JP2013202715A

JP2013202715A - 表面加工方法

Info

Publication number: JP2013202715A
Application number: JP2012072448A
Authority: JP
Inventors: Tetsuji Nakayama; 哲志中山
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2013-10-07

Abstract

【課題】固定砥粒層を用いて該砥粒層からのオーバーハングを行いながら板厚の薄い被加工物の表面を研磨や研削する表面加工の方法において、被加工物表面の傷付きや、被加工物自体の破損の発生が簡便な機構により抑制された被加工物の表面加工方法を提供する。
【解決手段】一対の定盤の摺接面に対して被加工物の両主面を、相対的にかつ被加工物の両主面の少なくとも一部が摺接面の端部を超えるように摺動させて、被加工物の両主面を表面加工する方法であって、被加工物は定盤の摺接面の間に自転しながら公転するように配置される厚さが０．４ｍｍ未満のキャリアで保持され、定盤は主面上の内周近傍から外周近傍の領域に砥粒材を用いて成形された複数の凸部を所定のパターン形状で有し、該領域の外側にリング状のＳｈｏｒｅＤ硬度が８５以下である材料からなる緩衝層を有する被加工物の表面加工方法。
【選択図】図１

Description

本発明は被加工物の表面加工方法に係り、特に固定砥粒を用いた被加工物の平面研磨・研削加工方法に関する。

従来から、例えば、光学フィルタガラス、ハードディスク基板、フォトマスク等の研削や研磨に、両面ラップ盤が使用されている。両面ラップ盤では、被加工物をキャリアと呼ばれる保持具に設けられた保持孔にセットした後、相対する上下位置に配置された定盤間で挟持し、上下の定盤を回転させることで被加工物の両面を平面研磨・研削加工（以下、「平面加工」という。）する。両面ラップ盤では、多くの場合、キャリアはサンギアとインターナルギアを用いて自転と公転が同時に行われるように設計されている。

このような両面ラップ盤を用いて被加工物を平面加工する際には、砥粒として遊離砥粒または固定砥粒が適宜選択され用いられる。固定砥粒は砥粒を結合材で結合した砥粒材または前記砥粒材を含む樹脂からなる砥粒層を定盤の全面に取り付け、この砥粒層を被加工物の表面に摺接させて被加工物を平面加工する。平面加工に伴い遊離砥粒に用いられる金属定盤や固定砥粒の砥粒層も削られるが、平面加工の精度を保つためには、砥粒層は全体として均等に削られる必要がある。そこで、通常、キャリアと被加工物を定盤上の定盤または砥粒層の端部である外周および内周を超えるように、すなわちオーバーハングするように回転させて平面加工が行われている。

しかしながら、図５に示すように上記砥粒層が、定盤の全面に複数の凸部が所定のパターンで存在するように成形された砥粒層である場合、被加工物をより薄く加工するために厚さの薄いキャリアを用いると、オーバーハングする際にキャリアが変形することに起因して砥粒層の外周付近で被加工物に傷が付いたり、被加工物が破損したりすることがあった。

そこで、例えば、特許文献１においては、上記のようなキャリアの歪みを矯正するために、インターナルギアの内側にキャリアの変形防止用の下側スペーサおよび上側スペーサを夫々にネジ止めし取り付けた構成とする技術が記載されている。しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、インターナルギアの形状が複雑になり、清掃が行いにくい、ジョブチェンジの際にスペーサの位置を変更する必要があるなどの問題があった。

特開平１１−２５４３０３号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、固定砥粒層を用いて該砥粒層からのオーバーハングを行いながら板厚の薄い被加工物の表面を研磨や研削する表面加工の方法において、被加工物表面の傷付きや、被加工物自体の破損の発生が簡便な機構により抑制された被加工物の表面加工方法の提供を目的とする。

本発明の被加工物の表面加工方法は、摺接面を対向させて配置された一対の定盤の前記摺接面に対して、略平板状の被加工物の両主面を、相対的に、かつ、前記被加工物の両主面の少なくとも一部が前記摺接面の端部を超えるように摺動させて、前記被加工物の両主面を研削または研磨する被加工物の表面加工方法であって、
前記被加工物は、前記定盤の摺接面の間に自転しながら公転するように配置される厚さが０．４ｍｍ未満のキャリア内に設けられた保持孔で保持され、
前記定盤は、ドーナツ状の定盤本体と、前記定盤本体の主面上の内周近傍から外周近傍までの領域に砥粒を結合材で結合した砥粒材または前記砥粒材を含む樹脂を用いて略同一の高さに成形された複数の凸部を所定のパターン形状で有するとともに、前記領域の外周を内周とするリング状にかつ前記凸部と略同一の高さに配設される、ＳｈｏｒｅＤ硬度が８５以下である材料からなる緩衝層とを有し、前記凸部および緩衝層の表面を前記摺接面とする方法である。

本発明の被加工物の表面加工方法によれば、固定砥粒層を用いて該砥粒層からのオーバーハングを行いながら板厚の薄い被加工物の表面を研磨や研削する表面加工の方法において、被加工物表面の傷付きや、被加工物自体の破損の発生が簡便な機構により抑制された被加工物の表面加工方法の提供が可能である。

本発明の実施形態に用いる両面ラップ盤の一例を示す概略展開図である。図１に示す両面ラップ盤のＸ−Ｘ線における断面図である。図１に示す両面ラップ盤の下定盤をキャリアを外した状態で示す平面図（ａ）および部分拡大断面図（ｂ）である。図１に示す両面ラップ盤において被加工物がキャリアとともにオーバーハングしている状態を示す概略図である。従来の両面ラップ盤において被加工物がキャリアとともにオーバーハングしている状態を示す概略図である。

以下に、本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明は、下記説明に限定して解釈されるものではない。
本発明の被加工物の表面加工方法は、摺接面を対向させて配置された一対の定盤の前記摺接面に対して、略平板状の被加工物の両主面を、相対的に、かつ、前記被加工物の両主面の少なくとも一部が前記摺接面の端部を超えるように摺動させて、前記被加工物の両主面を研削または研磨する被加工物の表面加工方法であって、前記被加工物は、前記定盤の摺接面の間に自転しながら公転するように配置される厚さが０．４ｍｍ未満のキャリア内に設けられた保持孔で保持され、前記定盤は、ドーナツ状の定盤本体と、前記定盤本体の主面上の内周近傍から外周近傍までの領域に砥粒を結合材で結合した砥粒材または前記砥粒材を含む樹脂を用いて略同一の高さに成形された複数の凸部を所定のパターン形状で有するとともに、前記領域の外周を内周とするリング状にかつ前記凸部と略同一の高さに配設される、ＳｈｏｒｅＤ硬度が８５以下である材料からなる緩衝層とを有し、前記凸部および緩衝層の表面を前記摺接面とする方法である。

本発明の被加工物の表面加工方法においては、定盤上の複数の凸部を所定のパターン形状で有する固定砥粒領域の少なくとも外周に接する外側全体にリング状にＳｈｏｒｅＤ硬度が８５以下である材料からなる緩衝層を設けて、オーバーハングを行いながら板厚の薄い被加工物、具体的には０．４ｍｍ未満のキャリアを用いて加工される程度に板厚の薄い被加工物の表面を研磨や研削するという簡便な機構で、オーバーハングによる被加工物表面の傷付きや、被加工物自体の破損の発生を抑制することを可能とした。

以下、図面を参照しながら本発明の表面加工方法の実施形態について詳細に説明する。具体的には、図１に概略的な展開図を、および図２にそのＸ−Ｘ線断面図を示す両面ラップ盤１を用いて被加工物２の研削を行う場合を例として、本発明の表面加工方法の実施形態について説明するが、本発明の表面加工方法はこれに限定されない。

両面ラップ盤１は、ドーナツ状の下定盤本体１１、その上面に配置された研削パッド１２、研削パッド１２の外周端に接するようにリング状に配置された外側緩衝層１３ａ、および研削パッド１２の内周端に接するようにリング状に配置された内側緩衝層１３ｂを有する下定盤１０と、ドーナツ状の上定盤本体２１、その下面に配置された研削パッド２２、研削パッド２２の外周端に接するようにリング状に配置された外側緩衝層２３ａ、および研削パッド２２の内周端に接するようにリング状に配置された内側緩衝層２３ｂを有する上定盤２０と、保持孔３ａに被加工物２を保持し、上下の定盤１０、２０の間で自転しながら公転するように配設されたキャリア３とを有する。

両面ラップ盤１においては、下定盤１０が有する研削パッド１２および上定盤２０が有する研削パッド２２は、それぞれ略同一の高さに成形された複数の凸部を所定のパターン形状で有する。両面ラップ盤１においては、下定盤１０の研削パッド１２、外側緩衝層１３ａおよび内側緩衝層１３ｂの表面が下側の摺接面、上定盤２０の研削パッド２２、外側緩衝層２３ａおよび内側緩衝層２３ｂの表面が上側の摺接面となり、キャリア３の保持孔３ａに保持された略平板状の被加工物２の両側の主面に接している。両面ラップ盤１においては、キャリア３を自転させながら公転させ、上下の定盤１０、２０の摺接面に対して、被加工物２の両主面を、相対的に摺動させることで、両面研削が行われる。この際、摺接面全体の平坦性を維持するために、被加工物２の両主面の少なくとも一部が摺接面の端部を超えるように、具体的には、上下の外側緩衝層１３ａ、２３ａの外側および内側緩衝層１３ｂ、２３ｂの内側を通過するように摺動させる。

キャリア３を自転させながら公転させるために両面ラップ盤１は、上下の定盤１０、２０の内周より内側の中心部にサンギア４と、上下の定盤１０、２０の外周より外側の外縁部にインターナルギア５を有する。キャリア３の外周には、サンギア４およびインターナルギア５とかみ合うギアが形成されており、サンギア４およびインターナルギア５が駆動機構（図示せず）により回転駆動されることで、キャリア３は上下の定盤１０、２０の間で自転しながら公転する。また、上下の定盤１０、２０はそれぞれ回転駆動機構（図示せず）により回転可能である。

ここで、被加工物２を研削加工する際の、下定盤１０および上定盤２０の回転の方向、周速度、キャリア３の自転および公転の方向、周速度は、被加工物２の材質、大きさ、厚さ等の種類、研削パッド１２の種類等を勘案して設定される研削加工条件に応じて適宜選択される。通常、下定盤１０はキャリア３の公転方向と同一方向に回転され、上定盤２０は回転しないか、またはキャリア３の公転方向と反対方向に回転するよう設定される。

なお、被加工物２を研削加工する際には、下定盤１０、上定盤２０、サンギア４およびインターナルギア５の４つが回転運動する４ｗａｙ方式、下定盤１０および上定盤２０は回転せず、サンギア４およびインターナルギア５だけが回転する２ｗａｙ方式、下定盤１０、上定盤２０、サンギア４およびインターナルギア５のうちの３つが回転運動する３ｗａｙ方式等がある。どの方式を用いて被加工物２を研削加工するかは、被加工物２の研削加工条件に応じて選択すればよい。

サンギア４の外周と下定盤１０の内周との距離Ｌ１および、インターナルギア５の内周と下定盤１０の外周との距離Ｌ２は、キャリア３が保持した被加工物２が、自転しながら公転するキャリア３の動作により、それぞれ内側緩衝層１３ｂの内周および外側緩衝層１３ａの外周を超えられるような距離に調整される。サンギア４およびインターナルギア５と上定盤２０との関係も下定盤１０と同様である。なお、被加工物２が内側緩衝層１３ｂの内周を超える距離Ｌ３の最大値を内側のオーバーハング量、被加工物２が外側緩衝層１３ａの外周を超える距離Ｌ４の最大値を外側のオーバーハング量という。

被加工物２における内側のオーバーハング量および外側のオーバーハング量は、ともに０を超える量であれば、特に制限されない。被加工物の主面の対角線または直径の長さの１〜４０％の長さを、内側および外側のオーバーハング量とすることが好ましい。被加工物のキャリアからの抜け出し防止の観点から１〜３０％の長さとすることが特に好ましい。

キャリア３の厚さｔ３は０．４ｍｍ未満である。キャリア３の厚さは被加工物２の平面加工後の厚さｔ２に合わせて設定され、通常、被加工物２の平面加工後の厚さｔ２より０．０２〜０．１ｍｍの薄い厚さに設定される。なお、被加工物２の平面加工前の厚さｔ１は、平面加工後の厚さｔ２より０．１〜１ｍｍ厚い程度に設定される。キャリア３の厚さｔ３の下限は、加工限界であり０．０１ｍｍ程度とできる。

本発明の平面加工方法が適用される被加工物２としては、通常、両面ラップ盤により研削または研磨される各種工作物が挙げられる。被加工物２として、具体的には、ガラス板、シリコン基板、サファイア基板等が挙げられる。ガラス板としては、特に制限されず、シリケートガラス、リン酸塩ガラス、ホウ酸塩ガラス等が挙げられる。

被加工物２の形状は略平板状であれば、主面の形状は特に制限されない。なお、略平板状とは、上側、下側の主面がともに目視レベルで平板形状と認識できるレベルの平坦面を有する形状をいう。また、本明細書において、略を付けた表記は、上記同様に、特に断わらない限り目視レベルでそう認識できるレベルのことをいう。

キャリア３については、通常、両面ラップ盤により研削または研磨を行う際に用いられるキャリアであれば、特に制限なく用いられる。キャリア３の材質としては、エポキシ含浸ガラス織布、エポキシ含浸アラミド不織布、スチール等が挙げられる。耐久性および価格の観点から、エポキシ含浸ガラス織布が特に好ましい。キャリア３が有する被加工物２を保持する保持孔３ａは、被加工物の主面の大きさと略同じ大きさに形成され、研削や研磨が行われる際に、キャリア３の保持孔３ａの側面と下定盤１０の摺接面および上定盤２０の摺接面の間で保持される。

キャリア３の１個が保持する被加工物２の個数は、キャリア３の大きさと被加工物２の形状および大きさにより、適宜選択される。該個数は１個以上であれば特に制限されない。また、両面ラップ盤１が有するキャリア３の個数については、上下の定盤１０、２０の間で全体としてのバランスを取る観点から、通常２個以上であり、２個以上であれば該個数は特に制限されない。

図３に図１に示す両面ラップ盤１の下定盤１０をキャリアを外した状態で内側から見た平面図（ａ）および部分拡大断面図（ｂ）を示す。なお、上定盤２０を内側から見た平面図は、図３（ａ）と同様であり、上定盤２０が有する各部材についても、以下に説明する下定盤１０が有する各部材と同様とできる。また、図４に、図１に示す両面ラップ盤１において被加工物２がキャリア３とともに下定盤１０からオーバーハングしている状態を示す概略図を示す。図４（ａ）は内側から見た平面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示す平面図におけるＹ−Ｙ線断面図である。

図３（ａ）に示す下定盤１０をキャリアを外した状態で内側から見た平面図は、下定盤１０の上面すなわち摺接面を示す図である。研削パッド１２は下定盤本体１１の主面上の内周近傍から外周近傍までの領域に設けられている。研削パッド１２は、全体に複数の凸部１２１を所定のパターン形状で有する。

図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す下定盤１０の平面図において、破線で囲まれた領域のＺ−Ｚ線断面を示す。研削パッド１２は、砥粒を結合材で結合した砥粒材１２３が樹脂１２４に均一に分散した材料を用いて、略同一の高さに成形された複数の凸部１２１を所定のパターン形状で有する構成である。図３（ａ）、（ｂ）に示す研削パッド１２においては、凸部１２１は、摺接面となる上面が一辺の長さがＰ１の略正方形であり、縦、横に一定の間隔Ｐ２をおいて規則的に配置されている。これにより、凸部１２１に囲まれた幅Ｐ２の溝１２２が研削パッド１２の上面に全体に形成されている。図３（ｂ）に溝１２２の深さをＨ１で示す。

凸部１２１の形状、大きさ、例えば正方形である場合の一辺の長さＰ１、溝１２２の形状、幅Ｐ２、深さＨ１は、被加工物２の形状、大きさ等により適宜選択可能である。凸部１２１の大きさを凸部が矩形である場合の短辺の長さ、または円形や楕円形の場合の短径の長さをＰ１で示す場合に、例えば、シリケートガラスを研削する際の凸部１２１の大きさＰ１は、２〜２０ｍｍ程度が好ましい。溝１２２の幅Ｐ２は０．５〜２ｍｍ程度が好ましく、深さＨ１は、０．２〜１０ｍｍ程度が好ましい。

また、研削パッド１２における上記凸部１２１の上面（摺接面）の面積の合計の、凸部１２１の上面と溝１２２の底面の面積の合計、すなわち研削パッド１２が配設された全面積に対する面積比は、３０〜９５％が好ましく、４０〜９０％がより好ましい。

研削パッド１２は接着層１２５により下定盤本体１１に固定されている。接着層１２５は、加工中に研削パッドが剥離しない程度の接着力を有していればよく、具体的には、両面接着テープ、接着剤等で構成できる。下定盤本体１１上には、研削パッド１２の外周端に接するようにリング状に外側緩衝層１３ａが配設され、研削パッド１２の内周端に接するようにリング状に内側緩衝層１３ｂが配設されている。ここで、図３に示す下定盤１０は、外側緩衝層１３ａと内側緩衝層１３ｂとを有するが、本発明の表面加工方法において内側緩衝層１３ｂは必須ではなく、必要に応じて設けられる任意の部材である。これは、両面ラップ盤のような表面加工装置においては、定盤の内側ほどキャリア３およびこれに保持される被加工物２の周速度が小さく、定盤の外側ほど周速度が大きいことによる。

上記のように、例えば、被加工物２における内側のオーバーハング量および外側のオーバーハング量が同じであっても、周速度が小さい内側では、研削パッド１２が有するような砥粒材１２３を含む凸部が被加工物２に傷を付けたり、キャリア３や被加工物２をクラッシュさせたりするリスクは小さく、したがって内側緩衝層１３ｂは必要に応じて配設されればよい。それに比べ、周速度が大きい外側では、上記リスクが高く、被加工物２やキャリア３を保護するために外側緩衝層１３ａが必須となる。

図４（ａ）、（ｂ）に示されるように、研削パッド１２の外側に外側緩衝層１３ａを有することで、被加工物２およびキャリア３のクラッシュや、被加工物２の傷付きの発生を抑制することが可能となる。

外側緩衝層１３ａの配設位置は、その外周が下定盤本体１１の上面の外周と略一致し、内周は研削パッド１２の外周と一致する。外側緩衝層１３ａの幅ｗ２は、被加工物２やキャリア３を十分に保護し、かつ研削パッド１２による表面加工のための面積をできるだけ確保する観点から、下定盤本体１１の外径に対して０．１〜５％とすることが好ましく、０．３％〜３％とすることがより好ましい。外側緩衝層１３ａの高さは、研削パッド１２の凸部の高さと略同一の高さとする。

図３に示すように、内側緩衝層１３ｂを設ける場合の配設位置は、その内周が下定盤本体１１の上面の内周と略一致し、外周は研削パッド１２の内周と一致する。内側緩衝層１３ｂの幅ｗ１および高さは、外側緩衝層１３ａの幅ｗ２および高さとそれぞれ同様にできる。内側緩衝層１３ｂを設けない場合には、研削パッド１２を、その内周が下定盤本体１１の上面の内周と略一致するように設ける。

砥粒としては、研磨や研削に通常、遊離砥粒として用いるものが特に制限なく挙げられる。具体的には、ダイヤモンド砥粒、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を主成分とするＡ砥粒、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を主成分とするＣ砥粒、ｃＢＮ砥粒等が挙げられる。これらのなかでも、ダイヤモンド砥粒は、高い研磨・研削力と安定した加工性能を有するため、ガラス板、シリコン基板、サファイア基板等の硬物材料の研磨や研削等の表面加工に好適である。砥粒の粒子径としては１〜２０μｍ程度が好ましい。

また、これらの砥粒は結合材を用いて結合して砥粒材として使用されるが、砥粒を結合する結合材としては、ビトリファイド、樹脂、金属等が挙げられる。これらのなかでも、加工レートおよび耐久性の観点からビトリファイドが好ましい。

結合材を用いて結合された砥粒材はそのまま使用するか、または必要に応じて樹脂等で成形して使用する。上記凹凸形状を形成する方法には、砥粒材に溝を掘るか、または樹脂等で成形する際に凹凸形状のある形に成形する方法等がある。砥粒材に関しては強度を持たせるため、ポリカーボネート等の樹脂製のシート上に成形してもよい。

外側緩衝層１３ａおよび内側緩衝層１３ｂは、上記のとおりオーバーラップする被加工物２およびキャリア３を保護するために設けられる部材であり、ＳｈｏｒｅＤ硬度が８５以下である材料で構成される。ここで、本明細書におけるＳｈｏｒｅＤ硬度とは、ＪＩＳＫ６２５３に基づいて測定されるＳｈｏｒｅＤ硬度をいう。

外側緩衝層１３ａおよび内側緩衝層１３ｂの形成に用いることが可能な材料としては、ＳｈｏｒｅＤ硬度が８５以下である材料であれば特に制限されない。これら緩衝層を構成する材料のＳｈｏｒｅＤ硬度は、好ましくは７５以下であり、５０以下がより好ましく、もっとも好ましくは４０以下である。緩衝層を構成する材料のＳｈｏｒｅＤ硬度の下限については、加工中の極端な変形を防ぐ観点から１０以上が好ましく、２０以上がより好ましい。上記ＳｈｏｒｅＤ硬度の条件を満足する材料として、具体的には、ポリウレタン、ポリイミド、エポキシ等の発泡材または発泡されてないポリウレタン、ポリイミド、エポキシ等の樹脂等が挙げられる。

また、外側緩衝層１３ａおよび内側緩衝層１３ｂを、下定盤本体１１の所定位置に配設する方法としては、上記接着層１２５と同様の方法で緩衝層用接着層１４を用いて接着させる方法が挙げられる。また、研削パッド１２の外周側面と外側緩衝層１３ａの内周側面との界面、研削パッド１２の内周側面と内側緩衝層１３ｂの外周側面との界面については、接着は必須でなく、必要に応じて接着される。
また、外側緩衝層１３ａおよび内側緩衝層１３ｂをエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂等で形成する場合、例えば、下定盤本体１１の所定位置に樹脂原料を最終的に得られる樹脂層として所望の厚さになるように塗工し、乾燥、加熱、光照射等により成形して樹脂層とすれば、特に緩衝層用接着層１４は必要ない。

なお、研削パッド１２および外側緩衝層１３ａ、内側緩衝層１３ｂ（以下、これらを合わせて「緩衝層１３」ということもある。）の高さは、下定盤本体１１に設置した際に同一高さに揃えてもよいが、これらを下定盤本体１１に設置した下定盤１０と、上定盤本体２１に研削パッド２２および外側緩衝層２３ａ、内側緩衝層２３ｂ（以下、これらを合わせて「緩衝層２３」ということもある。）を設置した上定盤２０とをこれらの設置面を相対するようにして両面ラップ盤１に取り付け、キャリア３に被加工物２の替わりにドレッサー、例えば、リング状の２０００番のアルミナ砥石を保持させ、上記同様に両面ラップ盤１を作動することで、下定盤１０の研削パッド１２および緩衝層１３の高さを揃えて、また上定盤２０の研削パッド２２および緩衝層２３の高さを揃えて、相対する摺接面を平坦化することもできる。

以上、本発明の実施形態に用いる両面ラップ盤１について説明したが、本発明の表面加工方法に用いる装置の構成はこれに限定されず、本発明の趣旨に反しない限度において、要求特性等に応じて適宜変更できる。

このようにして、例えば図１〜４に示す両面ラップ盤１を用いて被加工物２を研削する場合には、例えば、研削液を摺接面に供給しながら研削を行うことが好ましい。供給量としては、例えば、摺接面１ｃｍ^２あたりの供給量として０．２〜２ｍＬ／分が挙げられる。また、研削液はかけ流しであっても循環使用されてもよい。研削液の成分としては、合成潤滑基油、界面活性剤、グリコール類、アミン類、有機酸、防腐剤、水等を含む、通常、両面ラップ盤を用いて被加工物を研削する際に用いる研削液をそのまま使用できる。

本発明において、加工されるガラス基板は、磁気記録媒体用ガラス、液晶ディスプレイ用ガラス、光学フィルタガラス、フォトマスク用ガラス等が挙げられるが、本発明はこの点で限定されない。

本発明の表面加工方法により、研磨を行う場合は、例えば、上記における研削パッドを不織布、発泡ポリウレタン等の研磨パッドに、研削液を酸化セリウム、酸化鉄等の研磨材を含む研磨液に変更することで十分な研磨が行える。

以下に、本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。例１〜５が実施例であり、例６〜１１が比較例であり、例１２、１３は参考例である。

［例１〜１３］
図１に示す両面ラップ定盤１として、以下の構成の両面ラップ定盤１を用いて、研削試験を行った。

用いた上下定盤１０、２０においては、上下定盤本体１１、２１がＳＵＳ製、内径２４２ｍｍ、外径６３０ｍｍ、厚さ２５ｍｍであった。この上下定盤本体１１、２１の内側の主面にそれぞれ以下の研削パッド１２、２２および緩衝層１３、２３を固定した。
例１〜例５については、研削パッド１２、２２は下記表１に示す物性の、内径２５２ｍｍ、外径６２０ｍｍ、全体の厚さ２ｍｍ、複数の凸部が表面全体に均等に配置され凸部上面（摺接面）の合計面積が、研削パッドの全面積（全凸部上面と全凹部底面の合計面積、凸部を有しない側の面の表面積に相当）に対して４５％の研削パッドを用いた。

例１〜例５については、下定盤本体１１の内側の主面に、緩衝層１３として以下の表１に示す３種類の材質の緩衝層のいずれかを、発泡ポリウレタン１、発泡ポリウレタン２については緩衝層用接着層（両面テープ）１４により研削パッド１２の内側に幅ｗ１が４ｍｍとなるように、外側に幅ｗ２が４ｍｍとなるように、それぞれリング状に研削パッド１２と接するように配設した。高さはおおよそ研削パッドの高さと同じになるように調整した。また、上定盤２０も下定盤１０と同様の構成とした。
エポキシ樹脂については、原料樹脂組成物を直接、上下定盤本体１１、２１の上記発泡ポリウレタン１と同じ位置に、硬化後の高さが概ね研削パッド１２、２２の高さと同じになるようにして塗布し、自然硬化させて、緩衝層１３、２３とした。
また、緩衝層を設けない例６〜１３については、研削パッド１２、２２として、内径が２４４ｍｍ、外径が６２８ｍｍである以外は、例１〜５と同様の研削パッドを用いた。

なお、表１に示す物性はそれぞれ、以下の方法により測定した。
（見かけ密度）
当該材料の質量および寸法を測定し、見かけの密度（ｇ／ｃｍ^３）を算出した。
（摩耗厚さ）
ＪＩＳＫ７２０４に準拠したテーバー摩耗試験を以下の条件で行い摩耗質量（ｍｇ）を測定した。
摩耗輪：Ｈ−１８、荷重：２．４５Ｎ、回転数：１０００回転（回転速度６０ｒｐｍ）、測定数：ｎ＝１
状態調節２３℃±２℃、５０±５％ＲＨ、４８時間
試験環境２３℃±２℃、５０±５％ＲＨ
試験装置ロータリーアブレーションテスター（東洋精機製作所）
得られた摩耗質量および摩耗面積、上記見かけ密度から下記式により摩耗厚さ（μｍ）を算出した。
（摩耗厚さ）＝（（摩耗質量）／（見かけ密度））／（摩耗面積）

（気孔率）
気孔率は上記見かけ密度および発泡のない状態の当該材料の密度から算出した。
（ＳｈｏｒｅＤ硬度）
ＪＩＳＫ６２５３に基づく手順で硬度計（商品名：自動硬度計デジテスト、Ｈ．バーレイス社製）を用いて測定した。

まず、上記で得られた研削パッド１２、２２および緩衝層１３、２３を有する上下定盤１０、２０を、前記定盤１０、２０の研削パッド１２、２２および緩衝層１３、２３を有する面を内側になるようにして、両面ラップ盤１に取り付けた。また、キャリア３には、被加工物２の替わりにドレッサーとしてリング状の２０００番のアルミナ砥石を保持させ、両面ラップ盤１を作動させた。これによって、下定盤１０の研削パッド１２および緩衝層１３の高さを揃えて、また上定盤２０の研削パッド２２および緩衝層２３の高さを揃えて、相対する摺接面を平坦化した。
このときの両面ラップ盤１の回転の条件は、下定盤１０が３０ｒｐｍ、上定盤２０が１０ｒｐｍ、キャリア３の公転が１０ｒｐｍ、自転が３ｒｐｍとなるように設定した。また、回転方向は、下定盤１０の回転とキャリア３の公転が同方向であり、上定盤２０の回転はその反対方向であった。

続いて、以下に説明するようにして研削試験を行った。各例で研削に用いた被加工物、キャリア、および研削液、研削条件は以下のとおりとした。
（被加工物）
ガラス板１：フツリン酸ガラス（光学フィルタ用ガラス）からなる４０×４０ｍｍ、厚さ１．０−１．２ｍｍのガラス板
ガラス板２：シリケートガラスからなる直径１５２ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのガラス板
ガラス板３：シリケートガラスからなる直径６５ｍｍ、厚さ０．６ｍｍのガラス板

（キャリア）
キャリアを上下の定盤１０、２０の間に５個配置して試験を行った。キャリアの材質はエポキシ含浸ガラス織布、径は２２９ｍｍ、厚さは表２に示す厚さ（ｍｍ）とした。キャリアには、被加工物としてガラス板１を用いた場合には被加工物が１０個ずつ、ガラス板２を用いた場合には被加工物が１個ずつ、ガラス板３を用いた場合には被加工物が５個ずつ保持できるものを用いた。なお、例１２および例１３においては、参考のために、キャリアの厚さが０．５ｍｍと本発明の表面加工方法の対象外のキャリアであって、安定して研削が行えるものを用いた。
（研削液）
合成潤滑基油、界面活性剤、アミン類（トリエタノールアミン）、水を混合した研削液。供給量は、研削パッド配設面積１ｃｍ^２あたりの供給量として０．５ｍＬ／分。

（研削条件）
両面ラップ盤１の回転の条件は、被加工物としてガラス板１を用いる場合には、下定盤１０が３７．５ｒｐｍ、上定盤２０が１２．５ｒｐｍ、キャリア３の公転が１２．５ｒｐｍ、自転が３．７ｒｐｍとなるように設定した。また、被加工物としてガラス板２、ガラス板３を用いる場合には、下定盤１０が７５ｒｐｍ、上定盤２０が２５ｒｐｍ、キャリア３の公転が２５ｒｐｍ、自転が７．４ｒｐｍとなるように設定した。また、いずれの場合も回転方向は、下定盤１０の回転とキャリア３の公転が同方向であり、上定盤２０の回転はその反対方向であった。

上記以外の条件を表２の研削条件に示すとおり設定して、例１〜１３の研削試験を行い、被加工物のクラッシュの有無、被加工物の傷付きの有無、試験後の研削パッドおよび緩衝層の表面（摺接面）の平坦度を評価した。なお、オーバーハング量は、内側と外側で同じであり、表２に示す量とした。
（クラッシュ）
被加工物のクラッシュを以下の基準で評価した。
研削試験終了後に、被加工物のガラス板の全数のうちの１個にでも、目に見える割れが発生している場合に、クラッシュが「あり」と判定した。被加工物のガラス板の全数について、目に見える割れがない場合、クラッシュが「なし」と判定した。

（傷付き）
被加工物の傷付きを以下の基準で評価した。
研削試験終了後に被加工物に対して流水スクラブ洗浄を行い、自然乾燥を行った後、蛍光灯下にて目視検査を行った。被加工物のガラス板の全数のうちの１個にでも、目視で確認できるキズがある場合、傷付きが「あり」と判定した。被加工物のガラス板の全数についてキズがない場合、傷付きが「なし」と判定した。

（研削後の摺接面平坦度）
研削パッドと緩衝層の表面を合わせた摺接面の平坦度を上下の定盤について以下の基準で評価した。
研削試験終了後に摺接面の平坦度を真直度測定器（商品名：真直度計ＨＳＳ−１２００、日立造船社製）を用いて測定し、摺接面の平坦度が２０μｍ以下の場合を「○」、摺接面の平坦度が２０μｍ以上の場合を「×」とした。ここで、研削前の摺接面の平坦度はいずれも２０μｍ以下であった。また、摺接面の平坦度が２０μｍ以下であれば、被加工物は問題なく平坦なものが得られることが分かっている。
なお、研削時間が例えば３分と短い場合は、摺接面の平坦度の変化が有効に判断できないとして、判断しなかった（表２において「−」と表記）。なお、表２において、摺接面の平坦度を判断しなかった例はすべて、クラッシュ、傷付きがあり、摺接面の平坦度を評価するまでもなかった例である。

本発明の表面加工方法によれば、固定砥粒層を用いて該砥粒層からのオーバーハングを行いながら板厚の薄い被加工物の表面を研磨や研削する表面加工の方法において、被加工物表面の傷付きや、被加工物自体の破損の発生が簡便な機構により抑制された被加工物の表面加工が可能であり、光学フィルタガラス、ハードディスク基板、フォトマスク等の平面研削、平面研磨に有用である。

１…両面ラップ定盤、１０…下定盤、２０…上定盤、２…被加工物、３…キャリア、４…サンギア、５…インターナルギア、１１…下定盤本体、２１…上定盤本体、
１２，２２…研削パッド、１３ａ，２３ａ…外側緩衝層、１３ｂ，２３ｂ…内側緩衝層、
１２１…凸部、１２２…溝、１２３…砥粒材、１２４…樹脂、１２５…接着層、１４…緩衝層用接着層

Claims

摺接面を対向させて配置された一対の定盤の前記摺接面に対して、略平板状の被加工物の両主面を、相対的に、かつ、前記被加工物の両主面の少なくとも一部が前記摺接面の端部を超えるように摺動させて、前記被加工物の両主面を研削または研磨する被加工物の表面加工方法であって、
前記被加工物は、前記定盤の摺接面の間に自転しながら公転するように配置される厚さが０．４ｍｍ未満のキャリア内に設けられた保持孔で保持され、
前記定盤は、ドーナツ状の定盤本体と、前記定盤本体の主面上の内周近傍から外周近傍までの領域に砥粒を結合材で結合した砥粒材または前記砥粒材を含む樹脂を用いて略同一の高さに成形された複数の凸部を所定のパターン形状で有するとともに、前記領域の外周を内周とするリング状にかつ前記凸部と略同一の高さに配設される、ＳｈｏｒｅＤ硬度が８５以下である材料からなる緩衝層とを有し、前記凸部および緩衝層の表面を前記摺接面とする被加工物の表面加工方法。
前記領域に前記複数の凸部を所定のパターン形状で有する形態が、前記複数の凸部を所定のパターン形状で有する前記砥粒材を含む樹脂からなる研削パッドを前記領域に固着した形態である、請求項１に記載の表面加工方法。
前記緩衝層の幅が前記定盤本体の外径に対して０．１〜５％である、請求項１または２に記載の表面加工方法。
前記被加工物がガラス板である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の表面加工方法。