(57)【要約】【課題】難削材料表面の鏡面加工を短時間かつ高精度で行う。【解決手段】ロジン及び／又はロジン誘導体と軟化点２００℃以下の合成樹脂及び／又は天然樹脂の混合体中に砥粒混合物を分散した砥石を用いることにより、適度な粘性と硬性を持つ砥石を実現した。本砥石を用いて難削材料表面の鏡面加工を行うことにより、難削材料表面の研削とラッピングを同一工程で行うことができ、加工時間を大幅に短縮し、加工される難削材料の寸法精度も維持することが可能となった。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロジン及び／又はロジン誘導体と軟化点２００℃以下の合成樹脂及び／又は天然樹脂の混合体中に砥粒混合物を分散した砥石。
【請求項２】
前記ロジン及び／又はロジン誘導体と軟化点２００℃以下の合成樹脂及び／又は天然樹脂の混合比が１：３から２０：３（重量比）の間にある、請求項１に記載の砥石。
【請求項３】
前記軟化点２００℃以下の合成樹脂はポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニール、ナイロンのうちいずれか一以上を含む、請求項１又は２に記載の砥石。
【請求項４】
前記ロジン及び／又はロジン誘導体と軟化点２００℃以下の合成樹脂及び／又は天然樹脂の混合体に対して、前記砥粒混合物の混合比率は１から４０％（体積比）の間である、請求項１から５のいずれか一に記載の砥石。
【請求項５】
前記砥粒混合物はダイヤモンド砥粒を含む、請求項１から４のいずれか一に記載の砥石。
【請求項６】
前記ダイヤモンド砥粒の粒径は０．０１μｍから３０μｍの間である、請求項５に記載の砥石。
【請求項７】
前記砥粒混合物はセリウム酸化物微粒子、アルミ酸化物微粒子、ケイ素酸化物微粒子のうちいずれか一以上を含む、請求項１から６のいずれか一に記載の砥石。
【請求項８】
前記ロジン及び／又はロジン誘導体と軟化点２００℃以下の合成樹脂及び／又は天然樹脂に加えてさらにくるみ粉を含む、請求項１から７のいずれか一に記載の砥石。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一に記載の砥石を備えた加工装置。
【請求項１０】
請求項１から８のいずれか一に記載の砥石を用いた被加工物の加工方法。
【請求項１１】
前記被加工物はＡｌ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、ＳｉＮ、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ダイヤモンド、グラファイト、カーボンナノチューブ、ホウケイ酸ガラス、石英のいずれかである、請求項１０に記載の被加工物の加工方法。
【請求項１２】
前記被加工物の加工方法は研磨用スラリーを用いた加工方法である請求項１０又は１１に記載の被加工物の加工方法。
【請求項１３】
前記スラリーは、セリウム酸化物スラリー、アルミ酸化物スラリー、ケイ素酸化物スラリーのうちいずれか一以上である、請求項１２に記載の被加工物の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に難削材料の表面を高速に鏡面加工するための砥石、また該砥石を備えた加工装置、該砥石を用いた被加工物の加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
「難削材料」とはその名のとおり削ることが難しい材料であり、加工するには困難が伴う。例えばスマートフォンのカバーガラスとして用いられるサファイアや、半導体ウエハーとしての炭化ケイ素、ガリウムナイトライドなどが難削材料として知られている。
【０００３】
難削材料をデバイスの部材として用いる際には、材料表面に鏡面加工が施されることがある。鏡面加工によってデバイス性能を向上させることができる。また、部材の美観を向上させ、材料表面の摩擦の減少による高耐久性・防汚性といった優れた機能を持たせることもできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特願２０１３‐０９９８３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
難削材料の表面を鏡面加工するために、難削材料の表面に対して研削・ラップ研磨（ラッピング）を行う手法が用いられている。例えば具体的には、まず番手の小さい砥石を用いて難削材料の粗い表面を研削する。その後遊離砥粒（研磨用スラリー）を用いてラッピングを行い、難削材料の表面を鏡面に加工する。研削による加工は加工速度が早いものの、加工された難削材料表面の表面粗さは良くない。一方ラッピングによる加工により得られる難削材料表面の表面粗さは良いものの、加工に長時間を要し手間もかかるという問題点があった。
【０００６】
また、難削材料の研削の際には、難削材料が砥石の表面に目詰まりを引き起こしたり、砥石の表面が摩耗して砥石の研削効果が落ちてしまうため、定期的に砥石のドレッシングを行う必要があった。さらに、研削の際に用いる砥石に固定砥粒が含まれている場合、難削材料表面に引っかきなどの異常研削を引き起こしやすいという問題点があった。一方、難削材料のラッピングにおいても、遊離砥粒を用いて加工を行うために難削材料の端面にダレが生じやすいという問題点があった。
【０００７】
本発明者らは上記の問題点を解決するために、特許文献１において、微粒金属体を樹脂中に分散させ、微粒金属体に微粒石などの遊離砥粒が突き刺さることにより、遊離砥粒が砥石表面に保持される砥石を提案した。本構成の砥石を用いることにより、遊離砥粒でラッピングを行いながら、微粒金属体に突き刺さった遊離砥粒が固定砥粒として研削を行うこととなり、難削材料の表面の研削とラッピングを同時に行うことが可能となって、鏡面加工の加工時間を短縮することが可能となった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、特許文献１に記載の砥石の更なる改良を試みて、下記に示す砥石を発明した。
【０００９】
すなわち本件発明は、ロジン及び／又はロジン誘導体と軟化点２００℃以下の合成樹脂及び／又は天然樹脂の混合体中に砥粒混合物を分散した砥石を提供する。
【００１０】
また、ロジン及び／又はロジン誘導体と軟化点２００℃以下の合成樹脂及び／又は天然樹脂の混合体中に砥粒混合物を分散した砥石を備えた加工装置、被加工物の加工方法を提供する。
【発明の効果】
【００１１】
本件発明の砥石を用いることにより、難削材料の鏡面加工における加工時間が大幅に短縮される。また、加工される難削材料の寸法精度も維持することができる。さらに、本件発明の松脂砥石は、砥石の長期使用による難削材料の目詰まりの防止、砥石中の砥粒の自生作用による研削作用の持続、固定砥粒による異常研削の防止など、優れた機能を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】砥石の構成の一例
【図２】砥石を用いた被加工物の鏡面加工の概要を示す図
【図３】加工装置の概念図
【図４】加工ホイールに保持される砥石の態様を例示するための概念図
【図５】遊離砥粒供給口の概念図
【図６】遊離砥粒流出口を表した概念図
【図７】マルチ式の加工装置を表した概念図
【図８】加工装置の処理の流れの一例を示す図（加工方法）
【図９】実施例において用いた砥石を示す図
【図１０】実施例における試験による面粗さ測定結果を示す
【図１１】実施例において加工変質層測定として断面TEM観察を行った結果を示す図
【図１２】面粗さ（Rａ）１ｎｍ以下を実現するための従来の研磨工程によるSiCウエハの断面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の各実施形態について図面と共に説明する。実施形態と請求項の相互の関係は以下のとおりである。実施形態１は主に請求項１から８などに対応する。また、実施形態２は主に請求項９から１３などに対応する。なお、本発明は本明細書の記載に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、様々な態様で実施しうる。
＜＜実施形態１＞＞
＜概要＞
【００１４】
本実施形態は、ロジン及び／又はロジン誘導体と軟化点２００℃以下の合成樹脂及び／又は天然樹脂の混合体中に砥粒混合物を分散した砥石に関する。
【００１５】
図１に本願発明の砥石の構成の一例を示す。例えば本願発明である砥石０１０１は、ロジン及び／又はロジン誘導体０１０２と、軟化点２００℃以下の合成樹脂及び／又は天然樹脂０１０３と、砥粒混合物０１０４と、から構成される。
【００１６】
「ロジン及び／又はロジン誘導体」０１０２とは、松科の植物の樹液である松脂に含まれる成分であるロジンや、ロジンを化学反応させて得られた成分のことを示し、樹脂の中でも粘性が強い物質である。ロジン及び／又はロジン誘導体としては１種の成分であっても、複数種の成分を含んでいても良い。また、成分の抽出方法について、水蒸気蒸留法など種々の方法を用いて行われる。なお、ロジン及び／又はロジン誘導体は熱可塑性樹脂である。
【００１７】
「軟化点２００℃以下の合成樹脂及び／又は天然樹脂」０１０３とは、軟化点が２００℃以下である合成樹脂や天然樹脂のことを示す。軟化点２００℃以下の合成樹脂及び／又は天然樹脂としては、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニール、ナイロンのうちいずれか一以上を含むのが望ましい。これらはロジン及び／又はロジン誘導体と同様に、熱可塑性樹脂である。なお、軟化点が２００℃以下である天然樹脂としては、例えば天然ゴムが考えられる。
【００１８】
ロジン及び／又はロジン誘導体０１０２と軟化点２００℃以下の合成樹脂及び／又は天然樹脂０１０３を用いて砥石を構成することにより、砥石にロジン及び／又はロジン誘導体の特性である粘性に加えて、硬性を付加することができる。従来面粗さの向上は、砥石の番手を上げること（砥粒の微小化）によってのみ行ってきた。しかしながら、砥石に粘性を付与することが面粗さの向上に寄与することを本発明者は見出した。粘性が付与された砥石では、砥石中に保持される砥粒がしなって動きながら難削材料の表面の凹凸を切るように研削が行なわれるので表面粗さを向上させることができるのである。また、保持される砥粒が砥石中に固定され動かない場合には、難削材料の表面の凹凸を強引に砕くように研削が行なわれ、加工速度が速い研削となる。すなわち、ロジン及び／又はロジン誘導体だけの粘性が大きい砥石を用いると加工速度が遅くなる。そこで、軟化点２００℃以下の合成樹脂及び／又は天然樹脂を混合することにより砥石に硬性を付加した。係る構成を備える本願発明の砥石は粘性と硬性とを併せ持つことにより、難削材料の鏡面加工時に得られる被加工物の表面粗さと加工速度の向上を同時に実現したのである。
【００１９】
図２に砥石０１０１を用いて研削を行った際の概要を示す。砥石中には後述する砥粒混合物０１０４が保持されている。砥粒混合物に大きな力がかかった場合、砥粒混合物付近の樹脂は軟化し（軟化した樹脂：０１０５）、砥粒が柳のようにしなって移動しながら研削が行われる。適度な粘性と硬性を持つ砥石中の砥粒混合物により研削をおこなうことにより、加工速度の向上と良好な表面粗さを同時に得ることができる。また、砥粒が移動可能であることから、固定砥粒による異常研削や、難削材料の目詰まりを防止することもできる。さらに、加工される難削材料の寸法精度も維持することができる。
【００２０】
また、ロジン及び／又はロジン誘導体は脆性を持ち、ロジン及び／又はロジン誘導体のみで砥石を構成すると、被加工物の加工の際に砥石が破砕しやすい。そこで、ロジン及び／又はロジン誘導体に軟化点２００℃以下の合成樹脂及び／又は天然樹脂を加えることにより、脆性を抑えることができ、難削材料の鏡面加工時に砥石の破砕を防ぐことができる。
【００２１】
ロジン及び／又はロジン誘導体０１０２と混合する合成樹脂及び／又は天然樹脂は、軟化点２００℃以下であることが好ましい。なぜなら、砥石０１０１を作成する際には、材料を加熱することにより軟化させて混合を行うが、合成樹脂及び／又は天然樹脂の軟化点が２００℃以上であると、混合時にロジン及び／又はロジン誘導体が高温に加熱されることで酸化されてしまい、性質が変わってしまうからである。
【００２２】
ロジン及び／又はロジン誘導体０１０２と軟化点２００℃以下の合成樹脂及び／又は天然樹脂０１０３の混合比は１：３から２０：３（重量比）の間にあることが好ましい。本混合比を用いることにより、本件発明の砥石０１０１に適度な粘性と硬性を持たせることができる。
【００２３】
なお、本件発明の砥石０１０１は、軟化点２００℃以下の合成樹脂及び／又は天然樹脂０１０２に加えて、フェノール樹脂、エポキシ樹脂のうちいずれか一以上を含んでも良い。フェノール樹脂やエポキシ樹脂は、ロジン及び／又はロジン誘導体０１０２とは異なり、熱硬化性樹脂である。本構成をとることにより、砥石に更なる硬性を付与することができ、加工速度を向上させることができる。
【００２４】
また、本件発明の砥石０１０１は、軟化点２００℃以下の合成樹脂及び／又は天然樹脂０１０３に加えて、ポリウレタンを含んでも良い。砥石にポリウレタンを含有させることにより、砥石に弾性を付加することができる。砥石が弾性を持つと、難削材料表面の凹凸に応じて砥石が変形することで、効率的に難削材料の表面を加工することが可能となる。なお、軟化点２００℃以下の合成樹脂及び／又は天然樹脂として天然ゴムを用いた場合にも同様の効果が得られる。
【００２５】
「砥粒混合物」０１０４とは、ロジン及び／又はロジン誘導体０１０２と軟化点２００℃以下の合成樹脂及び／又は天然樹脂０１０３の混合体中に分散させる砥粒である。砥粒混合物は砥石０１０１中に保持され、砥石表面から突き出たものが難削材料の表面を研削する。
【００２６】
砥粒混合物０１０４を保持するロジン及び／又はロジン誘導体０１０２と軟化点２００℃以下の合成樹脂及び／又は天然樹脂０１０３は、加工の際に徐々に摩耗していく。その際には、砥石内部に保持されていた砥粒混合物が砥石の摩耗により砥粒表面へと現れる（自生効果）。よって本件発明の砥石は、常に砥石表面には砥粒混合物が突き出しており、ドレッシングなどの砥石の整備も必要なく、長期にわたり砥石としての機能を有することができる。
【００２７】
なお、砥粒混合物０１０４は、難削材料の加工の際に砥石０１０１から脱離することがある。その場合、脱離した砥粒混合物は遊離砥粒の一部として機能する。一方、難削材料の加工の際に遊離砥粒の一部は砥石の表面に突き刺さることで保持される。その場合には、保持された遊離砥粒は砥粒混合物として、難削材料の表面を研削する。
【００２８】
砥粒混合物０１０４は、ダイヤモンド砥粒を用いて構成されるのが良い。ダイヤモンドのモース硬度は１０であり、物質の中でも非常に硬いことから、難削材料の研削に好適である。なお、ダイヤモンド砥粒の粒径は０．０１μｍから３０μｍの間であると良く、好ましくは０．１μｍから１０μｍである。砥粒の粒径が大きすぎると、得られる被加工物表面の表面粗さが良くない。０．１μｍから１０μｍの粒径の砥粒を用いることにより、被加工物の加工の際に砥石の表面で砥粒混合物が効果的に移動し、加工速度を向上させるとともに、得られる被加工物表面の表面粗さを減少させることができる。なお、０．１μｍから１μｍの粒径の砥粒は、砥石中に分散して砥石を補強する効果ももたらす。
【００２９】
砥粒混合物０１０４としては、ダイヤモンド砥粒の他にセリウム酸化物微粒子、アルミ酸化物微粒子、ケイ素酸化物微粒子のうちいずれか一以上を含んでも良い。セリウム酸化物微粒子、アルミ酸化物微粒子、ケイ素酸化物微粒子は、難削材料の加工の際に微粒子が砕けることにより、砥石０１０１に常に鋭利な突起をもたらし、研削作用を長期にわたり保持させることができる。さらに、難削材料の表面と化学反応を引き起こすことにより、難削材料の表面を化学的に脆化させることができ、加工速度を早めたり加工精度を向上させたりすることができる。
【００３０】
ロジン及び／又はロジン誘導体０１０２と軟化点２００℃以下の合成樹脂及び／又は天然樹脂０１０３の混合体に対して、砥粒混合物０１０４の混合比率は１％から４０％（体積比）であることが好ましい。砥粒混合物の混合比率が４０％より大きいと、樹脂が砥粒混合物を砥石中に保持する力が弱くなり、砥石０１０１の研削力が落ちてしまうためである。
【００３１】
また、本願発明の砥石０１０１は、ロジン及び／又はロジン誘導体０１０２と軟化点２００℃以下の合成樹脂及び／又は天然樹脂０１０３に加えて、くるみ粉を含んでも良い。くるみ粉とは、植物のくるみを粉砕することにより得られる粉末である。くるみ粉を含むことにより、砥石や難削材料の切りくずを砥石０１０１に付着させることができ、加工を効率良く行うことができる。また、砥粒混合物としてセリウム酸化物微粒子、アルミ酸化物微粒子、ケイ素酸化物微粒子を含む場合には、くるみ粉が微粒子の酸化を促し、微粒子の粉砕を促進させる。
【００３２】
さらに、本願発明の砥石０１０１は、多数の気泡を含んで構成されていても良い。砥石中の気泡は、加工の際の砥石や難削材料の切りくずを保持することができ、切りくずによる異常研削の防止や砥石の摩耗を防止する作用がある。
【００３３】
本実施形態に示す砥石０１０１の製造方法としては、例えば以下の方法が考えられる。すなわち、まずロジン及び／又はロジン誘導体０１０２と軟化点２００℃以下の合成樹脂及び／又は天然樹脂０１０３を加熱し、軟化させて攪拌する。次に、砥粒混合物０１０４を投入し、混合体中に拡散させる。そして、砥粒混合物を拡散させた混合体を砥石の型に注入し、冷却して硬化させて砥石とする。なお、本実施形態において砥石の製造方法としては上述の方法に限らず、種々の方法を用いることができる。
【００３４】
上述する砥石の製造方法において、ロジン及び／又はロジン誘導体０１０２と軟化点２００℃以下の合成樹脂及び／又は天然樹脂０１０３に加えて発泡剤を混合しても良い。発泡剤は砥石内部に多数の気泡を形成する。なお、気泡は混合体の攪拌時に混合体中に空気を含ませることで形成することもできる。
＜効果＞
【００３５】
本構成を取る砥石を用いて難削材料の鏡面加工を行うことにより、難削材料の鏡面加工における加工時間が大幅に短縮される。また、加工される難削材料の寸法精度も維持することができる。
＜＜実施形態２＞＞
＜概要＞
【００３６】
本実施形態は、実施形態１に記述した砥石を備えた加工装置、被加工物の加工方法に関する。
【００３７】
図３は、本実施形態の加工装置の概念図である。（ａ）は斜視図を、（ｂ）は側面図を表している。本実施形態の加工装置は、例えば被加工物保持テーブル０３０１と、加工ホイール０３０３と、砥石０３０４と、遊離砥粒供給部（図示せず）と、定圧加重部０３０５と、から構成されることが考えられる。ワーク保持テーブルと加工ホイールとが摺動することで効率的に砥石とワークとが接触し表面加工が行われる。
【００３８】
「被加工物保持テーブル」０３０１は、被加工物０３０２を保持する。被加工物保持テーブルは被加工物を複数保持することができても良い。被加工物の保持は真空チャックなど種々の技術による行われる。加工を行うにあたり被加工物を確実に保持し得る限りにおいて特定の技術に限定するものではなく、公知の技術を用いることもできる。なお、周知の研削装置や研磨装置と同様に被加工物保持テーブルにおいても軸回転する構成となっていることが好ましい。
【００３９】
なお、被加工物としては、Ａｌ２Ｏ３、Ｇａ２Ｏ３、ＳｉＮ、ＧａＮ、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ダイヤモンド、グラファイト、カーボンナノチューブ、ホウケイ酸ガラス、石英のいずれかであっても良い。これらの材料はいずれも難削材料であり、一般に鏡面加工が難しい材料であるが、本件発明の加工装置を用いることにより短時間で精度よく加工を行うことが可能となる。
【００４０】
「加工ホイール」０３０３は、砥石０３０４を保持し砥石を回転摺動させることにより保持されている被加工物の表面を加工する。加工ホイールについても、公知の技術などを用いることができる。
【００４１】
図４は、加工ホイールに保持される砥石の態様を例示するための概念図である。図４（ａ）に示すように、一の加工ホイール０４０１に砥石０４０２を複数配置するように構成してもよいし、あるいは、図４（ｂ）に示すように、一の加工ホイール０４０３に一のリング状の砥石０４０４を配置するように構成してもよい。
【００４２】
「定圧加重部」０３０５は、被加工物に対する加工ホイールの荷重を定圧加重とする。定圧加重部は、公知のラッピング装置などにおいて用いられているエアバッグなどを用いることができる。定圧加重部は、より小さな表面粗さをより求める場合にとくに有効である。なお、加工を行っている間に、被加工物に対する加工ホイールの荷重を加減し得るように構成してもよい。
【００４３】
公知の研削装置においては、被加工物に対して研削ホイールを所定の速度にて進行させながら研削を行うことで所望の研削量を得ることができる。その一方で、必ずしも進行速度に応じた量だけ研削できるわけではないので、進行が過度になれば被加工物に対してダメージを与えてしまうことになる。そこで、本実施形態においては、ダメージを生じさせないために、進行させずに定圧加重にて加工を行う。
【００４４】
なお、本実施形態の加工装置は、定圧加重部と併せて加工ホイールを被加工物に対して進行させる機構を備えるものとしてもよい。例えば、加工の初期の段階においては良好な面粗さを得ることよりも、研削量や加工の速さを優先させる場合がある。そのような場合には、公知の研削装置のように加工ホイールを被加工物に対して進行させる機構を用いることで、加工レートを向上させることに資する。このとき、砥石と被加工物との研削抵抗を検知し、その値により被加工物に対する進行速度を制御したり、進行を停止し定圧加重へ切り替える制御をしたりするように構成することが好ましい。
【００４５】
本実施形態における別の態様として、「定圧加重部」を含まない構成としてもよい。すなわち、従来の研削装置における研削ホイールのように、加工ホイールを被加工物に対して進行させながら加工を行ってもよい。この場合、加工レートは定圧加重部を用いる場合に対して向上する。その一方で、被加工物に対するダメージが生じるおそれは相対的に高くなるが、本実施形態に係る砥石を用いているため、従来の研削装置と比べればそのおそれは十分に低いものとなる。
【００４６】
「遊離砥粒供給部」は、砥石と保持されるべき被加工物との隙間に遊離砥粒を少なくとも前記被加工物の表面を加工する間供給し続ける機能を有する。遊離砥粒は砥石と被加工物の間を自由に移動しながら被加工物の表面を研磨し（ラップ研磨）、その一部は砥石の表面に保持されることで被加工物を研削する。すなわち、本加工装置において被加工物の研削とラッピングを同時に行うことが可能となるため、被加工物の鏡面加工を短時間で精度よく行うことが可能となる。さらに、供給される遊離砥粒は砥石に対してドレッシングを施すことになり、優れた自生作用を得ることができる。
【００４７】
遊離砥粒供給部にて供給されるスラリーは、セリウム酸化物スラリー、アルミ酸化物スラリー、ケイ素酸化物スラリーのうちいずれか一以上を用いても良い。これらのスラリーは遊離砥粒として機能するだけでなく、被加工物の表面を化学的に脆化させることにより、効率良く加工を行うことができる。
【００４８】
遊離砥粒供給部は、遊離砥粒をためておくタンクや、遊離砥粒をタンクから被加工物と砥石との隙間へ供給するためのパイプや供給口、遊離砥粒を回収し循環させるためのポンプなどが含まれるものとする。また、遊離砥粒供給部は、エッチング液などの化学的に表面加工を行うための薬液を、遊離砥粒とともに、あるいは、遊離砥粒に替えて供給し得るようにしてもよい。このような薬液は、切削くずを溶かしたりするなどして表面加工の効率を向上させる場合がある。
【００４９】
遊離砥粒を砥石と被加工物との隙間に供給するためには、遊離砥粒が砥石の近傍から供給されることが好ましい。例えば、図５（ａ）に示すように砥石０５０２を保持する加工ホイール０５０１において、砥石が保持される周縁よりも内周側に供給口０５０３を設けることが好ましい。加工ホイールが回転摺動しながら鏡面加工を行うときに、当該供給口から供給される遊離砥粒は遠心力により砥石の方に流れるため、鏡面加工の間砥石と被加工物との隙間に供給されることになる。また、図９（ｂ）に示すように、複数の砥石０５０５が加工ホイール０５０４の周縁に断続的に配置される場合には、隣接して配置される砥石間に遊離砥粒の供給口０５０６を設けてもよい。
【００５０】
さらに好ましくは、遊離砥粒供給部は被加工物と砥石の接触中に、この接触領域内で遊離砥粒を流出させるための遊離砥粒流出口を備えていてもよい。例えば、砥石から遊離砥粒が流出するかのごとく遊離砥粒流出口を備えるように構成することができる。
【００５１】
図６は、遊離砥粒流出口を表した概念図である。図６（ａ）は、ブロック型の砥石０６０１の一部に穴０６０２を貫通させ、その穴から遊離砥粒が流出するように構成したものである。また、図６（ｂ）は、円筒型の砥石０６０３の一部に穴０６０４を貫通させ、その穴から遊離砥粒が流出するように構成したものである。図示するように穴の一部に溝を設けることが好ましいこのように形成することにより、砥石と被加工物とが接触する際に穴を塞ぐことなく遊離砥粒の流出が淀みなく行われる。このように遊離砥粒流出口を備えることにより、被加工物と砥石とが接触する領域においてより確実に遊離砥粒が供給される。
【００５２】
遊離砥粒供給部は、タイムスケジュールに従って異なる種類の遊離砥粒を供給するように構成してもよい。タイムスケジュールとは、鏡面加工を行う際の時間的な計画のことである。例えば、鏡面加工の開始の段階では、粒径の大きい遊離砥粒を供給するようにし、その後段階的に粒径の小さい遊離砥粒を供給するようにしてもよい。鏡面加工の進み具合に応じて、遊離砥粒の番手を上げていくことができる。また、タイムスケジュールにエッチング液などを供給する工程を含めてもよい。
【００５３】
本実施形態に係る加工装置は、複数の被加工物を保持し得るテーブルと複数の加工ホイールを回転摺動させ得るマルチ式の加工装置に用いることもでき、その場合には被加工物の加工レートをより高めることができる。
【００５４】
図７は、マルチ式の加工装置を表した概念図である。例えばテーブル０７０１には被加工物を保持するためのチャック０７０２が複数配置され、それぞれが軸回転する。チャックに保持されている被加工物０７０３は「Ａ」の研削ホイール０７０４にて研削される。この研削は公知の研削装置におけるものでよい。すなわち研削ホイールを進行させながら研削を行うものである。そして、所望の薄さまで被加工物を研削した後、被加工物をチャックしたままテーブルを回転させ「Ｂ」の加工ホイール０７０５にて鏡面加工を行い、さらに仕上げとして「Ｃ」の加工ホイール０７０６にて鏡面加工を行う。なお、図示しないがポリッシングを行うための加工ホイールを含む構成としてもよい。
【００５５】
図８は実施形態１に記述した砥石を用いた被加工物の加工方法の一例を示す。まず、被加工物を被加工物保持テーブルに固定する（Ｓ０８０１）。次に、遊離砥粒供給部０３０５からスラリーを砥石０３０２と被加工物の間に供給する（Ｓ０８０２）。そして、砥石０３０３と被加工物保持テーブルを回転させる（Ｓ０８０３）。次に、砥石を被加工物保持テーブルに接触させ、加工を行う（Ｓ０８０４）。加工が終わったら、砥石固定部を被加工物固定部から離し（Ｓ０８０５）、砥石固定部と被加工物固定部の回転を止める。
【００５６】
なお、通常の砥石を用いて加工を行う際には、加工による被加工物の歪みを取り除く必要があるために、加工の最後に被加工物への加重を０とした状態でさらに加工を行う工程が必要となる（スパークアウト工程）。しかしながら、本件発明の砥石を用いた加工においては、被加工物の歪みを最小限に抑えることができ、スパークアウト工程を必要としない。
＜効果＞
【００５７】
本件発明により、従来と比べて短時間で難削材料の鏡面加工を行うことが可能となる。
＜実施例＞
【００５８】
本実施例において、本願発明の砥石による研磨試験結果を示す。本実施例における砥石は、ロジン及び／又はロジン誘導体として重合ロジンＡを、軟化点２００℃以下の合成樹脂及び／又は天然樹脂としてポリプロピレンＢを用いた。さらに、砥粒混合物として粒径は３μｍのダイヤモンド砥粒Ｃを用いた。また、上述する材料の混合比（重量比）は、Ａ：Ｂ：Ｃ＝１０：３：１０とした。
【００５９】
図９は、本実施例における砥石の写真である。図９（ａ）は、砥石を取付けた加工ホイールを示している。また、図９（ｂ）は、砥石ペレットを示している。この砥石ペレットは、直径が２０ｍｍ、中空の内径が６ｍｍ、高さが１４ｍｍである。
【００６０】
本研磨試験は、４インチSiCウエハを加工対象として行った。ウエハはセラミックプレートにワックス固定し、当該セラミックプレートを被加工物固定部としての真空チャックテーブルに固定した。そして、真空チャックテーブルの回転数を１００ｒｐｍ、砥石ホイールの回転数を８００ｒｐｍとし、被加工物に対する砥石ホイールの定圧圧力を３５ｋｇとして行った。
【００６１】
図１０は、本試験による面粗さ測定結果を示すものである。測定は、白色干渉計（ｚｙｇｏ社製  New  View７３００）により行った。測定結果は、平均面粗さ（Rａ）が０．８７ｎｍ、最大段差（PV）が８．６２ｎｍであった。
【００６２】
図１１は、加工変質層測定として断面TEM観察を行った結果を示す図である。この観察は、SiCウエハに対しFIB（Focused Ion Beam：集束イオンビーム）による断面形状加工を行い、加工した断面を透過型電子顕微鏡（FEI社製  TITAN80-300）により観察した。なお、図１１（ａ）は明視野像であり、図１１（ｂ）は暗視野像である。
【００６３】
図示するように、SiCウエハ表面に研磨による加工ダメージ層はほとんどないといえる。このSiCウエハの平均面粗さ（Rａ）は１ｎｍ以下である。この程度の面粗さを得るためにはダイヤモンド遊離砥粒による研磨工程を要するが、この従来の研磨工程による加工ダメージ層は２００〜３００ｎｍに及ぶ。
【００６４】
図１２は、面粗さ（Rａ）１ｎｍ以下を実現するための従来の研磨工程（♯１６０００）を施したSiCウエハの断面図である。この図では平均で１８０ｎｍ、局所で３００ｎｍの加工ダメージ層があることがわかる。
【００６５】
この対比から明らかなように、本実施例における砥石による研磨によれば、およそ加工ダメージ層を生じさせることなく、１ｎｍ以下の面粗さを実現することができる。ウエハ加工プロセスの最終工程には、前工程による加工ダメージの除去を主な目的とするCMP（chemical mechanical polishing）加工があてられる。上述したように２００〜３００ｎｍに及ぶ従来の研磨工程の後のCMP加工はおよそ４００分程度行う必要があった。しかしながら、本実施例における研磨によれば加工ダメージ層がほとんど生じないためCMP加工に要する時間を抑えることができ、ウエハ加工プロセスの所要時間を大幅に短縮することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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