(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
工具基板面に、複数の砥粒を固定した研磨部を有する研磨工具であって、
貫通孔を有する円板状の工具胴部と、
工具胴部の貫通孔に対応する形に分布した、同一形状の砥粒突出開口を複数設けた板状の保持枠と、
工具胴部の背面に工具本体基材である工具蓋とを有し、
各砥粒が、砥粒の前面側を、工具基板面に沿って配置した、砥粒が脱落することのない大きさの、砥粒と少なくとも同数の開口を有する保持枠によって保持され、かつ前記保持枠の背面に画定される砥粒収容空間内に局限(confine)され、前記開口から各砥粒の一部が突き出し、突き出した部分が、保持枠の表面から限られた範囲の高さを有し、また、
砥粒の背面側および砥粒周囲に、上記保持枠よりも軟質な材質からなり砥粒の背面に接触配置した砥粒の見掛け直径の３分の１以下の厚さの第一の砥粒支持材と、第一の砥粒支持材と同等またはより軟質な材質からなり砥粒収容空間の砥粒、保持枠および第一の砥粒支持材の間の空間に充填された第二の砥粒支持材とが充填配置され、工具蓋が第一の砥粒支持材を背面側から支持しており、
保持枠の開口は、集合してひと纏まりの開口群を形成しており、
開口の形状寸法が揃えられており、砥粒の抜け落ちを防止し、また砥粒の突出高さを揃え、開口の整列作用によって、砥粒の結晶面の方向を揃えるものであり、
砥粒支持材と保持枠の開口とによって、作業に必要な砥粒の姿勢と突出高さとを確保することができることを特徴とする研磨工具。
【請求項２】
前記第一の砥粒支持材及び第二の砥粒支持材が同一材質である、請求項１に記載の研磨工具。
【請求項３】
砥粒が、形状及び粒度を均質化された整粒された粒子である、請求項１または２に記載の研磨工具。
【請求項４】
砥粒がダイヤモンド、立方晶窒化硼素または立方晶窒化炭素である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の研磨工具。
【請求項５】
砥粒の粒径が１００μｍ以上である、請求項４に記載の研磨工具。
【請求項６】
砥粒の粒径が２００μｍ以上である、請求項５に記載の研磨工具。
【請求項７】
保持枠が鋼材またはカーボンファイバー、砥粒支持材がシリコンゴム、エポキシ樹脂、銅またスズである、請求項１〜６のいずれか一項に記載の研磨工具。
【請求項８】
次の各工程を有する、請求項１〜７のいずれか一項に記載の研磨工具の製法：
（１）貫通孔を有する円板状の工具胴部を作製する段階、
（２）工具胴部の貫通孔に対応する形に分布した、同一形状の砥粒突出開口を複数設けた板状の保持枠を作成する段階、
（３）工具胴部と保持枠とを接合する段階、
（４）砥粒粒子を整粒して、砥粒突出開口を通過できない揃った寸法の砥粒を準備する段階、
（５）工具胴部と保持枠との接合体に、工具胴部側から整粒した砥粒を、砥粒突出開口１個には砥粒が１個だけ充填されるように挿入する段階、
（６）工具胴部の背面および周囲に、一体成型されたまたは個別の第一および第二の砥粒支持材を砥粒に接して、および砥粒周囲に、充填配置し、さらに工具本体基材である工具蓋を重ね、研磨工具として一体化する段階。
【請求項９】
段階（５）に先立ち、保持枠の開口よりも大きく、かつ該開口と整列した開口を有する砥粒保持具を保持枠に密着配置することをさらに含む、請求項８に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＭＰパッドのコンディショニング、ガラス等、硬くかつ脆性の材料の表面研磨、半導体材料の表面研磨などの広い用途に用いることのできる研磨工具およびその製法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイヤモンドや立方晶窒化硼素、その他の硬質材を砥粒として使用する研磨工具は古くから知られ、各種構成のものが研磨装置に使用されてきている。これらの工具において、砥粒は個々の粒子をロウ付けや電着等により工具基板に固着して使用する単粒構成のもの、及び特に微細な砥粒粒子の集合体を焼結工程等により一体化して使用する焼結体構成のものが知られている。
単粒構成の工具においては一般に、使用する砥粒粒度乃至砥粒寸法と時間当たりの研磨効率は相反し、微小な粒子を使用する精密研磨工程では研磨効率が低く、一方、粗い粒子を使用する研磨工程においては研磨効率は高いが加工面は粗くなる傾向にある。従って高い研磨面精度を高い研磨効率で達成することは困難であった。
この一因は微小粒子においては、小さな砥粒エッジ高さに加えて工具基板への固着強度が充分でないために大きな負荷の下による研磨が行えないこと、粗い粒子による研磨では固着強度が大きく大きな負荷に耐えるものの、砥粒エッジが大きいため、加工面粗さが大きくなることによる。
高い研磨効率と研磨面精度が同時に達成できる工具が望まれていたが、このような目的を同時に達成できるような工具は知られていなかった。
【０００３】
ＣＭＰパッドの仕上げおよび調整のための工具として、特許文献１に、ダイヤモンドまたは立方晶窒化硼素等の砥粒(研磨材粒子)が、一様なサイズの穴を有するテンプレートを使用することにより、粒子寸法の揃った砥粒が研磨工具基板に鑞付けにより固着された研磨工具構成が開示されている。
【０００４】
特許文献２には、ＣＭＰパッドコンディショナーであって、ダイヤモンド砥粒群が環状の研磨工具表面に、接着剤で固定されているものが開示されている。
【０００５】
特許文献３には、ＣＭＰパッドコンディショナーであって、ダイヤモンド砥粒が金属めっき層によりコンディショナー面に固着されたものが開示されている。このコンディショナーは、概略正八面体形状を有するダイヤモンド砥粒をハンドセットによりめっきをして仮固定したのち、無電解めっき、ストライクめっき、さらにスルファミン酸Ｎｉメッキにより、砥粒を固着するものである。
【０００６】
特許文献４には、Ｎｉ層上にダイヤモンド砥粒を配置し、下地めっき層および埋め込みめっき層により砥粒を固着する、ＣＭＰコンディショナーが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−２１０６５９号公報
【特許文献２】特開２００８−２３８３８９号公報
【特許文献３】特開２０１０−５２０８０号公報
【特許文献４】特表２０１０−２５３６３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のＣＭＰパッドコンディショナーや、高精度の加工面形成に用いられるその他の精密研磨工具における工具面からの砥粒の脱落や欠けは、単に工具の加工効率の低下や寿命の短縮に留まらず、脱落砥粒又は砥粒の破片は加工面に損傷を生じて深刻な結果をもたらし得るので、砥粒の脱落には万全の注意が払われなければならない。
【０００９】
一方、ＣＭＰパッドコンディショナーの性能において、研磨効率及び研磨面粗さは重要な項目であるが、これらの特性において砥粒の研磨に寄与する部分(実効寸法)が細かく一様であることも重要なファクターと考えられる。しかし砥粒を工具基板に固着した工具において、砥粒寸法の細かいものは電着やロウ付けに利用可能な表面が小さく、充分な接合強度を確保することが困難である。この点において、実効寸法の小さな砥粒を脱落しないように工具基板に配置した工具の開発が望まれていた。
【００１０】
したがって本発明の課題は、ダイヤモンドや立方晶窒化硼素、立方晶窒化炭等の硬質砥粒が研磨工具の基体に脱落することのないように固着され、かつより精密な研磨を実現する研磨工具を提供することにある。
別の課題は、上記砥粒を、砥粒の位置管理、配向管理、エッジ突出量の管理が可能な態様で固着した研磨工具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者は、上記の課題を解決すべく鋭意検討を進める中で、砥粒の最大断面形よりも小さい開口を複数有する保持枠により砥粒を保持することによって、砥粒の脱落が発生しない研磨工具が得られることを見出し、さらに検討を進めた結果、本発明を完成した。
【００１２】
すなわち本発明は、以下の研磨工具およびその製造方法に関する。
［１］  工具基板面に、複数の砥粒を固定した研磨部を有する研磨工具であって、各砥粒が、砥粒の前面側を、工具基板面に沿って配置した、砥粒が脱落することのない大きさの、砥粒と少なくとも同数の開口を有する保持枠によって保持され、かつ前記保持枠の背面に画定される砥粒収容空間内に局限(confine)され、前記開口から各砥粒の一部が突き出し、突き出した部分が、保持枠の表面から限られた範囲の高さを有することを特徴とする研磨工具。
［２］  さらに、砥粒の背面側を、砥粒の背面に接触配置した保持枠よりも軟質な材質の第一の砥粒支持材によって保持されている、前記［１］に記載の研磨工具。
［３］  さらに、砥粒の背面側を、砥粒の背面に接触配置した保持枠よりも軟質な材質の第一の砥粒支持材によって保持されると共に、砥粒、保持枠ならびに砥粒支持材間の空間に、砥粒支持材と同等以上に軟質の第二の砥粒支持材が充填されている［２］に記載の研磨工具。
［４］  前記第一の砥粒支持材及び第二の砥粒支持材が同一材質である前記［３］に記載の研磨工具。
［５］  砥粒が、形状及び粒度を均質化された整粒された粒子である、前記［１］〜［４］のいずれか一項に記載の研磨工具。
［６］  砥粒が、ダイヤモンド、立方晶窒化硼素または立方晶窒化炭素である、前記［１］〜［５］のいずれか一項に記載の研磨工具。
［７］  砥粒の粒径が１００μｍ以上である、前記［６］に記載の研磨工具。
［８］  砥粒の粒径が２００μｍ以上である、前記［７］に記載の研磨工具。
［９］  砥粒保持枠が鋼材またはカーボンファイバー、砥粒支持材が有機系合成樹脂材である、前記［１］〜［８］のいずれか一項に記載の研磨工具。
［１０］  有機系合成樹脂材がシリコンゴム又はエポキシ樹脂で構成される、前記［９］に記載の研磨工具。
【００１３】
［１１］  次の各工程を有する、研磨工具の製法：
（１）貫通孔を有する円板状の工具胴部を作製する段階、
（２）工具胴部の貫通孔に対応する形に分布した、同一形状の砥粒突出開口を複数設けた板状の保持枠を作成する段階、
（３）工具胴部と保持枠とを接合する段階、
（４）砥粒粒子を整粒して、砥粒突出開口を通過できない揃った寸法の砥粒を準備する段階、
（５）工具胴部と保持枠との接合体に、工具胴部側から整粒した砥粒を、砥粒突出開口１個には砥粒が１個だけ充填されるように挿入する段階、
（６）工具胴部の背面に工具本体基材である工具蓋を重ね、研磨工具として一体化する段階。
［１２］  段階（５）に先立ち、保持枠の開口と等しい、またはより大きく、かつ該開口と整列した開口を有する砥粒保持具を保持枠に密着配置する、前記［１１］に記載の方法。
［１３］  段階（５）に続いて、砥粒背面側に保持枠より軟質な砥粒支持材を、砥粒背面に接しておよび／または砥粒周囲に、充填することをさらに含む、前記［１１］または［１２］に記載の方法。
【００１４】
なお、本願において、「前面」「背面」の用語により、円板状研磨工具の研磨面側か、その反対側かを表わし、研磨工具の研磨を行う面の側を「前」としその反対側を「背」と定義する。つまり、本発明の研磨工具の使用時には、「前面側」に被研磨対象が位置するのであり、その反対側が「背面側」である。従って、工具胴部の背面は、工具本体基材である工具蓋の前面と密着し、工具胴部の前面は、保持枠の背面に密着する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の研磨工具は、ダイヤモンドや立方晶窒化硼素等の粒子、特に好ましくは比較的大粒の粒子を砥粒として用い、前面の保持枠及び背面の可塑性保持材を効果的に配置構成することにより個々の砥粒が確実に保持され、かつ研磨効率が高く、また、砥粒の位置決めや突出部分の高さ、さらに砥粒の配向姿勢の調整が、個々の砥粒を、同一寸法、同一形状の砥粒突出開口を設けた保持枠で保持するという独特の構成の採用により実現可能となり、砥粒突出高さの設定調整が容易であるため研磨精度が高く、また、加工面粗さが小さいという効果がある。
【００１６】
すなわち、砥粒を一部分のみ突き出させる開口を有する保持枠によって砥粒を保持し、かつ、開口の寸法と砥粒の形状寸法の相互作用によって、砥粒の突出高さが決定されるため、単に砥粒を電着や接着剤によって工具面に固着したり、めっき層に埋め込んで固着した場合と比較して、突出高さの設定が容易且つ正確となる。
例えば、結晶面が発達したダイヤモンドを砥粒に用いた場合、形状選別された砥粒は、保持枠の開口の形状寸法が同一であれば、ほぼ揃った突出高さをもって保持枠の開口に嵌りこむ。したがって、保持枠の寸法を予め設定することにより、砥粒突出高さの精密な調節が可能となる。結晶面がそれほど明確でなくても、保持枠開口の寸法形状に対応して、砥粒の最大突出高さが決まるため、開口寸法形状の設定及び適切なスペーサーの使用により、単に工具面に固着した場合と比較して、格段に正確に調節することが可能である。
砥粒の突出量はまた、砥粒が収容される空間の形状、寸法および該空間の壁との間に介在する物質の材質、寸法によっても決定される。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明の研磨工具の、砥粒の収容状態を表す、断面構造図である。この図における下側に、被研磨面が位置し、工具蓋と表示したものが、円形の研磨工具本体基材である。図１においては、砥粒挿入時に砥粒突出高さを揃えるためのスペーサーが示されている。
【図２】図２は、研磨対象の側から見た斜視図である。(簡便のため砥粒は省略している。
【図３】図３は、本発明の研磨工具の、工具基材を除いて、砥粒を収容する空間および保持枠が見えるようにして、背面側から見た平面図である。
【図４】図４は、本発明の研磨工具の、前面側から見た全体平面図および断面図である。
【図５】図５は、本発明の研磨工具の、砥粒収容部の集合体としての、１つの研磨部を表す図である。
【図６】図６は、本発明の保持枠と工具蓋との間に配置され、砥粒を収容する分割空間を画定する工具胴部を示す、斜視図である。
【図７】図７は、工具胴部において、貫通孔越しに保持枠が見えるようにした斜視図である。
【図８】図８は、第一の砥粒支持材および第二の砥粒支持材が同一材質である場合の断面構造図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の研磨工具は、比較的大粒の例えばダイヤモンドの単結晶粒子を砥粒として用い、研磨工具に設けられた、保持具および保持枠と、研磨工具本体の基材である工具蓋とによって画定される、砥粒が１個だけ入った空間がアレイ状に整列して配置された砥粒収容部集合体である研磨部が、円板状の研磨工具の円板面上に複数個、一定幅の円周上に一定間隔で配置された構成を有している。
【００１９】
研磨部は、円形の研磨工具の円周に沿って複数個設けられ、それぞれの研磨部は、扇形、長方形等、任意の平面形を有し、同形のものが複数円周上に並んでもよいし、異なった平面形状の研磨部が複数組配置されるようにしてもよい。
【００２０】
研磨部に収容される砥粒の収容空間を画定し収容部の深さを確保する、研磨工具と同じ外形・寸法を有し、収容部深さに相当する厚みを有する、収容空間部分がくり抜かれた工具胴部と、研磨工具の本体をなす基板である工具蓋とが積み重ねられ、工具胴部の工具蓋則と反対側の面には、砥粒の脱落が起きない寸法の砥粒突出開口の列を研磨部に設けた保持枠が積層される。
開口の形状は説明を容易にするために矩形のものを図示しているが、本発明の開口はこの形状に限定されない。最も好ましいのは円形であるが、保持枠加工条件によって、六角形や八角形に形成することも可能である。
【００２１】
この保持枠の、砥粒収容部側には、砥粒の位置決めをより確実にするための砥粒保持具の使用も可能である。砥粒保持具としては例えば保持枠の開口列と同一ピッチの開口列を有する板状、典型的には保持枠と等しい、またはより大きい開口列を有する網を用いることができ、これらは保持枠の内側に隣接して配置される。保持枠の突出開口列の作用のみでも、砥粒の位置決めは可能であるが、保持具の使用により、砥粒のがたつきが減少し、砥粒の位置、配向、突出高さの精度が向上する。
【００２２】
砥粒が収容される空間を画定する、保持枠に対向する面である工具蓋の底面と砥粒との間には、保持枠よりも軟質の第一の砥粒支持材が介在しており、工具蓋が砥粒支持材を背後から支持する。砥粒支持材はその軟質性によって砥粒のがたつきを吸収し、保持枠面に沿った、或いは垂直な砥粒の移動を抑制し、より確実な保持が達成される。また保持枠からの突出高さが他の砥粒よりも大きなが砥粒があっても、本発明においては背後の支持材により、これらの砥粒が過負荷を受けて後退することが許容されているので、突出高さが自動的に揃えられる機能を有する。
上記の観点から、第一の砥粒支持材の材質としては比較的硬質のゴム、シリコーン、ウレタン、エポキシなどの有機質材料、銅、スズなどの軟質金属材料が適している。砥粒が押し込まれる量は僅かであることから、支持材の厚さは用いられる砥粒の見掛け直径の1/3以下の厚さとするのが必要かつ十分で好適である。
工具への砥粒の保持をより強固にするために、砥粒収容空間の砥粒、保持枠ならびに砥粒支持材の間の空間には、第一の砥粒支持材と同等以上に軟質の軟質材を、第二の砥粒支持材として充填するのがより好ましい。材質としては作業性の観点から上記の有機質材料が適している。この場合には第一の砥粒支持材と第二の砥粒支持材とを一体成型することもできる。
【００２３】
本発明に利用可能な砥粒としては、とくに限定されないが、ダイヤモンド単結晶、立方晶窒化硼素結晶などの、結晶面が発達しているものが好ましい。一般的に突出高さ管理、結晶姿勢調整の点からは、結晶面が良く発達していると共に、粒子形状及び粒度管理(分級)精度の高いものほど好ましい。粒度については従来のドレッサーよりも粗い、広範囲の粒度が利用可能である。最適の粒度は用途によっても異なるが、ダイヤモンドの場合、作業性の点から１００μｍ以上、特に２００μｍ以上の粒子が好ましい。
【００２４】
形状及び粒度で選別された砥粒であっても、ある程度の変動幅を有すること、また配置される向きによっても、砥粒断面の保持枠の開口に対する相対的な大きさが変動し得る。突出高さの変動を一定範囲に限定する場合に、砥粒配置時に保持枠の外方にスペーサーを用いるのが有効である。
【００２５】
研磨部の砥粒突出開口列は、同一寸法同一形状のものが直線状、格子状等に配置され、収容される砥粒の寸法も、一組の通過篩及び保留篩等を用いての篩分け等により、一定の範囲のものを選択して使用する。開口の寸法は、収容された砥粒の最小投影寸法よりも小さい寸法を有したものでなければならない。このような保持枠の開口、砥粒の粒度、及び特殊な組み立て法の使用により、比較的大粒の砥粒を使用しながら、所望加工精度に応じた、小さく揃った突出高さを有する研磨工具が達成される。また、研磨部砥粒突出開口の形状は、ダイヤモンド結晶や立方晶窒化ホウ素結晶を砥粒として使用する場合は正方形とするのが簡便であるが、後述のように他の形状も利用可能である。
【００２６】
砥粒は寸法によって選別し、砥粒突出開口の寸法に適合した寸法に揃った砥粒のみを使用し、各開口あたり一粒の砥粒が嵌め込まれる。
【００２７】
保持枠は、ステンレス、鉄、銅、真鍮、チタン等の金属材料でもよいし、カーボンファイバー、コンポジット材料等の非金属でもよいが、砥粒の保持、位置決めをするに足るだけの強度を有する薄板から作成されるものである。厚みは砥粒の突出量が実用に足るものとなる程度とする必要があること、薄すぎると強度不足となることから、例えばステンレス薄板を使用した場合、0.2〜0.8mm程度が好適であるが、所望の突出量に応じた厚みとするべきである。
【００２８】
嵌め込んだ砥粒を、背後から支持固定するための砥粒支持材は、砥粒突出開口を設けた保持枠よりも軟質の材料から成っている。例えば保持枠としてはステンレスやカーボンファイバーのシートが適しているので、砥粒支持材としては合成樹脂材、特にシリコンゴム、エポキシ樹脂等の有機材料が利用可能である。
【００２９】
砥粒支持材を砥粒の背後に充填または設置し、工具胴部の開放端に、研磨工具本体をなす基部である工具蓋が重ね固定されると、砥粒の特に工具軸方向の動きは、砥粒支持材および工具蓋によって制限され、これによって砥粒の位置が安定する。また、砥粒支持材の分量や寸法は、砥粒周囲に間隙のないように充填するのが効果的であるが、工具の用途によっては多少の隙間は許容される。
【００３０】
工具胴部および研磨工具本体の基部をなす工具蓋の材質は、たとえばステンレス、鉄、銅などの金属材料が好適である。また、工具胴部の外形・寸法は研磨工具本体と同一であるのが好適であるが、必ずしも同一でなくてもよい。
【００３１】
本発明の研磨工具の製法は、次の通りである。
（１）貫通孔を有する円板状の工具胴部を作製する段階、
（２）工具胴部の貫通孔に対応する形に分布した、同一形状の砥粒突出開口を複数設けた板状の保持枠を作成する段階、
（３）工具胴部と保持枠とを接合する段階、
（４）砥粒粒子を整粒して、砥粒突出開口を通過できない揃った寸法の砥粒を準備する段階、
（５）工具胴部と保持枠との接合体に、工具胴部側から整粒した砥粒を、砥粒突出開口１個には砥粒が１個だけ充填されるように挿入する段階、
（６）工具胴部の背面に工具本体基材である工具蓋を重ね、研磨工具として一体化する段階。
【００３２】
本願発明の研磨工具における砥粒の、工具本体への固着は、保持枠による機械的な保持によりなされており、保持枠の開口は砥粒が通過しない大きさに設定されているため、砥粒の脱落は、きわめて有効に防止される。
【００３３】
砥粒が配置される研磨部は、円形の研磨工具の研磨面において、円周上に等間隔に配置されるが、研磨部の形状は、いろいろな形状が可能である。扇形、長方形、台形、楕円形、円形等が可能であるが、いずれの場合でも、砥粒突出開口は整然と列を成して配置される。
【００３４】
本発明の研磨工具は、種々の用途に用いることができ、特に加工面の精度が要求されるものの研磨において優れている。本発明の研磨工具の用途は、とくに限定されないが、例えば、ＣＭＰパッド用、シリコンウェハ用、液晶用ガラス用、ハードディスク用、金属研磨用、その他、硬質砥粒による研磨を必要とするいかなるものであっても、本願発明の研磨工具は有効に使用可能であり、研磨対象として多種多様のものが考えられる。
以下、本発明について図面を用いて詳細に説明するが、図面は一態様を示すものであり、本発明はこれら図面に限定されるものではない。
【実施例】
【００３５】
本発明の研磨工具は、一態様において、図１に示すような断面図で表される断面構造を有している。
砥粒（１）は、工具胴部（９）の内径・外径間に区画され該胴部器壁によって限定された砥粒収容空間に、一部を保持枠（４）の開口（５）から外方に突き出した姿勢で配置される。砥粒収容空間内への移動は工具蓋(２)によって直接、或いはより好ましくは砥粒（１）の背面と工具蓋（２）の内面との間に隣接配置した第一の砥粒支持材（３）によって限定される。
【００３６】
上記砥粒収容空間には砥粒周囲にも同様に、保持枠材よりも軟質の第二の砥粒支持材（１０）を充填配置することができる。この第二の支持材としては砥粒背面の第一の支持材と同等或いはそれ以上に軟質材が利用可能であり、両支持材を例えば可塑性の同一材で一体成型して、図８のようにすることも可能である。
砥粒支持材は、保持枠（４）及び工具蓋（２）、並びに工具胴（９）壁面よりも軟質であるので、研磨作業時に、砥粒（１）は適切な押圧力をもって開口（５）の縁により保持される。砥粒の形状、寸法が一定であるため、開口の寸法により砥粒の突出高さが限られた範囲内において均等化される。この保持材はまた、個々の粒子間の形状、寸法の変動によって生じ得る保持枠との係合状態の違いを吸収するクッションとしての作用もする。
保持枠の機能は、第一義的には砥粒を上記収容空間内に閉じ込めることである。このことはＣＭＰパッドのコンディショニング等では重要になり、極く微細な砥粒の破片の混入も許されないが、形状及び粒子寸法が高度に制御をされた砥粒を、限定された収容空間に収容し、制御された開口から突き出した砥粒の部分によって研磨作業を行う本発明の工具においては、工具表面から脱落が本質的に防止され、かかる脱落砥粒によるワーク表面の損傷が根本的に排除される。
【００３７】
砥粒（１）の収容姿勢を一定のものとし、また砥粒のがたつきを抑制するためには、砥粒収容空間をさらに区画する砥粒保持具（６）を保持枠に近接して配置することが好ましいが、保持具（６）がなくても、砥粒支持材（３）と保持枠（４）の開口とによって、作業に必要な砥粒の姿勢と突出高さとを確保することができる。
【００３８】
図２は、本発明の研磨工具に用いる研磨工具構成の一例を、研磨対象の側から見た斜視図である。(簡便のため砥粒は省略している。)保持枠の開口が集合してひと纏まりの開口群を形成しており、この開口群を研磨部（８）と称する。砥粒が一定突出高さをもって突出している開口が多数整列して集合した研磨部（８）は、円形の研磨工具の研磨面に、円周上に複数個が配置される。
研磨部の平面形状は、図２のような扇形でも、矩形でも、また、円形や楕円形、三角形等の各種形状が考えられるが、砥粒の分布、配置を研磨結果と対応させて、最適な形状を選定すればよい。いずれの場合も、開口の形状寸法を揃えて、砥粒の抜け落ちを防止し、また砥粒の突出高さを揃えることが重要である。
【００３９】
図３は、矩形の研磨部が８個、円周上に配置された本願発明の研磨工具を、工具胴部（９）、保持枠（４）および保持具（６）だけにした状態で、工具蓋（２）側からみた平面図であり、砥粒の寸法よりも小さい正方形の開口（５）が見えている状態を示す。これらの開口に砥粒をはめ込み、さらにその上から、砥粒支持材を充填し、その上から工具蓋（２）をかぶせて、研磨工具が完成する。
【００４０】
図４は、本願発明の研磨工具の別の一例の、保持枠（４）、工具胴部（９）および工具蓋（２）を重ね合わせた状態、すなわち砥粒と砥粒支持材とを欠いた状態を、前面側から見た平面図(上図)および断面図(下図)であり、断面図における凹部の一つ一つに、砥粒がひとつずつ収容されることになる。
この例においては、保持具が工具胴部と同一の高さを有しており、保持具は工具蓋と接している。この場合は、砥粒支持材は、それぞれの砥粒収容空間において、砥粒の背後に位置することになる。
【００４１】
図５は、扇型の研磨部（８）を有する本願発明の研磨工具の、砥粒を備えた完成状態の研磨工具の一部を、研磨面側からみた状態の図である。砥粒（１）は、ほぼ同一の突出高さをもって整列しており、開口の整列作用によって、さらに砥粒の結晶面の方向を揃えことも可能である。しかしながら、前述のように、開口形状は、特定の形状である必要はなく、確実な脱落防止効果のためには、砥粒の最小断面よりも小さい開口であれば足りる。
【００４２】
以上の説明において、開口の形状は矩形のものを例示したが、本発明の開口はこの形状に限定されない。最も好ましいのは円形であるが、保持枠加工条件によって、六角形や八角形に形成することも可能である。
保持枠の開口の形状が砥粒粒子の形状に良好に適さないと思われる場合にも、開口寸法の調整により、形状及び粒度が適切に揃えられた砥粒を使用すればある程度の突出量調整が可能であるため、比較的正確な突出量の管理が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の研磨工具は、各種半導体材料の表面、ハードディスクのディスク面等を研磨する、主に硬質ウレタンや不織布で構成された化学的機械的研磨(chemical-mechanical polishing：ＣＭＰ)パッドのコンディショニングにも、或いはより精密な研磨作業にも使用可能である。例えば、液晶ディスプレイ用のガラス表面の加工(研磨)などの用途にも効果的に用いることができる。
本発明の研磨工具は、ダイヤモンド等の大粒の結晶粒子からなる砥粒を、砥粒より小さい寸法の開口を多数設けた保持枠により固着保持する研磨工具、およびその製造方法であって、砥粒は、保持枠の開口から研磨面側に突出し、砥粒の背面側には保持枠よりも軟質の、砥粒支持材により保持固定される。砥粒収容空間は、保持枠とスペーサーまたは保持具と保持枠に対向する工具蓋とにより画定され、確定された一つの収容空間に１個ずつの砥粒が収容される。砥粒は予め選別して寸法および形状を揃えられたものを用意し、保持枠の開口に１個ずつ挿入され、砥粒支持材を施したのちに、研磨工具本体の基材でもある工具蓋を被せることにより、一定の突出量をもって固着される。
【符号の説明】
【００４４】
１  砥粒
２  工具蓋
３  第一の砥粒支持材
４  保持枠
５  開口
６  砥粒保持具
７  スペーサー
８  研磨部
９  工具胴部
１０  第二の砥粒支持材
【図７】
0005972032.tif 000002
【図１】
0005972032.tif 000003
【図２】
0005972032.tif 000004
【図３】
0005972032.tif 000005
【図４】
0005972032.tif 000006
【図５】
0005972032.tif 000007
【図６】
0005972032.tif 000008
【図８】
0005972032.tif 000009