JP2000084807A - 板状体の加工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ガラス板１６を高平坦に加工する。 【解決手段】ガラス板１６の表面を研削または研磨し、
その表面に残留した加工残留応力をエッチング処理で除
去した後、ガラス板１６の裏面を研削または研磨し、そ
の裏面に残留した加工残留応力をエッチング処理で除去
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は板状体の加工方法に
係り、特にガラス板（板状体）を研削、ラッピング、ポ
リシングすることにより、フォトマスク等に使用される
薄板ガラスに加工する板状体の加工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種のガラス板の加工方法とし
て、両面研磨装置を用いたバッチ処理式の加工方法が知
られている。前記両面研磨装置は、上下一対の研磨部
材、これらの研磨部材の間に配置されたキャリア、及び
これらの研磨部材を回転駆動させる駆動部等から構成さ
れている。斯かる両面研磨装置によれば、前記キャリア
に複数枚のガラス板を保持させた後、これらのガラス板
を上下の研磨部材で挟圧保持し、そして、上下の研磨部
材を前記駆動部で回転させる。これにより、複数枚のガ
ラス板の両面が同時に研磨加工される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記両
面研磨装置は、複数枚のガラス板を同時に加工するもの
なので、大きいサイズのガラス板の場合、上下の研磨部
材が大径の構造物になり、このような大径の研磨部材
を、ガラス板に対して平行度を出した状態で回転させる
のは難しい。したがって、両面研磨装置を用いた加工方
法では、大きいサイズのガラス板を高平坦に加工するこ
とができないという欠点がある。

【０００４】以上の如く大きいサイズのガラス板を高平
坦に加工するためには、バッチ処理よりも枚葉処理の方
が有利であるが、ガラス板を枚葉処理して高平坦に加工
する加工方法は知られていない。本発明は、このような
事情に鑑みてなされたもので、板状体を枚葉処理するこ
とにより板状体を高平坦に加工することができる板状体
の加工方法を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、板状体の裏面を定盤に変形させずに保持
させて該板状体の表面を研削または研磨手段によって平
坦加工し、前記板状体を前記定盤から取り外した後、該
板状体の表面に残留した加工残留応力を残留応力除去手
段によって除去することにより、板状体の表面を平坦加
工し、前記板状体の表面を前記定盤に変形させずに保持
させて該板状体の裏面を研削または研磨手段によって平
坦加工し、前記板状体を前記定盤から取り外した後、該
板状体の裏面に残留した加工残留応力を残留応力除去手
段によって除去することにより、板状体の裏面を平坦加
工することを特徴としている。

【０００６】本発明によれば、まず、板状体の裏面を定
盤に該板状体を変形させずに保持させ、板状体の表面を
研削手段または研磨手段によって平坦加工する。次に、
板状体を定盤から取り外した後、板状体の表面に残留し
た加工残留応力を残留応力除去手段によって除去する。
これにより、平坦加工によって作られた表面は、保持に
よる変形と残留応力による反りを生じさせないため、板
状体の表面が高平坦に加工される。すなわち、加工され
た面には残留応力が生じ、トワイマン効果により板状体
に反りを生じさせる。該板状体にエッチング等の残留応
力除去手段を施すことにより、上記反りが解消され、平
坦加工された状態の面に戻るこことなる。

【０００７】次いで、板状体の表面を定盤に変形させず
に保持させ、板状体の裏面を研削手段または研磨手段に
よって平坦加工する。そして、板状体を定盤から取り外
した後、板状体の裏面に残留した加工残留応力を残留応
力除去手段によって除去する。これにより、平坦加工に
よって作られた裏面は、保持による変形と残留応力によ
る反りを生じさせないため、板状体の裏面が高平坦に加
工される。したがって、本発明の加工方法によれば、板
状体を枚葉処理して高平坦に加工することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下添付図面に従って本発明に係
る板状体の加工方法の好ましい実施の形態について詳説
する。図１は、本発明に係る板状体の加工方法が適用さ
れたガラス板用研削装置の全体構造図である。同図に示
す研削装置１０は、カップ型砥石１２と定盤（Ｘ−Ｙ移
動テーブル）１４とを備え、定盤１４の上面にガラス板
１６が第１面（表面）を上方に向けて保持される。ま
た、前記ガラス板１６は、前記定盤１４に、複数の石膏
層１５、１５…を介して保持されている。

【０００９】前記石膏層１５、１５…の形成方法につい
て説明すると、まず、表面に複数の孔が規則的に形成さ
れたパンチドメタル板のような多孔板を、定盤１４上に
載置する。そして、前記多孔板の孔に石膏液を流し込
み、そして、この石膏液が完全に固化する前に、前記多
孔板を定盤１４から取り外す。これにより、固化前の石
膏層１５、１５…が定盤１４上に形成される。

【００１０】次に、これらの石膏層１５、１５…にガラ
ス板１６を取り付ける取付方法について説明すると、ま
ず、石膏層１５、１５…の上面にガラス板１６の第２面
（裏面）１６Ｂを載置し、石膏層１５、１５…を固着剤
としてガラス板１６を固着する。そして、石膏層１５、
１５…が完全に固化する前に、ブロックゲージなどを使
用して、定盤１４の載置面（基準面）に対するガラス板
１６の第１面１６Ａの高さを均一にする。この時、石膏
層１５、１５…が変形することで、ガラス板１６の第１
面１６Ａの高さが調節される。調整後、石膏層１５、１
５…が完全に固化するまで放置することにより、ガラス
板１６が石膏層１５、１５…上に固着され、この状態で
前記第１面１６Ａが前記カップ型砥石１２によって研削
加工される。

【００１１】上記石膏層１５、１５…によるガラス板１
６の固着は、強固なものではないが、固着の箇所が多け
れば、研削可能な程度の強度で固着できる。固着強度が
不足する場合は、低温で固着可能なワックスなどの固着
剤を併用しても良い。このような石膏層１５、１５…を
ガラス板１６の保持手段として適用すると、石膏層１５
は、固化時の膨張量が少ないので、定盤１４上における
ガラス板１６の変形を抑えることができる。したがっ
て、ガラス板１６は、定盤１４に無変形保持された状態
でカップ型砥石１２により研削加工される。なお、ガラ
ス板１６を無変形保持させるものであれば、前記石膏層
１５、１５…に限定されるものではない。例えば、ＵＶ
硬化剤、氷チャック等の方法も可能である。

【００１２】一方、前記定盤１４は、台座１８の基準面
１８Ａ上に水平方向（図１上Ｘ方向及びＹ方向）に移動
可能に設置され、図示しない駆動装置からの駆動力によ
ってＸ方向及びＹ方向に移動される。前記台座１８の図
１上左部にはポスト２０が立設される。このポスト２０
の内側面２０Ａには、逆Ｌ字状に形成された昇降アーム
２２の基部２２Ａが直動ベアリング２３を介して上下方
向（図１上Ｚ方向）に移動自在に支持される。前記昇降
アーム２２は、図示しない駆動装置からの駆動力によっ
て前記ポスト２０に沿ってＺ方向に移動される。昇降ア
ーム２２の水平部２２Ｂには、複数の圧電素子（ピエゾ
素子）２４、２４…が固定され、これらのピエゾ素子２
４、２４…の下部に駆動モータ２６が固定されている。
前記駆動モータ２６のスピンドル２８に前記カップ型砥
石１２が固着され、カップ型砥石１２は駆動モータ２６
からの駆動力によってその軸心１２Ａを中心に回転駆動
される。

【００１３】前記ピエゾ素子２４は図２に示すように、
カップ型砥石１２の軸心１２Ａを中心とする同心円上に
９０°間隔で４個設置される。これらのピエゾ素子２
４、２４…は、電圧が印加されると上下方向（図２上矢
印方向）に歪むもので、各々が駆動部３０に接続されて
いる。したがって、駆動部３０から電圧が印加されると
ピエゾ素子２４、２４…が前記方向に歪むので、ピエゾ
素子２４、２４…以下の部材の傾きを変えることができ
る。これにより、各々のピエゾ素子２４、２４…に印加
する電圧を制御すれば、ガラス板１６に対するカップ型
砥石１２の傾きを適宜に変えることができる。

【００１４】ところで、４台の非接触（または静電容量
型）変位計３２、３２…がカップ型砥石１２の裏面１２
Ｂから所定量離間して設置される。これらの非接触変位
計３２、３２…は図１に示すように、台座１８の基準面
１８Ａ上に立設されたフレーム３４に固定される。ま
た、非接触変位計３２、３２…は図２に示すように、カ
ップ型砥石１２の軸心１２Ａを中心とする同心円上に９
０°間隔で配置されると共に、前記ピエゾ素子２４、２
４…と対応した位置に配置されている。前記非接触変位
計３２、３２…は、各々の非接触変位計３２、３２…
と、それに対向するカップ型砥石１２の裏面１２Ｂとの
間の距離、即ち、カップ型砥石１２の傾きを非接触で直
接検出するものであり、各々の検出情報は増幅部３５で
増幅されて制御装置３６に出力される。

【００１５】前記制御装置３６は、非接触変位計３２、
３２…からの検出情報に基づいて、各々の非接触変位計
３２、３２…と、それに対向するカップ型砥石１２の裏
面１２Ｂとの間の距離を演算する。そして、制御装置３
６は、前記演算して得られた４つの距離が等しくなるよ
うに前記駆動部３０を制御して前記ピエゾ素子２４、２
４…を駆動させる。即ち、制御装置３６は、ピエゾ素子
２４、２４…に印加する必要な電圧を演算し、この電圧
を各々のピエゾ素子２４、２４…に印加するように駆動
部３０をフィードバック制御する。

【００１６】このように構成されたガラス板用研削装置
１０によれば、先ず、昇降アーム２２を下降移動させて
カップ型砥石１２によるガラス板１６の切り込み量を設
定する。次に、カップ型砥石１２を回転させると共に、
定盤１４をカップ型砥石１２に向けて移動させてガラス
板１６の研削を開始する。この時のカップ型砥石１２の
傾きは、非接触変位計３２、３２…で常時検出されてお
り、検出情報も制御装置３６に常時出力される。そし
て、制御装置３６は、非接触変位計３２、３２…からの
検出情報に基づいてカップ型砥石１２の傾きが、研削開
始の姿勢を維持するように（傾斜角度が０°となるよう
に）駆動部３０をフィードバック制御してピエゾ素子２
４、２４…を駆動させる。

【００１７】これにより、前記ガラス板用研削装置１０
によれば、研削抵抗が変化しても切り込み量を一定制御
することができるので、ガラス板１６を平坦に研削加工
することができる。図３〜図１１は、前記研削装置１０
で研削されるガラス板１６の研削加工状態を示す遷移図
である。以下、図３〜図１１に従って本実施の形態のガ
ラス板１６の研削加工方法について説明する。

【００１８】図３には、加工前のガラス板１６が示さ
れ、このガラス板１６としては、両面の残留応力による
変形が除去済みのもの、又は両面残留応力が完全均等な
ものが使用される。このガラス板１６を加工する場合、
まず、前記ガラス板１６を図４に示すように第１面１６
Ａを上に向けた状態で、石膏層１５、１５…を介して定
盤１４に無変形保持させる。

【００１９】次に、ガラス板１６の第１面１６Ａを、研
削装置１０のカップ型砥石１２によって図５の如く平坦
に研削加工する。次いで、ガラス板１６を石膏層１５、
１５…から取り外すと、このガラス板１６は図６に示す
ように、加工残留応力によって第１面１６Ａが反り返っ
た状態に変形し、平坦度が悪化してしまう。なお、第１
面１６Ａに対して第２面の残留応力が小さい場合には、
その変形が逆になる。

【００２０】次に、図６に示したガラス板１６をエッチ
ング処理して、その第１面１６Ａに発生した加工残留応
力を除去する。本実施の形態では、エッチング処理とし
て、ガラス板１６をフッ酸、又はフッ化アンモニウム水
溶液等を主体とした処理液（残留応力除去手段）に浸漬
させて、第１面１６Ａに発生している残留クラックを溶
解することにより、前記加工残留応力を除去する処理を
例示する。これにより、ガラス板１６の第１面１６Ａ
は、その加工残留応力が除去され、加工残留応力による
反りがなくなり、図７の如く高平坦に加工される。な
お、エッチング処理は、前記処理に限定されるものでは
ない。

【００２１】図８は、ガラス板１６の第２面１６Ａを加
工するために、図７のガラス板１６を反転した図であ
る。前記第２面１６Ｂも、第１面１６Ａと同様の手順で
加工する。即ち、まず、ガラス板１６を図９に示すよう
に第２面１６Ｂを上に向けた状態で、石膏層１５、１５
…を介して定盤１４に無変形保持させる。

【００２２】次に、前記第２面１６Ｂをカップ型砥石１
２によって平坦に研削加工する。研削加工後、ガラス板
１６を石膏層１５、１５…から取り外すと、このガラス
板１６は図１０に示すように、加工残留応力によって第
２面１６Ｂが反り返った状態に変形する。次に、このガ
ラス板１６をエッチング処理して、第２面１６Ｂに発生
した加工残留応力を除去する。これにより、ガラス板１
６の第２面１６Ｂは、その加工残留応力が除去され、加
工残留応力による反りがなくなり、図１１の如く高平坦
に加工され、結果的に第２面１６Ｂと第１面１６Ａとが
高平坦かつ平行に加工される。

【００２３】したがって、本実施の形態のガラス板１６
の加工方法によれば、ガラス板１６を枚葉処理して高平
坦に加工することができる。なお、本実施の形態の研削
加工方法は、ガラス板１６の研削方法、ラッピング方
法、及びポリシング方法のいずれかの方法に適用するこ
とができる。研削の場合には、ダイヤモンド砥石等を用
いればよく、ラッピングの場合には、砥粒としてアルミ
ナ砥粒や炭化珪素砥粒を用いれば良く、ポリシングの場
合には、ガラス板１６に効果的な酸化セリウム砥粒を用
いれば良い。また、ポリシングの場合には、前記酸化セ
リウム砥粒を混入させた硬質発泡ポリウレタンパッドで
ガラス板１６をポリシングすれば更に効果的に加工する
ことができる。

【００２４】また、本実施の形態では、加工対象物の板
状体としてガラス板１６を例示して説明したが、これに
限られるものではなく、セラミックやシリコン等のウェ
ーハや水晶等の薄い板状体でも、本実施の形態の加工方
法を適用できることは勿論である。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る板状体
の加工方法によれば、板状体の表面を研削または研磨し
て、その表面に残留した加工残留応力を除去することに
より、その表面を高平坦に加工した後、板状体の裏面を
研削または研磨して、その裏面に残留した加工残留応力
を除去することにより、板状体の裏面を高平坦に加工し
たので、板状体を枚葉処理して高平坦に加工することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の板状体の加工方法が適用されたガラス
板用研削装置の全体構造図

【図２】ピエゾ素子と非接触変位計との配置位置関係を
示す要部斜視図

【図３】加工前のガラス板を示す図

【図４】ガラス板が石膏層によって移動テーブルに無変
形保持された図

【図５】ガラス板の第１面が加工されたガラス板の図

【図６】ガラス板の第１面に残留した加工残留応力によ
ってガラス板が反り返った図

【図７】ガラス板の第１面の加工残留応力が除去された
後のガラス板を示す図

【図８】ガラス板が反転された状態を示す図

【図９】ガラス板が石膏層によって移動テーブルに無変
形保持された図

【図１０】ガラス板の第２面に残留した加工残留応力に
よってガラス板が反り返った図

【図１１】ガラス板の第２面の加工残留応力が除去され
た後のガラス板を示す図

【符号の説明】

１０…ガラス板用研削装置 １２…カップ型砥石 １４…定盤（Ｘ−Ｙ移動テーブル） １５…石膏層 １６…板状体（ガラス板） ２２…昇降アーム ２４…ピエゾ素子 ２６…駆動モータ ３０…駆動部 ３２…非接触変位計 ３６…制御装置

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】板状体の裏面を定盤に変形させずに保持さ
   せて該板状体の表面を研削または研磨手段によって平坦
   加工し、 前記板状体を前記定盤から取り外した後、該板状体の表
   面に残留した加工残留応力を残留応力除去手段によって
   除去することにより、板状体の表面を平坦加工し、 前記板状体の表面を前記定盤に変形させずに保持させて
   該板状体の裏面を研削または研磨手段によって平坦加工
   し、 前記板状体を前記定盤から取り外した後、該板状体の裏
   面に残留した加工残留応力を残留応力除去手段によって
   除去することにより、板状体の裏面を平坦加工すること
   を特徴とする板状体の加工方法。