(57)【要約】【課題】キャリアへの負荷を軽減かつ一定にでき、精度のよい研磨を行えるワーク研磨方法を提供する。【解決手段】太陽ギヤ１８およびインターナルギヤ２０の少なくとも一方の駆動モータの回転トルクを計測し、該計測した回転トルクの最小値を検出し、該検出した最小回転トルクもしくは該最小回転トルクよりも所要トルクだけ大きいランニング回転トルクとなるように太陽ギヤ１８、インターナルギヤ２０、および上下定盤１２、１４のうちの少なくとも１つの回転速度を変更してワークの研磨を行うことを特徴とする。【選択図】図１
2007152499.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽ギヤおよびインターナルギヤに噛合して公転かつ自転するキャリアに保持されて搬送されるワークを、互いに反対方向に回転する上下定盤の研磨面に当接させて、かつ研磨液を供給しつつワークの研磨を行うワーク研磨方法において、
前記太陽ギヤ、インターナルギヤ、および上下定盤のうちの少なくとも１つの回転速度を変更してそれぞれワークの研磨を行うと共に、前記太陽ギヤおよびインターナルギヤの少なくとも一方の駆動モータの回転トルクを計測し、該計測した回転トルクの最小値を検出する工程と、
該検出した最小回転トルクもしくは該最小回転トルクよりも所要トルクだけ大きいランニング回転トルクとなるように前記太陽ギヤ、インターナルギヤ、および上下定盤のうちの少なくとも１つの回転速度を変更してワークの研磨を行う本研磨工程を含むことを特徴とするワークの研磨方法。
【請求項２】
前記回転トルクの最小値を検出する工程では、前記太陽ギヤ、インターナルギヤ、および上下定盤をあらかじめ定めた基準回転速度で回転させ、該基準回転速度を中心として、もしくは該基準回転速度付近で、太陽ギヤ、インターナルギヤ、および上下定盤のうちの少なくとも１つの回転速度を複数段に変更して回転トルクを計測することを特徴とする請求項１記載のワーク研磨方法。
【請求項３】
前記基準回転速度を、前記上定盤の回転数とキャリアの公転数との相対差と、前記下定盤の回転数とキャリアの公転数との相対差が、逆向きで等しい数値となる回転速度に設定することを特徴とする請求項２記載のワーク研磨方法。
【請求項４】
前記最小回転トルクよりも所要トルクだけ大きいランニング回転トルクを、前記太陽ギヤ、およびインターナルギヤから、前記キャリアに対して、太陽ギヤおよびインターナルギヤとキャリアギヤとのギヤ間にバックラッシュが生じない接触圧を常に作用させる回転トルクに設定することを特徴とする請求項１〜３いずれか１項記載のワーク研磨方法。
【請求項５】
前記本研磨工程で、前記太陽ギヤおよびインターナルギヤの回転速度を変更することを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載のワーク研磨方法。
【請求項６】
前記本研磨工程で、前記上下定盤の回転速度を変更することを特徴とする請求項１〜４いずれか１項記載のワーク研磨方法。
【請求項７】
前記本研磨工程で、上定盤側および／または下定盤側から供給する研磨液の流量も変更して前記両駆動モータの回転トルクをランニング回転トルクとなるように調整することを特徴とする請求項１〜６いずれか１項記載のワーク研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワーク研磨方法に関し、より詳細にはキャリア、ひいてはワークへの負荷を軽減し、精度のよい研磨を行うことのできるワーク研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ラッピングあるいはポリッシングによるワークの両面研磨方法では、太陽ギヤおよびインターナルギヤに噛合して公転かつ自転するキャリアに保持されて搬送されるワークを、互いに反対方向に回転する上下定盤の研磨面に当接させて、かつ研磨液を供給しつつワークの研磨を行うようにしている。ポリッシング装置の場合には、研磨面に研磨パッドを貼付した研磨装置を用いる。
【０００３】
従来の一般的な研磨装置では、上下定盤を逆向きに回転させ、また上定盤とキャリア上面側との間の摩擦力、下定盤とキャリア下面側との間の摩擦力が逆向きで等しい力となるようにキャリアの公転方向および公転速度を設定している。しかしながら、キャリアは公転すると共に自転し、この自転の影響力が無視できなくなっている。そこで、特開平５−１２３９６２号公報に示されるものでは、キャリアに加わる負荷をできるだけ小さくするために、キャリアの自転をも考慮に入れた所定の計算式に基づいて上下定盤の回転とキャリアの公転との相対速度を調整するようにしている。
【特許文献１】特開平５−１２３９６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の上記ワーク研磨方法では、複雑な計算式となるにも関わらず、様々な要因が関与するワークの研磨においては、必ずしも精度のよい研磨が行えないという課題がある。すなわち、キャリアに対する負荷は、上下定盤の回転速度やキャリアの公転、自転速度のみならず、研磨面（研磨パッド）の状態や研磨液の供給量、その他の条件にも影響されるのであり、上記従来の研磨方法ではこれらの要因が加味されていないからである。
本発明は上記課題を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、太陽ギヤおよびインターナルギヤのトルクを一定に制御することで、様々な要因を吸収して、キャリアへの負荷を軽減かつ一定にでき、精度のよい研磨を行えるワーク研磨方法を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るワーク研磨方法は、太陽ギヤおよびインターナルギヤに噛合して公転かつ自転するキャリアに保持されて搬送されるワークを、互いに反対方向に回転する上下定盤の研磨面に当接させて、かつ研磨液を供給しつつワークの研磨を行うワーク研磨方法において、前記太陽ギヤ、インターナルギヤ、および上下定盤のうちの少なくとも１つの回転速度を変更してそれぞれワークの研磨を行うと共に、前記太陽ギヤおよびインターナルギヤの少なくとも一方の駆動モータの回転トルクを計測し、該計測した回転トルクの最小値を検出する工程と、該検出した最小回転トルクもしくは該最小回転トルクよりも所要トルクだけ大きいランニング回転トルクとなるように前記太陽ギヤ、インターナルギヤ、および上下定盤のうちの少なくとも１つの回転速度を変更してワークの研磨を行う本研磨工程を含むことを特徴とする。
【０００６】
前記回転トルクの最小値を検出する工程では、前記太陽ギヤ、インターナルギヤ、および上下定盤をあらかじめ定めた基準回転速度で回転させ、該基準回転速度を中心として、もしくは該基準回転速度付近で、太陽ギヤ、インターナルギヤ、および上下定盤のうちの少なくとも１つの回転速度を複数段に変更して回転トルクを計測するようにすると好適である。
【０００７】
前記基準回転速度を、前記上定盤の回転数とキャリアの公転数との相対差と、前記下定盤の回転数とキャリアの公転数との相対差が、逆向きで等しい数値となる回転速度に設定するようにすることができる。
【０００８】
また、前記最小回転トルクよりも所要トルクだけ大きいランニング回転トルクを、前記太陽ギヤ、およびインターナルギヤから、前記キャリアに対して、太陽ギヤおよびインターナルギヤとキャリアギヤとのギヤ間にバックラッシュが生じない接触圧を常に作用させる回転トルクに設定することもできる。
【０００９】
前記本研磨工程で、前記太陽ギヤおよびインターナルギヤの回転速度を変更するようにしてもよいし、前記上下定盤の回転速度を変更するようにしてもよい。あるいは、前記本研磨工程で、上定盤側および／または下定盤側から供給する研磨液の流量も変更して前記両駆動モータの回転トルクをランニング回転トルクとなるように調整するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、太陽ギヤあるいはインターナルギヤの回転トルクを実測して、キャリアに加わる負荷を計測し、最小の回転トルクで本研磨を行うことにより、キャリアの自転や研磨パッドの磨耗状態等をも実質的に考慮した、無理のない研磨が行え、キャリアの変形や、これに起因するワークへの悪影響を極力低減した研磨が行える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明する。
図１は公知のワーク両面研磨装置１０の模式図、図２はその片側の断面説明図である。
１２は上定盤、１４は下定盤であり、互いに対向配置され、図示しないサーボモータ等よりなる駆動モータにより互いに逆向きに回転駆動される。上定盤１２は図示しないシリンダ装置等の上下動装置により上下動可能となっている。
ポリッシングの場合、上下定盤１２、１４の対向する研磨面には研磨パッドが貼付される。
【００１２】
１６はキャリアであり、上下定盤１２、１４間に配置され、装置中央に回転可能に配置された太陽ギヤ１８と外周側に回転可能に配置されたインターナルギヤ２０とに噛合し、公転かつ自転する。キャリア１６には、ワーク保持用の保持孔１７が設けられ、シリコンウェーハ等のワークＷは保持孔１７に保持された状態で搬送される。
しかして、ワークＷは、太陽ギヤ１８およびインターナルギヤ２０に噛合して公転かつ自転するキャリア１６に保持されて搬送され、互いに反対方向に回転する上下定盤１２、１４の研磨面に当接することによりその両面が研磨される。なお、図示しない供給装置から研磨液が供給されつつワークの研磨が行われる。
【００１３】
太陽ギヤ１８およびインターナルギヤ２０はそれぞれ図示しない駆動モータによって回転駆動される。太陽ギヤ１８、インターナルギヤ２０を回転駆動する駆動モータには好適にはサーボモータが用いられ、その回転速度（角速度）を変更可能であり、また、シーケンサを介して負荷（回転トルク）を検出可能となっている。
【００１４】
本研磨方法では、まず、太陽ギヤ１８、インターナルギヤ２０、および上下定盤１２、１４のうちの少なくとも１つの回転速度（角速度）を複数段に変更してそれぞれワークＷの研磨を行うと共に、各回転速度における太陽ギヤ１８およびインターナルギヤ２０の少なくとも一方の駆動モータの回転トルクを計測し、該計測した回転トルクの最小値を検出する。
【００１５】
なお、回転トルクの最小値とは、回転速度を増、減した場合にいずれも回転トルクが上昇するような、いわゆる底部値となる最小値のことをいう。このような最小値が得られるよう、回転速度を複数段に設定するのである。なお、この最小値は、回転速度をある複数段に設定した場合に計測される相対的な回転トルクであって、回転速度をリニアに変更した場合の絶対的な最小値でなくともよい。
【００１６】
上記のような回転トルクの最小値を見つけやすくするために、研磨開始を、太陽ギヤ１８、インターナルギヤ２０、および上下定盤１２、１４をあらかじめ定めた基準回転速度（角速度）で回転させてワークＷの研磨を行うようにするとよい。
【００１７】
この基準回転速度は、例えば、上定盤１２の回転数とキャリア１６の公転数との相対差と、下定盤１４の回転数とキャリア１６の公転数との相対差が、逆向きで等しい数値となる回転速度に設定するようにする。例えば、上定盤１２の回転方向を右回転、キャリア１６の公転方向および下定盤１４の回転方向を左回転とし、それぞれの回転数比を１：１：３に設定するようにするのである。このように設定することで、キャリア１６の自転や研磨パッドの状態等は考慮されないが、上定盤１２とキャリア１６上面側との間の摩擦力と、下定盤１４とキャリア１６下面側との間の摩擦力を逆向きでほぼ等しいものに設定でき、上記最小トルクとなる条件を見つけやすくなる。
【００１８】
本実施の形態では、上記検出した最小回転トルクもしくは該最小回転トルクよりも所要トルクだけ大きいランニング回転トルクとなるように太陽ギヤ１８、インターナルギヤ２０、および上下定盤１２、１４のうちの少なくとも１つの回転速度を変更してワークの本研磨を行うのである。
【００１９】
キャリア１６に加わる負荷は、上下定盤１２、１４の回転方向を含めた回転数（回転速度）、太陽ギヤ１８、インターナルギヤ２０の回転数のみならず、キャリア１６の自転、研磨パッドの磨耗状態、研磨液の流量、あるいはワークＷの自転などにも影響されるが、上記のように、太陽ギヤ１８あるいはインターナルギヤ２０の回転トルクを実測して、キャリア１６に加わる負荷を計測し、最小の回転トルクで本研磨を行うことにより、上記キャリア１６の自転や研磨パッドの磨耗状態等をも実質的に考慮した、無理のない研磨が行え、キャリア１６の変形や、これに起因するワークＷへの悪影響を極力低減した研磨が行えるのである。
【００２０】
なお、太陽ギヤ１８やインターナルギヤ２０の回転トルクが最小の状態でワークＷの研磨を行うのが、キャリア１６への負荷が最小となって好適であるが、キャリア１６の上下面の摩擦力が相殺され、回転トルクがゼロになる状況も生じうる。このように回転トルクがゼロになると、太陽ギヤ１８およびインターナルギヤ２０とキャリアギヤとのギヤ間にバックラッシュが生じ、これらギヤを損傷したり、キャリア１６ががたついて研磨精度が劣る状態となることもある。
そこで、上記最小回転トルクよりも所要トルクだけ大きいランニング回転トルクとなるように、太陽ギヤ１８、インターナルギヤ２０あるいは上下定盤１２、１４の回転速度を調整して、太陽ギヤ１８、およびインターナルギヤ２０から、キャリア１６に対して、ギヤ間にバックラッシュが生じない接触圧を常に作用させるようにするとよい。
【００２１】
本研磨工程で、太陽ギヤ１８およびインターナルギヤ２０の回転速度を変更すると、これらの回転トルクに直接影響するので、回転トルクの調整が行いやすいが、上下定盤１２、１４の回転速度を変更するようにしてもよい。
あるいは、本研磨工程で、上定盤側および／または下定盤側から供給する研磨液の流量も変更することにより、ランニング回転トルクを調整することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】両面研磨装置の説明図である。
【図２】両面研磨装置の断面説明図である。
【符号の説明】
【００２３】
１０  研磨装置
１２  上定盤
１４  下定盤
１６  キャリア
１７  保持孔
１８  太陽ギヤ
２０  インターナルギヤ
【図１】
2007152499.tif 000003
【図２】
2007152499.tif 000004