JPH09300194A

JPH09300194A - 薄型基板上の物を研磨除去する方法

Info

Publication number: JPH09300194A
Application number: JP13776296A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Shimamura; 正義島村; Kojiro Maeda; 幸次郎前田; Takashi Sato; 尚佐藤
Original assignee: Kyodo Printing Co Ltd
Current assignee: Kyodo Printing Co Ltd
Priority date: 1996-05-09
Filing date: 1996-05-09
Publication date: 1997-11-25

Abstract

(57)【要約】【課題】一面にカラーフィルタ層等の樹脂層が形成され
た薄型基板の反対側の面に付着した汚れを研磨除去する
に際し、自動化が容易に図れ、しかも、表側の樹脂層や
基板事態を傷つけたり、割れを起こすことがなく、有効
に汚れを研磨除去することができる技術を提供する。【解決手段】薄型基板１は、枠部材２０によって周縁部
１ｓが支持され、下方側からエア吹付部３０からエアを
吹き付けることによって中央部が支持される。研磨テー
プ４０を備える研磨ヘッド５０を、薄型基板１の裏面１
ｂに線接触するように押し付けながら、基板１の面１ｂ
上を回転させる。同時に、薄型基板１を移動させて、基
板１の裏面１ａ上に付着した付着物を研磨除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、カラーフィルタ
等の薄型基板の研磨技術に関し、たとえば、薄型基板の
一面にカラーフィルタの画素などを形成した後の段階
で、この裏面に付着した付着物を、研磨することによっ
て除去する技術に関する。

【０００２】

【発明の背景】光学フィルタとして、液晶テレビのカラ
ー表示用に用いるカラーフィルタ、あるいは、プラズマ
ディスプレイの色補正用に用いる色補正フィルタ等が知
られている。これらは、ガラス等の透明薄型基板上にカ
ラーフィルタ層や色補正フィルタ層等の樹脂層を形成し
たものである。これらの樹脂層には平坦化が要請され、
それに応じて表面を研磨する技術として、例えば実開平
４−１３５７０１号公報、特開平５−２８１４０７号公
報記載の技術が知られている。これらは、研磨ローラ、
乾式ラッピングフィルム（研磨テープ）等の研磨材を用
いている。

【０００３】また、これらは光学部品であるために、最
終的に汚れ等が付着していてはならない。しかし、これ
らの光学部品の製造工程において、特に、これらの裏面
に汚れが付着するのを免れることはできない。具体的に
は、基板上に層を形成すべき樹脂材料が飛散した汚れ等
の製造に伴い製造中に付着した汚れ、および、製造途中
あるいは完成後の検査工程で付着した汚れ、たとえば、
検査する人が着用していた手袋に付着していた油汚れや
欠陥個所をマーキングするためのマーカなどである。こ
のような汚れは、樹脂層を硬化するために必須であるベ
ーキング工程によって基板に焼き付けられてしまってい
るため、こびりついて落ち難い。故に、こうした汚れの
除去は、上記の公報記載の技術と同様に微細な研磨材を
用いて行うのが一般的である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記公報記載
の技術は、基板の大部分を支持台上にベタ置きする技術
である。したがって、支持台との接触が原因で表面が汚
れてしまったり、表面に形成された樹脂層が傷ついてし
まうといった問題が生じるので、これらの技術を裏面の
汚れ除去に有効に適用するのは困難である。

【０００５】そこで、裏面の汚れを除去するに際し、薄
型基板の樹脂層が形成されていない周縁部分を主体に支
持することが考えられる。ところが、薄型基板はその名
の如く厚さ１mm程度の薄いものであり、面を構成する一
辺が３０cm以上の大きいものであるため、周縁のみの支
持では中央部分がたわみを起こす。したがって、研磨力
が強すぎると基板が割れてしまうおそれがあり、弱すぎ
ると汚れが除去しきれないといった、別の問題が生じ
る。そのため、従来では、裏面の汚れ除去工程は、自動
化が図れず人手に頼らざるを得なかった。それでも、基
板の割れ等といった問題を完全に回避しきれないでい
る。

【０００６】この発明は、これらの事情を鑑み、特に、
一面にカラーフィルタ層等の樹脂層が形成された薄型基
板の反対側の面に付着した汚れを研磨除去するに際し、
自動化が容易に図れる技術であって、自動化した際にも
表側の樹脂層や基板自体を傷つけたり、割れを起こすこ
とがなく、かつ、有効に汚れを研磨除去することができ
る技術を提供することを目的とする。

【０００７】さらに、上記の場合に加え、表側のカラー
フィルタ層等の樹脂層を平坦化するために、樹脂層の突
起部を研磨除去する場合など、薄型基板上の物を研磨除
去する場合に広く適用できる技術を提供することを別の
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、表側の樹脂
層を傷つけないように、薄型基板の周縁を主体として支
持することを前提とし、研磨材（研磨テープ）を用いて
薄型基板上の物を研磨除去する方法に関する。また、研
磨するわけであるから、研磨材を基板に対して押し付け
ながら、研磨材又は基板の一方を移動させることも前提
とする。なお、飛散した樹脂材料や検査時の油汚れ等は
周縁部に付着し易いことから、周縁まできちんと研磨す
ることが要求される。したがって、周縁の支持は、それ
に応えるものとし、たとえば基板の下方側から行う。

【０００９】この発明は、研磨材として研磨テープを選
択したことを第１の特徴とする。研磨テープを順次送り
出しながら基板上の面に対して線接触させるように押し
付けることにより、研磨しようとする面に対して新しい
砥粒層が次々と提供されるため、有効な研磨力が安定し
て得られるからである。研磨テープに固着される砥材と
しては、研磨除去の目的物が油や樹脂であること、研磨
面の保護との両方の観点から、たとえばアルミナや酸化
セリウム、シリカ等のガラスと同程度の硬度を有するも
のが選択される。粒度は、好ましくは２０００メッシュ
（番）以上、より好ましくは６０００メッシュ（番）以
上の微細なものが選択される。

【００１０】また、この研磨テープを基板上の面に押し
付けながら、この面に対して回転させることを第２の特
徴とする。研磨テープを回転させることにより、研磨除
去しようとする物が砥粒層と複数回接触するようになる
ので除去効率を高めることができるからである。こうす
ることにより、たわみを生じる基板の中央部分において
も十分に目的の物を研磨除去させることができる。これ
らの特徴を有するこの発明の方法は、表側にカラーフィ
ルタ層等の傷つきやすい樹脂層が形成された薄型基板の
裏面に付着した付着物を研磨除去する場合に特に適して
いる。但し、平坦化を目的とした樹脂層の突起物の研磨
除去等、表側の研磨にも、この発明を適用することがで
きる。

【００１１】この発明において、たわみの生じた研磨面
との接触を確実にする観点から、研磨テープを薄型基板
に対して弾力的に押し付けるようにするのが好ましい。
これは、研磨面の保護の点でも優れている。例えば、研
磨テープを基板に接触させるためのローラにゴム等の弾
性部材を使用したり、発泡ポリウレタン等のクッション
層を有する研磨テープを選択する。クッション層を有す
る研磨テープは、研磨くずがクッション層に吸着され、
研磨くずによる二次汚染を防止できるという利点もあ
る。なお、研磨テープ側およびローラ側の両方に弾性機
能を持たせるのが望ましい。

【００１２】また、基板の中央に生じるたわみの程度が
少なくなるように、基板の周縁部分に加え中央部分を支
持することが好ましい。表側に形成された樹脂層を保護
する観点から、下側から流体を吹き付けることにより支
持するのがよい。この支持の方法では、基板の中央部分
に当たった流体が周縁に向かって流れるため、基板全体
に対した支持作用が生じる。この流体には、気体や液体
を適用することができるが、樹脂層に悪影響を与えない
物質を選択すべきである。作業性の観点からエアや窒素
ガスが最も好ましい。水を代表とした液体を用いる場合
に比べて、乾燥の手間や乾燥に基づくすじ等の発生が生
じないからである。

【００１３】この場合において、基板の中央部分に対し
て研磨テープを押し付ける力を、周縁部分のそれに比べ
て大きくするのが好ましい。中央部分が多少たわみが生
じている場合でも上から強く押し付けられるので、基板
と研磨テープとの密着度が向上し、研磨効率が高まるか
らである。基板の中央部分は、下側から支持されている
ので、押し付け力を強くしても基板が割れを起こすこと
はない。

【００１４】基板の周縁部分と中央部分とに対する研磨
テープの押し付け力を同じ圧力にした場合、中央部分に
働く摩擦力は、周縁部分に比べて小さく、たとえば周縁
部分の約１／２程度になる。そこで、基板の中央部分に
対する研磨テープの押し付け力を周縁部分のたとえば２
倍程度の圧力にすると、基板全体に対してほぼ均等の摩
擦力が働くようになるので好ましい。なお、研磨テープ
の押しつけ力をこのように制御させるだけでも、目的物
を研磨除去するのに充分な力を得ることができる。

【００１５】基板の支持に関し、位置ずれ等を起こさな
いように確実に支持するには、周縁部をＬ型断面形状の
枠部材によって下方および側方から支持するのが好まし
い。このとき先に述べたように、特に周縁部に汚れが付
着しているため、周縁部まで確実に研磨テープが届くよ
うにしなければならない。そのためには、基板に当たり
弾性変形する研磨テープが枠部材に当たらないように
し、枠部材の消耗と研磨くずの発生による二次汚染を防
止する。そこで、枠部材の上端面を斜め下がりのテーパ
形状とするのが好ましく、さらには、枠部材による支持
を基板上面より下方で行うようにする。

【００１６】以上の各手段は、いずれも比較的単純であ
るため自動化が容易であり、従来生じていた、基板の割
れ等の種々の問題も解決される。

【００１７】

【実施例】この実施例は、その一面にカラーフィルタ層
が形成されているガラス基板の裏面を研磨除去する際の
一実施態様であり、この発明の方法を自動化した例であ
る。図１は、この発明の方法を実施するための自動化装
置の要部を模式的に表した側面図である。ガラス基板１
は、厚さ１mm程度、縦および横が３００〜４００mm程度
の面１ａ、１ｂを有し、その表側の一面１ａにカラーフ
ィルタ層１０が形成されている。カラーフィルタ層１０
は、赤、青、緑の各フィルタ画素のほか、それらの境界
に位置する遮光パターンを含む公知のものである。こう
したカラーフィルタ層１０は、ガラス基板１の一面１ａ
上、周縁１ｓを除いて全体にわたっている。ガラス基板
１のカラーフィルタ層１０が形成されていない、裏面１
ｂを上に向け、Ｌ型断面の枠部材２０にガラス基板１の
周縁を支持させる。まず、枠部材２０を構成する各辺は
それぞれ外方に離れており、その内側の底壁２０１の上
にガラス基板１を載せる。次に、枠部材２０の各辺を内
側の側壁２０２がガラス基板１の側面１ｃに当たるまで
それぞれ内方に近づけ、基板１を支持する。なお、枠部
材２０の上端面２０３は斜め下がりのテーパを形成して
おり、かつ、枠部材２０によるガラス基板１の側面１ｃ
に対する支持は、ガラス基板１の上面１ｂより下方で行
うようにし、研磨ヘッド部５０がガラス基板１の周縁を
研磨する際にも、研磨テープ４０が当たらないようにし
てある。

【００１８】また、ガラス基板１については、表の面１
ａ側からカラーフィルタ層のない周縁の部分１ｓを枠部
材２０によって支持することに加え、その面１ａのカラ
ーフィルタ層１０のある中央部にエアを吹き付けること
によって、ガラス基板１の中央部を支持させる。エアは
エア吹付部３０から噴出し、カラーフィルタ層１０に対
してほぼ直交するように当たる。エアの吹き付け量は、
ガラス基板１の大きさおよび厚みによって異なるが、大
体０．５kg／cm²以上が好ましく、通常０．５〜３kg／c
m²程度にするのがよい。また、ガラス基板１とエア吹付
部３０との間の距離ｇとして約５０〜６０mm程度をとる
ようにする。両者の距離ｇが近すぎると、逆に真空効果
でガラス基板１がエア吹付部３０に吸い寄せられてしま
うからである。なお、枠部材２０は脚部２２を介して、
および、エア吹付部３０は直接、大きな盆状の架台７２
に対して取り付けられて一体化されており、ステージ部
７０を構成する。

【００１９】一方、このステージ部７０の上方には、支
持したガラス基板１を研磨するための研磨ヘッド部５０
がある。この研磨ヘッド部５０は、ハウジング５０ｈの
中に研磨テープ４０を備えている。研磨テープ４０に
は、発泡ポリウレタン層を有し、アルミナ、酸化セリウ
ム、シリカを砥粒とする８０００メッシュ（番）のもの
を使用する。研磨ヘッド部５０において、研磨テープ４
０は、図示しないギヤ機構によって、送り出しロール５
１からゴム製の研磨ロール５３に送られ、この研磨ロー
ル５３がガラス基板１に対して押し付けられることによ
り研磨し、さらに研磨ロール５３から巻き取りロール５
５に送られ巻き取られる。なお、研磨テープ４０の送り
速度は、研磨面１ｂに付着する付着物の程度、および研
磨テープ４０のコスト等を勘案して決定され、たとえば
１mm／秒程度に設定する。研磨ヘッド部５０は、研磨テ
ープ４０の発泡ポリウレタン層および研磨ロール５３の
ゴムにより、弾力的にガラス基板１に対して密着するよ
う接触する。

【００２０】ハウジング５０ｈには、研磨ヘッド部５０
を上下動させる上下用シリンダおよび研磨ロール５３の
押し付け力を制御するコンタクトシリンダを含むシリン
ダ機構６０が付属される。テープの張りの程度は、研磨
ロール５３と巻き取りロール５５の間に配されたテープ
テンション部ロール５４によって調整する。また、送り
出しロール５１から研磨ロール５３までの間にテープ検
知部５２があり、テープの有無をチェックし、テープが
無いことを検知すると、テープの送り出し、および、研
磨作業が停止するようになっている。この研磨ヘッド部
５０は、研磨ロール５３の中心を通りかつロール５３の
軸線に直交する線Ａを軸として一体的に回転しながら、
ガラス基板１の裏面１ｂを研磨する。このときの回転速
度は、大体１５０〜５００rpm程度が好ましく、２５０
〜３００rpm程度がより好ましい。

【００２１】それでは、この自動化装置による研磨除去
方法を説明しよう。図２は、ガラス基板１に対して研磨
ヘッド部５０が接触する部分を模式的に表した図であ
る。ステージ部７０は、ガラス基板１を支持した状態の
まま、研磨ヘッド部５０の研磨ロール５３の中心がガラ
ス基板１上のＸ線に沿って接触するように移動する。Ｘ
線は、ガラス基板１上の右上の点Ｘ１から右下の点Ｘ
２、さらに、点Ｘ２に近い点Ｘ３から点Ｘ１に近い点Ｘ
４へと結び、さらに、点Ｘ４に近い点Ｘ５、点Ｘ３に近
い点Ｘ６、点Ｘ６に近い点Ｘ７、点Ｘ５に近い点Ｘ８、
点Ｘ８に近い点Ｘ９、点Ｘ７に近い点Ｘ１０、点Ｘ１０
に近い点Ｘ１１、点Ｘ９に近い点Ｘ１２、左上の点Ｘ１
３、そして左下の点Ｘ１４の各点を含む、いわゆる蛇行
運動である。この運動は、ステージ部７０の動きを利用
して得ることができる。こうした蛇行運動をする間、研
磨ヘッド部５０は前記した通り、線Ａ周りに自転する。
そのため、たとえば点Ｘ１の部分で線分Ｌのように直線
状に接触する研磨テープ４０は、自転により円の領域Ｃ
をカバーするような運動をする。そこで、それらの両運
動の結果、ガラス基板１の裏面１ｂの周縁部を含めたほ
ぼ全面が研磨される。しかもまた、複数の運動が合成さ
れる結果、汚れの除去も有効に行われる。また、ステー
ジ部７０の蛇行を長くして、コーナー部まで確実に研磨
テープ４０が届くようにすることもできる。

【００２２】このときのステージの移動速度は、大体
０．５〜５．０ｍ／分程度が好ましく、研磨ヘッド部５
０の回転による付着物の除去効率を大きくする観点から
研磨ヘッド部５０の回転速度に比べてかなりゆっくりめ
にするのがよい。研磨ヘッド部５０のガラス基板１に対
する押し付け力は、エア吹付部３０によるエア圧力との
相関関係により決定されるが、通常、ガラス基板１と研
磨ロール５３上の研磨テープ４０との間の摩擦力が大体
０．５〜５．０kg／cm²程度、より好ましくは約１．０k
g／cm²程度になるように設定する。この実施例では、ガ
ラス基板１の中央部分がたわむことを考慮して、ガラス
基板１の中央部分に対する研磨ヘッド部５０の押し付け
力をガラス基板１の周縁部に対する押し付け力より大き
くした。具体的にはガラス基板１のＸ線上において、中
央部の点Ｘ５から点Ｘ１０までの間における研磨ヘッド
の押し付け力を約２．０kg／cm²程度とし、周辺部の起
点Ｘ１からＸ５までの間、および、点Ｘ１０から終点Ｘ
１４までの間（約１．０kg／cm²程度）の約２倍の力で
押し付けるように、シリンダ機構６０を制御する。

【００２３】こうすることで、ガラス基板１の裏面１ｂ
には、全面に対してほぼ一様の摩擦力が作用するため、
研磨ムラによる汚れ除去の程度の相違が生じることなく
きれいに付着物を研磨除去することができる。なお、こ
こでは、研磨ヘッド５０の押し付け力の制御を２段階で
行っているが、基板のたわみの状況に応じて３段階以上
の他段階制御にすることもできるし、押し付け力を大き
くさせる部分を拡大又は縮小することもできる。

【００２４】この自動化装置全体は、チャンバによって
覆われており、研磨ヘッド部５０の近傍には、吸引ノズ
ル８０を設けてある。この吸引ノズル８０によって、研
磨くずを吸引除去し、研磨くずによる二次汚染の防止を
図っている。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の方法を実施するための自動化装置の
要部を模式的に表した側面図である。

【図２】図１における自動化装置において、ガラス基板
に対して研磨ヘッド部が接触する部分を模式的に表した
図である。

【符号の簡単な説明】

１ガラス基板１ｂ裏面１０カラーフィルタ層２０枠部材３０エア吹付部４０研磨テープ５０研磨ヘッド部５３研磨ロール６０シリンダ機構

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】薄型基板の少なくとも周縁を下方側から
支持し、順次送り出される研磨テープを前記薄型基板の
上面に対して線接触するように押し付けながら、その線
接触部分が前記薄型基板の上面上を回転するようにし、
かつ、前記研磨テープ又は薄型基板のどちらか一方を移
動させることにより、前記薄型基板上の物を研磨除去す
る方法。
【請求項２】前記研磨テープを前記薄型基板に対して
弾力的に接触させる、請求項１記載の方法。
【請求項３】前記研磨テープは、クッション層の上に
砥粒層を形成したものである、請求項２記載の方法。
【請求項４】前記薄型基板の略中央部分を流体圧によ
り下方側から支持する、請求項１記載の方法。
【請求項５】前記研磨テープを前記薄型基板の中央部
分に対して押し付ける圧力は、その周縁部分に対して押
し付ける圧力より大きい、請求項４記載の方法。
【請求項６】前記薄型基板は、ガラス基板の一面にカ
ラーフィルタ層が形成されたものであり、その裏面に付
着した付着物を研磨除去する、請求項４又は５記載の方
法。
【請求項７】前記薄型基板の周縁を支持する手段は、
Ｌ型断面形状の枠部材であり、その上端面は斜め下がり
のテーパ形状になっており、前記薄型基板の周縁部を研
磨する際に、弾性変形した研磨テープが前記枠部材に当
たらないようにした、請求項１記載の方法。
【請求項８】薄型基板の周縁部を枠部材によって下方
側から支持し、略中央部を流体圧によって下方側から支
持し、順次送り出される研磨テープを前記薄型基板の上
面に対して線接触させるように押し付け、かつ、前記研
磨テープ又は薄型基板のどちらか一方を移動させること
により、前記薄型基板上の突起物を研磨除去する方法で
あって、研磨する際に前記研磨テープを前記薄型基板の
中央部分に対して押付ける圧力が、その周縁部分に対し
て押し付ける圧力よりも大きい、薄型基板上の物を研磨
除去する方法。
【請求項９】前記薄型基板は、ガラス基板の一面にカ
ラーフィルタ層が形成されたものであり、その裏面に付
着した付着物を研磨除去する、請求項８記載の方法。