JP2000052242A - ワークホルダー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、例えばフォトマスク等、極めて高い
平坦度や平行度が要求される板状のガラスの表面を研
削、研磨加工を施し、最終的に鏡面仕上げを行なうため
の平面研磨加工工程において使用するワークホルダーを
提供する。 【構成】板状の被加工体を吸着固定して加工を行なう片
面加工機のワークホルダーであって、該ワークホルダー
を構成するリテーナが、その内周縁部に凹状の溝部を備
えたワークホルダーを提供する。前述の凹状の溝部は、
被加工体の非加工面のエッジ部が当接する部位を含んで
おりかつリテーナの内周縁部全周に亘って形成されてお
り、またその幅は凹状溝の頂部よりリテーナの底面まで
の距離の５０％以下であることが好ましい

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、例えばフォトマス
ク等、極めて高い平坦度や平行度が要求される板状のガ
ラスの表面を研削、研磨加工を施し、最終的に鏡面仕上
げを行なうための平面研磨加工工程において使用するワ
ークホルダーの形状に関わるものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＩＣ、ＬＳＩあるいは超ＬＳＩの
記憶容量のアップと生産性の向上といった必要性から、
その原材料であるシリコンウェーハは益々大型化し、ま
たその上に書き込まれる回路図のパターンも複雑化しつ
つある。それに伴ない、鏡面ウェーハに複雑な回路図を
焼き付けるために用いられるガラス製フォトマスクの形
状も大型化し、またそれに求められる仕上がり面粗さ、
あるいは真直度、平行度等の形状精度に対する要求度も
益々高精密化しつつある。加えて、その加工工程におけ
る加工の条件や装置自体の信頼性と、生産に対する安定
性の要求も格段に厳しいものとなりつつある。

【０００３】従来、ガラス、金属材料、半導体材料、セ
ラミックスあるいは炭素材料等で、極めて高い平面度や
平行度が特に要求される板状の材料の面を鏡面に仕上る
ための平面研磨加工は、例えば鋳鉄定盤、あるいはポリ
ッシング用の研磨布、所謂ポリッシングパッドを貼付し
た定盤を下面に配し、その上に被加工体をセットして、
研磨材を含有した加工液を定量的に供給しつつ定盤及び
被加工体を押圧回転運動させて、その作用で面粗さの向
上を行なうという方法で行なわれている。

【０００４】前述の片面式の平面研磨用加工機において
は、被加工体はプレッシャープレートの重さ等を用いて
懸けられる負荷荷重（加工圧）の作用により定盤に圧接
される。定盤の回転およびポリッシングパッド、砥粒を
含む加工液の作用によって、被加工体表面は擦過、摺擦
されて平面研磨加工が進展するものである。

【０００５】被加工体をプレッシャープレートに把持す
るためには、例えばプレッシャープレートのブロック面
にワックスあるいはホットメルト等を用いて仮接着して
固定する方法、テンプレート方式のワークホルダーによ
り吸着把持する方法等を挙げることができる。被加工体
が例えばガラスフォトマスクや液晶ガラス等の場合はそ
の厚みは薄く形状は角型で大型のものが多いので、その
表面積が大きく破損しやすくなりワックス等による貼付
方式を選定することはできない。したがって、これ等の
場合はテンプレート方式（例えば特開平８−２５７８９
３）による吸着方式が一般的に使用される。

【０００６】ここでいうテンプレート方式による吸着方
式とは以下の如きものである。即ち、プレッシャープレ
ートのブロック面に、不織布や合成皮革あるいは合成樹
脂多孔質体等からなるシートの薄層を貼付し、その上に
被加工体と略同等の形状の孔を穿孔した合成樹脂板等か
らなる層を積層したものである。図２にそのテンプレー
ト方式によるワークホルダーの平面図を示し、図３には
その要部断面図を示す。図面において被加工体（ワー
ク）１０はワークホルダー１４の把持孔１６に把持され
る。プレッシャープレート４のブロック７には吸引用の
複数の小さい貫通孔８がその面に対し、ほぼ直角に穿孔
されている。ワークホルダー１４はそのベースとなるシ
ートの薄層（バッキングパッド）１８と把持孔１６を穿
孔したリテーナ１５とから構成され、ブロック７の面全
面を覆うようにしてある。定盤２は正逆いずれの方向に
も任意の回転が可能である。また、プレッシャープレー
ト４は、前記定盤２の回転に従った従動的な回転も可能
であり、また定盤とは独立した駆動回転も可能である。
加工液は加工機に付属したノズル（図示せず）から定量
的に供給される。把持にあたっては、前記バッキングパ
ッド１８を水あるいは使用する加工液で十分に濡らして
おいてから被加工体を貼付るようにする。被加工体は表
面張力によってワークホルダーのバッキングパッド面に
吸着される。プレッシャープレートに被加工体を把持し
た状態で吊り上げたり、搬送したりする場合は別に設け
た真空装置（図示せず）を稼働してブロック７に穿孔し
た吸引用の小孔８から吸引を行ない被加工体を更に確実
に吸引把持するようにする。この真空吸引による吸着は
実際の加工を行なっている間は行なわない。

【０００７】以上のような方式で被加工体を吸着して、
定盤上に押圧した状態で定盤を回転し加工液を定量的に
供給しながら平面研磨加工を行なうのであるが、被加工
体を把持するワークホルダーを構成するリテーナの把持
孔１６には被加工体の自由な装着と脱着が可能であり、
かつ加工液や加工に伴なって発生する熱の影響で多少の
伸縮があるものであるからそれらを見越して被加工体の
サイズより僅かに大きめにしておくこと、即ち若干の遊
びを持たせておくことが必要である。リテーナの材質と
しては様々なものが使用されており、例えば特開平８−
１８７６５７号公報にはセラミックスを用いたものが開
示されているが、一般的にはプラスチックス板やガラス
繊維強化エポキシ樹脂板等が多く使用されている。ま
た、定盤としては一般的には剛性を持った鋳鉄製のもの
が多用されており、ラッピング加工の場合にはその表面
に例えば格子状の細溝が刻されたものが用いられ、ポリ
ッシング加工の場合には定盤表面に不織布、合成皮革、
合成樹脂発泡体あるいはそれらの複合品からなるポリッ
シングパッドを貼付して使用する。いずれの場合にも加
工に際しては研磨剤たる砥粒を含んだ加工液を散布供給
しながら行なう。

【０００８】かかる構造を有するワークホルダーも以下
に示す問題点を有しており、その改善が強く望まれてい
る。即ち、被加工体が上述の角型のガラスであるような
場合、その周縁部は普通面取りを施しておらず、従って
上下にほぼ９０度のエッジを有している。平面研磨加工
に際しては、上述のリテーナ１５の把持孔１６は被加工
体に対して若干の遊びを有しているため、被加工体の周
縁側部とリテーナの縁部が接触し、それにより被加工体
であるガラスのエッジ部分の方に微小の欠けが発生し、
いわゆる面だれ現象が進行してゆく。また、発生した微
小のガラス切片がリテーナの縁部に作用しその部分を僅
かずつ削り取って行き、その結果としてリテーナの縁部
はそのシャープさを失ってゆき、使用回数を重ねて行く
と経時的には図４に示すような状態になる。このような
状態となると、被加工体の微小破砕片が加工面に入り込
み、スクラッチ等の異常条痕の如き欠点となったり、甚
だしきはリテーナの被加工体に対する把持力が失われ、
加工中に被加工体がリテーナの外に飛び出すといういわ
ゆる飛び出し現象が起こる場合もある。この現象が起こ
ると、被加工体は加工面上で破損する事故に繋がる場合
もあり、それ自体の破損のみならず装置までも損傷する
ことになって、品質上の問題のみに止まらず、生産性に
関しても多大な損害を与えることになるのである。この
問題は被加工体がガラスの場合特に顕著に表われ、就
中、角型で大型の被加工体の場合その程度が著しいた
め、その対策は極めて重要な課題であった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、ガラス等
の平面研磨加工における上述の従来の問題点に鑑みて、
鋭意研究を行なった結果、ワークホルダーの形状、就
中、被加工体と直接接触するリテーナの縁部の形状に工
夫を加えることにより、上述の問題点を解決しうること
を見出し本発明を完成するに至ったものであり、その目
的と成すところは被加工体の飛び出しのないワークホル
ダーおよびリテーナの形状を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の目的は、板状の被
加工体を吸着固定して加工を行なう片面加工機のワーク
ホルダーであって、該ワークホルダーを構成するリテー
ナが、その内周縁部に凹状の溝部を備えたものであるこ
とを特徴とするワークホルダーにて達成される。前述の
凹状の溝部は、被加工体の非加工面のエッジ部が当接す
る部位を含んでおりかつ、リテーナの内周縁部全周に亘
って形成されていることが好ましい。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明において使用する片面加工
機とは、回転可能な定盤を下面に配してその上に加工対
象物である被加工体（ワークと称する）を載置し、加工
液をしつつ押圧回転して加工を行なうものである。加工
がラッピング加工である場合は例えば鋳鉄定盤上に被加
工体を直接載置し、またポリッシング加工の場合は不織
布、合成皮革、合成樹脂発泡体あるいはそれらの複合品
からなるポリッシングパッドを貼付した定盤上に被加工
体を載置する。加工に際しては被加工体のプレッシャー
プレートへの固定はワークホルダーのリテーナに穿孔さ
れた被加工体とほぼ相似の形状の把持孔に把持されるの
である。本発明においては、この把持孔の形状に特徴を
持たせたものであってそれにより従来のワークホルダー
に見られた飛び出し等の好ましからざる現象を効果的に
回避しようとするものであり、その実施例の詳細は以下
図面を用いて明らかにされよう。

【００１２】図１は本発明になるワークホルダーを具備
した片面ポリッシング加工機の要部縦断面図である。ワ
ークホルダー１４はプレッシャープレート４のブロック
７の表面に貼付されている。下面にはポリッシングパッ
ド３を表面に貼付した定盤２を具備した回転テーブル１
が設置されており、被加工体（ワーク）１０は被加工面
１１を下にしてその上に載置される。ワークホルダー１
４はバッキングパッド１８とリテーナ１５により構成さ
れている。被加工体１０はリテーナ１５に穿孔された把
持孔１６に嵌合し把持され、その非加工面１２がバッキ
ングパッド１８の面と接触し吸着される。リテーナ１５
の把持孔１６の内周縁部には凹状の溝１７が刻されてお
り、該溝部は被加工体１０の非加工面１２のエッジ部１
３が当接する部位を含むようにしてなる。即ち、具体的
にはエッジ部１３は加工中にはどことも接触しない構造
となる。

【００１３】前記プレッシャープレート４はシリンダー
９を介してポリッシング加工機のアーム５に支持されて
いる。加工に際しては定盤２が回転するとともに上部プ
レッシャープレート４が支持アーム５により支持点６を
中心にして定盤２上の位置を移動する。この時に研磨剤
を含んだ加工液がノズル（図示せず）より加工面上に供
給される。プレッシャープレート４による加圧力と定盤
２の回転作用により加工が進行するが、一方その作用に
より被加工体１０の側面はリテーナ１５の把持孔１６中
で若干ガタつき、内周縁部に接触する。しかしながら、
当発明になる形状のものを用いれば被加工体１０のエッ
ジ部１３が当接する部分にはリテーナ縁部に刻された凹
状の溝１７がある、即ち実体的にはエッジ部があたるも
のがないため、エッジ部への接触、衝撃が回避されエッ
ジ部が微小破砕を起こすことがない。このリテーナ１５
に刻される凹状の溝１７の形状は特に限定されるもので
はないが、その断面形状が矩形であることが好ましい。
矩形であることで溝の加工も容易でありまたリテーナ自
体の強度も保つことができる。

【００１４】凹状の溝１７は、リテーナの内周縁部全周
に亘って形成されていることが好ましい。これが部分的
であると、前述の飛び出し現象は抑止することはできる
が微小破砕切片の発生は防止しえず、被加工体の面だれ
や異常条痕も抑えることはできない。また、凹状の溝１
７の幅は、前記溝の頂部よりリテーナの底面までの距離
の５０％以下であることが好ましい。これ以上である
と、被加工体１０の側面とリテーナとの接する部分が小
さくなり、被加工体１０の側面との衝突の衝撃により磨
耗が激しく、そのライフを極端に短縮することとなり好
ましくない。

【００１５】ワークホルダーを構成するリテーナの材料
の材質についても特に限定を行なうものではないが、上
述の如く、少ない面積で被加工体との強い応力下での衝
撃や、砥粒による摩滅に耐えることが必要であり、同時
に被加工体であるガラスを損傷したり変質させたりする
ものであってはならず、機械的強度は強くしかもあまり
剛性の高くない素材、例えばエポキシ樹脂をベースとし
たガラス繊維強化プラスチックスいわゆるＦＲＰや硬質
塩化ビニール樹脂を挙げることができる。

【００１６】図２の平面図にはリテーナに穿孔された被
加工体１０を嵌合する把持孔１６の平面形状が描かれて
いるが、これはほぼ正方形の被加工体を把持するもので
あって、被加工体自体の形状より僅かに大き目にしてあ
る。正方形の把持孔１６の四つの角部にはポケット状の
緩衝部１９が設けられているがこれは被加工体のもつ角
部との接触をさけ、かつ着脱を容易ならしめるためのも
のである。

【００１７】実際の加工においては、まずワーク脱着用
ステーションにてワークホルダーの１４のバッキングパ
ッド１８を加工液または水を用いて湿潤せしめ、次いで
プレッシャープレート４のブロック７に貫通した小孔８
に連結した真空装置（図示せず）を稼働して被加工体１
０を吸引吸着し把持孔１６に固定する。指示アーム５を
回転し、プレッシャープレート４をポリッシング定盤２
上の加工位置まで移動し載置する。然る後、真空引きを
解除して、所定の加工圧をかけ研磨剤としての砥粒を含
んだ加工液スラリーを散布しながら定盤を回転し加工を
行なう。所定時間加工を行なった後、再度真空吸着を行
ない被加工体１０を吸着把持しワーク脱着用ステーショ
ンに移動しワークホルダー１４から取り外す。

【００１８】上述の操作を繰り返し行なって行くこと
で、被加工体側部との接触によりリテーナ１５内周縁部
は磨滅して行くが、本発明の形状のリテーナを持つワー
クホルダーを用いればその磨滅の進行は図５に示す如く
均一でありまたその進行の速度も遅い。従来のものが図
４に示す通りガラス微小破砕片の影響により偏った磨滅
をし、被加工体の飛び出し等好ましからざる現象を起こ
し、また磨耗の進行の速度も速く程度も顕著であるのに
対して、本発明になるワークホルダーはその改善効果は
顕著である。更にまた、ガラス等の被加工体のエッジ部
分の面だれ現象も回避され、極めて有利である。

【００１９】本発明の形状のリテーナの場合、その磨滅
の状態は上述の通りで、顕著な損傷や変形がないため、
一定期間使用し被加工体との嵌合状態がやや甘くなりガ
タつきが目立つようになった時点で上下を入れ替えて、
ワークホルダーとして再使用することもできる。

【００２０】

【発明の効果】以上述べた通り、本発明に述べる形状の
リテーナのワークホルダーを使用して、ガラス製フォト
マスク用基板等方形の形状を有する被加工体の平面加工
を行なえば、被加工体のエッジ部分の微小破砕の発生を
効果的に防止し、それに伴なう仕上げ面の品質への悪影
響を回避することができる。更に、リテーナの内周縁部
の開放面へ広がった偏磨耗がないため、加工中の被加工
体の飛び出し現象を防止することができる。本発明によ
るワークホルダーのライフは従来のタイプのワークホル
ダーに対して約１０倍にまで延長することができ、かつ
リテーナの上下を入れ替えることにより、更にそのライ
フは延長可能である。本発明になるワークホルダーの使
用により、従来問題を擁していた方形の形状を有するガ
ラス基板等の加工についての周辺技術を大きく改善する
ことができたものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明になるワークホルダーを具備した片面ポ
リッシング加工機の要部縦断面図である。

【図２】本発明方法になるワークホルダーを具備した片
面ポリッシング加工機の平面透視説明図である。

【図３】本発明方法になるワークホルダーの要部縦断面
図である。

【図４】従来のワークホルダーの経時使用状態を示す要
部縦断面図である。

【図５】本発明方法になるワークホルダーの経時使用状
態を示す要部縦断面図である。

【符号の説明】

１ 回転テーブル、 ２ 定盤、 ３ ポリッシングパ
ッド、４ プレッシャープレート、 ５ 支持アーム、
６ 支持点、７ ブロック、 ８ 孔、 ９ シリン
ダー、 １０ 被加工体、１１ 被加工体の被加工面、
１２ 被加工体の非加工面、１３ 被加工体のエッジ
部、 １４ ワークホルダー、 １５ リテーナ、１６
把持孔、 １７ 溝、 １８ バッキングパッド、
１９ 把持孔の緩衝部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】板状の被加工体を吸着固定して加工を行な
   う片面加工機のワークホルダーであって、該ワークホル
   ダーを構成するリテーナが、その内周縁部に凹状の溝部
   を備えたものであることを特徴とするワークホルダー。
2. 【請求項２】凹状の溝部が、被加工体の非加工面のエッ
   ジ部が当接する部位を含んでいることを特徴とする請求
   項第１項記載のワークホルダー。
3. 【請求項３】凹状の溝の断面形状が、矩形であることを
   特徴とする請求項第１項および第２項記載のワークホル
   ダー。
4. 【請求項４】凹状の溝が、リテーナの内周縁部全周に亘
   って形成されていることを特徴とする請求項第１項第１
   項、第２項および第３項記載のワークホルダー。
5. 【請求項５】凹状の溝の幅が、前記溝の頂部よりリテー
   ナの底面までの距離の５０％以下であることを特徴とす
   る請求項第１項乃至第４項記載のワークホルダー。