JP2568038B2 - 研磨定盤用材料の製造方法 - Google Patents
研磨定盤用材料の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、Ｓｉウエハ等のラッピ
ング等に使用する研磨定盤用材料の製造方法に関する。
ング等に使用する研磨定盤用材料の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、Ｓｉウエハ等のラッピングにお
いては、スラリー状の砥粒を上下一対からなる研磨定盤
と被加工物の間に供給し、加工圧力を加えながら定盤の
回転運動を利用し研磨材のもつ切刃で被加工物から必要
量の取り代を除き、これにより定盤の持つ平坦度を被加
工物に転写する方法がとられる。このような研磨はＳｉ
ウエハのみならず硝子、宝石、金属、セラミックスなど
の被加工物の表面を平坦にする目的で多く用いられてい
るが、特に最近、Ｓｉウエハはエレクトロニクスの発展
に関連してその需要は年々増加する傾向にある。
いては、スラリー状の砥粒を上下一対からなる研磨定盤
と被加工物の間に供給し、加工圧力を加えながら定盤の
回転運動を利用し研磨材のもつ切刃で被加工物から必要
量の取り代を除き、これにより定盤の持つ平坦度を被加
工物に転写する方法がとられる。このような研磨はＳｉ
ウエハのみならず硝子、宝石、金属、セラミックスなど
の被加工物の表面を平坦にする目的で多く用いられてい
るが、特に最近、Ｓｉウエハはエレクトロニクスの発展
に関連してその需要は年々増加する傾向にある。
【０００３】通常、Ｓｉウエハへの研磨においては、砥
粒としてＡｌ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 が用いられ、その粒径は
＃１０００メッシュ、平均粒径１６ミクロンのものが用
いられている。この場合の研磨定盤としては、従来、球
状黒鉛を含む鋳鉄（ＪＩＳ−ＦＣＤ４５）が多く用いら
れている。このＪＩＳ−ＦＣＤ４５の基地（母材）は、
フェライト組織で、硬さはＨｖ（ビツカ−ス硬さ荷重５
００ｇで測定）１４０程度であり、黒鉛粒径１００〜１
５０μｍの物性を有する材料である。この材料からなる
研磨定盤を用いてＳｉウエハを研磨する場合、研磨状態
においては砥粒であるＡｌ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 が黒鉛粒が
存在する部位に選択的に存在して分布し、この状態でＳ
ｉウエハに対し研磨が行なわれる。この場合、砥粒はＳ
ｉウエハを研磨すると共に、研磨定盤材料（ＪＩＳ−Ｆ
ＣＤ４５）に対しても同時に研磨（摩耗）が行われるこ
とになる。
粒としてＡｌ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 が用いられ、その粒径は
＃１０００メッシュ、平均粒径１６ミクロンのものが用
いられている。この場合の研磨定盤としては、従来、球
状黒鉛を含む鋳鉄（ＪＩＳ−ＦＣＤ４５）が多く用いら
れている。このＪＩＳ−ＦＣＤ４５の基地（母材）は、
フェライト組織で、硬さはＨｖ（ビツカ−ス硬さ荷重５
００ｇで測定）１４０程度であり、黒鉛粒径１００〜１
５０μｍの物性を有する材料である。この材料からなる
研磨定盤を用いてＳｉウエハを研磨する場合、研磨状態
においては砥粒であるＡｌ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 が黒鉛粒が
存在する部位に選択的に存在して分布し、この状態でＳ
ｉウエハに対し研磨が行なわれる。この場合、砥粒はＳ
ｉウエハを研磨すると共に、研磨定盤材料（ＪＩＳ−Ｆ
ＣＤ４５）に対しても同時に研磨（摩耗）が行われるこ
とになる。
【０００４】すなわちフエライト組織のように比較的柔
かい基地の定盤では、硬い砥粒による摩耗が進みやすく
なり研磨定盤の平坦度が悪くなる。このように、研磨に
際しては研磨定盤の平坦度がそのまま被加工材の表面に
転写されるわけであるから、この結果被加工材物の平坦
度が劣化して高精度の研磨が出来なくなるという問題が
ある。
かい基地の定盤では、硬い砥粒による摩耗が進みやすく
なり研磨定盤の平坦度が悪くなる。このように、研磨に
際しては研磨定盤の平坦度がそのまま被加工材の表面に
転写されるわけであるから、この結果被加工材物の平坦
度が劣化して高精度の研磨が出来なくなるという問題が
ある。
【０００５】また、従来使用されているＪＩＳ−ＦＣＤ
４５定盤の黒鉛粒径は１００〜１５０μｍと大きく、砥
粒は選択的にこの黒鉛の部分に存在することになるので
比較的不均一に分布することになり、この結果研磨定盤
表面での砥粒の流れも不均一となり、加工速度が低下し
たり、定盤の不均一な摩耗が進み、その結果Ｓｉウエハ
表面にきずが生じやすくなるという問題がある。
４５定盤の黒鉛粒径は１００〜１５０μｍと大きく、砥
粒は選択的にこの黒鉛の部分に存在することになるので
比較的不均一に分布することになり、この結果研磨定盤
表面での砥粒の流れも不均一となり、加工速度が低下し
たり、定盤の不均一な摩耗が進み、その結果Ｓｉウエハ
表面にきずが生じやすくなるという問題がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上述した点に
鑑みてなされたものであり、研磨中における砥粒による
摩耗量をできる限り少なくすることにより研磨定盤の平
坦度、平滑性を維持するとともに、砥粒の分布をできる
だけ細かく分散させて砥粒の流れが均一に促進されるよ
うな研磨定盤用材料の製造方法を提供することを目的と
する。
鑑みてなされたものであり、研磨中における砥粒による
摩耗量をできる限り少なくすることにより研磨定盤の平
坦度、平滑性を維持するとともに、砥粒の分布をできる
だけ細かく分散させて砥粒の流れが均一に促進されるよ
うな研磨定盤用材料の製造方法を提供することを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段と作用】上記目的を達成す
るため、本発明による第１の研磨定盤用材料の製造方法
は、球状黒鉛鋳鉄にオ−ステナイト化加熱処理、ついで
空冷以上の速度で急冷処理を施すことにより、ビッカ−
ス硬さ数２００以上の母材中に黒鉛粒径１００μｍ以
下、黒鉛粒数７０個／ｍｍ2 以上の球状黒鉛が分散した
状態とすることを特徴とするものである。また、本発明
による第２の研磨定盤用材料の製造方法は、球状黒鉛鋳
鉄にオ−ステンパ−処理を施すことにより、ビッカ−ス
硬さ数２００以上の母材中に黒鉛粒径１００μｍ以下、
黒鉛粒数７０個／ｍｍ 2 以上の球状黒鉛が分散した状態
とすることを特徴とするものである。
るため、本発明による第１の研磨定盤用材料の製造方法
は、球状黒鉛鋳鉄にオ−ステナイト化加熱処理、ついで
空冷以上の速度で急冷処理を施すことにより、ビッカ−
ス硬さ数２００以上の母材中に黒鉛粒径１００μｍ以
下、黒鉛粒数７０個／ｍｍ2 以上の球状黒鉛が分散した
状態とすることを特徴とするものである。また、本発明
による第２の研磨定盤用材料の製造方法は、球状黒鉛鋳
鉄にオ−ステンパ−処理を施すことにより、ビッカ−ス
硬さ数２００以上の母材中に黒鉛粒径１００μｍ以下、
黒鉛粒数７０個／ｍｍ 2 以上の球状黒鉛が分散した状態
とすることを特徴とするものである。
【０００８】上述した球状黒鉛鋳鉄は、必須成分とし
て、炭素、ケイ素、マンガンおよびマグネシウムを含有
し、残部が実質的に鉄からなるものであることが好まし
く、さらに具体的には、重量比で、Ｃ：2.7 〜3.5%、Ｓ
ｉ：2.0 〜2.7%、Ｍｎ：0.5 〜1.0%、Ｐ：0.03% 以下、
Ｓ：0.03% 以下、Ｍｇ：0.03〜0.07% 、Ｎｉ：0.2 〜0.
6%、Ｃｕ：0.3 〜0.7%、残部がＦｅからなることが好ま
しい。
て、炭素、ケイ素、マンガンおよびマグネシウムを含有
し、残部が実質的に鉄からなるものであることが好まし
く、さらに具体的には、重量比で、Ｃ：2.7 〜3.5%、Ｓ
ｉ：2.0 〜2.7%、Ｍｎ：0.5 〜1.0%、Ｐ：0.03% 以下、
Ｓ：0.03% 以下、Ｍｇ：0.03〜0.07% 、Ｎｉ：0.2 〜0.
6%、Ｃｕ：0.3 〜0.7%、残部がＦｅからなることが好ま
しい。
【０００９】本発明に係る材料の製造方法は、研磨定盤
として、砥粒による摩耗量をできるだけ少なくすること
ができることが一つの特徴であり、このためには定盤の
基地の硬さを少なくともＨｖ２００以上とし、この場合
母材組織は、耐摩耗性の向上のため、熱処理により、パ
ーライト、ベイナイト、またはマルテンサイトあるいは
焼戻しマルテンサイト組織とすることが好ましい。
として、砥粒による摩耗量をできるだけ少なくすること
ができることが一つの特徴であり、このためには定盤の
基地の硬さを少なくともＨｖ２００以上とし、この場合
母材組織は、耐摩耗性の向上のため、熱処理により、パ
ーライト、ベイナイト、またはマルテンサイトあるいは
焼戻しマルテンサイト組織とすることが好ましい。
【００１０】研磨は研磨定盤を介して被加工物表面に砥
粒を供給することにより行なわれるもので、研磨定盤の
平坦度および砥粒が均一で細かく分散し、流れがスムー
ズであることが肝要である。前者、即ち平坦度について
は研磨定盤材料の耐摩耗性、後者、即ち均一性、分散性
については黒鉛形状、粒径、粒分布が大きく影響する。
砥粒を均一に細かく分散させ砥粒の均一な流れを促進
するためには、材料は片状黒鉛鋳鉄よりも球状黒鉛鋳鉄
にし、さらに黒鉛粒径は砥粒の寸法に適合させた寸法で
あることが肝要である。また黒鉛粒もできるだけ小さく
均一に分布していることが好ましい。特に、Ｓｉウエハ
では砥粒は平均粒径１６μｍを用いるため、黒鉛粒径は
砥粒よりも大きいこと、さらに均一に細かく分布させる
ため、黒鉛粒径は１００μｍ以下、望ましくは３０〜５
０μｍの範囲とする。また、黒鉛粒の分布（断面密度）
は７０個／mm2 以上、球状化率８０％以上が好ましい。
ただし、球状化率については特にこの範囲に限定される
ものではない。
粒を供給することにより行なわれるもので、研磨定盤の
平坦度および砥粒が均一で細かく分散し、流れがスムー
ズであることが肝要である。前者、即ち平坦度について
は研磨定盤材料の耐摩耗性、後者、即ち均一性、分散性
については黒鉛形状、粒径、粒分布が大きく影響する。
砥粒を均一に細かく分散させ砥粒の均一な流れを促進
するためには、材料は片状黒鉛鋳鉄よりも球状黒鉛鋳鉄
にし、さらに黒鉛粒径は砥粒の寸法に適合させた寸法で
あることが肝要である。また黒鉛粒もできるだけ小さく
均一に分布していることが好ましい。特に、Ｓｉウエハ
では砥粒は平均粒径１６μｍを用いるため、黒鉛粒径は
砥粒よりも大きいこと、さらに均一に細かく分布させる
ため、黒鉛粒径は１００μｍ以下、望ましくは３０〜５
０μｍの範囲とする。また、黒鉛粒の分布（断面密度）
は７０個／mm2 以上、球状化率８０％以上が好ましい。
ただし、球状化率については特にこの範囲に限定される
ものではない。
【００１１】研磨定盤表面から少くとも１５ｍｍ深さ方
向にわたって上記性状を有している必要がある。
向にわたって上記性状を有している必要がある。
【００１２】以下、本発明の好ましい態様について説明
する。
する。
【００１３】本発明に係る材料は、重量比でＣ：2.7 〜
3.5%、Ｓｉ：2.0 〜2.7%、Ｍｎ：0.5 〜1.0%、Ｐ、Ｓ＜
0.03% 、Ｍｇ：0.03〜0.07% 、さらに望ましくはＮｉ：
0.2〜0.6%、Ｃｕ：0.3 〜0.7%、残部がＦｅからなる組
成からなることが好ましい。
3.5%、Ｓｉ：2.0 〜2.7%、Ｍｎ：0.5 〜1.0%、Ｐ、Ｓ＜
0.03% 、Ｍｇ：0.03〜0.07% 、さらに望ましくはＮｉ：
0.2〜0.6%、Ｃｕ：0.3 〜0.7%、残部がＦｅからなる組
成からなることが好ましい。
【００１４】すでに述べたように、研磨定盤材料として
は、Ａｌ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 などの砥粒に対する耐摩耗性
のよいことが要求される。このため従来の定盤材料にＪ
ＩＳ−ＦＣＤ４５に対し、熱処理により耐摩耗性のよい
金属組織とし、所定の硬さ（Ｈｖ＞２００）を有すると
ともに機械的性質にすぐれた球状黒鉛鋳鉄であることが
肝要である。
は、Ａｌ2 Ｏ3 、ＺｒＯ2 などの砥粒に対する耐摩耗性
のよいことが要求される。このため従来の定盤材料にＪ
ＩＳ−ＦＣＤ４５に対し、熱処理により耐摩耗性のよい
金属組織とし、所定の硬さ（Ｈｖ＞２００）を有すると
ともに機械的性質にすぐれた球状黒鉛鋳鉄であることが
肝要である。
【００１５】以下、各組成成分の添加目的ならびに組成
範囲の限定理由について説明する。
範囲の限定理由について説明する。
【００１６】Ｃが3.5%を越えると、機械的性質、特に引
張り強さが目標の７０Ｋｇｆ／mm2以上にならず、一
方、Ｃ2.7%以下では黒鉛粒として７０個／mm2 以上の分
布にならないので好ましくない。
張り強さが目標の７０Ｋｇｆ／mm2以上にならず、一
方、Ｃ2.7%以下では黒鉛粒として７０個／mm2 以上の分
布にならないので好ましくない。
【００１７】Ｓｉは球状化率、鋳造性の向上のために添
加するが、Ｓｉ2.7%以上になると熱処理によってもフェ
ライトが存在し、硬さが低下する傾向となりＨｖ２００
以上にすることは困難になる。また、オーステナイトに
なる温度が上昇し、熱処理温度が高くなり、結果として
酸化物が生成しやすくなり定盤材料としてはこれを除去
することが必要となるので望ましくない。
加するが、Ｓｉ2.7%以上になると熱処理によってもフェ
ライトが存在し、硬さが低下する傾向となりＨｖ２００
以上にすることは困難になる。また、オーステナイトに
なる温度が上昇し、熱処理温度が高くなり、結果として
酸化物が生成しやすくなり定盤材料としてはこれを除去
することが必要となるので望ましくない。
【００１８】Ｓｉ2.0%以下では特に鋳造性が悪くなり、
定盤として望ましくない引け巣が発生しやすくなる。
定盤として望ましくない引け巣が発生しやすくなる。
【００１９】Ｍｎ0.5%以下では、定盤（肉厚40〜60ｍ
ｍ）のように肉厚鋳物において中心部になるに従って空
気冷却の際にフェライトが発生しやすくなり耐摩耗性が
悪くなる。一方、１％を越えると粒界に硬化相が偏析し
やすくもろくなるので望ましくない。
ｍ）のように肉厚鋳物において中心部になるに従って空
気冷却の際にフェライトが発生しやすくなり耐摩耗性が
悪くなる。一方、１％を越えると粒界に硬化相が偏析し
やすくもろくなるので望ましくない。
【００２０】ＰおよびＳは介在物の生成を少くするた
め、できるだけ少なくする方が望ましい。介在物は硬
く、不規則に存在するのでＳｉウエハにきずをつけやす
い。このため、いずれも0.03% 以下がよい。0.03% 以上
になると砥粒よりも大きな介在物（Ｆｅ3 Ｐ、ＭｎＳ、
ＭｇＳなど）が生成するため望ましくない。
め、できるだけ少なくする方が望ましい。介在物は硬
く、不規則に存在するのでＳｉウエハにきずをつけやす
い。このため、いずれも0.03% 以下がよい。0.03% 以上
になると砥粒よりも大きな介在物（Ｆｅ3 Ｐ、ＭｎＳ、
ＭｇＳなど）が生成するため望ましくない。
【００２１】Ｍｇは黒鉛を球状化するために必要な合金
元素で、0.03% 以下では球状化率が好ましい範囲（たと
えば８０％以上）になりにくくなり、一方、0.07% 程度
を越えると異形の炭化物が生成しやすくなるので好まし
くない。
元素で、0.03% 以下では球状化率が好ましい範囲（たと
えば８０％以上）になりにくくなり、一方、0.07% 程度
を越えると異形の炭化物が生成しやすくなるので好まし
くない。
【００２２】ＮｉおよびＣｕは、組織を均一にするた
め、例えば表面から深さ方向に組織を均一にして、硬さ
のバラツキをなくし、特に表面から２０ｍｍの領域にお
いてＨｖ３０〜５０を保持するのに効果的な元素であ
る。またＮｉは熱処理における酸化物生成を防止する効
果がある。
め、例えば表面から深さ方向に組織を均一にして、硬さ
のバラツキをなくし、特に表面から２０ｍｍの領域にお
いてＨｖ３０〜５０を保持するのに効果的な元素であ
る。またＮｉは熱処理における酸化物生成を防止する効
果がある。
【００２３】Ｎｉ0.2%/ 以下ではこれらの効果が少な
く、また0.6%以上加えてもこれらの効果にそれ程有効で
なく、また経済的でもない。一方ＣｕはＮｉと同様0.3%
以下では均一性に対する効果は少なく、逆にＣｕを0.7%
以上添加すると基地にＣｕ相が析出し、組織が不均一に
なり耐摩耗性を悪くする傾向がみられる。
く、また0.6%以上加えてもこれらの効果にそれ程有効で
なく、また経済的でもない。一方ＣｕはＮｉと同様0.3%
以下では均一性に対する効果は少なく、逆にＣｕを0.7%
以上添加すると基地にＣｕ相が析出し、組織が不均一に
なり耐摩耗性を悪くする傾向がみられる。
【００２４】Ｎｉ，Ｃｕは本発明では必ずしも不可欠の
元素ではないが、組織の均一性、スケールの防止にとっ
て望ましい合金成分である。
元素ではないが、組織の均一性、スケールの防止にとっ
て望ましい合金成分である。
【００２５】上記組成の場合、熱処理の場合、熱処理の
温度としては、組織をオーステナイトにし得る温度であ
ることが必要であり、約８５０℃以上、好ましくは約９
３０℃前後である。
温度としては、組織をオーステナイトにし得る温度であ
ることが必要であり、約８５０℃以上、好ましくは約９
３０℃前後である。
【００２６】本発明の製造方法により得られた研磨定盤
材料は、Ｓｉウエハ以外の例えば宝石、金属材料、硝
子、セラミックスなど砥粒を用いて研磨する研磨定盤材
料についても効果的に適用できることはいうまでもな
い。
材料は、Ｓｉウエハ以外の例えば宝石、金属材料、硝
子、セラミックスなど砥粒を用いて研磨する研磨定盤材
料についても効果的に適用できることはいうまでもな
い。
【００２７】
（実施例１）表１に示す成分の球状黒鉛鋳鉄を鋳造し研
磨材用定盤の鋳造品を製作した。スリットなどの機械加
工前に９３０℃に加熱し空冷処理を行った。この場合、
表面から２０mm深さ方向にいて検鏡したが球状黒鉛化率
は９０％、黒鉛粒径は３０〜５０μｍ、分布は１５０個
／mm2 であった。空冷処理により基地は微細なパ−ライ
ト組織で、硬さはＨｖ２５０であった。この材料を機械
加工により定盤に仕上げた。これをＳｉウエハ研磨に実
用したが、その結果を下表２に示す。従来のＦＣＤ４５
の研磨に比べ、きず不良は７５％に減少（ＦＣＤ４５を
１００％する）し、定盤寿命（以下、ライフともいう）
は１５０％向上した（ＦＣＤ４５を１００％とする）。
また摩耗量は４０％減少し（ＦＣＤ４５を１００％とす
る）定盤材料として望ましい特性を示した。 （実施例２）表１に示す成分の球状黒鉛鋳鉄を鋳造し、
定盤を製作した。表面から２０mm深さ方向での黒鉛球状
化率は８５％、黒鉛粒径は３０〜５０μｍ、黒鉛粒は７
０個／mm2 の分布状態であった。
磨材用定盤の鋳造品を製作した。スリットなどの機械加
工前に９３０℃に加熱し空冷処理を行った。この場合、
表面から２０mm深さ方向にいて検鏡したが球状黒鉛化率
は９０％、黒鉛粒径は３０〜５０μｍ、分布は１５０個
／mm2 であった。空冷処理により基地は微細なパ−ライ
ト組織で、硬さはＨｖ２５０であった。この材料を機械
加工により定盤に仕上げた。これをＳｉウエハ研磨に実
用したが、その結果を下表２に示す。従来のＦＣＤ４５
の研磨に比べ、きず不良は７５％に減少（ＦＣＤ４５を
１００％する）し、定盤寿命（以下、ライフともいう）
は１５０％向上した（ＦＣＤ４５を１００％とする）。
また摩耗量は４０％減少し（ＦＣＤ４５を１００％とす
る）定盤材料として望ましい特性を示した。 （実施例２）表１に示す成分の球状黒鉛鋳鉄を鋳造し、
定盤を製作した。表面から２０mm深さ方向での黒鉛球状
化率は８５％、黒鉛粒径は３０〜５０μｍ、黒鉛粒は７
０個／mm2 の分布状態であった。
【００２８】鋳造品は９３０℃に加熱し、次いで炉冷を
行い、基地をフェライト組織にし、スリットなどの機械
加工を行なった。機械加工後、９３０℃でオ−ステナイ
ト組織にし、３００℃でオ−ステンパ−処理を施し、ベ
イナイト組織にした。硬さはＨｖ３５０であった。オ−
ステンパ−処理により生じた表面の平坦度の変化は研磨
加工を施して平坦度を修正し研磨定盤とした。この研磨
定盤を用いてＳｉウエハを研磨したが、表２に示すよう
にＳｉウエハ表面のきずは６５％に減少（ＦＣＤ４５を
１００％とする）、ライフは１７０％向上（ＦＣＤ４５
を１００％とする）、また摩耗量は５０％減少（ＦＣＤ
４５を１００％とする）するなど定盤材料として望まし
い特性を示した。 （実施例３）表１に示す球状黒鉛鋳鉄を用いて定盤を鋳
造した。鋳造品は表面から深さ方向２０mmにおいて球状
化率９０％、黒鉛粒径３０〜５０μｍ、黒鉛粒は７０個
／mm2 分布していた。
行い、基地をフェライト組織にし、スリットなどの機械
加工を行なった。機械加工後、９３０℃でオ−ステナイ
ト組織にし、３００℃でオ−ステンパ−処理を施し、ベ
イナイト組織にした。硬さはＨｖ３５０であった。オ−
ステンパ−処理により生じた表面の平坦度の変化は研磨
加工を施して平坦度を修正し研磨定盤とした。この研磨
定盤を用いてＳｉウエハを研磨したが、表２に示すよう
にＳｉウエハ表面のきずは６５％に減少（ＦＣＤ４５を
１００％とする）、ライフは１７０％向上（ＦＣＤ４５
を１００％とする）、また摩耗量は５０％減少（ＦＣＤ
４５を１００％とする）するなど定盤材料として望まし
い特性を示した。 （実施例３）表１に示す球状黒鉛鋳鉄を用いて定盤を鋳
造した。鋳造品は表面から深さ方向２０mmにおいて球状
化率９０％、黒鉛粒径３０〜５０μｍ、黒鉛粒は７０個
／mm2 分布していた。
【００２９】この鋳造品は９３０℃に加熱し、炉冷して
基地をフェライト組織にして、スリットなどの機械加工
をした。加工後、９３０℃でオ−ステナイト組織にし
て、３５０℃でオ−ステンパ−に処理し、ベイナイト組
織にした。硬さはＨｖ３００であった。オ−ステンパ−
処理により生じた表面の平坦度変化は研磨加工により修
正した定盤とした。表２に示すようにＳｉウエハ表面の
きず不良は７０％に減少し、ライフは１６０％向上し
た。摩耗量は５０％減少するなど定盤材料として望まし
い特性を示した。 （実施例４）表１に示す組成の球状鋳鉄を鋳造し定盤を
製作した。鋳造品は表面から少くとも深さ方向２０mmま
で球状化率は８０％、黒鉛粒径は３０〜５０μｍ、黒鉛
粒は１００個／mm2 分布させたものである。鋳造品は９
３０℃に加熱し炉冷して基地をフェライト組織にして、
スリットなどの機械加工をした。機械加工後再び９３０
℃に加熱し、油中に焼入れた。硬さはＨｖ５５０であっ
た。焼入れ後研磨して表面の平坦度を修正し定盤に仕上
げた。これを用いてＳｉウエハの研磨を行ったところ、
表２に示すように従来のＦＣＤ４５の定盤に比べ、Ｓｉ
ウエハ表面のきず不良は４５％に減少、ライフは２２０
％上昇し、摩耗量も２０％に減少し、定盤材料として望
ましい特性を示した。 （実施例５）表１に示す組成成分の球状黒鉛鋳鉄を用い
て定盤の鋳造品を製造した。鋳造品は表面から少くとも
深さ方向２０mmまで球状化率は８０％、黒鉛粒径５０〜
１０００μｍ、黒鉛粒は１００個／mm2 分布させたもの
である。鋳造品は９３０℃に加熱し、炉冷して基地をフ
ェライト組織にして、スリットなどの定盤としての機械
加工をした。加工後再び９３０℃に加熱し、油中に焼入
れた。硬さはＨｖ５００であった。焼入れ後研磨して表
面の平坦度を修正し研磨定盤として仕上げた。
基地をフェライト組織にして、スリットなどの機械加工
をした。加工後、９３０℃でオ−ステナイト組織にし
て、３５０℃でオ−ステンパ−に処理し、ベイナイト組
織にした。硬さはＨｖ３００であった。オ−ステンパ−
処理により生じた表面の平坦度変化は研磨加工により修
正した定盤とした。表２に示すようにＳｉウエハ表面の
きず不良は７０％に減少し、ライフは１６０％向上し
た。摩耗量は５０％減少するなど定盤材料として望まし
い特性を示した。 （実施例４）表１に示す組成の球状鋳鉄を鋳造し定盤を
製作した。鋳造品は表面から少くとも深さ方向２０mmま
で球状化率は８０％、黒鉛粒径は３０〜５０μｍ、黒鉛
粒は１００個／mm2 分布させたものである。鋳造品は９
３０℃に加熱し炉冷して基地をフェライト組織にして、
スリットなどの機械加工をした。機械加工後再び９３０
℃に加熱し、油中に焼入れた。硬さはＨｖ５５０であっ
た。焼入れ後研磨して表面の平坦度を修正し定盤に仕上
げた。これを用いてＳｉウエハの研磨を行ったところ、
表２に示すように従来のＦＣＤ４５の定盤に比べ、Ｓｉ
ウエハ表面のきず不良は４５％に減少、ライフは２２０
％上昇し、摩耗量も２０％に減少し、定盤材料として望
ましい特性を示した。 （実施例５）表１に示す組成成分の球状黒鉛鋳鉄を用い
て定盤の鋳造品を製造した。鋳造品は表面から少くとも
深さ方向２０mmまで球状化率は８０％、黒鉛粒径５０〜
１０００μｍ、黒鉛粒は１００個／mm2 分布させたもの
である。鋳造品は９３０℃に加熱し、炉冷して基地をフ
ェライト組織にして、スリットなどの定盤としての機械
加工をした。加工後再び９３０℃に加熱し、油中に焼入
れた。硬さはＨｖ５００であった。焼入れ後研磨して表
面の平坦度を修正し研磨定盤として仕上げた。
【００３０】これを用いてＳｉウエハの研磨を行った。
表２に示すようＳｉウエハ表面のきず不良は５０％に減
少、ライフは２００％に向上し、摩耗量は２５％に減少
し、定盤材料として望ましい特性を示した。 （実施例６）表１に示す組成成分の球状黒鉛鋳鉄を用い
て定盤の鋳造品を製造した。鋳造品は表面から少くとも
深さ方向２０mmまで球状化率は７３％、黒鉛粒径３０〜
５０μｍ、黒鉛粒は１００個／mm2 分布させたものであ
る。鋳造品を９３０℃に加熱したのち焼入れしさらに４
５０℃で焼戻して基地を焼戻しマルテンサイト組成にし
て、スリットなどの定盤として機械加工をした。硬さは
Ｈｖ３８６であった。その後研磨して表面の平坦度を修
正し研磨定盤として仕上げた。
表２に示すようＳｉウエハ表面のきず不良は５０％に減
少、ライフは２００％に向上し、摩耗量は２５％に減少
し、定盤材料として望ましい特性を示した。 （実施例６）表１に示す組成成分の球状黒鉛鋳鉄を用い
て定盤の鋳造品を製造した。鋳造品は表面から少くとも
深さ方向２０mmまで球状化率は７３％、黒鉛粒径３０〜
５０μｍ、黒鉛粒は１００個／mm2 分布させたものであ
る。鋳造品を９３０℃に加熱したのち焼入れしさらに４
５０℃で焼戻して基地を焼戻しマルテンサイト組成にし
て、スリットなどの定盤として機械加工をした。硬さは
Ｈｖ３８６であった。その後研磨して表面の平坦度を修
正し研磨定盤として仕上げた。
【００３１】これを用いてＳｉウエハの研磨を行った。
表２に示すようＳｉウエハ表面のきず不良は５０％に減
少、ライフは２００％に向上し、摩耗量は２５％に減少
し、定盤材料として望ましい特性を示した。 （比較例）表１に示す組成の球状黒鉛鋳鉄を用いて定盤
の鋳造品を製作した。鋳造品は表面から少くとも深さ方
向２０mmにおいて球状化率は７５％、黒鉛粒径は１００
〜１５０μｍで黒鉛粒は６０個／mm2 であった。鋳造品
は９３０℃に加熱して炉冷して基地をフェライト組織に
した。硬さはＨｖ１４０であった。熱処理後、スリット
など定盤として機械加工した。この定盤を用いてＳｉウ
エハの研磨を行ったがは表２に示すように実施例の定盤
に比べＳｉウエハ表面のきず不良、定盤のライフ、摩耗
量など定盤材料として劣っていた。
表２に示すようＳｉウエハ表面のきず不良は５０％に減
少、ライフは２００％に向上し、摩耗量は２５％に減少
し、定盤材料として望ましい特性を示した。 （比較例）表１に示す組成の球状黒鉛鋳鉄を用いて定盤
の鋳造品を製作した。鋳造品は表面から少くとも深さ方
向２０mmにおいて球状化率は７５％、黒鉛粒径は１００
〜１５０μｍで黒鉛粒は６０個／mm2 であった。鋳造品
は９３０℃に加熱して炉冷して基地をフェライト組織に
した。硬さはＨｖ１４０であった。熱処理後、スリット
など定盤として機械加工した。この定盤を用いてＳｉウ
エハの研磨を行ったがは表２に示すように実施例の定盤
に比べＳｉウエハ表面のきず不良、定盤のライフ、摩耗
量など定盤材料として劣っていた。
【００３２】
【表１】
【００３３】
【表２】
【００３４】
【発明の効果】上記実施例、比較例の結果から明らかな
ように本発明の製造方法により得られた研磨定盤用材料
は、従来の材料と比較して、定盤自体の平坦度の変化、
ライフ、摩耗量に関していずれも望ましい特性を示し、
しかも被研磨部材表面にきずを生じさせることがないと
いうすぐれた効果を有している。
ように本発明の製造方法により得られた研磨定盤用材料
は、従来の材料と比較して、定盤自体の平坦度の変化、
ライフ、摩耗量に関していずれも望ましい特性を示し、
しかも被研磨部材表面にきずを生じさせることがないと
いうすぐれた効果を有している。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 隆宣 神奈川県横浜市鶴見区末広町２の４ 株 式会社東芝 京浜事業所内 (72)発明者 木下 正治 山形県西置賜郡小国町大字小国町378 東芝セラミックス株式会社小国製造所内 (72)発明者 益田 則雄 山形県西置賜郡小国町大字小国町378 東芝セラミックス株式会社小国製造所内 (56)参考文献 特開 昭56−114570（ＪＰ，Ａ) 「機械の研究」第19巻・第11号 （1967）Ｐ．71−76 第５回鋳物協会シンポジウムテキスト 「鋳鉄の摩耗現象と耐摩耗性」社団法人 日本鋳物協会（昭53−10−12）Ｐ．18− 25
Claims (10)
- 【請求項１】球状黒鉛鋳鉄からなる研磨定盤用材料の製
造方法において、該球状黒鉛鋳鉄にオ−ステナイト化加
熱処理、ついで空冷以上の速度で急冷処理を施すことに
より、ビッカ−ス硬さ数２００以上の母材中に黒鉛粒径
１００μｍ以下、黒鉛粒数７０個／ｍｍ2 以上の球状黒
鉛が分散した状態とすることを特徴とする球状黒鉛鋳鉄
からなる研磨定盤用材料の製造方法。 - 【請求項２】前記球状黒鉛鋳鉄の球状化率が、８０％以
上である、特許請求の範囲第１項に記載の研磨定盤用材
料の製造方法。 - 【請求項３】前記球状黒鉛鋳鉄が、必須成分として、炭
素、ケイ素、マンガンおよびマグネシウムを含有し、残
部が実質的に鉄からなる、特許請求の範囲第１項に記載
の研磨定盤用材料の製造方法。 - 【請求項４】前記球状黒鉛鋳鉄が、さらに、ニッケル、
および銅を含有する、特許請求の範囲第３項に記載の研
磨定盤用材料の製造方法。 - 【請求項５】前記球状黒鉛鋳鉄が、重量比で、Ｃ：２．
７〜３．５％、Ｓｉ：２〜２．７％、Ｍｎ：０．５〜１
％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｍｇ：
０．０３〜０．０７％、Ｎｉ：０．２〜０．６％、Ｃ
ｕ：０．３〜０．７％、残部がＦｅおよび付随的不純物
からなる、特許請求の範囲第１項に記載の研磨定盤用材
料の製造方法。 - 【請求項６】球状黒鉛鋳鉄からなる研磨定盤用材料の製
造方法において、該球状黒鉛鋳鉄にオ−ステンパ−処理
を施すことにより、ビッカ−ス硬さ数２００以上の母材
中に黒鉛粒径１００μｍ以下、黒鉛粒数７０個／ｍｍ2
以上の球状黒鉛が分散した状態とすることを特徴とする
球状黒鉛鋳鉄からなる研磨定盤用材料の製造方法。 - 【請求項７】前記球状黒鉛鋳鉄の球状化率が、８０％以
上である、特許請求の範囲第６項に記載の研磨定盤用材
料の製造方法。 - 【請求項８】前記球状黒鉛鋳鉄が、必須成分として、炭
素、ケイ素、マンガンおよびマグネシウムを含有し、残
部が実質的に鉄からなる、特許請求の範囲第６項に記載
の研磨定盤用材料の製造方法。 - 【請求項９】前記球状黒鉛鋳鉄が、さらに、ニッケル、
および銅を含有する、特許請求の範囲第８項に記載の研
磨定盤用材料の製造方法。 - 【請求項１０】前記球状黒鉛鋳鉄が、重量比で、Ｃ：
２．７〜３．５％、Ｓｉ：２〜２．７％、Ｍｎ：０．５
〜１％、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：０．０３％以下、Ｍ
ｇ：０．０３〜０．０７％、Ｎｉ：０．２〜０．６％、
Ｃｕ：０．３〜０．７％、残部がＦｅおよび付随的不純
物からなる、特許請求の範囲第６項に記載の研磨定盤用
材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30706993A JP2568038B2 (ja) | 1993-11-15 | 1993-11-15 | 研磨定盤用材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30706993A JP2568038B2 (ja) | 1993-11-15 | 1993-11-15 | 研磨定盤用材料の製造方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60059850A Division JPS61219566A (ja) | 1985-03-25 | 1985-03-25 | 研磨定盤用材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06212252A JPH06212252A (ja) | 1994-08-02 |
| JP2568038B2 true JP2568038B2 (ja) | 1996-12-25 |
Family
ID=17964674
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30706993A Expired - Lifetime JP2568038B2 (ja) | 1993-11-15 | 1993-11-15 | 研磨定盤用材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2568038B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11286739A (ja) * | 1998-04-03 | 1999-10-19 | Speedfam-Ipec Co Ltd | ラッピング加工機 |
| JP5317552B2 (ja) * | 2008-06-26 | 2013-10-16 | オーエスジー株式会社 | 転造ダイス |
-
1993
- 1993-11-15 JP JP30706993A patent/JP2568038B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 「機械の研究」第１９巻・第１１号（１９６７）Ｐ．７１−７６ |
| 第５回鋳物協会シンポジウムテキスト「鋳鉄の摩耗現象と耐摩耗性」社団法人日本鋳物協会（昭５３−１０−１２）Ｐ．１８−２５ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06212252A (ja) | 1994-08-02 |
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