JPH01210259A

JPH01210259A - 研磨装置

Info

Publication number: JPH01210259A
Application number: JP63031854A
Authority: JP
Inventors: Eijiro Koike; 栄二郎小池
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-02-16
Filing date: 1988-02-16
Publication date: 1989-08-23

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】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は、例えばフェライト、半導体ウェーハ、光学ガ
ラス等の脆性材料のポリシングに好適する研磨装置に関
する。

（従来の技術）近時、フロートポリジングにより、フェライト、半導体
ウェーハ、光学ガラス等の被加工物の平面を加工変質層
を発生させず、かつ、材料的な特性を損うことなく高能
率に超精密加工することが行われている。このフロート
ポリジングは、被加工物とポリシングプレートが、数１
ＯＡの微細粉末粒子を含んだ加工液中で回転することに
より、被加工物はポリシングプレートより浮上し、被加
工物とポリシングプレートのすきまを通過する加工液の
流れに随伴する微細粉末粒子の被加工物への衝突により
、超精密加工を行うものである（津和秀夫、難波義治、
和田ｔｔ児：超精密平面研磨盤の開発、昭和５６年年度
様学会秋季大会学術講演論文集（１９８１）、第３０７
頁参照）。

ところで、上記ボリシングプレートは、錫製であって、
このプレートの被加工物対向面は、溝幅１朋、深さ０．
５〜１ｔｎｍ、ピッチ２　ｍｍで複数本の溝を切削によ
り形成したのち、例えば直径４６０ｍｍのプレートの場
合、平面度が１μＩｎ程度になるようにダイヤモンド切
削したものである。このポリシングプレートのダイヤモ
ンド切削された面は、第６図・　に示すように、ダイヤ
モンドバイトの先端形状が転写され、断面形状は鋸歯状
部＾・・・を有している。

この場合、鋸歯状部四・・・には、切シ残し部（Ｂ）・
・・が付随している。しかして、上記鋸歯状部の一部で
ある切シ残し部（Ｂ）・・・には、しばしばパリが生じ
ている。その結果、切シ残し部（１３）・・・に付着し
ているパリが遊離して、加工液とともに被加工物とポリ
シングプレートのすきまを通過する際に、被加工物表面
を擦過し、表面粗さ、平面度等の加工精度低下を惹起す
る原因となっていた。

（発明が解決しようとする課題）本発明は、上記事情を参酌して々されたもので、高精度
かつ高能率のフロートポリジングが可能な研磨装置を提
供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するだめの手段と作用）フロートポリジング用の研磨装置において、加工液を滞
留させる第１溝とともに、この第１溝より浅い第２溝を
ダイヤモンドの刃先形状の転写により形成し、切り残し
パリの発生による加工精度の劣化を防止するようにした
ものである。

（実施例）以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳述する。

第１図は、この実施例の研磨装置を示している。

この装置は、軸線（１）のまわυ矢印（２）方向に回転
駆動される下定盤部（３）と、この下定盤部（３）に対
向して昇降自在に配設された上定盤部（４）と、上記下
定盤部（３）を回転駆動する第１回転駆動部（図示せず
。）と、上記上定盤部（４）を回転駆動する第２回転駆
動部（図示せず。）とから構成されている。しかして、
下定盤部（３）は、円盤状の基台（５）と、この基台（
５）の下面に一端部が同軸に連結され他端部が接続され
た連結軸（６）と、基台（５）の上面に同軸に固着され
た円板状の支持板（７）と、この支持板（７）に同軸に
支持・固定された錫製のボリシングプレート（８）と、
基台（５）上部側縁部に同軸に立設され基台（５）とと
もに加工液出）が収納される加工槽（５ａ）を形成する
円筒状の側壁板（９）とからなっている。上記支持板（
力及びボリシングプレート（８）の中央部には、貫通穴
（Ｉｔ）、（１１）が穿孔されている。また、ポリシン
グプレー）　（８）の上面であるポリシング面（８ａ）
には、第２図で示すような渦巻状の第１溝（１２・・・
をボリシングプレート（８）に対して同心に刻設する。

これら第１溝（１２＋・・・は、例えば溝幅ｌｉｔ、深
さ０．５〜１間、ピッチ２ｍ尻で、ダイヤモンド切削さ
れたものであって、加工液（Ｌ）を滞留させ、ボリシン
グ中に加工液（Ｌ）が不足するのを補う役割をもってい
る。さらに、ボリシング面（８ａ）の第１溝叫・・・以
外の部分には、これら第１溝（ｔ２・・・と同心の渦巻
状第２溝０■・・・が刻設されている。これら第２溝（
１３）・・・は、例えば５０〜１００μｍ、深さ１０μ
ｍ、ピッチ１３０μｍで、ダイヤモンド切削されたもの
である。ま／ζ、第２溝（１３）・・・は、横断面が円
弧状をなしている。一方、上定盤部（４）は、板状の被
加工物（５）が接着され゛る円板状の接着板０４）と、
この接着板αａの背部に同軸に連結された支軸ａ暖と、
この支軸（１ωを上下方向すなわち矢印（ｔ６Ｊ方向に
昇降自在に支持する軸受機構（図示せず。）とからなっ
ている。そして、支軸０最は、前記第２回転駆動部によ
りその軸線αηのまわり矢印α槌方向に前記軸受機構を
介して回転駆動されるようになっている。また、接着板
（Ｉ養の直径は、ボリシングプレート（８）の半径よシ
も小さく、かつ、支軸σ９は。

被加工物（１，）の被研磨面（ｌＩの全面が、ボリシン
グプレート（８）に対向する位置に設けられている。と
ころで、上記第２溝α階・・・は、第３図に示すように
、第２溝（１３・・・と同一の刃先形状を有するダイヤ
モンドバイト（２０を軸線（１）のまわシ矢印伐）方向
に例えば３００ｒｐｍで回転しているボリシングプレー
ト（８）のボリシング面（８ａ）に例えば深さ１０μｍ
切込んで、ポリシングプレート（８）の半径方向である
矢印ＣＤ方向に所定の送り速度（例えば０．３ｉｉ／ｒ
ｅｖ、　）で送シをかけることにより創生じたもので、
ダイヤモンドバイト（２０１の先端形状が忠実に転写さ
れている。ついで、第２溝α針・・が形成されたポリシ
ング面（８ａ）を、例えば送シ速度０．３朋／ｒｅｖ、
　　および回転数３０Ｏｒｐｍで回転させ、表面粗さ０
．１μｍＲｚ以下、平面度１μｍ程度にまでダイヤモン
ド切削する。したがって、ボリシング面（８ａ）は、表
面粗さ０．１μｍＲｚ以下の平坦部Ｑυ・・・と、この
平坦部Ｃ２１）・・・に刻設されている第１及び第２溝
（１２１・・・、　（１３）−、−とからなっている。

つぎに、上記構成の研磨装置の作動について述べる。

まず、例えば公称径７０ＡのＳｉｎ、などの超微粒子を
含有する純水からなる加工槽（５ａ）内に、加工液（ト
）をポリシングプレート（８）を完全に覆うように供給
する。ついで、上定盤部（４）を下降させ、接着板α荀
に接着されている被加工物（５）を加工液（Ｌ）中に浸
漬させたのち、ボリシングプレート（８）に近接させる
。被加工物（５）は、表面粗さ０，１μｍＲｚ以下、平
面度数μｍに加工しておく。つづいて、支軸ａωを矢印
α槌方向に６０〜２０Ｏｒｐｍで回転させ、かつ、基台
（５）を６０〜２０Ｏｒｐｍで矢印（２）方向に回転さ
せる。すると、ポリシングプレート（８）と被加工物面
との間には、加工液（ト）による動圧流体潤滑作用によ
りボリジングプレート（８）が浮上がるため間隔が数μ
ｍのすきま（２〃が生じ、このすきまに加工液膜（２功
が生じる。したがって、ボリシングプレート（８）は、
被加工物（１）に直接接触しないので、ボリシングプレ
ート（８）ノ摩耗はきわめて少ない。さらに、すきま部
位の動圧流体軸受状態の平滑化作用のため被研磨面（１
１は、ポリシングプレート（８）の平面度を集積したも
のが転写されることによりボリジング面よシも平面度が
向上する。とくに、ボリシング面（８ａ）に刻設さ゛　
れている第２溝Ｈ・・・は、動圧流体軸受作用を助長す
る役割をもっている。そして、この第２溝α３）・・・
は、平坦部（ハ）・・・と交互に設けられているので、
ボリシング中にパリなどが欠落して、被研磨面（１！Ｊ
を損傷することがない。ガぜならば、加工液膜０４中に
おける加工機構は、公称径７０Ａの超微粒子であるＳｉ
ｎ、の被加工物（１）への衝突により、被研磨面（１１
の塑性変形や破壊を生じさせることなく、被研磨面（１
！ｊを構成する表面原子を除去するようにしたものであ
る。したがって、仮に、８ｉ０．よシ粗大なパリなどの
脱落体が、被研磨面０９に衝突すると、被加工物（５）
の塑性変形や破壊を生じ、相対的に大きな傷を生じてし
まう。ところが、この実施例では、問題となる脱落体の
発生を防止できる。したがって、２次的に発生した損傷
を除去することができることが相俟って、極めて高い研
磨精度を高能率で得ることができる。ちなみに、第４図
は、第２溝Ｑ３）・・・を設けない従来技術と本実施例
と示すものであるが、表面粗さが著しく改善されること
がわかる。すなわち、従来技術の表面粗さは３．５ＡＲ
ＭＳ。

１８．５　Ａ　Ｒｍａｘであるのに対して、本実施例の
表面粗さは２．３ＡＲＭＳ　、　１３．４Ａ　Ｒｍａｘ
程度まで向上した。とくに、データのバラツキが小さく
なっているのは、パリの発生による突発的な損傷がない
ためであると考えられる。

なお上記実施例においては、第２溝（Ｉ３）・・・の形
状は、渦巻状であるが、多重同心円、格子状等、形状は
任意に選択してよい。また、第１溝ａ渇・・・も多重同
心円、格子状等であってもよい。さらに、ボリシングプ
レート（８）の材質についても、銅又は銅基合金、ニッ
ケル又はニッケル基合金であってもよい。さらに、他の
実施例として、第５図に示すように、切シ残し部が生じ
ないように第２溝ａ３・・・を隣接させてダイヤモンド
切削によ多形成してもよい。この場合、前実施例におけ
る平坦部（ハ）・・・は存在しないが、切シ残し部分が
ないので、これに起因するパリの発生はなく、この場合
も、研磨精度が向上する。

〔発明の効果〕

本発明の研磨装置は、第１溝の他に、第１の溝が設けら
れた平坦面に微小な第２溝を設けたので、極めて高い研
磨精度を高能率で得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の研磨装置の構成図、第２図
は同じく第１図の要部拡大断面図、第３図は同じく溝形
成方法の説明図、第４図は従来技術との比較を示すグラ
フ、第５図は本発明の他の実施例の研磨装置の要部説明
図、第６図は従来技術Ｗ：被加工物。（Ｌ）：加　工　液。（８）：ボリシンググレート（研磨板）。（国：第　１　溝。（１３）　：第　２　溝。Ｃ３Ｂ）　：ボリシング面（研磨面）。代理人　弁理士　　則　近　憲　佑同　　　松山光之第５図第６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）平面加工された研磨面を有しこの研磨面に加工液
が滞留する第１溝が形成された研磨板と、被加工物を昇
降自在に保持して上記研磨面に当接させる保持手段と、
上記保持手段に保持された被加工物を上記研磨面に沿っ
て相対的に摺動させる駆動手段とを有し、上記被加工物
を上記研磨面上に介在する加工液中にて浮上した状態で
研磨する研磨装置において、上記研磨面の上記第１溝が
形成されていない部位には上記第１溝より浅い第２溝が
設けられていることを特徴とする研磨装置。
（２）第２溝はダイヤモンド工具による切削により上記
ダイヤモンド工具の刃先形状が転写されてなるものであ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の研磨装
置。