專利名稱：拋光劑及其制造方法以及拋光方法
技術領域：
本發明涉及由基體粒子和超微細磨料構成的拋光劑及拋光方法，特別是涉及超微細磨料保持于基體粒子表面的拋光劑材料及拋光方法。
而且，最近的精密拋光中要求形狀精度高的加工，更硬的拋光布已經被人們所喜愛，但是使用硬質拋光布時有難以達到要求的粗糙度、容易產生劃痕等問題，鑒于此人們提出了將硬質樹脂層和軟質樹脂疊合的雙層拋光布等。
但是以往的拋光劑及拋光方法存在如下各種各樣的問題。例如，以往的拋光技術存在著隨著拋光時間的延長，拋光布表面的凹凸變少，同時磨削屑與拋光材料堆積而使拋光效率下降的現象。因此，往往進行被稱之為修整的作業，即用金剛石磨石將拋光布表面重新磨削的作業。該作業使拋光布壽命縮短，另外，發現從金剛石磨石脫落的磨料引起劃痕等問題。
另外，由于拋光布一般具有2～3mm的厚度，所以在因彈性所致的變形變大時，拋光布本身與被拋光體接觸，使摩擦阻力增大，使拋光機所需的動力增加。
并且，硅片及液晶玻璃等最近一些被拋光體的口徑變大，與此成比例，拋光機也要加大，在其上使用的拋光布也將隨之增大。把這樣大的拋光布均勻地貼合在拋光機承臺上需要有極為熟練的技術。
因此，本發明的目的在于實現拋光特性的長期穩定，減少與拋光沒有直接關系的不必要的摩擦阻力，還提供不需要更換拋光布的拋光劑及其拋光方法。
拋光被拋光體表面的拋光劑由基體粒子及被保持在其表面上的超微細磨料構成。超微細磨料在拋光過程中被保持在基體粒子上。另外，超微細磨料的特征是在拋光過程中，即使從基體表面的一部分剝離，也能重新附著于基體表面上。
具體來說，超微細粒子相對于基體粒子的粒徑比為1/500～1/5。
另一方面，制造拋光劑的方法由如下工序組成在分散超微細磨料的拋光液中添加基體粒子并攪拌。
另一方面，使用拋光劑通過拋光裝置進行拋光的方法由如下工序所組成在被拋光體與拋光裝置間以所定的量供給上述拋光材料的工序、一邊使被拋光體與拋光裝置接觸一邊使兩者相對運動的工序。
較好的情況是作為拋光裝置使用平滑而且平面性良好的帶。
另外，一邊接觸一邊作相對運動的工序最好是由一邊使帶以所定的旋轉速度旋轉，一邊拋光前述的被拋光體的工序組成。
更好的情況是作為拋光裝置可以用承臺。
另外較好的情況是一邊接觸一邊作相對運動的工序是由一邊使承臺以所定的旋轉速度旋轉，一邊將被拋光體拋光加工的工序組成。
利用與本發明有關的拋光劑及拋光方法，不使用拋光臺等，不使用對拋光無用的一切材料，可無浪費地反復拋光。
另外，在使用承臺拋光時，由于被拋光體的整個拋光面均勻受壓，所以可均勻一致地拋光。
進一步講，利用與本發明有關的拋光劑及拋光方法，能夠使加工效率提高20～50％，可以改善拋光加工能力。
另外，利用與本發明有關的拋光劑及拋光方法，可望使裝置小型化，能實現空間的節省。
圖1是表示使用有關本發明的拋光劑進行拋光的情況的截面圖。
圖2是表示遵從本發明的基體粒子的其他實施例的圖。
圖3是表示遵從本發明的基體粒子的形態的圖。
圖4是本發明的較好的實施例的電子顯微鏡照片。
為拋光被拋光體1的表面拋光劑由基體粒子3及被保持在該基體粒子3表面的超微細磨料4構成。拋光過程中，超微細磨料4被保持在拋光劑內的基體粒子3上，超微細磨料的特征是在拋光中即使拋光劑內的超微細磨料4從基體粒子3的表面的一部分剝離，該超微細磨料粒子4也會重新附著補充在基體粒子3的剝離部分上。
超微細磨料相對于基體粒子的粒徑比為1/500～1/5，較好的情況為1/200～1/20。
在圖1示出的較好的實施例中，基體粒子3為正圓球狀微粒子聚合物。超微細粒子4的平均粒徑8與該正圓球狀微粒子聚合物的平均粒徑6之比為1/500～1/5，較好的情況為1/200～1/20。因該正圓球狀微粒子聚合物具有彈性，所以在拋光加工時，不會在被拋光體1的表面上殘留傷痕。另外，該正圓球狀微粒子聚合物也可以是具有200～1000的細孔的多孔材料。
具體來說，該正圓球狀微粒子聚合物至少由一種氨基甲酸乙酯、尼龍、聚酰亞胺或聚酯構成。另外，超微細磨料4至少由一種膠態二氧化硅、氧化鋁或氧化鈰構成。
間隔5實質上與基體粒子3的粒徑6大致相等。拋光劑與拋光劑之間的空間7起到容屑槽作用，通過它能防止劃痕產生。本發明的拋光劑能用于精密拋光磁盤襯底、半導體晶片或液晶面板等。
作為基體粒子3也可以使用上述微粒子聚合物以外的微珠，微珠的平均粒徑為0.1μm～100μm，最好為1μm～20μm。另外，微珠可以有200～1000的細孔。具體來說，微粒子至少由一種碳微珠、玻璃微珠、丙烯酸微珠、中碳微珠構成，所有的微珠由大阪氣體有限公司、希米空·空帕濟特(シミコン·コンポジット)公司等市售，可以買到。
遵從本發明的基體粒子的其他實施例如圖2所示。
圖2(a)～(c)是將作為較好的實施例的基體粒子的正圓球狀聚合物進行表面改質后所得到的基體粒子。(a)的基體粒子具有把二氧化硅等微粒子21保持在表面上的結構；(b)的基體粒子具有把單分子層22保持在表面上的結構；(c)的基體粒子具有在表面設有微小的凹部23的結構。
圖2(d)表示由外殼24及芯子或中空部25構成的基體粒子。具體地講，外殼24由聚合物或金屬構成。另一方面，芯子25由金屬等固體或聚合物構成，中空部25可以填充氣體或液體。
圖2(e)表示由復合粒子構成的基體粒子。該基體粒子具有在中空聚合物26的內部包含一個或一個以上的微囊27的結構。
進一步地，遵從本發明的基體粒子的形態可示于圖3。
遵從本發明的基體粒子的形態可以是如球體(a)那樣的二軸旋轉體、如(b)～(d)那樣的一軸旋轉體或如(e)那樣的球體的復合體。
下面說明制造上述拋光劑的方法。
涉及本發明的拋光劑可以通過把基體粒子添加到超微細磨料并攪拌來制造。
最后，說明使用本發明的拋光劑拋光被拋光體1的方法。
使用涉及本發明的拋光劑進行拋光的方法構成如下在被拋光體與拋光裝置之間供給給定量的該拋光劑，并且一邊使拋光裝置與被拋光體接觸，一邊使兩者作相對運動。在此，可以認為超微細磨料靠靜電力、范德華力或機械力保持在基體粒子表面上，作為拋光裝置最好使用帶或承臺。
在帶中，平滑且平面性良好的比較適合。例如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)所制的帶等。
在承臺中，由銅(Cu)或錫(Sn)等金屬、陶瓷或塑料制造的平面性良好的承臺比較適合。該承臺的形狀不限于平面，也可以為曲面、球面或凹凸面等。通過使用這樣的承臺，不需要以往的氨基甲酸乙酯系的拋光片或帶也能改善平面度及微小起伏。
具體來說，所謂在向上述拋光劑的承臺2上供給時的恒定量是1cc/min～100cc/min，較好的情況為20cc/min～50cc/min。另外，在邊使該承臺2以給定的旋轉速度旋轉邊拋光加工被拋光體時，所謂給定的旋轉速度為10rpm～10000rpm，較好的情況為100rpm～1000rpm。
以下對遵從本發明的較好實施例予以說明。再者，在較好實施例中，作為微珠選擇了微粒子聚合物。
(1)超微細磨料作為遵從本發明的超微細磨料，試用了日產化學有限公司生產的膠態二氧化硅(斯諾特庫司(スノ-テックス)30)，表1示出了斯諾特庫司30的規格。
表1日產化學有限公司生產斯諾特庫司30(PH 10.5)
(2)基體粒子作為遵從本發明的基體粒子(微粒子聚合物)，試用了日本觸媒有限公司生產的二種苯并三聚氰二胺樹脂(埃撲斯塔(ェポスタ-)L15及埃撲斯塔(ェポスタ-)MS)，表2及表3示出了各自的規格。
表2日本觸媒有限公司生產埃撲斯塔L15/埃撲斯塔-MS埃撲斯塔L15(苯并三聚氰二胺樹脂)
表3埃撲斯塔MS(苯并三聚氰二胺樹脂)
圖4(a)為埃撲斯塔L15原始粉末的SEM照片，(b)為其放大照片。可以確認在微粒子聚合物的表面有少量殘留的二氧化硅。
(3)拋光劑的制造一邊在上述膠態二氧化硅內攪拌一邊加入上述微粒子聚合物。表4示出了遵從本發明的拋光劑的組成。
表4
圖4(c)為干燥后的拋光劑(埃撲斯塔L15+膠態二氧化硅)的SEM照片，(d)為其放大照片。由此可知膠態二氧化硅大致均勻地附著在埃撲斯塔L15的表面上。
(4)平面拋光遵從本發明的平面拋光在以下條件下進行。
被拋光體4英寸硅片加工機岡本機械廠制造平面拋光盤加工面壓力300gf/cm2承臺徑φ260mm承臺旋轉數64rpm拋光劑供給量25cc/min加工時間20min(5)結果圖4(e)為拋光后微粒子聚合物漿液的SEM照片，圖4(f)為其放大照片。由此可知，由于拋光導致膠態二氧化硅從微粒子聚合物的表面一部分剝離。
遵從本發明的平面拋光可達到表面粗糙度Ra＝2.0～2.5nm，這比得上通常的IC1000拋光片/膠態二氧化硅的加工結果。因此可知，與以往相比，本發明的加工效率提高20～50％。另外，與以往相比，加工時的承臺轉矩(使微粒子聚合物漿液介于中間，被拋光體相對于承臺的移動阻力)減少了20～30％，因此進一步減小驅動系統，謀求裝置的小型化也是可能的。
權利要求
1.一種拋光劑，它是拋光被拋光體表面的拋光劑，其特征是由基體粒子及保持于其表面上的超微細磨料構成。
2.按照權利要求1所記載的拋光劑，其特征是在拋光過程中，上述超微細磨料被保持在上述基體粒子上。
3.按照權利要求1所記載的拋光劑，其特征是上述超微細粒子相對于上述基體粒子的粒徑比為1/500～1/5。
4.一種拋光劑的制造方法，它是制造權利要求1所記載的拋光劑的方法，其特征是該方法由向分散上述超微細磨料的拋光液中添加上述基體粒子并攪拌的工序構成。
5.一種拋光方法，它是使用權利要求1所記載的拋光劑，利用拋光裝置進行拋光的方法，其特征是它由以下工序構成，即在上述被拋光體和上述拋光裝置之間以所規定的量供給上述拋光劑的工序和一邊使上述拋光裝置與上述被拋光體接觸一邊使其相對運動的工序。
6.按照權利要求5所記載的拋光方法，其特征是作為上述拋光裝置，使用平滑而平面性良好的帶。
7.按照權利要求6所記載的拋光方法，其特征是一邊進行前述接觸一邊使其相對運動的工序由一邊以所定的旋轉速度使上述帶旋轉，一邊拋光上述被拋光體的工序構成。
8.按照權利要求5所記載的拋光方法，其特征是作為上述拋光裝置，使用承臺。
9.按照權利要求8所記載的拋光方法，其特征是一邊進行上述接觸一邊使其相對運動的工序由一邊以所定的旋轉速度使上述承臺旋轉，一邊拋光加工上述被拋光體的工序構成。
全文摘要
本發明提供在不損傷拋光表面的情況下進行拋光的拋光劑及拋光方法。拋光被拋光體表面的拋光劑是由基體粒子和被保持在其表面上的超微細磨料構成的。超微細磨料在拋光過程中被保持在基體粒子上。另外,還具有如下特征:在拋光過程中,超微細磨料即使從基體粒子表面的一部分剝離,也會再次附著于基體粒子的表面上。制造拋光劑的方法是由在超微細磨料中添加基體粒子并進行攪拌的工序構成。進一步地,使用拋光劑進行拋光的方法由如下工序組成:即,將拋光劑以恒定量供給承臺的工序和一邊以所定的旋轉速度使承臺旋轉,一邊將被拋光體拋光加工的工序。
文檔編號B24B37/00GK1366549SQ01801018
公開日2002年8月28日 申請日期2001年3月23日 優先權日2000年4月21日
發明者谷泰弘, 盧毅申 申請人:日本微涂料株式會社, 谷泰弘