JP2007130690A - 遊星歯車式研磨装置用キャリヤ - Google Patents

Abstract

【課題】遊星歯車式の研磨装置において、四角形のワーク１５を研磨加工中に発生するワーク１５の割れ、欠けを防ぎ安定した加工精度の向上を計る。
【解決手段】研磨加工中に発生する上プレート１０及び下プレート１１加工面の変形等によるワーク１５の割れ、カケを防ぎ、より薄いワーク１５の研磨加工を可能とするために、キャリヤ１４のワーク保持孔１６の形状が、研磨加工中にワーク１５が上プレート１０及下プレート１１に対し、キャリヤ１４の自転及び公転運動により８の字の軌跡を描くワーク保持孔１６の形状を追加し加工後のワーク１５をより高精度とし且つ割れカケを減少させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、水晶、シリコン、ガラス、金属その他種々の材料の表面を両面同時に研磨加工を行う研磨装置のキャリヤに関する。

従来よりシリコンウエハ、水晶及びガラス基板等を研磨する装置での研磨方法によれば、定盤と言われる上下プレートと中心歯車及び内歯車を備え、該ラッププレートの上に載置され、該両歯車に噛み合わされたキャリヤと言われる被加工物を保持する歯車を上プレートとで把持し、自転しつつ公転する遊星運動をさせ被加工物の上下面を研磨加工する。

加工作業開始時は、被加工物であるワークをキャリヤに取り付ける為に上プレートの上方に設置された上プレート昇降装置により上方に移動させキャリヤにワークをセットする。セットが終わると上プレートを下降させ下プレートの上に載置されたキャリヤに保持されたワークの上に積載しワークを押圧し、研磨剤を供給しながら上下のプレートの全面を被加工物であるワークが相対的に運動するように予め設定されたプログラムにより内歯車と中心歯車の回転及び上プレートと下プレート回転又は上プレートと下プレートの何れかを回転させる。上下プレート把持されたキャリヤに保持されたワークは、上プレートの荷重調整機構により押圧され、研磨剤を供給しつつキャリヤに自転及び公転を与えるために該内歯車と該中心歯車との適切な回転比を選択し、ワークの加工面を研磨加工していた。

この研磨装置に使われるワークを保持するキャリヤのワーク保持孔は、ワーク寸法にプラス公差を付加した形状としていた。したがって、ワークが円形の場合は、保持孔は円形とし、矩形の場合は矩形とすることが原則であった。

ワークが四辺形の場合、従来からのキャリヤの孔形状は、ワークと同じ四辺形としていた。この従来からの孔形状では、ワークがキャリヤ内に固定させるため、研磨加工後の厚みバラツキの減少が少なく、再度の加工による厚みの修正を行なわなくてはならないという課題があった。

課題を解決する手段として、円形状のワークを保持するキャリヤのワーク保持孔は、ワーク寸法にプラス公差を付加し、研磨加工中のワークがキャリヤの保持孔内で自転及び公転運動に更に付加された第３の運動である回転運動が付加されるため、運動奇跡が複雑になり、良好の結果が得られる。

しかし、四辺形のワークでは、キャリヤのワーク保持孔の形状を従来のワーク寸法にプラス公差を付加した形状のみとするため、プレート研磨面に描く運動軌跡が限定されるので、加工後のより高い精度を望むことは、困難であった。

上記のような問題を解決しるためには、ワークをキャリヤのワーク保持孔内でより複雑な動きを付与又は供与するようにしなくてはならない。

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、四辺形のワークを保持するキャリヤのワーク保持孔の形状を従来のワーク寸法にプラス公差を付加し各辺でワークを保持する形状より各辺の直交する部分に逃げを与える形状としたため、研磨加工中のワークがキャリヤ保持孔内で自転及び公転運動に付加された第３の運動を供与されるため、上下プレートに描く運動軌跡が複雑になり良好の結果が得られた。

研磨装置でワークを保持し各辺の直交する部分に逃げを与えることにより、研磨加工中にワークがキャリヤ保持孔内で自転及び公転運動に付加された第３の運動を供与されるため、上下プレートに描く運動軌跡がさらに複雑となり、加工後の割れカケが減少し精度の向上がはかられ良好の結果が得られた。

なお、ワークを保持するキャリヤ保持孔の保持位置は、ワーク各辺の中央部分とし他は逃げ部分とし、加工後の高精度平面を維持する方法とする。

課題を解決する手段として、四辺形のワークを保持するキャリヤのワーク保持孔の形状を従来のワーク寸法にプラス公差を付加し各辺の全辺でワークを保持する形状に変えて、各辺中央位置でワークを保持する形状としたため、研磨加工中のワークがキャリヤ保持孔内で自転及び公転運動に付加された第３の運動を供与されるため、上下プレートに描く運動奇跡がより複雑になり良好の結果が得られた。

本発明の四辺形のワークを高精度に加工するキャリヤのワーク保持孔の形状は、前記で述べたように各辺中央位置でワークを保持する形状とするため、研磨加工中のワークがキャリヤ保持孔内で自転及び公転運動に付加された第３の運動を供与されるため、上下プレートに描く運動軌跡がより複雑になりプレートの平面を維持できるためワークの平面を高精度に加工できる。

以下、本発明に係るキャリヤについて図面を参照しながら説明する。

図１は、上記で述べた遊星歯車式研磨装置に使われる本発明のキャリヤ平面図であり、ワーク保持孔にワークを保持した状態である。

図２は、本発明のキャリヤを使用した遊星歯車式研磨装置の実施形態を示す装置断面図であり、１１は下プレートであり、上方に位置する上プレート１０は省略されている。そして上下プレートに把持されたワーク１５を保持する研磨加工治具である１４はキャリヤであり、ワーク１５を保持しつつ、中心歯車１３及び内歯車１２とそれぞれ噛み合い回転する。

加工開始と共にワーク１５には研磨剤が供与され、各軸は駆動を開始する。上下プレート１０及１１に把持されたワーク１５は、上下プレート１０及び１１の加工面の凹凸とワーク１５の被加工面の摩擦抵抗が大きくなった時には、キャリヤのワーク保持孔１６内でワーク１５が摩擦抵抗を減少する方向に微少に動き割れやカケを防ぐ。この摩擦抵抗を排除する動きが、ワーク１５の割れカケ及び加工後の精度に重要な要素となってくる。

図３は、二重キャリヤ式と称呼されている従来からの加工方法による四辺形ワーク対応のキャリヤ１４である。この方法は、研磨加工中に発生する摩擦抵抗を減少させるためにワーク１５が3６０度回転する事が出来るが、薄いワークの研磨加工には適さない。この二重キャリヤと呼ばれる方式は、薄いワーク１５では、ホルダ１７も薄くしなくてはならず、加工中にキャリヤ１４よりホルダ１７が外れ、またワーク１５も外れてしまうことが多いからである。

図４は、従来から使われているワークキャリヤ１４である。ワーク１５寸法にプラスする公差の穴をワーク保持孔とし、割れカケ防止と言うことで公差を小さくする。

本発明によるキャリヤがワークを保持した平面図である。 本発明による実施例１での遊星歯車式研磨装置に使われるキャリヤの実施形態を示す装置要部平面図である。 従来から使われている四辺形ワーク対応の２重式キャリヤ平面図である。 従来から使われている四辺形ワーク対応のキャリヤ平面図である。

符号の説明

１０ 上プレート
１１ 下プレート
１２ 内歯車
１３ 中心歯車
１４ キャリヤ
１５ ワーク
１６ ワーク保持孔
１７ ホルダ

Claims (1)

1. 水平面内に組み込まれた中心歯車と内歯車との間に、被加工物を保持する複数個のキャリヤ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、上ラッププレートを下降させて下ラッププレートとで挟み込んだ状態で、研磨剤を供給しつつワークキャリヤを自転及び公転させる遊星運動と上下ラッププレートの相対的な回転運動を同時に行う研磨装置において、研磨加工中に四角のワークが、上下ラッププレートへの軌跡が８の字を描く形状としたワーク孔を保持した遊星歯式研磨装置用キャリヤ。
   

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