JP2005288685A - 研磨布用ドレッサー及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 研磨布用ドレッサーが安定したドレッシング性を維持して、研磨布表面に均一な研磨面を創出し、特に脱粒に起因する研磨布によるウェハのスクラッチがなくなるようにした研磨布用ドレッサーおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】 台金１の表面にドレッシング部が形成されてなる研磨布用ドレッサーであって、そのドレッシング部は多数個の砥粒２とそれを保持する平板状の保持材３によって形成される。この保持材３が、超硬合金、サーメット、あるいはセラミックスのいずれか一種からなる。また、ケイ素を含む保持材３に、二酸化ケイ素を添加したものでもよい。さらに、上記研磨布用ドレッサーを製造する方法は、保持材表面またはその上に載置するシートに、規則的配列させる各砥粒２の保持位置に対応して、ほぼ砥粒径サイズの粘着部を設け、そこにそれぞれ砥粒２を粘着させた後上記保持材を焼結して砥粒を固定する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、化学的機械的平面化研磨（Chemical and Mechanical Polishing：以下、ＣＭＰと略記する。）の工程で、研磨布の目詰まりや異物除去を行い、研磨布表面を再生して、研磨速度を回復させるための研磨布用ドレッサーおよびその製造方法に関するものである。

一般に、集積回路などの集積度の高い電子回路を製造する過程において、基板やウエハ表面上に形成された導電体層、誘電体層および絶縁膜層の高い隆起や結晶格子欠陥、引っ掻ききず、および粗さなどの表面欠陥を除去するために、ＣＭＰ加工が用いられる。このＣＭＰ加工においては、ウエハが円盤状の定盤に貼り付けた発泡ポリウレタンなどからなる研磨布に所定の荷重で押しつけられ、化学スラリーと呼ばれる研磨液を供給しながら、ウエハと研磨布の両方を回転させることにより研磨される。

上記ＣＭＰ加工における化学スラリーとしては、酸化鉄、炭酸バリウム、酸化セリウム、酸化アルミニウム、コロイダルシリカなどの研磨粒子を、水酸化カリウム、希塩酸、希硝酸、過酸化水素水、硝酸鉄などの溶液に懸濁させた研磨液が用いられ、それらは研磨速度およびウエハ上の前記被研磨物の種類などに応じて適宜選択される。

このＣＭＰ加工は、基板やウエハ上に種々の電子回路を積層する過程において幾度も繰り返されるために、ＣＭＰの回数の増加に伴い、研磨粒子や研磨屑などが研磨布の微細な穴に入り込んで目詰まりを起こし、研磨速度が低下する。このため研磨布の目詰まりを除去し、表面を再生して研磨速度を回復させる、いわゆるドレッシングと呼ばれる操作を、常時あるいは定期的に行う必要があり、このような操作には、ＣＭＰ研磨布用ドレッサーと呼ばれる工具が使用される。

このＣＭＰ研磨布用ドレッサーは、研磨布をドレッシングするための砥粒面を有し、この砥粒面に用いる砥粒材料としてダイヤモンドは優れたものである。このためダイヤモンド砥粒を利用したＣＭＰ研磨布用ドレッサーが検討され、例えば、ダイヤモンド砥粒をステンレス鋼上にニッケルメッキで電着する方法が提案され、実用化されている。また、金属ろう材を用いてダイヤモンド砥粒をステンレス鋼上にろう付けする方法（特許文献１）や、略同心円状に略等間隔にダイヤモンド砥粒を配列する方法（特許文献２）が提案されている。

しかしながら、上記のような従来の研磨布用ドレッサーでは、砥粒の保持をＮｉメッキ、あるいはＣｕ、Ｎｉを主体としたろう材等のろう付けで行っており、砥粒はそのＮｉ、およびＣｕ等の金属を保持材として機械的に保持されている。
上記のようなメッキ、ろう材を用いて砥粒を保持する方法では、砥粒の埋め込み量を一定としたドレッサーの製造は困難であり、埋め込み量が不足した場合の砥粒は研磨布をドレッシングする際に脱落するおそれがある。また、砥粒の突き出し量が不均一になった場合、研磨レートが不足したり、研磨布表面状態がばらついたりすると云う問題が発生する。さらに、研磨布のドレッシング時に、保持材の金属が微少に塑性変形してしまう程の負荷が砥粒に与えられることがあり、この場合に砥粒と保持材との間に間隙が生じ、結果として砥粒が脱落するといった問題も発生している。

また、従来の研磨布用ドレッサーには、人工のダイヤモンドが用いられている。このダイヤモンドは合成時に、Ｃｏ、Ｎｉ等の金属が触媒として使用されており、これら触媒金属はダイヤモンド中に取り込まれるため、このダイヤモンドを砥粒として使用する場合、その触媒金属を基点としてダイヤモンドが破壊し脱粒が生じるおそれがある。すなわち、ドレッサーの製造時に加えられる熱により、ダイヤモンドには、ダイヤモンドと触媒金属との熱膨張率の違いによってダイヤモンド中の触媒金属を基点として微少なクラックが発生し、そのクラックが研磨布のドレッシング時にダイヤモンドの脱粒を引き起こすことがある。ドレッサーから脱離したダイヤモンドは、ウエハに大きなスクラッチを発生させることがある。

さらに従来の研磨布用ドレッサーは、ダイヤモンド等の砥粒が無作為に配置されていたり、或いは略同心円状に略等間隔で配置されていたりするが、いずれにおいても研磨布用ドレッサーの作用面全体では、砥粒の間隔は等間隔ではなく不均一である。そのため、ドレッサーが、安定したドレッシング性能を発揮し、それにより研磨布の均一な研磨面を得るということは不可能である。
例えば、砥粒間隔の狭いところでは、研削によって発生した研磨布の切り屑や研磨布に目詰まりしていた研磨粒子が外に排出されずに砥粒間に付着し、或いは研削時の摩擦熱により研磨布の一部が砥粒間に溶着して目詰まりが発生し、ドレッサーの研削性能が低下して研磨布表面が半鏡面化し、研磨速度が低下する。

また、従来の研磨布ドレッサーにおいては、ダイヤモンドを保持する保持材としてＣｕ、Ｎｉ等の金属が用いられていたため、研磨布のドレッシング時に使用されるスラリーの種類によっては保持材の金属が溶出し、ウェハを汚染するといった問題も発生している。そのような溶出が起こった場合、砥粒を保持する保持材が不足し、砥粒が脱落する可能性も存在する。そこでその対策として、保持材表面に耐酸・耐アルカリ性非金属被膜をコーティングするといった手法が考えられるが、そのようなコーティングを行う際には数百度の加熱が必要であり、Ｃｕ、Ｎｉ等の金属では曲がりが発生してしまう。その場合、砥面の平坦度が悪くなり、砥粒の片当たりが発生して均質なドレッシングを行うことはできない。
特開平１０−１２５７９号公報 特開２０００−１４１２０４号公報

本発明が解決しようとする技術的課題は、砥粒の脱落の発生に起因するウェハのスクラッチをなくし、研磨布用ドレッサーが安定したドレッシング性を維持して、研磨布表面に均一な研磨面を創出し、研磨布によるウエハの研磨が常に一定な研磨速度となり、あらゆるスラリー中において使用可能な研磨布用ドレッサーおよびその製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するための本発明の研磨布用ドレッサーは、台金の表面にドレッシング部が形成されてなる研磨布用ドレッサーであって、前記ドレッシング部は多数個の砥粒とそれを保持する平板状の保持材によって形成され、該保持材が、周期律のＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族遷移金属、それらの酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、及びこれらの複合化合物の１種又は２種以上の高融点高硬度物質と、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ａｇの１種又は２種以上の金属相とからなる超硬合金、サーメット、あるいは酸化物，炭化物，窒化物およびホウ化物の１種又は２種以上からなるセラミックスのいずれか一種を主成分としている。そのような高融点高硬度物質の上記超硬合金、サーメット、あるいはセラミックスを主たる保持材として用いることにより、保持材がＣｕ、Ｎｉをベースとしたろう材、Ｎｉメッキ等である場合に脱粒を引き起こしてしまう程の負荷が砥粒に与えられた場合でも、保持材は変形せずに砥粒を機械的に保持する力が強いため、砥粒の脱落に起因するウェハのスクラッチをなくすことが可能である。なお、上記保持材としては、上記超硬合金、サーメット、あるいはセラミックスにそれらを改質するための若干の添加物を添加することができる。
具体的には、上記超硬合金としてはタングステンカーバイド‐コバルト（ＷＣ‐Ｃｏ）、上記サーメットとしてはチタンカーバイド‐ニッケル（ＴｉＣ‐Ｎｉ）、上記セラミックスとしては炭化ケイ素（ＳｉＣ）、チッ化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）が保持材として特に望ましい。

上記課題を解決するための他の発明の研磨布用ドレッサーは、台金の表面にドレッシング部が形成されてなる研磨布用ドレッサーであって、上記ドレッシング部は多数個の砥粒とそれを保持する平板状の保持材によって形成され、該保持材が、周期律のＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族遷移金属、それらの酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、及びこれらの複合化合物の１種又は２種以上とケイ素を主成分とし、これにフラックス剤としての二酸化ケイ素を添加してなっている。
上記二酸化ケイ素の添加量は、上記保持材重量に対して１〜６％、望ましくは３〜５％であることが好ましい。この範囲で添加された二酸化ケイ素はフラックス剤として働き、保持材の焼結温度を低くすることができる。この添加量の範囲が、特異的に焼結温度の低下をもたらしており、１％未満であっても、６％を越えてもこの範囲における焼結温度より高くなってしまい好ましくない。周期律のＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族遷移金属としては、タングステンが特に好ましい。

また、砥粒は通常保持材によって機械的に保持されているのみであるが、砥粒表面をＩＶａ，ＩＶｂ，Ｖａ，ＶＩａ族遷移金属でコーティングすることにより、保持材との濡れ性は向上し、砥粒を化学的に保持する力が顕れる。また、コーティング材と砥粒が化学結合を起こし、コーティング材と砥粒の界面に両成分からなる化合物を形成している場合、より化学的保持力が強まり脱粒は抑制される。
研磨布のドレッシング時に発生する砥粒のカケについても砥粒表面のコーティングは良好な結果を示す。これはコーティングを施すことにより、砥粒内部へ熱が伝わりにくくなること、あるいはコーティングを施す際の処理、またはコーティングの存在そのものによって砥粒内部の歪みが緩和されることのいずれかの効果ではないかと考えられる。砥粒のコート量は１〜８０ｗｔ％であることが望ましい。１ｗｔ％以下であると砥粒の表面全体がコーティングされず、露出する部位が発生する可能性が高い
。また、８０ｗｔ％以上であると金属分が多くなりすぎ、研磨布のドレッシングに寄与する砥粒の径が小さくなり好ましくない。しかしながら、穏やかな加工条件の下で研磨布のドレッシングが行われる場合、このような砥粒のコーティングは行なわずとも加工を行うことが可能である。
砥粒の突き出し量は、砥粒の粒径の１０％〜７０％であることが望ましい。１０％以下であると砥粒の切り込み量が不足し、研磨布を鏡面化してしまう恐れがある。また、７０
％以上の突き出し量の場合、砥粒の脱落が生じるか、あるいは極端に研磨レートが高くなるかするため、望ましくない。
砥粒は、その粒径が１０〜１０００μｍであるダイヤモンドまたは立方晶窒化ホウ素であることが望ましい。

従来の研磨布用ドレッサーは、ダイヤモンド等の砥粒が無作為に配置され、或いは略同心円状に略等間隔で配置されているものの、砥粒の砥粒間の間隔は等間隔ではなく不均一である。そのため、研磨布表面の均一なドレッシング面を得ることは不可能であり、任意に研磨速度を調整することも不可能である。砥粒間隔の狭いところでは、研磨布の切り屑や研磨粒子の排出力が悪いため、ドレッサーに目詰まりを起こし、その目詰まり部に応力が集中的にかかる原因となり、砥粒が保持材より脱落して、ウエハ表面にスクラッチが発生し、致命的な損傷となる。そこで本発明では、砥粒を２次元的に配列させることにより
、また砥粒間隔あるいは砥粒の粒度を調整することによって、ＣＭＰ条件にあった均一な面形状と研磨速度を得ることが可能となった。本発明の研磨布用ドレッサーにおいて、砥粒は１種類、あるいは粒度の異なる２種類以上の多数個から構成されており、それらの砥粒は種別ごと単独に２次元的に規則性を持って配列されている。その配列により形成される最小の格子における隣接する砥粒間の距離は、１０μｍ〜３０００μｍの範囲であり、各砥粒が実質的に均等分布をなして配置されている。

本発明の研磨布用ドレッサーには保持材の露出面に低摩擦係数を持つ耐酸性耐アルカリ性非金属被膜を形成することも可能である。該非金属被膜は、保持材を支持している台金の露出面にも施すことが好ましい。
上記耐酸性耐アルカリ性非金属被膜は、その厚さが１〜１０μｍであり、具体的には、ハロゲン含有ダイヤモンドライクカーボン、またはダイヤモンドライクカーボンであることが好ましい。
これは、従来の研磨布ドレッサーにおいては、ダイヤモンドを保持する保持材としてＣｕ、Ｎｉ等の金属が用いられているため、研磨布のドレッシング時に使用されるスラリーの種類によっては保持材の金属が溶出し、ウェハを汚染するといった問題を解決するために発明されたものであるからである。このコーティングは従来のろう付け品、電着品に対しても適用可能であるが、コーティングする際に必要な処理温度が数百度であるため、Ｎｉ等の金属は変形を起こし、砥面の平坦度が悪化してドレッサー個体間での研磨性能のばらつきを生じる。本発明の研磨布用ドレッサーではそのような数百度下での変形を生じない超硬合金、サーメットあるいはセラミックスを主体とした保持材を用いていることにより、表面処理を行った際にも処理前と同等の研磨性能を維持することが可能である。

上記課題を解決するための本発明の研磨布用ドレッサーの製造方法は、台金の表面にドレッシング部が多数個の砥粒とそれを保持する平板状の保持材によって形成され、該保持材が、周期律のＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族遷移金属、それらの酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、及びこれらの複合化合物の１種又は２種以上の高融点高硬度物質と、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ａｇの１種又は２種以上の金属相とからなる超硬合金、サーメット、あるいは酸化物，炭化物，窒化物およびホウ化物の１種又は２種以上よりなるセラミックスのいずれか一種を主成分とするものである研磨布用ドレッサーを製造する方法であって、上記保持材表面に多数個の砥粒を規則性をもって保持させるために上記保持材表面またはその上に載置するシートに、２次元的に規則性をもって配列させる各砥粒の保持位置に対応して、ほぼ砥粒径サイズの粘着部を設け、それらの粘着部にそれぞれの単粒子の砥粒を粘着させ、ついで、上記砥粒を該保持材の表面に保持させてこの保持材を焼結することにより固定することを特徴とする。

上記課題を解決するための他の発明の研磨布用ドレッサーの製造方法は、台金の表面のドレッシング部が多数個の砥粒とそれを保持する平板状の保持材によって形成され、該保持材が、周期律のＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族遷移金属およびケイ素を主成分とし、これにフラックス剤としての二酸化ケイ素を添加してなるものである研磨布用ドレッサーを製造する方法であって、上記保持材表面に多数個の砥粒を規則性をもって保持させた研磨布用ドレッサーを製造する方法であって、上記保持材表面またはその上に載置するシートに、２次元的に規則性をもって配列させる各砥粒の保持位置に対応して、ほぼ砥粒径サイズの粘着部を設け、それらの粘着部にそれぞれの単粒子の砥粒を粘着させ、ついで、上記保持材を焼結することにより該保持材にそれらの砥粒を固定することを特徴とする。この方法では、保持材の焼結温度を低くすることができ
る。

上記それぞれの方法において、砥粒には、不コートまたはＩＶａ，ＩＶｂ，Ｖａ，ＶＩａ族遷移金属、またはＮｉ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｃｕ及びそれらの化合物でコーティングされたものを使用することができる。
上記それぞれの配列方法において、ほぼ砥粒径サイズの上記粘着部は、粘着剤を塗着した保持材表面をマスキングするシートに、ほぼ砥粒径サイズの穴を形成することにより非マスキング部を形成し、該非マスキング部に粘着部を形成することができる。
その後用途によっては保持材表面及び側面に耐酸性非金属被膜を施すことが可能である。

上記構成を有するそれぞれの研磨布用ドレッサーおよびその製造方法によれば、上述した保持材を使用しているため、砥粒の機械的保持力は極めて強く、また砥粒にコーティングを施すことによりさらなる砥粒の保持力と砥粒のカケに対する強さを向上することができる。また、ダイヤモンド等の砥粒を適切な砥粒間隔に規則正しく配置しているため、研磨布用ドレッサーが安定した研削性を維持して、研磨布表面の面粗さが均一なドレッシング面を創出し、常に一定の研磨速度で安定的に研磨することが可能になり、また、規則性を持って配置するダイヤモンド等の砥粒間隔を適切に調整して、被加工物に応じた研磨布用ドレッサーの面状態を創出し、研磨能率を任意に調整することが可能になる。また、保持材を選択することによって、耐酸・耐アルカリの用途にも適用可能である。さらに、保持材表面及び側面に耐酸・耐アルカリ性非金属被膜を施すことによりいかなる環境下でも使用可能となる。

上記それぞれの発明の研磨布用ドレッサーおよびその製造方法によれば、加工中の砥粒の脱落の発生を起こすことなく研磨布用ドレッサーが安定したドレッシング性を維持して、研磨布表面の均一な研磨面を創出し、常に一定な研磨速度とすることができる。また、規則性を持って配置した砥粒の砥粒間隔を適切に調整して、被加工物に応じた研磨布用ドレッサーの面状態を創出し、ドレッシング能率を任意に調整できるようにした研磨用ドレッサー、およびそのドレッサーを簡易に製造する方法を提供することができる。

図１及び図２は、本発明に係る研磨布用ドレッサーの実施例を示し、図１はそのドレッサーの全体的な構成を、図２は、図１のドレッサーを、回転中心軸を通る平面で切断した断面図を示している。この研磨布用ドレッサーは、金属、セラミックスあるいはプラスチックス等からなるカップ型の台金１の周囲の回転軸線に直交する面に、多数個の砥粒２を保持する平面状の保持材３を接着剤４によって固定することにより、ドレッサー作用面を形成している。

上記砥粒２としては、ＩＶａ，ＩＶｂ，Ｖａ，ＶＩａ族遷移金属、またはＮｉ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｃｕ及びそれらの化合物によってダイヤモンドまたは立方晶窒化ホウ素をコーティングした砥粒が好適に用いられるが、必ずしもそれらに限るものではない。ダイヤモンド等の砥粒２は一定範囲に分級したものを用いるが、その粒度には特に制限はない。しかしながら、一般的には、ＪＩＳ Ｂ４１３０に規定する粒度＃３２５／＃４００〜＃３０／＃４０の砥粒であることが好ましい。砥粒の粒径が＃３２５／＃４００未満であると、砥粒のドレッシング面からの突き出し量が低く、十分な研磨布のドレッシングができないか、あるいは砥粒の保持力が弱く脱粒を起こしウェハのスクラッチにつながるおそれがある。砥粒の粒径が＃３０／＃４０を超えると、ドレッシングの際に研磨布が粗面化する。また、ウェハ面内の均一性が悪化する。研磨布の除去スピードが極端に速く、さらに研磨布の使用量が多くなり、経済的にも好ましくない。

また、上記保持材３の素材としては、ＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族遷移金属、あるいはそれら金属の酸化物、窒化物、炭化物の１種または２種以上から成るセラミックス、または前記セラミックスとＦｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ａｇの１種又は２種以上の金属から成る超硬合金、サーメットを主体とした焼結体が用いられる。
さらに、保持材の他の素材としては、周期律のＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族遷移金属およびケイ素を主成分とし、これにフラックス剤としての二酸化ケイ素を添加してなる焼結体が用いられる。上記ＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族遷移金属としては、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｗ等を用いることができ、特にＷが好ましい。

上記砥粒２の各単粒子は、保持材３の表面に２次元的に規則性をもって配列、固定され、その配列により形成される最小の格子における隣接する砥粒２間の距離が、１０μｍから３０００μｍの範囲内、より好ましくは、砥粒２の粒度が＃１７０〜＃６０で、砥粒間距離が１００μｍから２０００μｍの範囲内にあり、そして、各砥粒２が実質的に均等分布をなして配置される。上記砥粒２の間隔は、それを大きくすればパッドとウエハの研磨速度は速くなり、研磨布の表面粗さは粗くなり、ウェハの平面度は悪くなる。また、砥粒間隔を小さくすればパッドとウエハの研磨速度は遅くなり、研磨布の表面粗さは細かくなり、ウエハの平面度は良くなる。

上記砥粒２の間隔は、それが１０μｍ以下になると、ドレッサーに研磨布の研削層
や研磨粒子の目詰まりが発生し、研磨布が均一に研削できなくなる。また、砥粒２の間隔が３０００μｍよりも大きくなると、十分な研削作用が得られなくなる。そのため、被研削物の種類や経済性に応じて砥粒間隔を適宜選択するのが望ましく、この間隔の調整により研磨布の面粗さや、研磨速度等を任意に調整することができる。

上記砥粒２の配列について更に具体的に説明すると、台金１（図１参照）上において円周方向と径方向に隣接する砥粒２がつくる最小の格子は、一般的には正方形または平行四辺形（これは三角形ということもできる。）であり、この最小の格子における隣接直近砥粒間の距離が、１０μｍから３０００μｍの範囲にあればよい。なお、上記格子の形状は上述したところに限るものではないが、各砥粒が２次元的に規則性を持って配列されることが必要である。

上記研磨布用ドレッサーの製造は、以下に説明するような方法によって簡易に行うことができる。まず、上記研磨布用ドレッサーに取り付ける平面状の保持材３の表面に、多数個の砥粒２を２次元的に規則性をもって保持させるが、それらの砥粒２は、上記保持材３表面に直接的に、あるいはその上に載置するシートに、規則性をもって配列させる各砥粒２の保持位置に対応して、ほぼ砥粒径サイズの粘着部を設け、それらの粘着部にそれぞれ砥粒２を粘着、固定するのが望ましい。

上記粘着部は、保持材３をマスキングしたシートに設けた非マスキング部によって形成することができ、この場合には、粘着剤を塗着した保持材３に砥粒径サイズの多数の穴をあけたシートを貼付することより、この多数の穴からなる非マスキング部に粘着部を形成するのが望ましいが、印刷技術等を利用した粘着剤の部分的な塗着によってその粘着部を形成することもできる。上記粘着部の大きさは、砥粒２の単粒子を粘着、固定するために、ほぼ砥粒径サイズとし、それらの配列は、各砥粒２の保持位置に対応させた２次元的に等間隔なものとする必要がある。

上記砥粒２は、保持材３の表面に焼結によって固定することができる。その場合、金属や、金属の酸化物、窒化物、炭化物およびそれらの複合化合物等からなる平板状の成形体上に、砥粒２を配列固定したシートを置き、平板を介して砥粒を成形体に押し込んだうえで、所要の温度、圧力、時間で焼結すればよい。

所定の配列で砥粒２を保持させた保持材３は、それを、図１および図２に示すよう
に、エポキシ樹脂等でドレッサー台金１に接着し、その後、ドレッサー作用面をアルミナなどの遊離砥粒によるショットブラスト、ラッピング・エッチングなどにより平面化および目立て加工を施し、それによって所定の寸法に仕上げると共に、砥粒２を所定の高さに突き出させて研磨布用ドレッサーとする。

以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。

［実施例１］
重量比で８：２のタングステンカーバイド（ＷＣ）−ニッケル粉末をボールミルで混合し、得られた混合粉末にパラフィンを体積で２０％添加して更に混合し、得られた混合粉末を金型に充填して、圧力５０ＭＰａで平板状の成形体を作製した。一方、粘着剤を塗着した粘着性シートに、砥粒サイズの多数の穴を２次元的に等間隔にあけることにより形成した非マスキング部を有するマスキングを施した。上記非マスキング部により形成した粘着部の大きさは、それぞれ直径約２７０μｍであり、それらの配列は、台金（図１参照）上に固定する際の円周方向と径方向に隣接する砥粒がつくる最小の格子が平行四辺形で、その一辺の砥粒間隔を０．８ｍｍの等間隔に形成した。

次いで、１５０〜２５０μｍに分級した３０％Ｔｉ被覆ダイヤモンド砥粒を上記粘着性シートの非マスキング部に粘着、固定し、そのシートを前述したタングステンカーバイド（ＷＣ）−ニッケルの混合粉成形体上に載せ、平板を介して砥粒を該成形体に圧入し、それを焼結温度１２００℃、圧力１０ＭＰａで１時間、ホットプレス焼結し、成形体に砥粒を固定してなる焼結体を得た。

得られた焼結体は、ドレッシング面に粒度＃２４０のアルミナ遊離砥粒によるショットブラスト処理を施し、ダイヤモンド砥粒のマトリックス（焼結体）からの突き出し高さが６０〜８０μｍになるように平面化および目立て加工を行った。その後、ステンレス鋼（ＳＵＳ３１６）製の直径１００ｍｍのカップ型台金（図１）の周囲にリング状１０ｍｍ幅でエポキシ樹脂により接着して焼結体の研磨布用ドレッサーとした。

作製したドレッサーは、１００ｒｐｍで回転する発泡ポリウレタン製研磨布に１９．６ｋＰａの圧力で押しつけ、５０ｒｐｍの回転でヒュームドシリカを主成分とするＫＯＨベースのアルカリスラリー（キャボット製ＳＳ２５）を毎分約１５ｍｌ流布しながら、その研磨布を研削した。１，２，３，５，１０，１５，２０，２５および３０時間毎に、１０個のドレッサーについて、研磨布の研磨速度および研磨布の面粗度（Ｒａ、Ｒｚ）を測定した。また、脱粒の個数もカウントした。表１にそれらの結果を示している。

［実施例２］
実施例１と同様にして、重量比で８：２のタングステンカーバイド（ＷＣ）−ニッケル粉末を用いて平板状の成形体を作製した。また、粘着性シートに非マスキング部を有するマスキングを施し、非マスキング部を形成する直径約１７０μｍの穴と１００μｍの配列を、円周方向と径方向に隣接する砥粒がつくる最小の格子が平行四辺形で、その一辺の砥粒間隔が１７０μｍの穴が０．８ｍｍ、１００μｍの穴が０．４ｍｍの等間隔に形成し、この粘着性シートの非マスキング部に１５０〜１７０μｍに分級した不コートのダイヤモンド砥粒を１７０μｍの穴に、５５〜６５μｍに分級した不コートのダイヤモンド砥粒を１００μｍの穴に粘着、固定し、そのシートをタングステンカーバイド（ＷＣ）−ニッケル混合粉成形体上に載せ、実施例１と同条件でホットプレス焼結し、成形体に砥粒を固定してなる焼結体を得た。

得られた焼結体は、作用面を粒度＃２４０のアルミナ遊離砥粒によるショットブラスト処理を施し、ダイヤモンド砥粒１５０〜１７０μｍのマトリックスからの砥粒の突き出し高さを５０〜６０μｍになるように調整した。さらにその後、ドレッサーの表面及び側面にハロゲン含有ダイヤモンドライクカーボンの被覆を平均膜厚３μｍとなるようにコーティングし、実施例１と同じ台金上にエボキシ樹脂で接着を行い研磨布用ドレッサーとした
。

作製したドレッサーは、１００ｒｐｍで回転する発泡ポリウレタン製研磨布に１９．６ｋＰａの圧力で押しつけ、５０ｒｐｍの回転で４％Ｈ２Ｏ２を添加したｐＨ２．３の酸性スラリー（キャボット製ＳＳ−Ｗ２０００）を毎分約１５ｍｌ流しながら、その研磨布を研削した。１，２，３，５，１０，１５，２０，２５および３０時間毎に、１０個のドレッサーについて、研磨布の研磨速度および研磨布の面粗度（Ｒａ、Ｒｚ）を測定した。また、脱粒の個数をカウントした。表１にそれらの結果を併記している。

［実施例３］
重量比で３：１のタングステン−シリコン粉末の合計重量に対して５%の二酸化ケイ素を添加した粉末を用いて実施例１、２と同様にして平板状の成形体を作製した。また、粘着性シートに非マスキング部を有するマスキングを施し、非マスキング部を形成する直径約２７０μｍの穴の配列を、円周方向と径方向に隣接する砥粒がつくる最小の格子が平行四辺形で、その一辺の砥粒間隔が１．５ｍｍである等間隔に形成し、この粘着性シートの非マスキング部に１５０〜２５０μｍに分級した不コートのダイヤモンド砥粒を粘着、固定し、そのシートをタングステン−シリコン混合粉成形体上に載せ、実施例１、２と同条件でホットプレス焼結し、成形体に砥粒を固定してなる焼結体を得た。

得られた焼結体は、実施例１、２と同じ台金上にエボキシ樹脂で接着した後、作用面を粒度＃２４０のアルミナ遊離砥粒によるショットブラスト処理を施し、ダイヤモンド砥粒のマトリックスからの突き出し高さを６０〜８０μｍになるように調整し、研磨布用ドレッサーとした。

作製したドレッサーは、１００ｒｐｍで回転する発泡ポリウレタン製研磨布に１９．６ｋＰａの圧力で押しつけ、５０ｒｐｍの回転で４％Ｈ２Ｏ２を添加したｐＨ２．３の酸性スラリー（キャボット製ＳＳ−Ｗ２０００）を毎分約１５ｍｌ流しながら、その研磨布を研削した。１，２，３，５，１０，１５，２０，２５および３０時間毎に、１０個のドレッサーについて、研磨布の研磨速度および研磨布の面粗度（Ｒａ、Ｒｚ）を測定した。また、脱粒の個数をカウントした。表１にそれらの結果を併記している。

［比較例１］
実施例１および３と同じサイズのダイヤモンド砥粒をランダムの多配列状態で電着により固定してなる研磨布用ドレッサーを用いて、実施例１と同じ条件でヒュームドシリカを主成分とするＫＯＨベースのアルカリスラリー（キャボット製ＳＳ２５）で発泡ポリウレタン製研磨布を研削した。また、実施例と同様に脱粒の個数をカウントした。研削の結果を実施例１〜３の結果と共に表１に示す。

表１によれば、ダイヤモンド砥粒を等間隔に規則正しく配置した上記実施例の研磨布用ドレッサーでは、アルカリスラリー、酸性スラリーどちらのスラリーを使用した場合でも研磨布の表面の面粗さは、砥粒がランダム配列の電着ドレッサーよりも十分に均一になり、研磨布の摩耗速度も非常に安定していることがわかる。また、実施例１、２のドレッサーでは脱粒は全く観察されなかった。

本発明に係る研磨布用ドレッサーの実施例を示す斜視図である。 上記ドレッサーの回転中心に平行な平面で切断した要部断面図である。

符号の説明

１ 台金
２ 砥粒
３ 保持材
４ 接着剤

Claims (15)

1. 台金の表面にドレッシング部が形成されてなる研磨布用ドレッサーであって、
   前記ドレッシング部は多数個の砥粒とそれを保持する平板状の保持材によって形成され、該保持材が、周期律のＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族遷移金属、それらの酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、及びこれらの複合化合物の１種又は２種以上の高融点高硬度物質と、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ａｇの１種又は２種以上の金属相とからなる超硬合金、サーメット、あるいは酸化物，炭化物，窒化物およびホウ化物の１種又は２種以上からなるセラミックスのいずれか一種を主成分とする、
   ことを特徴とする研磨布用ドレッサー。
2. 台金の表面にドレッシング部が形成されてなる研磨布用ドレッサーであって、
   前記ドレッシング部は多数個の砥粒とそれを保持する平板状の保持材によって形成され、該保持材が、周期律のＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族遷移金属、それらの酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、及びこれらの複合化合物の１種又は２種以上とケイ素を主成分とし、これにフラックス剤としての二酸化ケイ素を添加してなることを特徴とする研磨布用ドレッサー。
3. 上記二酸化ケイ素の添加量が、上記保持材重量に対して１〜６％であることを特徴
   とする請求項２に記載の研磨布用ドレッサー。
4. 上記保持材が、周期律のＩＶａ，Ｖａ，ＶＩａ族遷移金属、及びそれらの酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、及びこれらの複合化合物の１種又は２種以上の物質を主成分とす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。
5. 上記保持材が、周期律のＩＶａ，ＩＶｂ，Ｖａ，ＶＩａ族遷移金属、及びそれらの酸化物、炭化物、窒化物、ホウ化物、及びこれらの複合化合物の１種又は２種以上の高融点高硬度物質と、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｔｉ，Ｃｒ，Ａｇの１種又は２種以上の金属相とからなる超硬合金、サーメットを主成分とす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。
6. 上記砥粒は、その粒径が１０〜１０００μｍであるダイヤモンドまたは立方晶窒化ホウ素であって、かつ砥粒表面を不コート又はＩＶａ，ＩＶｂ，Ｖａ，ＶＩａ族遷移金属、またはＮｉ、Ｃｏ、Ａｇ、Ｃｕ及びそれらの化合物でコーティングされていることを特徴とする請求項１〜５に記載の研磨布用ドレッサー。
7. 上記多数個の砥粒のそれぞれは、保持材表面に２次元的な規則性をもって配列され、その配列により形成される最小の格子における隣接する砥粒間の距離が、１０〜３０００μｍの範囲であり、各砥粒が実質的に均等分布をなして配置されていることを特徴とする請求項１〜５記載の研磨布用ドレッサー。
8. 上記砥粒は、１種あるいは粒度の異なる２種以上から構成されており、それぞれの砥粒種は単独に上記配列形状を成すことを特徴とする請求項１〜５記載の研磨布用ドレッサー。
9. 上記砥粒を保持する平面状の保持材と台金のうち、少なくとも上記保持材の露出面に硬質の耐酸・耐アルカリ性非金属被膜を形成していることを特徴とする請求項１〜５記載の研磨布用ドレッサー。
10. 上記耐酸・耐アルカリ性非金属被膜は、その厚さが１〜１０μｍであることを特徴とする請求項９記載の研磨布用ドレッサー。
11. 上記耐酸・耐アルカリ性非金属皮膜は、ハロゲン含有ダイヤモンドライクカーボン、またはダイヤモンドライクカーボンである請求項９に記載の研磨布用ドレッサー。
12. 請求項１に記載の研磨布用ドレッサーを製造する方法であって、
    保持材表面に多数個の砥粒を規則性をもって保持させるために上記保持材表面またはその上に載置するシートに、２次元的に規則性をもって配列させる各砥粒の保持位置に対応して、ほぼ砥粒径サイズの粘着部を設け、
    それらの粘着部にそれぞれの単粒子の砥粒を粘着させ、
    ついで、上記砥粒を該保持材の表面に保持させてこの保持材を焼結することにより固定することを特徴とする研磨布用ドレッサーの製造方法。
13. 請求項２に記載の研磨布用ドレッサーを製造する方法であって、
    保持材表面に多数個の砥粒を規則性をもって保持させるために上記保持材表面またはその上に載置するシートに、２次元的に規則性をもって配列させる各砥粒の保持位置に対応して、ほぼ砥粒径サイズの粘着部を設け、
    それらの粘着部にそれぞれの単粒子の砥粒を粘着させ、
    ついで、上記砥粒を該保持材の表面に保持させてこの保持材を焼結することにより固定することを特徴とする研磨布用ドレッサーの製造方法。
14. 上記砥粒として、表面にＩＶａ，ＩＶｂ，Ｖａ，ＶＩａ族遷移金属、またはＮｉ，Ｃｏ，Ａｇ，Ｃｕおよびそれらの化合物のいずれか一種でコーティングされているものを用いることを特徴とする請求項１２または１３に記載の研磨布用ドレッサーの製造方法。
15. ほぼ砥粒径サイズの上記粘着部は、粘着剤を塗着した保持材表面をマスキングするシートに、ほぼ砥粒径サイズの穴を形成することにより非マスキング部を形成し、該非マスキング部に粘着部を形成することを特徴とする請求項１３に記載の研磨布用ドレッサーの製造方法。

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