JP2007268617A - 研磨装置および研磨方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 優れた研磨効率を有する研磨装置を提供する。
【解決手段】 研磨装置１０は、研磨面１２ａを有する研磨ローラ１２を備えている。長尺シート状のワーク１１は、送りローラ１４、巻き取りローラ１５およびガイドローラ１６、１７によって搬送される。これらのガイドローラは、研磨ローラの両側でワークの一方の主面１１ａを支持する。これにより、ワークの他方の主面１１ｂは、研磨面１２ａに面接触する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、長尺シート状のワーク（被加工物）を研磨する装置および方法に関する。

下記の特許文献１〜３には、ワークの下面をバックアップロールで支えながら、ワークの上面をバフ研磨ローラで研磨する研磨装置が開示されている。
特開平６−９１５１５号公報 特開平６−１２６６１１号公報 特開２００３−２６６２９７号公報

これらの研磨装置は、研磨ローラとバックアップロールとで板状のワークを上下から挟み付けながら研磨ローラを回転させることにより研磨を行う。円筒状の研磨面と板状のワークとは線で接触する。研磨ローラが回転すると、その線上においてワークが研磨されることになる。

しかしながら、ワークと線接触する研磨ローラでは、高い研磨効率を得ることは難しい。研磨効率を高めるために、複数の研磨ローラをワークの搬送経路に沿って配置することも考えられるが、研磨装置が大型化するうえ、各研磨ローラの回転速度を均一に制御しないとワークに歪み（しわ、よれ）が生じてしまう。

そこで、本発明は、優れた研磨効率を有する研磨装置および研磨方法を提供することを課題とする。

本発明の一つの側面は、研磨装置に関する。この研磨装置は、長尺シート状のワークを搬送する搬送手段と、研磨面を有する研磨ローラとを備えている。搬送手段は、ワークを研磨面に面接触するように支持するガイド手段を含んでいる。

ガイド手段によってワークと研磨ローラの研磨面とが面接触させられるので、ワークと研磨面が線接触する従来技術に比べて、ワークを効率良く研磨することができる。

ガイド手段は、研磨ローラの両側でワークの一方の主面を支持する一対のガイドローラを含んでいてもよい。これら一対のガイドローラは、ワークの他方の主面を研磨面に面接触させてもよい。

これらのガイドローラによってワークが研磨ローラの両側で支持されるため、バックアップロールを用いて研磨ローラとの間にワークを狭み付けながらワークを研磨する必要はない。したがって、バックアップロールの表面の凹凸に起因する研磨むらが生じることもない。

搬送手段は、ワークにバックテンションを加えながらワークを搬送してもよい。上述した一対のガイドローラは、ワークを研磨面に向けて押圧するように付勢されていてもよい。

バックテンションを加えることで、ワークを研磨面に密着させて均一に研磨することが容易になる。

搬送手段は、ワークを研磨ローラに向けて送り出す送りローラと、研磨ローラによって研磨されたワークを巻き取る巻き取りローラとを更に含んでいてもよい。

ワークの搬送に伴って、研磨されたワークが順次に巻き取られるので、長尺シート状のワークをその全長にわたって円滑に研磨することができる。

本発明の別の側面は、研磨面を有する研磨ローラを用いて長尺シート状のワークを研磨する方法に関する。この研磨方法は、ワークを搬送すると共に、ワークを研磨面に面接触させながら研磨ローラを回転させてワークを研磨する。

ワークと研磨ローラの研磨面とを面接触させるので、ワークと研磨面が線接触する従来技術に比べて、ワークを効率良く研磨することができる。

この研磨方法は、研磨ローラの両側でワークの一方の主面を支持することにより、ワークの他方の主面を研磨面に面接触させてもよい。

研磨ローラの両側でワークを支持することにより、バックアップロールを用いて研磨ローラとの間にワークを狭み付けながらワークを研磨する必要はなくなる。したがって、バックアップロールの表面の凹凸に起因する研磨むらが生じることもない。

この研磨方法は、ワークにバックテンションを加え、かつワークを研磨面に向けて押圧しながらワークを搬送してもよい。

バックテンションを加えることで、ワークを研磨面に密着させて均一に研磨することが容易になる。

本発明の研磨装置および研磨方法は、ワークを研磨面に面接触させるので、優れた研磨効率を有している。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１および図２は、本実施形態に係る研磨装置１０を示す概略側面図および概略平面図である。研磨装置１０は、研磨ローラ１２を用いて長尺シート状のワーク１１を研磨する。ワーク１１は、例えば電子部品の製造に使用される金属箔である。

研磨ローラ１２は、円筒状の研磨面１２ａを有する研磨ロール１２ｂと、その研磨ロール１２ｂの中心孔に通された円柱状の回転軸１２ｃを有している。図２に示されるように、回転軸１２ｃには研磨用モータ２０が接続されており、この研磨用モータ２０が駆動すると、研磨ローラ１２が回転軸１２ｃを中心として回転する。なお、図１では、研磨用モータ２０の図示が省略されている。

研磨ロール１２ｂは、例えば、砥石ロールやバフロールである。研磨ロール１２ｂとしてバフロールを使用する場合は、酸性またはアルカリ性の水溶液にアルミナなどの遊離砥粒を分散させたスラリー（顕濁液）を研磨面１２ａに供給することで、ワーク１１の化学機械研磨（ＣＭＰ）が可能になる。

ワーク１１は、送りローラ１４、巻き取りローラ１５、ならびにガイドローラ１６および１７を含む搬送機構によって搬送される。送りローラ１４は、ワーク１１を研磨ローラ１２に向けて送り出し、巻き取りローラ１５は、研磨ローラ１２によって研磨されたワーク１１を巻き取る。これらのローラ１４、１５は、それぞれ円柱状の回転軸１４ａ、１５ａを有している。これらの回転軸１４ａ、１５ａは、研磨ローラ１２の回転軸１２ｃと平行に延びている。

図２に示されるように、回転軸１５ａには巻き取りモータ１８が接続されている。なお、図１では、巻き取りモータ１８の図示が省略されている。巻き取りモータ１８が駆動することにより巻き取りローラ１５が回転し、ワーク１１を巻き取る。これに伴い、送りローラ１４が回転軸１４ａを中心として回転し、ワーク１１を送り出す。こうして、送りローラ１４と巻き取りローラ１５の間で、ワーク１１がその長手方向に沿って搬送される。

図２に示されるように、送りローラ１４の回転軸１４ａには、バックテンション用モータ１９が接続されている。なお、図１では、バックテンション用モータ１９の図示が省略されている。バックテンション用モータ１９が駆動すると、巻き取りローラ１５に加わるトルクと反対方向のトルクが送りローラ１４に加わる。これにより、ワーク１１にバックテンション、すなわち搬送方向と逆向きの張力が加わる。

巻き取りモータ１８、バックテンション用モータ１９および研磨用モータ２０は、これらのモータの回転速度を制御するモータ制御装置（図示せず）に接続されている。モータ制御装置を用いて巻き取りモータ１８の回転速度を調節することにより、ワーク１１の搬送速度を３０〜３５０ｍｍ／分の範囲で変更することができる。また、モータ制御装置を用いてバックテンション用モータ１９の回転速度を調節することにより、ワーク１１のバックテンションを１０〜５０Ｎの範囲で変更することができる。更に、モータ制御装置を用いて研磨用モータ２０の回転速度を調節することにより、研磨ローラ１２の回転速度を２００〜８００ｒｐｍの範囲で変更することができる。モータ制御装置は、研磨ローラ１２の回転方向を反転させることもできる。すなわち、研磨ローラ１２の回転方向は、ワーク１１の搬送方向と同方向にすることもできるし、反対方向にすることもできる。

なお、上述したローラ１２、１４および１５の各々は、図示しない支持部材によって支持されている。

送りローラ１４と研磨ローラ１２の間には第１のガイドローラ１６が設置され、研磨ローラ１２と巻き取りローラ１５の間には第２のガイドローラ１７が設置されている。これらのガイドローラ１６、１７は、それぞれ円柱状の回転軸１６ａ、１７ａを有している。これらの回転軸１６ａ、１７ａは、研磨ローラ１２の回転軸１２ｃと平行に延びている。ガイドローラ１６、１７は、ワーク１１の搬送に伴って回転軸１６ａ、１７ａを中心として回転し、ワーク１１を巻き取りローラ１５に向けて送り出す。

図１に示されるように、ガイドローラ１６、１７は、研磨ローラ１２の両側でワーク１１の一方の主面、すなわち下面１１ａを支持し、他方の主面、すなわち上面１１ｂを研磨ローラ１２の研磨面１２ａに面接触させる。研磨面１２ａのうちワーク１１と接触する領域１２ｄは、研磨面１２ａの母線と平行に延びる円弧面となる。

ガイドローラ１６、１７は、それらの回転軸１６ａ、１７ａに垂直で接触領域１２ｄから遠ざかる方向（図１では鉛直上向き）に付勢されている。付勢のための手段としては、エアシリンダーやバネなどが挙げられる。この付勢により、ワーク１１が研磨面１２ａの接触領域１２ｄに向けて押圧される。

図２に示されるように、ガイドローラ１６および１７には、移動機構２２が取り付けられている。なお、図１では、移動機構２２の図示が省略されている。移動機構２２は、ガイドローラ１６、１７を移動させて、接触領域１２ｄの面積を調節することができる。本実施形態では、接触領域１２ｄの円弧状の断面の角度θ（図１を参照）を２０度〜１８０度の範囲で変更することができる。

ワーク１１の上面１１ｂを研磨面１２ａに接触させた状態でワーク１１を搬送し、研磨ローラ１２を回転させると、上面１１ｂが研磨される。ワーク１１が研磨面１２ａに線ではなく面で接触するため、単一の研磨ローラ１２を用いてワーク１１を効率良く研磨することができる。

良好な研磨効率を得るためには、研磨面１２ａにおける接触領域１２ｄの円弧状断面の角度θが３０度以上であることが好ましい。また、ワーク１１の搬送を円滑に行うためには、角度θが１５０度以下であることが好ましい。

従来技術の研磨装置では、ワークがバックアップロールに押し付けられながら研磨されるため、バックアップロールの表面の凹凸が研磨に影響して研磨むらを生じやすく、したがって、ワークの平滑化が困難である。これに対し、本実施形態では、ガイドローラ１６、１７によってワーク１１が研磨ローラ１２の両側で支持されるため、バックアップロールを用いて研磨ローラとの間にワークを狭み付けながらワークを研磨する必要はない。このため、本実施形態の研磨装置１０は研磨むらを生じにくい。

また、バックテンションを加えながらワーク１１が搬送されるので、ワーク１１を均一な圧力で研磨面１２ａに密着させることができる。これにより、ワーク１１を均一に研磨することができる。

また、巻き取りローラ１５により、研磨されたワーク１１が順次に巻き取られるので、長尺シート状のワーク１１をその全長にわたって円滑に研磨することができる。

以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。

上記の実施形態では、研磨ローラの研磨面は、研磨面全体において同じ直径を有する円筒状であるが、他の形状であってもよい。例えば、研磨面は、研磨ローラの中央部における直径が研磨ローラの両端部における直径よりも大きな筒状であってもよく、研磨ローラの中央部における直径が研磨ローラの両端部における直径よりも小さな筒状であってもよい。更に、研磨面は、研磨ローラの回転軸に沿った一方の端部における直径が、他方の端部における直径よりも大きな筒状であってもよい。これらの研磨面は、研磨ローラの回転軸線に対して回転対称である。均一な直径を有する円筒状の研磨面は、ワークに加わるバックテンションがワークの搬送方向と垂直な方向に沿って均一な場合に適しており、ワークを均一に研磨することができる。一方、バックテンションがワークの搬送方向と垂直な方向に沿って不均一な場合でも、それに対応して不均一な直径を有する筒状の研磨面を使用することで、ワークを均一に研磨することができる。

実施形態に係る研磨装置を示す概略側面図である。 実施形態に係る研磨装置を示す概略平面図である。

符号の説明

１０…研磨装置、１２…研磨ローラ、１２ａ…研磨面、１４…送りローラ、１５…巻き取りローラ、１６、１７…ガイドローラ、１８…巻き取りモータ、１９…バックテンション用モータ、２０…研磨用モータ、２２…移動機構

Claims (7)

1. 長尺シート状のワークを搬送する搬送手段と、
   研磨面を有する研磨ローラと、
   を備える研磨装置であって、
   前記搬送手段は、前記ワークを前記研磨面に面接触するように支持するガイド手段を含んでいる、研磨装置。
2. 前記ガイド手段は、前記研磨ローラの両側で前記ワークの一方の主面を支持する一対のガイドローラを含んでおり、該一対のガイドローラは、前記ワークの他方の主面を前記研磨面に面接触させる、請求項１に記載の研磨装置。
3. 前記搬送手段は、前記ワークにバックテンションを加えながら前記ワークを搬送し、
   前記一対のガイドローラは、前記ワークを前記研磨面に向けて押圧するように付勢されている、
   請求項２に記載の研磨装置。
4. 前記搬送手段は、前記ワークを前記研磨ローラに向けて送り出す送りローラと、前記研磨ローラによって研磨された前記ワークを巻き取る巻き取りローラとを更に含んでいる、請求項１〜３のいずれかに記載の研磨装置。
5. 研磨面を有する研磨ローラを用いて長尺シート状のワークを研磨する方法であって、
   前記ワークを搬送すると共に、前記ワークを前記研磨面に面接触させながら前記研磨ローラを回転させて前記ワークを研磨する研磨方法。
6. 前記研磨ローラの両側で前記ワークの一方の主面を支持することにより、前記ワークの他方の主面を前記研磨面に面接触させる、請求項５に記載の研磨方法。
7. 前記ワークにバックテンションを加え、かつ前記ワークを前記研磨面に向けて押圧しながら前記ワークを搬送する、請求項５または６に記載の研磨方法。
   

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