(57)【要約】　　　（修正有）【課題】ガラス基板の研磨時間を短くし、研磨の生産能力を向上させる。【解決手段】多孔質樹脂製のシートからなるバックパッドＢにより保持した複数のガラス基板Ｇを、回転する研磨盤２上の研磨布４に加圧定盤１で押圧して、ガラス基板Ｇ表面を研磨する片面研磨方法であって、ＪＩＳ　Ｋ６２５３（１９９７）に準拠するデュロメータタイプＡにより測定した乾燥状態での硬度が５以上、５０以下のバックパッドＢを加圧定盤１下面に貼着使用し、該バックパッドＢに板厚差が６０μｍ以下である２枚以上、４枚以下の複数のガラス基板Ｇを、加圧定盤１下面の中心に対し対称となるように密着固定して保持した状態で、研磨面を同時に研磨することを特徴とする複数ガラス基板の片面研磨方法。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多孔質樹脂製のシートからなるバックパッドにより保持した複数のガラス基板を、回転する研磨盤上の研磨布に加圧定盤で押圧して、ガラス基板表面を研磨する片面研磨方法であって、ＪＩＳ　Ｋ６２５３（１９９７）に準拠するデュロメータタイプＡにより測定した乾燥状態での硬度が５以上、５０以下のバックパッドを加圧定盤下面に貼着使用し、該バックパッドに板厚差が６０μｍ以下である２枚以上、４枚以下のガラス基板を、加圧定盤下面の中心に対し対称となるように密着固定して保持した状態で、研磨面を同時に研磨することを特徴とする複数ガラス基板の片面研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス基板、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、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等の、ガラス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ーション、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に加工される。
【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方法は、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摩砥粒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つけて、研磨加工する方法で行われる。
【０００４】
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基板ホルダーが取り付けられる。
【０００５】
この保持具は、加圧定盤の下面側に接着材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材によって固着されるベークライト等の保持板、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、形状に合わせた開口穴がある。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、酸化セリウム等からなる研摩砥粒を水に懸濁させスラリーとした研磨液を供給しながら、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】
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、例えば発砲ポリウレタン樹脂からなる厚さ１ｍｍ程度の発泡シートに、基板を密着させた状態で、該バックパッドと下側の研磨盤に貼着した研磨布の間に、研磨対象である基板を挟み込み、酸化セリウム等からなる研摩砥粒を水に懸濁させスラリーとした研磨液を供給しながら、研磨布に押圧し、下側の研磨盤を回転させることによって基板の片面を研磨する。
【０００７】
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、もう一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、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、酸化セリウム等からなる研摩砥粒を水に懸濁させスラリーとした研磨液を供給しながら、加圧定盤で押圧して研磨する。基板ホルダーを用いないことで、加圧ローラ等を使用して、基板を加圧定盤下のバックパッドに押圧して、密着固定することが容易となる。
【０００８】
基板ホルダーを用いない前記片面研磨機を用いて研磨する場合、研磨する基板には様々なサイズがあるので、加圧定盤の大きさに対し、基板が小さく複数取り付けが可能な場合がある。しかしながら、バックパッドが、柔らかすぎたり、硬すぎたりするとバックパッド中への基板の沈み込みが異なり研磨ムラが生じる。無論、バックパッドの硬さが一様でない場合にも研磨ムラが生じる。また、基板の厚みが異なる場合にも、研磨ムラが生じる。
【０００９】
複数の基板を同様の研磨量、且つ、同様の研磨状態となるように、研磨ムラなく同時研磨する方法として、以下のような提案がなされている。
【００１０】
例えば、特開２００２−６４０７４号公報（特許文献１）には、２機の研磨プテランを用い、２枚の基板を同時研磨する際に、プテランの動作を適宜制御し、それぞれの研磨量を一定とする基板研磨装置および研磨方法が開示されている。
【００１１】
また、特開２００２−８６３５３号公報（特許文献２）には、複数の研磨プテランを用いるインデックスヘッド型研磨装置を用いて基板を研磨した際、研磨基板に傷や曇りが生じないように工夫した基板の研磨装置が開示されている。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００２−６４０７４号公報
【００１３】
【特許文献２】
特開２００２−８６３５３号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
基板ホルダーを用いない研磨機において、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複数の基板を、回転する研磨盤上の研磨布に加圧定盤で押圧して、基板表面を研磨する片面研磨方法で研磨すると、研磨する基板の板厚差が大きすぎると均等に研磨することは不可能である。
【００１５】
更に、研磨する基板の板厚が例え、ほぼ等しくても、バックパッドが硬すぎたり、軟らか過ぎたりすると、複数の基板を均等に研磨する時間が長くなる。その際、１枚当たりの研磨時間が、１枚のみを研磨する場合に比較して長くなると、複数の基板を同時に研磨する意味がない。
【００１６】
特許文献１および特許文献２に示した研磨プテランを有し、その研磨中の動作を制御する研磨機は、複数の研磨プテランを必要とし、その動作を制御する複雑な機構を必要とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
複数の基板を一度に研磨できる規模の、基板ホルダーを用いない研磨機と、特許文献１または特許文献２に記載の研磨機とを比較すると、基板ホルダーを用いない研磨機の方が、構造が簡単であり安価となるだけでなく、基板ホルダーを用いない研磨機は、複数の基板を研磨するための、研磨機自体の改良は必要としない。
【００１８】
ガラス基板の片面研磨において、この利点を生かし、ガラス基板を複数枚同時に研磨するに好適な、バックパッドの硬度範囲とガラス基板の板厚差とを、本発明者らが鋭意検討して本発明の複数ガラス基板の研磨方法を完成させるに至った。
【００１９】
即ち、本発明は、多孔質樹脂製のシートからなるバックパッドにより保持した複数のガラス基板を、回転する研磨盤上の研磨布に加圧定盤で押圧して、ガラス基板表面を研磨する片面研磨方法において、ＪＩＳ　Ｋ６２５３（１９９７）に準拠するデュロメータタイプＡにより測定した乾燥状態での硬度が５以上、５０以下のバックパッドを加圧定盤下面に貼着使用し、該バックパッドに板厚差が６０μｍ以下である２枚以上、４枚以下のガラス基板を、加圧定盤下面の中心に対し対称となるように密着固定して保持した状態で、研磨面を同時に研磨することを特徴とする複数ガラス基板の片面研磨方法である。
【００２０】
本発明の複数ガラス基板の片面研磨方法は、ソーダライムガラスからなる液晶ディスプレイ用ガラス基板、およびＮａ等のアルカリ金属成分をＣａ、Ａｌ等に置き換えた無アルカリガラスからなるＴＦＴ液晶ディスプレイ用ガラス基板を研磨するに好適に使用できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明の複数ガラス基板の片面研磨方法において、研磨時間を短くするために好適な、バックパッドの乾燥状態でのＪＩＳ　Ｋ６２５３（１９９７）に準拠するデュロメータタイプＡで測定した硬度は５以上、５０以下である。該硬度が、５より小さいと、バックパッドが軟らか過ぎ、研磨中にガラス基板がバックパッドに沈み込み過ぎて、単位時間当たりの研磨量が小さくなり、研磨時間が長くなる。しかしながら、５０より大きいと、バックパッドが硬過ぎ、研磨中にガラス基板のバックパッドへの沈み込みが少なくなり、研磨対象である複数のガラス基板の中で、板厚の薄いガラス基板の研磨が遅くなり、研磨時間が長くなる。
【００２２】
ＪＩＳ　Ｋ６２５３（１９９７）に準拠する加硫ゴムおよび熱可塑性ゴムの硬さ試験方法は、試験片にデュロメータを密着させた際に、デュロメータ内部のスプリングのよる加圧で押針が試験片を押し、試験片がそれに反発した際の平衡状態における押針の押し込み深さから、硬さを示す試験方法に属する。ＪＩＳ　Ｋ６２５３（１９９７）に準拠するデュロメータには、中硬さ用のタイプＡ、高硬さ用のタイプＤ、低硬さ用のタイプＥがあり、本発明におけるデュロメータタイプＡは、例えば、株式会社アカシ、株式会社島津製作所、株式会社テクロックから市販されている。
【００２３】
本発明の複数ガラス基板の片面研磨方法において、研磨時間を短くするに好適な２枚以上のガラス基板の板厚差は６０μｍ以下である。複数のガラス基板において、板厚差が６０μｍより大きいと、薄いガラス基板の研磨の進み具合が、厚いガラス基板の研磨に対して遅くなり、１枚のみを研磨する場合に比べて、２倍以上の研磨時間がかかることとなり、１枚当たりの研磨時間の短縮がはかれない。
【００２４】
例えば、２枚のガラス基板を同時に研磨する場合、板厚差６０μｍが限度であって、板厚差４０μｍ以下とするのが好ましく、更に、好ましくは２０μｍ以下である。
【００２５】
本発明の複数ガラス基板の研摩方法において、バックパッドに基板を密着固定させて保持した状態で研摩を行うので、研摩枚数が多過ぎると、１枚あたりの保持面積が少なくなるので保持し難くなるとともに、多数、密着固定することに手間を要するとともに、研摩ムラが発生し易くなる。よって、一度に研摩できる研摩枚数は、４枚が限度である。
【００２６】
また、密着固定させて保持させる際の状態は、同じ形状、大きさ、厚みである同様の基板を、通常、円形である加圧定盤の中心に対し、対称となるように密着固定させて保持することが好ましい。非対称であると、研摩時に揺動する加圧定盤の加圧が各基板で同じでなくなり、研摩ムラが発生し易くなる。また、密着固定する際は、加圧定盤下面の面積に対して、基板の保持面積が大きな割合を占めることが好ましい。
【００２７】
本発明の複数ガラス基板の片面研磨方法を使用して研磨するガラス基板は、液晶ディスプレイ用ガラス基板、例えばソーダライムガラスからなる液晶ディスプレイ用ガラス基板、およびＮａ等のアルカリ金属成分をＣａ、Ａｌ等に置き換えた無アルカリガラスからなるＴＦＴ液晶ディスプレイ用ガラス基板に使用でき、これら基板には、板厚、０．７ｍｍ、１．１ｍｍ等の基板が標準的に用いられており、通常は、０．３〜２ｍｍである
【００２８】
【実施例】
図１は、本発明の実施例で用いた片面研磨装置の主要部の側面図である。
【００２９】
図１に示すように、複数のガラス基板Ｇ、Ｇ’を片面研磨する際は、上側に加圧定盤１を配し、研磨対象である複数のガラス基板Ｇ、Ｇ’を挟み込み、酸化セリウムからなる研摩砥粒を水に懸濁させスラリーとした研磨液を供給しつつ、下側の研磨盤２を回転させることによって研磨する。詳しくは、加圧定盤１の下面に、両面粘着シート３でバックパッドＢと通称する多孔質樹脂製のシートを貼り付け、更に、バックパッドＢの下面側に複数のガラス基板Ｇ、Ｇ’の非研磨面側を密着固定する。ガラス基板Ｇ、Ｇ’のバックパッドＢへの固定は、バックパッドＢに水を含ませて、図示しない加圧ローラ等を用いて、ガラス基板Ｇ、Ｇ’を密着させると、水の表面張力およびバックパッドＢの粘着性で、ガラス基板Ｇ、Ｇ’がバックパッドＢに固定される。自転軸５を中心に回動自在な加圧定盤１を加圧し、酸化セリウムからなる研摩砥粒を水に懸濁させスラリーとした研磨液を供給しながら、固定したガラス基板Ｇ、Ｇ’の下面である研磨面側を、回転駆動軸６を中心に回転する研磨盤２に両面粘着シート３’で貼り付けた研磨布４に押しつけることで研磨加工を行う。
実施例１〜４
図１に示す片面研磨装置を用い、予め板厚を精密に測定した液晶用基板向け、板厚、０．７ｍｍ、サイズ、２２０ｍｍ×３３０ｍｍの２枚のガラス基板Ｇ、Ｇ’を、径、７００ｍｍの加圧定盤２の下面に貼着された厚さ１ｍｍの水を含んだ発泡ポリウレタン樹脂からなるバックパッドＢ（富士紡株式会社製、製品名、ポリパス　ワックスレス　マウティング用保持パッド（Ｂａｃｋ　Ｐａｄ））に、図示しない加圧ローラを用いて押圧し密着固定させた。尚、用いたガラス基板Ｇ、Ｇ’の種類は、フロート法で製造した後、何らの表面加工も行っていないソーダライムシリカ系ガラスである。
【００３０】
図２は、２枚のガラス基板Ｇ、Ｇ’が、バックパッドＢへ密着固定している状態を示す平面図である。
【００３１】
２枚のガラス基板Ｇ、Ｇ’は、加圧定盤１の下面の中心に対し対象となるように長辺方向に並べて、バックパッドＢに密着固定させた。尚、加圧定盤１に両面粘着シート３で貼り付けた状態で、該バックパッドＢの乾燥状態における硬度を、ＪＩＳ　Ｋ６２５３（１９９７）に準拠するデュロメータタイプＡ（株式会社アカシ製、デュロメータ　タイプＡ　型番ＨＨ−３３５）を用いて測定したところ、測定値は１５であった。
【００３２】
研磨布４には、酸化セリウムの微粒子を含浸させた発泡ウレタン樹脂からなる研磨布４を用い、研磨盤２を回転させ、酸化セリウムからなる研摩砥粒を水に懸濁させスラリーとした市販の研磨液（三井金属鉱業株式会社製）を供給しつつ、２枚の基板Ｇ、Ｇ’を加圧定盤１にて研磨布４に押しつけ研磨を行った。
【００３３】
その際、ガラス基板Ｇ、Ｇ’の表面粗さが、液晶用ガラス基板に要求される基準値である０．０５μｍ／２０ｍｍ以下となる研磨時間を測定した。尚、表面粗さ計には、株式会社東京精密製のサーフコム１４００を用いた。
【００３４】
表１は、各々板厚差の異なる２枚のガラス基板Ｇ、Ｇ’を、研磨した際に表面粗さが、０．０５μｍ／２０ｍｍ以下となるまでの研磨時間を示したものである。更に、該研磨時間を２で割り、１枚あたりの研磨時間を示した。
【００３５】
一方、１枚のガラス基板を加圧定盤１の中心部分のバックパッドＢに密着固定させて、研磨した際に表面粗さが、０．０５μｍ／２０ｍｍ以下となるまでの時間は２４０秒であった。生産能力は、２４０秒を前記１枚あたりの研磨時間で割った値とした。
【００３６】
【表１】
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【００３７】
表１中の実施例１において、バックパッドＢに密着固定させた２枚のガラス基板Ｇ、Ｇ’の板厚差が５μｍでは、１枚あたりの研磨時間が１２２．５秒であり、生産能力が、１．９５倍となった。一方、実施例２において、板厚差、２０μｍでは、１枚あたりの研磨時間が１４０秒であり、生産能力が、１．７１倍となった。実施例３において、板厚差、４０μｍでは、１枚あたりの研磨時間が１７５秒であり、生産能力が、１．３７倍となった。実施例４において、板厚差、６０μｍでは、１枚あたりの研磨時間が２３０秒であり、生産能力が１．０４倍となった。
【００３８】
これに対して、バックパッドＢに密着固定させた２枚のガラス基板Ｇ、Ｇ’の板厚差が７０μｍである比較例１においては、１枚あたりの研磨時間が２７５秒であり、生産能力が、０．８７倍となり、１枚のみを研磨する場合に対しかえって研磨時間が長くなり、生産能力が低下する。
【００３９】
本発明の実施例において、２枚のガラス基板Ｇ、Ｇ’を同時に研磨することで、生産能力を向上させるためには、２枚のガラス基板Ｇ、Ｇ’の板厚差を６０μｍ以下にすることが必要であり、生産能力の向上を明らかに得るには、４０μｍ以下に同時に研磨するガラス基板Ｇ、Ｇ’の板厚差を管理することが好適であり、特に、板厚差、２０μｍ以下に管理することが好適である。
【００４０】
また、前記状況でＪＩＳ　Ｋ６２５３（１９９７）に準拠するデュロメータタイプＡ（株式会社アカシ製、デュロメータ　タイプＡ　型番ＨＨ−３３５）で、測定した硬度が、５未満のバックパッドＢを使うとガラス基板Ｇ、Ｇ’の研磨時間が共に長くなり、硬度が５０より大きいバックパッドＢを使うと、薄い方の基板の研磨時間が長くなる。
【００４１】
本発明の実施例における複数ガラス基板の研磨ではソーダライムガラス基板を用いたが、他の非晶質のガラス基板、例えば、無アルカリガラス基板を用いた場合も同様の結果が得られる。
【００４２】
【発明の効果】
本発明の複数ガラス基板の片面研磨方法において、加圧定盤下面に乾燥状態での、ＪＩＳ　Ｋ６２５３（１９９７）に準拠するデュロメータタイプＡにより測定した硬度が５以上、５０以下のバックパッドを貼着使用し、該バックパッドに板厚差が６０μｍ以下である複数のガラス基板を密着固定して、ガラス基板の研磨面を同時に研磨することで、１枚づつ研磨する従来の方法より、１枚あたりの研磨時間を少なくでき、生産能力が向上する。
【００４３】
また、本発明の複数ガラス基板の片面研磨方法において、複数のガラス基板を研磨するために、複数枚同時に研磨するに好適な、バックパッドの硬度範囲とガラスの板厚差とすることで、研磨機自体の改良は必要としない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例で用いた片面研磨装置の主要部の側面図である。
【図２】２枚のガラス基板がバックパッドに密着固定している状態を示す平面図である。
【符号の説明】
Ｂ　　　　バックパッド
Ｇ　　　　ガラス基板
１　　　　加圧定盤
２　　　　　研磨盤
３、３’　　両面粘着シート
４　　　　研磨布
５　　　　自転軸
６　　　　回転駆動軸
【図１】
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【図２】
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