JP2009142964A - 研磨方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 被研磨物をテープ研磨機構の研磨テープにより一次研磨し、この一次研磨後において、研磨切替機構により切り替えて、被研磨物を上記研磨材研磨機構の研磨材により二次研磨することになり、研磨テープによる一次研磨及び板状の研磨材による二次研磨の順次研磨により被研磨物を良好に研磨することができる。
【解決手段】 板状の被研磨物Ｗを載置可能な回転盤２と、回転盤を水平回転させる被研磨物回転機構と、該回転盤の上方にて研磨テープＴを移送させると共に該研磨テープにより該被研磨物を研磨するテープ研磨機構３と、回転盤の上方にて板状の研磨材を水平回転させると共に該研磨材Ｋで被研磨物を研磨する研磨材研磨機構１２とを備えてなる。
【選択図】図１

Description

本発明は例えばＣＤ−Ｒ、ＤＶＤ−Ｒ、ＢＤ−Ｒ等に代表される光学ディスクを製造する際に用いられるスタンパの裏面やプリント基板の表面を研磨する際に用いられる研磨方法及びその装置に関するものである。

従来、例えば光学ディスク用スタンパ等の板状の被研磨物を研磨する装置として、被研磨物たるスタンパを水平回転させた状態で研磨テープを押し当てて研磨する構造のものが知られている。
特開平７−２７２３２９号公報

しかしながら上記従来構造の場合、研磨テープを折曲してなるテープ研磨部により研磨する構造であり、スタンパ裏面と研磨テープとの接触はほぼ線接触状態となり、この線接触状態での研磨加工のために相互の接触面積が少なくなって研磨テープとスタンパ裏面との接触圧力が大きくなり、それだけ研磨加工に伴うスタンパの反り変形が生じ易くなると共に線接触状態であるから研磨能力の低下を招くことがあるという不都合を有している。

本発明はこのような課題を解決することを目的とするもので、本発明のうちで、請求項１記載の方法の発明は、板状の被研磨物を回転盤に載置し、該回転盤の回転により被研磨物を水平回転させ、該回転盤の上方にて研磨テープを移送させると共に該研磨テープにより該被研磨物を研磨するテープ研磨機構により一次研磨し、一次研磨後に該回転盤の上方にて板状の研磨材を水平回転させると共に該研磨材で該被研磨物を研磨する研磨材研磨機構により二次研磨することを特徴とする研磨方法にある。

又、請求項２記載の装置の発明は、板状の被研磨物を載置可能な回転盤と、該回転盤を水平回転させる被研磨物回転機構と、該回転盤の上方にて研磨テープを移送させると共に該研磨テープにより該被研磨物を研磨するテープ研磨機構と、該回転盤の上方にて板状の研磨材を水平回転させると共に該研磨材で該被研磨物を研磨する研磨材研磨機構とを備えてなり、上記テープ研磨機構は一次研磨用として、上記研磨材研磨機構は一次研磨後の二次研磨用として用いるための研磨切替機構を設けてなることを特徴とする研磨装置にある。

又、請求項３記載の装置の発明は、上記一次研磨及び又は二次研磨後に上記被研磨物の被研磨面を清掃するための清掃機構を設けてなることを特徴とするものである。

又、請求項４記載の装置の発明は、上記研磨材は板状の基材と該基材上に設けられた研磨層とからなることを特徴とするものであり、又、請求項５記載の発明は、上記研磨層は構成成分として砥粒及び結合剤を含む複合材料からなり、かつ、該研磨層の表面は規則的に複数配置された所定形状の立体要素により構成されていることを特徴とするものである。

本発明は上述の如く、請求項１又は２記載の発明にあっては、被研磨物をテープ研磨機構の研磨テープにより一次研磨し、この一次研磨後において、研磨切替機構により切り替えて、被研磨物を上記研磨材研磨機構の研磨材により二次研磨することになり、よって、研磨テープによる線接触状態の一次研磨により被研磨物の表面を粗研磨加工し、被研磨物の平坦化を高研磨能率で行うことができ、この一次研磨後において、上記研磨材研磨機構の板状の研磨材による面接触状態での二次研磨により被研磨物の表面を仕上研磨加工し、面接触状態での研磨のために相互の接触面積が大きくなって研磨材と被研磨物の表面との接触圧力を小さくすることができ、それだけ研磨加工に伴う被研磨物の反り変形を防ぐことができ、かつ、被研磨物の表面の研磨痕等を除去して表面粗さ及び平滑度を向上することができ、研磨テープによる一次研磨及び板状の研磨材による二次研磨の順次研磨により被研磨物を良好に研磨することができる。

又、請求項３記載の発明にあっては、上記一次研磨及び又は二次研磨後に上記被研磨物の被研磨面を清掃するための清掃機構を設けてなるから、上記被研磨物の表面に付着残存する研磨粒子滓等を除去清掃することができる。

又、請求項４記載の発明にあっては、上記研磨材は板状の基材と該基材上に設けられた研磨層とからなるので、研磨材と被研磨物との良好な面接触状態を得ることができ、又、請求項５記載の発明にあっては、上記研磨層は構成成分として砥粒及び結合剤を含む複合材料からなり、かつ、研磨層の表面は規則的に複数配置された所定形状の立体要素により構成されているから、凹凸のある表面構造により目詰まりの発生を抑制すると共に安定した研磨目を得ることができる。

図１乃至図１２は本発明の実施の形態例を示し、図１乃至図１０は第一形態例、図１１、図１２は第二形態例である。

図１乃至図１０の第一形態例において、Ｗは板状の被研磨物としてのスタンパであって、この場合、ニッケル電鋳により剥離形成され、表面に情報信号面を保護する保護膜が形成されてなる。

１は機台であって、この場合、機台１に回転盤２を水平回転自在に配設し、回転盤２に図示省略の負圧吸着機構や機械的爪機構などの固定機構が配設され、かつ、この回転盤２を水平回転させる図示省略の被研磨物回転機構が設けられ、板状の被研磨物Ｗ、この場合、スタンパを回転盤２に載置し、固定機構により載置保持し、被研磨物Ｗを回転軸線Ｏを中心として水平回転Ｒさせるように構成している。

３はテープ研磨機構であって、この場合、図１乃至図５の如く、機台１に移動台４をガイド機構５により回転盤２の回転中心方向に移動自在に配設し、移動台４を往復移動させる移動機構６を配設し、移動台４にガイド機構５によりテープヘッド７を上下動自在に設け、該テープヘッド７を上下動させる上下動機構８を設け、このテープヘッド７に研磨テープＴの満巻リール９及び空リール１０を回転自在に設けると共に研磨テープＴを折曲案内するロール状の圧接部材１１を被研磨物Ｗの半径方向に延びる軸線Ｓを中心として回転自在に設け、圧接部材１１によりテープ研磨部Ｇを形成し、満巻リール９から引き出した研磨テープＴを圧接部材１１を介して空リール１０に巻回案内し、満巻リール９を巻解回転させると共に空リール１０を巻取回転させ、研磨テープＴを連続的又は間欠的に移送Ｂすると共に移動機構６によりテープヘッド７を前進させた状態で上下動機構８によりテープヘッド７を下降させ、テープ研磨部Ｇを被研磨物Ｗに圧接させ、被研磨物Ｗを研磨テープＴにより研磨するようにしている。

この場合、上記研磨テープは、ポリエステルフィルム、メタル、クロス等の基材に酸化アルミニュウム、酸化クロム、シリコンカーバイド、ダイヤモンド等の所定粒度の研磨粒子をコーティング又は結合してなる構造となっている。

１２は研磨材研磨機構であって、この場合、図１、図２、図３、図６、図７の如く、機台１に移動台１３をガイド機構１４により回転盤２の回転中心方向に移動自在に配設し、移動台１３を往復移動させる移動機構１５を配設し、移動台１３にガイド機構１４により研磨ヘッド１６を上下動自在に設け、該研磨ヘッド１６を上下動させる上下動機構１７を設け、この研磨ヘッド１６に主軸１８を回転軸線Ｑを中心として回転自在に縦設し、主軸１８を回転させる主軸回転機構１９を設け、主軸１８の下端部に保持盤２０を設け、保持盤２０にゴム等の弾性材Ｎを設け、弾性材Ｎに板状の研磨材Ｋを例えば剥離可能な貼着によって保持し、上下動機構１７により保持盤２０を下降させ、回転Ｃする研磨材Ｋを被研磨物Ｗに圧接させるように構成している。

２１は研磨切替機構であって、上記テープ研磨機構３は一次研磨用として、上記研磨材研磨機構１２は一次研磨後の二次研磨用として選択的に切替動作するように構成され、この場合、上記移動機構６及び上記移動機構１５を交互に前進後退させる図示省略のマイコンピュータや切替電気回路により構成されている。

この場合、上記研磨材Ｋは柔軟性を有するポリマーフィルム、紙、布、金属フィルム、バルカンファイバー、不織基材、これらの組み合わせ品等の薄い板状の基材と基材上に設けられた研磨層とを有してなり、この研磨層は構成成分として砥粒及び結合剤を含む複合材料からなり、かつ、研磨層の表面は、規則的に複数配置された所定形状の立体要素Ｄにより構成され、砥粒としては、溶融酸化アルミニウム、熱処理酸化アルミニウム、セラミック酸化アルミニウム、シリコンカーバイド、アルミナジルコニア、ガーネット、ダイヤモンド、立方体窒化ホウ素シリカ等が用いられ、結合剤としては、フェノール樹脂、アミノプラスト樹脂、ウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリレート樹脂、アクリレート化イソシアヌレート樹脂、尿素−ホルムアルデヒド樹脂、イソシアヌレート樹脂、アクリレート化ウレタン樹脂、アクリレート化エポキシ樹脂等が用いられ、また、上記立体要素の形状としては、ピラミッド立体形状、截頭プリズム形状等の立体要素が用いられ、鋳型シートにより形成されるものであり、例えば、住友スリーエム株式会社製の商品名トライザクト（商標）のディスク形が用いられている。

２２は清掃機構であって、図１、図２、図９、図１０の如く、被研磨物Ｗの表面を清掃可能な清掃ブラシ２３と、清掃ブラシ２３を回転軸線Ｅを中心として回転Ｆさせるブラシ回転機構２４と、清掃ブラシ２３を旋回退避動作Ｐさせる旋回機構２５とからなり、しかして、上記テープ研磨機構３による一次研磨及び又は研磨材研磨機構１２による二次研磨後において、上記被研磨物Ｗの表面に付着残存する研磨粒子滓等を清掃ブラシ２３の回転接触により清掃するように構成している。尚、水等の洗浄液を使用することもある。

この実施の第一形態例は上記構成であるから、回転盤２上に板状の被研磨物Ｗたるスタンパを載置し、被研磨物Ｗを図示省略の固定機構により回転盤２に固定し、この回転盤２を被研磨物回転機構により水平回転させ、先ず、上記研磨切替機構２１により一次研磨動作に切り替え、上記テープ研磨機構３のテープヘッド７を移動機構６により回転盤２の回転中心方向に前進移動させ、その前進状態に置いて、テープヘッド７を上下動機構８により下降動作させ、圧接部材１１により形成されたテープ研磨部Ｇを被研磨物Ｗの表面に圧接させ、被研磨物Ｗの回転Ｒ、テープ研磨部Ｇの圧接及び又は研磨テープＴの移送Ｂにより被研磨物Ｗを研磨することになり、一次研磨完了後、テープヘッド７を移動機構６により後退移動させると共にテープヘッド７を上下動機構８により上昇動作させ、テープ研磨部Ｇを被研磨物Ｗの表面から離反させることになり、次に、上記研磨切替機構２１により二次研磨動作に切り替え、上記研磨材研磨機構１２の研磨ヘッド１６を移動機構１４により回転盤２の回転中心方向に前進移動させ、研磨ヘッド１６を上下動機構１７により下降動作させ、研磨ヘッド１６の主軸１８の回転により回転軸線Ｑを中心として保持盤２０を回転させ、研磨材Ｋを回転Ｃさせながら被研磨物Ｗに圧接させ、被研磨物Ｗの回転Ｒ、研磨材Ｋの回転Ｃ及び研磨材Ｋの圧接により被研磨物Ｗを研磨することになり、二次研磨完了後、研磨ヘッド１６を移動機構１７により後退移動させると共に研磨ヘッド１６を上下動機構１７により上昇動作させ、研磨材Ｋを被研磨物Ｗの表面から離反させることになる。

したがって、先ず、被研磨物Ｗをテープ研磨機構３の研磨テープＴにより一次研磨し、次に、研磨切替機構２１により切り替えて、被研磨物Ｗを上記研磨材研磨機構１２の研磨材Ｋにより二次研磨することになり、よって、研磨テープＴによる線接触状態の一次研磨により被研磨物Ｗの表面を粗研磨加工し、被研磨物Ｗの平坦化を高研磨能率で行うことができ、この一次研磨後において、上記研磨材研磨機構１２の板状の研磨材Ｋによる面接触状態での二次研磨により被研磨物Ｗの表面を仕上研磨加工し、面接触状態での研磨のために相互の接触面積が大きくなって研磨材Ｋと被研磨物Ｗの表面との接触圧力を小さくすることができ、それだけ研磨加工に伴う被研磨物Ｗの反り変形を防ぐことができ、かつ、テープ研磨機構３の研磨テープＴによる研磨により生ずる被研磨物Ｗの回転中心Ｏを中心とする円周方向の回転研磨痕等を上記研磨材研磨機構１２の研磨材Ｋの水平回転による円周方向の回転研磨痕等に対して交差する方向の研磨により除去することができ、被研磨物Ｗの表面の研磨痕等を除去して表面粗さ及び平滑度を向上することができ、研磨テープＴによる一次研磨及び板状の研磨材Ｋによる二次研磨の順次研磨により被研磨物Ｗを良好に研磨することができる。

この場合、上記一次研磨及び又は二次研磨後に上記被研磨物Ｗの被研磨面たる表面を清掃するための清掃機構２２を設けているから、上記被研磨物Ｗの表面に付着残存する研磨粒子滓等を除去清掃することができる。

又、この場合、上記研磨材Ｋは板状の基材と基材上に設けられた研磨層とからなるので、研磨材Ｋと被研磨物Ｗとの良好な面接触状態を得ることができ、又、この場合、上記研磨層は構成成分として砥粒及び結合剤を含む複合材料からなり、かつ、該研磨層の表面は規則的に複数配置された所定形状の立体要素により構成されているから、凹凸のある表面構造により目詰まりの発生を抑制すると共に安定した研磨目を得ることができる。

図１１、図１２の第二形態例は、上記研磨材研磨機構１２の別例構造を示し、、この場合、上記保持盤２０を図示省略の遊星歯車機構により回転軸線Ｑを中心として自転Ｊさせながら回転軸線Ｌを中心として公転Ｍさせるように構成している。

この第二形態例にあっても、上記第一形態例と同様な作用効果を得ることができると共に被研磨物Ｗの回転Ｒ、研磨材Ｋの自転Ｊ及び公転ＭＣ及び研磨材Ｋの圧接により被研磨物Ｗを良好に研磨することができる。

尚、本発明は上記実施例に限られるものではなく、例えば、上記実施の形態例は光学的ディスク用スタンパの裏面研磨に適用したものであるが、プリント基板やその他の比較的薄板状の板状部材の研磨に適用することができ、また、上記テープ研磨機構３や研磨材研磨機構１２、研磨切替機構２１、清掃機構２２の構造は適宜変更して設計されるものである。

又、上記実施の形態例においては、上記テープ研磨機構３及び研磨材研磨機構１２を所謂、乾式研磨構造としているが、水等の潤滑剤やスラリー状砥粒剤、セリウム化学剤を含む加工液体を用いる湿式研磨構造とすることもある。

以上、所期の目的を充分達成することができる。

本発明の実施の第一形態例の全体側面図である。 本発明の実施の第一形態例の全体平面図である。 本発明の実施の第一形態例の部分正面図である。 本発明の実施の第一形態例の説明平面図である。 本発明の実施の第一形態例の説明斜視図である。 本発明の実施の第一形態例の部分正面図である。 本発明の実施の第一形態例の説明平面図である。 本発明の実施の第一形態例の説明斜視図である。 本発明の実施の第一形態例の説明平面図である。 本発明の実施の第一形態例の説明斜視図である。 本発明の実施の第二形態例の説明平面図である。 本発明の実施の第二形態例の説明斜視図である。

符号の説明

Ｗ 被研磨物
Ｔ 研磨テープ
Ｋ 研磨材
２ 回転盤
３ テープ研磨機構
１２ 研磨材研磨機構
２１ 研磨切替機構
２２ 清掃機構

Claims (5)

1. 板状の被研磨物を回転盤に載置し、該回転盤の回転により被研磨物を水平回転させ、該回転盤の上方にて研磨テープを移送させると共に該研磨テープにより該被研磨物を研磨するテープ研磨機構により一次研磨し、一次研磨後に該回転盤の上方にて板状の研磨材を水平回転させると共に該研磨材で該被研磨物を研磨する研磨材研磨機構により二次研磨することを特徴とする研磨方法。
2. 板状の被研磨物を載置可能な回転盤と、該回転盤を水平回転させる被研磨物回転機構と、該回転盤の上方にて研磨テープを移送させると共に該研磨テープにより該被研磨物を研磨するテープ研磨機構と、該回転盤の上方にて板状の研磨材を水平回転させると共に該研磨材で該被研磨物を研磨する研磨材研磨機構とを備えてなり、上記テープ研磨機構は一次研磨用として、上記研磨材研磨機構は一次研磨後の二次研磨用として用いるための研磨切替機構を設けてなることを特徴とする研磨装置。
3. 上記一次研磨及び又は二次研磨後に上記被研磨物の被研磨面を清掃するための清掃機構を設けてなることを特徴とする請求項２記載の研磨装置。
4. 上記研磨材は板状の基材と該基材上に設けられた研磨層とからなることを特徴とする請求項２又は３記載の研磨装置。
5. 上記研磨層は構成成分として砥粒及び結合剤を含む複合材料からなり、かつ、該研磨層の表面は規則的に複数配置された所定形状の立体要素により構成されていることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の研磨装置。
   

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