TW201836739A - 用於化學機械平坦化拋光墊之膠凝減縮工具 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種用於機械加工聚合物泡沫製品，諸如化學機械（chemical mechanical，CMP）拋光墊之表面之開槽工具，該開槽工具包含：該製品坐落其上之平板台板；開槽工具框架，其具有平行於該聚合物泡沫製品之平坦表面且面向該聚合物泡沫製品之平坦表面定位的前表面，在該前表面上含有一或多個沿預定方向且以恆定間距配置之切割工具齒。每個切割工具齒具有非切口邊，在非切口邊處其連接開槽工具框架（i）形成在2°至80°範圍內傾角之凹槽切割面；（ii）位於該非切口邊與該凹槽切割面之間之該齒之頂部之排屑面以及（iv）自該切割工具齒過渡至該非切口邊之肩半徑。

Description

用於化學機械平坦化拋光墊之膠凝減縮工具

本發明係關於一種用於將圓周凹槽切入聚合物泡沫製品，諸如化學機械平坦化（chemical mechanical planarization，CMP）拋光墊之改良之開槽工具，以及使用開槽工具之頂部方法。

化學機械平坦化或化學機械平坦化（CMP）拋光係用於平坦化或拋光諸如半導體晶圓、光學或記憶體基板等工件之常用技術。在習知CMP中，晶圓載具或拋光頭安裝在載體總成上。拋光頭固持晶圓且將晶圓定位成與CMP裝置內安裝在台或台板上之拋光墊之拋光層接觸。載具總成在晶圓與拋光墊之間提供可控壓力。同時，將拋光介質（例如漿料）分配至拋光墊上且抽取至晶圓與拋光層之間的間隙中。為實現拋光，拋光墊及晶圓通常相對於彼此旋轉。藉由對拋光層及表面上之拋光介質進行化學及機械作用對晶圓表面拋光且使其成平面。在此類CMP拋光中，漿料及拋光墊共同作用以使基板表面平坦化。關鍵在於漿料及拋光墊同時與基板保持接觸。然而，若拋光墊頂部之漿料池過量，則基板將在拋光墊表面上液面滑動，且拋光墊將不會有效地使基板平坦化。此外，若在拋光過程中由CMP拋光產生之碎屑堆積在拋光墊或基板表面上，則可能產生劃痕及其他缺陷。因此，CMP拋光墊含有凹槽。此類凹槽亦確保漿料均勻分佈在墊表面上。

CMP拋光墊中之凹槽可藉由多種方式形成，該等方式包括機械加工、壓花及對凸形凹槽形成表面進行模製。在此等方法中，機械加工CMP拋光墊係形成凹槽之最有效方式，因為尚未設計用於製造有用的拋光墊之有效模製方法。當在CMP拋光墊上機械加工凹槽時，可能導致膠凝缺陷，其中清除之墊碎屑熔化且黏附至墊表面或凹槽邊緣仍然係最常見之問題。任何可偵測到之膠凝缺陷均意謂必須丟棄含有膠凝缺陷之拋光墊。實際上，膠凝缺陷代表CMP製造商之大量廢料成本。

Toho Engineering之日本專利公開第JP2002184730A號公開一種用於在硬質聚胺酯泡沫CMP拋光墊中切割凹槽之CMP拋光墊凹槽切割工具。使工具之切割邊緣成形，使得所得開槽墊中之凹槽之拐角保持尖銳且在使用中保持其形狀。切割刃與垂直於襯墊之直線之間的工具角為10°至20°，副後角為45°至55°，且側隙角為0°至2°，因為其側面可能在切割過程中承受凹槽之外周壁。然而，即使Toho Engineering之工具可能在隨著時間推移仍然有效之所得CMP拋光墊中切割凹槽，但其仍難以在製造凹槽式CMP拋光墊中防止膠凝缺陷。

本發明人致力於減少機械加工CMP拋光墊以在其中形成凹槽引起之膠凝缺陷之問題。

1. 根據本發明，一種用於機械加工聚合物泡沫製品表面，較佳地具有半徑為X之平坦表面之具有頂部及底部之聚胺酯泡沫製品，諸如化學機械平坦化（CMP）拋光墊，以在其中形成凹槽之開槽工具，該切槽工具包含：具有大於半徑X之半徑Y之床之平板台板，該平板台板可旋轉地安裝在靜止基座上或安裝至靜止基座（諸如平台或金屬框架），較佳安裝成繞垂直於床且連接至使平板台板旋轉之驅動機構之軸A逆時針旋轉；以及安裝在臂上之開槽工具框架，該臂（a）連接至諸如齒輪連接之驅動機構，該驅動機構使開槽工具框架相對於平板台板之旋轉繞軸A往復旋轉，或（b）較佳安裝在或連接至諸如平台或金屬框架之靜止基底上，該開槽工具框架具有平行於且面向聚合物泡沫製品或拋光墊之平坦表面定位之前表面，該聚合物泡沫製品或拋光墊沿軸B含有前表面，該軸B平行於聚合物泡沫製品或拋光墊之任何半徑X操作一或多個、或較佳8至62個或較佳更佳16至32個切割工具齒，該切割工具齒沿預定方向且以恆定間距配置，使得每個切割工具齒與製品或墊之平坦表面之間的角度在齒與齒之間保持恆定，其中每個切割工具齒在其連接切槽工具框架連接處具有非切口邊且具有（i）在具有前邊緣之齒之頂部上的凹槽切割面，該凹槽切割面可為任何形狀，諸如圓形或正方形，兩個側邊緣以及在兩個側邊緣之間延伸且具有恆定寬度（W）之平坦部分，且將每個切割工具齒定位，使得凹槽切割面之平坦部分與垂直於聚合物泡沫製品或拋光墊之平坦表面之線段形成傾角，傾角在2°至80°、或較佳7°至20°、或較佳更佳8°至16°範圍內，（ii）位於非切口邊與凹槽切割面之間的齒頂部之排屑面，該排屑面具有恆定寬度（W）且與凹槽切割面形成100°至170°或較佳120°至160°之鈍角排屑角；（iii）工具齒底面；（iv）肩半徑，其自切割工具齒過渡至非切口邊且自排屑面處之齒之頂部延伸至工具齒底面。

2. 如上述項目1中所闡述之本發明之開槽工具，其中該一或多個切割工具齒配置成使得：（i）當自墊或製品之平坦表面與凹槽切割面形成之角減去傾角時，凹槽切割面將垂直於墊或製品之平坦表面。

3. 如以上項目1或2中任一項所闡述之本發明之開槽工具，其中在任何切割工具齒中，非切口邊之寬度與切割工具齒之凹槽切割面之平面部分的寬度（W）之寬度比在1.1:1至3:1或較佳地1.4:1至2.5:1範圍內。

4. 如以上項目1、2或3中任一項所闡述之本發明之開槽工具，其中（iii）工具齒底面比凹槽切割面及排屑面之寬度（W）更窄且工具齒在每一側上具有側面，使得由每個側面之平面與垂直於凹槽切割面延伸之線段形成在凹槽切割面之側邊緣處起始之側後角。

5. 如以上項目4中所闡述之本發明之開槽工具，其中切割工具齒之側面自切割工具齒之頂部至底部在齒之右側上形成1°至15°、或較佳2°至10°、或較佳2°至7°，例如2°，以及在齒之左側形成5至10°、例如7°之側後角或錐度。

6. 如以上項目1、2、3、4或5中任一項所闡述之本發明之開槽工具，其中開槽工具框架進一步包含針對每個切割工具齒之突起半徑，該突起半徑自開槽工具框架之前表面延伸至切割工具齒之非切口邊。

7. 如以上項目1、2、3、4、5或6中任一項所闡述之本發明之開槽工具，其中一或多個切割工具齒中之每一者包含（v）突起面，該突起面自（i）凹槽切割面之前邊緣延伸至（iii）工具齒底部，進而在突起面與凹槽切割面之間形成底部後角且由頂部凹槽切割面之平面與突起面之平面界定。

8. 如以上項目7中所闡述之本發明之開槽工具，其中底部後角在5°至30°、較佳15°至25°之範圍。

9. 如以上項目1、2、3、4、5、6、7或8中任一項所闡述之本發明之開槽工具，其中每個切割工具齒及非切口邊包含金屬或半金屬碳化物，諸如碳化鎢或其合金，諸如與鈷之合金，例如含有8至15 wt.%、或較佳10至13 wt.%鈷之合金。

10. 如以上項目9中所闡述之本發明之開槽工具，其中每個切割工具齒塗佈有金屬氮化物，例如TiAlN。

11. 如以上項目1、2、3、4、5、6、7、8、9或10中任一項所闡述之本發明之開槽工具，其中較佳地，平板台板垂直或平行於重力安置，且包含真空台板以將聚合物泡沫製品或CMP拋光墊固持在原位。

12. 如以上1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或11中任一項所闡述之本發明之開槽工具，其中較佳地開槽工具包含超過一個切割工具齒且根據所需凹槽間距將切割工具齒彼此等距離地配置。

根據製造具有平坦表面之開槽聚合物泡沫製品，諸如由聚合物泡沫，較佳聚胺酯製成之CMP拋光墊之本發明方法之另一態樣，該方法包含（a）將聚合物泡沫製品或CMP拋光墊之平坦表面置放在平板台板上且較佳藉由真空將其黏附至平板台板上，（b）安置開槽工具框架，使得開槽工具之前表面面向黏附至平板台板之聚合物泡沫製品或拋光墊之平坦表面，其中聚合物泡沫製品或拋光墊之每個平坦表面及平板台板具有中心點，以便沿著垂直於聚合物泡沫製品或拋光墊之平坦表面及平板台板之軸A對齊每個中心點，（c）使具有黏附至其上之製品或墊之開槽工具框架及/或平板台板相對於彼此圍繞軸A旋轉，使得聚合物泡沫製品或拋光墊之平坦表面衝擊一或多個切割工具齒之凹槽切割面，其中切槽工具框架及平板台板彼此往復旋轉或較佳僅使平板台板旋轉，或更佳僅使平板台板逆時針旋轉，同時使開槽工具框架朝著聚合物泡沫製品或拋光墊之平坦表面移動，較佳地橫向進入平坦表面，其中軸A正常延伸藉由由開槽工具框架轉錄之任何路徑之曲率半徑之中心（若其旋轉），以便將圓周凹槽切入聚合物泡沫製品或拋光墊之平坦表面。

在本發明之方法中，例如，切入聚合物泡沫製品或拋光墊中之徑向內部之一個圓周凹槽具有10 mm或更小之曲率半徑。

較佳地，在本發明之方法中，平台台板逆時針旋轉且開槽工具保持靜止。

本發明之方法較佳進一步包含：（d）同時將複數個圓周、環形或同心凹槽切入聚合物泡沫製品或拋光墊之平坦表面。舉例而言，可以如此做使得多個圓周或同心環形槽中徑向最內側之一個具有10 mm或更小之曲率半徑。

本發明之方法可以使用以上項目1至12中任一項所闡述之開槽工具進行。

較佳地，本發明之方法在肖氏D硬度為60至90、或較佳65至90之硬墊上進行。在肖氏D硬度為60至90之較硬CMP拋光墊中形成凹槽時，形成連續晶圓，其較長且不僅必須將其自墊表面排出，而且必須自墊表面之附近斷裂或移除。本發明之開槽工具之排屑面使得能夠在凹槽形成期間自CMP拋光墊表面之附近進行連續晶圓之斷裂或移除。

更佳地，該方法包含在聚合物泡沫製品中切割一或多個凹槽，其中開槽工具進行複數個漸進式切入直至最終深度，其中在每次切入之後，該方法包含使開槽工具在製品或凹槽表面上收回。此類方法稱為「斷屑」，因為在製品凹槽表面上方之縮回在再次切入墊之前「斷開」切屑且將其自開槽工具表面清除。舉例而言，為製造0.030"深之凹槽，該方法包含將切割工具齒切入至0.01"之深度，然後將切割工具齒完全自製品表面上方之凹槽中收回，將切割工具齒切回至物品中直至0.02"之深度且自製品表面上方之凹槽中收回，然後最終將其切回至0.03"之最終深度且將其收回以破碎碎片；最後，將切割工具齒切入至0.03"深度作為清理過程，判定凹槽形狀且清除任何剩餘之碎屑。

如本文所用，術語「環形或同心凹槽」表示沿拋光墊之圓周方向延伸之凹槽，例如複數個環形或同心凹槽或一或多個螺旋凹槽。

如本文所用，術語「ASTM」係指賓夕法尼亞州西康舍霍肯之ASTM國際標準協會（ASTM International, West Conshohocken, PA）之出版物。

如本文所用，術語「圓周凹槽」表示圍繞拋光墊或聚合物泡沫製品之平坦表面之中心點延伸之凹槽。

如本文所用，術語「肖氏D硬度」係根據ASTM D2240-15（2015）「用於橡膠效能-硬度計硬度之標準測試方法（Standard Test Method for Rubber Property—Durometer Hardness）」所量測之給定材料之硬度。在配備有D探針之雷克斯混合硬度測試儀（伊利諾斯州布法羅格羅夫之雷克斯儀錶有限公司（Rex Gauge Company, Inc., Buffalo Grove, IL）上量測硬度。針對每個硬度量測，將六個樣品堆疊且混洗。

如本文所用，除非另外指明，否則術語「wt.% NCO」係指對於給定之含NCO基團或嵌段NCO基團之產物，諸如在規格表或MSDS上報告之量。

如本文中所使用，術語「wt.%」表示重量百分比。

本發明之開槽工具能夠自工具之切割面移除碎屑且在CMP拋光墊中之槽形成中限制膠凝缺陷。開槽工具包含具有前表面之開槽工具框架，該前表面具有靜態地附接至其之一或多個切割工具齒，該一或多個切割工具齒在聚胺酯泡沫CMP拋光墊中提供更乾淨切割及尺寸精確之凹槽，以便產生更乾淨且更一致之凹槽形狀，同時減少在拋光墊開槽期間形成之碎屑堆積。本發明之開槽工具能夠減少可偵測之凝膠缺陷，從而使經受開槽之所有墊之拋光墊輸出產率超過99%。

在使用中，開槽工具框架以其前表面平行於且面向聚合物泡沫製品或拋光墊之平坦表面安置，其中切割工具齒配置成使得在減去傾角時其凹槽切割面將垂直於墊或製品之表面。因此，例如，若每個切割工具齒具有8°之傾角，則開槽工具框架配置成使得切割工具齒之凹槽切割面與墊或製品之平坦表面形成98°之角度。然後將開槽工具框架緩慢地移向聚合物泡沫製品之平坦表面，以滲入聚合物泡沫製品中直至由此形成之槽之期望深度。

本發明之切割工具齒可形成任何形狀之凹槽，例如正方形及圓底形凹槽，且由剛度及強度增加之材料構成。切割工具齒之凹槽切割面之邊緣的形狀決定由本發明之工具形成之凹槽的底部形狀。

安裝在本發明之開槽工具框架上之切割工具齒具有2°至80°或較佳10°至20°或較佳8°至16°之傾角，從而提供更加尖銳之切割邊緣以及切割工具齒中之傾斜平面，以允許開槽碎屑或開槽切屑在凹槽形成期間更有效地自墊表面捲曲離開。較佳地，傾角在8°至16°範圍內。若將傾角設定為35度或更大，則切割工具齒可能不合需要地切入拋光墊內部。另一方面，若將傾角設定為4度或更小，則開槽工具之切割性劣化。

可調整傾角及排屑角以優化本發明之切割工具之效能。較大之傾角提供更尖銳之切割尖端且減少輸入至待開槽材料中之應力。但較大之傾角亦會降低牙齒之整體強度，且增加牙齒之磨損或鈍化速度。更大之排屑角亦為更加期望的，但會導致齒強度之降低以及齒加工難度之增加。

本發明之切割刀具齒包含位於最接近切割刀具齒之肩部之凹槽切割面的端部處之齒之頂部上的排屑面，且該排屑面設置在排屑角處，該排屑角允許凹槽碎屑以平滑之行進路徑離開工具之切割面，從而導致遠離拋光墊表面。本發明之切割工具齒之排屑面藉由消除工具切割邊緣上之碎屑堆積而解決膠凝缺陷問題，此又導致過度之摩擦及熱量，從而導致聚胺酯材料膠凝。相反，具有平坦工具面及單一工具齒寬而無任何後角之切割工具齒導致膠凝缺陷及可變凹槽輸出參數。

本發明之切割工具齒具有較寬之肩部或非切口邊，使得剛性加至切割工具齒之基底。此類剛性加強齒以防止在開槽過程中之諧波及振動振盪，從而減少齒斷裂之可能性。

非切口邊與切割工具齒部之寬度比可為除了實體限制之外的任何值，且可較佳地為例如2:1。

在本發明之方法中，切入聚合物泡沫製品或拋光墊形成具有1.0 mm或更小之寬度之圓周、環形或同心凹槽，其具有高尺寸精度且在凹槽壁中或拋光墊表面上未發生膠凝缺陷或毛刺。亦即，本發明之開槽工具能夠穩定地將凹槽切入拋光墊之表面中，且在圓形工件之極內圓周部分中精確地形成期望之凹槽。本發明之切割刀具齒具有在1°至15°或較佳地2°至10°或較佳地2°至7°範圍內之側後角，該側後角量測為實際切割工具齒側壁與垂直於切割工具齒之頂部凹槽切割面安置之側壁之間的角度。此類配置使得切割工具齒能夠避免每個凹槽之徑向外壁與切割工具齒之間的界面，因此即使凹槽之曲率半徑相對較小，亦可形成具有尺寸精確之側壁之凹槽。考慮到聚合物泡沫製品之硬度或其他特定實體性質以及工具之底部後角之值，可在上述範圍內適當地判定側後角之實際值，使得切割工具齒不太可能接合或切入每個凹槽之徑向外壁。若任一側後角超過15°，則切割工具齒之耐久性或加工性可能劣化。另一方面，切割工具齒相對於每個凹槽之徑向內壁之右側後角可設定為大約1至4°，因為車刀之切割部分與最靠近CMP拋光墊或聚合物泡沫製品之中心之每個凹槽的徑向內壁之間的干擾不太可能發生。

較佳地，本發明之開槽工具中之每個切割工具齒寬在0.23 至0.59 mm範圍內。

較佳地，本發明之開槽工具包括沿預定方向以1.5至3.1 mm範圍內之間距配置之複數個切割工具齒。此使得有可能高效地切割寬度在0.005至1.0 mm範圍內且徑向間距為1.5至3.1 mm之複數個大致同心凹槽。

在開槽工具框架之前表面中，切割工具齒沿預定方向以大體恆定間距配置，使得切割工具齒與襯墊或製品之平坦表面之間的角度自齒至齒保持恆定。

較佳地，開槽工具框架包含複數個切割工具齒，該複數個切割工具齒根據所希望之凹槽間距彼此等距離地配置。

在使用中，開槽工具框架以其前表面平行於且面向聚合物泡沫製品或拋光墊之平坦表面安置，其中切割工具齒配置成使得在減去傾角時其凹槽切割面將垂直於墊或製品之表面。因此，例如，若每個切割工具齒具有8°之傾角，則開槽工具框架配置成使得切割工具齒之凹槽切割面與墊或製品之平坦表面形成98°的角度。當例如平台壓板旋轉時，然後將開槽工具框架緩慢移向聚合物泡沫製品之平坦表面，以滲入聚合物泡沫製品中直至由此形成之凹槽之期望深度。

根據本發明，由切割工具齒形成之凹槽可以一直進入切割齒之凹槽切割面的端部，否則來自凹槽之碎屑可能不會自物品或墊表面排出；且若凹槽足夠深以致切割工具齒穿透至非切口邊，則所得凹槽將會太寬且具有不規則之側壁。

較佳地，具有黏附至其上之拋光墊或製品之平板台板垂直或平行於重力安置，且聚合物泡沫製品藉由真空黏附至平板台板。

在平板台板之旋轉中，且開槽工具框架之任何旋轉都藉由習知驅動機構（諸如連接至電機之齒輪箱）提供，該習知驅動機構強度足以使開槽工具框架及平台壓板旋轉。類似地，習知齒輪箱可以提供所需之驅動機構，用於開槽工具框架相對於平板台板之全部來自同一馬達之往復旋轉。

開槽工具框架及所有切割工具齒均可由單件材料形成。舉例而言，一排切割工具齒及其各個部件中之每個齒可以由固體塊（諸如金屬氮化物或碳化物材料塊）研磨。

如圖1所示，用於將同心圓形凹槽機械加工進聚合物泡沫製品之平坦表面（諸如聚胺酯CMP拋光墊）之開槽工具框架（10 ）包括自開槽工具之前表面突出之多個開槽齒或切割工具齒（14 ）。根據本發明，多個齒允許同時機械加工複數個同心凹槽。在機械加工中，聚合物泡沫製品（未示出）之平坦表面置於旋轉平板台板（未示出）上，且聚合物泡沫製品之平坦表面定位成使其平行於開槽工具框架（10 ）之前表面；將開槽工具移入聚合物泡沫製品之平坦表面中，使得切割工具齒（14 ）穿入聚合物泡沫製品之平坦表面中所期望之深度。

如圖2中所示，一系列切割工具齒自開槽工具框架（10 ，圖1）之前表面突出。每個切割工具齒（14 ，圖1）在其頂側上包含頂部凹槽切割面（24 ）且延伸至排屑面（12 ），該排屑面相對於凹槽切割面（24 ）形成鈍角排屑角。排屑面（12 ）提供自凹槽切割面（24 ）順利排出所移除之聚合物泡沫碎屑之碎片。每個排屑面具有寬度（W，未示出）及前邊緣（未示出），該前邊緣可具有任何形狀，例如圓形或正方形。每個刀具齒（14 ，圖1）具有肩半徑（16 ），自最終切割工具齒寬至較大之非切割齒肩寬度之過渡且為整個齒提供增加之強度且減少使用中之刀具振動。此外，自開槽工具框架（10 ，圖1）之前表面延伸至切割工具齒之肩部區域之工具齒突出半徑（18 ）為工具齒尖端提供額外之強度。切割工具齒進一步包含具有由頂部凹槽切割面（24 ）之平面及突起面（26 ）之平面界定的底部後角之突起面（26 ）。底部後角消除由拖動工具齒底部（28 ）藉由在加工過程中形成之凹槽通道而引起之大量阻力或摩擦。

如圖3中所示，切割工具齒（14 ，圖1）之側面輪廓展示與凹槽切割面（24 ）形成鈍角之排屑面（12 ）之排出角或排屑角，從而能夠順利地自凹槽切割面排出拋光墊碎片或碎屑。此外，切割工具齒（14 ，圖1）具有自上至下朝向開槽工具框架（10 ）逐漸變窄之側突起面（26 ），由此切割工具齒不會刮擦由切割工具齒形成之凹槽之底部。

如圖3a中所示，切割工具齒（14 ，圖1）之傾角係由平坦凹槽切割面（24 ）及在開槽工具使用中垂直於聚合物泡沫製品之平坦表面之線段界定的角度（Ø2 ）。舉例而言，具有零傾角之習知工具齒將定位成使得其頂部凹槽切割面將垂直於待開槽之聚合物泡沫製品基板置放。此外，排屑角（ Ø1 ） 係由排屑面（12 ）及頂部凹槽切割面（24 ）界定之角度。此外，切割工具齒（14 ）之底部後角（Ø3 ）由頂部凹槽切割面（24 ，圖3）之平面及突起面（26 ，圖3）之平面界定。

如圖4中所示，切割刀具齒（14 ，圖1）之排屑面（12 ）相對於頂部凹槽切割面（24 ）形成鈍角。頂部凹槽切割面形成傾角（Ø2 ，圖3a），由此提供更加尖銳之切割尖端及降低之輸入至待開槽之聚合物泡沫製品中之應力。突起面（26 ）形成凹槽切割面底部後角（Ø2 ，圖3a）。此外，切割工具齒底部（28 ）具有比頂部凹槽切割面（24 ）更窄之寬度，以便限制另外由切割工具齒在凹槽形成期間相對於凹槽側面拖動而引起之摩擦。

如圖5中所示，每個切割刀具齒（14 ，圖1）藉由肩半徑（16 ）延伸至開槽工具框架（10 ，圖1），從而界定自切割工具齒寬至較寬之非切口邊（20 ）之過渡，該非切口邊提供非切口邊表面，該非切口邊表面藉由提供與開槽工具框架（10 ，圖1）之前表面之接合點的更寬基底提高切割工具齒之強度。切割工具齒（14 ，圖1）之頂部凹槽切割面（24 ，圖4）之寬度（22 ）或W保持不變且延伸至肩半徑（16 ），使得肩部不為切割特徵，在機械加工過程中不會直接與聚合物泡沫製品接觸。

如圖6中所示，切割齒（14 ，圖1）在每一側具有例如1°至15°之側後角（Ø4 ），該側後角由切割工具齒（14 ，圖1）之側面與垂直於凹槽切割面（24 ）延伸且起始於凹槽切割面之側邊緣之線段界定。根據側後角，頂部凹槽切割面（24 ）比工具齒底部（28 ）稍寬。

本發明之切割工具齒之側後角消除另外由相對於機械加工期間所形成之凹槽側面拖動切割刀具齒而引起之過大阻力。較佳地，切割工具齒之左側上之側後角大於其在右側之側後角，以允許墊中之凹槽之左側壁上的凹槽壁隨著切割工具齒沿著凹槽通過而接近。

根據本發明，製造具有平坦表面之開槽聚合物泡沫製品，諸如由聚合物泡沫製成之拋光墊之方法包含（a）將開槽工具框架安置成使得開槽工具之前表面面向較佳藉由真空黏附至平板台板之聚合物泡沫製品或墊之平坦表面，其中聚合物泡沫製品或拋光墊之平坦表面及平台壓板中之每一者均具有中心點以便沿著垂直於聚合物泡沫製品或拋光墊之平坦表面之軸A對準每一個中心點；（b）使開槽工具框架及/或平板台板相對於彼此圍繞軸A旋轉，使得聚合物泡沫製品或拋光墊之平坦表面衝擊一或多個切割工具齒之凹槽切割面，較佳地僅使平板台板旋轉，同時將開槽工具框架橫向移向聚合物泡沫製品或拋光墊表面，其中單軸正常延伸通過平板台板之中心，聚合物泡沫製品或拋光墊之中心及由開槽工具框架之路徑轉錄之任何路徑的曲率半徑之中心，以便將圓周凹槽切入聚合物泡沫製品或拋光墊之平坦表面，使得徑向最內側之一個圓周凹槽具有10 mm或更小之曲率半徑。

較佳地，平台壓板逆時針旋轉且開槽工具保持靜止。

本發明之方法較佳地進一步包含以下步驟：（c）同時將複數個圓周、環形或同心凹槽切入聚合物泡沫製品或拋光墊之平坦表面。舉例而言，可如此做使得複數個圓周或同心環形槽中徑向最內側之一者具有10 mm或更小之曲率半徑。 實例：現將在以下實例中詳細描述本發明。除非另外指明，否則所有溫度單位均係室溫（22-24℃）且所有壓力單位均係標準壓力（101 kPa）。

將CMP拋光墊置放在垂直平板台板上且逆時針旋轉，同時將配備有切割工具齒之開槽工具框架移動至拋光墊之右側，如同自平板台板向外看。

在以下本發明實例中，每個切割工具齒分別具有8°或15°傾角，120°或140°排屑角，以及50%或1:2切割工具齒寬度與非切口邊寬比率。底面後角設定為15°且側後角對於齒之右側設定為2°，且對於齒之左側設定為7°。

在以下比較實例中，每個切割工具齒具有自頂端至底部之單個寬度，且包含平坦切割凹槽切割面及垂直於墊表面配置之邊緣。

實例1及比較實例1A：為此試驗生產總共304個標稱厚度為0.2 mm且肖氏硬度D為65之聚胺酯泡沫CMP拋光墊。使用16齒及15齒數開槽工具框架來形成凹槽。將此實例中之資料與使用習知工具設計生產之總共501個聚胺酯泡沫墊進行比較。習知工具設計係16齒開槽工具框架，總齒長度為2.16 mm。習知工具之寬度在0.47 mm至0.48 mm範圍內。

此實例中所用之開槽工具由48.8 mm寬硬質合金毛坯製造。切割工具齒之寬度在0.47 mm至0.48 mm範圍內。總齒長度（切割面+非切割肩部基底）設定為2.54 mm，最終凹槽切割面寬度保持在自齒尖端最少1.27 mm長。齒肩部基底為0.76 mm寬。切割工具齒之間的間距為3.0 mm。切割工具齒係方形凹槽切割邊緣設計，在聚胺酯墊中產生方形底部形狀之同心凹槽。凹槽之深度目標設定為1.03 mm。切割工具齒之傾角設定為8°。所用之排屑角為120°。

實例2及比較實例2A：為此試驗生產總共102個標稱厚度為0.2mm且肖氏硬度D為65之聚胺酯泡沫墊。使用16齒數開槽工具框架來處理實例墊。將此實例中之資料與使用習知切割工具齒及記錄方法之製程生產之總共667個聚胺酯泡沫墊進行比較。習知工具設計係總齒長度為1.27 mm之16齒開槽工具框架。習知工具之寬度在0.48 mm至0.49 mm範圍內。

此實例中所用之切割工具齒由48.8 mm硬質合金毛坯製成。切割齒之寬度在0.48 mm至0.49 mm範圍內。總齒長度（切割面+非切割肩部基底）設定為2.54 mm，最終凹槽切割面寬度保持在自齒尖端最少1.27 mm長。齒非切口邊為0.76 mm寬。切割齒之間之間距為3.0 mm。齒係半徑凹槽切割邊緣設計，在聚胺酯墊中產生圓底形同心凹槽。凹槽之深度目標設定為1.03 mm。切割工具齒之傾角設定為8°。所用之排屑角為120°。

實例3及比較實例3A：為此試驗生產總共1248個標稱厚度為0.2 mm且肖氏硬度D為65之聚胺酯泡沫墊。使用27齒數切槽工具框架來處理實例墊。將此實例中之資料與使用習知切割工具齒設計生產之總共4220個聚胺酯泡沫墊進行比較。習知工具設計係總齒長度為2.0 mm之27齒車床刀片。習知工具之寬度在0.47 mm 至0.48 mm範圍內。

此實例中所用之切割工具齒由48.8 mm硬質合金毛坯製成。切割齒之寬度在0.49 mm至0.50 mm範圍內。總齒長度（切割面+非切割肩部基底）設定為2.54 mm，最終凹槽切割面寬度保持在自齒尖端最少1.27 mm長。非切割肩部基底為0.76 mm寬。切割工具齒之間的間距為1.78 mm。齒係半徑凹槽切割邊緣設計，在聚胺酯墊中產生圓底形同心凹槽。凹槽之深度目標設定為0.78 mm。切割工具齒之傾角設定為8°。所用之排屑角為120°。

實例4及比較實例4A：實例4在標稱厚度為2.0 mm 且肖氏硬度D為80之344個聚胺酯泡沫墊上進行。使用27齒開槽工具框架來處理實例墊。將此實例中之資料與使用習知工具設計生產之總共2136個聚胺酯泡沫墊進行比較。習知工具設計係27齒總凹槽切割面長度為2.0mm之切槽工具框架。習知工具寬度在0.51 mm 0.52 mm範圍內。

此實例中所用之切割工具齒由48.8 mm硬質合金毛坯製成。切割工具齒之寬度在0.47 mm 至0.48 mm範圍內。總齒長度（切割面+非切割肩部基底）設定為2.54 mm，最終切割尖端寬度保持在自凹槽切割邊緣最少1.27 mm長。齒非切割肩部基底為0.76 mm寬。切割工具齒之間的間距為1.78 mm。齒係方形尖端凹槽切割邊緣設計，在聚胺酯墊中產生方形底部同心槽。凹槽之深度目標設定為0.78 mm。切割工具齒之傾角設定為8°。所用之排屑角為120°。

實例5及比較實例5A：實例5在總共2797個標稱厚度為2.0 mm且肖氏硬度D為65之聚胺酯泡沫墊上進行。使用16齒數開槽工具框架來處理實例墊。將此實例中之資料與使用習知工具設計生產之總共4753個聚胺酯泡沫墊進行比較。習知工具設計係總齒長度為2.0 mm之16齒開槽工具框架。習知工具之寬度在0.47 mm至0.48 mm範圍內。

此實例中所用之切割工具齒由48.8 mm硬質合金毛坯製成。切割工具齒之寬度在0.47 mm至0.48 mm範圍。總齒長度（切割面+非切割肩部基底）設定為2.54 mm，最終切割尖端寬度保持在自齒尖端最小1.27mm。齒肩部基底為0.76 mm寬。切割齒之間的間距為3.05mm。凹槽切割邊緣為方形尖端設計，在聚胺酯墊中產生方形底部形狀之同心凹槽。凹槽之深度目標設定為0.79 mm。切割工具齒之傾角設定為8°。所用之排屑角為120°。

實例6及比較實例4A：實例6在20個標稱厚度為2.0 mm且肖氏硬度D為80之聚胺酯泡沫墊上進行。使用27齒開槽工具框架來處理實例墊。將此實例中之資料與使用習知工具設計生產之共計2136個聚胺酯泡沫墊進行比較。習知工具設計係總凹槽切割面長度為2.0 mm之27齒切槽工具框架。習知工具之寬度在0.51 mm 0.52 mm範圍內。

此實例中所用之切割工具齒由48.8 mm硬質合金毛坯製成。切割工具齒之寬度在0.47 mm至0.48 mm範圍內。總齒長度（切割面+非切割肩部基底）設定為2.54 mm，最終切割尖端寬度保持在自凹槽切割邊緣最少1.27mm。齒非切割肩部基底為0.76 mm寬。切割工具齒之間之間距為1.78 mm。齒係方形尖端凹槽切割邊緣設計，在聚胺酯墊中產生方形底部同心槽。凹槽之深度目標設定為0.78 mm。切割工具齒之傾角設定為15°。所用之排屑角為120°。結果呈現於下表7中。

下表1中分別展示實例1-5及比較實例1A-5A中之切割工具齒之描述。實例1-5及比較實例1A-5A之結果展示於下表2至6中。 表1：切割工具齒 *-表示比較實例 表2：來自實例1及1A之結果 *-表示比較實例 表3：來自實例2及2A之結果 *-表示比較實例 表4：來自實例3及3A之結果 *-表示比較實例 表5：來自實例4及4A之結果 *-表示比較實例 表6：來自實例5及5A之結果 *-表示比較實例 表7：來自實例6及4A之結果 *-表示比較實例

使用本發明之本發明切割工具齒開槽CMP拋光墊導致墊參數變化小得多，且減少不一致之切割效能及凹槽形狀變化。此外，本發明切割工具齒減少超過50%之膠凝缺陷。無論凹槽形狀、凹槽間距或凹槽寬度，所有實例1至6之結果看起來一致。這表明本發明排屑角及本發明傾角決定所得凹槽之尺寸精度且提高所得CMP拋光墊之產率。

如上表7中所示，比較實例4A之產率為97.75%，且實例6之產率為100.00%。因此，具有8°或15°傾角之本發明之切割工具齒 消除膠凝缺陷。

10‧‧‧開槽工具框架

12‧‧‧排屑面

14‧‧‧切割工具齒

16‧‧‧肩半徑

18‧‧‧工具齒突出半徑

20‧‧‧非切口邊

22‧‧‧寬度

24‧‧‧凹槽切割面

26‧‧‧突起面

28‧‧‧工具齒底部

Ø1‧‧‧排屑角

Ø2‧‧‧傾角

Ø3‧‧‧底部後角

Ø4‧‧‧側後角

圖1描繪根據本發明之開槽工具框架（10 ）之等角投影，該開槽工具框架包括複數個切割工具齒（14 ），該切割工具齒（14 ）自刀片之前表面突出，與聚合物泡沫製品之表面相遇。 圖2描繪根據本發明之切割刀具齒及其與車床開槽刀之接合處之詳細等角投影。 圖3描繪根據本發明之單個切割工具齒（圖1，14 ）之側視圖。 圖3a描繪根據本發明之單個切割刀具齒（圖1，14 ）以及切割工具齒之傾角（Ø2 ）、排屑角（Ø1 ）及底部後角（Ø3 ）之側視圖。 圖4描繪根據本發明之單個切割工具齒（圖1，14 ）之等角投影。 圖5描繪根據本發明之單個切割工具齒之俯視圖。 圖6描繪單個切割工具齒之正視圖以及由（Ø4 ）給出之側後角。

Claims (10)

1. 一種用於機械加工聚合物泡沫製品之表面以在其中形成凹槽之切槽工具，該聚合物泡沫製品之頂部及底部均具有半徑為X之平坦表面，該切槽工具包含： 具有大於半徑X之半徑Y之床之平板台板，該平板台板圍繞垂直於該床且連接至使該平板台板旋轉之驅動機構之軸A可旋轉地安裝在靜止基底上或安裝至靜止基底；及， 開槽工具框架，其安裝在連接至驅動機構之臂（a）上，該驅動機構使該開槽工具框架相對於該平板台板之旋轉繞軸A往復運動，或（b）安裝至靜止基底上，該開槽工具框架具有平行於且面向該聚合物泡沫製品之該平坦表面之前表面，在該平坦表面上沿著平行於該聚合物泡沫製品之任何半徑X延伸之軸B含有前表面，一或多個切割工具齒沿預定方向且以恆定間距配置使得每個切割工具齒與該製品或墊之該平坦表面之間之角度自齒至齒保持恆定，其中： 每個切割工具齒在其連接該開槽工具框架處具有非切口邊，且具有（i）具有前邊緣之在該齒之該頂部上之凹槽切割面，兩個側邊緣及在該兩個側邊緣之間延伸且具有恆定寬度（W）之平坦部分，且定位每個切割工具齒使得該凹槽切割面之該平坦部分與垂直於該聚合物泡沫製品或拋光墊之該平坦表面之線段形成傾角，該傾角在2°至80°範圍內；（ii）位於該非切口邊與該凹槽切割面之間之該齒的該頂部之排屑面，其具有恆定寬度（W）且與該凹槽切割面形成在100°至170°範圍內之鈍角排屑角；（iii）工具齒底面；（iv）自該切割工具齒過渡至該非切口邊且自該排屑面之該齒之該頂部延伸至該工具齒底面的肩半徑。
2. 如申請專利範圍第1項所述的本發明之開槽工具，其中該一或多個切割工具齒配置成使得：（i）當自該墊或製品之該平坦表面與該凹槽切割面形成之該角減去該傾角時，該凹槽切割面將垂直於該聚合物泡沫製品之該平坦表面。
3. 如以上項目1或2中任一項所闡述之本發明之開槽工具，其中在任何切割工具齒中，該非切口邊與該切割工具齒之寬度比在1.1:1至3:1範圍內。
4. 如申請專利範圍第1項所述的本發明之開槽工具，其中該（iii）工具齒底面比該凹槽切割面及該排屑面之寬度（W）更窄，且該工具齒在每一側上具有側面，使得由每個側面之平面與垂直於該凹槽切割面延伸之線段形成在該凹槽切割面之該側邊緣處起始之側後角。
5. 如申請專利範圍第4項所述的本發明之開槽工具，其中該切割工具齒之該側面自該切割工具齒之該頂部至該底部在該齒之該左側上形成1°至15°之側後角或錐度，且在該齒之右側形成5至10°之側後角或錐度。
6. 如申請專利範圍第1項所述的本發明之開槽工具，其中該開槽工具框架進一步包含針對每個切割工具齒之突起半徑，該突起半徑自該開槽工具框架之該前表面延伸至該切割工具齒之該非切口邊。
7. 如以上項目1、2、3、4、5或6中任一項所闡述之本發明之開槽工具，其中該一或多個切割工具齒中之每一個包含（v）突起面，該突起面自（i）該凹槽切割面之該前邊緣延伸至該（iii）工具齒底部，進而在該突起面與該凹槽切割面之間形成底部後角且由該頂部凹槽切割面之平面與該突起面之平面界定。
8. 如申請專利範圍第1項所述的本發明之開槽工具，其中每個切割工具齒及非切口邊包含金屬或半金屬碳化物。
9. 如申請專利範圍第1項所述的本發明之開槽工具，其中該開槽工具框架在其前表面上含有8至62個切割工具齒。
10. 如申請專利範圍第1項所述的本發明之開槽工具，其中每個（i）切割刀具齒定位成使得該凹槽切割面之該平坦部分與垂直於該聚合物泡沫製品或拋光墊之該平坦表面之線段形成傾角，該傾角在7°至20°範圍內。