JP2008213049A - 微小突起研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】液晶カラーフィルタ等の平板上に存在する微小突起物のみを効率よく研磨することができる微小突起研磨装置を提供する。
【解決手段】平板状ワークの微小突起部分に研磨テープＴを接触させて研磨する微小突起研磨装置２であって、微小突起部分に対向して接近離間可能に設けられた対物レンズ８と、この対物レンズ８を介して微小突起部分を拡大観察する光学手段７と、微小突起部分と対物レンズ８との間で、対物レンズ８の光軸Ｌと交差して研磨テープＴを走行するテープ移送機構２０と、対物レンズ８の光軸Ｌ上で、研磨テープＴを微小突起部分に接触させる押圧手段１８とを備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、液晶カラーフィルタの基板等の平板上の微小突起を研磨テープを用いて研磨除去する微小突起研磨装置に関するものである。

カラーフィルタ基板を製造する際に、カラーフィルタ基板の表面に数ミクロンの微小突起があると、液晶封入部分の厚みが均一にならず液晶表示の画質が低下する。
このため、カラーフィルタの微小突起異物はできる限り除去しなければならず、近年、カラーフィルタ基板に付着した異物を除去しカラーフィルタ基板を平滑にする装置が提供されている。

この装置は、カラーフィルタ基板を載せる載置台と、該載置台の上方に配置され、研磨テープを連続的に移送するテープ移送機構と、上下動可能に配置され、前記研磨テープの裏面を前記載置台の方向に押圧して、前記研磨テープを介して前記載置台に載せられた対象物に付着する異物を除去する研磨ヘッドと、異物を拡大して観察する光学系を具備している装置である。
この装置によれば、前記光学系を用いて異物を観察して研磨対象を選択した後、研磨テープを除研磨対象部に押圧し、研磨テープを連続的に移送して、この研磨テープの研磨作用により除去する。これによって、異物が存在する特定の部分のみを研磨してその他の部分には影響を与えず、精度の高い研磨をすることができる（例えば、特許文献１、２参照。）。

特開２００４−２５１６９３号公報 特開２００６−００７２９５号公報

しかし、上記のような構成の微小突起研磨装置には次のような問題があった。
即ち、欠陥部分を観察し、研磨対象を選択するための観察手段の中心（光軸）と研磨手段の中心とが機械的に離れているため、観察手段の光軸を微小突起部に合わせて、選択した微小突起部を観察した後、研磨手段の押圧手段の直下に移動させるときに、押圧手段の中心が微小突起部の位置にセットされず、押圧手段の中心と微小突起部の位置が一致しない状態（以下、「位置ズレ」という）で、微小突起部分以外の箇所を研磨してしまう場合があった。
さらに、研磨中において、上記位置ズレが生じているか否かを、知ることができず、研磨後に、観察手段の光軸を再度、微小突起部分に移動させてから、研磨後の微小突起部分を観察する必要があり、作業時間が短縮できないという問題があった。

そこで、本発明は、上記従来の問題に鑑み、押圧部の中心と観察手段の対物レンズ光軸を共通し、研磨時における位置ズレを解消することによって、微小突起の部分のみを効率よく研磨することができる微小突起研磨装置を提供することを目的としている。

本発明は、前記課題を解決するために、以下の点を特徴としている。
即ち、請求項１に係る微小突起研磨装置は、微小突起部分を対物レンズを介して観察する観察手段と、
前記微小突起部分と前記対物レンズとの間で、前記対物レンズの光軸と交差して前記研磨テープを走行するテープ移送手段と、前記対物レンズの光軸上で、前記研磨テープを前記微小突起部分に接触させる押圧手段と、を備えていることを特徴としている。

請求項２に係る微小突起研磨装置は、平板上の微小突起部分に研磨テープを接触させて研磨する微小突起研磨装置であって、前記微小突起部分を対物レンズを介して観察する観察手段と、前記微小突起部分と前記対物レンズとの間で、前記対物レンズの光軸と交差して前記研磨テープを走行するテープ移送手段と、前記対物レンズを、前記研磨テープを介して、前記突起欠陥部に押圧する押圧手段と、を備えることを特徴としている。

本発明によれば、以下の優れた効果を奏する。
請求項１に係る発明では、前述の構成とすることによって、前記観察手段で確認した微小突起部分の位置（対物レンズの光軸上）で、研磨テープを、微小突起部分に押圧した状態で、走行させることができるため、微小突起上における、観察手段の中心と押圧手段の中心の位置合わせ作業が必要なく、研磨時の位置ズレを防止できる。
また、前記観察手段と前記微小突起部分の間に前記押圧部及び前記研磨テープが存在する状態で、前記観察手段によって微小突起部分の観察することができると共に、研磨作業の状況を観察しながら研磨できる。
更に、研磨後に観察手段の光軸を移動させずに研磨結果を再度観察できるため、再度観察する工程が短縮できる。

請求項２に係る発明では、前述の構成とすることによって、前記観察手段で確認した微小突起部分の位置（対物レンズの光軸上）で、前記対物レンズを研磨テープを介して微小突起部分に押圧した状態で、研磨テープを走行させることができるため、観察手段の中心と押圧手段の中心の位置合わせ作業が必要なく研磨位置のズレを防止できる。
また、前記対物レンズと前記微小突起部分の間に前記研磨テープが存在する状態で、前記観察手段によって微小突起部分の観察することができると共に、研磨作業の状況を観察しながら研磨できる。
そして、研磨後に観察手段を前記光軸に沿って移動させるのみで、研磨結果を再度観察できるため、再度観察する工程が短縮できる。
更に、対物レンズと研磨テープが光軸上で密に接しているため、作動距離の短い対物レンズも用いることができる。

以下、添付の図面（図１〜図６）に基づいて本発明の一実施の形態に係る微小突起研磨装置について説明する。
まず、図１は、本発明の一実施の形態に係る微小突起研磨装置２を備えた平板状の被修正体Ｗを修正する修正装置１を示す概念図である。

この修正装置１は、平板状の被修正体Ｗを載置するテーブル３と、被修正体Ｗを跨ぐように脚部４ａ、４ａと、梁部４ｂから構成され、テーブル３上でＹ軸方向に移動自在に支持された門型のＸ軸フレーム４と、Ｘ軸フレーム４の梁部４ｂにＸ軸方向に移動自在に支持されたＸ軸スライダ５と、Ｘ軸スライダ５に取り付けられた微小突起研磨装置２を備えている。

Ｘ軸フレーム４は、その脚部４ａ，４ａがテーブル３のＸ軸方向の両端部にＹ軸方向に沿って配置された一対の案内レール３ａ，３ａに支持され、駆動モータの回転で作動される送りねじ機構等のＹ軸移動手段（図示せず）によって、Ｙ軸方向に移動されるようになっている。
Ｘ軸スライダ５は、Ｘ軸ビーム部４ｂのＸ軸方向に沿って配置された一対の案内レール５ａ，５ａに支持されている。
そして、Ｘ軸スライダ５の後面（背面）にはボールナット（図示せず）が設けられ、このボールナットに、案内レール５ａ，５ａ間にＸ軸方向に沿って配置されたボールネジ５ｂねじ込まれており、ボールネジ５ｂの一端部（図１で右端部）に固定したＸ軸駆動モータ（Ｘ軸駆動装置）５ｃによってボールネジ５ｂが回転されることにより、Ｘ軸スライダ５がＸ軸方向に移動するようになっている。

微小突起研磨装置２は、図２に示すように、ベースプレート６と、観察手段７と、観察手段７をＺ軸方向に移動させるＺ軸移動手段１４と、後述の観察手段７の対物レンズ８の光軸Ｌを横切る方向に研磨テープＴを走行させるテープ走行手段２０とを備えている。

観察手段７は、後述のＺ軸移動手段１４のＺ軸プレート１５に取り付けられており、図３に示すように、被研磨対象（以下、「ワークＷ」という）に対向した対物レンズ８と、対物レンズ８の光軸Ｌ上で対物レンズ８の上方に配置されたハーフミラー１０、結像レンズ９、ＣＣＤカメラ１２を備えると共に、ハーフミラー１０によって光軸Ｌから分岐された光軸Ｌ１上に設けられ、光軸Ｌ１を偏向させるミラー１１と、ミラー１１によって偏向された光軸Ｌ１上に配置された照明用光源１３を備えている。

ＣＣＤカメラ１２は対物レンズ８、ハーフミラー１０、結像レンズ９を経てワークＷを撮像し、その画像は、図示しない制御装置の表示装置の画面に表示されるようになっており、表示装置の画面の中心に対物レンズ８の光軸上の画像を表すようになっている。
また、照明用光源１３は、ミラー１１、ハーフミラー１０、対物レンズ８を経てワークＷに観察用の光を照射できるようになっている。
そして、表示装置上のワークＷの画像を観察することによって、ワークＷの欠陥部分が研磨対象となる微小突起Ｎであるか否かが判断できる。

Ｚ軸移動手段１４は、ベースプレート６上にＺ軸に互いに平行に取り付けられた一対の案内レール１６ａ、１６ａに支持され、案内レール１６ａ、１６ａに平行な方向（Ｚ軸方向）に移動可能に取り付けられたＺ軸スライダ１５と、Ｚ軸スライダ１５をＺ軸方向に移動させる移動機構１７と、移動機構１７を駆動する駆動用モータ１８と、Ｚ軸スライダ１５のＺ軸方向の位置を検出するＺ軸位置検知器１９とを備えている。
尚、移動機構１４は、Ｚ軸スライダ１５に取り付けられたＺ軸用ボールナット（図示せず）と、案内レール１６ａ、１６ａ間にＺ軸方向に沿って配置され、駆動用モータ１８に接続されたＺ軸用ボールネジ（図示せず）から構成されている。
そして、前記Ｚ軸用ボールネジは前記Ｚ軸用ボールナットにねじ込まれており、駆動用モータ１８によって、Ｚ軸用ボールネジが回転されることにより、Ｚ軸スライダ１５がＺ軸方向に移動するようになっている。

そして、Ｚ軸スライダ１５を前記ワークＷ側に移動することによって、観察手段７の対物レンズ８の焦点をワークＷ上に合せる他、観察手段７の対物レンズ８で、後述の光軸Ｌを横切る研磨テープＴを、ワークＷに押圧できるようになっている。
即ち、移動機構１４は、観察手段７とともに研磨テープＴのワークＷへの押圧手段を構成しており、対物レンズ８は押圧手段の押圧部としての機能を有するようになっている。
尚、Ｚ軸位置検知器１９は、対物レンズ８の焦点位置の確認の他、対物レンズ８による研磨テープＴのワークＷへの押圧時のＺ軸方向の研磨深さを検知するためのものである。

テープ走行手段２０は、ベースプレート６上に垂直（図１の紙面に垂直な方向（Ｙ軸方向））に取り付けられた、回転軸２１、２２、２３、２４（各軸の軸心を回転中心として回転自在に取り付けられている）及びテープ巻取り用の巻取モータ２５、テープ巻取り用の巻取モータ２５の回転軸に嵌合され一体化したタイミングプーリ２６、回転軸２２に嵌合され一体化したタイミングプーリ２７を備えていると共に、タイミングプーリ２６とタイミングプーリ２７にはタイミングベルト２８が架けられている。
回転軸２１には研磨用テープＴを巻きつけたテープリールＲ１が嵌合され、回転軸２２には研磨テープＴを巻取る巻取りリールＲ２が嵌合される。
また、回転軸２３、２４の外周には、研磨用テープＴ用の案内溝（図示せず）が設けられている。

そのため、テープ巻取り用モータ２５を駆動することによって、巻取りリールＲ２が回転し、研磨テープＴが、テープリールＲ１から回転軸２３を経て、図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、観察手段７の対物レンズ８の光軸Ｌを横切りながら、回転軸２３を経て巻取りリールＲ２に巻取られるようになっている。
研磨テープＴの幅Ｈは、図４（ｂ）に示すように、対物レンズ８の開口径に対し十分小さいものであり、ワークＷの微小突起部分の画像は対物レンズ８の研磨テープＴで覆われない部分からハーフミラー１０、結像レンズ９を経てＣＣＤカメラ１２に取り込まれる。
対物レンズ８の開口径に対する研磨テープＴの幅は、ＣＣＤカメラ１８によって、ワークＷを撮像する際に、ワークＷの画像が、明確に判断できる幅ものであって、且つ研磨対象である微小突起部分ＮのＺ軸方向平面視野における幅より広いものであればよい。

次に、上記の構成からなる微小突起研磨装置２の作用について説明する。
まず、テープリールＲ１、巻取りリールＲ２を夫々回転軸２１、２２に嵌合する。ついでテープリールＲ１から研磨テープＴをテープリールＲ１から引き出し、回転軸２３、２４を経て、巻取りリールＲ２のボス部分（図示せず）に研磨テープＴの先端部を取り付けてから巻取モータ２５を作動させて、研磨テープＴに張力をかけて、研磨テープＴを観察手段７の対物レンズ８の光軸Ｌと研磨テープＴの幅の中心に一致させる。

その後、ワークＷをテーブル３に載置し、前工程（図示せず）で測定したワークＷの欠陥位置データに基づき、前記Ｙ軸移動手段及びＸ軸駆動モータ（Ｘ軸駆動装置）５ｄを駆動して、ワークＷの欠陥部の位置を対物レンズ８の光軸Ｌ上にセットし、観察用照明１３、ＣＣＤカメラ１２及びＺ軸方向位置検知器１９を作動させる。ついで駆動用モータ１８を作動させて、Ｚ軸スライダ１５を前記ワークＷ側に移動することによって、観察手段７の対物レンズ８の焦点をワークＷ上の欠陥部に合せる。

そして、この欠陥部を、研磨テープＴ、対物レンズ８、ハーフミラー１０、結像レンズ９を経て前記欠陥部をＣＣＤカメラ１２で撮像し、その画像を前記制御装置の画像表示部の画面に表示する。
この画像表示部の画面に表示された上記欠陥部の画像から作業者が、この欠陥部が研磨対象となる微小突起Ｎであるか否かを観察するとともに、対物レンズ８の光軸Ｌと微小突起Ｎの略中心とのＸＹ平面上のズレの有無を観察する。

上記欠陥部が微小突起Ｎであると判断された後、対物レンズ８の光軸Ｌ（前記画像表示部の略中心）と微小突起Ｎの画像の略中心が一致していない場合は、前記Ｙ軸移動手段及びＸ軸駆動モータ（Ｘ軸駆動装置）５ｄを駆動させて、ワークＷと微小突起研磨装置２が取り付けられたＸ軸スライダ５を相対的に移動させて、対物レンズ８の光軸Ｌと微小突起Ｎの中心を一致させる。
その後、再度、駆動用モータ１８を作動させて、Ｚ軸スライダ１５を前記ワークＷに向けて移動し、対物レンズ８によって研磨テープＴを微小突起Ｎに押圧する。

その状態で、巻取モータ２５を所定の時間だけ作動させて、研磨テープＴを走行させることによって、
微小突起Ｎを研磨テープＴで研磨する。
その後、駆動用モータ１８を反転させて、Ｚ軸スライダ１５を前記ワークＷから離間させて、再び観察手段７の対物レンズ８の焦点をワークＷ上の微小突起Ｎに合せるとともに、研磨後の微小突起Ｎを対物レンズ８の研磨テープＴに覆われていない部分から、ハーフミラー１０、結像レンズ９を経て前記欠陥部をＣＣＤカメラ１２で撮像し、前記画像表示部の画面に研磨後の微小突起Ｎの画像を表示する。
作業者は、この画像表示部の画像を観察し、適切な位置の研磨できたことを確認した後、ワークＷのその他の欠陥部分を対物レンズ８の光軸Ｌ上にセットし上記の作業を繰り返し、全ての研磨対象欠陥部が研磨されるまで、上記作業を繰り返す。

本実施の形態では、図４に示すように、対物レンズには凸レンズの凸側をワークＷ側に向けたものを使用しているが、対物レンズの中心部に突起部８ａ（図５（ａ））を設けたものを使用してもよい。また、対物レンズ８を収納する筒部分の下端に着脱可能に押圧用突起部材８ｂ（図５（ｂ））を設けたものでもよい。
この押圧用突起は光を透過しないものでもよく、ワークＷの画像は、対物レンズ８の押圧用突起部材８ａ及び研磨テープＴで覆われない部分からハーフミラー１０、結像レンズ９を経てＣＣＤカメラ１２に取り込まれる（図６（ｂ）、６（ｃ））。

本実施の形態では、研磨テープの幅を対物レンズ８の開口径より十分に小さいものを使用しているが、図７（ｂ）に示すように、研磨テープの長さ方向の中央部のみに研磨材を塗布した研磨テープを使用してもよい。
この研磨テープはテープ幅Ｈａを広くすることができるため、研磨テープＴの走行方向に直角な方向の蛇行を防止しやすい効果があるほか、特に図５（ａ）、５（ｂ）の形式の押圧部を用いる際に、研磨テープＴが押圧部を包み込むようになり（図８）、押圧部から研磨テープＴが外れにくいという効果がある。

更に、図７（ｂ）、７（ｃ）に示すような、研磨テープの研磨材をテープ長さ方向に間欠的に塗付したものを使用してもよい。この場合、研磨テープの研磨材が塗付されていない部分を観察手段７の対物レンズ８の光軸Ｌ上に位置させることにより、突起欠陥Ｎをより鮮明に観察できる。

本発明の一実施の形態に係る微小突起研磨装置を備えた平板状の被修正体を修正する修正装置を示す概念図である 本発明の一実施の形態に係る微小突起研磨装置の構成を説明する図である。 本発明の一実施の形態に係る微小突起研磨装置の撮像手段を説明する図である。 本発明の一実施の形態に係る微小突起研磨装置における研磨テープと対物レンズとの関係を説明する図であって、図４（ａ）は正面図（図１のＹ軸方向矢視図）であり、図４（ｂ）は側面図（図１のＸ軸方向矢視図）であって、対物レンズの研磨テープで覆われていない部分を通しての突起を撮像する説明図である。 本発明の押圧部についての、その他の実施例を説明する図であって、図５（ａ）は対物レンズに突起部を有するもの、図５（ｂ）は対物レンズの筒の下部に突起部材を有するものを示し、夫々正面図（図１のＹ軸方向矢視図）である。 本発明において図５（ａ）、（ｂ）の実施例において、対物レンズの研磨テープで覆われていない部分を通しての突起を撮像する説明図である。 本発明の研磨テープのその他の実施例の説明図である。 図７に示される研磨テープを使用する際の、押圧部と研磨テープの関係を説明する説明図である。

符号の説明

１ 修正装置
２ 微小突起研磨装置
３ テーブル
４ Ｘ軸フレーム
５ Ｘ軸スライダ
７ 観察手段
８ 対物レンズ
１２ ＣＣＤカメラ
１３ 照明用光源
１４ Ｚ軸移動手段
１８ 駆動用モータ
２０ テープ走行手段
２５ 巻取モータ
Ｒ１ テープリール
Ｒ２ 巻取りリール
Ｔ 研磨テープ
Ｗ ワーク
Ｎ 微小突起

Claims (2)

1. 平板上の微小突起部分に研磨テープを接触させて研磨する微小突起研磨装置であって、
   前記微小突起部分を対物レンズを介して観察する観察手段と、
   前記微小突起部分と前記対物レンズとの間で、前記対物レンズの光軸と交差して前記研磨テープを走行するテープ移送手段と、
   前記対物レンズの光軸上で、前記研磨テープを前記微小突起部分に接触させる押圧手段と、
   を備えていることを特徴とする微小突起研磨装置。
2. 平板上の微小突起部分に研磨テープを接触させて研磨する微小突起研磨装置であって、
   前記微小突起部分を対物レンズを介して観察する観察手段と、
   前記微小突起部分と前記対物レンズとの間で、前記対物レンズの光軸と交差して前記研磨テープを走行するテープ移送手段と、
   前記対物レンズを、前記研磨テープを介して、前記突起欠陥部に押圧する押圧手段と、
   を備えることを特徴とする欠陥修正装置。