JP2012106319A - 研磨用液供給装置及び研磨方法及びガラス基板の製造方法及びガラス基板 - Google Patents

研磨用液供給装置及び研磨方法及びガラス基板の製造方法及びガラス基板 Download PDF

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薫 浅野
Tanomkaew Damrong
タノムキャウ ダムロン
Naakususukku Pimarn
ナークススック ピマーン
Wongasakyau Sittipong
ウォンガサキャウ シティポン
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Abstract

【課題】本発明は研磨パッドの全面に研磨用液を安定供給することを課題とする。
【解決手段】研磨用液供給装置100は、研磨用液を貯留する液貯留部110と、液貯留部110に研磨用液を補給する液補給部120と、両面研磨装置200の上定盤201と下定盤202との間に研磨用液を供給する複数の液供給チューブ130とを有する。液貯留部110は、環状に形成された多重溝140と、多重溝140を支持する支持部材160とを有する。多重溝140は、内側溝部材142と、外側溝部材144とが同心円状に配されている。内側溝部材142及び外側溝部材144は、複数の液供給チューブ130を通して上定盤201に保持された上側研磨パッド330に連通される。
【選択図】図1

Description

本発明は研磨パッド及び被研磨体に研磨用液を供給しながら被研磨体を研磨する研磨用液供給装置及び研磨方法及びガラス基板の製造方法及びガラス基板に関する。
例えば、ガラス基板等からなる被研磨体の上下面(主面)を研磨する研磨装置においては、研磨パッド及び被供給体の研磨面に液状の研磨剤(スラリー)を供給しながら被研磨体の研磨を行っている(例えば、特許文献1、2参照)。
特許文献1に記載された研磨剤供給装置では、上定盤の上方に支持された環状の流路部材に研磨剤を供給し、流路部材と研磨パッドとの間がチューブにより接続されている。また、上定盤と下定盤との間に載置される被研磨体の数を増やして研磨効率を上げる場合は、研磨パッドの外径が大きくなり、その分流路部材の半径方向の幅寸法が大きくなる。
また、特許文献2には、上記流路部材と研磨パッドとの間を連通するチューブに流量調節バルブを設けた研磨剤供給装置の構成が開示されている。
特開2001−88020号公報 特許第4163485号公報
上記特許文献1のものは、上定盤と共に流路部材が回転する際に遠心力の作用によりスラリーが流路部材の外側に寄せられてしまい、特に流路部材の半径方向の幅寸法が大きくなると、研磨パッドの内周側へのスラリー供給量が減少し、研磨パッドの内周側と外周側で研磨速度が異なり、被研磨体の品質が低下する、研磨効率が低下するという問題があった。
また、特許文献2のものは、各チューブに配された複数の流量調節バルブの弁開度を制御することで、スラリー供給量が不足することを防止できるものの、複数の流量調節バルブを配した構成が複雑になると共に、各流量調節バルブを制御する制御装置による制御システムも必要であるので、装置全体が大掛かりになり、装置管理や装置制御が複雑となり、コストも高価になるという問題があった。
そこで、本発明は上記事情に鑑み、上記課題を解決した研磨用液供給装置及び研磨方法及びガラス基板の製造方法及びガラス基板の提供を目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は以下のような手段を有する。
(1)本発明は、上定盤及び下定盤に保持された研磨パッド及び前記研磨パッドにより研磨される被研磨体に、研磨用液を供給する研磨用液供給装置において、
前記上定盤の上方に支持され、環状に形成された多重溝を有する液貯留部と、
前記多重溝の各溝内の夫々に前記研磨用液を補給する液補給部と、
前記多重溝の各溝の底部の夫々と前記研磨パッドとの間を連通する複数の液供給チューブと、
を備えたことを特徴とする。
(2)本発明の前記多重溝は、異なる半径を有する複数の溝部材が同心円状に配置される。
(3)本発明の前記複数の溝部材は、前記上定盤に固定された環状の支持部材に着脱可能に取り付けられる。
(4)本発明の前記各溝部材は、底部に前記支持部材を貫通し、前記複数の液供給チューブが接続される複数の接続口が周方向の所定間隔毎の複数箇所に設けられる。
(5)本発明の前記各溝部材は、周方向に延在する複数の円弧状部からなり、前記円弧状部の各端部が分離可能に結合される。
(6)本発明の前記液供給チューブは、
前記多重溝の底部に接続された第1の端部と、
前記研磨パッドの研磨面に接続された第2の端部と、
を有する。
(7)本発明の前記被研磨体は、磁気記録媒体用ガラス基板である。
(8)本発明の上定盤及び下定盤に保持された研磨パッド及び前記研磨パッドにより研磨される被研磨体に、研磨用液を供給する研磨方法において、
前記上定盤の上部に支持され環状に形成された多重溝に前記研磨用液を貯留し、
前記多重溝の底部と前記研磨パッドとの間を連通する複数の液供給チューブを介して前記研磨パッド及び前記被研磨体に前記研磨用液を供給することを特徴とする。
(9)本発明は、上定盤及び下定盤に保持された研磨パッド及び前記研磨パッドにより研磨される被研磨体に、研磨用液を供給するガラス基板の製造方法において、
前記上定盤の上部に支持され環状に形成された多重溝に前記研磨用液を貯留し、
前記多重溝の底部と前記研磨パッドとの間を連通する複数の液供給チューブを介して前記研磨パッド及び前記ガラス基板に前記研磨用液を供給することを特徴とする。
(10)本発明は、上定盤の上方に支持された多重溝に貯留された研磨用液が、前記多重溝の各底部の夫々に接続された複数の液供給チューブを介して前記上定盤に保持された研磨パッドに供給された状態で、前記研磨パッドにより研磨されることを特徴とするガラス基板である。
本発明によれば、上定盤の上方で環状に形成された多重溝を有する液貯留部の各溝内の夫々に研磨用液を補給し、多重溝の各溝の底部の夫々と研磨パッドとの間を複数の液供給チューブで連通するため、比較的簡単な構成で多重溝の各溝内に補給された研磨用液を均等に研磨パッドに供給でき、研磨パッドの内周側も外周側と同じように研磨用液が安定供給されて複数の被研磨体の内周側、外周側の位置に拘わらず研磨効率を高められる。また、研磨中の被研磨体や研磨装置の状況に応じて、研磨パッドの内周側、外周側への研磨用液の供給量を夫々制御することもできる。
本発明による研磨用液供給装置の一実施例を示す概略構成図である。 多重溝を拡大して示す縦断面図である。 多重溝の構成を示す平面図である。
以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
〔研磨用液供給装置100の構成〕
図1は本発明による研磨用液供給装置の一実施例を示す概略構成図である。図2は多重溝を拡大して示す縦断面図である。
図1に示されるように、研磨用液供給装置100は、砥粒を含有する研磨液又はクーラント液(以下「研磨用液」と称する)を貯留する液貯留部110と、液貯留部110に研磨用液を補給する液補給部120と、両面研磨装置200の上定盤201の上側研磨パッド330に研磨用液を供給する複数の液供給チューブ130とを有する。
図1及び図2に示されるように、液貯留部110は、環状に形成された多重溝140と、多重溝140を支持する支持部材160とを有する。本実施の形態において、多重溝140は、内側(小径側)に配された内側溝部材142と、外側(大径側)に配された外側溝部材144とが同心円状に配されている。また、内側溝部材142及び外側溝部材144は、支持部材160に着脱可能に固定されており、当該支持部材160を介して上定盤201の上方に支持されている。
さらに、内側溝部材142及び外側溝部材144は、各溝の底部に複数の液供給チューブ130が接続される複数の接続口148、149(図2を参照)が周方向の所定間隔毎の複数箇所に設けられている。本実施の形態では、研磨工程時に上側研磨パッド330が回転駆動されても内側溝部材142、外側溝部材144に供給された研磨用液は、内側溝部材142と外側溝部材144とで設定した量へと独立に制御でき、回転による遠心力が作用しても、外周側に研磨用液が多く供給されてしまうことがなく、所望量の研磨用液を内周側に供給することができ、研磨効率の低下を抑制できる。そのため、研磨用液供給装置100は、従来(特許文献2参照)のような複数の流量調節バルブや各流量調節バルブを制御する制御システムが不要であるので、構成が簡略化され、装置管理や装置制御も簡易となり、コストも安価にできる。
尚、本実施の形態では、多重溝140に2本の内側溝部材142及び外側溝部材144が同心円状に配された構成を一例としているが、これに限らず、2本以上の溝部材が同心円状に配される構成としても良い。
支持部材160は、両面研磨装置200の支持機構207に固定されている。また、支持部材160は、内側溝部材142及び外側溝部材144を支持する環状凹部162と、環状凹部162を支持機構207の上側ベース207cに固定する複数の固定部164とを有する。本実施の形態では、環状凹部162の半径方向の幅が内側溝部材142及び外側溝部材144の各幅の合計より若干大きい寸法に形成されている。また、環状凹部162の半径方向の幅を大きくすることで3本あるいは4本の溝部材を同心円状に配置できる。
液補給部120は、研磨用液の貯蔵タンク121と、貯蔵タンク121に連通された供給管路122と、供給管路122に配されたポンプ123,開閉弁124−1と、開閉弁124−1の吐出口と多重溝140の内側溝部材142、外側溝部材144との間に配された分岐管路125、126と、それぞれの分岐管路125、126に配置される流量調節弁124−2、124−3とを有する。
図1において、分岐管路125、126の先端に設けられた吐出ノズル125a、126aが2箇所に配置されているように示してあるが、周方向の複数箇所(例えば、4〜8箇所程度)に設けてある。そのため、分岐管路125、126の先端に設けられた各吐出ノズル125a、126aより、ポンプ123が送液した研磨用液を内側溝部材142、外側溝部材144の全周に一定流量で安定供給できる。
よって、研磨工程時に上側研磨パッド330が回転駆動されても内側溝部材142、外側溝部材144のそれぞれに供給された研磨用液は、半径方向に移動せず、回転による遠心力が作用しても内周側での研磨用液の不足及び研磨効率の低下を抑制できる。
また、両面研磨装置200の下定盤202の内周及び外周の下方には、使用された研磨用液を回収する環状の回収通路150(図1中破線で示す)が設けられている。回収通路150に回収された研磨用液は、ドレン管路152を通過して貯蔵タンク121に戻される。
複数の液供給チューブ130は、内側溝部材142、外側溝部材144の接続口148、149に接続された第1の端部132と、上定盤201の上面から貫通して上側研磨パッド330の開口に接続された第2の端部134とを有する。また、内側溝部材142の接続口148の数は、外側溝部材144の接続口149よりも多く設けられている。従って、内側溝部材142に接続される複数の液供給チューブ130の本数は、外側溝部材144に接続される本数よりも多い。これにより、内側領域における各チューブ130の間隔が狭くなるように設定されているので、上側研磨パッド330の内周側に供給される研磨用液が供給不足になることが防止される。
従って、貯蔵タンク121の研磨用液は、ポンプ123により送液され、供給管路122及び開閉弁124−1、分岐管路125、126及び流量調節弁124−2、124−3を通して各吐出ノズル125a、126aより内側溝部材142、外側溝部材144に供給される。
そして、内側溝部材142、外側溝部材144は、夫々複数の液供給チューブ130により上側研磨パッド330の内周側、外周側に接続されているため、内側溝部材142に供給された研磨用液は、上側研磨パッド330及びガラス基板の内周側に供給され、外側溝部材144に供給された研磨用液は、上側研磨パッド330及びガラス基板の外周側に供給される。
このように、研磨用液供給装置100では、内側溝部材142、外側溝部材144に供給された研磨用液が、複数の液供給チューブ130を通して研磨パッド330及びガラス基板の全面に安定的に供給される。そのため、両面研磨装置200による研磨工程において、研磨パッド330、340の研磨面に十分な研磨用液が常に供給されるため、研磨効率が高められる。また、研磨中の被研磨体や研磨装置の状況に応じて、流量調節弁124−2、124−3を操作することにより研磨パッドの内周側、外周側への研磨用液の供給量を夫々所望の量に制御することもできる。
上記のように構成された研磨用液供給装置100では、ポンプ123及び開閉弁124−1が、両面研磨装置200の上定盤201の回転駆動と連動して研磨用液を供給又は停止する構成としても良いし、あるいは、専用のスタートスイッチ及び停止スイッチを設けて、作業者が各スイッチを両面研磨装置200の研磨動作の開始、終了に合わせて個別にスイッチ操作するようにしても良い。
〔両面研磨装置200の構成〕
ここで、両面研磨装置200の構成について説明する。
図1に示されるように、両面研磨装置200は、複数のガラス基板Wの上主平面及び下主平面を同時に研磨するように構成されており、基台220と、上定盤201と、下定盤202と、昇降機構208とを有する。基台220の上部には、下定盤202が回転可能に支持されており、基台220の内部には、上定盤201を駆動する定盤駆動モータが取り付けられている。
上定盤201は、下定盤202の上方に対向配置され、キャリア310に保持された複数のガラス基板の上主平面を研磨する上側研磨パッド330を有する。また、下定盤202は、キャリア310に保持された複数のガラス基板の下主平面を研磨する下側研磨パッド340を有する。
昇降機構208は、基台220の上方に起立する門型のフレーム206により支持されており、ガラス基板交換時に上定盤201を上昇させる昇降用シリンダ装置209を有する。昇降用シリンダ装置209は、フレーム206の中央に取り付けられている。昇降用シリンダ装置209のピストンロッド254は、下方に延在しており、その下端部には上定盤201を支持する支持機構207が連結されている。
支持機構207は、下方に延在する支柱207aと、上定盤201の上面に固定された固定ベース207bとを有する。固定ベース207bには、定盤駆動モータの回転軸205に設けられた凹部262aに結合されるロック機構260が設けられている。
ロック機構260は、凹部262aに結合されるロックピン281と、ロックピン281を固定ベース207bに連結する軸282とを有する。
上定盤201は、昇降用シリンダ装置209のピストンロッド254の昇動作によりガラス基板交換時に上昇し、研磨時には降下する。また、昇降機構208の昇降用シリンダ装置209、及び定盤駆動モータは、制御部210により制御される。
また、両面研磨装置200では、昇降用シリンダ装置209を作動させてピストンロッド254を降下させると、上定盤201の上側研磨パッド330を被研磨体であるガラス基板の上面に当接させる。そして、ロック機構260のロックピン281を、回転軸205の凹部262aに係合させた後、駆動モータにより上定盤201及び下定盤202を回転させて上記キャリア310に保持された各ガラス基板の上主平面、下主平面を同時に研磨する。
このように、上定盤201及び下定盤202を回転駆動させる際は、上定盤201の上方に固定された研磨用液供給装置100の液貯留部110も回転することになる。一方、研磨用液供給装置100では、内側溝部材142、外側溝部材144からなる多重溝140に所望量の研磨用液を制御して供給しているので、複数の液供給チューブ130を通して上側研磨パッド330の全面(内周側及び外周側)に所望量の研磨用液を安定的に供給することが可能になる。
〔内側溝部材142、外側溝部材144の構成〕
図3は多重溝140の構成を示す平面図である。図3に示されるように、支持部材160の環状凹部162には、径の異なる内側溝部材142、外側溝部材144が同心円状に配され、ネジなどの締結部材により固定されている。内側溝部材142は、周方向に延在する複数の円弧状部材142A、142Bが分割可能に結合されており、円弧状部材142A、142Bの両端を結合部142C、142Dで結合させている。また、外側溝部材144も同様に、周方向に延在する複数の円弧状部材144A、144Bが分割可能に結合されており、円弧状部材144A、144Bの両端を結合部144C、144Dで結合させている。
このように内側溝部材142及び外側溝部材144は、各円弧状部材142A、142B及び円弧状部材144A、144Bに分割して支持部材160より外すことができる。そのため、内側溝部材142及び外側溝部材144を定期的に清掃する際は、各円弧状部材142A、142B及び円弧状部材144A、144Bを一つずつ外して洗浄できるので、内側溝部材142及び外側溝部材144の取付け、取り外し作業及び洗浄作業が容易に行える。よって、内側溝部材142及び外側溝部材144の洗浄作業における作業時間を短縮できる。
尚、本実施の形態では、内側溝部材142及び外側溝部材144を180度間隔で2分割する場合について説明したが、これに限らず、例えば、内側溝部材142及び外側溝部材144を120度間隔で3分割、あるいは内側溝部材142及び外側溝部材144を90度間隔で4分割する構成としても良い。
さらに、内側溝部材142の各接続口148は、外側溝部材144の各接続口149よりも周方向の間隔を狭くして設置数を増やしてある。これにより、上側研磨パッド330の内周側にも研磨用液を安定的に供給できる。
〔磁気記録媒体用ガラス基板の製造方法について〕
一般に、磁気記録媒体用ガラス基板及び磁気ディスクの製造工程は、以下の工程を含む。(工程1)フロート法、フュージョン法またはプレス成形法で成形されたガラス素基板を、中央部に円孔を有する円盤形状に加工した後、内周側面と外周側面を面取り加工する。
(工程2)ガラス基板の側面部と面取り部を端面研磨する。
(工程3)内側溝部材142及び外側溝部材144から複数の液供給チューブ130を通して研磨用液を供給しながらガラス基板の上下主平面を同時に研磨する。研磨工程は、1次研磨のみでもよく、1次研磨と2次研磨を行ってもよく、2次研磨の後に3次研磨を行ってもよい。
(工程4)ガラス基板を精密洗浄して乾燥し、磁気ディスク用ガラス基板を得る。
(工程5)磁気記録媒体用ガラス基板の上に磁性層などの薄膜を形成し、磁気ディスクを製造する。
上記磁気記録媒体用ガラス基板及び磁気ディスクの製造工程において、(工程2)端面研磨工程の前後のうち少なくとも一方で主平面のラップ(例えば、遊離砥粒ラップ、固定砥粒ラップなど)を実施してもよく、各工程間にガラス基板の洗浄(工程間洗浄)やガラス基板表面のエッチング(工程間エッチング)を実施してもよい。なお、主平面のラップ(例えば、遊離砥粒ラップ、固定砥粒ラップなど)は広義の主平面の研磨である。
さらに、磁気記録媒体用ガラス基板に高い機械的強度が求められる場合、ガラス基板の表層に強化層を形成する強化工程(例えば、化学強化工程)を研磨工程前、または研磨工程後、あるいは研磨工程間で実施してもよい。
本発明において、磁気記録媒体用ガラス基板は、アモルファスガラスでもよく、結晶化ガラスでもよく、ガラス基板の表層に強化層を有する強化ガラス(例えば、化学強化ガラス)でもよい。また、本発明のガラス基板のガラス素基板は、フロート法で造られたものでもよく、フュージョン法で造られたものでもよく、プレス成形法で造られたものでもよい。
本発明は、両面研磨装置を用いてガラス基板の主平面を研磨する工程に関し、磁気記録媒体用ガラス基板の研磨に係るものである。本発明は、ガラス基板の主平面を研磨する工程で適用でき、主平面のラップ(例えば、遊離砥粒ラップ、固定砥粒ラップなど)、1次研磨、2次研磨、3次研磨などの研磨工程に適用できる。
上記実施の形態では、両面研磨装置200に研磨用液を安定的に供給する場合を一例として挙げたが、これ以外の研磨装置にも適用できるのは言うまでもない。
また、上記実施の形態では、多重溝140に2本の溝部材を同心円状に配置した場合について説明したが、これに限らず、上定盤201、下定盤202の直径に応じて3本以上の溝部材を配置しても良いのは勿論である。
また、本発明が適用できるガラス基板としては、磁気記録媒体用、フォトマスク用、液晶や有機EL等のディスプレイ用、光ピックアップ素子や光学フィルタ等の光学部品用などのガラス基板が具体的なものとして挙げられる。
100 研磨用液供給装置
110 液貯留部
120 液補給部
121 貯蔵タンク
122 供給管路
123 ポンプ
124−1 開閉弁
124−2、124−3 流量調節弁
125、126 分岐管路
125a、126a 吐出ノズル
130 液供給チューブ
132 第1の端部
134 第2の端部
140 多重溝
142 内側溝部材
142A、142B、144A、144B 円弧状部材
142C、142D、144C、144D 結合部
144 外側溝部材
148、149 接続口
150 回収通路
152 ドレン管路
160 支持部材
162 環状凹部
164 固定部
200 両面研磨装置
201 上定盤
202 下定盤
205 回転軸
206 フレーム
207 支持機構
207a 支柱
207b 固定ベース
207c 上側ベース
208 昇降機構
209 昇降用シリンダ装置
210 制御部
254 ピストンロッド
260 ロック機構
262a 凹部
281 ロックピン
282 軸
310 キャリア
330 上側研磨パッド
340 下側研磨パッド

Claims (10)

  1. 上定盤及び下定盤に保持された研磨パッド及び前記研磨パッドにより研磨される被研磨体に、研磨用液を供給する研磨用液供給装置において、
    前記上定盤の上方に支持され、環状に形成された多重溝を有する液貯留部と、
    前記多重溝の各溝内の夫々に前記研磨用液を補給する液補給部と、
    前記多重溝の各溝の底部の夫々と前記研磨パッドとの間を連通する複数の液供給チューブと、
    を備えたことを特徴とする研磨用液供給装置。
  2. 前記多重溝は、異なる半径を有する複数の溝部材が同心円状に配置されている請求項1に記載の研磨用液供給装置。
  3. 前記複数の溝部材は、前記上定盤に固定された環状の支持部材に着脱可能に取り付けられている請求項2に記載の研磨用液供給装置。
  4. 前記各溝部材は、底部に前記支持部材を貫通し、前記複数の液供給チューブが接続される複数の接続口が周方向の所定間隔毎の複数箇所に設けられている請求項2又は3の何れかに記載の研磨用液供給装置。
  5. 前記各溝部材は、周方向に延在する複数の円弧状部からなり、前記円弧状部の各端部が分離可能に結合されている請求項2〜4の何れかに記載の研磨用液供給装置。
  6. 前記液供給チューブは、
    前記多重溝の底部に接続された第1の端部と、
    前記研磨パッドの研磨面に接続された第2の端部と、
    を有する請求項1又は4に記載の研磨用液供給装置。
  7. 前記被研磨体は、磁気記録媒体用ガラス基板である請求項1に記載の研磨用液供給装置。
  8. 上定盤及び下定盤に保持された研磨パッド及び前記研磨パッドにより研磨される被研磨体に、研磨用液を供給する研磨方法において、
    前記上定盤の上部に支持され環状に形成された多重溝に前記研磨用液を貯留し、
    前記多重溝の底部と前記研磨パッドとの間を連通する複数の液供給チューブを介して前記研磨パッド及び前記被研磨体に前記研磨用液を供給することを特徴とする研磨方法。
  9. 上定盤及び下定盤に保持された研磨パッド及び前記研磨パッドにより研磨される被研磨体に、研磨用液を供給するガラス基板の製造方法において、
    前記上定盤の上部に支持され環状に形成された多重溝に前記研磨用液を貯留し、
    前記多重溝の底部と前記研磨パッドとの間を連通する複数の液供給チューブを介して前記研磨パッド及び前記ガラス基板に前記研磨用液を供給することを特徴とするガラス基板の製造方法。
  10. 上定盤の上方に支持された多重溝に貯留された研磨用液が、前記多重溝の各底部の夫々に接続された複数の液供給チューブを介して前記上定盤に保持された研磨パッドに供給された状態で、前記研磨パッドにより研磨されることを特徴とするガラス基板。
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