JP3497492B2 - 半導体デバイス加工用硬質発泡樹脂溝付パッド及びそのパッド旋削溝加工用工具 - Google Patents
半導体デバイス加工用硬質発泡樹脂溝付パッド及びそのパッド旋削溝加工用工具Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体ウエハ若しく
はデバイス表面のＣＭＰ法（Chemical Mechanical Plol
ishing）の加工に用いるポリッシングパッド及びパッド
の溝加工用工具に関するもので、詳しくは硬質発泡樹脂
パッドに同心状の細密なリング溝を旋削により能率良く
加工する際に使用する工具の形状及び小径域から大径域
まで均整な断面形状の溝が旋削された硬質発泡樹脂製パ
ッドに関するものである。
はデバイス表面のＣＭＰ法（Chemical Mechanical Plol
ishing）の加工に用いるポリッシングパッド及びパッド
の溝加工用工具に関するもので、詳しくは硬質発泡樹脂
パッドに同心状の細密なリング溝を旋削により能率良く
加工する際に使用する工具の形状及び小径域から大径域
まで均整な断面形状の溝が旋削された硬質発泡樹脂製パ
ッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造工程において、例えばシリコ
ンウエハ表面の各種薄膜層を化学的に鏡面加工する場合
のＣＭＰ法に各種のポリッシングパッドが使用されてい
る。これらのパッドの中には結合の緩い砥粒と樹脂の複
合体構造をとっているものがある。加工の際にウエハ表
面とポリッシングパッドとの摩擦によりデイスクから遊
離した砥粒がウエハ表面に作用して鏡面とするものであ
る。この場合加工能率は離脱する砥粒の程度に依存して
いる。
ンウエハ表面の各種薄膜層を化学的に鏡面加工する場合
のＣＭＰ法に各種のポリッシングパッドが使用されてい
る。これらのパッドの中には結合の緩い砥粒と樹脂の複
合体構造をとっているものがある。加工の際にウエハ表
面とポリッシングパッドとの摩擦によりデイスクから遊
離した砥粒がウエハ表面に作用して鏡面とするものであ
る。この場合加工能率は離脱する砥粒の程度に依存して
いる。
【０００３】またスラリの砥粒移動を制御しやすい状態
にするという観点からパッドを作るのに表面が多孔質の
硬質発泡樹脂で形成することが行われている。砥粒に代
表される加工用の微粒子はウエハの物性，目標の仕上が
り表面の形状精度や粗さによって適宜選択されるがウエ
ハと固定した微粒子との接触とするか、浮遊した微粒子
との接触とするかが選択されている。平坦化処理した表
面の鏡面仕上げの程度を向上させるために、ＣＭＰ法で
は後者の手法が採用されフロートポリッシングの一種で
あり、微粒子と液体からなるスラリーをウエハとパッド
間に一定量を定常的に供給して作業するものである。
にするという観点からパッドを作るのに表面が多孔質の
硬質発泡樹脂で形成することが行われている。砥粒に代
表される加工用の微粒子はウエハの物性，目標の仕上が
り表面の形状精度や粗さによって適宜選択されるがウエ
ハと固定した微粒子との接触とするか、浮遊した微粒子
との接触とするかが選択されている。平坦化処理した表
面の鏡面仕上げの程度を向上させるために、ＣＭＰ法で
は後者の手法が採用されフロートポリッシングの一種で
あり、微粒子と液体からなるスラリーをウエハとパッド
間に一定量を定常的に供給して作業するものである。
【０００４】またウエハによっては脆性破壊性が強く、
割れ及び欠けが発生しやすいという機械的な弱点を有す
るためウエハの薄化工程をラッピング又はポリッシング
のみで行わねばならない場合もあり、ポリッシング工程
は重要な工程となっている。ラップ研削盤の機能を有す
る鏡面研磨機においてテーブル上にウエハを固定し砥石
軸下端のフランジ端面にパッドを固定し砥粒微粒子を含
む液体を、テーブルと砥石軸が回転中に常時供給し鏡面
仕上げの作業能率を計っている。半導体デバイスの平坦
化処理の場合にはパッドを円テーブル上に載置して行わ
れている。
割れ及び欠けが発生しやすいという機械的な弱点を有す
るためウエハの薄化工程をラッピング又はポリッシング
のみで行わねばならない場合もあり、ポリッシング工程
は重要な工程となっている。ラップ研削盤の機能を有す
る鏡面研磨機においてテーブル上にウエハを固定し砥石
軸下端のフランジ端面にパッドを固定し砥粒微粒子を含
む液体を、テーブルと砥石軸が回転中に常時供給し鏡面
仕上げの作業能率を計っている。半導体デバイスの平坦
化処理の場合にはパッドを円テーブル上に載置して行わ
れている。
【０００５】定常的に供給されるスラリがウエハの上面
に均一に供給され、かつウエハの表面の一定個所に滞留
することがないように、また新たに供給される液体に更
新されるようにする必要がある。従来使用されているパ
ッドはその表面にウエハとパッド間に流入する液体の流
動性や均一性を図るために小さな穴を多数設けたり、直
線状の溝を基本として直交又は斜交する溝群を設けたり
して作業能率の向上を計ってきた。溝の形状と共にパッ
ドの材質についても改良が加えられている。
に均一に供給され、かつウエハの表面の一定個所に滞留
することがないように、また新たに供給される液体に更
新されるようにする必要がある。従来使用されているパ
ッドはその表面にウエハとパッド間に流入する液体の流
動性や均一性を図るために小さな穴を多数設けたり、直
線状の溝を基本として直交又は斜交する溝群を設けたり
して作業能率の向上を計ってきた。溝の形状と共にパッ
ドの材質についても改良が加えられている。
【０００６】多層配線技術において各層の配線金属層の
平坦化処理にＣＭＰ法が多用されている。配線金属層は
軟質であるためフロートポリッシングが不可欠であり特
にスラリによる平坦化処理を効率的に行い、更に処理能
率を向上させるためにパッドに刻設される溝の形状と研
磨布の寸法・機械的性質が重要である。従来技術として
生産能率の点から金型で多数の溝を一挙に形成する方法
があるが形成するパッド外径が大きくなり溝数が増加し
更に溝形状が細密になるに従い溝の形状を均整にするこ
とが困難となっている。また成型に伴う一般的な欠点で
ある樹脂の流動性のばらつきが溝形状の不均整さをもた
らしている。
平坦化処理にＣＭＰ法が多用されている。配線金属層は
軟質であるためフロートポリッシングが不可欠であり特
にスラリによる平坦化処理を効率的に行い、更に処理能
率を向上させるためにパッドに刻設される溝の形状と研
磨布の寸法・機械的性質が重要である。従来技術として
生産能率の点から金型で多数の溝を一挙に形成する方法
があるが形成するパッド外径が大きくなり溝数が増加し
更に溝形状が細密になるに従い溝の形状を均整にするこ
とが困難となっている。また成型に伴う一般的な欠点で
ある樹脂の流動性のばらつきが溝形状の不均整さをもた
らしている。
【０００７】特にウエハ若しくはデバイスの表面層が軟
質材でありこれを鏡面仕上げ若しくは平坦化するのは従
来のパッドの表面形状では所定の鏡面品質を達成するこ
とが困難となっている。またパッド上の溝の形状等によ
るパッド表面と被加工表面との間のハイドロプレーン現
象の発生を抑制するための試行が必要であり、そのため
にも溝形状の策定にも切削によるパッドの試作及び製造
が不可欠である。
質材でありこれを鏡面仕上げ若しくは平坦化するのは従
来のパッドの表面形状では所定の鏡面品質を達成するこ
とが困難となっている。またパッド上の溝の形状等によ
るパッド表面と被加工表面との間のハイドロプレーン現
象の発生を抑制するための試行が必要であり、そのため
にも溝形状の策定にも切削によるパッドの試作及び製造
が不可欠である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は従来技術のこ
のような問題に鑑みなされたものであり、その目的とす
るところは、半導体ウエハ若しくはデバイス表面の鏡面
仕上げを能率良く行うのにスラリの流動性と被削金属の
特性に配慮してポリッシングすべき面に過大な加工圧を
付加せず、かつスラリの円滑な流動を保証することがで
きる同心状の細密溝を有する半導体ウエハ加工用硬質発
泡樹脂溝付パッド及び旋削溝加工用工具を提供しようと
するものである。
のような問題に鑑みなされたものであり、その目的とす
るところは、半導体ウエハ若しくはデバイス表面の鏡面
仕上げを能率良く行うのにスラリの流動性と被削金属の
特性に配慮してポリッシングすべき面に過大な加工圧を
付加せず、かつスラリの円滑な流動を保証することがで
きる同心状の細密溝を有する半導体ウエハ加工用硬質発
泡樹脂溝付パッド及び旋削溝加工用工具を提供しようと
するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１の発明
は、半導体デバイス加工用のパッドであって、このパッ
ドの基材を硬質発泡樹脂材とし、このパッドに溝幅０．
１ｍｍ乃至０．３ｍｍ，溝深さが０．１ｍｍ乃至１．０
ｍｍの溝を、溝ピッチが０．２ｍｍ乃至２．０ｍｍでパ
ッドの上面に対し溝の壁を直角にかつ均整な溝を形成す
るため切刃の形状を刃物角１５度乃至３５度、前逃げ角
６５度乃至４５度、溝の外周側壁に当接する切刃の横逃
げ角を１度乃至３度の範囲に形成した単一切刃を板状工
具の同一側面上に整列突設した多刃工具を用いて少なく
とも直径２０ｍｍから２００ｍｍの間に多数条を同心に
旋削で形成してなり、コーナ部分に直角なエッジを有す
る溝をパッド中心の小径溝から最外径に近い溝までを同
一形状に旋削で形成したものである。
は、半導体デバイス加工用のパッドであって、このパッ
ドの基材を硬質発泡樹脂材とし、このパッドに溝幅０．
１ｍｍ乃至０．３ｍｍ，溝深さが０．１ｍｍ乃至１．０
ｍｍの溝を、溝ピッチが０．２ｍｍ乃至２．０ｍｍでパ
ッドの上面に対し溝の壁を直角にかつ均整な溝を形成す
るため切刃の形状を刃物角１５度乃至３５度、前逃げ角
６５度乃至４５度、溝の外周側壁に当接する切刃の横逃
げ角を１度乃至３度の範囲に形成した単一切刃を板状工
具の同一側面上に整列突設した多刃工具を用いて少なく
とも直径２０ｍｍから２００ｍｍの間に多数条を同心に
旋削で形成してなり、コーナ部分に直角なエッジを有す
る溝をパッド中心の小径溝から最外径に近い溝までを同
一形状に旋削で形成したものである。
【００１０】この発明によれば、硬質発泡樹脂パッドの
表面溝を旋削することによりパッド上面に対し溝の壁が
直角に形成でき、かつ均整な溝を形成することができる
のでスラリが同心状に刻設された溝とパッドとデバイス
との隙間で適宜移動しスラリが常に更新され加工能率の
向上が計れる。パッドの溝を微細な溝幅に形成すること
によりパッド表面へのスラリの流動時の作用力が調整さ
れハイドロプレーン現象の抑制と平坦化に効果がある。
表面溝を旋削することによりパッド上面に対し溝の壁が
直角に形成でき、かつ均整な溝を形成することができる
のでスラリが同心状に刻設された溝とパッドとデバイス
との隙間で適宜移動しスラリが常に更新され加工能率の
向上が計れる。パッドの溝を微細な溝幅に形成すること
によりパッド表面へのスラリの流動時の作用力が調整さ
れハイドロプレーン現象の抑制と平坦化に効果がある。
【００１１】 本発明の請求項２の発明は、単一切刃を
板状工具の同一側面上に整列突設して多刃ユニットに
し、更にこの多刃ユニットをユニットホルダに取り換え
可能に固装して多刃ユニット工具とし、この多刃ユニッ
ト工具の一個以上を溝ピッチが整列するように配列して
取換可能に構成して同心の多条の溝を同時に旋削により
形成するものである。
板状工具の同一側面上に整列突設して多刃ユニットに
し、更にこの多刃ユニットをユニットホルダに取り換え
可能に固装して多刃ユニット工具とし、この多刃ユニッ
ト工具の一個以上を溝ピッチが整列するように配列して
取換可能に構成して同心の多条の溝を同時に旋削により
形成するものである。
【００１２】 請求項２の発明によれば、微細な溝幅の
溝を施削でパッドに効率的に付与する多刃工具である。
溝を施削でパッドに効率的に付与する多刃工具である。
【００１３】 本発明の請求項３の発明は、前記板状工
具に整列突設する単一切刃のピッチが硬質発泡樹脂パッ
ド上に刻設する溝ピッチの倍のピッチで板状工具の同一
側面上に形成して多刃ユニットを構成してなるものであ
る。
具に整列突設する単一切刃のピッチが硬質発泡樹脂パッ
ド上に刻設する溝ピッチの倍のピッチで板状工具の同一
側面上に形成して多刃ユニットを構成してなるものであ
る。
【００１４】請求項３の発明によれば、微細な溝幅の溝
を旋削でパッドに効率的に付与する多刃工具である。
を旋削でパッドに効率的に付与する多刃工具である。
【００１５】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を本願発明に
係る旋削工具を用いて製造したＣＭＰ法加工用パッドを
図面にもとづき説明する。
係る旋削工具を用いて製造したＣＭＰ法加工用パッドを
図面にもとづき説明する。
【００１６】ＣＭＰ法加工に用いられるパッドの基材
は、コスト・物性の安定性等から硬質発泡樹脂が多用さ
れている。とりわけ弾性変形特性・熱伝導率・耐久性・
生産性・経済性等を総合的に判断して現在硬質発泡ウレ
タンシートを基材とするパッドが使用されることが多
い。しかしながら硬質発泡ウレタンシートは、その機械
的性質から一般に切削加工には不向きとされており、パ
ッドとして使用する場合に必要なシート表面上の溝は、
溝を刻設した金型で成型時に同時に形成する方法が能率
的な生産法であるため模索されてきた。
は、コスト・物性の安定性等から硬質発泡樹脂が多用さ
れている。とりわけ弾性変形特性・熱伝導率・耐久性・
生産性・経済性等を総合的に判断して現在硬質発泡ウレ
タンシートを基材とするパッドが使用されることが多
い。しかしながら硬質発泡ウレタンシートは、その機械
的性質から一般に切削加工には不向きとされており、パ
ッドとして使用する場合に必要なシート表面上の溝は、
溝を刻設した金型で成型時に同時に形成する方法が能率
的な生産法であるため模索されてきた。
【００１７】パッドの外径と溝数が大になり、更に繊細
な溝幅のパッドが近時ＣＭＰ法加工上要請されつつあ
る。金型による成型では、溝入口のコーナ部分がだれや
すくスラリの流動性を制御しにくい。そのため切削加工
によりコーナ部分に直角なエッジを有する溝を形成する
必要が生じてきた。本願発明は、硬質発泡樹脂材の旋削
に適合した切刃を特定し、溝の壁面にむしれ若しくは膨
れまたは壁面の傾き等が少ない溝を旋削により付与した
ＣＭＰ法加工用パッドの提供を可能とするものである。
な溝幅のパッドが近時ＣＭＰ法加工上要請されつつあ
る。金型による成型では、溝入口のコーナ部分がだれや
すくスラリの流動性を制御しにくい。そのため切削加工
によりコーナ部分に直角なエッジを有する溝を形成する
必要が生じてきた。本願発明は、硬質発泡樹脂材の旋削
に適合した切刃を特定し、溝の壁面にむしれ若しくは膨
れまたは壁面の傾き等が少ない溝を旋削により付与した
ＣＭＰ法加工用パッドの提供を可能とするものである。
【００１８】図１は、単一切刃１でパッド基材２に溝３
を旋削した状態を示す。ここで溝壁面３ａは均整に旋削
されることが要求されている。図２は、金型でパッドの
外形と溝とを同時に形成した場合に、壁面の傾き２ａや
膨れ２ｂが生じることを示している。次にＣＭＰ法加工
に使用されるパッドには、可能な限り中心部分から外径
に最も近いところまで一様な溝を設ける必要がある。実
際の最小径は２０ｍｍ前後であるが最大径は２５０ｍｍ
から５００ｍｍへと増加し近い将来１０００ｍｍ位のパ
ッドが要請される可能性がある。直径の大きいリング溝
を旋削する場合は加工した溝と切刃との干渉量は小さい
が、溝径が小さいほど干渉量は大きい。
を旋削した状態を示す。ここで溝壁面３ａは均整に旋削
されることが要求されている。図２は、金型でパッドの
外形と溝とを同時に形成した場合に、壁面の傾き２ａや
膨れ２ｂが生じることを示している。次にＣＭＰ法加工
に使用されるパッドには、可能な限り中心部分から外径
に最も近いところまで一様な溝を設ける必要がある。実
際の最小径は２０ｍｍ前後であるが最大径は２５０ｍｍ
から５００ｍｍへと増加し近い将来１０００ｍｍ位のパ
ッドが要請される可能性がある。直径の大きいリング溝
を旋削する場合は加工した溝と切刃との干渉量は小さい
が、溝径が小さいほど干渉量は大きい。
【００１９】しかし、現在若しくは近い将来においては
パッドの最大径は５００ｍｍから８００ｍｍの範囲が必
要とされ、この場合に最小径域から最大径域までの溝を
生産性良く同一工具で如何に旋削により均整な溝をパッ
ドに付与できるかの点にある。本願発明では、後述の本
願発明に係る多刃旋削用工具を用いてこの課題を解決し
ＣＭＰ法加工用に使用できる溝付パッドを提供するもの
である。
パッドの最大径は５００ｍｍから８００ｍｍの範囲が必
要とされ、この場合に最小径域から最大径域までの溝を
生産性良く同一工具で如何に旋削により均整な溝をパッ
ドに付与できるかの点にある。本願発明では、後述の本
願発明に係る多刃旋削用工具を用いてこの課題を解決し
ＣＭＰ法加工用に使用できる溝付パッドを提供するもの
である。
【００２０】図３は溝付パッドの部分図であり溝３が中
心部分の一部を除き一様に多数の溝が形成されているこ
とを示している。図４は図３のＡ−Ａ断面図で、形成さ
れた一様の溝を表している。溝はパッド表面に一様に加
工される他スラリの流動性を制御してスラリによるハイ
ドロプレーン現象を抑制するために、スラリの粘性を考
慮して溝ピッチを一定周期で変化させたり溝ピッチを不
規則にする場合もある。
心部分の一部を除き一様に多数の溝が形成されているこ
とを示している。図４は図３のＡ−Ａ断面図で、形成さ
れた一様の溝を表している。溝はパッド表面に一様に加
工される他スラリの流動性を制御してスラリによるハイ
ドロプレーン現象を抑制するために、スラリの粘性を考
慮して溝ピッチを一定周期で変化させたり溝ピッチを不
規則にする場合もある。
【００２１】図５，図６，図７にパッド基材を硬質発泡
ウレタンシートとしたＣＭＰ法加工用パッドを示す。図
５または図６に示す溝形状と溝ピッチを有する溝群を最
小径２０ｍｍから基材の最外径の近くまで一様に溝を旋
削で形成したパッドを示している。
ウレタンシートとしたＣＭＰ法加工用パッドを示す。図
５または図６に示す溝形状と溝ピッチを有する溝群を最
小径２０ｍｍから基材の最外径の近くまで一様に溝を旋
削で形成したパッドを示している。
【００２２】パッド上に旋削される溝の形状は以下の通
りである。溝幅は０．１ｍｍ乃至１．０ｍｍの範囲で特
定される。スラリの流動性を制御し、発泡体表面の凹凸
と溝幅の大きさにより砥粒の供給と加工屑若しくは反応
生成物の排出が左右されるからである。溝幅が０．１ｍ
ｍより小さくなるとスラリの制御性と溝の旋削による被
削性が低下するので限界があり溝幅は１ｍｍ以上では旋
削性は良いがスラリの制御性が低下し平坦化処理面の鏡
面仕上げ程度が悪くなるので限界が認められる。
りである。溝幅は０．１ｍｍ乃至１．０ｍｍの範囲で特
定される。スラリの流動性を制御し、発泡体表面の凹凸
と溝幅の大きさにより砥粒の供給と加工屑若しくは反応
生成物の排出が左右されるからである。溝幅が０．１ｍ
ｍより小さくなるとスラリの制御性と溝の旋削による被
削性が低下するので限界があり溝幅は１ｍｍ以上では旋
削性は良いがスラリの制御性が低下し平坦化処理面の鏡
面仕上げ程度が悪くなるので限界が認められる。
【００２３】溝幅の選定の要因としてパッド材質の硬度
がある。硬度の低い材質にあっては溝幅×溝深さを０．
２ｍｍ×０．２ｍｍに比較的硬度の高いパッド基材の場
合は０．４ｍｍ×０．８ｍｍに選定できる溝ピッチは
０．２ｍｍ乃至２．０ｍｍの範囲で特定される。溝ピッ
チの特定は半導体デバイスの銅・金等の軟質配線部材の
平坦化処理の鏡面仕上げの程度と処理能率によって選択
される。通常溝ピッチは１ｍｍ乃至２ｍｍの範囲で特定
されることが多い。溝ピッチを必要以上に小さくすると
スラリの粘度との関係でハイドロプレーン現象を抑制し
にくくなるので慎重に特定する必要がある。具体値とし
て溝幅×溝深さ×溝ピッチが０．３ｍｍ×０．４ｍｍ×
２ｍｍがある。パッドの旋削溝の径が小さくなるほど旋
削切刃の刃先と溝外径との干渉問題及び切削速度が低下
するので溝の被削性が悪くなる。特に径が２０ｍｍから
２００ｍｍの範囲の溝旋削には切刃形状の特定が必要と
なる。
がある。硬度の低い材質にあっては溝幅×溝深さを０．
２ｍｍ×０．２ｍｍに比較的硬度の高いパッド基材の場
合は０．４ｍｍ×０．８ｍｍに選定できる溝ピッチは
０．２ｍｍ乃至２．０ｍｍの範囲で特定される。溝ピッ
チの特定は半導体デバイスの銅・金等の軟質配線部材の
平坦化処理の鏡面仕上げの程度と処理能率によって選択
される。通常溝ピッチは１ｍｍ乃至２ｍｍの範囲で特定
されることが多い。溝ピッチを必要以上に小さくすると
スラリの粘度との関係でハイドロプレーン現象を抑制し
にくくなるので慎重に特定する必要がある。具体値とし
て溝幅×溝深さ×溝ピッチが０．３ｍｍ×０．４ｍｍ×
２ｍｍがある。パッドの旋削溝の径が小さくなるほど旋
削切刃の刃先と溝外径との干渉問題及び切削速度が低下
するので溝の被削性が悪くなる。特に径が２０ｍｍから
２００ｍｍの範囲の溝旋削には切刃形状の特定が必要と
なる。
【００２４】実施例１において記載した硬質発泡ウレタ
ンを基材とするＣＭＰ法に用いるパッド上の旋削溝加工
には刃物角１５度，２０度，２５度を特定し対応する前
逃げ角は４５度，横逃げ角は３度と特定している。刃物
角の選択は被削性の物性や被削材等による切粉の排除性
等を考慮して選択される。切刃の刃幅は旋削後の溝形状
が所定寸法になるように決定される。刃幅と溝ピッチの
具体例として刃幅×溝ピッチを０．２５ｍｍ×１．１ｍ
ｍ若しくは０．３ｍｍ×２．０ｍｍと特定して旋削して
パッド表面を形成している。
ンを基材とするＣＭＰ法に用いるパッド上の旋削溝加工
には刃物角１５度，２０度，２５度を特定し対応する前
逃げ角は４５度，横逃げ角は３度と特定している。刃物
角の選択は被削性の物性や被削材等による切粉の排除性
等を考慮して選択される。切刃の刃幅は旋削後の溝形状
が所定寸法になるように決定される。刃幅と溝ピッチの
具体例として刃幅×溝ピッチを０．２５ｍｍ×１．１ｍ
ｍ若しくは０．３ｍｍ×２．０ｍｍと特定して旋削して
パッド表面を形成している。
【００２５】本発明で特定した旋削溝工具でパッドを加
工する場合の工具の刃先形状が溝の加工品質に及ぼす作
用について次に説明する。図８に刃先部分の用語説明を
示している。樹脂の中でもとりわけ気孔を含む発泡樹脂
材は刃物による切削加工の対象とはされないことが多
い。そのためＣＭＰ法加工用パッドの基材である硬質発
泡樹脂である硬質発泡ウレタン製のパッドの成型品が生
産性の高い方法として発想された。しかし、最近のＣＭ
Ｐ法加工上の要請から細密な溝幅が必要となり、かつパ
ッド形状の大型化に対応して従来のパッドの製造手法で
は限界があり、これを打開するためあえて生産性が低い
と考えられる切削加工による方法を選択せざるを得ない
状況下にあり検討され始めている。
工する場合の工具の刃先形状が溝の加工品質に及ぼす作
用について次に説明する。図８に刃先部分の用語説明を
示している。樹脂の中でもとりわけ気孔を含む発泡樹脂
材は刃物による切削加工の対象とはされないことが多
い。そのためＣＭＰ法加工用パッドの基材である硬質発
泡樹脂である硬質発泡ウレタン製のパッドの成型品が生
産性の高い方法として発想された。しかし、最近のＣＭ
Ｐ法加工上の要請から細密な溝幅が必要となり、かつパ
ッド形状の大型化に対応して従来のパッドの製造手法で
は限界があり、これを打開するためあえて生産性が低い
と考えられる切削加工による方法を選択せざるを得ない
状況下にあり検討され始めている。
【００２６】成型による製造法に比し生産性の点で殆ど
匹敵できる程度の生産性のある手段として考えられるの
は旋削による多刃工具による加工が最も可能性が大き
い。そこで硬質発泡ウレタンシートに均整な溝を加工す
るための単一切刃の形状特定が第１の課題となる。第２
の課題として、ＣＭＰ法加工用パッドはパッド中心の小
径溝から最外径に近い溝まで同一形状の溝を一様に旋削
する必要があり特に小径部では溝の外径部の壁面とこれ
と接する切刃の側面との干渉が特に顕著であり壁面のむ
しりやだれの原因となっている。従って内径部分から外
径部分の溝加工に至るまで同一形状の工具で加工するた
めに刃先形状に特定の配慮をする必要がある。
匹敵できる程度の生産性のある手段として考えられるの
は旋削による多刃工具による加工が最も可能性が大き
い。そこで硬質発泡ウレタンシートに均整な溝を加工す
るための単一切刃の形状特定が第１の課題となる。第２
の課題として、ＣＭＰ法加工用パッドはパッド中心の小
径溝から最外径に近い溝まで同一形状の溝を一様に旋削
する必要があり特に小径部では溝の外径部の壁面とこれ
と接する切刃の側面との干渉が特に顕著であり壁面のむ
しりやだれの原因となっている。従って内径部分から外
径部分の溝加工に至るまで同一形状の工具で加工するた
めに刃先形状に特定の配慮をする必要がある。
【００２７】そこで第１の課題である単一切刃の形状を
刃物角を１５度乃至３５度、それに対応して前逃げ角を
４５度乃至６５度と特定する。角度範囲は被削材との関
係で定まる。被削材が軟質材であるほど刃物角は１５度
に近く、前逃げ角を４５度に近くとる。また刃物角を一
定にして前逃げ角を４５度から増加させて被削性を判定
し単一切刃の形状が最終的に決定される。なお単一切刃
の刃幅は最終的に形成するパッド上溝幅０．１ｍｍ乃至
１．０ｍｍを旋削するのに適合する幅を０．１ｍｍ乃至
１．５ｍｍの範囲から選定する。
刃物角を１５度乃至３５度、それに対応して前逃げ角を
４５度乃至６５度と特定する。角度範囲は被削材との関
係で定まる。被削材が軟質材であるほど刃物角は１５度
に近く、前逃げ角を４５度に近くとる。また刃物角を一
定にして前逃げ角を４５度から増加させて被削性を判定
し単一切刃の形状が最終的に決定される。なお単一切刃
の刃幅は最終的に形成するパッド上溝幅０．１ｍｍ乃至
１．０ｍｍを旋削するのに適合する幅を０．１ｍｍ乃至
１．５ｍｍの範囲から選定する。
【００２８】硬質発泡ウレタンは木材の切削に類似する
点があり切刃の刃先は鋭利にし切刃の刃先は刃先両側か
ら被削材に当接し切削が開始する形状にすることが望ま
しい。例えば工具研磨の際に刃先中央部分が凹みとなり
刃先の両端を突出するように円弧で刃先を形成するよう
に刃先を研磨することにより溝加工時の切粉の流出もよ
くなる。また刃先を直線にせず刃先先端にのみ研削目を
残して微小なノコギリ目を残しすくい面・前逃げ面・刃
側面は切粉等が流れやすい研磨目とするか、極めて滑ら
かな平面にすることが必要である。
点があり切刃の刃先は鋭利にし切刃の刃先は刃先両側か
ら被削材に当接し切削が開始する形状にすることが望ま
しい。例えば工具研磨の際に刃先中央部分が凹みとなり
刃先の両端を突出するように円弧で刃先を形成するよう
に刃先を研磨することにより溝加工時の切粉の流出もよ
くなる。また刃先を直線にせず刃先先端にのみ研削目を
残して微小なノコギリ目を残しすくい面・前逃げ面・刃
側面は切粉等が流れやすい研磨目とするか、極めて滑ら
かな平面にすることが必要である。
【００２９】次に第２の課題について説明する。同一形
状の単一切刃で溝の最小径から最大径まで加工する場合
に満たすべき条件を検討する。小径溝において溝壁との
干渉を避けるためには前逃げ角を大にすれば良い。そこ
で小径部の直径を２０ｍｍ，溝深さ１．０ｍｍを仮定し
て前逃げ角１０度，４５度，８０度で試算したものを表
１に示している。
状の単一切刃で溝の最小径から最大径まで加工する場合
に満たすべき条件を検討する。小径溝において溝壁との
干渉を避けるためには前逃げ角を大にすれば良い。そこ
で小径部の直径を２０ｍｍ，溝深さ１．０ｍｍを仮定し
て前逃げ角１０度，４５度，８０度で試算したものを表
１に示している。
【００３０】
【表１】
【００３１】表示する数値の計算式は次の通りである。
前逃げ角１０度、溝径２０ｍｍ、溝深さ１ｍｍとする
と、前逃げ面の外側のエッジがパッドの表面と接する位
置は次式で求められる。
前逃げ角１０度、溝径２０ｍｍ、溝深さ１ｍｍとする
と、前逃げ面の外側のエッジがパッドの表面と接する位
置は次式で求められる。
【数１】
従って干渉量は１１．４９６−１０＝１．４９６。
【００３２】前逃げ角に４５度を採用すると干渉量は
０．０５ｍｍとなり更に横逃げ角を３度程度に採れば干
渉は全く生じないことがわかる。この点から前逃げ角を
４５度程度とし刃物角を小の方向、すくい角を大きい方
向で単一切刃を選択する。図９は干渉量の計算手順の説
明図である。なお工具の材質は炭素鋼・合金鋼・高速度
鋼・超硬合金・サーメット・ステライト・超高圧焼結体
も使用することもできる。パッドのクリーン度を高める
ためには錆の混入を防止するためセラミックを使用する
こともできる。平均的切削条件は周速２００ｍ／ｍｉ
ｎ、送り０．０５以下とする。切削速度を一定に管理す
ることもできるが、仕上がりに差は殆どない。なお硬質
発泡樹脂旋削時の切刃の刃幅は材質により旋削後の溝形
状が所定寸法になるように材質の物性を考慮して工具幅
を決定する。
０．０５ｍｍとなり更に横逃げ角を３度程度に採れば干
渉は全く生じないことがわかる。この点から前逃げ角を
４５度程度とし刃物角を小の方向、すくい角を大きい方
向で単一切刃を選択する。図９は干渉量の計算手順の説
明図である。なお工具の材質は炭素鋼・合金鋼・高速度
鋼・超硬合金・サーメット・ステライト・超高圧焼結体
も使用することもできる。パッドのクリーン度を高める
ためには錆の混入を防止するためセラミックを使用する
こともできる。平均的切削条件は周速２００ｍ／ｍｉ
ｎ、送り０．０５以下とする。切削速度を一定に管理す
ることもできるが、仕上がりに差は殆どない。なお硬質
発泡樹脂旋削時の切刃の刃幅は材質により旋削後の溝形
状が所定寸法になるように材質の物性を考慮して工具幅
を決定する。
【００３３】本願発明では多刃工具を用いて多数の同一
形状の切刃をパッド上に切り込み送りを行い所定の切刃
の数だけの溝を同時に旋削するものである。従って一定
数の切刃を一つのチップ上に形成してユニット化して溝
の加工能率の向上、工具の製造と保全管理の容易化をで
きるようにしたものである。
形状の切刃をパッド上に切り込み送りを行い所定の切刃
の数だけの溝を同時に旋削するものである。従って一定
数の切刃を一つのチップ上に形成してユニット化して溝
の加工能率の向上、工具の製造と保全管理の容易化をで
きるようにしたものである。
【００３４】多刃工具の第１の実施例を図１０，図１１
に示す。単一切刃１を板状の工具チップの同一側面上に
所定のピッチで形成して多刃ユニット４とし、ユニット
ホルダ５に固装した位置決めピン６に嵌着して位置決め
し、押さえ板７で挟持してボルト８で固定して多刃ユニ
ット工具を構成する。この多刃ユニット工具の１個以上
を溝ピッチが同一となるよう配列して工具台に固定し２
軸ＮＣ制御して多数の溝を効率良く加工することが可能
である〔図１２〕。図１３はマルチユニットホルダ９の
例であり一つのホルダ上に多数の多刃ユニットを組み付
けたもので図１０に示すように多刃ユニット４の両側端
に切刃１が設けられているので切刃間ピッチの確保が容
易であり作業上の便宜が計られたものである。
に示す。単一切刃１を板状の工具チップの同一側面上に
所定のピッチで形成して多刃ユニット４とし、ユニット
ホルダ５に固装した位置決めピン６に嵌着して位置決め
し、押さえ板７で挟持してボルト８で固定して多刃ユニ
ット工具を構成する。この多刃ユニット工具の１個以上
を溝ピッチが同一となるよう配列して工具台に固定し２
軸ＮＣ制御して多数の溝を効率良く加工することが可能
である〔図１２〕。図１３はマルチユニットホルダ９の
例であり一つのホルダ上に多数の多刃ユニットを組み付
けたもので図１０に示すように多刃ユニット４の両側端
に切刃１が設けられているので切刃間ピッチの確保が容
易であり作業上の便宜が計られたものである。
【００３５】
【発明の効果】請求項１の発明は、旋削でＣＭＰ法加工
用パッドを製造することにより繊細な溝幅でも溝の壁と
上面とが直角性を保持できるのでデバイス加工面とパッ
ド上面間でスラリの流れが制御しやすく両者間のハイド
ロプレーン現象の発生を抑制することができデバイスの
軟質金属面のＣＭＰ法加工による平坦化処理が効率よく
遂行できる。
用パッドを製造することにより繊細な溝幅でも溝の壁と
上面とが直角性を保持できるのでデバイス加工面とパッ
ド上面間でスラリの流れが制御しやすく両者間のハイド
ロプレーン現象の発生を抑制することができデバイスの
軟質金属面のＣＭＰ法加工による平坦化処理が効率よく
遂行できる。
【００３６】 本発明の請求項２の発明は、切刃形状を
特定することにより小径溝の外側の溝コーナーのエッジ
を直角にし、壁面のだれ、むしれを生じないようにし、
旋削溝を加工することができる。また、単一切刃を構成
素子とする旋削用多刃工具をモジュール化して構成し、
高能率に多数の旋削溝を加工することができるものであ
る。
特定することにより小径溝の外側の溝コーナーのエッジ
を直角にし、壁面のだれ、むしれを生じないようにし、
旋削溝を加工することができる。また、単一切刃を構成
素子とする旋削用多刃工具をモジュール化して構成し、
高能率に多数の旋削溝を加工することができるものであ
る。
【００３７】
【図１】単一切刃による溝加工図を示し好ましい溝壁面
を示している。
を示している。
【図２】型使用で成形した溝形状図を示し溝壁面の傾き
や膨れが生じている。
や膨れが生じている。
【図３】溝付パッドの表面，溝の拡大図である。図は一
様な溝を示しているが不規則ピッチにすることもでき
る。
様な溝を示しているが不規則ピッチにすることもでき
る。
【図４】図３の溝の断面図である。
【図５】ＣＭＰ法加工用硬質発泡ウレタンパッドの断面
図である。
図である。
【図６】図５のパッドより更に繊細な溝幅を有するパッ
ドの断面図である。
ドの断面図である。
【図７】図５又は図６に示す溝をパッド表面に一様に旋
削で設けた状態図である。
削で設けた状態図である。
【図８】刃先部分の用語説明図である。
【図９】前逃げ面と被削面との干渉量の計算手順の説明
図である。
図である。
【図１０】溝ピッチの倍ピッチで切刃を形成した多刃ユ
ニットで多条溝を加工する説明図である。
ニットで多条溝を加工する説明図である。
【図１１】多刃ユニット工具の全体図である。
【図１２】多刃ユニット工具を並設して多数の溝を同時
加工する説明図である。
加工する説明図である。
【図１３】マルチユニットホルダに多刃ユニットを並設
した外形図である。
した外形図である。
１ 切刃
２ パッド基材
３ 溝
４ 多刃ユニット
５ ユニットホルダ
６ 位置決めピン
７ 押さえ板
８ ボルト
９ 溝切り工具
１０ 工具ホルダ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−146969（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−299736（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−70463（ＪＰ，Ａ)
特開 昭51−106482（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−320305（ＪＰ，Ａ)
特開 平11−151662（ＪＰ，Ａ)
特開2000−94303（ＪＰ，Ａ)
特開2000−237950（ＪＰ，Ａ)
特開2000−349053（ＪＰ，Ａ)
実開 昭52−95981（ＪＰ，Ｕ)
実開 昭57−193301（ＪＰ，Ｕ)
実開 平４−57302（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/304
B23B 27/02
B24B 37/00
Claims (3)
- 【請求項１】 半導体デバイス加工用のパッドであっ
て、このパッドの基材を硬質発泡樹脂材とし、このパッ
ドに溝幅０．１ｍｍ乃至０．３ｍｍ，溝深さが０．１ｍ
ｍ乃至１．０ｍｍの溝を、溝ピッチが０．２ｍｍ乃至
２．０ｍｍでパッドの上面に対し溝の壁を直角にかつ均
整な溝を形成するため切刃の形状を刃物角１５度乃至３
５度、前逃げ角６５度乃至４５度、溝の外周側壁に当接
する切刃の横逃げ角を１度乃至３度の範囲に形成した単
一切刃を板状工具の同一側面上に整列突設した多刃工具
を用いて少なくとも直径２０ｍｍから２００ｍｍの間に
多数条を同心に旋削で形成してなり、コーナ部分に直角
なエッジを有する溝をパッド中心の小径溝から最外径に
近い溝までを同一形状に旋削で形成したことを特徴とす
る硬質発泡樹脂溝付パッド。 - 【請求項２】 単一切刃を板状工具の同一側面上に整列
突設して多刃ユニットにし、更にこの多刃ユニットをユ
ニットホルダに取り換え可能に固装して多刃ユニット工
具とし、この多刃ユニット工具の一個以上を溝ピッチが
整列するように配列して取換可能に構成して同心の多条
の溝を同時に旋削により形成することを特徴とする硬質
発泡樹脂パッドの旋削溝加工用工具。 - 【請求項３】 前記板状工具に整列突設する単一切刃の
ピッチが硬質発泡樹脂パッド上に刻設する溝ピッチの倍
のピッチで板状工具の同一側面上に形成して多刃ユニッ
トを構成してなる請求項２に記載の硬質発泡樹脂パッド
の旋削溝加工用工具。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001337328A JP3497492B2 (ja) | 2001-11-02 | 2001-11-02 | 半導体デバイス加工用硬質発泡樹脂溝付パッド及びそのパッド旋削溝加工用工具 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001337328A JP3497492B2 (ja) | 2001-11-02 | 2001-11-02 | 半導体デバイス加工用硬質発泡樹脂溝付パッド及びそのパッド旋削溝加工用工具 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19464699A Division JP3299523B2 (ja) | 1999-07-08 | 1999-07-08 | 硬質発泡樹脂パッドの旋削溝加工用工具 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002184730A JP2002184730A (ja) | 2002-06-28 |
| JP3497492B2 true JP3497492B2 (ja) | 2004-02-16 |
Family
ID=19151987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001337328A Expired - Fee Related JP3497492B2 (ja) | 2001-11-02 | 2001-11-02 | 半導体デバイス加工用硬質発泡樹脂溝付パッド及びそのパッド旋削溝加工用工具 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3497492B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018000529A1 (zh) * | 2016-07-01 | 2018-01-04 | 江苏大学 | 一种固体润滑的金属切削刀具及其加工方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7516536B2 (en) * | 1999-07-08 | 2009-04-14 | Toho Engineering Kabushiki Kaisha | Method of producing polishing pad |
| TWI300026B (en) * | 2002-08-02 | 2008-08-21 | Applied Materials Inc | Conductive polishing article for electrochemical mechanical polishing |
| TWI228768B (en) * | 2002-08-08 | 2005-03-01 | Jsr Corp | Processing method of polishing pad for semiconductor wafer and polishing pad for semiconductor wafer |
| US20040045419A1 (en) * | 2002-09-10 | 2004-03-11 | Bryan William J. | Multi-diamond cutting tool assembly for creating microreplication tools |
| JP3769581B1 (ja) | 2005-05-18 | 2006-04-26 | 東洋ゴム工業株式会社 | 研磨パッドおよびその製造方法 |
| CN101189650B (zh) * | 2005-06-02 | 2011-06-01 | 夏普株式会社 | 膜切断剥离用刃具和膜切断剥离装置 |
-
2001
- 2001-11-02 JP JP2001337328A patent/JP3497492B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2018000529A1 (zh) * | 2016-07-01 | 2018-01-04 | 江苏大学 | 一种固体润滑的金属切削刀具及其加工方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002184730A (ja) | 2002-06-28 |
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