JP5354725B2 - 研磨テープ及びこの研磨テープを用いた微小突起研磨装置 - Google Patents

Description

本発明は、平板の表面の微小突起を研磨するための研磨テープ及びその研磨テープを用いた微小突起研磨装置に関するものである。

カラーフィルタ基板を製造する際に、カラーフィルタ基板の表面に数ミクロンの微小突起があると、液晶封入部分の厚みが均一にならず液晶表示の画質が低下する。
そこで、従来はカラーフィルタの表面の微小突起や付着した異物等を除去するための研磨テープを用いた種々の研磨装置が用いられていた。

この研磨装置には、高さセンサによって、その突起の高さを測定し、そのデータに基づいて、研磨テープを突起に向けて降下する量を決定し、該微小突起に研磨テープを密着・押圧した状態で連続的に走行させて、この研磨テープの研磨作用により除去するもの（例えば、特許文献１、２参照）や、高さセンサを用いず、２本のガイドローラ間に略同軸に設けられたテープ用ローラに研磨テープを巻き掛けて、被研磨対象面に対するテープ研磨面がガイドローラの面より所定量だけ上方にあるようにして、ガイドローラの面より上方に存在する突起頂部を研磨するものが知られている。（例えば、特許文献３参照）
特開平１０−２１７０８９号公報 特開２００３−２６６２９３号公報 特開平０７−１０８４５０号公報

しかし、上記のような構成の微小突起の研磨装置には次のような問題があった。
即ち、前記突起を高さセンサで測定した後、その高さデータに基づいて、研磨手段の降下量（研磨量）を決定し、所定の研磨動作をした後に、前記高さセンサで、再度微小突起の高さを測定して研磨結果の適否を判断するため、高さ測定に時間がかかり、平滑化作業の時間が短縮できないという問題があった。一方、ガイドローラを用いるものは、高さセンサを用いないため、平滑化作業の時間は短くて済むが、研磨テープを巻くローラを２つのガイドローラ間に挟む構造であるため、構造が複雑になり小型化できないという問題があった。

そこで、本発明は、上記の問題に鑑み、微小突起の高さをセンサで測定することなく、微小突起を所定の高さまで研磨できる研磨テープと、この研磨テープを用いて効率よく短時間に微小突起を研磨することができる小型で簡単な構造の微小突起研磨装置を提供することを目的としている。

本発明は、前記課題を解決するために、以下の点を特徴としている。
請求項１に係る微小突起研磨装置は、平板表面の微小突起を研磨テープを用いて研磨する微小突起研磨装置であって、前記研磨テープの研磨面を前記微小突起に押圧させる押圧手段と、該押圧手段の押圧方向に交差する方向に前記研磨テープを走行させるテープ移送手段と、を有し、前記研磨テープが、研磨テープ用基材の片面に設けられた研磨層と、該研磨層の前記研磨テープの幅方向の両脇に設けられた樹脂層を有する研磨テープであって、前記研磨層の研磨面が前記樹脂層の表面より凹んでいるか、少なくとも同じであることを特徴としている。

請求項２に係る微小突起研磨装置は、平板表面の微小突起を研磨する微小突起研磨装置であって、前記研磨テープを前記微小突起に押圧する押圧手段と、該押圧手段の押圧方向に交差する方向に前記研磨テープを走行させるテープ移送手段とを有し、前記研磨テープが、研磨テープ用基材の片面に設けられた研磨層と、該研磨層の前記研磨テープの幅方向の両脇に設けられた樹脂層を有する研磨テープであって、前記研磨層の研磨面が前記樹脂層の表面より凹んでいるか、少なくとも同じであって、前記押圧手段の押圧部形状が、前記研磨テープの走行方向に交差する平坦な直線部分を有し、且つ、走査方向に直交する円筒形の一部分から構成された形状であることを特徴としている。

本発明によれば、以下の優れた効果を奏する。
請求項１に係る研磨テープは、研磨層の研磨面が前記樹脂層の表面（以下、単に「樹脂面」という）より凹んでいるか、少なくとも同じであるため樹脂層がストッパー機能を有し、微小突起等の被研磨対象が必要以上に研磨されない。

更に請求項１に係る発明では、前記微小突起に向かって、前記研磨テープの樹脂面が前記微小突起の周辺の面に当接するまで、前記押圧手段によって前記研磨テープの研磨面を前記微小突起に対して降下させながら、前記微小突起に対して相対移動さることによって、前記微小突起のみが研磨され、その他の部分は研磨テープの研磨面と接触せず研磨されない（図６）。
また、前記微小突起の研磨後の高さは、前記凹みの深さＨ（以下、単に「凹みＨ」という）（図１）で決定されるため、前記微小突起の高さを測定する必要がなく、研磨が迅速に行なえる。

請求項２に係る発明では、前記研磨テープの樹脂面と前記微小突起の周辺の基板等の面との片当たりが防止でき、前記微小突起の頂部を所定の高さ（凹みＨの分）まで的確に研磨できる。

本発明の一実施の形態に係る研磨テープを示す概念図であって（ｂ）、（ｃ）は研磨テープの断面の例を示す概念図である。 前記研磨テープを用いた微小突起研磨装置を有する基板修正装置の構成を説明する図である。 前記基板修正装置の微小突起研磨装置を説明する図である。 前記研磨テープと微小突起研磨装置の押圧シャフトの関係を説明する図である。 前記微小突起研磨装置の押圧シャフト部の構造を説明するための概念図であって（ｂ）は（ａ）のひずみゲージの代わりに圧縮バネ等を用いた場合の一例である。 前記押圧シャフトの押し付け圧力を一定にするための構成を説明するための概念図である。 前記研磨テープによる微小突起の研磨状態を説明するための説明図である。 前記微小突起研磨装置の撮像手段を説明する概念図である。

添付の図面（図１〜図８）に基づいて、平板状の基板表面の微小突起を研磨するための、本発明の一実施の形態に係る研磨テープ及びそれを用いた微小突起研磨装置を有する基板修正装置について説明する。
まず、図１は、本発明の係る研磨テープの一実施の形態を示す概念図である。
この研磨テープ１は、基材１ａの片面に構成された研磨層１ｂの両端から所定の幅Ｂ１、所定の厚さＨまたはＨ０で樹脂層１ｃ、１ｃを構成したものであって、図１（ｂ）（ｃ）に示されるＨの量（凹みに相当する）は、０≦Ｈ≦Ｈｍａｘ（Ｈｍａｘ：微小突起イの許される最大高さであって、例えば４μｍ）である。
そして、樹脂層１ｃの材質は、例えば４フッ化エチレン等のフッ素樹脂やシリコン樹脂など、微小突起イの周囲の基板表面との摩擦係数が低くいものがよい。
これは、後述のごとく樹脂面ハが微小突起イの周囲の基板表面で摺動するため、摩擦力の低減と、基板表面の傷の発生を防止するためである。

これによって、研磨テープ１の研磨面ロを微小突起イの頂部に押圧した状態で、研磨テープ１を走行させるか、又は、研磨テープ１を基板に平行に往復運動させることによって微小突起イを研磨することによって、微小突起イの高さが一定の高さになるまで研磨されて、樹脂面ハが微小突起イの周囲の基板表面に当接したところで、この樹脂層１ｃがストッパーになって、それ以上の研磨が行なわれないようになっている。
これによって、微小突起イ以外の基板表面には研磨面ロが接触せず不要な研磨が行なわれないようになっている。

図２は、研磨テープ１を用いた微小突起研磨装置３を有する基板修正装置２の一実施の形態を示す概念図であり、平板状の基板Ｗを載置するテーブル３と、基板Ｗを跨ぐように脚部４ａ、４ａと、梁部４ｂから構成され、テーブル３上でＹ軸方向に移動自在に支持された門型のＸ軸フレーム４と、Ｘ軸フレーム４の梁部４ｂにＸ軸方向に移動自在に支持されたＸ軸スライダ５と、Ｘ軸スライダ５に取り付けられた微小突起研磨装置７と、これらの装置を制御する制御装置（図示せず）を備えている。（尚、以下、各図におけるＸＹＺ軸は図２のＸＹＺ軸に基づくものである。）

Ｘ軸フレーム４は、その脚部４ａ，４ａがテーブル３のＸ軸方向の両端部にＹ軸方向に沿って配置された一対の案内レール３ａ，３ａに支持され、図示しない駆動モータの回転で作動される送りねじ機構等のＹ軸移動手段（図示せず）によって、Ｙ軸方向に移動されるようになっている。
Ｘ軸スライダ５は、梁部４ｂのＸ軸方向に沿って配置された一対の案内レール５ａ，５ａに複数のガイド（図示しない）を介してＸ軸方向に移動可能に支持されている。

そして、Ｘ軸スライダ６の後面（背面）には第１のボールナット（図示せず）が設けられ、この第１のボールナットに、案内レール５ａ，５ａ間にＸ軸方向に沿って配置されたボールネジ５ｂがねじ込まれており、ボールネジ５ｂの一端部（図１で右端部）に連結されたＸ軸駆動モータ（Ｘ軸駆動装置）５ｃによってボールネジ５ｂが回転されることにより、Ｘ軸スライダ５がＸ軸方向に移動するようになっている。

微小突起研磨装置７は、図３に示すように、Ｘ軸スライダ５に取り付けられたベースプレート６と、押圧手段８と、観察手段９と、テープ走行手段１０とから構成されている。
そして、押圧手段８は、押圧シャフト８ｊと、移動手段８ａとから構成されており、移動手段８ａは、押圧シャフト８ｈを取り付けたスライダ８ｂと、ベースプレート６上にＺ軸に互いに平行に取り付けられた一対の案内レール８ｄ、８ｄと、スライダ８ｂに組込まれた第２のボールナット（図示せず）と、この第２のボールナットにねじ込まれたボールネジ８ｅと、ボールネジ８ｅの一端部に連結された駆動用モータ８ｇと、駆動用モータ８ｇに設けられたエンコーダ８ｈとから構成されており、スライダ８ｂは案内レール８ｄ、８ｄに複数のガイド（図示せず）を介してＺ軸方向に移動可能に取り付けられている。
駆動用モータ８ｇによってボールネジ８ｅが回転されることによりスライダ８ｂがＺ軸方向に基板Ｗに向かって前進後退するようになっている。
駆動用モータ８ｇとエンコーダ８ｈは前記制御装置に接続されており、エンコーダ８ｈはスライダ８ｂのＺ軸方向の位置を計測するためのものである。

押圧シャフト８ｊはガイド８ｃ内の摺動保持部８ｃ１によってＺ軸方向に摺動可能に保持されており（図６）、上端部がひずみゲージ８ｆを介してスライダ８ｂの凸部８ｋに接続されている。これによって、押圧シャフト８ｊによって研磨テープ１の研磨面ロが微小突起イに当接された後に、ひずみゲージ８ｆの所定の出力値になるように駆動用モータ８ｆが前記制御装置によって制御されることによって、微小突起イに対する研磨テープ１の押し付け圧力が一定に保持されるようになっている。
更に、研磨テープ１の樹脂層１ｃの樹脂面ハが基板Ｗの表面に当接して、それ以上、押圧シャフト８ｊの降下しない状態であるか否かについて、ひずみゲージ８ｆの出力より前記制御装置によって判断できるようになっている。
即ち、研磨開始時のひずみゲージ８ｆの出力より出力が上昇したか否かを前記制御装置によって比較し、この出力が所定量上昇した時点で降下が停止したと判断するようになっている。
この所定の圧力上昇は、研磨テープ１の樹脂層１ｃの材質によって、最適値が異なる。

押圧シャフト８ｊの先端部分（研磨テープ１を押圧する部分）の形状は図４に示すような円柱上の形状であって、研磨テープ１の走行方向に交差する平坦な直線部分は基板Ｗの表面に平行になるようになっている。そして、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、押圧シャフト８ｊが微小突起イに向かって順次降下して、研磨テープ１によって、微小突起イの研磨が進行しても、研磨テープ１の樹脂面ハが片当たりせず、樹脂面ハが、微小突起イの研磨量のストッパーとなるようになっている。
即ち、微小突起イの高さが凹みＨより低い場合は、研磨されず(研磨の必要がない)、微小突起イの高さが凹みＨより高い場合は、凹みＨと同じ高さになるまで研磨されるため、微小突起イの高さを測定する必要がない。

観察手段９は、観察光学系９ａと、観察光学系９ａをＺ軸方向に基板Ｗに向かって前進後退させる移動手段９ｂとから構成されている。
そして、観察手段９は、基板Ｗに対向した対物レンズ９ｊと、対物レンズ９ｊの光軸Ｌ上で対物レンズ９ｊの上方に配置されたハーフミラー９ｍ、結像レンズ９ｋ、ＣＣＤカメラ９ｄを備えると共に、ハーフミラー９ｍによって光軸Ｌから分岐された光軸Ｌ１上に設けられ、光軸Ｌ１を偏向させるミラー９ｎと、ミラー９ｎによって偏向された光軸Ｌ１上に配置された照明用光源９ｆを備えている。

ＣＣＤカメラ９ｇは対物レンズ９ｊ、ハーフミラー９ｍ、結像レンズ９ｋを経て基板Ｗを撮像し、その画像は、前記制御装置の表示装置の画面に表示されるようになっており、前記表示装置の画面の中心に対物レンズ９ｋの光軸Ｌ上の画像を表すようになっている。
また、照明用光源９ｆは、ミラー９ｎ、ハーフミラー９ｍ、対物レンズ９ｊを経て基板Ｗに観察用の光を基板Ｗに照射できるようになっている。
さらに、前記表示装置上の基板Ｗの画像を観察することによって、微小突起イが研磨対象であるか否かの大体の判断ができるようにもなっている。

移動手段９ｂは、スライダ９ｃと、ベースプレート６上にＺ軸に互いに平行に取り付けられた一対の案内レール９ｅ、９ｅと、スライダ９ｃに組込まれた第３のボールナット（図示せず）と、この第３のボールネジにねじ込まれたカメラ用ボールネジ（図示せず）と、このカメラ用ボールネジの一端部に連結された駆動用モータ９ｇと、駆動用モータ９ｇに設けられたエンコーダ９ｈとから構成されており、スライダ９ｃは案内レール９ｄ、９ｄに複数のガイド（図示せず）を介してＺ軸方向に移動可能に取り付けられている。
駆動用モータ９ｇによって前記カメラ用ボールネジが回転されることによりスライダ９ｃがＺ軸方向に基板Ｗに向かって前進後退するようになっている。
駆動用モータ９ｇとエンコーダ９ｈは前記制御装置に接続されており、エンコーダ９ｈはスライダ９ｃのＺ軸方向の位置（対物レンズ９ａのＺ軸方向の位置）を計測するためのものである。

テープ走行手段１０は、ベースプレート６上に垂直（図３の紙面に垂直な方向（Ｙ軸方向））に取り付けられた、回転軸１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ（各軸の軸心を回転中心として回転自在に取り付けられている）及びテープ巻取り用の巻取モータ１０ｅ、テープ巻取り用の巻取モータ１０ｅの回転軸１０ｆに嵌合され一体化したタイミングプーリ１０ｇ、回転軸１０ｂに嵌合され一体化したタイミングプーリ１０ｈを備えていると共に、タイミングプーリ１０ｇとタイミングプーリ１０ｈにはタイミングベルト１０ｊが架けられている。
回転軸１０ａには研磨用テープ１を巻きつけたテープリールＲ１が嵌合され、回転軸１０ｂには研磨テープ１を巻取る巻取りリールＲ２が嵌合される。
また、回転軸１０ｃ、１０ｄの外周には、研磨用テープ１用の案内溝（図示せず）が設けられている。

そのため、テープ巻取り用モータ１０ｅを駆動することによって、巻取りリールＲ２が回転（図３の矢印方向）し、研磨テープ１が、テープリールＲ１から回転軸１０ｃを経て、図３に示すように、押圧シャフト８ｊの軸を横切りながら、回転軸１０ｄを経て巻取りリールＲ２に巻取られるようになっている。
研磨テープ１の幅αは、図４（ｂ）、図７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、押圧シャフト８ｊの下端の半円柱長さと同じか又は短いものであって、本実施の例では、２つの樹脂面ハの夫々の幅Ｂ１，Ｂ１と研磨面ロの幅Ｂ２は夫々０．５：１：０．５になっている。

次に、上記の構成からなる微小突起研磨装置３および基板修正装置２の作用について説明する。
まず、テープリールＲ１、巻取りリールＲ２を夫々回転軸１０ａ、１０ｂに嵌合させる。ついでテープリールＲ１から研磨テープ１を引き出し、回転軸１０ｃ、１０ｄを経て、巻取りリールＲ２のボス部分（図示せず）に研磨テープ１の先端部を取り付けてから巻取モータ１０ｅを作動させて、研磨テープ１に張力をかけて、研磨テープ１を押圧シャフト８ｊの中心軸と研磨テープ１の幅の中心を一致させる。

その後、基板Ｗをテーブル３に載置し、前工程（図示せず）で測定した基板Ｗの欠陥位置データに基づき、前記Ｙ軸移動手段及びＸ軸駆動モータ５ｃを駆動して、基板Ｗの欠陥部の位置を対物レンズ９ｊの光軸Ｌ上にセットし、観察用照明９ｆ、ＣＣＤカメラ９ｄを作動させた後、駆動用モータ９ｇ、Ｚ軸方向位置検知器９ｈを作動させて、Ｚ軸スライダ１０ｃを前記基板Ｗ側に移動させることによって、観察手段９の対物レンズ９ｊの焦点を基板Ｗ上の欠陥部に合せる。

そして、この欠陥部を、対物レンズ９ｊ、ハーフミラー９ｍ、結像レンズ９ｋを経てＣＣＤカメラ９ｄで撮像し、その画像を前記制御装置の図示しない画像表示部の画面に表示する。
前記画像表示部の画面に表示された上記欠陥部の画像から作業者が、この欠陥部が研磨対象となる微小突起イであるか否かを観察するとともに、対物レンズ９ｊの光軸Ｌと微小突起イの略中心とのＸＹ平面上のズレの有無を観察する。

上記欠陥部が微小突起イであると判断された後、対物レンズ９ｊの光軸Ｌ（前記画像表示部の略中心）と微小突起イの画像の略中心が一致していない場合は、前記Ｙ軸移動手段及びＸ軸駆動モータ５ｃを駆動して、Ｘ軸スライダ５を移動させて、対物レンズ９ｊの光軸Ｌと微小突起イの中心を一致させる。
その後、再度、Ｘ軸駆動モータ５ｃを作動させて、押圧シャフト８ｊの中心を微小突起イの直上に位置させる。これは、押圧シャフト８ｊの中心と光軸Ｌの距離ＤＬ分（図３）だけＸ軸スライダ５をＸ軸方向に移動させることによって行なうものである。
この状態で、駆動用モータ８ｇを作動させ、押圧シャフト８ｊをＺ軸方向に降下させて、研磨テープ１の研磨面ロを微小突起イに当接させて後、一定の押しつけ圧力で保持する。
この一定の押し付け力の最適値は、基板Ｗの微小突起イの部分の硬度及び研磨テープ１の研磨面の研磨粒の粒度によって異なるものである。

その後、巻取モータ１０ｅを作動させて、研磨テープ１を走行させながら、押圧シャフト８ｊの降下を続けて、研磨テープ１の樹脂層１ｃの樹脂面ハが基板Ｗの表面に当接した後、押圧シャフト８ｊのＺ軸方向の降下が停止するまで、研磨テープ１の走行を継続する。
押圧シャフト８ｊのＺ軸方向の降下が停止したか否かは、研磨開始時のひずみゲージ８ｆの出力より出力が上昇したか否かを前記制御装置において比較演算されて、この出力が所定量上昇した時点で降下が停止したと判断される。
この所定の圧力上昇は、研磨テープ１の樹脂層１ｃの材質によって、最適値が異なる。

その後、巻取モータ１０ｅを停止させてから駆動用モータ８ｇを反転させて、スライダ８ｂを基板Ｗから離間させ、その微小突起イの研磨が終了する。
そして、基板Ｗのその他の微小突起イを対物レンズ９ｊの光軸Ｌ上にセットし上記の作業を繰り返し、全ての研磨対象欠陥部が研磨されるまで、上記作業を繰り返し、全ての微小突起イの研磨の終了後に基板Ｗの修正を終了する。

本実施の形態では、図１に示すように、研磨テープ１の樹脂層１ｃは研磨層１ｂに積層しているが、図１(ｃ)に示すように基材１ａに直接積層させてもよい。また、凹みＨは微小突起イの許容高さに一致させているが、凹みＨは微小突起イの許容高さより少なくしてもよい。
また、本実施の形態では、研磨テープ１の幅αを押圧シャフト８ｊのＹ軸方向の巾より小さいものを使用しているが（図４、７）、これと同じ巾にしてもよい。
更に、図６（ａ）のひずみゲージ８ｆの代わりに圧縮コイルバネやリングバネ等８ｆ１を用いてもよく（図６（ｂ））、その場合は、これらのバネの圧縮量が一定になるように図示しないリミットセンサーが圧縮コイルバネやリングバネ等８ｆ１の近傍に取り付けられ、このリミットセンサーの出力が前記制御装置に送られて、駆動用モータ８ｇが制御される。

１ 研磨テープ
２ 基板修正装置
３ テーブル
４ Ｘ軸フレーム
５ Ｘ軸スライダ
７ 微小突起研磨装置
８ 押圧手段
９ 撮像手段
１０ テープ走行手段
Ｒ１ テープリール
Ｒ２ 巻取りリール
Ｗ 基板
イ 微小突起
ロ 研磨面
ハ 樹脂面

Claims (2)

1. 平板表面の微小突起を研磨テープを用いて研磨する微小突起研磨装置であって、
   前記研磨テープの研磨面を前記微小突起に押圧させる押圧手段と、該押圧手段の押圧方向に交差する方向に前記研磨テープを走行させるテープ移送手段と、を有し、
   前記研磨テープが、研磨テープ用基材の片面に設けられた研磨層と、該研磨層の前記研磨テープの幅方向の両脇に設けられた樹脂層を有する研磨テープであって、前記研磨層の研磨面が前記樹脂層の表面より凹んでいるか、少なくとも同じであることを特徴とする微小突起研磨装置。
2. 前記押圧手段の押圧部形状が、前記研磨テープの走行方向に交差する平坦な直線部分を有し、且つ、走査方向に直交する円筒形の一部分から構成された形状であること、を特徴とする請求項１に記載の微小突起研磨装置。