(57)【要約】【課題】簡単な構造で且つ確実に、試料固定用台座の底面に対し試料の表面を精度良く平行に研磨し得る研磨方法及び装置を提供する。【解決手段】回転自在に配設される回転研磨盤１の軸心部表面に、支持治具２をその中心部に穿設された円形貫通孔３が同心配置されるよう、ボルト等の締結部材４により固定し、該支持治具２の円形貫通孔３に対し、円柱状で且つ上面（一端面）に試料が固定された試料固定用台座６を嵌入可能とし、更に、押圧回転拘束手段７によって、前記支持治具２の円形貫通孔３に嵌入される試料固定用台座６を、試料が前記回転研磨盤１の軸心部表面に所要の押圧力で押し付けられるよう保持し且つ該試料固定用台座６が回転しないよう拘束した状態で、前記回転研磨盤１を回転させ、試料の上面（表面）を研磨するよう構成する。【選択図】図１
2009291905.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転研磨盤の軸心部表面に支持治具をその円形貫通孔が同心配置されるよう固定し、該支持治具に対し、その円形貫通孔に嵌入可能な円柱状で且つ一端面に被研磨材が固定された被研磨材固定用台座を、被研磨材が前記回転研磨盤の軸心部表面に所要の押圧力で押し付けられるよう嵌入すると共に、該被研磨材固定用台座が回転しないよう拘束した状態で、前記回転研磨盤を回転させることを特徴とする研磨方法。
【請求項２】
回転自在に配設される回転研磨盤と、
該回転研磨盤の軸心部表面に、中心部に穿設された円形貫通孔が同心配置されるよう固定される支持治具と、
該支持治具の円形貫通孔に嵌入可能な円柱状で且つ一端面に被研磨材が固定された被研磨材固定用台座と、
前記支持治具の円形貫通孔に嵌入される被研磨材固定用台座を、被研磨材が前記回転研磨盤の軸心部表面に所要の押圧力で押し付けられるよう保持し且つ該被研磨材固定用台座が回転しないよう拘束する押圧回転拘束手段と
を備えたことを特徴とする研磨装置。
【請求項３】
前記支持治具を、
前記回転研磨盤の軸心部表面に固定されるベース枠体と、
該ベース枠体に着脱自在に嵌合され且つ中心部に円形貫通孔が穿設された支持アタッチメントと
から構成した請求項２記載の研磨装置。
【請求項４】
前記支持治具に、その外面側から前記円形貫通孔内へ延びる研磨液供給孔を穿設し、該研磨液供給孔に、研磨液が入れられた研磨液容器をセットした請求項２又は３記載の研磨装置。
【請求項５】
前記押圧回転拘束手段を、
固定配置される柱部材と、
該柱部材の先端部に前記回転研磨盤の軸心と直角方向へ延びる軸を中心に回動自在となるよう取り付けられたアーム部材と、
該アーム部材の先端部に取り付けられ且つ前記被研磨材固定用台座の他端面に固着される押圧部材と、
該押圧部材及び被研磨材固定用台座を介して前記被研磨材を回転研磨盤の軸心部表面に押し付ける方向へ前記アーム部材を付勢する弾性部材と
から構成した請求項２〜４のいずれか一つに記載の研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電気電子、通信等の分野においては、材料の高性能化及び高度化が著しく、それら材料の高性能化及び高度化を支える技術の一つとして、結晶粒界や、亀裂先端近傍の微小領域、薄膜、材料表面の酸化膜、積層膜、或いはイオン注入層等において、その表面の硬さやヤング率を精度良くナノスコピックレベルで計測することが重要となっており、圧子を微小荷重で試料面へ押し込むことによりその表面硬さを計測できるようにした微小押込み試験装置が用いられている。
【０００３】
前記微小押込み試験装置においては、予め試料固定用台座の上面（一端面）に接着剤で試料を固定しておき、該上面に試料が固定された試料固定用台座を試験装置にセットした状態で、前記圧子を微小荷重で試料面へ押し込むようになっているが、前記試料固定用台座の底面（他端面）と試料の上面（表面）との平行度が正確に出ていないと、計測結果に誤差が生じて精度低下につながる虞がある。
【０００４】
このため、従来においては、研磨装置の回転研磨盤に対して前記試料固定用台座の底面を平行に保つように支持する別系統の支持装置を用意し、前記試料固定用台座の底面に対し被研磨材としての試料の上面を平行に研磨することが行われていた。
【０００５】
尚、薄板の研磨装置の一般的技術水準を示すものとしては、例えば、特許文献１、２がある。
【特許文献１】特開平１０−７６４６０号公報
【特許文献２】特開２００２−７９４６０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述の如く、研磨装置の回転研磨盤に対し、被研磨材固定用台座としての試料固定用台座の底面を平行に保つように支持する別系統の支持装置を用意するのでは、該支持装置が大掛かりになることが避けられず、しかも、支持装置が大掛かりになる割には、回転研磨盤と試料固定用台座の底面との平行度を正確に維持するのが困難となり、コストアップにもつながるという欠点を有していた。
【０００７】
本発明は、斯かる実情に鑑み、簡単な構造で且つ確実に、被研磨材固定用台座の端面に対し被研磨材の表面を精度良く平行に研磨し得る研磨方法及び装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、回転研磨盤の軸心部表面に支持治具をその円形貫通孔が同心配置されるよう固定し、該支持治具に対し、その円形貫通孔に嵌入可能な円柱状で且つ一端面に被研磨材が固定された被研磨材固定用台座を、被研磨材が前記回転研磨盤の軸心部表面に所要の押圧力で押し付けられるよう嵌入すると共に、該被研磨材固定用台座が回転しないよう拘束した状態で、前記回転研磨盤を回転させることを特徴とする研磨方法にかかるものである。
【０００９】
一方、本発明は、回転自在に配設される回転研磨盤と、
該回転研磨盤の軸心部表面に、中心部に穿設された円形貫通孔が同心配置されるよう固定される支持治具と、
該支持治具の円形貫通孔に嵌入可能な円柱状で且つ一端面に被研磨材が固定された被研磨材固定用台座と、
前記支持治具の円形貫通孔に嵌入される被研磨材固定用台座を、被研磨材が前記回転研磨盤の軸心部表面に所要の押圧力で押し付けられるよう保持し且つ該被研磨材固定用台座が回転しないよう拘束する押圧回転拘束手段と
を備えたことを特徴とする研磨装置にかかるものである。
【００１０】
上記研磨方法及び装置によれば、回転研磨盤の軸心部表面に円形貫通孔が同心配置されるよう固定した支持治具に対し、一端面に被研磨材が固定された被研磨材固定用台座を、被研磨材が前記回転研磨盤の軸心部表面に所要の押圧力で押し付けられるよう嵌入するだけで、回転研磨盤と被研磨材固定用台座の端面との平行度を正確に維持することが可能となり、該被研磨材固定用台座が回転しないよう拘束した状態で、前記回転研磨盤を回転させると、前記被研磨材固定用台座の端面に対し被研磨材の表面が平行に研磨され、この結果、前記回転研磨盤に対して被研磨材固定用台座の端面を平行に保つように支持する別系統の支持装置を用意するのとは異なり、大掛かりな支持装置を設けなくて済み、コストアップも避けられる。
【００１１】
前記研磨装置においては、前記支持治具を、
前記回転研磨盤の軸心部表面に固定されるベース枠体と、
該ベース枠体に着脱自在に嵌合され且つ中心部に円形貫通孔が穿設された支持アタッチメントと
から構成することができ、このようにすると、内径即ち円形貫通孔の径の異なる複数の支持アタッチメントを用意しておけば、それらを必要に応じて単に交換するだけで、支持治具全体を交換することなく、ベース枠体を共通部品として、外径の異なる複数の被研磨材固定用台座にも対応可能となる。
【００１２】
又、前記研磨装置においては、前記支持治具に、その外面側から前記円形貫通孔内へ延びる研磨液供給孔を穿設し、該研磨液供給孔に、研磨液が入れられた研磨液容器をセットすることもでき、このようにすると、前記研磨液容器内の研磨液が研磨液供給孔から円形貫通孔内を経て回転研磨盤の表面と被研磨材との間に供給されるため、前記研磨液に含まれる化学成分の作用によって、回転研磨盤と被研磨材との相対運動による機械的研磨効率を増大させ、平滑な研磨面を迅速に得る上で有効となる。
【００１３】
更に又、前記研磨装置においては、前記押圧回転拘束手段を、
固定配置される柱部材と、
該柱部材の先端部に前記回転研磨盤の軸心と直角方向へ延びる軸を中心に回動自在となるよう取り付けられたアーム部材と、
該アーム部材の先端部に取り付けられ且つ前記被研磨材固定用台座の他端面に固着される押圧部材と、
該押圧部材及び被研磨材固定用台座を介して前記被研磨材を回転研磨盤の軸心部表面に押し付ける方向へ前記アーム部材を付勢する弾性部材と
から構成することができ、このようにすると、前記弾性部材の付勢力にてアーム部材が付勢され、前記柱部材に対し回転研磨盤の軸心と直角方向へ延びる軸を中心に回動することにより、押圧部材及び被研磨材固定用台座を介して前記被研磨材が回転研磨盤の軸心部表面に適切な押圧力で押し付けられ、被研磨材の表面を安定して研磨することが可能となる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の請求項１及び２記載の研磨方法及び装置によれば、簡単な構造で且つ確実に、被研磨材固定用台座の端面に対し被研磨材の表面を精度良く平行に研磨し得るという優れた効果を奏し得る。
【００１５】
本発明の請求項３記載の研磨装置によれば、上記効果に加え更に、円形貫通孔の径の異なる複数の支持アタッチメントの交換のみによって、支持治具全体の交換なしに、ベース枠体を共通部品として、外径の異なる複数の被研磨材固定用台座にも対応し得るという優れた効果を奏し得る。
【００１６】
本発明の請求項４記載の研磨装置によれば、上記効果に加え更に、研磨液に含まれる化学成分の作用によって、回転研磨盤と被研磨材との相対運動による機械的研磨効率の増大を図り、平滑な研磨面を迅速に得ることができるという優れた効果を奏し得る。
【００１７】
本発明の請求項５記載の研磨装置によれば、上記効果に加え更に、押圧部材及び被研磨材固定用台座を介して被研磨材を回転研磨盤の軸心部表面に適切な押圧力で押し付けることができ、被研磨材の表面を安定して研磨し得るという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００１９】
図１〜図３は本発明を実施する形態の一例であって、回転自在に配設される回転研磨盤１の軸心部表面に、支持治具２をその中心部に穿設された円形貫通孔３が同心配置されるよう、ボルト等の締結部材４により固定し、該支持治具２の円形貫通孔３に対し、円柱状で且つ上面（一端面）に被研磨材としての試料５が固定された被研磨材固定用台座としての試料固定用台座６を嵌入可能とし、更に、押圧回転拘束手段７によって、前記支持治具２の円形貫通孔３に嵌入される試料固定用台座６を、試料５が前記回転研磨盤１の軸心部表面に所要の押圧力で押し付けられるよう保持し且つ該試料固定用台座６が回転しないよう拘束した状態で、前記回転研磨盤１を回転させ、試料５の上面（表面）を研磨するよう構成したものである。
【００２０】
本図示例の場合、前記回転研磨盤１は、モータ等の駆動装置（図示せず）によって回転駆動される回転盤本体１ａの表面に、研磨紙或いは研磨布等の研磨パッド１ｂを貼り付けてなる構成を有している。
【００２１】
又、前記支持治具２は、図２に示す如く、大径の円板の上にそれより小径の円板を重ねたような外径形状を有し、その軸心部に前記円形貫通孔３を穿設すると共に、前記大径の円板部分の外周部に前記締結部材４（図１参照）用の取付孔８を穿設するようにしてあり、更に、前記支持治具２には、その外面側から前記円形貫通孔３内へ延びる研磨液供給孔９を穿設し、該研磨液供給孔９に、研磨液が入れられた研磨液容器１０をセットするようにしてある。尚、前記研磨液は、該研磨液に含まれる化学成分の作用によって、回転研磨盤１と試料５との相対運動による機械的研磨効率を増大させ、平滑な研磨面を迅速に得るためのものである。
【００２２】
更に又、前記押圧回転拘束手段７は、研磨装置の図示していない架台等に固定配置される柱部材７ａの先端部に、アーム部材７ｂを前記回転研磨盤１の軸心と直角方向へ延びる軸７ｃを中心に回動自在となるよう取り付け、該アーム部材７ｂの先端部に、前記試料固定用台座６の底面（但し、他端面としてのこの底面は、研磨時には図２に示す如く上下反転させられるため、上側に位置する）に固着される押圧部材７ｄを、複数のフィンガータイプの棒状体７ｅを介して取り付け、該押圧部材７ｄ及び試料固定用台座６を介して前記試料５を回転研磨盤１の軸心部表面に押し付ける方向へ前記アーム部材７ｂを付勢する引張バネ等の弾性部材７ｆを、前記柱部材７ａとアーム部材７ｂとの間に掛け渡すように設けてなる構成を有している。尚、前記押圧部材７ｄは、前記試料固定用台座６と略同一径の円板状の部材で、例えば、ゴム板等の適度に弾力がある部材を用い、前記試料固定用台座６の底面（他端面）に接着するようにしてあるが、接着に限らず試料固定用台座６を把持するような機構を用いることも可能である。
【００２３】
次に、上記図示例の作用を説明する。
【００２４】
前述の如く構成した場合、回転研磨盤１の軸心部表面に円形貫通孔３が同心配置されるよう固定した支持治具２に対し、一端面に試料５が固定された試料固定用台座６を、試料５が前記回転研磨盤１の軸心部表面に所要の押圧力で押し付けられるよう嵌入するだけで、回転研磨盤１と試料固定用台座６の底面との平行度を正確に維持することが可能となり、該試料固定用台座６が回転しないよう拘束した状態で、前記回転研磨盤１を回転させると、前記試料固定用台座６の底面に対し試料５の上面（表面）が平行に研磨される。因みに、図３に示す如く、試料固定用台座６の上面（一端面）に試料５が接着剤によって斜めに接着されていたとしても、試料５の上面（表面）は、前記試料固定用台座６の底面に対し平行に研磨されるので問題はない。
【００２５】
この結果、前記回転研磨盤１に対して試料固定用台座６の底面を平行に保つように支持する別系統の支持装置を用意するのとは異なり、大掛かりな支持装置を設けなくて済み、コストアップも避けられる。
【００２６】
本図示例の場合、前記支持治具２には、その外面側から前記円形貫通孔３内へ延びる研磨液供給孔９を穿設し、該研磨液供給孔９に、研磨液が入れられた研磨液容器１０をセットするようにしてあるため、前記研磨液容器１０内の研磨液が研磨液供給孔９から円形貫通孔３内を経て回転研磨盤１の表面と試料５との間に供給され、前記研磨液に含まれる化学成分の作用によって、回転研磨盤１と試料５との相対運動による機械的研磨効率を増大させ、平滑な研磨面を迅速に得る上で有効となっている。
【００２７】
又、前記押圧回転拘束手段７は、研磨装置の図示していない架台等に固定配置される柱部材７ａの先端部に、アーム部材７ｂを前記回転研磨盤１の軸心と直角方向へ延びる軸７ｃを中心に回動自在となるよう取り付け、該アーム部材７ｂの先端部に、前記試料固定用台座６の底面に固着される押圧部材７ｄを取り付け、該押圧部材７ｄ及び試料固定用台座６を介して前記試料５を回転研磨盤１の軸心部表面に押し付ける方向へ前記アーム部材７ｂを付勢する引張バネ等の弾性部材７ｆを、前記柱部材７ａとアーム部材７ｂとの間に掛け渡すように設けてなる構成を有しているため、前記弾性部材７ｆの付勢力にてアーム部材７ｂが付勢され、前記柱部材７ａに対し回転研磨盤１の軸心と直角方向へ延びる軸７ｃを中心に回動することにより、押圧部材７ｄ及び試料固定用台座６を介して前記試料５が回転研磨盤１の軸心部表面に適切な押圧力で押し付けられ、試料５の表面を安定して研磨することが可能となっている。更に、前記押圧部材７ｄは、ゴム板等の適度に弾力がある部材を用いているため、前記回転研磨盤１の回転に伴う振動や回転ムラ等を吸収する上で有効となっている。
【００２８】
こうして、本図示例によれば、簡単な構造で且つ確実に、試料固定用台座６の底面に対し試料５の上面を精度良く平行に研磨し得、しかも、研磨液に含まれる化学成分の作用によって、回転研磨盤１と試料５との相対運動による機械的研磨効率の増大を図り、平滑な研磨面を迅速に得ることができ、更に、押圧部材７ｄ及び試料固定用台座６を介して試料５を回転研磨盤１の軸心部表面に適切な押圧力で押し付けることができ、試料５の表面を安定して研磨し得る。
【００２９】
図４及び図５は本発明を実施する形態の一例における支持治具２の変形例を示すものであって、図中、図１〜図３と同一の符号を付した部分は同一物を表わしており、基本的な構成は図１〜図３に示すものと同様であるが、本図示例の特徴とするところは、図４及び図５に示す如く、前記支持治具２を、前記回転研磨盤１の軸心部表面に固定されるベース枠体２ａと、該ベース枠体２ａに着脱自在に嵌合され且つ中心部に円形貫通孔３が穿設された支持アタッチメント２ｂとから構成した点にある。
【００３０】
前記支持治具２のベース枠体２ａと支持アタッチメント２ｂの外形形状は、共に円形としてあるため、前記ベース枠体２ａには、支持アタッチメント２ｂが収まる段付孔１１の内周縁部における所要箇所に回止溝１２を凹設すると共に、前記支持アタッチメント２ｂには、前記回止溝１２と係合する突片１３を突設してある。
【００３１】
図４及び図５に示す例のように前記支持治具２をベース枠体２ａと支持アタッチメント２ｂとに分割形成すると、内径（φＤ）即ち円形貫通孔３の径の異なる複数の支持アタッチメント２ｂを用意しておけば、それらを必要に応じて単に交換するだけで、支持治具２全体を交換することなく、ベース枠体２ａを共通部品として、外径の異なる複数の試料固定用台座６にも対応可能となる。
【００３２】
尚、本発明の研磨方法及び装置は、上述の図示例にのみ限定されるものではなく、支持治具２の外形形状は、その中心部に円形貫通孔３が穿設されていれば、円形に限らず楕円形、三角形や矩形或いは多角形としても良いこと、又、前記支持治具２のベース枠体２ａと支持アタッチメント２ｂの外形形状を円形以外の形状とした場合には、回止溝１２や突片１３を特に設ける必要はないこと、又、互いに平行度が要求されるものであれば、微小押込み試験装置のための試料固定用台座６と試料５に限らず、他の被研磨材固定用台座と被研磨材にも適用可能なこと等、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明を実施する形態の一例を示す斜視図である。
【図２】本発明を実施する形態の一例における試料固定用台座を支持治具へ嵌合させる手順と、試料固定用台座を支持治具へ嵌合させた状態を一部破断して示す斜視図である。
【図３】本発明を実施する形態の一例において試料固定用台座に試料が斜めに接着されている状態を示す側面図である。
【図４】本発明を実施する形態の一例における支持治具の変形例を示す側断面図である。
【図５】本発明を実施する形態の一例における支持治具の変形例を示す平面図であって、図４のＶ−Ｖ矢視相当図である。
【符号の説明】
【００３４】
１    回転研磨盤
１ａ  回転盤本体
１ｂ  研磨パッド
２    支持治具
２ａ  ベース枠体
２ｂ  支持アタッチメント
３    円形貫通孔
５    試料（被研磨材）
６    試料固定用台座（被研磨材固定用台座）
７    押圧回転拘束手段
７ａ  柱部材
７ｂ  アーム部材
７ｃ  軸
７ｄ  押圧部材
７ｅ  棒状体
７ｆ  弾性部材
９    研磨液供給孔
１０    研磨液容器
【図１】
2009291905.tif 000003
【図２】
2009291905.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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