JP2008515238A - 成形したｃｍｐパッドドレッサーおよび関連した方法 - Google Patents

Abstract

ＣＭＰパッドのドレッシング中に、中心に位置した砥粒（３１０）へのパッドドレッシング作業負荷が増加するＣＭＰパッドドレッサーおよびそれに関連する方法が開示され記載される。中心に位置した粒子（３１０）への作業負荷の増加によって、パッドドレッシング性能が改善され、パッドドレッサーの耐用年数も延長される。
【選択図】図１０

Description

本発明は一般に、化学機械的研磨（ＣＭＰ）パッドのドレッシングまたはコンディショニングのための装置および方法に関する。したがって、本発明には、化学分野および材料科学分野が関与する。

今や多くの産業が、ある種の加工物を研磨するための化学機械的プロセス（ＣＭＰ）を使用している。特にコンピュータ製造産業は、セラミック、ケイ素、ガラス、石英、および金属のウェーハを研磨するＣＭＰプロセスに大いに頼り始めている。このような研磨プロセスは一般に、ポリウレタンなど耐久性のある有機物質から製造された回転パッドに対して、ウェーハを施用することを要する。このパッドに、ウェーハ物質を分解することができる化学物質を含有する化学的スラリー、およびウェーハ表面を物理的に侵食するように働く量の砥粒が添加される。このスラリーは、回転するＣＭＰパッドに連続的に添加され、ウェーハに及ぼされる二重の化学的力および機械的力によって、ウェーハは所望のやり方で研磨される。

実現される研磨の質にとって特に重要なことは、パッドのいたるところに砥粒を分布させることである。パッドの最上部は、通常、繊維または小孔などの機構によって粒子を保持し、パッドの回転の動きによってかけられる遠心力により粒子がパッドから振り落とされるのを防止するのに十分な摩擦力を提供する。したがって、パッドの最上部を可能な限り可撓性であるように保ち、繊維をできるだけ直立に保つことが重要であり、あるいは新しい砥粒を受け取るのに利用可能な多数の開口および細孔が確実に存在することが重要である。

パッドの最上部を維持する上での問題は、加工物、研磨スラリー、およびドレッシングディスクから発生する研磨破片の堆積によって引き起こされる。こうした堆積が、パッド最上部の「グレージング（ｇｌａｚｉｎｇ）」または硬化を引き起こし、これによって繊維をもつれさせ、したがってパッドがスラリーの砥粒を保持できなくなり、それにより、パッドの全般的な研磨性能を著しく低下させる。さらに、多くのパッドでは、スラリーを保持するために使用される細孔が詰まり、パッドの研磨表面の全般的凹凸（粗さ）が押圧され、もつれてくる。したがって、様々な装置を用いて「コーミング（ｃｏｍｂｉｎｇ）」または「カッティング（ｃｕｔｔｉｎｇ）」することにより、パッドの最上部を元の状態にするための試みがなされている。このプロセスは、ＣＭＰパッドの「ドレッシング」または「コンディショニング」として知られるようになってきている。この目的で、多くのタイプの装置およびプロセスが使用されている。このような一装置は、ダイヤモンド粒子などの複数の超硬質結晶粒子を、表面または基材に接着させたディスクである。

残念ながら、従来の方法によって製造されたこのような研磨ディスクはいくつかの問題を呈する。まず、砥粒がディスクの基材から払い落とされ、ＣＭＰパッドの繊維に捕捉されることがある。これは、研磨される加工物の傷および破壊を招く。第２に、過去の製造方法は、間隔が空いたグループとして基材の表面に不均一に群がる砥粒を有するディスクを製造する傾向がある。結果として生じた粒子間の不均一な間隔が、ＣＭＰパッドのある部分を過度にドレッシングし、それによって磨耗傷を生ずる一方、他の部分を十分にドレッシングしないことによりグレージング層を作り出す。第３に、これらのディスクの砥粒は、均一な深さでパッドにくい込むようには構成されていない。この不均一さによって、ＣＭＰパッドのさらに不均一なドレッシングが生ずる。最後に、ＣＭＰパッドの可撓性の度合いによっては、ドレッサーから受ける下方の力により、ＣＭＰパッドがドレッサーの最初の前縁の前で膨らみまたは泡立つ傾向がある。このような膨らみは、ドレッサーの残り部分の下を通過するときにパッドの陥没を生じさせ、それによって残りの砥粒、特にパッドドレッサー上の中心に位置した砥粒がパッドにより深くくい込みにくくなり、または完全にパッドを飛び越えることさえある。ドレッサーの粒子のこうした不均一な作業負荷（ｗｏｒｋ ｌｏａｄ）によって、パッドは不均一にドレッシングされ、またドレッサーは不均一に磨耗し、時期尚早に摩滅することがある。

現在のＣＭＰパッドドレッサーに伴うさらに別の欠点は、パッドコンディショナーの耐用年数が短いことである。ＣＭＰパッドコンディショナーの実用の有効性および効率は、作用する砥粒の数および各粒子が受ける仕事の量によって決定される。上記のように、パッドコンディショナーの耐用年数は、超砥粒への作業負荷が不均一に分配されることによって短くなる可能性がある。可撓性ＣＭＰパッドが、ドレッサーの圧力下で押圧されると、パッドコンディショナーの前縁の結晶が作業負荷の大部分を負うことになるため、そこに過度の磨耗が生じることがある。さらに、中心に位置した砥粒は、等しい作業負荷を受け取ることができない。作業負荷のこの不釣合いは、前縁の粒子の磨耗速度を上げ、中心に位置した粒子が消耗するかなり前に、ドレッサーを使用不能にする可能性がある。

粒子の保持力に関して、砥粒は、２つの因子によって従来技術のパッドドレッサーディスクから払い落とされる傾向がある。まず払い落としは、砥粒を接着させる方法が劣ることによりしばしば生ずる。電気めっきニッケルまたは他のオーバーレイ材料によってのみ基材に保持された砥粒は、弱い機械的力によってのみ固定され、いかなる形態の化学結合によっても固定されない。したがって、これらの粒子は、摩擦などの強い機械的力に曝露されると容易に払い落とされる。さらに、粒子の払い落としは、化学的スラリーによってもたらされる電気めっき用材料への化学的攻撃によって促進される。

一方、砥粒が基材上にろう付けされるとき、粒子は化学結合によってより強固に保持される。しかし、化学的スラリーの酸は、ろう材と粒子との結合を急速に弱め、パッドドレッシングの摩擦下で砥粒を払い落とす可能性がある。したがって、ろう材を化学物質にさらすのを最小限に抑え、パッドドレッサーの耐用年数を延長するために、ドレッシングを行う間は研磨プロセスを中断しなければならない。研磨とドレッシングの交互の連続は、時間を浪費し、非効率である。

また、ろう付けプロセス中のパッドドレッサー作用面の反り（ゆがみ）によって、砥粒はしばしば払い落とされる。ろう付けプロセス中は、パッドドレッサーをかなりの高温にさらさなければならない。こうして極度の熱にさらすことによって、パッドドレッサーの作用面が反り、したがってパッドドレッサー作用面の平滑性および平面性を損なう可能性がある。その結果として、作用面のろう材部分は、高い箇所および低い箇所を有し、粗くなってしまう。このような箇所は、ろう材を剥がし始め、加工物の研磨される表面に微小な傷をつけることがあるため、望ましくない。さらに、このような不均一性によって、ドレッサーのさらなる処理および砥粒の保持の上で問題が生じ得る。

前述のことから、最適なドレッシング結果を達成するように組立て構成され、効率および寿命が最大化されたＣＭＰパッドドレッサーが、絶えず求められている。

（発明の概要）
したがって本発明は、一態様において、ＣＭＰパッドのドレッシング中にＣＭＰパッドドレッサーの中心に位置した超砥粒への作業負荷を増加するための方法およびＣＭＰパッドドレッサーの構成を提供する。このような一方法では、それぞれ基材に結合し、所定のパターンに従って特定の位置に保持された複数の超砥粒を有するＣＭＰパッドドレッサーが提供される。この超砥粒は、周辺に位置した粒子のＣＭＰパッドへのくい込みを低減し、中心に位置した粒子のＣＭＰパッドへのくい込みを増大するパターンで構成され、したがって、中心に位置した超砥粒への作業負荷を最適化することができる。一般に、粒子は、ダイヤモンドまたは立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）など、単一結晶または多結晶の形態の超硬物質のものである。

本発明の一実施形態では、中心に位置した超砥粒への作業負荷を増加する方法は、周辺に位置した粒子の作用端部から中心に位置した粒子の作用端部までの上向きの傾斜を提供するパターンで構成される超砥粒を備えた基材を有するＣＭＰパッドドレッサーを利用することを含む。さらに、使用される正確な傾斜度は、中心に位置した粒子が受ける作業負荷を制御するように構成することができる。このような傾斜は、様々なやり方で製作することができる。例えば一態様では、周辺に位置した粒子から中心に位置した粒子に向かって、基材の作用面より上へ高さを増すような超砥粒を、実質上平坦な基材上またはその中に配置することによって傾斜を作り出すことができる。いくつかの場合において、好ましい傾斜度は、パッドの速度および可撓性の尺度として決定することができる。

本発明のさらに別の実施形態では、中心に位置した粒子への作業負荷を増加する方法は、周辺に位置した超砥粒が中心に位置した粒子よりも高密度で配置するパターンで基材に結合した複数の超砥粒を有するＣＭＰパッドドレッサーを提供することを含み得る。高密度で群がった粒子は、互いにもっと離れているもの程はパッドに深くくい込めないことが見出された。したがって、基材上の粒子の密度を変えることによって、作業負荷を一領域から他領域へと移動させることができる。

本発明のさらに別の実施形態では、中心に位置した粒子への作業負荷を増加する方法は、周辺に位置した粒子の配置状態によって提供されるくい込みよりも、粒子をＣＭＰパッドに深くくい込ませる配置状態で、中心に配置した粒子を配向することによって実現することができる。一態様では、中心に位置した粒子の配置状態は、その作用端部に頂点を呈することができ、周辺に位置した粒子の配置状態は、その作用端部に面または縁部を呈することができる。別の態様では、中心に位置した粒子の配置状態は、その作用端部に縁部を呈することができ、周辺に位置した粒子の配置状態は、その作用端部に面を呈することができる。さらに別の態様では、中心に位置した粒子の配置状態が、その作用端部に頂点を呈するとき、周辺に位置した粒子の配置状態は、その作用端部に面を呈することができ、周辺に位置した粒子と中心に位置した粒子との間の任意粒子の配置状態は、その作用端部に縁部を呈することができる。

上記の使用方法に加えて、本発明は、中心に位置した超砥粒への作業負荷が増加したＣＭＰパッドドレッサーを製造する方法も含む。概して言えば、このような方法は、１）基材を提供する段階と、２）周辺に位置した粒子のＣＭＰパッドへのくい込みを低減し、中心に位置した粒子のＣＭＰパッドへのくい込みを増大させるパターンで、複数の超砥粒を基材に接着させる段階とを含む。

上記の方法を使用して、かなりの利点を示すＣＭＰパッドドレッサーを作製することができる。例えば、ＣＭＰパッドドレッサーの作用面は、ドレッサーの外側または「前縁」の過度の接触ではなく、ドレッサーの中心部分の下のＣＭＰパッドの接触を増大するように構成することができる。中心の接触のこのような増大によって、作業負荷の一部分がドレッサーの周辺領域からドレッサーの中心領域へと移動し、したがってドレッサーの耐用年数が延長し、ドレッサーがより効果的にパッドに切削し、かつグルーミングすることが可能となる。このような構成を組み込むＣＭＰパッドドレッサーは、上記の方法を支持するために作製される特定の構成のものを含めて、本発明に包含される。

上記の本発明の特長および利点は、添付の図に関連して提供される以下の詳細な説明を考察することによって明らかとなろう。
（発明の詳細な説明）
本発明のＣＭＰパッドドレッサーならびに付随の使用方法および製造方法を開示し記載する前に、本発明は、本明細書に開示される特定のプロセスの工程および材料に限定されず、関連分野の当業者に認識されるように、それらの等価物にまで拡張されると理解されたい。また、本明細書で用いる専門用語は、特定の実施形態を説明する目的のみに使用され、限定的なものではないことを理解されたい。

本明細書および添付の特許請求の範囲で使用されるように、単数形「１つの（a）」および「その（the）」は、内容による明らかなる別段の指定がない限り複数の指示対象を含むことに留意されたい。したがって、例えば「１つの砥粒（an “abrasive particle”）」または「１つのグリット（a “grit”）」への言及は、１つまたは複数のかかる砥粒またはグリットへの言及を含む。

（定義）
本発明を説明し特許請求する上で、以下の専門用語は、以下に記載する定義に従って使用される。

本明細書で使用される「砥粒」および「グリット」または類似の語句は、任意の超硬結晶、または多結晶物質、あるいは諸物質の混合物を意味し、それらには限定されないが、ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）、および多結晶の立方晶窒化ホウ素（ＰＣＢＮ）が含まれ得る。さらに、「砥粒」、「グリット」、「ダイヤモンド」、「多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）」、「立方晶窒化ホウ素」、および「多結晶の立方晶窒化ホウ素（ＰＣＢＮ）」という用語は、互換的に使用することができる。

本明細書で使用される「基材」とは、砥粒（研磨粒子）を支持し、砥粒をそれに固着することができるＣＭＰドレッサーの一部分を意味する。本発明で有用な基材は、使用目的に有用なツールを提供するのに十分なやり方で砥粒を支持することができる任意の形状、厚さ、または材料とすることができる。基材は、固体材料、処理される際に固体になる粉末材料、または可撓性材料のものでよい。典型的な基材材料の具体例には、それらには限定されないが、金属、金属合金、セラミック、およびそれらの混合物が含まれる。さらに基材は、ろう付け用合金材料を含むことができる。

本明細書で使用される「作用面」は、動作中に、ＣＭＰパッドに面するまたはそれと接触するＣＭＰパッドドレッサーの表面を意味する。
本明細書で使用される「前縁（ｌｅａｄｉｎｇ ｅｄｇｅ）」とは、ＣＭＰパッドドレッサーの縁部を意味し、それはＣＭＰパッドが移動する方向、またはパッドが移動する方向、あるいはその両方向に基づいた前側の縁部である。特にいくつかの態様では、前縁は、具体的にはドレッサーの縁部にある領域だけでなく、実際の縁部からわずかに内側に広がるドレッサー部分も含むことがある。一態様では、前縁は、ＣＭＰパッドドレッサーの外縁に沿って位置することができる。別の態様では、少なくとも１つの効果的な前縁をＣＭＰパッドドレッサー作用面の中心または内側部分に提供するような砥粒（研磨粒子）のパターンで、ＣＭＰパッドドレッサーを構成することができる。換言すれば、ドレッサーの外縁の前縁と類似の機能的効果を提供するべく、ドレッサーの中心または内側部分を構成することができる。

本明細書で使用される「鋭利部分」は、それらには限定されないが、角部、隆起、端部、方尖状のもの、および他の突起を含めて、結晶がその状態になり得る任意の狭い部分を意味する。

本明細書で使用される「中心に位置した粒子」は、通常のドレッシング環境下で、周辺に位置した粒子と比較して少ない作業負荷を受け取る、ドレッサーの任意の粒子を意味する。いくつかの態様では、「中心」または「中心に位置した」とは、ドレッサーの中心点から始まり、ドレッサー縁部に向いて外側に、ドレッサーの半径の最大約９０％まで広がる、ドレッサーの一領域を意味する。いくつかの態様では、この領域は、半径の約２０％〜約９０％外側に広がり得る。他の態様では、この領域は、半径の約５０％まで外に広がり得る。さらに別の態様では、この領域は、ドレッサーの半径の約３３％まで外に広がり得る。

本明細書で使用される「周辺に位置した」は、通常のドレッシング環境下で、中心に位置した粒子と比較して過剰の作業負荷を受け取る、ドレッサーの任意の粒子を意味する。いくつかの態様では、「周辺」、「周辺の」、または「周辺に位置した」は、ドレッサーの前縁または外縁から始まり、中心に向いて内側に、ドレッサーの半径の最大約９０％まで広がる、一領域を意味する。いくつかの態様では、この領域は、半径の約２０％〜９０％内側に広がり得る。他の態様では、この領域は、半径の約５０％まで内に広がり得る。さらに別の態様では、この領域は、ドレッサーの半径の約３３％まで内に広がり得る（すなわち、中心から６６％離れる）。

本明細書で使用される「作業負荷」は、ドレッサーの使用中に、ドレッサーの粒子にかけられる仕事の量または力の量を意味する。
本明細書で使用される「作用端部」は、ＣＭＰパッドに向いて配向し、ドレッシング動作中にパッドと接触する粒子の端部を指す。ほとんどの場合、粒子の作用端部は、粒子を接着させる基材から遠位にあるはずである。

本明細書で使用される「アモルファス合金ろう材」は、非晶質構造を有する均質なろう材組成物を指す。このような合金は、加熱された際に分解溶融する共晶相を実質的に含有しない。正確な合金組成を確保することが困難であっても、本明細書で使用されるアモルファスろう付け用合金は、狭い温度範囲にわたって、実質上の一致溶融挙動を示すはずである。

本明細書で使用される「合金」は、ある金属と第２の材料との固体混合物または液体混合物を指し、前記第２の材料は、炭素などの非金属、金属、または金属の特性を増強するまたは改善する合金でよい。

本明細書で使用される「金属ろう付け用合金」、「ろう付け用合金（硬ろう；brazing alloy）」、「ろう材合金（braze alloy）」、「ろう材材料」、および「ろう材」は、互換的に使用することができ、２つのものを合わせて実質的に結合させるために、超砥粒およびマトリックス支持材料または基材と化学的に結合することができる金属合金を指す。本明細書で開示される特定のろう材合金成分およびろう材合金組成物は、それに関連して開示される特定の実施形態に限定されるものではないが、本明細書に開示される本発明の実施形態のいずれかにおいて使用することができる。

本明細書で使用される「ろう付け（brazing）」のプロセスは、超砥粒の炭素原子と、ろう材材料の原子との間の化学結合を発生させることを指す。さらに「化学結合」は、機械的または弱い原子間引力ではなく、炭化物またはホウ素化物の結合などの共有結合を意味する。したがって、「ろう付け」が超砥粒と関連して使用される場合、実際の化学結合が形成される。しかし、「ろう付け」が、金属と金属の結合に関連して使用される場合、この用語は、冶金的結合（金属結合）という従来的な意味で使用される。したがって、ツール本体への超砥粒セグメントのろう付けは、炭化物の形成剤（ｆｏｒｍｅｒ）の存在を必要としない。

本明細書で使用される「超砥粒（superabrasive particles）」および「超砥粒グリット（superabrasive grits）」は、互換的に使用することができ、天然もしくは合成のダイヤモンド、超硬結晶、または多結晶物質、あるいは諸物質の混合物の粒子を指し、それらには限定されないが、ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）、および多結晶の立方晶窒化ホウ素（ＰＣＢＮ）が含まれ得る。さらに、「砥粒」、「グリット」、「ダイヤモンド」、「ＰＣＤ」、「ｃＢＮ」、および「ＰＣＢＮ」という用語は、互換的に使用することができる。

ろう付けのプロセスに関連して本明細書で使用される「直接に」とは、超砥粒と、同定された材料との間の、単一のろう付け用金属またはろう付け用合金を結合媒体として使用した化学結合の形成を識別するものである。

本明細書で使用される「凹凸（粗さ）」は、表面構造の様々な特徴によって評価される表面の粗度を指す。表面の上のピークまたは突出の高さ、および表面の下の谷または陥没している凹部などの表面凹凸の指標として、様々な尺度を使用することができる。さらに、凹凸の尺度には、表面の所与の領域内のピークまたは谷の数（すなわちピークまたは谷の密度）、およびかかるピーク間または谷の間の距離が含まれる。

本明細書で使用される「セラミック」とは、非金属性材料を、時に金属材料と共に焼成する（ｆｉｒｉｎｇ）ことによって製造することができる、硬質の、しばしば結晶質の、実質的に熱耐性かつ耐食性の材料を指す。それらには限定されないが、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、炭化タングステン等を含めて、セラミックとみなされるいくつかの酸化物、窒化物、および炭化物材料は、当分野で周知である。

本明細書で使用される「金属の」とは、任意のタイプの金属、金属合金、またはそれらの混合物を意味し、具体的には、それらには限定されないが、鋼、鉄、およびステンレス鋼を含む。

本明細書で使用される「格子（grid）」とは、多数の正方形を形成する線のパターンを意味する。
距離およびサイズに関して本明細書で使用されるように、「均一な」は、差異が合計約７５マイクロメートル未満である寸法を指す。

本明細書で使用される「Ｒａ」は、あるピークと隣り合う谷との間の高さの差によって決定される表面粗度の尺度を指す。さらに「Ｒｍａｘ」は、表面の上の最も高いピークと、表面の上の最も低い谷との間の高さの差によって決定される表面粗度の尺度である。

本明細書では、濃度、量、および他の数値データを、範囲形式で表す、または提示することができる。このような範囲形式は、単に便宜上および簡潔さのために使用されることを理解されたく、したがって範囲の限界値として明記される数値を含むだけでなく、各数値および部分範囲があたかも明記されているかのように、その範囲内に包含されるあらゆる個々の数値または部分範囲も含むことを、柔軟に解釈されたい。

一例として「約１マイクロメートル〜約５マイクロメートル」という数値範囲は、約１マイクロメートル〜約５マイクロメートルという明記された値だけでなく、指示された範囲内の個々の値および部分範囲を含むと解釈されるべきである。すなわちこの数値範囲に含まれるのは、２、３、および４などの個々の値、ならびに１〜３、２〜４、および３〜５などの部分範囲である。この同じ原理が、１つの数値だけを記載している範囲に対して適用される。さらにこのような解釈は、記載される範囲または特性の幅にかかわらず適用されるべきである。

（本発明）
本出願人は、ＣＭＰパッドのコンディショニングまたはドレッシングの効率および質を改善するための装置および方法を発見した。ＣＭＰパッドをコンディショニングまたはドレッシングするための装置を使用することによって、パッドの寿命が延長されるだけでなく、パッドを使用することができる定常性が改善され、したがって装置が作業を完遂する速度も改善される。

ここで図１を参照すると、基材４０に電気めっきされた複数の砥粒５０を有する、従来技術のＣＭＰパッドドレッサー１０が示されている。電気めっき用材料６０は、一般に、酸溶液から沈殿させたニッケルである。

基材に砥粒５０を接着させるために電気めっき用材料６０だけを使用したＣＭＰパッドドレッサー１０は、図１に示されるように、明らかなる多くの欠点を有する。まず、電気めっき用材料は、砥粒との化学結合を形成することができない。したがって、弱い機械的力のみによって砥粒は基材４０上に保持される。パッドドレッサーがＣＭＰパッドに対して回転するとき、このような機械的力は、砥粒に作用する摩擦力にすぐに屈してしまう。その結果、砥粒は、電気めっき材料から容易に開放され、電気めっき材料に間隔７０などの空隙を残す。このような空隙は、研磨済みの加工物残渣、ならびにスラリーからの化学物質および砥粒で直ちに充填される。これらの物質は、電気めっき材料を化学的に攻撃し、さらにそれを弱める。

電気めっき用材料６０によって発生する機械的力は、砥粒５０を基材４０上に保持する唯一の手段なので、電気めっき用材料の上への砥粒の曝露は、最小限に保たれなければならない。それにもかかわらず、電気めっき用材料とＣＭＰパッドとの間の接触は避けることができない。このような接触は電気めっき用材料を磨耗し、砥粒の放出をさらに促進する。さらに製造中、電気めっき用材料が、砥粒の周りの凸部８０などの場所で泡立つ傾向がある。ただでさえ少ない砥粒の露出および密接した間隔に加えて、こうした凸部によって、ＣＭＰパッド繊維への砥粒の著しいくい込みが不可能ではないにしても困難となる。このようなくい込みがない場合、ドレッシングプロセスの効果は不利益を被る。

ここで図２を参照すると、ろう付け用材料９０および従来の真空炉によるろう付け技術を使用して基材にろう付けされた砥粒５０を有する基材４０を備えた従来のＣＭＰドレッサーパッド２０が示されている。ろう付け用材料９０は、一般に、炭化物形成剤と混合した金属合金を含む。このような炭化物形成剤によって、砥粒はろう付け用材料に化学的に結合し、基材と結合することができる。この結合配列は、ＣＭＰドレッサーの全体的な強度を著しく高めるが、いくつかの望ましくない悪影響を伴う。

ろう付け用材料９０は、砥粒５０を完全に被覆するのを回避するために、最小限に保たれなければならない。したがって砥粒は、ろう付け用材料の薄いコーティングのみで覆われる。この問題は、典型的なろう付け用材料が、機械的に非常に弱いことによって悪化する。この機械的な弱さによって、砥粒とろう付け用材料との間に発生する化学結合の強度が相殺される。実際には、払い落としが生ずると、砥粒とろう付け用材料との間の化学結合が強すぎて、ろう付け用材料それ自体が、分離した砥粒と共にしばしば剥離することになる。

ろう付け用材料９０はまた、研磨スラリーによる化学攻撃を非常に受けやすい。このことは、機械的にただでさえ弱いろう付け用材料をさらに弱くすることから、砥粒５０の分離に寄与する。したがって、化学的スラリーへのＣＭＰパッドドレッサー２０の曝露を低減するために、加工物の研磨を中断しなければならず、化学的スラリーは、パッドドレッサーが適用される前にパッドから離れるようにされる。研磨プロセスにおけるこのような中断は、パッドが使用される定常性を大きく低下させ、最終製品を製造するのに要する時間を増大し、したがって非効率となる。

従来のろう付けのみによって砥粒５０を基材４０に結合させる別の欠点は、溶融金属合金が基材に施されたときに、その表面張力によって、砥粒の「塊（クラスター；ｃｌｕｓｔｅｒ）」が生じやすいことである。このような塊の発生は、１００で示されており、意図せぬ間隙１１０を残す。その全体的効果は、砥粒が不均一に分布し、これによってグルーミングが非効率的になるということである。さらに、この間隙がパッドの不均一なコンディショニングを引き起こし、最終的にはＣＭＰパッドのいくつかの領域を他のものよりも速く磨耗させる。この磨耗した領域は、適切にコンディショニングされた領域よりも効果的に研磨できないという理由から、加工物が不均一に研磨されるという全体的な結果となる。

砥粒の塊の発生は、ろう付け用材料９０に複数の盛り上がった部分（ｍｏｕｎｄ）を形成することによって別の欠点を生ずる。盛り上がった部分の形成によって、基材４０より上で、ある砥粒が他の砥粒の高さを上回る高さになってしまう。したがって、最も高く突出した砥粒は、ＣＭＰパッドの繊維に相当深くくい込むことがあり、その結果、それ程突出していない砥粒がＣＭＰパッドに接触することを妨げる、または有用なグルーミング効果を有するのを妨げることになる。

従来技術のＣＭＰパッドドレッサーとは対照的に、本発明はＣＭＰパッドの均一なドレッシングを可能にする。ここで図３を参照すると、本発明の原理に従って製造されたＣＭＰパッドドレッサー３０が示されている。ＣＭＰパッドドレッサーは、ろう付け用材料９０を備えた基材４０に結合した複数の砥粒５０を有する。

砥粒５０は、様々な超硬材料のものであってよい。このような材料の具体例には、限定されないものの、ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）、および多結晶の立方晶窒化ホウ素（ＰＣＢＮ）が含まれる。

さらに図３には、最終ろう付けプロセスの後に施用されるオーバーレイ材料１２０の層が示されている。上記のように、このオーバーレイは、ろう付け用合金の作用面より実質上平滑な作用面を提供する。このような平滑性および平面性は、剥離するろう材による微小な傷の発生が少ないこと、ならびに防食層が含まれる場合にはそれとより良好に結合することを含めたいくつかの利益をもたらす。一態様では、オーバーレイ材料の作用面は、約１マイクロメートル未満のＲａ値を有することができる。

いくつかの適切なオーバーレイ材料を使用することができる。ただし一態様では、オーバーレイ材料には、限定されないが、スズ、ニッケル、タングステン、コバルト、クロム、およびジルコニウムニッケル合金など、それらの合金が含まれる。オーバーレイ材料は、多種多様な方法によって施用することができる。オーバーレイ材料を施用する方法の具体例には、限定されないが、電気めっきおよび物理蒸着法（ＰＶＤ）が含まれる。オーバーレイ材料の層は、特定の結果を実現するのに必要とされる厚さとすることができるが、本発明の一態様では、この層は約０．１〜５０マイクロメートル厚の厚さを有することができる。別の態様では、オーバーレイの厚さは、約０．１〜約５マイクロメートル厚でよい。

さらに図３には、耐食層１３０が示されている。最適な耐食層は、砥粒５０が基材４０に固着した後に、ＣＭＰパッドドレッサーの表面に形成される。一態様では、耐食層は、ダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）またはアモルファスダイヤモンドなどの超砥粒材料でよい。別の実施例では、耐食層は、少なくとも約８０％の原子状炭素量を有する。さらに耐食層は、特定の結果を実現するのに必要とされる様々な厚さを有することができ、一般に、０．５〜５マイクロメートルの範囲の厚さである。一態様では、耐食層は３マイクロメートル未満の厚さを有する。このような薄い耐食層は、ＣＭＰパッドをドレッシングする砥粒の能力を低下させずに、確実にＣＭＰパッドドレッサーの作用面を保護する。耐食層は一般に、物理蒸着（ＰＶＤ）法を使用することによって製造される。黒鉛陰極を用いた陰極アークを使用するなどのＰＶＤ法は、当技術分野では一般に知られている。

耐食層１３０によって提供される１つの利点は、それが作用面を効果的に「封止」し、化学的攻撃に対して弱いことがあるＣＭＰパッドドレッサー３０の他の望ましいいかなる表面をも封止できるということである。封止剤としての耐食層は、ＣＭＰパッド内に保持される化学的研磨スラリーによる化学攻撃から、ろう付け用材料９０を保護する。こうした保護によって、ＣＭＰパッドドレッサーはそのままの状態でＣＭＰパッドをドレッシングすることができ、従来技術のＣＭＰパッドドレッサーの耐用年数を延長するために行われる製造中断がなくなる。ＣＭＰパッドの連続的かつ均一なドレッシングは、より大きい生産高を可能にし、ＣＭＰパッドの寿命および有効性を延長する。

耐食層１３０は、本発明のいくつかの実施例で使用することができるが、オーバーレイ材料１２０は、それ自体かなりの耐食特性を有することに留意されたい。このように、オーバーレイ材料を使用するだけで、耐食層を使用せずに相当の度合いまで製造の利点の多くを得ることができる。

砥粒１８０を基材に固着させる一方法が、図４〜６に示されている。まず、開口１５０を有する型板１４０が、ろう付け用合金１９０のシートの上に配置される。本発明の一態様では、シートは、連続アモルファスろう付け用合金の圧延シートでよい。別の態様では、シートは、バインダ材料と一緒に保持されるろう付け用合金粉末でよい。さらなる一態様では、ろう付け用合金粉末は、他の金属粉末を含むことができ、このような他の粉末は、ろう付け用シートの材料の大部分を構成することができる。さらに別の態様では、このシートは基材として働くのに十分となり得る。型板を使用すると、開口を備える型板を所望のパターンで設計することによって、各砥粒の特定の位置への制御された配置が可能となる。

型板１４０がろう付け用合金シート１９０上に配置された後、開口１５０は、砥粒１８０で充填される。開口が所定のサイズを有することによって、ただ１つの砥粒がそれぞれ嵌合するはずである。いかなるサイズの砥粒またはグリットも受容可能だが、本発明の一態様では、粒子のサイズは、直径で約１００〜約３５０マイクロメートルとすることができる。

本発明の別の態様では、型板の開口のサイズは、均一なサイズ範囲内のサイズを有する砥粒のパターンを得るために、カスタマイズすることができる。一実施例では、型板の開口は、差異が５０マイクロメートルを超えないサイズ範囲内のグリットのみを選択するのに十分である。グリットサイズのこの均一性は、各砥粒の作業負荷が均一に分配されることから、ＣＭＰパッドのグルーミングの均一性に寄与する。さらに、均一な作業負荷の分配は、個々の砥粒へのストレスを低減し、ＣＭＰパッドドレッサーの有用期間を延ばす。

型板１５０の開口がグリット１８０ですべて充填された後、あらゆる過剰の砥粒が除去され、平坦な表面１６０が砥粒に施用される。平坦な表面１６０は、極度に強い剛性材料のものでなければならず、それによって砥粒をろう付け用合金シート１９０へと押し下げることができる。このような材料は、限定されないものの、一般に鋼、鉄、それらの合金等が含まれる。

図６では、ろう付け用合金シート１９０に埋め込まれる砥粒１８０が示されている。表面１６０が平坦であったことから、砥粒は基材から均一な所定の高さまで延在することになる。この均一な高さは、型板１４０の厚さによって決定され、好ましい一実施例では、各砥粒は、この距離５０マイクロメートル以内に延在することになる。したがって各砥粒は、ＣＭＰパッド上を、実質上同じ深さにグルーミングする。しかしながら、ある適用例においては、グリットの高さが均一であると望ましくないことがあると理解されたい。したがって、様々な高さのグリットのパターンは、型板１４０および表面１６０をそのように構成して、かかる設計を提供することによってもたらすことができることを、当業者は理解されよう。例えば一態様では、周辺に位置した粒子を中心に位置した粒子より下に押圧するために、表面１６０は凹状の形状を有することができる。理解されるように、このような凹状の形状は、周辺の粒子の作用端部での低点で始まり、中心に位置した粒子の作用端部での高点まで傾斜する上昇傾斜を、砥粒にもたらすことになる。

砥粒１８０は、図４〜６に示されるように、円形である。しかし、図３では尖っている。本発明の範囲は、特有の形状（自形の、又は独特の形状；ｅｕｈｅｄｒａｌ ｓｈａｐｅ）、八面体、立方八面体、または自然形状の粒子を含めたいかなる形状の砥粒も包含する。しかし、一実施例では、砥粒は基材４０から離れる方向に延在する鋭利な点または頂点を備えた所定の形状を有する。

一代替実施例では、砥粒１８０をろう付け用合金シート１９０に押圧するのではなく、ろう付け用合金シートの表面に接着剤を配置することによって、型板の位置に固定することができる。このように、粒子は、型板が除去される際および熱処理中、定位置に固定されたままとなる。本発明のさらに別の実施例では、上に薄い接着フィルムを有する移動シート（図示せず）の上に、型板１４０を置くことができる。この場合には、粒子は、先に指定した型板の手順を使用して、移動シートに接着する。次いで型板を除去し、移動シートを、そのシートに面する砥粒を備えたろう付け用シート１９０上に置く。ろう付け用シートの上には、前述の接着層が配置され、それは移動シート上の接着剤よりも強い接着性がある。したがって、砥粒は、型板によって定められるパターンで、ろう付け用合金のシートに移動する。

砥粒１８０が、ろう付け用合金シート１９０の中に少なくとも一部分埋め込まれまたはそれに接着した後、そのシートは、図３に示されるように、基材４０に固着する。あるいは、いくつかの実施例では、ろう付け用合金のシートをまず基材に固着し、続いて本明細書に記載される型板手順を使用して、砥粒をそこに加えることができる。使用されるろう付け用合金は、当技術分野で周知のどんなろう付け用材料でもよいが、一態様では、クロム含有量が少なくとも２重量％のニッケル合金とすることができる。このような組成物のろう付け用合金は、それ自体ほぼ超硬であり、スラリーを含有する接着剤からの化学攻撃を受けにくいはずである。したがって、耐食層１３０およびオーバーレイ材料１２０は任意選択である。

砥粒５０は、ろう付け用合金シート９０の中またはその上に強固に保持されるので、図２に示されるように、液体ろう付け用合金の表面張力は、粒子を塊にさせるのには不十分である。さらに、ろう材の肥厚を生ずる度合いがかなり低く、「盛り上がった部分」はほとんどまたはまったく形成されない。それどころか、ろう材は、各砥粒間にわずかに凹んだ表面を形成し、それによってさらなる構造上の支持が提供される。一実施例では、ろう付け用合金シート９０の厚さは、各砥粒の少なくとも約１０〜９０％がろう付け用材料９０の外側または作用面の上に突出できるように決定される。別の態様では、オーバーレイ材料１２０が使用されるときに、各砥粒の少なくとも約１０〜約９０％が、オーバーレイ材料１２０の外側または作用面の上に突出するように砥粒を選択しまたは配置することができる。

処理中、砥粒５０を固定位置に維持する方法の結果として、均一な間隔を砥粒間に作り出すことができる。さらに研磨グリットは、基材４０の上に均一な高さまたは距離まで延在することができ、そのことは、それらがＣＭＰパッドに施用されるときに、パッドの繊維の中に、均一な深さまで突出することを意味している。均一な間隔および均一な突出によって、ＣＭＰパッドは均一にドレッシングまたはグルーミングされ、それによってＣＭＰパッドの研磨効率が高まり、その耐用年数が延長される。砥粒をろう付け用合金に埋め込む、または接着する特定の方法に加えて、砥粒を基材に固定し、次いでその上にろう材を置くなどの適切な代替手順が、当技術者には認識されよう。この場合、粒子を上記の型板法を使用して基材上に置き、にかわまたは他の適切なバインダで、定位置に保持することができる。次いでろう材材料を砥粒の周りの基材に浴びせ（ｓｈｏｗｅｒｅｄ）、またはその上に置き、オーバーレイ材料を加えることができる。

本発明は、上記の方法を使用して製作することができる砥粒の配置の多種多様なパターンを包含するものの、本発明の一態様は、ＣＭＰパッドドレッサーが使用される特定のニーズおよび状況をより適切に満たす特定の所定パターンを認めるものである。このようなパターンを実現するために、各グリットがパターンの設計に従う特定の位置に置かれ、保持される。このようなパターンは、特定のＣＭＰパッドドレッシングの結果を実現するために実に有用であり、理解されるように、特定のグルーミングの結果を実現するために変えることができる。

例えば、多くの周知のパッドのグルーミング結果は、グリットをある構成に置くことによって改善可能である。特に、ＣＭＰパッドが可撓性である場合、ドレッサーから受ける下方の圧力によって、パッドは、所与の方向に動くドレッサーの前縁に接触するにつれて上昇し、または盛り上がる。上昇動作は、砥粒とのより完全な接触を可能にするので、ドレッサーの前縁でのパッドのドレッシングを改善することができるが、すでにドレッサーの前縁の下を通過したパッドの部分の沈下動作を引き起こすこともある。沈下が生じない場合でさえ、一般に、前縁の後ろにあるドレッサーの残りの部分のドレッシング動作は、前縁（すなわち、ドレッサーの動きまたは回転するＣＭＰパッド、あるいはその両方の方向によって定まるように、パッドが接触する砥粒の最初の列）のものより効果が低い。というのは、パッドはいったんドレッサーの影響を受けた後は再び上昇することができないからである。このように、ドレッシングの負担の大部分がドレッサーの前縁の砥粒に置かれ、粒子の不均一な磨耗が生ずる。

各粒子のくい込みの深さは、主として２つの因子、他の粒子からの分離距離と突出の高さとによって制御される。わずかに間隔が空いた粒子は、密集したものより強度にドレッシングするはずである。したがって本発明の一態様では、砥粒のパターンは、内部または中心位置（すなわち前縁に続く位置）でドレッサーの影響を受けても、ＣＭＰパッドが上昇できるように構成することができ、したがって前縁の砥粒の後方にある砥粒によってドレッシングすることができる。実際、このような構成は、ドレッサーの作用面に沿って多様な前縁を提供する。換言すれば、周辺の粒子は、中心に位置した粒子の密度より高い密度を有する。周辺の粒子の密度は、中心の粒子の密度の少なくとも約１．２５、２、または５倍高くすることができる。さらに密度は、周辺の粒子で高く、中心の粒子で低い傾斜にすることができる。このように、様々な密度によって、ＣＭＰパッドはパッドドレッサーの中心部分の下にあっても上昇することができ、ドレッシング効果が高まる。理解されるように、様々な粒子の構成またはパターンは、砥粒に必要な間隔を提供してこのような動作を実現させることができ、具体的に所望されるドレッシングの結果を実現するために使用することができる。

図７に例を挙げて示すように、本発明の一態様では、パッドドレッサー３０の前縁２００に沿ってのみ位置した砥粒を有するように、砥粒を配列することができる。ここで図８を参照すると、本発明の別の態様において、中心２１０よりも前縁２００に沿ってより高度に集結する（すなわち、より高い密度を有する）ように、砥粒を配列することができる。一方、本発明のさらなる一態様では、砥粒が前縁沿いよりも中心でより集結するように、砥粒を配置することができる（図示せず）。さらに別の態様では、周辺の粒子よりもパッドドレッサーの中心部分において高い濃度で粒子を配列し、分配することができる。さらに、中心部分と周辺部分との間に位置した粒子は、中心部分の密度と周辺部分の密度との間の密度を有するように配列される。ここで図９を参照すると、本発明のさらに別の態様において、先に論じたパッドの上昇を可能にするのに十分な各粒子間の間隔をおいて砥粒が均一に分配されるように、砥粒を配列することができる。一態様では、均一に分配された粒子は、格子を形成し、それぞれ個々のグリットの約１．５〜約１０倍の寸法で均一に間隔をとることができる。当業者には理解されるように、砥粒は、ＣＭＰパッドドレッサーの前縁から中心に向かって増大または減少する濃度の様々な濃度勾配で配列することもできる（図示せず）。

別の実施例では、本発明は、ドレッサーを用いるＣＭＰパッドのドレッシング中に、ＣＭＰパッドドレッサーの中心に位置した超砥粒への作業負荷を増加する方法を提供する。この方法は、周辺に位置した粒子のＣＭＰパッドへのくい込みを低減し、中心に位置した粒子のＣＭＰパッドドレッサーへのくい込みを増大するパターンで超砥粒を構成するものである。いくつかの態様では、超砥粒は、所定のパターンに従って、ＣＭＰパッドの基材上の特定の位置にそれぞれ個別に位置する。中心に位置した粒子への作業負荷は、周辺に位置した粒子の作業負荷の少なくとも約１０％〜約３０％以内まで増加することができる。作業負荷はさらに、周辺の粒子または全粒子の作業負荷と実質上等しくてもよい。

中心に位置した粒子への作業負荷の増加は、いくつかのやり方で実現することができる。例えば超砥粒は、図１０に示すように、周辺の粒子の作用端部から中心の粒子の作用端部まで上向きの傾斜を提供するパターンで構成することができる。作業負荷を増加する他の代替案は、前記のように、周辺に位置した粒子の密度を中心に位置した粒子の密度よりも高くするパターンで超砥粒を固着することである。最終的には、このパターンは図１１に示すように、中心に位置した粒子を、周辺に位置した粒子の配置状態によって提供されるＣＭＰパッドへのくい込みよりも、粒子のより大きなくい込みを生ずる配置状態にするように構成することができる。

図１０を参照すれば、本発明は、周辺の超砥粒３２０から中心に位置した粒子３１０まで上向きの傾斜３０５を有する超砥粒に結合した基材３００を提供することによって、中心に位置した超砥粒への作業負荷を増加するＣＭＰパッドドレッサーを提供する。上向きの傾斜は、周辺に位置した粒子から中心に位置した粒子まで粒子の高さを増大することによって創出することができる。その結果、上向きの傾斜は、中心の粒子とＣＭＰパッドとのより完全な接触をもたらすことによって、周辺の粒子から中心の粒子へと作業負荷を移動する。接触の増大によって、ＣＭＰパッドのドレッシングおよびパッドコンディショナーの全磨耗が改善される。傾斜は、パッドの速度およびパッドの可撓性の尺度として決定される。一般にパッドは、前縁の粒子と接触する際にくぼむ変形可能な媒体である。通常、パッドのくぼみは、パッドの可撓性およびパッドの回転速度に依存して増大するはずである。本発明の好ましい実施例では、傾斜は約０．１％〜０．５％、好ましくは傾斜は０．２％である。

一代替案としては、基材の構成を変えることによって、傾斜を得ることができる。図１０に示されるように、ＣＭＰパッドドレッサーの基材は、実質上平坦であるが、いくつかの態様では、基材は、回転ＣＭＰパッドのくぼみに適合するように輪郭付けする（外形をつける）ことができる。このような輪郭（外形）は、砥粒３１０および３２０の作用端部に所望される傾斜をもたらすことができる。このような場合には、基材の作用面の上の粒子の高さは、実質上均一になるはずである。基材は通常、金属性、セラミック製、または可撓性材料で製造される。一実施例では、基材はステンレス鋼でよい。いくつかの態様では、基材は、処理の際に固体になる粉末化材料でよい。さらなる態様では、粉末は、ニッケルなどの金属のろう付け用合金を、少なくとも約２ｗｔ％の量のクロムなどの炭化物を形成する成分と組み合わせて含むことができる。いくつかの態様では、基材は、本質的にはろう付け用材料からなってよい。

図１１は、ＣＭＰパッドをドレッシングしながらＣＭＰパッドドレッサーの中心に位置した粒子への作業負荷を増加する、ＣＭＰパッドドレッサーを示している。砥粒は粒子の配置状態に依存して異なる速度で磨耗する。一般に、頂点の配置状態は、ＣＭＰパッドへのさらなるくい込みをもたらし、他の配置状態よりも強度にグルーミングするはずである。面の配置状態を有する粒子は、最少量のくい込みをもたらし、パッドのドレッシングにおいては最も強度が小さい。配置状態としての縁部を有する粒子は、中間のグルーミングおよびくい込み特性を提供する。図１１を参照すれば、基材４００は、所定のパターンの複数の超砥粒４１０、４２０、４３０を受け取る。このパターンは、中心に位置した粒子に、パッドドレッサーの周辺に位置した粒子の配置状態によって提供されるくい込みよりも、ＣＭＰパッドへのより高度な粒子のくい込みを生ずる配置状態を付与するように構成される。中心に位置した超砥粒４１０は、粒子の作用端部４０５に頂点を提供する配置状態で配向される。これらの粒子は、パッドをより強度にグルーミングし、他の粒子によって提供される配置状態よりも高いくい込み度合いを有する。周辺の粒子４２０は、その作用端部４０５に縁部または面４３０を提供する配置状態で配向することができる。特に図１１の実施例で示されるように、中心に位置した粒子がその作用端部４０５に頂点を提供する配置状態で配向し、かつ周辺の粒子４３０の配置状態がその作用端部４０５で面であるとき、それらの間の任意の粒子４２０は、その作用端部に縁部を提供する配置状態で配向することができる。しかし、他の一般的な実施例では、周辺の粒子と中心の粒子との間に位置する任意の粒子は、その他のタイプの任意の粒子と同じものになるはずである。さらなる一実施例（図示せず）では、中心に位置した粒子は、その作用端部に縁部を提供する配置状態で配向することができ、そして、周辺に位置した粒子は、その作用端部に面を提供する配置状態で配向することができる。

上記の方法および装置に加えて、ここに記載したように、本発明は、本明細書で記載されるＣＭＰパッドドレッサーを製造する方法を提供する。一態様では、このような方法は、基材を提供するステップと、周辺に位置した粒子のＣＭＰパッドへのくい込みを低減し、中心に位置した粒子のＣＭＰパッドへのくい込みを増大するパターンで超砥粒を基材に接着させるステップとを含む。

多数の改変および代替の取合せは、本発明の精神および範囲から逸脱することなく当業者には考案することができ、添付の特許請求の範囲は、そのような改変および取合せを包含するものである。したがって現在、本発明の最も実用的かつ好ましい実施例とみなされるものに関して先に具体的かつ詳細に説明してきたけれども、これらに限定するものではないが、サイズ、材料、形状、形態、機能、動作のやり方、組立て、および使用における変形を含めた多数の改変を、本明細書に記載された原理および概念から逸脱せずに実施できることが当業者には明らかとなろう。

本発明の一実施形態に従って、砥粒をディスク基材に固定させるために電気めっき法を使用する、従来技術のＣＭＰパッドドレッサーの側面図である。 砥粒をディスク基材に固定するために従来のろう付け法を使用することによって製造される、従来技術のＣＭＰパッドドレッサーの側面図である。 本発明の一実施形態に従って製造される、ＣＭＰパッドドレッサーの側面図である。 本発明の一実施形態に従って、砥粒をその表面に配置するための型板を備えたろう付け用合金のシートの側面図である。 型板を表面に備え、その型板の開口を充填する砥粒を備えたろう付け用合金のシートの側面図である。本発明の一実施形態に従って、ろう付け用合金のシートに砥粒を押圧する際に使用する平坦な表面が示されている。 本発明の一実施形態に従って、その中に押圧された砥粒を有するろう付け用合金のシートの側面図である。 本発明の一実施形態に従って、砥粒が実質上ドレッサーの前縁のみに沿って存在するように基材に結合した砥粒を有するＣＭＰパッドドレッサーの作用面の上面図である。 本発明の一実施形態に従って、より多くの粒子が中心よりも前縁にあるように基材に結合した砥粒を有するＣＭＰパッドドレッサーの作用面の上面図である。 本発明の一実施形態に従って、粒子がいたるところに均一に分配されるように基材に結合した砥粒を有するＣＭＰパッドドレッサーの作用面の上面図である。 本発明の一実施形態によるＣＭＰパッドドレッサーの側面図である。 本発明の一実施形態によるＣＭＰパッドドレッサーの側面図である。

Claims (62)

1. 化学機械的研磨（ＣＭＰ）パッドを、ドレッサーを用いてドレッシングする間に、ＣＭＰパッドドレッサーの中心に位置した超砥粒への作業負荷を増加する方法であって、
   周辺に位置した粒子のＣＭＰパッドへのくい込みを低減し、そして、中心に位置した粒子のＣＭＰパッドへのくい込みを増大するパターンで、超砥粒を構成することを含む、前記方法。
2. 超砥粒のパターンが、周辺に位置した粒子の作用端部から中心に位置した粒子の作用端部までの上向きの傾斜を提供する、請求項１に記載の方法。
3. 前記傾斜が、ドレッサーの作用面の上で、周辺に位置した粒子から中心に位置した粒子へと粒子の高さを増大することによってもたらされる、請求項２に記載の方法。
4. 前記傾斜が、パッドの速度および可撓性の尺度として決定される、請求項２に記載の方法。
5. 前記傾斜が約０．１％〜約０．５％である、請求項２に記載の方法。
6. 前記傾斜が約０．２％である、請求項５に記載の方法。
7. 超砥粒のパターンが、中心に位置した粒子の密度よりも高い、周辺に位置した粒子の密度を提供する、請求項１に記載の方法。
8. 周辺に位置した粒子の密度が、中心に位置した粒子の密度よりも少なくとも約５倍大きい、請求項７に記載の方法。
9. 周辺に位置した粒子の密度が、中心に位置した粒子の密度よりも少なくとも約２倍大きい、請求項７に記載の方法。
10. 周辺に位置した粒子の密度が、中心に位置した粒子の密度よりも少なくとも約１．２５倍大きい、請求項７に記載の方法。
11. 中心に位置した粒子と周辺に位置した粒子との間の超砥粒が、中心に位置した粒子の密度と周辺に位置した粒子の密度との間の密度で配置される、請求項７に記載の方法。
12. 超砥粒のパターンが、周辺に位置した粒子で高く、中心に位置した粒子で低い、実質上連続的な密度勾配を提供する、請求項７に記載の方法。
13. 超砥粒のパターンが、周辺に位置した粒子の配置状態によって提供されるくい込みよりも、粒子をＣＭＰパッドへ大きくくい込ませる配置状態を、中心に位置した粒子に提供する、請求項１に記載の方法。
14. 中心に位置した粒子の配置状態が、その作用端部で頂点となり；そして、周辺に位置した粒子の配置状態が、その作用端部で縁部または面となる、請求項１３に記載の方法。
15. 中心に位置した粒子の配置状態が、その作用端部で縁部となり；そして、周辺に位置した粒子の配置状態が、その作用端部で面となる、請求項１３に記載の方法。
16. 中心に位置した粒子の配置状態が、その作用端部で頂点となり；周辺に位置した粒子の配置状態が、その作用端部で面となり；そして、それらの間の任意の粒子が、その作用端部で縁部の配置状態を有する、請求項１３に記載の方法。
17. 前記中心に位置した粒子の作業負荷が、前記周辺に位置した粒子の作業負荷の少なくとも約３０％以内まで増加する、請求項１、２、７、または１３のいずれかに記載の方法。
18. 前記中心に位置した粒子の作業負荷が、前記周辺に位置した粒子の作業負荷の少なくとも約１０％以内まで増加する、請求項１７に記載の方法。
19. 前記中心に位置した粒子の作業負荷が、前記周辺に位置した粒子の作業負荷と実質上等しくなるまで増加する、請求項１７に記載の方法。
20. すべての粒子の作業負荷が実質上等しい、請求項１７に記載の方法。
21. 前記超砥粒が、所定のパターンに従って、基材上の特定の位置にそれぞれ個別に位置する、請求項２または１３のいずれかに記載の方法。
22. 前記パターンが、実質上均一な格子である、請求項２１に記載の方法。
23. 前記超砥粒が、ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）、および多結晶の立方晶窒化ホウ素（ＰＣＢＮ）からなる群から選択される、請求項１、２、７、または１３のいずれかに記載の方法。
24. 前記超砥粒がダイヤモンドである、請求項２３に記載の方法。
25. 前記超砥粒が結合する基材を提供する工程をさらに含む、請求項１、２、７、または１３のいずれかに記載の方法。
26. 前記超砥粒が、ろう付け、焼成、または電気めっきによって基材に結合する、請求項２５に記載の方法。
27. 前記超砥粒が実質上均一な形状を有する、請求項１、２、７、または１３のいずれかに記載の方法。
28. 前記均一な形状が特有の形状である、請求項２７に記載の方法。
29. 前記均一な形状が八面体である、請求項２７に記載の方法。
30. 前記基材が、可撓性、金属性、またはセラミック製材料から製造される、請求項２５に記載の方法。
31. 前記金属性材料がステンレス鋼である、請求項３０に記載の方法。
32. 基材；および
    前記基材に接着させた複数の超砥粒とを含み、前記超砥粒が、周辺に位置した粒子の作用端部から中心に位置した粒子の作用端部までの上向きの傾斜を提供する所定のパターンで構成される、ＣＭＰパッドドレッサー。
33. 基材；および
    前記基材に接着させた複数の超砥粒とを含み、前記超砥粒が、中心に位置した粒子の密度よりも高い、周辺に位置した粒子の密度を提供する所定のパターンで構成される、ＣＭＰパッドドレッサー。
34. 基材；および
    前記基材に接着させた複数の超砥粒とを含み、前記超砥粒が、周辺に位置した粒子の配置状態によって提供されるくい込みよりも、粒子をＣＭＰパッドへ大きくくい込ませる配置状態を、中心に位置した粒子に提供する所定のパターンで構成される、ＣＭＰパッドドレッサー。
35. 前記傾斜が、ドレッサーの作用面の上で、周辺に位置した粒子から中心に位置した粒子へと粒子の高さを増大させることによって提供される、請求項３２に記載のＣＭＰパッドドレッサー。
36. 前記傾斜が、パッドの速度および可撓性の尺度として決定される、請求項３２に記載のＣＭＰパッドドレッサー。
37. 前記傾斜が約０．１％〜約０．５％である、請求項３２に記載のＣＭＰパッドドレッサー。
38. 前記傾斜が約０．２％である、請求項３２に記載のＣＭＰパッドドレッサー。
39. 周辺に位置した粒子の密度が、中心に位置した粒子の密度よりも少なくとも約５倍大きい、請求項３３に記載のＣＭＰパッドドレッサー。
40. 周辺に位置した粒子の密度が、中心に位置した粒子の密度よりも少なくとも約２倍大きい、請求項３３に記載のＣＭＰパッドドレッサー。
41. 周辺に位置した粒子の密度が、中心に位置した粒子の密度よりも少なくとも約１．２５倍大きい、請求項３３に記載のＣＭＰパッドドレッサー。
42. 中心に位置した粒子と周辺に位置した粒子との間の超砥粒が、中心に位置した粒子の密度と周辺に位置した粒子の密度との間の密度で配置される、請求項３３に記載のＣＭＰパッドドレッサー。
43. 超砥粒のパターンが、周辺に位置した粒子で高く、中心に位置した粒子で低い、実質上連続的な密度勾配を提供する、請求項３３に記載のＣＭＰパッドドレッサー。
44. 中心に位置した粒子の配置状態が、その作用端部で頂点となり；そして、周辺に位置した粒子の配置状態が、その作用端部で縁部または面となる、請求項３４に記載のＣＭＰパッドドレッサー。
45. 中心に位置した粒子の配置状態が、その作用端部で縁部となり；そして、周辺に位置した粒子の配置状態が、その作用端部で面となる、請求項３４に記載のＣＭＰパッドドレッサー。
46. 中心に位置した粒子の配置状態が、その作用端部で頂点となり；周辺に位置した粒子の配置状態が、その作用端部で面となり；そして、それらの間の任意の粒子が、その作用端部で縁部の配置状態を有する、請求項３４に記載のＣＭＰパッドドレッサー。
47. 前記中心に位置した粒子の作業負荷が、前記周辺に位置した粒子の作業負荷の少なくとも約３０％以内まで増加する、請求項３２、３３、または３４のいずれかに記載のＣＭＰパッドドレッサー。
48. 前記中心に位置した粒子の作業負荷が、前記周辺に位置した粒子の作業負荷の少なくとも約１０％以内まで増加する、請求項４７に記載のＣＭＰパッドドレッサー。
49. 前記中心に位置した粒子の作業負荷が、前記周辺に位置した粒子の作業負荷と実質上等しくなるまで増加する、請求項４７に記載のＣＭＰパッドドレッサー。
50. すべての粒子の作業負荷が実質上等しい、請求項４７に記載のＣＭＰパッドドレッサー。
51. 前記超砥粒が、所定のパターンに従って、特定の位置にそれぞれ個別に位置する、請求項３２または３４に記載のＣＭＰパッドドレッサー。
52. 前記パターンが、実質上均一な格子である、請求項５１に記載のＣＭＰパッドドレッサー。
53. 前記超砥粒が、ダイヤモンド、多結晶ダイヤモンド（ＰＣＤ）、立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）、および多結晶の立方晶窒化ホウ素（ＰＣＢＮ）からなる群から選択される、請求項３２、３３、または３４のいずれかに記載のＣＭＰパッドドレッサー。
54. 前記超砥粒がダイヤモンドである、請求項５３に記載のＣＭＰパッドドレッサー。
55. 前記超砥粒を、ろう付け、焼成、または電気めっきによって基材に接着させる、請求項３２、３３、または３４のいずれかに記載のＣＭＰパッドドレッサー。
56. 前記超砥粒が、実質上均一な形状を有する、請求項３２、３３、または３４に記載のＣＭＰパッドドレッサー。
57. 前記均一な形状が特有の形状である、請求項５６に記載のＣＭＰパッドドレッサー。
58. 前記均一な形状が八面体である、請求項５６に記載のＣＭＰパッドドレッサー。
59. 前記均一な形状が立方八面体である、請求項５６に記載のＣＭＰパッドドレッサー。
60. 前記基材が、可撓性、金属性、またはセラミック製材料から製造される、請求項３２、３３、または３４のいずれかに記載のＣＭＰパッドドレッサー。
61. 前記金属性材料がステンレス鋼である、請求項６０に記載のＣＭＰパッドドレッサー。
62. 基材を提供すること；および
    周辺に位置した粒子のＣＭＰパッドへのくい込みを低減し、中心に位置した粒子のＣＭＰパッドへのくい込みを増大するパターンで、複数の超砥粒を前記基材に接着させること；
    を含む、請求項３２から３４のいずれか一項に記載のＣＭＰパッドドレッサーを製造する方法。

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