JP2006026793A - Cutting tool - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体用研磨パッドに溝加工を施す切削工具に関する。 The present invention relates to a cutting tool for grooving a semiconductor polishing pad.
半導体製造の分野では、半導体素子の微細化および多層化による高集積化に伴い、半導体層、金属層の平坦化技術が重要な要素技術となっている。ウエハに集積回路を形成する際、電極配線などによる凹凸を平坦化せずに層を重ねると、段差が大きくなり、平坦性が極端に悪くなる。また段差が大きくなった場合、フォトリソグラフィにおいて凹部と凸部の両方に焦点を合わせることが困難になり微細化を実現することができなくなる。したがって、積層中の然るべき段階でウエハ表面の凹凸を除去するための平坦化処理を行う必要がある。平坦化処理には、エッチングにより凹凸部を除去するエッチバック法、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)などにより平坦な膜を形成する成膜法、熱処理によって平坦化する流動化法、選択CVDなどにより凹部の埋め込みを行う選択成長法などがある。 In the field of semiconductor manufacturing, with the high integration by miniaturization and multilayering of semiconductor elements, the planarization technology of semiconductor layers and metal layers has become an important elemental technology. When forming an integrated circuit on a wafer, if the layers are stacked without flattening the unevenness due to the electrode wiring or the like, the step becomes large and the flatness becomes extremely poor. Further, when the step becomes large, it becomes difficult to focus on both the concave portion and the convex portion in photolithography, and miniaturization cannot be realized. Therefore, it is necessary to perform a planarization process for removing irregularities on the wafer surface at an appropriate stage during the lamination. For the flattening process, an etching back method for removing uneven portions by etching, a film forming method for forming a flat film by plasma CVD (Chemical Vapor Deposition), a fluidizing method for flattening by heat treatment, a concave portion by selective CVD, etc. There is a selective growth method for embedding.
以上の方法は、絶縁膜、金属膜など膜の種類によって適否があること、また平坦化できる領域がきわめて狭いという問題がある。このような問題を克服することができる平坦化処理技術としてCMPによる平坦化がある。 The above method has problems that it is appropriate depending on the type of film such as an insulating film and a metal film, and that the region that can be flattened is extremely narrow. As a planarization technique that can overcome such problems, there is planarization by CMP.
CMPによる平坦化処理では、微細なシリカ粒子(砥粒)を懸濁した研磨用組成物を研磨パッド表面に供給しながら、圧接した研磨パッドと、被研磨物であるシリコンウエハとを相対移動させて表面を研磨することにより、広範囲にわたるウエハ表面を高精度に平坦化することができる。 In the flattening process by CMP, while the polishing composition in which fine silica particles (abrasive grains) are suspended is supplied to the surface of the polishing pad, the pressed polishing pad and the silicon wafer as the object to be polished are relatively moved. By polishing the surface, the wafer surface over a wide range can be flattened with high accuracy.
CMPにおける研磨特性の向上を目的とした研磨パッドの改良が行われている。研磨パッドの改良の1つとして、被研磨物と接触する側の表面部分に複数の溝を設ける加工が挙げられる。表面部分に設けられた溝は、研磨用組成物を保持する機能と、研磨屑などスクラッチの原因となる粗大粒子を取り除く機能とを有しており、たとえば同心円状、螺旋状および格子状などに設けられる。 Polishing pads have been improved for the purpose of improving polishing characteristics in CMP. As one of the improvements of the polishing pad, there is a process of providing a plurality of grooves in the surface portion on the side in contact with the object to be polished. The groove provided in the surface portion has a function of holding the polishing composition and a function of removing coarse particles that cause scratches such as polishing dust, for example, concentric circles, spirals, and lattices. Provided.
溝加工を行うための切削工具の従来例が、特許文献1および特許文献2に開示されている。特許文献1記載の旋削工具は、一条の溝を旋削する単一刃の形状を、刃物角15度乃至35度に対応して前逃げ角65度乃至45度、横逃げ角1度乃至3度の範囲に形成し、この単一刃を整列突設した多刃ユニットを備えている。特許文献2記載の旋削工具は、特許文献1記載の旋削工具と類似しており、刃物角が30度乃至35度の範囲、すくい角が20度乃至10度の範囲、前逃げ角が55度乃至45度の範囲、横逃げ角を0度乃至2度の範囲で形成した単一バイト、または該単一バイトを2個以上配列した多刃工具である。
Conventional examples of cutting tools for performing grooving are disclosed in
多くの研磨パッドは、粘弾性樹脂で構成されており、所望の溝加工を行うことは困難である。たとえば、特許文献1および特許文献2記載の旋削工具を用いて溝加工を行うとバリが多く発生し、切削くずが塊になって不規則に発生する加工不良が問題となる。また、加工時の振動などにより工具が破損してしまう問題もある。
Many polishing pads are made of viscoelastic resin, and it is difficult to perform desired groove processing. For example, when grooving is performed using the turning tools described in
本発明の目的は、粘弾性樹脂で構成された研磨パッドの溝加工の際に発生する加工不良を低減することができる切削工具を提供することである。 The objective of this invention is providing the cutting tool which can reduce the processing defect which generate | occur | produces in the case of the groove process of the polishing pad comprised with the viscoelastic resin.
本発明は、粘弾性樹脂で構成される半導体用研磨パッドに溝加工を施す切削工具であって、横逃げ角が4°〜10°であり、すくい角が0°〜5°であり、前逃げ角が0°〜30°である単一刃を有することを特徴とする切削工具である。
材質が高速度鋼または超硬合金であることを特徴とする。
すくい面に鏡面加工が施されていることを特徴とする。
The present invention is a cutting tool for grooving a semiconductor polishing pad made of a viscoelastic resin, having a lateral relief angle of 4 ° to 10 °, a rake angle of 0 ° to 5 °, A cutting tool having a single blade with a clearance angle of 0 ° to 30 °.
The material is high-speed steel or cemented carbide.
The rake face is mirror-finished.
本発明によれば、粘弾性樹脂で構成される半導体用研磨パッドに溝加工を施す切削工具である。横逃げ角が4°〜10°であり、すくい角が0°〜5°であり、前逃げ角が0°〜30°と設定する。 According to the present invention, there is provided a cutting tool for grooving a semiconductor polishing pad made of a viscoelastic resin. The lateral clearance angle is set to 4 ° to 10 °, the rake angle is set to 0 ° to 5 °, and the front clearance angle is set to 0 ° to 30 °.
これにより、刃の形状を最適化することで研磨パッドの溝加工の際に発生する加工不良を低減することができる。 Thereby, the process defect which generate | occur | produces at the time of the groove process of a polishing pad can be reduced by optimizing the shape of a blade.
また本発明によれば、材質が高速度鋼または超硬合金である。
これにより、最適な刃の材質を選択することで、工具寿命、加工精度などを向上させることができる。
Further, according to the present invention, the material is high speed steel or cemented carbide.
Thereby, tool life, processing accuracy, etc. can be improved by selecting the optimal blade material.
また本発明によれば、すくい面に鏡面加工が施されている。
これにより、すくい面における摩擦抵抗を低減させ、さらに切削くずを排出しやすくなる。
According to the present invention, the rake face is mirror-finished.
As a result, the frictional resistance on the rake face is reduced, and the cutting waste is more easily discharged.
研磨パッドの溝加工は、所定形状の刃を有する切削工具と研磨パッドとを相対移動させることで、研磨パッドの被研磨物と接触する側の表面部分に複数の溝を設ける。 In the groove processing of the polishing pad, a plurality of grooves are provided on the surface portion of the polishing pad on the side in contact with the object to be polished by relatively moving the cutting tool having a blade having a predetermined shape and the polishing pad.
図1は、本発明の実施の一形態である切削工具1の構成を示す図である。図1(a)は正面図であり、図1(b)は側面図であり、図1(c)は底面図である。図2は、単一刃10の刃先部分を拡大した図である。図2(a)は正面図であり、図2(b)は側面図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a
切削工具1の構造は、複数の単一刃10が工具本体20の一側面に、間隔Pで突設されている。単一刃10の形状は、図に示すように刃幅W、横逃げ角α、すくい角β、前逃げ角δおよび刃物角θで表される。
The structure of the
本実施形態では、刃幅Wが0.1mm〜2.0mm、横逃げ角αが4°〜10°、すくい角βが0°〜5°、前逃げ角δが0°〜30°とし、刃物角θは、選択されるすくい角βおよび逃げ角δによって決定する。たとえばすくい角βが0°で前逃げ角δが15°のときは刃物角θを75°とする。 In this embodiment, the blade width W is 0.1 mm to 2.0 mm, the lateral clearance angle α is 4 ° to 10 °, the rake angle β is 0 ° to 5 °, and the front clearance angle δ is 0 ° to 30 °. The blade angle θ is determined by the selected rake angle β and clearance angle δ. For example, when the rake angle β is 0 ° and the front clearance angle δ is 15 °, the blade angle θ is set to 75 °.
刃幅Wは、加工しようとする溝の溝幅に応じて選択する。横逃げ角αを調整することで、切削くずの流れやすさ(排出性)を調整することができるため、切削工具の摩耗および破損に大きく影響を及ぼす。横逃げ角αを4°〜10°と大きくすることで、切削くずを流れやすくすることができる。 The blade width W is selected according to the groove width of the groove to be processed. By adjusting the side clearance angle α, it is possible to adjust the easiness of flow of the cutting waste (dischargeability), which greatly affects the wear and breakage of the cutting tool. By increasing the lateral clearance angle α to 4 ° to 10 °, it is possible to facilitate the flow of cutting waste.
すくい角βは、切削抵抗に影響を及ぼす。すくい角βを0°〜5°と比較的小さくすることで、切削抵抗を低減させ、バリの発生を防ぐことができる。また、切削くずの受ける歪みが小さくなるので、切削くずが連続的に排出される。逃げ角δは、切削工具の摩耗および破損に影響を及ぼす。前逃げ角δを0°〜30°と小さくすることで摩耗を低減し、工具が破損することを防ぐことができる。特に、前逃げ角δを15°とすることが好ましい。単一刃の間隔Pは、加工しようとする溝の寸法に応じて設定すればよいが、溝幅が大きくなる、すなわち刃幅が大きくなるにつれて、間隔Pも大きく設定する。たとえば刃幅が0.1mm〜0.25mmのときは、間隔Pは1.0mm〜1.5mmに設定し、刃幅が0.25mm〜1.0mmのときは、間隔Pは1.5mm〜3.0mmに設定し、刃幅が1.0mm〜2.0mmのときは、間隔Pは3.0mm〜5.0mmに設定する。 The rake angle β affects the cutting resistance. By making the rake angle β relatively small from 0 ° to 5 °, the cutting resistance can be reduced and the occurrence of burrs can be prevented. Moreover, since the distortion which cutting waste receives becomes small, cutting waste is discharged | emitted continuously. The clearance angle δ affects the wear and breakage of the cutting tool. By reducing the front clearance angle δ from 0 ° to 30 °, wear can be reduced and the tool can be prevented from being damaged. In particular, the front clearance angle δ is preferably set to 15 °. The interval P between the single blades may be set according to the size of the groove to be processed, but the interval P is also set larger as the groove width increases, that is, the blade width increases. For example, when the blade width is 0.1 mm to 0.25 mm, the interval P is set to 1.0 mm to 1.5 mm, and when the blade width is 0.25 mm to 1.0 mm, the interval P is 1.5 mm to 1.5 mm. When the blade width is set to 3.0 mm and the blade width is 1.0 mm to 2.0 mm, the interval P is set to 3.0 mm to 5.0 mm.
さらにすくい面10aに鏡面加工を施すことが好ましい。これにより、すくい面における摩擦抵抗を低減させ、さらに切削くずを排出しやすくなる。鏡面加工は、たとえばすくい面10aを研磨することなどで行う。 Furthermore, it is preferable to perform mirror finishing on the rake face 10a. As a result, the frictional resistance on the rake face is reduced, and the cutting waste is more easily discharged. The mirror finish is performed, for example, by polishing the rake face 10a.
研磨パッドに対する溝加工は、高速・高温加工となるため、切削工具1の材質には、耐磨耗性および靱性が要求される。たとえば、高速度鋼または超硬合金などが材質として好ましい。高速度鋼は、高炭素鋼にクロム、モリブデン、タングステン、バナジウム、コバルトなどの合金元素を比較的多量に添加した材料である。超硬合金は、高融点金属の炭化物を主成分とする材料である。
Since the groove processing on the polishing pad is high-speed and high-temperature processing, the material of the
また、刃の表面にセラミックスコーティングを施してもよい。セラミックスコーティングによって耐摩耗性を満足し、材料によって靱性を満足することで最適な溝加工用の切削工具を実現することができる。靱性が高くなると工具寿命が向上するので、工具寿命を向上させたい場合は、靱性が高い超硬合金が高速度鋼よりも好ましい。 Further, a ceramic coating may be applied to the surface of the blade. The cutting tool for optimum grooving can be realized by satisfying the wear resistance by the ceramic coating and satisfying the toughness by the material. Since the tool life is improved when the toughness is increased, a cemented carbide having a high toughness is preferable to the high speed steel when it is desired to improve the tool life.
バリの低減、研磨パッドの表面および断面加工精度などに着目すると、靱性の高い材料が最適であるとは限らない。特に、加工時の切削速度によって適した材料を選択することが好ましい。 If attention is paid to the reduction of burrs, the surface of the polishing pad and the cross-section processing accuracy, a material with high toughness is not always optimal. In particular, it is preferable to select a material suitable for the cutting speed during processing.
図3は、溝加工装置100の構成を示す概略図である。溝加工装置100は、主に被切削物である研磨パッドを固定して支持する支持テーブル101と、支持テーブル101を回転駆動および直線駆動させるテーブル駆動部102と、切削工具1の工具本体20を支持テーブル101の上方に保持し、研磨パッドに単一刃10を当接させる刃物部103とを含んで構成される。支持テーブル101は、静電チャックまたは真空チャックなどの固定手段でテーブル上に研磨パッドを固定支持する。テーブル駆動部102は、支持テーブル101を縦の軸線まわりに回転させるとともに支持された研磨パッドの半径方向に直線移動させる。刃物部103は、保持した切削工具1を、縦方向および支持された研磨パッドの半径方向に移動させる。テーブル駆動部102の回転方向、回転速度、直線移動方向、直線移動距離、直線移動速度および刃物部103の縦方向移動方向、縦方向移動距離、半径方向移動方向、半径方向移動距離、当接圧力などは、図示しない制御部が制御する。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the configuration of the
同心円状の溝加工の場合、図1に示したような切削工具1を、その単一刃10が研磨パッドの半径方向に配置するように刃物部103に保持する。テーブル駆動部102によって研磨パッドを支持した支持テーブル101を回転駆動させるとともに、切削工具1を縦方向に移動させて研磨パッドの研磨面に当接させる。切削工具1が当接した状態で切削工具1の位置を固定し、1回転以上すると単一刃の刃数分の溝が研磨パッドに形成される。切削工具1を研磨パッドの半径方向に移動させて再び当接して溝を形成する。これを繰り返すことで研磨パッドの全面にわたって同心円状の溝加工を施すことができる。
In the case of concentric grooving, the
螺旋状の溝加工の場合、1本の単一刃を有する切削工具を使用し、テーブル駆動部102によって研磨パッドを支持した支持テーブル101を回転駆動させるとともに、切削工具を縦方向に移動させて研磨パッドの研磨面に当接させる。当接させるとほぼ同時に、切削工具を半径方向に移動させる。支持テーブル101の回転と、切削工具の半径方向移動とを同時に行うことで螺旋状の溝加工を施すことができる。
In the case of spiral grooving, a cutting tool having a single blade is used, the support table 101 that supports the polishing pad is rotated by the
格子状の溝加工の場合、図1に示したような切削工具1を、その単一刃10が研磨パッドの半径方向に配置するように刃物部103に保持する。切削工具1を縦方向に移動させて研磨パッドの研磨面に当接させるとともに、テーブル駆動部102によって研磨パッドを支持した支持テーブル101を直線駆動させる。これを繰り返して互いに平行な複数の溝を形成する。次に、支持テーブル101を90°回転させて同様に互いに平行な複数の溝を形成することで格子状の溝加工を施すことができる。
In the case of lattice-shaped grooving, the
上記のように、いずれの溝加工においても、切削工具と研磨パッドと当接させながら相対的に移動させることで溝加工を行う。このときの相対的な移動速度が切削速度となる。切削速度が比較的遅い場合、たとえば0.1m/min〜500m/minの範囲では、高速度鋼を用いることが好ましく、切削速度が比較的速い場合、たとえば300m/min〜1,000m/minの範囲では、超硬合金を用いることが好ましい。なお、同心円状の溝加工の場合、支持テーブル101を回転駆動させたときの周速度が切削速度に相当する。300m/min〜500m/minの範囲では、切削速度以外に切削しようとする溝の寸法、研磨パッドの材質などに応じて最適な切削工具1の材質を決定すればよい。
As described above, in any grooving process, the grooving process is performed by moving the cutting tool and the polishing pad in contact with each other. The relative moving speed at this time is the cutting speed. When the cutting speed is relatively slow, for example, in the range of 0.1 m / min to 500 m / min, it is preferable to use high speed steel, and when the cutting speed is relatively fast, for example, 300 m / min to 1,000 m / min. In the range, it is preferable to use cemented carbide. In the case of concentric grooving, the peripheral speed when the support table 101 is driven to rotate corresponds to the cutting speed. In the range of 300 m / min to 500 m / min, the optimum material of the
以上のように、刃の形状を最適化することで研磨パッドの溝加工の際に発生する加工不良を低減することができる。さらに最適な刃の材質を選択することで、工具寿命、加工精度などを向上させることができる。 As described above, by optimizing the shape of the blade, it is possible to reduce processing defects that occur during groove processing of the polishing pad. Furthermore, tool life and machining accuracy can be improved by selecting an optimum blade material.
1 切削工具
10 単一刃
10a すくい面
20 工具本体
100 溝加工装置
101 支持テーブル
102 テーブル駆動部
103 刃物部
DESCRIPTION OF
Claims (3)
横逃げ角が4°〜10°であり、すくい角が0°〜5°であり、前逃げ角が0°〜30°である単一刃を有することを特徴とする切削工具。 A cutting tool for grooving a semiconductor polishing pad made of a viscoelastic resin,
A cutting tool having a single blade having a side clearance angle of 4 ° to 10 °, a rake angle of 0 ° to 5 °, and a front clearance angle of 0 ° to 30 °.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004208414A JP2006026793A (en) | 2004-07-15 | 2004-07-15 | Cutting tool |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004208414A JP2006026793A (en) | 2004-07-15 | 2004-07-15 | Cutting tool |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JP2006026793A true JP2006026793A (en) | 2006-02-02 |
Family
ID=35893732
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP2004208414A Pending JP2006026793A (en) | 2004-07-15 | 2004-07-15 | Cutting tool |
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Country | Link |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102256729A (en) * | 2008-12-16 | 2011-11-23 | 山特维克知识产权股份有限公司 | Cutting insert kit, method for the manufacture of cutting inserts as well as a cutting insert separated from a cutting insert kit |
JP2015037877A (en) * | 2014-09-29 | 2015-02-26 | 大日本印刷株式会社 | Method for producing metal mold roll, metal mold roll, and method for producing optical sheet |
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2004
- 2004-07-15 JP JP2004208414A patent/JP2006026793A/en active Pending
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