JP2011016207A - 異物研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上の異物を良好に研磨できることができる研磨装置を提供すること。
【解決方法】基板９０上に形成された異物９２を研磨する異物研磨装置１００であって、異物９２を研磨する研磨テープ１０と、研磨テープ１０に張力を生じさせるように配置された一対のローラ２０と、一対のローラ２０の間の距離を変化させることによって、一対のローラ２０間に位置する研磨テープ１０の研磨領域１０ａを調整する調整機構３０とを備えた異物研磨装置１００である。
【選択図】図４

Description

本発明は、異物研磨装置に関し、特に、液晶パネルに用いられる基板に付着した異物を研磨する異物研磨装置に関する。

液晶パネルは、カラーフィルタ基板とアレイ基板の２種類の基板を対向させ、これらの基板の間に液晶を封入させることによって形成されている。これらの基板のうち、カラーフィルタ基板には、ＲＧＢ３原色のカラーフィルタ素子が形成され、その上に透明電極膜が形成されている。カラーフィルタ基板を製造する際、基板表面にパーティクル（微粒子）が付着すると、図１に示すように、基板１０１の表面に突起物１０２が形成される。この突起物１０２が対向したアレイ基板の電極に接触すると、接触部分に画像が形成されないという不具合が生じる。このため、カラーフィルタ基板の製造工程では、欠陥検査装置によって突起物１０２及びそのアドレスを検出し、検出された突起物１０２を修正又は除去する修正工程が行われている（例えば、特許文献１）。

この修正工程では、例えば、研磨テープを走行させることによって、突起物を研磨する異物修正装置を用いる。図２は、この異物修正装置３００が動作している状態（研磨状態）を表しており、具体的には、異物修正装置３００の研磨テープ３０４が突起物１０２に当接している状態を示している。研磨テープ３０４は、球形ボール３０２の外周面に沿うようにして走行して、基板１０１の突起物１０２を研磨する。すると、図３に示すように研磨テープ３０４によって突起物３０２の中央部１０２ａは深く研磨され、突起物３０２は除去（または修正）される。なお、突起物３０２の周縁部には、研磨テープ３０４で研磨できなかった凸状の残部１０２ｂが位置している。

特開２００８−２９０１６６号公報

近年では、液晶パネルの薄型化のために、カラーフィルタ基板とアレイ基板との間のギャップが狭くなる傾向があり、基板１０１上に形成された突起物１０２の許容できる高さが厳しくなってきている。したがって、突起物１０２を研磨して除去するだけでなく、突起物１０２の残部１０２ｂの高さもできるだけ低くすることが好ましい。しかしながら、球形ボール３０２の外周面に沿って研磨テープ３０４を走行させる異物修正装置３００では、残部１０２ｂを小さくするには限界があり、残部１０２ｂを無理に小さくしようとすると、今度は、基板１０１の表面を損傷してしまうおそれがでてくる。

特許文献１には、残部１０２ｂをさらに小さくすることが可能なテープ研磨装置が提案されている。このテープ研磨装置は、研磨テープをワーク表面に押し当てるガイド工具と、ガイド工具を保持する工具保持部材とを備えており、ガイド工具は、研磨テープと当接するガイド面を有している。そして、このガイド面は、昇降方向の最下端に位置する頂点を原点とし、原点からの昇降方向の高さ距離をＹとし、原点を通り、昇降方向と直交する方向の原点からの距離をＸとし、ｎを次数とし、ａを定数とした場合に、高次関数Ｙ＝ａ×Ｘ^ｎで規定される放物面を形成している。ガイド面を放物面とすることにより、図２に示した装置と比較して、突起物１０２の残部１０２ｂを相当小さくすることを可能にしている。

しかしながら、特許文献１で提案されたテープ研磨装置でも、異物（突起物）１０２を平坦に研磨することはできないので、図３に示した構成と同様に、研磨後の基板１０１に異物１０２の残部１０２ｂが形成されてしまう。この残部１０２ｂを取り除くには、さらに、残部１０２ｂに対して研磨を繰り返すことが必要となるが、この研磨の繰り返しは、液晶パネル製造工程のスループットの低下をもたらす。加えて、異物１０２の寸法が、研磨テープの研磨領域と比較して大きい場合には、異物１０２の中央部１０２ａは研磨できるものの、残部１０２ｂの部分はあまり研磨が進まないので、比較的大きな残部１０２ｂが形成されてしまうことになる。

本発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、その主な目的は、基板上の異物を良好に研磨できることができる研磨装置を提供することである。

本発明に係る異物研磨装置は、基板上に形成された異物を研磨する異物研磨装置であり、異物を研磨する研磨テープと、前記研磨テープに張力を生じさせるように配置された一対のローラと、前記一対のローラの間の距離を変化させることによって、前記一対のローラ間に位置する前記研磨テープの研磨領域を調整する調整機構とを備えている。
ある好適な実施形態では、さらに、前記研磨テープを走行させる走行機構を備えており、前記走行機構は、前記研磨テープを供給する供給リールと、前記研磨テープを巻き取る巻取りリールと、前記供給リールと前記巻取りリールとを収納するカセットとを備えている。
ある好適な実施形態において、前記基板は、カラーフィルタ基板およびアレイ基板の少なくとも一つである。

本発明の異物研磨装置によれば、研磨テープに張力を生じさせる一対のローラ間の距離を変化させることによって、研磨テープの研磨領域を調整する調整機構を備えているので、一対のローラ間に位置する研磨テープの研磨領域で基板上の異物を平坦な面に研磨することができるとともに、研磨領域の長さを調整することによって、大きな異物の研磨にも対応することができる。

異物が形成された基板を示す図である。 基板上の異物を研磨する工程を示す図である。 異物が研磨された後の基板を示す図である。 本発明の実施形態に係る異物研磨装置１００を示す図である。 本発明の実施形態に係る異物研磨装置１００を示す図である。 異物を研磨した後に薄膜を形成した基板９０を示す図である。 異物を研磨した後に薄膜を形成した基板１０１を示す図である。 本発明の実施形態に係る異物研磨装置の改変例を示す図である。 本発明の実施形態に係る液晶パネル２００の断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。

図４は、本実施形態に係る異物研磨装置１００の構成を模式的に示している。本実施形態の異物研磨装置１００は、基板９０上に形成された異物９２を研磨することによって、異物９２を除去する。この異物９２の除去によって、基板９０上の突起が修正されることになる。異物９２は、基板９０の表面に微粒子が付着することによって形成され得る。基板９０の表面に付着する微粒子は、例えば、スパッタ工程で発生した金属粉が挙げられるが、それ以外にも、絶縁材料の粉体（樹脂粉など）、ガラス粉もある。なお、異物９２は、基板９０の表面に付着して形成される場合の他、付着でなく基板９０の表面に存在している場合もある。

本実施形態の異物研磨装置１００は、異物９２を研磨する研磨テープ１０と、研磨テープ１０に張力を生じさせるように配置された一対のローラ２０とから構成されている。一対のローラ２０の間には、研磨テープ１０が異物９２を研磨する研磨領域１０ａが位置している。一対のローラ２０によって研磨テープ１０には張力を与えられているので、研磨テープ１０の研磨領域１０ａは、平坦な面となっている。

本実施形態の構成において、一対のローラ２０の間の距離Ｌは、各ローラ２０と接続された調整機構３０によって変化させることができる。それゆえに、調整機構３０は、研磨テープ１０の研磨領域１０ａを調整することができる。

図４に示した構成では、研磨テープ１０は、矢印４０の方向に走行する。研磨テープ１０を走行させた状態で、研磨テープ１０の研磨領域１０ａを異物９２に接触させると、異物９２を研磨することができる。研磨領域１０ａは、平坦な面（または実質的に平坦な面）となっているので、研磨後の異物９２は平坦な面の残部が残存する。

本実施形態の調整機構３０は、一対のローラ２０をそれぞれに接続された二本の脚部３２を有している。それぞれの脚部３２の先端にはローラ２０が位置している。調整機構３０は、脚部３２を水平方向（５０ａまたは５０ｂ）に移動させることができ、この移動によって、一対のローラ２０の間の距離Ｌ（または研磨領域１０ａの長さＬ）を調整することができる。

また、本実施形態の構成では、一対のローラ２０を上下方向に昇降させる昇降装置（不図示）が設けられている。異物研磨の際には、昇降装置の上下動作によって、研磨テープ１０の研磨領域１０ａが異物９２に接触する工程が実行され、異物９２の研磨が行われる。昇降装置は、先端でローラ２０を支持する脚部３２を含む調整機構３０を上下に移動させる構造であってもよいし、あるいは、一対の脚部３２を上下に移動させる構造を有していてもよい。

本実施形態の異物研磨装置１００では、研磨領域１０ａの長さＬを調整することができるので、大きい異物９２を研磨する場合にも容易に対応することができる。図５は、大きな異物９２ａが基板９０上に存在する場合の異物研磨装置１００の動作について説明する図である。

研磨領域１０ａの長さＬ１（例えば、初期設定の長さ）よりも、異物９２ａが大きい寸法（Ｌ３）を有する場合、調整機構３０は、二本の脚部３２を移動させて（矢印５２）、一対のローラ２０の間の間隔を広げる。具体的には、研磨領域１０ａの長さＬ２が異物９２ａの寸法Ｌ３よりも広くなるまで、二本の脚部３２を移動させる。

この状態で、すなわち、広げた研磨領域１０ａを異物９２ａに接触させ、異物９２ａを研磨すれば、大きな異物９２ａを除去して、基板９０上の突起を修正することができる。

本実施形態の異物研磨装置１００によれば、研磨テープ１０に張力を生じさせる一対のローラ２０の間の距離を変化させることによって、研磨テープ１０の研磨領域１０ａを調整する調整機構３０を備えている。したがって、研磨テープ１０の研磨領域１０ａで基板９０上の異物９２を研磨した際に、異物９２の残部を平坦な面のものにすることができる。さらに、調整機構３０によって研磨領域１０ａの長さＬを調整することができるので、大きな異物９２ａの研磨にも簡便に対応することができる。

本実施形態の異物研磨装置１００によって研磨した後の異物９２の残部９３は、図６に示す通りとなる。この残部９３を表面に有する基板９０の上に薄膜（例えば、樹脂膜）９４を形成する場合、基板９０上の異物９２による突起は修正されているので、薄膜９４の成膜性が悪化することを抑制することができる。

一方、研磨後に図３に示した状態の基板１０１の上に薄膜を形成する場合には、図７に示すように、異物９２の残部１０２ｂにより、薄膜１０５の成膜性が悪化している。具体的には、異物１０２の残部１０２ｂが尖がっているために、その部位での濡れ性が悪くなり、薄膜１０５を良好に形成することが難しくなるか、あるいは、その部位で薄膜１０５が切れやすくなってしまう。

本実施形態の異物研磨装置１００によれば、そのような問題の発生を回避することができるので、基板９０上の異物９２を良好に研磨できることが可能となる。さらに説明すると、図７に示した状態にならないように、図３に示した状態において異物９２の尖がっている残部１０２ｂをさらに研磨しようとすれば、複数回の研磨が必要となるのでスループットが低下するとともに、残部１０２ｂの研磨では下地である基板１０１が損傷する可能性が高まるので、精度の高い研磨工程を実行することが求められる。一方、本実施形態の手法によれば、異物９２の残部を平坦な面のものにすることができることから、残部のために更なる研磨を行う必要がないので、スループットの低下を回避することができる。また、調整機構３０によって研磨領域１０ａの長さＬを調整することができるので、大きな異物９２ａの研磨であっても簡便に対応することができ、異物９２の残部が大きなものとならないようにすることができる。

次に、図８を参照しながら、本実施形態の異物研磨装置１００の改変例を説明する。図８は、本実施形態の異物研磨装置１００の改変例の構成を模式的に示している。

図８に示した異物研磨装置１００は、研磨テープ１０を走行させる走行機構７０を備えている。走行機構７０は、研磨テープ１０を供給する供給リール７２と、研磨テープ１０を巻き取る巻取りリール７２とから構成されている。供給リール７２と巻取りリール７４とは、カセット７１に収納されている。また、走行機構７０においては、研磨テープ１０を案内するガイドロール７６が複数（例えば、４つ）配置されており、ガイドロール７６によって研磨テープ１０の走行経路が定められている。

本実施形態の走行機構７０によれば、供給リール７２は矢印４２の方に回転して研磨テープ１０を送り出し、一方、巻取りリール７４は矢印４４の方に回転して研磨テープ１０を回収する。走行機構７０は、このようにして研磨テープ１０を走行させるので、走行速度を容易に変えることができるとともに、研磨テープ１０の張力を安定させることができる。供給リール７２から送り出された研磨テープ１０は、ガイドロール７６を経て、一対のローラ２０に到達して、研磨領域１０ａで異物９２を研磨する。研磨した後の研磨テープ１０は、巻取りリール７４の回転力によって、ガイドロール７６を経て巻取りリール７４の方に進行し、最後は、カセット７１内の巻取りリール７４で回収される。このため、この走行機構７０では、研磨テープ１０を回収したカセット７１を取り替えることによって、容易に研磨テープ１０を交換することができる。

また、本実施形態の構成では、基板９０を保持するステージ８０を備えている。ステージ８０は、ステージ移動装置８２によって移動可能に構成されている。ステージ移動装置８２は、ステージ８０の移動を制御する制御部６０に接続されている。制御部６０は、調整機構３０に接続され、制御部６０の制御によって一対のローラ２０間の距離を変更することも可能である。さらには、ローラ２０を先端に備えた脚部３２を上下方向に移動させるローラ移動装置３４を制御部６０に接続することができ、制御部６０の制御によってローラ２０の上下位置を変更することも可能である。なお、ローラ移動装置３４は、調整機構３０を上下移動させるような構造を有していてもよいし、脚部３２を上下移動させるような構造を有していてもよい。

加えて、本実施形態の異物研磨装置１００には、基板９０上の異物９２の位置及び大きさを検知するエリアセンサが設けられていてもよい。エリアセンサは制御部６０に接続されている場合、エリアセンサが検知した異物９２の情報を制御部６０に送信することができる。制御部６０は、エリアセンサによる異物９２の情報に基づいて、ステージ移動装置８２、調整機構３０およびローラ移動装置３４を制御して、それによって、異物研磨工程（異物除去工程）を実行することができる。なお、制御部６０を走行機構７０に接続することも可能であり、その場合、制御部６０によって研磨テープ１０の走行速度などの条件を制御することができる。

本実施形態の異物研磨装置１００によって修正が行われる基板９０は、液晶パネル製造用のガラス基板である。上述した実施形態の基板９０は、カラーフィルタが形成されたカラーフィルタ基板、または、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成されたアレイ基板（ＴＦＴアレイ基板）である。また、基板９０は、液晶パネルの寸法に切り出す前のマザーガラスであるが、切り出した後の液晶パネルのサイズのガラスであってもよい。加えて、本実施形態の基板９０は、ガラス基板の少なくとも一面に導電層（配線層など）または絶縁層（樹脂層など）が形成された状態の基板構造体である。なお、基板９０は、ガラス基板に限らず、ガラス以外の材料のもの（樹脂基板またはフレキシブル基板）であっても、本実施形態の異物研磨の手法を実行することができる。そして、基板９０は、矩形のガラス基板の他、ウェハのような他の薄板（例えば、円板の基板）であっても構わない。加えて、本発明の実施形態の技術が適用される基板は、液晶パネル用の基板に限らず、ＰＤＰ、有機ＥＬパネル、その他フラットパネルディスプレイあるいは他の電子製品を製作する上での薄型の基板であってもよい。

本実施形態の具体的な構成の一つを例示的に示すと、次の通りである。基板９０は、アレイ基板であり、異物９２（９２ａ）は、基板９０の表面に付着した金属粒子である。研磨テープ１０の走行速度は、２０ｍｍ／ｓｅｃ程度である。また、研磨テープ１０の研磨領域１０ａの長さは、２．５ｍｍから５０ｍｍの範囲で調整できる。なお、研磨前の異物９２の高さは、例えば、３μｍ〜２０μｍであり、研磨後は２．５μｍ程度にするとよい。

本実施形態の異物研磨装置１００によって異物９２が除去された基板９０は、図９に示すような液晶パネル２００の製造に使用される。液晶パネル２００は、一対の基板９０ａおよび９０ｂと、その間に封入された液晶層９５とから構成されている。基板９０ａはアレイ基板であり、基板９０ｂはカラーフィルタ基板（ＣＦ基板）である。アレイ基板９０ａおよびＣＦ基板９０ｂの少なくともいずれか一方は、本実施形態の異物研磨装置１００によって異物研磨処理が施されている。

なお、アレイ基板９０ａおよびＣＦ基板９０ｂの外側には、偏光板９６ａおよび９６ｂが張り付けられている。アレイ基板９０ａおよびＣＦ基板９０ｂの間には、両者のギャップを規定するスペーサ９７が設けられている。アレイ基板９０ａには、ＴＦＴ素子、配線層、絶縁層などが形成されている。一方、ＣＦ基板９０ｂには、ブラックマトリックス９８ａを含むカラーフィルタ９８ｂが形成されている。

以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、種々の改変が可能である。

１０ 研磨テープ
１０ａ 研磨領域
２０ ローラ
３０ 調整機構
３２ 脚部
３４ ローラ移動装置
６０ 制御部
７０ 走行機構
７１ カセット
７２ 供給リール
７４ 巻取りリール
７６ ガイドロール
８０ ステージ
８２ ステージ移動装置
９０ 基板
９０ａ アレイ基板
９０ｂ カラーフィルタ基板（ＣＦ基板）
９２、９２ａ 異物
９３ 残部
９４ 薄膜
９５ 液晶層
９６ａ、９６ｂ 偏光板
９７ スペーサ
９８ カラーフィルタ
９８ａ ブラックマトリックス
１００ 異物研磨装置
２００ 液晶パネル

Claims (3)

1. 基板上に形成された異物を研磨する異物研磨装置であって、
   異物を研磨する研磨テープと、
   前記研磨テープに張力を生じさせるように配置された一対のローラと、
   前記一対のローラの間の距離を変化させることによって、前記一対のローラ間に位置する前記研磨テープの研磨領域を調整する調整機構と
   を備えた異物研磨装置。
2. さらに、前記研磨テープを走行させる走行機構を備えており、
   前記走行機構は、
   前記研磨テープを供給する供給リールと、
   前記研磨テープを巻き取る巻取りリールと、
   前記供給リールと前記巻取りリールとを収納するカセットと、
   を備えている、請求項1に記載の異物研磨装置。
3. 前記基板は、カラーフィルタ基板およびアレイ基板の少なくとも一つである、請求項１または２に記載の異物研磨装置。
   

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