CN104093525A - 玻璃基板的研磨方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种玻璃基板的研磨方法，将研磨液供给至玻璃基板与研磨垫之间并对玻璃基板进行研磨，所述研磨方法的特征在于，所述研磨液为二氧化铈浆料，在供给至所述玻璃基板与所述研磨垫之间时，所述研磨液的温度为20℃以下。

Description

玻璃基板的研磨方法

技术领域

本发明涉及玻璃基板的研磨方法。

背景技术

玻璃基板一般通过浮法等成形为板状。但是，在成形工序中成形为板状的玻璃基板在其表面上仍残留有微细的凹凸、起伏等，根据玻璃基板的用途而成为问题。

例如，在液晶显示器(LCD)、等离子显示面板(PDP)等平板显示器(FPD)的用途中，玻璃基板的表面的微细凹凸、起伏成为使图像产生变形的原因。

另外，在磁记录介质的用途中，如果在其表面上存在凹凸，则在制成磁记录介质时与磁头的距离不稳定，因此，容易产生磁噪音，成为记录精度降低的原因。

因此，对于微细的凹凸、起伏成为问题的用途的玻璃基板而言，在成形为板状后，进一步对其表面实施研磨处理(专利文献1、2)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2004-122351号公报

专利文献2：日本特开2007-190657号公报

发明内容

发明所要解决的问题

但是，在需要对表面进行研磨处理的玻璃基板的制造工序中，为了降低成本，缩短玻璃基板表面的研磨工序所需的时间、特别是提高研磨速率成为课题。

因此，本发明的目的在于提供能够提高研磨速率、从而能够以短时间进行玻璃基板的表面研磨的研磨方法。

用于解决问题的手段

根据一个方式，为了解决上述问题，本发明提供一种玻璃基板的研磨方法，将研磨液供给至玻璃基板与研磨垫之间并对玻璃基板进行研磨，所述研磨方法的特征在于，所述研磨液为二氧化铈浆料，在供给至所述玻璃基板与所述研磨垫之间时，所述研磨液的温度为20℃以下。

附图说明

图1是可以应用本实施方式中的研磨方法的研磨装置的例示图。

图2是表示本实施方式中的实施例1的研磨工序中的电动机负载电流值的出现频率的图。

图3是表示本实施方式中的实施例1的研磨处理后的玻璃基板表面的起伏高度的出现频率的图。

图4是表示本实施方式中的实施例2的研磨工序中的电动机负载电流值的出现频率的图。

图5是表示本实施方式中的实施例2的研磨处理后的玻璃基板表面的起伏高度的出现频率的图。

图6是本实施方式中的实施例3的说明图。

图7是本实施方式中的实施例3的吸附垫的使用时间与未剥离宽度的关系图。

图8是本实施方式中的实施例4的研磨液供给温度与直到吸附垫产生孔为止的使用时间的关系图。

具体实施方式

以下，参考附图对用于实施本发明的方式进行说明，但本发明不限于下述的实施方式，可以在不脱离本发明范围的情况下对下述的实施方式进行各种变形和置换。

首先，对本发明所涉及的研磨方法进行说明。

本实施方式的研磨方法中，对于所使用的研磨装置没有限定，只要是将研磨液供给至研磨工具即研磨垫与玻璃基板之间并进行研磨的装置，则可以使用所有装置来实施。可以根据所需的玻璃基板的大小、种类、研磨的程度等适当选择。

作为具体的装置，可以利用例如图1所示的研磨装置来实施。图1中，作为研磨对象的玻璃基板10的、与其研磨对象面(以下也称为研磨面)相反一侧的面由胶粘在工作台14上的未图示的吸附垫吸附保持，并沿着箭头X所示的方向连续输送。并且，在输送路径的上方配置有多台研磨机，使与各研磨机连接的研磨垫12进行自转和公转运动，利用从研磨液的供给线供给至研磨垫与玻璃基板之间的研磨液进行研磨，使得研磨对象面达到预定的平滑性。研磨结束后，将玻璃基板10从吸附垫上剥离，供于洗涤等后续工序。

作为研磨对象的玻璃基板的玻璃没有特别限定，可以列举例如：无碱玻璃、硼硅酸玻璃、钠钙玻璃、高硅玻璃以及以二氧化硅作为主要成分的氧化物系玻璃等。

作为研磨对象的玻璃基板的用途没有特别限定，可以优选应用于玻璃基板表面的微细的凹凸、起伏成为问题的用途的玻璃基板。可以列举例如：平板显示器、硬盘(磁记录介质)、半导体晶片用光掩模等。

使用二氧化铈浆料作为研磨液，在将冷却至20℃以下的研磨液供给至研磨垫与玻璃基板之间的同时进行研磨。研磨液的温度为20℃以下时，研磨液不易凝胶化，研磨速率不易降低。而且，在研磨中不易引起研磨垫温度的上升，因此，能够抑制研磨垫的硬度降低，研磨速率不易降低。这种情况下，研磨液的温度的下限值没有特别限定，可以设定为研磨液不结冻的程度的温度、例如0℃以上。另外，从成本的观点出发，可以设定为10℃以上。

需要说明的是，研磨液的温度在研磨工序的期间内不需要恒定，只要在预定的温度范围内即可。另外，对研磨液进行冷却的装置没有限定，只要设置在研磨液的供给线和/或与该供给线连接的研磨液的罐中即可。并且，使用过的研磨液也可以循环再利用。但是，在这种情况下，可以利用过滤器等将在研磨工序中产生的研磨液以外的成分、例如玻璃成分从使用过的研磨液中除去。另外，在这种情况下，将研磨液再次冷却后供于研磨工序。另外，作为对研磨液进行冷却的装置，可以例示使冷水在配置于研磨液的罐的外周的管内进行循环的装置。

此外，研磨液可以含有0.84重量％以上的二氧化铈。通过使二氧化铈的含量为0.84重量％以上，能够使研磨能力良好并适当地得到目标研磨速率。另外，研磨液可以含有8.9重量％以下的二氧化铈。通过使二氧化铈的含量为8.9重量％以下，能够控制成本，能够抑制二氧化铈在研磨液的罐内沉降，并且能够适当地防止二氧化铈在供给线内堆积。在二氧化铈在研磨液的罐内沉降的情况下以及二氧化铈在供给线内堆积的情况下，供给至研磨工序的研磨液中含有的二氧化铈的比例可能降低，研磨速率可能降低。特别是从成本方面考虑，可以将研磨液的二氧化铈含量设定为0.84以上且4.3重量％以下。

关于研磨液中含有的二氧化铈的粒度，根据作为目标的玻璃基板的平滑性等适当选择，并没有限定。其中，可以使其粒度为0.5μm以上且1.5μm以下。需要说明的是，粒度的定义基于ISO8486(1996年制定)。

另外，对于研磨液中的二氧化铈以外的成分没有特别限定，可以添加各种成分。例如，除了可以添加用于形成浆料状的水以外，还可以为了调节pH而添加酸、碱等各种成分。

此外，可以使研磨中使用的研磨垫在10℃以上且60℃以下的温度下的肖氏硬度(D标度)为25以上。通过使研磨垫的肖氏硬度(D标度)为25以上，能够确保一定程度的硬度，能够确保研磨速率。另外，可以使研磨中使用的研磨垫在10℃以上且60℃以下的温度下的肖氏硬度(D标度)为70以下。通过使研磨垫的肖氏硬度(D标度)为70以下，能够使研磨垫适度地柔软，能够防止对玻璃基板造成损伤。并且，考虑到在研磨中研磨垫的温度有时最高会上升至60℃附近，因此，优选如上所述使研磨中使用的研磨垫在10℃以上且60℃以下的温度下的肖氏硬度(D标度)满足上述范围。需要说明的是，肖氏硬度(D标度)的定义基于ISO7619(2004年制定)。

另外，关于研磨垫在10℃以上且60℃以下的温度下的肖氏硬度(D标度)的硬度变化率，在以干燥时的研磨垫的硬度作为基准时，优选为0～-20％，更优选为0～-10％。特别是在以干燥时的研磨垫作为基准的硬度变化率为0～-20％时，研磨速率的变化减小，能够使玻璃基板的生产率稳定，因此优选。

作为满足该规定的研磨垫，可以列举例如：发泡聚氨酯制的GR35(ユニバーサル·フォトニクス公司制造)、同样为发泡聚氨酯制的LP77(ユニバーサル·フォトニクス公司制造)等。

实施例

以下，通过实施例对本发明进行具体说明，但本发明不受这些例子的限定。

(实施例1)

在本实施例中，改变供给至研磨机的研磨液温度，对研磨速率的变化进行研究。

对实验条件进行说明。使用图1所示的研磨装置作为研磨装置来进行。作为玻璃基板，使用液晶显示器用的大型无碱玻璃(旭硝子公司制造：商品名[AN100]、长1850mm×宽1500mm×厚度0.7mm)。将该玻璃基板的与研磨对象面相反一侧的面用胶粘在工作台14上的未图示的吸附垫固定，在使工作台14沿预定方向(图1的X方向)移动的同时对玻璃基板进行研磨。

研磨装置中，使用发泡聚氨酯(ユニバーサル·フォトニクス公司制造：商品名[GR35])作为研磨垫(以D标度计的肖氏硬度为29～42，以A标度计的肖氏硬度为85±6)。另外，在研磨处理中，以使研磨垫对玻璃基板的研磨压力为9.8kPa的方式进行调节后进行研磨。

使用4.0重量％的二氧化铈浆料作为研磨液，在以在供给至玻璃基板与研磨垫之间时研磨液的温度为20℃的方式进行冷却的同时进行研磨。研磨液供给速度设定为20～25升/分钟。将研磨液循环使用，使用过的研磨液利用过滤器除去在研磨工序中析出的成分和研磨垫的碎片后进行再供给。

由于难以在研磨中直接测定研磨速率，因此，测定了研磨装置的研磨机中的一个电动机的负载电流值并用于研究。这利用的是研磨机的电动机中流通的电流随着研磨速率的变化而变化的相关关系(参考国际公开第2010/140595号)。电流值越高，表示对研磨机的电动机施加的负载越大，即，研磨速率越高。

将结果示于图2中。图2示出了研磨工序中的研磨机的电动机负载电流值的出现频率。该图中，横轴表示研磨机的电动机负载电流值，纵轴表示研磨工序中各电流值出现的频率的累计值。即，峰位于高电流值侧时，表示在研磨工序中电动机负载电流值高的情况多，表示研磨速率高。

另外，图2中，也一并示出除了与以往同样地将研磨液的温度调节至约室温(25℃)以外进行与上述实施例同样的研磨工序时的结果作为比较例。

根据图2可知，在使用冷却至20℃的研磨液进行研磨的情况下，与25℃的情况相比，电动机的负载电流值向高电流侧偏移。即，可以确认，通过使研磨液温度为20℃，研磨速率与以往相比提高。

接着，对通过研磨得到的玻璃基板的平滑性进行评价。例如，对于平板显示器用途的玻璃基板而言，在表面上存在微细的凹凸、起伏时，成为使图像产生变形的原因。因此，仅研磨速率高是不够的，需要使平滑性也满足预定的条件。因此，对于通过上述研磨工序得到的玻璃基板，在研磨液供给温度为20℃的情况和作为比较例的25℃的情况下分别对研磨面的平滑性进行了评价。

作为平滑性的评价方法，通过如下的检查方法(参考日本专利4645068)进行：将条纹图案照射到玻璃基板上，对利用玻璃基板的研磨面形成的条纹图案的反射图像进行拍摄，基于拍摄所得到的图像信号来检查玻璃基板的研磨面的平滑性。将平滑性的评价结果示于图3中。

图3示出了测定的玻璃基板表面上的起伏高度的出现频率。该图中，将起伏的高度作为横轴，将通过上述检查方法测定的玻璃基板表面上的各起伏高度的出现频率作为纵轴。

根据图3可知，对于将研磨液温度冷却至20℃并进行研磨的玻璃基板而言，出现频率的峰向起伏高度低的一侧偏移，与使研磨液温度为25℃并进行研磨的玻璃基板相比，研磨面的平滑性更高。

(实施例2)

本实施例中，除了使用冷却至15℃的研磨液(二氧化铈浆料)以外，在与实施例1相同的条件下进行研磨工序，并进行其评价。

将结果示于图4中。该图与实施例1同样地示出了研磨机的电动机负载电流值的出现频率。在此，也一并示出将研磨液的温度调节至约室温(25℃)的情况作为比较例。需要说明的是，研磨液的温度为25℃时(比较例)的波形与图2的波形有些许不同，这是因为，为了能够与本实施例的结果进行比较，在进行本实施例的研磨工序时，也再次实施了比较例。上述波形的不同是由于所使用的玻璃基板的表面状态的个体差异、研磨垫的状态的细微差异而导致的。

由图4可知，在将研磨液的温度冷却至15℃的同时进行研磨的情况下，研磨机的电动机的负载电流值的峰进一步向高电流值侧偏移。即，可以确认，研磨速率进一步提高。

另外，图5示出了对研磨工序后的玻璃基板表面的平滑性进行评价的结果。平滑性的评价与实施例1时同样地进行。

根据图5可知，作为本实施例的、将研磨液温度冷却至15℃并进行研磨的玻璃基板与使研磨液温度为25℃并进行研磨的玻璃基板相比，研磨面的平滑性更高。

以上，由实施例1、2的结果可知，在研磨工序时供给至研磨垫与玻璃基板之间的研磨液的温度越低，则研磨速率越提高，进而研磨工序后的玻璃基板的平滑性越提高。

(实施例3)

对于在实施例2中进行研磨工序后从在研磨工序时固定玻璃基板的吸附垫上剥离玻璃基板的难易程度进行了评价。

实施例1、2中，如图6所示，在吸附垫60上固定两张玻璃基板61，并供给至研磨装置。在研磨工序结束后，为了从吸附垫60上剥离玻璃基板61，如图6中箭头62所示，从各玻璃基板61的两边(与图1的箭头X所示的方向平行的边)的外侧向吸附垫60与玻璃基板61的边界部吹入压缩空气与水的混合物，使玻璃基板61从吸附垫60上剥离。因此，如图6的标号63所示，有时会在未吹入压缩空气与水的混合物的两边残留未剥离的部分。

因此，在本实施例中，在吹入一定时间的空气与水的混合物后，根据未从吸附垫60上剥离而吸附的玻璃基板61的未剥离宽度的长度来进行玻璃基板的剥离性能的评价。具体而言，测定玻璃基板61的与研磨对象面相反一侧的面中未从吸附垫上剥离的边的长度64并进行评价。边的长度64越长，表示越难以剥离，在玻璃基板难以从吸附垫上剥离的情况下，剥离所需要的时间可能延长或者玻璃基板可能破损。

另外，在将吸附垫反复使用的情况下，存在玻璃基板难以剥离的倾向，因此，按照吸附垫的(累积)使用时间分开进行了评价。

作为实验的条件，对于在实施例2中结束研磨工序后的玻璃基板，首先，以0.1～0.3Mpa的压力从玻璃基板的两边向玻璃基板的中央部吹入约1分钟的空气与水的混合物。接着，测定玻璃基板中残留在工作台输送方向前端部的未剥离宽度(图6中的标号64部分的长度)。另外，作为比较例，对利用25℃的研磨液进行研磨后的玻璃基板也同样进行了评价。

将结果示于图7中。图中，横轴表示吸附垫的(累积)使用时间，纵轴表示未剥离宽度。

根据该图可知，与吸附垫的使用时间无关，在任意一种情况下，研磨工序中的研磨液供给温度为15℃的情况与作为比较例的研磨液供给温度为25℃的情况相比，未剥离宽度均小。即可知，在使研磨工序中的研磨液的温度降低的情况下，能够在研磨工序结束后容易地从吸附垫上剥离玻璃基板，剥离所需要的时间减少。

(实施例4)

在本实施例中，进行了考察吸附垫的劣化与研磨工序中的研磨液(二氧化铈浆料)供给温度的关系的研究。

吸附垫可以反复使用到由于劣化而产生能够通过目视确认的程度的孔为止。因此，在与实施例2相同的条件下反复进行研磨工序，记录此时反复使用吸附垫直到产生能够目视的孔为止的时间。

另外，作为比较例，对于使研磨液供给温度为25℃的情况也同样地进行。

图8示出了在各研磨液的供给温度下直到吸附垫产生孔为止的(累积)使用时间的分布。在作为比较例的研磨液供给温度为25℃的情况下，直到吸附垫产生孔为止的平均使用时间为112小时。与此相对，在作为实施例的研磨液的供给温度为15℃的情况下，平均使用时间为207.2小时，可知在研磨液供给温度低的情况下，吸附垫的耐久性提高。并且可知，在作为实施例的研磨液供给温度为15℃的情况下，与作为比较例的25℃的情况相比，分布在使用时间长的范围内。即，由此可以说，在使研磨液供给温度为15℃的情况下，吸附垫的耐久性提高。

认为本实施例中确认到的效果是由于如下原因而得到的：如实施例3所示，在研磨液供给温度低时，玻璃基板的剥离性能提高，因此，在使用时对吸附垫造成的损伤减小。

由实施例1～4的结果可知，通过使研磨液供给温度在预定的范围内，不仅能够提高研磨速率和所得到的玻璃基板的平滑性，而且还能够提高研磨工序结束后的玻璃基板的剥离性能、吸附垫的耐久性。

根据本实施方式，能够提供与现有方法相比研磨速率高、能够以短时间得到平滑性高的玻璃基板的玻璃基板的研磨方法。另外，容易将玻璃基板从在研磨工序时固定玻璃基板的吸附垫上剥离，从而能够提高生产率。并且，使吸附垫能够反复使用的次数增加，因此还能够提高经济性。

以上，对本发明的优选实施方式和实施例进行了详细说明，但本发明不限于上述的特定实施方式和实施例，可以在权利要求书记载的本发明主旨的范围内进行各种变形和变更。

本国际申请要求基于2012年4月10日提出的日本专利申请2012-089279号的优先权，并将其全部内容援引于本说明书中。

Claims (6)

1.一种玻璃基板的研磨方法，将研磨液供给至玻璃基板与研磨垫之间并对玻璃基板进行研磨，所述研磨方法中，

所述研磨液为二氧化铈浆料，在供给至所述玻璃基板与所述研磨垫之间时，所述研磨液的温度为20℃以下。

2.如权利要求1所述的玻璃基板的研磨方法，其中，所述研磨垫在10℃以上且60℃以下的温度下的肖氏硬度(D标度)为25以上且70以下。

3.如权利要求1或2所述的玻璃基板的研磨方法，其中，所述研磨液含有0.84重量％以上且8.9重量％以下的二氧化铈。

4.如权利要求1所述的玻璃基板的研磨方法，其中，在供给至所述玻璃基板与所述研磨垫之间时，所述研磨液的温度为15℃以下。

5.如权利要求1所述的玻璃基板的研磨方法，其中，以在供给至所述玻璃基板与所述研磨垫之间时所述研磨液的温度为20℃以下的方式进行冷却。

6.如权利要求1所述的玻璃基板的研磨方法，其中，将供给至所述玻璃基板与所述研磨垫之间的所述研磨液循环使用，从该研磨液中除去在研磨工序中析出的成分和研磨垫的碎片并且将该研磨液再次冷却后，供给至所述玻璃基板与所述研磨垫之间。