JPH0899267A - 研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 砥石として弾性砥石を使用しないことによ
り、仕上り形状にダレなどの変形を防止すると共に、砥
石に作用する研磨圧が必要以上に大きくなっても、砥石
マ−クやチッピングが発生せず、しかも、被加工材と砥
石の位置合わせを容易に行い得る研磨装置を提供するこ
とを目的とする。 【構成】 被加工材の表面を研磨する砥石と、前記砥石
が貼付けられる回転基盤と、前記回転基盤の砥石貼付け
面の反対面に設けられた軸と、前記回転基盤の軸が回転
不能に、かつ上下動自在に組付けられる固定軸と、前記
回転基盤の軸と前記固定軸との間に配された弾性体とを
備え、前記固定軸を研磨機の回転主軸に装着するように
した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は研磨装置に関し、さらに
詳しくは、微細な形状部分を精密に研磨加工する際用い
られる砥石の研磨圧をほぼ一定に保持することができる
研磨装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、微細な形状部分の研磨加工は、砥
石部と前記砥石部に一端が固定され他端が研磨機の回転
主軸にチャッキング機構により把持される軸部とからな
る研磨装置を、研磨機に前記チャッキング機構を介して
装着し、前記研磨装置を被加工材に押し付け回転させる
ことにより行われる。また前記研磨装置を用いて被加工
材を研磨する場合、予め砥石による研磨代などが数値制
御され、研磨装置の砥石を被加工材に対して位置決めを
行った後、研磨加工が行われる。

【０００３】例えば、半導体ウェ−ハ等のシリコン製の
半導体部材製品の微細な形状部分を鏡面仕上げする場合
について説明すれば、まず、粒度の大きい砥石により所
定量研磨を行う。この研磨代は前述のように数値制御が
なされている。次に、砥石の粒度をより細かくした砥石
を用いて数値制御のもと研磨作業を行う。このように段
階的に研磨加工することによって、鏡面仕上げがなされ
る。

【０００４】更に具体的に詳述すれば、微細な形状部分
を鏡面仕上をするためには、まずメタルボンド砥石を用
いて形状加工を行った後、次にレジンボンド（例えば＃
８００）砥石により中間仕上げ加工を行い、更にバフ研
磨やゴムなどの弾性砥石を使用した砥石等あるいはレジ
ンボンド（例えば＃１５００）砥石を使用し、最終仕上
げ加工を行うことによって、鏡面仕上を行う。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の研磨加工にみられるように、砥石の粒度を順次
細かくした砥石を用いて段階的に研磨加工する場合、一
の工程で用いられる砥石の摩耗や削れ状態は毎回変化す
る。そのため次の工程における研磨装置の砥石をそれぞ
れの被加工材ごとに、その表面に正確に位置を合わせる
必要があり、その作業も困難なものである。しかも研磨
装置の砥石が被加工材に確実に当たらない位置から研磨
加工を始めなければならなかった。

【０００６】特に、最終仕上げ加工において、超微細な
砥石粒を有する砥石であるレジンボンド（例えば＃１５
００）を使用した場合には、１回の切り込み量が数μｍ
と少ないために、中間仕上げが終了した被加工材の表面
に位置決めする作業は困難を極め、また砥石の厚さを測
定する等の段取りの時間をかなり必要としていた。また
１度使用すると砥石の摩耗が切り込み量に対して多くな
り、次の位置決め作業が一層困難であった。更に、従来
の研磨装置で研磨代を数値制御して研磨した場合には、
レジンボンドの砥石自体が変形し難いため、砥石に多大
の外力が作用して、砥石の削れ状態に悪影響を及ぼした
り、被加工材の加工面に砥石マ−ク（加工跡）やチッピ
ング（欠け）が発生したり、加えて砥石が偏摩耗するな
どの技術的課題があった。

【０００７】これを解決する手段として、バフ研磨やゴ
ムなどの弾性砥石を使用して最終仕上げ加工を行うこと
も考えられるが、最終仕上げにおける研磨加工時間が長
時間必要となり、しかも、仕上り形状にダレなどの変形
が生じたり、砥石の研磨面に偏摩耗が生じるという技術
的課題があった。

【０００８】本発明は、砥石として弾性砥石を使用しな
いことにより、仕上り形状にダレなどの変形を防止する
と共に、砥石に作用する研磨圧が必要以上に大きくなっ
ても、被加工材の加工面に砥石マ−ク（加工跡）やチッ
ピング（欠け）が発生せず、しかも、被加工材と砥石の
位置合わせを容易に行い得る研磨装置を提供することを
目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明による研磨装置は、研磨機の回転主軸に
対して、装着される研磨装置において、被加工材の表面
を研磨する砥石と、前記砥石が貼付けられる回転基盤
と、前記回転基盤の砥石貼付け面の反対面に設けられた
軸と、前記回転基盤の軸が回転不能に、かつ上下動自在
に組付けられる固定軸と、前記回転基盤の軸と前記固定
軸との間に配された弾性体とを備え、前記固定軸を研磨
機の回転主軸に装着するようにしたことを基本的構成と
している。

【００１０】また研磨機の回転主軸に対して、装着され
る研磨装置において、被加工材の表面を研磨する砥石
と、前記砥石が貼付けられる砥石貼付けプレートと、前
記砥石貼付けプレートの砥石貼付け面の反対面に組付け
られる回転基盤と、前記回転基盤の砥石貼付けプレート
の組付け面の反対面に設けられた軸と、前記回転基盤の
軸が回転不能に、かつ上下動自在に組付けられる固定軸
と、前記回転基盤の軸と前記固定軸との間に配された弾
性体とを備え、前記固定軸を研磨機の回転主軸に装着す
るようにしたことを基本的構成としている。

【００１１】更に、本発明による研磨装置は、被加工材
の表面を研磨する前記砥石がレジンボンドである構成を
有し、また前記回転基盤の軸の上端部が、研磨機の回転
主軸に装着される固定軸の内部に形成された作動室内の
弾性体により下方に押し付けられている構成を有してい
る。そして、前記弾性体としてコイルスプリング、ゴ
ム、空気圧ダンパー、油圧ダンパーのいずれかを用いた
構成を有している。

【００１２】

【作用】前述の構成から明らかなように、本発明にかか
る研磨装置は、砥石が回転基盤に貼付けられ、あるいは
砥石を貼付けた砥石貼付けプレートが回転基盤に組付け
られており、前記回転基盤に設けられた軸が研磨機の回
転主軸に装着される固定軸に対して回転することなく、
かつ上下動自在に組付けられ、しかも前記回転基盤の軸
と前記固定軸との間には弾性体を配しているため、砥石
に多大の研磨圧が作用しても、回転基盤は上方に逃げる
ことができ、研磨圧が研磨面に対してほぼ一定に保持さ
れることとなる。

【００１３】その結果、多大の研磨圧による砥石の削れ
状態の悪化、被加工材の研磨面に形成される砥石マーク
やチッピング（欠け）を防止でき、加えて砥石が偏摩耗
することもない。しかも、被加工材と砥石の位置合わせ
が多少ずれても、砥石貼付けプレートの上方の逃げによ
り、その位置ずれを吸収することができる。したがっ
て、被加工材の微細な形状部分にも精密で高精度な研磨
加工を容易に行うことができる。

【００１４】

【実施例】以下本発明による実施例を図面に基づいて詳
細に説明する。図１は本発明の第１の実施例による研磨
装置の構造を示す一部破断した正面図である。図におい
て、本発明による研磨装置１は、砥石２と、前記砥石２
が接着剤などで均一に貼付けられる回転基盤４と、前記
回転基盤４の上面に設けられた軸５と、前記回転基盤４
の軸５が回転不能で上下動自在に組付けられる固定軸６
とにより構成されて、前記固定軸６が図示しない研磨機
の回転主軸にチャッキング機構を介して装着されるよう
になされている。

【００１５】また前記研磨装置１を構成している回転基
盤４の軸５は、前述のように研磨機の回転主軸に装着さ
れる固定軸６に対して回転不能で上下動自在に挿入さ
れ、また前記回転基盤４の軸５の上端部が、固定軸６の
内部に形成された作動室７に収納されたの弾性体８によ
り下方に押し付けられている。尚、上記第１の実施例と
後述する第２の実施例とは、砥石２のかわりに多数の砥
石チップを用いたこと、また前記砥石２を回転基盤４に
貼付けたのに対し、砥石を砥石貼付けプレートに貼付け
たことにおいて相違するのみであるため、動作、作用に
ついては第２の実施例において詳述する。

【００１６】次に、本発明の第２の実施例を図２乃至図
４に基づいて説明する。図２は本発明の第１の実施例に
よる研磨装置の構造を示す一部破断した正面図、図３は
図２の側面図、図４は図２の要部を示す一部破断した正
面図であり、本発明に使用される研磨機は通常の研磨機
と同一なので説明を省略する。

【００１７】図において、本発明による研磨装置１は、
多数の砥石チップ２と、前記砥石チップ２が接着剤など
で均一に貼付けられる砥石貼付けプレート３と、前記砥
石貼付けプレート３が組付けられる回転基盤４と、前記
回転基盤４の上面に設けられた軸５と、前記回転基盤４
の軸５が回転不能で上下動自在に組付けられる固定軸６
とにより構成されて、前記固定軸６が図示しない研磨機
の回転主軸にチャッキング機構を介して装着されるよう
になされている。

【００１８】前記研磨装置１を構成している回転基盤４
の軸５は、前述のように研磨機の回転主軸に装着される
固定軸６に対して回転不能で上下動自在に挿入され、ま
た前記回転基盤４の軸５の上端部が、固定軸６の内部に
形成された作動室７に収納されたの弾性体８により下方
に押し付けられている。

【００１９】前記弾性体８としては、コイルスプリン
グ、ゴム、あるいは空気圧または油圧などによるダンパ
ーなどが用いられ、研磨装置１による研磨加工中に、回
転基盤４による砥石チップ２の研磨圧が大きくなった場
合に、弾性体８に抗して回転基盤４が押し上げられ、必
要以上の研磨圧が被加工材の研磨面に作用しないように
なっている。

【００２０】一方、回転基盤４の軸５を固定軸６と一体
に回転させるために、例えば図２および図３に示すよう
に、固定軸６の所定位置を貫通した長穴９を形成し、前
記長穴９より回転基盤４の軸５を貫通するピン１０が差
し込まれている。尚、前記回転基盤４の軸５は固定軸６
と一体に回転できると同時に、固定軸６の長穴９の範囲
で上下動できるようになっている。

【００２１】図５および図６は、前記回転基盤４の軸５
が固定軸６と一体に回転できるようにした第３の実施例
による研磨装置を示す一部破断した正面図であり、回転
基盤４の軸５がスプライン状に形成され、前記軸５が挿
入される固定軸６にはスプライン状の摺動孔が形成さ
れ、両者は一体に回転するとともに、固定軸６に対して
軸５が上下動可能になされている。

【００２２】また、図７は、前記回転基盤４の軸５が固
定軸６と一体に回転できるようにした第４の実施例によ
る研磨装置の構造を示す一部破断した正面図であり、回
転基盤４の軸５および固定軸６の摺動孔に、それぞれキ
ー溝１２、１３を形成し、前記キー溝１２、１３にキー
１４を嵌入することにより、両者を一体に回転するとと
もに、固定軸６に対して軸５を上下に摺動できるように
なっている。

【００２３】次に本発明の動作作用について説明する
と、研磨装置１により被加工材を研磨する際あるいは研
磨加工中に、回転基盤４による砥石チップ２の研磨圧が
大きくなった場合、弾性体８に抗して回転基盤４が押し
上げられ、必要以上の研磨圧が被加工材の研磨面に作用
することはない。

【００２４】したがって、砥石工具の研磨圧が研磨面に
対して一定に保持ることとなり、硬質の砥石を用いて
も、被加工材に砥石マ−ク（加工跡）やチッピング（欠
け）が生じることもなく、高精度の研磨加工を行うこと
ができるとともに、砥石の偏摩耗などが生じることもな
くなり、被加工材の微細な形状部分にも精密で高精度な
研磨加工を行うことができる。しかも、被加工材と砥石
の位置合わせが多少ずれても、砥石貼付けプレートの上
方の逃げにより、その位置ずれを吸収することができる
ため、容易に位置合わせを行うことができ、作業効率が
向上する。

【００２５】尚、上記実施例において、砥石として複数
の砥石チップを用いた場合について説明したが、第１の
実施例のように一つの砥石を用いた場合にも当然に本発
明を適用することができ、また中央部が凹部になってい
るいわゆるカップ型の砥石であっても本発明を適用する
ことができる。すなわち、いかなる砥石形状であって
も、本発明を適用することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
る研磨装置は、砥石を貼付けた回転基盤の軸が、あるい
は砥石を貼付けた砥石貼付けプレートが回転基盤に組付
けられその回転基盤の軸が、研磨機の回転主軸に装着さ
れる固定軸に回転不能で上下動自在に組付けられ、しか
も前記回転基盤の軸と前記固定軸との間に弾性体が配さ
れているので、研磨圧がほぼ一定に保持されるため、被
加工材に砥石マ−ク（加工跡）やチッピング（欠け）が
生じることもなく、高精度の研磨加工を行うことができ
るとともに、砥石の偏摩耗などが生じることもない。

【００２７】また、被加工材の微細な形状部分にも精密
で高精度な研磨加工を行うことができる。しかも、被加
工材と砥石の位置合わせが多少ずれても、砥石貼付けプ
レートの上方の逃げにより、その位置ずれを吸収するこ
とができるため、容易に位置合わせを行うことができ、
作業効率が向上する。

【００２８】特に、半導体ウェ−ハなどの微細な形状部
分を鏡面仕上するために、粒度の異なる砥石装置を用い
て段階的に研磨加工を行う場合であっても、次の工程に
おける砥石装置の位置決めが容易となる効果を奏するも
のである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例による研磨装置の構造を
示す一部破断した正面図である。

【図２】本発明の第２の実施例による研磨装置の構造を
示す一部破断した正面図である。

【図３】図２の側面図である。

【図４】図２の要部を示す一部破断した正面図である。

【図５】本発明の第３の実施例による研磨装置の構造を
示す一部破断した正面図である。

【図６】図５のＶ−Ｖ線断面図である。

【図７】本発明の第４の実施例による研磨装置の構造を
示す一部破断した正面図である。

【符号の説明】

１ 研磨装置 ２ 砥石（チップ） ３ 砥石貼付けプレート ４ 回転基盤 ５ 軸 ６ 固定軸 ７ 作動室 ８ 弾性体

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】研磨機の回転主軸に対して、装着される研
   磨装置において、被加工材の表面を研磨する砥石と、前
   記砥石が貼付けられる回転基盤と、前記回転基盤の砥石
   貼付け面の反対面に設けられた軸と、前記回転基盤の軸
   が回転不能に、かつ上下動自在に組付けられる固定軸
   と、前記回転基盤の軸と前記固定軸との間に配された弾
   性体とを備え、前記固定軸を研磨機の回転主軸に装着す
   るようにしたことを特徴とする研磨装置。
2. 【請求項２】研磨機の回転主軸に対して、装着される研
   磨装置において、被加工材の表面を研磨する砥石と、前
   記砥石が貼付けられる砥石貼付けプレートと、前記砥石
   貼付けプレートの砥石貼付け面の反対面に組付けられる
   回転基盤と、前記回転基盤の砥石貼付けプレート組付け
   面の反対面に設けられた軸と、前記回転基盤の軸が回転
   不能に、かつ上下動自在に組付けられる固定軸と、前記
   回転基盤の軸と前記固定軸との間に配された弾性体とを
   備え、前記固定軸を研磨機の回転主軸に装着するように
   したことを特徴とする研磨装置。
3. 【請求項３】被加工材の表面を研磨する前記砥石はレジ
   ンボンドであることを特徴とする請求項１または請求項
   ２に記載の研磨装置。
4. 【請求項４】 前記回転基盤の軸の上端部が、研磨機の
   回転主軸に装着される固定軸の内部に形成された作動室
   内の弾性体により下方に押し付けられていることを特徴
   とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の研磨装
   置。
5. 【請求項５】 前記弾性体にはコイルスプリング、ゴ
   ム、空気圧ダンパー、油圧ダンパーのいずれかを用いた
   ことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記
   載の研磨装置。