專利名稱：半導(dǎo)體晶片用拋光墊的加工方法以及半導(dǎo)體晶片用拋光墊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過半導(dǎo)體晶片用拋光墊的加工方法以及由該方法在拋光墊的拋光面上形成溝槽、凹部、通孔等的半導(dǎo)體晶片用拋光墊。更詳細(xì)地涉及在拋光面上形成環(huán)狀溝槽、格子狀溝槽、螺旋狀溝槽、多個凹部、通孔等用的半導(dǎo)體晶片用拋光墊的加工方法。由該方法制得的半導(dǎo)體晶片用拋光墊用于半導(dǎo)體晶片等的化學(xué)機(jī)械拋光(Chemical Mechanical Polishing)(以下也稱作“CMP”)。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體晶片的CMP加工中經(jīng)常使用樹脂制成的拋光墊。為了保持CMP用漿液、暫時存儲拋光屑等，有時會在該拋光墊的拋光面上設(shè)計環(huán)狀溝槽、格子狀溝槽、螺旋狀溝槽等。該溝槽由切削加工、金屬模具成形等方法形成，至今已經(jīng)對各種方法進(jìn)行了各種改進(jìn)(例如特開2002-11630號公報等)。例如，環(huán)狀溝槽通過使用具有轉(zhuǎn)盤功能的加工裝置進(jìn)行加工，該加工是在其旋轉(zhuǎn)板上設(shè)置將拋光墊送至溝槽間距方向的位置確定機(jī)構(gòu)以及可向溝槽的深度方向切入的刀具臺，并在該刀具臺上安裝車刀實(shí)施的。此外，為格子狀溝槽的情形，是通過直線送出車刀等在加工中心或平面等上標(biāo)出多個平行的溝槽，并設(shè)置旋轉(zhuǎn)桌，由旋轉(zhuǎn)工具或切削工具進(jìn)行加工的。
為了由CMP加工對半導(dǎo)體晶片的表面進(jìn)行均勻地拋光，并獲得平坦性等優(yōu)異的拋光面，各種形狀的溝槽必須尺寸精度高、內(nèi)表面的表面粗糙度小而且均勻。但是，對于現(xiàn)有的由樹脂發(fā)泡體形成的拋光墊，即使采用如上所述的加工裝置進(jìn)行切削，也不容易在溝槽的深度方向上進(jìn)行細(xì)微的切入。此外，由于拋光墊并非那么厚，因此有時在其整個表面上不能形成寬度、深度等尺寸精度高的環(huán)狀或格子狀等的溝槽。而且，還存在切削后拋光墊上溝槽的內(nèi)表面的表面粗糙度比較大的問題。
在特開2001-18164號公報中公開了在由現(xiàn)有樹脂發(fā)泡體形成的拋光墊的表面上形成溝槽用的加工工具。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決了上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，其目的是提供一種半導(dǎo)體晶片用拋光墊的加工方法，由該方法可在并非樹脂發(fā)泡體的特定組成的拋光墊的拋光面上形成溝槽、凹部、通孔等，而且溝槽等的內(nèi)表面的表面粗糙度小，尺寸精度高、斷面形狀均勻；本發(fā)明還提供由該方法進(jìn)行了溝槽加工的半導(dǎo)體晶片用拋光墊，其在用于CMP的情況下可以抑制刮痕的產(chǎn)生和表面凹陷。
本發(fā)明為達(dá)到上述目的，其特征為對具有包含交聯(lián)聚合物的非水溶性基質(zhì)和分散在該非水溶性基質(zhì)中的水溶性顆粒的半導(dǎo)體晶片用拋光墊的拋光面進(jìn)行加工，形成內(nèi)表面的表面粗糙度在20μm以下的選自溝槽、凹部和通孔中的至少一種部位。
以下對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
本發(fā)明是對并非發(fā)泡體的實(shí)心拋光墊的拋光部(拋光面)進(jìn)行加工，形成各種形狀的溝槽、凹部和通孔的。
拋光墊在本發(fā)明中被加工的拋光墊在其拋光面上具有如下的性質(zhì)。換而言之，直至拋光時在拋光面上形成有微孔，該微孔具有在拋光時保持漿液并暫時滯留拋光屑等的功能。因此，在本發(fā)明中加工的拋光墊具有非水溶性基質(zhì)和分散在該非水溶性基質(zhì)中的水溶性顆粒。該水溶性顆粒在拋光時與漿液(含有介質(zhì)成分和固體成分的水性分散體)接觸，由水性介質(zhì)溶解或溶脹而脫離。于是由脫離形成的微孔使?jié){液得以保持。由于該拋光墊并非多孔體(發(fā)泡體)，因此硬度和壓縮強(qiáng)度等非常大，在對其進(jìn)行加工時，表面粗糙度極小，可大大提高尺寸精度。
對構(gòu)成上述“非水溶性基質(zhì)”的材料沒有特別限制，但是從容易形成預(yù)定形狀和性狀、獲得適當(dāng)?shù)挠捕?、適當(dāng)?shù)膹椥缘瘸霭l(fā)，通常采用有機(jī)材料。作為該有機(jī)材料，可以單獨(dú)使用熱塑性樹脂、彈性體、橡膠和固化樹脂(熱固化樹脂、光固化樹脂等、由熱和光等固化的樹脂)等或者將2種以上組合使用。
其中，作為熱塑性樹脂，可舉出1，2-聚丁二烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯等的聚烯烴類樹脂、聚苯乙烯類樹脂、聚丙烯酸類樹脂{(甲基)丙烯酸酯類樹脂等}、乙烯酯類樹脂(除去丙烯酸酯類樹脂)、聚酯類樹脂、聚酰胺類樹脂、聚偏二氟乙烯等的氟樹脂、聚碳酸酯樹脂、聚縮醛樹脂等。
作為彈性體，可以舉出1，2-聚丁二烯等的二烯類彈性體、聚烯烴類彈性體(TPO)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)，其加氫嵌段共聚物(SEBS)等的苯乙烯類彈性體、熱塑性聚氨基甲酸酯類彈性體(TPU)、熱塑性聚酯類彈性體(TPEE)、聚酰胺類彈性體(TPAE)等的熱塑性彈性體、硅氧烷樹脂類彈性體、氟樹脂類彈性體等。
作為橡膠，可舉出丁二烯類橡膠(高順式丁二烯橡膠、低順式丁二烯橡膠等)、異戊二烯類橡膠、苯乙烯-丁二烯類橡膠、苯乙烯-異戊二烯類橡膠等的共軛二烯類橡膠、丙烯腈-丁二烯類橡膠等的腈類橡膠、丙烯酸類橡膠、乙烯-丙烯類橡膠、乙烯-丙烯-二烯類橡膠等的乙烯-α-烯烴類橡膠和丁基橡膠或硅氧烷類橡膠、氟橡膠等的其它橡膠。
作為固化性樹脂，可以舉出氨基甲酸酯樹脂、環(huán)氧樹脂、丙烯酸類樹脂、不飽和聚酯類樹脂、聚氨酯-脲類樹脂、脲類樹脂、硅類樹脂、苯酚類樹脂、乙烯酯類樹脂等。
此外，這些有機(jī)材料還可以具有酸酐基、羧基、羥基、環(huán)氧基、氨基等的官能基，通過具有這些官能基，如后所述，可以調(diào)節(jié)水溶性顆粒與漿液之間的親和性。
這些有機(jī)材料可以1種單獨(dú)使用，也可以將2種組合使用。
在本發(fā)明中，上述非水溶性基質(zhì)可以至少包含交聯(lián)聚合物。因此，這些有機(jī)材料可以全部為交聯(lián)了的交聯(lián)聚合物，也可以其中一部分為交聯(lián)聚合物而其它為非交聯(lián)的聚合物。通過含有交聯(lián)聚合物，可賦予拋光墊彈性回復(fù)力，在拋光時可抑制并減小由施加在拋光墊上的剪切應(yīng)力造成的錯位。而且，還可以有效地抑制在拋光時以及表面處理(dressing)時由于非水溶性基質(zhì)過度拉伸、產(chǎn)生塑性形變而將微孔掩埋，以及抑制在拋光墊表面產(chǎn)生過度的絨毛等。因此，在表面處理時可高效率地形成微孔，在拋光時可防止?jié){液保持性下降，并且較少產(chǎn)生絨毛，不會損壞拋光平坦性。此外，對交聯(lián)方法沒有特別限制，可通過采用有機(jī)過氧化物、硫、硫化合物等的化學(xué)交聯(lián)方法、電子線照射等的放射線交聯(lián)等方法實(shí)施。此外，在半導(dǎo)體拋光過程中，為了避免硫等的雜質(zhì)，在上述化學(xué)交聯(lián)的情況下，優(yōu)選有機(jī)過氧化物。作為該有機(jī)過氧化物，可舉出過氧化二枯基、過氧化二叔丁基、過氧化二乙基、過氧化二乙?；?、過氧化二酰基等。這些物質(zhì)可以單獨(dú)使用，也可以將2種以上組合使用。上述交聯(lián)劑的使用量對于具有交聯(lián)性的(共)聚合物，優(yōu)選為5質(zhì)量％以下，更優(yōu)選為0.01～4質(zhì)量％，特別優(yōu)選為0.1～3質(zhì)量％。
作為該交聯(lián)聚合物，可使用有機(jī)材料中的交聯(lián)橡膠、固化樹脂、交聯(lián)的熱塑性樹脂和交聯(lián)的彈性體等。此外，其中交聯(lián)的熱塑性樹脂和交聯(lián)的彈性體對于多數(shù)漿液中所含的強(qiáng)酸和強(qiáng)堿穩(wěn)定、并且通過吸水軟化較小，因此優(yōu)選。作為交聯(lián)的熱塑性樹脂，優(yōu)選使用交聯(lián)的1，2-聚丁二烯(以下稱為“交聯(lián)PBD”)和交聯(lián)乙烯-醋酸乙烯共聚體(以下稱為“交聯(lián)EVA”)。此外，在交聯(lián)的熱塑性樹脂和交聯(lián)的彈性體中，特別優(yōu)選通過使用有機(jī)過氧化物而交聯(lián)的產(chǎn)物。
這些交聯(lián)聚合物的含量，在非水溶性基質(zhì)整體為100質(zhì)量％的情況下，優(yōu)選其為15質(zhì)量％以上，更優(yōu)選為20質(zhì)量％以上，特別優(yōu)選為30質(zhì)量％以上。此外，非水溶性基質(zhì)也可以不全部由交聯(lián)聚合物形成(交聯(lián)聚合物為100質(zhì)量％)。如果非水溶性基質(zhì)中交聯(lián)聚合物的含量不足15質(zhì)量％時，則含交聯(lián)聚合物的效果有時不能充分發(fā)揮。
基于JIS K 6251在80℃下使得由非水溶性基質(zhì)形成的試驗(yàn)片斷裂時，含有交聯(lián)聚合物的非水溶性基質(zhì)斷裂后的殘留伸長(以下簡單的稱為“斷裂殘留伸長”)可在100％以下。換而言之，斷裂后標(biāo)線之間的總計距離為斷裂前標(biāo)線之間距離的2倍以下。該斷裂殘留伸長優(yōu)選為30％以下，更優(yōu)選為10％以下，特別優(yōu)選為5％以下。而且，通常為0％以上。斷裂殘留伸長如果超過100％，則在拋光時以及表面處理時從拋光墊表面刮擦或拉伸出的微細(xì)碎片存在容易將孔堵塞的傾向，因此不優(yōu)選。另外，該“斷裂殘留伸長”是基于JIS K 6251的“加硫橡膠的拉伸試驗(yàn)方法”，用伸長率限定的，其是在試驗(yàn)片形狀為啞鈴狀3號形狀、拉伸速度為500mm/分鐘、試驗(yàn)溫度為80℃的條件下實(shí)施拉伸試驗(yàn)時，在試驗(yàn)片斷裂的情況下，由斷裂而分裂開的試驗(yàn)片從各個標(biāo)線到斷裂部分的總計距離減去試驗(yàn)前標(biāo)線間距離所得的距離。此外，在實(shí)際拋光時由于振動發(fā)熱，因此在80℃的溫度下進(jìn)行試驗(yàn)。
此外，作為上述交聯(lián)聚合物，在使用交聯(lián)PBD、交聯(lián)EVA等的情況下，可容易地使加工而成的溝槽等的內(nèi)表面粗糙度在20μm以下。如果溝槽等的內(nèi)表面粗糙度在20μm以下，則除了可防止刮痕以外，可更有效地發(fā)揮其作為溝槽、凹部或通孔的功能，特別是在拋光面上分配漿液的功能和將廢棄物向外部排出的功能。此外，在由后述加工裝置形成各種形狀的溝槽、凹部或通孔時，特別容易形成精度高，而且形狀穩(wěn)定的溝槽等，可在其整個表面上形成平坦性優(yōu)異的拋光墊。
上述“水溶性顆粒”為拋光墊中由于與作為水性分散體的漿液接觸而從非水溶性基質(zhì)中脫離的顆粒。該脫離可通過與漿液中所含的水等接觸而溶解產(chǎn)生，也可以通過該所含的水而產(chǎn)生膨潤，形成膠狀而產(chǎn)生。此外，該溶解或膨潤可不僅僅由水產(chǎn)生，也可以通過與含有甲醇等的醇類溶劑的水性混合介質(zhì)相接觸而產(chǎn)生。
該水溶性顆粒除了具有形成孔的效果以外，還具有在拋光墊中，使拋光墊的印壓硬度增大、由按壓向被拋光材料的壓入量減小的效果。即，例如通過含有水溶性顆粒，本發(fā)明中所加工的拋光墊的肖氏D硬度可在35以上，更優(yōu)選為50-90，進(jìn)一步優(yōu)選為60-85，通常在100以下。如果肖氏D硬度在35以上，則可負(fù)載在被拋光材料上的壓力可較大，則拋光速度也可隨之提高。除此以外，可獲得較高的拋光平坦性。因此，該水溶性顆粒特別優(yōu)選為一種實(shí)心體，其可確保拋光墊具有足夠的印壓硬度。
對構(gòu)成該水溶性顆粒的材料沒有特別限制，例如可舉出有機(jī)類水溶性顆粒和無機(jī)類水溶性顆粒。作為有機(jī)類水溶性顆粒，可舉出由糖類(淀粉、糊精和環(huán)糊精等的多糖類、乳糖、甘露糖等)、纖維素類(羥丙基纖維素、甲基纖維素等)、蛋白質(zhì)、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸及其鹽、聚環(huán)氧乙烯、水溶性的感光性樹脂、磺化聚異戊二烯、磺化聚異戊二烯共聚物等形成的物質(zhì)。而且，作為無機(jī)類水溶性顆粒，可舉出乙酸鉀、硝酸鉀、碳酸鉀、碳酸氫鉀、氯化鉀、溴化鉀、磷酸鉀、硝酸鎂等形成的顆粒。這些水溶性顆?？赏ㄟ^單獨(dú)使用上述各種材料中的1種，或者將2種以上組合形成。此外，也可以是由預(yù)定材料形成的1種水溶性顆粒，也可以是不同種材料形成的2種以上水溶性顆粒。
另外，水溶性顆粒的平均粒徑優(yōu)選為0.1-500μm，更優(yōu)選為0.5-100μm，進(jìn)一步優(yōu)選為1-50μm。即，孔的大小優(yōu)選為0.1-500μm，更優(yōu)選為0.5-100μm，進(jìn)一步優(yōu)選為1-50μm。當(dāng)水溶性顆粒的平均粒徑不足0.1μm時，所形成的孔的大小由于比所使用的磨料要小，所得難以形成可充分保持漿液的拋光墊。另一方面，如果水溶性顆粒的平均粒徑超過500μm，則所形成的孔的大小過大，使得所得拋光墊的機(jī)械強(qiáng)度和拋光速度傾向于下降。
在非水溶性基質(zhì)和水溶性顆粒的總量計為100體積％時，該水溶性顆粒的含量優(yōu)選為0.1-90體積％，更優(yōu)選為0.5-60體積，進(jìn)一步優(yōu)選為1-40體積％。水溶性顆粒的含量不足0.1體積％時，在拋光墊的拋光面上不能充分形成孔，而且拋光速度傾向于下降。另一方面，當(dāng)含有超過90體積％的水溶性顆粒時，其傾向是難以充分防止存在于拋光墊內(nèi)部的水溶性顆粒發(fā)生膨脹或溶解，難以將拋光墊的硬度和機(jī)械強(qiáng)度保持為合適的值。
此外，優(yōu)選水溶性顆粒僅在從拋光墊表層露出的情況下被水溶解，而在拋光墊的內(nèi)部不發(fā)生吸濕，更優(yōu)選不發(fā)生膨脹。因此，可在水溶性顆粒的最外部至少一部分上設(shè)置抑制吸濕的外殼。該外殼可物理吸附在水溶性顆粒上，或者與水溶性顆粒化學(xué)鍵合，或者通過這兩種方式與水溶性顆粒連接。作為形成這種外殼的材料，可舉出環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂、聚酰胺樹脂、硅樹脂等。另外，即使僅在水溶性顆粒的一部分上形成該外殼，也可以充分獲得上述效果。
在本發(fā)明中加工的拋光墊，具有非水溶性基質(zhì)和水溶性顆粒，但是根據(jù)需要，也可以含有其它配合劑。作為該配合劑，可舉出互溶劑、填充劑、表面活性劑、磨料、軟化劑、防氧化劑、紫外吸收劑、抗靜電劑、潤滑劑、塑化劑等。這些配合劑可分別使用1種，或者分別使用2種以上。
通過使用互溶劑，可控制非水溶性基質(zhì)和水溶性顆粒之間的親和性，以及在非水溶性基質(zhì)中水溶性顆粒的分散性。作為該互溶劑，可舉出在1個分子中具有2個以上從酸酐基、羧基、羥基、環(huán)氧基、噁唑啉基、氨基等中選出的功能基的水溶性高分子體、偶合劑等。
此外，通過使用填充劑，可提高拋光墊的剛性。作為該填充劑，可舉出碳酸鈣、碳酸鎂、滑石、粘土等。
作為上述表面活性劑，可舉出陽離子類、陰離子類和非離子類。作為其中的陽離子類表面活性劑，可舉出脂肪族胺鹽、脂肪族銨鹽等。此外，作為陰離子類表面活性劑，可舉出脂肪酸皂、烷基醚羧酸鹽等的羧酸鹽、烷基苯磺酸鹽、烷基萘磺酸鹽、α-烯烴磺酸鹽等的磺酸鹽、高級醇磷酸酯鹽、烷基醚硫酸鹽、聚氧乙烯烷基苯基醚硫酸鹽等的硫酸酯鹽、烷基磷酸酯等的磷酸酯鹽等。另外，作為非離子類表面活性劑，可舉出聚氧乙烯烷基醚等的醚類、甘油酯等的聚氧乙烯醚等醚酯型、聚乙二醇脂肪酸酯、甘油酯、脫水山梨糖醇酯等的酯類等。
作為上述磨料，可舉出二氧化硅、氧化鋁、氧化鈰、氧化鋯、氧化鈦等形成的顆粒。通過使用包含這些磨料的拋光墊，在拋光時，可用例如水代替化學(xué)機(jī)械拋光用漿液。而且，在使用該磨料時，優(yōu)選并用氧化劑、防擦傷試劑和pH調(diào)節(jié)劑中的至少1種。
作為上述氧化劑，可舉出過氧化氫、過乙酸、過安息香酸、叔丁基氫過氧化物等的有機(jī)過氧化物、過錳酸鉀等的過錳酸化合物、重鉻酸鉀等的重鉻酸化合物、碘酸鉀等的鹵酸化合物、硝酸、硝酸鐵等的硝酸化合物、過氯酸鹽等的過鹵酸化合物、過硫酸銨等的過硫酸鹽以及雜多酸等。在這些氧化劑中，除了分解產(chǎn)物無害的過氧化氫和有機(jī)過氧化物以外，特別優(yōu)選過硫酸銨等的過硫酸鹽。
作為上述防擦傷試劑，可舉出雙苯酚、雙吡啶、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、水楊醛肟、鄰亞苯基二胺、間亞苯基二胺、鄰苯二酚、鄰氨基苯酚、硫脲、含N-烷基的(甲基)丙烯酰胺、含N-氨基烷基的(甲基)丙烯酰胺、7-羥基-5-甲基-1，3，4-三氮雜中氮茚、5-甲基-1H-苯并三唑、酞嗪、三聚氰胺、3-氨基-5，6-二甲基-1，2-三嗪等。
上述pH調(diào)節(jié)劑為上述配合劑以外的成分，而且為與水接觸時顯示酸性或堿性的成分。作為該pH調(diào)節(jié)劑，可舉出酸、氨、堿金屬的氫氧化物等。
作為上述酸，可舉出有機(jī)酸和無機(jī)酸。作為其中的有機(jī)酸，可舉出對甲苯磺酸、十二烷基苯磺酸、異戊二烯磺酸、葡糖酸、乳酸、檸檬酸、酒石酸、蘋果酸、乙醇酸、丙二酸、甲酸、草酸、琥珀酸、富馬酸、馬來酸、酞酸等。此外，作為無機(jī)酸，可舉出硝酸、鹽酸、硫酸等。這些酸可以使用單獨(dú)的1種，或者將2種以上組合使用。
作為上述堿金屬的氫氧化物，可舉出氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銣、氫氧化銫等。
對已加工拋光墊的形狀沒有特別限制，可制成圓盤狀、帶狀、輥狀等。此外，對拋光墊的大小沒有特別限制，例如為圓盤狀拋光墊的情況下，優(yōu)選其直徑為0.5-500cm，厚度超過0.1mm，并且在100mm以下。
此外，對獲得這種拋光墊的方法沒有特別限制。例如可預(yù)先獲得形成拋光墊的拋光墊用組合物，通過將該組合物成形為所希望的大致形狀或者加工制成拋光墊。
對獲得上述拋光墊用組合物的方法沒有特別限制，但是可將形成非水溶性基質(zhì)的聚合物、水溶性顆粒和其它的添加劑等由例如混煉機(jī)等混煉得到。作為混煉機(jī)，可采用公知的裝置。例如可舉出輥、捏合機(jī)、Banbary混合器、擠出機(jī)(單軸、多軸)等的混煉機(jī)。此外，為了在混煉時易于加工，在加熱下混煉，但優(yōu)選在此時的溫度下水溶性顆粒為固體。通過使其為固體，則不用考慮其與非水溶性基質(zhì)相溶性大小，可使水溶性顆粒以上述優(yōu)選的平均粒徑分散。因此，優(yōu)選由所用的非水溶性基質(zhì)的加工溫度，對水溶性顆粒的種類進(jìn)行選擇。
加工方法本發(fā)明可通過切削加工(包含車削加工)、激光加工等的加工方法，在上述拋光墊的拋光面上形成溝槽等。其中，優(yōu)選切削加工。
在本發(fā)明中，通過切削加工對拋光墊進(jìn)行加工時，例如可使用具有如下裝置的加工裝置底座；圓形桌，在其一可圍繞著與底座相垂直的Z軸旋轉(zhuǎn)并被支撐的中空中心軸的上端面設(shè)有吸入孔，還設(shè)置有用于放置和吸附拋光墊的水平吸附面板，吸入孔與中空中心軸的孔相連；使圓形桌旋轉(zhuǎn)，并確定角度分度位置的驅(qū)動機(jī)構(gòu)；門形支柱，其橫梁跨越過底座上的圓形桌，并且可在與Z軸正交的X軸方向上移動；置于橫梁上的兩個鞍架，其可在Z軸和與X軸正交的Y軸方向上分別單獨(dú)移動；兩個刀架，其配置在鞍架上，并且可分別在Z軸方向上單獨(dú)移動，其中一方配置有旋轉(zhuǎn)工具，另一方配置有固定工具；驅(qū)動馬達(dá)，用于驅(qū)動和確定各圓形桌、門形支柱、兩個鞍架、兩個刀架的位置；以及控制驅(qū)動馬達(dá)的數(shù)值控制裝置。
此外，也可以采用這樣的加工裝置，其中用置于橫梁上并且可在所述Z軸和與所述X軸正交的Y軸方向上移動的一個鞍架代替置于橫梁上并且可在Z軸和與X軸正交的Y軸方向上分別單獨(dú)移動的兩個鞍架，用配置在鞍架上、可在Z軸方向上移動、并且可在其上交換旋轉(zhuǎn)工具和固定工具的一個刀架代替配置在鞍架上、可分別在Z軸方向上單獨(dú)移動，其中一方配置有旋轉(zhuǎn)工具，另一方配置有固定工具的兩個刀架。
該加工裝置可具有以下構(gòu)成組件。
(1)圓形桌(2)門形支柱(3)置于橫梁上的兩個鞍架(4)分別配置在2個鞍架上的2個刀架(5)統(tǒng)一控制馬達(dá)驅(qū)動和控制軸的數(shù)值控制裝置(6)抗靜電用的吹離子裝置(ion blow apparatus)(7)固定工具(車削工具、切墊刀具等)(8)旋轉(zhuǎn)工具(溝槽銑刀、鉆等)

圖1(a)、(b)、(c)顯示了裝置的總體結(jié)構(gòu)。在圖1(a)、(b)、(c)中，在控制C軸的水平圓形桌1和底座2上，由橫梁31相連的左右一對支柱32、33由水平的第1導(dǎo)軌41、42所引導(dǎo)。此外，在該裝置中具有門形支柱3，其同時被螺絲軸51、52驅(qū)動并控制在X軸方向上，具有水平第2導(dǎo)軌43、44，其可被配置在橫梁31上的兩個鞍架61、62一起可移動地引導(dǎo)，還具有螺絲軸53、54，其與分別控制在Y軸方向上的第2導(dǎo)軌平行。另外，還設(shè)置有驅(qū)動馬達(dá)81、82，其通過螺絲軸55、56驅(qū)動分別配置在鞍架61、62上的刀架71、72。
以下，基于附圖對各構(gòu)成組件進(jìn)行說明。
(1)圓形桌圖2為圓形桌1和外殼H的截面，顯示了圓形桌1的驅(qū)動部件以及產(chǎn)生負(fù)壓用的吸風(fēng)機(jī)10的配置，其中吸風(fēng)機(jī)10用于吸引位于圓形桌1上面的拋光墊9。此外，圖3顯示了通過將圓形桌1控制在C軸上對位置進(jìn)行角度分度后，在進(jìn)行溝槽等的加工前，對圓形桌1的分度位置進(jìn)行確定用的固定組件的截面。另外，圖4顯示了為使抽吸效果均勻而切入設(shè)置在圓形桌1上的空氣流路。圖5顯示了圓形桌1的吸附面板11，為了從內(nèi)表面均勻地吸附拋光墊9，并且不會由溝槽等加工時的應(yīng)力而使拋光墊變形，在吸附面板11中設(shè)置了細(xì)小的溝槽和通孔。
在圖2中，通過吸附而固定拋光墊9的、設(shè)置有空氣孔和溝槽的吸附面板11在上面以在其內(nèi)部形成空間的方式覆蓋著圓形桌1，該圓形桌1的通過軸心孔121導(dǎo)通空氣用的中空中心軸12的端面在朝向上部方向直徑變大，其被法蘭盤表面支撐，被固定為一體。為使圓形桌1的外徑部與端面的振動減小，通過選擇上部軸承和下部軸承的形式、尺寸和精度級別，將中空中心軸12固定在外殼H上，使得該外殼H固定在底座2上。中空中心軸12的下端部可旋轉(zhuǎn)地安裝著傳導(dǎo)材料，并被固定在座上的控制C軸用的馬達(dá)83所驅(qū)動。該驅(qū)動可由滑輪和皮帶實(shí)施，也可以由齒輪進(jìn)行傳導(dǎo)。另外，由于即使在中空中心軸12旋轉(zhuǎn)時也要維持吸引力，因此在設(shè)置于底座2上的吸風(fēng)機(jī)10和中空中心軸12的下端孔之間，被安裝在座上的支撐件所支撐的耦合件101和軟管102等連接。
在圖3中，圓形桌1通過C軸控制被角度分度定位在預(yù)定位置處，由此在溝槽等加工前固定在預(yù)定位置處。因此，由固定于旋轉(zhuǎn)圓板122上突出物123上的傳感器124檢測出位置(參照圖2)，其中旋轉(zhuǎn)圓板122固定于中空中心軸12上。在加工格子狀溝槽時，可通過配置的傳感器124檢測出每約45°的位置，并且將圓形桌固定在90°的旋轉(zhuǎn)位置處進(jìn)行加工。作為位置固定組件125，可在圓形桌1下面的分度位置處設(shè)置確定位置用的錐形孔套管126，采用位于底座2上、前端具有錐形軸127a的活塞構(gòu)件127確定位置。該活塞構(gòu)件127可為空壓式、油壓式或電磁式中的任何一種。
圖4顯示圓形桌的上表面。在圖4中，為使圓形桌1可急速啟動和停止，并且通過常年使用也不發(fā)生歪斜，優(yōu)選由難熱變形的鋁合金等的輕金屬構(gòu)成。在該圓形桌1中，設(shè)置多個與中空中心軸導(dǎo)通的空氣導(dǎo)通孔1a。此外，由于從中空中心軸的軸心向外徑方向距離越遠(yuǎn)，吸引力下降，因此為使在外部周邊區(qū)域也可以具有相等的吸引力，通過使中心側(cè)的導(dǎo)通溝槽1b比外側(cè)的導(dǎo)通溝槽1c更寬的方式進(jìn)行加工。此外，在圖4的圓形桌1中具有這樣的結(jié)構(gòu)，將空氣導(dǎo)通溝槽1d設(shè)置為半徑不同的同心圓形狀，用放射狀的導(dǎo)通溝槽1b、1c將這些導(dǎo)通溝槽相連。
圖5顯示了吸附面板11。(a)為上表面圖、(b)為將吸引孔擴(kuò)大后的截面圖。在圖5中，在吸附面板11的上表面均等地加工吸引孔11a，在此處吸引并固定拋光墊9。在吸附面板11上，通過使孔間距幾乎均等，均勻地設(shè)置吸引孔11a，為使該孔徑的吸引力不會造成拋光墊9變形，合適地設(shè)定拋光墊的厚度等。在吸附面板11的上表面設(shè)置連接相鄰吸引孔11a的導(dǎo)通溝槽11b，使吸引力平均化。此外，在安裝鉆孔加工部件以進(jìn)行鉆孔加工時，通常在吸附面板11的預(yù)定位置處設(shè)置比鉆頭直徑稍大的泄漏孔。
(2)門形支柱圖6(a)顯示了由一對第1導(dǎo)軌41、42所引導(dǎo)和軸控制的門形支柱3的正面，并且這一對第1導(dǎo)軌(b)設(shè)置在中央處夾有圓形桌1的底座2上，(b)顯示了門形支柱3的側(cè)面。圖7(a)顯示了將門形支柱3引導(dǎo)在X軸方向上的一對第1導(dǎo)軌41、42和軸控制的一對螺絲軸51、52配置的平面圖、(b)顯示了用一根皮帶旋轉(zhuǎn)控制一對螺絲軸51、52的傳導(dǎo)系統(tǒng)的側(cè)面。
在圖6(a)中，由右支柱32、左支柱33和橫梁31構(gòu)成的門形支柱3由設(shè)置在底座2中央部分的圓形桌1外側(cè)上、與底座2平行的第1導(dǎo)軌41所引導(dǎo)的右支柱32、由第1導(dǎo)軌42所引導(dǎo)的左支柱33以及架設(shè)在二者之間的橫梁31構(gòu)成。另外，在圖6(b)的側(cè)面圖中，門形支柱3由一對導(dǎo)軌41、42所引導(dǎo)，可在圓形桌1上在X軸方向上移動。另外，門形支柱3可通過熔結(jié)或澆注成形為一體。
圖7(a)為門形支柱3X軸導(dǎo)軌上部的平面圖，(b)為顯示X軸驅(qū)動系統(tǒng)的本裝置背面圖。在圖7(a)，(b)中，在門形支柱3中，通過與底座2上第1導(dǎo)軌41、42平行設(shè)置的螺絲軸51、球狀螺母21、螺絲軸52和球狀螺母22，旋轉(zhuǎn)安裝在馬達(dá)34上的滑輪35和通過銷安裝在一對螺絲軸51、52上的滑輪36a，36b同時旋轉(zhuǎn)，并通過一根皮帶37由導(dǎo)輥38a、38b和39進(jìn)行張力調(diào)整。門形支柱3在X軸方向上的驅(qū)動也可以通過同時控制并驅(qū)動分別直接連接在螺絲軸上的單個馬達(dá)進(jìn)行。
(3)設(shè)置在橫梁上的雙系統(tǒng)鞍架圖6(a)是橫梁31的正面，為通過共用與Z軸、X軸正交的Y軸方向上的一對第2導(dǎo)軌而被引導(dǎo)的雙系統(tǒng)鞍架的正面圖，各鞍架的位置受馬達(dá)控制。圖8(a)為顯示設(shè)置在圖6(a)的鞍架61、62的下面并用于引導(dǎo)鞍架的第2導(dǎo)軌43、44；以及驅(qū)動鞍架61的螺絲軸54和驅(qū)動鞍架62的螺絲軸53的配置的正面圖，其中鞍架61、62被除去。圖8(b)為傳導(dǎo)組件的正面圖，其中涉及驅(qū)動螺絲軸53的Y1軸控制用馬達(dá)M1和驅(qū)動螺絲軸54的Y2軸控制用馬達(dá)M2。
在圖8(a)、(b)中，在橫梁31的側(cè)面處平行地設(shè)置第2導(dǎo)軌43、44。此外，分別設(shè)置在鞍架61、62下面的4個線形軸承37引導(dǎo)鞍架在Y軸方向上移動，在同一側(cè)面處設(shè)置與第2導(dǎo)軌43、44平行的螺絲軸53、54，其分別被馬達(dá)(Y1軸)M1和馬達(dá)(Y2軸)M2旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。各個旋轉(zhuǎn)分別與螺絲軸53、54螺合，并且由分別固定在鞍架下面的螺母38a、38b單獨(dú)地實(shí)施Y1軸控制、Y2軸控制。由于第2導(dǎo)軌43、44是相通的，因此需要控制，以使鞍架61、62互不干擾。換而言之，在設(shè)置于鞍架61上的刀架71、72上，當(dāng)設(shè)置的刀具種類不同時，由鞍架61和鞍架62中任何一個鞍架進(jìn)行驅(qū)動。
(4)分別設(shè)置在左右鞍架上的刀架在圖6(a)中，顯示了位于橫梁31側(cè)面的右鞍架61上的右刀架71和位于左鞍架62上的刀架72。此時，當(dāng)在左右刀架上設(shè)置旋轉(zhuǎn)工具和固定工具時，在左右刀架上可設(shè)置刀尖尺寸不同的同種工具，也可以在旋轉(zhuǎn)工具的一方設(shè)置溝槽銑刀，在另一方設(shè)置鉆頭。在確定刀具位置時，門形支柱3被第1導(dǎo)軌41、42控制在X軸方向上移動、左鞍架62被第2導(dǎo)軌43、44控制在Y軸方向上移動，左刀架72與平衡器保持平衡，并被控制在Z軸方向上移動，左刀架72被指定在加工原點(diǎn)位置處，由此進(jìn)行加工。
(5)全面控制馬達(dá)驅(qū)動和控制軸用的數(shù)值控制裝置在拋光墊的加工裝置中，控制C軸、X軸、Y軸以及Z軸位置的馬達(dá)是由數(shù)值控制裝置所控制的。通過指示正確而且平滑的定位以及微小單位的切入值、進(jìn)刀指令，可使軸相互之間同期化，并且根據(jù)加工程序自動實(shí)施操作。另外，在數(shù)值控制裝置中可先存儲在拋光墊上所要加工的溝槽等的基本圖案，從這些基本圖案中指定該圖案，形成控制軸體系的操作程序，由此可自動進(jìn)行加工。此外，也可用程控裝置代替該數(shù)值控制裝置進(jìn)行全面控制。在為程控裝置的情況下，對于位置控制、進(jìn)刀或切入值在寬容度基準(zhǔn)上有所限制，但是可使裝置結(jié)構(gòu)簡單，并降低成本。
(6)抗靜電用的吹離子裝置(ion blow apparatus)在對拋光墊進(jìn)行切削加工時，由于摩擦帶電使得切削粉末附著在拋光墊上，僅通過吹氣不容易除去這些粉末。由于樹脂、橡膠等帶負(fù)電，因此在本發(fā)明中，通過使電暈放電等產(chǎn)生的正離子在加工過程中的拋光墊等上發(fā)生沖突而中和負(fù)電，可除去切削粉末。拋光墊等的帶電量容易受材質(zhì)、硬度、加工條件、室內(nèi)溫濕度等影響，但通常在將加工條件維持在一定的前提下，可將包含中和所需的離子的空氣吹向拋光墊等上實(shí)施。此外，當(dāng)如多刃刀具，并列設(shè)置刀刃同時形成多個溝槽時，向切削粉末產(chǎn)生的部位均等地噴出離子，可非常有效地幾乎全部除去切削粉末。
(7)固定刀具(車削工具、切墊刀具等)作為固定刀具，可舉出車削用的單刃工具和多刃工具。在進(jìn)行環(huán)狀同心圓狀溝槽的加工時，可以使用單刃切削刀(bite)或多刃工具中的任何一種。刀刃的刀刃寬度(width of cutting part)、楔角(wedge angle)、刀面角(ralce angle)、副后角(back clearance angle)、主后角(sideclearance angle of the cutting tip)可由拋光墊的材質(zhì)等進(jìn)行合適地選擇。此外，如果在刀架上配置了多刃工具，其中刀尖由相同的單刃切削刀形成而且并列設(shè)置在刀架上構(gòu)成，在對其進(jìn)行使用時，可大大提高加工效率。而且，配置在鞍架的刀架上的切斷裝置例如可由活塞圓筒等形成的驅(qū)動源在Z軸方向上驅(qū)動，通過輸送刀架實(shí)施切入操作。
(8)旋轉(zhuǎn)工具元件(溝槽銑刀、鉆等)溝槽銑刀的楔角、刀斜角、刀寬度、側(cè)面刀切角可根據(jù)拋光墊的材質(zhì)等進(jìn)行合適地選擇。可單獨(dú)使用銑刀加工每1條溝槽，也可以使用以預(yù)定間距層疊的多個銑刀形成的工具元件。為后者的情況下，可大大提高加工效率。此外，鉆的直徑、鉆的長度、切刀數(shù)可根據(jù)溝槽的形狀、深度等進(jìn)行適宜地選擇。因此，如果鉆尖端的圓錐角為55-65°時，可以使刀尖圓滑地進(jìn)入拋光墊。另外，如果在鉆本身的切刃部分無出口錐，為直接型鉆時，可容易地拔出鉆。該鉆可單獨(dú)使用，也可以作為多軸鉆元件使用，為多軸鉆元件時，可有效地進(jìn)行加工。
以下對使用上述加工裝置在拋光墊上進(jìn)行環(huán)狀同心圓狀溝槽加工的方法的一個實(shí)例進(jìn)行說明。
在右刀架上安裝單刃切削刀或多刃工具，并將拋光墊置于圓形桌的吸附面板上。優(yōu)選將拋光墊預(yù)先切斷為與吸附面板具有同一尺寸的圓板狀。當(dāng)在直徑比吸附面板小的拋光墊上加工溝槽時，預(yù)先用與拋光墊一樣的材料等形成環(huán)狀圓板，通過使用該圓板可將吸附面板上無需要的孔堵塞住。此外，也可以僅在吸附面板必須吸附的部分處加工吸引孔，也可以在內(nèi)部部分地遮斷圓形桌的導(dǎo)通孔對吸引區(qū)域進(jìn)行分割。
放置拋光墊后，使吸引用吸風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)并固定拋光墊，為使車削速度在拋光墊內(nèi)周和外周加工時為一定值，預(yù)先輸入C軸旋轉(zhuǎn)數(shù)值。此后，分別由門形支柱控制X軸位置、右鞍架控制Y1軸位置、右刀架控制Z1位置，使墊移動到初期位置。然后，進(jìn)行輸入，以使同心圓的直徑位置根據(jù)同心圓數(shù)目定位于Y1軸上，切削刀的進(jìn)刀量被程控在刀架的Z軸上。由這些輸入完成準(zhǔn)備工作。切削開始時，以預(yù)定旋轉(zhuǎn)數(shù)驅(qū)動圓形桌，開始用切削刀進(jìn)行切割。以預(yù)定次數(shù)實(shí)施微量的切入操作，由此完成一個同心圓狀的溝槽加工。
此后，依次移動右刀架和右鞍架，繼續(xù)進(jìn)行其它同心圓狀溝槽的加工，形成具有預(yù)定寬度、條數(shù)等的溝槽。此外，在對實(shí)心拋光墊進(jìn)行溝槽加工時，在除去所產(chǎn)生的切削粉時產(chǎn)生問題，根據(jù)構(gòu)成材料的種類等所產(chǎn)生的切削粉多種多樣，呈粉狀到條狀，而且特別大的問題是拋光墊和切削粉帶有高壓靜電。由此，切削粉在工具、加工的溝槽內(nèi)部、拋光墊上面等飛散并附著，僅由吹氣機(jī)不容易進(jìn)行回收。因此，優(yōu)選在切刀附近設(shè)置用于除去切削粉末的離子噴嘴，將中和靜電用的相反極性帶電離子噴到拋光墊、切削粉和刃部處。
在這種加工方法中，通過采用特定的加工桌將拋光墊牢牢地固定，可使溝槽等內(nèi)表面的表面粗糙度(以下將“表面粗糙度”稱作Ra)為20μm以下，更優(yōu)選為15μm以下，進(jìn)一步優(yōu)選為10μm以下。而且，還可以形成尺寸精度高的溝槽等。例如在溝槽寬度(為凹部時，為平面方向的最小尺寸)的目標(biāo)值為0.1mm的情況下，可將該尺寸精度設(shè)為相對于該目標(biāo)值±10％的精度。此外，當(dāng)溝槽或凹部深度的目標(biāo)值為0.1mm時，可將尺寸精度設(shè)為相對于該目標(biāo)值±10％的精度。另外，在溝槽間隔(螺旋狀溝槽和凹部等處直徑方向相鄰部分之間的最小距離)的目標(biāo)值為0.05mm時，可將尺寸精度設(shè)為相對于該目標(biāo)值±10％的精度。此外，當(dāng)作為溝槽寬度等與相鄰溝槽等之間的距離之和的間距(將在以下說明)為0.15mm時，可將尺寸精度設(shè)為相對于該目標(biāo)值±10％的精度。而且，如果寬度、深度、間隔和間距中任何一種的目標(biāo)值變大時，尺寸精度也可以變得更高。
此外，上述表面粗糙度〔Ra〕根據(jù)下式(1)所定義，可采用這樣的測定器等，其可對使用前的拋光墊溝槽等3處不同的內(nèi)表面區(qū)域測定表面粗糙度，通過分別測定其平均表面粗糙度，由所得的3個平均表面粗糙度求出平均值，即為表面粗糙度〔Ra〕。
Ra＝∑|Z-Zav|/N(1)在上式中，Z為粗糙曲面的高度、Zav為粗糙曲面的平均高度、N為測定點(diǎn)數(shù)。
對上述測定器沒有特別限制，例如可以使用3維表面結(jié)構(gòu)解析顯微鏡、掃描型激光顯微鏡、電子線表面形態(tài)解析裝置等的光學(xué)式表面粗糙度測定器、觸針式表面粗糙度計等的接觸式表面粗糙度測定器。
此外，可采用帶有刻度尺的放大器、一種激光式3維測定裝置對寬度、深度、間隔和間距等分別進(jìn)行3點(diǎn)測定，求出其平均值，將該值作為上述尺寸精度。
當(dāng)拋光墊面積較大、溝槽數(shù)目較多時，可使用多刃車削工具，例如10-30個切削刀并列設(shè)置而成的工具元件，可效率高地進(jìn)行加工。在該情況下，通過使用以下所述的加工工具，可獲得具有比所希望的尺寸精度更優(yōu)異的拋光墊。
加工工具在形成溝槽等時，在如上所述的方法中可以采用銑刀，但也可以使用這樣的加工工具，其中具有突出設(shè)置多個刀刃的多刃元件，以及固定該多刃元件的支架。
上述“刃”(例如圖9所示的B1)為多刃元件中的一部分，采用一個刃部可在拋光墊的拋光面上切削形成1條溝槽。對該刃部的形狀沒有特別限定，但如圖9所示楔角(圖9中的θ1)優(yōu)選為15-50°，更優(yōu)選為20-50°，進(jìn)一步優(yōu)選為25-50°，副后角(圖9中的θ2)優(yōu)選為65-20°，更優(yōu)選為60-20°，進(jìn)一步優(yōu)選為55-25°，而且在所形成的溝槽內(nèi)側(cè)壁處相鄰的刃部的主后角(圖9中的θ3)優(yōu)選為1-3°，更優(yōu)選為1.3-2.7°，進(jìn)一步優(yōu)選為1.5-2.5°。由此，可在形成溝槽的同時，溝槽的內(nèi)壁不會被刃部撕裂，可將所得溝槽內(nèi)的表面粗糙度抑制在20μm以下。此外，與由金屬模具成形形成溝槽的情況相比，可精度更高而且容易地獲得溝槽拐角不下陷、垂直形狀的溝槽。而且，優(yōu)選至少在切削開始時，使該刃部的刀尖兩端于拋光墊相接觸。因此，刀尖可形成彎曲形狀，使得在與該兩端部相對的中央部凹陷。
此外，對刃部的大小沒有特別限制，可根據(jù)所需形成的溝槽大小具有合適大小，但通常優(yōu)選刀刃寬度比所希望形成的溝槽寬度寬0.1-10％。更優(yōu)選寬1-7％，進(jìn)一步優(yōu)選寬2-5％。此外，刃部的長度優(yōu)選比所希望的溝槽深度長10-300％。更優(yōu)選長20-200％，進(jìn)一步優(yōu)選長10-100％。
例如，為使溝槽大小的寬度在0.1mm以上(優(yōu)選為0.1-5mm，更優(yōu)選為0.2-3mm)、深度在0.1mm以上(優(yōu)選為0.1-2.5mm、更優(yōu)選為0.2-2.0mm)，刀刃寬度(圖9中的L)優(yōu)選在0.1mm以上，更優(yōu)選為0.15-5.25mm，進(jìn)一步優(yōu)選為0.2-3.15mm，此外，刀刃長度優(yōu)選在0.11mm以上，更優(yōu)選為0.11-7.5mm，進(jìn)一步優(yōu)選為0.26-4.0mm。
另外，對形成刀刃的材料沒有特別限制，例如可使用碳素鋼、合金鋼、高速度鋼、超硬合金、金屬陶瓷、礦脈枝(sterite)、超高壓燒結(jié)體、其它陶瓷等。
上述“多刃元件”(例如為圖10-14中的B2)具有多個上述刃部。該多刃元件可如圖10所示，為在本體部一體化成形刃部的板狀。此外，也可以如圖11所示的一體化結(jié)構(gòu)，通過使用固定器具(螺栓B41和壓板B42等)使刃部在切削方向整齊排列。在對其進(jìn)行一體化時，如圖12所示，可通過間隔器件等對相鄰刀尖之間的距離進(jìn)行調(diào)節(jié)。此外，在1個多刃元件上突出設(shè)置的刀刃數(shù)目沒有特別限制，可以為2以上，例如5以上，也可以為10以上，特別是15以上(通常為50以下)。
此外，對相鄰刀刃之間的距離(于所要形成的溝槽之間的距離相同)也沒有特別限制，通常優(yōu)選在0.05mm以上。不足0.05mm時，有時難以維持所形成的相鄰溝槽之間的側(cè)壁。此外，優(yōu)選以相鄰刀尖間距為0.05-100mm的方式突出設(shè)置在多刃元件上，更優(yōu)選以相鄰刀尖間距為0.1-10mm的方式突出設(shè)置在多刃元件上。同樣地，對刀刃間距(相鄰刀尖之間的距離和刀刃寬度之和)也沒有特別限制，例如可為0.15mm以上。更優(yōu)選為0.15-105mm，進(jìn)一步優(yōu)選為0.3-13mm，特別優(yōu)選為0.5-2.2mm。此外，優(yōu)選刀刃突出設(shè)置在多刃元件的兩個側(cè)端。
上述“支架”(例如圖11-13等中所示的B3)是固定多刃元件用的。可通過采用這樣的固定器具(例如圖11-13等中所示的螺栓B41和壓板B42)進(jìn)行固定，使得固定在螺栓上的多刃元件可取下。由于可采用這種方式取下，在刀刃由于磨耗等而不能獲得所需的切削下性能時，或者在形成不同的溝槽時，可通過僅替換多刃元件形成穩(wěn)定的溝槽。
此外，對1個支架上固定的多刃元件的數(shù)目沒有特別限制，可以為1個，也可以為2個以上。此外，在固定多個多刃元件時，多刃元件可橫向并列固定于溝槽的切削方向(參照圖13)，也可以縱向并列(通過重疊多刃元件)固定于切削方向。在將多刃元件橫向并列的情況下，可以增加一次可切削的溝槽的數(shù)目。另外，在縱向并列的情況下，通過將各個多刃元件以刀刃不互相重疊的方式配置，也可以增加一次可切削的溝槽的數(shù)目。此外，在縱向并列的情況下，通過在各個多刃元件之間夾持間隔器件等，可在相對于切削方向平行的方向上、即縱向的多刃元件之間的距離進(jìn)行調(diào)節(jié)。此外，如圖14所示，通過將按照上述方式固定多刃元件的支架相對于切削方向橫向并列配置，由此安裝加工工具，同樣也可以增加一次可切削的溝槽的數(shù)目。
由上述加工工具，在拋光墊上形成溝槽時的切削速度沒有特別限制，例如可使周速度為200m/分鐘、使進(jìn)刀速度每1周為0.05mm以下等。
此外，由上述加工工具，可使溝槽等內(nèi)表面的表面粗糙度在20μm以下，更優(yōu)選為15μm以下，進(jìn)一步優(yōu)選為10μm以下。而且，可以優(yōu)異的尺寸精度切削形成溝槽。例如在溝槽寬度的目標(biāo)值為0.1mm時，可將該尺寸精度設(shè)為相對于該目標(biāo)值±10％的精度。此外，當(dāng)溝槽深度的目標(biāo)值為0.1mm時，可將尺寸精度設(shè)為相對于該目標(biāo)值±10％的精度。另外，在溝槽間隔的目標(biāo)值為0.05mm時，可將尺寸精度設(shè)為相對于該目標(biāo)值±10％的精度。此外，當(dāng)作為溝槽寬度等與相鄰溝槽等之間的距離之和的間距為0.15mm時，可將尺寸精度設(shè)為相對于該目標(biāo)值±10％的精度。而且，如果寬度、深度、間隔和間距中任何一種的目標(biāo)值變大時，尺寸精度也可以變得更高。
在根據(jù)以上加工方法加工了的拋光墊中，溝槽等內(nèi)表面的表面粗糙度在20μm以下，為無較大凸凹結(jié)構(gòu)的狀態(tài)。在存在較大凸凹結(jié)構(gòu)的情況下，特大的凸部(例如在形成溝槽時，由所產(chǎn)生的殘屑等形成)在拋光過程中脫離，這是形成刮痕的原因。此外，該脫離了的凸部由于拋光過程中的壓力或摩擦熱等而被壓縮等，形成異物，或者脫離了的凸部與拋光屑、漿液中的固體成分等共同作用而形成異物等，有時也會產(chǎn)生刮痕。另外，在進(jìn)行表面處理時，由于這些凸部可能脫離，有時也會造成同樣的缺陷。
此外，當(dāng)表面粗糙度在20μm以下時，除了可以防止產(chǎn)生刮痕，而且可更有效地發(fā)揮出作為溝槽等的功能，特別是在拋光表面上分配漿液的功能以及將廢棄物排出到外部的功能。
在本發(fā)明的加工方法中，可在未形成溝槽的無溝槽拋光墊上形成溝槽，此外由于表面處理等，拋光墊被磨耗而無具有足夠功能的溝槽時，可通過追加形成溝槽。由此，可不用浪費(fèi)拋光墊，進(jìn)行使用。
溝槽、凹部和通孔由以上方式形成的溝槽和凹部開口于拋光墊的拋光面?zhèn)?。該溝槽和凹部具有保持拋光時提供的漿液、并使該漿液更均勻地分配在拋光面上的功能。此外，還具有暫時保存拋光所產(chǎn)生的拋光屑以及用完的漿液等的廢棄物、并作為將該廢棄物排出到外部用的排出通路的功能。
溝槽圖案的形狀可以為環(huán)狀、格子狀、螺旋狀等，也可以為點(diǎn)狀凹部。也可以為將這些形狀以2種以上組合而形成的圖案。
在上述溝槽為環(huán)狀的情況下，對其平面形狀沒有特別限制，例如可為圓形、多邊形(三角形、四邊形、五邊形等)、橢圓形等。此外，溝槽數(shù)目可為2條以上，另外，對這些溝槽的配置也沒有特別限制，例如，可將多個溝槽配置成同心狀(同心圓狀等)(參照圖15)、將多個溝槽配置成偏心狀(參照圖16)、在1個環(huán)狀溝槽所包圍的部分的內(nèi)側(cè)形成多個其它環(huán)狀溝槽等。其中，優(yōu)選將將多個溝槽配置成同心狀，更優(yōu)選以同心圓狀(多個圓形溝槽配置成同心狀的狀態(tài))配置而成的拋光墊。溝槽配置成同心圓狀的拋光墊比其它的拋光墊在上述功能方面優(yōu)異。此外，通過為同心圓狀，可使得這些功能更加優(yōu)異，此外，也更容易制作溝槽。
另一方面，對溝槽的截面形狀也沒有特別限制，例如可以為平坦側(cè)面與底面形成的形狀(開口側(cè)和底部側(cè)各寬度方向的尺寸相同，或者開口側(cè)比底部側(cè)的尺寸大、或者底部側(cè)比開口側(cè)的尺寸大)、U字形狀、V字形狀等。
上述溝槽為格子狀時，可由1個連續(xù)的溝槽形成，也可以由2個以上不連續(xù)的溝槽形成。此外，對構(gòu)成格子的1個圖案的平面形狀沒有特別限制，可以為各種多邊形。作為該多邊形，例如可以為正方形(參照圖17)、長方形、梯形、菱形(參照圖18)等的四邊形、三角形(參照圖19)、五邊形、六邊形等。
另一方面，溝槽的截面形狀可以與環(huán)狀情形一樣。
上述溝槽為螺旋狀時，可由1個連續(xù)的溝槽形成(參照圖20)，也可以由螺旋方向互為反向的2個螺旋狀溝槽形成(參照圖21)。此外，也可以由螺旋方向相同的2個螺旋狀溝槽形成，或3個以上螺旋方向相同或不同的螺旋狀溝槽形成。
另一方面，溝槽的截面形狀可以與環(huán)狀情形一樣。
對上述凹部的平面形狀沒有特別限制，例如可以為圓形、多邊形(三角形、四邊形、五邊形等)、橢圓形等。此外，對拋光面中凹部開口部的配置沒有限制，但優(yōu)選在整個拋光面上均等設(shè)置。作為具有該凹部的拋光墊的具體實(shí)例，可舉出平面形狀為圓形的凹部均等地在該拋光面上開口(參照圖22)。
另一方面，對凹部的截面形狀沒有特別限制，例如可以為平坦側(cè)面與底面形成的形狀(開口側(cè)和底部側(cè)各寬度方向的尺寸相同，或者開口側(cè)比底部側(cè)的尺寸大、或者底部側(cè)比開口側(cè)的尺寸大)、U字形狀、V字形狀等。
對上述溝槽或凹部的大小沒有特別限制，例如溝槽的寬度(為凹部時是開口部的最小尺寸，在圖23中為P12)優(yōu)選在0.1mm以上，更優(yōu)選為0.1-5mm，進(jìn)一步優(yōu)選為0.2-3mm。上述寬度或最小尺寸不足0.1mm時，有時難以形成溝槽或凹部。此外，溝槽或凹部的深度優(yōu)選為0.1mm以上，更優(yōu)選為0.1-2.5mm，進(jìn)一步優(yōu)選為0.2-2.0mm。當(dāng)溝槽或凹部的深度不足0.1mm時，拋光墊的壽命太短，因此不優(yōu)選。此外，設(shè)置多個溝槽或凹部時，相鄰溝槽或凹部之間的最小距離(在圖23中為P13)優(yōu)選在0.05mm以上，更優(yōu)選為0.05-100mm，進(jìn)一步優(yōu)選為0.1-10mm。該最小距離不足0.05mm時，有時難以形成溝槽等。此外，作為溝槽寬度等與相鄰溝槽等之間的距離之和的間距(在圖23中為P11)優(yōu)選在0.15mm以上，更優(yōu)選為0.15-105mm，進(jìn)一步優(yōu)選為0.3-13mm，特別優(yōu)選為0.5-2.2mm。
上述尺寸也可將上述優(yōu)選范圍進(jìn)行合適地組合形成。換而言之，例如，優(yōu)選寬度等在0.1mm以上，深度在0.1mm以上而且最小距離在0.05mm以上，更優(yōu)選寬度為0.1-5mm，深度為0.1-2.5mm而且最小距離為0.05-100mm，進(jìn)一步優(yōu)選寬度為0.2-3mm、深度為0.2-2.0mm、最小距離為0.1-10mm。
另一方面，通孔開口于拋光墊的拋光面?zhèn)纫约芭c其相對的表面的兩面上。該通孔的平面形狀和截面形狀可與上述凹部一樣。對于截面形狀，一方開口側(cè)和另一方開口側(cè)在截面方向的尺寸可以相同，或者拋光面?zhèn)鹊某叽巛^大，或者對面?zhèn)鹊某叽巛^大。開口部的最小尺寸、以及在設(shè)置多個通孔的情況下相鄰?fù)字g的最小距離和間距可與上述凹部一樣。
上述開口部的最小尺寸以及相鄰?fù)字g的最小距離的優(yōu)選范圍可分別組合得到。換而言之，例如優(yōu)選開口部的最小尺寸為0.01mm以上，相鄰?fù)字g的最小距離在0.05mm以上，更優(yōu)選開口部的最小尺寸為0.1-5mm，相鄰?fù)字g的最小距離在0.05-100mm，進(jìn)一步優(yōu)選開口部的最小尺寸為0.2-3mm，相鄰?fù)字g的最小距離在0.1-10mm。
多層型拋光墊如上所述加工的拋光墊在其非拋光面?zhèn)壬暇哂兄螌樱勺鳛槎鄬有蛼伖鈮|使用。作為該多層型拋光墊的形式，可舉出(1)在拋光面?zhèn)壬暇哂虚_口平面形狀為環(huán)狀、格子狀、螺旋狀等的溝槽或凹部的拋光層，以及配置在拋光層非拋光面?zhèn)壬系闹螌印?2)在拋光面?zhèn)壬暇哂虚_口的平面形狀為圓形等的通孔的拋光層，以及配置在拋光層非拋光面?zhèn)壬系闹螌印?3)在拋光面?zhèn)壬现辽倬哂羞x自溝槽、凹部和通孔的2個部位的拋光層，以及配置在拋光層非拋光面?zhèn)壬系闹螌拥取?br> 作為上述拋光層，可適用上述拋光墊。
該拋光層的內(nèi)表面?zhèn)扰c支撐層等的其它層粘結(jié)或結(jié)合等，當(dāng)漿液不提供拋光時，漿液不會通過通孔流出。
此外，對上述支撐層的特性沒有特別限制，優(yōu)選為具有比拋光層更軟質(zhì)的材料，通過具有更軟質(zhì)的支撐層，即使拋光層的厚度較薄(例如為5mm以下)，也可防止拋光時拋光層上浮，或者可防止拋光層表面發(fā)生彎曲等，可穩(wěn)定地進(jìn)行拋光。該支撐層的硬度相對于拋光層的硬度優(yōu)選在90％以下，更優(yōu)選為80％以下，特別優(yōu)選為70％以下，通常為10％以上。此外，肖氏硬度D優(yōu)選為70以下，更優(yōu)選為60以下，進(jìn)一步優(yōu)選為50以下，通常在1以上。
此外，支撐層可為多孔質(zhì)體(發(fā)泡體)，也可以為非多孔質(zhì)體。此外，對其平面形狀沒有特別限制，可以與拋光層相同，也可以不同。作為該支撐層的平面形狀，例如可為圓形、多邊形(四邊形等)。此外，對其厚度沒有特別限制，例如可為0.1-5mm(更優(yōu)選為0.5-2mm)。
構(gòu)成支撐層的材料也沒有特別限制，但從容易成形為預(yù)定形狀和性狀，可賦予適度彈性等方面來看，優(yōu)選使用有機(jī)材料。作為有機(jī)材料，可使用在上述拋光墊中構(gòu)成非水溶性基質(zhì)的有機(jī)材料。但是構(gòu)成支撐層的有機(jī)材料可以為交聯(lián)聚合物，也可以為非交聯(lián)聚合物。
在這些多層型拋光墊中，支撐層可僅設(shè)置1層，也可以設(shè)置2層以上。此外，該支撐層可以與拋光層直接相接觸地層疊，也可以通過其它層進(jìn)行層疊。此外，可通過粘結(jié)劑、粘結(jié)材料(粘結(jié)帶等的粘合層)將支撐層與拋光層或其它層粘結(jié)，也可以通過部分熔融，使支撐層與拋光層或其它層粘結(jié)為一體。
在上述拋光墊和上述多層型拋光墊上，可以安裝檢測終點(diǎn)用的窗等。作為該窗，優(yōu)選使用這樣的材料，在其為2mm的厚度時，波長為100-300nm之間任意波長的光透過率在0.1％以上(優(yōu)選為2％以上)，或者在波長為100-3000nm之間的任意波長區(qū)域中，積分透過率在0.1％以上(優(yōu)選為2％以上)。
附圖的簡要說明圖1顯示了加工裝置的總體結(jié)構(gòu)，(a)為正面圖、(b)為平面圖、(c)為側(cè)面圖。
圖2為模式圖，其顯示了圓形桌1和外殼3的截面、圓形桌1的驅(qū)動部、位于圓形桌1的上表面吸引拋光墊9用的產(chǎn)生負(fù)壓用的吸風(fēng)機(jī)10的配置。
圖3為模式圖，其顯示了通過C軸控制對圓形桌1進(jìn)行角度分度定位后，在溝槽加工前確定圓形桌1分度位置用的固定構(gòu)件的截面。
圖4為顯示刻在圓形桌1中的空氣通路的平面圖。
圖5顯示了圓形桌1的吸附面板11。(a)為平面圖、(b)為將吸引孔11a擴(kuò)大顯示的模式圖。
圖6顯示了設(shè)置在中央處夾有圓形桌1的底座2上的一對第1導(dǎo)軌41、42所引導(dǎo)和軸控制的門形支柱3。(a)為平面圖，(b)為側(cè)面圖。
圖7(a)顯示了將門形支柱3引導(dǎo)在X軸方向上的一對第1導(dǎo)軌41、42和軸控制的一對螺絲軸51、52配置的平面圖、(b)顯示了用一根皮帶旋轉(zhuǎn)控制一對螺絲軸51、52的傳導(dǎo)系統(tǒng)的側(cè)面。
圖8(a)為顯示用于引導(dǎo)鞍架61、62的第2導(dǎo)軌43、44；驅(qū)動鞍架61的螺絲軸54和驅(qū)動鞍架62的螺絲軸53的配置的正面圖，其中鞍架61、62被除去。(b)為傳導(dǎo)組件的正面圖，其中涉及驅(qū)動螺絲軸53的Y1軸控制用馬達(dá)M1和驅(qū)動螺絲軸54的Y2軸控制用馬達(dá)M2。
圖9為說明圖，用于說明本發(fā)明加工方法所用的刀刃的各處角度。
圖10的圖用于說明本發(fā)明加工方法所用多刃元件和支架等的一個實(shí)例，(a)為模式正面圖，(b)為模式側(cè)面圖。
圖11的圖用于說明本發(fā)明加工方法所用多刃元件和支架等的另一實(shí)例，(a)為模式正面圖，(b)為模式側(cè)面圖。
圖12的圖用于說明本發(fā)明加工方法所用多刃元件和支架等的其它實(shí)例，(a)為模式正面圖，(b)為模式側(cè)面圖。
圖13的模式圖用于說明本發(fā)明加工方法所用多刃元件和支架等的一個實(shí)例。
圖14為說明圖，用于說明本發(fā)明加工方法中所用的支架的配置。
圖15為在拋光面?zhèn)壬闲纬森h(huán)狀同心圓狀溝槽的拋光墊的平面圖。
圖16為在拋光面?zhèn)壬檄h(huán)狀溝槽偏心配置的拋光墊的平面圖。
圖17為在拋光面?zhèn)壬闲纬善矫嫘螤顬檎叫胃褡訝顪喜鄣膾伖鈮|的平面圖。
圖18為在拋光面?zhèn)壬闲纬善矫嫘螤顬榱庑胃褡訝顪喜鄣膾伖鈮|的平面圖。
圖19為在拋光面?zhèn)壬闲纬善矫嫘螤顬槿切胃褡訝顪喜鄣膾伖鈮|的平面圖。
圖20為在拋光面?zhèn)壬闲纬?個連續(xù)螺旋狀溝槽的拋光墊的平面圖。
圖21為在拋光面?zhèn)壬闲纬陕菪较虿煌?個螺旋狀溝槽的拋光墊的平面圖。
圖22為在拋光面?zhèn)壬掀矫嫘螤顬閳A形的凹部均勻開口的拋光墊的平面圖。
圖23為模式圖，其為包含拋光墊溝槽、凹部或通孔的部分截面圖。
符號說明
1圓形桌、1a空氣導(dǎo)通孔、1b中心側(cè)的導(dǎo)通溝槽、1c外側(cè)的導(dǎo)通溝槽、1d空氣導(dǎo)通溝槽、11吸附面板、11a吸引孔、11b導(dǎo)通溝槽、12中空中心軸、121軸心孔、122圓板、123突出物、124傳感器、125位置固定組件、126錐形孔套管、127a錐形軸、127活塞構(gòu)件、2底座、21、22球狀螺母、3門形支柱、31橫梁、32、33左右支柱、34馬達(dá)、35滑輪、36a，36b滑輪、37帶、38a、38b螺母、39導(dǎo)輥、M1、M2馬達(dá)、41、42水平第1導(dǎo)軌、43、44水平第2導(dǎo)軌、51、52同時驅(qū)動的螺絲軸、53、54、55、56螺絲軸、61、622個鞍架、71、72刀架、81、82；驅(qū)動馬達(dá)、83C軸控制用馬達(dá)、H外殼、9拋光墊、10吸風(fēng)機(jī)、101耦合器、102軟管、B1刀刃、B2多刃元件、B3支架、B41螺栓(固定器具)、B42壓板(固定器具)、B5鉤銷、θ1楔角、θ2副后角、θ3與溝槽內(nèi)側(cè)壁相接觸的刀刃主后角、P；拋光墊、P1溝槽、凹部或通孔、P11間距、P12溝槽寬度、凹部或通孔開口部的最小長度、P13相鄰溝槽、凹部或通孔的最小距離。
發(fā)明的最佳實(shí)施方式以下根據(jù)實(shí)施例對本發(fā)明作具體說明。
實(shí)施例1將70質(zhì)量份未交聯(lián)的1，2-聚丁二烯(JSR社制造、品名“JSRRB830”)、30質(zhì)量份未交聯(lián)的乙烯-醋酸乙烯共聚體(東ソ社制造、品名“Ultrathene 630”)和40質(zhì)量份作為水溶性顆粒的β-環(huán)糊精(橫濱國際バイオ研究所制造，品名“Dexipearl β-100”、平均粒徑為20μm)用調(diào)溫至160℃下的雙軸擠出機(jī)進(jìn)行混煉。此后，添加1.0質(zhì)量份的有機(jī)過氧化物(日本油脂社制造、品名“Percumy D-40”)繼續(xù)進(jìn)行混煉，將該混煉物擠出至金屬模具中，此后，在170℃下保持18分鐘，進(jìn)行交聯(lián)處理，獲得直徑為60cm、厚度為3mm的拋光墊。然后，在該拋光墊的拋光面?zhèn)壬嫌缮鲜鯷2]記載的方法，形成同心圓狀的多個環(huán)狀溝槽，其中溝槽寬度的平均值為0.5mm、溝槽深度的平均值為0.5mm、間距的平均值為4mm。
該溝槽內(nèi)表面的表面粗糙度為4.1μm，表面粗糙度的偏差也較小。此外，尺寸精度優(yōu)異，在寬度方面為±6％，深度方面為±5％，間距方面為±5％。此外，表面粗糙度用3維表面結(jié)構(gòu)解析顯微鏡(CANON公司制造、型號為“Zygo New View 5032”)測定。以下也一樣。
此外，按照以下方式對帶有該溝槽的拋光墊的拋光性能進(jìn)行評價。
(1)拋光速度和刮痕的有無將拋光墊安裝在拋光裝置(SFT社制造、型號為“LapmasterLM-15”)的定盤上，使定盤的旋轉(zhuǎn)數(shù)為50rpm，在流量為100cc/分鐘的條件下，使用稀釋至3倍的化學(xué)機(jī)械拋光用漿液(JSR社制造、商品名稱“CMS 1101”)，對二氧化硅膜晶片實(shí)施2分鐘拋光，對拋光速度和刮痕的有無進(jìn)行評價。拋光速度通過用光學(xué)式膜厚計測定拋光前后的膜厚，由這些膜厚算出。此外，刮痕可用電子顯微鏡對拋光后二氧化硅膜晶片的拋光面進(jìn)行觀察來確認(rèn)。結(jié)果，拋光速度為350nm/分鐘，幾乎辨認(rèn)不出刮痕。
(2)凹陷評價在以下條件下對半導(dǎo)體晶片(SKW社制造、商品名稱為“SKW-7”)進(jìn)行拋光后，由微細(xì)形狀測定裝置(KLA-Tencor社制造、型號為“P-10”)測定凹陷情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)凹陷為70nm，拋光面的平坦性優(yōu)異。
漿液CMS1101(JSR社制造)化學(xué)機(jī)械拋光裝置EPO112(任原制作所制造)漿液供給量200ml/分鐘拋光負(fù)荷400g/cm2定盤旋轉(zhuǎn)數(shù)70rpm底座旋轉(zhuǎn)數(shù)70rpm拋光速度400nm/分鐘拋光時間5.75分鐘(15％過度拋光)
實(shí)施例2采用與實(shí)施例1一樣的方式制造具有相同大小的拋光墊，在該拋光墊的拋光面?zhèn)壬?，由以上[2]記載的方法形成同心圓狀的多個環(huán)狀溝槽，其中溝槽寬度的平均值為0.5mm、溝槽深度的平均值為1mm、間距的平均值為1mm。
該溝槽內(nèi)表面的表面粗糙度為5.2μm，表面粗糙度的偏差也較小。此外，尺寸精度優(yōu)異，在寬度方面為±4％，深度方面為±5％，間距方面為±5％。此外，采用與實(shí)施例1一樣的方式評價拋光速度、刮痕的有無和凹陷情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，拋光速度為300nm/分鐘，幾乎辨認(rèn)不出刮痕，凹陷為60nm，拋光面的平坦性優(yōu)異。
實(shí)施例3將80質(zhì)量份未交聯(lián)的乙烯-醋酸乙烯共聚體(東ソ社制造、品名“Ultrathene 630”)、20質(zhì)量份未交聯(lián)的1，2-聚丁二烯(JSR社制造、品名“JSR RB830”)和100質(zhì)量份作為水溶性顆粒的β-環(huán)糊精(橫濱國際バイオ研究所制造，品名“Dexipearl β-100”、平均粒徑為20μm)用調(diào)溫至160℃下的雙軸擠出機(jī)進(jìn)行混煉。此后，添加0.5質(zhì)量份的有機(jī)過氧化物(日本油脂社制造、品名“Percumyl D-40”)繼續(xù)進(jìn)行混煉，將該混煉物擠出至調(diào)溫至170℃的金屬模具中。此后，直接在170℃下保持18分鐘，進(jìn)行交聯(lián)處理，獲得直徑為60cm、厚度為3mm的拋光墊。然后，在該拋光墊的拋光面?zhèn)壬嫌缮鲜鯷2]記載的方法，形成同心圓狀的多個環(huán)狀溝槽，其中溝槽寬度的平均值為0.5mm、溝槽深度的平均值為0.5mm、間距的平均值為4mm。
該溝槽內(nèi)表面的表面粗糙度為3.8μm，表面粗糙度的偏差也較小。此外，尺寸精度優(yōu)異，在寬度方面為±3％，深度方面為±4％，間距方面為±4％。此外，采用與實(shí)施例1一樣的方式評價拋光速度、刮痕的有無和凹陷情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，拋光速度為400nm/分鐘，幾乎辨認(rèn)不出刮痕，凹陷為55nm，拋光面的平坦性優(yōu)異。
實(shí)施例4采用與實(shí)施例3一樣的方式制造具有相同大小的拋光墊，在該拋光后得到拋光面?zhèn)壬?，由以上[2]記載的方法形成同心圓狀的多個環(huán)狀溝槽，其中溝槽寬度的平均值為0.5mm、溝槽深度的平均值為1mm、間距的平均值為1mm。
該溝槽內(nèi)表面的表面粗糙度為5.5μm，表面粗糙度的偏差也較小。此外，尺寸精度優(yōu)異，在寬度方面為±3％，深度方面為±5％，間距方面為±5％。此外，采用與實(shí)施例1一樣的方式評價拋光速度、刮痕的有無和凹陷情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，拋光速度為350nm/分鐘，幾乎辨認(rèn)不出刮痕，凹陷為60nm，拋光面的平坦性優(yōu)異。
比較例1在市售發(fā)泡聚氨酯制成的拋光墊(Rodel Nitta公司制造、商品名稱為“IC1000”)的拋光面?zhèn)壬?，由以上[2]記載的方法形成同心圓狀的多個環(huán)狀溝槽，其中溝槽寬度的平均值為0.25mm、溝槽深度的平均值為0.4mm、間距的平均值為1.5mm。
該溝槽內(nèi)表面的表面粗糙度較大，為355μm，表面粗糙度的偏差也非常大。此外，尺寸精度差，在寬度方面為±15％，深度方面為±20％，間距方面為±12％。此外，采用與實(shí)施例1一樣的方式評價拋光速度、刮痕的有無和凹陷情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，拋光速度為350nm/分鐘，辨認(rèn)出較多的刮痕，凹陷為150nm，拋光面的平坦性也差。
實(shí)施例5對實(shí)施例1所得的拋光墊用加工工具進(jìn)行加工，其中加工工具安裝有多個圖10所示的多刃元件支架，并使刀尖的間隔相同。形成所用多刃元件的刀刃的楔角θ1為45°、副后角θ2為30°，與溝槽內(nèi)側(cè)壁處相接觸的刃部的主后角θ3為2°，刀刃寬度L為0.52mm，相鄰刀尖的間距為3.48mm，而且刀刃長度為5mm。采用該加工工具，在上述拋光墊的拋光面?zhèn)壬贤瑫r切削形成同心圓狀的多個環(huán)狀溝槽，其中溝槽寬度的平均值為0.5mm、溝槽深度的平均值為0.5mm、間距的平均值為4mm。
該溝槽內(nèi)表面的表面粗糙度為4.1μm，表面粗糙度的偏差也較小。此外，尺寸精度優(yōu)異，在寬度方面為±6％，深度方面為±5％，間距方面為±5％。
然后，采用與實(shí)施例1一樣的方式評價拋光速度、刮痕的有無和凹陷情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，拋光速度為350nm/分鐘，幾乎辨認(rèn)不出刮痕，凹陷為70nm，拋光面的平坦性優(yōu)異。
實(shí)施例6采用與實(shí)施例5一樣的方式對實(shí)施例1所得的拋光墊進(jìn)行加工，形成同心圓狀的溝槽。形成所用多刃元件的刀刃的楔角θ1為30°、副后角θ2為50°，與溝槽內(nèi)側(cè)壁處相接觸的刃部的主后角θ3為2°，刀刃寬度L為0.52mm，相鄰刀尖的間距為0.48mm，而且刀刃長度為3mm。所形成的溝槽的寬度平均值為0.5mm、溝槽深度的平均值為1mm、間距的平均值為1mm。
該溝槽內(nèi)表面的表面粗糙度為5.2μm，表面粗糙度的偏差也較小。此外，尺寸精度優(yōu)異，在寬度方面為±4％，深度方面為±5％，間距方面為±5％。此外，采用與實(shí)施例1一樣的方式評價拋光速度、刮痕的有無和凹陷情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，拋光速度為300nm/分鐘，幾乎辨認(rèn)不出刮痕，凹陷為60nm，拋光面的平坦性優(yōu)異。
實(shí)施例7采用與實(shí)施例5一樣的方式對實(shí)施例3所得的拋光墊進(jìn)行加工，形成同心圓狀的溝槽。形成所用多刃元件的刀刃的楔角θ1為30°、副后角θ2為45°，與溝槽內(nèi)側(cè)壁處相接觸的刃部的主后角θ3為2°，刀刃寬度L為0.52mm，相鄰刀尖的間距為3.48mm，而且刀刃長度為5mm。所形成的溝槽的寬度平均值為0.5mm、溝槽深度的平均值為0.5mm、間距的平均值為4mm。
該溝槽內(nèi)表面的表面粗糙度為3.8μm，表面粗糙度的偏差也較小。此外，尺寸精度優(yōu)異，在寬度方面為±3％，深度方面為±4％，間距方面為±4％。此外，采用與實(shí)施例1一樣的方式評價拋光速度、刮痕的有無和凹陷情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，拋光速度為400nm/分鐘，幾乎辨認(rèn)不出刮痕，凹陷為55nm，拋光面的平坦性優(yōu)異。
實(shí)施例8采用與實(shí)施例5一樣的方式對實(shí)施例3所得的拋光墊進(jìn)行加工，形成同心圓狀的溝槽。形成所用多刃元件的刀刃的楔角θ1為30°、副后角θ2為50°，與溝槽內(nèi)側(cè)壁處相接觸的刃部的主后角θ3為2°，刀刃寬度L為0.52mm，相鄰刀尖的間距為0.48mm，而且刀刃長度為3mm。所形成的溝槽的寬度平均值為0.5mm、溝槽深度的平均值為1mm、間距的平均值為1mm。
該溝槽內(nèi)表面的表面粗糙度為5.5μm，表面粗糙度的偏差也較小。此外，尺寸精度優(yōu)異，在寬度方面為±3％，深度方面為±5％，間距方面為±5％。此外，采用與實(shí)施例1一樣的方式評價拋光速度、刮痕的有無和凹陷情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，拋光速度為350nm/分鐘，幾乎辨認(rèn)不出刮痕，凹陷為60nm，拋光面的平坦性優(yōu)異。
比較例2采用與實(shí)施例5一樣的方式對比較例1所用的拋光墊進(jìn)行加工，形成同心圓狀的溝槽。形成所用多刃元件的刀刃的楔角θ1為60°、副后角θ2為20°，與溝槽內(nèi)側(cè)壁處相接觸的刃部的主后角θ3為2°，刀刃寬度L為0.26mm，相鄰刀尖的間距為1.24mm，而且刀刃長度為3mm。所形成的溝槽的寬度平均值為0.25mm、溝槽深度的平均值為0.4mm、間距的平均值為1.5mm。
該溝槽內(nèi)表面的表面粗糙度較大，為355μm，表面粗糙度的偏差也非常大。此外，尺寸精度差，在寬度方面為±15％，深度方面為±20％，間距方面為±12％。此外，采用與實(shí)施例1一樣的方式評價拋光速度、刮痕的有無和凹陷情況。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，拋光速度為350nm/分鐘，辨認(rèn)出較多的刮痕，凹陷為150nm，拋光面的平坦性也差。
發(fā)明效果根據(jù)本發(fā)明，可容易而且精度高地在拋光墊的拋光面?zhèn)壬闲纬蓽喜邸疾?、通孔等。此外，也可使這些溝槽等內(nèi)表面的表面粗糙度較小。
此外，在將拋光墊吸附在特定加工桌的一個表面?zhèn)壬虾?，在形成溝槽等的情況下，可形成尺寸精度高、截面形狀均勻的溝槽。
此外，在使用具有預(yù)定楔角、副后角、與溝槽內(nèi)側(cè)壁處相接觸的刃部的主后角的刀刃時，在使用相鄰刀尖間距為預(yù)定距離的多刃元件時，以及使用至少在其2個側(cè)端突出設(shè)置刀刃的多刃元件時，可效率特別高、特別可靠地形成溝槽，同時也可使表面粗糙度較小。其中，溝槽圖案形狀為環(huán)狀，同心圓狀時是優(yōu)選的。
根據(jù)本發(fā)明半導(dǎo)體晶片用拋光墊，在對半導(dǎo)體晶片進(jìn)行拋光時，可形成平坦性等優(yōu)異的拋光面。
產(chǎn)業(yè)上的可利用性本發(fā)明的半導(dǎo)體晶片用拋光墊特別對半導(dǎo)體裝置的制造過程有用，例如可用于STI工序、形成Al、Cu等金屬配線的鑲嵌工序、采用Al、Cu、W等形成導(dǎo)通插頭(via plug)時的鑲嵌工序、同時形成這些金屬配線和導(dǎo)通插頭的雙鑲嵌工序、拋光層間絕緣膜(氧化膜、Low-k、BPSG等)的工序、拋光氮化膜(TaN、TiN等)的工序、拋光多晶硅、拋光裸露的硅等的工序中。
權(quán)利要求
1.半導(dǎo)體晶片用拋光墊的加工方法，其特征為對具有包含交聯(lián)聚合物的非水溶性基質(zhì)和分散在該非水溶性基質(zhì)中的水溶性顆粒的半導(dǎo)體晶片用拋光墊的拋光面進(jìn)行加工，形成內(nèi)表面的表面粗糙度在20μm以下的選自溝槽、凹部和通孔中的至少一種部位。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體晶片用拋光墊的加工方法，其特征是加工方式為從切削加工和激光加工中選出的至少1種。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體晶片用拋光墊的加工方法，其特征是在具有吸引孔的加工桌的一個側(cè)面上配置該半導(dǎo)體晶片用拋光墊，通過從該加工桌的另一側(cè)面實(shí)施吸引，將半導(dǎo)體晶片用拋光墊吸附在該加工桌的這一個側(cè)面上而使其固定后，形成所述部位。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體晶片用拋光墊的加工方法，其特征是通過采用突出設(shè)置具有多個刀刃的多刃元件以及固定該多刃元件的支架的加工工具，同時切削形成多個溝槽。
5.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體晶片用拋光墊的加工方法，其特征是所述溝槽的圖案形狀選自環(huán)狀、格子狀和螺旋狀。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體晶片用拋光墊的加工方法，其特征是通過采用突出設(shè)置有多個刀刃的多刃元件以及固定該多刃元件的支架的加工工具，同時切削形成多條溝槽。
7.如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體晶片用拋光墊的加工方法，其特征是所述刀刃的楔角為15-50°，副后角為65-20°，在與溝槽內(nèi)側(cè)壁處相接觸的該刀刃的主后角為1-3°。
8.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體晶片用拋光墊的加工方法，其特征是所述刀刃的相鄰刀尖間距為0.05-100mm。
9.如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體晶片用拋光墊的加工方法，其特征是所述刀刃在所述多刃元件的至少兩個側(cè)端突出設(shè)置。
10.如權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體晶片用拋光墊的加工方法，其特征是所述溝槽的圖案形狀選自環(huán)狀、格子狀和螺旋狀。
11.半導(dǎo)體晶片用拋光墊，該拋光墊是在拋光面?zhèn)壬暇哂羞x自溝槽、凹部和通孔的至少一種部位的半導(dǎo)體晶片用拋光墊，所述部位由權(quán)利要求1到10任一項所述的半導(dǎo)體晶片用拋光墊加工方法形成。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體晶片用拋光墊加工方法和半導(dǎo)體晶片用拋光墊，以使內(nèi)表面的表面粗糙度在20μm以下，并且可形成尺寸精度高、截面形狀均勻的溝槽、凹部和通孔等。在本發(fā)明的加工方法中，對具有包含交聯(lián)聚合物的非水溶性基質(zhì)和分散在該非水溶性基質(zhì)中的水溶性顆粒的半導(dǎo)體晶片用拋光墊的拋光面進(jìn)行切削加工等。此外，在加工時，更優(yōu)選在具有吸引孔的加工桌的一個側(cè)面上配置拋光墊，通過從加工桌的另一側(cè)面實(shí)施吸引，將墊吸附在該加工桌的一個側(cè)面上而使其固定后，形成所述溝槽等。
文檔編號B24D13/14GK1592955SQ0380156
公開日2005年3月9日 申請日期2003年8月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月8日
發(fā)明者志保浩司, 長谷川亨, 川橋信夫 申請人:Jsr株式會社