JP2006167865A - 研磨用定盤及び該研磨用定盤を用いた板ガラスの研磨方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ペレットの固着密度に依存することなく、Ｗ寸法の中間部におけるペレットが内外周部のペレットに比して大きく摩耗するのを防止し、被削材に良好な平坦度を得ることのできる研磨定盤を提供する。
【解決手段】研磨用定盤１は円板状の基板３に多数のペレット５を固着して形成される。ペレットは同心状の５つの円周上に略等間隔で配置される。最内周側と最外周側の列７、１５には砥粒を含まないメタルボンド製のペレット８、１６が配置され、中央部３つの列９、１１、１３にはダイヤモンドペレット１０、１２、１４が配置される。
【選択図】 図１

Description

本発明は板状被削材、特にガラス基板、シリコンウェハー、セラミック等硬脆材料の板状被削材を研磨するのに使用する研磨用定盤に関する。特にラップ加工などに使用される、円板状の基板の片面に研磨用ペレットを固着した、研磨用定盤に関する。

近年ラップ加工において、基板にペレット状に形成した研磨用ペレットを固着した研磨用定盤が使用されている。ペレットを使用した定盤は広い作用面を持つ定盤を比較的に安価に製作できること、ペレットを貼付する基板を再使用できること、ペレットの配置を変えることにより定盤の特性を変える、例えば配置密度を高くすることにより長寿命化を図り、逆に低くすることにより切味を向上させることができるなどの利点があり、特に上記した如くガラス基板など板状の被削材の研磨に広く用いられている。

使用方法としては公知の如く片面研削、両頭研削とがあり、被削材の定盤に対する運動形態によりスルーフィード、インフィードがある。また砥粒を用いて研磨用ペレットを形成する際に使用するボンドとしてはメタル、レジン、ビトリファイド等が使用されるが、被削材がガラス板の場合にはメタルボンドが主に使用される。

ところでこの種の研磨用定盤においては、固着したペレットが全体的に均一に摩耗せず、偏摩耗が生じることがある。例えば特開平１１−１６５２５４号では、従来研削面の最外周と最内周に配置したペレットのコーナ部に偏摩耗が生じるとして、それに対応するために、研削面の内外周縁の少なくとも一方における超砥粒層の固着密度または砥粒集中度を内外周縁に囲まれた部分のそれより高くしている。

特開平１１−１６５２５４

ところで、内外周縁部の超砥粒層の固着密度を高くすればその部分での切味が低下するので高くするにも限度がある。一方中央部分での超砥粒層の固着密度を下げると砥粒層の間隔が広くなり、加工時に移動する被削材の端部が隣合う超砥粒層の間で所謂落込みを生じ、被削材に傷を生じるなどの問題を生じる。

また、研磨用ペレットの偏摩耗は必ずしも同じ様に生じるものではなく、研削条件により異なる。特に研磨用定盤の研磨ペレットを固着した領域の定盤の半径方向での幅（通称「Ｗ寸法」といわれる）に対して比較的に寸法の大きい板状の被削材を研磨する場合、Ｗ寸法の中央部分が、特に中央部の内周寄り部分の摩耗が大きくなる傾向があることが認められた。このように研磨用定盤の中央部が凹状に磨耗してしまうと被削材の被加工面の平坦度が悪化してしまう。そのため、しばしば研磨用定盤のペレット部分を再研磨して高さを揃える作業が必要となっていた。これに対応しようとしてペレットの固着密度を内外周部で変えようとすると上記した問題がある。

本願発明は上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、ペレットの固着密度に依存することなく、Ｗ寸法の中間部におけるペレットが内外周部のペレットに比して大きく摩耗するのを防止し、被削材に良好な平坦度を得ることのできる研磨用定盤及びそれを用いた板ガラスの研磨方法を提供することをその課題とする。

本願発明の発明者は上記課題を解決すべく研究と実験を重ねた結果、以下の知見を得た。すなわち、Ｗ寸法の中央部の偏摩耗を防止するには相対的に内外周部のペレットの耐摩耗性を下げることが考えられるが、内外周部のペレットのダイヤモンド砥粒の密度を低くして耐摩耗性を下げること、或いはダイヤモンドよりも耐摩耗性の低い砥粒を使用することなどでは、良好な改善結果が得られず、内外周部に砥粒を含まないペレットを配置することにより中央部の偏摩耗が初めて大幅に改善されることを見出した。そして、このような砥粒を含まないペレットの材料としては、適度に磨耗すること、水や研削液に溶けないこと、被削材を傷付けないこと、実質的に弾性が無いことなどが好ましいことが見出され、そのような材料として特に、ダイヤモンドペレットの製作などに使用されるメタルボンドが最適であることを見出した。

すなわち本願に係る研磨用定盤においては、円板状基板の一方の面上の円環状の領域に固着されるペレットは、その円環状の領域の外周寄りと内周寄りの領域には砥粒を含んでいないメタルボンドで形成されたペレットが、内外周寄りの領域に挟まれた中間の領域にはダイヤモンド砥粒を含んで形成されたダイヤモンドペレットが使用される。

上記のとおり本発明に係る研磨用定盤においては、中央部の領域にはダイヤモンドペレットを固着する一方、内外周部寄りの領域には砥粒を含まないメタルボンドで形成されたペレットを配置したので、中央部領域のダイヤモンドペレットの摩耗に応じて内外周寄りの領域のペレットも摩耗し、摩耗が全体的に均一となり、被削材には良好な平坦度を備えた被加工面が得られる。また、定盤の研磨面の平坦度を出す作業回数も減少するので、作業の効率化が図れ、定盤の長寿命化も図れる。また、この研磨用定盤を用いた板ガラスの研磨方法によれば、板ガラスの研磨を長時間繰返しても研磨用定盤（ペレット）によるガラス板の支持を均一に保つことができるため、平坦度の高い加工面を有する板ガラスを得ることができる。

以下、本願発明の具体的な実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は本願発明の具体的実施の形態に係る研磨用定盤１を示す、一部を切り欠いた平面図である。定盤１は公知の形状及び材料を用いて形成することのできる円板状の基板３と、その片面に固着された多数のペレット５からなる。本実施の形態ではペレット５は基板３の径方向で同心状、等間隔に内側から第１列７、第２列９、第３列１１、第４列１３、第５列１５の５列に配置されている。各列に配置されたペレット８、１０、１２、１４、１６は各列において円周方向で略等間隔に配置されている。そして各列に配置されるペレットの数は、それぞれの列でのペレットの円周方向での間隔が互いに近い値となるようになっている。

５列のペレットのうち、中間の第２列、第３列、第４列に配置されたペレット１０、１２、１４は、ダイヤモンド砥粒を含んで形成されたダイヤモンドペレットであり、本実施の形態ではメタルボンドを結合剤として使用している。一方第１列及び第５列のペレット８、１６はメタルボンドだけで形成されており、ダイヤモンド砥粒は勿論、所謂砥粒と言われるものは含んでいない。そしてペレット５はいずれの列に使用されているものも全て同じ形状であり、円板状に形成されている。本実施の形態ではペレット５を径方向５列に配し、その内外各一列をメタルボンドで形成したペレットとしたが、列の数が５列に限定されるものでないことは勿論、必要に応じその数を増減し、また、内周側或いは外周側の複数の列をメタルボンド製のペレットとすることも可能である。すなわち必要なのは、径方向で複数列設けられるペレットのうち、所望の範囲で内周寄りと外周寄りの列のペレットがメタルボンドで形成されていることである。また、上記実施の形態では同心状の５つの円周上にペレットを配置したが、これも必須ではない。配置自体はランダムでも内周寄り、外周寄りの領域にメタルボンドのペレットが配置され、中間の領域にダイヤモンドペレットが配置されればよい。

図１に２点鎖線で略正方形の、例えばガラス板の被削材Ｇを示してある。図において定盤は符号A方向に回転し、被削材Ｇは図示しないキャリアに保持されながら符号Bの方向に自転しながら且つ符号Ａの方向へ公転する。図示の状態では各列のペレットの被削材Ｇに接触する長さは略同じであるが、この状態から被削材Ｇが４５度自転した状態では第１列と第５列のペレットの被削材Ｇへの接触長さは短くなる一方、第２列乃至第４列のペレットのそれは長くなる。従って全てのペレットを同じダイヤモンドペレットで構成した場合、中央部のペレットの摩耗が進んで偏摩耗が生じてしまうが、本発明によれば、内外周部のペレットが砥粒を含んでいないので、中央部のペレットの摩耗に従ってこれらのペレットも摩耗し、偏摩耗が生じない。従って被削材Ｇの支持を均一に行うことができ、平坦度の高い加工面を有する板ガラスを得ることができる。

外径φ３５０、内径φ１８０、作用面（ペレット貼付部分）の半径方向での幅（Ｗ寸法）７６．５ｍｍの基板に、φ１２のペレットを同心状に５列、計２９７個を固着し、以下の実施例と比較例とを作成した。
すなわち実施例では最内周と最外周にはダイヤモンド砥粒を含まないメタルボンド製のペレットを貼付し、内側から第２、第３、第４の列にはメタルボンドを用いて形成したダイヤモンドペレット（ダイヤモンドの平均粒径４μｍ、集中度４０）を貼付した。一方比較例は、全ての列に上記と同じダイヤモンドペレットを貼付した。そして、以下の比較実験を行った。
使用機械：スピードファム株式会社製両面ラップ盤 ＤＳＭ−５Ｂ型
被削材 ：光学用薄板ガラス ６０ｍｍ×６０ｍｍ
定盤周速度：２０ｍ／ｍｉｎ
研磨圧力 ：１３２ｇ／ｃｍ^２
実験結果を表１に示す。

実験結果は上記のとおりであり、実施例の研磨用定盤では中央部と内外周部とが略均等に摩耗した。その結果、被削材の加工面の平坦度は１０時間経過後もほとんど変化が無かった。これに対して比較例の定盤では、中央部の摩耗１に対して内外周部の摩耗は０．７５であった。その結果被削材の加工面の平坦度は時間の経過と共に悪化し、１０時間経過後の平坦度は５６．５μｍであった。この結果は明らかに、本願発明に係る研磨用定盤によって従来技術の問題点が解決され、ペレットが全体的に均一に磨耗し、被削材の加工面の平坦度が良好に保たれることを示している。

本発明の実施の形態に係る研磨用定盤の一部を切り欠いた平面図である。

符号の説明

１：研磨用定盤 ３：基板 ５：ペレット １０、１２、１４：ダイヤモンドペレット ８、１６：メタルボンド製ペレット

Claims (2)

1. 円板状基板の少なくとも一方の面上の円環状の領域に研磨用ペレットを固着した研磨用定盤において、前記円環状の領域の外周寄りと内周寄りの領域にはメタルボンドで形成されたペレットが、前記外周寄りと内周寄りの領域に挟まれた中間の領域にはダイヤモンド砥粒を含んで形成されたダイヤモンドペレットが固着されていることを特徴とする、研磨用定盤。
2. 請求項１記載の研磨用定盤を用いて板ガラスを研磨することを特徴とする、板ガラスの研磨方法。

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