JP2011235425A

JP2011235425A - 研磨パッド及び研磨パッドを用いた研磨装置

Info

Publication number: JP2011235425A
Application number: JP2010111116A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Shiroyama; 厚城山; Tatsuro Kawachi; 辰朗河内
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2010-05-13
Filing date: 2010-05-13
Publication date: 2011-11-24
Anticipated expiration: 2030-05-13
Also published as: TW201200296A; KR20110125615A; JP5516051B2; CN102240966A

Abstract

【課題】スラリーの巡回性を改善して研磨能力を研磨面で均一にし、ガラス板の被研磨面の平坦度を向上させる研磨パッド及び研磨パッドを用いた研磨装置を提供する。
【解決手段】研磨パッド２０の研磨面には、網目状の溝１２及びスラリー供給孔１４が設けられている。さらに、研磨面には中心から外周に向かって４本の溝１６が設けられ、研磨面が放射状に４つの領域に分割されている。このように研磨面を構成することで、スラリーを研磨面に均一に行き渡らせることができる。また、研磨パッド４０の中心には中央スラリー供給孔１４ａが、それぞれの溝１６上には周辺スラリー供給孔１４ｂが設けられている。このように研磨パッドに複数のスラリー供給孔を設け、研磨装置において複数のスラリー供給孔を介してスラリーを供給することで、スラリーを研磨面に均一に行き渡らせることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、研磨パッド及び研磨パッドを用いた研磨装置に関する。

液晶ディスプレイ等に使用されるＦＰＤ（Flat Panel Display）用のガラス基板は、フロート法と称されるガラス製法により溶融ガラスを板状に成形し、これを特許文献１等に開示された連続式の研磨装置によって、表面の微小な凹凸やうねりを研磨除去することにより、ＦＰＤ用のガラス基板として要求される平坦度を満足した薄板に製造される。

このような連続式研磨装置においては、特許文献２に記載の如く、自転及び公転する研磨パッドによって、ガラス板を研磨することが一般的に行われている。

特開２００７−１９０６５７号公報特開２００１−２９３６５６号公報

上記のような研磨装置は、スラリーを用いてガラス板の表面（以下、被研磨面という）を研磨している。スラリーは、研磨パッドの中央部に設けられたスラリー供給孔から、研磨パッドの研磨面とガラス板の被研磨面との間に供給される。研磨パッドの研磨面とガラス板の被研磨面との間に供給されたスラリーの量が研磨面で不均一になると、研磨されたガラス板の被研磨面の平坦度が悪化する。したがって、供給されたスラリーは、研磨面に均一に行き渡る必要がある。

しかしながら、ガラス板は、世代交代が進むにつれてそのサイズが大きくなっており、これに伴い研磨パッドも大型化している。この研磨パッドの大型化に伴い、供給したスラリーの均一性が問題となってきた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、スラリーの巡回性を改善して研磨能力を研磨パッドの研磨面で均一にし、ガラス板の被研磨面の平坦度を向上させる研磨パッド及び研磨パッドを用いた研磨装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために本発明の研磨パッドは、ガラス板を研磨するための研磨パッドにおいて、当該研磨パッドの研磨面と前記ガラス板の被研磨面との間にスラリーを供給するためのスラリー供給孔であって、該研磨面の中心において当該研磨パッドを貫通する第１のスラリー供給孔を備え、前記研磨面は、中心から外側に向かって形成された複数の溝により放射状に分割されていることを特徴とする。

本発明によれば、研磨パッドの中心を貫通する第１のスラリー供給孔を備え、研磨面を中心から外側に向かって形成された複数の溝により放射状に分割するようにしたので、第１のスラリー供給孔から供給されたスラリーは、研磨面に形成された複数の溝に流入し、さらに研磨パッドが回転することにより、研磨面の全面に均一に行き渡る。したがって、研磨能力が研磨面で均一になり、ガラス板の被研磨面の平坦度を向上させることができる。なお、研磨パッドとしては、円形のものや矩形のものを使用することができる。さらに、第１のスラリー供給孔の位置は、研磨パッドの略中心であってもよい。

また、本発明の研磨パッドは、前記研磨面の中心から離れた位置において当該研磨パッドを貫通する複数の第２のスラリー供給孔を備えることが好ましい。

本発明によれば、研磨パッドの中心に設けられた第１のスラリー供給孔とともに中心から離れた位置に設けられた複数の第２のスラリー供給孔からもスラリーを供給することにより、スラリーを研磨面の全面に均一に行き渡らせることができ、研磨能力を研磨面で均一にすることができる。

また、本発明の前記第２のスラリー供給孔は、前記溝の領域を貫通していることが好ましい。これにより、本発明によれば、研磨能力をより均一にすることができる。

また、本発明の前記第２のスラリー供給孔は、前記溝によって分割された研磨領域を貫通してもよい。これにより、本発明によれば、研磨能力をより均一にすることができる。

また、本発明の前記研磨面は、網目状の溝加工が施されていることが好ましい。これにより、本発明によれば、研磨能力をより均一にすることができる。

また、前記目的を達成するために本発明の研磨パッドを用いた研磨装置は、前記研磨パッドの研磨面を前記ガラス板の被研磨面に当接させ、該研磨パッドを回転させる手段と、前記研磨パッドの第１のスラリー供給孔を介して該研磨パッドと前記ガラス板との間にスラリーを供給する供給手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、第１のスラリー供給孔から供給されたスラリーは、研磨パッドの研磨面に形成された複数の溝に流入し、さらに研磨パッドが回転することにより研磨面の全面に均一に行き渡るので、研磨能力が研磨面で均一になり、ガラス板の被研磨面の平坦度を向上させることができる。

また、前記目的を達成するために本発明の研磨パッドを用いた研磨装置は、前記研磨パッドの研磨面を前記ガラス板の被研磨面に当接させ、該研磨パッドを回転させる手段と、前記研磨パッドの第１のスラリー供給孔及び第２のスラリー供給孔を介して前記研磨パッドと前記ガラス板との間にスラリーを供給する供給手段とを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、研磨パッドの中心に設けられた第１のスラリー供給孔と、中心から離れた位置に設けられた第２のスラリー供給孔とからスラリーを供給するようにしたので、スラリーが研磨面の全面に均一に行き渡り、研磨能力が研磨面で均一になり、ガラス板の被研磨面の平坦度を向上させることができる。

また、本発明の研磨パッドを用いた研磨装置は、前記第１のスラリー供給孔から供給するスラリーの量と前記第２のスラリー供給孔から供給するスラリーの量とを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記第１のスラリー供給孔と前記第２のスラリー供給孔から同量のスラリーを供給するように制御することを特徴とする。

本発明によれば、よりスラリーを研磨面の全面に均一に行き渡らせることができるので、研磨能力が研磨面で均一になり、ガラス板の被研磨面の平坦度を向上させることができる。

本発明の研磨パッド及び研磨パッドを用いた研磨装置によれば、スラリーの巡回性を改善して研磨能力を研磨面で均一にし、ガラス板の被研磨面の平坦度を向上させることができる。

ガラス板の研磨装置の要部を示す図研磨パッドの研磨面を示す図ガラス板の研磨装置の要部を示す図

以下、添付図面に従って本発明に係る研磨パッド及び研磨パッドを用いた研磨装置の好ましい実施の形態について説明する。

＜実施形態＞
図１は、ガラス板の研磨装置１００の要部を示す図である。研磨装置１００は、例えば１１００ｍｍ（幅）×１３００ｍｍ（長さ）以上のサイズの液晶ディスプレイ用ガラス板を連続研磨する装置である。

研磨装置１００は、ガラス板１を保持するワーク定盤１０２、研磨パッド１０が取り付けられた研磨定盤１０４、研磨定盤１０４を回転させる回転軸１０６、研磨パッド１０とガラス板１との間にスラリーを供給するスラリー供給部１０８を備えている。

ワーク定盤１０２は、被研磨物であるガラス板１を保持して所定の方向に搬送する。研磨定盤１０４は、ガラス板１に当接する位置に研磨パッド１０が取り付けられている。

回転軸１０６は、自転軸Ｏ_１を中心に回転自在に支持されており、図示しない駆動手段により自転軸Ｏ_１を中心に自転するとともに、公転軸Ｏ_２を中心に公転する。この回転軸１０６の自転、公転に伴って研磨定盤１０４が自転、公転する。

スラリー供給部１０８は、研磨パッド１０に設けられたスラリー供給孔１４を介して、研磨パッド１０の研磨面１０Ａとガラス板１の被研磨面１Ａとの間にスラリーを供給する。スラリーとしては、シリカや酸化セリウム等の研磨粒子が含有されたものが用いられる。その後、ガラス板１の外周部から排出されたスラリーは、図示しない循環手段により回収され、フィルタリング後に再度使用される。

このように構成された研磨装置１００において、ガラス板１の被研磨面１Ａと研磨パッド１０の研磨面１０Ａとが押付けられながら、研磨パッド１０が自転、公転することにより、ガラス板１の被研磨面１Ａが研磨される。このとき、スラリー供給孔１４から供給されたスラリーが、ガラス板１の被研磨面１Ａに不均一に存在すると、研磨パッド１０はガラス板１を均一に研磨することができず、研磨されたガラス板１の被研磨面１Ａの平坦度が悪化する。したがって、供給されたスラリーを研磨面１０Ａの全面に均一に行き渡らせることが必要となる。

図２（ａ）は、従来の研磨パッド１０の研磨面１０Ａの外観図である。ここでは研磨パッド１０として円形状のパッドを用いているが、矩形状のパッドであってもよい。

また、研磨パッド１０の中心には、直径が２０ｍｍの円形のスラリー供給孔１４が設けられている。スラリー供給孔１４の直径は２０ｍｍに限定されるものではないが、５〜１００ｍｍであることが好ましい。また、スラリー供給孔１４は矩形状であってもよい。スラリー供給孔１４の研磨面１０Ａ側に、スラリーが流出しやすくなるようにテーパを施してもよい。

さらに、研磨パッド１０の研磨面１０Ａには、幅２ｍｍ、深さ１．５ｍｍ、ピッチ幅２０ｍｍの網目状の溝１２の加工が施されている。これらの数値についても特に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。なお、幅は１〜３０ｍｍ、深さは０．５〜５ｍｍ、ピッチ幅は２〜３０ｍｍであることが好ましい。

スラリー供給孔１４から供給されたスラリーは、この溝１２に流入し、さらに研磨パッド１０が回転することにより、研磨面１０Ａ全面に行き渡る。このとき、研磨面１０Ａ全面に均一に行き渡ることが好ましいが、本実施形態のように研磨パッド１０のサイズが大きい場合には、均一に行き渡らないことがあった。

図２（ｂ）に、本実施形態に係る研磨パッド２０の研磨面を示す。研磨パッド２０の研磨面には、研磨パッド１０と同様の、網目状の溝１２及びスラリー供給孔１４が設けられている。さらに、研磨面には中心から外周に向かって４本の溝１６が設けられ、研磨面が放射状に４つの領域に分割されている。この溝１６は、幅２０ｍｍ、深さ１．５ｍｍで形成されている。なお、この溝１６は、幅は１〜３０ｍｍ、深さは０．５〜５ｍｍであればよい。

このように研磨面を構成することで、スラリー供給孔１４から供給されたスラリーは、溝１２及び溝１６に流入し、さらに研磨パッド２０が回転することにより、研磨面全面に行き渡る。溝１６により、従来の研磨パッド１０よりも均一にスラリーを行き渡らせることができる。

また、図２（ｃ）に示す研磨パッド３０は、図２（ｂ）に示す研磨パッド２０と比較し、溝１６が８本設けられているところが異なっている。同図に示すように、研磨パッド３０の研磨面は、溝１６により放射状に８つの領域に分割されている。

このように、中心から外周への溝１６の本数を増やしてもよい。

なお、本実施形態では、溝１２は直線の網目状に形成されているが、溝１２は曲線の網目状に形成してもよい。

さらに、複数のスラリー供給孔からスラリーを供給するようにしてもよい。図２（ｄ）に示す研磨パッド４０の研磨面には、図２（ｂ）に示す研磨パッド２０と同様に網目状の溝１２及び溝１６が設けられている。さらに、研磨パッド４０の中心には直径２０ｍｍの円形の中央スラリー供給孔１４ａが研磨パッド４０を貫通しており、それぞれの溝１６には１辺が２ｍｍの矩形（正方形）の周辺スラリー供給孔１４ｂが研磨パッド４０を貫通している。なお、中央スラリー供給孔１４ａの直径は、５〜１００ｍｍであればよく、周辺スラリー供給孔１４ｂの１辺は２〜１０ｍｍであればよい。本実施形態では、周辺スラリー供給孔１４ｂは、研磨パッド４０の中心から５００ｍｍの位置に設けられているが、この距離についても適宜決めればよい。また、周辺スラリー供給孔１４ｂの形状は矩形に限定されるものでなく、円形であってもよい。

図３に、研磨パッド４０を使用するための研磨装置１０１の要部を示す。なお、図１と共通する部分には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

研磨装置１０１のスラリー供給部１０８は、中央スラリー供給孔１４ａ及び周辺スラリー供給孔１４ｂを介してスラリーを供給可能に構成されている。中央スラリー供給孔１４ａを介して供給するスラリーの量と、周辺スラリー供給孔１４ｂを介して供給するスラリーの量とを調整するためのスラリー量調整部を設けてもよい。

上記のように構成された研磨装置１０１を用いることにより、研磨パッド４０の中央スラリー供給孔１４ａ及び周辺スラリー供給孔１４ｂから、それぞれ所望の量のスラリーを供給することができる。

このように、研磨パッドの溝の位置に複数のスラリー供給孔を設け、研磨装置において複数のスラリー供給孔を介してスラリーを供給することで、供給したスラリーを研磨面に均一に行き渡らせることができる。

この複数のスラリー供給孔は、溝１６とは異なる位置に設けてもよい。図２（ｅ）に示す研磨パッド５０の研磨面には、図２（ｄ）に示す研磨パッド４０とは異なり、２ｍｍ四方の矩形（正方形）の周辺スラリー供給孔１４ｂが溝１６により分割された研磨領域上に設けられている。研磨パッド４０と同様に、周辺スラリー供給孔１４ｂは、研磨パッド５０の中心から５００ｍｍの位置に設けられているが、中心からの距離は適宜決めればよい。また、周辺スラリー供給孔１４ｂの１辺の長さや形状についても、スラリーが供給しやすいように適宜決めればよい。

このように、研磨面の領域に複数のスラリー供給孔を設けることによっても、供給したスラリーを研磨面に均一に行き渡らせることができる。

なお、周辺スラリー供給孔１４ｂの数は４つに限られるものではない。例えば溝１６を８本設けた場合には、それぞれの溝１６の領域に設けて８つにしてもよいし、８つに分割された研磨領域に８つ設けてもよい。

＜実施例＞
図２に示す各研磨パッドのメッシュモデルを作成し、研磨パッド毎のスラリー圧力についてシミュレーションを行った。シミュレーションは、有限体積法を用いたＣＦＤ（数値流体力学）ソフトウエアを使用した。シミュレーションの条件は、研磨パッドの直径が１６９０ｍｍ、溝１２の幅が２ｍｍ、溝１２のピッチ幅が２０ｍｍ、溝１６の幅が２０ｍｍ、円形の中央スラリー供給孔１４ａ（１４）の直径が２０ｍｍ、周辺スラリー供給孔１４ｂの位置が研磨パッド中心から５００ｍｍ、矩形の周辺スラリー供給孔１４ｂの一辺が２０ｍｍ、パッド自転速度が５０ｒｐｍ、パッド公転速度が１２０ｒｐｍ、パッド公転半径が７５ｍｍ、スラリー供給量が毎分４０リットルとした。

これらの条件下における、研磨開始後９秒後の各研磨パッドのスラリー圧力（研磨面平均値）の算出結果を表１に示す。なお、算出されたスラリー圧力は、低いほどスラリーの供給〜排出がスムーズであることを示している。即ち、スラリー圧力が低いほど、スラリーが研磨面に均一に行き渡っており、研磨パッドの研磨能力が均一であることを示している。

表１のＮｏ．１は、図２（ａ）に示す従来の研磨パッド１０における算出結果を示している。研磨面１０Ａのスラリー圧力（平均値）は、６０１３Ｐａとなっている。

これに対し、Ｎｏ．２は、図２（ｂ）に示す溝１６が４本設けられた研磨パッド２０における算出結果である。研磨面のスラリー圧力（平均値）は、４７６１Ｐａとなっている。このように、４本の溝１６を設けることにより、溝１６が無い場合（Ｎｏ．１）よりもスラリーが研磨面に均一に行き渡るという効果が確認できた。

また、Ｎｏ．３及び４は、図２（ｃ）に示す溝１６が８本設けられた研磨パッド３０における算出結果であり、溝１６の深さがそれぞれ１．５ｍｍと３．０ｍｍの場合の算出結果である。

Ｎｏ．３のスラリー圧力は４３４５Ｐａとなっており、Ｎｏ．２よりも低い結果となっている。この結果から、溝１６は４本よりも８本の方が、スラリーが研磨面に均一に行き渡るという効果が確認できた。

また、Ｎｏ．４のスラリー圧力は２２４７Ｐａとなっており、Ｎｏ．３よりも低い結果となっている。この結果から、溝１６の深さは、１．５ｍｍよりも３．０ｍｍの方が、スラリーが研磨面に均一に行き渡るという効果が確認できた。

次に、Ｎｏ．５及び６は、図２（ｄ）に示す溝１６上に周辺スラリー供給孔１４ｂが設けられた研磨パッド４０における算出結果である。いずれの場合もＮｏ．１〜４と同様に、毎分４０リットルのスラリーを供給しているが、Ｎｏ．５は、中央スラリー供給孔１４ａ及び４つの周辺スラリー供給孔１４ｂから毎分８リットルずつ均等に供給した場合の算出結果であり、Ｎｏ．６は、中央スラリー供給孔１４ａから毎分２０リットル、４つの周辺スラリー供給孔１４ｂからそれぞれ毎分５リットルずつ供給した場合の算出結果である。

Ｎｏ．５のスラリー圧力は３０２３Ｐａであり、Ｎｏ．６のスラリー圧力は４００９Ｐａである。この結果から、複数のスラリー供給孔からスラリーを供給する場合は、中央スラリー供給孔１４ａから重点的に（多目に）スラリーを供給するよりも、中央スラリー供給孔１４ａ及び４つの周辺スラリー供給孔１４ｂから均等にスラリーを供給した方が、スラリーが研磨面に均一に行き渡ることが確認できた。

また、Ｎｏ．７及び８は、図２（ｅ）に示す、研磨領域上に周辺スラリー供給孔１４ｂが設けられた研磨パッド５０における算出結果である。いずれの場合も毎分４０リットルのスラリーを供給しているが、Ｎｏ．７は、中央スラリー供給孔１４ａ及び４つの周辺スラリー供給孔１４ｂから毎分８リットルずつ均等に供給した場合の算出結果であり、Ｎｏ．８は、中央スラリー供給孔１４ａから毎分２０リットル、４つの周辺スラリー供給孔１４ｂからそれぞれ毎分５リットルずつ供給した場合の算出結果である。

Ｎｏ．７のスラリー圧力は３３４０Ｐａであり、Ｎｏ．８のスラリー圧力は３９１６Ｐａである。この結果から、研磨パッド４０の場合と同様に、複数のスラリー供給孔からスラリーを供給する場合は、中央スラリー供給孔１４ａから重点的にスラリーを供給するよりも、中央スラリー供給孔１４ａ及び４つの周辺スラリー供給孔１４ｂから均等にスラリーを供給した方が、スラリーが研磨面に均一に行き渡ることが確認できた。

また、Ｎｏ．５とＮｏ．７の結果から、周辺スラリー供給孔１４ｂを溝１６上に設けた場合と研磨領域上に設けた場合とを比較すると、溝１６上に設けたＮｏ．５の方が、スラリー圧力が低くなっていることがわかる。これにより、中央スラリー供給孔１４ａ及び４つの周辺スラリー供給孔１４ｂから均等にスラリーを供給する場合には、周辺スラリー供給孔１４ｂを溝１６上に設けている方が、スラリーが研磨面に均一に行き渡ることが確認できた。

また、Ｎｏ．６とＮｏ．８の結果から、周辺スラリー供給孔１４ｂを溝１６上に設けた場合と研磨領域上に設けた場合とを比較すると、研磨領域上に設けたＮｏ．８の方が、スラリー圧力が低くなっていることがわかる。これにより、中央スラリー供給孔１４ａから重点的にスラリーを供給する場合には、周辺スラリー供給孔１４ｂは研磨領域上に設けている方が、スラリーが研磨面に均一に行き渡ることが確認できた。

以上のように、本実施形態における研磨パッド及び研磨装置によれば、スラリーの巡回性が改善されて供給したスラリーが研磨面に均一に行き渡るので、均一に研磨することが可能となり、ガラス板の被研磨面の平坦度を向上させることができる。

１…ガラス板、１Ａ…被研磨面、１０、２０、３０、４０、５０…研磨パッド、１０Ａ…研磨面、１２、１６…溝、１４…スラリー供給孔、１４ａ…中央スラリー供給孔、１４ｂ…周辺スラリー供給孔、１００…研磨装置、１０２…ワーク定盤、１０４…研磨定盤、１０６…回転軸、１０８…スラリー供給部

Claims

ガラス板を研磨するための研磨パッドにおいて、
当該研磨パッドの研磨面と前記ガラス板の被研磨面との間にスラリーを供給するためのスラリー供給孔であって、該研磨面の中心において当該研磨パッドを貫通する第１のスラリー供給孔を備え、
前記研磨面は、中心から外側に向かって形成された複数の溝により放射状に分割されていることを特徴とする研磨パッド。
前記研磨面の中心から離れた位置において当該研磨パッドを貫通する複数の第２のスラリー供給孔を備えた請求項１に記載の研磨パッド。
前記第２のスラリー供給孔は、前記溝の領域を貫通している請求項２に記載の研磨パッド。
前記第２のスラリー供給孔は、前記溝によって分割された研磨領域を貫通している請求項２に記載の研磨パッド。
前記研磨面は、網目状の溝加工が施されている請求項１から４のいずれかに記載の研磨パッド。
請求項１に記載の研磨パッドを用いたガラス板の研磨装置において、
前記研磨パッドの研磨面を前記ガラス板の被研磨面に当接させ、該研磨パッドを回転させる手段と、
前記研磨パッドの第１のスラリー供給孔を介して該研磨パッドと前記ガラス板との間にスラリーを供給する供給手段と、
を備えたことを特徴とする研磨パッドを用いた研磨装置。
請求項２乃至５のいずれかに記載の研磨パッドを用いたガラス板の研磨装置において、
前記研磨パッドの研磨面を前記ガラス板の被研磨面に当接させ、該研磨パッドを回転させる手段と、
前記研磨パッドの第１のスラリー供給孔及び第２のスラリー供給孔を介して前記研磨パッドと前記ガラス板との間にスラリーを供給する供給手段と、
を備えたことを特徴とする研磨パッドを用いた研磨装置。
前記第１のスラリー供給孔から供給するスラリーの量と前記第２のスラリー供給孔から供給するスラリーの量とを制御する制御手段を備え、
前記制御手段は、前記第１のスラリー供給孔と前記第２のスラリー供給孔から同量のスラリーを供給するように制御する請求項７に記載の研磨パッドを用いた研磨装置。