JPWO2006137453A1 - Polishing equipment using ultrasonic vibration - Google Patents
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Abstract
上面に研磨対象物(31)が支持固定される支持テーブル(32)、支持テーブルの上方に配置された昇降可能な回転軸(34)、回転軸の昇降を駆動する駆動装置(35)、回転軸の回転を駆動する駆動装置(36)、回転軸の基部に固定された弾性体(37)、弾性体の下部に備えられた環状の砥石(38)、弾性体に付設された複数の超音波振動子(39)、そして超音波振動子に電気エネルギーを伝達する伝達装置(41)からなる超音波振動を利用する研磨装置であって、上記の弾性体が環状弾性体であり、この環状弾性体と回転軸の基部との間に接続板(42)が配置され、この接続板と上記環状弾性体とが、交互に形成されたそれぞれ複数の連結部とスペース部とからなる連結手段(45)により連結されていて、上記の複数の超音波振動子が弾性体の所定位置に配置されている研磨装置(30)を用いることにより、研磨対象物を高い精度で研磨することができる。A support table (32) on which an object to be polished (31) is supported and fixed on the upper surface, a rotatable shaft (34) disposed above the support table, a driving device (35) for driving the lifting and lowering of the rotating shaft, and rotation A drive device (36) for driving the rotation of the shaft, an elastic body (37) fixed to the base of the rotation shaft, an annular grindstone (38) provided at the lower portion of the elastic body, and a plurality of super wheels attached to the elastic body A polishing apparatus using ultrasonic vibration comprising a ultrasonic vibrator (39) and a transmission device (41) for transmitting electric energy to the ultrasonic vibrator, wherein the elastic body is an annular elastic body, A connecting plate (42) is arranged between the elastic body and the base of the rotating shaft, and the connecting plate and the annular elastic body are connected to each other by connecting means (a plurality of connecting portions and space portions) formed alternately. 45) and the above plural By using the polishing apparatus in which the ultrasonic transducers are arranged at a predetermined position of the elastic body (30), it is possible to polish the polishing object with high accuracy.
Description
本発明は、ガラスやシリコンなどから形成された研磨対象物の表面を平滑に研磨するために用いられる、超音波振動を利用する研磨装置に関する。 The present invention relates to a polishing apparatus that uses ultrasonic vibration and is used to smoothly polish the surface of an object to be polished formed of glass, silicon, or the like.
従来より、薄膜型電子デバイスを形成するために、ガラス基板、シリコン基板あるいはシリコンナイトライド基板などの各種の基板が用いられている。これらの基板の表面は、研磨装置を用いて平滑に研磨される。また、レンズやプリズムなどの光学部品にも、その表面を平滑に研磨することが必要とされる場合がある。このような各種の研磨対象物の表面を研磨したり、あるいは研磨対象物をその表面の研磨を繰り返しながら所定の厚みに加工したりするために、超音波振動を利用する研磨装置を用いることは既に知られている。 Conventionally, various substrates such as a glass substrate, a silicon substrate, and a silicon nitride substrate have been used to form a thin film electronic device. The surfaces of these substrates are polished smoothly using a polishing apparatus. In addition, it may be necessary to smoothly polish the surface of optical components such as lenses and prisms. In order to polish the surface of such various polishing objects, or to process the polishing object to a predetermined thickness while repeating the polishing of the surface, it is possible to use a polishing apparatus using ultrasonic vibration Already known.
図1は、特許文献1に記載されている従来の研磨装置の正面図であり、そして図2は、図1に記入した切断線I−I線に沿って切断した研磨装置10の断面図である。なお、図2においては、図1に示す研磨対象物11、支持テーブル12、および研磨液を供給するパイプ21の記載は省略してある。
FIG. 1 is a front view of a conventional polishing apparatus described in Patent Document 1, and FIG. 2 is a cross-sectional view of a
図1及び図2に示す研磨装置10は、研磨対象物(研磨物)11が支持固定される回転可能な円盤状の支持テーブル(ワーク固定台)12、支持テーブル12の上方に配置されている、昇降及び水平方向に往復運動が可能な研磨軸14、研磨軸14の基部に固定された弾性体17、弾性体17の下部に備えられた環状の砥石18、そして弾性体17の上面に付設された一対の積層型圧電アクチュエータ19などから構成されている。また、特許文献1には、他の態様の開示もあるが、いずれも前記積層型圧電アクチュエータは、弾性体の上面に配置されている。
A
この研磨装置10においては、先ず、研磨対象物11を支持テーブル12の上に固定し、そして支持テーブル12を回転させながら、各々の積層型圧電アクチュエータ19にて発生した超音波振動を弾性体17を介して砥石18に付与することにより、研磨対象物11の研磨が行なわれる。
In this
同文献においては、上記の研磨装置10は、砥石18の研磨面(下面)に定在波の面内振動を発生させたり、あるいは研磨面に垂直な楕円振動を発生させたりする超音波振動発生手段として積層型圧電アクチュエータ19(あるいはランジュバン振動子)を用いるため、砥石18を大きな振幅にて振動させることができ、このため研磨対象物11を高い精度で且つ短時間に研磨できると記載されている。
特許文献1の研磨装置を用いることにより、研磨対象物を高い精度で且つ短時間に研磨できる。しかしながら、本発明者の検討により、この研磨装置においては、積層型圧電アクチュエータにて発生した超音波振動の一部分が弾性体を介して研磨軸に伝わり易く、砥石に十分に大きな超音波振動を付与することが難しいことが判明した。 By using the polishing apparatus of Patent Document 1, the object to be polished can be polished with high accuracy and in a short time. However, according to the study of the present inventor, in this polishing apparatus, a part of the ultrasonic vibration generated by the laminated piezoelectric actuator is easily transmitted to the polishing shaft via the elastic body, and a sufficiently large ultrasonic vibration is applied to the grindstone. It turned out to be difficult to do.
そして、砥石に付与する超音波振動の大きさが不十分であると、砥石と研磨対象物との摩擦抵抗が大きくなり、両者が擦れ合う際に不要な機械振動を生じて研磨の精度が低下する(研磨後の研磨対象物の表面の粗さが大きくなる)ことも判明した。 If the ultrasonic vibration applied to the grindstone is insufficient, the frictional resistance between the grindstone and the object to be polished increases, and unnecessary mechanical vibration occurs when the two rub against each other, resulting in a decrease in polishing accuracy. It was also found that the surface roughness of the polished object after polishing is increased.
本発明の課題は、研磨対象物を高い精度で研磨することができる、超音波振動を利用する研磨装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a polishing apparatus using ultrasonic vibration, which can polish an object to be polished with high accuracy.
本発明者は、更に検討を進めた結果、下部に砥石を備える環状の弾性体と、この砥石を回転させる回転軸の基部との間に接続板を配置して、この接続板と環状弾性体とを、交互に形成されたそれぞれ複数の連結部とスペース部とからなる連結手段を介して連結することにより、上記連結部と連結部との間の環状弾性体部分が、連結部に接続している環状弾性体部分と比較して大きく超音波振動し易くなり、そして前者の環状弾性体部分に超音波振動子を固定して超音波振動を発生させると、この超音波振動が各連結部(及び接続板)を介して回転軸には伝わり難く、その大部分が環状弾性体を介して砥石に付与されるために研磨対象物を研磨する精度が向上することを見出した。 As a result of further investigations, the present inventor has arranged a connection plate between an annular elastic body having a grindstone at the lower portion and a base of a rotating shaft for rotating the grindstone, and this connection plate and the annular elastic body. Are connected to each other through a connecting means composed of a plurality of connecting portions and space portions formed alternately, so that the annular elastic body portion between the connecting portion and the connecting portion is connected to the connecting portion. Compared to the ring-shaped elastic body portion, the ultrasonic vibration is greatly increased, and when the ultrasonic vibrator is fixed to the former ring-shaped elastic body portion to generate the ultrasonic vibration, this ultrasonic vibration is It has been found that the accuracy of polishing the object to be polished is improved because it is difficult to be transmitted to the rotating shaft via (and the connecting plate), and most of it is applied to the grindstone via the annular elastic body.
本発明は、上面に研磨対象物が支持固定される支持テーブル、支持テーブルの上方に配置された昇降可能な回転軸、回転軸の昇降を駆動する駆動装置、回転軸の回転を駆動する駆動装置、回転軸の基部に固定された弾性体、弾性体の下部に備えられた環状の砥石、弾性体に付設された複数の超音波振動子、そして超音波振動子に電気エネルギーを伝達する伝達装置からなる超音波振動を利用する研磨装置であって、
上記の弾性体が環状弾性体であり、この環状弾性体と回転軸の基部との間に接続板が配置され、この接続板の周縁部の下側表面と上記環状弾性体の上側表面とが、交互に形成されたそれぞれ複数の連結部とスペース部とからなる連結手段により連結されていて、上記の複数の超音波振動子が連結手段のスペース部に面する上記環状弾性体の上側表面またはスペース部の下側の上記環状弾性体の外側側面もしくは内側側面に配置されているか、あるいは、
上記の弾性体が環状弾性体であり、この環状弾性体と回転軸の基部との間に接続板が配置され、この接続板の周縁部の外側側面と上記環状弾性体の内側側面とが、交互に形成されたそれぞれ複数の連結部とスペース部とからなる連結手段により連結されていて、上記の複数の超音波振動子が連結手段のスペース部に面する上記環状弾性体の内側側面もしくは内側側面の反対側の外側側面またはスペース部に近接する上記環状弾性体の上側表面に配置されていることを特徴とする研磨装置にある。The present invention relates to a support table on which an object to be polished is supported and fixed on an upper surface, a rotatable shaft arranged above and below the support table, a driving device that drives raising and lowering of the rotating shaft, and a driving device that drives rotation of the rotating shaft , An elastic body fixed to the base of the rotating shaft, an annular grindstone provided at the lower portion of the elastic body, a plurality of ultrasonic vibrators attached to the elastic body, and a transmission device for transmitting electrical energy to the ultrasonic vibrator A polishing apparatus that utilizes ultrasonic vibration consisting of:
The elastic body is an annular elastic body, a connecting plate is disposed between the annular elastic body and the base of the rotating shaft, and a lower surface of the peripheral edge of the connecting plate and an upper surface of the annular elastic body are The upper elastic surface of the annular elastic body or the plurality of ultrasonic transducers facing the space portion of the connecting means, the connecting means comprising a plurality of connecting portions and space portions formed alternately. Arranged on the outer side surface or inner side surface of the annular elastic body below the space portion, or
The elastic body is an annular elastic body, a connecting plate is disposed between the annular elastic body and the base of the rotating shaft, and the outer side surface of the peripheral portion of the connecting plate and the inner side surface of the annular elastic body are: Inner side surface or inner side of the annular elastic body, which are connected by connecting means composed of a plurality of connecting parts and space parts formed alternately, and the plurality of ultrasonic transducers face the space part of the connecting means The polishing apparatus is disposed on the outer side surface opposite to the side surface or the upper surface of the annular elastic body adjacent to the space portion.
本発明の研磨装置の好ましい態様は、次の通りである。
(1)上記接続板と上記連結部が共に弾性体である。
(2)上記接続板と上記連結部が共に弾性体であり、そして接続板と連結部とが上記環状弾性体と一体に形成されている。
(3)連結手段における連結部とスペース部との接続板の周縁に沿った長さの比が連結部の長さとスペース部の長さとの比として、1:1乃至1:20の範囲にある。
(4)超音波振動子に電気エネルギーを伝達する伝達装置がロータリートランスである。
(5)連結手段の複数の連結部とスペース部のそれぞれが互いに回転軸に対称に配置されている。
(6)複数の超音波振動子のそれぞれが、互いに回転軸に対称に配置されている。
(7)支持テーブルが回転可能であって、かつ支持テーブルを回転駆動する駆動装置をさらに備える。Preferred embodiments of the polishing apparatus of the present invention are as follows.
(1) Both the connecting plate and the connecting portion are elastic bodies.
(2) The connecting plate and the connecting portion are both elastic bodies, and the connecting plate and the connecting portion are integrally formed with the annular elastic body.
(3) The ratio of the length of the connecting portion and the space portion along the periphery of the connecting plate in the connecting means is in the range of 1: 1 to 1:20 as the ratio of the length of the connecting portion to the length of the space portion. .
(4) A transmission device that transmits electrical energy to the ultrasonic transducer is a rotary transformer.
(5) The plurality of connecting portions and the space portions of the connecting means are arranged symmetrically with respect to the rotation axis.
(6) Each of the plurality of ultrasonic transducers is arranged symmetrically with respect to the rotation axis.
(7) The support table is further rotatable, and further includes a drive device that rotationally drives the support table.
本発明の研磨装置においては、下部に砥石を備える環状の弾性体と、この砥石を回転させる回転軸の基部との間に接続板が配置され、この接続板と環状弾性体とが、交互に形成されたそれぞれ複数の連結部とスペース部とからなる連結手段を介して連結されている。そして、この環状弾性体の所定位置に固定された各々の超音波振動子にて発生させた超音波振動は、上記連結部と連結部との間の環状弾性体部分が、連結部に接続している環状弾性体部分と比較して大きく超音波振動し易いため、各連結部(及び接続板)を介して回転軸には伝わり難く、その大部分が環状弾性体を介して砥石に付与される。このため、本発明の研磨装置を用いることにより、研磨対象物を高い精度で研磨することができる。 In the polishing apparatus of the present invention, a connecting plate is disposed between an annular elastic body having a grindstone at a lower portion and a base of a rotating shaft that rotates the grindstone, and the connecting plate and the annular elastic body are alternately arranged. It is connected via a connecting means comprising a plurality of connecting portions and space portions formed. Then, the ultrasonic vibration generated by each ultrasonic vibrator fixed at a predetermined position of the annular elastic body is connected to the connecting portion by the annular elastic body portion between the connecting portion and the connecting portion. Compared with the ring-shaped elastic body part, it is easy to vibrate ultrasonically greatly, so that it is difficult to be transmitted to the rotating shaft through each connecting part (and connection plate), and most of it is applied to the grindstone through the ring-shaped elastic body. The For this reason, by using the polishing apparatus of the present invention, the object to be polished can be polished with high accuracy.
次に、本発明の研磨装置を添付の図面を用いて説明する。図3は、本発明の研磨装置の構成例を示す正面図である。図4は、図3に示す研磨装置30が備える、接続板42、連結手段45、環状弾性体37、超音波振動子39及び砥石38から構成される研磨具40の拡大図であり、そして図5は、図4に示す研磨具40の分解斜視図である。また、図6は、図4の研磨具40が備える環状弾性体37、超音波振動子39及び砥石38の平面図であり、そして図7は、図6に記入した切断線II−II線に沿って切断した環状弾性体37、超音波振動子39及び砥石38の断面図である。
Next, the polishing apparatus of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 3 is a front view showing a configuration example of the polishing apparatus of the present invention. FIG. 4 is an enlarged view of the
図3から図7に示すように、研磨装置30は、上面に研磨対象物31が支持固定される支持テーブル32、支持テーブル32の上方に配置された昇降可能な回転軸34、回転軸34の昇降を駆動する駆動装置35、回転軸34の回転を駆動する駆動装置36、回転軸34の基部に固定された弾性体37、弾性体37の下部に備えられた環状の砥石38、弾性体37に付設された複数の超音波振動子39、そして超音波振動子39に電気エネルギーを伝達する伝達装置41などから構成されている。
As shown in FIGS. 3 to 7, the
そして、本発明の研磨装置30においては、上記の弾性体37が環状の弾性体であり、この環状弾性体37と回転軸34の基部との間に接続板42が配置され、接続板42の周縁部の下側表面と環状弾性体37の上側表面とが、交互に形成されたそれぞれ複数の連結部43とスペース部44とからなる連結手段45により連結されていて、上記の複数の超音波振動子39が連結手段45のスペース部44に面する上記環状弾性体37の上側表面に配置されている。
In the
研磨装置30で研磨する研磨対象物31の種類に特に制限は無いが、その代表例としては、ガラス基板、シリコン基板(シリコンウエハ)、シリコンナイトライド基板及びリチウムナイオベイト基板が挙げられる。
Although there is no restriction | limiting in particular in the kind of grinding |
研磨対象物31は、例えば、ホットメルト型接着剤を用いて支持テーブル32の表面に固定され支持される。研磨対象物は、例えば、別に用意した保持具に保持させて、この保持具を支持テーブルに固定することにより、支持テーブルの表面に間接的に支持固定されていてもよい。支持テーブルと保持具とは、例えば、ボルトにより固定してもよいし、あるいは電磁力を利用して固定してもよい。
The
支持テーブル32は、例えば、基台51の上に設置され、支持テーブル32の下面に接続された駆動装置(例、電動機)33によって回転駆動することが好ましい。支持テーブル32の回転数は、通常、50乃至500回転/分の範囲内に設定される。支持テーブル32と駆動装置33とは、例えば、歯車やベルトなどの動力伝達用の部品を介して接続されていてもよい。なお、支持テーブル32は、例えば、その表面に沿って直線的に移動(例えば、往復移動)させてもよい。
It is preferable that the support table 32 is rotationally driven by, for example, a drive device (for example, an electric motor) 33 installed on the
支持テーブル32の平面形状(上面の形状)は、テーブル32を安定に回転させるため、円形あるいは正多角形であることが好ましい。 The planar shape (top surface shape) of the support table 32 is preferably a circle or a regular polygon in order to rotate the table 32 stably.
支持テーブル32の上方に配置された回転軸34は、駆動装置35によって昇降駆動され、そして駆動装置36によって回転駆動される。
The
駆動装置35は、基台51の上に設置された回転駆動装置52、回転駆動装置52の回転軸52aに接続された送りねじ53、送りねじ53のナット53aに接続されている、基台51の上に立設された支柱54に沿って昇降可能なベアリング55、送りねじ53のナット53aに接続されているアーム56、そしてアーム56の先端近傍に備えられている、回転軸34を支持するベアリング57から構成されている。このベアリング57としては、回転軸34を、回転可能且つベアリング57に対して相対的には昇降できない状態にて支持するものが用いられている。
The
従って、駆動装置35の回転駆動装置52を駆動して、回転軸52aを正転あるいは逆転させると、回転駆動装置52及びベアリング55に接続された送りねじ53のナット53aを支柱54に沿って昇降させることができ、これによりナット53aに接続されたアーム56に備えられたベアリング57に支持されている回転軸34を昇降させることができる。
Accordingly, when the
駆動装置36は、上記の駆動装置35の送りねじ53のナット53aに固定された回転駆動装置58、回転駆動装置58の回転軸58aの先端に固定されたプーリ59a、回転軸34の周囲に固定されたプーリ59b、そしてプーリ59aとプーリ59bとを連結しているベルト60から構成されている。駆動装置36は、回転駆動装置58の駆動力をベルト60を介して回転軸34に付与して、ベアリング57に支持された回転軸34を回転駆動する。回転軸34の回転数は、通常、1000乃至10000回転/分の範囲内に設定される。
The
この回転軸34の基部には、上記のように接続板42、そして連結手段45を介して環状の弾性体37が固定されており、そして環状弾性体37の下部には、環状の砥石38が備えられている。
An annular
環状の砥石38としては、例えば、ダイヤモンド砥粒に代表される砥粒を、金属ボンドやレジンボンドで結着して形成した砥石を用いることができる。通常、砥粒の平均粒径は0.1乃至50μmの範囲内に設定される。
As the
研磨装置30の環状の砥石38は、例えば、その高さが5〜10mm程度に、そして幅が3〜10mm程度に設定される。
The
なお、本明細書において、「環状の砥石」には、複数の砥石片が環状に配置されたものも含まれる。環状の砥石を複数の砥石片から構成すると、環状の砥石(特にサイズの大きいもの)の作製が容易になり、また砥石への超音波振動の付与により、あるいは研磨対象物との摩擦が原因で生ずる砥石の熱膨張により砥石内部に生じる応力が低減されるため、砥石の破損の発生(例、クラックの発生)を抑制することができる。 In the present specification, the “annular grindstone” includes one in which a plurality of grindstone pieces are arranged in a ring shape. When an annular grindstone is composed of a plurality of grindstone pieces, it becomes easy to produce an annular grindstone (especially one having a large size), and due to the application of ultrasonic vibration to the grindstone or friction with the object to be polished. Since the stress generated in the grindstone due to the thermal expansion of the grindstone is reduced, occurrence of breakage of the grindstone (eg, occurrence of cracks) can be suppressed.
砥石38を支持する環状の弾性体37は、公知の研磨装置が備える弾性体の材料と同様の材料、例えば、アルミニウム、青銅、ステンレススチール、あるいはジュラルミンに代表されるアルミニウム合金などの超音波振動の伝達性に優れた金属材料から形成される。
An annular
この環状弾性体37と回転軸34の基部との間に配置されている接続板42の材料の例としては、上記の環状弾性体37を形成する金属材料の他に、チタン及び鉄などの金属材料が挙げられる。
Examples of the material of the connecting
環状弾性体37と接続板42とを互いに異なる材料から形成する場合には、接続板42は、その剛性(機械的強度)を高くするために、チタン、鉄、あるいはステンレススチールなどの金属材料から形成することが好ましい。接続板42の剛性が高いと、環状弾性体37が回転軸34に安定に支持される。
When the annular
さらに、環状弾性体37と接続板42とは、互いに音響インピーダンスの値が大きく異なる材料から形成することが好ましい。例えば、環状弾性体37をアルミニウム(音響インピーダンス:17.3×106Ns/m3)から形成し、そして接続板42をステンレススチール(音響インピーダンス:45.7×106Ns/m3)から形成すると、両者の音響インピーダンスの値が大きく異なるため、超音波振動子39にて発生した超音波振動が、環状弾性体37、連結手段45、そして接続板42を介して回転軸34に伝わり難くなる。Furthermore, it is preferable that the annular
そして、上記の接続板42の周縁部の下側表面と環状弾性体37の上側表面とは、交互に形成されたそれぞれ複数の連結部43とスペース部44とからなる連結手段45により連結されている。接続板42、連結手段45の連結部43、および環状弾性体37とは、例えば、これらの各々に形成されたねじ穴62aに、ボルト63をねじ込むことにより連結される。連結部43の材料の例は、上記の接続板42の場合と同様である。
The lower surface of the peripheral edge of the connecting
連結手段45の連結部43(あるいはスペース部44)の数に特に制限はないが、各々3乃至30個の範囲にあることが好ましい。連結部43(あるいはスペース部44)の数が3個未満であると、環状弾性体37が接続板42に不安定に支持されるために研磨対象物を研磨する精度が低下する傾向にあり、一方、30個を超えると研磨具40の作製に手間がかかるからである。
There is no particular limitation on the number of connecting portions 43 (or space portions 44) of the connecting
そして、砥石38に付与する超音波振動を発生させる複数の超音波振動子39は、連結手段45のスペース部44に面する環状弾性体37の上側表面(すなわち、互いに隣接する連結部43と連結部43との間の環状弾性体部分の上側表面)に配置され固定されている。
A plurality of
各々の超音波振動子39としては、例えば、環状弾性体37に沿って湾曲した形状の板状の圧電体と、この圧電体の上面及び下面の各々に付設された一対の電極層とから構成される圧電振動子が用いられている。
Each of the
圧電体の材料の代表例としては、ジルコン酸チタン酸鉛系の圧電セラミック材料が挙げられる。圧電体は、例えば、その厚み方向に分極処理される。電極層の材料の例としては、銀やリン青銅などの金属材料が挙げられる。 A typical example of the piezoelectric material is a lead zirconate titanate piezoelectric ceramic material. The piezoelectric body is polarized in the thickness direction, for example. Examples of the material for the electrode layer include metal materials such as silver and phosphor bronze.
複数の超音波振動子39は、互いに隣接する超音波振動子の圧電体の分極方向が互いに逆向き(一方の振動子の圧電体の分極方向が垂直且つ上向きに、そして他方の振動子の分極方向が垂直且つ下向き)になるようにして、環状弾性体37の上側表面の上記所定位置に配置される。
In the plurality of
各々の超音波振動子39は、例えば、エポキシ樹脂を用いて環状弾性体37に固定される。このエポキシ樹脂により、各々の超音波振動子39の下面の電極層と環状弾性体37とが互いに電気的に絶縁される。また、各々の超音波振動子39の表面に、例えば、絶縁性の塗料を塗布することにより、超音波振動子の一対の電極層が、研磨の際に用いる冷却用の液体(例、水)を介して互いに電気的に短絡することを防止することができる。
Each
これら複数の超音波振動子39の上面の電極層は、電気配線64aを用いて互いに電気的に接続され、そして下面の電極層は、電気配線64bを用いて互いに電気的に接続されている。
The electrode layers on the upper surfaces of the plurality of
研磨装置30においては、上記の複数の超音波振動子39に電気エネルギーを伝達する伝達装置41として、ロータリートランスが用いられている。
In the polishing
図8は、図3に示すロータリートランス(伝達装置)41の平面図であり、そして図9は、図8に記入した切断線III−III線に沿って切断したロータリートランス41の断面図である。以下、図3から図9を参照しながら、ロータリートランス41の構成及び動作について説明する。
8 is a plan view of the rotary transformer (transmission device) 41 shown in FIG. 3, and FIG. 9 is a cross-sectional view of the
ロータリートランス41は、研磨対象物31を研磨する際に環状弾性体37と共に回転する複数の超音波振動子39に、電源65の電気エネルギーを供給するために用いられている。
The
ロータリートランス41は、電力供給ユニット66aと電力受容ユニット66bとが互いに僅かに間隔をあけて近接配置された構成を有している。電力供給ユニット66a及び電力受容ユニット66bは、それぞれ円環状の形状に設定されている。
The
電力供給ユニット66aは、円環状のステータコア67a及びステータコイル68aから構成され、そして電力受容ユニット66bは、円環状のロータコア67b及びロータコイル68bから構成されている。そしてステータコア67a及びロータコア67bの各々は、例えば、フェライトなどの磁性材料から形成され、その周方向に沿って円環状の溝が形成されている。ステータコイル68a及びロータコイル68bの各々は、ステータコア67a及びロータコア67bの各々に形成された円環状の溝の長さ方向(周方向)に沿って導線がコイル状に巻かれた構成を有している。
The
この電力供給ユニット66aのステータコイル68aには、電源65が電気的に接続され、そして電力受容ユニット66bのロータコイル68bには、電気配線64cを介して各々の超音波振動子39が電気的に接続される。なお、電気配線64cは、その上端がロータコイル68bに接続され、そして中空状に形成された回転軸34の内部、次いで接続板42の中央に形成された透孔を通って、下端が複数の超音波振動子39に電気的に接続されている。
A
そして、ロータリートランス41のステータコイル68aに、電源65にて発生した電気エネルギーを供給することにより、ステータコイル68aとロータコイル68bとが互いに磁気的に結合される。このため、上記のステータコイル68aに供給された電気エネルギーは、ロータコイル68b(すなわち電力受容ユニット66b)が回転軸34と共に回転している場合であってもロータコイル68bに伝達する。従って、電源65にて発生した電気エネルギーを、研磨対象物31を研磨する際に回転軸34、そして環状弾性体37と共に回転する各々の超音波振動子39に付与することができる。
Then, by supplying the electric energy generated by the
超音波振動子39の各々に(超音波振動子として用いる圧電振動子の各々の電極層に)、電源65にて発生した電気エネルギー(例、交流電圧)を付与することにより発生した超音波振動は、環状弾性体37を介して環状の砥石38に付与される。
Ultrasonic vibration generated by applying electrical energy (eg, AC voltage) generated by the
なお、超音波振動子に電気エネルギーを伝達する伝達装置としては、上記のロータリートランスに代えて、例えば、スリップリングを用いることができる。上記のロータリートランスは、互いに非接触に配置されている電力供給ユニットと電力受容ユニットを介して電気エネルギーを伝達するため、回転軸の回転数が10000回転/分程度までは、回転軸と共に回転する超音波振動子に安定に電力を供給できる利点がある。一方、スリップリングは、回転軸の回転数が5000回転/分程度を超えると、回転する超音波振動子に安定に電力を供給することが難しくなる。 For example, a slip ring can be used as a transmission device for transmitting electrical energy to the ultrasonic transducer instead of the rotary transformer. The above-described rotary transformer transmits electric energy through the power supply unit and the power receiving unit that are arranged in a non-contact manner. Therefore, the rotary transformer rotates with the rotary shaft until the rotational speed of the rotary shaft is about 10,000 rpm. There is an advantage that power can be stably supplied to the ultrasonic vibrator. On the other hand, when the rotational speed of the rotating shaft exceeds about 5000 revolutions / minute, it becomes difficult for the slip ring to stably supply power to the rotating ultrasonic transducer.
次に、研磨装置30により研磨対象物31を研磨する手順について簡単に説明する。
Next, a procedure for polishing the polishing
先ず、研磨対象物31を、例えば、ホットメルト型接着剤を用いて鋼製の保持具に仮固定する。そして、研磨装置30の支持テーブル32の上面に、前記の研磨対象物31が仮固定された保持具を、例えば、電磁力を利用して固定する。
First, the polishing
次に、駆動装置36を作動させ、回転軸を、例えば、5000回転/分の回転数にて回転駆動する。次に、電源65にて発生した電気エネルギーをロータリートランス41を介して研磨具40の複数の超音波振動子39に付与する。これにより、各々の超音波振動子39にて発生した超音波振動は、環状弾性体37を介して環状の砥石38に付与される。
Next, the
一方、研磨の際に、砥石38と研磨対象物31との摩擦抵抗を低減して不要な機械振動の発生を抑制し、そして砥石との摩擦による研磨対象物の温度上昇を抑制して研磨の精度を高くするため、例えば、ノズル61aから冷却用の液体(例、水)を噴射して、研磨の際に支持テーブル32と共に回転してノズル61aの下方に移動した研磨対象物31の表面に冷却用の液体が噴射されるようにする。同様に、ノズル61bから冷却用の液体を回転軸34の内部に滴下して、この液体が回転軸34の内部、そして接続板42の中央に形成された透孔を通して、研磨の際に支持テーブル32と共に回転して回転軸34の下方に移動した研磨対象物31の表面に落下して接触するようにする。
On the other hand, during polishing, the frictional resistance between the grindstone 38 and the object to be polished 31 is reduced to suppress generation of unnecessary mechanical vibration, and the temperature rise of the object to be polished due to friction with the grindstone is suppressed to reduce the polishing. In order to increase the accuracy, for example, a cooling liquid (for example, water) is ejected from the nozzle 61a, rotates with the support table 32 during polishing, and moves to the surface of the polishing
そして、駆動装置33を作動させ、支持テーブル32を、例えば、300回転/分の回転数にて回転駆動して、駆動装置35を作動させて回転軸34を次第に下降させることにより、超音波振動が付与された砥石38の側面の下端近傍が、研磨対象物31の側面の上端近傍に接触し、次いで研磨対象物31の表面(上面)の全体が研磨(研削)される。そして、回転軸34を更に下降させながら、所定の厚みになるまで研磨対象物31の研磨を続ける。
Then, the
上記のように、本発明の研磨装置30においては、下部に砥石38を備える環状弾性体37と、この砥石38を回転させる回転軸34の基部との間に接続板42が配置され、この接続板42と環状弾性体37とが、交互に形成されたそれぞれ複数の連結部43とスペース部44とからなる連結手段45を介して連結されている。そして、この環状弾性体37の所定位置に固定された各々の超音波振動子39にて発生させた超音波振動は、上記連結部43と連結部43との間の環状弾性体部分が、連結部43に接続している環状弾性体部分と比較して大きく超音波振動し易いため、各連結部43(及び接続板42)を介して回転軸34には伝わり難く、その大部分が環状弾性体37を介して砥石38に付与される。このため、本発明の研磨装置30を用いることにより、研磨対象物31を高い精度で研磨することができる。
As described above, in the polishing
本発明の研磨装置においては、上記の連結手段における連結部とスペース部との接続板の周縁に沿った長さの比が、連結部の長さとスペース部の長さとの比として、1:1乃至1:20の範囲にあることが好ましい。上記の研磨装置30の場合には、図5に示すように、上記連結部43の長さ(L1 )とスペース部44の長さ(L2 )との比が、概ね1:8に設定されている。In the polishing apparatus of the present invention, the ratio of the length along the periphery of the connecting plate between the connecting portion and the space portion in the connecting means is 1: 1 as the ratio between the length of the connecting portion and the length of the space portion. Or in the range of 1:20. In the case of the above-described
上記の連結部43の長さ(L1 )とスペース部44の長さ(L2 )との比、すなわち(L2 /L1 )の値が1未満であると、接続板42と環状弾性体37とが強固に結合され、両者が一体の構造物として超音波振動し易くなるため、各々の超音波振動子39にて発生した超音波振動が連結手段45の連結部43、そして接続板42を介して回転軸34に伝わり易くなる。従って、砥石38に十分に超音波振動が付与されなくなり、研磨対象物を研磨する精度が低下する。一方、上記の(L2 /L1 )の値が20を超えると、各々の連結部43の剛性が小さくなり、回転軸34に対して砥石38が不安定な状態で支持されるため、研磨対象物を研磨する精度が低下する。When the ratio of the length of the
更に、上記の連結手段45の複数の連結部43とスペース部44のそれぞれは互いに回転軸(図3:34)に対称に配置されていることが好ましい。このように複数の連結部43を配置して、そして各々の超音波振動子39にて発生する超音波振動の周波数を調節することにより、環状弾性体37に、例えば、図6に記入した一点鎖線を中心として、二点鎖線で示すように変位する超音波振動(面内曲げ振動と呼ばれる固有振動)を生じ易くなる。この超音波振動は、図6の二点鎖線で示す変位を示した後、振動の周期の半周期後には、一点鎖線を中心として上記の二点鎖線で示す変位に対して対称な形状の変位を示す。
Further, it is preferable that the plurality of connecting
また、複数の超音波振動子39のそれぞれは、互いに回転軸(図3:34)に対称に配置されていることが好ましい。このような配置により、環状弾性体37に回転軸(図3:34)に対称に変位する超音波振動(例えば、上記の図6に二点鎖線で示すように変位する超音波振動)を更に生じ易くなるからである。
Each of the plurality of
環状弾性体37に図6に二点鎖線で示すように変位する超音波振動を生じさせると、各々の連結部43に接続している環状弾性体部分に殆ど変位(振動)を生じなくなるため、各々の超音波振動子39にて発生した超音波振動は、各々の連結部43を介して接続板には殆ど伝わることなく、その大部分が環状弾性体37を介して砥石38に付与される。従って、研磨対象物を更に高い精度で研磨することができるようになる。
When ultrasonic vibration that is displaced as shown by a two-dot chain line in FIG. 6 is generated in the annular
なお、環状弾性体37に発生させる超音波振動(例えば、上記の図6に二点鎖線で示すように変位する固有振動)の周波数を調節するには、有限要素法により研磨具の固有振動数の計算を行なって、接続板42、連結手段45、環状弾性体37、あるいは砥石38の形状を調節すればよい。
In order to adjust the frequency of the ultrasonic vibration generated in the annular elastic body 37 (for example, the natural vibration displaced as shown by the two-dot chain line in FIG. 6), the natural frequency of the polishing tool is determined by the finite element method. And the shape of the
また、上記の連結手段45のスペース部44には、環状弾性体37にて発生した超音波振動を接続板42に伝え難い材料(例えば、音響インピーダンスが環状弾性体を形成する金属材料と大きく異なるシリコーンゴムなど)が充填されていてもよい。
In addition, the
図10は、本発明の研磨装置に用いる研磨具の別の構成例を示す正面図であり、そして図11は、図10に示す研磨具100の分解斜視図である。図10及び図11に示す研磨具100の構成は、環状弾性体37に連結手段45の各々の連結部43が予め固定され、そして接続板42と各連結部43とが、各々に形成されたねじ孔62aにボルトをねじ込むことにより互いに固定されていること以外は図4の研磨具40と同様である。
FIG. 10 is a front view showing another configuration example of the polishing tool used in the polishing apparatus of the present invention, and FIG. 11 is an exploded perspective view of the
また、研磨具100の各々の超音波振動子39にて発生する超音波振動の周波数を調節することにより、環状弾性体37に、例えば、図10に記入した一点鎖線を中心として、二点鎖線で示すように変位する超音波振動(面垂直曲げ振動と呼ばれる、上記の図6を用いて説明した固有振動とは異なる固有振動)を生じさせることもできる。この超音波振動は、図10の二点鎖線で示す変位を示した後、振動の周期の半周期後には、一点鎖線を中心として上記の二点鎖線に対して対称な形状の変位を示す。
Further, by adjusting the frequency of ultrasonic vibration generated by each
そして、環状弾性体37に図10に二点鎖線で示すように変位する超音波振動を生じさせると、上記の各連結部43に接続している環状弾性体部分に殆ど変位(振動)を生じなくなるため、各々の超音波振動子39にて発生した超音波振動は、各々の連結部43を介して接続板42には殆ど伝わることなく、その大部分が環状弾性体37を介して砥石38に付与される。従って、研磨対象物を更に高い精度で研磨することができるようになる。
Then, when an ultrasonic vibration that is displaced as indicated by a two-dot chain line in FIG. 10 is generated in the annular
なお、研磨具100の各々の超音波振動子39にて発生する超音波振動の周波数を調節することにより、環状体37に、図6に二点鎖線で示す変位と同様に変位する超音波振動を生じさせることもできる。
In addition, by adjusting the frequency of the ultrasonic vibration generated by each
図12は、本発明の研磨装置に用いる研磨具の更に別の構成例を示す斜視図である。図12の研磨具120の構成は、接続板42と連結部43が共に弾性体であり(上記環状弾性体37の材料と同じ金属材料から形成されており)、接続板42と連結部43とが環状弾性体37と一体に形成されていること以外は図4の研磨具40と同様である。
FIG. 12 is a perspective view showing still another configuration example of a polishing tool used in the polishing apparatus of the present invention. In the configuration of the
このように、接続板42と連結部43とが環状弾性体37と一体に形成されていると、例えば、円盤状の金属製部材をその軸方向に穴あけ加工し、次いで直径方向に連結手段45のスペース部44として用いる複数の透孔を切削加工し、そして超音波振動子39や砥石38を固定することにより、研磨具120を簡単に作製することができる。なお、研磨具120の環状の砥石38としては、複数の砥石片38aが環状に配置されたものが用いられている。
Thus, when the
研磨具120は、円盤状の取り付け部材(図示は略する)を介して回転軸(図3:34)の基部に固定される。この円盤状の取り付け部材と研磨具120とを、例えば、ボルトにより固定するため、接続板42にはねじ孔62bが形成されている。
The
そして、研磨具120の各々の超音波振動子39にて発生する超音波振動の周波数を調節することにより、図6あるいは図10に二点鎖線で示す変位と同様に変位する超音波振動を生じさせることができる。図12には、研磨具120の環状弾性体37に、図10の研磨具100の場合と同様の超音波振動を生じさせた場合の振動の変位を一点鎖線と二点鎖線とを用いて示した。
Then, by adjusting the frequency of ultrasonic vibration generated by each
図13は、本発明の研磨装置に用いる研磨具の更に別の構成例を示す斜視図である。図13の研磨具130の構成は、複数の超音波振動子39が連結手段45のスペース部44の下側の環状弾性体37の外側側面に配置されていること以外は図12に示す研磨具120と同様である。
FIG. 13 is a perspective view showing still another configuration example of the polishing tool used in the polishing apparatus of the present invention. The configuration of the
このように、複数の超音波振動子39は、連結手段45のスペース部44の下側の環状弾性体37の外側側面(あるいは内側側面)に配置されていてもよい。
Thus, the plurality of
複数の超音波振動子を環状弾性体の外側側面(あるいは内側側面)に配置する場合には、各々の超音波振動子として、例えば、下記のような構成を持つ超音波振動子を用いることが好ましい。 When arranging a plurality of ultrasonic transducers on the outer side surface (or inner side surface) of the annular elastic body, for example, an ultrasonic transducer having the following configuration may be used as each ultrasonic transducer. preferable.
図14及び図15は、それぞれ図13の研磨具130が備える超音波振動子39の構成を示す正面図及び平面図である。
14 and 15 are a front view and a plan view, respectively, showing the configuration of the
図14及び図15に示す超音波振動子39は、環状弾性体37の周縁に沿って湾曲した形状の圧電体39e、この圧電体39eの上側部分を厚み方向に挟むようにして配置された一対の電極層39a、39a、そして下側部分を挟むようにして配置された一対の電極層39b、39bから構成されている。一対の電極層39a、39aに挟まれた圧電体部分は、図14の紙面の手前側から奥側に向かう方向に分極処理されており、そして一対の電極層39b、39bに挟まれた圧電体部分は、図14の紙面の奥側から手前側に向かう方向に分極処理されている。一対の電極層39a、39a、そして一対の電極層39b、39bのいずれにも挟まれていない圧電体部分は分極処理されていない(超音波振動子としては用いられていない)。
An
このような超音波振動子39の、図14の紙面の手前側にある電極層39aと電極層39bとからなる(振動子の外側表面に備えられた)電極層の組、そして紙面の奥側にある電極層39aと電極層39bとからなる(振動子の内側表面に備えられた)電極層の組のいずれか一方の電極層の組を正極とし、他方の電極層の組を負極として超音波振動子39に交流電圧を供給することにより、圧電振動子39は、例えば、図14に記入した一点鎖線を中心として、二点鎖線で示すように変位する超音波振動を生じる。この超音波振動は、図12に二点鎖線で示す変位を示した後、振動の周期の半周期後には、一点鎖線を中心として上記の二点鎖線に対して対称な形状の変位を示す。
A set of electrode layers (provided on the outer surface of the vibrator) composed of the
そして、図13の研磨具130の複数の超音波振動子39の各々に、互いに隣接する振動子に供給される交流電圧の位相が逆相となるように(例えば、一方の振動子の外側表面に備えられた電極層の組を正極とする場合、他方の振動子の外側表面に備えられた電極層の組を負極として)交流電圧を供給することにより、環状弾性体37に、上記のように図13に二点鎖線で示すように変位する超音波振動を生じさせることができる。
Then, in each of the plurality of
図16は、本発明の研磨装置に用いる研磨具の更に別の構成例を示す正面図であり、図17は、図16の研磨具160の平面図であり、そして図18は、図17に記入した切断線IV−IV線に沿って切断した研磨具160の断面図である。
16 is a front view showing still another configuration example of the polishing tool used in the polishing apparatus of the present invention, FIG. 17 is a plan view of the
図16の研磨具160の構成は、接続板42及び環状の弾性体37の各々の外側周縁の形状が八角形に設定されていること以外は図13の研磨具130と同様である。
The configuration of the
このように環状弾性体37の外側周縁(あるいは内側周縁)の形状を多角形(特に、環状弾性体を安定に回転することができる正多角形)に設定すると、連結手段45のスペース部44の下側の環状弾性体37の外側側面(あるいは内側側面)が平面となり、この外側側面(あるいは内側側面)に付設する超音波振動子として、製造が容易な平板状の振動子を用いることができるようになる。なお、接続板42の外側周縁あるいは内側周縁の形状に特に制限はないが、環状弾性体37と同一の形状に設定すると研磨具160の作製が容易になる。
Thus, when the shape of the outer peripheral edge (or inner peripheral edge) of the annular
また、図17に示すように、複数の超音波振動子39に、互いに隣接する超音波振動子に供給される交流電圧の位相差が90度となるように交流電圧を供給することにより、環状弾性体37に、例えば、図13に二点鎖線で示す変位と同様に変位し且つ環状弾性体37の周方向に進行する超音波振動(超音波振動の進行波)を生じさせることができる。この超音波振動の進行波が環状の砥石38(各々の砥石片38a)に付与されると、各砥石片38aが垂直方向に振動すると共に、水平方向(環状弾性体の周方向)にも振動するため、研磨対象物を研磨する速度を高くすることができる。
In addition, as shown in FIG. 17, by supplying an AC voltage to a plurality of
複数の超音波振動子39に、上記のように互いの位相差が90度に設定された交流電圧を付与するには、例えば、図3の研磨装置30の回転軸34に、ロータリートランス41とは別のロータリートランスを付設して、その電力供給ユニットに電源65とは別の電源を電気的に接続し、そして一方の電源及びロータリートランスにより正弦波(sin波)交流電圧を、そして他方の電源及びロータリートランスにより余弦波(cos波)交流電圧を各々の超音波振動子39に供給すればよい。
In order to apply an AC voltage having a phase difference of 90 degrees as described above to the plurality of
なお、例えば、図17に矢印と共に記入した「sin」は、この矢印で示す超音波振動子に、その外側の電極層を正極、そして内側の電極層を負極として正弦波交流電圧を供給することを意味し、そして矢印と共に記入した「−sin」は、この矢印で示す超音波振動子に、その外側の電極層を負極、そして内側の電極層を正極として正弦波交流電圧を供給することを意味する。 For example, “sin” written with an arrow in FIG. 17 supplies a sine wave AC voltage to the ultrasonic transducer indicated by the arrow with the outer electrode layer as a positive electrode and the inner electrode layer as a negative electrode. "-Sin" written with an arrow means that a sinusoidal AC voltage is supplied to the ultrasonic transducer indicated by the arrow with the outer electrode layer serving as a negative electrode and the inner electrode layer serving as a positive electrode. means.
また、別の方法として、図3に示すロータリートランス41を2チャンネル化(例、ロータリートランスの電力供給ユニット及び電力受容ユニットに互いに対向配置されたコイルの組を二組付設して、各組のコイルにて互いに独立に交流電圧を伝達できるようにすること)して、一方のチャンネルを介して正弦波交流電圧を、そして他方のチャンネルを介して余弦波交流電圧を各々の超音波振動子に供給してもよい。
As another method, the
図19は、本発明の研磨装置に用いる研磨具の更に別の構成例を示す斜視図であり、そして図20は、図19に記入した切断線V−V線に沿って切断した研磨具190の断面図である。
FIG. 19 is a perspective view showing still another configuration example of a polishing tool used in the polishing apparatus of the present invention, and FIG. 20 is a
図19の研磨具190の構成は、接続板42の周縁部の外側側面と環状弾性体37の内側側面とが、交互に形成されたそれぞれ複数の連結部43とスペース部44とからなる連結手段45により連結されていて、上記の複数の超音波振動子39が連結手段のスペース部44に近接する上記環状弾性体37の上側表面に配置されていること以外は図4に示す研磨具40と同様である。
The configuration of the
図19の研磨具190を備える本発明の研磨装置においても、環状弾性体37の上側表面の所定位置に固定された各々の超音波振動子39にて発生させた超音波振動は、上記連結部43と連結部43との間の環状弾性体部分が、連結部43に接続している環状弾性体部分と比較して大きく超音波振動し易いために、各々の連結部43(及び接続板42)を介して回転軸(図3:34)には伝わり難く、その大部分が環状弾性体37を介して砥石38に付与される。このため、図19の研磨具190を備える本発明の研磨装置を用いることにより、研磨対象物を高い精度で研磨することができる。
Also in the polishing apparatus of the present invention having the polishing
そして、研磨具190の各々の超音波振動子39にて発生する超音波振動の周波数を調節することにより、図6あるいは図10に二点鎖線で示す変位と同様に変位する超音波振動を生じさせることができる。図19には、研磨具190の環状弾性体37に、図10の研磨具100の場合と同様の超音波振動を生じさせた場合の振動の変位を一点鎖線と二点鎖線とを用いて示した。
Then, by adjusting the frequency of ultrasonic vibration generated by each
なお、図19の研磨具190は、図12の研磨具120の場合と同様に、接続板42と連結部43が共に弾性体であり、接続板42と連結部43とが環状弾性体37と一体に形成されている。図19の研磨具190は、連結手段45の複数のスペース部44として用いる複数の透孔の形成が容易であるという利点を有している。
19, the connecting
図19の研磨具190の各々の超音波振動子39としては、例えば、下記のような構成を持つ超音波振動子が用いられている。
As each
図21及び図22は、それぞれ図19の研磨具190が備える複数の超音波振動子39の平面図及び正面図である。
FIGS. 21 and 22 are a plan view and a front view of a plurality of
図21及び図22に示す複数の超音波振動子39は、円環状の圧電体39eと、圧電体39eをその厚み方向に挟むようにして配置された合計で四対の電極層(電極層39a、39aの対、電極層39b、39bの対、電極層39c、39cの対、そして電極層39d、39dの対)とから構成されている。電極層39a、39aの対、そして電極層39c、39cの対に挟まれた各圧電体部分は、図21の紙面の手前側から奥側に向かう方向に分極処理されており、そして電極層39b、39bの対、そして電極層39d、39dの対に挟まれた各圧電体部分は、図14の紙面の奥側から手前側に向かう方向に分極処理されている。そして、これら四対の電極層のいずれにも挟まれていない圧電体部分は分極処理されていない(超音波振動子としては用いられていない)。
A plurality of
そして、これらの超音波振動子39に、例えば、図21の紙面の手前側にある電極層39a、39b、39c、39dを正極として、そして紙面の奥側にある四つの電極層を負極として交流電圧を供給することにより、環状弾性体37に、上記のように図19に二点鎖線で示すように変位する超音波振動を生じさせることができる。
Then, for example,
図23は、本発明の研磨装置に用いる研磨具の更に別の構成例を示す平面図であり、そして図24は、図23に記入した切断線VI−VI線に沿って切断した研磨具の断面図である。 FIG. 23 is a plan view showing still another configuration example of the polishing tool used in the polishing apparatus of the present invention, and FIG. 24 is a view of the polishing tool cut along the cutting line VI-VI written in FIG. It is sectional drawing.
図23及び図24に示す研磨具230の構成は、複数の超音波振動子39が連結手段45のスペース部44に面する環状弾性体37の内側側面と、更にこの内側側面の反対側の外側側面とに付設されていること以外は図19の研磨具190と同様である。このように複数の超音波振動子は環状弾性体の側面に付設されていてもよい。なお、各々の超音波振動子39としては、図14及び図15に示す超音波振動子と同様の構成ものが用いられている。
The configuration of the
図25は、本発明の研磨装置に用いる研磨具の更に別の構成例を示す平面図である。図25の研磨具250の構成は、環状弾性体37の外側周縁(および内側周縁)の形状が八角形とされていること、そして複数の超音波振動子39が連結手段45のスペース部44に面する上記環状弾性体37の内側側面の反対側の外側側面に付設されていること以外は図23の研磨具230と同様である。
FIG. 25 is a plan view showing still another configuration example of the polishing tool used in the polishing apparatus of the present invention. The configuration of the
図26は、本発明の研磨装置に用いる研磨具の更に別の構成例を示す斜視図である。図26の研磨具260の構成は、連結手段45の各スペース部44に面する環状弾性体37の内側側面の反対側の外側側面に三個ずつ超音波振動子39が固定され、そして上記の環状弾性体の外側側面の各々の振動子39の上側部分に、連結手段45のスペース部44にまで到達する透孔44aが形成されていること以外は図23の研磨具230と同様である。
FIG. 26 is a perspective view showing still another configuration example of the polishing tool used in the polishing apparatus of the present invention. The configuration of the
このような透孔44aが備えられていると、透孔44aが上記の連結手段45のスペース部44と同様に機能し、透孔44aと透孔44aとの間にある接続部43aが連結手段45の連結部43と同様に機能する。このため、各々の超音波振動子39にて発生させた超音波振動は、環状弾性体37の上記透孔44aよりも上側の部分にも伝わり難くなる。このため、図26の研磨具260を備えた本発明の研磨装置を用いることにより、研磨対象物を更に高い精度で研磨することができる。
When such a through
なお、本明細書において、「複数の超音波振動子が配置される環状弾性体の上面、内側側面あるいは外側側面」には、これらの面に透孔(例えば、図26に示す環状弾性体37の透孔44a)や溝が形成されている場合には、この透孔や溝の内側表面をも含む。すなわち、例えば、図26の研磨具260においては、各々の超音波振動子39が連結手段45の各スペース部44に面する環状弾性体37の内側側面の反対側の外側側面に配置されているが、ここで云う「外側側面」には、この外側側面に形成された透孔44aの内側表面も含まれる。すなわち、図26に示す各々の超音波振動子39は、透孔44aの内側表面に配置することもできる。
In this specification, “the upper surface, the inner side surface, or the outer side surface of the annular elastic body on which a plurality of ultrasonic transducers are arranged” has through holes (for example, the annular
10 研磨装置
11 研磨対象物
12 支持テーブル
14 研磨軸
17 弾性体
18 砥石
19 積層型圧電アクチュエータ
21 パイプ
30 研磨装置
31 研磨対象物
32 支持テーブル
33 駆動装置
34 回転軸
35 駆動装置
36 駆動装置
37 環状弾性体
38 砥石
38a 砥石片
39 超音波振動子
39a、39b、39c、39d 電極層
39e 圧電体
40 研磨具
41 伝達装置(ロータリートランス)
42 接続板
43 連結部
43a 接続部
44 スペース部
44a 透孔
45 連結手段
51 基台
52 回転駆動装置
52a 回転軸
53 送りねじ
53a ナット
54 支柱
55 ベアリング
56 アーム
57 ベアリング
58 回転駆動装置
58a 回転軸
59a、59b プーリ
60 ベルト
61a、61b ノズル
62a、62b ねじ穴
63 ボルト
64a、64b、64c 電気配線
65 電源
66a 電力供給ユニット
66b 電力受容ユニット
67a ステータコア
67b ロータコア
68a ステータコイル
68b ロータコイル
100、120、130、160、190、230、250、260 研磨具DESCRIPTION OF
42
Claims (8)
該弾性体が環状弾性体であり、該環状弾性体と回転軸の基部との間に接続板が配置され、該接続板の周縁部の下側表面と該環状弾性体の上側表面とが、交互に形成されたそれぞれ複数の連結部とスペース部とからなる連結手段により連結されていて、複数の超音波振動子が該連結手段の該スペース部に面する該環状弾性体の上側表面または該スペース部の下側の該環状弾性体の外側側面もしくは内側側面に配置されているか、あるいは、
該弾性体が環状弾性体であり、該環状弾性体と回転軸の基部との間に接続板が配置され、該接続板の周縁部の外側側面と該環状弾性体の内側側面とが、交互に形成されたそれぞれ複数の連結部とスペース部とからなる連結手段により連結されていて、複数の超音波振動子が該連結手段の該スペース部に面する該環状弾性体の内側側面もしくは該内側側面の反対側の外側側面またはスペース部に近接する該環状弾性体の上側表面に配置されていることを特徴とする研磨装置。A support table on which an object to be polished is supported and fixed, a rotary shaft that can be moved up and down arranged above the support table, a drive device that drives the lifting and lowering of the rotary shaft, a drive device that drives the rotation of the rotary shaft, An elastic body fixed to the base of the rotating shaft, an annular grindstone provided at the lower portion of the elastic body, a plurality of ultrasonic vibrators attached to the elastic body, and electric energy transmitted to the ultrasonic vibrator A polishing device that utilizes ultrasonic vibrations comprising a transmission device,
The elastic body is an annular elastic body, a connecting plate is disposed between the annular elastic body and the base of the rotating shaft, and the lower surface of the peripheral edge of the connecting plate and the upper surface of the annular elastic body are: The plurality of ultrasonic transducers are connected by connecting means each having a plurality of connecting portions and space portions that are alternately formed, and the upper surface of the annular elastic body facing the space portion of the connecting means or the Arranged on the outer side surface or the inner side surface of the annular elastic body below the space portion, or
The elastic body is an annular elastic body, a connection plate is disposed between the annular elastic body and the base of the rotating shaft, and the outer side surface of the peripheral portion of the connection plate and the inner side surface of the annular elastic body are alternately arranged. Are connected by connecting means each formed of a plurality of connecting portions and a space portion, and a plurality of ultrasonic vibrators face the space portion of the connecting means on the inner side surface or the inner side of the annular elastic body A polishing apparatus, wherein the polishing apparatus is disposed on an outer side surface opposite to a side surface or an upper surface of the annular elastic body adjacent to a space portion.
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