(57)【要約】  【課題】  薄い角板形状のワークを研磨するような平面加工機を提供することにある。  【解決手段】  太陽歯車１０４と内歯歯車１０５との回転によりキャリア１０３が公転・自転する遊星運動をさせ、同時に上定盤１０１および下定盤１０２をキャリア１０３に対して相対的に回転させてワーク２００を研磨する平面加工機１０００において、太陽歯車１０４と内歯歯車１０５とを反対方向で回転数が略等しくなるように回転させて、公転数を０若しくは微少量にする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周に歯面を形成するとともに回転方向に複数個のワーク保持孔を穿設したキャリアを、水平面内に配置された太陽歯車と内歯歯車との間に複数個噛合わせておき、このワーク保持孔にワークを挿入するとともにキャリアの表裏両面を下定盤と上下動可能な上定盤との間に挟み込んだ状態にし、太陽歯車と内歯歯車とを回転させてキャリアを公転・自転させる遊星運動をさせ、同時に下定盤および上定盤をキャリアに対して相対的に回転させてワークを研磨する平面加工機において、
太陽歯車と内歯歯車とを反対方向に回転させるとともに、太陽歯車の回転数を０．１ｒｐｍ以上６．０ｒｐｍ以下にするとともに、内歯歯車の回転数を０．１ｒｐｍ以上７．０ｒｐｍ以下とすることにより、キャリアの公転数を０若しくは微少量にすることを特徴とする平面加工機。
【請求項２】
請求項１に記載の平面加工機において、
上定盤と下定盤とを反対方向に回転させるとともに、上定盤および下定盤の回転数が０．１ｒｐｍ以上１００ｒｐｍ以下であることを特徴とする平面加工機。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の平面加工機において、
上定盤、下定盤、太陽歯車、および、内歯歯車は請求項１および請求項２に記載の回転方向および回転数を満たすと共に、さらに、
回転比１である上定盤を基準とする下定盤の回転比は０．６以上１．３以下であり、
回転比１である上定盤を基準とするキャリア自転の回転比は０以上０．７以下であり、
回転比１である上定盤を基準とするキャリア公転の回転比は０以上０．０６以下であることを特徴とする平面加工機。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の平面加工機において、
上定盤、下定盤、太陽歯車、および、内歯歯車は請求項１および請求項２に記載の回転方向および回転数を満たすと共に、さらに、
回転比１である下定盤を基準とする上定盤の回転比は０．６以上１．３以下であり、
回転比１である下定盤を基準とするキャリア自転の回転比は０以上０．７以下であり、
回転比１である下定盤を基準とするキャリア公転の回転比は０以上０．０６以下であることを特徴とする平面加工機。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか一項に記載の平面加工機において、
太陽歯車と内歯歯車とは、同一の駆動源にて駆動されることを特徴とする平面加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ラッピング、ポリッシング、または、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学機械的研磨）などワークの研磨を行なう平面加工機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の平面加工機の一具体例として遊星歯車方式平面研磨装置の構造およびウェーハ両面のラッピング・ポリシング等の研磨工程について簡単に説明する。図８は従来技術の遊星歯車方式平行平面研磨装置の構造図である。
【０００３】
遊星歯車方式平行平面研磨装置は、図８で示すように、研磨工具である上定盤１０１と下定盤１０２とを有している。これら上定盤１０１と下定盤１０２との間には、キャリア１０３が配置されている。キャリア１０３は、外周部が歯車状に形成され、複数個配置されるのが一般的である。このキャリア１０３は、単数または複数個のワーク２００を保持する。
これらキャリア１０３は内側にある太陽歯車１０４と噛み合い、さらに外側にある内歯歯車１０５とも噛み合っている。これら太陽歯車１０４と内歯歯車１０５とは互いに同じ方向に回転するようになされている。
【０００４】
これら上定盤１０１、下定盤１０２、太陽歯車１０４および内歯歯車１０５は、それぞれの駆動源により回転駆動されるようになされている。
上定盤１０１は、具体的には図８で示すように、中心軸１０６、大歯車１０７、小歯車１０８、上定盤減速機１０９により、上定盤電動機１１０からの駆動力が上定盤１０１に伝達される伝達駆動系が構成されている。さらに、上定盤減速機１０９と上定盤電動機１１０とは、ベルトとプーリとにより駆動力が伝達されるようになされている。
【０００５】
また、下定盤１０２は、下定盤回動体１１１、大歯車１１２、小歯車１１３、下定盤減速機１１４により、下定盤電動機１１５からの駆動力が下定盤１０２へ伝達される伝達駆動系が構成されている。さらに、下定盤減速機１１４と下定盤電動機１１５とは、ベルトとプーリとにより駆動力が伝達されるようになされている。
【０００６】
また、太陽歯車１０４は、太陽歯車回動体１１６、大歯車１１７、小歯車１１８、太陽歯車減速機１１９により、太陽歯車電動機１２０からの駆動力が太陽歯車１０４へ伝達される伝達駆動系が構成されている。さらに、太陽歯車減速機１１９と太陽歯車電動機１２０とは、ベルトとプーリとにより駆動力が伝達されるようになされている。
【０００７】
また、内歯歯車１０５は、内歯歯車回動体１２１、大歯車１２２、小歯車１２３、内歯歯車減速機１２４により、内歯歯車電動機１２５からの駆動力が内歯歯車１０５へ伝達される伝達駆動系が構成されている。さらに、内歯歯車減速機１２４と内歯歯車電動機１２５とは、ベルトとプーリとにより駆動力が伝達されるようになされている。
【０００８】
このような構成を採用することで、太陽歯車１０４および内歯歯車１０５が回転駆動されるとき、キャリア１０３は、自転しつつ公転する。
したがって、上定盤１０１および下定盤１０２に両面が接触するワーク２００は、上定盤１０１および下定盤１０２の回転とキャリア１０３の自転・公転とにより、一方向に偏らずに多方向に移動する。この状態で研磨液が供給されてワーク２００の上下両面を同時に研磨加工し、ワーク２００を平行平面とする。従来技術による遊星歯車方式の平行平面研磨装置による研磨はこのようなものであった。
【０００９】
また、平行平面研磨装の他の従来技術として、例えば、特許文献１（発明の名称：両面研磨装置）に従来技術として同様の遊星歯車機構を用いたポリシング装置について開示されている。
【００１０】
【特許文献１】特開２０００−３３５６０号公報（図１０）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
さて、従来技術の平行平面研磨装置は、太陽歯車１０４、内歯歯車１０５、上定盤１０１および下定盤１０２のうち、４個全て、または、２〜３個を回転させる方式であり、その組み合わせは多様である。
研磨方法はキャリア１０３にワーク２００を入れた状態でキャリア１０３を高速度で公転及び自転させながら上定盤、下定盤との速度差により研磨している。
【００１２】
しかしながら、平行平面研磨装置は、太陽歯車１０４と内歯歯車１０５とが同一方向に回転しているため（図４（ａ）参照）、キャリア１０３が必要な自転数を得ようとすると、キャリア１０３の公転が大きくなり、その結果、キャリア１０３に過負荷が作用してキャリア１０３に歪み、破損を発生させるおそれがあった。特にワーク２００を薄くするためにはキャリア１０３はワーク２００よりもさらに薄くする必要があるが、従来技術の平行平面研磨装置では過負荷が加わるため、キャリア１０３を薄くすることには限界があった。
【００１３】
また、従来技術では、太陽歯車１０４、内歯歯車１０５、上定盤１０１、及び下定盤１０２の回転比が不適切なので、薄い角形状の加工物の研磨には対応できなかった。
薄いキャリア２００を用いた角板の研磨を可能にしたいという要請があった。
【００１４】
また、キャリア１０３を自転、公転させる太陽歯車１０４、内歯歯車１０５は、薄いキャリア１０３の歯先により一カ所に強い圧力を受けるため、太陽歯車１０４、内歯歯車１０５のギヤー歯面には接触キズ（喰いこみキズ）が発生しやすかった。太陽歯車１０４、および、内歯歯車１０５の歯面の接触キズ（喰いこみキズ）を発生しにくくしたいという要請があった。
【００１５】
また、上記した駆動源の回転制御が不確実なためにキャリア１０３の歯部に不均等な回転力の伝達が発生することによりキャリア１０３の折損事故が多い。キャリア１０３の折損事故を防止したいという要請があった。
また、特許文献１に記載されたポリシング装置でも上記のような問題は解決されていなかった。
【００１６】
この発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、薄い角板形状のワークを研磨するような平面加工機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の平面加工機は、
外周に歯面を形成するとともに回転方向に複数個のワーク保持孔を穿設したキャリアを、水平面内に配置された太陽歯車と内歯歯車との間に複数個噛合わせておき、このワーク保持孔にワークを挿入するとともにキャリアの表裏両面を下定盤と上下動可能な上定盤との間に挟み込んだ状態にし、太陽歯車と内歯歯車とを回転させてキャリアを公転・自転させる遊星運動をさせ、同時に下定盤および上定盤をキャリアに対して相対的に回転させてワークを研磨する平面加工機において、
太陽歯車と内歯歯車とを反対方向に回転させるとともに、太陽歯車の回転数を０．１ｒｐｍ以上６．０ｒｐｍ以下にするとともに、内歯歯車の回転数を０．１ｒｐｍ以上７．０ｒｐｍ以下とすることにより、キャリアの公転数を０若しくは微少量にすることを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の平面加工機は、さらに、
上定盤と下定盤とを反対方向に回転させるとともに、上定盤および下定盤の回転数が０．１ｒｐｍ以上１００ｒｐｍ以下であることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の平面加工機は、さらに、
上定盤、下定盤、太陽歯車、および、内歯歯車は請求項１および請求項２に記載の回転方向および回転数を満たすと共に、さらに、
回転比１である上定盤を基準とする下定盤の回転比は０．６以上１．３以下であり、
回転比１である上定盤を基準とするキャリア自転の回転比は０以上０．７以下であり、
回転比１である上定盤を基準とするキャリア公転の回転比は０以上０．０６以下であることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の平面加工機は、さらに、
上定盤、下定盤、太陽歯車、および、内歯歯車は請求項１および請求項２に記載の回転方向および回転数を満たすと共に、さらに、
回転比１である下定盤を基準とする上定盤の回転比は０．６以上１．３以下であり、
回転比１である下定盤を基準とするキャリア自転の回転比は０以上０．７以下であり、
回転比１である下定盤を基準とするキャリア公転の回転比は０以上０．０６以下であることを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の平面加工機は、さらに、
太陽歯車と内歯歯車とは、同一の駆動源にて駆動されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
以上のような本発明によれば、太陽歯車と内歯歯車とを反対方向に回転させるとともに、太陽歯車と内歯歯車との回転数を略等しくすることにより、必要な自転数を確保しつつ、公転数を０若しくは微少量にしたため、キャリアへ加わる負荷を少なくして、薄いキャリアを使用可能とすることができる。
【００２３】
また、本発明の平面加工機は、上定盤と下定盤とを反対方向に回転させるとともに、回転数が略等しいものとして、ワークが上下から受ける力を相殺することにより、この点でもワーク・キャリアを通じて太陽歯車と内歯歯車とへ加わる圧力を小さくして、歯面の接触キズをつける自体を抑えている。
【００２４】
さらにまた、本発明の平面加工機は、太陽歯車と内歯歯車とは、同一の駆動源にて駆動するため、太陽歯車と内歯歯車とが機械的に同期した回転として不均等な回転力の伝達が発生することがなくなり、同期が確実となって設定した回転比からずれるような事態を防止して公転数を０若しくは微少量に維持するため、キャリアへ突発的な過負荷が加わる事態を事実上なくして、薄いキャリアを使用可能とすることができる。
【００２５】
総じて、これら効果を有する本発明は、薄い角板形状のワークを研磨するような平面加工機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明を実施するための最良の形態について説明する。
図１は本形態の平面加工機１０００の構成図、図２は同じく上定盤を取り去った平面研加工機の平面図、図３は同じく平面加工機の駆動系を説明する説明図、図４は太陽歯車・内歯歯車の回転方向を説明する説明図である。
【００２７】
平面加工機は、図１で示すように、上定盤１０１、下定盤１０２、キャリア１０３、太陽歯車１０４、内歯歯車１０５、中心軸１０６を備えている。
太陽歯車１０４と内歯歯車１０５とには、図２で示すように、複数のキャリア１０３が噛合し、このキャリア１０３のワーク保持孔１０３ａに設けられたワーク２００が、平行平面に研磨される。なお、ワーク２００は図２で示すような円状でなく、図示しないが四角状であっても良い。また、ワーク２００は図２で示すように一個のキャリア１０３に対して多数のワーク２００を搭載するものでなく、一個のキャリア１０３に対して一個のワーク２００を搭載するものであっても良い。
【００２８】
図１に戻るが、上定盤１０１は、中心軸１０６、大歯車１０７、小歯車１０８、上定盤減速機１０９により、上定盤電動機１１０からの駆動力が上定盤１０１に伝達される伝達駆動系が構成されている。さらに、上定盤減速機１０９と上定盤電動機１１０とは、ベルトとプーリとにより駆動力が伝達されるようになされている。
【００２９】
また、下定盤１０２は、下定盤回動体１１１、大歯車１１２、小歯車１１３、下定盤減速機１１４により、下定盤電動機１１５からの駆動力が下定盤１０２へ伝達される伝達駆動系が構成されている。さらに、下定盤減速機１１４と下定盤電動機１１５とは、ベルトとプーリとにより駆動力が伝達されるようになされている。
ここまでは従来技術と同様である。
【００３０】
太陽歯車１０４と内歯歯車１０５の駆動系は新規な構成が採用されている。この駆動系は、図１（および変更点のみ表した図３）で示すように、電動機１、駆動軸２、電動機側プーリ３、電動機側歯車４、太陽歯車回動体側プーリ５、内歯歯車回動体側歯車６、プーリベルト７、太陽歯車回動体１１６、内歯歯車回動体１２１により太陽歯車１０４と内歯歯車１０５が同期して駆動される。
特に電動機側プーリ３、太陽歯車回動体側プーリ５、プーリベルト７をタイミングベルトで構成すれば、すべり等を抑制し、機械的に確実に同期させることができる。また、歯車機構としても良い。
【００３１】
このような構成としたことで、駆動軸２の回転は、電動機側プーリ３、太陽歯車回動体側プーリ５を介して内歯歯車１０４へと伝導され、また、電動機側歯車４、内歯歯車回動体側歯車６を介して太陽歯車１０５へと伝導される。従来技術では、図４（ａ）のように太陽歯車１０４と内歯歯車１０５とを同じ方向に回転させるため、公転数を０若しくは微少量にできなかったが、本発明の構成では場合、図４（ｂ）で示すように、太陽歯車１０４と内歯歯車１０５とを反対方向に回転させるとともに、太陽歯車１０４と内歯歯車１０５との回転数を等しくすることにより、公転数を０とし、また、回転数を少し相異させることで公転数を微少量としている。
また、太陽歯車１０４と内歯歯車１０５とは、同一の駆動源（電動機１および図３で示した各部による伝達機構）にて機械的に同期させて駆動されるため、駆動源に起因する同期ズレを抑止することができる。
【００３２】
続いて、上定盤１０１、下定盤１０２、キャリア１０３、太陽歯車１０４、内歯歯車１０５の回転数・回転比の一例について図を参照しつつ説明する。図５は、回転比の一例を説明する説明図である。
太陽歯車１０４と内歯歯車１０５とは、反対方向に回転させるとともに、太陽歯車１０４の回転数を０．１ｒｐｍ以上６．０ｒｐｍ以下にするとともに、内歯歯車１０５の回転数を０．１ｒｐｍ以上７．０ｒｐｍ以下とすることにより、キャリアの公転数を０若しくは微少量にすることが好ましい。
さらに、上定盤１０１と下定盤１０２とは、反対方向に回転させるとともに、上定盤１０１および下定盤１０２の回転数が０．１ｒｐｍ以上１００ｒｐｍ以下であることが好ましい。
【００３３】
さらに、上定盤１０１、下定盤１０２、太陽歯車１０４、および、内歯歯車１０５がこれら回転方向および回転数を満たすと共に、さらに、回転比１である上定盤１０１を基準とする下定盤１０２の回転比は０．６以上１．３以下であり、回転比１である上定盤１０１を基準とするキャリア自転の回転比は０以上０．７以下であり、回転比１である上定盤１０１を基準とするキャリア公転の回転比は０以上０．０６以下であることが好ましい。
【００３４】
または、上定盤１０１、下定盤１０２、太陽歯車１０４、および、内歯歯車１０５がこれら回転方向および回転数を満たすと共に、さらに、回転比１である下定盤１０２を基準とする上定盤１０１の回転比は０．６以上１．３以下であり、回転比１である下定盤１０２を基準とするキャリア自転の回転比は０以上０．７以下であり、回転比１である下定盤１０２を基準とするキャリア公転の回転比は０以上０．０６以下であることが好ましい。
これら回転数・回転比の数値については実験により知見されたものである。
【００３５】
例えば、上定盤１０１で２５ｒｐｍ（回転比−１）であるならば、下定盤１０２で１５ｒｐｍ〜３２．５ｒｐｍ（回転比０．６〜１．３）の何れかであり、例えば下定盤１０２が２４ｒｐｍ（回転比０．９６）となり、さらに太陽歯車１０４で３．０ｒｐｍ、内歯歯車１０５の３．２ｒｐｍという回転数とした場合、キャリア１０３の自転数は１１ｒｐｍ（回転比０．４４）、キャリア１０３の公転数は１．５ｒｐｍ（回転比０．０６）となる、というものである。
この場合、回転開始すると回転数が０から上昇して上記回転数となり、その後所定期間の間は上記回転数・回転比を維持しつつ回転して研磨を行う、というものである。
【００３６】
従来技術では、図５（ａ）で示すように、例えば、上定盤１０１で回転比０，７、下定盤１０２で回転比３、キャリア１０３の公転数の回転比は０．８となっており、この結果キャリア公転が大きく、キャリアの歯先に強い力が加わっていたが、本構成では、図５（ｂ）で示すように、例えば、上定盤１０１で回転比１、下定盤１０２で回転比１、キャリア１０３の公転数の回転比は０〜０．０４とした場合、キャリア１０３公転が小さく、また、上定盤１０１と下定盤１０２とで逆方向に移動するため、キャリア１０３の歯先に強い力が加わるおそれが低減する。
【００３７】
このような回転数でも回転方向により各種の回転比が設定できる。この回転比について図を参照しつつ説明する。図６，図７は回転比のバリエーション例を説明する説明図である。
上定盤１０１と下定盤１０２とが逆方向に回転する点、および、太陽歯車１０４と内歯歯車１０５とが逆方向に回転する点、を考慮すると図６で示すように８通りの回転が挙げられる。回転比Ａと回転比Ａ１とでは公転方向が相異している。公転は太陽歯車１０４と内歯歯車１０５とが同じ回転速度の場合に公転は０となり、太陽歯車１０４の回転速度が大きい場合と、内歯歯車１０５の回転速度が大きい場合とでは公転方向が異なる。
この関係は回転比Ｂと回転比Ｂ１、回転比Ｃと回転比Ｃ１、回転比Ｄと回転比Ｄ１とで同じである。
これら図６で示す回転比Ａ，Ａ１，Ｂ，Ｂ１，Ｃ，Ｃ１，Ｄ，Ｄ１はそれぞれ図７で示すようになる。
これらは符号が変わっているが比は同じという関係になる。
【００３８】
以上本発明について説明した。
本発明によれば、キャリアを公転させるためにキャリアの歯部に作用していた負荷が減少したことにより、キャリアに歪みや破損が発生しにくくなった。
また、厚みの薄いキャリアが長時間使用できるようになった。
【００３９】
さらにまた、太陽歯車及び内歯歯車の歯面にキャリアーによる接触キズ（喰いこみキズ）が発生しなくなった。
さらにまた、太陽歯車及び内歯歯車が機械的に同期しつつ回転して、キャリアに回転力を与えるのでキャリアの歯部の曲がり、破損は減少した。
さらにまた、上定盤によるワークの研磨量および研磨精度は、下定盤によるワークの研磨量および研磨精度と同じとなり、均等な研磨が持続したことによって薄いワークに対して効率よく研磨できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の最良の形態の平面加工機の構成図である。
【図２】本発明の最良の形態の平面加工機で上定盤を取り去った平面研加工機の平面図である。
【図３】本発明の最良の形態の平面加工機の駆動系を説明する説明図である。
【図４】太陽歯車・内歯歯車の回転方向を説明する説明図である。
【図５】回転比の一例を説明する説明図である。
【図６】回転比のバリエーション例を説明する説明図である。
【図７】回転比のバリエーション例を説明する説明図である。
【図８】従来技術の遊星歯車方式平行平面研磨装置の構造図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０００  平面加工機
１０１    上定盤
１０２    下定盤
１０３    キャリア
１０３ａ  ワーク保持孔
１０４    太陽歯車
１０５    内歯歯車
１０６    中心軸
１０７    大歯車
１０８    小歯車
１０９    上定盤減速機
１１０    上定盤電動機
１１１    下定盤回動体
１１２    大歯車
１１３    小歯車 
１１４    下定盤減速機
１１５    下定盤電動機
１１６    太陽歯車回動体
１２１    内歯歯車回動体
２００    ワーク
１        電動機
２        駆動軸
３        電動機側プーリ
４        電動機側歯車
５        太陽歯車回動体側プーリ
６        内歯歯車回動体側歯車
７        プーリベルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
2005161430.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005161430.tif 000007
【図６】
2005161430.tif 000008
【図７】
2005161430.tif 000009
【図８】
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