TWI458593B - 基板端面之研磨裝置及研磨加工判定方法 - Google Patents

Description

基板端面之研磨裝置及研磨加工判定方法

本發明有關於研磨液晶基板等玻璃基板端面的研磨加工裝置以及判定研磨精加工是否良好的判定方法。

使用為液晶基板等的玻璃基板中，因在切斷端面存在有微小的凹凸和裂紋而必須將稜線部施以倒角，此外，為將端面精加工為鏡面狀而抑制粉塵，或提高端面強度等目的，皆會實施研磨加工。

在將玻璃基板等硬質脆性材料的端面研磨為鏡面狀而使用的研磨輪中，使用金剛石磨粒、碳化矽磨粒、CBN(立方氮化硼)磨粒、或者氧化鈰磨粒，但是為防止研磨面的微小裂紋和表面缺陷等，最好使用周緣部具有彈性的研磨輪。

例如，在纖維中填充樹脂，並在該樹脂中散佈有磨粒而作為研磨輪使用。

但是，若以此等具有彈性的研磨輪研磨加工玻璃基板的端面，在切削基板端面時會有重覆性，雖仍可抑制微小裂紋而精加工成鏡面狀，但是會因研磨加工時數的增加而在研磨輪的外周面產生磨耗溝。

在研磨輪外周面形成有磨耗溝時，則研磨輪與玻璃基板端面相接觸的範圍，不僅在玻璃基板的端面，還會如圖2(b)的1c、1d所示，擴大到覆蓋玻璃基板的表面和背面。

即，研磨輪上所形成的磨耗溝之溝槽側面覆蓋基板的表面和背面而接觸於基板，因此基板與研磨輪的接觸範圍(接觸面積)擴大，從而接觸阻力變大。

習知，在藉研磨輪對玻璃基板端面進行的研磨加工中，藉由在研磨輪接觸於玻璃基板端面時研磨輪驅動馬達的負載電流值、以及預先設定的負載電流值，而控制玻璃基板端面的研磨加工。

例如，如圖7的示意圖中，在開始生產玻璃基板之前，負載電流值分別設定為，負載下限值：LL，負載適當範圍值：L~H，負載上限值：HH，依測定到的負載電流值符合哪個設定範圍，而控制與玻璃基板端面相接觸之研磨輪的進給量。

在如此之控制方法中，在研磨加工中所測定到的負載電流值例如在(a)所示的L~H時，則研磨加工正常進行，並且將研磨輪的接觸壓力判斷為適當，則維持研磨輪向玻璃基板端面的進給量。

另外，負載電流值在H~HH範圍時，則將研磨輪對玻璃基板端面的接觸壓力判斷為過剩，在後續研磨加工時使研磨輪的位置後退(從玻璃基板端面離開)。進而，負載電流值在L~LL範圍時，將研磨輪對玻璃基板的接觸壓力判斷為不足，在後續研磨加工時使研磨輪的位置前進(向玻璃基板端面接近)。並且，負載電流值在HH之上或者在LL之下時，判斷為研磨過剩或不足，而使研磨加工停止。

然而，在上述習知方法中，由於在判定研磨輪之進給量時，僅在此之前玻璃基板端面的研磨加工中剛開始偏離L~H範圍之值受到回饋，所以會有研磨輪的進給量與實際研磨狀況不一致的問題。例如，在負載電流值以一次或多次異常值而偏離L~H範圍之下，即使實際上是正常研磨，但因為一次的異常值或一開始的異常值優先受到回饋，而造成研磨輪不必要地前進或者後退。例如，如(b)所示，在剛開始研磨之後，負載電流值落在HH~H範圍，而結束研磨之前負載電流值落在LL~L範圍的情況下，實際上在研磨輪的接觸壓力為過低的狀態，但卻因一開始落在HH~H範圍的值優先受到回饋，而使研磨輪後退。

另外，在上述習知控制方法中，由於HH、L~H、LL的設定，是預先將玻璃基板生產開始之前的研磨輪狀態設定為基準，所以在連續作業下，會有與在研磨輪之溝槽變深的狀態下的負載電流值不一致等問題。例如，經過研磨加工一定量的玻璃基板後，相較於生產開始時，研磨輪之溝槽變深，由於覆蓋面與玻璃基板的接觸面積增大，負載電流也隨之增大。

因此，實際上即使研磨輪的接觸壓力不足，仍維持進給量，或者使研磨輪後退，會有端面研磨不充分，或者將尚未全面研磨的玻璃基板送往後續製程的問題。

另外例如，由於在藉由覆蓋面與玻璃基板的接觸面積增大而判斷負載電流為異常值(此情況下超過HH值)的情況下，控制使其發出警報並且停止研磨加工生產線，所以會有即使原本沒有異常值(此情況為過度研磨)卻也停止生產線的問題。

處理覆蓋面的問題時，於連續作業中在玻璃基板研磨加工完成一定量時，必須由每個操作員根據各自的經驗變更設定值，因而有時會降低作業效率。

在如此習知方法中，除上述問題外，還會出現完全沒有研磨的製品或研磨量太少的製品、或者相反地研磨量太大、研磨輪的磨耗加快、壽命變短等問題。

專利文獻1、2中揭露根據磨石驅動馬達的電力值而調整切削速度的技術，專利文獻3中揭露計算加工最終時的加工負載之平均值以補正切削量的技術，但此等技術都沒有將形成於研磨輪的溝槽深度反映在切削量上。

專利文獻1：日本專利特開2004-122259號公報

專利文獻2：日本專利特開平7-171742號公報

專利文獻3：日本專利特開2003-25149號

本發明的目的在於藉由將研磨輪的磨耗溝深度納入補正要素而執行可靠性高的適應性控制，以提供一種基板端面之研磨裝置以及對基板之研磨是否良好的判定方法。

本發明有關於一種基板端面之研磨裝置，其特徵在於包括：研磨加工基板端面的研磨輪、該研磨輪的旋轉驅動手段、該研磨輪的切削進給手段。研磨輪的旋轉驅動手段具有：藉由與基板端面之接觸而檢測負載電流的負載電流檢測手段、補正因研磨輪之磨耗溝的溝槽側面接觸於基板而產生之負載電流的補正手段。

另外，也可以具有比較手段，將上述負載電流檢測手段所檢測到的負載電流與適當之上下限電流相比較，研磨輪的切削進給手段具有基於與該適當上下限電流相比較之結果而調整進給量的進給調整手段。

此處，以硬質的脆性基板為對象，以玻璃基板為其代表。

研磨輪是圓盤狀的旋轉體，構成其外周的周緣部具有磨粒。

保持磨粒的方法有各種方法，本發明中，周緣部由具有彈性的材料構成，在該材料中含有研磨磨粒的情況下具有效果，尤其可使用在研磨輪之周緣部填充纖維中含有研磨磨粒之樹脂而製成的研磨輪。

本發明基於使用如上所述結構之研磨裝置，尚有關於一種基板端面研磨加工的判定方法，其特徵在於包括：對基板端面進行研磨加工的研磨輪、上述研磨輪的旋轉驅動手段、以及上述研磨輪的切削進給手段；上述研磨輪的旋轉驅動手段具有藉由與基板端面之接觸而檢測負載電流的負載電流檢測手段；在該判定方法中，補正因隨研磨加工時數而在上述研磨輪形成之磨耗溝的溝槽側面與基板接觸的槽形面接觸而產生的負載電流部分，而設定適當之負載電流的上限和下限，從而當以上述負載電流檢測手段所檢測到的研磨加工時之負載電流在上述上下限以內時，判定基板為合格品。

在本發明中，著眼於隨研磨加工數量增加而在研磨輪外周面形成的磨耗溝，將因磨耗溝的溝槽側面槽形接觸於基板表面和背面而引起研磨輪對旋轉驅動馬達的負載電流之增加部分作為補正值，而設定負載電流的上限及下限，藉此，研磨加工是否良好的判定變得正確且容易。

另外，由於抑制研磨輪的切削進給量不必要地變多，從而可提高研磨輪的壽命。

還有，加工生產線的停止次數減少，可提高生產性能。

以下根據附圖說明本發明的實施方式。

圖4表示本發明有關的研磨裝置之外觀立體圖，圖5表示研磨機構部分。

圖6表示取下研磨輪之蓋14的狀態及A-A線剖視圖。

研磨輪10裝卸自如地安裝於軸22，由研磨輪的旋轉驅動馬達(旋轉驅動手段)20旋轉控制。

研磨輪10與旋轉驅動馬達20一起連接於作為切削進給手段的伺服馬達30。

如圖4所示，在本實施例中，設置一對旋轉驅動馬達20a、20b，控制該等的(X軸、Z軸)、(U軸、W軸)位置，從而能夠在玻璃基板的兩側端面同時進行研磨加工，但並不僅限於該方式。

另外，如圖2之示意圖，本實施例中使用的研磨輪10，其周緣部11以樹脂填充於纖維中，並使碳化矽磨粒散佈於樹脂中。

研磨輪10由旋轉驅動馬達(M1)20旋轉控制，具有負載電流檢測部21。

此處，研磨輪的進給量由切削進給伺服馬達(M2)控制。

如圖2(a)所示，使研磨輪10之周緣部11的外周面接觸於玻璃基板1的端面1a，研磨加工時，可得到如圖3所示的負載電流圖。

圖3的橫軸為研磨加工時間，縱軸為旋轉驅動馬達20的負載電流值。

顯示W軸側和X軸側兩者。

研磨輪10接觸玻璃基板的端面時，負載電流上升，一般容易在接觸開始(s)與接觸結束(e)時產生峰值電流。

另外，如圖2(a)所示的研磨輪10從嶄新的狀態起到如圖2(b)所示，伴隨著研磨加工片數的增加，在研磨輪的外周面形成因磨耗而產生的溝槽部14，因此即使正常研磨，溝槽部14也會逐漸變深，從而接觸面積增加並且負載電流上升。

在研磨輪10的外周面形成有溝槽部14時，溝槽部的底部12仍接觸於玻璃基板的端面1a，但溝槽部的側面13覆蓋於玻璃基板的表面1c及背面1d而成為槽形接觸。

在圖2所示實例中，在玻璃基板1的稜線部實施倒角1b，但倒角1b可依需要而實施。

另外，圖2所示之玻璃基板1的厚度顯現為比實際的大，研磨輪10則顯現為極小，但實際上研磨輪10在圖2中上下移動使用，而形成有複數個溝槽。

本發明的特徵在於，補正因該槽形接觸而導致的負載電流增加之部分而進行加工控制。

根據圖1的流程圖說明本發明的控制及合格品、不合格品的判定系統例。

首先，在開始研磨加工之前測定研磨輪10的溝槽深度。對於測定手段沒有特別限定，但以非接觸式自動計測為佳。

如步驟S1、S2所示，依溝槽深度的程度而補正，例如在幾乎沒有溝槽的a情況下，以馬達控制電流的初期設定電流為基準；在溝槽深度為中等程度的b情況下，以初期設定電流的120%來判定負載電流是否良好；在溝槽深度較大的c情況下，以初期設定電流的140%來判定負載電流是否良好。

而且，是否良好的判斷基準也需要根據輪的材質和基板的大小而適當設定，本實施例只有三個等級，但也可以設置更多等級，也可以根據溝槽深度成比例地設定。

以將溝槽深度納入考慮的控制電流，開始玻璃基板的研磨加工(S3)，從研磨開始到結束之間以時間進程計n次，測定馬達負載電流(S4)，設定其平均值(S5)，以及為克服變異而實施適當研磨加工的負載電流值之下限(S6)，同樣地，設定在研磨輪10切削進給量過強之情況下的負載電流值上限(S7)。

藉此以n個資料的平均而設定，從而可提高判定精度。

在如此設定之下，能夠根據溝槽深度而設定負載電流的下限及上限，所以在負載電流處於其範圍內的情況下，可保持連續性地持續進行後續的玻璃基板之自動研磨(S8)。

假設在負載電流值超過管理上限的情況下，則減少後續玻璃基板之切削進給伺服馬達30的進給量，能夠防止研磨輪的異常磨耗。

另一方面，負載電流值達到適當電流值之下限的情況下，判定為研磨量已變少，根據再次研磨加工設定電流值來設定負載電流的上限、下限(S10)，並根據該判定再次進行研磨加工(S11)。

負載電流值小於再次加工設定值者，根據其程度調整進給量，以針對下次的玻璃基板而控制加壓(S12)。

並且，在再次加工達到3次以上的情況下，變為警告報警，在變為報警的情況下，變更裝置的設定(S13)。

另外，在此情況下，亦可代替報警警告而進行自動切換控制，以移動研磨輪並使新的研磨溝槽形成。

使用如此研磨裝置，藉由檢測研磨加工的合格品、不合格品以及進給量，能夠減少加工生產線的自動停止，提高合格品率。

1‧‧‧玻璃基板

1a‧‧‧端面

1b‧‧‧倒角

1c‧‧‧表面

1d‧‧‧背面

10．．．研磨輪

11．．．周緣部

12．．．底部

13．．．側面

14．．．溝槽部

20．．．旋轉驅動馬達(旋轉驅動手段)

20a．．．旋轉驅動馬達

20b．．．旋轉驅動馬達

21．．．負載電流檢測部

22．．．軸

30．．．伺服馬達

圖1表示本發明有關的控制流程圖。

圖2(a)及(b)表示研磨輪的控制系統及磨耗的變化。

圖3表示負載電流圖之例。

圖4表示研磨裝置的外觀立體圖。

圖5表示研磨輪的驅動部。

圖6(a)及(b)表示研磨輪的驅動部及其剖視圖。

圖7表示習知的研磨加工是否良好之判定方法。

Claims (3)

1. 一種基板端面之研磨裝置，其特徵在於，其包括：對基板端面進行研磨加工的研磨輪、該研磨輪的旋轉驅動手段、以及該研磨輪的切削進給手段；而研磨輪的旋轉驅動手段係具有：藉由基板之研磨加工而進行的負載電流檢測手段、以及藉由於研磨輪所產生之磨耗溝的溝槽側面與基板產生接觸而產生之負載電流的補正手段；上述負載電流檢測手段，係加以檢測藉由上述基板之端面接觸而產生的負載電流、以及於上述研磨輪所產生之磨耗溝的溝槽側面與基板產生接觸而產生之負載電流，上述補正手段，係在於上述研磨輪形成有上述磨耗溝之情況下，將藉由上述磨耗溝的溝槽側面與基板的表面和背面產生接觸而產生之負載電流增加之部分，加入至上述負載電流而予以補正，上述進給手段，係根據上述被補正之負載電流而加以調整上述研磨輪之切削進給量。
2. 如申請專利範圍第1項之基板端面之研磨裝置，其中，具有比較手段，將上述負載電流檢測手段所檢測到的負載電流與適當之上下限電流相比較；而上述研磨輪的切削進給手段具有基於與上述適當上下限電流相比較之結果而調整進給量的進給調整手段。
3. 一種基板端面研磨加工之判定方法，其特徵在於，其包括：對基板端面進行研磨加工的研磨輪、該研磨輪的旋轉驅動手段、以及該研磨輪的切削進給手段；研磨輪係其周緣部為由具有彈性的材料所形成，且使該材料含有研磨磨粒；而研磨輪的旋轉驅動手段係具有藉由基板之端面接觸而進行的負載電流檢測手段；將藉由隨著研磨加工時數而於研磨輪所形成之磨耗溝的溝槽側面與基板的表面和背面產生槽形接觸而所產生之負載電流的增加之部分，予以補正而設定適當之負載電流的上限和下限，從而當以上述負載電流檢測手段所檢測到的研磨加工時之負載電流在上述上下限以內時，則判定基板為合格品。