JP2000263428A - 枚葉式両面ラップ盤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ラップ定盤の摩耗によって生じる駆動ローラ
とラップ定盤との位置の不整合を自動的に再調整し、調
整工数を低減させて生産性を向上させることができる枚
葉式両面ラップ盤を提供すること。 【解決手段】 本発明の枚葉式両面ラップ盤は、ラップ
定盤１１を位置決めして回転駆動する基準軸１と、ラッ
プ定盤２１をワークＷに押し付け回転駆動する加圧軸２
と、ワークＷを回転させる駆動ローラ装置７と、ラップ
定盤２１の位置を測定する測距センサ４と、これらを統
御する制御装置５とを有する。ラップ定盤１１の摩耗量
は、測距センサ４によって測定されるラップ定盤２１の
位置の差の半分として算定される。そこで、制御装置５
がラップ定盤１１の摩耗量だけ基準軸１を前進させれ
ば、自動的に駆動ローラ７２と両ラップ定盤１１との位
置合わせが行われ、調整工数が少なくなって生産性が向
上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコンウェーハ
等の円盤状のワークを両面からラッピング加工する枚葉
式両面ラップ盤の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来の枚葉式両面ラップ盤としては、特
開平１０−８０８６１号公報に開示されているものが代
表的である。すなわち従来技術の枚葉式両面ラップ盤
は、図８に示すように、砥粒を含む加工液Ｌが供給され
円盤状のワークＷを表裏両面から挟持しつつ互いに対向
して回転する一対のラップ定盤１０１，１０２を有す
る。同枚葉式両面ラップ盤はまた、四方からワークＷの
外周面に当接しワークＷを回転可能に支持する四つのガ
イドローラ１０３と、ガイドローラ１０３に支持されて
いるワークＷを所定の角速度で回転駆動する二対の駆動
ローラ１０４とをもつ。

【０００３】ここで、ラップ定盤１０１，１０２は、ワ
ークＷの直径の半分強の直径をもつリング状の部材であ
り、それぞれ先端にリング状のラップ面をもち、回転軸
に弾性変形可能な円盤部材によって固定されている。ラ
ップ１０１，１０２定盤は、中空の回転軸によって互い
に逆方向に同等の回転率で高速で回転駆動され、両ラッ
プ定盤１０１，１０２の内部には、回転軸の軸芯の孔を
通して加工液Ｌが加圧供給される。一方、ワークＷは、
薄くて割れやすく、精密かつ平坦に表面が研磨されるべ
きシリコンウェーハである。

【０００４】一方のラップ定盤１０１は軸長方向に固定
されており、四つのガイドローラ１０３および二対の駆
動ローラ１０４によって支持されているワークＷは、こ
のラップ定盤１０１に軽く押し当てられる。そして、そ
の背後から他方のラップ定盤１０２が軸長方向に移動し
てきて、ワークＷを所定の押圧力でラップ定盤１０１に
押さえ付けるので、両ラップ定盤１０１，１０２によっ
てワークＷの表裏両面が研磨される。その際、駆動ロー
ラ１０４によってワークＷが回転駆動され、ワークＷの
表裏両面の全ての部分が順に送られてラップ定盤１０
１，１０２のラップ面に摺接するので、ワークＷの表裏
両面は平坦かつ平滑に研磨される。また、両ラップ定盤
１０１，１０２のラップ面には、加工中には常に内周側
から加工液Ｌが供給され続けるので、両ラップ面および
ワークＷは、適当に冷却されつつ加工液Ｌ中の砥粒によ
って研磨される。

【０００５】前述のようにラップ定盤１０１，１０２の
直径は、ワークＷであるシリコンウェーハの円盤の半径
よりもやや大きい程度であるから、ラップ定盤１０１，
１０２の面積はワークＷの面積の四分の一強で済む。そ
れゆえ、このような枚葉式両面ラップ盤は、ワークＷと
してのシリコンウェーハの直径がかなり大きくなって
も、比較的小型に構成されるので、小型軽量かつ安価で
ある。また、ラップ定盤１０１，１０２のラップ面は幅
の狭いリング状をしているから、ラッピング加工中に生
じる切粉が加工液Ｌと共に直ぐにラップ面から排出され
るので、良好な状態でワークＷの表面を研磨することが
できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来技術の枚葉式両面ラップ盤では、ラッピング加工が続
けられた後には両ラップ定盤１０１，１０２のラップ面
が摩耗し、両ラップ定盤１０１，１０２と両駆動ローラ
１０４との軸長方向の位置がずれてくるという不都合が
あった。

【０００７】すなわち、図９に示すように、ラッピング
加工を始めるに際しては、両ラップ定盤１０１，１０２
がワークＷを挟持する軸長方向の位置と、両駆動ローラ
１０５がワークＷを挟持する軸長方向の位置とがあわせ
られる。ここで、図９の一対の駆動ローラ１０５の形状
が、前述の図８の二対の駆動ローラ１０４の形状と異な
るが、ワークＷの外縁部を挟持して回転駆動するという
機能には両者に違いはない。より詳しく説明すると、固
定側のラップ定盤１０１のラップ面の位置と、同じ側の
駆動ローラ１０５の位置とがあわせられ、両ラップ定盤
１０１，１０２および両駆動ローラ１０５によってワー
クＷが挟持される。この際、前述のように、固定側のラ
ップ定盤１０１の位置と同じ側の駆動ローラ１０５の位
置とが整合しているので、ワークＷは原形どおりまっす
ぐに保持され、ワークＷに曲げモーメントや剪断力はほ
とんどかからない。

【０００８】ところが、ラッピング加工を続けていくう
ちに両ラップ定盤１０１，１０２も摩耗してきて、図１
０に示すように、ラップ面が後退してきてしまう。する
と、固定側のラップ定盤１０１に対して加圧側のラップ
定盤１０２がワークＷを押し付けてくるので、両ラップ
定盤１０１，１０２に挟持されたワークＷの部分と、両
駆動ローラ１０５に挟持されたワークの部分とは、同一
平面になくなってしまう。その結果、固定側のラップ定
盤１０１が摩耗したままで加工を続けると、ワークＷに
曲げモーメントと剪断力とが加わり、均一なラッピング
加工が難しくなる。そればかりではなく、ラップ定盤１
０１の摩耗がさらに大きくなると、ワークＷが割れてし
まうこともありうる。

【０００９】そこで、固定側のラップ定盤１０１の摩耗
が許容範囲にあるうちに、両駆動ローラ１０５をラップ
定盤１０１の軸長方向に移動させて、両駆動ローラ１０
５の位置を摩耗したラップ定盤１０１の位置にあわせる
操作が必要になる。このような調整操作は枚葉式両面ラ
ップ盤を止めて手動で行っているが、正確に調整するこ
とは難しく手間がかかるのが現状であった。それゆえ、
調整工数がかかるばかりではなく、枚葉式両面ラップ盤
をしばしば止めてある程度長い時間調整することが必要
であったので、枚葉式両面ラップ盤の生産性が低下する
という不都合があった。

【００１０】そこで本発明は、ラップ定盤の摩耗によっ
て生じる駆動ローラとラップ定盤との位置の不整合を自
動的に再調整し、調整工数を低減させて生産性を向上さ
せることができる枚葉式両面ラップ盤を提供することを
解決すべき課題とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、発明者らは以下の手段を発明した。 （第１手段）本発明の第１手段は、砥粒を含む加工液が
供給され円盤状のワークを表裏両面から挟持しつつ互い
に対向して回転する一対のラップ定盤と、該ワークの外
周面に当接し該ワークを回転可能に支持する複数のガイ
ドローラと、該ワークの外縁部を挟持し該ワークを回転
駆動する少なくとも一対の駆動ローラと、両該ラップ定
盤、各該ガイドローラおよび各該駆動ローラを支持する
基台テーブルとを有する枚葉式両面ラップ盤である。本
手段の特徴は、前記ラップ定盤のうち一方に形成された
基準面の軸長方向の位置を測定する位置センサと、該位
置センサの測定結果に基づいて前記ラップ定盤の摩耗量
を算出し、該摩耗量に基づいて、前記ラップ定盤の軸長
方向の位置と前記駆動ローラの軸長方向の位置とが合致
するように、前記ラップ定盤の該位置と前記駆動ローラ
の該位置とのうち一方を調整する制御装置とを有するこ
とである。

【００１２】本手段では、初めに一方のラップ定盤と駆
動ローラとの位置合わせが行われた後、基台テーブルに
支持された位置センサにより、同ラップ定盤に形成され
た基準面の軸長方向の位置が測定され、測定値が制御装
置に記憶される。そして、所定枚数（一枚でもよい）の
ワークのラッピング加工が行われ、ラップ定盤が許容範
囲内で摩耗してくると、前記一方のラップ定盤の基準面
の位置が再び位置センサによって測定され、測定値が制
御装置に取り込まれる。すると、制御装置は、初めの測
定値と摩耗後の測定値と差をとることにより、この差に
基づいてラップ定盤の摩耗量を算出することができる。
そうすれば、制御装置は、ラップ定盤の軸長方向の位置
と駆動ローラの軸長方向の位置とが合致するように、ラ
ップ定盤の位置と駆動ローラの位置とのうち一方を調整
する調整量を算定することができる。そこで制御装置
は、こうして算定された調整量に基づき、ラップ定盤の
位置と駆動ローラの位置とのうち一方を、自動的に調整
することができる。

【００１３】以上の調整作用には、作業員の人手が必要
とされないので、調整工数を低減することができ、ま
た、時間がかかる人手による調整を要しないので、枚葉
式両面ラップ盤の稼働率が向上し生産性も向上する。そ
ればかりではなく、制御装置はラップ定盤の摩耗量を算
出することができるので、所定の摩耗量に達したらラッ
プ定盤が寿命に達したと判定する機能を付加することに
より、ラップ定盤の交換時期を作業員に報知することも
可能になる。

【００１４】したがって、本手段の枚葉式両面ラップ盤
によれば、ラップ定盤の摩耗によって生じる駆動ローラ
とラップ定盤との位置の不整合を自動的に再調整し、調
整工数を低減させて生産性を向上させることができると
いう効果がある。そればかりではなく、ラップ定盤の交
換時期を自動的に報知することも可能なるので、ラップ
定盤の交換以外は完全に自動運転にすることができ、人
件費の削減もできるという効果もある。

【００１５】（第２手段）本発明の第２手段は、前述の
第１手段において、前記ラップ定盤のうち一方を回転駆
動するとともに軸長方向に移動させて前記ワークに先に
当接ないし近接させる基準軸と、前記ラップ定盤のうち
他方を回転駆動するとともに所定の押圧力をもって前記
ワークに後から当接させる加圧軸とを有する枚葉式両面
ラップ盤である。そして、前記位置センサは、該加圧軸
側の該ラップ定盤の前記基準面の位置を測定する非接触
型センサである。

【００１６】本手段では、基準軸がそのラップ定盤をワ
ークのラッピング加工に適した所定位置に移動させ、し
かる後に加圧軸のラップ定盤が所定の押圧力でワークを
対向する基準軸のラップ定盤に押し付けて、ラッピング
加工が行われる。また、ラップ定盤の摩耗量を測定する
場合には、基準軸がそのラップ定盤を所定位置に移動さ
せた後、加圧軸がそのラップ定盤を所定の押圧力で対向
する基準軸のラップ定盤に押し付けた状態で測定が行わ
れる。この測定では、所定の位置にある基準軸のラップ
定盤に対して加圧軸のラップ定盤が押し付けられるの
で、両ラップ定盤の摩耗量の和が加圧軸のラップ定盤の
変位として測定される。それゆえ、測定に要する手順が
簡素であって、自動化しやすいという利点を生じる。

【００１７】また、位置センサは非接触型センサである
から、加圧軸側のラップ定盤の基準面の位置を測定する
にあたっては、繰り返し測定を行っても位置センサにも
ラップ定盤の基準面にも摩耗が生じないので、測距精度
が一定に保たれる。したがって本手段によれば、前述の
第１手段の効果に加えて、測定に要する手順が簡素であ
って自動化しやすいとうえに、繰り返し測定を行っても
位置センサの精度が一定に保たれるという効果がある。

【００１８】なお、基準軸がそのラップ定盤を移動させ
るべき所定位置は、ラップ定盤が新品の時に定められた
基準軸の位置でもよいし、前回のラップ定盤の駆動ロー
ラに対する位置合わせが完了した状態での基準軸の位置
であってもよい。いずれの場合であっても、両ラップ定
盤の摩耗量の和は位置センサによって正確に検出される
うえに、制御装置がデジタル式の数値制御装置であれ
ば、同じように正確に、新たに基準軸を前進させるべき
位置が調整される。

【００１９】（第３手段）本発明の第３手段は、前述の
第２手段において、前記制御装置は、前記基準軸を所定
の位置まで前進させたうえで前記加圧軸を前進させ、両
前記ラップ定盤が対面して互いに当接した状態で前記位
置センサによる測定を行い、該加圧軸側の該ラップ定盤
の前記基準面が以前よりも前進した距離の半分をもって
各該ラップ定盤の前記摩耗量とすることを特徴とする。

【００２０】本手段では、前述の第２手段の作用につい
て述べた単純な手順によって位置センサによる測定が行
われ、加圧軸側のラップ定盤の基準面が前進した距離の
半分をもって各ラップ定盤の摩耗量とされる。すなわ
ち、両ラップ定盤は、互いに等量だけ摩耗するものとの
仮定（相当に信頼すべき仮定である）がなされているの
で、非常に簡素な演算でかなり正確に両ラップ定盤の摩
耗量が算出される。

【００２１】したがって本手段によれば、前述の第２手
段の効果に加えて、きわめて簡素な演算でかなり正確に
両ラップ定盤の摩耗量が算出されるという効果がある。 （第４手段）本発明の第４手段は、前述の第１手段にお
いて、前記基準面は、前記ラップ面であり、前記位置セ
ンサは、該ラップ面の端面定寸を行うセンサであること
を特徴とする。

【００２２】本手段では、摩耗して後退したラップ定盤
のラップ面の摩耗量が、位置センサの端面定寸により直
接的に測定されるので、より精密にラップ定盤の摩耗量
が観測される。その結果、より精密に駆動ローラとラッ
プ定盤との位置の不整合を自動的に再調整することがで
きるようになる。したがって本手段によれば、前述の第
１手段の効果に加えて、駆動ローラとラップ定盤との位
置の再調整がより精密になり、加工精度が向上するとい
う効果がある。

【００２３】

【発明の実施の形態】本発明の枚葉式両面ラップ盤の実
施の形態については、当業者に実施可能な理解が得られ
るよう、以下の実施例で明確かつ十分に説明する。 ［実施例１］ （実施例１の構成）本発明の実施例１としての枚葉式両
面ラップ盤は、図１に平面図を示すように、砥粒を含む
加工液Ｌが供給され円盤状のワークＷを表裏両面から挟
持しつつ互いに対向して反対方向に回転する一対のラッ
プ定盤１１，２１を有する。また、図１のＩＩ−ＩＩ矢
視側面図を図２に示すように、ワークＷの外周面に当接
しワークＷを三方から回転可能に支持する三つのガイド
ローラ３１を有する。さらに、各ガイドローラ３１に当
接するワークＷの外縁部付近をその表裏両面に対して所
定の間隙を空けて覆う互いに対向した一対の対向面と、
両対向面にそれぞれ開口しワークＷに向かってパージ流
体Ｐを供給するパージ流体供給孔３０とが形成された三
つのパージ装置３を、樹脂製の各ガイドローラ３１毎に
有する。すなわち、各パージ装置３は、それぞれガイド
ローラ３１を内蔵し回転自在に軸支している。ここで、
ワークＷは、表裏両面ともに平坦かつ平滑にラッピング
加工されるべき、薄い円盤状のシリコンウェーハであ
る。

【００２４】また、本実施例の枚葉式両面ラップ盤は、
図１および図２に示すように、ワークＷの外縁部を挟持
しワークＷを回転駆動する一対の駆動ローラ７２，７３
を有する。さらに、ラップ定盤１１のラップ面に平行で
ラップ面に背向して形成されている基準面の軸長方向の
位置を測定するために、半導体レーザおよび直列ＣＣＤ
をもち光学的に精密測距が可能な非接触型の測距センサ
４（図６および図７参照）を、位置センサとして有す
る。

【００２５】以上の両ラップ定盤１１，２１、各ガイド
ローラ３１、駆動ローラ７２，７３および測距センサ４
は、基台テーブル１００の上に配設されており、直接的
または間接的に基台テーブル１００（図１参照）に支持
されている。また、本実施例の枚葉式両面ラップ盤は、
図４に示すように、枚葉式両面ラップ盤の各機能要素を
制御する制御装置５を有する。制御装置５は、ＣＰＵを
中核としメモリを持つプログラマブルな数値制御装置で
あり、基台テーブル１００に近接して設置された制御盤
に収容されている。制御装置５は、測距センサ４の測定
結果に基づいて、両ラップ定盤１１，２１の軸長方向の
位置と両駆動ローラ７２，７３の軸長方向の位置とが合
致するように、ラップ定盤１１の位置を制御する機能を
持つ。ここで再び図１に示すように、基台テーブル１０
０の上には、一方のラップ定盤１１を回転駆動するとと
もに軸長方向に移動させてワークＷに先に当接ないし近
接させる基準軸１と、他方のラップ定盤２１を回転駆動
するとともに所定の押圧力をもってワークＷに後から当
接させる加圧軸２とが配設されている。そして制御装置
５（図４参照）は、基準軸１を所定の位置まで先進させ
たうえで加圧軸２を前進させ、両ラップ定盤１１，２１
が対面して互いに当接した状態で測距センサ４による測
定を行い、加圧軸２側のラップ定盤２１の基準面２１ｂ
（図６および図７参照）が以前よりも前進した距離の半
分を持って各ラップ定盤１１，２１の摩耗量とする機能
を持つ。このような制御装置５の機能については、後の
作用効果の項で図５のフローチャートを参照しつつ順を
追って説明する。

【００２６】ここで、構成についてより詳細に説明する
と、本実施例の枚葉式両面ラップ盤は、再び図１に示す
ように、基台テーブル１００と、基台テーブル１００上
にスライド可能に支持された基準軸１と、基準軸１と同
軸に対向して基台テーブル１００上に支持された加圧軸
２とを有する。さらに、基準軸１と加圧軸２との間をま
たいで門型支柱８（図２参照）が、基台テーブル１００
上に固定されている。そして、再び図２に示すように、
門型支柱８には、ガイドローラ３１を覆う下方の一対の
パージ装置３と、ワークＷの直上のパージ装置３を支持
している退避装置６と、ワークＷを所定の角速度で回転
駆動する駆動ローラ装置７とが固定されている。

【００２７】基準軸１は、ビルトイン・モータ１２（図
４参照）と、ビルトイン・モータ１２に駆動される回転
軸の先端に取り付けられたラップ定盤１１とを有する。
ラップ定盤１１は、図８で示した従来技術のラップ定盤
１０２と同様に、背の低い中空円筒状の部材であり、ラ
ップ定盤１１がワークＷに摺接するラップ面１１ａは、
リング状をしている。そして、ラップ定盤１１の内部空
間には、ビルトイン・モータ１２により回転駆動される
回転軸の軸芯を貫通している加工液供給孔１０を通じ
て、砥粒を含んだスラリー状の加工液Ｌが加圧供給され
る。

【００２８】また、基準軸１は、基台テーブル１００に
形成された平行な一対のレール１４上に載せられてお
り、基準軸１の軸長方向の背後には、ボールねじ駆動モ
ータ１３が基台テーブル１００に固定されている。基準
軸１は、基準軸１の下に取り付けられているボールねじ
（図４参照）を駆動するボールねじ駆動モータ１３によ
り、レール１４に沿って軸長方向に移動可能になってい
る。

【００２９】一方、加圧軸２（図４参照）は、前述の基
準軸１と同様に、ビルトイン・モータ２２と、ビルトイ
ン・モータ２２に駆動される回転軸の先端に取り付けら
れたラップ定盤２１とを有する。ラップ定盤２１は、基
準軸１のラップ定盤１１と同様の構成であり、これら一
対のラップ定盤１１，２１は、それぞれのラップ面１１
ａ，２１ａを互いに対向させて同軸に向かい合うように
配設されている。そして、加圧軸２側のラップ定盤２１
の内部空間にも、やはりビルトイン・モータ２２により
回転駆動される回転軸の軸芯を貫通している加工液供給
孔２０を通じて、加工液Ｌが加圧供給される。

【００３０】ただし、加圧軸２は、基準軸１と異なって
レール上には配設されておらず、二つの平行に配設され
た加圧シリンダ２３によって軸長方向にわずかに移動可
能である。すなわち、加圧軸２のラップ定盤２１が加圧
シリンダ２３によって所定の押圧力でワークＷに押し付
けられるように、加圧軸２は構成されている。退避装置
６は、ワークＷの直上のガイドローラ３１を覆って支持
するパージ装置３を支持すると共に、ワークＷの交換時
にはパージ装置３を退避させてワークＷの出し入れをす
るための開口を作るための装置である。退避装置６の構
成については、後ほど図３を参照して説明する。

【００３１】駆動ローラ装置７は、前述の門型支柱８に
固定された駆動用モータ７１と、軸受けを内蔵した支持
部材によって門型支柱８に回転可能に支承された駆動ロ
ーラ７２とをもつ。駆動用モータ７１は、駆動ローラ７
２を所定の回転率で回転駆動するモータである。駆動ロ
ーラ装置７はまた、駆動ローラ７２と対をなす駆動ロー
ラ７３と、駆動ローラ７３をワークＷから離す方向に付
勢するスプリング７５と、スプリング７５の付勢力に逆
らって駆動ローラ７３をワークＷに押し付けるエアシリ
ンダ７４とをもつ。一対の駆動ローラ７２，７３は、円
錐台形のゴムローラであって、図１および図２に示すよ
うに、ワークＷに対してワークＷの回転軸線と両駆動ロ
ーラ７２，７３の回転軸線とが斜歯歯車のように交差す
るような角度および位置に配設されている。それゆえ、
一対の駆動ローラ７２，７３に挟まれてワークＷが回転
駆動されるに際しては、ワークＷの外縁部と両駆動ロー
ラ７２，７３との接触面は転がりだけによって接触して
おり、摺接はしないので研磨作用はほとんど生じること
がない。

【００３２】各パージ装置３は、ぞれぞれガイドローラ
３１を内蔵し、回転自在に軸支している。パージ装置３
には、ガイドローラ３１に当接するワークＷの外縁部付
近を、その表裏両面に対して所定の間隙を空けて覆う互
いに対向した一対の対向面と、両対向面にそれぞれ開口
しワークＷに向かってパージ流体Ｐを供給するパージ流
体供給孔３０とが形成されている。

【００３３】すなわち、各パージ装置３には、ガイドロ
ーラ３１に当接するワークＷの外縁部付近をその表裏両
面に対して所定の間隙を空けて覆う、互いに対向した一
対の対向面が形成されている。さらに、各パージ装置３
には、両対向面にそれぞれ開口し、ワーク９に向かって
パージ流体Ｐを供給する一対のパージ流体供給孔３０が
形成されている。両対向面は、ワークＷの厚さよりも所
定の寸法だけの隙間を空けてスロットを形成している。
そして、このスロットにワークＷの外縁部が所定の隙間
を空けてはまり込み、パージ装置３に回転自在に収容さ
れているガイドローラ３１の外周面にワークＷの外周面
が当接して転がるようになっている。

【００３４】それゆえ、各パージ装置３のスロットの開
口部では、ワークＷの表裏両面を伝ってくる加工液Ｌの
ゆっくりとした流れに対して、スロットから勢い良く流
出するパージ流体Ｐがぶつかり、スロットへの加工液Ｌ
の浸入を防止する。その結果、ガイドローラ３１はワー
クＷの外周面とパージ流体Ｐとにのみ接触し、加工液Ｌ
には接触しない。

【００３５】なお、加工液Ｌは、水を溶媒とし砥粒を多
量に含んだスラリー状の液体である。一方、パージ流体
Ｐは水であって、水は加工液Ｌの溶媒であるから、加工
液Ｌにパージ流体Ｐが混じっても何ら不都合はない。退
避装置６は、図３に示すように、門型支柱８（図略）に
固定されたブラケット６４と、ブラケット６４に固定さ
れたロータリアクチュエータ６３と、ロータリアクチュ
エータ６３により回転駆動される回動軸６２に固定され
たエアシリンダ６１とからなる。エアシリンダ６１は、
鉛直下方を向いて回転しないピストンを突き出してお
り、同ピストンの先端部にワークＷの直上にくるパージ
装置３が固定されている。

【００３６】ワークＷを交換する場合には、先ずエアシ
リンダ６１がピストンを引っ込め、ワークＷの外縁部か
ら直上のパージ装置３を引き抜いたうえで、ロータリア
クチュエータ６３が、パージ装置３およびエアシリンダ
６１を９０°回転させる。その結果、パージ装置３およ
びエアシリンダ６１は、ワークＷの延長面上から退避し
て開口を形成するので、駆動ローラ装置７および下方の
一対のパージ装置３からワークＷを上方へ引き抜くこと
ができるようになる。また、新たなワークＷを上方から
駆動ローラ装置7および下方の一対のパージ装置３へ挿
入することが可能になる。

【００３７】（実施例１の作用効果）本実施例の枚葉式
両面ラップ盤は、以上のように構成されているので、以
下のような作用効果を発揮する。先ず、ワークＷを本実
施例の枚葉式両面ラップ盤に装着する場合には、再び図
１に示すように、基準軸１および加圧軸２が互いに離れ
る方向に後退し、ラップ定盤１１，２１の間に適正な間
隔が空けられる。また、退避装置６の作用により、直上
のパージ装置３等がワークＷを収容するべき面内方向か
ら退避し、互いに対向してワークＷを下方の両側から支
える一対のパージ装置３，３の上方に開口を形成し、ワ
ークＷが挿入される際に邪魔にならないようにする。さ
らに、駆動ローラ装置７のエアシリンダ７４がフリーに
なり、スプリング７５の付勢力で一対の駆動ローラ７
２，７３が互いに離れて、ワークＷを挿入するのに必要
な間隔を空ける。その結果、ワークＷを上方から枚葉式
両面ラップ盤に挿入することができるようになるので、
図示しないロボットアームにより、ワークＷの挿入が行
われる。

【００３８】すると、駆動ローラ装置７のエアシリンダ
７４が作用して駆動ローラ７２，７３の間隔が狭めら
れ、駆動ローラ７２，７３が適正な押圧力をもってワー
クＷを挟持するに至る。また、退避装置６が退避時とは
逆の順で作用し、ワークＷの直上からパージ装置３が降
下してきて、全てのパージ装置３にそれぞれ内蔵された
ガイドローラ３１がワークＷの外周面に当接するに至
る。その結果、ワークＷは三つのガイドローラ３１で三
方から回転可能に支持され、ワークＷの中心が枚葉式両
面ラップ盤の所定の位置に定まる。さらに、ワークＷの
外縁部は、三方で三つのパージ装置３のスロットに挟ま
れ、そのうえ駆動ローラ装置７の駆動ローラ７２，７３
によって挟持されている。

【００３９】そして、パージ装置３にパージ流体Ｐが流
され、ワークＷの外縁部の一部が、パージ装置３のスロ
ットの中央部に挟持される。しかる後、基準軸１のラッ
プ定盤１１がビルトイン・モータ１２ごとボールねじで
送られてきて、ゆっくりとワークＷの一方の面に当接す
る。そしてさらに、加圧軸２のラップ定盤２１がビルト
イン・モータ２２ごと加圧シリンダ２３によってわずか
に送られてワークＷの他方の面に当接する。

【００４０】このようにしてワークＷが三つのガイドロ
ーラ３１によって回転可能に支持され、両駆動ローラ７
２，７３に挟持され、さらに両ラップ定盤１１，２１に
よって挟持されるに至ると、ラッピング加工が開始され
る。すなわち、再び図１に示すように、両ラップ定盤１
１，２１には、それぞれの加工液供給孔１０，２０から
加工液Ｌが互いに等しい所定の流量率で供給される。す
ると、両ビルトイン・モータ１２，２２は、それぞれの
ラップ定盤１１，２１を互いに等しい回転率で回転駆動
する。同時に、駆動用モータ７１が所定の回転率で回転
し、ワークＷの外縁部を挟持している両駆動ローラ７
２，７３のうち一方７２を介して、ワークＷの外縁部を
下方に押し出して、ワークＷを所定の角速度で回転させ
る。再び図２に示すように、両ラップ定盤１１，２１
は、ワークＷの中心から外縁に至るまでの範囲を覆って
おり、ワークＷは所定の回転率で回転するので、ワーク
Ｗの表裏両面の全体が、それぞれに摺接するラップ定盤
１１，２１によってラッピング加工される。

【００４１】こうして所定時間をかけてラッピング加工
が終了すると、両ラップ定盤１１，２１は互いに離れて
ワークＷを開放し、併せて駆動ローラ装置７の駆動ロー
ラ７３もワークＷから離れてワークＷを開放する。さら
に、再び図３に示すように、退避装置６の作用により、
パージ装置３が引き上げられてワークＷから離れたうえ
で、ワークＷの延長面上から待避して開口を生じる。そ
こで、この開口から、図示しないロボットアームが、ラ
ッピング加工済みのワークＷを取り上げて次の工程に送
り、続けて次のワークＷを同開口から本実施例の枚葉式
両面ラップ盤に装着する。この装着方法は、前述の一枚
目のワークＷの装着時と同様であるが、ワークＷの交換
の間もパージ流体Ｐは各パージ装置３に流されたまま
で、加工液Ｌのガイドローラ３１への浸入を阻止してい
る。

【００４２】次に、本実施例の枚葉式両面ラップ盤が持
つラップ定盤１１，２１の自動位置合わせ機能につい
て、図５のフローチャートに従い図６および図７を参照
しつつ説明する。先ず、図５に示すように、ワークＷの
ラッピング加工を始める前に、処理ステップＳ１〜Ｓ３
で初期設定を行う。すなわち、処理ステップＳ１でラッ
プ定盤１１，２１の位置補正の回数を示す整数パラメー
タである補正回数Ｔの値をゼロに初期設定する。また、
処理ステップＳ２では、基準軸１側のラップ定盤１１を
加工原点Ｏに移動させたうえで、加圧軸２側のラップ定
盤２１を基準軸１側のラップ定盤１１に所定の押圧力で
当接させる。この際の加圧軸２が発生させる押圧力は、
ワークＷをラッピング加工する際の押圧力に等しい。

【００４３】この状態では、図６に示すように、両ラッ
プ定盤１１，２１の端面である両ラップ面１１ａ，２１
ａは互いに密着して当接しており、両ラップ面１１ａ，
２１ａの延長面は、固定側の駆動ローラ７２の外周面に
接している。すなわち、この状態でワークＷを両ラップ
定盤１１，２１に挟持させれば、ワークＷに曲げモーメ
ントを生じることなく、両駆動ローラ７２，７３によっ
てワークＷを挟持して回転駆動することができる。そこ
で、この状態（図６の状態）で、固定支持された測距セ
ンサ４が、基台テーブル１００に対する加圧軸２側のラ
ップ定盤２１の背面である基準面２１ｂの位置を精密に
検出する。すなわち、再び図５に示すように、処理ステ
ップＳ３で、基台テーブル１００に対する加圧軸２側の
ラップ定盤２１の背面である基準面２１ｂの位置を検出
し、測定距離Ｐ（Ｔ）として制御装置５のメモリに記憶
する。

【００４４】次に、制御装置５の制御ロジックは、ステ
ップＳ４〜Ｓ１１のルーチンワークに入る。すなわち、
処理ステップＳ４では、加工すべきワークＷが本実施例
の枚葉式両面ラップ盤に装着され、一枚のワークＷのラ
ッピング加工が完了すると、ワークＷは自動的に交換さ
れて、次々にワークＷに対するラッピング加工が行われ
る。そして、所定枚数（一枚でも良い）のワークＷのラ
ッピング加工が完了したら、ラップ定盤１１，２１の摩
耗が許容範囲にあるうちに、次の処理ステップＳ５に進
む。（なお、所定枚数の処理が終わらないうちに全ての
ワークＷの加工処理が完了した場合には、その旨を作業
員に報知したうえで、次の処理ステップＳ５に進む。）
この処理ステップＳ５では、再び基準軸１側のラップ定
盤１１を加工原点Ｏに移動させたうえで、加圧軸２側の
ラップ定盤２１を基準軸１側のラップ定盤１１に所定の
押圧力で当接させる。

【００４５】すると、図７に示すように、両ラップ定盤
１１，２１の摩耗した分だけ、加圧軸２側のラップ定盤
２１の基準面２１ｂは前進するので、新たな測定距離Ｐ
（Ｔ＋１）を測距センサ４によって測定する。すなわ
ち、再び図５に示すように、処理ステップＳ６で、加圧
軸２側のラップ定盤２１の背面である基準面２１ｂの新
たな位置を示す測定距離Ｐ（Ｔ＋１）が測定され、制御
装置５のメモリに記憶される。すると、次の処理ステッ
プＳ７に示すように、新たな測定距離Ｐ（Ｔ＋１）から
以前の測定距離Ｐ（Ｔ）を引いた値をもって、両測定距
離の差分値ΔＰが算出される。両測定距離の差分値ΔＰ
は、両ラップ定盤１１，２１の摩耗量の和であるが、両
ラップ定盤１１，２１は同一規格であり同等の条件でワ
ークＷを研削しているので、両ラップ定盤１１，２１の
摩耗量は互いに等しいものと考えられる。そこで、次の
処理ステップＳ８に示すように、基準軸１側のラップ定
盤１１の摩耗量Ｍは、両測定距離の差分値ΔＰの半分と
して算出することができる。その結果、再び図７に示す
ように、固定側の駆動ローラ７２の外周面の接面と、基
準軸１側のラップ定盤１１のラップ面１１ａとの間の距
離、すなわちラップ定盤１１の摩耗量Ｍが明らかにな
る。

【００４６】そこで、次の処理ステップＳ９では、ラッ
プ定盤１１を支持している基準軸１を摩耗量Ｍだけすす
め（図７参照）、新たにラップ定盤１１の摩耗量Ｍの分
だけの補正をした加工原点Ｏを再設定する。なお、この
際、加工原点Ｏの値がラップ定盤１１の摩耗限界に近い
所定の範囲に入ったか否かが判定され、ラップ定盤１１
の摩耗量が使用限界に近いと判定された場合には、両ラ
ップ定盤１１，２１を交換すべき旨が作業員に報知され
る。さらにこの場合には、両ラップ定盤１１，２１が新
品に交換された後、制御装置５は、再び処理ステップＳ
１から制御を開始する。

【００４７】逆に、ラップ定盤１１，２１の寿命が未だ
あると判定された場合には、制御ロジックは次の判断ス
テップＳ１０に進み、全てのワークＷのラッピング加工
が完了したか否かが判定される。完了していた場合に
は、本実施例の枚葉式両面ラップ盤はその旨を作業員に
報知して、待機状態に入る。しからざる場合は、処理ス
テップＳ１１で補正回数Ｔをインクリメントしたうえ
で、ステップＳ４〜Ｓ１１までのルーチンワークが繰り
返される。この際、毎回のルーチンで基準軸１側のラッ
プ定盤１１の加工原点Ｏの位置が、再び図６に示すよう
に駆動ローラ７２の位置と合致して、ワークＷに曲げモ
ーメントがかからないように、適正に自動調整される。

【００４８】したがって、本実施例の枚葉式両面ラップ
盤によれば、ラップ定盤１１の摩耗によって生じる駆動
ローラ７２とラップ定盤１１との位置の不整合が自動的
に再調整され、調整工数が低減して生産性が向上すると
いう効果がある。そればかりではなく、両ラップ定盤１
１，２１の交換時期が自動的に報知されるので、ラップ
定盤１１，２１の交換以外は完全に自動運転にすること
ができ、人件費の削減もできるという効果もある。

【００４９】（実施例１の変形態様１）本実施例の変形
態様１として、基準面２１ｂをラップ定盤２１の背面と
する代わりに、ラップ定盤２１の外周面から遠心方向に
突出したフランジ部をラップ定盤２１に形成して、ラッ
プ面２１ａと背向するフランジ部の背面に基準面を形成
した枚葉式両面ラップ盤の実施も可能である。

【００５０】すなわち、前述の実施例１では、基台テー
ブル１００に対して固定配置された測距センサ４と干渉
しないように、加圧軸２の外周面に凹部を形成してい
た。あるいは、通常の形状の加圧軸２では測距センサ４
と干渉する場合には、加圧軸２の直径を小さくして測距
センサ４との干渉を避けることが望ましかった。あるい
はまた、加圧軸２とラップ定盤２１との間に測距センサ
４を配置する必要があった。

【００５１】しかしながら、本変形態様では、測距対象
となる基準面がラップ定盤２１のラップ面２１ａよりも
外側に基準面が形成されるので、加圧軸２の外周面の外
側に測距センサ４を設置することができる。それゆえ、
本変形態様によれば、前述の実施例１の効果に加えて、
測距センサ４の設置が容易になり、加圧軸２の設計制限
が緩和され、加圧軸２の軸長方向の位置制御も容易にな
るという効果がある。

【００５２】（実施例１の変形態様２）本実施例の変形
態様２として、測距センサ４が、基準軸１側のラップ定
盤１１の背面等に形成された基準面に対して測距するよ
うに配設されており、加圧軸２が一杯に後退または前進
した状態でラップ定盤１１の位置を測距するようにした
枚葉式両面ラップ盤の実施が可能である。

【００５３】本変形態様によっても、前述の実施例１と
ほぼ同様の作用効果が得られる。 （実施例１の変形態様３）本実施例の変形態様３とし
て、非接触型の測距センサ４に代えて、加圧軸２の軸長
方向の位置を検出することにより、加圧軸２側のラップ
定盤２１の位置を測定する位置センサとしてのリニア・
ポテンショメータを備えた枚葉式両面ラップ盤の実施が
可能である。本変形態様では、ラップ定盤２１の位置を
直接測定するのではなく、ラップ定盤１１，２１を互い
に当接させた状態での加圧軸２の位置の変化をもって、
間接的に両ラップ定盤１１，２１の摩耗量ΔＰを算出す
る。

【００５４】本変形態様によれば、前述の第１手段の効
果に加えて、測距センサ４を必要としないので、ラップ
定盤２１およびビルトイン・モータ２２と測距センサ４
との干渉が起こり得ず、設計が容易になるという効果が
ある。 （実施例１の変形態様４）本実施例の変形態様４とし
て、基準軸１の位置を補正する代わりに、ガイドローラ
３１を内蔵した各パージ装置３と駆動ローラ装置７とを
支持している門型支柱８の軸長方向の位置を補正する枚
葉式両面ラップ盤の実施も可能である。

【００５５】本変形態様によっても、前述の実施例１と
ほぼ同様の作用効果が得られる。 （実施例１の変形態様５）本実施例の変形態様５とし
て、基準軸１のラップ定盤１１のラップ面１ａを基準面
とし、位置センサは、ラップ面１１ａの端面定寸を行う
接触型センサ（差動トランス型センサ）である枚葉式両
面ラップ盤の実施が可能である。

【００５６】本変形態様では、摩耗して後退したラップ
定盤１１のラップ面１１ａの摩耗量が、位置センサの端
面定寸により直接的に測定されるので、より精密にラッ
プ定盤１１の摩耗量が観測される。その結果、より精密
に駆動ローラ７２とラップ定盤１１のラップ面１１ａと
の位置の不整合を自動的に再調整することができるよう
になる。

【００５７】したがって本変形態様によれば、前述の実
施例１の効果に加えて、駆動ローラ７２とラップ定盤１
１のラップ面１１ａとの位置の再調整がより精密にな
り、加工精度が向上するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１としての枚葉式両面ラップ盤の構成
を示す平面図

【図２】 実施例１としての枚葉式両面ラップ盤の構成
を示す側面図

【図３】 実施例１の退避装置の構成および動作を示す
正面図

【図４】 実施例１の枚葉式両面ラップ盤のシステム構
成を示すブロック図

【図５】 実施例１の制御装置の制御ロジックを示すフ
ローチャート

【図６】 実施例１における測距センサの配置を示す正
面図

【図７】 実施例１における測距センサの作用を示す正
面図

【図８】 従来技術の枚葉式両面ラップ盤の要部構成を
示す斜視図

【図９】 従来技術のラップ定盤が摩耗する前の状態を
示す平面図

【図１０】従来技術のラップ定盤が摩耗した後の状態を
示す平面図

【符号の説明】

１００：基台テーブル １：基準軸 １０：加工液供給孔 １１：ラップ定盤（リング状） １１ａ：ラップ面 １２：ビルトイン・モータ １３：ボールねじ駆動モ
ータ １４：レール ２：加圧軸 ２０：加工液供給孔 ２１：ラップ定盤（リング状） ２１ａ：ラップ面
２１ｂ：基準面 ２２：ビルトイン・モータ ２３：加圧シリンダ ３：パージ装置 ３０：パージ流体供給孔 ３１：ガイドローラ ４：測距センサ（半導体レーザおよび直列ＣＣＤをもつ
非接触型センサ） ５：制御装置（ＣＰＵを中核とするプログラマブルな数
値制御装置） ６：退避装置 ６１：エアシリンダ ６２：回動軸 ６３：ロータ
リアクチュエータ ６４：ブラケット ７：駆動ローラ装置 ７１：駆動用モータ ７２，７３：駆動ローラ（外周
面は円錐面） ７４：エアシリンダ ７５：スプリング ８：門型支柱 Ｌ：加工液（水を溶媒とし砥粒を含むスラリー） Ｐ：水（パージ流体として） Ｗ：ワーク（円盤状のシリコンウェーハ） １０１，１０２：ラップ定盤 １０３：ガイドローラ １０４，１０５：駆動ローラ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 守年 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 岩井 英樹 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 近藤 真帆 愛知県刈谷市朝日町１丁目１番地 豊田工 機株式会社内 (72)発明者 南 秀旻 群馬県安中市中野谷555番地の１ 株式会 社スーパーシリコン研究所内 Ｆターム(参考） 3C058 AA07 AA09 AA12 AB04 AB06 AC02 BA07 BB02 BB06 BB08 BB09 BC02 CB03 DA18

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】砥粒を含む加工液が供給され円盤状のワー
   クを表裏両面から挟持しつつ互いに対向して回転する一
   対のラップ定盤と、 該ワークの外周面に当接し該ワークを回転可能に支持す
   る複数のガイドローラと、 該ワークの外縁部を挟持し該ワークを回転駆動する少な
   くとも一対の駆動ローラと、 両該ラップ定盤、各該ガイドローラおよび各該駆動ロー
   ラを支持する基台テーブルと、を有する枚葉式両面ラッ
   プ盤において、 両前記ラップ定盤のうち一方に形成された基準面の軸長
   方向の位置を測定する位置センサと、 該位置センサの測定結果に基づいて前記ラップ定盤の摩
   耗量を算出し、該摩耗量に基づいて、前記ラップ定盤の
   軸長方向の位置と前記駆動ローラの軸長方向の位置とが
   合致するように、前記ラップ定盤の該位置と前記駆動ロ
   ーラの該位置とのうち一方を調整する制御装置と、を有
   することを特徴とする枚葉式両面ラップ盤。
2. 【請求項２】前記ラップ定盤のうち一方を回転駆動する
   とともに、軸長方向に移動させて前記ワークに先に当接
   ないし近接させる基準軸と、 前記ラップ定盤のうち他方を回転駆動するとともに、所
   定の押圧力をもって前記ワークに後から当接させる加圧
   軸と、を有し、 前記位置センサは、該加圧軸側の該ラップ定盤の前記基
   準面の位置を測定する非接触型測距センサである、 請求項１記載の枚葉式両面ラップ盤。
3. 【請求項３】前記制御装置は、前記基準軸を所定の位置
   まで前進させたうえで前記加圧軸を前進させ、両前記ラ
   ップ定盤が対面して互いに当接した状態で前記位置セン
   サによる測定を行い、該加圧軸側の該ラップ定盤の前記
   基準面が以前よりも前進した距離の半分をもって各該ラ
   ップ定盤の前記摩耗量とする、請求項２記載の枚葉式両
   面ラップ盤。
4. 【請求項４】前記基準面は、前記ラップ面であり、 前記位置センサは、該ラップ面の端面定寸を行うセンサ
   である、 請求項１記載の枚葉式両面ラップ盤。