專利名稱：具有金屬結(jié)合相的磨具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有金屬結(jié)合相的磨具，其包含用于修整器上的電沉積磨具或金屬結(jié)合劑磨具，所述修整器用于對研磨臺進(jìn)行修整，所述研磨臺借助CMP裝置用于對如半導(dǎo)體晶片等的被研磨件的表面進(jìn)行研磨。
本說明書是以日本專利申請(專利申請平11-247676號、專利申請平11-247677號、專利申請平11-269298號、專利申請平11-338734號、專利申請平11-338734號、專利申請2000-29614號)為基礎(chǔ)的，而且這些日本專利申請所記載的內(nèi)容可以作為本說明書的一部分。
以往，采用CMP裝置(化學(xué)機械研磨機)對從硅晶坯切下的半導(dǎo)體晶片(以下簡稱為晶片)的表面進(jìn)行化學(xué)和機械方式的研磨，其例示于圖32所示的裝置。
晶片要求力加工設(shè)備精度高，從而能對其進(jìn)行高精度和無缺陷表面的鏡面研磨。采用CMP進(jìn)行研磨的機構(gòu)是以由石英微粒等機械要素(游離磨粒)和酸液或堿液等浸蝕要素復(fù)合而成的機械·化學(xué)研磨法為基礎(chǔ)進(jìn)行的。
該CMP裝置1如圖33所示，在安裝于中心軸2的圓板狀回轉(zhuǎn)臺3上設(shè)置有由硬質(zhì)尿脘制成的研磨臺4，并設(shè)置有與該研磨臺4對置且可以在其中心軸2的偏心位置自轉(zhuǎn)的的晶片支架5。該晶片支架5為比研磨臺4直徑小的圓板形，并夾持著晶片6，該晶片6被配置于晶片支架5和研磨臺4之間，研磨臺4側(cè)的表面對其提供鏡面精加工。
在研磨時，以如上述的石英微粒等構(gòu)成的游離磨粒作為研磨劑使用，另外將起浸蝕作用的堿液等混合而形成的液狀漿液s供入到研磨臺4上，從而使?jié){液s在被晶片支架5所夾持著的晶片6和研磨臺4之間流動，通過晶片支架5使晶片6自轉(zhuǎn)，同時使研磨臺4繞著作為中心的中心軸2回轉(zhuǎn)，進(jìn)而利用研磨臺4對晶片6的一面進(jìn)行研磨。
在對晶片6進(jìn)行研磨的由硬質(zhì)尿脘制成的研磨臺4上設(shè)置有多個用于保持漿液s的微細(xì)的發(fā)泡層，通過將漿液s保持于此發(fā)泡層內(nèi)來對晶片6進(jìn)行研磨。由于對晶片6反復(fù)進(jìn)行研磨，會因研磨臺4的研磨面的平坦度降低、堵塞而產(chǎn)生晶片6的研磨精度和研磨效率降低的問題。
為此，如圖32所示，在以往的CMP裝置上設(shè)置了研磨臺修整器8，用于對研磨臺4的表面進(jìn)行再研磨和再磨削(修整)。
該研磨臺修整器8通過一臂10將電鍍沉積磨輪11設(shè)置在回轉(zhuǎn)軸9上，回轉(zhuǎn)軸9設(shè)置在回轉(zhuǎn)臺3外部。通過回轉(zhuǎn)軸9使臂10回轉(zhuǎn)，使電鍍沉積磨輪11在轉(zhuǎn)動著的研磨臺4上往復(fù)擺動，從而對研磨臺4的表面進(jìn)行研磨，進(jìn)而恢復(fù)并維持研磨臺4表面的平坦度，解決上述堵塞的問題?；蛘咭部梢栽诰Ъ?上安裝電鍍沉積磨輪11來進(jìn)行研磨。
該電鍍沉積磨輪11如圖33(A)和33(B)所示，在圓板狀的金屬底板12的上面形成具有一定的間隔的環(huán)形平面狀的磨粒層13，如圖34所示，該磨粒層13是利用電鍍沉積等方法借助金屬電鍍沉積相15將金剛石或cBN等超磨粒14分散固定于金屬底板12上而形成的。所述金屬電鍍沉積相15可以由鎳等金屬構(gòu)成。
另外，磨粒層13的表面可以按照徑向上45°等的預(yù)定間隔形成凹槽17，通過該凹槽17將漿液s或切削粉末向外部排出。
另外，在利用該電鍍沉積磨輪11對研磨臺4進(jìn)行研磨時，該磨輪11沿著研磨臺4以至少與研磨臺4半徑相同的距離為半徑往復(fù)擺動。由于分散設(shè)置于磨粒層13上的超磨粒14的研磨作用，研磨臺4的毛絨被壓倒和切斷。此時，超磨粒14從作為磨削表面的磨粒層13的表面突出的距離僅僅是其平均粒徑的1/3，從而使整個磨粒層13與研磨臺4直接接觸，使磨削壓力分散而導(dǎo)致磨粒打滑，使毛絨不能被切斷而倒伏，使磨輪的鋒利度下降，因而存在著容易產(chǎn)生堵塞的缺陷。
此外，其他的作為電鍍沉積磨輪的例子記載于日本特許公開平9-19868號公報。
使這種電鍍沉積磨輪的2至10個超磨粒集合，并配設(shè)成島狀，這些島狀的超磨粒分散設(shè)置于構(gòu)成磨削面的磨粒層的表面，可以在磨削時防止出現(xiàn)上述堵塞的缺陷，并可以持續(xù)地長期進(jìn)行磨削加工。在這種電鍍沉積磨輪中，通過在金屬底板上進(jìn)行掩蔽，形成島狀的襯底沉積層，利用電鍍沉積的方法在該襯底沉積部分上先固定上一層2至10個超磨粒，隨后對整個金屬底板進(jìn)行電鍍沉積，從而將超磨粒電鍍沉積于磨粒層上。
這種電鍍沉積磨輪是將超磨粒以電鍍沉積方式固定于平坦的金屬底板上，但是磨粒層的金屬沉積相表面與從該表面突出的超磨粒之間的高度差實質(zhì)上僅僅是平均粒徑的1/2以下。
CMP裝置的研磨臺4由具有發(fā)泡層厚達(dá)1.7毫米發(fā)泡層上的軟質(zhì)毛絨構(gòu)成，其下側(cè)設(shè)置厚達(dá)3.5毫米的減振層，因此，這種電鍍沉積磨輪用作研磨臺修整器時，當(dāng)被磨削件如CMP1的研磨臺4一樣，具有上述這些軟質(zhì)的或柔軟的結(jié)構(gòu)時，小于超磨粒平均粒徑的1/2的高度差會使整個磨粒層表面與被磨削件直接接觸。這樣磨削壓力不會集中于超磨粒而向周圍分散，使磨粒打滑，使毛絨不能被切斷而倒伏，因而使磨輪的鋒利度下降，使發(fā)泡層的開口垮損，磨削產(chǎn)生的粉末不易排出，因而存在容易使研磨臺產(chǎn)生堵塞的缺陷。
另外，磨粒層的超磨粒與金屬沉積相表面之間的高度差(間隙)小，會使研磨臺的研磨液(如純水)流失而容易干燥，因而存在破壞濕式研磨加工條件的缺陷。
本發(fā)明的目的是鑒于這種實際情況而提供一種如電鍍沉積磨具等的具有金屬結(jié)合相的磨具，其具有良好的鋒利度和磨屑的排出性能。
本發(fā)明的另外目的是所提供的上述磨具可以使研磨臺發(fā)泡層的開口的磨削端保持干凈，不會產(chǎn)生堵塞，可以保持發(fā)泡層內(nèi)的漿液。
本發(fā)明的又一個另外目的是可以抑制磨削時的振動。
本發(fā)明的又一個另外目的是可以抑制磨屑或漿液s等的固體粘著滯留于超磨粒之間，可以有效地將其排出。
本發(fā)明的又一個另外目的是改善磨削時的穩(wěn)定性，并抑制因堵塞引起的超磨粒鋒利度的降低。
本發(fā)明的又一個外目的是可以抑制超磨粒的銳利部分產(chǎn)生鈍化或破損。
本發(fā)明涉及一種如電鍍沉積磨具等的具有金屬結(jié)合相的磨具，其特征在于在金屬底板上形成多個突出部，在這些突出部上通過金屬結(jié)合相固著有超磨粒，從而形成多個相互間隔的小磨粒層部。
若通過對平面狀的金屬底板作沉積處理而形成突起，則突起與金屬底板的黏著性生較差，存在突起容易剝離的缺陷，另外還存在著突起容易鈍化、因掩蔽而使周邊部分易產(chǎn)生隆起等缺陷。針對這一點，根據(jù)本發(fā)明，由于突出部的強度較高，其就不會產(chǎn)生剝離、鈍化，而周邊部分也不會產(chǎn)生隆起，因而避免了上述缺陷。
另外，可以在小磨粒層部上各自安裝多個超磨粒。
由于在小磨粒層部上設(shè)置超磨粒，使小磨粒層部的超磨粒和小磨粒層部之間小磨粒層底部的高度差較大，磨粒層底部不會與CMP裝置的研磨臺等比較軟的被磨削件直接接觸，只是小磨粒層部的超磨粒與被磨削件接觸而進(jìn)行磨削，從而保持超磨粒上的高的研磨壓力和好的鋒利度，小磨粒層部與小磨粒層部之間的磨粒層底部可以保持磨削液，同時還具有良好的磨屑排出性能，超磨粒部分上的磨屑不會導(dǎo)致堵塞。
從相鄰的小磨粒層部之間的磨粒層底部開始的小磨粒層部的高度為超磨粒的平均粒徑以上。
由于磨粒層的小磨粒層部與磨粒層底部之間的距離為超磨粒的平均粒徑以上，就可以確保磨粒層底部不會與被磨削件直接接觸，從而保持小磨粒層部的超磨粒上高的研磨壓力和良好的鋒利度，磨削液可以被保持于磨粒層底部，同時具有良好的磨屑排出性能，故超磨粒部分上的磨屑不會導(dǎo)致堵塞。
另外，突出部是具有倒角R部和頂部的近似圓柱狀，在這些倒角R部和頂部上設(shè)置有超磨粒。磨削時，倒角R部上的超磨粒進(jìn)行粗磨，然后由頂部上的超磨粒進(jìn)行精磨。
此外，在每個小磨粒層部上設(shè)置11到500個超磨粒14，超磨粒占整個磨粒層平面面積的比例可以被設(shè)定在20％-80％的范圍內(nèi)。
超磨粒若少于11個，就不能對研磨臺4連續(xù)地進(jìn)行粗磨和精磨，超磨粒若多于500個，會存在易于產(chǎn)生堵塞的問題。另外，超磨粒的面積少于20％，超磨粒在研磨時會容易脫落，縮短磨具的壽命，并會使超磨粒滯附于被磨削件上，如研磨臺，從而損傷研磨臺，若超磨粒的磨具超過80％時，電鍍沉積磨具會產(chǎn)生堵塞問題。
另外，可以在磨粒層表面的除周邊區(qū)域以外的中央?yún)^(qū)域處設(shè)置小磨粒層部，使磨具擺動進(jìn)行磨削加工。
或者可以在磨粒層表面的除中央?yún)^(qū)域的周邊區(qū)域設(shè)置小磨粒層部，轉(zhuǎn)動磨具進(jìn)行磨削加工時，在除了線速度較小的中央?yún)^(qū)域以外的區(qū)域設(shè)置超磨粒，可以提高磨削加工的速度。
此外，根據(jù)本發(fā)明的磨具，其特征在于磨粒層具有中央?yún)^(qū)域和周邊區(qū)域，在中央?yún)^(qū)域上形成相互間隔的多個上述小磨粒層部，通過金屬結(jié)合相各自在該小磨粒層部上固著多個超磨粒，通過金屬結(jié)合相在周邊區(qū)域上固著超磨粒，與中央?yún)^(qū)域相比，周邊區(qū)域上的超磨粒的密集度較高。
因為電鍍沉積磨具的磨削面的周邊區(qū)域比中央?yún)^(qū)域上的超磨粒的密集度大，磨削面靠外周邊側(cè)區(qū)域的磨粒層可以與被磨削件穩(wěn)定地接觸，保證良好的平面平衡性，可以抑制磨削時的振動，并使中央?yún)^(qū)域的小磨粒層部上的超磨粒的磨削壓力高，可以進(jìn)行鋒利度好的磨削加工。此外，因在小磨粒層部上設(shè)置了超磨粒，小磨粒層部和相鄰的小磨粒層部間的磨粒層底部之間的高度差較大，就不會與CMP裝置的研磨臺等較軟的被磨削件作直接接觸，只是小磨粒層部的超磨粒與被磨削件接觸而進(jìn)行磨削，因而可以維持較高的磨削壓力和好的鋒利度。
另外，周邊區(qū)域的超磨粒可以個別地分散設(shè)置于金屬結(jié)合相中。或者與中央?yún)^(qū)域一樣地設(shè)置多個小磨粒層部，這些多個小磨粒層部之間的相互間隔被設(shè)置得比中央?yún)^(qū)域的小?；蛘咝∧チ硬康拈g隔與中央?yún)^(qū)域一樣，同時固著于每個小磨粒層部上的超磨粒的數(shù)量較中央?yún)^(qū)域的要多。
根據(jù)本發(fā)明的磨具，其特征在于多個小磨粒層部排列成磨粒層，該小磨粒層部的近似中央形成可以排出磨削液的開口。
由于在小磨粒層的近似中央處，設(shè)置有向其周圍的超磨粒供給磨削液的開口，故可以向超磨粒上的磨削點直接供給磨削液，并將各種磨屑排出，使磨屑不會黏滯沉積于超磨粒之間，磨削液與磨屑相混合使其黏度降低而易于排出，磨削液又會促進(jìn)超磨粒的冷卻，可以抑制超磨粒的損壞。
另外，在小磨粒層部(突出部)以外的區(qū)域設(shè)置有排出通道。在小磨粒層部的磨削點的兩側(cè)設(shè)置有磨削液供給源和排出通道，兩者的距離要盡量短，使磨削液可以充分地傳送到磨削點，并防止磨屑滯留于超磨粒，可以平滑地流出。
另外，小磨粒層部的開口的直徑可以在φ0.5-3.0毫米的范圍內(nèi)。開口的直徑(d)若小于0.5毫米，就不能充分地向磨削點供給磨削液了，若該直徑超過3.0毫米，則小磨粒層部的面積所占比例降低，導(dǎo)致磨屑能力下降，這些都是不可取的。
此外，突出部的直徑(D)是上述開口直徑(d)的2至10倍。在該范圍內(nèi)可以防止磨屑滯留于磨削點，并能平滑地流出。
突出部相對于金屬底板的高度在0.1-5.0毫米的范圍內(nèi)。在該范圍內(nèi)，可以容易地在磨削點和金屬底板上的排出通道之間將磨削液或磨屑傳送排出。
相鄰的突出部之間的距離(L)是突出部平均外徑(D)的1/3-2倍。在該范圍內(nèi)，可以適當(dāng)?shù)卦O(shè)定小磨粒層部的間隔，并能保持較高的超磨粒的磨削壓力，磨削液通過該間隙可以平滑地將各種磨屑排出。
磨粒層可以形成多層的環(huán)形或螺旋狀。這樣，可以使得在與被磨削件的相對移動方向的近似平行方向上和近似垂直方向上的任意位置上的各磨粒層的磨削長度的總和基本上是均等的。此外，在磨粒層是由3層以上構(gòu)成時，在與被磨削件的相對移動方向的近似平行方向上和近似垂直方向上的任意位置上的磨粒層區(qū)域的面積之和可以易于達(dá)到均等。
徑向相間隔的多層磨粒層之間設(shè)置有排出通道。排出通道包括副排出通道和主排出通道，其中副排出通道在各磨粒層內(nèi)的相鄰的小磨粒層部之間，而主排出通道呈環(huán)狀或螺旋狀，在徑向相鄰的多層磨粒層之間形成。在小磨粒層部由磨削產(chǎn)生的各種磨屑從小磨粒層部的開口與供給的磨削液一起被沖出，并流過副排出通道，然后通過主排出通道向外部排出，這樣易于排出磨屑，從而抑制了磨屑黏滯沉積于超磨粒之間。
此外，小磨粒層部在金屬結(jié)合相的厚度方向僅固定一層超磨粒，稱之為單層磨具。
根據(jù)本發(fā)明的具有金屬結(jié)合相的磨具，小磨粒層部可以包括第一小磨粒層部和第二小磨粒層部，其中第一小磨粒層部相對于通過金屬底板中心的徑向中心線傾斜，而第二小磨粒層部沿相反的方向傾斜。
由于第一和第二小磨粒層大致沿金屬底板的中心方向延伸地被設(shè)置，故磨削時的穩(wěn)定性較好，與被磨削件的接觸面積和接觸壓力穩(wěn)定，難以引起微小的振動，也不會造成被磨削件的局部損傷。而且由于第一和第二小磨粒層部相對于中心線呈正反兩個角度傾斜設(shè)置，故當(dāng)與被磨削件發(fā)生相對運動時，若第一小磨粒層部的磨削長度大而易于產(chǎn)生堵塞，相反地，第二小磨粒層部的磨削長度短而消除了上述的堵塞，從而防止了對鋒利度的不良影響。因此在磨削時，微小的區(qū)域上同時產(chǎn)生堵塞和消除該堵塞，可以抑制磨削時的微小振動。
另外，由于第一和第二小磨粒層部包括不同的縱橫尺寸比，提高了穩(wěn)定性，若縱橫尺寸比小時，則可以提高消除堵塞的能力。
此外，也可以相互隔開近似呈菱形地將小磨粒層部排列成放射狀。另外，也可以將磨粒層的第一和第二小磨粒層部沿金屬底板的圓周方向交替排列成環(huán)狀。在相對移動的被磨削件和上述磨具相互之間，若第一和第二小磨粒層部的其中之一的磨削長度大而易于產(chǎn)生堵塞，則另外一個的磨削長度短從而消除了堵塞，故可以防止鋒利度降低，磨削時，堵塞及其消除交替進(jìn)行，可以抑制磨削時的微小振動，從而能保持良好的鋒利度。
小磨粒層部包括與通過金屬底板中心的徑向中心線呈一定方向傾斜的部分和沿相反方向傾斜的部分。這可以改善磨削時的穩(wěn)定性，從而難以引起微小振動。而且若小磨粒層部的一個部分和另外部分的其中一方的磨削長度大而易于產(chǎn)生堵塞，另一方的磨削長度則短，從而可以消除堵塞，進(jìn)而可以防止鋒利度降低。
另外，小磨粒層部還可以包括第三小磨粒層部和第四小磨粒層部，它們呈曲線狀相互面對地設(shè)置于中心線兩側(cè)，或者沿中心線錯開地設(shè)置。
小磨粒層部可以設(shè)置于金屬底板的整個表面上，可以進(jìn)一步促進(jìn)磨削量的增加和堵塞的消除。
根據(jù)本發(fā)明的電鍍沉積磨具，其特征在于小磨粒層部靠金屬結(jié)合相固定單個的超磨粒。
由于每個突出部上只設(shè)置一個超磨粒，磨屑或漿液等就不會阻塞沉積于超磨粒之間，也不會成為固著的磨屑，可以容易地排出磨屑。而且也不會與如CMP裝置的研磨臺那樣的軟質(zhì)被磨削件整個地直接接觸，只是單個的超磨粒與其發(fā)生接觸來磨削，故超磨粒的磨削壓力高，鋒利度好，磨屑的排出性能也好。
另外，對小磨粒層部而言，可以將超磨粒固著于在金屬底板的突出部上面的凹陷部內(nèi)。在制造磨具時，若將超磨粒放置于突出部的凹陷部，并靠電鍍沉積固定，在容易對超磨粒進(jìn)行定位的位置將超磨粒晶體的角部指向上方頂端突出地設(shè)置，從而可以提高磨削精度或磨削效率等磨削性能。
此外，突出部的外徑(D)處于超磨粒平均粒徑的1.3-3倍的范圍內(nèi)。在該范圍內(nèi)可以防止磨削點處的磨屑的滯積，能平滑地沖走磨屑。若小于1.3倍，會降低突出部的強度，超磨粒因磨削阻力而容易脫落，也容易損壞突出部。若大于3倍，因超磨粒的排列間隔過大而降低磨削能力，并存在促進(jìn)超磨粒磨損的缺陷。
另外，突出部相對于金屬底板的高度(H)在0.05-3.0毫米的范圍內(nèi)。在該范圍內(nèi)，可以容易地在磨削點和金屬底板上的排出通道之間流動地排出磨削液和磨屑。
根據(jù)本發(fā)明的電鍍沉積磨具，其特征在于超磨粒是塊狀的。
雖然塊狀的超磨粒不如不規(guī)則形狀的超磨粒鋒利，但因其具有正六角形等正多角形或近似球狀的形狀，所以其角部不會雜亂地伸出，角部或棱線部也難以破損、脫落，也難以因破損而產(chǎn)生碎片等，而且因其在磨削時不會過量切削被磨削件，故不會產(chǎn)生劃痕。另外，將單個的塊狀超磨粒相互分散設(shè)置，或者將多個塊狀超磨粒以集合狀態(tài)通過金屬結(jié)合相固著起來的小磨粒層部相互分散設(shè)置，由于超磨粒的絕對數(shù)量減少了，同時在各個小磨粒層部是單個超磨粒的場合，其角部的磨削性能和鋒利度都很好，而對于多個超磨粒集合的情況而言，其外周側(cè)的超磨粒列用其棱線磨削，也可以保持較好的磨削性能鋒利度。
此外，在小磨粒層部上固著有多個超磨粒時，可以在其外周側(cè)設(shè)置塊狀超磨粒。雖然在塊狀超磨粒內(nèi)側(cè)區(qū)域因存在其他超磨粒的關(guān)系使鋒利度很差，用外周側(cè)的塊狀超磨粒而不是其他的超磨粒的角部和棱線對被磨削件進(jìn)行磨削加工，也可以獲得比較良好的磨削性能和鋒利度。設(shè)置于小磨粒層部的超磨粒是1到500個，超磨粒占整個上述磨粒層的平面面積的比例在2％到80％的范圍內(nèi)。
另外，根據(jù)本發(fā)明的電鍍沉積磨具是CMP修整器。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的電鍍沉積磨輪的磨削面的平面圖。
圖2是圖1所示的電鍍沉積磨輪的中央縱斷面圖。
圖3是圖2所示的電鍍沉積磨輪的小磨粒層部的主要部分的擴(kuò)大斷面圖。
圖4的(A)、(B)、(C)、(D)示出了該實施例所述的電鍍沉積磨輪的制造過程。
圖5是表示采用該實施例的電鍍沉積磨輪磨削后的研磨臺的一部分的500倍的放大照片。
圖6是表示采用具有以往結(jié)構(gòu)的電鍍沉積磨輪研磨后的研磨臺的一部分的500倍的放大照片。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的電鍍沉積磨輪的磨削面的平面圖。
圖8是圖7所示電鍍沉積磨輪的中央縱斷面圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的第三實施例的電鍍沉積磨輪的磨削面的平面圖。
圖10是圖9所示電鍍沉積磨輪的中央?yún)^(qū)域和周邊區(qū)域的放大斷面圖。
圖11是根據(jù)本發(fā)明的第四實施例的電鍍沉積磨輪的磨削面的平面圖。
圖12是圖11所示磨輪的第二磨粒層的局部放大圖。
圖13是沿圖12所示磨輪的B-B線的斷面圖。
圖14的(A)、(B)、(C)示出了根據(jù)第四實施例的磨輪的制造過程。
圖15是表示沿圖11所示點劃線切割出的半圓部分在研磨臺回轉(zhuǎn)方向中的磨粒層位置和工件載荷之間的關(guān)系的圖。
圖16是根據(jù)第五實施例磨輪的平面圖。
圖17是根據(jù)第六實施例磨輪的平面圖。
圖18是圖17所示磨輪的磨粒層的局部放大圖。
圖19是表示小磨粒層部的另一形態(tài)的沿C-C線的斷面圖。
圖20是根據(jù)第七實施例的磨輪的磨粒層的局部放大圖。
圖21是根據(jù)第八實施例的磨輪的磨粒層的局部放大圖。
圖22是根據(jù)第九實施例的磨輪的磨粒層的局部放大圖。
圖23是根據(jù)第十實施例的磨輪的磨粒層的局部放大圖。
圖24是根據(jù)第十一實施例的磨輪的安裝有磨粒層的面的平面圖。
圖25是圖24所示磨輪的磨粒層的局部放大圖。
圖26是圖25所示磨輪的小磨粒層部的沿D-D線的斷面圖。
圖27的(A)、(B)、(C)、(D)、(E)示出了第十一實施例磨輪的制造過程。
圖28是根據(jù)第十二實施例磨輪的平面圖。
圖29示出了小磨粒層部的突出部的變更例，其中(A)是其一種突出部的平面圖及其中央縱斷面圖，(B)是另一種突出部的平面圖及其側(cè)面圖。
圖30示出了超磨粒的平面投影像的兩個對稱軸的最長直徑的比率，其中(A)、(B)、(C)是塊狀超磨粒的，(D)是不規(guī)則形狀的超磨粒的。
圖31是圖30所示小磨粒層部的平面圖。
圖32是以往的CMP裝置的主要部分的斜視圖。
圖33中的(A)是圖32所示電鍍沉積磨輪的局部平面圖，(B)是沿(A)的A-A線的斷面圖。
圖34是圖33所示磨粒層的局部斷面圖。
下面，借助附圖來說明本發(fā)明的實施例，其中與上述已有技術(shù)相同的部分用相同的符號表示，相應(yīng)的說明就省略了。
如圖1及圖2所示的實施例中的電鍍沉積磨輪20(電沉積磨具)，在由如不銹鋼等制成的圓板形的金屬底板19的近似呈圓形的一面19a上以一定的間隔形成近似圓柱狀的墩部21(突出部)，在面19a的表面形成磨粒層22，該表面成為磨削面20。另外，墩部21在面19a的除了外周側(cè)的環(huán)形周邊區(qū)域外的中央?yún)^(qū)域內(nèi)近似呈格子狀或網(wǎng)眼狀排列。
磨粒層22是在由如Ni制成的金屬沉積相中設(shè)置金剛石或cBN超磨粒14而形成的，例如可以用電鍍沉積方法加工。超磨粒14只被固定設(shè)置于墩部21的上面，墩部21和墩部21之間的磨粒層的底部不設(shè)置磨粒。在墩部21上，由沿其近似呈圓柱狀的表面設(shè)置的超磨粒14以及金屬沉積相所形成的磨粒層22的區(qū)域是小磨粒層部24。
在如圖3所示的小磨粒層部24上，金屬底板19上的每個墩部21由環(huán)繞其圓周的側(cè)壁21c、倒角R部21a和頂部21b構(gòu)成，其整個表面上有11到500個超磨粒14固著于金屬沉積相25上而構(gòu)成小磨粒層部24。若超磨粒14少于11個就不能對研磨臺4進(jìn)行粗磨和精磨的連續(xù)加工，若超磨粒多于500個時存在容易產(chǎn)生堵塞的問題。
每個小磨粒層部24的最大直徑在1-10毫米的范圍內(nèi)，從磨粒層底部22a開始高度H為超磨粒14的平均粒徑以上，最好是平均粒徑的2倍以上，超磨粒14的平均粒徑在1毫米以下，例如可設(shè)定為0.1到0.7毫米。由于高度H大于超磨粒14的平均粒徑，在磨削研磨臺4時，超磨粒14和研磨臺4相接觸地進(jìn)行磨削加工時，磨粒層底部22a不與研磨臺4相互接觸。另外，每個小磨粒層部24具有相同的高度。
在電鍍沉積磨輪20的平面視圖中，超磨粒14的面積被設(shè)定為僅占磨削面20a整個面積的20％-80％。超磨粒14的面積若少于20％，在磨削時會導(dǎo)致超磨粒脫落，縮短磨具的壽命，另外脫落的超磨粒14若滯附在研磨臺4上會損傷研磨臺4，而當(dāng)超磨粒14分磨具超過80％時，會在電鍍沉積磨輪20上產(chǎn)生堵塞的問題。
本實施例中的電鍍沉積磨輪20如上所述構(gòu)成，下面參照圖4說明電鍍沉積磨輪的的制造方法。
在圖4(A)中，將由如SUS304等制成的圓板狀金屬底板19的一面19a利用浸蝕等方法去除部分金屬，留下呈格子形的多個近似圓柱狀的墩部21A。利用浸蝕去除部分金屬后形成底部22A。具體地，借助高壓噴槍將硫酸或硝酸噴射到面19a上，或者采用電解沉積、放電加工等方法留下底部21A，也可以雕刻其他部分。如圖4(B)所示，墩部21A在面19a上形成留下的格子狀凹凸面。每個墩部21A被加工成具有預(yù)定外徑D和高度H的近似圓柱狀。
接著對該面19a進(jìn)行噴丸處理或滾磨處理，對墩部21A的邊緣進(jìn)行研磨，形成如圖4(C)所示的磨過邊的呈近似圓柱狀的墩部21?；蛘呖梢圆捎贸尚图庸ば纬蓤D4(C)所示的金屬底板。
然后參照圖3來說明對超磨粒的電鍍沉積處理，在除了每個墩部21以外進(jìn)行掩蔽，在各墩部21的整個面上涂鍍由如Ni(Cu、Cr等也可以)構(gòu)成的襯底沉積薄層，形成襯底沉積層25a。接著在該襯底沉積層25a上進(jìn)行電鍍沉積，將多個超磨粒14由如Ni(Cu、Cr等也很好)構(gòu)成的第一金屬沉積相25b固著于襯底沉積層25a上。然后，從面19a上將掩蔽板剝離，再次對整個表面進(jìn)行電鍍沉積，形成由如Ni(Cu、Cr等也可以)構(gòu)成的第二金屬沉積相25c。另外，底部22A上可以不形成金屬沉積相25c。這種情況下，金屬底板19的底部22A就構(gòu)成了磨粒層底部22a。
這樣，由襯底沉積層25a、第一和第二金屬沉積相25b、25c構(gòu)成的金屬沉積相25固定超磨粒14，形成如圖3和圖4(d)所示的磨粒層22，進(jìn)而形成電鍍沉積磨輪20。
另外，根據(jù)上述說明，將許多小磨粒層部24設(shè)置于電鍍沉積磨輪20的磨削面20a的除其周邊區(qū)域23外的區(qū)域，也可以不限于這種形式，而將小磨粒層部24設(shè)置于磨削面20a的整個表面上。
本實施例所述的電鍍沉積磨輪20具有上述結(jié)構(gòu)，在將電鍍沉積磨輪20安裝于圖32所示的CMP裝置1的臂10的狀態(tài)下，對研磨臺4進(jìn)行修整時，例如相對于回轉(zhuǎn)著的回轉(zhuǎn)臺3上的研磨臺4使臂10擺動，使電鍍沉積磨輪20往復(fù)擺動，對研磨臺4進(jìn)行磨削，可以恢復(fù)并維持其平坦度。
磨削時，在電鍍沉積磨輪20的每個小磨粒層部24，首先倒角R部21a上的超磨粒14對研磨臺4進(jìn)行粗磨，與倒角R部21a相連的頂部21b上的超磨?？梢岳^續(xù)對研磨臺進(jìn)行精磨。在磨削時，由于超磨粒14連續(xù)固著于從墩部21的倒角R部21a到頂部21b的部分，磨粒層22的磨削面不會與研磨臺4全部地直接接觸，僅僅是小磨粒層部24的超磨粒14與研磨臺接觸而進(jìn)行磨削，因此可以保持超磨粒上的高的研磨壓力，使其鋒利度保持良好。
由此，研磨臺4的發(fā)泡層被干凈地切去，故開口不會垮損，可以維持對漿液高的保持能力。由于不直接接觸，磨削時，發(fā)泡層內(nèi)部的磨削液不會流失，使磨削在含有水分的情況下進(jìn)行。
另外，在小磨粒層24的倒角R部21a的一部分超磨粒14磨損時，其余的倒角R部21a的超磨粒14會繼續(xù)進(jìn)行磨削，因此可以提高電鍍沉積磨輪20的壽命。
而且在磨削時小磨粒層部24的超磨粒14與研磨臺4接觸，而磨粒層底部22a與研磨臺4不接觸，小磨粒層部24和小磨粒層24之間的磨粒層底部22a可以留存磨削液，可以通過磨粒層底部22a將磨屑排出。
其次，采用本實施例的電鍍沉積磨輪20進(jìn)磨削后的研磨臺4的狀態(tài)如圖5所示。圖5是研磨臺4的表面的500倍的放大照片。圖中，研磨臺4表面的發(fā)泡層開口k沒有被壓壞，可以保持干凈地進(jìn)行研磨，故可恢復(fù)研磨面的平坦度。因此，在研磨晶片等時，研磨臺4的發(fā)泡層內(nèi)可以留存足夠的漿液s，從而恢復(fù)研磨臺4的平坦度。
與此相對，圖6所示的是采用以往例子中電鍍沉積磨輪進(jìn)行磨削后的研磨臺4的狀態(tài)，其中磨輪的結(jié)構(gòu)是超磨粒通過電鍍沉積固著于平坦的金屬底板的襯底沉積層上，其與磨粒層底面的高度差為超磨粒的平均粒徑的1/2以下。圖6是研磨臺4的表面的500倍的放大照片。根據(jù)此照片，磨粒層的磨削面幾乎全部與研磨臺4直接接觸，研磨臺4上的毛絨倒伏，發(fā)泡層的開口k明顯垮損，產(chǎn)生堵塞。由此，研磨臺4的漿液s的保持能力不足，故研磨臺4的加工性能差。
根據(jù)上述的本實施例，磨粒層底部22a不與研磨臺4接觸，小磨粒層部24的超磨粒14與研磨臺4接觸，因而可以連續(xù)進(jìn)行粗磨和精磨，超磨粒14上的磨削壓力高，鋒利度好。另外，超磨粒上不會殘存磨屑，不會發(fā)生堵塞，磨屑的排出性能好。而且小磨粒層部24、24之間的磨粒層底部22a能保持磨削液，發(fā)泡層內(nèi)的磨削液的流失也得到抑制，為了避免對研磨臺4進(jìn)行干式修整而進(jìn)行濕式研磨，可以維持良好的水分保持狀態(tài)。
下面參照圖7和圖8對本發(fā)明的第二實施例進(jìn)行說明，與上述第一實施例相同的部分和部件用相同的符號來說明。
如圖7和圖8所示，第二實施例所述的電鍍沉積磨輪中，在金屬底板19的一面19a上形成磨粒層22，磨粒層22的中央?yún)^(qū)域31沒有設(shè)置小磨粒層部24，在其周邊區(qū)域直到外邊緣部分呈同心圓狀設(shè)置多層的許多小磨粒層部24。呈同心圓的許多小磨粒層部24在周向和徑向相互隔開，相鄰的小磨粒層部24、24之間構(gòu)成磨粒層底部22a。
而且，設(shè)置于面19a上的磨粒層22是將許多的超磨粒14以金屬沉積方式僅分別固著于每個小磨粒層部24上而形成。
本實施例所述的電鍍沉積磨輪30可以不安裝修整器8上，而是安裝在晶片支架上，其相對研磨臺4處于偏心位置進(jìn)行回轉(zhuǎn)，同時對研磨臺4進(jìn)行磨削。這種場合，由于電鍍沉積磨輪30中央?yún)^(qū)域3l的線速度小，故沒有設(shè)置小磨粒層部24，這是基于對磨削效率的考慮。
另外，可以取代第二實施例所述的具有呈同心圓狀的小磨粒層部24的電鍍沉積磨輪30，而在周邊區(qū)域32上呈螺旋狀設(shè)置小磨粒層部24。這種場合下，可以獲得與第二實施例相同的作用效果?；蛘呖梢詫⑿∧チ硬?4以任意的間隔呈格子狀或網(wǎng)眼狀設(shè)置。另外，這些小磨粒層部24的排列結(jié)構(gòu)可以在磨削面20a的整個表面上設(shè)置。
另外，根據(jù)上述實施例，形成了近似圓柱狀的小磨粒層部24和墩部21，小磨粒層部24或墩部21的形狀并不僅限于此，只要從磨粒層底部22a開始的高度H大于超磨粒14的平均粒徑即可，例如其形狀可以是半球狀或三角錐狀等凸曲面形狀。
下面說明本發(fā)明的第三實施例。
本實施例所述的電鍍沉積磨輪120(電鍍沉積磨具)與第一實施例所述的電鍍沉積磨輪20的基本結(jié)構(gòu)相同，磨粒層122的表面是其磨削面20a，中央近似呈圓形的區(qū)域是中央?yún)^(qū)域124，其外側(cè)的環(huán)狀區(qū)域是周邊區(qū)域126。
圖9和圖10所示的金屬底板19的一面19a的中央?yún)^(qū)域124上形成以一定間隔排列的呈格子狀或網(wǎng)眼狀的許多近似圓柱狀的墩部21，在周邊區(qū)域126上形成如3毫米寬的環(huán)狀平坦面的凸平面部127。墩部21和凸平面部127具有同一高度。
在中央?yún)^(qū)域124，僅磨粒層22中的每個墩部21上用金屬沉積相25固著有多個超磨粒14，墩部21和墩部21之間的由金屬沉積相25構(gòu)成的磨粒層底部22a不設(shè)置超磨粒14。另外，在磨粒層底部22a上也可以不設(shè)置金屬沉積相25，此時金屬底板19的表面露出，形成磨粒層底部22a。對于墩部21而言，磨粒層22沿著近似圓柱狀的表面設(shè)置超磨粒14和金屬沉積相25而形成小磨粒層部24。
本實施例中的電鍍沉積磨輪120的制造方法與第一實施例的方法幾乎相同。參照圖10對金屬沉積相25的制造方法加以說明，在小磨粒層部24中，金屬底板19的每個墩部21由環(huán)繞其周邊而形成的側(cè)壁21c、倒角R部21a和頂部21b構(gòu)成，在其整個表面用金屬沉積相25固著有11到500個超磨粒。
在周邊區(qū)域126，將超磨粒14用金屬沉積相25分散固著于環(huán)狀的凸平面部127上，這些超磨粒14就與小磨粒層部24處于同一高度。周邊區(qū)域126上超磨粒14的密集度比中央?yún)^(qū)域124上超磨粒的密集度高。
下面參照圖10說明有關(guān)中央?yún)^(qū)域124和周邊區(qū)域126上的超磨粒14的電鍍沉積情況。首先掩蔽住除凸平面部127和墩部21以外的其他整個表面部分，然后對凸平面部127和墩部21涂鍍由如Ni(Cu、Cr等也很好)形成的襯底沉積薄層，即襯底沉積層25a、25b。接著采用電鍍沉積方法用由如Ni(Cu、Cr等也很好)形成的第一金屬沉積相25c、25d將多個超磨粒14固著在襯底沉積層25a、25b上。然后，從面21a將掩蔽板剝離下來，再次對整個表面進(jìn)行電鍍沉積，形成由如Ni(Cu、Cr等也很好)構(gòu)成的第二金屬沉積相25e、25f。
或者保留掩蔽板，僅僅在凸平面部127和墩部21上形成第二金屬沉積相25e、25f，此時作為凹部的磨粒層底部22a沒有形成金屬沉積相25。
這樣，各個超磨粒14通過襯底沉積層25a、25b、第一和第二金屬沉積相25c、25d、25e、25f所組成的金屬沉積相25固著于底部21和凸平面部127，從而形成圖10所示的磨粒層122，形成電鍍沉積磨輪120。
此時，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定小磨粒層部24的間隔，使周邊區(qū)域126的超磨粒14的密集度比中央?yún)^(qū)域124上的超磨粒14的密集度大。或者采用另外的制造方法，交替地掩蔽住墩部21或凸平面部127，對它們分別進(jìn)行電鍍沉積。此時通過對電鍍液中超磨粒14的添加量作增減調(diào)整，可以調(diào)整周邊區(qū)域127和中央?yún)^(qū)域124超磨粒的密集度差異。
另外，可以不對金屬底板19的墩部21和凸平面部127涂鍍襯底沉積層，直接電鍍沉積而形成磨粒層24，此時，單獨移去掩蔽板，對底部22A進(jìn)行電鍍沉積，從而形成磨粒層底部22a。
此外，若例如電鍍沉積磨輪120的直徑為101毫米時，周邊區(qū)域126的寬度被設(shè)定約為3毫米或更小。超磨粒14的面積被設(shè)定為是電鍍沉積磨輪120磨削面20a的整個面積的20％-80％。
本實施例中的電鍍沉積磨輪120具有上述結(jié)構(gòu)，并與第一實施例相同的方式進(jìn)行修整。
而且本實施例中的電鍍沉積磨輪120的磨削面20a的周邊區(qū)域126與中央?yún)^(qū)域124相比，其超磨粒14的密集度較高，從而提高磨削時的電鍍沉積磨輪120的穩(wěn)定性，減少電鍍沉積磨輪120沿上下方向的搖擺振動，提高其平面平衡性。另外在周邊區(qū)域126上適當(dāng)?shù)卦O(shè)置凹槽17，利用它向外部排出磨屑。
在周邊區(qū)域126上，由于超磨粒14和金屬沉積相25的高度差約為超磨粒14平均粒徑的1/3，且磨粒的密集度較高，從而在磨削時容易與研磨臺直接接觸，但由于周邊區(qū)域126的寬度僅被設(shè)定為約小于3毫米，故因堵塞而對超磨粒的鋒利度產(chǎn)生的影響極小，幾乎對中央?yún)^(qū)域124的磨削性能不會產(chǎn)生不良影響。
根據(jù)上述的本實施例，與研磨臺4相接觸的電鍍沉積磨輪120的周邊區(qū)域126保持良好的平面平衡性，可以抑制磨削時的振動。在磨削時，中央?yún)^(qū)域124上的磨粒層底部22a與研磨臺4不接觸，只是小磨粒層部24上的超磨粒14與研磨臺4接觸，故超磨粒14上研磨壓力較高，其在連續(xù)進(jìn)行粗磨和精磨的過程中保持較好的鋒利度，研磨臺4的發(fā)泡層的開口不會被壓壞，能夠保持干凈地進(jìn)行磨削。
另外，對于周邊區(qū)域126而言，與中央?yún)^(qū)域124一樣，以一定的間隔形成許多小磨粒層部24，超磨粒14通過金屬沉積相25固著于墩部21。此時，小磨粒層部24的直徑D和高度H與中央?yún)^(qū)域124上的相同，小磨粒層部24的間隔比中央?yún)^(qū)域124上的窄，從而可以使其超磨粒14的密集度較高?；蛘哒f，周邊區(qū)域126上的小磨粒層部24上的超磨粒14的數(shù)量比中央?yún)^(qū)域124上的小磨粒層部24上的要多。
由于采用了這種結(jié)構(gòu)，周邊區(qū)域126上的鋒利度較好，確實可以抑制堵塞的發(fā)生，并能提高磨屑的排出性能。
此外，對于中央?yún)^(qū)域124而言，取代其對小磨粒層部24的格子狀或網(wǎng)眼狀的排列方式，可以采用同心圓狀、螺旋狀等適宜的排列方式。
另外，磨具最好具有可以保持超磨粒的金屬結(jié)合相，該金屬結(jié)合相也可以不用金屬電鍍沉積相25等來形成，而采用粉末燒結(jié)的方法形成。
圖11表示根據(jù)第四實施例的磨輪220(單層磨具)，如圖12和圖13所示，該磨輪上設(shè)置多層(圖中為3層)磨粒層224，該多層磨粒層在圓板形金屬底板222的大致為圓形的一面222a的外周側(cè)構(gòu)成同心圓(也可不是同心圓)的環(huán)狀布置。磨粒層224在最外周側(cè)形成為最大直徑(例如與金屬底板直徑相同)的第一磨粒層224A，在其內(nèi)側(cè)間隔地形成第二磨粒層B，在最內(nèi)側(cè)間隔地形成為最小直徑的第三磨粒層224C。在第三磨粒層224C的內(nèi)側(cè)不形成磨粒層。
在金屬底板222的一面222a上第一至第三磨粒層224A，B，C的環(huán)狀區(qū)域比其他區(qū)域在厚度方向設(shè)定得高(例如圖13所示的高度差H)。以此為第一金屬底板部222A，第二金屬底板部222B，第三金屬底板部222C。
在圖12及圖13所示的第二金屬底板部222B上以一定的間隔形成復(fù)數(shù)個圓筒狀的墩部225(突出部)，在其中央形成斷面為圓形的開口226。在墩部225的上面形成大致環(huán)狀的小磨粒層部228，該小磨粒層部228在Ni或Ni合金的金屬結(jié)合相(金屬電鍍相)15中分散配置并粘固有金剛石和CBN等超磨粒14。該小磨粒層部228構(gòu)成僅在其厚度方向上的一層布置超磨粒14的單層磨具，例如通過電鍍被制作。
另外，在第一金屬底板部222A，第三金屬底板部222C上也設(shè)置相同構(gòu)成的多個小磨粒層部228。
如圖13所示，在遍布第一至第三磨粒層部224A，224B，224C的區(qū)域形成水流通道230。該水流通道230與在第一至第三磨粒層224A，224B，224C的各小磨粒層部228的中央形成的開口226相連通，從圖中未示出的供給源供給例如作為磨削液的純水，在水流通道230中循環(huán)，并從各開口226排到外部。
在此，例如將開口226的內(nèi)徑d設(shè)定在0.5-3mm的范圍，墩部225(突出部)的直徑D設(shè)定為2d-10d的范圍。而且，將從各金屬底板部222A，B，C突出的墩部225的高度設(shè)定為0.1-5mm的范圍。將兩相鄰墩部225，225的間隔距離L設(shè)定為墩部225的直徑D的1/3-2倍的范圍。
在各金屬底板部222A，B，C上相鄰墩部225，225之間構(gòu)成例如形狀為網(wǎng)狀的副排出路232，在該副排出路232上不形成磨粒層，靠磨削液將研磨臺4的磨削屑和和漿液s的固化物等排出。在第一至第三磨粒層224A，B，C間的間隙處形成大致環(huán)形的主排出路234。主排出路234比副排出路232寬，深度與金屬底板部222A，222B，222C的高度差H相同。
在第一至第三磨粒層224A，B，C上沿徑向以一定間隔，例如45°間隔形成為排出漿液s和磨削屑等的凹槽117。在圖11中，該凹槽117以對著第一至第三磨粒層224A，B，C成直線地形成一列，其底面被設(shè)定在與主排出路234大致相同深度的位置。
另外，凹槽117不必排成一列，可以在第一至第三磨粒層224A，B，C沿周向錯開至不同位置而對著徑向布置。與內(nèi)側(cè)層相比外側(cè)層的凹槽可以多一些。如果形成這種結(jié)構(gòu)，在第一至第三磨粒層224A，B，C間的冷卻效率和磨削屑的排出性好。
根據(jù)本實施例的磨輪220采用上述結(jié)構(gòu)，下面根據(jù)圖14就磨輪220的制造方法進(jìn)行說明。
在圖14(A)中，用蝕刻等方法除去由例如SUS304構(gòu)成的圓板狀金屬底板222的一面222a上的部分金屬，留下多層的環(huán)狀隆起部，而成為第一金屬底板部222A，第二金屬底板部B，第三金屬底板部C。在由蝕刻被除去的部分中，各金屬底板部222A，B，C間的區(qū)域形成主排出路234。這樣，便形成金屬底板222的一面222a。另外代替蝕刻也可以用成型加工等形成一面222a。
另外，在金屬底板222的內(nèi)部，在與第一至第三金屬底板部222A，B，C相對的區(qū)域形成中空的水流通道230，該水流通道230與分另別在第一至第三金屬底板部222A，B，C以一定間隔穿孔的開口226相連通。
下面，在圖14(A)中，除了相當(dāng)于連通至水流通道230的第一至第三金屬底板部222A，B，C上的各開口226周圍的墩部225的區(qū)域外，進(jìn)行掩蔽，通過在開口226的周圍電鍍Ni或Ni合金形成大致圓筒狀，從而按規(guī)定間隔形成多個如圖14(B)所示的墩部225。另外，代替電鍍，可以用蝕刻、放電加工等方法形成墩部225。
另外，在各金屬底板部222A，B，C上除墩部225外的區(qū)域構(gòu)成副排出路232。
在電鍍沉積磨粒時，除圖14(B)中的墩部225外，對主副排出路234，232等用樹脂進(jìn)行掩蔽。從水流通道230通過各開口226排出空氣，同時進(jìn)行電鍍。因此，如圖14(C)所示，除了水流通道230外，用Ni等金屬結(jié)合相15將超磨粒14粘固在各墩部225的上面。
另外，可以通過水流通道230使含超磨粒14的電鍍液從各開口226排出，而在墩部225上進(jìn)行電鍍。在這種情況下，水流通道230被電鍍沉積，但超磨粒14不會粘附其上。
在徑向分開規(guī)定間隔的第一至第三磨粒層224A，B，C中，其寬度Wa，Wb，Wc以最內(nèi)側(cè)的磨粒層224C為最大，向外側(cè)層寬度設(shè)定為漸漸變小。因此，Wa＜Wb＜Wc。另外，第一至第三磨粒層224A，B，C的各寬度分別為固定寬度。
在圖11中，由于在使與研磨臺4的回轉(zhuǎn)方向P大致垂直相交方向的任意位置的假想線a，b，c，d與各磨粒層224A，B，C內(nèi)接的場合，與直徑大的外側(cè)磨粒層相交的磨削長度(例如假想線d的磨削長度Ld1)比與內(nèi)側(cè)直徑小的磨粒層相交的磨削長度大，磨削時的工作量(磨削長度)變得更大，按上述方式設(shè)定是為了加大內(nèi)側(cè)磨粒層的寬度以使各磨粒層的磨削長度(工作量)更均勻。
例如，在圖11中，使與第一至第三磨粒層224A，B，C相對并沿與研磨臺14的回轉(zhuǎn)方向P大致平行方向延伸的假想線在與該方向大致垂直的方向上偏移，將其作為任意方向的假想線a，b，c，d畫出，例如假想線a，b與第一至第三磨粒層224A，B，C相交，假想線c與第三磨粒層224C外接并與第一及第二磨粒層224A，B相交，假想線d與第一磨粒層224A內(nèi)接并相交。按下述方法設(shè)定與各假想線a，b，c，d相交的第一至第三磨粒層224A，B，C區(qū)域的磨削長度。
與離磨輪220的中心O最近的假想線a相交的第一至第三磨粒層224A，B，C的磨削長度(面積)為La1，La2，La3，與離回轉(zhuǎn)中心O第二近的假想線b相交的第一至第三磨粒層224A，B，C的磨削長度(面積)為Lb1，Lb2，Lb3，與離回轉(zhuǎn)中心O第三近的假想線c相交的第一至第二磨粒層224A，B的磨削長度(面積)為Lc1，Lc2，與離回轉(zhuǎn)中心O最遠(yuǎn)的外側(cè)假想線d相交的第一磨粒層224A的磨削長度為Ld1，設(shè)定第一至第三磨粒層224A，B，C的寬度Wa，Wb，Wc滿足下列關(guān)系2×(La1+La2+La3)2×(Lb1+Lb2+Lb3)2×(Lc1+Lc2)2×(Ld1)因此，Wa＜Wb＜Wc。
根據(jù)本實施例的磨輪220具有上述構(gòu)成，在進(jìn)行研磨臺4的修整時，使磨輪220與研磨臺4同時回轉(zhuǎn)，磨削研磨臺4的毛絨，使其恢復(fù)或維持平坦度。
在磨削時，在磨粒層224的第一至第三磨粒層224A，B，C的各小磨粒層部228，一邊從其中央開口226通過水流通道230向研磨臺4和磨削點供給磨削液，例如純水，一邊靠超磨粒14進(jìn)行磨削。因此，消除了由小磨粒層部228的超磨粒14磨削所產(chǎn)生的研磨臺4的磨削屑、殘留在研磨臺4上的硅片配線金屬、硅的磨削屑粘固在超磨粒14間，使含這些磨削屑的磨削液的粘性降低，促進(jìn)通過副排出路232向主排出路234排出。而且，靠磨削液促進(jìn)超磨粒14的冷卻，防止損壞超磨粒14，能抑制各種磨削屑沉積聚集在超磨粒14，14間。
因此，由設(shè)置在各磨粒層224A，B，C上的小磨粒層部228的超磨粒14所產(chǎn)生的研磨臺4的磨削屑及其他各種磨削屑等靠從開口226排出的磨削液沖出，不會堵塞在超磨粒14之間，通過小磨粒層部228周圍的副排出路232排出，再通過主排出路234、導(dǎo)溝217排到外部。
而且，各小磨粒層部228的超磨粒14的磨削點為足夠大的D，使從相鄰開口226供給的磨削液足以遍及，以便磨削屑不聚集在超磨粒14間而被沖走，而且將磨削點和副排出路232的高度差h設(shè)定到能容易排出磨削液和磨削屑的程度。
在磨粒層224的第一至第三磨粒層224A，B，C上，關(guān)于從磨輪220的中心O向與研磨臺4大致垂直的方向偏移排列的多個任意位置的假想線a，b，c，d，由于各假想線上的磨削長度之和(面積之和)2×(La1+La2+La3)、2×(Lb1+Lb2+Lb3)、2×(Lc1+Lc2)、2×(Ld1)彼此大致相同，如圖5所示，在與磨粒層224的P方向大致垂直的擺動方向的全區(qū)域以大致均勻的工作量進(jìn)行磨削加工。
因此，在修整研磨臺4時，僅將磨輪220載置在研磨臺4上使其回轉(zhuǎn)，不需要擺動運動，就可有效和平坦度更高地進(jìn)行研磨臺4的磨削加工。
根據(jù)上述實施例，很容易使研磨臺4的磨削屑、漿液s的固化物、硅片的配線金屬、硅的磨削屑等各種磨削屑從作為磨削點的小磨粒層部228的超磨粒14隨與其相鄰的開口226的磨削液流至副排出路232，能可靠地抑制超磨粒14間的堵塞。而且靠該磨削液能抑制因各種磨削屑而引起超磨粒14磨損和磨滅，能促進(jìn)超磨粒14的冷卻，能抑制超磨粒14的損壞。而且，由于與研磨臺4的回轉(zhuǎn)方向大致平行方向的磨粒層224的各磨削長度之和(面積之和)幾乎相等，能進(jìn)行平坦度更高的研磨加工。
下面根據(jù)圖16說明本發(fā)明的第五實施例。
圖16所示的磨輪與第一實施例的磨輪220的基本構(gòu)成相同，不同點是磨粒層242形成一層連續(xù)的螺旋狀，磨粒層242最好至少在徑向相間隔地被卷繞3層以上(在圖16中形成3層)。
在這個實施例中，如果從徑向外側(cè)向內(nèi)側(cè)看作3層，依次螺旋狀地連續(xù)形成最外周的第一磨粒層242A，第二磨粒層242B，最內(nèi)側(cè)的第三磨粒層242C。在各磨粒層242A，B，C間形成螺旋狀的主排出路234，各磨粒層242A，242B3，242C按規(guī)定間隔設(shè)置多個小磨粒層部228，在其間隙處形成副排出路232。
本實施例能得到與第四實施例相同的作用效果。
下面說明本發(fā)明第六實施例。
根據(jù)圖17及圖18所示實施例的磨輪320(單層磨具)，通過在圓板形金屬底板322構(gòu)成近似圓形一面322a的外周側(cè)上設(shè)置大致為環(huán)形的磨粒層324而構(gòu)成。磨粒層324由沿周向排列多個例如從平面投影看去大致為長方形或棒狀的小磨粒層326而構(gòu)成，該小磨粒層326的長邊方向近似指向金屬底板322的中心O。另外，在沿周向互相分開地排列在磨粒層324的區(qū)域內(nèi)的小磨粒層部326之間構(gòu)成排出路332。
如圖19的縱斷面圖所示，形成從金屬底板322的一面322a上隆起成近似長方體形狀的墩部336，在該墩部336的上面336a用金屬結(jié)合相粘附超磨粒14，從而形成各小磨粒層部326。每一個小磨粒層326的超磨粒14的數(shù)目為3-250個。
由于相對于金屬底板322的一面322a的墩部336的高度H為0.1-5.0mm的范圍，不會使磨削液和磨削屑堵塞在磨削點和副排出路332之間，能平滑地流過并排出，雖然作為被磨削件研磨臺4是軟質(zhì)材，但磨粒層324不會整個面全部接觸，僅能在超磨粒14的磨削點與研磨臺4接觸，能維持高磨削壓力。當(dāng)墩部336的高度H不到0.1mm時，不能得到上述效果，容易全部接觸，即使超過5.0mm，也不能得到比上述效果好的效果，形成超過5.0mm高的墩部是不經(jīng)濟(jì)的。
以在小磨粒層部326的平面視圖中近似長方形的尺寸為長度La×寬度Lb，寬度Lb是超磨粒的平均粒徑的1.3-10倍，長度La是寬度Lb的3倍以上，設(shè)定大縱橫尺寸比。長度La為2-15mm，例如La=10mm、Lb=2mm。
在圖17及18中，例如以相對于中心線O1磨輪320回轉(zhuǎn)方向前側(cè)的小磨粒層部作為與中心線O1傾斜成正的銳角θ的第一小磨粒層部326A，回轉(zhuǎn)方向后側(cè)的小磨粒層326作為成負(fù)角-θ的第二小磨粒層部326B，一對小磨粒層326，326構(gòu)成八字形沿周向排列地構(gòu)成小磨粒層部326。這些第一小磨粒層部326A和第二小磨粒層部326B夾著通過中心O的徑向中心線O1成近似線對稱。
例如在圖18中，相對于作為被磨削件的研磨臺4的移動方向P，磨輪320沿Ph方向回轉(zhuǎn)，磨粒層324的磨削方向G由兩方向P，Ph的力合成來確定。
使該磨削方向G根據(jù)磨粒層324的周向回轉(zhuǎn)位置與方向Ph一起改變角度。
根據(jù)本實施例的磨輪320具有上述構(gòu)成，在進(jìn)行研磨臺4的修整時，一邊使研磨臺4沿P方向回轉(zhuǎn)，一邊使磨輪320沿Ph方向回轉(zhuǎn)，磨削研磨臺4的毛絨，使其恢復(fù)或保持平坦度。在磨削時，由于構(gòu)成八字形的縱橫尺寸比大的數(shù)對小磨粒層部326A，326B沿周向排列在環(huán)狀磨粒層324上，在整個周向上幾乎為線接觸，與從前的和環(huán)狀磨粒層面接觸的磨輪相比，即使磨粒層的表面有一些凹凸，穩(wěn)定性也好，磨削時不易產(chǎn)生振動。因此，能保持高的磨削壓力，不會使研磨臺4局部損壞。
在圖18中，每一對小磨粒層部326A，326B在磨粒層324的某區(qū)域中構(gòu)成近似八字形，在每一對小磨粒層部326A，326B，由于第一小磨粒層部326A相對于中心線O1形成接近磨削方向G的傾斜角θ，研磨臺4的磨削長度變大，要長時間地進(jìn)行磨削。因此，由于磨削量大，所產(chǎn)生的磨削屑也多，容易發(fā)生堵塞。
由于位于該第一小磨粒層部326A的回轉(zhuǎn)方向后側(cè)的第二小磨粒層部326B相對于磨削方向G以大致接近直角的角度相交，研磨臺4的磨削長度短。因此，使由第一小磨粒層部326A產(chǎn)生的堵塞在兩小磨粒層部326A，326B間等的磨削屑與磨削液一起向小磨粒層部326B的后方移動，就能將其排到磨輪320的外部，從而能消除堵塞。
由于磨輪320的磨粒層324呈環(huán)狀，根據(jù)其回轉(zhuǎn)位置，其回轉(zhuǎn)方向Ph有時與研磨臺4的回轉(zhuǎn)方向P相同或相反，在這種場合的磨削方向G與P方向或/和Ph方向重疊，即使在這種場合，由于一對第一小磨粒層部326A，326B相對于中心線O1分別在彼此相反側(cè)傾斜，在多數(shù)情況下，磨削方向G傾斜地橫切小磨粒層部326。 如上所述，在一個小磨粒層部326進(jìn)行長磨削，在另一個小磨粒層部326進(jìn)行短磨削，向回轉(zhuǎn)方向Ph后方排出磨削屑，能消除堵塞。
如上所述，在本實施例的磨輪320上，由于相互分開配置的多個小磨粒層部326相對于中心O傾斜，同時大致沿徑向延伸，與研磨臺4大致呈線接觸，使與研磨臺4的接觸面積和接觸壓力穩(wěn)定，即使在小磨粒層部326的表面有凹凸，穩(wěn)定性也好，也能抑制磨削時發(fā)生微小振動，并抑制磨削力降低，能防止對研磨臺4的局部損壞。
通過相對于中心線O1在彼此相反側(cè)傾斜配置的多對小磨粒層部326A，326B，確保交替磨削量，同時消除磨削屑的堵塞，能提高磨削屑的排出性，并能抑制鋒利程度的降低。
下面根據(jù)圖20說明本發(fā)明的第七實施例。
在圖20所示的磨輪340中，第一及第二小磨粒層部326A，326B呈八字形沿周向依次排列在金屬底板322的一面322a的外周側(cè)的磨粒層341上的墩部336，該第一及第二小磨粒層部326A，326B與第六實施例的小磨粒層部326為相同形狀。在成對的第一和第二小磨粒層部326A，326B之間設(shè)置比小磨粒層部326縱橫尺寸比小的第三小磨粒層部342A和第四小磨粒層部342B，分別自其它小磨粒層部分開地配置第三及第四小磨粒層部342A.342B。
該第三小磨粒層部342A具有寬度Lb.長度Lc(＜La)的縱橫尺寸比，例如與第一磨粒層部326A沿長度方向大致平行地延伸。第四小磨粒層部342B具有寬度Lb.長度Ld(＜La)的縱橫尺寸比，例如與第二磨粒層部326B沿長度方向大致平行地延伸。
相對于第一及第二小磨粒層部326A，326B，在與第三及第四小磨粒層部342A，342B的周向相反側(cè)，分別設(shè)置與小磨粒層部326具有相同寬度Lb的縱橫尺寸比小的第五小磨粒層部342C和第六小磨粒層部342D，分別與其它小磨粒層部326A.326B.342A.342B分開地配置第五及第六小磨粒層部342C.342D。這些小磨粒層部342A.342B.342C.342D也在墩部上形成。
第七實施例的磨輪340具有上述構(gòu)成，由于第三至第六小磨粒層部342A-342D適當(dāng)?shù)胤稚⒃诘谝患暗诙∧チ硬?26A.326B之間，并與小磨粒層部326A.326B中的任一個大致平行地排列，在研磨臺4磨削加工時磨削長度大的多個小磨粒層部326A.342A.342C與容易排出磨削屑的多個小磨粒層部326B.342B.342D在周向交替連續(xù)，可進(jìn)一步地提高磨削效率，并適當(dāng)?shù)叵ハ餍嫉亩氯?br> 由于增加小磨粒層部342A-D，磨輪340磨削面的穩(wěn)定性進(jìn)一步提高。
下面根據(jù)圖21說明本發(fā)明的第八實施例。
在圖21所示的磨輪35中，在圓板狀的金屬底板322的一面322a的外周側(cè)形成大致環(huán)形的磨粒層352。該磨粒層352由每兩對第一小磨粒層部326A，326A及第二小磨粒層部326B，326B組合成菱形(或近似井字形)而構(gòu)成菱形組部354，例如沿徑向連續(xù)形成二組菱形組部354，并沿周向依次排列。因此，在徑向并列的二組菱形組部354，354的中心線O1與大致平分各菱形組部325的對角線重合。
在各菱形組部354中，每兩個第一小磨粒層部326A，326A及第二小磨粒層部326B，326B彼此對向配置，各小磨粒層部326A，326B被相互分開地配設(shè)。
根據(jù)這樣的結(jié)構(gòu)，在各菱形組部354中，磨削長度長的第一小磨粒層部26A和磨削長度短的第二小磨粒層部326B被交替排列，該第一小磨粒層部326A在磨輪350的徑向具有近似于磨削方向G角度，該第二小磨粒層部326B大致垂直于磨削方向G，在周向第一小磨粒層部326A及第二小磨粒層部326B也同樣被交替排列。
因此能大大地確保磨削量，同時能有效地排出堵塞的磨削屑。而且由于增加了小磨粒層部26，也提高了磨削時的穩(wěn)定性。
下面根據(jù)圖22說明本發(fā)明的第九實施例。
在圖22所示的磨輪360中，將二對第一小磨粒層部326A和第二小磨粒層部326B組合成菱形組部364，構(gòu)成各邊的第一磨粒層部326A或第二磨粒層部326B用作共同邊，多個菱形組部364排列成網(wǎng)狀，從而構(gòu)成金屬底板322的一面322a的磨粒層362。在各菱形組部364中，每二個第一小磨粒層部326A，326A和第二小磨粒層部326B，326B被相互對向配置，各小磨粒層部326A，326B被相互分開配設(shè)。在本實施例中，由于在一面322a的整面上都排列著多個菱形組部364，在磨削時，具有近似于磨削方向G角度的磨削長度長的第一小磨粒層部326A或第二小磨粒層部326B和大致垂直于磨削方向G的磨削長度短的第二小磨粒層部326B或第一小磨粒層部326A交替布置，因此能大大地確保磨削量，同時能有效地排出堵塞的磨削屑。而且由于增加了小磨粒層部26，也提高了磨削時的穩(wěn)定性。
下面根據(jù)圖23說明本發(fā)明的第十實施例。
在圖23所示的磨輪370中，在金屬底板322的一面322a的外周側(cè)形成近似環(huán)狀的磨粒層372。在該磨粒層372中，多個近似圓弧狀(曲線狀)的小磨粒層部374夾在按規(guī)定間隔拉出的中心線O1兩側(cè)，該小磨粒層374在中心線O1的長度方向使其位置依次錯開小磨粒層部374的近似1/2長度地交替對向配設(shè)。以夾著這些中心線O1對向順次錯開的小磨粒層部374的一方作為第三小磨粒層部374A，而以另一方作為第四小磨粒層部374B。
因此，根據(jù)磨輪370的平面視圖，在其外周側(cè)，近似圓弧狀的第三小磨粒層部374A以其圓弧中心點向著中心線O1方向地配設(shè)在中心線O1的左側(cè)，從與第三小磨粒層部374A線對稱位置向中心點O僅偏移第三小磨粒層部374A的近似1/2長度地將第四小磨粒層部374B配設(shè)在中心線O1右側(cè)。對于每個中心線O1，例如沿周向排列兩對第三及第四小磨粒層部374A，374B而構(gòu)成磨粒部372，該第三及第四小磨粒層部374A，374B夾著中心線O1并僅偏移近似1/2長度相對。
各小磨粒層部374A，374B分別相互分開，各小磨粒層部374A，374B兩端距中心線O1的距離大致相等。
由于小磨粒層部374是近似圓弧狀，在圖23中，由于小磨粒層部374A的一半374a呈靠近磨削方向G的傾斜角，磨削長度長，由于另一半374b與磨削方向G大致垂直相交，能消除堵塞。而在第四小磨粒層部374B中，一半374a和另一半374b與第三小磨粒層部374在長度方向逆向配置。
因此能大大地確保磨削量，同時能有效地排出堵塞的磨削屑。磨削時的穩(wěn)定性也好。
另外，曲線狀的小磨粒層部374可不必對向配置成近似圓弧狀而僅排列在一個方向。而且第三小磨粒層部374A和第四小磨粒層部374B可不向中心線O1方向偏移地對向配置。
近似曲線狀的小磨粒層374也可為其他形狀，例如S字狀，可將S字狀的小磨粒層部374相互沿徑向及周向排列。
由上述合適的小磨粒層部例如第一及第二小磨粒層部326A.326B組合構(gòu)成磨粒層324等，將磨粒層324與圖11一樣形成三層等多層的環(huán)狀，可以形成圖16所示的螺旋狀。
在構(gòu)成例如圖24至26所示圓板形金屬底板422的近似圓形一面422a的外周側(cè)設(shè)置由形成同心圓(可以不是同心圓)的環(huán)狀多層磨粒層424，從而構(gòu)成根據(jù)第十一實施例的磨輪420(單層磨具)。在磨粒層424的最外側(cè)形成最大直徑(例如與金屬底板422為相同直徑)的第一磨粒層424A，在其內(nèi)側(cè)相間隔地形成第二磨粒層424B，在最內(nèi)側(cè)相間隔地形成最小直徑的第三磨粒層424C。在第三磨粒層424C的內(nèi)側(cè)不形成磨粒層。
在金屬底板422的一面422a中，如圖25所示，在第一至第三磨粒層424A，B，C的各環(huán)狀區(qū)域上沿其周向按規(guī)定的間隔形成多個近似圓柱形狀或近似圓錐臺形狀的墩部425(突出部)，在其上面425a的中央凹陷地形成近似圓錐形狀的凹部426。將該凹部426的開口部426a的內(nèi)徑D1設(shè)定為小于超磨粒14的平均粒徑，其深度m設(shè)定為例如超磨粒14的平均粒徑的近似1/2以下。
因此，單個金剛石或CBN等超磨粒14將例如平均粒徑的約1/4～2/5陷入地嵌固在該凹部426上。用Ni或Ni合金的金屬電鍍相等金屬結(jié)合相427覆蓋在墩部425的上面425a，將超磨粒14的一部分固定，構(gòu)成小磨粒層部428。換句話說，形成用金屬結(jié)合相427將單一的超磨粒14固定在墩部425上的電鍍沉積磨具。
使超磨粒14的尖細(xì)角部或尖銳部落入凹部425內(nèi)，相對另一端的角部或尖銳部向上方突出，從而構(gòu)成磨削被磨削件的磨削點q(參照圖26)。
在每個第一至第三磨粒層424A，B，C中，例如在周向相鄰的墩部425，425之間構(gòu)成副排出路430，在該副排出路430上不形成磨粒層，靠磨削液排出研磨臺4的磨削屑和漿液s的固化物等。而且在第一至第三磨粒層424A，B，C間的徑向間隙處形成環(huán)狀的主排出路431。
主排出路431和副排出路430例如為同一深度，這些主副排水路431，430的磨削液等通過最外周的第一磨粒層424A的副排水路430排至外部。
在此，將墩部425底部D設(shè)定在超磨粒14的平均粒徑的1.3～3倍的范圍。如果在這個范圍內(nèi)，能防止磨削屑沉積在磨削點，可平滑地流出，如果小于1.3倍，墩部425的強度低，由于磨削阻力超磨粒容易脫落，墩部425容易缺損。如果大于3倍，超磨粒14的配置間隔過大，產(chǎn)生磨削能力低下和超磨粒過早磨損的缺點。
另外，相對于金屬底板422的一面422a墩部425的高度H可以在0.05-3.0mm的范圍。
如果在該范圍內(nèi)，在磨削點和金屬底板422上的主副排出路431，430之間的磨削液和磨削屑能容易地流動并被排出。另外，如果在金屬底板422的一面422a上形成金屬電鍍相等，從該金屬電鍍相等的距離形成高度H。
徑向及周向相鄰的墩部425，425間的距離M為墩部425外徑D的1/3-2倍的范圍。如果在這個范圍內(nèi)，能確保磨削性能，以墩部425，425間作為主排出路431及副排出路430，磨削液和磨削屑能容易地流動并被排出，如果小于1/3倍，磨削性能提高，但磨削屑容易堵塞，如果大于2倍，磨削效率低下。
根據(jù)本實施例的磨輪420具有上述構(gòu)成，下面根據(jù)圖27說明磨輪420的制造方法。
在圖27(A)中，用蝕刻或切削加工等方法在由例如SUS304等構(gòu)成的圓板形狀的金屬底板422的一面422a上部分地除去近似圓錐狀的材料，如同圖(B)所示，按規(guī)定間隔形成環(huán)狀凹陷部426，對應(yīng)于第一至第三磨粒層424A，B，C在徑向以適當(dāng)間隔形成3層。另外，代替蝕刻，用放電加工、成型加工等可以在一面422a上形成凹陷部426A。
接著，在圖27(C)中，除相當(dāng)于各凹陷部426周圍的墩部425的區(qū)域外，在一面422a上進(jìn)行樹脂掩蔽，通過電鍍Ni或Ni合金在凹陷部426及其周圍進(jìn)行電鍍沉積，使之隆起，按規(guī)定間隔分別形成多個如圖27(D)所示的墩部425。此時，由于在凹陷部426A及其周圍沉積了相等厚度的電鍍層，在墩部425的上面425a形成凹部426。
在此，為了將墩部425電鍍形成圓錐臺形狀，通過將掩蔽部434的側(cè)面434a突出至從金屬底板422的一面422a向上方突出的外側(cè)，使其傾斜配置成圓錐臺狀，因而可控制電鍍沉積區(qū)域。另外，為了將墩部425形成圓柱狀，可以將掩蔽部434的側(cè)面434a形成直立的圓筒狀。
例如使超磨粒振動的同時落入到各墩部425的上面425a的凹部426中。此時，由于凹部426的開口直徑Dl設(shè)定為小于超磨粒14的平均粒徑，超磨粒的角部或尖銳部將落入，而大致位于相對側(cè)的其他角部或尖銳部向上方尖端突出。
在電鍍沉積磨粒時，在圖27(E)中，在將除各墩部425的上面425a外的其他區(qū)域即主副排出路431，430等用掩蔽部434進(jìn)行樹脂掩蔽的狀態(tài)下進(jìn)行電鍍。因此，用Ni或Ni合金等金屬結(jié)合相427將超磨粒14固定在各墩部425的上面425a上。超磨粒14從金屬結(jié)合相427的突出量為例如平均粒徑的2/3-4/5。
在圖24中，將相對于第一至第三磨粒層424A，B，C沿與研磨臺4的回轉(zhuǎn)方向P大致平行方向延伸的假想線向與該方向大致垂直的方向偏移，作為任意位置的假想線a，b，c，d畫出。于是，與上述第四實施例一樣，由于與各假想線a，b，c，d相交的第一至第三磨粒層424A，B，C區(qū)域的各磨削長度(面積=工作量)之和大致相等，能進(jìn)行平坦度更高的磨削加工。
根據(jù)本實施例的磨輪420具有上述構(gòu)成，在進(jìn)行研磨臺4的修整時，抑制了由各小磨粒層部428的超磨粒14磨削產(chǎn)生的研磨臺4的磨削屑、殘留在研磨臺4上的硅片配線金屬、硅磨削屑等粘附固定在超磨粒14之間，使含這些磨削屑的磨削液的粘性降低，促進(jìn)通過副排出路430及主排出路431向外部排出。而且靠磨削液促進(jìn)超磨粒14的冷卻，防止超磨粒14的損壞，可抑制各種磨削屑沉積在超磨粒14，14之間。
下面根據(jù)圖28說明本發(fā)明的第十二實施例，與上述第十一實施例相同或同樣的部件采用相同的符號，并省近似其說明。
圖28所示的磨輪440與第十一實施例的磨輪420的基本構(gòu)成相同，不同點是按規(guī)定間隔排列多個小磨粒層部428的磨粒層442形成一層連續(xù)的螺旋狀，磨粒層442最好在徑向相間隔地被卷繞至少3層以上(在圖28中形成3層)。
在這個實施例中，如果從徑向外側(cè)向內(nèi)側(cè)看作3層，以順次形成最外周的第一磨粒層442A。第二磨粒層442B。最內(nèi)側(cè)的第三磨粒層442C的方式連續(xù)成螺旋形，從而形成磨粒層442。在各磨粒層之間形成螺旋狀主排出路431，在各磨粒層的小磨粒層部428，428之間形成連通主排出路431的多個副排出路430。
另外，可以采用其他的凹部426代替上述實施例的墩部425。例如，如圖29(A)所示，在金屬底板422的一面422a上不形成凹陷部426A，將墩部425電鍍沉積成近似圓錐臺形狀或近似圓柱形狀。之后可以在上面425a的中央部形成例如圓錐狀凹部445?；蛘咴谛纬啥詹?25后，可以在上面425a的徑向用切削加工等形成例如V字形斷面的凹部446。
關(guān)于墩部425和金屬結(jié)合相427，代替作電鍍沉積形成的方法，可以用金屬結(jié)合劑形成，或者墩部425可以與金屬底板422成型加工為一體。
第十四實施例的電鍍沉積磨輪(電鍍沉積磨具)與上述各實施例，例如第一實施例所示的電鍍沉積磨輪20具有大致相同的構(gòu)成，特另在金屬底板19的各突出部21的小磨粒層部24上用金屬結(jié)合相固定1個或多個塊狀超磨粒。
在此，由于在圖30(A)，(B)，(C)所示的磨粒平面投影圖中具有最大尺寸的二個對稱軸X軸和Y軸比是1-1.2，塊狀超磨粒為接近于正六面體等的正多邊形和球形等形狀的超磨粒。與此相對，以Y軸和X軸之比為1.2以上的不規(guī)則超磨粒為好，即為圖30(D)所示的超磨?；驁D34所示的現(xiàn)有技術(shù)的超磨粒14。附帶說明一下，圖30(A)，(B)，(C)所示的超磨粒518的Y/X=1.0，同圖(D)所示的超磨粒14的Y/X=2.0。
用金屬電鍍相25將例如1-500個最好11-500個范圍內(nèi)的該超磨粒518固定在電鍍沉積磨輪20的磨粒層22的整個表面上。
固定在各小磨粒層24上的多個超磨粒518，如圖31所示，至少將外周側(cè)排列成環(huán)狀的多個超磨粒列518A只用塊狀超磨粒518排列固定。該超磨粒列518A包含固定在突出部21側(cè)面21c上超磨粒18，這些也只用塊狀超磨粒排列。
因此，被環(huán)狀超磨粒518A包圍的內(nèi)側(cè)超磨?？梢园灰?guī)則超磨粒，為了容易制造，可以用塊狀超磨粒518構(gòu)成全部的超磨粒。
在用這樣的電鍍沉積磨輪20進(jìn)行磨削的場合，在電鍍沉積磨輪0的各小磨粒層部24，首先用塊狀超磨粒518的倒角R部進(jìn)行研磨臺4的粗磨削，接著，用緊挨倒角R部的頂部超磨粒，特別是外周超磨粒列518A的塊狀超磨粒518進(jìn)行精磨削。特別是向著外周超磨粒列518A的外側(cè)的角部和棱線部不會過于鋒利，能以適中的鋒利程度磨削，即使產(chǎn)生刮痕，也能被控制得小。
根據(jù)上述實施例，由于用塊狀超磨粒518構(gòu)成小磨粒層部24，向著平面視圖上外周超磨粒518A的各塊狀超磨粒518的外側(cè)的部分不是過于鋒利，能以好的鋒利程度進(jìn)行磨削，而且由于不用不規(guī)則超磨粒，鋒利部分不會碎裂、損壞。即使在被磨削件上產(chǎn)生刮痕，也只是很小。而且在磨削時角部和棱線部等鋒利部分不會破碎而殘留在研磨臺4上，也不會擦過晶片等被磨削件的表面而形成刮痕，能進(jìn)行良好的鏡面磨削。
代替修整器，可以將根據(jù)上述各實施例的各電鍍沉積磨輪安裝在晶片支架5上，并使其相對于研磨臺4的偏心位置回轉(zhuǎn)的同時對研磨臺4進(jìn)行磨削。
在上述各實施例中，將小磨粒層部24和墩部21形成近似圓柱狀或長方體，但小磨粒層部和突出部的形狀也并不限于此，自磨粒層底部22a的高度H在超磨粒14的平均粒徑以上為好，例如可以是半球狀或三角錐形狀等的凸曲面狀。
構(gòu)成本發(fā)明的各實施例中磨具的電鍍沉積磨輪20，30，120，磨輪220，240等除采用用于CMP裝置的修整器以外，不必說也能采用其他的磨削裝置。
權(quán)利要求
1.具有金屬結(jié)合相的磨具，在金屬底板上形成多個突出部，具有通過相互間隔地設(shè)置多個小磨粒層部而構(gòu)成的磨粒層，上述小磨粒層部靠金屬結(jié)合相在上述這些突出部上固定超磨粒。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨具，其中在上述小磨粒層部上分別裝有多個超磨粒。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨具，其特征在于從相鄰的小磨粒層部間的磨粒層底部開始的上述小磨粒層部的高度是超磨粒的平均粒徑以上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨具，其特征在于上述突出部形成具有倒角R部和頂部的大致圓柱狀，在這些倒角R部和頂部配設(shè)超磨粒。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨具，其特征在于設(shè)置在上述各小磨粒層部上的超磨粒為11-500個，在平面視圖上相對于上述磨粒層的全部面積，超磨粒所占的比例被設(shè)定在20％-80％的范圍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨具，其特征在于除了磨粒層表面的周邊區(qū)域外，上述小磨粒層部排列在中央?yún)^(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨具，其特征在于除了磨粒層表面的中央?yún)^(qū)域或外，上述小磨粒層排列在周邊區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨具，其特征在于磨粒層具有中央?yún)^(qū)域和其外周側(cè)的周邊區(qū)域，在上述中央?yún)^(qū)域相互間隔地形成多個上述小磨粒層部，用金屬結(jié)合相分別在該小磨粒層部上裝設(shè)多個超磨粒，在上述周邊區(qū)域用金屬結(jié)合相固定超磨粒，與上述中央?yún)^(qū)域相比，周邊區(qū)域的超磨粒集中度高。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨具，其特征在于上述小磨粒層大致在中央形成排出磨削液的開口。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨具，其特征在于在上述小磨粒層部以外的區(qū)域形成排出路。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的磨具，其特征在于上述小磨粒層部的開口直徑在φ0.5-3.0mm的范圍內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的磨具，其特征在于上述突出部直徑是上述開口直徑的2-10倍。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨具，其特征在于相對于上述金屬底板底面的突出部高度在0.1-5.0mm的范圍內(nèi)。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨具，其特征在于相鄰的上述突出部間的距距離在突出部平均直徑的1/3-2倍的范圍。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨具，其特征在于上述磨粒層部以多層狀或螺旋狀的方式形成。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的磨具，其特征在于在徑向相間隔配設(shè)的上述磨粒層間形成排出路。
17.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨具，其特征在于上述小磨粒層部在金屬結(jié)合相的厚度方向只固定一層超磨粒。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨具，其特征在于上述小磨粒層部具有第一小磨粒層部和第二小磨粒層部，所述第一小磨粒層部相對于通過金屬底板中心的徑向中心線向一個方向傾斜，所述第二小磨粒層部向與該第一小磨粒層部目反的方向傾斜。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的磨具，其特征在于上述第一及第二小磨粒層部分別包含縱橫尺寸比不同小磨粒層部。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的磨具，其特征在于上述小磨粒層部相互分開，形成近似菱形，并呈放射狀排列。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的磨具，其特征在于上述第一及第二小磨粒層部沿金屬底板的周向交替排列成環(huán)狀。
22.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨具，其特征在于上述小磨粒層部具有相對于通過金屬底板中心的徑向中心線向一個方向傾斜的部分和向相反方向傾斜的部分。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的磨具，其特征在于上述小磨粒層部具有第三小磨粒層及第四小磨粒層，它們呈曲線狀夾著徑向中心線分布在兩側(cè)的正對面且對置或者沿中心線錯開地配設(shè)。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨具，其特征在于上述小磨粒層部排列在金屬底板的整個面上。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨具，其特征在于上述小磨粒層部用金屬結(jié)合相固定單個超磨粒。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的磨具，其特征在于上述小磨粒層部在形成于金屬底板的突出部上面的凹部內(nèi)固定超磨粒。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的金屬結(jié)合劑單層磨具，其特征在于上述突出部的外徑在超磨粒平均粒徑的1.3-3倍的范圍內(nèi)。
28.根據(jù)權(quán)利要求25所述的磨具，其特征在于相對于上述金屬底板的底面的突出部高度在0.05-3.0mm的范圍內(nèi)。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的磨具，其特征在于相鄰上述突出部間的距離在突出部平均外徑的1/3-2倍的范圍內(nèi)。
30.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨具，其特征在于上述小磨粒層部用金屬結(jié)合相固定一個或多個塊狀超磨粒而成。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的磨具，其特征在于在上述小磨粒層部上固定多個超磨粒，其外周側(cè)的超磨粒是塊狀超磨粒。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的磨具，其特征在于設(shè)在上述小磨粒層部上的超磨粒為1-500個，相對于平面視圖上的上述磨粒層的全部面積超磨粒所占的比例設(shè)定在2％-80％的范圍內(nèi)。
33.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磨具，其特征在于上述磨具是CMP修整器。
全文摘要
在本發(fā)明磨具的電鍍沉積磨輪20中,將呈近似圓柱狀隆起于金屬底板19的中央?yún)^(qū)域的多個墩部21大致排列成格子狀。在金屬底板19上設(shè)置磨粒層,僅在各墩部21上用金屬電鍍沉積相25固定多個超磨粒14而分別形成小磨粒層部24。在小磨粒層部24中,在墩部21的倒角R部21a和頂部21b配設(shè)超磨粒。各小磨粒層部的超磨粒為11—500個,相對于平面視圖上的磨粒層的全部面積超磨粒所占的比例設(shè)定在20%—80%的范圍內(nèi)。在磨削時僅超磨粒與被磨削件接觸,維持高磨削壓力,鋒利度和磨削屑的排出性能好。
文檔編號B24D3/06GK1286158SQ0013059
公開日2001年3月7日 申請日期2000年9月1日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月1日
發(fā)明者高橋務(wù), 下前直樹, 山下哲二, 畑花子 申請人:三菱綜合材料株式會社