JP2016013601A

JP2016013601A - 研磨装置

Info

Publication number: JP2016013601A
Application number: JP2014137406A
Authority: JP
Inventors: 拓郎川井; Takuro Kawai; 藤原　学; Manabu Fujiwara; 学藤原; 元信山田; Motonobu Yamada; 哲也高松; Tetsuya Takamatsu; 松田　健; Takeshi Matsuda; 健松田
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2014-07-03
Filing date: 2014-07-03
Publication date: 2016-01-28
Also published as: WO2016002396A1

Abstract

【課題】カウンターウエイト部材を用いない安価な構成で振動現象を抑制し、複数の研磨工程を効率よく実施できる研磨装置を提供する。
【解決手段】被研磨物を移送するステージと、研磨部材を保持し、被研磨物の移送方向に並べて配置された複数の研磨ヘッドと、研磨ヘッドの少なくとも１つを被研磨物に圧接する加圧機構と、圧接した研磨ヘッドと他の研磨ヘッドとを被研磨物と水平方向に逆位相で往復運動させる往復運動機構と、を備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ガラス等の平面状の被研磨物の表面に存在する異物や形状不良を研磨除去する研磨装置に関するものである。

従来の研磨装置として、水平搬送される被研磨物の表面に研磨テープを摺動させて研磨する研磨装置が知られている。例えば、特許文献１の帯板材研磨装置２００は、図８に示すように、装置機体２１０と、帯板材Wを水平搬送させる帯板材搬送機構２２０と、研磨テープTを移送自在に架設するテープ移送機構２３０と、研磨テープTを帯板材W上に圧接させるテープ圧接機構２４０を備えている。

帯板材研磨装置２００は、回転伝導機構２５０によりテープ圧接機構２４０を帯板材W上で往復移動させるともに、テープ圧接機構２４０と反対方向に移動するカウンターウエイト部材２６０を同時に駆動させることで、テープ圧接機構２４０の往復移動の反転時に発生する反力による振動現象を抑制している。

特開２０１２−１１１０２２号公報

しかしながら、特開文献１の帯板材研磨装置２００では、カウンターウエイト部材２６０を付属することで、装置の大型化や構造の複雑化などの支障があり、大幅なコストアップを招く問題があった。また、粗研磨や仕上げ研磨等、研磨条件を順次変更する場合、研磨テープTを交換したり位置調整する手間がかかり、作業効率が低下する問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、カウンターウエイト部材を用いない安価な構成で振動現象を抑制し、複数の研磨工程を効率よく実施できる研磨装置を提供することにある。

本発明の研磨装置は、被研磨物を移送するステージと、研磨部材を保持し、被研磨物の移送方向に並べて配置された複数の研磨ヘッドと、研磨ヘッドの少なくとも１つを被研磨物に圧接する加圧機構と、圧接した研磨ヘッドと他の研磨ヘッドとを被研磨物と水平方向に逆位相で往復運動させる往復運動機構と、を備えたことを特徴とする。

また、複数の研磨ヘッドの並び方向と、研磨ヘッドの往復運動の方向とが直交することを特徴とする。

また、複数の研磨ヘッドの並び方向と、研磨ヘッドの往復運動の方向とが略同一であることを特徴とする。

また、往復運動機構は、回転運動を往復運動に変換するクランク機構を有することを特徴とする。

また、複数の研磨ヘッドは、それぞれ異なる研磨部材を保持することを特徴とする。

本発明の研磨装置によれば、カウンターウエイト部材を用いない安価な構成で振動現象を抑制し、複数の研磨工程を効率よく実施できる研磨装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る研磨装置の側面図である。一実施形態に係る研磨装置の研磨ヘッドの並び方向と往復運動の方向を示す上面図である。比較例である研磨装置の研磨ヘッドの並び方向と往復運動の方向を示す上面図である。他の実施形態に係る研磨装置の研磨ヘッドの並び方向と往復運動の方向を示す上面図である。研磨装置の往復運動機構を示す斜視図及び上面図である。他の往復運動機構を示す上面図である。他の往復運動機構を示す上面図である。従来の研磨装置の側面図である。

〔実施形態１〕
図１は、本発明の実施形態１に係る研磨装置１００の概略側面図である。研磨装置１００は、被研磨物Ｗを移送するステージ３０及びステージ駆動機構３１と、研磨部材を保持する第１の研磨ヘッド１１及び第２の研磨ヘッド１２と、第１の研磨ヘッド１１または第２の研磨ヘッド１２を被研磨物Ｗに圧接し、水平方向に駆動する研磨ヘッド駆動部１０を備える。

第１の研磨ヘッド１１は、例えば、研磨部材として粒度の粗い第１の研磨シート１４を保持し、初期工程の粗研磨に用いられる。第２の研磨ヘッド１２は、例えば、研磨部材として粒度の細かい第２の研磨シート１５を保持し、最終工程の仕上げ研磨に用いられる。第１の研磨ヘッド１１、第２の研磨ヘッド１２は、平板状の被研磨物Ｗに対しては、研磨シートの保持面が平面であることが望ましく、容易に平面が得られる構成として、ガラス板を保持面として貼り付けてもよい。また、被研磨物Ｗの凹凸に倣って研磨を行う場合には、研磨シートの保持面にフェルト等の緩衝部材を設けてもよい。

研磨ヘッド駆動部１０は、ステージ３０の上方に配置され、昇降機構１７により被研磨物Ｗに近接される。また、研磨ヘッド駆動部１０は、第１の研磨ヘッド１１または第２の研磨ヘッド１２を被研磨物Ｗに加圧するエアシリンダ等の加圧機構１８と、第１の研磨ヘッド１１と第２の研磨ヘッド１２を被研磨物Ｗと水平に逆位相で往復運動させるリニアモータ等の往復運動機構２０を備えている。なお、本発明の研磨装置１００において、昇降機構１７、加圧機構１８、往復運動機構２０は、図１に示す、順番、配置に限定されるものではなく、各機構が機能するように構成されるものであればよい。

図２は、実施形態１の研磨装置１００の上面図であり、研磨ヘッドの並び方向と往復運動の方向を示している。実施形態１の研磨装置１００では、第１の研磨ヘッド１１と第２の研磨ヘッド１２の並び方向と、研磨ヘッドの往復運動の方向を直交させた構成となっている。

ステージ３０は、図示しない真空吸着機構で被研磨物Ｗを保持し、ステージ駆動機構３１により、例えば、Ｙ方向に移送する構成となっている。第１の研磨ヘッド１１と第２の研磨ヘッド１２は、ステージ３０の移送方向（Ｙ方向）に並べて配置される。また、第１の研磨ヘッド１１と第２の研磨ヘッド１２は、往復運動機構２０により、ステージ３０の左右方向（Ｘ方向）へ互いに逆位相で往復運動される。

本発明の研磨装置１００では、研磨ヘッドと被研磨物Ｗの研磨領域を位置合わせするため、ステージ３０に目印Ｐをつけている。この目印Ｐは、ステージ３０をＹ方向に移送したときに、目印Ｐに位置合わせした研磨領域を、第１の研磨ヘッド１１と第２の研磨ヘッド１２の往復運動の中心位置を通るように移送させる。目印Ｐは、ステージ３０の保持面に直接形成してもよいが、研磨ヘッド駆動部１０等に設けたレーザポインタ等からステージ３０にレーザ光を照射して目印Ｐを示してもよい。

研磨装置１００は、最初の粗研磨のときには、被研磨物Ｗを保持したステージ３０をＹ方向に移送し、被研磨物Ｗの研磨領域を第１の研磨ヘッド１１の往復運動の中心下に配置する。続いて、第１の研磨ヘッド１１を研磨領域に圧接して、Ｘ方向に往復運動させて粗研磨を実施する。このとき、第２の研磨ヘッド１２は、被研磨物Ｗに圧接されないが、第１の研磨ヘッド１１と逆位相で往復運動するように駆動される。

第１の研磨ヘッド１１による粗研磨が終了すると、続いて仕上げ研磨を実施するため、研磨装置１００は、第１の研磨ヘッド１１を被研磨物Ｗから上昇させ、被研磨物Ｗを保持したステージ３０をさらにＹ方向に移送し、被研磨物Ｗの研磨領域を第２の研磨ヘッド１２の往復運動の中心下に配置する。続いて、第２の研磨ヘッド１２を研磨領域に圧接して、Ｘ方向に往復運動させて仕上げ研磨を実施する。このとき、第１の研磨ヘッド１１は、被研磨物Ｗに圧接されないが、第２の研磨ヘッド１２と逆位相で往復運動するように駆動される。

ここで、本発明の研磨装置１００において、第１の研磨ヘッド１１と第２の研磨ヘッド１２が逆位相で往復運動するとは、図２に示すように、第１の研磨ヘッド１１が左に移動するときは第２の研磨ヘッド１２が右に移動しており、第１の研磨ヘッド１１’が右に移動するときは第２の研磨ヘッド１２’が左に移動することである。

このため、本発明の研磨装置１００では、第１の研磨ヘッド１１で研磨中には第２の研磨ヘッド１２がカウンターウエイトとして機能し、第２の研磨ヘッド１２で研磨中には第１の研磨ヘッド１１がカウンターウエイトとして機能することにより、カウンターウエイトの機構を別途設けなくても、研磨ヘッドの振動現象をキャンセリングすることができる。

一方、１つの研磨ヘッドの重量が150g、回転数を500rpmとして、従来の研磨装置で研磨を行うと、研磨ヘッドが大きく振動し研磨領域外に接触するなどして、被研磨物Ｗにダメージを及ぼした。しかし、本発明の研磨装置１００では、第１の研磨ヘッド１１と第２の研磨ヘッド１２が逆位相で往復運動し、研磨ヘッドの振動現象がキャンセリングされるため、研磨領域外にダメージを与えることなく良好に研磨することができた。

また、図３には、比較例として、第１の研磨ヘッド１１と第２の研磨ヘッド１２の並び方向をＸ方向として、ステージ３０の移送方向をＹ方向として直交するように配置した場合を示す。比較例の構成では、研磨領域にそれぞれの研磨ヘッドの往復中心点に位置合わせするためには、Ｘ軸とＹ軸の２軸に移送できるステージ駆動機構３１が必要であり、Ｙ軸だけのステージ駆動機構３１では被研磨物Ｗの位置合わせをやり直す必要が生じる。

本発明の研磨装置１００では、研磨ヘッドの並び方向とステージ３０の移送方向を略同一（Ｙ方向）にしているため、ステージ３０を一方向へ移送するだけで、研磨領域を第１の研磨ヘッド１１、第２の研磨ヘッド１２の往復中心位置へ移送することができ、それぞれの研磨位置へ効率よく移送し、異なる研磨シートで複数の研磨工程を実施することができる。

〔実施形態２〕
実施形態１の研磨装置１００では、ステージ３０を静止した状態で研磨ヘッドを往復運動させるものであったが、実施形態２の研磨装置では、図２において、破線矢印で示すように、研磨ヘッドの往復運動（Ｘ方向）と一緒に、ステージ３０を直交方向（Ｙ方向）に往復移動させる構成とした。

ステージ３０と研磨ヘッドを直交方向に往復運動させることにより、研磨ヘッドをＸＹ方向に複合運動させることが可能となり、研磨領域をより均一に研磨することができる。

なお、ステージ３０の往復移動は、研磨ヘッドの往復運動と必ずしも同一速度で駆動する必要はない。また、ステージ３０は、研磨ヘッドの運動量と必ずしも同じ移動量で駆動する必要はなく、研磨領域の大きさに合わせて適宜設定すればよい。

〔実施形態３〕
図４は、実施形態３の研磨装置１００の上面図であり、研磨ヘッドの並び方向と往復運動の方向を示している。実施形態３の研磨装置１００では、第１の研磨ヘッド１１と第２の研磨ヘッド１２の並び方向と、研磨ヘッドの往復運動の方向を略同一にしている。

実施形態３の研磨装置１００は、図４に示すように、第１の研磨ヘッド１１と第２の研磨ヘッド１２の並び方向（Ｙ方向）に往復運動の方向を合わせて、第１の研磨ヘッド１１と第２の研磨ヘッド１２が直線状に逆位相で往復運動するようにした。これにより、往復運動時の研磨ヘッドへの回転モーメントが生じ難くなり、研磨ヘッドの振動現象を確実にキャンセリングすることが可能となる。

なお、実施形態３の研磨装置１００においても、第１の研磨ヘッド１１と第２の研磨ヘッド１２の並び方向とステージ３０の移送方向を略同一（Ｙ方向）にしているため、ステージ３０を一方向へ移送するだけで、研磨領域を第１の研磨ヘッド１１、第２の研磨ヘッド１２の往復中心位置へ効率よく移送し、異なる研磨シートで複数の研磨工程を実施することができる。

〔実施形態４〕
図５は、実施形態４の研磨装置１００に用いられる往復運動機構２０の模式図であり、（ａ）は往復運動機構２０の斜視図であり、（ｂ）は往復運動機構２０の上面図である。往復運動機構２０は、図５に示すように、モーター２２の回転運動を往復運動に変換するクランク機構２１によって構成されている。クランク機構２１は、第１の研磨ヘッド１１と第２の研磨ヘッド１２を逆位相で駆動するため、各々のクランク機構２１をクランク連結部に180°の位相差を持たせて連結している。

実施形態１の研磨装置１００では、往復運動機構２０を構成するために２つのリニアモータを配置し、第１の研磨ヘッド１１を駆動するリニアモータと第２の研磨ヘッド１２を駆動するリニアモータを互いに逆位相で制御する必要がある。一方、実施形態４の研磨装置１００の構成では、リニアモータに代えてクランク機構２１を用いることにより、簡素化された構成で逆位相の往復運動を可能にし、研磨装置１００の部品削減と軽量化を実現することができる。

〔実施形態５〕
図６は、実施形態５の研磨装置１００に用いられる往復運動機構２０の上面図である。実施形態４の研磨装置１００では、構造上クランク軸の中央に外部から回転を伝達する必要があり、構造が複雑になりメンテナンスが難しい。実施形態５の研磨装置１００では、クランク機構２１とロッカーアーム２３を組合せて、ロッカーアーム２３に第１の研磨ヘッド１１と第２の研磨ヘッド１２を接続する構成としたため、クランク機構２１が１つとなりモーター２２に直接連結して簡素化することができ、メンテナンスが容易になるとともに往復運動機構２０をさらに小型化することができる。

図７は、ロッカーアーム２３を複数連結させた往復運動機構２０の上面図である。複数のロッカーアーム２３を連結することにより、さらに、第３の研磨ヘッド１３を含む複数の研磨ヘッドを互いに逆位相で往復運動させることが可能になる。なお、複数の研磨ヘッドを搭載する場合、研磨ヘッドの振動現象を確実にキャンセリングするため、一方に運動する研磨ヘッドの合計重量と他方に運動する研磨ヘッドの合計重量とのバランスをとることが望ましい。

以上、本発明の研磨装置について各実施形態を用いて説明したが、本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

Ｐ目印
Ｗ被研磨物
１０研磨ヘッド駆動部
１１第１の研磨ヘッド
１２第２の研磨ヘッド
１３第３の研磨ヘッド
１４第１の研磨シート
１５第２の研磨シート
１７昇降機構
１８加圧機構
２０往復運動機構
２１クランク機構
２２モーター
２３ロッカーアーム
３０ステージ
３１ステージ駆動機構
１００研磨装置

Claims

被研磨物を移送するステージと、
研磨部材を保持し、前記被研磨物の移送方向に並べて配置された複数の研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドの少なくとも１つを前記被研磨物に圧接する加圧機構と、
圧接した研磨ヘッドと他の研磨ヘッドとを前記被研磨物と水平方向に逆位相で往復運動させる往復運動機構と、
を備えたことを特徴とする研磨装置。
前記複数の研磨ヘッドの並び方向と、前記研磨ヘッドの往復運動の方向とが直交することを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
前記複数の研磨ヘッドの並び方向と、前記研磨ヘッドの往復運動の方向とが略同一であることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
前記往復運動機構は、回転運動を往復運動に変換するクランク機構を有することを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
前記複数の研磨ヘッドは、それぞれ異なる研磨部材を保持することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の研磨装置。