特開2024-13177合成砥石、合成砥石アセンブリ、及び、合成砥石の製造方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024013177
(43)【公開日】2024-01-31
(54)【発明の名称】合成砥石、合成砥石アセンブリ、及び、合成砥石の製造方法
(51)【国際特許分類】
B24D 3/32 20060101AFI20240124BHJP
B24D 3/02 20060101ALI20240124BHJP
B24D 3/00 20060101ALI20240124BHJP
H01L 21/304 20060101ALI20240124BHJP
【ＦＩ】
B24D3/32
B24D3/02 310C
B24D3/00 340
H01L21/304 631
【審査請求】有
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022138397
(22)【出願日】2022-08-31
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2023-04-17
(31)【優先権主張番号】P 2022115035
(32)【優先日】2022-07-19
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(71)【出願人】
【識別番号】000151357
【氏名又は名称】株式会社東京ダイヤモンド工具製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110003708
【氏名又は名称】弁理士法人鈴榮特許綜合事務所
(74)【代理人】
【識別番号】100108855
【弁理士】
【氏名又は名称】蔵田 昌俊
(74)【代理人】
【識別番号】100179062
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 正
(74)【代理人】
【識別番号】100153051
【弁理士】
【氏名又は名称】河野 直樹
(74)【代理人】
【識別番号】100199565
【弁理士】
【氏名又は名称】飯野 茂
(74)【代理人】
【識別番号】100162570
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 早苗
(72)【発明者】
【氏名】京島 快
(72)【発明者】
【氏名】八木 健
【テーマコード（参考）】
3C063
5F057
【Ｆターム（参考）】
3C063AA02
3C063AB05
3C063BA02
3C063BB01
3C063BB03
3C063BC03
3C063BD04
3C063CC19
3C063EE10
3C063EE26
3C063FF23
3C063FF30
5F057AA14
5F057CA11
5F057DA11
5F057EB18
(57)【要約】
【課題】 例えば乾式の研磨加工を行う際などに、摩擦熱が過大となることを抑制可能な合成砥石を提供すること。
【解決手段】 表面加工を行うための合成砥石は、砥粒率（Ｖｇ）が、０体積％より大きく、４０体積％以下の、砥粒と、結合剤率（Ｖｂ）が、３５体積％以上で、９０体積％以下である、不織布製の結合剤と、を含む。そして、合成砥石の気孔率（Ｖｐ）は、１０体積％以上で、５５体積％以下である。
【選択図】 図３
【解決手段】 表面加工を行うための合成砥石は、砥粒率（Ｖｇ）が、０体積％より大きく、４０体積％以下の、砥粒と、結合剤率（Ｖｂ）が、３５体積％以上で、９０体積％以下である、不織布製の結合剤と、を含む。そして、合成砥石の気孔率（Ｖｐ）は、１０体積％以上で、５５体積％以下である。
【選択図】 図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被削物の表面加工を行うための合成砥石であって、
砥粒率（Ｖｇ）が、０体積％より大きく、４０体積％以下の、砥粒と、
結合剤率（Ｖｂ）が、３５体積％以上で、９０体積％以下である、不織布製の結合剤と、
を含み、
前記合成砥石の気孔率（Ｖｐ）は、１０体積％以上で、５５体積％以下である、
合成砥石。
砥粒率（Ｖｇ）が、０体積％より大きく、４０体積％以下の、砥粒と、
結合剤率（Ｖｂ）が、３５体積％以上で、９０体積％以下である、不織布製の結合剤と、
を含み、
前記合成砥石の気孔率（Ｖｐ）は、１０体積％以上で、５５体積％以下である、
合成砥石。
【請求項2】
前記不織布製の結合剤は、ポリエステル短繊維、ポリアミド短繊維、ポリプロピレン短繊維の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の合成砥石。
【請求項3】
前記合成砥石は、乾式に前記表面加工を行うために用いられ、
前記砥粒に比べて平均粒径が大きい第１のフィラー、導電性を有する第２のフィラー、及び、被削物に比べて硬い第３のフィラーの少なくとも１つを含む、
請求項１に記載の合成砥石。
前記砥粒に比べて平均粒径が大きい第１のフィラー、導電性を有する第２のフィラー、及び、被削物に比べて硬い第３のフィラーの少なくとも１つを含む、
請求項１に記載の合成砥石。
【請求項4】
砥粒と、
前記砥粒を分散させた状態に保持する不織布製の結合剤と、
前記砥粒に比べて平均粒径が大きい第１のフィラー、導電性を有する第２のフィラー、及び、被削物に比べて硬い第３のフィラーの少なくとも１つを有するフィラーと
を含む、表面加工を行うための合成砥石。
前記砥粒を分散させた状態に保持する不織布製の結合剤と、
前記砥粒に比べて平均粒径が大きい第１のフィラー、導電性を有する第２のフィラー、及び、被削物に比べて硬い第３のフィラーの少なくとも１つを有するフィラーと
を含む、表面加工を行うための合成砥石。
【請求項5】
前記被削物に対して乾式により化学機械研削作用を発揮する、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の合成砥石。
【請求項6】
請求項３又は請求項４に記載の合成砥石と、
前記合成砥石が固定され、導電性及び前記合成砥石よりも高い熱伝導性の少なくとも一方を有する基体と
を有する、
合成砥石アセンブリ。
前記合成砥石が固定され、導電性及び前記合成砥石よりも高い熱伝導性の少なくとも一方を有する基体と
を有する、
合成砥石アセンブリ。
【請求項7】
請求項１に記載の合成砥石の製造方法であって、
前記砥粒及び前記不織布製の結合剤を混合させて混合材を得ること、
前記混合材を金型に充填し、ホットプレスにより成型すること、
前記成型した成型体を、脱型すること、
を含む、
合成砥石の製造方法。
前記砥粒及び前記不織布製の結合剤を混合させて混合材を得ること、
前記混合材を金型に充填し、ホットプレスにより成型すること、
前記成型した成型体を、脱型すること、
を含む、
合成砥石の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば化学的機械的研削（ＣＭＧ）など、表面加工を行うための合成砥石、合成砥石アセンブリ、及び、合成砥石の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
乾式の化学的機械的研削（ＣＭＧ）による表面加工を行う方法が用いられることがある（例えば、特許文献１参照）。ＣＭＧ工程では、研磨剤（砥粒）を熱可塑性樹脂などの樹脂結合剤で固定化した合成砥石を用いる。そして、ウェーハ及び合成砥石を回転させながら合成砥石をウェーハに押圧させる（例えば、特許文献２参照）。ウェーハ表面の凸部は、合成砥石との摩擦により加熱・酸化されて脆くなって剥がれ落ちる。このようにして、ウェーハの凸部だけが研削され、平坦化される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許４５７３４９２号公報
【特許文献2】特開２００４－８７９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
合成砥石は、例えばＣＭＧ工程が進むと、合成砥石の被削物に対する結合剤の表面（研磨作用面）から砥粒（研磨剤）が少しずつ脱落し、合成砥石の研磨作用面が平滑になる。このため、研磨作用面においては例えば熱可塑性樹脂による結合剤と被削物との接触機会が増える。その結果、砥粒と被削物との間の接触圧が低下し加工能率が低下する一方、加工レートの向上を狙って乾式加工を行う際は研磨作用面と被削物との間の摩擦熱が過大となり、被削物に焼けや研磨スラッジの巻き込みによるスクラッチを生じさせる可能性がある。
【0005】
本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、例えば乾式の研磨加工を行う際などに、摩擦熱が過大となることを抑制可能な合成砥石、合成砥石アセンブリ、及び、合成砥石の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明の一態様に係る、表面加工を行うための合成砥石は、砥粒率（Ｖｇ）が、０体積％より大きく、４０体積％以下の、砥粒と、結合剤率（Ｖｂ）が、３５体積％以上で、９０体積％以下である、不織布製の結合剤と、を含む。そして、合成砥石の気孔率（Ｖｐ）は、１０体積％以上で、５５体積％以下である。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、例えば乾式の研磨加工を行う際などに、摩擦熱が過大となることを抑制可能な合成砥石、合成砥石アセンブリ、及び、合成砥石の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】実施形態に係る合成砥石の構造の概略図。
【図2】合成砥石（成型体）の製造フロー（製造方法）を示す概略図。
【図3】不織布タイプの合成砥石を製作したときの、合成砥石の３要素（砥粒率（Ｖｇ）、結合剤率（Ｖｂ）、気孔率（Ｖｐ））の三相図。
【図6】被削物の加工に用いるＣＭＧ装置を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【0009】
図１に示すように、合成砥石１００は、砥粒（研磨剤）１０１と、結合剤（バインダ）１０２とにより形成される。合成砥石１００は、更に、気孔１０３を有し得る。本実施形態では、合成砥石１００は、結合剤１０２中に砥粒１０１を分散させた状態に保持するとともに、気孔１０３を結合剤１０２中に分散して配置する。
【0010】
砥粒１０１としては、以下に限定されるものではないが、被削物がシリコンの場合には、例えば、シリカ、酸化セリウム、又は、これらの混合物を適用することが好適である。同様に、被削物がサファイヤの場合には、酸化クロム、酸化第二鉄、又は、これらの混合物等を適用することが好適である。このほか、適用可能性のある研磨剤としてアルミナ、炭化ケイ素、又は、これらの混合物等も被削物の種類に応じて用いることができる。
【0011】
本実施形態では、被削物がシリコンであるとし、砥粒１０１としては、例えば平均粒径が略１μｍの酸化セリウムを用いる例について説明する。砥粒１０１の粒子径は適宜に設定可能であるが、例えば５μｍ未満であることが好ましい。
【0012】
結合剤１０２としては、本実施形態では、不織布を用いる。不織布の一例として、ポリエステル短繊維を用いることができる。ポリエステル短繊維として、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）短繊維を用いることができる。
【0013】
合成砥石（成型体）１００は、図２に示すフロー（製造方法）に基づいて形成される。
まず、図３に示す、後述する体積比率の砥粒１０１、及び、不織布を形成するための短繊維状の結合剤１０２を混合させて混合材（混合粉体）を得る（ステップＳＴ１）。ここでの結合剤１０２を拡大せずに見ると、例えば略粉体状である。
次に、この混合材を合成砥石１００の最終形となる形状に形成するための金型に充填する（ステップＳＴ２）。このとき、乾式法、湿式法、その他の方法を用いて繊維を集積させることができる。例えば１７０℃で３０分間、加圧成型（ホットプレス）して成型体として合成砥石１００を成型する（ステップＳＴ３）。そして、金型内の成型体を脱型する（ステップＳＴ４）。
まず、図３に示す、後述する体積比率の砥粒１０１、及び、不織布を形成するための短繊維状の結合剤１０２を混合させて混合材（混合粉体）を得る（ステップＳＴ１）。ここでの結合剤１０２を拡大せずに見ると、例えば略粉体状である。
次に、この混合材を合成砥石１００の最終形となる形状に形成するための金型に充填する（ステップＳＴ２）。このとき、乾式法、湿式法、その他の方法を用いて繊維を集積させることができる。例えば１７０℃で３０分間、加圧成型（ホットプレス）して成型体として合成砥石１００を成型する（ステップＳＴ３）。そして、金型内の成型体を脱型する（ステップＳＴ４）。
【0014】
図３には、上記のように不織布タイプの合成砥石１００を製作したときの、合成砥石１００のいわゆる３要素（砥粒率（Ｖｇ）、結合剤率（Ｖｂ）、気孔率（Ｖｐ））の三相図を示す。
【0015】
図３から図５中、合成砥石１００の３要素（砥粒率（Ｖｇ）、結合剤率（Ｖｂ）、気孔率（Ｖｐ））を適宜に調整して合成砥石１００を製作した実験結果（１９点）を示す。この実験により、合成砥石１００の作成の可／不可の境界が形成された。合成砥石１００が図５に示す境界の内側の組成である場合、合成砥石１００として使用可能であった。
【0016】
１９点のうち、使用に耐え得る合成砥石１００として形成されたのは、１３点であった。その１３点の範囲は、砥粒の砥粒率（Ｖｇ）が０体積％以上４０体積％以下の範囲で、結合剤率（Ｖｂ）が３５体積％以上９０体積％以下の範囲で、気孔の気孔率（Ｖｐ）が１０体積％以上５５体積％以下であった。図３から図５中、砥粒率が０体積％の場合も、合成砥石１００として形になったことを示す。砥粒率が０体積％の場合は、合成砥石１００が砥粒１０１を含まないことになるため、合成砥石１００の砥粒率は、実際には０体積％よりも大きくなる。本実施形態では、合成砥石１００は、砥石１０１の砥粒率（Ｖｇ）を先に決め、その後、結合剤１０２の結合剤率（Ｖｂ）を設定する。
【0017】
合成砥石１００として使用可能であった１３点について、デュロメータ硬度測定（ASTM D 2240-05 Type DO）を行った。図４には、図３に対応する各点での合成砥石１００の硬度測定値を示す。図３から図５に示すように、気孔率が高くなると、合成砥石１００が比較的軟質となり、気孔率が低くなると、比較的硬質となることが分かる。
【0018】
なお、以後、合成砥石１００として形にならなかった６点を成型体と称する。図５に示す境界の外側の組成である場合が、１９点の残りの６点であり、合成砥石１００として形にならなかった成型体である。図５に示す境界の外側の成型体は、矢印αの領域において、気孔率が高く、充填密度が低い。このため、成型体は、結合剤の結合が不十分で、成型体のカドや表面がボロボロと大きく崩れる結果となったと想定される。図５に示す境界の外側の成型体は、矢印βの領域において、気孔率が低く、充填密度は十分である。しかし、結合剤率が低く、成型体の表面が粉っぽくなったと想定される。図５に示す境界の外側の成型体は、矢印γの領域において、気孔率が低すぎ、充填密度が高すぎると想定される。この成型体は、成型時に規定寸法にならない、といった結果となった。
砥粒率が高すぎる場合も、結合せず、成型体が崩れる結果となることが想定される。砥粒率は、上述したように、例えば、０体積％よりも大きく４０体積％以下であることが好適である。
砥粒率が高すぎる場合も、結合せず、成型体が崩れる結果となることが想定される。砥粒率は、上述したように、例えば、０体積％よりも大きく４０体積％以下であることが好適である。
【0019】
このように、砥粒率、結合剤率、気孔率を所定範囲の体積比率に設定することによりはじめて、不織布を結合剤として用いる合成砥石１００が成型され得ることが分かる。
【0020】
本実施形態では、合成砥石１００が円板状に形成され、機械的作用と化学成分による複合作用で加工する、乾式の化学的機械的研削（ＣＭＧ）加工に用いられるものとする。すなわち、合成砥石１００は、被削物であるウェーハＷの表面に対して乾式により化学機械研削作用を発揮し、被削物であるウェーハＷの表面加工を行う。そして、合成砥石１００が、砥石保持部材（基体）４３に両面テープや接着剤などで固定されて合成砥石アセンブリ２００として形成され、図６に示すＣＭＧ装置１０に取り付けられて被削物であるウェーハＷの表面加工に使用される。砥石保持部材４３は、ＣＭＧ加工に耐え得る適宜の剛性があり、合成砥石１００の使用により上昇し得る温度での耐熱性を有し、熱軟化しないものであればよく、例えばアルミニウム合金材等が用いられる。
【0021】
砥石保持部材４３及び合成砥石１００を有する合成砥石アセンブリ２００及び被削物であるウェーハＷを図６中矢印方向に回転させながらウェーハＷを合成砥石１００に押圧させる。このとき、合成砥石１００の周速を例えば、６００ｍ／ｍｉｎで回転させるとともに、加工圧力３００ｇ／ｃｍ２でウェーハＷを押圧する。このため、合成砥石１００とウェーハＷの表面とが摺動する。このように加工が開始されると、合成砥石１００とウェーハＷの表面とが摺動し、結合剤１０２に外力が作用する。この外力が連続して作用することで、不織布内に保持された固定砥粒１０１、もしくはそれと脱粒した砥粒１０１による化学的機械的作用により、ウェーハＷの表面が研磨される。
【0022】
本実施形態では、熱可塑性樹脂材（例えばエチルセルロース）を結合剤として用いるのではなく、不織布を結合剤１０２として用いる。このため、熱可塑性樹脂材を結合剤として用いる場合に比べて結合剤１０２の弾性変形量をより大きくすることができる。このため、本実施形態に係る合成砥石１００は、被削物（被加工物）であるウェーハＷの表面への追従性が優れる。
熱可塑性樹脂材を結合剤として用いる場合、合成砥石とウェーハＷとの間に熱が溜まると結合剤としての熱可塑性樹脂材が柔らかくなり、合成砥石表面の平坦化が生じる。そして、結合剤としての熱可塑性樹脂材が溶け、スティッキングと称される、ウェーハＷの表面に対する溶着が生じると、急激に合成砥石による研削抵抗が上昇し、ウェーハWの表面荒れやスクラッチを生じさせ得る。
これに対し、本実施形態に係る合成砥石１００のように、不織布を結合剤１０２として用いる場合、結合剤１０２に熱が溜まるとしても、合成砥石１００の表面の平坦化が生じることがない。したがって、合成砥石１００とウェーハＷとの間に熱が溜まっても、結合剤１０２が溶けることを防止できる。したがって、本実施形態に係る合成砥石１００は安定した加工性能をより長期間にわたって維持することができる。したがって、被削物であるウェーハＷの表面に対して、不意にスクラッチを生じさせることを防止することができる。このため、本実施形態に係る、不織布製の結合剤１０２を用いることにより、熱可塑性樹脂材を結合剤として用いる場合よりソフトに被削物（被加工面）削ることができ、被削物の低ダメージ化に寄与することができる。
熱可塑性樹脂材を結合剤として用いる場合、合成砥石とウェーハＷとの間に熱が溜まると結合剤としての熱可塑性樹脂材が柔らかくなり、合成砥石表面の平坦化が生じる。そして、結合剤としての熱可塑性樹脂材が溶け、スティッキングと称される、ウェーハＷの表面に対する溶着が生じると、急激に合成砥石による研削抵抗が上昇し、ウェーハWの表面荒れやスクラッチを生じさせ得る。
これに対し、本実施形態に係る合成砥石１００のように、不織布を結合剤１０２として用いる場合、結合剤１０２に熱が溜まるとしても、合成砥石１００の表面の平坦化が生じることがない。したがって、合成砥石１００とウェーハＷとの間に熱が溜まっても、結合剤１０２が溶けることを防止できる。したがって、本実施形態に係る合成砥石１００は安定した加工性能をより長期間にわたって維持することができる。したがって、被削物であるウェーハＷの表面に対して、不意にスクラッチを生じさせることを防止することができる。このため、本実施形態に係る、不織布製の結合剤１０２を用いることにより、熱可塑性樹脂材を結合剤として用いる場合よりソフトに被削物（被加工面）削ることができ、被削物の低ダメージ化に寄与することができる。
【0023】
これは、乾式の研磨加工を行う際などに、摩擦熱が過大となることを改善すべく鋭意努力した本願発明者が、上述した三相図の砥石としての３要素を満たすように合成砥石１００を形成することで、被削物に対する加工性を優れたものにすることができることを見出したことによるものである。すなわち、例えば乾式の表面加工を行うために好適な合成砥石１００は、砥粒率（Ｖｇ）が、０体積％より大きく、４０体積％以下の、砥粒１０１と、結合剤率（Ｖｂ）が、３５体積％以上で、９０体積％以下である、不織布製の結合剤１０２と、を含み、合成砥石１００の気孔率（Ｖｐ）は、１０体積％以上で、５５体積％以下である。
本実施形態によれば、例えば乾式の研磨加工を行う際などに、摩擦熱が過大となることを抑制可能な合成砥石１００、合成砥石アセンブリ２００、及び、合成砥石１００の製造方法を提供することができる。
本実施形態によれば、例えば乾式の研磨加工を行う際などに、摩擦熱が過大となることを抑制可能な合成砥石１００、合成砥石アセンブリ２００、及び、合成砥石１００の製造方法を提供することができる。
【0024】
本実施形態では、結合剤１０２の不織布としてＰＥＴ短繊維を用いる例について、合成砥石１００として形成可能な範囲を設定した。結合剤１０２としての不織布は、ポリエステル短繊維のほか、ポリアミド（ＰＡ）短繊維、又は、ポリプロピレン（ＰＰ）短繊維を用いることができる。なお、不織布としては、ポリエステル短繊維、ポリアミド（ＰＡ）短繊維、及び、ポリプロピレン（ＰＰ）短繊維の１つ又は複数を選択して用いてもよい。そして、これら不織布を結合剤１０２として用いる場合も、上述した砥粒率（Ｖｇ）、結合剤率（Ｖｂ）、気孔率（Ｖｐ）の体積比率の範囲は、ＰＥＴ短繊維を用いる場合と同様に設定できる。なお、結合剤１０２としての不織布は、これらに限定されるものではない。例えば、長繊維の不織布を用いることができる。長繊維の不織布としては、ポリエステル長繊維、ポリプロピレン長繊維等、又は、これらの混合物を用いることができる。
なお、短繊維の不織布とは、繊維がカットされたものを使用したものであり、長繊維の不織布とは、繊維がエンドレスのように繋がったものを使用したものである。短繊維の不織布は、カットした繊維を用いており、短繊維の不織布の繊維長は、適宜に設定可能である。短繊維の不織布の繊維長の一例は、ミクロンオーダーである。また、長繊維の不織布は例えば巻取長と同じ長さに繋がった繊維である。例えば１００ｍの巻取りがあるとすると、１本の繊維は略１００ｍとなる。
なお、短繊維の不織布とは、繊維がカットされたものを使用したものであり、長繊維の不織布とは、繊維がエンドレスのように繋がったものを使用したものである。短繊維の不織布は、カットした繊維を用いており、短繊維の不織布の繊維長は、適宜に設定可能である。短繊維の不織布の繊維長の一例は、ミクロンオーダーである。また、長繊維の不織布は例えば巻取長と同じ長さに繋がった繊維である。例えば１００ｍの巻取りがあるとすると、１本の繊維は略１００ｍとなる。
【0025】
本実施形態では、合成砥石１００は、円盤状に設けられる例について説明した。合成砥石１００は、ペレット状や、細長い直方体状など、種々の形状に形成され得る。合成砥石アセンブリ２００は、合成砥石１００を保持するように、適宜の形状に形成される。
【0026】
本実施形態に係る合成砥石１００は、乾式加工を用いる例について説明したが、例えば研削水（例えば純水）を用いた湿式加工でも使用可能である。
【0027】
（第１変形例）
本変形例に係る合成砥石１００は、第１のフィラーとして、適宜の大きさの粗大粒子が含まれる場合について説明する。
本変形例に係る合成砥石１００は、第１のフィラーとして、適宜の大きさの粗大粒子が含まれる場合について説明する。
【0028】
第１のフィラーは、例えば球状であることが好適であるが、必ずしも球体に限られず、塊状のものであれば多少の凹凸や変形は含まれる。第１のフィラーは、例えばシリカであり、不織布製の結合剤１０２により分散されて固定されている。第１のフィラーは、砥粒１０１の粒径よりも大きい粒径のシリカと、大きい粒径のシリカの周りに固定される小さい粒径のシリカとを含むことが好適である。小さい粒径のシリカは、砥粒１０１の粒径に比べて小さいことが好適である。合成砥石１００における第１のフィラーの体積比率は、例えば砥粒１０１の砥粒率（Ｖｇ）に基づいて、結合剤１０２の結合剤率（Ｖｂ）との相関により設定される。すなわち、本変形例では、合成砥石１００は、砥粒１０１の砥粒率（Ｖｇ）を先に決め、その後、結合剤１０２の結合剤率（Ｖｂ）及び第１のフィラーの体積比率を結合剤１０２及び第１のフィラーの相関により設定する。第１のフィラーは、０体積％より多く、４０体積％以下であることが好適である。
【0029】
なお、被削物であるシリコンを主成分とするウェーハＷに対して、酸化セリウムからなる砥粒１０１はウェーハＷまたはその酸化物と同等か又は軟質である。また、砥粒１０１に対して、シリカからなる第１のフィラーはウェーハＷまたはその酸化物と同質又は軟質である。
【0030】
砥粒１０１、不織布製の結合剤１０２、第１のフィラーを含む合成砥石１００は、上述した実施形態で説明したように製造される。
【0031】
第１のフィラーは砥粒１０１よりも平均粒径が大きいため、加工中の合成砥石１００とウェーハＷとはほとんど第１のフィラーの頂点を介して接触する。すなわち、合成砥石１００の母材（砥粒１０１及び不織布製の結合剤１０２）とウェーハＷとの間には、第１のフィラーが存在していることから、母材とウェーハＷとは直接接触せず、一定の隙間が生じる。
【0032】
第１のフィラーがウェーハＷと接触した状態で、加工が開始されると、母材に外力が作用する。この外力が連続して作用することで、母材から砥粒１０１が脱粒する。遊離した砥粒１０１は、合成砥石１００とウェーハＷとの隙間において、第１のフィラーに付着した状態で加工界面に存在する。このため、加工中の砥粒１０１とウェーハＷとはほとんど第１のフィラーの頂点を介して接触する。このため、砥粒１０１とウェーハＷとの実接触面積は大幅に小さくなり、加工点での作用圧力は高まる。したがって、高い加工能率で研削加工が進む。
【0033】
隙間によって、ウェーハＷの表面付近は外気との循環が促進され、加工面が冷却される。また、砥粒１０１によって生じたスラッジは隙間を介してウェーハＷから外部に排出され、ウェーハＷの表面が傷つくことを防止できる。この結果、摩擦熱によるウェーハＷの表面の焼けやスクラッチを防止できる。
【0034】
このようにして、合成砥石１００により、ウェーハＷの表面を平坦、かつ、所定の表面粗さに研削する。
【0035】
本変形例に係る合成砥石１００によれば、加工が進行しても砥粒１０１とウェーハＷとの接触圧を十分に維持して加工能率を維持し、しかも結合剤１０２とウェーハＷとの直接的な接触を抑制することでウェーハＷの品質低下及びスクラッチの発生を防止できる。本変形例では、上述した実施形態で説明したように、合成砥石１００と被削物との間に生じた熱により、摩擦熱が過大となることを抑制可能である。
【0036】
第１のフィラーとしては、シリカ、カーボンとそれらの多孔質体であるシリカゲル、活性炭、球状樹脂等が適用可能である。なお、気孔形成剤として用いられる中空体バルーンは加工中に割れてスクラッチの原因となるため不適である。
【0037】
（第２変形例）
本変形例に係る合成砥石１００は、第２のフィラーとして、第１変形例で説明した第１のフィラーよりも小さい、適宜の大きさの導電性の物質が含まれる場合について説明する。また、上述したＣＭＧ装置１０の砥石保持部材４３は、本変形例では、導電性を有するとともに、適宜の熱伝導性を有する素材として、例えばアルミニウム合金材を用いる例について説明する。
本変形例に係る合成砥石１００は、第２のフィラーとして、第１変形例で説明した第１のフィラーよりも小さい、適宜の大きさの導電性の物質が含まれる場合について説明する。また、上述したＣＭＧ装置１０の砥石保持部材４３は、本変形例では、導電性を有するとともに、適宜の熱伝導性を有する素材として、例えばアルミニウム合金材を用いる例について説明する。
【0038】
導電性の物質として、カーボンナノチューブ等が挙げられる。これらの物質は、砥粒１０１の平均粒径よりも小さい。合成砥石１００における第２のフィラーの体積比率は、例えば砥粒１０１の砥粒率（Ｖｇ）に基づいて、結合剤１０２の結合剤率（Ｖｂ）との相関により設定される。すなわち、本変形例では、合成砥石１００は、砥粒１０１の砥粒率（Ｖｇ）を先に決め、その後、結合剤１０２の結合剤率（Ｖｂ）及び第２のフィラーの体積比率を結合剤１０２及び第２のフィラーの相関により設定する。第２のフィラーは、０体積％より多く、１０体積％以内で付加されることが好適である。また、第２のフィラーは、例えばカーボンナノチューブなどを用いることにより、合成砥石１００の構造体としての強度を向上させることができる。
【0039】
ＣＭＧ装置１０でウェーハＷの加工が開始されると、合成砥石１００とウェーハＷとが摺動し、結合剤１０２に外力が作用する。この外力が連続して作用することで、砥粒１０１が脱粒する。遊離した砥粒１０１は、合成砥石１００とウェーハＷとの隙間において摺動される。砥粒１０１の化学的機械的作用により、ウェーハＷの表面が研磨される。
【0040】
ウェーハＷの表面が研磨され、摩擦が生じると、ウェーハＷの表面に静電気が生じ得る。このとき、導電性の第２のフィラーは、ウェーハＷの表面の静電気を砥石保持部材４３（図６参照）に流す。したがって、本実施形態に係る合成砥石１００を用いることで、ウェーハＷの表面を研磨しながら、ウェーハＷの表面に生じる静電気を除去することができる。この結果、ウェーハＷの表面に塵埃等が付着することを防止できる。
【0041】
また、本変形例では、合成砥石１００に比べて砥石保持部材４３の熱伝導性が高い。ウェーハＷの表面が研磨され、摩擦が生じると、ウェーハＷの表面に摩擦熱が生じる。このとき、第２のフィラーで摩擦熱を吸熱し、第２のフィラーで吸熱した熱を、砥石保持部材４３に熱伝導する。したがって、本変形例に係る合成砥石１００を用いることで、ウェーハＷの表面を研磨しながら、ウェーハＷの表面に生じる摩擦熱を除去することができる。この結果、合成砥石１００の表面とウェーハＷの表面との間の摩擦熱によりウェーハＷの表面に焼けが生じることを防止でき、また、スクラッチを防止できる。したがって、本変形例に係る合成砥石１００は、良好にウェーハＷの表面を加工することができるだけでなく、合成砥石１００の長寿命化を図ることができる。
【0042】
なお、合成砥石１００とともに回転する砥石保持部材４３に放熱フィン等の放熱部を設け、すなわち、合成砥石アセンブリ２００が放熱部（熱伝達部）を有することも好適である。この場合、回転により放熱部が空気に触れ、合成砥石１００の熱が効果的に放熱される。
また、砥石保持部材４３の内部に、冷却水などの配水管を講じることで砥石保持部材４３及び合成砥石１００を冷却することも可能である。
本変形例では、砥石保持部材４３が導電性及び合成砥石１００よりも高い熱伝導性を有する例について説明したが、導電性及び合成砥石１００よりも高い熱伝導性の少なくとも一方を有する素材で形成されていてもよい。導電性を有する場合、被削物と合成砥石１００との間の静電気を除去することができ、合成砥石１００よりも高い熱伝導性を有する場合、合成砥石１００に生じ得る熱を効果的に放熱することができる。
また、砥石保持部材４３の内部に、冷却水などの配水管を講じることで砥石保持部材４３及び合成砥石１００を冷却することも可能である。
本変形例では、砥石保持部材４３が導電性及び合成砥石１００よりも高い熱伝導性を有する例について説明したが、導電性及び合成砥石１００よりも高い熱伝導性の少なくとも一方を有する素材で形成されていてもよい。導電性を有する場合、被削物と合成砥石１００との間の静電気を除去することができ、合成砥石１００よりも高い熱伝導性を有する場合、合成砥石１００に生じ得る熱を効果的に放熱することができる。
【0043】
なお、第１変形例では第１のフィラーを用いる例について説明し、第２変形例では第２のフィラーを用いる例について説明した。合成砥石１００は、第１のフィラー及び第２のフィラーの両方を含むことも好適である。
【0044】
（第３変形例）
本変形例に係る合成砥石１００は、第３のフィラーとして、第１変形例で説明した第１のフィラーよりも小さい、適宜の大きさの粒子が含まれる場合について説明する。
本変形例に係る合成砥石１００は、第３のフィラーとして、第１変形例で説明した第１のフィラーよりも小さい、適宜の大きさの粒子が含まれる場合について説明する。
【0045】
第３のフィラーの粒子として、グリーンカーボランダム（ＧＣ）等が挙げられる。これら粒子は、被削物であるウェーハＷより硬い。ＧＣ等の第３のフィラーの粒子は、砥粒１０１の平均粒径よりも大きくても小さくてもよい。もちろん、ＧＣ等の粒子は、砥粒１０１の平均粒径と同程度の大きさであってもよい。
例えば、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化ジルコニウム（ジルコニア）、酸化セリウム（セリア）、酸化シリコン（シリカ）等の金属酸化物系の砥粒１０１の平均粒径は、ＧＣよりも大きいもの、小さいもの、同程度の大きさのものがあり得る。例えば、アルミナ、ジルコニア、セリア系の砥粒１０１の平均粒径は、ＧＣよりも大きなものが殆どである。例えば、アルミナ系の砥粒１０１の平均粒径は、ＧＣと同程度の大きさ（～２００ｎｍ）のものがあり得る。例えば、ＧＣ等の粒子が１０ｎｍである場合、シリカ等の砥粒１０１の平均粒径は１ｎｍの場合があり得る。合成砥石１００における第３のフィラーの体積比率は、例えば砥粒１０１の砥粒率（Ｖｇ）に基づいて、結合剤１０２の結合剤率（Ｖｂ）との相関により設定される。第３のフィラーは、０体積％より多く、１０体積％以内で付加されることが好適である。
例えば、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化ジルコニウム（ジルコニア）、酸化セリウム（セリア）、酸化シリコン（シリカ）等の金属酸化物系の砥粒１０１の平均粒径は、ＧＣよりも大きいもの、小さいもの、同程度の大きさのものがあり得る。例えば、アルミナ、ジルコニア、セリア系の砥粒１０１の平均粒径は、ＧＣよりも大きなものが殆どである。例えば、アルミナ系の砥粒１０１の平均粒径は、ＧＣと同程度の大きさ（～２００ｎｍ）のものがあり得る。例えば、ＧＣ等の粒子が１０ｎｍである場合、シリカ等の砥粒１０１の平均粒径は１ｎｍの場合があり得る。合成砥石１００における第３のフィラーの体積比率は、例えば砥粒１０１の砥粒率（Ｖｇ）に基づいて、結合剤１０２の結合剤率（Ｖｂ）との相関により設定される。第３のフィラーは、０体積％より多く、１０体積％以内で付加されることが好適である。
【0046】
ウェーハＷの表面とは反対側の裏面に細かいキズ等のゲッタリングサイトを形成し、そのゲッタリングサイトで不純物を捕獲する技術（ゲッタリング効果）がある。ＧＣは、ウェーハＷの裏面よりも硬質で、ウェーハＷの裏面にわざとキズを付けるために用いる。
【0047】
本変形例では、上述した実施形態で説明したように、合成砥石１００と被削物との間に生じた熱により、摩擦熱が過大となることを抑制可能である。また、導電性を備えたＧＣであれば、合成砥石１００と被削物との間に生じ得る静電気を抑制できる。
【0048】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の発明が含まれており、開示される複数の構成要件から選択された組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、課題が解決でき、効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【符号の説明】
【0049】
１０…ＣＭＧ装置、４３…砥石保持部材、１００…合成砥石、１０１…砥粒、１０２…結合剤、２００…合成砥石アセンブリ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【手続補正書】
【提出日】2022-12-16
【手続補正1】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被削物の表面加工を行うための合成砥石であって、
砥粒率（Ｖｇ）が、０体積％より大きく、４０体積％以下の、砥粒と、
結合剤率（Ｖｂ）が、３５体積％以上で、９０体積％より小さい、不織布製の結合剤と、
を含み、
前記合成砥石の気孔率（Ｖｐ）は、１０体積％より大きく、５５体積％以下である、
合成砥石。
砥粒率（Ｖｇ）が、０体積％より大きく、４０体積％以下の、砥粒と、
結合剤率（Ｖｂ）が、３５体積％以上で、９０体積％より小さい、不織布製の結合剤と、
を含み、
前記合成砥石の気孔率（Ｖｐ）は、１０体積％より大きく、５５体積％以下である、
合成砥石。
【請求項2】
前記不織布製の結合剤は、ポリエステル短繊維、ポリアミド短繊維、ポリプロピレン短繊維の少なくとも１つを含む、請求項１に記載の合成砥石。
【請求項3】
前記合成砥石は、乾式に前記表面加工を行うために用いられ、
前記砥粒に比べて平均粒径が大きい第１のフィラー、導電性を有する第２のフィラー、及び、被削物に比べて硬い第３のフィラーの少なくとも１つを含む、
請求項１に記載の合成砥石。
前記砥粒に比べて平均粒径が大きい第１のフィラー、導電性を有する第２のフィラー、及び、被削物に比べて硬い第３のフィラーの少なくとも１つを含む、
請求項１に記載の合成砥石。
【請求項4】
砥粒と、
前記砥粒を分散させた状態に保持する不織布製の結合剤と、
前記砥粒に比べて平均粒径が大きい第１のフィラー、導電性を有する第２のフィラー、及び、被削物に比べて硬い第３のフィラーの少なくとも１つを有するフィラーと
を含む、表面加工を行うための合成砥石。
前記砥粒を分散させた状態に保持する不織布製の結合剤と、
前記砥粒に比べて平均粒径が大きい第１のフィラー、導電性を有する第２のフィラー、及び、被削物に比べて硬い第３のフィラーの少なくとも１つを有するフィラーと
を含む、表面加工を行うための合成砥石。
【請求項5】
前記被削物に対して乾式により化学機械研削作用を発揮する、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の合成砥石。
【請求項6】
請求項３又は請求項４に記載の合成砥石と、
前記合成砥石が固定され、導電性及び前記合成砥石よりも高い熱伝導性の少なくとも一方を有する基体と
を有する、
合成砥石アセンブリ。
前記合成砥石が固定され、導電性及び前記合成砥石よりも高い熱伝導性の少なくとも一方を有する基体と
を有する、
合成砥石アセンブリ。
【請求項7】
請求項１に記載の合成砥石の製造方法であって、
前記砥粒及び前記不織布製の結合剤を混合させて混合材を得ること、
前記混合材を金型に充填し、ホットプレスにより成型すること、
前記成型した成型体を、脱型すること、
を含む、
合成砥石の製造方法。
前記砥粒及び前記不織布製の結合剤を混合させて混合材を得ること、
前記混合材を金型に充填し、ホットプレスにより成型すること、
前記成型した成型体を、脱型すること、
を含む、
合成砥石の製造方法。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0006】
本発明の一態様に係る、表面加工を行うための合成砥石は、砥粒率（Ｖｇ）が、０体積％より大きく、４０体積％以下の、砥粒と、結合剤率（Ｖｂ）が、３５体積％以上で、９０体積％より小さい、不織布製の結合剤と、を含む。そして、合成砥石の気孔率（Ｖｐ）は、１０体積％より大きく、５５体積％以下である。