KR102616933B1

KR102616933B1 - 양면 연마 장치

Info

Publication number: KR102616933B1
Application number: KR1020230081693A
Authority: KR
Inventors: 마사시 마루타
Original assignee: 후지코시 기카이 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2022-06-27
Filing date: 2023-06-26
Publication date: 2023-12-27
Also published as: US20230415298A1; JP7296161B1; CN117300886B; JP2024003680A; TW202407792A; CN117300886A; US11883924B2; DE102023114433A1

Abstract

[과제] 측정공 및 두께 측정 센서를 워크의 중심 부근(데이터 취득 범위)을 통과하는 빈도가 높은 배설 범위에 마련한 양면 연마 장치를 제공한다.
[해결 수단] 양면 연마 장치(10)는 하정반(13)과, 상정반(14)과, 상기 하정반(13) 및 상기 상정반(14)의 사이에 배치되어 원판형상의 워크(W)를 지지하는 캐리어(20)를 구비하고 있고, 상기 캐리어(20)는 상기 하정반(13) 및 상기 상정반(14)의 중심 둘레로 회전되고, 또한 상기 캐리어(20)의 중심 둘레로 회전되는 구성이고, 상기 상정반(14)의 상방 또는 상기 하정반(13)의 하방인 고정 위치, 또는 상기 상정반(14)의 상부 또는 상기 하정반(13)의 하부인 가동 위치에 두께 측정 센서(34)를 가지고 있고, 상기 캐리어(20)는, 상기 캐리어(20)의 중심에 대해 편심한 위치에서 상기 워크(W)를 지지하는 원형형상의 투공(22)을 가지고 있고, 상기 상정반(14) 또는 상기 하정반(13)의 중심과, 유저가 사전에 설정한 어느 하나의 상기 투공(22)의 중심과의 거리가 최단 또는 최장이 되는 상기 투공(22)의 중심 위치를 제1 기준 위치(E)로 하여, 상기 투공(22)의 반경의 30% 이내의 소정의 길이인 제1 거리(G)에 대해, 상기 제1 기준 위치(E)로부터 상기 캐리어(20)의 중심의 방향으로 상기 제1 거리(G)의 1/2의 길이 떨어진 위치를 제2 기준 위치(F)로 하여, 상기 두께 측정 센서(34)는, 평면에서 보아 상기 제2 기준 위치(F)를 중심으로 하여 상기 제1 거리(G)의 범위 내에 마련되어 있고, 상기 두께 측정 센서(34)는 상기 두께 측정 센서(34)를 배설한 측의 상기 상정반(14) 또는 상기 하정반(13)에 마련된 측정공(35)을 통과하여 상기 투공(22)에 유지된 상태의 상기 워크(W)의 두께를 측정하는 구성인 것을 요건으로 한다.

Description

양면 연마 장치{DOUBLE-SIDED POLISHING APPARATUS}

본 발명은 예를 들면 웨이퍼와 같은 워크의 상하면의 연마를 하는 양면 연마 장치에 관한 것이다.

캐리어의 내부에 유지된 웨이퍼(본원에서는, 「워크」라고 칭하는 경우가 있다)를 상하의 정반(定盤)에 의해 끼워 넣어 연마를 하는 양면 연마 장치가 알려져 있다. 당해 양면 연마 장치에서, 특허문헌 1(일본 특개2008-227393호 공보)에서는, 상정반(上定盤)의 상방에 배치된 지지 프레임에 두께 측정 센서가 마련되어 있다. 또한, 상정반에는 창부(窓部)(「측정공(測定孔)」에 해당)가 마련되어 있고, 회전하는 상정반의 창부를 두께 측정 센서의 레이저광이 통과함에 의해, 당해 창부의 직하에 있는 워크의 두께를 취득하고 있다. 특허문헌 2(일본 특개2017-207455호 공보)에서는, 상정반의 중심부터 당해 상정반의 지름 방향 외측으로 소정 거리 이간한 위치에 마련된 워크 두께 측정공이 워크를 통과한 궤적(이하, 단지 「통과 궤적」이라고 칭하는 경우가 있다)상의 두께를 취득함으로써, 가공 중의 워크의 두께 분포를 취득하고 있다.

일본 특개2008-227393호 공보 일본 특개2017-207455호 공보

특허문헌 1, 특허문헌 2에 개시되어 있는 양면 연마 장치에서, 워크를 유지하는 캐리어는, 한 예로서, 도 1에 도시하는 바와 같이, 가공 중에 있어서, 하정반 및 상정반의 중심 둘레로 회전(C방향으로 공전)되고, 또한 당해 캐리어의 중심 둘레로도 회전(D방향으로 자전)된다. 또한, 특허문헌 2에 개시되어 있는 양면 연마 장치에서, 측정공 및 두께 측정 센서가 마련된 상정반 또는 하정반은 당해 캐리어의 공전과는 역방향으로 회전된다. 또한, 캐리어의 중심에 대해 워크는 편심한 위치에 유지되어 있다. 이들의 구성에 의해, 워크의 중심의 궤적은 예를 들면 트로코이드 곡선과 같이 복잡하다. 특허문헌 2와 같이, 측정공 및 두께 측정 센서가 마련된 상정반 또는 하정반이 회전되면, 당해 측정공 및 당해 두께 측정 센서에 대한 워크의 중심의 궤적은 더욱 복잡하다.

한편으로, 두께 측정 센서를 양면 연마 장치의 높이 방향의 어느 개소에 마련한 경우라도, 측정공 및 두께 측정 센서가 워크의 중심 부근을 통과한 때의 워크의 두께를 취득하는 것이 바람직하다. 그렇지만, 상기의 복잡한 통과 궤적에 대해, 워크의 중심 부근을 통과하는 빈도가 높아지는 측정공 및 두께 측정 센서의 배설 범위를 특정하는 것은 곤란했다. 보다 구체적으로는, 워크의 중심 부근으로서 유저가 데이터 취득 범위를 설정한 경우에, 측정공 및 두께 측정 센서가 여러 가지의 데이터 취득 범위를 통과하는 빈도가 높아지는 배설 범위를 특정하는 것은 곤란하다는 과제가 있다.

그래서, 본 발명은 상기 과제를 해결하기 위해 이루어지고, 설정된 데이터 취득 범위를 측정공 및 두께 측정 센서가 통과하는 빈도가 높아지는 범위에 측정공 및 두께 측정 센서를 배설한 양면 연마 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관한 양면 연마 장치는 하정반과, 상정반과, 상기 하정반 및 상기 상정반의 사이에 배치되어 원판형상의 워크를 유지하는 캐리어를 구비하고 있고, 상기 캐리어는 상기 하정반 및 상기 상정반의 중심 둘레로 회전되고, 또한 상기 캐리어의 중심 둘레로 회전되는 구성이고, 상기 상정반의 상방 또는 상기 하정반의 하방인 고정 위치, 또는 상기 상정반의 상부 또는 상기 하정반의 하부인 가동 위치에 두께 측정 센서를 가지고 있고, 상기 캐리어는 상기 캐리어의 중심에 대해 편심한 위치에서 상기 워크를 유지하는 원형형상의 투공(透孔)을 가지고 있고, 상기 상정반 또는 상기 하정반의 중심과, 유저가 사전에 설정한 어느 하나의 상기 투공의 중심과의 거리가 최단 또는 최장이 되는 상기 투공의 중심 위치를 제1 기준 위치로 하여, 상기 투공의 반경의 30% 이내의 소정의 길이인 제1 거리에 대해, 상기 제1 기준 위치로부터 상기 캐리어의 중심의 방향으로 상기 제1 거리의 1/2의 길이 떨어진 위치를 제2 기준 위치로 하여, 상기 두께 측정 센서는 평면에서 보아 상기 제2 기준 위치를 중심으로 하여 상기 제1 거리의 범위 내에 마련되어 있고, 상기 두께 측정 센서는 상기 두께 측정 센서를 배설한 측의 상기 상정반 또는 상기 하정반에 마련된 측정공을 통과하여 상기 투공에 유지된 상태의 상기 워크의 두께를 측정하는 구성인 것을 요건으로 한다.

또한, 본 발명에 관한 양면 연마 장치에 의하면, 하정반과, 상정반과, 상기 하정반 및 상기 상정반의 사이에 배치되어 삼각형, 장방형, 정방형 또는 정다각형의 평판형상의 워크를 유지하는 캐리어를 구비하고 있고, 상기 캐리어는 상기 하정반 및 상기 상정반의 중심 둘레로 회전되고, 또한 상기 캐리어의 중심 둘레로 회전되는 구성이고, 상기 상정반의 상방 또는 상기 하정반의 하방인 고정 위치, 또는 상기 상정반의 상부 또는 상기 하정반의 하부인 가동 위치에 두께 측정 센서를 가지고 있고, 상기 캐리어는 상기 캐리어의 중심에 대해 편심한 위치에서 상기 워크를 유지하는 상기 워크와 동형상의 투공을 가지고 있고, 상기 상정반 또는 상기 하정반의 중심과, 유저가 사전에 설정한 어느 하나의 상기 투공의 전(全) 정점(頂点)의 외접원(外接円)의 중심과의 거리가 최단 또는 최장이 되는 상기 투공의 중심 위치를 제1 기준 위치로 하여, 상기 외접원의 반경의 30% 이내의 소정의 길이인 제1 거리에 대해, 상기 제1 기준 위치로부터 상기 캐리어의 중심의 방향으로 상기 제1 거리의 1/2의 길이 떨어진 위치를 제2 기준 위치로 하여, 상기 두께 측정 센서는 평면에서 보아 상기 제2 기준 위치를 중심으로 하여 상기 제1 거리의 범위 내에 마련되어 있고, 상기 두께 측정 센서는 상기 두께 측정 센서를 배설한 측의 상기 상정반 또는 상기 하정반에 마련된 측정공을 통과하여 상기 투공에 유지된 상태의 상기 워크의 두께를 측정하는 구성인 것을 요건으로 한다.

이들에 의하면, 유저가 사전에 설정한 데이터 취득 범위를 측정공 및 두께 측정 센서가 통과하는 빈도를 높일 수 있다.

또한, 상기 상정반 또는 상기 하정반의 중심과, 상기 투공의 중심 또는 상기 외접원의 중심과의 거리가 최단이 되는 상기 투공의 중심 위치 또는 상기 투공의 외접원의 중심 위치를 제1 기준 위치로 하는 것이 바람직하다. 이에 의하면, 두께 측정 센서를 정반의 내주측에 배설할 수 있어서, 워크 위를 통과할 때의 측정공 및 두께 측정 센서의 통과 속도(주속(周速))가 정반의 외주측에 측정공 및 두께 측정 센서를 배설한 경우에 비하여 느려지기 때문에, 정확하게, 높은 정밀도로 워크의 두께를 취득할 수 있다. 또한, 워크의 두께의 측정 간격이 좁아져서, 정밀도가 높은 두께 분포를 취득할 수 있다.

본 발명에 의하면, 설정된 데이터 취득 범위를 측정공 및 두께 측정 센서가 통과한 때의 두께 및 통과 궤적에 대응하는 두께 분포의 취득 빈도가 높은 양면 연마 장치를 실현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 캐리어의 자전과 공전과의 관계의 한 예를 도시하는 설명도.
도 2는 횡축을 시각, 종축을 하정반 및 상정반의 중심부터의 거리로 했을 때의 워크의 중심 부근(데이터 취득 범위)의 변화의 양상을 도시하는 설명도.
도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 양면 연마 장치의 정면도.
도 4는 도 3에 도시하는 양면 연마 장치의 두께 측정부에서의 블록도.
도 5는 도 3에 도시하는 양면 연마 장치의 제어부에서의 블록도.
도 6은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 양면 연마 장치의 정면도.
도 7은 도 6에 도시하는 양면 연마 장치의 두께 측정부에서의 블록도.
도 8은 실시례 1에서의, 통과 궤적이 워크의 중심 부근(데이터 취득 범위)을 통과한 빈도를 도시하는 그래프.
도 9는 실시례 2에서의, 통과 궤적이 워크의 중심 부근(데이터 취득 범위)을 통과한 빈도를 도시하는 그래프.
도 10은 실시례 3에서의, 통과 궤적이 워크의 중심 부근(데이터 취득 범위)을 통과한 빈도를 도시하는 그래프.
도 11은 실시례 4에서의, 통과 궤적이 워크의 중심 부근(데이터 취득 범위)을 통과한 빈도를 도시하는 그래프.

(제1 실시 형태)

이하, 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 관해 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명의 제1, 제2 실시 형태에 관한 캐리어(20)의 자전과 공전의 관계를 도시하는 설명도이다. 도 2는 횡축을 시각, 종축을 하정반(13) 및 상정반(14)의 중심부터의 거리로 했을 때의 워크(W)의 중심 부근(데이터 취득 범위)의 변화의 양상을 도시하는 설명도이다. 도 3은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 양면 연마 장치(10)의 정면도(단면도)이다. 도 4는 도 3에 도시하는 양면 연마 장치(10)의 두께 측정부(30)에서의 블록도이다. 도 5는 도 3에 도시하는 양면 연마 장치(10)의 제어부(40)에서의 블록도이다. 또한, 본 실시 형태를 설명하기 위한 전 도면에 있어서, 동일한 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 붙이고, 그 반복되는 설명은 생략하는 경우가 있다.

우선, 본 실시 형태에서는, 캐리어(20)에 마련된 원형의 투공(22)의 중심 위치를 기준으로 하여 두께 측정 센서(34)의 배설 범위에 관해 설명하지만, 워크(W)는 원판형상이고, 투공(22)에 간극 없이 유지되는 경우에는, 워크(W)의 중심 위치를 기준으로 하여도 좋다. 또한, 투공(22)이 삼각형, 장방형, 정방형 또는 정다각형인 경우에는, 투공(22)의 전(全) 정점의 외접원의 중심 위치를 기준으로 하면 좋지만, 워크(W)가 투공(22)에 간극 없이 유지되는 경우에는, 워크(W)의 전 정점의 외접원의 중심 위치를 기준으로 하여도 좋다.

다음에, 워크(W)가 원판형상인 경우에는, 「워크(W)의 중심 부근」에 관해, 본 실시 형태에서는 「투공(22)(워크(W))의 중심부터 투공(22)(워크(W))의 반경의 30% 이내의 범위」라고 정의한다. 또한, 워크(W)가 삼각형, 장방형, 정방형 또는 정다각형의 평판형상인 경우에는, 「워크(W)의 중심 부근」에 관해, 「투공(22)(워크(W))의 전 정점의 외접원의 중심부터 투공(22)(워크(W))의 외접원의 반경의 30% 이내의 범위」라고 정의한다. 워크(W)가 원판형상이 아닌 경우에도, 워크(W)의 중심 부근은 원형의 범위이다.

또한, 「데이터 취득 범위」는 이 범위를 통과한 통과 궤적상의 두께 데이터를 취득해야 할 범위이고, 목적에 응하여 워크(W)의 중심 또는 워크(W)의 외접원의 중심부터 임의의 거리(이하, 단지 「데이터 취득 범위를 정하는 거리」라고 칭하는 경우가 있다) 내로 설정된다. 본 실시 형태에서는, 한 예로서, 「투공(22)(워크(W))의 중심 또는 투공(22)(워크(W))의 외접원의 중심부터 투공(22)(워크(W))의 반경 또는 투공(22)(워크(W))의 전 정점의 외접원의 반경의 30% 이내의 범위로서, 이 범위를 통과한 통과 궤적상의 두께 데이터를 취득해야 할 범위」라고 정의한다. 즉, 데이터 취득 범위는 유저가 사전에 설정하는 값이다. 이에 의해, 유저가 사전에 설정한 「워크(W)의 중심 부근」의 범위를 통과한 통과 궤적상의 두께 데이터가 취득된다. 또한, 후술하는 「제1 거리(G)」는 측정공(35) 및 두께 측정 센서(34)의 배설 범위를 결정할 때의 기준이 되는 거리이고, 데이터 취득 범위와 연동하여 설정되는 구성으로 하는 것이 바람직하다. 즉, 유저가 데이터 취득 범위를 사전에 설정하면, 투공(22)(워크(W))의 반경 또는 투공(22)(워크(W))의 외접원의 전 정점의 반경의 30% 이내의 소정의 길이로서 제1 거리(G)도 설정된다. 또한, 본 실시 형태에서는, 제1 거리(G)는 한 예로서 데이터 취득 범위를 정하는 거리와 같은 거리로서 취급하는 것으로 한다. 각 실시 형태에서의 양면 연마 장치(10)는 유저가 사전에 설정한 데이터 취득 범위에 대해, 당해 데이터 취득 범위를 측정공(35) 및 두께 측정 센서(34)가 통과하는 빈도가 높아지는 배설 범위를 특정하는 것이다. 보다 구체적으로는, 각 실시 형태에서의 양면 연마 장치(10)는 유저가 사전에 설정한 「워크(W)의 중심 부근」의 범위에 대해, 당해 범위를 측정공(35) 및 두께 측정 센서(34)가 통과하는 빈도가 높아지는 배설 범위를 특정하는 것이다.

또한, 제1 실시 형태에서, 「측정공(35) 및 두께 측정 센서(34)가 워크(W)을 통과한다」라 함은, 상정반(14) 또는 하정반(13)이 회전됨에 의해 측정공(35)이 워크(W)을 통과하고, 또한 당해 측정공(35)을 통하여 두께 측정 센서(34)에 의해 워크(W)의 두께 또는 두께 분포를 측정할 수 있는 상태이다. 후술하는 제2 실시 형태에서, 「측정공(35) 및 두께 측정 센서(34)가 워크(W)을 통과한다」라 함은 상정반(14) 또는 하정반(13)이 회전됨에 의해 측정공(35)이 워크(W)을 통과하는 상태이다. 제2 실시 형태에서, 측정공(35)과 두께 측정 센서(34)는 평면에서 보아 같은 위치에 마련되어 있기 때문에, 측정공(35)이 워크(W)을 통과하면, 당해 측정공(35)을 통하여 두께 측정 센서(34)에 의해 워크(W)의 두께 또는 두께 분포를 측정할 수 있다.

(양면 연마 장치)

다음에, 본 실시 형태에 관한 양면 연마 장치(10)는 도 3, 도 4, 도 5에 도시하는 바와 같이, 워크(W)의 양면 연마를 하는 주본체부(主本體部)(12)와, 연마 중의 워크(W)의 두께의 시계열 데이터를 측정하는 두께 측정부(30)와, 단면 형상 측정 및 캐리어(20)의 회전 속도의 제어를 행하는 제어부(40)를 구비하고 있다.

한편, 연마 대상의 워크(W)는 웨이퍼(예를 들면, 실리콘 웨이퍼) 등의 평판형상(특히, 원판형상)이고, 외경이나 두께는 특히 한정되는 것이 아니다(한 예로서, 외경 수㎝∼수십㎝ 정도, 두께 수㎛∼수㎜ 정도). 또한, 워크(W)는 평판형상(특히, 삼각형, 장방형, 정방형 또는 정다각형)이라도 좋으며, 치수나 두께는 특히 한정되는 것이 아니다(한 예로서, 상기 직사각형의 전 정점의 외접원의 직경 수㎝∼수십㎝ 정도, 두께 수㎛∼수㎜ 정도). 또한, 후술하는 제어부(40)에서의 각 제어나 후술하는 각 실시례에서, 워크(W)의 외접원을 워크(W)의 영역으로 간주할 수 있다.

본 실시 형태에 관한 양면 연마 장치(10)의 주본체부(12)는, 한 예로서, 하정반(13)과, 상정반(14)과, 하정반(13) 및 상정반(14)의 외주측에 배치된 인터널 기어(15)와, 하정반(13)과 상정반(14)의 중심부의 사이에 회전 자유롭게 배치된 태양 기어(16)와, 하정반(13) 및 상정반(14)의 사이에 배치된 캐리어(20)를 구비하는 구성으로 되어 있다. 또한, 하정반(13)의 윗면과 상정반(14)의 하면에는 연마 패드(17, 18)가 첩부되어 있다.

다음에, 본 실시 형태에 관한 하정반(13)은 금속 재료(한 예로서, 스테인리스 합금 등)를 이용하여 평면에서 볼 때 원형형상으로 형성되어 있고, 도 3에 도시하는 바와 같이, 정반 받이(26)상에 회전 자유롭게 재치되어 있다. 정반 받이(26)는 베어링(51)을 통하여 기대(52)에 의해 지지되어 있다. 또한, 정반 받이(26)는 동력 전동 기어(53) 및 통형상 샤프트(54)를 통하여 전달되는 회전 구동 장치(한 예로서, 전기 모터를 구비한 구동 장치)(55)에 의해 회전 구동되는 구성으로 되어 있다. 정반 받이(26)가 회전됨에 의해, 하정반(13)도 회전된다.

다음에, 본 실시 형태에 관한 상정반(14)은 금속 재료(한 예로서, 스테인리스 합금 등)를 이용하여 평면에서 볼 때 원형형상으로 형성되어 있고, 도 3에 도시하는 바와 같이, 로드(25)를 통하여, 원반(24)에 의해 회전 자유롭게 매달려 있다. 원반(24)은 매다는 지주(23)를 통하여, 지지 프레임(28)에 상하동(上下動) 또한 회전 자유롭게 지지되어 있다. 매다는 지주(23)는 회전 구동 장치(한 예로서, 전기 모터를 구비한 구동 장치)(62) 및 상하동 구동 장치(63)에 의해 상하동 또한 회전 구동되는 구성으로 되어 있다. 매다는 지주(23) 및 원반(24)이 회전됨에 의해, 상정반(14)도 회전된다. 또한, 상정반(14)과 하정반(13)은 서로 반대 방향으로 회전된다.

또한, 도 3에서는, 상정반(14)에는, 후술하는 두께 측정 센서(34)와 평면에서 보아 같은 위치에, 측정공(35)이 마련되어 있다. 즉, 평면에서 볼 때의 상정반(14)의 중심부터 두께 측정 센서(34)까지의 거리와, 상정반(14)의 중심부터 측정공(35)까지의 거리는 등거리이다. 상정반(14)은 회전되기 때문에, 소정의 회전 위상에서, 두께 측정 센서(34)와 측정공(35)은 평면에서 보아 맞겹치는 구성이다. 측정공(35)의 워크(W)측에는, 도시하지 않는 창재(窓材)가 마련되어 있다. 창재는 한 예로서 글라스제이다.

다음에, 본 실시 형태에 관한 인터널 기어(15)는 금속 재료(한 예로서, 스테인리스 합금 등)를 이용하여, 도 3에 도시하는 바와 같이, 하정반(13) 및 상정반(14)과 축심(軸心)을 일치시켜서, 하정반(13)의 외주측에 형성되어 있다. 인터널 기어(15)는 동력 전동 기어(56) 및 통형상 샤프트(57)를 통하여 전달되는 회전 구동 장치(한 예로서, 전기 모터를 구비한 구동 장치)(58)에 의해, 한 예로서, A방향으로 회전된다.

다음에, 본 실시 형태에 관한 태양 기어(16)는 금속 재료(한 예로서, 스테인리스 합금 등)를 이용하여, 도 3에 도시하는 바와 같이, 하정반(13) 및 상정반(14)과 축심을 일치시켜서, 하정반(13)의 중심측 상부, 또한, 상정반(14)의 중심측 하부에 형성되어 있다. 태양 기어(16)는 인터널 기어(15)와 마찬가지로, 동력 전동 기어(59) 및 통형상 샤프트(60)를 통하여 전달되는 회전 구동 장치(한 예로서, 전기 모터를 구비한 구동 장치)(61)에 의해, 한 예로서, B방향으로 회전된다. 캐리어(20)는 캐리어(20)의 치수(齒數), 태양 기어(16)의 치수, 인터널 기어(15)의 치수와, 태양 기어(16)의 회전수 및 회전 방향 및 인터널 기어(15)의 회전수 및 회전 방향에 의해, 자전, 공전의 회전수 및 회전 방향이 결정된다. 또한, 한 예로서, 인터널 기어(15)의 A방향 회전의 회전수를, 태양 기어(16)의 B방향 회전의 회전수보다도 작은 소정의 회전수로 설정한 경우, 캐리어(20)는 도 1에 도시하는 바와 같이, C방향으로 공전되고, D방향으로 자전된다.

여기서, 본 실시 형태에 관한 캐리어(20)는 도 1에 도시하는 바와 같이, 금속 재료(한 예로서 스테인리스 합금 등)를 이용하여, 한 예로서, 인터널 기어(15)와, 태양 기어(16)의 사이에, 양자에 맞물려지고, 둘레 방향으로 일정한 간격을 두고 배치되어 있다. 또한, 캐리어(20)에는, 내부에 워크(W)를 유지하기 위한 투공(22)이 마련되어 있다. 도 1에 도시하는 바와 같이, 캐리어(20)는 인터널 기어(15) 및 태양 기어(16)에 맞물려지는 유성치차 기구의 구조로 되어 있고, 캐리어(20)는 인터널 기어(15) 및 태양 기어(16)가 같은 방향으로 다른 소정의 회전수로 회전됨에 의해, 태양 기어(16)의 둘레로 회전(공전)되고, 캐리어(20)는 자신의 축심을 중심으로 하여 회전(자전)된다. 또한, 하정반(13)과 상정반(14)이 서로 반대 방향으로 회전됨에 의해, 각 연마 패드(17, 18)와, 워크(W)의 표면이 서로 활주접촉(摺接)된다. 이에 의해, 워크(W)의 양면의 연마를 할 수 있다. 단, 본 실시 형태에서는, 한 예로서, 인터널 기어(15)와 태양 기어(16) 사이에, 3개의 투공(22)이 마련된 5개의 캐리어(20)가 배설된 구성으로 하고 있는데, 이것으로 한정되는 것이 아니다. 또한, 투공(22)은, 캐리어(20)의 중심에 대해 편심한 위치에 마련되어 있다. 또한, 캐리어(20)와 인터널 기어(15)와 태양 기어(16)는, 각각에 마련된 기어끼리가 맞물려지는 구조로 한정되는 것이 아니다.

다음에, 본 실시 형태에 관한 제어부(40)는 CPU 및 메모리로 구성되고, 미리 설정된 동작 프로그램 및 조작부로부터 입력되는 설정 신호에 의거하여 동작한다. 여기서는, 캐리어(20), 각 정반(13, 14)의 회전 속도를 조정하는 제어에 관해 설명한다. 회전 제어부(43)는 CPU에 상당한다. 또한, 기억부(41)는 메모리에 상당하고, 연마시에 있어서의 측정공(35)의 통과 궤적의 좌표 및 투공(22)(워크(W))의 중심부터의 거리가 기억되어 있다(이하, 단지 「사전 데이터」라고 칭하는 경우가 있다). 회전 제어부(43)는 사전 데이터를 참조하여, 측정공(35)이 워크(W)의 중심 부근(데이터 취득 범위)을 통과하고, 또한 측정공(35)을 통하여 두께 측정 센서(34)에 의해 워크(W)의 두께 또는 두께 분포를 취득할 수 있을 때에, 캐리어(20)의 회전 속도(회전수)가 감속하고 있도록, 출력부(44)로부터 각 회전 구동 장치(58, 61)의 회전 속도(회전수)를 제어하는 구성이다. 즉, 제어부(40)는 캐리어(20)의 회전 속도(회전수)가 감속하도록, 인터널 기어(15) 또는 태양 기어(16)(양방인 경우를 포함한다)를 조정(감속, 정속(定速), 가속을 포함한다)시키는 구성이다. 또한, 회전 제어부(43)는 상기한 경우에 있어서, 측정공(35)이 배설된 상정반(14) 또는 하정반(13)이 감속하고 있도록, 출력부(44)로부터 각 회전 구동 장치(55, 62)의 회전 속도(회전수)를 제어하는 구성이라도 좋다. 즉, 제어부(40)는 측정공(35)이 배설된 상정반(14) 또는 하정반(13)의 회전 속도(회전수)를 감속시키는 구성이다. 캐리어(20), 또는 각 정반(13, 14)(양방인 경우를 포함한다)을 감속시킴에 의해, 정확하게, 높은 정밀도로 두께 또는 두께 분포를 취득할 수 있다. 또한, 워크(W)의 중심 부근(데이터 취득 범위)에 대한 통과 궤적의 측정 간격을 작게 할 수 있고, 정밀도가 높은 두께 분포를 취득할 수 있다. 또한, 워크(W)가 삼각형, 장방형, 정방형 또는 정다각형의 평판형상인 경우에는, 기억부(41)는 연마시에 있어서의 측정공(35)의 통과 궤적의 좌표 및 투공(22)(워크(W))의 전 정점의 외접원의 중심부터의 거리가 기억되어 있는 구성으로 하면 좋다. 즉, 측정공(35)이 워크(W)의 중심 부근(데이터 취득 범위)을 통과하고, 또한 측정공(35) 또는 두께 측정 센서(34)가 상기 외접원의 영역을 통과할 때에, 캐리어(20)나 각 정반(13, 14)의 회전 속도(회전수)를 감속시키는 구성으로 하면 좋다.

또한, 본 실시 형태에 관한 주본체부(12)는 슬러리의 공급을 행하는 슬러리 공급 장치를 구비하는 구성으로 하고 있다(부도시). 이에 의하면, 워크(W)의 재질이나 가공 조건에 응하여, 가공 공정에서의 슬러리의 공급(비공급(非供給)을 포함한다)에 관해 적절히 설정할 수 있다.

또한, 주본체부(12)는, 한 예로서, 공지의 캐리어 검출 센서를 측정공(35) 안에 구비하는 구성으로 해도 좋다(부도시). 이에 의하면, 연마시에 캐리어(20)를 검출하고, 캐리어(20)와 워크(W)와의 실측 경계부를 두께 측정 센서(34)가 통과하는 시각으로서 검출할 수 있다. 따라서 두께 측정 센서(34)가 워크(W)상을 통과하는 순간의 정확한 시각을 취득할 수 있다. 또한, 캐리어(20)상에 슬러리의 막이 형성되어 있다고 하여도, 캐리어(20)를 검출함에 의해, 그것이 캐리어(20)상의 슬러리 두께인 것을 판단할 수 있다.

본 실시 형태에 관한 두께 측정부(30)는 도 4에 도시하는 바와 같이, 한 예로서, 레이저광원(31)과, 서큘레이터(32)와, 두께 측정 센서(34)로서 레이저 센서(한 예로서, 프로브)(34)와, 포토 다이오드(36)와, 데이터 수집기(37)를 구비하는 구성으로 되어 있다. 또한, 두께 측정 센서(프로브)(34)는 지지 프레임(28)에서 상정반(14)과 대향하는 위치(즉, 고정 위치)에 마련되어 있다. 즉, 본 실시 형태에서, 두께 측정 센서(프로브)(34)는 지지 프레임(28)에 고정되어 있기 때문에, 상정반(14) 또는 하정반(13)과 함께 회전되지 않는다. 두께 측정 센서(프로브)(34)가 지지 프레임(28)에 고정되어 있음에 의해, 각 정반(13, 14)의 회전이나 진동의 영향을 받지 않고, 워크(W)의 두께를 취득할 수 있다. 레이저광원(31)으로부터 측정공(35)을 통하여 연마 중의 워크(W)에 대해 레이저광이 조사되고, 창재의 표면, 창재의 이면, 워크(W)의 표면, 워크(W)의 이면에서 반사된다. 이들의 반사광 중, 워크(W)의 표면 및 이면에서의 간섭광을 전기 신호(이하, 간섭 광신호라고 칭한다)로서 관측함에 의해, 워크(W)의 두께의 시계열 데이터를 취득할 수 있다. 두께의 시계열 데이터는 후술하는 두께 연산부(42)에 출력된다. 측정공(35) 및 두께 측정 센서(34)의 설치 위치에 관해서는, (두께 측정 센서의 배설 범위)에서 상세히 진술한다.

또한, 측정공(35)은 하정반(13)에 마련되어 있는 구성으로 해도 좋다(부도시). 이 경우, 두께 측정 센서(프로브)(34)는 하정반(13)측의 지지 프레임(부도시)에서의 하정반(13)과 대향하는 위치에 마련되는 구성이다. 또한, 하정반(13)은 회전되기 때문에, 소정의 회전 위상에서, 두께 측정 센서(34)와 측정공(35)은 평면에서 보아 겹쳐지는 구성이다.

또한, 두께 측정부(30)는 레이저광에 의한 것으로 한정되는 것이 아니다. 다른 예로서, 레이저광원 대신에 확산 광원이나 초음파 발생원을 채용하고, 두께 측정 센서(34)를 광전 센서나 초음파 센서로 하여도 좋다. 또한, 초음파 센서를 채용한 경우에는, 레이저 센서나 광전 센서를 채용한 경우에 비하여, 워크(W)의 재질이나 색의 영향을 받지 않고 워크(W)의 두께를 측정할 수 있다.

다음에, 워크(W)의 두께를 취득하는 제어에 관해 설명한다. 두께 연산부(42)는 제어부(40)의 CPU에 상당한다. 두께 연산부(42)가 기억부(41)로부터 판독하는 사전 데이터와 두께의 시계열 데이터를 대응시킴에 의해, 통과 궤적마다의 워크(W)의 두께의 분포를 취득할 수 있다.

(두께 측정 센서의 배설 범위)

이상 설명한 양면 연마 장치(10)의 주본체부(12), 두께 측정부(30), 제어부(40)에 의해, 워크(W)의 양면의 연마를 하여, 워크(W)의 두께를 취득할 수 있다. 다음에, 본 실시 형태에 관한 측정공(35) 및 두께 측정 센서(34)의 배설 범위에 관해 설명한다. 실제로는, 워크(W)의 중심, 워크(W)의 중심 부근(데이터 취득 범위)는 트로코이드 곡선과 같은 복잡한 궤적으로 되어 있다. 본 실시 형태의 경우에는, 각 위치에서의 워크(W)의 중심 및 워크(W)의 중심 부근(데이터 취득 범위)의 체재 시간에 관해 생각하면 좋다. 횡축을 시각, 종축을 하정반(13) 및 상정반(14)의 중심부터의 거리라고 한 때에 있어서, 캐리어(20)가 일정한 속도로 자전하는 경우에는, 워크(W)의 중심의 궤적은 도 2와 같이 정현파 곡선이 된다. 또한, 워크(W)의 중심 부근(데이터 취득 범위)의 궤적은 도 2와 같이 정현파형상의 영역이 된다. 발명자들이 예의 검토한 결과, 도 2와 같이, 워크(W)의 중심의 체재 시간이 최장(最長)이 되는 것은 워크(W)의 중심이 하정반(13) 및 상정반(14)의 최내주 및 최외주(즉, 정현파의 정점(頂点))에 온 때라는 결론에 이르렀다. 이에 대해, 워크(W)의 중심 부근(데이터 취득 범위)의 체재 시간이 최장이 되는 것은 워크(W)의 중심이 정현파 곡선의 각 정점의 내측 부근에 왔을 때라는 결론에 이르렀다.

워크(W)의 중심 부근(데이터 취득 범위)의 궤적의 상기 특징을 이용하여, 발명자들은 측정공(35) 및 두께 측정 센서(34)의 설치 위치로서, 다음 범위를 구명했다.

본 실시 형태에 관한 측정공(35) 및 두께 측정 센서(34)의 배설 범위(이하, 단지 「제1 범위」라고 칭하는 경우가 있다)로서, 발명자들은 이하의 구성에 상도했다. 우선, 하정반(13) 및 상정반(14)의 중심과, 유저가 사전에 설정한 어느 하나의 투공(22)(즉, 워크(W))의 중심 또는 유저가 사전에 설정한 어느 하나의 투공(22)(워크(W))의 전 정점의 외접원의 중심과의 거리가 최단 또는 최장이 되는 위치에서 투공(22)(워크(W))의 중심 위치 또는 투공(22)(워크(W))의 전 정점의 외접원의 중심 위치(이하, 단지 「제1 기준 위치(E)」라고 칭하는 경우가 있다)를 기준으로 한다. 또한, 데이터 취득 범위에 대응(연동)하여, 투공(22)(워크(W))의 반경 또는 투공(22)(워크(W))의 전 정점의 외접원의 반경의 30% 이내의 소정의 길이인 제1 거리(G)를 유저가 사전에 설정한다. 또한, 캐리어(20)의 중심(자전 중심)의 방향으로 제1 기준 위치(E)로부터 제1 거리(G)의 1/2의 길이만큼 떨어진 위치(이하, 단지 「제2 기준 위치(F)」라고 칭하는 경우가 있다)를 기준으로 한다. 그리고, 제2 기준 위치(F)를 중심으로 하여, 제1 거리(G)의 범위 내에 측정공(35) 및 두께 측정 센서(34)를 배설한다. 보다 구체적으로는, 측정공(35)은, 상정반(14) 또는 하정반(13)에 평면에서 보아 제1 범위 내가 되도록 마련된다. 또한, 두께 측정 센서(34)는 지지 프레임(28)에 평면에서 보아 제1 범위 내가 되도록 배설된다.

이에 의하면, 유저가 사전에 설정한 데이터 취득 범위를 측정공(35) 및 두께 측정 센서(34)가 통과하는 빈도를 높일 수 있다.

또한, 상정반(14) 또는 하정반(13)의 중심과, 투공(22)(워크(W))의 중심 또는 투공(22)(워크(W))의 외접원의 중심과의 거리가 최단이 되는 투공(22)(워크(W))의 중심 위치 또는 투공(22)(워크(W))의 전 정점의 외접원의 중심 위치를 제1 기준 위치(E)로 하는 것이 바람직하다. 측정공(35) 및 두께 측정 센서(34)를 상정반(14) 또는 하정반(13)의 내주측에 배설할 수 있어서, 워크(W)상을 통과할 때의 측정공(35)의 통과 속도(주속)가 상정반(14) 또는 하정반(13)의 외주측에 측정공(35) 및 두께 측정 센서(34)를 배설한 경우에 비하여 느려지기 때문에, 정확하게, 높은 정밀도로 워크(W)의 두께를 취득할 수 있다. 또한, 워크(W)의 두께의 측정 간격이 좁아져서, 정밀도가 높은 두께 분포를 취득할 수 있다.

(제2 실시 형태)

계속해서, 본 발명의 제2 실시 형태에 관해, 제1 실시 형태와의 차이를 중심으로 설명한다. 제2 실시 형태에 관한 양면 연마 장치(10)는 제1 실시 형태에 관한 양면 연마 장치(10)의 구성과는 다르고, 도 6, 도 7과 같은 구성으로 되어 있다. 즉, 두께 측정 센서(프로브)(34)는 상정반(14) 또는 하정반(13)의 측정공(35)에 마련되어 있다. 또한, 도 6, 도 7은 상정반(14)의 측정공(35)에 두께 측정 센서(프로브)(34)가 마련된 경우이다. 제1 실시 형태에서는, 두께 측정 센서(프로브)(34)는 지지 프레임(28)에 마련되어 있기 때문에, 고정되어 있었지만, 본 실시 형태에서는, 두께 측정 센서(프로브)(34)는 상정반(14) 또는 하정반(13)과 함께 회전되는 구성(즉, 두께 측정 센서(프로브)(34))는 가동 위치에 마련되는 구성)이다. 또한, 도 6에서, 회전 구동 장치(62) 및 상하동 구동 장치(63)는 부도시로 하고 있는데, 제어부(40)는 회전 구동 장치(62)에도 접속되어 있다.

본 실시 형태에서의 측정공(35) 및 두께 측정 센서(34)도 평면에서 보아 제1 실시 형태와 같은 범위에 마련하면 좋다. 보다 구체적으로는, 측정공(35) 및 두께 측정 센서(34)는 상정반(14) 또는 하정반(13)에 평면에서 보아 제1 범위 내가 되도록 마련된다. 또한, 상정반(14) 또는 하정반(13)의 중심과, 투공(22)(워크(W))의 중심과의 거리가 최단이 되는 투공(22)(워크(W))의 중심 위치를 제1 기준 위치(E)로 하는 것이 바람직하다.

또한, 본 실시 형태에 관한 두께 측정부(30)는 제1 실시 형태와는 달리, 두께 측정 센서(34)가 상정반(14) 또는 하정반(13)과 함께 회전되기 때문에, 도 7에 도시하는 바와 같이, 로터리 조인트(33)를 구비하는 구성으로 되어 있다.

제어부(40)는 실제로 연마를 하여, 측정공(35) 또는 두께 측정 센서(34)가 워크(W)의 중심 부근(데이터 취득 범위)을 통과할 때에, 캐리어(20)의 회전 속도를 감속시키는 구성이다. 즉, 캐리어(20)의 회전 속도가 감속하도록 인터널 기어(15) 또는 태양 기어(16)(양방인 경우를 포함한다)의 회전 속도(회전수)를 조정시키는 구성이다. 또한, 제어부(40)는 측정공(35)이 배설된 상정반(14) 또는 하정반(13)을 감속시키는 구성을 가지고 있어도 좋다. 캐리어(20), 또는 각 정반(13, 14)(양방인 경우를 포함한다)을 감속시킴에 의해, 정확하게, 높은 정밀도로 두께를 취득할 수 있다. 또한, 워크(W)의 중심 부근(데이터 취득 범위)에 대한 통과 궤적의 측정 간격을 작게 할 수 있어, 정밀도가 높은 두께 분포를 취득할 수 있다. 또한, 제2 실시 형태는 제1 실시 형태와는 달리, 두께 측정 센서(34)는 상정반(14) 또는 하정반(13)과 함께 회전되고 있기 때문에, 측정공(35) 또는 두께 측정 센서(34)가 워크(W)의 중심 부근(데이터 취득 범위)을 통과할 때에는, 반드시 워크(W)의 두께 또는 두께 분포를 취득할 수 있다. 또한, 제2 실시 형태에서도, 워크(W)가 삼각형, 장방형, 정방형 또는 정다각형의 평판형상인 경우에는, 기억부(41)는 연마시에 있어서의 측정공(35)의 통과 궤적의 좌표 및 투공(22)(워크(W))의 전 정점의 외접원의 중심부터의 거리가 기억되어 있는 구성으로 하면 좋다. 즉, 측정공(35) 또는 두께 측정 센서(34)가 워크(W)의 중심 부근(데이터 취득 범위)을 통과하고, 또한 측정공(35) 또는 두께 측정 센서(34)가 상기 외접원의 영역을 통과할 때에, 캐리어(20)나 각 정반(13, 14)의 회전 속도(회전수)를 감속시키는 구성으로 하면 좋다.

[실시례]

(시뮬레이션 방법)

제2 실시 형태에 관한 양면 연마 장치(10)의 구성을 상정하여, 측정공(35) 및 두께 측정 센서(34)의 각 배설 위치에 대해, 워크(W)의 중심 부근(데이터 취득 범위)의 통과 빈도를 산출하는 시뮬레이션을 행했다. 투공(22)(워크(W))의 중심과, 하정반(13) 및 상정반(14)의 중심과의 거리가 최단이 되는 경우의 제1 기준 위치(E)를 측정공(35) 및 두께 측정 센서(34)의 설치 위치의 0점으로 했다. 소정의 간격마다 측정공(35) 및 두께 측정 센서(34)의 배설 개소를 상정하여, 당해 배설 개소를 워크(W)의 중심 부근(데이터 취득 범위)이 통과한 횟수를 카운트했다. 또한, 도 8∼도 11에 도시하는 결과에서는, 종축을 두께 측정 센서(34)의 통과 빈도로 하고, 통과 횟수가 최대가 되는 값을 1로 했다. 시뮬레이션에는, 범용 수치 계산 소프트를 이용했다. 또한, 후술하는 바와 같이, 시뮬레이션 조건을 설정했다.

(실시례 1)

워크(W)의 외경은 φ200㎜이고, 하나의 캐리어(20)에 마련된 3개의 투공(22)을 캐리어(20)의 중심에 대칭으로 배치하도록 설정했다. 워크(W)의 중심은 캐리어(20)의 중심부터 140㎜ 떨어져 있는 설정으로 했다. 캐리어(20)의 중심과 하정반(13) 및 상정반(14)의 중심과의 거리는 460㎜의 설정으로 했다. 즉, 워크(W)가 최내주에 있을 때의 워크(W)의 중심과 하정반(13) 및 상정반(14)의 중심과의 거리는 320㎜이고, 워크(W)가 최외주에 있을 때의 워크(W)의 중심과 하정반(13) 및 상정반(14)의 중심과의 거리는 600㎜이다.

인터널 기어(15)가 5.5rpm으로 A방향으로 회전되고, 태양 기어(16)가 17rpm으로 B방향으로 회전됨에 의해, 캐리어(20)는 C방향으로 8rpm 정도의 회전수로 하정반(13) 및 상정반(14)의 중심 둘레를 공전되고, D방향으로 1rpm 정도의 회전수로 자전된다고 설정했다. 또한, 센서가 부착되어 있는 정반(13, 14)은 캐리어(20)의 공전 방향과는 역방향으로 12rpm(캐리어(20)와의 상대 속도 20rpm)으로 회전되는 설정으로 했다. 또한, 본 시뮬레이션에서는, 백래시 등의 영향 없이, 회전이 전달된다고 상정했다.

또한, 실제의 연마에서는, 연마 단계에 응하여, 인터널 기어(15), 태양 기어(16) 및 각 정반(13, 14)의 회전 속도는 변경되지만, 당해 실시례는 시뮬레이션에 의하는 것이기 때문에, 모두 일정속(一定速)이다. 즉, 본 실시례에 관한 시뮬레이션은 캐리어(20)가 일정한 속도로 자전 및 공전되고, 각 정반(13, 14)이 일정한 속도로 자전되는 경우를 상정했다.

시뮬레이션에 있어서, 임의의 초기 상태(각 캐리어(20)의 위상의 초기 상태는 어떠하여도 상관없다)로부터 캐리어(20)를 일정한 속도로 회전시켜서, 5min 중에 측정공(35) 및 두께 측정 센서(34)가 워크(W)의 중심 부근(데이터 취득 범위)을 통과한 횟수를 카운트했다. 본 실시례에서의 워크(W)의 중심 부근(데이터 취득 범위)는 투공(22)(워크(W))의 중심부터 10㎜(투공(22)(워크(W))의 반경의 10%에 상당)로 설정했다. 또한, 제1 거리(G)도 10㎜로 설정했다.

(시뮬레이션 결과 1)

결과를 도 8에 도시한다. 제1 기준 위치(E)는, 두께 측정 센서 배설 위치(x)가 0㎜, 280㎜의 위치이다. 제2 기준 위치(F)는 두께 측정 센서 배설 위치(x)가 5㎜, 275㎜의 위치이다. 제1 범위는 -5㎜≤x≤15㎜, 265㎜≤x≤285㎜이다(각각, 도 8의 망점을 넣은 범위에 해당). 도 8에 도시하는 바와 같이, 제1 범위 내에서, 제1 기준 위치(E)로부터 캐리어(20)의 중심을 향하여, 제1 거리(G) 떨어진 위치 부근에 통과 빈도의 피크가 확인됐다. 또한, 도 8에 도시하는 바와 같이, 각 피크로부터 캐리어(20)의 중심을 향함에 따라 통과 빈도가 감소하여, 일정한 값(이하, 단지 「수속치(收束値)」라고 칭하는 경우가 있다)에 수속하고 있는 것이 확인됐다. 즉, 각 피크 사이는, 배스터브 곡선의 양상으로 변화하고 있다. 또한, 각 피크로부터 캐리어(20)의 외측을 향하여, 두께 측정 센서(34)의 통과 빈도는 단조롭게 감소하고 있는 것이 확인됐다. 상기한 제1 범위는 피크를 포함하고, 또한, 배스터브 곡선에서의 수속치보다도 높은 값으로 되어 있음으로써, 두께 측정 센서(34)를 제1 범위에 배설하면, 상기한 수속치보다도 높은 통과 빈도가 얻어진다. 또한, 데이터 취득 범위를 정하는 거리와 제1 거리(G)가 등거리인 경우에 있어서, 워크(W)의 중심 부근(데이터 취득 범위)의 통과 빈도를 최대로 하려면, 제1 기준 위치(E)로부터 캐리어(20)의 중심을 향하여, 제1 거리(G) 떨어진 위치 부근에 두께 측정 센서(34)를 배설하면 좋은 것이 확인됐다.

(실시례 2)

계속해서, 실시례 1과 같은 조건으로, 데이터 취득 범위를 투공(22)(워크(W))의 중심부터 30㎜(투공(22)(워크(W))의 반경의 30%에 상당)로 설정한 경우의 시뮬레이션을 실시했다. 또한, 제1 거리(G)도 30㎜로 설정했다.

(시뮬레이션 결과 2)

결과를 도 9에 도시한다. 제1 기준 위치(E)는 두께 측정 센서 배설 위치(x)가 0㎜, 280㎜의 위치이다. 제2 기준 위치(F)는 두께 측정 센서 배설 위치(x)가 15㎜, 265㎜의 위치이다. 제1 범위는 -15㎜≤x≤45㎜, 235㎜≤x≤295㎜이다(각각, 도 9의 망점을 넣은 범위에 해당). 실시례 1과 마찬가지로, 제1 범위 내에서, 제1 기준 위치(E)로부터 캐리어(20)의 중심을 향하여, 제1 거리(G) 떨어진 위치 부근에 통과 빈도의 피크가 확인됐다. 또한, 도 9에 도시하는 바와 같이, 각 피크로부터 캐리어(20)의 중심을 향함에 따라 통과 빈도가 감소하여, 수속치에 수속하고 있고, 각 피크 사이는, 배스터브 곡선의 양상으로 변화하고 있는 것이 확인됐다. 또한, 각 피크로부터 캐리어(20)의 외측을 향하여, 두께 측정 센서(34)의 통과 빈도는 단조롭게 감소하고 있는 것이 확인됐다. 상기한 제1 범위는 피크를 포함하고, 또한, 배스터브 곡선에서의 수속치보다도 높은 값으로 되어 있음으로써, 두께 측정 센서(34)를 제1 범위에 배설하면, 수속치보다도 높은 통과 빈도가 얻어진다. 또한, 실시례 2에서도, 데이터 취득 범위를 정하는 거리와 제1 거리(G)가 등거리인 경우에 있어서, 워크(W)의 중심 부근(데이터 취득 범위)의 통과 빈도를 최대로 하려면, 제1 기준 위치(E)로부터 캐리어(20)의 중심을 향하여, 제1 거리(G) 떨어진 위치 부근에 두께 측정 센서(34)를 배설하면 좋은 것이 확인됐다. 실시례 1, 실시례 2의 각 시뮬레이션 결과로부터, φ200㎜의 워크(W)에 있어서, 워크(W)의 중심 부근(데이터 취득 범위)에 관계없이, 제2 기준 위치(F)로부터 제1 거리(G)의 범위 내에서 현저한 효과를 얻을 수 있다고 추측된다.

(실시례 3)

계속해서, 워크(W)의 외경을 φ75㎜로 설정했다. 워크(W)의 중심은 캐리어(20)의 중심부터 53㎜ 떨어져 있는 설정으로 했다. 캐리어(20)의 중심과 하정반(13) 및 상정반(14)의 중심과의 거리는 220㎜의 설정으로 했다. 즉, 워크(W)가 최내주에 있을 때의 워크(W)의 중심과 하정반(13) 및 상정반(14)의 중심과의 거리는 167㎜이고, 워크(W)가 최외주에 있을 때의 워크(W)의 중심과 하정반(13) 및 상정반(14)의 중심과의 거리는 273㎜이다.

또한, 인터널 기어(15), 태양 기어(16)의 회전수는 각각 5.4rpm, 15rpm이고, 캐리어(20)는 8rpm 정도의 회전수로 공전되고, 1rpm 정도의 회전수로 자전되는 설정으로 했다.

워크(W)의 중심 부근(데이터 취득 범위)을 투공(22)(워크(W))의 중심부터 5㎜(투공(22)(워크(W))의 반경의 14%에 상당)로 설정했다. 또한, 제1 거리(G)도 5㎜로 설정했다.

또한, 상기 이외의 시뮬레이션 조건은 실시례 1, 실시례 2와 마찬가지이다.

(시뮬레이션 결과 3)

결과를 도 10에 도시한다. 제1 기준 위치(E)는 두께 측정 센서 배설 위치(x)가 0㎜, 106㎜의 위치이다. 제2 기준 위치(F)는 두께 측정 센서 배설 위치(x)가 2.5㎜, 103.5㎜의 위치이다. 제1 범위는 -2.5㎜≤x≤7.5㎜, 98.5㎜≤x≤108.5㎜이다(도 10의 망점을 넣은 범위에 해당). 실시례 1, 실시례 2와 마찬가지로, 제1 범위 내에서, 제1 기준 위치(E)로부터 캐리어(20)의 중심을 향하여, 제1 거리(G) 떨어진 위치 부근에 통과 빈도의 피크가 확인됐다. 또한, 각 피크로부터 캐리어(20)의 중심을 향함에 따라 통과 빈도가 감소하여, 수속치에 수속하고 있고, 각 피크 사이는, 배스터브 곡선의 양상으로 변화하고 있는 것이 확인됐다. 또한, 각 피크로부터 캐리어(20)의 외측을 향하여, 두께 측정 센서(34)의 통과 빈도는 단조롭게 감소하고 있는 것이 확인됐다. 상기한 제1 범위는 피크를 포함하고, 또한, 배스터브 곡선에서의 수속치보다도 높은 값으로 되어 있고, 두께 측정 센서(34)를 제1 범위에 배설하면, 수속치보다도 높은 통과 빈도가 얻어진다. 또한, 실시례 3에서도, 데이터 취득 범위를 정하는 거리와 제1 거리(G)가 등거리인 경우에 있어서, 워크(W)의 중심 부근(데이터 취득 범위)의 통과 빈도를 최대로 하려면, 제1 기준 위치(E)로부터 캐리어(20)의 중심을 향하여, 제1 거리(G) 떨어진 위치 부근에 두께 측정 센서(34)를 배설하면 좋은 것이 확인됐다.

(실시례 4)

계속해서, 실시례 3과 같은 조건으로, 데이터 취득 범위를 10㎜(투공(22)(워크(W))의 반경의 27%에 상당), 제1 거리(G)도 10㎜로 설정한 경우의 시뮬레이션을 실시했다.

(시뮬레이션 결과 4)

결과를 도 11에 도시한다. 제1 기준 위치(E)는, 두께 측정 센서 배설 위치(x)가 0㎜, 106㎜의 위치이다. 제2 기준 위치(F)는 두께 측정 센서 배설 위치(x)가 5㎜, 101㎜의 위치이다. 제1 범위는 -5㎜≤x≤15㎜, 91㎜≤x≤111㎜이다(도 11의 망점을 넣은 범위에 해당). 실시례 1∼실시례 3과 마찬가지로, 제1 범위 내에서, 제1 기준 위치(E)로부터 캐리어(20)의 중심을 향하여, 제1 거리(G) 떨어진 위치 부근에 통과 빈도의 피크가 확인됐다. 또한, 각 피크로부터 캐리어(20)의 중심을 향함에 따라 통과 빈도가 감소하여, 수속치에 수속하고 있고, 각 피크 사이는, 배스터브 곡선의 양상으로 변화하고 있는 것이 확인됐다. 또한, 각 피크로부터 캐리어(20)의 외측을 향하여, 두께 측정 센서(34)의 통과 빈도는 단조롭게 감소하고 있는 것이 확인됐다. 상기한 제1 범위는 피크를 포함하고, 또한, 배스터브 곡선에서의 수속치보다도 높은 값으로 되어 있고, 두께 측정 센서(34)를 제1 범위에 배설하면, 수속치보다도 높은 통과 빈도가 얻어진다. 또한, 실시례 4에서도, 데이터 취득 범위를 정하는 거리와 제1 거리(G)가 등거리인 경우에 있어서, 워크(W)의 중심 부근(데이터 취득 범위)의 통과 빈도를 최대로 하려면, 제1 기준 위치(E)로부터 캐리어(20)의 중심을 향하여, 제1 거리(G) 떨어진 위치 부근에 두께 측정 센서(34)를 배설하면 좋은 것이 확인됐다. 실시례 1∼실시례 4의 각 시뮬레이션 결과로부터, 투공(22)(워크(W))의 지름(徑)에 관계없이, 제1 거리(G)를 워크(W)의 반경의 30% 이내(한 예로서, 데이터 취득 범위를 정하는 거리와 등거리)로 하면, 같은 효과를 얻을 수 있다고 추측된다. 예를 들면, φ300, φ400 등의 지름의 워크(W)에 대해서도, 제1 범위 내에 두께 측정 센서(34)를 배설하면, 같은 효과를 얻을 수 있다고 추측된다. 또한, 제1 거리(G)를 (데이터 취득 범위를 정하는 거리의 2/3)≤(제1 거리(G))≤(데이터 취득 범위를 정하는 거리)로 하는 것이 바람직하다. 제1 범위 내에 두께 측정 센서(34)의 통과 빈도의 피크를 반드시 포함하고, 또한 제1 범위 내의 당해 통과 빈도가 보다 높은 범위에 측정공(35) 또는 두께 측정 센서(34)를 배설할 수 있기 때문이다.

이상이 시뮬레이션 결과이지만, 실제의 연마(캐리어(20)의 회전수가 일정하지 않은 경우)에도, 같은 결과(5min 중의 통과 빈도는 다르지만, 실시례 1∼실시례 4와 같은 경향으로 각 위치의 통과 빈도를 얻을 수 있다)라고 추측된다. 또한, 워크(W)의 중심 부근(데이터 취득 범위)의 통과 빈도를 최대로 하려면, 제1 거리(G)와 데이터 취득 범위를 정하는 거리가 등거리인 경우에는, 제1 기준 위치(E)로부터 캐리어(20)의 중심을 향하여, 제1 거리(G) 떨어진 위치 부근에 두께 측정 센서(34)를 배설하면 좋다. 또한, 본 시뮬레이션에서는, 두께 측정 센서(34)가 상정반(14)에 마련된 경우를 상정하고 있는데, 지지 프레임(28)에 마련한 경우(즉, 두께 측정 센서(34)를 고정으로 한 경우)라도, 같은 결과가 얻어진다. 또한, 워크(W)가 삼각형, 장방형, 정방형 또는 정다각형의 평판형상인 경우라도, 워크(W)의 전 정점의 외접원을 워크(W)의 영역으로 간주하여, 당해 외접원의 반경이나 중심 위치에 의거하여, 제1 거리(G) 및 제1 범위를 정해도 좋다. 이 경우도 워크(W)가 원판형상인 경우(각 실시례 1∼4)와 같은 결과가 얻어진다고 추측된다. 또한, 워크(W)가 삼각형, 장방형, 정방형 또는 정다각형의 평판형상인 경우, 당해 직사각형의 내접원(장방형의 경우에는, 소정의 내접원)을 워크(W)의 영역으로 간주하여, 당해 내접원의 반경이나 중심 위치에 의거하여, 제1 거리(G) 및 제1 범위를 정해도 좋다. 이 경우에도, 워크(W)가 원판형상인 경우(각 실시례 1∼4)와 같은 결과를 얻을 수 있다고 추측된다.

본 발명은 이상 설명한 실시 형태로 한정되는 일 없이, 본 발명을 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변경 가능하다. 한 예로서, 두께 측정 센서(34)는 지지 프레임(28), 상정반(14) 또는 하정반(13) 이외에 고정하여 마련되어 있어도 좋다. 보다 구체적으로는, 상정반(14) 또는 하정반(13)과 지지 프레임(28) 사이의 소정의 공간에, 두께 측정 센서(34)가 고정하여 마련되어 있는 구성으로 해도 좋다. 또한, 다른 예로서, 상정반(14) 또는 하정반(13)과 지지 프레임(28) 사이의 소정의 공간에, 두께 측정 센서(34)가 회전 가능하게 마련되어 있는 구성으로 해도 좋다. 보다 구체적으로는, 상정반(14) 또는 하정반(13)과 지지 프레임(28) 사이의 소정의 공간에 마련되어, 상정반(14) 또는 하정반(13)과 동기하여 회전되는 회전 부재(부도시)에 두께 측정 센서(34)가 마련되어 있는 구성으로 해도 좋다.

Claims

하정반과, 상정반과, 상기 하정반 및 상기 상정반의 사이에 배치되어 원판형상의 워크를 유지하는 캐리어를 구비하는 양면 연마 장치로서,
상기 캐리어는 상기 하정반 및 상기 상정반의 중심 둘레로 공전되고, 또한 상기 캐리어의 중심 둘레로 자전되는 구성이고,
상기 상정반의 상부로서 상기 상정반과 함께 회전되는 가동 위치 또는 상기 하정반의 하부로서 상기 하정반과 함께 회전되는 가동 위치에 두께 측정 센서를 가지고 있고,
상기 캐리어는 상기 캐리어의 중심에 대해 편심한 위치에서 상기 워크를 유지하는 원형형상의 투공을 가지고 있고,
상기 상정반 또는 상기 하정반의 중심과 유저가 사전에 설정한 어느 하나의 상기 투공의 원중심의 거리가 최단 또는 최장으로 되는 상기 투공의 원중심의 위치를 제1 기준 위치로 하며,
상기 투공의 반경의 30% 이내의 소정의 길이인 제1 거리에 대해, 상기 제1 기준 위치로부터 상기 캐리어의 중심의 방향으로 상기 제1 거리의 1/2의 길이 떨어진 위치를 제2 기준 위치로 하며,
상기 두께 측정 센서는 평면에서 보아 상기 제2 기준 위치를 중심으로 하여 상기 제1 거리의 범위 내에 마련되어 있고,
상기 두께 측정 센서는 상기 두께 측정 센서를 배설한 측의 상기 상정반 또는 상기 하정반에 마련된 측정공을 통과하여 상기 투공에 유지된 상태의 상기 워크의 두께를 측정하는 구성인 것을 특징으로 하는 양면 연마 장치.
제1항에 있어서,
상기 상정반 또는 상기 하정반의 중심과 상기 투공의 원중심의 거리가 최단이 되는 상기 투공의 원중심의 위치를 제1 기준 위치로 하는 것을 특징으로 하는 양면 연마 장치.
제1항에 있어서,
제어부를 더 가지고 있고,
상기 제어부는,
상기 측정공 또는 상기 두께 측정 센서의 상기 워크에 대한 통과 궤적이 상기 투공의 원중심부터의 소정의 범위로서 유저가 사전에 설정한 데이터 취득 범위를 통과하는 경우, 상기 통과 궤적에 대응하는 상기 캐리어의 회전 속도를 다른 통과 궤적에 대응하는 상기 캐리어의 회전 속도보다도 감속시키는 구성인 것을 특징으로 하는 양면 연마 장치.
하정반과, 상정반과, 상기 하정반 및 상기 상정반의 사이에 배치되어 삼각형, 장방형, 정방형 또는 정다각형의 평판형상의 워크를 유지하는 캐리어를 구비하는 양면 연마 장치로서,
상기 캐리어는 상기 하정반 및 상기 상정반의 중심 둘레로 공전되고, 또한 상기 캐리어의 중심 둘레로 자전되는 구성이고,
상기 상정반의 상부로서 상기 상정반과 함께 회전되는 가동 위치 또는 상기 하정반의 하부로서 상기 하정반과 함께 회전 되는 가동 위치에 두께 측정 센서를 가지고 있고,
상기 캐리어는 상기 캐리어의 중심에 대해 편심한 위치에서 상기 워크를 유지하는 상기 워크와 동형상의 투공을 가지고 있고,
상기 상정반 또는 상기 하정반의 중심과 유저가 사전에 설정한 어느 하나의 상기 투공의 전(全) 정점의 외접원의 중심의 거리가 최단 또는 최장이 되는 상기 투공의 중심 위치를 제1 기준 위치로 하며,
상기 투공의 반경의 30% 이내의 소정의 길이인 제1 거리에 대해, 상기 제1 기준 위치로부터 상기 캐리어의 중심의 방향으로 상기 제1 거리의 1/2의 길이 떨어진 위치를 제2 기준 위치로 하며,
상기 두께 측정 센서는 평면에서 보아 상기 제2 기준 위치를 중심으로 하여 상기 제1 거리의 범위 내에 마련되어 있고,
상기 두께 측정 센서는 상기 두께 측정 센서를 배설한 측의 상기 상정반 또는 상기 하정반에 마련된 측정공을 통과하여 상기 투공에 유지된 상태의 상기 워크의 두께를 측정하는 구성인 것을 특징으로 하는 양면 연마 장치.
제4항에 있어서,
상기 상정반 또는 상기 하정반의 중심과 상기 외접원의 중심의 거리가 최단이 되는 상기 외접원의 중심 위치를 제1 기준 위치로 하는 것을 특징으로 하는 양면 연마 장치.
제4항에 있어서,
제어부를 더 가지고 있고,
상기 제어부는,
상기 측정공 또는 상기 두께 측정 센서의 상기 워크에 대한 통과 궤적이 상기 외접원의 중심부터의 소정의 범위로서 유저가 사전에 설정한 데이터 취득 범위를 통과하는 경우, 상기 통과 궤적에 대응하는 상기 캐리어의 회전 속도를 다른 통과 궤적에 대응하는 상기 캐리어의 회전 속도보다도 감속시키는 구성인 것을 특징으로 하는 양면 연마 장치.
하정반과, 상정반과, 상기 하정반 및 상기 상정반의 사이에 배치되어 원판형상의 워크를 유지하는 캐리어를 구비하는 양면 연마 장치로서,
상기 캐리어는 상기 하정반 및 상기 상정반의 중심 둘레로 공전되고, 또한 상기 캐리어의 중심 둘레로 자전되는 구성이고,
상기 상정반의 윗측에 위치하는 지지 프레임 또는 상기 하정반의 아랫측에 위치하는 지지 프레임에서의 고정 위치에 두께 측정 센서를 가지고 있으며,
상기 캐리어는 상기 캐리어의 중심에 대해 편심한 위치에서 상기 워크를 유지하는 원형형상의 투공을 가지고 있고,
상기 상정반 또는 상기 하정반의 중심과 유저가 사전에 설정한 어느 하나의 상기 투공의 원중심의 거리가 최단 또는 최장으로 되는 상기 투공의 원중심의 위치를 제1 기준 위치로 하며,
상기 투공의 반경의 30% 이내의 소정의 길이인 제1 거리에 대해, 상기 제1 기준 위치로부터 상기 캐리어의 중심의 방향으로 상기 제1 거리의 1/2의 길이 떨어진 위치를 제2 기준 위치로 하며,
상기 두께 측정 센서는 평면에서 보아 상기 제2 기준 위치를 중심으로 하여 상기 제1 거리의 범위 내에 마련되어 있고,
상기 두께 측정 센서는 상기 두께 측정 센서를 배설한 측의 상기 상정반 또는 상기 하정반에 마련된 측정공을 통과하여 상기 투공에 유지된 상태의 상기 워크의 두께를 측정하는 구성인 것을 특징으로 하는 양면 연마 장치.
제7항에 있어서,
상기 상정반 또는 상기 하정반의 중심과 상기 투공의 원중심의 거리가 최단이 되는 상기 투공의 원중심의 위치를 제1 기준 위치로 하는 것을 특징으로 하는 양면 연마 장치.
제7항에 있어서,
제어부를 더 가지고 있고,
상기 제어부는,
상기 측정공 또는 상기 두께 측정 센서의 상기 워크에 대한 통과 궤적이 상기 투공의 원중심부터의 소정의 범위로서 유저가 사전에 설정한 데이터 취득 범위를 통과하는 경우, 상기 통과 궤적에 대응하는 상기 캐리어의 회전 속도를 다른 통과 궤적에 대응하는 상기 캐리어의 회전 속도보다도 감속시키는 구성인 것을 특징으로 하는 양면 연마 장치.
하정반과, 상정반과, 상기 하정반 및 상기 상정반의 사이에 배치되어 삼각형, 장방형, 정방형 또는 정다각형의 평판형상의 워크를 유지하는 캐리어를 구비하는 양면 연마 장치로서,
상기 캐리어는 상기 하정반 및 상기 상정반의 중심 둘레로 공전되고, 또한 상기 캐리어의 중심 둘레로 자전되는 구성이고,
상기 상정반의 윗측에 위치하는 지지 프레임 또는 상기 하정반의 아랫측에 위치하는 지지 프레임에서의 고정 위치에 두께 측정 센서를 가지고 있고,
상기 캐리어는 상기 캐리어의 중심에 대해 편심한 위치에서 상기 워크를 유지하는 상기 워크와 동형상의 투공을 가지고 있고,
상기 상정반 또는 상기 하정반의 중심과 유저가 사전에 설정한 어느 하나의 상기 투공의 전(全) 정점의 외접원의 중심의 거리가 최단 또는 최장이 되는 상기 투공의 중심 위치를 제1 기준 위치로 하며,
상기 투공의 반경의 30% 이내의 소정의 길이인 제1 거리에 대해, 상기 제1 기준 위치로부터 상기 캐리어의 중심의 방향으로 상기 제1 거리의 1/2의 길이 떨어진 위치를 제2 기준 위치로 하며,
상기 두께 측정 센서는 평면에서 보아 상기 제2 기준 위치를 중심으로 하여 상기 제1 거리의 범위 내에 마련되어 있고,
상기 두께 측정 센서는 상기 두께 측정 센서를 배설한 측의 상기 상정반 또는 상기 하정반에 마련된 측정공을 통과하여 상기 투공에 유지된 상태의 상기 워크의 두께를 측정하는 구성인 것을 특징으로 하는 양면 연마 장치.
제10항에 있어서,
상기 상정반 또는 상기 하정반의 중심과 상기 외접원의 중심의 거리가 최단이 되는 상기 외접원의 중심 위치를 제1 기준 위치로 하는 것을 특징으로 하는 양면 연마 장치.
제10항에 있어서,
제어부를 더 가지고 있고,
상기 제어부는,
상기 측정공 또는 상기 두께 측정 센서의 상기 워크에 대한 통과 궤적이 상기 외접원의 중심부터의 소정의 범위로서 유저가 사전에 설정한 데이터 취득 범위를 통과하는 경우, 상기 통과 궤적에 대응하는 상기 캐리어의 회전 속도를 다른 통과 궤적에 대응하는 상기 캐리어의 회전 속도보다도 감속시키는 구성인 것을 특징으로 하는 양면 연마 장치.