JPH0236073A - 研磨工具及び研磨方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、金属、セラミックス、ガラス等の物体表面を
、微粒子を含む加工液を用いて研磨するための研磨工具
及び５ＩＩＦ磨方法に関する。

〈従来の技術〉 各種材料の物体表面を鏡面に仕上げ研磨する場合、工具
表面にダイヤモンド、アルミナ、酸化珪素等の微粒子を
含む加工液、即ちポリシ剤を散布しつつ当該工具面と上
記物体表面とを相互に鳴り合せろことによって加工する
方法、いわゆるボリシングが採用される。

このボリシングに用いられろ研磨工具に必要な条件は、
■微粒子を適度に保持すること及び被加工面との接触面
積が大きくなるために弾性を有すること、■被加工面と
工具面との潤滑性を保つこと及び加工系の冷却のために
加工液の保持性がよいこと、■耐摩耗性がよいこと、■
工具材料そのものの加工性がよいこと等が挙げられる。

そして、従来においては、これらの条件を比較的よく満
足するものとして、発泡ポリウレタン系の不織布、ポリ
塩化ビニル系の樹脂、ナイロン系樹脂、弗素糸樹脂及び
錫、鉛等の軟質金属が使用されている。

〈発明が解決しようとするａｍ＞ しかしながら、従来から吏用されている樹脂材料は概し
て水に対する濡れ性がよくなく、上記■、■の条件を充
分満足するものではない。よって、例えば、発泡ポリウ
レタンの場合は、特殊な処理をして発泡させて表面に微
小な開口部を設け、この開口部に加工液や粒子を保持す
るようにして、Ｓｉ　、　ＧａＡｓ等の半導体の研磨工
具などとしている。ところが、かかる工具では、表面の
特殊加工部分の寿命が短いという問題があり、又、発泡
層の弾性係数が小さすぎるために被加工面の周辺がダレ
る等の問題も発生する。

一方、ポリ塩化ビニル系の樹脂、ナイロン樹脂、弗素系
樹脂等の硬質樹脂及び錫、鉛等の軟質金属を用いろ場合
にζよ、加工液の保持性を改善するために工具表面に螺
旋状や格子状の溝を形成している。しかし、元々材料自
体の濡れ性がよくないため、次のような諸々の問題点が
生じろ。即ち、 ■　加工液が水玉状となり、粒子はその水玉の中で凝集
して工具表面に付着し、工具表面での粒子の均一分散が
困難となす、ミクロ的に見た場合の加工の均質化が図れ
ない。

■　回転工具面と加工液の間で相対滑りを生じるため、
被加工面に対する微粒子の運動量が多くとれない。

■　加工液が回転工具面からすぐに遠心力により振り飛
ばされ、工具面と被加工面の間で有効に作用しない。

このように粒子が均一に加工面全体に作用しない場合に
は、加工能率が低くなると共に、塊としての粒子が作用
することにより、加工面に局部的なスクラッチや歪を残
すことになる。

本発明は、以上述べた問題点を解決した研磨工具及び研
磨方法を提供ずろことを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 前記目的を達成する本発明の研磨工具は、物体表面との
間に微粒子を含有する加工液を保持しつつ当該物体表面
を研磨する工具であって、セルロースを基体とする繊維
素を主成分トスるセルロース系樹脂あるいは当該セルロ
ース系樹脂を含む混合樹Ｈけからなることを特徴とし、
又、本発明の研磨方法は、上記研磨工具と物体表面とを
合せ、この合せ面に微粒子を含有する加工液を供給しな
がら研磨工具と物体とを相対移動させることにより当該
物体表面を研磨することを特徴とする。

以下、本発明の構成を詳述する。

本発明においてセルロースを基体とする繊維素を主成分
とするセルロース系樹脂とは、セルロースを基体とする
＆ａ繊維素主成分として樹脂状としたものであり、好適
には繊維素１０〜９０重量％に樟脳１０〜５０重量％及
びエタノール２０〜６０型皿％を配合することにより得
られる。

また、ここでセルロースを基体とする繊維素トハ硝酸セ
ルロース、酢酸セルロース等をいう。かかる繊維素は、
例えば次の化学式で表されるように、官能基として水酸
基を有している。

従って、かかる繊維素を主成分とするセルロース系樹脂
は水に対する濡れ性が非常によい。また、当該樹脂は水
酸基を有しているにもかかわらず水には溶けず、アルカ
リで若干膨潤するだけである。一方、従来から使用され
ている硬質樹脂は水酸基を有しないので、濡れ性がよく
ない。例えば、濡れ性の良否の尺度である接触角を比べ
てみろと、本発明のセルロース系樹脂では６０度＠後で
あるが、ポリ塩化ビニール系４！ｔｌｉ！では８７度、
ナイロン系樹脂では７０度、弗素系樹脂では９０度以上
である。このように本発明のセルロース系樹脂は従来に
ない良好な濡れ性を有しているので、かかるセルロース
系樹脂で形成された研磨工具では加工液の被加工面への
作用が均一化され、良好な加工特性を得ろことができる
。なお、本発明におけるＴｉＦ磨工具は表面粗さが０〜
５０μｍの凸凹面に形成されているのが好ましい。

また、本発明において、セルロース系樹脂を含む混合樹
脂とはセルロース系樹脂に、ナイロン系樹脂、発泡ポリ
ウレタン系４！ＩＪＪＬｔｊｌ化ビニル系樹脂、弗素系
樹脂等の各単体の粉体、粒子あるいは繊維を２０％以下
程度含有させたものである。

く実　施　例〉 以下、本発明を実施例に基づいて説明する。

（実施例１） 第１図は本発明の＠磨工具を用いた研磨装置による研磨
方法の実施例である。同図に示すように、研磨工具１１
は、セルロースエステルの一種である硝酸セルロースか
ら得た厚さ２議のセルロイド板であり、この研磨工具を
鉄定盤１２の表面に接着剤１３を介して接着した後、旋
削によって平面に形成し、その表面にさらにピッチ２＋
ｍ、深さ０．５ｍ、幅０．５論の螺旋＄１４を形成した
ものである。

＠１工Ｊ４１１上には、接着基板１５に接着された被加
工試料１６、すなわちＳｉウェ八へｆ！を置されており
、加工液１７を合せ面に滴加しながら、定盤１２を回転
させるとともに接着基板１５を自転させて、研磨を行っ
た。

本実施例で、加工液１７ばｐＨ１２程度の弱アルカリ性
液にＳｉＯ２の微粒子を懸濁させたものであ抄、定盤１
２の回転速度ば６０　ｒｐｍ前後とし、接着基板１５に
は荷重をかけて被加工試料１６に２００ｇｒ／ａｍ’程
度の研磨圧力を作用させた。

本実施例では加工能率が０．５μｍ１０＋ｉｎと従来法
に比べて３０％程度能率が高く、また、加工面の平面度
が１μｍ以下／φ４インチと高い精度を得た。また、弱
アルカリによって工具の表面層のみが極僅かにＩ！！！
濶するため被加工面に対する作用が均一化され、しかも
ソフト化されろため、加工面の表面粗さも１０Å以下と
従来法に比べて５０％も改善されるとともに、加工歪み
の残留も認められなかった。

（実施例２） 第２図には本発明による別の研磨工具を示す。同図に示
すように、ｌｊ’ｌ工具２１は酢酸セルロース、樟脳及
びエタノールからなるセルロース系樹脂で形成されたも
のである。このｌ１ＦＦ磨工具２１の表面は放射状に分
割されてフラット部２２の間に回転方向に沿って深さが
漸次変化する傾斜４２３が形成されている。

第３図はかかる研磨工具２１を取りつけた研磨装置によ
る研磨方法の実施例である。同図に示すように、外筒３
０内に回転可能に支持された研磨工具２１上には複数個
のＳｉつ、Ｚ　八からなる被加工試料３１が載置されて
いる。各試料３１は試料接着用基板３２に接着されて支
持板３３にそれぞれ自転しうるように設けられた支持筒
部３４間に押入されており、回転する研磨工具２１上で
それぞれ自転するようになっている。

ｐＨ１２程度の弱アルカリ性液にＳ　ｉ　Ｏ２の微粒子
を懸濁させた加工液３５を外筒３０内に入れてＴｉＦ磨
工具２１と試″１４３１との加工面まで浸漬した状態で
、工具２１を６Ｏｒｐｍの程度で回転させる。このとき
、試料３１の被加工面である平置と工具表面のフラット
部２２及び傾斜溝２３との間に挾まれた加工液３５は隙
間の大きな傾斜溝２３の深いところから隙間の小さなフ
ラット部２２まで連続的に狭小化されながら移動するの
でハイドロダイナミックの作用により動圧が発生し、試
料３１の被加工面は工具面から浮き上がる。加工液３５
中には微粒子が含まれているので乙の微粒子の（資）実
作用等によってＳｉウェハ面が加工されろ。

このように研磨工具として濡れ性の良い酢酸セルロース
、樟脳及びエタノールからなるセルロース系樹脂で形成
されたものを用いているため、回転工具面と加工液との
間の相対滑りが少なくなり、そのため、工具面の運動に
よって加工液が連れ動き、被加工面に対する運動量も太
き（なり、従来よりも加工能率が３０〜５０％向上した
。又、加工面の平面度、表面粗さも実施例１程度に改善
され、加工歪みの残留も認められなかった。

（′Ｊ！施例３） 第４図は本発明の研磨工具を取りつけた別の研Ｉｉ装置
による研磨方法である。同図に示すように、回転研助工
具４０は、円盤４０ａの外周に実施例１と同様なセルロ
イド製研磨工１４ｃ４０　ｂを固着したものである。ま
た、４１は被加工試料で直径１間のガラス棒であり、４
２は加工液で水にＳ　ｉ　Ｏ２の微粒子を懸濁させたも
のである。

１ｉＦｆ磨工具４０を高速回転させて、その外周面に加
工？＆４２を供給しながらガラス１ｉｉ４１の先端を軸
を若干傾けて且つ自転させながら押し付けて研磨を施す
。これにより、ガラス棒４１の先端は微小球面状に高精
度にｇＦ磨され、ロッドレンズ等に使用されろ。

このように研磨工具として濡れ性の良いセルロイドで形
成されたものを用いているため、本実施例の研磨方法に
おいて加工液は回転工具面から遠心力によ＋７Ｍ膜しに
くくなり、そのため、加工液の作用が効率的に行なわれ
、従来よりも加工面の均一性が良好となり、又、加工能
率も３０％以上向上した。又、表面粗さも実施例１程度
に改善され、加工歪みの残留も認められなかった。

以上の実施例の他、セルロース系４Ｍ１１Ｍのシートに
一定の張力を付与してこれを１ｉ）Ｆ磨工具とし、これ
にダイヤモンドやアルミナ、シリカ等の微粒子を与えて
棒状材料の端面を研磨することによって、極めて平滑な
半球面を得た。この時、張力を一定にして、棒状試料の
端面のシート面からの押し込み深さを変化させることに
よって、半球面の曲率半径を変化させろことが出来た。

以上の実施例ではセルロースを主成分とする樹脂を材料
とする工具について述べたが、その有効性はセルロース
の性質がｇｆ磨工具として必要な要件を他の樹脂に比べ
てより多く満たしていることによるものである。従って
、研磨工具としてはセルロースを主成分とする樹脂と他
の樹脂との機械的な混合体であっても研磨の特性が改善
されるのは当然である。

〈発明の効果〉 以上説明したように、各種材料の表面５ＦＦＩＩ様工具
としてセルロースを基体とする繊維素が主成分であるセ
ルロース系樹脂あるいはその混合体を使うために、工具
直に対する加工液の濡れ性が良好となり、工具面全面に
加工液が均一に分散させられろ。この結果被加工面への
加工液中の微粒子が均一化されろため、研磨能率が向上
し、加工面の均一性も向上する利点がある。。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図はそれぞれ本発明の実施例を示す説明図
である。 図　　面　　中、 １１、２１．４０ハｒｉｆＷＺＪ工共、１６．３１．４
１は被加工試料、 １７．３５，４２は加工）庚である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）物体表面との間に微粒子を含有する加工液を保持
   しつつ当該物体表面を研磨する研磨工具であって、セル
   ロースを基体とする繊維素を主成分とするセルロース系
   樹脂あるいは当該セルロース系樹脂を含む混合樹脂から
   なることを特徴とする研磨工具。
2. （２）特許請求の範囲第一項記載の研磨工具と物体表面
   とを合せ、この合せ面に微粒子を含有する加工液を供給
   しながら上記研磨工具と物体とを相対移動させることに
   より当該物体表面を研磨することを特徴とする研磨方法
   。