特開 2023-173871 研磨装置及び研磨方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023173871

(43)【公開日】2023-12-07

(54)【発明の名称】研磨装置及び研磨方法

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/00 20120101AFI20231130BHJP

   B24B 37/10 20120101ALI20231130BHJP

   B24B 1/00 20060101ALI20231130BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20231130BHJP

【ＦＩ】

B24B37/00 Z

B24B37/10

B24B1/00 Z

H01L21/304 621D

H01L21/304 622E

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022086390

(22)【出願日】2022-05-26

(71)【出願人】

【識別番号】000236687

【氏名又は名称】不二越機械工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001726

【氏名又は名称】弁理士法人綿貫国際特許・商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】菅野 祐也

【テーマコード（参考）】

3C049

3C158

5F057

【Ｆターム（参考）】

3C049AA07

3C049AA09

3C049AB04

3C049AC01

3C049AC04

3C049BA05

3C049BB02

3C049BB04

3C049BC01

3C049CB01

3C049CB03

3C158AA07

3C158AB03

3C158AB04

3C158AC01

3C158BA05

3C158BB02

3C158BB04

3C158BC01

3C158BC03

3C158CA04

3C158CB01

3C158CB03

3C158DA17

3C158EA11

3C158EB01

5F057AA14

5F057BB09

5F057DA02

5F057DA26

5F057EA22

(57)【要約】

【課題】ワーク表面の凹凸分布を考慮して、ワーク表面を表面改質して、短時間での加工性を向上させた研磨装置及び研磨方法を提供する。
【解決手段】ワークＷの研磨をする研磨装置１０であって、キャビテーション発生射出装置５０を備え、前記キャビテーション発生射出装置５０は、内部に第１液流Ａが通流する内筒５４を有しており、前記内筒５４は、キャビテーション発生部５４ａを有しており、前記キャビテーション発生射出装置５０は、前記第１液流Ａ中にキャビテーションを発生させて、前記第１液流Ａを前記ワークＷに衝突させる構成であることを要件とする。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ワークの研磨をする研磨装置であって、
キャビテーション発生射出装置を備え、
前記キャビテーション発生射出装置は、内部に第１液流が通流する内筒を有しており、
前記内筒は、キャビテーション発生部を有しており、
前記キャビテーション発生射出装置は、前記第１液流中にキャビテーションを発生させて、前記第１液流を前記ワークに衝突させる構成であること
を特徴とする研磨装置。

【請求項2】

前記キャビテーション発生射出装置は、小径の前記内筒及び該内筒よりも大径の第１外筒からなる二重筒状であり、
前記内筒は、前記キャビテーション発生部に通じる第１流路を有しており、
前記第１外筒は、内部に第２液流が通流する第２流路を有しており、
さらに、前記キャビテーション発生部は、前記内筒の先端部に向かって小径となる第１テーパ管部と、前記第１テーパ管部と連通して前記先端部に向かって大径となる第２テーパ管部と、を有しており、
前記キャビテーション発生射出装置は、前記第２テーパ管部において前記第１液流中にキャビテーションを発生させて、前記第２液流によって覆われた前記第１液流を前記ワークに衝突させる構成であること
を特徴とする請求項１記載の研磨装置。

【請求項3】

前記内筒に通流する前記第１液流は、前記第１外筒に通流する前記第２液流よりも低圧であること
を特徴とする請求項２記載の研磨装置。

【請求項4】

前記ワークは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）で形成されていること
を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項記載の研磨装置。

【請求項5】

ワークの研磨をする研磨方法であって、
第１液流を通流させ、前記第１液流中にキャビテーションを発生させて、前記第１液流を前記ワークに衝突させるキャビテーション発生射出工程と、
次いで、前記ワークの研磨をする研磨工程と、を備えること
を特徴とする研磨方法。

【請求項6】

前記キャビテーション発生射出工程は、前記ワークの表面を酸化させる工程を有すること
を特徴とする請求項５記載の研磨方法。

【請求項7】

前記キャビテーション発生射出工程は、第２液流を通流させ、キャビテーションを含む前記第１液流が前記第２液流に覆われた状態で吐出する工程を有すること
を特徴とする請求項５記載の研磨方法。

【請求項8】

前記第１液流は、前記第２液流よりも低圧であること
を特徴とする請求項７記載の研磨方法。

【請求項9】

前記ワークは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）で形成されていること
を特徴とする請求項５から請求項８のいずれか一項記載の研磨方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）のようなウェハに例示されるワークの研磨をする研磨装置及び研磨方法に関する。

【背景技術】

【0002】

炭化ケイ素（ＳｉＣ）のような高硬度材料からなるウェハ（以下、単に「ワーク」と称する場合がある）の表面研磨には、表面に研磨用組成物を提供する方法が知られている。特許文献１（国際公開第２０１９／１３８８４６号公報）において、当該研磨用組成物として、水と砥粒と酸化剤と研磨促進剤（アルカリ金属塩及びアルカリ土類金属塩からなる群より選択される少なくとも１種の金属塩を含む研磨促進剤）とを含む研磨用組成物が用いられている。当該酸化剤はワーク表面を変質させ、その変質した層が砥粒及び研磨パッド等との摩擦によって除去される。また、金属塩は、その変質と除去を促進する触媒的作用を示す。これらによって、高硬度材料であるワークの表面研磨の研磨レートを向上させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２０１９／１３８８４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、ワークの表面は凹凸の形状がランダムに分布している態様である。したがって、特許文献１に示すように、研磨用組成物をワークの表面に一様に提供して研磨をする方法では、ワークの表面の凹凸分布を考慮して研磨をすることができない。すなわち、ワークの表面の所定の箇所（一例としてワーク表面の凸部）のみ局所的（スポット的）に短時間での加工性を向上させて研磨をすることができないという課題があった。

【課題を解決するための手段】

【0005】

そこで、本発明は上記課題を解決すべくなされ、ワークの表面の所定の箇所のみ局所的（スポット的）に加工性を向上させて研磨をすることができる研磨装置及び研磨方法を提供することを目的とする。

【0006】

本発明に係る研磨装置は、ワークの研磨をする研磨装置であって、キャビテーション発生射出装置を備え、前記キャビテーション発生射出装置は、内部に第１液流が流れる内筒を有し、前記内筒は、キャビテーション発生部を有し、前記キャビテーション発生射出装置は、前記第１液流中にキャビテーションを発生させて、前記第１液流を前記ワークに衝突させる構成であることを要件とする。

【0007】

また、本発明に係る研磨方法は、ワークの研磨をする研磨方法であって、第１液流中にキャビテーションを発生させて、前記第１液流を前記ワークに衝突させるキャビテーション発生射出工程と、次いで、前記ワークの研磨をする研磨工程と、を備えることを要件とする。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、キャビテーションを含む第１液流をワークの表面に衝突させることによって、ワークの表面を表面改質（酸化）させることができ、硬度を低下させることができる。これによって、ワークの表面の所定の箇所のみを局所的（スポット的）に短時間での加工性を向上させて研磨をすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施形態に係る研磨装置の研磨ヘッド及び定盤の例を示す正面断面図である。

【図2】本発明の実施形態に係る研磨ヘッド、定盤、及びキャビテーション発生射出装置の配置の例を示す平面図である。

【図3】本発明の実施形態に係るキャビテーション発生射出装置の例を示す正面断面図である。

【図4】本発明の実施例に係るキャビテーション照射前後のワークの成分分析結果である。

【図5】図４の表面改質（酸化）箇所の研磨前後のワークの表面写真である。

【図6】図４の表面改質（酸化）箇所の研磨前後の表面粗さ測定結果である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳しく説明する。図１は、本発明の実施形態に係る研磨装置１０の研磨ヘッド１２及び定盤１４の例を示す正面断面図（概略図）である。図２は、本発明の実施形態に係る研磨ヘッド１２、定盤１４及びキャビテーション発生射出装置５０の配置の例を示す平面図（概略図）である。図３は、本発明の実施形態に係るキャビテーション発生射出装置５０の例を示す正面断面図（概略図）である。なお、本実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する場合がある。

【0011】

先ず、本実施形態に係る研磨装置１０は、図１、図２に示すように、４個の研磨ヘッド１２と、３個の定盤１４と、１個のキャビテーション発生射出装置５０と、を備えている。キャビテーション発生射出装置５０によって、ワークＷの表面の所定の箇所（一例として、ワークＷの表面の凸部）にキャビテーションを含む第１液流Ａを衝突させて表面改質（一例として、酸化）させることができる。表面改質（酸化）されて、各研磨ヘッド１２に吸着保持されたワークＷは、各定盤１４上に順に移動されて、上下動駆動装置（不図示）によって、定盤１４に貼付された研磨パッド１６に押圧される。研磨ヘッド１２と研磨パッド１６とを互いに逆回転させて、相対的に移動（摺接）させることによって、ワークＷの表面の研磨をすることができる。

【0012】

一方で、加工対象のワークＷは、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等に例示される、いわゆる難加工材料を用いて形成された基板（一例として、円板状のウェハ）等であり、外径や厚さは特に限定されるものではない（一例として、外径数ｃｍ～数十ｃｍ程度、厚さ数μｍ～数ｍｍ程度）。より具体的には、ワークＷは、キャビテーションを含む第１液流Ａが衝突されることによって酸化される材質である。本実施形態において、ワークＷは炭化ケイ素（ＳｉＣ）の場合で説明する。

【0013】

（研磨装置）
また、本実施形態に係る各研磨ヘッド１２は、ヘッド本体２０と保持プレート２２と駆動装置２６と圧力調整機構２８とを備えている。ヘッド本体２０は、図１に示すように、天板２０ａと側壁２０ｂとにより上面側が閉塞されて筒状に形成されている。また、保持プレート２２（２２ａ、２２ｂ）のうち下プレート２２ｂの下面にワークＷを保持（本実施形態においては、吸着保持）する構成である。保持プレート２２は、ヘッド本体２０の内部に配置されており、ダイアフラム２０ｃを介して、上下動駆動装置（不図示）に上下動可能に吊持されている。

【0014】

保持プレート２２は、上下２枚のプレート２２ａ、２２ｂが固定されて形成されており、上下２枚のプレート２２ａ、２２ｂ間には、空気室２２ｄが形成されている。また、下プレート２２ｂには、空気室２２ｄに通じる多数の貫通孔２２ｃが形成されている。さらに、下プレート２２ｂの下面側には、多孔質の弾性材料からなるバッキング材（不図示）が貼付されている。エア吸引装置（不図示）によって、空気室２２ｄのエアが吸引されて、空気室内が真空（負圧）になることで、貫通孔２２ｃを通じてバッキング材下面側に吸引作用が生じる。これにより、ワークＷを保持プレート２２の下面側に吸着保持することができる。

【0015】

なお、ワークＷの保持プレート２２への保持は、液体（例えば、水）の表面張力によるものであってもよい。

【0016】

また、本実施形態に係る天板２０ａには、中空のヘッド軸１８が設けられている。ヘッド軸１８が回転駆動装置（不図示）によって、回転されることによって、研磨ヘッド１２は、ヘッド軸１８の回転軸を軸心として回転される構成である。

【0017】

また、天板２０ａと側壁２０ｂと保持プレート２２（２２ａ）とによって囲まれた空間は、仕切り板２５によって、上側の大気室２４ａと下側の加圧室２４ｂとに分割されている。

【0018】

さらに、研磨ヘッド１２は、上下動駆動装置（不図示）に連結されている。これにより、保持プレート２２（すなわち、ワークＷ）を、研磨パッド１６に対して接近・離反させることができる構成である。

【0019】

符号２６は、駆動装置の一例であるエアシリンダである。エアシリンダ２６のシリンダ本体が大気室２４ａ内で仕切り板２５上に固設されており、エアシリンダ２６のロッドが仕切り板２５の貫通孔を貫通して加圧室２４ｂ内に延在している。また、エアシリンダ２６のシリンダが、押圧パッド（不図示）を介して、上プレート２２ａの上面に当接する構成である。エアシリンダ２６は、上プレート２２ａの上面の少なくとも周方向の複数個所を部分的に押圧することができる。一例として、エアシリンダ２６は、上プレート２２ａの中央部を押圧する１つのエアシリンダ２６と、上プレート２２ａの外周部に当接するように平面視で９０°ごとの位相で設けられた４つのエアシリンダ２６として形成されている。各エアシリンダ２６は、第１制御部３２に連結されている。なお、エアシリンダ２６の個数や配置はこれに限定されるものではない。エアシリンダ２６を設けることで、研磨パッド１６に対するワークＷの加圧分布を調整することができる。

【0020】

また、図１に示すように、研磨ヘッド１２は、加圧室２４ｂと圧力調整機構２８とを連通する流路３０を有している。圧力調整機構２８も第１制御部３２に連結されている。圧力調整機構２８によって、流路３０を通じて加圧室２４ｂに圧縮空気が供給される。これによれば、加圧室２４ｂ内を加圧することにより、保持プレート２２が下に凸に変形し、研磨パッド１６に対してワークＷを押圧することができる。

【0021】

本実施形態に係る定盤１４は、図１に示すように、テーブル３４に載置されている。定盤１４の回転軸の軸心と、研磨ヘッド１２の回転軸の軸心と、は偏心していても構わない。また、定盤１４の上面には研磨パッド１６が貼付されている。研磨パッド１６は、一例として、発砲ポリウレタンや硬質の不織布からなる。

【0022】

各テーブル３４は、軸受３６によって、回転駆動装置３８に軸支されている。また、テーブル３４の軸部３４ａは、回転駆動装置３８に連結されており、回転駆動装置３８によって、回転されることによって、定盤１４及び研磨パッド１６は、水平面内を回転される構成である。同時に研磨ヘッド１２も回転されることによって、ワークＷの下面の研磨をすることができる。

【0023】

また、本実施形態に係る研磨装置１０は、図示しないスラリー供給部を備える構成である。スラリー供給部から各研磨パッド１６上にスラリーが提供される。後述するように、本実施形態に係る研磨装置１０は、一例として、順に、粗研磨、中研磨、仕上げ研磨用の定盤１４を備えているため、各定盤１４には各研磨工程に対応するスラリーが提供される。スラリー供給部を備えることによって、ワークＷの研磨レートを向上させることができる。

【0024】

続いて、各研磨ヘッド１２、各定盤１４及びキャビテーション発生射出装置５０の配置について説明する。本実施形態に係る研磨装置１０における研磨ヘッド１２及び定盤１４の配置は一切限定されず、研磨ヘッド１２及び定盤１４の個数も限定されないが、一例として、以下のように配置することができる。

【0025】

図２は、研磨ヘッド１２の配置例を示す説明図であって、本実施形態に係る研磨装置１０の例を示す平面図（概略図）である。本実施形態に係る研磨装置１０には、基体７２の上面にワークＷの着脱（ローディング及びアンローディング）が行われる仮設台７０が配設されている。また、複数（本実施形態では、４個）の研磨ヘッド１２が基体７２上に放射状に配設されている。すなわち、基体７２の上方には、支持部材（不図示）に各ヘッド軸１８が独立して上下動可能且つ回転可能に支持されて吊持された複数の研磨ヘッド１２が仮設台７０及び各定盤１４上に放射状に配設されている。支持部材は回動駆動機構（不図示）を有し、軸線を中心として回動可能（間欠的に且つ正逆方向において回転可能であることを含む）に構成されている。これによれば、支持部材を回動させることによって、研磨ヘッド１２を軸線の周りに回転（公転）させることができる。さらに、基体７２には、複数（本実施形態では、３個）の定盤１４及びテーブル３４が同一平面上に配置されている。

【0026】

また、仮設台７０には、キャビテーション発生射出装置５０が配設されている。キャビテーション発生射出装置５０は、後述する先端部５４ｇを上面に向けて（すなわち、研磨ヘッド１２に保持されたワークＷの下面に向けて）、直交駆動装置６０に連結されている。直交駆動装置６０は、一例として、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向にキャビテーション発生射出装置５０を移動することができる構成である。これによれば、ワークＷの表面の所定の箇所に対して、キャビテーションを含む液流（第１液流Ａ及び第２液流Ｂの混流）を衝突させることができる。キャビテーション発生射出装置５０については、（キャビテーション発生射出装置）にて詳述する。

【0027】

したがって、研磨ヘッド１２（図２における下部の研磨ヘッド１２に該当）に吸着保持されたワークＷの裏面を、キャビテーション発生射出装置５０によって、表面改質（酸化）させて、研磨ヘッド１２を仮設台７０から順次移動させることができる。その結果、移動先の各定盤１４によって、所定の研磨（粗研磨、中研磨、仕上げ研磨）を行った後、再び仮設台７０上に戻って、研磨されたワークＷを載置（アンローディング）することで、一連の研磨工程を実施することができる。このとき、研磨ヘッド１２の移動（回転）の方向や順序は一切限定されない。また、定盤１４及び研磨ヘッド１２の個数は限定されず、定盤１４と研磨ヘッド１２との個数が一致しなくてもよい。また、仮設台７０は、ローディングが行われるローディングステーションと、アンローディングが行われるアンローディングステーションと、が別々に設けられる構成としてもよい。この場合、キャビテーション発生射出装置５０及び直交駆動装置６０は、ローディングステーションに設けられる。

【0028】

（キャビテーション発生射出装置）
次に、本実施形態に係るキャビテーション発生射出装置５０は、図３のように、小径の内筒５４と内筒５４よりも大径の第１外筒５２とを有しており、二重筒状の構造を有している。内筒５４は第１外筒５２に嵌入されている。また、内筒５４の先端部５４ｇは、後端部５４ｈよりも小径となっており、第１外筒５２との間に円環状の隙間５２ｄ（第１外筒５２の内径に該当）を有している。

【0029】

内筒５４は、キャビテーション発生部５４ａと第１流路５４ｂとを有している。第１流路５４ｂは第１配管８０に連通しており、液体供給部８４の液源（不図示。一例として、水源）から第１液流Ａが、第２制御部８６によって所定の流量、所定の流速、及び所定の圧力に調整されて、第１配管８０に流入する。次に、第１配管８０から第１流路５４ｂに第１液流Ａが流入する。次に、第１液流Ａはキャビテーション発生部５４ａを通過する。また、キャビテーション発生部５４ａは、先端部５４ｇに向かって小径となる第３テーパ管部５４ｃと、先端部５４ｇに向かって第３テーパ管部５４ｃよりもさらに小径となる第１テーパ管部５４ｄと、第１テーパ管部５４ｄの小径部と同径の平行部５４ｅと、先端部５４ｇに向かって大径となる第２テーパ管部５４ｆと、を有している。第３テーパ管部５４ｃ及び第１テーパ管部５４ｄにおいて、第１液流Ａが絞られて流速が大きくなり（すなわち、低圧になり）、平行部５４ｅを経由した後、第２テーパ管部５４ｆにおいて、流速が小さくなり（すなわち高圧になり）、同時に内部にキャビテーションが生じる構成である。そして、内部にキャビテーションが生じた第１液流Ａは、先端部５４ｇから吐出される。なお、内筒５４は、キャビテーションの発生条件に応じて形状を変更することが好ましい。一例として、キャビテーション発生部５４ａは、第３テーパ管部５４ｃ又は平行部５４ｅのいずれか（両方を含む）を有さず、第１テーパ管部５４ｄ及び第２テーパ管部５４ｆを少なくとも有する構成としてもよい。

【0030】

第１外筒５２は、第２液流Ｂが通じる第２流路５２ａを有している。また、第２流路５２ａは、第４テーパ管５２ｂと連通部５２ｃを有している。第４テーパ管５２ｂと先端部５４ｇとによって囲まれた隙間５２ｄも絞り形状となっており、第２液流Ｂは隙間５２ｄにおいて流速が大きく（すなわち、低圧）になる。

【0031】

また、本実施形態に係るキャビテーション発生射出装置５０は、第２外筒５６を有している。第２外筒５６の連通部５６ａは連通部５２ｃに嵌入されている。第２外筒５６は第２配管８２に連通しており、液体供給部８４の液源（不図示。一例として、水源）から第２液流Ｂが、第２制御部８６によって所定の流量、所定の流速、及び所定の供給圧力に調整されて、第２配管８２に流入する構成である。次に、第２配管８２から第２外筒５６に第２液流Ｂが流入する。次に、第２液流Ｂは、第２外筒５６の内径を通じて、隙間５２ｄに流入する。

【0032】

なお、液体供給部８４は、バルブ、ポンプ、圧力調整機構等（いずれも不図示）を適宜備える構成である。

【0033】

上述した構成により、キャビテーション発生射出装置５０からは、第２液流Ｂによって覆われた第１液流Ａが吐出される。これにより、キャビテーションが第１液流中に閉じ込められて、キャビテーションの崩壊を防止することができ、キャビテーションをワークＷの表面の所定の箇所に確実に衝突させることができる。

【0034】

また、内筒５４（第１流路５４ｂ）に通流する第１液流Ａは、第１外筒５２（第２流路５２ａ）に通流する第２液流Ｂよりも流速が大きいことが好ましい。これによれば、キャビテーションの崩壊をさらに防止することができ、キャビテーションをワークＷの表面の所定の箇所に確実に衝突させることができる。このため、液体供給部８４から第１液流Ａを供給する供給圧力は、液体供給部８４から第２液流Ｂを供給する供給圧力よりも高い圧力に設定するのが好ましい。すなわち、第１配管８０を通じる第１液流Ａは、第２配管８２を通じる第２液流Ｂよりも流速が大きいことが好ましい。なお、供給圧力とは、液体供給部８４のポンプ等（不図示）によって各配管８０、８２に各液流Ａ、Ｂを供給するための圧力であり、各液流Ａ、Ｂの圧力とは別の意味である。

【0035】

（研磨方法）
以上、本実施形態に係る研磨装置１０の構成について説明した。一方、本実施形態に係る研磨方法についても、研磨装置１０を用いて実施できる。具体的には、直交駆動装置６０を作動させて、キャビテーション発生射出装置５０を、ワークＷの所定の箇所（一例として、ワークＷの表面の凸部）の真下に配置する。次に、内筒５４及び第２外筒５６に各液流Ａ、Ｂを通流させる。すなわち、内筒５４（第１流路５４ｂ）に第１液流Ａを通流させ、第１外筒５２（第２流路５２ａ）に第２液流Ｂを通流させる。次に、キャビテーション発生部５４ａにおいて、キャビテーション発生射出工程として、第１液流Ａ中にキャビテーションを発生させて第１液流ＡをワークＷの所定の箇所に衝突させる。この際において、第１液流Ａは第２液流Ｂに覆われた状態で吐出される。なお、内筒５４（第１流路５４ｂ）に通流する第１液流Ａは、第１外筒５２（第２流路５２ａ）に通流する第２液流Ｂよりも流速が大きいことが好ましい。このため、キャビテーションの発生状況に応じて、第１液流Ａの供給圧力を、第２液流Ｂの供給圧力よりも高い値に適宜設定すると良い。すなわち、第１配管８０を通じる第１液流Ａは、第２配管８２を通じる第２液流Ｂよりも流速が大きいことが好ましい。次に、表面改質されて、研磨ヘッド１２に吸着保持されたワークＷを上下動駆動装置（不図示）によって、定盤１４に貼付された研磨パッド１６に押圧させる。次に、研磨ヘッド１２と研磨パッド１６とを互いに逆回転させて、相対的に移動（摺接）させる（研磨工程）。これにより、ワークＷの凹凸分布を考慮して、且つ短時間での加工性を向上させて、ワークＷの表面の研磨をすることができる。また、好ましくは、キャビテーション発生射出工程は、第１液流ＡをワークＷの所定の箇所に衝突させることによって、ワークＷの表面を酸化させる工程を有する。さらに好ましくは、キャビテーション発生射出工程は、第２液流Ｂを通流させ、キャビテーションを含む第１液流Ａが第２液流Ｂに覆われた状態で吐出する工程を有する。さらに好ましくは、第１液流Ａは、第２液流Ｂよりも低圧である。

【実施例0036】

一例として炭化ケイ素（ＳｉＣ）を材種とするワークＷを、本実施形態に係る研磨装置１０のキャビテーション発生射出装置５０によって表面改質（酸化）してから、表面の研磨を行った。

【0037】

先ず、キャビテーション（すなわち、第１液流Ａ及び第２液流Ｂの混流）照射前のワークＷの所定の箇所と、キャビテーション照射後のワークＷの所定の箇所と、について、Ｘ線光電子分光法（ＸＰＳ）により定性分析を行った。使用機器は、ＶＧサイエンティフィック社製ＥＳＣＡＬＡＢ２５０を用いた。

【0038】

結果を図４に示す。図４（ａ）は、キャビテーション照射前のワークＷの所定の箇所の成分分析結果である。ｅＶのピークが１００付近から１０１付近に表れており、炭素（すなわち、炭化ケイ素（ＳｉＣ））を成分とすることがわかる。また、図４（ｂ）は、キャビテーション照射後のワークＷの所定の箇所の成分分析結果である。ｅＶのピークが１０４付近から１０５付近に表れており、ケイ素（すなわち、二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２））を成分とすると推測することができる。これは、非特許文献（富士時報、ｖｏｌ．７５、Ｎｏ．５、２００２、超音波複合分解装置）によれば、キャビテーション気泡の崩壊時に、酸化力が非常に強いＯＨラジカルが生成されるためである。したがって、本実施形態に係るキャビテーション発生射出装置５０によって、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を材種とするワークＷの表面が酸化されたと推測することができる。

【0039】

次に、図５（ａ）は、キャビテーションを照射後であって研磨前のワークＷの表面の写真であり、図５（ｂ）は、キャビテーション照射後であって研磨後のワークＷの表面の写真である。図５（ａ）からは、キャビテーションを照射した所定の箇所の表面が円環状に白濁していることがわかる。また、円環の内側は、多数の白濁した箇所が点在していることがわかる。これらのことから、キャビテーションを照射したことによって、ワークＷの表面改質（酸化）がなされていることがわかる。また、図５（ｂ）からは、図５（ａ）に対して円環状の白濁及び点状の白濁が薄くなっていることがわかる。これらのことから、キャビテーションが照射されて表面改質がなされたワークＷの所定の箇所が、研磨によって除去されていることがわかる。したがって、キャビテーションをワークＷに照射することで、ワークＷの所定の箇所を酸化させることができ、研磨によって、ワークＷの酸化された箇所を除去することができることが確認できた。

【0040】

次に、表面粗さ計を用いて、酸化されたワークＷの所定の３箇所について研磨前後の表面の状態を評価した。図６（ａ）～図６（ｃ）は研磨前後のワークＷの所定の箇所における各粗さの分布である。図６（ａ）～図６（ｃ）の研磨前の表面粗さは、左右２箇所に表面粗さが大きい箇所（図中のＣ～Ｈ部）があり、その内側の表面粗さが乱高下している箇所（Ｉ～Ｋ部）があることがわかる。Ｃ～Ｈ部は、図５の円環状の白濁箇所に該当し、Ｉ～Ｋ部は、図５の点状の白濁箇所である。続いて、図６（ａ）～図６（ｃ）の研磨後の表面粗さは、Ｃ～Ｈ部が除去されて、表面粗さが小さくなっていることがわかる（Ｌ～Ｑ部）。また、Ｉ～Ｋ部の乱高下も小さくなっており、平坦化されていることがわかる（Ｒ～Ｔ部）。

【0041】

以上、説明した通り、本発明によれば、ワークＷの所定の箇所を局所的（スポット的）に表面改質（酸化）させて研磨をすることで、ワークＷの凹凸分布を考慮して、且つ短時間での加工性を向上させることができる。

【0042】

なお、本発明は、以上説明した実施形態に限定されず、本発明を逸脱しない範囲において種々変更可能である。一例として、研磨装置１０は、両面研磨装置であってもよい。

【符号の説明】

【0043】

１０ 研磨装置
５０ キャビテーション発生射出装置
５２ 第１外筒
５２ａ 第２流路
５４ 内筒
５４ａ キャビテーション発生部
５４ｂ 第１流路
Ａ 第１液流
Ｂ 第２液流
Ｗ ワーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】