(57)【要約】　　　（修正有）【課題】研磨終了後の大型ガラス基板の搬出に長時間を必要とせず、生産性を向上させることのできるガラス基板の研磨方法及びその装置を提供する。【解決手段】第１の研磨ステージ１８において、キャリア５２の着脱自在な膜枠１４にガラス基板Ｇを貼着してガラス基板Ｇを研磨する。研磨終了後、第２の研磨ステージ２０から離れたステージ２２にて、研磨終了したガラス基板Ｇを膜枠１４から取り外す。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を貼着可能な膜体が張設された膜枠に基板を貼着し、該膜枠をキャリアに取り付ける工程、又は基板を貼着可能な膜体が張設された膜枠をキャリアに取り付け、該膜枠に基板を貼着する工程と、
該膜枠が取り付けられたキャリアと研磨定盤とを相対的に近づけて、前記膜体に貼着された基板の研磨面を前記研磨定盤に押し付けて研磨する工程と、
基板の研磨完了後、前記キャリアから前記膜枠を取り外し、該膜枠から前記基板を取り外す工程、又は基板の研磨完了後、前記膜枠から前記基板を取り外し、前記キャリアから前記膜枠を取り外す工程と、
を有することを特徴とする基板の研磨方法。
【請求項２】
前記基板が取り外された前記膜枠を洗浄する工程と、
洗浄された前記膜枠を前記基板との貼着位置に返送する工程と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の基板の研磨方法。
【請求項３】
前記基板は、前記キャリアと前記膜枠の膜体との間に供給される加圧流体の圧力が、該膜体を介して伝達されて前記研磨定盤に押し付けられることにより研磨されることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板の研磨方法。
【請求項４】
基板を貼着可能な膜体が張設された膜枠に、基板を貼着する基板貼着ステージと、
膜枠がキャリアに取り付けられる膜枠取付ステージと、
膜枠がキャリアに取り付けられた後に、キャリアと研磨定盤とを相対的に近づけて、前記膜体に貼着された基板の研磨面を前記研磨定盤に押し付けて研磨する研磨ステージと、
キャリアから膜枠を取り外す膜枠取外ステージと、
膜枠から研磨完了した基板を取り外す基板取外ステージと、
を備えたことを特徴とする基板の研磨装置。
【請求項５】
前記基板が取り外された前記膜枠を洗浄する洗浄ステージと、
洗浄ステージで洗浄された前記膜枠を、前記基板貼着ステージに返送する膜枠搬送手段と、
を備えたことを特徴とする請求項４に記載の基板の研磨装置。
【請求項６】
前記キャリアと前記膜枠の膜体との間に加圧流体を供給する研磨用加圧流体供給手段が前記キャリアに設けられていることを特徴とする請求項４又は５に記載の基板の研磨装置。
【請求項７】
前記膜枠の膜体は、前記キャリアとの間で気密を保持する気密保持層と、該気密保持層を保持するとともに膜体を張設する張力に耐え得る所定の引張強さを有する強度保持層と、前記基板が貼着される平滑層とからなる三層構造で構成されていることを特徴とする請求項４、５または６のうちいずれか一つに記載の基板の研磨装置。
【請求項８】
前記膜体の前記強度保持層の材質は、アラミド繊維、ステンレス製金網、スチール金網、炭素繊維、ガラス繊維、ナイロン繊維、またはこれらの材料と同等の引張強さを有する材料で作られていることを特徴とする請求項７に記載の基板の研磨装置。
【請求項９】
前記膜枠の膜体と基板の縁部との境界部に流体を供給することにより、膜枠から基板を剥離させることを特徴とする請求項１に記載の基板の研磨方法。
【請求項１０】
前記基板取外ステージには、前記膜枠の膜体と基板の縁部との境界部に流体を供給することにより、膜枠から基板を剥離させる剥離用流体供給手段が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の基板の研磨装置。
【請求項１１】
前記膜枠を前記キャリアに取り付ける前に前記膜枠に基板を貼着する工程において、基板を載置台に載置する工程と、載置台に載置された基板に膜枠の膜体を載せるせる工程と、基板に載せられた膜体に貼着用ローラを押し付けるとともに載置台及び貼着用ローラを相対的に膜体の表面に沿って移動させ、貼着用ローラによって膜体を基板に貼着する工程とを有することを特徴とする請求項１に記載の基板の研磨方法。
【請求項１２】
前記膜枠を前記キャリアに取り付ける前に前記膜枠に基板を貼着する基板の研磨装置において、前記基板貼着ステージは、前記基板が載置される載置台、貼着用ローラ、及び前記載置台及び前記貼着用ローラを相対的に移動させる移動手段を備え、載置台上の基板に載せられた膜体に貼着用ローラを押し付けるとともに載置台及び貼着用ローラを移動手段によって相対的に膜体の表面に沿って移動させ、貼着用ローラによって膜体が基板に貼着されることを特徴とする請求項４に記載の基板の研磨装置。
【請求項１３】
前記膜枠は、前記キャリアに複数本のピンを介して着脱自在に連結され、該複数本のピンのうち所定本数のピンは、遊動自在に膜枠に取り付けられ、残りのピンはキャリアに対する位置決め用のために膜枠に固定されていることを特徴とする請求項４に記載の基板の研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板の研磨方法及びその装置に係り、特にガラス基板を研磨して液晶ディスプレイ用ガラス基板を製造するための研磨方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイ用に適用されるガラス基板は、その表面の微小な凹凸やうねりが画像に歪みを与える原因となるために、その微小な凹凸やうねりが研磨装置にて除去される。このような研磨装置として、研磨定盤に設けられた研磨布に、キャリアに保持されたガラス基板を押し当てるとともに、研磨定盤及びキャリアを相対的に回転させてガラス基板を研磨する研磨装置が一般的に知られている。
【０００３】
また、特開９−１４１５５０号公報等に開示された研磨装置は、キャリアの下部に可撓性膜を設けるとともに、可撓性膜とキャリアとの間に加圧気体を供給し、この加圧気体の圧力によって、可撓性膜に貼り付けられた基板を研磨布に押し付けて研磨する。この研磨装置によれば、可撓性膜とキャリアとの間の空間に存在する加圧気体によって基板の各部分にかかる圧力が均一な圧力となるので、基板を平坦に研磨しながら基板表面の微小凹凸を除去できるという利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の研磨装置は、キャリアから取り外された研磨終了後のガラス基板を、研磨ステージから如何にして搬出するかという搬出手段については提案されていない。特に、例えば一辺が１０００ｍｍを超えるような大型ガラス基板の場合には、研磨ステージ上での取り外し、及びそれをハンドリングして搬出することは非常に困難でかつ長時間を要し、生産性を低下させる原因になっていた。
【０００５】
近年の液晶ディスプレイの大画面化に伴い、このような大型ガラス基板の研磨装置において、研磨終了後のガラス基板の搬出に係る上記問題を解消し、生産性を向上させる研磨装置が望まれていた。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、大型ガラス基板の研磨に好適なガラス基板の研磨方法及びその装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の研磨方法は、前記目的を達成するために、基板を貼着可能な膜体が張設された膜枠に基板を貼着し、該膜枠をキャリアに取り付ける工程、又は基板を貼着可能な膜体が張設された膜枠をキャリアに取り付け、該膜枠に基板を貼着する工程と、該膜枠が取り付けられたキャリアと研磨定盤とを相対的に近づけて、前記膜体に貼着された基板の研磨面を前記研磨定盤に押し付けて研磨する工程と、基板の研磨完了後、前記キャリアから前記膜枠を取り外し、該膜枠から前記基板を取り外す工程、又は基板の研磨完了後、前記膜枠から前記基板を取り外し、前記キャリアから前記膜枠を取り外す工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
好ましくは、ガラス基板を貼着可能な膜体が張設された膜枠に、ガラス基板を貼着する工程と、該ガラス基板が貼着された前記膜枠をキャリアに取り付ける工程と、該膜枠が取り付けられたキャリアと研磨定盤とを相対的に近づけて、前記膜体に貼着されたガラス基板の研磨面を前記研磨定盤に押し付けて研磨する工程と、該ガラス基板の研磨完了後、前記キャリアから前記膜枠を取り外す工程と、該膜枠から研磨完了した前記ガラス基板を取り外す工程と、を有することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の研磨装置は、前記目的を達成するために、基板を貼着可能な膜体が張設された膜枠に、基板を貼着する基板貼着ステージと、膜枠がキャリアに取り付けられる膜枠取付ステージと、膜枠がキャリアに取り付けられた後に、キャリアと研磨定盤とを相対的に近づけて、前記膜体に貼着された基板の研磨面を前記研磨定盤に押し付けて研磨する研磨ステージと、キャリアから膜枠を取り外す膜枠取外ステージと、膜枠から研磨完了した基板を取り外す基板取外ステージと、を備えたことを特徴としている。
【００１０】
好ましくは、ガラス基板を貼着可能な膜体が張設された膜枠に、ガラス基板を貼着するガラス基板貼着ステージと、該膜枠をキャリアに取り付けた後に、キャリアと研磨定盤とを相対的に近づけて、前記膜体に貼着されたガラス基板の研磨面を前記研磨定盤に押し付けて研磨する研磨ステージと、該ガラス基板の研磨完了後、該キャリアから膜枠を取り外した後に膜枠を搬送し、該膜枠から研磨完了した前記ガラス基板を取り外すガラス基板取外ステージと、を備えたことを特徴としている。
【００１１】
請求項１、４に記載された発明によれば、まず、ガラス基板貼着ステージにおいて、膜枠の膜体に研磨前のガラス基板を貼着する。次に、膜枠取付ステージにおいて、前記ガラス基板が貼着された前記膜枠をキャリアに取り付ける。なお、膜枠取付ステージにおいて、膜枠をキャリアに取り付けた後、ガラス基板貼着ステージにおいて、膜枠の膜体に研磨前のガラス基板を貼着してもよい。
【００１２】
次いで、研磨ステージにおいて、前記膜枠が取り付けられたキャリアと研磨定盤とを相対的に近づけて、膜体に貼着されたガラス基板の研磨面を研磨定盤に押し付けて研磨する。
【００１３】
そして、ガラス基板の研磨完了後、その膜枠を研磨ステージから膜枠取外ステージに搬送し、膜枠取外ステージにおいて、キャリアから膜枠を取り外した後、ガラス基板取外ステージにおいて、研磨終了したガラス基板を膜枠から取り外す。なお、ガラス基板取外ステージにおいて、研磨終了したガラス基板を膜枠から取り外した後、膜枠取外ステージにおいて、キャリアから膜枠を取り外してもよい。
【００１４】
このように、本発明は、キャリアに着脱自在な膜枠にガラス基板を貼着し、研磨終了後、研磨ステージにてガラス基板を膜枠から取り外すのではなく、研磨ステージから離れたガラス基板取外ステージにて、研磨終了したガラス基板を膜枠から取り外す。これにより、本発明は、大型ガラス基板特有のガラス基板の搬出に係る問題を解消できるので、生産性が向上する。
【００１５】
また、請求項２、５に記載された発明は、ガラス基板が取り外された前記膜枠を洗浄ステージにて洗浄した後、この膜枠をガラス基板の貼着に繰り返し使用するので、膜枠を必要最小限揃えればよく、省資源化に貢献できる。
【００１６】
請求項３、６に記載の発明によれば、研磨用加圧流体供給手段からキャリアと膜枠の膜体との間に加圧流体を供給し、この加圧流体の圧力によってガラス基板を研磨定盤に押し付けて研磨するので、ガラス基板の各部分にかかる圧力が均一な圧力となり、ガラス基板を平坦に研磨できる。これに付随して、研磨定盤の表面形状に影響されることなく、すなわち、研磨定盤の表面に多少のうねりがあっても、そのうねりがガラス基板に転写することはないので、研磨定盤の精度出しが不要になり、研磨定盤のコストも抑えることができる。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、膜枠の膜体にかかる発明であり、本発明の膜体は、その外周部がキャリアに密着されてキャリアとの間で気密を保持する気密保持層と、気密保持層を保持するとともに膜体を張設する張力に耐え得る所定の引張強さを有する強度保持層と、ガラス基板が貼着される平滑層とからなる三層構造で構成されているので、ガラス基板を膜体に安定して保持でき、よって、ガラス基板を精度よく研磨できる。
【００１８】
請求項８に記載の発明によれば、膜体の強度保持層の材質は、アラミド繊維、ステンレス製金網、スチール金網、炭素繊維、ガラス繊維、ナイロン繊維、またはこれらの材料と同等の引張強さを有する材料で作られていることを特徴とする。これにより、研磨に好適な押圧力でガラス基板を研磨定盤に押し付けた時の、膜体の強度を保証できる。
【００１９】
請求項９、１０に記載の発明によれば、基板取外ステージにおいて、膜枠の膜体と基板の縁部との境界部に剥離用流体供給手段から流体を供給し、これによって生じる剥離作用によって基板を膜枠から剥離させる。基板を膜枠から剥離させる場合、基板の自重によって剥離させることもできるが、時間がかかるため、本願発明の如く流体を供給し剥離作用を強制的に生じさせることにより、膜枠から基板を短時間で剥離させることができ、生産性を上げることができる。
【００２０】
請求項１１、１２に記載の発明によれば、基板貼着ステージにおいて、まず、基板を載置台に載置し、次に、載置台に載置された基板に膜枠の膜体を載せ、次いで、基板に載せられた膜体に貼着用ローラを押し付けるとともに、移動手段によって載置台及び貼着用ローラを相対的に膜体の表面に沿って移動させ、貼着用ローラによって膜体を基板に貼着する。
【００２１】
この発明は、特に大面積の基板を研磨する研磨方法及び装置に有効である。小面積の基板の場合では、基板に膜体を押し付けただけで、基板と膜体との間に気泡を介在させることなく基板を膜体に貼着させることができる。気泡の存在は、貼着力低下につながり、確実に貼着を行うためには、気泡量を可能な限り少量にする必要がある。大面積の基板の場合には、ただ単に膜体を基板に押し付けたのでは、各々の平坦度が高いゆえに介在する気泡量も増大する。そこで、本願発明の如く、貼着用ローラによって押圧し、膜体を扱いて膜体と基板との間に介在している気泡を強制的に排出しながら貼着する。これにより、大面積の基板であっても基板を膜体に確実にかつ強固に貼着させることができる。
【００２２】
請求項１３に記載の発明によれば、膜枠とキャリアとを複数のピンを介して着脱自在に連結し、これら複数本のピンのうち所定本数のピンは、遊動自在に膜枠に取り付けられ、残りのピンはキャリアに対する位置決め用のために膜枠に固定されている。
【００２３】
この発明も、特に大面積の基板を研磨する研磨方法及び装置に有効である。膜枠に植設された複数本のピンをキャリアに形成された複数の孔に嵌入することにより、膜枠とキャリアと位置決め連結する場合、小型の膜枠の場合には、ピンの取付精度が出し易いため、全ピンを膜枠に固定しても全ピンを孔に嵌入することができる。これに対して、大面積の基板が貼着される大型の膜枠の場合には、ピンの取付精度が出し難いため、全ピンを固定した場合には、前記ピンを孔に嵌入することが難しい。一方で、全ピンを遊動自在に膜枠に取り付ければ、取付誤差分を遊動量で吸収できるので、全ピンを嵌入できる。しなしながら、全ピンを遊動とした場合、膜枠がキャリアに対してぐらつくので位置決めができず、また、ピンは研磨時に研磨定盤からかかる剪断力に抗する機能も有しているため、その剪断力に耐えることもできない場合がある。
【００２４】
そこで、本願発明の如く、複数本のピンのうち所定本数のピンを遊動自在に膜枠に取り付けることにより、これらのピンで取付誤差分を吸収し、そして、残りのピンを膜枠に固定し、残りのピンで研磨定盤からかかる剪断力に対抗させた。これにより、大型の膜枠をキャリアに対して位置決めできるとともに安定的に連結できる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に従って本発明に係るガラス基板の研磨方法及びその装置の好ましい実施の形態を詳説する。
【００２６】
図１に示す第１の実施の形態の研磨装置１０は、大型のガラス基板Ｇ（例えば、一辺が１０００ｍｍを超え、厚み０．３ｍｍ〜１．１ｍｍ）の片面を液晶ディスプレイ用ガラス基板に必要な平坦度へ研磨する研磨装置である。
【００２７】
この研磨装置１０は、研磨前のガラス基板Ｇを搬送するコンベア１２、ガラス基板Ｇを膜枠１４に貼着するステージ（ガラス基板貼着ステージ）１６、第１の研磨ステージ１８、第２の研磨ステージ２０、研磨完了したガラス基板Ｇを膜枠１４から取り外すステージ（ガラス基板取外ステージ）２２、ガラス基板搬出コンベア２４、膜枠洗浄ステージ２６、膜枠乾燥ステージ２８、及び膜枠返送コンベア３０を主として構成されている。
【００２８】
また、研磨装置１０には、ステージ１６から第１の研磨ステージ１８に膜枠１４を搬送する搬送装置１５０、第１の研磨ステージ１８から第２の研磨ステージ２０に膜枠１４を搬送する搬送装置１５２、及び第２の研磨ステージ２０からステージ２２に膜枠１４を搬送する搬送装置１５４が設けられている。なお、研磨ステージは、用途により一つであっても、二つ以上であってもよい。効率やコストを考慮すると、粗研磨ステージと仕上研磨ステージの二つのステージを備えることが好ましいが、場合によって高品質目的のために仕上研磨ステージを追加してもよい。
【００２９】
コンベア１２によって搬送されてきた研磨前のガラス基板Ｇは、ロボット３２のアーム３３に設けられた吸着パッド３４に吸着保持される。そして、アーム３３の回転動作によってコンベア１２からコンベア３６に移載され、コンベア３６によってステージ１６に向けて搬送される。
【００３０】
ステージ１６において、まず、ガラス基板Ｇが膜枠１４に貼着される。この貼着方法について説明すると、膜枠１４はステージ１６において、ガラス基板貼着手段である不図示の昇降装置に保持されており、膜枠１４の下方にガラス基板Ｇが位置したところで、膜枠１４が昇降装置により下降移動され、膜枠１４に張設された膜体３８（図３参照）がガラス基板Ｇに押し付けられる。この押圧力によってガラス基板Ｇが膜体３８に貼着される。その後、膜枠１４が図１の搬送装置１５０に保持されて、図２の第１の研磨ステージ１８に搬送され、ここでキャリア５２に取り付けられる。なお、ガラス基板貼着手段は、前記昇降装置に限定されるものではなく、ガラス基板Ｇを膜枠１４に貼着する手段であれば如何なる手段でも適用できる。また、以下に述べる膜枠１４は、膜体３８が張設された全体を指して称する。
【００３１】
膜枠１４は図３に示すように、ガラス基板Ｇを貼着可能な膜体３８を、上枠４０と下枠４２との間で張設した後、上枠４０と下枠４２とを不図示のボルトによって締結することによって構成される。
【００３２】
なお、膜枠１４や膜体３８は円形形状に限定されるものではなく、矩形形状でもよい。
【００３３】
この膜体３８は図４に示すように、気密保持層４４、強度保持層４６、及び平滑層４８からなる三層構造に構成されている。気密保持層４４は図５に示すように、その外周部がキャリア５２の下部外周リング部５３に密着されてキャリア５２の空気室５４との間で気密を保持するシート材である。シート材の材料としてはゴム類、シリコン類、フッ素樹脂、塩化ビニル（ＰＶＣ）等のビニル系、ナイロン系及びウレタン等を例示できるが、製造上では塩化ビニル、ウレタンが好ましく、特にウレタン製のものが好ましい。また、図４の強度保持層４６は、気密保持層４４を保持するとともに膜体３８全体を張設する張力に耐え得る所定の引張強さを有するシート材である。
【００３４】
ここで、研磨時にガラス基板Ｇに作用する摩擦力に基づいて、強度保持層４６に必要な引張強さを算出する。
【００３５】
まず、研磨時にガラス基板Ｇに作用する摩擦力は、ガラス基板ＧのサイズをＬとした時、
「研磨時のガラス基板Ｇと研磨具の摩擦係数」×「ガラス基板Ｇ単位幅（ｃｍ）当たりの面積」×「研磨圧力」＝μ×Ｌｍ×１０−２ｍ×ｐＰａとなる。
【００３６】
例えば、μ＝０．３、Ｌ＝１ｍ、ｐ＝３ｋＰａの場合には、
０．３×１×１０−２×３×１０３　＝９Ｎとなる。
【００３７】
よって、強度保持層４６に必要な引張強さは、この摩擦力に抗し得る張力が必要になるので、強度保持層４６の単位幅（１ｃｍ）当たりの短冊状領域で換算すると、９Ｎを超える引張強さが必要となる。
【００３８】
さらに、大面積のガラス基板について、研磨圧力を高く設定することを想定した場合、例えば、μ＝０．５、Ｌ＝１．８ｍ、ｐ＝２０ｋＰａとすれば、実施の形態において強度保持層４６に必要とされる引張強さは、強度保持層４６の単位幅（１ｃｍ）当たりの短冊状領域で換算すると、最低１８０Ｎの引張強さが必要となる。
【００３９】
強度保持層４６の材料としては、ゴム、樹脂系が一般的に考えられるが、実施の形態においては、変形を嫌うため、アラミド繊維、ステンレス製金網、スチール金網、炭素繊維、ガラス繊維、ナイロン繊維、金属シート、樹脂シート等、Ｌ＝１００ｃｍで研磨圧力が３ｋＰａ程度の場合でも引張強さが最低９Ｎ／ｃｍ以上、実用的にはＬ＝１８０ｃｍの場合、衝撃荷重も見込んで１８０Ｎ／ｃｍ以上の引張強さの有する材料で作られている。材料としては特に、アラミド繊維が引張力に対する伸びが極めて少ないという理由で好ましい。
【００４０】
なお、実際の研磨においてはガラス基板Ｇは回転されているので、強度保持層４６に加わる最大張力はガラス基板Ｇの対角長を基に算出した値である。本例では計算を簡略化するために、ガラス基板Ｇの長辺の長さを基に算出した。
【００４１】
平滑層４８は、ガラス基板Ｇを貼り付けるために使用する一般的なガラス保持シートを貼り付けて構成されるが、平滑層４８の表面の凹凸が大きいと、研磨時にその凹凸がガラス基板Ｇに転写する問題がある。このため、平滑層４８は、平滑である必要がある。しかし、樹脂、ゴム層をのり引き等の方法で塗布するような工法の場合、局所的に凹凸が発生してしまう場合がある。これを防止できない場合、薄いシートをラミネート工法により貼り付けることで平滑なシートを製造することができる。薄いシートは、例えばＰＶＣ、ＰＥＴ、ＰＰ等、平滑性が保持できるものであればよい。ウレタンやＰＶＣが一般的なラミネート工法で製造できるので好ましい。特にウレタン製のものが好ましい。平滑層４８の具体的な平滑性は１００ｍｍ２　あたり、凹凸が０．１ｍｍ以下のものであればよい。平滑度を得るために、平滑層４８を数層に重ねてもよい。また、可撓性を保持するために膜体３８のシート厚みは０．１ｍｍ〜５ｍｍ程度がよい。更に、薄いシートとして、ガラス基板Ｇに対して吸着力を有する多孔質性シートを適用することもできる。この場合、ガラス基板Ｇの表面若しくはシートの表面に予め水膜を形成しておくことで、吸着力を向上させることができる。
【００４２】
ところで、一般に、研磨ステージの研磨パッドに対しては、使用前に表層の微小うねりを除去するために、ツルーイング（形直し）が実施される。このために、研磨装置には一般的にツルーイング砥石機構が組み込まれている。このツルーイング砥石機構は当然のことながら、研磨面の基準になるため高精度が要求される。
【００４３】
実施の形態では、このツルーイングを、キャリア５２に取り付けられた膜枠１４の膜体３８に、研磨砥粒を含んだ市販シートを取り付けることで実施する。すなわち、膜枠１４の膜体３８に取り付けられた市販シートをガラス基板Ｇの研磨時と同様に、後述する加圧流体によって均一加圧し、研磨ステージの研磨パッドに押し付けながら、相対運動させることにより、研磨パッドのツルーイングを行う。このメリットは、高精度な砥石機構が不要であることである。同時に、ガラス基板Ｇの代わりに、研磨シートが貼り付けられた膜枠１４を生産サイクルを阻害せずにラインに投入することができるため、ツルーイングによる生産阻害を最小限に抑えることができる。
【００４４】
次に、図２に示す研磨ヘッド５０について説明する。なお、第１の研磨ステージ１８の研磨ヘッド５０及び第２の研磨ステージ２０の研磨ヘッド５０は同一構造なので、同一の符号を付して説明する。
【００４５】
研磨ヘッド５０は、本体ケーシング５１にモータが内蔵され、このモータの出力軸が、鉛直方向に垂下されたスピンドル５６に連結されて構成される。このスピンドル５６にキャリア５２が連結されている。また、本体ケーシング５１は、昇降機構１５６を介してスライダ１５８に連結されている。この昇降機構１５６によって本体ケーシング５１がスライダ１５８に対して昇降されることにより、キャリア５２が第１の研磨ステージ１８の研磨パッド５８、及び第２の研磨ステージ２０の研磨パッド６０に対し進退移動されるとともに、膜枠１４に貼着されたガラス基板Ｇを研磨パッド５８、６０に所定の研磨圧力で押圧することができる。
【００４６】
なお、キャリア５２に膜枠１４を着脱する着脱手段の構造及び着脱方法については後述する。
【００４７】
研磨パッド５８は、研磨定盤６２の上面に貼り付けられ、研磨定盤６２の下部には、不図示のモータによって回転される回転軸６４が連結される。また、研磨パッド６０は、研磨定盤６６の上面に貼り付けられ、研磨定盤６６の下部には、不図示のモータによって回転される回転軸６８が連結されている。なお、研磨パッド５８、６０側は回転しなくてもよい場合があるので、必ずしもモータを必要としない。また、研磨パッド５８、６０側を揺動させてもよい。また、特許請求の範囲で記載した「研磨定盤」は、実施の形態において研磨定盤６２、６６と研磨パッド５８、６０とを含めたものである。
【００４８】
さらに、本体ケーシング５１は、不図示の公転駆動機構に連結され、所定の公転半径で公転する機能も有している。なお、この公転駆動機構は、本体ケーシング５１にプラネタリーギア機構を内蔵し、プラネタリーギア機構の出力軸をスピンドル５６に連結することによっても構成できる。
【００４９】
第１の研磨ステージ１８及び第２の研磨ステージ２０の仕様を下記に示す。
【００５０】
・研磨圧力：２ｋＰａ〜２５ｋＰａ
・キャリア５２の自転回転数：０〜２５ｒｐｍ、公転半径：１００ｍｍ（５０〜２００ｍｍ）、公転回転数：２０〜１５０ｒｐｍ、または２０〜２００ｒｐｍ
・研磨定盤６２、６６の自転回転数：０〜１５ｒｐｍ
・研磨スラリ：酸化セリウム水溶液を研磨定盤のスラリ供給孔から供給
・研磨パッド５８：発泡ポリウレタン製で表面にスラリを流す溝有り（溝ピッチ５〜１０ｍｍ、溝幅２〜６ｍｍ、溝深さ１〜５ｍｍ）
・研磨パッド６０：軟質ウレタン製スエード状で表面にスラリを流す溝有り（溝ピッチ５〜１０ｍｍ、溝幅２〜６ｍｍ、溝深さ１〜５ｍｍ）
・研磨時間：第１、第２研磨ステージ１８、２０ともに１〜１０ｍｉｎ
・研磨定盤６２、６６とキャリア５２の揺動：水平方向に相対的に０〜７００ｍｍ
・ガラス基板Ｇの厚み：０．３ｍｍ〜３．０ｍｍ
・ガラス基板Ｇの形状：一辺が１０００ｍｍを超えた矩形状ガラス板
・ガラス基板Ｇの非研磨面：膜体３８に貼り付けたポリウレタン製の吸着パッド（ガラス保持シート）にて密着保持。
【００５１】
以上が各研磨ステージ１８、２０の仕様であり、これらの研磨ステージ１８、２０によってガラス基板Ｇが研磨され、ガラス基板Ｇの表面の微小な凹凸やうねりが除去される。
【００５２】
一方、第１の研磨ステージ１８のスライダ１５８には、直動ガイド７０、７０が取り付けられている。直動ガイド７０、７０はガイドレール７２、７２に嵌合されている。このガイドレール７２、７２は、図１の如く第１の研磨ステージ１８のスピンドル５６やキャリア５２をメンテナンスするメンテナンスステージ７４に向けて配設されている。
【００５３】
また、図２の如く第２の研磨ステージ２０のスライダ１５８にも同様に、直動ガイド７０、７０が取り付けられ、直動ガイド７０、７０はガイドレール１６０、１６０に嵌合されている。このガイドレール１６０、１６０は、図１の如く第２の研磨ステージ２０のスピンドル５６やキャリア５２をメンテナンスするメンテナンスステージ７６に向けて配設されている。
【００５４】
キャリア５２の構造を説明すると、図３の如くキャリア５２の上部外周部に吊上リング７８が不図示のボルトによって固定されている。吊上リング７８のキャリア５２の外周部から突出したフランジ部には、貫通孔８０、８０…が同心円上で等間隔に複数個形成され、これらの貫通孔８０、８０…に、摺動リング８２の上面に突設された摺動リング吊具８４が図５の如く下方から貫通される。また、摺動リング吊具８４は、吊上リング７８と吊上用皿ばね８６との間に配置された吊上ばね８８に貫通されるとともに、吊上用皿ばね８６の貫通孔９０に貫通され、スクリュウジャッキ９２に連結されている。
【００５５】
したがって、スクリュウジャッキ９２を動作させ、摺動リング吊具８４を吊上ばね８８の付勢力に抗して上方に引き上げると、摺動リング８２がキャリア５２に対して引き上げられる。これにより、摺動リング８２に着脱自在に取り付けられた膜枠１４が引き上げられて、膜体３８に所定の張力が付与される。
【００５６】
張力付与の自動化に際しては、膜枠１４と膜体３８とを複数個用意し運用する。しかし、膜枠１４に対して膜体３８の初期張力には個体差があることが考えられること、また使用時間の違いにより、複数存在する膜体３８、３８…の初期張力の違いから、いかなる張力個体差を有する膜体３８にも同等の使用張力を付与することは難しい。また、膜体３８に過張力がかかってしまうと膜体３８や周辺機器の破損にもつながる危険がある。これを解決するために、吊上ばね８８の収縮量（吊上リング７８と吊上用皿ばね８６との間隔）を監視する。すなわち、スクリュウジャッキ９２の引き上げ量だけではなく、実際に膜体３８に付与される張力を吊上ばね８８の縮み量を監視することで測るものである。この吊上ばね８８を有することで、膜体３８に一定張力がかかるようにすることと、膜体３８に過張力がかかることの防止とを同時に解決することができる。なお、一定張力にするために、吊上ばね８８の縮み量の測定が必要となるが、その一つの手段として、スクリュウジャッキ９２にラインシャフト９６を介して連結された不図示のモータの電流値からトルクを算出し、スクリュウジャッキ９２の吊上力を間接的に取得し、これを管理することで膜体３８に付与される張力を監視することができる。ラインシャフト９６は、前記モータの駆動力をスクリュウジャッキ９２に伝達するシャフトである。また、符号９４は、吊上リング７８と吊上用皿ばね８６との間に生じている吊上ばね８８の反力を受けておくためのストッパピンである。
【００５７】
キャリア５２には、空気室５４に圧縮エアを噴出する噴射口９８、９８…が複数形成される。これらの噴射口９８、９８…は、キャリア５２の上面に形成された空気室１００を介して、図２上で破線で示すエア供給路１０２に連通される。エア供給路１０２は、研磨ヘッド５０に取り付けられた不図示のロータリジョイントを介して研磨ヘッド５０の外部に延設され、バルブ１０４を介してエアポンプ１０６に接続されている。したがって、バルブ１０４を開放すると、エアポンプ１０６からの圧縮エアがエア供給路１０２、空気室１００、及び噴射口９８を介して空気室５４に供給される。これにより、圧縮エアの圧力が膜体３８を介してガラス基板Ｇに伝達され、この圧力によってガラス基板Ｇが研磨パッド５８、６０に押し付けられて研磨される。
【００５８】
次に、摺動リング８２に対する膜枠１４の着脱手段の構造について説明する。
【００５９】
図３の如く膜枠１４の上枠４０には、複数のピン１０８、１０８…が同心円上で等間隔に突設され、これらのピン１０８の上端部に形成された、図５に示す大径のヘッド部１１０が、摺動リング８２の下部に固定されたフック１１２に係合されることにより、膜枠１４が摺動リング８２に取り付けられる。ヘッド部１１０とフック１１２との係合力は、スクリュウジャッキ９２によって膜体３８を張り上げた時の膜体３８の反力によって強固になり、研磨時に膜体３８から受ける研磨抵抗ではフック１１２からヘッド部１１０が外れないようになっている。
【００６０】
なお、摺動リング８２に対する膜枠１４の着脱構造は、図５にあげた構造に限定されるものではなく、例えば図６（Ａ）の如く、摺動リング８２を磁性体で構成するとともに膜枠１４の上枠４０をマグネットで構成し、摺動リング８２に膜枠１４を磁力によって吸着保持させる構造でもよい。また、この構造例では、上枠４０にピン１１４が突設され、このピン１１４が、摺動リング８２の下面に形成した孔１１６に差し込まれることにより、摺動リング８２に対する膜枠１４の水平移動が防止されている。
【００６１】
図６（Ｂ）に示す構造例は、図６（Ａ）と同様に、摺動リング８２に膜枠１４を磁力によって吸着保持させる構造であり、摺動リング８２の下面に取り付けられたストッパ板１１８に、膜枠１４の上枠４０の内周面が当接されて、摺動リング８２に対する膜枠１４の水平移動が防止されている。
【００６２】
図６（Ｃ）に示す構造例は、摺動リング８２にエア流路１２０を形成し、このエア流路１２０をサクションポンプに接続し、エア流路１２０を介して膜枠１４の上枠４０をバキュームして真空吸着保持する構造である。
【００６３】
図６（Ｄ）に示す構造例は、図６（Ｃ）と同様に、摺動リング８２に膜枠１４をバキューム保持させる構造であり、上枠４０のピン１１４が摺動リング８２の孔１１６に差し込まれることにより、摺動リング８２に対する膜枠１４の水平移動が防止されている。
【００６４】
図６（Ｅ）に示す構造例は、膜枠１４の外周部に挟持部材１２２を設け、挟持部材１２２の挟みプレート１２４と膜枠１４とで摺動リング８２の外周部を挟圧することにより、摺動リング８２に膜枠１４を取り付ける構造である。
【００６５】
また、図７（Ａ）、（Ｂ）に示す構造は、膜枠１４の上枠４０にポール１２６を突設し、このポール１２６を摺動リング８２の貫通孔１２８に挿通し、ポール１２６の上端部に形成された貫通孔１３０と、摺動リング８２の上面に固定された一対のピン支持部材１３２、１３２の貫通孔１３４、１３４とにストッパピン１３６を挿入することによって、摺動リング８２に膜枠１４を保持させる構造である。
【００６６】
また、図７において、膜枠１４は、吊上ばね８８の付勢力によって、摺動リング８２とともに上方へ一定の張力にて引き上げられている。仮に膜体３８がクリープ伸びを発生しても、膜体３８には、吊上ばね８８の付勢力により常時一定の張力がかかる。なお、吊上ばね８８の代わりに、油圧シリンダ、エアシリンダ、皿ばね、板ばね等、要は膜体３８がクリープ伸びしても自動的に張力がかかるような機構であれば何でもよい。自動化にする場合には、シリンダ、モータ等のアクチュエータを使用すればよい。
【００６７】
一方、ガラス基板Ｇの研磨は、搬送装置１５０によってガラス基板Ｇをステージ１６から第１の研磨ステージ１８に搬送し、また、搬送装置１５２によってガラス基板Ｇを第１の研磨ステージ１８から第２の研磨ステージ２０に順次搬送することにより実施される。また、第２の研磨ステージ２０でガラス基板Ｇの研磨が終了すると、ここで膜枠１４がキャリア５２から取り外されて搬送装置１５４によりステージ２２に搬送される。キャリア５２から膜枠１４を取り外す方法は、まず、図５に示したスクリュウジャッキ９２を緩める方向に動作させ、膜体３８の張力を解消する。次に、キャリア５２に対して膜枠１４を所定角度回動させてフック１１２からヘッド部１１０を取り外す。これにより、キャリア５２から膜枠１４が取り外される。
【００６８】
搬送装置１５０（１５２、１５４）の一例を図８に示す。この搬送装置１５０は、膜枠１４の上枠４０と下枠４２とを保持する保持部１６２、１６２が膜枠１４の搬送経路の両側に配置され、これらの保持部１６２、１６２は、小型ロボット１６４のアーム１６６に連結され、アーム１６６の動作によって上下左右方向に移動される。また、小型ロボット１６４の下部にはガイドブロック１６８が固定され、このガイドブロック１６８が、膜枠１４の搬送経路の両側に配設されたガイドレール１７０に嵌合されている。また、ガイドブロック１６８には、送りねじ装置（不図示）の送りねじが螺合されている。これにより、ガラス基板Ｇが搬送装置１５０（１５２、１５４）によって保持されて所定の位置に搬送されるようになっている。
【００６９】
一方、図１に示したステージ２２では、搬送装置１５４で搬送されてきた膜枠１４から、研磨終了したガラス基板Ｇを剥ぎ取る。剥ぎ取られたガラス基板Ｇは、コンベア１３８によって搬送され、そして、ロボット１４０のアーム１４２に取り付けられた吸着ヘッド１４４に吸着され、ロボット１４０の動作によってガラス基板搬出用コンベア２４に移載され、研磨装置１０の外部に搬出される。
【００７０】
ガラス基板Ｇが剥ぎ取られた膜枠１４はコンベア１４６によって膜枠洗浄ステージ２６に搬送され、ここで水洗浄される。洗浄終了した膜枠１４は、コンベア１４８によって膜枠乾燥ステージ２８に搬送され、ここで加熱されて乾燥される。そして、乾燥終了した膜枠１４は、膜枠返送コンベア３０によってステージ１６に搬送され、ガラス基板Ｇの貼着に再使用される。
【００７１】
したがって、このように構成されたガラス基板Ｇの研磨装置１０によれば、第２の研磨ステージ２０によるガラス基板Ｇの研磨完了後、膜枠１４を搬送装置１５４によって第２の研磨ステージ２０からステージ２２に搬出し、ここで研磨終了したガラス基板Ｇを膜枠１４から取り外す。すなわち、実施の形態の研磨装置１０は、キャリア５２に着脱自在な膜枠１４にガラス基板Ｇを貼着し、研磨終了後、第２の研磨ステージ２０にてガラス基板Ｇを膜枠１４から取り外すのではなく、第２の研磨ステージ２０から離れたステージ２２にて、研磨終了したガラス基板Ｇを膜枠１４から取り外すので、例えば一辺が１０００ｍｍを超えるような大型ガラス基板特有のガラス基板Ｇの搬出に係る問題（研磨ステージ上での取り外し及びそれをハンドリングして搬出することが非常に困難でかつ長時間を要し、生産性を低下させる原因になっていた問題）を解消できる。よって、生産性が向上する。
【００７２】
また、研磨装置１０は、ガラス基板Ｇが取り外された膜枠１４を膜枠洗浄ステージ２６にて洗浄し、膜枠乾燥ステージ２８にて乾燥した後、この膜枠１４をステージ１６に搬送し、ガラス基板Ｇの貼着に繰り返し使用するので、膜枠１４を必要最小限揃えればよく、省資源化に貢献できる。
【００７３】
更に、研磨装置１０によれば、エアポンプ１０６からキャリア５２と膜枠１４の膜体３８との間に圧縮エアを供給し、圧縮エアの圧力によってガラス基板Ｇを研磨パッド５８、６０に押し付けて研磨するので、ガラス基板Ｇの各部分にかかる圧力が均一な圧力となり、ガラス基板Ｇを平坦に研磨できる。これに付随して、研磨パッド５８、６０の表面形状に影響されることなく、すなわち、研磨パッド５８、６０の表面に多少のうねりがあっても、そのうねりがガラス基板Ｇに転写することはないので、研磨パッド５８、６０の精度出しが不要になり、研磨パッド５８、６０のコストも抑えることができる。
【００７４】
また、膜枠１４の膜体３８は、気密保持層４４、強度保持層４６、及び平滑層４８からなる三層構造に構成したので、ガラス基板Ｇを膜体３８に安定して保持でき、よって、ガラス基板Ｇを精度よく研磨できる。
【００７５】
更に、強度保持層４６の材質は、アラミド繊維、ステンレス製金網、スチール金網、炭素繊維、ガラス繊維、ナイロン繊維、金属シート、樹脂シート等またはこれらの材料と同等の引張強さを有する材料で作られているので、ガラス基板Ｇを研磨に好適な押圧力で研磨パッド５８、６０に押し付けた時の、膜体３８の強度を保証できる。
【００７６】
なお、ここでいう引張強度とは、強度保持層４６が織物からなる場合は、ＪＩＳ　Ｌ１０９６（１９９９年）または、これに準ずる規格により規定される引張強度をいい、樹脂シートや金属シートからなる場合は、通常用いられる引張強度（例えばプラスチックの場合は、ＪＩＳ　Ｋ７１６１（１９９４年）またはこれに準ずる規格、金属の場合も同様）をいう。
【００７７】
図９には、キャリア５２に対する膜枠１４及びガラス基板Ｇの貼り付け工程の他の実施例が示され、この貼り付けはステージ１６において実施される。
【００７８】
まず、図９（ａ）に示すように、研磨前のガラス基板Ｇは、ステージ１６に設置されたテーブル２００上に載置され、その上方に膜枠１４がジャッキ２０２、２０２…によって支持されている。一方、キャリア５２は、膜枠１４の上方に待機されており、この状態が貼付初期状態である。この状態からキャリア５２が下降移動され、キャリア５２が膜枠１４に接触した状態が図９（ｂ）であり、この状態が、スクリュウジャッキ９２等による膜枠１４の取付開始状態である。
【００７９】
次に、図９（ｃ）の如く、膜枠１４のピン１０８（図５参照）のヘッド部１１０が、摺動リング８２の下部に固定されたフック１１２に係合され、この後、スクリュウジャッキ９２が駆動され、膜枠１４の膜体３８が所定の張力で張り上げられる。これによって、キャリア５２に膜枠１４が取り付けられる。
【００８０】
図９（ｄ）、（ｅ）は、膜枠１４の膜体３８にガラス基板Ｇを貼り付ける工程を示しており、まず、図９（ｄ）の如くエア供給路１０２を介して空気室５４にエアを供給し、膜体３８を膨張させていき、膜体３８をガラス基板Ｇ全面に貼り付けていく。貼り付けが終了すると、図９（ｅ）の如く空気室５４のエアをエア供給路１０２から逃がし、膜体３８を収縮させる。これにより、一カ所のステージ１６において、キャリア５２に対する膜枠１４の取り付け作業、及びガラス基板Ｇの膜枠１４への貼り付け作業を実施できる。
【００８１】
図１０には、ステージ２２において実施される、研磨完了したガラス基板Ｇを膜枠１４から取り外す工程が示されている。
【００８２】
図１０（ａ）に示すように、ステージ２２に設置されたテーブル２０４の上方にキャリア５２が位置すると、エア供給路１０２を介して空気室５４にエアを供給し、膜体３８を膨張させる。この状態がガラス基板Ｇの剥離初期状態である。この状態にすると、ガラス基板Ｇと膜体３８が相対的に位置ずれを起こすこと、及びガラス基板Ｇが平らに戻ろうとする弾性力により、ガラス基板Ｇが膜体３８から容易に剥離する。すなわち、従来、強制的に剥がすことで設備に負担のあった板剥がし工程が、膜体３８を膨張させることで容易に行うことができるようになった。
【００８３】
実施の形態では、この状態から図１０（ｂ）に示すように、更に、タクトを短縮化するために、水とエア又は水のみ或いはエアのみ（流体）を、ガラス基板Ｇの縁部に対向配置された複数のエア噴射ノズル（水噴射ノズルでもよい：剥離用流体供給手段）２０６、２０６から、ガラス基板Ｇの縁部と膜体３８との境界部にエア（水）を噴射させ、そのエネルギによってガラス基板Ｇを図１０（ｃ）の如く膜体３８から剥離させていく。なお、図１０（ｃ）ではノズル２０６を省略している。
【００８４】
図１０（ｄ）は、ガラス基板Ｇが膜体３８から完全に剥離されてテーブル２０４上に載置された状態を示している。この後、ガラス基板Ｇは、図１に示したコンベア１３８によって搬送され、そして、ロボット１４０によってガラス基板搬出用コンベア２４に移載され、研磨装置１０の外部に搬出される。
【００８５】
一方、図１０（ｄ）の如く、ガラス基板Ｇが膜体３８から完全に剥離されると、次に、図１０（ｅ）の如く、キャリア５２から膜枠１４を取外装置によって取り外し、膜枠１４をジャッキ２０８、２０８に載置する。この膜枠１４は、図１に示したコンベア１４６によって膜枠洗浄ステージ２６に搬送される。
【００８６】
図１１は、第２の実施の形態の研磨装置３００の正面図が示され、図１〜図１０に示した第１の実施の形態の研磨装置１０と同一又は類似の部材については同一の符号を付して説明する。
【００８７】
図１１に示す研磨装置３００の特徴は、２台の研磨ヘッド５０Ａ、５０Ｂをレール３０２に沿って水平移動させ、第１の研磨ステージ１８から第２の研磨ステージ２０への膜枠１４（図３等参照）の移送はもとより、膜枠取付ステージ３０４から第１の研磨ステージ１８への膜枠１４の移送、及び第２の研磨ステージ２０から膜枠取外ステージ３０６への膜枠１４の移送を行うことにより、製造タクトを向上させたことにある。
【００８８】
研磨装置３００は、研磨前のガラス基板Ｇが載置される載置台３０８を有する板貼シャトル３１０、貼着用ローラ３１２を有するガラス基板貼着ステージ１６、膜枠１４をキャリア５２に取り付ける膜枠取付ステージ３０４、第１の研磨ステージ１８、第２の研磨ステージ２０、及び膜枠１４をキャリア５２から取り外す膜枠取外ステージ３０６を主として構成されている。また、膜枠取外ステージ３０６は、研磨完了したガラス基板Ｇを膜枠１４から取り外すガラス基板取外ステージ２２も兼ねている。更に、符号３１４は、研磨終了したガラス基板Ｇをガラス基板取外ステージ２２から搬出する板剥シャトルである。なお、研磨装置３００にも研磨装置１０と同様に膜枠洗浄ステージ、膜枠乾燥ステージ、及び膜枠返送コンベアが設けられているが、図１１においてはこれらを省略している。
【００８９】
以下、研磨装置３００によるガラス基板Ｇの研磨手順を説明する。
【００９０】
ガラス基板貼着ステージ１６にて待機している板貼シャトル３１０の載置台３０８には、不図示のロボットによって搬送されたガラス基板Ｇが研磨面を下方に向けて載置される。載置台３０８は、昇降装置３１６を介して板貼シャトル３１０に搭載され、ガラス基板Ｇを受け取る際には図１１の如く上昇されて、膜枠１４が載置される上縁部３１１よりも若干量上方に突出される。なお、上縁部３１１は、膜体１４の形状に対応した形状に形成される。すなわち、膜枠１４が矩形状であれば矩形に形成されている。
【００９１】
次に、板貼シャトル３１０は、ガラス基板貼着ステージ１６から図１２の如く膜枠取付ステージ３０４に移動されるとともに、膜枠１４の載置に邪魔にならないように載置台３０８が板貼シャトル３１０の上縁部３１１よりも下方に移動される。この後、膜枠取付ステージ３０４において、不図示の膜枠返送コンベアから搬送されてきた膜枠１４が板貼シャトル３１０の上縁部３１１に載置される。これにより、ガラス基板Ｇの上方に膜枠１４の膜体３８が位置する。なお、膜枠１４の載置を容易にするために、上縁部３１１に複数のガイドローラを設けておくことが好ましい。
【００９２】
板貼シャトル３１０で膜枠１４を受け取ると、板貼シャトル３１０は図１３の如くガラス基板貼着ステージ１６に向けて移動される。そして、この移動動作に連動して、ガラス基板貼着ステージ１６の上方に待機していた貼着用ローラ３１２がシリンダ装置３１３の伸長動作によって下降し、膜体３８をガラス基板Ｇに押し付ける。この貼着用ローラ３１２は、ガラス基板Ｇの幅（移動方向に直交する方向の長さ）よりも長めに形成されており、板貼シャトル３１０によって移動してきたガラス基板Ｇの移動方向前縁部が貼着用ローラ３１２の直下を通過する直前に膜体３８を押圧するようにその動作タイミングが不図示のコントローラによって制御されている。また、貼着用ローラ３１２は、図１４の如く板貼シャトル３１０によって移動しているガラス基板Ｇの移動方向後縁部が通過するまで押圧動作を継続し、この後、図１５に示すように膜体３８の押圧位置から上方に退避移動するようにその動作タイミングが前記コントローラによって制御されている。
【００９３】
上記の貼着用ローラ３１２の押圧動作、及び板貼シャトル３１０の移動によって、膜体３８とガラス基板Ｇとの間に気泡が介在することなく、ガラス基板貼着ステージ１６において膜体３８がガラス基板Ｇに貼着される。
【００９４】
貼着用ローラ３１２を使用したガラス基板Ｇの貼着は、特に大面積のガラス基板を研磨する研磨装置に有効である。小面積のガラス基板の場合では、ガラス基板に膜体３８を押し付けただけで、ガラス基板と膜体３８との間に気泡を介在させることなくガラス基板を膜体３８に貼着させることができる。気泡の存在は、貼着力低下につながり、確実に貼着を行うためには、気泡量を可能な限り少なくする必要がある。大面積のガラス基板の場合には、ガラス基板を膜体３８にただ単に押し付けたのでは、各々の平坦度が高いゆえに介在する気泡量も増大する。そこで、このように、貼着用ローラ３１２によって膜体３８をガラス基板Ｇに押圧し、膜体３８を扱き膜体３８とガラス基板Ｇとの間に介在している気泡を強制的に排出しながら貼着していく。これにより、大面積のガラス基板Ｇであってもガラス基板Ｇを膜体３８に確実にかつ強固に貼着させることができる。なお、実施の形態では、貼着用ローラ３１２に対して膜枠１４及びガラス基板Ｇを移動させて貼着を実施したが、膜枠１４及びガラス基板Ｇに対して貼着用ローラ３１２を移動させて貼着を実施してもよい。また、貼着用ローラはプラスチック、ゴム、ウレタン等のように膜体３８に傷を付けない柔軟性のある材料で作られていることが好ましい。また、貼着用ローラ３１２の押圧力は、ガラス基板Ｇに損傷を与えない値に設定されていることは言うまでもない。
【００９５】
膜体３８にガラス基板Ｇが貼着された膜枠１４は、図１６の如く板貼シャトル３１０によって膜枠取付ステージ３０４の真下に搬送される。そして、図１７のの如く、板貼シャトル３１０の昇降装置３１６を駆動して膜枠１４を研磨ヘッド５０Ａのキャリア５２に向けて上昇させ、膜枠１４をキャリア５２側に取り付けるとともに、スクリュウジャッキ９２を動作させて膜枠１４を引き上げ、膜体３８に所定の張力をかける。これにより、膜枠１４が研磨ヘッド５０Ａのキャリア５２に取り付けられる。
【００９６】
ところで、スクリュウジャッキ９２によって膜体３８に張力をかけた場合、膜体３８の一部がガラス基板Ｇに対してズレるので、貼着力が低下する虞がある。そこで、この不具合を防止するため、図１８の如く昇降装置３１６によって載置台３０８を若干量上昇させ、載置台３０８によってガラス基板Ｇを膜体３８に押圧する。これにより、ガラス基板Ｇが膜体３８に再度貼着されるので、研磨ヘッド５０Ａによる膜枠１４の移送時に膜枠１４が研磨ヘッド５０Ａから脱落するのを防止できる。
【００９７】
なお、膜枠取付ステージ３０４において膜枠１４を研磨ヘッド５０Ａに取り付けた後に、ガラス基板貼着ステージ１６において膜体３８をガラス基板Ｇに貼着してもよい。
【００９８】
膜枠取付ステージ３０４において膜枠１４の取り付けが終了すると、図１９の如く、板貼シャトル３１０はガラス基板貼着ステージ１６に戻され、二枚目のガラス基板Ｇが載置台３０８に載置されるまで、その位置に待機される。
【００９９】
一方、膜枠１４が取り付けられた研磨ヘッド５０Ａは、図２０の如くレール３０２を走行して第１の研磨ステージ１８に移動され、ここで膜枠１４に貼着された一枚目のガラス基板Ｇが第１の研磨ステージ１８の研磨パッド５８に押し付けられて粗研磨される。この粗研磨中に、二枚目のガラス基板Ｇは板貼シャトル３１０の載置台３０８に載せられ、そして、図２０の如く板貼シャトル３１０によって膜枠取付ステージ３０４に搬送された後、次の膜枠１４が板貼シャトル３１０に載せられる。
【０１００】
次の膜枠１４が板貼シャトル３１０に載せられると、膜枠１４の膜体３８は、図２１〜図２５に示す第１の研磨ステージ１８での粗研磨工程から第２の研磨ステージ２０へ移送される間に、貼着用ローラ３１２によって二枚目のガラス基板Ｇに押し付けられ、貼着が行われる。貼着用ローラ３１２による貼着工程は、図１３〜図１５に示した通りであるので、ここでは説明を省略する。二枚目のガラス基板Ｇは、膜体３８に完全に貼着された状態で待機される。なお、第１の研磨ステージ１８で粗研磨が終了すると、研磨ヘッド５０Ａは、レール３０２を走行して第２の研磨ステージ２０に移動される。
【０１０１】
第２の研磨ステージ２０に移動された後、ガラス基板Ｇを研磨パッド６０に載置した状態で研磨ヘッド５０Ａのスクリュウジャッキ９２が緩められ、膜枠１４が研磨ヘッド５０Ａから取り外される。この後、膜枠１４を図２６の如く研磨パッド６０に置いた状態で研磨ヘッド５０Ａが上昇される。この時間を利用して、二枚目のガラス基板Ｇは膜枠１４に貼着され、膜枠取付ステージ３０４に待機されている。
【０１０２】
次に、図２７の如く研磨ヘッド５０Ａが膜枠取付ステージ３０４に向けて移動されるとともに、基板取外ステージ２２（膜枠取外ステージ３０６）に待機されている研磨ヘッド５０Ｂが第２の研磨ステージ２０に向けて移動され、研磨パッド６０に置かれている膜枠１４が研磨ヘッド５０Ｂに取り付けられる。この場合、張力が緩んだ膜体３８にスクリュウジャッキ９２によって再度張力を与えるため、ガラス基板Ｇに対して膜体３８がズレて貼着力が低下する場合がある。よって、スクリュウジャッキ９２による張力付与後に、研磨ヘッド５０Ｂのキャリア５０と膜体３８との間の空間に供給される圧縮エア（図５参照）によって膜体３８を図２８の如くガラス基板Ｇに押し付ける。これにより、ガラス基板Ｇが再貼着されるので、研磨ヘッド５０Ｂからの脱落を防止できる。そして、ガラス基板Ｇは研磨ヘッド５０Ｂ側に取り付けられた状態で第２の研磨ステージ２０の研磨パッド６０によって仕上げ研磨される。一方で、研磨ヘッド５０Ａには、次の膜枠１４が取り付けられている。
【０１０３】
研磨ヘッド５０Ａに次の膜枠１４が取り付けられると、研磨ヘッド５０Ａは図２９の如く第１の研磨ステージ１８に移動され、ここで二枚目のガラス基板Ｇを粗研磨加工する。その粗研磨加工中に、板剥シャトル３１４は基板取外ステージ２２（膜枠取外ステージ３０６）に移動され、ここで待機される。次に、研磨ヘッド５０Ｂは、図３０の如く基板取外ステージ２２（膜枠取外ステージ３０６）に移動される。この板剥シャトル３１４は、ガラス基板Ｇの載置台３２０を有し、この載置台３２０は昇降装置３２２を介してシャトル本体３２４に設置されている。
【０１０４】
板剥シャトル３１４が基板取外ステージ２２（膜枠取外ステージ３０６）に移動されると、図３１の如く研磨ヘッド５０Ｂのスクリュウジャッキ９２が緩められ、膜枠１４が研磨ヘッド５０Ｂから取り外されて、搬送台３２６の上縁部３２８に載置される。
【０１０５】
そして、搬送台３２６に設けられた複数のエア噴射ノズル（水噴射ノズルでもよい：剥離用流体供給手段）３３０、３３０から、ガラス基板Ｇの縁部と膜体３８との境界部にエア（水：流体）を噴射させ、そのエネルギによってガラス基板Ｇを図３２の如く膜体３８から剥離させていく。剥離されたガラス基板Ｇは図３３の如く、板剥シャトル３１４の載置台３２０に載置される。このガラス基板Ｇの剥離中に、２枚目のガラス基板Ｇは第２の研磨ステージ２０に研磨ヘッド５０Ａにより搬送される。そして、研磨ヘッド５０Ａから膜枠１４が取り外され、研磨ヘッド５０Ａが膜枠取付ステージ３０４に移動され、そして、研磨ヘッド５０Ｂが第２の研磨ステージ２０に移動される。そして、ガラス基板Ｇは研磨ヘッド５０Ｂ側に取り付けられた状態で第２の研磨ステージ２０の研磨パッド６０によって仕上げ研磨される。
【０１０６】
なお、基板取外ステージ２２（膜枠取外ステージ３０６）の流体によってガラス基板Ｇを膜体３８から強制的に剥離させることもできるが、流体を使用することなくガラス基板Ｇの自重によって膜体３８から剥離させることもできる。そして、剥離され板剥シャトル３１４の台車３２０に載せられたガラス基板Ｇは、図３４の如く基板取外ステージ２２（膜枠取外ステージ３０６）から製品保管場所に搬送される。上記のような一連の動作を繰り返し行うことにより、ガラス基板Ｇの連続研磨を効率よく実施できる。
【０１０７】
また、基板取外ステージ２２（膜枠取外ステージ３０６）において、ガラス基板Ｇを膜体３８から剥離させた後に、膜枠１４を研磨ヘッド５０Ｂから取り外してもよい。
【０１０８】
図３５、図３６は、キャリア５２の摺動リング８２に対する膜枠１４の位置決め機構の構造を示した図である。図３５によれば、膜枠１４に複数のピン３４０、３４０…（図３５では二本のピンのみ図示）が植設され、このピン３４０、３４０…が嵌合される孔３４２、３４２…が摺動リング８２に形成され、ピン３４０、３４０…を孔３４２、３４２…に嵌合させることにより、膜枠１４が摺動リング８２に位置決めされる。
【０１０９】
また、複数本のピン３４０、３４０…のうち所定本数のピン３４０は、図３５で矢印で示すように遊動自在に膜枠１４に取り付けられ、残りのピン３４０はキャリアに対する位置決め用のために膜枠１４に強固に固定されている。
【０１１０】
ピン３４０を遊動自在に膜枠１４に取り付けることは、特に大面積のガラス基板Ｇを研磨する研磨装置に有効である。膜枠１４に植設された複数本のピン３４０、３４０…を摺動リング８２に形成された複数の孔３４２、３４２…に嵌入することにより、膜枠１４と摺動リング８２（すなわち、キャリア５２）と位置決め連結する場合、小型の膜枠の場合には、ピン３４０の取付精度が出し易いため、全ピン３４０、３４０…を膜枠に固定しても全ピン３４０、３４０…を孔３４２、３４２…に問題なく嵌入することができる。
【０１１１】
これに対して、大面積のガラス基板Ｇが貼着される大型の膜枠１４の場合には、ピン３４０の取付精度が出し難いため、全ピン３４０、３４０…を膜枠１４に固定した場合には、ピン３４０、３４０…を孔３４２、３４２…に嵌入することが難しい。一方で、全ピン３４０、３４０…を遊動自在に膜枠１４に取り付ければ、取付誤差分を遊動量で吸収できるので、全ピン３４０、３４０…を嵌入できる。しなしながら、全ピン３４０、３４０…を遊動とした場合、膜枠１４がキャリア５２に対してぐらつくので位置が不安定となり、また、ピン３４０は研磨加工時に研磨パッド５８、６０からかかる剪断力に抗する機能も有しているため、その剪断力に耐えることもできなくなる場合がある。
【０１１２】
そこで、図３５の如く、複数本のピン３４０、３４０…のうち所定本数のピン３４０を遊動自在に膜枠１４に取り付けることにより、これらの遊動ピン３４０で取付誤差分を吸収し、そして、残りのピン（例えば２本）３４０、３４０を膜枠１４に固定し、残りのピン３４０、３４０…で研磨パッド５８、６０からかかる剪断力に対抗させた。これにより、大型の膜枠１４をキャリア５２に対して位置決めできるとともに安定的に連結できる。
【０１１３】
また、ピン３４０は、孔３４２に対する嵌合を容易にするために、先端部３４４が先細状に形成され、更に、先端部３４４と円柱状本体部３４１との境界部には括れ部３４６が形成される。この括れ部３４６は、ピン３４０を孔３４２に嵌合すると、孔３４２から突出し、図３６に示すフック３５０の円弧状係合部３５２に嵌合される。フック３５０は、キャリア５２に支点Ｏを中心に回動自在に取り付けられ、図３６（Ａ）の状態から反時計周り方向に回動されることにより、ピン３４０の括れ部３４６に嵌合される。これにより、ピン３４０はフック３５０に係合されるので、膜枠１４がキャリア５２に保持される。
【０１１４】
図３７は、図１１に示したガラス基板貼着ステージ１６において、貼着用ローラ３１２に加え膜体押圧用バルーン３６０を設けた例を示す構造である。
【０１１５】
この膜体押圧用バルーン３６０は、ゴム製で円形状に形成され、ヘッド３６２の下部開放部を閉塞するように取り付けられている。ヘッド３６２と膜体押圧用バルーン３６０との間の空間部に不図示のエア供給源から圧縮エアが供給されることにより膨張される。
【０１１６】
また、ヘッド３６２は、貼着用ローラ３１２を支持する架台３６４にシリンダ装置３６６を介して昇降可能に取り付けられ、ガラス基板Ｇの上方に位置した膜枠１４に対して進退移動される。
【０１１７】
膜体押圧用バルーン３６０を使用した貼着方法の一例は、まず、貼着用ローラ３１２による貼着に先行して、膨らんだ膜体押圧用バルーン３６０を膜体３８の中央部に押圧し、膜体３８の中央部をガラス基板Ｇに密着させる。この後、膜体押圧用バルーン３６０を膜枠１４から上方に退避させ、そして、貼着用ローラ３１２による貼着を開始する。これにより、膜体３８とガラス基板Ｇとの間に気泡のない安定した貼着を実施できる。
【０１１８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る基板の研磨方法及びその装置によれば、キャリアに着脱自在な膜枠に基板を貼着し、研磨終了後、研磨ステージから離れた基板取外ステージにて、研磨終了した基板を膜枠から取り外すようにしたので、大型基板特有の基板の取り外し及び搬出の際に、研磨機の稼働停止による生産性低下という問題を解消でき、よって生産性が大幅に向上する。すなわち、基板を研磨している間に、次の基板の膜枠への貼着や、研磨後の基板の取り外しが行えるため、安定した作業が確保され、大型基板を安全に、安定した品質で、研磨することができる。
【０１１９】
また、本発明において、基板が取り外された膜枠を洗浄ステージにて洗浄した後、この膜枠を基板の貼着に繰り返し使用することで、膜枠を必要最小限用意すればよく、省資源化に貢献できる。
【０１２０】
更に、本発明において、研磨用加圧流体供給手段からキャリアと膜枠の膜体との間に加圧流体を供給し、この加圧流体の圧力によって基板を研磨定盤に押し付けて研磨することで、基板の各部分にかかる圧力が均一な圧力となり、基板を平坦に研磨できる。
【０１２１】
また、本発明の膜体において、その外周部がキャリアに密着されてキャリアとの間で気密を保持する気密保持層と、気密保持層を保持するとともに膜体を張設する張力に耐え得る所定の引張強さを有する強度保持層と、基板が貼着される平滑層とからなる三層構造に構成されているようにすることで、基板を膜体に安定して保持でき、よって、基板を精度よく研磨できる。
【０１２２】
更に、膜体の強度保持層の材質が、アラミド繊維、ステンレス製金網、スチール金網、炭素繊維、ガラス繊維、ナイロン繊維、またはこれらの材料と同等の引張強さを有する材料で作られているようにすることで、基板を研磨に好適な押圧力で研磨定盤に押し付けた時の、膜体の強度を保証できる。
【０１２３】
また、本発明において、基板取外ステージにおいて、膜枠の膜体と基板の縁部との境界部に剥離用流体供給手段から流体を供給し、これによって生じる剥離作用によって基板を膜枠から剥離させれば、膜枠から基板を短時間で剥離させることができ、生産性を上げることができる。
【０１２４】
更に、本発明において、基板貼着ステージにおいて、まず、基板を載置台に載置し、次に、載置台に載置された基板に膜枠の膜体を載せ、次いで、基板に載せせられた膜体に貼着用ローラを押し付けるとともに、移動手段によって載置台及び貼着用ローラを相対的に膜体の表面に沿って移動させ、貼着用ローラによって膜体を基板に貼着すれば、大面積の基板であっても基板を膜体に確実にかつ強固に貼着させることができる。
【０１２５】
また、本発明において、膜枠とキャリアとを複数のピンを介して着脱自在し、これら複数本のピンのうち所定本数のピンを、遊動自在に膜枠に取り付け、残りのピンをキャリアに対する位置決め用のために膜枠に固定すれば、大型の膜枠をキャリアに対して位置決めできるとともに安定的に連結できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施の形態の研磨装置の全体構造を示す平面図
【図２】研磨ヘッドと研磨ステージの実施の形態を示す側面図
【図３】研磨ヘッドの組立斜視図
【図４】膜枠の膜体の三層構造を示す説明図
【図５】摺動リングに対する膜枠の着脱構造を示す要部拡大断面図
【図６】摺動リングに対する膜枠の他の着脱構造を示す要部拡大断面図
【図７】摺動リングに対する膜枠の他の着脱構造を示す要部拡大図
【図８】ガラス基板の搬送装置の概略構造図
【図９】キャリアに対する膜枠及びガラス基板の貼り付け工程を示す説明図
【図１０】膜枠からガラス基板を剥離させる剥離工程を示す説明図
【図１１】第２の実施の形態の研磨装置の正面図
【図１２】図１１に示した研磨装置の動作説明図
【図１３】図１１に示した研磨装置の動作説明図
【図１４】図１１に示した研磨装置の動作説明図
【図１５】図１１に示した研磨装置の動作説明図
【図１６】図１１に示した研磨装置の動作説明図
【図１７】図１１に示した研磨装置の動作説明図
【図１８】図１１に示した研磨装置の動作説明図
【図１９】図１１に示した研磨装置の動作説明図
【図２０】図１１に示した研磨装置の動作説明図
【図２１】図１１に示した研磨装置の動作説明図
【図２２】図１１に示した研磨装置の動作説明図
【図２３】図１１に示した研磨装置の動作説明図
【図２４】図１１に示した研磨装置の動作説明図
【図２５】図１１に示した研磨装置の動作説明図
【図２６】図１１に示した研磨装置の動作説明図
【図２７】図１１に示した研磨装置の動作説明図
【図２８】図１１に示した研磨装置の動作説明図
【図２９】図１１に示した研磨装置の動作説明図
【図３０】図１１に示した研磨装置の動作説明図
【図３１】図１１に示した研磨装置の動作説明図
【図３２】図１１に示した研磨装置の動作説明図
【図３３】図１１に示した研磨装置の動作説明図
【図３４】図１１に示した研磨装置の動作説明図
【図３５】キャリアに対する膜枠の位置決め構造を示す要部斜視図
【図３６】図３５に示した位置決め構造においてピンに係合されるフックの平面図
【図３７】バルーン付き貼着用ローラの構造を示す側面図
【符号の説明】
１０、３００…研磨装置、１２…コンベア、１４…膜枠、１６…ステージ（ガラス基板貼着ステージ）、１８…第１の研磨ステージ、２０…第２の研磨ステージ、２２…ステージ（ガラス基板取外ステージ）、２４…ガラス基板搬出コンベア、２６…膜枠洗浄ステージ、２８…膜枠乾燥ステージ、３０…膜枠返送コンベア、３２…ロボット、３３…アーム、３４…吸着パッド、３６…コンベア、３８…膜体、４０…上枠、４２…下枠、４４…気密保持層、４６…強度保持層、４８…平滑層、５０、５０Ａ、５０Ｂ…研磨ヘッド、５１…本体ケーシング、５２…キャリア、５３…下部外周リング部、５４…空気室、５６…スピンドル、５８…研磨パッド、６０…研磨パッド、６２…研磨定盤、６４…回転軸、６６…研磨定盤、６８…回転軸、７０…直動ガイド、７２…ガイドレール、７４…メンテナンスステージ、７６…メンテナンスステージ、７８…吊上リング、８０…貫通孔、８２…摺動リング、８４…摺動リング吊具、８６…上ばね、８８…吊上ばね、９０…貫通孔、９２…スクリュウジャッキ、９４…ストッパピン、９６…ラインシャフト、９８…噴射口、１００…空気室、１０２…エア供給路、１０４…バルブ、１０６…エアポンプ、１０８…ピン、１１０…ヘッド部、１１２…フック、１１４…ピン、１１６…孔、１１８…ストッパ板、１２０…エア流路、１２２…挟持部材、１２４…挟みプレート、１２６…ポール、１２８…貫通孔、１３０…貫通孔、１３２…ピン支持部材、１３４…貫通孔、１３６…ストッパピン、１３８…コンベア、１４０…ロボット、１４２…アーム、１４４…吸着ヘッド、１４６…コンベア、１５０、１５２、１５４…搬送装置、１６０…ガイドレール、１６２…保持部、１６４…小型ロボット、１６６…アーム、１６８…ガイドブロック、１７０…ガイドレール、２００…テーブル、２０２…ジャッキ、２０４…テーブル、２０６…エア噴射ノズル、２０８…ジャッキ、３０２…レール、３０４…膜枠取付ステージ、３０６…膜枠取外ステージ、３０８…載置台、３１０…板貼シャトル、３１２…貼着用ローラ、３１４…板剥シャトル、３１６…昇降装置、３２０…載置台、３２２…昇降装置、３２４…シャトル本体、３２６…搬送台、３３０…エア噴射ノズル（剥離用流体供給手段）、３４０…ピン、３４２…孔、３４４…先端部、３４６…括れ部、３５０…フック、３５２…係合部、３６０…膜体押圧用バルーン、３６２…ヘッド、３６４…架台、３６６…シリンダ装置
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
2004122351.tif 000028
【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
2004122351.tif 000032
【図３１】
2004122351.tif 000033
【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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