KR20070029043A - 정반 표면조정용 숫돌 및 표면조정 방법 - Google Patents

정반 표면조정용 숫돌 및 표면조정 방법 Download PDF

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KR20070029043A
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카이 야스오카
켄이치 카자마
아유미 츠네야
šœ지 사토
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시나노 덴기 세이렌 가부시끼가이샤
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Abstract

연마 정반 상에 연마 공작물 유지용 구멍부를 갖는 연마 공작물용 캐리어를 설치하고, 상기 캐리어의 구멍부에 연마 공작물을 유지하여 연마 정반 및 캐리어를 각각 회전시킴과 아울러, 상기 연마 정반에 유리 숫돌입자를 공급해서 상기 연마 공작물을 연마하는 연마장치에 있어서, 상기 연마 정반을 표면조정하기 위한 정반 표면조정용 숫돌로서, 록웰경도(HRS)가 -30∼-100인 합성수지제 탄성 숫돌로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정반 표면조정용 숫돌.
본 발명에 의하면, 실리콘 웨이퍼, 합성 석영유리 등의 연마 공작물을 효율적으로 연마할 수 있고, 연마시간을 단축화할 수 있으며, 이것에 의해 연마비용을 저감할 수 있다. 또한 연마 공작물 표면의 조도 불균형도 작고, 안정된 품질의 연마품을 얻을 수 있다.

Description

정반 표면조정용 숫돌 및 표면조정 방법{GRINDSTONE FOR SURFACE CONDITIONING OF SURFACE PLATE, AND METHOD OF SURFACE CONDITIONING}
도 1은 연마 공작물의 연마장치의 일례를 나타내는 상정반을 생략한 상태의 개략적인 평면도이다.
도 2는 조정용 캐리어의 일례를 나타내는 평면도이다.
도 3은 본 발명의 숫돌을 이용하여 정반을 연마했을 경우의 정반 표면의 개념도이다.
도 4는 정반 수정용 지그를 이용하여 정반을 수정, 연마했을 경우의 정반 표면의 개념도이다.
도 5는 탄성 숫돌을 이용하여 정반을 연마했을 때의 상태를 나타내는 단면 개념도이다.
도 6은 비탄성 숫돌을 이용하여 정반을 연마했을 때의 상태를 나타내는 단면 개념도이다.
도 7은 실시예I, 비교예I에 있어서 실리콘 웨이퍼를 연마했을 경우의 배치(batch)수와 절삭량의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 실시예Ⅱ, 비교예Ⅱ에 있어서, 합성 석영유리를 연마했을 경우의 배치수와 절삭량의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는 동 배치수와 조도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10은 참고예에 있어서, 정반을 다양한 숫돌로 연마했을 경우의 절삭량을 나타내는 그래프이다.
도 11은 동 표면조도를 나타내는 그래프이다.
도 12는 정반 표면조정용 숫돌No.1의 현미경 사진이다.
도 13은 정반 표면조정용 숫돌No.2의 현미경 사진이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
1 : 연마 정반 2 : 태양기어
3 : 인터널 기어 4 : 캐리어
4a : 조정용 캐리어 5 : 유지용 구멍
5a : 유지용 구멍 6 : 연마 공작물
7 : 유리 숫돌입자 8 : 요철부
10 : 정반 표면조정용 숫돌 13 : 결합제
본 발명은, 연마 정반 상에 연마 공작물 유지용 구멍부를 갖는 연마 공작물용 캐리어를 설치하고, 상기 캐리어의 구멍부에 연마 공작물을 유지하여 연마 정반 및 캐리어를 각각 회전시킴과 아울러, 상기 연마 정반에 유리 숫돌입자를 공급해서 상기 연마 공작물을 연마하는 연마장치에 있어서, 상기 연마 정반을 표면조정하기 위한 정반 표면조정용 숫돌, 및 상기 연마 정반의 표면조정 방법에 관한 것이다.
종래부터, 실리콘 웨이퍼, 합성 석영유리, 수정, 액정유리, 세라믹스 등의 연마 공작물을 연마하는 연마장치로서, 도 1에 나타내는 것이 사용되고 있다. 여기에서, 도 1중, 1은 연마 정반(하정반)이며, 입자상 흑연이 함유된 주철제이다. 이 정반(1)은, 도시하지 않는 구동장치에 의해 회전가능하게 설치되어 있다. 이 정반(1) 내경측에는, 그 중심부에 기어(태양기어)(2)가 설치되어 있음과 아울러, 외주 가장자리를 따라 링형상의 기어(인터널 기어)(3)가 설치되고, 이들 기어(2, 3)에 맞물려져서 복수의 캐리어(4)가 설치되어 있다. 이들 캐리어(4)에는, 각각 연마 공작물 유지용 구멍(5)이 형성되고, 이들 유지용 구멍(5)에 연마 공작물(6)이 삽입되는 것이다. 또, 도시하지 않지만, 이들 캐리어(4) 상에는, 상정반을 마찬가지로 회전가능하게 설치할 수 있다. 상기 연마 공작물(6)은, 상기 정반을 회전시키면 이 회전과 반대 방향으로 캐리어(4)가 회전하고, 연마 공작물(6)이 공전 또한 자전하면서 정반에 공급되는 유리 숫돌입자에 의해 연마되는 것이다.
상술한 연마장치에 의해, 폴리싱(polishing) 공정, 래핑(lapping) 공정을 반복하면, 연마 정반이 마모되어 정반이 볼록형상 혹은 요철형상으로 되고, 이러한 형상으로 되면, 정반과 동질재료의 주철제의 정반 수정용 지그를 이용하여 유리 숫돌입자를 공급하면서 정반 표면의 수정, 평탄화를 행한다. 이렇게 하여 정반을 수정한 후는, 다시 폴리싱 공정, 래핑 공정을 마찬가지로 행하는 것이지만, 종래, 이러한 폴리싱 가공이나 래핑 가공을 실시하는 연마장치의 정반의 면정밀도를 수정하기 위한 정반 수정용 지그로서는, 특허문헌 1: 일본 특허공개 2000-135666호 공보, 특허문헌 2: 일본 특허공개 2000-218521호 공보 등에 기재된 것이 알려져 있다.
그러나, 이들의 정반 수정용 지그는, 정반을 수정, 평탄화하기 위해서는 유효하지만, 연마 가공을 보다 효율화하는 점에서는 효과가 없고, 이 때문에 연마 가공을 보다 효율적으로 행하는 방법이 요망되고 있다.
(특허문헌 1) 일본 특허공개 2000-135666호 공보
(특허문헌 2) 일본 특허공개 2000-218521호 공보
본 발명은 상기 요망에 부응한 것으로, 정반에서의 유리(遊離) 숫돌입자 유지력을 증가시킬 수 있고, 이것에 의해 연마력을 향상시킬 수 있음과 아울러, 정반에 대하여, 균일 조면을 주어서 조정 직후로부터 안정된 일정한 연마력이 얻어지는 정반 표면상태를 부여할 수 있는 정반 표면조정용 숫돌, 및 이 숫돌을 사용한 정반의 표면조정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자는, 상기 목적을 달성하기 위하여 예의 검토를 행한 결과, 록웰경도(HRS)가 -30∼-100인 합성수지제 숫돌, 특히 내부의 다수의 미소기공을 갖는 다공성 합성수지제 숫돌을 사용하여, 유리 숫돌입자, 특히 실리콘 웨이퍼, 합성 석영유리, 수정, 액정유리, 세라믹스 등의 소용의 연마 공작물을 연마할 때에 사용하는 유리 숫돌입자와 동일한 유리 숫돌입자를 공급하면서 연마 정반의 면조도를 조정함으로써, 세라믹스, 금속 등으로 형성되는 수정 링 등의 정반 수정용 지그를 이용하여 동일 숫돌입자를 공급하면서 정반의 표면수정을 행하였을 경우의 정반 면조도보 다 1.5∼3배 정도의 거친 면조도로 정반 표면이 조정되어서, 연마 공작물을 실제로 유리 숫돌입자를 이용하여 연마할 때, 정반 표면의 상기 숫돌입자 유지력이 증가해서 연마력이 향상되고, 이것에 의해 연마시간이 단축화되어서 효율적으로 연마 공작물의 연마를 행할 수 있음과 아울러, 상기 표면조정 초기부터 절삭력이 일정해서, 연마 공작물에 안정된 균일 연마면을 형성할 수 있고, 연마력의 안정을 얻을 수 있으며, 이 점에서도 연마 공정의 효율화가 도모되는 것을 찾아내고, 본 발명을 이루게 되었다.
따라서, 본 발명은, 하기의 정반 표면조정용 숫돌 및 정반 표면조정 방법을 제공한다.
청구항 1:
연마 정반 상에 연마 공작물 유지용 구멍부를 갖는 연마 공작물용 캐리어를 설치하고, 상기 캐리어의 구멍부에 연마 공작물을 유지하여 연마 정반 및 캐리어를 각각 회전시킴과 아울러, 상기 연마 정반에 유리 숫돌입자를 공급해서 상기 연마 공작물을 연마하는 연마장치에 있어서, 상기 연마 정반을 표면조정하기 위한 정반 표면조정용 숫돌로서, 록웰경도(HRS)가 -30∼-100인 합성수지제 탄성 숫돌로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정반 표면조정용 숫돌.
청구항 2:
합성수지제 탄성 숫돌이 다공성인 것인 청구항 1 기재의 정반 표면조정용 숫돌.
청구항 3:
탄성 숫돌이 다수의 미소기공을 갖는 폴리우레탄 또는 폴리비닐아세탈제 숫돌인 청구항 2기재의 정반 표면조정용 숫돌.
청구항 4:
탄성 숫돌의 부피밀도가 0.4∼0.9g/㎤인 청구항 1, 2 또는 3 기재의 정반 표면조정용 숫돌.
청구항 5:
탄성 숫돌에 상기 연마 공작물을 연마할 때에 사용하는 유리 숫돌입자와 같은 숫돌입자가 분산 고정된 청구항 1∼4 중 어느 하나의 정반 조정용 숫돌.
청구항 6:
록웰경도(HRS)가 -30∼-100인 합성수지제 탄성 숫돌을 유지하는 유지용 구멍부를 갖는 조정용 캐리어를 연마 정반 상에 설치하고, 상기 캐리어 구멍부에 상기숫돌을 유지하여 연마 정반 및 캐리어를 각각 회전시킴과 아울러, 상기 연마 정반에 유리 숫돌입자를 공급하고, 상기 연마 정반 표면을 상기 탄성 숫돌로 연마하여, 정반 표면을 상기 숫돌입자의 조도에 따라 조면화하는 것을 특징으로 하는 연마 정반의 표면조정 방법.
청구항 7:
유리 숫돌입자로서, 연마 공작물을 연마할 때에 사용하는 유리 숫돌입자와 같은 숫돌입자를 사용하는 청구항 6 기재의 표면조정 방법.
청구항 8:
합성수지제 탄성 숫돌이 다공성의 것인 청구항 6 또는 7기재의 표면조정 방 법.
청구항 9:
탄성 숫돌이 다수의 미소기공을 갖는 폴리우레탄 또는 폴리비닐아세탈제 숫돌인 청구항 8 기재의 표면조정 방법.
청구항 10:
탄성 숫돌의 부피밀도가 0.4∼0.9g/㎤인 청구항 6∼9 중 어느 1항 기재의 표면조정 방법.
청구항 11:
탄성 숫돌에, 연마 공작물을 연마할 때에 사용하는 유리 숫돌입자와 같은 숫돌입자가 분산 고정된 청구항 6∼10 중 어느 1항 기재의 표면조정 방법.
청구항 12:
연마 공작물이 실리콘 웨이퍼, 합성 석영유리, 수정, 액정유리, 또는 세라믹스인 청구항 6∼11 중 어느 1항 기재의 표면조정 방법.
본 발명의 정반 표면조정용 숫돌은, 합성수지제의 탄성 숫돌로 이루어지는 것이다.
이 경우, 상기 탄성 숫돌로서는 숫돌 내부에 다수의 미소기공을 갖는 다공성인 것으로 열경화성 수지제, 특히 내부에 다수의 미소기공을 갖는 폴리비닐아세탈 또는 폴리우레탄제의 것이 바람직하게 사용된다. 열경화성 수지로서는, 예를 들면 폴리비닐아세탈 수지, 페놀 수지, 멜라민계 수지, 요소계 수지, 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 에폭시계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리우레탄 수지 등을 들 수 있고, 이들의 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 병용해서 사용할 수 있지만, 얻어지는 숫돌의 경도, 소모도 등의 점으로부터 폴리비닐아세탈을 함유하는 재료로 형성된 것이 바람직하고, 폴리비닐아세탈제의 탄성 숫돌로서는, 폴리비닐아세탈 수지와, 상기 폴리비닐아세탈 수지 이외의 열경화성 수지를 병용해서 형성된 것이 바람직하다.
이 경우, 그 비율은 폴리비닐아세탈 수지 10∼35질량부, 그 밖의 열경화성 수지 5∼20질량부로 하는 것이 바람직하다. 폴리비닐아세탈 수지가 지나치게 적으면, 다공질 부분이 적어지고, 탄성을 잃어서 숫돌 경도가 높아질 우려가 있고, 그 밖의 열경화성 수지가 지나치게 적으면, 폴리비닐아세탈 수지의 다공질 부분과 미세 숫돌입자의 결합력이 나빠져서 숫돌의 경도가 저하될 우려가 있다.
상술한 바와 같이, 폴리비닐아세탈제 탄성 숫돌은 다수의 미소기공을 갖는 다공성인 것이 바람직하지만, 이것을 다공성으로 하는 수단으로서는, 폴리비닐아세탈 수지 생성과정에 있어서, 사전에 기공 생성제로서 콘스타치 등의 기공 생성제를 첨가하고, 아세탈화 반응 후, 콘스타치 등의 기공 생성제를 물로 씻어서 흘려내림으로써, 콘스타치 등의 기공 생성제가 반응중 존재하고 있었던 부분을 기공으로서 숫돌 내에 생성시키는 방법 등이 채용된다.
또한 폴리우레탄제 숫돌도 바람직하게 사용할 수 있다. 이 폴리우레탄제 숫돌로서는, 폴리에테르계 및/또는 폴리에스테르계 폴리올과 유기 이소시아네이트를 반응시켜서 얻어진 폴리우레탄으로 이루어지는 것을 사용할 수 있다. 폴리올 성분으로서는, 폴리에테르폴리올, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 디프로필렌글리 콜, 트리프로필렌글리콜 등이 사용되고, 유기 이소시아네이트로서는, 4,4’-디페닐메탄디이소시아네이트, 톨릴렌-2,4-디이소시아네이트 등을 사용할 수 있다.
이 폴리우레탄제 숫돌도 다공성인 것이 바람직하지만, 다공성으로 하는 수단으로서는 물 등의 공지의 발포제를 첨가하는 방법, 반응 경화시에 교반에 의해 공기를 말려들게 하는 방법 등을 들 수 있다.
또, 다공성 숫돌은 연통 기포구조라도 독립 기포구조라도 좋지만, 기공 지름 30∼150㎛가 바람직하다.
또, 상기 합성수지제 탄성 숫돌에는, 미세 숫돌입자를 배합시키는 것이 바람직하고, 이 경우, 그 배합량은 숫돌 전체의 30∼70질량%, 특히 40∼60질량%로 하는 것이 바람직하다. 미세 숫돌입자로서는, 평균 입경이 40∼1㎛정도의 미립의 것이 바람직하고, 재질로서는 탄화규소, 알루미나, 산화크롬, 산화세륨, 산화지르코늄 및 지르콘 샌드 등을 단독으로 또는 2종이상을 혼합해서 사용할 수 있지만, 특히, 본 발명에 따라서 정반의 표면조정을 행한 후, 연마 공작물을 연마할 때에 사용하는 유리 숫돌입자와 재질, 입도가 동일한 것을 사용하는 것이 바람직하다.
이와 같이, 숫돌입자를 배합해서 숫돌에 숫돌입자를 분산, 고정함으로써 표면조정을 효율적으로 행할 수 있고, 또 이 경우, 연마 공작물의 연마 가공에 사용하는 유리 숫돌입자와 같은 숫돌입자를 분산, 고정하면, 이 숫돌을 이용하여 정반의 표면조정을 행하였을 경우, 표면조정 후에 만일 이 숫돌로부터의 숫돌입자가 탈락해서 정반 표면에 잔존하고 있었다고 해도, 이것은 연마 공작물의 연마에 사용하는 유리 숫돌입자와 같은 숫돌입자이기 때문에, 잔존 숫돌입자에 의해 공작물에 할 킴 상처를 내는 등의 문제는 없다.
본 발명에 있어서, 상기 합성수지제 탄성 숫돌은 그 록웰경도(HRS)가 -30∼-100, 특히 -80∼-50인 것을 사용하는 것으로, 록웰경도가 지나치게 낮으면, 연마에 의한 숫돌 소모량이 증대하여 경제적이지 않게 되어버린다. 록웰경도가 지나치게 높으면, 탄성 숫돌 특유의 스프링 효과를 잃어버려 균일하게 정반의 표면을 조정할 수 없어져 버린다. 이 경우, 록웰경도는, 스케일로서 압자지름 1/2인치 강구를 이용하여 시험하중 100kg에서의 HRS수치이다.
또한 상기 탄성 숫돌은, 상술한 바와 같이, 다수의 미소 기공(셀)을 갖는 다공성 숫돌이 바람직하지만, 이 경우, 미소 기공(셀)의 크기[셀 지름(기공 지름)]는 30∼150㎛, 특히 40∼100㎛가 바람직하다. 이 경우, 기공 지름 30㎛미만에서는 탄성 숫돌로서의 탄성이 작아져, 스프링 효과가 소실된다. 또한 기공 지름 150㎛을 초과하면 스프링 효과를 얻기 쉽지만, 숫돌 조직이 거칠게 되어 숫돌 소모량이 증대하고, 경제적이지 않게 되어버린다. 상기 탄성 숫돌은, 부피밀도가 0.4∼0.9g/㎤인 것이 바람직하고, 0.5∼0.7g/㎤인 것이 보다 바람직하다. 부피밀도가 지나치게 낮으면, 숫돌 조직이 거칠게 되어 숫돌 전체가 무르고, 연마 중에 숫돌이 파괴되어 버린다. 부피밀도가 지나치게 높으면, 숫돌 조직이 과밀상태로 되어 탄성에 의한 스프링 효과가 소실된다.
또, 본 발명에 따른 숫돌의 형상은, 특별히 제한은 없고, 원형상, 사각, 육각, 팔각 등의 정다각형상 등, 여러 가지 평면형상으로 형성할 수 있고, 그 두께는 10∼75mm정도로 하는 것이 바람직하다.
여기에서, 본 발명의 탄성 숫돌로 이루어지는 표면조정용 숫돌을 이용하여 정반의 표면조정을 행하는 시기는, 특별히 제한은 되지 않지만, 본 발명의 표면조정용 숫돌은, 정반을 사용하고 있는 동안에 생기는 표면의 볼록형상 혹은 요철형상을 수정하고, 표면을 평탄화하는 효과는 없으므로, 이러한 경우에는, 공지의 정반 수정용 지그를 이용하여 정반 표면의 수정을 행한 후에, 본 발명의 숫돌을 사용하는 표면조정을 행하는 것이 바람직하다.
본 발명의 정반 표면조정용 숫돌을 이용하여 정반의 표면조정을 행할 경우, 우선 상기 탄성 숫돌을 유지하는 유지용 구멍부를 갖는 조정용 캐리어를 이용하여, 상기 캐리어의 유지용 구멍부에 숫돌을 유지시킨다. 이 경우, 숫돌 평면형상이 도 1에 나타낸 캐리어의 연마 공작물 유지용 구멍에 삽입할 수 있는 형상, 즉 연마 공작물과 같은 평면형상인 경우에는, 이 캐리어를 그대로 조정용 캐리어로서 사용할 수 있으므로, 숫돌을 연마 공작물 유지용 구멍에 삽입한다. 또한 숫돌이 연마 공작물과 다른 형상인 경우, 상기 숫돌 평면형상과 같은 평면형상의 유지용 구멍을 갖는 조정용 캐리어를 준비하고, 이 유지용 구멍에 숫돌을 삽입한다. 예를 들면 숫돌이 정사각형의 평면형상을 가질 경우, 도 2에 나타내는 바와 같이, 정사각형상의 유지용 구멍(5a)을 갖는 조정용 캐리어(4a)를 준비하고, 이 유지용 구멍(5a)에 정반 표면조정용 숫돌(10)을 삽입하여, 예를 들면 도 1에 있어서 그 캐리어(4) 대신에 상기 조정용 캐리어(4a)를 연마장치에 집어 넣어, 연마 공작물의 연마의 경우와 같은 방법으로 유리 숫돌입자를 정반에 공급하면서 정반 표면을 연마 처리하는 것이다. 또, 조정용 캐리어는, 상기 연마 공작물을 유지하는 캐리어와 동일 재질이거 나, 정반과 동일 재질인 것이 이종 재질의 혼입을 방지할 수 있으므로 바람직하다. 여기에서, 이들 캐리어는 통상 철, 주철, 에폭시 수지, 염화비닐 수지 등으로 형성된다.
이 경우, 이 연마 조건은 적절히 선정되지만, 이 표면조정을 행한 후에, 연마 공작물의 연마를 행할 경우에 있어서의 연마 조건과 같은 조건으로 하는 것이 바람직하다.
이와 같이 탄성 숫돌에 의해 정반의 연마 처리를 행할 경우, 유리 숫돌입자는, 그 후에 행하는 연마 공작물의 연마에 사용하는 유리 숫돌입자와 동일한 숫돌입자를 사용하는 것이, 가령 상기 탄성 숫돌에 의한 정반의 연마 처리 후에 정반에 유리 숫돌입자가 남았다고 해도, 그 후의 연마 공작물의 연마에 지장이 생기지 않기 때문에 바람직하다.
상기 합성수지제 탄성 숫돌에 의해 정반의 연마 처리를 행하였을 경우, 유리 숫돌입자의 재질, 입도 등에 따라 조면화되지만, 같은 유리 숫돌입자를 이용하여 정반과 동일 재질의 주철 혹은 세라믹스나 다이아몬드 전착 등의 정반 수정용 지그를 이용하여 정반 연마를 행하였을 경우에 비하여, 정반 면조도보다 1.5∼3배 조면화된다. 도 3, 도 4는 이것을 나타내는 것으로, 도 3은 본 발명에 따른 탄성 숫돌을 이용하여 정반 연마를 행하였을 경우의 정반(1)의 표면상태를 나타내고, 도 4는 이것에 대비되는 정반과 동일 재질의 주철제의 정반 수정용 지그(수정 링)를 이용하여 정반 연마를 행하였을 경우의 정반의 표면상태를 나타낸다.
또한 상세하게 설명하면, 탄성 숫돌을 사용할 경우, 특히 다공성 합성수지로 이루어지는 탄성 숫돌을 사용할 경우, 도 5에 나타내는 바와 같이, 정반 표면조정용 숫돌(탄성 숫돌)(10)을 압압하면서 유리 숫돌입자(7)를 공급하면서 연마 정반(1) 표면을 연마할 때에, 정반(1)과 탄성 숫돌(10) 중에 유리 숫돌입자(7)를 공급하면서 압력(P)을 가하면, 탄성 숫돌(10) 조직 내에 존재하는 미소 기공(셀)(11)에 의해 탄성 숫돌에 스프링 탄성이 생기고, 가압 변동이 생겨도 정반에 균일하고 보다 조도가 큰 조면이 형성된다. 이것에 대하여 도 6에 나타내는 바와 같이, 탄성이 없는 비트리파이드 숫돌, 결합제(13)에 의해 결착된 레지노이드 숫돌(12)은, 숫돌 중에 기공을 포함하지 않고, 셀이 존재하지 않기 때문에 스프링 탄성이 없어, 균일한 조도의 표면을 얻기 어렵고, 조도도 비교적 작은 것으로 된다고 생각된다.
이와 같이, 본 발명에 따라서 정반을 연마했을 경우, 종래의 정반 수정용 지그를 사용했을 경우에 비교해서 정반(1)의 표면이 적당하게 조면화되므로, 도 3, 도 4에 나타내는 바와 같이, 유리 숫돌입자(7)가 정반 조면화 표면의 요철부(8)에 유지되기 쉽고, 정반 표면으로부터 튀어 나와 빠져나가기 어렵고, 이 때문에 연마 공작물(6)의 연마시에 유리 숫돌입자의 연마력이 유효하게 발휘되며, 이 때문에 단시간에 연마 공작물을 연마할 수 있음과 아울러, 연마에 사용하는 유리 숫돌입자의 사용량을 저감할 수 있다.
(실시예)
이하, 실시예 및 비교예를 나타내고, 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 하기의 실시예에 제한되는 것은 아니다.
[실시예 I, 비교예 I]
연마장치로서 15B, 4Way 양면 연마장치(후지코시 기카이고교(주)제)를 사용하고, 우선, 하기 정반에 대하여, 하기 수정 링을 이용하여 하기 방법, 조건으로 상하 정반의 표면수정을 행하였다.
정반 재질: 입자상 흑연이 함유된 주철
사이즈: 15B
수정 링 재질: 정반과 동일 재질로 4개
사이즈: 380mmφ
수정 방법, 조건
연마 하중: 100g/㎠
하정반 회전수: 65rpm
상정반 회전수: 21.5rpm
유리 숫돌입자 종류: FO#1200
숫돌입자 농도: 20% 분산액
유리 숫돌입자 공급량: 180cc/min
연마시간: 30min
또한 상기 수정 링으로 표면을 수정한 상하 정반의 표면을 하기의 정반 표면조정용 숫돌을 이용하여 하기 방법, 조건으로 정반의 표면조정을 행하였다.
정반 표면조정용 숫돌No.1(도 12 참조)
형상·사이즈: 150mmφ 숫돌 12개
재질: 폴리우레탄
셀 지름(기공 지름): 100㎛
록웰경도: -80
부피밀도: 0.5g/㎤
정반 표면조정용 숫돌No.2(도 13 참조)
형상·사이즈: 150mmφ 숫돌 12개
재질: 폴리우레탄
셀 지름(기공 지름): 50㎛
록웰경도: -70
부피밀도: 0.6g/㎤
조정용 캐리어
재질: 정반과 동일 재질의 주철
사이즈: 380mmφ
개수: 4
표면조정 방법, 조건
수정 링을 사용한 정반의 표면수정 방법과 동일하다.
연마 하중: 100g/㎠
하정반 회전수: 65rpm
상정반 회전수: 21.5rpm
유리 숫돌입자 종류: FO#1200
숫돌입자 농도: 20% 분산액
유리 숫돌입자 공급량: 180cc/min
연마시간: 30min
상기와 같이 정반 표면을 수정·조정했을 경우에 있어서의 정반 표면조도를 표 1에 나타낸다.
수정 링 숫돌No.1 숫돌No.2
Ra Rz Ra Rz Ra Rz
수정 후 또는 조정 후 0.21 2.68 0.52 4.81 0.37 5.27
Ra : 중심선 평균 조도
Rz : 십점 평균 조도
표면조도 : JIS B0601
또, 수정 링에 의한 수정에서, 정반 표면은 평탄화되었지만, 상기 표면조정용 숫돌에 의한 처리에서는, 정반 표면의 평탄화 상태는 처리 전후에 실질적으로 차이가 없고, 따라서 표면조정용 숫돌에서는, 정반 표면의 요철형상을 평탄화, 수정하는 기능을 갖지 않는 것이 확인되었다.
다음에 상기 수정 링으로 수정한 표면을 가지는 연마 정반, 상기 정반 표면조정용 숫돌No.1, No.2로 조정한 표면을 가지는 연마 정반을 이용하여, 도 1에 나타내는 방법과 마찬가지로 하여, 하기 조건으로 실리콘 웨이퍼의 연마를 반복하여 행하였다. 그 결과를 표 2∼표 4 및 도 7에 나타낸다.
공작물: 실리콘 웨이퍼
공작물 사이즈: 31.4㎠
1배치 공작물 사용매수: 35
1배치 연마시간: 10min
리사이클: 유
상정반 회전수: 21.5rpm
하정반 회전수: 65rpm
가중: 100g/㎠
슬러리 농도: 20wt%
방청제: 1%
적하량: 180ml/min
숫돌 사이즈: 151×40×50
사용 숫돌입자: FO#1200
캐리어 재질: 염화비닐 수지
캐리어 사이즈: 380mmφ
캐리어의 공작물: 4인치 실리콘 웨이퍼 7매
캐리어 개수: 5개
Figure 112006044452740-PAT00001
Figure 112006044452740-PAT00002
Figure 112006044452740-PAT00003
[실시예 Ⅱ, 비교예 Ⅱ]
연마장치로서 6B, 4Way 양면 연마장치(후지코시기카이고교(주)제)를 사용하고, 우선, 하기 정반에 대하여, 하기 수정 링을 이용하여 하기 방법, 조건으로 상하 정반의 표면수정을 행하였다.
정반 재질: 입자상 흑연이 함유된 주철
사이즈: 6B
수정 링 재질: 정반과 동일 재질의 주철
사이즈: 150mmφ로 4개
수정 방법, 조건
연마 하중: 100g/㎠
하정반 회전수: 60rpm
상정반 회전수: 20rpm
유리 숫돌입자 종류: GC#1500
숫돌입자 농도: 25% 분산액
유리 숫돌입자 공급량: 500cc/min
연마시간: 30min
또한 상기 수정 링으로 표면을 수정한 상하 정반의 표면을 하기의 정반 표면조정용 숫돌을 이용하여 하기 방법, 조건으로 정반의 표면조정을 행하였다.
정반 표면조정용 숫돌 No.3
형상·사이즈: 120mmφ로 4개
재질: 폴리비닐아세탈, 멜라민 수지
셀 지름(기공 지름): 60㎛
록웰경도: -60
부피밀도: 0.7g/㎤
정반 표면조정용 숫돌 No.4
형상·사이즈: 120mmφ로 4개
재질: 폴리우레탄
셀 지름(기공 지름): 100㎛
록웰경도: -80
부피밀도: 0.5g/㎤
조정용 캐리어
재질: 정반과 동일 재질의 주철
사이즈: 150mmφ
개수: 4
표면조정 방법, 조건
수정 링을 사용한 정반의 표면수정 방법과 동일하다.
연마 하중: 100g/㎠
하정반 회전수: 60rpm
상정반 회전수: 20rpm
유리 숫돌입자 종류: GC#1500
숫돌입자 농도: 25% 분산액
유리 숫돌입자 공급량: 500cc/min
연마시간: 30min
다음에 상기 수정 링으로 수정한 표면을 가지는 연마 정반, 상기 정반 표면조정용 숫돌 No.3, No.4로 조정한 표면을 가지는 연마 정반을 이용하여, 도 1에 나타내는 방법과 마찬가지로 해서, 하기 조건으로 합성 석영유리의 연마를 반복하여 행하였다. 그 결과를 표 5∼표 7 및 도 8, 도 9에 나타낸다.
공작물: 합성 석영유리
공작물 사이즈: 76mm×76mm
1배치 공작물 사용매수: 6
1배치 연마시간: 10min
리사이클: 유
정반 사이즈: 6B
상정반 회전수: 20rpm
하정반 회전수: 60rpm
가중: 100g/㎠
슬러리 농도: 25wt%
방청제: 1%
적하량: 500ml/min
사용 숫돌입자: GC#1500
캐리어 재질: 염화비닐 수지
사이즈: 150mmφ
개수: 6
Figure 112006044452740-PAT00004
Figure 112006044452740-PAT00005
Figure 112006044452740-PAT00006
[참고예]
연마장치로서 6B, 4Way 양면 연마장치(후지코시기카이고교(주)제)를 사용하고, 하기의 정반을 사용하여, 하기 방법, 조건으로 정반의 표면을 하기의 수정 링 혹은 숫돌로 처리했다.
정반
재질: 입자상 흑연이 함유된 주철
사이즈: 6B
수정 링
재질: 정반과 동일 재질의 주철
형상·사이즈: 150mmφ로 4개
숫돌 PVA
a: 폴리비닐아세탈, 멜라민 수지함유 숫돌입자 지름 8㎛(GC)
형상·사이즈: 120mmφ로 4개
셀 지름(기공 지름): 30㎛
록웰경도: -70
부피밀도: 0.60g/㎤
b: 폴리비닐아세탈, 멜라민 수지함유 숫돌입자 지름 14㎛(GC)
형상·사이즈: 120mmφ로 4개
셀 지름(기공 지름): 60㎛
록웰경도: -60
부피밀도: 0.65g/㎤
c: 폴리비닐아세탈, 멜라민 수지함유 숫돌입자 지름 25㎛(GC)
형상·사이즈: 120mmφ로 4개
셀 지름(기공 지름): 40㎛
록웰경도: -50
부피밀도: 0.70g/㎤
숫돌 PU
d: 폴리우레탄 함유 숫돌입자 지름 8㎛(C)
형상·사이즈: 120mmφ로 4개
셀 지름(기공 지름): 100㎛
록웰경도: -80
부피밀도: 0.50g/㎤
e: 폴리우레탄 함유 숫돌입자 지름 8㎛(C)
형상·사이즈: 120mmφ로 4개
셀 지름(기공 지름): 100㎛
록웰경도: -90
부피밀도: 0.45g/㎤
f: 폴리우레탄 함유 숫돌입자 지름 6.5㎛(C)
형상·사이즈: 120mmφ로 4개
셀 지름(기공 지름): 80㎛
록웰경도: -80
부피밀도: 0.50g/㎤
처리 방법, 조건
연마 하중: 100g/㎠
하정반 회전수: 60rpm
상정반 회전수: 20rpm
유리 숫돌입자 종류: GC#1500
숫돌입자 농도: 25% 분산액
유리 숫돌입자 공급량: 500cc/min
연마시간: 30min
그 때의 정반의 절삭량 및 표면조도의 결과를 표 8 및 도 10, 도 11에 나타낸다.
Figure 112006044452740-PAT00007
본 발명에 의하면, 실리콘 웨이퍼, 합성 석영유리, 수정, 액정유리, 세라믹스 등의 연마 공작물을 효율적으로 연마할 수 있고, 연마시간을 단축할 수 있으며, 이것에 의해 연마비용을 저감할 수 있다. 또, 연마 공작물 표면의 조도 불균형도 작고, 안정품질의 연마품을 얻을 수 있다.

Claims (12)

  1. 연마 정반 상에 연마 공작물 유지용 구멍부를 갖는 연마 공작물용 캐리어를 설치하고, 상기 캐리어의 구멍부에 연마 공작물을 유지하여 연마 정반 및 캐리어를 각각 회전시킴과 아울러, 상기 연마 정반에 유리 숫돌입자를 공급해서 상기 연마 공작물을 연마하는 연마장치에 있어서, 상기 연마 정반을 표면조정하기 위한 정반 표면조정용 숫돌로서, 록웰경도(HRS)가 -30∼-100인 합성수지제 탄성 숫돌로 이루어지는 것을 특징으로 하는 정반 표면조정용 숫돌.
  2. 제1항에 있어서, 합성수지제 탄성 숫돌이 다공성의 것임을 특징으로 하는 정반 표면조정용 숫돌.
  3. 제2항에 있어서, 탄성 숫돌이 다수의 미소 기공을 갖는 폴리우레탄 또는 폴리비닐아세탈제 숫돌인 것을 특징으로 하는 정반 표면조정용 숫돌.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 탄성 숫돌의 부피밀도가 0.4∼0.9g/㎤인 것을 특징으로 하는 정반 표면조정용 숫돌.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 탄성 숫돌에, 상기 연마 공작물을 연마할 때에 사용하는 유리 숫돌입자와 같은 숫돌입자가 분산 고정된 것을 특징 으로 하는 정반 표면조정용 숫돌.
  6. 록웰경도(HRS)가 -30∼-100인 합성수지제 탄성 숫돌을 유지하는 유지용 구멍부를 갖는 조정용 캐리어를 연마 정반 상에 설치하고, 상기 캐리어 구멍부에 상기숫돌을 유지하여 연마 정반 및 캐리어를 각각 회전시킴과 아울러, 상기 연마 정반에 유리 숫돌입자를 공급하고, 상기 연마 정반 표면을 상기 탄성 숫돌로 연마하여, 정반 표면을 상기 숫돌입자의 조도에 따라 조면화하는 것을 특징으로 하는 연마 정반의 표면조정 방법.
  7. 제6항에 있어서, 유리 숫돌입자로서 연마 공작물을 연마할 때에 사용하는 유리 숫돌입자와 같은 숫돌입자를 사용하는 것을 특징으로 하는 표면조정 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 합성수지제 탄성 숫돌이 다공성인 것임을 특징으로 하는 표면조정 방법.
  9. 제8항에 있어서, 탄성 숫돌이 다수의 미소 기공을 갖는 폴리우레탄 또는 폴리비닐아세탈제 숫돌인 것을 특징으로 하는 표면조정 방법.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 탄성 숫돌의 부피밀도가 0.4∼0.9g/㎤인 것을 특징으로 하는 표면조정 방법.
  11. 제6항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 탄성 숫돌에, 연마 공작물을 연마할 때에 사용하는 유리 숫돌입자와 같은 숫돌입자가 분산 고정된 것을 특징으로 하는 표면조정 방법.
  12. 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 연마 공작물이 실리콘 웨이퍼, 합성 석영유리, 수정, 액정유리, 또는 세라믹스인 것을 특징으로 하는 표면조정 방법.
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