(57)【要約】【課題】緻密質脆性部材を安価、かつ欠けの発生がなく、生産性よく加工できる緻密質脆性部材の加工方法を提供する。【解決手段】本緻密質脆性部材の加工方法は、緻密質脆性部材を液槽内に固定する工程と、液槽に磁性粒子と硬度の高い研磨粒子を焼き固めた磁気砥粒を磁性流体に混ぜた磁気研磨液を入れる工程と、磁場発生装置により高速回転磁場を発生させる工程と、高速回転磁場により磁気砥粒を緻密質脆性部材の表面に磁気研磨液の流速と同じ速度でこの磁気研磨液と同一方向に移動させる工程と、磁気砥粒により緻密質脆性部材の表面を加工する工程を有することを特徴とする。【選択図】  図１
2009202245.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液槽内に緻密質脆性部材を固定する工程と、
磁性流体に磁性粒子と硬度の高い研磨粒子を混ぜた磁気研磨液を前記液槽に入れる工程と、
磁場発生装置により磁場発生装置の周辺に高速回転する磁場を発生させる工程と、
前記磁場により前記磁気砥粒を前記緻密質脆性部材の表面に前記磁気研磨液と同じ流速かつ同一方向に移動させる工程と、
前記磁気砥粒により前記緻密質脆性部材の表面を加工する工程とを有することを特徴とする緻密質脆性部材の加工方法。
【請求項２】
前記磁場発生装置あるいは緻密質脆性部材を相対的に移動させることを特徴とする請求項１に記載の緻密質脆性部材の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は緻密質脆性部材の加工方法に係り、特に磁性粒子と硬度の高い研磨粒子を焼き固めた磁気砥粒を流体に混ぜた磁気研磨液を用いた緻密質脆性部材の加工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミナ、ガラス状カーボンなどのセラミックス部材は耐熱性に優れるため、半導体ウェーハあるいは半導体デバイスの製造に用いる研磨定盤、ＲＩＥ電極、ダミーウェーハなどに用いられている。
【０００３】
セラミックスに代表される脆性材料の形状加工は、ダイヤモンドなどの硬度の高い微細な砥粒を混入した砥石に回転力を加えて削り取る研削加工により、要求する形状を作り出す。
【０００４】
砥石は金属系や樹脂系の結合材を焼き固めたり、電気的な接合より成形する。このような砥石を用いる加工装置には平面研削盤や円筒研削盤、マシニングセンターなどがあり、被加工物の形状やサイズなどにより装置を使い分けるため、多種形状の砥石と加工装置が必要となる。
【０００５】
また、従来の研削加工法では、使用する砥石の切れ味が劣化すると砥石自体が磨耗し、内部にある新規砥粒が突出することで随時切れ味を維持している。しかし、切れ味を維持するために磨耗することで加工時の狙い寸法値が磨耗量分不足する。
【０００６】
このため不足分の追加加工が必要となり、加工時間が増加して製品加工時の生産効率は低下する。
【０００７】
なお、磁気研磨液に砥粒を混合しておき、磁気研磨液に磁気クラスタを生成して、半導体ウェーハを研磨する方法が提案されている（特許文献１）。しかしながら、特許文献１に記載の方法は、磁性粒子と砥粒を磁気研磨液中で結合するため、結合度合が弱く、高効率で砥粒を移動させることが難しく、効率よい加工を行なうことができない（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−２９６５９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、緻密質脆性部材を安価かつ欠けの発生がなく、生産性よく加工できる緻密質脆性部材の加工方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した目的を達成するため、本発明に係る緻密質脆性部材の加工方法は、液槽内に緻密質脆性部材を固定する工程と、磁性流体に磁性粒子と硬度の高い研磨粒子を混ぜた磁気研磨液を前記液槽に入れる工程と、磁場発生装置により磁場発生装置の周辺に高速回転する磁場を発生させる工程と、前記磁場により前記磁気砥粒を前記緻密質脆性部材の表面に前記磁気研磨液と同じ流速かつ同一方向に移動させる工程と、前記磁気砥粒により前記緻密質脆性部材の表面を加工する工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る緻密質脆性部材の加工方法によれば、緻密質脆性部材を安価、かつ欠けの発生がなく、生産性よく加工できる緻密質脆性部材の加工方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の一実施形態に係る緻密質脆性部材の加工方法を図面を参照して説明する。
【００１２】
図１は本発明の一実施形態に係る緻密質脆性部材の加工方法に用いる加工装置の概念図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態に係る緻密質脆性部材の加工方法は、緻密質脆性部材の加工装置１を用い、液槽２の底面に、被加工対象物である緻密質脆性部材Ｍを固定し、液槽２に磁性流体に磁性粒子と硬度の高い研磨粒子を焼き固めた磁気砥粒を混ぜた磁気研磨液Ｌを入れ、ポンプ４により、液槽２で磁気研磨液を流して循環させ、緻密質脆性部材Ｍに近接させた磁場発生装置３により磁場発生装置３の周りに高速回転磁場を発生させ、図２に示すように、この高速回転磁場により磁気砥粒を緻密質脆性部材Ｍの表面に磁気研磨液と同じ流速で移動させ、磁場発生装置移動機構３１により、磁場発生装置３を水平移動させ、磁気砥粒により緻密質脆性部材Ｍの表面を加工する。
【００１４】
なお、本発明においては、緻密質脆性部材を液槽に入れる順序は、本実施形態の例に限らず、高速回転磁場により磁気砥粒の移動させる前であればよく、また、液槽２で磁気研磨液を循環させる必要はなく、液槽から流出した磁気研磨液は廃棄または再生後再使用するようにしてもよい。
【００１５】
緻密質脆性部材としては、アルミナ、炭化ケイ素、ガラス状カーボンなどのセラミックス部材、ガラスがあげられる。
【００１６】
磁性粒子としては、鉄や鉄系の合金などが上げられ、平均粒子径は０．０１μｍ〜３００μｍが好ましい。
【００１７】
研磨粒子としてはダイヤモンド、アルミナ、酸化セリウム、炭化ケイ素などがあげられ、特にダイヤモンドが好ましく、平均粒子径はほぼ磁性粒子の平均粒子径に等しいのが好ましい。
【００１８】
磁気砥粒は、図３に示すように、磁性体を主とする磁性粒子（微粉）とともに例えば硬度の高いダイヤモンド砥粒のような研磨粒子を焼き固めた砥粒とする。
【００１９】
磁気砥粒は、磁性粒子と研磨粒子を予め焼き固めているので、高速回転磁場により磁性粒子に作用するエネルギーが、直ちに磁気砥粒に伝わり、研磨粒子により効率よく、緻密質脆性部材を加工できる。
【００２０】
磁性流体は、微細な強磁性微細粒子と、界面活性剤、ベース液で構成されるものである。強磁性微細粒子としては粒子径１０ｎｍ程度の酸化鉄、マグネタイト、Ｍｎ−Ｚｎ系複合フェライトなどを用いることができる。強磁性微細粒子の表面の界面活性剤を吸着させてベース液に分散させることで強磁性微細粒子は凝集することなく安定したコロイド溶液とすることができる。酸化鉄を用いることが好ましい。
【００２１】
ベース液としては、水、炭化水素系油、フッ素系油などを用いることができる。
【００２２】
界面活性剤とベース液は対となる物質であるためベース液は限定された種類となる。ベース液として水溶性を有する炭化水素系油、エステル系油を用いることが好ましい。
【００２３】
液槽２は緻密質脆性部材Ｍを載置するのに適するように、平板状の底面を有し、磁気研磨液Ｌを収容し磁気研磨液Ｌを循環させてもよい。
【００２４】
磁場発生装置３は、回転する永久磁石を用いるか、電磁石なども適用でき、磁気研磨液に対して磁界を作用し得ればよい。
【００２５】
平板状の緻密質脆性部材を加工するには、磁場発生装置あるいは緻密質脆性部材を相対的に移動させる必要がある。
【００２６】
例えば、磁場発生装置３を移動させるには、磁場発生装置移動機構３１を用い、この磁場発生装置移動機構３１は、駆動モータ３１ａと、この駆動モータ３１ａにより回転されるボールネジ３１ｂと、このボールネジ３１ｂに螺合するネジ部３１ｃが設けられ、磁場発生装置３に取り付けられた作動子３１ｄからなり、駆動モータ３１ａの回転に伴い、ボールネジ３１ｂ、作動子３１ｄを介して、磁場発生装置３を水平移動させる。
【００２７】
これに対して、緻密質脆性部材Ｍを移動させるには、図４に示すように、槽移動機構２１を用い、この槽移動機構２１は、駆動モータ３１ａと、この駆動モータ３１ａにより回転されるボールネジ３１ｂと、このボールネジ３１ｂに螺合するネジ部３１ｃが設けられ、槽１に取り付けられた作動子３１ｄからなり、駆動モータ３１ａの回転に伴い、ボールネジ３１ｂ、作動子３１ｄを介して、槽２及びポンプ４を水平移動させる。他の構成は図１に示す加工装置と異ならないので、同一符号を付して説明は省略する。
【００２８】
本緻密質脆性部材の加工方法において、高速回転磁場により磁性粒子を介して運動エネルギーを与えられた磁気砥粒を緻密質脆性部材の表面に衝突させることにより、磁気砥粒中の研磨粒子により、研削加工が可能となる。
【００２９】
本加工方法が緻密質脆性部材の加工に適する理由として、多孔質脆性部材の加工を行なうのとは異なり、表面が緻密質であるため、磁気砥粒が表面の孔に入ることがなく、効率よく加工することができ、また、緻密質脆性部材は非磁性体であるので、磁場により磁気砥粒の動きが乱されることがなく、さらに、切削工具を用いないので、緻密質脆性部材にカケが生じない。
【００３０】
なお、磁場発生装置は、図１に示すような横軸回転構造に限らず、図５に示すように、縦軸回転構造とし、加工を行なうようにしてもよく、また、磁気砥粒の粒径サイズを変えること、あるいは回転磁界の回転速度（運動エネルギー）を調整することで、研削だけでなく研磨仕上げ加工にも使用が可能となる。
【００３１】
本緻密質脆性部材の加工方法によれば、磁気砥粒は、磁性粒子と研磨粒子を予め焼き固めているので、高速回転磁場により磁性粒子に作用するエネルギーが、直ちに磁気砥粒に伝わり、研磨粒子により効率よく、緻密質脆性部材を加工できる。
【００３２】
また、従来の方法とは異なり、緻密質脆性部材の形状やサイズなどにより、加工装置やこれに用いる砥石を使い分ける必要がなく、また、砥石の切れ味が劣化すると砥石自体が磨耗し、内部の新規砥粒が突出することで切れ味を維持する必要がなく、狙い寸法値が得られ、追加加工が必要なく、加工時間が短縮でき、製品加工時の生産効率が向上し、安価に加工ができる。
【００３３】
さらに、砥粒の使用寿命を適正に管理することで、常に加工時の切れ味を維持でき、生産効率の向上が図れ、簡単な構造の加工装置を用いて、緻密質脆性部材を加工することが可能になる。
【００３４】
本実施形態の緻密質脆性部材の加工方法によれば、緻密質脆性部材を安価、かつ欠けの発生がなく、生産性よく加工できる緻密質脆性部材の加工方法が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係る緻密質脆性部材の加工方法に用いる加工装置の概念図。
【図２】本発明の一実施形態に係る緻密質脆性部材の加工方法における加工状態の概念図。
【図３】本発明の一実施形態に係る緻密質脆性部材の加工方法に用いる磁気砥粒の概念図。
【図４】本発明の一実施形態に係る緻密質脆性部材の加工方法に用いる他の加工装置の概念図。
【図５】本発明の一実施形態に係る緻密質脆性部材の加工方法に用いる他の加工装置の概念図。
【符号の説明】
【００３６】
１  緻密質脆性部材の加工装置
２  液槽
３  磁場発生装置
４  磁場発生装置移動機構
Ｍ  緻密質脆性部材
Ｌ  磁気研磨液
【図１】
2009202245.tif 000003
【図２】
2009202245.tif 000004
【図３】
2009202245.tif 000005
【図４】
2009202245.tif 000006
【図５】
2009202245.tif 000007