JP2007190624A - 板材加工定盤 - Google Patents

Abstract

【課題】板材表面の平坦度を上げることができかつ、走査ラインでの段差をなくすことができ、多種材質への対応が可能な板材加工定盤を提供する。
【解決手段】本板材加工定盤は、一面で板状被加工物Ｗを支持する可撓性の可変板体２と、この可変板体２の他面を支持し、板状被加工物Ｗの裏面の凹凸に倣って可変板体２を凹凸変形させる倣い支持手段３を備え、板状被加工物Ｗの表面に加工ツールを押し付けて平面加工をするときに、板状被加工物Ｗの裏面の凹凸に倣って倣い支持手段３を進退させ、板状被加工物Ｗの裏面の凹凸が加工後の板状被加工物Ｗの表面に転写されるのを防止する。
【選択図】 図１

Description

本発明は板材加工定盤に係り、特に板状被加工物の裏面の凹凸に倣って変形する可変板体を備えた板材加工定盤に関する。

近年、セラミックス板材や石英ガラス板材などにおいて大型化、高平坦度化が要求されている。セラミックス板材は、半導体製造装置用部材として、アルミナ、ジルコニア、イットリア、炭化珪素などを主成分とするもので、焼結後に機械加工することにより製造されている。

また、石英ガラス板材は、大型の液晶表示板（ＬＣＤ）等の製造に大型フォトマスクとして用いられている。特に、板厚に対して、板状体の面積が大きくなり、これまで高平坦度化に影響の少なかった加工時の自重によるたわみが問題となってきた。

これら板材の高平坦度加工をするには、図７（ａ）〜（ｄ）に示すような加工方法がとられる。

板材Ｚを立てた状態で平坦度を測定する（図７（ａ））。

定盤２３に板材Ｚをセットすると板材Ｚの自重によってたわみで表面に裏面形状が現れる（図７（ｂ））。

この板材Ｚの表面及び裏面を平面加工装置で平面研削する（図７（ｃ））。

これらの加工方法では、板材自身が加工定盤に押付けられたときに発生する弾性変形に対する反発力を平坦度修正に利用しているため、板材サイズが大きくなったときは反発力が低下して、基板表面のなだらかな凹凸を除去できない。また、平面加工装置は、ワークテーブルと砥石との一定の間隔にガラス基板を通過させて被加工物の一定間隔以上の部分を除去する方法を採っている。このため、板材の裏面の平坦度が出ていないと加工ツールの研削抵抗により板材は定盤２３に押付けられるため、結果的に板材Ｚの表面の平坦度は裏面の平坦度に倣うこととなり、平坦度は向上しない（図７（ｄ））。

このため、板材では板内の厚さバラツキを押さえることは容易であっても、高平坦度を得ることは非常に困難である。

これらの問題を解決するため、特許文献１に記載のような加工方法が提案されている。しかしながら、特許文献１の加工方法は、１）加工ツールで加工する場合、加工ツールを走査させるため、縞状の段ができる、２）加工ツールおよびサンドブラスト方式では、加工時間を変化させ、除去量を制御するが、除去量と加工時間の関係を実験的に求める必要があり、３）ワークの材質が変わると、除去量と加工時間の関係が変わるため、多種材質への対応は困難である、等の問題がある。
特開２０００−１２７０１４号公報

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、板材表面の平坦度を上げることができかつ、走査ラインでの段差をなくすことができ、多種材質への対応が可能な板材加工定盤を提供することを目的とする。

上述した目的を達成するため、本発明に係る板材加工定盤は、一面で板状被加工物を支持する可撓性の可変板体と、この可変板体の他面を支持し、板状被加工物の裏面の凹凸に倣って前記可変板体を凹凸変形させる倣い支持手段を備え、板状被加工物の表面に加工ツールを押し付けて平面加工をするときに、板状被加工物の裏面の凹凸に倣って前記倣い支持手段を進退させ、板状被加工物の裏面の凹凸が加工後の板状被加工物の表面に転写されるのを防止することを特徴とする。

好適には、前記倣い支持手段は、多数のアクチュエータからなる。

また、好適には、前記アクチュエータはフルクローズド制御される。

また、好適には、予め加工前の板状被加工物の平坦度および平行度を測定し、そのデータに基づき、倣い支持手段を進退制御させる。

本発明に係る板材加工定盤によれば、板材表面の平坦度を上げることができかつ、走査ラインでの段差をなくすことができ、多種材質への対応が可能な板材加工定盤を提供することができる。

以下、本発明の一実施形態に係る板材加工定盤について板状被加工物をフォトマスク用石英ガラス基板として添付図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施形態に係る板材加工定盤の概念図であり、図２はその可変板体を除去して示す平面図であり、図３はその正面図であり、図４はその側面図である。

図１〜図４に示すように、本発明に係る板材加工定盤１は、一面で板状被加工物であるガラス基板Ｗを支持する可撓性の可変板体２と、この可変板体２を支持し、凹凸変形させる倣い支持手段例えば複数のアクチュエータ３を備えている。

可変板体２は可撓性を備えた例えば長方形状の鉄板からなっており、この可変板体２をその裏面から支持するアクチュエータ３は、例えば２個向かい合わせに１５組、３０個が長方形状のベース４上に全域に渡って均等に配されている。

アクチュエータ３は、ベース４上に立設された取付部材５及びこの取付部材５に軸支され、回動して昇降する昇降部材６を備え、この昇降部材６は断面が長方形状で、その上面には可変板体２を支持する扁平な截頭円錐形状の支持突起２ａが設けられ、下面には右肩下がりの傾斜面が形成され、下方に突出する上側テーパ部材７が取付けられている。

また、この上側テーパ部材７の下方には、可動部材８が配置され、この可動部材８には、右肩下がりの傾斜面が形成され上方に突出する下側テーパ部材９が取付けられ、上側テーパ部材７と下側テーパ部材９は、それらの傾斜面が互いに接した状態で摺動する。

さらに、可動部材８は駆動機構１０によってベース４上に敷設されたレール１１上を水平方向に進退移動する。

駆動機構１０は取付部材５の中間部に取付けられたサーボモータ１２と、このサーボモータ１２により回転されるボールねじ１３と、このボールねじ１３に螺合しボールねじ１３の回転によって進退移動し、可動部材８に取付けられた雌ねじ部材１４とで構成されている。

サーボモータ１２によるボールねじ１３の回転によって、雌ねじ部材１４を介して可動部材８を進退させ、上側テーパ部材７の斜面と下側テーパ部材９の斜面の作用により、上側テーパ部材７を昇降させて昇降部材６を回動させ、昇降部材６及び支持突起２ａを所定高さ例えば数１００μｍの範囲で昇降させる。

また、アクチュエータ３には電気マイクロメータからなる変位センサー１５が設けられている。この変位センサー１５は、昇降部材６が水平位置すなわち支持突起２ａが最下点になる位置を基準点とし、この基準点からの変位を測定するもので、昇降部材６に軸支されたセンサー作動子１５ａが、センサー本体１５ｂに摺動自在に収容されており、センサー作動子１５ａを介して、支持突起２ａの変位を測定する。

具体的には、変位センサー１５による支持突起２ａの変位の測定は、昇降部材６に設けられ、円弧形状の接触部が設けられた接触子２ｂに、センサー作動子１５ａの先端部を常時接触させておくことにより、接触子２ｂ、センサー作動子１５ａを介して行う。

図５に示すように、アクチュエータ３はフルクローズド制御され、電気マイクロメータ１４ｃからの変位情報（信号）はインターフェイスユニット１６に送信され、エンコーダ信号としてサーボモータ１２に入力され、また、インターフェイスユニット１６からサーボアンプ１７に送信され、サーボアンプ１７はこの信号とコントローラ１８からの信号に基づき、サーボモータ１２の回転を制御する。

次に本実施形態の板材加工定盤を備える平面加工装置を用いた大型フォトマスクの製造方法について説明する。

図６（ａ）に示すように、スライスされた大型フォトマスク用のガラス基板を立てた状態で平坦度及び平行度を測定する。

この得られた平坦度及び平行度の情報を図５に示すコントローラ１８に入力し、コントローラ１８からサーボアンプ１７を介して位置指令制御信号を、また、インターフェイスユニット１６を介してエンコーダ信号をサーボモータ１２に送信して、作動が必要なサーボモータ１２を作動させて、必要量だけボールねじ１３を回転させ、可動部材８を所定量だけ前進させる。

可動部材８の前進により、上側テーパ部材７の斜面と下側テーパ部材９の斜面の作用により、昇降部材６を回動させ、支持突起２ａを所定高さだけ昇降させる。支持突起２ａの高さの制御は、電気マイクロメータ１４ｃにより行われる。

全ての昇降部材６の所定高さの上昇により、可撓性ある可変板体２をガラス基板の裏面の平坦度に倣った形状に変形させる（図６（ｂ））。

このとき、ガラス基板は裏面の凹凸に倣って変形した可変板体２により支持されるので、ガラス基板の自重によるたわみで表面に裏面形状が現われることがない。

なお、裏面の平坦度を直接数値入力で可変板体に凹凸形状を作るため、除去量と加工時間の関係を実験的に求める必要がなく、加工時間を短縮することができる。

この状態でガラス基板の表面を平面加工する（図６（ｃ））。

しかる後、再びサーボモータ１２を作動させ、可動部材８の後退により、上側テーパ部材７の斜面と下側テーパ部材９の斜面の作用により、昇降部材６を回動させて水平の位置にし、全ての支持突起２ａを最下点である基準点に戻し、可変板体２を平面状態にする。この平面状態に復した可変板体２に表裏面を反転させたガラス基板を載置し、凹凸が存在する裏面を上側にする（図６（ｄ））。

この状態で裏面を平面加工装置により平面加工する（図６（ｅ））。

ガラス基板は裏面の凹凸に倣って変形した可変板体により支持され、ガラス基板の自重によってたわみで表面に裏面形状が現われない状態で加工されるので、両面加工後のガラス基板は凹凸がなく、高平坦度が実現される。

また、可変板体は、微小な変位を動作させる際、動作量を直接測定し、アクチュエータをフルクローズド制御することで正確な裏面形状を再現し、ガラス基板自身が加工定盤に押付けられたときに発生する弾性変形に対する反発力低下が防止され、結果として、裏面形状の影響を受けずに表面の加工が可能となる。これにより、ガラス基板表面の平坦度を上げることができる。

さらに、ガラス基板に加工ツールを走査させる加工方法を採用しないため、走査ラインによる段差を発生させることがない。

また、裏面の平坦度を直接数値入力で可変板体に形状を作るため、除去量と加工時間の関係を考慮する必要がなく、多種材質への対応が可能である。

上述のように本実施形態の板材加工定盤によれば、板材表面の平坦度を上げることができかつ、走査ラインでの段差をなくすことができ、多種材質への対応が可能な板材加工定盤が実現される。

本発明の一実施形態に係る板材加工定盤の概念図。 本発明の一実施形態に係る板材加工定盤の可変板体を除去して示す平面図。 本発明の一実施形態に係る板材加工定盤の正面図。 本発明の一実施形態に係る板材加工定盤の側面図。 本発明の一実施形態に係る板材加工定盤の制御回路図。 本発明の一実施形態に係る板材加工定盤を用いた板材加工工程図。 従来の一実施形態に係る板材加工定盤を用いた板材加工工程図。

符号の説明

１ 板材加工定盤
２ 可変板体
３ アクチュエータ
４ ベース
５ 取付部材
６ 昇降部材
７ 上側テーパ部材
８ 可動部材
９ 下側テーパ部材
１０ 駆動機構
１１ レール
１２ サーボモータ
１３ ボールねじ
１４ 雌ねじ部材
１５ 変位センサー
１５ａ センサー作動子
１５ｂ センサー本体
１６ インターフェイスユニット
１７ サーボアンプ
１８ コントローラ
Ｗ ガラス基板

Claims (4)

1. 一面で板状被加工物を支持する可撓性の可変板体と、この可変板体の他面を支持し、板状被加工物の裏面の凹凸に倣って前記可変板体を凹凸変形させる倣い支持手段を備え、板状被加工物の表面に加工ツールを押し付けて平面加工をするときに、板状被加工物の裏面の凹凸に倣って前記倣い支持手段を進退させ、板状被加工物の裏面の凹凸が加工後の板状被加工物の表面に転写されるのを防止することを特徴とする板材加工定盤。
2. 前記倣い支持手段は、多数のアクチュエータからなることを特徴とする請求項１に記載の板材加工定盤。
3. 前記アクチュエータはフルクローズド制御されることを特徴とする請求項２に記載の板材加工定盤。
4. 予め加工前の板状被加工物の平坦度及び平行度を測定し、そのデータに基づき、倣い支持手段を進退制御させることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の板材加工定盤。

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