(57)【要約】【課題】加圧ヘッドの駆動部の摺動抵抗が無くて応答性に優れ、加圧ヘッドの荷重を、基板表面の任意の位置で任意に可変でき、かつ任意の位置間でリニアに制御できると共に、小さい荷重も得ることができる。【解決手段】加圧ヘッド６Ａ、６Ｂを支持する水平移動板２０Ａ、２０Ｂと、水平移動板２０Ａ、２０Ｂを基板１の加工面に対して直角方向に作動させて加圧ヘッド６Ａ、６Ｂに荷重を付与するエアベアリングアクチュエータ２１Ａ、２１Ｂ（以下、アクチュエータと言う）と、アクチュエータ２０Ａ、２０Ｂが固定され、基板１の加工面に対して平行に移動する上下移動板２７と、アクチュエータ２０Ａ、２０Ｂの推力ポートに供給する空気圧を制御して供給する電空レギュレータ２０Ａ、２０Ｂと、チュエータ２０Ａ、２０Ｂ及び電空レギュレータ２０Ａ、２０Ｂに空気圧を供給する空気圧機器とを備えている。【選択図】      図１
2004283963.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧ヘッドで研磨テープを基板表面に加圧して該基板表面を加工する基板表面加工装置において、前記加圧ヘッドを支持する第１の移動板と、この第１の移動板を前記基板の加工面に対して直角方向に作動させて前記加圧ヘッドに荷重を付与する非接触型のエアベアリングアクチュエータと、このエアベアリングアクチュエータが固定され、前記基板の加工面に対して平行に移動する第２の移動板と、前記エアベアリングアクチュエータの推力ポートに供給する空気圧を制御して供給する電空レギュレータと、前記エアベアリングアクチュエータのエアベアリングポート及び前記電空レギュレータに空気圧を供給する空気圧機器とを備えたことを特徴とする基板表面加工装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気ディスク等の基板の表面を平滑に加工する基板表面加工装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の基板表面加工装置は、スピンドルにチャックされて回転する基板に加圧ヘッドによって研磨テープを圧接させて基板の表面を平滑化させている。研磨テープを基板に圧接させる加圧力（荷重）は、加圧ヘッドを付勢するばね力によって行っている。また加圧ヘッドの基板表面方向への移動は、加圧ヘッドを保持する移動板がスライダに固定されており、このスライダがガイドに沿って摺動する構造となっている。（例えば、特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１１３６４８号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
加圧ヘッドは、ガイドに沿って摺動するスライダに固定されているので、摺動抵抗に打ち勝つように加圧ヘッドを付勢するばね力を強くする必要があると共に、応答性が悪くてスムーズな動きが得られなく、また小さな加圧力を得ることができないという問題があった。また回転する基板は、内周部と外周部とで周速が異なるが、加圧ヘッドの荷重はばねによる一定の付勢力であるので、基板表面全面を一定の品質に加工することは困難であった。
【０００５】
本発明の課題は、加圧ヘッドの駆動部の摺動抵抗が無くて応答性に優れ、加圧ヘッドの荷重を、基板表面の任意の位置で任意に可変でき、かつ任意の位置間でリニアに制御できると共に、小さい荷重も得ることができる基板表面加工装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の手段は、加圧ヘッドで研磨テープを基板表面に加圧して該基板表面を加工する基板表面加工装置において、前記加圧ヘッドを支持する第１の移動板と、この第１の移動板を前記基板の加工面に対して直角方向に作動させて前記加圧ヘッドに荷重を付与する非接触型のエアベアリングアクチュエータと、このエアベアリングアクチュエータが固定され、前記基板の加工面に対して平行に移動する第２の移動板と、前記エアベアリングアクチュエータの推力ポートに供給する空気圧を制御して供給する電空レギュレータと、前記エアベアリングアクチュエータのエアベアリングポート及び前記電空レギュレータに空気圧を供給する空気圧機器とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の基板表面加工装置の一実施の形態を図１乃至図４により説明する。図１及び図２に示すように、基板１は、図示しない駆動手段で回転させられるスピンドル２にチャックして加工される。本装置は、基板１の両面を同時に加工するようになっているので、基板１の左右に加圧装置３Ａ、３Ｂが配設されている。加圧装置３Ａと３Ｂは同じ構造よりなるので、加圧装置３Ａの部材には番号の後に符号Ａを付し、加圧装置３Ｂの部材には番号の後に符号Ｂを付して説明する。
【０００８】
図１に示すように、基板１の両面側には、相対向して支軸４Ａ、４Ｂが垂直に配設されており、支軸４Ａ、４Ｂには軸受５Ａ、５Ｂを介して加圧ヘッド６Ａ、６Ｂが回転自在に支承されている。加圧ヘッド６Ａ、６Ｂは、回転ドラム７Ａ、７Ｂと、この回転ドラム７Ａ、７Ｂの外周に固定されたゴム等の弾性体よりなる加圧ドラム８Ａ、８Ｂとからなっている。
【０００９】
支軸４Ａ、４Ｂは、支軸固定板１０Ａ、１０Ｂに固定されており、支軸固定板１０Ａ、１０Ｂは支持板１１Ａ、１１Ｂに支軸１２Ａ、１２Ｂを介して揺動自在に支承されている。図３に示すように、支軸１２Ａ、１２Ｂより上方の支持板１１Ａ、１１Ｂ部分には、支軸固定板１０Ａ、１０Ｂに螺合する調整ねじ１３Ａ、１３Ｂが挿入されている。支軸１２Ａ、１２Ｂより下方の支持板１１Ａ、１１Ｂ部分には、ばね受けねじ１４Ａ、１４Ｂが摺動自在に挿入されており、ばね受けねじ１４Ａ、１４Ｂには、支軸固定板１０Ａ、１０Ｂに挿入された固定ねじ１５Ａ、１５Ｂが螺合している。ばね受けねじ１４Ａ、１４Ｂには、固定ねじ１５Ａ、１５Ｂが支軸固定板１０Ａ、１０Ｂに圧接するように皿ばね１６Ａ、１６Ｂが装着されている。
【００１０】
そこで、調整ねじ１３Ａ、１３Ｂを回すと、支軸固定板１０Ａ、１０Ｂは支軸１２Ａ、１２Ｂを中心として揺動する。これにより、加圧ドラム８Ａ、８Ｂを基板１に平行に調整することができる。即ち、後記する研磨テープ５７Ａ、５７Ｂの全面が基板１に圧接するように調整することができる。
【００１１】
支持板１１Ａ、１１Ｂの下端は、水平移動板２０Ａ、２０Ｂの上面に固定されており、水平移動板２０Ａ、２０Ｂの直下には、非接触型のエアベアリングアクチュエータ２１Ａ、２１Ｂがその作動ロッド２２Ａ、２２Ｂを基板１の加工面に直角な方向になるように配設されている。図１及び図２に示すように、エアベアリングアクチュエータ２１Ａ、２１Ｂは、それぞれ上方に突出した３個のエアベアリングポート２３Ａ、２３Ｂ、推力ポート２４Ａ、２４Ｂ及びロッド側排気ポート２５Ａ、２５Ｂを有しており、水平移動板２０Ａ、２０Ｂには、該水平移動板２０Ａ、２０Ｂの水平移動（矢印Ａ、Ａ’方向移動）時にポート２３Ａ、２３Ｂ，２４Ａ、２４Ｂ，２５Ａ、２５Ｂに干渉しないように長穴２０ａ、２０ｂが形成されている。水平移動板２０Ａ、２０Ｂと作動ロッド２２Ａ、２２Ｂは連結板２６Ａ、２６Ｂで連結されている。エアベアリングアクチュエータ２１Ａ、２１Ｂは、図示しない上下駆動手段により上下動（矢印Ｂ、Ｂ’方向に移動）させられる上下移動板２７に固定されている。
【００１２】
上下移動板２７のエアベアリングアクチュエータ２１Ａ、２１Ｂ間の上面には、図１の紙面に垂直な方向に伸びたガイド３０が固定されており、ガイド３０にはスライダ３１が摺動自在に嵌挿されている。スライダ３１には、テーパ板支持板３２が固定されており、テーパ板支持板３２にはクサビ形状に形成されたカム３３が固定されている。即ち、カム３３は、小幅部３３ａと大幅部３３ｂ間がテーパ部３３ｃとなっている。このカム３３は、図示しないモータによって図１の紙面に垂直な方向（図２の矢印Ｃ、Ｃ’方向に移動）に移動させられる。前記水平移動板２０Ａ、２０Ｂの下面には、カム３３に対向してローラ３４Ａ、３４Ｂが回転自在に支承されている。
【００１３】
図２に示すように、水平移動板２０Ａ、２０Ｂには、加圧ヘッド６Ａ、６Ｂの両側にそれぞれローラ軸４０Ａ、４１Ａ及び４０Ｂ、４１Ｂが固定されている。上下移動板２７には、ローラ軸４０Ａ、４１Ａ及び４０Ｂ、４１Ｂの外側にローラ軸４２Ａ、４３Ａ及び４２Ｂ、４３Ｂが固定され、更にローラ軸４２Ａ及び４２Ｂの外側にもローラ軸４４Ａ及び４４Ｂが固定されている。ローラ４０Ａ乃至４４Ａ及び４０Ｂ乃至４４Ｂには、加圧ヘッド６Ａ、６Ｂに対応した部分にガイドローラ５０Ａ乃至５４Ａ及び５０Ｂ乃至５４Ｂがそれぞれ回転自在に支承されている。
【００１４】
上下移動板２７上には、研磨テープ５７Ａ、５７Ｂがそれぞれ巻回された図示しない供給リールと、研磨テープ５７Ａ、５７Ｂを巻き取る図示しない巻取りリールとが配設されている。供給リールに巻回された研磨テープ５７Ａは、ガイドローラ５４Ａ、５２Ａ、５０Ａ、加圧ヘッド６Ａ、ガイドローラ５１Ａ、５３Ａを経て巻取りリールで巻き取られる。供給リールに巻回された研磨テープ５７Ｂも同様に、ガイドローラ５４Ｂ、５２Ｂ、５０Ｂ、加圧ヘッド６Ｂ、ガイドローラ５１Ｂ、５３Ｂを経て巻取りリールで巻き取られる。
【００１５】
次に推力ポート２４Ａ、２４Ｂの制御装置の構成を図４により説明する。推力ポート２４Ａ、２４Ｂの圧力（荷重）は、電空レギュレータ６０Ａ、６０Ｂによって制御される。電空レギュレータ６０Ａ、６０Ｂとしては、例えばＣＫＤ株式会社製のパレクト電空レギュレータが挙げられる。電空レギュレータ６０Ａ、６０Ｂは、配管用として入力ポート６１、出力ポート６２及び排気ポート６３を有し、内部に供給用電磁弁６４、排気用電磁弁６５、パイロットバルブ６６、圧力センサ６７及び制御回路６８とを有している。供給用電磁弁６４及び排気用電磁弁６５は制御回路６８で制御され、圧力センサ６７で検出した圧力は制御回路６８に入力される。
【００１６】
エアベアリングアクチュエータ２１Ａ、２１Ｂのエアベアリングポート２３Ａ、２３Ｂに接続された配管７０Ａ、７０Ｂは、フィルター７１を介して三方継手７２に接続されており、三方継手７６には空気圧機器７３より空気圧が供給される。エアベアリングアクチュエータ２１Ａ、２１Ｂの推力ポート２４Ａ、２４Ｂに接続された配管７４Ａ、７４Ｂは、電空レギュレータ６０Ａ、６０Ｂのそれぞれ出力ポート６２に接続されている。エアベアリングアクチュエータ２１Ａ、２１Ｂのロッド側排気ポート２５Ａ、２５Ｂに接続された配管７５Ａ、７５Ｂは、順次三方継手７６、配管７７、三方継手７８Ａ、配管７９、三方継手７８Ｂ及び配管８０が接続され、配管８０は排気ボックスに接続されている。
【００１７】
電空レギュレータ６０Ａ、６０Ｂのそれぞれの排気ポート６３に接続された配管８１Ａ、８１Ｂは前記三方継手７８Ａ、７８Ｂに接続されている。電空レギュレータ６０Ａ、６０Ｂのそれぞれの入力ポート６１に接続された配管８２Ａ、８２Ｂは、順次三方継手８３、フィルター８４、減圧弁８５及び配管８６に接続され、配管８６は前記三方継手７２に接続されている。
【００１８】
電空レギュレータ６０Ａ、６０Ｂの圧力センサ６７の圧力は、制御回路６８を通して圧力表示器９０Ａ，９０Ｂに表示される。また電空レギュレータ６０Ａ、６０Ｂの制御回路６８は、演算制御回路９１によって制御される。演算制御回路９１は、入力手段９２によって設定された圧力値により制御回路６８を介して供給用電磁弁６４、排気用電磁弁６５を制御し、出力ポート６２より配管７４Ａ、７４Ｂを通して電空レギュレータ６０Ａ、６０Ｂの推力ポート２４Ａ、２４Ｂに推力（圧力）を供給する。即ち、入力手段９２による設定によって、加圧ヘッド６Ａ、６Ｂの基板１表面の任意の位置における荷重を任意に可変でき、かつ任意の位置間でリニアに制御できる。また演算制御回路９１は、上下移動板２７を上下動させる図示しないモータ及びカム３３を移動させる図示しないモータを制御する信号を出力する。
【００１９】
次に作用について説明する。始動前は上下移動板２７が下降して基板１より離れた状態及びローラ３４Ａ、３４Ｂがカム３３の大幅部３３ｂに位置した状態にある。空気圧機器７３により供給された空気圧は、三方継手７２、フィルター７１、配管７０Ａ、７０Ｂを通してエアベアリングアクチュエータ２１Ａ、２１Ｂのエアベアリングポート２３Ａ、２３Ｂに供給される。これにより、作動ロッド２２Ａ、２２Ｂはエアベアリングアクチュエータ２１Ａ、２１Ｂの図示しないブッシュに無接触状態になる。また電空レギュレータ６０Ａ、６０Ｂの出力ポート６２より供給された空気圧は、配管７４Ａ、７４Ｂを通して推力ポート２４Ａ、２４Ｂに供給される。これにより、作動ロッド２２Ａ、２２Ｂに推力が働いて前進し、連結板２６Ａ、２６Ｂ，２６Ａ、２６Ｂ，水平移動板２０Ａ、２０Ｂを介してローラ３４Ａ、３４Ｂはカム３３の大幅部３３ｂに圧接する。
【００２０】
そこで、スピンドル２に基板１をチャックさせ、スピンドル２が回転すると、上下移動板２７が上昇して図１に示す状態になる。次に演算制御回路９１よりカム３３を駆動させる図示しないモータを作動させる信号が出力し、カム３３は図１の紙面に垂直で奥側に移動させられる。これにより、ローラ３４Ａ、３４Ｂが前記した作動ロッド２２Ａ、２２Ｂの推力（圧力）によりカム３３のテーパ部３３ｃに追従して矢印Ａ方向に移動し、水平移動板２０Ａ、２０Ｂと共に支持板１１Ａ、１１Ｂ，支軸固定板１０Ａ、１０Ｂ，支軸４Ａ、４Ｂ及び加圧ヘッド６Ａ、６Ｂも矢印Ａ方向に移動する。そして、加圧ドラム８Ａ、８Ｂによって研磨テープ５７Ａ、５７Ｂが基板１に加圧される。この状態で演算制御回路９１より上下移動板２７を駆動させる信号が出力し、上下移動板２７を矢印Ｂ及びＢ’方向に複数回往復移動させる。これにより、基板１の両面は研磨テープ５７Ａ、５７Ｂによって研磨されて平滑化される。
【００２１】
研磨終了後、カム３３は図１の紙面に垂直で手前側に移動させられ、ローラ３４Ａ、３４Ｂはカム３３の大幅部３３ｂに位置して加圧ドラム８Ａ、８Ｂ及び研磨テープ５７Ａ、５７Ｂは基板１より離れ、また上下移動板２７が下降して基板１の外側に位置する。また研磨テープ５７Ａ、５７Ｂが基板１に圧接していない時、研磨テープ５７Ａ、５７Ｂの新しい部分を加圧ヘッド６Ａ、６Ｂの加圧面に位置させるように、図示しない巻取りリールで研磨テープ５７Ａ、５７Ｂ巻き取って矢印Ｄ方向に送る。
【００２２】
このように、水平移動板２０Ａ、２０Ｂはエアベアリングアクチュエータ２１Ａ、２１Ｂによって無接触で移動させられるので、加圧ヘッド６Ａ、６Ｂの駆動部の摺動抵抗が無くて応答性に優れる。またエアベアリングアクチュエータ２１Ａ、２１Ｂは、電空レギュレータ６０Ａ、６０Ｂによって制御させるので、加圧ヘッド６Ａ、６Ｂの荷重を、基板１の表面の任意の位置で任意に可変でき、かつ任意の位置間でリニアに制御できると共に、小さい荷重も得ることができる。このように、加圧ヘッド６Ａ、６Ｂの荷重を、基板１の表面の任意の位置で可変させ、またその任意の位置間で荷重をリニアに制御することにより、基板１の周速の違いによる加工むらを防止でき、表面を均一に平滑化できる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は、加圧ヘッドで研磨テープを基板表面に加圧して該基板表面を加工する基板表面加工装置において、前記加圧ヘッドを支持する第１の移動板と、この第１の移動板を前記基板の加工面に対して直角方向に作動させて前記加圧ヘッドに荷重を付与する非接触型のエアベアリングアクチュエータと、このエアベアリングアクチュエータが固定され、前記基板の加工面に対して平行に移動する第２の移動板と、前記エアベアリングアクチュエータの推力ポートに供給する空気圧を制御して供給する電空レギュレータと、前記エアベアリングアクチュエータのエアベアリングポート及び前記電空レギュレータに空気圧を供給する空気圧機器とを備えた構成よりなるので、加圧ヘッドの駆動部の摺動抵抗が無くて応答性に優れ、加圧ヘッドの荷重を、基板表面の任意の位置で任意に可変でき、かつ任意の位置間でリニアに制御できると共に、小さい荷重も得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基板表面加工装置の一実施の形態を示す側面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】加圧ヘッドの基板に対する平行度調整機構の断面拡大図である。
【図４】制御装置のブロック図である。
【符号の説明】
１    基板
２    スピンドル
３Ａ、３Ｂ    加圧装置
６Ａ、６Ｂ    加圧ヘッド
７Ａ、７Ｂ    回転ドラム
８Ａ、８Ｂ    加圧ドラム
１０Ａ、１０Ｂ    支軸固定板
１１Ａ、１１Ｂ    支持板
２０Ａ、２０Ｂ    水平移動板
２１Ａ、２１Ｂ    エアベアリングアクチュエータ
２２Ａ、２２Ｂ    作動ロッド
２３Ａ、２３Ｂ    エアベアリングポート
２４Ａ、２４Ｂ    推力ポート
２５Ａ、２５Ｂ    ロッド側排気ポート
２６Ａ、２６Ｂ    連結板
２７    上下移動板
３２    テーパ板支持板
３３    カム
３４Ａ、３４Ｂ    ローラ
５７Ａ、５７Ｂ    研磨テープ
６０Ａ、６０Ｂ    電空レギュレータ
６１    入力ポート
６２    出力ポート
６３    排気ポート
６４    供給用電磁弁
６５    排気用電磁弁
６８    制御回路
７３    空気圧機器
９１    演算制御回路
９２    入力手段
【図１】
2004283963.tif 000003
【図２】
2004283963.tif 000004
【図３】
2004283963.tif 000005
【図４】
2004283963.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成15年3月24日(2003.3.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2004283963.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成15年6月16日(2003.6.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
図２に示すように、水平移動板２０Ａ、２０Ｂには、加圧ヘッド６Ａ、６Ｂの両側にそれぞれローラ軸４０Ａ、４１Ａ及び４０Ｂ、４１Ｂが固定されている。上下移動板２７には、ローラ軸４０Ａ、４１Ａ及び４０Ｂ、４１Ｂの外側にローラ軸４２Ａ、４３Ａ及び４２Ｂ、４３Ｂが固定され、更にローラ軸４２Ａ及び４２Ｂの外側にもローラ軸４４Ａ及び４４Ｂが固定されている。ローラ軸４０Ａ乃至４４Ａ及び４０Ｂ乃至４４Ｂには、加圧ヘッド６Ａ、６Ｂに対応した部分にガイドローラ５０Ａ乃至５４Ａ及び５０Ｂ乃至５４Ｂがそれぞれ回転自在に支承されている。


【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
電空レギュレータ６０Ａ、６０Ｂの圧力センサ６７の圧力は、制御回路６８を通して圧力表示器９０Ａ，９０Ｂに表示される。また電空レギュレータ６０Ａ、６０Ｂの制御回路６８は、演算制御回路９１によって制御される。演算制御回路９１は、入力手段９２によって設定された圧力値により制御回路６８を介して供給用電磁弁６４、排気用電磁弁６５を制御し、出力ポート６２より配管７４Ａ、７４Ｂを通してエアベアリングアクチュエータ２１Ａ、２１Ｂの推力ポート２４Ａ、２４Ｂに推力（圧力）を供給する。即ち、入力手段９２による設定によって、加圧ヘッド６Ａ、６Ｂの基板１表面の任意の位置における荷重を任意に可変でき、かつ任意の位置間でリニアに制御できる。また演算制御回路９１は、上下移動板２７を上下動させる図示しないモータ及びカム３３を移動させる図示しないモータを制御する信号を出力する。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
研磨終了後、カム３３は図１の紙面に垂直で手前側に移動させられ、ローラ３４Ａ、３４Ｂはカム３３の大幅部３３ｂに位置して加圧ドラム８Ａ、８Ｂ及び研磨テープ５７Ａ、５７Ｂは基板１より離れ、また上下移動板２７が下降して基板１の外側に位置する。また研磨テープ５７Ａ、５７Ｂが基板１に圧接していない時、研磨テープ５７Ａ、５７Ｂの新しい部分を加圧ヘッド６Ａ、６Ｂの加圧面に位置させるように、図示しない巻取りリールで研磨テープ５７Ａ、５７Ｂを巻き取って矢印Ｄ方向に送る。