JP2003175461A - Cutting tool with diamond coating - Google Patents

Cutting tool with diamond coating

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JP2003175461A
JP2003175461A JP2001377837A JP2001377837A JP2003175461A JP 2003175461 A JP2003175461 A JP 2003175461A JP 2001377837 A JP2001377837 A JP 2001377837A JP 2001377837 A JP2001377837 A JP 2001377837A JP 2003175461 A JP2003175461 A JP 2003175461A
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substrate
diamond
cutting edge
convex portion
cutting tool
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Application number
JP2001377837A
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Japanese (ja)
Inventor
Ryuichi Matsuki
竜一 松木
Satoyuki Masuno
智行 益野
Keisuke Morita
啓介 森田
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Mitsubishi Materials Corp
Original Assignee
Mitsubishi Materials Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To regulate a cutting speed and a cut depth individually. <P>SOLUTION: A relation between an angle θ<SB>a</SB>(>0°) formed by a direction N orthogonal to a surface 11 of a substrate 10 and a wall face 12A adjacent to a front side in a rotational direction T of a cutting blade edge line 13, and an angle θ<SB>b</SB>(>0°) formed by the direction N orthogonal to the surface 11 of the substrate 10 and a wall face 12B adjacent to a rear side in the rotational direction T of the cutting blade edge line 13 is brought into θ<SB>a</SB>≠θ<SB>b</SB>, θ<SB>a</SB><θ<SB>b</SB>, 10°≤θ<SB>a</SB><45°, and 45°≤(θ<SB>a</SB>+θ<SB>b</SB>)≤90°, in view of a cross section along the rotational direction T of a cutting blade edge line 13 of each protrusion 12. A layer thickness (t) of a coating layer of a diamond 15 synthesized by a vapor-phase process is set within a range of 0.5-20 μm. The whole face of the surface 11 in the substrate 10 is coated by the diamond 15 synthesized by the vapor-phase process. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、多孔性の樹脂、ゴ
ム、ポリウレタンラバーなどからなるパッド、例えば、
半導体ウエハなどの研磨用パッドの表面を加工、調整す
るための工具に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a pad made of porous resin, rubber, polyurethane rubber, etc., for example,
The present invention relates to a tool for processing and adjusting the surface of a polishing pad such as a semiconductor wafer.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体産業の進展とともに、金
属、半導体、セラミックなどの表面を高精度に仕上げる
加工方法の必要性は高まっている。とくに、半導体ウエ
ハは、集積度の向上とともにナノミクロン(1/100
0ミクロン)オーダーの表面仕上げが要求されてきてお
り、このため、多孔性のパッド(研磨布)を用いた、C
MP研磨(メカノケミカル研磨)が一般的となってい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, with the progress of the semiconductor industry, the need for a processing method for finishing surfaces of metals, semiconductors, ceramics, etc. with high precision has increased. In particular, semiconductor wafers have nano-micron (1/100
A surface finish on the order of 0 micron has been required, and for this reason, using a porous pad (polishing cloth), C
MP polishing (mechanochemical polishing) is commonly used.

【0003】このような半導体ウエハなどの研磨に用い
られるパッドは、研磨時間が経過していくにつれ、目詰
まりや圧縮変形を生じ、その表面状態が次第に変化して
いく。すると、研磨速度の低下などの好ましくない現象
が生じるので、パッドの表面を定期的に加工、調整して
荒すことにより、パッドの表面状態を一定に保って、良
好な研磨状態を維持する工夫が行われている。
Pads used for polishing such semiconductor wafers are clogged and compressively deformed as the polishing time elapses, and their surface condition gradually changes. Then, unfavorable phenomena such as a decrease in polishing rate will occur.Therefore, it is necessary to keep the surface condition of the pad constant and maintain a good polishing condition by regularly processing, adjusting and roughening the surface of the pad. Has been done.

【0004】ところで、このパッドを加工、調整するた
めに用いられるパッドコンディショナーの一例として、
国際公開WO 01/26862 A1に開示されてい
るように、基板の表面に対して機械加工を施すことによ
り、上方に突出する略正四角柱状などの対称形の凸部を
複数形成したものがある。このようなパッドコンディシ
ョナーは、その基板の表面を、軸線回りに回転させられ
ているパッドの表面に対して一定の荷重で押し当てるこ
とにより、この基板がパッドの回転運動に伴って回転運
動を行い、パッドの表面に食い込んでいる凸部によって
パッドの表面を切削して加工、調整していくものであ
る。
By the way, as an example of a pad conditioner used for processing and adjusting this pad,
As disclosed in International Publication No. WO 01/26862 A1, there is one in which a plurality of symmetrical convex portions such as substantially square prisms protruding upward are formed by machining the surface of a substrate. . Such a pad conditioner presses the surface of the substrate against the surface of the pad that is being rotated about the axis with a constant load, so that the substrate performs a rotational movement along with the rotational movement of the pad. The surface of the pad is cut and processed and adjusted by the convex portion that cuts into the surface of the pad.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなパッドコンディショナーにおいては、切刃をなす凸
部が対称形であることから、凸部における回転方向前方
側を向く壁面の傾斜角度と、凸部における回転方向後方
側を向く壁面の傾斜角度とをそれぞれ独立して設定する
ことはできない。すると、凸部のパッド表面への食い付
きの状態に影響して、加工速度を調整する壁面の傾斜角
度、すなわち、凸部における回転方向前方側を向く壁面
の傾斜角度と、凸部がパッド表面へ押しつけられたとき
の食い込み深さの状態に影響して、切り込み深さを調整
する壁面の傾斜角度、すなわち、凸部における回転方向
前方側及び後方側を向く壁面の傾斜角度とを個別に設定
することができず、これにより、加工速度と切り込み深
さとを個別に調整することは困難であった。
However, in such a pad conditioner, since the convex portion forming the cutting edge is symmetrical, the inclination angle of the wall surface of the convex portion which faces the front side in the rotation direction and the convex portion. The angle of inclination of the wall surface facing the rear side in the rotation direction cannot be set independently. Then, the inclination angle of the wall surface that adjusts the processing speed by affecting the biting state of the convex portion on the pad surface, that is, the inclination angle of the wall surface of the convex portion that faces the front side in the rotation direction and the convex portion is the pad surface. The inclination angle of the wall surface that adjusts the depth of cut, that is, the inclination angle of the wall surface facing the front side and the rear side in the rotation direction of the convex portion is individually set by influencing the state of the cutting depth when it is pressed against Therefore, it is difficult to individually adjust the processing speed and the cutting depth.

【0006】本発明は、上記課題に鑑みてなされたもの
で、加工速度と切り込み深さとを個別に調整可能な、パ
ッド表面の加工、調整用の工具を提供することを目的と
する。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a tool for machining and adjusting a pad surface, which is capable of individually adjusting a machining speed and a cutting depth.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決して、
このような目的を達成するために、本発明は、軸線回り
に回転される略円板状をなす基板の表面に、切刃稜線を
有する複数の凸部が設けられ、前記切刃稜線を回転方向
に沿った断面で見たときに、前記基板の表面に直交する
方向と前記凸部における前記切刃稜線の回転方向前方側
に連なる壁面とがなす角度θa(>0゜)と、前記基板
の表面に直交する方向と前記凸部における前記切刃稜線
の回転方向後方側に連なる壁面とがなす角度θb(>0
゜)との関係が、θa+θb≦90゜、かつ、θa≠θ
bとされており、さらに、少なくとも前記凸部における
切刃稜線部分が、気相合成ダイヤモンドでコーティング
されていることを特徴とする。このような構成とする
と、θaを適宜設定することにより、切刃稜線のパッド
表面への食い付きの良さ、すなわち、パッドの表面を切
削する量を決定して、加工速度を所望の値に設定しなが
らも、θa+θbを、先に設定したθaを考慮して適宜
設定することにより、パッド表面への切刃稜線の食い込
み量、すなわち、切刃稜線によるパッド表面の切り込み
深さを所望の値に設定することができる。また、この切
り込み深さを決定するθa+θbが90゜以下となって
いるので、切削抵抗の増大を招くことなく、切刃稜線に
よるパッド表面への切り込み深さを十分に確保できる。
さらに、少なくとも凸部における切刃稜線部分が、気相
合成ダイヤモンドでコーティングされていることから、
この切刃稜線に耐摩耗性を与えることができるので、長
期間に亘って、切れ味を劣化させることなく安定したパ
ッドの調整作用を呈することが可能となる。
[Means for Solving the Problems] By solving the above problems,
In order to achieve such an object, the present invention provides a plurality of convex portions having cutting edge ridges on the surface of a substantially disk-shaped substrate rotated around an axis, and rotating the cutting edge ridges. When viewed in a cross section along the direction, an angle θa (> 0 °) formed by a direction orthogonal to the surface of the substrate and a wall surface continuous to the front side in the rotation direction of the cutting edge ridge in the convex portion, and the substrate Angle θb (> 0) formed by a wall surface that is continuous to the rear surface of the cutting edge ridge line in the direction of rotation of the convex portion.
The relationship with θ) is θa + θb ≦ 90 °, and θa ≠ θ
b, and at least the cutting edge ridge line portion of the convex portion is coated with vapor phase synthetic diamond. With such a configuration, by appropriately setting θa, the goodness of the cutting edge ridge to the pad surface, that is, the amount of cutting the surface of the pad is determined, and the processing speed is set to a desired value. However, by appropriately setting θa + θb in consideration of the previously set θa, the biting amount of the cutting edge ridgeline into the pad surface, that is, the cutting depth of the pad surface by the cutting edge ridgeline can be set to a desired value. Can be set. Further, since θa + θb which determines the cutting depth is 90 ° or less, it is possible to sufficiently secure the cutting depth on the pad surface by the cutting edge ridge line without increasing the cutting resistance.
Furthermore, at least the cutting edge ridge portion in the convex portion is coated with vapor phase synthetic diamond,
Since wear resistance can be imparted to the ridgeline of the cutting edge, it is possible to exhibit a stable pad adjusting action for a long period of time without deteriorating sharpness.

【0008】また、θa<θbとされていることが好ま
しく、θa>θbとなっていると、θaをある値に設定
して、加工速度を所望の値に調整しようとする場合に、
θa+θbを十分に大きく確保できない場合が多くな
り、必要以上の切り込み深さを設定せざるを得なくなる
おそれがある。
Further, it is preferable that θa <θb, and if θa> θb, when θa is set to a certain value and the processing speed is adjusted to a desired value,
In many cases, θa + θb cannot be secured sufficiently large, and there is a risk that the cutting depth will be set unnecessarily.

【0009】また、10゜≦θa<45゜とされている
ことが好ましく、θaが、10゜より小さくなると、加
工速度は速くできるものの、θa+θbの大きさを十分
に確保しづらくなって、必要以上の切り込み深さを設定
せざるを得ないおそれがあり、一方、θaが、45゜以
上になると、加工速度の低下を招いてしまうおそれがあ
る。
Further, it is preferable that 10 ° ≦ θa <45 °. If θa is smaller than 10 °, the processing speed can be increased, but it becomes difficult to secure a sufficient size of θa + θb, which is necessary. There is a possibility that the above cutting depth has to be set, and on the other hand, if θa is 45 ° or more, there is a possibility that the processing speed is reduced.

【0010】また、45゜≦(θa+θb)とされてい
ることが好ましく、(θa+θb)が、45゜より小さ
くなると、切刃稜線のパッド表面への食い込み深さが大
きくなりすぎて、パッド表面に対する必要以上の切り込
み深さが切刃稜線に与えられてしまうおそれがある。
Further, it is preferable that 45 ° ≦ (θa + θb), and if (θa + θb) is smaller than 45 °, the depth of the cutting edge ridgeline into the pad surface becomes too large and the pad surface with respect to the pad surface. There is a possibility that an excessive cutting depth may be given to the ridgeline of the cutting edge.

【0011】また、気相合成ダイヤモンドのコーティン
グ層の層厚は、0.5〜20μmの範囲に設定されてい
ることが好ましく、この層厚が、0.5μmより小さく
なると、切刃稜線に与えられる耐摩耗性が十分ではな
く、寿命が低下してしまうおそれがあり、一方、コーテ
ィング層の層厚が、20μmより大きくなっても、逆に
コーティング層が脆くなって、クラックを生じやすくな
るおそれがある。
Further, the layer thickness of the vapor phase synthetic diamond coating layer is preferably set in the range of 0.5 to 20 μm. When the layer thickness is smaller than 0.5 μm, it is given to the cutting edge ridge. The abrasion resistance is not sufficient and the life may be shortened. On the other hand, even when the coating layer thickness is larger than 20 μm, the coating layer may become brittle and crack easily. There is.

【0012】また、気相合成ダイヤモンドのコーティン
グ層は、凸部における切刃稜線部分だけに形成されてい
るのでもよいが、凸部を含むように基板の表面の全面に
亘って形成されていることが好ましく、このような構成
とした場合には、たとえ、溶出による汚染のおそれがあ
る材料から基板を構成したとしても、この基板の表面の
全面がコーティングされていることによって、溶出によ
る汚染を防止することができ、しかも、凸部の強度をよ
り向上させることが可能となる。
The vapor-phase synthetic diamond coating layer may be formed only on the cutting edge ridge portion of the convex portion, but is formed over the entire surface of the substrate so as to include the convex portion. With such a configuration, even if the substrate is made of a material that may cause contamination due to elution, the entire surface of the substrate is coated to prevent contamination due to elution. This can be prevented, and the strength of the convex portion can be further improved.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付し
た図面を参照しながら説明する。まず、本発明の第1実
施形態を説明する。図1(a)は本第1実施形態による
ダイヤモンドコーティング切削工具の平面図、(b)は
(a)における要部拡大斜視図、(c)は(a)におけ
るX−X線断面図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. First, a first embodiment of the present invention will be described. 1A is a plan view of the diamond-coated cutting tool according to the first embodiment, FIG. 1B is an enlarged perspective view of an essential part of FIG. 1A, and FIG. 1C is a sectional view taken along line XX of FIG. .

【0014】本第1実施形態によるダイヤモンドコーテ
ィング切削工具の基板10は、軸線Oを中心とした略円
板状をなすものであり、その表面11における中央領域
を除いた周辺領域には、上方に向けて突出する凸部12
が複数、例えば4つ形成されている。これら複数の凸部
12は、周方向で略等間隔に配置されるとともに、それ
ぞれ同一形状を呈するものであり、基板10の表面11
から屹立して回転方向T前方側を向く平坦な壁面12A
と、同じく基板10の表面11から屹立して回転方向T
後方側を向く平坦な壁面12Bとが交差する稜線が切刃
稜線13とされた断面三角形状を呈している。また、凸
部12は、基板10の表面11において、その切刃稜線
13が、軸線Oから外周側へ向かう方向(径方向)と一
致するように配置されている。
The substrate 10 of the diamond-coated cutting tool according to the first embodiment has a substantially disk-like shape with the axis O as the center, and the peripheral area of the surface 11 excluding the central area is upward. Convex portion 12 protruding toward
Are formed in plural, for example, four. The plurality of convex portions 12 are arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction and have the same shape, and the surface 11 of the substrate 10 is provided.
A flat wall surface 12A that stands upright and faces the front side in the rotation direction T.
Similarly, the direction of rotation T is raised upright from the surface 11 of the substrate 10.
The ridge line intersecting with the flat wall surface 12B facing the rear side is a cutting edge ridge line 13 and has a triangular cross-section. Further, the convex portion 12 is arranged on the surface 11 of the substrate 10 so that the cutting edge ridge line 13 coincides with the direction (radial direction) from the axis O toward the outer peripheral side.

【0015】さらに、凸部12の切刃稜線13を、回転
方向Tに沿った断面、すなわち、切刃稜線13の延びる
方向と直交する断面で見たときには、図1(c)に示す
ようになる。ここで、基板10の表面11に直交する方
向Nと、切刃稜線13の回転方向T前方側に連なって回
転方向T前方側を向く壁面12Aとのなす角度をθa
(>0゜)とし(θaについては、壁面12Aが、切刃
稜線13から基板10の表面11側に向かうにしたがい
回転方向T前方側へ向かうような傾斜を正とする。)、
また、基板10の表面11に直交する方向Nと、切刃稜
線13の回転方向T後方側に連なって回転方向T後方側
を向く壁面12Bとのなす角度をθb(>0゜)とする
(θbについては、壁面12Bが、切刃稜線13から基
板10の表面11側に向かうにしたがい回転方向T後方
側に向かう傾斜を正とする。)。
Further, when the cutting edge ridge line 13 of the convex portion 12 is viewed in a cross section along the rotational direction T, that is, in a cross section orthogonal to the extending direction of the cutting edge ridge line 13, as shown in FIG. Become. Here, the angle formed by the direction N orthogonal to the surface 11 of the substrate 10 and the wall surface 12A that is continuous with the front side in the rotation direction T of the cutting edge line 13 and faces the front side in the rotation direction T is θa.
(> 0 °) (For θa, the inclination that the wall surface 12A is directed toward the front side in the rotation direction T from the cutting edge ridge line 13 toward the surface 11 side of the substrate 10 is positive).
Further, the angle formed by the direction N orthogonal to the surface 11 of the substrate 10 and the wall surface 12B which is continuous with the rear side of the cutting edge ridge 13 in the rotation direction T and faces the rear side of the rotation direction T is θb (> 0 °) ( Regarding θb, the inclination of the wall surface 12B toward the rear side in the rotation direction T from the cutting edge ridge line 13 toward the front surface 11 side of the substrate 10 is positive.

【0016】すると、これらの角度θa、θbについ
て、以下に示すような関係が成り立っている。 ・θa≠θb ・θa<θb ・10゜≦θa<45゜ ・35゜≦θb≦80゜ ・45゜≦(θa+θb)≦90゜
Then, these angles θa and θb have the following relationship.・ Θa ≠ θb ・ θa <θb ・ 10 ° ≤θa <45 ° ・ 35 ° ≤θb≤80 ° ・ 45 ° ≤ (θa + θb) ≤90 °

【0017】また、凸部12には、この凸部12を複
数、例えば2つに等分して分断するような空隙14が、
長手方向の略中央部に、長手方向と略直交する方向(回
転方向T)に沿って所定幅で形成されており、空隙14
の底面は、基板10の表面11と面一となっている。こ
の空隙14の存在により、凸部12に形成された切刃稜
線13も、径方向に複数、例えば2つに等分されて分断
されることになる。すなわち、一つの凸部12は、空隙
14によって等分されて分断された2つの凸部から構成
されているのである。
Further, the convex portion 12 is provided with a void 14 which divides the convex portion 12 into a plurality of, for example, two equal parts.
It is formed at a substantially central portion in the longitudinal direction with a predetermined width along a direction (rotational direction T) substantially orthogonal to the longitudinal direction, and the gap 14 is formed.
The bottom surface of the substrate is flush with the surface 11 of the substrate 10. Due to the presence of the voids 14, the cutting edge ridgeline 13 formed on the convex portion 12 is also divided into a plurality of, for example, two, in the radial direction. That is, one convex portion 12 is composed of two convex portions that are equally divided by the void 14.

【0018】このような複数の凸部12が配置された基
板10は、例えば、略円板状をなす基板の平坦な表面に
対して切削加工等を施すことによって製造され、基板1
0の表面11に、この表面11と一体となった複数の凸
部12が形成されるのである。
The substrate 10 on which the plurality of convex portions 12 are arranged is manufactured, for example, by subjecting a flat surface of a substantially disk-shaped substrate to a cutting process or the like.
On the surface 11 of 0, a plurality of convex portions 12 integrated with the surface 11 are formed.

【0019】そして、上述したような基板10におい
て、その表面11と一体に形成された凸部12における
少なくとも切刃稜線13部分が、気相合成ダイヤモンド
15によって、0.5〜20μmの層厚tでコーティン
グされており、本実施形態においては、複数の凸部12
を含む基板10の表面11の全面が、気相合成ダイヤモ
ンド15でコーティングされ、そのコーティング層の層
厚tは、例えば10μmとされている。
Then, in the substrate 10 as described above, at least the cutting edge ridgeline 13 portion in the convex portion 12 formed integrally with the surface 11 is formed by the vapor phase synthetic diamond 15 to have a layer thickness t of 0.5 to 20 μm. In this embodiment, the plurality of protrusions 12 are coated with
The entire surface 11 of the substrate 10 including is coated with the vapor-phase synthetic diamond 15, and the layer thickness t of the coating layer is, for example, 10 μm.

【0020】このような気相合成ダイヤモンド15のコ
ーティング層は、上記のような複数の凸部12を有する
基板10に対して、例えば、マイクロ波プラズマを利用
する方法や熱フィラメントを利用する方法などの既存の
方法を用いることにより、複数の凸部12を含む表面1
1の全面に亘って形成される。
Such a coating layer of the vapor phase synthetic diamond 15 is applied to the substrate 10 having the plurality of convex portions 12 as described above, for example, by using microwave plasma or by using hot filament. By using the existing method described above, the surface 1 including a plurality of convex portions 12
1 is formed over the entire surface.

【0021】ここで、基板10を構成する材料に関して
は、気相合成ダイヤモンド15によるコーティングのし
やすさ、及び凸部12の形成しやすさ等の観点から、例
えば、以下に示すようなものが挙げられる。 4a族、5a族、6a族のうちのいずれかの金属もし
くはシリコンの炭化物、窒化物もしくは炭窒化物、4a
族、5a族、6a族のうちのいずれかの金属とシリコン
との炭化物、窒化物もしくは炭窒化物、シリコン、のう
ちのいずれか1種、または、これらの複合体。 4a族、5a族、6a族のうちのいずれかの金属もし
くはシリコンの炭化物、窒化物もしくは炭窒化物のうち
の少なくとも1種と、鉄、ニッケルもしくはコバルトの
うちの少なくとも1種との複合体よりなる超硬合金。 シリコンもしくはアルミニウムの窒化物もしくは酸化
物のうちのいずれか1種、または、これらの複合体。
Here, regarding the material forming the substrate 10, from the viewpoints of the ease of coating with the vapor phase synthetic diamond 15 and the ease of forming the protrusions 12, for example, the following materials are used. Can be mentioned. Carbide, nitride or carbonitride of a metal or silicon of 4a group, 5a group or 6a group, 4a
Any one of a carbide, a nitride or a carbonitride of silicon and a metal of any one of Group 5a, 6a, and 6a, or a composite thereof. From a composite of at least one of carbides, nitrides or carbonitrides of metals or silicons of groups 4a, 5a and 6a and at least one of iron, nickel or cobalt Cemented carbide. Any one of a nitride or an oxide of silicon or aluminum, or a composite thereof.

【0022】上記のような構成とされたダイヤモンドコ
ーティング切削工具は、その基板10の表面11を、軸
線回りに回転させられている多孔性の樹脂、ゴム、(独
立気泡を有する)ポリウレタンラバーなどからなるパッ
ドの表面に対して一定の荷重で押し当てることにより、
基板10がパッドの回転運動に伴って回転運動(回転方
向T)を行い、パッド表面に食い込んでいる複数の凸部
12に形成された切刃稜線13で、パッドの表面を切削
する(実際には、切刃稜線13をコーティングしている
気相合成ダイヤモンド15が、パッドの表面を切削する
ことになる)とともに、この切刃稜線13にて生成され
る切屑が、切刃稜線13を径方向で複数に分断している
空隙14などを介して排出されていく。
The diamond-coated cutting tool configured as described above has the surface 11 of the substrate 10 made of porous resin, rubber, polyurethane rubber (having closed cells) or the like which is rotated around the axis. By pressing it against the surface of the pad with a constant load,
The substrate 10 performs a rotational movement (rotational direction T) in accordance with the rotational movement of the pad, and the surface of the pad is cut by the cutting edge ridges 13 formed on the plurality of convex portions 12 that bite into the pad surface (actually, Means that the vapor-phase synthetic diamond 15 coating the cutting edge ridge 13 cuts the surface of the pad), and the chips generated at this cutting edge ridge 13 radially move along the cutting edge ridge 13. It is discharged through the voids 14 and the like divided into a plurality of parts.

【0023】このようなダイヤモンドコーティング切削
工具では、基板10の回転運動(回転方向T)により、
凸部12における回転方向T前方側を向く壁面12A
が、パッド表面へ接触することになるので、この壁面1
2Aの、基板10の表面11に直交する方向Nとの傾斜
角度θaが、切刃稜線13のパッド表面への食い付きの
良さ、すなわち、パッドの表面を切削する量を決定し
て、加工速度を決定する要因となる。また、基板10の
表面11が、パッド表面へ一定の荷重で押しつけられる
ときに、凸部12における回転方向T前方側及び後方側
を向く壁面12A,12Bが、パッド表面へ接触するこ
とになるので、この壁面12A,12Bのそれぞれの、
基板10の表面11に直交する方向Nとの傾斜角度の合
計θa+θbが、パッド表面への切刃稜線13の食い込
み量、すなわち、切刃稜線13によるパッド表面の切り
込み深さを決定する要因となる。
In such a diamond-coated cutting tool, the rotational movement (rotation direction T) of the substrate 10 causes
Wall surface 12A of the convex portion 12 facing the front in the rotation direction T
However, since it comes into contact with the pad surface, this wall surface 1
The inclination angle θa of 2A with respect to the direction N orthogonal to the surface 11 of the substrate 10 determines how well the cutting edge ridge 13 sticks to the pad surface, that is, the amount of cutting the surface of the pad, and the processing speed. Will be a factor in determining. Further, when the surface 11 of the substrate 10 is pressed against the pad surface with a constant load, the wall surfaces 12A and 12B of the convex portion 12 which face the front and rear sides in the rotation direction T come into contact with the pad surface. , Each of the wall surfaces 12A, 12B,
The sum of the inclination angles θa + θb with the direction N orthogonal to the surface 11 of the substrate 10 becomes a factor that determines the amount of cutting edge ridge 13 biting into the pad surface, that is, the depth of cutting of the pad surface by the cutting edge ridge 13. .

【0024】すると、上記のθaを適宜設定することに
より、加工速度を所望の値に調整しながらも、先に設定
したθaを考慮してθa+θbを適宜設定することで、
切り込み深さを所望の値に調整することが可能となって
おり、効率のよいパッド表面の加工、調整を行うことが
できる。
Then, by appropriately setting the above-mentioned θa, while adjusting the processing speed to a desired value, by appropriately setting θa + θb in consideration of the previously set θa,
The cutting depth can be adjusted to a desired value, and the pad surface can be efficiently processed and adjusted.

【0025】ここで、θa<θbとされていることによ
って、適切な形状の凸部12を維持することが可能とな
っており、逆に、θa>θbとなっているような場合に
は、θaをある値に設定して、加工速度を所望の値に調
整しようとする場合に、θbがθaよりも小さいため
に、θa+θbを十分に大きく確保できない場合が多く
なり、必要以上の切り込み深さを設定せざるを得なくな
るおそれがある。
Here, by setting θa <θb, it is possible to maintain the convex portion 12 having an appropriate shape, and conversely, in the case where θa> θb, When θa is set to a certain value and the processing speed is adjusted to a desired value, θb is smaller than θa, so θa + θb cannot be secured sufficiently large in many cases. May have to be set.

【0026】また、10゜≦θa<45゜とされている
ことにより、加工速度及び切り込み深さの双方を適切な
値に維持することが可能となっており、このθaが、1
0゜より小さくなると、加工速度は速くできるものの、
θa+θbの大きさを確保しづらくなって、必要以上の
切り込み深さを設定せざるを得ないおそれがあり、一
方、θaが、45゜以上になると、加工速度の低下を招
いてしまうおそれがある。なお、上述したような効果を
より確実なものとするためには、15゜≦θa≦35゜
とされていることが好ましい。
By setting 10 ° ≦ θa <45 °, it is possible to maintain both the processing speed and the cutting depth at appropriate values, and this θa is 1
If it is less than 0 °, the processing speed can be increased, but
It may be difficult to secure the size of θa + θb, and it may be unavoidable to set the cutting depth more than necessary. On the other hand, if θa is 45 ° or more, the machining speed may be reduced. . In order to secure the effect as described above, it is preferable that 15 ° ≦ θa ≦ 35 °.

【0027】また、45゜≦(θa+θb)≦90゜と
されていることにより、加工速度及び切り込み深さの双
方を適切な値に維持することができ、この(θa+θ
b)が、45゜より小さくなると、切刃稜線13のパッ
ド表面への食い込み深さが大きくなりすぎて、必要以上
の切り込み深さを設定せざるを得ないおそれがあり、
(θa+θb)が、90゜より大きくなると、切刃稜線
13によるパッド表面への切り込み深さを十分に確保で
きずに、加工効率を低下させてしまうおそれがある。な
お、上述したような効果をより確実なものとするために
は、55゜≦(θa+θb)≦75゜とされていること
が好ましい。
Further, by setting 45 ° ≦ (θa + θb) ≦ 90 °, both the machining speed and the cutting depth can be maintained at appropriate values, and this (θa + θ
If b) is smaller than 45 °, the cutting edge ridge line 13 may be too deep into the pad surface, and there is a risk that the cutting depth will be set to an unnecessarily large amount.
If (θa + θb) is larger than 90 °, the cutting depth on the pad surface due to the cutting edge ridgeline 13 cannot be sufficiently secured, and the machining efficiency may be reduced. In order to secure the effect as described above, it is preferable that 55 ° ≦ (θa + θb) ≦ 75 °.

【0028】さらには、凸部12における切刃稜線13
部分を含んで、基板10の表面11の全面が、気相合成
ダイヤモンド15によって、その層厚tが0.5〜20
μmの範囲となるようにコーティングされていることか
ら、この切刃稜線13に対して、十分な耐摩耗性を与え
ることができ、長期間に亘って、切れ味を劣化させるこ
となく安定したパッドの調整作用を維持していくことが
可能となり、かつ、凸部12の強度をより向上させるこ
とができる。ここで、気相合成ダイヤモンド15のコー
ティング層の層厚tが、0.5μmより小さくなると、
切刃稜線13に与えられる耐摩耗性が十分ではなくな
り、一方、コーティング層の層厚tが、20μmより大
きくなると、逆にコーティング層が脆くなって、クラッ
クを生じやすくなってしまう。なお、上述したような効
果をより確実にするためには、気相合成ダイヤモンド1
5のコーティング層の層厚tは、2〜10μmの範囲に
設定することが好ましい。
Furthermore, the cutting edge ridgeline 13 in the convex portion 12
The entire surface 11, including the portion, of the substrate 10 has a layer thickness t of 0.5 to 20 due to the vapor phase synthetic diamond 15.
Since the coating is performed in the range of μm, sufficient wear resistance can be imparted to the cutting edge ridge line 13 and a stable pad can be provided for a long period of time without deteriorating sharpness. The adjusting action can be maintained, and the strength of the convex portion 12 can be further improved. Here, when the layer thickness t of the coating layer of the vapor phase synthetic diamond 15 is smaller than 0.5 μm,
The abrasion resistance given to the cutting edge ridgeline 13 becomes insufficient, and on the other hand, when the layer thickness t of the coating layer is larger than 20 μm, the coating layer becomes brittle and cracks are likely to occur. In order to make the above effects more reliable, the vapor phase synthetic diamond 1
The layer thickness t of the coating layer 5 is preferably set in the range of 2 to 10 μm.

【0029】また、例えば、半導体ウエハのCMP研磨
中において、これと同時に、半導体ウエハ研磨用のパッ
ド表面を加工、調整するような場合には、ダイヤモンド
コーティング切削工具の基板10を構成する材料が溶出
することで、半導体ウエハの汚染につながるおそれがあ
るため、この基板10には、上述した基板10を構成す
る材料〜のうち、,のような、溶出による汚染
のおそれが比較的少ない材料を用いることが多い。しか
しながら、本実施形態によるダイヤモンドコーティング
切削工具では、その基板10の表面11の全面に亘っ
て、気相合成ダイヤモンド15のコーティング層が形成
されていることから、たとえ、のような、溶出による
汚染のおそれがある材料を用いて基板10を構成したと
しても、そのような汚染の心配が生じることがない。
In addition, for example, during CMP polishing of a semiconductor wafer, at the same time when the pad surface for polishing the semiconductor wafer is processed and adjusted, the material forming the substrate 10 of the diamond coating cutting tool is eluted. By doing so, there is a risk of contamination of the semiconductor wafer. Therefore, for the substrate 10, a material such as, among the materials constituting the substrate 10 described above, which is less likely to be contaminated by elution is used. Often. However, in the diamond-coated cutting tool according to the present embodiment, since the coating layer of the vapor-phase synthetic diamond 15 is formed over the entire surface 11 of the substrate 10, contamination by elution such as Even if the substrate 10 is made of a material that may be dangerous, there is no fear of such contamination.

【0030】次に、本発明の第2,第3実施形態を説明
するが、上述した第1実施形態と同様の部分には同一の
符号を用いてその説明を省略する。図2(a)は本第2
実施形態によるダイヤモンドコーティング切削工具の平
面図、(b)は(a)における要部拡大斜視図、図3
(a)は本第3実施形態によるダイヤモンドコーティン
グ切削工具の平面図、(b)は(a)における要部拡大
斜視図である。
Next, the second and third embodiments of the present invention will be described. The same parts as those of the first embodiment described above are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. Figure 2 (a) is the second book
3 is a plan view of the diamond-coated cutting tool according to the embodiment, FIG. 3B is an enlarged perspective view of an essential part in FIG.
(A) is a top view of the diamond coating cutting tool by this 3rd Embodiment, (b) is a principal part expanded perspective view in (a).

【0031】本第2実施形態によるダイヤモンドコーテ
ィング切削工具は、基板10の表面11における周辺領
域において、その外周側部分には、周方向で略等間隔
に、例えば8個の凸部12が形成されているとともに、
その内周側部分には、周方向で略等間隔に、例えば8個
の凸部12が形成されているものである。そして、これ
ら周辺領域の外周側部分に形成された凸部12のそれぞ
れの切刃稜線13が径方向に延びるように配置されてい
るとともに、同じく内周側部分に形成された凸部12の
それぞれの切刃稜線13が径方向に延びるように配置さ
れており、また、外周側部分の凸部12の切刃稜線13
と、内周側部分の凸部12の切刃稜線13とが、径方向
で互いに重ならないように配置されている。
In the diamond-coated cutting tool according to the second embodiment, in the peripheral region of the surface 11 of the substrate 10, the outer peripheral side portion thereof is provided with, for example, eight convex portions 12 at substantially equal intervals in the circumferential direction. Along with
On the inner peripheral side portion, for example, eight convex portions 12 are formed at substantially equal intervals in the circumferential direction. The cutting edge ridges 13 of the protrusions 12 formed on the outer peripheral side portion of these peripheral regions are arranged so as to extend in the radial direction, and each of the protrusions 12 also formed on the inner peripheral side portion. The cutting edge ridge line 13 is arranged so as to extend in the radial direction, and the cutting edge ridge line 13 of the convex portion 12 on the outer peripheral side portion is arranged.
And the cutting edge ridge line 13 of the convex portion 12 on the inner peripheral side portion are arranged so as not to overlap each other in the radial direction.

【0032】本第3実施形態によるダイヤモンドコーテ
ィング切削工具は、基板10の表面11における周辺領
域において、周方向及び径方向に略等間隔を介して、格
子状に配置された複数の凸部12が形成されているもの
である。
The diamond-coated cutting tool according to the third embodiment has a plurality of convex portions 12 arranged in a grid pattern in the peripheral region of the surface 11 of the substrate 10 at substantially equal intervals in the circumferential direction and the radial direction. It has been formed.

【0033】これら第2,第3実施形態によるダイヤモ
ンドコーティング切削工具のそれぞれにおいても、基板
10の表面11に形成された凸部12の壁面12A,1
2Bの傾斜角度θa,θbが、上述の第1実施形態で示
した範囲内で設定されるのであり、上述の第1実施形態
と同様の効果を得ることができる。
Also in each of the diamond coating cutting tools according to the second and third embodiments, the wall surfaces 12A, 1 of the convex portion 12 formed on the surface 11 of the substrate 10 are formed.
The inclination angles θa and θb of 2B are set within the range shown in the above-described first embodiment, and the same effect as in the above-described first embodiment can be obtained.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
その基板の表面に形成された凸部において、切刃稜線の
回転方向前方側に連なる壁面の傾斜角度θa(>0゜)
と、切刃稜線の回転方向後方側に連なる壁面の傾斜角度
θb(>0゜)との関係が、θa+θb≦90゜、か
つ、θa≠θbとされるから、このθaを適宜設定する
ことで、加工速度を所望の値に設定し、その後、θa+
θbを適宜設定することで、切り込み深さを所望の値に
設定できるので、これら加工速度と切り込み深さとを個
別に調整することが可能となり、効率のよい加工を行う
ことができる。また、少なくとも凸部における切刃稜線
部分が、気相合成ダイヤモンドでコーティングされてい
ることから、この切刃稜線に耐摩耗性を与えることがで
きるので、長期間に亘って、切れ味を劣化させることな
く安定したパッドの調整作用を呈することが可能とな
る。
As described above, according to the present invention,
In the convex portion formed on the surface of the substrate, the inclination angle θa (> 0 °) of the wall surface continuous to the front side in the rotation direction of the cutting edge line
And the inclination angle θb (> 0 °) of the wall surface connected to the rear side in the rotational direction of the cutting edge ridge line are θa + θb ≦ 90 ° and θa ≠ θb, so by appropriately setting this θa , Set the processing speed to the desired value, then θa +
Since the cutting depth can be set to a desired value by appropriately setting θb, it becomes possible to individually adjust the machining speed and the cutting depth, and efficient machining can be performed. Further, since the cutting edge ridge portion at least in the convex portion is coated with the vapor-phase synthetic diamond, wear resistance can be imparted to this cutting edge ridge line, so that the sharpness is deteriorated over a long period of time. It is possible to exhibit a stable pad adjusting action.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 (a)は本発明の第1実施形態によるダイ
ヤモンドコーティング切削工具の平面図、(b)は
(a)における要部拡大斜視図、(c)は(a)におけ
るX−X線断面図である。
1A is a plan view of a diamond-coated cutting tool according to a first embodiment of the present invention, FIG. 1B is an enlarged perspective view of an essential part in FIG. 1A, and FIG. 1C is a XX line in FIG. FIG.

【図2】 (a)は本発明の第2実施形態によるダイ
ヤモンドコーティング切削工具の平面図、(b)は
(a)における要部拡大斜視図である。
FIG. 2A is a plan view of a diamond-coated cutting tool according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 2B is an enlarged perspective view of essential parts in FIG. 2A.

【図3】 (a)は本発明の第3実施形態によるダイ
ヤモンドコーティング切削工具の平面図、(b)は
(a)における要部拡大斜視図である。
FIG. 3A is a plan view of a diamond-coated cutting tool according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 3B is an enlarged perspective view of essential parts in FIG. 3A.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 基板 11 表面 12 凸部 12A 凸部における切刃稜線の回転方向前方側に連な
る壁面 12B 凸部における切刃稜線の回転方向後方側に連な
る壁面 13 切刃稜線 14 空隙 15 気相合成ダイヤモンド T 回転方向 t 層厚 N 基板の表面に直交する方向 θa 基板の表面に直交する方向と、凸部における切刃
稜線の回転方向前方側に連なる壁面とがなす角度 θb 基板の表面に直交する方向と、凸部における切刃
稜線の回転方向後方側に連なる壁面とがなす角度
10 Substrate 11 Surface 12 Convex portion 12A Wall surface 12B that is continuous to the front side in the rotational direction of the cutting edge ridge line at the convex portion 12B Wall surface that is continuous to the rear side in the rotational direction of the cutting edge ridge line at the convex portion 13 Cutting edge ridge line 14 Void 15 Gas phase synthetic diamond T rotation Direction t layer thickness N direction orthogonal to the surface of the substrate θa angle orthogonal to the surface of the substrate and the angle θb perpendicular to the surface of the substrate formed by the wall surface that is continuous to the front side in the rotation direction of the cutting edge ridge line in the convex portion, The angle formed by the wall surface that is continuous to the rear side of the cutting edge ridge in the convex direction

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 益野 智行 茨城県那珂郡那珂町向山1002−14 三菱マ テリアル株式会社総合研究所那珂研究セン ター内 (72)発明者 森田 啓介 茨城県那珂郡那珂町向山1002−14 三菱マ テリアル株式会社総合研究所那珂研究セン ター内 Fターム(参考) 3C047 EE18 EE19    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Tomoyuki Masuno             1002-14 Mukoyama, Naka-machi, Naka-gun, Ibaraki Prefecture             Terari Co., Ltd.             Inside (72) Inventor Keisuke Morita             1002-14 Mukoyama, Naka-machi, Naka-gun, Ibaraki Prefecture             Terari Co., Ltd.             Inside F-term (reference) 3C047 EE18 EE19

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 軸線回りに回転される略円板状をなす
基板の表面に、切刃稜線を有する複数の凸部が設けら
れ、 前記切刃稜線を回転方向に沿った断面で見たときに、 前記基板の表面に直交する方向と前記凸部における前記
切刃稜線の回転方向前方側に連なる壁面とがなす角度θ
a(>0゜)と、前記基板の表面に直交する方向と前記
凸部における前記切刃稜線の回転方向後方側に連なる壁
面とがなす角度θb(>0゜)との関係が、θa+θb
≦90゜、かつ、θa≠θbとされており、 さらに、少なくとも前記凸部における切刃稜線部分が、
気相合成ダイヤモンドでコーティングされていることを
特徴とするダイヤモンドコーティング切削工具。
1. A plurality of convex portions having cutting edge ridges are provided on a surface of a substantially disk-shaped substrate which is rotated around an axis, and the cutting edge ridges are viewed in a cross section along a rotation direction. An angle θ formed by a wall surface that extends in a direction orthogonal to the surface of the substrate and a wall surface that is continuous to the front side in the rotation direction of the cutting edge line in the convex portion.
The relationship between a (> 0 °) and the angle θb (> 0 °) formed by the wall surface that is continuous with the direction orthogonal to the surface of the substrate and is located on the rear side in the rotation direction of the cutting edge ridge line in the convex portion is θa + θb.
≦ 90 ° and θa ≠ θb, and further, at least the cutting edge ridge line portion in the convex portion is
Diamond coated cutting tool characterized by being coated with vapor phase synthetic diamond.
【請求項2】 請求項1に記載のダイヤモンドコーテ
ィング切削工具において、 θa<θbとされていることを特徴とするダイヤモンド
コーティング切削工具。
2. The diamond-coated cutting tool according to claim 1, wherein θa <θb.
【請求項3】 請求項1または請求項2に記載のダイ
ヤモンドコーティング切削工具において、 10゜≦θa<45゜とされていることを特徴とするダ
イヤモンドコーティング切削工具。
3. The diamond-coated cutting tool according to claim 1 or 2, wherein 10 ° ≦ θa <45 °.
【請求項4】 請求項1乃至請求項3のいずれかに記
載のダイヤモンドコーティング切削工具において、 45゜≦(θa+θb)とされていることを特徴とする
ダイヤモンドコーティング切削工具。
4. The diamond coating cutting tool according to claim 1, wherein 45 ° ≦ (θa + θb) is satisfied.
【請求項5】 請求項1乃至請求項4のいずれかに記
載のダイヤモンドコーティング切削工具において、 前記気相合成ダイヤモンドのコーティング層の層厚が、
0.5〜20μmの範囲に設定されていることを特徴と
するダイヤモンドコーティング切削工具。
5. The diamond-coated cutting tool according to claim 1, wherein the coating layer of the vapor-phase synthetic diamond has a layer thickness of:
A diamond-coated cutting tool characterized by being set in a range of 0.5 to 20 μm.
【請求項6】 請求項1乃至請求項5のいずれかに記
載のダイヤモンドコーティング切削工具において、 前記基板の表面の全面が、前記気相合成ダイヤモンドで
コーティングされていることを特徴とするダイヤモンド
コーティング切削工具。
6. The diamond-coated cutting tool according to claim 1, wherein the entire surface of the substrate is coated with the vapor-phase synthetic diamond. tool.
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