(57)【要約】【課題】研磨テープの厚さにバラツキがあっても、研磨不足や過剰研磨が生じないテープ研磨装置を実現する。【解決手段】本発明によるテープ研磨装置は、研磨テープ(1)を走行させるテープ駆動装置(2,3)と、走行する研磨テープの研磨されるべき試料に対する位置を規定するヘッドチップ(8)と、走行する研磨テープの厚さの変化を検出し、検出した厚さ変化に対応する出力信号を発生するテープ厚さ変化検出手段(22,25,28)と、前記ヘッドチップを駆動するヘッドチップ駆動手段(30,43)と、前記テープ厚さ変化検出手段からの出力信号に基づいて前記ヘッドチップ駆動手段を駆動制御する駆動信号を発生する駆動回路(40)とを具える。本発明では、研磨テープの厚さやその変化量を測定せず、走行中のテープの厚さの変化量を検出して、変化量に応じてヘッドの位置を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨面を有する研磨テープを、研磨されるべき試料の表面に当接させながら走行させ、試料表面を研磨するテープ研磨装置において、
研磨テープを走行させるテープ駆動装置と、走行する研磨テープの研磨されるべき試料に対する位置を規定するヘッドチップと、走行する研磨テープの厚さの変化を検出し、検出した厚さ変化に対応する出力信号を発生するテープ厚さ変化検出手段と、前記ヘッドチップを駆動するヘッドチップ駆動手段と、前記テープ厚さ変化検出手段からの出力信号に基づいて前記ヘッドチップ駆動手段を駆動制御する駆動信号を発生する駆動回路とを具え、
走行する研磨テープの厚さ変化に応じてヘッドチップの位置を制御することを特徴とするテープ研磨装置。
【請求項２】
前記テープ厚さ変化検出手段は、走行する研磨テープと共に回転し、研磨テープの厚さ変化に応じて研磨テープの走行方向と直交する方向に変位可能に支持したテープ厚さ変化検出ローラと、このテープ厚さ変化検出ローラに連結され、当該テープ厚さ変化検出ローラの変位に応じて歪み量が変化する弾性部材と、当該弾性部材に生じた歪み量を検出するストレインゲージとを有することを特徴とする請求項１に記載のテープ研磨装置。
【請求項３】
前記ヘッドチップ駆動手段は、前記ヘッドチップを構成するロッドを移動制御する偏心カムと、当該偏心カムを駆動する駆動モータとを有することを特徴とする請求項１又は２に記載のテープ研磨装置。
【請求項４】
前記駆動回路が差動増幅器を有し、前記ストレインゲージからの出力信号を、当該駆動回路に供給し、当該駆動回路から、走行する研磨テープの基準厚さからの変移量に対応した出力信号を発生し、当該出力信号を前記駆動モータに供給することを特徴とする請求項２又は３に記載のテープ研磨装置。
【請求項５】
請求項４に記載のテープ研磨装置において、前記駆動回路は、研磨テープの厚さが基準厚さよりも厚い場合ヘッドチップが研磨されるべき試料から遠ざかる方向に移動させ、研磨テープの厚さが基準厚さよりも薄い場合ヘッドチップが試料に近づく方向に移動させる出力信号を発生することを特徴とするテープ研磨装置。
【請求項６】
前記弾性部材及びロッドを支持部材に連結し、当該支持部材を前記テープ厚さ変換検出ローラの変位方向とほぼ同一の方向に変位可能に支持し、当該支持部材を前記偏心カムに連結し、当該支持部材は、テープ厚さ変化検出ローラの変位に対応してテープ厚さ変化検出ローラと同一方向に変位することを特徴とするテープ研磨装置。
【請求項７】
請求項６に記載のテープ研磨装置において、前記テープ厚さ変化検出手段、駆動回路及びヘッドチップ駆動手段がフィードバック機構を形成し、前記弾性部材に常時一定の歪みが発生するように構成したことを特徴とするテープ研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はテープ研磨装置、特に研磨テープの厚さ変化に対して正確に対応できるテープ研磨装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
研磨面を有する研磨テープを走行させ、試料等の研磨されるべき対象物の表面を研磨するテープ研磨装置が実用化されている。このテープ研磨装置は、数μｍ程度の突起を研削することができるので、微小突起を研削除去するのに好適である。例えば、液晶表示装置用のカラーフィルタの表面に突起が形成されている場合、液晶層をはさんで対向する電極間が短絡する不具合が生じてしまう。このカラーフィルタに形成された微小な突起を除去する補修装置としてテープ研磨装置が利用されている（例えば、「特許文献１」参照）。
【０００３】
上述したカラーフィルタ補修装置では、研磨ヘッドとカラーフィルタ基板の表面との間の距離を測定する装置として、空気流の圧力変化を利用した測定装置が用いられている。そして、研磨テープを保持する研磨ヘッドを昇降自在に支持し、検出された微小突起の上方から研磨ヘッドをカラーフィルタの表面に向けて所定の距離だけ下降させ、微小突起を研削除去するように構成されている。このカラーフィルタ補修装置は、研磨ヘッドと基板表面までの距離を高精度に測定する装置と微小突起を正確に除去できるテープ研磨装置とが組み合わされているため、カラーフィルタの製造工程に必要不可欠な装置として広く利用されている。
【０００４】
【特許文献１】特許第３０３７８４９号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したカラーフィルタ補修装置は、研磨ヘッドとカラーフィルタ基板の表面との間の距離を正確に検出できるため、数μｍ程度の微小な突起を正確に研削除去できる利点がある。しかしながら、研磨テープの厚さは３０μｍであり、±３μｍ程度の製造誤差があるため研磨ヘッドの昇降距離が正確に制御されても、研磨テープの製造誤差によりカラーフィルタの表面を所定の深さ以上に研削する欠点がある。一方、研磨テープの厚さが基準の厚さよりも薄い場合、研削量が少な過ぎてしまう。このような場合、研磨テープの厚さを予め測定しておき、テープの製造誤差だけ研磨ヘッドの昇降距離を規定する方法も考えられるが、作業が煩雑になり、実用的には不向きである。
【０００６】
従って、本発明の目的は、研磨テープの厚さにバラツキがあっても、研磨不足や過剰研磨が生じないテープ研磨装置を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によるテープ研磨装置は、研磨面を有する研磨テープを、研磨されるべき試料の表面に当接させながら走行させ、試料表面を研磨するテープ研磨装置において、
研磨テープを走行させるテープ駆動装置と、走行する研磨テープの研磨されるべき試料に対する位置を規定するヘッドチップと、走行する研磨テープの厚さの変化を検出し、検出した厚さ変化に対応する出力信号を発生するテープ厚さ変化検出手段と、前記ヘッドチップの位置を駆動制御するヘッドチップ駆動手段と、前記テープ厚さ変化検出手段からの出力信号に基づいて前記ヘッドチップ駆動手段を駆動制御する駆動信号を発生する駆動回路とを具え、
走行する研磨テープの厚さ変化に応じてヘッドチップの位置を制御することを特徴とする。
【０００８】
本発明では、研磨テープの厚さを具体的に測定せず、走行中のテープの厚さの変化を検出する。このテープ厚さの変化を検出する方法として、例えば供給リールと巻取りリールとの間に、テープ走行方向と直交する方向に変位可能にテープ厚さ変化検出ローラを配置し、当該ローラの変位量を検出することにより検出することができる。すなわち、テープ走行方向と直交する方向に変位可能に支持した場合、走行するテープの厚さ変化に応じて当該ローラが変位するため、１μｍオーダの厚さ変化を正確に検出することができる。本発明では、検出したテープ厚さの変化に応じて、走行する研磨テープと研磨されるべき試料との間の距離を規定するヘッドチップの位置を制御する。ヘッドチップの位置制御方法として、例えば偏心カムとモータとの組合せを用いることができる。すなわち、検出したテープ厚さの変化に対応する信号からモータ駆動信号を作成し、テープ厚さの変化量に応じてヘッドチップの位置を上下させることにより、テープ厚さ変化に十分に対応したヘッドチップの位置を規定することができる。
【０００９】
本発明によるテープ研磨装置の好適実施例は、駆動回路が差動増幅器を有し、前記ストレインゲージからの出力信号を、当該駆動回路に供給し、当該駆動回路から、走行する研磨テープの基準厚さからの変移量に対応した出力信号を発生し、当該出力信号を前記駆動モータに供給することを特徴とする。テープ厚さの変化を検出する手段として、例えば板バネのような弾性体とストレンインゲージとの組合せを用いることができる。この場合、テープ厚さ変化検出ローラに対する板バネの作用力を常時一定に保つことが望ましい。そこで、好適実施例では、駆動回路が差動増幅器を有し、当該差動増幅器から基準となるテープ厚さからの変移量に対応した出力信号を発生させる。このように、基準厚さからの変移量に対応した出力信号を発生すれば、走行するテープが基準厚さよりも厚い場合及び薄い場合、厚さの変化量に対応してヘッドチップを上下動させるだけで試料に対する距離を常時一定に保持することができる。
【００１０】
本発明によるテープ研磨装置の別の好適実施例は、テープ厚さ変化検出手段、駆動回路及びヘッドチップ駆動手段がフィードバック機構を形成し、テープ厚さ変化検出手段を構成する弾性部材に常時一定の歪みが発生するように構成したことを特徴とする。このように、フィードバック機構を構成する場合、走行する研磨テープに対するテープ厚さ変化検出ローラからの押圧力を常時一定値に維持することができ、走行するテープの基準厚さからの変移量に対応した出力信号を差動増幅器から出力する場合に特に好適である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、研磨テープの厚さやその変化量を具体的に測定することなく、走行する研磨テープの厚さの変化量を検出し、検出した変化量に応じてヘッドチップの位置を駆動制御しているので、研磨テープの厚さが変化した場合であっても過剰研磨や研磨不足が生じないテープ研磨装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１は本発明によるテープ研磨装置の一例の構成を示す正面図である。初めに、研磨テープ走行機構について説明する。研磨面が形成されている研磨テープ１を供給リール２に装着し、使用済みの研磨テープ１を巻取りリール３に巻き取る。研磨テープ１は、供給リール２から供給され、ローラ４，５，６及び７を経てヘッドチップ８に到達する。走行する研磨テープ１は、ヘッドチップ８により、研磨されるべき試料（図示せず）との間の距離が規制される。すなわち、ヘッドチップ８の位置において研磨テープ１は試料表面と当接し試料表面を研削する。本発明では、研磨テープ１の厚さ変化に応じてヘッドチップの試料に対する位置が制御される。研磨テープ１は、ヘッドチップ８を通過した後、ローラ９，１０，１１及び１２を経て巻取りリール３に巻き取られる。このテープ研磨装置はユニット化され、例えばカラーフィルタ補修装置に装着される。尚、研磨されるべき試料とユニット化された研磨テープ装置との間の距離は、カラーフィルタ補修装置側において測定され制御されるものとする。
【００１３】
本例では、ローラ６と７との間に一対のアイドルローラ２１及び２２を配置すると共にローラ９と１０との間にも一対のアイドルローラ２３及び２４を配置する。アイドルローラ２１及び２３は回転自在に支持され、その位置は固定する。一方、アイドルローラ２２及び２４は回転自在に支持すると共に、矢印ａで示す上下方向に、すなわち研磨テープの走行方向と直交する方向に変位可能に支持する。すなわち、アイドルローラ２２又は２４は、走行する研磨テープの厚さに応じて上下方向に変移するので、テープ厚さ変化検出ローラとして機能する。アイドルローラ２２及び２４には、弾性部材として機能する板バネ２５及び２６の一端を結合する。板バネ２５及び２６の他端は上下動可能に支持したブロック２７に固定する。板バネ２５及び２６は、ローラに連結された側に例えば１０ｇの下向きの作用力が作用するように設定する。一方の板バネ２５にストレインゲージ２８を結合し、このストレインゲージ２８により、走行する研磨テープの厚さ変化に起因する板バネの変位量を検出する。ブロック２７は板バネの支持部材として機能するものであり、上下方向に移動可能に支持されると共に、スプリング２９により常時上方に向けて押圧される。ブロック２７の上側には、偏心カム３０を配置する。この偏心カム３０はブロック２７と当接し、ブロック２７の上下方向の位置を制御する。偏心カム３０はモータ（図示せず）に連結され、モータの回転によりブロック２７の上下方向の位置を制御する。さらに、ブロック２７にはヘッドチップ８を構成するロッドないしピン３１を連結し、ピン３１の先端が走行する研磨テープ１と当接し、走行する研磨テープの位置を規制する。従って、偏心カム３０によりヘッドチップ８の上下方向の位置が制御される。
【００１４】
研磨テープ１は、ローラ６を通過した後一対のアイドルローラ２１及び２２の間を走行し、ローラ７を経てヘッドチップ８に到達する。研磨テープ１がアイドルローラ間を通過する際、研磨テープの厚さに応じて一方のアイドルローラ２２が上下方向に変位する。この変位により板バネ２５の歪み量も変移し、その変移量はストレインゲージ２８により検出され、電気信号として出力される。ストレインゲージ２８は、後述する差動増幅器を有する変位量検出回路に接続され、変位量検出回路の出力は偏心カム３０を駆動するモータ（図示せず）の駆動回路に供給する。そして、当該駆動回路からの出力により偏心カムを駆動するモータを駆動制御する。モータの駆動制御により偏心カム３０が回転し、ブロック２７が上方又は下方に変位する。そして、ブロック２７の上下方向の変位により、板バネ２５の作用力が変化すると共にヘッドチップ８の位置も変位する。
【００１５】
図２は、研磨テープの厚さ変化の検出システム及びヘッドチップの駆動制御を説明するための模式図である。本例では、研磨テープが基準の厚さの場合、板バネ２５に例えば１０ｇの下向きの作用力が常時作用するように設定する。この設定条件において、研磨テープ１の厚さが基準厚さよりも厚い場合、アイドルローラ２２が研磨テープの厚さに応じてテープの走行方向と直交する方向すなわち上方に変位し、板バネの作用力が基準値よりも高くなり、板バネ２５の歪み量が増大する。この板バネ２８に生じた歪み量の変化はストレインゲージ２８により検出され、その出力信号を差動増幅器４０に供給する。差動増幅器４０の他方の入力端子には常時一定電圧を印加する。この電圧は、研磨テープ１の厚さが基準厚さの場合に板バネの作用力に対応する電圧とする。従って、板バネ２５に１０ｇ以上の作用力が生ずる場合、差動増幅器４０から出力が発生し、この出力信号は増幅器４１を経てモータ駆動回路４２に供給される。モータ駆動回路４２からモータ４３に駆動信号が供給され、モータ４３の回転に応じて偏心カム３０が駆動制御され、ブロック２７が上下方向に変位する。そして、ローラ２２が上方に変位する場合すなわち研磨テープ１の厚さが基準厚さよりも厚い、ブロック２７は研磨テープ１の厚さ変化に対応した距離だけ上方に変位するように制御され、研磨テープ１の厚さが基準厚さよりも薄い場合ブロック２７は研磨テープの基準厚さからの変化量に対応した距離だけ下方に変位するように設定する。従って、研磨テープ１の厚さが基準厚さよりも厚い場合、ブロック２７は、研磨テープの基準厚さからの変化分に相当する量だけ上方に変位し、この変位に伴いピン３１及びヘッドチップ８も上方に変位する。一方、ブロック２７の上方に向く変位により板バネ２５の歪み量は減少し、１０ｇの作用力に等しくなるまで減少する。このように、本発明では、フィードバック制御を利用して、板バネの作用力が常時所定の設定値となるように制御する。この結果、研磨テープの厚さが基準厚さから変化した場合であっても、研磨テープの厚さを測定することなくヘッドチップの位置を正確に制御することができる。
【００１６】
本発明は上述した実施例だけに限定されず種々の変形や変更が可能である。例えば、上述した実施例では、ヘッドチップの位置を制御する方法として、偏心カムとモータとの組合せを用いたが、ラックとピニオンとの組合せ或いはレバー等の他の既知の制御方法を利用することができる。また、研磨テープの厚さ変化を検出する手段として、ローラの変位を利用したが、光学式の焦点調整方法により厚さ変化を検出することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明によるテープ研磨装置の一例を示す正面図である。
【図２】研磨テープの厚さ変化検出システム及びヘッドチップの位置制御を説明するための線図である。
【符号の説明】
【００１８】
１  研磨テープ
２  供給リール
３  巻取りリール
２１，２２，２３，２４  アイドルローラ
２５，２６  板バネ
２７  ブロック  
２８  ストレインゲージ
３０  偏心カム
３１  ピン
４０  差動増幅器
４１  増幅器
４２  モータ駆動回路
４３  モータ
【図１】
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【図２】
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