(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワークの側外周面の全面を鏡面研磨するワーク外周面の鏡面研磨装置において、
該側外周面の全面を鏡面研磨する研磨具が、一端部が凹凸部に形成された二個の研磨部材から成り、
且つ前記研磨部材の凹凸部の各々が互いに凹凸嵌合するように、前記二個の研磨部材が付勢部材によって付勢されていると共に、
前記凹凸嵌合された部分に、前記側外周面が挿入されて、前記側外周面の全面が鏡面研磨される凹溝が形成されることを特徴とするワーク外周面の鏡面研磨装置。
【請求項２】
研磨部材が、円筒形の本体部と、前記本体部よりも小径の円筒形に形成された先端部とから構成されていると共に、前記本体部と先端部との間がテーパ部に形成されている請求項１記載のワーク外周面の鏡面研磨装置。
【請求項３】
テーパ部が、凹凸部の途中に形成されている請求項２記載のワーク外周面の鏡面研磨装置。
【請求項４】
研磨部材のワークの側外周面に鏡面研磨を施す部分が、発泡弾性プラスチック材中に研磨粒が配合されて成るバフによって形成されている請求項１〜３のいずれか一項記載のワーク外周面の鏡面研磨装置。
【請求項５】
二個の研磨部材の各々が、移動可能に設けられた一対の基板間に、前記研磨部材の凹凸部が向かい合うように装着されている請求項１〜４のいずれか一項記載のワーク外周面の鏡面研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はワーク外周面の鏡面研磨装置に関し、更に詳細にはウェーハ等のワークの側外周面を鏡面研磨するワーク外周面の鏡面研磨装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコンウェーハ等の円盤状に形成されたワークの側外周面は、ダイヤモンド砥石による面取り加工が施された後、加工歪層を除去すべく、エッチング加工を施す。このエッチング加工を施したワークの側外周面は、波状或いはクレータ状に汚れが残り易く、ワークの特性を劣化させる原因の一つともなっていた。このため、かかる汚れを除去すべく、ワークの側外周面を鏡面研磨することが行われている。
ワークの側外周面の鏡面研磨は、従来、図７に示すワーク外周面の鏡面研磨装置によって施されている。図７に示す従来のワーク外周面の鏡面研磨装置には、発泡ウレタン等の発泡弾性プラスチック材中に研磨粒が配合されて成るバフによって形成された筒状の研磨筒１０２が、モータ１００によって回転可能に設けられている。更に、この研磨筒１０２の内壁面には、モータ（図示せず）によって回転可能に設けられたワーク１０４の側外周面を鏡面研磨する複数本の凹溝１０６，１０６・・が形成されている。
かかるワーク外周面の鏡面研磨装置においては、回転する研磨筒１０２の内壁面に形成された凹溝１０６に、研磨筒１０２と反対方向に回転するワーク１０４の側外周面を押しつけて研磨する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
研磨筒１０２の凹溝１０６に押し付けられて鏡面研磨されたワーク１０４の側外周面からは、波状或いはクレータ状の汚れが除去される。
ところで、ワーク１０４の外周部は、通常、図８に示す様に、その断面形状が円錐台状に形成されており、ワーク１０４の側外周面はテーパ面Ｔ1，Ｔ2と端面Ｔ3とによって形成されている。
かかるワーク１０４の側外周面が、研磨筒１０２の凹溝１０６から僅かにずれて押し付けられた場合には、側外周面のテーパ面Ｔ1又はＴ2が鏡面研磨されないことがある。このため、研磨筒１０２の凹溝１０６にワーク１０４の側外周面を正確に押し付けることができるように、ワーク１０４の位置決めを慎重に行うことが必要である。
また、ワーク１０４の側外周面を凹溝１０６に正確に押し付けられるように、ワーク１０４の位置決めができた場合でも、バフから成る研磨筒１０２に形成された凹溝１０６には、幅狭のワーク１０４の外周部が所定の力で押し付けられるため、凹溝１０６はワーク１０４の側外周面によって磨耗されて徐々に深くなり、ワーク１０４の側外周面以外の部分も研磨されるオーバーポリッシュ現象が惹起されることがある。
このため、一の凹溝１０６において、所定枚数のワーク１０４の側外周面を鏡面研磨したとき、次のワーク１０４の側外周面を別の凹溝１０６で鏡面研磨することが必要となり、再度、別の凹溝１０６に対するワーク１０４の位置決めが必要となる。
この様に、図７に示す従来のワーク外周面の鏡面研磨装置では、研磨部材の所定箇所に形成された所定形状の研磨面に対するワーク１０４の側外周面の位置決めが困難であり、且つ研磨部材の所定箇所でのワークの側外周面の鏡面研磨を施し得るワーク枚数が少なく、研磨部材を効率的に使用できなかった。
そこで、本発明の課題は、研磨部材に所定形状に形成された研磨面に対するワークの側外周面の位置決めを容易に行うことができ、且つ研磨部材の所定箇所でのワークの側外周面の鏡面研磨を施し得るワーク枚数を増加し、研磨部材を効率的に使用し得るワーク外周面の鏡面研磨装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、前記課題を解決すべく検討を重ねた結果、一端部を凹凸部に形成した二個の研磨部材を、凹凸部の各々が互いに凹凸嵌合するようにバネによって付勢し、凹凸嵌合した部分にワークの側外周面を挿入して鏡面研磨する凹溝を形成することにより、ワークの側外周面の位置決めを容易とすることができ、且つ研磨部材の所定箇所でのワークの側外周面に鏡面研磨を施すことができるワークの枚数を増加し得ることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は、ワークの側外周面の全面を鏡面研磨するワーク外周面の鏡面研磨装置において、該側外周面の全面を鏡面研磨する研磨具が、一端部が凹凸部に形成された二個の研磨部材から成り、且つ前記研磨部材の凹凸部の各々が互いに凹凸嵌合するように、前記二個の研磨部材が付勢部材によって付勢されていると共に、前記凹凸嵌合された部分に、前記側外周面が挿入されて、前記側外周面の全面が鏡面研磨される凹溝が形成されることを特徴とするワーク外周面の鏡面研磨装置にある。
【０００５】
かかる本発明において、研磨部材を、円筒形の本体部と、前記本体部よりも小径の円筒形に形成された先端部とから構成すると共に、前記本体部と先端部との間をテーパ部に形成することによって、断面形状が円錐台形状のワークの側外周面を鏡面研磨する凹溝を容易に形成できる。特に、このテーパ部を凹凸部の途中に形成することにより、研磨部材の凹凸部の凹凸嵌合した部分長を容易に変更でき，凹凸嵌合の部分に形成された凹溝の幅を容易に調整できる。
また、本発明においては、ワークの側外周面に鏡面研磨を施す部分を、発泡弾性プラスチック材中に研磨粒が配合されて成るバフによって形成した研磨部材を好適に使用できる。
更に、二個の研磨部材の各々を、移動可能に設けられた一対の基板間に、前記研磨部材の凹凸部が向かい合うように装着することによって、二個の研磨部材が組み合わされて形成された凹溝の位置を調整できる。
【０００６】
本発明に係るワーク外周面の鏡面研磨装置によれば、一端部を凹凸部に形成した二個の研磨部材が、凹凸部の各々が互いに凹凸嵌合するように付勢部材によって付勢され、且つこの凹凸嵌合した部分にワークの側外周面を挿入して、ワークの側外周面の全面を鏡面研磨する凹溝が形成される。
このため、ワークの側外周面が凹溝から若干ずれてワークが位置決めされても、挿入されたワークの側外周面に倣うように凹溝を形成する二個の研磨部材が付勢部材の付勢力によって位置調整されるため、ワークの側外周面に非研磨の部分が生じることを防止できる。
しかも、二個の研磨部材によって形成された凹溝に挿入したワークの側外周面の全面を鏡面研磨する際にも、ワークの側外周面に当接する、二個の研磨部材から成る凹溝の壁面の各々を付勢部材の付勢力によりワークの側外周面に適度な力で押し付けた状態を保持できる。
また、ワークの側外周面によって磨耗されて拡幅された凹溝は、付勢部材によってワークの厚さと略同一幅となるように調整されるため、図７に示す従来の研磨筒１０２に形成された凹溝１０６による鏡面研磨に比較して、側外周面の全面を鏡面研磨し得るワークの研磨枚数を増加できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明に係るワーク外周面の鏡面研磨装置の一例を図１に示す。図１においては、基台１０に固定された駆動装置としてのシリンダ装置１２に設けられたピストン（図示せず）から延出されたロッド１４，１４の端部に、基板１６，１６が対向して設けられている。この移動可能に設けられた一対の基板１６，１６の対向面には、付勢部材としてのバネ１８，１８によって、互いの対向面方向に付勢された装着部材２０，２０が装着され、この装着部材２０，２０には、発泡ウレタン等の発泡弾性プラスチック材中に研磨粒が配合されて成るバフによって形成された筒状の研磨部材２２ａ，２２ｂが固定されている。
かかる研磨部材２２ａ，２２ｂは、装着部材２０，２０を介してバネ１８，１８によって付勢され、その各先端部によって、円盤状に形成されたワーク３２の側外周面の形状に倣った凹溝３４が形成される。
この研磨部材２２ａ，２２ｂの中心部には、モータ２４によって回転する回転軸２６が挿入され、キー部材２８，２８によって回転軸２６と研磨部材２２ａ，２２ｂとは連結されていると共に、装着部材２０，２０及びバネ１８，１８も、ベアリング３０，３０，３１，３１によって回転可能に設けられている。このため、モータ２４によって回転軸２６を回転すると、研磨部材２２ａ，２２ｂ、装着部材２０，２０及びバネ１８，１８は一体となって回転する。
【０００８】
図１に示す研磨部材２２ａ，２２ｂを図２及び図３に示す。図２は研磨部材２２ａ，２２ｂの正面図であり、図３は研磨部材２２ａ（２２ｂ）の先端部の側面図である。
かかる研磨部材２２ａ，２２ｂは、図３に示す様に、回転軸２６が挿入される中空部４０が中心部に形成された円筒形であって、その先端部４２ａ，４２ｂは本体部４４ａ，４４ｂよりも小径の円筒形に形成され、本体部４４ａ，４４ｂと先端部４２ａ，４２ｂとの間はテーパ部４６ａ，４６ｂに形成されている。
この研磨部材２２ａ，２２ｂの先端部４２ａ，４２ｂ側には、凸部３６ａ，３６ｂと凹部３８ａ，３８ｂとが周方向に交互に形成されている。
かかる凸部３６ａ，３６ｂと凹部３８ａ，３８ｂとから成る凹凸部４８ａ，４８ｂは、研磨部材２２ａ，２２ｂの本体部４４ａ，４４ｂと、本体部４４ａ，４４ｂよりも小径に形成された先端部４２ａ，４２ｂとに亘って形成されており、本体部４４ａ，４４ｂと先端部４２ａ，４２ｂとの間（凹凸部４８ａ，４８ｂの中途部）には、テーパ部４６ａ，４６ｂが形成されている。
【０００９】
図２及び図３に示す研磨部材２２ａ，２２ｂは、図１に示す様に、移動可能に設けられた一対の基板１６，１６の対向面に、その先端部４２ａ，４２ｂが組み合わされる方向に付勢部材としてのバネ１８，１８によって付勢された状態で装着されている。この先端部４２ａ，４２ｂが組み合わされ状態を図４に示す。
研磨部材２２ａ，２２ｂの先端部４２ａ，４２ｂを形成する凸部３６ａ，３６ｂは、先端部４２ａ，４２ｂに形成された凹部３８ａ，３８ｂ内に挿入され、先端部４２ａ，４２ｂは凹凸嵌合する。
この様に凹凸嵌合された部分の外周には、テーパ部４６ａ，４６ｂ及び凸部３６ａ，３６ｂによって凹溝３４が形成されている。かかる凹溝３４の幅は、研磨を施すワーク３２の厚さｔよりも幅狭である。
しかし、幅狭の凹溝３４にワーク３２の側外周面を所定の力で挿入すると、ワーク３２の側外周面を形成するテーパ面Ｔ1，Ｔ2は、研磨部材２２ａ，２２ｂのテーパ部４６ａ，４６ｂの各々をバネ１８，１８の付勢力に抗して押圧し、図５に示す様に、凹溝３４の幅がワーク３２の厚さｔと等しくなるまで研磨部材２２ａ，２２ｂを後退させる。このため、ワーク３２の側外周面を形成するテーパ面Ｔ1，Ｔ2及び端面Ｔ3は、凹溝３４を形成するテーパ部４６ａ，４６ｂ及び凸部３６ａ，３６ｂの各面に接触できる。
【００１０】
この様に、ワーク３２の厚さｔと凹溝３４の幅とが異なる場合、或いはワーク３２の側外周面と凹溝３４との位置が僅か異なっていても、ワーク３２の側外周面を形成するテーパ面Ｔ1，Ｔ2及び端面Ｔ3は、凹溝３４を形成するテーパ部４６ａ，４６ｂ及び凸部３６ａ，３６ｂの各面に接触できる。
したがって、ワーク３２の側外周面及び／又は凹溝３４の位置決めを、図７に示す鏡面研磨装置に比較して容易とすることができる。
図５に示す状態の研磨部材２２ａ，２２ｂを、図１に示すモータ２４を駆動して回転すると共に、ワーク３２を回転することによって、ワーク３２の側外周面に鏡面研磨を施すことができる。
ところで、幅狭の凹溝３４にワーク３２の側外周面を所定の力で挿入した際に、凹溝３４の幅がワーク３２の厚さｔと等しくなるまで研磨部材２２ａ，２２ｂを後退させるため、図５に示す様に、凹溝３４の底面幅よりも、研磨部材２２ａ，２２ｂの先端部４２ａ，４２ｂの長さが短くなり、端面Ｔ3の一部は先端部４２ａ又は４２ｂと非接触状態となる。
しかし、研磨部材２２ａ，２２ｂ及びワーク３２は、回転されているため、図５に示す先端部４２ｂと非接触状態の端面Ｔ3の一部は、先端部４２ａと接触する。このため、端面Ｔ3の全面は凹溝３４の底面を形成する先端部４２ａ，４２ｂと接触して研磨が施される。
【００１１】
また、ワークの側外周面のテーパ面Ｔ1，Ｔ2には、研磨部材２２ａ，２２ｂのテーパ部４６ａ，４６ｂがバネ１８，１８によって圧接されており、テーパ面Ｔ1又はＴ2が非研磨面となる事態を確実に防止できる。しかも、テーパ面Ｔ1，Ｔ2に鏡面研磨を施す際も、テーパ面Ｔ1，Ｔ2に対しバネ１８，１８の付勢力によって研磨部材２２ａ，２２ｂのテーパ部４６ａ，４６ｂを適度な力で押し付けた状態を保持できる。かかるテーパ部４６ａ，４６ｂは、ワーク３２の側外周面のテーパ面Ｔ1，Ｔ2によって磨耗された場合でも、バネ１８，１８によってテーパ面Ｔ1，Ｔ2に圧接される。
更に、研磨部材２２ａ，２２ｂの先端部４２ａ，４２ｂを形成する凸部３６ａ，３６ｂは、図３に示す様に、肉厚に形成されているため、先端部４２ａ，４２ｂのテーパ部４６ａ，４６ｂがワーク３２の側外周面のテーパ面Ｔ1，Ｔ2を常時圧接していることと相俟って、図７に示す従来の鏡面研磨装置に比較して、側外周面を研磨し得るワーク３２の枚数を増加でき、研磨部材２２ａ，２２ｂを効率的に使用できる。
ワーク３２の側外周面の鏡面研磨が終了した際には、研磨部材２２ａ，２２ｂの先端部４２ａ，４２ｂに形成された凹溝３４からワーク３２の側外周面を引離す。この際、凹溝３４は、バネ１８，１８によって付勢されている研磨部材２２ａ，２２ｂは前進し、図４に示す様に、凹溝３４はワーク３２の厚さｔよりも幅狭となる。このため、新たなワーク３２の側外周面に鏡面研磨を施す際には、凹溝３４の幅を新たなワーク３２の厚さｔと等しくすることができる。
【００１２】
図１に示すワーク外周面の鏡面研磨装置では、シリンダ装置１２によって、先端部４２ａ，４２ｂが凹凸嵌合した状態で研磨部材２２ａ，２２ｂを移動でき、凹凸嵌合した部分に形成された凹溝３４の位置を任意に調整できる。
かかるシリンダ装置１２を、ラック・ピニオン装置に代えてもよく、図６に示す様に、ボールねじ５０に代えてもよい。図６に示すボールねじ５０には、端部に基板１６，１６が設けられているロッド１４，１４が延出されている移動体５２が装着されている。この移動体５２は、モータ等の駆動装置（図示せず）によってボールねじ５０を左右方向に回転することによって移動するため、基板１６，１６に装着された研磨部材２２ａ，２２ｂの凹凸嵌合した部分に形成された凹溝３４の位置を、図１に示すシリンダ装置１２を使用した場合よりも正確に定めることができる。
【００１３】
また、図１〜図６の説明では、ワーク３２としては、シリコンウェーハを使用したが、ガラスディスクであってもよく、研磨部材２２ａ，２２ｂと回転軸２６とをキー部材２８，２８によって連結しているが、回転軸２６と研磨部材２２ａ，２２ｂとに形成した凸部と凹部との凹凸嵌合による連結、すなわちスプライン連結としてもよい。
更に、図１〜図６に示す研磨部材２２ａ，２２ｂの全体は、発泡ウレタン等の発泡弾性プラスチック材中に研磨粒が配合されて成るバフによって形成しているが、ワーク３２の側外周面と接触する部分をバフによって形成し、その他の部分を金属製としてもよい。この様に、研磨部材２２ａ，２２ｂのワーク３２の側外周面と接触する部分を除いた部分を金属製とすることによって、回転軸２６と研磨部材２２ａ，２２ｂとをキー部材２８，２８によって確実に連結できる。
尚、図６に示すワーク３２のワーク外周面を研磨するワーク外周面の研磨装置では、図１に示すワーク外周面の研磨装置を構成する部材と同一部材については、図１と同一番号を付して詳細な説明省略した。
【００１４】
【発明の効果】
本発明に係るワーク外周面の研磨装置によれば、研磨部材に所定形状に形成された研磨面に対するワーク外周面の位置決めを容易に行うことができ、且つ研磨部材の所定箇所でのワークの側外周面の全面を鏡面研磨を施し得るワーク枚数を増加し、研磨部材を効率的に使用できる。
このため、ワークの側外周面を鏡面研磨する研磨作業の作業性を向上できる結果、ワークの側外周面の全面の鏡面研磨を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るワーク外周面の鏡面研磨装置の一例を示す部分断面図である。
【図２】図１に示すワーク外周面の鏡面研磨装置に使用した研磨部材２２ａ，２２ｂの正面図である。
【図３】図２に示す研磨部材２２ａ又は２２ｂの先端部の側面図である。
【図４】図２に示す研磨部材２２ａ，２２ｂの先端部が組み合わされた状態を示す正面図である。
【図５】図２に示す研磨部材２２ａ，２２ｂの先端部が組み合わされて形成された凹溝に、ワークのワーク外周面が挿入された状態を示す正面図である。
【図６】本発明に係るワーク外周面の鏡面研磨装置の他の例を示す部分断面図である。
【図７】従来のワーク外周面の鏡面研磨装置を説明する概略図である。
【図８】鏡面研磨を施すワークの側外周面の形状を説明するための部分断面図である。
【符号の説明】
１８  バネ（付勢部材）
２２ａ，２２ｂ  研磨部材
３２  ワーク
３４  凹溝
３６ａ，３６ｂ  凸部
３８ａ，３８ｂ  凹部
４２ａ，４２ｂ  先端部
４４ａ，４４ｂ  本体部
４６ａ，４６ｂ  テーパ部
４８ａ，４８ｂ  凹凸部
【図１】
0004339502.tif 000002
【図２】
0004339502.tif 000003
【図３】
0004339502.tif 000004
【図４】
0004339502.tif 000005
【図５】
0004339502.tif 000006
【図６】
0004339502.tif 000007
【図７】
0004339502.tif 000008
【図８】
0004339502.tif 000009