JP3083832B2 - 研摩方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、特に、板状体の端面や面取りした部分、あ
るいは角の丸めた部分などを研摩するための研摩方法及
び装置に関するものである。

［従来の技術］ 例えば、電子デバイス用のガラス基板は、その表裏の
面（主表面）が平滑でなければならないことは勿論であ
るが、異物の付着や発生のおそれを除去する等の理由か
ら主表面以外の端面も十分平滑（例えば、鏡面）にする
ことが要求される。

第２図は、電子デバイス用のガラス製マスク基板の斜
視図である。

このマスク基板１では、その端面1aや面取りした部分
（以下、Ｃ面と呼ぶ）1b、あるいは角を丸めた部分（以
下、Ｒ面と呼ぶ）1c、あるいは材質の識別等のために角
の部分を少し大きくカットした部分（以下、マーク面と
呼ぶ）1d、丸みを付けた角部に通常の幅で面取りした部
分（以下、Ｒ部のＣ面と呼ぶ）1eなど（以下、これらを
総称して端面近傍という）に研摩を施して、最終的には
各面を所望の状態（例えば、鏡面）にまで仕上げたり、
あるいは、マスク基板１の寸法を所望の値にする。

このような基板の端面近傍を所望の状態に均一に研摩
することは、従来の一般の研摩方法をそのまま適用した
だけでは困難であり、それゆえ、本願出願人は、先に、
この種の研摩を良好に行うことができる研摩方法を提案
した（特開平２−15970号公報参照）。

この提案にかかる方法は、要するに、回転テーブル上
に直立状態に保持した基板の端面近傍に研摩液を供給し
ながら、この回転テーブルと逆方向に回転する回転ブラ
シで前記端面近傍を研摩する工程を基本としており、こ
の工程を回転テーブルと回転ブラシの回転方向を逆にし
て繰り返すようにしたものである。

この方法によれば、従来の一般的な方法に比較して、
平坦でない部分を多く含む基板の端面近傍を良好にかつ
効率的に研摩可能である。

［発明が解決しようとする課題］ ところで、電子デバイスの高密度化等にともなって、
この種の基板の研摩精度の向上もより厳しく要求されて
きているとともに、より短時間で大量の研摩を行い、し
かも、研摩による不良品の発生率をより少なくしたいと
いう要請が高まっている。上述の提案にかかる方法は、
従来の方法に比較すると、このような要求をかなり満た
すものであるが、近年の要求に対しては必ずしも十分満
足できるものではなかった。

すなわち、この提案にかかる方法は、研摩部に研摩剤
を供給しながら研摩を行っているが、基板が回転テーブ
ルの回転にともなって運動しているとともに、ブラシ自
体も回転していることから、研摩剤がブラシ全体に行き
渡りにくく、基板の端面外周のコーナ部（第２図におけ
る、Ｃ面1bやＲ面1c等）付近に液切れ現象が起きて研摩
速度が低下し、この部位が他に比較して研摩不足となり
がちである。このため、提案にかかる方法では、回転テ
ーブルや回転ブラシの回転方向を逆にして研摩を繰り返
すことにより、この研摩不足を補っている。

また、回転ブラシに設けるブラシ毛としては、回転に
よる遠心力で外方に逃げない程度の腰の強いものが必要
とされる。そうしないと、遠心力でブラシ毛の先端部が
外方に逃げて被研摩面たる基板の端面近傍に有効に接触
できなくなくなり、研摩を行うことができなくなるから
である。しかしながら、このように、腰の強いブラシ毛
では、基板の材質によっては、ブラシ毛の弾性力が強す
ぎて被研摩面にスクラッチ（割れをともなって陥状部）
等のキズを発生させるおそれが高くなり、不良品発生率
を大きくしてしまうという問題が生ずる。

本発明は、上述の背景のもとでなされたものであり、
比較的簡単な構成により、高精度の研摩を短時間で行う
ことが可能で、しかも、研摩面に傷を付けることなく研
摩を行うことができる研摩方法及び装置を提供すること
を目的としたものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、以下の各構成とすることにより、上述の課
題を解決している。

（１） 複数の電子デバイス用ガラス基板の端面近傍
を、回転する研磨ブラシによって研磨する研磨方法であ
って、 前記研磨ブラシは、そのブラシ毛を前記電子デバイス
用ガラス基板の端面に略垂直に向けて該研磨ブラシを前
記ガラス基板の端面に対して略垂直な回転軸の回りに回
転させたときに遠心力によってそのブラシ毛の先端部分
が前記電子デバイス用ガラス基板の端面に沿った方向に
逃げずに被研磨面たる端面近傍に有効に接触できる腰の
強さを有し、 前記電子デバイス用ガラス基板の端面近傍及び前記研
磨ブラシのブラシ毛の少なくとも先端部を、研磨材を含
有した研磨液中に浸漬させて前記研磨液の粘性抵抗によ
り研磨ブラシの弾性力を緩和させ、かつ、ブラシ毛が複
数枚の基板の端面近傍であって該端面と他の面との境界
部を含む被研磨面のいずれの部位にも届くようにブラシ
毛を被研磨面に当接するとともに、前記ブラシ毛の先端
部の前記ガラス基板の端面近傍に対する当接量又は当接
力を調節することによって、スクラッチの発生を抑制で
きるように研磨を行うことを特徴とする電子デバイス用
ガラス基板の端部近傍を研磨する構成。

（２） 構成１に記載の研磨方法において、 前記研磨材は、酸化セリウム、酸化鉄、酸化マグネシ
ウム、酸化ジルコニウムの中から選ばれる１種からなる
ことを特徴とする構成。

（３） 構成１又は２に記載の研磨方法において、 前記複数のガラス基板は、各ガラス基板を離間して配
置させることを特徴とする構成。

（４） 複数の電子デバイス用ガラス基板を保持すると
ともに、該複数の電子デバイス用ガラス基板の端面近傍
が浸漬される程度に研磨液を収容できる収容部を有し、
前記研磨液の液面にほぼ垂直な回転軸を中心に回転自在
に支持された回転保持台と、 研磨用ブラシ毛を有し、このブラシ毛が前記回転保持
台に保持された電子デバイス用ガラス基板の端面に接触
するように配置され、かつ、回転可能に支持された回転
ブラシとを有し、 前記研磨ブラシは、そのブラシ毛を前記電子デバイス
用ガラス基板の端面に略垂直に向けて該研磨ブラシを前
記ガラス基板の端面に対して略垂直な回転軸の回りに回
転させたときに遠心力によってそのブラシ毛の先端部分
が前記電子デバイス用ガラス基板の端面に沿った方向に
逃げずに被研磨面たる端面近傍に有効に接触できる腰の
強さを有し、 前記回転保持台の研磨液収容部に、前記電子デバイス
用ガラス基板の端面近傍が浸漬される程度に研磨液を収
容した状態で、かつ、前記複数の電子デバイス用ガラス
基板は、前記ブラシ毛がこれらの面取部まで接触できる
程度に互いの端部が離間するように配置保持した状態
で、前記回転保持台と回転ブラシとをそれぞれ回転させ
ながら前記研磨液中の電子デバイス用ガラス基板の端面
近傍を研磨する構成。

［作用］ 上述の構成（１）ないし（３）によれば、被研摩面た
る板状体の端面近傍が研摩液に浸漬するように板状体を
保持していることから、研摩用ブラシで端面近傍を擦る
際に、この研摩用ブラシに仮にどのような形態の運動
（例えば、回転運動）をさせたとしても、端面近傍には
常に十分な研摩液が存在することになるから、液切れに
よる研摩不足を来すことがない。しかも、研摩用ブラシ
のブラシ毛として腰の強いものを用いた場合でも、研摩
液の粘性抵抗により、ブラシ毛の弾性力が緩和されてブ
ラシ毛が被研摩面に必要以上に激しく衝突することがな
いから、被研摩面にスクラッチ等の傷を付けるおそれを
著しく軽減することができる。

また、構成（４）によれば、構成（１）ないし（３）
の方法の特徴を生かしつつ、回転保持台の回転運動と、
回転ブラシの回転運動により、ブラシ毛による板状体の
端面近傍を極めて効率よく擦ることを可能にし、被研摩
面に傷を付るけることなく、高精度で高能率な研摩を行
うことができる研摩装置を得ることができる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例にかかる研摩装置の断面
図、第３図は一実施例の平面図、第４図は基板ケースの
平面図である。以下、これらの図面を参照しながら一実
施例にかかる研摩装置及び研摩方法を詳述する。なお、
この実施例は、ガラス製マスク基板の端面近傍の研摩に
本発明を適用した例である。

これらの図面において、符号１は研摩対象たるマスク
基板、符号２は多数のマスク基板１を収納する基板ケー
ス、符号３は基板ケース２に収納されたマスク基板１を
研摩液中に浸漬させつつ基板ケース２を固定保持する回
転保持台、符号４はマスク基板１を挟んで回転保持台３
と相対向する位置（第１図では、回転保持台３の上方）
に配置された回転ブラシである。

マスク基板１は、上述の従来例の説明の項で示したマ
スク基板１（第２図参照）と同じものであり、この実施
例は第２図に示されるマスク基板１の端面近傍を研摩す
るものである。

基板ケース２は、第４図に示されるように、上面が開
口された箱体の長手方向の対向する両側面部内側に、一
定ピッチで楔形に窪んだ多数の縦溝21,…,21を形成した
もので、これら縦溝21にマスク基板１の２つの端面部が
嵌合するようにして多数のマスク基板１を一定の間隔を
おいて直立状態に収納するようにしたものである。な
お、この基板ケース２には、外部と研摩液が流通できる
ように適宜の部位に研摩液流通孔（図示せず）が設けら
れる。また、材質は、ポリエチレンやポリプロピレン等
のプラスチックでもよいし、ステンレス等の金属でもよ
い。この基板ケース２を用いることにより、収納された
マスク基板１の下端面が基板ケース２の底面によって規
制されて一定の面上に揃えられることから、マスク基板
１をこの基板ケース２に収容するだけで各マスク基板１
の上端面の高さが自動的に揃うことになり、特に、上端
面の高さを揃える操作をする必要がない。さらに、マス
ク基板１どうしが一定の間隙をおいて保持されることか
ら、端面近傍の特に面取部（第２図におけるＣ面等）ま
でブラシ毛が容易に接触でき、十分な研摩が可能とな
る。

回転保持台３は、円盤状の底板31の外周部に筒状の側
壁32が気密的に取り付けられたもので、底板31と側壁32
とで囲まれる容器状の部分が研摩液収容部33となってお
り、研摩液33aが収容できるようになっている。

また、この回転保持台３は、その底板31の下部中心部
が回転軸34に結合され、この回転軸34がベルト34aを介
して回転駆動装置34bに接続されており、この回転駆動
装置34bによって正・逆の双方向に回転駆動できるよう
になっている。なお、この回転駆動装置34bは回転数を
可変できるようになっており、研摩目的に応じた適切な
回転数を選定できるようになっている。

さらに、回転保持台３の底板31の上面部には多数のマ
スク基板１を収納した基板ケース２を固定保持する基板
ケース固定具５が取付けられている。

基板ケース固定具５は、底板31上の３箇所に設けられ
ている。３個の基板ケース固定具５は、それぞれ底板31
の中心から等距離だけ離れ、また互いに等間隔で離間し
ている。

各基板ケース固定具５は、具体的には、台板51、固定
側板52,可動側板53、背板54、前板55などによって構成
されている。

台板51はビス51a及び51bによって回転保持台３の底板
31に固定されている。

この台板51には、固定側板52,可動側板53、背板54、
前板55がビス等の適宜の固定手段で固定されるが、これ
らは、平面視において長方形の各辺上にそれぞれ位置す
るように直立して配置されるとともに、長方形の４つの
角部に相当する部位において互いの端部が少し離間する
ようにして固定される。そして、これら台板51、固定側
板52,可動側板53、背板54及び前板55によって囲まれる
上部開口の箱形空間部は、ちょうど基板ケース２が収ま
る形状になっている。

ここで、前記可動側板53には、下部に丁番部53aが設
けられており、この丁番部53aを中心に上部が回動自在
になっている（第１図参照）とともに、この上部には、
セットボルト56の先端部が回転自在に取付けられてい
る。そして、このセットボルト56がＬ字状金具56aに螺
合され、このＬ字状金具が台板51に固定されている。す
なわち、セットボルト56を回転調節することにより、可
動側板53の上部が回動し、これにより、固定側板52と可
動側板53との間の間隙を実質的に変えられるようになっ
ている。したがって、基板ケース固定具５に基板ケース
２をセットしてセットボルト56を締め付けることによ
り、基板ケース２を回転保持台３の底板31に固定するこ
とができる。

回転ブラシ４は、回転中心の位置が前記回転保持台３
の回転中心からずらして設定されている。そして、ブラ
シ皿41には、研摩用のブラシ毛42が回転保持台３に向け
て突設されている。このブラシ毛42としては、蛇行形に
カールさせたナイロン繊維（直径0.4mm、長さ35〜40m
m）が使用されているが、ナイロン繊維の代りに塩化ビ
ニル繊維、豚毛、ピアノ線、ステンレス製繊維などにし
ても良い。一般に、硬度が低い繊維、あるいは柔軟性の
高い繊維を利用すれば、ブラシ毛の弾性変形によって擦
る力が過大になることを防止でき、スクラッチ等の傷の
発生をより良好に防止することができる。また、カール
させた繊維は、窪み等に対する接触性が良く、例えば、
マスク基板１のＣ面1bやＲ面1cをより効率よく研摩する
ことが可能になるが、Ｃ面1bやＲ面1cの研摩の効率性を
それ程考慮しなければ、カールのない直線状の繊維を利
用しても良い。なお、このブラシ毛42として、研摩剤を
含有したものを用いれば、研摩速度をさらに高めること
ができる。

ブラシ皿41に連結された回転軸43は、ベルト43aを介
して回転駆動装置43bに接続されており、正・逆の双方
向に回転可能に構成され、また、前述の回転保持台３と
は逆方向に回転駆動される。

また、回転保持台３および回転ブラシ４の回転方向
は、一定時間毎にそれまでと逆の方向に切替え可能に構
成されている。

また、回転ブラシ４は、ブラシ毛42のマスク基板１へ
の接触長さを加減したり、あるいはマスク基板１の基板
ケース固定具５への取り付けや取り外しを容易にするこ
とから、エアシリンダ等を利用した機構（図示略）によ
って、上下方向に位置調整可能に構成されている。ま
た、回転ブラシ４は、回転保持台３の中心側に配置され
たマスク基板１と外周側に位置したマスク基板１との各
部における研摩の進み具合をより一層均等にするため
に、一定の範囲を往復する揺動運動ができるように構成
されている。この場合の揺動運動としては、回転保持台
３の中心に向かう往復移動させること、あるいは、回転
軸43を一定の円弧上で往復移動させることが考えられて
いる。

前記研摩剤33は、酸化セリウムが利用されているが、
他にも酸化鉄、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム等
の研摩材を用いることもできる。また、これら研摩剤を
懸濁させる溶液として、通常は水が用いられるが、水の
代わりにNaOH等のアルカリ溶液やフッ酸その他の化学的
エッチング効果が得られる溶液を用いれば、さらに研摩
速度を向上させることもできる。

さて、このような研摩装置を使って一実施例の研摩方
法を次に説明する。

この方法は、先ず、回転保持台３の研摩液収容部33に
研摩液33aを適当量だけ満たす。ここで、適当量とは、
基板ケース固定具５によって固定された基板ケース２の
マスク基板１が液中に浸漬され、その上端面が僅かに液
面下に位置するようになる量である。この量は、研摩目
的に応じて適宜決定される。

次に、回転ブラシ４を基板ケース固定具５の上から適
当量退避させて、第３図に示すように回転保持台３の基
板ケース固定具５に、多数のマスク基板１を収納した基
板ケース２をセットする。ここにセットするマスク基板
１は、既に前加工が済んだものである。

次いで、回転ブラシ４のブラシ毛42の先端が適当な長
さだけマスク基板１の端部に当接するように、回転ブラ
シ４の高さ位置を調整する。この場合の調整は、ブラシ
毛42がカールしたナイロン繊維では、ブラシ毛42の先端
位置がマスク基板１の被研摩面よりも5mm〜10mm程度下
がる高さとする。

次いで、回転保持台３と回転ブラシ４とを互いに逆方
向に回転させた状態で、研摩を行う。

そして、所定量の研摩が終了したら、装置を止め、基
板ケース２を基板ケース固定具５から取り出すものであ
る。

なお、このマスク基板１の取り出しのときは、回転保
持台３を所定量回転することにより、取り出す基板ケー
ス２が収容された基板ケース固定具５を回転ブラシ４に
よって覆われない場所に位置させて順次各基板ケース固
定具５から基板ケース２を取り出す。

この研摩方法によれば、ブラシ毛42の弾性変形を利用
して窪んだ部分をも良好に磨くことができ、マスク基板
１の端部にあっては、平坦な端面1aだけでなく、面取り
によるＣ面1bやＲ面1c、さらにはマーク面1dやＲ部のＣ
面1eなども同時に処理することができ、しかも、ブラシ
毛42の弾性変形等によって前加工の寸法誤差も許容でき
るため、高精度の前加工を必要としない。

また、マスク基板１は、その端面近傍が研摩液33aに
浸漬するように保持されていることから、回転ブラシ４
で端面近傍を擦る際に、マスク基板１の端面近傍には常
に十分な研摩液が存在することになるから、液切れによ
る研摩不足を来すことがない。

さらには、回転ブラシ４のブラシ毛42として膜の強い
ものを用いた場合でも、研摩液の粘性抵抗により、ブラ
シ毛の弾性力が緩和されてブラシ毛が被研摩面に必要以
上に激しく衝突することがないから、被研摩面にスクラ
ッチ等の傷を付けるおそれを有効に除去できる。これに
より、ブラシ毛の選定範囲を著しく拡げることが可能に
なって、研摩対象により適した特性のブラシ毛を任意に
採用することを可能にする。

加えて、多数のマスク基板１を基板ケース２に収納し
てこれを基板ケース固定具５により回転保持台３に固定
保持し、一括して処理できるから、多数の基板を一挙に
研摩できると共に、研摩中に次のマスク基板１を他の基
板ケース２に収納して準備しておけば、研摩終了と同時
に次に研摩するマスク基板と交換することができ、マス
ク基板の交換作業も極めて効率的に行うことができる。

換言すると、前記実施例の研摩方法によれば、高精度
の仕上げ面を効率良く、しかも比較的安価に得ることが
できる。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明は、要するに、 研摩液中に板状体の端面近傍が浸漬するようにした板
状体を保持し、前記板状体の端面近傍を研摩用ブラシに
よって擦ることにより研摩を行うことで、研摩の際の液
切れを確実に防止すると共に、研摩液の粘性の作用によ
って研摩用ブラシが被研摩面に激しく衝突して被研摩面
に傷を付けるおそれを有効に除去することを可能にし、
これにより、高精度の研摩を短時間で行うことを可能に
したものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかる研摩装置の断面図、
第２図はマスク基板の斜視図、第３図は一実施例の平面
図、第４図は基板ケースの平面図である。 １……マスク基板、２……基板ケース、３……回転保持
台、４……回転ブラシ、５……基板ケース保持具、33…
…研摩液収容部、33a……研摩液、42……ブラシ毛。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の電子デバイス用ガラス基板の端面近
   傍を、回転する研磨ブラシによって研磨する研磨方法で
   あって、 前記研磨ブラシは、そのブラシ毛を前記電子デバイス用
   ガラス基板の端面に略垂直に向けて該研磨ブラシを前記
   ガラス基板の端面に対して略垂直な回転軸の回りに回転
   させたときに遠心力によってそのブラシ毛の先端部分が
   前記電子デバイス用ガラス基板の端面に沿った方向に逃
   げずに被研磨面たる端面近傍に有効に接触できる腰の強
   さを有し、 前記電子デバイス用ガラス基板の端面近傍及び前記研磨
   ブラシのブラシ毛の少なくとも先端部を、研磨材を含有
   した研磨液中に浸漬させて前記研磨液の粘性抵抗により
   研磨ブラシの弾性力を緩和させ、かつ、ブラシ毛が複数
   枚の基板の端面近傍であって該端面と他の面との境界部
   を含む被研磨面のいずれの部位にも届くようにブラシ毛
   を被研磨面に当接するとともに、前記ブラシ毛の先端部
   の前記ガラス基板の端面近傍に対する当接量又は当接力
   を調節することによって、スクラッチの発生を抑制でき
   るように研磨を行うことを特徴とする電子デバイス用ガ
   ラス基板の端部近傍を研磨する研磨方法。
2. 【請求項２】特許請求の範囲１に記載の研磨方法におい
   て、 前記研磨材は、酸化セリウム、酸化鉄、酸化マグネシウ
   ム、酸化ジルコニウムの中から選ばれる１種からなるこ
   とを特徴とする研磨方法。
3. 【請求項３】特許請求の範囲１又は２に記載の研磨方法
   において、 前記複数のガラス基板は、各ガラス基板を離間して配置
   させることを特徴とする研磨方法。
4. 【請求項４】複数の電子デバイス用ガラス基板を保持す
   るとともに、該複数の電子デバイス用ガラス基板の端面
   近傍が浸漬される程度に研磨液を収容できる収容部を有
   し、前記研磨液の液面にほぼ垂直な回転軸を中心に回転
   自在に支持された回転保持台と、 研磨用ブラシ毛を有し、このブラシ毛が前記回転保持台
   に保持された電子デバイス用ガラス基板の端面に接触す
   るように配置され、かつ、回転可能に支持された回転ブ
   ラシとを有し、 前記研磨ブラシは、そのブラシ毛を前記電子デバイス用
   ガラス基板の端面に略垂直に向けて該研磨ブラシを前記
   ガラス基板の端面に対して略垂直な回転軸の回りに回転
   させたときに遠心力によってそのブラシ毛の先端部分が
   前記電子デバイス用ガラス基板の端面に沿った方向に逃
   げずに被研磨面たる端面近傍に有効に接触できる腰の強
   さを有し、 前記回転保持台の研磨液収容部に、前記電子デバイス用
   ガラス基板の端面近傍が浸漬される程度に研磨液を収容
   した状態で、かつ、前記複数の電子デバイス用ガラス基
   板は、前記ブラシ毛がこれらの面取部まで接触できる程
   度に互いの端部が離間するように配置保持した状態で、
   前記回転保持台と回転ブラシとをそれぞれ回転させなが
   ら前記研磨液中の電子デバイス用ガラス基板の端面近傍
   を研磨する研磨装置。