(57)【要約】【課題】加工後のワーク１２の平面精度及び面粗さを予め計画した形状に加工できるように上下研磨板１０及び１１の加工面の形状を維持しつつワーク加工面１２に転写できる研磨装置を提供する。【解決手段】加工中のワーク１２と上研磨板１０及び下研磨板１１との摩擦抵抗は、各軸を駆動する電動機の電流値を検知することにより、予め設定された電流値になるように上下研磨板の回転数、研磨剤の供給量及びワーク１２への加工圧力を検知しつつ、ワーク１２が予め設定された形状に達するように上研磨板１０及び下研磨板１１からのワーク１２加工面の荷重、加工速度及び加工面に供給する研磨剤の供給量を制御し、加工後のワーク１２の平面精度及び面粗さを予め計画した形状に加工をおこなう平面研磨装置とする。【選択図】図２
2009279701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平面内に組み込まれた中心歯車と内歯車との間に、加工物を保持する複数個のキャリアを等間隔に配置させて被加工物であるワークを挿入した後、上研磨板を下降させて下研磨板とで挟み込んだ状態で、研磨剤を供給しつつワークを保持したキャリヤを自転及び公転させる遊星運動と上研磨板及び下研磨板の相対的な回転運動を同時に行う平面研磨装置において、加工後のワークの平面形状精度によりラップ剤供給量及び研磨圧を予め設定し加工をおこなう平面研磨装置。
【請求項２】
前記請求項１において、上下研磨板の回転速度の増減によりラップ剤の供給量を制御し研磨加工をおこなう請求項１記載の平面研磨装置。
【請求項３】
前記請求項１及び２において、加工時のワーク加工面への加工圧の増減によりラップ剤の供給量を制御し研磨加工をおこなう請求項１及び２記載の平面研磨装置の研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶、シリコン、ガラス、金属その他種々の板材等の研磨加工を行う研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より水晶、シリコンウエハ等を研磨する遊星歯車式平面研磨装置によれば、上研磨板、下研磨板、キャリヤ、中心歯車及び内歯車を備える。上研磨板及び下研磨板は、鋳鉄等の材質で造られいる。キャリヤは、その外周に歯車が形成され、ワークを保持する孔が形成されている。
中心歯車及び内歯車は、キャリヤ外周の歯面と噛み合っており、自転しつつ公転する遊星運動をキャリヤにおこなわせる。
【０００３】
この研磨装置で行う加工は、「ラップ及びポリッシ加工は、研磨板の加工面の精度をワークに転写する加工方法である。」と言われており、研磨板の加工面の精度を常に高精度の平面に維持することにより加工後のワーク精度を向上させるものである。
【０００４】
ワークを研磨板に押しつけて研磨剤を媒体として研磨加工をおこなう遊星歯車式研磨装置では、ワークを保持するキャリヤの自転と公転の比率の他、加工時の研磨剤の濃度によりワーク加工後の精度が変わる。これは、研磨板の回転に伴なう遠心力により、ラップ剤が研磨板の外周側に飛ばされることにより、研磨板の外周位置のラップ剤濃度が濃くなることによる。
これには、本研磨加工では、「ワークの研磨量は、ラップ剤の濃度に比例する。」との原則があり、研磨加工面にラップ剤を均一に分布しないと加工後のワークの平面精度が悪くなる。
【０００５】
上記の問題点を解決する為に、予め定めたラップ速度で単位時間あたりのキャリヤの自転と公転の比率及び公転数と上下研磨板の回転比及び回転数、ワークに供与される荷重を一定にとしたうえでワーク加工面へのラップ剤の供給量を決める  一定としていた。
【特許文献１】実公昭４７−０２１４４３
【特許文献２】特開昭６１−１０３７７３
【特許文献３】特開昭６１−１０３７７４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし上記、従来からの加工方法では、ワークの厚みがばらついている加工開始時には、上下研磨板の回転数、上ラップ板からの荷重及びワークキャリヤの自転と公転の比率を下げラップ剤の供給量は中程度とする。
【０００７】
そして、ワークが厚み揃ったところで、加工能率を上げるべく上下研磨板の回転数及びワークへの研磨圧を上げ、ワークキャリヤの自転と公転の比率を上げワークの加工精度の向上を図る。
【０００８】
最終工程として加工後のワークの面粗さを向上させ、加工後のワーク厚みを揃えるために研磨速度及びワークへの上研磨板からの荷重を減少させる。
【０００９】
また
【特許文献１】実新公昭４７−０２１４４３号での従来から研磨装置に適用されているラップ剤供給装置の最適条件としては、ワークへの加工圧力、加工速度を一定にしなければならなかった。
【００１０】
しかし上記に記した従来からの研磨装置のラップ剤供給方法では、加工中の上下プレートの回転数及びワークへの加工圧力を変化させると平面を維持することは困難でありワークの加工面粗さと平面精度は逆比例してしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記のような問題を解決するためには、上下研磨板の回転数及びワークへの加工圧力及びワークキャリヤの自転と公転の比率に追従して最適なラップ剤量を随時供給しなくてはならない。
【００１２】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、加工前のワークの形状により研磨加工条件である上下研磨板の回転数及びワークへの加工圧力及びキャリヤの自転と公転の比率を予め設定しプログラム化し、そのステップごとに追従した最適なラップ剤供給量を随時供給する。
【００１３】
そのためには、従来からのラップ剤の供給量を制御する電磁弁ON−OFF方式の場合は、  ONまたはOFFの時間間隔を自由に設定できるようにする。
そして電動ポンプ等によるラップ剤供給については、電動機等の回転数を制御する事によりポンプの吐出量を変化させ流量を制御する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の研磨装置は、前記で述べたように、加工前のワークの形状により、上下研磨板の回転数及びワークへの加工圧力及びキャリヤの自転と公転の比率である研磨加工条件をプログラム化し予め設定することにより、そのステップごとに追従した最適なラップ剤の使用量を随時供給する。この方法は、あらゆる材質及び形状のワークの研磨加工に適用されるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の最良の実施形態を図面に基づき説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態を示す装置断面図で、上研磨板１０であり下研磨板１１である。上下研磨板１０及び１１に把持され、ワーク１２を保持する研磨加工治具であるキャリヤ１３であり、中心歯車１５及び内歯車１４とそれぞれ噛み合って回転する。ポリッシ加工では、上研磨板１０及び下研磨板１１の加工面にワーク材質に適合する樹脂等の図示されていないパットを貼り付ける場合もある。各軸は、制御盤１６からの指令により各別の駆動源により左右何れかの方向に、予め定められた比率で回転又は停止できるようになっている。
【００１７】
上研磨板昇降機１７及び制御盤１６には、ワーク１２を着脱するための上研磨板１０の昇降と加工中のワーク１２への適正押圧を供与するための機能を保持しており、その指令は、加工前の状態、材質、加工研磨代及び仕上がり面に応じた加工プログラムが制御盤１６にメモリーされている。
【００１８】
次に本発明の実施形態を説明する。「ラップ及びポリッシ加工は、研磨板の加工面をワークに転写する加工である。」と言われており、高精度を要求されるラップ及びポリシ加工では、この研磨剤の供給量が非常に重要となってくる。
【００１９】
図２は、本発明の研磨装置で下研磨板の回転数に適合した最適な研磨剤供給量を供給制御を示す図である。
【００２０】
図３に示した本発明による方法では、加工開始と共にワーク１２には、加工圧力及び研磨板等の回転数に応じた最適な研磨剤が適量供与されつつ、各軸は予め設定されたプログラムにより駆動を開始しする。ワーク１２への加工圧力は、上研磨板昇降機１７及び制御盤１６により供与される。加工中のワーク１２と上研磨板１０及び下研磨板１１との摩擦抵抗は、各軸を駆動する電動機の電流値を検知し、予め設定された電流値になるように研磨剤の供給量を制御する。
【００２１】
加工終了後のワーク１２加工面が高平面精度を要求されている場合は、加工終了前の予め定められた時間より、研磨剤の供給量及びワーク１２への加工圧力を減量する制御を行なう。これはワーク１２加工面へ上研磨板１０と下研磨板１１の高平面である加工面に研磨剤の供給量減少することにより接写させ高平面を転写させるものである。
【００２２】
加工終了後のワーク１２加工面の面粗さの精度が要求されている場合は、加工終了前の予め定められた時間より研磨剤の供給量を増量しつつワーク１２への加工圧力を減圧する制御を行なう。この面粗さ向上の効果は、ワーク１２加工面が、上研磨板１０と下研磨板１１の加工面との摩擦を減少させるためである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の研磨装置に適用される研磨剤供給量を制御する機構の実施形態を示す図である。
【図２】本発明による研磨加工時のワーク１２への加工圧力、上下研磨板の回転速度より供給される研磨剤供給量を制御する過程を示した図である。
【図３】従来方式である実新公昭４７−０２１４４３での加工形態を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０    上研磨板
１１    下研磨板
１２    ワーク
１３    キャリヤ
１４    内歯車
１５    中心歯車
１６    制御盤
１７    上研磨板昇降機
１８    内歯車駆動機
１９    中心ギヤ駆動機
２０    下研磨板駆動機
２１    上研磨板駆動機
２２    研磨剤供給装置
【図１】
2009279701.tif 000003
【図２】
2009279701.tif 000004
【図３】
2009279701.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成20年10月17日(2008.10.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水晶、シリコン、ガラス、金属その他種々の板材等の研磨加工を行う研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より水晶、シリコンウエハ等を研磨する遊星歯車式平面研磨装置によれば、上研磨板、下研磨板、キャリヤ、中心歯車及び内歯車を備える。上研磨板及び下研磨板は、鋳鉄等の材質で造られいる。キャリヤは、その外周に歯車が形成され、ワークを保持する孔が形成されている。
中心歯車及び内歯車は、キャリヤ外周の歯面と噛み合っており、自転しつつ公転する遊星運動をキャリヤにおこなわせる。
【０００３】
この研磨装置で行う加工は、「ラップ及びポリッシ加工は、研磨板の加工面の精度をワークに転写する加工方法である。」と言われており、研磨板の加工面の精度を常に高精度の平面に維持することにより加工後のワーク精度を向上させるものである。
【０００４】
ワークを研磨板に押しつけて研磨剤を媒体として研磨加工をおこなう遊星歯車式研磨装置では、ワークを保持するキャリヤの自転と公転の比率の他、加工時の研磨剤の濃度によりワーク加工後の精度が変わる。これは、研磨板の回転に伴なう遠心力により、ラップ剤が研磨板の外周側に飛ばされることにより、研磨板の外周位置のラップ剤濃度が濃くなることによる。
これには、本研磨加工では、「ワークの研磨量は、ラップ剤の濃度に比例する。」との原則があり、研磨加工面にラップ剤を均等に分布しないと加工後のワークの平面精度が悪くなる。
【０００５】
上記の問題点を解決する為に、予め定めたラップ速度で単位時間あたりのキャリヤの自転と公転の比率及び公転数と上下研磨板の回転比及び回転数、ワークに供与される荷重を一定にとしたうえでワーク加工面へのラップ剤の供給量を決め、一定供給としていた。
【特許文献１】実公昭４７−０２１４４３
【特許文献２】特開昭６１−１０３７７３
【特許文献３】特開昭６１−１０３７７４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし上記、従来からの加工方法では、ワークの厚みがばらついている加工開始時には、上下研磨板の回転数、上研磨板からの研磨圧及びワークキャリヤの自転と公転の比率を下げラップ剤の供給量は中程度とする。
【０００７】
そして、ワーク厚みが揃ったところで、加工能率を上げるべく上下研磨板の回転数及びワークへの研磨圧を上げ、ワークキャリヤの自転と公転の比率を上げワークの加工精度の向上を図る。
【０００８】
最終工程として加工後のワークの面粗さを向上させ、加工後のワーク厚みを揃えるために研磨速度、ラップ剤供給量及びワークへの上研磨板からの研磨圧を減少させる。
【０００９】
また
【特許文献１】実新公昭４７−０２１４４３号での従来から研磨装置に適用されているラップ剤供給装置の最適条件としては、ワークへの研磨圧、加工速度を一定にしなければならなかった。
【００１０】
しかし上記に記した従来からの研磨装置のラップ剤供給方法では、加工中の上下研磨板の回転数及びワークへの研磨圧を変化させると上下研磨板の平面を維持することは困難でありワークの加工面粗さと平面精度は逆比例してしまう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記のような問題を解決するためには、上下研磨板の回転数及びワークへの加工圧力及びワークキャリヤの自転と公転の比率に追従して最適なラップ剤量を随時供給しなくてはならない。
【００１２】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、加工前のワークの形状により研磨加工条件である上下研磨板の回転数及びワークへの研磨圧及びキャリヤの自転と公転の比率を予め設定し、設定されたプログラムのワークへの研磨圧及び上下研磨板の回転数プログラムステップごとに追従した最適なラップ剤供給量を随時供給する。
【００１３】
そのためには、従来からのラップ剤の供給量を制御する電磁弁ON−OFF方式の場合は、  ONまたはOFFの時間間隔を自由に設定できるようにする。
そして電動ポンプ等によるラップ剤供給については、電動機等の回転数を制御する事によりポンプの吐出量を変化させ流量を制御する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の研磨装置は、前記で述べたように、加工前のワークの形状により、上下研磨板の回転数及びワークへの研磨圧及びキャリヤの自転と公転の比率である研磨加工条件をプログラム化し予め設定することにより、そのステップごとに追従した最適なラップ剤の使用量を随時供給する。この方法は、あらゆる材質及び形状のワークの研磨加工に適用されるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の最良の実施形態を図面に基づき説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態を示す装置断面図で、上研磨板１０であり下研磨板１１である。上下研磨板１０及び１１に把持され、ワーク１２を保持する研磨加工治具であるキャリヤ１３であり、中心歯車１５及び内歯車１４とそれぞれ噛み合って回転する。研磨加工では、上研磨板１０及び下研磨板１１の加工面にワーク材質に適合する樹脂等の図示されていないパットを貼り付ける場合もある。各軸は、制御盤１６からの指令により各別の駆動源により左右何れかの方向に、予め定められた比率で回転又は停止できるようになっている。
【００１７】
上研磨板昇降機１７及び制御盤１６には、ワーク１２を着脱するための上研磨板１０の昇降と加工中のワーク１２への適正研磨圧を供与するための機能を保持しており、その指令は、加工前の状態、材質、加工研磨代及び仕上がり面に応じた加工プログラムが制御盤１６にメモリーされている。
【００１８】
次に本発明の実施形態を説明する。「ラップ及びポリッシ加工は、研磨板の加工面をワークに転写する加工である。」と言われており、高精度を要求されるラップ及びポリシ加工では、この研磨剤の供給量が非常に重要となってくる。
【００１９】
図２は、本発明の研磨装置で下研磨板の回転数に適合した最適な研磨剤供給量を供給制御を示す図である。
【００２０】
図２に示した本発明による方法では、加工開始と共にワーク１２には、加工圧力及び研磨板等の回転数に応じた最適な研磨剤が適量供与されつつ、各軸は予め設定されたプログラムにより駆動を開始しする。ワーク１２への加工圧力は、上研磨板昇降機１７及び制御盤１６により供与される。加工中のワーク１２と上研磨板１０及び下研磨板１１との摩擦抵抗は、各軸を駆動する電動機の電流値を検知し、予め設定された電流値になるように研磨剤の供給量を制御する。
【００２１】
加工終了後のワーク１２加工面が高平面精度を要求されている場合は、加工終了前の予め定められた時間より、研磨剤の供給量及びワーク１２への加工圧力を減量する制御を行なう。これはワーク１２加工面へ上研磨板１０と下研磨板１１の高平面精度である加工面に研磨剤の供給量減少することにより接写させ高平面精度を転写させるものである。
【００２２】
加工終了後のワーク１２加工面の面粗さの精度が要求されている場合は、加工終了前の予め定められた時間より研磨剤の供給量を増量しつつワーク１２への加工圧力を減圧する制御を行なう。この面粗さ向上の効果は、ワーク１２加工面が、上研磨板１０と下研磨板１１の加工面との摩擦を減少させるためである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の研磨装置に適用される研磨剤供給量を制御する機構の実施形態を示す図である。
【図２】本発明による研磨加工時のワーク１２への加工圧力、上下研磨板の回転速度により供給する研磨剤供給量を制御する過程を示した図である。
【図３】従来方式である実新公昭４７−０２１４４３での加工形態を示す図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０    上研磨板
１１    下研磨板
１２    ワーク
１３    キャリヤ
１４    内歯車
１５    中心歯車
１６    制御盤
１７    上研磨板昇降機
１８    内歯車駆動機
１９    中心ギヤ駆動機
２０    下研磨板駆動機
２１    上研磨板駆動機
２２    研磨剤供給装置
【手続補正書】
【提出日】平成20年12月19日(2008.12.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
水平面内に組み込まれた中心歯車と内歯車との間に、加工物を保持する複数個のキャリヤを下研磨板上に載置し、等間隔に配置させて被加工物であるワークを挿入した後、上研磨板を下降させて下研磨板とで挟み込んだ状態で、研磨剤を供給しつつワークを保持したキャリヤを自転及び公転させる遊星運動と上研磨板及び下研磨板の相対的な回転運動を同時に行う平面研磨装置において、加工後に要求されるワークの平面形状精度によりラップ剤供給量及び研磨圧を予め設定した制御データに基づき加工をおこなう平面研磨装置の研磨方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
前記請求項１において、上下研磨板の回転速度の増減によりラップ剤の供給量を制御し研磨加工をおこなう請求項１記載の平面研磨装置の研磨方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
前記請求項１及び２において、加工時のワーク加工面への加工圧の増減によりラップ剤の供給量を制御し研磨加工をおこなう請求項１及び２記載の平面研磨装置。