JPH1133898A - 研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 研磨布に対する被加工物の偏当たりをなくし
て、高精度に被加工物を研磨する。 【解決手段】 被加工物２を回転させる回転ヘッド４０
と、研磨布１に対する被加工物２の相対移動方向に伸び
ているスライドガイド１０と、このスライドガイド１０
の両端部を支持する支持脚１５と、回転ヘッド４０をス
ライドガイド１０に沿って往復移動させる往復移動機構
２０と、を備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、被加工物と研磨工
具とをそれぞれ回転させつつ、一方を相対移動させて、
該被加工物を研磨する研磨装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ガラス基板や半導体ウェハ等を平
坦且つ鏡面に仕上げる研磨装置としては、例えば、図５
及び図６に示すようなものがある。

【０００３】この研磨装置は、研磨工具である研磨布１
と、この研磨布１が上面に貼付られてこれを回転させる
回転テーブル３と、被加工物２を回転させる被加工物回
転ヘッド４と、被加工物回転ヘッド４の回転軸と平行な
方向に伸びている揺動・上下動軸５、この揺動・上下動軸
５を回転させる揺動装置６と、揺動・上下動軸５に対し
て回転及び上下動可能に取り付けられている揺動アーム
７と、この揺動アーム７を揺動・上下動軸５に沿って上
下動させる上下動装置８と、を備えている。

【０００４】揺動アーム７は、その中間部において、揺
動・上下動軸５に対して回転及び上下動可能に取り付け
られている。この揺動アーム７は、その一端に被加工物
回転ヘッド４が取り付けられ、その他端に上下動装置８
が取り付けられている。揺動・上下動軸５と被加工物回
転ヘッド４との間の揺動アーム７には、被加工物回転ヘ
ッド４を回転テーブル３側へ、言い替えると、被加工物
回転ヘッド４を下側へ押す押圧機構９が設けられてい
る。

【０００５】この研磨装置による実際の研磨段階では、
まず、上下動装置８を駆動させて、被加工物回転ヘッド
４を上下動させ、この被加工物回転ヘッド４の下端に取
り付けられている被加工物２を研磨布１に接触させる。
この際、被加工物回転ヘッド４は、押圧機構９により下
側に押され、被加工物２と研磨布１との間に押圧力が発
生する。次に、回転テーブル３及び被加工物回転ヘッド
４を駆動し、研磨布１及び被加工物２を回転させると共
に、揺動装置６を駆動し、揺動・上下動軸５を中心とし
て被加工物回転ヘッド４を揺動させて、研磨布１に対し
て被加工物２を相対移動させて、被加工物２を研磨す
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来技術では、揺動アーム７の支持形態が片持ち支
持であるため、押圧力の反力を被加工物回転ヘッド４が
回転テーブル３から受け、揺動アーム７が比較的大きな
撓み変形をしてしまう上に、揺動アーム７の一端を上下
動装置８で押し上げる一方で、揺動アーム７の他端に被
加工物回転ヘッド４の荷重が鉛直下方にかかる結果、僅
かに揺動アーム７が傾いてしまう。従って、従来技術で
は、この揺動アーム７の撓み変形及び傾きによって、被
加工物回転ヘッド４が傾いてしまい、被加工物回転ヘッ
ド４に取り付けられている被加工物２が回転テーブル３
上の研磨布１に偏当たりして、高精度に被加工物２を研
磨することができないという問題点がある。

【０００７】特に、被加工物２が大きな場合には、押圧
力が大きくなる上に、揺動アーム７を長くする必要があ
るために、揺動アーム７の撓み変形量は、非常に大きく
なり、回転テーブル３上の研磨布１に対する被加工物２
の偏当たりが激しくなる。

【０００８】そこで、この問題を解決するために、揺動
アーム７の剛性を高めると、揺動アーム７が大きく且つ
重くなるために、これを動かす揺動装置６や上下動装置
８も大型化し、全体として、非常に大型化してしまう。
この大型化は、被加工物２が大きくて、揺動アーム７が
長くなる場合、非常に顕著に現われる。

【０００９】本発明は、このような従来の問題点につい
て着目してなされたもので、装置の大型化をできる限り
抑えつつ、被加工物を高精度で研磨することができる研
磨装置を提供することを目的とする。

【００１０】なお、以上の問題点は、従来の研磨装置に
おいても、高精度研磨を要求されない被加工物に対して
はほとんど問題になることはなく、半導体ウェハ等を非
常に高精度に研磨する際に問題となる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
の研磨装置は、被加工物と研磨工具とのうち一方が取り
付けられ、該一方を回転させる回転ヘッドと、前記一方
の相対移動方向として予め定められた方向に伸び、前記
回転ヘッドが移動可能に支持されるガイドと、前記ガイ
ドの両端部をそれぞれ支持する支持脚と、前記ガイドに
沿って、前記回転ヘッドを往復移動させる往復移動機構
と、を備えていることを特徴とするものである。

【００１２】また、この研磨装置は、互いに平行な二つ
の前記ガイドを備え、二つの前記ガイドの中間に、前記
回転ヘッドの回転軸が位置するよう、該回転ヘッドが配
されていることが好ましい。

【００１３】また、これらの研磨装置において、前記被
加工物と前記研磨工具とのうち、前記一方が取り付けら
れる前記回転ヘッドを、他方に対する遠近方向に移動さ
せる遠近方向移動機構を備えていることが好ましい。

【００１４】ここで、この遠近方向移動機構を備えてい
る研磨装置は、前記回転ヘッドが取り付けられるヘッド
枠と、前記ヘッド枠を前記遠近方向に移動可能に支持
し、前記ガイドに沿って移動可能な往復移動テーブル
と、を備え、前記遠近方向移動機構は、前記往復移動テ
ーブルに対して前記ヘッド枠を前記遠近方向に移動さ
せ、前記往復移動機構は、前記往復移動テーブルを前記
ガイドに沿って往復移動させるものであってもよい。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る一実施形態と
しての研磨装置について、図１〜図４を用いて説明す
る。

【００１６】この実施形態における研磨装置は、図１及
び図３に示すように、研磨工具である研磨布１と、この
研磨布１を回転させる回転テーブル３０と、被加工物２
を回転させる被加工物回転ヘッド４０と、この被加工物
回転ヘッド４０が取り付けられるヘッド枠５０と、ヘッ
ド枠５０を上下動可能に支持するスライドテーブル（往
復移動テーブル）６０と、スライドテーブル６０に対し
てヘッド枠５０を上下動させるエアーシリンダ（遠近方
向移動機構）７０と、被加工物回転ヘッド４０の回転軸
４１に対して垂直な方向（水平方向）に伸び且つ互いに
平行な２本のスライドガイド１０，１０と、２本のスラ
イドガイド１０，１０を支持する支持脚１５，１５と、
スライドテーブル６０をスライドガイド１０，１０に沿
って往復移動させる往復移動機構２０と、これらが設け
られるベース８０と、を備えている。

【００１７】回転テーブル３０は、円板状で、その上面
に研磨布１が貼付られる。この回転テーブル３０は、円
板の中心を通り、鉛直方向に伸びた回転軸３１を中心と
して回転する。被加工物回転ヘッド４０は、鉛直下方に
伸びた回転軸４１を有するＡＣサーボモータを備えてい
る。被加工物２は、この回転軸４１の下端に、研磨布１
と対向するように取り付けられる。

【００１８】ヘッド枠５０は、図２及び図４に示すよう
に、上板５１と、下板５２と、これらの上下板５１，５
２を互いに平行に且つ一定の間隔に支持する支持柱５
３，５３，…とを有している。被加工物回転ヘッド４０
のケーシング４２は、このヘッド枠５０の下板５２に固
定され、被加工物回転ヘッド４０の回転軸４１は、この
下板５２を貫通して下方に突出している。支持柱５３
は、スライドテーブル６０を上下方向に貫通しており、
スライドテーブル６０により、上下方向に移動可能に支
持されている。また、被加工物回転ヘッド４０のケーシ
ング４２も、スライドテーブル６０を上下方向に貫通し
ている。従って、ヘッド枠５０、及びこのヘッド枠５０
に固定されている被加工物回転ヘッド４０は、スライド
テーブル６０に対して上下動できる。

【００１９】エアーシリンダ７０は、図２及び図４に示
すように、シリンダケーシング７１と、シリンダケーシ
ング７１に対して駆動する動作ロッド７２とを有してい
る。シリンダケーシング７１は、スライドテーブル６０
上に固定され、動作ロッド７２の端部は、ヘッド枠５０
の下板５２に固定されている。スライドテーブル６０の
下面には、２本のスライドガイド１０に、それぞれ摺動
可能に嵌まり込むスライドシュー６１，６１，…が固定
されている。

【００２０】支持脚１５は、図１に示すように、回転テ
ーブル３０の両側方においてベース８０から上方に伸び
ている２本の柱部１６，１６と、２本の柱部１６，１６
のそれぞれの上端をつなぎ、回転テーブル３０の上方を
横断している梁部１７とを有している。すなわち、支持
脚１５は、門型を成し、門型の間に回転テーブル３０を
挟み込める位置に設けられている。二つの支持脚１５，
１５は、図３及び図４に示すように、回転テーブル３０
からの距離が等距離の位置に、それぞれの梁部１７，１
７が互いに平行になるよう設けられている。２本のスラ
イドガイド１０，１０は、それぞれの支持脚１５の梁部
１７の上に固定されている。従って、２本のスライドガ
イド１０，１０上に載るスライドテーブル６０に、ヘッ
ド枠５０を介して支持されている被加工物回転ヘッド４
０は、その回転軸４１が２本のスライドガイド１０，１
０の中間に位置することになる。なお、二つの支持脚１
５，１５は、それぞれの両側端の上下端で連結されてお
り、一体化している。

【００２１】往復移動機構２０は、図１及び図３に示す
ように、２本のスライドガイド１０，１０のうちの一方
の上方に、この一方のスライドガイド１０に平行に配さ
れているボルト部材２１と、このボルト部材２１に螺合
するナット部材２２と、ボルト部材２１を回転させるボ
ルト回転ヘッド２３と、を有している。ナット部材２２
内であって、ナット部材２２のネジ溝とボルト部材２１
のネジ溝との間には、多数のボールが循環移動可能に配
されている。すなわち、ボルト部材２１とナット部材２
２と多数のボールとは、これらで、ボールネジを構成し
ている。ナット部材２２は、スライドテーブル６０に固
定されれている。従って、ボルト部材２１が回転する
と、このボルト部材２１に螺合しているナット部材２２
が、ボルト部材２１の伸びている方向、つまり、スライ
ドガイド１０が伸びている方向に移動して、ナット部材
２２が固定されているスライドテーブル６０も、スライ
ドガイド１０が伸びている方向に移動する。

【００２２】なお、この実施形態における研磨装置の、
詳細な仕様及び研磨条件は、表１に示す。

【００２３】

【表１】

【００２４】次に、この研磨装置による被加工物２の研
磨手順、及び、この装置の効果について説明する。ま
ず、被加工物回転ヘッド４０の回転軸４１の下端に被加
工物２を取り付ける。次に、エアーシリンダ７０を駆動
して、被加工物回転ヘッド４０と共に被加工物２を下降
させて、被加工物２を回転テーブル３０上の研磨布１と
接触させると共に、両者間に予め定めた押圧力を働かせ
る。続いて、回転テーブル３０及び被加工物回転ヘッド
４０を駆動し、研磨布１及び被加工物２を回転させると
共に、往復移動機構２０を駆動し、被加工物回転ヘッド
４０を往復移動させて、研磨布１に対して被加工物２を
相対移動させて、被加工物２を研磨する。

【００２５】以上のように、本実施形態では、スライド
ガイド１０を支持脚１５で両持ち支持しているので、こ
のスライドガイド１０上に、スライドテーブル６０及び
被加工物回転ヘッド４０を載せてスライドさせても、ス
ライドガイド１０が傾くことはなく、しかも、スライド
ガイド１０の撓み変形量は非常に小さい。従って、被加
工物２が回転テーブル３０上の研磨布１に偏当たりする
ことがなく、高精度に被加工物２を研磨することができ
る。また、往復移動範囲を大きくするためにスライドガ
イド１０を長くしても、スライドガイド１０が傾かず、
且つスライドガイド１０の撓み変形量が小さいので、比
較的大きな被加工物２であっても、高精度に研磨するこ
とができる。

【００２６】さらに、被加工物２を非常に高精度に研磨
すべく、スライドガイド１０又は支持脚１５の剛性を高
めたとしても、これらが大きくなるのみで、従来技術の
ように、これに伴って他の部品まで大きくする必要がな
く、大型化を極力抑えることができる。

【００２７】また、この実施形態では、被加工物回転ヘ
ッド４０を二つのエアーシリンダ７０，７０で両側方か
ら上下動させている上に、被加工物回転ヘッド４０と上
下動装置（エアーシリンダ）との間に、従来技術に見ら
れる長い揺動アーム７が介在しないので、上下動装置の
駆動に起因した被加工物回転ヘッド４０の傾きも、最小
限に抑えることができる。また、本実施形態では、上下
動調節と押圧力調節の二つの機能をいずれもエアーシリ
ンダ７０が担っているので、部品点数が少なくなり、小
型化を図ることができる。

【００２８】なお、以上の実施形態において、被加工物
回転ヘッド４０の相対移動方向へのガイドとして、スラ
イドガイド１０を用いたが、本発明はこれに限定される
ものではなく、被加工物回転ヘッド４０の移動方向をガ
イドできるものであれば、例えば、ローラガイド等であ
ってもよい。また、以上の実施形態では、被加工物２及
びこれを回転させる被加工物回転ヘッド４０をベース８
０に対して移動させたが、逆に、研磨工具である研磨布
１及びこれを回転させる回転テーブル３０をベース８０
に対して移動させるようにしてもよい。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、被加工物と研磨工具と
の相対移動方向にガイドを伸ばし、このガイドを支持脚
で両持ち支持しているので、このガイド上に、回転ヘッ
ドを載せて移動させても、ガイドが傾かず、しかも、ガ
イドの撓み変形量も非常に小さくなる。従って、被加工
物が研磨工具に偏当たりすることがなく、高精度に被加
工物を研磨することができる。

【００３０】また、被加工物を非常に高精度に研磨すべ
く、ガイド又は支持脚の剛性を高めたとしても、これら
が大きくなるのみで、従来技術のように、これに伴って
他の部品まで大きくする必要がなく、大型化を極力抑え
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る一実施形態としての研磨装置の側
面図である。

【図２】本発明に係る一実施形態としての研磨装置の要
部切欠き側面部である。

【図３】本発明に係る一実施形態としての研磨装置の平
面図である。

【図４】本発明に係る一実施形態としての研磨装置の正
面図である。

【図５】従来の研磨装置の側面図である。

【図６】従来の研磨装置の平面図である。

【符号の説明】

１…研磨布、２…被加工物、１０…スライドガイド、１
５…支持脚、１６…柱部、１７…梁部、２０…往復移動
機構、２１…ボルト部材、２２…ナット部材、２３…ボ
ルト回転ヘッド、３，３０…回転テーブル、３１…（回
転テーブルの）回転軸、４，４１…被加工物回転ヘッ
ド、５０…ヘッド枠、５１…上板、５２…下板、５３…
支持柱、６０…スライドテーブル、６１…スライドシュ
ー、７０…エアーシリンダ（遠近方向移動機構）、８０
…ベース。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被加工物と研磨工具とをそれぞれ回転させ
   つつ、一方を相対移動させて、該被加工物を研磨する研
   磨装置において、 前記一方が取り付けられ、該一方を回転させる回転ヘッ
   ドと、 前記一方の相対移動方向として予め定められた方向に伸
   び、前記回転ヘッドが移動可能に支持されるガイドと、 前記ガイドの両端部をそれぞれ支持する支持脚と、 前記ガイドに沿って、前記回転ヘッドを往復移動させる
   往復移動機構と、 を備えていることを特徴とする研磨装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の研磨装置において、 互いに平行な二つの前記ガイドを備え、 二つの前記ガイドの中間に、前記回転ヘッドの回転軸が
   位置するよう、該回転ヘッドが配されていることを特徴
   とする研磨装置。
3. 【請求項３】請求項１及び２のいずれか一項に記載の研
   磨装置において、 前記被加工物と前記研磨工具とのうち、前記一方が取り
   付けられる前記回転ヘッドを、他方に対する遠近方向に
   移動させる遠近方向移動機構を備えていることを特徴と
   する研磨装置。
4. 【請求項４】請求項３記載の研磨装置において、 前記回転ヘッドが取り付けられるヘッド枠と、 前記ヘッド枠を前記遠近方向に移動可能に支持し、前記
   ガイドに沿って移動可能な往復移動テーブルと、 を備え、 前記遠近方向移動機構は、前記往復移動テーブルに対し
   て前記ヘッド枠を前記遠近方向に移動させ、 前記往復移動機構は、前記往復移動テーブルを前記ガイ
   ドに沿って往復移動させることを特徴とする研磨装置。