JP4621441B2 - Polishing tool and method for manufacturing polishing tool - Google Patents
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Description
この発明は、ガラス、セラミックス、シリコン等の硬脆材料を仕上げ加工するための研磨具および研磨具の製造方法に関するものであり、特に、優れた加工面品位(鏡面)を損なうことなく、高加工能率を実現し、耐用寿命が長い研磨具および研磨具の製造方法を提供するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a polishing tool for finishing hard and brittle materials such as glass, ceramics, and silicon, and a method for manufacturing the polishing tool, and in particular, high processing without impairing excellent processing surface quality (mirror surface). It is an object of the present invention to provide a polishing tool that achieves efficiency and has a long service life and a method for manufacturing the polishing tool.
シリコンウェーハやガラスディスクをはじめ、各種硬脆材料や金属材料からなる部品の最終仕上げ工程を対象に、遊離砥粒を用いた研磨加工仕上げ相当の優れた仕上げ面粗さを得ることのできる固定砥粒加工工具の開発が各方面で活発に行われている。砥粒加工において良好な加工面粗さを得るには、通常、微細な砥粒を使用することが有利であり、固定砥粒加工工具においても、それは同様である。 Fixed grinding that can achieve excellent finish surface roughness equivalent to polishing finish using loose abrasive grains for final finishing process of parts made of various hard and brittle materials such as silicon wafers and glass discs Grain processing tools are being actively developed in various directions. In order to obtain a good surface roughness in abrasive processing, it is usually advantageous to use fine abrasive grains, and the same applies to fixed abrasive processing tools.
しかし、鏡面といった優れた加工面を得ることを目的として、粒径数μm以下の砥粒を用いた固定砥粒加工工具を使用すると、加工時に砥粒結合材と工作物との接触が生じやすく、その結果、加工抵抗の急増、砥粒の脱落等が生じ、最悪の場合には加工不可の状態に陥るだけでなく、切りくずなどによる目詰まりは、加工能率を低下させ、せっかく得られた鏡面に、再び、スクラッチ、傷などを与えてしまうといった問題点がある。 However, for the purpose of obtaining an excellent machining surface such as a mirror surface, if a fixed abrasive processing tool using abrasive grains having a particle size of several μm or less is used, contact between the abrasive binder and the workpiece is likely to occur during processing. As a result, there was a sudden increase in machining resistance, loss of abrasive grains, etc., and in the worst case not only fell into a state where machining was possible, but clogging due to chips etc. was reduced and the machining efficiency was reduced. There is a problem that the mirror surface is scratched or scratched again.
これらの問題を解決するものとして、微細な砥粒を造粒し、凝集した状態の粉末を砥粒として使用する固定砥粒加工工具がある。例えば、特許文献1および特許文献2には、凝集顆粒を基材上にバインダ樹脂で固定化した研磨具に関する発明が開示されている。さらに、特許文献3には、微細な一次粒子同士の結合状態に注目して、一次粒子同士の結合力(凝集力)と加工能率との関係を解明し、加工能率を向上させるには一次粒子同士の結合力の適正化が有効であることが開示されている。
In order to solve these problems, there is a fixed abrasive processing tool that forms fine abrasive grains and uses agglomerated powder as abrasive grains. For example,
しかし、特許文献3に記載されているように、加工面の品位を損なうことなく、加工能率を向上するには限界がある。なぜならば、一次粒子同士の結合力(凝集力)があまり弱すぎると、凝集顆粒(二次粒子)自身が破壊され、加工能率が極めて低く、加工物の前加工面を完全に除去することができない。その反面、一次粒子同士の結合力(凝集力)は高くなればなるほど、凝集顆粒本来の特徴がなくなり、通常の大粒径単粒子砥粒に近づき、加工能率こそ向上されるが、スクラッチなどが発生しやすくなり、加工面の品位が大きく劣化する。
However, as described in
また、特許文献1〜3に記載されている砥粒の特徴から分かるように、砥粒が研磨加工の進行に伴い、著しい磨耗が不可避であるため、加工能率の経時低下も一つの問題点となりうる。
Further, as can be seen from the characteristics of the abrasive grains described in
さらに、特許文献1〜3に記載された発明は、いずれもその砥粒が単一種類のものを注目したものであって、砥粒材質の如何とその加工特性との関連についての配慮はなされていない。
Furthermore, the inventions described in
それに対し、2種類以上の砥粒を使用した発明としては、たとえば、特許文献4および特許文献5などがある。特許文献4の記載によれば、粗目の研磨層と細目の研磨層を同時に設けた砥石であり、この砥石の切り込み方向に粗目の研磨層から細目の研磨層の順にすることによって、荒加工と仕上げ加工を同時に達成しようとしている。特許文献5の記載によれば、基材フィルムの上に研磨層を有し、その研磨層に固定砥粒として存在する第1の砥粒と、研磨時に遊離砥粒として働く第2の砥粒を有する。
しかしながら、特許文献4に記載された方法は、あくまでも機械的な除去作用であり、得られる加工面の品位は限界があると共に、上記に述べた従来の固定砥粒工具の欠点、例えば、細目砥粒における目詰まりなどの欠点を解決することができないものである。
However, the method described in
また、特許文献5に記載された発明によれば、第1の粒子は0.5〜5μm、第2の砥粒は1〜500nmでいずれも微細なものであるため、研磨層における砥粒の突き出し量の維持が非常に難しく、加工時に砥粒結合材(バインダ)と工作物との接触が生じやすい結果、加工抵抗が急増し、砥粒の脱落等も生じ、最悪の場合には加工不可の状態に陥ってしまう恐れがある。また、特許文献5に記載された発明によれば、あくまでも、研磨しろの少ない加工面の最終仕上げに想定したものであるため、研磨しろの多い、長時間加工可能な研磨具ではない。 Moreover, according to the invention described in Patent Document 5, the first particles are 0.5 to 5 μm, and the second abrasive grains are 1 to 500 nm. It is very difficult to maintain the protruding amount, and contact between the abrasive grain binder (binder) and the workpiece is likely to occur during machining, resulting in a rapid increase in machining resistance and loss of abrasive grains. In the worst case, machining is impossible. There is a risk of falling into the state of. In addition, according to the invention described in Patent Document 5, since it is assumed to be the final finishing of a processed surface with little polishing margin, it is not a polishing tool with a lot of polishing margin and capable of processing for a long time.
本発明は、以上の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ナノメータオーダの優れた加工面の品位を損なうことなく、従来の研磨具よりさらに高研磨能率かつ長寿命化を実現でき、また安価でかつ簡単に製造することができる研磨具および研磨具の製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to achieve higher polishing efficiency and longer life than conventional polishing tools without impairing the quality of the excellent processed surface of the nanometer order. It is another object of the present invention to provide a polishing tool and a method for manufacturing the polishing tool that can be realized at low cost and can be easily manufactured.
本発明者らは、上記目的を達成すべく様々な研究を重ねて分析を行った結果、ケミカル作用を有する第1の砥粒および機械的除去作用を有する第2の砥粒という2種類の砥粒の共同研磨特性に着目して、被研磨物にもよるが、高加工面品位を維持しながら、高加工能率を実現し、その加工能率を長く維持させ、長時間加工できる特性を得るには、ケミカル作用を有する第1の砥粒および機械的除去作用を有する第2の砥粒という2種類の砥粒の働きを併用することは極めて効果的であることを見出した。 As a result of performing various studies and analyzes to achieve the above object, the present inventors have found that there are two types of abrasives: a first abrasive having a chemical action and a second abrasive having a mechanical removal action. Focusing on the joint polishing characteristics of grains, depending on the workpiece, to achieve high processing efficiency while maintaining high processing surface quality, to maintain the processing efficiency for a long time, and to obtain the characteristics that can be processed for a long time Found that it is extremely effective to use the two types of abrasive grains in combination, that is, the first abrasive grains having a chemical action and the second abrasive grains having a mechanical removal action.
ここにいう、ケミカル作用は、ガラスを例とした場合には、研磨工程において、砥粒、研磨具(ポリシャー)、研磨液とガラスと化学反応が起こり、被研磨面の表面に水和層が発生すると一般的にいわれている。また、機械的除去作用は、砥石の働きを例に説明すると、砥粒は無数の切り刃として、被研磨面の表面に切り込んで、引っかけして被研磨面の表面を機械的に除去することを指す。 In this case, when the glass is used as an example of the chemical action, a chemical reaction occurs between the abrasive grains, the polishing tool (polisher), the polishing liquid and the glass in the polishing step, and a hydrated layer is formed on the surface of the surface to be polished. It is generally said to occur. In addition, the mechanical removal action is explained by taking the function of a grindstone as an example. Abrasive grains cut into the surface of the surface to be polished as innumerable cutting blades and mechanically remove the surface of the surface to be polished. Point to.
ここで、基材の上に砥粒とバインダを含有させてなる研磨層において、第1の砥粒および第2の砥粒の突出し部と第1のバインダを含有させてなる第1の研磨層と、第2の砥粒と第2のバインダを含有させてなる第2の研磨層の2つがあり、そして、第2の研磨層は第2の砥粒が第2のバインダから突出し、かつ第2の砥粒同士は隙間を設けて基材の上に配置され、かつ第1の研磨層は少なくとも第2のバインダの上側である第2の砥粒同士の隙間に配置され、第1の研磨層は、被研磨面を研磨加工した際、研磨液などを添加することにより、第1のバインダが研磨液に徐々に溶け込むため、被研磨面に第1の砥粒が徐々に供給され、被研磨面にケミカル作用を有する第1の砥粒と機械的除去作用を有する第2の砥粒とを同時に供給することができ、研磨加工時に機械的作用とケミカル作用が同時に実現され、高加工面品位を損なうことなく、加工能率の更なる向上を達成できたと同時に、長時間の加工も実現させ、研磨具の長寿命化を実現できた。 Here, in the polishing layer containing the abrasive grains and the binder on the base material, the first polishing layer containing the first abrasive grains and the protruding portions of the second abrasive grains and the first binder. If there a second two of the polishing layer formed by incorporating a second abrasive grains and a second binder, and the second polishing layer and the second abrasive grains protrude from the second binder, and the The two abrasive grains are disposed on the substrate with a gap between them , and the first polishing layer is disposed at least in the gap between the second abrasive grains on the upper side of the second binder to perform the first polishing. When the surface to be polished is polished, the first binder is gradually dissolved in the polishing liquid by adding a polishing liquid or the like, so that the first abrasive grains are gradually supplied to the surface to be polished. Simultaneously supplying a first abrasive grain having a chemical action and a second abrasive grain having a mechanical removal action to the polishing surface The mechanical action and the chemical action are realized at the same time during polishing, and the machining efficiency can be further improved without losing the quality of the high surface finish. Could be realized.
また、被研磨面に対して、ケミカル作用を有する第1の砥粒と機械的除去作用を有する第2の砥粒を供給することによって、第1の砥粒は、被研磨物の表面と化学作用を起こし、柔らかい化学反応層を生じさせ、水を研磨液として使った場合には、柔らかい水和層を生じさせ、第2の砥粒により、メカニカル的に除去することができる。つまり、ケミカル作用を有する第1の砥粒と機械的除去作用を有する第2の砥粒を常に同時に被研磨面に供給することで、ケミカル作用と機械的作用の働きにより、化学反応層または水和層の生成と除去が繰り返され、従来では困難とされた高加工面品位を損なうことなく、加工能率の更なる向上を達成させるのに極めて効果的であると同時に、長時間の加工も実現させ、研磨具の長寿命化を実現できた。 Further, by supplying the first abrasive grains having a chemical action and the second abrasive grains having a mechanical removal action to the surface to be polished, the first abrasive grains are chemically bonded to the surface of the object to be polished. When an action is generated to form a soft chemical reaction layer and water is used as a polishing liquid, a soft hydration layer can be formed and mechanically removed by the second abrasive grains. That is, by supplying the first abrasive grains having a chemical action and the second abrasive grains having a mechanical removal action to the surface to be polished at the same time, the chemical reaction layer or the water is obtained by the action of the chemical action and the mechanical action. The generation and removal of the sum layer is repeated, and it is extremely effective in achieving further improvement in machining efficiency without sacrificing the high machined surface quality, which has been difficult in the past. As a result, the life of the polishing tool can be extended.
即ち、請求項1に記載の研磨具は、基材の上に、それぞれ異なる砥粒とバインダを含有させてなる2つの研磨層を有する研磨具であって、第2の砥粒と第2のバインダとを含有させてなる第2の研磨層は、前記第2の砥粒が前記第2のバインダから突出し、かつ前記第2の砥粒同士は隙間を設けて前記基材の上に配置され、第1の砥粒と第1のバインダとを含有させてなる第1の研磨層は、少なくとも前記第2のバインダの上側である前記第2の砥粒同士の隙間に配置され、前記第1の砥粒は、酸化セリウム(CeO 2 )または二酸化ケイ素(SiO 2 )からなる平均粒径が0.01μm〜1μmの範囲内であり、前記第1のバインダは、にかわ系接着剤、寒天、ポリビニルアルコール樹脂から選ばれた一種または二種以上の混合物であり、研磨液を供給することにより溶解して、前記第1の砥粒を被研磨面に放出するものであり、前記第2の砥粒は、バインダを含有させることなく酸化ジルコニウム(ZrO 2 )の粒子を凝集させて形成したものからなる平均粒径が20μm〜200μmの範囲内で、圧縮破壊強度が20MPa〜160MPaの範囲内であることを特徴とする。
That is, the polishing tool according to
請求項2に記載の研磨具は、請求項1の研磨具において、前記第2の砥粒は、バインダを含有させることなく前記粒子を凝集して形成した凝集体を、該粒子同士の結合点にネックが形成される温度で加熱処理して形成した多孔質体であることを特徴とする。
The polishing tool according to
請求項3に記載の研磨具は、請求項1または2の研磨具において、前記第1の研磨層には、前記第2のバインダから突出した前記第2の砥粒が存在していることを特徴とする。
The polishing tool according to
請求項4に記載の研磨具は、請求項1から3のいずれか1の研磨具において、前記第1の砥粒は、前記第1の研磨層全体に対し、10体積%乃至90体積%であり、第2の砥粒は、前記第2の研磨層全体に対し、50体積%以下であることを特徴とする。
The polishing tool according to
請求項5に記載の研磨具は、請求項1から4のいずれか1の研磨具において、前記第1の砥粒を含有する前記第1の研磨層の厚さは、少なくとも前記第2の研磨層における前記第2の砥粒が前記第2のバインダから突出した厚さを有することを特徴とする。
The polishing tool according to claim 5 is the polishing tool according to any one of
請求項6に記載の研磨具は、請求項2に記載の研磨具において、前記ネックが形成される温度は、600度〜1600度の範囲であることを特徴とする。
The polishing tool according to claim 6 is the polishing tool according to
請求項7に記載の研磨具は、請求項1に記載の研磨具において、前記被研磨面は、ガラス、セラミックス、シリコン、シリコン酸化膜などの硬脆材料の基板、ウェーハ、光ファイバー端面であることを特徴とする。
The polishing tool according to claim 7 is the polishing tool according to
請求項8に記載の研磨具は、バインダを含有させることなく粒子を凝集して凝集体を形成する工程と、前記凝集体を加熱処理して、前記粒子同士の結合点にネックを形成した多孔質体である第2の砥粒を生成する工程と、基材の上に、前記第2の砥粒と第2のバインダを含有させた第2の塗布液を塗布する工程と、前記塗布した第2の塗布液を乾燥して第2の研磨層を形成する工程と、前記第2の研磨層の上に、第1の砥粒と第1のバインダを含有させた第1の塗布液を塗布する工程と、前記塗布した第1の塗布液を乾燥して第1の研磨層を形成する工程と、を備えた製造方法によって製造されたことを特徴とする。 The polishing tool according to claim 8 is a porous body in which particles are aggregated without containing a binder to form an aggregate, and the aggregate is heated to form a neck at a bonding point between the particles. A step of generating a second abrasive grain, a step of applying a second coating liquid containing the second abrasive grain and a second binder on the substrate, and the application A step of drying the second coating liquid to form a second polishing layer; and a first coating liquid containing first abrasive grains and a first binder on the second polishing layer. It is manufactured by a manufacturing method including a step of applying, and a step of drying the applied first coating solution to form a first polishing layer.
本発明の研磨具によれば、被研磨面に対し、それぞれ働きの異なる砥粒の供給が可能となり、従来の固定砥粒加工工具が困難とされている高加工面品位と高加工能率を両立して実現でき、高品質を維持しながら加工能率の向上が実現できる。 According to the polishing tool of the present invention, it is possible to supply abrasive grains having different functions to the surface to be polished, and achieve both high processing surface quality and high processing efficiency, which are difficult for conventional fixed abrasive processing tools. It is possible to improve the machining efficiency while maintaining high quality.
また、本発明の研磨具は、第1の砥粒は被研磨面に化学反応層または水和層を発生させる作用を有し、第2の砥粒は化学反応層または水和層を除去する作用を有するため、被研磨面を研磨加工する際、被研磨面に化学反応層または水和層が発生し、その発生した化学反応層または水和層は、第2の研磨層から突出している第2の砥粒によって機械的に除去されることから、被研磨面にケミカル作用と機械的除去作用を同時に働かせ、被研磨物の表面をバランスよく、均一に加工することができると同時に、加工面の品位を損なうことなく、加工能率を向上させることができる。 In the polishing tool of the present invention, the first abrasive grains have a function of generating a chemical reaction layer or a hydration layer on the surface to be polished, and the second abrasive grains remove the chemical reaction layer or the hydration layer. Therefore, when polishing the surface to be polished, a chemically reactive layer or a hydrated layer is generated on the surface to be polished, and the generated chemically reactive layer or hydrated layer protrudes from the second polishing layer. Since it is mechanically removed by the second abrasive grains, the chemical action and the mechanical removal action are simultaneously applied to the surface to be polished, and the surface of the object to be polished can be processed in a balanced and uniform manner. The processing efficiency can be improved without impairing the quality of the surface.
本発明の研磨具において、被研磨面を研磨加工する際、第1の砥粒を被研磨面に供給する構成を採った場合には、第1のバインダは、研磨加工の進行に伴い、例えば、徐々に研磨液または潤滑液に溶け込むことにより、被研磨面に第1の砥粒が供給され、研磨加工中にワークに対して確実にケミカル作用を働かせることができ、機械的除去作用と結び付いて、ケミカル作用を確実に果たすことができるため、被研磨物の表面をより均一に加工することができる。 In the polishing tool of the present invention, when the polishing process is performed on the surface to be polished, when the first abrasive grains are supplied to the surface to be polished, the first binder moves along with the progress of the polishing process. By gradually dissolving in the polishing liquid or lubricating liquid, the first abrasive grains are supplied to the surface to be polished, and the chemical action can be surely applied to the workpiece during the polishing process, which is linked to the mechanical removal action. In addition, since the chemical action can be reliably performed, the surface of the object to be polished can be processed more uniformly.
本発明の研磨具において、第1の砥粒は、ケミカル作用の強いCeO2および/またはSiO2であり、第2の砥粒は、機械的除去作用の強いZrO2で、バインダを含有させることなく粒子を凝集して形成した凝集体を粒子同士の結合点にネックが形成される温度で加熱処理して形成した多孔質体である場合には、研磨加工の進行に伴い、第2の砥粒が徐々に磨耗していくため、常に被研磨面に対し、ケミカル作用の強い第1の砥粒と機械的除去作用の強い第2の砥粒という2種類の砥粒を確実に供給することができる。 In the polishing tool of the present invention, the first abrasive grains are CeO 2 and / or SiO 2 having a strong chemical action, and the second abrasive grains are ZrO 2 having a strong mechanical removing action and contain a binder. In the case of a porous body formed by heat-treating an aggregate formed by agglomerating particles at a temperature at which a neck is formed at the bonding point between the particles, the second abrasive Since the grains gradually wear out, always supply two types of abrasive grains, the first abrasive grains with strong chemical action and the second abrasive grains with strong mechanical removal action, to the surface to be polished. Can do.
本発明の研磨具において、第1の研磨層の表面には、第2の砥粒が存在している場合には、例えば、第1の砥粒を含有する第1の研磨層の最大厚みが、第2の研磨層における第2の砥粒の突き出し量とほぼ等しくなり、被研磨面にケミカル作用の強い第1の砥粒を供給できることだけでなく、機械的除去作用の強い第2の砥粒もより確実に供給できることになるため、被研磨面をバランスよく、均一に研磨加工することができると同時に、被研磨面の品位を損なうことなく、加工能率をより向上させることができる。 In the polishing tool of the present invention, when the second abrasive grains are present on the surface of the first polishing layer, for example, the maximum thickness of the first polishing layer containing the first abrasive grains is The second abrasive is not only capable of supplying the first abrasive grains having a strong chemical action to the surface to be polished, but also having a mechanical removal action, which is substantially equal to the protruding amount of the second abrasive grains in the second polishing layer. to become the particle also can be more reliably supplied, well-balanced surface to be polished at the same time can be uniformly polished without compromising the quality of the polished surface, it is possible to further improve the processing efficiency.
本発明の研磨具において、第1の砥粒の平均粒径は0.01〜1μmであり、第2の砥粒の粒径は20μm〜300μmである場合には、第2の研磨層において、第2の砥粒の突出し量が確実に確保でき、その第2の砥粒同士の間に、確実に第1の砥粒を含有する第1の研磨層を配置することができる。 In the polishing tool of the present invention, when the average particle diameter of the first abrasive grains is 0.01 to 1 μm and the particle diameter of the second abrasive grains is 20 μm to 300 μm, in the second polishing layer, The protrusion amount of the second abrasive grains can be reliably ensured, and the first polishing layer containing the first abrasive grains can be reliably disposed between the second abrasive grains.
本発明の研磨具において、第2の砥粒の含有率は50体積%以下である場合には、確実に第2の砥粒同士の間に、隙間を設けることができ、確実に第1の砥粒を含有する第1の研磨層を配置することができる。また、第1の砥粒の含有率が10体積%以上90体積%以下である場合には、確実に被研磨面に第1の砥粒を供給することができる。 In the polishing tool of the present invention, when the content rate of the second abrasive grains is 50% by volume or less, a gap can be surely provided between the second abrasive grains, and the first A first polishing layer containing abrasive grains can be disposed. Moreover, when the content rate of a 1st abrasive grain is 10 volume% or more and 90 volume% or less, a 1st abrasive grain can be reliably supplied to a to-be-polished surface.
本発明の研磨具の製造方法により、確実に高加工面品位と高加工能率の両立を実現し、極めて安価な研磨具を作製することができる。 According to the method for manufacturing an abrasive tool of the present invention, it is possible to reliably realize both high processing surface quality and high processing efficiency, and to manufacture an extremely inexpensive abrasive tool.
本発明の研磨具について、図1(a)を参照しながら説明する。研磨具1は、基材15の上に、砥粒とバインダを含有させてなる研磨層10を有し、研磨層10は、被研磨面側に配置され、第1の砥粒11と第2の砥粒12と第1のバインダ13を含有させてなる第1の研磨層と、基材側に配置され、第2の砥粒12と第2のバインダ14を含有させてなる第2の研磨層とからなる。
The polishing tool of the present invention will be described with reference to FIG. The
第2の砥粒12は、バインダを含有させることなく粒子を凝集して形成してなるものであって、20MPa〜160MPaの圧縮破壊強度をもつ。
The second
バインダを含有させることなく粒子を凝集して形成してなるものとしては、バインダを含有させることなく粒子を凝集して形成した凝集体であってもよく、その凝集体を、粒子同士の結合点にネックが形成される温度で加熱処理して形成した多孔質体であってもよい。例えば、50〜60nmからなる超微細ZrO2粉末を水で泥しょう化し、スプレードライヤーで噴霧させた場合には、一般的に、1μm〜300μmまでのサイズが得られる。なお、粒度分布がシャープでない場合には、分級プロセスを加えてもよい。 The particles formed by aggregating particles without containing the binder may be aggregates formed by aggregating the particles without containing the binder, and the aggregates are the bonding points between the particles. It may be a porous body formed by heat treatment at a temperature at which a neck is formed. For example, when ultrafine ZrO 2 powder composed of 50 to 60 nm is made muddy with water and sprayed with a spray dryer, a size of 1 μm to 300 μm is generally obtained. If the particle size distribution is not sharp, a classification process may be added.
第2の砥粒12の圧縮破壊強度が20MPa〜160MPaの範囲内である必要があるのは、第2の砥粒12の圧縮破壊強度が20MPaよりも小さい場合には、第2の砥粒が研磨加工中につぶされ、研磨加工前の好ましくない被研磨面を完全に除去することができないからであり、逆に、圧縮破壊強度が160MPaよりも大きい場合には、機械的な除去作用が強すぎて砥粒の磨耗が進まず、研磨加工によって新たなスクラッチなどのダメージがもたらされるからである。また、圧縮破壊強度が20MPa〜160MPaの範囲に入る第2の砥粒は、研磨加工の進行に伴い、第1のバインダ13が研磨液に溶解するように徐々に磨耗するからである。
The compressive fracture strength of the second
研磨具1は、被研磨面を研磨加工する際、第1の砥粒11を被研磨面に供給するものであることが好ましい。被研磨面にケミカル作用を効果的に働かせることができるため、好ましいからである。
It is preferable that the
第1のバインダ13は研磨加工中に研磨液に溶解することで、ケミカル作用の強い第1の砥粒を放出させる。第1のバインダ13は、にかわ系接着剤、寒天、ポリビニルアルコール樹脂から選ばれた一種または二種以上の混合物であることが好ましい。にかわは、加温により溶液状態(ゾル)、冷却するとゼリー状態(ゲル)となり、古くから接着剤として使われ、主に蛋白質コラーゲンの加水分解物であって、乾燥凝固したあとに、水分の添加により再び水に溶解する特性があるため、好ましいからであり、また、にかわ系接着剤以外に、寒天、あるいは重合度の低いポリビニルアルコールなどを用いても、乾燥凝固した後に、水分の添加により再び水に溶解するという効果が得られるため、好ましいからである。
The
第1の砥粒11としては、被研磨物にも左右されるが、古くから用いられている金属酸化物であればよく、例えば、Al2O3、CeO2、ZrO2、SiO2、Fe2O3、TiO2、MnOなどが挙げられる。
The first
第1の砥粒11は、酸化セリウム(CeO2)または二酸化ケイ素(SiO2)であることが好ましい。酸化セリウム(CeO2)は、ガラス、石英、シリコンの酸化膜などのガラス質のワークに対し、もっとも化学的な作用が高いと知られているため、好ましいからであり、二酸化ケイ素(SiO2)は、シリコンに対して、メカニカルケミカル作用が強いため、好ましいからである。
The first
第1の砥粒11の平均粒径は、第1の砥粒を添加した効果が十分に発揮されるという点から、0.01〜1μmであるのが好ましい。
The average grain size of the first
第1の砥粒11は、第1の研磨層全体に対し、10体積%乃至90体積%であるのが好ましい。第1の砥粒11の含有率が10体積%以上90体積%以下であれば、確実に被研磨面に第1の砥粒を供給することができる一方で、第1の砥粒11の含有率が10体積%未満であると、第1の砥粒を添加した効果が十分に得られない可能性があるため、好ましくないからであり、逆に、90体積%を超えると、研磨具1における結合剤量が少なすぎて、砥粒保持強度が著しく低下し、第1の研磨層が一気になくなって、徐々に溶解する特性が保てなくなるおそれがあるため、好ましくないからである。
It is preferable that the 1st
第1の研磨層の表面には、第2の砥粒12が存在していることが好ましい。被研磨面にケミカル作用の強い第1の砥粒11を供給できることだけでなく、機械的除去作用の強い第2の砥粒12も供給できることから、被研磨面の表面をバランスよく、均一に加工することができると同時に、被研磨面の品位を損なうことなく加工能率をより向上させることができるため、好ましいからである。この場合、第1の砥粒11を含有する第1の研磨層の最大厚みが第2の研磨層における第2の砥粒12の突き出し量とほぼ等しくなるのがさらに好ましい。
The second
第2の砥粒12としては、被研磨物にも左右されるが、硬質無機材料であれば特に限定されず、例えば、シリカ、ダイヤモンド、CBN、アルミナ、炭化珪素、酸化ジルコニウムなどが挙げられ、平均粒径が5μm以下の一次粒子の微細粉末が凝集して、平均粒径10〜300μm程度のもの、さらに好ましくは平均粒径20〜200μm程度の二次粒子径を備えたものが適する。微細粉末の凝集体は、ゾルゲル法、スプレードライヤー等の手段でつくることができる。
The second
第2の砥粒12は、化学反応層または水和層を除去する作用を有するため、発生した化学反応層または水和層は、第2の研磨層から突出している第2の砥粒12より機械的に除去されて、切りくずなどがスムーズに排出されるだけでなく、目詰まりなどによるスクラッチも抑制され、化学反応層または水和層の生成と除去が繰り返されると、第1のバインダ13が溶解して、被研磨面に連続的に第1の砥粒11が供給され、高加工能率の長時間維持も可能となる。
Since the second
第2の砥粒12は、バインダを含有させることなく粒子を凝集して形成した凝集体を、粒子同士の結合点にネックが形成される温度で加熱処理して形成した多孔質体であることが好ましい。バインダを含有させることなく、通常スプレードライヤーで粒子を凝集して形成した凝集体の粒子同士の結合力では弱すぎる場合もあるため、加熱処理して形成した多孔質体は強度的に適したものとなるからである。
The second
加熱処理により一次粒子は成長するが、当該一次粒子がその構成物質の物質移動により成長するのみならず、粒子同士の結合箇所は、粒子の構成物質の物質移動により太くなり、不連続点のないなだらかな曲面となり、1葉双曲面状(鼓状)にくびれた、いわゆる「ネック」状となる。この加熱処理時の物質移動による一次粒子の成長および「ネック」形成については、例えば、株式会社産業技術センター発行「セラミック材料技術集成」(昭和54年4月10日初版第1刷発行)の「2.3 物質移動の機構と焼結のモデル」に詳細に記載されている。なお、焼成時には、焼成時間を短縮するためまたは硬さをさらに高めるため、加圧した状態で行ってもよい。また、焼成の温度範囲は、600〜1600℃が好ましい。 Although the primary particles grow by heat treatment, the primary particles grow not only by the mass transfer of the constituent substances, but also the bonding sites between the particles become thicker due to the mass transfer of the constituent substances of the particles, and there are no discontinuities. It has a gentle curved surface and a so-called “neck” shape constricted in a one-leaf hyperboloid shape (a drum shape). Regarding the growth of primary particles and the formation of “neck” by mass transfer during the heat treatment, for example, “Ceramic Materials Technology Collection” issued by the Industrial Technology Center Co., Ltd. It is described in detail in “2.3 Mechanism of Mass Transfer and Model of Sintering”. The firing may be performed in a pressurized state in order to shorten the firing time or to further increase the hardness. The firing temperature range is preferably 600 to 1600 ° C.
第2の砥粒12は、酸化ジルコニウム(ZrO2)であることが好ましい。酸化ジルコニウムは、古くからガラス研磨の砥粒の一つとして採用されているからであり、各種実験の結果から、酸化ジルコニウムが本発明の効果を最も発揮すると考えられるからである。
The second
第2の砥粒12の粒径は、20μm〜300μmであることが好ましい。第1の砥粒11の平均粒径は0.01〜1μmであることと相俟って、第2の研磨層において、第2の砥粒12の突出し量が確実に確保でき、その第2の砥粒12同士の間に、確実に第1の砥粒11を含有する第1の研磨層を配置することができるため、好ましいからである。
The particle size of the second
第2の砥粒12は、第2の研磨層全体に対し、50体積%以下であることが好ましい。確実に第2の砥粒12同士に隙間を設けうることができ、確実に第1の砥粒11を含有する第1の研磨層を配置することができるため、好ましいからである。
It is preferable that the 2nd
第2のバインダ14としては、第2の砥粒12を固定することができるものであれば特に限定されず使用することができるが、例えば、ウレタン樹脂に有機溶媒を加えたものを例示することができる。
The
本発明の研磨具の製造方法は、基材15の上に、第2の砥粒12と第2のバインダ14を含有させた第2の塗布液を塗布した後、乾燥して、第2の研磨層を形成し、その後、第2の研磨層の上に、第1の砥粒11と第1のバインダ13を含有させた第1の塗布液を塗布した後、乾燥して、第1の研磨層を形成するものである。塗布液の塗布方法については、ワイヤバーコータ以外に、グラビアコータやリバースロールコータ、ナイフコータなども使用することができる。
In the manufacturing method of the polishing tool of the present invention, the second coating liquid containing the second
本発明の研磨具1の被研磨面は、ガラス、セラミックス、シリコン、シリコン酸化膜などの硬脆材料の基板、ウェーハ、光ファイバー端面であることが好ましい。
The surface to be polished of the
以下、本発明を実施例により補説する。 Hereinafter, the present invention will be supplemented by examples.
(実施例1)
50〜60nmからなる超微細ZrO2粉末(超微細粒子)を水で泥しょう化し、スプレードライヤーで噴霧させて、平均粒径D50で60μmの2次粒子(顆粒)を得た。平均粒径は、堀場製作所製レーザ回折/散乱式粒度分布測定装置LA−920を用いて、乾式で測定を行った。平均粒径の値は頻度積算50%のところの粒径を用いた(通常、メジアン径とも言う)。
Example 1
Ultrafine ZrO 2 powder (ultrafine particles) consisting of 50 to 60 nm was made muddy with water and sprayed with a spray dryer to obtain secondary particles (granules) having an average particle diameter D 50 of 60 μm. The average particle diameter was measured by a dry method using a laser diffraction / scattering particle size distribution measuring apparatus LA-920 manufactured by Horiba. As the average particle size, the particle size at a frequency integration of 50% was used (usually also referred to as median diameter).
この2次粒子のZrO2顆粒を電気炉の中に入れ、常法により焼成を行った。この焼成工程により、一次粒子同士の結合点にネックが形成し、その多数の一次粒子が部分的、かつ、空隙が形成された状態で結合した粒状の多孔質体が得られた。 The ZrO 2 granules of the secondary particles were placed in an electric furnace and fired by a conventional method. By this firing step, a granular porous body was obtained in which necks were formed at the bonding points between the primary particles, and the primary particles were bonded partially and with voids formed.
焼成で得られた粒状の多孔質体中の結合力を評価するため、粒状の多孔質体をピックアップし、圧縮破壊試験を行った。この圧縮破壊強度試験は、平松、岡、木山による報告(日本鉱業会誌、81、1024(1965))に基づく島津製作所株式会社製、微小圧縮試験機MCTM500PCを用いて行った。試験条件として、試験荷重を10〜1000mN、負荷速度は0.446mN/secとし、平面圧子を用いて、被測定機械的除去作用の強い第1の砥粒に対し圧縮を行い、砥粒が圧縮破壊されたときの強度を測定した。このようにして、圧縮破壊強度が67MPaのものを機械的除去作用の強い第2の砥粒として採用した。 In order to evaluate the bonding strength in the granular porous body obtained by firing, the granular porous body was picked up and subjected to a compression fracture test. The compressive fracture strength test was performed using a micro compression tester MCTM500PC manufactured by Shimadzu Corporation based on a report by Hiramatsu, Oka and Kiyama (Journal of the Japan Mining Association, 81, 1024 (1965)). As test conditions, the test load is set to 10 to 1000 mN, the load speed is set to 0.446 mN / sec, and the first abrasive grains having a strong mechanical removal action to be measured are compressed using a flat indenter, and the abrasive grains are compressed. The strength when destroyed was measured. In this way, those having a compressive fracture strength of 67 MPa were employed as the second abrasive grains having a strong mechanical removal action.
第2の砥粒として採用した圧縮破壊強度が67MPaのZrO2を粒子の体積比が40体積%になるよう、第2のバインダである液状のウレタン樹脂と混合し、さらに有機溶媒を加え、溶液粘度を調整した後、撹拌機を用いて10分程度混合攪拌して混合物を作製した。撹拌は、室温で、回転数は砥粒を破壊しない程度として50rpmで行った。 ZrO 2 with a compressive fracture strength of 67 MPa adopted as the second abrasive grains is mixed with a liquid urethane resin as the second binder so that the volume ratio of the particles becomes 40% by volume, and an organic solvent is added to the solution. After adjusting the viscosity, the mixture was stirred for about 10 minutes using a stirrer to prepare a mixture. Stirring was performed at 50 rpm at room temperature and with a rotational speed that did not destroy the abrasive grains.
その後、図2で示すように、基材(例えば、厚さ約75μmのPET Film)上にワイヤバーコータを用いて、ZrO2砥粒を含んだ塗布液22を塗布した。そして、塗布した研磨具1を恒温槽(ヤマト科学製)60℃程度で30min程度乾燥した。上記の工程を経て、図3に示したような、ZrO2を機械的除去作用の強い第2の砥粒を含んだ第2の研磨層(B)を形成した。
Thereafter, as shown in FIG. 2, a
ケミカル作用の強い第1の砥粒として、CeO2を採用した(昭和電工製SHOROX)。平均粒径D50は0.5〜1.0μm程度であった。このCeO2砥粒を、粒子の体積比が50体積%になるよう、60℃に熱した第1のバインダである液状にかわ系接着剤(新田ゼラチン株式会社製)に添加し、純水を加え、溶液粘度を調整した後、撹拌機を用いて10分程度混合攪拌して混合物を作製した。 CeO 2 was adopted as the first abrasive grain having a strong chemical action (SHOROX manufactured by Showa Denko). The average particle diameter D50 was about 0.5 to 1.0 μm. The CeO 2 abrasive grains are added to a liquid glue adhesive (manufactured by Nitta Gelatin Co., Ltd.) which is a first binder heated to 60 ° C. so that the volume ratio of the particles becomes 50% by volume. In addition, after adjusting the solution viscosity, the mixture was stirred for about 10 minutes using a stirrer to prepare a mixture.
そして、再び図2で示したようにZrO2を含んだ第2の研磨層(B)を有する基材を塗布機2の台にセットし、研磨層(B)の上にワイヤバーコータを再び用いてCeO2砥粒を含んだ塗布液22を塗布した。そのまま室温までに冷却させ、にかわ接着剤を凝固させて、CeO2砥粒を含んだ第1の研磨層(A)を第2の研磨層(B)の上に形成した。そして、にかわの接着力を高めるため、冷風などでにかわに含んでいる水分を乾燥させ、研磨具αを作製した。
Then, as shown in FIG. 2 again, the base material having the second polishing layer (B) containing ZrO 2 is set on the base of the
このように作製した研磨具αを図4で示した加工装置の定盤4に取り付け、純水を研磨液として20ml/minで供給し、被研磨物3である面粗さ30nmRy前後の鏡面に調整したφ50mmのBK7光学ガラスディスクを加工した結果(加工条件:定盤回転数60rpm、加工圧力25kPa)、30分間で加工マーク(スクラッチ、加工傷など)フリー、かつ30nmRy以下の鏡面を維持できたと同時に、0.7μm/minという高い加工能率も維持できた。なお、面粗さの評価はテーラホプソン社製フォームタリサーフS4Cで行った。また、引き続きガラスディスクを10枚加工しても、スクラッチの発生は見られなかっただけではなく、加工能率の劣化も認められなかった。
The polishing tool α thus prepared is attached to the
(比較例1)
研磨層を機械的除去作用の強い第2のZrO2砥粒のみを用いた第2の研磨層からなるものにした以外は、実施例1と同じ操作を繰り返し、研磨具βを作製した。
(Comparative Example 1)
A polishing tool β was produced by repeating the same operation as in Example 1 except that the polishing layer was composed of the second polishing layer using only the second ZrO 2 abrasive grains having a strong mechanical removing action.
このように作製した研磨具βを研磨装置(図4)の定盤4に取りつけ、純水を研磨液として20ml/minで供給し、被研磨物3である面粗さ30nmRy前後の鏡面に調整したφ50mmのBK7光学ガラスディスクを加工した結果(加工条件:定盤回転数60rpm、加工圧力25kPa)、30分間で加工マーク(スクラッチ、加工傷など)フリー、かつ30nmRy以下の鏡面を維持できたが、加工能率は実施例1と比べ、全体的に値が約半分に低下し、また加工進行に伴い加工能率はだんだん劣化した。なお、面粗さの評価はテーラホプソン社製フォームタリサーフS4Cで行った。
The thus produced polishing tool β is attached to the
(比較例2)
機械的除去作用の強い第2の砥粒として、通常の単粒子大粒径のZrO2(日本電工株式会社製)を使用した以外は、実施例1と同じ操作を繰り返し、研磨具γを作製した。平均粒径は実施例1と同じく60μmであったが、圧縮破壊強度は325MPaであった。
(Comparative Example 2)
The same operation as in Example 1 was repeated except that ZrO 2 (manufactured by Nippon Denko Co., Ltd.) having a normal single particle large particle size was used as the second abrasive grain having a strong mechanical removal action, thereby producing a polishing tool γ. did. The average particle size was 60 μm as in Example 1, but the compressive fracture strength was 325 MPa.
このようにして作製した研磨具γを研磨装置(図4)の定盤4に取りつけ、純水を研磨液として20ml/minで供給し、被研磨物3である面粗さ30nmRy前後の鏡面に調整したφ50mmのBK7光学ガラスディスクを加工した結果(加工条件:定盤回転数60rpm、加工圧力25kPa)、30分間で加工能率は2.5μm/minと大きく上昇した。しかしながら、加工面に新たな加工マーク(スクラッチ)が無数に発生し、加工面粗さも2.8μmRy以上に著しく劣化した。なお、面粗さの評価はテーラホプソン社製フォームタリサーフS4Cで行った。
The polishing tool γ thus produced is attached to the
実施例1と比較例1、2により得られた結果を表1に示す。 The results obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 are shown in Table 1.
比較例1の場合、機械的除去作用の強い砥粒を含んだ研磨層だけを有する研磨具であるため、被研磨物に対しメカニカルな除去しかできない。多数の一次微細研磨材の粒子が部分的に、かつ、その間に空隙が形成された多孔質体であり、加工進行に伴い、徐々に磨耗していくため、研削屑が加工面から離脱しやすく、目詰まりなどによる加工ダメージを生じる可能性が著しく低減されたが、砥粒の磨耗により加工点の接触面積が段々大きくなって、加工点における加工圧力が下がり、それにつれて加工能率も下がっていった。 In the case of the comparative example 1, since it is a polishing tool having only a polishing layer containing abrasive grains having a strong mechanical removal action, only mechanical removal can be performed on an object to be polished. A large number of primary fine abrasive particles are porous bodies with voids formed between them, and wear gradually as processing progresses, making it easy for grinding scraps to leave the work surface. The possibility of processing damage due to clogging, etc. has been greatly reduced, but the contact area of the processing point has gradually increased due to abrasive wear, the processing pressure at the processing point has decreased, and the processing efficiency has decreased accordingly. It was.
これに対して、実施例1はケミカル作用の強い第1の砥粒と機械的除去作用の強い第2の砥粒を併用することで、被研磨面の品位を損なうことなく、研磨能率が高められたことがわかった。研磨加工後の実施例1の研磨具αの表面を観察すると、比較例1、2と同じく、ZrO2砥粒は平坦化磨耗しており、また、その砥粒の周りにケミカル作用の強い第1の砥粒であるCeO2が付着されていることも観察された。このように、ケミカル作用の強いCeO2の介在で、ガラスの表面に柔らかい水和層が生じたため、第2のZrO2砥粒よってより容易に除去されるから、高い加工能率が実現した。 In contrast, in Example 1, the first abrasive grains having a strong chemical action and the second abrasive grains having a strong mechanical removal action are used in combination, so that the polishing efficiency is improved without impairing the quality of the surface to be polished. I found out. When the surface of the polishing tool α of Example 1 after polishing is observed, the ZrO 2 abrasive grains are flattened and worn as in Comparative Examples 1 and 2, and the chemical action around the abrasive grains is strong. It was also observed that CeO 2, which is one abrasive grain, was adhered. Thus, since a soft hydrated layer was formed on the surface of the glass due to the presence of CeO 2 having a strong chemical action, it was more easily removed by the second ZrO 2 abrasive grains, and thus high processing efficiency was realized.
また、機械的除去作用の強いZrO2は多数の一次微細研磨材の粒子が部分的に、かつ、その間に空隙が形成された多孔質体であり、研磨加工の進行に伴い、徐々に磨耗していくため、研削屑、特に、ケミカル作用の強い第1の砥粒と被研磨物の表面と生成された水和層は、第2の砥粒の磨耗とともに被研磨面から離脱しやすく、目詰まりなどによる加工ダメージを生じる可能性が著しく低減され、高品質が保証された。 ZrO 2, which has a strong mechanical removal action, is a porous body in which a number of primary fine abrasive particles are partially formed and voids are formed between them, and gradually wears as the polishing process proceeds. Therefore, the grinding scraps, particularly the first abrasive grains having a strong chemical action, the surface of the object to be polished, and the generated hydrated layer are easily detached from the surface to be polished together with the wear of the second abrasive grains. The possibility of processing damage due to clogging was significantly reduced, and high quality was guaranteed.
そして、図1(b)で示しているように、ZrO2砥粒の平坦磨耗と同時に、CeO2を固定するバインダであるにかわ接着剤は研磨液である水に徐々に溶解し、第1研磨層も段々減っていくために、被研磨物であるガラスの表面に常に二つの機能を持つ砥粒を確実に供給することができ、ガラスの表面にやわらかい水和層の生成と除去が繰り返され、加工能率の経時低下が抑制され、長時間でも高い加工能率が維持できた。 Then, as shown in FIG. 1B, simultaneously with the flat wear of the ZrO 2 abrasive grains, the glue adhesive which is a binder for fixing CeO 2 is gradually dissolved in water as a polishing liquid, and the first polishing is performed. Since the number of layers is gradually reduced, it is possible to reliably supply abrasive grains having two functions to the surface of the glass, which is the object to be polished, and the generation and removal of a soft hydrated layer is repeated on the surface of the glass. As a result, a decrease in processing efficiency over time was suppressed, and a high processing efficiency could be maintained even for a long time.
実施例1と比較例2との比較で分かるように、同じく2種類の機能をもつ砥粒を用いても、比較例2で用いた機械的除去作用の強い砥粒は通常の単粒子であるため、実施例1で述べたような多数の一次微細研磨材の粒子が部分的に、かつ、その間に空隙が形成された多孔質体でないため、通常の固定砥粒加工工具のように加工能率こそ高いが、高加工面品位の実現は不可能であった。 As can be seen from a comparison between Example 1 and Comparative Example 2, even if abrasive grains having two types of functions are used, the abrasive grains having a strong mechanical removal action used in Comparative Example 2 are ordinary single particles. Therefore, since the particles of a large number of primary fine abrasives as described in Example 1 are not porous bodies in which voids are partially formed between them, the machining efficiency is as in a normal fixed abrasive machining tool. However, it was impossible to achieve high surface quality.
(実施例2)
ケミカル作用の強い第1の砥粒をCeO2からSiO2に代えた以外は、実施例1と同じ操作を繰り返し、研磨具θを作製した。SiO2の平均粒径は0.1μm、第1の研磨層における含有率は55体積%であった。
(Example 2)
A polishing tool θ was prepared by repeating the same operation as in Example 1 except that the first abrasive grain having a strong chemical action was changed from CeO 2 to SiO 2 . The average particle diameter of SiO 2 was 0.1 μm, and the content in the first polishing layer was 55% by volume.
次に、実施例1と同じように研磨具θを図4に示す加工装置のラップ定盤4に取り付け、被研磨物3である#2000相当の砥石で研削加工した直径50mmのシリコンウェーハを研磨加工した結果、30分間の加工時間で加工マーク(スクラッチ)のない、加工面粗さ20nmRy以下の鏡面が得られながら、加工能率の経時劣化も認められなかった。
Next, as in Example 1, the polishing tool θ is attached to the lapping
(実施例3)
基材である前記PETフィルムの上に、あらかじめ抜け穴をパターン化されたシートを敷き、その上から実施例1と同じ方法で、まず第2の砥粒ZrO2を含有する塗布液22を塗布し、乾燥した後、さらに第1の砥粒であるCeO2を含有した塗布液22をそのまま再塗布し、にかわ接着剤が凝固した後、抜け穴をパターン化されたシートをはがし、研磨具の表面にパターン化された2層の研磨層を有する研磨具ηを作製した(図5)。
(Example 3)
On the PET film that is the base material, a sheet with holes formed in advance is laid, and then the
このように作製した研磨具ηを同じく研磨装置(図4)の定盤4に取りつけ、純水を研磨液として20ml/minで供給し、被研磨物3である面粗さ30nmRy前後の鏡面に調整したφ50mmのBK7光学ガラスディスクを加工した結果(加工条件:定盤回転数60rpm、加工圧力25kPa)、実施例1と同様の結果が得られた。そして、被研磨面には通常ビットと呼ばれる細かい点傷の発生はさらに抑えられた傾向が見られた。これは、研磨層がパターン化されたことより、研磨液である水の供給がより確実にスムーズに行われ、そして切りくずの排出をより促進されたことにより改善された結果と考えられる。
The polishing tool η thus prepared is similarly attached to the
なお、本発明は一次粒子である砥粒の種類、造粒凝集方法、添加物の種類、研磨具結合材の種類、加工工具の形状、被研磨物において、上記の実施例に限定されるものではない。 Note that the present invention is limited to the above-described embodiments in terms of the type of abrasive grains that are primary particles, the method of granulation and aggregation, the type of additive, the type of abrasive tool binder, the shape of the processing tool, and the object to be polished is not.
1 研磨具
2 塗布機
3 被研磨物
4 定盤
10 研磨層
11 第1の砥粒
12 第2の砥粒
13 第1のバインダ
14 第2のバインダ
15 基材
21 ワイヤバー
22 塗布液
23 台
DESCRIPTION OF
Claims (8)
第2の砥粒と第2のバインダとを含有させてなる第2の研磨層は、前記第2の砥粒が前記第2のバインダから突出し、かつ前記第2の砥粒同士は隙間を設けて前記基材の上に配置され、
第1の砥粒と第1のバインダとを含有させてなる第1の研磨層は、少なくとも前記第2のバインダの上側である前記第2の砥粒同士の隙間に配置され、
前記第1の砥粒は、酸化セリウム(CeO2)または二酸化ケイ素(SiO2)からなる平均粒径が0.01μm〜1μmの範囲内であり、
前記第1のバインダは、にかわ系接着剤、寒天、ポリビニルアルコール樹脂から選ばれた一種または二種以上の混合物であり、研磨液を供給することにより溶解して、前記第1の砥粒を被研磨面に放出するものであり、
前記第2の砥粒は、バインダを含有させることなく酸化ジルコニウム(ZrO2)の粒子を凝集させて形成したものからなる平均粒径が20μm〜200μmの範囲内で、圧縮破壊強度が20MPa〜160MPaの範囲内であることを特徴とする研磨具。 A polishing tool having two polishing layers each containing different abrasive grains and a binder on a substrate,
In the second polishing layer containing the second abrasive grains and the second binder, the second abrasive grains protrude from the second binder, and a gap is provided between the second abrasive grains. Arranged on the substrate,
The first polishing layer containing the first abrasive grains and the first binder is disposed in a gap between the second abrasive grains that is at least above the second binder,
The first abrasive grains have an average particle diameter of 0.01 μm to 1 μm made of cerium oxide (CeO 2 ) or silicon dioxide (SiO 2 ),
The first binder is one or a mixture of two or more selected from glue adhesives, agar, and polyvinyl alcohol resin. The first binder is dissolved by supplying a polishing liquid to cover the first abrasive grains. Which is released to the polished surface,
The second abrasive grains are formed by agglomerating zirconium oxide (ZrO 2 ) particles without containing a binder. A polishing tool characterized by being within the range of.
前記凝集体を加熱処理して、前記粒子同士の結合点にネックを形成した多孔質体である第2の砥粒を生成する工程と、
基材の上に、前記第2の砥粒と第2のバインダを含有させた第2の塗布液を塗布する工程と、
前記塗布した第2の塗布液を乾燥して第2の研磨層を形成する工程と、
前記第2の研磨層の上に、第1の砥粒と第1のバインダを含有させた第1の塗布液を塗布する工程と、
前記塗布した第1の塗布液を乾燥して第1の研磨層を形成する工程と、
を備えた製造方法によって製造された、請求項1から7のいずれか1項に記載の研磨具。 A step of aggregating particles without containing a binder to form an aggregate;
Heat-treating the agglomerates to produce second abrasive grains that are porous bodies with necks formed at the bonding points of the particles;
Applying a second coating liquid containing the second abrasive grains and the second binder on the substrate;
Drying the applied second coating solution to form a second polishing layer;
Applying a first coating liquid containing a first abrasive grain and a first binder on the second polishing layer;
Drying the applied first coating solution to form a first polishing layer;
The polishing tool according to any one of claims 1 to 7, which is manufactured by a manufacturing method comprising:
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