JP6660320B2

JP6660320B2 - 乾式研磨方法及び乾式研磨装置

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Publication number: JP6660320B2
Application number: JP2017021024A
Authority: JP
Inventors: 竹田　恵一; 恵一竹田; 渡邉　城康; 城康渡邉
Original assignee: 直江津電子工業株式会社
Priority date: 2017-02-08
Filing date: 2017-02-08
Publication date: 2020-03-11
Anticipated expiration: 2037-02-08
Also published as: JP2018126821A

Description

本発明は、半導体材料や導電性金属又は合金やセラミックスなどの被研磨物を研磨するための乾式研磨方法、及び、乾式研磨方法の実施に直接使用する乾式研磨装置に関する。

従来、この種の乾式研磨方法及び乾式研磨装置として、フェルト中に多数の砥粒を分散させ、接着剤で固定したフェルト砥石からなる研磨工具を用い、研磨工具のフェルト砥石が半導体ウエーハの裏面に押圧されるとともに、半導体ウエーハを保持するターンテーブルと研磨工具との相対的な回転移動によって、半導体ウエーハの裏面を研磨するものがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−２８３２４３号公報

しかし乍ら、このような従来の乾式研磨方法及び乾式研磨装置では、多数の固定砥粒が分散配置された研磨面により半導体ウエーハ（被研磨物）を乾式研磨するため、研磨に伴い切り屑として発生した切粉が研磨面に入り込んで目詰まりを生じ易い。研磨面に目詰まりが生じると、固定砥粒が切粉に覆われて研磨速度が低下するという問題があった。
さらに、被研磨物の被研磨面に平坦度のバラツキが増大して、高品質な研磨を行えないという問題があった。
そこで、切粉による目詰まりを改善するには、研磨面を頻繁にドレッシングする必要があり、ドレッシング中は被研磨物の研磨が行えないため、研磨効率を低下させる原因となるという問題もあった。

このような課題を解決するために本発明に係る乾式研磨方法は、被研磨物の被研磨面を研磨面と砥粒で研磨して所望の平坦度に加工する乾式研磨方法であって、所定面粗さの山状部及び谷状部を有する前記研磨面に対して前記被研磨物の前記被研磨面を圧接させる加圧工程と、前記研磨面又は前記被研磨面のいずれか一方若しくは前記研磨面及び前記被研磨面の両方を相対的に移動させる研磨工程と、を含み、前記砥粒は、その全体又は一部が前記研磨面の前記谷状部内に入り且つ前記研磨面と前記被研磨面の相対移動に伴って転動するように粒径が前記研磨面の面粗さの０．５倍以上で且つ２５倍以下に設定され、前記研磨工程では、前記研磨面と前記被研磨面の間に前記砥粒を供給して、前記研磨面と前記被研磨面の相対移動に伴う前記砥粒の転動により、前記谷状部に入り込んだ前記被研磨面の切粉を流動させて掻き出すことを特徴とする。
また、このような課題を解決するために本発明に係る乾式研磨装置は、所定面粗さの山状部及び谷状部を有する研磨面と、前記研磨面に対して被研磨物をその被研磨面が圧接するように保持するホルダと、前記研磨面又は前記被研磨面のいずれか一方若しくは前記研磨面及び前記被研磨面の両方を相対的に移動させる駆動部と、前記研磨面と前記被研磨物の前記被研磨面の間に所定サイズの砥粒を供給する供給部と、を備え、前記砥粒は、その全部又は一部が前記研磨面の前記谷状部内に入り且つ前記研磨面と前記被研磨面の相対移動に伴って転動し、且つこの転動に伴い前記谷状部に入り込んだ前記被研磨面の切粉が流動して掻き出されるように粒径が前記研磨面の面粗さの０．５倍以上で且つ２５倍以下に設定されることを特徴とする。

本発明の実施形態に係る乾式研磨装置の説明図であり、（ａ）が全体構成を示す縦断正面図、（ｂ）が実施例１の要部を部分拡大した縦断正面図、（ｃ）が変形例の要部を部分拡大した縦断正面図である。実施例２〜４の要部を部分拡大した縦断正面図である。比較例２の要部を部分拡大した縦断正面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明の実施形態に係る乾式研磨装置Ａは、図１〜図２に示すように、被研磨物Ｗの被研磨面Ｗ１を、研磨テーブル１の研磨面１１と非固定の砥粒２で研磨することにより、被研磨面Ｗ１を所望の平坦度に加工するものである。
詳しく説明すると、本発明の実施形態に係る乾式研磨装置Ａは、所定の面粗さを有する研磨面１１と、研磨面１１に対して被研磨物Ｗをその被研磨面Ｗ１が圧接するように保持するホルダ１２と、研磨面１１又はホルダ１２（被研磨面Ｗ１）のいずれか一方若しくは両方を相対的に移動させる駆動部３と、研磨面１１と被研磨面Ｗ１の間に所定サイズの砥粒２を供給する供給部４と、を主要な構成要素として備えている。
乾式研磨装置Ａの具体例として図１（ａ）に示される例の場合には、ホルダ１２により被研磨物Ｗの片面のみが露出するように保持し、被研磨面Ｗ１として露出した片面を圧接させた状態で、モータなどの駆動部３により研磨面１１と被研磨面Ｗ１の両方を相対的に回転移動させている。
また、その他の例として図示しないが、被研磨物Ｗを挟んで研磨テーブル１が二枚配設され、これらの相対移動により被研磨物Ｗの被研磨面Ｗ１として両面を同時に研磨したり、研磨面１１又はホルダ１２（被研磨面Ｗ１）のいずれか一方のみを他方に対して回転移動させたり変更することも可能である。

研磨テーブル１の研磨面１１には、所定の面粗さとなる山状部（研削刃）１１ａと谷状部１１ｂが多数連続して形成される。
面粗さ（表面粗さ）のパラメータとして本発明の実施形態では最大高さＳｚを用いている。最大高さＳｚとは、山状部１１ａ及び谷状部１１ｂの最大表面凸凹高さである。なお、面粗さ（表面粗さ）のパラメータとして最大高さＳｚ以外のものを用いることも可能である。
研磨面１１の具体例としては、砥石、セラミックス、鋳鉄、銅、炭化けい素、サイアロン、窒化珪素、窒化アルミなどの材料が挙げられ、研削材として砥粒を結合剤により固定配置することが好ましい。このような固定砥粒の材料としては、アルミナ質材（褐色アルミナ材、白色アルミナ材、淡紅色アルミナ材、解砕形アルミナ材、人造エメリー材、アルミナジルコニア材）、炭化けい素質材（黒色炭化けい素材、緑色炭化けい素材）、ダイヤモンド（天然ダイヤモンド、合成ダイヤモンド）、ＣＢＮ（立方晶窒化ほう素、金属被覆立方晶窒化ほう素）や、その組み合わせなどが挙げられる。

砥粒２は、その全部又は一部が研磨面１１の谷状部１１ｂ内に入り、且つ駆動部３による研磨面１１と被研磨面Ｗ１の相対移動に伴って転がる粒径に設定され、管路などの供給部４により所定量の砥粒２が研磨面１１と被研磨面Ｗ１の間に向けて散布される。
砥粒２の材料としては、アルミナ質材（褐色アルミナ材、白色アルミナ材、淡紅色アルミナ材、解砕形アルミナ材、人造エメリー材、アルミナジルコニア材）、炭化けい素質材（黒色炭化けい素材、緑色炭化けい素材）、ダイヤモンド（天然ダイヤモンド、合成ダイヤモンド）、ＣＢＮ（立方晶窒化ほう素、金属被覆立方晶窒化ほう素）や、その組み合わせなどが挙げられる。
砥粒２は、さまざまの形状があり、少なくともその外面の一部に先端が尖った研削刃２ａを有している。図１（ｂ）（ｃ），図２及び図３に示される例の場合には、砥粒２を六角形で表しているが、それ以外の形状であってもよい。
砥粒２のサイズは、研磨面１１の面粗さに応じた粒径のものを選択して用いる。砥粒２の粒径は、電気的検知帯法、ふるい分け法、光散乱法（レーザ解析・散乱法）などの周知な測定方法を用いて特定される。
砥粒２の粒径として本発明の実施形態では、供給部４から研磨面１１と被研磨面Ｗ１の間に向けて供給される砥粒２のメジアン値（中央値）、すなわちメジアン径を用いているが、粒径によってはメジアン径に代え、電気抵抗試験方法による「体積分布の累積値５０％に相当する粒子径」や「試験用ふるい」寸法の一つなどを用いてもよい。
砥粒２の粒径の具体例としては、研磨面１１の面粗さの約０．５倍以上で且つ２５倍以下に設定することが好ましい。詳しくは、砥粒２の粒径を研磨面１１の面粗さの約１．５倍以上で且つ２５倍以下に設定することが好ましい。更に詳しくは、砥粒２の粒径を研磨面１１の面粗さの約１．５倍以上で且つ約１１倍以下に設定することが好ましい。

そして、本発明の実施形態に係る乾式研磨装置Ａを用いた乾式研磨方法は、所定面粗さの山状部１１ａ及び谷状部１１ｂを有する研磨面１１に対して被研磨物Ｗの被研磨面Ｗ１を圧接させる加圧工程と、研磨面１１又は被研磨面Ｗ１のいずれか一方若しくは両方を相対的に移動させる研磨工程と、を主要な工程として含んでいる。
前記加圧工程では、ホルダ１２により被研磨物Ｗの被研磨面Ｗ１を研磨テーブル１の研磨面１１に対し所定圧力で圧接させている。
前記研磨工程では、駆動部３により研磨面１１又はホルダ１２のいずれか一方を他方に対して回転移動させるか、若しくは研磨面１１及びホルダ１２の両方を相対的に移動させている。
さらに、前記研磨工程では、供給部４により研磨面１１と被研磨面Ｗ１の間に向けて所定サイズの砥粒２を散布して、研磨面１１と被研磨面Ｗ１の相対移動により砥粒２を、その全部又は一部が研磨面１１の谷状部１１ｂ内に入るように転動させる。
砥粒２のサイズは、その全体又は一部（研削刃２ａ）が研磨面１１の谷状部１１ｂ内に入り且つ研磨面１１と被研磨面Ｗ１の相対移動に伴って転がる粒径に設定されている。
供給部４による砥粒２の供給タイミングとしては、駆動部３による研磨面１１と被研磨面Ｗ１の相対移動開始時と、相対移動中にそれぞれ所定量ずつ散布することが好ましい。

このような本発明の実施形態に係る乾式研磨装置Ａ及び乾式研磨方法によると、研磨工程において所定の面粗さを有する研磨面１１に対し、被研磨物Ｗの被研磨面Ｗ１が圧接した状態で、研磨面１１と被研磨面Ｗ１を相対移動させ、研磨面１１と被研磨物Ｗの被研磨面Ｗ１の間に砥粒２を供給する。
これにより、被研磨面Ｗ１が研磨面１１の山状部１１ａや砥粒２（切削刃２ａ）で研ぎ磨かれる。
これに伴い、被研磨物Ｗから切り屑として切粉Ｗ２が発生する。切粉Ｗ２のサイズは、研磨面１１の谷状部１１ｂよりも遥かに小さいため、切粉Ｗ２が研磨面１１の谷部１１ｂに入り込み、そのまま堆積して目詰まりを起こしてしまう。
そこで、研磨面１１と被研磨物Ｗの被研磨面Ｗ１の間に供給される砥粒２のサイズを、その全体又は一部（切削刃２ａ）が研磨面１１の谷状部１１ｂ内に入り且つ研磨面１１と被研磨面Ｗ１の相対移動に伴って転動する粒径に設定する。
これにより、研磨面１１の谷状部１１ｂに入り込んだ切粉Ｗ２が、砥粒２の転動に伴い流動して谷状部１１ｂから強制的に掻き出される。
したがって、研磨面１１の谷状部１１ｂに対する切粉Ｗ２の目詰まりを防止することができる。
その結果、多数の固定砥粒が分散配置された研磨面で被研磨物を乾式研磨する従来のものに比べ、切粉Ｗ２の目詰まりを起因とする研磨速度の急激な低下が抑制され、高品質な研磨を安定して実現できる。
さらに、研磨工程の時間経過に伴いドレッシング作業が必要になっても、ドレッシング作業の間隔を延ばすことができ、研磨効率の向上が図れる。
また、研磨面１１と砥粒２を用いた乾式研磨であるため、水やスラリー（研磨砥粒液）などの加工液を用いた湿式研磨のように被研磨面Ｗ１が酸化などの反応せず、スラリーに含まれる液などが被研磨面Ｗ１に深く浸透するなどの不都合を解消できる。

以下に、本発明の実施例を説明する。
［実施例１〜６及び比較例１，２］
表１に示す実施例１〜６と比較例１，２は、研磨面１１としてＣＢＮ砥石（直径が約３８０ｍｍ）を用い、砥粒２としてホワイトアルミナを用い、被研磨物Ｗとして熱電変換素子材料（マグネシウムシリサイド製の焼成体：直径が約５０ｍｍの円形板）を用いている。研磨面１１に対する被研磨物Ｗの圧力（面圧）を３００ｇ／ｃｍ²、研磨面１１の回転数を約５０／ｍｉｎに設定して、被研磨面Ｗ１の研磨を行っており、それぞれ共通にしている。
比較例１では、研磨面１１となるＣＢＮ砥石のみで、被研磨物Ｗ（Ｍｇ₂Ｓｉ）の研磨を行い、砥粒２は散布していない。
実施例１〜６及び比較例２では、研磨面１１と被研磨面Ｗ１の相対移動開始時に砥粒２を１０ｇ散布し、相対移動中は砥粒２を毎分３ｇ散布しており、それぞれ共通にしている。
なお、研磨面１１の面粗さ（最大高さＳｚ）は、キーエンス社製の「ワンショット３Ｄ形状測定計測機ＶＲ−３２００」を用いて測定した。
砥粒２の粒径は、次の優先順で定めた。
１．ＪＩＳＲ６００２：１９９８に準拠した電気抵抗試験方法が適用可能な砥粒（精密研磨用微粉）の場合は、電気抵抗試験方法による「体積分布の累積値５０％に相当する粒子径」を粒径とする。
２．ＪＩＳＲ６００２：１９９８に準拠したふるい分け試験方法が適用可能な砥粒（粗粒）の場合は、該砥粒の粒度が該当するＪＩＳＲ６００１：１９９８「表４：砥粒の粒度分布」における粒度欄の「（３段＋４段）」列の「４段」に示された「試験用ふるい」の寸法（ｍｍ又はμｍ）を粒径とする。
３．上記１又は上記２で定められない砥粒の場合は、ＪＩＳＺ８８２５：２０１３に準拠した粒子径解析−レーザ解析・散乱法における「Ｘ₅₀：中位（メジアン）径：ここでは、体積基準。すなわち、粒子の体積で５０％がこの径より小さく、５０％が大きい。」を粒径とする。

実施例１では、研磨面１１の面粗さ（最大高さＳｚ）を１９μｍ、砥粒２の粒径（メジアン径）を９．５μｍとした。これにより、研磨面１１の面粗さに対する砥粒２の粒径の比率（砥粒２の粒径／研磨面１１の面粗さ）は０．５となった。
実施例２では、研磨面１１の面粗さ（最大高さＳｚ）を１９μｍ、砥粒２の粒径（メジアン径）を３０μｍとした。これにより、研磨面１１の面粗さに対する砥粒２の粒径の比率は１．５８となった。
実施例３では、研磨面１１の面粗さ（最大高さＳｚ）を３１μｍ、砥粒２の粒径（メジアン径）を５７μｍとした。これにより、研磨面１１の面粗さに対する砥粒２の粒径の比率は１．８４となった。
実施例４では、研磨面１１の面粗さ（最大高さＳｚ）を９４μｍ、砥粒２の粒径（メジアン径）を１５０μｍとした。これにより、研磨面１１の面粗さに対する砥粒２の粒径の比率は１．６となった。
実施例５では、研磨面１１の面粗さ（最大高さＳｚ）を１３μｍ、砥粒２の粒径（メジアン径）を１５０μｍとした。これにより、研磨面１１の面粗さに対する砥粒２の粒径の比率は１１．５４となった。
実施例６では、研磨面１１の面粗さ（最大高さＳｚ）を６μｍ、砥粒２の粒径（メジアン径）を１５０μｍとした。これにより、研磨面１１の面粗さに対する砥粒２の粒径の比率は２５となった。

一方、比較例１では、研磨面１１の面粗さ（最大高さＳｚ）を１９μｍ、砥粒２を散布しなかったところが異なっている。
比較例２では、研磨面１１の面粗さ（最大高さＳｚ）を１９μｍ、砥粒２の粒径（メジアン径）を５．７μｍとした。これにより、研磨面１１の面粗さに対する砥粒２の粒径の比率を０．３以下にしたところが異なっている。

表１に示される評価結果（加工Ｒａｔｅ、平坦度、キズの有無）は、以下の指標に基づくものである。
「加工Ｒａｔｅ」とは、実施例１〜６及び比較例１，２において、研磨面１１の研磨開始１分後から５分後までの研磨量（μｍ／ｍｉｎ）を測定し、研磨面１１に切粉Ｗ２が目詰まりしたことによる研磨速度の低下度を確認するための試験である。
「平坦度」とは、実施例１〜６及び比較例１，２において被研磨物Ｗの所定箇所５点の厚さを測定し、その最大値及び最小値の平均値（μｍ）で平坦度を確認するための試験である。
「キズの有無」とは、実施例１〜６及び比較例１，２において、研磨面１１を目視により外観検査して、表面キズや表面スレの有無を確認するための試験である。その試験結果を３段階で評価した。
この「キズの有無」の評価結果において、×：研磨面１１に表面キズや表面スレが有る、△：研磨面１１に表面キズや表面スレが減少したものの表面キズや表面スレが若干残っている程度、○：研磨面１１に表面キズや表面スレが無い、のように評価した。

［評価結果］
実施例１〜６と比較例１，２を比較すると、実施例１〜６は、加工Ｒａｔｅ、平坦度、キズの有無の全てにおいて良好な評価結果が得られている。
詳しく説明すると、実施例１は、加工Ｒａｔｅにおいて研磨面１１の研磨開始１分後から５分後まで時間経過に伴い研磨量が８１μｍ→５１μｍに漸次低下し、研磨開始５分間の低下量が３０μｍに抑制された。平坦度においては、ＴＶ５の平均値が５．９μｍであった。キズの有無においては、研磨面１１に表面キズや表面スレが若干残っていた。
実施例２は、加工Ｒａｔｅにおいて研磨面１１の研磨開始１分後に研磨量が８７μｍであり、研磨開始２分後に研磨量が７４μｍまで低下したものの、研磨開始５分後まで研磨量が７４μｍに維持され、研磨開始５分間の低下量が１３μｍに抑制された。平坦度においては、ＴＶ５の平均値が４．８μｍであった。キズの有無においては、研磨面１１に表面キズや表面スレが無くなった。
実施例３は、加工Ｒａｔｅにおいて研磨面１１の研磨開始１分後に研磨量が９７μｍであり、研磨開始２分後に研磨量が８９μｍまで低下したものの、研磨開始５分後まで研磨量が８９μｍに維持され、研磨開始５分間の低下量が８μｍに抑制された。平坦度においては、ＴＶ５の平均値が５．２μｍであった。キズの有無においては、研磨面１１に表面キズや表面スレが無くなった。
実施例４は、加工Ｒａｔｅにおいて研磨面１１の研磨開始１分後に研磨量が１０５μｍであり、研磨開始２分後に研磨量が１００μｍ以下に若干低下したものの、研磨開始５分後は研磨量が１００μｍまで戻り、研磨開始５分間の低下量が５μｍに抑制された。平坦度においては、ＴＶ５の平均値が５．３μｍであった。キズの有無においては、研磨面１１に表面キズや表面スレが無くなった。
実施例５は、加工Ｒａｔｅにおいて研磨面１１の研磨開始１分後に研磨量が４９μｍであり、研磨開始２分後に研磨量が４７μｍ以下に若干低下したものの、研磨開始５分後は研磨量が４７μｍまで戻り、研磨開始５分間の低下量が２μｍに抑制された。平坦度においては、ＴＶ５の平均値が６．３μｍであった。キズの有無においては、研磨面１１に表面キズや表面スレが無くなった。
実施例６は、加工Ｒａｔｅにおいて研磨面１１の研磨開始１分後に研磨量が３５μｍであり、研磨開始２分後に研磨量が３４μｍ以下に若干低下したものの、研磨開始５分後は研磨量が３４μｍまで戻り、研磨開始５分間の低下量が１μｍに抑制された。平坦度においては、ＴＶ５の平均値が６．５μｍであった。キズの有無においては、研磨面１１に表面キズや表面スレが無くなった。

実施例１の加工Ｒａｔｅにおいて研磨開始５分間の低下量が３０μｍに抑制された理由は、図１（ｂ）に示される作動によるものと推測される。
すなわち、砥粒２として面粗さに対する砥粒２の粒径の比率が０．５の第一砥粒２１を用いた場合には、被研磨物Ｗの被研磨面Ｗ１の間に供給（散布）されると、第一砥粒２１の略全体が切粉Ｗ２と共に研磨面１１の谷部１１ｂに入り込む。しかし、第一砥粒２１の粒径が切粉Ｗ２のサイズ（約数μｍ）よりも大きいため、研磨面１１と被研磨面Ｗ１の相対移動時に第一砥粒２１が被研磨面Ｗ１と接触してそれぞれ転動する。これにより、谷状部１１ｂ内に堆積された切粉Ｗ２が流動して、谷状部１１ｂから切粉Ｗ２を強制的に掻き出す。
なお、実施例１と同じ粒径の第一砥粒２１を用いて、図１（ｃ）に示されるように、研磨面１１に対する被研磨物Ｗの圧力（面圧）や砥粒２の散布量を変化した状態で同様な試験を行った。この場合には、砥粒２（第一砥粒２１）や切粉Ｗ２からなる層が厚くなるため、研磨面１１の山状部１１ａによる被研磨面Ｗ１の研磨作用が減少するものの、実施例１と同様に良好な評価結果が得られた。
さらに、実施例２〜４の加工Ｒａｔｅにおいて研磨開始５分間の低下量が１３〜５μｍに抑制された理由は、図２に示される作動によるものと推測される。
すなわち、砥粒２として面粗さに対する砥粒２の粒径の比率が１．５８〜１．８４の第二砥粒２２を用いた場合には、第二砥粒２２の一部（一方の切削刃２ａ）のみが切粉Ｗ２と共に研磨面１１の谷部１１ｂに入り込む。しかし、第二砥粒２２の他部（他方の切削刃２ａなど）は被研磨面Ｗ１と接触するため、研磨面１１と被研磨面Ｗ１の相対移動に伴って第二砥粒２２の全体がそれぞれ転動する。これにより、谷状部１１ｂ内に堆積された切粉Ｗ２が流動して、谷状部１１ｂから切粉Ｗ２を強制的に掻き出す。
また、実施例５，６の加工Ｒａｔｅにおいて研磨面１１の研磨開始１分後に研磨量が４９μｍや３５μｍまで低下した理由は、図示しないが、砥粒２の粒径が大きくなり過ぎたことが原因と推測される。
すなわち、砥粒２が被研磨面Ｗ１と接触するものの、研磨面１１と被研磨面Ｗ１の相対移動により被研磨面Ｗ１と砥粒２との間でスリップが発生し、スムーズに転動し難くなる。しかし、研磨面１１に対する被研磨物Ｗの圧力（面圧）や、研磨面１１の回転数や、砥粒２の散布量を調整すれば、スリップの発生は抑制可能と思われる。

しかし、これに対して、比較例１，２は、加工Ｒａｔｅ、平坦度、キズの有無の全てで不良な評価結果になっている。
詳しく説明すると、比較例１は、加工Ｒａｔｅにおいて、研磨面１１の研磨開始１分後から５分後まで時間経過に伴い研磨量が８２μｍ→４３μｍに漸次低下し、研磨開始５分間の低下量が３９μｍであり、不良な評価結果になった。平坦度においては、ＴＶ５の平均値が８．５μｍであり、不良な評価結果になった。キズの有無においては、研磨面１１に表面キズや表面スレが実施例１に比べて有り、不良な評価結果になった。
比較例２は、加工Ｒａｔｅにおいて、研磨面１１の研磨開始１分後から５分後まで時間経過に伴い研磨量が８１μｍ→４５μｍに漸次低下し、研磨開始５分間の低下量が３６μｍであり、不良な評価結果になった。平坦度においては、ＴＶ５の平均値が７．８μｍであり、不良な評価結果になった。キズの有無においては、研磨面１１に表面キズや表面スレが実施例１に比べて有り、不良な評価結果になった。
比較例２の加工Ｒａｔｅにおいて研磨開始５分間の研磨量が３６μｍまで低下した理由は、図３に示される作動によるものと推測される。
すなわち、砥粒２として面粗さに対する砥粒２の粒径の比率が０．３以下の第三砥粒２３を用いた場合には、切粉Ｗ２のサイズ（約数μｍ）と略同じ大きさ又はそれよりも小さくなる。このため、谷状部１１ｂに堆積した切粉Ｗ２の中に第三砥粒２３が紛れ込んでしまう。この状態で、研磨面１１と被研磨面Ｗ１が相対移動しても、被研磨面Ｗ１との界面近くに位置する第三砥粒２３及び切粉Ｗ２は流動するものの、谷状部１１ｂの内側に堆積した切粉Ｗ２を谷状部１１ｂから強制的に掻き出す機能はない。

この評価結果から明らかなように、実施例１〜６は、比較例１，２よりも研磨面１１の谷状部１１ｂに対する切粉Ｗ２の目詰まりを防止して、切粉Ｗ２の目詰まりを起因とする研磨速度の急激な低下が抑制されることを実証できた。

特に、実施例１〜６のように砥粒２の粒径が研磨面１１の面粗さの０．５倍以上で且つ２５倍以下の場合には、図１（ｂ）（ｃ）及び図２に示されるように、切粉Ｗ２のサイズ（約数μｍ）よりも遥かに大きくなる。これにより、研磨面１１と被研磨面Ｗ１の相対移動に伴う砥粒２の転動によって、谷状部１１ｂ内に堆積した切粉Ｗ２がスムーズに掻き出される。このため、研磨面１１の山状部１１ａや砥粒２（切削刃２ａ）による被研磨面Ｗ１の研磨が促進される。
したがって、被研磨面Ｗ１を所望の平坦度に研磨することができる。
その結果、より高品質な研磨を安定して実現できる。

さらに、実施例２〜６のように砥粒２の粒径が研磨面１１の面粗さの１．５倍以上で且つ２５倍以下の場合には、研磨キズを無くすことが実証できた。
その結果、極めて高品質な研磨を安定して実現できる。

また、実施例２〜４のように砥粒２の粒径が研磨面１１の面粗さの約１１倍以下の場合には、研磨速度を向上させて効率的に高品質な研磨を安定して実現可能なことが実証できた。
その結果、生産性に優れる。

なお、表１には示さなかったが、研磨面１１の面粗さに対する砥粒２の粒径の比率を実施例６より大きく設定したものについても、実施例１〜６や比較例１，２と同様に試験を行った。
その具体例として研磨面１１の面粗さに対する砥粒２の粒径の比率を３０に設定したものの評価結果は、加工Ｒａｔｅにおいて研磨面１１の研磨開始１分後の研磨量と研磨開始５分後の研磨量が実施例６に比べ共に低下したものの、平坦度においてＴＶ５の平均値は実施例６と比較例１の間であり、ほぼ良好な評価結果が得られた。キズの有無においては、研磨面１１に表面キズや表面スレが無かった。
さらに、前述した実施例１〜６と比較例１，２では、研磨面１１としてＣＢＮ砥石を用い、砥粒２としてホワイトアルミナを用い、被研磨物Ｗとしてマグネシウムシリサイド（Ｍｇ₂Ｓｉ）の焼結体（５０ｍｍφ）を用いたが、これに限定されず、研磨面１１としてダイヤモンド砥石など他のものを用いたり、砥粒２として炭化けい素質材など他のものを用いたり、被研磨物Ｗとして半導体材料など他のものを用いることも可能である。
このような場合でも前述した実施例１〜６と同様な作用効果が得られるものと推測される。

Ａ乾式研磨装置１１研磨面
１１ａ山状部１１ｂ谷状部
１２ホルダ２砥粒
３駆動部４供給部
Ｗ被研磨物Ｗ１被研磨面

Claims

被研磨物の被研磨面を研磨面と砥粒で研磨して所望の平坦度に加工する乾式研磨方法であって、
所定面粗さの山状部及び谷状部を有する前記研磨面に対して前記被研磨物の前記被研磨面を圧接させる加圧工程と、
前記研磨面又は前記被研磨面のいずれか一方若しくは前記研磨面及び前記被研磨面の両方を相対的に移動させる研磨工程と、を含み、
前記砥粒は、その全体又は一部が前記研磨面の前記谷状部内に入り且つ前記研磨面と前記被研磨面の相対移動に伴って転動するように粒径が前記研磨面の面粗さの０．５倍以上で且つ２５倍以下に設定され、
前記研磨工程では、前記研磨面と前記被研磨面の間に前記砥粒を供給して、前記研磨面と前記被研磨面の相対移動に伴う前記砥粒の転動により、前記谷状部に入り込んだ前記被研磨面の切粉を流動させて掻き出すことを特徴とする乾式研磨方法。
前記砥粒の粒径を前記研磨面の面粗さの１．５倍以上で且つ２５倍以下に設定することを特徴とする請求項１記載の乾式研磨方法。
前記砥粒の粒径を前記研磨面の面粗さの１１倍以下に設定することを特徴とする請求項２記載の乾式研磨方法。
所定面粗さの山状部及び谷状部を有する研磨面と、
前記研磨面に対して被研磨物をその被研磨面が圧接するように保持するホルダと、
前記研磨面又は前記被研磨面のいずれか一方若しくは前記研磨面及び前記被研磨面の両方を相対的に移動させる駆動部と、
前記研磨面と前記被研磨物の前記被研磨面の間に所定サイズの砥粒を供給する供給部と、を備え、
前記砥粒は、その全部又は一部が前記研磨面の前記谷状部内に入り且つ前記研磨面と前記被研磨面の相対移動に伴って転動し、且つこの転動に伴い前記谷状部に入り込んだ前記被研磨面の切粉が流動して掻き出されるように粒径が前記研磨面の面粗さの０．５倍以上で且つ２５倍以下に設定されることを特徴とする乾式研磨装置。