(57)【要約】【課題】大型のワークの平面研磨の精度を高める。【解決手段】下定盤１３を同軸上に下内定盤１３１、下中定盤１３２、下外定盤１３３に３分割し、上定盤１４を同軸上に上内定盤１４１、上中定盤１４２、上外定盤１４３に３分割する。ワーク１１０を収めたキャリア１００を、太陽歯車１１と内歯歯車１２によって、自転及び公転させながら、各定盤を回転駆動しながら、ワーク１１０の両面を研磨する。このとき、少なくとも下中定盤１３２は、下内定盤１３１や下外定盤１３３とは異なる回転速度で回転し、少なくとも上中定盤１４２は、上内定盤１４１や上外定盤１４３とは異なる回転速度で回転することにより、ワーク１１０の各位置における定盤との相対速度を平均化する。【選択図】図２
2005153118.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸に配置された太陽歯車と内歯歯車を用いて所定数のキャリアを自転させながら太陽歯車の周囲に公転させ、前記キャリアに保持された被研磨体の上下面を下定盤と上定盤によって研磨する研磨装置であって、
前記下定盤は、同軸状に上面を揃えて配置された、複数の下部分定盤より構成され、
前記上定盤は、同軸状に下面を揃えて配置された、複数の上部分定盤より構成され、
当該研磨装置は、
前記各下部分定盤の各々をそれぞれ独立に回転駆動する下定盤駆動部と、
前記各上部分定盤の各々をそれぞれ独立に回転駆動する上定盤駆動部とを有することを特徴とする研磨装置。
【請求項２】
同軸に配置された太陽歯車と内歯歯車を用いて所定数のキャリアを自転させながら太陽歯車の周囲に公転させ、前記キャリアに保持された被研磨体の片面を定盤によって研磨する研磨装置であって、
前記定盤は、同軸状に研磨面を揃えて配置された、複数の部分定盤より構成され、
当該研磨装置は、
前記各部分定盤の各々をそれぞれ独立に回転駆動する定盤駆動部を有することを特徴とする研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨装置に関し、特に、大型の非研磨体の研磨に好適な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ワークと呼ばれる非研磨体を研磨する研磨装置としては、従来、たとえば、互いに異なる方向に回転する上定盤と下定盤との間に位置したキャリアを、太陽歯車と内歯歯車に噛合させて両定盤間で回転させることにより、キャリアに保持したワークの上下面を研磨する両面研磨装置が知られている（たとえば、特許文献１）。
【０００３】
図４に、このような両面研磨装置の構造を模式的に示す。
図中ａは、垂直方向から見た場合の太陽歯車１、内歯歯車２、下定盤３、キャリア４の構造を模式的に示した図である。
図示するように、各キャリア４は、その外周に設けられた歯列によって太陽歯車１の外周に設けられた歯列と内歯歯車２の内周に設けられた歯列と噛合しており、太陽歯車１を回転させることにより、太陽歯車１の周りを公転しながら、自キャリア４の中心の周りを自転するようになっている。
【０００４】
次に、図中ｂは、水平方向から見た両面研磨装置の構造を模式的に示したものである。
図示するように、両面研磨装置は、垂直方向に上下する、水平方向断面が円環状（ドーナッツ状）の上定盤５を有し、この上定盤５を、下定盤３上に配置したキャリア４に上から押し下げ、研磨剤を供給しながら、下定盤３と上定盤５を逆回転方向に回転させると共に、太陽歯車１を回転させることにより、キャリア４に保持させたワークの上下両面を、ワークをキャリア４共々公転、自転させながら上定盤５と下定盤３で研磨する。なお、このような両面研磨装置において、さらに内歯歯車２を回転させる場合もある。
【０００５】
次に、図中ｃにこのような従来の両面研磨装置におけるキャリア４の構造を示す。
ｃ１はキャリア４を垂直方向から見たようすを表しており、ｃ２はキャリア４を水平方向からみたようすを表している。
図示するように、キャリア４は外周に歯列が設けられた円形のシート状の部材であり、ワーク７を水平方に関し保持するための１または複数の孔６が設けられている。ここでキャリア４の厚さは、上定盤５、下定盤３のワーク７の研磨に干渉しないようにワーク７の目標研磨厚さより薄い厚さとなっている。
【特許文献１】特開平５−３２９７６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
さて、近年では、液晶ガラスやシリコン基盤等に代表されるワーク７を使用する部品に対する大型化や、低コスト化の要請により、ワーク７のサイズが大型化している。
ここで、このような大型のワーク７を従来の研磨装置によって研磨する場合には、以下のような問題が生じる。
すなわち、たとえば、図４ｄに示すように、ワーク７がキャリア４に一つしか収まらない程度に大きいサイズを有するものである場合、ワーク７の中心に近い位置ほど、上定盤５及び下定盤３の回転中心からの距離の変化は小さくなり、また、ワーク７に対する上定盤５及び下定盤３の周速の変化は小さくなる。したがって、ワーク７の中心と外周部では、研磨作用平滑化の効果に差が生じ、ワーク７の表面が凸レンズ状になるなど、充分な平面度を得ることができなくなる。
【０００７】
一方で、このような問題を解消するために、キャリア４内に多数のワーク７を配置できるように研磨装置を大型化すれば、研磨装置や研磨設備の高コスト化を招く他、研磨装置自体の研磨精度を保つことも困難となる。
そこで、本発明は、比較的小型の研磨装置によって、大型の非研磨体を精度良く研磨することのできる研磨装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題達成のために、本発明は、同軸に配置された太陽歯車と内歯歯車を用いて所定数のキャリアを自転させながら太陽歯車の周囲に公転させ、前記キャリアに保持された被研磨体の上下面を下定盤と上定盤によって研磨する研磨装置において、前記下定盤を、同軸状に上面を揃えて配置された、複数の下部分定盤より構成し、前記上定盤を、同軸状に下面を揃えて配置された、複数の上部分定盤より構成すると共に、当該研磨装置に、前記各下部分定盤の各々をそれぞれ独立に回転駆動する下定盤駆動部と、前記各上部分定盤の各々をそれぞれ独立に回転駆動する上定盤駆動部とを備えたものである。
このように、本発明によれば、太陽歯車と内歯歯車を用いて公転及び自転させながら下定盤と上定盤によってワークの両面研磨を行う研磨装置において、下定盤と上定盤を同軸状に複数の部分定盤に分割し、それぞれを独立に回転駆動するようにしたので、分割した各部分定盤の回転を各々適当に制御することにより、キャリア内の各位置毎の公転中心からの距離の変化の程度の相違、すなわちキャリア内の各位置毎のワークに働く有効な研磨作用平滑化の効果の相違を打ち消すことができる。したがって、大型の非研磨体であっても、太陽歯車と内歯歯車を用いた公転及び自転機構を用いつつ、研磨装置を大型化することなく、精度の良い両面平面研磨を行うことができる。
【０００９】
また、前記課題達成のために、本発明は、同軸に配置された太陽歯車と内歯歯車を用いて所定数のキャリアを自転させながら太陽歯車の周囲に公転させ、前記キャリアに保持された被研磨体の片面を定盤によって研磨する研磨装置において、前記定盤を、同軸状に研磨面を揃えて配置された複数の、部分定盤より構成すると共に、当該研磨装置に、前記各部分定盤の各々をそれぞれ独立に回転駆動する定盤駆動部を備えたものである。
このような研磨装置によれば、上記両面研磨を行う研磨装置と同様に、太陽歯車と内歯歯車を用いた公転及び自転機構を用いつつ、研磨装置を大型化することなく、大型の非研磨体であっても、精度の良い片面平面研磨を行うことができる。
【発明の効果】
【００１０】
以上のように、本発明によれば、比較的小型の研磨装置によって、大型の非研磨体を精度良く研磨することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明に係る研磨装置の実施形態について説明する。
図１に、本実施形態に係る研磨装置の構造を模式的に示す。
図示するように、本研磨装置は、ベース２０と、太陽歯車１１、内歯歯車１２、下定盤１３を有している。ここで、下定盤１３は、図２ａに上方から下定盤１３を見たようすを示すように、同心環状に配置された下内定盤１３１、下中定盤１３２、下外定盤１３３の３つの、上面が水平に揃った定盤より構成されている。そして、この下定盤１３の周りに内歯歯車１２が配置され、下定盤１３の中心に太陽歯車１１が配置されている。
【００１２】
太陽歯車１１は太陽歯車駆動軸１１１に連結し、太陽歯車駆動軸１１１下部の歯部１１２を駆動部１１３によって回転することにより、回転軸ＡＡを中心に回転する。また、内歯歯車１２は駆動部１２１によって、回転軸ＡＡを中心に回転駆動される。
また、下定盤１３の下内定盤１３１は、筒状の下内定盤駆動軸１３１１に連結し、下内定盤駆動軸下部の歯部１３１２を駆動部１３１３によって回転することにより、回転軸ＡＡを中心に回転する。また、下定盤１３の下中定盤１３２は、筒状の下内定盤駆動軸１３２１に連結し、下中定盤駆動軸下部の歯部１３２２を駆動部１３２３によって回転することにより、回転軸ＡＡを中心に回転する。また、下定盤１３の下外定盤１３３は、筒状の下外定盤駆動軸１３３１に連結し、下外定盤駆動軸下部の歯部１３３２を駆動部１３３３によって回転することにより、回転軸ＡＡを中心に回転する。
【００１３】
そして、ベース２０は、以上各部を、油圧、ベアリング等の機構により回動可能に支持している。
また、本研磨装置は、上部研磨部３０と、ベース２０に支持された油圧等の伸縮シリンダ２２を介して上部研磨部３０を昇降可能に支持する吊り下げアーム部２１も有している。
そして、上部研磨部３０は、シリンダ下部に固定的に連結されたフレーム３１と、上定盤１４が設けられており、この上定盤１４も、図２ｂに下方から上定盤１４を見たようすを示すように、下定盤１３と同様に同心環状に配置された上内定盤１４１、上中定盤１４２、上外定盤１４３の３つの下面が水平に揃った定盤より構成されている。
【００１４】
そして、上定盤１４の上内定盤１４１は、上内定盤駆動軸１４１１に連結し、上内定盤駆動軸下部の歯部１４１２を駆動部１４１３によって回転することにより、回転軸ＡＡを中心に回転する。また、上定盤１４の上中定盤１４２は、筒状の上内定盤駆動軸１４２１に連結し、上中定盤駆動軸下部の歯部１４２２を駆動部１４２３によって回転することにより、回転軸ＡＡを中心に回転する。また、上定盤１４の上外定盤１４３は、筒状の上外定盤駆動軸１４３１に連結し、上外定盤駆動軸下部の歯部１４３２を駆動部１４３３によって回転することにより、回転軸ＡＡを中心に回転する。
【００１５】
ここで、以上の、太陽歯車１１、内歯歯車１２、下内定盤１３１、下中定盤１３２、下外定盤１３３、上内定盤１４１、上中定盤１４２、上外定盤１４３は、それぞれ駆動部１１３、１２１、１３１３、１３２３、１３３３、１４１３、１４２３、１４３３によって回転速度及び回転方向について独立に、各々を回転駆動することができる。そして、制御部５０は、各駆動部１１３、１２１、１３１３、１３２３、１３３３、１４１３、１４２３、１４３３の回転駆動動作を制御するものである。
【００１６】
以下、このような研磨装置におけるワークの研磨動作について説明する。
研磨開始に先だって、作業者は、上部研磨部３０が下定盤１３から上方に離れた状態において、図２ｃに示す形状を有する大型の単一のワーク１１０用のキャリア１００を、複数、図２ｄに示すように、その外周の歯が太陽歯車１１と内歯歯車１２に噛み合うように、下定盤１３上に載置し、各キャリア１００の孔にワーク１１０を入れる。なお、ｃ１はキャリア１００を垂直方向から見たようすを表しており、ｃ２はキャリア１００を水平方向からみたようすを表している。
【００１７】
そして、上部研磨部３０をワーク１１０上に下降させ、図示を省略した研磨剤供給機構によって研磨剤をワーク位置に供給しながら、予め定めた研磨シーケンスに従って駆動部１１３、１２１、１３１３、１３２３、１３３３、１４１３、１４２３、１４３３を制御部５０によって制御して、内歯歯車１２、太陽歯車１１、下内定盤１３１、下中定盤１３２、下外定盤１３３、上内定盤１４１、上中定盤１４２、上外定盤１４３を、各々回転させる。
【００１８】
ここで、このときに用いる研磨シーケンスでは、ワーク１１０の各位置における定盤との相対速度の時間平均が平滑化されるように、少なくとも下中定盤１３２は、下内定盤１３１や下外定盤１３３とは異なる回転速度で回転し、少なくとも上中定盤１４２は、上内定盤１４１や上外定盤１４３とは異なる回転速度で回転する。
【００１９】
これにより、キャリア１００に保持された各ワーク１１０は、回転軸ＡＡの回りを公転しながら、キャリア中心回りに回転しつつ、下定盤１３と上定盤１４によって上下の両面が、高い平面度をもって研磨される。
以上、本発明の実施形態について説明した。
なお、以上の実施形態では、上定盤１４と下定盤１３の双方を同軸状に３分割した場合について説明したが、この分割数は３以上の任意の数としてかまわない。また、上定盤１４と下定盤１３で、分割数を異ならせるようにしても良い。
また、下定盤１３と上定盤１４の一方のみを分割するようにしてもよい。たとえば、片面研磨を行う場合には、図３に示すようにワーク１１０の下面の研磨を行う下定盤１３のみを分割するようにしてもよい。なお、図示した研磨装置の構成は、図１に示した研磨装置の構成において、上部研磨部３０の上定盤１４を単一の定盤１５に置き換えたものである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施形態に係る研磨装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態に係る定盤の分割構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態に係る研磨装置の他の構成例を示す図である。
【図４】従来の研磨装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２１】
１１…太陽歯車、１２…内歯歯車、１３…下定盤、１４…上定盤、２０…ベース、２１…アーム部、２２…伸縮シリンダ、３０…上部研磨部、３１…フレーム、５０…制御部、１００…キャリア、１１０…ワーク、１１１…太陽歯車駆動軸、１３１…下内定盤、１３２…下中定盤、１３３…下外定盤、１４１…上内定盤、１４２…上中定盤、１４３…上外定盤。
【図１】
2005153118.tif 000003
【図２】
2005153118.tif 000004
【図３】
2005153118.tif 000005
【図４】
2005153118.tif 000006