(57)【要約】【課題】テンプレートの寿命を向上させる。【解決手段】基板研磨ヘッドを、研磨装置との接続部をなすヘッド基部と、ヘッド基部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とを有する構成とする。サブキャリアの下端側に、サブキャリア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を設ける。テンプレート５において、少なくともガラス基板Ｂの周縁を受ける領域を、ゴム材によって構成して、その弾性変形を容易にする。【選択図】      図６
2004268156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨装置によって一面または両面を研磨される基板の周縁を受けてこれを保持するテンプレートであって、
少なくとも前記基板の周縁を受ける領域が、ゴム材によって構成されていることを特徴とするテンプレート。
【請求項２】
研磨装置に装着されて基板の上面側を保持して該基板の研磨に供する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基板の上面を受けるサブキャリアと、
該サブキャリアの下端側に設けられてこのサブキャリアに受けられる基板の周縁を受けるテンプレートとを有し、
該テンプレートが、請求項１記載のテンプレートであることを特徴とする基板研磨ヘッド。
【請求項３】
前記サブキャリアが、前記ヘッド基部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を覆う可撓性膜体とを有し、
前記テンプレートは、前記可撓性膜体の下面に一体的に形成されていることを特徴とする請求項２記載の基板研磨ヘッド。
【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等の基板の表面を研磨する研磨装置に用いられるテンプレート及び基板研磨ヘッドに関する。
【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。
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。
この研磨装置は、テンプレートによって基板の周縁を保持した状態で基板を研磨パッドの表面に当接させ、研磨パッド上にスラリーを供給しながら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。
従来は、このテンプレートとして、紙や布が埋め込まれたベークライト（登録商標）製のものや、テフロン（登録商標）系の樹脂製のものが用いられている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１９８８０５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、テンプレートと基板との間には僅かにあそびがあるため、基板が研磨抵抗を受けてテンプレートに対して相対的に移動して、その周縁がテンプレートに当たる。
このため、基板の研磨を繰り返すと、テンプレートに繰り返し衝撃が加えられて次第に塑性変形または摩耗が生じることとなり、テンプレートが早期に消耗してしまう。このため、テンプレートの寿命が短く、テンプレート交換のために手間やコストがかかってしまう。
特に、基板が四角形などのコーナーを有する形状である場合には、コーナーがテンプレートにぶつかった際にテンプレートの一点に衝撃が集中するため、テンプレートの変形や磨耗の進行がさらに早まってしまう。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、寿命を向上させたテンプレート及びこれを用いた基板研磨ヘッド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】
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、本発明にかかるテンプレートは、研磨装置によって一面または両面を研磨される基板の周縁を受けてこれを保持するテンプレートであって、少なくとも前記基板の周縁を受ける領域が、ゴム材によって構成されていることを特徴としている。
【０００８】
このように構成されるテンプレートは、少なくとも前記基板の周縁を受ける領域が、ゴム材によって構成されているので、基板がテンプレートに当たった場合にもテンプレートが弾性変形することによりその衝撃が吸収される。
また、このように基板が当たった際にテンプレートが弾性変形するために基板とテンプレートとが点接触ではなく面接触することとなり、テンプレートの一点に衝撃が集中しにくくなる。
【０００９】
また、本発明にかかる基板研磨ヘッドは、研磨装置に装着されて基板の上面側を保持して該基板の研磨に供する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基板の上面を受けるサブキャリアと、該サブキャリアの下端側に設けられてこのサブキャリアに受けられる基板の周縁を受けるテンプレートとを有し、該テンプレートが、請求項１記載のテンプレートであることを特徴としている。
【００１０】
このように構成される基板研磨ヘッドにおいては、テンプレートに基板が当たることによる塑性変形や摩耗が生じにくいので、テンプレートの交換頻度を低減することができる。
【００１１】
また、この基板研磨ヘッドは、サブキャリアが、ヘッド基部に装着されるサブキャリア本体と、サブキャリア本体の下面を覆う可撓性膜体とを有し、前記テンプレートは、可撓性膜体の下面に一体的に形成されている構成としてもよい。
【００１２】
この場合には、サブキャリア本体の下面が可撓性膜体によって覆われているので、サブキャリア本体と基板やスラリーとの接触が防止されることとなり、基板のコンタミネーションが低減される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるテンプレートおよび基板研磨ヘッドの一実施の形態について、図を用いて説明する。ここでは、研磨対象が長方形状をなすガラス基板である場合について説明する。
【００１４】
本実施形態にかかる基板研磨ヘッドは、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、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ヘッド駆動機構Ｄとを有する研磨装置に装着されるものである。
【００１５】
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とを有している。
また、基板研磨ヘッド１には、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が設けられており、これによってサブキャリア３に保持されるガラス基板Ｂを、研磨パッドＰに対して常に面接触させて、全面に渡って均一に研磨圧力が加えられるようにされている。
さらに、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が設けられている。
【００１６】
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。
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う第一の可撓性膜体２３とを有している。
【００１７】
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、中央部の下面でガラス基板Ｂの上面を受けるようになっている。
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、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有している。
【００１８】
この第一の可撓性膜体２３の周縁部の下面には、前記テンプレート５が一体的に形成されている。
テンプレート５において、少なくともガラス基板Ｂの周縁を受ける領域は、ゴム材によって構成されている。本実施の形態では、テンプレート５を、第一の可撓性膜体２３の下面においてガラス基板Ｂを受ける領域の周縁に沿って設けられる厚肉部によって構成しており、テンプレート５全体はゴム材によって構成されている。
ここで、テンプレート５を構成するゴム材としては、天然ゴムと合成ゴムのどちらを用いてもよいが、耐薬品性の観点から、合成ゴムを用いることが好ましい。
【００１９】
このようにサブキャリア本体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の下面に一体的に形成されているので、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、基板研磨ヘッド１の洗浄頻度を少なくすることができ、また洗浄も容易である。
そして、このようにサブキャリア本体２１とガラス基板Ｂやスラリーとの接触が防止されることにより、ガラス基板Ｂのコンタミネーションが低減される。
【００２０】
ここで、サブキャリア３には、サブキャリア本体２１に対して着脱を可能にしてクランプリング２４が設けられており、第一の可撓性膜体２３は、その周縁をサブキャリア本体２１の側面との間に挟みこまれることによってサブキャリア本体２１に対して装着されている。
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装着されており、サブキャリア本体２１に対して着脱が容易とされている。これにより、第一の可撓性膜体２３をサブキャリア本体２１に対して容易に着脱することができ、第一の可撓性膜体２３（テンプレート５を含む）の交換や、基板研磨ヘッド１の洗浄やメンテナンスが容易とされている。
【００２１】
また、サブキャリア本体２１と第一の可撓性膜体２３においてガラス基板Ｂを受ける領域との間には、第一の流体室３１が形成されている。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１の可撓性膜体２３のガラス基板Ｂを受ける領域に対向する位置には、凹部２１ａが設けられており、凹部２１ａと第一の可撓性膜体２３とによって第一の流体室３１が形成されている。
【００２２】
第一の流体室３１には、その内圧を調整する第一の圧力調整機構３２が接続されている。基板研磨ヘッド１には、第一の流体室３１からサブキャリア本体２１、天板部１２を通じて取付軸１１まで通じる第一の管路３３が設けられており、取付軸１１には、第一の管路３３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３２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３３に接続されている。
【００２３】
第一の圧力調整機構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、第一の管路３３を通じて第一の流体室３１内に流体を送り込むことで第一の流体室３１の内圧を上昇させ、第一の管路３３を通じて第一の流体室３１内の流体を吸い出すことで、第一の流体室３１の内圧を低下させるものである。
【００２４】
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、第一の流体室３１側から下面まで通じる貫通孔２３ａが設けられている。
この貫通孔２３ａは例えば直径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。
【００２５】
この基板研磨ヘッド１では、貫通孔２３ａによって第一の流体室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いる。これにより、第一の流体室３１の内圧を上げることで、第一の流体室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との間に流体が流入し、この流体によって直接ガラス基板Ｂが研磨パッドＰに対して押圧されるようになっている。そして、このようにガラス基板Ｂを直接流体圧で押圧するので、第一の可撓性膜体２３を介してガラス基板Ｂに第一の流体室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。
【００２６】
また、この基板研磨ヘッド１では、第一の流体室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との間の流体を吸引することで、ガラス基板Ｂを第一の可撓性膜体２３の下面に吸着してガラス基板Ｂを保持することができる。
【００２７】
前記支持機構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との間に第二の流体室６１を形成する第二の可撓性膜体６２とを有している。
【００２８】
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。
【００２９】
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、液密に封止して第二の流体室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６４に取り付けられている。
【００３０】
また、第二の流体室６１には、その内圧を、第一の流体室３１の内圧とは独立して調整する第二の圧力調整機構６６が接続されている。本実施の形態では、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まで通じる第二の管路６７が設けられており、第二の圧力調整機構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二の管路６７に接続されている。
【００３１】
第二の圧力調整機構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、第二の管路６７を通じて第二の流体室６１内に流体を送り込むことで第二の流体室６１の内圧を上昇させ、第二の管路６７を通じて第二の流体室６１内の流体を吸い出すことで、第二の流体室６１の内圧を低下させるものである。
ここで、第二の流体室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する。
この基板研磨ヘッド１では、サブキャリア３を介して加わる第二の流体室６１の内圧と、第一の流体室３１から第一の可撓性部材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に押し付ける構成とされており、研磨にあたっては、第一、第二の流体室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。
【００３２】
また、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。これにより、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して研磨効率が高められる。
【００３３】
このように構成される基板研磨ヘッド１を用いた研磨装置では、ガラス基板Ｂを基板研磨ヘッド１によって保持し、ガラス基板Ｂの下面を研磨パッドＰの表面に所望の圧力で当接させた状態で、研磨パッドＰ上にスラリーを供給しながら、ヘッド駆動機構Ｄによって基板研磨ヘッド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Ｂの下面の研磨を行う。
【００３４】
この基板研磨ヘッド１は、ガラス基板Ｂの上面を第一の可撓性膜体２３の下面中央部によって受け、図３に示すように、ガラス基板Ｂの周縁をテンプレート５の内周縁によって受けている。
この基板研磨ヘッド１においても、図４に示すように、テンプレート５とガラス基板Ｂとの間には僅かにあそびが設けられており、ガラス基板Ｂが研磨抵抗を受けて、初期位置（図５、図６に二点鎖線で示す位置）からテンプレート５に対して相対的に移動し、図５に実線で示すように、その周縁がテンプレート５に当たる。特に、図５に示す円内の領域では、ガラス基板Ｂのコーナーがテンプレート５に当たる。
しかし、テンプレート５は、少なくともガラス基板Ｂの周縁を受ける領域が、ゴム材によって構成されているので、ガラス基板Ｂの周縁が当たることで、図６の拡大図に実線で示すように、ガラス基板Ｂが当たった領域がその周辺も含めて弾性変形し、衝撃が吸収される。
また、このようにガラス基板Ｂが当たった際にテンプレート５が弾性変形するために、ガラス基板Ｂとテンプレート５とが点接触ではなく、面接触することとなり、ガラス基板Ｂのコーナーが当たる部分においても、テンプレート５の一点に衝撃が集中しにくくなり、テンプレート５に塑性変形や摩耗等の損傷が生じにくい。
【００３５】
このように、本実施の形態にかかるテンプレート５及び基板研磨ヘッド１によれば、テンプレート５に、ガラス基板Ｂが当たることによる損傷が生じにくいので、テンプレート５の寿命を向上させることができ、テンプレート５の交換頻度を低減して、テンプレート５の交換にかかる手間やコストを削減することができる。
ここで、テンプレート５を構成するゴム材の硬度は、例えばガラス基板Ｂの研磨抵抗が大きく、ガラス基板Ｂがテンプレート５に当たる勢いが大きくなると予想される場合には、衝撃間和性を重視して低硬度のゴム材を用いるなど、研磨条件に応じて適宜設定されるものである。
【００３６】
【発明の効果】
本発明にかかるテンプレート及びこれを用いた基板研磨ヘッドによれば、テンプレートが、ガラス基板Ｂが当たることによる塑性変形や摩耗等の損傷が生じにくく、長寿命であるので、テンプレートの交換頻度を低減して、テンプレートの交換にかかる手間やコストを削減することができる。
【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】本実施の形態にかかる基板研磨ヘッドによるガラス基板の研磨の様子を示す図である。
【図４】本実施の形態にかかる基板研磨ヘッドによるガラス基板の研磨の様子を示す図である。
【図５】本実施の形態にかかる基板研磨ヘッドによるガラス基板の研磨の様子を示す図である。
【図６】図５中の円内の領域の拡大図である。
【符号の説明】
１  基板研磨ヘッド              ２  ヘッド基部
３  サブキャリア                ５  テンプレート
２１  サブキャリア本体          ２３  第一の可撓性膜体
Ｂ  基板
【図１】
2004268156.tif 000003
【図２】
2004268156.tif 000004
【図３】
2004268156.tif 000005
【図４】
2004268156.tif 000006
【図５】
2004268156.tif 000007
【図６】
2004268156.tif 000008