JPS63267155A

JPS63267155A - 研磨装置

Info

Publication number: JPS63267155A
Application number: JP62101542A
Authority: JP
Inventors: Naomi Yoshida; 直美吉田
Original assignee: Babcock Hitachi KK
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 1987-04-24
Filing date: 1987-04-24
Publication date: 1988-11-04

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〕本発明は研磨装置に係り、特にウェハ等の半導体部品お
よびレーザミラー、放射光反射ミラー等の光学部品を精
密研磨するに好適な研磨装置に関する。

〔従来の技術〕

本発明は研磨液を用い、主な構成はベルトで結んだ１個
あるいは複数個のプーリーおよび被研磨物が着脱可能な
保持具を接続した上下あるいは前進後進に移動可能な回
転軸から成る。従来ベルト研磨機に関しては（特開昭４
７−２２５９１）第１３図のような構成の装置が公知で
あり、この方法は駆動用に連結されたプーリ８ａ、８ｂ
、８ｃによって回動される研磨ベルト１０を被研磨物２
の研磨面４０に接触摩擦することによって、金属材料等
の試験片研磨に用いられていた。

半導体ウェハの研磨においては、（特開昭６ｌ−６１７
６４）　、第８図のように、研磨材を懸濁させた研磨液
１３を用い、多孔性ポリウレタン研磨台等１６の固体接
触によって研磨を行ってきたが、この方法では被研磨面
に砥粒の引っかきや研磨台との摩擦などによる加工変質
層を発生する恐れがある。また、研磨液を用いて被加工
物と工具が全く接触しない状態で研磨を行う方法は幾つ
か提案されているが、たとえばＥ　Ｅ　Ｍ　（Ｅｌａｓ
ｔｉｃＥｍｉｓｓｉｏｎ　Ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）　　（
精密機械、４６−６）、は第１１図に示されるように無
段変速モータ２０によってポリウレタン球２１に回転運
動を与え被研磨物２に研磨液１３を流動接触させ、ＮＣ
テーブル２２の送り速度または停止時間によって任意の
位置の加工量を制御するものである。しかし。

この方法ではあるポイントごとに研磨を行うため。

任意点での加工量を制御しかつ高精度で研磨面金域を走
査する装置が必要となる。この種の装置としては、例え
ば第１２図（実用新案公告昭５９−２４４４８）が挙げ
られる。また、ＥＥＭを利用した技術である非固体接触
研磨方法（精密機械。

４９−５）では、第９図に示されるように上面に放射状
に傾斜面を形成した円板工具１７を研磨液中１３で回転
させ、該研磨液１３が放射状の溝の上面に沿って流れ、
被研磨物２を浮上させ、研磨液中２の研磨材が該被研磨
物２の下面に衝突し研磨を行うものである。フロートポ
リジングと称される方法（光学、１３−６）では、第１
０図に示すように溝を切削した錫ラップ１８および被研
磨物２を高速回転させることによって、両者の間にある
研磨液１３が浮上し、該研磨液１３に含まれる研磨材に
よって該被研磨物２の研磨が進行するものである０以上
は主として、平面の精密研磨技術に関する従来技術を紹
介した。

一方、従来レンズおよびミラー等の曲面研磨を行う方法
としては、第１４．１５図（特開昭５９−１６９７５６
）に示す被研磨物と研磨機の構成が公知であり、予め研
磨によって得ようとする曲面と同一曲率を有する研磨面
３８ａ、３８ｂを用意し、被研磨物２ａ、２ｂの表面に
押し当て回転によって得られる研磨メカニズムによって
研磨を行っていたが、研磨圧力や砥粒介在量の不均一に
より、研磨材が曲面各部で異なり、高精度な研磨は困難
であった。さらに第１６．１７図（特開昭６ｌ−８２６
９）の方法では予め形状がわかっている被研磨物２に対
して、先端が球状をなす工具４７を取り付けた工具軸を
高速回転させ、加工物傾斜角検出装置４５によって定め
られた角度位置での除去加工を行い、そして回転揺動機
能によって連続して別の角度位置での除去加工へと進む
ことが可能である。しかし、この方法においては、被加
工物と工具が接触する。ＥＥＭを曲面研磨に用いた場合
、あらかじめ前加工を施し、その前加工に対する形状測
定を行い、任意点での加工量を制御し、かつ高精度で研
磨面金域を走査する装置が必要となる。フロートポリミ
ング、非固体接触研磨法においては、前述のように、装
置の構成上の制限より曲面研磨が困難である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

以上に述べたように研磨装置は種々提案されてはいるが
、被加工物と工具が接触する研磨では砥粒の引っかきや
ポリシングの摩擦等による加工変質層の発生が避けられ
ない。一方、被加工物と工具が全く接触しない状態で研
磨液の流動接触によって研磨する方法においては、欠陥
のない鏡面を得ることは可能ではあるが１曲面研磨に適
用した場合、形状測定装置の設置、被研磨物あるいは工
具を高精度にするためにはそれらの３次元移動が可能な
装置が必要となる。

本発明の目的は、被研磨物を研磨工具が非接触あるいは
準接触すなわち部分的に被研磨物と研磨工具が接触する
状態で１両者の間に研磨液を流動させる研磨を行い、形
状測定装置、複雑な移動機構等を用いることなく、面研
磨を行う装置を提供するものである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点は被研磨物の被研磨面を研磨液中に浸漬した
状態で保持し、該被研磨面にほぼ直交する回転軸を有す
る該被研磨物保持具と；該回転軸を回転する駆動装置と
；前記被研磨面から所定の間隔を保持して移動するベル
トと；該ベルトの移動駆動装置と；からなる研磨装置お
よび／または。

被研磨物の被研磨面を研磨液中に浸漬した状態で保持し
、該被研磨面にほぼ直交する回転軸を有する該被研磨物
保持具と；該回転軸を回転する駆動装置と；前記被研磨
面から所定の間隔を保持して移動するベルトと；該所定
の相対位置を調整する調整装置と：該ベルトの移動駆動
装置と；からなる研磨装置によって解決される。

〔作用〕

被研磨面をこれにほぼ直交する回転軸によって、研磨液
中で回転させることにより、該被研磨面に研磨液中の微
粉粒子を衝突させ、さらに、該被研磨面下に設けられた
ベルトを移動することにより。

該ベルトの移動により伴走流動する研磨液中の微粉粒子
を衝突させ、前記回転軸の回転速度、前記ベルトと前記
被研磨面との間隔および該ベルトの移動速度により、前
記微粉粒子と前記被研磨面との衝突速度、衝突角度、該
被研磨面に該微粉粒子が衝突する頻度の大きい位置等を
調整して被研磨面を所定の形状、精度に研磨する。

〔実施例〕

本発明の一実施例を第１図、第２図により説明する。第
１図の研磨装置Ａは、容器１内に水等の適当な液体中に
該液体に対する分散性及び濃度。

粒径、形状、被研磨物２との親和力等を考慮して選択し
た微粉粒子を懸濁させた研磨液１３を満たし、該研磨液
中１３には流動運動を行わせるために、たとえば第１図
のようにポリウレタン等のベルト１０で結んだプーリー
８ａ、８ｂ、８ｃを液中に浸漬設置し、該被研磨物２と
対向するプーリー８ａは研磨によって得ようとする被研
磨面に合わせて紡錐形あるいは円筒形等に形状調整がで
き、またローラ８ｃは容器の外の駆動源１１に連結させ
、該被研磨物２は、上下あるいは前後進移動可能な回転
軸５に取り付けた保持具３に着脱可能としたものから成
る。

該被研磨物２の研磨面が目的とする形状となるように対
向する該プーリー８ａの形状、設置位置を調節し、該ベ
ルト１０が該プーリー８上を移動し研磨液１３を流動さ
せ、かつ該ベルト１０による流体運動を妨げない程度の
微速で該被研磨物２を取り付けている該回転軸５を回転
モータ４を用いて回転することにより、該被研磨物２の
研磨面金域に連続的に研磨液中の微粉粒子を接触させ、
該被研磨物２を目的の形状に研磨仕上げをする。

この際、該回転軸５に取り付けた上下移動機構６を上下
移動つまみ７で調整することにより、該被研磨物に対し
て該微粉粒子の接触角度、接触力が調節できる。要する
に１本装置は被研磨物を取り付けた回転軸とプーリーが
直交して成る研磨機であるが、直交することは必ずしも
必須条件ではなり為。

本発明の他の実施例を第３〜７図に示す。第３図は駆動
源を被研磨物と対向するプーリーに直接連結し、プーリ
ーの回転によって研磨液を流動させて研磨を行うもので
ある。第４図は曲面に対して本発明を適用した場合で、
被研磨物と対向するプーリーの形状を調整することによ
って（第５図では被研磨物を凹面に仕上げる）連続的に
曲面研磨を行うことが可能である。第６図は本発明に左
右移動スライド機構を取り付けたもので、被研磨物を取
り付けた回転軸と共に用いて局所的な研磨を可能にする
。第７図はその際の被研磨物に対向するプーリー形状を
示している。

本実施例によれば、（イ）新しい機能の付加被研磨物と対向するローラの形状、被研磨物を取り付け
た軸の回転、およびベルトの移動に伴う研磨液の流動に
よって、被研磨面を連続的に研磨し目的とする形状に仕
上げる６（ロ）性能、効率の向上本実施例では、プーリーをたとえば周速度３Ｉ八程度で
高速回転させ研磨を行うが、第１図のように駆動源１１
．１２を容器の外に設け、プーリー８ｂに動力を伝達す
ることにより、被研磨物と対向するプーリー８ａにモー
タ１１の振動が直接伝わらないため、被研磨物とプーリ
−８ａ間の研磨液の流動状態を安定させることが可能で
ある。

（ハ）経済性、ｍ酪化被研磨物あるいは工具について、複雑な移動機構を必要
としない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、被研磨面をこれとほぼ直交する回転軸
によって研磨液中で回転し、さらに該被研磨面下に設け
られたベルトの移動によって、研磨液の微粉粒子を該被
研磨面の所定位置に所定の速度、所定の角度で衝突させ
て、該被研磨面を所望の形状、精度に仕上げることがで
きるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる研磨装置を示す側面図であり、第
２図はプーリーの概略図であり、第３図はプーリーの回
転による研磨装置側面図であり、第４図は曲面研磨装置
側面図であり、第５図はプーリーの概略図、第６図は左
右移動スライドを取り付けた研磨装置側面図、第７図は
プーリーの概略図であり、第８図は被研磨物と工具が接
触した状態のボリシング断面図であり、第９図は非固体
接触研磨の断面図であり、第１０図はフロートポリジン
グの断面図であり、第１１図はＥＥＭ概略図であり、第
１２図は液中研磨装置の研磨部概略図であり、第１３図
はベルト研磨機概略図であり。第１４図は研磨皿を用いた凹面研磨概略図であり、第１
５図は研磨皿を用いた凸面研磨概略図であり、第１６図
は加工物傾斜角検出装置が付いた凸型曲面研磨機概略図
であり、第１７図は加工物傾斜角検出装置が付いた凹型
曲面研磨機概略図である。２・・・被研磨物、　　　　　３・・・保持具、４・・
・回転モータ、　　　　５・・・回転軸、６・・・上下
移動機構、　　　８・・・プーリー、９・・・プーリー
軸、　　　　１０・・・ベルト、１１・・・駆動モータ
、　　　１３・・・研磨液。第１図第３　図第５図ｂ−−−−−ｈｒｌ）１Ｍ１＄　　　　　１４−−−−
−８ＪＩＪ１１スラ（１−”第８図第１０図第１１図第１２図ど４−−−−−＠＾■ト第１３図第１４図第１６図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）被研磨物の被研磨面を研磨液中に浸漬した状態で
保持し、該被研磨面にほぼ直交する回転軸を有する該被
研磨物保持具と；該回転軸を回転する駆動装置と；前記
被研磨面から所定の間隔を保持して移動するベルトと；
該ベルトの移動駆動装置と；からなることを特徴とする
研磨装置。
（２）被研磨物の被研磨面を研磨液中に浸漬した状態で
保持し、該被研磨面にほぼ直交する回転軸を有する該被
研磨物保持具と；該回転軸を回転する駆動装置と；前記
被研磨面から所定の間隔を保持して移動するベルトと；
該所定の間隔を調整する調整装置と；該ベルトの移動駆
動装置と；からなることを特徴とする研磨装置。
（３）円筒の表面が前記ベルトを形成し、前記移動駆動
装置が該円筒の回転装置であることを特徴とする特許請
求の範囲第１項または第２項記載の装置。
（４）前記ベルトが、前記被研磨面下に設けられた太鼓
の胴状プーリに掛けられたものであることを特徴とする
特許請求の範囲第１項または第２項記載の装置。
（５）前記ベルトが、前記被研磨面下に設けられた円筒
状プーリに掛けられたものであることを特徴とする特許
請求の範囲第１項または第２項記載の装置。