JP2001157967A - 単層砥石 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 砥粒層に研削屑を目詰まりさせることなく排
出させる。 【解決手段】 台金２２の一面２２ａ外周側にリング状
の砥粒層２４を設ける。砥粒層２４は台金２２の中心Ｏ
を通る中心線Ｏ１の両側で反対方向に傾斜するように第
一の小砥粒層部２６Ａと第二の小砥粒層部２６Ｂとを略
ハの字形に配置して周方向に順次配列する。小砥粒層部
２６は複数の超砥粒１４…を金属結合相３０で固着して
平面視で略長方形状をなす。第一の小砥粒層部２６Ａは
研削方向Ｇに近似した角度θで傾斜して研削長さを大き
くとれ、第二の小砥粒層部２６Ｂは研削方向Ｇに略々直
交する角度−θで傾斜して目詰まりを解除する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウエ
ーハ等の被研磨材の表面をＣＭＰ装置によって研磨する
際に用いられる研磨用のパッドをコンディショニングす
るため等に用いられる単層砥石に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、シリコンインゴットから切り出し
た半導体ウエーハ（以下、単にウエーハという）の表面
を化学的且つ機械的に研磨するＣＭＰ装置（ケミカルメ
カニカルポリッシングマシン）の一例として、図１２に
示すような装置がある。ウエーハはデバイスの微細化に
伴って高精度かつ無欠陥表面となるように鏡面研磨する
ことが要求されている。ＣＭＰによる研磨のメカニズム
は、微粒子シリカ等によるメカニカルな要素（遊離砥
粒）とアルカリ液や酸性液等によるエッチング要素とを
複合したメカノ・ケミカル研磨法に基づいている。この
ＣＭＰ装置１は、図１２に示すように中心軸２に取り付
けられた円板状の回転テーブル３上に例えば硬質ウレタ
ンからなるポリッシング用のパッド４が設けられ、この
パッド４に対向して且つパッド４の中心軸２から偏心し
た位置に自転可能なウエーハキャリア５が配設されてい
る。このウエーハキャリア５はパッド４よりも小径の円
板形状とされてウエーハ６を保持するものであり、この
ウエーハ６がウエーハキャリア５とパッド４間に配置さ
れてパッド４側の表面の研磨に供され鏡面仕上げされ
る。

【０００３】研磨に際して、例えば上述した微粒子シリ
カ等からなる遊離砥粒が研磨剤として用いられ、更にエ
ッチング用のアルカリ液等が混合されたものが液状のス
ラリｓとしてパッド４上に供給されているため、このス
ラリｓがウエーハキャリア５に保持されたウエーハ６と
パッド４との間に流動して、ウエーハキャリア５でウエ
ーハ６が自転し、同時にパッド４が中心軸２を中心とし
て例えばＰ方向に回転するために、パッド４でウエーハ
６の一面が研磨される。ウエーハ６の研磨を行う硬質ウ
レタン製などのパッド４上にはスラリｓを保持する微細
な発泡層が多数設けられており、これらの発泡層内に保
持されたスラリｓでウエーハ６の研磨が行われる。とこ
ろが、ウエーハ６の研磨を繰り返すことでパッド４の研
磨面の平坦度が低下したり目詰まりするためにウエーハ
６の研磨精度と研磨効率が低下するという問題が生じ
る。

【０００４】そのため、従来からＣＭＰ装置１には図１
２に示すようにパッドコンディショナ８が設けられ、パ
ッド４の表面を再研削（コンディショニング）するよう
になっている。このパッドコンディショナ８は、回転テ
ーブル３の外部に設けられた旋回軸兼回転軸９にアーム
１０を介してホイール１１が設けられ、回転軸９によっ
てホイール１１をパッド４と同一方向に回転させること
で、回転するパッド４上においてパッド４の表面を研磨
してパッド４の表面の平坦度等を回復または維持し目詰
まりを解消するようになっている。またホイール１１に
回転運動に加えて揺動運動を行わせても良い。このホイ
ール１１は、図１３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように円形
板状の台金１２上に上面が平面状をなしていて一定幅で
リング状の砥粒層１３が形成されており、この砥粒層１
３は例えば図１４に示すように台金１２上に電気めっき
や活性ろう付けなどによりダイヤモンドやｃＢＮなどの
超砥粒１４を金属結合相１５で分散固定して構成されて
いる。この金属結合相１５は例えばニッケルめっきなど
で構成されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
ホイール１１を用いてパッド４の研削を行う場合、ホイ
ール１１は安定した研削性能が要求され、特に経時安定
性が必要であるが、コンディショナとしてのホイール１
１の機械的精度が悪かったりホイール１１の表面である
研削面の凹凸が激しい場合にはホイール１１とパッド４
との接触面積や接触圧が変動し、これによってホイール
１１が微小振動を発生してパッド４に対する研削力が低
下したり或いはパッド４に局部的なダメージを与えたり
することがある。またコンディショニングの際に砥粒層
１３でパッド４を研削する研削方向Ｇは図１３に示すよ
うに被削材であるパッド４の移動方向Ｐ及びホイール１
１の回転方向Ｐｈの合成で得られる方向によって定ま
る。砥粒層１３はリング状に形成されているから、パッ
ド４に対する砥粒層１３の相対的な研削方向Ｇは砥粒層
１３の回転位置に応じて砥粒層１３を横断する方向に設
定され、そのために砥粒層１３が目詰まりし易く超砥粒
の摩耗が進み切れ味の低下を来すという欠点もある。

【０００６】本発明は、このような実情に鑑みて、研削
時の座り安定性が良く目詰まりによる切れ味の低下等を
抑制できるようにした単層砥石を提供することを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る単層砥石
は、超砥粒が金属結合相で固着された小砥粒層部が台金
に複数配列された砥粒層を備えてなり、小砥粒層部は台
金の中心を通る中心線に対して一方向に傾斜する第一の
小砥粒層部と該第一の小砥粒層部とは逆方向に傾斜する
第二の小砥粒層部とを有することを特徴とする。第一及
び第二の小砥粒層部が略々台金の中心方向に延びて配設
されていることで研削時の座り安定性が良く被削材との
接触面積や接触圧が安定して微小振動等を起こしにくく
被削材に局部的なダメージを与えない。しかも第一及び
第二の小砥粒層部が中心線に対して正逆方向の角度を以
て傾斜配置されているために相対移動する被削材と単層
砥石相互間で例えば第一の小砥粒層部は研削長さが大き
く目詰まりし易いが第二の砥粒層部は研削長さが短いた
めに目詰まりを解除できて切れ味の低下を防止できる。
そのために研削時の目詰まりとその解除をミクロに行う
ことになって研削時の微小振動を抑制できる。尚、単層
砥石とは、金属結合相の厚み方向に超砥粒が一層のみ固
着された砥石をいい、電着砥石やメタルボンド砥石等を
含む。

【０００８】また第一及び第二の小砥粒層部はそれぞれ
アスペクト比が異なるものを含んでいてもよい。アスペ
クト比の異なる小砥粒層部を含むことで座り安定性が向
上しアスペクト比が小さいと目詰まり解除能力が向上す
る。また小砥粒層部は互いに分離して略菱形を形成して
放射状に配列されていてもよい。また砥粒層は第一及び
第二の小砥粒層部が台金の周方向に交互に配列されてリ
ング状をなしていてもよい。相対移動する被削材と単層
砥石の相互間で、第一及び第二のの小砥粒層部の一方は
研削長さが大きく目詰まりし易いが他方は研削長さが短
いために目詰まりを解除できて切れ味の低下を防止で
き、研削時の目詰まりとその解除を交互に行いつつ研削
することで研削時の微小振動を抑制できて良好な切れ味
を維持できる。

【０００９】本発明による単層砥石は、超砥粒が金属結
合相で固着された小砥粒層部が台金に複数配列された砥
粒層を備えてなり、小砥粒層部は台金の中心を通る中心
線に対して一方向に傾斜する部分と逆方向に傾斜する部
分とを有することを特徴とする。研削時の座り安定性が
良く微小振動等を起こしにくく、しかも小砥粒層部の一
の部分と他の部分の一方は研削長さが大きく目詰まりし
易いが他方は研削長さが短いために目詰まりを解除でき
て切れ味の低下を防止できる。また小砥粒層部は曲線状
をなしていて中心線を挟んで両側に向かい合い且つ対向
してまたは中心線に沿ってずれて配設された第一の小砥
粒層部及び第二小砥粒層部を有していてもよい。

【００１０】小砥粒層部は台金の全面に配列されていて
もよい。研削量の増大と目詰まり解消とを一層促進でき
る。また小砥粒層部は台金上に隆起するマウンド部上に
形成されていてもよい。被削材がＣＭＰ装置のパッドの
ような軟質のものであってもベタ当たりすることなく小
砥粒層部の超砥粒だけで接触して研削するために砥粒一
つ当たりの研削圧が高くて切れ味が良く研削屑の排出性
もよい。またマウンド部以外の領域に排出路が形成され
ていてもよい。研削液の排出路が小砥粒層部の周囲に配
設されることになって超砥粒に研削屑が滞積するのを防
いでスムーズに洗い流すことができる。また台金に対す
るマウンド部の高さは０．１〜５．０ｍｍの範囲であっ
てもよい。この範囲であれば研削ポイントと台金上であ
る排出路との間で研削液や研削屑を容易に流して排出で
きる。

【００１１】砥粒層は複数層のリング状または螺旋状で
形成されていてもよい。これによって被削材の相対移動
方向に略平行な方向の各砥粒層の研削長さの和（仕事
量）を被削材の移動方向に略直交する方向の任意位置で
ほぼ均一にすることができる。また砥粒層を３層以上の
複数層で構成すれば、被削材の相対移動方向に略平行な
方向に略直交する任意位置での砥粒層領域の研削長さの
和（仕事量）を容易に均一にできる。また径方向に間隔
をおいて配設された砥粒層の間に排出路が形成されてい
てもよい。この場合、排出路は各砥粒層内の周方向に隣
り合う小砥粒層部の間に形成された副排出路とリング状
または螺旋状をなしていて径方向に隣り合う複数層の砥
粒層の間の主排出路とからなっていてもよい。小砥粒層
部での研削で生じた各種の研削屑は外部から供給される
研削液と共に洗い出されて副排出路及び主排出路を通し
て外部に排出され、研削屑を容易に排出できて超砥粒の
間に沈着滞積するのを抑制できる。またこの単層砥石は
ＣＭＰ装置のパッドコンディショナとして特に好適であ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面により説明するが、上述の従来技術と同一の部分に
は同一の符号を用いて説明をする。図１乃至図３は第一
の実施の形態に関するものであって、図１はホイールの
砥粒層を装着した面の平面図、図２は図１に示すホイー
ルの砥粒層の部分拡大図、図３は図２で示す砥粒層のＢ
−Ｂ線縦断面図である。図１及び図２に示す実施の形態
によるホイール２０（単層砥石）は、円板形の台金２２
の略円形をなす一面２２ａの外周側に略リング状をなす
砥粒層２４が設けられて構成されている。砥粒層２４は
例えば平面視で略長方形状または棒状をなす小砥粒層部
２６がその長手方向を台金２２の中心Ｏに近似する方向
を向けて周方向に複数個配列されて構成されている。各
小砥粒層部２６は図３に示すように一面２２ａ上に例え
ばＮｉまたはＮｉ基合金等の金属めっきからなる金属結
合相２８で複数の超砥粒１４が固着されてなり、１つの
小砥粒層部２６当たりの超砥粒１４の数は３〜２５０個
とされている。小砥粒層部２６の平面視における略長方
形状の寸法を長さＬａ×幅Ｌｂとして幅Ｌｂは超砥粒の
平均粒径の１．３〜１０倍程度とし、長さＬａは幅Ｌｂ
の３倍以上の寸法としてアスペクト比を大きく設定す
る。長さＬａは２〜１５ｍｍとして例えばＬａ＝１０ｍ
ｍ、Ｌｂ＝２ｍｍとする。

【００１３】図１及び２において、小砥粒層部２６は例
えば中心線Ｏ１に対してホイール２０の回転方向前方側
のものを中心線Ｏ１と鋭角の正角θで傾斜する第一の小
砥粒層部２６Ａとし、回転方向後方側の小砥粒層部２６
は負角−θをなす第二の小砥粒層部２６Ｂとして、一対
の小砥粒層部２６，２６がハの字形をなして周方向に配
列して構成される。これら第一の小砥粒層部２６Ａ及び
第二の小砥粒層部２６Ｂは中心Ｏを通る径方向の中心線
Ｏ１を挟んで略線対称をなしている。そして例えば図２
において、被削材であるパッド４の移動方向Ｐに対して
Ｐｈ方向にホイール２０が回転するとして砥粒層２４に
よる研削方向Ｇは両方向Ｐ，Ｐｈの力の合成で設定され
る。この研削方向Ｇは砥粒層２４の周方向回転位置に応
じて方向Ｐｈと共に角度を変化させる。尚、砥粒層２４
の領域で周方向に互いに分離して配列された小砥粒層部
２６…の間は副排出路３２を構成する。

【００１４】本実施の形態によるホイール２０は上述の
構成を備えており、パッド４のコンディショニングを行
うに際して、パッド４をＰ方向に回転させつつホイール
２０をＰｈ方向に回転させてパッド４の起毛を研削して
その平坦度を回復または維持させる。研削に際してリン
グ状の砥粒層２４には略ハの字形をなすアスペクト比の
大きい複数対の小砥粒層部２６Ａ，２６Ｂが周方向に配
列されているために全周に亘って略々線接触することに
なり、リング状の砥粒層が面当たりする従来のホイール
と比較して砥粒層の表面に多少の凹凸があっても座り安
定性が良く研削時の振動を生じにくい。そのために研削
圧力を高く維持できてパッド４に局部的なダメージを与
えない。

【００１５】また図２において、砥粒層２４の或る領域
における略ハの字形をなす各一対の小砥粒層部２６Ａ，
２６Ｂでは、第一の小砥粒層部２６Ａが中心線Ｏ１に対
して研削方向Ｇに近い傾斜角θをなすためにパッド４の
研削長さが大きく長く研削が行われる。そのため研削量
は大きく生成された研削屑も多いために目詰まりを起こ
し易い。この第一の小砥粒層部２６Ａの回転方向後方側
に位置する第二の小砥粒層部２６Ｂは研削方向Ｇに対し
て略々直角に近い角度で交差するためにパッド４の研削
長さが短い。そのために第一の小砥粒層部２６Ａで生じ
て両小砥粒層部２６Ａ，２６Ｂ間等に目詰まりする研削
屑を研削液等と共に小砥粒層部２６Ｂの後方に移動させ
てホイール２０の外部に排出でき、目詰まりを解除でき
る。またホイール２０の砥粒層２４はリング状を呈する
ために、その回転位置によってはその回転方向Ｐｈがパ
ッド４の回転方向Ｐと同一方向または反対方向に位置す
ることがあり、この場合の研削方向ＧはＰ方向または／
及びＰｈ方向に重なることになるが、この場合でも一対
の第一及び第二小砥粒層部２６Ａ，２６Ｂはそれぞれ中
心線Ｏ１に対して互いに反対側に傾斜しているために多
くは研削方向Ｇが小砥粒層部２６を斜めに横切ることに
なり、上述したように一方の小砥粒層部２６で長い研削
を行って他方の小砥粒層部２６で短く研削して研削屑を
回転方向Ｐｈ後方に排出して目詰まりを解除することが
できる。

【００１６】上述のように本実施の形態によるホイール
２０では、互いに分離配置された複数の小砥粒層部２６
が中心線Ｏに対して傾斜しつつも略径方向に延在するこ
とで複数の小砥粒層部２６…がパッド４に略々線接触す
るから、パッド４との接触面積や接触圧力を安定させて
小砥粒層部２６の表面に凹凸があっても座り安定性が良
く、研削時に微小振動が発生するのを抑制でき、研削力
の低下を抑えてパッド４に対する局部的なダメージを防
止できる。また中心線Ｏ１に対して互いに反対側に傾斜
配置する複数対の小砥粒層部２６Ａ，２６Ｂ…によっ
て、交互に研削量を確保すると共に研削屑の目詰まりを
解除して研削屑の排出性を向上できて切れ味の低下を抑
制できる。

【００１７】尚、上述の実施の形態では、台金２２の一
面２２ａ上に複数の超砥粒１４…を金属結合相２８で固
着して小砥粒層部２６を構成することとしたが、小砥粒
層部２６はこれに限定されることなく他の構成、例えば
図４に示す構成を採用しても良い。即ち図４に示す縦断
面図において、一面２２ａから例えば略直方体形状に隆
起するマウンド部３６が形成され、このマウンド部３６
の上面３６ａに超砥粒１４…を金属結合相３０で固着す
ることで小砥粒層部３４が形成されている。台金２２の
一面２２ａに対するマウンド部３６の高さＨは０．１〜
５．０ｍｍの範囲とすることが好ましい。この範囲であ
れば研削ポイントと副排出路３２との間で研削液や研削
屑を詰まらせることなくスムーズに流して排出でき、ま
た被削材であるパッド４が軟質であっても砥粒層３４が
ベタ当たりすることなく超砥粒１４の研削ポイントでの
みパッド４に接触させることができて研削圧力を高く維
持できる。マウンド部３６の高さＨが０．１ｍｍ未満で
あると上述の効果がなくベタ当たりし易く５．０ｍｍを
越えてもそれ以上の効果の向上は得られず、５．０ｍｍ
を越える高いマウンド部を形成することは経済的でな
い。

【００１８】尚、上述の小砥粒層部３４の製作方法につ
いて説明すれば、台金２２上に小砥粒層部３４の領域を
非マスキング部としてその他の領域をマスキングし、電
気めっき等によって非マスキング部の孔にマウンド部３
６をめっきで析出させ、その上面３６ａに超砥粒１４…
を金属めっき等の金属結合相３０で固着すればよい。或
いはマウンド部３６を型成形で台金２２と一体形成して
もよいし、メタルボンドで形成してもよい。

【００１９】次に本発明の他の実施の形態について説明
するが、上述の第一の実施の形態と同一または同様の部
分には同一の符号を用いて説明する。まず本発明の第二
の実施の形態を図５により説明する。図５は第二の実施
の形態によるホイールの部分平面図である。図５に示す
ホイール４０において、台金２２の一面２２ａの外周側
の砥粒層４１には第一の実施の形態による小砥粒層部２
６と同一形状の第一及び第二の小砥粒層部２６Ａ、２６
Ｂが略ハの字形をなして周方向に順次配列されている。
そして対をなす第一及び第二の小砥粒層部２６Ａ，２６
Ｂの間に小砥粒層部２６よりもアスペクト比の小さい第
三の小砥粒層部４２Ａと第四の小砥粒層部４２Ｂが設け
られ、第三及び第四の小砥粒層部４２Ａ、４２Ｂはそれ
ぞれ他の小砥粒層部から分離して配置されている。この
第三の小砥粒層部４２Ａは幅Ｌｂで長さがＬｃ（＜Ｌ
ａ）をなすアスペクト比を有し、例えば第一の小砥粒層
部２６Ａと長さ方向にほぼ平行に延在して形成されてい
る。第四の小砥粒層部４２Ｂは幅Ｌｂで長さがＬｄ（＜
Ｌａ）をなすアスペクト比を有し、例えば第二の小砥粒
層部２６Ｂと長さ方向にほぼ平行に延在して形成されて
いる。

【００２０】また対をなす第一及び第二の小砥粒層部２
６Ａ，２６Ｂに対して第三及び第四の小砥粒層部４２
Ａ，４２Ｂとは周方向反対側には小砥粒層部２６と同一
幅Ｌｂを有しアスペクト比の小さい第五の小砥粒層部４
２Ｃと第六の小砥粒層部４２Ｄがそれぞれ設けられ、第
五及び第六の小砥粒層部４２Ｃ、４２Ｄはそれぞれ他の
小砥粒層部２６Ａ、２６Ｂ、４２Ａ、４２Ｂから分離し
て配置されている。

【００２１】第三の実施の形態によるホイール４０は上
述の構成を備えており、第三乃至第六の小砥粒層部４２
Ａ〜４２Ｄを第一及び第二の小砥粒層部２６Ａ、２６Ｂ
の間に適宜分散して小砥粒層部２６Ａ、２６Ｂのいずれ
かにほぼ平行に配列したことで、パッド４の研削加工時
に研削長さが大きい複数の小砥粒層部２６Ａ、４２Ａ、
４２Ｃと研削屑を排出し易い複数の小砥粒層部２６Ｂ、
４２Ｂ、４２Ｄが周方向に交互に連続することになり、
研削効率をより一層向上できる上に研削屑の目詰まりを
適宜解消できることになる。しかも小砥粒層部４２Ａ〜
４２Ｄが増加することでホイール４０の研削面の座り安
定性が一層向上する。

【００２２】次に本発明の第三の実施の形態を図６によ
り説明する。図６に示すホイール５０において、円板形
状の台金２２の一面２２ａの外周側に略リング状の砥粒
層５２が形成されている。この砥粒層５２は各二対の第
一の小砥粒層部２６Ａ，２６Ａ及び第二の小砥粒層部２
６Ｂ，２６Ｂを菱形（または略井桁状）に組んで菱形組
部５４を構成し、この菱形組部５４が径方向に例えば２
組づつ形成されて周方向に順次配列されている。そのた
め、径方向に並ぶ二組の菱形組部５４，５４は中心線Ｏ
１が各菱形組部５２を略二分する対角線に重なるように
なっている。そして各菱形組部５４において、各二つの
第一の小砥粒層部２６Ａ，２６Ａ及び第二の小砥粒層部
２６Ｂ、２６Ｂは互いに対向して配置され、各小砥粒層
部２６Ａ、２６Ｂは互いに分離して配設されている。

【００２３】このような構成によれば、各菱形組部５４
において、ホイール５０の径方向に研削方向Ｇに近似す
る角度を有していて研削長さの大きい第一の小砥粒層部
２６Ａと研削方向Ｇに略々直交して研削長さの短い第二
の小砥粒層部２６Ｂとが交互に配列され、且つ周方向に
も同様に第一の小砥粒層部２６Ａと第二の小砥粒層部２
６Ｂとが交互に配列されることになる。そのため研削量
を大きく確保できる上に研削屑の目詰まりをその都度効
果的に排出できるという効果を奏する。しかも小砥粒層
部２６が増加することで研削時の座り安定性も向上す
る。

【００２４】次に本発明の第四の実施の形態を図７によ
り説明する。図７に示すホイール６０において、台金２
２の一面２２ａの砥粒層６２は二対の第一の小砥粒層部
２６Ａと第二の小砥粒層部２６Ｂとを菱形（または略井
桁状）に組んで菱形組部６４を構成し、しかも各辺を構
成する第一の小砥粒層部２６Ａまたは第二の小砥粒層部
２６Ｂを共通の辺として用いて多数の菱形組部６４…が
網目状に配列されて構成されている。各菱形組部６４に
おいて、各二つの第一の小砥粒層部２６Ａ，２６Ａと第
二の小砥粒層部２６Ｂ、２６Ｂは互いに対向して配置さ
れ、各小砥粒層部２６Ａ、２６Ｂは互いに分離して配設
されている。本実施の形態では一面２２ａの全面に複数
の菱形組部６４…が配列されているために研削に際して
は、研削方向Ｇに近似する角度を有していて研削長さの
大きい第一の小砥粒層部２６Ａまたは第二の小砥粒層部
２６Ｂと研削方向Ｇに略直交して研削長さの短い第二の
小砥粒層部２６Ｂまたは第一の小砥粒層部２６Ａとが交
互に位置することになるから、研削量を大きく確保でき
る上に研削屑の目詰まりをその都度効果的に排出できる
という効果を奏する。しかも小砥粒層部２６が増加する
ことで研削時の座り安定性も一層向上する。

【００２５】次に本発明の第五の実施の形態を図８によ
り説明する。図８に示すホイール７０において、台金２
２の一面２２ａの外周側に略リング状の砥粒層７２が形
成されている。この砥粒層７２では所定間隔で引かれた
中心線Ｏ１…を挟んでその両側に複数の略円弧状（曲線
状）の小砥粒層部７４…が中心線Ｏ１の延在方向にその
位置を小砥粒層部７４の略１／２長さづつ順次ずらせて
交互に対向配設されている。これら中心線Ｏ１を挟んで
対向して順次ずらせた小砥粒層部７４の一方を第一の小
砥粒層部７４Ａとし、他方の第二の小砥粒層部７４Ｂと
する。そのため、ホイール７０の平面視でその外周側に
おいて例えば中心線Ｏ１の左側には中心線Ｏ１方向に円
弧中心点が位置するように略円弧状の第一の小砥粒層部
７４Ａが配設され、中心線Ｏ１の右側には第一の小砥粒
層部７４Ａと線対称の位置から第一の小砥粒層部７４Ａ
の略１／２長さだけ中心点Ｏよりにずれて第二の小砥粒
層部７４Ｂが配設されている。そして中心線Ｏ１を挟ん
で略１／２長さだけずれて対向する第一及び第二の小砥
粒層部７４Ａ、７４Ｂが各中心線Ｏ１毎に例えば２対づ
つ周方向に配列されて砥粒層７２が構成されている。

【００２６】各小砥粒層部７４Ａ、７４Ｂはそれぞれ互
いに分離しており、また各小砥粒層部７４Ａ、７４Ｂの
両端は中心線Ｏ１からほぼ等距離にある。しかも小砥粒
層部７４は略円弧状であるために、図８では小砥粒層部
７４Ａの一方の半分７４ａは研削方向Ｇに近い傾斜角を
呈するために研削長さが大きく、他方の半分７４ｂは研
削方向Ｇに略々直交して交差するために目詰まりを解除
できることになる。また第二の小砥粒層部７４Ｂでは一
方の半分７４ａと他方の半分７４ｂとが第一の小砥粒層
部７４Ａと長さ方向に逆に配置されている。そのため研
削量を大きく確保できる上に研削屑の目詰まりをその都
度効果的に解除でき、研削時の座り安定性も良好である
という効果を奏する。尚、曲線状の小砥粒層部７４は必
ずしも略円弧状のものを対向配置しなくてもよく一方の
みでもよい。また第一の小砥粒層部７４Ａと第二の小砥
粒層部７４Ｂは中心線Ｏ１方向にずらさないで対向配置
してもよい。このような構成とすれば第三の実施の形態
に近似した形態になる。また略曲線状の小砥粒層部７４
の他の形状例としてＳ字状のものを相互に径方向及び周
方向に配列して構成してもよい。

【００２７】次に本発明の第六の実施の形態を図９によ
り説明する。図９は第六の実施の形態によるホイール８
０の平面図を示すものであって、砥粒層８２は上述した
適宜の小砥粒層部、例えば第一及び第二小砥粒層部２６
Ａ、２６Ｂの組み合わせからなる第一の実施の形態によ
る砥粒層２４と同一構成を有しているものとする。しか
も砥粒層８２は台金２２の一面２２ａの外周側に設けら
れたリング状の第一砥粒層８２Ａ、その内側に間隔をお
いて順次設けられた第二砥粒層８２Ｂ及び第三砥粒層８
２Ｃとの三層構造とされている。図９では第一乃至第三
砥粒層８２Ａ，Ｂ，Ｃは中心Ｏに対して同心状に配列さ
れているが、同心状でなくてもよい。また第一乃至第三
砥粒層８２Ａ、Ｂ、Ｃ間には主排出路８４が形成され、
第一及び第二小砥粒層部２６Ａ，２６Ｂ間の副排出路３
２に連通している。

【００２８】また図９において第一乃至第三砥粒層８２
Ａ，Ｂ，Ｃに対してパッド４の回転方向Ｐに略平行な方
向に延びる仮想線を、この方向に略直交するｘ方向にず
らせて任意の位置に仮想線ａ，ｂ，ｃ，ｄとして引き、
例えば仮想線ａ，ｂは第一乃至第三砥粒層８２Ａ，Ｂ，
Ｃに交差し、仮想線ｃは第三砥粒層８２Ｃに外接して第
一及び第二砥粒層８２Ａ，Ｂに交差し、仮想線ｄは第一
砥粒層８２Ａに内接して交差するものとする。すると各
仮想線ａ，ｂ，ｃ，ｄが交差する第一乃至第三砥粒層８
２Ａ，Ｂ，Ｃの領域の研削長さは研削方向Ｇと交差する
長さで定まる。即ち、ホイール２０の中心Ｏに最も近い
仮想線ａで交差する第一乃至第三砥粒層８２Ａ，Ｂ，Ｃ
の研削長さ（面積）をＬａ１，Ｌａ２，Ｌａ３とし、中
心Ｏに次に近い仮想線ｂで交差する第一乃至第三砥粒層
８２Ａ，Ｂ，Ｃの研削長さ（面積）をＬｂ１，Ｌｂ２，
Ｌｂ３とし、中心Ｏに次に近い仮想線ｃで交差する第一
及び第二砥粒層８２Ａ，Ｂの研削長さ（面積）をＬｃ
１，Ｌｃ２とし、回転中心Ｏから最も遠い外側の仮想線
ｄで交差する第一砥粒層８２Ａの研削長さ（面積）をＬ
ｄ１とする。本実施の形態では、これらの研削長さが、 ２×(La1＋La2＋La3)≒２×(Lb1＋Lb2＋Lb3)≒２×(Lc1
＋Lc2）≒２×(Ld1） となるように小砥粒層部２６Ａ、２６Ｂ…の相互間隔等
を設定する。

【００２９】このように設定することで、図１０におい
て、パッド４の回転方向Ｐに略直交するｘ方向の任意位
置の仮想線ａ，ｂ，ｃ，ｄに関して、径の大きい外側の
砥粒層に交差する研削長さ（仕事量：例えば仮想線ｄの
研削長さ２×(Ld1））と内側の径の小さい砥粒層に交差
する研削長さ（仕事量：例えば仮想線ａの研削長さ２×
(La1＋La2＋La3)）をほぼ均一にすることができる。そ
のために、パッド４のコンディショニングにおいてホイ
ール８２をパッド４上に載置して回転させるだけで揺動
運動が必ずしも必要がなくなり、効率的で平坦度のより
高いパッド４の研削加工が行える。尚、各砥粒層８２
Ａ、Ｂ、Ｃの研削長さを均等に設定するためには砥粒層
８２を三層以上の複数層で設定することが好ましい。

【００３０】上述のように本第六の実施の形態によれ
ば、小砥粒層部２６Ａ、２６Ｂで研削量を大きく取ると
ともに目詰まりを解除でき、しかもパッド４の研削屑や
スラリｓの固化物、シリコンウエハの配線金属やシリコ
ンの研削屑等の各種研削屑を研削ポイントである小砥粒
層部２６の超砥粒１４…から、これに隣接する主副排出
路８４、３２に流出させて超砥粒１４…間に詰まるのを
確実に抑制できる。しかもパッド４の回転方向Ｐに略平
行な方向の砥粒層２４での各研削長さの和（仕事量）が
ほぼ等しいために平坦度のより高い研磨加工が行える。

【００３１】次に本発明の第七の実施の形態を図１１に
より説明する。図１１はホイールの要部平面図である。
図１１に示すホイール９０は第六の実施の形態によるホ
イール８０と基本構成を同じくしており、相違点は第一
の実施の形態と同様に小砥粒層部２６Ａ，２６Ｂで構成
される砥粒層９２が１層の連続する螺旋状を形成してい
ることであり、少なくとも砥粒層９２が径方向に間隔を
おいて３層以上巻回されていることが好ましい（図１１
では３層に形成されている）。この実施の形態において
も、砥粒層９２を径方向外側から内側に向けての３層と
して見れば最外周の第一砥粒層９２Ａ，第二砥粒層９２
Ｂ、最も内側の第三砥粒層９２Ｃを順次形成するように
螺旋状に連続して形成されている。そして各砥粒層９２
Ａ，９２Ｂ，９２Ｃの間に螺旋状の主排出路８４が形成
され、第一または第二小砥粒層部２６Ａ、２６Ｂ間の副
排出路３２に連通している。上述のように第七の実施の
形態によれば、第六の実施の形態と同様な効果が得られ
る。

【００３２】また本発明の単層砥石はＣＭＰ装置に用い
るコンディショナ以外にも研磨研削装置に採用できるこ
とはいうまでもない。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る単層砥
石では、本発明に係る単層砥石は、小砥粒層部が台金に
複数配列された砥粒層を備えてなり、小砥粒層部は台金
の中心を通る中心線に対して一方向に傾斜する第一の小
砥粒層部と該第一の小砥粒層部とは逆方向に傾斜する第
二の小砥粒層部とを有するから、研削時の座り安定性が
良く被削材との接触面積や接触圧が安定して微小振動等
を起こしにくく被削材に局部的なダメージを与えない。
しかも相対移動する被削材と単層砥石相互間で例えば第
一及び第二の小砥粒層部の一方は研削長さが大きく目詰
まりし易いが他方は研削長さが短いために目詰まりを解
除できて切れ味の低下を防止できる。そのために研削時
の研削量を確保すると共に目詰まりとその解除をミクロ
に行うことになって研削時の微小振動を抑制できる。

【００３４】また第一及び第二の小砥粒層部はそれぞれ
アスペクト比が異なるものを含んでいるから、座り安定
性が向上し特にアスペクト比の小さいものは目詰まり解
除能力を向上できる。また小砥粒層部は互いに分離して
略菱形を形成して放射状に配列され、また砥粒層は第一
及び第二の小砥粒層部が台金の周方向に交互に配列され
てリング状をなしているから、座り安定性がよい上に研
削時の目詰まりとその解除を交互に行いつつ研削するこ
とで研削時の微小振動を抑制できて良好な切れ味を維持
できる。

【００３５】本発明による単層砥石は、小砥粒層部が台
金に複数配列された砥粒層を備えてなり、小砥粒層部は
台金の中心を通る中心線に対して一方向に傾斜する部分
と逆方向に傾斜する部分とを有するから、研削時の座り
安定性が良く微小振動等を起こしにくく、しかも小砥粒
層部の一の部分と他の部分の一方は研削長さが大きく目
詰まりし易いが他方は研削長さが短いために目詰まりを
解除できて切れ味の低下を防止できる。

【００３６】小砥粒層部は台金の全面に配列されている
ので、研削量の増大と目詰まり解消とを一層促進でき
る。また小砥粒層部は台金上に隆起するマウンド部上に
形成されているから、被削材がＣＭＰ装置のパッドのよ
うな軟質のものであってもベタ当たりすることなく小砥
粒層部の超砥粒だけで接触して研削するために研削圧が
高くて切れ味が良く研削屑の排出性もよい。またマウン
ド部以外の領域に排出路が形成されているから、研削液
の排出路が小砥粒層部の周囲に配設されることになって
超砥粒に研削屑が滞積するのを防いでスムーズに洗い流
すことができる。また台金に対するマウンド部の高さは
０．１〜５．０ｍｍの範囲であるから、この範囲であれ
ば研削ポイントと排出路との間で研削液や研削屑を容易
に流して排出できる。

【００３７】砥粒層は複数層のリング状または螺旋状で
形成されているから、被削材の相対移動方向に略平行な
方向の各砥粒層の研削長さの和（仕事量）を被削材の移
動方向に略直交する方向の任意位置でほぼ均一にするこ
とができる。また砥粒層を３層以上の複数層で構成すれ
ば、被削材の相対移動方向に略平行な方向に略直交する
任意位置での砥粒層領域の研削長さの和（仕事量）を容
易に均一にできる。また径方向に間隔をおいて配設され
た砥粒層の間に排出路が形成されているから、小砥粒層
部での研削で生じた各種の研削屑は外部等から供給され
る研削液と共に洗い出されて排出路を通して外部に排出
され、研削屑を容易に排出できて超砥粒の間に沈着滞積
するのを抑制できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第一の実施の形態によるホイールの
平面図である。

【図２】 図１に示すホイールの砥粒層の部分拡大図で
ある。

【図３】 図２に示す小砥粒層部のＢ−Ｂ線断面図であ
る。

【図４】 小砥粒層部の他の形態を示す図３と同様な断
面図である。

【図５】 本発明の第二の実施の形態によるホイールの
砥粒層の部分拡大図である。

【図６】 本発明の第三の実施の形態によるホイールの
砥粒層の部分拡大図である。

【図７】 本発明の第四の実施の形態によるホイールの
砥粒層の部分拡大図である。

【図８】 本発明の第五の実施の形態によるホイールの
砥粒層の部分拡大図である。

【図９】 本発明の第六の実施の形態によるホイールの
平面図である。

【図１０】 図９に示すホイールの一点鎖線で仕切る半
円部分についてパッドの回転方向に略直交する方向にお
ける砥粒層の位置と仕事量との関係を示す図である。

【図１１】 本発明の第七の実施の形態によるホイール
の平面図である。

【図１２】 従来のＣＭＰ装置の要部斜視図である。

【図１３】 図１２に示すＣＭＰ装置で用いられる従来
のホイールを示すもので（Ａ）はホイールの半円状部分
平面図、（Ｂ）は（Ａ）で示すホイールのＡ−Ａ′線縦
断面図である。

【図１４】 図１３に示すホイールの砥粒層を示す要部
拡大断面図である。

【符号の説明】

１４ 超砥粒 ２０，４０，５０，６０，７０，８０，９０ ホイール ２２ 台金 ２２ａ 一面 ２４，４１，５２，６２，７２，８２，９２ 砥粒層 ２６，７４ 小砥粒層部 ２６Ａ，７４Ａ 第一の小砥粒層部 ２６Ｂ，７４Ｂ 第二の小砥粒層部 ３０ 金属結合相 ３２ 副排出路 ８４ 主排出路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２２ Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２２Ｍ // Ｂ２４Ｂ 53/02 Ｂ２４Ｂ 53/02 Ｆターム(参考） 3C047 EE18 3C063 AA02 AB02 AB05 BA05 BB02 BC02 BG07 BG11 BH02 CC12 EE10 FF23

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 超砥粒が金属結合相で固着された小砥粒
   層部が台金に複数配列された砥粒層を備えてなり、前記
   小砥粒層部は台金の中心を通る中心線に対して一方向に
   傾斜する第一の小砥粒層部と該第一の小砥粒層部とは逆
   方向に傾斜する第二の小砥粒層部とを有することを特徴
   とする単層砥石。
2. 【請求項２】 前記第一及び第二の小砥粒層部はそれぞ
   れアスペクト比が異なるものを含むことを特徴とする請
   求項１記載の単層砥石。
3. 【請求項３】 前記小砥粒層部は互いに分離して略菱形
   を形成して放射状に配列されていることを特徴とする請
   求項１または２記載の単層砥石。
4. 【請求項４】 前記砥粒層は第一及び第二の小砥粒層部
   が台金の周方向に交互に配列されてリング状をなすこと
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の単層砥
   石。
5. 【請求項５】 超砥粒が金属結合相で固着された小砥粒
   層部が台金に複数配列された砥粒層を備えてなり、前記
   小砥粒層部は台金の中心を通る中心線に対して一方向に
   傾斜する部分と逆方向に傾斜する部分とを有することを
   特徴とする単層砥石。
6. 【請求項６】 前記小砥粒層部は曲線状をなしていて中
   心線を挟んで両側に向かい合い且つ対向してまたは中心
   線に沿ってずれて配設された第一の小砥粒層部及び第二
   小砥粒層部を有することを特徴とする請求項５記載の単
   層砥石。
7. 【請求項７】 前記小砥粒層部は台金の全面に配列され
   ていることを特徴とする請求項１，２，３及び５のいず
   れか記載の単層砥石。
8. 【請求項８】 前記小砥粒層部は台金上に隆起するマウ
   ンド部上に形成されていることを特徴とする請求項１乃
   至７のいずれか記載の単層砥石。
9. 【請求項９】 前記マウンド部以外の領域に排出路が形
   成されていることを特徴とする請求項８記載の単層砥
   石。
10. 【請求項１０】 前記台金に対するマウンド部の高さは
    ０．１〜５．０ｍｍの範囲であることを特徴とする請求
    項８または９記載の単層砥石。
11. 【請求項１１】 前記砥粒層は複数層のリング状または
    螺旋状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至
    １０のいずれか記載の単層砥石。
12. 【請求項１２】 径方向に間隔をおいて配設された前記
    砥粒層の間に排出路が形成されていることを特徴とする
    請求項１１記載の単層砥石。