(57)【要約】【課題】ガラス基板の表面を研磨する片面研磨工程において、研磨後のガラス基板表面に高精度な表面平滑性を実現する。【解決手段】両面粘着シートを貼着した多孔質軟質樹脂製の発泡シートを所定の形状に切断するバックパッドの製造工程で、一組の貼着ローラを用い発泡シートに両面粘着シートを貼着する際の貼着条件において、貼着時のロ−ラ圧力、貼着スピードおよび貼着ローラの隙間を限定することで表面凹凸の極めて小さなバックパッドを得、該バックパッドを研磨に使用する。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質樹脂製の発泡シートからなるバックパッドにより保持したガラス基板を、回転する研磨盤上の研磨布に加圧定盤にて押圧して、ガラス基板表面を研磨する片面研磨方法において、表面に高さ１０μｍ以下、ピッチ２０ｍｍ以上の凹凸を有するバックパッドを使用することを特徴とするガラス基板の片面研磨方法。
【請求項２】
請求項１に記載の片面研磨方法に用いるバックパッドの作製方法であって、樹脂からなる発泡シートへの両面粘着シートを貼着する際に回転軸が移動可能な一組の貼着ローラ間を通して５ｋｇ／ｃｍ２以下の圧力で加圧して、発泡シート片面に両面粘着シートを貼着する条件が、貼着速度２．５ｍ／分以下であり、貼着ローラ間の隙間０．５ｍｍ以下であることを特徴とするバックパッドの作製方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、板状体、例えば、液晶ディスプレイ用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、磁気ディスク用ガラス基板等、特に、液晶ディスプレイ用ガラス基板の片側を支持し、その反対側の表面を研磨する片面研磨方法および該装置に用いるバックパッドの作成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイ用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、磁気ディスク用ガラス基板、シリコンウェハ等に使用する基板の製造直後の表面は、完全な平滑面ではなく、多少のうねりやマイクロコルゲ−ション、凹凸、キズ等を有している。よって、通常、これらの基板は、表面研磨して平滑な面へ加工される。
【０００３】
従来、一般的に行われているオスカー式研磨機等による片面研磨は、上部の加圧定盤に、基板が収まる開口穴を開けた基板ホルダーを貼り付け、基板を基板ホルダーに保持した状態で、酸化セリウム等の微粉からなる研磨材を水に懸濁させスラリーとした研磨液を供給しつつ、回転する下側の研磨盤に貼着した研磨布に片面を押し付けて、研磨加工する方法で行われる。
【０００４】
尚、オスカー式研磨機においては、上側の加圧定盤と下側の研磨盤の揺動運動および回転によって基板の研磨面を均一に研磨している。即ち、通常、加圧定盤は揺動自在なアームに自転可能に取り付けられ、この加圧定盤には、基板を保持するための保持具が取り付けられている。
【０００５】
この保持具は、加圧定盤の下面側に接着剤または粘着材によって貼着される発泡弾性体等のバックアップ部材とバックアップ部材の下面側に接着剤によって貼着されるベークライト等の保持円板、即ち、基板ホルダーからなる。この基板ホルダーの中央部には、基板の大きさに合わせた形状の開口穴がある。基板が基板ホルダーに開けられた開口穴に保持された状態で、基板の下側の、研磨布を貼り付けた研磨盤を回転させ、研磨布に加圧定盤で基板の研磨面を押圧し研磨を行う。
【０００６】
例えば、特開平５−１２３９６３号公報に示される液晶用大型マスク基板のように無欠陥、高精度が要求される場合は加圧定盤側に軟質の布を貼り付けるという方法が提案されている。
【０００７】
また、特開平６−２３８５５９号公報にて、基板ホルダー側面部にまで軟質の布を貼り付け基板の端面部におけるクラック、割れ、キズの発生を防止する方法が開示されている。
【０００８】
更に、特開平７−１３６９２７号公報にて、軟質の布に親水性物質を塗り布の乾燥をなくし布の劣化を抑制し、交換による工数を削減する方法が開示されている。
【０００９】
一方、加圧定盤側に基板を保持するための基板ホルダーを用いない片面研磨機において、基板の片面を研磨する際、上側の加圧定盤に貼着したバックパッドと通称する多孔質軟質樹脂からなる厚さ１ｍｍ程度の発泡シートに、基板を密着させた状態で、該バックパッドと研磨布の間に研磨対象であるガラス基板を挟み込み下側の研磨盤を回転させることによってガラス基板の片面を研磨する。
【００１０】
詳しくは、両面粘着シートを予め全面に貼ったバックパッドを、加圧定盤下面側に、もう片方の粘着面により貼り付けた後で、基板の非研磨面側をバックパッド下面側に密着固定させる。バックパッドに適量の水を含ませ、加圧ローラなどを用い、基板を密着させると、水の表面張力およびバックパッドの粘着性で、基板がバックパッド下面側に固定される。密着固定した基盤の研磨面側を、回転する研磨盤上に両面粘着シートで貼り付けられた研磨布に、加圧定盤にて押圧して研磨する。
【００１１】
加圧定盤側に基板を保持するための基板ホルダーを用いない該片面研磨機は、基板ホルダー内に基板を保持する必要がないので、加圧ローラ等を用いバックパッドに基板を容易に密着固定させられる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
液晶ディスプレイ用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、磁気ディスク用ガラス基板等のガラス基板は高精度な表面平滑性が要求されるが、片面研磨をした際、研磨後のガラス基板の表面粗さが、液晶ディスプレイ用ガラス基板の要求値を満たさず、更には、ガラス基板のディストーション、即ち、製造時のフロート筋に沿った方向のうねりによる凹凸が大きくなる場合が多く、しばしば品質不良を生じていた。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するには、表面が従来に比較し高精度で平滑なバックパッドを用い、ガラス基板を研磨することが効果的である。
【００１４】
即ち、本発明は、多孔質樹脂製の発泡シートからなるバックパッドにより保持したガラス基板を、回転する研磨盤上の研磨布に加圧定盤にて押圧して、ガラス基板表面を研磨する片面研磨方法において、表面に高さ１０μｍ以下、ピッチ２０ｍｍ以上の凹凸を有するバックパッドを使用することを特徴とするガラス基板の片面研磨方法である。
【００１５】
更に、本発明は該片面研磨方法に用いるバックパッドの作製方法であって、樹脂からなる発泡シートへの両面粘着シートを貼着する際に回転軸が移動可能な一組の貼着ローラ間を通して５ｋｇ／ｃｍ２以下の圧力で加圧して、発泡シート片面に両面粘着シートを貼着する条件が、貼着速度２．５ｍ／分以下であり、貼着ローラ間の隙間０．５ｍｍ以下であることを特徴とするバックパッドの作製方法である。
【００１６】
オスカー式研磨機による、加圧定盤側に基板を保持するための基板ホルダーを用いない片面研磨作業において、バックパッドにガラス基板が密着固定された状態で、両面粘着シートで研磨布を貼り付けた研磨盤を回転させ、研磨液を供給しつつ、加圧定盤で研磨布にガラス基板の研磨面側を押しつけて、バックパッドに密着固定されたガラス基板がずれない程度の研磨圧力および研磨速度にて片面研磨を行う。研磨作業時に、研磨対象であるガラス基板表面とバックパッド間に水膜が生じると、ガラス基板表面とバックパッドの密着が悪くなり、バックパッド下面側に固定されたガラス基板が滑る。水膜を生じさせないようにバックパッドの表面および内部には微細な穴が開いている必要があり、バックパッドの材質に表面および内部に微細な穴の開いた厚み１ｍｍ程度の多孔質軟質樹脂からなる発泡シートを使用する。バックパッドには、通常、ウレタン樹脂が使用される。
【００１７】
本発明者らが鋭意調査したところ、保持する該バックパッドの表面には規則性のある凹凸があり、バックパッド表面の凹凸が研磨後のガラス基板に転写していることが判った。即ち、研磨作業時にバックパッド表面の凸部で研磨圧が高くなり、凹部で研磨圧が低くなり、ガラス基板の研磨除去量が異なってくるために、バックパッドの表面凹凸が研磨後のガラス基板に転写する。更に、フロート法により製造されたガラス基板を研磨する際は、基板表面にフロート筋と呼ばれるうねりがあるため、このバックパッド表面の凹凸とガラス基板のうねりが重なり合うことで、研磨後のガラス基板の表面に、より大きな溝状凹凸を発生させて品質不良となることが判った。
【００１８】
本発明者らが、表面粗さ計を用いてバックパッドの表面凹凸を測定したところ、従来のバックパッドの表面凹凸は、高さ、１０μｍ以上、３０μｍ以下、ピッチ、１０ｍｍ以上、３０ｍｍ以下であり、これを用いて研磨されたガラス基板の表面には凹凸が発生しており、高精度の液晶ディスプレイ用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、磁気ディスク用ガラス基板等のガラス基板として使用できないレベルであり、研磨時間を延長しても改善できなかった。尚、バックパッドの表面凹凸のピッチは、同じピッチで研磨後のガラス基板の表面に転写されることがわかった。
【００１９】
バックパッドの表面凹凸を高さ１０μｍ以下、ピッチ２０ｍｍ以上、好ましくは、高さ５μｍ以下、ピッチ３０ｍｍ以上の凹凸にすることで研磨後のガラス基板表面の凹凸即ち表面粗さは極めて小さくなり、十分な平滑性が得られる。
【００２０】
バックパッドの表面凹凸の高さが１０μｍ以上であると、研磨後のガラス基板に転写される表面粗さは０．０５μｍを上回り、例えば、ダブルスーパーツイステッドネマティックモード（ＤＳＴＮ）向け等の高精度の液晶ディスプレイ用ガラス基板として使用できるレベルとならない。バックパッドの表面凹凸のピッチは、研磨後のガラス基板に同じピッチで転写され、ピッチが２０ｍｍ以下であると、研磨後におけるガラス基板の表面凹凸のピッチが小さくなり、即ち、ガラス基板表面の凹凸が多くなり、高精度の液晶ディスプレイ用ガラス基板として使用できるレベルとならない。高精度の液晶ディスプレイ用ガラス基板として使用できる研磨後のガラス基板の表面粗さは、０．０５μｍ／２０ｍｍ以下でありバックパッドの表面凹凸の高さが１０μｍ以下であれば、液晶ディスプレイ用ガラス基板の表面凹凸の規格値である０．０５μｍ以下となる。
【００２１】
ウレタン樹脂からなる発泡シートであるバックパッドの表面に凹凸のできる原因は、バックパッドの製造工程で、一組の貼着ローラを使用し、両面粘着シートの片面の粘着面を、樹脂からなる発泡シートの片面側に連続的に貼り付ける際の、張る力の変動による凹凸の発生、貼着ローラの回転ぶれによる凹凸の発生が考えられた。その後、両面粘着シートを貼着した発泡シートを所定の形状に切断し、バックパッドを作製する。本発明者らが、両面粘着シートを貼着する以前の発泡シートの表面形状を測定したところ、問題となる表面凹凸は測定されなかった。
【００２２】
上記の問題を解決するために、適切な手段を検討したところ、両面粘着シートの片側の粘着面を一組の貼着ローラを用いて、発泡シートに連続的に貼着する際の貼着ローラの回転速度、即ち、発泡シートに両面粘着シートを貼着する貼着速度、および貼着ローラ間の隙間を調整することで、バックパッドの表面凹凸の高さおよびピッチを調整できることが判った。バックパッド表面の凹凸を小さくするため、発泡シートへの両面粘着シートの貼着条件を種々変更した。
【００２３】
本発明者らが樹脂からなる発泡シートへの両面粘着シートの貼着条件を種々検討した結果、良好な平滑度の得られる、厚さ１ｍｍのバックパッドへの両面粘着シートの貼着速度は２．５ｍ／分以下であり、好ましくは２ｍ／分であり、貼着ローラの隙間は０．５ｍｍ以下であり、好ましくは０．２ｍｍである。貼着速度が２．５ｍ／分より大きいと、バックパッドの凹凸が転写した研磨後のガラス基板の表面粗さが大きくなり高精度の液晶ディスプレイ用ガラス基板としては規格外となる。貼着する際に貼着ローラにかける圧力は、５ｋｇ／ｃｍ２以下なら発泡シートに対して変形などのダメージを与えず、好ましくは３ｋｇ／ｃｍ２程度である。また、貼着ローラの隙間が０．５ｍｍより大きいと、貼着時に圧力がかからない。
【００２４】
本発明の作製方法で作製したバックパッドは、加圧定盤側に基板を保持するための基板ホルダーを用いない片面研磨機に使用するのに好適である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
図１はバックパッドの部分拡大断面図である。図１に示すように、バックパッドの表面凹凸の高さは凸部の頂点ｘと凹部の頂点ｙの差ｂとし、凹凸のピッチは凸部と凸部の頂点の間隔ａとする。バックパッド１には両面粘着シート７を貼着している。
【００２６】
図２は、軟質樹脂性の発泡シートＡと両面粘着シートＢを貼り合わせる装置の主要部の側面図である。図２に示すように、第１のロール３に円筒状に巻いた所定の幅の発泡シートＡと、第２のロール４に円筒状に巻いた同じ幅の両面粘着シートＢから、シートＡ、Ｂを張るための小型ローラ５を介在して、一組の貼着ローラ２にて加圧しながら、一定の速度にて発泡シートＡと両面粘着シートＢを貼り合わせる。貼り合わせた後、巻き取りロール６に巻き取り、巻き取ったものをバックパッド１の所定の形状に切断し、バックパッド１とする。
【００２７】
図３は、片面研磨装置の側面図である。図３に示すように、ガラス基板８を片面研磨する際は、上側に加圧定盤９を配し、研磨対象であるガラス基板８を挟み込み、研磨液を供給しながら、下側の研磨盤１０を回転させることによって研磨を行う。詳しくは、加圧定盤９の下面に両面粘着シート７で多孔質樹脂性発泡シートである本発明のバックパッド１を貼り付け、更に、バックパッド１の下面にガラス基板８の非研磨面側を密着固定する。自転軸１１を中心に回転可能な加圧定盤９を加圧し、ガラス基板８の下面である研磨面側を、回転駆動軸１２を中心に回転する研磨盤１０に両面粘着シート７’で貼り付けた研磨布１３に、押しつけることで研磨する。
【００２８】
図４の（ａ）は、ガラス基板を取り付けたバックパッドの平面図である。図４の（ｂ）は、ガラス基板を取り付けたバックパッドの断面図である。図４（ａ）、（ｂ）に示すように、ガラス基板８のバックパッド１への固定はバックパッド１に水を含ませ、図示しない加圧ローラを用いて、ガラス基板８を密着させると水の表面張力およびバックパッド１の粘着性で、ガラス基板８がバックパッド１に固定される。
【００２９】
【実施例】
表面凹凸を測定済のバックパッド１を用い、バックパッド１の表面凹凸が転写された研磨後のガラス基板８の表面粗さを評価した。
実施例１
表面凹凸の異なる厚さ１ｍｍのバックパッド１を用いた、図３に示す片面研磨機で、板厚、０．７ｍｍ、サイズ、３７０ｍｍ×４８０ｍｍの液晶ディスプレイ用ガラス基板８を、研磨材である酸化セリウムからなる微粉を懸濁させスラリーとした研磨液を供給しながら、研磨圧、１００ｇ／ｃｍ２、研磨時間、３００秒／枚の条件で研磨し、ガラス基板８の表面粗さを測定した。表１にバックパッド１の表面凹凸の高さおよびピッチと研磨後の表面粗さの測定値を示す。
【００３０】
高さ、９μｍ、ピッチ、３０ｍｍの表面凹凸を有するバックパッド１を用いて研磨したガラス基板８の表面粗さは、０．０２μｍ／３０ｍｍであり、高精度の液晶ディスプレイ用基板の規格である０．０５μｍ／２０ｍｍ以下であり、充分に満足のいくものであった。
実施例２
高さ、１０μｍ、ピッチ、２５ｍｍの表面凹凸を有するバックパッド１を用い、その他は実施例１と同条件で研磨したガラス基板１の表面粗さは、０．０４μｍ／２５ｍｍであり、高精度の液晶ディスプレイ用基板の規格である０．０５μｍ／２０ｍｍ以下であり、充分に満足のいくものであった。
比較例１
高さ、１６μｍ、ピッチ、２５ｍｍの表面凹凸を有するバックパッド１を用い、その他は、実施例１と同条件で研磨したガラス基板８の表面粗さは、０．０５μｍ／２５ｍｍであり、高精度の液晶ディスプレイ用ガラス基板の規格である０．０５μｍ／２０ｍｍ以下に対して、余裕がなかった。
比較例２、３
高さ２１μｍまたは２５μｍの表面凹凸を有するバックパッド１を用い、その他は実施例１と同条件で研磨したガラス基板８の表面粗さは、各々０．０７μｍ／３０ｍｍ、０．０８μｍ／２５ｍｍであり、高精度の液晶ディスプレイ用ガラス基板の規格である０．０５μｍ／２０ｍｍ以下より大きかった。
【００３１】
【表１】
2004090122.tif 000003
【００３２】
次いで、発泡シートＡへの両面粘着シートＢの貼着条件を種々変更し、貼着したシートを所定の形状に切断しバックパッド１を作製した後、表面凹凸を測定した。該バックパッド１を用いて、図３に示す片面研磨機を用いて、板厚、０．７ｍｍ、サイズ、３７０ｍｍ×４８０ｍｍの液晶ディスプレイ用ガラス基板８を表１で行った際と、同様の条件で５枚研磨し，研磨後のガラス基板８の表面粗さを測定した。
実施例３〜実施例５
発泡シートＡへの両面粘着シートＢの種々の貼着条件に対する、バックパッド１の表面凹凸の測定値を表２に示す。更に、表２に示した実施例３〜５、比較例４のバッパッド１を用い、各々５枚のガラス基板８を研磨した。研磨後のガラス基板８の、表面粗さの測定値の分布を表３に示す。
【００３３】
表２に示す様に、一組の貼着ローラ２の貼着時においての圧力が５ｋｇ／ｃｍ２以下であって、貼着速度が２．５ｍ／分以下、貼着ローラ２の間の隙間０．５ｍｍ以下となる３つの貼着条件を実施例３〜実施例５として、両面粘着シートＢを発泡シートＡに貼着しバックパッド１を作製した。この結果、実施例３〜実施例５共にバックパッド１は、表面凹凸の高さが１０μｍ以下、ピッチ２０ｍｍ以上であった。
【００３４】
表３に示すように、該バックパッド１を用いて片面研磨機により研磨した各々系５枚のガラス基板８の表面粗さは、全て高精度の液晶ディスプレイ用ガラス基板の合格値、０．０５μｍ／２０ｍｍ以下の規格に合格し、充分に満足のいくものであった。
比較例４
表２に示した比較例４の貼着条件が、従来の貼着条件であり、一組の貼着
ローラ２による貼着速度が２．５ｍ／分より大きいと、バックパッド１の表面凹凸が大きくなり、表３に示すように、比較例４の貼着速度３ｍ／分であるバックパッド１を用いて研磨したガラス基板８の表面粗さは、０．０５μｍ／２０ｍｍ以上が５枚中３枚あり、高精度の液晶ディスプレイ用ガラス基板の規格値、０．０５μｍ／２０ｍｍ以下より外れ、不合格であった。
【００３５】
【表２】
2004090122.tif 000004
【００３６】
【表３】
2004090122.tif 000005
【００３７】
【発明の効果】
本発明により研磨後の液晶ディスプレイ用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、磁気ディスク用ガラス基板等に使用するガラス基板の表面凹凸は極めて小さくなり、十分な平滑性が得られ、特にＤＳＴＮ液晶用等に好適に使用できる高精度の液晶ディスプレイ用ガラス基板が生産できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例において、バックパッドへ両面粘着シートを貼着した状態の部分拡大断面図である。
【図２】本発明の実施例において、軟質樹脂性の発泡シートへ両面粘着シートを貼着する装置の主要部の側面図である。
【図３】本発明の方法を実施する片面研磨装置の主要部の側面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の実施例において、ガラス基板を取り付けたバックパッドの平面図である。（ｂ）は、本発明の実施例において、ガラス基板を取り付けたバックパッドの断面図である。
【符号の説明】
１　　　　バックパッド
２　　　　　　貼着ローラ
３　　　　第１のロール
４　　　　　　第２のロール
５　　　小型ローラ
６　　　巻き取りロール
【図１】
2004090122.tif 000006
【図２】
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【図３】
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【図４】
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