JP2795980B2 - 高精度平面の加工方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、遊離砥粒によるガラス、セラミックスなど
の薄板やウエハ形状の電子部品、光学部品の研磨加工に
係り、被加工物に高精度な平面を形成するための加工方
法に関する。

〔従来の技術〕

従来の薄板やウエハ形状の被加工物の主面を平面に加
工する方法としては、平坦なプレート状の治具にワック
スで貼着して被加工物と加工用定盤との間に遊離砥粒を
含んだ研磨液を介在させ、被加工物と加工用定盤に相対
的運動を与えて研磨加工し、その後、ワックスを融かし
プレート状の治具から被加工物を剥がす方法がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上述した従来の方法では、研磨加工に
より被加工物を残留する応力や歪のために、加工後、ワ
ックスを融かしプレート状の治具から被加工物を剥がす
と、平面に研磨加工した面が凹面に反りかえってしまう
という課題があった。

また、反りが生じないように、初めから被加工物に対
し軽負荷な研磨条件を設定すると加工速度が遅くなるた
め、このような加工方法では、加工能率の低下をまねい
てしまうという課題があった。

これらの課題を解決するため、本発明の目的は、被加
工物を、平面に研磨加工した後に、プレート状の治具か
ら剥がしても、反りが生じない高精度な平面を能率良く
得られる加工方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成させるために、本発明の加工方法は、 a.第１の研磨加工工程、 b.第１の研磨加工工程における研磨加工より被加工物に
対し軽負荷な加工条件で加工する第２の研磨加工工程、 c.これら２回に分けて行なう研磨加工工程の間に行なう
熱処理工程、 から構成される。

〔作用〕

第１の研磨加工工程では、第２の研磨加工工程におけ
る仕上げ研磨取り代を僅かに残し、被加工物を研磨す
る。

次に、熱処理工程で、プレート状の治具にワックスで
貼着されている被加工物をプレート状の治具ごと一緒に
ワックスの軟化点まで加熱し、ワックスが被加工物を固
定している力を解除して第１の研磨加工工程における研
磨加工での残留応力、加工歪による反りを被加工物に、
故意的に生じさせ、そのまま徐冷して被加工物に反りが
生じたままでワックスを硬化させ、被加工物を固定す
る。

次に、第２の研磨加工工程では、第１の研磨加工工程
における研磨加工よりも被加工物に対して軽負荷で残留
応力、加工歪などダメージが小さくなるような条件によ
り、先の熱処理工程で生じさせた反りを僅かな仕上げ研
磨取り代の研磨加工で除去する。

上記のように、第１の研磨加工工程後に熱処理工程を
設けて、一時、故意に反りを生じさせ、第２の研磨加工
工程では第１の研磨加工工程における研磨条件よりも被
加工物に対し軽負荷な条件で、僅かな仕上げ研磨取り代
の可能によって反りを除去することで、プレート状の治
具から剥がしても反りの生じない高精度な平面が得られ
る。

また、従来のように、反りが生じないように軽負荷な
条件で加工速度を遅くして、仕上げ厚み寸法まで一つの
研磨加工で加工するよりも能率良く高精度な平面が得ら
れる。

なお、被加工物に対して、研磨条件を第１の研磨加工
工程における研磨加工より第２の研磨加工工程における
研磨加工において軽負荷にするということに関しては、
具体的手段として、粘度の高い研磨液を用いて被加工物
と加工用定盤との間に介在する液膜層を厚くし被加工物
と加工用定盤の接触圧力を小さくしたり、被加工物と加
工用定盤との相対的運動速度を遅くしたり、粒径サイズ
の小さい遊離砥粒や硬度の低い材質の遊離砥粒を用いた
りする。

〔実施例〕

以下、本発明による一実施例を図面を基に説明する。

第１図は、本発明による高精度平面の加工方法におけ
る作業工程の流れを示すフローチャートで、第２図は、
主要工程での被加工物10の形状を示す説明図である。

なお、本実施例の被加工物10は、スライシングマシン
で切り出し切断加工され、上面10aと下面10bを研削加工
したフェライトの小片チップ（長さ5mm×幅3mm×厚み2m
m）である。

本発明の高精度の加工方法は、第１図のフローチャー
トに示したように、貼着、第１の研磨加工、熱処理、第
２の研磨加工、剥がしの作業工程を順に行なう。

第２図（ａ）は貼着工程を示した図であり、ホットプ
レート（図示しない）でワックス12の融点まで加熱した
プレート治具14にワックス12を塗り付けて融かし、被加
工物10を置いた状態である。なお、このとき被加工物10
がプレート治具14との温度差による反りが生じることの
ないように、被加工物10もプレート治具14と同じ温度に
ホットプレート（図示しない）で加熱している。

その後、被加工物10をプレート治具14ごと一緒に徐冷
し、固定される。

第２図（ｂ）は、第１の研磨加工工程で被加工物10の
上面10aを平面に研磨した状態を示しており、上面10aは
平面度5nm以下の平面になっている。なお、研磨条件と
しては、加工用定盤には錫製の定盤を使用し、研磨液に
は純水とエチルアルコールとを７対３の割合で混合した
液を使用し、遊離砥粒には平均粒径1/8μｍのダイヤモ
ンドパウダ（研磨液に対して0.2重量％の割合で混入）
を使用している。研磨加工中に被加工物10にかかる加工
圧力は、プレート治具14の重量により約5g/mm²程度であ
る。

第２図（ｃ）は、熱処理工程において、ワックス12の
軟化点まで加熱し、その後徐冷した状態を示している。
ここでいう軟化点とはワックス12が柔かくなり始める温
度をいい、ここでは前述した融点より20℃程度低い。被
加工物10の上面10aは、第１の研磨加工工程における加
工の残留応力、加工歪の影響による反りが生じており、
被加工物10の長さ（5mm）方向で約30nmの凹面となって
いる。

第２図（ｄ）は、反りが生じた上面10aを第２の研磨
加工工程で、第１の研磨加工より軽負荷な条件で研磨し
た状態を示しており、上面10aは平面度が5nm以下の平面
に仕上っている。なお、第１の研磨加工工程における研
磨条件よりも被加工物10に対し軽負荷な条件とするた
め、第１の研磨加工とは研磨液を変えて、粘度の高い油
性液を使い、被加工物10と加工用定盤（図示しない）と
の間に介在する液膜層を厚くして、被加工物10と加工用
定盤（図示しない）の接触圧力を小さくしている。ま
た、ここで第１の研磨加工工程における研磨条件よりも
第２の研磨加工工程における研磨条件を被加工物10に対
し軽負荷にする手段としては、被加工物10と加工用定盤
（図示しない）との相対的運動速度を遅くしても良い
し、粒径サイズの小さいダイヤモンドパウダ、あるいは
ダイヤモンドより硬度の低い材質のパウダを遊離砥粒と
して用いても良い。

第２図（ｅ）は、剥がし工程でワックス12を融かし、
プレート治具14から剥がした被加工物10を示している。

ここでは上面10aに反りは生じておらず、第２の研磨
加工工程で仕上げた平面度5nm以下を保ったままプレー
ト治具14から剥がされていて、高精度な平面が得られ
る。

〔発明の効果〕

薄板やウエハ形状の被加工物をワックスでプレート状
の治具に貼着し、主面を平面に研磨する加工において、
本発明による高精度平面の加工方法は、研磨加工を２回
に分けて行ない、第１および第２の研磨加工工程の間に
熱処理工程を設け、第１の研磨加工での反りを故意に生
じさせ、その反りを第２の研磨加工工程で、第１の研磨
加工工程における研磨条件より被加工物に対し軽負荷な
条件下で除去するので、プレート状の治具から剥がして
も反りが生じない高精度な平面を得られる。

また、研磨加工を二つの工程に分け、軽負荷な条件で
行なう加工時間を少なくしたので、反りが生じないよう
に、始めから被加工物に対し軽負荷な研磨条件を設定
し、加工率を小くした研磨加工工程だけで行なう加工方
法よりも、高精度な平面を能率良く得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による高精度平面の加工方法における作
業工程の流れを示す説明図、第２図は主要工程での被加
工物の形状を示す説明図で、（ａ）は貼着工程、（ｂ）
は第１の研磨加工工程、（ｃ）は熱処理工程、（ｄ）は
第２の研磨加工工程、（ｅ）は剥がし工程での被加工物
の形状をそれぞれ示している。 10……被加工物、 12……ワックス、 14……プレート治具。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】薄板やウエハ形状の被加工物をワックスで
   プレート状の治具に貼着し、 前記被加工物の主面を平面に研磨加工する加工方法にお
   いて、 前記研磨加工を第１および第２の研磨加工工程に分けて
   行ない、 この第１および第２の研磨加工工程の間に、前記ワック
   スを軟化させ、第１の研磨加工工程での研磨加工による
   被加工物の残留応力および加工歪を除去する熱処理を施
   し、 前記第２の研磨加工工程では、前記第１の研磨加工工程
   における研磨加工条件より被加工物に対して軽負荷とな
   る研磨加工条件により研磨加工を行なうことを特徴とす
   る高精度平面の加工方法。