JP2021024040A - ベルト搬送式研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベルトにかかるテンションを安定させる【解決手段】ベルト搬送式研磨装置（１）は、所定の方向に回転し、基板（Ｓ）を搬送するベルト（２）と、ベルト（２）によって搬送されている基板（Ｓ）の表面を研磨する第１研磨ヘッド（７ａ）および第２研磨ヘッド（７ｂ）と、ベルト（２）の内周面において基板（Ｓ）の搬送方向に対して下流側の端部に位置し、ベルト（２）を回転駆動させる駆動ローラ（３）と、駆動ローラ（３）を回転させる駆動モータ（４）と、ベルト（２）の内周面において基板（Ｓ）の搬送方向に対して上流側の端部に位置し、ベルト（２）に従動して回転する従動ローラ（５）と、従動ローラ（５）に対して、ベルト（２）に従動する回転方向とは逆向きにトルクを印加するブレーキモータ（６）と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、ベルト搬送式研磨装置に関する。

カラー液晶表示装置に用いられるカラーフィルタを作成するために、ガラス基板上にブラックマトリクス等の各種皮膜を形成する技術が従来技術として知られている。ここで、上記皮膜の膜厚が不均一である場合、カラーフィルタの表面に段差が生じることがある。

このような段差を除去するために、カラーフィルタを搬送しつつ研磨ヘッドを移動させることによって表面を研磨するベルト搬送式研磨装置が用いられている。ベルト搬送式研磨装置では、ベルトにかかるテンションを安定させることが重要である。

例えば、特許文献１に記載の技術では、用紙を搬送する搬送コンベアにおいて、搬送方向の上流側に搬送ベルトを回転させる駆動ローラを備え、搬送方向の下流側に搬送ベルトに従動する従動ローラを備えている。そして、従動ローラに回転抵抗を付与することによりベルトにかかるテンションを設定している。

特開２０１１−２５３３７号公報

ここで、一般的なベルト搬送式研磨装置では、研磨を行う研磨ヘッドが移動する方向は一方向ではない。例えば、研磨ヘッドは、カラーフィルタの表面に対して平行な面において円を描くように移動する。ベルト搬送式研磨装置がカラーフィルタを搬送する方向に対して反対方向に移動するとき、つまり研磨ヘッドによってベルトが引っ張られるとき、ベルトにかかるテンションが変動するため、ベルトにたわみが生じることがある。このようなたわみが生じた場合、カラーフィルタに不要の力が印加されるため、カラーフィルタが正常に搬送されなくなる、またはカラーフィルタが破損する可能性があるという問題がある。

特許文献１の記載の搬送コンベアは、搬送方向の上流側に駆動ローラが備えられているため、印字を行うための用紙等軽いものであれば問題なく搬送できるが、カラーフィルタを搬送する場合、カラーフィルタの重量によってベルトにたわみが生じる。そのため、ベルトにかかるテンションを安定させることができない。

本発明の一態様は、ベルトにかかるテンションを安定させることができるベルト搬送式研磨装置を実現することを目的とする。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るベルト搬送式研磨装置は、所定の方向に回転し、基板を搬送する搬送ベルトと、前記搬送ベルトによって搬送されている前記基板の表面を研磨する研磨部と、前記搬送ベルトの内周面において前記基板の搬送方向に対して下流側の端部に位置し、回転することにより前記搬送ベルトを回転駆動させる駆動ローラと、前記駆動ローラを回転させる駆動部と、前記搬送ベルトの内周面において前記基板の搬送方向に対して上流側の端部に位置し、前記搬送ベルトに従動して回転する従動ローラと、前記従動ローラに対して、前記搬送ベルトに従動する回転方向とは逆向きにトルクを印加するトルク印加部と、を備える。

本発明の一態様によれば、ベルトにかかるテンションを安定させることができる。

本発明の実施形態１に係るベルト搬送式研磨装置の構成を示す概略図である。 図１に示すベルト搬送式研磨装置のＡ−Ａ´線矢視断面図である。 符号１００１が示すグラフは、時間と、第１研磨ヘッドが基板に対して垂直方向に印加する力との関係を示すグラフである。符号１００２が示すグラフは、時間と、駆動モータが駆動ローラに印加するトルクとの関係を示すグラフである。符号１００３が示すグラフは、時間と、ブレーキモータが従動ローラに印加するトルクとの関係を示すグラフである。 ベルト搬送式研磨装置が備える第１研磨ヘッドの変形例である研磨ヘッドの構成を示す断面図である。

〔実施形態１〕
＜ベルト搬送式研磨装置１の構成＞
以下、本発明の一実施形態について、図１および図２を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態に係るベルト搬送式研磨装置１の構成を示す概略図である。なお、図１は、ベルト搬送式研磨装置１を鉛直上方向（図１に示す＋Ｚ軸方向）から見た図である。図２は、図１に示すベルト搬送式研磨装置１のＡ−Ａ´線矢視断面図である。図１および図２に示すように、ベルト搬送式研磨装置１は、ベルト２（搬送ベルト）、駆動ローラ３、駆動モータ４（駆動部）、従動ローラ５、ブレーキモータ６（トルク印加部）、第１研磨ヘッド７ａ（研磨部）および第２研磨ヘッド７ｂ（研磨部）を備える。ベルト搬送式研磨装置１は、駆動ローラ３の回転によりベルト２上に載置された基板を図１において矢印５０で示す方向に搬送し、第１研磨ヘッド７ａ（または第２研磨ヘッド７ｂ）によって研磨する装置である。基板とは、ガラス基板上に各種皮膜を形成したカラーフィルタ等である。以下、ベルト２が基板を搬送する方向を搬送方向と称する。

ベルト２は、基板を搬送するための環状のベルトであり、駆動ローラ３および従動ローラ５によって張架されている。ベルト２は、駆動ローラ３が回転することにより、所定の方向（図２における反時計回り）に回転することで基板Ｓを搬送する。ベルト２は、例えばシームレスベルトであってもよいし、シームドベルトであってもよい。

駆動ローラ３は、ベルト２の内周面において搬送方向に対して下流側の端部に設けられているローラであり、駆動モータ４によって図２における反時計回り（以下、回転方向）にトルクを印加されることにより所定の方向（図２における反時計回り）に回転する。駆動ローラ３とベルト２とが接触する面にはゴムが備えられており、駆動ローラ３が空回りすることを防止している。

駆動モータ４は、回転方向トルクを印加することで駆動ローラ３を所定の方向に回転させるためのモータである。駆動モータ４では、第１研磨ヘッド７ａまたは第２研磨ヘッド７ｂの動きに同期するように印加するトルクが変動する（詳細は後述する）。また、駆動モータ４と駆動ローラ３との間には、減速機１０が設けられており、駆動ローラ３は駆動モータ４および減速機１０によって、外力に拘わらず所望の回転速度（例えば、一定の速度）で回転することができる。なお、前記外力とは、例えば、第１研磨ヘッド７ａまたは第２研磨ヘッド７ｂによるベルト２に対する押圧力を意味する。

従動ローラ５は、ベルト２の内周面において搬送方向に対して上流側の端部に設けられているローラである。従動ローラ５は、駆動ローラ３が回転することによるベルト２の回転に伴い駆動ローラ３と同じ方向に回転する。すなわち、従動ローラ５は、ベルト２に従動して回転する。一方、従動ローラ５はブレーキモータ６により回転方向とは逆方向（以下、逆回転方向）にトルクを印加されるため、ベルト２に搬送方向と反対方向のテンションを印加する。

ブレーキモータ６は、従動ローラ５に対して従動ローラ５がベルト２に従動回転する方向とは逆向きにトルクを印加するための従動モータである。ブレーキモータ６は、前記外力に拘わらず常に一定の大きさのトルクを従動ローラ５に印加することで、従動ローラ５を駆動させる、または制動することができる。また、従動ローラ５とブレーキモータ６との間には、減速機１１が設けられており、従動ローラ５はブレーキモータ６および減速機１１によって所望の回転速度で回転することができる。ブレーキモータ６としては、例えばサーボモータを用いることができる。

図１および図２に示すように、ベルト搬送式研磨装置１は、第１研磨ヘッド７ａおよび第２研磨ヘッド７ｂを備えている。第１研磨ヘッド７ａおよび第２研磨ヘッド７ｂは、同一の部材であるため、以下第１研磨ヘッド７ａについてのみ説明する。第１研磨ヘッド７ａは、不図示の砥石および圧力チューブを備えている。ベルト２によって基板Ｓが搬送され、基板Ｓの端部が第１研磨ヘッド７ａの直下に差し掛かったとき、第１研磨ヘッド７ａは圧力チューブによって砥石に圧力を印加する。これにより、第１研磨ヘッド７ａは、基板Ｓを押圧する。このとき、基板Ｓは支持部８によって下方より支持されている。第１研磨ヘッド７ａは、基板Ｓを押圧しながら円を描くように稼働する（回動する）ことにより、基板Ｓの表面を研磨する。

上述したように、本実施形態においてベルト搬送式研磨装置１は第１研磨ヘッド７ａおよび第２研磨ヘッド７ｂを備えている。ベルト搬送式研磨装置１が湿式の研磨装置であり、複数の基板Ｓを連続して研磨する場合、第１研磨ヘッド７ａおよび第２研磨ヘッド７ｂは、交互に使用される。具体的には、第１研磨ヘッド７ａは１枚目の基板Ｓを研磨した後、研削液等を落とすために洗浄される。このとき、第２研磨ヘッド７ｂは２枚目の基板Ｓを研磨する。第２研磨ヘッド７ｂが２枚目の基板Ｓを研磨した後洗浄されている間、第１研磨ヘッド７ａは３枚目の基板Ｓを研磨することができる。

＜ベルト搬送式研磨装置１の動作の一例＞
以下、本実施形態に係るベルト搬送式研磨装置１の動作の一例について図３を用いて説明する。図３の符号１００１が示すグラフは、時間と、第１研磨ヘッド７ａが基板Ｓに対して垂直方向に印加する力との関係を示すグラフである。図３の符号１００２が示すグラフは、時間と、駆動モータ４が駆動ローラ３に印加するトルクとの関係を示すグラフである。図３の符号１００３が示すグラフは、時間と、ブレーキモータ６が従動ローラ５に印加するトルクとの関係を示すグラフである。

ベルト搬送式研磨装置１を用いた研磨では、まずベルト２上の第１研磨ヘッド７ａよりも搬送方向上流側に基板Ｓが載置される。次に、駆動モータ４が回転し、図３の符号１００２に示すように駆動ローラ３に対して回転方向にトルクを印加する。駆動ローラ３は回転方向にトルクを印加されることにより回転し、ベルト２を回転させる。ベルト２は回転することで基板Ｓを搬送方向に搬送する。また駆動モータ４が回転するのと同時にブレーキモータ６も駆動モータ４の逆方向に回転し、図３の符号１００３に示すように従動ローラ５に一定の大きさのトルクを印加する。従動ローラ５は、ベルト２の回転に従動して回転しつつ、ブレーキモータ６により印加されるトルクによりベルト２を搬送方向の逆方向に牽引する。すなわち、従動ローラ５によってベルト２にテンションがかかる。

基板Ｓの第１研磨ヘッド７ａに近い方の端部が第１研磨ヘッド７ａの直下に差し掛かった時（図３の符号３０に示す時間）、第１研磨ヘッド７ａは圧力チューブを用いて砥石に圧力を印加し、砥石は基板Ｓに接触する。すなわち、第１研磨ヘッド７ａは基板Ｓをベルト２に向けて押圧する。次に、第１研磨ヘッド７ａは、基板Ｓに接触した状態において回動を始める。ここで、図３の符号１００２に示すように、駆動モータ４は第１研磨ヘッド７ａの動きに同期するように印加するトルクを増減させる。具体的には、第１研磨ヘッド７ａが搬送方向上流側に移動するとき駆動モータ４が印加するトルクは増加し、第１研磨ヘッド７ａが搬送方向下流側に移動するとき駆動モータ４が印加するトルクは減少する。

第１研磨ヘッド７ａが回動することにより、ベルト２には搬送方向または搬送方向の反対方向に向けた力が印加される。図３の符号１００２に示すように、駆動モータ４は、ベルト２に搬送方向に向けた力が印加されるときには、印加するトルクを減少させる。一方、ベルト２に搬送方向の反対方向に向けた力が印加されるときには、駆動モータ４が印加するトルクを増加させる。この結果、第１研磨ヘッド７ａの回転で印加された力によらず、基板Ｓを一定速度で搬送することができる。これによって同一の精度で基板Ｓの全体を研磨することができる。

基板Ｓ全体が研磨され終えた時（図３の符号４０に示す時間）、図３の符号１００１に示すように、第１研磨ヘッド７ａは砥石に対する圧力の印加を停止する。これにより、ベルト２に対して圧力が印加されなくなり、図３の符号１００２に示すように駆動モータ４が駆動ローラ３に印加するトルクが変動することはなくなる。以上のように、ベルト搬送式研磨装置１は基板Ｓを搬送しつつ基板Ｓの表面を研磨する。

＜ベルト搬送式研磨装置１の効果＞
本実施形態におけるベルト搬送式研磨装置１は、所定の方向に回転し、基板Ｓを搬送するベルト２と、ベルト２によって搬送されている基板Ｓの表面を押圧しながら回動することにより、基板Ｓの表面を研磨する第１研磨ヘッド７ａおよび第２研磨ヘッド７ｂと、ベルト２の内周面において基板Ｓの搬送方向に対して下流側の端部に位置し、回転することによりベルト２を回転駆動させる駆動ローラ３と、駆動ローラ３を回転させる駆動モータ４と、ベルト２の内周面において基板Ｓの搬送方向に対して上流側の端部に位置し、ベルト２に従動して回転する従動ローラ５と、従動ローラ５に対して、ベルト２に従動する回転方向とは逆方向にトルクを印加するブレーキモータ６と、を備える。

ベルト搬送式研磨装置１は、上記構成を備えることにより、従動ローラ５によってベルト２に回転方向とは逆方向のトルクが印加されるので、基板Ｓと従動ローラ５との間の領域においてベルト２にたわみが生じることを抑制することができる。その結果、ベルト２にかかるテンションを安定させることができる。

また、本実施形態におけるブレーキモータ６は、従動ローラ５に対して一定の大きさのトルクを印加する。これにより、基板Ｓと従動ローラ５との間の領域においてベルト２にたわみが生じることをさらに抑制することができ、ベルト２にかかるテンションをさらに安定させることができる。

また、本実施形態におけるベルト搬送式研磨装置１は、第１研磨ヘッド７ａおよび第２研磨ヘッド７ｂを備えている。第１研磨ヘッド７ａと第２研磨ヘッド７ｂとを交互に用いて研磨を行うことにより、ベルト搬送式研磨装置１の処理能力を向上させることができる。

なお、本発明の一態様のベルト搬送式研磨装置では、第１研磨ヘッド７ａ（または第２研磨ヘッド７ｂ）のみを備える構成としてもよい。その場合、ベルト搬送式研磨装置１の構成を簡略化することができる。

また、本実施形態のベルト搬送式研磨装置１は、駆動ローラ３を駆動させる駆動部（駆動モータ４）、および従動ローラ５に一定のトルクを印加する駆動部（ブレーキモータ６）として、モータを用いる構成であった。しかしながら、本発明のベルト搬送式研磨装置１はこれに限られず、上述の目的を達成することができるものであれば、上述の駆動部として他の駆動部を用いてもよい。

また、本実施形態のベルト搬送式研磨装置１では、第１研磨ヘッド７ａおよび第２研磨ヘッド７ｂがベルト２によって搬送されている基板Ｓの表面を押圧しながら回動することにより、基板Ｓの表面を研磨する態様であったが、本発明はこれに限られない。本発明の一態様のベルト搬送式研磨装置では、第１研磨ヘッド７ａおよび第２研磨ヘッド７ｂがベルト２によって搬送されている基板Ｓの表面を押圧しながら、基板Ｓの搬送方向に沿った方向において往復することにより基板Ｓの表面を研磨してもよい。この場合においても、従動ローラ５によってベルト２に回転方向とは逆方向のトルクが印加されるので、基板Ｓと従動ローラ５との間の領域においてベルト２にたわみが生じることを抑制することができる。

〔変形例〕
以下、第１研磨ヘッド７ａの変形例について図４を用いて説明する。図４は、ベルト搬送式研磨装置１が備える第１研磨ヘッド７ａの変形例としての研磨ヘッド２０（研磨部）の構成を示す断面図である。第１研磨ヘッド７ａの砥石は、基板Ｓを研磨する面（研磨面）に対して平行であることが重要である。砥石が研磨面に対して平行でない場合、基板Ｓの表面が研磨される量が位置によって異なり、研磨が不足している箇所または過剰に研磨してしまう箇所が発生する場合がある。

このようなことを防ぐために、図４に示すように、研磨ヘッド２０は、砥石２１、複数の圧力チューブ２２、および複数の逆圧チューブ２３を備えている。砥石２１は、第１研磨ヘッド７ａおよび第２研磨ヘッド７ｂが備える砥石と同様のものであるため、説明を省略する。

複数の圧力チューブ２２は、砥石２１に圧力を印加することで砥石２１を図４に示す下方向に押し出すためのチューブである。複数の圧力チューブ２２は、それぞれ個別に印加する圧力を調節することが可能である。複数の圧力チューブ２２は、それぞれが適切に圧力を印加することで基板Ｓに対して砥石２１が接触する角度を調節することが可能である。

複数の逆圧チューブ２３は、砥石２１に圧力チューブ２２が印加する方向とは逆方向の圧力を印加するチューブである。複数の逆圧チューブ２３は、それぞれ個別に印加する圧力を調節することが可能である。それぞれの逆圧チューブ２３が適切に圧力を印加することで、圧力チューブ２２のみによる調節よりも安定的に砥石２１が基板Ｓに接触する角度を調節することが可能である。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１：ベルト式研磨装置
２：ベルト（搬送ベルト）
３：駆動ローラ
４：駆動モータ（駆動部）
５：従動ローラ
６：ブレーキモータ（トルク印加部）
７ａ：第１研磨ヘッド（研磨部）
７ｂ：第２研磨ヘッド（研磨部）
２０：研磨ヘッド（研磨部）
Ｓ：基板

Claims (2)

1. 所定の方向に回転し、基板を搬送する搬送ベルトと、
   前記搬送ベルトによって搬送されている前記基板の表面を研磨する研磨部と、
   前記搬送ベルトの内周面において前記基板の搬送方向に対して下流側の端部に位置し、回転することにより前記搬送ベルトを回転駆動させる駆動ローラと、
   前記駆動ローラを回転させる駆動部と、
   前記搬送ベルトの内周面において前記基板の搬送方向に対して上流側の端部に位置し、前記搬送ベルトに従動して回転する従動ローラと、
   前記従動ローラに対して、前記搬送ベルトに従動する回転方向とは逆向きにトルクを印加するトルク印加部と、を備えることを特徴とするベルト搬送式研磨装置。
2. 前記トルク印加部は、一定の大きさのトルクを印加することを特徴とする請求項１に記載のベルト搬送式研磨装置。

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