JP2000301459A - 砥石およびこれを用いた研磨方法 - Google Patents
砥石およびこれを用いた研磨方法Info
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- JP2000301459A JP2000301459A JP11133599A JP11133599A JP2000301459A JP 2000301459 A JP2000301459 A JP 2000301459A JP 11133599 A JP11133599 A JP 11133599A JP 11133599 A JP11133599 A JP 11133599A JP 2000301459 A JP2000301459 A JP 2000301459A
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Abstract
(57)【要約】
【解決手段】 砥粒を含有する結合体が該結合体を構成
する結合剤よりも硬度の大きい樹脂中に分散してなる砥
粒。 【効果】 海島形態の砥石が得られ、この砥石によって
シリコンウエーハなどをメカノケミカルポリシングに匹
敵する表面粗さで精密加工することができ、かつ加工面
の平坦度も十分保たれる。また、加工面にはスクラッチ
が発生しないという効果も奏する。
する結合剤よりも硬度の大きい樹脂中に分散してなる砥
粒。 【効果】 海島形態の砥石が得られ、この砥石によって
シリコンウエーハなどをメカノケミカルポリシングに匹
敵する表面粗さで精密加工することができ、かつ加工面
の平坦度も十分保たれる。また、加工面にはスクラッチ
が発生しないという効果も奏する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、硬脆性材料の精密
な研削用、特にＳｉウエーハ表面の精密加工用として好
適な新規な砥石に関する。
な研削用、特にＳｉウエーハ表面の精密加工用として好
適な新規な砥石に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体材料などの特に精密な表面加工が
要求される分野においては、多くの場合、化学的作用を
伴ったメカノケミカルポリシングが行われてきた。しか
しこの加工法では加工面の平坦度が悪いうえ、大型の加
工物では大きな定盤を必要とする問題があった。また、
大量の研磨材スラリーを必要とし、研磨コストのうえで
も問題があった。
要求される分野においては、多くの場合、化学的作用を
伴ったメカノケミカルポリシングが行われてきた。しか
しこの加工法では加工面の平坦度が悪いうえ、大型の加
工物では大きな定盤を必要とする問題があった。また、
大量の研磨材スラリーを必要とし、研磨コストのうえで
も問題があった。
【０００３】一方、砥粒を金属粉末や樹脂で結合して製
作した砥石を研磨定盤とする固定砥粒加工法が知られて
いる。砥石としては砥粒を結合剤と共に圧搾成形した後
焼成したビトリファイド砥石、フェノール樹脂などの樹
脂で砥粒を結合したレジンボンド砥石、あるいは銅、黄
銅、ニッケル、鉄などの金属粉末の燒結、または電鋳に
よって砥粒を固着させたメタルボンド砥石などが用いら
れている。これらの砥石を使用して研磨した場合、面の
平坦度は改良されるが面粗度の点でメカノケミカルポリ
シングによるほど精密な加工をすることができず、面に
スクラッチが発生しやすいという問題があった。
作した砥石を研磨定盤とする固定砥粒加工法が知られて
いる。砥石としては砥粒を結合剤と共に圧搾成形した後
焼成したビトリファイド砥石、フェノール樹脂などの樹
脂で砥粒を結合したレジンボンド砥石、あるいは銅、黄
銅、ニッケル、鉄などの金属粉末の燒結、または電鋳に
よって砥粒を固着させたメタルボンド砥石などが用いら
れている。これらの砥石を使用して研磨した場合、面の
平坦度は改良されるが面粗度の点でメカノケミカルポリ
シングによるほど精密な加工をすることができず、面に
スクラッチが発生しやすいという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の第一の目的は
シリコンウエーハなどの半導体材料の精密加工に適した
砥石を提供することである。第二の目的は加工対象物の
加工面にスクラッチなどのダメージを惹起することのな
い砥石を提供することである。本発明の第三の目的は加
工速度が早く、かつメカノケミカルポリシングのような
高価なスラリーを消耗することなく半導体など硬脆性材
料を経済的に加工することができる加工法に適した砥石
を提供することである。
シリコンウエーハなどの半導体材料の精密加工に適した
砥石を提供することである。第二の目的は加工対象物の
加工面にスクラッチなどのダメージを惹起することのな
い砥石を提供することである。本発明の第三の目的は加
工速度が早く、かつメカノケミカルポリシングのような
高価なスラリーを消耗することなく半導体など硬脆性材
料を経済的に加工することができる加工法に適した砥石
を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、シリコンウエ
ーハのような硬脆性材料の研磨加工技術の、上記のよう
な、現状に鑑みなされたものであり、シリコンウエーハ
など硬脆性材料の加工に適した砥石を提供するものであ
る。本発明の砥石は砥粒が樹脂などの結合剤により結合
されているレジンボンド砥石であるが、砥粒は比較的柔
らかい結合剤中に含有され、その砥粒を含有する結合体
が比較的硬い樹脂中に分散し、いわば海島構造になって
いることを特徴とする。すなわち本発明は下記の通りで
ある。 （１） 砥粒を含有する結合体が、該結合体を構成する
結合剤よりも硬度の大きい樹脂中に分散してなる砥石。 （２） 結合剤が熱可塑性樹脂である上記（１）記載の
砥石。 （３） 硬度の大きい樹脂が熱硬化性樹脂である上記
（１）または（２）記載の砥石。 （４） 砥粒がロックウェル硬度Ｍ５５〜１００の結合
剤中に含有された結合体を、ロックウェル硬度Ｍ９０〜
１２５であって、前記結合剤より硬い樹脂中に分散せし
めてなる上記（１）記載の砥石。 （５） 結合体が、砥粒を該砥粒１重量部に対して０．
２〜３重量部の結合剤中に含有したものである上記
（１）記載の砥石。 （６） 結合体の平均粒径が０．２〜２０μｍである上
記（１）または（５）記載の砥石。 （７） 硬度の大きい樹脂が、前記結合剤に対して重量
比で１：０．２〜２の割合で構成していることを特徴と
する上記（１）記載の砥石。 （８） 砥粒がＳｉＯ2である上記（１）記載の砥石。 （９） 上記（１）の砥石を用いて、シリコンウエー
ハ、シリコンウエーハ上に形成された配線材料、あるい
は多層配線を行う際に形成する層間絶縁膜を研磨するこ
とを特徴とする半導体シリコンあるいは半導体シリコン
素子の研磨方法。
ーハのような硬脆性材料の研磨加工技術の、上記のよう
な、現状に鑑みなされたものであり、シリコンウエーハ
など硬脆性材料の加工に適した砥石を提供するものであ
る。本発明の砥石は砥粒が樹脂などの結合剤により結合
されているレジンボンド砥石であるが、砥粒は比較的柔
らかい結合剤中に含有され、その砥粒を含有する結合体
が比較的硬い樹脂中に分散し、いわば海島構造になって
いることを特徴とする。すなわち本発明は下記の通りで
ある。 （１） 砥粒を含有する結合体が、該結合体を構成する
結合剤よりも硬度の大きい樹脂中に分散してなる砥石。 （２） 結合剤が熱可塑性樹脂である上記（１）記載の
砥石。 （３） 硬度の大きい樹脂が熱硬化性樹脂である上記
（１）または（２）記載の砥石。 （４） 砥粒がロックウェル硬度Ｍ５５〜１００の結合
剤中に含有された結合体を、ロックウェル硬度Ｍ９０〜
１２５であって、前記結合剤より硬い樹脂中に分散せし
めてなる上記（１）記載の砥石。 （５） 結合体が、砥粒を該砥粒１重量部に対して０．
２〜３重量部の結合剤中に含有したものである上記
（１）記載の砥石。 （６） 結合体の平均粒径が０．２〜２０μｍである上
記（１）または（５）記載の砥石。 （７） 硬度の大きい樹脂が、前記結合剤に対して重量
比で１：０．２〜２の割合で構成していることを特徴と
する上記（１）記載の砥石。 （８） 砥粒がＳｉＯ2である上記（１）記載の砥石。 （９） 上記（１）の砥石を用いて、シリコンウエー
ハ、シリコンウエーハ上に形成された配線材料、あるい
は多層配線を行う際に形成する層間絶縁膜を研磨するこ
とを特徴とする半導体シリコンあるいは半導体シリコン
素子の研磨方法。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明の砥石の一実施態様を図１
に示す。図1において、砥石５は、砥粒１を含有する結
合体２が、該結合体２を構成する結合剤より硬度が大き
い樹脂から構成されているマトリックス３中に分散し、
さらに該マトリックス３中には空孔４も分散している。
に示す。図1において、砥石５は、砥粒１を含有する結
合体２が、該結合体２を構成する結合剤より硬度が大き
い樹脂から構成されているマトリックス３中に分散し、
さらに該マトリックス３中には空孔４も分散している。
【０００７】本発明における砥粒１として、Ａｌ2Ｏ3、
ＳｉＯ2、ＺｒＯ2、ＳｉＣ、ダイヤモンド、ＣＢＮ、Ｂ
4Ｃ、Ｆｅ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3、ＣｅＯ2、ＺｒＢ2、Ｔｉ
Ｂ2、ＴｉＣなどの微粒子を挙げることができる。粒子
の大きさは、平均粒子径が１０μｍ以下、望ましくは５
μｍ以下、さらに望ましくは１μｍ以下、とりわけ０．
２μｍ以下であるが、研削、研磨対象により適宜選択す
ることができる。形状は球形あるいは球形に近いものが
好ましいが、研削対象により他の形状の粒子も使用でき
る。
ＳｉＯ2、ＺｒＯ2、ＳｉＣ、ダイヤモンド、ＣＢＮ、Ｂ
4Ｃ、Ｆｅ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3、ＣｅＯ2、ＺｒＢ2、Ｔｉ
Ｂ2、ＴｉＣなどの微粒子を挙げることができる。粒子
の大きさは、平均粒子径が１０μｍ以下、望ましくは５
μｍ以下、さらに望ましくは１μｍ以下、とりわけ０．
２μｍ以下であるが、研削、研磨対象により適宜選択す
ることができる。形状は球形あるいは球形に近いものが
好ましいが、研削対象により他の形状の粒子も使用でき
る。
【０００８】上記砥粒は特に表面処理することなくその
まま使用することもできるが、砥石の使用目的により各
種の表面処理を施したものも使用される。例えば、ニッ
ケル、銅などの金属で被覆されている場合、樹脂でコー
ティングされている場合、シランカップリング剤、チタ
ンカップリング剤などのカップリング剤でコーティング
されている場合、ＳｉＯ2などの酸化物でコーティング
されている場合などである。
まま使用することもできるが、砥石の使用目的により各
種の表面処理を施したものも使用される。例えば、ニッ
ケル、銅などの金属で被覆されている場合、樹脂でコー
ティングされている場合、シランカップリング剤、チタ
ンカップリング剤などのカップリング剤でコーティング
されている場合、ＳｉＯ2などの酸化物でコーティング
されている場合などである。
【０００９】本発明において、砥粒を含有する結合体を
構成する結合剤として、ゴム類、ポリウレタン系、ポリ
エステル系、ナイロン系エラストマー、アクリル系樹
脂、メタクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、塩化ビニル系
樹脂、酢酸ビニル系樹脂、メラミン樹脂、アルキッド系
樹脂、ユリア（尿素）樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエス
テル系樹脂、ポリエーテル系樹脂、フェノール系樹脂お
よびシリコン系樹脂などの水溶性またはエマルジョンで
水に分散可能な樹脂類；ポリビニルアルコール系樹脂、
カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸ソーダ、
ポリエチレンオキサイド、アルギン酸樹脂、エチルセル
ロース、でんぷん類、ゼラチン、アルギン酸塩樹脂、寒
天、にかわなどの水溶性樹脂；ならびに水ガラス、ケイ
酸ナトリウムなどのシリケート類などを挙げることがで
きる。
構成する結合剤として、ゴム類、ポリウレタン系、ポリ
エステル系、ナイロン系エラストマー、アクリル系樹
脂、メタクリル系樹脂、エポキシ系樹脂、塩化ビニル系
樹脂、酢酸ビニル系樹脂、メラミン樹脂、アルキッド系
樹脂、ユリア（尿素）樹脂、ウレタン系樹脂、ポリエス
テル系樹脂、ポリエーテル系樹脂、フェノール系樹脂お
よびシリコン系樹脂などの水溶性またはエマルジョンで
水に分散可能な樹脂類；ポリビニルアルコール系樹脂、
カルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸ソーダ、
ポリエチレンオキサイド、アルギン酸樹脂、エチルセル
ロース、でんぷん類、ゼラチン、アルギン酸塩樹脂、寒
天、にかわなどの水溶性樹脂；ならびに水ガラス、ケイ
酸ナトリウムなどのシリケート類などを挙げることがで
きる。
【００１０】他方、砥粒１を含有する結合体２が分散す
るマトリックス（海）３となる樹脂としては、アルキド
樹脂（短油アルキド樹脂、中油アルキド樹脂、長油アル
キド樹脂、フタル酸アルキド樹脂）、変性アルキド樹脂
（フェノール変性アルキド樹脂、スチレン化アルキド樹
脂）、アミノアルキド樹脂、オイルフリーアルキド樹
脂；アクリル樹脂（焼付け用、ラッカー用、アクリルポ
リオール、エマルジョンタイプ）；ポリエステル樹脂；
メラミン樹脂（ブチル化メラミン樹脂、メチル化メラミ
ン樹脂）、尿素メラミン樹脂；フェノール樹脂（フェノ
ール変性マレイン酸樹脂、天然樹脂変性フェノール樹
脂、フェノール変性ペンタエリスリトール樹脂）、アル
コール可溶性フェノール樹脂；ポリウレタン樹脂（ポリ
エステル系ポリウレタン、油変性ポリウレタン）、ポリ
アミド樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂（ポリフッ化ビ
ニリデン）などが挙げられる。
るマトリックス（海）３となる樹脂としては、アルキド
樹脂（短油アルキド樹脂、中油アルキド樹脂、長油アル
キド樹脂、フタル酸アルキド樹脂）、変性アルキド樹脂
（フェノール変性アルキド樹脂、スチレン化アルキド樹
脂）、アミノアルキド樹脂、オイルフリーアルキド樹
脂；アクリル樹脂（焼付け用、ラッカー用、アクリルポ
リオール、エマルジョンタイプ）；ポリエステル樹脂；
メラミン樹脂（ブチル化メラミン樹脂、メチル化メラミ
ン樹脂）、尿素メラミン樹脂；フェノール樹脂（フェノ
ール変性マレイン酸樹脂、天然樹脂変性フェノール樹
脂、フェノール変性ペンタエリスリトール樹脂）、アル
コール可溶性フェノール樹脂；ポリウレタン樹脂（ポリ
エステル系ポリウレタン、油変性ポリウレタン）、ポリ
アミド樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂（ポリフッ化ビ
ニリデン）などが挙げられる。
【００１１】本発明において、砥粒を直接含有する結合
体（島）を構成する結合剤の硬度は、結合体が分散する
マトリックス（海）となる樹脂より硬度が小さいことが
必要である。言い換えれば、マトリックス（海）となる
樹脂は結合剤よりも硬度が大きいことが必要である。結
合剤の硬度は、ＪＩＳ Ｋ ７２０７に準じるロックウ
ェル硬度がＭ５５〜１００の範囲が好ましく、さらに好
ましくはＭ５５〜７０の範囲である。マトリックス
（海）となる樹脂のロックウェル硬度はＭ９０〜１２５
の範囲が好ましく、さらに好ましくはＭ１００〜１２５
の範囲である。
体（島）を構成する結合剤の硬度は、結合体が分散する
マトリックス（海）となる樹脂より硬度が小さいことが
必要である。言い換えれば、マトリックス（海）となる
樹脂は結合剤よりも硬度が大きいことが必要である。結
合剤の硬度は、ＪＩＳ Ｋ ７２０７に準じるロックウ
ェル硬度がＭ５５〜１００の範囲が好ましく、さらに好
ましくはＭ５５〜７０の範囲である。マトリックス
（海）となる樹脂のロックウェル硬度はＭ９０〜１２５
の範囲が好ましく、さらに好ましくはＭ１００〜１２５
の範囲である。
【００１２】結合体は一般的に球形であるが、非球形粒
子であってもよい。非球形の例として、より小さい一次
粒子が凝集したため、一次粒子の形が残ったものなどが
ある。
子であってもよい。非球形の例として、より小さい一次
粒子が凝集したため、一次粒子の形が残ったものなどが
ある。
【００１３】本発明において砥粒を含有する結合体
（島）が分散するマトリックス（海）となる樹脂は、好
ましくは熱硬化性樹脂が使用でき、フェノール樹脂、メ
ラミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ樹脂変
性フェノール樹脂などを好ましい樹脂の例として挙げる
ことができる。砥粒を直接分散させる結合剤としては、
一般的に熱可塑性樹脂が使用されるが、熱硬化性樹脂で
あってもよい。この場合、結合剤は硬化を抑えてマトリ
ックス樹脂よりも硬度を小さくすることが重要である。
結合剤としてはＰＭＭＡなどのアクリル樹脂、熱可塑性
ポリエステル樹脂などが好ましく使用できる。
（島）が分散するマトリックス（海）となる樹脂は、好
ましくは熱硬化性樹脂が使用でき、フェノール樹脂、メ
ラミン樹脂、尿素樹脂、エポキシ樹脂、エポキシ樹脂変
性フェノール樹脂などを好ましい樹脂の例として挙げる
ことができる。砥粒を直接分散させる結合剤としては、
一般的に熱可塑性樹脂が使用されるが、熱硬化性樹脂で
あってもよい。この場合、結合剤は硬化を抑えてマトリ
ックス樹脂よりも硬度を小さくすることが重要である。
結合剤としてはＰＭＭＡなどのアクリル樹脂、熱可塑性
ポリエステル樹脂などが好ましく使用できる。
【００１４】砥石を使用して加工対象物を研削あるいは
研磨した場合、摩擦により熱が発生するので、摩擦熱に
より軟化しやすい樹脂を結合体を構成する結合剤として
使用することができる。このような摩擦熱で軟化しやす
い樹脂として熱可塑性樹脂でＴｇが好ましくは１００℃
以下、さらに好ましくは８０〜５０℃のものが用いられ
る。具体的には、例えば、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリビニルアルコールなどを挙げることができる。
研磨した場合、摩擦により熱が発生するので、摩擦熱に
より軟化しやすい樹脂を結合体を構成する結合剤として
使用することができる。このような摩擦熱で軟化しやす
い樹脂として熱可塑性樹脂でＴｇが好ましくは１００℃
以下、さらに好ましくは８０〜５０℃のものが用いられ
る。具体的には、例えば、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリビニルアルコールなどを挙げることができる。
【００１５】本発明において砥粒を直接含有する結合体
中の結合剤の量は、砥粒１重量部に対して０．２〜３．
０重量部、望ましくは０．５〜２．０重量部の割合とす
る。結合剤の量が少ないと結合体の形成が難しくなり、
また結合剤の量が多いと砥粒の量が減り、研磨能率が低
下するため実用性がない。
中の結合剤の量は、砥粒１重量部に対して０．２〜３．
０重量部、望ましくは０．５〜２．０重量部の割合とす
る。結合剤の量が少ないと結合体の形成が難しくなり、
また結合剤の量が多いと砥粒の量が減り、研磨能率が低
下するため実用性がない。
【００１６】砥粒を含有する結合体の平均粒径は０．２
〜２０μｍ、望ましくは０．３〜５μｍである。粒径が
これより小さいと研磨能率が低下し、実用性がなくな
る。また粒径が大きすぎると表面粗度が小さい研削面を
得ることが困難になる。
〜２０μｍ、望ましくは０．３〜５μｍである。粒径が
これより小さいと研磨能率が低下し、実用性がなくな
る。また粒径が大きすぎると表面粗度が小さい研削面を
得ることが困難になる。
【００１７】砥石のマトリックス（海）を形成する硬度
の大きい樹脂と、結合体を構成する結合剤との重量比
は、１：０．２〜１５、望ましくは１：２〜１０とす
る。マトリックスとしての樹脂が多いと、結果として砥
石全体での砥粒率が低くなり研削能率が低下するし、ま
たマトリックスとしての樹脂でシリコンウエーハをこす
ってしまい、製品に焼けを生じさせてしまう。また逆に
少ないと砥石の結合が弱く、すぐに砥粒が脱落して研削
を困難にする。さらに砥石形成も困難になる。
の大きい樹脂と、結合体を構成する結合剤との重量比
は、１：０．２〜１５、望ましくは１：２〜１０とす
る。マトリックスとしての樹脂が多いと、結果として砥
石全体での砥粒率が低くなり研削能率が低下するし、ま
たマトリックスとしての樹脂でシリコンウエーハをこす
ってしまい、製品に焼けを生じさせてしまう。また逆に
少ないと砥石の結合が弱く、すぐに砥粒が脱落して研削
を困難にする。さらに砥石形成も困難になる。
【００１８】砥粒を含有する結合体の調製は、砥粒を結
合剤中に均一に分散、含有せしめることができる方法で
あればいかなる方法も本発明において用いることができ
る。具体的には、例えば、砥粒を樹脂原料のモノマーに
分散し、これを懸濁重合、あるいは乳化重合することに
よって結合体を調製することができる。結合体を調製す
る他の方法として、例えば樹脂を溶剤に溶かし、その溶
液に砥粒を分散し、これをその溶剤と混和し、樹脂の非
溶剤である液体中に分散させることにより結合体の分散
液を得ることができる。砥粒を樹脂溶液あるいはモノマ
ーに分散させる場合に、シランカップリング剤、チタン
カップリング剤などのカップリング剤、乳化剤、粘度調
整剤、ｐＨ調整剤、分散剤、増粘剤、消泡剤などを含ま
せることができる。また、溶融状態の樹脂あるいは樹脂
溶液に砥粒を分散して製造した砥粒含有樹脂を微粉砕し
て得られる結合体も場合により使用できる。
合剤中に均一に分散、含有せしめることができる方法で
あればいかなる方法も本発明において用いることができ
る。具体的には、例えば、砥粒を樹脂原料のモノマーに
分散し、これを懸濁重合、あるいは乳化重合することに
よって結合体を調製することができる。結合体を調製す
る他の方法として、例えば樹脂を溶剤に溶かし、その溶
液に砥粒を分散し、これをその溶剤と混和し、樹脂の非
溶剤である液体中に分散させることにより結合体の分散
液を得ることができる。砥粒を樹脂溶液あるいはモノマ
ーに分散させる場合に、シランカップリング剤、チタン
カップリング剤などのカップリング剤、乳化剤、粘度調
整剤、ｐＨ調整剤、分散剤、増粘剤、消泡剤などを含ま
せることができる。また、溶融状態の樹脂あるいは樹脂
溶液に砥粒を分散して製造した砥粒含有樹脂を微粉砕し
て得られる結合体も場合により使用できる。
【００１９】上記のように製造された結合体あるいはそ
の分散液から本発明の砥石を製造する方法について述べ
る。結合体を微粉砕した熱硬化性樹脂に均一に混合し
て、これを加熱圧縮して本発明の砥石とすることができ
る。砥粒をスチレン、ポリメチルメタクリル酸などビニ
ル単量体に分散させ、水中で懸濁重合して砥粒を含有す
るビニル重合体の微粒子を調製し、平均粒径５μｍ以下
に微粉砕し、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂と混合
し、温度１４０〜２２０℃、圧力１〜２００ｋｇ／ｃｍ
2で圧縮成形して砥石に成形することができ、圧力をか
けずに砥石に成形することもできる。
の分散液から本発明の砥石を製造する方法について述べ
る。結合体を微粉砕した熱硬化性樹脂に均一に混合し
て、これを加熱圧縮して本発明の砥石とすることができ
る。砥粒をスチレン、ポリメチルメタクリル酸などビニ
ル単量体に分散させ、水中で懸濁重合して砥粒を含有す
るビニル重合体の微粒子を調製し、平均粒径５μｍ以下
に微粉砕し、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂と混合
し、温度１４０〜２２０℃、圧力１〜２００ｋｇ／ｃｍ
2で圧縮成形して砥石に成形することができ、圧力をか
けずに砥石に成形することもできる。
【００２０】本発明の砥石は、また、特公平７−１６８
７８号公報に開示されるような電気泳動を利用する方法
によっても製造することができる。すなわち、砥粒を含
有する重合体のエマルジョンあるいは水分散体にノボラ
ックあるいはレゾールなどのフェノール樹脂前駆体を混
合し、電極を押入し、両電極間に電圧を印加し、砥粒含
有樹脂粒子を電気泳動で移動させると共にフェノール樹
脂前駆体をこれに随伴させる。電極上に凝集、堆積した
砥粒含有層を硬化剤で処理するか、加熱して硬化させ、
砥石を得ることができる。砥粒を含有する重合体エマル
ジョンあるいは水分散体としては、砥粒を含有する単量
体を乳化重合して得られたエマルジョン、あるいは親水
基を有する重合体の水混和性有機溶媒溶液に砥粒を分散
し、これを水中に分散させて得られる砥粒含有樹脂水分
散体を利用できる。電気泳動における印加電圧は３〜５
０Ｖ、望ましくは１０〜３０Ｖである。後の熱処理とし
ては、例えば、５０℃で１時間、８０℃で１時間、さら
にその後に１５０℃で１０分加熱するように、加熱を低
い温度から始めて、その後に温度を上げて加熱処理を終
了することが好ましい。
７８号公報に開示されるような電気泳動を利用する方法
によっても製造することができる。すなわち、砥粒を含
有する重合体のエマルジョンあるいは水分散体にノボラ
ックあるいはレゾールなどのフェノール樹脂前駆体を混
合し、電極を押入し、両電極間に電圧を印加し、砥粒含
有樹脂粒子を電気泳動で移動させると共にフェノール樹
脂前駆体をこれに随伴させる。電極上に凝集、堆積した
砥粒含有層を硬化剤で処理するか、加熱して硬化させ、
砥石を得ることができる。砥粒を含有する重合体エマル
ジョンあるいは水分散体としては、砥粒を含有する単量
体を乳化重合して得られたエマルジョン、あるいは親水
基を有する重合体の水混和性有機溶媒溶液に砥粒を分散
し、これを水中に分散させて得られる砥粒含有樹脂水分
散体を利用できる。電気泳動における印加電圧は３〜５
０Ｖ、望ましくは１０〜３０Ｖである。後の熱処理とし
ては、例えば、５０℃で１時間、８０℃で１時間、さら
にその後に１５０℃で１０分加熱するように、加熱を低
い温度から始めて、その後に温度を上げて加熱処理を終
了することが好ましい。
【００２１】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００２２】実施例１ 平均粒径０．１μｍの疎水性シリカ３０重量部をスチレ
ン３５重量部、メチルメタクリレート３５重量部に分散
させ、次いで得られた分散液にアゾビスバレロニトリル
２重量部を室温にて溶解した。得られた分散液１００重
量部をポリビニルアルコール３重量％水溶液１０００重
量部に加え、激しく攪拌しながら、温度を室温から８０
℃まで上昇させ、８０℃にて８時間保持した。反応後の
懸濁液をろ過し、ろ過物を洗浄し、砥粒疎水性シリカを
含有する平均粒径１０μｍの結合体を得た。この砥粒を
含有する結合体５８０重量部に平均粒径１μｍに微粉砕
したノボラック型フェノール樹脂８７．５重量部にヘキ
サメチレンテトラミン１２．５重量部を加え、ヘンシェ
ルミキサーを用いて均一に混合した。この混合物を１６
０℃、成形圧力１ｋｇ／ｃｍ2で１５分間加圧成形し、
成形体をさらに１６０℃で１時間加熱してフェノール樹
脂を硬化させて、成形砥石を得た。
ン３５重量部、メチルメタクリレート３５重量部に分散
させ、次いで得られた分散液にアゾビスバレロニトリル
２重量部を室温にて溶解した。得られた分散液１００重
量部をポリビニルアルコール３重量％水溶液１０００重
量部に加え、激しく攪拌しながら、温度を室温から８０
℃まで上昇させ、８０℃にて８時間保持した。反応後の
懸濁液をろ過し、ろ過物を洗浄し、砥粒疎水性シリカを
含有する平均粒径１０μｍの結合体を得た。この砥粒を
含有する結合体５８０重量部に平均粒径１μｍに微粉砕
したノボラック型フェノール樹脂８７．５重量部にヘキ
サメチレンテトラミン１２．５重量部を加え、ヘンシェ
ルミキサーを用いて均一に混合した。この混合物を１６
０℃、成形圧力１ｋｇ／ｃｍ2で１５分間加圧成形し、
成形体をさらに１６０℃で１時間加熱してフェノール樹
脂を硬化させて、成形砥石を得た。
【００２３】この砥石を用いてシリコンウエーハを研磨
した。５×１０×２０ｍｍのブロック形状の砥石を台金
に貼り付け、直径１１０ｍｍのカップ砥石として、シリ
コンウエーハの片面研削を行った。シリコンウエーハお
よび砥石は相対速度が５０ｍ／ｍｉｎになるようにそれ
ぞれ周方向に回転しながら5分間研磨した。該研磨加工
前後のウエーハの平均厚さ、平坦度、表面粗さおよびス
クラッチの有無を表1に示す。なお、試験方法を下記に
示す。ウエーハの平均厚さおよび平坦度 ＳＥＭＩ Ｍ１に準じる。ＡＤＥ社製の測定器を使用す
る。平坦度とはここではＳＥＭＩ Ｍ１のＧＢＩＲをい
う。表面粗さ（Ｒａ） ＪＩＳ Ｂ ０６０１「表面粗さの定義と表示」に準
じ、触針式表面粗度則定器により測定した。スクラッチの有無 ウェーハの面に平行に近い角度で照明を当て、肉眼で観
察されない場合は顕微鏡を使って、観察した。
した。５×１０×２０ｍｍのブロック形状の砥石を台金
に貼り付け、直径１１０ｍｍのカップ砥石として、シリ
コンウエーハの片面研削を行った。シリコンウエーハお
よび砥石は相対速度が５０ｍ／ｍｉｎになるようにそれ
ぞれ周方向に回転しながら5分間研磨した。該研磨加工
前後のウエーハの平均厚さ、平坦度、表面粗さおよびス
クラッチの有無を表1に示す。なお、試験方法を下記に
示す。ウエーハの平均厚さおよび平坦度 ＳＥＭＩ Ｍ１に準じる。ＡＤＥ社製の測定器を使用す
る。平坦度とはここではＳＥＭＩ Ｍ１のＧＢＩＲをい
う。表面粗さ（Ｒａ） ＪＩＳ Ｂ ０６０１「表面粗さの定義と表示」に準
じ、触針式表面粗度則定器により測定した。スクラッチの有無 ウェーハの面に平行に近い角度で照明を当て、肉眼で観
察されない場合は顕微鏡を使って、観察した。
【００２４】
【表１】
【００２５】表1の結果から研磨されたシリコンウエー
ハの平坦性は保持され、シリコンウエーハ表面にスクラ
ッチは全く発生していなかった。このことから本発明の
砥石は十分な研磨速度、および表面粗さをもつことがわ
かった。
ハの平坦性は保持され、シリコンウエーハ表面にスクラ
ッチは全く発生していなかった。このことから本発明の
砥石は十分な研磨速度、および表面粗さをもつことがわ
かった。
【００２６】実施例２ スルホン酸基を３００ｅｇ／１０3ｋｇ含有する熱可塑
性ポリエステルをテトラヒドロフランに溶解し、これに
平均粒径３μｍの酸化アルミニウム粒子を加えて均一に
分散した。この分散液を攪拌しながら水中に加えて、砥
粒、酸化アルミニウム粒子を含有するポリエステル粒子
の水分散液を得た。塗料用の水溶性レゾールの水分散液
中に上記砥粒含有ポリエステル水分散液を加え均一に混
合した。この混合水分散液に、陽極と陰極を互いに５０
ｍｍの間隔を設けて浸漬し、陽極を４０ｒｐｍで回転さ
せながら両電極間に２５Ｖの電圧を３０分間印加して、
陽極表面に砥石層を形成せしめた。陽極表面に形成され
た砥石層を５０℃１時間、次いで８０℃１時間、さらに
１５０℃で１０分の熱処理を行い砥石とした。この砥石
を用いて実施例１と同様にしてシリコンウエーハを研磨
した。研磨を５分間行ったときのシリコンウエーハの表
面粗さ（Ｒａ）は０．００３μｍであった。実施例１と
同様、研磨されたシリコンウエーハの平坦度は十分であ
り、シリコンウエーハ表面にはスクラッチは全くみられ
なかった。
性ポリエステルをテトラヒドロフランに溶解し、これに
平均粒径３μｍの酸化アルミニウム粒子を加えて均一に
分散した。この分散液を攪拌しながら水中に加えて、砥
粒、酸化アルミニウム粒子を含有するポリエステル粒子
の水分散液を得た。塗料用の水溶性レゾールの水分散液
中に上記砥粒含有ポリエステル水分散液を加え均一に混
合した。この混合水分散液に、陽極と陰極を互いに５０
ｍｍの間隔を設けて浸漬し、陽極を４０ｒｐｍで回転さ
せながら両電極間に２５Ｖの電圧を３０分間印加して、
陽極表面に砥石層を形成せしめた。陽極表面に形成され
た砥石層を５０℃１時間、次いで８０℃１時間、さらに
１５０℃で１０分の熱処理を行い砥石とした。この砥石
を用いて実施例１と同様にしてシリコンウエーハを研磨
した。研磨を５分間行ったときのシリコンウエーハの表
面粗さ（Ｒａ）は０．００３μｍであった。実施例１と
同様、研磨されたシリコンウエーハの平坦度は十分であ
り、シリコンウエーハ表面にはスクラッチは全くみられ
なかった。
【００２７】
【発明の効果】本発明によれば、砥粒を含有する結合体
を島として、この島が海となる樹脂中に分散し、全体的
には海島形態をとる砥石が得られる。海は砥石としての
形態を保持する役割を果たし、島は微細な研削に適した
硬さをもち、それぞれに役割分担している。そのため、
特に硬脆性材料の精密加工用として好適な砥石を得るこ
とができ、高精度加工が可能となった。本発明の砥石を
用いてシリコンウエーハなどの硬脆材料を研磨した場
合、メカノケミカルポリシングに匹敵する表面粗さで精
密加工することができ、かつ加工面の平坦度も十分保つ
ことができる。また実用上十分な研磨速度で加工するこ
とができ、加工面にはスクラッチを生じないという効果
を奏する。
を島として、この島が海となる樹脂中に分散し、全体的
には海島形態をとる砥石が得られる。海は砥石としての
形態を保持する役割を果たし、島は微細な研削に適した
硬さをもち、それぞれに役割分担している。そのため、
特に硬脆性材料の精密加工用として好適な砥石を得るこ
とができ、高精度加工が可能となった。本発明の砥石を
用いてシリコンウエーハなどの硬脆材料を研磨した場
合、メカノケミカルポリシングに匹敵する表面粗さで精
密加工することができ、かつ加工面の平坦度も十分保つ
ことができる。また実用上十分な研磨速度で加工するこ
とができ、加工面にはスクラッチを生じないという効果
を奏する。
【図１】本発明の砥石の一実施態様を示す図である。
１ 砥粒 ２ 結合体（島） ３ マトリックス（海）としての樹脂 ４ 空孔 ５ 砥石
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村井 史朗 神奈川県横須賀市神明町１番地 株式会社 日平トヤマ技術センター内 Ｆターム(参考） 3C063 AA02 BB01 BB03 BB08 BB15 BB30 BC03 BC04 BC09 EE10 FF23
Claims (9)
- 【請求項１】 砥粒を含有する結合体が、該結合体を構
成する結合剤よりも硬度の大きい樹脂中に分散してなる
砥石。 - 【請求項２】 結合剤が熱可塑性樹脂である請求項１記
載の砥石。 - 【請求項３】 硬度の大きい樹脂が熱硬化性樹脂である
請求項１または２記載の砥石。 - 【請求項４】 砥粒がロックウェル硬度Ｍ５５〜１００
の結合剤中に含有された結合体を、ロックウェル硬度Ｍ
９０〜１２５であって、前記結合剤より硬い樹脂中に分
散せしめてなる請求項１記載の砥石。 - 【請求項５】 結合体が、砥粒を該砥粒１重量部に対し
て０．２〜３．０重量部の結合剤中に含有したものであ
る請求項１記載の砥石。 - 【請求項６】 結合体の平均粒径が０．２〜２０μｍで
ある請求項１または５記載の砥石。 - 【請求項７】 硬度の大きい樹脂が、前記結合剤に対し
て重量比で１：０．２〜２の割合で構成していることを
特徴とする請求項１記載の砥石。 - 【請求項８】 砥粒がＳｉＯ2である請求項１記載の砥
石。 - 【請求項９】 請求項１の砥石を用いて、シリコンウエ
ーハ、シリコンウエーハ上に形成された配線材料、ある
いは多層配線を行う際に形成する層間絶縁膜を研磨する
ことを特徴とする半導体シリコンあるいは半導体シリコ
ン素子の研磨方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11133599A JP2000301459A (ja) | 1999-04-19 | 1999-04-19 | 砥石およびこれを用いた研磨方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11133599A JP2000301459A (ja) | 1999-04-19 | 1999-04-19 | 砥石およびこれを用いた研磨方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000301459A true JP2000301459A (ja) | 2000-10-31 |
Family
ID=14558604
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11133599A Pending JP2000301459A (ja) | 1999-04-19 | 1999-04-19 | 砥石およびこれを用いた研磨方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000301459A (ja) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002326123A (ja) * | 2001-04-27 | 2002-11-12 | Noritake Co Ltd | 歯車用ホーニング砥石 |
| JP2003011063A (ja) * | 2001-06-28 | 2003-01-15 | Ricoh Co Ltd | 研磨用砥石及び研磨用砥石の製造方法 |
| JP2005144653A (ja) * | 2003-11-19 | 2005-06-09 | Fuji Dies Kk | レジンボンドダイヤモンド砥石 |
| JP2005199407A (ja) * | 2004-01-19 | 2005-07-28 | Asahi Diamond Industrial Co Ltd | 超砥粒ホイール、その製造方法及び該超砥粒ホイールを用いる研削方法 |
| JP2007021653A (ja) * | 2005-07-15 | 2007-02-01 | Asahi Diamond Industrial Co Ltd | レジンボンド砥石とその製造方法 |
| SG131737A1 (en) * | 2001-03-28 | 2007-05-28 | Disco Corp | Polishing tool and polishing method and apparatus using same |
| JP2008183640A (ja) * | 2007-01-26 | 2008-08-14 | Hiroshi Ishizuka | ダイヤモンド分散合成樹脂成型材料およびその製造方法 |
| JP2011104769A (ja) * | 2004-08-24 | 2011-06-02 | Saint-Gobain Abrasives Inc | センターレス研削法 |
| JP2013503103A (ja) * | 2009-08-25 | 2013-01-31 | スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー | 焼成凝集体の製造方法、焼成凝集体、研磨材組成物、及び研磨材物品 |
| JP2014061553A (ja) * | 2012-09-19 | 2014-04-10 | Olympus Corp | 砥石及びその製造方法 |
| US9138866B2 (en) | 2009-10-27 | 2015-09-22 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Resin bonded abrasive |
| US9266220B2 (en) | 2011-12-30 | 2016-02-23 | Saint-Gobain Abrasives, Inc. | Abrasive articles and method of forming same |
| CN114025916A (zh) * | 2019-07-02 | 2022-02-08 | 株式会社东京钻石工具制作所 | 合成磨石 |
| CN114555293A (zh) * | 2019-12-17 | 2022-05-27 | 奥林巴斯株式会社 | 光学玻璃用研磨工具，光学玻璃用研磨工具的制造方法及光学玻璃的研磨方法 |
-
1999
- 1999-04-19 JP JP11133599A patent/JP2000301459A/ja active Pending
Cited By (17)
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