JP2008006540A - Polishing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基材に砥粒が混合されて円盤状に成形された研磨部材によって被加工物を研磨加工する方法に関する。 The present invention relates to a method for polishing a workpiece with an abrasive member formed into a disk shape by mixing abrasive grains with a base material.
例えば、ガラス基板等のガラス材料を極めて平坦かつ鏡面に研磨する方法として、固定砥粒研磨パッドを、高速回転させながら、かつ研磨液を研磨加工部分に供給しながら、被加工物に押し当てるといった方法がある(例えば特許文献1,2)。これら文献に記載の研磨パッドは、例えばウレタンやフェノール樹脂といった合成樹脂からなる結合材で砥粒を結合したものであり、研磨液としては、結合材を化学的にエッチングして常にフレッシュな砥粒を研磨面に露出させる自生発刃作用を得るために、KOH等の薬液が用いられている。
For example, as a method of polishing a glass material such as a glass substrate to a very flat and mirror surface, a fixed abrasive polishing pad is pressed against a workpiece while rotating at a high speed and supplying a polishing liquid to a polishing portion. There are methods (for example,
一方、本出願人は、結合材としてゴム粉末を用い、このゴム粉末中に砥粒を混合させて圧縮成形したものを焼成してなる研磨砥石を開発した(特願2005−351523号)。この研磨砥石の場合には、結合材と砥粒との結合力が低く、かつ結合材が比較的柔らかいため、研磨液に溶剤機能は必要なく、冷却効果が得られればよいため、単なる水を適用することができるといった利点がある。 On the other hand, the present applicant has developed a polishing grindstone in which rubber powder is used as a binder, and abrasives are mixed in the rubber powder and then compression-molded and fired (Japanese Patent Application No. 2005-351523). In the case of this grinding wheel, since the bonding force between the binder and the abrasive grains is low and the binder is relatively soft, the solvent function is not necessary for the polishing liquid, and it is only necessary to obtain a cooling effect. There is an advantage that it can be applied.
このように研磨液は研磨パッドの材質によって選択されるものであるが、いずれにしろ研磨液を被加工物に対して供給するには、研磨液供給用のノズルから、相対的に回転する被加工物と研磨パッドとの間や被加工面に向けて外側から供給するといった方法が一般的であった(例えば特許文献3参照)。 As described above, the polishing liquid is selected depending on the material of the polishing pad, but in any case, in order to supply the polishing liquid to the workpiece, the polishing liquid supply nozzle is rotated relatively. A method of supplying from the outside between the workpiece and the polishing pad or toward the surface to be processed has been common (see, for example, Patent Document 3).
例えば、回転するテーブル上に保持した被加工物に対して回転する研磨パッドを押し付け、上記のようなノズルによって研磨液を外側から供給しながら研磨した場合、両者の遠心力によって研磨液が回転外周方向に飛散または流動し、研磨部分全体に十分に行き渡らない(特に中心側に)といった不具合が生じる。したがって研磨部分への研磨液の供給量に不足が生じ、研磨液の機能が十分に発揮されないといった不具合が生じる。すなわち、研磨液がエッチング用の上記薬液である場合には、研磨パッドの自生発刃作用が得にくくなって研磨効率が低減する。また、研磨液が水の場合には冷却効果が不十分となり、面焼け等の不良品の発生を招く。そして、これらの不具合を防ぐためには研磨液をより多く使用することになるため、研磨液の使用量にロスが生じ、高コスト、かつ環境に対する負担増といった問題も起こる。 For example, when a rotating polishing pad is pressed against a workpiece held on a rotating table and polishing is performed while supplying the polishing liquid from the outside by the nozzle as described above, the polishing liquid is rotated and rotated by the centrifugal force of both. A problem arises in that the particles scatter or flow in the direction and do not reach the entire polishing portion sufficiently (particularly on the center side). Accordingly, the supply amount of the polishing liquid to the polishing portion is insufficient, and a problem that the function of the polishing liquid is not sufficiently exhibited occurs. That is, when the polishing liquid is the above-described chemical liquid for etching, it is difficult to obtain the self-generated blade action of the polishing pad, and the polishing efficiency is reduced. Further, when the polishing liquid is water, the cooling effect is insufficient, and defective products such as surface burn are caused. And in order to prevent these malfunctions, since more polishing liquid is used, the usage-amount of polishing liquid will be lost, and the problem of high cost and an environmental burden will also arise.
よって本発明は、研磨液を効率よく、かつ十分に研磨部分に供給することができることにより、研磨液の機能を確実かつ安定して発揮させることができるとともに、研磨液の使用量が抑えられ、低コストで環境への負担を軽減させることができる研磨加工方法を提供することを目的としている。 Therefore, the present invention allows the polishing liquid to be efficiently and sufficiently supplied to the polishing portion, so that the function of the polishing liquid can be exhibited reliably and stably, and the amount of the polishing liquid used can be suppressed, It aims at providing the grinding | polishing processing method which can reduce the burden on an environment at low cost.
本発明は、基材に砥粒が混合されて円盤状に成形され、中心を回転軸として回転しながら片面の研磨面が被加工物に押し当てられることによって該被加工物を研磨する形式の研磨部材を用いた研磨方法であって、研磨部材の中心に貫通孔を形成し、該貫通孔に通した研磨液を被加工物に供給しながら該被加工物を研磨することを特徴としている。本発明の研磨液は研磨パッドの材質に応じて選択されるものであり、例えばエッチング用の薬液等が挙げられ、水の場合もある。 The present invention is of a type in which abrasive grains are mixed with a base material and formed into a disk shape, and the workpiece is polished by pressing a polishing surface on one side against the workpiece while rotating around the center as a rotation axis. A polishing method using a polishing member, characterized in that a through hole is formed in the center of the polishing member, and the workpiece is polished while supplying a polishing liquid passed through the through hole to the workpiece. . The polishing liquid of the present invention is selected according to the material of the polishing pad, and examples thereof include a chemical liquid for etching and may be water.
本発明によれば、研磨部材の中心に形成した貫通孔を通して研磨液が被加工物に供給され、その研磨液は、回転する研磨部材の遠心力によって中心から外周方向に流動する。このため、遠心力によって研磨液が中心側に行き渡らないといった不具合は生じず、研磨部材の研磨面と被加工物の被加工面との間に隙間なく十分に行き渡らせることができる。その結果、冷却やエッチングといった研磨液に求められる機能が十分かつ効率的に発揮され、研磨液不足によって生じる不具合(例えば面焼け等の不良品の発生)が防止されるとともに、研磨液の使用量をできるだけ少なくすることができる。 According to the present invention, the polishing liquid is supplied to the workpiece through the through-hole formed in the center of the polishing member, and the polishing liquid flows from the center to the outer peripheral direction by the centrifugal force of the rotating polishing member. For this reason, the trouble that the polishing liquid does not spread to the center side due to the centrifugal force does not occur, and the polishing liquid can be sufficiently spread without a gap between the polishing surface of the polishing member and the processing surface of the workpiece. As a result, the functions required for the polishing liquid, such as cooling and etching, are sufficiently and efficiently performed, and problems caused by insufficient polishing liquid (for example, generation of defective products such as surface burns) are prevented, and the amount of polishing liquid used Can be reduced as much as possible.
研磨部材の研磨面に貫通孔から外周面に連通する放射状の研磨液通路を形成した形態は、研磨部材の中心から外周方向に研磨液が流動する作用を促進させることになり、本発明の好ましい形態である。 The form in which the radial polishing liquid passage communicating from the through hole to the outer peripheral surface is formed on the polishing surface of the polishing member promotes the action of the polishing liquid flowing from the center of the polishing member to the outer peripheral direction, which is preferable in the present invention. It is a form.
本発明によれば、研磨部材の中心に形成した貫通孔から被加工物に研磨液を供給するので、回転する研磨材の遠心力によって研磨液を研磨部分に対して過不足なく十分かつ効率的に行き渡らせることができ、その結果、研磨液の機能を確実かつ安定して発揮させることができるとともに、研磨液の使用量が抑えられ、低コストで環境への負担を軽減させることができるといった効果を奏する。 According to the present invention, since the polishing liquid is supplied to the workpiece from the through hole formed at the center of the polishing member, the polishing liquid is sufficiently and efficiently supplied to the polishing portion by the centrifugal force of the rotating polishing material. As a result, the function of the polishing liquid can be exhibited reliably and stably, the amount of the polishing liquid used can be suppressed, and the burden on the environment can be reduced at a low cost. There is an effect.
以下、図面を参照して本発明に係る研磨加工方法の一実施形態を説明する。
[1]研磨加工装置
図1は、一実施形態の方法を実施し得るに好適な研磨加工装置を示している。この研磨加工装置10は、直方体状の基台11を備えている。この基台11の長手方向一端部には、基台11の水平な上面に対して垂直に立設された壁部12が一体に形成されている。図1では、基台11の長手方向、幅方向および鉛直方向を、それぞれY方向、X方向およびZ方向で示している。基台11上は、長手方向のほぼ中間部分から壁部12側がワーク(被加工物)1を加工する加工エリア11Aとされ、この反対側が、加工エリア11Aに加工前のワーク1を供給し、かつ、加工後のワーク1を回収する着脱エリア11Bとされている。
以下、加工エリア11Aと着脱エリア11Bについて説明する。
Hereinafter, an embodiment of a polishing method according to the present invention will be described with reference to the drawings.
[1] Polishing apparatus FIG. 1 shows a polishing apparatus suitable for carrying out the method of one embodiment. The
Hereinafter, the processing area 11A and the attachment /
(a)加工エリアの機構
図1に示すように、加工エリア11Aには矩形状のピット13が形成されている。このピット13内には、テーブルベース14を介して真空チャック式の円盤状のチャックテーブル15がY方向に移動自在に設けられている。テーブルベース14は、ピット13内に配されたY方向に延びるガイドレールに摺動自在に設けられており、適宜な駆動機構(いずれも図示略)によって同方向を往復動させられる。
(A) Mechanism of machining area As shown in FIG. 1,
テーブルベース14の移動方向両端部には蛇腹状のカバー16,17の一端がそれぞれ取り付けられており、これらカバー16,17の他端は、壁部12の内面と、壁部12に対向するピット13の内壁面に、それぞれ取り付けられている。これら、カバー16,17は、テーブルベース14の移動路を覆い、その移動路に研磨屑等が落下することを防ぐもので、テーブルベース14の移動に伴って伸縮する。チャックテーブル15は、テーブルベース14上に、ワーク1の保持面である上面が水平な状態とされ、かつ、Z方向(鉛直方向)に沿った図示せぬ回転軸を中心にして回転自在に支持されている。チャックテーブル15は、図示せぬ回転駆動機構によって時計方向または反時計方向に回転可能となっている。
One end of bellows-
チャックテーブル15は、図1に示すようにテーブルベース14ごと壁部12側に移動して所定の研磨加工位置に位置付けられる。その研磨加工位置の上方には、研磨ユニット20が配されている。この研磨ユニット20は、基台11の壁部12に、移動板32およびガイドレール31を介して昇降自在に取り付けられ、モータ30によって駆動する送り機構33によって昇降させられる。
As shown in FIG. 1, the chuck table 15 is moved together with the
研磨ユニット20は、図2に示すように、軸方向がZ方向に延びる円筒状のスピンドルハウジング21と、このスピンドルハウジング21内に、図示せぬエアーベアリング機構によって同軸的、かつ回転自在に支持された管状のスピンドルシャフト(回転軸)22と、スピンドルハウジング21の上端部に固定されてスピンドルシャフト22を回転駆動するモータ23と、スピンドルシャフト22の下端に同軸的に固定された円盤状のフランジ24と、フランジ24の下面に固定された研磨工具50とを具備している。図1に示すように、研磨ユニット20は、スピンドルハウジング21がブロック34を介して移動板32に固定されている。
As shown in FIG. 2, the
モータ23は、スピンドルハウジング21の上端に固定された円筒状のモータケーシング23Aを有しており、スピンドルシャフト22の上端部はモータケーシング23Aを貫通している。モータ23は周知の永久磁石式であって、スピンドルシャフト22の上端外周面に固着された永久磁石製の円筒状ロータ23aと、このロータ23aを包囲する状態にモータケーシング23Aの内周面に固定されたステータコイル23bとの組み合わせで、スピンドルシャフト22を高速回転させるように構成されている。モータケーシング23Aのスピンドルシャフト22が貫通した上面部分にはカバー26が着脱自在に固定されている。そしてこのカバー26には、スピンドルシャフト22内に挿入される継手管27を介して給水管28が接続されている。継手管27は、回転するスピンドルシャフト22の内周面に接触しない程度の寸法に設定されている。
The
研磨工具50は、図3にも示すように、外径がフランジ24とほぼ同径の円盤状のフレーム51の下面に、円盤状の研磨パッド(研磨部材)52が固着されたものである。研磨パッド52は、不織布等からなる研磨用布(基材)中にアルミナや酸化セリウム等の研磨砥粒を含浸させて円盤状に成形したもので、接着手段等によってフレーム51に固着されている。研磨工具50は、フレーム51がフランジ24にねじ止め等によって取り付けられることにより、研磨ユニット20に着脱自在にセットされる。
As shown in FIG. 3, the
フレーム51および研磨パッド52はフランジ24に対して同心状に配されるが、これらフランジ24、フレーム51および研磨パッド52の中心には、互いに連続する貫通孔24a,51a,52aが形成されている。連続したこれら貫通孔(以降、1つの貫通孔53と称する)は、スピンドルシャフト22の内部に連通している。上記給水管28からは、研磨液として水が継手管27を経てスピンドルシャフト22内に供給され、その水は貫通孔53を通って研磨パッド52の下方に導かれるようになっている。
The
(b)着脱エリアの機構
図1に示すように、着脱エリア11Bの中央には矩形状のピット18が形成されており、このピット18の底部には、上下移動する2節リンク式の移送ロボット60が設置されている。そしてこの移送ロボット60の周囲には、上から見た状態で反時計回りに、供給カセット61、位置合わせ台62、旋回アーム式の供給アーム63、供給アーム63と同じ構造の回収アーム64、スピンナ式の洗浄装置65、回収カセット66が、それぞれ配置されている。
(B) Mechanism of the detachable area As shown in FIG. 1, a
供給カセット61、位置合わせ台62および供給アーム63はワーク1をチャックテーブル15に供給する手段であり、回収アーム64、洗浄装置65および回収カセット66は、研磨が終了したワーク1をチャックテーブル15から回収する手段である。各カセット61,66は複数のワーク1を積層状態で収容するもので、基台11上の所定位置にセットされる。
The
移送ロボット60によって供給カセット61内から1枚のワーク1が取り出されると、そのワーク1は被加工面を上に向けて位置合わせ台62上に載置され、ここで一定の位置に決められる。次いでワーク1は、供給アーム63によって位置合わせ台62から吸着されて取り上げられ、着脱位置で待機しているチャックテーブル15上に被加工面を上に向けた状態に載置される。一方、研磨ユニット20によって被加工面が研磨され、着脱位置に位置付けられたチャックテーブル15上のワーク1は回収アーム64によって吸着されて取り上げられ、洗浄装置65に移されて水洗、乾燥される。そして、洗浄装置65で洗浄処理されたワーク1は、移送ロボット60によって回収カセット66内に移送、収容される。
When one
供給アーム63と回収アーム64の間には、チャックテーブル15に洗浄水および高圧エアーを噴射してチャックテーブル15を洗浄するノズル67が配されている。研磨ユニット20によるワーク1の加工位置は、着脱位置よりも壁部12側に所定距離移動した範囲とされ、チャックテーブル15は、テーブルベース14の移動によって、これら加工位置と着脱位置との間を行き来させられる。ノズル67によるチャックテーブル15の洗浄、および水の供給は、着脱位置において行われる。
A
[2]研磨動作
次に、上記研磨加工装置10を用いて薄板状のワーク1を研磨する方法を説明する。まず、供給カセット61内に、多数のワーク1を収容する。そのうちの1枚のワーク1が、移送ロボット60によって位置合わせ台62に移され、位置決めされる。続いて供給アーム63によって、着脱位置で待機し、かつ真空運転されているチャックテーブル15上に、研磨を施すべき被加工面を上に向けて露出させられたワーク1が載置される。ワーク1は、チャックテーブル15の上面に吸着して保持される。チャックテーブル15の吸着エリアは、ワーク1の形状に応じた形状に設定されることが望ましい。なお、この実施形態のチャックテーブル15は真空チャック式であるが、被加工面を露出した状態でワーク1を保持できる形式であれば、チャック方式はいかなる形式であってもよい。
[2] Polishing Operation Next, a method for polishing the thin plate-
次に、テーブルベース14が壁部12方向に移動し、ワーク1が研磨ユニット20の下方の研磨加工位置に送り込まれる。そして、チャックテーブル15が回転してワーク1が回転させられ、このワーク1に、送り機構33によって下降させた研磨ユニット20を近付けるとともに、給水管28からスピンドルシャフト22内に水を供給しながら、スピンドルシャフト22を高速回転させて研磨工具50の研磨パッド52をワーク1の被加工面に押圧させ、研磨パッド52によってワーク1の被加工面を研磨する。
Next, the
ワーク1すなわちチャックテーブル15の回転数や回転方向、研磨工具50の回転数や回転方向、ならびにワーク1に対する研磨パッド52の荷重等の運転条件は、ワーク1の材質等によって任意に設定されるが、例えば、ワーク1と研磨パッド52は互いに反対方向に回転し、双方の回転数は50〜500rpm、研磨パッド52のワーク1に対する押圧力は5kPa〜50kPaといった条件で研磨加工される。なお、押圧力の制御は、例えばチャックテーブル15の下方に配した力センサ(例えば日本キスラー社製:薄型力センサ9135B等)によって逐一計測しながら行うことが可能である。
The operating conditions such as the rotational speed and rotational direction of the
研磨の際に給水管28から供給される水は、スピンドルシャフト22内を落下して貫通孔53を通り、その貫通孔53に表出するワーク1の上面に落下する。そしてその水は回転するワーク1や研磨パッド52の遠心力によって研磨パッド52とワーク1の被加工面との間に入り込み、研磨パッド52の摩擦熱を冷却する。なお、図2では、研磨パッド52はワーク1よりも大きく、ワーク1の全面を覆って研磨しているが、研磨パッド52の大きさはワーク1より小さくてもよい。しかしながら、加工効率の観点からはできるだけ研磨パッド52は大きいものの方が好ましい。
The water supplied from the
ワーク1の被加工面が所望の度合いに研磨加工されたら、研磨ユニット20を上昇させて研磨パッド52をワーク1から離すとともに、チャックテーブル15の回転を停止させる。また、給水管28からの水の供給を中断する。そして、テーブルベース14を着脱位置に移動させるとともに、チャックテーブル15の真空運転を停止させる。この後、ワーク1は、回収アーム64によって洗浄装置65内に移送されて水洗されてから水分が除去され、次いで、移送ロボット60によって回収カセット66内に移送、収容される。また、ノズル67から、供給・回収位置で停止しているチャックテーブル15に向けて洗浄水と高圧エアーが噴射され、チャックテーブル15が洗浄される。
When the work surface of the
[3]一実施形態の作用効果
上記のようにして、研磨液である冷却用の水を、貫通孔53を通してワーク1に供給すると、その水は、回転する研磨パッド52やワーク1の遠心力によって、それらの回転中心から外周方向に流動しながら研磨部分を通過していく。このため、冷却用の水を、その研磨部分、すなわち研磨パッド52の研磨面52bとワーク1の被加工面との間に隙間なく十分に行き渡らせることができる。その結果、冷却が十分かつ効率的になされて面焼け等の不良品の発生が防止されるとともに、水の使用量をできるだけ少なくすることができる。
[3] Effects of One Embodiment As described above, when cooling water, which is a polishing liquid, is supplied to the
図4は、研磨パッド52の下面の研磨面52bに、貫通孔53から外周面に連通する放射状の水通路(研磨液通路)54が複数形成されている例を示している。水通路54は研磨パッド52がフレーム51に固着されていない部分であって、フレーム51の下面を露出させて形成されており、この場合は十字状に形成されている。このように水通路54を放射状に形成すると、研磨パッド52の遠心力によって研磨液が水通路54を通って外周方向に多く、かつ円滑に供給されるとともに、水通路54から研磨面52bに水が流動してより多くの水が供給されるので、冷却効果をより向上させることができる。
FIG. 4 shows an example in which a plurality of radial water passages (polishing liquid passages) 54 communicating from the through
なお、上記実施形態は、本発明の研磨部材として研磨用布中にアルミナや酸化セリウム等の研磨砥粒を含浸させた研磨パッド52が採用されているが、研磨部材はこの例に限られない。例えば、NBR(アクリロニトリル−ブタジエンゴム)、SBR(スチレン−ブタジエンゴム)、ポリウレタン−ポリウレアゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等のゴム系の結合材中に、同様の砥粒を分散させたいわゆる研磨砥石を研磨部材として用いることができる。その場合の研磨液は同様に水が用いられる。また、本発明では、研磨液は上記実施例のように水に限られることはなく、使用する研磨パッドに応じたものが用いられる。例えばウレタンやフェノール樹脂といった合成樹脂からなる結合材で砥粒を結合したものであって、研磨液で結合材をエッチングする必要がある研磨パッドの場合には、KOH等の薬液が用いられる。
In the above embodiment, the
続いて、実施例を提示して本発明の効果を実証する。
まず、研磨部材として、次の方法で研磨砥石を作製した。
結合材として直径10〜300μmのゴム粉末(NBR粉末)と、砥粒として直径0.1〜10μmの酸化セリウム粉末とを混合し、この混合物を50〜300kg/cm2の圧力で圧縮してリング形状に成形した。次いで、この圧縮成形体を100℃〜200℃の温度範囲で焼成し、外径:300mm、内径:100mmのリング形状の研磨砥石を必要数得た。また、ワークとして、直径150mmのホウケイ酸ガラスからなるガラス基板を必要数用意した。
Subsequently, examples are presented to demonstrate the effects of the present invention.
First, a polishing grindstone was produced as a polishing member by the following method.
A rubber powder (NBR powder) having a diameter of 10 to 300 μm as a binder and a cerium oxide powder having a diameter of 0.1 to 10 μm as abrasive grains are mixed, and this mixture is compressed at a pressure of 50 to 300 kg / cm 2 to form a ring. Molded into shape. Next, this compression molded body was fired in a temperature range of 100 ° C. to 200 ° C., and a necessary number of ring-shaped polishing stones having an outer diameter of 300 mm and an inner diameter of 100 mm were obtained. In addition, a necessary number of glass substrates made of borosilicate glass having a diameter of 150 mm were prepared as workpieces.
作製した研磨砥石およびガラス基板を図1に示した研磨加工装置にセットし、研磨砥石でガラス基板の表面を研磨加工する下記試験1,2を行った。試験1,2に共通する条件を以下の通りとした。
・ワーク:ホウケイ酸ガラス基板(直径150mm)
・ワークの研磨前の表面粗さ:0.2μmRy程度
・研磨砥石の形状:外径300mm、内径100mmのリング形状
・研磨加工位置:研磨砥石の外縁部とガラス基板の外縁部とが重なる位置
The prepared polishing grindstone and glass substrate were set in the polishing apparatus shown in FIG. 1, and the following
・ Work: Borosilicate glass substrate (diameter 150mm)
・ Surface roughness before polishing of workpiece: about 0.2 μm Ry ・ Shape of grinding wheel: ring shape with outer diameter of 300 mm, inner diameter of 100 mm ・ Polishing processing position: position where outer edge of polishing wheel and outer edge of glass substrate overlap
(i)研磨加工試験1
給水管を経て研磨砥石の中心から水をワークに供給しながら行った本発明の方法を採用した場合(内部給水)と、チャックテーブルの近傍に新たに設けた外部ノズルからワークの上面に向けて水を供給した本発明外の場合(外部給水)とを、水の供給量を適宜に変えて研磨加工した。上記に加えて、研磨圧(ガラス基板に対する研磨砥石の押し付け圧力):150g/cm2、研磨砥石とワークとの外縁部における相対速度:30m/sec、研磨時間:150secを研磨加工条件に追加した。そして、これらの場合のスピンドルのモータにかかる電流値を測定するとともに、ワークに生じる面焼けについて観察した。
(I)
When the method of the present invention, which is performed while supplying water to the workpiece from the center of the polishing grindstone through the water supply pipe (internal water supply), from the newly provided external nozzle near the chuck table toward the upper surface of the workpiece The case where water was supplied outside the present invention (external water supply) was polished by appropriately changing the amount of water supplied. In addition to the above, polishing pressure (pressing pressure of the polishing wheel against the glass substrate): 150 g / cm 2 , relative speed at the outer edge of the polishing wheel and the workpiece: 30 m / sec, and polishing time: 150 seconds were added to the polishing conditions. . Then, the current value applied to the spindle motor in these cases was measured, and surface burns occurring on the workpiece were observed.
図5(a),(b)は、それぞれ内部給水と外部給水の結果を示しており、これによると、(b)に示す外部給水では、給水量が0.7L/minまではモータにかかる電流値は許容範囲(概ね10A)内を示したが、0.7L/min以下になると異常に上昇し、ワークの被加工面に面焼けが発生した。 5 (a) and 5 (b) show the results of internal water supply and external water supply, respectively. According to this, in the external water supply shown in (b), the motor is applied up to 0.7 L / min. The current value was within the allowable range (approximately 10 A), but when it was 0.7 L / min or less, it rose abnormally and surface burn occurred on the work surface of the workpiece.
一方、図5(a)に示す本発明の内部給水を行った場合には、0.2L/minの給水量でもワークに面焼けは発生せず、研磨加工が可能な状態が維持された。これは、遠心力によって研磨パッドの中心から外周方向に水が流動することにより、研磨部分に水が十分に行き渡り冷却効果が大幅に向上したためである。 On the other hand, when the internal water supply of the present invention shown in FIG. 5 (a) was performed, the surface was not burned even with a water supply amount of 0.2 L / min, and the state where polishing was possible was maintained. This is because water is sufficiently distributed to the polishing portion and the cooling effect is greatly improved by the flow of water from the center of the polishing pad toward the outer periphery due to the centrifugal force.
(ii)研磨加工試験2
ワークの目的加工量(研磨によって除去される厚さ)を0.7μmに定め、内部給水および外部給水の場合における必要給水量とモータにかかる電流値とをそれぞれ測定した。なお、ワークの加工量wは下記のプレストン式に基づくもので、ワークに対する研磨パッドの押圧力や研磨時間を一定にした場合の加工量であり、これらの条件を適宜に変動させて加工量を一定の0.7μmに定めた。
w=η・V・P・T
(η:定数、V:被加工物と研磨パッド間の相対速度、P:圧力、T:加工時間)
なお、相対速度や圧力が大きくなるに伴い加工量が飽和することがあるので、上記式の比例関係を保つことができない場合が多い。そこで加工量の式は次式に修正される。
w=f(P,V)・T
f(P,V)はP,Vの関数で、単位時間での加工量、あるいは圧力と相対速度で決められる除去率Eとここで定義する。この補間関数を用いることにより、測定した範囲内の任意のP,V値に対応する加工量を算出することができる。
(Ii)
The target processing amount (thickness removed by polishing) of the workpiece was set to 0.7 μm, and the required water supply amount and the current value applied to the motor in the case of internal water supply and external water supply were measured. Note that the workpiece processing amount w is based on the following Preston equation, and is a processing amount when the pressing force of the polishing pad against the workpiece and the polishing time are made constant. The processing amount can be changed by appropriately changing these conditions. It was set to a constant 0.7 μm.
w = η ・ V ・ P ・ T
(Η: constant, V: relative speed between workpiece and polishing pad, P: pressure, T: machining time)
In addition, since the processing amount may saturate as the relative speed and pressure increase, the proportional relationship of the above formula cannot be maintained in many cases. Therefore, the processing amount formula is corrected to the following formula.
w = f (P, V) · T
f (P, V) is a function of P and V, and is defined here as a removal rate E determined by a processing amount per unit time or a pressure and a relative speed. By using this interpolation function, machining amounts corresponding to arbitrary P and V values within the measured range can be calculated.
図6はその結果を示しており、これによると、研磨加工量を同じにした場合、給水量に関しては内部給水の場合が外部給水の場合と比べて約66%の削減が図られることが認められた。また、モータにかかる電流値は、内部給水の場合が外部給水の場合と比べて約17%低く抑えられた。これらの結果、外部給水に比べて本発明の内部給水は、水の使用量や電力を大幅に削減することができ、低コストで環境への負担を軽減させることができることが実証された。 FIG. 6 shows the result. According to this, when the polishing amount is the same, it is recognized that the water supply amount can be reduced by about 66% in the case of internal water supply compared to the case of external water supply. It was. In addition, the current value applied to the motor was reduced by about 17% in the case of internal water supply compared to the case of external water supply. As a result, it was proved that the internal water supply of the present invention can significantly reduce the amount of water used and the electric power compared to the external water supply, and can reduce the burden on the environment at low cost.
1…ワーク(被加工物)
10…研磨加工装置
22…スピンドルシャフト(回転軸)
50…研磨工具
52…研磨パッド(研磨部材)
52b…研磨パッドの研磨面
53(52a)…研磨パッドの貫通孔
54…水通路(研磨液通路)
1 ... Work (workpiece)
10 ...
50 ...
52b ... Polishing surface of polishing pad 53 (52a) ... Through hole of polishing
Claims (2)
前記研磨部材の中心に貫通孔を形成し、該貫通孔に通した研磨液を被加工物に供給しながら該被加工物を研磨することを特徴とする研磨加工方法。 A polishing member is used in which abrasive grains are mixed with a base material and formed into a disk shape, and the polishing surface on one side is pressed against the workpiece while rotating around the center as a rotation axis. A polishing method,
A polishing method comprising: forming a through hole in the center of the polishing member; and polishing the workpiece while supplying a polishing liquid passed through the through hole to the workpiece.
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