(57)【要約】      （修正有）【課題】  短時間でガラス基板の平坦度修正が可能であり、研磨前の研磨布修正が不要であるガラス基板研磨方法を提供する。【解決手段】  本発明のガラス基板研磨方法は、プレート２にガラス基板１を取りつけ、該プレート２を揺動しながら下定盤３で該基板１の片面を研磨加工するガラス基板研磨方法において、該プレート２と該プレート２を上下させるためのシリンダー６を繋げるシャフト５とのジョイント部分４をバネ構造として、該プレート２と該シャフト５の垂直関係が崩れた場合に垂直に戻そうとする力を作用させ、該シャフト５の傾きを任意の角度に調整できるようにし、かつガラス基板より大きく、凸形状である下定盤３を用いることを特徴とするものである。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プレートにガラス基板を取りつけ、該プレートを揺動しながら下定盤で該基板の片面を研磨加工するガラス基板研磨方法において、該プレートと該プレートを上下させるためのシリンダーを繋げるシャフトとのジョイント部分をバネ構造として、該プレートと該シャフトの垂直関係が崩れた場合に垂直に戻そうとする力を作用させ、該シャフトの傾きを任意の角度に調整できるようにし、かつガラス基板より大きく、凸形状である下定盤を用いることを特徴とするガラス基板研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はガラス基板研磨方法、特には短時間でガラス基板の平坦度修正が可能で、研磨前の研磨布修正が不要となるガラス基板の研磨方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ガラス基板の片面研磨装置としては従来オスカー式で代表される研磨装置が一般に使用されている。
この装置は図６（ａ）に示したように、研磨を行うための下定盤３とガラス基板１を保持するためのプレート２より構成されており、上のプレート２にガラス基板１を貼り付け、下定盤３およびプレート２を同一方向に回転させながら、図６（ｂ）、（ｃ）に示したようにプレート２を左右または前後に揺動して下定盤側で研磨加工を行なうものである。
【０００３】
これは図６（ａ）に示したように、ガラス基板１の仕込み、取り出しを行なうために、プレート２を上下させるシリンダー６がシャフト５を介してプレート２に接続されており、シャフトとプレートのジョイント部はフレキシブルな固定接続構造となっていて、下定盤３の平面にプレート２が常に追随するようになっているが、これにはシャフト５がプレート２に固定されていてエアーパッキングでフレキシビリティーを保たせるものも知られている。
また、図６（ｂ）、（ｃ）に示すように、これはプレート中心と下定盤中心との距離差（偏心量）およびプレートの左右への振り幅（揺動幅）を変化させることができる構造を有しており、一般的にガラス基板の平坦度の修正は、プレートの偏心量と揺動幅を変更させ、基板内周と外周の相対移動速度が異なることを利用して、外周が高い場合には外周の相対移動速度を大きくして外周を研磨除去し、内周が高い場合は内周の相対移動速度を大きくして内周を研磨除去する方法が取られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、この研磨装置では偏心量、揺動幅に限界があり、基板の中心付近と外周付近での相対移動速度の差を一定範囲でしか変化させることができないため、加工前の平坦度が悪い場合には上記した方法では平坦度修正のための時間が非常に長くなるという問題があり、また基板内外周での相対移動速度差を大きく取ろうとした場合、下定盤を大きくして偏心量、揺動幅を大きく取る方法もあるが、必要以上に大きな研磨機となるので実用的な方策ではなく、さらにこの場合には加工取り代が多くなって厚みが薄くなり、最悪の場合には平坦度が修正される前に目標厚さを割ってしまうという問題も発生する。
【０００５】
また更に、この装置で研磨布の交換を実施した場合には、研磨布の厚さムラの影響を除去するために研磨布の形状修正を実施する必要があり、したがって時間および労力が必要になるという問題があり、研磨布の形状修正を実施しない場合には、前記したプレートの偏心量、揺動幅変更という加工条件変更では研磨除去量のコントロールができないことも大きな問題となっているので、平坦度修正を短時間で可能とする研磨方法、および研磨布修正を必要としない方法が求められている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明はこのような課題を解決したガラス基板研磨方法に関するものであり、これは、プレートにガラス基板を取りつけ、該プレートを揺動しながら下定盤で該基板の片面を研磨加工するガラス基板研磨方法において、該プレートと該プレートを上下させるためのシリンダーを繋げるシャフトとのジョイント部分をバネ構造として、該プレートと該シャフトの垂直関係が崩れた場合に垂直に戻そうとする力を作用させ、該シャフトの傾きを任意の角度に調整できるようにし、かつガラス基板より大きく、凸形状である下定盤を用いることを特徴とするものである。
【０００７】
つぎに本発明をさらに詳細に説明する。
本発明は従来公知のガラス基板内外周での相対加工速度差に加え、機械的に加工圧力差を発生させ研磨除去量を制御するガラス基板研磨方法に関するものである。
本発明者はまず初めに研磨装置自体の構造の検討を開始したが、この研磨除去速度は移動速度×加工圧力に比例することが知られており、従来の研磨機は被処理物の内外周での相対移動速度の差を利用し、基板内外周の研磨除去量をコントロールしていた。
【０００８】
しかして、加工圧力差を発生させる方法として、本発明者は平坦な下定盤面に対するプレートの傾きを常に一定にさせることで基板外周部の加工圧力を高める方法を検討したが、具体的には図７に示したように、プレート２とシャフト部分11を固定接続させ、シャフト５を一定角度傾けて下定盤３とプレート２に角度を持たせる手段を採用した。
しかし、この場合には基板外周の加工量は著しく大きくなったが、基板内周が全く研磨されないという現像が現われた。つまり、これは基板外周だけしか研磨されないため研磨後の基板１が図８に示したように台形状となり、このような形状を使用して露光した場合には、変極点部分で焼き付けられたパターンが著しい変形を起こすためマスクとして使用することができない。
【０００９】
そのため、本発明者は外周を大きく研磨除去させると共に、内周に向って徐々に研磨量が減少し、かつ基板内外周の研磨除去量差を大きく取れる方法を開発すべく種々検討した結果、プレートとシャフトのジョイント部をプレートとシャフトが常に垂直関係を保つようにすればよく、この垂直関係が崩れた場合にはこれを垂直に戻そうとする力が作用するような構造とし、具体的には図３に示したようにプレートとシャフトとのジョイント部分をバネ構造とした。
また図２に示す様にシャフトを傾けて研磨を行うことにより加工圧力差を発生させる研磨方法を可能にした。
【００１０】
このようにプレートとシャフトとのジョイント部分をバネ構造とし、またシャフトの傾き角度が調整できるようにすると、基板外周部分の研磨除去量を大きくできるため、研磨前の基板が凹形状のものに対しては平坦度修正が短時間でできるけれども、研磨前の基板が凸状形のものに対しては下定盤とプレートを水平にして平坦度修正を行うという従来方式と変らず不適当であることが判る。
【００１１】
そこで、つぎに凸状基板の平坦度修正について検討し、下定盤の平坦度を凸状形として、予め下定盤とプレートが水平の時に基板内周での加工圧力が高くなる構造とし、研磨加工を行ったところ、下定盤とプレートを水平にした場合に基板中央部分が多く研磨除去され、プレートを傾けるにつれて基板外周部分が多く研磨除去されるという研磨特性が見出された。
このため従来の加工方法では基板内周研磨速度／基板外周研磨速度比が 0.8〜1.2 の範囲のコントロールしかできなかったが、本発明によればここに使用するバネの強さ、シャフト傾斜角度、下定盤の凸状の平坦度を変えることにより、回転数、偏心量、揺動巾等が従来の条件でも基板内周研磨速度／基板外周研磨速度比のコントロール範囲を0.1〜10というように大幅に拡大することができる。
したがって基板の内周および外周を研磨除去して平坦度修正を行う場合の時間を大幅に短縮することができる効果が得られる。
【００１２】
また、これまでは下定盤に研磨布を貼り付けた場合、研磨布の厚さばらつきのため、研磨条件によっては回避できないほど基板内周が多く研磨除去されたり、外周が多く研磨除去されるという現象があるため、ダイヤモンドペレットなどで研磨布の平坦の精度修正が実施されていたが、本発明によれば基板内外周での研磨除去量差を大きくとることができ、研磨条件の変更だけで研磨布厚さのばらつきを吸収できるので、研磨布の精度修正は必要がないという有利性が与えられる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明はガラス基板研磨方法に関するものであるが、これによれば基板の内外周比を 0.1〜10と幅広い範囲でコントロールすることができるので平坦度が凹、凸いずれの基板の平坦度修正も短時間で行なうことができ、また研磨布の厚さばらつきの影響を研磨条件で吸収できるので研磨前の研磨布修正が不要になるという有利性が与えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明によるガラス基板研磨装置の構成図の一例を示すが、これは、オスカー研磨機におけるプレート２とシャフト５とのジョイント部４をバネ構造としてプレート２とシャフト５が垂直関係を保つようにするとともに、シャフト５の傾きを任意の角度に調整できるようにし、かつ下定盤３の形状を凸形状としたものである。
ジョイント部４のバネ構造としては公知のものでよく、プレート２とシャフト５が垂直関係を保てるものであればよく、例えば図３（ａ）、（ｂ）に示すような構造でバネはスチール製のものが例示される。
シャフト５の傾きは図２において、θを±10度以内とするのが好ましく、この傾きが±10度を越えると研磨中の基板が下定盤のエッジ部分を通過する際、エッジ部で加工圧力が極度に高くなるためキズが発生する問題があるので好ましくない。
また下定盤３の形状は中央が高く端が低い凸形状になっており、この凸形状はなだらかな凸状のものが研磨する上で好ましい。中央と端との高低差ｈは30μｍ〜 500μｍの凸形状のものとしたものが良く、この高低差ｈが30μｍ未満では研磨布の厚さのバラ付きによってガラス基板を平坦に仕上ることが出来ず、また500μｍを越えるとプレート２の傾きを０度としたときに中心部分の圧力が高くなり過ぎガラス基板１が破損するという問題がある。
この結果、下定盤３とプレート２が水平の時にガラス基板内周での加工圧力が高くなり基板中央部分を多く研磨除去し、シャフトを傾けることによりプレート２が傾き、それにつれて基板外周部での加工圧力が高くなり基板外周部分を多く研磨除去するようにしたものである。
そのため本発明のガラス基板の研磨方法により研磨前のガラス基板の表面の凹、凸度が50μｍまでのものについて研磨時間 120分以内で凹凸度が10μｍ以下にまで平坦化することが出来る。
本発明における研磨条件はオスカー研磨機の場合と同じ公知の条件で行えばよく、例えば下定盤回転数は30〜70rpm 、偏心量50〜300mm 、揺動巾50〜300mmで上下、左右に行えばよい。
【実施例】
【００１５】
実施例１
研磨機として図４に示すオスカー研磨機・ＴＬＣＤ−800 ［田向製作所社製商品名］を使用することとし、このプレート２とシャフト５とのジョイント部分４を図３（ａ）、（ｂ）に示したような太さが20mmのスチール製のバネ９を４本用いたバネ構造とし、シャフト角度を±10度以内で変えられるようにすると共に、下定盤３を形状がそれぞれ中央と端の高低差が50μｍ、200μｍ、 500μｍとなる凸状形のものとし、研磨布10は不織布にポリウレタンを含浸させたものを使用し、研磨剤としては酸化セリウムを水に10重量％懸濁させたものを使用した。
【００１６】
また、ガラス基板１の固定のために塩化ビニル樹脂製のキャリア８をプレートに貼り付け、ガラス基板１として 400mm× 400mm×５mm厚で、フラットネステスター［溝尻光学（株）製］で測定し、表面の平坦度が凹30μｍ〜凸30μｍの範囲の石英ガラス板を使用した。又プレート２と石英ガラス板との間には石英ガラス板裏面にキズの発生するのを防止するためにスエードタイプの研磨布をクッション材７として配置した。
【００１７】
ついで、上記の石英ガラス板を下定盤回転数 30rpmで、偏心量 100mm、揺動幅 100mmで 120分間研磨し、石英ガラス板の平坦度に応じて、下定盤の凸形状とシャフト傾斜度を上記の範囲で変化させて研磨し、研磨後の石英ガラス板の平坦度を凹凸10μｍ以下にすることができた。またこの時の基板内周面研磨速度／基板外周研磨速度の比（内外周比）を求めたところ、図５に示したとおりの結果が得られ、シャフトの傾きが±10度以内で、下定盤の凸状形の中央と端の高低差を30〜500μｍに変えることにより基板内周研磨速度／基板外周研磨速度の比を 0.1〜10と大巾に変えられることが判明した。
【００１８】
実施例２
平坦度凹30μｍの石英ガラス板を用い、図４の研磨装置において下定盤形状を凸 200μｍとしシャフトの傾き角度を７度の条件として、下定盤回転数 30rpm、偏心量100mm、揺動幅 100mmで研磨を行い、石英ガラス板の平坦度が凹10μｍ以下になるまでの時間を測定したところ、 100分であった。
【００１９】
実施例３
平坦度凸30μｍの石英ガラス板を、図４の研磨装置においてシャフトの傾きを０度とし、下定盤形状を凸 200μｍとし、実施例１と同様の研磨条件で処理したところ、120分で平坦度凸10μｍ以下に修正出来た。
【００２０】
実施例４
平坦度が凹30μｍ〜凸30μｍの範囲の石英ガラス板を用い、実施例１において、研磨布交換後の研磨布修正を実施しないで20枚の研磨を行なったところ、石英ガラス板の内外周の研磨除去量は、±10度以内のシャフト傾き条件と下定盤の形状を凸500μｍ、凸 200μｍ、凸30μｍに変えることにより20枚全てにおいて、平坦度±10μｍ以下の石英ガラス板が得られた。
しかし比較のため下定盤の形状を凸20μｍとして研磨布交換後、研磨布修正を実施しない条件で20枚につき同様に行ったところ、石英ガラス板外周の研磨除去量はシャフトの傾き条件と下定盤の形状変化で全てコントロールすることができたが、基板内周を平坦度10μｍ以下に研磨除去できないものが１枚あった。
【００２１】
比較例１
図６（ａ）に示す従来のオスカー方式の研磨装置を用い、研磨布を修正後、平坦度凹30μｍの石英ガラス板を平坦度凹10μｍに研磨修正したところ、 450分の時間が必要とされた。
【００２２】
比較例２
図６（ａ）に示す従来のオスカー方式の研磨装置を用い、研磨布を修正後、平坦度凸30μｍの石英ガラス板を平坦度凸10μｍに研磨修正したところ、 540分の時間が必要であった。
【００２３】
比較例３
図６（ａ）に示す従来のオスカー方式の研磨装置を用い、研磨布の修正を実施せずに、平坦度が凹30μｍ〜凸30μｍ範囲の石英ガラス板を用い、20枚の研磨を行ったところ、研磨条件を変えても石英ガラス板の内周または外周しか研磨除去できず石英ガラス板の平坦度を±10μｍ以下と出来ないものが９枚あった。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明によるガラス基板研磨装置の構成図を示したものである。
【図２】本発明によるガラス基板研磨装置のシャフトの傾きの図を示したものである。
【図３】（ａ）本発明におけるガラス基板研磨装置のジョイント部の部分図、（ｂ）はその上面図を示したものである。
【図４】本発明によるガラス基板研磨装置の構成図の一例を示したものである。
【図５】実施例１における研磨特性の測定値グラフを示した図である。
【図６】（ａ）は従来公知のオスカー方式における研磨装置の構成図、（ｂ）はプレートを左右に揺動するもの横断面図、（ｃ）はこれを前後に揺動するものの横断面図を示したものである。
【図７】公知の研磨装置でプレートと固定接続したシャフトを一定角度傾けたものの縦断面図を示したものである。
【図８】図７に示した研磨装置で得られた台形状のガラス基板の露光結果を示す縦断面図を示したものである。
【符号の説明】
【００２５】
１…ガラス基板
２…プレート
３…下定盤
４…ジョイント部（バネ構造）
５…シャフト
６…シリンダ
７…クッション材
８…キャリア
９…バネ
10…研磨布
11…ジョイント部（固定接続）
【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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