JP2000237962A

JP2000237962A - 鏡面加工用研磨具

Info

Publication number: JP2000237962A
Application number: JP8217199A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Tani; 泰弘谷; Toshiyuki Enomoto; 俊之榎本; Toshiro Hattori; 俊郎服部
Original assignee: Tokyo Magnetic Printing Co Ltd; Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd; Toppan Infomedia Co Ltd
Priority date: 1999-02-18
Filing date: 1999-02-18
Publication date: 2000-09-05

Abstract

(57)【要約】【解決手段】鏡面加工用研磨具は、０．５μｍ以下の
サイズの１次粒子を、バインダー樹脂を含まぬように２
次凝集させることにより形成された平均粒径が１から３
０μｍの範囲の造粒粒子を、研磨材として、基材上にバ
インダー樹脂で固定化してなる。【効果】高い研磨レートが初期研磨で得られ且つ平坦
化された造粒粒子が仕上げ加工に作用するため、短時間
で鏡面加工を行うことが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子部品、光学部
品等の鏡面加工のための研磨具および一般鏡面加工用研
磨具に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の研磨具は、研磨材をバインダー樹
脂が溶解されたラッカー中に均一に分散させた研磨塗料
を基材上に塗布したものであり、研磨材としては、シリ
カ、ダイヤモンド、シリコンカーバイト、アルミナ、酸
化鉄、酸化セリウム等が知られている。鏡面加工のプロ
セスは、通常、粒度の異なる研磨材からなる研磨具を用
いて多段階で被研磨物の仕上げ面を制御している。鏡面
加工用の研磨具としては、１μｍ以下の微細な研磨材を
固定化した研磨具が一般的である。しかし、従来の鏡面
加工用研磨具の課題は、微細な研磨材を用いるため、研
磨具の表面粗度が研磨材の粒度に依存して小さくなり、
研磨屑による目詰まりが生じ、高い研磨レートが得られ
ないことである。研磨レートを改善する目的で、以下の
ような試みがなされている。

【０００３】（１）研磨層を印刷パターンで設けて、研
磨屑を排泄させるチップポケットを形成する方法。（２）複数の研磨材をブレンドして研磨層に凹凸を形成
させる方法。（３）研磨材にバインダー樹脂を含む造粒粒子を用いる
方法。上記（３）項の方法による研磨具としては、特表平８−
５１２０７４号公報、特表平９−５０９１０６号公報に
開示されたような例がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、一般
的に鏡面加工は、微細な研磨材を用いて行わなければな
らず、研磨レートが低く、多大な研磨時間を要する。従
来の研磨具では、研磨層の最表面の凹凸が研磨材の粒度
に依存するため、研磨の初期段階で目詰まり等が発生
し、高い加工レートが得られないことが生産性を低下さ
せている。このような鏡面加工の問題点のうち、前記
（１）項の従来提案方法は、目詰まりによる加工レート
の低下は防げるが、印刷パターンで特別なチップポケッ
トを形成する等のコスト高につながる製造工程を必要と
するものである上、研磨作業の進行中に研磨作用を及ぼ
す研磨材の更新について考慮されておらず、加工レート
の低下を十分に防止できるものではなかった。また、前
記（２）項の従来提案方法は、研磨層に凹凸を設けるこ
とによりこの凹部がチップポケットの作用を果たす点で
加工レートの低下は防げるが、複数の研磨材を使用する
ことでその調整等の難しさがでてきて、研磨レートが安
定して得られないものであった。さらにまた、前記
（３）項の従来提案方法は、造粒粒子にバインダー樹脂
が含まれているため、研磨作業の進行中に研磨作用を及
ぼす研磨材の更新が、そこに含まれているバインダー樹
脂等のために十分に行われず、加工レートの低下を十分
に防止できるものではなかった。

【０００５】本発明の目的は、前述したような従来技術
の問題点を解消し、被研磨物への研磨レートが高く且つ
短時間で鏡面加工が可能な鏡面加工用研磨具を提供する
ことである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による鏡面加工用
研磨具は、０．５μｍ以下のサイズの１次粒子を、バイ
ンダー樹脂を含まぬように２次凝集させることにより形
成された平均粒径が１から３０μｍの範囲の造粒粒子
を、研磨材として、基材上にバインダー樹脂で固定化し
てなることを特徴とする。

【０００７】本発明の一つの実施の形態によれば、前記
研磨材としての造粒粒子は、前記バインダー樹脂により
前記基材上に当該造粒粒子の形状を保持した状態で研磨
層を形成している。

【０００８】本発明の一つの実施例によれば、前記研磨
層の塗布最大厚は、分布を有する造粒粒子の最大粒子径
にほぼ等しい厚さとしている。

【０００９】

【作用】本発明の研磨具は、造粒粒子が研磨層の表面に
分布し、造粒粒子の粒度に応じた表面構造をとるため、
研磨屑を排泄するための良好なチップポケットが形成さ
れ、目詰まりが発生し難く研磨レートの低下が少ない。
研磨初期段階では、造粒粒子が適度な凹凸を形成するた
め、研磨に寄与する作用砥粒が点接触し、極圧の高い状
態で被研磨物に対し、高い研磨レートをもたらす。

【００１０】更に、研磨に寄与した造粒粒子は、研磨に
進行に伴い表面が摩耗により平坦化され、被研磨物と研
磨材との接触面積が増大し、研磨に作用する圧力が緩和
され、１次粒子が効果的に鏡面加工へ作用する。

【００１１】鏡面加工に作用する１次粒子径が、０．５
μｍより粗大であると、１次粒子によるスクラッチの発
生頻度が高まり、粒子径は、０．５μｍ以下であること
が重要である。また、造粒粒子の平均粒径が１μｍ以下
である場合、被研磨物と作用砥粒との接触面積が増大
し、高い極圧が得られず、研磨レートが低下することに
なる。造粒粒子の平均粒子が３０μｍより粗大である場
合、バインダー樹脂に分散された研磨塗料中での造粒粒
子が沈降し、製造上の問題点が発生する。

【００１２】以上述べた機構により、本発明の研磨具に
よって、目標の仕上げ面への加工時間が短縮され且つ良
好な鏡面状態が得られる。

【００１３】

【発明の実施の形態】次に、添付図面に基づいて、本発
明の実施の形態および実施例について、本発明をより詳
細に説明する。

【００１４】図１は、本発明の一つの実施の形態として
の鏡面加工用研磨具の構成図である。図１において、参
照符号１は、造粒された研磨材を示し、参照符号２は、
造粒された研磨材を基材上に保持するためのバインダー
樹脂を示し、参照符号３は、基材を示している。

【００１５】研磨材１は、シリカ、ダイヤモンド、シリ
コンカーバイト、アルミナ、酸化鉄、酸化セリウム等が
使用できる。

【００１６】バインダー樹脂２は、熱硬化性樹脂及び熱
可塑性樹脂が使用でき、熱硬化性樹脂としては、ポリエ
ステル又はアクリルポリオールウレタン樹脂系、エポキ
シ又はエポキシペンダントアクリル樹脂＋アミンペンダ
ントアクリル樹脂系、ポリオルガノシロキサン樹脂系、
各種ＵＶ硬化型樹脂系、ウレタン化油脂系、湿気硬化ポ
リウレタン樹脂系、フッ素系樹脂等が適している。熱可
塑性樹脂としては、純アクリル系樹脂、ニトロセルロー
ス系樹脂、ニトロセルロース−アクリス樹脂、変性アク
リル系樹脂、アルキッド系、ポリオレフィン系樹脂、ポ
リエステル系樹脂、ゴム系樹脂であるウレタンエラスト
マー、ニトリルゴム、シリコンゴム、エチレン酢ビゴ
ム、フッ素ゴム系樹脂、その他の水溶性樹脂、エマルジ
ョン樹脂のものが使用できる。

【００１７】基材３は、プラスチックフィルムとしてポ
リエチレンテレフタレート、ポリイミド、ポリカーボネ
ート及びそれらを表面処理したフィルム、その他、合成
紙、不織布、金属箔等が用いられる。また、可撓性を有
する基材に限らず、リジッドな基材として、ガラス、金
属も使用できる。

【００１８】図２は、研磨材として用いる造粒された研
磨材の詳細構造を拡大して示す。この図２に示されるよ
うに、造粒された研磨材１は、複数の１次粒子４からな
っている。このような造粒研磨材１の製法として、一般
的なセラミックの焼結方法が利用できる。例えば、１次
粒子を水系バインダー樹脂等の結合材で所定の形状に造
粒させ、熱処理等で結合材を除去し凝集させることによ
り、バインダー樹脂を含まない造粒粒子が得られる。造
粒粒子１は、球状、粒状および不定形のいずれでも良
い。

【００１９】本発明の研磨具は、サンドミル等の分散機
で、造粒粒子１をバインダー樹脂が溶解されたラッカー
中に均一に分散し、基材３上に塗布することにより製造
される。研磨層を形成する研磨塗料は、造粒粒子とバイ
ンダー樹脂が溶解されたラッカーを撹拌機にて混合した
スラリーをサンドミル等の分散機にて、造粒粒子１の形
状を保持した状態で均一に分散させることにより得られ
る。基材３への塗布手段として、例えば、ワイヤーバー
コータ、グラビアコータ、リバースロールコータ、ナイ
フコータ等が使用できる。このような塗布手段により、
基材３上に研磨塗料を塗布し、乾燥、または硬化処理に
より基材へ研磨層が固着される。研磨層の塗布最大厚
は、分布を有する造粒粒子の最大粒子径にほぼ等しい厚
さとすることが研磨レートを高めるためには望ましい。

【００２０】図３は、本発明の鏡面加工用研磨具の初期
の研削工程に寄与する造粒粒子の作用砥粒の状態を概念
的に表したものである。図３に示されるように、この鏡
面加工用研磨具では、基材３上にバインダー樹脂２によ
り造粒粒子１が保持されており、バインダー樹脂２で保
持された造粒粒子１が研磨層を形成している。

【００２１】図４は、本発明の鏡面加工用研磨具の研削
工程を経て平坦化された鏡面加工に寄与する摩耗した造
粒粒子の作用砥粒を概念的に表したものである。図４に
おいて、参照符号１′は、摩耗した造粒粒子を示してい
る。

【００２２】

【実施例】以下に、本発明の実施例について述べる。

【００２３】造粒粒子として、１次粒子が１８ｎｍのシ
リカを３〜１５μｍの球状粒子（平均粒径４μｍ）に凝
集したシリカマイクロビーズＮ−１５００（触媒化成
（株）製）を用い、造粒粒子を基材上に固定化するバイ
ンダー樹脂は、３５ｗｔ％の濃度に調整されたポリウレ
タン樹脂Ｎ２３０４（日本ポリウレタン（株）製）を用
い、基材は、易接着処理された２５μｍのＰＥＴ（帝人
（株）製）を使用した。

【００２４】研磨塗料は、造粒粒子を分散機にてポリウ
レタン樹脂中に球状粒子の形状を損なうことなく均一に
分散することにより得られ、バインダー樹脂中の造粒粒
子の体積濃度が４０ｖｏｌ％になるように調整したもの
を最終組成とした。研磨具は、研磨塗料をバーコータで
研磨層の塗布厚が１５μｍになるよう基材上に塗布し、
研磨層の溶剤をオーブンで乾燥することにより作製し
た。作製した研磨具を１００ｍｍ幅にスリット加工し、
被研磨物の加工を行った。

【００２５】加工方法は、被研磨物として＃４０００相
当の砥石で研削加工したシリコンウェーハ端面を用い、
スリット加工した研磨具の裏面より弾性ロールで研磨具
をシリコンウェーハ端面に押し当て、研磨具に揺動を与
えながら、１０分間の研磨加工を行った。

【００２６】加工面は、研磨条痕の有無を光学顕微鏡で
評価し、その結果を図９の表１における「実施例」の欄
に示した。

【００２７】図５の（Ａ）および（Ｂ）は、加工を行う
前の本研磨具の断面を走査型電子顕微鏡で５０００倍と
２０００倍の倍率で観察した写真をそれぞれ示す図であ
る。

【００２８】図６の（Ａ）および（Ｂ）は、シリコンウ
ェーハ端面の加工を行った後の本研磨具の断面を走査型
電子顕微鏡で５０００倍と２０００倍の倍率で観察した
写真をそれぞれ示す図である。この図６に示されるよう
に、造粒粒子が摩耗し、平坦化された作用砥粒が研磨に
寄与していることがわかる。

【００２９】図７の（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、本
研磨具で加工したシリコンウェーハ端面を光学顕微鏡で
１００倍、２００倍、４００倍の倍率で観察した写真を
それぞれ示す図である。

【００３０】

【比較例１】研磨材として、一次粒子の平均粒子径が４
μｍの粉砕シリカＦＱ３０００（（株）フジミインコー
ポレーテッド）を用い、粉砕シリカを基材上に固定化す
るバインダー樹脂は、３５ｗｔ％の濃度に調整されたポ
リウレタン樹脂Ｎ２３０４（日本ポリウレタン（株）
製）を用い、基材は、易接着処理された２５μｍのＰＥ
Ｔ（帝人（株）製）を使用した。

【００３１】研磨塗料は、粉砕シリカを分散機にてバイ
ンダー樹脂中に均一に分散することにより得られ、バイ
ンダー樹脂中の粉砕シリカの体積濃度が４０ｖｏｌ％に
なるように調整したものを最終組成とした。研磨具は、
研磨塗料を基材上にバーコータで研磨層の塗布厚が１５
μｍになるように塗布し、被研磨物の加工を行った。

【００３２】加工方法は、被研磨物として＃４０００相
当の砥石で研削加工したシリコンウェーハ端面に押し当
て、研磨具に揺動を与えながら、１０分間の研磨加工を
行った。

【００３３】加工面は、研磨条痕の有無を光学顕微鏡で
評価し、その結果を図９の表１の「比較例１」の欄に示
す。

【００３４】図８の（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）は、こ
の比較例１の研磨具で加工したシリコンウェーハ端面を
光学顕微鏡で１００倍、２００倍、４００倍の倍率で観
察した写真をそれぞれ示す図である。

【００３５】

【比較例２】研磨材として、実施例のシリカマイクロビ
ーズを０．３〜１μｍの範囲（平均粒径０．６μｍ）で
分級した造粒粒子を用い、研磨材を基材上に固定化する
バインダー樹脂は、３５ｗｔ％の濃度に調整されたポリ
ウレタン樹脂Ｎ２３０４（日本ポリウレタン（株）製）
を用い、基材は、易接着処理された２５μｍのＰＥＴ
（帝人（株）製）を使用した。

【００３６】研磨塗料は、研磨材を分散機にてポリウレ
タン樹脂中に球状粒子の形状を損なうことなく均一に分
散することにより得られ、バインダー樹脂中の造粒粒子
の体積濃度が４０ｖｏｌ％になるよう調整したものを最
終組成とした。研磨具は、研磨塗料をバーコータで研磨
層の塗布厚が１５μｍになるよう基材上の塗布し、研磨
層の溶剤をオーブンで乾燥することにより作製した。作
製した研磨具を１００ｍｍ幅にスリット加工し、被研磨
物の加工を行った。

【００３７】加工方法は、被研磨物として＃４０００相
当の砥石で研削加工したシリコンウェーハ端面を用い、
スリット加工した研磨具に揺動を与えながら、１０分間
の研磨加工を行った。

【００３８】加工面は、研磨条痕の有無を光学顕微鏡で
評価し、その結果を図９の表１の「比較例２」の欄に示
す。

【００３９】このような実施例の評価と比較例の評価と
を比較する等して、本発明者は、１次粒子サイズが、
０．５μｍ以下で平均粒径が１〜３０μｍの範囲でバイ
ンダー樹脂を含まないように造粒された研磨材を、造粒
粒子が破壊されることなく基材上にバインダー樹脂で固
定化した研磨具で被研磨物を加工することにより、研磨
時間を短縮させることが可能で、且つ良好な鏡面状態が
形成されることを見出したのである。

【００４０】

【発明の効果】本発明の鏡面加工用研磨具によれば、高
い研磨レートが初期研磨で得られ且つ平坦化された造粒
粒子が仕上げ加工に作用するため、短時間で鏡面加工を
行うことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一つの実施の形態としての鏡面加工用
研磨具の構成図である。

【図２】図１の研磨具において研磨材として用いる造粒
された研磨材の詳細構造を拡大して示す図である。

【図３】本発明の鏡面加工用研磨具の初期の研削工程に
寄与する造粒粒子の作用砥粒の状態を概念的に表した図
である。

【図４】本発明の鏡面加工用研磨具の研削工程を経て平
坦化された鏡面加工に寄与する摩耗した造粒粒子の作用
砥粒を概念的に表した図である。

【図５】加工を行う前の本研磨具の断面を走査型電子顕
微鏡で異なる倍率で観察した写真を示す図である。

【図６】シリコンウェーハ端面の加工を行った後の本研
磨具の断面を走査型電子顕微鏡で異なる倍率で観察した
写真を示す図である。

【図７】本研磨具で加工したシリコンウェーハ端面を光
学顕微鏡で異なる倍率で観察した写真を示す図である。

【図８】比較例１の研磨具で加工したシリコンウェーハ
端面を光学顕微鏡で異なる倍率で観察した写真を示す図
である。

【図９】各種研磨具で加工したシリコンウェーハ端面の
研磨状態の評価をまとめた表１を示す図である。

【符号の説明】

１造粒研磨材１′ 摩耗した造粒研磨材２バインダー樹脂３基材４研磨材１次粒子

フロントページの続き (72)発明者榎本俊之東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者服部俊郎東京都台東区台東１丁目５番１号東京磁気印刷株式会社内Ｆターム(参考） 3C063 AA03 AB07 BB01 BB07 BB08 BB23 BC03 BG08 EE10 FF20 FF23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】０．５μｍ以下のサイズの１次粒子を、
バインダー樹脂を含まぬように２次凝集させることによ
り形成された平均粒径が１から３０μｍの範囲の造粒粒
子を、研磨材として、基材上にバインダー樹脂で固定化
してなることを特徴とする鏡面加工用研磨具。
【請求項２】前記研磨材としての造粒粒子は、前記バ
インダー樹脂により前記基材上に当該造粒粒子の形状を
保持した状態で研磨層を形成している請求項１記載の鏡
面加工用研磨具。
【請求項３】前記研磨層の塗布最大厚は、分布を有す
る造粒粒子の最大粒子径にほぼ等しい厚さとした請求項
２記載の鏡面加工用研磨具。