JP2004345023A - ガラス基板を吸着保持するための吸着パッドとその成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ノンテンプレート式の片面研磨機を用いた研磨において、研磨に伴い、ガラス基板の平滑性が吸着面に転写し吸着面が平滑に変化していく結果、ガラス基板への吸着パッドの吸着力が強くなりすぎて、研磨後のガラス基板の吸着パッドからの剥離が困難になって、割れが生じることを抑制する。
【解決手段】ノンテンプレート式の片面研磨機によりガラス基板を研磨する際に、ガラス基板を吸着保持するための吸水性を有する多孔質軟質樹脂からなる吸着パッドであって、吸着パッドからのガラス基板の剥離を容易とするために、吸着面に、周期、０．２ｍｍ以上、２ｍｍ以下、サイズ、５μｍ以上、４０μｍ以下の凹凸を形成したことを特徴とする吸着パッドを使用する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、板状体、液晶ディスプレイ用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板または磁気ディスク用ガラス基板、特に液晶ディスプレイ用ガラス基板の片側を吸着保持し、片面研磨するための吸着パッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
液晶ディスプレイ用ガラス基板、フォトマスク用ガラス基板、磁気ディスク用ガラス基板等、板状体の製造直後の表面は完全な平滑面ではなく、多少のうねりやマイクロコルゲーション、凹凸、キズ等を有している。よって、通常、これらの基板は、片面研磨または両面研磨される。
【０００３】
片面研磨におけるガラス基板の保持方法には、テンプレート式およびノンプレート式がある。
【０００４】
テンプレート式は、片面研磨機において、定盤に吸着されたスエード状のパッドにガラス基板を密着させ、ガラス基板より若干薄いガラス基板が収まる開口穴を有する硬質の樹脂枠内にガラス基板を保持する方法である。保持した状態のガラス基板に研磨布を摺接して研磨する際に、樹脂枠によってガラス基板がずれることを防止でき、スエード状のパッドに密着させたガラスの保持力が小さいため、研磨後のガラス基板の剥離が容易であり、剥離時のわれ等の不具合が生じにくいという長所を有する。しかしながら、樹脂枠を用いたことに起因するガラスエッジ部の研磨異常および欠け等が発生し易いという短所を有する。
【０００５】
ノンテンプレート式は、片面研磨機において、定盤に貼着された微小空泡を有する多孔質軟質樹脂からなる吸着パッドを吸水させて、その平滑な吸着面に加圧ローラ等の押圧手段でガラス基板を押しつけることで、吸着させて保持する方法である。吸着パッドにガラス基板を保持させることが容易であり、保持した状態のガラス基板に研磨布を摺接して研磨した後に、樹脂枠を用いたことに起因するガラスエッジ部の研磨異常および欠け等の発生の懸念がないという長所を有する。しかしながら、研磨後に吸着パッドに吸着保持されたガラス基板を剥離する際に、ガラス基板が薄く反るために剥離動作が速すぎるとガラス基板が破損し易いという短所を有している。
【０００６】
近年、例えば、液晶テレビ、パーソナルコンピュータ用液晶ディスプレイのサイズは大きくなってきており、液晶パネルは、フロート法などで製造後、研磨された１枚の薄い大板ガラスから、液晶パネルとするためのフォトリソ工程を経た後、パネルサイズに切断して使用される。即ち、通称、多面取りされる。このため、研磨工程において、研磨される液晶用ガラス基板は大型化してきている。
【０００７】
ガラス基板の大型化に従い、樹脂枠を用いず、多孔質軟質樹脂からなる吸着パッドにガラス基板を吸着させて保持するノンテンプレート式のガラス基板の保持方法が、片面研磨において主流となってきているが、ガラス基板を吸着パッドから剥がす際、ガラス基板サイズが大きいほど、薄いほど割れ易いという問題があった。
【０００８】
このことの対策として、例えば、特許文献１には、上側の可撓自在な定盤でガラス基板の全面を保持し、定盤を可撓手段で撓ませてガラス基板を下側の研磨テーブル上の吸着パッドから剥離させていき、定盤を退避手段で研磨テーブルから退避移動させることで、ガラス基板を研磨テーブルから自動で剥離するガラス基板の吸着パッドからの剥離方法およびその機械が開示されている。
【０００９】
また、特許文献２には、ガラス基板の一方側を吸着パッドによって、保持した後、ガラス板の他方側と吸着パッドとの境界部に向けて圧縮エアーを噴出し、ガラス板を浮上させ、そして、浮上したガラス板と吸着パッドとの隙間に水滴を供給して吸着パッドの吸着力を無くすことで、ガラス板を吸着パッドから自動で剥離するガラス基板の吸着パッドからの剥離方法およびその機械が開示されている。
【００１０】
一方、ノンテンプレート式の片面研磨機の研磨時にガラスを吸着保持するために用いる吸着パッドは、内部に多数の空隙を有し、空隙のサイズが、吸着面に近づくほど細かくなる緻密な構造であり、吸着面は微小空隙を有するが平滑に仕上げられている。特に、吸着面の表面層は、空隙のサイズが細かく緻密な層となっている。
【００１１】
【特許文献１】
特開２０００−８４８４４号公報
【特許文献２】
特開２０００−９４３１９号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
従来のガラス基板の吸着パッドは、所望のガラス基板の吸着力を得るために吸着面は凹凸のサイズが１０μｍ以下、周期が２０ｍｍ以上の平滑面としていた。
【００１３】
しかしながら、ガラス基板を研磨していくと、微小空泡を有する多孔質軟質樹脂からなる吸着パッドの弾性が弱くなり、研磨時間の進行と共に吸着面が更に平滑に変化していく結果、ガラス基板への吸着パッドの吸着力が強くなりすぎて、研磨後のガラス基板の吸着パッドからの剥離が困難となって、特に薄く且つ大型のガラス基板の剥離時において、割れが生じ易いという問題があった。
【００１４】
本発明は、上記の問題を解決するために発明されたものであり、ノンテンプレート式の片面研磨機において、研磨後の大型ガラス基板、薄板ガラス基板の吸着パッドからの剥離を容易とし、言い換えれば、剥離時の反りによるガラス基板の割れを防止することを目的とする。
【００１５】
【発明を解決するための手段】
本発明者は、ノンテンプレート式の片面研磨機を用いて研磨した片面研磨後のガラス基板の剥離時に割れが発生する原因を検討した結果、研磨時間および研磨枚数の経過に従い吸着パッドの弾性がなくなり、研磨時に平滑なガラス基板が吸着面に押し当てられることでガラス基板の平滑性が吸着面に転写して吸着面の平滑性が増し、吸着パッドのガラス基板に対する吸着力が強くなり、吸着パッドの吸着面とガラス面の全面とが強く密着するようになるためであることが判った。
【００１６】
即ち、本発明者が、ガラス基板を吸着パッドに吸着保持した状態で、ノンテンプレート式の片面研磨機を用いて複数のガラス基板を研磨しつつ、ガラス基板が研磨パッドに吸着保持される力の推移を確認したところ、ガラス基板を研磨パッドに摺接する研磨時に、ガラス基板が吸着パッドを押圧することで、研磨枚数が多くなるほど吸着パッドの吸着面の平滑性が増し、吸着面とガラス面の全面とが強く吸着することが判った。即ち、研磨終了後にガラス基板を片側より吸着パッドから剥がして全体を剥離する際に、ガラス基板と吸着パッドの間に空気が入り辛くなり、ガラス基板が反る際に無理な力がかかり破損に至る。
【００１７】
本発明者は、鋭意検討した結果、割れを防止するために、ガラス基板を研磨する際に、研磨時間および研磨枚数の経過に伴い、吸着パッドの吸着面が平滑になることを抑制し、吸着面とガラス面の全面とが強く密着することを抑制した吸着パッドを得るに至った。
【００１８】
即ち、本発明は、ノンテンプレート式の片面研磨機によりガラス基板を研磨する際に、ガラス基板を吸着保持するための吸水性を有する多孔質軟質樹脂からなる吸着パッドであって、研磨後の吸着パッドからのガラス基板の剥離を容易とするために、吸着面に、周期、０．２ｍｍ以上、２ｍｍ以下、サイズ、５μｍ以上、４０μｍ以下の凹凸を形成したことを特徴とする吸着パッドである。
【００１９】
更に、本発明は、ＪＩＳ Ｋ６２５３（１９９７）に準拠するデュロメータタイプＡにより測定した乾燥状態での硬度が５以上、５０以下の多孔質ウレタン樹脂からなることを特徴とする上記の吸着パッドである。
【００２０】
更に、本発明は、周期、０．２ｍｍ以上、２ｍｍ以下、サイズ、５μｍ以上、４０μｍ以下の凹凸を形成した樹脂板または鋼板に平滑な吸着パッド素材の吸着面を押し当てることで、該凹凸を転写させる上記の吸着パッドの成形方法である。
【００２１】
【発明の実施の形態】
（吸着パッド）
吸着パッドは、従来の吸着パッドと同様に、例えば、イソシアネートとグリコールを反応させて得られたウレタンプレポリマーに、活性水素化合物と加熱膨張性粒子等を加えた後、成形型に塗り付けるまたは成形型内に流し込んで成形した後、加熱して加熱膨張性粒子を膨張させて作製される、または、前記ウレタンプレポリマーに、活性水素化合物と水溶性微粒子等を加えた後、成形型に塗り付けるまたは成形型内に流し込んで成形した後、水洗いして水溶性粒子を溶かして作製される。具体的には、末端がイソシアネート基であるポリウレタンプレポリマーに活性水素化合物であるジメチルホルムアミド、水および加熱膨張性微粒子等を添加し液状とした後、成形型となるポリエステルフィルム上にリバースコーターで塗布し、硬化させた後にポリエステルフィルムより剥離させ、加熱して微粒子を膨張させて作製される。
【００２２】
尚、加熱膨張性微粒子としては、殻部分がアクリロニトリル−塩化ビニリデン共重合体からなり、殻内にイソブタンガスが内包された中空の微小微粒子が使用される。
【００２３】
図１は、吸着パッドの拡大断面図である。
【００２４】
図１に示すように、吸着パッド１は内部に多数の空隙２を有し、空隙２のサイズが、吸着面３に近づくほど細かくなる緻密な構造であり、吸着面３は微小空孔を有し、吸着面３の表面層は、空隙２のサイズが細かく緻密な層となっている。
【００２５】
また、図１に示すように、本発明の吸着パッド１の吸着面３には、研磨後に吸着面からのガラス基板の剥離が容易なように、吸着面３の全面または少なくともガラス基板を吸着する吸着面３に凹凸が形成されている。本発明において、図１に示す凸部の開始点Ａと凸部の終点Ｂまでの距離が凹凸の周期であり、凸部の頂点Ｃと凹部の頂点Ｄとの差Ｅが凹凸のサイズである。
【００２６】
ガラス基板の研磨作業の経過に従い、研磨時間が経過し、研磨枚数が増加したとしても、吸着パッド１の吸着面３に、周期、０．２ｍｍ以上、２ｍｍ以下、サイズ、５μｍ以上、４０μｍ以下の凹凸があれば、好ましくは、周期、０．３ｍｍ以上、１ｍｍ以下、サイズ、１０μｍ以上、３０μｍ以下の凹凸があれば、ガラス基板の平滑性が転写されることが抑制され、吸着面３とガラス面の全面とが強く密着し割れに至ることが防止される。
【００２７】
吸着面３の凹凸の周期が０．２ｍｍより小さいと、ガラス基板の研磨作業の経過に従い、凹凸がなくなり平滑面となってしまうため、吸着パッド１のガラス基板の吸着力が強くなりすぎる、好ましくは、周期、０．３ｍｍ以上である。一方、吸着面３の凹凸の周期が２ｍｍより大きいと、吸着面３とガラス基板が密着せず、ガラス基板に対する吸着パッド１の吸着力が弱くなり、ガラス基板を吸着保持できず、研磨中にガラス基板が吸着パッド１よりずれて破損する等の問題が生じる、好ましくは、周期、１ｍｍ以下である。
【００２８】
吸着面３の凹凸のサイズが５μｍより小さいと、ガラス基板の研磨作業の経過に従い、凹凸がなくなり平滑面となってしまうため、吸着パッド１のガラス基板の吸着力が強くなりすぎる、好ましくは、サイズ、１０μｍ以上である。一方、吸着面３の凹凸のサイズが４０μｍより大きいと、吸着面３とガラス基板が密着せず、ガラス基板に対する吸着パッド１の吸着力が弱くなり、ガラス基板を吸着保持できず、研磨中にガラス基板が吸着パッド１よりずれて破損する等の問題が生じる、好ましくは、サイズ、３０μｍ以下である。
【００２９】
本発明の吸着パッド１において、前記の周期およびサイズの凹凸を吸着面にマット状に形成する。凹凸をマット状に形成するとは、例えば、光を散乱させる絹目状の写真および樹脂からなる本の表紙等の様に、凹凸を形成することである。
【００３０】
尚、吸着面に前記周期、およびサイズの凹凸を形成する部位は全面が好ましいが、ガラス基板を吸着する際に、少なくとも吸着されたガラス基板の面積の５０％以上は、前記周期、およびサイズの凹凸を形成する。５０％未満であると、研磨後のガラス基板の剥離時に、ガラス基板の反りによる割れを防止する効果が得られ難い。
【００３１】
吸着パッド１の吸着面に周期、０．２ｍｍ以上、２ｍｍ以下、サイズ、５μｍ以上、４０μｍ以下、好ましくは、周期、０．３ｍｍ以上、１ｍｍ以下、サイズ、１０μｍ以上、３０μｍ以下のマット状の凹凸を形成するには、凹凸のサイズが１０μｍ以下、周期が２０ｍｍ以上の平滑な吸着パッド１の吸着面に、表面に周期、０．２ｍｍ以上、２ｍｍ以下、サイズ、５μｍ以上、４０μｍ以下、好ましくは、周期、０．３ｍｍ以上、１ｍｍ以下、サイズ、１０μｍ以上、３０μｍ以下の凹凸が形成された金属板を加熱し押し当てて凹凸を転写させる方法が挙げられる。
【００３２】
凹凸が形成された金属板の作製方法には、硬質の粒子を金属板に吹きつけ凹凸を形成するサンドブラスト法、またはスクリーン印刷等によりペーストで金属板に凹凸の元となる模様を形成後、酸によるエッチングでペーストの塗られていない露出部を触刻する方法等が挙げられる。これらの方法で作製した金属面に押圧し、マット状の凹凸を形成することが、前記の絹目状の写真紙および樹脂からなる本の表紙の作成において、実際に行われている。これら方法で作製した場合、凹凸の一部は、前記、本発明の範囲から逸脱することは避けられない。少なくとも凹凸を形成した面の面積の５０％以上が本発明の凹凸の周期、サイズの範囲内であれば、研磨後のガラス基板の剥離時に、ガラス基板の反りによる割れを防止する効果が得られる。
【００３３】
本発明の吸着パッド１の乾燥状態でのＪＩＳ Ｋ６２５３（１９９７）に準拠するデュロメータタイプＡで測定した硬度は５以上、５０以下である。該硬度が、５より小さいと、吸着パッド１が軟らか過ぎ、研磨中にガラス基板が吸着パッド１に沈み込み過ぎて、単位時間当たりの研磨量が小さくなり、研磨時間が長くなる。しかしながら、５０より大きいと、吸着パッド１が硬過ぎ、吸着パッド１のガラス基板に対する吸着力が弱くなり、ガラス基板を吸着保持できず、研磨中にガラス基板が吸着パッド１よりずれて破損する等の問題が生じる。吸着パッド１に、上記の硬度範囲内を得るためには、吸着パッド１の材料を多孔質ウレタン樹脂とすることが好ましい。
【００３４】
尚、ＪＩＳ Ｋ６２５３（１９９７）に準拠する加硫ゴムおよび熱可塑性ゴムの硬さ試験方法は、試験片にデュロメータを密着させた際に、デュロメータ内部のスプリングによる加圧で押針が試験片を押し、試験片がそれに反発した際の平衡状態における押針の押し込み深さから、硬さを示す試験方法に属する。ＪＩＳＫ６２５３（１９９７）に準拠するデュロメータには、中硬さ用のタイプＡ、高硬さ用のタイプＤ、低硬さ用のタイプＥがあり、本発明におけるデュロメータタイプＡは、例えば、株式会社アカシ、株式会社島津製作所、株式会社テクロックから市販されている。
（片面研磨機）
図２は、実施例で使用したノンテンプレート式に属するオスカー式片面研磨機の主要部の側面図である。
【００３５】
図２に示すように、ガラス基板Ｇを片面研磨する際は、上側に加圧盤４を配し、研磨対象であるガラス基板Ｇを挟み込んだ下側の研磨盤５を回転させることによって研磨する。詳しくは、加圧盤４の下面に、両面粘着シート６で吸着パッド１を貼り付け、更に、吸着パッド１の下面、即ち、吸着面３にガラス基板Ｇの非研磨面側を密着固定する。ガラス基板Ｇの吸着パッド１への固定は吸着パッド１に水を含ませ、ガラス基板Ｇを図示しない加圧ローラ等で押圧しつつ接触させると、ガラス基板Ｇが吸着パッド１に吸着され、吸着面３に保持される。自転軸７を中心に自転可能な加圧盤４を加圧し、保持されたガラス基板Ｇの下面側である研磨面を、回転駆動軸８を中心に回転する研磨盤５に両面粘着シート６´で貼着され研磨布９上に、酸化セリウムからなる研磨砥粒を水に懸濁させてスラリーとした研磨液を供給しながら、両面粘着シート６´で貼り付けた研磨布９に加圧し押しつけることで研磨を行う。
【００３６】
図３は、吸着パッドよりガラス基板を剥離している様子を示す側面図である。
【００３７】
研磨後、加圧盤４を移動させて、図３に示すように、吸着パッド１に吸着した状態でガラス基板Ｇを保持具１０に付設した複数の吸盤１１で吸着し、吸着パッド１とガラス基板Ｇとの間にスプレーガン１２で水を噴射しつつ供給し、またはエアーガン１２で高圧エアーを吹きつけつつ、ガラス基板Ｇの片側を吸盤１１で下方に引くことによって、吸着パッド１からガラス基板Ｇを剥離させる
【００３８】
【実施例】
市販の吸着パッド１（富士紡株式会社製、製品名、ポリパス ワックスレス マウティング用保持パッド、型番２０００Ｒ）の凹凸のサイズが１０μｍ以下、周期が２０ｍｍ以上の吸着面側を、サンドブラスト法により全面に凹凸を形成したステンレス板に押し当てて、吸着面３にステンレス板の凹凸を転写させた。その際のステンレス板の温度は１００℃であり、押し当てる圧力は２ｋｇ／ｃｍ^２、押し当てる時間は３ｍｉｎとした。こうして、吸着パッド全面に周期０．３ｍｍ〜１ｍｍ、サイズ１０μｍ〜３０μｍの凹凸を形成した。
【００３９】
一方、研磨定盤２に両面粘着シート３で貼り付けた状態で、該吸着パッド１の乾燥状態における硬度を、ＪＩＳ Ｋ６２５３（１９９７）に準拠するデュロメータタイプＡ（株式会社アカシ製、デュロメータ タイプＡ 型番ＨＨ−３３５）を用いて測定したところ、測定値は１５であった。
【００４０】
次いで、前記凹凸を形成した硬度１５の吸着パッド１を使用し、図２に示すオスカー式研磨機により、厚み、０．７ｍｍ、大きさ、６８０×８８０ｍｍのソーダライムシリケートガラス基板Ｇを前述の手順で研磨した。加圧盤４の直径は１２００ｍｍであり、研磨盤５の直径は１５００ｍｍである。研磨布９には、酸化セリウムの微粒子を含浸させた多孔質ウレタン樹脂からなる研磨布９（九重電気株式会社製、型番ＫＳＰ６６Ａ）を用い、研磨液には酸化セリウムからなる研磨砥粒を水に懸濁させスラリーとした市販の研磨液（三井金属鉱業株式会社製、製品名、ミレーク）を用い、研磨時間、５分間でガラス基板Ｇの片面研磨を行った。
【００４１】
研磨後、加圧盤４を移動させて、図３に示すように、吸着パッド１に吸着した状態でガラス基板Ｇを保持具１０に付設した複数の吸盤１１で吸着し、吸着パッド１と、寸法６８０ｍｍであるガラス基板Ｇの片方の端面との間にエアーガン１２で高圧エアーを吹き付けて、ガラス基板Ｇの片側を吸盤１１で下方に引くことによって、剥離時間１０秒で吸着パッド１からガラス基板Ｇを剥離させ、剥離の際にガラス基板の割れの発生の有無を、研磨枚数で追って確認した。
表１に研磨枚数と剥離割れ枚数の推移を示す。
【００４２】
【表１】

【００４３】
表１に示すように、前記凹凸を形成した本発明の吸着パッド１を使用した際は、研磨２００枚目まで、ガラス基板Ｇに割れは発生しなかった。凹凸を形成していない以外は同様の吸着パッド１を使用した際は、９０枚目以降から割れが発生し始め、研磨枚数の増加に伴い、増加傾向にある。
【００４４】
【発明の効果】
ノンテンプレート式の片面研磨機によりガラス基板を研磨する際に、周期、０．２ｍｍ以上、２ｍｍ以下、サイズ、５μｍ以上、４０μｍ以下、好ましくは、周期、０．３ｍｍ以上、１ｍｍ以下、サイズ、１０μｍ以上、３０μｍ以下の凹凸を吸着面に形成した本発明の吸着パッドを使用すれば、ガラス基板の平滑性が吸着面に転写し吸着面が平滑に変化していく結果、ガラス基板への吸着パッドの吸着力が強くなりすぎて、研磨の進行に伴い研磨後のガラス基板の吸着パッドからの剥離が困難になって、割れが生じることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の吸着パッドの拡大断面図である。
【図２】実施例で使用したノンテンプレート式に属するオスカー式片面研磨機の主要部の側面図である。
【図３】吸着パッドよりガラス基板を剥離している様子を示す側面図である。
【符号の説明】
Ｇ ガラス基板
１ 吸着パッド
２ 空隙
３ 吸着面
４ 加圧盤
５ 研磨盤
６、６´ 両面粘着シート
７ 自転軸
８ 回転駆動軸
９ 研磨布
１０ 保持具
１１ 吸着盤
１２ スプレーガンまたはエアーガン

Claims (3)

1. ノンテンプレート式の片面研磨機によりガラス基板を研磨する際に、ガラス基板を吸着保持するための吸水性を有する多孔質軟質樹脂からなる吸着パッドであって、研磨後の吸着パッドからのガラス基板の剥離を容易とするために、吸着面に、周期、０．２ｍｍ以上、２ｍｍ以下、サイズ、５μｍ以上、４０μｍ以下の凹凸を形成したことを特徴とする吸着パッド。
2. ＪＩＳ Ｋ６２５３（１９９７）に準拠するデュロメータタイプＡにより測定した乾燥状態での硬度が５以上、５０以下の多孔質ウレタン樹脂からなることを特徴とする請求項１に記載の吸着パッド。
3. 周期、０．２ｍｍ以上、２ｍｍ以下、サイズ、５μｍ以上、４０μｍ以下の凹凸を形成した樹脂板または鋼板に平滑な吸着パッド素材の吸着面を押し当てることで、該凹凸を転写させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の吸着パッドの成形方法。

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