(57)【要約】【課題】研磨工程終了後のクーラントに混じり込んだガラスの粉などの異物を効果的に除去、分離し、クーラントをガラス基板研磨の再利用に資することを可能とする。【解決手段】ガラス基板の研磨工程において、ガラス基板と研磨パッドの間に供給されるクーラントから異物を分離する、クーラント内の異物分離方法であって、研磨工程の終了後に排出されるクーラントを遠心分離装置に投入し、当該遠心分離装置を駆動してクーラントに所定の遠心力を与えることにより、クーラントから異物を分離する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガラス基板の研磨工程において、ガラス基板と研磨パッドの間に供給されるクーラントから異物を分離する、クーラント内の異物分離方法であって、
研磨工程の終了後に排出されるクーラントを遠心分離装置に投入し、
当該遠心分離装置を駆動して前記クーラントに所定の遠心力を与えることにより、前記クーラントから異物を分離する、
ガラス基板研磨用クーラント内の異物分離方法。
【請求項２】
請求項１記載のガラス基板研磨用クーラント内の異物分離方法であって、
前記遠心力が１７００Ｇ以上である、ガラス基板研磨用クーラント内の異物分離方法。
【請求項３】
請求項１または２記載のガラス基板研磨用クーラント内の異物分離方法であって、
前記クーラントが水系のクーラントである、ガラス基板研磨用クーラント内の異物分離方法。
【請求項４】
請求項３記載のガラス基板研磨用クーラント内の異物分離方法であって、
前記クーラントが、アミンおよびエチレングリコールの少なくともいずれかを含む、ガラス基板研磨用クーラント内の異物分離方法。
【請求項５】
請求項４記載のガラス基板研磨用クーラント内の異物分離方法であって、
前記アミンがエタノールアミンである、ガラス基板研磨用クーラント内の異物分離方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基板研磨用クーラント内の異物分離方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ガラス基板は、従来の用途を越えて種々の産業分野おいて用いられている。例えば、種々の電子デバイスにおいては、用途に応じたガラス基板が用いられている。
【０００３】
例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）などには、外部記憶装置としてハードディスクドライブ（ＨＤＤ）などが設けられている。通常、このハードディスクドライブには、コンピュータ用ストレージなどとして知られた磁気ディスクが搭載されている。この磁気ディスクは、例えばアルミニウム系合金基板などのような適宜の基板上に、磁性層等が成膜された構成のものである。
【０００４】
近年、磁気ディスク用の基板には、脆弱な金属基板に代わって、高強度、かつ、高剛性な材料であるガラス基板が多用されてきている。また、サーバー用途としての磁気ディスク用基板としてガラス基板が注目されてきている。
【０００５】
また、ハードディスクの大容量化が進められる中、高密度記憶化や記録読み取り精度の向上等を図るために、この磁気ディスク用ガラス基板には、さらに高精度の平坦性が求められており、特に磁気ヘッドの浮上性能に大きく影響する微小うねりをより小さくすることが求められている。
【０００６】
従来、このようなガラス基板を製造するための研磨装置においては、研磨工程において、液状の研磨剤を研磨パッドに供給しつつ、ガラス基板の研磨が行われてきている。例えば、セリア粒子（酸化セリウム粒子）やシリカ粒子（二酸化ケイ素粒子）を含んだスラリーが研磨パッドに向けて供給されつつ、ガラス基板の研磨が行われる（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許３９４５７４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
スラリー状の研磨剤は広く使用されているが、研磨後に排出されるスラリーによる環境への悪影響の可能性が問題視されている。また、研磨速度（レート）や、研磨後のガラス基板の寸法精度の更なる向上、更なるコストの低減が求められている。そのため、近年、スラリーに代わって、クーラントが用いられる場合がある。
【０００９】
本発明は、上記した事情に鑑み、研摩パッドを使用してガラス基板を研磨する際使用されるクーラントの異物を効果的に除去、分離する技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、ガラス基板の研磨工程において、ガラス基板と研磨パッドの間に供給されるクーラントから異物を分離する、クーラント内の異物分離方法であって、研磨工程の終了後に排出されるクーラントを遠心分離装置に投入し、当該遠心分離装置を駆動して前記クーラントに所定の遠心力を与えることにより、前記クーラントから異物を分離する方法である。
【００１１】
上記方法によれば、研磨工程終了後のクーラントに混じり込んだガラスの粉などの異物を効果的に除去、分離し、クーラントをガラス基板研磨の再利用に資することが可能となる。
【００１２】
上記方法において、遠心力を１７００Ｇ以上に設定するのが好ましい。
【００１３】
前記クーラントは水系のクーラントであるのが好ましく、また、アミンおよびエチレングリコールの少なくともいずれかを含むのが好ましい。アミンとしては、例えばモノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のエタノールアミンが使用可能である。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、研磨工程終了後のクーラントに混じり込んだガラスの粉などの異物を効果的に除去、分離することができるので、使用後のクーラントであっても、再度ガラス基板の研磨に支障なく使用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】研磨システムの概要図
【図２】研磨装置の要部の断面図
【図３】遠心分離機の他の実施形態
【図４】分離方法に応じた加工レートの推移を示すグラフ
【図５】分離方法に応じたガラス基板の加工変質層の深さの頻度を示すグラフ
【図６】本発明において、遠心力が３０００Ｇの場合と１７００Ｇの場合の加工レート、加工変質層深さを比較するグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。本発明は、カラーフィルター基板、フォトマスク基板、薄型テレビ用ガラス基板など研磨機を使用して加工される種々のガラス基板の製造に適用可能であるが、特に高精度、高品質が要求される電子デバイス用のガラス基板の製造において、好ましく用いられる。
【００１７】
図１は、ガラス基板の製造方法における一工程である、ガラス基板の研磨を実行する研磨システム１０の概要を示す。研磨システム１０は、研磨装置１と、クーラント供給室２と、クーラント貯蔵室３と、遠心分離装置４と、フィルタ装置５とを含む。
【００１８】
上述したように、ガラス基板の研磨は、研磨装置の研磨パッドにスラリー状の研磨剤を供給しながら実施されるのが一般的である。しかしながら、本実施形態における研磨システム１０は、スラリー状の研磨剤を用いないでガラス基板の研摩を行う。
【００１９】
研磨装置１は、その内部において、ガラス基板の両面を二枚の研磨パッドで挟み込み、ガラス基板または研磨パッドのいずれかを水平方向に動かすことにより、ガラス基板を研磨する。図２は、研磨装置１の内部の様子を示す。本例では、研磨パッド２０ａ，２０ｂが、ガラス基板ＧＬの上下面からガラス基板ＧＬを挟み込み、矢印で示すように左右に動くことにより、ガラス基板ＧＬを研磨する。
【００２０】
本例においては、研磨パッド２０ａ，２０ｂにおいては、ステンレスなど金属系の材料や樹脂等からなるパッド本体２１において溝２１ａが刻み込まれて研磨面が形成されている。そして研磨面には、研磨剤の砥粒としてダイヤモンドの粒子２２が埋め込まれている。
【００２１】
すなわち、図２の例ではスラリー状の研磨剤は用いられない。研摩パッド本体に研磨剤の砥粒が固定され（固定砥粒）、当該研摩パッドを用いてガラス基板を研磨する。このようないわゆる固定砥粒を用いた研磨は、脆いガラス基板には適さないと考えられてきた。
【００２２】
そこで、本実施形態では、すべり性を向上させるため、クーラントを研磨パッドとガラス基板の間に供給することとしている。このような構成により、固定砥粒を用いた研磨をガラス基板に適用することも可能となる。またクーラントは、研磨の際に発生する熱及びガラスの粉を除去する役割をも果たす。
【００２３】
このような方法により、スラリー状の研磨剤の課題を克服している。溝２１ａは、クーラントおよび発生するガラス粉を外部に導く役割を果たす。
【００２４】
尚、一般的にガラス基板の研磨は、（１）ラッピング工程（第１の研磨工程）、（２）ポリッシング工程（第２の研磨工程）、（３）洗浄工程を少なくとも含むが、上述した研磨パッド２０ａ，２０ｂは、（１）のラッピング工程で使用されるものである。研磨の仕上げに相当する（２）のポリッシング工程においては、パッド本体はウレタン等の軟らかい材料からなり、固定砥粒としてはジルコニア、酸化セリウム等が用いられる。また、固定砥粒ではなく、スラリー状の研磨剤（遊離砥粒）を用いてもよい。ただし、本発明は、ポリッシング工程においても適用可能である。
【００２５】
ところで、使用後（研磨後）のクーラントは、研磨装置１から排出され、クーラント貯蔵室３にいったん蓄積される。ところで、当該クーラントには、研磨により発生したガラスの粉等の異物が含まれている。一般的には、クーラントは循環により再利用することを念頭においており、クーラントを再利用するには、クーラントから異物を除去する必要がある。
【００２６】
そこで本実施形態の研磨システム１０においては、クーラント貯蔵室３に蓄積された、研磨工程の終了後に排出されるクーラントを遠心分離装置４に投入し、遠心分離装置４を駆動してクーラントに所定の遠心力を与えることにより、クーラントから異物を分離する。
【００２７】
遠心分離装置４は、液体の遠心分離に適用可能な一般的なものが用いられる。本実施形態では、クーラントは、ポンプによって、本体４１内に回転駆動可能に設けられた回転容器４２内に汲み上げられる。回転容器４２は矢印Ｒ方向に回転可能であり、回転容器４２が回転することにより、内部のクーラントに遠心力が与えられる。遠心力により、クーラントは矢印Ｃに示すように、所定の網目をもつフィルタからなる回転容器４２の壁を通り抜ける。クーラントを連続的に回転容器４２内に投入していくことにより、フィルタを通過したクーラントは矢印Ｆに示すように自然に上昇していく。
【００２８】
クーラントが回転容器４２の壁（フィルタ）を通り抜ける際、ガラス粉などの異物は壁に捉えられ、回転容器４２から外へ出ない。そして異物が除去されたクーラントが矢印Ｆのように、フィルタ装置５へ向けて運ばれる。したがって、壁のフィルタの網目は適当な大きさに設定される。網目が大きすぎると異物の除去が難しくなり、網目が小さすぎると異物が網目に詰まりやすくなり、クーラントが通りにくくなる。
【００２９】
ところで、研磨に際してクーラントを用いる技術として、例えば、特開平８−２５１７２号公報がそのような技術を開示している。特開平８−２５１７２号公報は所定の被加工物を、工具を用いて加工する方法を開示している。当該方法においては、クーラントが被加工物と工具の接点である加工点に供給され、加工点を冷却するとともに、発生した切屑を除去する。当該クーラントは異物除去装置に送られ、当該装置の遠心力によって、クーラント内の切り粉が除去される。特開平８−２５１７２号公報は、主として金属性の被加工物を対象としており、油系のクーラントが好ましく用いられると考えられる。
【００３０】
特開平８−２５１７２号公報は研磨の対象物が本発明と異なり、金属の切り粉である。そのため、当該公報の技術を、金属の切り粉に比べて比重の軽いガラスの切り粉を除去の対象とする本発明に適用するのは難しいと考えられる。また、当該公報は、遠心力を負荷する滞留時間の記載がないから、当該公報の技術をガラスの切り粉にどのように適用できるか不明である。さらに本発明が対象とする異物としてのガラスの切り粉は、粒径が約２μｍと小さく、クーラントの遠心により発生するマイクロバブルを巻き込み、遠心分離は困難なものと考えられる。
【００３１】
そこで本実施形態では、クーラントとして、水系のクーラント、特にソリュブル系、ケミカル系等の水系のクーラントを用いることにしている。水系のクーラントは、油系のクーラントに比べ比重が低く、ガラスの粉が混合したとしてもガラスの粉を分離することは容易であり、さらに冷却効果が高く、取り扱いも容易であり、ガラス基板の研磨には向いていると考えられる。
【００３２】
遠心分離装置４から排出されたクーラントは、フィルタ装置５に送られる、フィルタ装置５は、遠心分離装置４において除去し切れなかった異物を、フィルタリングにより除去する装置である。フィルタ装置５を通過したクーラントは再びクーラント供給室２に送られ、ガラス基板の研磨に使用される。遠心分離装置４のみによりクーラントから異物が十分に除去可能な場合、フィルタ装置５は省略可能である。
【００３３】
また、クーラントの遠心分離を行うことにより、ガラス粉の角を丸くすることが可能となり、たとえガラス粉がクーラント内に残留したとしても、研磨の際におけるガラス基板へのダメージを抑えることができる。
【００３４】
また、後述の実験によっても示すように、遠心分離装置４による遠心力は、１７００Ｇ以上に設定するのが好ましい。
【００３５】
また、クーラントは、アミンおよびエチレングリコールの少なくともいずれかを含むのが好ましい。アミンとしては、例えばモノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン等のエタノールアミンが使用可能である。
【００３６】
図３は、遠心分離装置の他の例の要部を示す。遠心分離装置４Ａは、筐体４３と、当該筐体４３に収納された筒体４４とを備える。遠心分離装置４Ａは、回転中心Ｄを中心として、紙面の垂直方向に回転可能である。
【００３７】
遠心分離装置４Ａが回転すると、矢印Ｇに示す遠心力が働き、筐体４３のクーラントＣＬは、筒体４４の底部に取り付けられたフィルタ４５を介して矢印Ａのように筒体４４内に引き込まれる。引き込まれたクーラントは矢印Ｂにそって外部へ排出される。
【００３８】
この際、大きな粒径の異物は筐体４３の底部のフィルタ４６に付着し、小さな粒径の異物はフィルタ４５を通過せず、筐体４３と筒体４４の間の領域に残留する。小さな粒径の異物のみがフィルタ４５に付着するので、フィルタ４５へのダメージは小さい。また、遠心分離装置４Ａのみによりクーラントから異物が十分に除去であるので、フィルタ装置５を省略することができる。
【００３９】
上述の遠心・フィルタ構造を採る遠心分離装置４Ａにより、フィルタへの目詰まりを減らし、寿命を延ばすことができ、さらには遠心分離機内のクーラントの滞留時間が増えることで、切り粉の除去能力を向上させることも可能となる。そして、フィルタ寿命の延長、切り粉除去性能増加のため、後のフィルタ装置５の省略が十分に可能となる。
【実施例】
【００４０】
以下、本実施例及び比較例を挙げることにより、本発明を具体的に説明する。なお、本発明は、これら実施例の構成に限定されるものではない。
【００４１】
上述したように、ガラス基板研磨の際に使用するクーラントには、ガラス基板の切り粉（ガラスの粉）のような異物が混じり込むため、異物をクーラントから除去する必要がある。異物の除去が十分でない場合、ガラス基板を研磨する速度（加工レート）が低下する懸念がある。そこで、本実験では、クーラントに与える遠心力の大きさにより、加工レートがどのように変化するかを調べた。ガラス基板を研磨する際の加工機、研磨パッドには以下のものを用い、遠心力は７５０Ｇと３０００Ｇの二つの値で調べた。また、参考として、クーラントを再利用せず、常に新しいクーラントにてガラス基板を研磨した例（新クーラント掛け捨て）と、クーラントを放置し、異物を沈降させて分離する沈降分離の例も調べた。
【００４２】
加工機：スペードファム９Ｂ機、下盤回転数：９０ｒｐｍ、圧力：１５ｋＰａa
研磨パット：住友３Ｍ製９μmＡＡ１、クーラント：セイバールーブ９０１６（５％）
【００４３】
図４は、各条件において、横軸が除去された異物（ガラスの粉）の体積、縦軸が加工レートに対応したグラフである。図４から、遠心力が７５０Ｇの場合、異物の除去が十分でなく、加工レートも低下しやすい傾向にあることが理解される。一方、遠心力が３０００Ｇの場合、異物の除去が十分であり、加工レートも低下し難い傾向にあることが理解される。
【００４４】
図５は、各条件において、横軸が加工変質層深さ（ラッピング加工の際にガラス基板が受けるダメージ）、縦軸が深さの発生頻度に対応したグラフである。図５から、遠心力が３０００Ｇの場合、７５０Ｇの場合に比べ、大きな加工変質層深さの発生頻度が低いことが理解される。
【００４５】
また、上記実験と同様の条件下において、さらに小さい遠心力である１７００Ｇの下でも、加工レート、加工変質層深さは、３０００Ｇの場合と大きく変化しないことが別の実験により判明した（図６参照）。したがって、本発明のクーラント内の異物分離方法は、遠心力が１７００Ｇ以上の場合も含む。
【００４６】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態で実施し得るものである。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、研磨工程終了後のクーラントに混じり込んだガラスの粉などの異物を効果的に除去、分離することができるので、種々のガラス基板、特に高精度、高品質が要求される磁気ディスク用ガラス基板の如き電子デバイス用ガラス基板の製造に有用である。
【符号の説明】
【００４８】
１    研磨装置
２    クーラント供給室
３    クーラント貯蔵室
４    遠心分離装置
５    フィルタ装置
１０  研磨システム
２０ａ，２０ｂ  研磨パッド
２１  パッド本体
２１ａ  溝
２２  研磨剤の砥粒
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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