(57)【要約】      （修正有）【課題】研磨効率が高く、ハイドロプレーニング現象や対象物との吸着を抑制することができる研磨用治具およびそれを用いた研磨装置を提供する。【解決手段】研磨用治具１０は、円板状の本体１を有し、本体における１つの主面において、中央に位置する凹部２と、凹部の周囲に位置する研磨領域３と、研磨領域に位置する螺旋状の溝５と、溝に繋がる流入口および流出口と、本体を厚み方向に貫通しているとともに、溝の少なくとも一部と連通する複数の第１貫通孔８とを有し、研磨装置は、研磨用治具と研磨用治具を回転させる駆動部とを備えてなる。【選択図】図１
2018103297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円板状の本体を有し、
該本体における１つの主面において、
中央に位置する凹部と、
該凹部の周囲に位置する研磨領域と、
該研磨領域に位置する螺旋状の溝と、
該溝に繋がる流入口および流出口と、
前記本体を厚み方向に貫通しているとともに、前記溝の少なくとも一部と連通する複数の第１貫通孔とを有することを特徴とする研磨用治具。
【請求項２】
前記本体が、金属、セラミックスまたはガラスからなることを特徴とする請求項１に記載の研磨用治具。
【請求項３】
複数の前記第１貫通孔が、前記本体の中心と同心の仮想円に沿って配置されていることを特徴とする請求項１または２に記載の研磨用治具。
【請求項４】
複数の前記第１貫通孔が、前記仮想円に沿って等間隔に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の研磨用治具。
【請求項５】
複数の前記第１貫通孔が配置された前記仮想円が複数配置されていることを特徴とする請求項３または４に記載の研磨用治具。
【請求項６】
前記仮想円に配置されている前記第１貫通孔の数が、８〜１６であることを特徴とする請求項３乃至５のいずれかに記載の研磨用治具。
【請求項７】
前記本体の中心から最も遠い前記仮想円を第１仮想円、前記本体の中心から最も近い前記仮想円を第２仮想円としたとき、
前記第１仮想円における前記第１貫通孔の数が、前記第２仮想円における前記第１貫通孔の数よりも多いことを特徴とする請求項５または６に記載の研磨用治具。
【請求項８】
前記主面の平面視において、前記凹部の面積が、前記研磨領域の面積の３３〜５９％であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の研磨用治具。
【請求項９】
前記本体を厚み方向に貫通して前記凹部と連通する、第２貫通孔を備えることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の研磨用治具。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれかに記載の研磨用治具と、該研磨用治具を回転させる駆動部とを備えてなることを特徴とする研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、研磨用治具および研磨装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、対象物の表面を平坦にしたり鏡面にしたりするために研磨加工が行われている。特許文献１には、研磨盤と対象物との対向面同士でハイドロプレーニング現象や吸着が生じるなどの問題に対して、研磨盤として、研磨面に螺旋状の溝を有する事例が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−１６６３２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
今般においては、研磨盤と対象物との対向面同士でハイドロプレーニング現象や吸着の更なる抑制が要求されている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の研磨用冶具は、円板状の本体を有し、本体における１つの主面において、中央に位置する凹部と、凹部の周囲に位置する研磨領域と、研磨領域に位置する螺旋状の溝と、溝に繋がる流入口および流出口と、本体を厚み方向に貫通しているとともに、溝の少なくとも一部と連通する複数の第１貫通孔とを有している。
【０００６】
また、本開示の研磨装置は、研磨用治具と、研磨用治具を回転させる駆動部とを備えてなる。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、研磨効率が高く、ハイドロプレーニング現象や対象物との吸着を抑制することができる研磨用治具およびそれを用いた研磨装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態の研磨用治具の一例を示す斜視図である。
【図２】本実施形態の研磨用治具の一例を示す断面の部分拡大図である。
【図３】本実施形態の研磨用治具の他の例を示す平面図である。
【図４】本実施形態の研磨用治具の他の例を示す平面図である。
【図５】本実施形態の研磨用治具の他の例を示す平面図である。
【図６】本実施形態の研磨装置の一例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して、本開示の研磨用冶具および研磨装置について詳細に説明する。ただし、本明細書の全図において、混同を生じない限り、同一部分には同一符号を付し、その説明を適時省略する。
【００１０】
図１、２に、本実施形態の研磨用治具１０の一例を示す模式図を示す。図１は、斜視図であり、図２は、本体１を厚み方向に切断した場合の凹部２および研磨領域３の構造を示
す断面の部分拡大図である。また、図３は、図１の例とは第１貫通孔８の配置が異なる実施形態の研磨用治具１０の一例を示す平面図である。
【００１１】
研磨用治具１０は、対象物（図示しない）の表面を研磨する円盤状の本体１を有する。本体１は、本体１の一つの主面の中央に位置する凹部２と、凹部２の周囲に位置する研磨領域３とを備えている。凹部２は、図３に示すように、平面視においてその形状は円状である。凹部２の深さは、例えば、１ｍｍ以上５ｍｍ以下である。研磨領域３は、研磨液を介して対象物の表面に接する研磨面４と、この研磨面４に研磨液を供給するための螺旋状の溝５とを備えている。また、本体１は、溝５に繋がる流出口５ａおよび流入口５ｂを備えている。図２においては、流出口５ａが、研磨領域３の内縁３ａに位置している例を示している。また、流入口５ｂが、研磨領域３の外縁３ｂに位置している例を示している。つまり、溝５は研磨領域３に螺旋状に設けられており、研磨領域３の内側と外側とに通じている。
【００１２】
さらに研磨領域３に設けられ、溝５の少なくとも一部と重なり合い、本体１を厚み方向に貫通して溝５と連通する複数の第１貫通孔８を有している。図３において、第１貫通孔８は、平面視形状が円状の例を示しているが、三角形状や四角形状などの多角形であってもよい。
【００１３】
本体１の材質は、例えば、樹脂、金属、セラミックスまたはガラスが挙げられる。高い剛性の観点によれば、本体１の材質は、金属、セラミックスまたはガラスが挙げられ、本体１が、剛性の高いものからなるときには、平坦性の高い研磨を行うことができる。
【００１４】
本実施形態では、本体１の中央に凹部２が位置している。すなわち、本体１の主面全体が研磨領域ではなく、言い換えれば、本体１の中央の研磨領域が取り除かれている。また、別の表現によれば、主面全体が研磨領域であるときと比較して、研磨領域３における、本体１の中心Ａから外縁までの距離が短い。これにより、研磨領域３において、本体１の中心Ａに最も近い内周領域における対象物との相対速度と、本体１の中心Ａから最も遠い外周領域における対象物との相対速度との差が、本体１の主面全体が研磨領域であるときよりも小さい。これにより、本実施形態の研磨用治具１０は、凹部２を有している点で、本体１の主面全体が研磨領域であるときよりもハイドロプレーニング現象や吸着を抑制しやすくなっている。
【００１５】
また、研磨用治具１０は、対象物に研磨面４を押し当てて、研磨液を研磨面４に供給しつつ回転させることで対象物を研磨するものであるが、凹部２がないと、回転軸６を通して圧力が対象物に加わることから、回転軸６の直下では対象物との速度差が小さいにもかかわらず、他の部分に比べて研磨量が大きくなりやすく、対象物にへこみを生じさせることがある。本実施形態の研磨用治具１０は、本体１が凹部２を有していることにより、対象物にへこみを生じさせるおそれが少ないため、研磨品質（例えば、平坦性）が向上する。
【００１６】
さらに、本実施形態では、凹部２と、凹部２の周囲にある研磨領域３に螺旋状の溝５を設け、その溝５に連通する第１貫通孔８を設けることで、研磨中に研磨面４が対象物に吸着することを抑制することができる。
【００１７】
凹部２の周囲にある研磨領域３に設けられた溝５は、例えば、本体１の中心Ａを中心として、研磨領域３に螺旋状に形成されている。また、研磨領域３の内縁３ａおよび外縁３ｂにそれぞれ開口し、溝５に繋がる流出口５ａおよび流入口５ｂを有している。なお、研磨領域３の内縁３ａは、別の言い方をすると凹部２の外縁となる。研磨領域３に設けられた溝５は、研磨面４に研磨液を供給する経路となり、また、研磨面４から研磨液を排出す
る経路ともなる。なお、流出口５ａは研磨用治具１の回転方向によっては流入口として機能することもある。また、流入口５ｂは研磨用治具１の回転方向によっては流出口として機能することもある。
【００１８】
溝５を螺旋状とするのは、研磨面４に溝５を通じて研磨液を絶やさずに供給しやすいためであり、それにより、吸着の発生を抑制するためである。研磨用治具１０は、研磨工程で本体１の中心Ａを回転中心として回転する。螺旋状の溝５は、その形状に起因して、回転することによって研磨液を本体１の中心Ａに近づく方向に向けて、あるいは本体１の中心Ａから遠ざかる方向にむけて移動させる機能を有している。このような機能により、螺旋状の溝５を備えた研磨用治具１０では、対象物と研磨用治具１０が接触する部分の近くに研磨液を供給すれば十分に研磨面４に研磨液が供給される。これは格子状の溝などでは発現しない機能である。
【００１９】
本実施形態の研磨用治具１０の本体１には、研磨領域３と重なり合い本体１を厚み方向に貫通する円柱状の第１貫通孔８が配置されている。これらの第１貫通孔８は溝５に連通するように配置されている。本実施形態では、螺旋状の溝５が一つだけ形成されている例を示しているが、研磨領域３に複数の螺旋状の溝５があってもよい。このような場合には、それぞれの溝５の少なくとも一部に、第１貫通孔８を連通させればよい。
【００２０】
本実施形態では、溝５に連通する第１貫通孔８を設けたことで、ハイドロプレーニング現象が発生しないように研磨液の量を少なくしても研磨中に研磨面４と対象物が吸着することを抑制できる。これは、螺旋状の溝５に対して、溝５の流出口５ａ、流入口５ｂに加えて第１貫通孔８を連通するように設けたことで、研磨中に溝５に連通する外部との経路が増えたことによるものと考えられる。
【００２１】
研磨用治具１０を用いて、対象物の研磨を行うと、研磨後の対象物の表面は凹凸が除去されて平坦になり、研磨面４と対象物との間隔は非常に小さくなる。両者の間には存在する研磨液の表面張力などによって研磨面４と対象物とが吸着してしまうと、両者を引き剥がすのに大きな力が必要となる。
【００２２】
本実施形態の研磨用冶具１０は、研磨後において吸着したとしても、第１貫通孔８に流体を供給することにより、第１貫通孔８および溝８を介して、研磨面４と対象物との間に流体が流れ込み、対象物から容易に研磨用治具１０を引き剥がすことができる。
【００２３】
第１貫通孔８は、その機能を効果的に発揮させるため、その配置ができるだけ均等に近づくようにするとよい。例えば、図３に示すように、複数の第１貫通孔８が、本体１の中心Ａと同心の仮想円Ｂに沿って配置されるものであってもよい。このように配置すると、複数の第１貫通孔８の本体１の中心Ａからの距離が同じになり、本体の径方向にみたときに均等な配置となる。また、複数の第１貫通孔８が、仮想円Ｂに沿って等間隔に配置されるものであってもよい。このように配置すると、仮想円Ｂにおける円周方向に見たときに均等な配置となる。仮想円Ｂに沿って配置する第１貫通孔８の数は、例えば、８〜１６個であってもよい。このような数とすると、仮想円Ｂ上で隣り合う第１貫通孔８同士の距離を小さくすることができる。
【００２４】
また、図４に示すように、複数の第１貫通孔８が配置された仮想円（Ｂ１，Ｂ２）が複数配置されるものであってもよい。このように配置すると本体１の径方向に複数の第１貫通孔８が存在することになり、径方向における第１貫通孔８の数を増やすことができる。さらに、図５に示すように、本体１の中心Ａから最も遠い仮想円を第１仮想円Ｂ１、本体１の中心Ａから最も近い仮想円を第２仮想円Ｂ２としたとき、第１仮想円Ｂ１における第１貫通孔８の数が、第２仮想円Ｂ２における第１貫通孔８の数よりも多くてもよい。この
ような配置とすると、複数の仮想円Ｂにおいて、隣り合う第１貫通孔８同士の距離を近似させることができる。このような構成を満たすときには、対象物から研磨面４をより容易に引き剥がすことができる。
【００２５】
なお、溝５は螺旋状に配置されているため、仮想円Ｂに沿って隣り合う第１貫通孔８同士についてみると、溝５と第１貫通孔８の位置関係がずれてしまうことがあるが、溝５に連通する第１貫通孔８が一つでもあればよい。第１貫通孔８において、すべてを溝５に連通させるときには、第１貫通孔８の直径を、溝５の幅および帯状の研磨面４の幅、言い換えると隣り合う溝５間の幅よりも大きくすればよい。
【００２６】
本実施形態では、螺旋状の溝５および研磨面４の幅は、例えば、それぞれ２ｍｍである。このような構成によれば、研磨領域３における研磨面４が占める割合はおおよそ５０％である。
【００２７】
また、図５に示すように、研磨用治具１０は、本体１を厚み方向に貫通して凹部２と連通する第２貫通孔９を備えていてもよい。このような第２貫通孔９を設けることで、凹部２が第２貫通孔９によって外部と連通するため、凹部２が吸盤のように機能することを抑制でき、研磨用治具１０が引き剥がしにくくなることを抑制できる。
【００２８】
本体１の主面の平面視において、凹部２の面積が研磨領域３の面積の３３〜５９％であってもよい。このような構成を満たすときには、研磨面４の本体１の中心Ａからの距離の差による対象物との相対速度差を小さくでき、高い研磨効率を備える。
【００２９】
第１貫通孔８は、仮想円Ｂに沿って配置せずとも、溝５に連通するのであれば、例えば、溝５に沿って螺旋状に配置してもよい。また、本体１の中心Ａに近い第１貫通孔８と、この第１貫通孔８よりも本体１の中心Ａから遠い第１貫通孔８が、本体１の中心Ａからみて直線上になく、角度をずらして配置されていてもよい。
【００３０】
本体１は、例えば、無酸素銅，タフピッチ銅，りん脱酸銅等の銅、錫、鋳鉄などの金属、セラミックスまたはガラスからなることが望ましい。また、本体１の中央部には、凹部２と反対側から回転軸６を挿入して固定するための挿通孔７が形成されており、対象物が円状の段差部を備え、段差部の底面が被研磨面である場合、回転軸６を挿通孔７に挿入して固定し、回転軸６を駆動手段（図示しない）によって回転させることによって対象物を研磨することができる。本体１は本体１の中心Ａを回転中心として回転する。この本体１の直径は、例えば、１３０ｍｍ以上１６８ｍｍ未満であり、挿通孔７の直径は、例えば、１０ｍｍ以上１４ｍｍ以下である。溝５の深さは、例えば、１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。第１貫通孔８の直径は、例えば、２ｍｍ以上４ｍｍ以下である。
【００３１】
図６は、本実施形態の研磨用治具を用いた研磨装置の一例を示す斜視図である。
【００３２】
図６に示す研磨装置は、研磨用治具１０と、研磨材を含む研磨液を対象物１１に向かって供給する研磨液供給部１２とを備えている。
【００３３】
研磨用治具１０が駆動手段（図示しない）によって本体１の中心Ａを中心として自転し、あわせて本体１の中心Ａ以外の点を中心として公転するように回転させられるとともに、研磨液供給部１２から対象物１１に向かって、適正な間隔で研磨液が供給されることによって、被研磨面１１ｓは研磨される。研磨材を含む研磨液に代えて、研磨材を含むペーストを用いてもよい。また、研磨用治具１０は、公転以外に往復運動や対象物の形状に合わせた自由な軌道を進むようにプログラムしてもかまわない。
【００３４】
研磨用治具１０を回転させる向きを、回転にともなって研磨用治具１０の螺旋状の溝５をたどると本体１の中心Ａ方向に進むようにすると、研磨用治具１０の回転にともない、研磨液が本体１の中心Ａに移動するため、研磨液の供給量を少なくすることもできる。
【００３５】
このような研磨用治具１０を用いれば、研磨中にハイドロプレーニング現象や吸着が起こりにくく、さらに研磨終了後においても、対象物１１から研磨面４を容易に引き剥がすことができる。さらに、回転軸６を長くするなどして研磨用治具１０を上下方向に移動できるようにするか、または対象物１１を上下に移動させることで、容易に引き剥がすことができる。
【００３６】
対象物１１は、限定されるものではないが、研磨用治具１０は、特に剛性の高い対象物１１から引きはがしにくい傾向にあることから、本実施形態の研磨用治具１０は、例えば、酸化アルミニウム、コージェライト、酸化イットリウム、炭化珪素、窒化珪素またはサイアロンを主成分とするセラミックスの研磨に好適に用いることができる。
【００３７】
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されるものでない。本開示は、本開示の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行なってもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【００３８】
１          本体
２          凹部
３          研磨領域
４          研磨面
５          溝
５ａ        流出口
５ｂ        流入口
６          回転軸
７          挿通孔
８          第１貫通孔
９          第２貫通孔
１０        研磨用治具
１１        対象物
１１ｓ      被研磨面
１２        研磨液供給部
Ａ          本体の中心、回転中心
Ｂ          仮想円
Ｂ１        本体の中心から最も遠い第１仮想円
Ｂ２        本体の中心から最も近い第２仮想円
【図１】
2018103297.tif 000003
【図２】
2018103297.tif 000004
【図３】
2018103297.tif 000005
【図４】
2018103297.tif 000006
【図５】
2018103297.tif 000007
【図６】
2018103297.tif 000008