(57)【要約】【課題】ガラス基板製造の歩留まりを向上可能なワークキャリアを提供する。【解決手段】本発明を例示する態様は、上下対向して相対回転される上定盤と下定盤との間に挟持されて研磨される板状のガラス基板Ｗを保持するガラス研磨用のワークキャリアである。このワークキャリア５０は、ガラス基板Ｗが収容されるワーク保持孔の内壁面５３に、ガラス基板Ｗの側面と内壁面５３との当接を防止しつつガラス基板Ｗをワーク保持孔内に保持するワーク保持片５５を備え、このワーク保持片５５が超高分子量ポリエチレンにより形成される。【選択図】図１
2012111001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下対向して相対回転される上定盤と下定盤との間に挟持されて研磨される板状のガラス基板を保持するガラス研磨用のワークキャリアであって、
前記ガラス基板が収容されるワーク保持孔の内壁面に、前記ガラス基板の側面と前記内壁面との当接を防止しつつ前記ガラス基板を前記ワーク保持孔内に保持するワーク保持片を備え、
前記ワーク保持片が、超高分子量ポリエチレンにより形成されることを特徴とするワークキャリア。
【請求項２】
前記ワーク保持片は、ＪＩＳ  Ｋ６２６４−２のテーバー式耐摩耗試験において、摩耗輪をＨ２２、試験荷重を９．８Ｎ、試験回数を１０００回としたときの摩耗体積が、１０〜２０ｍｍ3の超高分子量ポリエチレンであることを特徴とする請求項１に記載のワークキャリア。
【請求項３】
前記ワーク保持片は、ＪＩＳ  Ｋ６２５３のデュロメータ  タイプＤによる硬さが、６０〜７０の超高分子量ポリエチレンであることを特徴とする請求項１または２に記載のワークキャリア。
【請求項４】
前記ガラス基板が、液晶パネル製造用のフォトマスク基板であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載のワークキャリア。
【請求項５】
研磨上面を有し回転駆動される下定盤と、
前記研磨上面に対向して配置される研磨下面を有し回転駆動される上定盤と、
請求項１〜４の何れか一項に記載のワークキャリアと、
前記ワークキャリアを前記下定盤と前記上定盤との間に保持するキャリア保持部材とを備えることを特徴とする研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガラス基板を保持するワークキャリア、及び該ワークキャリアにより保持されたガラス基板を研磨する研磨装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ワークの上下面を研磨する研磨装置として種々の形態の研磨装置が知られている。例えば、遊星歯車機構を用いた公知の両面研磨装置は、研磨上面を有し回転可能に設けられた下定盤と、研磨上面と対向する研磨下面を有し回転可能に設けられた上定盤と、下定盤の中心部に回転可能に設けられるサンギヤと、下定盤の外周部に回転可能に設けられるインターナルギヤと、サンギヤとインターナルギヤとの間に噛合されて両ギヤの協働によって自転、公転するワークャリアとを備え、ワークャリアに保持されたワークが相対回転する下定盤と上定盤とに挟持され、ワークの上下面が同時に研磨されるように構成されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
上記のような研磨装置にあって、ワークは、ワークキャリアに設けられたワーク保持孔に収容された状態で、相対回転する上下の定盤により研磨されるが、この際ワークの側面がワーク保持孔の内壁に当接し、ワークがガラス基板などの場合に側面に微細な傷や欠け等が生じるおそれがある。そのため、ワーク保持孔の内壁面にポリウレタン製の弾性部材を設け、ワーク側面の損傷を防止するようにした研磨装置が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２８４９８号公報
【特許文献２】特開２００７−９８５４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、液晶ディスプレイ製造に用いられるフォトマスクのガラス基板（フォトマスク基板）についても、基本的には上述同様の研磨装置によって研磨される。フォトマスク基板は、フォトリソグラフィにより微細パターンを形成するために、極めて高い清浄度を要求される。近年では、液晶ディスプレイの大型化、パネルサイズの大型化による生産性向上が進み、フォトマスク基板も大型化が進んでいる。研磨工場においては、大型化・重量化した基板側面と損傷防止用の弾性部材との相対摺動により弾性部材が摩耗して基板の側面に付着する現象が見られるようになり、出荷前の洗浄工程を強化してきた。
【０００６】
しかしながら、フォトマスク製造工場では、製膜工程に先立つ洗浄工程において、基板から除去された微量の残留微粒子がフォトマスク基板に再付着したと解される現象が散見された。さらに、弾性部材に作用する応力を低減すべく基板サイズの大型化に応じて弾性部材を大型化したり、基板出荷前の洗浄を強化したりしても、それ以上に上昇する残留微粒子の要求仕様を満たすことが難しく、ガラス基板製造の歩留まりを向上させる新たな手段が求められていた。
【０００７】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、ガラス基板製造の歩留まりを向上可能な新たな手段を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明を例示する第１の態様は、上下対向して相対回転される上定盤と下定盤との間に挟持されて研磨される板状のガラス基板を保持するガラス研磨用のワークキャリアである。このワークキャリアは、ガラス基板が収容されるワーク保持孔の内壁面に、ガラス基板の側面と内壁面との当接を防止しつつガラス基板をワーク保持孔内に保持するワーク保持片を備え、このワーク保持片が、超高分子量ポリエチレンにより形成されることを特徴とする。
【０００９】
なお、前記ワーク保持片は、ＪＩＳ  Ｋ６２６４−２のテーバー式耐摩耗試験において、摩耗輪をＨ２２、試験荷重を９．８Ｎ、試験回数を１０００回としたときの摩耗体積が、１０〜２０ｍｍ3の超高分子量ポリエチレンとすることができる。また、前記ワーク保持片は、ＪＩＳ  Ｋ６２５３のデュロメータ  タイプＤによる硬さが、６０〜７０の超高分子量ポリエチレンとすることができる。
【００１０】
本発明を例示する第２の態様は研磨装置である。研磨装置は、研磨上面を有し回転駆動される下定盤と、研磨上面に対向して配置される研磨下面を有し回転駆動される上定盤と、本発明を例示する第１の態様のワークキャリアと、ワークキャリアを下定盤と上定盤との間に保持するキャリア保持部材（例えば、実施形態におけるキャリアリング３５、第１，２アーム３１，３２等）とを備えて構成される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明を例示する第１の態様のワークキャリアによれば、ガラス基板が収容されるワーク保持孔の内壁面に、ガラス基板の側面とワーク保持孔の内壁面との当接を防止しつつガラス基板をワーク保持孔内に保持するワーク保持片を備えており、このワーク保持片が、超高分子量ポリエチレンにより形成される。そのため、ガラス基板とワーク保持片との相対摺動に伴うワーク保持片の摩耗を抑制することができる。これにより、ガラス基板の研磨工程におけるワーク保持片の削り片の付着、及び製膜工程に先立つ洗浄工程における残留微粒子の再付着を防止することができ、ガラス基板製造及びフォトマスク製造の歩留まりを向上させることができる。さらに、ワーク保持片の摩耗が抑制されるため、長期間使用可能なワークキャリアを提供することができる。
【００１２】
本発明を例示する第２の態様の研磨装置によれば、上記第１の態様のワークキャリアを備えて研磨装置が構成される。そのため、研磨工程においてワーク保持片の摩耗を抑制することができる。これにより、ガラス基板の研磨工程におけるワーク保持片の削り片の付着、及び製膜工程に先立つ洗浄工程における残留微粒子の再付着を防止することができ、ガラス基板製造及びフォトマスク製造の歩留まりを向上させることができる。さらに、ワーク保持片の摩耗が抑制されるため、ワークキャリア（ワーク保持片）の交換寿命を長期化することができ、ガラス基板の製造原価を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の態様として例示するワークキャリアの平面図である。
【図２】図１中に付記するII−II矢視の断面図である。
【図３】ワーク保持片を主として示す斜視図である。
【図４】図４に研磨装置ＰＭの側面図である。
【図５】図４中のV〜矢視の平面図である。
【図６】ワークキャリアを支持した状態のキャリアリングの平面図である。
【図７】図６中のVII−VII矢視の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。図４に研磨装置ＰＭの側面図、図４中のV〜矢視の平面図を図５に示しており、まず研磨装置ＰＭの概要構成について説明する。
【００１５】
研磨装置ＰＭは、下部フレーム１及び上部フレーム２が後方で一体に連結されたＣ型フレーム構成になっており、下部フレーム１に下定盤１０及びキャリア揺動機構３０、上部フレーム２に上定盤２０が設けられている。
【００１６】
下定盤１０は、上向きに開く平坦な研磨上面１１を有して円盤状に形成されており、下部フレーム１に設けられた図示省略する下定盤駆動機構によって、正・逆方向の回転、及び昇降が可能になっている。上定盤２０は、研磨上面１１に対向して下向きに開く平坦な研磨下面２１を有して円盤状に形成されており、上部フレーム２に設けられた図示省略する上定盤駆動機構によって、正・逆方向の回転、及び昇降が可能になっている。
【００１７】
キャリア揺動機構３０は、ワークキャリア５０を支持する円環状のキャリアリング３５と、揺動軸３３に開閉可能に枢結されてキャリアリング３５を左右から挟持する第１アーム３１及び第２アーム３２と、図５中に付記した円弧状矢印のように第１，第２アーム３１，３２を揺動軸３３まわりに左右揺動させる揺動駆動機構（不図示）と、図４中に付記した直線状矢印のように揺動軸３３を介して第１，第２アーム３１，３２を前後に往復揺動させる往復駆動機構（不図示）とを備えて構成される。
【００１８】
ワークキャリア５０を支持した状態のキャリアリング３５の平面図を図６に示し、図６中のVII−VII矢視の断面図を図７に示す。両図に示すように、キャリアリング３５は、内壁面の全周に円環内方に水平に張り出したフランジ部３５ａが設けられており、このフランジ部３５ａに、小判状に形成されたワークキャリア５０の円弧状の両端部が支持されるようになっている。
【００１９】
ワークキャリア５０には、ワークを収容保持するワーク保持孔５０ａが開口形成されており、このワーク保持孔５０ａにガラス基板Ｗが収容されて上下の定盤間に配設される。ワークキャリア５０の板厚は、研磨対象であるガラス基板Ｗの板厚よりも薄く、上下の定盤１０，２０の高さ位置を調整することにより、下定盤１０の上研磨面１１と上定盤２０の下研磨面２１との間にガラス基板Ｗが挟持された状態で、ワークキャリア５０の上下面が上研磨面１１及び下研磨面２１に接触しない（研磨されない）ように設定される。なお、ワークキャリア５０の構成については後に詳述する。
【００２０】
このように構成された研磨装置ＰＭにおいては、上定盤駆動機構により上定盤２０を上方に退避させ、キャリア揺動機構３０によりワークキャリア５０を揺動退避させた状態で下定盤１０にガラス基板Ｗを載置し、ワークキャリア５０を研磨位置に戻すとともに下定盤駆動機構により下定盤１０を上昇させてガラス基板Ｗをワーク保持孔５０ａに収容させる。このとき、ガラス基板Ｗとワーク保持孔５０ａとの相対位置は、キャリア揺動機構３０によるワークキャリア５０の左右揺動並びに前後移動、下定盤駆動機構の回転並びに昇降により調整することができる。
【００２１】
そして、上定盤駆動機構により上定盤２０を下降させて、ガラス基板Ｗを下定盤の研磨上面１１と上定盤の研磨下面２１との間に挟持し、図示省略する研磨剤供給装置により研磨剤を供給しながら、下定盤１０及び上定盤２０を相対回転（例えば、逆方向に回転駆動）することにより、ガラス基板Ｗの上下面を同時に平坦に研磨する。このとき、キャリア揺動機構３０の揺動駆動機構及び往復駆動機構により、ワークキャリア５０の左右揺動と前後揺動を行わせることができ、これらを組み合わせることにより、キャリアリング３５及びワークキャリア５０を介してガラス基板Ｗをみそすり運動させることができる。これにより、ガラス基板Ｗの上下両面が同時に研磨され、平面度の高いガラス基板が作製される。
【００２２】
次に、ワークキャリア５０の詳細構成について、図１及び図２を参照しながら説明する。ここで、図１はワークキャリア５０の平面図、図２は図１中に付記するII−II矢視の断面図である。
【００２３】
概要説明したように、ワークキャリア５０は、円盤の上下２辺が平行に切り落とされた小判状をなし、その中心部にガラス基板Ｗを保持するワーク保持孔５０ａが開口形成されている。液晶ディスプレイ製造に用いられるフォトマスクのガラス基板（フォトマスク基板）は、液晶ディスプレイのサイズに応じた大きさの矩形形状であり、ワーク保持孔５０ａの開口寸法はガラス基板Ｗの外形寸法よりも幾分大きい矩形形状になっている。
【００２４】
ワーク保持孔５０ａの内壁面５３に、内壁面と５３ガラス基板Ｗの側面との当接を防止しつつガラス基板Ｗをワーク保持孔５０ａ内に保持するワーク保持片５５が設けられている。ワーク保持片５５は、ワーク保持孔５０ａの４隅近傍を除く４つの内壁面に備えられており、図示する構成例では、小型のワーク保持片５５，５５…をワーク保持孔５０ａの長辺側に各３か所、短辺側に各２か所設けた構成を例示する。
【００２５】
ワーク保持片５５は、分子量が３００万以上の超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＶ−ＰＥ）を用いて断面視Ｔ字状に加工整形されている。すなわち、ワーク保持片５５は、図３に斜視図を示すように、ワーク保持孔５０ａの内側に内壁面５３に沿って配設される板状のライナー部５５ａと、ライナー部５５ａから突出するリブ状の凸部５５ｂとから構成される。一方、ワーク保持孔５０ａの内壁面５３には、ワークキャリア５０の表面５１と裏面５２の略中央の高さ位置に各辺方向に延びる細溝状の凹部５３ｂが形成されており、この凹部５３ｂにワーク保持片の凸部５５ｂを嵌入することによりワーク保持片５５が着脱交換可能に装着されるようになっている。
【００２６】
なお、ワーク保持片５５，５５…をワーク保持孔５０ａの各辺の内壁面５３，５３…に装着固定した状態において、対向するライナー部５５ａの内面間隔すなわちワーク保持片５５を含めたワーク保持孔の内幅寸法が、対応するガラス基板Ｗの側面間隔すなわちガラス基板の外形寸法よりもわずかに大きくなるように（ワーク保持片５５とガラス基板Ｗとの間に僅かな隙間ができる内幅寸法に）設定されている。これにより、ワーク保持孔５０ａにガラス基板Ｗを収容する際の位置決め作業を容易化するとともに、ワーク保持孔５０ａに収容されたガラス基板Ｗが研磨工程で摩擦力により変位した場合でも、ワーク保持片５５に作用する衝撃力を低減し及び相対摺動に伴うライナー部５５ａの損耗を低減し得るようになっている。以下では、ワークキャリア５０について、より具体的な実施例を説明する。
【００２７】
［実施例］
ガラス基板Ｗとして、１６２０×１７８０×１７ｍｍの大きさのフォトマスク用の合成石英ガラス基板を用い、研磨装置ＰＭにより研磨を行った。ワークキャリア５０の本体はポリカーボネート製とし、図１，図２を参照して既述した形態のものを用いた。具体的には、ワークキャリア５０本体の厚さは１２ｍｍ、ワーク保持孔５０ａの開口寸法は１６２８×１７８８ｍｍとした。
【００２８】
ワーク保持片５５は超高分子量ポリエチレン製とし、図３に例示した形状に加工整形しワークキャリア５０に装着して用いた。具体的には、ワーク保持片５５のライナー部５５ａの大きさは３×１５０ｍｍとし、設置数量は長辺に４箇所、短辺に４箇所とした。これにより、ワーク保持孔５０ａ内で対向するワーク保持片５５の内面間隔は短辺側が１６２２ｍｍ、長辺側が１７８２ｍｍであり、ガラス基板Ｗよりもわずかに大きくなっている。超高分子量ポリエチレンとしては、例えば日本ポリペンコ株式会社のＵ−ＰＥ１００、エスケーエスエンジニアリング株式会社のＥＸ１３００Ｗ、作新工業株式会社のＮＬ−Ｗなどを使用できる。
【００２９】
材料の超高分子量ポリエチレンについて硬さと耐摩耗性の試験を実施したところ、以下の特性を有していた。硬さは、ＪＩＳ  Ｋ６２５３のデュロメータ  タイプＤによる硬さ試験を行い、得られた硬さは６０〜７０であった。耐摩耗性は、ＪＩＳ  Ｋ６２６４−２に規定されるテーバー式耐摩耗試験を行い、摩耗輪をＨ２２、試験荷重を９．８Ｎ、試験回数を１０００回としたときの摩耗体積は１０〜２０ｍｍ3であった。
【００３０】
上記条件のもと、研磨装置ＰＭにより、１６２０×１７８０×１７ｍｍの大きさのフォトマスク用合成石英ガラス基板を両面研磨する研磨条件で研磨を行い、研磨終了後に従来と同一の洗浄工程で洗浄を行った。
【００３１】
このガラス基板（フォトマスク用の合成石英ガラス基板）Ｗの外観検査をクリーンルームで行った。外観検査は、従来から広く行われている高輝度ハロゲンランプを用いる手法により行った。その結果、ガラス基板Ｗの側面に数個の付着物が発見されたが、この付着物はエタノールによる拭き取りで除去可能であった。また、基板表面には６００×６００ｍｍのエリアに１０個未満の付着物しか検出されなかった。
【００３２】
上記ガラス基板Ｗにクロム膜を成膜したところ、５μｍ以上の膜下輝点は検出されず、１ｃｍ2あたり１０個以上の集中した５μｍ未満の膜下輝点も検出されなかった。
【００３３】
［比較例］
上記実施例と同様に、１６２０×１７８０×１７ｍｍの大きさのフォトマスク用合成石英ガラス基板を研磨装置ＰＭにより研磨を行った。ワークキャリアの本体は実施例と同じポリカーボネート製のものを用いた。ワーク保持片（５５）はポリウレタン製とし、実施例と同じ形状に加工整形してワークキャリア（５０）に装着して用いた。
【００３４】
材料のポリウレタンについて硬さと耐摩耗性の試験を実施したところ、以下の特性を有していた。硬さは、ＪＩＳ  Ｋ６２５３のデュロメータ  タイプＤによる硬さ試験を行い、得られた硬さは４０〜５０であった。耐摩耗性は、ＪＩＳ  Ｋ６２６４−２に規定されるテーバー式耐摩耗試験を行い、摩耗輪をＨ２２、試験荷重を９．８Ｎ、試験回数を１０００回としたときの摩耗体積は約１１０ｍｍ3であった。
【００３５】
上記条件のもと、研磨装置ＰＭにより実施例と同一の研磨条件で研磨を行い、研磨終了後に同一の洗浄工程で洗浄を行い、洗浄後のガラス基板Ｗの外観検査をクリーンルームで行った。外観検査は実施例と同様の高輝度ハロゲンランプを用いて行った。その結果、ガラス基板Ｗの側面に辺方向に延びるスジ状の白い付着物が固着しており、この付着物はエタノールによる拭き取りで除去することができなかった。また、基板表面には６００×６００ｍｍのエリアに１０〜１００個の付着物が検出された。
【００３６】
上記ガラス基板Ｗにクロム膜を成膜したところ、１０μｍの膜下輝点が２個、１ｃｍ2あたり１０個以上の集中した５μｍ未満の膜下輝点が２箇所で検出された。
【００３７】
以上の検査結果をまとめると、以下のようになる。
（１）ポリウレタン製のワーク保持片を用いた比較例（従来例）
・基板側面：スジ状の白い付着物が固着し、エタノールによる拭き取りでも除去困難。
・基板表面：６００×６００ｍｍのエリアに１０〜１００個の付着物が検出された。
・成膜後：１０μｍの膜下輝点が２個、１ｃｍ2あたり１０個以上の集中した５μｍ未満の膜下輝点が２箇所で検出された。
（２）超高分子量ポリエチレン製のワーク保持片５５を用いた実施例
・基板側面：数個の付着物が発見されたが、エタノールによる拭き取りで除去された。
・基板表面：６００×６００ｍｍのエリアに１０個未満の付着物が検出された。
・成膜後：５μｍ以上の膜下輝点は検出されず、１ｃｍ2あたり１０個以上の集中した５μｍ未満の膜下輝点も検出されなかった。
【００３８】
上記検査結果を対比して明らかなように、ワーク保持片５５を超高分子量ポリエチレン製とした実施例では、ガラス基板に付着する残留微粒子を激減することができ、成膜工程における膜下輝点の発生を抑止可能であることが分かる。
【００３９】
従って、以上説明した本発明の態様のワークキャリア５０、及び該ワークキャリア５０を備えた研磨装置ＰＭによれば、ガラス基板Ｗの研磨工程におけるワーク保持片５５の削り片の付着、及び製膜工程に先立つ洗浄工程における残留微粒子の再付着を未然に防止することができ、ガラス基板製造及びフォトマスク製造の歩留まりを向上させることができる。また、ワークキャリア５０は、ワーク保持片５５の摩耗が抑制されるため従来よりも長期間使用可能であり、研磨装置ＰＭにおいては、ワークキャリア５０（ワーク保持片５５）の交換寿命を長期化することができるため、ガラス基板の製造原価を低減することができる。
【００４０】
なお、以上説明した実施形態では、ワーク保持孔５０ａにおける内壁面の各辺に複数のワーク保持片５５を配設した構成を例示したが、ワーク保持片５５の配設数量はガラス基板Ｗの大きさや質量等に応じて適宜に設定することができ、各辺に長尺のワーク保持片を１本ずつ設けるように構成しても良い。また、研磨装置の形態として第１，第２アーム３１，３２によりキャリアリングを介してワークキャリアを前後左右に揺動させる形態の研磨装置を例示したが、研磨装置は他の形態、例えば、遊星歯車式の研磨装置であっても同様に適用し、同様の効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００４１】
ＰＭ  研磨装置
Ｗ  ガラス基板
１０  下定盤（１１  研磨上面）
２０  上定盤（２１  研磨下面）
３０  キャリア揺動機構（３１  第１アーム、３２  第２アーム、３３  揺動軸）
３５  キャリアリング（３５ａ  フランジ部）
５０  ワークキャリア（５０ａ  ワーク保持孔）
５３  内壁面（５３ｂ  凹部）
５５  ワーク保持片（５５ａ  ライナー部、５５ｂ  凸部）
【図１】
2012111001.tif 000003
【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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