JP2593054B2 - 研磨装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、たとえば液晶用の硝子
板、半導体のシリコン基板、セラミック基板など各種板
状物や、ブロック体などの加工物の平面を研磨するのに
使用される研磨装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の研磨装置は、図５に示す
ように、縦軸心60の周りに強制回転される研磨盤61と、
前記縦軸心60に対して変位した位置に昇降自在に設けら
れた昇降軸62と、この昇降軸62の下端に回転継手63を介
して取り付けられた加圧体64などにより構成されてい
る。この加圧体64は、その下面にキャリア65が取り付け
られ、そして昇降軸軸心66の周りに遊転自在に構成され
ている。

【０００３】この従来構成によると、研磨盤61を縦軸心
60の周りに強制回転させた状態で、キャリア65により板
状の加工物67を保持した加圧体64を下降して、この加工
物67の被研磨面（下面）を研磨盤61に加圧当接させるこ
とで、この被研磨面を研磨し得、その際に加圧体64は、
回転継手63を介してフリクションによる連れ回り回転さ
れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところでキャリア65に
よる加工物67の保持は、たとえば水など液体の表面張力
を利用して行っており、したがって加工物67の形状や重
量や材料などによっては装填できないなど、制約があっ
た。またキャリア65に対する加工物67の装填（着脱）作
業は、下向きのキャリア65に対して下方から供給するこ
とで容易に行えず、特に小さな加工物67を一度に多く装
填するときには、作業は非常に面倒であった。さらに加
圧力（加圧荷重）の方向と、加圧体64の自重の方向とが
同方向（下方向）であることから、その加圧力の調整は
自重が邪魔となって容易に行えず、特に加圧力の微小コ
ントロールは正確に行えなかった。

【０００５】本発明の目的とするところは、加工物の装
填を、形状や重量や材料などに関係なく確実にかつ容易
に行え、しかも加圧力の微小コントロールも容易にかつ
正確に行える研磨装置を提供する点にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく本
発明の研磨装置は、機枠側に、下向きの研磨盤と、この
研磨盤に連動する回転駆動装置とを設け、前記研磨盤に
下側から対向する加圧体を、研磨盤に対して接近離間自
在にかつ遊転自在として機枠側に設けるとともに、接近
離間を行わせる昇降駆動装置を設け、前記加圧体の上面
に加工物保持用のキャリアを設けている。

【０００７】

【作用】かかる本発明の構成によると、昇降駆動装置の
下降動により研磨盤に対して加圧体を離間させた状態
で、キャリアの中に加工物を装填（セット）し得る。そ
の際に装填は、研磨盤と加圧体との間に生じた隙間を通
して、キャリアに対して上方から載置させることで容易
にかつ迅速に行える。

【０００８】この状態で昇降駆動装置を上昇動させるこ
とにより、加圧体を上昇させて加工物を研磨盤に下方か
ら当接させ得る。このときの当接力（押し付け力）、す
なわち加圧荷重の値は、昇降動装置の調整により希望値
を容易に得られ、また希望値は、加圧荷重の方向（上方
向）と、加圧体の自重の方向（下方向）とが逆方向であ
ることから、その自重は邪魔とならず正確に得られ、特
に加圧力の微小コントロールをも正確に行える。

【０００９】そして当接の前において回転駆動装置を稼
働して、研磨盤を強制的に回転させることで、加工物の
被研磨面に対する研磨盤による研磨は全面で均一状に行
え、その際に加圧体はフリクションによる連れ回り回転
される。

【００１０】

【実施例】以下に本発明の一実施例を図１〜図４に基づ
いて説明する。１は機枠で、空間２を形成する箱枠状の
下部機枠３と、この下部機枠３の一側上面から立設され
た中間部機枠４と、この中間部機枠４の上端に設けられ
た上部機枠５などにより構成される。この上部機枠５は
長方形の箱枠状であって、その基部を介して中間部機枠
４の上に載置されるとともに、横方向に往復動自在に構
成されている。すなわち中間部機枠４の上面には水平方
向のガイドレール６が一対に配設され、これらガイドレ
ール６に前記上部機枠５が、摺動体７を介して支持案内
されるべく配設されている。

【００１１】そして機枠１側には、上部機枠５を往復動
させる往復動装置10が、その往復動ピッチを調整自在と
して設けられる。すなわち中間部機枠４の一側部には上
向きのギヤードモータ11が配設され、その出力軸12に円
板体13が取り付けられている。この円板体13には、出力
軸12からの距離が異なる複数の連結孔14が形成され、こ
れら連結孔14の一つを使用して、クランクロッド15の一
端が縦ピン16を介して連結され、またクランクロッド15
の他端は、上部機枠５からのブラケット17に縦ピン18を
介して連結されている。

【００１２】ここで縦ピン16，18間の長さは、クランク
ロッド15をターンバックル形式にすることにより、また
は縦ピン18に対するクランクロッド15の連結位置を変更
自在に構成することなどにより、調整自在に構成されて
いる。以上の11〜18により往復動装置10が構成される。

【００１３】前記上部機枠５には、下向きで円盤状の研
磨盤20と、この研磨盤20に連動する回転駆動装置21が設
けられる。すなわち、上部機枠５の下板の中央部に開口
22が形成されるとともに、この開口22を通して減速機23
が配置され、この減速機23は、フランジ部24を介して下
板に固定されている。そして減速機23の取り出し軸であ
る縦方向の回転軸25が下方に突出されるとともに、この
回転軸25の下端に、ブラケット26などを介して前記研磨
盤20が固定されている。前記上部機枠５内にはモータ27
が配置され、その駆動軸28と前記減速機23の入力軸29と
が無端伝動装置30を介して連動連結されている。以上の
23〜30により研磨盤20の回転駆動装置21が構成され、以
て研磨盤20は回転軸軸心25Ａの周りに強制回転される。

【００１４】前記研磨盤20の表面側（下面側）に水や油
や研磨液などの液体を供給する液体供給手段35が設けら
れる。すなわち前記回転軸25の軸心部分には、貫通孔36
が上下端を開放して形成されている。そして回転軸25の
上端は減速機23から上方へ突出され、その突出端は、回
転継手37や配管（ホースなど）38などを介して液体供給
装置（図示せず。）に接続されている。また回転軸25の
下端は、研磨盤20に形成された貫通孔39を介して、この
研磨盤20の研磨面（下面）に開放されている。以上の36
〜39などにより液体供給手段35が構成される。

【００１５】前記下部機枠３には、前記研磨盤20に下側
から対向する円盤状の加圧体（プレッシャープレート）
40が、研磨盤20に対して接近離間自在にかつ遊転自在と
して設けられ、さらに接近離間を行わせる昇降動装置41
が設けられている。すなわち下部機枠３の上板の中央部
に開口42が形成されるとともに、この開口42を通して筒
部材43が配置され、この筒部材43は、フランジ部44を介
して上板に載置され固定されている。

【００１６】そして筒部材43の下面側にシリンダー本体
45が固定されている。このシリンダー本体45内にピスト
ン46が配設され、このピストン46と一体の昇降軸（ピス
トンロッド）47が上向きに配設されている。この昇降軸
47は前記筒部材43に挿通され、そして上端に、軸受（球
面ベアリング）48を介して前記加圧体40が遊転自在に取
り付けられる。以上の43〜48により、たとえばエアシリ
ンダー形式の昇降動装置41が構成される。

【００１７】したがってピストン46の作動により昇降軸
47を昇降動させることで、研磨体20に対して加圧体40が
下方から接近離間動される。また昇降軸47に対して加圧
体40が、縦方向の昇降軸軸心47Ａの周りで遊転自在に構
成される。そして前記加圧体40の上面には、加工物保持
用のキャリア50が設けられる。

【００１８】前記加圧体40の外周からは、筒状の可動カ
バー49が垂設され、そして可動カバー49に内側から嵌合
するように、下部機枠３の上板から固定カバー８が立設
されている。さらに固定カバー８と一体状に、前記研磨
盤20の周辺と下部とを囲む排液ダクト９が設けられてい
る。

【００１９】以下に上記実施例における研磨作業を説明
する。エアシリンダー形式の昇降動装置41の収縮動によ
りピストン46とともに昇降軸47を下降させ、図２に示す
ように、研磨盤20に対して加圧体40を離間させる。この
状態で、キャリア50の中に加工物52が装填（セット）さ
れる。その際に装填は、研磨盤20と加圧体40との間に生
じた隙間を通して、キャリア50に対して上方から載置さ
せることで容易にかつ迅速に行われる。

【００２０】この状態で昇降動装置41の伸展動によりピ
ストン46とともに昇降軸47を上昇させることで、図１に
示すように加圧体30を上昇させて加工物52を研磨盤20に
下方から当接させ得る。このときの当接力（押し付け
力）、すなわち加圧荷重の値は、エア圧力の調整により
希望値が容易に得られ、また希望値は、加圧荷重の方向
（上方向）と、加圧体40の自重の方向（下方向）とが逆
方向であることから、その自重は邪魔とならず正確に得
られ、特に加圧力の微小コントロールをも正確に行え
る。

【００２１】上述のような当接の前において各モータ1
1，27が稼働され、各部を回転動や移動させて所期の研
磨を行う。すなわち回転駆動装置21におけるモータ27の
回転は、無端伝動装置30を介して回転軸25に伝達され、
この回転軸25に固定している研磨盤20を回転軸軸心25Ａ
の周りに回転Ｄさせる。

【００２２】また往復動装置10のギヤードモータ11の回
転により、円板体13を介して偏心位置の縦ピン16を回転
させることで、クランクロッド15を揺動させながら押し
引き動させる。これによりクランクロッド15に縦ピン18
とブラケット17とを介して連結されている上部機枠５が
ガイドレール６に支持案内されて往復動され、以て上部
機枠５側で支持している研磨盤20を高速で往復動Ｅさせ
る。

【００２３】このような各部の動作に基づいて、加工物
52の被研磨面が研磨される。すなわち研磨盤20は強制的
に回転Ｄされることになり、そして加圧体40は軸受48を
介してフリクションによる連れ回り回転Ｆされることに
なる。さらに研磨盤20を有する上部機枠５がが横に往復
動Ｅされて、研磨盤20の回転軸軸心25Ａの位置を、加圧
体40の昇降軸軸心47Ａに対して変位させることになる。

【００２４】したがって、この状態で前述したように加
工物52の被研磨面を研磨盤20の研磨面に当接させること
によって、被研磨面に対する研磨盤20による研磨は全面
で均一状に行える。そして研磨は液体を供給しながら
（かけながら）行われる。すなわち液体供給装置からの
液体が、配管38、回転継手37、貫通孔36，39へと流れて
加工物52の被研磨面に供給される。その際に使用済みの
液体は排液ダクト９を介して回収され、また液体が昇降
駆動装置41側へ移行することは、固定カバー８と可動カ
バー49とにより阻止される。

【００２５】ここで加工物52は、丸や矩形など種々な形
状であり、それに応じてキャリア50は、図４のＡ、Ｂ、
Ｃで示すように、加工物52の保持部形状が異なる複数種
が任意に使用される。

【００２６】たとえば加工物52が長方形板状物の場合、
その形状（長さ）に応じて調整が行われる。すなわち、
往復動装置10においては、縦ピン16による連結が外さ
れ、そして目的とする連結孔14を使用して、クランクロ
ッド15の一端が縦ピン16を介して連結される。さらに、
ターンバックル操作や、縦ピン16に対するクランクロッ
ド15の連結位置の変更などにより、縦ピン16，18間の長
さが調整される。これらの操作により、上部機枠５、す
なわち研磨盤20の往復動の範囲（長さ）、ならびに往復
動Ｅを行う位置を調整し得る。

【００２７】このような調整により加圧体40側で保持さ
れた加工物52に対して研磨盤20を、変位した研磨位置
で、かつ異なる往復動の範囲で、さらに変位した往復動
位置で強制回転させて、長方形板状物の上面に対する当
接を上面全域で均一状に行え、以て研磨残りの生じない
研磨を行える。その際に、長方形板状物の長辺側と短辺
側で、研磨盤20の往復動Ｅを同期させ得るように構成さ
れている。これにより、短辺側で研磨盤20が長方形板状
物の外辺に寄り過ぎて、長方形板状物の平面性が損なわ
れるのを防ぐことができる。

【００２８】上述のような研磨作業において、各モータ
11，27側の回転速度、すなわち研磨盤20の回転数など
は、たとえば操作盤の操作により任意に調整し得、これ
により、加工物52に対する出来るだけ均一な滑り速度を
得られる。

【００２９】上記実施例では、加圧体40を接近離間動さ
せる昇降駆動装置41としてエアシリンダー形式を示した
が、これはサーボモータなど、他の手段であってもよ
い。

【００３０】

【発明の効果】上記構成の本発明によると、加工物の装
填は、研磨盤と加圧体との間に生じた隙間を通して、キ
ャリアに対して上方から載置させることで行うことがで
き、その装填は、加工物の形状や重量や材料などに関係
なく、常に容易にかつ確実に行うことができ、しかも一
度に多く装填する作業も迅速に行うことができ、さらに
ロボットによる自動化も容易に実現できる。

【００３１】また加圧体を上昇させて加工物を研磨盤に
下方から当接させたとき、その当接力（押し付け力）、
すなわち加圧荷重の値は、昇降動装置の調整により希望
値を容易に得ることができ、さらに希望値は、加圧荷重
の方向と、加圧体の自重の方向とが逆方向であることか
ら、その自重が邪魔とならず正確に得ることができ、特
に加圧力の微小コントロールをも容易に正確に行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示し、研磨装置の研磨作業
時における一部切り欠き側面図である。

【図２】同研磨装置の加工物装填時における一部切り欠
き側面図である。

【図３】同研磨装置の平面図である。

【図４】同Ａ、Ｂ、Ｃは研磨装置に使用されるキャリア
の平面図である。

【図５】従来例を示し、研磨装置の研磨作業時における
要部の縦断面図である。

【符号の説明】

１ 機枠 ３ 下部機枠 ４ 中間部機枠 ５ 上部機枠 ６ ガイドレール 10 往復動装置 20 研磨盤 21 回転駆動装置 25 回転軸 25Ａ 回転軸軸心 27 モータ 35 液体供給手段 40 加圧体 41 昇降駆動装置 45 シリンダー本体 46 ピストン 47 昇降軸 47Ａ 昇降軸軸心 50 キャリア 52 加工物

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機枠側に、下向きの研磨盤と、この研磨
   盤に連動する回転駆動装置とを設け、前記研磨盤に下側
   から対向する加圧体を、研磨盤に対して接近離間自在に
   かつ遊転自在として機枠側に設けるとともに、接近離間
   を行わせる昇降駆動装置を設け、前記加圧体の上面に加
   工物保持用のキャリアを設けたことを特徴とする研磨装
   置。