JP2004154919A - 研磨布およびそれを用いた片面研磨方法 - Google Patents

Abstract

【課題】研磨布を用いて、大型のガラス基板を研磨する際、累積研磨枚数に対しての研磨除去量（研磨除去厚み）の低下を減少させて、研磨能力の経時劣化を抑制する。
【解決手段】多孔質ウレタン樹脂製の発泡シートからなるバックパッド５により保持したガラス基板Ｇを、遊離砥粒を供給しつつ、回転する研磨盤上の研磨布１に加圧定盤２で押圧して、大きさが４００ｍｍ角以上のガラス基板表面を研磨する片面研磨方法において、ＪＩＳ Ｋ６２５３（１９９７）に準拠するデュロメータタイプＡにより測定した硬度が３０以上、９５以下、研磨面の面積が０．５ｍ^２以上、１０ｍ^２以下、溝幅が１ｍｍ以上、４ｍｍ以下、溝と溝との間隔が５ｍｍ以上、２０ｍｍ以下とした多孔質ウレタン樹脂製の研磨布を使用してガラス基板を研磨することを特徴とする片面研磨方法。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガラス基板、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、特に液晶ディスプレイ用ガラス基板の表面を片面研磨装置で研磨する際に使用する研磨布およびそれを用いた片面研磨方法に関する。
【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等に使用する基板の製造直後の表面は、完全な平滑面でなく、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、これらのガラス基板は、表面研磨して平滑な面に加工される。
【０００３】
ガラス基板を回転する研磨盤の盤面に貼着した研磨布の研磨面に押接することによって研磨し平滑とする片面研磨機を用いた研磨作業において、酸化セリウム等からなる研磨砥粒を水に懸濁させてスラリーとした研磨液を供給しつつ研磨すると、研磨砥粒およびガラスを研磨し発生する研磨粉によって、研磨布の目詰まりが起きることが知られている。目詰まりが起きると、ガラス基板の研磨除去量が減少し、研磨能力が低下するため、研磨布の目詰まりの除去、即ち、ドレッシングを頻繁に行わなければならない。通常、ドレッシングは、目詰まりした研磨面をナイロン等のブラシによって擦る、またはダイヤモンドペレットの多数ついた加圧板を研磨面に押しつけ研磨面を削り取る方法等で行われる。
【０００４】
研磨布の研磨面に目詰まりが生じた場合、このようにドレッシングによって、研磨面に詰まった研磨砥粒および研磨粉を掃き出し目詰まり除去を行うか、もしくは、新しい研磨布に交換せざるをえない。研磨布のドレッシング、または、交換作業を頻繁に行うことは、研磨作業の中断回数が多くなり、中断時間が長くなることを余儀なくされ、稼働率が非常に悪いものとなる。
【０００５】
このような問題の対策として、研磨布の研磨面側に、研磨砥粒および研磨粉による目詰まり防止のために、直線または曲線による矩形あるいは菱形のパターンの溝を形成する、または研磨布に穴をあけることが行われている。
【０００６】
また、研磨布の研磨面に何ら加工を行っていないと、研磨加工中に、研磨砥粒が研磨布と基板の研磨面の間に万遍なく行き渡らないので、これら溝および穴加工には、研磨砥粒を効率よく供給する効果があり、ガラス基板の研磨ムラをなくし、研磨後のガラス基板の研磨品質を向上させる効果がある。
【０００７】
通常、液晶用ガラス基板の研磨には、多孔質ウレタン樹脂の発泡体ブロックから、厚み、１．５ｍｍ〜３．０ｍｍ程度にスライスすることで製造された後、表面に幅２〜３ｍｍの溝を３５ｍｍ程度の間隔で碁盤目状に施した発泡ウレタン樹脂製の研磨布が用いられる。
【０００８】
例えば、特開平９−１１１１９号公報（特許文献１）には、ヤング率が１ＧＰａ以上で、厚さ０．５〜１０ｍｍの高分子シートからなり、その表面に幅０．１〜２．０ｍｍの溝が溝幅の２〜１０倍のピッチで形成されてなる硬質の研磨パッドを用い研磨することで、少ない研磨加工量で、うねり、キズおよびマイクロクラックが少ないガラス板表面が作り出せ、研磨時間が短縮でき、ドレッシングが不要になると記載されており、高分子シートからなる硬質の研磨パッドの材料として、ポリプロピレン樹脂、硬質塩化ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、メタクリル樹脂、ポリアセタール樹脂等が挙げられている。しかしながら、うねり、キズおよびマイクロクラックを硬質の研磨パッドで処理した後、研磨面を鏡面仕上げとするのは、ウレタン樹脂製の軟質の研磨パッドで、再度研磨する必要が生じる。
【０００９】
一方、近年、例えば、液晶テレビ、パーソナルコンピュータ用液晶ディスプレイの画面サイズは大きくなってきており、液晶パネルは、フロート法などで製造後に研磨され、液晶パネルとするためのフォトリソ工程等を経た１枚の矩形の大板ガラスから、パネルサイズに切断して多面取りされた後に製造される。このため、研磨工程において、研磨される液晶用ガラス基板は大型化してきており、現在、商業的に研磨されている液晶用ガラス基板には、１２５０ｍｍ×１１００ｍｍの大きさのものもある。
【００１０】
【特許文献１】
特開平９−１１１１９号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
研磨するガラス基板のサイズが大きいほど、研磨盤の表面積、および研磨布の表面積を大きくする必要があり、研磨液も多量に必要とし、研磨砥粒の消費および該ガラス基板より研磨作業時に発生する研磨粉の発生が多くなり、研磨液の研磨布全面への供給が不均一となり、供給ムラが発生するため、研磨砥粒および研磨粉による研磨布の目詰まりが起こり易く、研磨除去量が減少し研磨能力が低下するのが早いという問題があった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、従来の、幅３ｍｍ幅の溝を３５ｍｍ程度の間隔で碁盤目状に施したＪＩＳ Ｋ６２５３（１９９７）に準拠するデュロメータタイプＡにより測定した硬度が７０であって、表面積０．５ｍ^２以上の多孔質ウレタン樹脂製の研磨布をもちいて、大型のガラス基板である４００ｍｍ角以上のガラス基板を片面研磨機により研磨したところ、表面積０．５ｍ^２より小さい研磨布で３００ｍｍ角より小さい小型のガラス基板を研磨した場合に比べ、目詰まりの発生による研磨能力の低下が著しく早く発生することが判った。
【００１３】
この原因を究明するために、本発明者らが研磨布に発生した目詰まりの状態を調査したところ、目詰まりは回転する研磨盤に貼り付けられた研磨布の外周部にのみ発生し、中央部には発生していないこと、および研磨布表面における３ｍｍの溝で囲まれた３５ｍｍ角の部位において、その中心部ほど目詰まりしていることが判った。
【００１４】
研磨布の目詰まりは、研磨布表面に供給される研磨液の供給量が、研磨布の外周部で不均一となり、研磨液の供給が少ない部位が発生し、即ち、研磨液の供給ムラが発生し、研磨により発生する熱で、その部位の研磨液が蒸発し、多孔質ウレタン樹脂製の発泡シートからなる研磨布表面の空孔に研磨砥粒が凝集することによるものである。
【００１５】
このため、本発明者らは、研磨布全面に研磨液を均一に供給することが研磨布の目詰まりを抑制し、研磨能力の経時劣化を抑制するに有効であると考え、本発明に至った。
【００１６】
即ち、本発明は、大きさが４００ｍｍ角以上のガラス基板を研磨するための、研磨面に溝加工がなされた多孔質ウレタン樹脂製の研磨布であって、ＪＩＳ Ｋ６２５３（１９９７）に準拠するデュロメータタイプＡにより測定した硬度が３０以上、９５以下、研磨面の面積が０．５ｍ^２以上、１０ｍ^２以下、溝幅が１ｍｍ以上、４ｍｍ以下、溝と溝との間隔が５ｍｍ以上、２０ｍｍ以下であることを特徴とする研磨布である。
【００１７】
更に、本発明は、多孔質ウレタン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大きさが４００ｍｍ角以上のガラス基板を、遊離砥粒を供給しつつ、回転する研磨盤上の研磨布に加圧定盤で押圧して、ガラス基板を研磨する片面研磨方法において、ＪＩＳ Ｋ６２５３（１９９７）に準拠するデュロメータタイプＡにより測定した硬度が３０以上、９５以下、研磨面の面積が０．５ｍ^２以上、１０ｍ^２以下、溝幅が１ｍｍ以上、４ｍｍ以下、溝と溝との間隔が５ｍｍ以上、２０ｍｍ以下とした多孔質ウレタン樹脂製の研磨布を使用してガラス基板を研磨することを特徴とする片面研磨方法である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の研磨パッドの材料には、ＪＩＳ Ｋ６２５３（１９９７）に準拠するデュロメータタイプＡにより測定した硬度が３０以上、９５以下である多孔質のウレタン樹脂を用いることが好ましい。硬度が３０より小さいと、研磨パッドが柔らかすぎるため、大きさが４００ｍｍ角以上のガラス基板の研磨した際、研磨速度が遅くなり研磨効率が低下する。一方、硬度が９５より大きいと、研磨パッドが硬すぎて、研磨後のガラス基板にキズが発生し易くなる。
【００１９】
研磨布の研磨面の面積が０．５ｍ^２より小さいと、研磨布が小さいために研磨液の供給ムラは起き辛く、研磨面の面積が０．５ｍ^２以上の研磨布を用いる大きさが４００ｍｍ角以上の大型ガラス基板の片面研磨において研磨液の供給ムラが顕著となる。特に、研磨面の面積が０．５ｍ^２以上の研磨布を用いる大きさが５００ｍｍ角以上の大型ガラス基板の片面研磨において研磨液の供給ムラが顕著となる。また、研磨布の面積が１０ｍ^２より大きい研磨布は、研磨面に溝加工を施したとしても、研磨液をムラなく供給することは困難であるし、研磨布を貼着される側の研磨盤が巨大となるので現実的ではない。尚、現在、商業的に研磨されている液晶用ガラス基板の中で、大きいものには、大きさ、１２５０ｍｍ×１１００ｍｍのものがある。また、液晶用ガラス基板の一般的な厚みは、０．４ｍｍ〜１．１ｍｍの範囲であり、本発明は、大きさ４００ｍｍ角以上、厚み、０．４ｍｍ〜１．１ｍｍの基板に適用できる。
【００２０】
研磨布の形状は矩形であってもかまわないが、研磨盤を回転させながらガラス基板を研磨する方法において、研磨盤は円形であり、研磨盤に貼着する研磨布も円形であることが好ましい。
【００２１】
本発明は、大きさが４００ｍｍ角以上のガラス基板を、ＪＩＳ Ｋ６２５３（１９９７）に準拠するデュロメータタイプＡにより測定した硬度が３０以上、９５以下、研磨面の面積が０．５ｍ^２以上、１０ｍ^２以下の多孔質ウレタン樹脂製の研磨布で研磨する際に、研磨液の供給ムラによる目詰まり防止のため、研磨面に加工する溝の幅および間隔を適正化して、研磨能力が速く低下することを抑制するものである。
【００２２】
研磨布に施される溝は、研磨液を研磨布全体に均一に供給するために設けられる。しかしながら溝幅が１ｍｍより小さいと、基板外周部まで均一に研磨液を供給することが難しく、研磨液の供給ムラが生じやすい。一方、溝幅が４ｍｍより大きいと、研磨液が溝を伝って研磨布外へ排出される量が多くなり、研磨布の溝と溝に囲まれた部位の中央部に供給される研磨液量が少なくなる。更に、研磨面の面積が減少するため、研磨能力が低下する。よって、好ましい溝幅は、１ｍｍ以上、４ｍｍ以下である。
【００２３】
研磨布の目詰まりは、溝の本数が多いほど抑制される。しかしながら、溝と溝との間隔が５ｍｍより狭くなると、研磨面の面積が減少するため研磨能力が低下する。一方、研磨布の溝と溝との間隔が２０ｍｍより大きいと、研磨布の溝と溝で挟まれた部位の中央部まで研磨液が十分供給されないため、その部分に目詰まりが発生し、研磨能力の経時劣化が早くなる。よって、好ましい溝と溝との間隔は、５ｍｍ以上、２０ｍｍ以下である。
【００２４】
本発明の研磨布の厚みは、ガラス基板の研磨に通常使用される研磨布の厚み、１．０ｍｍ〜３ｍｍで使用できる。また、研磨布の溝の深さは、研磨盤の盤面に貼着後、研磨する際に破損なきよう研磨布の厚みの２／３以下とすべきである。溝の断面形状は、角型、Ｕ字型、またはＶ字型等、挙げられるが、角型、Ｕ字型の溝は、目詰まりの抑制効果に優れているので、断面形状角型、Ｕ字型の溝が好ましい。パターン形状は、矩形、菱形等が挙げられる。
【００２５】
ソーダライムガラスからなる液晶ディスプレイ用ガラス基板、およびＮａ等のアルカリ金属成分をＣａ、Ａｌ等に置き換えた無アルカリガラスからなるＴＦＴ液晶ディスプレイ用ガラス基板を研磨する際の、多孔質ウレタン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ガラス基板を、遊離砥粒を供給しつつ、回転する研磨盤上の研磨布に加圧定盤で押圧して、大きさが４００ｍｍ角以上のガラス基板表面を研磨する片面研磨方法において、ＪＩＳ Ｋ６２５３（１９９７）に準拠するデュロメータタイプＡにより測定した硬度が３０以上、９５以下、研磨面の表面積が０．５ｍ^２以上、１０ｍ^２以下、研磨面に施された溝加工の溝幅が１ｍｍ以上、４ｍｍ以下、溝と溝との間隔が５ｍｍ以上、２０ｍｍ以下である本発明の研磨布は、特に好適に使用できる。
（片面研磨装置）
図１は、本発明の実施例で用いた片面研磨装置の主要部の側面図である。
【００２６】
図１に示すように、ガラス基板Ｇを片面研磨する際は、上側に加圧定盤２を配し、研磨対象であるガラス基板Ｇを挟み込み、酸化セリウムからなる研磨砥粒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３を回転させることによって研磨する。詳しくは、加圧定盤２の下面に、両面粘着シート４でバックパッド５と通称する発泡シートを貼り付け、更に、バックパッド５の下面側にガラス基板Ｇの非研磨面側を密着固定する。ガラス基板Ｇのバックパッド５への固定は、バックパッド５に水を含ませて、図示しない加圧ローラ等を用いて、ガラス基板Ｇを押圧すると、ガラス基板Ｇがバックパッド５に吸着固定される。自転軸６を中心に回動自在な加圧定盤２を加圧し、酸化セリウムからなる研磨砥粒を水に懸濁させスラリーとした研磨液を供給しながら、固定したガラス基板Ｇの下面である研磨面側を、回転駆動軸７を中心に回転する研磨盤３に両面粘着シート４’で貼り付け、溝加工を行った研磨布１に押しつけることで研磨加工を行う。
【００２７】
【実施例】
実施例１〜２
図１に示す片面研磨装置を用い、液晶向け、板厚、０．７ｍｍ、大きさ、５５０ｍｍ×６５０ｍｍのガラス基板Ｇを、径９００ｍｍであるアルミ合金製の加圧定盤２の下面に貼着された厚さ１ｍｍの水を含んだ多孔質ウレタン樹脂からなるバックパッド５（富士紡株式会社製、製品名、ポリパス ワックスレス マウティング用保持パッド（Ｂａｃｋ Ｐａｄ））に、図示しない加圧ローラを用いて押圧し吸着固定させた。尚、用いたガラス基板Ｇの種類は、フロート法で製造した後、何らの表面加工も行っていないソーダライムシリカ系ガラスである。
【００２８】
研磨布１には、酸化セリウムの微粒子からなる研磨砥粒を含浸させた発泡ウレタン樹脂からなる厚み２ｍｍ、ＪＩＳ Ｋ６２５３（１９９７）に準拠するデュロメータタイプＡにより測定した硬度が約７０、研磨布面積１ｍ^２の研磨布１を用い、研磨盤３を回転させ、酸化セリウムからなる研磨砥粒を水に懸濁させスラリーとした市販の研磨液（三井金属鉱業株式会社製）を、研磨盤３の中心部の供給孔から図示しないポンプで供給しつつ、基板Ｇを加圧定盤２にて研磨布１に押しつけ研磨を行った。
【００２９】
図２は、研磨布研磨面の溝加工の様子を示す平面図である。
【００３０】
研磨布１の溝８の溝幅Ａを３ｍｍ、深さを１ｍｍ、断面形状角型とし、実施例１、２として、溝間隔Ｂを１５ｍｍ（実施例１）、２０ｍｍ（実施例２）とし、碁盤目状に溝加工した。比較例１として、従来の溝間隔Ｂである３５ｍｍとした碁盤目状に溝加工された同素材の研磨布１を作製した。各々の研磨布１を用い研磨液の種類、供給量、研磨盤の回転数、研磨圧等の研磨条件は等しくして、１枚当たりの研磨時間５分で研磨を行い、累積研磨枚数に対する研磨量（一枚あたりの研磨除去厚み）の変化を測定した。研磨量の低下が、研磨能力の経時劣化の目安となる。
【００３１】
研磨量（一枚あたりの研磨除去厚み、単位μｍ）の測定結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】

【００３３】
溝間隔Ｂが小さくなると累積研磨枚数に対しての研磨除去量（研磨除去厚み）の低下が減少し、研磨能力の経時低下が抑制される。
【００３４】
【発明の効果】
ＪＩＳ Ｋ６２５３（１９９７）に準拠するデュロメータタイプＡにより測定した硬度が３０以上、９５以下で、研磨面の面積が０．５ｍ^２以上の多孔質ウレタン樹脂製の研磨布を用いて、大きさが４００ｍｍ角以上のガラス基板を研磨する際に、多孔質ウレタン樹脂製の研磨布に加工する溝の溝幅を１ｍｍ以上、４ｍｍ以下に適正化するとともに、溝間隔を５ｍｍ以上、２０ｍｍ以下に適正化することによって、研磨作業時に、ガラス全面に研磨液を均等に行き渡らせ、累積研磨枚数に対しての研磨除去量（研磨除去厚み）の低下が減少し、研磨能力の経時劣化が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例で用いた片面研磨装置の主要部の側面図である。
【図２】研磨布研磨面の溝加工の様子を示す平面図である。
【符号の説明】
１ 研磨布
２ 加圧定盤
３ 研磨盤
４、４’ 粘着シート
５ バックパッド
６ 自転軸
７ 回転駆動軸
８ 溝

Claims (2)

1. 大きさが４００ｍｍ角以上のガラス基板を研磨するための、研磨面に溝加工がなされた多孔質ウレタン樹脂製の研磨布であって、ＪＩＳ Ｋ６２５３（１９９７）に準拠するデュロメータタイプＡにより測定した硬度が３０以上、９５以下、研磨面の面積が０．５ｍ^２以上、１０ｍ^２以下、溝幅が１ｍｍ以上、４ｍｍ以下、溝と溝との間隔が５ｍｍ以上、２０ｍｍ以下であることを特徴とする研磨布。
2. 多孔質ウレタン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大きさが４００ｍｍ角以上のガラス基板を、遊離砥粒を供給しつつ、回転する研磨盤上の研磨布に加圧定盤で押圧して、ガラス基板を研磨する片面研磨方法において、ＪＩＳ Ｋ６２５３（１９９７）に準拠するデュロメータタイプＡにより測定した硬度が３０以上、９５以下、研磨面の面積が０．５ｍ^２以上、１０ｍ^２以下、溝幅が１ｍｍ以上、４ｍｍ以下、溝と溝との間隔が５ｍｍ以上、２０ｍｍ以下とした多孔質ウレタン樹脂製の研磨布を使用してガラス基板を研磨することを特徴とする片面研磨方法。

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