专利名称：具有金属结合相的磨具的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种具有金属结合相的磨具，其包含用于修整器上的电沉积磨具或金属结合剂磨具，所述修整器用于对研磨台进行修整，所述研磨台借助CMP装置用于对如半导体晶片等的被研磨件的表面进行研磨。
本说明书是以日本专利申请(专利申请平11-247676号、专利申请平11-247677号、专利申请平11-269298号、专利申请平11-338734号、专利申请平11-338734号、专利申请2000-29614号)为基础的，而且这些日本专利申请所记载的内容可以作为本说明书的一部分。
以往，采用CMP装置(化学机械研磨机)对从硅晶坯切下的半导体晶片(以下简称为晶片)的表面进行化学和机械方式的研磨，其例示于图32所示的装置。
晶片要求力加工设备精度高，从而能对其进行高精度和无缺陷表面的镜面研磨。采用CMP进行研磨的机构是以由石英微粒等机械要素(游离磨粒)和酸液或碱液等浸蚀要素复合而成的机械·化学研磨法为基础进行的。
该CMP装置1如图33所示，在安装于中心轴2的圆板状回转台3上设置有由硬质尿脘制成的研磨台4，并设置有与该研磨台4对置且可以在其中心轴2的偏心位置自转的的晶片支架5。该晶片支架5为比研磨台4直径小的圆板形，并夹持着晶片6，该晶片6被配置于晶片支架5和研磨台4之间，研磨台4侧的表面对其提供镜面精加工。
在研磨时，以如上述的石英微粒等构成的游离磨粒作为研磨剂使用，另外将起浸蚀作用的碱液等混合而形成的液状浆液s供入到研磨台4上，从而使浆液s在被晶片支架5所夹持着的晶片6和研磨台4之间流动，通过晶片支架5使晶片6自转，同时使研磨台4绕着作为中心的中心轴2回转，进而利用研磨台4对晶片6的一面进行研磨。
在对晶片6进行研磨的由硬质尿脘制成的研磨台4上设置有多个用于保持浆液s的微细的发泡层，通过将浆液s保持于此发泡层内来对晶片6进行研磨。由于对晶片6反复进行研磨，会因研磨台4的研磨面的平坦度降低、堵塞而产生晶片6的研磨精度和研磨效率降低的问题。
为此，如图32所示，在以往的CMP装置上设置了研磨台修整器8，用于对研磨台4的表面进行再研磨和再磨削(修整)。
该研磨台修整器8通过一臂10将电镀沉积磨轮11设置在回转轴9上，回转轴9设置在回转台3外部。通过回转轴9使臂10回转，使电镀沉积磨轮11在转动着的研磨台4上往复摆动，从而对研磨台4的表面进行研磨，进而恢复并维持研磨台4表面的平坦度，解决上述堵塞的问题。或者也可以在晶片支架5上安装电镀沉积磨轮11来进行研磨。
该电镀沉积磨轮11如图33(A)和33(B)所示，在圆板状的金属底板12的上面形成具有一定的间隔的环形平面状的磨粒层13，如图34所示，该磨粒层13是利用电镀沉积等方法借助金属电镀沉积相15将金刚石或cBN等超磨粒14分散固定于金属底板12上而形成的。所述金属电镀沉积相15可以由镍等金属构成。
另外，磨粒层13的表面可以按照径向上45°等的预定间隔形成凹槽17，通过该凹槽17将浆液s或切削粉末向外部排出。
另外，在利用该电镀沉积磨轮11对研磨台4进行研磨时，该磨轮11沿着研磨台4以至少与研磨台4半径相同的距离为半径往复摆动。由于分散设置于磨粒层13上的超磨粒14的研磨作用，研磨台4的毛绒被压倒和切断。此时，超磨粒14从作为磨削表面的磨粒层13的表面突出的距离仅仅是其平均粒径的1/3，从而使整个磨粒层13与研磨台4直接接触，使磨削压力分散而导致磨粒打滑，使毛绒不能被切断而倒伏，使磨轮的锋利度下降，因而存在着容易产生堵塞的缺陷。
此外，其他的作为电镀沉积磨轮的例子记载于日本特许公开平9-19868号公报。
使这种电镀沉积磨轮的2至10个超磨粒集合，并配设成岛状，这些岛状的超磨粒分散设置于构成磨削面的磨粒层的表面，可以在磨削时防止出现上述堵塞的缺陷，并可以持续地长期进行磨削加工。在这种电镀沉积磨轮中，通过在金属底板上进行掩蔽，形成岛状的衬底沉积层，利用电镀沉积的方法在该衬底沉积部分上先固定上一层2至10个超磨粒，随后对整个金属底板进行电镀沉积，从而将超磨粒电镀沉积于磨粒层上。
这种电镀沉积磨轮是将超磨粒以电镀沉积方式固定于平坦的金属底板上，但是磨粒层的金属沉积相表面与从该表面突出的超磨粒之间的高度差实质上仅仅是平均粒径的1/2以下。
CMP装置的研磨台4由具有发泡层厚达1.7毫米发泡层上的软质毛绒构成，其下侧设置厚达3.5毫米的减振层，因此，这种电镀沉积磨轮用作研磨台修整器时，当被磨削件如CMP1的研磨台4一样，具有上述这些软质的或柔软的结构时，小于超磨粒平均粒径的1/2的高度差会使整个磨粒层表面与被磨削件直接接触。这样磨削压力不会集中于超磨粒而向周围分散，使磨粒打滑，使毛绒不能被切断而倒伏，因而使磨轮的锋利度下降，使发泡层的开口垮损，磨削产生的粉末不易排出，因而存在容易使研磨台产生堵塞的缺陷。
另外，磨粒层的超磨粒与金属沉积相表面之间的高度差(间隙)小，会使研磨台的研磨液(如纯水)流失而容易干燥，因而存在破坏湿式研磨加工条件的缺陷。
本发明的目的是鉴于这种实际情况而提供一种如电镀沉积磨具等的具有金属结合相的磨具，其具有良好的锋利度和磨屑的排出性能。
本发明的另外目的是所提供的上述磨具可以使研磨台发泡层的开口的磨削端保持干净，不会产生堵塞，可以保持发泡层内的浆液。
本发明的又一个另外目的是可以抑制磨削时的振动。
本发明的又一个另外目的是可以抑制磨屑或浆液s等的固体粘着滞留于超磨粒之间，可以有效地将其排出。
本发明的又一个另外目的是改善磨削时的稳定性，并抑制因堵塞引起的超磨粒锋利度的降低。
本发明的又一个外目的是可以抑制超磨粒的锐利部分产生钝化或破损。
本发明涉及一种如电镀沉积磨具等的具有金属结合相的磨具，其特征在于在金属底板上形成多个突出部，在这些突出部上通过金属结合相固着有超磨粒，从而形成多个相互间隔的小磨粒层部。
若通过对平面状的金属底板作沉积处理而形成突起，则突起与金属底板的黏着性生较差，存在突起容易剥离的缺陷，另外还存在着突起容易钝化、因掩蔽而使周边部分易产生隆起等缺陷。针对这一点，根据本发明，由于突出部的强度较高，其就不会产生剥离、钝化，而周边部分也不会产生隆起，因而避免了上述缺陷。
另外，可以在小磨粒层部上各自安装多个超磨粒。
由于在小磨粒层部上设置超磨粒，使小磨粒层部的超磨粒和小磨粒层部之间小磨粒层底部的高度差较大，磨粒层底部不会与CMP装置的研磨台等比较软的被磨削件直接接触，只是小磨粒层部的超磨粒与被磨削件接触而进行磨削，从而保持超磨粒上的高的研磨压力和好的锋利度，小磨粒层部与小磨粒层部之间的磨粒层底部可以保持磨削液，同时还具有良好的磨屑排出性能，超磨粒部分上的磨屑不会导致堵塞。
从相邻的小磨粒层部之间的磨粒层底部开始的小磨粒层部的高度为超磨粒的平均粒径以上。
由于磨粒层的小磨粒层部与磨粒层底部之间的距离为超磨粒的平均粒径以上，就可以确保磨粒层底部不会与被磨削件直接接触，从而保持小磨粒层部的超磨粒上高的研磨压力和良好的锋利度，磨削液可以被保持于磨粒层底部，同时具有良好的磨屑排出性能，故超磨粒部分上的磨屑不会导致堵塞。
另外，突出部是具有倒角R部和顶部的近似圆柱状，在这些倒角R部和顶部上设置有超磨粒。磨削时，倒角R部上的超磨粒进行粗磨，然后由顶部上的超磨粒进行精磨。
此外，在每个小磨粒层部上设置11到500个超磨粒14，超磨粒占整个磨粒层平面面积的比例可以被设定在20％-80％的范围内。
超磨粒若少于11个，就不能对研磨台4连续地进行粗磨和精磨，超磨粒若多于500个，会存在易于产生堵塞的问题。另外，超磨粒的面积少于20％，超磨粒在研磨时会容易脱落，缩短磨具的寿命，并会使超磨粒滞附于被磨削件上，如研磨台，从而损伤研磨台，若超磨粒的磨具超过80％时，电镀沉积磨具会产生堵塞问题。
另外，可以在磨粒层表面的除周边区域以外的中央区域处设置小磨粒层部，使磨具摆动进行磨削加工。
或者可以在磨粒层表面的除中央区域的周边区域设置小磨粒层部，转动磨具进行磨削加工时，在除了线速度较小的中央区域以外的区域设置超磨粒，可以提高磨削加工的速度。
此外，根据本发明的磨具，其特征在于磨粒层具有中央区域和周边区域，在中央区域上形成相互间隔的多个上述小磨粒层部，通过金属结合相各自在该小磨粒层部上固着多个超磨粒，通过金属结合相在周边区域上固着超磨粒，与中央区域相比，周边区域上的超磨粒的密集度较高。
因为电镀沉积磨具的磨削面的周边区域比中央区域上的超磨粒的密集度大，磨削面靠外周边侧区域的磨粒层可以与被磨削件稳定地接触，保证良好的平面平衡性，可以抑制磨削时的振动，并使中央区域的小磨粒层部上的超磨粒的磨削压力高，可以进行锋利度好的磨削加工。此外，因在小磨粒层部上设置了超磨粒，小磨粒层部和相邻的小磨粒层部间的磨粒层底部之间的高度差较大，就不会与CMP装置的研磨台等较软的被磨削件作直接接触，只是小磨粒层部的超磨粒与被磨削件接触而进行磨削，因而可以维持较高的磨削压力和好的锋利度。
另外，周边区域的超磨粒可以个别地分散设置于金属结合相中。或者与中央区域一样地设置多个小磨粒层部，这些多个小磨粒层部之间的相互间隔被设置得比中央区域的小。或者小磨粒层部的间隔与中央区域一样，同时固着于每个小磨粒层部上的超磨粒的数量较中央区域的要多。
根据本发明的磨具，其特征在于多个小磨粒层部排列成磨粒层，该小磨粒层部的近似中央形成可以排出磨削液的开口。
由于在小磨粒层的近似中央处，设置有向其周围的超磨粒供给磨削液的开口，故可以向超磨粒上的磨削点直接供给磨削液，并将各种磨屑排出，使磨屑不会黏滞沉积于超磨粒之间，磨削液与磨屑相混合使其黏度降低而易于排出，磨削液又会促进超磨粒的冷却，可以抑制超磨粒的损坏。
另外，在小磨粒层部(突出部)以外的区域设置有排出通道。在小磨粒层部的磨削点的两侧设置有磨削液供给源和排出通道，两者的距离要尽量短，使磨削液可以充分地传送到磨削点，并防止磨屑滞留于超磨粒，可以平滑地流出。
另外，小磨粒层部的开口的直径可以在φ0.5-3.0毫米的范围内。开口的直径(d)若小于0.5毫米，就不能充分地向磨削点供给磨削液了，若该直径超过3.0毫米，则小磨粒层部的面积所占比例降低，导致磨屑能力下降，这些都是不可取的。
此外，突出部的直径(D)是上述开口直径(d)的2至10倍。在该范围内可以防止磨屑滞留于磨削点，并能平滑地流出。
突出部相对于金属底板的高度在0.1-5.0毫米的范围内。在该范围内，可以容易地在磨削点和金属底板上的排出通道之间将磨削液或磨屑传送排出。
相邻的突出部之间的距离(L)是突出部平均外径(D)的1/3-2倍。在该范围内，可以适当地设定小磨粒层部的间隔，并能保持较高的超磨粒的磨削压力，磨削液通过该间隙可以平滑地将各种磨屑排出。
磨粒层可以形成多层的环形或螺旋状。这样，可以使得在与被磨削件的相对移动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层的磨削长度的总和基本上是均等的。此外，在磨粒层是由3层以上构成时，在与被磨削件的相对移动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层区域的面积之和可以易于达到均等。
径向相间隔的多层磨粒层之间设置有排出通道。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层内的相邻的小磨粒层部之间，而主排出通道呈环状或螺旋状，在径向相邻的多层磨粒层之间形成。在小磨粒层部由磨削产生的各种磨屑从小磨粒层部的开口与供给的磨削液一起被冲出，并流过副排出通道，然后通过主排出通道向外部排出，这样易于排出磨屑，从而抑制了磨屑黏滞沉积于超磨粒之间。
此外，小磨粒层部在金属结合相的厚度方向仅固定一层超磨粒，称之为单层磨具。
根据本发明的具有金属结合相的磨具，小磨粒层部可以包括第一小磨粒层部和第二小磨粒层部，其中第一小磨粒层部相对于通过金属底板中心的径向中心线倾斜，而第二小磨粒层部沿相反的方向倾斜。
由于第一和第二小磨粒层大致沿金属底板的中心方向延伸地被设置，故磨削时的稳定性较好，与被磨削件的接触面积和接触压力稳定，难以引起微小的振动，也不会造成被磨削件的局部损伤。而且由于第一和第二小磨粒层部相对于中心线呈正反两个角度倾斜设置，故当与被磨削件发生相对运动时，若第一小磨粒层部的磨削长度大而易于产生堵塞，相反地，第二小磨粒层部的磨削长度短而消除了上述的堵塞，从而防止了对锋利度的不良影响。因此在磨削时，微小的区域上同时产生堵塞和消除该堵塞，可以抑制磨削时的微小振动。
另外，由于第一和第二小磨粒层部包括不同的纵横尺寸比，提高了稳定性，若纵横尺寸比小时，则可以提高消除堵塞的能力。
此外，也可以相互隔开近似呈菱形地将小磨粒层部排列成放射状。另外，也可以将磨粒层的第一和第二小磨粒层部沿金属底板的圆周方向交替排列成环状。在相对移动的被磨削件和上述磨具相互之间，若第一和第二小磨粒层部的其中之一的磨削长度大而易于产生堵塞，则另外一个的磨削长度短从而消除了堵塞，故可以防止锋利度降低，磨削时，堵塞及其消除交替进行，可以抑制磨削时的微小振动，从而能保持良好的锋利度。
小磨粒层部包括与通过金属底板中心的径向中心线呈一定方向倾斜的部分和沿相反方向倾斜的部分。这可以改善磨削时的稳定性，从而难以引起微小振动。而且若小磨粒层部的一个部分和另外部分的其中一方的磨削长度大而易于产生堵塞，另一方的磨削长度则短，从而可以消除堵塞，进而可以防止锋利度降低。
另外，小磨粒层部还可以包括第三小磨粒层部和第四小磨粒层部，它们呈曲线状相互面对地设置于中心线两侧，或者沿中心线错开地设置。
小磨粒层部可以设置于金属底板的整个表面上，可以进一步促进磨削量的增加和堵塞的消除。
根据本发明的电镀沉积磨具，其特征在于小磨粒层部靠金属结合相固定单个的超磨粒。
由于每个突出部上只设置一个超磨粒，磨屑或浆液等就不会阻塞沉积于超磨粒之间，也不会成为固着的磨屑，可以容易地排出磨屑。而且也不会与如CMP装置的研磨台那样的软质被磨削件整个地直接接触，只是单个的超磨粒与其发生接触来磨削，故超磨粒的磨削压力高，锋利度好，磨屑的排出性能也好。
另外，对小磨粒层部而言，可以将超磨粒固着于在金属底板的突出部上面的凹陷部内。在制造磨具时，若将超磨粒放置于突出部的凹陷部，并靠电镀沉积固定，在容易对超磨粒进行定位的位置将超磨粒晶体的角部指向上方顶端突出地设置，从而可以提高磨削精度或磨削效率等磨削性能。
此外，突出部的外径(D)处于超磨粒平均粒径的1.3-3倍的范围内。在该范围内可以防止磨削点处的磨屑的滞积，能平滑地冲走磨屑。若小于1.3倍，会降低突出部的强度，超磨粒因磨削阻力而容易脱落，也容易损坏突出部。若大于3倍，因超磨粒的排列间隔过大而降低磨削能力，并存在促进超磨粒磨损的缺陷。
另外，突出部相对于金属底板的高度(H)在0.05-3.0毫米的范围内。在该范围内，可以容易地在磨削点和金属底板上的排出通道之间流动地排出磨削液和磨屑。
根据本发明的电镀沉积磨具，其特征在于超磨粒是块状的。
虽然块状的超磨粒不如不规则形状的超磨粒锋利，但因其具有正六角形等正多角形或近似球状的形状，所以其角部不会杂乱地伸出，角部或棱线部也难以破损、脱落，也难以因破损而产生碎片等，而且因其在磨削时不会过量切削被磨削件，故不会产生划痕。另外，将单个的块状超磨粒相互分散设置，或者将多个块状超磨粒以集合状态通过金属结合相固着起来的小磨粒层部相互分散设置，由于超磨粒的绝对数量减少了，同时在各个小磨粒层部是单个超磨粒的场合，其角部的磨削性能和锋利度都很好，而对于多个超磨粒集合的情况而言，其外周侧的超磨粒列用其棱线磨削，也可以保持较好的磨削性能锋利度。
此外，在小磨粒层部上固着有多个超磨粒时，可以在其外周侧设置块状超磨粒。虽然在块状超磨粒内侧区域因存在其他超磨粒的关系使锋利度很差，用外周侧的块状超磨粒而不是其他的超磨粒的角部和棱线对被磨削件进行磨削加工，也可以获得比较良好的磨削性能和锋利度。设置于小磨粒层部的超磨粒是1到500个，超磨粒占整个上述磨粒层的平面面积的比例在2％到80％的范围内。
另外，根据本发明的电镀沉积磨具是CMP修整器。
图1是根据本发明的第一实施例的电镀沉积磨轮的磨削面的平面图。
图2是图1所示的电镀沉积磨轮的中央纵断面图。
图3是图2所示的电镀沉积磨轮的小磨粒层部的主要部分的扩大断面图。
图4的(A)、(B)、(C)、(D)示出了该实施例所述的电镀沉积磨轮的制造过程。
图5是表示采用该实施例的电镀沉积磨轮磨削后的研磨台的一部分的500倍的放大照片。
图6是表示采用具有以往结构的电镀沉积磨轮研磨后的研磨台的一部分的500倍的放大照片。
图7是根据本发明的第二实施例的电镀沉积磨轮的磨削面的平面图。
图8是图7所示电镀沉积磨轮的中央纵断面图。
图9是根据本发明的第三实施例的电镀沉积磨轮的磨削面的平面图。
图10是图9所示电镀沉积磨轮的中央区域和周边区域的放大断面图。
图11是根据本发明的第四实施例的电镀沉积磨轮的磨削面的平面图。
图12是图11所示磨轮的第二磨粒层的局部放大图。
图13是沿图12所示磨轮的B-B线的断面图。
图14的(A)、(B)、(C)示出了根据第四实施例的磨轮的制造过程。
图15是表示沿图11所示点划线切割出的半圆部分在研磨台回转方向中的磨粒层位置和工件载荷之间的关系的图。
图16是根据第五实施例磨轮的平面图。
图17是根据第六实施例磨轮的平面图。
图18是图17所示磨轮的磨粒层的局部放大图。
图19是表示小磨粒层部的另一形态的沿C-C线的断面图。
图20是根据第七实施例的磨轮的磨粒层的局部放大图。
图21是根据第八实施例的磨轮的磨粒层的局部放大图。
图22是根据第九实施例的磨轮的磨粒层的局部放大图。
图23是根据第十实施例的磨轮的磨粒层的局部放大图。
图24是根据第十一实施例的磨轮的安装有磨粒层的面的平面图。
图25是图24所示磨轮的磨粒层的局部放大图。
图26是图25所示磨轮的小磨粒层部的沿D-D线的断面图。
图27的(A)、(B)、(C)、(D)、(E)示出了第十一实施例磨轮的制造过程。
图28是根据第十二实施例磨轮的平面图。
图29示出了小磨粒层部的突出部的变更例，其中(A)是其一种突出部的平面图及其中央纵断面图，(B)是另一种突出部的平面图及其侧面图。
图30示出了超磨粒的平面投影像的两个对称轴的最长直径的比率，其中(A)、(B)、(C)是块状超磨粒的，(D)是不规则形状的超磨粒的。
图31是图30所示小磨粒层部的平面图。
图32是以往的CMP装置的主要部分的斜视图。
图33中的(A)是图32所示电镀沉积磨轮的局部平面图，(B)是沿(A)的A-A线的断面图。
图34是图33所示磨粒层的局部断面图。
下面，借助附图来说明本发明的实施例，其中与上述已有技术相同的部分用相同的符号表示，相应的说明就省略了。
如图1及图2所示的实施例中的电镀沉积磨轮20(电沉积磨具)，在由如不锈钢等制成的圆板形的金属底板19的近似呈圆形的一面19a上以一定的间隔形成近似圆柱状的墩部21(突出部)，在面19a的表面形成磨粒层22，该表面成为磨削面20。另外，墩部21在面19a的除了外周侧的环形周边区域外的中央区域内近似呈格子状或网眼状排列。
磨粒层22是在由如Ni制成的金属沉积相中设置金刚石或cBN超磨粒14而形成的，例如可以用电镀沉积方法加工。超磨粒14只被固定设置于墩部21的上面，墩部21和墩部21之间的磨粒层的底部不设置磨粒。在墩部21上，由沿其近似呈圆柱状的表面设置的超磨粒14以及金属沉积相所形成的磨粒层22的区域是小磨粒层部24。
在如图3所示的小磨粒层部24上，金属底板19上的每个墩部21由环绕其圆周的侧壁21c、倒角R部21a和顶部21b构成，其整个表面上有11到500个超磨粒14固着于金属沉积相25上而构成小磨粒层部24。若超磨粒14少于11个就不能对研磨台4进行粗磨和精磨的连续加工，若超磨粒多于500个时存在容易产生堵塞的问题。
每个小磨粒层部24的最大直径在1-10毫米的范围内，从磨粒层底部22a开始高度H为超磨粒14的平均粒径以上，最好是平均粒径的2倍以上，超磨粒14的平均粒径在1毫米以下，例如可设定为0.1到0.7毫米。由于高度H大于超磨粒14的平均粒径，在磨削研磨台4时，超磨粒14和研磨台4相接触地进行磨削加工时，磨粒层底部22a不与研磨台4相互接触。另外，每个小磨粒层部24具有相同的高度。
在电镀沉积磨轮20的平面视图中，超磨粒14的面积被设定为仅占磨削面20a整个面积的20％-80％。超磨粒14的面积若少于20％，在磨削时会导致超磨粒脱落，缩短磨具的寿命，另外脱落的超磨粒14若滞附在研磨台4上会损伤研磨台4，而当超磨粒14分磨具超过80％时，会在电镀沉积磨轮20上产生堵塞的问题。
本实施例中的电镀沉积磨轮20如上所述构成，下面参照图4说明电镀沉积磨轮的的制造方法。
在图4(A)中，将由如SUS304等制成的圆板状金属底板19的一面19a利用浸蚀等方法去除部分金属，留下呈格子形的多个近似圆柱状的墩部21A。利用浸蚀去除部分金属后形成底部22A。具体地，借助高压喷枪将硫酸或硝酸喷射到面19a上，或者采用电解沉积、放电加工等方法留下底部21A，也可以雕刻其他部分。如图4(B)所示，墩部21A在面19a上形成留下的格子状凹凸面。每个墩部21A被加工成具有预定外径D和高度H的近似圆柱状。
接着对该面19a进行喷丸处理或滚磨处理，对墩部21A的边缘进行研磨，形成如图4(C)所示的磨过边的呈近似圆柱状的墩部21。或者可以采用成型加工形成图4(C)所示的金属底板。
然后参照图3来说明对超磨粒的电镀沉积处理，在除了每个墩部21以外进行掩蔽，在各墩部21的整个面上涂镀由如Ni(Cu、Cr等也可以)构成的衬底沉积薄层，形成衬底沉积层25a。接着在该衬底沉积层25a上进行电镀沉积，将多个超磨粒14由如Ni(Cu、Cr等也很好)构成的第一金属沉积相25b固着于衬底沉积层25a上。然后，从面19a上将掩蔽板剥离，再次对整个表面进行电镀沉积，形成由如Ni(Cu、Cr等也可以)构成的第二金属沉积相25c。另外，底部22A上可以不形成金属沉积相25c。这种情况下，金属底板19的底部22A就构成了磨粒层底部22a。
这样，由衬底沉积层25a、第一和第二金属沉积相25b、25c构成的金属沉积相25固定超磨粒14，形成如图3和图4(d)所示的磨粒层22，进而形成电镀沉积磨轮20。
另外，根据上述说明，将许多小磨粒层部24设置于电镀沉积磨轮20的磨削面20a的除其周边区域23外的区域，也可以不限于这种形式，而将小磨粒层部24设置于磨削面20a的整个表面上。
本实施例所述的电镀沉积磨轮20具有上述结构，在将电镀沉积磨轮20安装于图32所示的CMP装置1的臂10的状态下，对研磨台4进行修整时，例如相对于回转着的回转台3上的研磨台4使臂10摆动，使电镀沉积磨轮20往复摆动，对研磨台4进行磨削，可以恢复并维持其平坦度。
磨削时，在电镀沉积磨轮20的每个小磨粒层部24，首先倒角R部21a上的超磨粒14对研磨台4进行粗磨，与倒角R部21a相连的顶部21b上的超磨粒可以继续对研磨台进行精磨。在磨削时，由于超磨粒14连续固着于从墩部21的倒角R部21a到顶部21b的部分，磨粒层22的磨削面不会与研磨台4全部地直接接触，仅仅是小磨粒层部24的超磨粒14与研磨台接触而进行磨削，因此可以保持超磨粒上的高的研磨压力，使其锋利度保持良好。
由此，研磨台4的发泡层被干净地切去，故开口不会垮损，可以维持对浆液高的保持能力。由于不直接接触，磨削时，发泡层内部的磨削液不会流失，使磨削在含有水分的情况下进行。
另外，在小磨粒层24的倒角R部21a的一部分超磨粒14磨损时，其余的倒角R部21a的超磨粒14会继续进行磨削，因此可以提高电镀沉积磨轮20的寿命。
而且在磨削时小磨粒层部24的超磨粒14与研磨台4接触，而磨粒层底部22a与研磨台4不接触，小磨粒层部24和小磨粒层24之间的磨粒层底部22a可以留存磨削液，可以通过磨粒层底部22a将磨屑排出。
其次，采用本实施例的电镀沉积磨轮20进磨削后的研磨台4的状态如图5所示。图5是研磨台4的表面的500倍的放大照片。图中，研磨台4表面的发泡层开口k没有被压坏，可以保持干净地进行研磨，故可恢复研磨面的平坦度。因此，在研磨晶片等时，研磨台4的发泡层内可以留存足够的浆液s，从而恢复研磨台4的平坦度。
与此相对，图6所示的是采用以往例子中电镀沉积磨轮进行磨削后的研磨台4的状态，其中磨轮的结构是超磨粒通过电镀沉积固着于平坦的金属底板的衬底沉积层上，其与磨粒层底面的高度差为超磨粒的平均粒径的1/2以下。图6是研磨台4的表面的500倍的放大照片。根据此照片，磨粒层的磨削面几乎全部与研磨台4直接接触，研磨台4上的毛绒倒伏，发泡层的开口k明显垮损，产生堵塞。由此，研磨台4的浆液s的保持能力不足，故研磨台4的加工性能差。
根据上述的本实施例，磨粒层底部22a不与研磨台4接触，小磨粒层部24的超磨粒14与研磨台4接触，因而可以连续进行粗磨和精磨，超磨粒14上的磨削压力高，锋利度好。另外，超磨粒上不会残存磨屑，不会发生堵塞，磨屑的排出性能好。而且小磨粒层部24、24之间的磨粒层底部22a能保持磨削液，发泡层内的磨削液的流失也得到抑制，为了避免对研磨台4进行干式修整而进行湿式研磨，可以维持良好的水分保持状态。
下面参照图7和图8对本发明的第二实施例进行说明，与上述第一实施例相同的部分和部件用相同的符号来说明。
如图7和图8所示，第二实施例所述的电镀沉积磨轮中，在金属底板19的一面19a上形成磨粒层22，磨粒层22的中央区域31没有设置小磨粒层部24，在其周边区域直到外边缘部分呈同心圆状设置多层的许多小磨粒层部24。呈同心圆的许多小磨粒层部24在周向和径向相互隔开，相邻的小磨粒层部24、24之间构成磨粒层底部22a。
而且，设置于面19a上的磨粒层22是将许多的超磨粒14以金属沉积方式仅分别固着于每个小磨粒层部24上而形成。
本实施例所述的电镀沉积磨轮30可以不安装修整器8上，而是安装在晶片支架上，其相对研磨台4处于偏心位置进行回转，同时对研磨台4进行磨削。这种场合，由于电镀沉积磨轮30中央区域3l的线速度小，故没有设置小磨粒层部24，这是基于对磨削效率的考虑。
另外，可以取代第二实施例所述的具有呈同心圆状的小磨粒层部24的电镀沉积磨轮30，而在周边区域32上呈螺旋状设置小磨粒层部24。这种场合下，可以获得与第二实施例相同的作用效果。或者可以将小磨粒层部24以任意的间隔呈格子状或网眼状设置。另外，这些小磨粒层部24的排列结构可以在磨削面20a的整个表面上设置。
另外，根据上述实施例，形成了近似圆柱状的小磨粒层部24和墩部21，小磨粒层部24或墩部21的形状并不仅限于此，只要从磨粒层底部22a开始的高度H大于超磨粒14的平均粒径即可，例如其形状可以是半球状或三角锥状等凸曲面形状。
下面说明本发明的第三实施例。
本实施例所述的电镀沉积磨轮120(电镀沉积磨具)与第一实施例所述的电镀沉积磨轮20的基本结构相同，磨粒层122的表面是其磨削面20a，中央近似呈圆形的区域是中央区域124，其外侧的环状区域是周边区域126。
图9和图10所示的金属底板19的一面19a的中央区域124上形成以一定间隔排列的呈格子状或网眼状的许多近似圆柱状的墩部21，在周边区域126上形成如3毫米宽的环状平坦面的凸平面部127。墩部21和凸平面部127具有同一高度。
在中央区域124，仅磨粒层22中的每个墩部21上用金属沉积相25固着有多个超磨粒14，墩部21和墩部21之间的由金属沉积相25构成的磨粒层底部22a不设置超磨粒14。另外，在磨粒层底部22a上也可以不设置金属沉积相25，此时金属底板19的表面露出，形成磨粒层底部22a。对于墩部21而言，磨粒层22沿着近似圆柱状的表面设置超磨粒14和金属沉积相25而形成小磨粒层部24。
本实施例中的电镀沉积磨轮120的制造方法与第一实施例的方法几乎相同。参照图10对金属沉积相25的制造方法加以说明，在小磨粒层部24中，金属底板19的每个墩部21由环绕其周边而形成的侧壁21c、倒角R部21a和顶部21b构成，在其整个表面用金属沉积相25固着有11到500个超磨粒。
在周边区域126，将超磨粒14用金属沉积相25分散固着于环状的凸平面部127上，这些超磨粒14就与小磨粒层部24处于同一高度。周边区域126上超磨粒14的密集度比中央区域124上超磨粒的密集度高。
下面参照图10说明有关中央区域124和周边区域126上的超磨粒14的电镀沉积情况。首先掩蔽住除凸平面部127和墩部21以外的其他整个表面部分，然后对凸平面部127和墩部21涂镀由如Ni(Cu、Cr等也很好)形成的衬底沉积薄层，即衬底沉积层25a、25b。接着采用电镀沉积方法用由如Ni(Cu、Cr等也很好)形成的第一金属沉积相25c、25d将多个超磨粒14固着在衬底沉积层25a、25b上。然后，从面21a将掩蔽板剥离下来，再次对整个表面进行电镀沉积，形成由如Ni(Cu、Cr等也很好)构成的第二金属沉积相25e、25f。
或者保留掩蔽板，仅仅在凸平面部127和墩部21上形成第二金属沉积相25e、25f，此时作为凹部的磨粒层底部22a没有形成金属沉积相25。
这样，各个超磨粒14通过衬底沉积层25a、25b、第一和第二金属沉积相25c、25d、25e、25f所组成的金属沉积相25固着于底部21和凸平面部127，从而形成图10所示的磨粒层122，形成电镀沉积磨轮120。
此时，适当地设定小磨粒层部24的间隔，使周边区域126的超磨粒14的密集度比中央区域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，对它们分别进行电镀沉积。此时通过对电镀液中超磨粒14的添加量作增减调整，可以调整周边区域127和中央区域124超磨粒的密集度差异。
另外，可以不对金属底板19的墩部21和凸平面部127涂镀衬底沉积层，直接电镀沉积而形成磨粒层24，此时，单独移去掩蔽板，对底部22A进行电镀沉积，从而形成磨粒层底部22a。
此外，若例如电镀沉积磨轮120的直径为101毫米时，周边区域126的宽度被设定约为3毫米或更小。超磨粒14的面积被设定为是电镀沉积磨轮120磨削面20a的整个面积的20％-80％。
本实施例中的电镀沉积磨轮120具有上述结构，并与第一实施例相同的方式进行修整。
而且本实施例中的电镀沉积磨轮120的磨削面20a的周边区域126与中央区域124相比，其超磨粒14的密集度较高，从而提高磨削时的电镀沉积磨轮120的稳定性，减少电镀沉积磨轮120沿上下方向的摇摆振动，提高其平面平衡性。另外在周边区域126上适当地设置凹槽17，利用它向外部排出磨屑。
在周边区域126上，由于超磨粒14和金属沉积相25的高度差约为超磨粒14平均粒径的1/3，且磨粒的密集度较高，从而在磨削时容易与研磨台直接接触，但由于周边区域126的宽度仅被设定为约小于3毫米，故因堵塞而对超磨粒的锋利度产生的影响极小，几乎对中央区域124的磨削性能不会产生不良影响。
根据上述的本实施例，与研磨台4相接触的电镀沉积磨轮120的周边区域126保持良好的平面平衡性，可以抑制磨削时的振动。在磨削时，中央区域124上的磨粒层底部22a与研磨台4不接触，只是小磨粒层部24上的超磨粒14与研磨台4接触，故超磨粒14上研磨压力较高，其在连续进行粗磨和精磨的过程中保持较好的锋利度，研磨台4的发泡层的开口不会被压坏，能够保持干净地进行磨削。
另外，对于周边区域126而言，与中央区域124一样，以一定的间隔形成许多小磨粒层部24，超磨粒14通过金属沉积相25固着于墩部21。此时，小磨粒层部24的直径D和高度H与中央区域124上的相同，小磨粒层部24的间隔比中央区域124上的窄，从而可以使其超磨粒14的密集度较高。或者说，周边区域126上的小磨粒层部24上的超磨粒14的数量比中央区域124上的小磨粒层部24上的要多。
由于采用了这种结构，周边区域126上的锋利度较好，确实可以抑制堵塞的发生，并能提高磨屑的排出性能。
此外，对于中央区域124而言，取代其对小磨粒层部24的格子状或网眼状的排列方式，可以采用同心圆状、螺旋状等适宜的排列方式。
另外，磨具最好具有可以保持超磨粒的金属结合相，该金属结合相也可以不用金属电镀沉积相25等来形成，而采用粉末烧结的方法形成。
图11表示根据第四实施例的磨轮220(单层磨具)，如图12和图13所示，该磨轮上设置多层(图中为3层)磨粒层224，该多层磨粒层在圆板形金属底板222的大致为圆形的一面222a的外周侧构成同心圆(也可不是同心圆)的环状布置。磨粒层224在最外周侧形成为最大直径(例如与金属底板直径相同)的第一磨粒层224A，在其内侧间隔地形成第二磨粒层B，在最内侧间隔地形成为最小直径的第三磨粒层224C。在第三磨粒层224C的内侧不形成磨粒层。
在金属底板222的一面222a上第一至第三磨粒层224A，B，C的环状区域比其他区域在厚度方向设定得高(例如图13所示的高度差H)。以此为第一金属底板部222A，第二金属底板部222B，第三金属底板部222C。
在图12及图13所示的第二金属底板部222B上以一定的间隔形成复数个圆筒状的墩部225(突出部)，在其中央形成断面为圆形的开口226。在墩部225的上面形成大致环状的小磨粒层部228，该小磨粒层部228在Ni或Ni合金的金属结合相(金属电镀相)15中分散配置并粘固有金刚石和CBN等超磨粒14。该小磨粒层部228构成仅在其厚度方向上的一层布置超磨粒14的单层磨具，例如通过电镀被制作。
另外，在第一金属底板部222A，第三金属底板部222C上也设置相同构成的多个小磨粒层部228。
如图13所示，在遍布第一至第三磨粒层部224A，224B，224C的区域形成水流通道230。该水流通道230与在第一至第三磨粒层224A，224B，224C的各小磨粒层部228的中央形成的开口226相连通，从图中未示出的供给源供给例如作为磨削液的纯水，在水流通道230中循环，并从各开口226排到外部。
在此，例如将开口226的内径d设定在0.5-3mm的范围，墩部225(突出部)的直径D设定为2d-10d的范围。而且，将从各金属底板部222A，B，C突出的墩部225的高度设定为0.1-5mm的范围。将两相邻墩部225，225的间隔距离L设定为墩部225的直径D的1/3-2倍的范围。
在各金属底板部222A，B，C上相邻墩部225，225之间构成例如形状为网状的副排出路232，在该副排出路232上不形成磨粒层，靠磨削液将研磨台4的磨削屑和和浆液s的固化物等排出。在第一至第三磨粒层224A，B，C间的间隙处形成大致环形的主排出路234。主排出路234比副排出路232宽，深度与金属底板部222A，222B，222C的高度差H相同。
在第一至第三磨粒层224A，B，C上沿径向以一定间隔，例如45°间隔形成为排出浆液s和磨削屑等的凹槽117。在图11中，该凹槽117以对着第一至第三磨粒层224A，B，C成直线地形成一列，其底面被设定在与主排出路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层224A，B，C沿周向错开至不同位置而对着径向布置。与内侧层相比外侧层的凹槽可以多一些。如果形成这种结构，在第一至第三磨粒层224A，B，C间的冷却效率和磨削屑的排出性好。
根据本实施例的磨轮220采用上述结构，下面根据图14就磨轮220的制造方法进行说明。
在图14(A)中，用蚀刻等方法除去由例如SUS304构成的圆板状金属底板222的一面222a上的部分金属，留下多层的环状隆起部，而成为第一金属底板部222A，第二金属底板部B，第三金属底板部C。在由蚀刻被除去的部分中，各金属底板部222A，B，C间的区域形成主排出路234。这样，便形成金属底板222的一面222a。另外代替蚀刻也可以用成型加工等形成一面222a。
另外，在金属底板222的内部，在与第一至第三金属底板部222A，B，C相对的区域形成中空的水流通道230，该水流通道230与分另别在第一至第三金属底板部222A，B，C以一定间隔穿孔的开口226相连通。
下面，在图14(A)中，除了相当于连通至水流通道230的第一至第三金属底板部222A，B，C上的各开口226周围的墩部225的区域外，进行掩蔽，通过在开口226的周围电镀Ni或Ni合金形成大致圆筒状，从而按规定间隔形成多个如图14(B)所示的墩部225。另外，代替电镀，可以用蚀刻、放电加工等方法形成墩部225。
另外，在各金属底板部222A，B，C上除墩部225外的区域构成副排出路232。
在电镀沉积磨粒时，除图14(B)中的墩部225外，对主副排出路234，232等用树脂进行掩蔽。从水流通道230通过各开口226排出空气，同时进行电镀。因此，如图14(C)所示，除了水流通道230外，用Ni等金属结合相15将超磨粒14粘固在各墩部225的上面。
另外，可以通过水流通道230使含超磨粒14的电镀液从各开口226排出，而在墩部225上进行电镀。在这种情况下，水流通道230被电镀沉积，但超磨粒14不会粘附其上。
在径向分开规定间隔的第一至第三磨粒层224A，B，C中，其宽度Wa，Wb，Wc以最内侧的磨粒层224C为最大，向外侧层宽度设定为渐渐变小。因此，Wa＜Wb＜Wc。另外，第一至第三磨粒层224A，B，C的各宽度分别为固定宽度。
在图11中，由于在使与研磨台4的回转方向P大致垂直相交方向的任意位置的假想线a，b，c，d与各磨粒层224A，B，C内接的场合，与直径大的外侧磨粒层相交的磨削长度(例如假想线d的磨削长度Ld1)比与内侧直径小的磨粒层相交的磨削长度大，磨削时的工作量(磨削长度)变得更大，按上述方式设定是为了加大内侧磨粒层的宽度以使各磨粒层的磨削长度(工作量)更均匀。
例如，在图11中，使与第一至第三磨粒层224A，B，C相对并沿与研磨台14的回转方向P大致平行方向延伸的假想线在与该方向大致垂直的方向上偏移，将其作为任意方向的假想线a，b，c，d画出，例如假想线a，b与第一至第三磨粒层224A，B，C相交，假想线c与第三磨粒层224C外接并与第一及第二磨粒层224A，B相交，假想线d与第一磨粒层224A内接并相交。按下述方法设定与各假想线a，b，c，d相交的第一至第三磨粒层224A，B，C区域的磨削长度。
与离磨轮220的中心O最近的假想线a相交的第一至第三磨粒层224A，B，C的磨削长度(面积)为La1，La2，La3，与离回转中心O第二近的假想线b相交的第一至第三磨粒层224A，B，C的磨削长度(面积)为Lb1，Lb2，Lb3，与离回转中心O第三近的假想线c相交的第一至第二磨粒层224A，B的磨削长度(面积)为Lc1，Lc2，与离回转中心O最远的外侧假想线d相交的第一磨粒层224A的磨削长度为Ld1，设定第一至第三磨粒层224A，B，C的宽度Wa，Wb，Wc满足下列关系2×(La1+La2+La3)2×(Lb1+Lb2+Lb3)2×(Lc1+Lc2)2×(Ld1)因此，Wa＜Wb＜Wc。
根据本实施例的磨轮220具有上述构成，在进行研磨台4的修整时，使磨轮220与研磨台4同时回转，磨削研磨台4的毛绒，使其恢复或维持平坦度。
在磨削时，在磨粒层224的第一至第三磨粒层224A，B，C的各小磨粒层部228，一边从其中央开口226通过水流通道230向研磨台4和磨削点供给磨削液，例如纯水，一边靠超磨粒14进行磨削。因此，消除了由小磨粒层部228的超磨粒14磨削所产生的研磨台4的磨削屑、残留在研磨台4上的硅片配线金属、硅的磨削屑粘固在超磨粒14间，使含这些磨削屑的磨削液的粘性降低，促进通过副排出路232向主排出路234排出。而且，靠磨削液促进超磨粒14的冷却，防止损坏超磨粒14，能抑制各种磨削屑沉积聚集在超磨粒14，14间。
因此，由设置在各磨粒层224A，B，C上的小磨粒层部228的超磨粒14所产生的研磨台4的磨削屑及其他各种磨削屑等靠从开口226排出的磨削液冲出，不会堵塞在超磨粒14之间，通过小磨粒层部228周围的副排出路232排出，再通过主排出路234、导沟217排到外部。
而且，各小磨粒层部228的超磨粒14的磨削点为足够大的D，使从相邻开口226供给的磨削液足以遍及，以便磨削屑不聚集在超磨粒14间而被冲走，而且将磨削点和副排出路232的高度差h设定到能容易排出磨削液和磨削屑的程度。
在磨粒层224的第一至第三磨粒层224A，B，C上，关于从磨轮220的中心O向与研磨台4大致垂直的方向偏移排列的多个任意位置的假想线a，b，c，d，由于各假想线上的磨削长度之和(面积之和)2×(La1+La2+La3)、2×(Lb1+Lb2+Lb3)、2×(Lc1+Lc2)、2×(Ld1)彼此大致相同，如图5所示，在与磨粒层224的P方向大致垂直的摆动方向的全区域以大致均匀的工作量进行磨削加工。
因此，在修整研磨台4时，仅将磨轮220载置在研磨台4上使其回转，不需要摆动运动，就可有效和平坦度更高地进行研磨台4的磨削加工。
根据上述实施例，很容易使研磨台4的磨削屑、浆液s的固化物、硅片的配线金属、硅的磨削屑等各种磨削屑从作为磨削点的小磨粒层部228的超磨粒14随与其相邻的开口226的磨削液流至副排出路232，能可靠地抑制超磨粒14间的堵塞。而且靠该磨削液能抑制因各种磨削屑而引起超磨粒14磨损和磨灭，能促进超磨粒14的冷却，能抑制超磨粒14的损坏。而且，由于与研磨台4的回转方向大致平行方向的磨粒层224的各磨削长度之和(面积之和)几乎相等，能进行平坦度更高的研磨加工。
下面根据图16说明本发明的第五实施例。
图16所示的磨轮与第一实施例的磨轮220的基本构成相同，不同点是磨粒层242形成一层连续的螺旋状，磨粒层242最好至少在径向相间隔地被卷绕3层以上(在图16中形成3层)。
在这个实施例中，如果从径向外侧向内侧看作3层，依次螺旋状地连续形成最外周的第一磨粒层242A，第二磨粒层242B，最内侧的第三磨粒层242C。在各磨粒层242A，B，C间形成螺旋状的主排出路234，各磨粒层242A，242B3，242C按规定间隔设置多个小磨粒层部228，在其间隙处形成副排出路232。
本实施例能得到与第四实施例相同的作用效果。
下面说明本发明第六实施例。
根据图17及图18所示实施例的磨轮320(单层磨具)，通过在圆板形金属底板322构成近似圆形一面322a的外周侧上设置大致为环形的磨粒层324而构成。磨粒层324由沿周向排列多个例如从平面投影看去大致为长方形或棒状的小磨粒层326而构成，该小磨粒层326的长边方向近似指向金属底板322的中心O。另外，在沿周向互相分开地排列在磨粒层324的区域内的小磨粒层部326之间构成排出路332。
如图19的纵断面图所示，形成从金属底板322的一面322a上隆起成近似长方体形状的墩部336，在该墩部336的上面336a用金属结合相粘附超磨粒14，从而形成各小磨粒层部326。每一个小磨粒层326的超磨粒14的数目为3-250个。
由于相对于金属底板322的一面322a的墩部336的高度H为0.1-5.0mm的范围，不会使磨削液和磨削屑堵塞在磨削点和副排出路332之间，能平滑地流过并排出，虽然作为被磨削件研磨台4是软质材，但磨粒层324不会整个面全部接触，仅能在超磨粒14的磨削点与研磨台4接触，能维持高磨削压力。当墩部336的高度H不到0.1mm时，不能得到上述效果，容易全部接触，即使超过5.0mm，也不能得到比上述效果好的效果，形成超过5.0mm高的墩部是不经济的。
以在小磨粒层部326的平面视图中近似长方形的尺寸为长度La×宽度Lb，宽度Lb是超磨粒的平均粒径的1.3-10倍，长度La是宽度Lb的3倍以上，设定大纵横尺寸比。长度La为2-15mm，例如La=10mm、Lb=2mm。
在图17及18中，例如以相对于中心线O1磨轮320回转方向前侧的小磨粒层部作为与中心线O1倾斜成正的锐角θ的第一小磨粒层部326A，回转方向后侧的小磨粒层326作为成负角-θ的第二小磨粒层部326B，一对小磨粒层326，326构成八字形沿周向排列地构成小磨粒层部326。这些第一小磨粒层部326A和第二小磨粒层部326B夹着通过中心O的径向中心线O1成近似线对称。
例如在图18中，相对于作为被磨削件的研磨台4的移动方向P，磨轮320沿Ph方向回转，磨粒层324的磨削方向G由两方向P，Ph的力合成来确定。
使该磨削方向G根据磨粒层324的周向回转位置与方向Ph一起改变角度。
根据本实施例的磨轮320具有上述构成，在进行研磨台4的修整时，一边使研磨台4沿P方向回转，一边使磨轮320沿Ph方向回转，磨削研磨台4的毛绒，使其恢复或保持平坦度。在磨削时，由于构成八字形的纵横尺寸比大的数对小磨粒层部326A，326B沿周向排列在环状磨粒层324上，在整个周向上几乎为线接触，与从前的和环状磨粒层面接触的磨轮相比，即使磨粒层的表面有一些凹凸，稳定性也好，磨削时不易产生振动。因此，能保持高的磨削压力，不会使研磨台4局部损坏。
在图18中，每一对小磨粒层部326A，326B在磨粒层324的某区域中构成近似八字形，在每一对小磨粒层部326A，326B，由于第一小磨粒层部326A相对于中心线O1形成接近磨削方向G的倾斜角θ，研磨台4的磨削长度变大，要长时间地进行磨削。因此，由于磨削量大，所产生的磨削屑也多，容易发生堵塞。
由于位于该第一小磨粒层部326A的回转方向后侧的第二小磨粒层部326B相对于磨削方向G以大致接近直角的角度相交，研磨台4的磨削长度短。因此，使由第一小磨粒层部326A产生的堵塞在两小磨粒层部326A，326B间等的磨削屑与磨削液一起向小磨粒层部326B的后方移动，就能将其排到磨轮320的外部，从而能消除堵塞。
由于磨轮320的磨粒层324呈环状，根据其回转位置，其回转方向Ph有时与研磨台4的回转方向P相同或相反，在这种场合的磨削方向G与P方向或/和Ph方向重叠，即使在这种场合，由于一对第一小磨粒层部326A，326B相对于中心线O1分别在彼此相反侧倾斜，在多数情况下，磨削方向G倾斜地横切小磨粒层部326。 如上所述，在一个小磨粒层部326进行长磨削，在另一个小磨粒层部326进行短磨削，向回转方向Ph后方排出磨削屑，能消除堵塞。
如上所述，在本实施例的磨轮320上，由于相互分开配置的多个小磨粒层部326相对于中心O倾斜，同时大致沿径向延伸，与研磨台4大致呈线接触，使与研磨台4的接触面积和接触压力稳定，即使在小磨粒层部326的表面有凹凸，稳定性也好，也能抑制磨削时发生微小振动，并抑制磨削力降低，能防止对研磨台4的局部损坏。
通过相对于中心线O1在彼此相反侧倾斜配置的多对小磨粒层部326A，326B，确保交替磨削量，同时消除磨削屑的堵塞，能提高磨削屑的排出性，并能抑制锋利程度的降低。
下面根据图20说明本发明的第七实施例。
在图20所示的磨轮340中，第一及第二小磨粒层部326A，326B呈八字形沿周向依次排列在金属底板322的一面322a的外周侧的磨粒层341上的墩部336，该第一及第二小磨粒层部326A，326B与第六实施例的小磨粒层部326为相同形状。在成对的第一和第二小磨粒层部326A，326B之间设置比小磨粒层部326纵横尺寸比小的第三小磨粒层部342A和第四小磨粒层部342B，分别自其它小磨粒层部分开地配置第三及第四小磨粒层部342A.342B。
该第三小磨粒层部342A具有宽度Lb.长度Lc(＜La)的纵横尺寸比，例如与第一磨粒层部326A沿长度方向大致平行地延伸。第四小磨粒层部342B具有宽度Lb.长度Ld(＜La)的纵横尺寸比，例如与第二磨粒层部326B沿长度方向大致平行地延伸。
相对于第一及第二小磨粒层部326A，326B，在与第三及第四小磨粒层部342A，342B的周向相反侧，分别设置与小磨粒层部326具有相同宽度Lb的纵横尺寸比小的第五小磨粒层部342C和第六小磨粒层部342D，分别与其它小磨粒层部326A.326B.342A.342B分开地配置第五及第六小磨粒层部342C.342D。这些小磨粒层部342A.342B.342C.342D也在墩部上形成。
第七实施例的磨轮340具有上述构成，由于第三至第六小磨粒层部342A-342D适当地分散在第一及第二小磨粒层部326A.326B之间，并与小磨粒层部326A.326B中的任一个大致平行地排列，在研磨台4磨削加工时磨削长度大的多个小磨粒层部326A.342A.342C与容易排出磨削屑的多个小磨粒层部326B.342B.342D在周向交替连续，可进一步地提高磨削效率，并适当地消除磨削屑的堵塞。
由于增加小磨粒层部342A-D，磨轮340磨削面的稳定性进一步提高。
下面根据图21说明本发明的第八实施例。
在图21所示的磨轮35中，在圆板状的金属底板322的一面322a的外周侧形成大致环形的磨粒层352。该磨粒层352由每两对第一小磨粒层部326A，326A及第二小磨粒层部326B，326B组合成菱形(或近似井字形)而构成菱形组部354，例如沿径向连续形成二组菱形组部354，并沿周向依次排列。因此，在径向并列的二组菱形组部354，354的中心线O1与大致平分各菱形组部325的对角线重合。
在各菱形组部354中，每两个第一小磨粒层部326A，326A及第二小磨粒层部326B，326B彼此对向配置，各小磨粒层部326A，326B被相互分开地配设。
根据这样的结构，在各菱形组部354中，磨削长度长的第一小磨粒层部26A和磨削长度短的第二小磨粒层部326B被交替排列，该第一小磨粒层部326A在磨轮350的径向具有近似于磨削方向G角度，该第二小磨粒层部326B大致垂直于磨削方向G，在周向第一小磨粒层部326A及第二小磨粒层部326B也同样被交替排列。
因此能大大地确保磨削量，同时能有效地排出堵塞的磨削屑。而且由于增加了小磨粒层部26，也提高了磨削时的稳定性。
下面根据图22说明本发明的第九实施例。
在图22所示的磨轮360中，将二对第一小磨粒层部326A和第二小磨粒层部326B组合成菱形组部364，构成各边的第一磨粒层部326A或第二磨粒层部326B用作共同边，多个菱形组部364排列成网状，从而构成金属底板322的一面322a的磨粒层362。在各菱形组部364中，每二个第一小磨粒层部326A，326A和第二小磨粒层部326B，326B被相互对向配置，各小磨粒层部326A，326B被相互分开配设。在本实施例中，由于在一面322a的整面上都排列着多个菱形组部364，在磨削时，具有近似于磨削方向G角度的磨削长度长的第一小磨粒层部326A或第二小磨粒层部326B和大致垂直于磨削方向G的磨削长度短的第二小磨粒层部326B或第一小磨粒层部326A交替布置，因此能大大地确保磨削量，同时能有效地排出堵塞的磨削屑。而且由于增加了小磨粒层部26，也提高了磨削时的稳定性。
下面根据图23说明本发明的第十实施例。
在图23所示的磨轮370中，在金属底板322的一面322a的外周侧形成近似环状的磨粒层372。在该磨粒层372中，多个近似圆弧状(曲线状)的小磨粒层部374夹在按规定间隔拉出的中心线O1两侧，该小磨粒层374在中心线O1的长度方向使其位置依次错开小磨粒层部374的近似1/2长度地交替对向配设。以夹着这些中心线O1对向顺次错开的小磨粒层部374的一方作为第三小磨粒层部374A，而以另一方作为第四小磨粒层部374B。
因此，根据磨轮370的平面视图，在其外周侧，近似圆弧状的第三小磨粒层部374A以其圆弧中心点向着中心线O1方向地配设在中心线O1的左侧，从与第三小磨粒层部374A线对称位置向中心点O仅偏移第三小磨粒层部374A的近似1/2长度地将第四小磨粒层部374B配设在中心线O1右侧。对于每个中心线O1，例如沿周向排列两对第三及第四小磨粒层部374A，374B而构成磨粒部372，该第三及第四小磨粒层部374A，374B夹着中心线O1并仅偏移近似1/2长度相对。
各小磨粒层部374A，374B分别相互分开，各小磨粒层部374A，374B两端距中心线O1的距离大致相等。
由于小磨粒层部374是近似圆弧状，在图23中，由于小磨粒层部374A的一半374a呈靠近磨削方向G的倾斜角，磨削长度长，由于另一半374b与磨削方向G大致垂直相交，能消除堵塞。而在第四小磨粒层部374B中，一半374a和另一半374b与第三小磨粒层部374在长度方向逆向配置。
因此能大大地确保磨削量，同时能有效地排出堵塞的磨削屑。磨削时的稳定性也好。
另外，曲线状的小磨粒层部374可不必对向配置成近似圆弧状而仅排列在一个方向。而且第三小磨粒层部374A和第四小磨粒层部374B可不向中心线O1方向偏移地对向配置。
近似曲线状的小磨粒层374也可为其他形状，例如S字状，可将S字状的小磨粒层部374相互沿径向及周向排列。
由上述合适的小磨粒层部例如第一及第二小磨粒层部326A.326B组合构成磨粒层324等，将磨粒层324与图11一样形成三层等多层的环状，可以形成图16所示的螺旋状。
在构成例如图24至26所示圆板形金属底板422的近似圆形一面422a的外周侧设置由形成同心圆(可以不是同心圆)的环状多层磨粒层424，从而构成根据第十一实施例的磨轮420(单层磨具)。在磨粒层424的最外侧形成最大直径(例如与金属底板422为相同直径)的第一磨粒层424A，在其内侧相间隔地形成第二磨粒层424B，在最内侧相间隔地形成最小直径的第三磨粒层424C。在第三磨粒层424C的内侧不形成磨粒层。
在金属底板422的一面422a中，如图25所示，在第一至第三磨粒层424A，B，C的各环状区域上沿其周向按规定的间隔形成多个近似圆柱形状或近似圆锥台形状的墩部425(突出部)，在其上面425a的中央凹陷地形成近似圆锥形状的凹部426。将该凹部426的开口部426a的内径D1设定为小于超磨粒14的平均粒径，其深度m设定为例如超磨粒14的平均粒径的近似1/2以下。
因此，单个金刚石或CBN等超磨粒14将例如平均粒径的约1/4～2/5陷入地嵌固在该凹部426上。用Ni或Ni合金的金属电镀相等金属结合相427覆盖在墩部425的上面425a，将超磨粒14的一部分固定，构成小磨粒层部428。换句话说，形成用金属结合相427将单一的超磨粒14固定在墩部425上的电镀沉积磨具。
使超磨粒14的尖细角部或尖锐部落入凹部425内，相对另一端的角部或尖锐部向上方突出，从而构成磨削被磨削件的磨削点q(参照图26)。
在每个第一至第三磨粒层424A，B，C中，例如在周向相邻的墩部425，425之间构成副排出路430，在该副排出路430上不形成磨粒层，靠磨削液排出研磨台4的磨削屑和浆液s的固化物等。而且在第一至第三磨粒层424A，B，C间的径向间隙处形成环状的主排出路431。
主排出路431和副排出路430例如为同一深度，这些主副排水路431，430的磨削液等通过最外周的第一磨粒层424A的副排水路430排至外部。
在此，将墩部425底部D设定在超磨粒14的平均粒径的1.3～3倍的范围。如果在这个范围内，能防止磨削屑沉积在磨削点，可平滑地流出，如果小于1.3倍，墩部425的强度低，由于磨削阻力超磨粒容易脱落，墩部425容易缺损。如果大于3倍，超磨粒14的配置间隔过大，产生磨削能力低下和超磨粒过早磨损的缺点。
另外，相对于金属底板422的一面422a墩部425的高度H可以在0.05-3.0mm的范围。
如果在该范围内，在磨削点和金属底板422上的主副排出路431，430之间的磨削液和磨削屑能容易地流动并被排出。另外，如果在金属底板422的一面422a上形成金属电镀相等，从该金属电镀相等的距离形成高度H。
径向及周向相邻的墩部425，425间的距离M为墩部425外径D的1/3-2倍的范围。如果在这个范围内，能确保磨削性能，以墩部425，425间作为主排出路431及副排出路430，磨削液和磨削屑能容易地流动并被排出，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。
根据本实施例的磨轮420具有上述构成，下面根据图27说明磨轮420的制造方法。
在图27(A)中，用蚀刻或切削加工等方法在由例如SUS304等构成的圆板形状的金属底板422的一面422a上部分地除去近似圆锥状的材料，如同图(B)所示，按规定间隔形成环状凹陷部426，对应于第一至第三磨粒层424A，B，C在径向以适当间隔形成3层。另外，代替蚀刻，用放电加工、成型加工等可以在一面422a上形成凹陷部426A。
接着，在图27(C)中，除相当于各凹陷部426周围的墩部425的区域外，在一面422a上进行树脂掩蔽，通过电镀Ni或Ni合金在凹陷部426及其周围进行电镀沉积，使之隆起，按规定间隔分别形成多个如图27(D)所示的墩部425。此时，由于在凹陷部426A及其周围沉积了相等厚度的电镀层，在墩部425的上面425a形成凹部426。
在此，为了将墩部425电镀形成圆锥台形状，通过将掩蔽部434的侧面434a突出至从金属底板422的一面422a向上方突出的外侧，使其倾斜配置成圆锥台状，因而可控制电镀沉积区域。另外，为了将墩部425形成圆柱状，可以将掩蔽部434的侧面434a形成直立的圆筒状。
例如使超磨粒振动的同时落入到各墩部425的上面425a的凹部426中。此时，由于凹部426的开口直径Dl设定为小于超磨粒14的平均粒径，超磨粒的角部或尖锐部将落入，而大致位于相对侧的其他角部或尖锐部向上方尖端突出。
在电镀沉积磨粒时，在图27(E)中，在将除各墩部425的上面425a外的其他区域即主副排出路431，430等用掩蔽部434进行树脂掩蔽的状态下进行电镀。因此，用Ni或Ni合金等金属结合相427将超磨粒14固定在各墩部425的上面425a上。超磨粒14从金属结合相427的突出量为例如平均粒径的2/3-4/5。
在图24中，将相对于第一至第三磨粒层424A，B，C沿与研磨台4的回转方向P大致平行方向延伸的假想线向与该方向大致垂直的方向偏移，作为任意位置的假想线a，b，c，d画出。于是，与上述第四实施例一样，由于与各假想线a，b，c，d相交的第一至第三磨粒层424A，B，C区域的各磨削长度(面积=工作量)之和大致相等，能进行平坦度更高的磨削加工。
根据本实施例的磨轮420具有上述构成，在进行研磨台4的修整时，抑制了由各小磨粒层部428的超磨粒14磨削产生的研磨台4的磨削屑、残留在研磨台4上的硅片配线金属、硅磨削屑等粘附固定在超磨粒14之间，使含这些磨削屑的磨削液的粘性降低，促进通过副排出路430及主排出路431向外部排出。而且靠磨削液促进超磨粒14的冷却，防止超磨粒14的损坏，可抑制各种磨削屑沉积在超磨粒14，14之间。
下面根据图28说明本发明的第十二实施例，与上述第十一实施例相同或同样的部件采用相同的符号，并省近似其说明。
图28所示的磨轮440与第十一实施例的磨轮420的基本构成相同，不同点是按规定间隔排列多个小磨粒层部428的磨粒层442形成一层连续的螺旋状，磨粒层442最好在径向相间隔地被卷绕至少3层以上(在图28中形成3层)。
在这个实施例中，如果从径向外侧向内侧看作3层，以顺次形成最外周的第一磨粒层442A。第二磨粒层442B。最内侧的第三磨粒层442C的方式连续成螺旋形，从而形成磨粒层442。在各磨粒层之间形成螺旋状主排出路431，在各磨粒层的小磨粒层部428，428之间形成连通主排出路431的多个副排出路430。
另外，可以采用其他的凹部426代替上述实施例的墩部425。例如，如图29(A)所示，在金属底板422的一面422a上不形成凹陷部426A，将墩部425电镀沉积成近似圆锥台形状或近似圆柱形状。之后可以在上面425a的中央部形成例如圆锥状凹部445。或者在形成墩部425后，可以在上面425a的径向用切削加工等形成例如V字形断面的凹部446。
关于墩部425和金属结合相427，代替作电镀沉积形成的方法，可以用金属结合剂形成，或者墩部425可以与金属底板422成型加工为一体。
第十四实施例的电镀沉积磨轮(电镀沉积磨具)与上述各实施例，例如第一实施例所示的电镀沉积磨轮20具有大致相同的构成，特另在金属底板19的各突出部21的小磨粒层部24上用金属结合相固定1个或多个块状超磨粒。
在此，由于在图30(A)，(B)，(C)所示的磨粒平面投影图中具有最大尺寸的二个对称轴X轴和Y轴比是1-1.2，块状超磨粒为接近于正六面体等的正多边形和球形等形状的超磨粒。与此相对，以Y轴和X轴之比为1.2以上的不规则超磨粒为好，即为图30(D)所示的超磨粒或图34所示的现有技术的超磨粒14。附带说明一下，图30(A)，(B)，(C)所示的超磨粒518的Y/X=1.0，同图(D)所示的超磨粒14的Y/X=2.0。
用金属电镀相25将例如1-500个最好11-500个范围内的该超磨粒518固定在电镀沉积磨轮20的磨粒层22的整个表面上。
固定在各小磨粒层24上的多个超磨粒518，如图31所示，至少将外周侧排列成环状的多个超磨粒列518A只用块状超磨粒518排列固定。该超磨粒列518A包含固定在突出部21侧面21c上超磨粒18，这些也只用块状超磨粒排列。
因此，被环状超磨粒518A包围的内侧超磨粒可以包含不规则超磨粒，为了容易制造，可以用块状超磨粒518构成全部的超磨粒。
在用这样的电镀沉积磨轮20进行磨削的场合，在电镀沉积磨轮0的各小磨粒层部24，首先用块状超磨粒518的倒角R部进行研磨台4的粗磨削，接着，用紧挨倒角R部的顶部超磨粒，特别是外周超磨粒列518A的块状超磨粒518进行精磨削。特别是向着外周超磨粒列518A的外侧的角部和棱线部不会过于锋利，能以适中的锋利程度磨削，即使产生刮痕，也能被控制得小。
根据上述实施例，由于用块状超磨粒518构成小磨粒层部24，向着平面视图上外周超磨粒518A的各块状超磨粒518的外侧的部分不是过于锋利，能以好的锋利程度进行磨削，而且由于不用不规则超磨粒，锋利部分不会碎裂、损坏。即使在被磨削件上产生刮痕，也只是很小。而且在磨削时角部和棱线部等锋利部分不会破碎而残留在研磨台4上，也不会擦过晶片等被磨削件的表面而形成刮痕，能进行良好的镜面磨削。
代替修整器，可以将根据上述各实施例的各电镀沉积磨轮安装在晶片支架5上，并使其相对于研磨台4的偏心位置回转的同时对研磨台4进行磨削。
在上述各实施例中，将小磨粒层部24和墩部21形成近似圆柱状或长方体，但小磨粒层部和突出部的形状也并不限于此，自磨粒层底部22a的高度H在超磨粒14的平均粒径以上为好，例如可以是半球状或三角锥形状等的凸曲面状。
构成本发明的各实施例中磨具的电镀沉积磨轮20，30，120，磨轮220，240等除采用用于CMP装置的修整器以外，不必说也能采用其他的磨削装置。
权利要求
1.具有金属结合相的磨具，在金属底板上形成多个突出部，具有通过相互间隔地设置多个小磨粒层部而构成的磨粒层，上述小磨粒层部靠金属结合相在上述这些突出部上固定超磨粒。
2.根据权利要求1所述的磨具，其中在上述小磨粒层部上分别装有多个超磨粒。
3.根据权利要求1所述的磨具，其特征在于从相邻的小磨粒层部间的磨粒层底部开始的上述小磨粒层部的高度是超磨粒的平均粒径以上。
4.根据权利要求1所述的磨具，其特征在于上述突出部形成具有倒角R部和顶部的大致圆柱状，在这些倒角R部和顶部配设超磨粒。
5.根据权利要求1所述的磨具，其特征在于设置在上述各小磨粒层部上的超磨粒为11-500个，在平面视图上相对于上述磨粒层的全部面积，超磨粒所占的比例被设定在20％-80％的范围。
6.根据权利要求1所述的磨具，其特征在于除了磨粒层表面的周边区域外，上述小磨粒层部排列在中央区域。
7.根据权利要求1所述的磨具，其特征在于除了磨粒层表面的中央区域或外，上述小磨粒层排列在周边区域。
8.根据权利要求1所述的磨具，其特征在于磨粒层具有中央区域和其外周侧的周边区域，在上述中央区域相互间隔地形成多个上述小磨粒层部，用金属结合相分别在该小磨粒层部上装设多个超磨粒，在上述周边区域用金属结合相固定超磨粒，与上述中央区域相比，周边区域的超磨粒集中度高。
9.根据权利要求1所述的磨具，其特征在于上述小磨粒层大致在中央形成排出磨削液的开口。
10.根据权利要求1所述的磨具，其特征在于在上述小磨粒层部以外的区域形成排出路。
11.根据权利要求9所述的磨具，其特征在于上述小磨粒层部的开口直径在φ0.5-3.0mm的范围内。
12.根据权利要求9所述的磨具，其特征在于上述突出部直径是上述开口直径的2-10倍。
13.根据权利要求1所述的磨具，其特征在于相对于上述金属底板底面的突出部高度在0.1-5.0mm的范围内。
14.根据权利要求1所述的磨具，其特征在于相邻的上述突出部间的距距离在突出部平均直径的1/3-2倍的范围。
15.根据权利要求1所述的磨具，其特征在于上述磨粒层部以多层状或螺旋状的方式形成。
16.根据权利要求9所述的磨具，其特征在于在径向相间隔配设的上述磨粒层间形成排出路。
17.根据权利要求1所述的磨具，其特征在于上述小磨粒层部在金属结合相的厚度方向只固定一层超磨粒。
18.根据权利要求1所述的磨具，其特征在于上述小磨粒层部具有第一小磨粒层部和第二小磨粒层部，所述第一小磨粒层部相对于通过金属底板中心的径向中心线向一个方向倾斜，所述第二小磨粒层部向与该第一小磨粒层部目反的方向倾斜。
19.根据权利要求18所述的磨具，其特征在于上述第一及第二小磨粒层部分别包含纵横尺寸比不同小磨粒层部。
20.根据权利要求18所述的磨具，其特征在于上述小磨粒层部相互分开，形成近似菱形，并呈放射状排列。
21.根据权利要求18所述的磨具，其特征在于上述第一及第二小磨粒层部沿金属底板的周向交替排列成环状。
22.根据权利要求1所述的磨具，其特征在于上述小磨粒层部具有相对于通过金属底板中心的径向中心线向一个方向倾斜的部分和向相反方向倾斜的部分。
23.根据权利要求22所述的磨具，其特征在于上述小磨粒层部具有第三小磨粒层及第四小磨粒层，它们呈曲线状夹着径向中心线分布在两侧的正对面且对置或者沿中心线错开地配设。
24.根据权利要求1所述的磨具，其特征在于上述小磨粒层部排列在金属底板的整个面上。
25.根据权利要求1所述的磨具，其特征在于上述小磨粒层部用金属结合相固定单个超磨粒。
26.根据权利要求25所述的磨具，其特征在于上述小磨粒层部在形成于金属底板的突出部上面的凹部内固定超磨粒。
27.根据权利要求25所述的金属结合剂单层磨具，其特征在于上述突出部的外径在超磨粒平均粒径的1.3-3倍的范围内。
28.根据权利要求25所述的磨具，其特征在于相对于上述金属底板的底面的突出部高度在0.05-3.0mm的范围内。
29.根据权利要求25所述的磨具，其特征在于相邻上述突出部间的距离在突出部平均外径的1/3-2倍的范围内。
30.根据权利要求1所述的磨具，其特征在于上述小磨粒层部用金属结合相固定一个或多个块状超磨粒而成。
31.根据权利要求30所述的磨具，其特征在于在上述小磨粒层部上固定多个超磨粒，其外周侧的超磨粒是块状超磨粒。
32.根据权利要求30所述的磨具，其特征在于设在上述小磨粒层部上的超磨粒为1-500个，相对于平面视图上的上述磨粒层的全部面积超磨粒所占的比例设定在2％-80％的范围内。
33.根据权利要求1所述的磨具，其特征在于上述磨具是CMP修整器。
全文摘要
在本发明磨具的电镀沉积磨轮20中,将呈近似圆柱状隆起于金属底板19的中央区域的多个墩部21大致排列成格子状。在金属底板19上设置磨粒层,仅在各墩部21上用金属电镀沉积相25固定多个超磨粒14而分别形成小磨粒层部24。在小磨粒层部24中,在墩部21的倒角R部21a和顶部21b配设超磨粒。各小磨粒层部的超磨粒为11—500个,相对于平面视图上的磨粒层的全部面积超磨粒所占的比例设定在20%—80%的范围内。在磨削时仅超磨粒与被磨削件接触,维持高磨削压力,锋利度和磨削屑的排出性能好。
文档编号B24D3/06GK1286158SQ0013059
公开日2001年3月7日 申请日期2000年9月1日 优先权日1999年9月1日
发明者高桥务, 下前直树, 山下哲二, 畑花子 申请人:三菱综合材料株式会社