表面抛光方法及其设备技术

本发明专利技术公开一种抛光诸如玻璃基体、硅晶体的氧化膜和陶瓷基体的硬制易碎材料表面的方法。在所述表面抛光方法中，使用固定磨粒抛光工具，其中所述固定磨粒是颗粒类型的多孔物质，其中许多主磨粒以它们之间具有间隙的状态彼此局部粘合，其内没有粘合剂。所述表面抛光方法包括以下步骤：在固定磨粒抛光工具和将要被抛光的物体表面之间供应松散磨粒浆体；以及用所提供的松散磨粒修整固定磨粒抛光工具中的与要被抛光物体的表面相接触的磨粒的顶部。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及一种表面抛光方法及其设备，该设备利用抛光工具对诸如硅和玻璃的硬制易碎材料以及对诸如钢和铝的金属材料的表面进行抛光；并且特别是涉及一种设备，该设备能够以高效率长时间的进行高质量的抛光加工。这些方法和设备可以被有效地应用于玻璃产品的表面抛光加工以及半导体装置晶片的表面平整加工。
技术介绍
为了平整由诸如硅晶片和玻璃盘的硬制易碎材料所制成部件的表面，通过利用松散磨粒(free abrasive grains)执行抛光加工。但是，在加工过程中，有可能发生诸如翘曲和摇晃以及在表面上产生台阶的问题，并且这些问题降低了所述抛光表面形状的精度。为了解决这些问题，已经积极实现了对能够获得等同于通过传统抛光所得到的良好表面光滑度的固定磨粒抛光工具(诸如砂轮)的开发。即，通过所述固定磨粒抛光工具可以获得高精度的形状。但是，诸如砂轮的固定磨粒抛光工具具有各种缺陷。作为具有代表性缺陷的例子，在抛光过程中会产生切屑堵塞(dust clog)砂轮表面、在抛光过程中砂轮变钝。结果，无法维持预定的抛光特性。因此，通常是必须经由机械或电加工方法对砂轮进行修整。此外，为了解决上述问题，例如，在专利文件1中，作为修整抛光带的方法，来自于喷嘴的高压清洁液体被喷射到所述抛光带的抛光表面上。所述清洁液体通过以高压进行喷射变成空气中的雾滴，该雾滴碰撞所述抛光带，堵塞抛光带的切屑从所述抛光带被强迫排出。但是，进行所述处理，所述设备变得复杂，并且抛光带承受较大的冲击和震动。结果，难以实现高表面形状精度。另外，在专利文件2中公开一种通过向作为固定磨粒抛光工具的抛光轮提供松散磨粒来抛光物体的方法。在这种抛光加工中，代替用传统修整机所执行的修整，松散磨粒和固定磨粒抛光工具一起使用，抛光轮中磨损下来的固定磨粒从粘合剂(binder)中掉落并且防止了孔的堵塞。另外，该文件公开了松散磨粒被连续地供应到已经有磨损的磨粒掉落的部分，并且维持了高的抛光能力。在这种方法中，发生了在抛光轮表面层中的固定磨粒的加速掉落，并且磨损磨粒从其掉落的部分以及所述孔部分保持所述松散磨粒。但是，与传统抛光布(抛光片)没有不同，并且认为无法完全地获得松散磨粒和固定磨粒抛光工具的混合效果。出于上述原因，作为各种研究活动的结果，为了获得长时间的抛光、维持高抛光表面质量(无划表面，高精度形状)以及实现高加工效率，发现下述处理是有效的。也就是说，在所述加工中，固定磨粒不从粘合剂上掉落，固定磨粒的端部被磨损并且被平整，在固定磨粒上的精细切割刃的产生总是被加速，并且总是可以在将要被加工物体表面上维持固定磨粒和松散磨粒的混合效果。另外，固定磨粒的端部由所提供的松散磨粒进行磨损和平整，并且不需要复杂的修整方法。因此，在所述加工中，不必提供需要深奥知识和经验的修整加工。日本早期公开专利申请No.2004-160628日本早期公开专利申请No.10-296610
技术实现思路
在专利技术的优选实施例中，提供一种表面抛光方法及其设备，其中以稳定的高加工效率长时间稳定地获得nm级的优秀抛光表面粗糙度。即，根据本专利技术的实施例，提供一种表面抛光方法及其设备，其中固定磨粒的端部被磨损及平整，精细切割刃的产生总是被加速，并且总是可以在将要被加工物体表面上维持固定磨粒和松散磨粒的混合效果，而不从粘合剂上掉落固定磨粒。另外，根据本专利技术的实施例，提供一种表面抛光方法及其设置，其中通过关注松散磨粒在固定磨粒上的修整效果在没有破坏nm级的良好抛光表面的条件下实现了比传统抛光工具高的抛光效率和长的寿命。本专利技术的特点和优势在以下的说明中进行说明，并且其中部分将会通过所述说明和附图而变得显而易见，或者可以通过说明中所提供的教导通过本专利技术的实践而得知。本专利技术的目的和其它特点将会通过在说明书中以全面、清楚、简洁以及准确的词语所特别指出的抛光方法和设备得以实现，从而可使本领域中的技术人员实现本专利技术。为了实现根据本专利技术目的上述和其它优点，根据本专利技术的一个实施例，提供一种抛光诸如玻璃基片、硅晶片的氧化膜和陶瓷基片的硬制易碎材料的表面抛光方法。所述表面抛光方法包括的步骤有形成多孔基体，其中磨粒在它们之间具有间隔的情况下被固定，磨粒之间没有粘合剂；形成固定磨粒抛光工具，其中多孔基体使用粘合剂被固定在基体材料上；在固定磨粒抛光工具和将要被抛光的物体表面之间提供松散磨粒浆体；以及通过松散磨粒修整固定磨粒抛光工具的磨粒部分，所述部分是与将要被抛光的物体表面相接触的部分。根据这一方面，固定磨粒(在固定磨粒抛光工具中的磨粒)的端部被所提供的松散磨粒磨损及平整。这样，加速了在固定磨粒上的精细切割刃的产生，并且具有精细切割刃的固定磨粒和松散磨粒被作用于将要被抛光的物体的表面上。另外，所述修整方法不同于传统的方法，即固定磨粒不从粘合剂上掉落，并且固定磨粒中的与将要被抛光物体的表面相接触的部分由所提供的松散磨粒进行修整。根据本专利技术的实施例，新的精细切割刃总是形成在固定磨粒抛光工具的表面中，并且由固定磨粒和松散磨粒进行的抛光加工可以被施加在将要被抛光的物体的表面上。因此，所述抛光加工可以用高的抛光质量以高效率长时间地稳定进行。另外，松散磨粒的脱落受到抑制，松散磨粒被可靠地保持在固定磨粒的端部上，并且固定磨粒的端部被松散磨粒进行磨损及平整。因此，因灰尘造成的磨粒的堵塞和通常发生的磨粒的掉落可以受到抑制。另外，由于固定磨粒的压缩断裂强度在20Mpa到160Mpa的范围内进行调整，固定磨粒的端部可被松散磨粒进行磨损及平整。当压缩断裂强度少于20Mpa时，由于被过度地磨损，所述固定磨粒无法很好的工作。当压缩断裂强度大于160Mpa时，固定磨粒的端部没有被很好的磨损以及新的精细切割刃没有形成在将要被抛光的表面上。结果，可能会产生划伤。另外，由于固定磨粒的平均直径是20微米到200微米，可以获得固定磨粒的充足的伸出量。另外，由于可以获得固定磨粒抛光工具的磨损状态，固定磨粒抛光工具的更换时间或固定磨粒抛光工具的前行速度可以简单地受到控制。结果，可以极大地减少抛光加工的成本。附图说明通过以下结合附图的详细说明，本专利技术的其它目的、特点和优势将会变得更加显而易见，其中图1是根据本专利技术第一实施例的表面抛光设备的示意性侧视图；图2是示出抛光效率的图表；图3A是一照片，其示出在对一工件进行120分钟抛光后的固定磨粒抛光工具的表面；图3B是一照片，其示出在对一工件进行130分钟抛光后的固定磨粒抛光工具的表面；图4A是一示意性侧视图，其示出固定磨粒抛光工具的表面由松散磨粒修整的状态；图4B是一示意性侧视图，其示出作为抛光布(片)或砂轮的抛光工具的表面由松散磨粒修整的状态；图5是示出随时间流逝的抛光阻力的变化状态；图6是一照片，其示出根据对比示例1在使用之后的固定磨粒抛光工具的表面；图7是一照片，其示出根据对比示例2在使用之后的固定磨粒抛光工具的表面；图8是根据本专利技术第二实施例的表面抛光设备的示意性透视图；以及图9是一流程图，其示出确定抛光工具更换时间的控制过程。具体实施例方式通过结合附图描述执行本专利技术的最佳模式。在本专利技术的实施例中，有以下的特定示例，如固定磨粒，基体材料和粘合剂。A.用于固定磨粒的主磨粒，其取决于将要加工的物体；但是，通常来说，使用硬制无机材料，并且平均颗粒直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抛光诸如玻璃基体、硅晶体的氧化膜和陶瓷基体的硬制易碎材料表面的表面抛光方法，其中：使用固定磨粒抛光工具，其中所述固定磨粒是颗粒类型的多孔物质，其中许多主磨粒彼此局部粘合，且在它们之间具有间隙，其内没有粘合剂，并且所述表面抛光方法 包括以下步骤：在固定磨粒抛光工具和将要被抛光的物体表面之间供应松散磨粒浆体；以及用所提供的松散磨粒修整固定磨粒抛光工具中的与要被抛光物体的表面相接触的磨粒的顶部。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：张军，
申请(专利权)人：株式会社理光，
类型：发明
国别省市：JP[日本]