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JP7807791B2 - Workpiece polishing device and workpiece polishing method - Google Patents
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JP7807791B2 - Workpiece polishing device and workpiece polishing method - Google Patents

Workpiece polishing device and workpiece polishing method

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JP7807791B2
JP7807791B2 JP2022017869A JP2022017869A JP7807791B2 JP 7807791 B2 JP7807791 B2 JP 7807791B2 JP 2022017869 A JP2022017869 A JP 2022017869A JP 2022017869 A JP2022017869 A JP 2022017869A JP 7807791 B2 JP7807791 B2 JP 7807791B2
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Description

本発明は、ワーク研磨装置およびワーク研磨方法に関する。 The present invention relates to a workpiece polishing device and a workpiece polishing method.

定盤の上方に設けられた研磨ヘッドの下面に保持されたワークを、定盤上面に貼付された研磨パッドに押圧すると共に、定盤および研磨ヘッドを相対的に運動させてワークを研磨するワーク研磨装置が知られている(特許文献1:特開2010-240767号公報)。 A workpiece polishing device is known that polishes a workpiece by pressing a workpiece held on the underside of a polishing head installed above a surface plate against a polishing pad attached to the top surface of the surface plate and moving the surface plate and polishing head relative to each other (Patent Document 1: JP 2010-240767 A).

特許文献1に例示されるワーク研磨装置においては、研磨ヘッドが、その外形部をなすヘッド部材と、ヘッド部材に弾性部材を介して上下動可能に吊持された保持プレートを備えると共に、ヘッド部材と保持プレートの間に流体室が画成されている。当該流体室内に流体が供給されて加圧されることで保持プレートが下方へ押し下げられ、保持プレートの下面側に保持されたワークが定盤(研磨面)に押圧されて研磨される。 In the workpiece polishing device illustrated in Patent Document 1, the polishing head comprises a head member that forms the outer part of the polishing head, and a holding plate that is suspended from the head member via an elastic member so that it can move up and down, and a fluid chamber is defined between the head member and the holding plate. Fluid is supplied into the fluid chamber, pressurizing it, pushing the holding plate downward, and the workpiece held on the underside of the holding plate is pressed against the surface plate (polishing surface) and polished.

特開2010-240767号公報JP 2010-240767 A

ここで、特許文献1に例示されるように、流体室内を加圧することにより上方からワークを押圧するワーク研磨装置においては、必ずしもワークの全領域に完全に均一な押圧力がかからず、一例として、一般に、ワークの中央部に対して周縁部にかかる押圧力が弱くなり易い。これに対して、流体室を複数に分けて構成し、ワークの所定の領域ごとに押圧力を制御する構成等が考えられる。しかしながら、当該構成では、構成が複雑になるという問題がある。また、流体室を隔壁等で分離するとそれぞれの流体室の押圧面積が小さくなり、押圧範囲、押圧力ともに厳密な調整が困難になるという問題がある。したがって、簡易な構成で、ワークのいずれの領域も意図した押圧力で押圧可能なワーク研磨装置が望まれていた。 As exemplified by Patent Document 1, in a workpiece polishing device that pressurizes the fluid chamber to pressurize the workpiece from above, a completely uniform pressing force is not necessarily applied to the entire area of the workpiece. For example, the pressing force applied to the peripheral area of the workpiece is generally weaker than that applied to the center. To address this issue, a configuration could be considered in which the fluid chamber is divided into multiple sections and the pressing force is controlled for each specified area of the workpiece. However, this configuration poses the problem of being complicated. Furthermore, separating the fluid chambers with partitions or the like reduces the pressing area of each fluid chamber, making it difficult to precisely adjust both the pressing range and pressing force. Therefore, there has been a demand for a workpiece polishing device that uses a simple configuration and can press any area of the workpiece with the intended pressing force.

本発明は、上記事情に鑑みてなされ、簡易な構成により、ワークを意図した押圧力で研磨パッドに押圧して目的に応じた所望の形状に研磨可能なワーク研磨装置およびワーク研磨方法を提供することを目的とする。 The present invention was made in consideration of the above circumstances, and aims to provide a workpiece polishing device and workpiece polishing method with a simple configuration that can press a workpiece against a polishing pad with the intended pressing force, thereby polishing it into a desired shape according to the purpose.

本発明は、一実施形態として以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。 The present invention solves the above problem by the solution described below as one embodiment.

本発明に係るワーク研磨装置は、上面に研磨パッドが貼付され、水平面内で回転する定盤と、前記定盤の上方に上下動可能且つ回転可能に設けられ、下面にワークを保持して回転させながら前記研磨パッドに押圧して研磨する研磨ヘッドと、前記研磨ヘッドの上面に固定されたヘッド軸と、前記ヘッド軸を上下動且つ回転させて前記研磨ヘッドを上下動且つ回転させる駆動部と、前記駆動部を駆動制御する制御部と、を備え、前記研磨ヘッドは、上面中央部に前記ヘッド軸が固定されたベース天板、前記ベース天板の外縁部から下方に延びるリング状の側壁部、および前記ベース天板の下面中央部に突設された軸部を有するヘッドベース部と、前記ヘッドベース部の下方に位置し、第1吊持部材を介して前記ヘッドベース部に対して上下動可能に設けられたワークガイドと、前記ワークガイドの下方に位置し、前記軸部に揺動可能に軸支された揺動プレートと、前記軸部の下端に設けられた保持プレートと、前記保持プレートの下方を覆うようにして、周縁部において前記ワークガイドに固定され、下面に前記ワークを保持すると共に前記ワークを押圧する弾性シート体と、前記弾性シート体と前記保持プレートとの間に画成された第1流体室と、前記制御部により駆動制御される圧力調整機構に接続されて前記第1流体室内へ流体を供給する第1流路と、を有し、前記制御部が前記駆動部を駆動制御することにより前記ワークの研磨時における前記ヘッドベース部の高さ位置を制御することによって、前記弾性シート体を介して前記揺動プレートにより前記ワークを機械的に押圧可能に構成されていることを特徴とする。 The workpiece polishing device of the present invention comprises a surface plate having a polishing pad affixed to its upper surface and rotating within a horizontal plane; a polishing head that is vertically movable and rotatable above the surface plate, holding a workpiece on its lower surface and pressing it against the polishing pad while rotating it, polishing it; a head shaft fixed to the upper surface of the polishing head; a drive unit that moves the head shaft up and down and rotates the polishing head; and a control unit that drives and controls the drive unit. The polishing head comprises a base top plate to which the head shaft is fixed at the center of its upper surface, a head base portion having a ring-shaped side wall portion extending downward from the outer edge of the base top plate and a shaft portion protruding from the center of the lower surface of the base top plate, and a workpiece support member located below the head base portion and vertically movable relative to the head base portion via a first suspension member. the workpiece polishing head includes a work guide, a swinging plate positioned below the work guide and swingably supported on the shaft, a holding plate attached to the lower end of the shaft, an elastic sheet fixed to the work guide at its peripheral edge so as to cover the bottom of the holding plate, holding the workpiece on its underside and pressing against the workpiece, a first fluid chamber defined between the elastic sheet and the holding plate, and a first flow path connected to a pressure adjustment mechanism driven and controlled by the control unit and supplying fluid to the first fluid chamber; the control unit controls the drive unit to control the height position of the head base unit during polishing of the workpiece, thereby enabling the swinging plate to mechanically press against the workpiece via the elastic sheet.

なお、ここでいう「研磨時」とは、「ワークガイドが研磨パッドに当接した後」を意味する。 Note that "during polishing" here means "after the work guide comes into contact with the polishing pad."

これによれば、ワークの研磨時に、ワークガイドが研磨パッドに当接した状態でヘッドベース部を下降させることによって、ヘッドベース部からの押圧力が軸部を介して揺動プレートに伝達されて、揺動プレートにより弾性シート体を介してワークを機械的に押圧することができる。したがって、流体の圧力でワーク全体を押圧する構成では押圧力を十分に得難い領域(例えば、ワークの周縁部)を揺動プレートにより押圧することができる。当該構成は、研磨ヘッドの高さ位置を制御することによって押圧力を厳密に制御することができ、また、必要以上に流体室を設けたり、隔壁等で分離したりせずに済むため、構成を簡易にできる。 When polishing a workpiece, the head base is lowered with the workpiece guide in contact with the polishing pad. This transmits the pressing force from the head base via the shaft to the oscillating plate, which then mechanically presses the workpiece via the elastic sheet. This allows the oscillating plate to press areas (such as the periphery of the workpiece) where it is difficult to obtain sufficient pressing force using a configuration that presses the entire workpiece with fluid pressure. This configuration allows for precise control of pressing force by controlling the height position of the polishing head, and also simplifies the configuration by eliminating the need for unnecessary fluid chambers or separation by partitions, etc.

また、第1流体室内を真空(負圧)にした状態でヘッドベース部を下降させることによって、保持プレートにより弾性シート体を介してワークWを機械的に押圧することもできる。したがって、揺動プレートおよび保持プレートの押圧位置を適切に設定したり、流体の圧力による押圧と揺動プレートおよび保持プレートによる機械的押圧とを適切に組み合わせたりすることによって目的に応じた所望の形状にワークを研磨することができる。なお、揺動プレートによれば、弾性シート体を介してワークに当接した際に揺動してその当接面が常時ワークに平行に維持されるため、均等な押圧力でワークを押圧することができる。したがって、ワークの所定部位を安定して且つ確実に研磨することが可能になる。 In addition, by lowering the head base while creating a vacuum (negative pressure) inside the first fluid chamber, the workpiece W can be mechanically pressed by the holding plate via the elastic sheet. Therefore, by appropriately setting the pressing positions of the oscillating plate and holding plate, or by appropriately combining the pressing force of the fluid pressure with the mechanical pressing force of the oscillating plate and holding plate, the workpiece can be polished to the desired shape depending on the purpose. Furthermore, the oscillating plate oscillates when it contacts the workpiece via the elastic sheet, maintaining its contact surface parallel to the workpiece at all times, allowing the workpiece to be pressed with an even pressure. This makes it possible to polish a specified portion of the workpiece stably and reliably.

また、前記ワークの研磨時における前記ヘッドベース部の高さ位置を検出するセンサをさらに備え、前記制御部は、前記センサによって検出される前記ヘッドベース部の高さ位置が所要の高さ位置になるように前記駆動部を駆動制御することが好ましい。これによれば、ワーク研磨時に、下降されるヘッドベース部の高さ位置をセンサによって直接検出し、制御することにより、研磨ヘッドの高さ位置を所要位置に正確に位置させることができる。また、研磨ヘッドの高さ位置を、研磨対象物であるワークに極めて近い位置で検出し、制御することにより、研磨ヘッドやその上下動駆動機構に係る各部材の寸法誤差や組付誤差等の影響を極力小さくして正確に位置させることが可能になる。したがって、揺動プレートや保持プレートによるワークに対する押圧力をより正確に制御することが可能になる。 It is also preferable to further include a sensor that detects the height position of the head base unit when the workpiece is being polished, and the control unit controls the drive of the drive unit so that the height position of the head base unit detected by the sensor is the required height position. In this way, when polishing the workpiece, the height position of the lowered head base unit is directly detected and controlled by the sensor, thereby accurately positioning the polishing head at the required height position. Furthermore, by detecting and controlling the height position of the polishing head at a position very close to the workpiece being polished, it is possible to minimize the effects of dimensional errors and assembly errors of the polishing head and the various components related to its up-and-down movement drive mechanism, thereby enabling accurate positioning. This makes it possible to more accurately control the pressing force applied to the workpiece by the swing plate and holding plate.

前記センサは、前記ヘッドベース部と前記ワークガイドとの上下方向の間隔を、前記ヘッドベース部の高さ位置として検出する測長センサとして構成することができる。前記センサは、前記ヘッドベース部と前記研磨パッドとの上下方向の間隔を、前記ヘッドベース部の高さ位置として検出する測長センサとして構成することができる。 The sensor can be configured as a length measuring sensor that detects the vertical distance between the head base portion and the work guide as the height position of the head base portion. The sensor can be configured as a length measuring sensor that detects the vertical distance between the head base portion and the polishing pad as the height position of the head base portion.

また、前記駆動部は、前記ヘッド軸を上下動させる上下動駆動機構として、前記制御部により駆動制御されるサーボモータを有し、前記サーボモータに流れる電流値を検出する電流検出器、および前記サーボモータの回転数もしくは回転角度を検出するエンコーダのうちの少なくともいずれか一方をさらに備え、前記制御部は、前記電流検出器または前記エンコーダによって検出される検出値が所要の値になるようにまたは所要の範囲に抑えられるように前記駆動部を駆動制御することが好ましい。これによれば、研磨ヘッドの高さ位置をセンサにより直接検出し、制御しつつ、さらに研磨ヘッドを上下動させる駆動源の駆動力や駆動量を制御することによって、揺動プレートや保持プレートによるワークに対する押圧力をより正確に制御することが可能になる。 Furthermore, the drive unit preferably has a servo motor controlled by the control unit as a vertical movement drive mechanism for moving the head shaft up and down, and further includes at least one of a current detector that detects the value of the current flowing through the servo motor and an encoder that detects the rotation speed or rotation angle of the servo motor, and the control unit preferably controls the drive unit so that the value detected by the current detector or encoder becomes a required value or is kept within a required range. This makes it possible to more accurately control the pressing force applied to the workpiece by the swing plate and holding plate by directly detecting and controlling the height position of the polishing head with a sensor, while also controlling the driving force and driving amount of the drive source that moves the polishing head up and down.

また、前記上下動駆動機構は、スプライン機構を備えて構成されていることが好ましい。スプライン機構を備えるサーボ機構により、ヘッド軸を高精度に上下動させて、研磨ヘッド(ヘッドベース部)を所望の位置により正確に位置させることが可能になる。 It is also preferable that the vertical movement drive mechanism is configured with a spline mechanism. A servo mechanism equipped with a spline mechanism can move the head shaft up and down with high precision, making it possible to more accurately position the polishing head (head base portion) at the desired position.

また、前記揺動プレートには、下面に前記弾性シート体を介して前記ワークを押圧する押付けリングが設けられていることが好ましい。これによれば、揺動プレートの押圧力を押付けリングに伝達して、押付けリングにより弾性シート体を介してワークを押圧することができる。したがって、押付けリングの配置(揺動プレートの下面における取付位置)によって揺動プレートによる押圧領域を簡易に且つ自由に設定することができ、ワークの所定領域やワークの外側領域の研磨パッドの所定領域を、意図した押圧力で確実に押圧できるようになる。 It is also preferable that the oscillating plate be provided with a pressing ring on its underside that presses against the workpiece via the elastic sheet. This allows the pressing force of the oscillating plate to be transmitted to the pressing ring, which then presses against the workpiece via the elastic sheet. Therefore, the pressing area of the oscillating plate can be easily and freely set by adjusting the position of the pressing ring (mounting position on the underside of the oscillating plate), ensuring that a predetermined area of the workpiece or a predetermined area of the polishing pad outside the workpiece is pressed with the intended pressing force.

前記押付けリングは、前記ワークの周縁部を押圧する位置に配置されていることが好ましい。これによれば、流体の圧力でワーク全体を押圧する構成では押圧力を十分に得難いワークの周縁部を、意図した押圧力で確実に押圧できるようになる。 The pressing ring is preferably positioned so that it presses against the peripheral edge of the workpiece. This makes it possible to reliably press the peripheral edge of the workpiece with the intended pressing force, which is difficult to achieve with a configuration that presses the entire workpiece using fluid pressure.

また、前記研磨ヘッドは、前記ヘッドベース部の下面と前記ワークガイドの上面との間に画成された第2流体室と、前記第2流体室内へ流体を供給する第2流路と、をさらに有し、前記ワークガイドには、下面に前記ワークの研磨時に前記ワークの外側領域の前記研磨パッドに当接するリテーナリングが設けられていることが好ましい。これによれば、ワークの研磨時には、リテーナリングでワークを囲むようにして、ワークの横滑り(径方向の飛び出し)を防止できる。また、ワークの研磨時には、ワークに押圧力が加えられてワークの被研磨面の研磨パッドが凹み、ワークのエッジ部分が凹みの周壁に接触してエッジ部分の過研磨が起こり易くなる。これに対して、リテーナリングによりワークの外側領域となる研磨パッドがワークの被研磨面とほぼ面一になるように押圧してワークのエッジ部分の過研磨を防止できる。さらに、リテーナリングの押圧力を調整することにより、弾性シート体のテンションを変化させてワークWの研磨形状に影響を与えることができる。 The polishing head also preferably has a second fluid chamber defined between the lower surface of the head base and the upper surface of the work guide, and a second flow path for supplying fluid to the second fluid chamber. The work guide preferably has a retainer ring on its lower surface that abuts against the polishing pad on the outer region of the workpiece when polishing the workpiece. This allows the retainer ring to surround the workpiece during polishing, preventing the workpiece from sliding sideways (protruding radially). Furthermore, when polishing the workpiece, a pressing force is applied to the workpiece, causing the polishing pad on the workpiece's polished surface to recess, and the edge of the workpiece comes into contact with the peripheral wall of the recess, making it more likely to be over-polished. In response, the retainer ring presses the polishing pad on the outer region of the workpiece so that it is approximately flush with the workpiece's polished surface, preventing over-polishing of the edge of the workpiece. Furthermore, by adjusting the pressing force of the retainer ring, the tension of the elastic sheet body can be changed, thereby affecting the polished shape of the workpiece W.

また、本発明に係るワーク研磨方法は、研磨ヘッドにワークを保持して回転しながら下降させて、上方から研磨パッドに押圧して前記ワークを研磨するワーク研磨方法であって、前記研磨ヘッドを上下動させる上下動駆動機構の駆動源の駆動力および駆動量の少なくともいずれか一方と、前記研磨ヘッドと前記研磨パッドとの上下方向の間隔により前記ワークの研磨時における前記研磨ヘッドの高さ位置と、を制御することによって、前記研磨ヘッドの前記ワークに対する押圧力を制御することを特徴とする。また、本発明に係るワーク研磨方法は、研磨ヘッドにワークを保持して回転しながら下降させて、上方から研磨パッドに押圧して前記ワークを研磨するワーク研磨方法であって、前記研磨ヘッドを上下動させる上下動駆動機構の駆動源の駆動力および駆動量の少なくともいずれか一方と、前記研磨ヘッドにおける、前記上下動駆動機構に接続されて前記駆動源により上下動されるヘッドベース部と、前記ヘッドベース部の下方に吊持部材を介して前記ヘッドベース部に対して上下動可能に設けられたワークガイドと、の上下方向の間隔により前記ワークの研磨時における前記研磨ヘッドの高さ位置と、を制御することによって、前記研磨ヘッドの前記ワークに対する押圧力を制御することを特徴とする。 In addition, the workpiece polishing method of the present invention is a method of polishing a workpiece in which a polishing head holds the workpiece and lowers it while rotating, and presses it against a polishing pad from above to polish the workpiece, and is characterized in that the pressing force of the polishing head against the workpiece is controlled by controlling at least one of the driving force and driving amount of the driving source of the up-and-down movement drive mechanism that moves the polishing head up and down, and the height position of the polishing head when polishing the workpiece by controlling the vertical distance between the polishing head and the polishing pad. In addition, the workpiece polishing method of the present invention is a method of polishing a workpiece in which a polishing head holds a workpiece and lowers it while rotating, and presses it against a polishing pad from above to polish the workpiece, and is characterized in that the pressing force of the polishing head against the workpiece when polishing the workpiece is controlled by controlling at least one of the driving force and driving amount of the driving source of the up-and-down movement drive mechanism that moves the polishing head up and down, and the height position of the polishing head when polishing the workpiece by controlling the vertical distance between a head base portion in the polishing head that is connected to the up-and-down movement drive mechanism and moved up and down by the driving source, and a work guide that is provided below the head base portion via a hanging member so as to be able to move up and down relative to the head base portion.

なお、ここでいう「研磨時」とは、「ワークガイドが研磨パッドに当接した後」を意味する。 Note that "during polishing" here means "after the work guide comes into contact with the polishing pad."

これによれば、研磨ヘッドの高さ位置を制御しつつ、研磨ヘッドを上下動させる駆動源の駆動力や駆動量を制御することによって、ワークに対する押圧力を正確に制御することが可能になる。 This makes it possible to accurately control the pressing force on the workpiece by controlling the height position of the polishing head while also controlling the driving force and drive amount of the drive source that moves the polishing head up and down.

本発明によれば、簡易な構成により、ワークを意図した押圧力で研磨パッドに押圧して目的に応じた所望の形状に研磨可能になる。 This invention uses a simple configuration to press the workpiece against the polishing pad with the intended pressure, allowing it to be polished to the desired shape for the intended purpose.

本発明の実施形態に係るワーク研磨装置の研磨ヘッドの例を示す概略図(正面断面図)である。1 is a schematic view (front cross-sectional view) showing an example of a polishing head of a workpiece polishing apparatus according to an embodiment of the present invention. 図1に示す研磨ヘッドの駆動部の例を示す概略図(正面断面図)である。2 is a schematic view (front cross-sectional view) showing an example of a drive unit of the polishing head shown in FIG. 1 . 図1に示す研磨ヘッドおよび定盤の配置について説明する説明図であって、本発明の実施形態に係るワーク研磨装置の例を示す概略図(平面図)である。FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the arrangement of the polishing head and the surface plate shown in FIG. 1, and is a schematic diagram (plan view) showing an example of a workpiece polishing apparatus according to an embodiment of the present invention. 実施形態に係るワーク研磨装置を用いて、本発明の実施形態に係るワーク研磨方法によってワークを押圧した際のワークへの荷重分布を示す写真である。10 is a photograph showing the load distribution on a workpiece when the workpiece is pressed by a workpiece polishing method according to an embodiment of the present invention using a workpiece polishing apparatus according to an embodiment of the present invention. 実施形態に係るワーク研磨装置を用いて、本発明の実施形態に係るワーク研磨方法によってワークを押圧した際のワークへの荷重分布を示す写真である。10 is a photograph showing the load distribution on a workpiece when the workpiece is pressed by a workpiece polishing method according to an embodiment of the present invention using a workpiece polishing apparatus according to an embodiment of the present invention. 実施形態に係るワーク研磨装置を用いて、本発明の実施形態に係るワーク研磨方法によってワークを押圧した際のワークの研磨量を示すグラフである。10 is a graph showing the amount of polishing of a workpiece when the workpiece is pressed by a workpiece polishing method according to an embodiment of the present invention using a workpiece polishing apparatus according to an embodiment of the present invention.

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳しく説明する。本実施形態に係るワーク研磨装置10(以下、「研磨装置10」と表記する場合がある)は、ウェハ(例えば、シリコンウェハ)等の平板状(特に、円板状)のワークWを研磨ヘッド12によって保持し、定盤14へ押圧しながら、研磨ヘッド12と定盤14とを相対的に運動させて研磨する装置である。 Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. The workpiece polishing apparatus 10 (hereinafter sometimes referred to as "polishing apparatus 10") according to this embodiment is an apparatus that holds a flat (particularly disc-shaped) workpiece W such as a wafer (e.g., a silicon wafer) using a polishing head 12, presses it against a surface plate 14, and polishes it by moving the polishing head 12 and the surface plate 14 relative to each other.

図1は、研磨ヘッド12の例を示す概略図(正面断面図)である。研磨ヘッド12は、下面にワークWを被研磨面Waを下方に向けた状態で水平に保持して回転させると共に、水平面内で回転する定盤14上面の研磨パッド16に押圧してワークWを研磨する作用を有する。 Figure 1 is a schematic diagram (front cross-sectional view) showing an example of a polishing head 12. The polishing head 12 holds and rotates a workpiece W horizontally on its underside with the surface Wa to be polished facing downward, and polishes the workpiece W by pressing it against a polishing pad 16 on the top surface of a surface plate 14 that rotates in a horizontal plane.

符号20はヘッドベース部20であって、ベース天板20a、ベース天板20aの外縁部から下方に延びるリング状の側壁部20b、およびベース天板20aの下面中央部に下方に向けて突設された軸部20cを有している。ヘッドベース部20の上面中央部には、上方に延びるヘッド軸18が固定されている。ヘッド軸18は、後述する駆動部64により軸線を中心として回転する。したがって、ヘッドベース部20は、ヘッド軸18と共に、ヘッド軸18を中心として回転する。また、ヘッド軸18は、後述する駆動部64により上下動する。したがって、ヘッドベース部20は、ヘッド軸18と共に上下動する。 Reference numeral 20 denotes the head base portion 20, which includes a base top plate 20a, a ring-shaped side wall portion 20b extending downward from the outer edge of the base top plate 20a, and a shaft portion 20c protruding downward from the center of the underside of the base top plate 20a. A head shaft 18 extending upward is fixed to the center of the top surface of the head base portion 20. The head shaft 18 is rotated about its axis by a drive unit 64, which will be described later. Therefore, the head base portion 20 rotates together with the head shaft 18, centered on the head shaft 18. The head shaft 18 is also moved up and down by the drive unit 64, which will be described later. Therefore, the head base portion 20 moves up and down together with the head shaft 18.

次に、ヘッドベース部20の下方に位置して、ガイド天板22a、ガイド天板22aの外縁部から下方に延びる押圧リング部22b、および押圧リング部22bの下面に設けられたリテーナリング22cを有するワークガイド22が設けられている。ワークガイド22は、ワークWの研磨時に、リテーナリング22cでワークWを囲むようにして、ワークWを後述する弾性シート体44の下面に保持する。 Next, located below the head base portion 20 is a work guide 22 having a guide top plate 22a, a pressure ring portion 22b extending downward from the outer edge of the guide top plate 22a, and a retainer ring 22c provided on the underside of the pressure ring portion 22b. When polishing the workpiece W, the work guide 22 surrounds the workpiece W with the retainer ring 22c, holding the workpiece W against the underside of an elastic sheet body 44 (described below).

ワークガイド22(ガイド天板22a)は、外周側において、ヘッドベース部20の側壁部20bに、第1吊持部材24を介して連結されている。また、内周側において、ヘッドベース部20の軸部20c外周上に、第2吊持部材28を介して連結されている。また、第1吊持部材24と第2吊持部材28とは、図1に示すように、一体として構成されてよいが、勿論別々に構成されてもよい(不図示)。 The work guide 22 (guide top plate 22a) is connected on its outer periphery to the side wall 20b of the head base portion 20 via a first suspending member 24. It is also connected on its inner periphery to the outer periphery of the shaft portion 20c of the head base portion 20 via a second suspending member 28. The first suspending member 24 and the second suspending member 28 may be configured as a single unit, as shown in FIG. 1, but may also be configured separately (not shown).

このように、ワークガイド22は、第1吊持部材24および第2吊持部材28を介してヘッドベース部20に連結されている。本実施形態に係る第1、第2吊持部材24、28は、いずれもゴム材料のダイアフラムから形成されており、ワークガイド22は、第1、第2吊持部材24、28の形状変化を介して、ヘッドベース部20に対して上下動する構成となっている。また、ワークガイド22は、ヘッドベース部20が回転すると、その回転力が第1、第2吊持部材24、28を介して伝達されて、回転される構成となっている。第1、第2吊持部材24、28は、上記のように、ワークガイド22を上下動可能に吊持できるものであればその構成、材料は限定されない。すなわち、ダイアフラムに限定されず、例えばベローズ等としてもよい。また、ゴム材料に限定されず、樹脂材料、金属材料等としてもよい。 As described above, the work guide 22 is connected to the head base portion 20 via the first suspending member 24 and the second suspending member 28. In this embodiment, the first and second suspending members 24, 28 are both formed from diaphragms made of rubber material, and the work guide 22 is configured to move up and down relative to the head base portion 20 via changes in the shape of the first and second suspending members 24, 28. Furthermore, when the head base portion 20 rotates, the rotational force is transmitted to the work guide 22 via the first and second suspending members 24, 28, causing the work guide 22 to rotate. The first and second suspending members 24, 28 may be configured in any manner or made of any material, as long as they can suspend the work guide 22 so that it can move up and down, as described above. In other words, they are not limited to diaphragms, and may be made of, for example, bellows. Furthermore, they are not limited to rubber materials, and may be made of resin, metal, or other materials.

ヘッドベース部20(ベース天板20a)の下面と、ワークガイド22(および第1、第2吊持部材24、28)の上面との間に第2流体室30が画成されている。第2流体室30内は、圧力調整機構96に接続される第2流路32を介して流体が供給可能となっており、第2流体室30内を正圧にしてワークガイド22を下方へ押し下げたり、一方、第2流体室30内を負圧にしてワークガイド22を上方へ浮かせたりすることができる。これにより、リテーナリング22cに押圧力を付加したり、逆に弱めたり調整することができる。したがって、リテーナリング22cによって、ワークWの外側領域となる研磨パッド16を、ワークWの被研磨面Waとほぼ面一になるように押圧することができる。本実施形態では、流体を空気とし、第2流体室30内の空気圧が調整される構成となっているが、この構成に限定されず、例えば流体を水、油等としてもよい。なお、本願において第2流体室30は必須の構成ではないが、第2流体室30を設ける場合には、第1、第2吊持部材24、28はヘッドベース部20の下面と、ワークガイド22の上面との間に密閉空間を形成するように構成される。 A second fluid chamber 30 is defined between the underside of the head base portion 20 (base top plate 20a) and the upper surface of the work guide 22 (and the first and second suspension members 24, 28). Fluid can be supplied to the second fluid chamber 30 via a second flow path 32 connected to a pressure adjustment mechanism 96. This allows positive pressure to be applied to the second fluid chamber 30 to press the work guide 22 downward, or negative pressure to lift the work guide 22 upward. This allows the pressure applied to the retainer ring 22c to be increased or decreased. Therefore, the retainer ring 22c can press the polishing pad 16, which forms the outer region of the workpiece W, so that it is substantially flush with the polished surface Wa of the workpiece W. In this embodiment, the fluid is air, and the air pressure in the second fluid chamber 30 is adjusted. However, this configuration is not limited to this; the fluid may be water, oil, or the like. Note that the second fluid chamber 30 is not an essential component of the present application, but if the second fluid chamber 30 is provided, the first and second suspending members 24, 28 are configured to form an airtight space between the lower surface of the head base portion 20 and the upper surface of the work guide 22.

次に、ワークガイド22の内側には、揺動プレート34が配設されている。揺動プレート34は、ワークガイド22の下方に位置し、中央部において軸部20cに揺動可能に軸支されている。これにより、揺動プレート34は、軸部20cを中心として円弧状に上下方向に揺動可能となっている。この揺動機構40としては、一例として、球面軸受等が設けられる。また、揺動プレート34は、外周側においてワークガイド22に第3吊持部材38を介して揺動可能に連結されている。これにより、後述する第3流体室56が画成されるが、本願において第3流体室56は必須の構成ではないため、第3吊持部材38は必ずしも設けられなくてもよい。なお、第3吊持部材38も、ここでは第1、第2吊持部材24、28と同様にゴム材料のダイアフラムから形成されているが、その構成、材料は限定されない。揺動プレート34は、ヘッドベース部20に連動して上下動し、且つ軸部20cを中心として回転する構成となっている。 Next, a swing plate 34 is disposed inside the work guide 22. The swing plate 34 is located below the work guide 22 and is pivotally supported at its center by the shaft 20c. This allows the swing plate 34 to swing up and down in an arc shape around the shaft 20c. The swing mechanism 40 may, for example, be a spherical bearing. The swing plate 34 is also swingably connected to the work guide 22 on its outer periphery via a third suspension member 38. This defines a third fluid chamber 56, which will be described later. However, since the third fluid chamber 56 is not a required component in this application, the third suspension member 38 is not necessarily provided. Here, the third suspension member 38 is formed from a rubber diaphragm, similar to the first and second suspension members 24 and 28, but its configuration and material are not limited. The swing plate 34 moves up and down in conjunction with the head base portion 20 and rotates around the shaft portion 20c.

揺動プレート34の下面には、下方に向けて突出する押付けリング42が設けられている。押付けリング42は、ワークWの研磨時に、下降されるヘッドベース部20からの押圧力が軸部20cを介して揺動プレート34に、さらに押付けリング42に伝達されて、弾性シート体44を介してワークWを機械的に押圧する作用を有する。ただし、本願において押付けリング42は必須の構成でないため、揺動プレート34によってワークWを押圧する構成としてもよい。一方、押付けリング42の形状、大きさ、また、配置(揺動プレート34の下面における取付位置)は限定されない。したがって、押付けリング42によれば、揺動プレート34による押圧領域を簡易に且つ自由に設定することができ、ワークWの所定領域の機械的押圧が可能になる。本実施形態に係る押付けリング42は、ワークWの周縁部を押圧する位置に配置されている。なお、揺動プレート34(押付けリング42)による押圧領域はワークWにおける領域に限定されず、研磨パッド16の所定領域を押圧する構成としてもよい。また、押付けリング42は、ゴム等の緩衝材となり得る材料を用いて形成されることが好ましい。 A downwardly protruding pressing ring 42 is provided on the underside of the oscillating plate 34. When polishing the workpiece W, the pressing force from the lowered head base portion 20 is transmitted via the shaft portion 20c to the oscillating plate 34 and then to the pressing ring 42, mechanically pressing the workpiece W via the elastic sheet 44. However, since the pressing ring 42 is not a required component in this application, the workpiece W may also be pressed by the oscillating plate 34. Meanwhile, the shape, size, and placement (mounting position on the underside of the oscillating plate 34) of the pressing ring 42 are not limited. Therefore, the pressing ring 42 allows the pressing area of the oscillating plate 34 to be easily and freely set, enabling mechanical pressing of a predetermined area of the workpiece W. The pressing ring 42 in this embodiment is positioned to press the peripheral edge of the workpiece W. The pressing area of the swing plate 34 (pressing ring 42) is not limited to the area on the workpiece W, and it may also be configured to press a specific area on the polishing pad 16. Furthermore, it is preferable that the pressing ring 42 be made of a material that can act as a cushioning material, such as rubber.

次に、軸部20cの下端には、保持プレート36が固定されている。また、保持プレート36(および揺動プレート34)の下方を覆うようにして、弾性シート体44がその周縁部44aをワークガイド22(押圧リング部22bの下面)に固定されている。そして、弾性シート体44を挟んで、押圧リング部22bの下面に樹脂製のリテーナリング22cが設けられている。弾性シート体44は、一例として、PET(ポリエチレンテレフタレート)等の可撓性を有する樹脂材料を用いて形成されている。ただし、これ以外の材料で形成されてもよい。 Next, a holding plate 36 is fixed to the lower end of the shaft portion 20c. Furthermore, an elastic sheet 44 has its peripheral edge 44a fixed to the work guide 22 (the lower surface of the pressure ring portion 22b) so as to cover the lower part of the holding plate 36 (and the swing plate 34). A resin retainer ring 22c is provided on the lower surface of the pressure ring portion 22b, sandwiching the elastic sheet 44. The elastic sheet 44 is formed, for example, from a flexible resin material such as PET (polyethylene terephthalate). However, it may also be formed from other materials.

また、弾性シート体44と保持プレート36(および揺動プレート34)との間に第1流体室46が画成されている。軸部20c内に設けた配管21等を通じて第1流体室46と、圧力調整機構96とが接続される第1流路48が設けられ、第1流体室46内を真空(負圧)にすることによりワークWを弾性シート体44の下面に吸着保持することができる。これにより、ワークWをピックアップしたり、また、ワークWの研磨時に、保持プレート36によって弾性シート体44を介してワークWを機械的に押圧することができる。一方、第1流体室46内へ流体を供給して正圧にすることにより、弾性シート体44を介してワークWを流体の圧力で押圧することもできる。本実施形態では、流体を空気とし、第1流体室46内の空気圧が調整される構成となっているが、この構成に限定されず、例えば流体を水、油等としてもよい。なお、図1に示すように、第1流体室46を形成するにあたって、保持プレート36と揺動プレート34とを、適当な位置で第4吊持部材50等を介して連結してもよい。第4吊持部材50も、ここでは第1、第2、第3吊持部材24、28、38と同様にゴム材料のダイアフラムから形成されているが、その構成、材料は限定されない。 A first fluid chamber 46 is defined between the elastic sheet 44 and the holding plate 36 (and the swing plate 34). A first flow path 48 is provided, connecting the first fluid chamber 46 to the pressure adjustment mechanism 96 via piping 21 or the like provided within the shaft portion 20c. By creating a vacuum (negative pressure) within the first fluid chamber 46, the workpiece W can be adsorbed and held against the underside of the elastic sheet 44. This allows the workpiece W to be picked up, or the holding plate 36 to mechanically press the workpiece W via the elastic sheet 44 when polishing the workpiece W. Alternatively, by supplying a fluid into the first fluid chamber 46 to create a positive pressure, the workpiece W can be pressed by the pressure of the fluid via the elastic sheet 44. In this embodiment, the fluid is air, and the air pressure within the first fluid chamber 46 is adjusted. However, this configuration is not limited to this; the fluid may be water, oil, or the like. As shown in FIG. 1, when forming the first fluid chamber 46, the holding plate 36 and the swinging plate 34 may be connected at an appropriate position via a fourth suspending member 50 or the like. Here, the fourth suspending member 50 is also formed from a rubber diaphragm, like the first, second, and third suspending members 24, 28, and 38, but its configuration and material are not limited.

また、揺動プレート34の外周側とワークガイド22(押圧リング部22b)の内周側との間に第3流体室56が画成されている。第3流体室56内は、圧力調整機構96に接続される第3流路58を介して流体が供給可能となっている。一方、第3流体室56は連通路(不図示)を介して第1流体室46と連通すると共に、当該連通路が開閉可能な構成となっている。したがって、第3流体室56は、連通路を開いた状態で第1流路48を介して加圧され、連通路を閉じた状態で第3流路58を介して加圧される構成となっている。本願において第3流体室56は必須の構成ではないが、第3流体室56が設けられてその内部が加圧されると、弾性シート体44を介してリテーナリング22cの内縁部を流体の圧力で押圧することができ、且つその押圧力を他の領域とは独立して調整することができる。その結果、例えば、ワークWの外側領域の研磨パッド16をさらに強力に押圧することができる。本実施形態では、流体を空気とし、第3流体室56内の空気圧が調整される構成となっているが、この構成に限定されず、例えば流体を水、油等としてもよい。 A third fluid chamber 56 is defined between the outer periphery of the oscillating plate 34 and the inner periphery of the work guide 22 (pressure ring portion 22b). Fluid can be supplied to the third fluid chamber 56 via a third flow path 58 connected to the pressure adjustment mechanism 96. Meanwhile, the third fluid chamber 56 is connected to the first fluid chamber 46 via a communication path (not shown), which can be opened and closed. Therefore, the third fluid chamber 56 is pressurized via the first flow path 48 when the communication path is open, and via the third flow path 58 when the communication path is closed. While the third fluid chamber 56 is not a required component in this application, when the third fluid chamber 56 is provided and pressurized, the fluid pressure can pressurize the inner edge of the retainer ring 22c via the elastic sheet 44, and the pressing force can be adjusted independently from other regions. As a result, for example, the polishing pad 16 in the outer region of the workpiece W can be pressed more strongly. In this embodiment, the fluid is air, and the air pressure in the third fluid chamber 56 is adjusted, but this configuration is not limited to this, and the fluid may be, for example, water, oil, etc.

以上の構成を備える研磨ヘッド12の外部には、ワークWの研磨時における、ヘッドベース部20の高さ位置を検出するセンサ60が設けられている。具体的に、センサ60は、「ヘッドベース部20とワークガイド22との上下方向の間隔X(例えば、図1の矢印Aで示すように、ヘッドベース部20の側壁部20b下端とワークガイド22の肩部(エッジ部)との上下方向の間隔)」、または、「ヘッドベース部20と研磨パッド16との上下方向の間隔Y(例えば、図1の矢印Bで示すように、ヘッドベース部20の側壁部20b下端と研磨パッド16の上面との間隔)」を、ヘッドベース部20の高さ位置として検出する測長センサとして設けられている。センサ60は、研磨ヘッド12の駆動部64(後述のサーボモータ72)を駆動制御する制御部62に接続されており(図1および図2参照)、センサ60からの情報(検出値)が制御部62へ送られると、制御部62は、センサ60によって検出される間隔X(ヘッドベース部20の高さ位置)が、所要の間隔(高さ位置)となるように、駆動部64を駆動制御して研磨ヘッド12を上下動させ、研磨ヘッド12の高さ位置を調整する構成となっている。 A sensor 60 is provided on the exterior of the polishing head 12 having the above-described configuration to detect the height position of the head base portion 20 when polishing the workpiece W. Specifically, the sensor 60 is provided as a length measuring sensor that detects the "vertical distance X between the head base portion 20 and the work guide 22 (e.g., the vertical distance between the lower end of the side wall portion 20b of the head base portion 20 and the shoulder (edge) of the work guide 22, as shown by arrow A in FIG. 1)" or the "vertical distance Y between the head base portion 20 and the polishing pad 16 (e.g., the distance between the lower end of the side wall portion 20b of the head base portion 20 and the upper surface of the polishing pad 16, as shown by arrow B in FIG. 1)" as the height position of the head base portion 20. The sensor 60 is connected to a control unit 62 that drives and controls the drive unit 64 (servo motor 72, described below) of the polishing head 12 (see Figures 1 and 2). When information (detection value) from the sensor 60 is sent to the control unit 62, the control unit 62 drives and controls the drive unit 64 to move the polishing head 12 up and down, thereby adjusting the height position of the polishing head 12, so that the distance X (height position of the head base unit 20) detected by the sensor 60 becomes the required distance (height position).

従来のワーク研磨装置では、一例として、研磨ヘッドの上方に設けられて当該研磨ヘッドを上下動可能且つ回転可能に吊持する支持部材等に測距センサを取付け、当該支持部材(測距センサ)から、さらに上方に設けられた研磨ヘッドの上下動駆動機構までの上下方向の間隔や、下方の研磨パッドまでの上下方向の間隔を検出し、調整することによって研磨ヘッドの高さ位置を調整していた(不図示)。当該構成では、ワークから遠く離れた研磨ヘッドの上方の位置で研磨ヘッドの高さ位置を検出し、制御するため、検出位置(制御位置)から研磨ヘッドの下面(すなわち、ワークの保持位置)までの各部材の寸法誤差や組付誤差によって、研磨ヘッドの位置調整に誤差が生じてしまう。その結果、研磨ヘッドの高さを正確に位置させることができないおそれがあった。 In a conventional workpiece polishing device, for example, a distance measuring sensor is attached to a support member or the like that is provided above the polishing head and suspends the polishing head so that it can move up and down and rotate. The height position of the polishing head is adjusted by detecting and adjusting the vertical distance from the support member (distance measuring sensor) to the polishing head's vertical movement drive mechanism, which is provided further above, and the vertical distance to the polishing pad below (not shown). With this configuration, the height position of the polishing head is detected and controlled from a position above the polishing head that is far away from the workpiece. Therefore, errors in the position adjustment of the polishing head occur due to dimensional errors and assembly errors of the various components from the detection position (control position) to the underside of the polishing head (i.e., the workpiece holding position). As a result, there is a risk that the height of the polishing head cannot be accurately positioned.

これに対して、本実施形態に係るセンサ60の構成によれば、研磨ヘッド12の高さ位置を、研磨対象物であるワークWに極めて近い位置で検出し、制御することができる。したがって、研磨ヘッド12やその上下動駆動機構66に係る各部材の寸法誤差や組付誤差等の影響を極力小さくして、研磨ヘッド12を所要の高さ位置に正確に位置させることができる。センサ60には、超音波式、レーザ式等による公知の測長センサを用いればよい。 In contrast, the configuration of the sensor 60 according to this embodiment allows the height position of the polishing head 12 to be detected and controlled at a position extremely close to the workpiece W, which is the object to be polished. This minimizes the effects of dimensional errors and assembly errors of the components related to the polishing head 12 and its vertical movement drive mechanism 66, allowing the polishing head 12 to be accurately positioned at the required height. The sensor 60 may be a known length measurement sensor, such as an ultrasonic or laser type.

なお、センサ60の位置は限定されず、間隔Xまたは間隔Yが検出可能ないずれの位置に設けてもよい。また、センサ60の個数も限定されず、図3に示すように、研磨ヘッド12および定盤14が複数配設された研磨装置10の場合、センサ60を各研磨ヘッド12に一対一で設けてもよいが、センサ60を一の研磨ヘッド12に対してのみ設け、当該研磨ヘッド12の検出値を記録し、この検出値に基づいて他の研磨ヘッド12の位置調整を行う構成としてもよい。後述するように、図3では、研磨ヘッド12が軸線102aの周りを公転し、各定盤14上に順次移動して、各々所定の研磨が行われる。そこで、センサ60を各定盤14に対してそれぞれ設け、各定盤14において各々の研磨ヘッド12の高さ位置を検出する構成でもよいが、センサ60を一の定盤14に対してのみ設け、当該定盤14において順次移動してくる各研磨ヘッド12の検出値を記録し、この検出値に基づいて他の定盤14における各研磨ヘッド12の位置調整を行う構成としてもよい。前述のように、本実施形態では、研磨ヘッド12の高さ位置を、研磨対象物であるワークWに極めて近い位置で検出し、制御することから、センサ60を全ての研磨ヘッド12または定盤14に対して設けなくても、研磨ヘッド12ごとの寸法誤差や組付誤差等の影響を殆ど受けずに、高さ位置を比較的正確に所要の位置に位置させることができる。 The position of the sensor 60 is not limited, and it may be located at any position where the distance X or the distance Y can be detected. The number of sensors 60 is also not limited. As shown in FIG. 3, in a polishing apparatus 10 having multiple polishing heads 12 and surface plates 14, a sensor 60 may be provided for each polishing head 12. Alternatively, a sensor 60 may be provided for only one polishing head 12, the detection value of that polishing head 12 is recorded, and the position of the other polishing heads 12 may be adjusted based on this detection value. As will be described later, in FIG. 3, the polishing head 12 revolves around the axis 102a and moves sequentially over each surface plate 14, performing the specified polishing on each plate. Therefore, a sensor 60 may be provided for each surface plate 14 to detect the height position of each polishing head 12 on each surface plate 14, or a sensor 60 may be provided for only one surface plate 14, the detection values of each polishing head 12 that moves sequentially on that surface plate 14 recorded, and the position of each polishing head 12 on the other surface plates 14 adjusted based on these detection values. As described above, in this embodiment, the height position of the polishing head 12 is detected and controlled at a position very close to the workpiece W to be polished. Therefore, even if sensors 60 are not provided for all polishing heads 12 or surface plates 14, the height position can be positioned relatively accurately at the required position with little influence from dimensional errors or assembly errors of each polishing head 12.

続いて、研磨ヘッド12の駆動部64について説明する。図2は、駆動部64の例を示す概略図(正面断面図)である。駆動部64は、ヘッド軸18を上下動且つ回転させる作用によって研磨ヘッド12を上下動且つ回転させる。駆動部64は、上下動駆動機構66および回転駆動機構68を備えている。 Next, the drive unit 64 of the polishing head 12 will be described. Figure 2 is a schematic diagram (front cross-sectional view) showing an example of the drive unit 64. The drive unit 64 moves the polishing head 12 up and down and rotates it by moving the head shaft 18 up and down. The drive unit 64 includes a vertical movement drive mechanism 66 and a rotation drive mechanism 68.

上下動駆動機構66は、制御部62により駆動制御される駆動源72、および駆動源72により駆動される直動装置70を備えている。本実施形態では、図2に示すように、駆動源72がサーボモータ72、直動装置70がボールねじスプライン機構70として構成されている。ボールねじスプライン機構70は、スプライン外筒部70bとスプライン係合するスプライン軸70aの上端がボールねじ軸(不図示)に螺合され、当該ボールねじ軸がタイミングベルトまたはギア機構(不図示)を介してサーボモータ72により駆動されることによってスプライン軸70aが上下方向に駆動される構成となっている。スプライン外筒部70bは、ベース枠74に固定されている。スプライン軸70aの下端は、上下の支持板76a、76b間をシャフト76cで連結した伝達枠76に固定されている。そして、ヘッド軸18の上端が下の支持板76bに連結部78を介して軸線を中心として回転可能に連結されている。なお、図2に示すように、サーボモータ72に流れる電流値を検出する電流検出器80が設けられている。電流検出器80は制御部62に接続されており、制御部62は、電流検出器80からの情報(検出値)に応じてサーボモータ72のトルク制御をする構成となっている。詳細は後述する。 The vertical movement drive mechanism 66 includes a drive source 72 controlled by the control unit 62 and a linear motion device 70 driven by the drive source 72. In this embodiment, as shown in FIG. 2, the drive source 72 is configured as a servo motor 72, and the linear motion device 70 is configured as a ball screw spline mechanism 70. In the ball screw spline mechanism 70, the upper end of the spline shaft 70a, which is spline-engaged with the spline outer cylinder portion 70b, is threaded onto a ball screw shaft (not shown). The ball screw shaft is driven by the servo motor 72 via a timing belt or gear mechanism (not shown), thereby driving the spline shaft 70a vertically. The spline outer cylinder portion 70b is fixed to a base frame 74. The lower end of the spline shaft 70a is fixed to a transmission frame 76, which connects upper and lower support plates 76a, 76b with a shaft 76c. The upper end of the head shaft 18 is connected to the lower support plate 76b via a connection portion 78 so as to be rotatable about its axis. As shown in FIG. 2, a current detector 80 is provided to detect the value of the current flowing through the servo motor 72. The current detector 80 is connected to the control unit 62, which controls the torque of the servo motor 72 in accordance with the information (detected value) from the current detector 80. Details will be described later.

回転駆動機構68は、制御部62により駆動制御される駆動源82を備え、ヘッド軸18を回転させる。本実施形態では、図2に示すように、駆動源82がサーボモータ82として構成されると共に、第1プーリー84aとベルト86と第2プーリー84bとを介してまたはギア機構(不図示)を介して回転される回転部88が設けられている。回転部88とヘッド軸18とはスプライン係合してヘッド軸18の上下動を許容しつつ、回転部88の回転がヘッド軸18に伝達されて軸線を中心として回転される構成となっている。すなわち、本実施形態では、回転部88が直動装置70の案内機構を兼用するロータリーボールスプライン機構89のスプライン外筒部88として構成され、スプライン軸18として構成されるヘッド軸18が上下動且つ回転される構成となっている。ロータリーボールスプライン機構89は、スプライン外筒部88、およびスプライン外筒部88を回転可能に支持するフランジ部92を備え、フランジ部92を介して支持ボックス90に固定されている。なお、サーボモータ82も支持ボックス90に固定されている。 The rotary drive mechanism 68 includes a drive source 82 controlled by the control unit 62 and rotates the head shaft 18. In this embodiment, as shown in FIG. 2, the drive source 82 is configured as a servo motor 82, and includes a rotating unit 88 that rotates via a first pulley 84a, a belt 86, and a second pulley 84b or via a gear mechanism (not shown). The rotating unit 88 and the head shaft 18 are spline-engaged to allow the head shaft 18 to move up and down, while the rotation of the rotating unit 88 is transmitted to the head shaft 18, causing it to rotate about its axis. That is, in this embodiment, the rotating unit 88 is configured as a spline outer cylinder portion 88 of a rotary ball spline mechanism 89 that also serves as a guide mechanism for the linear motion device 70, and the head shaft 18, configured as a spline shaft 18, moves up and down and rotates. The rotary ball spline mechanism 89 includes a spline outer cylinder portion 88 and a flange portion 92 that rotatably supports the spline outer cylinder portion 88, and is fixed to a support box 90 via the flange portion 92. The servo motor 82 is also fixed to the support box 90.

上下動駆動機構66および回転駆動機構68の構成は限定されず、ヘッド軸18を上下動且つ回転させるいずれの構成としてもよい。一例として、上下動駆動機構66としては、駆動源72および直動装置70が一体となったリニアモータ等を用いてもよく、加えて直動装置70の案内機構も一体となったリニアモータアクチュエータ等を用いてもよい。この場合、回転駆動機構68としては、スピンドル等を用いてヘッド軸18を直接回転させてもよく、または回転駆動機構68が内蔵されたリニアモータアクチュエータ等を用いてもよい(いずれも不図示)。また、本実施形態の変形例として、ボールねじスプライン機構70とロータリーボールスプライン機構89とでスプライン軸70a、18を同じくして構成してもよい。また、ロータリーボールスプライン機構89に代えて、直動装置70の案内機構としてリニアスライド等を設けると共に、回転駆動機構68としてスピンドル等を設ける構成により、当該案内機構と回転駆動機構68とを別体に構成してもよい(いずれも不図示)。ただし、本実施形態のように、上下動駆動機構66においてスプライン機構70、89(ボールスプライン機構、ロータリーボールスプライン機構を含む)を備えて構成することにより、ヘッド軸18の高さ位置に対し、精度の高い正確な位置決めが可能になる。 The vertical movement drive mechanism 66 and the rotary drive mechanism 68 may be configured in any way to move the head shaft 18 up and down and rotate it. As an example, the vertical movement drive mechanism 66 may be a linear motor or the like, which integrates the drive source 72 and the linear motion device 70, or a linear motor actuator or the like, which also integrates a guide mechanism for the linear motion device 70. In this case, the rotary drive mechanism 68 may directly rotate the head shaft 18 using a spindle or the like, or a linear motor actuator or the like with a built-in rotary drive mechanism 68 may be used (both not shown). As a variation of this embodiment, the ball screw spline mechanism 70 and the rotary ball spline mechanism 89 may have the same spline shafts 70a and 18. Alternatively, instead of the rotary ball spline mechanism 89, a linear slide or the like may be provided as the guide mechanism for the linear motion device 70, and a spindle or the like may be provided as the rotary drive mechanism 68, with the guide mechanism and the rotary drive mechanism 68 being configured separately (both not shown). However, as in this embodiment, by configuring the vertical movement drive mechanism 66 with spline mechanisms 70 and 89 (including ball spline mechanisms and rotary ball spline mechanisms), it is possible to achieve highly accurate and precise positioning of the head shaft 18 relative to its height.

なお、図2に示すように、ヘッド軸18は中空に形成され、この中空部内に配管93が通され、配管93の上端部がロータリージョイント94に接続され、ロータリージョイント94が配管95を通じて流体供給源(不図示)を有する圧力調整機構96に接続されている。一方、ヘッド軸18内の配管93は、研磨ヘッド12における各流体室30、46、56に通じており、これにより、圧力調整機構96と各流体室30、46、56とを連通する第1、第2、第3流路32、48,58が形成され、各流体室30、46、56内へ圧縮空気が供給できるようになっている(図1および図2参照)。なお、図1では、視認し易いように、第1流路48以外の第2、第3流路32、58を配管93へ通さずに、研磨ヘッド12外から直接各流体室30、56内へ通じる矢印で示している。圧力調整機構96は制御部62に接続されて各流体室30、46、56内の圧力が調整可能となっている。 As shown in FIG. 2, the head shaft 18 is hollow, with a pipe 93 passing through it. The upper end of the pipe 93 is connected to a rotary joint 94, which is connected via a pipe 95 to a pressure adjustment mechanism 96 having a fluid supply source (not shown). The pipe 93 in the head shaft 18 is connected to each fluid chamber 30, 46, 56 in the polishing head 12, thereby forming first, second, and third flow paths 32, 48, 58 that connect the pressure adjustment mechanism 96 to each fluid chamber 30, 46, 56, allowing compressed air to be supplied to each fluid chamber 30, 46, 56 (see FIGS. 1 and 2). For ease of visualization, in FIG. 1, the second and third flow paths 32, 58, other than the first flow path 48, are shown with arrows leading directly from outside the polishing head 12 to each fluid chamber 30, 56, without passing through the pipe 93. The pressure adjustment mechanism 96 is connected to the control unit 62, allowing the pressure in each fluid chamber 30, 46, and 56 to be adjusted.

続いて、定盤14は、平面視円板状に形成され(図3参照)、上面に研磨パッド16が貼付されている。定盤14は、回転駆動機構(不図示)が設けられて、水平面内で軸線を中心として回転可能に構成されている。また、研磨パッド16上に研磨用のスラリーを供給するスラリー供給部(不図示)が設けられている。したがって、ワークWの研磨時には、ワークWにスラリーが供給されると共に、相互に回転する研磨ヘッド12と定盤14とが相対的に運動することによりワークWと研磨パッド16とが摺接してワークWを研磨することができる。研磨パッド16(研磨布)には、一例として、ポリウレタンシートや、ポリウレタンを含浸させた不織布シート等が用いられる。ただし、これ以外の材料で形成されてもよい。 Next, the surface plate 14 is formed into a disk shape in a plan view (see Figure 3), with a polishing pad 16 affixed to its upper surface. The surface plate 14 is provided with a rotation drive mechanism (not shown) and is configured to be rotatable around an axis in a horizontal plane. It also has a slurry supply unit (not shown) that supplies polishing slurry onto the polishing pad 16. Therefore, when polishing the workpiece W, slurry is supplied to the workpiece W, and the polishing head 12 and surface plate 14, which rotate relative to each other, move relative to each other, causing the workpiece W and the polishing pad 16 to slide against each other, thereby polishing the workpiece W. For example, the polishing pad 16 (polishing cloth) may be made of a polyurethane sheet or a nonwoven fabric sheet impregnated with polyurethane. However, it may also be made of other materials.

続いて、研磨ヘッド12および定盤14の配置について説明する。本願の研磨装置10における研磨ヘッド12および定盤14の配置は一切限定されず、研磨ヘッド12および定盤14の個数も限定されないが、一例として、以下のように配置することができる。 Next, the arrangement of the polishing heads 12 and surface plates 14 will be described. There are no limitations on the arrangement of the polishing heads 12 and surface plates 14 in the polishing apparatus 10 of the present application, and there are no limitations on the number of polishing heads 12 and surface plates 14. However, as an example, they can be arranged as follows:

図3は、研磨ヘッド12の配置例を示す説明図であって、本実施形態に係る研磨装置10の例を示す概略図(平面図)である。本実施形態に係る研磨装置10は、基体98上面にワークWの着脱(ローディングおよびアンローディング)が行われる仮置台100および複数(本実施形態では、3個)の定盤14が放射状に配設されている。一方、基体98の上方には、支持部材102(前述の支持ボックス90およびベース枠74)に各ヘッド軸18が独立して上下動可能且つ回転可能に支持部材102に支持されて吊持された複数の研磨ヘッド12(本実施形態では、4個)が仮置台100および各定盤14と軸線102aを一致させて放射状に配設されている。支持部材102は回転駆動機構(不図示)を有し、軸線102aを中心として回動可能(間欠的に且つ正逆方向に回転可能であることを含む)に構成されている。これによれば、支持部材102を回動させることによって研磨ヘッド12を軸線102aの周りを公転(間欠的に且つ正逆方向に公転することを含む)させることができる。 FIG. 3 is an explanatory diagram showing an example of the arrangement of the polishing heads 12 and is a schematic diagram (plan view) illustrating an example of a polishing apparatus 10 according to this embodiment. In this embodiment, the polishing apparatus 10 includes a base 98 on which a temporary stage 100, on which the workpiece W is loaded and unloaded, and multiple (three in this embodiment) surface plates 14 are radially arranged. Above the base 98, multiple polishing heads 12 (four in this embodiment) are suspended and supported by support members 102 (the aforementioned support box 90 and base frame 74) so that each head shaft 18 can move up and down independently and rotate independently. The axes 102a of the temporary stage 100 and the surface plates 14 are aligned. The support members 102 each have a rotation drive mechanism (not shown) and are configured to be rotatable (including intermittent forward and reverse rotation) about the axis 102a. This allows the polishing head 12 to revolve (including intermittently revolving in forward and reverse directions) around the axis 102a by rotating the support member 102.

したがって、支持部材102を回動させて研磨ヘッド12を仮置台100上から各定盤14上へと順次移動させることができる。その結果、仮置台100上に載置されているワークWを研磨ヘッド12で保持して持出し(ローディングし)、次いで各定盤14上に順次移動して所定の研磨(例えば、粗研磨、中研磨、仕上げ研磨)を行った後、再び仮置台100上に戻って研磨されたワークWを載置する(アンローディングする)一連の研磨工程を実施することができる。このときの研磨ヘッド12の移動(回転)の方向や順序は一切限定されない。また、定盤14および研磨ヘッド12の個数は限定されず、定盤14と研磨ヘッド12との個数が一致しなくてもよい。また、仮置台100は、ローディングが行われるローディングステーションとアンローディングが行われるアンローディングステーションとが別々に設けられてもよい。 Therefore, by rotating the support member 102, the polishing head 12 can be moved sequentially from the temporary table 100 to each surface plate 14. As a result, the polishing head 12 holds and removes (loads) the workpiece W placed on the temporary table 100, then moves sequentially to each surface plate 14 to perform the desired polishing (e.g., rough polishing, medium polishing, finish polishing), and then returns to the temporary table 100 to place (unload) the polished workpiece W. This completes a series of polishing processes. The direction and order of movement (rotation) of the polishing head 12 are not limited in any way. Furthermore, the number of surface plates 14 and polishing heads 12 is not limited, and the number of surface plates 14 and polishing heads 12 does not have to match. Furthermore, the temporary table 100 may be provided with a loading station where loading is performed and an unloading station where unloading is performed, separately.

続いて、本実施形態に係るワーク研磨方法ついて、本実施形態に係るワーク研磨装置10を用いた場合を例にして説明する。 Next, the workpiece polishing method according to this embodiment will be explained using the workpiece polishing device 10 according to this embodiment as an example.

(ワークWの保持および押圧)
先ず、研磨ヘッド12を仮置台100上に位置させ、第1流体室46内を真空にしてワークWを弾性シート体44の下面に吸着保持する。次いで、研磨ヘッド12を移動させてワークWを定盤14上に位置させ、駆動部64により研磨ヘッド12を下降させていく。ワークガイド22の下面に設けられたリテーナリング22cがワークWの外側領域となる研磨パッド16に当接すると、ワークWを囲むようにして、ワークWが弾性シート体44の下面に保持される。次いで、研磨ヘッド12をさらに下降させ、保持プレート36によって弾性シート体44を介してワークWを押圧し、または、第1流体室46内を正圧にして弾性シート体44を介してワークWを流体の圧力で押圧し、ワークWにスラリーを供給すると共に、定盤14と研磨ヘッド12とを回転させて研磨パッド16とワークWとを摺接させることによってワークWの被研磨面Waを研磨することができる。第1流体室46内の空気圧および研磨ヘッド12の高さ位置を調整することによってワークWに対する押圧力を調整することができ、ワークWの研磨形状に影響を与えることができる。
(Holding and pressing the workpiece W)
First, the polishing head 12 is positioned on the temporary table 100, and the first fluid chamber 46 is evacuated to suction and hold the workpiece W on the underside of the elastic sheet 44. Next, the polishing head 12 is moved to position the workpiece W on the surface plate 14, and the polishing head 12 is lowered by the drive unit 64. When the retainer ring 22c provided on the underside of the work guide 22 abuts against the polishing pad 16, which is the outer region of the workpiece W, the workpiece W is surrounded and held on the underside of the elastic sheet 44. Next, the polishing head 12 is further lowered, and the workpiece W is pressed against the elastic sheet 44 by the holding plate 36, or a positive pressure is created in the first fluid chamber 46 to press the workpiece W with fluid pressure through the elastic sheet 44, and slurry is supplied to the workpiece W. At the same time, the surface plate 14 and the polishing head 12 are rotated to bring the polishing pad 16 into sliding contact with the workpiece W, thereby polishing the polished surface Wa of the workpiece W. By adjusting the air pressure in the first fluid chamber 46 and the height position of the polishing head 12, the pressing force on the workpiece W can be adjusted, and the polished shape of the workpiece W can be affected.

(ワークの外側領域の研磨パッドの押圧)
ワークWの研磨時には、リテーナリング22cにより、回転されるワークWの横滑り(径方向の飛び出し)が防止される。また、ワークWの外側領域となる研磨パッド16がワークWの被研磨面Waとほぼ面一になるように押圧されて、ワークWのエッジ部分の過研磨が防止される。一方、リテーナリング22cの押圧力は、第2流体室30を介して調整することができ、これにより、弾性シート体44のテンションを変化させてワークWの研磨形状に影響を与えることができる。第1流体室46および第2流体室30の空気圧は別々に制御されるため、ワークWに対する押圧力と、リテーナリング22cによるワークWの外周領域の研磨パッド16に対する押圧力とを別々に(すなわち、独立して)安定的に制御できる。なお、第3流体室56からの空気圧により、弾性シート体44を介してリテーナリング22cの内縁部を押圧でき、且つその押圧力を他の領域とは独立して調整することができる。その結果、例えば、ワークWの外側領域の研磨パッド16をさらに強力に押圧することができる。
(Pressing of the polishing pad on the outer area of the workpiece)
During polishing of the workpiece W, the retainer ring 22c prevents the rotating workpiece W from sliding sideways (protruding radially). Furthermore, the polishing pad 16, which forms the outer region of the workpiece W, is pressed so as to be substantially flush with the polished surface Wa of the workpiece W, preventing over-polishing of the edge portion of the workpiece W. Meanwhile, the pressing force of the retainer ring 22c can be adjusted via the second fluid chamber 30, thereby changing the tension of the elastic sheet 44 and affecting the polished shape of the workpiece W. Because the air pressures of the first fluid chamber 46 and the second fluid chamber 30 are controlled separately, the pressing force on the workpiece W and the pressing force of the retainer ring 22c on the polishing pad 16 in the outer peripheral region of the workpiece W can be stably controlled separately (i.e., independently). Furthermore, the air pressure from the third fluid chamber 56 can press the inner edge of the retainer ring 22c via the elastic sheet 44, and this pressing force can be adjusted independently of other regions. As a result, for example, the polishing pad 16 in the outer region of the workpiece W can be pressed even more strongly.

(ワークWの周縁部の押圧)
また、ワークWの研磨時に、ワークガイド22(リテーナリング22c)が研磨パッド16に当接した状態で、駆動部64により研磨ヘッド12を下降させると、揺動プレート34がヘッドベース部20(軸部20c)を介して下降される。そして、揺動プレート34の下面に設けられた押付けリング42が弾性シート体44を介してワークWの周縁部に当接すると共に、ヘッドベース部20からの押圧力が軸部20cを介して揺動プレート34(押付けリング42)に伝達されて、押付けリング42により弾性シート体44を介してワークWの周縁部を研磨パッド16に押圧して研磨することができる。これによれば、流体の圧力でワークW全体を押圧する構成では押圧力を十分に得難いワークWの周縁部を機械的に押圧することができる。本構成は、研磨ヘッド12(ヘッドベース部20)の高さ位置を制御することによって押圧力を厳密に制御することができ、また、必要以上に流体室を設けたり、隔壁等で分離したりせずに済むため、構成を簡易にできる。
(Pressing of the peripheral portion of the workpiece W)
Furthermore, when polishing the workpiece W, if the polishing head 12 is lowered by the drive unit 64 with the workpiece guide 22 (retainer ring 22c) in contact with the polishing pad 16, the swing plate 34 is lowered via the head base unit 20 (shaft 20c). Then, the pressing ring 42 provided on the underside of the swing plate 34 comes into contact with the peripheral edge of the workpiece W via the elastic sheet 44, and the pressing force from the head base unit 20 is transmitted to the swing plate 34 (pressing ring 42) via the shaft 20c, so that the pressing ring 42 presses the peripheral edge of the workpiece W against the polishing pad 16 via the elastic sheet 44, thereby polishing the workpiece W. This makes it possible to mechanically press the peripheral edge of the workpiece W, which is difficult to achieve with a configuration in which the entire workpiece W is pressed by fluid pressure. This configuration allows for precise control of the pressing force by controlling the height position of the polishing head 12 (head base portion 20), and also simplifies the configuration because it does not require the installation of more fluid chambers than necessary or the separation of the chambers by partitions or the like.

また、本機構は、ワークガイド22(リテーナリング22c)が研磨パッド16に当接してその高さ位置が決められた状態で、ヘッドベース部20を上下動させて(高さ位置を調整して)、揺動プレート34の押付けリング42により弾性シート体44を介してワークWの周縁部を押圧する機構である。したがって、ワークWの周縁部の押圧と、ワークWの外側領域の研磨パッド16の押圧(ワークガイド22による押圧)とを別々に(すなわち、独立して)安定的に制御できる。 In addition, this mechanism moves the head base portion 20 up and down (adjusts the height position) while the work guide 22 (retainer ring 22c) is in contact with the polishing pad 16 and its height position is determined, and the pressing ring 42 of the swing plate 34 presses the peripheral edge of the workpiece W via the elastic sheet body 44. Therefore, the pressing of the peripheral edge of the workpiece W and the pressing of the polishing pad 16 in the outer region of the workpiece W (pressing by the work guide 22) can be stably controlled separately (i.e., independently).

また、本機構では、押付けリング42がワークWに当接した際、揺動プレート34が揺動して押付けリング42の押付け面が常時ワークWに平行に維持されるため、均等な押圧力でワークWを押圧することができる。さらに、研磨ヘッド12(ヘッドベース部20)の上下動が、センサ60の検出値に応じて制御部62により駆動制御されるサーボモータ72によってスプライン機構70、89を介して高精度に位置制御され、最適な押圧力でワークWを押圧することができる。その結果、ワークWの周縁部を安定して且つ確実に研磨することができる。以上のように、ワークWの研磨形状にそれぞれ異なった影響を与えることができる種々の押圧を組み合わせることによって、ワークWを所望の形状に研磨することが可能になる。 In addition, with this mechanism, when the pressing ring 42 contacts the workpiece W, the oscillating plate 34 oscillates, keeping the pressing surface of the pressing ring 42 parallel to the workpiece W at all times, allowing the workpiece W to be pressed with an even pressing force. Furthermore, the vertical movement of the polishing head 12 (head base portion 20) is precisely position-controlled via spline mechanisms 70 and 89 by a servo motor 72, which is driven and controlled by the control unit 62 in response to the detection value of the sensor 60, allowing the workpiece W to be pressed with an optimal pressing force. As a result, the peripheral edge of the workpiece W can be polished stably and reliably. As described above, by combining various pressing forces, each of which has a different effect on the polished shape of the workpiece W, it is possible to polish the workpiece W to the desired shape.

(ワークWに対する押圧力の制御)
本実施形態に係るセンサ60によれば、一例としては、高さ位置が決められたワークガイド22と、ワークガイド22が研磨パッド16に当接した状態において上下動するヘッドベース部20との上下方向の間隔X(図1の矢印A参照)が検出される。また、他の例としては、ワークガイド22が研磨パッド16に当接した状態において上下動するヘッドベース部20と、研磨パッド16との上下方向の間隔Y(図1の矢印B参照)が検出される。そして、制御部62により、センサ60によって検出される間隔Xまたは間隔Yが所要間隔となるように、駆動部64(サーボモータ72)が駆動制御されると、ヘッド軸18を介して研磨ヘッド12が上下動されて、ヘッドベース部20の高さ位置が調整される。なお、センサ60により、「高さ位置が決められたワークガイド22と上下動するヘッドベース部20との上下方向の間隔」または「研磨パッド16と上下動するヘッドベース部20との上下方向の間隔」が検出可能な、ワークガイド22およびヘッドベース部20それぞれのどの位置からの間隔を検出してもよい。したがって、間隔Xや間隔Yは、図1の矢印Aや矢印Bに示す間隔に限定されない。
(Control of pressing force against workpiece W)
As an example, the sensor 60 according to this embodiment detects the vertical distance X (see arrow A in FIG. 1 ) between the work guide 22, whose height position is determined, and the head base portion 20, which moves up and down while the work guide 22 is in contact with the polishing pad 16. As another example, the sensor 60 detects the vertical distance Y (see arrow B in FIG. 1 ) between the polishing pad 16 and the head base portion 20, which moves up and down while the work guide 22 is in contact with the polishing pad 16. Then, when the control unit 62 controls the drive unit 64 (servo motor 72) so that the distance X or distance Y detected by the sensor 60 becomes the required distance, the polishing head 12 is moved up and down via the head shaft 18, and the height position of the head base portion 20 is adjusted. The sensor 60 may detect the distance from any position on the work guide 22 or the head base portion 20, from which the "distance in the vertical direction between the work guide 22, whose height position is fixed, and the head base portion 20, which moves up and down" or the "distance in the vertical direction between the polishing pad 16 and the head base portion 20, which moves up and down" can be detected. Therefore, the distance X and the distance Y are not limited to the distances indicated by the arrows A and B in FIG. 1.

これによれば、研磨ヘッド12の高さ位置を、研磨対象物であるワークWに極めて近い位置で検出し、制御することができる。したがって、研磨ヘッド12やその上下動駆動機構66に係る各部材の寸法誤差や組付誤差等の影響を極力小さくすることができ、サーボ機構によりヘッド軸18を高精度に上下動させて、研磨ヘッド12(ヘッドベース部20)を所要の位置に正確に位置させることができる。その結果、ワークWを意図した押圧力で研磨パッド16に押圧して目的に応じた所望の形状に研磨することができる。 This allows the height position of the polishing head 12 to be detected and controlled at a position extremely close to the workpiece W, which is the object to be polished. This minimizes the effects of dimensional errors and assembly errors of the components related to the polishing head 12 and its vertical movement drive mechanism 66, and the servo mechanism can move the head shaft 18 up and down with high precision, allowing the polishing head 12 (head base portion 20) to be accurately positioned at the required position. As a result, the workpiece W can be pressed against the polishing pad 16 with the intended pressure, allowing it to be polished to the desired shape according to the purpose.

また、ワークWの研磨時には、研磨ヘッド12を上下動させていないときでも、押圧力を受けた研磨パッド16が下方へ沈み込むことによって、ヘッドベース部20とリテーナリング22cとの上下方向の間隔Xやヘッドベース部20と研磨パッド16との上下方向の間隔Yが変化する場合がある。センサ60によれば、このような変化を検出することも可能になるため、研磨ヘッド12の高さ位置の他、第1流体室46や第2流体室30内の空気圧を調整し、ワークWに対する押圧力や、ワークWの外側領域の研磨パッド16に対する押圧力(ワークガイド22による押圧力)を適宜最適化させることができる。 Furthermore, when polishing the workpiece W, even when the polishing head 12 is not moving up and down, the polishing pad 16 may sink downward under pressure, causing changes in the vertical distance X between the head base portion 20 and the retaining ring 22c and the vertical distance Y between the head base portion 20 and the polishing pad 16. The sensor 60 can detect such changes, so the height position of the polishing head 12 and the air pressure in the first fluid chamber 46 and the second fluid chamber 30 can be adjusted to appropriately optimize the pressure on the workpiece W and the pressure on the polishing pad 16 in the outer region of the workpiece W (pressing force by the work guide 22).

さらに、センサ60によりヘッドベース部20の高さ位置を常時監視すると共に、制御部62においてヘッドベース部20の可動域を制限するリミッター機能を備える構成とすることもできる。これによれば、ヘッドベース部20の高さ位置が高過ぎてワークWに所要の荷重が加えられないことや、逆に低過ぎてワークWに過剰な荷重が加えられることを防止できる。その結果、ワークWを最適な押圧力で研磨することができ、研磨品質をさらに向上させることができる。 Furthermore, the height position of the head base unit 20 can be constantly monitored by the sensor 60, and the control unit 62 can be configured with a limiter function that limits the range of motion of the head base unit 20. This prevents the head base unit 20 from being positioned too high, preventing the required load from being applied to the workpiece W, or conversely, preventing it from being positioned too low, preventing excessive load from being applied to the workpiece W. As a result, the workpiece W can be polished with the optimal pressing force, further improving polishing quality.

また、センサ60による研磨ヘッド12の高さ位置の制御を加えて、本実施形態では、上下動駆動機構66の駆動源72の駆動力を制御することによりワークWの押圧力を制御する構成としている。すなわち、制御部62において、電流検出器80により検出される上下動駆動機構66のサーボモータ72に流れる電流値を介して、ヘッドベース部20を下降させた際の保持プレート36または揺動プレート34(押付けリング42)、すなわちワークWに対する負荷が把握される。そして、このワークWに対する負荷が所要の値になるように、または所要の範囲に抑えられるように駆動部64(サーボモータ72)が駆動制御される。これによれば、研磨ヘッド12の高さ位置をセンサ60により直接検出し、制御しつつ、さらに研磨ヘッド12を上下動させる駆動源72の駆動力を制御することによって、ワークWに対する押圧力をより正確に制御することが可能になる。また、駆動源72の駆動力を所要の範囲に制限することによって、ワークWに過度の押圧力がかかることを防止できる。 In addition to controlling the height position of the polishing head 12 using the sensor 60, this embodiment is configured to control the pressing force on the workpiece W by controlling the driving force of the driving source 72 of the vertical movement drive mechanism 66. That is, the control unit 62 determines the load on the holding plate 36 or the swing plate 34 (pressing ring 42), i.e., the workpiece W, when the head base unit 20 is lowered via the current value detected by the current detector 80 flowing through the servo motor 72 of the vertical movement drive mechanism 66. The drive unit 64 (servo motor 72) is then driven and controlled so that the load on the workpiece W is a desired value or is kept within a desired range. This allows for more accurate control of the pressing force on the workpiece W by directly detecting and controlling the height position of the polishing head 12 using the sensor 60 and further controlling the driving force of the driving source 72 that moves the polishing head 12 up and down. Furthermore, limiting the driving force of the driving source 72 to a desired range prevents excessive pressing force from being applied to the workpiece W.

また、上記の電流検出器80と共に/電流検出器80に代えて、サーボモータ72の回転数もしくは回転角度を検出するエンコーダ81を設けてもよい。これによれば、研磨ヘッド12の高さ位置をセンサ60により直接検出し、制御しつつ、さらに研磨ヘッド12を上下動させる駆動源72の駆動量を制御することによって、ワークWに対する押圧力をより正確に制御することが可能になる。また、駆動源72の駆動量を所要の範囲に制限することによって、ワークWに過度の押圧力がかかることを防止できる。また、上下動駆動機構66における直動装置70対して位置センサや荷重センサを設け、センサ60と共に、これらの検出値に基づいて研磨ヘッド12の高さ位置を制御する構成としてもよい(いずれも不図示)。 Furthermore, an encoder 81 that detects the rotation speed or rotation angle of the servo motor 72 may be provided in addition to or instead of the current detector 80. This allows the height position of the polishing head 12 to be directly detected and controlled by the sensor 60, while also controlling the drive amount of the drive source 72 that moves the polishing head 12 up and down, thereby making it possible to more accurately control the pressing force on the workpiece W. Furthermore, by limiting the drive amount of the drive source 72 to a required range, it is possible to prevent excessive pressing force from being applied to the workpiece W. Furthermore, a position sensor or load sensor may be provided for the linear motion device 70 in the vertical movement drive mechanism 66, and the height position of the polishing head 12 may be controlled based on the detected values of these sensors, along with the sensor 60 (neither is shown).

図4および図5は、以上説明した本実施形態に係るワーク研磨装置10を用いて、本発明の実施形態に係るワーク研磨方法によって、円形のワークWをそれぞれ所定の研磨条件で押圧した際の当該ワークWへの荷重分布を示す写真である。写真は青色から赤色に近くなる程荷重が大きいことを示すが、紙面では概ね色が薄くなる程(背景色に近くなる程)荷重が大きいことを示す。ただし、荷重が特に大きい赤色部分は、紙面では逆に色が濃くなるため、必要に応じて当該部分を符号Rで示す。図4-Iは、研磨ヘッド12を下降させて、リテーナリング22cをワークWの外側領域(符号w1で示す)となる研磨パッド16に当接させた状態を示す。図4-IIは、次いで、第1流体室46内を正圧にして弾性シート体44を介して流体の圧力によりワークWを押圧した状態を示す。ワークW領域を符号w2で示す。図4-IIIは、次いで、研磨ヘッド12をさらに下降させて、これによってリテーナリング22cが研磨パッド16に当接した状態でヘッドベース部20を下降させると共に軸部20cを介して揺動プレート34を下降させて、押付けリング42により弾性シート体44を介してワークWの周縁部(符号w3で示す)を押圧した状態を示す。図4-IVは、さらに、第1流体室46と第3流体室56との連通路を閉じた状態で、第3流体室56内を正圧にして弾性シート体44を介して流体の圧力によりリテーナリング22cの内縁部(符号w4で示す)を押圧した状態を示す。図4に示すように、本実施形態に係るワーク研磨方法によれば、図4-I、図4-II、図4-III、図4-IVのそれぞれにおいて意図した領域が確実に押圧されていることが分かる。 Figures 4 and 5 are photographs showing the load distribution on a circular workpiece W when the workpiece W is pressed under specified polishing conditions using the workpiece polishing apparatus 10 according to the present embodiment described above and the workpiece polishing method according to the present embodiment. In the photographs, the load increases as the color approaches red from blue, but on paper, the lighter the color (closer to the background color), the greater the load. However, since the red areas where the load is particularly heavy appear darker on paper, these areas are indicated by the symbol R as necessary. Figure 4-I shows the state in which the polishing head 12 has been lowered and the retainer ring 22c has been brought into contact with the polishing pad 16, which is the outer region of the workpiece W (indicated by symbol w1). Figure 4-II shows the state in which the first fluid chamber 46 has been positively pressurized and the workpiece W has been pressed by fluid pressure via the elastic sheet 44. The workpiece W area is indicated by symbol w2. FIG. 4-III shows the state in which the polishing head 12 is then further lowered, causing the retaining ring 22c to contact the polishing pad 16, lowering the head base 20 and the swing plate 34 via the shaft 20c, causing the pressing ring 42 to press against the peripheral edge of the workpiece W (indicated by symbol w3) via the elastic sheet 44. FIG. 4-IV shows the state in which, with the communication passage between the first fluid chamber 46 and the third fluid chamber 56 closed, positive pressure is created within the third fluid chamber 56, causing the fluid pressure to press against the inner edge of the retaining ring 22c (indicated by symbol w4) via the elastic sheet 44. As shown in FIG. 4, according to the workpiece polishing method of this embodiment, it can be seen that the intended area is reliably pressed in each of FIGS. 4-I, 4-II, 4-III, and 4-IV.

また、図5は、研磨条件として、研磨ヘッド12を下降させてリテーナリング22cをワークWの外側領域w1となる研磨パッド16に当接させた状態で第2流体室30内を一定の正圧にして弾性シート体44を介して領域w1を押圧し、第1流体室46内を一定の正圧にして弾性シート体44を介してワークW領域w2を押圧し、さらに研磨ヘッド12を所定の高さ位置まで下降させて押付けリング42により一定の押圧力で弾性シート体44を介してワークWの周縁部w3を押圧して第1流体室46と第3流体室56との連通路を閉じた状態で、第3流体室56内を大気開放した状態を基準とした。図5は、当該状態を基準として、さらに研磨ヘッド12を0.2mmずつ段階的に下降させて押圧リング42の押圧力を高めた状態でそれぞれワークWを押圧し荷重した際の当該ワークWへの荷重分布を表す写真である。写真中には、上記のw1、w2、w3に加えて、第3流体室56に対応するリテーナリング22cの内縁部w4も表記する。 Figure 5 also shows the following polishing conditions: the polishing head 12 is lowered with the retainer ring 22c abutting against the polishing pad 16, which corresponds to the outer region w1 of the workpiece W; a constant positive pressure is applied within the second fluid chamber 30 to press against region w1 via the elastic sheet 44; a constant positive pressure is applied within the first fluid chamber 46 to press against region w2 of the workpiece W via the elastic sheet 44; the polishing head 12 is then lowered to a predetermined height, and the pressing ring 42 presses against the peripheral edge w3 of the workpiece W via the elastic sheet 44 with a constant pressing force, closing the communication passage between the first fluid chamber 46 and the third fluid chamber 56; and the third fluid chamber 56 is open to the atmosphere. Figure 5 shows photographs illustrating the load distribution on the workpiece W when the polishing head 12 is further lowered in 0.2 mm increments to increase the pressing force of the pressing ring 42, based on the above-mentioned conditions. In addition to the above w1, w2, and w3, the photograph also shows the inner edge w4 of the retainer ring 22c, which corresponds to the third fluid chamber 56.

図5-Iは、研磨ヘッド12すなわち押圧リング42が基準の高さ位置の状態を示す。図5-IIは、研磨ヘッド12が基準から-0.2mmの高さ位置の状態を示す。図5-IIIは、研磨ヘッド12が基準から-0.4mmの高さ位置の状態を示す。図5-IVは、研磨ヘッド12が基準から-0.6mmの高さ位置の状態を示す。図5-I~図5-IVに示すように、押圧リング42の押圧力を段階的に高めていくことで、押圧リング42に対応するワークWの周縁部w3にかかる荷重が確実に大きくなっていることが分かる。また、本条件では、ワークWの周縁部w3と共にワークWの外側領域w1にかかる荷重も大きくなったが、第3流体室56内を大気開放せずに圧力調整し、第2流体室30内の圧力とのバランスを調整することで、ワークWの周縁部w3にかかる荷重のみを大きくすることも可能である。 Figure 5-I shows the polishing head 12, i.e., the pressure ring 42, at the reference height. Figure 5-II shows the polishing head 12 at a height of -0.2 mm from the reference. Figure 5-III shows the polishing head 12 at a height of -0.4 mm from the reference. Figure 5-IV shows the polishing head 12 at a height of -0.6 mm from the reference. As shown in Figures 5-I to 5-IV, gradually increasing the pressure of the pressure ring 42 significantly increases the load applied to the peripheral edge w3 of the workpiece W corresponding to the pressure ring 42. Furthermore, under these conditions, the load applied to the outer region w1 of the workpiece W as well as the peripheral edge w3 of the workpiece W increased. However, by adjusting the pressure in the third fluid chamber 56 without opening it to the atmosphere and adjusting the balance with the pressure in the second fluid chamber 30, it is possible to increase only the load applied to the peripheral edge w3 of the workpiece W.

また、図6は、上記の図5に係る研磨条件における各ワークWの研磨量を示すグラフである。横軸は円形のワークWの半径を表し、ここでは中心点を0とし、外周点が1.0になるように換算して表記する。縦軸は研磨量を表すが、ここでは相対的な変化が分かればよいため、単位および目盛値の表記は省略する。図6に示すように、ワークWの研磨量は、全体としては中心部から外周部に向かってごく緩やかな右肩下がりに推移した。ワークWの周縁部w3においては、押圧リング42が基準の高さ位置の状態では、研磨量が外周部に向かってやや大きく右肩下がりに減少した。これに対して、押圧リング42の高さ位置が0.2mm下がると、研磨量が外周部に向かって右肩上がりに増加し、さらに0.2mmずつ下がるに従ってより急峻に研磨量が増加した。このように、押圧リング42の押圧力を変化させることで、ワークW領域w2(領域w3よりも中心部側の領域)の研磨量は殆ど変化させることなく、本例の押圧リング42に対応するワークWの周縁部w3の研磨量を選択的に変化させることができた。これにより、ワークWの所定領域を意図した押圧力で選択的に研磨パッド16に押圧して目的に応じた所望の形状に研磨することができる。 Figure 6 is a graph showing the amount of polishing for each workpiece W under the polishing conditions shown in Figure 5 above. The horizontal axis represents the radius of the circular workpiece W, converted so that the center point is 0 and the outer periphery is 1.0. The vertical axis represents the amount of polishing, but since only relative changes are required, units and scale values are omitted. As shown in Figure 6, the amount of polishing for the workpiece W generally showed a very gentle decline from the center to the outer periphery. At the peripheral edge w3 of the workpiece W, when the pressure ring 42 was at the standard height, the amount of polishing decreased somewhat sharply toward the outer periphery. In contrast, when the height position of the pressure ring 42 was lowered by 0.2 mm, the amount of polishing increased toward the outer periphery, and the amount of polishing increased more steeply with each 0.2 mm decrease. In this way, by changing the pressing force of the pressure ring 42, it is possible to selectively change the amount of polishing of the peripheral portion w3 of the workpiece W, which corresponds to the pressure ring 42 in this example, without changing the amount of polishing of the workpiece W area w2 (the area closer to the center than area w3). This makes it possible to selectively press a specific area of the workpiece W against the polishing pad 16 with the intended pressing force and polish it to the desired shape depending on the purpose.

なお、ワークガイド22(ガイド天板22a)の下面(および第2吊持部材28)と、揺動プレート34の上面(および第3吊持部材38)との間に画成される空間59の圧力の状態がw1~w4の各領域にかかる荷重に影響を与える場合があるため、研磨結果に応じて空間59の圧力が最適な状態になるように構成してもよい。これによれば、各領域をより意図した押圧力で押圧可能になり、各領域の研磨量をより確実に選択的に変化させることが可能になる。具体的な構成としては、一例として、空間59を密閉とする構成、空間59を大気開放とする構成、空間59内外を連通する開閉可能な連通路(不図示)を設けて密閉状態と大気開放状態とを選択可能にする構成、空間59を圧力調整可能な流体室(例えば、圧力調整機構96に接続される第4流路(不図示)を介して流体が供給可能な第4流体室(不図示))に構成して空間59の圧力を調整可能にする構成等が挙げられる。なお、本実施形態に係る揺動プレート34による機械的押圧機構を備える研磨ヘッド12(研磨装置10)では、空間59が大気開放状態でw1~w4の各領域にかかる荷重を好適に調整でき、少なくとも空間59が大気開放可能に構成されると好ましい。 In addition, since the pressure state in space 59 defined between the underside (and second suspension member 28) of work guide 22 (guide top plate 22a) and the upper surface (and third suspension member 38) of oscillating plate 34 may affect the load applied to each of regions w1 to w4, the pressure in space 59 may be configured to be optimal depending on the polishing result. This allows each region to be pressed with a more intended pressing force, making it possible to more reliably and selectively change the amount of polishing in each region. Specific configurations include, for example, a configuration in which space 59 is sealed, a configuration in which space 59 is open to the atmosphere, a configuration in which an openable communication passage (not shown) is provided connecting the inside and outside of space 59 so that the sealed state and the open-to-the-atmosphere state can be selected, and a configuration in which space 59 is configured as a pressure-adjustable fluid chamber (e.g., a fourth fluid chamber (not shown) to which fluid can be supplied via a fourth flow passage (not shown) connected to pressure adjustment mechanism 96) so that the pressure in space 59 can be adjusted. In addition, in the polishing head 12 (polishing apparatus 10) equipped with a mechanical pressing mechanism using the swing plate 34 according to this embodiment, the load applied to each of the areas w1 to w4 can be suitably adjusted when the space 59 is open to the atmosphere, and it is preferable that at least the space 59 be configured to be open to the atmosphere.

以上、説明した通り、本発明に係るワーク研磨装置によれば、ワークの研磨時に、ワークガイドが研磨パッドに当接した状態でヘッドベース部を下降させることによって、ヘッドベース部からの押圧力が軸部を介して揺動プレートに伝達されて、揺動プレートにより弾性シート体を介してワークを機械的に押圧することができる。したがって、流体の圧力でワーク全体を押圧する構成では押圧力を十分に得難い領域(例えば、ワークの周縁部)を揺動プレートにより押圧することができる。当該構成は、研磨ヘッドの高さ位置を制御することによって押圧力を厳密に制御することができ、また、必要以上に流体室を設けたり、隔壁等で分離したりせずに済むため、構成を簡易にできる。また、第1流体室内を真空(負圧)にした状態でヘッドベース部を下降させることによって、保持プレートにより弾性シート体を介してワークを機械的に押圧することもできる。したがって、揺動プレートおよび保持プレートの押圧位置を適切に設定したり、流体の圧力による押圧と揺動プレートおよび保持プレートによる機械的押圧とを適切に組み合わせたりすることによって目的に応じた所望の形状にワークを研磨することができる。 As described above, with the workpiece polishing device according to the present invention, when polishing a workpiece, the head base unit is lowered while the workpiece guide is in contact with the polishing pad. This transmits the pressing force from the head base unit to the oscillating plate via the shaft, allowing the oscillating plate to mechanically press the workpiece via the elastic sheet. Therefore, the oscillating plate can press areas (e.g., the periphery of the workpiece) where sufficient pressing force is difficult to achieve with a configuration that presses the entire workpiece using fluid pressure. This configuration allows for precise control of the pressing force by controlling the height position of the polishing head. It also simplifies the configuration by eliminating the need for unnecessary fluid chambers or separation walls, etc. Furthermore, by lowering the head base unit while maintaining a vacuum (negative pressure) inside the first fluid chamber, the holding plate can mechanically press the workpiece via the elastic sheet. Therefore, by appropriately setting the pressing positions of the oscillating plate and holding plate, and by appropriately combining the pressing force due to fluid pressure and the mechanical pressing force of the oscillating plate and holding plate, the workpiece can be polished to a desired shape according to the purpose.

また、本実施形態に係るワーク研磨方法によれば、研磨ヘッドの高さ位置を(例えばセンサ等を用いて直接検出して)制御しつつ、さらに研磨ヘッドを上下動させる駆動源の駆動力や駆動量を制御することによって、ワークに対する押圧力を正確に制御することが可能になる。当該制御の一例として、ヘッドベース部の可動域や、当該駆動源の駆動力または駆動量を所要の範囲に制限することによって、ワークに過度の押圧力がかかることを防止できる。 Furthermore, with the workpiece polishing method according to this embodiment, it is possible to accurately control the pressing force on the workpiece by controlling the height position of the polishing head (for example, by directly detecting it using a sensor, etc.) and further controlling the driving force and driving amount of the drive source that moves the polishing head up and down. As an example of such control, excessive pressing force can be prevented from being applied to the workpiece by limiting the range of motion of the head base unit and the driving force or driving amount of the drive source to a required range.

本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、本発明を逸脱しない範囲において種々変更可能である。例えば、ワークガイド、リテーナリング、保持プレート、揺動プレート、押付けリング等の寸法は任意に設定可能である。したがって、前述のように、押付けリングによりワークの周縁部以外の部分(例えば、より中央部に近い部分、または、より外縁部分)を押圧する構成が可能である。また、第3流体室についても同様に、ワークの外側領域の研磨パッド以外の部分を押圧する構成が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible without departing from the spirit and scope of the present invention. For example, the dimensions of the work guide, retainer ring, holding plate, swing plate, and pressing ring can be set as desired. Therefore, as described above, it is possible to configure the pressing ring to press against a portion of the workpiece other than its peripheral edge (for example, a portion closer to the center or a more outer edge portion). Similarly, the third fluid chamber can be configured to press against a portion of the workpiece outside the polishing pad.

10 ワーク研磨装置
12 研磨ヘッド
14 定盤
16 研磨パッド
18 ヘッド軸
20 ヘッドベース部
22 ワークガイド
24 第1吊持部材
28 第2吊持部材
30 第2流体室
34 揺動プレート
36 保持プレート
42 押付けリング
44 弾性シート体
46 第1流体室
56 第3流体室
59 空間
60 センサ
62 制御部
64 駆動部
66 上下動駆動機構
68 回転駆動機構
70 直動装置
72 駆動源
80 電流検出器
81 エンコーダ
82 駆動源
96 圧力調整機構
102 支持部材
W ワーク
10 Workpiece polishing device 12 Polishing head 14 Surface plate 16 Polishing pad 18 Head shaft 20 Head base portion 22 Workpiece guide 24 First suspending member 28 Second suspending member 30 Second fluid chamber 34 Swing plate 36 Holding plate 42 Pressing ring 44 Elastic sheet body 46 First fluid chamber 56 Third fluid chamber 59 Space 60 Sensor 62 Control unit 64 Drive unit 66 Up-down movement drive mechanism 68 Rotation drive mechanism 70 Linear motion device 72 Drive source 80 Current detector 81 Encoder 82 Drive source 96 Pressure adjustment mechanism 102 Support member W Workpiece

Claims (16)

上面に研磨パッドが貼付され、水平面内で回転する定盤と、
前記定盤の上方に上下動可能且つ回転可能に設けられ、下面にワークを保持して回転させながら前記研磨パッドに押圧して研磨する研磨ヘッドと、
前記研磨ヘッドの上面に固定されたヘッド軸と、
前記ヘッド軸を上下動且つ回転させて前記研磨ヘッドを上下動且つ回転させる駆動部と、
前記駆動部を駆動制御する制御部と、を備え、
前記研磨ヘッドは、
上面中央部に前記ヘッド軸が固定されたベース天板、前記ベース天板の外縁部から下方に延びるリング状の側壁部、および前記ベース天板の下面中央部に突設された軸部を有するヘッドベース部と、
前記ヘッドベース部の下方に位置し、第1吊持部材を介して前記ヘッドベース部に対して上下動可能に設けられたワークガイドと、
前記ワークガイドの下方に位置し、前記軸部に揺動可能に軸支された揺動プレートと、
前記軸部の下端に設けられた保持プレートと、
前記保持プレートの下方を覆うようにして、周縁部において前記ワークガイドに固定され、下面に前記ワークを保持すると共に前記ワークを押圧する弾性シート体と、
前記弾性シート体と前記保持プレートとの間に画成された第1流体室と、
前記制御部により駆動制御される圧力調整機構に接続されて前記第1流体室内へ流体を供給する第1流路と、を有し、
前記制御部が前記駆動部を駆動制御することにより前記ワークの研磨時における前記ヘッドベース部の高さ位置を制御することによって、前記弾性シート体を介して前記揺動プレートにより前記ワークを機械的に押圧可能に構成されていること
を特徴とするワーク研磨装置。
a surface plate having a polishing pad attached to its upper surface and rotating within a horizontal plane;
a polishing head that is provided above the surface plate so as to be movable up and down and rotatable, and that holds a workpiece on its lower surface and rotates it while pressing it against the polishing pad to polish it;
a head shaft fixed to an upper surface of the polishing head;
a drive unit that moves the head shaft up and down and rotates the polishing head;
a control unit that controls the drive unit,
The polishing head includes:
a head base portion having a base top plate to which the head shaft is fixed at the center of the upper surface, a ring-shaped side wall portion extending downward from the outer edge of the base top plate, and a shaft portion protruding from the center of the lower surface of the base top plate;
a work guide located below the head base portion and movable up and down relative to the head base portion via a first suspending member;
a swing plate located below the work guide and pivotally supported on the shaft portion so as to be swingable;
a holding plate provided at the lower end of the shaft portion;
an elastic sheet body that covers the lower side of the holding plate, is fixed to the work guide at its peripheral edge, holds the work on its lower surface, and presses the work;
a first fluid chamber defined between the elastic sheet and the holding plate;
a first flow path connected to a pressure adjustment mechanism that is driven and controlled by the control unit and that supplies fluid into the first fluid chamber;
A workpiece polishing device characterized in that the control unit controls the drive unit to control the height position of the head base unit when polishing the workpiece, thereby enabling the oscillating plate to mechanically press the workpiece through the elastic sheet body.
前記ワークの研磨時における前記ヘッドベース部の高さ位置を検出するセンサをさらに備え、
前記制御部は、前記センサによって検出される前記ヘッドベース部の高さ位置が所要の高さ位置になるように前記駆動部を駆動制御すること
を特徴とする請求項1記載のワーク研磨装置。
a sensor for detecting a height position of the head base portion when the workpiece is polished;
2. The workpiece polishing apparatus according to claim 1, wherein the control unit controls the drive unit so that the height position of the head base unit detected by the sensor is at a required height position.
前記センサは、前記ヘッドベース部と前記ワークガイドとの上下方向の間隔を、前記ヘッドベース部の高さ位置として検出する測長センサであること
を特徴とする請求項2記載のワーク研磨装置。
3. The workpiece polishing device according to claim 2, wherein the sensor is a length measuring sensor that detects the vertical distance between the head base portion and the workpiece guide as the height position of the head base portion.
前記センサは、前記ヘッドベース部と前記研磨パッドとの上下方向の間隔を、前記ヘッドベース部の高さ位置として検出する測長センサであること
を特徴とする請求項2記載のワーク研磨装置。
3. The workpiece polishing device according to claim 2, wherein the sensor is a length measuring sensor that detects the vertical distance between the head base portion and the polishing pad as the height position of the head base portion.
前記駆動部は、前記ヘッド軸を上下動させる上下動駆動機構として、前記制御部により駆動制御されるサーボモータを有し、
前記サーボモータに流れる電流値を検出する電流検出器、および前記サーボモータの回転数もしくは回転角度を検出するエンコーダのうちの少なくともいずれか一方をさらに備え、
前記制御部は、前記電流検出器または前記エンコーダによって検出される検出値が所要の値になるようにまたは所要の範囲に抑えられるように前記駆動部を駆動制御すること
を特徴とする請求項1~4のいずれか1項に記載のワーク研磨装置。
the drive unit has a servo motor, which is driven and controlled by the control unit, as a vertical movement drive mechanism for moving the head shaft up and down;
further comprising at least one of a current detector that detects a value of a current flowing through the servo motor and an encoder that detects a rotation speed or a rotation angle of the servo motor;
A workpiece polishing apparatus as described in any one of claims 1 to 4, characterized in that the control unit controls the drive unit so that the detection value detected by the current detector or the encoder becomes a required value or is kept within a required range.
前記上下動駆動機構は、スプライン機構を備えて構成されていること
を特徴とする請求項5記載のワーク研磨装置。
6. A workpiece polishing apparatus according to claim 5, wherein the vertical movement drive mechanism is configured to include a spline mechanism.
前記揺動プレートには、下面に前記弾性シート体を介して前記ワークを押圧する押付けリングが設けられていること
を特徴とする請求項1~6のいずれか1項に記載のワーク研磨装置。
7. The workpiece polishing apparatus according to claim 1, wherein the swinging plate is provided on its underside with a pressing ring that presses the workpiece via the elastic sheet body.
前記押付けリングは、前記ワークの周縁部を押圧する位置に配置されていること
を特徴とする請求項7記載のワーク研磨装置。
8. The workpiece polishing apparatus according to claim 7, wherein the pressing ring is disposed at a position where it presses against the peripheral edge of the workpiece.
前記研磨ヘッドは、
前記ヘッドベース部の下面と前記ワークガイドの上面との間に画成された第2流体室と、
前記第2流体室内へ流体を供給する第2流路と、をさらに有し、
前記ワークガイドには、下面に前記ワークの研磨時に前記ワークの外側領域の前記研磨パッドに当接するリテーナリングが設けられていること
を特徴とする請求項1~8のいずれか1項に記載のワーク研磨装置。
The polishing head includes:
a second fluid chamber defined between a lower surface of the head base portion and an upper surface of the work guide;
a second flow path that supplies a fluid into the second fluid chamber,
A workpiece polishing apparatus as described in any one of claims 1 to 8, characterized in that the workpiece guide has a retainer ring on its underside that abuts against the polishing pad in the outer region of the workpiece when the workpiece is polished.
研磨ヘッドにワークを保持して回転しながら下降させて、上方から研磨パッドに押圧して前記ワークを研磨するワーク研磨方法であって、
前記研磨ヘッドを上下動させる上下動駆動機構の駆動源の駆動力および駆動量の少なくともいずれか一方と、
前記研磨ヘッドと前記研磨パッドとの上下方向の間隔により前記ワークの研磨時における前記研磨ヘッドの高さ位置と、を制御することによって、前記研磨ヘッドの前記ワークに対する押圧力を制御すること
を特徴とするワーク研磨方法。
A workpiece polishing method in which a workpiece is held on a polishing head, lowered while rotating, and pressed against a polishing pad from above to polish the workpiece,
At least one of a driving force and a driving amount of a driving source of a vertical movement driving mechanism that moves the polishing head up and down;
A workpiece polishing method characterized by controlling the pressing force of the polishing head against the workpiece by controlling the height position of the polishing head during polishing of the workpiece by controlling the vertical distance between the polishing head and the polishing pad .
研磨ヘッドにワークを保持して回転しながら下降させて、上方から研磨パッドに押圧して前記ワークを研磨するワーク研磨方法であって、
前記研磨ヘッドを上下動させる上下動駆動機構の駆動源の駆動力および駆動量の少なくともいずれか一方と、
前記研磨ヘッドにおける、前記上下動駆動機構に接続されて前記駆動源により上下動されるヘッドベース部と、前記ヘッドベース部の下方に吊持部材を介して前記ヘッドベース部に対して上下動可能に設けられたワークガイドと、の上下方向の間隔により前記ワークの研磨時における前記研磨ヘッドの高さ位置と、を制御することによって、前記研磨ヘッドの前記ワークに対する押圧力を制御すること
を特徴とするワーク研磨方法。
A workpiece polishing method in which a workpiece is held on a polishing head, lowered while rotating, and pressed against a polishing pad from above to polish the workpiece,
At least one of a driving force and a driving amount of a driving source of a vertical movement driving mechanism that moves the polishing head up and down;
A workpiece polishing method characterized by controlling the pressing force of the polishing head against the workpiece by controlling the height position of the polishing head during polishing of the workpiece by controlling the vertical distance between a head base portion in the polishing head that is connected to the vertical movement drive mechanism and moved up and down by the drive source, and a workpiece guide that is arranged below the head base portion and can move up and down relative to the head base portion via a hanging member.
前記研磨ヘッドと前記研磨パッドとの上下方向の間隔を、センサにより検出して制御すること
を特徴とする請求項10記載のワーク研磨方法。
11. A method for polishing a workpiece according to claim 10 , wherein the vertical distance between the polishing head and the polishing pad is detected and controlled by a sensor.
前記ヘッドベース部と前記ワークガイドとの上下方向の間隔を、センサにより検出して制御すること
を特徴とする請求項11記載のワーク研磨方法。
12. A workpiece polishing method according to claim 11 , wherein the vertical distance between said head base portion and said workpiece guide is detected and controlled by a sensor.
前記駆動源を、サーボモータとし、
前記駆動源の駆動力を前記サーボモータの回転力とし、前記駆動源の駆動量を前記サーボモータの回転数または回転角度として、制御すること
を特徴とする請求項10~13のいずれか1項に記載のワーク研磨方法。
The drive source is a servo motor,
The workpiece polishing method according to any one of claims 10 to 13 , characterized in that the driving force of the drive source is controlled as the rotational force of the servo motor, and the driving amount of the drive source is controlled as the rotation speed or rotation angle of the servo motor.
前記駆動源の駆動力または前記駆動源の駆動量を、前記ワークに加えられる荷重が所要の範囲に抑えられるように、所要の範囲に制限すること
を特徴とする請求項10~14のいずれか1項に記載のワーク研磨方法。
A workpiece polishing method according to any one of claims 10 to 14 , characterized in that the driving force or the driving amount of the driving source is limited to a required range so that the load applied to the workpiece is kept within a required range.
前記ヘッドベース部の可動域を、前記ワークに加えられる荷重が所要の範囲に抑えられるように、所要の範囲に制限すること
を特徴とする請求項11または請求項13記載のワーク研磨方法。
14. A workpiece polishing method according to claim 11 or 13 , wherein the range of motion of the head base portion is limited to a required range so that the load applied to the workpiece is kept within a required range.
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