專(zhuān)利名稱(chēng)：表面拋光方法及其設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及一種表面拋光方法及其設(shè)備，該設(shè)備利用拋光工具對(duì)諸如硅和玻璃的硬制易碎材料以及對(duì)諸如鋼和鋁的金屬材料的表面進(jìn)行拋光；并且特別是涉及一種設(shè)備，該設(shè)備能夠以高效率長(zhǎng)時(shí)間的進(jìn)行高質(zhì)量的拋光加工。這些方法和設(shè)備可以被有效地應(yīng)用于玻璃產(chǎn)品的表面拋光加工以及半導(dǎo)體裝置晶片的表面平整加工。
背景技術(shù)：
為了平整由諸如硅晶片和玻璃盤(pán)的硬制易碎材料所制成部件的表面，通過(guò)利用松散磨粒(free abrasive grains)執(zhí)行拋光加工。但是，在加工過(guò)程中，有可能發(fā)生諸如翹曲和搖晃以及在表面上產(chǎn)生臺(tái)階的問(wèn)題，并且這些問(wèn)題降低了所述拋光表面形狀的精度。
為了解決這些問(wèn)題，已經(jīng)積極實(shí)現(xiàn)了對(duì)能夠獲得等同于通過(guò)傳統(tǒng)拋光所得到的良好表面光滑度的固定磨粒拋光工具(諸如砂輪)的開(kāi)發(fā)。即，通過(guò)所述固定磨粒拋光工具可以獲得高精度的形狀。但是，諸如砂輪的固定磨粒拋光工具具有各種缺陷。作為具有代表性缺陷的例子，在拋光過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生切屑堵塞(dust clog)砂輪表面、在拋光過(guò)程中砂輪變鈍。結(jié)果，無(wú)法維持預(yù)定的拋光特性。因此，通常是必須經(jīng)由機(jī)械或電加工方法對(duì)砂輪進(jìn)行修整。
此外，為了解決上述問(wèn)題，例如，在專(zhuān)利文件1中，作為修整拋光帶的方法，來(lái)自于噴嘴的高壓清潔液體被噴射到所述拋光帶的拋光表面上。所述清潔液體通過(guò)以高壓進(jìn)行噴射變成空氣中的霧滴，該霧滴碰撞所述拋光帶，堵塞拋光帶的切屑從所述拋光帶被強(qiáng)迫排出。但是，進(jìn)行所述處理，所述設(shè)備變得復(fù)雜，并且拋光帶承受較大的沖擊和震動(dòng)。結(jié)果，難以實(shí)現(xiàn)高表面形狀精度。
另外，在專(zhuān)利文件2中公開(kāi)一種通過(guò)向作為固定磨粒拋光工具的拋光輪提供松散磨粒來(lái)拋光物體的方法。在這種拋光加工中，代替用傳統(tǒng)修整機(jī)所執(zhí)行的修整，松散磨粒和固定磨粒拋光工具一起使用，拋光輪中磨損下來(lái)的固定磨粒從粘合劑(binder)中掉落并且防止了孔的堵塞。另外，該文件公開(kāi)了松散磨粒被連續(xù)地供應(yīng)到已經(jīng)有磨損的磨粒掉落的部分，并且維持了高的拋光能力。
在這種方法中，發(fā)生了在拋光輪表面層中的固定磨粒的加速掉落，并且磨損磨粒從其掉落的部分以及所述孔部分保持所述松散磨粒。但是，與傳統(tǒng)拋光布(拋光片)沒(méi)有不同，并且認(rèn)為無(wú)法完全地獲得松散磨粒和固定磨粒拋光工具的混合效果。
出于上述原因，作為各種研究活動(dòng)的結(jié)果，為了獲得長(zhǎng)時(shí)間的拋光、維持高拋光表面質(zhì)量(無(wú)劃表面，高精度形狀)以及實(shí)現(xiàn)高加工效率，發(fā)現(xiàn)下述處理是有效的。也就是說(shuō)，在所述加工中，固定磨粒不從粘合劑上掉落，固定磨粒的端部被磨損并且被平整，在固定磨粒上的精細(xì)切割刃的產(chǎn)生總是被加速，并且總是可以在將要被加工物體表面上維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進(jìn)行磨損和平整，并且不需要復(fù)雜的修整方法。因此，在所述加工中，不必提供需要深?yuàn)W知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)的修整加工。
日本早期公開(kāi)專(zhuān)利申請(qǐng)No.2004-160628[專(zhuān)利文件2]日本早期公開(kāi)專(zhuān)利申請(qǐng)No.10-296610發(fā)明內(nèi)容在發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，提供一種表面拋光方法及其設(shè)備，其中以穩(wěn)定的高加工效率長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定地獲得nm級(jí)的優(yōu)秀拋光表面粗糙度。
即，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種表面拋光方法及其設(shè)備，其中固定磨粒的端部被磨損及平整，精細(xì)切割刃的產(chǎn)生總是被加速，并且總是可以在將要被加工物體表面上維持固定磨粒和松散磨粒的混合效果，而不從粘合劑上掉落固定磨粒。另外，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，提供一種表面拋光方法及其設(shè)置，其中通過(guò)關(guān)注松散磨粒在固定磨粒上的修整效果在沒(méi)有破壞nm級(jí)的良好拋光表面的條件下實(shí)現(xiàn)了比傳統(tǒng)拋光工具高的拋光效率和長(zhǎng)的壽命。
本發(fā)明的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)在以下的說(shuō)明中進(jìn)行說(shuō)明，并且其中部分將會(huì)通過(guò)所述說(shuō)明和附圖而變得顯而易見(jiàn)，或者可以通過(guò)說(shuō)明中所提供的教導(dǎo)通過(guò)本發(fā)明的實(shí)踐而得知。本發(fā)明的目的和其它特點(diǎn)將會(huì)通過(guò)在說(shuō)明書(shū)中以全面、清楚、簡(jiǎn)潔以及準(zhǔn)確的詞語(yǔ)所特別指出的拋光方法和設(shè)備得以實(shí)現(xiàn)，從而可使本領(lǐng)域中的技術(shù)人員實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。
為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明目的上述和其它優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，提供一種拋光諸如玻璃基片、硅晶片的氧化膜和陶瓷基片的硬制易碎材料的表面拋光方法。所述表面拋光方法包括的步驟有形成多孔基體，其中磨粒在它們之間具有間隔的情況下被固定，磨粒之間沒(méi)有粘合劑；形成固定磨粒拋光工具，其中多孔基體使用粘合劑被固定在基體材料上；在固定磨粒拋光工具和將要被拋光的物體表面之間提供松散磨粒漿體；以及通過(guò)松散磨粒修整固定磨粒拋光工具的磨粒部分，所述部分是與將要被拋光的物體表面相接觸的部分。
根據(jù)這一方面，固定磨粒(在固定磨粒拋光工具中的磨粒)的端部被所提供的松散磨粒磨損及平整。這樣，加速了在固定磨粒上的精細(xì)切割刃的產(chǎn)生，并且具有精細(xì)切割刃的固定磨粒和松散磨粒被作用于將要被拋光的物體的表面上。另外，所述修整方法不同于傳統(tǒng)的方法，即固定磨粒不從粘合劑上掉落，并且固定磨粒中的與將要被拋光物體的表面相接觸的部分由所提供的松散磨粒進(jìn)行修整。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，新的精細(xì)切割刃總是形成在固定磨粒拋光工具的表面中，并且由固定磨粒和松散磨粒進(jìn)行的拋光加工可以被施加在將要被拋光的物體的表面上。因此，所述拋光加工可以用高的拋光質(zhì)量以高效率長(zhǎng)時(shí)間地穩(wěn)定進(jìn)行。
另外，松散磨粒的脫落受到抑制，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進(jìn)行磨損及平整。因此，因灰塵造成的磨粒的堵塞和通常發(fā)生的磨粒的掉落可以受到抑制。
另外，由于固定磨粒的壓縮斷裂強(qiáng)度在20Mpa到160Mpa的范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整，固定磨粒的端部可被松散磨粒進(jìn)行磨損及平整。當(dāng)壓縮斷裂強(qiáng)度少于20Mpa時(shí)，由于被過(guò)度地磨損，所述固定磨粒無(wú)法很好的工作。當(dāng)壓縮斷裂強(qiáng)度大于160Mpa時(shí)，固定磨粒的端部沒(méi)有被很好的磨損以及新的精細(xì)切割刃沒(méi)有形成在將要被拋光的表面上。結(jié)果，可能會(huì)產(chǎn)生劃傷。另外，由于固定磨粒的平均直徑是20微米到200微米，可以獲得固定磨粒的充足的伸出量。
另外，由于可以獲得固定磨粒拋光工具的磨損狀態(tài)，固定磨粒拋光工具的更換時(shí)間或固定磨粒拋光工具的前行速度可以簡(jiǎn)單地受到控制。結(jié)果，可以極大地減少拋光加工的成本。


通過(guò)以下結(jié)合附圖的詳細(xì)說(shuō)明，本發(fā)明的其它目的、特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)將會(huì)變得更加顯而易見(jiàn)，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的表面拋光設(shè)備的示意性側(cè)視圖；圖2是示出拋光效率的圖表；圖3A是一照片，其示出在對(duì)一工件進(jìn)行120分鐘拋光后的固定磨粒拋光工具的表面；圖3B是一照片，其示出在對(duì)一工件進(jìn)行130分鐘拋光后的固定磨粒拋光工具的表面；圖4A是一示意性側(cè)視圖，其示出固定磨粒拋光工具的表面由松散磨粒修整的狀態(tài)；圖4B是一示意性側(cè)視圖，其示出作為拋光布(片)或砂輪的拋光工具的表面由松散磨粒修整的狀態(tài)；圖5是示出隨時(shí)間流逝的拋光阻力的變化狀態(tài)；圖6是一照片，其示出根據(jù)對(duì)比示例1在使用之后的固定磨粒拋光工具的表面；圖7是一照片，其示出根據(jù)對(duì)比示例2在使用之后的固定磨粒拋光工具的表面；圖8是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的表面拋光設(shè)備的示意性透視圖；以及圖9是一流程圖，其示出確定拋光工具更換時(shí)間的控制過(guò)程。
具體實(shí)施例方式
通過(guò)結(jié)合附圖描述執(zhí)行本發(fā)明的最佳模式。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，有以下的特定示例，如固定磨粒，基體材料和粘合劑。
A.用于固定磨粒的主磨粒，其取決于將要加工的物體；但是，通常來(lái)說(shuō)，使用硬制無(wú)機(jī)材料，并且平均顆粒直徑是5微米或更小的超級(jí)精細(xì)顆粒是優(yōu)選的。適用于固定磨粒的材料是硅、二氧化鈰、金剛石、CBN、鋁、金鋼砂、二氧化鋯等。超級(jí)精細(xì)磨粒的凝聚可以通過(guò)諸如溶膠方法、噴霧干燥方法以及燒結(jié)方法形成，其中超級(jí)精細(xì)磨粒彼此部分地粘合且以在它們之間具有間隙；B.作為基體材料，可以使用諸如聚己烯、聚丙烯、布、無(wú)紡布以及上述任何材料的結(jié)合物的軟材料。
C.作為粘合劑，可以使用諸如聚氨脂樹(shù)脂和聚脂樹(shù)脂的材料。
第一實(shí)施例通過(guò)以下處理形成第一實(shí)施例中的固定磨粒。
首先，50nm至60nm的超精細(xì)ZrO2(二氧化鋯)粉末顆粒利用水制成漿體，所述漿體由噴霧干燥器噴射，獲得具有所需大小的次級(jí)顆粒。例如，獲得平均顆粒直徑D50為60微米的次級(jí)顆粒(顆粒)。通常，獲得了顆粒直徑范圍從1微米至300微米的次級(jí)顆粒；當(dāng)顆粒尺寸分布不明顯時(shí)，實(shí)施分類(lèi)處理并且獲得希望的顆粒尺寸。在所述實(shí)施例中，固定磨粒的平均顆粒直徑被控制在20微米到200微米的范圍內(nèi)。通過(guò)使用Horiba制造公司的LA-920激光衍射/散射類(lèi)型顆粒尺寸分布測(cè)量?jī)x在干燥空氣中測(cè)量平均顆粒直徑。所述平均顆粒直徑的數(shù)值可在累積頻率變成50％的某一點(diǎn)(通常，所指的是作為中間直徑)處獲得。但是，在某些情況下，由一般的噴霧干燥器方法形成的主顆粒的粘合力是非常小的。因此，根據(jù)需要，ZrO2顆粒被輸入到電熱爐并對(duì)ZrO2顆粒進(jìn)行燒結(jié)。另外，為了縮短燒結(jié)時(shí)間或者進(jìn)一步硬化ZrO2顆粒，可以施加壓力。
主顆粒21(參考圖4A)是通過(guò)加熱處理生長(zhǎng)的。所述主顆粒21是通過(guò)內(nèi)部物質(zhì)的質(zhì)量傳輸生長(zhǎng)的，粘合所述主顆粒21的一個(gè)部分通過(guò)內(nèi)部物質(zhì)的質(zhì)量傳輸而變厚，并且變成沒(méi)有不連續(xù)點(diǎn)的大致彎曲表面，而粘合所述主顆粒21的另一個(gè)部分變成所謂的頸部形狀(單片形狀的雙曲面；鼓形)。因內(nèi)部物質(zhì)質(zhì)量傳輸?shù)闹黝w粒的生長(zhǎng)以及頸部的形成在由工業(yè)技術(shù)中心公司于1979出版的“陶瓷材料技術(shù)”的“2.3質(zhì)量傳輸?shù)臋C(jī)理及燒結(jié)模型”中有所說(shuō)明。在燒結(jié)過(guò)程中，通過(guò)控制加熱溫度和保持時(shí)間所述頸部形成在主顆粒之間的結(jié)合部分處，并且形成顆粒類(lèi)型的多孔物質(zhì)，在其中許多主顆粒部分地彼此結(jié)合，且在它們之間具有間隙。
為了評(píng)估通過(guò)燒結(jié)處理所獲得的復(fù)合次級(jí)顆粒的粘合力，對(duì)拾取每一顆粒執(zhí)行壓縮斷裂測(cè)試。所述壓縮斷裂測(cè)試是基于在1965年的日本采礦與冶金研究所的期刊中說(shuō)明的由Hiramatsu，Oka和Kiyama所做的報(bào)告而進(jìn)行的，該測(cè)試使用了Shimadzu公司的小型壓縮斷裂測(cè)試機(jī)。以下是測(cè)試的條件測(cè)試力是10至1000mN，負(fù)載速度是0.446mN/sec，通過(guò)使用平坦表面壓頭進(jìn)行所述壓縮斷裂測(cè)試，并且當(dāng)所述顆粒斷裂時(shí)測(cè)量強(qiáng)度。通過(guò)所述壓縮斷裂測(cè)試，選擇壓縮斷裂強(qiáng)度為67Mpa的固定磨粒20。在所述實(shí)施例中，20Mpa至160Mpa的固定磨粒的壓縮斷裂強(qiáng)度是優(yōu)選的。所選定的固定磨粒20混合有液體類(lèi)型的聚氨脂樹(shù)脂24，并且另外添加一種有機(jī)溶劑。在調(diào)整所述溶液粘性后，通過(guò)使用攪拌器對(duì)上述物質(zhì)進(jìn)行大約10分鐘的混合從而制成一種混合物。所述混合是在室溫以及50rpm的條件下進(jìn)行的。然后，包含磨粒的所述液體通過(guò)使用拉絲錠涂料機(jī)(wire bar coater)被施加在基體材料23(例如，大約75微米厚的PET薄膜)上。對(duì)于涂料機(jī)來(lái)說(shuō)，除了拉絲錠涂料機(jī)外，有照相凹版涂料機(jī)，逆轉(zhuǎn)輥涂料機(jī)以及刮刀式涂料機(jī)?？梢允褂盟鼈冎械娜魏我环N。通過(guò)上述處理形成的物體(其中磨粒被施加在基體材料上)在恒溫爐(Yamato Science公司的產(chǎn)品)中以大約60度的溫度被干燥大約30分鐘。通過(guò)這樣，形成固定磨粒拋光工具3。通過(guò)所述干燥處理，聚氨脂樹(shù)脂液體24被干燥。另外，由于固定磨粒20的平均直徑是20微米至200微米，可以獲得所述固定磨粒的充足突出量(伸出)(參考圖4A)，并且固定磨粒拋光工具3的表面粗糙度參數(shù)Rz(JIS B06012001)的最大高度處于10微米到120微米的范圍內(nèi)。
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的表面拋光設(shè)備1的示意性側(cè)視圖。正如圖1所示，固定磨粒拋光工具3貼在板件4之上。直徑大約是5cm(2英寸)的硅玻璃基體2被附著于表面拋光設(shè)備1的工件保持機(jī)構(gòu)12上并且繞旋轉(zhuǎn)軸11旋轉(zhuǎn)。硅玻璃基體2是表面將要被加工大約30nmRy的工件。
作為工件的硅玻璃基體2以預(yù)定的壓力被推動(dòng)以接觸固定磨粒拋光工具3并且被旋轉(zhuǎn)(圖1中的標(biāo)記“a”)和進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)(圖1中的標(biāo)記“b”)。通過(guò)上述過(guò)程，硅玻璃基體2的表面被拋光。在拋光加工過(guò)程中，從噴嘴5供應(yīng)加入有表面活性劑的松散磨粒22(參考圖4A)。
作為表面活性劑，可以使用各種的制劑。例如，有單羧基酸、二羧基酸、脂肪酸系表面活性劑、山梨糖醇酐脂肪酸酯系表面活性劑、甘油酯系表面活性劑、以及聚氧乙烯山梨糖脂肪酸酯系表面活性劑。作為脂肪酸系的表面活性劑，有丁酸、己酸、辛酸、癸酸、月桂酸、棕櫚酸、油酸、亞油酸、亞麻酸、蓖麻油酸、硬脂酸(steralic acid)、12-羥基硬脂酸、環(huán)烷酸、二聚酸(dimmeracid)、蓖麻油酸濃縮劑、烷基丁二酸、諸如硫化脂肪酸的脂肪酸的堿性金屬以及鏈烷醇胺。另外，作為山梨糖醇酐脂肪酸酯系表面活性劑，有單油酸脫水山梨醇酯、倍半油酸脫水山梨醇酯、三油酸脫水山梨醇酯、單異硬脂酸脫水山梨醇酯、以及倍半異硬脂酸脫水山梨醇酯。另外，作為甘油酯系活性劑，有五油酸十甘油酯、五異硬脂酸十甘油酯、單異硬脂酸甘油酯、三油酸十甘油酯、五油酸十六甘油酯、以及單異硬脂酸二甘油酯。另外，作為聚氧乙烯山梨糖脂肪酸酯系表面活性劑，有四油酸POE山梨醇酯。對(duì)于表面活性劑來(lái)說(shuō)，可以使用單個(gè)的活性劑也可以使用兩種或多種活性劑的混合物。
在第一實(shí)施例中，作為松散磨粒22，在拋光時(shí)以200ml/min的數(shù)量同時(shí)供應(yīng)加入有次氮基三乙醇的phll的氧化鈰漿體；其中，氧化鈰的顆粒直徑是0.1至2.0微米。
拋光阻力通過(guò)使用計(jì)量器(傳感器)進(jìn)行測(cè)量。對(duì)計(jì)量器來(lái)說(shuō)，可以使用畸變測(cè)試儀和電表。在第一實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸11的電機(jī)11m的驅(qū)動(dòng)電流的變化通過(guò)使用電表11s測(cè)量。拋光阻力從測(cè)量到的電流值被計(jì)算出來(lái)。在使用畸變測(cè)試儀的情況下，在旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，旋轉(zhuǎn)軸11的畸變由畸變測(cè)試儀電測(cè)量到，并且拋光阻力從測(cè)量到的結(jié)果被計(jì)算出來(lái)。另外，在對(duì)硅玻璃基體表面的拋光過(guò)程中，拋光在預(yù)定的間隔停止，并且拋光效率通過(guò)對(duì)表面粗糙度的測(cè)量和硅玻璃基體2(工件)的重量變化被測(cè)量到。
硅玻璃基體2的表面具有表面粗糙度被維持在30nmRy的鏡象修整表面。
圖2是示出拋光效率的圖表。正如圖2中所示，第一實(shí)施例的拋光效率(移除率)即使在拋光了120分鐘后也沒(méi)有下降。圖3A是一照片，其示出在對(duì)工件2進(jìn)行120分鐘拋光后的固定磨粒拋光工具3的表面；圖3B是一照片，其示出在對(duì)工件2進(jìn)行130分鐘拋光后的固定磨粒拋光工具3的表面。正如圖3A所示，固定磨粒通過(guò)磨損被平整。即，如從圖3A所示，可以理解的是，與硅玻璃基體2接觸的部分固定磨粒20是圓形形狀。
圖5是示出隨時(shí)間流逝的拋光阻力的變化狀態(tài)。在圖5中，示出了由電表11s所測(cè)量到的從拋光開(kāi)始后140分鐘的拋光阻力數(shù)據(jù)。但是，在圖5中，拋光阻力數(shù)據(jù)以電壓示出，這些數(shù)據(jù)是從測(cè)量到的結(jié)果(電流)轉(zhuǎn)換而來(lái)的。正如圖5所示，在拋光130分鐘后，拋光阻力大約是兩倍。在拋光130分鐘后的固定磨粒的磨損狀態(tài)示出在圖3B的照片中。正如上面所述的那樣，圖3A示出在進(jìn)行120分鐘拋光后的固定磨粒的狀態(tài)。當(dāng)對(duì)這些狀態(tài)進(jìn)行彼此之間的比較時(shí)，在示出在圖3B中的拋光130分鐘之后，硅玻璃基體2所接觸的固定磨粒20的圓形部分變形極大。因此，可以理解的是固定磨粒幾乎被磨掉。另外，在拋光130分鐘后，拋光效率顯著地下降了，在硅玻璃基體2的表面上觀察到大的劃痕。結(jié)果，固定磨粒拋光工具3無(wú)法進(jìn)一步拋光，并且因?yàn)樵诶^續(xù)使用固定磨粒拋光工具3時(shí)出現(xiàn)了拋光表面的惡化，所以必須進(jìn)行更換。
正如上面所述，可以知道的是，拋光阻力的極大增加由于固定磨粒的磨損狀態(tài)造成的。但是，在實(shí)際的拋光加工中，麻煩的是通過(guò)停止拋光加工來(lái)觀察固定磨粒的磨損狀態(tài)，以確定拋光工具的更換時(shí)間。
但是，當(dāng)監(jiān)控固定磨粒的磨損狀態(tài)時(shí)，可以獲得拋光工具的更換時(shí)間。在第一實(shí)施例中，拋光工具的更換時(shí)間是在大約130分鐘的拋光時(shí)間之后。
圖9是一流程圖，其示出決定拋光工具(固定磨粒拋光工具)更換時(shí)間的控制過(guò)程。在圖9中，在第一實(shí)施例中，閾值可以是在拋光時(shí)間達(dá)到130分鐘時(shí)的拋光阻力。固定磨粒的磨損狀態(tài)(工具壽命)在各種條件下是不同的。即，固定磨粒的磨損狀態(tài)的進(jìn)展取決于將要被拋光的物體、拋光條件、以及所述物體的最終質(zhì)量。因此，拋光阻力的閾值在上述條件下是不同的。因此，在開(kāi)始實(shí)際拋光前，測(cè)量表明拋光阻力的變化量和固定磨粒磨損的進(jìn)展?fàn)顟B(tài)的數(shù)據(jù)，確定所述閾值，并且根據(jù)圖9所示的流程圖執(zhí)行拋光工具的更換。
在對(duì)比示例1中，使用與第一實(shí)施例中相同的表面拋光設(shè)備1，相同的硅玻璃基體2，以及相同的固定磨粒拋光工具3。但是，沒(méi)有提供松散磨粒漿體。
在所述對(duì)比示例1中，在拋光過(guò)程中，以與第一實(shí)施例相同的預(yù)定間隔測(cè)量表面粗糙度和拋光效率。測(cè)量的結(jié)果示出在圖2中。在所述對(duì)比示例1中，表面光滑度沒(méi)有被破壞。但是，正如圖2所示，拋光效率遠(yuǎn)低于第一實(shí)施例中的拋光效率。圖6是一照片，其示出根據(jù)對(duì)比示例1在使用之后的固定磨粒拋光工具的表面。正如圖6所示，當(dāng)觀察固定磨粒的端部的磨損狀態(tài)時(shí)，固定磨粒的端部的面積是小的并且被磨損的固定磨粒的數(shù)量是不多的；因此，可以知道的是，磨損進(jìn)展是非常慢的。當(dāng)將對(duì)比示例1與第一實(shí)施例進(jìn)行比較時(shí)，可以看到的是提供松散磨粒導(dǎo)致了修整效果(加速了固定磨粒的磨損)，并且實(shí)現(xiàn)了高的拋光效率。
在對(duì)比示例2中，使用與第一實(shí)施例中相同的表面拋光設(shè)備1，相同的硅玻璃基體2，以及相同的固定磨粒拋光工具3。但是，作為表面活性劑，次氮基三乙醇沒(méi)有被加到松散磨粒漿體中，以及進(jìn)行所述拋光。圖7是一照片，其示出根據(jù)對(duì)比示例2在使用之后的固定磨粒拋光工具3的表面。正如圖7所示，在使用30分鐘后觀察固定磨粒拋光工具3的表面時(shí)，可以知道的是，掉落磨粒的數(shù)量是非常大的。另外，肯定的是所述劃痕是由存在于硅玻璃基體2表面上的掉落磨粒所導(dǎo)致的。
從第一實(shí)施例和對(duì)比示例2之間的差異，可以肯定的是，通過(guò)利用添加的表面活性劑抑制松散磨粒沉淀，顯著地呈現(xiàn)出對(duì)固定磨粒的端部的修整效果。
在對(duì)比示例3中，第一實(shí)施例的固定磨粒被普通的單粒氧化鈰磨粒所代替(平均顆粒直徑是50微米，Nippon Denko公司的產(chǎn)品)并且制成固定磨粒拋光工具，通過(guò)使用表面拋光工具1和所述固定磨粒拋光工具進(jìn)行硅玻璃基體2的表面拋光。在對(duì)比示例3的拋光過(guò)程中，沒(méi)有觀察固定磨粒端部的磨損狀態(tài)。但是，肯定的是許多劃痕形成在硅玻璃基體2的表面上。
從第一實(shí)施例和對(duì)比示例3之間的差異，當(dāng)固定磨粒拋光工具3是由顆粒狀的多孔物質(zhì)制成時(shí)，其中的許多主顆粒彼此局部結(jié)合且在它們之間具有間隔，且多孔物質(zhì)在其中沒(méi)有包含粘合劑時(shí)，可知道的是，通過(guò)松散磨粒可以確定地獲得固定磨粒端部上的修整作用。
圖4A是一示意性側(cè)視圖，其示出基體2的表面由松散磨粒22拋光的狀態(tài)。正如圖4A中所示，第一實(shí)施例與基于傳統(tǒng)技術(shù)的對(duì)比示例3不同，其不同之處在于供應(yīng)松散磨粒22加速了固定磨粒20端部的磨損，即，通過(guò)松散磨粒22加速對(duì)將要被拋光的工件表面進(jìn)行拋光的那部分固定磨粒20的磨損。借助于與松散磨粒22的混合效果，精細(xì)切割刃的產(chǎn)生總是被加速作用在將要被拋光的表面上。這樣，可以長(zhǎng)時(shí)間維持高的拋光效率。
圖4B是示出一種狀態(tài)的示意性側(cè)視圖，其中示出作為拋光布(片)或砂輪的拋光工具的表面由松散磨粒修整的狀態(tài)。正如圖4B所示，當(dāng)工件2被拋光時(shí)，粘合劑24和固定磨粒20同時(shí)被修整，固定磨粒的端部在沒(méi)有從粘合劑24掉落的情況下被修整。在拋光布或磨石的情況下，獲得與第一實(shí)施例相同的拋光特性。
圖8是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的表面拋光設(shè)備的示意性透視圖。正如圖8所示，在第二實(shí)施例中，使用固定磨粒拋光膜F的漸進(jìn)機(jī)構(gòu)。即，類(lèi)似于第一實(shí)施例，工件2被旋轉(zhuǎn)并且拋光工件2的表面和修整所述膜F的固定磨粒的端部通過(guò)在固定磨粒拋光膜F的拋光表面“f”上供應(yīng)帶有表面活性劑的松散磨粒漿體而同時(shí)進(jìn)行。在通過(guò)固定磨粒拋光膜F的拋光表面“f”所進(jìn)行的工件2的表面拋光過(guò)程中，對(duì)應(yīng)于拋光表面“f”的固定磨粒的磨損狀態(tài)，一部分新的拋光表面“f”形成在將要被拋光的工件2的表面上。即，當(dāng)拋光阻力超過(guò)預(yù)定閾值時(shí)，停止工件2的表面拋光，在供給一部分新的薄膜F后，工件2的表面拋光再一次開(kāi)始。
根據(jù)第二實(shí)施例，傳統(tǒng)上所需的拋光薄膜的更換操作是不需要的。另外，在第二實(shí)施例中獲得與第一實(shí)施例相同的拋光結(jié)果。
本發(fā)明第一和第二實(shí)施例和對(duì)比示例1至3的結(jié)果示出在以下表格1中。


另外，本發(fā)明不限于所述的特定公開(kāi)的實(shí)施例，在不背離本發(fā)明范圍的前提下可以進(jìn)行各種修改和變化。
本發(fā)明是基于2005年1月14日提交到日本專(zhuān)利局的在先專(zhuān)利申請(qǐng)No.2005-008335，其全部?jī)?nèi)容作為參考結(jié)合于此。
權(quán)利要求
1.一種拋光諸如玻璃基體、硅晶體的氧化膜和陶瓷基體的硬制易碎材料表面的表面拋光方法，其中使用固定磨粒拋光工具，其中所述固定磨粒是顆粒類(lèi)型的多孔物質(zhì)，其中許多主磨粒彼此局部粘合，且在它們之間具有間隙，其內(nèi)沒(méi)有粘合劑，并且所述表面拋光方法包括以下步驟在固定磨粒拋光工具和將要被拋光的物體表面之間供應(yīng)松散磨粒漿體；以及用所提供的松散磨粒修整固定磨粒拋光工具中的與要被拋光物體的表面相接觸的磨粒的頂部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面拋光方法，其中，表面活性劑被加到松散磨粒漿體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的表面拋光方法，其中，表面活性劑是次氮基三乙醇、硬脂酸、鏈烷醇胺和甘油酯的其中之一，也可以是混合了上述兩種或多種活性劑的混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面拋光方法，其中，在固定磨粒拋光工具的拋光表面處的表面粗糙度參數(shù)Rz的最大高度(JIS B06012001)是10微米到120微米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面拋光方法，其中，固定磨粒拋光工具中的磨粒由氧化鋯(ZrO2)制成，而松散磨粒漿體中的松散磨粒由氧化鈰(CeO2)制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面拋光方法，其中，固定磨粒拋光工具中的磨粒是顆粒型的多孔物質(zhì)，其中許多主顆粒在它們之間具有間隔的狀態(tài)下被局部彼此粘合，其中沒(méi)有粘合劑，并且其壓縮斷裂強(qiáng)度是20Mpa至160Mpa。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面拋光方法，其中，固定磨粒拋光工具中的磨粒是顆粒型的多孔物質(zhì)，其中許多主顆粒在它們之間具有間隔的狀態(tài)下被局部彼此粘合，其中沒(méi)有粘合劑，并且磨粒的平均直徑是20微米至200微米。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的表面拋光方法，其中，還包括以下步驟在拋光加工過(guò)程中，測(cè)量在將要被拋光物體的表面上的拋光阻力；向控制器(計(jì)算機(jī))反饋該拋光阻力；基于所反饋的拋光阻力估計(jì)固定磨粒拋光工具的拋光表面的磨損狀態(tài)；以及通過(guò)考慮固定磨粒拋光工具的壽命確定固定磨粒拋光工具的更換時(shí)間。
9.一種拋光諸如玻璃基體、硅晶體的氧化膜和陶瓷基體的硬制易碎材料表面的表面拋光方法，其中使用一種多孔物質(zhì)，其中磨粒在它們之間具有間隙的狀態(tài)下被固定，在其中沒(méi)有粘合劑，并且使用一種固定磨粒拋光工具，其中所述多孔物質(zhì)通過(guò)使用粘合劑被固定在基體材料上；以及該表面拋光方法包括以下步驟在拋光加工過(guò)程中，將固定磨粒拋光工具的拋光表面施加到將要被拋光的物體的表面；在固定磨粒拋光工具和將要被拋光的物體表面之間供應(yīng)松散磨粒漿體；用松散磨粒修整固定磨粒拋光工具的與要被拋光的物體表面相接觸的磨粒的那部分；在拋光加工過(guò)程中，測(cè)量在將要被拋光物體的表面上的拋光阻力；向控制器(計(jì)算機(jī))反饋該拋光阻力；基于所反饋的拋光阻力估計(jì)固定磨粒拋光工具的拋光表面的磨損狀態(tài)；以及通過(guò)基于所估計(jì)的磨損狀態(tài)、考慮固定磨粒拋光工具的壽命將固定磨粒拋光工具的拋光表面更換成新的拋光表面。
10.一種使用拋光諸如玻璃基體、硅晶體的氧化膜和陶瓷基體的硬制易碎材料表面的表面拋光方法的表面拋光設(shè)備，包括如權(quán)利要求1所述的固定磨粒拋光工具；在將要被拋光的物體表面由固定磨粒拋光工具所拋光的同時(shí)、于固定磨粒拋光工具和將要被拋光的物體表面之間供應(yīng)松散磨粒漿體的噴嘴；在拋光加工過(guò)程中，測(cè)量在要被拋光物體的表面上的拋光阻力的測(cè)量?jī)x；接收測(cè)量到的拋光阻力、基于拋光阻力估計(jì)固定磨粒拋光工具的拋光表面的磨損狀態(tài)以及通過(guò)考慮固定磨粒拋光工具的壽命確定固定磨粒拋光工具的更換時(shí)間的計(jì)算機(jī)。
11.一種使用拋光諸如玻璃基體、硅晶體的氧化膜和陶瓷基體的硬制易碎材料表面的表面拋光方法的表面拋光設(shè)備，包括如權(quán)利要求1所述的固定磨粒拋光工具；在拋光加工過(guò)程中移動(dòng)固定磨粒拋光工具的移動(dòng)機(jī)構(gòu)；在將要被拋光的物體表面由固定磨粒拋光工具所拋光的同時(shí)、于固定磨粒拋光工具和將要被拋光的物體表面之間供應(yīng)松散磨粒漿體的噴嘴；在拋光加工過(guò)程中，測(cè)量在要被拋光物體的表面上的拋光阻力的測(cè)量?jī)x；接收測(cè)量到的拋光阻力、基于拋光阻力估計(jì)固定磨粒拋光工具的拋光表面的磨損狀態(tài)以及通過(guò)考慮固定磨粒拋光工具的壽命以及所估計(jì)的磨損狀態(tài)將固定磨粒拋光工具的拋光表面更換成新的拋光表面的計(jì)算機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種拋光諸如玻璃基體、硅晶體的氧化膜和陶瓷基體的硬制易碎材料表面的方法。在所述表面拋光方法中，使用固定磨粒拋光工具，其中所述固定磨粒是顆粒類(lèi)型的多孔物質(zhì)，其中許多主磨粒以它們之間具有間隙的狀態(tài)彼此局部粘合，其內(nèi)沒(méi)有粘合劑。所述表面拋光方法包括以下步驟在固定磨粒拋光工具和將要被拋光的物體表面之間供應(yīng)松散磨粒漿體；以及用所提供的松散磨粒修整固定磨粒拋光工具中的與要被拋光物體的表面相接觸的磨粒的頂部。
文檔編號(hào)B24B53/017GK1803399SQ20061000611
公開(kāi)日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2006年1月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月14日
發(fā)明者張軍 申請(qǐng)人:株式會(huì)社理光