(57)【要約】      （修正有）【課題】研磨圧面内均一性を確保しつつ効率的な生産性で基板の下面を研磨することができる基板研磨装置を提供する。【解決手段】回転ヘッド１０２の下面に設けられたダイヤフラム膜に水で濡れたアレイ基板１２を吸着し、ターンテーブルの上に載置し、回転ヘッド１０２とターンテーブルを同じ方向で、且つ、偏心した状態で回転させることによりアレイ基板１２の下面を研磨する場合に、回転ヘッド１０２の下面に撥水性の有るテフロン板１１８を用いて、水で濡れたダイヤフラム膜の吸着した状態を直ぐに離れるようにした。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転ヘッドの下面に基板を吸着して搬送し、ターンテーブルの上面にある研磨パッドに前記基板を載置し、前記回転ヘッドによって前記基板を前記研磨パッドに押圧して、前記回転ヘッドと前記ターンテーブルとを回転させて、研磨剤を含んだスラリーを散布しながら前記基板の下面を研磨する基板研磨装置において、
前記回転ヘッドの下面が弾性のあるダイヤフラム膜で覆われ、かつ、前記ダイヤフラム膜と前記回転ヘッドとの間に吸着空間が設けられ、
前記ダイヤフラム膜には空気穴が複数貫通し、
前記回転ヘッドの下面には撥水部が設けられ、
前記回転ヘッドの下面に前記基板を吸着するために、前記吸着空間にある空気を吸引する吸引手段が設けられ、
前記回転ヘッドによって前記基板を前記ターンテーブルに押圧するために、前記吸着空間に空気を供給する加圧手段が設けられた
ことを特徴とする基板研磨装置。
【請求項２】
前記撥水部は、前記回転ヘッドの下面に設けられた撥水性のある板材である
ことを特徴とする請求項１記載の基板研磨装置。
【請求項３】
前記板材が、テフロン板である
ことを特徴とする請求項２記載の基板研磨装置。
【請求項４】
前記撥水部は、前記回転ヘッドの下面に塗布された撥水層である
ことを特徴とする請求項１記載の基板研磨装置。
【請求項５】
前記吸着空間の大きさが、０．５〜３．０ｍｍである
ことを特徴とする請求項１記載の基板研磨装置。
【請求項６】
前記ダイヤフラム膜の下面には、前記基板を囲んで位置決めするテンプレートが設けられている
ことを特徴とする請求項１記載の基板研磨装置。
【請求項７】
前記回転ヘッドと前記ターンテーブルとを同じ方向で、かつ、回転数が異なるように回転させる
ことを特徴とする請求項１記載の基板研磨装置。
【請求項８】
前記回転ヘッドの回転数が前記ターンテーブルの回転数より速い
ことを特徴とする請求項７記載の基板研磨装置。
【請求項９】
前記回転ヘッドの回転軸と前記ターンテーブルの回転軸が偏心している
ことを特徴とする請求項１記載の基板研磨装置。
【請求項１０】
前記基板が、液晶表示装置のアレイ基板である
ことを特徴とする請求項１記載の基板研磨装置。
【請求項１１】
前記基板の下面の研磨対象が、液晶表示装置のアレイ基板における着色層である
ことを特徴とする請求項１記載の基板研磨装置。
【請求項１２】
請求項１記載の基板研磨装置を用いて基板を研磨する基板研磨方法であって、
回転ヘッドの下面に水で濡らした基板を吸着して搬送する第１工程と、
前記回転ヘッドによってターンテーブルの上面にある研磨パッドに前記基板を載置する第２工程と、
前記回転ヘッドによって前記基板を前記研磨パッドに押圧する第３工程と、
前記回転ヘッドと前記ターンテーブルとを回転させて、研磨剤を含んだスラリーを散布しながら前記基板の下面を研磨する第４工程と、
を有した
ことを特徴とする基板研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置のアレイ基板等の基板を研磨するための基板研磨装置及びそれを用いた基板研磨方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在の液晶表示装置は、電極を有する２枚のガラス基板の間に液晶層を挟持し、２枚のガラス基板の周囲が液晶封入口を除いて接着剤で固定されていて、液晶封入口が封止材で封止された構成を成している。この２枚のガラス基板の間の距離を一定に保つためのスペーサが基板上に設置されている。
【０００３】
この中で、カラー表示用の液晶表示装置は、２枚のガラス基板の内１枚にＲＧＢの着色層の付いたカラーフィルターが形成されている。例えば、カラー型アクティブマトリックス駆動方法を用いた液晶表示装置においては、ポリシリコンやアモルファスシリコンなどの半導体からなる薄膜トランジスタ（以下、単にＴＦＴという）よりなる半導体層と、この半導体層に接続された画素電極とソース電極、ゲート電極が形成されたアレイ基板と、それに対向設置された対向電極を有し、ＲＧＢの着色層をアレイ基板上に形成したものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１７１７８４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のようなアレイ基板に着色層を有した液晶表示装置において、ＲＧＢの着色層を設けた部分は、それ以外の部分に比べ硬化時の収縮の影響で盛り上がってる。この盛り上がりの影響で黒表示した際にこの部分から光抜けしコントラストが低下する。そのためこのコントラストの低下を防止するために、盛り上がり部分を研磨材で研磨して除去している。
【０００５】
しかし、最近の液晶表示装置用のガラス基板は生産効率向上のために大型化してきており、このような大型基板を研磨する際に研磨圧面内均一性を確保する必要がある。一方、この研磨圧面内均一性を確保するだけでなく、その作業効率も向上させる必要がある。
【０００６】
そこで、本発明は上記問題点に鑑み、研磨圧面内均一性を確保しつつ効率的な生産性で基板の下面を研磨することができる基板研磨装置及びそれを用いた基板研磨方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、回転ヘッドの下面に基板を吸着して搬送し、ターンテーブルの上面にある研磨パッドに前記基板を載置し、前記回転ヘッドによって前記基板を前記研磨パッドに押圧して、前記回転ヘッドと前記ターンテーブルとを回転させて、研磨剤を含んだスラリーを散布しながら前記基板の下面を研磨する基板研磨装置において、前記回転ヘッドの下面が弾性のあるダイヤフラム膜で覆われ、かつ、前記ダイヤフラム膜と前記回転ヘッドとの間に吸着空間が設けられ、前記ダイヤフラム膜には空気穴が複数貫通し、前記回転ヘッドの下面には撥水部が設けられ、前記回転ヘッドの下面に前記基板を吸着するために、前記吸着空間にある空気を吸引する吸引手段が設けられ、前記回転ヘッドによって前記基板を前記ターンテーブルに押圧するために、前記吸着空間に空気を供給する加圧手段が設けられたことを特徴とする基板研磨装置である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の基板研磨装置であると、回転ヘッドの下面に水で濡らした基板を吸着して搬送すると、基板を吸着する吸い込み力のため、水で濡れたダイヤフラム膜が回転ヘッドの下面に吸着することとなる。しかし、回転ヘッドによって基板をターンテーブルの研磨パッドに押圧するときに、回転ヘッドの下面に撥水部が設けられているため、前記吸着したダイヤフラム膜が直ちに回転ヘッドの下面から離れて、吸着空間の圧力が上昇し、基板を研磨パッドに押圧することができる。そのため、生産効率を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態の液晶表示装置１０について、図１〜図６に基づいて説明する。
【００１０】
（１）液晶表示装置１０の構造
本実施形態の液晶表示装置は、縦６４０ピクセル、横４８０ｘ３（Ｒ，Ｇ，Ｂ）ピクセルを有したアレイ基板１２を有している。
【００１１】
アレイ基板１２は、ガラス基板１４の横方向に６４０本のゲート線１６が配線され、また、このゲート線１６と直交するようにマトリックス状に４８０ｘ３本の信号線１８が配線されている。また、ゲート線１６と平行に６４０本の補助容量線２０も配線されている。
【００１２】
ゲート線１６と信号線１８の交差部近傍には、ポリシリコン半導体よりなるスイッチング素子であるＴＦＴ２２が形成されている。ＴＦＴ２２のゲート電極にはゲート線１６が接続され、ＴＦＴ２２のソース電極には信号線１８が接続され、ＴＦＴ２２のドレイン電極には画素電極２４が接続されている。
【００１３】
各画素毎には異なる色のカラーフィルタ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を形成する着色層２６Ｒ，２６Ｇ，２６Ｂが形成されている。
【００１４】
図１０に示すように、アレイ基板１２と対向して対向基板１３が配置される。この対向基板１３とアレイ基板１２との間には液晶層１５が挟持され、このセルギャップを保持するためにスペーサ２８が前記した着色層２６の上に突起状に形成されている（図６、図１０参照）。
【００１５】
以下、この液晶表示装置１０の製造方法について順番に説明する。
【００１６】
（２）液晶表示装置１０の製造方法
以下の工程では、大型ガラス基板上に４枚のアレイ基板１２を加工してから、液晶表示装置１０を製造するものである。
【００１７】
（２−１）第１工程
第１工程においては、大型ガラス基板を構成するガラス基板１４の上に横方向に６４０本のゲート線１６と６４０本の補助容量線２０を形成する。この補助容量線２０の幅を８０μｍで形成し、信号線１８との交点部分において平面形状が六角形の穴部３０を形成する。この穴部３０によって補助容量線２０が断線されないように一部を残しておく。穴部３０の大きさは２０μｍである。なお、ＴＦＴ２２を形成する工程は、この工程と以下の工程で同時に行うものである。
【００１８】
（２−２）第２工程
第２工程においては、ゲート線１６及び補助容量線２０を形成した上の層に、層間絶縁膜３２を形成する。
【００１９】
（２−３）第３工程
第３工程においては、４８０ｘ３本の信号線１８を形成する。信号線１８の幅は２６μｍであり、補助容量線２０との重なり部分は図２に示すように、穴部６０の上層では平面形状が六角形であり、他の信号線１８の部分より太くなっている。
【００２０】
（２−４）第４工程
第４工程においては、信号線１８を形成した上に、青色（Ｂ）の顔料を分散させた紫外線硬化型アクリル樹脂レジストをスピナーによって全面に塗布し、青色に着色したい部分に光が照射されるようなフォトマスクを介し３６５ｎｍの波長で１００ｍＪ／ｃｍ２  を照射する。その後、ＫＯＨの１％水溶液で１０秒間現像し、その部分に３．０μｍ厚さの青色の着色層２６Ｇを形成する。
【００２１】
（２−５）第５工程
第５工程においては、緑色（Ｇ）の顔料を分散させた紫外線硬化型アクリル樹脂レジストを用いて、第４工程と同様に３．０μｍ厚さの緑色の着色層２６Ｇを形成する。
【００２２】
（２−６）第６工程
第６工程においては、赤色（Ｒ）の顔料を分散させた紫外線硬化型アクリル樹脂レジストを用いて、第４工程と同様に３．０μｍ厚さの赤色の着色層２６Ｒを形成する。
【００２３】
（２−７）第７工程
第７工程においては、下記で説明する基板研磨装置１００を用いて研磨し、着色層２６Ｇ、Ｂ、Ｒの盛り上がり部分を除去し、ポリビニルアルコール製のスポンジで擦り洗いした後、純水で超音波洗浄し、アレイ基板１２を乾燥させる。
【００２４】
（２−８）第８工程
第８工程においては、透明な画素電極２４としてＩＴＯ膜をスパッタ法にて１５０ｎｍ成膜し、画素電極形状にパターニングする。
【００２５】
（２−９）第９工程
第９工程においては、感光性のカーボンレス黒色樹脂をスピナーを用いて３．０μｍの厚みに塗布し、９０℃、１０分の乾燥後、フォトマスクを用いて３６５ｎｍの波長で、５００ｍＪ／ｃｍ２  の露光量で露光した後、ｐＨ１１．５のアルカリ水溶液にて現像し、２２０℃、６０分の焼成にて額縁部２７を形成する。
【００２６】
（２−１０）第１０工程
第１０工程においては、感光性透明アクリル樹脂をスピナーで５．５μｍの厚みに塗布し、９０℃、１０分の乾燥後フォトマスクを用いて３６５ｎｍの波長で、５００ｍＪ／ｃｍ２  でスペーサ２８を下地２７に形成する。このスペーサ２８は、図６に示すように突起形状となっている。スペーサ２８は、直径８μｍで、穴部３０の上方に立設している。
【００２７】
（２−１１）第１１工程
第１１工程においては、配向膜材料としてＡＬ−１０５１（ＪＳＲ株式会社製）を全面に５０ｎｍ塗布し、ラビング処理を行い、配向膜２９を形成する。
【００２８】
（２−１２）第１２工程
第１２工程においては、対向基板１３に透明電極としてＩＴＯ膜をスパッタ法にて１５０ｎｍ成膜し、その後に配向膜材料として上記と同様のもの塗布しラビング処理を行い配向膜を形成する。この対向基板１３におけるラビング方向も信号線方向と一致させる。
【００２９】
（２−１３）第１３工程
第１３工程においては、アレイ基板１２の配向膜の周辺に沿ってシール剤３１を液晶注入口以外に印刷し、対向基板１３の対向電極に電圧を印加するための電極転位材を接着剤の周辺の電極転位電極上に形成する。
【００３０】
（２−１４）第１４工程
第１４工程においては、配向膜２９が対向し、またそれぞれのラビング方向が９０°となるように対向基板１３を配置し、加熱してシール剤３１を硬化させアレイ基板１２と対向基板１３を貼り合わせる。このときに、アレイ基板１２と対向基板１３とのセルギャップは、スペーサ２８によって決まる。
【００３１】
（２−１５）第１５工程
第１５工程においては、液晶注入口より液晶組成物を注入し、その後に液晶注入口を紫外線硬化樹脂で封止する。
【００３２】
（２−１６）第１６工程
第１６工程においては、大型ガラス基板を分断して、４枚の液晶セルを形成する。
【００３３】
（３）基板研磨装置１００の構造
以下、上記の第７工程において、着色層２４を研磨する基板研磨装置１００の構造について図７〜図９に基づいて説明する。
【００３４】
基板研磨装置１００は、移動可能な回転ヘッド１０２とターンテーブル１０４とを有している。
【００３５】
ターンテーブル１０４は、平面形状が円形であり、回転軸１０６を中止に回転する。なお、ターンテーブル１０４は、位置が固定されている。回転軸１０６内部には、シリカゲル研磨剤を含んだ水を主成分とするスラリーをターンテーブル１０４の中央に散布する散布口１０８が設けられている。このターンテーブル１０４の上面には、シート状の研磨パッド１１０が設けられている。
【００３６】
回転ヘッド１０２の平面形状は円形であり、回転軸１１２を中心に回転可能であり、基板１２をターンテーブル１０４の位置まで搬送可能なように移動できる。
【００３７】
回転ヘッド１０２の下面には、アルミニウム製のラバープレート１１４が設けられている。このラバープレート１１４は円形であり、その内周側にアレイ基板１２の大きさよりも若干大きい長方形状の隔壁１１６が下方に突出している。
【００３８】
ラバープレート１１４の隔壁１１６内部には、撥水性のあるテフロン板１１８が設けられている。なお、テフロンは登録商標である。本願においては全て同様である。
【００３９】
ラバープレート１１４を覆うように、平面形状が円形のゴムよりなるダイヤフラム膜１２０が回転ヘッド１０２の下面に取り付けられている。このダイヤフラム膜１２０には複数の空気穴１２２が貫通している。これら空気穴１２２の設けられている位置は、ラバープレート１１４の隔壁１１６の内側である。また、ダイヤフラム膜１２０と隔壁１１６の内周側には空気抜けを防止するためのＯリング１２４が設けられている。テフロン板１１８、隔壁１１６及びダイヤフラム膜１２０によって形成された閉塞空間を以下では吸着空間１２６という。また、配管１３０が回転ヘッド１０２、テフロン板１１８も貫通して、吸着空間１２６の中の空気を吸着、及び、吸着空間１２６に空気を送るためのポンプ１２８が設けられている。
【００４０】
（４）基板研磨方法
次に、上記構成の基板研磨装置１００を用いて、アレイ基板１２を研磨する方法について順番に説明する。
【００４１】
まず、着色層２４を形成したアレイ基板１２を反転させ、着色層２４が下面側になるようにして水が貯えられた貯水部に収納し、この状態で回転ヘッド１０２をそのアレイ基板１２の位置に移動させる。そして、ダイヤフラム膜１２０を水で濡れたアレイ基板１２の上面に押し付け、ポンプ１２８によって吸着空間１２６内部の空気を吸着してほぼ真空状態にすることにより、回転ヘッド１０２の下面に水で濡れたアレイ基板１２を真空吸着する。
【００４２】
次に、回転ヘッド１０２の下面に真空吸着された水で濡れたアレイ基板１２を、ターンテーブル１０４の上方に移動させ、さらに、研磨パッド１１０の上にアレイ基板１２を載置する。この場合に、ターンテーブル１０４の回転軸１０６と回転ヘッド１０２の回転軸１１２とは、図９に示すように偏心した位置に載置する。
【００４３】
次に、ポンプ１２８による真空吸着を停止し、配管１３０より１０ｋＰａの空気を供給する。これにより、水で濡れたアレイ基板１２の全体に掛かる圧力は１０秒でほぼ１０ｋＰａに到達する。その理由は、アレイ基板１２が水で濡れているのでダイアフラム膜１２０も水で濡れた状態となっているので、この水で濡れたダイヤフラム膜１２０が真空吸着によりテフロン板１１８に吸着された状態となっている。しかし、このテフロン板１１８は撥水性であるため、ダイヤフラム膜１２０が直ちにテフロン板１１８から離れ、吸着空間１２６を形成できるためである。もし、テフロン板１１８を設けず、ラバープレート１１４を露出した状態であると、ラバープレート１１４はアルミニウム製であるため水で濡れたダイヤフラム膜１２０がラバープレート１１４の下面に吸着して離れ難く、上記のような１０ｋＰａに吸着空間１２６の圧力が到達するのに６０秒要することになる。そのため、このテフロン板１１８を設けることにより５０秒生産時間を短縮することができる。
【００４４】
次に、加圧を１０ｋＰａに保ち、シリカゲル研磨剤を含む水を主成分とするスラリーを回転ヘッド１０２の側方にあるスラリー散布管１３２から散布すると共にターンテーブル１０４の散布口１０８からも散布する。
【００４５】
次に、回転ヘッド１０２とターンテーブル１０４とを同じ回転方向で回転させ、その回転数を回転ヘッド１０２の方が多いようにする。例えば、ターンテーブル１０４を３０回／分で回転させ、回転ヘッド１０２を３１回／分で回転させる。この状態を４０秒行うことにより、研磨が行われる。
【００４６】
次に、研磨処理終了後にスラリーの供給を停止し、アレイ基板１２の加圧を５ｋＰａに低下させ、回転ヘッド１０２とターンテーブル１０４とを同じ方向で１０回／分で１０秒間回転させながら、リンス水として純水を供給してアレイ基板１２を洗浄する。その後、回転ヘッド１０２とターンテーブル１０４とを停止させる。
【００４７】
次に、回転ヘッド１０２によって再びアレイ基板１２を吸着し、大気開放状態にしてアレイ基板１２を取り出し次の工程に送る。
【００４８】
次の工程では、アレイ基板をポリビニルアルコール製のスポンジで擦り洗いし、純水で超音波洗浄し、アレイ基板１２をスピン乾燥させる。
【００４９】
上記のようにすることで、アレイ基板１２の着色層１２を研磨圧面内均一性で研磨することができると共に、生産時間を短縮することができる。
【００５０】
（５）変更例
上記実施形態では、ラバープレート１１４の下面に設ける撥水性の材料としてテフロン板１１８を設けたが、これに代えて撥水性が有る他の板材を用いてもよい。
【００５１】
また、ラバープレート１１４の下面に撥水性の有る撥水性剤を塗布してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施形態を示すアレイ基板において、補助容量線、ゲート線及び信号線を配線した状態の平面図である。
【図２】図１におけるＡ部分の拡大図である。
【図３】図２におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】アレイ基板の平面図である。
【図５】図４におけるＢ部分の拡大図である。
【図６】図５におけるＤ−Ｄ線断面図である。
【図７】本発明の一実施形態を示す基板研磨装置の側面図である。
【図８】回転ヘッドの縦断面図である。
【図９】回転ヘッドの底面図である。
【図１０】本実施形態の液晶表示装置の一部を切り欠いた斜視図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０  液晶表示装置
１２  アレイ基板
１３  対向基板
１４  ガラス基板
１６  ゲート線
１８  信号線
２０  補助容量線
２２  ＴＦＴ
２４  画素電極
２６  着色層
２８  スペーサ
３０  穴部
３２  層間絶縁膜
３４  壁部
１００  基板研磨装置
１０２  回転ヘッド
１０４  ターンテーブル
１０６  回転軸
１０８  散布口
１１０  研磨パッド
１１２  回転軸
１１４  ラバープレート
１１６  隔壁
１１８  テフロン板
１２０  ダイヤフラム膜
１２２  空気穴
１２４  Ｏリング
１２６  吸着空間
１２８  ポンプ
１３０  配管
１３２  スラリー散布管
【図１】
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【図２】
2008093739.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2008093739.tif 000008
【図７】
2008093739.tif 000009
【図８】
2008093739.tif 000010
【図９】
2008093739.tif 000011
【図１０】
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