发明内容
本发明是为解决所述问题而完成的,其目的在于,在利用刷进行的研磨工序中提高研磨性能,以使例如磨削伤等伤痕平滑化。
为了达到所述目的,本发明的圆盘状基板的研磨方法使用研磨液来对圆盘状基板的端面进行研磨,其特征在于,该圆盘状基板的研磨方法依次具备:第一研磨工序,其使用使树脂中含有研磨磨粒而制成的第一刷对所述端面进行研磨;以及第二研磨工序,其使用由不含所述研磨磨粒的树脂制成的第二刷来进一步研磨所述端面。
这里,所述研磨方法的特征在于,所述研磨磨粒由氧化铝或金刚石形成。
此外,所述研磨方法的特征在于,作为所述第一刷的材料的所述树脂是聚酰胺树脂或聚酯树脂。
再有,所述研磨方法的特征在于,在所述第一研磨工序和所述第二研磨工序中,使层叠后的圆盘状基板的外周端面与第一刷或第二刷面对,对在该外周端面上设置的侧壁部和倒角部同时进行研磨。
还有,所述研磨方法的特征在于,将外径比该圆盘状基板的外径小的间隔件夹在相邻的该圆盘状基板之间,从而将所述圆盘状基板层叠起来。
此外,如果所述研磨方法的特征在于,在所述第一研磨工序中,在使所述层叠后的圆盘状基板与所述第一刷面对而对所述基板进行研磨后,使该层叠后的圆盘状基板颠倒并与该第一刷面对来对所述基板进行研磨,则在可实现研磨状态的均匀化方面优选。
再有,所述研磨方法的特征在于,在所述第二研磨工序中,在使所述层叠后的圆盘状基板与所述第二刷面对而对所述基板进行研磨后,使该层叠后的圆盘状基板颠倒并与该第二刷面对来对所述基板进行研磨。
而且,所述研磨方法的特征在于,所述第一研磨工序具备多个所述第一刷,多个所述层叠后的圆盘状基板设置于不同的位置,使多个所述层叠后的圆盘状基板中的每一个与多个该第一刷接触来对所述基板进行研磨,然后,使多个该层叠后的圆盘状基板中的每一个移动到该层叠后的圆盘状基板的位置中的一个位置并与多个该第一刷接触,来对所述基板进行研磨。
此外,所述研磨方法的特征在于,所述第二研磨工序具备多个所述第二刷,多个所述层叠后的圆盘状基板设置于不同的位置,使多个所述层叠后的圆盘状基板中的每一个与多个该第二刷接触来对所述基板进行研磨,然后,使多个该层叠后的圆盘状基板中的每一个移动到该层叠后的圆盘状基板的位置中的一个位置并与多个该第二刷接触,来对所述基板进行研磨。
从其它观点来看,本发明的研磨装置使用研磨液来对圆盘状基板的外周端面进行研磨,其特征在于,该研磨装置具备:安装单元,其用于安装隔着间隔件层叠起来的所述圆盘状基板;以及研磨单元,其具备由使树脂中含有研磨磨粒而制成的刷,使该刷与安装在所述安装单元上的所述圆盘状基板的所述外周端面的侧壁部和倒角部接触,对该侧壁部和该倒角部同时进行研磨。
这里,所述研磨装置的特征在于,所述研磨单元具备:使所述圆盘状基板向第一方向旋转的第一旋转机构;使所述刷向与该第一方向相反的第二方向旋转的第二旋转机构;以及使该圆盘状基板和该刷在轴向上相对地往复移动的移动机构。
此外,所述研磨装置的特征在于,所述刷由聚酰胺树脂或聚酯树脂以及研磨磨粒形成,所述研磨磨粒由氧化铝或金刚石形成。
根据如上述那样构成的本发明,与不采用这些结构的情况相比,可大幅提高刷的研磨性能,并可对圆盘状基板的端面实现优异的镜面化。
具体实施方式
下面,参照附图来对本发明的实施方式详细地进行说明。
图1A~图1H是表示本实施方式所应用的圆盘状基板(盘基板)的制造工序的图。在该制造工序中,首先,在图1A所示的一次粗研磨(lap)工序中,将圆盘状基板(加工体)10的原材料载置于平台21上,磨削圆盘状基板10的平面11。此时,在载置有圆盘状基板10的平台21的表面上分散并嵌入例如金刚石的磨粒。
接着,在图1B所示的内外周磨削工序中,用内周磨石22对设置在圆盘状基板10的中心的开孔(hole)的内周12进行磨削,用外周磨石23对圆盘状基板10的外周13进行磨削。此时,主要以提高同轴度为目的,利用内周磨石22和外周磨石23在圆盘状基板10的半径方向上夹着圆盘状基板10的内周12的面(内周端面)和外周13的面(外周端面)对其同时进行加工。在该内周磨石22和外周磨石23的表面上分散嵌入例如金刚石的磨粒。
在图1C所示的外周研磨工序中,首先,一边供给浆料(研磨液),一边使用外周研磨用刷即含磨粒的刷50对在图1B所示的内外周磨削工序中磨削后的圆盘状基板10的外周13进行刷研磨,然后,一边供给浆料一边用树脂刷60进行刷研磨。
然后,在图1D所示的二次粗研磨工序中,将圆盘状基板10载置于平台21上,进一步磨削圆盘状基板10的平面11。
接着,在图1E所示的内周研磨工序中,在圆盘状基板10的中心的开孔中插入内周研磨用刷25,研磨圆盘状基板10的内周12。然后,在图1F所示的一次抛光工序中,将圆盘状基板10载置于平台27上,磨光圆盘状基板10的平面11。在此时的研磨中,作为例如无纺布(研磨布)使用硬质抛光剂。进而,在图1G所示的二次抛光工序中,进行使用了软质抛光剂的平面研磨。然后,在图1H所示的最终清洗/检查工序中进行清洗和检查,制造作为盘基板的圆盘状基板10。
这里,对作为本实施方式的特征工序的图1C所示的外周研磨工序进行详细描述。
图2~图4表示在进行外周研磨工序时使用的研磨装置100的结构。图2是表示研磨装置100的概要结构的图,图3是用于说明设置在研磨装置100中的刷(含磨粒的刷50、树脂刷60)的状态的图。此外,图4是用于说明研磨装置100的刷(含磨粒的刷50、树脂刷60)与将圆盘状基板10层叠而成的层叠加工体200的安装状态的图。
在本实施方式中,外周研磨工序由使用含磨粒的刷50的第一研磨工序和使用树脂刷60的第二研磨工序这两个工序构成。在该第一研磨工序及第二研磨工序中,分别使用在图2~图4中说明的研磨装置100,一边供给浆料(研磨液)一边进行研磨作业。
图2所示的研磨装置100具备:进行研磨作业的研磨作业区域110;和在将层叠加工体200向该研磨作业区域110安装时打开的窗111。此外,作为刷(含磨粒的刷50、树脂刷60)的旋转/滑动机构,具备使刷(含磨粒的刷50、树脂刷60)旋转的驱动电动机121、使刷(含磨粒的刷50、树脂刷60)在轴向上往复移动的滑动机构122。该滑动机构122作为使圆盘状基板10(层叠加工体200)和刷相对地往复移动的移动机构的一例而发挥功能,该滑动机构122通过滑动用的电动机(未图示)和连杆机构(未图示),可使刷在轴向往复移动。驱动电动机121作为使刷向与圆盘状基板10(层叠加工体200)的旋转方向相反的方向旋转的第二旋转机构的一例而发挥功能。
此外,研磨装置100具有在安装多组层叠加工体200后成为各层叠加工体200的旋转的一端的多个支撑轴132。在图2所示的示例中,示出与两组层叠加工体200对应的两个支撑轴132。另外,具备将刷(含磨粒的刷50、树脂刷60)向多组层叠加工体200按压的刷移动机构141。在本实施方式中,如图4所示,将两个刷(含磨粒的刷50、树脂刷60)从图中左右两侧向两组层叠加工体200按压,图2所示的刷移动机构141设置在图中的左右两侧。
另外,如图3所示,研磨作业区域110在两侧配置有刷(含磨粒的刷50、树脂刷60),在刷之间设有可安装两组层叠加工体200的两个安装部131。该安装部131作为安装单元的一例而发挥功能,用于安装隔着间隔件40(后述)层叠起来的层叠加工体200。此外,在研磨作业区域110中设有多个用于供给浆料的喷嘴113。另外,在研磨作业区域110的下方,作为第一旋转机构的一例,设有使安装在安装部131上的层叠加工体200向与刷相反的方向旋转驱动的驱动轴133。
在安装于研磨作业区域110的安装部131上的两组层叠加工体200中插入有轴210,这两组层叠加工体200在图4所示的状态下与两个刷(含磨粒的刷50、树脂刷60)接触。进而,层叠加工体200借助于驱动轴133所产生的驱动力旋转,并且,两个刷(含磨粒的刷50、树脂刷60)通过驱动电动机121旋转,由此进行研磨。刷(含磨粒的刷50、树脂刷60)使由多根构成的刷毛在例如不锈钢制的圆环芯材等上密集成束并呈放射状配置。
图5是在第一研磨工序中使用含磨粒的刷50来进行的研磨处理的示意图。在该图5中示出了含磨粒的刷50的刷毛51和该刷毛51的前端部(毛尖)51a。此外,层叠加工体200将间隔件40夹在中间而将作为被研磨材料的圆盘状基板10层叠起来。这里,虽然在圆盘状基板10的外周13存在侧壁部13a和倒角部13b,但通过将间隔件40夹在中间来层叠圆盘状基板10,从而能够在圆盘状基板10与隔着间隔件40相邻的圆盘状基板10之间形成间隙,可研磨倒角部13b的角部而使其曲面化。
这里,对于在本实施方式中使用的含磨粒的刷50,作为刷毛51的刷毛材料,例如在以尼龙(注册商标)总称的聚酰胺树脂中含有氧化铝(矾土)的磨粒。通过使用在聚酰胺树脂中含有矾土磨粒的材料来作为刷毛51,从而刷毛51的硬度(弹力和粘度)变强,可提高韧性和抗弯曲疲劳性。其结果,可提高研磨能力,即使在使用较细的刷毛51的情况下也可良好地进行研磨。
而且,为了研磨倒角部13b的角部,优选使前端部(刷毛尖)51a进入由间隔件40形成的间隙。通常,为了使刷的毛尖进入圆盘状基板10和相邻的圆盘状基板10之间而使用较细的刷毛为好,但在通常的树脂制的刷中,若刷毛变细,则硬度变弱从而研磨能力下降。但是,通过使用在聚酰胺树脂中含有矾土磨粒的含磨粒的刷50,即使刷毛51细也可得到硬度大的刷,也可良好地研磨圆盘状基板10的倒角部13b,对于角的曲面化也可实现良好的研磨。
这里,作为间隔件40的功能,除了使前端部(毛尖)51a进入倒角部13b的角部中的功能外,还具有阻挡的功能,以使得前端部(毛尖)51a不会进入比间隔件40更靠内侧的位置。通过该后一功能,可预先防止对圆盘状基板10的上下平面部进行多余的研磨。
此外,经发明人等的研究而掌握了:含磨粒的刷50与不含磨粒的树脂刷60相比容易磨损,且通过较短时间的使用而具有刷毛51的前端部(毛尖)51a变细的倾向。在图5中示出了刷毛51的前端部(毛尖)51a变细的状况。如果该刷毛51的前端部(毛尖)51a变细,则前端部(毛尖)51a容易进入由间隔件40形成的间隙中,在这点上,对于外周13的侧壁部13a和倒角部13b的研磨成为优选的状况。这样,通过使用例如在聚酰胺树脂中含有氧化铝(矾土)磨粒的含磨粒的刷50来进行研磨,可借助于硬度强的含磨粒的刷50所具有的高度的研磨能力和由前端部(毛尖)51a变细所产生的进入效果,来实现在通常的树脂刷60中不能获得的伤痕的平滑化和角的曲面化。即,在研磨单元中具备使树脂中含有研磨磨粒而制成的、与圆盘状基板10的外周13(外周端面)抵接的含磨粒的刷50,使含磨粒的刷50与安装在安装单元(安装部131等)上的圆盘状基板10的外周13(外周端面)的侧壁部13a和倒角部13b接触,对侧壁部13a和倒角部13b同时进行研磨。
而且,作为含磨粒的刷50的其它方式,也可使用在聚酰胺树脂中含有金刚石等磨粒的刷,和在PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯:polybutyleneterephthalate)树脂等聚酯树脂中含有氧化铝、金刚石等磨粒的刷。
在使用了这种含磨粒的刷50的第一研磨工序后,转移到第二研磨工序,该第二研磨工序通过使用了图2~图4所示的树脂刷60的研磨装置100,一边供给浆料一边使用树脂刷60。可通过所述第一研磨工序来使例如由磨石磨削所产生的深的伤痕变光滑,随后通过第二研磨工序来研磨表面直到预定的加工精度为止。而且,虽然将使用树脂刷60的研磨装置100与使用含磨粒的刷50的研磨装置100分开设置在缩短工序时间方面是优选的,但也可通过在同一研磨装置100中将刷从含磨粒的刷50改变为树脂刷60,在第一研磨工序后转移到第二研磨工序。
接着,对使用所述研磨装置100来执行的外周研磨处理的流程进行说明。
图6是详细描述图1C所示的外周研磨工序的流程图。这些处理主要通过在研磨装置100中设置的控制部(未图示)来执行。在外周研磨工序中,首先,将圆盘状基板10层叠而形成层叠加工体200(步骤101)。在本实施方式中,将圆盘状基板10和外径比该圆盘状基板10的外径小的间隔件40交替地插入并重叠(参照图5),形成例如将150张左右的圆盘状基板10重叠的层叠加工体200。
然后,将轴210插入层叠加工体200中,在图3所示的安装有含磨粒的刷50的研磨装置100中,在该研磨装置100的设置于研磨作业区域110中的两处安装部131上安装多个(本实施方式中为两组)层叠加工体200(步骤102)。
接着,使图2所示的两个支撑轴132向图2的下方移动,支撑这两组层叠加工体200的轴210。进而,如图3所示那样,使多个(图3中为两个)含磨粒的刷50从两侧接触在研磨作业区域110中安装的层叠加工体200(步骤103)。由此,如图4所示,在多组层叠加工体200和多个含磨粒的刷50接触的状态下将层叠加工体200设置于研磨装置100中。
在这样将层叠加工体200设置在研磨装置100中后,一边供给浆料一边使两组层叠加工体200向相同方向旋转,且使两个含磨粒的刷50在轴向(图2~图4的上下方向)上往复移动,同时向与层叠加工体200的旋转方向相反的方向旋转,进行研磨(步骤104)。这里,控制部(未图示)判断是否经过了预先设定的第一预定时间(步骤105)。作为该第一预定时间,预先设定为第一研磨处理优选的时间。在没有经过第一预定时间的情况下,重复进行步骤104的处理直到经过第一预定时间为止。
在经过了第一预定时间的情况下,用同一安装部131根据是否使层叠加工体沿轴向(图中的上下方向)颠倒而进行不同的处理(步骤106)。在没有使层叠加工体颠倒的情况下,根据在例如显示器(未图示)上显示的作业指示等来使轴向颠倒(步骤107),并回到步骤103进行处理。在层叠加工体沿轴向颠倒后的情况下,根据是否关于两组层叠加工体200更换了安装部131的位置来进行不同的处理(步骤108)。在更换了位置后的情况下,向步骤110以下的第二研磨工序转移。在没有更换位置的情况下,根据在例如显示器(未图示)上显示的作业指示等来进行位置的调换(步骤109),并回到步骤103重复进行处理。这样,关于含磨粒的刷50,进行四次预定时间的研磨处理。通过进行沿轴向的颠倒,可改变含磨粒的刷50相对于在层叠加工体200上层叠的圆盘状基板10的接触旋转方向,可使研磨状态进一步均匀化。此外,通过相对于安装部131调换层叠加工体200的位置,可消除与含磨粒的刷50的接触位置所产生的研磨结果的偏差,可使研磨状态进一步均匀化。由于一方位于旋转的刷(含磨粒的刷50)朝向的方向,另一方位于旋转的刷避开的方向等,与旋转的刷的接触状态因安装部131的位置而不同,所以改变位置的意义很大。
对如上述那样通过第一研磨工序进行研磨后的层叠加工体200的圆盘状基板10,执行步骤110以下的第二研磨工序。在该第二研磨工序中,从在第一研磨工序中使用的研磨装置100取下层叠加工体200,用如图3所示那样安装有树脂刷60的研磨装置100进行处理。这里,首先,将结束了第一研磨工序的多个(在本实施方式中为两组)层叠加工体200安装在该研磨装置100的设置于研磨作业区域110中的两处安装部131(参照图3)上(步骤110)。接着,使图2所示的两个支撑轴132向图2的下方移动,支撑这两组层叠加工体200的轴210。进而,如图3所示那样,使多个(图3中两个)树脂刷60从两侧接触在研磨作业区域110中安装的层叠加工体200(步骤111),在图4所示的状态下等待研磨的开始。
然后,一边供给浆料一边使两组层叠加工体200向同一方向旋转,并使两个树脂刷60在轴向(图2~图4的上下方向)上往复移动,同时向与层叠加工体200的旋转方向相反的方向旋转,进行研磨(步骤112)。这里,控制部(未图示)判断是否经过了预先设定的第二预定时间(步骤113)。该第二预定时间预先设定为该第二研磨处理优选的时间。在没有经过第二预定时间的情况下,重复步骤112的处理直到经过第二预定时间为止。
在经过了第二预定时间的情况下,用同一安装部131根据是否使层叠加工体沿轴向(图中的上下方向)颠倒而进行不同的处理(步骤114)。在没有使层叠加工体颠倒的情况下,在例如显示器(未图示)上显示作业指示,例如根据显示来使层叠加工体沿轴向颠倒(步骤115),并回到步骤111进行处理。在层叠加工体沿轴向颠倒后的情况下,根据是否关于两组层叠加工体200更换了安装部131的位置来进行不同处理(步骤116)。在没有更换位置的情况下,根据在例如显示器(未图示)上显示的作业指示等进行位置的调换(步骤117),并回到步骤111进行处理。在更换完位置的情况下,将层叠加工体200取下,结束处理。
这样,关于树脂刷60,进行四次预定时间的研磨处理。与第一研磨处理同样,通过进行沿轴向的颠倒,可改变树脂刷60相对于在层叠加工体200上层叠的圆盘状基板10的旋转方向。此外,通过相对于安装部131调换层叠加工体200的位置,可消除与树脂刷60的接触位置所产生的研磨结果的偏差。由此,可使研磨状态进一步均匀化。
如以上那样执行由步骤101~步骤109所示的第一研磨处理以及步骤110~步骤117所示的第二研磨处理构成的外周研磨工序。
接着,在下面表示采用本实施方式的一个实施例。
·盘的种类:1.89英寸
圆盘状基板10
外周13的直径(外径):48mm
厚度:0.55mm
·间隔件40
直径:46mm
厚度:0.2mm
·层叠加工体200
圆盘状基板10的层叠张数:150张
间隔件40:针对每张基板进行插入
·含磨粒的刷50
外径:150mm
树脂:尼龙(注册商标)(例如尼龙6)
线径:0.3mm
磨粒:氧化铝(矾土)
磨粒直径:30μm
磨粒粒度号(番手):#600
含量:20%
·树脂刷60
外径:150mm
材质:66尼龙
线径:0.2mm
·浆料
比重:1.2
·加工时间
第一研磨工序:重复进行四次23分钟(第一预定时间)
第二研磨工序:重复进行四次12分钟(第二预定时间)
通过所述实施例所进行的研磨,在前一工序即磨削工序中由外周磨石23所致的深的磨削伤平滑化,并可将层叠加工体200的圆盘状基板10研磨到预定的加工精度。
而且,作为磨粒直径是20~60μm左右较好,作为磨粒粒度号使用#320、#500、#800也可得到良好的效果。但是,作为观察加工时间和加工面的结果,#600最优选。此外,作为磨粒,也可采用金刚石磨粒。再有,作为含磨粒的刷50的树脂,也可使用PBT(polybutyleneterephthalate)等树脂。
接着,对比较例进行说明。
·磨粒粒度号:#1000、#1200
发明人等所进行的实验的结果,磨粒过细(例如11~18μm左右),加工时间过长,作为外周研磨单元并不优选。
·磨粒粒度号:#240、#180、#100
发明人等所进行的实验的结果,磨粒过大(例如73~149μm左右),反而产生该磨粒所致的线形伤痕。
·磨粒:碳化硅
考虑到比氧化铝(矾土)软为主要原因,不能得到理想的研磨结果。
从以上的实施例/比较例来看,作为在第一研磨工序中使用的含磨粒的刷50,作为树脂,可采用尼龙6、610、612等聚酰胺树脂、PBT(polybutylene terephthalate)等聚酯树脂。此外,作为磨粒的种类,优选氧化铝、金刚石,从经济性来看优选氧化铝。作为磨粒粒度号,优选#320~#800,更优选#600。
如上所述,根据本实施方式,使用在刷的纤维中含有氧化铝(矾土)的含磨粒的刷50和例如作为单纯的尼龙刷的树脂刷60来研磨圆盘状基板10的外周13。作为使用树脂刷60的研磨的前一工序,使用含磨粒的刷50来进行研磨,由此,可使仅用浆料和树脂刷60无法磨平的磨削伤的表面变平滑,不会残留微细伤痕,可得到良好的研磨结果。