JP2008290207A

JP2008290207A - 研磨機

Info

Publication number: JP2008290207A
Application number: JP2007139326A
Authority: JP
Inventors: Tatsuyuki Suzuki; 龍之鈴木; Akio Mogi; 昭男茂木; Hajime Konoue; 肇鴻上; Tadao Konno; 忠雄今野
Original assignee: Mitsubishi Materials Techno Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Techno Corp
Priority date: 2007-05-25
Filing date: 2007-05-25
Publication date: 2008-12-04

Abstract

【課題】ガラス基板の表面と研磨シートとのクリアランスを常に最適に確保することができ、異常突起のみを研磨・除去できる研磨機を提供する。
【解決手段】膜が形成されたガラス基板Ｗの表面に、研磨定盤面２０ａに研磨シート２３を貼り付けた研磨プレート２０を押圧させつつ、研磨プレートをガラス基板に対して面内移動させることで、ガラス基板の表面の膜を研磨シートで研磨する研磨機において、研磨シートの一部表面に、研磨プレートをガラス基板に押圧させた時、その表面がガラス基板の表面に当接して、ガラス基板の表面と研磨シートとの間に一定のクリアランスを生じさせる樹脂膜２４が形成されている。樹脂膜は、ガラス基板の膜上に存在する異常突起だけに研磨シートが接触し、正常厚さの膜に対しては非接触となるような厚みを有している。
【選択図】図３

Description

本発明は、例えば、液晶表示装置用カラーフィルタ等のガラス基板に形成された着色膜を研磨するための研磨機に関するものである。

上記したカラーフィルタの着色層の研磨機として、例えば、特許文献１が提案されている。
この研磨機は、静止した角形のガラス基板（カラーフィルタ）の着色層が形成された面上に、その長辺の長さがガラス基板の短辺よりも長い角形の研磨プレートをガラス基板の短辺と平行に配置し、研磨プレートでガラス基板面を押圧しながら、研磨プレートにガラス基板の垂直方向を軸とした偏心回転をさせて研磨プレートをガラス基板の短辺方向に揺動させ、研磨プレートをガラス基板の長辺方向に移動させてカラーフィルタ表面を研磨するというものである。この研磨機によれば、従来のオスカータイプの研磨機に比べて、ガラス基板の全面を均一に研磨できる利点が得られる。

ところで、液晶パネル用カラーフィルタＣＦは、図７に示したように、フラットなガラス基板Ｗの表面にブラックマトリックスＢＭを形成し、その上に着色膜（ＲＧＢ膜）を形成した構造を有するが、製造工程において異物が混入すると、ＲＧＢ膜に異常突起３００が発生することがある。この異常突起３００の高さＳ２は、図７に示すように、一般的に通常の突起を含むＲＧＢ膜厚Ｓ１の高さが１．５〜２．０μｍであるのに対し、１０〜４０μｍ位と極めて大きいものであり、このような異常突起３００が発生すると、製造工程においてパネルの貼り合わせに支障を来し、表示不良の要因となる。

ところが、従来の研磨機は、このような異常突起を除去するには不向きであった。これは、従来の研磨機が全面研磨用であるため、異常突起のみを研磨しようとしても正常な膜厚部分までが削られてしまう虞があるからである。

そこで、本出願人は、先に出願した特願２００７−８４９４６号において、研磨プレートの研磨定盤面に、研磨プレートをガラス基板に表面に押圧させた時に、ガラス基板の表面に研磨シートより先に当接して押圧力に応じて潰れ変形する弾性体で成るクリアランス調整用パッドを設けることにより、ガラス基板の表面と研磨シートとのクリアランスを最適に保持するようにした研磨機を提案している。
このクリアランス調整用パッドを設けることにより、研磨の際、ガラス基板の表面の膜上に存在する異常突起だけに研磨シートが接触し、正常厚さの膜に対して非接触となるようにできるため、正常な膜厚を減らさずに異常突起分だけを研磨・除去することが可能となる。

しかしながら、クリアランス調整用パッドによる研磨には、以下のような問題点が残されていた。
すなわち、クリアランス調整用パッドは弾性体であるため、その変形量が研磨毎に一定でなく、よって、研磨シートの表面と異常突起間のクリアランを常に一定に保持することが難しく、且つ、クリアランス調整用パッドの厚みもロット毎にばらつくため、パッド交換毎に研磨条件の設定（例えば、研磨圧力の調整による最適クリアランスの確保）が必要であり、研磨再現性が低いという問題である。ガラス基板の表面と研磨シートとのクリアランが小さくなり過ぎると、ガラス基板面の正常厚さの膜面に研磨シートが接触し、研磨傷が発生する。
特開２００４−１９５６０２号公報

本発明は、上記事情に鑑み成されたもので、ガラス基板の表面と研磨シートとのクリアランスを常に最適に確保することができ、異常突起のみを研磨・除去できる研磨機を提供することを目的としている。

すなわち、請求項１に記載の研磨機は、膜が形成されたガラス基板の表面に、研磨定盤面に研磨シートを貼り付けた研磨プレートを押圧させつつ、該研磨プレートを前記ガラス基板に対して面内移動させることで、前記ガラス基板の表面の膜を前記研磨シートで研磨する研磨機において、前記研磨シートの一部表面に、前記研磨プレートを前記ガラス基板に押圧させた時、その表面が前記ガラス基板の表面に当接して、前記ガラス基板の表面と前記研磨シートとの間に一定のクリアランスを生じさせる樹脂膜が形成されており、且つ、前記樹脂膜は、前記ガラス基板の膜上に存在する異常突起だけに前記研磨シートが接触し、正常厚さの膜に対しては非接触となし得る厚みを有することを特徴としている。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の研磨機において、前記樹脂膜の材料として、ポリアミドイミドまたはポリウレタンを用いたことを特徴としている。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の研磨機において、前記樹脂膜は、前記ガラス基板の搬送方向の前後または斜めに、且つ、搬送方向と交差する方向に帯状に形成されていることを特徴としている。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３までの何れかに記載の研磨機において、前記ガラス基板をその面方向に沿って搬送する搬送経路の下側に、前記ガラス基板が載る下定盤を配置し、この下定盤の上方に、搬送されてきた前記ガラス基板の上側の表面を研磨するための研磨ヘッドを設け、この研磨ヘッドの本体に、前記研磨シートを下に向けて、上定盤としての前記研磨プレートを上下方向移動自在に設けると共に、前記研磨ヘッドの本体と前記研磨プレートとの間に、前記研磨プレートをガラス基板に押圧させ、且つその押圧力を調整する押圧調整機構を設け、さらに、前記研磨ヘッドを、前記ガラス基板の搬送方向と直交する面内方向の運動成分を少なくとも含むようにオービタル運動させる駆動機構を設けたことを特徴としている。

また、請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４までの何れかに記載の研磨機において、前記ガラス基板は、ディスプレイパネルのカラーフィルタであり、前記膜は、ＲＧＢの着色膜であることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、研磨シートの一部表面に直接樹脂膜を形成することにより、研磨プレートをガラス基板に押圧させた時、ガラス基板の表面と研磨シートとの間に異常突起だけを取り除くのに最適で、且つ、研磨圧力に左右されないほぼ一定のクリアランスを確保できるようになり、これにより、研磨シートによる研磨の際、膜自体の正常な厚みを減らさずに、異常突起だけを効率良く除去することができる。

また、請求項２に記載の発明によれば、樹脂膜の材料として、ポリアミドイミド、またはポリウレタンを用いたので、成膜状態が良く表面が均質で、且つ、耐摩耗性（潤滑性）に優れる樹脂膜を形成することができ、研磨の際、研磨シートの樹脂膜がガラス基板の膜面に当接していても、この樹脂膜によってガラス基板の膜面が傷つけられる虞はない。

また、請求項３に記載の発明によれば、樹脂膜は、ガラス基板の搬送方向の前後両端に、且つ、搬送方向と直交する方向に帯状に形成されているので、研磨シートは搬送方向に対して前後両端を樹脂膜により支持されている状態であり、よって、研磨時のガラス基板の表面と研磨シートとの間のクリアランスを安定的に確保することができる。

また、請求項４に記載の発明によれば、研磨ヘッドに研磨プレートを上下方向移動自在に設け、押圧調整機構により研磨プレートをガラス基板に押圧させるようにしているので、ガラス基板に対する研磨シートの押圧力を、研磨傷を付けずに効率良く研磨・除去できる好適値に調整することができる。

また、請求項５に記載の発明によれば、カラーフィルタを傷つけることなく、カラーフィルタの着色膜に生じた異常突起部分のみを効率良く除去することができる。

以下、本発明の研磨機の実施形態を図１〜図６に基づいて説明する。
本実施形態の研磨機は、液晶表示装置用カラーフィルタの着色膜（ＲＧＢ膜）を研磨するためのものであり、図１は本実施形態の研磨機を装備したガラス基板Ｗの製造ラインの要部構成を示す平面図、図２は同、要部構成を示す側面図、図３は研磨プレートの下部構成を示すガラス基板の搬送方向の側方から見た断面図、図４はガラス基板に研磨プレートを押圧させたときの状態を示す要部拡大図、図５は研磨プレートを下から見た図、図６は研磨ヘッドの構成を示すガラス基板の搬送方向の側方から見た断面図で、（ａ）は研磨プレートをガラス基板に押圧させる前の状態を示す図、（ｂ）は研磨プレートをガラス基板に押圧させた状態を示す図である。

図１、図２において、符号１はガラス基板Ｗ（本実施形態ではカラーフィルタ）をその面方向に沿って矢印Ａ方向に搬送する搬送コンベア（搬送経路）、符号３はこの搬送コンベア１の下側に配置され、研磨時にガラス基板Ｗが載る下定盤、符号１０はこの下定盤３の上方に配置されて、搬送されてきたガラス基板Ｗの上側の表面を研磨する研磨ヘッド、符号２０はこの研磨ヘッド１０の本体１１に設けられた上定盤となる研磨プレートである。

この研磨機（研磨ヘッド１０で代表される部分）は、ＲＧＢ膜が形成されたガラス基板Ｗの表面に、研磨プレート２０を押圧させながら、研磨プレート２０をガラス基板Ｗに対して面内移動させることで、ガラス基板Ｗの表面の着色膜（ＲＧＢ膜）を研磨するものである。
ガラス基板Ｗは、長方形の平板状のもので、長辺を搬送方向Ａと平行にした姿勢で一方の短辺を前端にして上流側から研磨ヘッド１０の下側に搬送され、下定盤３上において研磨ヘッド１０により研磨されながら、そのままの姿勢と速度で下流側へ搬送されて行く。

図３〜図５に示すように、研磨プレート２０の下面２０ａ（研磨定盤面２０ａ）には、厚み０．９ｍｍ程の弾性シート（ウレタンゴムやウレタンシート等）２１を介して両面テープ等により固定砥粒研磨シート２３が貼り付けられている。この研磨プレート２０と固定砥粒研磨シート２３の間に弾性シート２１を介することにより、この弾性シート２１のクッションによって、ガラス基板Ｗに加わる押圧力が分散され、均一化されるが、弾性シート２１は必ずしも必要なものではなく、固定砥粒研磨シート２３を直接研磨定盤面２０ａに貼り付けても良い。
尚、固定砥粒研磨シート２３としては、樹脂材料中にダイヤモンド砥粒を混入してシート状に成形したダイヤモンドシートや、アルミナ砥粒を混入してシート状に成形したアルミナシート等が使用されている。

この固定砥粒研磨シート２３の表面には、ガラス基板Ｗの搬送方向の前後両端に、且つ、搬送方向と直交する方向に細長帯状の樹脂膜２４が形成されている。この樹脂膜２４は、研磨プレート２０をガラス基板Ｗの表面に押圧させた時に、ガラス基板Ｗの表面に当接して、ガラス基板Ｗの表面と固定砥粒研磨シート２３との間に一定のクリアランスを生じさせるためのものであって、ガラス基板Ｗの膜上に存在する異常突起だけに固定砥粒研磨シートが接触し、正常厚さの膜に対しては非接触となるように、樹脂膜２４の厚みは２〜３μｍに設定されている。本実施形態では、この樹脂膜２４の材料として、フッ素樹脂とポリアミドイミドの複合樹脂、またはフッ素樹脂とポリウレタンの複合樹脂を用いている。

研磨ヘッド１０は、ガラス基板Ｗの搬送方向Ａと直交する方向に自身の長さ方向を向けて配されており、その長さが、搬送経路上を搬送されてくる１枚、または、搬送方向と直交する方向に並んだ状態で搬送されてくる複数枚（本図示例では２枚）のガラス基板Ｗの全てを１度に研磨できる長さに設定されている。
また、研磨プレート２０の下面２０ａには、ガラス基板Ｗの搬送方向に並べて２枚の固定砥粒研磨シート２３が平行に互いに間隔をあけて貼り付けられており、これら、２枚の固定砥粒研磨シート２３の間に位置させて、研磨プレート２０には、固定砥粒研磨シート２３による研磨部位に純水を供給する液体供給口１３が設けられている。

研磨プレート２０は、図３、図６に示すように、固定砥粒研磨シート２３と、その一部表面に形成された樹脂膜２４を下に向けて、研磨ヘッド１０の本体１１に上下方向移動自在に設けられている。
図６に示すように、研磨ヘッド１０の本体１１には、下面に開口１４ａを有した押圧室１４が設けられており、研磨プレート２０の上部がこの押圧室１４の内部に収容されると共に、研磨プレート２０の下部が開口１４ａより下方へ突出している。そして、研磨プレート２０の下面の研磨定盤面２０ａが、搬送されてくるガラス基板Ｗの上側の表面に対向するようになっている。

また、研磨ヘッド１０の本体１１と研磨プレート２０との間には、研磨プレート２０をガラス基板Ｗに押圧させると共に、その押圧力を調整する加圧チューブ１８と反力チューブ１９とが設けられている。

加圧チューブ１８は、加圧エア（エア以外の気体でも可）の導入により膨張して研磨プレート２０を下方に押圧するもので、押圧室１４の天井壁と研磨プレート２０の上端壁との間に配置されている。
また、反力チューブ１９は、加圧エア（エア以外の気体でも可）の導入により膨張して研磨プレート２０を加圧チューブ１８の圧力に抗して上方に押圧するもので、研磨プレート２０の左右に張り出したフランジ２５と研磨ヘッド１０の本体１１側の開口１４ａの左右の各フランジ１５との間に配置されている。
図６（ｂ）に、加圧チューブ１８による下向き力Ｐ１と、反力チューブ１９による上向き力Ｐ２の関係を示す。これら加圧チューブ１８と反力チューブ１９は、研磨プレート２０の長さ方向のほぼ全長に渡って配設されている。

また、これら加圧チューブ１８と反力チューブ１９に接続された加圧エア給排管（図示せず）上には、圧力調整手段（図示せず）が接続されている。この圧力調整手段は、加圧チューブ１８と反力チューブ１９に導入する加圧エアの圧力バランスを調整するもので、この圧力調整手段と加圧チューブ１８および反力チューブ１９とにより、ガラス基板Ｗに対する研磨プレート２０の押圧力（すなわち、研磨圧力）を調整するための押圧調整機構が構成されている。

また、本実施形態の研磨機は、研磨ヘッド１０の上端に突出した揺動軸１２を介して、研磨ヘッド１０を、ガラス基板Ｗの搬送方向と直交する面内方向の運動成分を少なくとも含むようオービタル運動させる駆動機構（図示せず）を備えている。

次に上記構成の研磨機を用いてガラス基板の表面の膜を研磨する方法について説明する。

ガラス基板Ｗが搬送コンベア１により研磨ヘッド１０の下に搬送されて来ると、図６（ｂ）に示すように、加圧チューブ１８に加圧エアを導入すると共に、反力チューブ１９にも加圧エアを導入して、研磨プレート２０を下降させ、ガラス基板Ｗの表面（ＲＧＢ膜面）に研磨プレート２０の下面を押圧させる。この際、加圧チューブ１８と反力チューブ１９の圧力バランスを調整することにより、研磨プレート２０のガラス基板Ｗに対する押圧力を好適値に設定することができる。

この状態で、固定砥粒研磨シート２３に形成された樹脂膜２４の表面がガラス基板Ｗの表面に当接し、この際、図４に示すように、ガラス基板Ｗの表面と固定砥粒研磨シート２３の表面との間に、樹脂膜２４の厚みで決まる一定のクリアランスＨ１が確保される。このクリアランスＨ１は、加圧チューブ１８と反力チューブ１９に導入される加圧エアによってガラス基板Ｗに対する研磨プレート２０の押圧力が調整されても、常にほぼ一定に保持される。
そして、この状態で、研磨ヘッド１０をガラス基板Ｗに対して偏心回転させることにより、ガラス基板Ｗの表面の膜が固定砥粒研磨シート２３にて研磨される。

この場合、ガラス基板Ｗの表面と固定砥粒研磨シート２３の表面との間のクリアランスＨ１は、ガラス基板Ｗの表面の膜上に存在する異常突起３００（図７参照）だけに固定砥粒研磨シート２３が接触し、且つ、正常厚さの膜に対しては非接触となるように設定されているため、正常厚さの膜の厚みを減らさずに、異常突起３００のみを効率良く除去することができる。例えば、高さ１０〜４０μｍ程の異常突起部分を２μｍ以下に研磨することができる。

また、研磨中、研磨面に液体供給口１３より純水を供給することにより、研磨かすを排除することができるので、研磨かすに起因する研磨傷の発生を防止することができる。

研磨終了後は、図６（ａ）に示すように、加圧チューブ１８の加圧エアを抜き、反力チューブ１９に加圧エアを導入して、研磨プレート２０を上昇させ、次のガラス基板Ｗの搬入に備える。

ここで、本実施形態では、上記樹脂膜２４の材料として、フッ素樹脂とポリアミドイミドの複合樹脂、またはフッ素樹脂とポリウレタンの複合樹脂を用いたが、これらの樹脂材を選定するために、以下のような検証を行った。

樹脂材質を検討するため、潤滑樹脂としてフッ素樹脂を用い、バインダー樹脂として上記ポリアミドイミドとポリウレタンの他、フェノールおよびアミノ樹脂等、それぞれ摩擦係数や硬度の異なる４種を選択して研磨シート（ダイヤモンドシート）の表面に厚さ１０μ程の樹脂膜を形成し、その成膜状態を観察すると共に、これを研磨定盤に貼り付けて所定の押圧力でカラーフィルタに擦りつけ、その際の傷の入り具合を観察した。その評価結果を表１に示す。
尚、成膜は、バインダーとなる樹脂を有機溶剤で溶かした液に別の樹脂粉体（フッ素樹脂）を混合したものを吹き付け、その後焼成することにより行った。

表１に示すように、フェノールおよびアミノ樹脂については、成膜状態が悪く、表面に多数の突起が形成されており、これが原因でカラーフィルタの表面に傷が発生している。ポリアミドイミドについては、成膜状態は最も良好で表面が均質であり、テスト後、カラーフィルタの表面と成膜面の双方に傷は見られなかった。尚、ポリウレタンは軟質であるため、研磨テスト前に成膜面に細かい傷が見られたが、テスト後の成膜面に変化は無く、カラーフィルタの表面にも傷は見られなかった。

以上の結果から、樹脂膜２４の材料として、フッ素樹脂とポリアミドイミドの複合樹脂、またはフッ素樹脂とポリウレタンの複合樹脂が好適であり、これらを用いるのことにより、成膜状態が良く表面が均質で、且つ、耐摩耗性（潤滑性）に優れる樹脂膜を形成することができ、研磨の際、研磨シートの樹脂膜がガラス基板の膜面に当接していても、この樹脂膜によってガラス基板の膜面が傷つけられる虞はないことが検証できた。

本発明の実施形態による研磨機を装備したガラス基板（カラーフィルタ）の製造ラインの要部構成を示す平面図。同、製造ラインの要部構成を示す側面図。研磨プレートの下部構成を示すガラス基板の搬送方向の側方から見た断面図。ガラス基板に研磨プレートを押圧させた時の状態を示す要部拡大図。研磨プレートを下から見た図。研磨ヘッドの構成を示すガラス基板の搬送方向の側方より見た断面図で、（ａ）は研磨プレートをガラス基板に押圧させる前の状態を示し、（ｂ）は研磨プレートをガラス基板に押圧させた状態を示す。液晶表示装置用のカラーフィルタの断面図。

符号の説明

１搬送経路（搬送コンベア）
３下定盤
１０研磨ヘッド
１１研磨ヘッドの本体
２０研磨プレート
２０ａ研磨定盤面
２１弾性シート
２３研磨シート（固定砥粒研磨シート）
２４樹脂膜
３００異常突起
ＣＦカラーフィルタ
Ｗガラス基板

Claims

膜が形成されたガラス基板の表面に、研磨定盤面に研磨シートを貼り付けた研磨プレートを押圧させつつ、該研磨プレートを前記ガラス基板に対して面内移動させることで、前記ガラス基板の表面の膜を前記研磨シートで研磨する研磨機において、
前記研磨シートの一部表面に、前記研磨プレートを前記ガラス基板に押圧させた時、その表面が前記ガラス基板の表面に当接して、前記ガラス基板の表面と前記研磨シートとの間に一定のクリアランスを生じさせる樹脂膜が形成されており、且つ、前記樹脂膜は、前記ガラス基板の膜上に存在する異常突起だけに前記研磨シートが接触し、正常厚さの膜に対しては非接触となし得る厚みを有することを特徴とする研磨機。
前記樹脂膜の材料として、ポリアミドイミド、またはポリウレタンを用いたことを特徴とする請求項１に記載の研磨機。
前記樹脂膜は、前記ガラス基板の搬送方向の前後、または斜めに、且つ、搬送方向と交差する方向に帯状に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の研磨機。
前記ガラス基板をその面方向に沿って搬送する搬送経路の下側に、前記ガラス基板が載る下定盤を配置し、
この下定盤の上方に、搬送されてきた前記ガラス基板の上側の表面を研磨するための研磨ヘッドを設け、
この研磨ヘッドの本体に、前記研磨シートを下に向けて、上定盤としての前記研磨プレートを上下方向移動自在に設けると共に、
前記研磨ヘッドの本体と前記研磨プレートとの間に、前記研磨プレートをガラス基板に押圧させ、且つ、その押圧力を調整する押圧調整機構を設け、
さらに、前記研磨ヘッドを、前記ガラス基板の搬送方向と直交する面内方向の運動成分を少なくとも含むようにオービタル運動させる駆動機構を設けたことを特徴とする請求項１から請求項３までの何れかに記載の研磨機。
前記ガラス基板は、ディスプレイパネルのカラーフィルタであり、前記膜は、ＲＧＢの着色膜であることを特徴とする請求項１から請求項４までの何れかに記載の研磨機。