JPS62176755A - 平面研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 こ産業上の利用分野］ 本発明は、ラップ盤などの平面研磨装置に関するもので
ある。

［従来の技術］ ラップ盤の加工原理は、上下の定盤間にワーク６を挟み
、このワークに砥粒（ラップ剤）を利用して定盤の平面
度を直接移すやりかたであるため、ワークの加工精度は
次の３要素によって決まることになる。

（１）上下定盤の平面精度。

（２）砥粒の特性と選定（使用法）。

（３）定盤とキャリヤの相対運動に伴う軌跡長（周速）
。

従って、要求されるワークの加工精度に対して上下定盤
の平面精度が十分に保持され、さらに、ワークの材質と
加工精度とに適した特性の砥粒が使用されたＩｆ！ｒ（
上記（１）　、　（２）の要素がソフト面で十分に満足
された時）しこは、上記（３）の要素、即ち、ワークを
保持するキャリヤと上下定盤との相対運動に伴う合成周
速及び軌跡長の均等化が。

加工精度向上の条件となる。

従来より公知のラップ盤は、中心に位置する太陽歯車と
その回りの内歯歯車とに複数のキャリヤを遊星歯車状に
噛合させ、該キャリヤに保持させたワークを上下の定盤
によって両面加工するように構成しており、２ウ工イ方
式の加工を行う場合には、上下の定盤を停止させて太陽
歯車と内歯歯車とを回転させることにより、キャリヤに
自転と公転との遊星運動をさせるようにし、４ウ工イ方
式による加工時には、上下の定盤も同時に駆動させるよ
うにしている。

而して、上記加工時に、遊星運動をするキャリヤの中心
点は、太陽歯車を中心とする真円状の軌跡を描き、キャ
リヤの中心点以外の各点は、自転に伴う運動によって中
心点よりも軌跡長が大きくなる。即ち、キャリヤの中心
点の軌跡長が最も小さく、中心からの距離に比例して軌
跡長は大きくなる。従って、キャリヤの保持されたワー
クの加工速度は部分的に不均等になり、加工精度は低下
する。

しかも、一般にこの種ラップ盤における定盤の寸法は、
外径／内径＝２．５〜３の関係にあるから、外周側の円
周速度と内周側の円周速度との間には２．５〜３倍の速
度差があり、４ウ工イ方式による加工時にはこの速度差
による影響が加わるため、加工精度はさらに低下するこ
とになる。

従って、ワークに高い加工精度を要求される場合には、
上記速度差による影響をできるだけ少なくした加工を行
う必要がある。

〔発明が解決しようとする問題点］ 本発明の課題は、キャリヤの回転による速度差の影響を
可及的に少なくし、それによって加工精度を高めた平面
研磨装置を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上記課題を解決するため１本発明の平面研磨装置は、キ
ャリヤに保持されたワークを両側から挟んで研磨する上
下の定盤と、定盤の中心に対して偏心状態に配設され、
該定盤の中心に位置する駆動軸により揺動される中心歯
車と、中心歯車の回りに回転自在且つ半径方向へ移動自
在に配設され、中心歯車との間に噛合する複数のキャリ
ヤを介して該中心歯車により揺動される内歯歯車と、上
記駆動軸と同心状に配設され、内歯歯車を差動歯車状に
支持する支持リングと、を備えたものとして構成したこ
とを特徴とするものである。

［作　用］ 中心歯車が駆動軸により揺動されると、支持リング内に
差動歯車状に支持された内歯歯車がキャリヤを介して中
心歯車と同様に揺動せしぬられ、該支持リングに沿って
低い速度で回転する。これに伴なって、キャリヤも定盤
の半径方向へ揺動しながら低速で回転し、該キャリヤに
保持されたワークが上下の定盤によって研磨加工される
。

このときの中心歯車及びキャリヤの回転速度は非常に小
さいため、キャリヤ各部の回転による速度差は極力抑え
られ、各ワークは上ｒの定器によって略均等の条件で加
工されることになる。

［実施例］ 以下、本発明の実３１例を平面研磨装置の一例であるラ
ップ盤について詳細に説明する。

図面に示すラップ盤は、大小２種類のキャリヤを使用で
きるように構成したものであって、第１図〜第４図にお
いては、複数の小径キャリヤを使用する場合を例示し、
第５図及び第６図においては単一の大径キャリヤを使用
する場合を例示している。

第１図及び第２図において、ラップ盤における機体１の
中央部には、図示しないよ動源に連結された第１〜第３
の駆動Ｉ！ＩｔＩ２〜４がベアリング５〜７を介して互
いに同心状且つ独立して回転可能に配設されている。そ
して、第１の駆動軸２の上端には、定盤受け１１を取付
けると共に、該定盤受け１１上に日田状の下定盤１０を
ピン１２で固定し、また、第２の駆動軸３の上端には、
ローラ１６によって当接部を形成した偏心カム１５と偏
心受板１７とを固定し、該偏心カム１５の回りには、上
記受板１７上に載置した状態で中心歯車１８を取外し自
在且つピン１９により受板１７に係脱自在に嵌装してお
り、さらに第３の駆動軸４の上端には、爪２１ａを備え
た係止部材２１を取付け、この係止部材２１の爪２１ａ
を、円環状の上定盤２０にねじ２２で固定された係止部
材２３に係脱自在とし、これらの係止部材２１及び２３
を介して第３の駆動軸４により上定盤２０を駆動するよ
うに構成している。なお、該上定盤２０と下定盤１０と
は、略々同じ大きさに形成している。

また、上記機体ｌ上には、駆動軸２〜４の回りを囲むよ
うに円筒状をなすカバー兼用の架台２５を立設し、該架
台２５の上端には円環状の合板２６を取付け、該合板２
６上に、多数のピン２７ａ、２７ａ、・・・を上下の定
ｚｔｏ、２ｏの回りにそれらと同心円状に位置するよう
に一定間隔で立設する。ことによりピンギヤ２７を形成
すると共に、該ピンギヤ２７よりも若干歯数の少ないギ
ヤ部を外周に備えた内歯歯車２８を回転自在且つ半径方
向に揺動自在にａ置し、該内歯歯車２８を上記ピンギヤ
２７に差動歯車状に噛合させている。そして、この内歯
歯車２日も中心歯車１８と同様に取外し自在となってい
る。

上記中心歯車１８と内歯歯車２８との間には、複数のキ
ャリヤ３０が遊星歯車状に（噛合せしめられており、こ
れらのキャリヤ３０にはそれぞれワーク３１が保持され
ている。

なお、図中３２は研磨剤の排出パイプを示している。

上記構成を有するラップ盤において、ピン１９を抜き取
ることによって中心歯車１８を駆動１１ｊｂ３に対して
フリーとし、その状態で駆動軸３を矢印Ａ方向に回転さ
せると、中心歯車１８が偏心カム１５により半径方向へ
揺動され、キャリヤ３０を介して内歯歯車２８も同様に
揺動される。このとき、内歯歯車２８がピンギヤ２７に
差動歯車状に噛合しているため、該内歯歯車２８はピン
ギヤ２７との歯数差に基づく低い速度で矢印Ｂ方向へ回
転し、これに伴なってキャリヤ３０も定盤の半径方向へ
揺動しながら低速で矢印Ｃ方向へ回転し、該キャリヤ３
０に保持されたワーク３１が上下の定ｉ１０．２０によ
って研磨加工される。

このときのキャリヤ３０の回転数は、中心歯車１８及び
内歯歯車２８との噛合抵抗、上下の定盤１０．２０によ
るワーク３１のラップ抵抗等によっても変化するが、い
ずれにしてもキャリヤ３０の回転速度は非常に小さいた
め、キャリヤ各部の回転による速度差は極力抑えられ、
各ワーク３１は上下の定盤によって略均等の条件で加工
されることになる。

即ち、上記内歯歯車２８の回転数Ｎと駆動軸３の刃転数
ｎとの間には、 ２、　　　ピンギヤのビン数 ｚｏ：　　内歯歯車の歯数 とすれば、 なる関係があるが、２．−２０は小さい値であるため、
内歯＠車２８の回転数Ｎは駆動軸３の回転数ｎに対して
極めて小さくなる。例えば、Ｚ、＝８４、Ｚｏ　＝　８
０．　　ｎ　＝　１３Ｏｒ、ｐ、ｍとすれば、Ｎ　＝　
４　ｒ、ｐ、ｍとなる。

従って、内歯歯車２８の回転により生じるキャリで３０
の回転も非常に低速となり、２ウ工イ方式の研磨加工時
、即ち上下の定ｆｉｌｏ、２０を停止させた状態では、
上記キャリヤ３０に保持された各ワーク３１は、２ＥＸ
　ｎの運動量でその全面が上下の定器ｔｏ、２０に略均
等に摺り合うことになる。

上下の定ａＢ＋ｏ、２ｏを回転させる４ウ工イ方式の研
磨加工においても、キャリヤ３０の回転による影雷がほ
とんどなくなるため、該キャリヤが大きい速度で遊星運
動をする従来のものに比べて加工精度は向上する。

中心歯車１８をピン１９によって偏心受板１７に固定し
た場合には、キャリヤ３０を従来と同様に定数的に遊星
運動させることができる。この場合には。

上記キャリヤに半径方向の揺動運動が与えられるため、
それが揺動しない従来のものに比べて定盤との摺り合わ
せがより平均化し、加工精度は向上する。

′第３図及び第４図は、内歯歯車３５をピンギヤ２７に
噛合させることなく、その外周にポリウレタンや合成ゴ
ム等からなるタヤ性部材３８を備えた当接部を形成し、
この当接部をピンギヤ２７に内接させたもので、該内歯
歯車３５と噛合する各キャリヤ３７には、複数の小径の
ワーク３８を保持させている。この場合には、上記ピン
ギヤ２７に変えて円筒状の部材を使用することができる
。即ち、上記ピンギヤ２７は、内歯歯車３５を差動歯車
状に内接させて支持する支持リングとして機能するもの
である。

而して、この実施例においても、前記実施例の場合と同
様に、内歯歯車３５が半径方向へ揺動しながらピンギヤ
２７との径差に基づく低速度で回転することになる。

第５図及び第６図は、上記小径のキャリヤの代わりに単
一の大径キャリヤ４０を使用して加工を行う場合を示し
ている。この場合には、上記中心歯車１８及び内歯歯車
２８が取外され、大径のキャリヤ４０がセットされる。

このキャリヤ４０は、半導体ウェハなどのような極薄の
ワークの研磨に適するように構成したもので、剛板など
の薄肉の金属板によって定盤１０，２０よりも大径に形
成した円原状のキャリヤ本体４１に、複数のワーク保持
穴４２を打抜き加工により形成し、該キャリヤ本体４１
の外周に、定４１０．２０の研磨面と重ならないように
上記ピンギヤ２７のビン数よりも僅かに歯数の少ないリ
ング状歯車４３を取付けると共に、キャリヤ本体４１の
内周即ち中心穴の縁部に、定盤１０．２０の研磨面と重
ならないように内リング４４を取付けたもので、該キャ
リヤ本体４１とリング状歯車４３及び内リング４４との
連結は、リング状歯車４３及び内゛リング４４に設けた
段部４３ａ。

４４ａ内にキャリヤ本体４１の端部を重合し、それらを
数ケ所の点においてスポット電気溶接することにより行
っており、その際の溶接歪と上記ワーク保持穴４２を打
抜き加工する際の加工歪とを除去するため、上記キャリ
ヤ本体４１の内周部及び外周部には、上記リング状歯車
及び内リングの取付後に上面側に突出する突条４Ｊ４７
をそれぞれプレス加工により形成している。この突条４
Ｂ、４７は、上記歪を除去してキャリヤ本体４１の張力
及び平面度を保つのみでなく、薄肉化によって柔軟性が
増大するキャリヤ本体に適度の剛性を付与し、さらに。

研磨部へ供給される砥粒の内外への流出を防止する機能
を有する。

而して上記キャリヤ４０は、リング状歯車４３を合板２
６上に載置した状態でピンギヤ２７と差動歯車状に噛合
させると共に、内リング４４に偏心カム１５のローラ１
６を当接させた状態で下定盤１０上にセントし、各ワー
ク保持穴４２内に加°工すべきワーク４８を嵌合保持さ
せている。このとき、キャリヤ４０は、定盤１０．２０
の中心に対して偏心量Ｅだけ偏心することになる。

この実施例おいても、前記第１実施例の場合と同様に、
駆動軸３を矢印六方向に回転させて偏心カム１５を回転
させると、キャリヤ４０は、該偏心カム１５のローラ１
６で半径方向へ押動され、ピンギヤ２７との噛合位置を
変えなから２Ｅの範囲で揺動すると共に、ピンギヤ２７
のビン数とリンク状歯車４３の歯数との差に基づく速度
で矢印Ｂ方向に回転することになり、従って、該キャリ
ヤ４０に保持されたワーク４８は、キャリヤ４０と共に
揺動しながら上記駆動軸３の回りを回転し、上下の定盤
１０．２０によってその上Ｔ面が回層加工される。

また、上記加工時に研８部に供給される砥粒は、キャリ
ヤ４０上の突条４６，４７によってせき止められ、上下
の定盤に対して定常的に供給されるばかりでなく、ピン
ギヤ２７とリング状歯車４３との噛合部や偏心カム１５
と内リング４４との当接部などに流れ込むのが阻止され
、これによって、該砥粒による各部の摩耗が防止される
。しかも、上記突条４Ｂ、４？は、薄肉のキャリヤ４０
における張力及び平面度を保持すると共に、その剛性を
高め、キャリヤの使用性及び耐久性を向上させる。

実験によると、１００〜５０８Ｌｍのワークの加工にお
いて、キャリヤが遊星圧動を行う従来のラップ盤に比べ
てはるかに良い結果が得られた。

［発明の効果］ このように１．を発明によれば、キャリヤの回転による
速度差の影響を極力少なくし、加工精度を著しく向」−
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す要部断面図、第２図は
その上定盤を取外した状態での平面図、第３図及び第５
図はそれぞれ本発明の別実施例の」二定盤を取外した状
ｙホでの平面図、第４図及び第６図はそれらの部分側断
面図である。 ３・・駆動＋ＭＩ＋、　　　１０・・下定盤、１５１１
・偏心カム、　　１８・ｅ中心山車、２０・・−上定盤
、２７・番ピンギヤ、２８．３５　・・内歯歯車、　３
０’、３５−・キャリヤ、３１．３８　　・φワーク、
　　３６φ・りｉ件部材、４’Ｊ−詐　出　願　人　　
　　平　　良　　　　　保　　典第１図 第２図 一ト 第３図 Ｊ’／ 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、キャリヤに保持されたワークを両側から挟んで研磨
   する上下の定盤と、 定盤の中心に対して偏心状態に配設され、該定盤の中心
   に位置する駆動軸により揺動される中心歯車と、 中心歯車の回りに回転自在且つ半径方向へ移動自在に配
   設され、中心歯車との間に噛合する複数のキャリヤを介
   して該中心歯車により揺動される内歯歯車と、 上記駆動軸と同心状に配設され、内歯歯車を差動歯車状
   に支持する支持リングと、 を備えたことを特徴とする平面研磨装置。 ２、支持リングをピンギヤによって形成したことを特徴
   とする特許請求の範囲第１項に記載の平面研磨装置。 ３、内歯歯車を、その外周に弾性部材を備えた当接部を
   有するものとして形成し、この当接部を支持リングに内
   接させたことを特徴とする特許請求の範囲第１項または
   第２項に記載の平面研磨装置。 ４、内歯歯車を、その外周にギヤ部を有するものとして
   形成し、このギヤ部をピンギヤに噛合させたことを特徴
   とする特許請求の範囲第２項に記載の平面研磨装置。 ５、中心歯車を、駆動軸に固定された偏心カムの回りに
   嵌装せしめたことを特徴とする特許請求の範囲第１項〜
   第４項のいずれかに記載の平面研磨装置。 ６、中心歯車及び内歯歯車を取外し自在としたことを特
   徴とする特許請求の範囲第５項に記載の平面研磨装置。