JP5041803B2

JP5041803B2 - 研磨布用ドレッサー

Info

Publication number: JP5041803B2
Application number: JP2006352749A
Authority: JP
Inventors: 広明坂本
Original assignee: Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Current assignee: Nippon Steel Chemical and Materials Co Ltd
Priority date: 2006-12-27
Filing date: 2006-12-27
Publication date: 2012-10-03
Anticipated expiration: 2026-12-27
Also published as: JP2008161965A

Description

本発明は化学的かつ機械的平面研磨(Chemical Mechanical Planarization、以下ＣＭＰと略す)の工程で、研磨布の目詰まりや異物除去を行う際に使用される研磨布用ドレッサーに関する。

半導体ウェーハの表面を研磨する装置、あるいは、集積回路を製造する途中の配線や絶縁層の表面を平坦化する装置、磁気ハードディスク基板に使用されるAl板やガラス板の表面を平坦化する装置、等ではＣＭＰ研磨が用いられている。このＣＭＰ研磨とは、例えば、ウレタン製の研磨パッドが貼り付けられた回転基板に、微細な砥粒を含むスラリー液を供給しながら、被研磨面を押し当てて、被研磨面を平坦化する方法である。当然のことながら、この研磨パッドの研磨能力は使用時間とともに低下していくが、この低下を抑制するために、一定時間毎に研磨パッド表層部を研削し、常に新しい面が出るようにドレッシングしている。このドレッシングに使用する部品をドレッサーと呼び、金属基板に砥粒を電着、あるいは、ろう付け等によって接合させたものである。

最近では、集積回路、あるいは磁気ハードディスクの生産性を向上させるために、これらの大面積化に対応したＣＭＰ研磨装置が使用されるようになってきている。例えば、集積回路分野では直径が300mmの半導体ウェーハ上の集積回路の研磨が主流になりつつあり、また、磁気ハードディスク分野においても多数枚の同時研磨が行われている。このような場合には、研磨パッドの面積も大きくなるため、ドレッサーによるドレッシングにおいて重要なことは、大面積の研磨パッドの表層を場所によらずに如何に均一に研削することができるか、ということである。パッド表面の研削量が場所によって異なってしまうと、表面に凹凸が生じたり、微視的に見たパッドの表面構造が場所によって異なったりしてしまう。このような不均一なパッドを使ってＣＭＰ研磨を行った場合には、当然のことながら、被研磨部材であるウェーハ上の集積回路や磁気ハードディスク基板、等に不具合が生じてしまう結果となる。均一研削の他に、ドレッシングの際に重要なことは、パッドの研削レイトの確保である。この研削レイトが低下すると、ＣＭＰ研磨工程のスループットが低下してしまうからである。

均一なパッド研削を目的としたドレッサーとしては、以下のものが開示されている。特許文献１には、円盤状台金の表面に超砥粒を単層固着した超砥粒層を有するパッドコンディショナーであって、この砥粒層に複数の領域を設け、各領域のそれぞれの全面に超砥粒を正三角形配置させ、さらに、円盤状台金の中心軸側よりも外周側の領域の砥粒間隔を小さくしたドレッサーが開示されている。また、特許文献２には、砥粒を径の異なる複数の略同心円上に略等間隔で配置したドレッサーが開示されている。さらに、特許文献３には、ポリッシングパッド面に接する端面の内周側にエッジを鈍化した超砥粒面を設け、かつそれより外周側に鋭利なエッジを持つ超砥粒面を設けたドレッサーが開示されている。

特開２００６−５５９４４号公報特開２０００−１４１２０４号公報特開２００１−１１３４５６号公報

前述したように、従来からパッド表面を均一に研削するドレッサーが開示されてはいるものの、どうしても使用時間の経過とともに均一なパッド研削ができなくなるという問題があった。これは、ドレッサーの使用開始から使用時間が増えていくに従って、砥粒が摩耗していくために、全体的なパッド研削レイトの低下は避けられないが、これらの砥粒の摩耗度合いがドレッサーの場所によって異なってくるために生じてしまうものである。

本発明は前述の問題点に鑑み、金属製支持材上の砥粒の配置を工夫することによって、ドレッサーの使用時間によらず、常に均一なパッド研削を可能にする研磨布用ドレッサーを提供することを目的としている。

本発明の要旨は、以下の通りである。
（１）金属製支持材の表面に複数個の砥粒が単層に固着された研磨布用ドレッサーであって、最近接距離に位置する砥粒同士を結んだ配列パターンが四角形以上の多角形となるよう砥粒を配置するとともに、前記金属製支持材の中心点から外側に向かって同心円状に５つ以上に分割した領域の砥粒数の面密度が徐々に大きくなるようにしたことを特徴とする研磨布用ドレッサー。
（２）前記金属製支持材の中心点からR₁及びR₂の距離にある領域における砥粒数の面密度をそれぞれD₁及びD₂とした場合、D₂が(R₂/R₁)×D₁で計算される値の±10%以内の値であることを特徴とする前項（１）に記載の研磨布用ドレッサー。
（３）前記金属製支持材の中心点からr₁及びr₂の距離にある領域における砥粒数の円周方向の線密度をそれぞれd₁及びd₂とした場合、d₂が(r₂/r₁)×d₁で計算される値の±10%以内の値であることを特徴とする前項（１）または（２）に記載の研磨布用ドレッサー。
（４）前記砥粒が、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、炭化ホウ素、炭化ケイ素、又は酸化アルミニウムの少なくとも１種であることを特徴とする前項（１）〜（３）の何れか１つに記載の研磨布用ドレッサー。
（５）前記金属製支持材がステンレス鋼製であることを特徴とする前項（１）〜（４）の何れか１つに記載の研磨布用ドレッサー。
（６）前記金属製支持材の形状が円盤状であることを特徴とする前項（１）〜（５）の何れか１つに記載の研磨布用ドレッサー。

本発明によれば、パッド表面をドレッシングする場合において、パッドが大きくなり、研削するパッド面積が増えた場合においても、均一なパッド研削が可能になる。その結果、パッドの平坦性に優れたパッド表面の維持が可能になる。さらに、使用時間が経過してもその効果を維持することができる。

本発明者は、金属製支持材の表面に砥粒を固着させる際、その砥粒の面密度、及び、砥粒の配置パターンを変えた種々のドレッサーを用いて、パッド研削レイトを詳細に評価した。具体的には、ウレタン等の樹脂製パッドを研削し、そのパッドの厚み減少量をパッド全面に亘って詳細に調べた。パッドの時間当たりの厚み減少量は、ドレッサーからパッドに加えられる荷重が大きくなるほど増加し、パッドの回転数及びドレッサーの回転数が大きくなるほど増加した。回転しているドレッサーの個々の砥粒に着目すると、金属製支持材の中心から離れるほど、その部位にある砥粒の周速度が速くなり、単位時間当たりパッド上を掃引する距離が長くなる。したがって、金属製支持材の中心から離れた部位にある砥粒ほど、使用時間に伴ってその磨耗量が大きくなる。このために砥粒の面密度を均一に配置したドレッサーを用いた場合には、ドレッサーの中心位置から離れた位置に対面するパッドの研削量が低下し、パッド表面に凹凸が生じてしまう。実際のドレッシング工程では、ドレッサーの回転に加えてパッド自体も同時に回転しているため、パッド表面に生じる凹凸は軽減されるものの、やはりどうしてもその発生を避けることはできない。

本発明者は、前述した考察を基に、砥粒数の密度、及び、砥粒の配置パターンを変えた種々のドレッサーを詳細に検討し、本発明を完成させるに至った。本発明のドレッサーは、金属製支持材の表面に複数個の砥粒が単層に固着されたドレッサーであって、前記金属製支持材の中心点から離れるに従って、前記砥粒数の面密度が大きくなる領域を有している。砥粒を複数層に配置させても、実際にパッドを研削する砥粒は、最上層の砥粒であるために、単層に配置させれば十分であり、砥粒のコスト、ドレッサーの生産性も向上し好ましい。金属製支持材の中心点から離れるに従い砥粒数の面密度を大きくすることによって、パッドの厚み減少量を均一にすることが可能になる。面密度とは、金属製支持材の所定の面積の中に配置された砥粒数を数えて、その数をその面積で割った値である。その面積の中に砥粒が少なくとも３個以上入っている大きさであれば良い。３個未満では、砥粒数の面密度を求める場合に誤差が大きくなるからである。この面密度は、金属製支持材の中心から離れるに従って連続的に大きくなっても良いし、例えば、所定の間隔で同心円状に幾つかに分割し、各分割領域の中の面密度を一定とし、各分割領域の砥粒数の面密度を中心から離れるに従って大きくするというように不連続的に変化させてもよい。

本発明者は、さらにパッドの研削量をパッドの部位によらずにより均一にするためには、砥粒の面密度をより厳密に規定すれば良いことを見出した。金属製支持材の中心点からR₁及びR₂の距離にある領域における砥粒数の面密度をそれぞれD₁及びD₂とした場合、D₂が(R₂/R₁)×D₁で計算される値の±10%以内の値になるようにする。±10%より大きくした場合には、パッドの平坦性をより均一にすることができなくなるからである。

本発明者は、前述したように、砥粒密度を面密度として規定した場合、十分にパッドを均一に研削できることを見出したが、砥粒密度をドレッサーが回転する円周方向の線密度として規定すれば、さらに優れた研削性能が発現することを見出した。即ち、金属製支持材の中心点からr₁及びr₂の距離にある領域における砥粒数の円周方向の線密度をそれぞれd₁及びd₂とした場合、d₂が(r₂/r₁)×d₁で計算される値の±10%以内の値になるようにする。±10%より大きくした場合には、パッドの平坦性をさらに優れた状態にすることができなくなるからである。線密度とは、中心から半径rの円を描いた場合、この円周上の所定の長さの中にある砥粒数を数えて、その長さをその砥粒数で割った値である。その長さの中に砥粒が少なくとも３個以上入っている長さであれば良い。３個未満では、砥粒数の線密度を求める場合に誤差が大きくなるからである。

砥粒の配列パタ−ンを最近接距離に位置する砥粒同士を線で結んだ場合に描かれる多角形の形で定義した場合、三角形、四角形、五角形、六角形等、種々のパタ−ンが想定可能であるが、本発明者は、前記した本発明の砥粒密度分布のドレッサーを用いて、実際にパターンを変えて、パッドの研削性能を評価した。その結果、正三角形配置の場合には、パッドの研削くずが砥粒に絡まり易く、頻度高く水等で除去すれば、研削くずも何とか除去できるが、実用上、使い難いことが分かった。これに対して、正四角形より辺数の多い多角形では、このような研削くずが砥粒に絡まることは無かった。多角形の一片の長さをLとした場合、１つの多角形の(面積/周長)は、正三角形では、0.14L、正四角形では0.25L、正六角形では0.43Lとなり、辺の数が多くなる方が砥粒間の空間がより大きくなる。正三角形パターンではこの空間が狭過ぎたために、パッド研削くずが砥粒に絡み付き易くなることが分かった。正四角形より辺数が多くなると、砥粒間に十分な空間ができ、パッド研削くずが砥粒に絡まることも抑制できるため、好ましくなる。

本発明の研磨布用ドレッサーを構成する砥粒は、硬度が大きく、酸性あるいはアルカリ性のスラリーとの反応が少ないものが好適であり、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、炭化ホウ素、炭化ケイ素、又は酸化アルミニウムの少なくとも１種を含んでいるものを用いる。これらの砥粒表面に、チタン、ジルコニウム、クロムから選ばれた少なくとも１種を被覆したもの、または、炭化チタン、炭化ジルコニウム、炭化クロムから選ばれた少なくとも１種を被覆したものを用いることも可能である。通常は、個々の砥粒を単独で使用するが、大きさが同程度のもので研磨布の研削能力の異なる砥粒を２種類以上混合して使用することによって、研磨布の凸凹を大きくすることなく、研削能力を上げることが可能になる。

砥粒の大きさは、3μm以上300μm以下のものが好ましい。砥粒の大きさが3μm未満ではドレッシング後の研磨布の研磨能力が不足するため、下限を3μmとした。砥粒の大きさが300μm超の場合には、研磨布の凹凸が大きくなり過ぎて研磨に支障が生じ、研磨布の性能低下を招いてしまう。砥粒が小さくなる程、ハンドリングも含めて接合が難しくなるため、10μm程度以上の大きさの砥粒が好ましい。

本発明によるドレッサーは、以下のように製造される。先ず、金属製支持材にろう材を仮付けする。金属製支持材は、砥粒同様に、酸性あるいはアルカリ性のスラリーとの反応が少ないステンレス鋼が好ましい。代表的なステンレスであるSUS304、SUS316、SUS430、等が好適である。炭素鋼等の一般構造用鋼の表面にNi等のめっきをしたものも使用可能である。

また、金属製支持材の形状は、特に規定するものではなく、八角形、二十角形等の多角形の形状でも良いが、金属製支持材自体が回転しながらパッドを研削するので、均一研削性を担保するためには円盤状であることが好ましい。

ろう材は、Bni-2やBni-5等のJIS規格材に代表されるNi-Cr-Fe-Si-B系、Ni-Si-B系、Ni-Cr-Si-B系が適用できる。ろう材が箔の場合には、スポット溶接で仮付け可能である。粉の場合には、例えば、セルロース系のバインダー等をろう粉と混練したものを金属製支持材に塗布すればよい。砥粒は、ろう材の上に所定の密度で所定のパターン、例えば、正四角形あるいは正六角形の各頂点近傍に配置した規則パターンで配列すればよい。また、砥粒は、平方mm当たり１個〜５万個程度の密度となるように、単層で配置する。この場合、砥粒がずれないように糊等で仮止めする。次に、10^-3Pa程度に真空引きした後、ろう材が溶融する温度まで昇温する。バインダー、糊等は、昇温の途中で殆どが気化してしまう。ろう材を溶融させる温度は、ろう材の融点以上であって、できるだけ低温であることが好ましい。高くても液相線温度+20℃程度以内が好ましい。温度が高い場合には金属製支持材の熱による変形が大きくなるからである。ろう付け温度における保持時間は、５〜３０分程度あれば十分である。砥粒は、ろう付け以外に、Ni等の電着によって、固定させることも可能である。

以下、実施例に基づいて、本発明を詳細に説明する。

（実施例１）
本発明の研磨布用ドレッサーのダイヤ砥粒（ダイヤモンド砥粒）の位置決めは、例えば、次のようにして決めることができる。先ず、円盤上金属製支材の中心点を通って互いに直交するX軸とY軸を引く。X軸上で+X₀、+(X₀+X₁)、+(X₀+X₁+X₂)、・・・、+(X₀+X₁+X₂+・・・+X_n)、及び、-X₀、-(X₀+X₁)、-(X₀+X₁+X₂)、・・・、-(X₀+X₁+X₂+・・・+X_n)を通りY軸に平行な直線を2(n+1)本引く。ただし、X_N=[X₀/(X₀+X₁+X₂+・・・+X_N-1)]×X₁、N=1、2、3、・・・、nの関係を満たすようにする。この関係を満たすことによって、中心点からの距離が離れる程、その距離に反比例して線の間隔が狭くなる。Y軸上でも同様に+Y₀、+(Y₀+Y₁)、+(Y₀+Y₁+Y₂)、・・・、+(Y₀+Y₁+Y₂+・・・+Y_n)、及び、-Y₀、-(Y₀+Y₁)、-(Y₀+Y₁+Y₂)、・・・、-(Y₀+Y₁+Y₂+・・・+Y_n)を通りX軸に平行な直線を2(n+1)本引く。ただし、Y_N=[Y₀/(Y₀+Y₁+Y₂+・・・+Y_N-1)]×Y₁の関係を満たすようにする。これらの直線がX軸、Y軸と交わる交点を含み、このX軸、Y軸にそれぞれ平行に引いた直線の交点にダイヤ砥粒を配置すれば、ダイヤ砥粒は四角形に配置される。例えば、X軸上の(X₀+X₁+X₂+・・・+X_N-1)と、(X₀+X₁+X₂+・・・+X_N-1+X_N)を通りY軸に平行に引いた２本の直線と、Y軸上の(Y₀+Y₁+Y₂+・・・+Y_N-1)と(Y₀+Y₁+Y₂+・・・+Y_N-1+Y_N)を通りX軸に平行に引いた２本の直線が交わる４つの交点に、ダイヤ砥粒を配置すると、その面密度は、1/(X_N×Y_N)であり、X_N、Y_Nは中心から離れるほど小さくなるから、ダイヤ砥粒の面密度は中心から離れるほど大きくなる。

SUS304ステンレス製の直径120mm、厚み7mmの部材を円盤状金属製支持材に用いた。この片側の面に150μm径のダイヤ砥粒を配置した。配置する前に、上記した方法で交点をステンレス製支持材上に描いた。この際、X₀=20mm、X₁=1mm、及び、Y₀=20mm、Y₁=1mmとした。(X0,Y0)=(20,20)の点は、中心を支持材の中心とし半径が20×√2≒28mmの円上にあるから、この円よりも内側にダイヤ砥粒を配置すると配置領域が回転対称にならなくなる。したがって、半径28mmの円の外側に交点を描いた。また、支持材の半径は60mmであるが、半径方向に外側エッジから5mmの範囲にはダイヤ砥粒を配置しないようにした。したがって、交点を描く領域は、半径が28mmの円から外側であり、半径55mmの円の内側になる。このように、描いた交点の間隔は、例えば、X軸上の55mmの位置近傍では、0.36mm程度となる。

実際のダイヤ砥粒は、以下ようにして配置した。先ず、前述したように描いた四角形配置を有する交点にダイヤが通り抜ける程度の穴を開けた篩を作製する。次に、ステンレス製支持材の上にスポット溶接で箔状のろう材を仮付けする。その上に篩い置いてダイヤを配置した。使用したろう材はJIS規格Bni-2箔ろうで、ろう材の厚みが50〜70μmになるようにした。ろう材の上には、ダイヤ砥粒がずれないように有機系接着剤を塗布した。その後、1000℃で真空中２０分間ろう付け処理を施した。

比較例として、X₁=X₂=・・・=X_n=0.54mm、Y₁=Y₂=・・・=Y_n=0.54mmとダイヤ砥粒間隔のみを一定とし、ダイヤを半径28mmと半径55mmの同心円の間に配置した。他の条件は変えないで同様にドレッサーを作製した。この間隔は、28mm位置の最内側での間隔が0.71mm、55mm位置の最外側での間隔が0.36mmであるため、両者の平均値としたものである。したがって、全ダイヤ砥粒数は発明例と比較例ともほぼ同じである。

本発明のドレッサーと比較のドレッサーを用いて、実際にパッドを研削し、研削後のパッド厚みからパッドの平坦性、及び、パッド研削レイトを求めた。パッドは発砲ポリウレタン製であり、パッドの直径は250mmである。このパッドを研磨盤の上に貼り付けた。ドレッサーを回転機構とパッドの半径方向に揺動機構を有する装置に固定し、エアーシリンダーによって3kgの加重を加えて、パッドに押し付けた。ドレッサーの中心をパッド半径方向にパッド中心から45mm〜80mmの範囲で半径方向に揺動させた。パッド回転数は100rpm、ドレッサー回転数は95rpm、揺動は12往復/分とした。パッド回転方向とドレッサーの回転方向は同じである。研削全面が水の膜で覆われる程度に水を供給した。

研削開始後５分が経過した時点で一端、研削を中断して、パッド厚みを互いに直交する２本の直径上に沿ってマイクロメーターで測定した。１つの直径を等間隔で１０等分し、等分した部位のほぼ真中付近を合計で２０点測定し、平均値を求めた。再び研削を続けて、１０時間後、１５時間後、２０時間後に、同様な測定を行った。パッド厚みの平均値から、各研削時間の間における平均のパッド研削レイドを求めた。平坦度は、測定した２０点の値の中で最大値から最小値を引いた値として求めた。ただし、５分後ではドレッシングの効果が十分には出ていないため、平坦度の値は求めなかった。結果を表１及び表２に示す。

表１から、実施例No.1のドレッサーは、比較例No.2のドレッサーに比べて、パッドの均一研削能力に優れていることが分かる。さらに、使用時間が増えていっても、パッドを均一に研削する能力の劣化が少ないことが分かる。表２から、実施例No.1のドレッサーは、比較例No.2のドレッサーに比べて、パッド研削レイトも大きく、使用時間の経過に伴う研削レイト低下も少ないことが分かる。

（実施例２）
SUS304ステンレス製の直径120mm、厚み7mmの部材を円盤状金属製支持材に用いた。この片側の面に150μm径のダイヤ砥粒を配置した。ダイヤ砥粒を配置する領域は、中心を支持材の中心に一致させた半径30mmの円と半径55mmの円に囲まれた領域とした。この領域をさらに、半径が35mm、40mm、45mm及び50mmの同心円で５つの領域に分割し、分割された各領域内にダイヤ砥粒を正方形に配置した。各領域内ではダイヤ砥粒の面密度は一定とした。最内側の領域の面密度を3.6個/mm²とし、外側に向かって順番に、4.2個/mm²、4.8個/mm²、5.4個/mm²、6.0個/mm²とした。この面密度は、D₂=(R₂/R₁)×D₁で計算し、中心からの距離に比例させて増加させたものである。正方形の一片の長さは1/√(面密度)から求められる。５つの領域全てに亘って、正方形の辺が互いに平行になるようにした。各領域の境界でダイヤ砥粒が接触するような場合には、内側の領域のダイヤ砥粒を配置した。比較例として、５つに領域に分割しないで、全ての領域でダイヤ砥粒を面密度が4.8個/mm²になるように配置した。全ダイヤ砥粒数は、発明例と比較例ともほぼ同じである。

実際の配置は、実施例１と同様に、同じパターンの篩いを作製して行った。ダイヤ砥粒のろう付け方法等も実施例１と同様である。本発明のドレッサーと比較のドレッサーを用いて、実際にパッドを研削し、研削後のパット厚みからパッドの平坦性、及び、パッド研削レイトを求めた。パッドは発砲ポリウレタン製であり、パッドの直径は340mmである。このパッドを研磨盤の上に貼り付けた。ドレッサーを回転機構とパッドの半径方向に揺動機構を有する装置に固定し、エアーシリンダーによって3kgの加重を加えて、パッドに押し付けた。ドレッサーの中心をパッド半径方向にパッド中心から45mm〜125mmの範囲で半径方向に揺動させた。パッド回転数は100rpm、ドレッサー回転数は95rpm、揺動は8往復/分とした。パッド回転方向とドレッサーの回転方向は同じである。研削全面が水の膜で覆われる程度に水を供給した。

研削開始後５分が経過した時点で一端、研削を中断して、パッド厚みを互いに直交する２本の直径上に沿ってマイクロメーターで測定した。１つの直径を等間隔で１４等分し、等分した部位のほぼ真中付近を合計で２８点測定し、平均値を求めた。再び研削を続けて、１０時間後、１５時間後、２０時間後に、同様な測定を行った。パッド厚みの平均値から、各研削時間の間における平均のパッド研削レイドを求めた。平坦度は、測定した２８点の値の中で最大値から最小値を引いた値として求めた。ただし、５分後ではドレッシングの効果が十分には出ていないため、平坦度の値は求めなかった。結果を表３及び表４に示す。

表３から、実施例No.3のドレッサーは、比較例No.4のドレッサーに比べて、パッドの均一研削能力に優れていることが分かる。さらに、使用時間が増えて行っても、パッドを均一に研削する能力の劣化が少ないことが分かる。表４から、実施例No.3のドレッサーは、比較例No.4のドレッサーに比べて、パッド研削レイトも大きく、使用時間の経過に伴う研削レイト低下も少ないことが分かる。

（実施例３）
SUS304ステンレス製の直径120mm、厚み7mmの部材を円盤状金属製支持材に用いた。この片側の面に100μm径のダイヤ砥粒を配置した。ダイヤ砥粒を配置する領域は、中心を支持材の中心に一致させた半径30mmの円と半径55mmの円に囲まれた領域とした。この領域内に内側から順に半径が30.5mm、31.0mm、31.5mm、・・・・、54.5mmと0.50mm間隔で同心円を描き、ダイヤ砥粒を半径30mmから半径55mmの５１個の同心円上にそれぞれ配置した。配置は以下のようにして行った。先ず、最内側の半径30mmの円の周囲に沿って４００個のダイヤ砥粒を等間隔で配置した。この場合のダイヤ砥粒の間隔は、円周に沿って約0.47mmとなり、円周上のダイヤ密度は約2.1個/mmとなる。内側から外側に向かって、同心円上のダイヤ砥粒の線密度をd₂=(r₂/r₁)×d₁で計算し、中心からの距離に比例させて増加させた。最外側の半径55mmの円上のダイヤ砥粒の線密度は、約3.9個/mmであり、ダイヤ砥粒の間隔は、円周に沿って約0.26mmとなる。比較例として、実施例３と同じ支持材の上に同様に描いた５１個の同心円の全てにおいてダイヤ砥粒の線密度を3個/mmになるように配置した。全ダイヤ砥粒数は、発明例と比較例ともほぼ同じである。

実際の配置は、実施例１と同様に、同じパタ−ンの篩いを作製して行った。ダイヤ砥粒のろう付け方法等も実施例１と同様である。本発明のドレッサーと比較のドレッサーを用いて、実施例２と同じ方法で、実際にパッドを研削し、研削後のパッド厚みからパッドの平坦性、及び、パッド研削レイトを求めた。結果を表５及び表６に示す。

表５から、実施例No.5のドレッサーは、比較例No.6のドレッサーに比べて、パッドの均一研削能力に優れていることが分かる。さらに、使用時間が増えて行っても、パッドを均一に研削する能力の劣化が少ないことが分かる。表６から、実施例No.5のドレッサーは、比較例No.6のドレッサーに比べて、パッド研削レイトも大きく、使用時間の経過に伴う研削レイト低下も少ないことが分かる。

（実施例４）
実施例２と同様に、SUS304ステンレス製の直径120mm、厚み7mmの部材を円盤状金属製支持材に用いた。この片側の面に150μm径のダイヤ砥粒を配置した。ダイヤ砥粒を配置する領域は、中心を支持材の中心に一致させた半径30mmの円と半径55mmの円に囲まれた領域とした。この領域をさらに、半径が35mm、40mm、45mm及び50mmの同心円で５つの領域に分割し、分割された各領域内にダイヤ砥粒を正方形に配置した。各領域内ではダイヤ砥粒の面密度は一定とした。各領域のダイヤ砥粒の面密度を表７に示すように変化させた。表７には、D₂=(R₂/R₁)×D₁で計算した実施例No.3の面密度、及び、No.3の２０時間パッド研削後の平坦性も示した。また、面密度の右側の括弧内には、上式で計算した面密度との差を%表示で示した。

実際の配置は、実施例１と同様に、同じパターンの篩いを作製して行った。ダイヤ砥粒のろう付け方法等も実施例１と同様である。このように作製したドレッサーを用いて、実施例２と同じ方法で、実際にパッドを研削し、研削後のパッド厚みからパッドの平坦性を求めた。２０時間後の結果を表７に示した。

表７の実施例No.7、No.8、No.10、及びNo.11から分かるように、円盤状金属製支持材の中心点からR₁及びR₂の距離にある領域における砥粒数の面密度をそれぞれD₁及びD₂とした場合、D₂が(R₂/R₁)×D₁で計算される値の±10%以内の値であれば、パッド研削後のパッドの平坦性に優れることが分かる。これに対して。実施例No.9、及びNo.12では、D₂が(R₂/R₁)×D₁で計算される値の±10%より大きくなっており、パッドの平坦性にやや劣っている。

（実施例５）
実施例３と同様に、SUS304ステンレス製の直径120mm、厚み7mmの部材を円盤状金属製支持材に用いた。この片側の面に100μm径のダイヤ砥粒を配置した。ダイヤ砥粒を配置する領域は、中心を支持材の中心に一致させた半径30mmの円と半径55mmの円に囲まれた領域とした。この領域をさらに、半径が35mm、40mm、45mm及び50mmの同心円で５つの領域に分割し、分割された各領域内において、それぞれ半径が0.5mm間隔で同心円を描き、各々の同心円の円周上に沿ってダイヤ砥粒を等間隔で配置した。５分割した各領域の中では、同心円上に配置するダイヤ砥粒の線密度は同じ値とした。各領域のダイヤ砥粒の線密度を表８に示すように変化させた。表８の実施例No.13は、半径30〜35mmの領域における線密度を2.3個/mmとし、それより外側の各領域ではd₂=(r₂/r₁)×d₁で計算した線密度にしたものである。例えば、内側から２番目の領域の線密度は(37.5/32.5)×2.3≒2.7と計算し、rは半径方向で測定した場合の各領域の真中の値を用いた。また、実施例No.14〜No.19の線密度の右側の括弧内には、上式で計算した線密度との差を%表示で示した。

実際の配置は、実施例１と同様に、同じパタ−ンの篩いを作製して行った。ダイヤ砥粒のろう付け方法等も実施例１と同様である。このように作製したドレッサーを用いて、実施例２と同じ方法で、実際にパッドを研削し、研削後のパッド厚みからパッドの平坦性を求めた。２０時間後の結果を表８に示した。

表８の実施例No.13、No.14、No.15、No.17、及びNo.18から分かるように、円盤状金属製支持材の中心点からr₁及びr₂の距離にある領域における砥粒数の線密度をそれぞれd₁及びd₂とした場合、d₂が(r₂/r₁)×d₁で計算される値の±10%以内の値であれば、パッド研削後のパッドの平坦性に優れることが分かる。これに対して。実施例No.16及びNo.19では、d₂が(r₂/r₁)×d₁で計算される値の±10%より大きくなっており、パッドの平坦性にやや劣っている。

（比較例）
実施例２のダイヤ砥粒を正方形に配置したNo.3のドレッサーと比較するために、５分割した各領域のダイヤ砥粒の面密度は変えないで、ダイヤ砥粒を正三角形に配置したドレッサーを作製した。正方形配置の場合の面密度は1/(L正×L正)、ただし、L正は正方形の一辺の長さである。正三角形配置の場合の面密度は(2/√3)×1/(L三×L三)、ただし、L三は正三角形の一辺の長さである。この両者を同じ値になるように、L正に合わせてL三を決めればよい。５つの領域全てに亘って、正三角形の辺が互いに平行になるようにした。各領域の境界でダイヤ砥粒が接触するような場合には、内側の領域のダイヤ砥粒を配置した。

実際の配置は、実施例１と同様に、同じパターンの篩いを作製して行った。ダイヤ砥粒のろう付け方法等も実施例１と同様である。この比較のドレッサーを用いて、実施例２と同じ方法で、実際にパッドを研削したが、研削開始後、１時間経過したあたりから、パッド研削くずがダイヤ砥粒に絡み付き、パッド研削レイトが大幅に低下したために、研削を中止した。ドレッサーを装置から取り外し、ダイヤ砥粒面を超音波洗浄器で洗浄後、再び研削を開始した。研削レイトは回復したものの、やはり研削開始から１時間経過したあたりから研削レイトが再び低下してしまった。

（実施例６）
実施例２のNo.3のドレッサーにおいて、ダイヤ砥粒の代わりに、砥粒として、粒径が120μmの立方晶窒化ホウ素、粒径が100μmの炭化ホウ素、粒径が130μmの炭化ケイ素、粒径が120μmの酸化アルミニウム、前記炭化ホウ素と炭化ケイ素を質量で50%ずつ混合したものを用いた。

実際の配置は、実施例１と同様に、同じパターンの篩いを作製して行った。各砥粒のろう付け方法等も実施例１と同様である。このように作製したドレッサーを用いて、実施例２と同じ方法で、実際にパッドを研削し、研削後のパッド厚みからパッドの平坦性を求めた。２０時間後の結果を表９に示した。

発明例No.20〜24の結果から分かるように、砥粒として、立方晶窒化ホウ素、炭化ホウ素、炭化ケイ素、酸化アルミニウム、及びそれらの混合したものを用いても、パッド研削後において十分なパッド平坦性が得られた。

（実施例７）
板厚が7mmのSUS304ステンレスで一片が70mmである正六角形の金属製支持材を作製した。この正六角形に内接する円を描いた場合には、その円の直径は約121mmとなる。この片側の面に150μm径のダイヤ砥粒を配置した。ダイヤ砥粒を配置する領域は、実施例2と同様に、中心を正六角形支持材の中心に一致させた半径30mmの円と半径55mmの円に囲まれた領域とした。この領域をさらに、実施例２のNo.3ドレッサーと同様に、半径が35mm、40mm、45mm及び50mmの同心円で５つの領域に分割し、分割された各領域内にダイヤ砥粒を正方形に配置した。各領域内でのダイヤ砥粒の面密度は実施例No.3ドレッサーと同じである。

実際の配置は、実施例１と同様に、同じパターンの篩いを作製して行った。ダイヤ砥粒のろう付け方法等も実施例１と同様である。このように作製したドレッサーを用いて、実施例２と同じ方法で、実際にパッドを研削し、研削後のパッド厚みからパッドの平坦性を求めた。結果は、実施例２の表３及び表４に示した実施例No.3のドレッサーの平坦度、研削レイトの値を殆ど変わらなかった。正六角形の金属製支持材を用いた場合には、ＣＭＰ装置のドレッサーを固定する冶具に取り付ける場合に、二つの辺を所定の部材に合わせるだけで良いために、位置合わせが容易になる。

Claims

金属製支持材の表面に複数個の砥粒が単層に固着された研磨布用ドレッサーであって、最近接距離に位置する砥粒同士を結んだ配列パターンが四角形以上の多角形となるよう砥粒を配置するとともに、前記金属製支持材の中心点から外側に向かって同心円状に５つ以上に分割した領域の砥粒数の面密度が徐々に大きくなるようにしたことを特徴とする研磨布用ドレッサー。
前記金属製支持材の中心点からR₁及びR₂の距離にある領域における砥粒数の面密度をそれぞれD₁及びD₂とした場合、D₂が(R₂/R₁)×D₁で計算される値の±10%以内の値であ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。
前記金属製支持材の中心点からr₁及びr₂の距離にある領域における砥粒数の円周方向の線密度をそれぞれd₁及びd₂とした場合、d₂が(r₂/r₁)×d₁で計算される値の±10%以内の値であることを特徴とする請求項１または２に記載の研磨布用ドレッサー。
前記砥粒が、ダイヤモンド、立方晶窒化ホウ素、炭化ホウ素、炭化ケイ素、又は酸化アルミニウムの少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の研磨布用ドレッサー。
前記金属製支持材がステンレス鋼製であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の研磨布用ドレッサー。
前記金属製支持材の形状が円盤状であることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の研磨布用ドレッサー。