JP2005262327A - 平面研削方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 大型のワークであっても平坦基準面が湾曲することなく平面研削でき、平坦性の高いワークを得ることのできる平面研削方法を提供する。
【解決手段】 板状のワークＷを保持し、前記ワークＷの表面を研削手段により平坦に加工する平面研削方法であって、複数の支持ピン４が上面に設けられたベースプレート１０に、前記支持ピン４が埋まる厚さに石膏５を塗布し、前記ワークＷの下面全体が前記石膏５に浸された状態で、前記支持ピン４上に前記ワークＷを載置し、前記石膏５が硬化した状態で、前記研削手段により前記ワークＷの上面を平面研削する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えばＬＣＤ製造に用いる大型マスク基板等のワークを平面加工する平面研削方法に関する。

近年、パーソナルコンピュータや携帯電話等の普及に伴い、そのディスプレイ装置に用いられるＬＣＤパネルの需要が増加している。このＬＣＤパネルの製造工程において用いられる薄板状のマスク基板は、例えば図４に示すような加工工程を経て得ることができる。図４に示すフロー図は、前記マスク基板や、あるいは半導体ウエハ等のワークを平面加工する工程の一例を示すものである。図４に基づき、一般的なワークの加工工程について説明する。

先ず原料インゴットが成形され（図４のステップＳ１）、さらに、このインゴットはワイヤソーにより板状にスライスされる（図４のステップＳ２）。そして、スライスされたワークの周辺部の欠けを取り除くため、面取りが行われる（図４のステップＳ３）。
次いで、平坦度を整えるために研磨剤を用いて表面を研磨するラッピング処理が施される（図４のステップＳ４）。続いて、さらに高平坦度を得るためにワークの両面に対して平面研削加工が行われる（図４のステップＳ５）。
その後、前記研削加工により生じた周辺部の欠けを除くため再び面取りが行われ（図４のステップＳ６）、さらにラッピングにより両面研磨される（図４のステップＳ７）。そして、最後に両面にポリッシュ加工が施されることにより鏡面仕上げされ（図４のステップＳ８）、ワークの平面加工が終了する。

前記した工程のうち、従来の平面研削加工（図４のステップＳ５）について図５に基づき説明する。図５は、平面研削加工におけるワーク側面を工程毎に示す図である。図５（ａ）に示すように、原料インゴットをスライスして得られたワークＷは、ラッピング処理後においても、その中に仮想線で示した平坦基準面（以下、基準面と呼ぶ）Ｂに対し、反りが生じ、湾曲している。これは、ワイヤソーの切れ歯がスライス時に必ずしも直進しないために発生する。図５（ｂ）に示すように、このように湾曲したワークＷの下面に対し、反りを強制的に戻して平坦化し、ベースプレート１の上面に接着すると、一方で基準面Ｂは反りの戻しに応じて湾曲する。図５（ｃ）に示すように、この状態でワークＷの上面を研削手段（図示せず）により平面研削し、さらに図５（ｄ）に示すようにワークＷを裏返して、反対面を平面研削すると、図５（ｅ）に示すように上下面が平面研削されたワークＷを得ることができる。

しかしながら、ワークＷをベースプレート１から引き離すと、強制的に戻していた反りが元に戻り、すなわち湾曲していた基準面Ｂが平坦に戻り、図５（ｆ）に示すように平面研削したワークＷの上下面に反りが生じ、再び湾曲する。
このように従来、ワークＷの平面研削工程において、強制的に反りを矯正した上で平面研削を行うと、ベースプレート１から引き離した際、反りが元に戻り再びワーク表面が湾曲するという課題があった。

このような課題に対して、特許文献１には、湾曲したワークを平面研削し、ベースプレート引き離し後も平面状態を維持することのできる平面研削方法が開示されている。図６に、特許文献１に開示される平面研削方法の工程を模式的に示したワークＷの側面図を示す。図６（ａ）に示すように、平面加工前の湾曲した状態のワークＷは、図６（ｂ）に示すように、その上下面が湾曲した状態でワックス等の接着材料２を介してベースプレート１上に固定され、さらにベースプレート１は平面研削装置（図示せず）が有する真空チャック装置３により保持される。すなわち、仮想線で示した基準面Ｂは平坦のままである。

図６（ｃ）に示すように、この状態で先ずワークＷの上面が平面研削加工される。そして、図６（ｄ）に示すようにベースプレート１と引き離されたワークＷは、前記工程で平面研削された面を下面にして、この下面が直接、真空チャック装置３により保持される。
次いで、図６（ｅ）に示すように平面研削していない反対面が平面研削される。そして、このように上下面が平面研削されたワークＷを真空チャック装置３から引き離しても、図６（ｆ）に示すように基準面Ｂは湾曲せずに平坦状態であるため、上下面が湾曲することがなく平面加工されたワークＷを得ることができる。
特開平８−６６８５０号公報（第４頁右欄第３８行乃至第５頁右欄第４行、第１図）

ところで、前記ＬＣＤパネルは、需要の拡大と共に大型化しており、その製造工程に用いられるマスクも同様に大型化している。このような大型のマスクにおいても、図４に示した工程に沿って加工されるが、平面研削加工において図６に示した方法を用いると次のような課題が生じていた。
この課題について図６および図７に基づき説明する。図７（ａ）に示すように、図６に示したよりもワークＷが大型化した場合、スライスによる湾曲のみならず、その自重によって周囲が下方に下がり、上下面が湾曲する。このため図６（ｂ）に示したように接着材料２を介してベースプレート１上にワークＷを載置した場合、接着材料２により、スライスに起因する湾曲をそのままの状態で保持できても、自重による湾曲は抑制できず、図７（ｂ）に示すように基準面Ｂが湾曲していた。すなわち、基準面Ｂが自重により湾曲した状態で平面研削を行うと、ワークＷをベースプレート１から引き離した際に、基準面Ｂが平坦に戻ると共に、自重による反りが元に戻り、表面が湾曲したワークＷが生成されていた。また、ベースプレート１に対する平行度を高めることが困難であるため、結果として製造歩留まりが低下する傾向があった。

さらに、大型のワークＷに対し、先に平面研削した面を下面にして、図７（ｃ）に示すように真空チャック装置３を用いてワークＷを下方から吸着した場合、吸着（吸引）部分が下方に引っ張られると共に、その周囲には浮き上がりが生じ、この浮き上がりで生じた隙間Ｓに研削作業に用いる水あるいは気泡等の空気が入り込んで、ワークＷが変形するという課題があった。すなわち基準面Ｂが湾曲するため、正確な平面研削加工を行うことができなかった。

本発明は、前記したような事情の下になされたものであり、大型のワークであっても平坦基準面が湾曲することなく平面研削でき、平坦性の高いワークを得ることのでき、かつ生産効率の高い平面研削方法を提供することを目的とする。

前記した課題を解決するために、本発明に係る平面研削方法は、板状のワークを保持し、前記ワークの表面を研削手段により平坦に加工する平面研削方法であって、複数の支持ピンが上面に設けられたベースプレートに、前記支持ピンが埋まる厚さに接着材料を塗布し、前記ワークの下面全体が前記接着材料に浸された状態で、前記支持ピン上に前記ワークを載置し、前記接着材料が硬化した状態で、前記研削手段により前記ワークの上面を平面研削することを特徴としている。
このようになすことにより、接着材料により表面が湾曲したワークを、そのままの状態で保持することができ、大型のワークであっても支持ピンによって、ワークの自重による変形を抑制することができる。したがって、ベースプレートに対して平行度を高めることができ、平坦基準面が湾曲することなく平面研削できるため、平坦性の高いワークを得ることができ、かつ生産効率を向上することができる。

また、前記した課題を解決するために、本発明に係る平面研削方法は、板状のワークを保持し、前記ワークの表面を研削手段により平坦に加工する平面研削方法であって、複数の支持ピンが上面に設けられた第一のベースプレートに、前記支持ピンが埋まる厚さに接着材料を塗布し、前記ワークの下面全体が前記接着材料に浸された状態で、前記支持ピン上に前記ワークを載置し、前記接着材料が硬化した状態で、前記ワークの上面を前記研削手段により平面研削し、上面に複数の格子状の溝が形成された第二のベースプレート上に、前記平面研削された面を下面にして前記ワークを載置して保持し、前記研削手段により前記ワークの上面を平面研削することを特徴としている。
このようになすことにより、一方の面に関しては、接着材料により表面が湾曲したワークを、そのままの状態で保持することができ、大型のワークであっても支持ピンによって、ワークの自重による変形を抑制することができる。したがって、ベースプレートに対して平行度を高めることができ、平坦基準面が湾曲することなく平面研削ができる。
また、他方の面に関しては、研削加工の際にベースプレートとワークとの間に研削に用いる水、あるいは空気が入り込んでも、ベースプレート上に形成された溝に水、空気が逃げるため、ワークが変形することがない。したがって、ワーク両面の平面研削加工において、平坦性の高いワークを得ることができ、かつ生産効率を向上することができる。

ここで、前記接着材料は石膏であることが望ましい。特に石膏の硬化時の膨張率が０．１〜０．３％程度のものであれば、ワークのひずみ発生を抑制することができ、好ましい。また、石膏を溶いた水の粘性抵抗により、ワークを沈め過ぎずに石膏上に保持することができる。すなわち、ワックス等の接着材料を用いた場合よりもベースプレートとワークが接触するおそれが少ないため、ベースプレートからの応力を受けず、より無変形状態でワークを保持することができる。

本発明によれば、大型のワークであっても平坦基準面が湾曲することなく平面研削でき、平坦性の高いワークを得ることのでき、かつ生産効率の高い平面研削方法を提供することができる。

以下、本発明にかかる実施の形態につき、図に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る平面研削方法の工程を示す図である。この図１に示す平面研削の工程は、例えば図４に示したＬＣＤ製造用マスク基板等の平面加工における平面研削工程に好適に用いることができる。また、図２、図３は、図１に示す工程で用いるベースプレートの斜視図である。

図１の工程図に基づき、本実施形態における平面研削方法について説明する。図１（ａ）に示すように原料インゴットをワイヤソーによりスライスして得られたワークＷは、反りを有し、その表面が湾曲した状態である。このワークＷは、例えば矩形状で３３０×４５０ｍｍ〜８５０×１２００ｍｍの大型のワークである。

一方、図１（ｂ）および図２（ａ）に示すように、第一のベースプレートとしてのベースプレート１０の上面には、例えば円柱形状の複数（図では３つ）の支持ピン４が設けられ、図１（ｃ）および図２（ｂ）に示すように、この支持ピン４が設けられた上面に接着材料としての未硬化の石膏５が塗布される。このとき石膏５は前記複数の支持ピン４すべてを覆い隠す厚さとなる程度の量が塗布される。

そして図１（ｄ）に示すように、表面が湾曲した状態（基準面Ｂは平坦）のワークＷを支持ピン４上に載置する。このときワークＷの下面はすべて石膏５に浸るようにされ、この石膏５によりワーク５の湾曲状態は維持される。一方、支持ピン４によりワークＷの自重による変形が抑制される。すなわちワークＷはベースプレート１０上に保持された状態で、その湾曲がさらに変形することがなく、基準面Ｂは平坦の状態が維持される。
この状態で石膏５が硬化した後、図１（ｅ）に示すように、ワークＷの上面が研削手段（図示せず）により平面研削される。
なお、石膏５は、硬化時における膨張率が０．１〜０．３％程度のものが好ましく用いられる。すなわち膨張率が低いことにより、石膏５の硬化時におけるワークＷのひずみが抑制される。

ワークＷ上面を平面研削後、ワークＷはベースプレート１０から引き離され、図１（ｆ）に示すように平面研削された面を下側にして、第二のベースプレートとしてのベースプレート１１上に載置される。このベースプレート１１は、図３に示すように、その上面に格子状の溝１１ａが複数形成されている。この溝１１ａにより形成される格子状の各辺は夫々１００ｍｍ角以上の寸法を有するよう形成されており、研削加工時に使用する水、あるいは気泡等の空気がワークＷとベースプレート１１との間に入り込んだ場合には、この溝１１ａに水や空気が逃げ、ワークＷの浮き上がりによる変形が生じないようになされている。

このようにベースプレート１１上に載置されたワークＷに対し、未研削である上面が図１（ｇ）に示すように研削手段（図示せず）により平面研削される。このときワークＷの基準面Ｂは湾曲せずに平坦状態であるため、図１（ｈ）に示すようにベースプレート１１と引き離しても湾曲することの無い、両面が平面研削されたワークＷを得ることができる。

このように、本実施の形態によれば、大型のワークＷをベースプレート１０上に保持する際、ワイヤソーでのスライスによる湾曲は、石膏５により、そのままの状態で保持され、自重による湾曲は、支持ピン４により抑制される。すなわち、平坦基準面Ｂは平坦の状態であるため、その状態でワーク上面を平面研削することができる。
さらに、反対面を平面加工する際には、先に平面研削した面を下面とし、ワークＷを格子状の溝が複数形成されたベースプレート１１上に載置した状態でワーク上面を平面研削するため、研削時の水、あるいは気泡等の空気がワークＷとベースプレート１１との間に入り込んでも前記溝に水、空気が逃げ、ワークＷが変形して基準面Ｂが湾曲することがない。したがってワークＷ両面の平面研削において、基準面Ｂが湾曲することがないため、平坦性の高いワークＷを得ることができる。

なお、図１、図２においては支持ピン４の形状を円柱形状としているが、これに限定されるものではない。支持ピン４の形状は、この他に例えば、円錐、四角錘、三角錘等のいずれかでもよく、また、それらの組み合わせであってもよい。
また、前記実施の形態において、支持ピン４の数は３つとしたが、これに限定せず、複数の支持ピン４によりワークＷの自重を受け止めるように構成すればよい。

本発明は、特に大型のマスク基板等を製造する際に最適な平面研削方法であって、半導体業界において好適に用いられる。

図１は、本発明の一実施形態に係る平面研削方法を説明するための工程図である。 図２は、図１の工程で用いるベースプレートの斜視図である。 図３は、図１の工程で用いる別のベースプレートの斜視図である。 図４は、ワークの平面加工の工程の一例を示すフロー図である。 図５は、従来の平面研削加工の工程図である。 図６は、従来の別の平面研削加工の工程図である。 図７は、図６に示す工程で大型のワークを加工する場合の課題を説明するための図である。

符号の説明

４ 支持ピン
５ 石膏（接着材料）
１０ ベースプレート（第一のベースプレート）
１１ ベースプレート（第二のベースプレート）
１１ａ 溝
Ｗ ワーク

Claims (3)

1. 板状のワークを保持し、前記ワークの表面を研削手段により平坦に加工する平面研削方法であって、
   複数の支持ピンが上面に設けられたベースプレートに、前記支持ピンが埋まる厚さに接着材料を塗布し、
   前記ワークの下面全体が前記接着材料に浸された状態で、前記支持ピン上に前記ワークを載置し、前記接着材料が硬化した状態で、前記研削手段により前記ワークの上面を平面研削することを特徴とする平面研削方法。
2. 板状のワークを保持し、前記ワークの表面を研削手段により平坦に加工する平面研削方法であって、
   複数の支持ピンが上面に設けられた第一のベースプレートに、前記支持ピンが埋まる厚さに接着材料を塗布し、
   前記ワークの下面全体が前記接着材料に浸された状態で、前記支持ピン上に前記ワークを載置し、前記接着材料が硬化した状態で、前記ワークの上面を前記研削手段により平面研削し、
   上面に複数の格子状の溝が形成された第二のベースプレート上に、前記平面研削された面を下面にして前記ワークを載置して保持し、前記研削手段により前記ワークの上面を平面研削することを特徴とする平面研削方法。
3. 前記接着材料は石膏であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された平面研削方法。

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