JP4263735B2 - Manufacturing method of disk-shaped substrate - Google Patents
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Description
本発明は、例えば磁気記録媒体用ガラス基板などの円盤状基板の内周を研磨する円盤状基板の製造方法等に関する。 The present invention relates to a disk-shaped substrate manufacturing method for polishing an inner periphery of a disk-shaped substrate such as a glass substrate for a magnetic recording medium.
記録メディアとしての需要の高まりを受け、近年、円盤状基板であるディスク基板の製造が活発化している。このディスク基板の一つである磁気ディスク基板としては、アルミ基板とガラス基板とが広く用いられている。このアルミ基板は加工性も高く安価である点に特長があり、一方のガラス基板は強度、表面の平滑性、平坦性に優れている点に特長がある。特に最近ではディスク基板の小型化と高密度化の要求が著しく高くなり、基板の表面の粗さが小さく高密度化を図ることが可能なガラス基板の注目度が高まっている。 In response to the increasing demand for recording media, the manufacture of disk substrates, which are disk-shaped substrates, has recently become active. As a magnetic disk substrate which is one of the disk substrates, an aluminum substrate and a glass substrate are widely used. This aluminum substrate is characterized by high workability and low cost, and one glass substrate is characterized by excellent strength, surface smoothness and flatness. In particular, recently, the demand for miniaturization and high density of the disk substrate has been remarkably increased, and the degree of attention of the glass substrate capable of achieving high density with small roughness of the surface of the substrate has increased.
このような磁気ディスク基板の製造方法については種々の改良が加えられている。公報記載の従来技術として、中心孔を有するガラスディスクの内周面を研磨する技術が存在する(例えば、特許文献1、2参照。)。
この特許文献1では、ガラスディスクを積層した積層ガラスディスクを中心軸回りに回転可能にセッティングし、軸回りに無数のブラシ毛を持つ軸付研磨ブラシを積層ガラスディスクの中心孔に挿入する。そして、この軸付研磨ブラシを、往復動させつつ積層ガラスディスクの回転方向とは逆方向に回転させて、積層ガラスディスクの内周面を研磨している。
また、特許文献2では、浮遊砥粒を含有した研磨液にガラス基板を浸漬することで、液切れによる研磨不足や研磨不良を来すことのない研磨方法が提案されている。また、この特許文献2では、回転軸上に螺旋状に植毛されたブラシ毛を回転させて研磨することで、被研磨面に常に新鮮な研磨液を循環供給し、研磨効率、再現性および精度を高める技術が開示されている。
Various improvements have been made to the method of manufacturing such a magnetic disk substrate. As a conventional technique described in the publication, there is a technique for polishing an inner peripheral surface of a glass disk having a central hole (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
In Patent Document 1, a laminated glass disk on which glass disks are laminated is set so as to be rotatable around a central axis, and a shaft-equipped polishing brush having innumerable brush bristles around the axis is inserted into the central hole of the laminated glass disk. Then, the inner peripheral surface of the laminated glass disk is polished by rotating the polishing brush with a shaft in the direction opposite to the rotating direction of the laminated glass disk while reciprocating.
Further, Patent Document 2 proposes a polishing method in which a glass substrate is immersed in a polishing liquid containing floating abrasive grains so as not to cause insufficient polishing or poor polishing due to liquid breakage. Moreover, in this patent document 2, by rotating the brush hair helically planted on the rotation shaft and polishing it, a fresh polishing liquid is always circulated and supplied to the surface to be polished, so that the polishing efficiency, reproducibility and accuracy are improved. A technique for enhancing the above is disclosed.
図10(a),(b)は、従来から行われていた円盤状基板の内周研磨方法(上記特許文献1および2の方法を含む)を説明するための図である。図10(a),(b)では、積層された円盤状基板(積層ワーク)の中心孔にブラシ軸を挿入し、ブラシ軸の上方向(上軸方向)を駆動源として、このブラシ軸を回転させている。ここで図10(a)はブラシ軸の下軸に何ら支えがなく、下軸が自由(フリー)な状態でブラシ軸が回転する内周研磨方法を示している。また、図10(b)はブラシ軸の下軸に軸受けなどの支えを設けた状態でブラシ軸が回転する内周研磨方法を示している。 FIGS. 10A and 10B are views for explaining a conventional method for polishing an inner periphery of a disc-shaped substrate (including the methods of Patent Documents 1 and 2). 10 (a) and 10 (b), a brush shaft is inserted into the center hole of the laminated disk-shaped substrate (laminated workpiece), and the brush shaft is used as a drive source in the upper direction (upper axis direction) of the brush shaft. It is rotating. Here, FIG. 10A shows an inner peripheral polishing method in which the lower shaft of the brush shaft is not supported at all and the brush shaft rotates while the lower shaft is free (free). FIG. 10B shows an inner peripheral polishing method in which the brush shaft rotates with a support such as a bearing provided on the lower shaft of the brush shaft.
この従来の方法にて、図10(a)に示すような片側支持の場合には、図10(a)の右図に示すように支持されていない片側(非固定側)が大きく振れてしまい、ブラシが大きく振れた片側だけのディスクの内径が大きく削られてしまう。また、図10(b)に示すような下軸の支え程度では、下軸の支え部分に対して軸がずれ(例えば浮き上がり)、図10(b)の右図に示すように中央部の振れが大きくなり、中央部分のディスクの内径が大きく削られてしまう。特にブラシの回転を高速にすると、これらの振れの現象は著しいものとなる。また、ディスクの径が小さくなって加工する内周面の径も小さくなり、それにつれてブラシの軸径を細くすることが要求されると、ブラシ軸の剛性が弱くなり、図10(a)の右図に示すような片側(非固定側)の振れや、図10(b)の右図に示すような中央部の振れが大きくなる。その結果、良好な内周研磨が実現できないことが問題となる。 In this conventional method, in the case of one-side support as shown in FIG. 10 (a), the unsupported one side (non-fixed side) shakes greatly as shown in the right figure of FIG. 10 (a). The inner diameter of the disk on only one side where the brush has swung is greatly shaved. Further, in the lower shaft support degree as shown in FIG. 10 (b), the shaft is displaced (for example, lifted up) with respect to the support portion of the lower shaft, and the center portion swings as shown in the right figure of FIG. 10 (b). Becomes larger, and the inner diameter of the disk in the central portion is greatly shaved. In particular, when the brush rotates at a high speed, the phenomenon of the shake becomes remarkable. Further, when the diameter of the disk is reduced and the diameter of the inner peripheral surface to be processed is also reduced, and when the shaft diameter of the brush is required to be reduced accordingly, the rigidity of the brush shaft becomes weaker, and as shown in FIG. One side (non-fixed side) runout as shown in the right figure and the center part runout as shown in the right figure in FIG. As a result, there is a problem that good inner circumference polishing cannot be realized.
また、従来技術を改良した他の研磨方法が提案されている(例えば、特許文献3参照。)。この特許文献3では、研磨対象である複数の磁気ディスク用基板を積層した状態で収納し保持する円筒状の保持治具を備えている。そして、この保持治具は、回転保持台上に、ハウジングを介して軸回りに回動自在に保持されている。更に、このハウジングは、保持治具の軸方向に往復移動している。 In addition, another polishing method improved from the prior art has been proposed (see, for example, Patent Document 3). In Patent Document 3, a cylindrical holding jig is provided that stores and holds a plurality of magnetic disk substrates to be polished in a stacked state. The holding jig is held on a rotation holding table so as to be rotatable about an axis via a housing. Further, the housing reciprocates in the axial direction of the holding jig.
しかしながら、例えば、積層された基板(積層ワーク)を縦型に配置した場合には、積層ワークの振れが大きくなり、積層ワークの軸方向に対して研磨を均一に行うことが難しい。また、横型に配置した場合であっても、ホルダ(保持治具)を単に両端支持しただけでは、位置決めや芯だしを良好に行うことが困難である。特に、ホルダの挿脱着を頻繁に行う必要がある場合には、ホルダの装着方法が複雑であるとすると芯だしや固定に手間がかかり、製造工程に多大な時間を要してしまう。更に、単に横型に配置しただけでは研磨液(スラリ)を積層ワークの内周面に供給するのが難しく、研磨液の流れる状態によっては研磨が不安定となる。また、研磨液を強制的に供給しようとすると、例えばポンプによる圧送などが必要となり、装置の大型化とともに機構が複雑化してしまう。 However, for example, when the laminated substrates (laminated workpieces) are arranged vertically, the deflection of the laminated workpieces becomes large, and it is difficult to perform polishing uniformly in the axial direction of the laminated workpieces. Even in the case of the horizontal arrangement, it is difficult to satisfactorily perform positioning and centering by simply supporting the holder (holding jig) at both ends. In particular, when it is necessary to frequently insert and remove the holder, if the mounting method of the holder is complicated, it takes time for centering and fixing, and the manufacturing process takes a lot of time. Furthermore, it is difficult to supply the polishing liquid (slurry) to the inner peripheral surface of the laminated workpiece simply by arranging it horizontally, and the polishing becomes unstable depending on the state in which the polishing liquid flows. Further, forcibly supplying the polishing liquid requires, for example, pumping by a pump, and the mechanism becomes complicated as the apparatus becomes larger.
本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、簡便な方法によって円盤状基板の中心の開孔をバラツキなく且つ精度よく研磨することのできる円盤状基板の製造方法、その製造方法によって中心の開孔が精度よく研磨された円盤状基板を提供することにある。 The present invention has been made to solve the technical problems as described above, and an object of the present invention is to polish the opening at the center of the disk-shaped substrate with no variation and with high accuracy by a simple method. An object of the present invention is to provide a disc-shaped substrate that can be polished, and to provide a disc-shaped substrate in which a central hole is accurately polished by the manufacturing method.
かかる目的を達成するために、本発明が適用される円盤状基板の製造方法は、中心に開孔を有する円盤状基板が軸方向に沿って複数枚装着される装着部と外周部に設けられた歯車とを備えた基板ホルダに、この円盤状基板を複数枚装着するステップと、基板ホルダに装着された円盤状基板の開孔にブラシを挿入するステップと、基板ホルダに設けられた歯車に駆動側歯車を噛合させるステップと、駆動側歯車を回転駆動させるステップとを備え、円盤状基板の内周を研磨する。 In order to achieve such an object, a disk-shaped substrate manufacturing method to which the present invention is applied is provided in a mounting portion and an outer peripheral portion where a plurality of disk-shaped substrates having an opening in the center are mounted along the axial direction. Mounting a plurality of disc-shaped substrates on a substrate holder provided with a gear, a step of inserting a brush into an opening of the disc-shaped substrate mounted on the substrate holder, and a gear provided on the substrate holder. A step of meshing the drive side gear and a step of rotationally driving the drive side gear, and polishing the inner periphery of the disk-shaped substrate.
ここで、この基板ホルダは研磨液流入用の開口を有し、駆動側歯車の回転駆動により歯車を介して回転し、この回転によって研磨液流入用の開口に研磨液を供給することを特徴とすれば、研磨の対象となる基板ホルダの内周面に、例えば簡易な構成で研磨液を供給できる点で好ましい。特に、研磨液に対して基板ホルダの一部をディップさせた状態で研磨を行う場合には、本構成を採用しない場合に比較して、より好ましく研磨液を供給できる。 Here, the substrate holder has an opening for inflow of polishing liquid, and is rotated through a gear by rotational driving of a driving side gear, and the polishing liquid is supplied to the opening for inflow of polishing liquid by this rotation. This is preferable in that the polishing liquid can be supplied to the inner peripheral surface of the substrate holder to be polished with, for example, a simple configuration. In particular, when polishing is performed in a state where a part of the substrate holder is dipped with respect to the polishing liquid, it is possible to supply the polishing liquid more preferably than when this configuration is not employed.
また、ブラシを回転させるステップを更に備え、駆動側歯車を回転駆動させるステップは、ブラシの回転方向とは逆方向に基板ホルダを歯車を介して回転させることを特徴とすれば、例えば、ブラシの回転方向と駆動側歯車の回転方向とを制御するだけでブラシと基板ホルダとの回転を簡易に制御できる点で優れている。
また、駆動側歯車の回転駆動により回転させながら基板ホルダをブラシの軸芯方向に往復動させるステップを更に備えたことを特徴とすることができる。
The step of rotating the brush further includes the step of rotating the drive side gear by rotating the substrate holder via the gear in a direction opposite to the rotation direction of the brush. It is excellent in that the rotation of the brush and the substrate holder can be easily controlled only by controlling the rotation direction and the rotation direction of the drive side gear.
In addition, the method may further include a step of reciprocating the substrate holder in the axial direction of the brush while being rotated by the rotational drive of the driving side gear.
更に、噛合させるステップは、基板ホルダの外周部に設けられた当接円環部材を、駆動側歯車が設けられた回転軸に取り付けられた円環部材に当接させることで、基板ホルダの歯車と駆動側歯車との噛み合い関係を定めることを特徴とすることができる。特に、当接円環部材と円環部材の何れか一方につき、金属に対向する部分を樹脂とすることで、当接関係を良好に保ち、且つ良好な位置決めを行うことが可能となる。 Further, the step of meshing includes bringing the contact ring member provided on the outer peripheral portion of the substrate holder into contact with the ring member attached to the rotating shaft provided with the drive side gear, thereby And a meshing relationship between the drive-side gear and the drive-side gear can be defined. In particular, for either one of the contact ring member and the ring member, the portion facing the metal is made of resin, so that the contact relationship can be kept good and good positioning can be performed.
また、円盤状基板の中心の開孔に対して治具を挿入することで、積層される複数枚の円盤状基板を治具に取り付けるステップを更に備え、円盤状基板を複数枚装着するステップは、治具に取り付けられた状態のままの円盤状基板を装着部から挿入し、積層された複数枚の円盤状基板を軸方向に押し付けて基板ホルダに装着し、治具を取り外した状態の開孔にブラシを挿入することを特徴とすることができる。
そして、この複数枚の円盤状基板を治具に取り付けるステップは、中心に開孔とこの開孔と外周部とを連通させる連通部とを備えた導入スペーサを、積層される円盤状基盤の間に取り付けることを特徴とすれば、研磨の対象となる基板ホルダの内周面に、研磨液を良好に供給できる点で好ましい。
Further, the method further comprises a step of attaching a plurality of stacked disc-shaped substrates to the jig by inserting a jig into the central opening of the disc-shaped substrate, and the step of mounting the plurality of disc-shaped substrates is Insert the disc-like substrate that is still attached to the jig from the mounting part, press the stacked disc-like substrates in the axial direction, attach them to the substrate holder, and open the jig with the jig removed. A brush may be inserted into the hole.
Then, the step of attaching the plurality of disk-shaped substrates to the jig includes the step of attaching an introduction spacer having an opening at the center and a communication portion for communicating the opening and the outer peripheral portion between the stacked disk-shaped substrates. It is preferable that the polishing liquid can be satisfactorily supplied to the inner peripheral surface of the substrate holder to be polished.
他の観点から捉えると、本発明が適用される円盤状基板の製造方法は、中心に開孔を有する円盤状基板が軸方向に沿って複数枚装着される装着部と外周部に設けられた第1の歯車および第2の歯車とを備えた基板ホルダに円盤状基板を複数枚装着するステップと、この基板ホルダに装着された円盤状基板の開孔にブラシを挿入するステップと、基板ホルダに設けられた第1の歯車に駆動側歯車を噛合させるステップと、駆動側歯車を回転駆動させて開孔を研磨するステップと、駆動側歯車を停止させ、基板ホルダの軸方向の一端と他端とを反転させて第2の歯車に駆動側歯車を噛合させるステップと、駆動側歯車を回転駆動させて開孔を研磨するステップとを備えた。これにより、基板ホルダを反転させて積層ワークの軸方向に対して研磨を均一化させることができ、本構成を採用しない場合に比べて、基板ホルダに装着された円盤状基板の回転とブラシの回転とを簡易に反転させることが可能となる。 From another point of view, the disk-shaped substrate manufacturing method to which the present invention is applied is provided in the mounting portion and the outer peripheral portion where a plurality of disk-shaped substrates having an opening in the center are mounted along the axial direction. Mounting a plurality of disk-shaped substrates on a substrate holder having a first gear and a second gear, inserting a brush into an opening of the disk-shaped substrate mounted on the substrate holder, and a substrate holder A step of meshing the drive side gear with the first gear provided on the substrate, a step of rotating the drive side gear to polish the opening, a stop of the drive side gear, and one end of the substrate holder in the axial direction and the other A step of reversing the end and meshing the drive side gear with the second gear, and a step of rotating the drive side gear to polish the opening. As a result, the substrate holder can be inverted to make the polishing uniform in the axial direction of the laminated workpiece, and the rotation of the disc-shaped substrate mounted on the substrate holder and the brush can be compared with the case where this configuration is not adopted. It is possible to easily reverse the rotation.
ここで、第1の歯車と第2の歯車とは、基板ホルダの軸方向に対して互いに対称となる位置に設けられることを特徴とすれば、基板ホルダの軸方向の一端と他端とを反転させても、駆動側歯車との噛み合わせを容易に行うことができる。 Here, if the first gear and the second gear are provided at positions symmetrical to each other with respect to the axial direction of the substrate holder, one end and the other end in the axial direction of the substrate holder are connected to each other. Even if it is reversed, it can be easily engaged with the drive side gear.
また更に、本発明が適用される円盤状基板は、これらの製造方法によって内周が研磨されることを特徴とすることができる。 Furthermore, the disk-shaped substrate to which the present invention is applied can be characterized in that the inner periphery is polished by these manufacturing methods.
以上のように構成された本発明によれば、これらの構成を採用しない場合に比べて、簡便な方法によって円盤状基板の中心の開孔をバラツキなく且つ精度よく研磨することができる。 According to the present invention configured as described above, the center hole of the disk-shaped substrate can be polished with high accuracy and with a simple method as compared with the case where these configurations are not employed.
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図1−1(a)〜(d)、図1−2(e)〜(h)は、本実施の形態が適用される円盤状基板(ディスク基板)の製造工程を示した図である。この製造工程では、まず図1−1(a)に示す1次ラップ工程にて、円盤状基板(ワーク)10の原材料を定盤21に載置し、円盤状基板10の平面11を削る。このとき、円盤状基板10を載置した定盤21の表面には、例えばダイヤモンドの砥粒が分散して散りばめられる。次に、図1−1(b)に示す内外周研削工程にて、円盤状基板10の中心に設けられた開孔(hole)12を内周砥石22によって研削し、円盤状基板10の外周13を外周砥石23によって研削する。このとき、内周砥石22と外周砥石23で円盤状基板10の内周面と外周面を挟み込んで同時加工することで、内径と外径の同軸度を確保し易くすることができる。そして、図1−1(c)に示す外周研磨工程では、外周研磨用ブラシ24を用いて円盤状基板10の外周13が研磨される。その後、図1−1(d)に示す2次ラップ工程にて、円盤状基板10を定盤21に載置し、円盤状基板10の平面11を更に削る。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
FIGS. 1-1 (a) to (d) and FIGS. 1-2 (e) to (h) are diagrams showing a manufacturing process of a disk-shaped substrate (disk substrate) to which the present embodiment is applied. In this manufacturing process, first, the raw material of the disk-shaped substrate (work) 10 is placed on the
次に、図1−2(e)に示す内周研磨工程にて、円盤状基板10の中心の開孔にブラシ60を挿入し、円盤状基板10の開孔12を研磨する。その後、図1−2(f)に示す1次ポリッシュ工程にて、円盤状基板10を定盤21に載置し、円盤状基板10の平面11を磨く。このときの研磨には、例えば不織布(研磨布)として硬質ポリッシャが用いられる。更に、図1−2(g)に示す2次ポリッシュ工程にて、軟質ポリッシャを用いた平面研磨が行われる。その後、図1−2(h)に示す最終洗浄・検査工程にて洗浄と検査が行われて、円盤状基板(ディスク基板)10が製造される。
Next, in the inner periphery polishing step shown in FIG. 1-2 (e), the
次に、図1−2(e)に示す内周研磨工程について、更に詳述する。
図2は、内周研磨工程の流れを示すフローチャートである。ここではまず、全体の処理の流れを大まかに説明する。内周研磨行程では、まず、円盤状基板(ワーク)10を取り付け治具にセットする(ステップ101)。次に、取り付け治具に重ねられ積層された円盤状基板10(積層ワーク)をホルダにセットする(ステップ102)。そして、このホルダにセットされた積層ワークの中心の開孔に第1のブラシを挿入する(ステップ103)。この第1のブラシは、後述する第2のブラシに比べて軟らかく、毛の長さが長いブラシである。円盤状基板(ワーク)10の内周に形成された面取り部分を良好に研磨するために用いられる。尚、第1のブラシおよび第2のブラシは、共に毛先が螺旋(らせん)状に並べられ、かつ芯が柔軟性を有している点に特徴がある。
Next, the inner periphery polishing step shown in FIG.
FIG. 2 is a flowchart showing the flow of the inner periphery polishing step. First, the overall processing flow will be roughly described. In the inner periphery polishing process, first, the disk-shaped substrate (workpiece) 10 is set on a mounting jig (step 101). Next, the disk-shaped substrate 10 (laminated workpiece) stacked on the mounting jig is set in the holder (step 102). Then, the first brush is inserted into the central hole of the laminated workpiece set in the holder (step 103). The first brush is a brush that is softer than the second brush described later and has a long bristle length. It is used to satisfactorily polish the chamfered portion formed on the inner periphery of the disk-shaped substrate (workpiece) 10. Both the first brush and the second brush are characterized in that the hair tips are arranged in a spiral shape and the core has flexibility.
次いで、積層ワークがセットされ第1のブラシが挿入されたホルダを水平にして研磨装置にセットする(ステップ104)。そして、ホルダの端部に出ているブラシの一端を研磨装置の第1の回転軸に固着し、ブラシの他端を研磨装置の第2の回転軸に固着する(ステップ105)。以上の作業工程で、研磨装置へのワークの取り付けが終了する。 Next, the holder in which the laminated work is set and the first brush is inserted is set in the polishing apparatus in a horizontal position (step 104). Then, one end of the brush protruding from the end of the holder is fixed to the first rotating shaft of the polishing apparatus, and the other end of the brush is fixed to the second rotating shaft of the polishing apparatus (step 105). With the above operation process, the attachment of the workpiece to the polishing apparatus is completed.
このワーク取り付け後、ポンプを駆動させ、研磨装置の液槽に研磨液を供給する(ステップ106)。研磨装置の液槽の領域には、ホルダが水平状態でセットされており、この状態ではホルダの水平軸方向のほぼ半分程度が研磨液に浸漬する。また、この研磨液の供給に前後して、研磨装置にてブラシの芯を軸方向に引っ張り、その引っ張り状態が維持される(ステップ107)。 After the work is attached, the pump is driven to supply the polishing liquid to the liquid tank of the polishing apparatus (step 106). In the region of the liquid tank of the polishing apparatus, the holder is set in a horizontal state, and in this state, approximately half of the horizontal axis direction of the holder is immersed in the polishing liquid. Further, before and after the supply of the polishing liquid, the brush core is pulled in the axial direction by the polishing apparatus, and the pulled state is maintained (step 107).
この状態にて、研磨液を供給しながら、ブラシを第1の方向に回転させ、ホルダをこの第1の方向とは逆の回転方向である第2の方向に回転させて研磨が行われる(ステップ108)。またこのとき、ホルダをブラシの軸方向に往復動させる(ステップ109)。往復動させることによって、ホルダとブラシとが相対的に移動してワークに接触するブラシの位置をずらすことが可能となり、同一のブラシによって同一の箇所を研磨することによる研磨の偏りを防止し、より均一化された研磨が可能となる。この研磨作業を予め定められた研磨時間だけ行う(ステップ110)。即ち、研磨装置の制御部は、経験則から得られた研磨に必要な時間(研磨時間)として予め定められた時間が経過したか否かを判断し、研磨時間が経過していなければステップ108からの処理を繰り返し、研磨時間が経過すると、研磨装置を停止させる(ステップ111)。 In this state, while supplying the polishing liquid, the brush is rotated in the first direction, and the holder is rotated in the second direction which is the rotation direction opposite to the first direction to perform polishing ( Step 108). At this time, the holder is reciprocated in the axial direction of the brush (step 109). By reciprocating, it becomes possible to shift the position of the brush that comes in contact with the workpiece by moving the holder and the brush relative to each other, preventing unevenness of polishing by polishing the same location with the same brush, More uniform polishing is possible. This polishing operation is performed for a predetermined polishing time (step 110). That is, the control unit of the polishing apparatus determines whether or not a predetermined time has elapsed as the time required for polishing (polishing time) obtained from an empirical rule. If the polishing time has not elapsed, step 108 is performed. When the polishing time elapses, the polishing apparatus is stopped (step 111).
その後、研磨装置を操作してブラシへの引っ張りを解除し、ブラシの一端および他端を回転軸から取り外す(ステップ112)。そして、ホルダの一端および他端を反転させてホルダを研磨装置に置き直し、上述のステップ104〜ステップ112に示す処理を繰り返す(ステップ113)。このように、ホルダを反転させて同様な処理を行うことで、例えば回転方向の反転など、研磨条件を変えることが可能となり、研磨条件による偏った研磨を抑制することができる。この反転した後の研磨が終了した後、ホルダから第1のブラシを抜き取り、第1のブラシに比べて硬度の高い第2のブラシを、ホルダにセットされた積層ワークの中心の開孔に挿入する(ステップ114)。この硬度の高い第2のブラシは、円盤状基板10の内周面を研磨するためのもので、第1のブラシに比べて毛の長さが短い。その後、上述のステップ104〜ステップ113に示す処理にて、前述の第1のブラシを用いて行った研磨処理と同様にして研磨処理が行われる(ステップ115)。この第2のブラシによる研磨に際し、本実施の形態によれば、ステップ113に示す基板ホルダの反転による研磨を行わなくとも、従来と比べて円盤状基盤の中心の開孔を格段に精度よく研磨することができるが、更に厳しい要求精度(表面粗さ精度、寸法精度、幾何精度など)を満足させるには、ステップ115に示すように反転による研磨(ステップ113)を合わせて実施することが、より好ましい。尚、第1のブラシを用いた場合と第2のブラシを用いた場合とで、ステップ110の研磨時間、回転数などの研磨条件を異ならせることもできる。そして、研磨処理が終了した後、ホルダからブラシ、ワークを取り出し(ステップ116)、内周研磨行程を終了して、次行程へ移行する。
Thereafter, the polishing apparatus is operated to release the pull on the brush, and one end and the other end of the brush are removed from the rotating shaft (step 112). Then, the one end and the other end of the holder are reversed, the holder is placed on the polishing apparatus, and the processes shown in steps 104 to 112 are repeated (step 113). In this way, by performing the same process by reversing the holder, it is possible to change the polishing conditions, such as reversal of the rotation direction, and to suppress uneven polishing due to the polishing conditions. After the polishing after the reversal is completed, the first brush is removed from the holder, and the second brush having a higher hardness than the first brush is inserted into the opening in the center of the laminated workpiece set in the holder. (Step 114). The second brush with high hardness is for polishing the inner peripheral surface of the disk-shaped
次に、図2の各ステップで示した内周研磨工程を、図面を用いて更に詳述する。
図3−1(a)〜(d)、図3−2(e)は、ステップ101に示した円盤状基板10の治具への取り付けを説明するための斜視図である。図3−1(a)はワークである円盤状基板10の斜視図、図3−1(b)はこの円盤状基板10の中心の開孔部分の部分断面図である。また図3−1(c)は研磨液導入スペーサ41を示し、図3−1(d)は両端スペーサ42を示している。更に、図3−2(e)は、図3−1(a)〜(d)に示す各要素を治具44に取り付けた状態を示している。
Next, the inner periphery polishing process shown in each step of FIG. 2 will be described in more detail with reference to the drawings.
FIGS. 3A to 3D and FIGS. 3B to 3E are perspective views for explaining attachment of the disc-
研磨対象である円盤状基板10は、例えば直径0.85インチのディスク基板を生成するために、直径が約21.66mm、厚さが約1mm、中心の開孔12の径が約6mmのガラス基板である。円盤状基板10の開孔12は、図3−1(b)に示すように、内周面12aと、この内周面12aの角を削った面取り部12bとを備えている。この面取り部12bを設けることで、後続の加工工程および組み付け工程などにおけるクラック、チッピングなどの不具合を抑制することができる。
The disk-shaped
図3−1(c)に示す研磨液導入スペーサ41は、積層された円盤状基板10(積層ワーク)の中心の開孔12に研磨液(スラリ)を供給する機能を有する。かかる機能を達成するために、図3−1(c)に示すように研磨液導入スペーサ41は、端面41aと、この端面41aの外径よりも小径の面を形成する軸方向面41bと、この軸方向面41bに形成され、積層ワークの中心の開孔12に研磨液(スラリ)を供給するための貫通孔である循環供給孔41cを複数(例えば6個)、設けている。また、研磨液導入スペーサ41の中心には、軸方向面41bの内周を形成する開孔41dが設けられている。循環供給孔41cは、この開孔41dと外周部である軸方向面41bとを連通させる連通部として機能している。軸方向面41bの内周(開孔41d)は、円盤状基板10の内周よりも径が大きい。また、研磨液導入スペーサ41の材質としては、ABS、POM、テフロン(登録商標)、ポリアミドなどの合成樹脂が用いられる。
The polishing
図3−1(d)に示す両端スペーサ42は、例えば円盤状基板10の積層枚数の調整や、研磨の性状が不安定となる可能性のあるブラシの端部に円盤状基板10を配置しないために設けられている。この両端スペーサ42は、研磨液導入スペーサ41と同様の材質(ABS、POM、テフロン(登録商標)、ポリアミドなどの合成樹脂)で形成される。外径寸法は円盤状基板10の外径寸法よりも若干(例えば1〜5mm程度)小さくなっており、また内径寸法は円盤状基板10の内径と同等以上となるように構成されている。
The both-
図3−2(e)に示すように、図3−1(a),(b)に示す円盤状基板10を重ね合わせて積層ワークが形成され、図3−1(c),(d)に示す部材、およびダミー基板43が治具44に取り付けられる。この治具44には、全体で例えば150枚の円盤状基板10が重ね合わされ、両端スペーサ42が設けられる一端から研磨液導入スペーサ41までの間に例えば40枚、2つの研磨液導入スペーサ41の間に例えば70枚、研磨液導入スペーサ41から他端の両端スペーサ42までに例えば40枚等の積層ワークが取り付けられる。ダミー基板43を各スペーサ(研磨液導入スペーサ41,両端スペーサ42)と円盤状基板10との間に設けることで、各スペーサと円盤状基板10の平面11とが接触することによる円盤状基板10の品質劣化を抑制することができる。但し、各スペーサの材質などによっては、このダミー基板43を使用しないことも可能である。
そして、この図3−2(e)に示すように円盤状基板10を積層することで、研磨液導入スペーサ41の間隔および軸方向の位置が定まる。
As shown in FIG. 3-2 (e), the disk-shaped
Then, by laminating the disk-shaped
図4は、ステップ102に示した積層ワークをセットするための基板ホルダ(ホルダ)50を示した図である。基板ホルダ50は、例えばステンレス鋼で全体が形成され、図3−2(e)に示すような積層された円盤状基板10(積層ワーク)を装着するための装着部の一態様である装着孔51と、基板ホルダ50の外周52aと装着孔51とを連通させて研磨液(スラリ)を流入させる流入用開口(opening)53とを備えている。尚、装着部としては、この装着孔51に代えて、例えば基板ホルダ50が軸方向に数分割(例えば2分割)できるように構成し、積層ワークを取り付けた後にこの数分割された部品を組み合わせて(固定して)基板ホルダ50を形成することで積層ワークを装着する等の態様も考えられる。また、流入用開口53の近傍であって外周52aの表面に設けられ、研磨液(スラリ)を流入用開口53に導くフィン54を備えている。流入用開口53およびフィン54は軸方向の2箇所に形成されており、流入用開口53は外周52aの表面に例えば片側6個、設けられ、個々の流入用開口53の間にフィン54が形成されている。
FIG. 4 is a view showing a substrate holder (holder) 50 for setting the laminated workpiece shown in step 102. The
流入用開口53が形成される軸方向の2箇所の位置は、図3−2(e)に示す積層ワークが基板ホルダ50にセットされた際、図3−2(e)に示すようにセットされた2つの研磨液導入スペーサ41の軸方向位置とほぼ一致している。外周52aとこの外周52aよりも径の大きな外周52bとの間で形成される段差と、フィン54とによって形成される構造によって、基板ホルダ50の回転により研磨液(スラリ)が掻き上げられ、流入用開口53に研磨液(スラリ)が供給される。
The two axial positions where the
また、基板ホルダ50は、例えばデルリン(デュポン社の登録商標)などのアセタール樹脂を材質とする当接円環部材55を、軸方向の2箇所(複数箇所)の外周52bに形成している。更に、基板ホルダ50を回転させるための歯車56を軸方向の2箇所に形成している。また更に、積層ワークを挿入した後に積層ワークを軸方向に押圧し、基板ホルダ50に積層ワークを固定するナット57を有している。図4では軸方向の一方だけにナット57を示しているが、積層ワークを挿入した後は軸方向の他方にもナット57が設けられる。即ち、装着孔51に積層ワークを挿入した後、他方のネジ部58を利用してナット57を締め付けて、積層ワークを固定する。このナット57による積層ワークの固定の後に、図3−2(e)に示した治具44が積層ワークから引き抜かれて取り除かれる。当接円環部材55は、基板ホルダ50を研磨装置に配置した際の基板ホルダ50全体の位置決めに用いるとともに、研磨装置の駆動側歯車(後述)と歯車56との軸間距離を規定する役割、また研磨装置のフランジ(後述)に当接して基板ホルダ50を軸方向に往復動させる役割を担っている。
In addition, the
図5は、ステップ103、ステップ114にて、基板ホルダ50にセットされた円盤状基板10の中心の開孔12に挿入されるブラシ60を示す外観図である。このブラシ60は、毛先が螺旋状に配列して形成されるブラシ部61と、このブラシ部61の両端部に連続して形成される径大部62と、これらの径大部62に連続して一端と他端とを形成する軸63とを備えている。径大部62は、ブラシ部61の端を軸63に結合するためのカシメ部62aと、ブラシ部61からの研磨液(スラリ)の端部への流れを堰き止める(防止する)堰き止め部62bを備えている。即ち、研磨液(スラリ)に基板ホルダ50をディップさせた状態でブラシ60が所定の一方向に回転すると、毛先が螺旋状に配列して形成されるブラシ部61によって、軸方向の一方向に研磨液(スラリ)が流れる。このとき、径大部62の堰き止め部62bによって研磨液(スラリ)が堰き止められ、ブラシ60の端部への研磨液(スラリ)の流れが防止される。
FIG. 5 is an external view showing the
ブラシ60は、円盤状基板10の中心の開孔12として、例えば0.85インチ等の小径ディスクの内径を研磨するために、ブラシ60の芯を細くする必要がある。そこで、本実施の形態では、例えば、複数本のワイヤ(材質:例えば、軟鋼線材(SWRM)、硬鋼線材(SWRH)、ステンレス線材(SUSW)、黄銅線(BSW)など、加工性、剛性などから適宜選定できよう)の間に、ブラシの毛(材質:例えばナイロン(デュポン社の商品名))を挟み込み、この毛が挟み込まれたワイヤをねじることで、ブラシ部61を形成している。このワイヤをねじってブラシ部61を形成することで、ブラシ部61に形成されるブラシ毛先を螺旋状とすることができ、挿入されている積層ワークの中心の開孔12にて、研磨液(スラリ)を軸方向に流すことが可能となり、この箇所における研磨液(スラリ)の搬送を良好に行うことができる。また、堰き止め部62bをブラシ部61の両端に設けることで、研磨液(スラリ)の端部への流れを抑制することが可能となる。
The
そして、このような構成を有するブラシ60は、ブラシ60のブラシ部61の芯が柔軟性を有している。この『柔軟性』とは、本実施の形態では、人間が両端を持って軽く曲がる程度の柔軟性、手で触って両端を曲げる程度の柔軟性である。一例を挙げると、例えば、直径0.2mm程度の軟鋼線材(SWRM)にブラシの毛を挟んだ4本のワイヤをねじって形成したブラシ60にて、ブラシ軸両端を自由端支持で保持し、ブラシ60の中央部分を約100gf程度で押圧したときに撓みが見られた。尚、この値は、線材の太さ、種類、ねじり方等によって異なってくる。この柔軟性としては、例えば、ブラシ軸両端を自由端支持で保持し、ブラシ60の中央部分を数100gf程度で押圧した状態で撓む程度とすることも可能である。
In the
尚、本実施の形態では、ブラシ60として、第1のブラシと第2のブラシの2種類を準備している。ステップ103で挿入される第1のブラシは毛が軟らかく長いブラシであり、ステップ114で挿入される第2のブラシは、この第1のブラシに比べて毛が固く短いブラシである。毛が軟らかく長い第1のブラシを用いることで、円盤状基板10の面取り部12b(図3−1参照)を良好に研磨する。一方、毛が固く短い第2のブラシを用いることで、円盤状基板10の内周面12a(図3−1参照)を良好に研磨することができる。このように、毛の状態が異なる複数のブラシ60を用いることで、複数の面を良好に研磨することができる。尚、製品としてのディスク基板では、内周面12aの寸法精度がより要求されることから、内周面12aの研磨に良好なブラシ60を後工程である第2のブラシとして用いることが好ましい。
In the present embodiment, as the
次に、図6〜図8を用いて、ステップ104〜ステップ112にて用いられる研磨装置70について説明する。
図6は、円盤状基板10およびブラシ60がセットされた基板ホルダ50が軸方向を水平方向(略水平方向)として研磨装置70にセットされた状態を示した斜視図である。また図7は、研磨装置70の駆動系を示した説明図である。更に図8は、基板ホルダ50の回転の駆動系を示した説明図であり、図6に示す研磨装置70の軸方向の第2の回転軸72側から眺めた状態を省略して示している。
Next, the polishing
FIG. 6 is a perspective view showing a state in which the
図6および図7に示すように、研磨装置70は、ブラシ60の軸63の一端が固着される第1の回転軸71と、軸63の他端が固着される第2の回転軸72と、研磨液(スラリ)を溜める液槽73とを備えている。また、基板ホルダ50を支える第1の支持軸74および第2の支持軸75を備えている。この第2の支持軸75には、基板ホルダ50の歯車56と噛み合って基板ホルダ50を回転させる駆動側歯車76が設けられている。
As shown in FIGS. 6 and 7, the polishing
この第1の回転軸71および第2の回転軸72は、回転軸と一体となった一体部材71a,72aと、止めネジ(図示せず)等によって取り付けられる分割部材71b,72bとで構成され、これらは、中心軸を含む平面で合わさることで、個々の第1の回転軸71および第2の回転軸72を形成する。分割部材71b,72bが取り外された状態で、研磨装置70に基板ホルダ50が置かれると、ブラシ60の軸63の両端が一体部材71a,72aの中心部に収まる。その後、止めネジによって分割部材71b,72bを一体部材71a,72aに取り付けることで、軸63の一端を第1の回転軸71に、他端を第2の回転軸72に固着することができる。
The first
第1の支持軸74および第2の支持軸75には、基板ホルダ50の当接円環部材55に当接して基板ホルダ50を支える円環部材74a、74c、75a、75cが設けられている。この4つの円環部材74a、74c、75a、75cは基板ホルダ50を位置決めしながら基板ホルダ50を水平方向に支えるとともに、第1の支持軸74および第2の支持軸75が回転した場合でも、当接円環部材55への接触を維持し、ブラシ60の軸63に対する基板ホルダ50の位置を、研磨に影響のない組み合わせ精度内で保持している。また、円環部材74a、74c、75a、75cは、当接円環部材55と当接することで、基板ホルダ50の歯車56と研磨装置70の駆動側歯車76との中心距離を所定の範囲に保ち、噛み合いを良好に保っている。
The
より詳しくは、基板ホルダ50のラジアル方向の位置決めは、基板ホルダ50(積層された円盤状基板10を含む)の自重により当接円環部材55が2つの支持軸(74、75)の円環部材74a、74c、75a、75cに当接することによって行われる。歯車56と駆動側歯車76との噛合いによる離間方向の分力、研磨液(スラリ)の流動による離間方向の作用力、更にはブラシ60による研磨時に生じる離間方向の作用力など、駆動側歯車76から離間する方向へのあらゆる作用力に対して充分なる抗力は、この自重(積層された円盤状基板10を内挿した基板ホルダ50の重さ)によって得られるように設計されている。かかる構成を採用することによって、基板ホルダ50を反転して取り付ける操作、着脱操作が極めて短時間で実行でき、作業性を高めることができる。
一方、基板ホルダ50のスラスト方向の位置決めでは、当接円環部材55の側面が、後述するフランジ74b、74d、75b、75dによって僅かなガタ(隙間、クリアランス)をもって位置規制されるようになっている。
More specifically, in the radial positioning of the
On the other hand, in the positioning of the
尚、図4に示すように、基板ホルダ50には軸方向の2箇所に歯車56(第1の歯車および第2の歯車)が設けられており、図2のステップ113にて基板ホルダ50を反転させた場合にも、研磨装置70の駆動側歯車76を何れか一方の歯車56と連結させることが可能である。この第1の歯車と第2の歯車とは、基板ホルダ50の軸方向に対して互いに対象となる位置に設けられている。実際の研磨処理では、円盤状基板10がセットされブラシ60が挿入された基板ホルダ50を水平にして研磨装置70にセットし、基板ホルダ50の第1の歯車(歯車56の一方)を研磨装置70の駆動側歯車76と噛み合わせる。そして、図2のステップ105〜ステップ112を実行し、駆動側歯車76を回転駆動させて開孔12を研磨する。その後、ステップ113では、基板ホルダ50の軸方向の一端と他端とを反転させて第2の歯車(歯車56の他方)を研磨装置70の駆動側歯車76と噛み合わせる。その後、図2のステップ105〜ステップ112を再度、実行し、駆動側歯車76を回転駆動させて開孔12を研磨する。これにより、積層ワークに対して場所毎により均一な研磨を可能にするとともに、基板ホルダ50に装着された円盤状基板10の回転とブラシ60の回転とを簡易に反転させ、反転させた各々の状態にて簡易に内周研磨を行うことが可能となる。
As shown in FIG. 4, the
次に、図8に示すように、研磨装置70は、駆動源であるホルダ駆動モータ77と、このホルダ駆動モータ77の駆動力を第1の支持軸74および第2の支持軸75に伝達するベルト78およびプーリ79とを備えている。ホルダ駆動モータ77によりベルト78が図のF方向に回転すると、第1の支持軸74および第2の支持軸75が図のG方向に回転する。このG方向の回転によって、第2の支持軸75に設けられた駆動側歯車76もG方向に回転し、この駆動側歯車76と噛み合う歯車56(基板ホルダ50側)がE方向に回転する。これによって、基板ホルダ50がE方向に回転する。
Next, as shown in FIG. 8, the polishing
尚、第1の支持軸74および第2の支持軸75に基板ホルダ50が支持された際、基板ホルダ50の中心Jと、第1の支持軸74の中心Kと、第2の支持軸75の中心Lとによって、三角形JKLが形成される。この三角形JKLは、底辺KLが水平軸(X軸)を共有し、中心Jを頂点とした二等辺三角形を形成する。三角形JKLがこのような二等辺三角形を形成するように、当接円環部材55、55と円環部材74a、74c、75a、75cとが当接している。
When the
また、図6および図7に示すように、第1の支持軸74および第2の支持軸75の円環部材74a、74c、75a、75cには、基板ホルダ50を往復移動させるためのフランジ74b、74d、75b、75dが形成されている。このフランジ74b、74d、75b、75dは、円環部材74a、74c、75a、75cに比べて径の大きな輪縁(つば)であり、円環部材74a、74c、75a、75cに当接する当接円環部材55の側面に対向する。フランジ74bとフランジ74dは、第1の支持軸74の軸方向にて左右対称に配置されている。同様に、フランジ75bとフランジ75dは、第2の支持軸75の各々の軸方向にて左右対称に配置されている。第1の支持軸74および第2の支持軸75を軸方向に往復動させると、フランジ74b、74d、75b、75dの輪縁(つば)の側面が当接円環部材55を押し、これによって基板ホルダ50を往復移動させることができる。即ち、第1の支持軸74および第2の支持軸75が図7のB方向に移動すると、フランジ74dおよびフランジ75dが基板ホルダ50の一方の当接円環部材55を押すことで、基板ホルダ50がB方向に移動する。一方、第1の支持軸74および第2の支持軸75が図7のC方向に移動すると、フランジ74bおよびフランジ75bが基板ホルダ50の他方の当接円環部材55を押すことで、基板ホルダ50がC方向に移動する。このように、本実施の形態では、引っ張り力を加えているブラシ60の軸63を軸方向に往復動させるのではなく、基板ホルダ50を往復動させ、積層された円盤状基板10(積層ワーク)を往復動させている。これによって、ブラシ60と積層された円盤状基板10(積層ワーク)との軸方向の相対移動を可能としている。
Further, as shown in FIGS. 6 and 7, the
また、図7に示すように、研磨装置70は、ブラシ60を回転させるブラシモータ81を備えている。また、ブラシモータ81の回転を用いてブラシ60の軸63の一端および他端で同期して回転させるための連結機構として、第1プーリ82、歯付きベルトである第1ベルト83、第2プーリ84、回転軸85、第3プーリ86、歯付きベルトである第2ベルト87、第4プーリ88を備えている。これらの連結機構によって、ブラシモータ81の回転が第1の回転軸71および第2の回転軸72に機械的に連結され、ブラシ60の軸63の一端および他端が同期して回転することが可能となる。尚、このような機械的な連結ではなく、第1の回転軸71および第2の回転軸72の各々に個別にモータを接続し、電気的に同期させる構成も採用できる。
As shown in FIG. 7, the polishing
また、研磨装置70は、ブラシ60に軸芯方向の引っ張り力(テンション)を与えるエアシリンダ91と、このエアシリンダ91の引っ張り力を第2の回転軸72に与える引っ張り機構92とを備えている。エアシリンダ91による引っ張り力により、引っ張り機構92を介して第2の回転軸72が図7のA方向に移動する。エアシリンダ91が引っ張った状態を維持することで、ブラシ60に対する軸芯方向の引っ張り力(テンション)が維持される。
Further, the polishing
この動きの一例を詳述すると、第2の回転軸72と連結して、例えばトルク伝達可能で且つ直動ころがり運動を可能とするボールスプライン92a等を設ける。そして、エアシリンダ91を動作させ、引っ張り機構92によってA方向に引っ張ると、ボールスプライン92aをスライドして第2の回転軸72と第4プーリ88との距離を縮めることができ、この状態で、ブラシモータ81から連結機構を介して得られた駆動力によって、第2の回転軸72を回転させる。この動きの例では、エアシリンダ91により第2の回転軸72を引っ張った状態でも第4プーリ88の位置は変わらず、ブラシモータ81からの駆動力を受けることができる。
An example of this movement will be described in detail. For example, a
また他の動きの例として、ボールスプライン92aの代わりに所定のベアリング等を用い、第2の回転軸72と第4プーリ88との距離は変化させない方法もある。即ち、エアシリンダ91の引っ張り力によって第2の回転軸72から第4プーリ88までをそのままA方向にずらす機構によってもブラシ60に対する軸芯方向の引っ張り力(テンション)の維持が可能である。この機構を採用し、引っ張り力を与えた後に第2の回転軸72からブラシ60を回転させるためには、例えば第4プーリ88の軸方向の長さを長くして第2ベルト87との間をスライドさせる方法や、第4プーリ88自身をスライドさせる方法、駆動力の連結機構の途中の例えば回転軸85をスライドさせる方法など、幾つかの方法が考えられる。これらの方法を採用することで、ブラシ60に引っ張り力を与えた状態であっても第2ベルト87を用いてブラシモータ81の回転を第4プーリ88に伝達することが可能である。
尚、第1の回転軸71および第2の回転軸72の何れか一方だけではなく、両方の回転軸に引っ張り機構を設ける構成を採用することもできる。
As another example of the movement, there is a method in which a predetermined bearing or the like is used instead of the
In addition, it is also possible to employ a configuration in which a pulling mechanism is provided on both of the first
更に、研磨装置70は、第1の支持軸74および第2の支持軸75に撹拌用羽根93を備えている。第1の支持軸74および第2の支持軸75の回転によって撹拌用羽根93を回転させることで、液槽73の底部にて研磨液(スラリ)を循環させることが可能である。
Further, the polishing
また更に、研磨装置70は、第1の支持軸74および第2の支持軸75を図のB方向およびC方向に示す軸方向へ往復動させるための機構として、駆動モータ95、偏芯カム96、リンク97、および移動体98を備えている。駆動モータ95の回転により偏芯カム96が回転し、この偏芯カム96に連結したリンク97が移動体98を揺動させる。これによって、移動体98に連結されている第1の支持軸74および第2の支持軸75が図のB方向およびC方向に往復動する。前述のように、第1の支持軸74および第2の支持軸75の往復動により基板ホルダ50を往復動させる。
Further, the polishing
このように本実施の形態では、回転するブラシ60と回転する円盤状基板10との軸方向の相対的な往復動は、円盤状基板10を動かすことで実現している。即ち、図7に示すB方向およびC方向へは、駆動機構(駆動モータ95、偏芯カム96、リンク97、移動体98など)によって基板ホルダ50が移動する。ブラシ60を往復動させる方法も考えられるが、ブラシ60は、軸63の両端が固着され、また軸63にはテンションがかけられ、更に両軸が同期して回転している。そのために、特に両端を固着してテンションを一定に維持した状態でブラシ60を往復動させるための簡易な機構を形成することが難しい。即ち、両端を固着してテンションを一定に維持した状態でブラシ60を往復動させるためには、ブラシモータ81からブラシ60を回転させ、且つテンションを付与する一連の機構の構成部材を全て往復動させることが必要となり、大掛かりであり可成りのコスト高となる。また、本実施の形態におけるブラシ60の軸芯は細く柔軟性が高いことから、ブラシ60の性状を安定化させるためにブラシ60の回転中に軸方向に移動させることは好ましくない。そこで、本実施の形態では、基板ホルダ50を往復動させる構成を採用している。
Thus, in this embodiment, the relative reciprocation in the axial direction between the rotating
尚、図5に示すブラシ60では、この円盤状基板10との軸方向の相対的な往復動を考慮してブラシ部61の軸方向の長さが決定されている。基板ホルダ50、即ち積層ワークである円盤状基板10を左右に往復動させたときに、ブラシ部61から円盤状基板10が外れると研磨が良好に行えない。そこで、積層された円盤状基板10を左右に往復動させた場合であっても、ブラシ部61から積層ワークの端の円盤状基板10が外れないような長さにブラシ部61の長さを設定しておくことが好ましい。
即ち、ブラシ部61の軸方向の長さをL、積層ワークの長さをL0、往復動の距離をL1とすると、
L > L0 + L1
の関係がある。
In the
That is, assuming that the length of the
L> L0 + L1
There is a relationship.
図9は、液槽73に研磨液(スラリ)100を供給した状態を説明するための斜視図である。図2のステップ106に示すように、ポンプ(図示せず)を駆動させ、研磨装置70の液槽73に研磨液(スラリ)100を供給する。液槽73には、水平にセットされた基板ホルダ50のほぼ中央部分まで、研磨液(スラリ)100が溜められる。即ち、基板ホルダ50の全部ではなく一部が研磨液(スラリ)100にディップした状態にある。
本実施の形態では、液槽73の外部に第1の回転軸71および第2の回転軸72があり、ブラシモータ81(図7参照)、連結機構などの各種駆動機構も液槽73から分離している。その結果、研磨液(スラリ)100が各種駆動機構に浸ることがなく、軸受け等の機構部品が研磨液(スラリ)に含まれる研磨剤によって摩耗する問題を解消することができる。
FIG. 9 is a perspective view for explaining a state in which the polishing liquid (slurry) 100 is supplied to the
In the present embodiment, there are a first
このステップ106の処理に前後して、ステップ107に示すように、エアシリンダ91(図7参照)を動作させ、ブラシ60の軸63に対して引っ張り力を与える。この引っ張り力としては、5〜50kgf程度が好ましく、より好ましくは10〜20kgf程度である。尚、1kgfは約9.8Nである。本実施の形態では、ブラシ60の軸63を両端支持しテンションをかけることで、図10(a),(b)に示したような偏芯回転を抑制している。そのために、引っ張り力の下限値は、ブラシの剛性、ブラシの回転数などを考慮し、偏芯回転を抑制するものとして実験的に定められた値である。一方、図5を用いて説明したように、ブラシ60のブラシ部61の軸芯は、ワイヤをねじって形成されている。そのために、引っ張り力の上限値は、ブラシ部61の軸芯を伸ばし過ぎず、ブラシの毛先の性状を乱さない値として、ブラシ60の特性に応じて決定される。
Before and after the process of step 106, as shown in step 107, the air cylinder 91 (see FIG. 7) is operated to apply a pulling force to the
その後、ステップ108の処理として、図9に示す研磨液(スラリ)100を供給した状態で、引っ張り力が与えられたブラシ60の両端を、第1の回転軸71および第2の回転軸72を用いて第1の方向(図のD方向)に回転させる。ブラシ60の回転数としては、例えば1500〜2000rpm程度が好ましい。また、同時に、図8に示すホルダ駆動モータ77を起動し、基板ホルダ50を第2の方向(図のE方向)に回転させる。この基板ホルダ50の回転数としては、20rpm、40rpm、60rpm等が選択される。このとき、図7に示す駆動モータ95を動作させ、ステップ109にて説明したように、基板ホルダ50を軸方向に往復動させる。
Thereafter, as a process of step 108, the first
図9に示す状態で基板ホルダ50をE方向に回転させると、フィン54によって研磨液(スラリ)100が掻き上げられ、この研磨液(スラリ)100が流入用開口53から基板ホルダ50の内部に流れ込む。そして、流入用開口53から供給された研磨液(スラリ)100は、基板ホルダ50の内部にて、図3−2(e)に示す研磨液導入スペーサ41を包み込み、図3−1(c)に示す軸方向面41bと基板ホルダ50の内周面との間が研磨液(スラリ)100で満たされる。そして、研磨液導入スペーサ41の循環供給孔41cを経由して、積層された円盤状基板10(積層ワーク)の中心の開孔12に研磨液(スラリ)100が供給される。中心の開孔12に供給された研磨液(スラリ)100は、毛先が螺旋状に配列されたブラシ60によって軸方向に移動する。これらの作用によって、基板ホルダ50の全部ではなく一部を研磨液(スラリ)100にディップした状態から研磨を開始しても、円盤状基板10(積層ワーク)の中心の開孔12は軸方向に充分に研磨液(スラリ)100で満たされる。
When the
ここで、従来、ディスク基板を所定のブラシで研磨する際には、被研磨面である内周面に研磨液を滴下させたり、研磨液の槽にディスク基板およびブラシの全体を浸漬させていた。例えば、図10(a),(b)に示すような構造を採用した場合に、ブラシ軸を回転させる機構などをブラシ軸の下軸方向に設けると、機構部品が研磨液によって早々に浸食されてしまう問題があった。そのために、図10(a),(b)に示すような配置では、ブラシの両軸を支え、特に両軸を回転駆動させることは難しかった。
本実施の形態では、基板ホルダ50を水平状態に保持して円盤状基板10(積層ワーク)の一部を研磨液(スラリ)100にディップさせた。そして、この状態で基板ホルダ50とブラシ60とを回転させることで、積層された円盤状基板10(積層ワーク)の中心の開孔12に研磨液(スラリ)100を充分に供給することが可能となった。また、このとき、本実施の形態では、第1の回転軸71および第2の回転軸72、およびこれらを駆動する各種駆動機構が、研磨液(スラリ)100を溜める液槽73から離間した位置に配置されている。これによって、各種機構部品が研磨液(スラリ)100の影響を受けない状態で装置を稼働することが可能となり、例えば研磨剤による軸受けの摩耗等を防止することができる。
Here, conventionally, when polishing a disk substrate with a predetermined brush, the polishing liquid is dropped on the inner peripheral surface, which is the surface to be polished, or the entire disk substrate and brush are immersed in a tank of the polishing liquid. . For example, when the structure shown in FIGS. 10A and 10B is employed, if a mechanism for rotating the brush shaft is provided in the lower shaft direction of the brush shaft, the mechanical parts are quickly eroded by the polishing liquid. There was a problem. For this reason, in the arrangement as shown in FIGS. 10A and 10B, it is difficult to support both shafts of the brush and to drive both shafts in rotation.
In the present embodiment, the
以上、詳述したように、本実施の形態によれば、基板ホルダ50の回転のためのセットは、基板ホルダ50の歯車56を研磨装置70の駆動側歯車76と噛み合わせることで行うことができる。そして、この噛み合わせは、駆動側歯車76から離間する方向への各種の作用力を足し合わせたものに対して充分なる抗力が得られるだけの基板ホルダ50の自重を利用しており、非常に簡易な構造で良好な噛合いを実現することができる。また、基板ホルダ50の軸方向に対して互いに対象となる位置に2つの歯車56(第1の歯車および第2の歯車)を設けている。これによって、例えば基板ホルダ50を反転させて積層ワークの軸方向に対して研磨を均一化させることが必要な場合でも、基板ホルダ50を容易に配置させることが可能となる。また、その際、芯だしや固定が簡単であり、製造コストを大幅に削減できる。更に加えて、基板ホルダ50を回転のためにセットした状態にて、ブラシ60の軸63の両端を固着し、更に軸63に引っ張り力を与えることで、軸芯の振れを抑制することができる。特に、円盤状基板10の中心の開孔12が小さくなり、ブラシ60が細く、剛性が低くなる場合に、その効果は大きい。
As described above in detail, according to the present embodiment, the set for rotating the
また、基板ホルダ50に流入用開口53を設け、また研磨液導入スペーサ41を設けることで、積層された円盤状基板10(積層ワーク)の中心の開孔12に、基板ホルダ50の回転によって研磨液(スラリ)100を供給することを可能としている。かかる構成を採用することで、ポンプなどによる開孔12への強制的な供給を行わなくとも安定した内周研磨を実現できる。
Further, by providing the
10…円盤状基板、12…開孔、41…研磨液導入スペーサ、50…基板ホルダ、53…流入用開口、54…フィン、55…当接円環部材、56…歯車、57…ナット、60…ブラシ、70…研磨装置、71…第1の回転軸、72…第2の回転軸、74…第1の支持軸、75…第2の支持軸、74a,74c,75a,75c…円環部材、76…駆動側歯車
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記基板ホルダに装着された前記円盤状基板の前記開孔にブラシを挿入するステップと、
前記基板ホルダに設けられた前記歯車に駆動側歯車を噛合させるステップと、
前記駆動側歯車を回転駆動させるステップとを備え、
前記基板ホルダは研磨液流入用の開口を有し、前記駆動側歯車の回転駆動により前記歯車を介して回転し、該回転によって当該研磨液流入用の開口に研磨液を供給することを特徴とする円盤状基板の内周を研磨する円盤状基板の製造方法。 Mounting a plurality of disc-shaped substrates on a substrate holder including a mounting portion on which a plurality of disc-shaped substrates having an opening in the center are mounted along the axial direction and a gear provided on the outer periphery; and
Inserting a brush into the aperture of the disk-shaped substrate mounted on the substrate holder;
Meshing a drive side gear with the gear provided in the substrate holder;
Rotating the drive side gear, and
The substrate holder has an opening for inflow of polishing liquid, is rotated through the gear by rotational driving of the driving side gear, and supplies the polishing liquid to the opening for inflow of polishing liquid by the rotation. A method for manufacturing a disk-shaped substrate, in which the inner periphery of the disk-shaped substrate is polished.
前記駆動側歯車を回転駆動させるステップは、前記ブラシの回転方向とは逆方向に前記基板ホルダを前記歯車を介して回転させることを特徴とする請求項1に記載の円盤状基板の製造方法。 Further comprising rotating the brush;
2. The method of manufacturing a disk-shaped substrate according to claim 1, wherein in the step of rotating the drive side gear, the substrate holder is rotated via the gear in a direction opposite to a rotation direction of the brush.
前記円盤状基板を複数枚装着するステップは、前記治具に取り付けられた状態のままの当該円盤状基板を前記装着部から挿入し、積層された複数枚の円盤状基板を軸方向に押し付けて前記基板ホルダに装着し、当該治具を取り外した状態の前記開孔に前記ブラシを挿入することを特徴とする請求項1に記載の円盤状基板の製造方法。 A step of attaching a plurality of the disk-shaped substrates to be stacked to the jig by inserting a jig into the opening at the center of the disk-shaped substrate,
The step of mounting a plurality of the disk-shaped substrates includes inserting the disk-shaped substrate that is still attached to the jig from the mounting portion, and pressing the stacked plurality of disk-shaped substrates in the axial direction. 2. The method for manufacturing a disk-shaped substrate according to claim 1, wherein the brush is inserted into the opening in a state of being mounted on the substrate holder and the jig being removed.
前記基板ホルダに装着された前記円盤状基板の前記開孔にブラシを挿入するステップと、
前記基板ホルダに設けられた前記第1の歯車に駆動側歯車を噛合させるステップと、
前記駆動側歯車を回転駆動させて前記開孔を研磨するステップと、
前記駆動側歯車を停止させ、前記基板ホルダの軸方向の一端と他端とを反転させて前記第2の歯車に当該駆動側歯車を噛合させるステップと、
前記駆動側歯車を回転駆動させて前記開孔を研磨するステップと
を備えた円盤状基板の製造方法。 A disk-shaped substrate is provided in a substrate holder including a mounting portion on which a plurality of disk-shaped substrates having an opening in the center are mounted along the axial direction, and a first gear and a second gear provided on the outer peripheral portion. Attaching a plurality of sheets,
Inserting a brush into the aperture of the disk-shaped substrate mounted on the substrate holder;
Meshing a drive side gear with the first gear provided on the substrate holder;
Polishing the opening by rotationally driving the drive-side gear;
Stopping the drive side gear, reversing one end and the other end in the axial direction of the substrate holder, and meshing the drive side gear with the second gear;
And a step of polishing the opening by driving the drive side gear to rotate.
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