(57)【要約】【課題】特定の多層構造のポリッシングパッドを使用することによって、振動もうねりも発生することなく、研磨後の研磨面の面粗さを落とすことなくポリッシング速度を向上させることを可能とするエッジポリッシング装置およびエッジポリッシング方法を提供することを課題とする。【解決手段】エッジポリッシング装置の平面定盤１１には、ポリッシング面を形成する第１層とこの第１層を支持するための第２層とから構成されるポリッシングパッド１２が貼付されており、第１層は、合成樹脂発泡体、不織布の樹脂加工品、合成皮革あるいはこれらの複合品の少なくとも一つからなるシート１２１であり、第２層は、２００〜５００ｋｇｆ／ｃｍ２の範囲にある圧縮弾性率を有し、厚みが０．５ｍｍ〜２ｍｍのゴム状弾性体からなるシート１２２であって、第２層のシートの硬度（Ｈ２）と上記第１層を形成するシートの硬度（Ｈ１）の比（Ｈ２／Ｈ１）が０．８〜１．６である。【選択図】　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表平面にポリッシングパッドを貼付した回転可能な平面定盤と、
ワークのベベル面もしくは端面に沿うようにこのワークを上記平面定盤に対して対応する角度をもって押し当てることができるワーク保持手段と、
ワークと上記ポリッシングパッドの接触部分に研磨液を供給するための研磨液供給手段と、
上記平面定盤および上記ワーク保持手段のうちの一方又は両方を上記ポリッシングパッドの表面に沿って往復動させるための往復動手段と
を具備したエッジポリッシング装置において、
上記ポリッシングパッドは、ポリッシング面を形成する第１層とこの第１層を支持するための第２層とから構成されており、
上記第１層は、合成樹脂発泡体、不織布の樹脂加工品、合成皮革あるいはこれらの複合品の少なくとも一つからなるシートであり、
上記第２層は、ゴム状弾性を有するシートであり、第１層と第２層の硬度の比がおおよそ１〜２倍の範囲にある物性を有し、上記平面定盤に貼付されていること
を特徴とするエッジポリッシング装置。
【請求項２】
請求項１に記載されたエッジポリッシング装置において、
上記第２層は、シートの厚みが０．５ｍｍ〜２ｍｍ且つ圧縮弾性率が２００〜５００ｋｇｆ／ｃｍ２の範囲にある緻密なゴム状弾性体であり、
上記第２層の硬度（Ｈ２）と上記第１層の硬度（Ｈ１）の硬度比（Ｈ２／Ｈ１）が０．８〜１．６の範囲にあること
を特徴とするエッジポリッシング装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のいずれかに記載されたエッジポリッシング装置において、
上記ポリッシングパッドのポリッシング面側には、同心円状、又は、放射状の複数の溝が形成されていること
を特徴とするエッジポリッシング装置。
【請求項４】
合成樹脂発泡体、不織布の樹脂加工品、合成皮革あるいはこれらの複合品の少なくとも一つからなるシートの第１層及びゴム状弾性を有するシートであり、第１層と第２層の硬度の比がおおよそ１〜２倍の範囲にある物性を有する第２層からなるポリッシングパッドを用い、ワークのベベル面もしくは端面を上記ポリッシングパッドの上記第１層に高い荷重を付与して接触させるとともに、接触部分に研磨液を供給しながら、上記ワークと上記ポリッシングパッドとの間に相対速度を与えるための運動をさせることを特徴とするエッジポリッシュ方法。
【請求項５】
請求項４に記載されたエッジポリッシュ方法において、
上記第２層を形成するシートは、厚みが０．５ｍｍ〜２ｍｍ且つ圧縮弾性率が２００〜５００ｋｇｆ／ｃｍ２の範囲にある緻密なゴム状弾性体であり、
上記第２層の硬度（Ｈ２）と上記第１層の硬度（Ｈ１）の硬度比（Ｈ２／Ｈ１）が０．８〜１．６であり、
上記研磨液は、酸化セリウムを水に分散させたスラリーまたは、コロイダルシリカを主成分とするスラリーであり、
上記荷重は０．７ｋｇｆ／ｃｍ２以上であること
を特徴とするエッジポリッシュ方法。
【請求項６】
請求項４又は請求項５に記載されたエッジポリッシュ方法において、
上記ワークはベベル面もしくは端面を備えた矩形のガラス板又は水晶板であること
を特徴とするエッジポリッシュ方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、矩形のガラス板又は水晶板のベベル面もしくは端面をポリッシング加工するため、特定のポリッシングパッドが貼付された平面定盤を備えているエッジポリッシュ装置にかかり、更には、このエッジポリッシュ装置を用いたエッジポリッシュ方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
石英ガラスフォトマスクまたは液晶表示装置用ガラスなどのガラス板は、例えば、特開平１０−１１８９０７号、特開２０００−２０２７４９号、あるいは、特開平５−６９１８号などに見られるような研磨装置によって、その周縁に面取り加工（ベベリング加工）が施される。更に、用途によりこの面取り加工された面は、特開平７−２６６２２２号、特開平１１−２８６４９号などに見られるような鏡面研磨装置によってエッジポリッシュされる。
【０００３】
上述のような鏡面研磨装置では、研磨液を供給しながら回転する定盤上の研磨パッドにワークを所定荷重で押し付けることによってエッジポリッシュが行われる。この研磨パッドは、良好な鏡面、平坦面あるいは速い研磨速度を得るため種々の工夫が重ねられてきており、特開平７−１６４３０７号公報（特許第２９００７７７号）、実公昭６２−３４６８９号公報あるいは特開２００１−１２５１号公報などにその例を見ることができる。
【０００４】
上記特開平７−１６４３０７号公報（特許第２９００７７７号）公報に開示されている発明の研磨パッドはウエハの平坦度の改善を目的としており（したがって、エッジポリッシュではない）、独立気泡のシート状発泡体と研磨布とを積層させたものである。このシート状発泡体は、圧縮弾性率が１０から１００ｇｆ／ｍｍ２（１から１０ｋｇｆ／ｃｍ２）と低い、気泡含有率７０〜９８％の軟質の独立気泡のシート状発泡体であり、これにより研磨パッドには柔軟性が付与される。
【０００５】
上記実公昭６２−３４６８９号公報に開示されている発明の研磨パッドは、ウエーハの平坦度の改善を目的とするものであり、研磨層にナイロン織布、研磨層の裏側に研磨層より厚みが大きく、かつ研磨層の硬度より少なくとも２０以上低い硬度のゴム質の弾性体を貼付した二層構造となっている。
【０００６】
上記特開２００１−１２５１号公報に開示されている発明の研磨装置は、シリコンウェハ等の半導体基板のエッジを、ポリッシングパッドを貼付した回転ドラムによって研磨するものであって、ウエーハを回転させながらその端面を前記回転ドラムに一定の角度をもって押し当てるようにしたウェーハ回転装置およびウエーハとポリッシングパッドの接触部分に研磨液を供給するノズルを具備している。このポリッシングパッドには、合成樹脂発泡体、不織布、不織布の樹脂加工品、合成皮革あるいはこれ等の複合品の少なくとも一つからなるシートと、圧縮弾性率が５０〜５００ｋｇｆ／ｃｍ２の範囲のシートとを組み合わせて２層構造にしたパッドが使用される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
研磨定盤を使用したベベル面もしくは端面の鏡面加工法では、面を良好な鏡面にすることがも最も重要であるが、この場合でも平坦性よりも研磨速度を上げることが優先される。一般に、研磨速度の向上は研磨荷重を大きくすることによってこれがはかられる。
【０００８】
一方、平面研磨は研磨速度よりも研磨面全体にわたって平坦性を得ることを優先する研磨である。このため、第１層の圧縮弾性率を第２層のそれよりも高くし、第１層の高い圧縮弾性率によって第１層の表面ができるだけ平面を保つようにするとともに、第２層の相対的に低い圧縮弾性率によって、第２層が全体的に圧縮されて第１層全体が研磨面全体わたり平面となって均等に当たるようにしている。
【０００９】
従来、エッジ研磨には、このような平面研磨用のポリシングパッドが実質的にそのまま流用されていた。ところが、従来のポリッシングパッドをエッジ研磨に対して適用した場合、もともと研磨面面積が狭く、更に研磨荷重を上げることから、ポリッシングパッドにはある程度大きな潰れが生じている。ポリシングパッドには微妙な厚さのバラツキが不可避的に存在する。平面研磨のように研磨荷重が低い場合は、ポリッシングパッドにはこのバラツキを吸収する変位を起こすだけの余裕があるが、高荷重のもとではこの余裕はほとんどない。このため、ポリシングパッドのバラツキは瞬間的に大きな荷重変動を生じさせる。もともと、ワークが平板状であるため異常振動を起こしやすいところに大きな荷重変動が加わるため、ワークはますます異常振動しやすくなり、スクラッチやうねりの発生などの仕上げ面の悪化を招きやすく、あるいは、更に事態が進んで研磨不能に陥るようなことが多い。
【００１０】
本発明は、このような従来のエッジポリッシング装置の持つ問題点に鑑みてなされたものであり、特定の多層構造のポリッシングパッドを使用することによって研磨後の研磨面の面粗さを落とすことなくポリッシング速度を向上させることが可能なエッジポリッシング装置およびエッジポリッシング方法を提供することを課題とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記課題は以下の手段により解決される。すなわち、
第１番目の発明のエッジポリッシング装置は、表平面にポリッシングパッドを貼付した回転可能な平面定盤と、ワークのベベル面もしくは端面に沿うようにこのワークを上記平面定盤に対して対応する角度をもって押し当てることができるワーク保持手段と、ワークと上記ポリッシングパッドの接触部分に研磨液を供給するための研磨液供給手段と、上記平面定盤および上記ワーク保持手段のうちの一方又は両方を上記ポリッシングパッドの表面に沿って往復動させるための往復動手段とを具備したエッジポリッシング装置において、上記ポリッシングパッドは、ポリッシング面を形成する第１層とこの第１層を支持するための第２層とから構成されており、上記第１層は、合成樹脂発泡体、不織布の樹脂加工品、合成皮革あるいはこれらの複合品の少なくとも一つからなるシートであり、上記第２層は、ゴム状弾性体シートであり、第１層シートと第２層シートの硬度の比がおおよそ１〜２倍の範囲にある物性を有し、上記平面定盤に貼付されていることを特徴とするエッジポリッシング装置である。
【００１２】
ここで、ワークを上記平面定盤に対して押し当てる角度についてはベベル面の角度（端面の研磨の場合直角になる）に依存するため特に限定されるものではない。なお、本発明における圧縮弾性率とは圧縮に対する反発力を示す数値であり、ＪＩＳ　Ｋ６２５４に示す測定方法に準拠して測定したものである。
【００１３】
本発明では特に、第２層のシートが歪みの可逆弾性域が大きいゴム状弾性を有することが重要である。第２層のシートを持たないポリッシングパッド、つまり第１層のシートのみで構成されるポリッシングパッドを用いた場合、高荷重を付与して研磨を行うとポリッシングパッドの空隙が潰れ、研磨剤を十分に保持できないため、研磨速度は向上しない。本発明では、第２層に歪みの可逆弾性域が大きいゴム状弾性体を使用することによって通常に比べ高い荷重がポリシングパッドにかかっても弾性を失わず、研磨が可能になるからと推定される。
【００１４】
第１層のシートは合成樹脂発泡体、不織布の樹脂加工品、合成皮革あるいはこれ等の複合品であることが必要であり、ポリエステル不織布をポリウレタン樹脂にて加工したシートがより好ましい。
【００１５】
第２番目の発明のエッジポリッシング装置は、第１番目の発明のエッジポリッシング装置において、第２層は、シートの厚みが０．５ｍｍ〜２ｍｍ且つ圧縮弾性率が２００〜５００ｋｇｆ／ｃｍ２の範囲にある緻密なゴム状弾性体とし、第２層の硬度（Ｈ２）と上記第１層の硬度（Ｈ１）の硬度比（Ｈ２／Ｈ１）を０．８〜１．６の範囲にあるようにしたことを特徴とするものである。
【００１６】
第２層のシートの圧縮弾性率を５００ｋｇｆ／ｃｍ２以上とすると、固すぎて第２層のシートの沈み込みが不足するため、また、圧縮弾性率を２００ｋｇｆ／ｃｍ２以下とすると、柔らかすぎて第２層のシートが潰れるため、実質的に研磨速度を向上させることができない。さらに第２層のシートの材質については上記以外に特に限定されるものではないが、更に、研磨液中に含有されるアルカリ等の腐食性成分に対する耐性に優れた合成ゴム、天然ゴムであれば好適である。
【００１７】
第２層のシートは気泡などがない均一で緻密な構造であるため、荷重のかかり方が均一となる。第２層のシートの厚みは０．５ｍｍ〜２ｍｍあることが必要である。これは、２ｍｍ以上とするとポリッシングパッド全体としての厚みが厚くなり過ぎて、十分な平面の寸法精度が得にくくなり、ポリッシング後のワークの面粗さにもバラツキが出やすくなるためである。
【００１８】
第１層のシートと第２層のシートの硬度はほぼ同じもしくは、第２層のシートの硬度が大きいほうが好ましい。これは、高い荷重を付与するため、荷重に対し、第１層のシートと第２層のシートがバランスよく変形する条件を目指したものである。つまり、第１層のシートと第２層のシートの硬度に極端に差があると、一方のみに変形を生じ好ましくない。このため、第２層のシートの硬度（Ｈ２）と第１層のシートの硬度（Ｈ１）の比（Ｈ２／Ｈ１）が０．８〜１．６の間にあるようにしている。なお、本発明における硬度は、ＪＩＳ　Ｋ６２５３に示す測定方法に準拠して測定したものである。
【００１９】
第３番目の発明のエッジポリッシング装置は、第１番目あるいは第２番目の発明のエッジポリッシング装置において、上記ポリッシングパッドのポリッシング面側に、同心円状、又は、放射状の複数の溝を形成したことを特徴とするものである。この溝によって、研磨液が研磨箇所に充分に供給され良好な研磨状態が維持される。
【００２０】
第４番目の発明は、エッジポリッシュ方法にかかり、この方法では、合成樹脂発泡体、不織布の樹脂加工品、合成皮革あるいはこれらの複合品の少なくとも一つからなるシートの第１層とゴム状弾性を有するシートであり、第１層シートと第２層シートの硬度比がおおよそ１〜２倍の範囲にある物性を有する第２層からなるポリッシングパッドが用られる。ワークのベベル面もしくは端面は上記ポリッシングパッドの上記第１層に高い荷重を付与して接触させられ、この接触部分に研磨液が供給される。この状態で、上記ワークと上記ポリッシングパッドとの間には相対速度を与えるための運動が付与されて、研磨が行われる。
【００２１】
第５番目の発明は、第４番目の発明のエッジポリッシュ方法において、更に、上記第２層を形成するシートを、厚みが０．５ｍｍ〜２ｍｍ且つ圧縮弾性率が２００〜５００ｋｇｆ／ｃｍ２の範囲にある緻密なゴム状弾性体とし、上記第２層のシートの硬度（Ｈ２）と上記第１層を形成するシートの硬度（Ｈ１）の硬度比（Ｈ２／Ｈ１）が０．８〜１．６とし、上記研磨液には、酸化セリウムを水に分散させたスラリーまたは、コロイダルシリカを主成分とするスラリーを用い、上記荷重を０．７ｋｇｆ／ｃｍ２以上としたエッジポリッシュ方法である。
【００２２】
第６番目の発明は、第４番目又は第５番目の発明のエッジポリッシュ方法において、上記ワークを、ベベル面もしくは端面を備えた矩形のガラス板又は水晶板としたエッジポリッシュ方法である。なお、ベベル面もしくは端面を備えた矩形のガラス板としては、フォトマスク又は液晶表示装置のためのガラス板を、また、ベベル面もしくは端面を備えた矩形の水晶板としては、水晶振動子あるいは表面弾性波フィルターのための水晶板をあげることができる。また、第１層のシートと第２層のシートを組み合わせて多層構造のポリッシングパッドとするにあたってはその手法は特に限定されるものではないが、実使用にあたっては高い機械的な力がかかることから、接着剤、両面接着シートあるいは熱融着などの手段で積層することが好ましい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、実施例及び比較例をあげて本発明になるエッジポリッシング装置およびエッジポリッシュ方法を具体的に説明するが、本発明はここにあげた例に限定されるものではない。
【００２４】
本実施例及び比較例において使用したエッジポリッシング装置は、スピードファム株式会社製ＳＨ−２４型片面研磨装置である。この装置は、図１に示されるように、回転可能な平面定盤１１を備えており、この平面定盤１１の上面には図２のように２層から構成されるポリッシングパッド１２を貼付した。
【００２５】
ポリッシングパッド１２の第１層は、ロデール・ニッタ社製のポリエステル系不織布をポリウレタン樹脂で加工したｓｕｂａ４００、ｓｕｂａ４００Ｈ、ｓｕｂａ６００（厚み１．２７ｍｍ）であり、この物性を表１（図３）に示す。第２層は、ゴム状弾性を有するシートであり、市販のシリコーンゴムの緻密な（非発泡）シート、イソプレンゴムの緻密な（非発泡）シート、ポリウレタン発泡体シートであり、物性を表２（図４）に示す。第１層のシート１２１と第２層のシート１２２は両面接着シート（両面テープ）を用いて張り合わせた。
【００２６】
ワークＷには、１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×６ｍｍのフォトマスク用の石英ガラス製の矩形板を用いた。ワーク保持具１４としては、フォトマスク用石英ガラス板がベベル面に沿って傾斜角θを与えて挿入できる塩化ビニール製キャリアを使用した。研磨剤としては、酸化セリウムＣＯ−８５（スピードファム社製）を水に分散させ、２０ｗｔ％水性スラリーとして使用し、ノズル１３から１００ｍＬ／分の流量で研磨部に供給した。半径位置の違いによる研磨ムラを除去するため、ワークＷにはワーク保持具１４をポリッシングパッド１２の表面に沿って相対的に往復動させる揺動運動Ｃを与えた。揺動速度および揺動幅は、このときの速度と幅である。研磨条件を以下にまとめて示す。
【００２７】
研磨装置　　：　スピードファム株式会社製、ＳＨ−２４型片面研磨装置
定盤回転数　：　７０ＲＰＭ
揺動速度　　：　２０ｍｍ／秒
揺動幅　　　：　８０ｍｍ
研磨剤　　　：　酸化セリウムＣＯ−８５（スピードファム社製）２０ｗｔ％の研磨液
研磨液流量　：　１００ｍｌ／分
研磨時間　　：　５分
【００２８】
実施例および比較例
以下、本発明の実施例およびこれに対する比較例を示す。この比較実験に用いたポリッシングパッドの第１層（表側）シートＡ、Ｂ、および、Ｃの各物性が表１（図３）に、また、第２層シートＤ、Ｅ、Ｆ、および、Ｇの各物性は表２（図４）に示されているとおりである。これらを組み合わせた場合についての実験結果は、本発明実施例について表３（図５）に、また、比較例について表４（図６）に、それぞれ示されている。更に、表５（図７）には、表１の第１層シートを単独で使用した場合についての実験結果が示されている。また、表６（図８）には、それぞれの評価（ただし、組み合わせについてのみ）が一覧として示されている。
【００２９】
実施例および比較例とも、研磨荷重は０．７Ｋｇ／ｃｍ２、１．４Ｋｇ／ｃｍ２、および２．０Ｋｇ／ｃｍ２の３値について行った。なお、研磨後の表面状態は集光灯下目視にて観察したものである。また、研磨速度（ポリッシング速度）は研磨の前後におけるワーク重量の差を求め、これを研磨速度に換算したものである。
【００３０】
実施例１〜８では、いずれの研磨荷重においても研磨速度に対応して研磨速度が上昇し、振動やうねりの発生もなく、研磨後の表面にも良好な面粗さを得ることができた。高い評価をすることができる。
【００３１】
これに対し比較例１では、研磨後には表面にスクラッチが見られ、研磨荷重の割には研磨速度が得られていない。また、実施例２〜４では、研磨荷重０．７Ｋｇ／ｃｍ２の場合には研磨は可能であったが、研磨後表面にはうねりが発生した。また、研磨荷重が１．４Ｋｇ／ｃｍ２、および２．０Ｋｇ／ｃｍ２の場合、研磨中に激しい振動が発生し、研磨を続行できなかった。実施例５〜７は第１層単独の場合である比較例１〜４同様に研磨荷重０．７ｋｇ／ｃｍ２において研磨はできたものの研磨速度は遅く、研磨面にもうねりが発生していた。１．４ｋｇ／ｃｍ２、２．０ｋｇ／ｃｍ２の場合は振動が激しく研磨を続けることができなかった。いずれの場合でも評価としては低い。
【００３２】
以上のように、第１層が合成樹脂発泡体、不織布の樹脂加工品、合成皮革あるいはこれらの複合品のシートの少なくとも一つからなり、第２層が、ゴム状弾性を有するシートであり第１層シートと第２層シートの硬度比がおおよそ１〜２倍の範囲にある場合良好な研磨が行われる。また、第２層を厚みが０．５ｍｍ〜２ｍｍ且つ２００〜５００ｋｇｆ／ｃｍ２の範囲にある圧縮弾性率を有する緻密なゴム状弾性体のシートとし、第２層のシートの硬度（Ｈ２）と第１層を形成するシートの硬度（Ｈ１）の比（Ｈ２／Ｈ１）が０．８〜１．６としたとき、更に良好に研磨を行うことが可能である。なお、さらに、ポリッシングパッドのポリッシング面側（表側）には、同心円状、又は、放射状の複数の溝を形成し、研磨部へ研磨液が滞ることなく供給するような態様も可能である。
【００３３】
【発明の効果】
本発明のエッジポリッシング装置およびエッジポリッシング方法によれば、フォトマスクまたは液晶表示装置などに使用されるガラス矩形板のベベル面もしくは端面を研磨するに際し、上記したような特定の多層構造のポリッシングパッドを使用することによって、振動もうねりも発生することなく、研磨後の研磨面の面粗さとを落とすことなくポリッシング速度を向上させることが可能となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例及び比較例において使用した片面形のエッジポリッシング装置の概要を示す説明図である。
【図２】平面定盤に貼付されたポリッシングパッドの断面図である。
【図３】比較実験に用いたポリッシングパッドの第１層（表側）シートＡ、Ｂ、Ｃの各物性を示す表１である。
【図４】比較実験に用いたポリッシングパッドの第２層シートＤ、Ｅ、Ｆ、Ｇの各物性を示す表２である。
【図５】第１層と第２層を組み合わせた場合についての実験結果（実施例）を示す表３である。
【図６】第１層と第２層を組み合わせた場合についての実験結果（比較例）を示す表４である。
【図７】表１の第１層シートを単独で使用した場合についての実験結果を示す表５である。
【図８】上記組み合わせについての評価を一覧として示す表６である。
【符号の説明】
１１　平面定盤
１２　ポリッシングパッド
１２１　第１層シート
１２２　第２層シート
１３　ノズル
１４　ワーク保持具
【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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【図７】
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【図８】
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