JP2002224938A - 板状部材の研磨装置および研磨方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は、板状部材の側端面と角部の研磨にあ
たって、押付け荷重を管理して、安定した荷重をかける
ことにより、品質が安定し、かつ高い研磨精度を得られ
る板状部材の研磨装置および研磨方法を提供する。 【解決手段】板状部材である石英ガラスＧを回動自在に
支持する吸着ヘッド１１と、この吸着ヘッドを石英ガラ
スとともに昇降駆動するＺ軸移動機構部１５と、このＺ
軸移動機構部によって降下駆動される上記石英ガラスに
接触し研磨する研磨パッド２と、この研磨パッドに対し
て石英ガラスを所定の押付け荷重で押付ける押付け荷重
シリンダ１０とを具備した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、板状部材として、
たとえば半導体製造用のフォトマスクとして用いられる
石英ガラスの側端面および角部を研磨するための研磨装
置と、その研磨方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、半導体製造用のフォトマスク
として用いられる石英ガラスを成形するのに、石英ガラ
スの側端面および角部を研磨して、ここに付着するゴミ
を除去する工程が必要である。上記石英ガラスは、所定
の板厚を有する矩形状のガラス板材からなっており、板
状部材とも呼ばれる。

【０００３】図７に、従来の石英ガラス側端面および角
部を研磨する研磨装置を示す。上記石英ガラスＧは、吸
着ヘッドａ上に吸着固定されていて、この吸着ヘッドａ
は支持台ｂ上面から突出する支軸ｃの端部に取付けられ
る。上記支持台ｂには上記支軸ｃと所定間隔を存して駆
動モータｄが配置され、この駆動モータｄと支軸ｃとは
適宜な機構を介して連結される。

【０００４】上記支持台ｂは、たとえばエアーシリンダ
の作動杆ｅに取付け固定され、この作動杆ｅの軸方向に
沿って進退駆動されるようになっている。また、エアー
シリンダ作動杆ｅの突出方向において研磨パッドＫが配
置されていて、この研磨パッドＫの研磨面は吸着ヘッド
ａ上の石英ガラスＧ側端面に対向している。

【０００５】上記石英ガラスＧの側端面を研磨するに
は、エアーシリンダ作動杆ｅを突出して石英ガラスＧ側
端面を研磨パッドＫの研磨面に押し当てる。そのうえ
で、研磨パッドＫを回転駆動することにより、研磨がな
される。

【０００６】この石英ガラスＧの全ての側端面の研磨が
終了したあと、角部の研磨に移る。このときは、エアー
シリンダｅのエアーを抜いて押付け力を除去する。そし
て、駆動モータｄに通電して吸着ヘッドａとともに石英
ガラスＧを回動させる。

【０００７】同時に、研磨パッドＫを回転駆動すること
により、石英ガラスＧの角部が徐々に研磨面に接して研
磨される。エアーシリンダｅのエアー圧が無いので、石
英ガラスＧ角部の研磨パッドＫ研磨面への接触を保持し
ながら支持台ｂごと後退する。すなわち、エアーシリン
ダｅの押付け方向の摺動抵抗だけで、研磨パッドＫに対
する石英ガラスＧの押付け荷重を制御することになる。

【０００８】石英ガラスＧを４５°回動したところで、
この角部の頂点が研磨面に接触する。これ以降は、エア
ーシリンダｅの摺動抵抗が石英ガラスＧの押付け力とし
て作用しないので、モータｅの駆動を停止する。結局、
角部の残り４５°（半分）は研磨されないことになる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このような研磨装置で
は、石英ガラスＧの回転モーメントとエアーシリンダｅ
の摺動抵抗が研磨時の押付け荷重に関係する。しかしな
がら、実際にはエアーシリンダｅの摺動抵抗だけで押付
け荷重の数値管理をなし、微妙で精度の高い管理を行う
ことができず信頼性が低い。

【００１０】すなわち、石英ガラスＧの角部を研磨する
際に、この石英ガラスを回動駆動しながら行うので、研
磨パッドＫに対して回転モーメントが発生する。この回
転モーメントは研磨パッドＫを押して回そうとする力で
あり、エアーシリンダｅの押付け方向の摺動抵抗に加算
された荷重として研磨パッドＫに加わる。

【００１１】そのため、研磨パッドＫに対する荷重が常
に変動し、研磨精度が不安定となる。また、実際には石
英ガラスＧを研磨パッドＫに押付けていないので、一度
に角部の半分づつしか研磨できず、作業性が悪い。

【００１２】たとえば、本出願人が出願した特開平２−
２７９２７５号公報には、研磨制御の数値データに基づ
いて研磨機構の研磨工具の位置決めを行い、この研磨工
具により被研磨材を研磨する数値制御の研磨装置が開示
されているが、ここでは非球面および自由曲面形状に対
する研磨として最適であり、上述の石英ガラスＧの側端
面および角部の研磨に対応するにはコストの面で適さな
い。

【００１３】本発明は上述の課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的とするところは、板状部材の
側端面と角部の研磨にあたって、板状部材の研磨手段に
対する押付け荷重を管理し、安定した荷重をかけること
により、品質が安定し、かつ高い研磨精度を得られる板
状部材の研磨装置および研磨方法を提供しようとするも
のである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を満足するため
請求項１の発明は板状部材の研磨装置であり、板状部材
を支持する支持手段と、上記板状部材を研磨する研磨手
段と、上記支持手段と上記研磨手段を相対的に移動させ
る移動手段と、上記研磨手段に対して上記板状部材を所
定の押付け荷重で押付ける加圧手段とを具備したことを
特徴とする。

【００１５】請求項２として、請求項１記載の研磨装置
において上記支持手段は、板状部材を吸着保持する吸着
パッドと、この吸着パッドを回動駆動する第１のモータ
および、これら吸着パッドと第１のモータを取付けたレ
バーを備え、上記移動手段は、上記レバーの水平姿勢を
保持するガイド体と、このガイド体ごとレバーを駆動す
る第２のモータを備えたことを特徴とする。

【００１６】上記目的を満足するため請求項３の発明は
板状部材の研磨装置であり、板状部材を回動自在に支持
する支持手段と、上記板状部材を研磨する研磨手段と、
上記支持手段と上記研磨手段を相対的に昇降駆動する昇
降手段と、この昇降手段および支持手段が載設され、こ
れら昇降手段および支持手段をＸ−Ｙ軸方向に移動する
ＸＹ軸移動手段と、上記板状部材を所定の押付け荷重で
研磨手段に押付ける加圧手段とを具備したことを特徴と
する。

【００１７】請求項４として、請求項３記載の板状部材
の研磨装置において上記支持手段は、板状部材の側端面
が研磨手段の研磨面に接するよう板面を垂直方向に向け
て支持し、かつ板厚方向に斜めに向けた姿勢に変位自在
としたことを特徴とする。

【００１８】請求項５として、請求項３記載の板状部材
の研磨装置において上記加圧手段は、その中間部に支点
を介して回動自在に支持され、一端部に上記支持手段を
介して上記板状部材が取付けられるシーソー構造のアー
ムと、このアームの他端部に掛止され上記研磨手段に対
する板状部材の押付け荷重を設定する押付け荷重シリン
ダとを具備したことを特徴とする。

【００１９】請求項６として、請求項３記載の板状部材
の研磨装置において上記ＸＹ軸移動手段は、上記研磨手
段の作用時に、研磨手段が板状部材の同一位置で研磨を
継続しないよう、板状部材をＸＹ方向に移動変位するこ
とを特徴とする。

【００２０】請求項７として、請求項５記載の板状部材
の研磨装置において上記シーソー構造のアーム端部と押
付け荷重シリンダとの間に、上記加圧手段の押付け荷重
を検知する検知手段を備え、この検知手段の検知信号を
受けて加圧手段にフィードバックし、この押付け荷重を
制御する制御手段を備えたことを特徴とする。

【００２１】上記目的を満足するため請求項８の発明は
板状部材の研磨方法であり、一端部に吸着ヘッドを介し
て板状部材が吸着保持され、他端部に押付け荷重シリン
ダが掛止されるシーソー構造のアームに対し、このアー
ムが水平になるように上記押付け荷重シリンダからアー
ムに荷重をかけ、板状部材に対する押付け荷重を軽減す
る工程と、上記アームを駆動降下し、上記板状部材の側
端面を研磨パッドに当接する工程と、上記押付け荷重シ
リンダの押付け荷重を、板状部材側端面研磨の設定値に
変更調整する工程と、この板状部材をＸＹ軸方向に揺動
変位させ、研磨パッドを回転駆動して板状部材の側端面
を研磨する工程と、板状部材の側端面の研磨後に、上記
押付け荷重シリンダの押付け荷重を板状部材角部研磨の
設定値に切換える工程と、上記板状部材をＸＹ軸方向に
沿って位置補正し、さらに回動してＺ軸方向の位置補正
をなし、研磨パッドに対する板状部材角部の接触位置を
設定して上記アームを水平姿勢に保持する工程と、この
板状部材をＸＹ軸方向に揺動変位させ、研磨パッドを回
転駆動して板状部材の角部を研磨する工程とを具備した
ことを特徴とする。

【００２２】このような課題を解決する手段を採用する
ことにより、請求項１ないし請求項８の発明によれば、
板状部材の側端面と角部の研磨にあたって、板状部材の
研磨手段に対する押付け荷重を管理し、安定した荷重を
かけることにより、品質が安定し、かつ高い研磨精度を
得られる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
にもとづいて説明する。図１は、第１の実施の形態にお
ける研磨装置を概略的に示した外観の斜視図である。こ
の研磨装置に入る前の工程として、ガラスブロックから
所定の厚さにカットし、面取りなどを行い、石英ガラス
Ｇの原形状を決める工程がある。

【００２４】研磨装置として、装置架台１の上面に研磨
パッド（研磨手段）２が研磨面２ａを上面に向けた状態
で支持される。この研磨パッド２は装置架台１内に配置
される図示しない第１のモータに連結され、回転駆動さ
れるようになっている。

【００２５】研磨パッド２と所定間隔を存した位置に支
柱部３が立設されていて、この上端部にＺ軸モータ（第
２のモータ）４が取付けられる。Ｚ軸モータ４の回転軸
にボールねじ部５が設けられ、ガイド体６を介して支持
されるベース基板７の図示しないねじ孔部に螺合してい
る。これら支柱部３からベース基板７でＺ軸移動機構部
（移動手段，昇降手段）１５が構成される。

【００２６】このＺ軸移動機構部１５は、蟻溝付きガイ
ド体８を備えている。すなわち、上記ベース基板７の表
面側には蟻溝付きガイド体８の固定部８ａが設けられ、
ここに移動自在に嵌め込まれる移動部８ｂにはレバー９
の一端部が取付け固定される。このレバー９の他端部
は、装置架台１上面と並行に延出される。

【００２７】さらに、上記ベース基板７の表面側には、
作動杆１０ａを下方に延出させた押付け荷重シリンダ
（加圧手段）１０が取付けられている。この作動杆１０
ａの中間部にロードセルＲが設けられ、かつ先端部は上
記レバー９の裏面側中間部に設けられる固定片９ａに取
付け固定される。すなわち、上記レバー９はロードセル
Ｒを介して押付け荷重シリンダ１０の作動杆１０ａ先端
部に連結されることになる。

【００２８】上記レバー９の一側端部には駆動モータ１
１が取付けられていて、この回転軸に吸着ヘッド１２が
設けられ、被研磨材としての板状部材である石英ガラス
Ｇが吸着支持される。これらレバー９と吸着ヘッド１２
および駆動モータ１１とで支持機構（支持手段）１３が
構成される。

【００２９】このようにして構成される研磨装置であ
り、以下に研磨方法を説明する。Ｚ軸モータ４を駆動し
てボールねじ部５を回転駆動し、ベース基板７を下降さ
せる。そして、石英ガラスＧの側端面が研磨パッド２の
研磨面２ａに当接したら、Ｚ軸モータ４の駆動を停止し
てベース基板７の下降の停止をなす。この状態では、石
英ガラスＧの研磨パット２に対する押付け荷重が「０」
である。

【００３０】つぎに、押付け荷重シリンダ１０を制御
し、石英ガラスＧの研磨すべき側端面部位に応じた必要
な押付け荷重を設定して、石英ガラスＧを研磨パッド２
の研磨面２ａに押付ける。

【００３１】この状態を保持して研磨パッド２を回転駆
動し、研磨面２ａに当接する石英ガラスＧの側端面を研
磨する。所定時間研磨パッド２を回転駆動することによ
り、その側端面の研磨が終了する。

【００３２】つぎに、Ｚ軸モータ４を逆転駆動して一旦
レバー９を上昇させ、所定位置において駆動モータ１１
を駆動し、回転軸に取付けられる吸着ヘッド１２を所定
角度回動して石英ガラスＧの他の側端面を水平姿勢に保
持する。

【００３３】再びレバー９を降下させ石英ガラスＧの側
端面を研磨パッド２の研磨面２ａに当接して、上述した
ように押付け荷重シリンダ１０において所定の押付け荷
重を設定する。その押付け荷重を保持して、研磨パッド
２を回転駆動して石英ガラスＧ側端面を研磨する。この
ようにして、各側端面の研磨をなす。

【００３４】つぎに、石英ガラスＧの角部の研磨を行う
ため、Ｚ軸モータ４を作用させて一旦レバー９を上昇さ
せ、同時に駆動モータ１１を駆動して吸着ヘッド１２と
ともに石英ガラスＧを徐々に回動させる。

【００３５】この状態で、押付け荷重シリンダ１０を作
動して必要な荷重をかけながら研磨パッド２を回転駆動
し、石英ガラスＧの角部の研磨をなす。レバー９は蟻溝
付きガイド体８によって水平を確実に保持されながら上
昇するので、石英ガラスＧの角部が同一精度を持って研
磨面２ａに接することになる。

【００３６】押付け荷重シリンダ１０の作動を停止した
状態で石英ガラスＧを研磨ヘッド２に押付けたとき、吸
着ヘッド１２、駆動モータ１１、レバー９およびガイド
体移動部８ｂの合計重量が自重として研磨ヘッド２にか
かる。

【００３７】したがって、この場合は、自重（合計重
量）のみが荷重となって、押付け荷重が「０」の状態で
ある。そのうえで、押付け荷重シリンダ１０が必要な荷
重をかけるので、荷重数値の制御が可能である。

【００３８】しかも、ベース基板７とレバー９との間に
蟻溝付きガイド体８を備えていて、レバー９を介して石
英ガラスＧのＺ軸方向以外の位置変動を確実に規制し、
Ｚ軸の位置制御の精度を高く保持できる。

【００３９】図２は、第２の実施の形態における研磨装
置の、概略な外観を示す斜視図である。

【００４０】装置架台２０上には、石英ガラス供給部２
１と、研磨パッド（研磨手段）２２と、ヘッド部２３お
よびスライドテーブル２４が載設され、装置架台２０内
部には研磨液タンク２５が収容されている。

【００４１】上記石英ガラス供給部２１は、矩形状の板
状部材である石英ガラスＧを積層して収容し、かつ順次
１枚づつ上記ヘッド部２３に供給する機構を備えてい
る。上記研磨パッド２２は装置架台２０内に配置される
図示しない駆動モータに連結されており、その上面側が
研磨面２２ａである。

【００４２】上記ヘッド部２３は、石英ガラス供給部２
１から供給された石英ガラスＧを吸着して板面を垂直方
向に向ける吸着ヘッド（支持手段）２６を備えている。
そして、この吸着ヘッド２６は、吸着した石英ガラスＧ
の板面を垂直方向に向けた状態で、周方向に３６０°回
転駆動する機構と、かつ板厚方向に垂直姿勢から斜めに
傾けた姿勢まで回動駆動する機構に支持されている。

【００４３】上記吸着ヘッド２６は、装置架台２０上面
と並行に延出されるアーム２７の一端に取付けられる。
このアーム２７の中途部には支点部２８が設けられ、さ
らに吸着ヘッド２６とは反対側端部には押付け荷重シリ
ンダ２９の作動部が連結される。これらアーム２７と押
付け荷重シリンダ２９とで加圧機構（加圧手段）３０が
構成される。

【００４４】このヘッド部２３は、上記スライドテーブ
ル２４によってＸ−Ｙ−Ｚ方向に移動自在に支持されて
いる。すなわち、スライドテーブル２４は、装置架台２
０上に直接配置され、Ｘ方向に移動変位させるＸ軸移動
機構部（Ｘ軸移動手段）３１を備えている。このＸ軸移
動機構部３１にはＹ軸移動機構部（Ｙ軸移動手段）３２
が跨設され、Ｘ方向とは直交する方向であるＹ方向に移
動変位させる。

【００４５】そして、Ｙ軸移動機構部３２上に押付けシ
リンダＳとロードセルＲを備えたＺ軸移動機構部（昇降
手段）３３が立設されていて、ここに取付けられるヘッ
ド部２３をＺ方向である上下方向に移動変位自在であ
る。

【００４６】したがって、ヘッド部２３に備えられる吸
着ヘッド２６は、上記スライドテーブル２４を構成する
Ｘ，Ｙ，Ｚ軸移動機構部３１，３２，３３の作用によっ
てＸＹＺ方向に移動制御されるようになっている。

【００４７】このようにして構成される研磨装置は、図
５（Ａ）に示すような、たとえば半導体製造用のフォト
マスクとして用いられる石英ガラスＧを研磨するのに最
適である。

【００４８】すなわち、この石英ガラスＧには、平面と
直交する側端面であるＦ面を４面備えている。図５
（Ｂ）にも示すように、各Ｆ面と平面とに沿って面取り
されるＣ面が、Ｆ面の上下部にあるので、Ｃ面は計８面
ある。また、これらＦ面とＣ面との境界をＣＦ面とよ
び、各側端面の上下に２面づつあるので、計８面ある。

【００４９】再び図５（Ａ）に示すように、各Ｆ面の側
端相互が交わる部位、すなわち角部に形成される面をＲ
Ｆ面と呼んでいて、これが４面ある。そして、仕様によ
っては、各Ｃ面の側端相互が交わる角部において２０数
度に削成されるノッチ面を備えていて、ここでは２面あ
る。このノッチ面を除くＣ面の角部をＲＣ面と呼び、６
面（８面−２面）ある。石英ガラスＧにおける側端面と
角部の各面を全て合計すると３２面となり、後述する研
磨装置は各面を順次研磨するよう設定されている。

【００５０】上記研磨装置は、以下に述べるように作用
する。なお、研磨の前工程として石英ガラスＧの位置決
めがあり、これを石英ガラス供給部２１で行う。すなわ
ち、石英ガラス供給部２１から供給された石英ガラスＧ
の中心部を吸着ヘッド２６が吸着するために、ＸＹ方向
の位置決めをなす。位置決めされた石英ガラスＧを吸着
ヘッド２６が吸着把持し、研磨位置まで搬送する。

【００５１】石英ガラスＧを研磨パッド２２の上方部位
へ搬送したら、石英ガラスＧの研磨すべき側端面を研磨
パッド２２の研磨面２２ａに沿うよう吸着ヘッド２６を
回動駆動する。つぎに、Ｚ軸移動機構部３３を駆動し
て、石英ガラスＧを下降させ、この側端面を研磨パッド
２２の研磨面２２ａに接触させる。

【００５２】この状態で、研磨パッド２２を回転駆動し
て石英ガラスＧの側端面を研磨する。研磨中に、Ｘ軸移
動機構部３１とＹ軸移動機構部３２を制御駆動して、石
英ガラスＧを平面ＸＹ軸方向に微小な揺動駆動をなす。

【００５３】したがって、研磨パッド２２の研磨面２２
ａに対する石英ガラスＧ側端面の位置が常に変動し、研
磨面全面を均一的に使用して、この局部的な摩耗を阻止
することとなる。

【００５４】石英ガラスＧにおける、先に説明したＦ面
やＣ面およびＣＦ面などの側端面を研磨する際、および
ノッチ面を研磨する際は、石英ガラスＧを一定の高さに
保持して研磨を行うので、Ｚ軸移動機構部３３は停止さ
せている。

【００５５】また、ＲＦ面やＲＣ面などの角部で、しか
もＲ状面を研磨する際は、研磨中の面が常に一定の高さ
になるように、石英ガラスＧの回動に合わせてＺ軸移動
機構部３３を作動し上下方向の位置を制御する。

【００５６】上記アーム２７は、その中間に設けられる
支点部２８が支持されているので、一端側の吸着ヘッド
２６に吸着固定される石英ガラスＧと、他端側の押付け
荷重シリンダ２９とがシーソーの関係になっている。

【００５７】したがって、押付け荷重シリンダ２９がア
ーム２７に対して荷重をかけることで、吸着ヘッド２６
を介して石英ガラスＧから研磨パッド２２の研磨面２２
ａにかかる押付け荷重を制御できる。

【００５８】なお具体的に説明すれば、たとえばＦ面の
研磨と、このＦ面の終了後にＲＦ面を研磨するには、以
下に述べるようになる。図３（Ａ）に模式的に示す（以
下同じ）ように、はじめ、レバー２７が水平になるよう
に押付け荷重シリンダ２９における荷重を設定する。こ
の状態で、レバー２７を介して石英ガラスＧを研磨パッ
ド２２に押付ける押付け荷重が「０」である。なお、押
付け荷重シリンダ２９が作用しない場合は、自重で上記
ヘッド部２３が降下して自重分の押付け荷重がかかるこ
とは先に説明した通りである。

【００５９】図３（Ｂ）に示すように、上記Ｚ軸移動機
構部３３を駆動しアーム２７を下降させて、石英ガラス
Ｇの研磨すべきＦ面が研磨パッド２２の研磨面に当接し
たところで下降を停止する。そして、押付け荷重シリン
ダ２９の荷重設定を研磨荷重であるＦ面設定値に上げ
る。

【００６０】この状態で研磨パッド２２を回転駆動する
とともに、Ｘ軸移動機構部３１とＹ軸移動機構部３２を
駆動して石英ガラスＧをＸＹ軸方向に揺動し、研磨パッ
ド２２に対する位置を変えることで、石英ガラスＧの研
磨が効果的に行われる。

【００６１】所定時間経過後、図３（Ｃ）に示すよう
に、押付け荷重シリンダ２９の押付け荷重をＲＦ面設定
値に切換える。そして、吸着ヘッド２６を徐々に回動し
て石英ガラスＧの回動変位をなす。このとき、回転角に
よるＺ方向の変位量を求め、その変位量に合わせてＺ軸
移動機構部３３を駆動して石英ガラスＧの上下位置を補
正制御する。

【００６２】これによりアーム２７は常に水平状態を保
持でき、しかも研磨パッド２２は石英ガラスＧの回転モ
ーメント荷重の影響を受けることがなく、石英ガラスＧ
のＲＦ面を一定の荷重で研磨する。

【００６３】吸着ヘッド２６を９０°回動して、石英ガ
ラスＧのＲＦ面の研磨を終了した後、シーソー構造とな
っているアーム２７の水平状態を保持するよう押付け荷
重シリンダ２９の荷重を設定し、荷重「０」の状態に戻
す。

【００６４】そして、先に説明した押付け荷重をＦ面設
定値に上げる工程から順次、ＲＦ面設定値に切換え、か
つＺ軸移動機構部３３による上下位置を制御しながら研
磨するまでの工程を３回繰り返えす。

【００６５】そのあと、再び図３（Ａ）の状態に戻っ
て、Ｚ軸移動機構部３３がヘッド部２３を上昇させるこ
とにより、その石英ガラスＧの全てのＦ面およびＲＦ面
に対する研磨が終了する。

【００６６】このように、シーソー構造としたアーム２
７を介して押付け荷重シリンダ２９により押付け荷重を
かける。実際には、エアーシリンダのエアー圧力を制御
することで荷重制御をなす。

【００６７】シーソー構造の利点として、バランス調整
により押付け荷重シリンダ２９の推力が設定研磨荷重相
当でよいこと、また、スライド式に比較してシール抵抗
が少ないために、低荷重制御に対応できるなどの特徴が
ある。

【００６８】そして、Ｚ軸移動機構部３３を制御して石
英ガラスＧの上下方向の位置制御を行うことで、図３
（Ｃ）で説明したように石英ガラスＧを回動する際の回
転モーメント力の影響を受けることなく荷重をかけるこ
とができる。

【００６９】このようなＺ方向変位量における位置補正
の詳細を、図４にもとづいて説明する。すなわち、同図
は石英ガラスＧ角部研磨時において、石英ガラスＧを回
転することによるＺ方向の位置変化の様子を示してい
る。

【００７０】Ｚ方向の変化量Ｘを求めるため、以下の式
を展開する。 Ｂ ＝ Ｃｓｉｎ４５° Ａ ＝ Ｃｓｉｎ（４５°＋θ） ： ０≦θ≦４５° Ｘ ＝ Ｃｓｉｎ（４５°＋θ） ― Ｃｓｉｎ４５° 以上の式で求められるように、石英ガラスＧの回転角θ
に対して、上下動作をＸだけ補正しながら研磨を行うこ
とにより、高精度で信頼性の高い研磨が可能となる。

【００７１】実際には、所定のＦ面を所定時間研磨し、
押付け荷重シリンダ２９のエアー圧を電空レギュレータ
で切換えることにより荷重設定の調整をなし、つぎのＦ
面の研磨をなす。そして、Ｆ面―ＲＦ面の加工を４回繰
り返すことによって、同面における全周の研磨を終了す
る。

【００７２】Ｃ面からＲＣ面への研磨も同様である。こ
のとき、Ｆ面研磨の姿勢から石英ガラスＧの厚さ方向に
４５°回転させてから、上述のごとく研磨する。すなわ
ち、回転に対するＺ軸の補正を行いながら研磨している
面が常に一定の高さになるように研磨する。

【００７３】図６は、第３の実施の形態における研磨装
置一部を概略的に示した外観斜視図である。板状部材で
ある石英ガラスＧはアーム４０の一端部に設けられ、回
転駆動源４１ａに連結される吸着ヘッド（支持手段）４
１に吸着支持される。アーム４０の中央部は支点部４２
となっていて、アーム４０はサーボモータ４３を備えた
Ｚ軸移動機構部（昇降手段）４４に回動自在に支持され
る。

【００７４】また、アーム４０の吸着ヘッド４１とは反
対側の端部にロードセル（検知手段）４５を介して押付
け荷重シリンダ（加圧手段）４６が掛止している。押付
け荷重シリンダ４６はロードセル４５を介してアーム４
０に押付け荷重をかける。

【００７５】しかして、石英ガラスＧの側端面が図示し
ない研磨パッドの研磨面に接するようＺ軸移動機構部４
４が制御される。研磨パッドが回転駆動され石英ガラス
Ｇの周端一面が研磨されたあと、吸着ヘッド４１が回動
駆動され石英ガラスＧの角部の研磨に移行する。

【００７６】このとき、吸着ヘッド４１と石英ガラスＧ
の回転始動により回転トルクが設定した研磨荷重の以外
の負荷荷重を研磨パッドに与えるため、上記ロードセル
４５で研磨荷重を常に検知する。

【００７７】そして、設定値よりもロードセル４５の検
知荷重が軽い場合はＺ軸移動機構部４４を制御して、ア
ーム４０とともに吸着ヘッド４１の位置を下げ、より大
きな荷重になるよう調整する。

【００７８】設定値よりもロードセル４５の検知荷重が
重い場合もＺ軸移動機構部４４を制御して、アーム４０
とともに吸着ヘッド４１の位置を上げ、より小さな荷重
になるよう調整する。

【００７９】このようにして、吸着ヘッド４１の上下駆
動の荷重をフィードバック制御して、研磨パッドに対す
る研磨荷重を設定値である、たとえば２Ｋｇｆ±２００
ｇになるようコントロールできる。

【００８０】したがって、回転トルクによる過荷重と研
磨パッドの摩耗を軽減でき、この研磨パッドの部分的摩
耗である片寄りの低減を得られ、よって研磨パッドの交
換頻度が少なくなる。

【００８１】なお、研磨する石英ガラスＧは長辺部に限
らず、短辺側の角部でも可能であり、ワーク形状は正方
形に限らず、長方形あるいはその他の形状であってもよ
い。この場合、回転に対するＺ方向の変位量が分かれば
よい。

【００８２】また、石英ガラスＧを水平方向に寝かせて
水平軸方向の補正を行うことにより、位置関係を９０°
回転させた構成も可能である。板状部材として石英ガラ
スＧに限定されるものではなく、他の板状部材の研磨も
可能である。

【００８３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、板
状部材の側端部と角部に対する研磨において、研磨荷重
を数値で管理でき、特に、角部研磨時における回転によ
るモーメント荷重の影響を受けずにすみ、安定した荷重
での研磨が行えて、高精度の研磨と信頼性の向上を得ら
れるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示す、研磨装置の
概略の外観斜視図。

【図２】本発明の第２の実施の形態を示す、研磨装置の
概略の外観斜視図。

【図３】同実施の形態の、研磨工程を順に説明する図。

【図４】同実施の形態の、Ｚ方向の位置補正を説明する
図。

【図５】研磨する板状部材である石英ガラスの側端面と
角部を説明する図。

【図６】本発明の第３の実施の形態を示す、研磨装置一
部の概略の外観斜視図。

【図７】従来の、研磨装置一部の概略の外観斜視図。

【符号の説明】

Ｇ…石英ガラス（板状部材）、 １２，２６，４１…吸着ヘッド（支持手段）、 １５，３３，４４…Ｚ軸移動機構部（昇降手段）、 ２，２２…研磨パッド（研磨手段）、 １０，２９，４６…押付け荷重シリンダ（加圧手段）、 ２８，４２…支点部、 ９，２７，４０…アーム、 ４５…ロードセル（検知手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大石 恭史 神奈川県横浜市磯子区新磯子町33番地 株 式会社東芝生産技術センター内 Ｆターム(参考） 3C034 AA08 AA13 BB73 3C043 BB05 CC07 3C049 AB01 BA05 CA06 CB01

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】板状部材を支持する支持手段と、 上記板状部材を研磨する研磨手段と、 上記支持手段と上記研磨手段を相対的に移動させる移動
   手段と、 上記研磨手段に対して上記板状部材を所定の押付け荷重
   で押付ける加圧手段とを具備したことを特徴とする板状
   部材の研磨装置。
2. 【請求項２】上記支持手段は、板状部材を吸着保持する
   吸着パッドと、この吸着パッドを回動駆動する第１のモ
   ータおよび、これら吸着パッドと第１のモータを取付け
   たレバーを備え、 上記移動手段は、上記レバーの水平姿勢を保持するガイ
   ド体と、このガイド体ごとレバーを駆動する第２のモー
   タを備えたことを特徴とする請求項１記載の研磨装置。
3. 【請求項３】板状部材を回動自在に支持する支持手段
   と、 上記板状部材を研磨する研磨手段と、 上記支持手段と上記研磨手段を相対的に昇降駆動する昇
   降手段と、 この昇降手段および支持手段が載設され、これら昇降手
   段および支持手段をＸ−Ｙ軸方向に移動するＸＹ軸移動
   手段と、 上記板状部材を所定の押付け荷重で研磨手段に押付ける
   加圧手段とを具備したことを特徴とする板状部材の研磨
   装置。
4. 【請求項４】上記支持手段は、上記板状部材の側端面が
   上記研磨手段の研磨面に接するよう板面を垂直方向に向
   けて支持し、かつ板厚方向に斜めに向けた姿勢に変位自
   在としたことを特徴とする請求項３記載の板状部材の研
   磨装置。
5. 【請求項５】上記加圧手段は、その中間部に支点を介し
   て回動自在に支持され、一端部に上記支持手段を介して
   上記板状部材が取付けられるシーソー構造のアームと、
   このアームの他端部に掛止され上記研磨手段に対する板
   状部材の押付け荷重を設定する押付け荷重シリンダとを
   具備したことを特徴とする請求項３記載の板状部材の研
   磨装置。
6. 【請求項６】上記ＸＹ軸移動手段は、上記研磨手段の作
   用時に、研磨手段が板状部材の同一位置で研磨を継続し
   ないよう、板状部材をＸＹ方向に移動変位することを特
   徴とする請求項３記載の板状部材の研磨装置。
7. 【請求項７】上記シーソー構造のアーム端部と押付け荷
   重シリンダとの間に、上記加圧手段の押付け荷重を検知
   する検知手段を備え、 この検知手段の検知信号を受けて上記加圧手段にフィー
   ドバックし、この押付け荷重を制御する制御手段を備え
   たことを特徴とする請求項５記載の板状部材の研磨装
   置。
8. 【請求項８】一端部に吸着ヘッドを介して板状部材が吸
   着保持され、他端部に押付け荷重シリンダが掛止される
   シーソー構造のアームに対し、このアームが水平になる
   ように上記押付け荷重シリンダからアームに荷重をか
   け、板状部材に対する押付け荷重を軽減する工程と、 上記アームを駆動降下し、上記板状部材の側端面を研磨
   パッドに当接する工程と、 上記押付け荷重シリンダの押付け荷重を、板状部材側端
   面研磨の設定値に変更調整する工程と、 この板状部材をＸＹ軸方向に揺動変位させ、研磨パッド
   を回転駆動して板状部材の側端面を研磨する工程と、 板状部材の側端面の研磨後に、上記押付け荷重シリンダ
   の押付け荷重を板状部材角部研磨の設定値に切換える工
   程と、 上記板状部材をＸＹ軸方向に沿って位置補正し、さらに
   回動してＺ軸方向の位置補正をなし、研磨パッドに対す
   る板状部材角部の接触位置を設定して上記アームを水平
   姿勢に保持する工程と、 この板状部材をＸＹ軸方向に揺動変位させ、研磨パッド
   を回転駆動して板状部材の角部を研磨する工程とを具備
   したことを特徴とする板状部材の研磨方法。