(57)【要約】【課題】ダイヤモンド粒子の異常成長を抑制してダイヤモンド被膜の表面を滑らかに形成することができ、これにより寿命が長く安定するとともに、パッドにより研磨される半導体ウェハ等にスクラッチを生じさせることのない軟質材加工用回転工具およびその製造方法を提供する。【解決手段】軟質材よりなる被加工材が移動され、この被加工材に対して加工を施す軟質材加工用回転工具であって、被加工材に対向させられる基板の表面に切刃凸部１１が突出するように形成され、この切刃凸部１１の突端面１１Ａには、断面凹曲線状をなす底面を有して突端面１１Ａに対して凹む凹部１２がレーザー加工によって形成されており、この凹部１２の底面１２Ａにダイヤモンド被膜が被覆されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟質材よりなる被加工材が移動され、この被加工材に対して加工を施す軟質材加工用回転工具であって、
上記被加工材に対向させられる基板の表面に切刃凸部が突出するように形成され、この切刃凸部の突端面には、断面凹曲線状をなす底面を有して上記突端面に対して凹む凹部が形成されており、この凹部の上記底面にダイヤモンド被膜が被覆されていることを特徴とする軟質材加工用回転工具。
【請求項２】
上記凹部の底面の断面がなす凹曲線の曲率半径が、５〜３０μｍの範囲内とされていることを特徴とする請求項１に記載の軟質材加工用回転工具。
【請求項３】
上記突端面には複数の上記凹部が隣接して連続するように形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の軟質材加工用回転工具。
【請求項４】
複数の上記凹部は、上記突端面に並列に延びる凹溝であることを特徴とする請求項３に記載の軟質材加工用回転工具。
【請求項５】
複数の上記凹部は、上記突端面に格子状に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の軟質材加工用回転工具。
【請求項６】
軟質材よりなる被加工材が移動され、この被加工材に対して加工を施す軟質材加工用回転工具の製造方法であって、
上記被加工材に対向させられる基板の表面に突出するように切刃凸部を形成し、この切刃凸部の突端面に、断面凹曲線状をなす底面を有して上記突端面に対して凹む凹部をレーザー加工により形成し、この凹部の上記底面にダイヤモンド被膜を被覆することを特徴とする軟質材加工用回転工具の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多孔性の樹脂・ゴム・ポリウレタンラバー等からなるパッド、例えば、半導体ウエハの研磨用パッド等の軟質材の表面を加工・調整するための軟質材加工用回転工具およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体産業の進展とともに、金属、半導体、セラミックスなどの表面を高精度に仕上げる加工方法の必要性が高まっており、特に、半導体ウエハでは、その集積度の向上とともにナノメーター（１／１０００μｍ）オーダーの表面仕上げが要求されてきている。このような高精度の表面仕上げに対応するために、半導体ウエハに対して、多孔性のパッド（研磨布）を用いたＣＭＰ研磨（ケミカルメカニカルポリッシュ）が一般的に行われている。ＣＭＰ研磨とは、砥粒等を用いる機械的な研磨と、アルカリ液、酸性液等でエッチングする化学的研磨を組み合わせたものである。
【０００３】
半導体ウエハ等の研磨に用いられるパッドは、研磨時間が経過していくにつれ、目詰まりや圧縮変形を生じ、その表面状態が次第に変化していく。すると、研磨速度の低下や不均一研磨等の好ましくない現象が生じるので、パッドの表面を定期的に加工・調整することにより、パッドの表面状態を一定に保って、良好な研磨状態を維持する工夫が行われている。
【０００４】
このパッドを加工・調整するために用いられる軟質材加工用回転工具の一例として、本発明の発明者らは特許文献１において基板の表面に突出する複数の切刃凸部を形成し、その突端面を基盤表面に平行あるいは傾斜した平面状とするとともに、この突端面を含めた基盤表面にマイクロ波プラズマＣＶＤ法や熱フィラメントＣＶＤ法等による気相合成法によってダイヤモンド被膜を形成したものを提案している。
【０００５】
また、特許文献２には、このような凸部の突端面にＶ字状のダイヤモンドカッターにより四角錐状や三角刃状の微小な凹凸を形成したものが、さらに特許文献３には凸部を研削等によって円錐形、多角錐形、山並み形、円錐台形、多角錐台、円柱形、または多角柱形に形成してダイヤモンド被膜からなる凹凸状の作用面を形成したものが、さらにまた特許文献４にも、凸部の突端面にダイヤモンドホイールによって円錐台や四角錐台等の多角錐台を形成してダイヤモンド被膜を形成したものが提案されている。
【０００６】
このような軟質材加工用回転工具は、その基板の表面を、軸線回りに回転させられているパッドの表面に対して一定の荷重で押し当てることにより、この基板がパッドの回転運動にともなって回転運動を行い、パッドの表面に圧入されている切刃凸部によってパッドの表面を加工・調整していくものである。
【特許文献１】特開２００４−３４２６６号公報
【特許文献２】特開平７−２５４５７８号公報
【特許文献３】特開平１０−７１５５９号公報
【特許文献４】特表２００３−５１１２５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、本発明の発明者らが特許文献１で提案したような平面状の切刃凸部の突端面に気相合成法によりダイヤモンド被膜を形成した軟質材加工用回転工具について鋭意研究を重ねたところ、平面にダイヤモンド被膜を形成しているにも関わらず、この被膜の表面に凸となる部分が形成されていて表面粗さが不均一となっていることが分かった。そして、さらに研究を重ねた結果、このようなダイヤモンド被膜表面の不均一は、ＣＶＤ合成により析出するダイヤモンド粒子の異常成長によるものであるとの知見を得るに至った。
【０００８】
すなわち、ＣＶＤ合成におけるダイヤモンド被膜の成膜において成長するダイヤモンド粒子は成膜ステージによって成長モードが変化し、図７（ａ）に示す初期段階のように切刃凸部１の突端面１Ａにダイヤモンド粒子の核Ａが形成されてから、図７（ｂ）に示すように核Ａが成長することにより粒子Ｂとなって膜が成立するまでの過程では、成長の基点となる種ダイヤや生成核Ａの表面エネルギーが大きく、また成膜源（炭素源）の供給方向の影響も受けることにより、平面状の突端面１Ａに沿った横方向と垂直な方向とのいずれにも粒子Ｂは成長する。
【０００９】
ところが、成長によって粒子サイズが増大してくると表面エネルギーは次第に低下し、図７（ｃ）に示すように粒子Ｃの成長は突端面１Ａに平行に沿った横方向への成長が主体となる成長モードに変化する。また、種ダイヤや初期の生成核Ａのサイズ、突端面１Ａにおける基板表面の状態などにより個々の粒子Ｃの成長速度にも差が生じ、周辺よりも成長が早く進行した粒子Ｃは早い段階でこのような成長モードに変化することになる。そして、図７（ｃ）に示したように周辺の粒子との成長速度の差が著しい粒子は、この突端面１Ａに平行な横方向の成長で周囲の粒子を取り込むようにして粗大化し、やがて異常成長した粒子Ｘとなって被膜の表面に部分的に凸となる部分を形成するのである。
【００１０】
従って、このように異常成長した粒子Ｘにより表面粗さが不均一となったダイヤモンド被膜２では粒子Ｘに起因して局部的に深いあるいは幅広の加工痕が生じ、パッド加工面が不均一になりウェハ研磨の均一性が低下するおそれがある。またパッド表面の加工・調整時に該粒子Ｘを基点とした欠けや被膜の剥離を生じるおそれがあり、このような欠けや剥離は工具寿命を左右するだけでなく、パッドにより研磨される半導体ウェハ等にスクラッチを生じて致命的なダメージを与える結果となる。そして、このような問題は、突端面が平面状とされた特許文献１に記載のものだけではなく、特許文献２〜３に記載のように突端面に錐形や錐台形、あるいは柱形の凸部を形成したものでも生じ得るものである。
【００１１】
さらに、これら特許文献２〜３に記載されたように、ダイヤモンドホイールによる研削やダイヤモンドカッターによる切削のような機械的加工によって凸部を形成したものでは、基板組織が部分的に毟り取られるようにして、その突端面等の表面に極微細な孔（ボイド）が形成されることがあり、このような極微細な孔も、凸部の表面に被覆されるダイヤモンド被膜の表面粗さを不均一にしたりする要因となる。
【００１２】
本発明は、このような背景の下になされたもので、上述のようなダイヤモンド粒子の異常成長を抑制してダイヤモンド被膜の表面を滑らかに形成することができ、これにより寿命が長く安定するとともに、パッドにより研磨される半導体ウェハ等にスクラッチを生じさせることのない軟質材加工用回転工具およびその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明の軟質材加工用回転工具は、軟質材よりなる被加工材が移動され、この被加工材に対して加工を施す軟質材加工用回転工具であって、上記被加工材に対向させられる基板の表面に切刃凸部が突出するように形成され、この切刃凸部の突端面には、断面凹曲線状をなす底面を有して上記突端面に対して凹む凹部が形成されており、この凹部の上記底面にダイヤモンド被膜が被覆されていることを特徴とする。
【００１４】
このように、断面凹曲線状をなす底面を有する凹部が切刃凸部の突端面に凹むように形成され、この凹部の底面にダイヤモンド被膜が被覆された軟質材加工用回転工具では、上述のようにダイヤモンド被膜の成膜においてダイヤモンド粒子が成長する際、図６（ａ）に示すように初期段階で切刃凸部１１の突端面１１Ａにおける凹部１２の底面１２Ａにダイヤモンド粒子の核Ａが形成されてから、図６（ｂ）に示すように核Ａが成長することにより粒子Ｂとなって膜が成立するまでの過程では、図７（ａ）、（ｂ）に示したのと同様に粒子Ｂはそれぞれ凹部１２の底面１２Ａの断面がなす凹曲線に垂直な方向すなわちこの凹曲線の法線方向と、これに直交する方向すなわち該凹曲線の接線方向に沿った横方向とに成長してゆく。
【００１５】
ところが、こうして粒子Ｂが成長してダイヤモンド被膜１３を形成した後の粒子Ｃは、上記法線方向に向けて互いに接近するように傾いて成長しているため、図６（ｃ）に示すように成長するに従って粒子Ｃは隣接するもの同士が接触し、粒子Ｃの成長が上述した横方向への成長が主体となる成長モードに変化する前に、この横方向の成長を抑えるように作用する。従って、種ダイヤや初期生成核Ａのサイズ、あるいは凹部１２の底面１２Ａにおける基板表面の状態などにより個々の粒子Ｃの成長速度に多少の差が生じていても、特定の粒子Ｃが横方向に成長しすぎて周囲の粒子Ｃを取り込みつつ粗大化するのを防ぐことができる。
【００１６】
このため、上記構成の軟質材加工用回転工具によれば、このような粗大化によるダイヤモンド粒子の異常成長を抑制して均一な膜厚のダイヤモンド被膜を形成することができるので、異常成長した粒子に起因して局部的に深いあるいは幅広の加工痕が生じるのを防いで、パッド加工面を均一に加工することができ、従ってウェハ研磨の均一性を向上させることができる。また、従来のように異常成長した粒子を基点として欠けや剥離が生じるのを防いで、工具寿命の延長を図るとともに、研磨パッドにより加工・調整される半導体ウェハ等にスクラッチが生じるのを防ぐことが可能となる。
【００１７】
ここで、上記凹部の底面の断面がなす上記凹曲線の曲率半径は５〜３０μｍの範囲内とされるのが望ましく、この範囲内では上記の異常成長粒子の抑制効果を十分に得ることができる。さらに好ましくは、５〜２０μｍの範囲内であれば、この効果がより顕著となる。すなわち、この曲率半径が３０μｍより大きい場合には、上記底面は実質的に平面状と同じ状態となり、隣接した粒子が相互に横成長を抑制する効果が十分に得られなくなるおそれがある。また、逆に曲率半径が５μｍよりも小さいと、特に凹部の縁部において法線方向に成長する粒子の傾きが強くなりすぎ、膜成長が安定して進行しなくなるおそれが生じる。
【００１８】
なお、この曲率半径から分かるように、断面凹曲線状の底面を有する凹部の大きさは限られたものとなる。これに対して、切刃凸部の突端面はその幅や長さが数十μｍから数ｍｍの範囲であり、従って上述のような望ましい曲率半径の底面を有する単一の凹部で突端面全体をカバーすることはできない。そこで、このような突端面の全体で上述のような効果を得るには、上記突端面に複数の上記凹部を隣接して連続するように形成し、すなわちこれらの凹部の底面が断面波形の凹曲線を呈するように形成すればよい。ここで、このような複数の凹部は、上記突端面に並列に延びる凹溝とされていてもよく、またこのような凹溝をその並列する方向が互いに交差するように複数列ずつ形成するなどして、複数の凹部が、上記突端面に格子状に形成されるようにしてもよい。
【００１９】
ところで、このような断面凹曲線をなす底面を有する凹部を切刃凸部の突端面に形成するには、例えば上記範囲の曲率半径に応じた半径の硬質粒子を基板の表面に吹きつけるブラスト加工を用いることもできる。ブラスト加工では砥石やドリルなどによる機械加工に比べ凹部底面のボイドや欠陥の生成を抑制することが可能である。しかし、得られるダイヤモンド被膜の表面粗さの均一性はパッド加工・調整用工具として十分とはいえない。
【００２０】
そこで、このような課題を解決するための本発明の軟質材加工用回転工具の製造方法は、軟質材よりなる被加工材が移動され、この被加工材に対して加工を施す軟質材加工用回転工具の製造方法であって、上記被加工材に対向させられる基板の表面に突出するように切刃凸部を形成し、この切刃凸部の突端面に、断面凹曲線状をなす底面を有して上記突端面に対して凹む凹部をレーザー加工により形成し、この凹部の上記底面にダイヤモンド被膜を被覆することを特徴とする。
【００２１】
すなわち、このようなレーザー加工によって凹部を形成する場合には、レーザーを上記突端面に照射すると、エネルギーの大きい照射範囲の中央部では凹部が深く形成される一方、照射範囲の外側に向けてはエネルギーが徐々に減少し、しかも照射範囲外に加工熱が逃げたりするため、上述のような断面凹曲線状をなす底面を有する凹部を形成することができる。そして、このようなレーザー加工では基板の組織が機械的に毟り取られたりすることもないため、ボイドの発生も防ぐことが可能となる。
【００２２】
なお、このようなレーザー加工によって凹部を形成する場合に、レーザーを突端面に対して一定の方向に走査しつつ、この方向に交差する方向に基板を所定のピッチで順次送りだしてゆけば、上述のような突端面に並列に延びる凹溝状の複数の凹部を形成することができる。また、こうして並列な複数の凹溝（凹部）を形成した後に、レーザーの走査方向や基板の送り出し方向を変えて、先の凹溝に交差するように複数の凹溝を形成すれば、これら交差した凹溝によって格子状に形成された複数の凹部を突端面に形成することができる。
【発明の効果】
【００２３】
このように、本発明の軟質材加工用回転工具によれば、切刃凸部の突端面に形成されるダイヤモンド被膜において、そのダイヤモンド粒子の異常成長を抑制してこのダイヤモンド被膜の表面を滑らかにすることができ、これにより、工具寿命を長く安定させることができるとともに、異常成長した粒子の欠けやダイヤモンド被膜の剥離等により半導体ウェハ等にスクラッチを生じたりするのを防ぐことができ、さらにはパッド加工面の均一化を図ってウェハ研磨の均一性を向上させることができるので、より高品位の半導体ウェハ等の研磨を促すことが可能となる。また、本発明の軟質材加工用回転工具の製造方法によれば、上記突端面にボイドが発生するのも防ぐことができ、ダイヤモンド被膜の表面が一層滑らかな軟質材加工用回転工具を確実に製造することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１〜図４は、本発明の軟質材加工用回転工具の一実施形態を示すものである。本実施形態の軟質材加工用回転工具は、その基板２１がＳｉＣ等のセラミックスにより形成され、軸線Ｏを中心とした概略円板状をなしており、すなわち互いに平行でそれぞれ上記軸線Ｏに対して直交する円形の表面２１Ａおよび裏面を有している。この基板２１の表面２１Ａにおける中央領域を除いた径方向外周側の周縁領域には、この表面２１Ａから突出する少なくともひとつの台座部２２が形成されており、本実施形態では、図１に示すように複数の台座部２２が周方向に略等間隔に配置されて円環状の列を形成するとともに、このような台座部２２の列が径方向に複数列、互いに千鳥配置となるように形成されている。
【００２５】
これらの複数の台座部２２は、それぞれ同一形状の正四角柱状を呈しており、略正方形面状をなす上面が台座面２２Ａとされ、台座面２２Ａの全面が基板２１の裏面と略平行な平坦面とされている。これら複数の台座部２２の台座面２２Ａの高さ（基板２１の表面２１Ａからの高さ）は、互いに等しくされている。そして、これら複数の台座部２２のそれぞれの台座面２２Ａ（平坦面）には、この台座面２２Ａからさらに突出する少なくともひとつの切刃凸部１１が形成されている。
【００２６】
本実施形態では、図２に示すように、複数の台座部２２のそれぞれの台座面２２Ａにおいて、その周縁領域を除いた中央領域に、ひとつの切刃凸部１１が形成されている。なお、これら複数の切刃凸部１１も、台座部２２と同様にそれぞれ同一形状の正四角柱状を呈しているため、略正方形断面状をなす台座部２２の台座面２２Ａは、この切刃凸部１１を除くと、その周縁領域のみから構成された略正四角リング面状を呈している。
【００２７】
従って、このように、ひとつの台座部２２のそれぞれに対して、その台座面２２Ａの中央領域にひとつの切刃凸部１１が突出して形成されているため、これら台座部２２および切刃凸部１１は、外径の大きな略正四角柱状をなす台座部２２と外径の小さな略正四角柱状をなす切刃凸部１１とが同軸に接続されたような２段突起状をなしており、基板２１の表面２１Ａには、複数の台座部２２と同じ数だけ、複数の切刃凸部１１が存在することになる。
【００２８】
ここで、これらの切刃凸部１１は、基板２１の表面２１Ａに形成された作用面Ｓにおいて、切刃凸部１１の分布密度が２．３〜９．２個／ｃｍ２となるように配置されている。なお、作用面Ｓとは、図１に示すように基板２１の軸線Ｏから最も離間している切刃凸部１１と外接する軸線Ｏを中心とした円Ｃ１と、軸線Ｏに最も近接している切刃凸部１１と内接する軸線Ｏを中心とした円Ｃ２とに挟まれた円環状の面である。
【００２９】
本実施形態では、この切刃凸部１１の上記表面２１Ａから最も突出するその突端面１１Ａは、上記台座面２２Ａと同様に基板２１の表面２１Ａに平行すなわち軸線Ｏに垂直な方向に延びるように形成されている。従って、この突端面１１Ａは、本実施形態では切刃凸部１１の側面との交差稜線が４辺をなす正方形状を呈することになり、この正方形の特に４辺部分がこの切刃凸部１１の切刃として作用することになる。なお、この突端面１１Ａがなす正方形の１辺の長さは、数十μｍから数ｍｍ程度の範囲である。
【００３０】
そして、この切刃凸部１１の突端面１１Ａには、図６（ａ）〜（ｃ）に示したように断面が凹曲線状をなす底面１２Ａを有して該突端面１１Ａに対して凹むように凹部１２が形成されている。この凹部１２は、本実施形態では図２ないし図３に示すように、突端面１１Ａがなす正方形の上記４辺のうち互いに相対する一対の辺１１Ｂに平行に延びる凹溝として形成されており、しかも略一定の幅Ｗの複数の凹溝が互いに平行に、かつ上記４辺のうちの他の互いに相対する一対の辺１１Ｃが延びる方向に並列に並ぶようにして、この辺１１Ｃが延びる方向に互いに隣接して連続するように形成されている。
【００３１】
従って、本実施形態の凹部１２は、上記辺１１Ｂに直交する断面において、底面１２Ａが凹曲線状をなすように形成されていて、その曲率半径Ｒは望ましくは５〜３０μｍの範囲内とされ、より望ましくは５〜２０μｍとされている。また、上記辺１１Ｃに沿った方向の凹部１２の上記幅Ｗすなわち隣接する凹部１２同士の境界部に形成される山部の頂部同士の間の間隔は、望ましくは１〜２０μｍの範囲内、より望ましくは５〜１５μｍの範囲内とされ、さらにこの凹部１２の深さＤすなわち上記頂部から底面１２Ａの最深部までの深さも、望ましくは１〜２０μｍの範囲内、より望ましくは１〜１０μｍの範囲内とされる。
【００３２】
さらに、これらの凹部１２の幅Ｗ、深さＤ、および底面１２Ａの曲率半径Ｒは、複数の凹部１２同士で互いに略等しくされるのが望ましいが、厳密に一致していなくてもよい。図４（ａ）、（ｂ）は、このような凹部１２が形成された突端面１１Ａを上記辺１１Ｂに直交する方向に部分的に２ヶ所で測定した断面を示すものであるが、幅Ｗは概ね１２μｍ程度で一定とされているのに対して深さＤは３〜５μｍ程度の範囲でばらつきをもっており、これに伴い曲率半径Ｒにも凹部１２ごとに相違が生じている。また、隣接する凹部１２同士の境界部に形成される山部は、その上記頂部付近が断面凸曲線状をなすように形成され、従って突端面１１Ａの上記断面は凹曲線と凸曲線とを交互に滑らかに連ねた波形形状を呈している。
【００３３】
このような凹部１２を切刃凸部１１の突端面１１Ａに備えた上記実施形態の軟質材加工用回転工具を製造するのに、本発明の製造方法の実施の形態では、平面状の突端面１１Ａを有する切刃凸部１１を台座部２２に形成した後に、該突端面１１Ａにレーザー加工を施して凹部１２を形成する。上述のように突端面１１Ａがなす正方形の一対の辺１１Ｂに平行に延びる凹溝状の凹部１２を、他の一対の辺１１Ｃが延びる方向に並列に複数列形成するには、辺１１Ｂに平行にレーザーを走査して１つの凹部１２を形成し、これを、辺１１Ｃが延びる方向に上記幅Ｗに応じたピッチで基板２１とレーザー照射源とを相対的に順次送り出しながら繰り返してゆけばよい。
【００３４】
そして、このように凹部１２が形成された突端面１１Ａには、この凹部１２の底面１２Ａにダイヤモンド被膜１３が被覆される。このダイヤモンド被膜１３は、上述のような複数の台座部２２と複数の切刃凸部１１とを有する基板２１に対して、例えば、マイクロ波プラズマＣＶＤ法や熱フィラメントＣＶＤ法等の公知の気相合成法を用いることにより、図６（ａ）〜（ｃ）に示したような過程を経て、例えば０．５〜５０μｍ程度の膜厚で、少なくとも突端面１１Ａの全体と切刃凸部１１の側面のうちこの突端面１１Ａ側の部分とに被覆され、望ましくは上記台座面２２Ａと台座部２２の側面の台座面２２Ａ側の部分にまで被覆され、特に本実施形態ではこれら複数の台座部２２および複数の切刃凸部１１とを含む基板２１の表面２１Ａの全面にわたって被覆されている。
【００３５】
このようにして製造された上記実施形態の軟質材加工用回転工具は、基板２１の裏面にステンレスや樹脂等からなる板材が貼り付けられたり、基板２１がステンレス等の板材に形成された凹みに焼き嵌めされたりして組み付けられてから、実際の加工に用いられることになる。そして、組み付けられた状態の軟質材加工用回転工具は、その基板２１の表面２１Ａが、図示しないＣＭＰ装置の回転する多孔性樹脂・ゴム・（独立気泡を有する）ポリウレタンラバー等からなる研磨パッドの表面に略平行に対向させられて一定の荷重で押し当てられることにより、基板２１が研磨パッドの回転運動にともなって工具回転方向Ｔに向けて上記軸線Ｏ回りに回転運動を行い、これに伴い、パッド表面に接地して圧入している複数の切刃凸部１１に形成された上記切刃部分によって、被加工材としてのパッド表面を加工する。
【００３６】
実際には、この切刃部分に被覆された上記ダイヤモンド被膜１３が、パッドの表面を加工することになる。なお、このようにパッドが加工された際に生成する加工屑は、切刃凸部１１同士の間に位置する隙間や台座部２２同士の間に位置する隙間等から排出される。また、パッドの回転速度が軟質材加工用回転工具の回転速度と同じとなってパッドと軟質材加工用回転工具との相対速度がゼロとなる部分が生じると、パッドを加工することができなくなってしまうので、パッドの回転速度は、軟質材加工用回転工具の回転速度と所定の速度差が生じるように設定されている。
【００３７】
従って、上述のように断面凹曲線をなす底面１２Ａを有する凹部１２が形成された突端面１１Ａにダイヤモンド被膜１３が被覆された上記構成の軟質材加工用回転工具では、図６（ａ）〜（ｃ）に示したようにダイヤモンド被膜１３を形成する粒子Ｃの異常成長が抑えられるので、ダイヤモンド被膜１３を表面が滑らかで均一な膜厚に被覆することができ、これにより、従来のように異常成長した粒子Ｘに起因して局部的に深いあるいは幅広の加工痕がパッド加工面に形成されたり、この粒子Ｘを基点としてダイヤモンド被膜１３に欠けや剥離が生じたりするのを防ぐことが可能となる。このため、このような軟質材加工用回転工具によってＣＭＰ装置の研磨パッドの加工を行うときには、研磨パッドの加工面を均一に加工することができて、この研磨パッドによって加工・調整される半導体ウェハ等の研磨の均一性を向上させることができるとともに、脱落、剥離したダイヤモンド被膜１３の破片によりスクラッチが生じるのを防ぐことができ、これらによって高品位の研磨を行うことができ、さらにその一方で当該軟質材加工用回転工具の寿命の延長を図ることが可能となる。
【００３８】
また、本実施形態では、上記凹部１２の底面１２Ａの断面がなす上記凹曲線の曲率半径Ｒが５〜３０μｍの範囲内とされており、底面１２Ａが平坦に近くなりすぎることもなく、かといって急激に湾曲するような凹面となることもないので、図６（ｃ）に示したように隣接するダイヤモンド粒子Ｃ同士で上記記断面における横方向の成長を抑制しつつ、同断面における特に凹部１２の縁部（隣接する凹部１２同士の間に画成される山部の頂部）で成膜が不安定となることもない。さらに、曲率半径Ｒが５〜２０μｍの範囲内であれば、特に成膜の安定性についてより顕著な効果を得ることができる。
【００３９】
さらに、本実施形態では、突端面１１Ａに複数の凹部１２が隣接して連続するように形成されており、従って上述のような範囲に曲率半径Ｒや上記幅Ｗ、深さＤを設定したために単一の凹部１２では突端面１１Ａ全体をカバーできなくても、上記効果を奏功することが可能となる。また、本実施形態では個々の凹部１２が突端面１１Ａに並列に延びるように形成された凹溝とされており、例えば上記実施形態の製造方法のようにレーザー加工によって凹部１２を形成する場合でも、上述のように突端面１１Ａを一方向に走査しながら送り出してゆけばよく、所望の凹部１２を容易に形成することができるという効果が得られる。
【００４０】
なお、このように凹部１２を突端面１１Ａに延びる凹溝として形成した場合、その底面１２Ａは該凹部１２が延びる方向に沿った断面においては凹曲することのない直線状に形成されることになるが、この方向に直交する断面において凹曲線状をなすことで図６（ａ）〜（ｃ）に示したように粒子Ｃの異常成長が抑制されることにより、上述の効果を十分に奏功することが可能となる。
【００４１】
また、こうして突端面１１Ａを一方向に走査しながら順次送り出しつつレーザー加工によって並列な凹溝を突端面１１Ａに形成した後に、レーザーの走査方向を上記一方向に交差する例えば直交する方向に変えて、再び基板１１とレーザー照射源とを相対的に送り出しながら並列に凹溝を形成してゆけば、図５に示す変形例のように突端面１１Ａの凹溝同士が交差した箇所に、底面１２Ａの断面が凹曲線状をなす複数の凹部１２を互いに隣接して連続するように、格子状に形成することもできる。
【００４２】
従って、このような凹部１２の底面１２Ａは、これら二つの凹溝が交差する方向それぞれの断面が凹曲線状をなすように形成されるので、一層効果的にダイヤモンド被膜１３における粒子Ｃの異常成長を抑制することが可能となる。なお、特にこのようにレーザー加工によって凹部１２を形成する場合には、突端面１１Ａにスポット状にレーザーを照射して、複数の凹部１２を千鳥状やランダムに形成したりしてもよい。
【００４３】
さらに、上記実施形態では突端面１１Ａが基板２１の表面２１Ａや裏面に平行で軸線Ｏには垂直とされ、この突端面１１Ａに凹部１２が形成されているが、この突端面１１Ａを表裏面２１Ａに対して傾斜した傾斜面として凹部１２を形成してもよい。この場合には、こうして傾斜した突端面１１Ａに対して凹部１２が凹むように形成されていればよい。
【００４４】
また、このような軟質材加工用回転工具を製造する際の上記実施形態の製造方法によれば、切刃凸部１１の突端面１１Ａにレーザー加工によって凹部１２を形成しているので、例えば機械加工等によって凹部１２を形成するのに比べ、その底面１２Ａに微小な孔（ボイド）が発生するのを防ぐことができ、このような微小な孔に起因してダイヤモンド被膜１３の表面粗さが損なわれたりするのを防ぐことができる。また、形成される凹部１２の大きさや底面１２Ａの曲率半径Ｒも比較的所望の大きさに制御し易いという利点も得ることができる。
【００４５】
ただし、このようなレーザー加工に変えて、例えば形成すべき底面１２Ａの上記曲率半径Ｒに応じた径の硬質粒子を突端面１１Ａに吹きつけて、ブラスト加工により凹部１２を形成することも可能である。また、場合によっては、上記曲率半径Ｒに応じた半径を有するボールエンドミルやドリル、あるいは砥石などによる切削や研削などの機械的加工によって凹部１２を形成することも、勿論可能である。
【実施例】
【００４６】
以下、本発明の実施例を挙げて、本発明の効果について説明する。本実施例では、上記実施形態に基づいて、Ｓｉウェハ〈１００〉ｎ型（ｓｂ）よりなる切刃凸部１１の突端面（３ｍｍ×３ｍｍ）に、表１にそれぞれ示すような曲率半径の凹曲線状の断面をなす底面１２Ａを有する凹部１２を複数の凹溝として、それぞれ該突端面１１Ａの一対の辺１１Ｂに平行に、かつ他の一対の辺１１Ｂが延びる方向に所定の幅Ｗで並列に形成した。そして、これらの凹部１２の底面１２Ａを含めた突端面１１Ａ全体に、同じく表１にそれぞれ示すような各種の膜厚のダイヤモンド被膜１３を被覆した。これらを実施例１〜４とする。また、これに対する比較例として、凹部１２を形成せずに突端面を平坦面のまま、すなわち曲率半径∞として同様にダイヤモンド被膜を被覆したものを製造した。
【００４７】
なお、これら実施例１〜４および比較例では、こうして凹部１２を形成したり突端面を平坦に形成した後に、ダイヤモンド分散液中で超音波処理を施し、マイクロ波プラズマＣＶＤ炉（出力５ｋｗ）を用いて、出力３ｋｗ、Ｈ２流量５００ｃｃｍ、Ｈ２／ＣＨ４比を１００：２とした条件で５時間成膜して、上記ダイヤモンド被膜を被覆している。そして、こうして得られた実施例１〜４および比較例のダイヤモンド被膜を顕微鏡で観察して、所定の観察エリア内において平均粒子径の３倍以上の大きさの粒子を粗大（異常成長）粒子として、その発生割合（％）を調べた。この結果を表１に合わせて示す。
【００４８】
【表１】
2008137136.tif 000003
【００４９】
この表１の結果より、突端面が平坦である比較例に被覆されたダイヤモンド被膜では、膜厚が小さいときには粗大粒子の発生割合も実施例１〜４とそれほど変わらないものの、膜厚が大きくなるに従いその割合が実施例１〜４に比べて大きくなってきているのが分かる。これに対して、断面凹曲線状をなす底面１２Ａを有する凹部１２を形成した実施例１〜４では、膜厚が大きくなっても比較例に比べて粗大粒子の発生割合は低く、特に曲率半径Ｒが５〜３０μｍの範囲内とされた実施例２、３では、膜厚が薄いときから比較例は勿論、他の実施例１、４に比べても粗大粒子の発生が極めて少なく抑えられているのが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の軟質材加工用回転工具の一実施形態を示す基板２１の表面２１Ａに対向する方向から見た平面図である。
【図２】図１に示した実施形態におけるダイヤモンド被膜１３が被覆されていない台座部２２および切刃凸部１１の概略を示す斜視図である。
【図３】図２に示した切刃凸部１１の（ａ）突端面１１Ａに対向する方向から見た平面図、（ｂ）辺１１Ａに沿った方向から見た側面図、（ｃ）辺１１Ｂに沿った方向から見た側面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）ともに、本発明の軟質材加工用回転工具の一実施形態における凹部１２の底面１２Ａを実測した断面図である。
【図５】図３に示した凹部１２の変形例を示す（ａ）突端面１１Ａに対向する方向から見た平面図、（ｂ）辺１１Ａに沿った方向から見た側面図、（ｃ）辺１１Ｂに沿った方向から見た側面図である。
【図６】本発明によりダイヤモンド被膜１３における粒子Ｃの異常成長が抑制される過程を説明する図である。
【図７】従来技術においてダイヤモンド被膜２に異常成長した粒子Ｘが発生する過程を説明する図である。
【符号の説明】
【００５１】
１１  切刃凸部
１１Ａ  切刃凸部１１の突端面
１２  凹部
１２Ａ  凹部１２の底面
１３  ダイヤモンド被膜
２１  基板
２１Ａ  基板２１の表面
Ｏ  基板２１の軸線
Ｒ  凹部１２の底面１２Ａがなす凹曲線の曲率半径
Ｗ  凹部１２の幅
Ｄ  凹部１２の深さ
【図１】
2008137136.tif 000004
【図２】
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【図３】
2008137136.tif 000006
【図４】
2008137136.tif 000007
【図５】
2008137136.tif 000008
【図６】
2008137136.tif 000009
【図７】
2008137136.tif 000010