JPH07314301A - 板状物研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 被研磨物における板厚のうねりや誤差などに
関係なく、常に被研磨面を一定に均一に研磨し得、全体
の能率を向上し得る板状物研磨装置を提供する。 【構成】 離間した加圧体30に板状物70をセットする。
流体供給手段41は開放状態で可撓膜体33は扁平状にあ
る。研磨盤10と加圧体30を接近して軽く当接させ、当接
は最終加圧状態ではなく、相対的な接近速度を速くして
も板状物70に衝撃を与えない。流体供給手段41により可
撓膜体33の裏面側に流体を供給し、可撓膜体33を加圧し
て加圧面34を板状物70の被加圧面71に圧接する。可撓膜
体33は、被加圧面71の形状（板厚のうねりや誤差）に沿
って変形し、加圧面34は被加圧面71の全面に均一状に圧
力をかける。研磨盤10の回転により被研磨面72に対する
研磨を全面均一状に行える。

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
状物の平面を研磨するのに使用される板状物研磨装置に
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８に示す
ように、縦軸心80の周りに強制回転される研磨盤81と、
前記縦軸心80に対して変位した位置に昇降自在に設けら
れた昇降軸82と、この昇降軸82の下端に回転継手83を介
して取り付けられた加圧体84などにより構成されてい
る。そして加圧体84は、その下面に保持キャリア85が取
り付けられ、この保持キャリア85により囲まれた下面が
加圧面84ａに形成されている。

【０００３】この従来構成によると、研磨盤81を縦軸心
80の周りに強制回転させた状態で、保持キャリア85によ
り板状の被研磨物86を保持した加圧体84を下降して、こ
の被研磨物86の被研磨面86ａを研磨盤81に加圧当接させ
ることで、この被研磨面86ａを研磨し得、その際に加圧
体84は、回転継手83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】ところで薄い板状物に
よると、板厚にうねりや誤差が生じている。したがって
上記した従来の構成によると、加圧面84ａが被研磨物86
の厚い部分84ｂにのみ当たることになり、この厚い部分
84ｂに圧力が集中して、被研磨面86ａを一定に均一に研
磨する（削る）ことができない。また下降時に被研磨面
86ａが研磨盤81に当接される際の衝撃を少なくするため
に、その下降速度は遅く設定しなければならず、全体の
能率が悪かった。

【０００５】本発明の目的とするところは、被研磨物に
おける板厚のうねりや誤差などに関係なく、常に被研磨
面を一定に均一に研磨し得るとともに、全体の能率を向
上し得る板状物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
発明の板状物研磨装置は、機枠と、この機枠側に上下で
相対向させて配置されかつ相対的に接近離間自在な加圧
体ならびに研磨盤と、この研磨盤に連動する回転駆動装
置とを有し、前記加圧体は、その加圧面を可撓膜体の表
面により形成するとともに、この可撓膜体の裏面側に流
体を供給する流体供給手段を設けている。

【０００７】

【作用】かかる本発明の構成によると、研磨盤と加圧体
とを相対的に離間させた状態で、加圧体側に板状物をセ
ットし得る。このとき流体供給手段側は開放（非加圧）
状態にあり、したがって可撓膜体は扁平状になってい
る。次いで研磨盤と加圧体とを相対的に接近させること
で、加圧体を研磨盤に軽く当接させ得、このときの当接
は最終加圧状態ではなく、したがって相対的な接近速度
を速くしても板状物側に衝撃を与えない。

【０００８】そして流体供給手段により可撓膜体の裏面
側に流体を供給することで、この可撓膜体を流体圧によ
り裏面側から加圧し得、以て加圧面を板状物の被加圧面
に圧接し（押し付け）得る。その際に加圧される可撓膜
体は、被加圧面の形状、たとえば板状物における板厚の
うねりや誤差に沿って変形され、以て加圧面は、被加圧
面の全面に均一状に圧力をかけることになる。

【０００９】上述のような当接・圧接の前において回転
駆動装置により研磨盤を回転させことで、圧接された加
圧体はフリクションによる連れ回り回転し、このとき前
述したように被加圧面に対して全面均一状に圧力をかけ
ることによって、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る。なお研磨圧力は、可撓膜体の裏
面側に供給されるエア圧力によりコントロールし得る。

【００１０】

【実施例】以下に本発明の一実施例を図１〜図７に基づ
いて説明する。図１〜図３において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上部機枠４と、可動枠体（後述す
る。）などから構成される。前記下部機枠３側には、研
磨盤10が縦方向の回転軸心11の回りで回転自在に設けら
れるとともに、研磨盤10に連動する回転駆動装置12が設
けられる。

【００１１】すなわち、下部機枠３の上板の中央部に開
口５が形成されるとともに、この開口５を通して筒部材
13が配置され、この筒部材13は、フランジ部14を介して
上板に載置され固定されている。そして筒部材13に挿通
された縦方向の回転軸15が、この筒部材13に軸受16を介
して回転自在に支持されるとともに、回転軸15の上端に
前記研磨盤10が固定されている。前記下部機枠３から上
部機枠４への内部間に亘って減速機付きのモータ17が配
置され、その下向きの駆動軸18と前記回転軸15の下端と
が、前記空間２内に位置された無端伝動装置19を介して
連動連結されている。以上の13〜19により研磨盤10の回
転駆動装置12が構成される。

【００１２】前記上部機枠４の上端には可動台20が設け
られる。すなわち上部機枠４の上面には水平方向のガイ
ドレール21が、回転軸心11に対して接近離間方向で一対
に配設され、これらガイドレール21に前記可動台20が、
摺動体22を介して支持案内されるべく配設されている。

【００１３】この可動台20側には加圧体（プレッシャー
プレート）30が装備され、そして加圧体30を研磨盤10の
回転軸心11に対して直交状の横方向に移動させる位置調
整装置50が設けられる。すなわち機枠１の一部を構成し
かつ長方形で箱枠状の可動枠体35が設けられ、この可動
枠体35は基部が可動台20上に載置されるとともに、適宜
のガイド機構（図示せず。）の案内により、回転軸心11
に対して直交状の横方向に移動すべく構成されている。

【００１４】前記可動枠体35の遊端には、筒状のガイド
部材36が上下方向に配設され、このガイド部材36上にシ
リンダー本体37が固定されている。そしてシリンダー本
体37内に配設されたピストン38から昇降軸（ピストンロ
ッド）39が垂設されている。この昇降軸39は前記ガイド
部材36に挿通され、そして下端に、軸受（球面ベアリン
グ）40を介して前記加圧体30が遊転自在に取り付けられ
る。したがってピストン38の作動により昇降軸39を昇降
動させることで、研磨体10に対して加圧体30が上方から
相対的に接近離間動される。

【００１５】前記加圧体30の下面には、複数のボルト31
を介して保持キャリア32が取り付けられる。この保持キ
ャリア32を取り付ける際に、加圧体30との間に、たとえ
ばゴムシートやフィルムシートなどからなる可撓膜体32
が取り付けられる。そして可撓膜体32の、保持キャリア
32により囲まれた表面により加圧体30の加圧面34が形成
されている。

【００１６】前記可撓膜体32の裏面側に流体を供給する
流体供給手段41が設けられる。すなわち前記ピストン38
から昇降軸39に亘っての軸心部分には貫通孔42が形成さ
れている。さらにピストン38から筒軸43が立設され、こ
の筒軸43の下端は貫通孔42に連通されている。また筒軸
43の上端はシリンダー本体37から上方へ突出され、そし
て突出端は、継手44や配管（ホースなど）45を介して流
体供給装置46に接続されている。なお配管45には開閉弁
や放出弁が、そして流体供給装置46の近くにはコントロ
ーラ（いずれも図示せず。）が設けられる。以上の42〜
46などにより流体供給手段41が構成される。

【００１７】前記位置調整装置50は、前記可動台20側か
らのブラケット51に回転のみ自在に取り付けられた前後
方向の螺子軸52と、この螺子軸52が螺合すべく可動台20
に取り付けられたナット体53などから構成され、螺子軸
52の外端には、角棒状の被操作部54が形成されている。
したがって操作具を被操作部54にセットして螺子軸52を
正逆に回転させることで、ナット体53を介して可動台20
が移動される。

【００１８】前記機枠１には、可動台20を往復動させる
往復動装置60が、その往復動ピッチを調整自在として設
けられる。すなわち上部機枠４の一側部には上向きのギ
ヤードモータ61が配設され、その出力軸62に円板体63が
取り付けられている。この円板体63には、出力軸62から
の距離が異なる複数の連結孔64が形成され、これら連結
孔64の一つを使用して、クランクロッド65の一端が縦ピ
ン66を介して連結され、またクランクロッド65の他端
は、可動台20からのブラケット67に縦ピン68を介して連
結されている。

【００１９】ここで縦ピン66，68間の長さは、クランク
ロッド65をターンバックル形式にすることにより、また
は縦ピン66に対するクランクロッド65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。なお研磨盤10の周辺と下部は、カバーを兼ねる排
液ダクト６で囲まれている。

【００２０】以下に上記実施例における作用を説明す
る。シリンダー装置部の収縮動によりピストン38ととも
に昇降軸39を上昇させ、研磨盤10に対して加圧体30を離
間させた状態で、保持キャリア32の中に板状物である被
研磨物70がセットされる。このとき流体供給手段41側は
開放（非加圧）状態にあり、したがって可撓膜体33は扁
平状になっている。

【００２１】この状態でシリンダー装置部の伸展動によ
りピストン38とともに昇降軸39を下降させることで、図
３に示すように加圧体30を下降させて研磨盤10に軽く当
接させる。このときの当接は最終加圧状態ではなく、し
たがって加圧体30の下降速度を速くしても被研磨物70側
に衝撃を与えない。そして流体供給装置46からのエア
（流体の一例）を、配管45、継手44、筒軸43、貫通孔42
へと流して可撓膜体33の裏面側に供給することで、この
可撓膜体33をエア圧により裏面側から加圧し得、以て図
４に示すように、加圧面34を被研磨物70の被加圧面71に
圧接し（押し付け）得る。

【００２２】その際に、エア圧により加圧される可撓膜
体33は、被研磨物70の被加圧面71の形状、たとえば被研
磨物70における板厚のうねりや誤差に沿って変形され、
以て加圧面34は、被加圧面71の全面に均一状に圧力をか
けることになる。すなわち加圧面34は、図５に示すよう
な傾斜状の被加圧面71の全面に均一状に圧力をかけ、ま
た図６に示すような凹凸状の被加圧面71の全面に均一状
に圧力をかけることになる。

【００２３】上述のような当接・圧接の前において各モ
ータ17，61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12におけるモータ
17の回転は、無端伝動装置19を介して回転軸15に伝達さ
れ、この回転軸15に固定している研磨盤10を回転軸心11
の周りに回転させる。

【００２４】また往復動装置60のギヤードモータ61の回
転により、円板体63を介して偏心位置の縦ピン66を回転
させることで、クランクロッド65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65に縦ピン68
とブラケット67とを介して連結されている可動台20がガ
イドレール21に支持案内されて往復動され、以て可動体
20側で支持している加圧体30を高速で往復動Ｃさせる。

【００２５】このような各部の動作に基づいて、被研磨
物70の被研磨面72が研磨される。すなわち研磨盤10は強
制的に回転Ｅされることになり、そして加圧体30は軸受
40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。さらに加圧体30を有する可動枠体35が横に往
復動Ｇされて、加圧体30の回転軸心の位置を変位させる
ことになる。

【００２６】したがって、この状態で前述したように被
研磨物70の被加圧面71に対して全面均一状に圧力をかけ
ることによって、被研磨物70の被研磨面72に対する研磨
盤10による研磨は全面で均一状に行える。なお研磨圧力
は、可撓膜体33の裏面側に供給されるエア圧力によりコ
ントロールし得る。そして研磨は、水や油や研磨液を供
給しながら（かけながら）行われ、その際に水などは排
液ダクト６を介して回収される。

【００２７】ここで被研磨物70は、丸や矩形など種々な
形状であり、それに応じて保持キャリア32は、図７の
Ａ、Ｂ、Ｃで示すように、被研磨物70の保持部形状が異
なる複数種が任意に使用される。

【００２８】たとえば被研磨物70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、位置調整装置50の被操作部54に操作具をセットして
螺子軸52を正逆に回転させ、ナット体53を介して可動台
20を前進移動または後退移動させる。これにより加圧体
30の回転軸心を研磨盤10の回転軸心11に対して接近また
は離間動させ得、以て研磨位置を調整し得る。

【００２９】また往復動装置60においては、縦ピン66に
よる連結が外され、そして目的とする連結孔64を使用し
て、クランクロッド65の一端が縦ピン66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66に対す
るクランクロッド65の連結位置の変更などにより、縦ピ
ン66，68間の長さが調整される。これらの操作により、
可動台20、すなわち加圧体30の往復動の範囲（長さ）、
ならびに往復動Ｇを行う位置を調整し得る。

【００３０】このような調整により加圧体30側で保持さ
れた被研磨物70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、加圧体30の
往復動Ｇを同期させ得るように構成されている。これに
より、短辺側で加圧体30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。

【００３１】なお、位置調整装置50と往復動装置60との
調整は、必ずしも同時に行う必要はなく、被研磨物70の
形状や大きさにより、いずれか一方のみ行ってもよい。
上述のような研磨作業において、各モータ17，61側の回
転速度、すなわち研磨盤10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、被研磨
物70に対する出来るだけ均一な滑り速度を得られる。

【００３２】上記実施例では、加圧体30を昇降させるこ
とで、研磨盤10と加圧体30とを相対的に接近離間自在と
しているが、これは研磨盤10を昇降させる形式であって
もよい。また研磨盤10と加圧体30とは天地を逆にして配
設してもよい。さらに実施例では、シリンダー装置によ
り加圧体30を昇降させているが、これはサーボモータな
ど、他の手段により昇降させてもよい。

【００３３】

【発明の効果】上記構成の本発明によると、薄い板状物
における板厚のうねりや誤差などに関係なく、常に被研
磨面を一定に均一に研磨することができ、特に板面にエ
ピタキシャルやスパッタリングや蒸着、またはコーティ
ングやメッキなどを施した板状物の表面を一定に研磨す
る場合などに、有効に採用することができる。また相対
的な接近速度を速く設定でき、全体の能率を向上するこ
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、板状物研磨装置の一
部切り欠き側面図である。

【図２】同板状物研磨装置の平面図である。

【図３】同板状物研磨装置における加圧前の要部の縦断
面図である。

【図４】同板状物研磨装置における加圧時の要部の縦断
面図である。

【図５】同板状物研磨装置における傾斜状被加圧面に対
する加圧時の要部の縦断面図である。

【図６】同板状物研磨装置における凹凸状被加圧面に対
する加圧時の要部の縦断面図である。

【図７】同Ａ、Ｂ、Ｃは板状物研磨装置に使用される保
持キャリアの平面図である。

【図８】従来例を示し、板状物研磨装置における加圧時
の要部の縦断面図である。

【符号の説明】

１ 機枠 10 研磨盤 11 回転軸心 12 回転駆動装置 15 回転軸 17 モータ 20 可動台 30 加圧体 32 保持キャリア 33 可撓膜体 34 加圧面 35 可動枠体 39 昇降軸 41 流体供給手段 42 貫通孔 43 筒軸 46 流体供給装置 50 位置調整装置 60 往復動装置 70 被研磨物（板状物） 71 被加圧面 72 被研磨面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 機枠と、この機枠側に上下で相対向させ
   て配置されかつ相対的に接近離間自在な加圧体ならびに
   研磨盤と、この研磨盤に連動する回転駆動装置とを有
   し、前記加圧体は、その加圧面を可撓膜体の表面により
   形成するとともに、この可撓膜体の裏面側に流体を供給
   する流体供給手段を設けたことを特徴とする板状物研磨
   装置。