JP2014069261A - 研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】保持テーブルの保持面に保持された板状ワークに研磨パッドを接触させて研磨を行う研磨装置において、保持テーブルの保持面とパッド装着面とをより高精度に平行にする。
【解決手段】板状ワークを保持する保持面２００を有する保持テーブル２と、板状ワークを研磨する回転可能な研磨パッド３３が装着されるパッド装着面３２０を有する研磨手段３と、研磨パッド３３の研磨面３３０の保持面２００に対する平行度を調整する調整手段５と、研磨手段３を保持テーブル２に対して接近および離反させる研磨送り手段４とを少なくとも備えた研磨装置１において、複数の圧力検知部が配列されたシート状の圧力検知シート７を保持面２００上に載置して研磨パッド３３を圧力検知シート７に押圧して圧力検知シート７の圧力分布を認識し、その圧力分布に基づき、調整手段５によって保持テーブル２の保持面２００とパッド装着面３２０との平行度を制御する。
【選択図】図４

Description

本発明は、板状ワークを研磨する研磨装置に関する。

板状ワークの面を研磨する研磨装置には、板状ワークを保持して回転可能な保持テーブルと、保持テーブルに保持された板状ワークに接触させる研磨パッドとを備えており、研磨パッドは、回転軸の下部のパッド装着面に装着される。研磨後の板状ワークの厚さを均一とするために、保持テーブルの上面（保持面）とパッド装着面とが平行となるようにあらかじめ調整される。従来、研磨パッドは、フェルトのような柔軟で弾性のある材料で形成されていることが多かった（例えば、特許文献１参照）。

特開平０８−０９９２６５号公報 特開２００８−１１４３５０号公報

しかし、最近は、研磨パッドの消耗を抑制するために、研磨パッドが硬く形成されていることがある。特に、サファイアやSiC等の硬質材料を研磨する場合は、研磨パッドを硬くすることが必要となる。したがって、研磨パッドが板状ワークに接触して研磨が行われる際に、研磨パッドが変形しにくくなっており、保持テーブルの保持面と研磨パッドが装着されるパッド装着面との平行度をより厳密に管理する必要が生じている。保持テーブルの保持面と研磨パッドが装着されるパッド装着面との平行度が十分でない場合は、板状ワークに研磨不良が生じるという問題が生じる。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、保持テーブルの保持面に保持された板状ワークに研磨パッドを接触させて研磨を行う研磨装置において、保持テーブルの保持面とパッド装着面とをより高精度に平行にすることを目的とする。

本発明は、板状ワークを保持する保持面を有する保持テーブルと、保持テーブルに保持された板状ワークを研磨する回転可能な研磨パッドが装着されるパッド装着面を有する研磨手段と、パッド装着面に装着された該研磨パッドの研磨面の該保持面に対する平行度を調整する調整手段と、研磨手段を保持テーブルに対して接近および離反させる研磨送り手段と、を少なくとも備えた研磨装置に関し、複数の圧力検知部が配列されたシート状の圧力検知シートと、保持面と研磨面との間に圧力検知シートを挿入させ保持面に圧力検知シートを載置する圧力検知シート載置手段と、研磨送り手段によって研磨手段を研磨送りし、圧力検知シート載置手段によって保持テーブルに載置された圧力検知シートを研磨パッドによって押圧し、圧力検知部が検知した圧力値によって圧力検知シートの圧力分布を認識する認識部と、認識部が認識した圧力分布を基に調整手段によって保持面とパッド装着面との平行度を制御する制御部と、を備える。

本発明では、圧力検知シートを保持テーブルの保持面上に載置して研磨パッドを圧力検知シートに押圧することにより圧力検知シートの圧力分布を認識し、制御部は、その圧力分布に基づき、調整手段によって保持テーブルの保持面とパッド装着面との平行度を制御することができるため、保持面とパッド装着面との平行度を高精度に制御することができ、板状ワークに研磨不良が生じるのを防止することができる。

研磨装置の一例を示す斜視図である。 研磨装置を構成する保持テーブル及び研磨手段の構成を示す断面図である。 圧力検知シートを引き出す前の状態を示す側面図である。 圧力検知シートを引き出した状態を示す側面図である。 研磨パッドが圧力検知シートを押圧する状態を示す断面図である。 保持テーブルの保持面と研磨パッド装着面とが平行でない状態の例を示す断面図である。 研磨パッドによって板状ワークを研磨する状態を示す断面図である。 保持テーブルの保持面の傾斜を調整する調整手段の例を示す断面図である。

図１に示す研磨装置１は、被研磨物である板状ワークＷを保持する保持テーブル２と、保持テーブル２に保持された板状ワークＷを研磨する研磨手段３とを備えている。

保持テーブル２は、カバー２１によってカバーされており、下方に位置する図示しないモータによって駆動されて回転可能であるとともに、前後方向（Ｙ軸方向）に移動可能となっている。図２に示すように、保持テーブル２の上面側にはポーラス部材２０を備え、ポーラス部材２０は、吸引路２２を介して吸引源２３に連通している。ポーラス部材２０の上面は、板状ワークＷを吸引保持する保持面２００となっている。

図１に示すように、研磨手段３は、鉛直方向（Ｚ軸方向）の軸心を有する回転軸３０と、回転軸３０を回転駆動するモータ３１と、回転軸３０の下端に連結されたマウント３２と、マウント３２の下面であるパッド装着面３２０に装着された研磨パッド３３とから構成されている。研磨手段３では、モータ３１が回転軸３０を回転させることにより、研磨パッド３３を回転させることができる。研磨パッド３３の下面は、被研磨物と接触する研磨面３３０となっている。研磨パッド３３は、乾式、湿式のどちらのタイプでもよい。

図１に示すように、研磨手段３は、研磨送り手段４によってＺ軸方向に昇降可能に支持されている。研磨送り手段４は、Ｚ軸方向の軸心を有するボールネジ４０と、ボールネジ４０と平行に配設された一対のガイドレール４１と、ボールネジ４０の上端に連結されたモータ４２と、ガイドレール４１に摺接するとともに内部のナット構造がボールネジ４０に螺合する昇降部４３と、昇降部４３に連結され研磨手段３を保持するホルダ４４とから構成されている。研磨送り手段４では、モータ４２がボールネジ４０を回転させることにより、昇降部４３及びホルダ４４がガイドレール４１に案内されて昇降する構成となっている。そして、昇降部４３及びホルダ４４が昇降することにより、ホルダ４４によって保持された研磨手段３も昇降し、保持テーブル２に対して接近及び離反可能となっている。

図１に示すように、ホルダ４４と研磨手段３との間には、研磨手段３の傾きを調整する調整手段５が介在している。図１に示した例における調整手段５は、３つの調整ネジ５０を備えている。図２に示すように、これらの調整ネジ５０は、それぞれがモータ５１に接続されている。また、各モータ５１は制御部６に接続されており、制御部６は、個々のモータ５１を個別に制御することにより、パッド装着面３２０の保持テーブル２の保持面に対する平行度を調整することができる。

図１に示すように、研磨送り手段４の下方には、Ｘ軸方向にのびる芯材７０にロール状に巻かれた圧力検知シート７が配設されている。圧力検知シート７としては、例えば、圧力に応じて電気抵抗値が変化するセンサ（圧力検知部）がシート内に多数配列されたフィルム状センサシート、例えば、ニッタ株式会社から提供されているタクタイルセンサシステム「Ｃ−ＳＣＡＮ」という製品を使用することができる。

この圧力検知シート７は、圧力検知シート載置手段８によってＹ軸方向に引き出し及び巻き取り可能となっている。圧力検知シート載置手段８は、圧力検知シート７の端部を保持してＹ軸方向に移動可能な保持部８０と、保持部８０をＹ軸方向に移動させるシート引き出しシリンダ８１と、芯材７０に連結された巻き取りモータ８２とから構成されている。シート引き出しシリンダ８１が保持部８０をＹ軸方向に移動させることにより芯材７０が矢印Ａ方向に回転して圧力検知シート７が引き出され、巻き取りモータ８２が芯材７０を矢印Ｂ方向に回転させることにより、圧力検知シート７が巻き取られる構成となっている。

図１に示すように、圧力検知シート７は、認識部９に電気的に接続されており、認識部９は、圧力検知シート７に備えた圧力検知部の圧力値によって、圧力検知シート７の圧力分布を認識することができる。認識部９は制御部６に電気的に接続されており、認識部９における認識結果は制御部６に転送され、制御部６は、認識結果に基づく制御を行うことができる。

以上のように構成される研磨装置１においては、研磨後の板状ワークＷの厚さを均一に仕上げるために、研磨パッド３３の研磨面３３０と保持テーブル２の保持面２００とが高精度に平行となっていることが必要となる。そこで、板状ワークＷの研磨前に、研磨パッド３３が装着された面であるパッド装着面３２０と保持面２００との平行度を検査し、平行でない場合は平行度を調整する。

パッド装着面３２０と保持面２００との平行度の検査にあたっては、最初に、図３に示すように、圧力検知シート載置手段８を構成する保持部８０が圧力検知シート７に近づき、圧力検知シート７の端部を保持する。そして、図４に示すように、シート引き出しシリンダ８１によって保持部８０をＹ軸方向に移動させ、ロール状に巻かれた圧力検知シート７を引き出していき、保持テーブル２の保持面２００と研磨パッド３３の研磨面３３０との間に圧力検知シート７を挿入し、保持面２００に圧力検知シート７を載置する。

次に、研磨送り手段４によって研磨手段３を研磨送りして降下させていき、図５に示すように、圧力検知シート７を研磨パッド３３によって押圧し、研磨パッド３３と保持テーブル２とで圧力検知シート７を挟んだ状態とする。そして、圧力検知シート７に備えた圧力検知部が検知した圧力値を認識部９が読み取り、圧力検知シート７の圧力分布を認識部９が認識する。認識部９による認識結果は、制御部６に通知される。

例えば図６に示すように、パッド装着面３２０と保持面２００とが平行でない場合は、圧力検知シート７の圧力分布が均一にならない。このような場合は、図２に示したようにパッド装着面３２０と保持面２００とが平行になるように、制御部６による制御の下で、調整手段５を構成するモータ５１を駆動して調整ネジ５０をそれぞれ所望量回転させて、研磨手段３の傾きを調整する。圧力検知シート７の圧力分布に基づいて研磨手段３の傾きを調整するため、パッド装着面３２０と保持面２００とを高精度に平行にすることができる。

このようにしてパッド装着面３２０と保持面２００とが平行になった後、図７に示すように、保持テーブル２において板状ワークＷを吸引保持する。そして、保持テーブル２を回転させるとともに研磨手段３の回転軸３０を回転させ、研磨送り手段４によって研磨手段３を降下させ、回転する研磨パッド３３を板状ワークの上面に接触させて研磨を行う。

パッド装着面３２０と保持面２００とが高精度に平行となるように予め調整されているため、板状ワークＷを均一な厚さに仕上げることができ、板状ワークＷに研磨不良が生じるのを防止することができる。

なお、図１〜７に示した研磨装置１では、調整手段５が研磨手段３の傾きを調整することにより、保持面２００に対するパッド装着面３２０の平行度を調整することとしたが、図８に示す研磨装置１ａのように、保持テーブル２の傾斜を調整する調整手段１０を備え、保持テーブル２の傾斜角度を調整することにより、保持面２００とパッド装着面３２０との平行度を調整することもできる。この場合における調整手段１０も、調整ネジ１００及びこれらを駆動するモータ１０１により構成され、モータ１０１は図１に示した制御部６に接続されており、制御部６による制御の下で個々の１０１が調整ネジ１００を個別にせることで、保持テーブル２の傾斜角度を調整することができる。

また、保持テーブル２の保持面２００と研磨パッド３３の研磨面３３０とは、常に平行であることが良いとは限らない。例えば、板状ワークによっては、研磨加工時に外周から割れが発生することがある。この場合は、保持面２００の中央部よりも外周部に強い荷重をかけて外周部のばたつきを防ぎながら研磨を行うことが有効であるため、外周部の方が、圧力検知シート７の圧力検知部が検知した圧力値が高くなるように平行度を調整することにより、外周の割れを防止することができる。

１：研磨装置
２：保持テーブル
２０：保持面 ２１：カバー
３：研磨手段
３０：回転軸 ３１：モータ ３２：マウント ３２０：パッド装着面
３３：研磨パッド ３３０：研磨面
４：研磨送り手段
４０：ボールネジ ４１：ガイドレール ４２：モータ ４３：昇降部 ４４：ホルダ
５：調整手段 ５０、５１、５２：調整ネジ
６：制御部
７：圧力検知シート ７０：芯材
８：圧力検知シート載置手段 ８０：保持部 ８１：シート引き出しシリンダ
８２：巻き取りモータ
９：認識部
１０：調整手段 １００：調整ネジ １０１：モータ

Claims (1)

1. 板状ワークを保持する保持面を有する保持テーブルと、
   該保持テーブルに保持された板状ワークを研磨する回転可能な研磨パッドが装着されるパッド装着面を有する研磨手段と、
   該パッド装着面に装着された該研磨パッドの研磨面の該保持面に対する平行度を調整する調整手段と、
   該研磨手段を該保持テーブルに対して接近および離反させる研磨送り手段と、を少なくとも備えた研磨装置であって、
   複数の圧力検知部が配列されたシート状の圧力検知シートと、
   該保持面と該研磨面との間に該圧力検知シートを挿入させ該保持面に該圧力検知シートを載置する圧力検知シート載置手段と、
   該研磨送り手段によって該研磨手段を研磨送りし、該圧力検知シート載置手段によって該保持テーブルに載置された該圧力検知シートを該研磨パッドによって押圧し、該圧力検知部が検知した圧力値によって該圧力検知シートの圧力分布を認識する認識部と、
   該認識部が認識した圧力分布を基に、該調整手段によって該保持面と該パッド装着面との平行度を制御する制御部と、
   を備えた研磨装置。

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