JPH09174400A - ガラス基板研磨方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 短時間でガラス基板の平坦度修正が可能であ
り、研磨前の研磨布修正が不要であるガラス基板研磨方
法を提供する。 【解決手段】 本発明のガラス基板研磨方法は、プレー
トにガラス基板を取りつけ、該プレートを揺動させなが
ら下定盤で該基板の片面を研磨加工するガラス基板研磨
方法において、該プレートとシャフトとのジョイント部
分をバネ構造として、該プレートと該シャフトの垂直関
係が崩れたときに垂直に戻そうとする力を作用させ、該
シャフトの傾きを任意の角度に調整できるようにしかつ
下定盤の形状を凸形状とすることを特徴とするものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はガラス基板研磨方
法、特には短時間でガラス基板の平坦度修正が可能で、
研磨前の研磨布修正が不要となるガラス基板の研磨方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガラス基板の片面研磨装置としては従来
オスカー式で代表される研磨装置が一般に使用されてい
る。この装置は図６（ａ）に示したように、研磨を行う
ための下定盤３とガラス基板１を保持するためのプレー
ト２より構成されており、上のプレート２にガラス基板
１を貼り付け、下定盤３およびプレート２を同一方向に
回転させながら、図６（ｂ）、（ｃ）に示したようにプ
レート２を左右または前後に揺動して下定盤側で研磨加
工を行なうものである。

【０００３】これは図６（ａ）に示したように、ガラス
基板１の仕込み、取り出しを行なうために、プレート２
を上下させるシリンダー６がシャフト５を介してプレー
ト２に接続されており、シャフトとプレートのジョイン
ト部はフレキシブルな固定接続構造となっていて、下定
盤３の平面にプレート２が常に追随するようになってい
るが、これにはシャフト５がプレート２に固定されてい
てエアーパッキングでフレキシビリティーを保たせるも
のも知られている。また、図６（ｂ）、（ｃ）に示すよ
うに、これはプレート中心と下定盤中心との距離差（偏
心量）およびプレートの左右への振り幅（揺動幅）を変
化させることができる構造を有しており、一般的にガラ
ス基板の平坦度の修正は、プレートの偏心量と揺動幅を
変更させ、基板内周と外周の相対移動速度が異なること
を利用して、外周が高い場合には外周の相対移動速度を
大きくして外周を研磨除去し、内周が高い場合は内周の
相対移動速度を大きくして内周を研磨除去する方法が取
られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この研磨装置
では偏心量、揺動幅に限界があり、基板の中心付近と外
周付近での相対移動速度の差を一定範囲でしか変化させ
ることができないため、加工前の平坦度が悪い場合には
上記した方法では平坦度修正のための時間が非常に長く
なるという問題があり、また基板内外周での相対移動速
度差を大きく取ろうとした場合、下定盤を大きくして偏
心量、揺動幅を大きく取る方法もあるが、必要以上に大
きな研磨機となるので実用的な方策ではなく、さらにこ
の場合には加工取り代が多くなって厚みが薄くなり、最
悪の場合には平坦度が修正される前に目標厚さを割って
しまうという問題も発生する。

【０００５】また更に、この装置で研磨布の交換を実施
した場合には、研磨布の厚さムラの影響を除去するため
に研磨布の形状修正を実施する必要があり、したがって
時間および労力が必要になるという問題があり、研磨布
の形状修正を実施しない場合には、前記したプレートの
偏心量、揺動幅変更という加工条件変更では研磨除去量
のコントロールができないことも大きな問題となってい
るので、平坦度修正を短時間で可能とする研磨方法、お
よび研磨布修正を必要としない方法が求められている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明はこのような課題
を解決したガラス基板研磨方法に関するものであり、こ
れは、プレートにガラス基板を取りつけ、該プレートを
揺動しながら下定盤で該基板の片面を研磨加工するガラ
ス基板研磨方法において、該プレートと該プレートを上
下させるためのシリンダーを繋げるシャフトとのジョイ
ント部分をバネ構造として、該プレートと該シャフトの
垂直関係が崩れた場合に垂直に戻そうとする力を作用さ
せ、該シャフトの傾きを任意の角度に調整できるように
し、かつ下定盤の形状を凸形状とすることを特徴とする
ものである。

【０００７】つぎに本発明をさらに詳細に説明する。本
発明は従来公知のガラス基板内外周での相対加工速度差
に加え、機械的に加工圧力差を発生させ研磨除去量を制
御するガラス基板研磨方法に関するものである。本発明
者はまず初めに研磨装置自体の構造の検討を開始した
が、この研磨除去速度は移動速度×加工圧力に比例する
ことが知られており、従来の研磨機は被処理物の内外周
での相対移動速度の差を利用し、基板内外周の研磨除去
量をコントロールしていた。

【０００８】しかして、加工圧力差を発生させる方法と
して、本発明者は平坦な下定盤面に対するプレートの傾
きを常に一定にさせることで基板外周部の加工圧力を高
める方法を検討したが、具体的には図７に示したよう
に、プレート２とシャフト部分11を固定接続させ、シャ
フト５を一定角度傾けて下定盤３とプレート２に角度を
持たせる手段を採用した。しかし、この場合には基板外
周の加工量は著しく大きくなったが、基板内周が全く研
磨されないという現像が現われた。つまり、これは基板
外周だけしか研磨されないため研磨後の基板１が図８に
示したように台形状となり、このような形状を使用して
露光した場合には、変極点部分で焼き付けられたパター
ンが著しい変形を起こすためマスクとして使用すること
ができない。

【０００９】そのため、本発明者は外周を大きく研磨除
去させると共に、内周に向って徐々に研磨量が減少し、
かつ基板内外周の研磨除去量差を大きく取れる方法を開
発すべく種々検討した結果、プレートとシャフトのジョ
イント部をプレートとシャフトが常に垂直関係を保つよ
うにすればよく、この垂直関係が崩れた場合にはこれを
垂直に戻そうとする力が作用するような構造とし、具体
的には図３に示したようにプレートとシャフトとのジョ
イント部分をバネ構造とした。また図２に示す様にシャ
フトを傾けて研磨を行うことにより加工圧力差を発生さ
せる研磨方法を可能にした。

【００１０】このようにプレートとシャフトとのジョイ
ント部分をバネ構造とし、またシャフトの傾き角度が調
整できるようにすると、基板外周部分の研磨除去量を大
きくできるため、研磨前の基板が凹形状のものに対して
は平坦度修正が短時間でできるけれども、研磨前の基板
が凸状形のものに対しては下定盤とプレートを水平にし
て平坦度修正を行うという従来方式と変らず不適当であ
ることが判る。

【００１１】そこで、つぎに凸状基板の平坦度修正につ
いて検討し、下定盤の平坦度を凸状形として、予め下定
盤とプレートが水平の時に基板内周での加工圧力が高く
なる構造とし、研磨加工を行ったところ、下定盤とプレ
ートを水平にした場合に基板中央部分が多く研磨除去さ
れ、プレートを傾けるにつれて基板外周部分が多く研磨
除去されるという研磨特性が見出された。このため従来
の加工方法では基板内周研磨速度／基板外周研磨速度比
が 0.8〜1.2 の範囲のコントロールしかできなかった
が、本発明によればここに使用するバネの強さ、シャフ
ト傾斜角度、下定盤の凸状の平坦度を変えることによ
り、回転数、偏心量、揺動巾等が従来の条件でも基板内
周研磨速度／基板外周研磨速度比のコントロール範囲を
0.1〜10というように大幅に拡大することができる。し
たがって基板の内周および外周を研磨除去して平坦度修
正を行う場合の時間を大幅に短縮することができる効果
が得られる。

【００１２】また、これまでは下定盤に研磨布を貼り付
けた場合、研磨布の厚さばらつきのため、研磨条件によ
っては回避できないほど基板内周が多く研磨除去された
り、外周が多く研磨除去されるという現象があるため、
ダイヤモンドペレットなどで研磨布の平坦の精度修正が
実施されていたが、本発明によれば基板内外周での研磨
除去量差を大きくとることができ、研磨条件の変更だけ
で研磨布厚さのばらつきを吸収できるので、研磨布の精
度修正は必要がないという有利性が与えられる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明によるガラス基板研
磨装置の構成図の一例を示すが、これは、オスカー研磨
機におけるプレート２とシャフト５とのジョイント部４
をバネ構造としてプレート２とシャフト５が垂直関係を
保つようにするとともに、シャフト５の傾きを任意の角
度に調整できるようにし、かつ下定盤３の形状を凸形状
としたものである。ジョイント部４のバネ構造としては
公知のものでよく、プレート２とシャフト５が垂直関係
を保てるものであればよく、例えば図３（ａ）、（ｂ）
に示すような構造でバネはスチール製のものが例示され
る。シャフト５の傾きは図２において、θを±10度以内
とするのが好ましく、この傾きが±10度を越えると研磨
中の基板が下定盤のエッジ部分を通過する際、エッジ部
で加工圧力が極度に高くなるためキズが発生する問題が
あるので好ましくない。また下定盤３の形状は中央が高
く端が低い凸形状になっており、この凸形状はなだらか
な凸状のものが研磨する上で好ましい。中央と端との高
低差ｈは30μｍ〜 500μｍの凸形状のものとしたものが
良く、この高低差ｈが30μｍ未満では研磨布の厚さのバ
ラ付きによってガラス基板を平坦に仕上ることが出来
ず、また 500μｍを越えるとプレート２の傾きを０度と
したときに中心部分の圧力が高くなり過ぎガラス基板１
が破損するという問題がある。この結果、下定盤３とプ
レート２が水平の時にガラス基板内周での加工圧力が高
くなり基板中央部分を多く研磨除去し、シャフトを傾け
ることによりプレート２が傾き、それにつれて基板外周
部での加工圧力が高くなり基板外周部分を多く研磨除去
するようにしたものである。そのため本発明のガラス基
板の研磨方法により研磨前のガラス基板の表面の凹、凸
度が50μｍまでのものについて研磨時間 120分以内で凹
凸度が10μｍ以下にまで平坦化することが出来る。本発
明における研磨条件はオスカー研磨機の場合と同じ公知
の条件で行えばよく、例えば下定盤回転数は30〜70rpm
、偏心量50〜300mm 、揺動巾50〜300mm で上下、左右
に行えばよい。

【００１４】

【実施例】

実施例１ 研磨機として図４に示すオスカー研磨機・ＴＬＣＤ−80
0 ［田向製作所社製商品名］を使用することとし、この
プレート２とシャフト５とのジョイント部分４を図３
（ａ）、（ｂ）に示したような太さが20mmのスチール製
のバネ９を４本用いたバネ構造とし、シャフト角度を±
10度以内で変えられるようにすると共に、下定盤３を形
状がそれぞれ中央と端の高低差が50μｍ、 200μｍ、 5
00μｍとなる凸状形のものとし、研磨布10は不織布にポ
リウレタンを含浸させたものを使用し、研磨剤としては
酸化セリウムを水に10重量％懸濁させたものを使用し
た。

【００１５】また、ガラス基板１の固定のために塩化ビ
ニル樹脂製のキャリア８をプレートに貼り付け、ガラス
基板１として 400mm× 400mm×５mm厚で、フラットネス
テスター［溝尻光学（株）製］で測定し、表面の平坦度
が凹30μｍ〜凸30μｍの範囲の石英ガラス板を使用し
た。又プレート２と石英ガラス板との間には石英ガラス
板裏面にキズの発生するのを防止するためにスエードタ
イプの研磨布をクッション材７として配置した。

【００１６】ついで、上記の石英ガラス板を下定盤回転
数 30rpmで、偏心量 100mm、揺動幅100mmで 120分間研
磨し、石英ガラス板の平坦度に応じて、下定盤の凸形状
とシャフト傾斜度を上記の範囲で変化させて研磨し、研
磨後の石英ガラス板の平坦度を凹凸10μｍ以下にするこ
とができた。またこの時の基板内周面研磨速度／基板外
周研磨速度の比（内外周比）を求めたところ、図５に示
したとおりの結果が得られ、シャフトの傾きが±10度以
内で、下定盤の凸状形の中央と端の高低差を30〜 500μ
ｍに変えることにより基板内周研磨速度／基板外周研磨
速度の比を 0.1〜10と大巾に変えられることが判明し
た。

【００１７】実施例２ 平坦度凹30μｍの石英ガラス板を用い、図４の研磨装置
において下定盤形状を凸 200μｍとしシャフトの傾き角
度を７度の条件として、下定盤回転数 30rpm、偏心量 1
00mm、揺動幅 100mmで研磨を行い、石英ガラス板の平坦
度が凹10μｍ以下になるまでの時間を測定したところ、
100分であった。

【００１８】実施例３ 平坦度凸30μｍの石英ガラス板を、図４の研磨装置にお
いてシャフトの傾きを０度とし、下定盤形状を凸 200μ
ｍとし、実施例１と同様の研磨条件で処理したところ、
120分で平坦度凸10μｍ以下に修正出来た。

【００１９】実施例４ 平坦度が凹30μｍ〜凸30μｍの範囲の石英ガラス板を用
い、実施例１において、研磨布交換後の研磨布修正を実
施しないで20枚の研磨を行なったところ、石英ガラス板
の内外周の研磨除去量は、±10度以内のシャフト傾き条
件と下定盤の形状を凸 500μｍ、凸 200μｍ、凸30μｍ
に変えることにより20枚全てにおいて、平坦度±10μｍ
以下の石英ガラス板が得られた。しかし比較のため下定
盤の形状を凸20μｍとして研磨布交換後、研磨布修正を
実施しない条件で20枚につき同様に行ったところ、石英
ガラス板外周の研磨除去量はシャフトの傾き条件と下定
盤の形状変化で全てコントロールすることができたが、
基板内周を平坦度10μｍ以下に研磨除去できないものが
１枚あった。

【００２０】比較例１ 図６（ａ）に示す従来のオスカー方式の研磨装置を用
い、研磨布を修正後、平坦度凹30μｍの石英ガラス板を
平坦度凹10μｍに研磨修正したところ、 450分の時間が
必要とされた。

【００２１】比較例２ 図６（ａ）に示す従来のオスカー方式の研磨装置を用
い、研磨布を修正後、平坦度凸30μｍの石英ガラス板を
平坦度凸10μｍに研磨修正したところ、 540分の時間が
必要であった。

【００２２】比較例３ 図６（ａ）に示す従来のオスカー方式の研磨装置を用
い、研磨布の修正を実施せずに、平坦度が凹30μｍ〜凸
30μｍ範囲の石英ガラス板を用い、20枚の研磨を行った
ところ、研磨条件を変えても石英ガラス板の内周または
外周しか研磨除去できず石英ガラス板の平坦度を±10μ
ｍ以下と出来ないものが９枚あった。

【００２３】

【発明の効果】本発明はガラス基板研磨方法に関するも
のであるが、これによれば基板の内外周比を 0.1〜10と
幅広い範囲でコントロールすることができるので平坦度
が凹、凸いずれの基板の平坦度修正も短時間で行なうこ
とができ、また研磨布の厚さばらつきの影響を研磨条件
で吸収できるので研磨前の研磨布修正が不要になるとい
う有利性が与えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるガラス基板研磨装置の構成図を示
したものである。

【図２】本発明によるガラス基板研磨装置のシャフトの
傾きの図を示したものである。

【図３】（ａ）本発明におけるガラス基板研磨装置のジ
ョイント部の部分図、（ｂ）はその上面図を示したもの
である。

【図４】本発明によるガラス基板研磨装置の構成図の一
例を示したものである。

【図５】実施例１における研磨特性の測定値グラフを示
した図である。

【図６】（ａ）は従来公知のオスカー方式における研磨
装置の構成図、（ｂ）はプレートを左右に揺動するもの
横断面図、（ｃ）はこれを前後に揺動するものの横断面
図を示したものである。

【図７】公知の研磨装置でプレートと固定接続したシャ
フトを一定角度傾けたものの縦断面図を示したものであ
る。

【図８】図７に示した研磨装置で得られた台形状のガラ
ス基板の露光結果を示す縦断面図を示したものである。

【符号の説明】

１…ガラス基板 ２…プレート ３…下定盤 ４…ジョイント部（バネ構造） ５…シャフト ６…シリンダ ７…クッション材 ８…キャリア ９…バネ 10…研磨布 11…ジョイント部（固定接続）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プレートにガラス基板を取りつけ、該プ
   レートを揺動しながら下定盤で該基板の片面を研磨加工
   するガラス基板研磨方法において、該プレートと該プレ
   ートを上下させるためのシリンダーを繋げるシャフトと
   のジョイント部分をバネ構造として、該プレートと該シ
   ャフトの垂直関係が崩れた場合に垂直に戻そうとする力
   を作用させ、該シャフトの傾きを任意の角度に調整でき
   るようにし、かつ下定盤の形状を凸形状とすることを特
   徴とするガラス基板研磨方法。