(57)【要約】【課題】溝加工を高精度に行うことができ、しかも種々の形状の溝でも良好に形成すること。【解決手段】溝加工工具５は、研磨布に設けられる溝の間隔に応じたピッチで複数設けられると共に、溝の幅に応じた厚みのものが選定されるようになっており、刃体５１が全体として円板状をなしてその周縁に切刃５２が複数設けられる。切刃５２は、円弧状をなし、先端のみならずその側面にも形成されている。この場合、切刃５２は、径方向に沿うスクイ面５３が設けられると共に、その先端から若干後方位置に８°程度の小さな角度からなる逃げ面５４が設けられる。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨布の表面に溝を形成する溝加工工具であって、
少なくとも、刃体の先端及び側面に切刃が設けられていることを特徴とする溝加工工具。
【請求項２】
請求項１記載の溝加工工具において、
前記刃体は、円板状であって、その周縁に周方向に沿い切刃が複数設けられていることを特徴とする溝加工工具。
【請求項３】
請求項１又は２記載の溝加工工具において、
前記切刃の先端は、円弧状に形成されていることを特徴とする溝加工工具。
【請求項４】
請求項２記載の溝加工工具において、
前記刃体は、先端が厚み方向に傾斜した形状をなす第１の刃体部と、その第１の刃体部と対称形状に傾斜して形成された第２の刃体部とが周方向に交互に設けられていることを特徴とする溝加工工具。
【請求項５】
請求項１又は２記載の溝加工工具において、
前記刃体は、刃先が平坦に形成されていることを特徴とする溝加工工具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体等の表面を研磨する研磨布に溝を形成する溝加工工具に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、Ｓｉ半導体やガラス基板の表面を研磨する場合には、不織布等からなる研磨布によって研磨するようにしている。この場合、研磨布と被研磨材表面との間には、研磨剤を含んだ研磨液（スラリー）を供給することが行われる。前記研磨布には、通常、その表面に種々の形状からなる溝が設けられており、スラリーが被研磨部全体に行き渡るようになっている。
従来、研磨布に溝を設ける溝加工工具としては、単一切刃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とし、このユニットを押さえ板でユニットホルダに挟持してボルトで固定して多刃ユニット工具としたものが提供されている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１８１６４号公報（第４−６頁、図１０及び図１１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記従来の溝加工工具においては、板状の工具チップの同一側面上に単一切刃を所定のピッチで形成して多刃ユニットを形成するものの、その多刃ユニットの先端に、前方に向う複数の切刃が形成されているので、つまり、切刃が研磨布と平行に形成されているので、その切刃によって溝加工すると、図１４に示すように、溝ａの内側に不織布が引き出され、突起部ｂ、ｂ′となって突出する問題があった。特に、不織布のような構成材料で研磨布が形成されていると、ある程度の柔軟性を有することから、先端だけが切刃となる溝加工工具では、上述の問題が起こり、いわゆる切れ味の悪いものとなっていた。そして、この種の研磨布は、前述のようにＳｉ半導体やガラス基板等のような高精度の平滑面が要求される研磨を行う必要があって溝幅が微小な寸法となっており、その微小な寸法の溝内に研磨布の構成材料が突出すると、研磨布の表面に溝を均一に加工することができなくなるばかりでなく、研磨液が溝内に流入することが阻害されるおそれがあった。
【０００５】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、研磨布に溝加工したとき、その溝内に構成材料が突出するのを確実に防止でき、溝加工を高精度に行うことができ、しかも種々の形状の溝でも良好に形成することができる溝加工工具を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明は以下の手段を提案している。
請求項１に係る発明は、研磨布の表面に溝を形成する溝加工工具であって、少なくとも、刃体の先端及び側面に切刃が設けられていることを特徴とする。
この発明に係る溝加工工具によれば、刃体の先端及び側面に設けられる切刃によって研磨布に溝加工すると、溝内に研磨布の構成材料が突出するおそれがなくなり、溝の形成を良好かつ確実に行える。
【０００７】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の溝加工工具において、前記刃体は、円板状であって、その周縁に周方向に沿い切刃が複数設けられていることを特徴とする。
この発明に係る溝加工工具によれば、刃体が回転することで複数の切刃によって溝を形成するので、溝の形成を確実に行える。
【０００８】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２記載の溝加工工具において、前記切刃の先端は、円弧状に形成されていることを特徴とする。
この発明に係る溝加工工具によれば、切刃が円弧状であるので、溝の底部は勿論内面に突出している研磨布の構成材料を良好に切断することができ、構成材料が突出することのない良好な加工を行える。
【０００９】
請求項４に係る発明は、請求項２記載の溝加工工具において、前記刃体は、先端が厚み方向に傾斜した形状をなす第１の刃体部と、その第１の刃体部と対称形状に傾斜して形成された第２の刃体部とが周方向に交互に設けられていることを特徴とする。
この発明に係る溝加工工具によれば、第１の刃体部と第２の刃体部とが周方向に交互に設けられているので、底面が曲折するような複雑な形状の溝でも確実にかつ高精度に形成することができる。
【００１０】
請求項５に係る発明は、請求項１又は２記載の溝加工工具において、前記刃体は、刃先が平坦に形成されていることを特徴とする。
この発明に係る溝加工工具によれば、刃先が平坦に形成されることで、矩形状のような単純な形状の溝を容易にかつ高精度に形成することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、この発明の実施の形態について説明する。図１から図８はこの発明の第１の実施の形態に係る溝加工工具を適用した溝加工装置を示す図であって、図１は溝加工装置を示す平面図、図２は溝加工装置の正面図、図３は溝加工装置の側面図、図４は刃物台の拡大図、図５は刃物台の正面図、図６は溝加工工具を示す全体図、図７は溝加工工具の切刃を示す説明図、図８は研磨布に溝加工工具によって形成された溝を示す断面図である。
図１〜図３に示すこの実施形態の溝加工装置１は、大別すると、研磨布３０を固定する定盤２と、定盤２に対して移動する移動体３と、移動体３に搭載された刃物台４とを備えている。
定盤２は、基台６の上部中央部に鉛直軸周り方向Ａに回転可能に取り付けられており、その上面に図示しない吸引機構によって研磨布３０が固定される。研磨布３０は、線状の構成材料を重ね合わせた不織布、或いは発泡ウレタン材等により、定盤２に沿う円板形状をなしており、この表面に溝が形成されるようになっている。
【００１２】
移動体３は、定盤２の面と平行な面において、互いに直交する方向に移動するようになっている。即ち、移動体３は、基台６上でテーブル７に搭載されている。テーブル７は、基台６の上部両側にそれぞれ設けられたガイドレール８、及び基台６の片側側部に設けられたスクリュー軸９と係合しており、スクリュー軸９がＸ軸モータ１０によって駆動されることでガイドレール８に沿いＸ方向に移動するようになっている。
また、テーブル７上には、移動体３と係合するガイドレール１１及びスクリュー軸１２が設けられ、スクリュー軸１２がＹ軸モータ１３によって駆動されることで、移動体３がテーブル７上でガイドレール１１に沿ってＸ方向と直交するＹ方向に移動するようになっている。
【００１３】
刃物台４は、図４に示すように、移動体３に対しＺ軸モータ１４の駆動によって昇降、つまり定盤２の面と直交するＺ方向に移動可能に取り付けられている。従って、刃物台４は、移動体３と共にＸ方向及びＹ方向へ移動し、また移動体３上でＺ方向に移動できるようになっている。
【００１４】
刃物台４は、研磨布３０に溝加工するための溝加工工具５を有している。溝加工工具５は、図５に示すように、回転自在に支承されたシャフト１５に所定のピッチで複数取り付けられ、モータ１６の駆動によってシャフト１５と共に回転することで、溝加工を行うようになっている。
なお、モータ１６の出力軸とシャフト１５間には、プーリ２７、２８、ベルト２９からなる動力伝達部が設けられ、刃物台４には溝加工時、研磨布３０を押さえる押さえ部材２０が設けられている。押さえ部材２０は、ばね材を含んで構成された支持部２２に支持されている。
【００１５】
そして、溝加工工具５は、研磨布３０に設けられる溝３１の間隔に応じたピッチで複数設けられると共に、溝３１の幅に応じた厚みのものが選定されるようになっており、図６に示すように、刃体５１が全体として円板状をなしていて、その周縁に切刃５２が複数設けられている。
【００１６】
切刃５２は、図７（ｂ）に示すように円弧状をなしており、先端のみならずその側面にも形成されている。この場合、切刃５２は、例えば図７（ａ）に示すように径方向に沿ってスクイ面５３が設けられると共に、その先端から若干後方位置に８°程度の小さな角度からなる逃げ面５４が設けられている。即ち、切刃５２は、図７（ｂ）に示すように、先端に形成された先端切刃部５２０と、それに続いて両側面にそれぞれ形成された側面切刃部５２１、５２２とからなっている。
【００１７】
この実施形態の溝加工装置１は、上記のように構成されているので、次にその動作について説明する。
溝加工に際しては、予め、溝加工工具５が刃物台４のシャフト１５に装着される一方、定盤２の上に研磨布３０が載置され、かつ図示しない吸引手段の吸着によって固定される。
【００１８】
この状態にあるとき、Ｘ軸モータ１０の駆動でテーブル７をＸ方向に移動することと、Ｙ軸モータ１３の駆動でテーブル７上の移動体３をＹ方向に移動することと、Ｚ軸モータ１４の駆動で刃物台４をＺ方向へ下降することとを選択的に行ったりそれらを適宜組み合わせたりすることで、研磨布３０に対して溝加工工具５を位置決めすると共に、モータ１６の駆動によって溝加工工具５を回転することで溝加工工具５が研磨布３０に溝を形成する溝加工を行うこととなる。
【００１９】
上記溝加工時、図７（ｂ）に示すように、溝加工工具５０の刃体５１の先端及びその側面に切刃５２が設けられているので、図８に示すように、切刃５２が溝３１を形成すると、溝３１内に突出している研磨布の構成材料を確実に切断することができ、これにより、構成材料が何等突出しない綺麗な半円状の溝３１を形成することができ、正規の溝３１を良好かつ確実に形成することができる。そのため、研磨布３０を使用して研磨を行う場合に、研磨液を溝３１を通して充分に行き渡らせることができる。
【００２０】
また、溝加工工具５は、刃体５１が円板状でかつその周縁に複数の切刃５２が設けられるので、刃体５１が回転することで溝３１の形成を確実に行える。しかも切刃５２が円弧状であることで、溝３１の底部は勿論内面に突出している研磨布３０の構成材料を良好に切断することができ、構成材料が突出することのない良好な溝加工を的確に行える。
【００２１】
そして、切刃５２が溝加工を繰り返すことで摩耗したとき、再研磨することで繰り返し使用することとなるが、切刃５２のスクイ面５３が径方向に沿う角度で形成されているので、再研磨を幾たびか繰り返し行っても使用することができ、加工工具の高寿命化を図ることができる。
【００２２】
一方、溝加工のための刃体５１は、厚みの薄いものであるが、薄肉であると、切刃５２が刃体５１の側面に形成し難いおそれがある。
しかしながら、切刃５２の逃げ面５４の角度が８°程度の小さな角度であるので、刃体５１の先端のみならず、その両側面にも切刃５２を確実に形成することができ、これにより、溝３１の形成を良好に行うことができるばかりでなく、溝３１の加工能率を高めることができる。その上、スクイ面５３の場合と同様、再研磨を繰り返し行っても使用することができ、高寿命化をいっそう図ることもできる。
【００２３】
更に、研磨布３０に対し、同心円上に環状の溝を複数設けたり、螺旋状の溝を設けたりすることがあるが、そのような場合、回転半径の位置が小さい箇所と大きい箇所とでは、形成された溝幅が異なり、小さい箇所では大きい箇所より刃先が傾斜することによって狭小となるおそれがあった。しかしながら、前述のように刃体５１の先端及び側面に切刃５２が形成されていることから、回転半径の小さい箇所で刃体５１が傾斜しても、その切刃５２の側面によって溝幅を形成しかつ拡げることができるので、回転半径の小さい箇所と大きい箇所との溝幅を一様にすることができ、これにより、回転半径の位置に拘わることなく均一な幅の溝を形成することができる。
【００２４】
上記実施の形態では、溝加工工具５の切刃５２が円形形状に形成された例を示したが、それ以外の形状のものであってもよい。例えば、上記実施の形態における切刃５２においては、研磨布３０の表面近傍に、鋭利な角部が形成されることになるが、この切刃５２を、図８の二点鎖線に示すように、研磨布３０の表面３０ａから垂直な基準線Ｌを考えて、この基準線Ｌにθの角度を持たせれば、前記鋭利な角部の角が取れ、この角部を鈍角に形成することができる。この場合、研磨布３０表面における研磨液の流れをより確実に均一にすることができる。
以下、図９から図１２に基づき他の実施の形態について説明する。なお、図９から図１２は、図６に対応して作図されている。
【００２５】
図９に示す第２の実施形態の溝加工工具は、刃体５１の周縁に設けられた切刃５２が、同図（ｂ）に示すように、厚み方向の中央部で円弧状に形成される先端切刃部５２０を有すると共に、その先端切刃部５２０の両側面に該刃部５２０から次第に厚みを漸増させながら傾斜（例えば、厚み方向の中心から５５°の角度）する側面切刃部５２１、５２２を有して構成されている。
この場合の切刃５２も、図９（ａ）に示すように、径方向に沿うスクイ面５３が設けられると共に、８°の角度の逃げ面５４が設けられる。
このように、切刃５２が円弧状の先端切刃部５２０とその両側の側面切刃部５２１、５２２とを有することで、図１３（ａ）に示すように鈍角となるＶ字状の溝３１を形成することができ、基本的には前述した第１の実施形態と略同様の作用効果を形成することができる。なお、この溝３１は、その角部の角度θが鈍角であるたため、図１４に示すような突出部が形成されるのを確実に防止することができる。
【００２６】
図１０に示す第３の実施形態の溝加工工具は、刃体５１の周縁に設けられた切刃５２が、同図（ｂ）に示すように先端が平坦に形成され、その先端に設けられた先端刃先部５２３と、その両側面に設けられた側面刃先部５２４とからなっている。この場合、図１０（ａ）に示すように、刃先５２のスクイ面５３が中心線Ｏから５°の角度で傾斜しており、逃げ角がこれまでと同様８°の角度で設けられている。このような切刃５２により、図１３（ｂ）に示すように、矩形状に凹んだ形状の溝３１ａを形成することができる。
【００２７】
また、この場合の刃体５１は、全体的に一様の厚みでもよいが、図１０（ｂ）に示すように先端から基部側に向け所望の角度αで次第に漸減するように形成してもよい。
なお、この実施形態において、切刃５２のスクイ面５３が中心線Ｏに対し５°の角度で傾斜しているが、これに限らず、例えば図１１に示すように１０°の角度であってもよく、適宜選定することができる。但し、スクイ角が大きいと、再研磨することで繰り返し使用できる回数が少なくなるので、前述した実施形態のように小さくすることが望ましい。
【００２８】
図１２に示す第４の実施形態の溝加工工具は、刃体５１が第１の刃体部５１ａ（切刃５２）と、第２の刃体部５１ｂ（切刃５２）とからなっている。即ち、図６に示す円盤状の刃体５１において、図１２（ａ）に示す先端が厚み方向に傾斜した形状をなす第１の刃体部５１ａと、図１２（ｂ）に示す先端がその刃体部５１ａと対称形状に傾斜して形成された第２の刃体部５１ｂとが周方向に交互に設けられた構成とされている。
【００２９】
この溝加工工具によって溝加工すると、図１３（ｃ）に示すように、略Ｗ字状の溝３１を形成することができ、従って、底面が曲折した複雑な形状の溝でも簡単に形成することができる。
また、第１の刃体部５１ａのみ若しくは第２の刃体部５１ｂのみを設けた刃体５１を用いて溝加工すると、一方の基準線に対して交差方向に傾斜する形状の溝、即ち図１３（ｄ）に示すような鋭角となるレ字状の溝３１を形成することもできる。
【００３０】
従って、第２〜第４の各実施形態によれば、溝加工工具が薄肉の刃体５１であっても、溝加工工具の先端及びその側面に切刃５２が設けられることで、図１０〜図１２に示すような種々の形状の溝３１を良好に形成することができる。これにより、研磨布３０の使用すべきＳｉ半導体等の研磨条件に合わせた溝を選択的に形成することができる。
【００３１】
なお、これまで説明した溝加工工具において、切刃５２を形成するスクイ角及び逃げ角の角度は、研磨布３０の構成材料や形状の種類、さらには回転速度等に応じ適宜選定することができ、図示例に限定されるものではない。
また、研磨布３０に形成される溝３１としては、直線状に形成されるばかりでなく、螺旋状や波形形状のような曲線状でかつ格子状に形成することもできる。この場合、定盤２を自転しながら公転させるように構成すると共に、刃物台４をＸ及びＹ方向に移動させることで実現できる。このような操作は、オペレータが操作したり、また予め入力されたプログラムデータに基づいて自動制御も行うことができる。
【００３２】
そして、図示実施の形態において、溝加工工具が回転することで研磨布に溝を形成する例を示したが、溝加工工具としては、バイトなどのように前進することで溝加工を行うもの、更にはドリルのように回転して孔空け加工を行うものであってもよく、その際、加工の種類に応じた種類の刃物台を使用することで実現でき、図示例に限定されるものではない。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、刃体の先端及び側面に切刃が設けられて構成されるので、研磨布に溝加工すると、溝内に研磨布の構成材料が突出するおそれがなくなり、溝の形成を良好かつ確実に行え、高精度の溝を実現できる効果が得られる。
【００３４】
請求項２に係る発明によれば、刃体が回転することで複数の切刃によって溝を形成するので、溝の形成を確実に行えるという効果が得られる。
【００３５】
請求項３に係る発明によれば、切刃が円弧状であることで、溝の底部は勿論内面に突出している研磨布の構成材料を良好に切断でき、構成材料が突出することのない良好な溝加工を行えるという効果が得られる。
【００３６】
請求項４に係る発明によれば、第１の刃体部と対称形状に傾斜して形成された第２の刃体部とが周方向に交互に設けられているので、底面が曲折するような複雑な形状の溝でも確実にかつ高精度に形成できるという効果が得られる。
【００３７】
請求項５に係る発明によれば、刃先が平坦に形成されることで、矩形状のような単純な形状の溝を容易にかつ高精度で形成できるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態に係る溝加工工具を適用した溝加工装置を示す平面図である。
【図２】同じく溝加工装置を示す正面図である。
【図３】同じく溝加工装置を示す側面図である。
【図４】刃物台を示す拡大図である。
【図５】刃物台を示す正面図である。
【図６】溝加工工具を示す全体図である。
【図７】溝加工工具の切刃を示す図であって、（ａ）は図６のＢ部拡大図、（ｂ）はその側面図である。
【図８】研磨布に溝加工工具によって形成された溝を示す断面図である。
【図９】この発明の第２の実施の形態に係る溝加工工具を示す図であって、（ａ）は図６のＢ部に対応する拡大図、（ｂ）はその側面図である。
【図１０】この発明の第３の実施の形態に係る溝加工工具を示す図であって、（ａ）は図６のＢ部に対応する拡大図、（ｂ）はその側面図である。
【図１１】切刃におけるスクイ角の角度を大きくした場合の説明図である。
【図１２】この発明の第４の実施の形態に係る溝加工工具を示す図であって、（ａ）は一方の刃体部の説明図、（ｂ）は他方の刃体部の説明図である。
【図１３】図９、図１０、図１２に示す切刃を有する溝加工工具によって形成された溝を示す断面図である。
【図１４】従来の問題を示す説明図である。
【符号の説明】
５    溝加工工具
３０    研磨布
３１    溝
５１    刃体
５２    切刃
５１ａ    第１の刃体部
５１ｂ    第２の刃体部
【図１】
2004337998.tif 000003
【図２】
2004337998.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2004337998.tif 000012
【図１１】
2004337998.tif 000013
【図１２】
2004337998.tif 000014
【図１３】
2004337998.tif 000015
【図１４】
2004337998.tif 000016