JP2007260784A - 平面研磨装置及び研磨方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ワークの大型大寸法化に応じて巨大複雑化する平面研磨装置に対し、できるだけ単純化した機構を採用して大型化させずに廉価にでき、高精度の片面平面研磨ができる平面研磨装置及び研磨方法を提供する。
【解決手段】 平面研磨装置１０の研磨定盤１１，２０は、駆動軸１８，２８の端部に、フローティング機構１４，２３を介して取付け、かつフローティング機構近傍の駆動軸１８，２３には、研磨定盤の研磨面が支持台の表面に水平に固定されるようフローティング機構１４，２３を固定し、フローティング機構１４，２３の固定を解除して研磨定盤の研磨面がワーク表面に沿って動くことを可能とする固定治具１６，２５を設ける。また、研磨定盤により研磨開始前にワーク表面のうねりを事前に測定し、その測定したうねりに基づいて研磨量を算定し、続いてワーク各部の研磨量に適合する複数の研磨パターンを組合わせて平面研磨する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、矩形ガラス板からなるワークの片面を精度よく研磨する平面研磨装置及び研磨方法に関するものである。

近年、液晶用ガラス基板、カラーフィルターガラス基板あるいはフォトマスク用ガラス基板等あらゆるガラス系基板の大型大寸法化の方向が加速されている。これと同時に、これら超大型寸法ガラス板の研磨加工を効率よく達成する加工機の要求が急速に高まってきつつある。

従来の研磨加工機は、マイクロチップやハードディスク基板を高精度に平面研磨するのに適した研磨機として提供されているものをスケールアップしたものである。例えば、ワークの片面ずつを研磨するオスカー方式やラップマスター方式が知られている。ホップマン方式では、遊星キャリアテーブルでワークを挟んで両面を同時に研磨する等の各種方式の機構が知られている。

しかし、小型小寸法に適した研磨方式を大型大寸法に拡大転用した場合には、装置全体が極めて大きくなり、機械製造元からユーザへの搬入、あるいはユーザ先での据付場所等についても大きな制約を伴う不便があった。

また、製造する際の機械精度達成においても、小型小寸法対応の研磨機において容易に達成できても、大型大寸法対応の超大型加工機では、精度を出すことすらままならなくなる傾向にある。さらに、精度をユーザで維持管理することも大きな負担となりつつある。

一使用例として、従来からあるオスカー式の片面平面研磨機の概要を説明する。上定盤に研磨されるワークを保持させ、この上定盤を下定盤に対しエアシリンダで下降加圧し、この状態で下定盤を回転駆動させ、同時に上定盤へは揺動を与える。結果として上定盤は下定盤の回転に従いある速度差をもって供回りを行う。上定盤と下定盤の位置関係により供回り状態が変化し、この下定盤とワークの相対速度差と加圧力により片面平面研磨が効率良く行われる機構となっている。なお、オスカー式研磨機の構成に関しては、例えば、特開２００４−１６７６３４号公報（特許文献１）に開示されている。

ワーク保持側である上定盤は、フローティングされており、下定盤に効率よく馴染む方式が採用されている。ワーク寸法と下定盤の寸法関係にもよるが、ワークの平面精度は、下定盤の面精度に大きく影響を受けるのが一般的である。

また、下定盤と上定盤の位置関係、すなわち揺動半径位置及び揺動角度により研磨の要因である相対速度差、研磨速度が変わり、研磨量が変わることが知られている。結果として揺動半径及び揺動角度の設定によりワーク平面は凸状にも凹状にも、また平面にも任意形状に成形加工される。

このオスカー方式の片面平面研磨方式では、上下の定盤が供回りし、上定盤はさらに揺動機構を備えた機構あり、上下定盤共円形形状をしているのが普通である。一般的に矩形形状であるワークを考えると、ワークに対し保持する上定盤は、矩形対角線以上の径を必要としワークに比較し大きくなる。当然面を面成形する下定盤は、上定盤以上に大きくなる。

さらに上定盤は、下定盤径以上に揺動するため機械寸法として、加工されるワーク寸法に対しさらに大きくなることになる。

また、ワークが大きくなるに従い、上下定盤も当然大きくなる。大きくなることによって研磨量を決定する相対速度差、研磨速度が揺動位置で大きく変化することになる。すなわち上定盤と下定盤の相対速度差は定盤位置、その半径位置に比例した周速度の違いにより影響を受けるためワーク中心部と周辺部では研磨量に大きな違いが出やすくなる欠点を有している。

この欠点を回避するため、周速度差を小さくする方法として下定盤をさらに大きくする方法も考えられるが定盤直径が大きくなりすぎ実際的ではなく定盤製造も極めて困難になる。

実際的な方法として、揺動角度を大きくしワーク中央部が下定盤端近くまで来るように設定するが、フローティング機構を介しての加圧力制御は、オーバーハング量による従属変数にする必要が生じる。これは研磨量が研磨速度と研磨圧力に影響されることによる。もし制御なしで、ある一定加圧力を掛け揺動させた場合、オーバーハング量によってワークに働く単位面積当たりの加圧力変わり、実際の研磨量が大きくなる。また、下定盤端部での加圧は、ワークの加圧、単位面積当たりの均等圧を精密に維持することが非常に困難になる。

その他の平面研磨機にしても、両面研磨を行うには、ワークを上定盤と下定盤の間に挟み、さらにワークを自転と共に公転させる必要から、オスカー方式以上の機械占有面積を必要とし、ワーク寸法が大きくなれば、研磨機の占有面積は飛躍的に大きくなる傾向を示している。
特開２００４−１６７６３４号公報（第２〜７ページ、図１〜２）

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、ワークの大型大寸法化に応じて巨大複雑化する平面研磨装置に対し、できるだけ単純化した機構を採用して大型化させずに廉価にでき、高精度の片面平面研磨を可能とする平面研磨装置及び研磨方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明にあっては、支持台の表面に水平に保持されたワーク表面を、下面に研磨パッドが貼り付けられた研磨定盤により平面研磨する平面研磨装置において、前記研磨定盤は、回転力及び押圧力が加えられつつ移動する駆動軸の端部に、フローティング機構を介して取付けられ、かつ前記フローティング機構近傍の駆動軸には、前記研磨定盤の研磨面が前記支持台の表面に水平に固定されるよう前記フローティング機構を固定するとともに、該フローティング機構の固定を解除して前記研磨定盤の研磨面が前記ワーク表面に沿って動くことを可能とする固定治具を設けたことを特徴とするものである。ワークの大型大寸法化に応じて巨大複雑化する平面研磨装置に対し、できるだけ単純化した機構を採用して大型化させずに廉価にでき、高精度の片面平面研磨ができる。

請求項２に記載の発明にあっては、前記研磨定盤は、異なる２つのＺ軸に沿ってそれぞれ設けられた第１の大型の研磨定盤及び第２の小型の研磨定盤を有することを特徴とするものである。異なる２つのＺ軸に沿ってそれぞれ第１の大型の研磨定盤及び第２の小型の研磨定盤が設けられる構造により、ワークの研磨場所に適した定盤を使用することができる。

請求項３に記載の発明にあっては、前記研磨定盤は、同一のＺ軸に沿ってそれぞれ設けられた第１の大型の研磨定盤及び第２の小型の研磨定盤を有することを特徴とするものである。同一のＺ軸に沿ってそれぞれ第１の大型の研磨定盤及び第２の小型の研磨定盤が設けられる構造より小型化が容易になり、少ないスペースに設置することができる。

請求項４に記載の発明にあっては、支持台の表面に水平に保持されたワーク表面を、下面に研磨パッドが貼り付けられた研磨定盤により平面研磨する研磨方法において、前記研磨定盤により研磨開始前に前記ワーク表面のうねりを事前に測定し、その測定したうねりに基づいて研磨量を算定し、続いて前記ワーク各部の研磨量に適合する複数の研磨パターンを組合わせて平面研磨することを特徴とするものである。大型ワーク表面の全領域を精度よく平面研磨を行うことができる。

支持台の表面に水平に保持されたワーク表面を、下面に研磨パッドが貼り付けられた研磨定盤により平面研磨する平面研磨装置において、研磨定盤は、回転力及び押圧力が加えられつつ移動する駆動軸の端部に、フローティング機構を介して取付けられ、かつフローティング機構近傍の駆動軸には、研磨定盤の研磨面が支持台の表面に水平に固定されるようフローティング機構を固定するとともに、フローティング機構の固定を解除して研磨定盤の研磨面がワーク表面に沿って動くことを可能とする固定治具を設けたことで、ワークの大型大寸法化に応じて巨大複雑化する平面研磨装置に対し、できるだけ単純化した機構を採用して大型化させずに廉価にでき、高精度の片面平面研磨ができる。

支持台の表面に水平に保持されたワーク表面を、下面に研磨パッドが貼り付けられた研磨定盤により平面研磨する研磨方法において、研磨定盤により研磨開始前に前記ワーク表面のうねりを事前に測定し、その測定したうねりに基づいて研磨量を算定し、続いてワーク各部の研磨量に適合する複数の研磨パターンを組合わせて平面研磨することで、大型ワーク表面の全領域を精度よく平面研磨を行うことができる。

以下、本発明を図示の一実施形態により具体的に説明する。図１〜図３は本発明第１実施形態の平面研磨装置を説明する図であり、図１は平面研磨装置の平面図、図２は平面研磨装置の正面図、図３は研磨定盤を説明する拡大断面図である。

本実施形態の平面研磨装置１０は、１つの大型の矩形ガラス板からなるワーク１の片面を、異なる２つのＺ軸に沿ってそれぞれ設けられた第１の大型の研磨定盤１１及び第２の小型の研磨定盤２０により平面研磨する装置であり、ワーク１を水平に保持する支持台３１と、第１の研磨定盤１１及び第２の研磨定盤２０をＹ軸方向へ駆動するＹ軸駆動部３３と、第１の研磨定盤１１及び第２の研磨定盤２０をＸ軸方向へ駆動させるＸ軸駆動部４０と、第１の研磨定盤１１及び第２の研磨定盤２０をそれぞれ独立に駆動させるとともに回転させるＺ軸駆動部５０等との部分から構成されている。

第１の大型の研磨定盤１１は、平面研磨装置１０の第１Ｚ軸に設けられる駆動軸１８の下端部に取り付けられるものであり、定盤本体１２と、この定盤本体１２の下面に貼り付けられた研磨パッド１３と、定盤本体１２の上部に設けられたフローティング機構１４と、駆動ピン１５と、固定治具１６等とから構成されている。

定盤本体１２は、図３に示すように、直径Ｄの平坦な円盤状に形成され、外周部は、ワーク１から受ける圧力により逃げが発生するよう薄肉部１２ａに形成され、中心部には孔１２ｂが形成されている。定盤本体１２の薄肉部１２ａは、例えば、２／３Ｄの内径部分から外周部までに形成されている。駆動軸１８には、図示しない孔を通して研磨用のセリウム溶液が孔１２ｂに供給され、その溶液がワーク１と研磨パッド１３との間に供給されるようになっている。フローティング機構１４は、駆動軸１８の下端部において押圧力及び回転力を受けるとともに、ワーク１表面に合わせて回動する機構であり、定盤本体１２の中央上部にボルト１７により取付けられている。駆動ピン１５は、駆動軸１８の下部側に両端が水平に突出されるよう取付けられ、その突出された部分がフローティング機構１４の上端部側に形成された溝部に係入されている。固定治具１６は、フローティング機構１４の上部側の駆動軸１８に上下位置が移動可能に取付けられている。すなわち、固定治具１６を下方に移動させてフローティング機構１４の上部に当接させることで、定盤本体１２を水平に固定させ、固定治具１６を上方に移動させてフローティング機構１４の上部から離すことで、定盤本体１２をワーク１表面に合わせて回動できるようになっている。

第２の小型の研磨定盤２０は、同様に平面研磨装置１０の第２Ｚ軸に設けられる駆動軸２８の下端部に取り付けられるものであり、第１の研磨定盤１１と大きさが異なり、同様の構造からなる定盤本体２１と、この定盤本体２１の下面に貼り付けられた研磨パッド２２と、定盤本体２１の上部に設けられたフローティング機構２３と、駆動ピン２４と、固定治具２５等とから構成されている。それぞれの部分については、第１の研磨定盤１１と同様であるため、詳細の説明を省略する。

支持台３１は、上面の平面精度が優れた矩形箱型に形成されたテーブルが使用され、そのテーブル上面の大きさはワーク１の大きさよりやや大きい寸法のものが使用される。この支持台３１の上面には、ワーク保持用のゴムシート３２が貼り付けられる。研磨するときには、ゴムシート３２の上面にワーク１を載せて固定される。

Ｙ軸駆動部３３は、一対のＹ軸用支持台３４と、これらＹ軸用支持台３４にそれぞれ設けられた一対のガイドレール３５，３６と、それぞれのＹ軸用支持台３４に設けられたＹ軸駆動モータ３７と、このＹ軸駆動モータ３７にそれぞれ駆動されるボールネジ３８等とから構成されている。

Ｘ軸駆動部４０は、移動用支持台４１と、この移動用支持台４１にＸ軸方向に沿って設けられた一対のガイドレール４２，４３と、移動用支持台４１の一方の端部側に設けられたＸ軸駆動モータ４４と、このＸ軸駆動モータ４４に駆動されるボールネジ４５と、このボールネジ４５の駆動とともにＸ軸方向へ移動するベース板４６等とから構成されている。

Ｚ軸駆動部５０は、ベース板４６の第１Ｚ軸方向に設けられる、第１Ｚ軸駆動部５１及び第２Ｚ軸駆動部５２とから構成されている。第１Ｚ軸駆動部５１は、ハウジング５３と、エアシリンダ５４と、回転駆動モータ５５と、駆動力を伝達するプーリ５６，５７と、プーリ５６，５７間に掛けられているタイミングベルト５８等とから構成され、エアシリンダ５４により押圧力が加えられるとともに、回転駆動モータ５５により回転力が加えられる駆動軸１８が、ハウジング５３内において軸受機構により支持され、その下端部側に研磨定盤１１が取り付けられている。第２Ｚ軸駆動部５２は、ハウジング５９と、エアシリンダ６０と、回転駆動モータ６１と、駆動力を伝達するプーリ６２，６３と、プーリ６２，６３間に掛けられているタイミングベルト６４等とから構成され、エアシリンダ６０により押圧力が加えられるとともに、回転駆動モータ６１により回転力が加えられる駆動軸２８が、ハウジング５９内において軸受機構により支持され、その下端部側に研磨定盤２０が取り付けられている。

ベース板４６のハウジング５３近傍には、レーザ測長器６５がブラケット６６を介し取り付けられている。このレーザ測長器６５は、ワーク１が支持台３１に固定された後、レーザ測長器６５からワーク１表面までの距離をミクロン単位で測定するものである。この距離変化は、ワーク１の表面のうねりとして最終的に算出される。

このレーザ測長器６５は、精密機器であるため研磨加工をしている直ぐそばに固定取付されただけではセリウム研磨液等が付着し、その性能劣化を見るため、ここには図示していない保護カバーによって研磨作業中には保護されることになる。通常は、研磨作業終了後、ワーク１の表面を掃除清浄し、再度レーザ測長器６５で測定することにより表面うねり状態を知ることができる。このうねりを比較することによって所定の研磨が達成されたかどうか正確に把握することができる。

上記構成の平面研磨装置１０は、支持台３１の上にゴムシート３２を敷いて矩形状に形成された１つの大型のワーク１が配置され、そのワーク１の上部において、異なる２つのＺ軸に沿ってそれぞれ設けられた第１の大型の研磨定盤１１あるいは第２の小型の研磨定盤２０が、それぞれ第１Ｚ軸駆動部５１あるいは第２Ｚ軸駆動部５２により、それぞれ押圧力及び回転力が加えられ、その状態においてＹ軸駆動部３３及びＸ軸駆動部４０により、ワーク１の上面をＹ軸及びＸ軸に沿って移動されるようになっている。したがって、本実施形態の平面研磨装置１０により、支持台３１上面に敷いたゴムシート３２上に設置された矩形大型ワーク１の上面を、その矩形大型ワーク１に対して、第１の大型の研磨定盤１１あるいは第２の小型の研磨定盤２０のいずれかを使用することにより研磨したい領域のみの研磨も可能となり、また全域の研磨も可能となる。

上記の平面研磨装置１０は、第１の大型の研磨定盤１１及び第２の小型の研磨定盤２０を備えていることで、以下に説明する利点がある。

すなわち、大型ワーク１に対し、研磨定盤がある一定の大きさのみ１つで構成されている場合には、その研磨量を一定とすることは非常に難しいことがすぐ分かる。なぜなら、ワーク１中央部は、あらゆる方向からの研磨が可能であるが、矩形の辺周辺部を考えると、研磨をするためのアプローチ方向は１８０°となり、コーナ部は更に狭く、９０°となる。これは矩形ワーク１の外側からの研磨ができないためであり、必ずワーク１面上に研磨定盤が乗っかっている必要性からくるものである。従って、オーバーハング量を研磨定盤の半分、最大としたときで実際はオーバーハング量を定盤径の１／３以下程度しなければならないため、もっと狭い領域からの研磨となる。

従って、矩形ワーク１をワーク寸法より小さな小型の研磨定盤で研磨する場合には、必然的にワーク１中央部と比較し外周部の研磨量は劣り、また、その四隅はさらに悪くなるのが普通である。この不都合を解決するためには、研磨定盤をワーク１以上に大きくするか、研磨定盤を小さくして不都合範囲を小さくすることが考えられる。大型ワーク１以上に大きい大型の研磨定盤を採用することは、機械の大型化の問題点が生じるため、小型の研磨定盤が採用されることになる。しかし、小型の研磨定盤でワーク１全面を研磨することは、不合理なことであるため、研磨定盤を角や辺近傍では小型の研磨定盤を選択することが考えられる。本実施形態の平面研磨装置１０では、大型ワーク１の片面を、異なる２つのＺ軸に沿ってそれぞれ設けられた第１の大型の研磨定盤１１及び第２の小型の研磨定盤２０を選択的に使用して平面研磨することで、上記の不都合を解決することができる。

また、予めワークに傷等が発生し既知である場合には、傷部を無視し、全面を研磨しなければならないことも又不合理性がある。従って、このような場合、本実施形態の平面研磨装置１０で、傷部は小型の研磨定盤２０で主に研磨し、研磨痕をぼかす要領で大型の研磨定盤１１を使うことができるようになる。

図４〜図７は本発明２実施形態の平面研磨装置を説明する図であり、図４は平面研磨装置の平面図、図５は平面研磨装置の正面図、図６は研磨定盤を説明する拡大断面図、図７はＡ−Ａ線断面図である。なお、第１実施形態に対応する部分及び部材は同一の符号を記し詳細の説明を省略する。

本実施形態の平面研磨装置１００は、１つの大型の矩形ガラス板からなるワーク１の片面を、同一のＺ軸に沿ってそれぞれ設けられた第１の大型の研磨定盤７０及び第２の小型の研磨定盤８０により平面研磨する装置である。ワーク１を水平に保持する支持台３１、第１の大型の研磨定盤７０及び第２の小型の研磨定盤８０を駆動するＹ軸駆動部３３及びＸ軸駆動部４０は、第１実施形態と同様である。従って、第１の大型の研磨定盤７０及び第２の小型の研磨定盤８０と、Ｚ軸駆動部の構成について具体的に説明する。

第１の大型の研磨定盤７０は、Ｚ軸に設けられるパイプ状に形成された駆動軸６９の下端部に取り付けられるものであり、定盤本体７１と、この定盤本体７１の下面に貼り付けられた研磨パッド７２と、定盤本体７１の上部に設けられたリング７３、ピン７４、リング７５、ピン７６のリンク連結により実現するフローティング機構と、固定治具７７等とから構成されている。

定盤本体７１は、第１実施形態と同様に、直径Ｄの平坦な円盤状に形成され、外周部は、ワーク１から受ける圧力により逃げが発生するよう薄肉部７１ａに形成され、中心部には孔７１ｂが形成されている。リング７３は、定盤本体７１の中央上部に取付けられている。このリング７３は、２つのピン７４を介して他のリング７５に回動可能に連結され、さらに、このリング７５が他の２つのピン７６により駆動軸６９に回動可能に連結されてフレキシブルジョイント機構によりフローティング機構が構成されている。固定治具７７は、フローティング機構の上部側の駆動軸６９に上下位置が移動可能に取付けられている。すなわち、固定治具７７を下方に移動させてフローティング機構のリング７３上部に当接させることで、定盤本体７１を水平に固定させ、固定治具７７を上方に移動させてリング７３の上部から離すことで、定盤本体７１をワーク１表面に合わせて回動できるようになっている。

第２の小型の研磨定盤８０は、第１の大型の研磨定盤７０と同一のＺ軸方向の中心軸を有するパイプ状に形成された駆動軸６９内に設けられた駆動軸７８の下端部に取り付けられるものであり、第１の研磨定盤７０の孔７１ｂに入る大きさに形成された下面に研磨パッドを貼り付けた定盤本体８１と、フローティング機構８２と、駆動ピン８３と、固定治具８４等とを備える点に関しては、第１実施形態の第２の小型の研磨定盤２０と同様である。

まず、Ｚ軸駆動部は、ボールネジ４５の駆動とともにＸ軸方向へ移動するベース板６７に設けられた、第１の大型の研磨定盤７０を駆動する第１Ｚ軸駆動部８５、及び第２の小型の研磨定盤８０を駆動する第２Ｚ軸駆動部９２等とから構成されている。

第１Ｚ軸駆動部８５は、回転駆動モータ８６と、この駆動力を伝達するプーリ８７，８８と、プーリ８７，８８間に掛けられているタイミングベルト８９と、エアシリンダ９０と、このエアシリンダ９０の押圧力を駆動軸６９へ伝達する駆動部９１等とから構成されている。このエアシリンダ９０の押圧力及び回転駆動モータ８６の回転力が、ベース板６７に設けられたハウジング６８の軸受け機構を介して、駆動軸６９から第１の大型の研磨定盤７０へ伝達されるようになっている。

第２Ｚ軸駆動部９２は、回転駆動モータ９３と、この駆動力を伝達するプーリ９４，９５と、プーリ９４，９５間に掛けられているタイミングベルト９６と、エアシリンダ９７等とから構成されている。このエアシリンダ９７の押圧力及び回転駆動モータ９３の回転力が、ベース板６７に設けられたハウジング６８の軸受け機構を介して、駆動軸７８から第２の小型の研磨定盤８０へ伝達されるようになっている。

上記構成の平面研磨装置１００は、第１実施形態の平面研磨装置１０と同様に、第１の大型の研磨定盤７０及び第２の小型の研磨定盤８０を備えていることで、大型ワーク１の片面を、それぞれ設けられた第１の大型の研磨定盤７０及び第２の小型の研磨定盤８０を選択的に使用して平面研磨することで、第１実施形態の平面研磨装置１０と同様の不都合を解決することができる。さらに、この本実施形態においては、同軸に大型及び小型の研磨定盤７０及び８０を設けた構成を有するため、第１実施形態のような、異なる２つのＺ軸に沿ってそれぞれ第１の大型の研磨定盤１１及び第２の小型の研磨定盤２０が設けられる構造より小型化が容易になり、少ないスペースに設置することができる。

次に、上記のような平面研磨装置１０，１００を使用した大型ワーク１の研磨方法について説明する。図８及び図９は研磨パターンによる研磨量を説明する図である。

まず、研磨開始前の大型ワーク１については、一般的に表面うねりが生じているため、レーザ測長器６５で表面うねり状態を事前に測定し、その凹凸に従い研磨量を算定し、続いてワーク１各部の研磨量に適合する研磨パターンの組合せを行うことにより研磨を実行する。

まず、平面研磨装置による研磨パターンの組合せ選定において、大型ワーク１上面で、任意の動作が可能であるが、どの種の研磨パターンが良いかは不明である。従って、前もって複数の種類の異なる研磨パターン１，２，３，・・・ｎにおいて、ワーク１各部における研磨量は、いくらであるを知っておく必要がある。

次に、研磨パターンによりワーク１各部の研磨量の違いが分かれば、そして目的とする各部の研磨量が推定されれば、各研磨パターンの研磨量と目的とする研磨量の相関を取れば、相関の高い研磨パターンの組合せ、例えば、研磨パターン１，３，６，８等により使用研磨パターンが選択される。

次に、相関により研磨パターンの組合せが決まれば、各パターンの繰り返し回数を決める必要があるが、この決定には重回帰を使用すると係数として容易に決定できる。

研磨パターンによる、研磨量の違いについて具体例を示す。研磨条件として、研磨定盤は、外径３００ｍｍ、内径１００ｍｍ、この定盤に研磨パッドとして硬質パッドを貼り付け、研磨材としてセリウムを使用した。研磨定盤の回転数を２５０ｒｐｍ、研磨圧２００ｇ／ｃｍ２とした。ワークサイズは、５２０×８００×５ｔであった。

まず、研磨パターン例として、ｘ，ｙ平面、すなわちワーク１面上で「のノ字」を連続的につなぎ繰り返すパターンを研磨パターン１とし、この場合の研磨量を図８に示す。平均研磨量は、０．００８５ｍｍで最大研磨量は、０．０１６４ｍｍ、最小研磨量は、０．００１９ｍｍとなった。この研磨パターンの特徴は、ワーク縦方向の中央部の研磨量が大きいことを示している。

次に、研磨パターン２として、外周部を重点的に研磨するパターン例を図９に示す。平均研磨量は、０．００７３ｍｍ、最大研磨量は、０．０１３４ｍｍ、最小研磨量は、０．０００８ｍｍで、縦方向四隅部の研磨量が大きいことを示している。

以上の研磨量は、それぞれ同じパターンを２０回、４０回繰り返した結果の研磨量であるため、１パターン１回の研磨量は、２０分の１、４０分の１となる。この２パターンの組合せによってもそれぞれの回数、パターン１を５回、パターン２を１０回の組合せと、パターン１を１０回、パターン２を５回と同じトータル回数研磨でも、研磨量の違いがあることは容易に判断される。

パターン数が多くなり目的とする研磨量を達成するための組合せが多くなると、その最適化は非常に難しくなる。ここで、目的とする研磨量に対しそれぞれのパターンとの相関をとり、相関の高いパターンの組合せを更に重回帰させ、研磨パターンを選択することが合理的に選択される。

この選択を容易に更に最適にするには、研磨パターン、すなわち研磨量の違うパターンをできるだけ多く持つ必要がある。そのためには、実研磨量に大きな影響のある研磨定盤寸法も多種持つことが有利となる。しかし研磨定盤を単体で持つ研磨装置では、パターンの変更のたびに研磨定盤を取り替える必要が生じる。

また、この場合、研磨量以外に研磨表面を考えると、同じ研磨パターンを続けて行うと、面粗さ的に不都合が生じることは容易に想像される。従って同じ研磨パターンを２回行うにしてもその間に違う研磨パターンを挿入することが好ましい。

このようになると、研磨定盤をパターン変更と共に絶えず取り替える必要が生じ、生産性を阻害することになる。

これら２つの問題の解決策として、同一機械内に大小寸法の違う研磨定盤を予め備えた研磨装置が好ましい。

以上説明したように、本発明の研磨方法では、研磨開始前の大型ワーク１については、レーザ測長器６５等により表面うねり状態を事前に測定し、その凹凸に従い研磨量を算定し、続いてワーク１各部の研磨量に適合する研磨パターンの組合せを行うことにより、大型ワーク１表面の全領域を精度よく平面研磨を行うことができる。

矩形ガラス板からなるワークの片面を精度よく研磨する平面研磨装置及び研磨方法に使用することができる。

本発明第１実施形態の平面研磨装置を説明する正面図である。 本発明第１実施形態の平面研磨装置を説明する平面図である。 本発明第１実施形態の研磨定盤を説明する拡大断面図である。 本発明第２実施形態の平面研磨装置を説明する正面図である。 本発明第２実施形態の平面研磨装置を説明する平面図である。 本発明第２実施形態の研磨定盤を説明する拡大断面図である。 図６のＡ−Ａ線断面図である。 第１の研磨パターンによる研磨量状態を説明する図である。 第２の研磨パターンによる研磨量状態を説明する図である

符号の説明

１ ワーク
１０ 平面研磨装置
１１ 第１の大型の研磨定盤
１２ 定盤本体
１３ 研磨パッド
１４ フローティング機構
１５ 駆動ピン
１６ 固定治具
１８ 駆動軸
２０ 第２の小型の研磨定盤
２１ 定盤本体
２２ 研磨パッド
２３ フローティング機構
２４ 駆動ピン
２５ 固定治具
３１ 支持台
３３ Ｙ軸駆動部
４０ Ｘ軸駆動部
５０ Ｚ軸駆動部
６９ 駆動軸
７０ 第１の大型の研磨定盤
７１ 定盤本体
７２ 研磨パッド
７３，７５ リング
７４，７６ ピン
７７ 固定治具
７８ 駆動軸
８０ 第２の小型の研磨定盤
８１ 定盤本体
８２ フローティング機構
８３ 駆動ピン
８４ 固定治具
８５ 第１Ｚ軸駆動部
９２ 第２Ｚ軸駆動部

Claims (4)

1. 支持台の表面に水平に保持されたワーク表面を、下面に研磨パッドが貼り付けられた研磨定盤により平面研磨する平面研磨装置において、
   前記研磨定盤は、回転力及び押圧力が加えられつつ移動する駆動軸の端部に、フローティング機構を介して取付けられ、かつ前記フローティング機構近傍の駆動軸には、前記研磨定盤の研磨面が前記支持台の表面に水平に固定されるよう前記フローティング機構を固定するとともに、該フローティング機構の固定を解除して前記研磨定盤の研磨面が前記ワーク表面に沿って動くことを可能とする固定治具を設けたことを特徴とする平面研磨装置。
2. 前記研磨定盤は、異なる２つのＺ軸に沿ってそれぞれ設けられた第１の大型の研磨定盤及び第２の小型の研磨定盤を有することを特徴とする請求項１記載の平面研磨装置。
3. 前記研磨定盤は、同一のＺ軸に沿ってそれぞれ設けられた第１の大型の研磨定盤及び第２の小型の研磨定盤を有することを特徴とする請求項１記載の平面研磨装置。
4. 支持台の表面に水平に保持されたワーク表面を、下面に研磨パッドが貼り付けられた研磨定盤により平面研磨する研磨方法において、
   前記研磨定盤により研磨開始前に前記ワーク表面のうねりを事前に測定し、その測定したうねりに基づいて研磨量を算定し、続いて前記ワーク各部の研磨量に適合する複数の研磨パターンを組合わせて平面研磨することを特徴とする研磨方法。

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