(57)【要約】【課題】研磨作業に伴う部品の消耗を少なくする。【解決手段】ガラス基板研磨ヘッド１を、研磨装置との接続部をなすヘッド基部２と、ヘッド基部２の下方に設けられて下端でガラス基板Ｂの上面を受けるサブキャリア３と、ヘッド基部２とサブキャリア３との間に介装されてサブキャリア３を上下方向への変位を可能にして支持する支持機構４とを有する構成とする。サブキャリア３の下端側には、サブキャリア３に受けられるガラス基板Ｂの外周縁を受けるテンプレート５を設け、サブキャリア３とテンプレート５との間には、テンプレート５をその上下方向の位置を調整可能にして支持する上下位置調整機構６を介装する。【選択図】      図１
2004268155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨装置に装着されてガラス基板の上面側を保持して前記ガラス基板の研磨に供するガラス基板研磨ヘッドであって、
前記研磨装置との接続部をなすヘッド基部と、
該ヘッド基部の下方に設けられて下端で前記ガラス基板の上面を受けるサブキャリアと、
前記ヘッド基部と前記サブキャリアとの間に介装されて該サブキャリアを上下方向への変位を可能にして支持する支持機構と、
前記サブキャリアの下端側に設けられて前記サブキャリアに受けられるガラス基板の外周縁を受けるテンプレートと、
前記サブキャリアと前記テンプレートとの間に介装されて該テンプレートをその上下方向の位置を調整可能にして支持する上下位置調整機構とを有していることを特徴とするガラス基板研磨ヘッド。
【請求項２】
前記サブキャリアが、前記支持機構に支持されるサブキャリア本体と、
該サブキャリア本体の下面の少なくとも周縁部を覆って前記サブキャリア本体の周縁部との間に第一の流体室を形成する第一の可撓性膜体とを有し、
前記テンプレートは前記第一の可撓性膜体において前記第一の流体室を形成する領域の下面に装着され、
前記第一の流体室にはその内圧を調整して前記第一の可撓性膜体を弾性変形させる第一の圧力調整機構が接続され、
前記上下位置調整機構が、前記第一の流体室、前記第一の可撓性膜体、及び前記第一の圧力調整機構によって構成されていることを特徴とする請求項１記載のガラス基板研磨ヘッド。
【請求項３】
前記サブキャリアには、下端に受けられるガラス基板の上面を押圧して前記サブキャリアから剥離させる剥離機構が設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のガラス基板研磨ヘッド。
【請求項４】
前記サブキャリア本体と前記第一の可撓性膜体との間には、前記第一の流体室よりも中央側に第二の流体室が形成され、
該第二の流体室には、その内圧を、前記第一の流体室の内圧とは独立して調整する第二の圧力調整機構が接続され、
前記第一の可撓性膜体において前記ガラス基板を受ける領域には、前記第二の流体室側から下面まで通じる貫通孔が設けられていることを特徴とする請求項２または３に記載のガラス基板研磨ヘッド。
【請求項５】
前記第二の流体室内に流体を供給するパージ機構を有していることを特徴とする請求項４記載のガラス基板研磨ヘッド。
【請求項６】
前記支持機構は、前記ヘッド基部に対して前記サブキャリアを吊り下げ支持するとともに前記ヘッド基部と前記サブキャリアとの間に第三の流体室を形成する第二の可撓性膜体と、
前記第三の流体室の内圧を前記第一の流体室の内圧とは独立して調整する第三の圧力調整機構とを有していることを特徴とする請求項２から５のいずれかに記載のガラス基板研磨ヘッド。
【請求項７】
ガラス基板の上面側をガラス基板研磨ヘッドで保持してガラス基板の研磨を行う研磨装置であって、
前記ガラス基板研磨ヘッドとして、請求項１から６のいずれかに記載のガラス基板研磨ヘッドを用いることを特徴とする研磨装置。
【請求項８】
ガラス基板の上面を受けるサブキャリアと、該サブキャリアに受けられるガラス基板の外周縁を受けるテンプレートとを有するガラス基板研磨ヘッドによって前記ガラス基板を保持して、該ガラス基板の下面を研磨パッドの表面に当接させた状態で該研磨パッド上にスラリーを供給しつつ前記ガラス基板と前記研磨パッドとを相対移動させることで前記ガラス基板の表面を研磨するガラス基板研磨方法であって、
前記サブキャリアを介して前記ガラス基板に研磨圧力を付与しつつ、前記サブキャリアとは独立して前記テンプレートの上下方向の位置を調整して、
前記研磨パッドに対する前記テンプレートの当接圧力を低減するか、前記テンプレートを前記研磨パッド表面から離間させた状態で研磨を行うことを特徴とするガラス基板研磨方法。
【請求項９】
前記サブキャリアと前記ガラス基板の上面との間に流体を供給してこの流体圧によって前記ガラス基板に研磨圧力を付与することを特徴とする請求項８記載のガラス基板研磨方法。
【請求項１０】
請求項１から６に記載のガラス基板研磨ヘッドを用いて研磨したガラス基板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶表示装置等に用いられるガラス基板の表面を研磨する研磨装置に用いられるガラス基板研磨ヘッド及びこれを用いた研磨装置、ガラス基板研磨方法、ガラス基板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶表示装置等に用いられるガラス基板は、その表面に高い平坦度が要求されるものであって、平坦化の度合いが高い化学的機械的研磨法（ＣＭＰ法）を用いて研磨されることによって表面が高精度の平坦面とされる。
ガラス基板研磨ヘッドは、ＣＭＰ法を用いてガラス基板表面を研磨する研磨装置において、ガラス基板を研磨に適した状態にして保持するために用いられるものであって、例えばガラス基板の上面側を保持して前記ガラス基板の研磨に供される。
【０００３】
ＣＭＰ法を用いる研磨装置としては、例えば後述する特許文献１に示されるものがある。
特許文献１に記載の研磨装置は、半導体ウェーハ等の基板を研磨するためのものであって、基板を研磨パッドの表面に当接させた状態で研磨パッド上にスラリーを供給しつつ基板と研磨パッドとを相対移動させることで基板の表面を研磨するものである。
この研磨装置では、研磨パッド上に基板を保持する研磨ヘッドとして、キャリアと、基板が保持される下面を有するサブキャリアと、サブキャリアの外周に設けられるリテーナリングとを有し、サブキャリアとリテーナリングとを、キャリアに対して垂直方向に変位可能にして設けた研磨ヘッドを用いている。
【０００４】
この研磨ヘッドにおいて、サブキャリアの基板保持面の下側には柔軟部が設けられ、この柔軟部には穴が設けられていて、圧力流体が柔軟部とサブキャリアとの間に導かれてこの圧力流体によって直接基板を押圧する構成とされている。
また、この研磨ヘッドにおいて、リテーナリングは、第二の可撓性膜体またはサブキャリアとキャリアとの間に延びるガスケットによって支持されており、サブキャリアと独立して傾斜または研磨パッドの研磨面を押圧する構成とされている。
【０００５】
【特許文献１】
ＷＯ  ０２／１８１０１  Ａ２
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、基板の外周縁を受けるリテーナリングは研磨パッドに常に当接しているので、基板の研磨を繰り返すうちにリテーナリングも削り取られてしまいリテーナリングの消耗が生じてしまう。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、研磨作業を繰り返しても部品の消耗が少ないガラス基板研磨ヘッド及び研磨装置、ガラス基板研磨方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明では、以下の構成を採用した。
すなわち、本発明にかかるガラス基板研磨ヘッドは、研磨装置に装着されてガラス基板の上面側を保持して前記ガラス基板の研磨に供するガラス基板研磨ヘッドであって、前記研磨装置との接続部をなすヘッド基部と、該ヘッド基部の下方に設けられて下端で前記ガラス基板の上面を受けるサブキャリアと、前記ヘッド基部と前記サブキャリアとの間に介装されて該サブキャリアを上下方向への変位を可能にして支持する支持機構と、前記サブキャリアの下端側に設けられて前記サブキャリアに受けられるガラス基板の外周縁を受けるテンプレートと、前記サブキャリアと前記テンプレートとの間に介装されて該テンプレートをその上下方向の位置を調整可能にして支持する上下位置調整機構とを有していることを特徴としている。
【０００９】
このように構成されるガラス基板研磨ヘッドでは、ガラス基板の上面をサブキャリアによって受け、ガラス基板の外周縁をテンプレートによって受けることでガラス基板を保持する。そして、研磨にあたっては、サブキャリアを介してガラス基板の上面を押圧してガラス基板を研磨パッドに押し付けることでガラス基板に研磨圧力を加える。
このガラス基板研磨ヘッドでは、上下位置調整機構によって、サブキャリアとは独立してテンプレートの上下方向の位置を調整することができる。これにより、ガラス基板の研磨の際にテンプレートのみを上昇させて研磨パッドに対するテンプレートの当接圧力を低減するか、テンプレートを研磨パッドから離間させて、テンプレートの摩耗を防止することができる。
【００１０】
また、このガラス基板研磨ヘッドは、サブキャリアが、支持機構に支持されるサブキャリア本体と、サブキャリア本体の下面の少なくとも周縁部を覆ってサブキャリア本体の周縁部との間に第一の流体室を形成する第一の可撓性膜体とを有し、テンプレートは第一の可撓性膜体において第一の流体室を形成する領域の下面に装着され、第一の流体室にはその内圧を調整して第一の可撓性膜体を弾性変形させる第一の圧力調整機構が接続され、上下位置調整機構が、第一の流体室、第一の可撓性膜体、及び第一の圧力調整機構によって構成されていてもよい。
【００１１】
このように構成されるガラス基板研磨ヘッドにおいては、上下位置調整機構が、第一の流体室と第一の可撓性膜体と第一の圧力調整機構とによって構成されており、第一の圧力調整機構によって第一の流体室の内圧を調整して第一の可撓性膜体において第一の流体室を形成する領域に加わる圧力を調整することで第一の可撓性膜体の変形量を調整して、第一の可撓性膜体に装着されるテンプレートの上下方向の位置を調整することができる。
【００１２】
ここで、ＣＭＰ法では、スラリーを用いてガラス基板の研磨を行うため、ガラス基板研磨ヘッドにスラリーが付着する。ガラス基板研磨ヘッド内にスラリーが侵入すると、ガラス基板研磨ヘッドの性能が低下するので、従来は、ガラス基板研磨ヘッドの性能を維持するためにガラス基板研磨ヘッドの分解清掃を適宜時期に行っている。
そこで、上記構成のガラス基板研磨ヘッドにおいて、サブキャリア本体の下端全体を第一の可撓性膜体によって覆う構成とした場合には、ガラス基板研磨ヘッドの下端においてスラリーの侵入する隙間がなくなるので、ガラス基板研磨ヘッドの洗浄頻度を少なくすることができ、また洗浄も容易となる。
【００１３】
また、このガラス基板研磨ヘッドにおいて、サブキャリアには、下端に受けられるガラス基板の上面を押圧してサブキャリアから剥離させる剥離機構が設けられていてもよい。
この場合には、剥離機構を作動させることでサブキャリアに受けられたガラス基板をサブキャリアから離間する向きに押圧して剥離させることができ、ガラス基板の剥離を確実に行うことができるとともに、ガラス基板の剥離作業を自動化することができる。
【００１４】
また、このガラス基板研磨ヘッドにおいて、サブキャリア本体と第一の可撓性膜体との間には、第一の流体室よりも中央側に第二の流体室が形成され、第二の流体室には、その内圧を、第一の流体室の内圧とは独立して調整する第二の圧力調整機構が接続され、第一の可撓性膜体においてガラス基板を受ける領域には、第二の流体室側から下面まで通じる貫通孔が設けられていてもよい。
【００１５】
この場合には、第二の圧力調整機構によって第二の流体室の内圧を正圧とすることで、第二の流体室の内圧がガラス基板の研磨圧力として作用し、第二の流体室の内圧を調整することでガラス基板に加わる研磨圧力を調整することができる。
また、第二の流体室の内圧を負圧とすることで、第一の可撓性膜体に設けられた貫通孔を通じてガラス基板の上面を吸着してガラス基板をガラス基板研磨ヘッドに吸着保持することができる。
【００１６】
ここで、第二の流体室の内圧を第一の可撓性膜体を介してガラス基板に伝達する構成では、第一の可撓性膜体の表面の微細な凹凸がガラス基板における研磨圧力の分布に反映してガラス基板に加わる研磨圧力にむらが生じてしまいガラス基板を高精度な平坦面とすることが困難となる。
しかし、上記の構成では、第一の可撓性膜体においてガラス基板を受ける領域に第二の流体室から下面まで通じる貫通孔を設けているので、第二の流体室内の流体が貫通孔を通じて第一の可撓性膜体とガラス基板との間に流入し、ガラス基板が直接流体によって押圧されることとなり、ガラス基板全体に均等に研磨圧力を加えることができ、ガラス基板を高精度な平坦面とすることができる。
【００１７】
また、上記のガラス基板研磨ヘッドを、第二の流体室内に流体を供給するパージ機構を有する構成としてもよい。
この場合には、第二の流体室内に供給された流体によって第二の流体室内がパージされるとともに、この流体が第一の可撓性膜体に形成された貫通孔を通じて第一の可撓性膜体の下面側まで送り込まれて、貫通孔及び第一の可撓性膜体もパージすることができる。このため、ガラス基板研磨ヘッドを分解することなく洗浄することが可能となる。
【００１８】
また、このガラス基板研磨ヘッドにおいて、支持機構は、ヘッド基部に対してサブキャリアを吊り下げ支持するとともにヘッド基部とサブキャリアとの間に第三の流体室を形成する第二の可撓性膜体と、第三の流体室の内圧を第一の流体室の内圧とは独立して調整する第三の圧力調整機構とを有する構成としてもよい。
この場合には、サブキャリアは、ヘッド基部に対して上下方向の変位及び傾斜を可能にして支持されることとなり、また第三の圧力調整機構によって第三の流体室の内圧を調整することで、研磨パッドに対するサブキャリアの当接圧力を調整することができるので、ガラス基板を研磨パッドに対して適切な圧力でかつ常に面接触させた状態で研磨することが可能となる。
【００１９】
また、このガラス基板研磨ヘッドには、サブキャリアの上下方向への移動を許容しつつヘッド基部に対するサブキャリアの回転を規制する駆動力伝達機構が設けられていてもよい。
この場合には、サブキャリアをフローティング支持しつつ、研磨装置からヘッド基部を介してサブキャリアに駆動力を確実に伝達することができ、研磨効率を向上させることができる。
【００２０】
本発明にかかる研磨装置は、ガラス基板の上面側をガラス基板研磨ヘッドで保持してガラス基板の研磨を行う研磨装置であって、前記ガラス基板研磨ヘッドとして、請求項１から９のいずれかに記載のガラス基板研磨ヘッドを用いることを特徴としている。
この構成の研磨装置によれば、請求項１から９のいずれかに記載のガラス基板研磨ヘッドを用いてガラス基板の研磨を行うことができる。
【００２１】
本発明にかかるガラス基板研磨方法は、ガラス基板の上面を受けるサブキャリアと、該サブキャリアに受けられるガラス基板の外周縁を受けるテンプレートとを有するガラス基板研磨ヘッドによって前記ガラス基板を保持して、該ガラス基板の下面を研磨パッドの表面に当接させた状態で該研磨パッド上にスラリーを供給しつつ前記ガラス基板と前記研磨パッドとを相対移動させることで前記ガラス基板の表面を研磨するガラス基板研磨方法であって、前記サブキャリアを介して前記ガラス基板に研磨圧力を付与しつつ、前記サブキャリアとは独立して前記テンプレートの上下方向の位置を調整して、前記研磨パッドに対する前記テンプレートの当接圧力を低減するか、前記テンプレートを前記研磨パッド表面から離間させた状態で研磨を行うことを特徴としている。
【００２２】
このガラス基板研磨方法においては、ガラス基板にはサブキャリアを介して研磨圧力を付与しつつ、研磨パッドに対するテンプレートの当接圧力を低減するか、テンプレートを研磨パッドから離間させているので、テンプレートの摩耗を防止することができる。
【００２３】
このガラス基板研磨方法においては、サブキャリアとガラス基板の上面との間に流体を供給してこの流体圧によってガラス基板に研磨圧力を付与することが好ましい。
この場合には、ガラス基板が直接流体によって押圧されるので、ガラス基板全体に均等に研磨圧力を加えることができ、ガラス基板を高精度な平坦面とすることができる。
【００２４】
また、本発明にかかるガラス基板は、請求項１から６に記載のガラス基板研磨ヘッドを用いて研磨したものである。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるガラス基板研磨ヘッド及び研磨装置の一実施の形態について、図１から図３を用いて説明する。ここで、図１は本実施形態にかかるガラス基板研磨ヘッド及び研磨装置の構成を示す側断面図、図２は図１の拡大図、図３は図１の拡大図である。なお、以下では、縦６８０ｍｍ、横８８０ｍｍのガラス基板Ｂの研磨に用いる研磨装置及びガラス基板研磨ヘッドについて説明する。
【００２６】
本実施形態にかかる研磨装置は、例えば、水平面上で回転されるプラテンＰＬと、プラテンＰＬの上面に貼り付けられる研磨パッドＰと、ガラス基板Ｂを下端で保持するガラス基板研磨ヘッドと、ガラス基板研磨ヘッドを研磨パッドＰに対向する位置で回転駆動させつつ研磨パッドＰに対して相対的に移動させる駆動機構Ｄとを有しており、ガラス基板研磨ヘッドとして、本実施形態にかかるガラス基板研磨ヘッド１を用いたものである。
また、本実施の形態では、駆動機構Ｄは、ガラス基板研磨ヘッド１を研磨パッドＰ上から研磨パッドＰ外の位置まで搬送可能な構成としている。
【００２７】
ガラス基板研磨ヘッド１は、研磨装置との接続部をなすヘッド基部２と、ヘッド基部２の下方に設けられて下端でガラス基板Ｂの上面を受けるサブキャリア３と、ヘッド基部２とサブキャリア３との間に介装されてサブキャリア３を上下方向への変位を可能にして支持する支持機構４とを有している。
また、サブキャリア３の下端側には、サブキャリア３に受けられるガラス基板Ｂの外周縁を受けるテンプレート５が設けられ、サブキャリア３とテンプレート５との間には、テンプレート５をその上下方向の位置を調整可能にして支持する上下位置調整機構６が介装されている。
【００２８】
ヘッド基部２は、研磨装置の駆動機構Ｄに保持される取付軸１１と、取付軸１１に対して略同軸にして設けられる円形平板状の天板部１２とを有している。
【００２９】
図２に示すように、サブキャリア３は、支持機構４によって取付軸１１と略同軸にして支持される円盤形状のサブキャリア本体２１と、サブキャリア本体２１の下面の少なくとも周縁部を覆ってサブキャリア本体２１の周縁部との間に第一の流体室２２を形成する第一の可撓性膜体２３と、サブキャリア本体２１に対して着脱を可能にして設けられて第一の可撓性膜体２３の周縁をサブキャリア本体２１の側面との間に挟みこんで固定するクランプリング２４とを有している。
【００３０】
本実施の形態では、第一の可撓性膜体２３は、サブキャリア本体２１の下端全体を覆う構成とされており、周縁部ではサブキャリア本体２１との間に第一の流体室２２を形成し中央部では下面でガラス基板Ｂの上面を受けるようになっている。
テンプレート５は、中央部にガラス基板Ｂと同形状の開口部（縦約６８０ｍｍ、横約８８０ｍｍ）が設けられるごく薄い円形平板とされており、第一の可撓性膜体２３の下面に対してサブキャリア本体２１と同軸にして装着されている。サブキャリア本体２１の下面においてテンプレート５に対向する領域には第一の凹部２１ａが設けられており、第一の凹部２１ａと第一の可撓性膜体２３とによって、第一の流体室２２が形成されている。
【００３１】
第一の可撓性膜体２３は、例えば繊維補強ゴムなど、布やシート等の補強材が設けられたゴム膜とされていて、その強度と耐久性が十分に確保されている。本実施の形態では、第一の可撓性膜体２３の直径は１２７０ｍｍとしている。
また、クランプリング２４は、サブキャリア本体２１に対して例えばボルト止め等によって着脱を可能にして装着されている。
【００３２】
第一の流体室２２には、その内圧を調整して第一の可撓性膜体２３を弾性変形させる第一の圧力調整機構２５が接続されている。本実施の形態では、ガラス基板研磨ヘッド１には、第一の流体室２２からサブキャリア本体２１、天板部１２を通じて取付軸１１まで通じる第一の管路２６が設けられており、取付軸１１には、第一の管路２６が接続されるロータリージョイント（図示せず）が設けられている。第一の圧力調整機構２５は、このロータリージョイントを介して、駆動装置Ｄによる取付軸１１の回転駆動を許容しつつ第一の管路２６に接続されている。
【００３３】
第一の圧力調整機構２５は、例えば流体の送出、吸引を行うポンプによって構成されるものであって、第一の管路２６を通じて第一の流体室２２内に流体を送り込むことで第一の流体室２２の内圧を上昇させて第一の可撓性膜体２３において第一の流体室２２を形成する領域（すなわちテンプレート５が装着される領域）を下方に向けて変位させ、第一の管路２６を通じて第一の流体室２２内の流体を吸い出すことで、第一の流体室２２の内圧を低下させて第一の可撓性膜体２３において第一の流体室２２を形成する領域を上方に向けて変位させるものである。
本実施の形態では、上記第一の流体室２２、第一の可撓性膜体２３、及び第一の圧力調整機構２５とが、前記上下位置調整機構６を構成している。
【００３４】
サブキャリア本体２１と第一の可撓性膜体２３との間には、第一の流体室２２よりも中央側に、第一の流体室２２とは独立した第二の流体室３１が形成されている。
本実施の形態では、図２に示すように、サブキャリア本体２１の下面において第一の凹部２１ａよりも径方向内側に第二の凹部２１ｂが設けられており、第二の凹部２１ｂと第一の可撓性膜体２３とによって第二の流体室３１が形成されている。ここで、サブキャリア本体２１の下面において第一の凹部２１ａと第二の凹部２１ｂとの間に位置する領域２１ｃは、第一の可撓性膜体２３の上面に当接されて第一の流体室２２と第二の流体室３１とを隔てる仕切りとして作用する。
【００３５】
第二の流体室３１には、その内圧を、第一の流体室２２の内圧とは独立して調整する第二の圧力調整機構３２が接続されている。本実施の形態では、ガラス基板研磨ヘッド１には、第二の流体室３１からサブキャリア本体２１、天板部１２を通じて取付軸１１まで通じる第二の管路３３が設けられており、第二の圧力調整機構３２は、取付軸１１に設けられる前記ロータリージョイントを介して、駆動装置Ｄによる取付軸１１の回転駆動を許容しつつ第二の管路３３に接続されている。
第二の圧力調整機構３２は、例えば流体の送出、吸引を行うポンプによって構成されるものであって、第二の管路３３を通じて第二の流体室３１内に流体を送り込むことで第二の流体室３１の内圧を上昇させ、第二の管路３３を通じて第二の流体室３１内の流体を吸い出すことで、第二の流体室３１の内圧を低下させるものである。
【００３６】
図２に示すように、第一の可撓性膜体２３においてガラス基板Ｂを受ける領域には、第二の流体室３１側から下面まで通じる貫通孔２３ａが設けられており、この貫通孔２３ａによって第二の流体室３１と第一の可撓性膜体２３の下面側との間での流体の通過が許容されており、第二の流体室３１内の流体圧力を、第一の可撓性膜体２３に受けられるガラス基板Ｂの研磨パッドＰに対する押圧力として作用させることができるようになっている。
本実施の形態では、この貫通孔２３ａは直径１ｍｍとされており、第一の可撓性膜体２３においてガラス基板Ｂを受ける領域に、例えば等間隔をあけて複数設けられている。
【００３７】
サブキャリア３には、下端に受けられるガラス基板Ｂの上面を押圧してサブキャリア３から剥離させる剥離機構４１が設けられている。
剥離機構４１は、図３に示すように、サブキャリア本体２１においてガラス基板Ｂの上面に対向する位置に上下方向への移動を可能にして設けられる押圧ピン４２と、押圧ピン４２を押し下げて押圧ピン４２の下端によってガラス基板Ｂの上面を押圧させる押圧ピン駆動機構４３とを有している。
また、本実施の形態では、第一の可撓性膜体２３には、押圧ピン４２の下端に対向する位置に、押圧ピン４２の通過を許容する開口部２３ｂが設けられており、開口部２３ｂを通じて押圧ピン４２が直接ガラス基板Ｂの上面を押圧することができるようになっている。
【００３８】
サブキャリア本体２１には、その上面から第二の流体室３１内まで通じる挿通孔２１ｄが設けられており、この挿通孔２１ｄには、その上面側から押圧ピン４２が挿通されている。
押圧ピン４２は、下端部４２ａが挿通孔２１ｄの最小径よりも小径とされていて、挿通孔２１ｄを通じて下端をサブキャリア本体２１の下面よりも突出可能とされている一方、上端部４２ｂが挿通孔２１ｄの最小径よりも大径とされていて、挿通孔２１ｄを通過することがないようにされている。
【００３９】
また、押圧ピン４２の上端には、側方に張り出す突起部材４４が設けられており、サブキャリア本体２１の上面において挿通孔２１ｄの近傍には、突起部４３の上方への移動、すなわち押圧ピン４２の上方への移動を規制するストッパー４５が設けられている。
【００４０】
また、押圧ピン４２の上端部４２ｂとサブキャリア本体２１の上面との間には、押圧ピン４２を上方に向けて付勢する付勢部材４６が設けられており、これによって押圧ピン４２が押圧ピン駆動機構４３によって押し下げられていない状態では押圧ピン４２が第二の流体室３１内に押し戻されるようになっている。本実施の形態では、付勢部材４６として、下端がサブキャリア本体２１の上面に受けられ上端が押圧ピン４２の上端部４２ｂに受けられるコイルスプリングが用いられている。
【００４１】
また、押圧ピン４２の上端部４２ｂとサブキャリア本体２１の上面との間には、押圧ピン４２の上下方向への移動を許容しつつ挿通孔２１ｄと押圧ピン４２との間を封止して第二の流体室３１と後述する第三の流体室６１とを仕切る封止部材４７が設けられている。本実施の形態では、封止部材４７として、下端がサブキャリア本体２１の上面に気密、液密に接続され、上端が押圧ピン４２の上端部４２ｂに気密、液密に接続されるベローズが用いられている。
【００４２】
また、本実施の形態ではヘッド基部２の天板部１２には、押圧ピン駆動機構４３として、押圧ピン４２に対向する位置に、シリンダロッド４３ａの先端を押圧ピン４２に向けた状態にしてエアシリンダまたは油圧シリンダを設けている。
押圧ピン駆動機構４３は、シリンダロッド４３ａを下降させることで押圧ピン４２を押し下げ、シリンダロッド４３ａを上昇させることで押圧ピン４２の押圧を解除して付勢部材４６による押圧ピン４２の押し戻しを許容するようになっている。
この押圧ピン駆動機構４３は、ヘッド基部２の取付軸１１に設けられるロータリージョイントを介して、駆動装置Ｄによる取付軸１１の回転駆動を許容しつつ研磨装置に設けられる図示せぬ制御装置に接続されており、この制御装置によってその動作を制御されるようになっている。
【００４３】
上記の剥離機構４１は、ガラス基板研磨ヘッド１においてサブキャリア３に受けられるガラス基板Ｂに対向する領域内（すなわち第二の流体室３１に対向する領域内）の複数箇所に設けられている。本実施の形態では、第二の流体室３１の周縁部に対向する位置（すなわちサブキャリア３に保持されるガラス基板Ｂの周縁部に対向する位置）の四隅に設けるとともに、これら剥離機構４１を頂点とする四角形の各辺の中間部にそれぞれ設けている（すなわち計８基設置している）。
【００４４】
また、ガラス基板研磨ヘッド１には、第二の流体室３１内に流体を供給するパージ機構５１が設けられている。本実施の形態ではパージ用の気体または液体を供給する流体供給源５２を第二の管路３３に接続しており、第二の管路３３を通じてパージ用の気体または液体を第二の流体室３１内に供給することができるようになっている。
【００４５】
支持機構４は、ヘッド基部２に対してサブキャリア３を吊り下げ支持するとともにヘッド基部２とサブキャリア３との間に第三の流体室６１を形成する第二の可撓性膜体６２とを有している。
【００４６】
本実施の形態では、サブキャリア３は、取付基部６３を介して第二の可撓性膜体６２に接続されている。取付基部６３は、中央に開口部が設けられた円盤状をなしており、上面に第二の可撓性膜体６２が取り付けられるとともに、下面にサブキャリア３が同軸にして取り付けられている。ここで、取付基部６３の開口部には、第一、第二の管路２６、３３が挿通されており、押圧ピン駆動機構４３のシリンダロッド４３ａは、この開口部を通じて押圧ピン４２を押圧するようになっている。
【００４７】
第二の可撓性膜体６２は、例えば補強材が設けられたゴム膜等からなる円環状の部材であって、その内周縁または外周縁のうちの一方を、ヘッド基部２の天板部１２の下面と第一のクランプ部材６４との間に挟み込まれ、他方を取付基部６３の上面と第二のクランプ部材６５との間に挟み込まれることで、ヘッド基部２に対するサブキャリア３の上下方向の変位を許容しつつ、ヘッド基部２とサブキャリア３との間を気密、液密に封止して第三の流体室６１を形成するものである。本実施の形態では、第二の可撓性膜体６２は、内周縁を天板部１２に取り付けられ、外周縁を取付基部６３に取り付けられている。
【００４８】
また、第三の流体室６１には、その内圧を、第一、第二の流体室２２、３１の内圧とは独立して調整する第三の圧力調整機構６６が接続されている。本実施の形態では、ガラス基板研磨ヘッド１には、天板部１２下面から天板部１２を通じて取付軸１１まで通じる第三の管路６７が設けられており、第三の圧力調整機構６６は、取付軸１１に設けられる前記ロータリージョイントを介して、駆動装置Ｄによる取付軸１１の回転駆動を許容しつつ第三の管路６７に接続されている。
【００４９】
第三の圧力調整機構６６は、例えば流体の送出、吸引を行うポンプによって構成されるものであって、第三の管路６７を通じて第三の流体室６１内に流体を送り込むことで第三の流体室６１の内圧を上昇させ、第三の管路６７を通じて第三の流体室６１内の流体を吸い出すことで、第三の流体室６１の内圧を低下させるものである。
ここで、第三の流体室６１の内圧は、サブキャリア３の上面を押圧してサブキャリア３の研磨パッドＰに対する押圧力として作用して、第二の流体室３１の内圧とともにガラス基板Ｂの研磨圧力に関係するものであって、ガラス基板Ｂに加えたい研磨圧力の大きさに応じて適宜の圧力に調整される。
【００５０】
また、ガラス基板研磨ヘッド１には、前記支持機構４に加えて、サブキャリア３の上下方向への移動を許容しつつヘッド基部２に対するサブキャリア３の回転を規制する駆動力伝達機構６８が設けられている。
駆動力伝達機構６８は、例えばガラス基板研磨ヘッド１において軸線周りの同一円周上の複数箇所に設けられるものであって、本実施の形態では、駆動力伝達機構６８は、同一円周上に等間隔をあけて６箇所に設けられている。
【００５１】
駆動力伝達機構６８は、ヘッド基部２の天板部１２の下面から略垂直に突出させて設けられる係合ピン６９を有している。取付基部６３には、挿通孔６３ａが上下に貫通させて設けられており、係合ピン６９は、この挿通孔６３ａに下方から挿通されて上端を天板部１２に取り付けられている。
【００５２】
係合ピン６９の外周部には、挿通孔６３ａ内での係合ピン６９の水平方向の位置決めを行う位置決め部材７０が装着されている。位置決め部材７０は、係合ピン６９が挿通されるとともに外周面に全周にわたって溝が形成される筒状のブッシュ７１と、この溝に装着されて外周部で挿通孔６３ａの内周面を受けるＯリング７２とを有している。
この位置決め部材７０は、挿通孔６３ａの内周面に対する上下方向への摺動を許容しつつ、Ｏリング７２の弾性力によって挿通孔６３ａの内周面を押圧して、挿通孔６３ａに対する係合ピン６９の水平方向の位置決めを行うようになっている。
【００５３】
また、係合ピン６９の下端は挿通孔６３ａから下方に突出させられているとともに、挿通孔６３ａよりも大径の拡径部６９ａが設けられており、これによって取付基部６３が天板部１２から係合ピン６９の下端までの間でのみ上下移動可能とされている。
【００５４】
以下、このように構成される研磨装置によるガラス基板の研磨方法について説明する。
まず、駆動装置Ｄによってガラス基板研磨ヘッド１を研磨パッドＰ外にあるガラス基板装着位置に搬送する。ガラス基板装着位置には、これから研磨する面を下向きにしてガラス基板Ｂを配置しておく。
次いで、このガラス基板Ｂを、ガラス基板研磨ヘッド１によって保持する。
具体的には、剥離機構４１の押圧ピン４２の下端を第二の流体室３１内に位置させた状態で、ガラス基板Ｂの上面をガラス基板研磨ヘッド１の第一の可撓性膜体２３の下面中央部によって受け、ガラス基板Ｂの外周縁をテンプレート５の内周縁によって受け、この状態で、第二の圧力調整機構３２によって第二の流体室３１の内圧を負圧にすることで、第一の可撓性膜体２３の貫通孔２３ａを通じてガラス基板Ｂの上面に負圧を加えてガラス基板Ｂを吸着保持する。
【００５５】
続いて、駆動装置Ｄによってガラス基板研磨ヘッド１を研磨パッドＰ上に搬送し、保持するガラス基板Ｂの下面を研磨パッドＰの表面に当接させたのちに、第二の圧力調整機構３２によって第二の流体室３１の内圧を適宜の正圧にしてガラス基板Ｂの吸着を解除する。この状態では、ガラス基板Ｂは、外周縁をテンプレート５に受けられることによってガラス基板研磨ヘッド１に保持されている。
【００５６】
このようにガラス基板Ｂの下面を研磨パッドＰの表面に当接させた状態で、研磨パッドＰ上にスラリーを供給しながら、駆動機構Ｄによってガラス基板研磨ヘッド１を軸線回りに回転駆動させつつ研磨パッドＰに対して相対的に移動させることで、ガラス基板研磨ヘッド１に保持されるガラス基板Ｂの下面の研磨を行う。
【００５７】
このガラス基板研磨ヘッド１では、サブキャリア３は、支持機構４によってヘッド基部２に対して上下方向の変位及び傾斜を可能にして支持されているので、サブキャリア３に保持されるガラス基板Ｂは、研磨パッドＰに対して常に面接触することとなり、全面にわたって均一に研磨圧力が加えられる。
また、このガラス基板研磨ヘッド１には、サブキャリア３の上下方向への移動を許容しつつヘッド基部２に対するサブキャリア３の回転を規制する駆動力伝達機構６８が設けられているので、ヘッド基部２に対して支持機構４によるサブキャリア３のフローティング支持を許容しつつ、研磨装置からヘッド基部２を介してサブキャリア３に駆動力を確実に伝達することができ、研磨効率が高い。
【００５８】
このガラス基板研磨ヘッド１では、サブキャリア３を介して加わる第三の流体室６１の内圧と、第二の流体室３１から第一の可撓性膜体２３の貫通孔２３ａを通じてガラス基板Ｂの上面に加えられる流体の圧力とによってガラス基板Ｂの上面を押圧して、ガラス基板Ｂを研磨パッドＰに押し付けており、研磨にあたっては、第二、第三の流体室３１、６１の内圧を調整することで、ガラス基板Ｂに加える研磨圧力を適正にする。
そして、このガラス基板研磨ヘッド１では、第二の流体室３１内から貫通孔２３ａを通じて第一の可撓性膜体２３とガラス基板Ｂとの間に流入した流体によって直接ガラス基板Ｂを押圧しているので、第一の可撓性膜体２３を介してガラス基板Ｂに第二の流体室３１の内圧を加える場合とは異なり、第一の可撓性膜体２３の表面の凹凸の影響を受けることなしに、ガラス基板Ｂ全体に均等に研磨圧力を加えることができ、ガラス基板Ｂを高精度な平坦面とすることができる。
【００５９】
このガラス基板研磨ヘッド１は、前記のように、テンプレート５の上下方向の位置を調整する上下方向位置調整機構６を有している。
上下位置調整機構６は、第一の流体室２２と第一の可撓性膜体２３と第一の圧力調整機構２５とによって構成されており、第一の圧力調整機構２５によって第一の流体室２２の内圧を調整して第一の可撓性膜体２３に加わる圧力を調整することで、第一の可撓性膜体２３の変形量（上下方向の変位量）を調整して、第一の可撓性膜体２３に装着されるテンプレート５の上下方向の位置を調整することができる。
【００６０】
そして、ガラス基板Ｂの研磨中は、前記のようにガラス基板Ｂに適正な研磨圧力を加えて研磨を良好に行いつつ、上下位置調整機構６によって、サブキャリア３とは独立してテンプレート５の上下方向の位置を調整し、研磨パッドＰに対するテンプレート５の当接圧力を低減させるか、もしくはテンプレート５を研磨パッドＰから離間させることで、テンプレート５の摩耗を防止することができ、研磨作業に伴う部品の消耗を少なくすることができる。
【００６１】
上記のようにしてガラス基板Ｂの研磨を終えたのちは、ガラス基板研磨ヘッド１によって再びガラス基板Ｂを吸着して保持し、研磨済みのガラス基板Ｂをガラス基板研磨ヘッド１ごと研磨パッドＰ外に設けられるガラス基板取り外し位置まで搬送したのちに、ガラス基板研磨ヘッド１によるガラス基板Ｂの保持を解除してガラス基板Ｂを取り外す。
【００６２】
このガラス基板研磨ヘッド１には、サブキャリア３の下端に受けられるガラス基板Ｂをサブキャリア３から剥離させる剥離機構４１が設けられている。この剥離機構４１は、図示せぬ押圧機構４３を動作させて押圧機構４３のシリンダロッド４３ａを下降させて、押圧ピン４２の上端を押圧して押圧ピン４２を押し下げることで、押圧ピン４２の下端でサブキャリア３に保持されるガラス用基板Ｂの上面を押圧して剥離させるものである。
このガラス基板研磨ヘッド１では、剥離機構４１を作動させることで研磨を終えたガラス基板Ｂをサブキャリア３から確実に剥離させることができるとともに、ガラス基板Ｂの剥離作業を自動化することができる。
【００６３】
上記のように研磨済みのガラス基板Ｂの剥離を終えた後は、研磨作業を終了するか、上記の手順に従って新たなガラス基板Ｂの研磨作業を行う。
ここで、ＣＭＰ法では、スラリーを用いてガラス基板Ｂの研磨を行うため、ガラス基板研磨ヘッド１にスラリーが付着する。ガラス基板研磨ヘッド１内にスラリーが侵入すると、ガラス基板研磨ヘッド１の性能が低下するので、適宜時期にガラス基板研磨ヘッド１の洗浄を行う。
【００６４】
本実施の形態にかかるガラス基板研磨ヘッド１では、サブキャリア本体２１の下端が第一の可撓性膜体２３によって覆われており、テンプレート５が第一の可撓性膜体２３の下面に装着されていて、ガラス基板研磨ヘッド１の下端においてスラリーの侵入する隙間がなくなるので、ガラス基板研磨ヘッド１の洗浄頻度を少なくすることができ、また洗浄も容易となる。
【００６５】
さらに、このガラス基板研磨ヘッド１では、第一の可撓性膜体２３はサブキャリア本体２１に対してクランプリング２４によって固定しており、クランプリング２４をサブキャリア本体２１に対して着脱することで容易に第一の可撓性膜体２３を着脱することができ、第一の可撓性膜体２３の交換や、ガラス基板研磨ヘッド１の洗浄やメンテナンスが容易となる。
ここで、第一の可撓性膜体２３は、補強材が設けられたゴム膜とされているので、第一の可撓性膜体２３に、自重及びサブキャリア本体２１に装着する際の引張り応力に十分耐えられる強度と、長期間の使用及び着脱の繰り返しにも耐えられる耐久性とをもたせることができる。
【００６６】
さらに、ガラス基板研磨ヘッド１は、第二の流体室３１内に流体を供給するパージ機構５１を有しており、このパージ機構５１によって第二の流体室３１内に流体を供給することで、第二の流体室３１内がパージされるとともに、第二の流体室３１内から第一の可撓性膜体２３に形成された貫通孔２３ａを通じて第一の可撓性膜体２３の下面側まで送り込まれた流体によって、第一の可撓性膜体２３の貫通孔２３ａ及び下面側がパージされ、ガラス基板研磨ヘッドを分解することなく洗浄することが可能となる。
【００６７】
ここで、上記実施の形態では、パージ機構５１として、第二の管路３３に接続される流体供給源５２を設けた例を示したが、これに限られることなく、流体供給源５２は、独立した管路によって第二の流体室３１に接続されていてもよい。また、流体供給源５２を独立して設ける代わりに、第二の圧力調整機構３２を流体供給源５２として利用してもよい。
【００６８】
【発明の効果】
本発明にかかるガラス基板研磨ヘッド及びこれを用いた研磨装置によれば、ガラス基板研磨ヘッドは、上下位置調整機構によって、サブキャリアとは独立してテンプレートの上下方向の位置を調整することができるので、ガラス基板の研磨の際にテンプレートのみを上昇させて研磨パッドに対するテンプレートの当接圧力を低減するか、テンプレートを研磨パッドから離間させることで、テンプレートの摩耗を防止して、研磨作業に伴う部品の消耗を少なくすることができる。
【００６９】
また、本発明にかかるガラス基板研磨方法によれば、ガラス基板にはサブキャリアを介して研磨圧力を付与しつつ、研磨パッドに対するテンプレートの当接圧力を低減するか、テンプレートを研磨パッドから離間させているので、テンプレートの摩耗を防止して、研磨作業に伴う部品の消耗を少なくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態にかかる研磨装置及びガラス基板研磨ヘッドの構成を示す縦断面図である。
【図２】図１の一部拡大図である。
【図３】図１の一部拡大図である。
【符号の説明】
１  ガラス基板研磨ヘッド            ２  ヘッド基部
３  サブキャリア                    ４  支持機構
５  テンプレート                    ６  上下位置調整機構
２１  サブキャリア本体              ２２  第一の流体室
２３  第一の可撓性膜体              ２３ａ  貫通孔
２４  クランプリング                ２５  第一の圧力調整機構
３１  第二の流体室                  ３２  第二の圧力調整機構
４１  剥離機構                      ５１  パージ機構
６１  第三の流体室                  ６２  第二の可撓性膜体
６６  第三の圧力調整機構            ６８  駆動力伝達機構
Ｂ  ガラス基板
【図１】
2004268155.tif 000003
【図２】
2004268155.tif 000004
【図３】
2004268155.tif 000005