(57)【要約】【課題】パッドの平坦性を維持した状態で、従来よりも格段にパッド研削力を向上させたドレッサーを提供する。【解決手段】金属製支持材の表面に複数個の砥粒が単層に固着された固着層を有するドレッサーであって、前記砥粒の粒径ｄが３μｍ≦ｄ＜１００μｍであり、隣り合う砥粒同士の中心間距離をLとした場合、少なくとも一組の砥粒同士における前記Lが、ｄ≦L＜２ｄなる条件を満足しており、前記固着層には、前記金属製支持材に向かって延びる複数の開口部が形成されていることを特徴とする研磨布用ドレッサー。【選択図】図１Ｂ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製支持材の表面に複数個の砥粒が単層に固着された固着層を有するドレッサーであって、前記砥粒の粒径ｄが３μｍ≦ｄ＜１００μｍであり、隣り合う砥粒同士の中心間距離をLとした場合、少なくとも一組の砥粒同士における前記Lが、ｄ≦L＜２ｄなる条件を満足しており、前記固着層には、前記金属製支持材に向かって延びる複数の開口部が形成されていることを特徴とする研磨布用ドレッサー。
【請求項２】
各前記開口部の円相当径をＤとした場合、３ｄ≦Ｄ≦３０ｄであり、かつ、前記複数の開口部の面積の合計をＳi、前記固着層のうち前記複数の開口部を除いた砥粒固着領域の面積をＳとした場合、０．１≦Ｓi／（Ｓｉ＋Ｓ）＜０．５であることを特徴とする請求項１に記載の研磨布用ドレッサー。
【請求項３】
前記砥粒の粒径ｄが、３μｍ≦ｄ≦４０μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の研磨布用ドレッサー。
【請求項４】
前記砥粒が、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、炭化ホウ素、炭化ケイ素、又は酸化アルミニウムの少なくとも１種であることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一つに記載の研磨布用ドレッサー。
【請求項５】
前記固着層は、ろう材であることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一つに記載の研磨布用ドレッサー。
【請求項６】
前記金属製支持材がステンレス鋼であることを特徴とする請求項１乃至５のうちいずれか一つに記載の研磨布用ドレッサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学的かつ機械的平面研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｌａｎａｒｉｚａｔｉｏｎ、以下ＣＭＰと略す）の工程で、研磨布の平坦性を維持するため、および、目詰まりや異物除去を行うために使用される研磨布用ドレッサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハの表面を研磨する装置、あるいは、集積回路を製造する途中の配線や絶縁層の表面を平坦化する装置、磁気ハードディスク基板に使用されるＡｌ板やガラス板の表面を平坦化する装置、等ではＣＭＰ研磨が用いられている。
【０００３】
このＣＭＰ研磨とは、例えば、ウレタン製の研磨パッドが貼り付けられた回転基板に、微細な砥粒を含むスラリー液を供給しながら、被研磨面を押し当てて、被研磨面を平坦化する方法である。当然のことながら、この研磨パッドの研磨能力は使用時間と共に低下していくが、この低下を抑制するために、一定時間毎に研磨パッド表層部を研削して研磨パッドの平坦性を維持しながら、常に新しい面が出るようにドレッシングしている。このドレッシングに使用する部品をドレッサーと呼び、ドレッサーは、金属基板に砥粒を電着、あるいは、ろう付け等によって接合させて得られる。
【０００４】
最近では、集積回路のライン／スペ−スの極狭化によるパターン露光装置の低焦点深度化、あるいは磁気ハードディスクの記録容量増加、などに伴って、被研磨面に発生するスクラッチ傷を無くすという従来からの要求に加えて、被研磨面のうねりを低減させるなど、平坦性への要求が益々高くなってきている。これらの要求に応えていくためには、ドレッシングによってパッド表面を均一に研削してパッドの平坦性を維持することが必要とされる。さらには、ドレッシングには、パッドの目詰まりや異物を除去できる、パッド研削力も必要とされる。
【０００５】
特許文献1には、高いパッド研削力とパッド平坦性を同時に満たすドレッサ−として、金属製支持材の表面に複数個の砥粒が単層に固着されたドレッサーであって、前記金属製支持材の砥粒が固着される面の表面形状は凸状を成し、前記表面の端部と中心部の高さの差が３μｍ以上４０μｍ以下であり、かつ、前記砥粒の粒径をｄ、隣り合う砥粒同士の中心間距離をＬとした場合、少なくとも一組の隣り合う砥粒同士における前記Ｌが、ｄ≦Ｌ＜２ｄであるドレッサーが開示されている。
【０００６】
特許文献２には、パッド研削の際の目詰まりを抑制し、寿命を長くしたドレッサーとして、砥粒が研削面に島状に分散して固着され、ひとつの島に砥粒が２〜１０個集合して固着され、島部分の全面積が砥粒を固着した研削面の全面積の０．０２〜０．５倍であるドレッサーが開示されている。
【０００７】
特許文献３には、パッドの切り屑の排出が良好で目詰まりが少なく寿命を長くしたドレッサーとして、砥粒が作用面に島状に固着されて島状の砥粒層を形成し、一条の島の幅が1〜５ｍｍであり、島状の砥粒層の全面積が作用面の全面積の２〜５０％であることを特徴とするドレッサーが開示されている。
【０００８】
特許文献４には、砥粒に負荷がかかりすぎず切れ味が良いドレッサーとして、基材に複数の凸状の部位を設け、凸状の上部に砥粒を金属相で固着し、更に、凸部の外側に基材外周にそってリング状の凸部を形成させ、その上部に砥粒を固着させたドレッサーが開示されている。
【０００９】
特許文献５には、ろう材を所定の組成にすることによって、ろう材の溶融温度の変動バラツキが抑制され、その結果、ろう付け温度の低下が可能になり、金属製支持材の変形が低減されたドレッサーが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００９−１９６０２５号公報
【特許文献２】特開平９−１９８６８号公報
【特許文献３】特開平１０−１９３２６９号公報
【特許文献４】特開２００２−３３７０５０号公報
【特許文献５】特開２００７−８３３５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
前述したように、従来からパッド表面を均一に研削するドレッサーが開示されてはいるものの、パッド研削力とパッド平坦性はトレードオフの関係にあり、両者を同時に満たすことは難しい課題であった。例えば、集積回路基板、Ａｌやガラスの磁気ハードディスク基板の生産性を上げるためには、パッドを研削し常に新しい面を出すようにしなければならず、そのためにはドレッサーのパッド研削レイトをある程度以上に高める必要がある。
【００１２】
しかし、このような場合には、どうしてもパッド平坦性が低下してしまう問題があった。特に、磁気ハードディスク基板の平坦性の要求度合いは集積回路基板よりも高く、従来のドレッサーでは、平坦性を良くしようとすると、パッド研削力が低下し生産性が低下するという問題が生じていた。特許文献１にはこれらの問題を解決できるドレッサーが開示されているが、ＣＭＰ工程の更なる生産性向上、などの理由からパッド平坦性は維持した状態で、更にパッド研削力が大きいドレッサーが求められている。
【００１３】
本発明は、前述した課題を解決するために、格段に高いパッド研削力と優れたパッド平坦性を同時に満たすドレッサーを提供すること、さらには、砥粒脱落も抑制されたドレッサーを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明の要旨は、以下の通りである。
（１）金属製支持材の表面に複数個の砥粒が単層に固着された固着層を有するドレッサーであって、前記砥粒の粒径ｄが３μｍ≦ｄ＜１００μｍであり、隣り合う砥粒同士の中心間距離をLとした場合、少なくとも一組の砥粒同士における前記Lが、ｄ≦L＜２ｄなる条件を満足しており、前記固着層には、前記金属製支持材に向かって延びる複数の開口部が形成されていることを特徴とする研磨布用ドレッサー。
【００１５】
（２）各前記開口部の円相当径をＤとした場合、３ｄ≦Ｄ≦３０ｄであり、かつ、前記複数の開口部の面積の合計をＳi、前記固着層のうち前記複数の開口部を除いた砥粒固着領域の面積をＳとした場合、０．１≦Ｓi／（Ｓｉ＋Ｓ）＜０．５であることを特徴とする（１）に記載の研磨布用ドレッサー。
【００１６】
（３）前記砥粒の粒径ｄが、３μｍ≦ｄ≦４０μｍであることを特徴とする（１）又は（２）に記載の研磨布用ドレッサー。
【００１７】
（４）前記砥粒が、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、炭化ホウ素、炭化ケイ素、又は酸化アルミニウムの少なくとも１種であることを特徴とする（１）乃至（３）のうちいずれか一つに記載の研磨布用ドレッサー。
【００１８】
（５）前記固着層は、ろう材であることを特徴とする（１）乃至（４）のうちいずれか一つに記載の研磨布用ドレッサー。
【００１９】
（６）前記金属製支持材がステンレス鋼であることを特徴とする（１）乃至（５）のうちいずれか一つに記載の研磨布用ドレッサー。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のドレッサーを用いることによって、十分なパッド研削力が維持され、かつ、優れたパッド平坦性の確保も可能となる。このためＡｌやガラスの磁気ハードディスク基板のＣＭＰ研磨のパッドコンディショナーに本発明のドレッサーを適用する場合、製品基板の平坦性が向上して優れた品質が達成されるとともに、高い生産性も維持できる効果を奏でる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１Ａ】本発明のドレッサーの例の模式図
【図１Ｂ】図１Ａの点線で示す矩形領域を拡大した、固着層の一部における拡大図である。
【図２】本発明のドレッサーの例の断面の模式図
【図３Ａ】本発明のドレッサーの例の模式図
【図３Ｂ】図３Ａの点線で示す矩形領域を拡大した、固着層の一部における拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
Ａｌやガラスの磁気ハードディスク基板をＣＭＰ研磨する場合には、パッドの平坦性が特に重要となる。このため、ドレッサーに用いる砥粒の粒径もできるだけ小さくすることが望まれているが、砥粒径を小さくしていくと、ドレッサーのパッド研削力が低下してしまう。そこで、本発明者は、特許文献１に記載したパッド平坦性とパッド研削力を同時に満足するドレッサーを発明した。特許文献１のドレッサーは、基材の表面形状を所定の高さの差を有する凸状にすることによって、スラリー液やパッド研削屑がドレッサー表面から順調に排出されるようになる効果が出ることを見出し、更に、所定の間隔で砥粒を配置することによって、優れたパッド研削レイトと優れたパッド平坦性の両立を実現したものである。
【００２３】
本発明者は、ＣＭＰ工程の生産性を向上させるために、パッド平坦性を優れた状態に維持しつつ、パッド研削レイトを更に向上させることを狙って、砥粒の配置パターンを変えた種々のドレッサーを用いて、パッド研削力の指標となるパッド研削レイト、およびパッド平坦性を詳細に評価した。
【００２４】
具体的には、ウレタン等の樹脂製パッドを研削し、そのパッドの厚み減少量をパッド全面に亘って詳細に調べた。その結果、特許文献１のドレッサーの砥粒の配置パタ−ンは砥粒が基材の所定領域内に所定の面密度で均一に配置されているが、本発明者は、砥粒が固着している領域の中に、砥粒が固着していない島状の領域を導入することによって、優れたパッド平坦性を維持した状態で、パッド研削レイトを格段に向上させることができることを新たに見出した。
【００２５】
図１Ａは本発明のドレッサーの例を模式的に示している。図１Ｂは、図１Ａの点線で示す矩形領域を拡大した、固着層の一部における拡大図である。図２は、図１ＡのＸ−Ｘ´に沿ってドレッサーを切断した、ドレッサーの一部における概略断面図である。これらの図を参照して、金属製支持材１の上に砥粒４が固着している領域２（以下、固着層２という場合がある）があり、この固着層２の中に砥粒４が固着していない島状の領域３（以下、開口部３という場合がある）を配置させたものである。本実施形態では、固着層２をドーナツ状に形成している。開口部３は、固着層２の中に複数形成されており、金属製支持材１に向かって延びている。開口部３は、固着層２の中に形成されているため、周囲が固着層２の壁面によって包囲されている。本発明者等は、固着層２の砥粒４の中で開口部３との境界に位置する砥粒４のパッド研削力が、開口部３の境界に位置していない砥粒４に比べて格段に向上する効果があることを見出すとともに、更に、開口部３の大きさと面積の合計を所定の値に制御することによって、パット平坦性を優れた値に維持できることを見出し、本発明を完成するに至った。この開口部３に隣接する砥粒４によって、パッドに付着したスラリーやパッド研削屑、等を効率良く取り除くことが可能となる。
【００２６】
従来のドレッサーにおいても金属製支持材の外周部に位置する砥粒は、パットとの当たり方が強くなるため、パッド研削力が大きくなると言われている。しかしながら、本発明のように、固着層２の中に砥粒４が固着していない領域（つまり、開口部３）を形成させることによって、パッド研削レイトを向上させることは、容易に想到し得ないものである。なぜならば、パッド平坦性の劣化を抑制するために、固着層では砥粒をできるだけ均一に配置させることや、金属製支持材上の場所によって砥粒密度を変えることが従来技術の考え方であったからである。
【００２７】
また、従来技術において砥粒を固着する固着層が無い領域を形成する目的は、特許文献２〜４に記載されているように、パッドの削り屑を効率良く排出して、目詰まりを抑制することである。そのため、砥粒が固着していない領域は、固着層の外側に形成されており、砥粒が固着していない領域と固着層とが独立していた。本発明者は、このように固着層を孤立させた場合に、孤立したそれぞれの固着層に対するパッドの当たり方にバラツキが生じてしまい、パッド平坦性の劣化を抑制することができないという課題を発見した。
【００２８】
本発明では、砥粒４が固着している固着層２はほぼつながっているため、砥粒４とパッドとの当たり方は、開口部３に隣接する砥粒４を除いてより均一にすることが可能となる。ここで、開口部３に隣接する砥粒４は、他の砥粒４に比較して、パッドへの当たり方が強くなるが、砥粒４が固着していない領域の大きさ、および、面積の合計が所定の値の場合には、パッドの平坦性を劣化させることなく、パッド研削レイトを向上させることができることを見出した。
【００２９】
開口部３に隣接する砥粒４で削られた削り屑は、微細な屑となるため、たとえ開口部３が孤立していたとしても削り屑は問題なく排出できる。特許文献１では、基材の表面形状を所定の高さの差を有する凸状にすることによって、スラリー液やパッド研削屑がドレッサー表面から順調に排出できるようにしているが、開口部３の島状領域を所定の大きさと面積にすることによって、スラリー液やパッド研削屑の排出も良くなるという新たな効果が得られることも見出した。この効果は、パッドの削り屑が開口部３の大きさに比べて小さいために、開口部３は島状に孤立してはいるものの、削り屑を孤立した開口部３を介してスムーズに排出できるようになるからである。
【００３０】
このように、本発明のドレッサーは、固着層２の中で開口部３に隣接する砥粒４でパッドを効率良く研削し、開口部３に隣接していない砥粒４でパッドの平坦性を向上させており、開口部３の効果と固着層２の効果を上手くバランスさせた結果、成し得た発明である。
【００３１】
本発明の限定理由について説明する。
砥粒４の粒径をｄとしたとき、粒径ｄは、３μｍ≦ｄ＜１００μｍである。３μｍ未満では、パッド研削レイトが低下し、１００μｍ以上では、固着層２の中で開口部３に隣接する砥粒４の研削力が大きくなり過ぎ、もはや開口部３に隣接していない固着層２の砥粒４によってパッド平坦性を向上させることができなくなるからである。砥粒４の粒径ｄが、ｄ≦４０μｍであれば、パッド研削レイトが大きくなり過ぎることが無くなるため、パット平坦性がより安定化するため好ましい。
【００３２】
固着層２において、隣り合う砥粒４同士の中心間距離をＬとした場合、少なくとも一組の隣り合う砥粒４同士における中心間距離Ｌが、ｄ≦Ｌ＜２ｄ、である場合に高いパッド平坦性が得られた。このｄ≦Ｌ＜２ｄなる条件を満足している場合に、固着層２に固着された砥粒４によるパット研削力も十分であるため、パッド表面に凹凸があっても十分に平坦化できる研削力が得られる。砥粒中心間距離Ｌが２ｄ以上になると固着層２のパッド研削力が低下し、パッドの平坦性が劣化してしまう。中心間距離Ｌが砥粒径ｄよりも小さいくなると、もはや隣接する砥粒４が互いに干渉して配置できなくなる。前記の距離Ｌの条件を満足する砥粒４の数の割合は、好ましくは、ドレッサー全体の砥粒数の５０％以上であり、より好ましくは、７０％以上である。
【００３３】
このように砥粒４が配置された固着層２の中に、砥粒４が固着していない島状の開口部３を配置させる。この島状の開口部３の大きさを円相当径として、直径として表すＤとした場合、Ｄが３ｄ未満では、パッドの削り屑の排出能力が低下し易く、パッド研削レイトが低下し易くなる。また、Ｄが３０ｄ超では、砥粒４が固着している固着層２の中で砥粒４が固着していない開口部３との境界に位置する砥粒４の数が減少するためにパッド研削レイトが低下し易くなる。よって、Ｄは、３ｄ≦Ｄ≦３０ｄの範囲が好ましい。
【００３４】
砥粒４が固着していない開口部３の島状領域の面積の合計をＳi、砥粒４が固着している固着層２の面積（つまり、砥粒固着領域の面積）をＳとした場合、０．１≦Ｓi／（Ｓｉ＋Ｓ）＜０．５とすることが好ましい。Ｓi／（Ｓｉ＋Ｓ）が０．１未満では、砥粒４が固着している固着層２の中で砥粒４が固着していない開口部３との境界に位置する砥粒４の数が減少するためにパッド研削レイトが低下し易くなる。Ｓi／（Ｓｉ＋Ｓ）が０．５以上では、砥粒４が固着している固着層２の面積が少なくなるため、パットの平坦性を優れた状態に維持しにくくなる。
【００３５】
ここで、開口部３の形状は、円形、楕円形、多角形、あるいは、不定形、などのいずれの形状であっても良い。島状の開口部３は固着層２の中に均一に分布されることが好ましい。均一に分布させることによって削り屑の排出が向上してパッド研削レイトが良くなり、また、固着層２の分布も均一になるためパット平坦性も向上する。ドレッサーを周方向に任意に4等分した場合、各1/4領域に含まれる島状の開口部３が、ドレッサー全体に含まれる島状の開口部３の１５％以上３５％以下であれば好ましく、２０％以上３０％以下であればより好ましい。ただし、各1/4領域の合計が１００％であることは言うまでもない。
【００３６】
砥粒径は任意の方法で測定することができる。例えば、砥粒径は、固着される前の砥粒４、又は、固着した砥粒４を剥がして集めてから測定してもよい。この場合、砥粒径は、篩分級法、レーザー回折法、遠心沈降法、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）の直接観察法等により得られる数平均粒径とすることができる。本発明の場合、レーザー回折法、または、走査型電子顕微鏡の直接観察法により得られる数平均粒径で行うのが好ましい。固着した砥粒４の粒径をそのまま測定する場合には、ＳＥＭによる直接観察法により得られる円相当径より得られる数平均粒径とすることができる。
【００３７】
本発明の隣り合う砥粒４同士の中心間距離L、砥粒４が固着していない島状の開口部３の大きさＤ、島状の開口部３の面積の合計Ｓi、および、砥粒４が固着している領域の面積Ｓは、砥粒４が固着されたドレッサーを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、など用いて撮影した写真から、公知の画像解析手法を用いて求めることができる。島状の開口部３の開口形状が円形以外の場合には、個々の開口部３を円形と見なした場合の円相当径をＤとして用いれば良い。すなわち、個々の開口部３の開口面積と同一の面積を有する円を求め、この円の直径をＤとすることができる。
【００３８】
砥粒４が固着している固着層２において、砥粒４の配置パタ−ンは、ランダム的であっても良く、規則的であっても良い。規則的に配置する場合には、砥粒４を三角形、四角形、五角形、六角形等、種々のパタ−ンに配置することが可能である。
【００３９】
本発明の研磨布用ドレッサーを構成する砥粒４は、硬度が大きく、酸性あるいはアルカリ性のスラリーと反応しにくいものが好適であり、例えば、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、炭化ホウ素、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化珪素、又は酸化セリウムからなる砥粒４を用いる。中でも特に好ましいのは、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、炭化ホウ素、炭化ケイ素、又は酸化アルミニウムからなる砥粒４である。これらの砥粒４は一種類を単独で用いても良く、複数の砥粒４を併用しても良い。これらの砥粒表面に、チタン、ジルコニウム、クロムから選ばれた少なくとも１種を被覆したもの、また、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化クロムから選ばれた少なくとも１種を被覆したものを用いることも可能である。
【００４０】
本発明の最も重要な効果を奏でる砥粒４が固着していない開口部３を形成させる方法を、以下の本発明ドレッサーの製造方法の中で説明する。
【００４１】
本発明によるドレッサーは、以下のように製造される。先ず、金属製支持材１にろう材を仮付けする。金属製支持材１は、砥粒４同様に、酸性あるいはアルカリ性のスラリーとの反応が生じにくいステンレス鋼が好ましい。代表的なステンレスであるＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、ＳＵＳ４３０、等が好適である。炭素鋼等の一般構造用鋼の表面にＮｉ等のめっきをしたものも使用可能である。
【００４２】
また、金属製支持材１の形状は、特に限定されるものではなく、八角形、二十角形等の多角形の形状でも良いが、金属製支持材自体が回転しながらパッドを研削するので、均一研削性を担保するためには円盤状であることが好ましい。
【００４３】
ろう材は、ＢＮｉ−２やＢＮｉ−５等のＪＩＳ規格材に代表されるＮｉ−Ｃｒ−Ｆｅ−Ｓｉ−Ｂ系、Ｎｉ−Ｓｉ−Ｂ系、Ｎｉ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｂ系が適用できる。ろう材が箔の場合には、スポット溶接で金属製支持材へ仮付け可能である。ろう材が粉の場合には、例えば、セルロース系のバインダー等を金属製支持材に塗布した後に粉末のろう材を散布すれば良い。
【００４４】
ここで、砥粒４が固着していない開口部３を形成させるためには、ろう材が箔の場合には、形成したい開口部３の大きさ、形状、配置と同じパタ−ンで箔に穴を開け、その穴を開けた箔をろう材として用いれば良い。穴を開けた箇所にはろう材がないため、この箇所には砥粒４が固着されず開口部３を形成することができる。箔への穴の開け方は、開けたい穴の位置以外をマスキングした後に、酸等でエッチングすれば、所定の位置に所定の大きさの穴を開けることができる。マスキングには、公知のフォトレジスト、等が適用可能である。簡便にマスキングを行うには、箔の上にマネキア等を薄く塗った後に、先端が細い針形状のピンを用いて開口部３にしたい部位のマネキアを取り除ければ良い。
【００４５】
砥粒４は、ろう材の上に所定の間隔で単層に配列すれば良い。ここで、単層とは、金属製支持材１の表面を含む面内に砥粒４を配列することである。また、この場合、砥粒４がずれないように糊等で仮止めする。糊はろう材の箔の穴を開けた箇所に付けても問題は生じない。その箇所にはろう材が無いために、たとえその箇所の糊に砥粒４が付着しても砥粒４がろう付けされることはなく、ろう付け熱処理後において、その箇所の砥粒４は簡単に除去できるからである。ろう付け熱処理は、従来の特許文献1と同様に、１０−３Ｐａ程度に真空引きした後、ろう材が溶融する温度まで昇温することによって行うことができる。バインダー、糊等は、昇温の途中で殆どが気化する。
【００４６】
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
（実施例１）
実施例Ｎｏ.２〜７、比較例Ｎｏ.1、８〜１６を参照しながら、実施例１について説明する。平均粒径ｄが２μｍ、４μｍ、１０μｍ、１５μｍ、３５μｍ、７０μｍ、９５μｍ、１１０μｍのダイヤモンド製の砥粒４を用いて、図３Ａに示すドレッサーを製造した。図３Ａは、ドレッサーの概略平面図である。図３Ｂは、図３Ａの点線で示す矩形領域を拡大した拡大図である。これらの図を参照して、砥粒４が固着していない開口部３を配置したドレッサーを作製し、パッド研削レイト、パッド平坦性を評価した。使用した金属製支持材１は、直径１００ｍｍ、厚み４ｍｍの円盤状ＳＵＳ３０４ステンレスであり、固着層２の表面形状はフラット状に形成した。固着層２に相当する部位にそれぞれのダイヤモンド砥粒４を、隣り合う砥粒中心間距離ＬがＬ＝１．５ｄになるように、砥粒４を正方形に配置した。具体的には、片側の面に同心状に描いた半径３２ｍｍの円と半径４８ｍｍの円の間のド−ナツ状領域にダイヤモンド製の砥粒４を配置した。その際、ド−ナツ状領域を金属製支持材１の中心から見て等角度で４つのアーク形状に分割し、それぞれの分割領域を固着層２とした。そして、隣接する固着層２の間に２ｍｍ幅で砥粒４が無い部位を設けた。なお、この砥粒４が無い部位は、固着層２の外側に形成されているため、請求項１に記載した「開口部」とは異なるものである。
【００４７】
ダイヤモンド製の砥粒４の配置パタ−ンは正方形配置とした。本ドレッサーにおいては、前記正方形の一辺の長さがＬに相当する。固着層２の中に円形の開口部３を配置した。開口部３の1つの島の大きさはＤ＝１０ｄとし、隣り合う開口部３の中心間距離が２Ｄになるように、固着層２の中に正方形に配置した。この正方形の一辺の長さが２Ｄに相当する。このような固着層２、および、開口部３を配置することで、Ｓｉ／（Ｓｉ+Ｓ）を０．２０に設定した。
【００４８】
実際のダイヤモンド製の砥粒４は、以下のようにして配置した。先ず、箔状のろう材を図３Ａにハッチングで示す形状となるようにア−ク状に切り出し、その箔の両面にフォトレジストを用いて、ポリマ−でマスキングを行った。マスキング箇所は、図３Ｂの開口部３に相当する部位以外とし、両側の面でマスキング位置がずれないように固定した。次に、マスキングした箔をフッ酸の中に浸し、マスキングしていない箇所を完全に溶かすエッチング処理を行うことで、開口部３に相当する箇所に穴を開けた後、ポリマ−を溶剤で除去し、乾燥させた。ステンレス製の支持材１にスポット溶接で前記処理したろう材を仮付けした。
【００４９】
次に、ダイヤモンド製の砥粒４が通り抜ける程度の穴を中心間距離Ｌ＝１．５ｄとなるように正方形配置した篩を作製し、その篩をろう材の上に置いて篩を通してダイヤモンドを配置した。使用したろう材は組成がＮｉ−０．１２％Ｆｅ−７．４％Ｃｒ−４．０％Ｓｉ−３．０％Ｂ−０．５％Ｐ（ｍａｓｓ％）の箔ろうで、ろう材の厚みはほぼダイヤモンド製の砥粒４の平均粒径と同じ値とした。ろう材の上には、ダイヤモンド製の砥粒４がずれないように有機系接着剤を塗布した。その後、９８０℃の真空雰囲気下で１５分間のろう付け処理を実施した。ろう付け処理後、開口部３の位置に付着していたダイヤモンド製の砥粒４は、その位置にはろう材がないため、容易に取り除くことができた。
【００５０】
比較材として、ダイヤモンド製の砥粒４が固着していない島状の開口部３が無いドレッサーも作製した。箔状のろう材にエッチングで穴を開ける処理をしないこと以外は同様な方法で作製した。
【００５１】
作製したドレッサーを用いて、実際にパッドを研削し、研削後のパッド厚み減少量からパッドの研削レイト、及び、パッド平坦性を求めた。パッドは発砲ポリウレタン製であり、パッドの直径は２５０ｍｍであった。このパッドを研磨盤の上に貼り付けた。ドレッサーを、回転機構とパッドの半径方向に揺動する機構を備えた装置に固定し、加圧機構によって０．８ｋｇの加重を加えて、パッドに押し付けた。ドレッサーの中心をパッド半径方向にパッド中心から３０ｍｍ〜９０ｍｍの範囲で半径方向に揺動させた。パッド回転数は９０ｒｐｍ、ドレッサー回転数は８０ｒｐｍ、揺動時の速度は１０往復／分とした。パッド回転方向とドレッサーの回転方向は同じである。研削全面が水の膜で覆われる程度に水を供給しながら、パッドの研削処理を行った。
【００５２】
研削開始後５分が経過した時点で一端、研削を中断して、互いに直交する２本の直径上に沿ってパッド厚みを測長顕微鏡で測定した。１つの直径を等間隔で１０等分し、等分した部位のほぼ真中付近を合計で２０点測定し、平均値を求めた。再び研削を続けて、１５時間後に同様の測定を行った。パッド厚みの平均値から、研削開始後５分から１５時間までの研削時間における平均のパッド研削レイトを求めた。平坦性は、１５時間後に測定した２０点の値の中から最大値及び最小値を抽出し、最大値から最小値を引いた値として求めた。結果を表１に示す。
【表１】
2017154189.tif 000003
表１の実施例Ｎｏ.２と比較例Ｎｏ.１０、実施例Ｎｏ.３と比較例Ｎｏ.１１、実施例Ｎｏ.４と比較例Ｎｏ.１２、実施例Ｎｏ.５と比較例Ｎｏ.１３、実施例Ｎｏ.６と比較例Ｎｏ.１４、実施例Ｎｏ.７と比較例Ｎｏ.１５の比較から明らかなように、砥粒４が固着している固着層の中に砥粒４が固着していない開口部を形成させた本発明のドレッサーは、優れた平坦性を維持した状態で、格段に大きな研削レイトが得られた。特に、砥粒径ｄが３μｍ≦ｄ≦４０μｍでは、２．８μｍ／分以上の大きなパッド研削レイトと、０．２８μｍ以下の優れたパッド平坦性が同時に得られた。このような大きなパッド研削レイトと優れたパッド平坦性が得られるドレッサーは従来にはなかった。
【００５３】
比較例Ｎｏ.１と比較例Ｎｏ.９の比較から、砥粒４が固着している固着層の中に砥粒４が固着していない開口部を形成させることによって、パッド研削レイトは向上しているが、砥粒径ｄが３μｍ未満であるために２．０μｍ/分のパッド研削レイトを越えるレベルには達しなかった。また、比較例Ｎｏ.８と比較例Ｎｏ.１６の比較から、砥粒４が固着している固着層の中に砥粒４が固着していない開口部を形成させることによって、パッド研削レイトは向上しているが、比較例Ｎｏ.８では、砥粒径ｄが１００μｍ超であるため、開口部３に隣接する砥粒４の研削力が強くなり過ぎ、その結果、もはや固着層２でパッドを平坦化させる作用が十分に機能しなくなり、パッド平坦性が劣化した。
【００５４】
（実施例２）
実施例Ｎｏ.２１、２２、２４、２５、２７、２８、比較例Ｎｏ.２３、２６、２９を参照しながら、実施例２について説明する。
平均粒径ｄが１０μｍ、３５μｍ、７０μｍ、のダイヤモンド製の砥粒４を用いて、図３に示したような砥粒４が固着していない開口部３を配置したドレッサーを作製し、パッド研削レイト、パッド平坦性を評価した。使用した金属製支持材１は、直径１００ｍｍ、厚み４ｍｍの円盤状ＳＵＳ３０４ステンレスであり、固着層２の表面形状はフラット状に形成した。固着層２に相当する部位にそれぞれのダイヤモンド製の砥粒４を、隣り合う砥粒中心間距離ＬがＬ＝１．２ｄ、１．７ｄ、および、２．２ｄになるように、砥粒４を正方形に配置した。
【００５５】
具体的には、片側の面に同心状に描いた半径３２ｍｍの円と半径４８ｍｍの円の間のド−ナツ状領域にダイヤモンド製の砥粒４を配置した。その際、ド−ナツ状領域を金属製支持材１の中心から見て等角度で４つのアーク形状に分割し、それぞれの分割領域を固着層２とした。そして、隣接する固着層２の間に２ｍｍ幅で砥粒４が無い部位を設けた。なお、この砥粒４が無い部位は、固着層２の外側に形成されており、請求項１に記載した「砥粒が固着していない島状の領域」とは異なるものである。ダイヤモンド製の砥粒４の配置パタ−ンは正方形配置とした。本ドレッサーにおいては、前記正方形の一辺の長さがＬに相当する。固着層２の中に円形の開口部３を配置した。開口部３の1つの島の大きさはＤ＝１０ｄとし、隣り合う開口部３の中心間距離が２Ｄになるように、固着層２の中に正方形に配置した。この正方形の一辺の長さが２Ｄに相当する。このような固着層２、および、開口部３を配置することで、Ｓｉ／（Ｓｉ+Ｓ）を０．２０の値に設定した。以下、実施例１と同様にドレッサーを作製し、研削レイトと平坦性の評価を行った。結果を表２に示す。
【表２】
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表２の実施例Ｎｏ.２１、２２、２４、２５、２７、および、２８からわかるように、隣り合う砥粒中心間距離Ｌがｄ≦L＜２ｄの範囲にすることによって、２．８μｍ／分以上の大きなパッド研削レイトと０．４５μｍ以下の優れたパッド平坦性が同時に得られた。Ｌが２ｄ以上である比較例Ｎｏ.２３、２６、および、２９では、開口部３に隣接する砥粒４の研削力が高いため研削レイトは十分にあるものの、固着層２全体でのパッド研削力が低下するために、パッドの凹凸を取り除いてパッド平坦性を向上させる能力が低下した。
【００５６】
（実施例３）
実施例Ｎｏ.３１〜３７、比較例Ｎｏ.３８を参照しながら、実施例３について説明する。直径１００ｍｍ、厚み４ｍｍの円盤状ＳＵＳ３０４ステンレス部材を金属製支持材１に用いた。この金属製支持材１は、固着層２の表面形状をフラットに機械加工したものであり、図３に示すように、この片側の面に同心状に描いた半径３２ｍｍの円と半径４８ｍｍの円の間のド−ナツ状領域に平均粒径が３０μｍのダイヤモンド製の砥粒４を配置した。その際、ド−ナツ状領域を金属製支持材１の中心から見て等角度で４つのアーク形状に分割し、それぞれの分割領域を固着層２とした。そして、隣接する固着層２の間に２ｍｍ幅で砥粒４が無い部位を設けた。なお、この砥粒４が無い部位は、固着層２の外側に形成されているため、請求項１に記載した「開口部」とは異なるものである。固着層２に配置されるダイヤモンド製の砥粒４の配置パタ−ンは、次のようにした。ダイヤモンド砥粒配置領域に格子状にメッシュを描き、その交点にダイヤモンド製の砥粒４を配置した。格子間隔が砥粒中心間距離Ｌに相当する。その際、格子間隔を４５μｍ（Ｌ＝１．５ｄ）と９０μｍ（Ｌ＝３．０ｄ）の二つとし、両者を所定の割合でランダムに配置させた。
【００５７】
固着層２の中に円形の開口部３を配置した。各開口部３の大きさはＤ＝１０ｄとし、隣り合う開口部３の中心間距離が２Ｄになるように、固着層２の中に正方形に配置した。この正方形の一辺の長さが２Ｄに相当する。このような固着層２、および、開口部３の配置とすることで、Ｓｉ／（Ｓｉ+Ｓ）を０．２０の値に設定した。
【００５８】
実際のダイヤモンド製の砥粒４は、以下のようにして配置した。先ず、実施例１と同様に、厚みが３０μｍの箔状のろう材の所定の位置にエッチングによって所定の穴を開けた。ステンレス製支持材のダイヤモンド配置領域にスポット溶接で箔状のろう材を仮付けする。次に、ダイヤモンドが通り抜ける程度の穴を配置した篩を作製し、その篩をろう材の上に置いて篩を通してダイヤモンドを配置した。篩に穴を開ける場合の穴の位置決めは、間隔が４５μｍである格子と９０μｍである格子をランダムに配置させた格子を描き、それらの各格子点に穴を開けた。Ｌが４５μｍである格子辺の数をＮ４５、９０μｍである数をＮ９０とした場合、｛Ｎ４５／（Ｎ４５＋Ｎ９０）｝×１００（％）を表３に示すように設計した。
【００５９】
使用したろう材、ダイヤモンド塗布、および、ろう付け処理は実施例１と同様にした。パッド研削レイト、パッド平坦性の評価も実施例１と同様にした。
結果を表３に示した。
【表３】
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表３の実施例Ｎｏ.３１〜３７の結果から、少なくとも隣り合う一組の砥粒４同士の中心間距離Ｌが本発明範囲であるｄ≦Ｌ＜２ｄを満たせば０．４５μｍ以下の優れたパッド平坦性が得られることがわかった。さらに、ｄ≦Ｌ＜２ｄを満たす砥粒数の割合がドレッサー全体の砥粒数の５５％以上であれば、０．３５μｍ以下の優れた平坦性が得られ、その割合が７５％以上であれば、０．２９μｍ以下の更に優れた平坦性が得られた。なお、本発明においては、非常に多くの砥粒４を用いているため、｛Ｎ４５／（Ｎ４５＋Ｎ９０）｝×１００の値は、「全砥粒数」における「４５μｍの間隔で配置された砥粒数」の割合として良い。
【００６０】
すなわち、前記砥粒が、一辺の長さがＬ、Ｂ１、Ｂ２、・・・Ｂｎの格子であって、それぞれがランダムに配置された格子の交点に配置されている場合においては（ｎは正の整数）、長さＬの格子辺の数をＮＬ、長さＢ１、Ｂ２、Ｂ３・・・Ｂｎの格子辺の数をＮＢ１、ＮＢ２、・・・ＮＢｎとしたときに、ＮＬ／（ＮＬ＋ＮＢ１＋ＮＢ２＋・・・＋ＮＢｎ）×１００で算出されるＸを、全砥粒数における、Ｌμｍの間隔で配置された砥粒数の割合として良い。
【００６１】
（実施例４）
実施例Ｎｏ.４１〜５８を参照しながら、実施例４について説明する。
平均粒径１５μｍ、および、７０μｍのダイヤモンド製の砥粒４を用いて、図３に示したような砥粒４が固着していない開口部３を配置したドレッサーを作製し、パッド研削レイト、パッド平坦性を評価した。使用した金属製支持材１は、直径１００ｍｍ、厚み４ｍｍの円盤状ＳＵＳ３０４ステンレスであり、固着層２の表面形状はフラット状に形成した。固着層２に相当する部位にそれぞれのダイヤモンド製の砥粒４を、隣り合う砥粒中心間距離ＬがＬ＝１．５ｄになるように、正方形に配置した。具体的には、片側の面に同心状に描いた半径３２ｍｍの円と半径４８ｍｍの円の間のド−ナツ状領域にダイヤモンド製の砥粒４を配置した。その際、ド−ナツ状領域を金属製支持材１の中心から見て等角度で４つのアーク形状に分割し、それぞれの分割領域を固着層２とした。そして、隣接する固着層２の間に砥粒４が無い部位を設けた。なお、この砥粒４が無い部位は、固着層２の外側に形成されているため、請求項１に記載した「開口部」とは異なるものである。ダイヤモンド製の砥粒４の配置パタ−ンは正方形配置とした。本ドレッサーにおいては、前記正方形の一辺の長さがＬに相当する。固着層２の中に円形の開口部３を配置した。開口部３の大きさであるＤ、および、隣接する開口部３の中心間距離は表４に示す値に設定した。
【００６２】
以下、実施例１と同様にドレッサーを作製し、研削レイトと平坦性の評価を行った。結果を表４に示した。
【表４】
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表４の実施例Ｎｏ.４１〜５８の結果から、砥粒４が固着している固着層２の中に砥粒４が固着していない島状の開口部３を形成させた本発明のドレッサーは、２．７μｍ/分以上の優れたパッド研削レイトと０．４４μｍ以下の優れたパッド平坦性を同時に得ることができた。更に、実施例Ｎｏ.４３〜４７、実施例Ｎｏ.５２〜５６に示す通り、３ｄ≦Ｄ≦３０ｄ、かつ、０．１≦Ｓi／（Ｓｉ＋Ｓ）＜０．５である場合には、０．４３μｍ以下の更に優れたパッド平坦性を得ることができる。
【００６３】
（実施例５）
実施例Ｎｏ．６１〜６６を参照しながら、実施例５について説明する。実施例Ｎｏ．５のドレッサーにおいて、ダイヤモンド製砥粒４の代わりに、砥粒４として、平均粒径が３５μｍの立方晶窒化ホウ素、炭化ホウ素、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、前記炭化ホウ素と炭化ケイ素を質量で５０％ずつ混合したもの、および、酸化ケイ素を用いて、図３に示したような砥粒４が固着していない開口部３を配置したドレッサーを実施例１と同様に作製し、パッド研削レイト、パッド平坦性を評価した。結果を表５に示した。
【表５】
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表５の結果から、立方晶窒化ホウ素、炭化ホウ素、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、又は酸化珪素の少なくとも１種の砥粒を用いることによって、優れたパッド研削レイトと優れたパッド平坦性が得られた。特に優れた性能を示したのは、立方晶窒化ホウ素、炭化ホウ素、炭化ケイ素、又は酸化アルミニウムの砥粒を用いた場合であった。また、２種類の砥粒を混合して使用することによって、パッドの平坦性を維持した状態で、研削能力が向上することもわかった。
【００６４】
（比較例）
比較例Ｎｏ.７１〜７４を参照しながら、比較例について説明する。特許文献２相当の条件を比較例Ｎｏ.７１〜７４に示す。平均粒径が１５μｍ、および、７０μｍのダイヤモンド製の砥粒４を用いて、図３Ｂに示した砥粒４が固着している固着層２を砥粒４が付着していない開口部３とし、砥粒４が付着していない開口部３を砥粒４が付着している領域として、固着層２と開口部３の配置を反対にしたドレッサーを作製して、パッド研削レイト、パッド平坦性を評価した。具体的には、実施例Ｎｏ.４３、４５、５２、および、５４のドレッサーにおいて、固着層２及び開口部３の配置を反対にしている。なお、以下の説明において図３Ｂの開口部３に相当する位置に形成される砥粒４が固着される部位を島状領域３という。ろう材は組成がＮｉ−０．１２％Ｆｅ−７．４％Ｃｒ−４．０％Ｓｉ−３．０％Ｂ−０．５％Ｐ（ｍａｓｓ％）で、大きさが１００μｍアンダ−の粉ろうを用いた。使用した金属製支持材は、直径１００ｍｍ、厚み４ｍｍの円盤状ＳＵＳ３０４ステンレスであり、固着層２の表面はフラット状に形成した。粉ろうを島状領域３のみに塗布するために、１００μｍ厚の樹脂を用いて、島状領域３に相当する部位に穴を開けた。この穴を開けた樹脂をＳＵＳ３０４支持材の上に重ねて、樹脂の開口部を通して支持材に有機系のバインダーを薄く塗布した。次に、ダイヤモンド製の砥粒４を、隣り合う砥粒中心間距離ＬがＬ＝１．５ｄになるように、篩を用いて同様に砥粒４を正方形に配置した。本ドレッサーにおいては、前記正方形の一辺の長さがＬに相当する。
【００６５】
砥粒４を配置した島状領域３の大きさをＤ’、および、それらの島状領域３の中心間距離は表６に示した値とした。以下、実施例１と同様に研削レイトと平坦性の評価を行った。ここで、実施例Ｎｏ.４３、４５、５２、および、５４で示したＳｉ／（Ｓｉ+Ｓ）は、島状に砥粒４が固着している面積率となる。結果を表６に示した。
【表６】
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表６の比較例Ｎｏ.７１〜７４の結果から、砥粒４が固着している領域が島状孤立している場合には、孤立したそれぞれの固着層のパッドへの当たり方にバラツキが生じてしまいパッドの平坦性が著しく劣化した。
【符号の説明】
【００６６】
１    金属製支持材
２    砥粒が固着された領域（固着層）
３    砥粒が固着されていない島状の領域（開口部）
４    砥粒
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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