研磨パッド溝加工機及び研磨パッド溝加工方法
【課題】切刃に絡みついた切屑を確実に除去すると共に、切屑の回収効率を高めることが可能な研磨パッド溝加工機を提供する。
【解決手段】研磨パッド１の表面に作用させて研磨パッド１の表面に多条の溝を切削形成するための切刃２０が設けられた切削装置２と、切刃２０の切削方向後方側に位置し、切刃２０の方向に向けてエアーを吹き付ける後方側エアブロー装置３と、切刃２０の切削方向前方側に位置し、切削により発生した切屑を吸引回収する塵導入部４と、を備えた研磨パッド溝加工機において、塵導入部４は、研磨パッド１の表面に対向する位置に設定可能な集塵口４０ａを有する集塵ボックス４０と、集塵口に切屑を上方へ案内する整流板４１と、を備えている。
【解決手段】研磨パッド１の表面に作用させて研磨パッド１の表面に多条の溝を切削形成するための切刃２０が設けられた切削装置２と、切刃２０の切削方向後方側に位置し、切刃２０の方向に向けてエアーを吹き付ける後方側エアブロー装置３と、切刃２０の切削方向前方側に位置し、切削により発生した切屑を吸引回収する塵導入部４と、を備えた研磨パッド溝加工機において、塵導入部４は、研磨パッド１の表面に対向する位置に設定可能な集塵口４０ａを有する集塵ボックス４０と、集塵口に切屑を上方へ案内する整流板４１と、を備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨パッドの表面に作用させて研磨パッドの表面に多条の溝を切削形成するための切刃が設けられた切削装置と、前記切刃の切削方向後方側に位置し、前記切刃の方向に向けてエアーを吹き付ける後方側エアブロー装置と、前記切刃の周囲近傍に位置し、切削により発生した切屑を吸引回収する塵導入部と、を備えた研磨パッド溝加工機及び研磨パッド溝加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程には、半導体ウエハの表面に導電性膜を形成して、フォトリソグラフィーやエッチング等により配線層を形成する工程や、その配線層の上に層間絶縁膜を形成する工程等が含まれるが、これらの工程によってウエハ表面に金属等の導電体や絶縁体からなる凹凸が生じてしまう。近年、半導体集積回路の高密度化を目的として配線の微細化や多層配線化が進んでおり、ウエハ表面の凹凸を平坦化する技術が重要となっている。ウエハ表面の凹凸を平坦化する方法としては、一般的にＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリシング）法が採用されている。
【０００３】
ＣＭＰを実施する上では、スラリーがウエハ表面に均一に供給され且つウエハ表面の一定箇所に滞留することがないように、また新たに供給されるスラリーに更新されるようにする必要がある。そのため、従来使用されている研磨パッドの研磨面には、多条の溝が形成されている。下記特許文献１には、このような溝を切削加工するための工具として、複数の切刃を整列突設して多刃ユニット化し、多条の溝を同時に切削形成できるように構成した溝加工用工具が開示されている。
【０００４】
ところで、研磨パッドに多条の溝を切削形成するにあたっては、リボン状や糸状をなす細長い切屑が発生する場合があり、しかも研磨パッドの材質が高分子材料であるため切削による摩擦で帯電し易いことから、工具の刃先に切屑が絡み付き、加工精度を悪化させるという問題がある。特に、同心円状又は螺旋状に連続する溝の場合、切屑が長尺化し易いため上記の問題が顕著となる。
【０００５】
そこで下記特許文献１では、エアブロー装置を設けて、切刃にエアーを吹き付けて切刃から切屑を除去させるようにしている。除去された切屑は、切削装置の切削方向後方側に配置された回収装置により吸引回収される。回収装置は、集塵口を有する集塵筐体部を備えており、集塵口を介して切屑が吸引及び回収される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２００７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
研磨パッドの溝加工を行う場合は、前述のように、リボン状や糸状をなす細長い切屑が発生することがあり、確実に切刃から除去するためには、エアブロー圧を高くすればよいが、あまり高くすると、集塵口で集塵することができず、回収装置よりも切削方向前方側へ（回収装置の外部へ）飛び出してしまう。そうすると、切屑の回収効率が低下し、また、切屑が周囲に飛散してしまい、不要なメンテナンス作業が増加する要因となる。
【０００８】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、切刃に絡みついた切屑を確実に除去すると共に、切屑の回収効率を高めることが可能な研磨パッド溝加工機及び研磨パッド溝加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため本発明に係る研磨パッド溝加工機は、
研磨パッドの表面に作用させて研磨パッドの表面に多条の溝を切削形成するための切刃が設けられた切削装置と、前記切刃の切削方向後方側に位置し、前記切刃の方向に向けてエアーを吹き付ける後方側エアブロー装置と、前記切刃の周囲近傍に位置し、切削により発生した切屑を吸引回収する塵導入部と、を備えた研磨パッド溝加工機において、
前記塵導入部は、
前記研磨パッドの表面に対向する位置に設定可能な集塵口を有する集塵筐体部と、
前記集塵口に位置する切屑を上方へ案内する整流手段と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
かかる構成による研磨パッド溝加工機の作用・効果を説明する。この研磨パッド溝加工機は、切削装置の切刃の切削方向後方側に後方側エアブロー装置が設けられ、周囲近傍に塵導入部が設けられる。切削により発生した切屑は、後方側エアブロー装置によりエアーを吹き付けて除去した後、集塵筐体部の集塵口から吸引及び回収される。このとき、集塵口には整流手段が設けられており、この整流手段により切屑は上方へ案内されるように作用するので、切屑が塵導入部の前方や周囲へ飛び出すことを抑制し、回収効率を高めることができる。その結果、切刃に絡みついた切屑を確実に除去すると共に、切屑の回収効率を高めることが可能な研磨パッド溝加工機を提供することができる。
【００１１】
本発明に係る前記整流手段は、前記集塵口の切削方向前方側に配置され、かつ、上方に行くほど、前記切削方向前方側に傾斜している整流板として配置されることが好ましい。
【００１２】
この構成によると、切屑は整流板に沿って上方に案内される。この整流板は上方に行くほど、切削方向前方側に傾斜しているので、エアブロー装置からのエアーの流れ方向（後方から前方）に対応しており、その吹き付け力を利用して、切屑を整流板に沿って上昇させることができる。
【００１３】
本発明において、前記集塵口の切削方向後方側に第２の整流手段が更に配置されることが好ましい。
【００１４】
切削方向前方側のみならず切削方向後方側にも整流手段を設けることで、更に効率よく切屑を上方に案内することができ、回収効率を高めることができる。
【００１５】
本発明に係る整流手段は、前記集塵口の開口面積を小さくする機能を有することが好ましい。開口面積を小さくすることで、吸引力を大きくしなくても吸引速度を高くすることができ、確実に切屑を吸引回収することができる。
【００１６】
本発明において、前記集塵筐体部の前記切削方向前方側に、前記研磨パッドの表面に上方からエアーを吹き付ける前方側エアブロー装置を備えたことが好ましい。
【００１７】
前方側エアブロー装置を設けることで、回収装置の前方側の外側にエアーの壁を形成することができる。これにより、塵導入部の前方側に切屑が飛び出すことを防止し、塵導入部による回収効率を更に高めることができる。
【００１８】
上記課題を解決するため本発明に係る研磨パッド溝加工方法は、
切刃を前記研磨パッドの表面に作用させて研磨パッドの表面に多条の溝を形成する工程と、前記切刃の切削方向前方側の位置において、前記切刃の方向に向けてエアーを吹き付ける工程と、前記切刃の周囲近傍の位置において、切削により発生した切屑を吸引回収する工程と、を有する研磨パッド溝加工方法であって、
前記吸引回収する工程は、
前記研磨パッドの表面に対向する位置に集塵筐体部の集塵口を近接させ、かつ、整流手段により前記集塵口から切屑を上方へ案内する工程を有することを特徴とするものである。
【００１９】
かかる構成による研磨パッド溝加工方法による作用・効果はすでに述べたとおりであり、集塵口には整流手段が設けられており、この整流手段により切屑は上方へ案内されるように作用するので、切屑が塵導入部の前方へ飛び出すことを抑制し、回収効率を高めることができる。
【００２０】
本発明において、前記集塵筐体部の前記切削方向前方側において、前記研磨パッドの表面に上方からエアーを吹き付ける工程を有することが好ましい。
【００２１】
これにより、前述のように、塵導入部の前方側に切屑が飛び出すことを防止し、塵導入部による回収効率を更に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る研磨パッド溝加工機の構成の一例を概略的に示す側面図
【図２】溝加工機が備える切削装置と前方側エアブロー装置の正面図
【図３】研磨パッドに溝加工を施す際の概略構成を示す平面図
【図４】研磨パッド溝加工機を研磨パッドから離した状態を示す図
【図５】塵導入部の構成を示す概念図
【図６】整流板の効果を説明する概念図
【図７】前方側エアブロー装置の効果を説明する概念図
【図８】研磨パッド溝加工機の動作を説明するフローチャート
【図９】実験結果を示す図
【図１０】別実施形態その１に係る研磨パッド溝加工機を示す図
【図１１】別実施形態その２に係る研磨パッド溝加工機を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
＜研磨パッド溝加工機の構成＞
本発明に係る研磨パッド溝加工機の好適な実施形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明に係る研磨パッド溝加工機の構成の一例を概略的に示す側面図である。図２は、その溝加工機が備える切削装置とエアブロー装置とを図１左方から見たときの正面図である。図３は、研磨パッドに溝加工を施す際の概略構成を示す平面図である。図４は、研磨パッド溝加工機を研磨パッドから離した状態を示す図である。
【００２４】
この研磨パッド溝加工機１００（以下、単に溝加工機と呼ぶ場合がある。）は、研磨パッド１の表面を切削するための切刃２０を有する切削装置２と、切削装置２に隣接して配置された後方側エアブロー装置３と、切削により発生した切屑を吸引回収する塵導入部４（前記回収装置に相当する。）と、塵導入部４に隣接して配置された前方側エアブロー装置５と、を備える。なお、図示はしないが、切刃２０を清掃するためのブラシを有する清掃装置を備えていてもよい。
【００２５】
図３に示すように、研磨パッド１は中心軸１４回りに回転させられ、その表面は図１において左方から右方に向かって移動する。多条の溝は、研磨パッド１の回転を利用して図１の左方に向かって延設される。したがって、図１左方が切削方向前方側となり、図１右方が切削方向後方側となる。本実施形態では、切削装置２の切削方向後方側に後方側エアブロー装置３が配置され、切削方向前方側（切刃の周囲近傍に相当）に塵導入部４が配置されている。また、塵導入部４のさらに切削方向前方側に前方側エアブロー装置５が配置されている。
【００２６】
切削装置２、エアブロー装置３、５、塵導入部４は、一体的にユニット化されており、移動機構１０（図３参照）によって一緒に横移動可能に構成されている。この横移動は、研磨パッド１の径方向への移動であり、図１では紙面の垂直方向への移動である。また、図１、図４に示すように、切削装置２、エアブロー装置３、５及び塵導入部４は、移動機構１０によって一緒に昇降可能に構成されている。制御装置１２は、移動機構１０によるこれらの動作も制御する。
【００２７】
切削装置２は、図２に示すように、複数の切刃２０が横方向に所定のピッチＰで整列突設された多刃工具２１を有する。多刃工具２１は、切刃２０と各切刃２０間のピッチＰを保持するためのスペーサーとを交互に積層して多刃ユニット化し、またはスペーサーと一体化した切刃２０を積層して多刃ユニット化し、その多刃ユニットをホルダーに取り換え可能に固装することにより構成できる。この切刃２０間のピッチＰは、形成する溝ピッチに応じて設定される。
【００２８】
各切刃２０は、上述した切削装置２の昇降により、研磨パッド１の表面に対して近接した切削位置（図１参照）と、研磨パッド１の表面から離間した非切削位置（図４参照）との間で変位する。研磨パッド１に対する溝加工は、各切刃２０が切削位置にあるときに行われる。なお、実際に切削加工が行われる状態では、切刃２０の刃先が研磨パッド１の表面に侵入する位置にまで下降している。
【００２９】
本発明では、切刃２０の形状は特に制限されず、刃物角、前逃げ角及び横逃げ角は、被加工材料、溝形状及び刃物材質などの条件により適宜に変更することができる。また、切刃２０の材質も特に制限されず、例えば、炭素鋼、合金鋼、高速度鋼、超硬合金、サーメット、ステライト、超高圧焼結体、セラミックなどが例示される。但し、研磨パッド１の表面への金属残留を防いでウエハ表面の金属汚染を抑制する観点から、切刃２０の材質がダイヤモンド等の非金属であることが好ましい。
【００３０】
後方側エアブロー装置３は、常温以下に保持されたエアー（破線の矢印で示す。）を噴出口３０より噴出し、切刃２０に吹き付けて冷却する機能を有する。かかるエアーの吹き付け流量は適宜に調整可能である。本実施形態では、噴出口３０の各々が、切刃２０に対向して開口するとともに、切刃２０間のピッチＰに対応したピッチで横方向に整列配置されている。また、必要に応じて、噴出口３０の角度を変更することができる。
【００３１】
図２に示すように、切削装置２の加工方向前方側となる前方側エアブロー装置３の噴出口３０は、横方向における位相を切刃２０と略同じにしつつ、切刃２０の刃先の斜め上に設けられている。これにより、切刃２０を冷却するに際して、付着した切屑を前方斜め上から押し下げるように作用するため、切屑が切刃２０から分離し易くなる。
【００３２】
不図示の集塵機により、塵導入部４を介して、負圧により切刃２０から分離された切屑を吸引することで回収する。図５は、塵導入部４の集塵ボックス４０（集塵筐体部に相当）の構成を示す概念図である。集塵ボックス４０は、略立方体を呈しており、内部空間は切屑を所定の回収場所へ回収するための空間（あるいは通路）として機能する。
【００３３】
集塵ボックス４０の底面に集塵口４０ａが形成されており、この集塵口４０ａを介して切屑が回収される。集塵口４０ａは底面だけでなく、後方側の底部側面にも形成されている。底面の集塵口４０ａの長さはＬ１で示される。後方側の底部側面の集塵口４０ａの高さはＬ２で示される。このように形成することで、切刃２０から分離された切屑をエアーの力でスムーズに回収することができる。
【００３４】
また、図１にも示すように、集塵ボックス４０の内部には整流手段として機能する前方側整流板４１と、後方側整流板４２（第２の整流手段に相当）が設けられている。前方側整流板４１は、集塵ボックス４０内に傾斜した状態で設置され、上方に行くほど前方側に傾斜した状態で設置される。この前方側整流板４１は、集塵口４０ａを介して侵入してくる切屑を集塵口４０ａの近傍で滞留するのを防止し、スムーズに上方へ案内するものであり、切屑の回収効率を高めることを目的としている。また、後方側エアブロー装置３からのエアー吹き付け方向にも沿っており、エアーによりスムーズに切屑を上昇させることができる。
【００３５】
後方側整流板４２は前方側整流板４１と同じ長さを有しており、集塵口４０ａの後方側であって、集塵ボックス４０の内壁面に取り付けられる。後方側整流板４２は垂直姿勢で設置され、集塵口４０ａにおいて切屑が引っかかるのを防止し、スムーズに切屑を回収することができる。また、前方側整流板４１と後方側整流板４２には、それぞれ、切屑の流れ方向に沿って溝４１ａ，４２ａが形成されており、効率よく切屑を回収できるようにしている。溝４１ａ，４２ａの大きさ、形状、方向は適宜設定することができる。
【００３６】
前方側整流板４１の下部には、支持部４０ｂが集塵ボックス４０と一体的に設けられており、前方側整流板４１を安定した状態で保持する。これら整流板４１，４２がない場合と比較すれば、集塵口４０ａの面積は小さくなる。従って、不図示の集塵機のファンの吸引能力を高めなくても、集塵口４０ａにおける空気の流速を高くすることができ、効率よく切屑を回収することができる。
【００３７】
図６は、整流板４１，４２の効果を説明する概念図である。整流板４１，４２がなければ、集塵口４０ａの面積も大きくなり、切屑が集塵ボックス４０の前方側の内壁面に衝突して、スムーズに上昇できない（切屑をＷで示す）。確実に上昇するには、ファンの吸引能力を高めればよいが、装置が大型化するという問題がある。そこで、上記のように整流板４１，４２を設けることで、スムーズに切屑を切刃２０から分離させ、回収効率を高めることができる。また、ファンの吸引能力もあえて高くする必要はない。
【００３８】
また、図１にも示すように、塵導入部４の前方側には、前方側エアブロー装置５が設けられており、垂直下方向に向けて研磨パッド１の表面にエアーを吹き付ける。これにより、塵導入部４の前方側にエアーの壁を形成する。
【００３９】
図７は、前方側エアブロー装置５の効果を説明する概念図である。前方側エアブロー装置５を設けない場合、切屑が塵導入部４の前方側に飛散してしまう可能性がある（切屑をＷで示す）。特に、切屑を切刃２０に絡まず確実に前方側に押し出すためには、後方側エアブロー装置３のエアーをある程度強くしなければならないが、あまり強くすると、切屑が塵導入部４を介して回収される前に前方側に押し出されてしまうことがある。
【００４０】
これは、塵導入部４と研磨パッド１の表面との間に隙間Ｄ（図７参照）が存在するためである。切屑の飛散を防止するためには、隙間Ｄをなくすことが考えられるが、現実的には、塵導入部４の底面とワークである研磨パッド１とが接触してしまうため、隙間Ｄは必要である。そこで、上記のように前方側エアブロー装置５を設けてエアーを研磨パッド１の表面に吹き付けることで、エアーの壁を形成し、切屑が前方に飛散することを抑制することができる。
【００４１】
本実施形態では、塵導入部４の前方側にのみエアブロー装置５を設けているが、塵導入部４や切削装置２を取り囲むようにエアブロー装置を配置し、切屑の周囲への飛散を防止することができる。エアブロー装置５は、塵導入部４の前方側に設けることが最も効果的である。
【００４２】
＜研磨パッドについて＞
本発明では、溝加工の対象となる研磨パッド１として、ＣＭＰの技術分野における公知の研磨パッドを限定なく使用することができる。以下、研磨パッド１について簡単に説明する。
【００４３】
研磨パッド１は、研磨シート単独で、または研磨シートの裏面に不織布等よりなるクッションシートを貼り付けて構成される。研磨パッド１の研磨面となる表面は、研磨シートにより構成され、この研磨シートに多条の溝が形成されることになる。研磨シートの厚みは特に限定されるものではないが、一般的には１〜３ｍｍである。
【００４４】
研磨シートの形成材料は、特に制限されないが、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ハロゲン系樹脂（ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなど）、ポリスチレン、オレフィン系樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、エポキシ樹脂、及び感光性樹脂などが挙げられる。これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。研磨シートは、発泡体及び無発泡体の何れでもよく、被研磨材や研磨条件に応じて任意に選択可能であるが、スラリーの保持性やスクラッチ等の面から発泡体であることが好ましい。
【００４５】
既述のように、研磨パッド１の表面には、スラリーを保持・更新するために多条の溝が形成される。溝形状としては特に制限されず、ＸＹ格子状溝や同心円状溝、螺旋状溝、偏心円状溝、放射状溝などを連続的又は断続的に設けることができる。また、溝断面形状も特に制限されず、矩形状溝や半円形状溝、Ｕ字状溝、Ｖ字状溝などを設けることができる。
【００４６】
＜溝加工機の作用＞
次に、上記の溝加工機を用いて研磨パッド１の表面に多条の溝を切削形成する方法について説明する。図３は、研磨パッドに溝加工を施す際の概略構成を示す平面図である。研磨パッド１は、駆動装置１１によって回転駆動されるテーブル１３に載置され、中心軸１４回りのＲ方向に沿って回転する。上述した溝加工機は、その研磨パッド１の上方に配置されている。図１、４は、図３を左方向から見たときの側面図であり、テーブル１３については図示を省略している。研磨パッド１の回転、つまり駆動装置１１の作動は制御装置１２によって制御される。
【００４７】
研磨パッド１には、中心軸１４近傍から外周縁近傍にかけて、可能な限りの広範囲で一様な溝を設けることが好ましい。本実施形態では、同心円状に連続して延びる多条の溝を切削形成する例を示す。かかる同心円状溝や螺旋状溝の場合、一度の切削加工で発生する切屑の量が多いために切屑が長尺化し易い傾向にあり、その切屑が切刃２０に絡み付いて加工精度を悪化させるという問題が生じ易い。かかる傾向は、φ５００ｍｍ以上、特に６００ｍｍ以上、更にはφ７００ｍｍ以上の口径が比較的大きい研磨パッドにおいて顕著である。
【００４８】
同心円状に連続して延びる多条の溝を切削形成する場合、研磨パッド１の径方向内側から外側に向かって、又は径方向外側から内側に向かって、多刃工具２１を順次移動させることになるが、かかる多刃工具２１の移動方向は、同心で同一間隔の溝が適切に形成できるものであれば特に制限されない。本実施形態では、研磨パッド１の径方向内側から外側に向かって多刃工具２１を移動させる例を示す。
【００４９】
＜溝加工の手順＞
図８は、溝加工の手順を示すフローチャートである。まず、溝加工の対象となる研磨パッド１をテーブル１７に載置するとともに、その上方にある溝加工機を所定の高さに配置する（Ｓ１）。この段階では、図４に示すように、切削装置２、エアブロー装置３、５及び塵導入部４が上昇していて、切刃２０が非切削位置にある。以下、このような溝加工機の状態を待機状態と呼ぶ。多刃工具２１の横方向位置（図２における左右方向位置）は、図３に示すような中心軸１４の近傍となる。
【００５０】
次に、テーブル１３を回転駆動するとともに、溝加工機を所定の高さにまで下降し（Ｓ２）、回転する研磨パッド１の表面に切刃２０を近接させて、その刃先を所定の深さで侵入させる。これにより、切刃２０間のピッチＰに対応した間隔で多条の溝を切削形成することができる（Ｓ３、前記切削工程に相当する。）。この段階では、図１に示すように、切削装置２、エアブロー装置３、５及び集塵機４が下降していて、切刃２０が切削位置に変位している。図３は、切削を開始してから研磨パッド１が約３／４回転した状態を示している。
【００５１】
切削により発生した切屑のうち短片状のものは塵導入部４で比較的容易に吸引回収されるが、リボン状や糸状をなす細長い切屑は、切刃２０に絡み付いて吸引では容易に回収できない状態となる。研磨パッド１の表面を切削している間、切刃２０には後方側エアブロー装置３によってエアーが吹き付けられる。樹脂材料からなる切屑は、温度上昇によって切刃２０に粘着し易くなるが、かかるエアーの吹き付けにより切刃２０を冷却することで切屑の粘度を低下させることができ、切刃２０から容易に分離できる。また、前方側エアブロー装置５によりエアーの壁が形成されるので、切屑の飛散を防止し、回収効率を高めることができる。
【００５２】
エアブロー装置３、５によるエアの吹き付けは、研磨パッド１の表面全域に対する溝加工が完了するまで常時行われるものでもよく、各工程に合わせた適宜のタイミングで行われるものでもよい。後者の場合、制御装置１２により吹き付けタイミングを制御することが望ましい。
【００５３】
切削を開始してから研磨パッド１が１回転以上し、多条の環状溝が形成されると、溝加工機を所定の高さにまで上昇し（Ｓ４）、切刃２０を研磨パッド１の表面から離間して非切削位置に変位させ、待機状態とする（Ｓ５、前記離間工程に相当する。）。
【００５４】
なお、清掃装置を有する場合には、続いて、切刃２０が研磨パッド１の表面から離間している間に、清掃装置を駆動して、ブラシを切刃２０に接触させて清掃して、絡み付いた細長い切屑を取り除く（Ｓ６、前記清掃工程に相当する。）。この段階では、図４に示すように、切削装置２、エアブロー装置３、５及び塵導入部４が上昇していて、切刃２０が非切削位置にある。
【００５５】
切刃２０を清掃した後は、ブラシを待避位置に変位させ、研磨パッド１の表面全域への溝加工が完了しているのであればテーブル１３の回転を停止して溝加工を終了し、完了していないのであれば溝加工機を横方向に移動し、上記Ｓ１以降の工程を繰り返して、形成した溝の外周側に新たな溝を切削形成する（Ｓ７、Ｓ８）。研磨パッド１の表面全域への溝加工を完了したか否かは、例えば溝加工機の横方向位置に基づいて判別できる。
【００５６】
以上の方法によれば、切刃２０から切屑を確実に除去でき、研磨パッド１に対する溝加工を安定して行うことができる。また、切屑の回収効率も高めることができる。なお、テーブル１３の回転や、溝加工機の昇降及び横移動などは、制御装置１２により制御される。そのための制御プログラムは制御装置１２に予め入力・設定でき、上述した溝加工を自動的に（半自動又は全自動で）行うことができる。
【００５７】
＜実施例＞
実際に本発明の効果を確認するための実験を行った。実施例１では、集塵ボックス４０の内部に前方側整流板４１のみを配置した。実施例２では、実施例１に加えて前方側エアブロー装置５を追加した。図９にその実験結果を示す。評価項目として、切刃２０への切屑の付着状態（評価１）と、切屑の飛散状態（評価２）を行った。比較例として、整流板および前方側エアブロー装置を設けないもので実験した。
【００５８】
図９（ａ）に示すように、実施例１は、評価１が○、評価２が△であり、実施例２は、評価１，２とも○であった。比較例は、評価１，２とも×であった。この結果からも、整流板や前方側エアブロー装置を設けることで、切屑の回収効率を高められることを確認した。
【００５９】
＜切削装置の別実施形態その１＞
図１０は、別実施形態に係る研磨パッド溝加工機を示す図であり、特に、切削装置２の別実施形態を示す。切刃２０はローラーカッターとして構成されている。図示のローラーカッターが紙面の垂直方向に複数並べられており、これにより、多条の溝を同時に加工することができる。その他の構成は図１に示す実施形態と同じであるので、同じ機能をする部材には同じ図番を付して、説明を省略する。
【００６０】
＜切削装置の別実施形態その２＞
図１１は、ローラーカッターを用いる場合のさらに別の実施形態である。この実施形態では、塵導入部４の集塵ボックス４０が切刃２０を囲むように配置される（切刃の周囲近傍に配置）。後方側エアブロー装置３も一部、集塵ボックス４０内に入り込んでいる。集塵ボックス４０の上方に前方側整流板４１と後方側整流板４２が配置されて管４０ｃの方へ切屑を導く。前方側整流板４１と後方側整流板４２には、図５で例示したような溝を形成することが好ましい。かかる構成によっても、切屑を効率よく回収することができる。
【００６１】
＜更に他の実施形態＞
本実施形態においては、切削装置２の前方側、すなわち、切削装置２と塵導入部４の間にもエアブロー装置を設けてもよい。これにより、切刃２０に絡みついた切屑を更に効率よく分離させることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１ 研磨パッド
２ 切削装置
３ 後方側エアブロー装置
４ 塵導入部
５ 前方側エアブロー装置
１０ 移動機構
１１ 駆動機構
１２ 制御装置
２０ 切刃
４０ 集塵ボックス
４０ａ 集塵口
４１ 前方側整流板
４２ 後方側整流板
１００ 研磨パッド溝加工機
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨パッドの表面に作用させて研磨パッドの表面に多条の溝を切削形成するための切刃が設けられた切削装置と、前記切刃の切削方向後方側に位置し、前記切刃の方向に向けてエアーを吹き付ける後方側エアブロー装置と、前記切刃の周囲近傍に位置し、切削により発生した切屑を吸引回収する塵導入部と、を備えた研磨パッド溝加工機及び研磨パッド溝加工方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程には、半導体ウエハの表面に導電性膜を形成して、フォトリソグラフィーやエッチング等により配線層を形成する工程や、その配線層の上に層間絶縁膜を形成する工程等が含まれるが、これらの工程によってウエハ表面に金属等の導電体や絶縁体からなる凹凸が生じてしまう。近年、半導体集積回路の高密度化を目的として配線の微細化や多層配線化が進んでおり、ウエハ表面の凹凸を平坦化する技術が重要となっている。ウエハ表面の凹凸を平坦化する方法としては、一般的にＣＭＰ（ケミカルメカニカルポリシング）法が採用されている。
【０００３】
ＣＭＰを実施する上では、スラリーがウエハ表面に均一に供給され且つウエハ表面の一定箇所に滞留することがないように、また新たに供給されるスラリーに更新されるようにする必要がある。そのため、従来使用されている研磨パッドの研磨面には、多条の溝が形成されている。下記特許文献１には、このような溝を切削加工するための工具として、複数の切刃を整列突設して多刃ユニット化し、多条の溝を同時に切削形成できるように構成した溝加工用工具が開示されている。
【０００４】
ところで、研磨パッドに多条の溝を切削形成するにあたっては、リボン状や糸状をなす細長い切屑が発生する場合があり、しかも研磨パッドの材質が高分子材料であるため切削による摩擦で帯電し易いことから、工具の刃先に切屑が絡み付き、加工精度を悪化させるという問題がある。特に、同心円状又は螺旋状に連続する溝の場合、切屑が長尺化し易いため上記の問題が顕著となる。
【０００５】
そこで下記特許文献１では、エアブロー装置を設けて、切刃にエアーを吹き付けて切刃から切屑を除去させるようにしている。除去された切屑は、切削装置の切削方向後方側に配置された回収装置により吸引回収される。回収装置は、集塵口を有する集塵筐体部を備えており、集塵口を介して切屑が吸引及び回収される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２００７６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
研磨パッドの溝加工を行う場合は、前述のように、リボン状や糸状をなす細長い切屑が発生することがあり、確実に切刃から除去するためには、エアブロー圧を高くすればよいが、あまり高くすると、集塵口で集塵することができず、回収装置よりも切削方向前方側へ（回収装置の外部へ）飛び出してしまう。そうすると、切屑の回収効率が低下し、また、切屑が周囲に飛散してしまい、不要なメンテナンス作業が増加する要因となる。
【０００８】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、切刃に絡みついた切屑を確実に除去すると共に、切屑の回収効率を高めることが可能な研磨パッド溝加工機及び研磨パッド溝加工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため本発明に係る研磨パッド溝加工機は、
研磨パッドの表面に作用させて研磨パッドの表面に多条の溝を切削形成するための切刃が設けられた切削装置と、前記切刃の切削方向後方側に位置し、前記切刃の方向に向けてエアーを吹き付ける後方側エアブロー装置と、前記切刃の周囲近傍に位置し、切削により発生した切屑を吸引回収する塵導入部と、を備えた研磨パッド溝加工機において、
前記塵導入部は、
前記研磨パッドの表面に対向する位置に設定可能な集塵口を有する集塵筐体部と、
前記集塵口に位置する切屑を上方へ案内する整流手段と、を備えていることを特徴とするものである。
【００１０】
かかる構成による研磨パッド溝加工機の作用・効果を説明する。この研磨パッド溝加工機は、切削装置の切刃の切削方向後方側に後方側エアブロー装置が設けられ、周囲近傍に塵導入部が設けられる。切削により発生した切屑は、後方側エアブロー装置によりエアーを吹き付けて除去した後、集塵筐体部の集塵口から吸引及び回収される。このとき、集塵口には整流手段が設けられており、この整流手段により切屑は上方へ案内されるように作用するので、切屑が塵導入部の前方や周囲へ飛び出すことを抑制し、回収効率を高めることができる。その結果、切刃に絡みついた切屑を確実に除去すると共に、切屑の回収効率を高めることが可能な研磨パッド溝加工機を提供することができる。
【００１１】
本発明に係る前記整流手段は、前記集塵口の切削方向前方側に配置され、かつ、上方に行くほど、前記切削方向前方側に傾斜している整流板として配置されることが好ましい。
【００１２】
この構成によると、切屑は整流板に沿って上方に案内される。この整流板は上方に行くほど、切削方向前方側に傾斜しているので、エアブロー装置からのエアーの流れ方向（後方から前方）に対応しており、その吹き付け力を利用して、切屑を整流板に沿って上昇させることができる。
【００１３】
本発明において、前記集塵口の切削方向後方側に第２の整流手段が更に配置されることが好ましい。
【００１４】
切削方向前方側のみならず切削方向後方側にも整流手段を設けることで、更に効率よく切屑を上方に案内することができ、回収効率を高めることができる。
【００１５】
本発明に係る整流手段は、前記集塵口の開口面積を小さくする機能を有することが好ましい。開口面積を小さくすることで、吸引力を大きくしなくても吸引速度を高くすることができ、確実に切屑を吸引回収することができる。
【００１６】
本発明において、前記集塵筐体部の前記切削方向前方側に、前記研磨パッドの表面に上方からエアーを吹き付ける前方側エアブロー装置を備えたことが好ましい。
【００１７】
前方側エアブロー装置を設けることで、回収装置の前方側の外側にエアーの壁を形成することができる。これにより、塵導入部の前方側に切屑が飛び出すことを防止し、塵導入部による回収効率を更に高めることができる。
【００１８】
上記課題を解決するため本発明に係る研磨パッド溝加工方法は、
切刃を前記研磨パッドの表面に作用させて研磨パッドの表面に多条の溝を形成する工程と、前記切刃の切削方向前方側の位置において、前記切刃の方向に向けてエアーを吹き付ける工程と、前記切刃の周囲近傍の位置において、切削により発生した切屑を吸引回収する工程と、を有する研磨パッド溝加工方法であって、
前記吸引回収する工程は、
前記研磨パッドの表面に対向する位置に集塵筐体部の集塵口を近接させ、かつ、整流手段により前記集塵口から切屑を上方へ案内する工程を有することを特徴とするものである。
【００１９】
かかる構成による研磨パッド溝加工方法による作用・効果はすでに述べたとおりであり、集塵口には整流手段が設けられており、この整流手段により切屑は上方へ案内されるように作用するので、切屑が塵導入部の前方へ飛び出すことを抑制し、回収効率を高めることができる。
【００２０】
本発明において、前記集塵筐体部の前記切削方向前方側において、前記研磨パッドの表面に上方からエアーを吹き付ける工程を有することが好ましい。
【００２１】
これにより、前述のように、塵導入部の前方側に切屑が飛び出すことを防止し、塵導入部による回収効率を更に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明に係る研磨パッド溝加工機の構成の一例を概略的に示す側面図
【図２】溝加工機が備える切削装置と前方側エアブロー装置の正面図
【図３】研磨パッドに溝加工を施す際の概略構成を示す平面図
【図４】研磨パッド溝加工機を研磨パッドから離した状態を示す図
【図５】塵導入部の構成を示す概念図
【図６】整流板の効果を説明する概念図
【図７】前方側エアブロー装置の効果を説明する概念図
【図８】研磨パッド溝加工機の動作を説明するフローチャート
【図９】実験結果を示す図
【図１０】別実施形態その１に係る研磨パッド溝加工機を示す図
【図１１】別実施形態その２に係る研磨パッド溝加工機を示す図
【発明を実施するための形態】
【００２３】
＜研磨パッド溝加工機の構成＞
本発明に係る研磨パッド溝加工機の好適な実施形態を図面を用いて説明する。図１は、本発明に係る研磨パッド溝加工機の構成の一例を概略的に示す側面図である。図２は、その溝加工機が備える切削装置とエアブロー装置とを図１左方から見たときの正面図である。図３は、研磨パッドに溝加工を施す際の概略構成を示す平面図である。図４は、研磨パッド溝加工機を研磨パッドから離した状態を示す図である。
【００２４】
この研磨パッド溝加工機１００（以下、単に溝加工機と呼ぶ場合がある。）は、研磨パッド１の表面を切削するための切刃２０を有する切削装置２と、切削装置２に隣接して配置された後方側エアブロー装置３と、切削により発生した切屑を吸引回収する塵導入部４（前記回収装置に相当する。）と、塵導入部４に隣接して配置された前方側エアブロー装置５と、を備える。なお、図示はしないが、切刃２０を清掃するためのブラシを有する清掃装置を備えていてもよい。
【００２５】
図３に示すように、研磨パッド１は中心軸１４回りに回転させられ、その表面は図１において左方から右方に向かって移動する。多条の溝は、研磨パッド１の回転を利用して図１の左方に向かって延設される。したがって、図１左方が切削方向前方側となり、図１右方が切削方向後方側となる。本実施形態では、切削装置２の切削方向後方側に後方側エアブロー装置３が配置され、切削方向前方側（切刃の周囲近傍に相当）に塵導入部４が配置されている。また、塵導入部４のさらに切削方向前方側に前方側エアブロー装置５が配置されている。
【００２６】
切削装置２、エアブロー装置３、５、塵導入部４は、一体的にユニット化されており、移動機構１０（図３参照）によって一緒に横移動可能に構成されている。この横移動は、研磨パッド１の径方向への移動であり、図１では紙面の垂直方向への移動である。また、図１、図４に示すように、切削装置２、エアブロー装置３、５及び塵導入部４は、移動機構１０によって一緒に昇降可能に構成されている。制御装置１２は、移動機構１０によるこれらの動作も制御する。
【００２７】
切削装置２は、図２に示すように、複数の切刃２０が横方向に所定のピッチＰで整列突設された多刃工具２１を有する。多刃工具２１は、切刃２０と各切刃２０間のピッチＰを保持するためのスペーサーとを交互に積層して多刃ユニット化し、またはスペーサーと一体化した切刃２０を積層して多刃ユニット化し、その多刃ユニットをホルダーに取り換え可能に固装することにより構成できる。この切刃２０間のピッチＰは、形成する溝ピッチに応じて設定される。
【００２８】
各切刃２０は、上述した切削装置２の昇降により、研磨パッド１の表面に対して近接した切削位置（図１参照）と、研磨パッド１の表面から離間した非切削位置（図４参照）との間で変位する。研磨パッド１に対する溝加工は、各切刃２０が切削位置にあるときに行われる。なお、実際に切削加工が行われる状態では、切刃２０の刃先が研磨パッド１の表面に侵入する位置にまで下降している。
【００２９】
本発明では、切刃２０の形状は特に制限されず、刃物角、前逃げ角及び横逃げ角は、被加工材料、溝形状及び刃物材質などの条件により適宜に変更することができる。また、切刃２０の材質も特に制限されず、例えば、炭素鋼、合金鋼、高速度鋼、超硬合金、サーメット、ステライト、超高圧焼結体、セラミックなどが例示される。但し、研磨パッド１の表面への金属残留を防いでウエハ表面の金属汚染を抑制する観点から、切刃２０の材質がダイヤモンド等の非金属であることが好ましい。
【００３０】
後方側エアブロー装置３は、常温以下に保持されたエアー（破線の矢印で示す。）を噴出口３０より噴出し、切刃２０に吹き付けて冷却する機能を有する。かかるエアーの吹き付け流量は適宜に調整可能である。本実施形態では、噴出口３０の各々が、切刃２０に対向して開口するとともに、切刃２０間のピッチＰに対応したピッチで横方向に整列配置されている。また、必要に応じて、噴出口３０の角度を変更することができる。
【００３１】
図２に示すように、切削装置２の加工方向前方側となる前方側エアブロー装置３の噴出口３０は、横方向における位相を切刃２０と略同じにしつつ、切刃２０の刃先の斜め上に設けられている。これにより、切刃２０を冷却するに際して、付着した切屑を前方斜め上から押し下げるように作用するため、切屑が切刃２０から分離し易くなる。
【００３２】
不図示の集塵機により、塵導入部４を介して、負圧により切刃２０から分離された切屑を吸引することで回収する。図５は、塵導入部４の集塵ボックス４０（集塵筐体部に相当）の構成を示す概念図である。集塵ボックス４０は、略立方体を呈しており、内部空間は切屑を所定の回収場所へ回収するための空間（あるいは通路）として機能する。
【００３３】
集塵ボックス４０の底面に集塵口４０ａが形成されており、この集塵口４０ａを介して切屑が回収される。集塵口４０ａは底面だけでなく、後方側の底部側面にも形成されている。底面の集塵口４０ａの長さはＬ１で示される。後方側の底部側面の集塵口４０ａの高さはＬ２で示される。このように形成することで、切刃２０から分離された切屑をエアーの力でスムーズに回収することができる。
【００３４】
また、図１にも示すように、集塵ボックス４０の内部には整流手段として機能する前方側整流板４１と、後方側整流板４２（第２の整流手段に相当）が設けられている。前方側整流板４１は、集塵ボックス４０内に傾斜した状態で設置され、上方に行くほど前方側に傾斜した状態で設置される。この前方側整流板４１は、集塵口４０ａを介して侵入してくる切屑を集塵口４０ａの近傍で滞留するのを防止し、スムーズに上方へ案内するものであり、切屑の回収効率を高めることを目的としている。また、後方側エアブロー装置３からのエアー吹き付け方向にも沿っており、エアーによりスムーズに切屑を上昇させることができる。
【００３５】
後方側整流板４２は前方側整流板４１と同じ長さを有しており、集塵口４０ａの後方側であって、集塵ボックス４０の内壁面に取り付けられる。後方側整流板４２は垂直姿勢で設置され、集塵口４０ａにおいて切屑が引っかかるのを防止し、スムーズに切屑を回収することができる。また、前方側整流板４１と後方側整流板４２には、それぞれ、切屑の流れ方向に沿って溝４１ａ，４２ａが形成されており、効率よく切屑を回収できるようにしている。溝４１ａ，４２ａの大きさ、形状、方向は適宜設定することができる。
【００３６】
前方側整流板４１の下部には、支持部４０ｂが集塵ボックス４０と一体的に設けられており、前方側整流板４１を安定した状態で保持する。これら整流板４１，４２がない場合と比較すれば、集塵口４０ａの面積は小さくなる。従って、不図示の集塵機のファンの吸引能力を高めなくても、集塵口４０ａにおける空気の流速を高くすることができ、効率よく切屑を回収することができる。
【００３７】
図６は、整流板４１，４２の効果を説明する概念図である。整流板４１，４２がなければ、集塵口４０ａの面積も大きくなり、切屑が集塵ボックス４０の前方側の内壁面に衝突して、スムーズに上昇できない（切屑をＷで示す）。確実に上昇するには、ファンの吸引能力を高めればよいが、装置が大型化するという問題がある。そこで、上記のように整流板４１，４２を設けることで、スムーズに切屑を切刃２０から分離させ、回収効率を高めることができる。また、ファンの吸引能力もあえて高くする必要はない。
【００３８】
また、図１にも示すように、塵導入部４の前方側には、前方側エアブロー装置５が設けられており、垂直下方向に向けて研磨パッド１の表面にエアーを吹き付ける。これにより、塵導入部４の前方側にエアーの壁を形成する。
【００３９】
図７は、前方側エアブロー装置５の効果を説明する概念図である。前方側エアブロー装置５を設けない場合、切屑が塵導入部４の前方側に飛散してしまう可能性がある（切屑をＷで示す）。特に、切屑を切刃２０に絡まず確実に前方側に押し出すためには、後方側エアブロー装置３のエアーをある程度強くしなければならないが、あまり強くすると、切屑が塵導入部４を介して回収される前に前方側に押し出されてしまうことがある。
【００４０】
これは、塵導入部４と研磨パッド１の表面との間に隙間Ｄ（図７参照）が存在するためである。切屑の飛散を防止するためには、隙間Ｄをなくすことが考えられるが、現実的には、塵導入部４の底面とワークである研磨パッド１とが接触してしまうため、隙間Ｄは必要である。そこで、上記のように前方側エアブロー装置５を設けてエアーを研磨パッド１の表面に吹き付けることで、エアーの壁を形成し、切屑が前方に飛散することを抑制することができる。
【００４１】
本実施形態では、塵導入部４の前方側にのみエアブロー装置５を設けているが、塵導入部４や切削装置２を取り囲むようにエアブロー装置を配置し、切屑の周囲への飛散を防止することができる。エアブロー装置５は、塵導入部４の前方側に設けることが最も効果的である。
【００４２】
＜研磨パッドについて＞
本発明では、溝加工の対象となる研磨パッド１として、ＣＭＰの技術分野における公知の研磨パッドを限定なく使用することができる。以下、研磨パッド１について簡単に説明する。
【００４３】
研磨パッド１は、研磨シート単独で、または研磨シートの裏面に不織布等よりなるクッションシートを貼り付けて構成される。研磨パッド１の研磨面となる表面は、研磨シートにより構成され、この研磨シートに多条の溝が形成されることになる。研磨シートの厚みは特に限定されるものではないが、一般的には１〜３ｍｍである。
【００４４】
研磨シートの形成材料は、特に制限されないが、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ハロゲン系樹脂（ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなど）、ポリスチレン、オレフィン系樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、エポキシ樹脂、及び感光性樹脂などが挙げられる。これらは単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。研磨シートは、発泡体及び無発泡体の何れでもよく、被研磨材や研磨条件に応じて任意に選択可能であるが、スラリーの保持性やスクラッチ等の面から発泡体であることが好ましい。
【００４５】
既述のように、研磨パッド１の表面には、スラリーを保持・更新するために多条の溝が形成される。溝形状としては特に制限されず、ＸＹ格子状溝や同心円状溝、螺旋状溝、偏心円状溝、放射状溝などを連続的又は断続的に設けることができる。また、溝断面形状も特に制限されず、矩形状溝や半円形状溝、Ｕ字状溝、Ｖ字状溝などを設けることができる。
【００４６】
＜溝加工機の作用＞
次に、上記の溝加工機を用いて研磨パッド１の表面に多条の溝を切削形成する方法について説明する。図３は、研磨パッドに溝加工を施す際の概略構成を示す平面図である。研磨パッド１は、駆動装置１１によって回転駆動されるテーブル１３に載置され、中心軸１４回りのＲ方向に沿って回転する。上述した溝加工機は、その研磨パッド１の上方に配置されている。図１、４は、図３を左方向から見たときの側面図であり、テーブル１３については図示を省略している。研磨パッド１の回転、つまり駆動装置１１の作動は制御装置１２によって制御される。
【００４７】
研磨パッド１には、中心軸１４近傍から外周縁近傍にかけて、可能な限りの広範囲で一様な溝を設けることが好ましい。本実施形態では、同心円状に連続して延びる多条の溝を切削形成する例を示す。かかる同心円状溝や螺旋状溝の場合、一度の切削加工で発生する切屑の量が多いために切屑が長尺化し易い傾向にあり、その切屑が切刃２０に絡み付いて加工精度を悪化させるという問題が生じ易い。かかる傾向は、φ５００ｍｍ以上、特に６００ｍｍ以上、更にはφ７００ｍｍ以上の口径が比較的大きい研磨パッドにおいて顕著である。
【００４８】
同心円状に連続して延びる多条の溝を切削形成する場合、研磨パッド１の径方向内側から外側に向かって、又は径方向外側から内側に向かって、多刃工具２１を順次移動させることになるが、かかる多刃工具２１の移動方向は、同心で同一間隔の溝が適切に形成できるものであれば特に制限されない。本実施形態では、研磨パッド１の径方向内側から外側に向かって多刃工具２１を移動させる例を示す。
【００４９】
＜溝加工の手順＞
図８は、溝加工の手順を示すフローチャートである。まず、溝加工の対象となる研磨パッド１をテーブル１７に載置するとともに、その上方にある溝加工機を所定の高さに配置する（Ｓ１）。この段階では、図４に示すように、切削装置２、エアブロー装置３、５及び塵導入部４が上昇していて、切刃２０が非切削位置にある。以下、このような溝加工機の状態を待機状態と呼ぶ。多刃工具２１の横方向位置（図２における左右方向位置）は、図３に示すような中心軸１４の近傍となる。
【００５０】
次に、テーブル１３を回転駆動するとともに、溝加工機を所定の高さにまで下降し（Ｓ２）、回転する研磨パッド１の表面に切刃２０を近接させて、その刃先を所定の深さで侵入させる。これにより、切刃２０間のピッチＰに対応した間隔で多条の溝を切削形成することができる（Ｓ３、前記切削工程に相当する。）。この段階では、図１に示すように、切削装置２、エアブロー装置３、５及び集塵機４が下降していて、切刃２０が切削位置に変位している。図３は、切削を開始してから研磨パッド１が約３／４回転した状態を示している。
【００５１】
切削により発生した切屑のうち短片状のものは塵導入部４で比較的容易に吸引回収されるが、リボン状や糸状をなす細長い切屑は、切刃２０に絡み付いて吸引では容易に回収できない状態となる。研磨パッド１の表面を切削している間、切刃２０には後方側エアブロー装置３によってエアーが吹き付けられる。樹脂材料からなる切屑は、温度上昇によって切刃２０に粘着し易くなるが、かかるエアーの吹き付けにより切刃２０を冷却することで切屑の粘度を低下させることができ、切刃２０から容易に分離できる。また、前方側エアブロー装置５によりエアーの壁が形成されるので、切屑の飛散を防止し、回収効率を高めることができる。
【００５２】
エアブロー装置３、５によるエアの吹き付けは、研磨パッド１の表面全域に対する溝加工が完了するまで常時行われるものでもよく、各工程に合わせた適宜のタイミングで行われるものでもよい。後者の場合、制御装置１２により吹き付けタイミングを制御することが望ましい。
【００５３】
切削を開始してから研磨パッド１が１回転以上し、多条の環状溝が形成されると、溝加工機を所定の高さにまで上昇し（Ｓ４）、切刃２０を研磨パッド１の表面から離間して非切削位置に変位させ、待機状態とする（Ｓ５、前記離間工程に相当する。）。
【００５４】
なお、清掃装置を有する場合には、続いて、切刃２０が研磨パッド１の表面から離間している間に、清掃装置を駆動して、ブラシを切刃２０に接触させて清掃して、絡み付いた細長い切屑を取り除く（Ｓ６、前記清掃工程に相当する。）。この段階では、図４に示すように、切削装置２、エアブロー装置３、５及び塵導入部４が上昇していて、切刃２０が非切削位置にある。
【００５５】
切刃２０を清掃した後は、ブラシを待避位置に変位させ、研磨パッド１の表面全域への溝加工が完了しているのであればテーブル１３の回転を停止して溝加工を終了し、完了していないのであれば溝加工機を横方向に移動し、上記Ｓ１以降の工程を繰り返して、形成した溝の外周側に新たな溝を切削形成する（Ｓ７、Ｓ８）。研磨パッド１の表面全域への溝加工を完了したか否かは、例えば溝加工機の横方向位置に基づいて判別できる。
【００５６】
以上の方法によれば、切刃２０から切屑を確実に除去でき、研磨パッド１に対する溝加工を安定して行うことができる。また、切屑の回収効率も高めることができる。なお、テーブル１３の回転や、溝加工機の昇降及び横移動などは、制御装置１２により制御される。そのための制御プログラムは制御装置１２に予め入力・設定でき、上述した溝加工を自動的に（半自動又は全自動で）行うことができる。
【００５７】
＜実施例＞
実際に本発明の効果を確認するための実験を行った。実施例１では、集塵ボックス４０の内部に前方側整流板４１のみを配置した。実施例２では、実施例１に加えて前方側エアブロー装置５を追加した。図９にその実験結果を示す。評価項目として、切刃２０への切屑の付着状態（評価１）と、切屑の飛散状態（評価２）を行った。比較例として、整流板および前方側エアブロー装置を設けないもので実験した。
【００５８】
図９（ａ）に示すように、実施例１は、評価１が○、評価２が△であり、実施例２は、評価１，２とも○であった。比較例は、評価１，２とも×であった。この結果からも、整流板や前方側エアブロー装置を設けることで、切屑の回収効率を高められることを確認した。
【００５９】
＜切削装置の別実施形態その１＞
図１０は、別実施形態に係る研磨パッド溝加工機を示す図であり、特に、切削装置２の別実施形態を示す。切刃２０はローラーカッターとして構成されている。図示のローラーカッターが紙面の垂直方向に複数並べられており、これにより、多条の溝を同時に加工することができる。その他の構成は図１に示す実施形態と同じであるので、同じ機能をする部材には同じ図番を付して、説明を省略する。
【００６０】
＜切削装置の別実施形態その２＞
図１１は、ローラーカッターを用いる場合のさらに別の実施形態である。この実施形態では、塵導入部４の集塵ボックス４０が切刃２０を囲むように配置される（切刃の周囲近傍に配置）。後方側エアブロー装置３も一部、集塵ボックス４０内に入り込んでいる。集塵ボックス４０の上方に前方側整流板４１と後方側整流板４２が配置されて管４０ｃの方へ切屑を導く。前方側整流板４１と後方側整流板４２には、図５で例示したような溝を形成することが好ましい。かかる構成によっても、切屑を効率よく回収することができる。
【００６１】
＜更に他の実施形態＞
本実施形態においては、切削装置２の前方側、すなわち、切削装置２と塵導入部４の間にもエアブロー装置を設けてもよい。これにより、切刃２０に絡みついた切屑を更に効率よく分離させることができる。
【符号の説明】
【００６２】
１ 研磨パッド
２ 切削装置
３ 後方側エアブロー装置
４ 塵導入部
５ 前方側エアブロー装置
１０ 移動機構
１１ 駆動機構
１２ 制御装置
２０ 切刃
４０ 集塵ボックス
４０ａ 集塵口
４１ 前方側整流板
４２ 後方側整流板
１００ 研磨パッド溝加工機
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨パッドの表面に作用させて研磨パッドの表面に多条の溝を切削形成するための切刃が設けられた切削装置と、
前記切刃の切削方向後方側に位置し、前記切刃の方向に向けてエアーを吹き付ける後方側エアブロー装置と、
前記切刃の周囲近傍に位置し、切削により発生した切屑を吸引回収する塵導入部と、を備えた研磨パッド溝加工機において、
前記塵導入部は、
前記研磨パッドの表面に対向する位置に設定可能な集塵口を有する集塵筐体部と、
前記集塵口に位置する切屑を上方へ案内する整流手段と、を備えていることを特徴とする研磨パッド溝加工機。
【請求項２】
前記整流手段は、前記集塵口の切削方向前方側に配置され、かつ、上方に行くほど、前記切削方向前方側に傾斜している整流板として配置されることを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド溝加工機。
【請求項３】
前記集塵口の切削方向後方側に第２の整流手段が更に配置されることを特徴とする請求項２に記載の研磨パッド溝加工機。
【請求項４】
前記整流手段は、前記集塵口の開口面積を小さくする機能を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の研磨パッド溝加工機。
【請求項５】
前記集塵筐体部の前記切削方向前方側に、前記研磨パッドの表面に上方からエアーを吹き付ける前方側エアブロー装置を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の研磨パッド溝加工機。
【請求項６】
切刃を前記研磨パッドの表面に作用させて研磨パッドの表面に多条の溝を形成する工程と、
前記切刃の切削方向後方側の位置において、前記切刃の方向に向けてエアーを吹き付ける工程と、
前記切刃の周囲近傍の位置において、切削により発生した切屑を吸引回収する工程と、を有する研磨パッド溝加工方法であって、
前記吸引回収する工程は、
前記研磨パッドの表面に対向する位置に集塵筐体部の集塵口を近接させ、かつ、整流手段により前記集塵口から切屑を上方へ案内する工程を有することを特徴とする研磨パッド溝加工方法。
【請求項７】
前記集塵筐体部の前記切削方向前方側において、前記研磨パッドの表面に上方からエアーを吹き付ける工程を有することを特徴とする請求項６に記載の研磨パッド溝加工方法。
【請求項１】
研磨パッドの表面に作用させて研磨パッドの表面に多条の溝を切削形成するための切刃が設けられた切削装置と、
前記切刃の切削方向後方側に位置し、前記切刃の方向に向けてエアーを吹き付ける後方側エアブロー装置と、
前記切刃の周囲近傍に位置し、切削により発生した切屑を吸引回収する塵導入部と、を備えた研磨パッド溝加工機において、
前記塵導入部は、
前記研磨パッドの表面に対向する位置に設定可能な集塵口を有する集塵筐体部と、
前記集塵口に位置する切屑を上方へ案内する整流手段と、を備えていることを特徴とする研磨パッド溝加工機。
【請求項２】
前記整流手段は、前記集塵口の切削方向前方側に配置され、かつ、上方に行くほど、前記切削方向前方側に傾斜している整流板として配置されることを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド溝加工機。
【請求項３】
前記集塵口の切削方向後方側に第２の整流手段が更に配置されることを特徴とする請求項２に記載の研磨パッド溝加工機。
【請求項４】
前記整流手段は、前記集塵口の開口面積を小さくする機能を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の研磨パッド溝加工機。
【請求項５】
前記集塵筐体部の前記切削方向前方側に、前記研磨パッドの表面に上方からエアーを吹き付ける前方側エアブロー装置を備えたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の研磨パッド溝加工機。
【請求項６】
切刃を前記研磨パッドの表面に作用させて研磨パッドの表面に多条の溝を形成する工程と、
前記切刃の切削方向後方側の位置において、前記切刃の方向に向けてエアーを吹き付ける工程と、
前記切刃の周囲近傍の位置において、切削により発生した切屑を吸引回収する工程と、を有する研磨パッド溝加工方法であって、
前記吸引回収する工程は、
前記研磨パッドの表面に対向する位置に集塵筐体部の集塵口を近接させ、かつ、整流手段により前記集塵口から切屑を上方へ案内する工程を有することを特徴とする研磨パッド溝加工方法。
【請求項７】
前記集塵筐体部の前記切削方向前方側において、前記研磨パッドの表面に上方からエアーを吹き付ける工程を有することを特徴とする請求項６に記載の研磨パッド溝加工方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−３５１０３（Ｐ２０１３−３５１０３Ａ）
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７３８３３（Ｐ２０１１−１７３８３３）
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（０００００３１４８）東洋ゴム工業株式会社 (2,711)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２１日（２０１３．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月９日（２０１１．８．９）
【出願人】（０００００３１４８）東洋ゴム工業株式会社 (2,711)
【Ｆターム（参考）】
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