JPH04331075A - ダイヤモンド砥石およびその製造法 - Google Patents

ダイヤモンド砥石およびその製造法

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JPH04331075A
JPH04331075A JP3128604A JP12860491A JPH04331075A JP H04331075 A JPH04331075 A JP H04331075A JP 3128604 A JP3128604 A JP 3128604A JP 12860491 A JP12860491 A JP 12860491A JP H04331075 A JPH04331075 A JP H04331075A
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JP
Japan
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diamond
grooves
grinding wheel
fine
grindstone
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP3128604A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroaki Yamashita
山下 博明
Noribumi Kikuchi
菊池 則文
Hajime Ito
肇 伊藤
Takumi Shibuya
巧 渋谷
Tatsuyoshi Watanabe
渡辺 竜良
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、長期に亘って使用す
ることができ、粗研削から中粗研削に至る広範囲研削が
可能な気相合成ダイヤモンド被覆膜を形成したダイヤモ
ンド砥石に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、金属、超硬合金などからなる砥石
基体の表面に気相合成ダイヤモンド被覆膜を形成してな
るダイヤモンド砥石は知られており、上記砥石基体表面
に形成された気相合成ダイヤモンド被覆膜は粒度分布が
極めて狭い範囲内にある析出生成ダイヤモンド粒で構成
されているところから、上記ダイヤモンド砥石は超精密
研削面を形成するための砥石として使用されている(特
開昭60−201878号公報、特開昭60−2018
79号公報など参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、気相合
成ダイヤモンド被覆膜を形成したダイヤモンド砥石は、
超精密研削面を得るには極めて有効な砥石であるが、粗
研削を行うことができないために高能率研削を行うこと
ができず、その用途は極めて限定され、また上記気相合
成ダイヤモンド被覆膜の膜厚はせいぜい5μm程度と極
めて薄いために、砥石としての使用寿命が短いなどの課
題があった。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
粗研削が可能でかつ使用寿命の長い気相合成ダイヤモン
ド被覆膜を有するダイヤモンド砥石を開発すべく研究を
行った結果、砥石基体表面に溝を形成し、この溝にダイ
ヤモンド微粉末を充填し、ついでこの溝にダイヤモンド
微粉末が充填されている砥石基体の表面に通常の気相合
成法によりダイヤモンド被覆膜を形成して得られたダイ
ヤモンド砥石は、粗研削が可能でありかつ使用寿命が長
いという知見を得たのである。
【0005】この発明は、かかる知見に基づいてなされ
たものであって、表面に溝が形成されている砥石基体、
上記溝に充填されているダイヤモンド微粉末、並びに上
記砥石基体の表面および上記溝に充填されているダイヤ
モンド微粉末の上に形成されている気相合成ダイヤモン
ド被覆膜からなるダイヤモンド砥石およびその製造法に
特徴を有するものである。
【0006】この発明のダイヤモンド砥石およびその製
造法を図面を用いて具体的に説明する。
【0007】図1は、表面に溝2を設けた砥石基体1の
断面図、図2は上記溝2にダイヤモンド微粉末を充填し
た状態を示す砥石基体1の断面図、図3は上記図2の溝
2にダイヤモンド微粉末を充填した砥石基体1の上に気
相合成ダイヤモンド被覆膜4を形成したこの発明のダイ
ヤモンド砥石の断面図である。
【0008】まず、気相合成ダイヤモンド被覆膜が強固
に密着することのできる材質の砥石基体1を用意する。 この砥石基体1としては、Mo,W,超硬合金,SiO
2 ,SiC,Si,Si3 N4 ,AlN,サイア
ロンなどを用いることが可能である。
【0009】上記砥石基体1の表面を研摩したのち、レ
ーザー加工法、放電加工法、もしくはストレートホイー
ル砥石による加工法などの物理的方法、または半導体用
フォトリソグラフィーなどのエッチングによる化学的方
法により溝2を成形する。
【0010】上記砥石基体1の表面に形成される溝2の
平面模様は、細長い直線溝が交叉する溝であってもよく
、またそれぞれが独立した穴溝が無数に存在するもので
あってもよいが、この発明における溝の平面模様は上記
の平面模様に限定されるものではなく、任意の平面模様
を採用することができる。
【0011】さらに、溝2の寸法は幅または径が1〜1
,000μm、深さ:1〜1,000μmの範囲内にあ
ることが好ましいが、溝の寸法についても上記範囲に特
に限定されるものではない。
【0012】このようにして砥石基体1の表面に溝2を
形成したのち、上記溝2にダイヤモンド微粉末3を充填
する。上記ダイヤモンド微粉末3は、溝2を設けた砥石
基体1の表面に均一厚さに積載し、振動を加えたのち拭
き落すと、溝2に充填されているダイヤモンド微粉末3
のみが溝2に残り、その他の砥石基体1の表面のダイヤ
モンド微粉末は拭き落され、図2に示されるようなダイ
ヤモンド微粉末3が溝2にのみ充填されている砥石基体
1が作製される。溝に充填されるダイヤモンド微粉末の
粒径は、上記溝の寸法よりも小さな粒径であればよいが
、上記ダイヤモンド微粉末の粒径が細かいほど滑らかな
砥削面が得られるので、粗研削、中粗研削などの用途に
応じたダイヤモンド微粉末の粒径を選べばよい。また、
上記ダイヤモンド微粉末は、天然ダイヤモンド微粉末で
もよいが、超硬圧による人工ダイヤモンド微粉末を用い
る方が粒径が揃っているので好ましい。
【0013】このようにしてダイヤモンド微粉末3を溝
2に充填した砥石基体1の上に、通常の人工気相合成法
により気相合成ダイヤモンド被覆膜4を形成すると、図
3のようなこの発明のダイヤモンド砥石を作製すること
ができる。
【0014】この発明のダイヤモンド砥石の気相合成ダ
イヤモンド被覆膜4は、溝2に入り込みかつダイヤモン
ド微粉末3の粒子隙間にも入り込むことによりアンカー
効果が働いて砥石基体1に強固に密着すると同時に上記
ダイヤモンド微粉末3も気相合成ダイヤモンド被覆膜4
に包み込まれることにより溝2内に強固に固定される。
【0015】したがって、この発明のダイヤモンド砥石
を厳しい条件で使用しても、気相合成ダイヤモンド被覆
膜4は砥石基体1から剥離することがなく、また上記気
相合成ダイヤモンド被覆膜4が摩耗してダイヤモンド微
粉末3が外面に現われてもダイヤモンド微粉末3は溝2
から脱落することがなく、溝2の中に充填されているダ
イヤモンド微粉末3が消耗しつくすまで研摩性能は維持
され、長期に亘って使用可能なダイヤモンド砥石が得ら
れるのである。
【0016】上記砥石基体1は、気相合成ダイヤモンド
被覆膜4を形成する際に、装置内において所定の温度に
加熱する必要があり、上記加熱速度を速めるために砥石
基体1を可能な限り薄くする必要があるが、かかる薄い
砥石基体1をもったダイヤモンド砥石は強度が低いので
裏面にアルミニウム板、鋼板などの支持板を貼り付けて
補強することが好ましい。
【0017】
【実施例】つぎに、この発明を実施例を用いて一層具体
的に説明する。
【0018】実施例1 直径:150mm、厚さ:3mmの合成石英円板を用意
し、この合成石英円板の表面をラッピングしたのち、ポ
リッシングし、このポリッシングした合成石英円板の表
面をアルカリ脱脂により清浄し、水分を十分除去したの
ち、OFPR−800と称するポジ型フォトレジスト液
を塗布した。
【0019】上記塗布したフォトレジスト液の溶媒を、
温度:110℃、90秒間保持のプレベークすることに
より蒸発させ、ラップ仕上した合成石英円板の表面にフ
ォトレジスト膜を形成した。
【0020】一方、格子状フォトマスクを用意し、この
フォトマスクを上記フォトレジスト膜を有する合成石英
円板の上に重ね合せ、波長:436nmの水銀灯を用い
て上記フォトマスクの上から紫外線を照射し、上記合成
石英円板表面のレジスト膜を感光させた。
【0021】この感光した合成石英円板表面のレジスト
膜を現像すると感光部分のフォトレジストは溶出し、フ
ォトレジスト膜がタイル状に残った。このタイル状フォ
トレジスト膜の付着した合成石英円板をポストベークす
ることにより現像液、リンス液を除去し、さらに熱架橋
で接着性を改善したのち、エッチング液に浸漬してフォ
トレジスト膜のない合成石英円板部分をエッチングし、
合成石英円板の表面に格子模様の幅:5μm、深さ:1
μmのU字溝を形成した。
【0022】上記エッチング条件は、次の通りである。
【0023】エッチング液: 硝酸第2セリウム・アンモニウム:17g、過塩素酸:
5cc、 純水:100cc、 エッチング液の温度:室温、 このようにして合成石英板のU字溝に、平均粒径:1μ
mのダイヤモンド微粉末を充填し、合成石英板の表面に
付着しているダイヤモンド微粉末を拭い去ったのち、人
工ダイヤモンド析出生成装置に装入し、反応容器:内径
:200mmφの石英管、反応混合ガス組成:CH4 
/H2 =1/100(容量割合)、 熱電子放射材と円板状合成石英基体表面との距離:30
mm、 反応容器内雰囲気圧力:30Torr、熱電子放射材の
加熱温度:2000℃、熱電子放射材による円板状合成
石英基体の加熱温度:850℃、 反応処理時間:3時間、 の条件で処理することにより、上記ダイヤモンド微粉末
をU字溝に充填した円板状合成石英基体表面に気相合成
ダイヤモンド被覆膜を形成しこの発明のダイヤモンド砥
石を作製した。
【0024】この発明のダイヤモンド砥石を直径:20
0mmのバックアップ回転テーブルに取付け、バックア
ップ周速度:90m/min で回転しているバックア
ップ回転テーブル上のダイヤモンド砥石に、圧力:30
0g/cm2 で直径:10mmの棒状シリコン単結晶
を5分間押付けて研削し、研削されたシリコン単結晶棒
の研削量を測定した結果、研削量は16.13mgであ
った。
【0025】従来例1 実施例1で用意した合成石英円板の表面をラッピングし
たのちポリッシングし、このポリッシングしたままの溝
なしの合成石英板表面に実施例1と同じ条件で気相合成
ダイヤモンド被覆膜を析出生成させて従来ダイヤモンド
砥石を作製し、この従来ダイヤモンド砥石を用いて上記
実施例1と全く同一条件で棒状シリコン単結晶を測定し
た結果、研削量は4.35mgであった。
【0026】実施例2 直径:150mm、厚さ:1mmの金属Si製円板を用
意し、この金属Si製円板を、 エッチング液:濃度80%のフッ酸:1、濃度80%の
硝酸:4、 濃度80%の酢酸:3、 の割合で混合した混合液、 エッチング液の温度:室温、 の条件でエッチング処理を行う以外はすべて実施例1と
全く同様に処理することにより、直径:5μm、深さ:
1μmの寸法を有する穴を上記金属Si製円板表面に無
数に成形し、この無数の穴に平均粒径:1μmのダイヤ
モンド微粉末を実施例1と同様にして充填し、ついで上
記ダイヤモンド微粉末が充填されている金属Si製円板
表面に実施例1と全く同一条件で気相合成ダイヤモンド
被覆膜を析出生成させ、この発明のダイヤモンド砥石を
作製した。
【0027】このダイヤモンド砥石を用いて、直径:1
0mmの引き上げ棒状シリコン単結晶を実施例1と全く
同様にして研削し、その研削量を測定したところ、25
.32mgであった。
【0028】従来例2 実施例2で用意した金属Si製円板の表面をラッピング
したのちポリッシングし、ポリッシングしたままの溝な
しの金属Si製円板を砥石基体の表面に実施例1と同一
条件で気相合成ダイヤモンド被覆膜を析出生成させ従来
ダイヤモンド砥石を作製し、このダイヤモンド砥石を用
いて実施例2で用意した棒状シリコン単結晶を研削し、
その研削量を測定したところ、7.25mgであった。
【0029】実施例3 直径:150mm、厚さ:3mmのMo製円板を用意し
、このMo製円板の表面をラッピングしたのち、外径:
52mm、厚さ:15μmのダイヤモンド超薄刃砥石を
用いて上記ラッピングしたMo製円板の表面に、幅:1
6μm、深さ:5μmの寸法を有するU字溝を表面模様
となるように形成し、Mo製砥石基体を作製した。
【0030】このMo製砥石基体表面の上記U字溝に平
均粒径:5μmのダイヤモンド微粉末を充填し、このダ
イヤモンド微粉末が充填されているU字溝を有するMo
製砥石基体表面に気相合成ダイヤモンド被覆膜を形成し
、この発明のダイヤモンド砥石を作製した。このダイヤ
モンド砥石を直径:200mmのバックアップ回転テー
ブルに取付け、バックアップ回転テーブルを周速度:9
0m/min で回転させながらアルミナセラミックス
棒を回転している上記ダイヤモンド砥石に圧力:300
g/cm2 で押付けることにより研削し、上記ダイヤ
モンド砥石が研削不能となるまでの研削時間を測定した
ところ21.30分であり、研削不能になるまでに研削
したアルミナセラミックスの研削量は45.40mgで
あった。
【0031】従来例3 実施例3で用意したMo製円板の表面をラッピングした
ままの溝なしのMo製円板を砥石基体とし、実施例1と
同一条件で気相合成ダイヤモンド被覆膜を形成して従来
ダイヤモンド砥石を作製し、この従来ダイヤモンド砥石
を用いて実施例3と同一条件で研削し、上記従来ダイヤ
モンド砥石が研削不能となるまでの研削時間を測定した
ところ6.42分であり、それまでに研削されたアルミ
ナセラミックスの研削量は5.2mgであった。
【0032】
【発明の効果】実施例1と従来例1および実施例2と従
来例2をそれぞれ対比すると、砥石基体の溝にダイヤモ
ンド微粉末を充填し、その上に気相合成ダイヤモンド被
覆膜を形成したこの発明のダイヤモンド砥石は、通常の
溝なし砥石基体表面に気相合成ダイヤモンド被覆膜を形
成した従来のダイヤモンド砥石よりも研削能力は格段に
向上することがわかる。
【0033】さらに、実施例3と従来例3を比較すると
、この発明のダイヤモンド砥石は、従来のダイヤモンド
砥石よりも研削能力は格段に向上するとともに、砥石が
研削不能となるまでの時間、すなわち砥石寿命も大幅に
向上することがわかる。
【0034】したがって、この発明によると、従来の気
相合成ダイヤモンド被覆砥石では考えられなかった粗研
削を行うことができると共に使用寿命の長い気相合成ダ
イヤモンド膜被覆ダイヤモンド砥石を提供することがで
き、産業上すぐれた効果をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】表面に溝を形成した砥石基体の断面図である。
【図2】砥石基体の溝にダイヤモンド微粉末を充填した
砥石基体の断面図である。
【図3】この発明のダイヤモンド砥石の断面図である。
【符号の説明】
1  砥石基体 2  溝 3  ダイヤモンド微粉末 4  気相合成ダイヤモンド被覆膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  表面に溝が形成されている砥石基体、
    上記溝に充填されているダイヤモンド微粉末、並びに上
    記砥石基体の表面および上記溝に充填されているダイヤ
    モンド微粉末の上に形成された気相合成ダイヤモンド被
    覆膜から構成されていることを特徴とするダイヤモンド
    砥石。
  2. 【請求項2】  砥石基体表面に溝を形成する工程、上
    記溝にダイヤモンド微粉末を充填する工程、および上記
    溝にダイヤモンド微粉末が充填されている砥石基体の表
    面に気相合成法によりダイヤモンド被覆膜を形成する工
    程からなることを特徴とするダイヤモンド砥石の製造法
JP3128604A 1991-05-01 1991-05-01 ダイヤモンド砥石およびその製造法 Withdrawn JPH04331075A (ja)

Priority Applications (1)

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JP3128604A JPH04331075A (ja) 1991-05-01 1991-05-01 ダイヤモンド砥石およびその製造法

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JPH04331075A true JPH04331075A (ja) 1992-11-18

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JP (1) JPH04331075A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007152493A (ja) * 2005-12-05 2007-06-21 Ebara Corp 研磨パッドのドレッサー及びその製造方法
CN107775193A (zh) * 2017-10-24 2018-03-09 长沙理工大学 一种双光束激光钎焊金刚石的方法与系统

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JP2007152493A (ja) * 2005-12-05 2007-06-21 Ebara Corp 研磨パッドのドレッサー及びその製造方法
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Effective date: 19980806