JP2021079458A

JP2021079458A - 超砥粒単層ビトリファイド工具

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Publication number: JP2021079458A
Application number: JP2019206541A
Authority: JP
Inventors: 櫻井　暁; Akira Sakurai; 暁櫻井; 広幸岩井; Hiroyuki Iwai; 寛弥花井; hiroya Hanai
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 2019-11-14
Filing date: 2019-11-14
Publication date: 2021-05-27
Anticipated expiration: 2039-11-14
Also published as: JP7335786B2

Abstract

【課題】砥粒保持力が高く且つ高い研削加工性能を有する超砥粒単層ビトリファイド工具を提供することにある。【解決手段】支持体１２と、支持体１２の上に固着されたビトリファイドボンド層１４と、支持体１２の上に互いに離間した状態で前記ビトリファイドボンド層１４によって単層状態で保持されている複数の超砥粒１６とを有する超砥粒単層ビトリファイド工具１０において、ビトリファイドボンド層１４は、スラリー局所噴射摩耗法を用いた測定値で、０．９μｍ／ｇ以下の耐摩耗性値を有することから、超砥粒単層ビトリファイド工具１０の研削性能および工具寿命が充分に得られる。【選択図】図１

Description

本発明は、金属、セラミックス、半導体基板、ガラス基板等の研削加工に用いる超砥粒単層ビトリファイド工具に関する。

一般に、砥粒単層工具としては、研磨布紙や電着工具が挙げられる。電着工具の場合は、電着により固着される砥粒数が多いため、加工材料によっては切り屑による目詰まりが発生し易いという課題があった。研磨布紙の場合も、可撓性基材の上に樹脂で砥粒を固着しているため、砥粒径が小さくなるにつれて、加工性能が低下するという課題があった。

これに対して、切り屑を逃がすために、電着工具の固着砥粒数を低減させて砥粒間隔を広げることが考えられる。たとえば、特許文献１および特許文献２に記載の超砥粒単層ビトリファイド工具がそれである。このビトリファイド工具は、支持体と、前記支持体の上に固着されたビトリファイドボンド層と、前記支持体の上に互いに離間した状態で前記ビトリファイドボンド層によって単層状態で保持されている複数の超砥粒とを有している。

特開平１０−１９３２６６号公報特開２００１−０２５９７３号公報

しかしながら、固着砥粒数を低減させて砥粒間隔を広げようとすると、砥粒の固着にムラが発生して研削性能が安定しなかったり、工具寿命が安定しないという課題があった。また、上記のように、引用文献１および引用文献２に記載された超砥粒単層ビトリファイド工具は、ケミカルメカニカルポリッシング（ＣＭＰ）研磨に用いられる研磨パッドのドレッサとして用いられているが、研削用工具として用いられている前例はない。これは、ビトリファイドボンドが一般的にもろいため、研削用工具として適していないと考えられているからである。

本発明は、以上の事情を背景として為されたものであって、その目的とするところは、ビトリファイドボンドの特性を最適化することで研削性能や耐久性が充分に得られるようにし、研削用工具として使用可能な超砥粒単層ビトリファイド工具を提供することにある。

本発明者等は、以上の事情を背景として種々検討を重ねた結果、スラリー局所噴射摩耗法を用いて、微細な無機粒子を含むスラリーをビトリファイドボンド層に局所的に噴射し、噴射を受けた局所のビトリファイドボンド層の投射粒子量に対する摩耗の度合い（深さ）の割合を摩耗率（＝最大摩耗深さμｍ／投射粒子量ｇ）を用いて数値化すると、その摩耗率とビトリファイドボンド層の強度との相関関係が好適に対応づけられること、および、ビトリファイドボンド層の強度に対応する摩耗率の数値範囲を用いて、超砥粒単層ビトリファイド工具の加工性能を客観的に特定できることを、見いだした。本発明は、このような知見に基づいて為されたものである。

すなわち、本発明の要旨とするところは、支持体と、前記支持体の上に固着されたビトリファイドボンド層と、前記支持体の上に互いに離間した状態で前記ビトリファイドボンド層によって単層状態で保持されている複数の超砥粒とを有する超砥粒単層ビトリファイド工具であって、前記ビトリファイドボンド層は、スラリー局所噴射摩耗法を用いた測定値で、０．９μｍ／ｇ以下の耐摩耗性値を有することにある。

本発明の超砥粒単層ビトリファイド工具によれば、支持体と、前記支持体の上に固着されたビトリファイドボンド層と、前記支持体の上に互いに離間した状態で前記ビトリファイドボンド層によって単層状態で保持されている複数の超砥粒とを有する超砥粒単層ビトリファイド工具であって、前記ビトリファイドボンド層は、スラリー局所噴射摩耗法を用いた測定値で、０．９μｍ／ｇ以下の耐摩耗性値を有することから、超砥粒単層ビトリファイド工具の研削性能および工具寿命が充分に得られる。

ここで、好適には、前記ビトリファイドボンド層は、ナノインデンテーション法を用いた測定値で、５００以上のボンド硬さを有している。このため、超砥粒単層ビトリファイド工具の工具寿命が充分に得られる。

また、好適には、前記超砥粒は、前記ビトリファイドボンド層の表面から、前記超砥粒の粒径の２０〜８０％の長さ分突き出している。このため、超砥粒単層ビトリファイド工具の研削性能が充分に得られる。

また、好適には、前記超砥粒は、０．２〜５０％の砥粒面積率で前記支持体上に保持されている。このため、超砥粒の目詰まりが抑制されるので、超砥粒単層ビトリファイド工具の研削性能が長期にわたって維持される。

本発明の一実施例の超砥粒単層ビトリファイド工具の断面を拡大して説明する図である。図１の超砥粒単層ビトリファイド工具の製造工程を説明する工程図である。図２の製造工程で製造された超砥粒単層ビトリファイド工具のビトリファイドボンド層の評価に用いるスラリー局所噴射摩耗法（ＭＳＥ法）を可能とするスラリー局所噴射摩耗装置の構成を説明する説明図である。図４のスラリー局所噴射摩耗装置により超砥粒単層ビトリファイド工具のビトリファイドボンド層の表面に形成された局所摩耗の摩耗率を算出するために、触針式計測器を用いて上記局所摩耗の摩耗深さを測定したときのプロファイルの一例を示す図である。研削性能および工具寿命を評価するための研削試験を行なう研削試験装置の構成を説明する図である。ビトリファイドボンド層を構成するガラスが異なる超砥粒単層ビトリファイド工具について、図５の装置を用いてＳｉ基板のドライ研削試験を行なった結果、得られた摩耗率、耐摩耗性、工具寿命をそれぞれ示す図表である。砥粒固着量が相違する超砥粒単層ビトリファイド工具について、図５の装置を用いてＳｉ基板のドライ研削試験を行なった結果、得られた研削性能、工具寿命をそれぞれ示す図表である。超砥粒のビトリファイドボンドからの突出し高さが相違する超砥粒単層ビトリファイド工具の研削試験を説明する、図５と同様の研削試験装置を示す図である。超砥粒のビトリファイドボンドからの突出し高さが相違する超砥粒単層ビトリファイド工具について、図８の装置を用いてＳｉ基板のドライ研削試験を行なった結果、得られた研削性能、工具寿命をそれぞれ示す図表である。

以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

図１は、本発明の一実施例の超砥粒単層ビトリファイド工具１０の要部断面である。超砥粒単層ビトリファイド工具１０は、たとえば、金属、セラミックス、半導体基板、ガラス基板等の研削加工に用いられる。また、半導体ウエハの一面を平坦に研磨するＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリッシング）工程において、研磨パッドの研磨面の目立てを行なうためにも用いられる。

超砥粒単層ビトリファイド工具１０は、支持体１２と、支持体１２の上に溶融により固着されたビトリファイドボンド層１４と、支持体１２の上に互いに離間した状態でビトリファイドボンド層１４によって単層状態で保持されている複数の超砥粒１６とを有している。

支持体１２は、アルミナ、ムライト、窒化珪素、炭化珪素、ジルコニア等のセラミックス板であって、工具として使用に耐えうる強度、靱性を有する厚みを備え、円形、矩形、扇形などの板状体や、円柱状体である。

超砥粒１６は、ダイヤモンド砥粒、ＣＢＮ砥粒等の超砥粒であって、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素等の一般砥粒がその一部に含まれてもよい。超砥粒１６は、基本的には同じ粒度であって、砥粒同士が離間した単層状態でビトリファイドボンド層１４により固定されている。これにより、目詰まりが抑制され、切れ味が向上している。超砥粒１６は、その砥粒径の２０％〜８０％、好適には３０％〜７０％の割合の突出し長さで、ビトリファイドボンド層１４から突き出している。また、好適には、超砥粒１６は、その砥粒径の３０％以上の割合で、ビトリファイドボンド層１４内に埋め込まれている。これらの形態は、支持体１２上に塗布されるビトリファイドボンド含有ペースト層、その下地層、および／又は超砥粒１６の固着面の残部を覆う被覆層の厚みを調節することで、達成される。超砥粒１６のビトリファイドボンド層１４からの突出し長さが大きすぎると、研削加工中に超砥粒１６の脱落が発生し易くなり、超砥粒１６のビトリファイドボンド層１４からの突出し長さが小さすぎると、研削加工性能が低下する。

ビトリファイドボンド層１４は、ホウ珪酸ガラス、結晶化ガラス、石英ガラスなどのガラス質のビトリファイドボンドが好適に用いられる。ガラス質のビトリファイドボンドとしては、一例として、軟化点が８５０℃以下のものが、焼成中に超砥粒１６をビトリファイドボンド層１４内に沈み込ませることができる。

ビトリファイドボンド層１４として好ましいホウ珪酸ガラスの組成は、たとえば、ＳｉＯ_２：４０〜７０重量％、Ａｌ_２Ｏ_３：１０〜２０重量％、Ｂ_２Ｏ_３：１０〜２０重量％、ＲＯ：２〜１０重量％（但し、Ｒはアルカリ土類金属から選択される一種以上の金属）、Ｒ_２Ｏ：２〜１０重量％（但し、Ｒはアルカリ金属から選択される一種以上の金属）を含む。このビトリファイドボンド層１４の組成は、支持体１２および超砥粒１６とビトリファイドボンド層１４との熱膨張係数差が±５×１０^−６以下となるように、また、このビトリファイドボンド層１４の組成は、ナノインデンテーション法を用いた測定でビトリファイドボンド層１４のボンド硬さが５００以上となるように、且つ、スラリー局所噴射摩耗法（ＭＳＥ）法を用いた測定でビトリファイドボンド層１４の耐摩耗性値が０．９μｍ／ｇ以下となるように、融点等が調整される。

図２は、超砥粒単層ビトリファイド工具１０の製造工程の要部を説明する図である。図２において、先ず、支持体１２とガラスペーストとが用意される。ガラスペーストは、ビトリファイドボンド層１４を構成するガラスフリットと樹脂とが混練された比較的粘性の高い流動体であり、有機溶媒などによって塗布作業を容易とするための所定の粘度に調整される。

図２のガラスペースト塗布工程Ｐ１では、たとえば、スクリーン印刷法、メタルマスク法などを用いて、静電塗布法、ガラスペーストが所定厚みで支持体１２の一面に塗布される。ガラスペーストの塗布厚みは、超砥粒１６の粒度と関連して設定されており、超砥粒１６のガラスペースト表面からの露出高さが、超砥粒１６の粒径の２０〜８０％、好適には３０〜７０％となるように定められる。

次いで、砥粒散布工程Ｐ２では、支持体１２の一面に塗布された濡れた状態のガラスペーストの上に、基本的には砥粒同士が離隔した砥粒の単層が形成されるように、たとえば、振動メッシュから落下させる方法、静電塗布法などを用いて、支持体１２の一面の単位面積当たりの砥粒面積率０．２％から５０％となるように、超砥粒１６が散布される。超砥粒１６の一部は露出させられた状態で、他の一部はガラスペースト内に沈み込む。このとき、超砥粒１６のガラスペーストからの露出高さを整えるために、支持体１２に平行な平坦な板で超砥粒１６の上から荷重を加えてもよい。

続いて、乾燥工程Ｐ３において、ガラスペーストが乾燥させられた後、焼成工程Ｐ４において、７００℃〜１２５０℃にてガラスペーストが焼成され、ガラスペースト中の樹脂が焼失させられるとともにガラスフリットが溶融させられてビトリファイドボンド層１４が形成される。これにより、ビトリファイドボンド層１４により超砥粒１６が支持体１２に互いに離間した単層状態で固定された、図１に示す超砥粒単層ビトリファイド工具１０が得られる。

（ビトリファイドボンドの評価試験）
本発明者等は、先ず、ビトリファイドボンド層１４を構成するガラス性能（耐摩耗性および硬さ）が異なる他は、超砥粒単層ビトリファイド工具１０と同様の材料、寸法、および膜厚を有する複数種類（４種類）の試料Ｗ、すなわち実施例品１、実施例品２、実施例品３、比較例品１を、図２に示される製造工程と同様の製造工程を用いて作製した。そして、本発明者等は、上記試料のビトリファイドボンド層１４を構成するガラス（ビトリファイドボンド）の耐摩耗性および硬さを、以下に示す耐摩耗性測定および硬さ測定を行なって評価した。

（耐摩耗性測定）
以下の噴射装置を用いて、スラリー局所噴射摩耗法（ＭＳＥ法）により、微細な球形無機粒子を含むスラリーを衝撃モードでビトリファイドボンドに局所的に噴射し、噴射により形成された局所のエロージョンを以下の形状測定機で測定し、噴射を受けた局所のビトリファイドボンド層の投射粒子量に対する摩耗の度合い（深さ）の割合から、エロージョン率すなわち摩耗率（＝最大摩耗深さμｍ／投射粒子量ｇ）を算出して耐摩耗性を数値化した。
噴射装置：スラリー局所噴射摩耗装置（（株）パルメソ製のＭＳＥ−Ａ）
ノズル径１ｍｍ×１ｍｍ
投射距離４ｍｍ
形状測定機：株式会社小坂研究所製の触針式計測器（ＰＵ−ＥＵ１）
触針子先端Ｒ２μｍ
荷重２００μＮ
計測倍率１００００倍
測長４ｍｍ
計測速度０．２ｍｍ／ｓｅｃ

図３において、本発明者等が用いたスラリー局所噴射摩耗装置（株式会社パルメソ製のＭＳＲ−Ａ型）を説明する。スラリー局所噴射摩耗装置３０は、平均粒子径が３μｍの球形アルミナを水に３容積％混入させた球形アルミナスラリーを用いる。上記平均粒子径は、レーザ回折式粒径測定装置により測定されたものである。スラリータンク３２内には、上記のスラリー３４が貯留され、攪拌機３６によって攪拌されている。圧縮空気源３８からは、スラリー圧調圧弁４０を介してスラリータンク３２内にスラリー圧Ｐｓが加えられることで、投射ガン４２にはスラリータンク３２からのスラリー３４がスラリー流量計４４を通して供給されるようになっている。また、圧縮空気源３８からは、エアー圧調圧弁４６およびエアー流量計４８を介して投射ガン４２にエアー圧が供給されるようになっている。投射ガン４２の下部に設けられた投射ノズル５０は、投射断面積１．０ｍｍ^２（縦１ｍｍ×横１ｍｍ）のノズルを有し、投射ブース５４により覆われている。投射ガン４２は、供給されたスラリー３４とエアーとを混合して投射ノズル５０から、４ｍｍの投射距離で、治具５２に固定された試料Ｗに向かって局所的に噴射し、試料Ｗの表面を局所的に摩耗させた凹所を形成する。試料Ｗが固定された治具５２は、テーブル駆動装置５６によって投射ブース５４内に出し入れされる。投射ブース５４内に貯留されたスラリー３４は、回収ポンプ５８によってスラリータンク３２内に戻されるようになっている。

球形アルミナ粒子を含む球形アルミナスラリーを用いたスラリー局所噴射摩耗法を用いる場合は、投射ノズル５０に供給されるエアー圧がたとえば０．２１６ＭＰａ、スラリー圧が０．２１０ＭＰａ、投射ノズル５０に供給されるエアー流量がたとえば６．１Ｌ／ｍｉｎ、スラリー流量が１２５Ｌ／ｍｉｎに設定された衝撃モードが選択される。この衝撃モードの投射力は、金属製（ＨＲＣ４５）の標準片に形成されるエロージョン率（摩耗率）が０．１８±５％（μｍ／ｇ）であることで確認される。

（摩耗により形成された摩耗深さの測定およびエロージョン率の算出）
本発明者等は、スラリーの噴射によって、球形アルミナ粒子を含む球形アルミナスラリーを用いたスラリー局所噴射摩耗法を用いて、試料Ｗのビトリファイドボンド膜に局所的に形成された摩耗深さ（エロージョン深さ）を、以下の測定条件により複数位置でそれぞれ測定した。次いで、得られたプロファイルから摩耗深さの最大値Ｄ（μｍ）をそれぞれ計測する。図４は、そのプロファイルの一例である。次いで、球形アルミナ粒子を含む球形アルミナスラリーについての予め設定された関係から、投射ノズル５０に供給されスラリー流量に基づいて、試料Ｗに投射される投射粒子量ｘ（ｇ）を算出する。そして、試料Ｗについて、最大値Ｄ（μｍ）の平均値を投射粒子量ｘ（ｇ）で除することにより、球形アルミナ粒子を含む球形アルミナスラリーを用いたスラリー局所噴射摩耗法を用いたときの、球形粒子摩耗率（球形粒子エロージョン率）（μｍ／ｇ）を算出した。この球形粒子摩耗率（球形粒子エロージョン率）（μｍ／ｇ）は、スラリー局所噴射摩耗法（ＭＳＥ法）によるビトリファイドボンドの耐摩耗性値を示している。

（硬さ測定）
以下の硬さ試験機を用い、ＩＳＯ１４５７７−１に準拠してナノインデンテーション法によりビトリファイドボンドの押し込み硬さ（Ｈ_ＩＴ）を測定し、その値からビッカース硬さ（ＨＶｃ）を換算した。
使用機種：超微小押込み硬さ試験機（（株）エリオニクス製のＥＮＴ−ＮＥＸＵＳ）
圧子：バーコビッチ型
測定条件：最大押込み荷重１０ｍＮ
負荷時間５秒
膜断面を測定Ｎ＝２５

（研削試験）
硬さ測定の後、実施例品１、実施例品２、実施例品３、比較例品１についての研削性能、工具寿命を、図５の研削試験装置を用いて行ない、それぞれ評価した。図５において、一方向たとえば水平方向に案内されて、エアシリンダ、電動シリンダ等のアクチュエータ６０により往復駆動される被削材テーブル６２の上には、真空チャックによって被削材たとえば単結晶のシリコン板６４が固着されている。被削材テーブル６２の上方には、真空チャックによってシリコン板６４に対応するように試料Ｗが固定された工具チャック６６が、水平方向の移動不能且つ上下方向の移動可能に配設されており、研削試験中には所定の研削荷重が工具チャック６６に付与されるようになっている。アクチュエータ６０と被削材テーブル６２との間には、ロードセル６８が配置されており、研削負荷（ｋｇｆ）が検出されるようになっている。この研削試験は、研削液を用いないでシリコン板６４を１回当たりの切込み量を２μｍとしたドライ研削であり、５往復目の研削負荷の値が予め設定された研削性能判定負荷値１．８ｋｇｆを下回る場合は研削性能が合格（○印）であると判定し、研削性能判定負荷値以上となる場合は研削性能が不合格（×印）であると判定した。また、ロードセル６８により検出された研削負荷が、予め設定された負荷値たとえば２．２７ｋｇｆに到達した往復数が、予め設定された耐久性判定値たとえば１０往復以上であると、耐久性（工具寿命）が合格（○印）であると判定し、予め設定された耐久性判定値を下まわると、耐久性（工具寿命）が不合格（×印）であると判定した。

図６は、ダイヤモンド砥粒を超砥粒として用いた、実施例品１、実施例品２、実施例品３、比較例品１についての、ビトリファイドボンドの特性（硬さおよび耐摩耗性値）、研削性能、工具寿命を示す図表である。図６において、ビトリファイドボンドのスラリー局所噴射摩耗法（ＭＳＥ法）による耐摩耗性値が０．１６μｍ／ｇ且つナノインデンテーション法により硬さが６５０であるホウ珪酸ガラスＡ（非晶質ガラス）である実施例品１は、研削性能および工具寿命が共に合格であった。ビトリファイドボンドのスラリー局所噴射摩耗法による耐摩耗性値が０．１３μｍ／ｇ且つナノインデンテーション法により硬さが６２０であるホウ珪酸ガラスＢ（非晶質ガラス）である実施例品２は、研削性能および工具寿命が共に合格であった。ビトリファイドボンドのスラリー局所噴射摩耗法による耐摩耗性値が０．８５μｍ／ｇ且つナノインデンテーション法により硬さが７２０であるホウ珪酸ガラス（結晶化ガラス）である実施例品３は、研削性能が合格であり、工具寿命が実用に耐え得る程度のやや合格であった。ビトリファイドボンドのスラリー局所噴射摩耗法による耐摩耗性値が１．９０μｍ／ｇ且つナノインデンテーション法により硬さが４３０である亜鉛−ビスマス系ガラス（非晶質ガラス）である比較例品１は、研削性能および工具寿命が共に不合格であった。研削性能はやや合格であったが工具寿命は不合格であった。すなわち、ビトリファイドボンド層１４が、スラリー局所噴射摩耗法を用いた測定値で、０．９μｍ／ｇ以下、好適には０．１６〜０．８５μｍ／ｇの耐摩耗性値を有し、ナノインデンテーション法を用いた測定値で、５００以上、好適には６５０〜７２０の硬さを有する場合に、満足すべき研削性能および工具寿命が得られた。

（超砥粒の面積率が異なる超砥粒単層ビトリファイド工具の評価試験）
本発明者等は、次に、支持体１２上の単位面積当たりの超砥粒１６が占める砥粒面積率（砥粒固着量）を異ならせ、ビトリファイドとしてホウ珪酸ガラスＢを用い、超砥粒１６として粒度が＃３２５／４００のダイヤモンド砥粒を用いた他は、超砥粒単層ビトリファイド工具１０と同様の材料、寸法、および膜厚を有する複数種類（７種類）の試料Ｗ、すなわち比較例品２、実施例品４、実施例品５、実施例品６、実施例品７、実施例品８、比較例品３を、図２に示される製造工程と同様の製造工程を用いて作製した。そして、本発明者等は、図５の研削試験装置を用いて、上記６種類の試料Ｗについて研削試験を行い、それぞれの研削性能、工具寿命を評価した。上記砥粒面積率は、ＳＥＭによる５０倍の写真の画像解析から２値化処理により得られた砥粒の黒色を算出ソフトを用いて導出される。

図７は、比較例品２、実施例品４、実施例品５、実施例品６、実施例品７、実施例品８、比較例品３についての研削性能、工具寿命を示す図表である。図７において、砥粒面積率（砥粒固着量）が０．１％である比較例品２は、研削性能および工具寿命が共に不合格であった。砥粒面積率（砥粒固着量）が０．２％である実施例品４は、研削性能および工具寿命が共に合格であった。砥粒面積率（砥粒固着量）が２％である実施例品５は、研削性能および工具寿命が共に合格であった。砥粒面積率（砥粒固着量）が１０％である実施例品６は、研削性能および工具寿命が共に合格であった。砥粒面積率（砥粒固着量）が３０％である実施例品７は、研削性能および工具寿命が共に合格であった。砥粒面積率（砥粒固着量）が５０％である実施例品８は、研削性能および工具寿命が共に合格であった。砥粒面積率（砥粒固着量）が７０％である比較例品３は研削性能はやや合格であったが工具寿命は不合格であった。すなわち、超砥粒１６が０．２％〜５０％の砥粒面積率（砥粒固着量）を有する場合に、満足すべき研削性能および工具寿命が得られた。

（超砥粒の突出し高さが異なる超砥粒単層ビトリファイド工具の評価試験）
本発明者等は、さらに、＃８０／１００のダイヤモンド砥粒を支持体１２上にホウ珪酸ガラスＢを用いて１個だけ固着させるとともに、そのダイヤモンド砥粒の突出し量を異ならせた他は、超砥粒単層ビトリファイド工具１０と同様の材料、寸法、および膜厚を有する複数種類（５種類）の試料Ｗ、すなわち比較例品４、実施例品９、実施例品１０、実施例品１１、実施例品１２を、図２に示される製造工程と同様の製造工程を用いて作製した。そして、本発明者等は、図５に示された研削試験装置と同様に構成された図８の研削試験装置を用いて、上記５種類の試料Ｗについて研削試験を行い、それぞれの工具寿命を評価した。この研削試験は研削液を用いないでシリコン板６４を１回当たりの切り込み量を２０μｍとした研削であり、工具寿命は、１０回以上を合格とした。

図９は、比較例品４、実施例品９、実施例品１０、実施例品１１、実施例品１２についての工具寿命を示す図表である。図９において、ダイヤモンド砥粒の突出し高さが砥粒径の９０％である比較例品４は、研削回数が２回で砥粒が脱落したので工具寿命が不合格であった。ダイヤモンド砥粒の突出し高さが砥粒径の８０％である実施例品９は、研削回数が１７回であるため工具寿命が合格であった。ダイヤモンド砥粒の突出し高さが砥粒径の７０％である実施例品１０は、研削回数が２１回であるため工具寿命が合格であった。ダイヤモンド砥粒の突出し高さが砥粒径の５０％である実施例品１１は、研削回数が２８回であるため工具寿命が合格であった。ダイヤモンド砥粒の突出し高さが砥粒径の２０％である実施例品１２は、研削回数が２４回であるため工具寿命が合格であった。すなわち、ダイヤモンド砥粒のビトリファイドボンドからの突出し高さが砥粒径の２０％〜８０％を有する場合に、満足すべき工具寿命が得られた。

上述のように、本実施例の超砥粒単層ビトリファイド工具１０によれば、支持体１２と、支持体１２の上に固着されたビトリファイドボンド層１４と、支持体１２の上に互いに離間した状態で前記ビトリファイドボンド層１４によって単層状態で保持されている複数の超砥粒１６とを有し、ビトリファイドボンド層１４は、スラリー局所噴射摩耗法を用いた測定値で、０．９μｍ／ｇ以下の耐摩耗性値を有することから、超砥粒単層ビトリファイド工具１０の研削性能および工具寿命が充分に得られる。

本実施例の超砥粒単層ビトリファイド工具１０によれば、ビトリファイドボンド層１４は、ナノインデンテーション法を用いた測定値で、５００以上のボンド硬さ（ＨＶｃ）を有していることから、超砥粒単層ビトリファイド工具１０の工具寿命が充分に得られる。

本実施例の超砥粒単層ビトリファイド工具１０によれば、超砥粒１６は、ビトリファイドボンド層１４の表面から、超砥粒１６の粒径の２０％以上８０％以下の長さ分突き出していることから、超砥粒単層ビトリファイド工具１０の研削性能が充分に得られる。

本実施例の超砥粒単層ビトリファイド工具１０によれば、超砥粒１６は、０．２％以上５０％以下の砥粒面積率で支持体１２上に保持されていることから、超砥粒１６の目詰まりが抑制されるので、超砥粒単層ビトリファイド工具１０の研削性能が長期にわたって維持される。

以上、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。

たとえば、前述の図６および図７における各実施例品および比較例品は、超砥粒としてダイヤモンド砥粒が用いられたものであったが、超砥粒としてＣＢＮ砥粒が用いられた場合でも、同様の結果が得られる。

また、図７における各実施例品および比較例品には、＃３２５／４００の粒度のダイヤモンド砥粒が用いられていたが、＃３２５よりも粗い粒子、＃４００よりも細かい粒度であっても、同様の結果が得られる。

なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であり、本発明は更に別の態様でも実施でき、その主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものである。

１０：超砥粒単層ビトリファイド工具
１２：支持体
１４：ビトリファイドボンド層
１６：超砥粒

Claims

支持体と、前記支持体の上に固着されたビトリファイドボンド層と、前記支持体の上に互いに離間した状態で前記ビトリファイドボンド層によって単層状態で保持されている複数の超砥粒とを有する超砥粒単層ビトリファイド工具であって、
前記ビトリファイドボンド層は、スラリー局所噴射摩耗法を用いた測定値で、０．９μｍ／ｇ以下の耐摩耗性値を有する
ことを特徴とする超砥粒単層ビトリファイド工具。
前記ビトリファイドボンド層は、ナノインデンテーション法を用いた測定値で、５００以上のボンド硬さを有する
ことを特徴とする請求項１の超砥粒単層ビトリファイド工具。
前記超砥粒は、前記ビトリファイドボンド層の表面から、前記超砥粒の粒径の２０〜８０％の長さ分突き出している
ことを特徴とする請求項１または２の超砥粒単層ビトリファイド工具。
前記超砥粒は、０．２〜５０％の砥粒面積率で前記支持体上に保持されている
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１の超砥粒単層ビトリファイド工具。