両面ポリッシュ加工機とその定寸制御方法
【課題】 本発明は、研磨布のゆっくりとした厚さ変化の影響を実質的に受けることなく定寸精度を長時間にわたり維持できる両面ポリッシュ加工機及び両面ポリッシュ加工機の定寸制御方法を提供することを課題とするものである。
【解決手段】 本発明の両面ポリッシュ加工機においては、初回のワークの研磨については、研磨時間に基づいて研磨を終了させ、２回目以降のワークの研磨については、上記距離センサー２２による距離の計測値に基づいて研磨を終了させるとともに、初回を含む各回の研磨の終了後に、ワークの仕上がり厚さの実測値とワークの仕上がり厚さの目標値に基づいて上記距離センサー２２の計測値を補正する。補正は研磨の各回毎に行われるので、長時間にわたり定寸精度を維持することができる。
【解決手段】 本発明の両面ポリッシュ加工機においては、初回のワークの研磨については、研磨時間に基づいて研磨を終了させ、２回目以降のワークの研磨については、上記距離センサー２２による距離の計測値に基づいて研磨を終了させるとともに、初回を含む各回の研磨の終了後に、ワークの仕上がり厚さの実測値とワークの仕上がり厚さの目標値に基づいて上記距離センサー２２の計測値を補正する。補正は研磨の各回毎に行われるので、長時間にわたり定寸精度を維持することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、両面ポリッシュ加工機及びその定寸制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
両面ポリッシュ加工機は、研磨布が貼り付けられた上定盤と下定盤との間隙に、キャリアのワーク保持孔内に納められたワークを置き、上記間隙にスラリーを供給するとともに、キャリアに遊星運動を、上定盤によってワークに所定の研磨圧を加えながら上定盤と下定盤とに回転運動を与えることによって、ワークをポリッシュつまり研磨するものである。
【０００３】
上記ワークの研磨量は研磨時間によって監視されるのが普通であるが、場合により研磨量自体を検知することが必要になる。このためにポリッシュ加工機に定寸装置を備えつけることが試みられている。
【０００４】
従来、この種の自動定寸装置として、特許文献１に見られるようなマグネスケールを用いた装置がある。この自動定寸装置は、マグネスケールのプローブを上向きにし、上定盤と連結して一体回転するチップの下面にプローブの上端を接触させた構成になっている。上定盤がワークの研磨量に応じて下降すると、チップも上定盤と共に下降し、プローブをマグネスケールに押し込んでいく。そこで、マグネスケールがこのプローブの変位を検出し、その変位量から、上定盤と下定盤との距離を測定して、ワークの厚さを決定するようになっている。
【０００５】
また、他の自動定寸装置として、特許文献２のように、渦電流センサーを用いた装置がある。この自動定寸装置は、渦電流センサーを上定盤に取り付け、渦電流センサーから下定盤に磁場を放射することで、下定盤までの距離を検出し、その検出値をアナログ電圧信号として順次出力する。そして、演算部において、このアナログ電圧信号を所定サンプル数のディジタル電圧信号に変換し、これら複数のディジタル電圧信号のうち最大度数のディジタル電圧信号の電圧値から上定盤と下定盤との距離を演算して、ワークの厚さを決定する構成となっている。
【０００６】
更に、特許文献３に示される定寸装置では、キャリアに基準アルミニウム板を設け、基準アルミニウム板の上面までの距離Ｌ１及びワークであるアルミニウムディスクの上面までの距離Ｌ２をそれぞれ検出し、渦電流センサーからの検出値に基づいて、距離Ｌ１と距離Ｌ２との差を算出し、ワークであるアルミニウムディスクの厚さを決定する。
【０００７】
【特許文献１】特公昭６４−４１２６号公報
【特許文献２】特公昭６３−９９４３号公報
【特許文献３】特開平１０−２０２５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１のマグネスケールを用いたラップ盤（研磨布を用いないで、上下定盤が直接ワークに接触する）の自動定寸装置では、上定盤の下降変位量をワークの研磨量として推定する構成であるので、上下定盤が磨耗すると、測定値に誤差が生じる。つまり、上下定盤が磨耗すると、上定盤の下降変位量は、ワークの研磨量と上下定盤の磨耗量との和となり、ワーク厚さを正確に測定することができない。
【０００９】
また、プローブを上定盤と一体回転するチップに接触させた構成であるので、チップの回転でプローブの接触端が磨耗し、測定誤差を発生するおそれがある。このため、マグネスケールを用いた場合の定寸精度は±４〜５μｍ程度であり、±３μｍ以下の精度を出すのは難しかった。また、何よりもプローブを接触させる構造のため、研磨布を用いる両面ポリッシュ加工機では、このような定寸装置を利用することができない。
【００１０】
これに対して、渦電流センサーを用いた特許文献２の自動定寸装置では、渦電流センサーから下定盤に磁場を放射することで、下定盤と上定盤との距離を検出する構成であるので、下定盤の摩耗分も含めて測定が可能であり、マグネスケールを用いた定寸より測定誤差が減少するため、±３μｍ以下の精度でワークを測定することができる。
【００１１】
しかしながら、この自動定寸装置では、下定盤の表面に砥石層や研磨布が存在するグラインディング装置やポリッシング装置等の研磨装置では、砥石層や研磨布の摩耗や変形により測定値に誤差が生じるため、渦電流センサーによる正確な測定ができなかった。
【００１２】
さらに、特許文献３に示されるものでは、アルミニウムのような渦電流が生じることのできる導電性ワークに対しては利用可能であるが、半導体ウエハーのような通常では導電性のないワークに対しては適用できないという問題があった。
【００１３】
両面ポリッシュ加工機は、上述のように上下定盤の表面に研磨布が貼り付けられ、これらに挟まれた形でワークが研磨される。この研磨布は、不織布あるいは硬質発泡ウレタン等でできており、ワークである半導体ウェハと同等かあるいはそれ以上の厚さを有するものが一般的に使用される。研磨布は、研磨加工が開始されると水性のスラリーに常にさらされるとともに研磨圧を繰り返し受けるため、連続運転される中、時間の経過とともに摩耗、圧縮、膨潤等様々な要因により厚さが徐々に変形する。
【００１４】
このような研磨布の厚さが経時的に変化すること、及び、研磨布が比較的厚くその変化の総量が無視できない量になるため、上記のような定寸装置が仮に使用できたとしても、定寸装置の計測値がドリフトするため精度を長時間にわたって維持することができないという問題がある。
【００１５】
本発明は、上に述べた研磨布の厚さ変化の影響を実質的に受けることなく定寸精度を長時間にわたり維持できる両面ポリッシュ加工機及び両面ポリッシュ加工機の定寸制御方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明は、機台に回転可能に支持され、上面に研磨布が貼り付けられた下定盤、上記機台に回転可能に支持され、外歯を備えたサンギア、上記機台に回転可能に支持され、内歯を備えたインターナルギア、上記サンギアの外歯と上記インターナルギアの内歯とに噛合するための外歯、及び、ワークを納めるためのワーク保持孔を備えるとともに、上記下定盤上に載置されるキャリア、下面に研磨布が貼り付けられており、上記キャリアの上記ワーク保持孔に納められたワークに対して、研磨圧を加えると共に、回転可能な上定盤、上記下定盤、上記サンギア、上記インターナルギア、及び、上記上定盤を同一軸線上で回転駆動するため、単一あるいはそれぞれのための複数の駆動源を備えた駆動装置、上記ワークと上記下定盤との研磨部、及び、上記ワークと上記上定盤との研磨部にスラリーを供給するためのスラリー供給装置、及び、上記上定盤に形成された空所内に設けられており、上記キャリアの上表面までの距離を検出するための距離センサーを備えた両面ポリッシュ加工機のための定寸制御方法であって、初回のワークの研磨については、研磨時間に基づいて研磨を終了させ、２回目以降のワークの研磨については、上記距離センサーによる距離の計測値に基づいて研磨を終了させるとともに、初回を含む各回の研磨の終了後に、ワークの仕上がり厚さの実測値とワークの仕上がり厚さの目標値に基づいて上記距離センサーの計測値を補正すること
を特徴とする両面ポリッシュ加工機のための定寸制御方法である。
【００１７】
第２番目の発明は、第１番目の発明の両面ポリッシュ加工機のための定寸制御方法において、上記距離センサーは渦電流センサーであり、上記キャリアは少なくとも上表面が導電性材料でできていることを特徴とする両面ポリッシュ加工機のための定寸制御方法である。
【００１８】
第３番目の発明は、機台に回転可能に支持され、上面に研磨布が貼り付けられた下定盤、上記機台に回転可能に支持され、外歯を備えたサンギア、上記機台に回転可能に支持され、内歯を備えたインターナルギア、上記サンギアの外歯と上記インターナルギアの内歯とに噛合するための外歯、及び、ワークを納めるためのワーク保持孔を備えるとともに、上記下定盤上に載置されるキャリア、下面に研磨布が貼り付けられており、上記キャリアの上記ワーク保持孔に納められたワークに対して、研磨圧を加えると共に、回転可能な上定盤、上記下定盤、上記サンギア、上記インターナルギア、及び、上記上定盤を同一軸線上で回転駆動するため、単一あるいはそれぞれのための複数の駆動源を備えた駆動装置、上記ワークと上記下定盤との研磨部、及び、上記ワークと上記上定盤との研磨部にスラリーを供給するためのスラリー供給装置、上記上定盤に形成された空所内に設けられており、上記キャリアの上表面までの距離を検出するための距離センサー、及び、制御装置を備えた両面ポリッシュ加工機であって、上記制御装置は、初回のワークの研磨については、研磨時間に基づいて研磨を終了させ、２回目以降のワークの研磨については、上記距離センサーによる距離の計測値に基づいて研磨を終了させるとともに、初回を含む各回の研磨の終了後に、上記ワークの仕上がり厚さの実測値と上記ワークの仕上がり厚さの目標値との差に基づいて、上記距離センサーの計測値を補正する制御装置であることを特徴とする両面ポリッシュ加工機である。
【００１９】
第４番目の発明は、第３番目の発明の両面ポリッシュ加工機において、上記制御装置は、入力されたワークの仕上がり厚さの目標値を記憶するためのワーク目標値記憶装置、及び、上記距離センサーの計測値を補正するためのセンサー計測値補正装置を備えており、初回のワークの研磨については、研磨時間に基づいて研磨を終了させ、２回目以降のワークの研磨については、上記距離センサーによる距離の計測値に基づいて研磨を終了させるとともに、初回を含む各回の研磨の終了後に、上記ワークの仕上がり厚さの実測値と上記ワーク目標値記憶装置に記憶されているワークの仕上がり厚さの目標値との差に基づいて、上記センサー計測値補正装置によって上記距離センサーの計測値を補正する制御装置であることを特徴とする両面ポリッシュ加工機である。
【００２０】
第５番目の発明は、第４番目の発明の両面ポリッシュ加工機において、上記制御装置は、さらに、初回の研磨時間をセットするためのタイマー、上記距離センサーによる距離の計測値を記憶するためのセンサー計測値記憶装置、及び、入力されたワークの仕上がり厚さの実測値を記憶するためのワーク実測値記憶装置を備えており、初回のワークの研磨については、上記タイマーにセットされた研磨時間に基づいて研磨を終了させ、２回目以降のワークの研磨については、上記距離センサーによる距離の計測値に基づいて研磨を終了させるとともに、初回を含む各回の研磨の終了後に、上記ワーク実測値記憶装置に記憶されているワークの仕上がり厚さの実測値と上記ワーク目標値記憶装置に記憶されているワークの仕上がり厚さの目標値との差に基づいて、上記センサー計測値補正装置によって上記距離センサーの計測値を補正する制御装置であること
を特徴とする両面ポリッシュ加工機である。
【００２１】
第６番目の発明は、第３番目から第５番目までのいずれかの発明の両面ポリッシュ加工機において、上記距離センサーは渦電流センサーであり、上記キャリアは少なくとも上表面が導電性材料でできていることを特徴とする両面ポリッシュ加工機である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の両面ポリッシュ加工機及びその定寸制御方法によれば、摩耗、圧縮、膨潤等の様々の要因による研磨布の厚さ変化等による計測値のドリフトの補正が毎回行われるので、長時間にわたって精度の高い定寸性能を維持することができる。さらに、上定盤からキャリアの表面までの距離を測定しているので、半導体ウエハーのような通常では導電性のないワークに対してもその電気的性質に依存することなく使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、本発明が適用された両面ポリッシュ加工機１の一例であって、その要部を示す縦断面図である。図２は、図１のＡ−Ａから見たときの平面図である。
【００２４】
上定盤１１、下定盤１２、サンギア１３及びインターナルギア１４は、機台１０上に同一の軸線の周りに回転可能に支持されている。これらの上定盤１１、下定盤１２、サンギア１３及びインターナルギア１４には、それぞれ、第１駆動ギア１１ｄ、第２駆動ギア１２ｄ、第３駆動ギア１３ｄ、及び、第４駆動ギア１４ｄが回転動力を伝達する上では一体に結合されており、これらのギアには、それぞれ、第１モータＭ１、第２モータＭ２、第３モータＭ３及び第４モータＭ４からの回転動力が伝達される。この駆動装置１０２について、ここでは４つのモータの場合が示されているが、これを一つのモータとし、これから歯車装置を介して動力を分岐させて各ギアを駆動するようにすることもできる。
【００２５】
上定盤１１の下側の平坦な面と下定盤１２の上側の平坦な面には、不織布、硬質発泡ウレタン等できた研磨布１７が貼り付けられ、上定盤１１と下定盤１２とがその平坦な面が向かい合うように配置される。この向かい合う面の間隙には、キャリア１５が配置され、このキャリア１５は上記サンギア１３の有する外歯及び、上記インターナルギア１４の内歯と噛合する外歯を備えており、ワーク１６の厚さよりも薄く作られている。
【００２６】
上記上定盤１１と、上記第１駆動ギア１１ｄとは、適宜の位置で上方に向かって係合及び離脱できるように構成されている。上定盤１１側だけを吊り部材２１とビーム１０１に設けられた適宜のリフト手段により上方に持ち上げることができ、上定盤１１を持ち上げた際に空いた空間からキャリア１５が入れられる。このとき、上記サンギア１３の外歯と上記インターナルギア１４の内歯とに、キャリア１５の外歯を噛合させる。キャリア１５には多数のワーク保持孔が設けられており、これらの保持孔内には、半導体ウェハなどの平板状のワーク１６が嵌装される。上定盤１１と下定盤１２の間隙には、不図示のスラリー供給装置からスラリーが供給される。
【００２７】
上定盤１１の一部には下に向かって開口する空所が設けられ、この中に距離センサー２２が挿入されている。距離センサー２２は下方を向けられており、距離センサー２２の検出基準位置からキャリア１５の表面１５１までの距離を検出する。距離センサー２２の取り付け位置が知られているので、上定盤１１に対するキャリア１５の表面までの距離を検出できる。
【００２８】
なお、距離センサー２２は、キャリア１５の表面位置までの距離を計測できれば任意の形式のもの、例えば、キャリア表面を導電性として渦電流センサー、を使用することができる。
【００２９】
制御装置３０は、主制御装置３１、及び、主制御装置３１によって制御される駆動制御装置３２、タイマー３３、ワーク実測値記憶装置３４、センサー計測値記憶装置３５、センサー計測値補正装置３６、及びワーク目標値記憶装置３７を備えている。
【００３０】
上記駆動制御装置３２は、上記主制御装置３１の指令を受けて駆動装置１０２を制御する。上記タイマー３３は、研磨時間を外部からセットすることができ、始動の指令を受けてからセットされた研磨時間が経過すると時間終了信号を出力する。上記ワーク実測値記憶装置３４には、研磨が一回（一回目の意味ではない）終了する毎に、取り出されたワークの厚さが計測、入力され、ワーク実測値として記憶される。
【００３１】
上記センサー計測値記憶装置３５には、距離センサー２２によって計測されたキャリアまでの距離の計測値がセンサー計測値として記憶される。ワーク目標値記憶装置３７にはワークの仕上がり厚さの目標値がワーク目標値として記憶される。
【００３２】
主制御装置３１は、初回のワーク１６の研磨については、タイマー３３にセットされた研磨時間に基づいて研磨を終了させ、２回目以降のワークの研磨については、距離センサー２２による距離の計測値に基づいて研磨を終了させるように制御するが、このとき上記センサー計測値補正装置３６は、初回を含む各回の研磨の終了後に、ワーク実測値記憶装置３４に記憶されているワークの仕上がり厚さの実測値とワーク目標値記憶装置３７に記憶されているワークの仕上がり厚さの目標値との差に基づいて、センサー計測値補正装置３６によって距離センサーのセンサー計測値を補正する。全体の制御と動作については後述する。
【００３３】
研磨に際しては、キャリア１５を研磨布１７が貼付された下定盤１２上に置くとともに、キャリア１５の外歯をサンギア１３、インターナルギア１４に噛合させ、キャリア１５のワーク保持孔にワーク１６をセットし、上定盤１１を降下させる。スラリー供給装置から上定盤１１と下定盤１２との間隙にスラリーを供給するとともに、上定盤１１、下定盤１２、サンギア１３、インターナルギア１４を回転駆動する。キャリア１５は、サンギア１３とインターナルギア１４によって回転されるので、ワーク１６は遊星運動しながら上定盤１１、下定盤１２の研磨布１７、上定盤１１からの研磨圧及びスラリーの作用によって研磨される。
【００３４】
まず、最初に、キャリア１５の表面位置を距離センサー２２によって測定することによって行われる定寸動作について説明する。ただし、ここで説明するのは、各回毎の研磨における定寸動作である。つまり、両面ポリッシュ加工機１には多数のワーク１６がセットされて一度に何枚もが研磨され、研磨が終了すると、次の新しいワーク１６がセット、研磨され、これが繰り返される。上記各回毎の研磨とその定寸動作とは、一回のワークのセットで行われる研磨及びその回における定寸動作のことである。
【００３５】
図３は、このような各回の定寸動作を説明するための図１の要部拡大図であって、（１）が各回の研磨開始当初、（２）がその研磨終了時の要部断面である。ここで、研磨開始当初において、ワーク１６の厚さｔがｔ０、距離センサー２２の基準位置からワーク１６の表面位置までの距離ａがａ０であるとする。また、キャリア１５の厚さをｄとし、キャリア１５は常に下方の研磨布１７に密着しているものとする。
【００３６】
研磨が開始し、進行すると、ワーク１６が研磨されて、その厚さｔが減少するため、計測センサーによる距離ａの計測値は、当初のａ０から次第に減少する。上方の研磨布１７の厚さｂがこの間変化しないものとすれば、距離の計測値ａの減少量はワーク１６の厚さｔの減少量に一致することになる。予めワーク１６の厚さｔが既知ｔ０であるとすれば、距離センサー２２によって距離ａを監視することにより、ワーク１６の厚さｔの現在値がわかることになる。
【００３７】
したがって、逆に、希望するワーク１６の厚さｔ１になるときの距離の計測値を目標値ａ１として定め、距離の計測値ａが目標値ａ１になったときに加工を停止すれば、厚さｔ０から希望する厚さｔ０に研磨されたワーク１６を得ることができる。以上が各回における定寸動作である。
【００３８】
上記説明では、一回の研磨の内には、研磨布１７の厚さｂが変化しないとする前提をおいている。しかしながら、この前提は長時間にわたって維持されるものではない。それは先に述べた理由による。すなわち、両面ポリッシュ加工機１では、連続運転するため何回も研磨が繰り返される。この間、研磨布１７は水性のスラリーに常にさらされるとともに研磨圧を繰り返し受けるため、連続運転される中、時間の経過とともに摩耗、圧縮、膨潤等様々な要因により厚さがゆっくりと徐々に変化する。
【００３９】
つまり、距離の計測値ａ、研磨布１７の厚さｂ、上定盤１１の下表面と距離センサー２２の基準位置２２１との垂直距離ｃ、及び、キャリア１５の厚さｄとワークの厚さｔの関係（図３参照）は、
ｔ＝ａ−ｂ＋ｄ−ｃ
で表されるが、ｄ、ｂ、ｃを定数と仮定して計測値ａからワークの厚さｔを求めた場合には、長い時間の間に研磨布１７の厚さｂがゆっくりとではあるが変化するため、求めたｔの誤差が徐々に拡大し精度が低下することになる。
【００４０】
本発明では、以下に述べるような補正処理を行うことにより、長時間にわたりワークの研磨厚さを一定に維持するようにしている。図４は、上記補正処理を含んで本実施例の両面ポリッシュ加工機１の動作を説明するための流れ図である。以下、図４に基づき、上記補正処理動作を含んで両面ポリッシュ加工機１の動作を説明する。
【００４１】
この図における流れは２つの部分からなり、Ｓ００からＳ０８までが初回目の研磨であって、ここでは、タイマーによって研磨終了の制御が行われる。また、これと一部重複するが、Ｓ０７からＳ１６のループは２回目以降の研磨であり、ここでは距離センサーによる研磨終了の制御が行われる。
【００４２】
両面ポリッシュ加工機１による作業を開始（Ｓ００）する。既にこのとき、上定盤１１は吊り部材２１とビーム１０１に設けられた適宜のリフト手段により上方に持ち上げられており、キャリア１５が両面ポリッシュ加工機１にセットされているものとする。Ｓ０１において、作業者は複数のキャリア１５の複数の保持孔内にそれぞれワーク１６をセットする。
【００４３】
Ｓ０２において、作業者は、ワーク１６の仕上がり厚さの目標値を入力し、ワーク目標値記憶装置３７に記憶させる。また、予め予想した研磨レートと事前測定したワーク１６の厚さｔ０に基づいて算出した加工終了時間をタイマー３３にセットする。なお、ワーク１６の厚さの事前測定、上記加工終了時間の算出、及び、タイマーセットを行うのは初回のみである。
【００４４】
続いて、制御装置３０は、Ｓ０３において上定盤１１を降下させ、駆動装置１０２とスラリー供給装置（不図示）を駆動し、タイマー３３の計時をスタートさせる。上定盤１１、下定盤１２、サンギア１３、インターナルギア１４の駆動とスラリー供給によりワーク１６の研磨が開始、進行する（Ｓ０４）。この間、タイマー３３の計時値が監視され、最初にセットした加工時間に至ったかどうかのチェックが繰り返される。
【００４５】
タイマー３３の計時値が加工時間になる（時間終了する）と、Ｓ０６に進む。ここで距離センサー２２からキャリア１５の上表面までの距離ａが計測され、ついで距離の計測値ａ１がセンサー計測値記憶装置３５に記憶される（Ｓ０７）。上記タイマー３３の時間終了は、ワーク１６が希望の厚さに研磨される時間が経過したことを意味するので、制御装置３０は上定盤１１を上昇させ、駆動装置１０２とスラリー供給装置を停止させる。
【００４６】
以上で、初回目の研磨が終了する。続いて、Ｓ０９において（２回目以降の研磨の途中）、作業者は研磨が終了した初回目のワーク１６を取り外し、新しいワーク１６をキャリア１５の保持孔内にセットする。取り外されたワーク１６は機外の測定装置により厚さが測定される（Ｓ１０）。
【００４７】
なお、この厚さ測定は複数の内の１個あるいは数個のワークさらには全数に対してでもよいが、複数の時は平均値を計測値とする。この厚さ計測値を制御装置３０に設けられた入力装置から作業者が入力するとワーク実測値記憶装置３４に記憶される（Ｓ１１）。
【００４８】
センサー計測値補正装置３６は、上記ワーク実測値記憶装置３４に記憶されている加工が終了したワークの厚さ（厚さ実測値）と、センサー計測値記憶装置３５に記憶されている距離センサーによる距離のセンサー計測値と、ワーク目標値記憶装置３７に記憶されているワークの仕上がり厚さの目標値とから加工終了距離ａ１を補正する（Ｓ１２）。
【００４９】
このＳ１２の補正は以下のように行われる。すなわち、目標値に対してワークの厚さの実測値が大きすぎた（厚すぎた）ときには、研磨量が不足していたことになり、大きすぎる加工終了距離ａ１の値をこの不足分だけ小さくする。反対に、目標値に対してワークの厚さの実測値が小さすぎた（薄くなりすぎた）ときには、研磨量が超過していたことになり、小さすぎる加工終了距離ａ１の値をこの超過分だけ大きくする。以下に説明するようにこの動作は繰り返されるので、加工終了距離ａ１の補正は一回の研磨毎に行われることになる。
【００５０】
補正処理が済むと、制御装置３０は、Ｓ１３において、上定盤を降下させ、駆動制御装置３２を介して駆動装置１０２を駆動させ、更にスラリー供給装置を駆動してこの回の研磨加工（Ｓ１４）を開始する。研磨の間、距離センサー２２によって、これとキャリア１５の上表面までの距離の計測が行われ（Ｓ１５）、この計測値ａが加工終了距離ａ１になったか否かがチェックされる（Ｓ１６）。計測値ａが加工終了距離ａ１になったとき、Ｓ０７に還り、以下Ｓ０７からＳ１６までの動作が繰り返される。
【００５１】
上の例では、制御装置３０が、駆動制御装置３２、タイマー３３、ワーク実測値記憶装置３４、センサー計測値記憶装置３５、センサー計測値補正装置３６、及びワーク目標値記憶装置３７を備えるものとして説明したが、ワーク実測値、センサー計測値に基づいて人によって計算あるいは推定した補正値をセンサー計測値補正装置３６に入力するような構成とすることも可能である。この場合、ワーク実測値記憶装置３４、センサー計測値記憶装置３５を備える必要はない。
【００５２】
以上に説明したように、本発明及び実施例の両面ポリッシュ加工機では、上記加工終了距離ａ１の補正機能があるため、研磨の回数が重なったときに研磨布１７に摩耗、圧縮、膨潤等様々な要因による厚さの変化が生じたとしても、この変化は、各回毎に行われる加工終了距離ａ１が補正されるので、仕上がり厚さを目標値から一定の誤差の範囲内に維持することができる。
【００５３】
また、２回目以降の研磨は、距離センサー２２が研磨の進行度合いを常に監視していることから、初回目のように研磨前に予め厚さを測定する必要はなく、さらに、そのときの研磨レートを予め予想する必要もないので、初回目を除いてその後は経験の少ない作業者によってもこの両面ポリッシュ加工機を運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】図１は、本発明が適用された両面ポリッシュ加工機１の要部を示す縦断面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａから見たときの平面図である。
【図３】図３は、定寸動作を説明するための比較図であって、（１）が研磨開始当初、（２）が研磨終了時の要部断面である。
【図４】図４は、補正処理を含んで本実施例の両面ポリッシュ加工機の動作を説明するための流れ図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ 両面ポリッシュ加工機
１０ 機台
１０１ ビーム
１０２ 駆動装置
１１ 上定盤
１１ｄ 第１駆動ギア
１２ 下定盤
１２ｄ 第２駆動ギア
１３ サンギア
１３ｄ 第３駆動ギア
１４ インターナルギア
１４ｄ 第４駆動ギア
１５ キャリア
１５１ キャリアの表面、表面位置
１６ ワーク
１７ 研磨布
２１ 吊り部材
２２ 距離センサー
２２１ 基準位置
３０ 制御装置
３１ 主制御装置
３２ 駆動制御装置
３３ タイマー
３４ ワーク実測値記憶装置
３５ センサー計測値記憶装置
３６ センサー計測値補正装置
３７ ワーク目標値記憶装置
Ｍ１ 第１モータ
Ｍ２ 第２モータ
Ｍ３ 第３モータ
Ｍ４ 第４モータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、両面ポリッシュ加工機及びその定寸制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
両面ポリッシュ加工機は、研磨布が貼り付けられた上定盤と下定盤との間隙に、キャリアのワーク保持孔内に納められたワークを置き、上記間隙にスラリーを供給するとともに、キャリアに遊星運動を、上定盤によってワークに所定の研磨圧を加えながら上定盤と下定盤とに回転運動を与えることによって、ワークをポリッシュつまり研磨するものである。
【０００３】
上記ワークの研磨量は研磨時間によって監視されるのが普通であるが、場合により研磨量自体を検知することが必要になる。このためにポリッシュ加工機に定寸装置を備えつけることが試みられている。
【０００４】
従来、この種の自動定寸装置として、特許文献１に見られるようなマグネスケールを用いた装置がある。この自動定寸装置は、マグネスケールのプローブを上向きにし、上定盤と連結して一体回転するチップの下面にプローブの上端を接触させた構成になっている。上定盤がワークの研磨量に応じて下降すると、チップも上定盤と共に下降し、プローブをマグネスケールに押し込んでいく。そこで、マグネスケールがこのプローブの変位を検出し、その変位量から、上定盤と下定盤との距離を測定して、ワークの厚さを決定するようになっている。
【０００５】
また、他の自動定寸装置として、特許文献２のように、渦電流センサーを用いた装置がある。この自動定寸装置は、渦電流センサーを上定盤に取り付け、渦電流センサーから下定盤に磁場を放射することで、下定盤までの距離を検出し、その検出値をアナログ電圧信号として順次出力する。そして、演算部において、このアナログ電圧信号を所定サンプル数のディジタル電圧信号に変換し、これら複数のディジタル電圧信号のうち最大度数のディジタル電圧信号の電圧値から上定盤と下定盤との距離を演算して、ワークの厚さを決定する構成となっている。
【０００６】
更に、特許文献３に示される定寸装置では、キャリアに基準アルミニウム板を設け、基準アルミニウム板の上面までの距離Ｌ１及びワークであるアルミニウムディスクの上面までの距離Ｌ２をそれぞれ検出し、渦電流センサーからの検出値に基づいて、距離Ｌ１と距離Ｌ２との差を算出し、ワークであるアルミニウムディスクの厚さを決定する。
【０００７】
【特許文献１】特公昭６４−４１２６号公報
【特許文献２】特公昭６３−９９４３号公報
【特許文献３】特開平１０−２０２５１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１のマグネスケールを用いたラップ盤（研磨布を用いないで、上下定盤が直接ワークに接触する）の自動定寸装置では、上定盤の下降変位量をワークの研磨量として推定する構成であるので、上下定盤が磨耗すると、測定値に誤差が生じる。つまり、上下定盤が磨耗すると、上定盤の下降変位量は、ワークの研磨量と上下定盤の磨耗量との和となり、ワーク厚さを正確に測定することができない。
【０００９】
また、プローブを上定盤と一体回転するチップに接触させた構成であるので、チップの回転でプローブの接触端が磨耗し、測定誤差を発生するおそれがある。このため、マグネスケールを用いた場合の定寸精度は±４〜５μｍ程度であり、±３μｍ以下の精度を出すのは難しかった。また、何よりもプローブを接触させる構造のため、研磨布を用いる両面ポリッシュ加工機では、このような定寸装置を利用することができない。
【００１０】
これに対して、渦電流センサーを用いた特許文献２の自動定寸装置では、渦電流センサーから下定盤に磁場を放射することで、下定盤と上定盤との距離を検出する構成であるので、下定盤の摩耗分も含めて測定が可能であり、マグネスケールを用いた定寸より測定誤差が減少するため、±３μｍ以下の精度でワークを測定することができる。
【００１１】
しかしながら、この自動定寸装置では、下定盤の表面に砥石層や研磨布が存在するグラインディング装置やポリッシング装置等の研磨装置では、砥石層や研磨布の摩耗や変形により測定値に誤差が生じるため、渦電流センサーによる正確な測定ができなかった。
【００１２】
さらに、特許文献３に示されるものでは、アルミニウムのような渦電流が生じることのできる導電性ワークに対しては利用可能であるが、半導体ウエハーのような通常では導電性のないワークに対しては適用できないという問題があった。
【００１３】
両面ポリッシュ加工機は、上述のように上下定盤の表面に研磨布が貼り付けられ、これらに挟まれた形でワークが研磨される。この研磨布は、不織布あるいは硬質発泡ウレタン等でできており、ワークである半導体ウェハと同等かあるいはそれ以上の厚さを有するものが一般的に使用される。研磨布は、研磨加工が開始されると水性のスラリーに常にさらされるとともに研磨圧を繰り返し受けるため、連続運転される中、時間の経過とともに摩耗、圧縮、膨潤等様々な要因により厚さが徐々に変形する。
【００１４】
このような研磨布の厚さが経時的に変化すること、及び、研磨布が比較的厚くその変化の総量が無視できない量になるため、上記のような定寸装置が仮に使用できたとしても、定寸装置の計測値がドリフトするため精度を長時間にわたって維持することができないという問題がある。
【００１５】
本発明は、上に述べた研磨布の厚さ変化の影響を実質的に受けることなく定寸精度を長時間にわたり維持できる両面ポリッシュ加工機及び両面ポリッシュ加工機の定寸制御方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題は以下の手段によって解決される。すなわち、第１番目の発明は、機台に回転可能に支持され、上面に研磨布が貼り付けられた下定盤、上記機台に回転可能に支持され、外歯を備えたサンギア、上記機台に回転可能に支持され、内歯を備えたインターナルギア、上記サンギアの外歯と上記インターナルギアの内歯とに噛合するための外歯、及び、ワークを納めるためのワーク保持孔を備えるとともに、上記下定盤上に載置されるキャリア、下面に研磨布が貼り付けられており、上記キャリアの上記ワーク保持孔に納められたワークに対して、研磨圧を加えると共に、回転可能な上定盤、上記下定盤、上記サンギア、上記インターナルギア、及び、上記上定盤を同一軸線上で回転駆動するため、単一あるいはそれぞれのための複数の駆動源を備えた駆動装置、上記ワークと上記下定盤との研磨部、及び、上記ワークと上記上定盤との研磨部にスラリーを供給するためのスラリー供給装置、及び、上記上定盤に形成された空所内に設けられており、上記キャリアの上表面までの距離を検出するための距離センサーを備えた両面ポリッシュ加工機のための定寸制御方法であって、初回のワークの研磨については、研磨時間に基づいて研磨を終了させ、２回目以降のワークの研磨については、上記距離センサーによる距離の計測値に基づいて研磨を終了させるとともに、初回を含む各回の研磨の終了後に、ワークの仕上がり厚さの実測値とワークの仕上がり厚さの目標値に基づいて上記距離センサーの計測値を補正すること
を特徴とする両面ポリッシュ加工機のための定寸制御方法である。
【００１７】
第２番目の発明は、第１番目の発明の両面ポリッシュ加工機のための定寸制御方法において、上記距離センサーは渦電流センサーであり、上記キャリアは少なくとも上表面が導電性材料でできていることを特徴とする両面ポリッシュ加工機のための定寸制御方法である。
【００１８】
第３番目の発明は、機台に回転可能に支持され、上面に研磨布が貼り付けられた下定盤、上記機台に回転可能に支持され、外歯を備えたサンギア、上記機台に回転可能に支持され、内歯を備えたインターナルギア、上記サンギアの外歯と上記インターナルギアの内歯とに噛合するための外歯、及び、ワークを納めるためのワーク保持孔を備えるとともに、上記下定盤上に載置されるキャリア、下面に研磨布が貼り付けられており、上記キャリアの上記ワーク保持孔に納められたワークに対して、研磨圧を加えると共に、回転可能な上定盤、上記下定盤、上記サンギア、上記インターナルギア、及び、上記上定盤を同一軸線上で回転駆動するため、単一あるいはそれぞれのための複数の駆動源を備えた駆動装置、上記ワークと上記下定盤との研磨部、及び、上記ワークと上記上定盤との研磨部にスラリーを供給するためのスラリー供給装置、上記上定盤に形成された空所内に設けられており、上記キャリアの上表面までの距離を検出するための距離センサー、及び、制御装置を備えた両面ポリッシュ加工機であって、上記制御装置は、初回のワークの研磨については、研磨時間に基づいて研磨を終了させ、２回目以降のワークの研磨については、上記距離センサーによる距離の計測値に基づいて研磨を終了させるとともに、初回を含む各回の研磨の終了後に、上記ワークの仕上がり厚さの実測値と上記ワークの仕上がり厚さの目標値との差に基づいて、上記距離センサーの計測値を補正する制御装置であることを特徴とする両面ポリッシュ加工機である。
【００１９】
第４番目の発明は、第３番目の発明の両面ポリッシュ加工機において、上記制御装置は、入力されたワークの仕上がり厚さの目標値を記憶するためのワーク目標値記憶装置、及び、上記距離センサーの計測値を補正するためのセンサー計測値補正装置を備えており、初回のワークの研磨については、研磨時間に基づいて研磨を終了させ、２回目以降のワークの研磨については、上記距離センサーによる距離の計測値に基づいて研磨を終了させるとともに、初回を含む各回の研磨の終了後に、上記ワークの仕上がり厚さの実測値と上記ワーク目標値記憶装置に記憶されているワークの仕上がり厚さの目標値との差に基づいて、上記センサー計測値補正装置によって上記距離センサーの計測値を補正する制御装置であることを特徴とする両面ポリッシュ加工機である。
【００２０】
第５番目の発明は、第４番目の発明の両面ポリッシュ加工機において、上記制御装置は、さらに、初回の研磨時間をセットするためのタイマー、上記距離センサーによる距離の計測値を記憶するためのセンサー計測値記憶装置、及び、入力されたワークの仕上がり厚さの実測値を記憶するためのワーク実測値記憶装置を備えており、初回のワークの研磨については、上記タイマーにセットされた研磨時間に基づいて研磨を終了させ、２回目以降のワークの研磨については、上記距離センサーによる距離の計測値に基づいて研磨を終了させるとともに、初回を含む各回の研磨の終了後に、上記ワーク実測値記憶装置に記憶されているワークの仕上がり厚さの実測値と上記ワーク目標値記憶装置に記憶されているワークの仕上がり厚さの目標値との差に基づいて、上記センサー計測値補正装置によって上記距離センサーの計測値を補正する制御装置であること
を特徴とする両面ポリッシュ加工機である。
【００２１】
第６番目の発明は、第３番目から第５番目までのいずれかの発明の両面ポリッシュ加工機において、上記距離センサーは渦電流センサーであり、上記キャリアは少なくとも上表面が導電性材料でできていることを特徴とする両面ポリッシュ加工機である。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の両面ポリッシュ加工機及びその定寸制御方法によれば、摩耗、圧縮、膨潤等の様々の要因による研磨布の厚さ変化等による計測値のドリフトの補正が毎回行われるので、長時間にわたって精度の高い定寸性能を維持することができる。さらに、上定盤からキャリアの表面までの距離を測定しているので、半導体ウエハーのような通常では導電性のないワークに対してもその電気的性質に依存することなく使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１は、本発明が適用された両面ポリッシュ加工機１の一例であって、その要部を示す縦断面図である。図２は、図１のＡ−Ａから見たときの平面図である。
【００２４】
上定盤１１、下定盤１２、サンギア１３及びインターナルギア１４は、機台１０上に同一の軸線の周りに回転可能に支持されている。これらの上定盤１１、下定盤１２、サンギア１３及びインターナルギア１４には、それぞれ、第１駆動ギア１１ｄ、第２駆動ギア１２ｄ、第３駆動ギア１３ｄ、及び、第４駆動ギア１４ｄが回転動力を伝達する上では一体に結合されており、これらのギアには、それぞれ、第１モータＭ１、第２モータＭ２、第３モータＭ３及び第４モータＭ４からの回転動力が伝達される。この駆動装置１０２について、ここでは４つのモータの場合が示されているが、これを一つのモータとし、これから歯車装置を介して動力を分岐させて各ギアを駆動するようにすることもできる。
【００２５】
上定盤１１の下側の平坦な面と下定盤１２の上側の平坦な面には、不織布、硬質発泡ウレタン等できた研磨布１７が貼り付けられ、上定盤１１と下定盤１２とがその平坦な面が向かい合うように配置される。この向かい合う面の間隙には、キャリア１５が配置され、このキャリア１５は上記サンギア１３の有する外歯及び、上記インターナルギア１４の内歯と噛合する外歯を備えており、ワーク１６の厚さよりも薄く作られている。
【００２６】
上記上定盤１１と、上記第１駆動ギア１１ｄとは、適宜の位置で上方に向かって係合及び離脱できるように構成されている。上定盤１１側だけを吊り部材２１とビーム１０１に設けられた適宜のリフト手段により上方に持ち上げることができ、上定盤１１を持ち上げた際に空いた空間からキャリア１５が入れられる。このとき、上記サンギア１３の外歯と上記インターナルギア１４の内歯とに、キャリア１５の外歯を噛合させる。キャリア１５には多数のワーク保持孔が設けられており、これらの保持孔内には、半導体ウェハなどの平板状のワーク１６が嵌装される。上定盤１１と下定盤１２の間隙には、不図示のスラリー供給装置からスラリーが供給される。
【００２７】
上定盤１１の一部には下に向かって開口する空所が設けられ、この中に距離センサー２２が挿入されている。距離センサー２２は下方を向けられており、距離センサー２２の検出基準位置からキャリア１５の表面１５１までの距離を検出する。距離センサー２２の取り付け位置が知られているので、上定盤１１に対するキャリア１５の表面までの距離を検出できる。
【００２８】
なお、距離センサー２２は、キャリア１５の表面位置までの距離を計測できれば任意の形式のもの、例えば、キャリア表面を導電性として渦電流センサー、を使用することができる。
【００２９】
制御装置３０は、主制御装置３１、及び、主制御装置３１によって制御される駆動制御装置３２、タイマー３３、ワーク実測値記憶装置３４、センサー計測値記憶装置３５、センサー計測値補正装置３６、及びワーク目標値記憶装置３７を備えている。
【００３０】
上記駆動制御装置３２は、上記主制御装置３１の指令を受けて駆動装置１０２を制御する。上記タイマー３３は、研磨時間を外部からセットすることができ、始動の指令を受けてからセットされた研磨時間が経過すると時間終了信号を出力する。上記ワーク実測値記憶装置３４には、研磨が一回（一回目の意味ではない）終了する毎に、取り出されたワークの厚さが計測、入力され、ワーク実測値として記憶される。
【００３１】
上記センサー計測値記憶装置３５には、距離センサー２２によって計測されたキャリアまでの距離の計測値がセンサー計測値として記憶される。ワーク目標値記憶装置３７にはワークの仕上がり厚さの目標値がワーク目標値として記憶される。
【００３２】
主制御装置３１は、初回のワーク１６の研磨については、タイマー３３にセットされた研磨時間に基づいて研磨を終了させ、２回目以降のワークの研磨については、距離センサー２２による距離の計測値に基づいて研磨を終了させるように制御するが、このとき上記センサー計測値補正装置３６は、初回を含む各回の研磨の終了後に、ワーク実測値記憶装置３４に記憶されているワークの仕上がり厚さの実測値とワーク目標値記憶装置３７に記憶されているワークの仕上がり厚さの目標値との差に基づいて、センサー計測値補正装置３６によって距離センサーのセンサー計測値を補正する。全体の制御と動作については後述する。
【００３３】
研磨に際しては、キャリア１５を研磨布１７が貼付された下定盤１２上に置くとともに、キャリア１５の外歯をサンギア１３、インターナルギア１４に噛合させ、キャリア１５のワーク保持孔にワーク１６をセットし、上定盤１１を降下させる。スラリー供給装置から上定盤１１と下定盤１２との間隙にスラリーを供給するとともに、上定盤１１、下定盤１２、サンギア１３、インターナルギア１４を回転駆動する。キャリア１５は、サンギア１３とインターナルギア１４によって回転されるので、ワーク１６は遊星運動しながら上定盤１１、下定盤１２の研磨布１７、上定盤１１からの研磨圧及びスラリーの作用によって研磨される。
【００３４】
まず、最初に、キャリア１５の表面位置を距離センサー２２によって測定することによって行われる定寸動作について説明する。ただし、ここで説明するのは、各回毎の研磨における定寸動作である。つまり、両面ポリッシュ加工機１には多数のワーク１６がセットされて一度に何枚もが研磨され、研磨が終了すると、次の新しいワーク１６がセット、研磨され、これが繰り返される。上記各回毎の研磨とその定寸動作とは、一回のワークのセットで行われる研磨及びその回における定寸動作のことである。
【００３５】
図３は、このような各回の定寸動作を説明するための図１の要部拡大図であって、（１）が各回の研磨開始当初、（２）がその研磨終了時の要部断面である。ここで、研磨開始当初において、ワーク１６の厚さｔがｔ０、距離センサー２２の基準位置からワーク１６の表面位置までの距離ａがａ０であるとする。また、キャリア１５の厚さをｄとし、キャリア１５は常に下方の研磨布１７に密着しているものとする。
【００３６】
研磨が開始し、進行すると、ワーク１６が研磨されて、その厚さｔが減少するため、計測センサーによる距離ａの計測値は、当初のａ０から次第に減少する。上方の研磨布１７の厚さｂがこの間変化しないものとすれば、距離の計測値ａの減少量はワーク１６の厚さｔの減少量に一致することになる。予めワーク１６の厚さｔが既知ｔ０であるとすれば、距離センサー２２によって距離ａを監視することにより、ワーク１６の厚さｔの現在値がわかることになる。
【００３７】
したがって、逆に、希望するワーク１６の厚さｔ１になるときの距離の計測値を目標値ａ１として定め、距離の計測値ａが目標値ａ１になったときに加工を停止すれば、厚さｔ０から希望する厚さｔ０に研磨されたワーク１６を得ることができる。以上が各回における定寸動作である。
【００３８】
上記説明では、一回の研磨の内には、研磨布１７の厚さｂが変化しないとする前提をおいている。しかしながら、この前提は長時間にわたって維持されるものではない。それは先に述べた理由による。すなわち、両面ポリッシュ加工機１では、連続運転するため何回も研磨が繰り返される。この間、研磨布１７は水性のスラリーに常にさらされるとともに研磨圧を繰り返し受けるため、連続運転される中、時間の経過とともに摩耗、圧縮、膨潤等様々な要因により厚さがゆっくりと徐々に変化する。
【００３９】
つまり、距離の計測値ａ、研磨布１７の厚さｂ、上定盤１１の下表面と距離センサー２２の基準位置２２１との垂直距離ｃ、及び、キャリア１５の厚さｄとワークの厚さｔの関係（図３参照）は、
ｔ＝ａ−ｂ＋ｄ−ｃ
で表されるが、ｄ、ｂ、ｃを定数と仮定して計測値ａからワークの厚さｔを求めた場合には、長い時間の間に研磨布１７の厚さｂがゆっくりとではあるが変化するため、求めたｔの誤差が徐々に拡大し精度が低下することになる。
【００４０】
本発明では、以下に述べるような補正処理を行うことにより、長時間にわたりワークの研磨厚さを一定に維持するようにしている。図４は、上記補正処理を含んで本実施例の両面ポリッシュ加工機１の動作を説明するための流れ図である。以下、図４に基づき、上記補正処理動作を含んで両面ポリッシュ加工機１の動作を説明する。
【００４１】
この図における流れは２つの部分からなり、Ｓ００からＳ０８までが初回目の研磨であって、ここでは、タイマーによって研磨終了の制御が行われる。また、これと一部重複するが、Ｓ０７からＳ１６のループは２回目以降の研磨であり、ここでは距離センサーによる研磨終了の制御が行われる。
【００４２】
両面ポリッシュ加工機１による作業を開始（Ｓ００）する。既にこのとき、上定盤１１は吊り部材２１とビーム１０１に設けられた適宜のリフト手段により上方に持ち上げられており、キャリア１５が両面ポリッシュ加工機１にセットされているものとする。Ｓ０１において、作業者は複数のキャリア１５の複数の保持孔内にそれぞれワーク１６をセットする。
【００４３】
Ｓ０２において、作業者は、ワーク１６の仕上がり厚さの目標値を入力し、ワーク目標値記憶装置３７に記憶させる。また、予め予想した研磨レートと事前測定したワーク１６の厚さｔ０に基づいて算出した加工終了時間をタイマー３３にセットする。なお、ワーク１６の厚さの事前測定、上記加工終了時間の算出、及び、タイマーセットを行うのは初回のみである。
【００４４】
続いて、制御装置３０は、Ｓ０３において上定盤１１を降下させ、駆動装置１０２とスラリー供給装置（不図示）を駆動し、タイマー３３の計時をスタートさせる。上定盤１１、下定盤１２、サンギア１３、インターナルギア１４の駆動とスラリー供給によりワーク１６の研磨が開始、進行する（Ｓ０４）。この間、タイマー３３の計時値が監視され、最初にセットした加工時間に至ったかどうかのチェックが繰り返される。
【００４５】
タイマー３３の計時値が加工時間になる（時間終了する）と、Ｓ０６に進む。ここで距離センサー２２からキャリア１５の上表面までの距離ａが計測され、ついで距離の計測値ａ１がセンサー計測値記憶装置３５に記憶される（Ｓ０７）。上記タイマー３３の時間終了は、ワーク１６が希望の厚さに研磨される時間が経過したことを意味するので、制御装置３０は上定盤１１を上昇させ、駆動装置１０２とスラリー供給装置を停止させる。
【００４６】
以上で、初回目の研磨が終了する。続いて、Ｓ０９において（２回目以降の研磨の途中）、作業者は研磨が終了した初回目のワーク１６を取り外し、新しいワーク１６をキャリア１５の保持孔内にセットする。取り外されたワーク１６は機外の測定装置により厚さが測定される（Ｓ１０）。
【００４７】
なお、この厚さ測定は複数の内の１個あるいは数個のワークさらには全数に対してでもよいが、複数の時は平均値を計測値とする。この厚さ計測値を制御装置３０に設けられた入力装置から作業者が入力するとワーク実測値記憶装置３４に記憶される（Ｓ１１）。
【００４８】
センサー計測値補正装置３６は、上記ワーク実測値記憶装置３４に記憶されている加工が終了したワークの厚さ（厚さ実測値）と、センサー計測値記憶装置３５に記憶されている距離センサーによる距離のセンサー計測値と、ワーク目標値記憶装置３７に記憶されているワークの仕上がり厚さの目標値とから加工終了距離ａ１を補正する（Ｓ１２）。
【００４９】
このＳ１２の補正は以下のように行われる。すなわち、目標値に対してワークの厚さの実測値が大きすぎた（厚すぎた）ときには、研磨量が不足していたことになり、大きすぎる加工終了距離ａ１の値をこの不足分だけ小さくする。反対に、目標値に対してワークの厚さの実測値が小さすぎた（薄くなりすぎた）ときには、研磨量が超過していたことになり、小さすぎる加工終了距離ａ１の値をこの超過分だけ大きくする。以下に説明するようにこの動作は繰り返されるので、加工終了距離ａ１の補正は一回の研磨毎に行われることになる。
【００５０】
補正処理が済むと、制御装置３０は、Ｓ１３において、上定盤を降下させ、駆動制御装置３２を介して駆動装置１０２を駆動させ、更にスラリー供給装置を駆動してこの回の研磨加工（Ｓ１４）を開始する。研磨の間、距離センサー２２によって、これとキャリア１５の上表面までの距離の計測が行われ（Ｓ１５）、この計測値ａが加工終了距離ａ１になったか否かがチェックされる（Ｓ１６）。計測値ａが加工終了距離ａ１になったとき、Ｓ０７に還り、以下Ｓ０７からＳ１６までの動作が繰り返される。
【００５１】
上の例では、制御装置３０が、駆動制御装置３２、タイマー３３、ワーク実測値記憶装置３４、センサー計測値記憶装置３５、センサー計測値補正装置３６、及びワーク目標値記憶装置３７を備えるものとして説明したが、ワーク実測値、センサー計測値に基づいて人によって計算あるいは推定した補正値をセンサー計測値補正装置３６に入力するような構成とすることも可能である。この場合、ワーク実測値記憶装置３４、センサー計測値記憶装置３５を備える必要はない。
【００５２】
以上に説明したように、本発明及び実施例の両面ポリッシュ加工機では、上記加工終了距離ａ１の補正機能があるため、研磨の回数が重なったときに研磨布１７に摩耗、圧縮、膨潤等様々な要因による厚さの変化が生じたとしても、この変化は、各回毎に行われる加工終了距離ａ１が補正されるので、仕上がり厚さを目標値から一定の誤差の範囲内に維持することができる。
【００５３】
また、２回目以降の研磨は、距離センサー２２が研磨の進行度合いを常に監視していることから、初回目のように研磨前に予め厚さを測定する必要はなく、さらに、そのときの研磨レートを予め予想する必要もないので、初回目を除いてその後は経験の少ない作業者によってもこの両面ポリッシュ加工機を運転することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】図１は、本発明が適用された両面ポリッシュ加工機１の要部を示す縦断面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａから見たときの平面図である。
【図３】図３は、定寸動作を説明するための比較図であって、（１）が研磨開始当初、（２）が研磨終了時の要部断面である。
【図４】図４は、補正処理を含んで本実施例の両面ポリッシュ加工機の動作を説明するための流れ図である。
【符号の説明】
【００５５】
１ 両面ポリッシュ加工機
１０ 機台
１０１ ビーム
１０２ 駆動装置
１１ 上定盤
１１ｄ 第１駆動ギア
１２ 下定盤
１２ｄ 第２駆動ギア
１３ サンギア
１３ｄ 第３駆動ギア
１４ インターナルギア
１４ｄ 第４駆動ギア
１５ キャリア
１５１ キャリアの表面、表面位置
１６ ワーク
１７ 研磨布
２１ 吊り部材
２２ 距離センサー
２２１ 基準位置
３０ 制御装置
３１ 主制御装置
３２ 駆動制御装置
３３ タイマー
３４ ワーク実測値記憶装置
３５ センサー計測値記憶装置
３６ センサー計測値補正装置
３７ ワーク目標値記憶装置
Ｍ１ 第１モータ
Ｍ２ 第２モータ
Ｍ３ 第３モータ
Ｍ４ 第４モータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機台に回転可能に支持され、上面に研磨布が貼り付けられた下定盤、
上記機台に回転可能に支持され、外歯を備えたサンギア、
上記機台に回転可能に支持され、内歯を備えたインターナルギア、
上記サンギアの外歯と上記インターナルギアの内歯とに噛合するための外歯、及び、ワークを納めるためのワーク保持孔を備えるとともに、上記下定盤上に載置されるキャリア、
下面に研磨布が貼り付けられており、上記キャリアの上記ワーク保持孔に納められたワークに対して、研磨圧を加えると共に、回転可能な上定盤、
上記下定盤、上記サンギア、上記インターナルギア、及び、上記上定盤を同一軸線上で回転駆動するため、単一あるいはそれぞれのための複数の駆動源を備えた駆動装置、
上記ワークと上記下定盤との研磨部、及び、上記ワークと上記上定盤との研磨部にスラリーを供給するためのスラリー供給装置、及び、
上記上定盤に形成された空所内に設けられており、上記キャリアの上表面までの距離を検出するための距離センサー
を備えた両面ポリッシュ加工機のための定寸制御方法であって、
初回のワークの研磨については、研磨時間に基づいて研磨を終了させ、２回目以降のワークの研磨については、上記距離センサーによる距離の計測値に基づいて研磨を終了させるとともに、初回を含む各回の研磨の終了後に、ワークの仕上がり厚さの実測値とワークの仕上がり厚さの目標値に基づいて上記距離センサーの計測値を補正すること
を特徴とする両面ポリッシュ加工機のための定寸制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載された両面ポリッシュ加工機のための定寸制御方法において、
上記距離センサーは渦電流センサーであり、上記キャリアは少なくとも上表面が導電性材料でできていること
を特徴とする両面ポリッシュ加工機のための定寸制御方法。
【請求項３】
機台に回転可能に支持され、上面に研磨布が貼り付けられた下定盤、
上記機台に回転可能に支持され、外歯を備えたサンギア、
上記機台に回転可能に支持され、内歯を備えたインターナルギア、
上記サンギアの外歯と上記インターナルギアの内歯とに噛合するための外歯、及び、ワークを納めるためのワーク保持孔を備えるとともに、上記下定盤上に載置されるキャリア、
下面に研磨布が貼り付けられており、上記キャリアの上記ワーク保持孔に納められたワークに対して、研磨圧を加えると共に、回転可能な上定盤、
上記下定盤、上記サンギア、上記インターナルギア、及び、上記上定盤を同一軸線上で回転駆動するため、単一あるいはそれぞれのための複数の駆動源を備えた駆動装置、
上記ワークと上記下定盤との研磨部、及び、上記ワークと上記上定盤との研磨部にスラリーを供給するためのスラリー供給装置、
上記上定盤に形成された空所内に設けられており、上記キャリアの上表面までの距離を検出するための距離センサー、及び、
制御装置
を備えた両面ポリッシュ加工機であって、
上記制御装置は、
初回のワークの研磨については、研磨時間に基づいて研磨を終了させ、２回目以降のワークの研磨については、上記距離センサーによる距離の計測値に基づいて研磨を終了させるとともに、初回を含む各回の研磨の終了後に、上記ワークの仕上がり厚さの実測値と上記ワークの仕上がり厚さの目標値との差に基づいて、上記距離センサーの計測値を補正する制御装置であること
を特徴とする両面ポリッシュ加工機。
【請求項４】
請求項３に記載された両面ポリッシュ加工機において、
上記制御装置は、
入力されたワークの仕上がり厚さの目標値を記憶するためのワーク目標値記憶装置、及び、
上記距離センサーの計測値を補正するためのセンサー計測値補正装置
を備えており、
初回のワークの研磨については、研磨時間に基づいて研磨を終了させ、２回目以降のワークの研磨については、上記距離センサーによる距離の計測値に基づいて研磨を終了させるとともに、初回を含む各回の研磨の終了後に、上記ワークの仕上がり厚さの実測値と上記ワーク目標値記憶装置に記憶されているワークの仕上がり厚さの目標値との差に基づいて、上記センサー計測値補正装置によって上記距離センサーの計測値を補正する制御装置であること
を特徴とする両面ポリッシュ加工機。
【請求項５】
請求項４に記載された両面ポリッシュ加工機において、
上記制御装置は、さらに、
初回の研磨時間をセットするためのタイマー、
上記距離センサーによる距離の計測値を記憶するためのセンサー計測値記憶装置、及び、
入力されたワークの仕上がり厚さの実測値を記憶するためのワーク実測値記憶装置、
を備えており、
初回のワークの研磨については、上記タイマーにセットされた研磨時間に基づいて研磨を終了させ、２回目以降のワークの研磨については、上記距離センサーによる距離の計測値に基づいて研磨を終了させるとともに、初回を含む各回の研磨の終了後に、上記ワーク実測値記憶装置に記憶されているワークの仕上がり厚さの実測値と上記ワーク目標値記憶装置に記憶されているワークの仕上がり厚さの目標値との差に基づいて、上記センサー計測値補正装置によって上記距離センサーの計測値を補正する制御装置であること
を特徴とする両面ポリッシュ加工機。
【請求項６】
請求項３から請求項５までのいずれかに記載された両面ポリッシュ加工機において、
上記距離センサーは渦電流センサーであり、上記キャリアは少なくとも上表面が導電性材料でできていること
を特徴とする両面ポリッシュ加工機。
【請求項１】
機台に回転可能に支持され、上面に研磨布が貼り付けられた下定盤、
上記機台に回転可能に支持され、外歯を備えたサンギア、
上記機台に回転可能に支持され、内歯を備えたインターナルギア、
上記サンギアの外歯と上記インターナルギアの内歯とに噛合するための外歯、及び、ワークを納めるためのワーク保持孔を備えるとともに、上記下定盤上に載置されるキャリア、
下面に研磨布が貼り付けられており、上記キャリアの上記ワーク保持孔に納められたワークに対して、研磨圧を加えると共に、回転可能な上定盤、
上記下定盤、上記サンギア、上記インターナルギア、及び、上記上定盤を同一軸線上で回転駆動するため、単一あるいはそれぞれのための複数の駆動源を備えた駆動装置、
上記ワークと上記下定盤との研磨部、及び、上記ワークと上記上定盤との研磨部にスラリーを供給するためのスラリー供給装置、及び、
上記上定盤に形成された空所内に設けられており、上記キャリアの上表面までの距離を検出するための距離センサー
を備えた両面ポリッシュ加工機のための定寸制御方法であって、
初回のワークの研磨については、研磨時間に基づいて研磨を終了させ、２回目以降のワークの研磨については、上記距離センサーによる距離の計測値に基づいて研磨を終了させるとともに、初回を含む各回の研磨の終了後に、ワークの仕上がり厚さの実測値とワークの仕上がり厚さの目標値に基づいて上記距離センサーの計測値を補正すること
を特徴とする両面ポリッシュ加工機のための定寸制御方法。
【請求項２】
請求項１に記載された両面ポリッシュ加工機のための定寸制御方法において、
上記距離センサーは渦電流センサーであり、上記キャリアは少なくとも上表面が導電性材料でできていること
を特徴とする両面ポリッシュ加工機のための定寸制御方法。
【請求項３】
機台に回転可能に支持され、上面に研磨布が貼り付けられた下定盤、
上記機台に回転可能に支持され、外歯を備えたサンギア、
上記機台に回転可能に支持され、内歯を備えたインターナルギア、
上記サンギアの外歯と上記インターナルギアの内歯とに噛合するための外歯、及び、ワークを納めるためのワーク保持孔を備えるとともに、上記下定盤上に載置されるキャリア、
下面に研磨布が貼り付けられており、上記キャリアの上記ワーク保持孔に納められたワークに対して、研磨圧を加えると共に、回転可能な上定盤、
上記下定盤、上記サンギア、上記インターナルギア、及び、上記上定盤を同一軸線上で回転駆動するため、単一あるいはそれぞれのための複数の駆動源を備えた駆動装置、
上記ワークと上記下定盤との研磨部、及び、上記ワークと上記上定盤との研磨部にスラリーを供給するためのスラリー供給装置、
上記上定盤に形成された空所内に設けられており、上記キャリアの上表面までの距離を検出するための距離センサー、及び、
制御装置
を備えた両面ポリッシュ加工機であって、
上記制御装置は、
初回のワークの研磨については、研磨時間に基づいて研磨を終了させ、２回目以降のワークの研磨については、上記距離センサーによる距離の計測値に基づいて研磨を終了させるとともに、初回を含む各回の研磨の終了後に、上記ワークの仕上がり厚さの実測値と上記ワークの仕上がり厚さの目標値との差に基づいて、上記距離センサーの計測値を補正する制御装置であること
を特徴とする両面ポリッシュ加工機。
【請求項４】
請求項３に記載された両面ポリッシュ加工機において、
上記制御装置は、
入力されたワークの仕上がり厚さの目標値を記憶するためのワーク目標値記憶装置、及び、
上記距離センサーの計測値を補正するためのセンサー計測値補正装置
を備えており、
初回のワークの研磨については、研磨時間に基づいて研磨を終了させ、２回目以降のワークの研磨については、上記距離センサーによる距離の計測値に基づいて研磨を終了させるとともに、初回を含む各回の研磨の終了後に、上記ワークの仕上がり厚さの実測値と上記ワーク目標値記憶装置に記憶されているワークの仕上がり厚さの目標値との差に基づいて、上記センサー計測値補正装置によって上記距離センサーの計測値を補正する制御装置であること
を特徴とする両面ポリッシュ加工機。
【請求項５】
請求項４に記載された両面ポリッシュ加工機において、
上記制御装置は、さらに、
初回の研磨時間をセットするためのタイマー、
上記距離センサーによる距離の計測値を記憶するためのセンサー計測値記憶装置、及び、
入力されたワークの仕上がり厚さの実測値を記憶するためのワーク実測値記憶装置、
を備えており、
初回のワークの研磨については、上記タイマーにセットされた研磨時間に基づいて研磨を終了させ、２回目以降のワークの研磨については、上記距離センサーによる距離の計測値に基づいて研磨を終了させるとともに、初回を含む各回の研磨の終了後に、上記ワーク実測値記憶装置に記憶されているワークの仕上がり厚さの実測値と上記ワーク目標値記憶装置に記憶されているワークの仕上がり厚さの目標値との差に基づいて、上記センサー計測値補正装置によって上記距離センサーの計測値を補正する制御装置であること
を特徴とする両面ポリッシュ加工機。
【請求項６】
請求項３から請求項５までのいずれかに記載された両面ポリッシュ加工機において、
上記距離センサーは渦電流センサーであり、上記キャリアは少なくとも上表面が導電性材料でできていること
を特徴とする両面ポリッシュ加工機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−２３１４７１（Ｐ２００６−２３１４７１Ａ）
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−５０４０４（Ｐ２００５−５０４０４）
【出願日】平成１７年２月２５日（２００５．２．２５）
【出願人】（０００１０７７４５）スピードファム株式会社 (62)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年９月７日（２００６．９．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年２月２５日（２００５．２．２５）
【出願人】（０００１０７７４５）スピードファム株式会社 (62)
【Ｆターム（参考）】
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