JP2004090119A - 板状体の片面研磨装置および該装置に用いるバックパッドとその成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ガラス基板、ウェハ等の板状体の表面を研磨する、上側が加圧定盤およびそれに貼着した軟質樹脂製の発泡シートからなるバックパッド、下側が回転する研磨盤およびそれに貼着した研磨布からなる片面研磨装置において、基板の破損の原因となる、基板の非研磨面を固定するバックパッドの研磨作業時の加圧定盤よりの剥がれ、膨れを防止する。
【解決手段】両面粘着シートを貼着した多孔質樹脂製の発泡シートを所定の形状に切断したバックパッドの外周縁部を加熱および加圧圧縮することにより、外周縁部の空孔をつぶしたバックパッドを加圧定盤下面に両面粘着テープで貼着して、片面研磨装置に用いる。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、板状体、例えば液晶ディスプレイ用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、磁気ディスク用ガラス基板、シリコンウェハ等、特に液晶ディスプレイ用ガラス基板の片側を支持し、その反対側の表面を研磨する片面研磨装置および該装置に用いるバックパッドとその成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイ用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、磁気ディスク用ガラス基板、シリコンウェハ等に使用する基板の製造直後の表面は、完全な平滑面ではなく、多少のうねりやマイクロコルゲーション、凹凸、キズ等を有している。よって、通常、これらの基板は、表面研磨して平滑な面に加工される。
【０００３】
従来、一般的に行われているオスカー式研磨機等による片面研磨方法は、上部の加圧定盤に、基板が収まる開口穴を開けた基板ホルダーを貼り付け、基板を基板ホルダーに保持した状態で、酸化セリウム等の微粉からなる研磨材を水に懸濁させスラリーとした研磨液を供給しつつ、回転する下側の研磨盤に貼着した研磨布に片面を押しつけて、研磨加工する方法で行われる。
【０００４】
尚、オスカー式研磨機においては、上側の加圧定盤と下側の研磨盤の揺動運動および回転によって、基板の研磨面を均一に研磨している。即ち、通常、加圧定盤は揺動自在なアームに自転可能に取り付けられ、この加圧定盤には基板を保持するための保持具が取り付けられる。
【０００５】
この保持具は、加圧定盤の下面側に接着材または粘着材によって貼着される発泡弾性体等のバックアップ部材とバックアップ部材の下面側に接着材によって固着されるベークライト等の保持板、即ち、基板ホルダーからなる。この基板ホルダーの中央部には、基板の大きさ、形状に合わせた開口穴がある。基板が基板ホルダーに開けられた開口穴に保持された状態で、基板の下側の、研磨布を貼り付けた研磨盤を回転させ、研磨布に加圧定盤で基板の研磨面を押圧し研磨を行う。
【０００６】
例えば、特開平５−１２３９６３号公報に示される液晶用大型マスク基板のように無欠陥、高精度が要求される場合は、加圧定盤側に軟質の布を貼り付けるという方法が開示されている。
【０００７】
また、特開平６−２３８５５９号公報には、基板ホルダー側面部にまで軟質の布を、貼り付け基板の端面部におけるクラック、割れ、キズの発生を防止する方法が開示されている。
【０００８】
更に、特開平７−１３６９２７号公報には、軟質の布に親水性物質を塗り布の乾燥をなくし布の劣化を抑制し交換による工数を削減する方法が開示されている。
【０００９】
一方、加圧定盤側に基板を保持するための基板ホルダーを用いない片面研磨機において、基板の片面を研磨する際、上側の加圧定盤に貼着したバックパッドと通称する多孔質軟質樹脂からなる厚さ１ｍｍ程度の発泡シートに、基板を密着させた状態で、該バックパッドと下側の研磨盤に貼着した研磨布の間に、研磨対象である基板を挟み込み、研磨液を供給しながら、研磨布に押し付け、下側の研磨盤を回転させることによって基板の片面を研磨する。
【００１０】
詳しくは、両面粘着シートを予め全面に貼ったバックパッドを、加圧定盤下面側にもう一方の粘着面により貼り付けた後で、基板の非研磨面側をバックパッド下面側に密着固定させる。バックパッドに適量の水を含ませ、加圧ローラ等を用いて、基板を密着させると水の表面張力およびバックパッドの粘着性で、基板がバックパッド下面側に固定される。密着固定した基盤の研磨面側を、回転する研磨盤上に両面粘着シートで貼り付けられた研磨布に加圧定盤にて押圧して研磨する。
【００１１】
加圧定盤側に基板を保持するための基板ホルダーを用いない該片面研磨機は、基板ホルダー内に基板を保持する必要がないので、加圧ローラ等を用いて、バックパッドに基板を密着固定させることが容易となる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
片面研磨機において、加圧定盤に両面粘着シートを用いて、バックパッドを貼り付けているが、バックパッドは劣化により強度が大きく低下し、研磨作業時にバックパッドが加圧定盤より剥がれたり、膨れたりする等の不具合が発生するという問題があった。バックパッドに不具合が発生した状態のままで基板の研磨作業を行うと、バックパッドの破れが生じ、研磨中の基板の破損を引き起こすこととなる。
【００１３】
バックパッドの劣化により基板が破損すると、片面研磨の工程歩留まりが悪化するばかりでなく、基板の破損による工程停止回数が増え、稼働時間が短くなる。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明者が、この課題を解決する方法を鋭意検討したところ、バックパッドの外周部側面よりバックパッド内部に研磨液が侵入することを防止すると、バックパッドの研磨定盤よりの剥がれおよび膨れが抑制され、工程停止などの不具合を回避できることがわかった。
【００１５】
即ち、本発明は、多孔質樹脂製の発泡シートからなるバックパッドにより保持した板状体を、回転する研磨盤上の研磨布に加圧定盤にて押圧して、板状体表面を研磨する片面研磨装置において、所定の形状に切断されたバックパッドの外周縁部分を加熱圧縮したバックパッドを加圧定盤下面に両面粘着材で貼着したことを特徴とする板状体の片面研磨装置である。
【００１６】
更に、本発明は、上記の片面研磨装置で使用する、片面に両面粘着シートが貼られている多孔質樹脂製の発泡シートからなるバックパッドであって、バックパッドの外周縁部を両面粘着シ−トが貼られている方向へ加熱圧縮して外周縁部の厚みを発泡シートの１／４以上、３／４以下の厚みとしてなるバックパッドである。
【００１７】
更に、本発明は、片面に両面粘着シートが貼られている多孔質樹脂製の発泡シートをバックパッドの所定の形状に切断し、その外周縁部を両面粘着シートが貼られている方向へ加熱加圧具により圧縮加工することを特徴とする上記の片面研磨装置で使用するバックパッドの成形方法である。
【００１８】
オスカー式研磨機による、加圧定盤側に基板を保持するための基板ホルダーを用いない片面研磨作業において、バックパッドに基板が密着固定された状態で、研磨液を供給しながら、両面粘着シートで研磨布を貼り付けた研磨盤を回転させ、加圧定盤で研磨布に基板の研磨面側を押しつけて、バックパッドに密着固定された基板がずれない程度の研磨圧力および研磨速度にて片面研磨を行う。研磨作業時に、研磨対象である基板表面とバックパッド間に水膜が生じると、基板表面とバックパッドの密着が悪くなり、バックパッド下面側に密着固定された基板が滑る。水膜を生じさせない様に、バックパッドの表面および内部に微細な穴が開いている必要があり、バックパッドの材質に表面および内部に微細な穴の開いた厚み１ｍｍ程度の多孔質軟質樹脂からなる発泡シートを使用する。バックパッドには、通常、ウレタン樹脂が使用される。
【００１９】
バックパッドは、多孔質軟質樹脂からなる発泡シートであり、基板を密着固定する側の空孔は微細であり、加圧定盤に貼り付ける側の空孔は大きい。バックパッドの基板を密着固定する側の表面および内部には微細な穴が開いているので、液晶ディスプレイ用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、磁気ディスク用ガラス基板、シリコンウェハ等の基板の研磨作業を連続して行うと、バックパッドの表面と側面よりバックパッド内部に研磨液が吸収される。
【００２０】
本発明者が鋭意調査したところ、研磨液の吸収はバックパッド表面の基板を密着固定する側の微細な穴からも行われるが、バックパッドを片面研磨時に使用する寸法に切断した際に、バックパッド周辺断面部即ち外周側面の空孔が極めて大きいため、外周側面からの研磨液の吸収が支配的であり、バックパッドに研磨液が吸収された状態で基板の研磨作業を続けると、研磨時の摩擦熱によりバックパッドの温度が上昇し、バックパッドの加水分解、酸性またはアルカリ性の研磨液の研磨液によるバックパッドの化学的劣化、基板の脱着による圧縮・引っ張り等の作用によるバックパッドの強度の低下、形状変形が促進されることが判明した。
【００２１】
例えば、バックパッドの外周部側面からの研磨液の侵入を防止する方法として、バックパッドの外周部側面に樹脂液を塗布してバックパッド外周部側面の空孔を塞ぐ等の方法も考えられるが塗布が難しいという問題があった。また、最初にバックパッドを形成する段階で、バックパッドを所定の寸法に形成し、端部を空孔がない状態に仕上げることも考えられるが、研磨する基板のサイズは多様であり、大きなシートからカッターナイフ等の切断具を用い、基板のサイズにあわせて切断して用いる方が、遥かに効率的である。また、切断面を熱溶融させることも考えられるが、切断面に粘着テープがあるため熱溶融しづらいこと、熱溶融すると切断面が厚くなり圧縮しないことにより、バックパッドの厚みより薄い基板を研磨しづらくなるという問題があった。
【００２２】
本発明者は、研磨作業時においての研磨液の吸収によりバックパッドが劣化する問題を解決するために、より適切な手段を検討した結果、両面粘着シートを貼着したまま所定の形状に切断したバックパッドの外周縁部を加熱しながら加圧圧縮して、バックパッド外周縁の内部の空隙をつぶすことで、バックパッド外周側面部分からの研磨液の侵入を防止する手段を見出した。バックパッド外周縁の内部の空隙は加熱しながら加圧することで簡単につぶせ、結果として、バックパッドの外周縁は肉薄の熱圧縮部となる。バックパッド外周縁部の加熱圧縮加工部の厚みは、加工前の厚みの１／４以上、３／４以下、特に１／２程度であることが好ましい。１／４より小さいとバックパッド自体が強度的にもろくなり破れの原因となる、３／４より大きいと完全に空隙がつぶれず研磨液の侵入を防止できない。
【００２３】
本発明のバックパッドは、加圧定盤側に基板を保持するための基板ホルダーを用いない片面研磨機に使用するに好適である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
図４は、本発明の片面研磨装置の主要部の側面図である。図４に示すように、ガラス基板２を片面研磨する際は、上側に加圧定盤７を配し、研磨対象であるガラス基板２を挟み込み、酸化セリウムの微粉を水に懸濁させスラリーとした研磨液を供給しつつ、下側の研磨盤８を回転させることによって研磨する。詳しくは、加圧定盤７の下面に、両面粘着シート６でバックパッド１と通称する発泡シートを貼り付け、更に、バックパッド１の下面側にガラス基板２の非研磨面側を密着固定する。ガラス基板２のバックパッド１への固定は、バックパッド１に水を含ませて、ガラス基板２を密着させると、水の表面張力およびバックパッド１の粘着性で、ガラス基板２がバックパッド１に固定される。自転軸１０を中心に回動自在な加圧定盤７を加圧し、研磨液を供給しつつ、固定したガラス基板２の下面である研磨面側を、回転駆動軸１１を中心に回転する研磨盤８に両面粘着シート６’で貼り付けた研磨布９に押しつけることで研磨加工を行う。
【００２５】
本発明のバックパッド１について説明する。図２は、ガラス基板を取り付けた本発明のバックパッドの熱圧縮状態を示す平面図である。図２に示すように、ガラス基板２の端部より外側に若干離れたところまで熱圧縮部３とし、バックパッド１の外周縁部分を加熱しながら加圧圧縮、即ち、熱圧縮する。
【００２６】
図３は、ガラス基板を取り付けた本発明のバックパッドの熱圧縮状態の断面図である。図３に示すように、バックパッド１の外周縁部は熱圧縮によって、肉薄の熱圧縮部３となる。加熱手段としては、加熱温度が２００℃程度であることが好ましいので、例えば、通常のアイロン、熱板プレス等が使用できる。
【００２７】
図１は、本発明のバックパッドへガラス基板を取り付けた状態を示す部分拡大断面図である。図１に示すように、バックパッド１を両面粘着シート６により加圧定盤７の下面に貼り付ける。バックパッド１の断面は上側に大きな空孔４があり、下側に海綿状部５があり、加熱圧縮による変形により外周縁部の空孔４がつぶれ、バックパッド１の外周部より研磨液が侵入することがない。
【００２８】
【実施例】
実施例１
図１に示すように、板厚、０．７ｍｍ、サイズ４００ｍｍ×５００ｍｍの液晶ディスプレイ向けガラス基板２を厚さ１ｍｍのバックパッド１に密着させた場合に、該ガラス基板２の端部より５ｍｍ程度離れたところまで、ポリウレタンからなる多孔質発泡体であるバックパッド１の外周縁部分をアイロンを使用して１８０℃で加熱し、同時に加圧圧縮させた。加圧圧縮により、バックパッド１の外周縁部は、厚さ、０．５ｍｍの熱圧縮部３となった。このように、外周縁部を熱圧縮により変形させたバックパッド１の下面に、前記ガラス基板２を密着固定させ、研磨材である酸化セリウムの微粒子を水に懸濁させスラリーとした研磨液を供給しながら、研磨圧、１００ｇ／ｃｍ^２、研磨時間、３００秒／枚の条件で連続的に研磨作業を行った。使用後、４日間が経過しても研磨作業に不具合を生じるような加圧定盤７よりのバックパッド１の剥がれ、膨れ等の劣化は見られなかった。
比較例
バックパッド１の外周縁部を熱圧縮することなしに該ガラス基板２をバックパッド１の下面に密着固定させ、該ガラス基板２をバックパッド１の外周縁部を熱圧縮した場合と同条件で研磨を行ったところ、連続使用後、２日目でガラスの外周から、はみ出したバックパッド１の外周縁部分にふやけ、膨れ等の劣化が生じ、研磨作業を中断してバックパッド１を交換せざるをえなかった。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、バックパッド外周縁部の加熱および加圧圧縮により、研磨作業時にバックパッド外周部側面より内部に研磨液が侵入しなくなり、研磨液の侵入によるバックパッドの劣化が原因である、液晶ディスプレイ用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、磁気ディスク用ガラス基板、シリコンウェハ等の基板が片面研磨時の破損が解決される。
【００３０】
又、本発明によれば、バックパッドの劣化が原因となって発生する不具合である基板の破損が、片面研磨作業時に発生しなくなることにより、片面研磨の工程歩留まりが改善され、基板の破損によるロス時間が無くなり、作業効率が向上する。
【００３１】
さらに、本発明によれば、研磨作業においてのバックパッドの劣化を抑制できるため、バックパッドの寿命が延び交換回数が減ることによりコストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例において、バックパッドへガラス基板を取り付けた状態の部分拡大断面図である。
【図２】本発明の実施例において、ガラス基板を取り付けたバックパッドの熱圧縮状態の平面図である。
【図３】本発明の実施例において、ガラス基板を取り付けたバックパッドの熱圧縮状態の断面図である。
【図４】本発明の片面研磨装置の主要部の側面図である。
【符号の説明】
１　　　バックパッド
２　　　　ガラス基板
３　　　　熱圧縮部
４　　　　空孔
５　　　　海綿状部

Claims (3)

1. 多孔質樹脂製の発泡シートからなるバックパッドにより保持した板状体を、回転する研磨盤上の研磨布に加圧定盤にて押圧して、板状体表面を研磨する片面研磨装置において、所定の形状に切断されたバックパッドの外周縁部分を加熱圧縮したバックパッドを加圧定盤下面に両面粘着材で貼着したことを特徴とする板状体の片面研磨装置。
2. 請求項１に記載の片面研磨装置で使用する、片面に両面粘着シートが貼られている多孔質樹脂製の発泡シートからなるバックパッドであって、バックパッドの外周縁部を両面粘着シ−トが貼られている方向へ加熱圧縮して外周縁部の厚みを発泡シートの１／４以上、３／４以下の厚みとしてなるバックパッド。
3. 片面に両面粘着シートが貼られている多孔質樹脂製の発泡シートをバックパッドの所定の形状に切断し、その外周縁部を両面粘着シートが貼られている方向へ加熱加圧具により圧縮加工することを特徴とする請求項１に記載の片面研磨装置で使用するバックパッドの成形方法。

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