JP2005022078A

JP2005022078A - 表面加工基板の製造方法

Info

Publication number: JP2005022078A
Application number: JP2004245198A
Authority: JP
Inventors: Yuzo Yamamoto; 裕三山本; Akira Noda; 章野田; Mikio Kobayashi; 三喜雄小林; Kiyomasa Daito; 聖昌大東
Original assignee: NISSHIN KIKAI SEISAKUSHO KK; Kao Corp; Nissin Machine Works Ltd
Current assignee: NISSHIN KIKAI SEISAKUSHO KK; Kao Corp; Nissin Machine Works Ltd
Priority date: 2004-08-25
Filing date: 2004-08-25
Publication date: 2005-01-27

Abstract

【課題】マイクロクラックの発生しない表面加工基板の製造方法を提供すること。
【解決手段】砥石を用いて基板を研削する表面加工基板の製造方法であって、砥石自体による切り込み深さを０．０５〜２０μｍに設定し、かつ砥石に含まれている砥粒による切り込み深さを基板の延性−脆性遷移点以下に設定し、平面研削機で研削痕が扇状となるように基板を研削することを特徴とする表面加工基板の製造方法。
【選択図】なし

Description

本発明は、脆性材料の表面加工基板の製造方法に関する。

近年、セラミックスやカーボンに代表されるような脆性材料からなる基板の精密加工技術、特に超平滑加工技術が求められている。例えば、ガラス基板、カーボン基板、セラミックス基板等の基板は、磁気ディスク用基板としての用途がある。また、シリコンウエハー等は半導体の材料として用いられる。上記の磁気ディスク用基板やシリコンウエハーには超平滑性が要求されることから、これらの基板については一般的に、遊離砥粒を用いて平滑化が行われる。

遊離砥粒を用いて特にガラス基板、カーボン基板、セラミックス基板、シリコンウエハーのような脆性材料の研摩を行う場合、基板の脆さのために研摩時にマイクロクラックが発生することがある。このようなクラックには、基板を磁気ディスク化した際に記録再生エラーを誘発したり、また研摩時等に入り込む汚染物質、又は放置中に毛管凝縮する水によって基板の腐食を誘発する、という危険性が存在する。このため従来は、生産性を犠牲にして研摩工程を多段階に分けることによりマイクロクラックの発生の抑制に努めているのが一般的である。また、遊離砥粒による研摩は極めてアート的技術要素が多いため、品質安定化には高度な熟練を必要としていた。

さらに別の問題として、研摩後の基板中に砥粒の一部が残留するという問題がある。この残留物は洗浄を行っても完全な除去は困難である。砥粒が残留したまま基板にスパッタ膜を成膜すると、砥粒残留に起因する膜欠陥が発生し、その結果磁気ヘッドを損傷させることになる。また、遊離砥粒を用いて上記基板を研摩する場合は、材料の不均質性に由来する研摩ムラ、即ち研摩されやすい部分が深く研摩されることによるくぼみ（シャローピット）、が発生するという問題がある。

このような問題を解決するために、遊離砥粒を使わないで平滑化を行う方法が種々検討されており、そのひとつとして固定砥粒による延性モード加工での研削により平滑化を行う方法が提案されている（原ら、１９９２年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論文集第１９頁及び第２０頁）。延性モード加工でカーボン基板、セラミックス基板のような脆性材料の研削を行うことは次の様な効果が期待できるため、より好ましいものと考えられる。即ち、この方法では、１）個々の砥粒の基板への食い込み量をその基板の延性−脆性遷移点以下に設定できるため、基板の加工形態が脆性破壊から延性（塑性）変形中心にコントロールでき、マイクロクラックの発生が抑制される、２）遊離砥粒を使わなくてもよいため、基板に砥粒が残留する危険性がない、３）平坦度に優れ、エッジ部での面だれ性が少ない、４）固定砥粒の消耗が軽微であるため、使い捨ての遊離砥粒の場合に比べて消耗工具費用が大幅に安くなる、５）アート的技術要素が少なく、工程管理、全自動化が容易である、６）材質の不均一性の有無によらず均一な研削面が得られる、というメリットがある。

しかしながら、上記の原らの方法では、ＣＵＰＥ製超精密研削盤にカップホイールを装着して研削を行っているので、研削痕は図１に示すような多重あやめ形状となる。このような研削痕ではところどころで研削痕同士が交差し、重なった点でマイクロクラックが発生するおそれがあったり、研削痕の密度差が径方向に現れ、内周側と外周側とでは表面に残留する内部応力又は加工変質層の分布にムラが生じる。このため、表面の物理・化学特性が不均一となり、表面のエッチング性、密着性等に差が生じたり、ソリの原因となったりするおそれがある。また、固定砥粒付両面研摩機を用いて研削した場合も、研削痕はランダムなクロス状となり、研削痕同士が交差点を数多くもつことになるためマイクロクラックの発生のおそれがあった。さらに、カップホイールを用いた平面研削加工の場合、工作物とホイール作業面とは面接触している。そのため、切り込み送り方向は接触面と直角となり、切り込み方向の研削抵抗が過大なため被加工基板およびホイールが損傷しやすく、脱粒を招いて被加工基板に深いスクラッチ傷やマイクロクラックを与えやすい。

したがって、本発明の目的は、上記課題を解決すべくマイクロクラックの発生しない表面加工基板の製造方法を提供することにある。

本発明者らは、上記の目的を達成するために鋭意研究した結果、基板表面を研削する際に、研削に用いる砥石の設定切り込み深さを０．０５〜２０μｍとして砥石中にある個々の砥粒の切り込み深さをその基板の延性−脆性遷移点以下に保ちつつ平面研削機を用いて研削痕が扇状に形成されるように研削を行うことにより、マイクロクラックの発生が抑制されること、並びにその際にストレートホイールの外周を用いて平面研削加工を行えば、被加工基板とホイール作業面とは線接触をなすため、加工時の被加工基板およびホイールの損傷が著しく改善されることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の要旨は、砥石を用いて基板を研削する表面加工基板の製造方法であって、砥石自体による切り込み深さを０．０５〜２０μｍに設定し、かつ砥石に含まれている砥粒による切り込み深さを基板の延性−脆性遷移点以下に設定し、平面研削機で研削痕が扇状となるように基板を研削することを特徴とする表面加工基板の製造方法に関する。

本発明により、従来法より簡便な方法でマイクロクラックが発生しにくく、かつＲａが良好な表面加工基板を製造することができる。

発明の実施するための最良の形態

本発明において研削される基板は、成形直後または焼成直後のものであってもよく、Ｒａ（表面粗さ）が０．０５〜２０μｍ、好ましくは０．１〜２μｍのもの、いわゆる粗研削や中間研削を終えたものであってもよい。基板の粗研削、中間研削については特に限定されるものではなく、通常行われる公知の方法により行えばよい。即ち、本発明の表面加工基板は、（１）成形直後または焼成直後のものを本発明の方法により加工して得たもの、（２）成形直後または焼成直後のものを従来法により粗研削し、本発明の方法により中間研削、仕上げ研削して得たもの、（３）中間研削までを従来法により行い仕上げ研削を本発明の方法により得たもの、のいずれであってもよい。尚、本明細書においてＲａは、触針式表面粗さ計（Ｔｅｎｃｏｒ（株）製：型式Ｐ２）を用いて下記条件で測定して得た値である。

測定条件
触針先端半径：０．６μｍ（針曲率半径）
触針押し付け圧力：７ｍｇ
測定長：２５０μｍ×８箇所
トレース速度：２．５μｍ／秒
カットオフ：１．２５μｍ（ローバスフィルター）

また、その被研削基板材料としては特に限定されるものではなく通常用いられる公知のものでよいが、本発明においては、特に脆性材料の研削時にその効果を充分発揮できるため、脆性材料が好ましい。その具体例としてはカーボン、ガラス、セラミックス、シリコン等が挙げられる。中でも、カーボンは研削安定性に優れ、低いＲａが得られるため、本発明の製造方法はカーボン基板への適用において特に優れた効果が得られる。

本明細書において「延性モード加工」とは、脆性材料においてもクラックの発生を伴わない塑性流動的な除去加工、即ち脆性破壊（破砕）ではなく材料の無損傷を特徴とする研削加工を意味する。かかる加工技術は、材料への個々の砥粒の切込み深さを常に延性−脆性遷移点以下に保つことにより達成される。このことを達成する手段としては特に限定されるものではなく、通常公知の方法を用いることができる。例えば、上記の脆性材料であるカーボン、ガラス、セラミックス、シリコンを含む、一般的に磁気ディスク用基板やシリコンウエハー等に用いられる材料の多くは、その延性−脆性遷移点（ｄｃ）が２〜１００ｎｍであるため、砥石の設定切り込み深さを０．０５〜２０μｍ、好ましくは０．１〜１０μｍ、より好ましくは０．１〜５μｍとすればよい。ここで、砥石の設定切り込み深さは、装置位置決め精度の観点から０．０５μｍ以上が好ましく、研削負荷及びマイクロクラック発生を抑制する観点から２０μｍ以下とするのが好ましい。

さらに、その砥石の設定切り込み深さに応じてホイール（固定砥粒）外周の肩にＲをつけることは、砥石の設定切り込み深さが大きくてもマイクロクラックのない延性加工面が得られるため、より好ましい。Ｒの形状等については、個々の砥粒の切り込み深さが被研削材料のｄｃより小さくなるよう設定すればよい。例えば、下記で表される式において、

（ここで、ｄ_Nは被加工基板１回転当たりの切り込み深さであり、次式で表される。

また、ｆは被加工基板１回転当たりのホイール横送り量、Δは設定切り込み深さ、Ｒはホイール外周の肩の曲率半径、ｄ_gは個々の砥粒の切り込み深さ、ａは砥粒の間隔、Ｖ_wは被加工基板周速度、Ｖ_sはホイール周速度、及びＤはホイール直径を示す。）
ｄ_g＜ｄｃとなるように設定すればよい。

このように研削することで、マイクロクラックの発生が抑えられた表面加工基板が得られる。しかも、扇状の加工痕が付与されるため、研削による平滑化と基板のテクスチャー加工が同時に達成され、経済的に有利である。

本明細書における扇状の加工痕の「扇状」とは、図２に模式的に示したような、実質的に同心円状の形状である。当該同心円の中心は基板上にあってもよく、基板外にあってもよい。好ましくは、基板の半径ｒ₁と加工痕の半径ｒ₂との関係が、ｒ₂≧ｒ₁を満たすものであり、より好ましくは、被加工基板（ワーク）の取り付け作業性及び装置の加工精度の点から、１００ｒ₁≧ｒ₂≧２ｒ₁の関係を満たすものである。

さらに、研削を電解インプロセスドレッシング（以下ＥＬＩＤと呼ぶ）を用いて延性モード加工で行うことにより、より高精度で高能率な研削を行うことができる。具体的には、研削装置において、固定砥粒をメタルボンドホイール（ストレートホイールの外周上に砥粒をメタルバインダーで固定させたもの）とし、電極をホイール外周の一部をおおうように設置し、電解質を含んだ水溶液クーラントをホイール外周表面／被加工基板間に供給し、ホイール側にプラスの電場を印加し、基板とホイールの双方を回転させながら研削することによりＥＬＩＤ型延性加工が達成できる。

上記のようにして、Ｒａが１〜１００Åであって、Ｒｐ／Ｒａが２〜１０の表面加工基板が得られる。ここで、Ｒａはより好ましくは１〜５０Å、特に好ましくは１〜３０Åである。研削生産性の観点から１Å以上が好ましく、例えば磁気ディスク用に用いる場合にはヘッドの浮上特性の観点から１００Å以下が好ましい。また、Ｒｐ／Ｒａはより好ましくは２〜８、特に好ましくは２〜４である。ここで、ホイールのツルーイング（形状修正）工程の管理負担軽減の観点から２以上が好ましく、表面の摺動耐久性の観点から１０以下が好ましい。さらに、本発明の表面加工基板は、その平坦度が１０μｍ以下のものが磁気ヘッドの浮上走行安定性の観点から好ましい。より好ましい値は６μｍ以下である。

本発明の表面加工基板の製造方法は、上述の延性モード加工により基板の基板表面を研削して該基板表面に扇状の加工痕を形成させることを特徴とするものである。なお、延性モード加工の際の砥石の設定切り込み深さは、上記の装置位置決め精度の観点及び研削負荷及びマイクロクラック発生を抑制する観点から０．０５〜２０μｍであることが好ましい。

砥石の設定切り込み深さが０．０５〜２０μｍでの延性モード加工を達成するためには、研削装置、砥粒等は次の条件を満たす必要がある。
１）動剛性が極めて高い砥石スピンドルの設計と製作。半径方向、軸方向の運動誤差が１００ｎｍ以下。
２）動剛性の極めて高い工作物支持及び運動系の設計と製作。経験則から、加工機工具と工作物間のループ剛性として１５０Ｎ／μｍ（静剛性）以上の値。
３）ホイールの高精度ツルーイング及び適度な気孔度を確保するための砥粒結合剤のドレッシング。さらに、ホイール上の個々の砥粒の切れ刃高さ分布がｄｃ以下であることが望ましい。

したがって、本発明に用いられる研削装置としては、上記の諸条件を満たすものであれば特に限定されるものではない。具体的には、例えば、（株）日進機械製作所製超精密平面研削装置（ＨＰＧ−２Ａ）等が挙げられる。超精密平面研削装置（ＨＰＧ−２Ａ）は、脆性材料の延性モード加工を目的として開発されたものであり、次のような特質を有する。
１）半径、軸方向の運動精度が１００ｎｍ以下
２）加工機工具と工作物間のループ剛性が１７０Ｎ／μｍ（静剛性）
３）ツルーイング精度が１００ｎｍ
したがって、この超精密平面研削装置（ＨＰＧ−２Ａ）は上記装置条件のすべてを満たすものである。

また、扇状の加工痕を形成させるには、例えば、被加工基板（ワーク）をワークスピンドルの工作物取り付け面板（ワークテーブル）上で、ワークスピンドル回転中心を含まないように、即ちｒ₂≧ｒ₁の関係を満たすように偏心して取り付けてその面板を回転させ、ストレートホイールに微小切り込みを与えた上、ホイールを面板にそって横送りすればよい。

偏心度が０、即ち、ワークをワークテーブルの中心に取り付けても、交差しない加工痕を付与できるが、その場合ワークを１枚しか取り付けられないため、生産性が低く、好ましくない。本発明の方法では、複数枚のワークの取り付けが可能であるため、生産性、研削コスト低減の点でも有利である。

本発明における研削工程について、図３を参照して説明する。ここで図３は、超精密平面研削装置（ＨＰＧ−２Ａ）の概略構成図である。

本装置はストレートホイールの外周を用いてトラバース研削を行うロータリー平面加工機である。ＮＣは２軸の制御を行う。すなわち、Ｘ軸（ワークテーブルのトラバース送り）とＺ軸（ホイールの切り込み送り）の位置決めである。

この機械の設計上の特徴は、
(i) Ｘ軸、Ｚ軸のＴ字形平面配置、ねじを用いないクローズドループ位置決め方式、１０ｎｍのレーザスケール、
(ii) Ｖ−Ｖすべり案内面、低熱膨張鋳鉄、
(iii) 基準真直ゲージによる真直度インプロセス補正、
である。

また性能としては、
(i) 指令分解能１０ｎｍでの輪郭加工、
を特徴としている。
研削ホイールの母線形状は修正ホイールの位置をＸＺで制御することにより創成され、目的とする正確な形状を得ることが可能である。
また、本装置を用いて研削痕が扇状となるように研削するには、例えば図４に示すように、被加工基板をワークテーブル上に取り付ければよい。

脆性材料をクラックなしに研削する（延性モード研削）ためには、個々の砥粒の切り込み深さを延性−脆性遷移点（ｄｃ値）以下に保つことが必要である。そのためには高剛性かつ高精度の加工機が要求される。
本装置は研削ホイール軸単体では１３００Ｎ／μｍ以上、ワークテーブル軸単体では１０００Ｎ／μｍ以上、ループ剛性として１５０Ｎ／μｍ以上で、上記条件を満たすものである。

ワークテーブルのスラスト方向の振れ、研削ホイール軸のラジアル方向の振れ、ツルーイング後の研削ホイールの外周振れは、共に１００ｎｍ以下である。Ｘ軸、Ｚ軸の位置決めは、分解能１０ｎｍのレーザスケールによって制御され、１００ｎｍ以下の微小切り込みを与えることができる。

また、研削に用いられる固定砥粒（ホイール）は特に限定されるものではなく、通常用いられる公知のものが用いられるが、基板材料、中間研削の程度、加工しろ（砥石の設定切り込み深さ）により、砥粒の種類、および形、粒度、ボンド剤、ホイール形状が違ってくるため一概には言えない。例えば上記研削装置（ＨＰＧ−２Ａ）を用い、基板がカーボン基板、中間研削の程度がＲａ１００ｎｍ、加工しろ２０μｍ／片面の場合、砥粒には工業用ダイヤモンド砥粒を用い（砥粒の平均粒径は１〜５μｍ、より好ましくは１〜２．５μｍ）、ボンド剤はメタル等が用いられる。ＥＬＩＤ法を用いる場合には、ボンド剤は、Ｆｅ（鋳鉄など）、Ｃｕ、Ｎｉ等の単体もしくはこれらの一種以上を含む合金を用いることが好ましい。また、この場合の他の条件、例えば砥石周速度、送り速度、ワークテーブル回転数等、については特に限定されるものではなく、通常用いられる公知の程度でよい。

以下、製造例、実施例及び比較例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例等によりなんら限定されるものではない。

製造例１
フルフリルアルコール樹脂を公知の方法である成形、予備焼成処理によりカーボン基板を製造した。より具体的には、次のようにして製造した。フルフリルアルコール５００重量部、９２％ホルムアルデヒド４００重量部および水３０重量部を８０℃で攪拌して溶解した。次いで、攪拌下でフェノール５２０重量部、水酸化カルシウム９．５重量部および水４５重量部の混合液を滴下し、８０℃で３時間反応させた。その後フェノール８０重量部、上記のフェノール／水酸化カルシウム／水混合液をさらに滴下し、８０℃で２時間反応させた。３０℃に冷却後、３０％パラトルエンスルホン酸水溶液で中和した。この中和物を減圧化で脱水し、１７０重量部の水を除去し、フルフリルアルコール５００重量部を添加混合し、樹脂中の不溶分をメンブランフィルターで濾過した。この樹脂が含むことのできる水の量を測定したところ、３５重量％であった。

この熱硬化性樹脂１００重量部に対し、パラトルエンスルホン酸７０重量％、水２０重量％、セルソルブ１０重量％の混合液０．５重量部を添加し、充分攪拌後、厚さ２ｍｍの円盤状の型に注入し、減圧脱泡した。次いで、５０℃で３時間、８０℃で２日間加熱硬化した。この熱硬化物を所定のドーナツ形状に加工し、このあと有機物焼成炉で窒素雰囲気下で２〜５℃／時の昇温速度で７００℃まで加熱し、次いで５〜２０℃／時の昇温速度で１２００℃まで加熱焼成し、この温度で２時間保持した後、冷却し、直径１．８インチのカーボン基板を得た。このようにして得られたカーボン基板は、Ｒａ１０μｍ、密度１．５ｇ／ｃｍ³、ビッカース硬度６５０、構造はアモルファス状であった。

製造例２
製造例１で得たカーボン基板を、スピードファーム社製９Ｂ５Ｌ型両面研磨機を使用し、粉砕炭化ケイ素砥粒のひとつであるＧＣ（緑色炭化ケイ素研磨材）＃６００を用い、濃度４重量％の遊離砥粒方式によるラッピング加工を行った。定盤には鋳鉄定盤を用いた。研磨しろは、片面当たり３００μｍとした。得られたカーボン基板のＲａは２μｍであった。この後、芝技研製チャンファー加工機ＳＧ−Ｔにより、内・外径を所定の寸法に切揃え、面取り加工（４５°）（以下、チャンファー加工という。）を行った。

製造例３
製造例２で得たカーボン基板を、下記条件でさらにラップ研磨を行った。製造例１と同じ装置を使用し、ＧＣ＃４０００砥粒を用い、濃度２０重量％の遊離砥粒方式により研磨した。定盤には鋳鉄定盤を用い、研磨しろは、片面当たり５０μｍとした。得られたカーボン基板のＲａは０．１μｍであった。この後、製造例２と同様にしてチャンファー加工を行った。

実施例１
製造例１で得たカーボン基板を延性モード加工により仕上げ研削を行い、表面加工基板を得た。主な加工条件は次の通りである。
研削装置：超精密横型平面研削装置
（（株）日進機械製作所製ＨＰＧ−２Ａ）
ワークテーブルの直径：２００ｍｍ
ワークテーブルの回転数：５３０ｒｐｍ
砥石周速：１２６０ｍ／ｍｉｎ
砥石送り速度：６０ｍｍ／ｍｉｎ

砥粒種類／番手：＃６００ダイヤモンド（平均粒径約２０μｍ）
（新東ブレータ（株）製鉄ファイバーボンド砥石：ＳＤ６００Ｎ１００ＦＸ３）
：＃６０００ダイヤモンド（平均粒径約２．５μｍ）
（新東ブレータ（株）製鉄ファイバーボンド砥石：ＳＤ６０００ＮＦＡ）
クーラント：ユシロ化学製、ＥＬＩＤＮＯ．３５の２％水溶液
ＥＬＩＤ電源：新東ブレータ（株）製、パルス電源ＥＤＰ−１０Ａ
初期ツルーイング：＃２００ダイヤモンド（平均粒径約７５μｍ）
（（株）オリエンタルダイヤ工具研究所製：ＳＤ２００Ｑ７５Ｍ）
初期ドレッシング：３Ａ×１５分
パルス（矩形波）サイクル：４マイクロ秒

研削ホイールの肩は精密ツルーイングにより、＃６００ホイール及び＃６０００ホイールのいずれも、一例として図５に示すように母線形状を整え、個々の砥粒の切り込み深さがカーボン基板の延性−脆性遷移点（約５０ｎｍ）以下となるように設定した。基板はワークテーブルに多数存在する真空吸引孔により真空チャック方式で固定した。まず、＃６００のホイールを用い、砥石の設定切り込み深さを１５μｍとして６パス研削し、ついで＃６０００のホイールを用い、砥石の設定切り込み深さを１０μｍとして１パス、５μｍとして１パス、２μｍとして１パスで研削し、これを両面について行った。

なお、チャンファー加工は＃６００のホイールを用いての加工後に行った。図４に被加工基板のワークテーブルへのセット状態を、図６にＥＬＩＤ電極の取り付け構成を示す。
得られた表面加工基板を光学顕微鏡で観察したところ、扇形の加工痕を有するものであった。また加工痕の交差は見られなかった。

実施例２
製造例２で得たカーボン基板の両面を、下記以外は実施例１と同じ条件で延性モード加工により研削した。
砥粒種類／番手：＃２０００ダイヤモンド（平均粒径約６μｍ）
（新東ブレータ（株）製鉄系ボンド砥石：ＳＤ２０００Ｎ１００ＦＸ３）
：＃１２０００ダイヤモンド（平均粒径約１．２μｍ）
（新東ブレータ（株）製鉄系ボンド砥石、ＳＤ１２０００Ｎ１００ＦＸ３）
研削は、＃２０００ホイールを用いて砥石の設定切り込み深さを１０μｍとして３パス行い、次いで＃１２０００ホイールを用いて砥石の設定切り込み深さを３μｍとして１パス、２μｍとして１パス行った。研削ホイールの肩は精密ツルーイングにより、＃２０００ホイールは図５、＃１２０００ホイールは図７に示すように母線形状に整え、個々の砥粒の切り込み深さがカーボン基板の延性−脆性遷移点（約５０ｎｍ）以下となるように設定した。

得られた表面加工基板を光学顕微鏡で観察したところ、扇形の加工痕を有するものであった。また加工痕の交差は見られなかった。

実施例３
製造例３で得たカーボン基板の両面を、下記以外は実施例１と同じ条件で延性モード加工により研削した。
砥石の設定切り込み深さ：２μｍ×３パス
砥粒種類／番手：＃１２０００ダイヤモンド（平均粒径約１．２μｍ）
（新東ブレータ（株）製鉄系ボンド砥石、ＳＤ１２０００Ｎ１００ＦＸ３）のみ使用。

実施例４
製造例３で得たカーボン基板の両面を、下記以外は実施例１と同じ条件で延性モード加工により研削した。
砥石の設定切り込み深さ：(i) ５μｍ×１パス
：(ii)３μｍ×１パス
：(iii) １μｍ×１パス
砥粒種類／番手：＃１２０００ダイヤモンド（平均粒径約１．２μｍ）
（新東ブレータ（株）製鉄系ボンド砥石、ＳＤ１２０００Ｎ１００ＦＸ３）のみ使用。

実施例５
製造例３で得たカーボン基板の両面を、下記以外は実施例１と同じ条件で延性モード加工により研削した。
砥石の設定切り込み深さ：(i) ５μｍ×１パス
(ii)１μｍ×１パス
(iii) ０．１μｍ×２パス
砥粒種類／番手：＃３０００ダイヤモンド（平均粒径約５μｍ）
（（株）東京ダイヤモンド工具製作所製、レジンボンドホイールＳＤ３０００Ｌ１００Ｂ）
クーラント：水
初期ツルーイング：＃２００ダイヤモンド（実施例１と同じ）ホイールでツルーイング後、そのまま研削に供した（ＥＬＩＤは使用せず）。

実施例６
直径１．８インチにカットしたチャンファー加工済み半導体用シリコンウエハー（Ｒａ０．１μｍ）の両面を、下記以外は実施例１の条件に基づいて延性モード加工により研削した。なお、ここで用いた半導体用シリコンウエハーは、延性−脆性遷移点は約８０ｎｍである。
砥石の設定切り込み深さ：(i) ３μｍ×１パス
(ii)２μｍ×１パス
(iii) ０．１μｍ×２パス
砥粒種類／番手：＃１２０００ダイヤモンド（平均粒径約１．２μｍ）
（新東ブレータ（株）製鉄系ボンド砥石、ＳＤ１２０００Ｎ１００ＦＸ３）のみ使用。

実施例７
直径１．８インチのチャンファー加工済み強化ガラス基板（Ｒａ１０ｎｍ）を、下記以外は実施例１と同様に延性モード加工により研削した。なお、ここで用いた強化ガラス基板は、延性−脆性遷移点は約２５ｎｍである。
砥石の設定切り込み深さ：(i) ５．０μｍ×３パス
(ii)１．０μｍ×１パス
砥粒種類／番手：＃１２０００ダイヤモンド（平均粒径約１．２μｍ）
（新東ブレータ（株）製鉄系ボンド砥石、ＳＤ１２０００Ｎ１００ＦＸ３）のみ使用。

比較例１
製造例３で得たカーボン基板を従来の遊離砥粒を用いる公知の方法により仕上げ研磨を行い、表面加工基板を得た。より具体的な加工方法は次のとおりである。装置としてスピードファーム社製、９Ｂ５Ｐ型両面研磨機を用い、０．４５μｍアルミナ系砥粒（フジミインコーポレーテッド製ＷＡ２０００）をスラリー状で供給し、押し付け圧力１５０ｇｆ／ｃｍ²で７０分間研磨した。キャリアにはエポキシ・ガラス素材を使用し、パッドには硬質パッド（ロデールニッタ製Ｃ１４Ａ）を用いた。

得られた表面加工基板を光学顕微鏡で観察したところ、ランダムな加工痕を有しており、スクラッチ加工痕の交差が無数に確認された。

比較例２
製造例３で得たカーボン基板を砥粒に粒径約０．５μｍの工業ダイヤモンド（フジミインコーポレーテッド製ＤＩＡＴＥＣＷＡＭ０．５）を用いた以外は比較例１と同様に研磨を行った。

比較例３
製造例２で得たカーボン基板を、研削時の下記以外は実施例１と同様の方法で仕上げ研削を行い、表面加工基板を得た。
砥石の設定切り込み深さ：４０μｍ×２パス
砥粒種類／番手：＃６０００ダイヤモンド（平均粒径約２．５μｍ）
（新東ブレータ（株）製鉄系ボンド砥石、ＳＤ６０００ＮＦＡ）
得られた表面加工基板を光学顕微鏡で観察したところ、扇形の加工痕を有するものであった。また加工痕の交差は見られなかった。

比較例４
製造例３で得たカーボン基板を、縦型平面研削機（（株）日進機械製作所製ＶＰＧ）を用い、カップ型砥石を用い下記条件にて両面の研削を行った。
主な研削条件
ワークテーブルの直径：４００ｍｍ
ワークテーブルの回転数：３５０ｒｐｍ
砥石周速：１２００ｍ／ｍｉｎ
砥粒種類／番手：＃３０００ダイヤモンド（平均粒径約５μｍ）
（（株）東京ダイヤモンド工具製作所製、レジンボンドホイールＳＤ３０００Ｌ１００Ｂ）
クーラント：水
初期ツルーイング：＃２００ダイヤモンド（平均粒径約７５μｍ）
（（株）オリエンタルダイヤ工具研究所製、ＳＤ２００Ｑ７５Ｍ）
砥石の設定切り込み深さ：１．０μｍ

上記の諸条件で加工しろ１０μｍを研削除去した。
得られた表面加工基板を光学顕微鏡で観察したところ、多重あやめ形状の加工痕を有するものであった。また加工痕の交差が無数確認された。

比較例５
実施例６で用いた半導体用シリコンウエハーを、比較例４と同様の方法で３０μｍ研削除去した。
得られた表面加工基板を光学顕微鏡で観察したところ、多重あやめ形状の加工痕を有するものであった。また加工痕の交差が無数確認された。

上記の実施例、比較例で得られた表面加工基板について、Ｒａ、Ｒｐ（突起高さ）及びＲｖ（谷深さ）を測定した。Ｒｐ、Ｒｖは触針式表面粗さ計（Ｔｅｎｃｏｒ（株）製、型式Ｐ２）を用いて、前述のＲａと同じ条件で測定した。また表面加工基板の表面を光学顕微鏡とＳＥＭ（走査型電顕）とにより観察し、研削が延性モードで進行してスムーズな研削痕が残っているか、脆性モードで進行して、スムーズでなく荒れた表面やマイクロクラックを残存した表面になっているか確認した。また、表面加工基板の欠陥（基板表面の傷）個数を光学顕微鏡にて両面について検査を行い、５μｍ以上の欠陥をカウントした。平坦度は、ＺＹＧＯ社製（型式：Ｍａｒｋ−４）により測定した。なお、本明細書において、Ｒａ、Ｒｐ、Ｒｖ及び平坦度は、加工痕形状を直交する方向（粗さ等が最大となる方向）に触針をスキャンして測定した。結果を表１及び２に示す。

表１及び２より以下のことがわかった。
本発明の方法によって得られた表面加工基板は加工後のＲａの値が良好であり、欠陥個数も少なく、基板として好ましいものであった（実施例１〜７）。また光顕／ＳＥＭ観察によると研削面はスムーズで、マイクロクラックも含まず、極めてスムーズな研削痕を残していることから、いずれも延性加工モードで研削されていることが分かった。また、Ｒｖの値からも延性モード加工で研削されたことが支持された。平坦度も１．５〜４．５μｍと小さく、良好であった。

一方、従来の遊離砥粒によって加工された表面加工基板は、Ｒａは良好なものの、表面欠陥個数が多いものであった（比較例１及び２）。
さらに、砥石の設定切込み深さを大きくして実施例１と同様の加工を施したカーボン基板（比較例３）は、光顕／ＳＥＭ観察より延性加工モードで研削されているものの、砥石の設定切り込み深さが大きいために、研削負荷がかかり、その結果欠陥個数が多いものとなった。

また、加工痕が多重あやめ形状の基板は、光顕／ＳＥＭ観察より延性加工モードで研削されているものの、Ｒａは大きく、また研削痕の交差によるマイクロクラックによるものと考えられる欠陥が多いものであった（比較例４及び５）。
以上の結果から、比較例において製造されたいずれの基板も、基板としては適さないことが分かった。

図１は、多重あやめ形状の加工痕を示す模式図である。図２は、扇状を示す模式図である。図３は、本発明の製造方法の一例を実施するための装置の概略構成図である。図４は、図３の研削装置における、被加工基板のワークテーブルへのセット状態を示した模式図である。図５は、研削ホイールの肩部分の母線形状を示す模式図である。図６は、ＥＬＩＤ電極の取り付け構成を示す模式図である。図７は、研削ホイールの肩部分の母線形状を示す模式図である。

符号の説明

１ワークテーブル
２研削ホイール
３修正ホイール
４チャック
５スライドベース
６スピンドル／油静圧軸受け
７低膨張材料
８クーラント供給ユニット
９ワーク（被加工基板）
１１すき間調製ネジ
１２絶縁体
１３電極
１４砥石
２１砥粒コーティング層
ＮＣ数値制御装置
ＰＩ比例・積分制御装置
ａ圧力制御サーボ弁
ｂ圧油源
ｃ油圧アクチュエータ
ｄレーザスケール（分解能１０ｎｍ）

Claims

砥石を用いて基板を研削する表面加工基板の製造方法であって、砥石自体による切り込み深さを０．０５〜２０μｍに設定し、かつ砥石に含まれている砥粒による切り込み深さを基板の延性−脆性遷移点以下に設定し、平面研削機で研削痕が扇状となるように基板を研削することを特徴とする表面加工基板の製造方法。
砥石に含まれている砥粒の平均粒径が１〜５μｍである請求項１記載の製造方法。
平面研削機として、ロータリー平面加工機を用い、そのストレートホイールの外周で研削を行う請求項１又は２記載の製造方法。
電解インプロセスドレッシングを用いて延性モード加工により、研削を行う請求項１〜３いずれか記載の製造方法。