JPH0976147A

JPH0976147A - 表面加工基板及びその製造方法

Info

Publication number: JPH0976147A
Application number: JP25697895A
Authority: JP
Inventors: Yuzo Yamamoto; 裕三山本; Akira Noda; 章野田; Mikio Kobayashi; 三喜雄小林; Kiyomasa Daito; 聖昌大東
Original assignee: NISSHIN KIKAI SEISAKUSHO KK; Kao Corp; Nissin Machine Works Ltd
Current assignee: NISSHIN KIKAI SEISAKUSHO KK; Kao Corp; Nissin Machine Works Ltd
Priority date: 1995-09-08
Filing date: 1995-09-08
Publication date: 1997-03-25

Abstract

(57)【要約】【解決手段】基板を砥石を用いて延性モード加工により
研削して得られる、扇状の加工痕を有することを特徴と
する表面加工基板、並びに延性モード加工により基板の
表面を研削して、該基板表面に扇状の加工痕を形成させ
ることを特徴とする表面加工基板の製造方法。【効果】本発明により、従来法より簡便な方法でマイク
ロクラックが発生しにくく、かつＲａが良好な表面加工
基板を製造することができる。また、本発明の表面加工
基板は、Ｒａの値が良好であり、欠陥個数も少なく、研
削面はスムーズで、マイクロクラックも含まず、極めて
スムーズな研削痕を残しており、基板として好ましいも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は脆性材料の表面加工
基板及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、セラミックスやカーボンに代表さ
れるような脆性材料からなる基板の精密加工技術、特に
超平滑加工技術が求められている。例えば、ガラス基
板、カーボン基板、セラミックス基板等の基板は、磁気
ディスク用基板としての用途がある。また、シリコンウ
エハー等は半導体の材料として用いられる。上記の磁気
ディスク用基板やシリコンウエハーには超平滑性が要求
されることから、これらの基板については一般的に、遊
離砥粒を用いて平滑化が行われる。

【０００３】遊離砥粒を用いて特にガラス基板、カーボ
ン基板、セラミックス基板、シリコンウエハーのような
脆性材料の研摩を行う場合、基板の脆さのために研摩時
にマイクロクラックが発生することがある。このような
クラックには、基板を磁気ディスク化した際に記録再生
エラーを誘発したり、また研摩時等に入り込む汚染物
質、又は放置中に毛管凝縮する水によって基板の腐食を
誘発する、という危険性が存在する。このため従来は、
生産性を犠牲にして研摩工程を多段階に分けることによ
りマイクロクラックの発生の抑制に努めているのが一般
的である。また、遊離砥粒による研摩は極めてアート的
技術要素が多いため、品質安定化には高度な熟練を必要
としていた。

【０００４】さらに別の問題として、研摩後の基板中に
砥粒の一部が残留するという問題がある。この残留物は
洗浄を行っても完全な除去は困難である。砥粒が残留し
たまま基板にスパッタ膜を成膜すると、砥粒残留に起因
する膜欠陥が発生し、その結果磁気ヘッドを損傷させる
ことになる。また、遊離砥粒を用いて上記基板を研摩す
る場合は、材料の不均質性に由来する研摩ムラ、即ち研
摩されやすい部分が深く研摩されることによるくぼみ
（シャローピット）、が発生するという問題がある。

【０００５】このような問題を解決するために、遊離砥
粒を使わないで平滑化を行う方法が種々検討されてお
り、そのひとつとして固定砥粒による延性モード加工で
の研削により平滑化を行う方法が提案されている（原
ら、１９９２年度精密工学会秋季大会学術講演会講演論
文集第１９頁及び第２０頁）。延性モード加工でカーボ
ン基板、セラミックス基板のような脆性材料の研削を行
うことは次の様な効果が期待できるため、より好ましい
ものと考えられる。即ち、この方法では、１）個々の砥
粒の基板への食い込み量をその基板の延性−脆性遷移点
以下に設定できるため、基板の加工形態が脆性破壊から
延性（塑性）変形中心にコントロールでき、マイクロク
ラックの発生が抑制される、２）遊離砥粒を使わなくて
もよいため、基板に砥粒が残留する危険性がない、３）
平坦度に優れ、エッジ部での面だれ性が少ない、４）固
定砥粒の消耗が軽微であるため、使い捨ての遊離砥粒の
場合に比べて消耗工具費用が大幅に安くなる、５）アー
ト的技術要素が少なく、工程管理、全自動化が容易であ
る、６）材質の不均一性の有無によらず均一な研削面が
得られる、というメリットがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
原らの方法ではＣＵＰＥ製超精密研削盤にカップホイー
ルを装着して研削を行っているので、研削痕は図１に示
すような多重あやめ形状となる。このような研削痕では
ところどころで研削痕同士が交差し、重なった点でマイ
クロクラックが発生するおそれがあったり、研削痕の密
度差が径方向に現れ、内周側と外周側とでは表面に残留
する内部応力又は加工変質層の分布にムラが生じる。こ
のため、表面の物理・化学特性が不均一となり、表面の
エッチング性、密着性等に差が生じたり、ソリの原因と
なったりするおそれがある。また、固定砥粒付両面研摩
機を用いて研削した場合も、研削痕はランダムなクロス
状となり、研削痕同士が交差点を数多くもつことになる
ためマイクロクラックの発生のおそれがあった。さら
に、カップホイールを用いた平面研削加工の場合、工作
物とホイール作業面とは面接触している。そのため、切
り込み送り方向は接触面と直角となり、切り込み方向の
研削抵抗が過大なため被加工基板およびホイールが損傷
しやすく、脱粒を招いて被加工基板に深いスクラッチ傷
やマイクロクラックを与えやすい。

【０００７】したがって、本発明の目的は、上記課題を
解決すべくマイクロクラックの発生しない表面加工基板
及びその製造方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の目的
を達成するために鋭意研究した結果、基板表面を研削す
る際に、研削に用いる砥石の設定切り込み深さを０．０
５〜２０μｍとして砥石中にある個々の砥粒の切り込み
深さをその基板の延性−脆性遷移点以下に保ちつつ平面
研削機を用いて研削痕が扇状に形成されるように研削を
行うことにより、マイクロクラックの発生が抑制される
こと、並びにその際にストレートホイールの外周を用い
て平面研削加工を行えば、被加工基板とホイール作業面
とは線接触をなすため、加工時の被加工基板およびホイ
ールの損傷が著しく改善されることを見出し、本発明を
完成するに至った。

【０００９】即ち、本発明の要旨は、（１）基板を
砥石を用いて延性モード加工により研削して得られる、
扇状の加工痕を有することを特徴とする表面加工基板、
（２）電解インプロセスドレッシングを用いて延性
モード加工することにより得られる前記（１）記載の表
面加工基板、（３）Ｒａ（表面粗さ）が１〜１００
Åであって、Ｒｐ（突起高さ）／Ｒａ（表面粗さ）が２
〜１０である前記（１）又は（２）記載の表面加工基
板、（４）平坦度が１０μｍ以下である前記（１）
〜（３）いずれか記載の表面加工基板、（５）基板
の材料がカーボンである前記（１）〜（４）いずれか記
載の表面加工基板、（６）延性モード加工により基
板の表面を研削して、該基板表面に扇状の加工痕を形成
させることを特徴とする表面加工基板の製造方法、
（７）砥石の設定切り込み深さが０．０５〜２０μ
ｍである前記（６）記載の製造方法、（８）電解イ
ンプロセスドレッシングを用いた延性モード加工により
研削を行う前記（６）又は（７）記載の製造方法、
（９）ループ剛性が１５０Ｎ／μｍ以上の研削装置
を用いて研削を行う前記（６）〜（８）いずれか記載の
製造方法、に関するものである。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明において研削される基板
は、成形直後または焼成直後のものであってもよく、Ｒ
ａ（表面粗さ）が０．０５〜２０μｍ、好ましくは０．
１〜２μｍのもの、いわゆる粗研削や中間研削を終えた
ものであってもよい。基板の粗研削、中間研削について
は特に限定されるものではなく、通常行われる公知の方
法により行えばよい。即ち、本発明の表面加工基板は、
（１）成形直後または焼成直後のものを本発明の方法に
より加工して得たもの、（２）成形直後または焼成直後
のものを従来法により粗研削し、本発明の方法により中
間研削、仕上げ研削して得たもの、（３）中間研削まで
を従来法により行い仕上げ研削を本発明の方法により得
たもの、のいずれであってもよい。尚、本明細書におい
てＲａは、触針式表面粗さ計（Ｔｅｎｃｏｒ（株）製：
型式Ｐ２）を用いて下記条件で測定して得た値である。

【００１１】測定条件触針先端半径：０．６μｍ（針曲率半径）触針押し付け圧力：７ｍｇ測定長：２５０μｍ×８箇所トレース速度：２．５μｍ／秒カットオフ：１．２５μｍ（ローバスフィルタ
ー）

【００１２】また、その被研削基板材料としては特に限
定されるものではなく通常用いられる公知のものでよい
が、本発明においては、特に脆性材料の研削時にその効
果を充分発揮できるため、脆性材料が好ましい。その具
体例としてはカーボン、ガラス、セラミックス、シリコ
ン等が挙げられる。中でも、カーボンは研削安定性に優
れ、低いＲａが得られるため、本発明の製造方法はカー
ボン基板への適用において特に優れた効果が得られる。

【００１３】本明細書において「延性モード加工」と
は、脆性材料においてもクラックの発生を伴わない塑性
流動的な除去加工、即ち脆性破壊（破砕）ではなく材料
の無損傷を特徴とする研削加工を意味する。かかる加工
技術は、材料への個々の砥粒の切込み深さを常に延性−
脆性遷移点以下に保つことにより達成される。このこと
を達成する手段としては特に限定されるものではなく、
通常公知の方法を用いることができる。例えば、上記の
脆性材料であるカーボン、ガラス、セラミックス、シリ
コンを含む、一般的に磁気ディスク用基板やシリコンウ
エハー等に用いられる材料の多くは、その延性−脆性遷
移点（ｄｃ）が２〜１００ｎｍであるため、砥石の設定
切り込み深さを０．０５〜２０μｍ、好ましくは０．１
〜１０μｍ、より好ましくは０．１〜５μｍとすればよ
い。ここで、砥石の設定切り込み深さは、装置位置決め
精度の観点から０．０５μｍ以上が好ましく、研削負荷
及びマイクロクラック発生を抑制する観点から２０μｍ
以下とするのが好ましい。

【００１４】さらに、その砥石の設定切り込み深さに応
じてホイール（固定砥粒）外周の肩にＲをつけること
は、砥石の設定切り込み深さが大きくてもマイクロクラ
ックのない延性加工面が得られるため、より好ましい。
Ｒの形状等については、個々の砥粒の切り込み深さが被
研削材料のｄｃより小さくなるよう設定すればよい。例
えば、下記で表される式において、

【００１５】

【数１】

【００１６】（ここで、ｄ_Nは被加工基板１回転当たり
の切り込み深さであり、次式で表される。

【００１７】

【数２】

【００１８】また、ｆは被加工基板１回転当たりのホイ
ール横送り量、Δは設定切り込み深さ、Ｒはホイール外
周の肩の曲率半径、ｄ_gは個々の砥粒の切り込み深さ、
ａは砥粒の間隔、Ｖ_wは被加工基板周速度、Ｖ_sはホイ
ール周速度、及びＤはホイール直径を示す。）ｄ_g＜ｄｃとなるように設定すればよい。

【００１９】このように研削することで、マイクロクラ
ックの発生が抑えられた表面加工基板が得られる。しか
も、扇状の加工痕が付与されるため、研削による平滑化
と基板のテクスチャー加工が同時に達成され、経済的に
有利である。

【００２０】本明細書における扇状の加工痕の「扇状」
とは、図２に模式的に示したような、実質的に同心円状
の形状である。当該同心円の中心は基板上にあってもよ
く、基板外にあってもよい。好ましくは、基板の半径ｒ
₁と加工痕の半径ｒ₂との関係が、ｒ₂≧ｒ₁を満たす
ものであり、より好ましくは、被加工基板（ワーク）の
取り付け作業性及び装置の加工精度の点から、１００ｒ
₁≧ｒ₂≧２ｒ₁の関係を満たすものである。

【００２１】さらに、研削を電解インプロセスドレッシ
ング（以下ＥＬＩＤと呼ぶ）を用いて延性モード加工で
行うことにより、より高精度で高能率な研削を行うこと
ができる。具体的には、研削装置において、固定砥粒を
メタルボンドホイール（ストレートホイールの外周上に
砥粒をメタルバインダーで固定させたもの）とし、電極
をホイール外周の一部をおおうように設置し、電解質を
含んだ水溶液クーラントをホイール外周表面／被加工基
板間に供給し、ホイール側にプラスの電場を印加し、基
板とホイールの双方を回転させながら研削することによ
りＥＬＩＤ型延性加工が達成できる。

【００２２】上記のようにして、Ｒａが１〜１００Åで
あって、Ｒｐ／Ｒａが２〜１０の表面加工基板が得られ
る。ここで、Ｒａはより好ましくは１〜５０Å、特に好
ましくは１〜３０Åである。研削生産性の観点から１Å
以上が好ましく、例えば磁気ディスク用に用いる場合に
はヘッドの浮上特性の観点から１００Å以下が好まし
い。また、Ｒｐ／Ｒａはより好ましくは２〜８、特に好
ましくは２〜４である。ここで、ホイールのツルーイン
グ（形状修正）工程の管理負担軽減の観点から２以上が
好ましく、表面の摺動耐久性の観点から１０以下が好ま
しい。さらに、本発明の表面加工基板は、その平坦度が
１０μｍ以下のものが磁気ヘッドの浮上走行安定性の観
点から好ましい。より好ましい値は６μｍ以下である。

【００２３】本発明の表面加工基板の製造方法は、上述
の延性モード加工により基板の基板表面を研削して該基
板表面に扇状の加工痕を形成させることを特徴とするも
のである。なお、延性モード加工の際の砥石の設定切り
込み深さは、上記の装置位置決め精度の観点及び研削負
荷及びマイクロクラック発生を抑制する観点から０．０
５〜２０μｍであることが好ましい。砥石の設定切り込
み深さが０．０５〜２０μｍでの延性モード加工を達成
するためには、研削装置、砥粒等は次の条件を満たす必
要がある。１）動剛性が極めて高い砥石スピンドルの設計と製作。
半径方向、軸方向の運動誤差が１００ｎｍ以下。２）動剛性の極めて高い工作物支持及び運動系の設計と
製作。経験則から、加工機工具と工作物間のループ剛性
として１５０Ｎ／μｍ（静剛性）以上の値。３）ホイールの高精度ツルーイング及び適度な気孔度を
確保するための砥粒結合剤のドレッシング。さらに、ホ
イール上の個々の砥粒の切れ刃高さ分布がｄｃ以下であ
ることが望ましい。

【００２４】したがって、本発明に用いられる研削装置
としては、上記の諸条件を満たすものであれば特に限定
されるものではない。具体的には、例えば、（株）日進
機械製作所製超精密平面研削装置（ＨＰＧ−２Ａ）等が
挙げられる。超精密平面研削装置（ＨＰＧ−２Ａ）は、
脆性材料の延性モード加工を目的として開発されたもの
であり、次のような特質を有する。１）半径、軸方向の運動精度が１００ｎｍ以下２）加工機工具と工作物間のループ剛性が１７０Ｎ／μ
ｍ（静剛性）３）ツルーイング精度が１００ｎｍしたがって、この超精密平面研削装置（ＨＰＧ−２Ａ）
は上記装置条件のすべてを満たすものである。

【００２５】また、扇状の加工痕を形成させるには、例
えば、被加工基板（ワーク）をワークスピンドルの工作
物取り付け面板（ワークテーブル）上で、ワークスピン
ドル回転中心を含まないように、即ちｒ₂≧ｒ₁の関係
を満たすように偏心して取り付けてその面板を回転さ
せ、ストレートホイールに微小切り込みを与えた上、ホ
イールを面板にそって横送りすればよい。偏心度が０、
即ち、ワークをワークテーブルの中心に取り付けても、
交差しない加工痕を付与できるが、その場合ワークを１
枚しか取り付けられないため、生産性が低く、好ましく
ない。本発明の方法では、複数枚のワークの取り付けが
可能であるため、生産性、研削コスト低減の点でも有利
である。

【００２６】本発明における研削工程について、図３を
参照して説明する。ここで図３は、超精密平面研削装置
（ＨＰＧ−２Ａ）の概略構成図である。本装置はストレ
ートホイールの外周を用いてトラバース研削を行うロー
タリー平面加工機である。ＮＣは２軸の制御を行う。す
なわち、Ｘ軸（ワークテーブルのトラバース送り）とＺ
軸（ホイールの切り込み送り）の位置決めである。

【００２７】この機械の設計上の特徴は、Ｘ軸、Ｚ軸のＴ字形平面配置、ねじを用いないクロ
ーズドループ位置決め方式、１０ｎｍのレーザスケー
ル、Ｖ−Ｖすべり案内面、低熱膨張鋳鉄、基準真直ゲージによる真直度インプロセス補正、である。また性能としては、指令分解能１０ｎｍでの輪郭加工、を特徴としている。研削ホイールの母線形状は修正ホイ
ールの位置をＸＺで制御することにより創成され、目的
とする正確な形状を得ることが可能である。また、本装
置を用いて研削痕が扇状となるように研削するには、例
えば図４に示すように、被加工基板をワークテーブル上
に取り付ければよい。

【００２８】脆性材料をクラックなしに研削する（延性
モード研削）ためには、個々の砥粒の切り込み深さを延
性−脆性遷移点（ｄｃ値）以下に保つことが必要であ
る。そのためには高剛性かつ高精度の加工機が要求され
る。本装置は研削ホイール軸単体では１３００Ｎ／μｍ
以上、ワークテーブル軸単体では１０００Ｎ／μｍ以
上、ループ剛性として１５０Ｎ／μｍ以上で、上記条件
を満たすものである。ワークテーブルのスラスト方向の
振れ、研削ホイール軸のラジアル方向の振れ、ツルーイ
ング後の研削ホイールの外周振れは、共に１００ｎｍ以
下である。Ｘ軸、Ｚ軸の位置決めは、分解能１０ｎｍの
レーザスケールによって制御され、１００ｎｍ以下の微
小切り込みを与えることができる。

【００２９】また、研削に用いられる固定砥粒（ホイー
ル）は特に限定されるものではなく、通常用いられる公
知のものが用いられるが、基板材料、中間研削の程度、
加工しろ（砥石の設定切り込み深さ）により、砥粒の種
類、および形、粒度、ボンド剤、ホイール形状が違って
くるため一概には言えない。例えば上記研削装置（ＨＰ
Ｇ−２Ａ）を用い、基板がカーボン基板、中間研削の程
度がＲａ１００ｎｍ、加工しろ２０μｍ／片面の場合、
砥粒には工業用ダイヤモンド砥粒を用い（砥粒の平均粒
径は１〜５μｍ、より好ましくは１〜２．５μｍ）、ボ
ンド剤はメタル等が用いられる。ＥＬＩＤ法を用いる場
合には、ボンド剤は、Ｆｅ（鋳鉄など）、Ｃｕ、Ｎｉ等
の単体もしくはこれらの一種以上を含む合金を用いるこ
とが好ましい。また、この場合の他の条件、例えば砥石
周速度、送り速度、ワークテーブル回転数等、について
は特に限定されるものではなく、通常用いられる公知の
程度でよい。

【００３０】

【実施例】以下、製造例、実施例及び比較例により本発
明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例
等によりなんら限定されるものではない。製造例１フルフリルアルコール樹脂を公知の方法である成形、予
備焼成処理によりカーボン基板を製造した。より具体的
には、次のようにして製造した。フルフリルアルコール
５００重量部、９２％ホルムアルデヒド４００重量部お
よび水３０重量部を８０℃で攪拌して溶解した。次い
で、攪拌下でフェノール５２０重量部、水酸化カルシウ
ム９．５重量部および水４５重量部の混合液を滴下し、
８０℃で３時間反応させた。その後フェノール８０重量
部、上記のフェノール／水酸化カルシウム／水混合液を
さらに滴下し、８０℃で２時間反応させた。３０℃に冷
却後、３０％パラトルエンスルホン酸水溶液で中和し
た。この中和物を減圧化で脱水し、１７０重量部の水を
除去し、フルフリルアルコール５００重量部を添加混合
し、樹脂中の不溶分をメンブランフィルターで濾過し
た。この樹脂が含むことのできる水の量を測定したとこ
ろ、３５重量％であった。

【００３１】この熱硬化性樹脂１００重量部に対し、パ
ラトルエンスルホン酸７０重量％、水２０重量％、セル
ソルブ１０重量％の混合液０．５重量部を添加し、充分
攪拌後、厚さ２ｍｍの円盤状の型に注入し、減圧脱泡し
た。次いで、５０℃で３時間、８０℃で２日間加熱硬化
した。この熱硬化物を所定のドーナツ形状に加工し、こ
のあと有機物焼成炉で窒素雰囲気下で２〜５℃／時の昇
温速度で７００℃まで加熱し、次いで５〜２０℃／時の
昇温速度で１２００℃まで加熱焼成し、この温度で２時
間保持した後、冷却し、直径１．８インチのカーボン基
板を得た。このようにして得られたカーボン基板は、Ｒ
ａ１０μｍ、密度１．５ｇ／ｃｍ³、ビッカース硬度６
５０、構造はアモルファス状であった。

【００３２】製造例２製造例１で得たカーボン基板を、スピードファーム社製
９Ｂ５Ｌ型両面研磨機を使用し、粉砕炭化ケイ素砥粒の
ひとつであるＧＣ（緑色炭化ケイ素研磨材）＃６００を
用い、濃度４重量％の遊離砥粒方式によるラッピング加
工を行った。定盤には鋳鉄定盤を用いた。研磨しろは、
片面当たり３００μｍとした。得られたカーボン基板の
Ｒａは２μｍであった。この後、芝技研製チャンファー
加工機ＳＧ−Ｔにより、内・外径を所定の寸法に切揃
え、面取り加工（４５°）（以下、チャンファー加工と
いう。）を行った。

【００３３】製造例３製造例２で得たカーボン基板を、下記条件でさらにラッ
プ研磨を行った。製造例１と同じ装置を使用し、ＧＣ＃
４０００砥粒を用い、濃度２０重量％の遊離砥粒方式に
より研磨した。定盤には鋳鉄定盤を用い、研磨しろは、
片面当たり５０μｍとした。得られたカーボン基板のＲ
ａは０．１μｍであった。この後、製造例２と同様にし
てチャンファー加工を行った。

【００３４】実施例１製造例１で得たカーボン基板を延性モード加工により仕
上げ研削を行い、表面加工基板を得た。主な加工条件は
次の通りである。研削装置：超精密横型平面研削装置（（株）日進機械製
作所製ＨＰＧ−２Ａ）ワークテーブルの直径：２００ｍｍワークテーブルの回転数：５３０ｒｐｍ砥石周速：１２６０ｍ／ｍｉｎ砥石送り速度：６０ｍｍ／ｍｉｎ

【００３５】砥粒種類／番手：＃６００ダイヤモンド（平均粒径約２０μｍ）（新東ブレータ（株）製鉄ファイバーボンド砥石：ＳＤ６００Ｎ１００ＦＸ３）：＃６０００ダイヤモンド（平均粒径約２．５μｍ）（新東ブレータ（株）製鉄ファイバーボンド砥石：ＳＤ６０００ＮＦＡ）クーラント：ユシロ化学製、ＥＬＩＤＮＯ．３５の２％水溶液ＥＬＩＤ電源：新東ブレータ（株）製、パルス電源ＥＤＰ−１０Ａ初期ツルーイング：＃２００ダイヤモンド（平均粒径約７５μｍ）（（株）オリエンタルダイヤ工具研究所製：ＳＤ２００Ｑ７５Ｍ）初期ドレッシング：３Ａ×１５分パルス（矩形波）サイクル：４マイクロ秒

【００３６】研削ホイールの肩は精密ツルーイングによ
り、＃６００ホイール及び＃６０００ホイールのいずれ
も、一例として図５に示すように母線形状を整え、個々
の砥粒の切り込み深さがカーボン基板の延性−脆性遷移
点（約５０ｎｍ）以下となるように設定した。基板はワ
ークテーブルに多数存在する真空吸引孔により真空チャ
ック方式で固定した。まず、＃６００のホイールを用
い、砥石の設定切り込み深さを１５μｍとして６パス研
削し、ついで＃６０００のホイールを用い、砥石の設定
切り込み深さを１０μｍとして１パス、５μｍとして１
パス、２μｍとして１パスで研削し、これを両面につい
て行った。なお、チャンファー加工は＃６００のホイー
ルを用いての加工後に行った。図４に被加工基板のワー
クテーブルへのセット状態を、図６にＥＬＩＤ電極の取
り付け構成を示す。得られた表面加工基板を光学顕微鏡
で観察したところ、扇形の加工痕を有するものであっ
た。また加工痕の交差は見られなかった。

【００３７】実施例２製造例２で得たカーボン基板の両面を、下記以外は実施
例１と同じ条件で延性モード加工により研削した。砥粒種類／番手：＃２０００ダイヤモンド（平均粒径約６μｍ）（新東ブレータ（株）製鉄系ボンド砥石：ＳＤ２０００Ｎ１００ＦＸ３）：＃１２０００ダイヤモンド（平均粒径約１．２μｍ）（新東ブレータ（株）製鉄系ボンド砥石、ＳＤ１２０００Ｎ１００ＦＸ３）研削は、＃２０００ホイールを用いて砥石の設定切り込
み深さを１０μｍとして３パス行い、次いで＃１２００
０ホイールを用いて砥石の設定切り込み深さを３μｍと
して１パス、２μｍとして１パス行った。研削ホイール
の肩は精密ツルーイングにより、＃２０００ホイールは
図５、＃１２０００ホイールは図７に示すように母線形
状に整え、個々の砥粒の切り込み深さがカーボン基板の
延性−脆性遷移点（約５０ｎｍ）以下となるように設定
した。得られた表面加工基板を光学顕微鏡で観察したと
ころ、扇形の加工痕を有するものであった。また加工痕
の交差は見られなかった。

【００３８】実施例３製造例３で得たカーボン基板の両面を、下記以外は実施
例１と同じ条件で延性モード加工により研削した。砥石の設定切り込み深さ：２μｍ×３パス砥粒種類／番手：＃１２０００ダイヤモンド（平均粒径
約１．２μｍ）（新東ブレータ（株）製鉄系ボンド砥石、ＳＤ１２００
０Ｎ１００ＦＸ３）のみ使用。得られた表面加工基板を光学顕微鏡で観察したところ、
扇形の加工痕を有するものであった。また加工痕の交差
は見られなかった。

【００３９】実施例４製造例３で得たカーボン基板の両面を、下記以外は実施
例１と同じ条件で延性モード加工により研削した。砥粒種類／番手：＃１２０００ダイヤモンド（平均粒径
約１．２μｍ）（新東ブレータ（株）製鉄系ボンド砥石、ＳＤ１２００
０Ｎ１００ＦＸ３）のみ使用。得られた表面加工基板を
光学顕微鏡で観察したところ、扇形の加工痕を有するも
のであった。また加工痕の交差は見られなかった。

【００４０】実施例５製造例３で得たカーボン基板の両面を、下記以外は実施
例１と同じ条件で延性モード加工により研削した。砥粒種類／番手：＃３０００ダイヤモンド（平均粒径約
５μｍ）（（株）東京ダイヤモンド工具製作所製、レジンボンド
ホイールＳＤ３０００Ｌ１００Ｂ）クーラント：水初期ツルーイング：＃２００ダイヤモンド（実施例１と
同じ）ホイールでツルーイング後、そのまま研削に供し
た（ＥＬＩＤは使用せず）。得られた表面加工基板を光
学顕微鏡で観察したところ、扇形の加工痕を有するもの
であった。また加工痕の交差は見られなかった。

【００４１】実施例６直径１．８インチにカットしたチャンファー加工済み半
導体用シリコンウエハー（Ｒａ０．１μｍ）の両面を、
下記以外は実施例１の条件に基づいて延性モード加工に
より研削した。なお、ここで用いた半導体用シリコンウ
エハーは、延性−脆性遷移点は約８０ｎｍである。砥粒種類／番手：＃１２０００ダイヤモンド（平均粒径
約１．２μｍ）（新東ブレータ（株）製鉄系ボンド砥石、ＳＤ１２００
０Ｎ１００ＦＸ３）のみ使用。得られた表面加工基板を
光学顕微鏡で観察したところ、扇形の加工痕を有するも
のであった。また加工痕の交差は見られなかった。

【００４２】実施例７直径１．８インチのチャンファー加工済み強化ガラス基
板（Ｒａ１０ｎｍ）を、下記以外は実施例１と同様に延
性モード加工により研削した。なお、ここで用いた強化
ガラス基板は、延性−脆性遷移点は約２５ｎｍである。砥粒種類／番手：＃１２０００ダイヤモンド（平均粒径
約１．２μｍ）（新東ブレータ（株）製鉄系ボンド砥石、ＳＤ１２００
０Ｎ１００ＦＸ３）のみ使用。得られた表面加工基板を
光学顕微鏡で観察したところ、扇形の加工痕を有するも
のであった。また加工痕の交差は見られなかった。

【００４３】比較例１製造例３で得たカーボン基板を従来の遊離砥粒を用いる
公知の方法により仕上げ研磨を行い、表面加工基板を得
た。より具体的な加工方法は次のとおりである。装置と
してスピードファーム社製、９Ｂ５Ｐ型両面研磨機を用
い、０．４５μｍアルミナ系砥粒（フジミインコーポレ
ーテッド製ＷＡ２０００）をスラリー状で供給し、押し
付け圧力１５０ｇｆ／ｃｍ²で７０分間研磨した。キャ
リアにはエポキシ・ガラス素材を使用し、パッドには硬
質パッド（ロデールニッタ製Ｃ１４Ａ）を用いた。得ら
れた表面加工基板を光学顕微鏡で観察したところ、ラン
ダムな加工痕を有しており、スクラッチ加工痕の交差が
無数に確認された。

【００４４】比較例２製造例３で得たカーボン基板を砥粒に粒径約０．５μｍ
の工業ダイヤモンド（フジミインコーポレーテッド製Ｄ
ＩＡＴＥＣＷＡＭ０．５）を用いた以外は比較例１と同
様に研磨を行った。得られた表面加工基板を光学顕微鏡
で観察したところ、ランダムな加工痕を有しており、ス
クラッチ加工痕の交差が無数に確認された。

【００４５】比較例３製造例２で得たカーボン基板を、研削時の下記以外は実
施例１と同様の方法で仕上げ研削を行い、表面加工基板
を得た。砥石の設定切り込み深さ：４０μｍ×２パス砥粒種類／番手：＃６０００ダイヤモンド（平均粒径約
２．５μｍ）（新東ブレータ（株）製鉄系ボンド砥石、
ＳＤ６０００ＮＦＡ）得られた表面加工基板を光学顕微鏡で観察したところ、
扇形の加工痕を有するものであった。また加工痕の交差
は見られなかった。

【００４６】比較例４製造例３で得たカーボン基板を、縦型平面研削機
（（株）日進機械製作所製ＶＰＧ）を用い、カップ型砥
石を用い下記条件にて両面の研削を行った。主な研削条件ワークテーブルの直径：４００ｍｍワークテーブルの回転数：３５０ｒｐｍ砥石周速：１２００ｍ／ｍｉｎ砥粒種類／番手：＃３０００ダイヤモンド（平均粒径約
５μｍ）（（株）東京ダイヤモンド工具製作所製、レジ
ンボンドホイールＳＤ３０００Ｌ１００Ｂ）クーラント：水初期ツルーイング：＃２００ダイヤモンド（平均粒径約
７５μｍ）（（株）オリエンタルダイヤ工具研究所製、
ＳＤ２００Ｑ７５Ｍ）砥石の設定切り込み深さ：１．０μｍ

【００４７】上記の諸条件で加工しろ１０μｍを研削除
去した。得られた表面加工基板を光学顕微鏡で観察した
ところ、多重あやめ形状の加工痕を有するものであっ
た。また加工痕の交差が無数確認された。

【００４８】比較例５実施例６で用いた半導体用シリコンウエハーを、比較例
４と同様の方法で３０μｍ研削除去した。得られた表面
加工基板を光学顕微鏡で観察したところ、多重あやめ形
状の加工痕を有するものであった。また加工痕の交差が
無数確認された。

【００４９】上記の実施例、比較例で得られた表面加工
基板について、Ｒａ、Ｒｐ（突起高さ）及びＲｖ（谷深
さ）を測定した。Ｒｐ、Ｒｖは触針式表面粗さ計（Ｔｅ
ｎｃｏｒ（株）製、型式Ｐ２）を用いて、前述のＲａと
同じ条件で測定した。また表面加工基板の表面を光学顕
微鏡とＳＥＭ（走査型電顕）とにより観察し、研削が延
性モードで進行してスムーズな研削痕が残っているか、
脆性モードで進行して、スムーズでなく荒れた表面やマ
イクロクラックを残存した表面になっているか確認し
た。また、表面加工基板の欠陥（基板表面の傷）個数を
光学顕微鏡にて両面について検査を行い、５μｍ以上の
欠陥をカウントした。平坦度は、ＺＹＧＯ社製（型式：
Ｍａｒｋ−４）により測定した。なお、本明細書におい
て、Ｒａ、Ｒｐ、Ｒｖ及び平坦度は、加工痕形状を直交
する方向（粗さ等が最大となる方向）に触針をスキャン
して測定した。結果を表１及び２に示す。

【００５０】

【表１】

【００５１】

【表２】

【００５２】表１及び２より以下のことがわかった。本
発明の方法によって得られた表面加工基板は加工後のＲ
ａの値が良好であり、欠陥個数も少なく、基板として好
ましいものであった（実施例１〜７）。また光顕／ＳＥ
Ｍ観察によると研削面はスムーズで、マイクロクラック
も含まず、極めてスムーズな研削痕を残していることか
ら、いずれも延性加工モードで研削されていることが分
かった。また、Ｒｖの値からも延性モード加工で研削さ
れたことが支持された。平坦度も１．５〜４．５μｍと
小さく、良好であった。

【００５３】一方、従来の遊離砥粒によって加工された
表面加工基板は、Ｒａは良好なものの、表面欠陥個数が
多いものであった（比較例１及び２）。さらに、砥石の
設定切込み深さを大きくして実施例１と同様の加工を施
したカーボン基板（比較例３）は、光顕／ＳＥＭ観察よ
り延性加工モードで研削されているものの、砥石の設定
切り込み深さが大きいために、研削負荷がかかり、その
結果欠陥個数が多いものとなった。また、加工痕が多重
あやめ形状の基板は、光顕／ＳＥＭ観察より延性加工モ
ードで研削されているものの、Ｒａは大きく、また研削
痕の交差によるマイクロクラックによるものと考えられ
る欠陥が多いものであった（比較例４及び５）。以上の
結果から、比較例において製造されたいずれの基板も、
基板としては適さないことが分かった。

【００５４】

【発明の効果】本発明により、従来法より簡便な方法で
マイクロクラックが発生しにくく、かつＲａが良好な表
面加工基板を製造することができる。また、本発明の表
面加工基板は、Ｒａの値が良好であり、欠陥個数も少な
く、研削面はスムーズで、マイクロクラックも含まず、
極めてスムーズな研削痕を残しており、基板として好ま
しいものであった。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、多重あやめ形状の加工痕を示す模式図
である。

【図２】図２は、扇状を示す模式図である。

【図３】図３は、本発明の製造方法の一例を実施するた
めの装置の概略構成図である。

【図４】図４は、図３の研削装置における、被加工基板
のワークテーブルへのセット状態を示した模式図であ
る。

【図５】図５は、研削ホイールの肩部分の母線形状を示
す模式図である。

【図６】図６は、ＥＬＩＤ電極の取り付け構成を示す模
式図である。

【図７】図７は、研削ホイールの肩部分の母線形状を示
す模式図である。

【符号の説明】

１ワークテーブル２研削ホイール３修正ホイール４チャック５スライドベース６スピンドル／油静圧軸受け７低膨張材料８クーラント供給ユニット９ワーク（被加工基板）１１すき間調製ネジ１２絶縁体１３電極１４砥石２１砥粒コーティング層ＮＣ数値制御装置ＰＩ比例・積分制御装置ａ圧力制御サーボ弁ｂ圧油源ｃ油圧アクチュエータｄレーザスケール（分解能１０ｎｍ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小林三喜雄栃木県芳賀郡市貝町赤羽2606 花王株式会社研究所内 (72)発明者大東聖昌静岡県浜松市有玉西町300番地株式会社日進機械製作所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を砥石を用いて延性モード加工によ
り研削して得られる、扇状の加工痕を有することを特徴
とする表面加工基板。
【請求項２】電解インプロセスドレッシングを用いて
延性モード加工することにより得られる請求項１記載の
表面加工基板。
【請求項３】Ｒａ（表面粗さ）が１〜１００Åであっ
て、Ｒｐ（突起高さ）／Ｒａ（表面粗さ）が２〜１０で
ある請求項１又は２記載の表面加工基板。
【請求項４】平坦度が１０μｍ以下である請求項１〜
３いずれか記載の表面加工基板。
【請求項５】基板の材料がカーボンである請求項１〜
４いずれか記載の表面加工基板。
【請求項６】延性モード加工により基板の表面を研削
して、該基板表面に扇状の加工痕を形成させることを特
徴とする表面加工基板の製造方法。
【請求項７】砥石の設定切り込み深さが０．０５〜２
０μｍである請求項６記載の製造方法。
【請求項８】電解インプロセスドレッシングを用いた
延性モード加工により研削を行う請求項６又は７記載の
製造方法。
【請求項９】ループ剛性が１５０Ｎ／μｍ以上の研削
装置を用いて研削を行う請求項６〜８いずれか記載の製
造方法。