JP2003300145A - 研磨装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】より細やかな研磨加工が行えて、平滑性を向上
できる研磨加工を可能とする研磨装置を提供することを
目的とする。 【解決手段】研磨ヘッド本体３の押圧部８に装着した研
磨テープを研磨台に設置した被研磨材に接触させて被研
磨材を研磨するようにした研磨装置において、押圧部８
が、研磨テープが摺動可能に掛け渡される回転可能なロ
ーラー部８１と、ローラー部８１を軸方向にスライド可
能に支持する支持軸８２から構成され、ローラー部８１
を支持軸８２に対して軸方向に往復動作させて微振動を
起こす振動機構９を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、研磨台に設置した
被研磨材を、研磨ヘッド本体の押圧部に装着した研磨テ
ープにより研磨する研磨装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、液晶ディスプレイやプリント
基板、シリコンウエハー等の板状部材の表面を研磨する
装置として図７および図８に示す研磨装置Ａがある。

【０００３】この研磨装置Ａは、特開平１１−１９８５
９号公報にも記載されているように、研磨テープＢが装
着される研磨ヘッド本体Ｃと、研磨ヘッド本体Ｃを支持
する支持部材Ｄと、研磨ヘッド本体Ｃの下方に設置され
被研磨材が装着される研磨台（図示せず）とを備えてい
る。

【０００４】研磨ヘッド本体Ｃは、研磨台の被研磨材設
置面と直交する方向に延びる軸線を中心に回転可能にな
っている。さらに、研磨ヘッド本体Ｃの内部に、研磨テ
ープＢが巻かれたテープリールが取り付けられる供給ロ
ーラーＦと、供給ローラーＦから引き出された研磨テー
プＢを巻き取るための巻取りリールが取付られる巻取り
ローラーＧとが設けられていて、研磨テープＢを走行さ
せながら被研磨材を研磨するようにもなっている。

【０００５】具体的には、研磨ヘッド本体Ｃ内に設ける
研磨テープ搬送用モータＨにより巻取りローラーＧを回
転駆動させることにより、研磨テープＢをテープリール
から引き出して複数の走行ローラーＥで案内させなが
ら、研磨ヘッド本体Ｃの下端に設けられ、押圧部となる
押え付けローラーＥ１を通過させた後、巻取りリールに
巻き取るようになっている。

【０００６】さらに、図７および図８に示す研磨装置Ａ
は、研磨ヘッド本体Ｃの押え付けローラーＥ１を、押え
付けローラーＥ１の軸線が研磨ヘッド本体Ｃの回転中心
と直交するように研磨ヘッド本体Ｃに取り付けておい
て、研磨ヘッド本体Ｃを、押え付けローラーＥ１のロー
ラー面が研磨台の設置面と平行するように支持部材Ｄに
回転可能に支持させている。

【０００７】そして、図７及び図８に示す研磨装置Ａに
よれば、研磨テープＢを押え付けローラーＥ１により研
磨台上に設置される被研磨材に接触させた状態で、研磨
テープＢを走行させながら、支持部材Ｄに設ける研磨ヘ
ッド本体回転用モータＪの回転駆動により、研磨ヘッド
本体Ｃを回転させて、被研磨材の表面を自動的に研磨す
るようになっている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図７及び図
８に示す研磨装置Ａは、研磨ヘッド本体Ｃを研磨台上の
被研磨材に対して回転させながら研磨テープＢで被研磨
材を研磨するようにしているため、被研磨材の研磨は、
研磨テープＢのテープ面を研磨ヘッド本体Ｃの回転軸心
を中心として回転動作させるだけの研磨となる。

【０００９】その結果、研磨テープＢの周方向の滑りに
よる研磨しか行えないため、高速回転による研磨といえ
ども細やかな研磨加工が行えないという不具合がある。
即ち、研磨テープＢの研磨面は、回転軸心から離れるほ
ど周方向の速度が速くなることから、研磨量が研磨テー
プＢの幅方向中心と端部で異なり、特に研磨テープＢの
幅方向端部においては、微細な研磨加工が行い難い。

【００１０】以上の問題に鑑み、本発明は、より細やか
な研磨加工が行えて、平滑性を向上できる研磨加工を可
能とする研磨装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
の発明は、研磨ヘッド本体の押圧部に装着した研磨テー
プを研磨台に設置した被研磨材に接触させて被研磨材を
研磨するようにした研磨装置において、押圧部は、微振
動を起こす振動機構を備えている構成とした。

【００１２】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の研磨装置において、押圧部が、研磨テープが摺動可能
に掛け渡される回転可能なローラー部と、ローラー部を
軸方向にスライド可能に支持する支持軸から構成され、
振動機構は、当該ローラー部を支持軸に対して軸方向に
往復動作させることにより微振動を起こす構成とした。

【００１３】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の研磨装置において、振動機構は、ローラー部の内面と
支持軸の外面との間に形成される気密状の圧力調整室
と、圧力調整室に開口される２つのポートと、圧力調整
室内に位置するように支持軸の外面に固定されて、支持
軸に対するローラー部のスライド動作により２つのポー
トのどちらか一方を閉鎖可能とする圧力調整弁と、２つ
のポートのどちらか一方から圧力調整室内に流体を送り
込み他方のポートから流体を引き出す動作を交互に行う
流体導入手段とを備え、流体導入手段により一方のポー
トから圧力調整室に流体が導入されることにより導入さ
れた流体で圧力調整弁が他方のポートを閉じる方向にロ
ーラー部がスライドし、ポートの切換えでローラー部が
反対方向にスライドするように構成した。

【００１４】請求項４に記載の発明は、請求項２に記載
の研磨装置において、振動機構は、ローラー部の内面と
支持軸の外面との間に空間部を形成し、空間部内におい
て一端が支持軸の外面に固定され他端がローラー部内面
に固定される圧電素子を設けるともに、圧電素子に電圧
をかけるための電圧入力部を備え、電圧入力部による圧
電素子への電圧のオンオフで圧電素子を伸縮させること
によりローラー部を支持軸に対して軸方向に往復動作さ
せる構成とした。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明にかかる研磨装置の全体構
成図を図１および図２に示す。本実施形態の研磨装置
は、シリコンウエハーやプリント基板の表面を研磨する
装置である。

【００１６】研磨装置は、箱状の下部フレーム部１１
と、下部フレーム部１１の上部四隅に取り付けられる４
本の支柱フレーム部１２と、４本の支柱フレーム部１２
の上部位置で支持される上部フレーム部１３とを備える
支持部材１を備えている。

【００１７】支持部材１の下部フレーム部１１上には、
被研磨材が設置される研磨台２が設けられており、この
研磨台２は、図２に示すように、多数の小さな穴が形成
されたゴム製のエンドレスベルト２２と、このエンドレ
スベルト２２が掛け渡されてエンドレスベルト２２を走
行させるための複数の駆動ローラー２３とから構成され
る被研磨材搬送機構２１を備えている。駆動ローラー２
３は図示していないがモータにより回転駆動するように
なっている。

【００１８】そして、被研磨材が設置される設置面２４
がエンドレスベルト２２上に設けられている。図２に示
すように、エンドレスベルト２２に水平部分が形成され
るように駆動ローラー２３でエンドレスベルト２２を移
動可能に支持させ、上部側の水平走行部分を設置面２４
としている。

【００１９】そして、エンドレスベルト２２における設
置面２４の下面側には、エンドレスベルト２２に形成し
た多数の貫通穴（図示せず）を介して被研磨材をエンド
レスベルト２２に吸着させるための吸着手段２５を設け
ている。吸着手段２５は、真空装置により構成されてい
る。なお、被研磨材の固定は吸着手段２５に限らず、留
め具により被研磨材を設置面２４上に固定するようにし
ても良い。

【００２０】以上の研磨台２は、エンドレスベルト２２
における上方側水平走行部分の端部に被研磨材を載せる
と、駆動ローラー２３による回転駆動でエンドレスベル
ト２２が走行し、被研磨材が所定の研磨位置まで運ば
れ、吸着手段２５により被研磨材がエンドレスベルト２
２の設置面２４に吸着されて被研磨材の動きが阻止され
るようになっている。

【００２１】さらに、研磨台２の上方に設ける支持部材
１の上部フレーム部１３には、研磨テープＴが走行可能
に装着される研磨ヘッド本体３が取り付けられており、
研磨ヘッド本体３は、水平移動装置４および昇降装置５
を介して上部フレーム部１３に取り付けられている。

【００２２】上部フレーム部１３に設ける水平移動装置
４は、研磨ヘッド本体３をＸ軸方向（図１に示すＸ方
向）に移動させるためのＸ軸方向移動機構４１およびＹ
軸方向（図２に示すＹ方向）に移動させるためのＹ軸方
向移動機構４２とを備えている。

【００２３】Ｘ軸方向移動機構４１は、上部フレーム部
１３に固定される２本のＸ軸方向移動用レール部材４１
ａ，４１ａと、このＸ軸方向移動用レール部材４１ａ，
４１ａに嵌め合わされるＸ軸方向移動用嵌合部材４１
ｂ，４１ｂと、Ｘ軸方向移動用嵌合部材４１ｂ，４１ｂ
が下面に固定されるＸ軸方向移動用フレーム４１ｃと、
Ｘ軸方向移動用フレーム４１ｃをＸ軸方向移動用レール
部材４１ａ，４１ａに沿って移動させるためのＸ軸方向
移動用モータ４１ｄとから構成される。

【００２４】Ｙ軸方向移動機構４２は、Ｘ軸方向移動用
フレーム４１ｃの上面に固定される２本のＹ軸方向移動
用レール部材４２ａ，４２ａと、このＹ軸方向移動用レ
ール部材４２ａ，４２ａに嵌め合わされるＹ軸方向移動
用嵌合部材４２ｂ，４２ｂと、Ｙ軸方向移動用嵌合部材
４２ｂ，４２ｂが下面に固定されるＹ軸方向移動用フレ
ーム４２ｃと、Ｙ軸方向移動用フレーム４２ｃをＹ軸方
向移動用レール部材４２ａ，４２ａに沿って移動させる
ためのＹ軸方向移動用モータ４２ｄとから構成される。

【００２５】さらに、水平移動装置４に昇降装置５が組
みつけられており、この昇降装置５により研磨ヘッド本
体３を上下方向へ移動させられるようになっている。な
お、昇降装置５は、研磨ヘッド本体３を研磨台２の設置
面２４上に配置した被研磨材に接近させ、または遠ざけ
るために用いるものである。

【００２６】昇降装置５は、上下移動用エアシリンダー
５１と上下方向の移動量の微調整を行うためのコンタク
トシリンダー５２とから構成されており、上下移動用エ
アシリンダー５１とコンタクトシリンダー５２とがＹ軸
方向移動用フレーム４２ｃに固定され、上下移動用エア
シリンダー５１とコンタクトシリンダー５２の一部を研
磨ヘッド本体３が支持される箱状のヘッド本体取付け部
材１４に固定させている。

【００２７】以上のように、本体取付け部材１４は、水
平移動装置４におけるＹ軸方向移動用フレーム４２ｃに
昇降装置５である上下移動用エアシリンダー５１とコン
タクトシリンダー５２を介して支持されているので、本
体取付け部材１４は、上下移動用エアシリンダー５１と
コンタクトシリンダー５２の駆動により上下方向に移動
できるようになっている。

【００２８】そして、本体取付け部材１４には、図１に
示すように、研磨ヘッド本体３と研磨ヘッド本体３を回
転させるためのヘッド本体駆動用モータ６０とが支持さ
れており、研磨ヘッド本体３は上部フレーム部１３に対
して研磨台２の設置面２４と直交する線を軸線として回
転できるようにスピンドル機構６を介して本体取付部材
１４に支持されている。

【００２９】研磨ヘッド本体３が取付けられるスピンド
ル機構６は、図１に示すようにフランジ６３を有する筒
体６１と、筒体６１内部に筒体６１に対して回転可能に
装着されるスピンドル６２を備えている。

【００３０】さらに、スピンドル６２の上部先端には、
図１に示すようにスピンドル側プーリー６４が取り付け
られており、このスピンドル側プーリー６４と、ヘッド
本体駆動用モータ６０に設けるモータ側プーリー６６と
をベルト６５で掛けわたして連結している。

【００３１】そして、ヘッド本体駆動用モータ６０の回
転駆動によりスピンドル６２が回転し、スピンドル６２
に連結される研磨ヘッド本体３が回転するようになって
いる。

【００３２】なお、研磨ヘッド本体３には、研磨テープ
Ｔを走行させるためのテープ走行用モータ３１を配設し
ているため、このテープ走行用モータ３１を駆動させる
ためのリード線を研磨ヘッド本体３内部に研磨ヘッド本
体３の回転に支障がないように配線している。

【００３３】そして、スピンドル６２の下端には、研磨
ヘッド本体３が固定されており、研磨ヘッド本体３内に
は、研磨テープＴを走行させるテープ走行機構が設けら
れている。

【００３４】以下、研磨ヘッド本体３の構成について図
３から図５に基づいて説明する。研磨ヘッド本体３は、
スピンドル６２に固定される筒部３２、筒部３２の下端
部に連結されるケース本体部３３とを備えている。

【００３５】なお、図１および図２に示すように、ケー
ス本体部３３は、カバー３４で覆うようになっている。

【００３６】ケース本体部３３には、図３に示すよう
に、未使用の研磨テープが取り付けられるテープリール
７１と、巻取りリール７２とが回転可能に支持されてい
る。

【００３７】本実施形態では、テープリール７１が装着
されるテープリール用回転軸７１ａの両端部分を、ケー
ス本体部３３に回転可能に支持することにより、テープ
リール７１がテープリール用回転軸７１ａを介してケー
ス本体部３３に回転可能に支持される。なお、図示して
いないが、テープリール用回転軸７１ａには、テープリ
ール用回転軸７１ａの回転を制動させるためのフリクシ
ョン部を設けている。このフリクション部により、テー
プリール７１から引き出される研磨テープＴに常にテン
ションを与えるようにしている。

【００３８】また、巻取りリール７２が装着される巻取
りリール用回転軸７２ａの両端部分を、ケース本体部３
３に回転可能に支持することにより、巻取りリール７２
が巻取りリール用回転軸７２ａを介してケース本体部３
３に回転可能に支持される。

【００３９】さらに、図３に示すように、ケース本体部
３３内の上部に、研磨テープＴを走行させるためのテー
プ走行用モータ３１を固定している。

【００４０】テープ走行用モータ３１には駆動軸３１ａ
が接続されており、駆動軸３１ａをケース本体部３３か
ら外部に突出させて先端に駆動軸側プーリー３５を設け
ている。ケース本体部３３の下部には伝達用軸３６の両
端部分が回転可能に支持され、この伝達用軸３６の両端
をケース本体部３３から突出させて、一方の端部に巻取
りリール側伝達用プーリー３７と押圧部側伝達用プーリ
ー３８とを設け、他方の端部に巻取りリール用回転軸７
２ａに回転を伝達するためのギアを設けている。

【００４１】駆動軸側プーリー３５と巻取りリール側伝
達用プーリー３７にはテープ走行用ベルト３９が掛け渡
たされており、テープ走行用モータ３１の回転駆動によ
り、駆動軸側プーリー３５、テープ走行用ベルト３９、
巻取りリール側伝達用プーリー３７を介して伝達用軸３
６が回転し、この伝達用軸３６からギアを介して巻取り
リール用回転軸７２ａが回転するようになっている。

【００４２】この巻取りリール用回転軸７２ａの回転に
より巻取りリール７２が回転し、テープリール７１から
研磨テープＴを引き出すとともに、巻取りリール７２に
研磨テープＴを巻き取るようになっている。

【００４３】また、ケース本体部３３内には、テープリ
ール７１から引き出された研磨テープＴを巻取りリール
７２に案内するための複数の搬送ローラー３０が回転可
能に設けられている。

【００４４】さらに、ケース本体部３３の底部には、図
３から図５に示すように、研磨テープＴが掛け渡され、
掛け渡された研磨テープＴを研磨台２の設置面２４に固
定された被研磨材に接触させる押圧部８が、ケース本体
部３３に対して回転可能に取り付けられている。

【００４５】押圧部８は、研磨テープＴが摺動可能に掛
け渡される回転可能なローラー部８１と、ローラー部８
１を軸方向にスライド可能に支持する支持軸８２から構
成されている。

【００４６】ローラー部８１は、軸受メタル８３を介し
て支持軸８２に挿通されるローラー中心部８４ａ，８４
ｂと、ローラー中心部８４ａ，８４ｂの軸方向両端側で
支持軸８２に挿通される溝付軸受８５と、ローラー中心
部８４ａ，８４ｂの外周面に圧入状に嵌合される筒状の
ゴムローラー芯８６と、ゴムローラー芯８６の外周面に
密着させて嵌着される筒状のゴムローラー８７とを備え
ている。

【００４７】本実施形態では、ローラー中心部８４ａ，
８４ｂの内面に溝付軸受８５を圧入することにより溝付
軸受８５の支持軸８２に対するスライド動作にともなっ
てローラー中心部８４ａ，８４ｂもスライドするように
なっている。さらに、ローラー中心部８４ａ，８４ｂの
外周面に固定されるゴムローラー芯８６をゴムローラー
８７で覆う構成としており、このゴムローラー８７の外
面に研磨テープＴを掛け渡すようにしている。

【００４８】そして、支持軸８２は、図４および図５に
示すように、軸方向両端部に形成される小径軸部８２ａ
と軸方向中央部に形成される大径軸部８２ｂとからな
り、小径軸部８２ａにおいてケース本体部３３に回転可
能に支持されている。

【００４９】支持軸８２の一方側端部には、支持軸駆動
用プーリー８２ｃが取り付けられており、この支持軸駆
動用プーリー８２ｃと前記した押圧部側伝達用プーリー
３８にベルト３８ａを掛け渡すことにより、テープ走行
用モータ３１の駆動に伴い、支持軸８２も回転駆動する
ようにしている。

【００５０】また、支持軸８２の軸方向中央部（大径軸
部８２ｂの軸方向中央部）の外周面には、圧力調整弁と
なるフランジ状のダイヤフラム９１を設けている。ダイ
ヤフラム９１は、大径軸部８２ｂの軸方向中央部に設け
る嵌合溝８２ｄに嵌合されて支持軸８２に固定されるよ
うになっており、２枚のリング板状部材を重ね合わせて
構成されている。ダイヤフラム９１の外周部には、２枚
のリング板状部材を重ね合わせた時に、軸方向外方に向
かって延びる環状突起９１ａが形成されている。

【００５１】さらに、支持軸８２には、一方が軸方向一
端に開口し、軸方向に延びて他方が大径軸部８２ｂの外
周面に開口するＬ字状の支持軸側エア通路９２ａ，９２
ｂが、支持軸８２の両端から軸中央に向かって２本形成
されている。

【００５２】支持軸８２における小径軸部８２ａの端部
に形成する支持軸側エア通路９２ａ，９２ｂの開口のそ
れぞれには、ロータリーコネクター９３が接続される。
各ロータリーコネクター９３には、図４に示すように、
エアチューブ９４が接続され、これらエアチューブ９４
は、電磁弁９５に接続されている。

【００５３】電磁弁９５は、図４に示すように、高圧空
気を送り込むか、または、真空引きがされるエア作用部
９６が切換え可能に接続される第１弁部９５ａと第２弁
部９５ｂとを備えている。電磁弁９５とエア作用部９６
は、図３に示すように、ケース本体部３３内の上部で、
かつ、テープ走行用モータ３１の側部に設けられてい
る。

【００５４】第１弁部９５ａは、支持軸８２の一方の第
１支持軸側エア通路９２ａに連通させており、第２弁部
９５ｂは、支持軸８２の他方の第２支持軸側エア通路９
２ｂに連通させている。

【００５５】そして、第１弁部９５ａによりエア作用部
９６を第１支持軸側エア通路９２ａに連通させていると
きには、第２弁部９５ｂを介して第２支持軸側エア通路
９２ｂを大気に連通させるようにしており、また、第２
弁部９５ｂによりエア作用部９６を第２支持軸側エア通
路９２ｂに連通させているときには、第１弁部９５ａを
介して第１支持軸側エア通路９２ａを大気に連通させる
ようにしている。

【００５６】さらに、ローラー部８１のローラー中心部
８４ａ，８４ｂは、図５に示すように、２つの筒状体か
らなる第１ローラー中心部８４ａと第２ローラー中心部
８４ｂから構成されている。第１ローラー中心部８４ａ
と第２ローラー中心部８４ｂには、第１ローラー中心部
８４ａと第２ローラー中心部８４ｂを支持軸８２に挿通
させてつき合わせたとき、支持軸８２に固定されている
ダイヤフラム９１が収納できる圧力調整室９７を形成で
きるように、凹部８４ｃが形成されている。

【００５７】第１ローラー中心部８４ａと第２ローラー
中心部８４ｂには、一方が支持軸８２の支持軸側エア通
路９２ａ，９２ｂに連通し、他方が凹部８４ｃで形成さ
れる圧力調整室９７に連通するＬ字状のローラー部側エ
ア通路９８ａ，９８ｂが形成されている。

【００５８】本実施形態では、支持軸８２に対してロー
ラー中心部８４ａ，８４ｂをスライド可能に構成してい
ることから、ローラー中心部８４ａ，８４ｂのスライド
動作に関係なく、常に支持軸側エア通路９２ａ，９２ｂ
とローラー部側エア通路９８ａ，９８ｂとを連通させる
必要がある。

【００５９】そのため、支持軸８２の外面とローラー中
心部８４ａ，８４ｂの内面との間に隙間を形成するとと
もに、軸受メタル８３を複数に分けておいて、ローラー
中心部８４ａ，８４ｂの筒内面に、ローラー部側エア通
路９８ａ，９８ｂの開口を回避し、かつ、ローラー中心
部８４ａ，８４ｂのスライド動作で支持軸側エア通路９
２ａ，９２ｂが閉鎖されないようにこれら軸受メタル８
３を固定することにより、支持軸８２の外面とローラー
中心部８４ａ，８４ｂの内面と軸受メタル８３の端面に
よって気密状で環状の中間エア通路９９ａ，９９ｂを形
成している。

【００６０】なお、本実施形態では、圧力調整室９７の
気密性を出すために、第１ローラー中心部８４ａと第２
ローラー中心部８４ｂを支持軸８２に挿通させてつき合
わせたときの、第１ローラー中心部８４ａと第２ローラ
ー中心部８４ｂの間にシール用のＯリング８８を設けて
いる。

【００６１】溝付軸受８５は、図５に示すように、支持
軸８２の両方の小径軸部８２ａに挿通され、ローラー中
心部８４ａ，８４ｂ内に圧入される軸受筒部８５ａとロ
ーラー中心部８４ａ，８４ｂの外方側端面を覆うフラン
ジ部８５ｂとを備えている。

【００６２】さらに、溝付軸受８５の筒内面には、周方
向に延びる環状溝８５ｃが複数形成されており、これら
環状溝８５ｃにボール８５ｄが嵌め合わされるようにな
っている。

【００６３】また、支持軸８２の小径軸部８２ａには、
ボール８５ｄが嵌め合わされるスライド用溝８２ｅが軸
方向に延びるように複数本形成されている。

【００６４】本実施形態では、支持軸８２に対して溝付
軸受８５を回転自在に挿嵌するとともに、溝付軸受８５
の環状溝８５ｃと支持軸８２のスライド用溝８２ｅとに
よりボール８５ｄを挟んだ状態にしている。

【００６５】このように環状溝８５ｃとスライド用溝８
２ｅに同時にボール８５ｄが嵌め合わされた状態となっ
ているので、ボール８５ｄを介して溝付軸受８５がスラ
イド用溝８２ｅに案内されて支持軸８２に対して円滑に
スライドさせることができる。

【００６６】しかも、支持軸８２の回転動作に伴ってボ
ール８５ｄが環状溝８５ｃに沿って動こうとすることを
利用して、支持軸８２の回転数が所定の回転数以上とな
ったときにボール８５ｄが環状溝８５ｃとスライド用溝
８２ｅの抵抗を受けるようにして、所定の回転数以上で
支持軸８２に伴って溝付軸受８５も回転するようにして
いる。

【００６７】この溝付軸受８５の回転により、溝付軸受
８５が圧入されるローラー中心部８４ａ，８４ｂも同期
回転するようになっている。

【００６８】このローラー中心部８４ａ，８４ｂの外周
面には、図５に示すように、金属製で筒状のゴムローラ
ー芯８６が挿嵌されている。このゴムローラー芯８６の
軸方向両端には、ゴムローラー芯８６がローラー中心部
８４ａ，８４ｂから抜けるのを阻止するためのドーナツ
状の固定プレート８９がボルト８９ａにより固定されて
いる。

【００６９】この固定プレート８９の内径は、ローラー
中心部８４ａ，８４ｂの外径よりも小さくしており、固
定プレート８９の内径側をローラー中心部８４ａ，８４
ｂにも当接させた状態でボルト締めすることにより、ゴ
ムローラー芯８６がローラー中心部８４ａ，８４ｂから
抜けないようにしている。

【００７０】ゴムローラー芯８６の外周面には、図５に
示すように、薄肉の筒状のゴムローラー８７を密着させ
た状態で挿着している。ゴムローラー８７は合成樹脂製
のゴムから形成されている。

【００７１】本実施形態では、支持軸８２に対してロー
ラー中心部８４ａ，８４ｂを軸方向にスライドさせるこ
とにより、支持軸８２の外面とローラー中心部８４ａ，
８４ｂの凹部８４ｃにより形成される圧力調整室９７に
設けるダイヤフラム９１の環状突起９１ａが、圧力調整
室９７内に開口する第１ローラー部側エア通路９８ａの
第１ポート９８ｃまたは第２ローラー部側エア通路９８
ｂの第２ポート９８ｄのどちらか一方を塞ぐ構成となっ
ている。

【００７２】そして、エア作用部９６、電磁弁９５、エ
アチューブ９４、支持軸側エア通路９２ａ，９２ｂ、中
間エア通路９９ａ，９９ｂ、ローラー部側エア通路９８
ａ，９８ｂにより、圧力調整室９７に流体（空気）を導
入するための流体導入手段を構成している。

【００７３】流体導入手段は、エア作用部９６から高圧
の空気の導入または真空引きが行われると、電磁弁９５
の第１弁部９５ａと第２弁部９５ｂの切換え操作によ
り、エアチューブ９４を介して第１支持軸側エア通路９
２ａまたは第２支持軸側エア通路９２ｂのどちらかを介
して圧力調整室９７に空気が送られるようになってい
る。

【００７４】第１支持軸側エア通路９２ａにエア作用部
９６から空気が送られたときは、第１中間エア通路９９
ａを介して第１ローラー部側エア通路９８ａから圧力調
整室９７内に空気が導入される。

【００７５】そして、第１ポート９８ｃから圧力調整室
９７内に空気が導入され、第２ポート９８ｄから第２弁
部９５ｂを介して圧力調整室９７内の空気が大気に開放
されるようになっている。

【００７６】このとき、第１ポート９８ｃからの圧力調
整室９７内への空気の流入、および、第２ポート９８ｄ
からの圧力調整室９７内の空気の流出で、ダイヤフラム
９１と第１ポート９８ｃの間の空間の圧力が増大し、ダ
イヤフラム９１と第２ポート９８ｄの間の空間の圧力が
低下していくので、ダイヤフラム９１に向って第２ポー
ト９８ｄが近接する方向にローラー中心部８４ａ，８４
ｂが支持軸８２に対してスライド動作をする。

【００７７】そして、スライド動作により第２ポート９
８ｄがダイヤフラム９１で覆われた状態になる。

【００７８】次に、第２支持軸側エア通路９２ｂにエア
作用部９６から空気が送られたときは、第２中間エア通
路９９ｂを介して第２ローラー部側エア通路９８ｂから
圧力調整室９７内に空気が導入される。

【００７９】そして、第２ポート９８ｄから圧力調整室
９７内に空気が導入され、第１ポート９８ｃから第１弁
部９５ａを介して圧力調整室９７内の空気が大気に開放
される。

【００８０】このとき、第２ポート９８ｄからの圧力調
整室９７内への空気の流入、および、第１ポート９８ｃ
からの圧力調整室９７内の空気の流出で、ダイヤフラム
９１と第２ポート９８ｄの間の空間の圧力が増大し、ダ
イヤフラム９１と第１ポート９８ｃの間の空間の圧力が
低下していくので、ダイヤフラム９１に向って第１ポー
ト９８ｃが近接する方向にローラー中心部８４ａ，８４
ｂが支持軸８２に対してスライド動作をする。

【００８１】そして、スライド動作により第１ポート９
８ｃがダイヤフラム９１で覆われた状態になる。

【００８２】本実施形態では、第１ポート９８ｃからの
圧力調整室９７への空気の導入と、第２ポート９８ｄか
らの圧力調整室９７への空気の導入とを交互に繰り返す
ことにより、支持軸８２に対してローラー部８１が軸方
向の往復動を繰り返し行えるようにしている。

【００８３】本実施形態によれば、以上説明したよう
に、支持軸８２に対してローラー部８１のローラー中心
部８４ａ，８４ｂと溝付軸受８５を軸方向にスライド可
能な構成にすると共に、圧力調整室９７にダイヤフラム
９１を設けて、圧力調整室９７に開口する第１ポート９
８ｃと第２ポート９８ｄからの高圧空気の導入を電磁弁
９５の動作により交互に行うようにして、支持軸８２に
対してローラー部８１を往復動作させる構成により、押
圧部８に微振動を起こす振動機構９を構成している。

【００８４】本実施の形態では、以上の構成により、研
磨ヘッド本体３を昇降装置５により研磨台２の設置面２
４に向けて降下させて、研磨ヘッド本体３の押圧部８に
装着する研磨テープＴを設置面２４に設置した被研磨材
に接触させた状態で、振動機構９により微振動を起こし
ながら、研磨ヘッド本体３を、水平移動装置４により前
後左右に移動させながら被研磨材を研磨することにがで
きるし、また、さらに微振動を起こしながら研磨ヘッド
本体３を回転させて被研磨材を研磨することもできるよ
うになっている。

【００８５】本実施の形態の研磨装置は、まず、研磨テ
ープＴをテープリール７１にセットした後、搬送ローラ
ー３０、押圧部８におけるローラー部８１のゴムローラ
ー８７に研磨テープＴを沿わして巻取りリール７２に研
磨テープＴを固定することにより研磨テープＴを研磨ヘ
ッド本体３にセットする。

【００８６】そして、被研磨材の研磨またはクリーニン
グは次のように行われる。まず、平坦な被研磨材を研磨
台２のエンドレスベルト２２上の設置面２４に配置し駆
動ローラー２３による駆動でエンドレスベルト２２上の
被研磨材を所定の位置まで運び、吸着手段２５により被
研磨材をエンドレスベルト２２に吸着させて被研磨材を
研磨台２に固定する。

【００８７】次に、水平移動装置４を駆動させて研磨ヘ
ッド本体３を適切な位置まで水平移動させて、昇降装置
５の駆動により研磨ヘッド本体３の押圧部８に装着した
研磨テープＴを被研磨材の表面に接触させる。

【００８８】そして、テープ走行用モータ３１を駆動さ
せて、巻取りリール７２、搬送ローラー３０、押圧部８
を回転駆動させる。巻取りリール７２等の回転駆動によ
り、新しい研磨テープＴがテープリール７１から引き出
されて押圧部８へと順次供給された後に巻取りリール７
２に巻き取られる。

【００８９】そして、研磨テープＴの走行を行いなが
ら、振動機構９により支持軸８２に対してローラー部８
１を往復動作させて押圧部９に微振動を起こさせて、常
に供給される新しい研磨テープＴにより被研磨材を微振
動により滑らかに研磨することができる。

【００９０】また、押圧部８に微振動を起こさせなが
ら、ヘッド本体駆動用モータ６０の駆動により研磨ヘッ
ド本体３も回転させて、被研磨材を微振動による研磨と
回転による研磨とを行うこともできる。

【００９１】本実施形態では、研磨条件に応じて、微振
動のみによる研磨と微振動と回転による研磨とを行うよ
うにしている。

【００９２】なお、この研磨作業時においては、研磨作
業を円滑に行うため、図示していないが、被研磨材の研
磨面に水が供給されるようになっている。

【００９３】さらに、研磨中に、水平移動装置４により
研磨ヘッド本体３を所望の方向に水平移動させること
で、被研磨材の表面を均等に研磨、クリーニングするこ
とができる。

【００９４】本実施の形態では、液晶ガラス板などの平
面な被研磨材を研磨する研磨装置について説明したが、
本発明は、シリコンウエハーの端面の研磨など、板状の
被研磨材の端面を研磨する研磨装置にも適用できる。

【００９５】さらに、本実施の形態では、長尺な研磨テ
ープを走行させながら研磨を行うようにしたが、研磨テ
ープを所定の大きさにカットしたものを研磨ヘッド本体
の押圧部に取り付けておいて被研磨材を研磨する研磨装
置にも適用できる。この場合、押圧部は、回転可能なロ
ーラーではなく、ケース本体部に固定された押圧体によ
り構成することが好ましい。

【００９６】前記した実施形態では、振動機構９をダイ
ヤフラム９１と圧力調整室９７による圧力差を利用した
構成として、支持軸８２に対してローラー部８１をスラ
イド動作させるようにしたが、図６に示す他の実施形態
のように、振動機構９を、圧電素子９０の伸縮を利用し
て行う構成としてもよい。

【００９７】図６に示す第２実施形態は、ローラー部８
１の内面と支持軸８２の外面との間に空間部８０を形成
して、この空間部８０内に、一端が支持軸８２の外面に
固定され他端がローラー部８１の内面に固定される圧電
素子９０を設けるとともに、圧電素子９０に電圧をかけ
るための電圧入力部１０を備えるようにして振動機構９
を構成している。

【００９８】そして、電圧入力部１０による圧電素子９
０への電圧のオンオフで圧電素子９０を伸縮させること
によりローラー部８１を支持軸８２に対して軸方向に往
復動作させるようにしている。

【００９９】具体的に説明すると、ローラー部８１は、
前記した第１実施形態と同様に、ローラー中心部８４
ｄ，８４ｅと、溝付軸受８５と、ゴムローラー芯８６
と、ゴムローラー８７、固定プレート８９を備えてい
る。

【０１００】なお、溝付軸受８５と、ゴムローラー芯８
６と、ゴムローラー８７、固定プレート８９については
第１実施形態と構成が同じなので説明を省略する。

【０１０１】また、支持軸８２は、軸方向両端部の小径
軸部８２ａと軸方向中央部の大径軸部８２ｂとから構成
されており、ケース本体部３３への支持および回転の機
構については、第１実施形態と同じであるので省略す
る。

【０１０２】ローラー中心部８４ｄ，８４ｅは、支持軸
８２に挿通される３つの筒状部材がなり、軸方向中心部
に配設される薄肉筒状の空間部形成用ローラー中心部８
４ｄと、空間部形成用ローラー中心部８４ｄの軸方向両
側に配設される厚肉の厚肉ローラー中心部８４ｅとから
構成されている。

【０１０３】空間部形成用ローラー中心部８４ｄは、厚
肉ローラー中心部８４ｅの間を所定の長さに保つための
スペーサーとして用いられる。

【０１０４】本実施形態では、空間部形成用ローラー中
心部８４ｄの内面と支持軸８２の大径軸部８２ｂの外面
との間に、圧電素子９０を配設するための空間部８０を
形成している。

【０１０５】厚肉ローラー中心部８４ｅは、軸受メタル
８３を介して支持軸８２の大径軸部８２ｂに対してスラ
イド動作および回転動作できるように支持軸８２に挿通
され、かつ、厚肉ローラー中心部８４ｅの筒内面に溝付
軸受８５が圧入される。

【０１０６】支持軸８２には、一方の小径軸部８２ａの
軸端面に開口し、かつ、大径軸部８２ｂの外面で空間部
８０に開口するリード線１０ａを挿通させるための挿通
用通路８２ｆを形成している。

【０１０７】支持軸８２の挿通用通路８２ｆが開口する
軸端には、ロータリーコネクター９３が接続され、ロー
タリーコネクター９３にリード線１０ａを挿通させて、
リード線１０ａの一端をケース本体部３３内に設ける電
源１０ｂに接続し、他端を挿通用通路８２ｆを挿通させ
て空間部８０内に設ける圧電素子９０に接続している。

【０１０８】本実施形態では、リード線１０ａと電源１
０ｂにより電圧入力部１０を構成している。

【０１０９】さらに、空間部８０内に設ける圧電素子９
０は、長尺な板部材からなり、この圧電素子９０は、長
手方向一端側が支持軸８２の大径軸部８２ｂの外面に取
付部材９０ａを介して固定され、また、長手方向他端側
が厚肉ローラー中心部８４ｅの端面に取付部材９０ａを
介して固定されている。

【０１１０】そして、圧電素子９０の中心部にリード線
１０ａを接続し、電源１０ｂのオン動作によりリード線
１０ａを介して圧電素子９０に電圧がかかって圧電素子
９０が収縮し、また、電源１０ｂをオフすると収縮が解
除されてもとの長さに戻るようになっている。

【０１１１】本実施形態では、圧電素子９０の一端が支
持軸８２に固定され、他端がローラー部８１に固定され
ていることから、圧電素子９０が収縮するとローラー部
８１が支持軸８２に対して一方向にスライドし、また、
電圧が解除されて圧電素子９０が元の状態に戻ろうとす
ると、ローラー部８１が支持軸８２に対して反対方向に
スライドするようになっている。

【０１１２】本実施形態では、圧電素子９０への電圧の
オンオフを繰り返すことにより、圧電素子９０の伸縮動
作を繰り返し行うようにして、ローラー部８１の支持軸
８２に対する往復動作を繰り返し行って押圧部８に微振
動を生じさせるようにしている。

【０１１３】第２実施形態によれば、第１実施形態と同
様に微振動による微細な研磨が行えるとともに、第１実
施形態のようにローラー部８１と支持軸８２のとの間に
気密状の空間部（圧力調整室）を形成する必要がなくな
るので、気密性を保持するためのシール材および高い加
工精度が必要なくなる。

【０１１４】

【発明の効果】このように、本発明の請求項１に記載の
発明によれば、研磨ヘッド本体の押圧部に装着した研磨
テープを研磨台に設置した被研磨材に接触させて被研磨
材を研磨するようにした研磨装置において、押圧部は、
微振動を起こす振動機構を備えている構成としたから、
細やかな研磨加工が行えて、平滑性を向上できる。

【０１１５】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の研磨装置において、押圧部が、研磨テープが摺動可能
に掛け渡される回転可能なローラー部と、ローラー部を
軸方向にスライド可能に支持する支持軸から構成され、
振動機構は、当該ローラー部を支持軸に対して軸方向に
往復動作させることにより微振動を起こす構成としたか
ら、簡単な構成で振動機構を構成できながら、細やかな
研磨加工が行える。

【０１１６】請求項３に記載の発明は、請求項２に記載
の研磨装置において、振動機構は、ローラー部の内面と
支持軸の外面との間に形成される気密状の圧力調整室
と、圧力調整室に開口される２つのポートと、圧力調整
室内に位置するように支持軸の外面に固定されて、支持
軸に対するローラー部のスライド動作により２つのポー
トのどちらか一方を閉鎖可能とする圧力調整弁と、２つ
のポートのどちらか一方から圧力調整室内に流体を送り
込み他方のポートから流体を引き出す動作を交互に行う
流体導入手段とを備え、流体導入手段により一方のポー
トから圧力調整室に流体が導入されることにより導入さ
れた流体で圧力調整弁が他方のポートを閉じる方向にロ
ーラー部がスライドし、ポートの切換えでローラー部が
反対方向にスライドするように構成したから、支持軸に
対するローラー部の往復動作の反応を素早くでき、細や
かな微振動を生じさせられるので、より細やかな研磨加
工が可能となる。

【０１１７】請求項４に記載の発明は、請求項２に記載
の研磨装置において、振動機構は、ローラー部の内面と
支持軸の外面との間に空間部を形成し、空間部内におい
て一端が支持軸の外面に固定され他端がローラー部内面
に固定される圧電素子を設けるともに、圧電素子に電圧
をかけるための電圧入力部を備え、電圧入力部による圧
電素子への電圧のオンオフで圧電素子を伸縮させること
によりローラー部を支持軸に対して軸方向に往復動作さ
せる構成としたから、気密性を保持するためのシール材
や高い加工精度を必要とすることなく細やかな研磨加工
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の研磨装置の概略全体構成図である。

【図２】図１に示す研磨装置を側面から見た概略全体構
成図である。

【図３】本発明の第１実施形態にかかる研磨ヘッド本体
の側面図である。

【図４】本発明の第１実施形態にかかる研磨ヘッド本体
の押圧部と振動機構との関係を示す説明図。

【図５】図４の押圧部の断面図である。

【図６】本発明の第２実施形態にかかる研磨ヘッド本体
の押圧部の断面図である。

【図７】従来の研磨装置の研磨ヘッド本体を示す部分断
面図である。

【図８】図７に示す従来の研磨装置の研磨ヘッド本体の
断面図。

【符号の説明】

Ｔ 研磨テープ ２ 研磨台 ３ 研磨ヘッド本体 ３３ ケース本体部 ８ 押圧部 ８１ ローラー部 ８２ 支持軸 ９ 振動機構 ９１ ダイヤフラム（圧力調整弁） ９２ａ，９２ｂ 支持軸側エア通路 ９４ エアチューブ ９５ 電磁弁 ９６ エア作用部 ９７ 圧力調整室 ９８ａ，９８ｂ ローラー部側エア通路 ９８ｃ，９８ｄ ポート ９９ａ，９９ｂ 中間エア通路 ８０ 空間部 ９０ 圧電素子 １０ 電圧入力部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】研磨ヘッド本体の押圧部に装着した研磨テ
   ープを研磨台に設置した被研磨材に接触させて被研磨材
   を研磨するようにした研磨装置において、押圧部は、微
   振動を起こす振動機構を備えていることを特徴としてい
   る研磨装置。
2. 【請求項２】押圧部が、研磨テープが摺動可能に掛け渡
   される回転可能なローラー部と、ローラー部を軸方向に
   スライド可能に支持する支持軸から構成され、振動機構
   は、当該ローラー部を支持軸に対して軸方向に往復動作
   させることにより微振動を起こす構成としていることを
   特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
3. 【請求項３】振動機構は、ローラー部の内面と支持軸の
   外面との間に形成される気密状の圧力調整室と、圧力調
   整室に開口される２つのポートと、圧力調整室内に位置
   するように支持軸の外面に固定されて、支持軸に対する
   ローラー部のスライド動作により２つのポートのどちら
   か一方を閉鎖可能とする圧力調整弁と、２つのポートの
   どちらか一方から圧力調整室内に流体を送り込み他方の
   ポートから流体を引き出す動作を交互に行う流体導入手
   段とを備え、流体導入手段により一方のポートから圧力
   調整室に流体が導入されることにより導入された流体で
   圧力調整弁が他方のポートを閉じる方向にローラー部が
   スライドし、ポートの切換えでローラー部が反対方向に
   スライドするようにしていることを特徴とする請求項２
   に記載の研磨装置。
4. 【請求項４】振動機構は、ローラー部の内面と支持軸の
   外面との間に空間部を形成し、空間部内において一端が
   支持軸の外面に固定され他端がローラー部内面に固定さ
   れる圧電素子を設けるともに、圧電素子に電圧をかける
   ための電圧入力部を備え、電圧入力部による圧電素子へ
   の電圧のオンオフで圧電素子を伸縮させることによりロ
   ーラー部を支持軸に対して軸方向に往復動作させるよう
   にしていることを特徴とする請求項２に記載の研磨装
   置。