CN1720119A - 软质材料加工用切削工具 - Google Patents
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Abstract
本发明的软质材料加工用切削工具，在由硬质材料构成的基板(10)的表面(11)上向上方突出地形成有带切刀棱线(17)的凸部(15)的同时，还与该凸部(15)的至少旋转方向(T)前方侧(被切削材料的切削方向前方侧)相邻接地向上方突出形成有压靠部(12)，且该压靠部(12)的高度比凸部(15)的高度低。根据该软质材料加工用切削工具，能够提高加工/调整垫表面时的加工效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于对由多孔性的树脂/橡胶/聚氨酯橡胶等制成的垫、例如半导体晶圆等的研磨垫表面进行加工/调整的工具。
其中所需说明的是，本申请是基于向日本的专利申请(特愿2003-007062)而作成的，该日本申请的记载内容组成为本说明书的一部分。
背景技术
近年来，随着半导体产业的发展，对金属、半导体、陶瓷等表面高精度加工的加工方法的需求性逐渐提高。尤其，半导体晶圆要求提高集成度的同时、还要求纳米(10-3微米)级的表面精加工，因此，一般采用利用多孔性的垫(研磨布)的CMP研磨(机械化学抛光)。
用于半导体晶圆等的研磨的垫经过一定的研磨时间后，会产生堵眼或压缩变形，其表面状态逐渐变化。于是，由于产生研磨速度下降等不佳现象，因此，对于定期地加工/调整垫表面使其变粗糙，从而使垫的表面状态保持一定，维持良好的研磨状态进行了锐意研究。
作为用于加工/调整该垫的垫调节器的一例，如国际公开第01/26862号的小册子(第7～12图)所公开的那样，有在基板的表面形成向上方突出的多个凸部的结构。这样的垫调节器，通过将该基板的表面以一定的负载抵到绕轴线旋转的垫的表面，而使该基板随垫的旋转运动一起进行旋转运动，由压入垫表面的凸部来加工/调整垫(被切削材料)的表面。
不过，在利用例如专利文献1的第7～9图所示那样的垫调节器时，如本申请的图13A所示那样，由于作为被切削材料的垫P由多孔性的树脂、橡胶、聚氨酯橡胶等可弹性变形的材料构成，所以形成在基板1表面1A上的凸部2压入垫表面P1，而在该凸部2接触到的垫表面P1产生呈可从凸部2避开的凹部形状的变形区域P2。
于是，随着因基板1的旋转(旋转方向T)产生的凸部2相对于垫表面P1向旋转方向T前方侧的相对移动，从凸部2避开的凹部形状的变形区域P2也向与凸部2的移动方向相同的方向随时移动(图中空心箭头)，成为切刀的凸部2不能有效地作用于垫表面P1，而加工效率变差。
其中所需说明的是，即使使用例如专利文献1的第10～12图所示那样的垫调节器，也会如本申请的图13B所示那样，产生与上述相同的现象。
发明内容
本发明是鉴于上述问题而做出的，其目的在于提供一种可提高加工效率的垫表面的加工/调整用的工具。
为了实现上述目的，本发明的软质材料加工用切削工具，其特征在于：在由硬质材料构成的基材的表面上向上方突出地形成有带切刀棱线的凸部的同时，还与该凸部的至少被切削材料的切削方向前方侧相邻接地向上方突出形成有压靠部，且该压靠部的高度比上述凸部的高度低。
在这样构成时，不但凸部进入被切削材料即垫的表面，而且，与凸部的至少被切削材料的切削方向前方侧(例如，绕轴线旋转的大致圆板状的基材的旋转方向前方侧)相邻接的压靠部压靠被切削材料、即垫的表面，从而，该压靠部、即至少位于凸部的移动方向前方侧的面压靠因凸部的压入产生的凹部状的变形区域的周围中的至少被切削材料的切削方向前方侧部分。
因此，利用压靠部压靠约束至少被凸部的切刀棱线切削的稍前的垫表面，因此，抑制垫表面产生的凹部状的变形区域的向与凸部相同方向的移动，能够将凸部的切刀棱线有效地作用于垫表面。
尤其，在与凸部的全周相邻形成压靠部时，以压靠部更加可靠地压靠约束垫表面产生的凹部状的变形区域的周围。
另外，虽然因加工/调整的垫的种类不同而垫变形的容易程度还不同，不过优选：上述凸部相对于上述压靠部的高度被设定在0.005～0.5mm的范围，上述凸部的上端部的沿着上述基材表面的截面积被设定在0.0015～0.3mm2的范围。在这样构成时，可使因凸部向垫表面的压入产生凹部状的变形区域形成为适当的形状，能够可靠地由压靠部来约束其周围。
另外，优选：上述凸部的上端部的沿着上述基材的表面的截面形状呈大致圆形面状或大致多边形面状，优选：上述凸部的上端被设成相对于上述基材的表面大致平行的平坦面、或相对于上述基材的表面倾斜的平坦面、或由多个面构成的多层面。
此外，优选：构成上述基材的上述硬质材料被设成以碳化硅、氮化硅或氧化铝为主成分的陶瓷、或者硬质合金。在这样构成时，可给予形成在基材表面的凸部的切刀棱线等以耐磨损性及耐腐蚀性，经过长时间不会使其变钝而可呈现稳定的垫的调整作用，并且，可以提高凸部及压靠部的强度。
尤其，在作为构成基材的材料选择陶瓷的情况下，不光对使用碱性及中性浆料进行CMP研磨的垫进行加工/调整时，而且即使是在对使用强酸性浆料进行具有钨、铜布线的LSI基板的CMP研磨的垫进行加工/调整时，也不用担心因基材溶出而产生污染。
另外，优选：至少将上述凸部上的切刀棱线部分由气相合成金刚石覆盖。在这样构成时，能够进一步提高给予凸部的切刀棱线的耐磨损性。
此外，优选：上述气相合成金刚石的覆层的层厚被设定在0.1～100μm的范围。在这样构成时，可给予切刀棱线以充分的耐磨损性，并且，覆层不会变脆，也不会产生裂纹。
另外，优选：上述基材的表面的整个面由上述气相合成金刚石覆盖。在这样构成时，即使由有可能溶出造成污染的硬质材料(例如，硬质合金等)构成基材，通过覆盖该基材的表面的整个面，而能够防止因溶出造成的污染，并且，可以进一步提高凸部及压靠度的强度。
附图说明
图1A是本发明的实施方式的软质材料加工用切削工具的俯视图、图1B是图1A的主要部分放大斜视图、图1C是图1A的X-X线剖视图。
图2是表示利用本发明的实施方式的软质材料加工用切削工具来加工/调整垫的表面的情形的主要部分放大剖视图。
图3是表示本发明的实施方式的软质材料加工用切削工具的变形例的主要部分放大剖视图。
图4是表示本发明的实施方式的软质材料加工用切削工具的变形例的主要部分放大斜视图。
图5是表示本发明的实施方式的软质材料加工用切削工具的变形例的主要部分放大斜视图。
图6是表示本发明的实施方式的软质材料加工用切削工具的变形例的主要部分放大斜视图。
图7是表示本发明的实施方式的软质材料加工用切削工具的变形例的主要部分放大斜视图。
图8是表示本发明的实施方式的软质材料加工用切削工具的变形例的主要部分放大斜视图。
图9是表示本发明的实施方式的软质材料加工用切削工具的变形例的主要部分放大斜视图。
图10是表示本发明的实施方式的软质材料加工用切削工具的变形例的主要部分放大斜视图。
图11是表示本发明的实施方式的软质材料加工用切削工具的变形例的俯视图。
图12是表示本发明的实施方式的软质材料加工用切削工具的变形例的斜视图。
图13A及图13B是表示利用以往的垫调节器的一例来加工/调整垫的表面的情形的主要部分放大剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1A是本发明的实施方式的软质材料加工用切削工具的俯视图、图1B是图1A的主要部分放大斜视图、图1C是图1A的X-X线剖视图。
本实施方式的软质材料加工用切削工具的基板(基材)10由大致圆板状的硬质材料构成，且可以轴线O为中心绕轴线O旋转(旋转方向T)，在其表面11的除中央区域之外的周边区域，沿周向大致等间隔地配置形成有向上方突出的例如多个的凸部15。
另外，与多个凸部15各自的至少旋转方向T的前方侧(从呈大致圆板状的基板10的中心沿径向延伸的直线的前方侧)相邻接(相连)地形成有压靠部12，该压靠部12与凸部15同样地从基板10的表面11向上方突出，且其高度比凸部15的高度低，在本实施方式中，与多个凸部15各自的全周相邻接(相连)地向上方突出形成压靠部12。
多个凸部15分别呈大致圆柱状，且从与基板10的表面11相连接的下端部到上端部的、沿着基板10的表面11的截面形状(相对于基板10的表面11大致平行的截面形状)成为大致圆形面状。
多个压靠部12分别呈空心的大致圆筒状(外形大致呈圆柱状)，且从与基板10的表面11相连接的下端部到上端部的沿着基板10的表面11的截面形状(相对于基板10的表面11大致平行的截面形状)成为将截面大致圆形面状的凸部15大致配置在中央的大致环形面状。
这样，与大致圆柱状的凸部15全周相邻接地形成外形大致圆柱状的压靠部12，且该压靠部12的高度比该凸部15的高度低，因此，这些凸部15及压靠部12正好形成如下的形状，即在外径大的大致圆柱状部件之上，例如相互的中心一致地放置外径小的大致圆柱状部件的2层突起状。
另外，大致圆柱状的凸部15的上端即上面16成为相对于基板10的表面11大致平行的大致圆形面状的平坦面，该上面16与周面(侧面)交叉形成的大致圆形状的交叉棱线成为该凸部15所具有的切刀17。另一方面，外形大致圆柱状的压靠部12的上端即上面成为相对于基板10的表面11大致平行的大致环形面状的平坦面即压靠面13。
并且，压靠部12的上面即压靠面13距基板10的表面11的高度D被设定为0.05mm以上(例如D＝0.15mm)，并且，凸部15的上面16距压靠部12的压靠面13的高度C(相对于压靠部12的高度)被设定在0.005～0.5mm范围(例如，C＝0.05mm)。
这里，在通过凸部15和与其周围相邻形成的压靠部12的中心并从沿着基板10的旋转方向T的截面观察它们时，如图1所示，凸部15上端部的沿着基板10的表面11的截面上的在旋转方向T上的长度A(和凸部15上端部的与沿着基板10的表面11的截面相外接的圆的外径大致相同)、即在本实施方式中，凸部15的上面16上的沿着旋转方向T的长度被设定在0.05～1.0mm的范围(例如A＝0.2mm)。其中所需说明的是，关于该长度A的规定，优选：凸部15的上端部16的沿着基板10的表面11的截面积(相对于基板10的表面大致平行的截面积)被设定为0.0015～0.3mm2的范围。
另外，同样如图1C所示，由于压靠部12与凸部15的至少旋转方向T前方侧相邻接地形成，所以，在凸部15的旋转方向T前方侧连着压靠部12的上面即大致环形面状的压靠面13上的旋转方向T前方侧的区域，沿着其旋转方向T的长度B(比凸部15更靠向旋转方向T的前方侧的压靠部12的压靠面13上的沿旋转方向T的长度B)分别被设定为0.1mm以上(例如B＝0.2mm)。
尤其，在本实施方式中，由于与凸部15的全周相邻接地形成压靠部12，而在凸部15的全周连着压靠部12的压靠面13，该压靠面13的宽度在全周被设定在与上述B相同的范围。此外，关于上述的尺寸A、B、C、D分别根据垫P容易变形的程度改变最佳值。
表面11上配置了这样的多个压靠部12及多个凸部15的基板10，例如通过对大致呈圆板状的基板的平坦的表面施以磨削加工等而制造，在基板10的表面11形成有与该表面11成为一体的多个压靠部12及多个凸部15。
而且，包括与基板10的表面11一体形成的凸部15及压靠部12在内，上述的基板10整体由以碳化硅(SiC)或氮化硅(Si2N4)或氧化铝(Al2O3)为主成分的陶瓷等硬质材料构成。
设成上述那样构成的软质材料加工用切削工具，在基板10的背面粘贴SUS或树脂等制成的板材、或者将基板10热套入形成在SUS等板材上的凹部中组装后，用于实际加工。
然后，组装状态的软质材料加工用切削工具，如图2的主要部分放大剖视图所示，将基板10的表面11以一定的负载抵到绕轴线旋转的垫P的表面P1上，从而基板10随垫P的旋转运动一起进行绕轴线O的旋转运动(旋转方向T)，利用形成在位于垫表面P1上的多个凸部15上的切刀棱线17切削垫表面P1的同时，由切刀棱线17生成的切屑介由位于凸部15彼此间的间隙或压靠部12彼此间的间隙等而排出，其中该垫P由多孔性树脂/橡胶/(具有独立气泡)聚氨酯橡胶等构成。
这时，在本实施方式中，与从基板10的表面11向上方突出的凸部15的全周相邻接地形成以比该凸部15低的高度向上方突出的压靠部12，因此，成为凸部15不但压入垫P的表面P1、而且压靠部12的压靠面13与垫P的表面P1相抵的状态，在呈2层突起状的凸部15及压靠部12所接触的垫P的表面P1上也产生从凸部15及压靠部12避开的2层凹部状的变形区域。
也就是说，在垫表面P1的因凸部15的上面16压入而产生的凹部状的变形区域P2的周围，产生因压靠部12的大致环形面状的压靠面13的压靠产生的凹部状的变形区域P3，因凸部15的压入产生的凹部状的变形区域P2的周围全部被压靠部12的大致环形面状的压靠面13压靠而被约束。
因此，通过基板10的旋转(旋转方向T)，即使凸部15相对于垫表面P1向旋转方向T前方侧(被切削材料的切削方向前方侧)相对移动，由于凸部15压入而产生的凹部状的变形区域P2也因其周围被压靠部12的大致环形面状的压靠面13所压靠而被约束，从而抑制其向与凸部15的移动方向相同的方向移动。
据此，凸部15的切刀棱线17可有效地作用于垫表面P1，能够显著提高垫表面P1的加工效率。
尤其，压靠部12的大致环形面状的压靠面13中，其旋转方向T前方侧(被切削材料的切削方向前方侧)的区域抵到凹部状的变形区域P2的周围的旋转方向T前方侧部分(被切削材料的切削方向前方侧部分)、即抵到凸部15的切刀棱线17所作用的稍前的垫表面P1而被约束，因此，能够使凸部15的切刀棱线17更加有效地作用于垫表面P1。
此外，关于凸部15的移动方向，根据基板10的表面11与垫P的表面P1的接触位置及它们的旋转速度等，也有时并不只为基板10的旋转方向T前方侧，也成为基板10的旋转方向T的后方侧等。在本实施方式中，由于凸部15压入产生的凹部状的变形区域P2的周围全部被压靠部12的压靠面13所压靠而被约束，因此，无论凸部15向哪个方向移动都能够约束凸部15的切刀棱线17所作用的稍前的垫表面P1，切刀棱线17可以更加有效地作用于垫表面P1。
另外，凸部15的上端部的、沿着基板10的表面11的截面的在旋转方向T上的长度A被设定为0.05～1.0mm的范围(优选，0.1～0.8mm)，因此，将凸部15压入垫表面P1产生的凹部状的变形区域P2形成为适当的形状，能够可靠地由压靠部12的压靠面13约束其周围。
这里，该长度A比0.05mm小时，因凸部15的压入产生的凹部状的变形区域P2过小，有可能压靠部12的压靠面13对凹部状的变形区域P2的周围的约束不充分，另一方面，在长度A比1.0mm大时，因凸部15的压入产生的凹部状的变形区域P2的深度过浅，有可能压靠部12的压靠面13不能约束产生的凹部状的变形区域P2的周围。
此外，关于由该长度A所规定的凸部15的形状，如果由凸部15的上端部的沿着基板10的表面11的截面积来规定，则该截面积优选设定为0.0015～0.3mm2的范围(更优选0.005～0.05mm2范围)。
另外，在压靠部12的压靠面13上，比凸部15位于旋转方向T前方侧的区域的沿旋转方向T的长度B(与凸部15的全周相邻连接的压靠面13的宽度)设定为0.1mm以上(优选0.2～0.5mm范围)，因此，能够确保压靠部12的压靠面13足够大，可靠地压靠因凸部15向垫表面P1的压入产生的凹部状的变形区域P2的周围而进行约束，该长度B在比0.1mm小时，有可能不能充分确保压靠约束凹部状的变形区域P2的周围所必需的压靠部12的压靠面13的面积。
另外，凸部15的上面16的高度C(距压靠部12的表面13的高度)被设定在0.005～0.5mm范围(优选0.01～0.5mm范围，更优选0.01～0.1mm范围)，因此，能够使因凸部15压入垫表面P1产生的凹部状的变形区域P2形成为适当的形状，由压靠部12的压靠面13可靠地约束其周围的同时，能够稳定持续地加工/调整垫表面P1。
这里，在该高度C比0.005mm小时，凸部15压入产生的凹部状的变形区域P2变得过小，有可能压靠部12的压靠面13对凹部状的变形区域P2的周围的约束不充分，另一主面，在高度C大于0.5mm时，凸部15相对于垫表面P1的压入量变得过大，有可能软质材料加工用切削工具的工作产生不良、或者严重时不能工作。
另外，压靠部12的压靠面13的高度D(距基板10的表面11的高度)被设定为0.05mm以上(优选0.1～0.5mm范围)，因此，基板10的表面11不会与垫表面11整面接触，能够稳定持续加工/调整垫表面P1，在该高度D比0.05mm小时，基板10的表面11与垫表面P1整面接触，产生磨擦阻力的增大与负载的分散，反而有可能导致加工效率的降低。
并且，由于一体形成有凸部15及压靠部12的基板10整体由硬质材料构成，且该硬质材料是由以碳化硅或氮化硅或氧化铝为主成分的陶瓷构成的，因此，可对于形成在基板10的表面11上的凸部15的切刀棱线17等给予耐磨损性及耐腐蚀性，经过长时间不会使其变钝而可维持稳定的垫的调整作用，并且，可以提高凸部15及压靠部12的强度。
尤其，在由陶瓷构成基板10时，不光对使用碱性及中性浆料进行CMP研磨的垫P的表面P1进行加工/调整时，而且即使是在对使用强酸性浆料进行具有钨、铜布线的LSI基板的CMP研磨的垫P的表面P1进行加工/调整时，也不会有构成基板10的材料溶出，无需担心污染的问题。
此外，在本实施方式中，如图3所示，与基板10的表面11呈一体的凸部15上的至少切刀棱线17的部分、尤其包含凸部15及压靠部12的基板10的表面11整体，可以以0.1～100μm范围(优选，0.5～20μm范围，更优选2～10μm范围)的层厚t覆盖气相合成金刚石18(例如，t＝10μm)。
在这样构成时，除了可进一步提高凸部15的切刀棱线17等的耐磨损性及耐腐蚀性、或进一步提高凸部15及压靠部12的强度之外，即使作为构成基板10的硬质材料而选择硬质合金(Cemented Carbide)等可能因溶出产生污染的材料，也不会产生污染。
这里，在气相合成金刚石18的层厚t比0.1μm小时，不能提高给予切刀棱线17的耐磨损性，另外，在层厚t比100μm大时，相反覆层会变脆，容易产生裂纹。
此外，对于具有多个压靠部12及多个凸部15的基板10，可通过利用例如微波等离子体的方法或利用热丝的方法等已有的方法形成上述气相合成金刚石18的覆层。
另外，在本实施方式中，凸部15形成上端部的截面形状为大致圆形面状的大致圆柱状，压靠部12的外形呈大致圆柱状，不过，并不局限于此，也可以：凸部15形成上端部截面形状为大致多边形面状的大致多棱柱状、或压靠部12的外形形成大致多棱柱状。
例如，可以为：如图4所示，由呈大致四棱柱状(截面大致四边形面状)的凸部15与外形呈大致圆柱状的压靠部12构成的2层突起状；或者，如图5所示，由呈大致六棱柱状(截面大致六边形面状)的凸部15与外形呈大致圆柱状的压靠部12构成的2层突起状；或者，如图6所示，由呈大致圆柱状的凸部15与外形呈大致四棱柱状(截面大致四边形面状)的压靠部12构成的2层突起状；或者，如图7所示，由呈大致四棱柱状(截面大致四边形面状)的凸部15与外形呈大致四棱柱状(截面大致四边形面状)的压靠部12构成的2层突起状。并且，如图8所示，凸部15与压靠部12也可相互的中心不一致而呈偏心状态。
另外，在本实施方式中，凸部15的上端即上面16设成相对于基板10的表面11大致平行的平坦面，但这并不局限于此，例如，也可以：如图9所示，凸部15的上端即上面16设成相对于基板10的表面11倾斜的平坦面(锥状的平坦面)。
并且，凸部15的上端可以呈由多个面构成的多层面状，例如，如图10所示，凸部15的上端可以由大小不同的多个面16A…构成，设成具有这些面16A…相互交叉形成的交叉棱线部的同时、向上方凸出的凸型状的多层面。
这里，在图8～10所示的变形例中，由凸部15与压靠部12构成的2层突起明确具有朝向(方向性)，不过，在基板10的表面11上形成这样的2层突起时，优选其朝向产生偏差配置。
另外，在本实施方式中，设成在基板10的表面11上形成多个凸部15的同时、还形成与各凸部15各自的全周相邻接的压靠部12的2层突起状，不过，这并不局限于此，例如也可以使相邻接的多个压靠部12彼此间一体化。
并且，在本实施方式中，基板10(基材)被设成以轴线O为中心绕轴线O旋转(旋转方向T)的大致圆板状，不过这并不局限于此。
例如，如图11所示，也可以：在大致呈长方体状的基材10的表面11上形成有向上方突出的多个凸部15及压靠部12，将该表面11抵到旋转的垫P的表面P1(根据需要可施加如横切垫表面P1那样的摆动)。
例如，如图12所示，也可以：在以轴线为中心绕轴线旋转的大致圆柱状的基材10的外周面即表面11上形成向上方(从基板10的表面11向上方、即向呈大致圆柱状的基材10的径向外周侧)突出的多个凸部15及压靠部12，将该表面11抵到旋转的垫P的表面P1(根据需要可施加如横切垫表面P1那样的摆动)。
实验例
以下，以本发明的一例作为实验例，通过与以往例的比较试验，验证本发明的有效性。
<试验1>
对于由硬质材料构成的大致圆板状的基板的表面施以磨削加工，从而得到基板10(实验例1～9)和基板1(以往例1、2)，其中基板10的表面11向上方突出形成有大致圆柱状的凸部15的同时、与该凸部15的全周相邻接地形成以比凸部15低的高度向上方突出的外形大致圆柱状的压靠部12；基板1的表面1A形成有大致圆柱状的凸部2。这里，实验例1～9的呈2层突起状的凸部15及压靠部12的尺寸A～D、以往例1～2的呈1层突状的凸部2的尺寸A、C(凸部2的上面距基板1的表面1A的高度A、凸部2的上端部的截面沿旋转方向T的长度A)、构成实验例1～9及以往例1～2的基板10、1的硬质材料如以下的表1所示。
表1中示出了将具有这些基板10、1的软质材料加工用切削工具(实验例1～9、以往例1～2)设置在研磨装置(ムサシノ电子MA-300)上，而对发泡聚氨酯制的半导体晶圆研磨用垫(Rodel公司制：IC1400-Grv)的表面进行切削的结果。
其中所需说明的是，表1中的所谓垫除去速率，是按照以将利用实验例1的软质材料加工用切削工具时的对垫表面P1的切削量设为100时的比例表示的(以下的表2～4中也相同)。
表1
| 基板材料 | A[mm] | B[mm] | C[mm] | D[mm] | 垫除去速率 | |
| 实验例1 | SiC系陶瓷 | 0.2 | 0.2 | 0.05 | 0.15 | 100 |
| 实验例2 | SiC系陶瓷 | 0.2 | 0.2 | 0.02 | 0.15 | 70 |
| 实验例3 | SiC系陶瓷 | 0.2 | 0.2 | 0.07 | 0.15 | 140 |
| 实验例4 | SiC系陶瓷 | 0.2 | 0.2 | 0.10 | 0.15 | 90 |
| 实验例5 | Si3N4系陶瓷 | 0.1 | 0.2 | 0.07 | 0.15 | 150 |
| 实验例6 | Si3N4系陶瓷 | 0.15 | 0.2 | 0.07 | 0.15 | 160 |
| 实验例7 | Si3N4系陶瓷 | 0.4 | 0.4 | 0.07 | 0.15 | 80 |
| 实验例8 | Al2O3系陶瓷 | 0.4 | 0.4 | 0.07 | 0.15 | 80 |
| 实验例9 | 硬质合金 | 0.4 | 0.4 | 0.07 | 0.15 | 80 |
| 以往例1 | SiC系陶瓷 | 0.2 | - | 0.2 | - | 5 |
| 以往例2 | SiC系陶瓷 | 0.2 | - | 0.05 | - | 8 |
如表1所示，本发明的一例的实验例1～9，能够由压靠部12的压靠面13压靠约束因凸部15压入产生的凹部状的变形区域P2的周围，因此，能够使凸部15的切刀棱线17有效地作用于垫表面P1。
反之，还发现：在以往例1中，由于不能约束垫表面P1，所以凸部2的切刀棱线不能有效地作用于垫表面P1，垫除去速度为5而显著降低。另外，在以往例2中，由于凸部2的上面的高度C过低，基板1的表面1A与垫表面P1的接触面积增大，负载不会集中于凸部2的切刀棱线，与以往例1相同，凸部2的切刀棱线不能有效地作用于垫表面P1，垫除去速度为8而显著降低。
<试验2>
与上述的试验1相同，得到由以碳化硅为主成分的陶瓷构成的基板10、1(实验例10～14、以往例3～4)后，将这些基板10、1设置在微波CVD装置内，对其表面10A、1A整个面覆盖气相合成金刚石18(层厚t)。这里，关于实验例10～14及以往例3～4，所谓尺寸A～D、气相合成金刚石18的覆层的层厚t如以下的表2所示。
表2中示出了将具有这些基板10、1的软质材料加工用切削工具(实验例10～14、以往例3～4)设置在研磨装置(ムサシノ电子MA-300)上，而对发泡聚氨酯制的半导体晶圆研磨用垫(Rodel公司制：IC1000)的表面进行切削的结果。
表2
| t[μm] | A[mm] | B[mm] | C[mm] | D[mm] | 垫除去速率 | |
| 实验例10 | 0.2 | 0.2 | 0.2 | 0.05 | 0.2 | 130 |
| 实验例11 | 2.5 | 0.2 | 0.2 | 0.05 | 0.2 | 170 |
| 实验例12 | 10 | 0.2 | 0.2 | 0.05 | 0.2 | 100 |
| 实验例13 | 30 | 0.2 | 0.2 | 0.05 | - | 100 |
| 实验例14 | 70 | 0.2 | 0.2 | 0.05 | - | 80 |
| 以往例15 | 10 | 0.2 | - | 0.2 | - | 10 |
| 以往例16 | 10 | 0.2 | - | 0.05 | - | 20 |
如表2所示，本发明一例的实验例1～9，通过将基板10的表面11的整个面覆盖气相合成金刚石18，而不会变钝，呈现稳定的垫调整作用，能够维持高的垫除去速率。
反之，还发现：在以往例3中，虽然与上述试验1中所用的以往例1相比提高了垫除去速率，但仍然较低为10。另外，在以往例4中，虽然与上述试验1中所用的以往例2相比可提高了垫除去速率，但仍然较低为20。
<试验3>
对于由以碳化硅为主成分的陶瓷构成的大致圆板状的基板的表面施以磨削加工，从而得到基板10(实验例15～20)，其中基板10的表面11向上方突出形成有大致多棱柱状的凸部15的同时、与该凸部15的全周相邻接地形成以比凸部15低的高度向上方突出的压靠部12。关于实验例15～18的基板10，将凸部15的上面16设成相对于基板10的表面11大致平行的平坦面，关于实验例19的基板10，将凸部15的上面16设成相对于基板10的表面11倾斜10°的平坦面，关于实验例20，将凸部15的上端设成图3所示的多层面。这里，关于实验例15～20的尺寸E、B、C、D和凸部15的形状如以下的表3所示。此外，尺寸E表示与凸部15的上端部的截面外接的圆的外径，是代替尺寸A而采用的。
表3中示出了将具有这些基板10的软质材料加工用切削工具(实验例15～20)设置在研磨装置(ムサシノ电子MA-300)上，而对发泡聚氨酯制的半导体晶圆研磨用垫(Rodel公司制：IC1400-Grv)的表面进行切削的结果。
表3
| 凸部形状 | E[mm] | B[mm] | C[mm] | D[mm] | 垫除去速率 | |
| 实验例15 | 大致圆柱状 | 0.2 | 0.2 | 0.05 | 0.2 | 95 |
| 实验例16 | 大致四棱柱状 | 0.2 | 0.2 | 0.05 | 0.2 | 230 |
| 实验例17 | 大致三棱柱状 | 0.2 | 0.2 | 0.05 | 0.2 | 210 |
| 实验例18 | 大致六棱柱状 | 0.2 | 0.2 | 0.05 | 0.2 | 160 |
| 实验例19 | 大致四棱柱状 | 0.2 | 0.2 | 0.05 | 0.2 | 290 |
| 实验例20 | 大致四棱柱状 | 0.2 | 0.2 | 0.05 | 0.2 | 250 |
如表3所示，发现：本发明的一例的实验例15～20，具有各种各样形状的凸部15，并且，都得到了高的垫除去速率。
<试验4>
对于由以碳化硅为主成分的硬质材料构成的大致呈长方体状(110×75mm的表面)的基材的表面施以磨削加工，从而得到基材10(实验例21)，其中基材10的表面11均匀配置有160个由向上方突出的大致圆柱状的凸部15、和与该凸部15的全周相邻接地以比凸部15低的高度向上方突出的外形大致圆柱状的压靠部12构成的2层突起。
另外，对于由以碳化硅为主成分的硬质材料构成的外形大致圆柱状(25mmΦ×110mm)的基材的外周面施以磨削加工，从而得到基材10(实验例22)，其中基材10的表面11均匀配置有160个由向上方(呈大致圆柱状的基材10的径向外周侧)突出的大致圆柱状的凸部15、和与该凸部15的全周相邻接地以比凸部15低的高度向上方突出的外形大致圆柱状的压靠部12构成的2层突起。
下面，仅就实验例22，将基板10的表面11整个面以层厚t＝2μm覆盖气相合成金刚石18。这里，关于实验例21～22的尺寸A～D如以下的表4所示。
表4中示出了将具有这些基材10的软质材料加工用切削工具(实验例21～22)设置在研磨装置(ムサシノ电子MA-300)上，而对发泡聚氨酯制的半导体晶圆研磨用垫(Rodel公司制：IC1400-Grv)的表面进行切削的结果。
此外，关于实验例21，将呈大致长方体状的基材10的表面11抵到垫表面P1，施加横切该垫表面P1的摆动(10往复/分钟)。关于实验例22，将呈大致圆柱状的基材10的表面11(外周面)抵到垫表面P1，使其向与垫P的旋转方向相同的朝向以比垫P慢10％的速度旋转，并且，施加横切该垫表面P1的摆动(10往复/分钟)。
表4
| 基材形状 | A[mm] | B[mm] | C[mm] | D[mm] | 垫除去速率 | |
| 实验例21 | 大致长方体状 | 0.2 | 0.2 | 0.07 | 0.15 | 130 |
| 实验例22 | 外形大致圆柱状 | 0.2 | 0.2 | 0.07 | 0.15 | 160 |
如表4所示，发现：本发明的一例的实验例21～22，具有各种各样形状的基材10，并且，都得到了高的垫除去速率。
(产业上的利用可能性)
本发明涉及由多孔性的树脂/橡胶/聚氨酯橡胶等构成的垫、例如用于加工/调整半导体晶圆等的研磨用垫的表面的工具，根据该本发明，能够抑制垫表面产生的凹部状的变形区域的向与凸部相同方向的移动，可使凸部的切刀棱线有效地作用于垫表面，能够显著提高垫表面的加工效率。
Claims (10)
1.一种软质材料加工用切削工具，其特征在于：
在由硬质材料构成的基材的表面上向上方突出地形成有带切刀棱线的凸部的同时，还与该凸部的至少被切削材料的切削方向前方侧相邻接地向上方突出形成有压靠部，且该压靠部的高度比上述凸部的高度低。
2.如权利要求1所述的软质材料加工用切削工具，其特征在于：与上述凸部的全周相邻地形成有上述压靠部。
3.如权利要求1所述的软质材料加工用切削工具，其特征在于：上述凸部相对于上述压靠部的高度被设定在0.005～0.5mm的范围。
4.如权利要求1所述的软质材料加工用切削工具，其特征在于：上述凸部的上端部的沿着上述基材表面的截面积被设定在0.0015～0.3mm2的范围。
5.如权利要求1所述的软质材料加工用切削工具，其特征在于：上述凸部的上端部的沿着上述基材的表面的截面形状呈大致圆形面状或大致多边形面状。
6.如权利要求1所述的软质材料加工用切削工具，其特征在于：上述凸部的上端被设成相对于上述基材的表面大致平行的平坦面、或相对于上述基材的表面倾斜的平坦面、或由多个面构成的多层面。
7.如权利要求1所述的软质材料加工用切削工具，其特征在于：上述硬质材料被设成以碳化硅、氮化硅或氧化铝为主成分的陶瓷、或者硬质合金。
8.如权利要求1所述的软质材料加工用切削工具，其特征在于：至少将上述凸部上的切刀棱线部分由气相合成金刚石覆盖。
9.如权利要求1所述的软质材料加工用切削工具，其特征在于：上述气相合成金刚石的覆层的层厚被设定在0.1～100μm的范围。
10.如权利要求1所述的软质材料加工用切削工具，其特征在于：上述基材的表面的整个面由上述气相合成金刚石覆盖。
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