(57)【要約】      （修正有）【課題】加工速度と切り込み深さとを個別に調整可能な、パッド表面の加工、調整用の工具を提供する。【解決手段】凸部１２における切刃稜線１３を回転方向Ｔに沿った断面で見たときに、基材１０の表面１１と直交する方向Ｎと切刃稜線１３の回転方向Ｔ前方側に連なる壁面１２Ａとがなす角度θａ（＞０゜）と、基材１０の表面１１と直交する方向Ｎと切刃稜線１３の回転方向Ｔ後方側に連なる壁面１２Ｂとがなす角度θｂ（＞０゜）との関係を、θａ≠θｂ、θａ＜θｂ、１０゜≦θａ＜４５゜、４５゜≦（θａ＋θｂ）≦９０゜とする。基材１０全体を、セラミックスで構成する。【選択図】      図１
2004291131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の表面に、切刃稜線を有する複数の凸部が設けられ、
前記切刃稜線を被削材切削方向に沿った断面で見たときに、
前記基材の表面に直交する方向と前記凸部における前記切刃稜線の被削材切削方向前方側に連なる壁面とがなす角度θａ（＞０゜）と、前記基材の表面に直交する方向と前記凸部における前記切刃稜線の被削材切削方向後方側に連なる壁面とがなす角度θｂ（＞０゜）との関係が、θａ＋θｂ≦９０゜、かつ、θａ≠θｂとされており、
さらに、少なくとも前記凸部における切刃稜線部分が、セラミックスで構成されていることを特徴とする軟質材加工用工具。
【請求項２】
請求項１に記載の軟質材加工用工具において、
θａ＜θｂとされていることを特徴とする軟質材加工用工具。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の軟質材加工用工具において、
１０゜≦θａ＜４５゜とされていることを特徴とする軟質材加工用工具。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の軟質材加工用工具において、
４５゜≦（θａ＋θｂ）とされていることを特徴とする軟質材加工用工具。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の軟質材加工用工具において、
前記基材における少なくとも表面の全面が、前記セラミックスで構成されていることを特徴とする軟質材加工用工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多孔性の樹脂、ゴム、ポリウレタンラバーなどからなるパッド、例えば、半導体ウエハなどの研磨用パッドの表面を加工、調整するための工具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体産業の進展とともに、金属、半導体、セラミックなどの表面を高精度に仕上げる加工方法の必要性は高まっている。とくに、半導体ウエハは、集積度の向上とともにナノメーター（１／１０００ミクロン）オーダーの表面仕上げが要求されてきており、このため、多孔性のパッド（研磨布）を用いた、ＣＭＰ研磨（メカノケミカル研磨）が一般的となっている。
【０００３】
このような半導体ウエハなど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、研磨速度の低下など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、調整して荒すことにより、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】
ところで、このパッドを加工、調整するために用いられるパッドコンディショナーの一例として、特許文献１に開示されているように、基材の表面に対して機械加工を施すことにより、上方に突出する略正四角柱状などの対称形の凸部を複数形成したものがある。
このようなパッドコンディショナーは、その基材の表面を、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、この基材がパッドの回転運動に伴って回転運動を行い、パッドの表面に食い込んでいる凸部によってパッドの表面を切削して加工、調整していくものである。
【０００５】
【特許文献１】
国際公開第０１／２６８６２号パンフレット
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなパッドコンディショナーにおいては、切刃をなす凸部が対称形であることから、凸部における回転方向前方側を向く壁面の傾斜角度と、凸部における回転方向後方側を向く壁面の傾斜角度とをそれぞれ独立して設定することはできない。
すると、凸部のパッド表面への食い付きの状態に影響して、加工速度を調整する壁面の傾斜角度、すなわち、凸部における回転方向前方側を向く壁面の傾斜角度と、凸部がパッド表面へ押しつけられたときの食い込み深さの状態に影響して、切り込み深さを調整する壁面の傾斜角度、すなわち、凸部における回転方向前方側及び後方側を向く壁面の傾斜角度とを個別に設定することができず、これにより、加工速度と切り込み深さとを個別に調整することは困難であった。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、加工速度と切り込み深さとを個別に調整可能な、パッド表面の加工、調整用の工具を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決して、このような目的を達成するために、本発明は、基材の表面に、切刃稜線を有する複数の凸部が設けられ、前記切刃稜線を被削材切削方向（例えば、軸線回りに回転される略円板状をなす基材の回転方向）に沿った断面で見たときに、前記基材の表面に直交する方向と前記凸部における前記切刃稜線の被削材切削方向前方側に連なる壁面とがなす角度θａ（＞０゜）と、前記基材の表面に直交する方向と前記凸部における前記切刃稜線の被削材切削方向後方側に連なる壁面とがなす角度θｂ（＞０゜）との関係が、θａ＋θｂ≦９０゜、かつ、θａ≠θｂとされており、さらに、少なくとも前記凸部における切刃稜線部分が、セラミックスで構成されていることを特徴とする。
このような構成とすると、θａを適宜設定することにより、切刃稜線のパッド表面への食い付きの良さ、すなわち、パッドの表面を切削する量を決定して、加工速度を所望の値に設定しながらも、θａ＋θｂを、先に設定したθａを考慮して適宜設定することにより、パッド表面への切刃稜線の食い込み量、すなわち、切刃稜線によるパッド表面の切り込み深さを所望の値に設定することができる。また、この切り込み深さを決定するθａ＋θｂが９０゜以下となっているので、切削抵抗の増大を招くことなく、切刃稜線によるパッド表面への切り込み深さを十分に確保できる。
さらに、少なくとも凸部における切刃稜線部分が、セラミックスで構成されていることから、この切刃稜線に耐摩耗性を与えることができるので、長期間に亘って、切れ味を劣化させることなく安定したパッドの調整作用を呈することが可能となる。
【０００９】
また、θａ＜θｂとされていることが好ましく、θａ＞θｂとなっていると、θａをある値に設定して、加工速度を所望の値に調整しようとする場合に、θａ＋θｂを十分に大きく確保できない場合が多くなり、必要以上の切り込み深さを設定せざるを得なくなるおそれがある。
【００１０】
また、１０゜≦θａ＜４５゜とされていることが好ましく、θａが、１０゜より小さくなると、加工速度は速くできるものの、θａ＋θｂの大きさを十分に確保しづらくなって、必要以上の切り込み深さを設定せざるを得ないおそれがあり、一方、θａが、４５゜以上になると、加工速度の低下を招いてしまうおそれがある。
【００１１】
また、４５゜≦（θａ＋θｂ）とされていることが好ましく、（θａ＋θｂ）が、４５゜より小さくなると、切刃稜線のパッド表面への食い込み深さが大きくなりすぎて、パッド表面に対する必要以上の切り込み深さが切刃稜線に与えられてしまうおそれがある。
【００１２】
また、上記のセラミックスは、凸部における切刃稜線部分だけに形成されているのでもよいが、凸部を含むように基材における少なくとも表面の全面を構成していることが好ましく、このような場合には、基材の溶出による汚染を防止することができ、しかも、凸部の強度をより向上させることが可能となる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付した図面を参照しながら説明する。
まず、本発明の第１実施形態を説明する。図１（ａ）は本第１実施形態による軟質材加工用工具の平面図、（ｂ）は（ａ）における要部拡大斜視図、（ｃ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【００１４】
本第１実施形態による軟質材加工用工具の基材１０は、軸線Ｏを中心として軸線Ｏ回りに回転（回転方向Ｔ＝被削材切削方向）される略円板状をなすものであり、その表面１１における中央領域を除いた周辺領域には、上方に向けて突出する凸部１２が複数、例えば４つ形成されている。
これら複数の凸部１２は、周方向で略等間隔に配置されるとともに、それぞれ同一形状を呈するものであり、基材１０の表面１１から屹立して回転方向Ｔ前方側（被削材切削方向前方側）を向く平坦な壁面１２Ａと、同じく基材１０の表面１１から屹立して回転方向Ｔ後方側（被削材切削方向後方側）を向く平坦な壁面１２Ｂとが交差する稜線が切刃稜線１３とされた断面三角形状を呈している。
また、凸部１２は、基材１０の表面１１において、その切刃稜線１３が、軸線Ｏから外周側へ向かう方向（径方向）、すなわち、軸線Ｏを中心とした放射方向（被削材切削方向に対して略直交する方向）に延びるように配置されている。
【００１５】
さらに、凸部１２の切刃稜線１３を、回転方向Ｔに沿った断面、すなわち、切刃稜線１３の延びる方向と直交する断面で見たときには、図１（ｃ）に示すようになる。
ここで、基材１０の表面１１に直交する方向Ｎと、切刃稜線１３の回転方向Ｔ前方側に連なって回転方向Ｔ前方側（略円板状をなす基材１０の軸線Ｏから径方向外周側へ向かって延びる直線よりも前方側）を向く壁面１２Ａとのなす角度をθａ（＞０゜）とし（θａについては、壁面１２Ａが、切刃稜線１３から基材１０の表面１１側に向かうにしたがい回転方向Ｔ前方側へ向かうような傾斜を正とする。）、また、基材１０の表面１１に直交する方向Ｎと、切刃稜線１３の回転方向Ｔ後方側に連なって回転方向Ｔ後方側（略円板状をなす基材１０の軸線Ｏから径方向外周側へ向かって延びる直線よりも後方側）を向く壁面１２Ｂとのなす角度をθｂ（＞０゜）とする（θｂについては、壁面１２Ｂが、切刃稜線１３から基材１０の表面１１側に向かうにしたがい回転方向Ｔ後方側に向かう傾斜を正とする。）。
【００１６】
すると、これらの角度θａ、θｂについて、以下に示すような関係が成り立っている。
・θａ≠θｂ
・θａ＜θｂ
・１０゜≦θａ＜４５゜
・３５゜≦θｂ≦８０゜
・４５゜≦（θａ＋θｂ）≦９０゜
【００１７】
また、凸部１２には、この凸部１２を複数、例えば２つに等分して分断するような空隙１４が、長手方向の略中央部に、長手方向と略直交する方向（回転方向Ｔ）に沿って所定幅で形成されており、空隙１４の底面は、基材１０の表面１１と面一となっている。
この空隙１４の存在により、凸部１２に形成された切刃稜線１３も、径方向に複数、例えば２つに等分されて分断されることになる。
すなわち、一つの凸部１２は、空隙１４によって等分されて分断された２つの凸部から構成されているのである。
【００１８】
このような複数の凸部１２が配置された基材１０は、例えば、略円板状をなす基材の平坦な表面に対して切削加工等を施すことによって製造され、基材１０の表面１１に、この表面１１と一体となった複数の凸部１２が形成されるのである。
【００１９】
そして、上述したような基材１０において、その表面１１と一体に形成された凸部１２における少なくとも切刃稜線１３部分が、セラミックス（ビッカース硬さ１３ＧＰａ以上の硬さを有する耐摩耗性材料）で構成されているのであり、本実施形態においては、複数の凸部１２が形成された基材１０の表面１１の全面を含んだ基材１０全体が、セラミックスで構成されている。
ここで、基材１０を構成する材料であるセラミックスに関しては、凸部１２の形成しやすさ、及び、実用に耐えるための機械的特性等の観点から、例えば、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４やアルミナなどが挙げられる。
【００２０】
上記のような構成とされた軟質材加工用工具は、基材１０の裏面にＳＵＳや樹脂等からなる板材が貼り付けられたり、基材１０がＳＵＳ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工具は、その基材１０の表面１１を、軸線回りに回転させられている多孔性の樹脂、ゴム、（独立気泡を有する）ポリウレタンラバーなどからな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、基材１０がパッドの回転運動に伴って回転運動（回転方向Ｔ＝被削材切削方向）を行い、パッド表面に食い込んでいる複数の凸部１２に形成された切刃稜線１３で、被削材としてのパッドの表面を切削するとともに、この切刃稜線１３にて生成される切屑が、切刃稜線１３を径方向で複数に分断している空隙１４などを介して排出されていく。
【００２１】
このような軟質材加工用工具では、基材１０の回転運動（回転方向Ｔ）により、凸部１２における回転方向Ｔ前方側を向く壁面１２Ａが、パッド表面へ接触することになるので、この壁面１２Ａの、基材１０の表面１１に直交する方向Ｎとの傾斜角度θａが、切刃稜線１３のパッド表面への食い付きの良さ、すなわち、パッドの表面を切削する量を決定して、加工速度を決定する要因となる。
また、基材１０の表面１１が、パッド表面へ一定の荷重で押しつけられるときに、凸部１２における回転方向Ｔ前方側及び後方側を向く壁面１２Ａ，１２Ｂが、パッド表面へ接触することになるので、この壁面１２Ａ，１２Ｂのそれぞれの、基材１０の表面１１に直交する方向Ｎとの傾斜角度の合計θａ＋θｂが、パッド表面への切刃稜線１３の食い込み量、すなわち、切刃稜線１３によるパッド表面の切り込み深さを決定する要因となる。
【００２２】
すると、上記のθａを適宜設定することにより、加工速度を所望の値に調整しながらも、先に設定したθａを考慮してθａ＋θｂを適宜設定することで、切り込み深さを所望の値に調整することが可能となっており、効率のよいパッド表面の加工、調整を行うことができる。
【００２３】
ここで、θａ＜θｂとされていることによって、適切な形状の凸部１２を維持することが可能となっており、逆に、θａ＞θｂとなっているような場合には、θａをある値に設定して、加工速度を所望の値に調整しようとする場合に、θｂがθａよりも小さいために、θａ＋θｂを十分に大きく確保できない場合が多くなり、必要以上の切り込み深さを設定せざるを得なくなるおそれがある。
【００２４】
また、１０゜≦θａ＜４５゜とされていることにより、加工速度及び切り込み深さの双方を適切な値に維持することが可能となっており、このθａが、１０゜より小さくなると、加工速度は速くできるものの、θａ＋θｂの大きさを確保しづらくなって、必要以上の切り込み深さを設定せざるを得ないおそれがあり、一方、θａが、４５゜以上になると、加工速度の低下を招いてしまうおそれがある。
なお、上述したような効果をより確実なものとするためには、１５゜≦θａ≦３５゜とされていることが好ましい。
【００２５】
また、４５゜≦（θａ＋θｂ）≦９０゜とされていることにより、加工速度及び切り込み深さの双方を適切な値に維持することができ、この（θａ＋θｂ）が、４５゜より小さくなると、切刃稜線１３のパッド表面への食い込み深さが大きくなりすぎて、必要以上の切り込み深さを設定せざるを得ないおそれがあり、（θａ＋θｂ）が、９０゜より大きくなると、切刃稜線１３によるパッド表面への切り込み深さを十分に確保できずに、加工効率を低下させてしまうおそれがある。
なお、上述したような効果をより確実なものとするためには、５５゜≦（θａ＋θｂ）≦７５゜とされていることが好ましい。
【００２６】
さらには、凸部１２における切刃稜線１３部分を含んで、基材１０全体が、セラミックスで構成されていることから、この切刃稜線１３に対して、十分な耐摩耗性を与えることができ、長期間に亘って、切れ味を劣化させることなく安定したパッドの調整作用を維持していくことが可能となり、かつ、凸部１２の強度をより向上させることができる。
【００２７】
次に、本発明の第２，第３実施形態を説明するが、上述した第１実施形態と同様の部分には同一の符号を用いてその説明を省略する。図２（ａ）は本第２実施形態による軟質材加工用工具の平面図、（ｂ）は（ａ）における要部拡大斜視図、図３（ａ）は本第３実施形態による軟質材加工用工具の平面図、（ｂ）は（ａ）における要部拡大斜視図である。
【００２８】
本第２実施形態による軟質材加工用工具は、基材１０の表面１１における周辺領域において、その外周側部分には、周方向で略等間隔に、例えば８個の凸部１２が形成されているとともに、その内周側部分には、周方向で略等間隔に、例えば８個の凸部１２が形成されているものである。
そして、これら周辺領域の外周側部分に形成された凸部１２のそれぞれの切刃稜線１３が径方向に延びるように配置されているとともに、同じく内周側部分に形成された凸部１２のそれぞれの切刃稜線１３が径方向に延びるように配置されており、また、外周側部分の凸部１２の切刃稜線１３と、内周側部分の凸部１２の切刃稜線１３とが、径方向で互いに重ならないように配置されている。
【００２９】
本第３実施形態による軟質材加工用工具は、基材１０の表面１１における周辺領域において、周方向及び径方向に略等間隔を介して、格子状に配置された複数の凸部１２が形成されているものである。
【００３０】
これら第２，第３実施形態による軟質材加工用工具のそれぞれにおいても、基材１０の表面１１に形成された凸部１２の壁面１２Ａ，１２Ｂの傾斜角度θａ，θｂが、上述の第１実施形態で示した範囲内で設定されるのであり、上述の第１実施形態と同様の効果を得ることができる。
【００３１】
なお、上記の各実施形態においては、略円板状をなす基材１０を用いているが、これに限定されることなく、他の形状の基材、例えば、平坦な表面を有する略直方体状の基材を用いたり、あるいは、凸状に湾曲した表面を有する基材（断面円弧状の外周面（表面）を有する略円柱状の基材）を用いて、パッド表面の加工・調整を行ったとしても、何の遜色もなく、上述したような効果を奏することができる。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、その基材の表面に形成された凸部において、切刃稜線の被削材切削方向前方側に連なる壁面の傾斜角度θａ（＞０゜）と、切刃稜線の被削材切削方向後方側に連なる壁面の傾斜角度θｂ（＞０゜）との関係が、θａ＋θｂ≦９０゜、かつ、θａ≠θｂとされるから、このθａを適宜設定することで、加工速度を所望の値に設定し、その後、θａ＋θｂを適宜設定することで、切り込み深さを所望の値に設定できるので、これら加工速度と切り込み深さとを個別に調整することが可能となり、効率のよい加工を行うことができる。
また、少なくとも凸部における切刃稜線部分が、セラミックスで構成されていることから、この切刃稜線に耐摩耗性を与えることができるので、長期間に亘って、切れ味を劣化させることなく安定したパッドの調整作用を呈することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態による軟質材加工用工具の平面図、（ｂ）は（ａ）における要部拡大斜視図、（ｃ）は（ａ）におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の第２実施形態による軟質材加工用工具の平面図、（ｂ）は（ａ）における要部拡大斜視図である。
【図３】（ａ）は本発明の第３実施形態による軟質材加工用工具の平面図、（ｂ）は（ａ）における要部拡大斜視図である。
【符号の説明】
１０  基材
１１  表面
１２  凸部
１２Ａ  凸部における切刃稜線の回転方向前方側に連なる壁面
１２Ｂ  凸部における切刃稜線の回転方向後方側に連なる壁面
１３  切刃稜線
１４  空隙
Ｔ  回転方向
ｔ  層厚
Ｎ  基材の表面に直交する方向
θａ  基材の表面に直交する方向と、凸部における切刃稜線の回転方向前方側に連なる壁面とがなす角度
θｂ  基材の表面に直交する方向と、凸部における切刃稜線の回転方向後方側に連なる壁面とがなす角度
【図１】
2004291131.tif 000003
【図２】
2004291131.tif 000004
【図３】
2004291131.tif 000005