CN1309026C - 半导体晶片用抛光垫的加工方法以及半导体晶片用抛光垫 - Google Patents

半导体晶片用抛光垫的加工方法以及半导体晶片用抛光垫 Download PDF

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Abstract

本发明的目的是提供一种半导体晶片用抛光垫加工方法和半导体晶片用抛光垫，以使内表面的表面粗糙度在20μm以下，并且可形成尺寸精度高、截面形状均匀的沟槽、凹部和通孔等。在本发明的加工方法中，对具有包含交联聚合物的非水溶性基质和分散在该非水溶性基质中的水溶性颗粒的半导体晶片用抛光垫的抛光面进行切削加工等。此外，在加工时，更优选在具有吸引孔的加工桌的一个侧面上配置抛光垫，通过从加工桌的另一侧面实施吸引，将垫吸附在该加工桌的一个侧面上而使其固定后，形成所述沟槽等。

Description

半导体晶片用抛光垫的加工方法 以及半导体晶片用抛光垫
技术领域
本发明涉及通过半导体晶片用抛光垫的加工方法以及由该方法在抛光垫的抛光面上形成沟槽、凹部、通孔等的半导体晶片用抛光垫。更详细地涉及在抛光面上形成环状沟槽、格子状沟槽、螺旋状沟槽、多个凹部、通孔等用的半导体晶片用抛光垫的加工方法。由该方法制得的半导体晶片用抛光垫用于半导体晶片等的化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing)(以下也称作“CMP”)。
背景技术
在半导体晶片的CMP加工中经常使用树脂制成的抛光垫。为了保持CMP用浆液、暂时存储抛光屑等，有时会在该抛光垫的抛光面上设计环状沟槽、格子状沟槽、螺旋状沟槽等。该沟槽由切削加工、金属模具成形等方法形成，至今已经对各种方法进行了各种改进(例如特开2002-11630号公报等)。例如，环状沟槽通过使用具有转盘功能的加工装置进行加工，该加工是在其旋转板上设置将抛光垫送至沟槽间距方向的位置确定机构以及可向沟槽的深度方向切入的刀具台，并在该刀具台上安装车刀实施的。此外，为格子状沟槽的情形，是通过直线送出车刀等在加工中心或平面等上标出多个平行的沟槽，并设置旋转桌，由旋转工具或切削工具进行加工的。
为了由CMP加工对半导体晶片的表面进行均匀地抛光，并获得平坦性等优异的抛光面，各种形状的沟槽必须尺寸精度高、内表面的表面粗糙度小而且均匀。但是，对于现有的由树脂发泡体形成的抛光垫，即使采用如上所述的加工装置进行切削，也不容易在沟槽的深度方向上进行细微的切入。此外，由于抛光垫并非那么厚，因此有时在其整个表面上不能形成宽度、深度等尺寸精度高的环状或格子状等的沟槽。而且，还存在切削后抛光垫上沟槽的内表面的表面粗糙度比较大的问题。
在特开2001-18164号公报中公开了在由现有树脂发泡体形成的抛光垫的表面上形成沟槽用的加工工具。
发明内容
本发明解决了上述现有技术中存在的问题，其目的是提供一种半导体晶片用抛光垫的加工方法，由该方法可在并非树脂发泡体的特定组成的抛光垫的抛光面上形成沟槽、凹部、通孔等，而且沟槽等的内表面的表面粗糙度小，尺寸精度高、断面形状均匀；本发明还提供由该方法进行了沟槽加工的半导体晶片用抛光垫，其在用于CMP的情况下可以抑制刮痕的产生和表面凹陷。
本发明为达到上述目的，其特征为对具有包含交联聚合物的非水溶性基质和分散在该非水溶性基质中的水溶性颗粒的半导体晶片用抛光垫的抛光面进行加工，形成内表面的表面粗糙度在20μm以下的选自沟槽、凹部和通孔中的至少一种部位。
以下对本发明进行详细说明。
本发明是对并非发泡体的实心抛光垫的抛光部(抛光面)进行加工，形成各种形状的沟槽、凹部和通孔的。
[1]抛光垫
在本发明中被加工的抛光垫在其抛光面上具有如下的性质。换而言之，直至抛光时在抛光面上形成有微孔，该微孔具有在抛光时保持浆液并暂时滞留抛光屑等的功能。因此，在本发明中加工的抛光垫具有非水溶性基质和分散在该非水溶性基质中的水溶性颗粒。该水溶性颗粒在抛光时与浆液(含有介质成分和固体成分的水性分散体)接触，由水性介质溶解或溶胀而脱离。于是由脱离形成的微孔使浆液得以保持。由于该抛光垫并非多孔体(发泡体)，因此硬度和压缩强度等非常大，在对其进行加工时，表面粗糙度极小，可大大提高尺寸精度。
对构成上述“非水溶性基质”的材料没有特别限制，但是从容易形成预定形状和性状、获得适当的硬度、适当的弹性等出发，通常采用有机材料。作为该有机材料，可以单独使用热塑性树脂、弹性体、橡胶和固化树脂(热固化树脂、光固化树脂等、由热和光等固化的树脂)等或者将2种以上组合使用。
其中，作为热塑性树脂，可举出1，2-聚丁二烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯等的聚烯烃类树脂、聚苯乙烯类树脂、聚丙烯酸类树脂{(甲基)丙烯酸酯类树脂等}、乙烯酯类树脂(除去丙烯酸酯类树脂)、聚酯类树脂、聚酰胺类树脂、聚偏二氟乙烯等的氟树脂、聚碳酸酯树脂、聚缩醛树脂等。
作为弹性体，可以举出1，2-聚丁二烯等的二烯类弹性体、聚烯烃类弹性体(TPO)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)，其加氢嵌段共聚物(SEBS)等的苯乙烯类弹性体、热塑性聚氨基甲酸酯类弹性体(TPU)、热塑性聚酯类弹性体(TPEE)、聚酰胺类弹性体(TPAE)等的热塑性弹性体、硅氧烷树脂类弹性体、氟树脂类弹性体等。
作为橡胶，可举出丁二烯类橡胶(高顺式丁二烯橡胶、低顺式丁二烯橡胶等)、异戊二烯类橡胶、苯乙烯-丁二烯类橡胶、苯乙烯-异戊二烯类橡胶等的共轭二烯类橡胶、丙烯腈-丁二烯类橡胶等的腈类橡胶、丙烯酸类橡胶、乙烯-丙烯类橡胶、乙烯-丙烯-二烯类橡胶等的乙烯-α-烯烃类橡胶和丁基橡胶或硅氧烷类橡胶、氟橡胶等的其它橡胶。
作为固化性树脂，可以举出氨基甲酸酯树脂、环氧树脂、丙烯酸类树脂、不饱和聚酯类树脂、聚氨酯-脲类树脂、脲类树脂、硅类树脂、苯酚类树脂、乙烯酯类树脂等。
此外，这些有机材料还可以具有酸酐基、羧基、羟基、环氧基、氨基等的官能基，通过具有这些官能基，如后所述，可以调节水溶性颗粒与浆液之间的亲和性。
这些有机材料可以1种单独使用，也可以将2种组合使用。
在本发明中，上述非水溶性基质可以至少包含交联聚合物。因此，这些有机材料可以全部为交联了的交联聚合物，也可以其中一部分为交联聚合物而其它为非交联的聚合物。通过含有交联聚合物，可赋予抛光垫弹性回复力，在抛光时可抑制并减小由施加在抛光垫上的剪切应力造成的错位。而且，还可以有效地抑制在抛光时以及表面处理(dressing)时由于非水溶性基质过度拉伸、产生塑性形变而将微孔掩埋，以及抑制在抛光垫表面产生过度的绒毛等。因此，在表面处理时可高效率地形成微孔，在抛光时可防止浆液保持性下降，并且较少产生绒毛，不会损坏抛光平坦性。此外，对交联方法没有特别限制，可通过采用有机过氧化物、硫、硫化合物等的化学交联方法、电子线照射等的放射线交联等方法实施。此外，在半导体抛光过程中，为了避免硫等的杂质，在上述化学交联的情况下，优选有机过氧化物。作为该有机过氧化物，可举出过氧化二枯基、过氧化二叔丁基、过氧化二乙基、过氧化二乙酰基、过氧化二酰基等。这些物质可以单独使用，也可以将2种以上组合使用。上述交联剂的使用量对于具有交联性的(共)聚合物，优选为5质量％以下，更优选为0.01～4质量％，特别优选为0.1～3质量％。
作为该交联聚合物，可使用有机材料中的交联橡胶、固化树脂、交联的热塑性树脂和交联的弹性体等。此外，其中交联的热塑性树脂和交联的弹性体对于多数浆液中所含的强酸和强碱稳定、并且通过吸水软化较小，因此优选。作为交联的热塑性树脂，优选使用交联的1，2-聚丁二烯(以下称为“交联PBD”)和交联乙烯-醋酸乙烯共聚体(以下称为“交联EVA”)。此外，在交联的热塑性树脂和交联的弹性体中，特别优选通过使用有机过氧化物而交联的产物。
这些交联聚合物的含量，在非水溶性基质整体为100质量％的情况下，优选其为15质量％以上，更优选为20质量％以上，特别优选为30质量％以上。此外，非水溶性基质也可以不全部由交联聚合物形成(交联聚合物为100质量％)。如果非水溶性基质中交联聚合物的含量不足15质量％时，则含交联聚合物的效果有时不能充分发挥。
基于JIS K 6251在80℃下使得由非水溶性基质形成的试验片断裂时，含有交联聚合物的非水溶性基质断裂后的残留伸长(以下简单的称为“断裂残留伸长”)可在100％以下。换而言之，断裂后标线之间的总计距离为断裂前标线之间距离的2倍以下。该断裂残留伸长优选为30％以下，更优选为10％以下，特别优选为5％以下。而且，通常为0％以上。断裂残留伸长如果超过100％，则在抛光时以及表面处理时从抛光垫表面刮擦或拉伸出的微细碎片存在容易将孔堵塞的倾向，因此不优选。另外，该“断裂残留伸长”是基于JIS K 6251的“加硫橡胶的拉伸试验方法”，用伸长率限定的，其是在试验片形状为哑铃状3号形状、拉伸速度为500mm/分钟、试验温度为80℃的条件下实施拉伸试验时，在试验片断裂的情况下，由断裂而分裂开的试验片从各个标线到断裂部分的总计距离减去试验前标线间距离所得的距离。此外，在实际抛光时由于振动发热，因此在80℃的温度下进行试验。
此外，作为上述交联聚合物，在使用交联PBD、交联EVA等的情况下，可容易地使加工而成的沟槽等的内表面粗糙度在20μm以下。如果沟槽等的内表面粗糙度在20μm以下，则除了可防止刮痕以外，可更有效地发挥其作为沟槽、凹部或通孔的功能，特别是在抛光面上分配浆液的功能和将废弃物向外部排出的功能。此外，在由后述加工装置形成各种形状的沟槽、凹部或通孔时，特别容易形成精度高，而且形状稳定的沟槽等，可在其整个表面上形成平坦性优异的抛光垫。
上述“水溶性颗粒”为抛光垫中由于与作为水性分散体的浆液接触而从非水溶性基质中脱离的颗粒。该脱离可通过与浆液中所含的水等接触而溶解产生，也可以通过该所含的水而产生膨润，形成胶状而产生。此外，该溶解或膨润可不仅仅由水产生，也可以通过与含有甲醇等的醇类溶剂的水性混合介质相接触而产生。
该水溶性颗粒除了具有形成孔的效果以外，还具有在抛光垫中，使抛光垫的印压硬度增大、由按压向被抛光材料的压入量减小的效果。即，例如通过含有水溶性颗粒，本发明中所加工的抛光垫的肖氏D硬度可在35以上，更优选为50-90，进一步优选为60-85，通常在100以下。如果肖氏D硬度在35以上，则可负载在被抛光材料上的压力可较大，则抛光速度也可随之提高。除此以外，可获得较高的抛光平坦性。因此，该水溶性颗粒特别优选为一种实心体，其可确保抛光垫具有足够的印压硬度。
对构成该水溶性颗粒的材料没有特别限制，例如可举出有机类水溶性颗粒和无机类水溶性颗粒。作为有机类水溶性颗粒，可举出由糖类(淀粉、糊精和环糊精等的多糖类、乳糖、甘露糖等)、纤维素类(羟丙基纤维素、甲基纤维素等)、蛋白质、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸及其盐、聚环氧乙烯、水溶性的感光性树脂、磺化聚异戊二烯、磺化聚异戊二烯共聚物等形成的物质。而且，作为无机类水溶性颗粒，可举出乙酸钾、硝酸钾、碳酸钾、碳酸氢钾、氯化钾、溴化钾、磷酸钾、硝酸镁等形成的颗粒。这些水溶性颗粒可通过单独使用上述各种材料中的1种，或者将2种以上组合形成。此外，也可以是由预定材料形成的1种水溶性颗粒，也可以是不同种材料形成的2种以上水溶性颗粒。
另外，水溶性颗粒的平均粒径优选为0.1-500μm，更优选为0.5-100μm，进一步优选为1-50μm。即，孔的大小优选为0.1-500μm，更优选为0.5-100μm，进一步优选为1-50μm。当水溶性颗粒的平均粒径不足0.1μm时，所形成的孔的大小由于比所使用的磨料要小，所得难以形成可充分保持浆液的抛光垫。另一方面，如果水溶性颗粒的平均粒径超过500μm，则所形成的孔的大小过大，使得所得抛光垫的机械强度和抛光速度倾向于下降。
在非水溶性基质和水溶性颗粒的总量计为100体积％时，该水溶性颗粒的含量优选为0.1-90体积％，更优选为0.5-60体积，进一步优选为1-40体积％。水溶性颗粒的含量不足0.1体积％时，在抛光垫的抛光面上不能充分形成孔，而且抛光速度倾向于下降。另一方面，当含有超过90体积％的水溶性颗粒时，其倾向是难以充分防止存在于抛光垫内部的水溶性颗粒发生膨胀或溶解，难以将抛光垫的硬度和机械强度保持为合适的值。
此外，优选水溶性颗粒仅在从抛光垫表层露出的情况下被水溶解，而在抛光垫的内部不发生吸湿，更优选不发生膨胀。因此，可在水溶性颗粒的最外部至少一部分上设置抑制吸湿的外壳。该外壳可物理吸附在水溶性颗粒上，或者与水溶性颗粒化学键合，或者通过这两种方式与水溶性颗粒连接。作为形成这种外壳的材料，可举出环氧树脂、聚酰亚胺树脂、聚酰胺树脂、硅树脂等。另外，即使仅在水溶性颗粒的一部分上形成该外壳，也可以充分获得上述效果。
在本发明中加工的抛光垫，具有非水溶性基质和水溶性颗粒，但是根据需要，也可以含有其它配合剂。作为该配合剂，可举出互溶剂、填充剂、表面活性剂、磨料、软化剂、防氧化剂、紫外吸收剂、抗静电剂、润滑剂、塑化剂等。这些配合剂可分别使用1种，或者分别使用2种以上。
通过使用互溶剂，可控制非水溶性基质和水溶性颗粒之间的亲和性，以及在非水溶性基质中水溶性颗粒的分散性。作为该互溶剂，可举出在1个分子中具有2个以上从酸酐基、羧基、羟基、环氧基、唑啉基、氨基等中选出的功能基的水溶性高分子体、偶合剂等。
此外，通过使用填充剂，可提高抛光垫的刚性。作为该填充剂，可举出碳酸钙、碳酸镁、滑石、粘土等。
作为上述表面活性剂，可举出阳离子类、阴离子类和非离子类。作为其中的阳离子类表面活性剂，可举出脂肪族胺盐、脂肪族铵盐等。此外，作为阴离子类表面活性剂，可举出脂肪酸皂、烷基醚羧酸盐等的羧酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基萘磺酸盐、α-烯烃磺酸盐等的磺酸盐、高级醇磷酸酯盐、烷基醚硫酸盐、聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸盐等的硫酸酯盐、烷基磷酸酯等的磷酸酯盐等。另外，作为非离子类表面活性剂，可举出聚氧乙烯烷基醚等的醚类、甘油酯等的聚氧乙烯醚等醚酯型、聚乙二醇脂肪酸酯、甘油酯、脱水山梨糖醇酯等的酯类等。
作为上述磨料，可举出二氧化硅、氧化铝、氧化铈、氧化锆、氧化钛等形成的颗粒。通过使用包含这些磨料的抛光垫，在抛光时，可用例如水代替化学机械抛光用浆液。而且，在使用该磨料时，优选并用氧化剂、防擦伤试剂和pH调节剂中的至少1种。
作为上述氧化剂，可举出过氧化氢、过乙酸、过安息香酸、叔丁基氢过氧化物等的有机过氧化物、过锰酸钾等的过锰酸化合物、重铬酸钾等的重铬酸化合物、碘酸钾等的卤酸化合物、硝酸、硝酸铁等的硝酸化合物、过氯酸盐等的过卤酸化合物、过硫酸铵等的过硫酸盐以及杂多酸等。在这些氧化剂中，除了分解产物无害的过氧化氢和有机过氧化物以外，特别优选过硫酸铵等的过硫酸盐。
作为上述防擦伤试剂，可举出双苯酚、双吡啶、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、水杨醛肟、邻亚苯基二胺、间亚苯基二胺、邻苯二酚、邻氨基苯酚、硫脲、含N-烷基的(甲基)丙烯酰胺、含N-氨基烷基的(甲基)丙烯酰胺、7-羟基-5-甲基-1，3，4-三氮杂中氮茚、5-甲基-1H-苯并三唑、酞嗪、三聚氰胺、3-氨基-5，6-二甲基-1，2-三嗪等。
上述pH调节剂为上述配合剂以外的成分，而且为与水接触时显示酸性或碱性的成分。作为该pH调节剂，可举出酸、氨、碱金属的氢氧化物等。
作为上述酸，可举出有机酸和无机酸。作为其中的有机酸，可举出对甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、异戊二烯磺酸、葡糖酸、乳酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、乙醇酸、丙二酸、甲酸、草酸、琥珀酸、富马酸、马来酸、酞酸等。此外，作为无机酸，可举出硝酸、盐酸、硫酸等。这些酸可以使用单独的1种，或者将2种以上组合使用。
作为上述碱金属的氢氧化物，可举出氢氧化钠、氢氧化钾、氢氧化铷、氢氧化铯等。
对已加工抛光垫的形状没有特别限制，可制成圆盘状、带状、辊状等。此外，对抛光垫的大小没有特别限制，例如为圆盘状抛光垫的情况下，优选其直径为0.5-500cm，厚度超过0.1mm，并且在100mm以下。
此外，对获得这种抛光垫的方法没有特别限制。例如可预先获得形成抛光垫的抛光垫用组合物，通过将该组合物成形为所希望的大致形状或者加工制成抛光垫。
对获得上述抛光垫用组合物的方法没有特别限制，但是可将形成非水溶性基质的聚合物、水溶性颗粒和其它的添加剂等由例如混炼机等混炼得到。作为混炼机，可采用公知的装置。例如可举出辊、捏合机、Banbary混合器、挤出机(单轴、多轴)等的混炼机。此外，为了在混炼时易于加工，在加热下混炼，但优选在此时的温度下水溶性颗粒为固体。通过使其为固体，则不用考虑其与非水溶性基质相溶性大小，可使水溶性颗粒以上述优选的平均粒径分散。因此，优选由所用的非水溶性基质的加工温度，对水溶性颗粒的种类进行选择。
[2]加工方法
本发明可通过切削加工(包含车削加工)、激光加工等的加工方法，在上述抛光垫的抛光面上形成沟槽等。其中，优选切削加工。
在本发明中，通过切削加工对抛光垫进行加工时，例如可使用具有如下装置的加工装置：
底座；
圆形桌，在其一可围绕着与底座相垂直的Z轴旋转并被支撑的中空中心轴的上端面设有吸入孔，还设置有用于放置和吸附抛光垫的水平吸附面板，吸入孔与中空中心轴的孔相连；
使圆形桌旋转，并确定角度分度位置的驱动机构；
门形支柱，其横梁跨越过底座上的圆形桌，并且可在与Z轴正交的X轴方向上移动；
置于横梁上的两个鞍架，其可在Z轴和与X轴正交的Y轴方向上分别单独移动；
两个刀架，其配置在鞍架上，并且可分别在Z轴方向上单独移动，其中一方配置有旋转工具，另一方配置有固定工具；
驱动马达，用于驱动和确定各圆形桌、门形支柱、两个鞍架、两个刀架的位置；以及
控制驱动马达的数值控制装置。
此外，也可以采用这样的加工装置，其中用置于横梁上并且可在所述Z轴和与所述X轴正交的Y轴方向上移动的一个鞍架代替置于横梁上并且可在Z轴和与X轴正交的Y轴方向上分别单独移动的两个鞍架，用配置在鞍架上、可在Z轴方向上移动、并且可在其上交换旋转工具和固定工具的一个刀架代替配置在鞍架上、可分别在Z轴方向上单独移动，其中一方配置有旋转工具，另一方配置有固定工具的两个刀架。
该加工装置可具有以下构成组件。
(1)圆形桌
(2)门形支柱
(3)置于横梁上的两个鞍架
(4)分别配置在2个鞍架上的2个刀架
(5)统一控制马达驱动和控制轴的数值控制装置
(6)抗静电用的吹离子装置(ion blow apparatus)
(7)固定工具(车削工具、切垫刀具等)
(8)旋转工具(沟槽铣刀、钻等)
图1(a)、(b)、(c)显示了装置的总体结构。在图1(a)、(b)、(c)中，在控制C轴的水平圆形桌1和底座2上，由横梁31相连的左右一对支柱32、33由水平的第1导轨41、42所引导。此外，在该装置中具有门形支柱3，其同时被螺丝轴51、52驱动并控制在X轴方向上，具有水平第2导轨43、44，其可被配置在横梁31上的两个鞍架61、62一起可移动地引导，还具有螺丝轴53、54，其与分别控制在Y轴方向上的第2导轨平行。另外，还设置有驱动马达81、82，其通过螺丝轴55、56驱动分别配置在鞍架61、62上的刀架71、72。
以下，基于附图对各构成组件进行说明。
(1)圆形桌
图2为圆形桌1和外壳H的截面，显示了圆形桌1的驱动部件以及产生负压用的吸风机10的配置，其中吸风机10用于吸引位于圆形桌1上面的抛光垫9。此外，图3显示了通过将圆形桌1控制在C轴上对位置进行角度分度后，在进行沟槽等的加工前，对圆形桌1的分度位置进行确定用的固定组件的截面。另外，图4显示了为使抽吸效果均匀而切入设置在圆形桌1上的空气流路。图5显示了圆形桌1的吸附面板11，为了从内表面均匀地吸附抛光垫9，并且不会由沟槽等加工时的应力而使抛光垫变形，在吸附面板11中设置了细小的沟槽和通孔。
在图2中，通过吸附而固定抛光垫9的、设置有空气孔和沟槽的吸附面板11在上面以在其内部形成空间的方式覆盖着圆形桌1，该圆形桌1的通过轴心孔121导通空气用的中空中心轴12的端面在朝向上部方向直径变大，其被法兰盘表面支撑，被固定为一体。为使圆形桌1的外径部与端面的振动减小，通过选择上部轴承和下部轴承的形式、尺寸和精度级别，将中空中心轴12固定在外壳H上，使得该外壳H固定在底座2上。中空中心轴12的下端部可旋转地安装着传导材料，并被固定在座上的控制C轴用的马达83所驱动。该驱动可由滑轮和皮带实施，也可以由齿轮进行传导。另外，由于即使在中空中心轴12旋转时也要维持吸引力，因此在设置于底座2上的吸风机10和中空中心轴12的下端孔之间，被安装在座上的支撑件所支撑的耦合件101和软管102等连接。
在图3中，圆形桌1通过C轴控制被角度分度定位在预定位置处，由此在沟槽等加工前固定在预定位置处。因此，由固定于旋转圆板122上突出物123上的传感器124检测出位置(参照图2)，其中旋转圆板122固定于中空中心轴12上。在加工格子状沟槽时，可通过配置的传感器124检测出每约45°的位置，并且将圆形桌固定在90°的旋转位置处进行加工。作为位置固定组件125，可在圆形桌1下面的分度位置处设置确定位置用的锥形孔套管126，采用位于底座2上、前端具有锥形轴127a的活塞构件127确定位置。该活塞构件127可为空压式、油压式或电磁式中的任何一种。
图4显示圆形桌的上表面。在图4中，为使圆形桌1可急速启动和停止，并且通过常年使用也不发生歪斜，优选由难热变形的铝合金等的轻金属构成。在该圆形桌1中，设置多个与中空中心轴导通的空气导通孔1a。此外，由于从中空中心轴的轴心向外径方向距离越远，吸引力下降，因此为使在外部周边区域也可以具有相等的吸引力，通过使中心侧的导通沟槽1b比外侧的导通沟槽1c更宽的方式进行加工。此外，在图4的圆形桌1中具有这样的结构，将空气导通沟槽1d设置为半径不同的同心圆形状，用放射状的导通沟槽1b、1c将这些导通沟槽相连。
图5显示了吸附面板11。(a)为上表面图、(b)为将吸引孔扩大后的截面图。在图5中，在吸附面板11的上表面均等地加工吸引孔11a，在此处吸引并固定抛光垫9。在吸附面板11上，通过使孔间距几乎均等，均匀地设置吸引孔11a，为使该孔径的吸引力不会造成抛光垫9变形，合适地设定抛光垫的厚度等。在吸附面板11的上表面设置连接相邻吸引孔11a的导通沟槽11b，使吸引力平均化。此外，在安装钻孔加工部件以进行钻孔加工时，通常在吸附面板11的预定位置处设置比钻头直径稍大的泄漏孔。
(2)门形支柱
图6(a)显示了由一对第1导轨41、42所引导和轴控制的门形支柱3的正面，并且这一对第1导轨(b)设置在中央处夹有圆形桌1的底座2上，(b)显示了门形支柱3的侧面。图7(a)显示了将门形支柱3引导在X轴方向上的一对第1导轨41、42和轴控制的一对螺丝轴51、52配置的平面图、(b)显示了用一根皮带旋转控制一对螺丝轴51、52的传导系统的侧面。
在图6(a)中，由右支柱32、左支柱33和横梁31构成的门形支柱3由设置在底座2中央部分的圆形桌1外侧上、与底座2平行的第1导轨41所引导的右支柱32、由第1导轨42所引导的左支柱33以及架设在二者之间的横梁31构成。另外，在图6(b)的侧面图中，门形支柱3由一对导轨41、42所引导，可在圆形桌1上在X轴方向上移动。另外，门形支柱3可通过熔结或浇注成形为一体。
图7(a)为门形支柱3X轴导轨上部的平面图，(b)为显示X轴驱动系统的本装置背面图。在图7(a)，(b)中，在门形支柱3中，通过与底座2上第1导轨41、42平行设置的螺丝轴51、球状螺母21、螺丝轴52和球状螺母22，旋转安装在马达34上的滑轮35和通过销安装在一对螺丝轴51、52上的滑轮36a，36b同时旋转，并通过一根皮带37由导辊38a、38b和39进行张力调整。门形支柱3在X轴方向上的驱动也可以通过同时控制并驱动分别直接连接在螺丝轴上的单个马达进行。
(3)设置在横梁上的双系统鞍架
图6(a)是横梁31的正面，为通过共用与Z轴、X轴正交的Y轴方向上的一对第2导轨而被引导的双系统鞍架的正面图，各鞍架的位置受马达控制。图8(a)为显示设置在图6(a)的鞍架61、62的下面并用于引导鞍架的第2导轨43、44；以及驱动鞍架61的螺丝轴54和驱动鞍架62的螺丝轴53的配置的正面图，其中鞍架61、62被除去。图8(b)为传导组件的正面图，其中涉及驱动螺丝轴53的Y1轴控制用马达M1和驱动螺丝轴54的Y2轴控制用马达M2。
在图8(a)、(b)中，在横梁31的侧面处平行地设置第2导轨43、44。此外，分别设置在鞍架61、62下面的4个线形轴承37引导鞍架在Y轴方向上移动，在同一侧面处设置与第2导轨43、44平行的螺丝轴53、54，其分别被马达(Y1轴)M1和马达(Y2轴)M2旋转驱动。各个旋转分别与螺丝轴53、54螺合，并且由分别固定在鞍架下面的螺母38a、38b单独地实施Y1轴控制、Y2轴控制。由于第2导轨43、44是相通的，因此需要控制，以使鞍架61、62互不干扰。换而言之，在设置于鞍架61上的刀架71、72上，当设置的刀具种类不同时，由鞍架61和鞍架62中任何一个鞍架进行驱动。
(4)分别设置在左右鞍架上的刀架
在图6(a)中，显示了位于横梁31侧面的右鞍架61上的右刀架71和位于左鞍架62上的刀架72。此时，当在左右刀架上设置旋转工具和固定工具时，在左右刀架上可设置刀尖尺寸不同的同种工具，也可以在旋转工具的一方设置沟槽铣刀，在另一方设置钻头。在确定刀具位置时，门形支柱3被第1导轨41、42控制在X轴方向上移动、左鞍架62被第2导轨43、44控制在Y轴方向上移动，左刀架72与平衡器保持平衡，并被控制在Z轴方向上移动，左刀架72被指定在加工原点位置处，由此进行加工。
(5)全面控制马达驱动和控制轴用的数值控制装置
在抛光垫的加工装置中，控制C轴、X轴、Y轴以及Z轴位置的马达是由数值控制装置所控制的。通过指示正确而且平滑的定位以及微小单位的切入值、进刀指令，可使轴相互之间同期化，并且根据加工程序自动实施操作。另外，在数值控制装置中可先存储在抛光垫上所要加工的沟槽等的基本图案，从这些基本图案中指定该图案，形成控制轴体系的操作程序，由此可自动进行加工。此外，也可用程控装置代替该数值控制装置进行全面控制。在为程控装置的情况下，对于位置控制、进刀或切入值在宽容度基准上有所限制，但是可使装置结构简单，并降低成本。
(6)抗静电用的吹离子装置(ion blow apparatus)
在对抛光垫进行切削加工时，由于摩擦带电使得切削粉末附着在抛光垫上，仅通过吹气不容易除去这些粉末。由于树脂、橡胶等带负电，因此在本发明中，通过使电晕放电等产生的正离子在加工过程中的抛光垫等上发生冲突而中和负电，可除去切削粉末。抛光垫等的带电量容易受材质、硬度、加工条件、室内温湿度等影响，但通常在将加工条件维持在一定的前提下，可将包含中和所需的离子的空气吹向抛光垫等上实施。此外，当如多刃刀具，并列设置刀刃同时形成多个沟槽时，向切削粉末产生的部位均等地喷出离子，可非常有效地几乎全部除去切削粉末。
(7)固定刀具(车削工具、切垫刀具等)
作为固定刀具，可举出车削用的单刃工具和多刃工具。在进行环状同心圆状沟槽的加工时，可以使用单刃切削刀(bite)或多刃工具中的任何一种。刀刃的刀刃宽度(width of cutting part)、楔角(wedge angle)、刀面角(ralce angle)、副后角(back clearance angle)、主后角(sideclearance angle of the cutting tip)可由抛光垫的材质等进行合适地选择。此外，如果在刀架上配置了多刃工具，其中刀尖由相同的单刃切削刀形成而且并列设置在刀架上构成，在对其进行使用时，可大大提高加工效率。而且，配置在鞍架的刀架上的切断装置例如可由活塞圆筒等形成的驱动源在Z轴方向上驱动，通过输送刀架实施切入操作。
(8)旋转工具元件(沟槽铣刀、钻等)
沟槽铣刀的楔角、刀斜角、刀宽度、侧面刀切角可根据抛光垫的材质等进行合适地选择。可单独使用铣刀加工每1条沟槽，也可以使用以预定间距层叠的多个铣刀形成的工具元件。为后者的情况下，可大大提高加工效率。此外，钻的直径、钻的长度、切刀数可根据沟槽的形状、深度等进行适宜地选择。因此，如果钻尖端的圆锥角为55-65°时，可以使刀尖圆滑地进入抛光垫。另外，如果在钻本身的切刃部分无出口锥，为直接型钻时，可容易地拔出钻。该钻可单独使用，也可以作为多轴钻元件使用，为多轴钻元件时，可有效地进行加工。
以下对使用上述加工装置在抛光垫上进行环状同心圆状沟槽加工的方法的一个实例进行说明。
在右刀架上安装单刃切削刀或多刃工具，并将抛光垫置于圆形桌的吸附面板上。优选将抛光垫预先切断为与吸附面板具有同一尺寸的圆板状。当在直径比吸附面板小的抛光垫上加工沟槽时，预先用与抛光垫一样的材料等形成环状圆板，通过使用该圆板可将吸附面板上无需要的孔堵塞住。此外，也可以仅在吸附面板必须吸附的部分处加工吸引孔，也可以在内部部分地遮断圆形桌的导通孔对吸引区域进行分割。
放置抛光垫后，使吸引用吸风机旋转并固定抛光垫，为使车削速度在抛光垫内周和外周加工时为一定值，预先输入C轴旋转数值。此后，分别由门形支柱控制X轴位置、右鞍架控制Y1轴位置、右刀架控制Z1位置，使垫移动到初期位置。然后，进行输入，以使同心圆的直径位置根据同心圆数目定位于Y1轴上，切削刀的进刀量被程控在刀架的Z轴上。由这些输入完成准备工作。切削开始时，以预定旋转数驱动圆形桌，开始用切削刀进行切割。以预定次数实施微量的切入操作，由此完成一个同心圆状的沟槽加工。
此后，依次移动右刀架和右鞍架，继续进行其它同心圆状沟槽的加工，形成具有预定宽度、条数等的沟槽。此外，在对实心抛光垫进行沟槽加工时，在除去所产生的切削粉时产生问题，根据构成材料的种类等所产生的切削粉多种多样，呈粉状到条状，而且特别大的问题是抛光垫和切削粉带有高压静电。由此，切削粉在工具、加工的沟槽内部、抛光垫上面等飞散并附着，仅由吹气机不容易进行回收。因此，优选在切刀附近设置用于除去切削粉末的离子喷嘴，将中和静电用的相反极性带电离子喷到抛光垫、切削粉和刃部处。
在这种加工方法中，通过采用特定的加工桌将抛光垫牢牢地固定，可使沟槽等内表面的表面粗糙度(以下将“表面粗糙度”称作Ra)为20μm以下，更优选为15μm以下，进一步优选为10μm以下。而且，还可以形成尺寸精度高的沟槽等。例如在沟槽宽度(为凹部时，为平面方向的最小尺寸)的目标值为0.1mm的情况下，可将该尺寸精度设为相对于该目标值±10％的精度。此外，当沟槽或凹部深度的目标值为0.1mm时，可将尺寸精度设为相对于该目标值±10％的精度。另外，在沟槽间隔(螺旋状沟槽和凹部等处直径方向相邻部分之间的最小距离)的目标值为0.05mm时，可将尺寸精度设为相对于该目标值±10％的精度。此外，当作为沟槽宽度等与相邻沟槽等之间的距离之和的间距(将在以下说明)为0.15mm时，可将尺寸精度设为相对于该目标值±10％的精度。而且，如果宽度、深度、间隔和间距中任何一种的目标值变大时，尺寸精度也可以变得更高。
此外，上述表面粗糙度〔Ra〕根据下式(1)所定义，可采用这样的测定器等，其可对使用前的抛光垫沟槽等3处不同的内表面区域测定表面粗糙度，通过分别测定其平均表面粗糙度，由所得的3个平均表面粗糙度求出平均值，即为表面粗糙度〔Ra〕。
Ra＝∑|Z-Zav|/N                                    (1)
在上式中，Z为粗糙曲面的高度、Zav为粗糙曲面的平均高度、N为测定点数。
对上述测定器没有特别限制，例如可以使用3维表面结构解析显微镜、扫描型激光显微镜、电子线表面形态解析装置等的光学式表面粗糙度测定器、触针式表面粗糙度计等的接触式表面粗糙度测定器。
此外，可采用带有刻度尺的放大器、一种激光式3维测定装置对宽度、深度、间隔和间距等分别进行3点测定，求出其平均值，将该值作为上述尺寸精度。
当抛光垫面积较大、沟槽数目较多时，可使用多刃车削工具，例如10-30个切削刀并列设置而成的工具元件，可效率高地进行加工。在该情况下，通过使用以下所述的加工工具，可获得具有比所希望的尺寸精度更优异的抛光垫。
[3]加工工具
在形成沟槽等时，在如上所述的方法中可以采用铣刀，但也可以使用这样的加工工具，其中具有突出设置多个刀刃的多刃元件，以及固定该多刃元件的支架。
上述“刃”(例如图9所示的B1)为多刃元件中的一部分，采用一个刃部可在抛光垫的抛光面上切削形成1条沟槽。对该刃部的形状没有特别限定，但如图9所示楔角(图9中的θ1)优选为15-50°，更优选为20-50°，进一步优选为25-50°，副后角(图9中的θ2)优选为65-20°，更优选为60-20°，进一步优选为55-25°，而且在所形成的沟槽内侧壁处相邻的刃部的主后角(图9中的θ3)优选为1-3°，更优选为1.3-2.7°，进一步优选为1.5-2.5°。由此，可在形成沟槽的同时，沟槽的内壁不会被刃部撕裂，可将所得沟槽内的表面粗糙度抑制在20μm以下。此外，与由金属模具成形形成沟槽的情况相比，可精度更高而且容易地获得沟槽拐角不下陷、垂直形状的沟槽。而且，优选至少在切削开始时，使该刃部的刀尖两端于抛光垫相接触。因此，刀尖可形成弯曲形状，使得在与该两端部相对的中央部凹陷。
此外，对刃部的大小没有特别限制，可根据所需形成的沟槽大小具有合适大小，但通常优选刀刃宽度比所希望形成的沟槽宽度宽0.1-10％。更优选宽1-7％，进一步优选宽2-5％。此外，刃部的长度优选比所希望的沟槽深度长10-300％。更优选长20-200％，进一步优选长10-100％。
例如，为使沟槽大小的宽度在0.1mm以上(优选为0.1-5mm，更优选为0.2-3mm)、深度在0.1mm以上(优选为0.1-2.5mm、更优选为0.2-2.0mm)，刀刃宽度(图9中的L)优选在0.1mm以上，更优选为0.15-5.25mm，进一步优选为0.2-3.15mm，此外，刀刃长度优选在0.11mm以上，更优选为0.11-7.5mm，进一步优选为0.26-4.0mm。
另外，对形成刀刃的材料没有特别限制，例如可使用碳素钢、合金钢、高速度钢、超硬合金、金属陶瓷、矿脉枝(sterite)、超高压烧结体、其它陶瓷等。
上述“多刃元件”(例如为图10-14中的B2)具有多个上述刃部。该多刃元件可如图10所示，为在本体部一体化成形刃部的板状。此外，也可以如图11所示的一体化结构，通过使用固定器具(螺栓B41和压板B42等)使刃部在切削方向整齐排列。在对其进行一体化时，如图12所示，可通过间隔器件等对相邻刀尖之间的距离进行调节。此外，在1个多刃元件上突出设置的刀刃数目没有特别限制，可以为2以上，例如5以上，也可以为10以上，特别是15以上(通常为50以下)。
此外，对相邻刀刃之间的距离(于所要形成的沟槽之间的距离相同)也没有特别限制，通常优选在0.05mm以上。不足0.05mm时，有时难以维持所形成的相邻沟槽之间的侧壁。此外，优选以相邻刀尖间距为0.05-100mm的方式突出设置在多刃元件上，更优选以相邻刀尖间距为0.1-10mm的方式突出设置在多刃元件上。同样地，对刀刃间距(相邻刀尖之间的距离和刀刃宽度之和)也没有特别限制，例如可为0.15mm以上。更优选为0.15-105mm，进一步优选为0.3-13mm，特别优选为0.5-2.2mm。此外，优选刀刃突出设置在多刃元件的两个侧端。
上述“支架”(例如图11-13等中所示的B3)是固定多刃元件用的。可通过采用这样的固定器具(例如图11-13等中所示的螺栓B41和压板B42)进行固定，使得固定在螺栓上的多刃元件可取下。由于可采用这种方式取下，在刀刃由于磨耗等而不能获得所需的切削下性能时，或者在形成不同的沟槽时，可通过仅替换多刃元件形成稳定的沟槽。
此外，对1个支架上固定的多刃元件的数目没有特别限制，可以为1个，也可以为2个以上。此外，在固定多个多刃元件时，多刃元件可横向并列固定于沟槽的切削方向(参照图13)，也可以纵向并列(通过重叠多刃元件)固定于切削方向。在将多刃元件横向并列的情况下，可以增加一次可切削的沟槽的数目。另外，在纵向并列的情况下，通过将各个多刃元件以刀刃不互相重叠的方式配置，也可以增加一次可切削的沟槽的数目。此外，在纵向并列的情况下，通过在各个多刃元件之间夹持间隔器件等，可在相对于切削方向平行的方向上、即纵向的多刃元件之间的距离进行调节。此外，如图14所示，通过将按照上述方式固定多刃元件的支架相对于切削方向横向并列配置，由此安装加工工具，同样也可以增加一次可切削的沟槽的数目。
由上述加工工具，在抛光垫上形成沟槽时的切削速度没有特别限制，例如可使周速度为200m/分钟、使进刀速度每1周为0.05mm以下等。
此外，由上述加工工具，可使沟槽等内表面的表面粗糙度在20μm以下，更优选为15μm以下，进一步优选为10μm以下。而且，可以优异的尺寸精度切削形成沟槽。例如在沟槽宽度的目标值为0.1mm时，可将该尺寸精度设为相对于该目标值±10％的精度。此外，当沟槽深度的目标值为0.1mm时，可将尺寸精度设为相对于该目标值±10％的精度。另外，在沟槽间隔的目标值为0.05mm时，可将尺寸精度设为相对于该目标值±10％的精度。此外，当作为沟槽宽度等与相邻沟槽等之间的距离之和的间距为0.15mm时，可将尺寸精度设为相对于该目标值±10％的精度。而且，如果宽度、深度、间隔和间距中任何一种的目标值变大时，尺寸精度也可以变得更高。
在根据以上加工方法加工了的抛光垫中，沟槽等内表面的表面粗糙度在20μm以下，为无较大凸凹结构的状态。在存在较大凸凹结构的情况下，特大的凸部(例如在形成沟槽时，由所产生的残屑等形成)在抛光过程中脱离，这是形成刮痕的原因。此外，该脱离了的凸部由于抛光过程中的压力或摩擦热等而被压缩等，形成异物，或者脱离了的凸部与抛光屑、浆液中的固体成分等共同作用而形成异物等，有时也会产生刮痕。另外，在进行表面处理时，由于这些凸部可能脱离，有时也会造成同样的缺陷。
此外，当表面粗糙度在20μm以下时，除了可以防止产生刮痕，而且可更有效地发挥出作为沟槽等的功能，特别是在抛光表面上分配浆液的功能以及将废弃物排出到外部的功能。
在本发明的加工方法中，可在未形成沟槽的无沟槽抛光垫上形成沟槽，此外由于表面处理等，抛光垫被磨耗而无具有足够功能的沟槽时，可通过追加形成沟槽。由此，可不用浪费抛光垫，进行使用。
[4]沟槽、凹部和通孔
由以上方式形成的沟槽和凹部开口于抛光垫的抛光面侧。该沟槽和凹部具有保持抛光时提供的浆液、并使该浆液更均匀地分配在抛光面上的功能。此外，还具有暂时保存抛光所产生的抛光屑以及用完的浆液等的废弃物、并作为将该废弃物排出到外部用的排出通路的功能。
沟槽图案的形状可以为环状、格子状、螺旋状等，也可以为点状凹部。也可以为将这些形状以2种以上组合而形成的图案。
在上述沟槽为环状的情况下，对其平面形状没有特别限制，例如可为圆形、多边形(三角形、四边形、五边形等)、椭圆形等。此外，沟槽数目可为2条以上，另外，对这些沟槽的配置也没有特别限制，例如，可将多个沟槽配置成同心状(同心圆状等)(参照图15)、将多个沟槽配置成偏心状(参照图16)、在1个环状沟槽所包围的部分的内侧形成多个其它环状沟槽等。其中，优选将将多个沟槽配置成同心状，更优选以同心圆状(多个圆形沟槽配置成同心状的状态)配置而成的抛光垫。沟槽配置成同心圆状的抛光垫比其它的抛光垫在上述功能方面优异。此外，通过为同心圆状，可使得这些功能更加优异，此外，也更容易制作沟槽。
另一方面，对沟槽的截面形状也没有特别限制，例如可以为平坦侧面与底面形成的形状(开口侧和底部侧各宽度方向的尺寸相同，或者开口侧比底部侧的尺寸大、或者底部侧比开口侧的尺寸大)、U字形状、V字形状等。
上述沟槽为格子状时，可由1个连续的沟槽形成，也可以由2个以上不连续的沟槽形成。此外，对构成格子的1个图案的平面形状没有特别限制，可以为各种多边形。作为该多边形，例如可以为正方形(参照图17)、长方形、梯形、菱形(参照图18)等的四边形、三角形(参照图19)、五边形、六边形等。
另一方面，沟槽的截面形状可以与环状情形一样。
上述沟槽为螺旋状时，可由1个连续的沟槽形成(参照图20)，也可以由螺旋方向互为反向的2个螺旋状沟槽形成(参照图21)。此外，也可以由螺旋方向相同的2个螺旋状沟槽形成，或3个以上螺旋方向相同或不同的螺旋状沟槽形成。
另一方面，沟槽的截面形状可以与环状情形一样。
对上述凹部的平面形状没有特别限制，例如可以为圆形、多边形(三角形、四边形、五边形等)、椭圆形等。此外，对抛光面中凹部开口部的配置没有限制，但优选在整个抛光面上均等设置。作为具有该凹部的抛光垫的具体实例，可举出平面形状为圆形的凹部均等地在该抛光面上开口(参照图22)。
另一方面，对凹部的截面形状没有特别限制，例如可以为平坦侧面与底面形成的形状(开口侧和底部侧各宽度方向的尺寸相同，或者开口侧比底部侧的尺寸大、或者底部侧比开口侧的尺寸大)、U字形状、V字形状等。
对上述沟槽或凹部的大小没有特别限制，例如沟槽的宽度(为凹部时是开口部的最小尺寸，在图23中为P12)优选在0.1mm以上，更优选为0.1-5mm，进一步优选为0.2-3mm。上述宽度或最小尺寸不足0.1mm时，有时难以形成沟槽或凹部。此外，沟槽或凹部的深度优选为0.1mm以上，更优选为0.1-2.5mm，进一步优选为0.2-2.0mm。当沟槽或凹部的深度不足0.1mm时，抛光垫的寿命太短，因此不优选。此外，设置多个沟槽或凹部时，相邻沟槽或凹部之间的最小距离(在图23中为P13)优选在0.05mm以上，更优选为0.05-100mm，进一步优选为0.1-10mm。该最小距离不足0.05mm时，有时难以形成沟槽等。此外，作为沟槽宽度等与相邻沟槽等之间的距离之和的间距(在图23中为P11)优选在0.15mm以上，更优选为0.15-105mm，进一步优选为0.3-13mm，特别优选为0.5-2.2mm。
上述尺寸也可将上述优选范围进行合适地组合形成。换而言之，例如，优选宽度等在0.1mm以上，深度在0.1mm以上而且最小距离在0.05mm以上，更优选宽度为0.1-5mm，深度为0.1-2.5mm而且最小距离为0.05-100mm，进一步优选宽度为0.2-3mm、深度为0.2-2.0mm、最小距离为0.1-10mm。
另一方面，通孔开口于抛光垫的抛光面侧以及与其相对的表面的两面上。该通孔的平面形状和截面形状可与上述凹部一样。对于截面形状，一方开口侧和另一方开口侧在截面方向的尺寸可以相同，或者抛光面侧的尺寸较大，或者对面侧的尺寸较大。开口部的最小尺寸、以及在设置多个通孔的情况下相邻通孔之间的最小距离和间距可与上述凹部一样。
上述开口部的最小尺寸以及相邻通孔之间的最小距离的优选范围可分别组合得到。换而言之，例如优选开口部的最小尺寸为0.01mm以上，相邻通孔之间的最小距离在0.05mm以上，更优选开口部的最小尺寸为0.1-5mm，相邻通孔之间的最小距离在0.05-100mm，进一步优选开口部的最小尺寸为0.2-3mm，相邻通孔之间的最小距离在0.1-10mm。
[5]多层型抛光垫
如上所述加工的抛光垫在其非抛光面侧上具有支撑层，可作为多层型抛光垫使用。作为该多层型抛光垫的形式，可举出(1)在抛光面侧上具有开口平面形状为环状、格子状、螺旋状等的沟槽或凹部的抛光层，以及配置在抛光层非抛光面侧上的支撑层、(2)在抛光面侧上具有开口的平面形状为圆形等的通孔的抛光层，以及配置在抛光层非抛光面侧上的支撑层、(3)在抛光面侧上至少具有选自沟槽、凹部和通孔的2个部位的抛光层，以及配置在抛光层非抛光面侧上的支撑层等。
作为上述抛光层，可适用上述抛光垫。
该抛光层的内表面侧与支撑层等的其它层粘结或结合等，当浆液不提供抛光时，浆液不会通过通孔流出。
此外，对上述支撑层的特性没有特别限制，优选为具有比抛光层更软质的材料，通过具有更软质的支撑层，即使抛光层的厚度较薄(例如为5mm以下)，也可防止抛光时抛光层上浮，或者可防止抛光层表面发生弯曲等，可稳定地进行抛光。该支撑层的硬度相对于抛光层的硬度优选在90％以下，更优选为80％以下，特别优选为70％以下，通常为10％以上。此外，肖氏硬度D优选为70以下，更优选为60以下，进一步优选为50以下，通常在1以上。
此外，支撑层可为多孔质体(发泡体)，也可以为非多孔质体。此外，对其平面形状没有特别限制，可以与抛光层相同，也可以不同。作为该支撑层的平面形状，例如可为圆形、多边形(四边形等)。此外，对其厚度没有特别限制，例如可为0.1-5mm(更优选为0.5-2mm)。
构成支撑层的材料也没有特别限制，但从容易成形为预定形状和性状，可赋予适度弹性等方面来看，优选使用有机材料。作为有机材料，可使用在上述抛光垫中构成非水溶性基质的有机材料。但是构成支撑层的有机材料可以为交联聚合物，也可以为非交联聚合物。
在这些多层型抛光垫中，支撑层可仅设置1层，也可以设置2层以上。此外，该支撑层可以与抛光层直接相接触地层叠，也可以通过其它层进行层叠。此外，可通过粘结剂、粘结材料(粘结带等的粘合层)将支撑层与抛光层或其它层粘结，也可以通过部分熔融，使支撑层与抛光层或其它层粘结为一体。
在上述抛光垫和上述多层型抛光垫上，可以安装检测终点用的窗等。作为该窗，优选使用这样的材料，在其为2mm的厚度时，波长为100-300nm之间任意波长的光透过率在0.1％以上(优选为2％以上)，或者在波长为100-3000nm之间的任意波长区域中，积分透过率在0.1％以上(优选为2％以上)。
附图的简要说明
图1显示了加工装置的总体结构，(a)为正面图、(b)为平面图、(c)为侧面图。
图2为模式图，其显示了圆形桌1和外壳3的截面、圆形桌1的驱动部、位于圆形桌1的上表面吸引抛光垫9用的产生负压用的吸风机10的配置。
图3为模式图，其显示了通过C轴控制对圆形桌1进行角度分度定位后，在沟槽加工前确定圆形桌1分度位置用的固定构件的截面。
图4为显示刻在圆形桌1中的空气通路的平面图。
图5显示了圆形桌1的吸附面板11。(a)为平面图、(b)为将吸引孔11a扩大显示的模式图。
图6显示了设置在中央处夹有圆形桌1的底座2上的一对第1导轨41、42所引导和轴控制的门形支柱3。(a)为平面图，(b)为侧面图。
图7(a)显示了将门形支柱3引导在X轴方向上的一对第1导轨41、42和轴控制的一对螺丝轴51、52配置的平面图、(b)显示了用一根皮带旋转控制一对螺丝轴51、52的传导系统的侧面。
图8(a)为显示用于引导鞍架61、62的第2导轨43、44；驱动鞍架61的螺丝轴54和驱动鞍架62的螺丝轴53的配置的正面图，其中鞍架61、62被除去。(b)为传导组件的正面图，其中涉及驱动螺丝轴53的Y1轴控制用马达M1和驱动螺丝轴54的Y2轴控制用马达M2。
图9为说明图，用于说明本发明加工方法所用的刀刃的各处角度。
图10的图用于说明本发明加工方法所用多刃元件和支架等的一个实例，(a)为模式正面图，(b)为模式侧面图。
图11的图用于说明本发明加工方法所用多刃元件和支架等的另一实例，(a)为模式正面图，(b)为模式侧面图。
图12的图用于说明本发明加工方法所用多刃元件和支架等的其它实例，(a)为模式正面图，(b)为模式侧面图。
图13的模式图用于说明本发明加工方法所用多刃元件和支架等的一个实例。
图14为说明图，用于说明本发明加工方法中所用的支架的配置。
图15为在抛光面侧上形成环状同心圆状沟槽的抛光垫的平面图。
图16为在抛光面侧上环状沟槽偏心配置的抛光垫的平面图。
图17为在抛光面侧上形成平面形状为正方形格子状沟槽的抛光垫的平面图。。
图18为在抛光面侧上形成平面形状为菱形格子状沟槽的抛光垫的平面图。
图19为在抛光面侧上形成平面形状为三角形格子状沟槽的抛光垫的平面图。
图20为在抛光面侧上形成1个连续螺旋状沟槽的抛光垫的平面图。
图21为在抛光面侧上形成螺旋方向不同的2个螺旋状沟槽的抛光垫的平面图。
图22为在抛光面侧上平面形状为圆形的凹部均匀开口的抛光垫的平面图。
图23为模式图，其为包含抛光垫沟槽、凹部或通孔的部分截面图。
符号说明
1：圆形桌、1a：空气导通孔、1b：中心侧的导通沟槽、1c：外侧的导通沟槽、1d：空气导通沟槽、11：吸附面板、11a：吸引孔、11b：导通沟槽、12：中空中心轴、121：轴心孔、122：圆板、123：突出物、124：传感器、125：位置固定组件、126：锥形孔套管、127a：锥形轴、127：活塞构件、2：底座、21、22：球状螺母、3：门形支柱、31：横梁、32、33：左右支柱、34：马达、35：滑轮、36a，36b：滑轮、37：带、38a、38b：螺母、39：导辊、M1、M2：马达、41、42：水平第1导轨、43、44：水平第2导轨、51、52：同时驱动的螺丝轴、53、54、55、56：螺丝轴、61、62：2个鞍架、71、72：刀架、81、82；驱动马达、83：C轴控制用马达、H：外壳、9：抛光垫、10：吸风机、101：耦合器、102：软管、B1：刀刃、B2：多刃元件、B3：支架、B41：螺栓(固定器具)、B42：压板(固定器具)、B5：钩销、θ1：楔角、θ2：副后角、θ3：与沟槽内侧壁相接触的刀刃主后角、P；抛光垫、P1：沟槽、凹部或通孔、P11：间距、P12：沟槽宽度、凹部或通孔开口部的最小长度、P13：相邻沟槽、凹部或通孔的最小距离。
发明的最佳实施方式
以下根据实施例对本发明作具体说明。
实施例1
将70质量份未交联的1，2-聚丁二烯(JSR社制造、品名“JSRRB830”)、30质量份未交联的乙烯-醋酸乙烯共聚体(东ソ社制造、品名“Ultrathene 630”)和40质量份作为水溶性颗粒的β-环糊精(横滨国际バイオ研究所制造，品名“Dexipearl β-100”、平均粒径为20μm)用调温至160℃下的双轴挤出机进行混炼。此后，添加1.0质量份的有机过氧化物(日本油脂社制造、品名“Percumy D-40”)继续进行混炼，将该混炼物挤出至金属模具中，此后，在170℃下保持18分钟，进行交联处理，获得直径为60cm、厚度为3mm的抛光垫。然后，在该抛光垫的抛光面侧上由上述[2]记载的方法，形成同心圆状的多个环状沟槽，其中沟槽宽度的平均值为0.5mm、沟槽深度的平均值为0.5mm、间距的平均值为4mm。
该沟槽内表面的表面粗糙度为4.1μm，表面粗糙度的偏差也较小。此外，尺寸精度优异，在宽度方面为±6％，深度方面为±5％，间距方面为±5％。此外，表面粗糙度用3维表面结构解析显微镜(CANON公司制造、型号为“Zygo New View 5032”)测定。以下也一样。
此外，按照以下方式对带有该沟槽的抛光垫的抛光性能进行评价。
(1)抛光速度和刮痕的有无
将抛光垫安装在抛光装置(SFT社制造、型号为“LapmasterLM-15”)的定盘上，使定盘的旋转数为50rpm，在流量为100cc/分钟的条件下，使用稀释至3倍的化学机械抛光用浆液(JSR社制造、商品名称“CMS 110l”)，对二氧化硅膜晶片实施2分钟抛光，对抛光速度和刮痕的有无进行评价。抛光速度通过用光学式膜厚计测定抛光前后的膜厚，由这些膜厚算出。此外，刮痕可用电子显微镜对抛光后二氧化硅膜晶片的抛光面进行观察来确认。结果，抛光速度为350nm/分钟，几乎辨认不出刮痕。
(2)凹陷评价
在以下条件下对半导体晶片(SKW社制造、商品名称为“SKW-7”)进行抛光后，由微细形状测定装置(KLA-Tencor社制造、型号为“P-10”)测定凹陷情况。结果发现凹陷为70nm，抛光面的平坦性优异。
浆液：CMS1101(JSR社制造)
化学机械抛光装置：EPO112(任原制作所制造)
浆液供给量：200ml/分钟
抛光负荷：400g/cm2
定盘旋转数：70rpm
底座旋转数：70rpm
抛光速度：400nm/分钟
抛光时间：5.75分钟(15％过度抛光)
实施例2
采用与实施例1一样的方式制造具有相同大小的抛光垫，在该抛光垫的抛光面侧上，由以上[2]记载的方法形成同心圆状的多个环状沟槽，其中沟槽宽度的平均值为0.5mm、沟槽深度的平均值为1mm、间距的平均值为1mm。
该沟槽内表面的表面粗糙度为5.2μm，表面粗糙度的偏差也较小。此外，尺寸精度优异，在宽度方面为±4％，深度方面为±5％，间距方面为±5％。此外，采用与实施例1一样的方式评价抛光速度、刮痕的有无和凹陷情况。结果发现，抛光速度为300nm/分钟，几乎辨认不出刮痕，凹陷为60nm，抛光面的平坦性优异。
实施例3
将80质量份未交联的乙烯-醋酸乙烯共聚体(东ソ社制造、品名“Ultrathene 630”)、20质量份未交联的1，2-聚丁二烯(JSR社制造、品名“JSR RB830”)和100质量份作为水溶性颗粒的β-环糊精(横滨国际バイオ研究所制造，品名“Dexipearl β-100”、平均粒径为20μm)用调温至160℃下的双轴挤出机进行混炼。此后，添加0.5质量份的有机过氧化物(日本油脂社制造、品名“Percumyl D-40”)继续进行混炼，将该混炼物挤出至调温至170℃的金属模具中。此后，直接在170℃下保持18分钟，进行交联处理，获得直径为60cm、厚度为3mm的抛光垫。然后，在该抛光垫的抛光面侧上由上述[2]记载的方法，形成同心圆状的多个环状沟槽，其中沟槽宽度的平均值为0.5mm、沟槽深度的平均值为0.5mm、间距的平均值为4mm。
该沟槽内表面的表面粗糙度为3.8μm，表面粗糙度的偏差也较小。此外，尺寸精度优异，在宽度方面为±3％，深度方面为±4％，间距方面为±4％。此外，采用与实施例1一样的方式评价抛光速度、刮痕的有无和凹陷情况。结果发现，抛光速度为400nm/分钟，几乎辨认不出刮痕，凹陷为55nm，抛光面的平坦性优异。
实施例4
采用与实施例3一样的方式制造具有相同大小的抛光垫，在该抛光后得到抛光面侧上，由以上[2]记载的方法形成同心圆状的多个环状沟槽，其中沟槽宽度的平均值为0.5mm、沟槽深度的平均值为1mm、间距的平均值为1mm。
该沟槽内表面的表面粗糙度为5.5μm，表面粗糙度的偏差也较小。此外，尺寸精度优异，在宽度方面为±3％，深度方面为±5％，间距方面为±5％。此外，采用与实施例1一样的方式评价抛光速度、刮痕的有无和凹陷情况。结果发现，抛光速度为350nm/分钟，几乎辨认不出刮痕，凹陷为60nm，抛光面的平坦性优异。
比较例1
在市售发泡聚氨酯制成的抛光垫(Rodel Nitta公司制造、商品名称为“IC1000”)的抛光面侧上，由以上[2]记载的方法形成同心圆状的多个环状沟槽，其中沟槽宽度的平均值为0.25mm、沟槽深度的平均值为0.4mm、间距的平均值为1.5mm。
该沟槽内表面的表面粗糙度较大，为355μm，表面粗糙度的偏差也非常大。此外，尺寸精度差，在宽度方面为±15％，深度方面为±20％，间距方面为±12％。此外，采用与实施例1一样的方式评价抛光速度、刮痕的有无和凹陷情况。结果发现，抛光速度为350nm/分钟，辨认出较多的刮痕，凹陷为150nm，抛光面的平坦性也差。
实施例5
对实施例1所得的抛光垫用加工工具进行加工，其中加工工具安装有多个图10所示的多刃元件支架，并使刀尖的间隔相同。形成所用多刃元件的刀刃的楔角θ1为45°、副后角θ2为30°，与沟槽内侧壁处相接触的刃部的主后角θ3为2°，刀刃宽度L为0.52mm，相邻刀尖的间距为3.48mm，而且刀刃长度为5mm。采用该加工工具，在上述抛光垫的抛光面侧上同时切削形成同心圆状的多个环状沟槽，其中沟槽宽度的平均值为0.5mm、沟槽深度的平均值为0.5mm、间距的平均值为4mm。
该沟槽内表面的表面粗糙度为4.1μm，表面粗糙度的偏差也较小。此外，尺寸精度优异，在宽度方面为±6％，深度方面为±5％，间距方面为±5％。
然后，采用与实施例1一样的方式评价抛光速度、刮痕的有无和凹陷情况。结果发现，抛光速度为350nm/分钟，几乎辨认不出刮痕，凹陷为70nm，抛光面的平坦性优异。
实施例6
采用与实施例5一样的方式对实施例1所得的抛光垫进行加工，形成同心圆状的沟槽。形成所用多刃元件的刀刃的楔角θ1为30°、副后角θ2为50°，与沟槽内侧壁处相接触的刃部的主后角θ3为2°，刀刃宽度L为0.52mm，相邻刀尖的间距为0.48mm，而且刀刃长度为3mm。所形成的沟槽的宽度平均值为0.5mm、沟槽深度的平均值为1mm、间距的平均值为1mm。
该沟槽内表面的表面粗糙度为5.2μm，表面粗糙度的偏差也较小。此外，尺寸精度优异，在宽度方面为±4％，深度方面为±5％，间距方面为±5％。此外，采用与实施例1一样的方式评价抛光速度、刮痕的有无和凹陷情况。结果发现，抛光速度为300nm/分钟，几乎辨认不出刮痕，凹陷为60nm，抛光面的平坦性优异。
实施例7
采用与实施例5一样的方式对实施例3所得的抛光垫进行加工，形成同心圆状的沟槽。形成所用多刃元件的刀刃的楔角θ1为30°、副后角θ2为45°，与沟槽内侧壁处相接触的刃部的主后角θ3为2°，刀刃宽度L为0.52mm，相邻刀尖的间距为3.48mm，而且刀刃长度为5mm。所形成的沟槽的宽度平均值为0.5mm、沟槽深度的平均值为0.5mm、间距的平均值为4mm。
该沟槽内表面的表面粗糙度为3.8μm，表面粗糙度的偏差也较小。此外，尺寸精度优异，在宽度方面为±3％，深度方面为±4％，间距方面为±4％。此外，采用与实施例1一样的方式评价抛光速度、刮痕的有无和凹陷情况。结果发现，抛光速度为400nm/分钟，几乎辨认不出刮痕，凹陷为55nm，抛光面的平坦性优异。
实施例8
采用与实施例5一样的方式对实施例3所得的抛光垫进行加工，形成同心圆状的沟槽。形成所用多刃元件的刀刃的楔角θ1为30°、副后角θ2为50°，与沟槽内侧壁处相接触的刃部的主后角θ3为2°，刀刃宽度L为0.52mm，相邻刀尖的间距为0.48mm，而且刀刃长度为3mm。所形成的沟槽的宽度平均值为0.5mm、沟槽深度的平均值为1mm、间距的平均值为1mm。
该沟槽内表面的表面粗糙度为5.5μm，表面粗糙度的偏差也较小。此外，尺寸精度优异，在宽度方面为±3％，深度方面为±5％，间距方面为±5％。此外，采用与实施例1一样的方式评价抛光速度、刮痕的有无和凹陷情况。结果发现，抛光速度为350nm/分钟，几乎辨认不出刮痕，凹陷为60nm，抛光面的平坦性优异。
比较例2
采用与实施例5一样的方式对比较例1所用的抛光垫进行加工，形成同心圆状的沟槽。形成所用多刃元件的刀刃的楔角θ1为60°、副后角θ2为20°，与沟槽内侧壁处相接触的刃部的主后角θ3为2°，刀刃宽度L为0.26mm，相邻刀尖的间距为1.24mm，而且刀刃长度为3mm。所形成的沟槽的宽度平均值为0.25mm、沟槽深度的平均值为0.4mm、间距的平均值为1.5mm。
该沟槽内表面的表面粗糙度较大，为355μm，表面粗糙度的偏差也非常大。此外，尺寸精度差，在宽度方面为±15％，深度方面为±20％，间距方面为±12％。此外，采用与实施例1一样的方式评价抛光速度、刮痕的有无和凹陷情况。结果发现，抛光速度为350nm/分钟，辨认出较多的刮痕，凹陷为150nm，抛光面的平坦性也差。
发明效果
根据本发明，可容易而且精度高地在抛光垫的抛光面侧上形成沟槽、凹部、通孔等。此外，也可使这些沟槽等内表面的表面粗糙度较小。
此外，在将抛光垫吸附在特定加工桌的一个表面侧上后，在形成沟槽等的情况下，可形成尺寸精度高、截面形状均匀的沟槽。
此外，在使用具有预定楔角、副后角、与沟槽内侧壁处相接触的刃部的主后角的刀刃时，在使用相邻刀尖间距为预定距离的多刃元件时，以及使用至少在其2个侧端突出设置刀刃的多刃元件时，可效率特别高、特别可靠地形成沟槽，同时也可使表面粗糙度较小。其中，沟槽图案形状为环状，同心圆状时是优选的。
根据本发明半导体晶片用抛光垫，在对半导体晶片进行抛光时，可形成平坦性等优异的抛光面。
产业上的可利用性
本发明的半导体晶片用抛光垫特别对半导体装置的制造过程有用，例如可用于STI工序、形成Al、Cu等金属配线的镶嵌工序、采用Al、Cu、W等形成导通插头(via plug)时的镶嵌工序、同时形成这些金属配线和导通插头的双镶嵌工序、抛光层间绝缘膜(氧化膜、Low-k、BPSG等)的工序、抛光氮化膜(TaN、TiN等)的工序、抛光多晶硅、抛光裸露的硅等的工序中。

Claims (20)

1.半导体晶片用抛光垫的加工方法，其特征为对具有包含交联聚合物的非水溶性基质和分散在该非水溶性基质中的水溶性颗粒的半导体晶片用抛光垫的抛光面进行加工，形成内表面的表面粗糙度在20μm以下的沟槽，其中加工方式为切削加工，用于切削加工的刀刃宽度比所述沟槽宽度宽0.1-10％。
2.如权利要求1所述的半导体晶片用抛光垫的加工方法，其特征是在具有吸引孔的加工桌的一个侧面上配置该半导体晶片用抛光垫，通过从该加工桌的另一侧面实施吸引，将半导体晶片用抛光垫吸附在该加工桌的这一个侧面上而使其固定后，形成所述沟槽。
3.如权利要求2所述的半导体晶片用抛光垫的加工方法，其特征是通过采用突出设置具有多个刀刃的多刃元件以及固定该多刃元件的支架的加工工具，同时切削形成多个沟槽。
4.如权利要求3所述的半导体晶片用抛光垫的加工方法，其特征是所述沟槽的图案形状选自环状、格子状和螺旋状。
5.如权利要求1所述的半导体晶片用抛光垫的加工方法，其特征是通过采用突出设置有多个刀刃的多刃元件以及固定该多刃元件的支架的加工工具，同时切削形成多条沟槽。
6.如权利要求5所述的半导体晶片用抛光垫的加工方法，其特征是所述刀刃的楔角为15-50°，副后角为65-20°，在与沟槽内侧壁处相接触的该刀刃的主后角为1-3°。
7.如权利要求6所述的半导体晶片用抛光垫的加工方法，其特征是所述刀刃的相邻刀尖间距为0.05-100mm。
8.如权利要求7所述的半导体晶片用抛光垫的加工方法，其特征是所述刀刃在所述多刃元件的至少两个侧端突出设置。
9.如权利要求8所述的半导体晶片用抛光垫的加工方法，其特征是所述沟槽的图案形状选自环状、格子状和螺旋状。
10.半导体晶片用抛光垫，该抛光垫是在抛光面侧上具有沟槽的半导体晶片用抛光垫，所述部位由权利要求1到9任一项所述的半导体晶片用抛光垫加工方法形成。
11.半导体晶片用抛光垫的加工方法，其特征为对具有包含交联聚合物的非水溶性基质和分散在该非水溶性基质中的水溶性颗粒的半导体晶片用抛光垫的抛光面进行加工，形成内表面的表面粗糙度在20μm以下的沟槽，其中加工方式为切削加工，用于切削加工的刀刃长度比所述沟槽深度长10-300％。
12.如权利要求11所述的半导体晶片用抛光垫的加工方法，其特征是在具有吸引孔的加工桌的一个侧面上配置该半导体晶片用抛光垫，通过从该加工桌的另一侧面实施吸引，将半导体晶片用抛光垫吸附在该加工桌的这一个侧面上而使其固定后，形成所述沟槽。
13.如权利要求12所述的半导体晶片用抛光垫的加工方法，其特征是通过采用突出设置具有多个刀刃的多刃元件以及固定该多刃元件的支架的加工工具，同时切削形成多个沟槽。
14.如权利要求13所述的半导体晶片用抛光垫的加工方法，其特征是所述沟槽的图案形状选自环状、格子状和螺旋状。
15.如权利要求11所述的半导体晶片用抛光垫的加工方法，其特征是通过采用突出设置有多个刀刃的多刃元件以及固定该多刃元件的支架的加工工具，同时切削形成多条沟槽。
16.如权利要求15所述的半导体晶片用抛光垫的加工方法，其特征是所述刀刃的楔角为15-50°，副后角为65-20°，在与沟槽内侧壁处相接触的该刀刃的主后角为1-3°。
17.如权利要求16所述的半导体晶片用抛光垫的加工方法，其特征是所述刀刃的相邻刀尖间距为0.05-100mm。
18.如权利要求17所述的半导体晶片用抛光垫的加工方法，其特征是所述刀刃在所述多刃元件的至少两个侧端突出设置。
19.如权利要求18所述的半导体晶片用抛光垫的加工方法，其特征是所述沟槽的图案形状选自环状、格子状和螺旋状。
20.半导体晶片用抛光垫，该抛光垫是在抛光面侧上具有沟槽的半导体晶片用抛光垫，所述部位由权利要求11到19任一项所述的半导体晶片用抛光垫加工方法形成。
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