(57)【要約】【課題】表面に傷を付けたり、表層部分に加工変質層を形成することなく、ワークの表面を研磨できる研磨装置及び方法を提供することある。【解決手段】内部にワークＳを配置し、弾性粒子と、この弾性粒子の平均粒径よりも小さい平均粒径の研磨粒子とからなる混合粒子を分散した研磨液Ｌを入れる研磨処理槽５０、及び研磨処理槽５０の内部に配置したワークＳの表面に、研磨処理槽５０中に入れた研磨液Ｌ中の混合粒子を衝突させるための研磨手段を有する研磨ヘッド２０から構成される研磨装置１０。研磨手段は、凹凸面４１を有する振動子４０、及び振動子４０を振動させるための振動手段３０から構成され、研磨処理槽５０中に入れた研磨液Ｌ中で振動子４０を振動させると、振動子４０の凹凸面４１が混合粒子に衝突し、これが飛散し、ワークＳの表面に衝突する。これにより、ワークＳの表面が研磨される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にワークを配置し、弾性粒子と、この弾性粒子の平均粒径よりも小さい平均粒径の研磨粒子とからなる混合粒子を分散した研磨液を入れる研磨処理槽、及び
前記研磨処理槽の内部に配置したワークの表面に、前記研磨処理槽中に入れた前記研磨液中の前記混合粒子を衝突させるための研磨手段を有する研磨ヘッド、から成り、
前記研磨手段が、
凹凸面を有する振動子、及び
前記振動子を振動させるための振動手段、
から成り、
前記研磨処理槽中に入れた前記研磨液中で前記振動子を振動させると、前記振動子の凹凸面が前記混合粒子に衝突し、前記混合粒子が飛散し、前記研磨処理槽の内部に配置したワークの表面に衝突する、
ところの研磨装置。
【請求項２】
前記研磨ヘッドが、低部隔壁と、側部隔壁とを有する上下方向に長い有底筒状のハウジングを有し、
前記振動子が、前記ハウジングの低部隔壁の外側に振動可能に配列され、
前記振動手段として、電磁力を利用した手段又はモータの回転力を利用した手段が使用される、
ところの請求項１の研磨装置。
【請求項３】
前記電磁力を利用した手段が、
前記ハウジングの低部隔壁の内側に配列した電磁石、
前記電磁石を駆動する交流電源、及び
Ｓ極とＮ極とを有し、前記Ｓ極とＮ極がそれぞれ前記ハウジングの低部隔壁の側に並置されるように前記振動子に固定される永久磁石、
から成り、
前記交流電源により前記電磁石を駆動すると、交流磁場が前記永久磁石の前記Ｓ極とＮ極に作用し、これにより、前記振動子が振動する、
ところの請求項２の研磨装置。
【請求項４】
前記電磁石が、
前記永久磁石に向けて伸びる三本の脚部からなる側面Ｅ字形の鉄芯、及び
前記三本の脚部のうちの中央の脚部にコイル巻きされ、前記交流電源に接続される導電線、
から成る、
ところの請求項３の研磨装置。
【請求項５】
前記モータの回転力を利用した手段が、
前記ハウジングの内部に配置したモータ、
前記ハウジングの低部隔壁を液密に上下方向に貫通し、前記モータに連結されるシャフト、及び
前記ハウジングの低部隔壁の外側で、前記シャフトから軸ズレした位置で、前記シャフトと前記振動子とを連結する連結手段、
から成り、
前記モータを駆動すると、前記シャフトが回転するとともに、前記シャフトから軸ズレした位置で前記シャフトに連結された前記振動子が振動する、
ところの請求項２の研磨装置。
【請求項６】
前記連結手段が、一端を前記シャフトに固定し、他端を前記振動子に回転自在に連結した、前記シャフトから横方向に伸びるアームから成る、ところの請求項５の研磨装置。
【請求項７】
前記振動子が、１Ｈｚ〜２０ｋＨｚの範囲の周波数で、１μｍから３０ｍｍの範囲の振幅で振動する、請求項１の研磨装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１の研磨装置を使用してワークの表面を研磨する方法であって、前記研磨処理槽中に入れた前記研磨液中で、前記研磨処理槽の内部に配置したワークの表面に前記研磨粒子を衝突させる、方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、電子機器、光学機器などに用いられる精密部品を研磨するための装置及び方法に関し、特に、成膜後の部品表面の酸化膜や、切削、研削、研磨後の部品表面の加工変質層を除去するとともに部品表面を平坦化するのに適した装置及び方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータ、テレビジョン、デジタルカメラ、電話などの電子機器、光学機器には、多種の機能が備えられ、その機能を高速に制御するため、半導体集積回路などの半導体素子の配線構造が多層化し、複雑化する傾向にある。
【０００３】
このように複雑化した多層配線構造素子は、スパッタリングなどの既知の成膜技術やエッチング技術などを利用して、金属膜や絶縁膜を多層に形成したものである。
【０００４】
そして、金属膜や絶縁膜を形成する都度に、その膜の表面は、平滑且つ平坦に研磨される。これは、膜の表面に凹凸があると、その上に形成される膜に凹凸が形成され、また、膜の表面が酸化し、設計どおりの多層構造体を形成できななくなるからである。
【０００５】
このような研磨は、テープ研磨又はパッド研磨によって行われる。テープ研磨は、研磨層を有する研磨テープをワークの表面に押し付けて行われ、パッド研磨は、回転定盤の表面に貼り付けた研磨パッドの表面に、スラリーを供給しながら、ワークの表面を押し付けて行われる（例えば、特許文献１及び２を参照）。
【０００６】
しかし、このように、研磨テープや研磨パッドを使用してワークの表面を研磨すると、研磨中に、ワークの表面部分（表層部分）に加工変質層（又は歪層）が形成される（例えば、非特許文献１を参照）。例えば、研磨テープや研磨パッドを使用して、単結晶フェライトなどのような硬脆材料からなるワークの表面を研磨すると、表層部分に、塑性流動層、微細結晶層、又は微細クラックによる破壊層が形成される。このように、表層部分に形成される層を加工変質層又は歪層という。このような加工変質層は、表面物性に直接影響を及ぼし、電子機器の性能に影響をあたえるものである。
【０００７】
例えば、コンデンサ素子は、ガラス基板、マイカ基板やガラスエポキシ、ポリイミド、アラミドのような耐熱性に優れた有機材料からなる基板に、基板の表裏を貫通するスルーホールが形成され、このスルーホールに導電性物質（Ｃｕ）を導入して層間接続手段を形成した後、基盤の表面に、スパッタ蒸着法により、厚さ約１００ｎｍの密着層（例えば、Ｔｉ）と、厚さ約２００ｎｍの下側電極（例えば、Ｃｕ）とを順次形成し、その上に、ＡｒとＯ２の混合ガス中で、スパッタ蒸着法により、ＢａＴｉＯ３、ＳｒＴｉＯ３のような強誘電性を有する材料からなる厚さ約１００ｎｍの誘電体層（例えば、ぺロブスカイト構造を有する誘電体膜を容量絶縁膜として用いる）を形成し、さらに、スパッタ蒸着法により、Ｃｕからなる厚さ約２００ｎｍの上側電極層を形成したものである。
【０００８】
このようなコンデンサ素子では、成膜後に、膜の表面部分（例えば、上側電極層の表面部分）に厚さ数ｎｍの酸化膜が形成され、この酸化膜が、電極間の接続不良や配線の抵抗値の増加を引き起こし、設計段階で予定されるコンデンサ素子の性能が得られなくなる。
【０００９】
このため、酸化膜を除去する必要があり、上記した研磨テープや研磨パッドを使用して膜の表層部分から酸化膜や汚染物質を除去するのであるが、この下層部分に、研磨により、厚さ約１ｎｍ〜約５０ｎｍの上記した加工変質層が形成される。すなわち、新たに、膜の表層部分に加工変質層が形成される、という問題が生じる。
【００１０】
また、ビデオ・テープ・レコーダ（ＶＴＲ）などの記録／再生用の磁気ヘッドに用いられるＭｎ−Ｚｎ単結晶フェライト基板においても、上記の研磨テープや研磨パッドを使用して研磨されるので、Ｍｎ−Ｚｎ単結晶フェライト基板の表層部分に上記した加工変質層が形成される。また、この加工変質層を除去するために、上記の研磨テープや研磨パッドを使用して研磨を行うと、上記したように、新たに、Ｍｎ−Ｚｎ単結晶フェライト基板の表層部分に厚さ約１ｎｍ〜約５０ｎｍの加工変質層が形成される、という問題が生じる。
【００１１】
さらに、磁気記録装置用の磁気ヘッドでは、コンタクト・ストタート・ストップ（ＣＳＳ）などを向上させるため、磁気ディスク側に面する空気浮上面（ＡＢＳ：Ａｉｒ　Ｂｅａｒｉｎｇ　Ｓｕｒｆａｃｅ）が、上記の研磨テープや研磨パッドを使用して研磨されるが、上記したように、研磨後に、空気浮上面に露出する記録／再生素子を含めた空気浮上面の表層部分に厚さ約１０ｎｍ〜約５０ｎｍの加工変質層が形成される、という問題が生じる。
【００１２】
このように、上記の研磨テープや研磨パッドを使用して研磨を行うと、ワークの表層部分に加工変質層が形成され、この加工変質層が、特に、磁性材料を用いる磁気ヘッドなどの精密部品の性能を低下させる原因となっている。
【００１３】
このことから、研磨技術の分野では、ワークの表面に加工変質層が残留しないように、ワークの表面を研磨でき、また、傷をつけずに、ワークの表面に形成された加工変質層を除去できる研磨技術を開発することが課題となっている。
【００１４】
このような加工変質層をワークの表面から除去するために、上記の研磨テープや研磨パッドを使用してワークの表面を研磨しても、１ｎｍ〜５０ｎｍという厚さの表層部分のみを除去することが困難であるばかりか、上述したように、その下層部分に新たな加工変質層が形成される。
【００１５】
また、ドライエッチングや化学エッチングなどのエッチング技術を応用しても、例えば、上記したような多層配線構造物では、各層の構成材料が異なるだけでなく、研磨されるべき層の表面に、異なった材料からなるパターンが形成されており、それぞれの材料によってエッチング速度が異なるため、層の表面にわたってその表層部分のみを均一に除去することが困難である。
【００１６】
さらに、研磨液中に配置したワークの表面に向けて超音波を放射して、ワークの表面付近にある研磨粒子を振動させたり、ワークの表面付近にキャビテーションを発生させて研磨粒子をワークの表面に衝突させたりして、ワークの表面を研磨する超音波研磨技術（例えば、特許文献３及び４を参照）では、上記の研磨テープや研磨パッドを使用せずにワークの表面を研磨できるのであるが、超音波の衝撃波やキャビテーションにより、ワークの表面にある配線や記録／再生素子などが破壊されることがあり、また、キャビテーションは局所的に発生するので、ワークの表面にわたって研磨粒子を均一に作用させることが困難であり、ワークの表面の表層部分をナノメートル単位で均一に研磨できない、という問題がある。また、超音波により、騒音が発生したり、発熱し、これを回避するために、設備コストがかかる、という問題がある。
【００１７】
（特許文献１）
特開平１１−１１４７９２号公報（段落０００３、段落０００４、段落００１７〜段落００２６、図１、図７、図８）
【００１８】
（特許文献２）
特開平８−３５４０号公報（段落００５３〜段落００５６、図１）
【００１９】
（特許文献３）
特開平９−１０９００４号公報（段落００２３〜段落００２５、図１）
【００２０】
（特許文献４）
特開２００１−７８３９７（段落００２２）
【００２１】
（非特許文献１）
松永正久著、表題「加工変質層と表面物性」日本機械学会誌、第７５巻、第６３６号、１９７２年１月、Ｐ．１５〜２３
【００２２】
【発明の解決しようとする課題】
したがって、本発明の目的は、表面に傷を付けたり、表層部分に加工変質層を形成することなく、ワークの表面を研磨できる研磨装置及び方法を提供することある。
【００２３】
また、本発明の他の目的は、表面に傷を付けたり、下層部分に新たな加工変質層を形成することなく、ワークの表面の加工変質層を除去できる研磨装置及び方法を提供することある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の研磨装置は、内部にワークを配置し、研磨液を入れる研磨処理槽を有する。研磨液は、弾性粒子と、この弾性粒子の平均粒径よりも小さい平均粒径の研磨粒子とからなる混合粒子を分散したものである。
【００２５】
本発明の研磨装置は、研磨処理槽の内部に配置したワークの表面に、研磨処理槽中に入れた研磨液中の混合粒子を衝突させるための研磨手段を有する研磨ヘッドをさらに有する。
【００２６】
ワークの表面の研磨は、研磨処理槽中に入れた研磨液中で、研磨処理槽の内部に配置したワークの表面に混合粒子を衝突させることによって行われる。
【００２７】
研磨手段は、凹凸面を有する振動子、及びこの振動子を振動させるための振動手段から構成される。
【００２８】
研磨液中で振動子を振動させると、振動子の凹凸面が混合粒子に衝突し、これが、研磨液中で飛散し、研磨処理槽の内部に配置したワークの表面に繰り返し衝突し、これにより、ワークの表面が研磨される。
【００２９】
ここで、研磨液中を飛散する弾性粒子には、大きい慣性力があるが、研磨力がない。一方、研磨液中を飛散する研磨粒子は、慣性力が小さく、研磨粒子単独では研磨力は小さい。
【００３０】
本発明では、研磨粒子は、静電気力、ファンデルワールス力によって弾性粒子の表面に仮付着（研磨粒子が弾性粒子から離れ、研磨液中に遊離し得る状態にある）するので、弾性粒子の表面に仮付着した研磨粒子が、大きい慣性力で、ワークの表面に繰り返し衝突し、これにより、ワークの表面が、高い研磨力で研磨される。また、弾性粒子の表面に仮付着した研磨粒子は、ワークの表面に弾力的に衝突するので、ワークの表面を傷付けずに研磨できる。すなわち、ワークの表面の表層部分（数ｎｍ〜数百ｎｍ）のみが除去され、その下層部分に加工変質層を形成することなく研磨できる。
【００３１】
研磨ヘッドは、低部隔壁と、側部隔壁とを有する上下方向に長い有底筒状のハウジングを有し、振動子は、ハウジングの低部隔壁の外側に振動可能に配列される。振動子は、好適に、ハウジングの低部隔壁のエッジから下向きに張り出した壁に、スプリングによって振動可能に配列される。振動子の上下方向の振動を小さくするため、付加的なスプリングで、振動子の上面をハウジングの低部隔壁に連結してもよい。
【００３２】
振動子は、電磁力、又はモータの回転力を利用した既知の振動手段によって振動させることができる。
【００３３】
電磁力を利用する振動手段は、好適に、ハウジングの低部隔壁の内側に配列した電磁石、この電磁石を駆動する交流電源、及びＳ極とＮ極とを有し、このＳ極とＮ極がハウジングの低部隔壁の側に並置されるように振動子に固定した永久磁石から構成される。交流電源により電磁石を駆動すると、交流磁場が、ハウジングの低部隔壁を通じて形成され、振動子の永久磁石に作用し、これにより、振動子が振動する。
【００３４】
電磁石は、永久磁石に向けて伸びる三本の脚部からなる側面Ｅ字形の鉄芯、及びこれら脚部のうちの中央の脚部にコイル巻きされ、交流電源に接続される導電線から構成され得る。
【００３５】
モータの回転力を利用した振動手段は、振動子を上下方向、横方向又はこれらを組み合わせた方向に往復移動できるように、モータ、偏心カム、クランクシャフト機構などを組み合わせた既知の機構学的手段であり、好適に、ハウジングの内部に配置したモータ、ハウジングの低部隔壁を液密に上下方向に貫通し、モータに連結されるシャフト、及びハウジングの低部隔壁の外側で、シャフトから軸ズレした位置で、シャフトと振動子とを連結する連結手段から構成される。振動子は、ハウジングの低部隔壁のエッジから下向きに張り出した壁に、スプリングによって振動可能に配列される。モータを駆動すると、シャフトが回転するとともに、シャフトから軸ズレした位置でシャフトに連結された振動子が振動する。
【００３６】
連結手段は、一端をシャフトに固定し、他端を振動子に回転自在に連結した、シャフトから横方向に伸びるアームから構成され得る。
【００３７】
振動子は、１Ｈｚ〜２０ｋＨｚの範囲の周波数で、１μｍ〜３０ｍｍの範囲の振幅で振動する。
【００３８】
【発明の実施の形態】
＜研磨装置＞　図１に示すように、本発明の研磨装置１０は、内部にワークＳを配置し、研磨液Ｌを入れる研磨処理槽５０を有する。
【００３９】
研磨液Ｌは、水、又は水にグリコール類などの分散液を添加した水ベースの水溶液に、弾性粒子と、この弾性粒子の平均粒径よりも小さい平均粒径の研磨粒子とからなる混合粒子を分散させたものである。
【００４０】
弾性粒子として、ポリエチレン、アクリル、ウレタン、シリコン、ナイロン、ポリイミド又はポリエステルなどの材料から選択される一種又は二種以上の平均粒径１μｍ〜１００μｍの範囲にある高分子粒子が使用される。
【００４１】
また、研磨粒子として、シリカ、アルミナ、炭化珪素、ダイヤモンド、酸化セリウム、酸化鉄などの材料から選択される一種又は二種以上の平均粒径０．０１μｍ〜１０μｍの範囲にある硬質粒子が使用される。
【００４２】
これら粒子の割合は、弾性粒子が２０重量％〜８０重量％であり、研磨粒子が８０重量％〜２０重量％であり、これらの粒子は、研磨液Ｌの濃度（研磨液中の粒子の割合）が１０％〜６０％となるように、水又は水ベースの水溶液中に分散される。また、錆びやすい金属を研磨する場合には、防錆剤を添加することが望ましい。
【００４３】
ワークＳは、研磨処理槽５０の底部に固定した表面平坦な固定台５１上に載置され、これにより、研磨処理槽５０の内部に配置される。ワークＳは、固定台５１の表面上に、単に載せるだけでもよいし、また、ワックスなどの粘着剤を使用して仮固定してもよい。
【００４４】
研磨装置１０は、研磨処理槽５０の内部に配置したワークＳの表面に、研磨処理槽５０中に入れた研磨液Ｌ中の混合粒子を衝突させるための研磨手段を有する研磨ヘッド２０をさらに有する。
【００４５】
研磨手段は、凹凸面４１を有する振動子４０、及びこの振動子４０を振動させるための振動手段３０から構成される。
【００４６】
振動子４０の凹凸面４１は、研磨処理槽５０の内部に配置したワークＳの表面に対面するように位置決めされる。ここで、研磨ヘッド２０は、ボールネジ、エアーシリンダなどの既知の移動機構（図示せず）に連結されており、これにより上下に適宜に移動できるようになっている。また、研磨処理槽５０は、ボールネジ、エアーシリンダなどの既知の移動機構（図示せず）に連結されており、これにより前後左右に適宜に移動できるようになっている。よって、振動子４０の凹凸面４１の位置決めは、これら移動機構を駆動することにより、研磨ヘッド２０を上下に移動し、研磨処理槽５０を前後左右に移動させることにより適宜に行われる。
【００４７】
研磨液Ｌ中で振動子４０を振動させると、振動子４０の凹凸面４１が研磨液Ｌ中の混合粒子に衝突し、混合粒子が飛散する。この飛散した混合粒子が、研磨処理槽５０の内部に配置したワークＳの表面に繰り返し衝突し、これにより、ワークＳの表面が研磨される。
【００４８】
振動子４０の凹凸面４１の断面及び平面形状は、振動子４０の振動により、研磨液Ｌ中の混合粒子が効率よくワークＳの表面に衝突するような形状であればよく、鋸歯形、波形などの凹凸形状から選択される断面形状と、格子形、ハニカム形などの平面模様から選択される平面形状とを組み合わせた凹凸面や、スパイク形の凹凸面から適宜に選択できる。好適に、断面鋸歯形と平面波形を組み合わせた凹凸面が使用される（図１及び２を参照）。
【００４９】
振動子４０の凹凸面４１と、ワークＳの表面との間の距離は、５０μｍ〜５０ｍｍの範囲にある。この距離が、５０μｍ以下又は５０ｍｍ以上であると、混合粒子を十分な速度でワークＳの表面に衝突させることができない。
【００５０】
研磨ヘッド２０は、低部隔壁２３と、側部隔壁２２とを有する上下方向に長い有底筒状のハウジング２１を有する。
【００５１】
振動子４０は、研磨ヘッド２０のハウジング２１の低部隔壁２３の外側に振動可能に配列される。好適に、ハウジング２１の低部隔壁２３のエッジから下向きに張り出した壁２４に、スプリング４２によって振動可能に配列される。
【００５２】
振動手段３０は、ハウジング２１の低部隔壁２３の内側に配列した電磁石３１、この電磁石３１を駆動する交流電源３４、及びＳ極とＮ極とを有し、このＳ極とＮ極がハウジング２１の低部隔壁２３の側に並置されるように振動子４０に固定した永久磁石４３から構成される。
【００５３】
電磁石３１は、図示のように、永久磁石４３に向けて伸びる三本の脚部からなる側面Ｅ字形の鉄芯３２、及びこれら脚部のうちの中央の脚部にコイル巻きされ、交流電源３４に接続される導電線３３から構成される。この鉄芯３２は、研磨ヘッド２０のハウジング２１の低部隔壁２３の内側に配列される。
【００５４】
コイル巻きした導電線３３に交流電流を流すと、図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、側面Ｅ字形の鉄芯３２の中央に位置する脚部の磁極が周期的に逆転し、一方、この脚部の両脇に位置する脚部の磁極が、中央の脚部と逆の磁極に周期的に逆転する。すなわち、側面Ｅ字形の鉄芯３２の中央に位置する脚部の磁極がＳ極とＮ極とに周期的に切り替わり、この脚部の両脇に位置する脚部の磁極は、中央の脚部の磁極がＳ極に切り替わると、Ｎ極に切り替わり、中央の脚部の磁極がＮ極に切り替わると、Ｓ極に切り替わる。そして、振動子４０の永久磁石４３のＳ極は、電磁石３１のＳ極と反発する一方、電磁石３１のＮ極に引かれ、また、この永久磁石４３のＮ極は、電磁石３１のＮ極と反発する一方、電磁石３１のＳ極に引かれる。
【００５５】
このように、コイル巻きした導電線３３に交流電流を流すと、電磁石３１から磁場が発生するが、この磁場の磁力線の向きが、側面Ｅ字形の鉄心３２の中央の脚部とその両脇の脚部の磁極の周期的な切り替わりに従って、周期的に逆転し、これにより、ハウジング２１の低部隔壁２３を通じて振動子４０の永久磁石４３へと広がる交流磁場が形成される。そして、この周期的に逆転する磁力（すなわち、交流磁場）が、スプリング４２によりハウジング２１の壁２４に振動可能に連結されている振動子４０の永久磁石４３のＳ極とＮ極に作用し、振動子４０に固定した永久磁石４３に引力と反発力が働き、これにより、振動子４０が振動する。ここで、振動子４０の上下方向の振動を小さくするため、付加的なスプリング（図示せず）で、振動子４０の上面をハウジング２１の低部隔壁２３に連結してもよい。（この振動子の振動原理については、特開平１１−１２８５６６号公報などに記載される既知の「往復式電気かみそり」の刃を往復移動させるための機構を参照。）
【００５６】
振動子４０は、１Ｈｚ〜２０ｋＨｚの範囲の周波数で、１μｍ〜３０ｍｍの範囲の振幅で振動する。
【００５７】
振動子４０の振動数や振幅は、側面Ｅ字形の鉄芯３２の中央の鉄芯にコイル巻きした導電線３３に印加される交流電圧の振幅や振動数を調節することによって行える。
【００５８】
上述したように、振動子４０は、電磁力を利用する振動手段３０によって振動させることができるが、後述するように、モータの回転力を利用する振動手段によって振動させてもよい。
【００５９】
このモータの回転力を利用する振動手段として、振動子４０を上下方向、横方向又はこれらを組み合わせた方向に往復移動できるように、モータ、偏心カム、クランクシャフト機構などを組み合わせた既知の機構学的手段が使用できる。
【００６０】
好適に、振動手段３０は、図３に示すように、ハウジング２１の内部に配置したモータ３５、ハウジング２１の低部隔壁２３を液密に上下方向に貫通し、モータ３５に連結されるシャフト３６、及びハウジング２１の低部隔壁２３の外側で、シャフト３６から軸ズレした位置で、シャフト３６と振動子４０とを連結する連結手段から構成される。この連結手段は、図示のように、一端をシャフト３６に固定したアーム３７、及びアーム３７の他端に設けた開口に回転自在に挿通する、振動子４０に固定したピン４４から構成され得る。
【００６１】
振動子４０は、ハウジング２１の低部隔壁２３のエッジから側部隔壁２２に沿って下向きに張り出した壁２４に、スプリング４２によって振動可能に配列される。
【００６２】
モータ３５を駆動すると、シャフト２６がアーム３７とともに回転し、シャフト３７から軸ズレした位置でシャフト３７にピン４４を介して連結された振動子４０が振動する。
【００６３】
振動子４０は、１Ｈｚ〜２０ｋＨｚの範囲の周波数で、１μｍ〜３０ｍｍの範囲の振幅で振動する。図示の例では、振動子４０の振動数や振幅は、モータ３５の回転数と、アーム３７に設けられるピン４４の挿通口（開口）の位置によって決定される。
【００６４】
＜研磨方法＞　研磨処理槽５０の固定台５１上にワークＳを配置する。図１及び２の例では、ワークＳは、ワックスにより固定台５１の表面上に仮固定され、研磨処理槽５０の内部に配置される。
【００６５】
研磨処理槽５０の内部に研磨液Ｌを供給し、研磨液Ｌ中にワークＳを沈める。
【００６６】
研磨ヘッド２０と研磨処理槽５０を移動して、研磨液Ｌ中で、振動子４０の凹凸面４１をワークＳの表面に対面させ、これらの間の距離を調節する。
【００６７】
図１の例では、交流電源３４により電磁石３１を駆動し、交流磁場を振動子４０に固定した永久磁石４３に作用させることによって、振動子４０を振動させる。また、図３の例では、モータ３５を駆動して、シャフト３６及びアーム３７を回転させ、アーム３７の開口に挿通させたピン４４を介してアーム３７に連結した振動子４０を振動させる。
【００６８】
これにより、研磨液Ｌ中の混合粒子が、振動子４０の凹凸面４１に衝突し、飛散する。そして、飛散した混合粒子がワークＳの表面に衝突し、これにより、ワークＳの表面が研磨される。
【００６９】
＜実施例１＞　ガラス基板上に、スパッタ蒸着法により、厚さ約１００ｎｍの密着層（Ｔｉ）、厚さ約２００ｎｍの下側電極層（Ｃｕ）、厚さ約１００ｎｍの誘電体層（ＢａＴｉＯ３）を順次形成し、その上に、厚さ２００ｎｍの上側電極層（Ｃｕ）を形成したコンデンサ素子の表面を、本発明に従って研磨し、上側電極層の形成時に表層部分に形成された厚さ１ｎｍ〜１０ｎｍの酸化膜を除去した。
【００７０】
実施例１の研磨は、図１に示すような研磨装置を使用して、下記の表１に示す研磨条件で行った。
【表１】
2004074348.tif 000003
【００７１】
研磨に使用した研磨液は、硬質粒子として、平均粒径が３０ｎｍのコロイダルシリカ（商品名：スノーテックス３０、製造者：日産化学株式会社）を純水中に分散し、これに、弾性粒子として、平均粒径１０μｍのベンゾグアナミン樹脂（商品名：エポスターＬ１５、製造者：日本触媒株式会社）を加え、攪拌して製造した。この研磨液の組成を下記の表２に示す。
【表２】
2004074348.tif 000004
【００７２】
＜比較試験＞　研磨液として、硬質粒子を分散させたもの（比較例１、２）と、弾性粒子のみを分散させたもの（比較例３）とをそれぞれ使用して、コンデンサ素子の表面を上記実施例１と同じ条件で研磨し、研磨力（酸化膜の有無）について、上記実施例１と比較した。比較例１〜３の研磨液の組成は、上記の表１に示すとおりであった。
【００７３】
＜比較試験結果＞　実施例１では、傷をつけずに、酸化膜を除去できた。比較例１及び３では、コンデンサ素子の表面に酸化膜が残った。比較例２では、酸化膜が除去されたが、コンデンサ素子の表面にスクラッチが形成された。
【００７４】
なお、実施例１及び比較例１〜３では、コンデンサ素子の表面の表層部分に加工変質層がみられなかった。この加工変質層の有無は、電子線回折よる回折像を観察することによって判定した（研磨による加工変質層があると、電子線回折像はハロー状態になり、加工変質層がないと、回折像に結晶性を示すスポットが表われる）。
【００７５】
このように、本発明に従うと、加工変質層を形成し、コンデンサ素子の表面を傷つけずに、コンデンサ素子の表面に酸化膜を除去できた。
【００７６】
＜実施例２＞　本発明に従って、ビデオ・テープ・レコーダ（ＶＴＲ）などの記録／再生用磁気ヘッドに用いられるＭｎ−Ｚｎ単結晶フェライト基板の加工変質層を除去した。
【００７７】
Ｍｎ−Ｚｎ単結晶フェライト基板（縦横１０ｍｍ×１０ｍｍ、厚さ１ｍｍ）として、粗研磨を行った後に、０．５μｍダイヤモンド砥粒を分散させたスラリーを使用してパッド研磨を予め施したものを使用した（研磨圧力：２０ＫＰａ、ワークとパッドの相対速度：３０ｍ／分）。
【００７８】
研磨は、図１に示すような研磨装置を使用して、下記の表３の研磨条件で行った。
【表３】
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【００７９】
研磨に使用した研磨液は、硬質粒子として、平均粒径が３０ｎｍのコロイダルシリカ（商品名：スノーテックス３０、製造者：日産化学株式会社）を純水中に分散し、これに、弾性粒子として、平均粒径１０μｍのベンゾグアナミン樹脂（商品名：エポスターＬ１５、製造者：日本触媒株式会社）を加え、攪拌して製造した。この研磨液の組成を下記の表４に示す。
【表４】
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【００８０】
加工変質層の有無について調べた。加工変質層の有無は、電子線回折よる回折像を観察することによって判定され、研磨による加工変質層があると、電子線回折像はハロー状態になり、加工変質層が除去されるに従って、回折像に結晶性を示すスポットが現れはじめる。結晶性が良くなると、スポットが明確になり、やがて「菊地ライン」と称する完全結晶を示すラインが現れる。
【００８１】
実施例２では、研磨開始後、約１０〜２０分で、電子線回折像にスポットが現れ、約３０分で、明確にスポットが現れた。（実施例２における研磨速度は２０ｎｍ／分〜３０ｎｍ／分であった。）
【００８２】
このように、本発明に従って、下層部分に加工変質層を形成せずに、Ｍｎ−Ｚｎ単結晶フェライト基板の表面の表層部分から加工変質層を除去できた。
【００８３】
＜実施例３＞　予め機械的研磨が施された磁気記録装置用磁気ヘッドの空気浮上面（ＡＢＳ）から加工変質層の除去した。
【００８４】
磁気ヘッドとして、その空気浮上面に、０．２５μｍダイヤモンド砥粒を分散させたスラリーを使用してパッド研磨を予め施したものを使用した（研磨圧力：５ＫＰａ、ワークとパッドの相対速度：３０ｍ／分）。
【００８５】
研磨は、図１に示すような研磨装置を使用して、上記の表３に示す研磨条件で行った。研磨液として、上記の実施例２の研磨液を使用した。
【００８６】
磁気ヘッドの出力特性について調べたところ、実施例３では、研磨開始後、１０〜２０分で、出力特性が１０％以上向上した。（なお、２０分以上研磨してもそれ以上に著しく向上することはなかった。すなわち、本発明に従った研磨では、２０分以上研磨しても研磨ヘッドの出力特性が劣化しないので、下層部分に新たに加工変質層が形成されないものと考えられる。）
【００８７】
このことから、磁気ヘッドの記録／再生素子を含む空気浮上面の表層部分に形成されていた加工変質層の一部又は全部（加工変質層の有無を確認することは困難）を除去することで、磁気ヘッドの出力特性が向上することがわかった。
【００８８】
【発明の効果】
本発明が以上のように構成されるので、表面に傷を付けたり、表層部分に加工変質層を形成することなく、ワークの表面をナノメートル単位で研磨できる。また、表面に傷を付けたり、下層部分に新たな加工変質層を形成することなく、ワークの表面の加工変質層を除去できる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の研磨装置の部分拡大断面図である。
【図２】図２（ａ）及び（ｂ）は、図１に示す研磨装置における振動子の振動原理を示す。
【図３】図３は、変形例の研磨装置の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１０・・・研磨装置
２０・・・研磨ヘッド
２１・・・ハウジング
２２・・・側部隔壁
２３・・・低部隔壁
２４・・・壁
３０・・・振動手段
３１・・・電磁石
３２・・・鉄芯
３３・・・コイル
３４・・・交流電源
３５・・・モータ
３６・・・シャフト
３７・・・アーム
４０・・・振動子
４１・・・凹凸面
４２・・・スプリング
４３・・・永久磁石
４４・・・ピン
５０・・・研磨処理槽
５１・・・固定台
Ｓ・・・ワーク
Ｌ・・・研磨液
【図１】
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【図２】
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【図３】
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