JP2007307665A - 切削加工方法及びその加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】レジスト及びめっき配線を複数の切削工具を用いて工具を振動させながら高精度に平坦化する切削加工方法において、生産性の高い切削平坦化工法を提供する事を目的とするものである。
【解決手段】そしてこの目的を達成するために本発明は、各工具１における切り込み量が所定量となるように加工物３との相対距離を調整して配置された複数の工具１を所定の深さまで切り込んだ後、回転主軸方向に対して直交方向へ送り込み切削加工する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品として用いられる微細構造を有するデバイス、すなわち微小なコイル、コンデンサ等の作成に用いる切削加工方法及びその装置に関するものである。

微細構造を有するデバイスの製造方法の一つとして、半導体製造技術を基にしたダマシン工法がある。これは、基板上に塗布したレジストをパターニングする工程と、その上に電解めっき用の給電層を形成する工程と、パターニングをした配線部を導電材により埋める電解めっき工程と、その導電材の表面を一部除去してレジストが露出するまで平坦化する工程から成る。めっき後の平坦化工法としては、主にＣＭＰ（Chemical Mechanical Planalization）が用いられる。しかし、ＣＭＰによる平坦化ではめっき部中央が窪みになるディッシングと呼ばれる問題があり、また、研磨薬液の処理という環境的課題もある。また、レジストの塗布工程においても塗布均一性のばらつきや硬化収縮等の原因により、膜厚精度を確保することが困難であるという問題がある。平坦化の方法として、超精密切削加工方法がある。本方法はレジストと配線を同時に切削平坦化するため、配線部の窪みのない高精度な平滑面が得られるという特徴がある。図５に一般的な旋盤による切削加工方法を示す。回転主軸４に固定されたワーク３を回転させながら、切削工具１を任意量切り込んだ後、工具を回転中心まで送ることにより、ワーク全面を設定厚さに平坦化することが可能である。

なお、この出願に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００４−３１９９６５号公報

切削による平坦化工法は、厚みばらつきの小さい高精度な平滑面が得られるという特徴を有しているが、例えば旋盤による加工の場合、加工は工具刃先の１点のみで進行するためワークを回転させながら工具を外周から回転中心まで送る時間を必要とし、また、必要加工厚さが大きい場合には単位切り込み量の制限から上記工具運動を複数回繰り返さなければならず、概して生産性が低いという問題がある。

本発明は、前記課題を解決しようとするものであり、微細構造を有するデバイス素子の平坦化に対し生産性の高い切削加工方法及びその装置を提供する事を目的とするものである。

前記目的を達成するために、本発明は以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、特に、各工具における切り込み量が任意となるように加工物となるデバイスとの相対距離を調整された複数の工具を用いて、たとえ切り取り厚さが大きい場合においても一括で平坦に切削加工するという構成を有しており、これにより、１本の工具による加工と比較して生産性を数倍に向上できるという作用効果を有する。

本発明の請求項２に記載の発明は、特に、工具保持台が工具送り方向に平行に振動させる機構を有しており、これにより、加工時に各工具から排出される切り屑を分断して工具への加工屑の巻きつきを防ぐことが可能となるため、加工の安定性を向上できるという作用効果を有する。

本発明の請求項３に記載の発明は、特に、１本の工具先端に所定の複数の段差形状を有しているという構成であり、これにより、１本の工具により複数本を用いた工具による加工と同等の効果を発揮することが可能となり、複数本の工具の突き出し量の調整が不要になるという作用効果を有する。

本発明の請求項４に記載の発明は、特に、切削加工装置として、複数本の工具、各工具の突き出し量を調整可能に固定できる工具保持台と、工具保持台を所定の振幅及び周波数で振動させることができる振動装置を有した加工装置で、これにより、複数本を用いたデバイスの切削平坦化加工を容易に実現できるという作用効果を有する。

本発明の微細形状を有するデバイスの平坦化に対する切削加工方法は、各工具における切り込み量が所定量となるように加工物との相対距離を調整して配置された複数の工具を所定の深さまで切り込んだ後、回転主軸方向に対して直交方向へ送り込み切削加工する構成であり、切削工具を用いた平坦化加工を高精度且つ生産性高く実現することができるという効果を有する。

以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１〜３に記載の発明について図面を参照しながら説明する。

なお、背景の技術において説明したものと同じ構成部材などについては、同じ符号を付与し詳細な説明は省略する。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における微細形状を有するデバイスの平坦化加工方法の模式図である。

図１において、切削工具１は工具保持台２に固定されており、各工具は突き出し量を個別に調節することができる構成となっている。工具保持台２は切削加工機のステージ５上に固定されており、加工機回転主軸４上に設置されたパターニングされた樹脂と樹脂内部及び上部にめっきされた金属からなる微細形状を有するデバイスとなるワーク３に対して、任意の位置まで切り込むことができる構成となっている。本装置構成において、ワーク３を回転させながら工具１をワーク３に対して設定量切り込んだ後にステージ５を用いて回転主軸方向に対し直交方向となる回転中心まで送ることにより、各工具での切り取り厚さを任意量とすることができる切削平坦化加工が可能となる。例として、各工具の相対突き出し量を２０μｍとし、工具の回転数を毎分１５００回転、工具先端形状をＲ＝１ｍｍ、工具送り速度を毎分１０ｍｍとした切込み加工において、図１に示すように加工時に各工具での切り取り厚さが２０μｍとなるような段差形状に加工が進行し、最も突き出し量が大きい工具を回転中心まで送ることによりワーク全面を平面に加工することができた。

次に、本発明の請求項２に記載の発明について、図２を参照しながら説明する。上記複数本の工具を用いた切削加工においては、各工具より排出される切り屑が互いの工具に巻きつき易く、加工を不安定にさせるという問題がある。そこで、工具刃物台２を工具送り方向と平行方向に振動させる機構を付加し、加工時に工具を送り方向と平行に振動させることにより、加工屑を分断させて加工屑の工具への巻きつきを防ぐことが可能となる。例として、主軸回転数を毎分１５００回転、工具送り速度を毎分１０ｍｍとした加工では、工具を振幅１０μｍ、周波数５０Ｈｚで振幅させることにより加工屑が分断され安定した加工をすることができる。

次に、本発明の請求項３に記載の発明について、図３を参照しながら説明する。図３は、１本の工具刃先に任意量の段差形状を有する切削工具６を示したものである。切削工具の刃先をこのようにすることにより、複数本の工具を用いる必要なく１本の工具で加工点での切り取り厚さを調節した平坦化加工が可能となる。工具の成形方法としては、例えば、工具材料が単結晶ダイヤモンドの場合にはＦＩＢ、焼結ダイヤモンドの場合には放電加工等によりこのような工具成形が可能となる。

次に、本発明の請求項４に記載の発明について、図４を参照しながら説明する。図４は、複数の工具及び各工具の突き出し量を加工機上で調整できる機構を備えていることを特徴とするデバイス平坦化加工装置の平面図である。本発明において、回転主軸４上には位置決め顕微鏡７が設置されており、工具刃物台上に固定された切削工具先端を観察することができる構成となっている。加工機上で工具の突き出し量を調整することにより、工具刃物台の取り付け誤差による突き出し量の誤差を解消することができ、各工具の切り取り厚さを高精度に設定することが可能である。

本発明にかかる微細構造を有するデバイスの平坦化に対する切削加工方法は、高精度且つ生産性の高い切削平坦化加工方法であり、電子部品及び半導体の製造方法などの用途として有用である。

本発明の実施の形態１における平坦化加工方法の模式図 本発明の一実施の形態における平坦化加工方法の模式図 本発明の一実施の形態における切削加工工具の模式図 本発明の一実施の形態における切削加工装置を示す構成図 従来の旋盤加工方法を示す構成図

符号の説明

１ 工具
２ 工具保持台
３ ワーク（加工物）
４ 回転主軸
５ ステージ
６ 段差形状付き工具
７ 位置決め顕微鏡

Claims (4)

1. 回転主軸上に固定されたパターニングされた樹脂と樹脂内部及び上部にめっきされた金属からなる微細形状を有するデバイスに対して、各工具における切り込み量が所定量となるように加工物との相対距離を調整して配置された複数の工具を所定の深さまで切り込んだ後、回転主軸方向に対して直交方向へ送り込み切削加工することを特徴とする微細形状を有するデバイスの切削加工方法。
2. 工具を送り方向と平行に振動させることを特徴とする請求項１に記載の微細形状を有するデバイスの切削加工方法。
3. 工具は、刃先先端へ複数の段差形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の微細形状を有するデバイスの切削加工方法。
4. 回転主軸上に固定された加工物となる微細形状を有するデバイスを、複数の工具をデバイスとの所定の相対速度で移動させて平坦化に切削する切削加工装置であって、
   前記各工具における切り込み量が所定量となるように加工物との相対距離を調整して配置された前記複数の工具及び前記各工具の突き出し量を加工機上で調整できる機構を備えていることを特徴とする切削加工装置。

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