技術 ガラス体研磨方法及びガラス体研磨装置

0001

本発明はガラス体研磨方法及びガラス体研磨装置に関する。

0002

珪酸を含むガラスからなる被研磨物をＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing：化学的機械的研磨）法により研磨するガラス体研磨方法が特許文献１〜５に開示されている。

0003

特許文献１に開示されたガラス体研磨方法では、ガラス体としてのガラス基板を研磨するため、被研磨物としてのガラス基板と研磨パッドとの間に研磨粒子を分散させたスラリーを研磨液として介在させ、所定の面圧の下で被研磨物と研磨パッドとを相対移動させる。研磨パッドとしては発泡ウレタン等が採用され、研磨液に分散された研磨粒子としてはセリア（酸化セリウム、ＣｅＯ2）が採用されている。

0004

特許文献２〜５に開示されたガラス体研磨方法では、ガラス基板、ガラスディスク、フラットパネルディスプレイ等のガラス体を研磨するため、研磨粒子が固定された研磨パッドを採用し、かつ研磨粒子を含むスラリーを研磨液として介在させている。研磨パッドに固定された研磨粒子や研磨液に分散された研磨粒子としては、ＣｅＯ2や酸化チタニウム（ＴｉＯ2）等が採用されている。

0005

これらのガラス体研磨方法によれば、ガラス体を所定の表面粗さまで研磨可能である。

0006

特許第３５３１９０６号公報
特開２０００−１５３４５３号公報
特開２０００−３４５１４３号公報
特許第４８４９５９０号公報
特許第５３３６３８７号公報

0007

しかし、上記従来のガラス体研磨方法では、研磨液が研磨粒子を含んでいる。このため、研磨液の管理が必要であるとともに、研磨後のガラス体に対して洗浄を行なうことが必要になる。また、研磨液が高価なものとなるため、研磨後の研磨液を回収し、所定の状態に再調整した後で再利用する必要もある。さらに、研磨後の研磨液や洗浄液を廃棄する場合には、それらが環境を犯さないように複雑な処理を行なわなければならない。このため、従来のガラス体研磨方法では、研磨工程以外に複雑な工程が必要になり、研磨コストの高騰化を生じてしまう。

0008

本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、研磨コストの低廉化を実現可能なガラス体研磨方法及びガラス体研磨装置を提供することを解決すべき課題としている。

0009

本発明のガラス体研磨方法は、被研磨物と研磨パッドとの間に研磨液を介在させ、所定の面圧の下で前記被研磨物と前記研磨パッドとを相対移動させることにより、ＣＭＰ法によって前記被研磨物を研磨する研磨方法において、
前記被研磨物は、珪酸を含むガラスからなり、
前記研磨パッドは、樹脂からなり、複数の気泡が形成された母材と、ＣｅＯ2からなり、前記気泡内に保持された研磨粒子とを有し、
前記研磨液は水のみであることを特徴とする。

0010

また、本発明のガラス体研磨装置は、被研磨物を保持する第１保持部と、前記被研磨物に当接するように研磨パッドを保持する第２保持部と、前記被研磨物と前記研磨パッドとの間に研磨液を供給する研磨液供給部と、前記被研磨物と前記研磨パッドとが相対移動するように前記第１保持部及び前記第２保持部の少なくとも一方を駆動する駆動装置とを備え、
前記被研磨物は、珪酸を含むガラスであり、
前記研磨パッドは、樹脂からなり、複数の気泡が形成された母材と、ＣｅＯ2からなり、前記気泡内に保持された研磨粒子とを有し、
前記研磨液は水のみであることを特徴とする。

0011

本発明のガラス体研磨方法及びガラス体研磨装置では、ＣｅＯ2からなる研磨粒子を母材の気泡内に保持した研磨パッドを採用し、研磨液が水のみであるため、研磨液の管理が不要である。また、研磨後のガラス体が研磨液で既に洗浄されたものとなり、別個の洗浄工程を省略又は簡素化できる。また、研磨液が安価なものとなるため、研磨後の研磨液を必ずしも回収して再利用する必要がない。さらに、研磨後の研磨液を廃棄する場合にも、さほどの処理が必要ではない。このため、このガラス体研磨方法及びガラス体研磨装置では、研磨工程以外に複雑な工程が不要になる。

0012

したがって、本発明のガラス体研磨方法及びガラス体研磨装置では、研磨コストの低廉化を実現することができる。

0013

また、このガラス体研磨方法及びガラス体研磨装置では、研磨粒子が研磨パッドにおける母材の気泡内に弾性的に保持されるため、気泡から脱落し難く、スクラッチを生じ難い。

0014

発明者の試験結果によれば、研磨粒子は、研磨パッド１００体積％のうちで５〜４５体積％の割合で気泡内に保持されていることが好ましい。研磨粒子がこの範囲内であれば、実用的な研磨能率を発揮できる。

0015

本発明のガラス体研磨方法及びガラス体研磨装置では、研磨コストの低廉化を実現することができる。

0016

図１は、試験に用いたガラス体研磨装置の要部側面図である。

0017

以下、本発明を具体化した実施例１と、比較例１〜４とを説明する。実施例１及び比較例１〜４で用いたガラス体研磨装置は、図１に示すように、第１定盤１と、第２定盤３と、キャリヤ５とを備えている。

0018

第１定盤１の上面には第１研磨パッド７が設けられ、第２定盤３の下面には第２研磨パッド９が設けられている。第１定盤１には第１回転軸１ａが設けられ、第２定盤３には第２回転軸３ａが設けられている。第１回転軸１ａ及び第２回転軸３ａは第１軸心Ｏ１方向に延び、第１駆動装置１１によって第１軸心Ｏ１周りで所定速度で回転されるようになっている。また、第１定盤１と第２定盤３とは接近と離間とが可能になっている。第１、２研磨パッド７、９は第１軸心Ｏ１と直交する方向に延びている。具体的には、第１軸心Ｏ１は垂直に延び、第１、２研磨パッド７、９は水平に延びている。第１定盤１及び第２定盤３が第２保持部に相当する。

0019

キャリヤ５は第１研磨パッド７と第２研磨パッド９との間に設けられている。キャリヤ５には複数枚のガラス体としてのガラス基板Ｗが装着されるようになっている。キャリヤ５は、第１定盤１と第２定盤３とが接近することにより、各ガラス基板Ｗと第１、２研磨パッド７、９とが所定の面圧になるように加圧される。キャリヤ５には図示しない駆動力伝達機構が設けられており、第２駆動装置１３によって第２軸心Ｏ２周りで所定速度で回転されるようになっている。第２軸心Ｏ２は第１軸心Ｏ１と平行である。キャリヤ５が第１保持部に相当する。

0020

第１定盤１及び第２定盤３の側方にはノズル１５が配置されており、ノズル１５は研磨液を貯留する図示しないタンクと接続されている。ノズル１５によって第１研磨パッド７と第２研磨パッド９との間にタンクに貯留された研磨液を供給可能である。ノズル１５が研磨液供給部に相当する。

0021

0022

実施例１では、表１に示すように、第１研磨パッド７と第２研磨パッド９とにＬＨＡ（Loosely Held Abrasive）パッドを採用した。このＬＨＡパッドは、ポリエーテル製の母材と、母材の気泡内に保持されたＣｅＯ2の研磨粒子とからなる研磨砥粒遊離型のものである。研磨粒子の平均粒径３００ｎｍであり、パッド全体に対する体積割合は２５体積％（母材樹脂２５体積％、砥粒２５体積％、空隙５０体積％）である。また、実施例１では、研磨液としては、常温の水道水を採用した。

0023

一方、比較例１、２では、第１研磨パッド７と第２研磨パッド９とに市販の硬質ウレタンパッドを採用し、比較例３、４では、第１研磨パッド７と第２研磨パッド９とに市販の不織布パッドを採用した。比較例１、３では、研磨液として、平均粒径２００ｎｍのＣｅＯ2からなる研磨粒子を含む常温のスラリーを採用した。このスラリーは、分散媒としての水にＣｅＯ2が３．１２５質量％の割合で分散されたものである。比較例２、４では、研磨液として、常温の水道水を採用した。

0024

各ガラス基板Ｗは合成石英からなる。以下の条件の下、実施例１及び比較例１〜４で比較試験を行ない、研磨能率（μｍ／分）及び表面粗さＲａ（ｎｍ）を求めた。試験品数は、各回において、実施例１及び比較例１〜４で１つである。結果も表１に示す。

0025

第１定盤及び第２定盤の回転数：６０（ｒｐｍ）
第１、２研磨パッドの大きさ：直径３００（ｍｍ）
キャリヤの回転数：６０（ｒｐｍ）
加工面圧：２０．５（ｋＰａ）
研磨液の供給タイミング：１０ｍｌ／分
研磨時間：１０分×３回

0026

表１に示されるように、実施例１では、高い研磨能率の下、表面粗さＲａ＝０．３５までガラス基板Ｗを研磨できている。これに対し、比較例２、４では研磨が不能である。また、比較例１、３では、実施例１より劣る表面粗さまででも、実施例１よりも低い研磨効率となっている。このため、実施例１の研磨方法及び研磨装置によれば、ガラス基板を高い研磨能率で所定の表面粗さまで研磨可能であることがわかる。

0027

また、実施例１の研磨方法及び研磨装置では、第１、２研磨パッド７、９として研磨粒子がＣｅＯ2であるＬＨＡパッドを採用し、研磨液が水のみであるため、研磨液の管理が不要である。また、研磨後のガラス基板は研磨液で既に洗浄されたものとなり、別個の洗浄工程を省略又は簡素化できる。また、研磨液が安価なものとなるため、研磨後の研磨液を必ずしも回収して再利用する必要がない。さらに、研磨後の研磨液を廃棄する場合にも、さほどの処理が必要ではない。このため、この研磨方法及び研磨装置では、研磨工程以外に複雑な工程が不要になる。

0028

したがって、実施例１の研磨方法及び研磨装置では、研磨コストの低廉化を実現することができることが明らかである。

0029

また、実施例１の研磨方法及び研磨装置では、研磨粒子がＬＨＡパッドにおける母材の気泡内に弾性的に保持されるため、気泡から脱落し難く、スクラッチを生じ難い。

0030

次に、ＬＨＡパッドにおけるＣｅＯ2の含有率を異ならせ、ＬＨＡパッドがどの程度ＣｅＯ2を含有しておれば、実用的な研磨能率を実現できるかを確認した。

0031

表２に示すように、ＣｅＯ2のパッド全体に占める含有率を１〜６０体積％で異ならせたＬＨＡパッドを製造し、上記実施例１と同様の条件下で試験１〜６を行なった。研磨能率及び表面粗さ（Ｒａ）の結果も表２に示す。

0032

0033

表２でわかるように、ＬＨＡパッドは、研磨粒子が研磨パッド１００体積％のうちで５〜４５体積％の割合で気泡内に保持されておれば、実用的な研磨能率を発揮できる。

0034

以上において、本発明を実施例１及び試験に即して説明したが、本発明は上記実施例及び試験に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。

0035

例えば、実施例１及び試験では水として水道水を採用したが、研磨粒子や有害な金属イオンを含まなければ、水道水以外の水であってもよい。

0036

また、上記実施例１及び試験では、第１、２研磨パッド７、９の母材をポリエーテルとしたが、母材はこれに限られない。例えば、母材としては、硬質発泡ポリウレタン、エポキシ樹脂、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）樹脂の他、ポリフッ化ビニル、フッ化ビニル・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体等のフッ素系合成樹脂や、ポリエチレン樹脂、ポリメタクリル酸メチル等を採用することが可能である。

0037

また、第１、２研磨パッド７、９は、ＣｅＯ2以外の研磨砥粒として、ダイヤモンド、ＣＢＮ（立方晶窒化ホウ素）、Ｂ4Ｃ（炭化ホウ素）、炭化ケイ素、シリカ、アルミナ、ジルコニア、チタニア、マンガン酸化物、炭酸バリウム、酸化クロム、酸化鉄等を含んでいてもよい。

0038

さらに、実施例１及び試験ではガラス基板Ｗの両面を同時に研磨したが、一面ずつを研磨してもよい。

0039

また、ガラス体は、合成石英からなるガラス基板Ｗに限定されず、珪酸を含んでおれば、硼珪酸ガラス、珪酸鉛ガラス等であってもよい。

0040

本発明は、カメラ用ガラスレンズ、ハードディスク、フラットパネルディスプレイ等の製造方法及び製造装置等に利用可能である。

0041

Ｗ…被研磨物（ガラス基板）
７、９…研磨パッド（７…第１研磨パッド、９…第２研磨パッド）
５…第１保持部（キャリヤ）
１、３…第２保持部（１…第１定盤、３…第２定盤）
１５…研磨液供給部（ノズル）
１１、１３…駆動装置（１１…第１駆動装置、１３…第２駆動装置）