JP2008290162A - 磁気研磨方法及び磁気研磨装置 - Google Patents

Abstract

【課題】非磁性材料（被加工物）の面精度と形状精度を簡素な方法で同時に向上させることができる磁気研磨方法及び磁気研磨装置を提供する。
【解決手段】非磁性材料１の被加工面２上に磁気感応性研磨剤３及び磁石Ａ４をこの順に載置するとともに、上記非磁性材料１の下方に磁石Ｂ５を配し、上記磁石Ａ４を、上記磁石Ｂ５との間に発生する磁力を介して上記被加工面２の上方を自転させながら公転させ、上記磁気感応性研磨剤３を、上記被加工面２に対して相対運動させる磁気研磨方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁気研磨方法及び磁気研磨装置に関する。

従来からウエハ等の平坦な被加工物の表面仕上げ技術として、ラッピング加工（遊離砥粒を分散させた研磨剤をラップ盤と被加工物の間に介在させて両者に圧力を加えながら相対運動させることにより研磨する方法）やポリシング加工（ラッピング加工の場合よりも微細な研磨剤を使用し、これを硬質ポリウレタン等からなる研磨パッドを貼り付けた定盤と被加工物の間に介在させてラッピングと同様の方法により研磨する方法）等が行われており、水晶振動子の水晶片、等の表面仕上げに適用されている。

近年、通信技術の発達に伴い、水晶振動子の高周波化が求められ、水晶片に薄厚化が要求されている。薄厚水晶ウエハの超精密加工技術に求められる機能は、加工量を僅少にしながら面精度と形状精度を同時に向上させることであるが、ラッピング加工やポリシング加工によって薄厚水晶ウエハの精密加工（表面仕上げ）を試みた場合、水晶片及び水晶片を保持するキャリアの機械的強度が低いため、ラッピング加工やポリシング加工等の従来の表面仕上げ技術では、厚さ数十μｍ以下の薄厚被加工物の精密加工は困難であった。

また、表面仕上げが施される被加工物として、上述したウエハ等の平坦なものだけではなく、凹面、凸面等の複雑な形状を有するものもある。しかし、ラッピング加工やポリシング加工等の従来の表面仕上げ技術では、このような複雑な形状の被加工物の機械的精密加工（研磨）は困難であり、手加工が必要であった。

本発明は、従来の研磨方法及び研磨装置とは全く異なる概念の研磨方法及び研磨装置であり、非磁性材料（被加工物）の面精度と形状精度を簡素な方法で同時に向上させることができる磁気研磨方法及び磁気研磨装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、非磁性材料の被加工面上に磁気感応性研磨剤及び磁石Ａをこの順に載置するとともに、上記非磁性材料の下方に磁石Ｂを配し、上記磁石Ａを、上記磁石Ｂとの間に発生する磁力を介して上記被加工面の上方を自転させながら公転させ、上記磁気感応性研磨剤を、上記被加工面に対して相対運動させることを特徴とする磁気研磨方法である。

上記磁気研磨方法は、上記磁気感応性研磨剤が磁気粘性流体に更に砥粒を配合したものであることが好ましい。
上記磁気研磨方法は、上記非磁性材料の下方において、上記磁石Ｂを公転させることが好ましい。

本発明はまた、磁石Ａ、磁石Ｂ及び磁気感応性研磨剤を備える磁気研磨装置であって、上記非磁性材料の被加工面上に上記磁気感応性研磨剤及び上記磁石Ａをこの順に載置するとともに、上記記非磁性材料の下方に上記磁石Ｂを配し、上記磁石Ａを、上記磁石Ｂとの間に発生する磁力を介して上記被加工面の上方を自転させながら公転させ、上記磁気感応性研磨剤を、上記被加工面に対して相対運動を発生させることを特徴とする磁気研磨装置でもある。

上記磁気研磨装置は、上記磁気感応性研磨剤が磁気粘性流体に更に砥粒を配合したものであることが好ましい。
上記磁気研磨装置は、上記非磁性材料の下方において、上記磁石Ｂを公転させることが好ましい。
以下、本発明を詳細に説明する。

本発明によれば、以下に詳述するとおり、薄厚被加工物に対して所望の研磨を施すことができる。また、平面形状を有する被加工物、凹面、凸面等の複雑形状を有する被加工物に対して、所望の研磨を施すことができる。

以下、本発明の磁気研磨方法（以下、「研磨方法」ともいう）及び磁気研磨装置（以下、「研磨装置」ともいう）を図１〜２を用いて詳細に説明する。
図１は、本発明の研磨方法の原理（加工原理）を示した模式図の一例である。上図（ａ）は加工原理を示した全体概略図の一例、下図（ｂ）は上図（ａ）の上面概略図の一例である。

図１に示されているように、本発明では、被加工物１（非磁性材料）の被加工面２上に、磁気感応性研磨剤３及び磁石４（磁石Ａ）がこの順に載置されている。即ち、被加工面２上に、磁気感応性研磨剤３が載置（供給）され、更にその磁気感応性研磨剤３上に磁石４（磁石Ａ）が載置（供給）されている。

本発明における非磁性材料１（被加工物１）は、研磨対象となる非磁性材料である。上記被加工物１としては、非磁性を示す材料であれば特に限定されず、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金等のアルミニウム基材、鉄合金、非磁性ステンレス基材等の各種の非磁性金属材料；アルミナ等のセラミック基材；ガラス基材；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド、ポリアミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリサルフォン等のフィルム基材等を挙げることができる。具体的には、薄厚シリコンウエハ、球面・非球面レンズ、石英ガラス等に好適に適用することができる。

上記被加工面２とは、被加工物１における研磨対象面であり、図１で示されているように、被加工物１における磁気感応性研磨剤３が載置されている面である。
本発明において、上記磁気感応性研磨剤３とは、磁性粒子３ａ及び砥粒３ｂを含むスラリー状の物質（研磨剤）であり、研磨時において、この磁気感応性研磨剤３が被加工面２に対して相対運動することにより被加工面２が研磨される。

上記磁性粒子３ａとしては磁性を有する物質であれば特に限定されず、例えば、鉄、窒化鉄、炭化鉄、カルボニル鉄、二酸化クロム、低炭素鋼、ニッケル、コバルト、アルミニウム含有鉄合金、ケイ素含有鉄合金、コバルト含有鉄合金、ニッケル含有鉄合金、バナジウム含有鉄合金、モリブデン含有鉄合金、クロム含有鉄合金、タングステン含有鉄合金、マンガン含有鉄合金、銅含有鉄合金等の鉄合金、ガドリニウム、ガドリニウム有機誘導体からなる常磁性、超常磁性又は強磁性化合物粒子及びこれらの混合物からなる粒子等を挙げることができる。上記磁性粒子のなかでも、カルボニル鉄が好ましい。これらの磁性粒子は、単独で用いても、２種以上を併用してもよい。

上記磁性粒子３ａは、これらの磁性粒子の表面に分散処理を施したものを用いてもよい。表面に分散処理を施すことにより磁性粒子の分散性が向上する。表面に分散処理が施された磁性粒子（表面処理磁性粒子）としては、磁性粒子の表面をシランカップリング剤で処理したもの等を挙げることができる。

上記表面処理磁性粒子としては、磁性粒子の表面をエポキシ基又はアミノ基を含有するシランカップリング剤によって処理したもの等を挙げることができる。上記エポキシ基又はアミノ基を含有するシランカップリング剤としては、１分子中に少なくとも１つのエポキシ基又はアミノ基を含有するシランカップリング剤であれば特に限定されないが、下記式で表される化合物が好適に用いられる。

Ｘ−（Ｙ）−ＳｉＲ_３−ｂＬ_ｂ
式中、Ｘはエポキシ基、環状エポキシ基又はアミノ基を表す。Ｙは（ＣＨ_２）_ｋ、又は、エーテル結合、エステル結合又はケトン結合を含む炭化水素基を表す。ｋは１〜４の整数を表す。Ｒはメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基を表す。Ｌはハロゲン原子、水酸基、メトキシル基、エトキシル基、プロポキシル基、ブトキシル基等のアルコキシル基、又は、ホルミル基、アセトキシル基、プロピオニルオキシル基、ブチリルオキシル基等のアシルオキシル基を表す。ｂは１〜３の整数を表す。

上記磁性粒子の表面をエポキシ基又はアミノ基を含有するシランカップリング剤によって処理する方法としては、例えば、上記エポキシ基又はアミノ基を含有するシランカップリング剤をアルコール等の溶剤に溶解させた溶液に、上記磁性粒子を浸漬するか、又は、上記シランカップリング剤溶液を上記磁性粒子に噴霧した後、溶剤を揮発させることにより行うことができる。更に、溶剤を揮発させた後に、４０〜１５０℃で５分〜２４時間加熱処理を行ってもよい。上記表面処理磁性粒子は、未処理の磁性粒子と比べて、遙に分散安定性に優れる。

上記エポキシ基又はアミノ基を含有するシランカップリング剤の使用量としては、磁性粒子の比表面積により適宜調整することができるが、例えば、上記磁性粒子１００質量部に対して、０．０５〜１０質量部であることが好ましい。

上記磁性粒子３ａの平均粒子径（Ｄ_５０）は、０．０１〜１００μｍであることが好ましい。０．０１μｍ未満であると、磁気応答性能が低下してしまい、磁気感応性研磨剤とした場合には研磨効率が著しく低下する恐れがある。１００μｍを超えると、磁性粒子が分離・沈降し易くなるとともに、磁気感応性研磨剤とした場合には研磨面の表面粗さを悪化させる恐れがある。０．５〜２０μｍであることがより好ましい。本明細書において、平均粒子径（Ｄ_５０）は、例えば、レーザー回折散乱法を利用した粒度分布測定装置により測定することができる。

上記砥粒３ｂとしては特に限定されず、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＣ、ＺｒＯ_２、Ｂ_４Ｃ、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、ＭｇＯ、ＣｅＯ_２、ヒュームドシリカ、等の一般的な砥粒や、ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＢ_２、ＡｌＮ、ＢＮ、ＳｉＢ_６、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＺｒＣ、ＺｒＢ_４、ＭｇＢ_２等のセラミックス粉を使用することができる。なかでも、ダイヤモンド砥粒、Ａｌ_２Ｏ_３が好ましい。

上記砥粒３ｂの平均粒子径（Ｄ_５０）は１０μｍ以下であることが好ましい。１０μｍを超えると、砥粒が分離・沈降し易くなるとともに、磁気感応性研磨剤とした場合には研磨面の表面平滑性が低くなるおそれがある。２μｍ以下であることがより好ましい。
上記磁気感応性研磨剤３は、通常、オイルや水等の液体の分散媒（キャリア流体）を含む。

上記磁気感応性研磨剤３は、磁気粘性流体に更に砥粒を配合したものが好ましい。この場合、磁気粘性流体に砥粒を分散させた研磨剤の加工力を磁力によって容易に調整することができる。また、磁気粘性流体に砥粒を分散させた研磨剤は被加工物の形状に沿って自在に形状を変化させられるため、被加工物が凹凸を有する複雑形状部品表面の研磨も可能である。更に、磁石４（磁石Ａ）の位置及び挙動は、後述する磁石５（磁石Ｂ）に対する磁力及び挙動により制御されることから、複雑形状を有する被加工物表面を研磨する場合も磁石５のみの挙動を制御することで所望の研磨を施すことが可能である。よって、この場合、磁石４及び磁気粘性流体に砥粒を分散させた研磨剤に対する複雑な位置制御を必要としない。

上記磁気粘性流体としては特に限定されず、例えば、磁性粒子及び分散媒を含むものを挙げることができる。磁気粘性流体を使用すると、磁気によりその粘度を大幅に変化させることができることから、本発明において良好な研磨特性を得ることが可能となる。
上記磁気粘性流体に使用される磁性粒子としては特に限定されず、例えば、上記磁性粒子３ａと同様のものを挙げることができる。

上記磁気粘性流体に更に砥粒を配合した磁気感応性研磨剤３において、上記磁性粒子の含有量は、上記磁気感応性研磨剤３（１００質量％）中に、３０〜９０質量％であることが好ましい。３０質量％未満であると、研磨剤の粘度が充分に上昇せず、所望の研磨ができないおそれがある。９０質量％を超えると、研磨剤の粘度が上昇し過ぎて流体としての機能を発現しなくなり、所望の研磨ができないおそれがある。５０〜８０質量％であることがより好ましい。

上記磁気粘性流体に使用される分散媒としては、磁性粒子や砥粒を分散させることが可能な物質であれば特に限定されず、例えば、トルエン、キシレン、へキサン等の有機溶媒；石油系炭化水素からなる鉱物油類；アルキルベンゼン、ポリフェニルエーテル、アルキルフェニルエーテル、ポリブテン、シリコン油、フッ素油等の合成油類；魚油、豚油、牛油等の動物性油；大豆油、菜種油、コーン油、パーム油、やし油、綿実油、ひまわり油、ひまし油等の植物性油；水やグリコール誘導体類；エチルメチルイミダゾリウム塩、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム塩、１−メチルピラゾリウム塩等に代表されるイオン性液体（常温溶融塩）類等を挙げることができる。なかでも、シリコン油が好ましい。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。

上記磁気感応性研磨剤３に使用される磁気粘性流体には、分散剤、チキソトロピック剤、油性向上剤、極圧添加剤、固体潤滑剤、粘度指数向上剤、流動点降下剤、酸化防止剤、さび止め剤、消泡剤等の添加剤を配合してもよい。

上記分散剤としては、例えば、脂肪酸、脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、脂肪酸アミド、脂肪酸アミン、ポリオキシエチレン誘導体、ポリオキシプロピレン誘導体、グリセリン誘導体、ひまし油誘導体、アミノ酸誘導体、シリコン系界面活性剤、ポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリル酸アンモニウム、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。上記チキソトロピック剤としては、例えば、塩基性硫酸マグネシウムや珪酸カルシウム等の無機ウィスカー類；カオリナイト、セビオライト、ハイドロタルサイト、ゼオライト、アロフェン、イモゴライト、カーロスターナイト、パイロフィライト、ハロイサイト等の粘土鉱物類及びこれらの有機誘導体、；シリカ；タルク等を挙げることができる。
上記油性向上剤としては、例えば、高級脂肪酸、高級アルコール、脂肪族アミン、脂肪族アミド、エステル類等を挙げることができる。上記極圧添加剤としては、例えば、オレフィンポリサルファイド、ジベンジルジサルファイド、アルキルリン酸エステル、アリルリン酸エステル、リン酸エステルのアミン塩、チオリン酸エステル及びこのアミン塩、ナフテン酸塩、塩素化パラフィン等を挙げることができる。上記固体潤滑剤としては、例えば、グラファイト、フラーレン、カーボンナノチューブ等を挙げることができる。

上記洗浄分散剤としては、例えば、金属スルファネート、金属ホスホネート、金属カルボキシレート、金属フェネート、コハク酸イミド、コハク酸エステル、ベンジルアミン、アルキルフェノールアミン類等を挙げることができる。上記粘度指数向上剤としては、例えば、ポリメタクリル酸エステル、ポリアクリル酸エステル、ポリイソブチレン、オレフィン系共重合体、ポリアルキルスチレン、エチレン−プロピレン共重合体、水素化スチレン−ジエン共重合体等を挙げることができる。上記流動点降下剤としては、例えば、低分子量のポリメタクリル酸エステル及びポリアクリル酸エステル、塩素化パラフィン−ナフタレン縮合物、塩素化パラフィン−フェノール縮合物、ポリアルキルスチレン類等を挙げることができる。上記酸化防止剤としてはフェノール系誘導体、アミン類、ベンゾトリアゾール、リン酸亜鉛誘導体、金属フェネート類、有機窒素化合物類等を挙げることができる。上記さび止め剤としては金属石鹸のアミン塩、コハク酸誘導体、金属スルフォネート塩、オレイン酸誘導体、アルキルアミン類、リン酸エステル類等を挙げることができる。上記消泡剤としてはシリコン系化合物、脂肪族アルコール類、金属石鹸、コハク酸誘導体、ポリアクリル酸エステル等を挙げることができる。

上記磁気粘性流体に使用される砥粒としては特に限定されず、例えば、上記砥粒３ｂと同様のものを挙げることができる。
上記磁気粘性流体に更に砥粒を配合した磁気感応性研磨剤３において、上記砥粒の含有量は、上記磁気感応性研磨剤３（１００質量％）中に、０．５〜１０質量％であることが好ましい。０．５質量％未満であると、砥粒量が少ないため、所望の研磨ができないおそれがある。１０質量％を超えると、粘度が上昇し過ぎて均一分散が難しくなり、所望の研磨ができない恐れがある。また、砥粒は比較的高価であるためコスト高にもなる。２〜８質量％であることがより好ましい。

上記磁気感応性研磨剤３の製造方法としては、公知の方法を用いればよく、例えば、上記磁性粒子、分散媒、砥粒及び必要に応じてその他の添加剤を混錬・分散することにより製造することができる。上記混錬・分散の手順は、特に限定されず、計量した全ての磁気感応性研磨剤３の構成材料を一度に混練・分散する方法でも、予め磁性粒子及び砥粒以外の材料を予備混錬・分散しておき、ここに磁性粒子及び砥粒を添加して再度混錬・分散を行う二段階混錬・分散法でも良い。上記混錬・分散の手段は特に限定されず、サンドミル、ビーズミル、ボールミル、ロールミル、ニーダー、プラネタリーミキサー、ハイスピードミキサー、万能混合機、ホモジナイザー等を挙げることができる。また、混錬・分散性を高めるために、加熱装置や超音渡浴等を併用することも可能である。

上記磁石４（磁石Ａ）は、後述する磁石５（磁石Ｂ）との間に作用する磁力により、公転及び自転するものであり、この公転及び自転によって所望の研磨を施すことができる。
上記磁石４（磁石Ａ）としては特に限定されず、従来公知の磁石を使用することができるが、永久磁石を使用することが好ましい。永久磁石を使用することにより、研磨時において、磁石４を良好に自転させられるため、被加工面２の面精度、形状精度を所望の状態に研磨することができる。

上記磁石４（磁石Ａ）として使用される永久磁石としては、高分子複合型磁石、焼結磁石、金属圧延磁石等を挙げることができる。上記高分子複合型磁石としては、Ｓｒフェライト系、Ｂａフェライト系、希土類磁石、Ｓｍ_２Ｃｏ_１７系、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系の磁性粉末を、ゴム状物質（天然ゴム、合成ゴム等）に分散させたゴム磁石や高分子樹脂に分散させたプラスチック磁石等が挙げられる。上記焼結磁石は、磁石粉末を所要形状に成形した後、焼結した磁石であり、高密度で高い磁石特性を有し、Ｂａフェライト系、Ｓｒフェライト系、Ｓｍ_２Ｃｏ_１７系、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系等を挙げることができる。上記金属圧延磁石としては、磁石材料の塑性変形が可能な材料であり、Ｆｅ−Ｃｒ−Ｃｏ系、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｆｅ系、Ｃｕ−Ｎｉ−Ｃｏ系、Ｐｔ−Ｆｅ系、Ｐｔ−Ｃｏ系、Ｍｎ−Ａｌ−Ｃ系、希土類−Ｆｅ−Ｂ系等を挙げることができる。なかでも、ゴム磁石を使用することが好ましい。

上記ゴム磁石としては特に限定されず、ベール状ゴム又はチップ状ゴムに粉末状磁性材料を混練し、加圧成形、加硫及び着磁を行って製造される従来公知のものを使用することができる。上記ゴム磁石に使用されるゴムとしては、天然ゴム、ポリクロロプレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、ポリイソプレンゴム、エチレン−プロピレン共重合ゴム、ポリブタジエンゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、エピクロルヒドリンゴム等の粉末ゴムが挙げられる。上記ゴム磁石に使用される磁性材料としては、ゴム磁石に一般に配合される粉末状の磁性材料を使用することができ、例えば、Ｂａ−フェライト、Ｓｒ−フェライト、Ｃａ−フェライト、Ｚｎ−フェライト、Ｃｏ−フェライト、Ｍｎ−Ｚｎフェライト、Ｃｕ−Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｚｎフェライト、アルニコ、γ−酸化鉄、Ｐｔ・Ｃｏ、Ｐｔ・Ｆｅ、Ｍｎ・Ａｌ・Ｃ、純鉄、サマリウムコバルト等の希土類等が挙げられる。なかでも、フェライト系ゴム磁石が好ましい。これにより、磁石４を良好に自転及び公転させられるため、所望の研磨を施すことができる。上記ゴム磁石は、必要に応じてゴム加硫剤、加硫促進剤、老化防止剤、粘着付与剤、可塑剤、軟化剤等、公知のゴム用配合剤を配合したものであってもよい。

本発明では、上記非磁性材料１（被加工物１）の下方に、磁石５（磁石Ｂ）が配されている。
上記磁石５（磁石Ｂ）は、被加工物１の下方に配置され、その被加工物１の下方において公転させるものである。そして、その公転する磁石５と磁石４（磁石Ａ）との間に磁力を作用させることにより、所望の研磨が可能となる。

上記磁石５（磁石Ｂ）としては特に限定されず、従来公知の磁石を使用することができるが、永久磁石を使用することが好ましい。永久磁石を使用して公転させることにより、研磨時において、磁石間の磁力によって磁石４（磁石Ａ）を良好に自転させるとともに、公転させることが可能となる。よって、その結果、被加工面２の面精度、形状精度を所望の状態に研磨することができる。

上記磁石５（磁石Ｂ）として使用される永久磁石としては、上述した高分子複合型磁石、焼結磁石、金属圧延磁石等を挙げることができる。具体的には、Ｒ−Ｔ−Ｂ系の希土類磁石（希土類元素Ｒ、遷移金属元素Ｔ及びホウ素Ｂを主成分とするもの）を磁石５として好適に使用することができる。磁石組成は特に限定されず、希土類元素Ｒとしては、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕが挙げられ、Ｎｄが好ましい。遷移金属元素Ｔとしては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ等が挙げられ、Ｆｅが好ましい。また、Ｓｍ−Ｃｏ系の希土類磁石も好適に使用される。なかでも、Ｒ−Ｔ−Ｂ系の希土類磁石が好ましく、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系の希土類磁石が特に好ましい。このような磁石を磁石５として使用すると、磁石４（磁石Ａ）を良好に自転及び公転させられるため、所望の研磨を施すことができる。

本発明では、上記磁石４（磁石Ａ）を、上記磁石５（磁石Ｂ）との間に発生する磁力を介して上記被加工面２の上方を自転させながら公転させ、上記磁気感応性研磨剤３を、上記被加工面２に対して相対運動させる。これは、本発明の研磨において重要な点であり、以下、詳細に説明する。

本発明では、図１に示されているように、被加工物１（非磁性材料）の下方に磁石５（磁石Ｂ）が配置されており、その磁石５は公知の回転手段を使用して公転させることが可能であるように設置されている。例えば、図１の例では、回転テーブル６（回転手段の１種）上に磁石５が載置され、更にその回転テーブル６が中心軸７を介してモーター８（回転動力源）に連結されている。そして、磁石５は、回転テーブル６の中心からテーブルの外周方向に一定距離移動させた位置（一定距離ずらした位置）に載置されている。従って、モーター８を駆動させ、中心軸７を介して回転テーブル６を回転方向９に回転させることによって、回転テーブル６上の磁石５を中心軸７の周りに公転（回転方向２１）させることができる。

更に図１では、磁石４（磁石Ａ）、磁気感応性研磨剤３、磁石５（磁石Ｂ）の間に磁力が作用することから、被加工面２と磁石４の間に載置された磁気感応性研磨剤３は磁力により被加工面２に押し付けられる。このとき、磁石５を回転テーブル６等の回転手段によって回転方向２１に公転（回転）させると、磁石４及び磁気感応性研磨剤３は磁石５の公転運動（回転運動）に追従して移動し、被加工面２の上部において公転することになる。磁石４は磁石５との間の磁力により公転するのであるから、磁石４の公転方向は磁石５の公転方向（回転方向２１）とほぼ同様の方向となる。

磁石４（磁石Ａ）は、被加工物１の下方に設置された磁石５（磁石Ｂ）の回転方向２１の公転運動（回転運動）に追従する際、磁気感応性研磨剤３が被加工面２から受ける摩擦抵抗により、被加工面２の上方（磁気感応性研磨剤３上）において回転方向１０（回転方向２２）に自転（回転）することになる。本発明では、以上に述べたような作用により、磁石４は被加工面２の上方を自転しながら、公転することになる。そしてその結果、磁石４によって被加工面２に押し付けられた（磁力吸引された）磁気感応性研磨剤３を、被加工面２に対して相対運動させることができる（磁石４に追従して被加工面２上を移動させることができる）。従って、本発明では、このような相対運動を生じさせることによって、被加工面２の研磨が可能となる。

また、本発明によれば、磁石５（磁石Ｂ）の回転テーブル６の中心から外周方向に移動させる（ずらす）距離を適宜設定するという簡単な手段により、被加工物（非磁性材料）の形状を修正しながら面精度を向上させること、被加工物形状に倣う形（被加工物形状を維持する形）で面精度を向上させること等、所望の研磨を実現させることができる。

具体的に図１で説明すると、磁石５（磁石Ｂ）を回転テーブル６の中心から外周方向に比較的近距離である部位に載置（設置）した場合、磁気感応性研磨剤３上に載置された磁石４（磁石Ａ）は、磁気感応性研磨剤３を介して受ける研磨抵抗により自転（回転方向２２）しながら、被加工面２の中心付近に引き寄せられ（研磨剤を巻き込みながら）、公転する。従って、磁気感応性研磨剤３は中心付近に留まり続け、磁石４は中心付近に重なるような軌跡を描くことになる。その際、磁石４と被加工面２の間に載置された磁気感応性研磨剤３が研磨加工に関与することから、被加工面２の中心付近ほど集中的に加工（研磨）が進行することになる。従って、上記の場合には、被加工面２の所望の部位（図１では、被加工面２の中心付近）の形状を平滑面に修正（研磨）できるのであるから、本発明によると、被加工物の形状を修正しながら面精度を向上させることが可能である。

一方、磁石５（磁石Ｂ）を回転テーブル６の中心から外周方向に比較的遠距離である部位に載置（設置）した場合、上記のような比較的近距離にした場合のように磁気感応性研磨剤３が被加工面２の中心付近に留まることがなく、外周方向へと薄く広がりながらゆっくりと研磨を進行させることができる。従って、この場合には、被加工面２の形状に倣いながら（形状を維持しながら）、被加工面２を平滑な面とすることができるのであるから、本発明によると、被加工物の形状に倣う形で面精度を向上させることが可能である。

また、本発明は、磁気感応性研磨剤３及び磁石４（磁石Ａ）を、この順に被加工面２に載置し、研磨力を磁気感応性研磨剤３の磁力で調整するという構成の研磨方法であるため、強度が低い厚さ数十μｍ以下の薄厚被加工物であっても、研磨時において、割れる等の不具合を防止できる。また、ウエハ保持用キャリアを不要とする。従って、水晶、石英ガラス、シリコンウエハのような被加工物における平坦面の研磨（表面仕上げ）を良好に行うことができ、その表面において非常に高い面精度を得ることが可能である。

更に、上記のように、本発明では、被加工物の形状を修正しながら面精度を向上させること、その形状に倣う形で（形状を維持しつつ）面精度を向上させることが可能であることから、平面形状の被加工物だけでなく、凹凸面を有する複雑形状の被加工物（レンズ等）に対しても良好な研磨を行うことができる。

次に、本発明の研磨装置について、図２を用いて説明する。
本発明の研磨装置は、上記磁石Ａ、磁石Ｂ及び磁気感応性研磨剤を備え、上記非磁性材料の被加工面上に上記磁気感応性研磨剤及び上記磁石Ａをこの順に載置するとともに、上記非磁性材料の下方に上記磁石Ｂを配し、上記磁石Ａを上記磁石Ｂとの間に発生する磁力を介して上記被加工面の上方を自転させながら公転させ、上記磁気感応性研磨剤を上記被加工面に対して相対運動を発生させる装置である。

本発明の研磨装置３１は、上述した加工原理を具現化した実験装置である。図２はそのような実験装置の写真図の一例である。左図は装置全体の写真図であり、右図（上図）は被加工物を載置するジグの部位の拡大写真図で、右図（下図）は回転テーブル及びそのテーブル上に載置された磁石Ｂの拡大写真図（ジグを取り除いて撮影した写真図）である。

図２の研磨装置３１では、ジグ３２の下方に磁石３３（磁石Ｂ）が設けられ、その磁石３３は回転テーブル３４上に設置されている。また、その回転テーブル３４には中心軸３５を介してモーター３６が連結されている。モーター３６を回転させることにより、回転テーブル３４の中心からテーブルの外周方向に移動させて（ずらせて）設置されている磁石３３を公転させることになる。研磨装置３１において、ジグ３２は上下に移動可能であり、磁石３３は回転テーブル３４上の所望の位置に自由に配置することができる。

更に、図２の右下図は、装置における磁石３３（磁石Ｂ）及び回転テーブル３４の拡大模式図であり、この例では、磁石３３としてＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石及びゴム磁石が使用されている（回転テーブル３４の直径：８０ｍｍ、ゴム磁石の直径：２８ｍｍ）。本発明では、使用する磁石、磁石の設置位置を調整することにより、被加工物における加工部の磁場分布を調整できるため、所望の研磨強度に調整できる。また、磁石３３の回転数（回転テーブル３４の回転数）はスピードコントローラー３７により変化可能であるため、所望の研磨速度に調整できる。

図２には示されていないが、図２の研磨装置３１では、被加工物（非磁性材料）がジグ３２上に取り付けられ、その被加工物上に、磁気感応性研磨剤を供給し（載置し）、更にその上に磁石Ａを載置する。そして、モーター３６を駆動させることで磁石３３（磁石Ｂ）を公転させ、それにより、ジグ３２上に取り付けられた被加工物の上方にある磁石Ａを自転及び公転させる。その結果、磁石Ａと被加工物の被加工面との間に載置（供給）された磁気感応性研磨剤によって上述した研磨作用が発揮され、被加工面に所望の研磨が施される。

本発明の磁気研磨方法及び磁気研磨装置は、上述した構成からなるので、薄厚被加工物の表面を良好に研磨することができる。また、平面及び凹凸面を有する複雑形状被加工物の表面を良好に研磨することができる。更に、使用する磁気感応性研磨剤の磁力と運動を制御する簡単な方法のみで、面精度を向上しながら形状を修正すること、形状を維持したまま面精度のみを向上することが可能である。

以下に本発明について実施例を掲げて更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。また実施例中、「部」、「％」は特に断りのない限り「質量部」、「質量％」を意味する。

製造例 磁気粘性流体の作製
下記組成比で、全量が１００部となるように磁気粘性流体の構成材料を計量した。分散媒であるシリコン油（東レ・ダウコーニング社製ＳＨ２００）、磁性粒子であるカルボニル鉄粉（ＢＡＳＦ社製カルボニル鉄粉ＣＭ、粒径Ｄ_５０≒７μｍ）、添加剤である変性シリコン油を１／４インチのスチールボールをメディアとしたボールミルで１．５時間混練して磁気粘性流体を作製した。
シリコン油 ２０部
磁性粒子 ７９部
添加剤 １部

実施例１ 修正研磨加工
図２に示す自製した加工装置を用いて研磨加工を行った。
直径２２ｍｍ、厚さ１２．５ｍｍのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石（磁石Ｂ）を搭載した直径８０ｍｍの回転テーブルの上に位置する厚さ０．５ｍｍのＳＵＳ３０４ステンレス鋼製のジグに、被研磨物である水晶ウエハを載せ、テープを用いてジグに水晶ウエハを固定した。上記で製造した磁気粘性流体に分散量が６質量％となるように粒子サイズ０−１／４μｍのダイヤモンド砥粒を分散させた研磨剤０．５ｍｌを被研磨物上に供給し、更にこの上に直径２２ｍｍ、厚さ４ｍｍのフェライト系ゴム磁石（磁石Ａ）を載せて回転テーブルを４００ｒｐｍで回転させながら５分間水晶ウエハ表面の研磨を行った。

なお、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石（磁石Ｂ）は、回転テーブルの中心から１２ｍｍ（回転テーブルの中心とＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石の中心との距離）ずらして搭載した。また、被研磨物表面と回転テーブルに取り付けられたＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石（磁石Ｂ）の表面との間隔は２ｍｍとなるようにした。また、ゴム磁石（磁石Ａ）よりＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石（磁石Ｂ）の方が保磁力が大きい。

実施例２ 倣い研磨加工
Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系永久磁石（磁石Ｂ）を回転テーブルの中心から１４ｍｍずらして搭載したこと以外は実施例１と同様の方法にて研磨加工を行った。

〔評価〕
（表面粗さ）
研磨加工前後の水晶ウエハの表面粗さ（Ｒａ）を日本ビーコ社製光干渉式表面粗さ計「Ｗｙｋｏ ＮＴ１１００」を用いて測定した。結果を表１に示した。
（研磨面形状の測定）
研磨加工前後の研磨面形状を測定し、結果を図３に示した。

図３より、修正研磨加工を行った実施例１においては、研磨前の等高線の数が研磨後には減少しており、研磨により表面がより平滑化（平坦化）されていることがわかる。また、表１より、研磨加工により、表面粗さも改善されていた。よって、実施例１では、上述した磁石Ｂを回転テーブルの中心から外周方向に比較的近距離（１２ｍｍ）に載置した場合の作用により、形状を修正しながら面精度が高められたと推察される。

一方、倣い研磨加工を行った実施例２においては、研磨前後において等高線の数は同じながらも（図３）、表面粗さは研磨後により小さな値となっていた（表１）。よって、実施例２では、磁石Ｂを回転テーブルの中心から外周方向に比較的遠距離（１４ｍｍ）に載置（設置）した場合の作用により、研磨前の表面形状を維持したままで表面粗さのみを平滑化する（面精度を高める）倣い研磨が行われたと推察される。

本発明の磁気研磨方法及び磁気研磨装置は、薄厚水晶ウエハの超精密研磨技術として有用であり、今後益々高周波化が進む水晶デバイス製造に関わる基盤技術となる。また、球面・非球面レンズ、ガラス、シリコンウエハ、ステンレス鋼、銅材、アルミ材等の非磁性材料の表面研磨技術としても有用である。

本発明の磁気研磨方法の原理（加工原理）を示した模式図である。 上記磁気研磨装置を具現化した実験装置の写真図の一例である。 実施例の研磨加工前後の研磨面の形状の模式図の一例である。

符号の説明

１ 被加工物（非磁性材料）
２、２３ 被加工物の被加工面
３ 磁気感応性研磨剤
３ａ、２４ａ 磁性粒子
３ｂ、２４ｂ 砥粒
４、２５ 磁石（磁石Ａ）
５、３３ 磁石（磁石Ｂ）
６、３４ 回転テーブル（回転手段）
７、３５ 中心軸
８、３６ モーター（回転動力源）
９ 回転テーブルの回転方向
１０、２２ 磁石Ａの回転方向（自転方向）
２１ 磁石Ｂの回転方向（公転方向）
３１ 研磨装置
３２ ジグ
３７ スピードコントローラー

Claims (6)

1. 非磁性材料の被加工面上に磁気感応性研磨剤及び磁石Ａをこの順に載置するとともに、前記非磁性材料の下方に磁石Ｂを配し、
   前記磁石Ａを、前記磁石Ｂとの間に発生する磁力を介して前記被加工面の上方を自転させながら公転させ、
   前記磁気感応性研磨剤を、前記被加工面に対して相対運動させる
   ことを特徴とする磁気研磨方法。
2. 磁気感応性研磨剤は、磁気粘性流体に更に砥粒を配合したものである請求項１記載の磁気研磨方法。
3. 非磁性材料の下方において、磁石Ｂを公転させる請求項１又は２記載の磁気研磨方法。
4. 磁石Ａ、磁石Ｂ及び磁気感応性研磨剤を備える磁気研磨装置であって、
   非磁性材料の被加工面上に前記磁気感応性研磨剤及び前記磁石Ａをこの順に載置するとともに、前記非磁性材料の下方に前記磁石Ｂを配し、
   前記磁石Ａを、前記磁石Ｂとの間に発生する磁力を介して前記被加工面の上方を自転させながら公転させ、
   前記磁気感応性研磨剤を、前記被加工面に対して相対運動を発生させる
   ことを特徴とする磁気研磨装置。
5. 磁気感応性研磨剤は、磁気粘性流体に更に砥粒を配合したものである請求項４記載の磁気研磨装置。
6. 非磁性材料の下方において、磁石Ｂを公転させる請求項４又は５記載の磁気研磨装置。