(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子を該一次粒子同士の結合点にネックが形成される温度で加熱処理して、該二次粒子内部の一次粒子を成長させてなる多孔質の砥粒であって、
（イ）前記一次粒子の成長による形成された切刃形成粒子が前記ネックにより互いにゆるく結合され、
（ロ）前記切刃形成粒子間に空隙が形成され、
（ハ）前記ネックが１葉双曲面状に形成され、かつ、
（ニ）前記多孔質の砥粒の細孔比表面積が１８０００ｃｍ２／ｃｍ３以上７０００００ｃｍ２／ｃｍ３以下にされている
ことを特徴とする砥粒。
【請求項２】
砥粒としての使用時に、その加工面の前記切刃形成粒子が、その少なくとも空隙に接する部分が切刃として機能するものであって、該切刃形成粒子が摩耗して切刃となる部分を失うにしたがって脱落するものであり、また、該砥粒内の新たな切刃形成粒子が、加工面に順次突き出されるものであることを特徴とする請求項１に記載の砥粒。
【請求項３】
圧縮破壊強度が１ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の砥粒。
【請求項４】
前記圧縮破壊強度が２０ＭＰａ以上３００ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項３に記載の砥粒。
【請求項５】
前記細孔比表面積が１０００００ｃｍ２／ｃｍ３以上３０００００ｃｍ２／ｃｍ３以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の砥粒。
【請求項６】
前記切刃形成粒子の平均粒径が５μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の砥粒。
【請求項７】
切刃形成粒子同士を結合するためのバインダを含まないことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の砥粒。
【請求項８】
多数の一次粒子を凝集させて二次粒子を得る工程と、
該二次粒子を一次粒子同士の結合点にネックが形成される温度で加熱処理して、前記一次粒子を成長させることにより、（イ）前記一次粒子の成長による形成された切刃形成粒子が前記ネックにより互いにゆるく結合され、（ロ）前記切刃形成粒子間に空隙が形成され、（ハ）前記ネックが１葉双曲面状に形成され、かつ、（ニ）前記多孔質の砥粒の細孔比表面積が１８０００ｃｍ２／ｃｍ３以上７０００００ｃｍ２／ｃｍ３以下にされている、多孔質の砥粒を得る工程と、
を有することを特徴とする砥粒の製造方法。
【請求項９】
上記で形成される切刃形成粒子の平均粒径が５μｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載の砥粒の製造方法。
【請求項１０】
前記請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の砥粒を研磨面に有することを特徴とする研磨具。
【請求項１１】
前記研磨具の研磨面表面に砥粒が露出していることを特徴とする請求項１０に記載の研磨具。
【請求項１２】
前記研磨具が研磨フィルム、研磨布及び研磨用砥石のいずれかであることを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の研磨具。
【請求項１３】
前記研磨具が研磨フィルムであって、前記砥粒を基材フィルムに固定するためのバインダ層の厚さが該砥粒の最大直径よりも小さいことを特徴とする請求項１２に記載の研磨具。
【請求項１４】
上記研磨具の、砥粒を有する部分における上記砥粒の含有率が５体積％以上９０体積％以下であることを特徴とする請求項１０ないし請求項１３のいずれかに記載の研磨具。
【請求項１５】
多数の一次粒子を凝集させて二次粒子を得る工程、
前記二次粒子を一次粒子同士の結合点にネックが形成される温度で加熱処理して、前記一次粒子を成長させることにより、（イ）前記一次粒子の成長による形成された切刃形成粒子が前記ネックにより互いにゆるく結合され、（ロ）前記切刃形成粒子間に空隙が形成され、（ハ）前記ネックが１葉双曲面状に形成され、かつ、（ニ）前記多孔質の砥粒の細孔比表面積が１８０００ｃｍ２／ｃｍ３以上７０００００ｃｍ２／ｃｍ３以下にされている多孔質の砥粒を得る工程と、
前記砥粒を基材に固定する工程と、
を有することを特徴とする研磨具の製造方法。
【請求項１６】
前記砥粒を基材に固定する工程において、樹脂、セラミック及び金属から選ばれた１種以上のバインダを用いることを特徴とする請求項１５の研磨具の製造方法。
【請求項１７】
前記砥粒を基材に固定する工程において、砥粒を強化材とともに基材に固定することを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載の研磨具の製造方法。
【請求項１８】
上記強化材が、金属粉末、有機繊維、無機繊維及び金属繊維から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１７の研磨具の製造方法。
【請求項１９】
前記研磨具が研磨フィルムあるいは研磨布であることを特徴とする請求項１５ないし請求項１８のいずれか１項に記載の研磨具の製造方法。
【請求項２０】
多数の一次粒子を凝集させて二次粒子を得る工程と、
前記二次粒子を一次粒子同士の結合点にネックが形成される温度で加熱処理して、前記一次粒子を成長させることにより、（イ）前記一次粒子の成長による形成された切刃形成粒子が前記ネックにより互いにゆるく結合され、（ロ）前記切刃形成粒子間に空隙が形成され、（ハ）前記ネックが１葉双曲面状に形成され、かつ、（ニ）前記多孔質の砥粒の細孔比表面積が１８０００ｃｍ２／ｃｍ３以上７０００００ｃｍ２／ｃｍ３以下にされている多孔質の砥粒を得る工程と、
前記砥粒を結合させるバインダと該砥粒とを混合あるいは混練して砥粒混合材料を得る工程と、
該砥粒混合材料を成形して研磨用砥石とする工程と
を有することを特徴とする研磨用砥石の製造方法。
【請求項２１】
前記砥粒と該砥粒を結合させる結合材料とを混合あるいは混練して砥粒混合材料を得る工程において、強化材を添加することを特徴とする請求項２０に記載の研磨用砥石の製造方法。
【請求項２２】
前記強化材が金属粉末、有機繊維、無機繊維及び金属繊維から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項２１の研磨用砥石の製造方法。
【請求項２３】
前記請求項１０ないし請求項１４のいずれかに記載の研磨具を有することを特徴とする研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン、ガラス等の硬脆材料や、鉄鋼、アルミニウム等の金属材料を仕上げ加工するための研磨具とその製造方法、そのような研磨具を得るための砥粒、さらに研磨具を備えた研磨装置に関し、特に加工の高品位化、高能率化を行うための長寿命な研磨具およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコンウェーハやガラスディスクをはじめ各種硬脆材料や金属材料からなる部品の最終仕上げには、研磨剤スラリーを用いた研磨加工が用いられてきた。この加工法は、微細な砥粒を使用しやすいため、優れた仕上げ面を容易に得ることができ、また大量の研磨剤スラリーを使用することで安定した加工特性を維持することができるため、広く用いられてきた。
【０００３】
しかし、このような研磨剤スラリーを用いる研磨加工においては大量のスラリーを要すると同時に、大量のスラリー廃液を排出するため環境への負荷が極めて高く、また加工能率の向上にも限界がある。こうしたことから、研磨剤スラリーを用いる研磨加工仕上げと同等以上の優れた仕上げ面を得ることのできる固定砥粒加工工具の開発が各方面で活発に行われている。
【０００４】
ここで、砥粒加工において良好な加工面粗さを得るには、微細な砥粒を使用することが有利であり、固定砥粒加工工具においても同様に微細な砥粒が用いられている。しかし、鏡面のような優れた加工面を得るために、粒径が数μｍ以下の砥粒の固定砥粒加工工具を使用すると、砥粒と基材とを結合する結合材と工作物との接触が生じ、また、切りくずが砥粒同士の間に蓄積されて目詰まりが発生し、その結果、加工抵抗が急増し、最悪の場合には加工ができなくなってしまう。
【０００５】
ここで、砥粒結合材と被工作物との接触を抑制するような手段を講じた場合であっても、砥粒径が小さいため、加工能率が低下してしまうと云った問題がある。
【０００６】
一方、加工能率を向上させるためは大粒径の砥粒を選択しなければならないが、この場合、加工能率は向上するものの、加工面品位が落ちて鏡面が得にくくなる。
【０００７】
これらの問題を解決するものとして、微細な砥粒を造粒し、凝集した状態の粉末を砥粒として使用する固定砥粒加工工具が、特開平７−１６４３２４号、特開平８−１５５８４０号、特表平９−５０４２３５号、特開２０００−１９８０７３、特開２０００−２３７９６２、特開２０００−１７６８４２、特開２００１−１２９７６４等の公報で提案されている。これらの固定砥粒加工工具において、その微細な砥粒の作用により優れた加工面粗さが得られ、同時に凝集した砥粒による加工能率の向上等が実現される。
【０００８】
しかしながら、加工能率をさらに向上させようとした場合に、砥粒を構成する微細な粒子同士の結合力に関する着目のない、これら技術では、加工能率向上の要求に応えられず、さらに固定砥粒加工工具の寿命の点で不充分であるなどの問題が生じることが判った。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の問題点を改善する、すなわち、加工面粗さを犠牲にすることなく、加工能率が極めて高い研磨加工を長時間持続して可能とする砥粒及びそのような砥粒を用いた長寿命な研磨具、研磨装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術に係る、微細な砥粒を造粒し、凝集した状態の粉末を砥粒として使用する固定砥粒加工工具について、本発明者等がさらに鋭意研究を重ねた結果、加工対象物にも左右されるが、基本的に砥粒を構成する微細な粒子同士の結合力が非常に重要なファクタであることが判明した。すなわちこれら従来技術においては凝集した砥粒を構成する微細な粒子同士の結合力に関する着目・考察が一切なされてなかった。
【００１１】
ここで、砥粒は研磨・研削工程での使用の結果、徐々に摩耗して、平坦化された状態となっていくが、この平坦化により生じた平面ないし略平面状の面が加工面である。
【００１２】
焼結されているセラミックからなる砥粒の場合には高い研磨能率が得られるが、空隙が存在せずに、あまりにも硬すぎるので、被加工面に加工によって、新たに大きなスクラッチをもたらし、加工面粗さを劣化させる。
【００１３】
一方、微細な一次粒子が凝集して形成された形成された二次粒子からなる砥粒の場合には、一次粒子と空間とによって一種の切刃が形成されるため、高い研磨品質が得られる。
【００１４】
しかしながら、このような微細な一次粒子が凝集して形成された二次粒子からなる砥粒では、一次粒子が細かすぎ、あるいは、一次粒子同士の結合が制御されていないために高い研磨能率が得られず、また、実用に足る耐久性、寿命が得られない。
【００１５】
ここで、本発明者等は、細かい粒子が集まって形成された砥粒において、その細かい粒子同士の結合力を適正に調整することによって、加工による砥粒の摩耗を徐々に進行させることができ、その結果、常に新しい切刃が発生し、被加工物に対して高加工能率で、かつ、ナノメーターオーダーの高加工面品位が得られる優れた加工特性を長時間維持することができ、このとき、砥粒自体の磨耗は抑制されるので結果として工具寿命を長くできることを見出した。
【００１６】
すなわち、本発明の砥粒は上記課題を解決するため請求項１に記載のように、多数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子を、該一次粒子同士の結合点にネックが形成される温度で加熱処理して、該二次粒子内部の一次粒子を成長させてなる多孔質の砥粒であって、
（イ）前記一次粒子の成長による形成された切刃形成粒子が前記ネックにより互いにゆるく結合され、（ロ）前記切刃形成粒子間に空隙が形成され、（ハ）前記ネックが１葉双曲面状に形成され、かつ、（ニ）前記多孔質の砥粒の細孔比表面積が１８０００ｃｍ２／ｃｍ３以上７０００００ｃｍ２／ｃｍ３以下にされていることを特徴とする砥粒である。
【００１７】
このような構成によれば、上記砥粒は、実際の使用時に、その加工面における前記切刃形成粒子の少なくとも空隙に接する部分が切刃として機能し、該切刃形成粒子が摩耗して切刃となる部分を失うにしたがって脱落するとともに、新たな切刃形成粒子が加工面に順次突き出される機能を有し、研磨、研削加工時に、砥粒に常に自生発刃が生じ、切り屑の除去も良好で、優れた品位を維持して極めて能率良く、かつ、長時間に亘って安定して加工を実施することができる。
さらに請求項１の砥粒は、その細孔比表面積が１８０００ｃｍ２／ｃｍ３以上７０００００ｃｍ２／ｃｍ３以下にされている構成を有するために、砥粒自身の摩耗と切刃形成粒子が摩耗して切刃となる部分を失うにしたがって生じる脱落の度合いとが最適化され、良好な加工面品位を保ちながらさらに高能率で加工できると同時に、砥粒の磨耗を抑えることもできるので、加工能率、加工品質と長寿命とのバランスが良い砥粒とすることができ、このような砥粒を有する研磨具の寿命をより長くすることができる。
ここで、砥粒の細孔比表面積が１８０００ｃｍ２／ｃｍ３未満であると、加工面にスクラッチが発生しやすくなり、加工面品位を劣化させてしまう恐れがある。また、逆に細孔比表面積が７０００００ｃｍ２／ｃｍ３よりも大きい場合、切刃形成粒子同士の結合力があまりにも弱すぎるために、充分な研磨、研削加工ができずに、逆に砥粒自体の磨耗が激しく、加工能率が極端に低下し、加工物の前加工面を完全に除去できない恐れがある。さらに砥石に応用した場合に研削焼けが生じやすくなる。
【００１８】
請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の砥粒において、圧縮破壊強度が１ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下である構成を有する。このような請求項３の発明によれば、砥粒として、砥粒自身の摩耗と切刃形成粒子が摩耗して切刃となる部分を失うにしたがって生じる脱落の度合いとが最適化され、良好な加工面品位を保ちながらさらに高能率で加工できると同時に、砥粒の磨耗を抑えることもできるので、加工能率、加工品質と長寿命とのバランスが良い砥粒とすることができ、このような砥粒を有する研磨具の寿命をより長くすることができる。
【００１９】
ここで、砥粒の圧縮破壊強度が５００ＭＰａを越えると、加工面にスクラッチが発生しやすくなり、加工面品位を劣化させてしまう恐れがある。また、逆に圧縮破壊強度が１ＭＰａよりも小さい場合、切刃形成粒子の結合力があまりにも弱すぎるために、充分な研磨、研削加工ができずに、逆に砥粒自体の磨耗が激しく、加工能率が極端に低下し、加工物の前加工面を完全に除去できない恐れがある。さらに砥石に応用した場合に研削焼けが生じやすくなる。
【００２０】
研削焼けとは、研削砥石において砥粒の突き出しが得られず、砥粒を固定する結合剤と工作物とが接触して生じる現象であって、このとき、正常な研削加工を行うことができずに研削面の温度が上昇し、研削面に変色が発生することを云う。
【００２１】
請求項４の発明は、請求項３に記載の砥粒において、圧縮破壊強度が２０ＭＰａ以上３００ＭＰａ以下である構成を有する。このような請求項４記載の発明によれば、高加工面品位を保ちながらさらに高能率で加工できると同時に、さらに効果的に砥粒の磨耗を抑えることができ、このような砥粒を有する研磨具の寿命をより長くすることができる。
【００２４】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の砥粒において、細孔比表面積が１０００００ｃｍ２／ｃｍ３以上３０００００ｃｍ２／ｃｍ３以下にされている構成を有する。このような請求項５記載の発明によれば、高加工面品位を保ちながらさらに高能率で加工できると同時に、さらに効果的に砥粒の磨耗を抑えることができ、このような砥粒を有する研磨具の寿命をより長くすることができる。
【００２５】
請求項６の発明は、請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の砥粒において、切刃形成粒子の平均粒径が５μｍ以下にされている構成を有する。
このような請求項６記載の発明によれば、優れた加工品位を確実に得ることができる。ここで、前記切刃形成粒子の平均粒径が５μｍを越えると、加工面にスクラッチが発生して加工品位が低下してしまう恐れがあり、好ましくない。ここで、切刃形成粒子の平均粒径が５μｍを越えないようにするためには加熱処理条件を調整することで達成することができる。
【００２６】
さらに、請求項７記載の発明は請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の砥粒において、切刃形成粒子同士を結合するためのバインダを含まない構成を有する。
【００２７】
このような構成によって、切刃形成粒子が摩耗して切刃となる部分を失うにしたがって脱落するとともに、新たな切刃形成粒子が加工面に順次突き出される際に、切刃形成粒子のバインダからの突き出し量が不充分となることがなく、また、目つぶれ、目詰まり、バインダの残留やそのバインダへの切りくずの付着等によるスクラッチの発生の加工品位上の問題発生を回避することができる。
【００２８】
上記のような、優れた砥粒を得るために、本発明の砥粒の製造方法は請求項８に記載のように、多数の一次粒子を凝集させて二次粒子を得る工程と、該二次粒子を一次粒子同士の結合点にネックが形成される温度で加熱処理して、前記一次粒子を成長させることにより、（イ）前記一次粒子の成長による形成された切刃形成粒子が前記ネックにより互いにゆるく結合され、（ロ）前記切刃形成粒子間に空隙が形成され、（ハ）前記ネックが１葉双曲面状に形成され、かつ、（ニ）前記多孔質の砥粒の細孔比表面積が１８０００ｃｍ２／ｃｍ３以上７０００００ｃｍ２／ｃｍ３以下にされている多孔質の砥粒を得る工程と、を有する。
【００２９】
このような本発明の砥粒の製造方法によれば、このような２つの工程により、得られる砥粒は、実際の砥粒としての使用時に、請求項２に記載のようにその加工面における前記切刃形成粒子の少なくとも空隙に接する部分が切刃として機能し、該切刃形成粒子が摩耗して切刃となる部分を失うにしたがって脱落するとともに、新たな切刃形成粒子が加工面に順次突き出される機能を有し、研磨、研削加工時に、砥粒に常に自生発刃が形成され、切り屑の除去も良好で、優れた品位を維持して極めて能率良く、かつ、長時間に亘って安定して加工を実施することができる。
【００３０】
このとき請求項９に記載のように形成される切刃形成粒子の平均粒径が５μｍ以下となる条件で加熱処理を行うことが望ましい。すなわち、切刃形成粒子の平均粒径が５μｍを越えると、加工面にスクラッチが発生して加工品位が低下してしまう恐れがあり、好ましくない。
【００３１】
また、請求項１０記載の研磨具のようにこのような請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の砥粒を研磨面に有する研磨具は、その優れた本発明に係る砥粒により、優れた品位を維持して極めて能率良く、かつ、長時間に亘って安定して加工を実施することができる。
【００３２】
また、請求項１１に記載の研磨具は、請求項１０に記載の研磨具において、研磨具の研磨面表面に砥粒が露出していることを特徴とする。このような構成により砥粒同士、あるいは、砥粒とそれを支持する基材とを固定するバインダによる加工品質の低下を防止することができる。ここで、バインダとしては樹脂、セラミック、金属のいずれか１種以上を用いることができ、また、例えばセラミック前駆体を用いてその後加熱処理などによりセラミックとしても良い。
【００３３】
また、請求項１２に記載の研磨具は、請求項１０または請求項１１に記載の研磨具において、前記研磨具が研磨フィルム、研磨布及び研磨用砥石のいずれかであることを特徴とする。研磨具がこのように研磨フィルム、研磨布及び研磨用砥石のいずれかであることにより、上記請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の砥粒による高い加工能率で、かつ、高品位な加工が可能となる効果を特に効果的に発揮させることができる。
【００３４】
研磨フィルムとした場合、前記砥粒の効果を充分に得ることが可能となるとともに、研磨フィルム自体が安価な研磨具であり、いわゆる、使い捨てないし使い捨てに近い使用条件であっても比較的低コストの研磨加工が可能とすることができる。
【００３５】
研磨布の場合、前記砥粒の効果を充分に得ることが可能となるとともに、工具として従来の研磨加工機やラップ加工機において、その定盤に置き換えて使用することができ、また研磨フィルムと異なり、摩耗とともに新たな砥粒が研磨具表面に現れるため、長時間使用することができる。したがって、工作物を能率よく、優れた加工面品位に仕上げられるとともに、寿命が長いため、工具コストが安くなり、同時に工具取り替えなどの作業者の負担を低減できる。
【００３６】
また、研磨用砥石に応用して砥石内に添加することにより、研磨、研削加工時に、研削焼けを生じることなく、安定に能率良く優れた加工面品位に工作物を仕上げることができる。
【００３７】
また、請求項１３に記載の研磨具は、請求項１２に記載の研磨具において前記研磨具が研磨フィルムであって、前記砥粒を基材フィルムに固定するためのバインダ層の厚さが該砥粒の最大直径よりも小さいことを特徴とする。このような構成により、バインダが被研磨面に接触することによる研磨品質の低下を防止し、砥粒の突き出し量が保証される。
【００３８】
また、請求項１４に記載の研磨具は、請求項１０ないし請求項１３のいずれか１項に記載の研磨具において、砥粒を有する部分における前記砥粒の含有率が５体積％以上９０体積％以下にされていることを特徴とする。このような構成により優れた加工面品位を高い能率で得ることが可能となる。前記砥粒の含有率が５体積％未満であると添加の効果が充分に得られない場合があり、一方、含有率９０体積％をこえると研磨具の結合材量が少なすぎて、砥粒保持強度が著しく低下し、研磨具として用いることができない。
【００３９】
また、請求項１５の研磨具の製造方法は、多数の一次粒子を凝集させて二次粒子を得る工程と、前記二次粒子を一次粒子同士の結合点にネックが形成される温度で加熱処理して、前記一次粒子を成長させることにより、（イ）前記一次粒子の成長による形成された切刃形成粒子が前記ネックにより互いにゆるく結合され、（ロ）前記切刃形成粒子間に空隙が形成され、（ハ）前記ネックが１葉双曲面状に形成され、かつ、（ニ）前記多孔質の砥粒の細孔比表面積が１８０００ｃｍ２／ｃｍ３以上７０００００ｃｍ２／ｃｍ３以下にされている多孔質の砥粒を得る工程と、前記砥粒を基材に固定する工程と、を有する。このような構成により、優れた品位を維持しつつ、極めて能率良く研磨加工できる長寿命の研磨具を容易に得ることができる。
【００４０】
また、請求項１５の研磨具の製造方法において、請求項１６に記載のように、前記砥粒を基材に固定する工程において、樹脂、セラミック及び金属から選ばれた１種以上のバインダを用いることにより、求められる耐熱性、強度などを満足する研磨具を得ることができる。なお、このとき用いる砥粒の表面を改質処理し、バインダとの密着性を向上させることも可能である。
【００４１】
固定方法としては、例えばバインダと砥粒とからなる混合物を例えばワイヤバーコータ、グラビアコータ、リバースロールコータあるいはナイフコータなどを用いて基材に塗布することによって行うことができる。
【００４２】
また、この請求項１６の研磨具の製造方法において、請求項１７に記載のように、前記砥粒を基材に固定する工程において、砥粒を強化材とともに基材に固定することにより寿命の長い研磨具を得ることができる。ここで強化材としては請求項１８に記載のように、金属粉末、炭素繊維、ガラス繊維などの無機繊維、ポリアクリロニトリル繊維などの有機繊維、あるいは金属繊維などが挙げられる。繊維を用いる場合、必要に応じてチョップドファイバー、ミルドファイバーなどの適当な長さとして用いることができる。また、さらにこれら繊維の表面を改質処理し、バインダとの密着性を向上させることも可能である。また、強化材としては、上記の他、各種ウィスカーなども用いることもできる。
【００４３】
また、請求項１９に記載の研磨具の製造方法は、請求項１５ないし請求項１８のいずれかに記載の研磨具の製造方法において、研磨具が研磨フィルムあるいは研磨布であることを特徴とする。
【００４４】
また、請求項２０に記載の研磨用砥石の製造方法は、多数の一次粒子を凝集させて二次粒子を得る工程と、前記二次粒子を一次粒子同士の結合点にネックが形成される温度で加熱処理して、前記一次粒子を成長させることにより、（イ）前記一次粒子の成長による形成された切刃形成粒子が前記ネックにより互いにゆるく結合され、（ロ）前記切刃形成粒子間に空隙が形成され、（ハ）前記ネックが１葉双曲面状に形成され、かつ、（ニ）前記多孔質の砥粒の細孔比表面積が１８０００ｃｍ２／ｃｍ３以上７０００００ｃｍ２／ｃｍ３以下にされている多孔質の砥粒を得る工程と、前記砥粒を結合させるバインダと該砥粒とを混合あるいは混練して砥粒混合材料を得る工程と、該砥粒混合材料を成形して研磨用砥石とする工程とを有する研磨用砥石の製造方法であり、このような製造方法により、優れた品位を維持して極めて能率良く加工をおこなうことができる研磨用砥石を容易に得ることができる。ここでバインダとしては樹脂、セラミック、金属のいずれか１種以上を用いることができ、また、例えばセラミック前駆体を用いてその後加熱処理などによりセラミックとしても良い。
【００４５】
さらに請求項２１に記載の研磨用砥石の製造方法において、請求項２０に記載のように前記砥粒と該砥粒を結合させる結合材料とを混合あるいは混練して砥粒混合材料を得る工程において、強化材を添加することにより剛性や耐磨耗性を向上させることができ、さらに寿命の長い研磨用砥石とすることができる。このとき、請求項２２に記載のように、前記強化材としては、有機繊維、無機繊維及び金属繊維が挙げられ、これら繊維を必要に応じてチョップドファイバー、ミルドファイバーなどの適当な長さとして用いることができる。また、さらにこれら繊維の表面を改質処理し、バインダとの密着性を向上させることも可能である。また、強化材としては、各種ウィスカーなどを用いることもできる。
さらにこれら強化材の表面を改質処理し、バインダとの密着性を向上させることも可能である。
【００４６】
また、請求項２３に記載の研磨装置は前記請求項１０ないし請求項１４のいずれか１項に記載の研磨具を有する。このような研磨装置は研磨効率と研磨品質とが高く、かつ、研磨具の寿命が長いのでその交換の手間が少なくて済む。
このような研磨具は、高い加工能率で、かつ、高品位な加工が可能となり、また、長寿命である。
【００４７】
【発明の実施の形態】
本発明の砥粒は、多数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子を一次粒子同士の結合点にネックが形成される温度で加熱処理して得た、多数の微細な切刃形成粒子が部分的に、かつ、空隙を形成して、互いにゆるく結合してなる粒状の多孔質体であって、この切刃形成粒子は上記加熱処理時に一次粒子が成長して形成されている砥粒である。
【００４８】
このように、従来の微細な一次粒子が単に凝集して形成された二次粒子からなる砥粒とは異なり、多数の微細な切刃形成粒子が部分的に、かつ、空隙を形成して、互いにゆるく結合してなる粒状の多孔質体の構造が維持されながらも、上記従来の砥粒内の一次粒子同士の結合と比べ、一次粒子が加熱処理により成長してなる切刃形成粒子同士の結合部分にネックが形成されているためにその結合が強いので、研磨効率と研磨品質を有しながらも、長時間の使用が可能とすることができる。
【００４９】
本発明における切刃形成粒子とは、多数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子中の一次粒子が加熱処理によって成長した粒子であって、少なくともその一部分が研磨、研削加工への使用時に工作物に対して切刃として加工物に対して加工作用を及ぼす粒子である。
【００５０】
さらに、上記のように一次粒子が成長する加熱処理によれば、粒子を構成する物質の物質移動により一次粒子が成長するのみならず、粒子同士の結合箇所は、粒子を形成する物質の物質移動により太くなり、不連続点のないなだらかな曲面となり、１葉双曲面状（鼓状）にくびれた、いわゆる「ネック」状となる。この加熱処理時の物質移動による一次粒子の成長及び「ネック」形成については、株式会社産業技術センター発行「セラミック材料技術集成」（昭和５４年４月１０日初版第１刷発行）の「２．３  物質移動の機構と焼結のモデル」に詳細に記載されている。
【００５１】
本発明ではこのように、切刃形成粒子同士が切刃形成粒子を構成する物質自体より結合しているために、砥粒としてバインダを含まず、その結果、切刃形成粒子が摩耗して切刃となる部分を失うにしたがって脱落するとともに、新たな切刃形成粒子が加工面に順次突き出されるため、バインダを用いて砥粒を形成したときに生じる、切刃形成粒子のバインダからの突き出し量が不充分となる、また、目つぶれ、目詰まり、バインダの残留やそのバインダへの切りくずの付着等によるスクラッチの発生の加工品位上の瑕疵発生等の問題を回避することができる。
【００５２】
ただし、多数の一次粒子を互いに凝集させて二次粒子を形成する際には、加熱処理により酸化、分解あるいは蒸発等により完全に消滅するような、例えば有機物からなるバインダは用いることが可能で、その場合には砥粒としての使用時にバインダが残留していないので上記不都合は回避される。
【００５３】
このような、粒子同士の結合箇所がネック状となることにより、切刃形成粒子同士の結合の強さは強化され、その結果、粒子自体の成長と相まって、高い加工能率で、かつ、高品位な加工が可能でありながら、長時間の加工が可能な砥粒を得ることができる。
【００５４】
本発明において、一次粒子を構成する原料としては、上記のような加熱処理によって粒子を構成する物質が物質移動して成長するものであって、砥粒としたときに受容できる物性を有する硬質無機材料であればよく、シリカ、セリア、キュービック窒化ホウ素（ｃＢＮ）、アルミナ、炭化珪素、酸化ジルコニウムなどが挙げられ、一次粒子の大きさとしては、平均粒径が５μｍ以下のものを用いることが望ましい。
【００５５】
本発明における二次粒子とは多数の微細な一次粒子からなる凝集体である。
多数の微細な一次粒子を互いに凝集させてこのような二次粒子を得る方法としては、スプレードライヤー（一般的に、１μｍ〜３００μｍまでのサイズが得られる。粒度分布がシャープでないときには分級プロセスを加える）、ゾルゲル法、溶媒を併用する凍結乾燥法及び溶媒乾燥法等が挙げられる。さらに、固体の熱分解及び固相反応を利用する方法、あるいは気体からの形成方法として、蒸発−凝集、気相分解法、その他の気相反応なども用いることができる。
【００５６】
上記のようにして得た二次粒子に対して加熱処理を行い、二次粒子内の一次粒子を成長させる。本発明における加熱処理は上記のように多数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子中の一次粒子が成長する条件（温度、時間）でおこなう必要がある。
【００５７】
その加熱処理の条件は、一次粒子を構成する物質によって適宜選択するが、通常は加熱処理が１０分〜数時間以内に終了する程度の温度を選択する。加熱処理時間が長すぎると制御が困難となり、通常のセラミック製の砥粒のように焼結してしまって、焼結までは至らなくとも、切刃形成粒子が大きくなってしまって、実質焼結してしまったのと同じになった場合には、本発明の効果が得られない。
【００５８】
ここで、予めいくつかの異なった温度、時間で加熱処理の試験を行い、処理後の粒子内部の構造を電子顕微鏡等で観察して、切刃形成粒子同士の結合箇所が、不連続点のないなだらかな曲面となり、１葉双曲面状にくびれた、いわゆる「ネック」状となる条件の範囲（一次粒子が成長したことを示す）であって、多数の微細な切刃形成粒子が部分的に、かつ、空隙を形成して、互いにゆるく結合してなる粒状の多孔質体構造が保たれている範囲の条件を探し出す。
【００５９】
これら温度、時間は材料によって大きく異なるが上記例示した材料では概ね５００〜１６００℃、数分〜２４時間である。このとき必要に応じて加圧して行うことも可能である。
【００６０】
ただし、砥粒を構成する切刃形成粒子が成長して大きくなりすぎると、上記バランスが崩れ、本発明の効果が得られなくなるおそれがあるため、加熱処理は砥粒内の切刃形成粒の平均粒径が５μｍ以下となる条件で行うことが望ましい。
【００６１】
上記加熱処理において、得られる砥粒の圧縮破壊強度が１ＭＰａ以上５００ＭＰａ以下となる条件、あるいは、細孔比表面積が１８０００ｃｍ2／ｃｍ3以上７０００００ｃｍ2／ｃｍ3以下となる条件で行うことが好ましい。このとき、高加工面品位をさらに高能率で研磨できると同時に、砥粒の磨耗を抑えることが可能となり、この砥粒を有する研磨具をより長く使用することができ、研磨具交換の手間を省き、かつ、研磨具交換に要するコストを低くすることができる。
【００６２】
【実施例】
以下に本発明の砥粒について具体的に実施例を挙げて説明する。ただし、本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【００６３】
なお、本発明において平均粒径は、堀場製作所製レーザ回折／散乱式粒度分布測定装置ＬＡ−９２０を用いて、乾式で行い、頻度積算５０％のところの粒径を以って平均粒径（通常、メジアン径と云われる）とした。
【００６４】
また、圧縮破壊強度試験は、平松、岡、木山による報告（日本鉱業会誌、８１，１０２４（１９６５））に基づく島津製作所（株）製微小圧縮試験機ＭＣＴＭ５００ＰＣを用いておこなった。
【００６５】
試験条件として、試験荷重を１０〜１０００ｍＮ、負荷速度は０．４４６ｍＮ／ｓｅｃとし、平面圧子を用いて、被測定顆粒に対して圧縮を行い、顆粒が圧縮により破壊されたときの強度を測定する。このときの圧縮変位と荷重との関係をモデル的に図１に示す。
圧縮破壊強度は図１における破線丸内の曲線屈折部での荷重値を読みとり、この値から算出した。
【００６６】
一方、加工面の面粗さの評価はテーラホプソン社製フォームタリサーフＳ４Ｃを用いて行った。
また、本発明における細孔比表面積は、相対圧０．３における窒素ガスの吸脱着ＢＥＴ１点法により測定したＢＥＴ比表面積を砥粒を構成する材料の密度を乗した値を用いた。
【００６７】
［実施例１］
粒径が５０〜６０ｎｍからなる超微細酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）粉末を水（水系バインダ例えば，ポリビニルアルコール−水混合物を用いても良い）を加えてスラリーとし、これをスプレードライヤーで噴霧して、平均粒径で５０μｍの二次粒子αを得た。この二次粒子αの圧縮破壊強度は０．４７ＭＰａであった。二次粒子αの全体の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真と、部分拡大した走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真とを図２及び図３に示す。
【００６８】
この二次粒子αを電気炉で加熱処理した。この加熱処理により、上記のように二次粒子形成時にバインダとして用いたポリビニルアルコールは完全に除去される。
【００６９】
ここで予め調べた条件に従い、砥粒としての使用時に切刃形成粒子として機能する多孔質粒体内部の内部粒子が５μｍ以下になるように加熱処理温度と加熱処理時間を調整した。
適切な条件での加熱処理を行った、この酸化ジルコニウムからなる多孔質粒体（砥粒β）の一例について部分拡大したＳＥＭ写真（図３と同倍率）を図４に示す。
【００７０】
図４により、砥粒としての使用時に切刃形成粒子として機能する多孔質粒体は図３に示した一次粒子よりも明らかに大きく成長していて、その粒子同士の結合は１葉双曲面状にくびれた、いわゆる「ネック」状となっていること、及び、多数の微細な切刃形成粒子が部分的に、かつ、空隙を形成して、互いにゆるく結合していることが確認できる。なお、加熱処理の際、その時間を長くしすぎたり、あるいは、温度を高くしすぎると、一次粒子同士が完全に結合して、ほぼ完全な焼結体となる。
【００７１】
このようにして得た圧縮破壊強度が９２．６ＭＰａの、平均粒径５０μｍの本発明に係る砥粒βを、粒子の体積比が３５体積％となるよう、液状のウレタン樹脂と混合し、さらに溶媒としてメチルエチルケトンを加え、溶液粘度を調整した後、撹拌機を用いて１０分程度混合攪拌して混合物を作製した。撹拌は、室温で、回転数は砥粒を破壊しない程度として５０ｒｐｍで行った。
【００７２】
この混合物を基材上（厚さ約７５μｍのＰＥＴフィルムにワイヤバーコータを用いて塗布し、その後、６０℃に保った恒温槽内で１時間乾燥させ、研磨具である研磨フィルムＡを得た。
【００７３】
得られた塗布層（砥粒を有する部分）の最大厚さは粒度分布を持つ本発明に係る砥粒の最大径にほぼ等しい厚さになる（上記のように溶媒を併用することによりバインダ層の厚さを薄くすることが容易となる）。このように作製した研磨フィルムＡをラップ定盤に取りつけ、最大高さ粗さＲｙが２μｍとなるように調整した直径３０ｍｍの光学ガラスディスク（硼珪酸クラウンガラス（ＢＫ７相当品））を加工した結果（加工条件：定盤回転数６０ｒｐｍ、加工圧力４６ｋＰａ）、２分間でスクラッチのない、最大高さ粗さＲｙが３０ｎｍ以下の鏡面を得ることができた。
【００７４】
また、引き続き同条件で同様のガラスディスクを２０枚を加工しても、加工能率や加工面粗さの低下がほぼ見られなかった。ここで、ガラスディスクの加工前の表面拡大写真を図５に、そのときの表面粗さ測定結果（チャート）を図６に、また、加工後の表面拡大写真（図５と拡大倍率が同じ）及び表面粗さ測定結果をそれぞれ図７及び図８に示す。
これらより加工前に存在した凹凸が加工後では殆どなくなり、鏡面になっていることが判る。
【００７５】
また、ガラスディスクを１０枚加工後の研磨フィルムＡ上の砥粒磨耗状況を調べた。その表面の状態を図９に示す。
図９から、切刃形成粒子同士の結合力が適切であるため、加工進行するに伴い、徐々に磨耗が進み、砥粒における大きな破損や基材からの脱落がないことが判る。
【００７６】
［比較例１〜２］
実施例１での二次粒子αを用いて砥粒β作製と同様に、ただし加熱処理条件を変化させて、圧縮破壊強度が０．６ＭＰａで細孔比表面積が１００００００ｃｍ2／ｃｍ3の砥粒γ、及び、圧縮破壊強度が６１３ＭＰａで細孔比表面積が３０００ｃｍ2／ｃｍ3の砥粒δを得た。これらの平均粒径はともに５０μｍであった。
【００７７】
これら砥粒γ及びδをそれぞれ走査型電子顕微鏡で観察したところ、圧縮破壊強度が０．６ＭＰａの砥粒δでは、「ネック」形成が見られず、加熱処理が不充分で一次粒子が成長していないことが判った。一方、圧縮破壊強度が６１３ＭＰａの砥粒δでは、多数の微細な切刃形成粒子が部分的に、かつ、空隙を形成して、互いにゆるく結合してなる構造がなく、ほぼ完全焼結体となっていた。
【００７８】
これら２種類の砥粒γあるいはδをそれぞれ用いて、研磨フィルムＡ同様にして上記同じ方法で研磨フィルムＢ（砥粒γの圧縮破壊強度：０．６ＭＰａ、比較例１）と研磨フィルムＣ（砥粒δの圧縮破壊強度：６１３ＭＰａ、比較例２）を作製した。これら研磨フィルムＢとＣをそれぞれ同じように上記のラップ盤に取り付け、同じ加工条件で最大高さ粗さＲｙが２μｍになるように調整したＢＫ７光学ガラスディスクに対して、加工を行った。
研磨フィルムＢの場合は、２０分加工を行ったが、最大高さ粗さＲｙは１．２７５μｍにしか到達できなかった。
【００７９】
また、加熱処理を行っていない二次粒子α（圧縮破壊強度０．４７ＭＰａ）を用いて作製した研磨フィルムを用いて同様に加工テストを行ったところ、研磨フィルムＢでの結果よりもさらに加工能率が低く、前加工面を改善できなかった。
【００８０】
加工前のガラスディスクのガラスディスクの加工前の表面の拡大写真を図１０に、表面粗さ測定結果を図１１に、及び２０分間の加工後の表面の拡大写真（拡大倍率は図１０と同じ）及び表面粗さ測定結果をそれぞれ図１２及び図１３に示す。
また加工使用後の研磨フィルムＢ上の砥粒の状態を図１４に示す
【００８１】
これら結果より、研磨フィルムＢを用いた２０分間の研磨によって、ガラスディスクの面粗さが多少改善されたものの、砥粒自身の磨耗が激しく（図１４参照）、ガラスディスクの前加工面が完全には除去できていないことが判る。
【００８２】
一方、研磨フィルムＣを用いた場合、一次粒子同士が完全に結合した完全焼結体となった砥粒をもちいているので、ガラスディスクの表面に逆に加工によって、新たに大きなスクラッチを発生させ、最大高さ粗さＲｙが２．７２２８μｍとむしろ劣化させた（図１５には表面拡大写真（スクラッチが見える）を、図１６には表面粗さ測定結果（スクラッチの存在が確認される）を示す）そして、砥粒自身もあまり磨耗せず、顕微鏡による観察でも先端部分の平坦化が見られなかった。
【００８３】
同様に、さまざまな圧縮破壊強度の砥粒を有する研磨フィルムを作製し、その圧縮破壊強度と加工面粗さ（記号：□）及び加工能率（記号：◇）との関係を調べた。結果を図１７に示す。図１７中縦軸の加工能率は単位時間当たりの研削量を相対的に示したものであり、グラフ中、上になるほど加工能率が高い。
【００８４】
図１７から、圧縮破壊強度が小さすぎると（圧縮破壊強度：１ＭＰａ未満）、つまり切刃形成粒子の結合力が弱すぎると、加工能率が低く、また、加工圧力による砥粒自身の破壊が進むために、前加工面を完全に除去しきれないので、加工面粗さも殆ど改善されない。一方、圧縮破壊強度があまり高すぎると、例えば、ぼほ完全な焼結体（圧縮破壊強度：６１３ＭＰａ）の場合、加工能率は著しく高くなるが、その反面加工面品位も大きく劣化した。このように、適切な切刃形成粒子の結合力を有する本発明に係る砥粒だけは、高加工面品位（鏡面）を高能率で達成することができた。そして、そのとき、砥粒自身の磨耗も抑えられ、研磨具寿命も延びることが判った。
【００８５】
上記図１７でのさまざまな圧縮破壊強度の砥粒について、砥粒の内部構造を表すパラメータである細孔比表面積と加工能率との関係を調べた図を図１８に示した。ここで、細孔比表面積とは通常の比表面積（単位は「ｃｍ2／ｇ」あるいは「ｍ2／ｇ」等）とは異なり、材料の比重の違いによる影響を除外してあるため、内部構造の違いをより顕著に示すパラメータである。また、図１８中縦軸の加工能率は単位時間当たりの研削量を相対的に示したものであり、グラフ中、上になるほど加工能率が高い。
【００８６】
図１８から、加熱処理の効果が充分に発揮されず、細孔比表面積が大きすぎると（細孔比表面積：７０００００ｃｍ2／ｃｍ3超）、つまり切刃形成粒子の結合力が弱すぎると、加工能率が低く、また、加工圧力による砥粒自身の破壊が進むために、前加工面を完全に除去しきれないので、加工面粗さも殆ど改善されない。一方、細孔比表面積があまりに小さすぎる、多数の微細な切刃形成粒子が部分的に、かつ、空隙を形成して、互いにゆるく結合してなる構造が失われている、例えば、ぼほ完全な焼結体（細孔比表面積：５０００ｃｍ2／ｃｍ3以下）の場合、加工能率は著しく高くなるが、その反面加工面品位も大きく劣化した。このように、適切な切刃形成粒子の結合力と特定の構造を有する本発明に係る砥粒だけは、高加工面品位（鏡面）を高能率で達成することができた。そして、そのとき、砥粒自身の磨耗も抑えられ、研磨具寿命も延びることが判った。
【００８７】
［実施例２］
コロイダルシリカからなる一次粒子径（平均粒径５０ｎｍ）からなるシリカ砥粒を、ゾルゲル法により平均粒径が３０μｍとなるように凝集させ、得られたシリカ粉を乾燥させ、細孔に含まれる水分及び有機溶媒を除去し二次粒子εを得た。
【００８８】
このようにして得た二次粒子εについて、様々な条件で加熱処理を行った後、走査型電子顕微鏡観察を行い、これらのうちから、多数の微細な切刃形成粒子が部分的に、かつ、空隙を形成して、互いにゆるく結合してなる粒状の多孔質体であって、該切刃形成粒子が上記加熱処理時に一次粒子が成長して形成された粒状の多孔質である本発明に係る砥粒ζを得た。
この砥粒ζの圧縮破壊強度は１２４．２ＭＰａであり、切刃形成粒子の大きさは１．２μｍであった。
【００８９】
得られた砥粒ζを体積比で３５体積％となるように、及び、平均粒径３μｍの銅粉末（強化材）を体積比で１５体積％となるように、ポリウレタン樹脂と混合し、撹拌機で６０ｒｐｍ、１５分間混合攪拌して、混合物を得た（この際、必要に応じて独立気泡を形成するための発泡剤を添加することも可能である）。
【００９０】
この混合物を円形金型（４５０ｍｍΦ）に注入し、次いで１２０℃で１０時間の加熱処理によって硬化させて研磨布を得た。得られた研磨布を所定の大きさに切り出して定盤に貼り付け、予め＃２０００相当の砥石で研削加工した直径３０ｍｍのシリコンウェーハを研磨加工した。
【００９１】
その結果、１０分間の加工でスクラッチのない、加工面最大高さ粗さＲｙが２０ｎｍ以下の鏡面を得ることができた。また、引き続きシリコンウェーハを２０枚研磨加工行っても、加工能率や加工面粗さの低下は認められなかった。
【００９２】
ここで実施例２で用いた本発明に係る研磨布を研磨装置であるシリコン加工用研磨装置に取りつけた例を図１９にモデル的に示す。
図中符号１で示されるのが被加工物であるシリコンウェーハであり、シリコンウェーハ１は回転部１０に取りつけられていて、この回転部１０の回転によって回転し、また、その回転部１０の上下方向の動きに応じて定盤２０上に固定された本発明に係る研磨布（研磨布の代わりに研磨フィルムを固定しても良い）に接触し、その下面が研磨される。なお、定盤２０も回転するため、シリコンウェーハ１下面全体が均一に研磨されるようになっている。
【００９３】
［実施例３］
上記二次粒子εに対して実施例２とは異なった条件で加熱処理を行って得た圧縮破壊強度が１８．５ＭＰａで、切刃形成粒子の大きさが０．２μｍのシリカ砥粒について研磨布として検討を行った。
【００９４】
このシリカ砥粒を用いて実施例２同様にして研磨布を製造し、さらに、同様にしてその研磨布を用いてシリコンウェーハの加工テストを行った。その結果、１５分間の加工時間で、加工面最大高さ粗さＲｙが２０ｎｍ以下の鏡面を得ることができたが、引き続き加工を実施したところ、徐々に加工能率が低下し、加工枚数５枚では開始時に比べ、加工面粗さは同等であるものの、加工能率が３０％ほど低下し、１５枚目以降は加工が不可能となった。
【００９５】
［実施例４］
上記実施例２で用いたものと同じ平均粒子径３０μｍで圧縮破壊強度１２４．２ＭＰａの本発明に係る砥粒を体積比で最終的に４５体積％となるように、及び、平均粒径３μｍのニッケル粉末（強化材）を体積比で最終的に１５体積％となるようにフェノール樹脂と混合し、撹拌機で６０ｒｐｍ、１５分間混合攪拌して、混合物を得た。この混合物を金型に入れ、加圧しながら１５０℃程度で５時間程度硬化処理を施し、研磨用砥石とした。
【００９６】
このように得た研磨用砥石を縦軸のインフィード研削盤に装着し、ラッピング仕上がりのシリコンウェーハを研削加工した結果、１分間の加工時間で、加工面最大高さ粗さＲｙが３０ｎｍ以下の鏡面を得ることができた。また、引き続きシリコンウェーハを２０枚研削加工行っても、研削焼けは生じず、加工能率や加工面粗さの低下も認められなかった。
【００９７】
［実施例５］
実施例３で用いたものと同じ圧縮破壊強度１８．５ＭＰａの本発明に係る砥粒を用い、それ以外は上記実施例４と同様にして研磨用砥石を製造し、シリコンウェーハの研削加工テストを行った。その結果、１分間の加工時間で、加工面最大高さ粗さＲｙが３０ｎｍ以下の鏡面を得ることができたが、引き続き加工を実施したところ、加工枚数１０枚で、ウェーハ面で研削焼けが発生した。
【００９８】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の砥粒は多数の一次粒子が凝集して形成された二次粒子を一次粒子同士の結合点にネックが形成される温度で加熱処理して得た、多数の微細な切刃形成粒子が部分的に、かつ、空隙を形成して、互いにゆるく結合してなる粒状の多孔質体であって、該切刃形成粒子が上記加熱処理時に一次粒子が成長して形成されたものである構成を有するため、砥粒としての使用時に、その加工面における前記切刃形成粒子の少なくとも空隙に接する部分が切刃として機能し、該切刃形成粒子が摩耗して切刃となる部分を失うにしたがって脱落するとともに、新たな切刃形成粒子が加工面に順次突き出され、さらに切刃形成粒子同士の結合力が最適化されているために、優れた品位を維持して極めて能率良く、かつ、長時間に亘って安定して加工をおこなうことができる。
【００９９】
また、本発明の研磨具は、高い加工能率で、かつ、高品位な加工が可能となり、また、長寿命な研磨具である。
また、本発明の研磨装置は、研磨効率と研磨品質とが高く、かつ、研磨具の寿命が長い研磨装置である。
【０１００】
また、本発明の砥粒の製造方法によれば、研磨、研削加工時に、砥粒に常に自生発刃が形成され、切り屑の除去も良好で、優れた品位を維持して極めて能率良く加工をおこなうことができる砥粒を、安定して生産性よく確実に得ることができる。
【０１０１】
また、本発明の研磨具の製造方法によれば、優れた品位を維持して極めて能率良く加工をおこなうことができる長寿命の研磨具を得ることができる。
また、本発明の研磨用砥石の製造方法によれば、優れた品位を維持して極めて能率良く加工をおこなうことができる研磨用砥石を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】砥粒の圧縮破壊強度試験の荷重と圧縮変位との関係の例を示した図である。
【図２】二次粒子の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である（全体を示す図である）。
【図３】二次粒子の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真である（部分拡大したもの（加熱処理前））。
【図４】本発明に係る砥粒の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真写真である（部分拡大したもの（加熱処理後））。
【図５】実施例１における研磨前のガラスディスク表面の拡大写真である。
【図６】実施例１における研磨前のガラスディスク表面の表面粗さ測定結果を示すチャートである。
【図７】実施例１における研磨後のガラスディスク表面の拡大写真である。
【図８】実施例１における研磨後のガラスディスク表面の表面粗さ測定結果を示すチャートである。
【図９】実施例１における研磨使用後の研磨フィルム表面上の砥粒の状態を示す拡大写真である。
【図１０】比較例１における研磨前のガラスディスク表面の拡大写真である。
【図１１】比較例１における研磨前のガラスディスク表面の表面粗さ測定結果を示すチャートである。
【図１２】比較例１における研磨後のガラスディスク表面の拡大写真である。
【図１３】比較例１における研磨後のガラスディスク表面の表面粗さ測定結果を示すチャートである。
【図１４】比較例１における研磨使用後の研磨フィルム表面上の砥粒の状態を示す拡大写真である。
【図１５】比較例２における研磨後のガラスディスク表面の拡大写真である。
【図１６】比較例２おける研磨後のガラスディスク表面の表面粗さ測定結果を示すチャートである。
【図１７】さまざまな圧縮破壊強度の砥粒を有する研磨フィルムでの砥粒の圧縮破壊強度と加工面粗さ及び加工能率との関係を調べた図である。
【図１８】さまざまな圧縮破壊強度の砥粒を有する研磨フィルムでの砥粒の細孔比表面積と加工面粗さ及び加工能率との関係を調べた図である。
【図１９】本発明に係る砥粒を有する研磨用砥石を備えたシリコン加工用研磨装置の例を示す図である。
【符号の説明】
１  シリコンウェーハ
２  研磨布（あるいは研磨フィルム）
１０  回転部
２０  定盤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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