(57)【要約】      （修正有）【課題】加工精度が高いテープ研磨装置を提供する。【解決手段】このテープ研磨装置は、対象物の突起欠陥部を研磨テープで研磨するテープ研磨装置であって、研磨テープを所定の回転数で巻き取るテープ巻取り手段と、その先端が研磨テープの裏面に当接された研磨ヘッドと、研磨ヘッド６を上下動可能に非接触で支持する静圧空気軸受７と、研磨ヘッド６の上下方向の位置を非接触で検出する差動変圧器式変位計９とを備える。したがって、接触型の軸受を使用した場合のように軸受部で摩擦が発生したり、接触型の変位計を使用した場合のように変位計の可動部品が劣化することがない。【選択図】図１
2007253276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象物の突起欠陥部を研磨テープで研磨するテープ研磨装置であって、
前記研磨テープを所定の回転数で巻き取るテープ巻取り手段と、
その先端が前記研磨テープの裏面に当接された研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドを上下方向に移動可能に非接触で支持するラジアル軸受と、
前記研磨ヘッドを所定の圧力で前記研磨テープを介して前記突起欠陥部へ押し付けるヘッド押付手段と、
前記研磨ヘッドの上下方向の変位を非接触で検出する変位検出手段とを備える、テープ研磨装置。
【請求項２】
前記ラジアル軸受は空気軸受である、請求項１に記載のテープ研磨装置。
【請求項３】
前記ラジアル軸受は磁気軸受である、請求項１に記載のテープ研磨装置。
【請求項４】
前記変位検出手段は、
前記研磨ヘッドに固定され、前記研磨ヘッドとともに上下方向に移動するコアと、
前記コアの移動路の周囲に巻回された１次コイルと、
前記コアを介して前記１次コイルと磁気結合され、前記コアが移動すると一方の２次コイルと前記１次コイルとの磁気結合度が強くなり、他方の２次コイルと前記１次コイルとの磁気結合度が弱くなる２つの２次コイルとを有し、
前記１次コイルに交流電圧を印加した場合に前記２つの２次コイルに誘起される交流電圧に基づいて前記研磨ヘッドの変位を求める差動変圧器式変位センサを含む、請求項１から請求項３までのいずれかに記載のテープ研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はテープ研磨装置に関し、特に、対象物の突起欠陥部を研磨テープで研磨するテープ研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、製造工程における異物の付着などによりカラーフィルタの表面に生じる突起欠陥部をテープ研磨によって修正するパターン修正方法がある（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
このパターン修正方法では、研磨ヘッドにエアーマイクロセンサを設け、研磨テープの表面をカラーフィルタの正常な表面に当接させた状態でエアーマイクロセンサからカラーフィルタ表面までの距離を検出し、検出した距離に基づいて突起欠陥部の頂点からカラーフィルタの正常な表面までをテープ研磨する。
【特許文献１】特開平９−２３４６６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、この方法で用いられるエアーマイクロセンサでは、カラーフィルタ表面のような平らな表面までの距離を検出できても、プラズマディスプレイパネルの背面基板のリブのトップ面までの距離を正確に検出することはできない。これは、プラズマディスプレイパネルの背面基板の表面には、所定寸法のリブが所定の間隔で形成されており、リブのトップ面の幅は４０〜８０μｍ程度しかなく、リブ間は溝状態となっているからである。したがって、このパターン修正方法では、カラーフィルタ表面の突起欠陥部を除去できても、リブのトップ面の突起欠陥部を正確に除去することはできない。
【０００５】
そこで、本願発明者らは、研磨ヘッドが上下動可能に支持されているＺ軸テーブルに、研磨ヘッドのＺ軸テーブルに対する変位を検出する変位計を搭載し、その検出値とＺ軸テーブルの位置指令値とに基づいてリブトップ面の突起欠陥部を研磨する方法を提案した（たとえば特願２００５−３２９３４号参照）。
【０００６】
この方法では、研磨テープの表面をリブトップ面に押圧したときの研磨ヘッドの移動を利用してリブの正常なトップ面の高さを検出するので、正常なトップ面の高さを正確に検出することができ、トップ面の突起欠陥部を正確に除去することができる。
【０００７】
しかし、この方法において、接触型の変位計を用いた場合、長期間の使用により変位計内部の可動部材（例えばバネ）が劣化し、検出精度が低下し、加工精度が低下する可能性がある。また、研磨ヘッドと変位計の接触子との接触部に傷などが発生した場合も検出精度が低下する。
【０００８】
また、研磨ヘッドを上下動可能に支持するラジアル軸受として玉軸受やすべり軸受などの接触型の軸受を用いた場合、軸受部で摩擦が発生し、研磨ヘッドがスムーズに上下動できず、研磨ヘッドの変位の検出精度や、加工精度に悪影響を及ぼす可能性がある。
【０００９】
それゆえに、この発明の主たる目的は、加工精度が高いテープ研磨装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明に係るテープ研磨装置は、対象物の突起欠陥部を研磨テープで研磨するテープ研磨装置であって、研磨テープを所定の回転数で巻き取るテープ巻取り手段と、その先端が研磨テープの裏面に当接された研磨ヘッドと、研磨ヘッドを上下方向に移動可能に非接触で支持するラジアル軸受と、研磨ヘッドを所定の圧力で研磨テープを介して突起欠陥部へ押し付けるヘッド押付手段と、研磨ヘッドの上下方向の変位を非接触で検出する変位検出手段とを備えたものである。
【００１１】
好ましくは、ラジアル軸受は空気軸受である。
また好ましくは、ラジアル軸受は磁気軸受である。
【００１２】
また好ましくは、変位検出手段は、研磨ヘッドに固定され、研磨ヘッドとともに上下方向に移動するコアと、コアの移動路の周囲に巻回された１次コイルと、コアを介して１次コイルと磁気結合され、コアが移動すると一方の２次コイルと１次コイルとの磁気結合度が強くなり、他方の２次コイルと１次コイルとの磁気結合度が弱くなる２つの２次コイルとを有し、１次コイルに交流電圧を印加した場合に２つの２次コイルに誘起される交流電圧に基づいて研磨ヘッドの位置を求める差動変圧器式変位センサを含む。
【発明の効果】
【００１３】
この発明に係るテープ研磨装置では、非接触型のラジアル軸受を用いるので、接触型のラジアル軸受を用いた場合に比べ、研磨ヘッドがスムーズに上下動する。また、非接触型の変位検出手段を用いるので、接触型の変位計を用いた場合に比べ、研磨ヘッドの変位を正確に検出することができる。したがって、従来よりも高精度の研磨加工を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
[実施の形態１]
図１は、この発明の実施の形態１によるテープ研磨装置の構成を示す断面図である。
【００１５】
図１において、このテープ研磨装置は、対象物の突起欠陥部を研磨するための研磨テープ１と、新しい研磨テープ１が巻回されたテープ供給リール２と、使用済みの研磨テープ１を巻き取るためのテープ巻き取りリール３とを備える。テープ供給リール２にはトルク付与機構（図示せず）によって所定のトルクが付与され、研磨テープ１の弛みが防止される。テープ巻き取りリール３は、モータ（図示せず）によって回転駆動され、所定の速度で研磨テープ１を巻き取る。研磨テープ１は、リール２，３の下方に設けられたローラ４，５によってＵ字状に張り渡される。
【００１６】
また、このテープ研磨装置は、ローラ４，５間に垂直に設けられ、その先端が研磨テープ１の裏面に当接される研磨ヘッド６と、研磨ヘッド６を上下動可能に非接触で支持する静圧空気軸受（ラジアル軸受）７と、研磨ヘッド６の突起欠陥部に対する押付力（圧力）を所定値に調整するヘッド押付機構８と、研磨ヘッド６の上下方向の変位を非接触で検出する差動変圧器式変位計９とを備える。
【００１７】
図２は、図１に示したテープ研磨装置を要部を示す断面図である。図２において、研磨ヘッド６は、円柱部材６ａを含む。円柱部材６ａの下端部は、たとえば球状に加工されて研磨テープ１の裏面に当接される。円柱部材６ａの上端部には、研磨ヘッド６の突出量を所定値以下に制限するための円板状のストッパ６ｂが設けられている。たとえば、研磨ヘッド６が研磨テープ１を介して突起欠陥部に押し付けられていない場合は、ストッパ６ｂの下面が軸受７の上端面に当り、研磨ヘッド６の位置が固定される。
【００１８】
静圧空気軸受７は、円筒部材７ａを含む。円筒部材７ａの中心の貫通孔７ｂには、研磨ヘッド６の円柱部材６ａが挿入される。貫通孔７ｂの内径は、貫通孔７ｂの内周面と円柱部材６ａの外周面との間に、均一な所定の隙間が開くように設定されている。また、円筒部材７ａには、外周面から内周面に貫通する複数の圧縮空気供給孔７ｃが形成されている。円筒部材７ａの外周面側から各圧縮空気供給孔７ｃに供給された圧縮空気は、各圧縮空気供給孔７から研磨ヘッド６の円柱部材６ａの外周面に向けて噴出され、円柱部材６ａが半径方向に移動することを阻止する。これにより、研磨ヘッド６が半径方向に移動することが抑制されるとともに、研磨ヘッド６が長さ方向（上下方向）に移動可能に支持される。
【００１９】
差動変圧器式変位計９は、研磨ヘッド６の上端面上に固定されたコア９ａと、コア９ａの移動する通路の周囲に巻回されたコイル部９ｂとを含む。コア９ａは、磁性材料（たとえば、鉄）で形成される。コイル部９ｂは、図３（ａ）（ｂ）に示すように、１次コイルＣ１と、１次コイルＣ１の上側に設けられた２次コイルＣ２ａと、１次コイルＣ１の下側に設けられた２次コイルＣ２ｂとを含む。１次コイルＣ１と２次コイルＣ２ａ，Ｃ２ｂとは、コア９ａを介して磁気的に結合される。
【００２０】
コア９ａが長手方向（上下方向）の中心の基準位置にある場合は、１次コイルＣ１と２次コイルＣ２ａの磁気的結合度と１次コイルＣ１と２次コイルＣ２ｂの磁気的結合度とは等しい。したがって、１次コイルＣ１に交流電圧Ｖ１を印加したとき、２次コイルＣ２ａに誘起される交流電圧Ｖ２ａは、２次コイルＣ２ｂに誘起される交流電圧Ｖ２ｂに等しくなる。
【００２１】
コア９ａが基準位置よりも上側に移動すると、１次コイルＣ１と２次コイルＣ２ａの磁気的結合度が強まるとともに、１次コイルＣ１と２次コイルＣ２ｂの磁気的結合度が弱まる。したがって、１次コイルＣ１に交流電圧Ｖ１を印加したとき、２次コイルＣ２ａに誘起される交流電圧Ｖ２ａは、２次コイルＣ２ｂに誘起される交流電圧Ｖ２ｂよりも高くなる。
【００２２】
コア９ａが基準位置よりも下側に移動すると、１次コイルＣ１と２次コイルＣ２ａの磁気的結合度が弱まるとともに、１次コイルＣ１と２次コイルＣ２ｂの磁気的結合度が強まる。したがって、１次コイルＣ１に交流電圧Ｖ１を印加したとき、２次コイルＣ２ａに誘起される交流電圧Ｖ２ａは、２次コイルＣ２ｂに誘起される交流電圧Ｖ２ｂよりも低くなる。
【００２３】
したがって、１次コイルＣ１に交流電圧Ｖ１を印加したときに２次コイルＣ２ａ，Ｃ２ｂに誘起される交流電圧Ｖ２ａ，Ｖ２ｂの差からコア９ａの変位すなわち研磨ヘッド６の変位を検出することができる。
【００２４】
ヘッド押付機構４は、所定の圧力でコア９ａを下方に押す。これにより、研磨ヘッド６の下端が研磨テープ１を介して突起欠陥部に押し付けられる。
【００２５】
図１に戻って、このテープ研磨装置は、さらに、上下動テーブル１０を備える。上下動テーブル１０は、垂直に設けられたレール部１０ａと、スライド部１０ｂとを含む。上記の研磨テープ１、リール２，３、ローラ４，５、研磨ヘッド６、静圧空気軸受７、ヘッド押付機構８、および差動変圧器式変位計９は、スライド部１０ｂに搭載されている。スライド部１０ｂの位置は、駆動部（図示せず）により、レール部１０ａに沿って上下方向に移動される。
【００２６】
加工対象物は、たとえば基板１１である。基板１１は水平に配置される。基板１１の表面に突起欠陥部１２があるものとする。
【００２７】
次に、このテープ研磨装置の動作について説明する。まず、位置決め装置（図示せず）により、研磨ヘッド６の先端部を突起欠陥部１２の近傍の正常な基板１１表面の上方の所定位置に位置決めする。次に、上下動テーブル１０を制御して、スライド部１０ｂを所定距離だけ下降させる。スライド部１０ｂの下降中に研磨テープ１の表面が正常な基板１１表面に接触すると、研磨ヘッド６がスライド部１０ｂに対して相対的に上方に移動し始める。
【００２８】
研磨ヘッド６のスライド部１０ｂに対する相対的な移動は、差動変圧器式変位計９によって検出される。制御部（図示せず）は、変位計９の出力電圧Ｖ２ａ，Ｖ２ｂに基づいて、研磨ヘッド６がスライド部１０ｂに対して相対的に移動を開始したときのＺ座標Ｚ１を検出して記憶し、上下動テーブル１０を停止させる。Ｚ座標Ｚ１は、上下動テーブル１０の基準位置からの移動量に基づいて求められる。
【００２９】
次に、位置決め装置により、突起欠陥部１２の上方の所定位置に研磨ヘッド６の先端部を位置決めする。次いで、上下動テーブル１０を制御してスライド部１０ｂを所定速度で下降させながら研磨テープ１を駆動して正常な基板１１表面の高さＺ１まで所定の切込みスピードで研磨する。研磨中は、変位計９の検出結果に基づき、研磨ヘッド６のスライド部１０ｂに対する変位量が一定になるように、切込みスピードを制御する。突起欠陥部１２が長いために１回で除去できない場合は、研磨位置を変えて研磨を必要回数繰り返すことにより、突起欠陥部１２全体を除去する。
【００３０】
この実施の形態１では、差動変圧器式変位計９によって研磨ヘッド６の変位を非接触で検出するので、接触型の変位計を用いた場合のように、変位計内部の可動部材が劣化したり接触部に傷などが付いて位置検出が不正確になることがない。また、差動変圧器式変位計９は十分な大きさのギャップ（空間）を隔ててコア９ａの位置すなわち研磨ヘッド６の位置を検出するので、研磨ヘッド６中心とコア９ａの中心が若干ずれていても検出精度は劣化しない。また、静圧空気軸受７によって研磨ヘッド６を非接触で支持するので、研磨ヘッド６が上下動する場合に、摩擦が無く、スムーズに移動でき、軸受７の寿命も永久的である。したがって、高い精度で研磨加工を行なうことができる。
【００３１】
なお、この実施の形態１では、平面基板１１の突起欠陥部１２を研磨する場合について説明したが、研磨加工の対象物は平面基板１１に限るものではなく、テープ研磨が可能であれば、どのような形状でもよいことは言うまでもない。
【００３２】
[実施の形態２]
図４は、この発明の実施の形態２によるテープ研磨装置の要部を示す断面図であって、図２と対比される図である。図４において、このテープ研磨装置が図１および図２で示したテープ研磨装置と異なる点は、静圧空気軸受７が磁気軸受１５で置換されている点である。
【００３３】
磁気軸受１５は、研磨ヘッド６の円柱部材６ａの外周面に対向して配置された複数の電磁石１６を含む。複数の電磁石１６は、上下２段に分けて円柱部材６ａの周囲に等角度間隔で配置される。図示しない複数のラジアル変位センサは、研磨ヘッド６の円柱部材６ａのラジアル方向の変位を非接触で検出する。制御部は、複数のラジアル変位センサの検出結果に基づいて、円柱部材６ａが半径方向に移動しないように各電磁石１６のコイル電流を制御する。これにより、研磨ヘッド６が半径方向に移動することが抑制されるとともに、研磨ヘッド６が上下方向に移動可能に支持される。他の構成は、実施の形態１と同じであるので、その説明は繰り返さない。
【００３４】
この実施の形態２でも、実施の形態１と同じ効果が得られる。
[比較例１]
図５は、実施の形態１，２の比較例１となるテープ研磨装置の要部を示す断面図である。図５において、このテープ研磨装置が実施の形態１，２のテープ研磨装置と異なる点は、非接触型の変位計９が接触型の変位計２０で置換され、非接触型の軸受７，１５が接触型のすべり軸受２１で置換されている点である。
【００３５】
変位計２０は、上下動テーブル１０のスライド部１０ｂに固定された本体部２０ａと、先端が研磨ヘッド６の上端面に当接される接触子２０ｂと、接触子２０ｂと本体部２０ａの間に設けられたバネ２０ｃとを含む。研磨ヘッド６が上下動すると、接触子２０ｂも上下動し、変位計２０は接触子２０ｂを介して研磨ヘッド６の変位を検出する。
【００３６】
この比較例１では、接触型の変位計２０で研磨ヘッド６の位置を検出するので、長期間の使用により可動部材（たとえばバネ２０ｃ）が劣化し、検出精度が低下し、加工精度が低下する可能性がある。また、研磨ヘッド６と接触子２０ｂとの接触部に傷などが発生した場合も検出精度が低下する。
【００３７】
また、研磨ヘッド６を上下動可能に支持するラジアル軸受として接触型のすべり軸受２１を用いたので、軸受２１で摩擦が発生し、研磨ヘッド６がスムーズに上下動できず、研磨ヘッド６の変位の検出精度や、加工精度が低下する可能性がある。
【００３８】
[比較例２]
図６（ａ）は、実施の形態１，２の比較例２となるテープ研磨装置の要部を示す断面図である。図６（ａ）において、このテープ研磨装置が図５のテープ研磨装置と異なる点は、変位計２０の接触子２０ｂの下端が研磨ヘッド６の上端に固定されている点である。
【００３９】
この比較例２では、変位計２０の接触子２０ｂを研磨ヘッド６に固定したので、接触子２０ｂと研磨ヘッド６の接触部に傷などが付いて検出精度が低下することはない。
【００４０】
しかし、図６（ａ）に示すように、研磨ヘッド６の軸心と接触子２０ｂの軸心が一致した場合は問題ないが、図６（ｂ）に示すように、研磨ヘッド６の軸心と接触子２０ｂの軸心がずれて固定された場合は、研磨ヘッド６が接触子２０ｂを斜めに押すことになり、検出精度が悪くなる。
【００４１】
これに対して実施の形態１，２では、差動変圧器式変位計９を使用したので、研磨ヘッド６の軸心と接触子２０ｂの軸心がずれた場合でも、ずれた影響は２次コイルＣ２ａ，Ｃ２ｂの両方に現れ、２次コイルＣ２ａ，Ｃ２ｂの出力電圧Ｖ２ａ，Ｖ２ｂの差を求めるときに相殺される。したがって、高い精度で変位を検出することができる。
【００４２】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明の実施の形態１によるテープ研磨装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１に示したテープ研磨装置の要部を示す断面図である。
【図３】図２に示した差動変圧器式変位計の構成および動作を説明するための図である。
【図４】この発明の実施の形態２によるテープ研磨装置の構成を示す断面図である。
【図５】実施の形態１，２の比較例１を示す断面図である。
【図６】実施の形態１，２の比較例２を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  研磨テープ、２  テープ供給リール、３  テープ巻き取りリール、４，５  ローラ、６  研磨ヘッド、６ａ  円柱部材、６ｂ  ストッパ、７  静圧空気軸受、７ａ  円筒部材、７ｂ  貫通孔、７ｃ  圧縮空気供給孔、８  ヘッド押付機構、９  差動変圧器式変位計、９ａ  コア、９ｂ  コイル部、Ｃ１  １次コイル、Ｃ２ａ，Ｃ２ｂ  ２次コイル、１０  上下動テーブル、１０ａ  レール部、１０ｂ  スライド部、１１  基板、１２  突起欠陥部、１５  磁気軸受、１６  電磁石、２０  変位計、２０ａ  本体部、２０ｂ  接触子、２０ｃ  バネ。
【図１】
2007253276.tif 000003
【図２】
2007253276.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007253276.tif 000006
【図５】
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【図６】
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