DE1652046B

DE1652046B - Polishing tool

Info

Publication number: DE1652046B
Authority: DE
Inventors: Hans R. White Plains; Jensen Elmer W. Mount Vernon; N.Y. Jacobsen (V.StA:)
Original assignee: Geoscience Instruments Corp., Mount Vernon, N.Y. (V.StA.)

Description

Die Erfindung betrifft ein Polierwerkzeug, insbesondere zum Polieren von Halbleitenverkstoffen, mit einer auf einem Polierkörper aufgebrachten Läppauflage. The invention relates to a polishing tool, in particular for polishing semiconductor materials with a lapping pad applied to a polishing pad.

Auf vielen Gebieten der Technik werden heutzutage dünne, zerbrechliche Platten aus Halbleitenverkstoffen mit hochpolierter Oberfläche verwendet. Zum Erzeugen einer solchen Oberfläche ist es bekannt, die Halbleiterelemente unter Hinzufügung eines Polierschlammes au¹" einer Läppauflage zu drehen. Dabei wird zur Schaffung einer mit den Halbleiterelementen in Berührung stehenden Oberfläche der Läppauflage über dieser als aktives Poliermittel üblicherweise eine Schicht aus einer Pechzusammensetzung, aus Papier, papierähnlichem Material oder einem nicht gewebten Stoff wie Filz angeordnet.In many fields of technology thin, fragile plates made of semiconductor materials with a highly polished surface are used today. To produce such a surface, it is known, the semiconductor elements with the addition of a polishing slurry au ¹ "to turn a Läppauflage. In this case, a standing with the semiconductor elements in the touch surface is used for creating the Läppauflage over this as an active polish typically a layer of a pitch composition, from Paper, paper-like material or a non-woven fabric such as felt.

Die vorstehenden bekannten Polierflächen weisen jedoch jeweils zumindest mehrere der nachstehenden Mängel auf. Sie sind nämlich temperaturempfindlich und daher bei hohen Poliergeschwindigkeiten instabil. Außerdem besitzen sie ein inhomogenes Gefuge und weisen darüber hinaus eine Neigung zum Aufnehmen und Festhalten von Fremdelementen auf. Die bekannten Materialien unterliegen zudem starken Abnutzungserscheinungen, welche eine unbefriedigend geringe Standzeit und mithin ein häufiges Auswechseln zur Folge haben. Auch streuen die Eigenschäften der bekannten Materialien infolge unterschiedlicher Beschaffenheit von Lieferungen des gleichen Materials. Weitere Nachteile bestehen in der ichlechten Durchlässigkeit, so daß der Polierschlamm nicht alle Oberflächenzonen eines in Bearbeitung stehenden Werkstückes erreicht, sowie in der verhältnismäßig geringen Zugfestigkeit, die zu Verwerfungen des Materials führen kann. Schließlich ist auch noch die schlechte Klebfähigkeit von Nachteil, die zur Folge hat, daß ein Befestigen an der Läppauflage und/oder einem anderen Stoff mit Schwierigkeiten verbunden ist.However, the above known polishing surfaces each have at least several of the following Defects on. This is because they are temperature-sensitive and therefore unstable at high polishing speeds. In addition, they have an inhomogeneous structure and also have a tendency to absorb and retention of foreign elements. The known materials are also subject to strong Signs of wear, which result in an unsatisfactorily short service life and therefore frequent replacement have as a consequence. The properties of the known materials also scatter as a result of different ones Quality of deliveries of the same material. There are other disadvantages in the I light permeability, so that the polishing slurry does not cover all surface areas of a work in progress Workpiece achieved, as well as in the relatively low tensile strength, which leads to warping of the material. Finally, the poor adhesiveness is also a disadvantage The consequence is that it is difficult to attach to the lapping pad and / or another material connected is.

Ferner ist ein Werkzeug bekanntgeworden (USA.-Patentschrift 2 972 527), bei dem eine Schleif- und Polierauflage aus einem verfestigten, schaumbildenden Elastomer-Reaktionsgemisch besteht, in welchem eingebettete Schleifmittelkörner fest gebunden sind. Bei diesem bekannten Werkzeug handelt es sich mithin um einen Schleifmittel enthaltenden synthetischen Schaumgummi, der nach dem Schäumen erhärtet, wobei der poröse Kunststoff als Bindemittel für die Schleifkörner dient.Furthermore, a tool has become known (US Pat. No. 2,972,527) in which a grinding and Polishing pad consists of a solidified, foam-forming elastomer reaction mixture in which embedded abrasive grains are firmly bound. This is the known tool a synthetic foam rubber containing abrasives which hardens after foaming, wherein the porous plastic acts as a binder for the abrasive grains.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Polierwerkzeuge unter Vermeidung ihrer vorstehenden Nachteile zu verbessern, und ein gattungsmäßiges Polierwerkzeug zu schaffen, mit dem infolge seiner Temperaturunempfindlichkeit und Homogenität sowie gleichmäßiger Beschaffenheit innerhalb verschiedener Lieferungen bei Verwerfungen vermeidender, ausreichender Zugfestigkeit sowie infolge guter Durchlässigkeit für den Polierschlamm und damit dessen gleichmäßiger Verteilung auf der zu polierenden Oberfläche die zu polierenden Werkstücke, insbesondere aus Halbleitenverkstoffen, in einfacher und wirtschaftlicher Weise poliert werden können, wobei das Polienverkzeug gleichzeitig wenig Neigung zur Aufnahme und zum Festhalten von Fremdmaterial aufweisen und eine verhältnismäßig hohe Lebensdauer besitzen soll.The invention is based on the object, the known polishing tools while avoiding their To improve the above disadvantages, and to create a generic polishing tool with the due to its insensitivity to temperature and homogeneity as well as uniformity within various deliveries in the event of warping avoiding, sufficient tensile strength and as a result good permeability for the polishing slurry and thus its even distribution on the Surface to be polished the workpieces to be polished, in particular made of semiconductor materials, in can be polished easily and economically, with the Polienverkzeug little at the same time Have a tendency to take up and hold on to foreign material and a relative one should have a long service life.

Als Lösung dieser Aufgabe ist nach der Erfindung vorgesehen, daß die Läppauflage aus mit Polyester verstärktem, ungeschäumtem mikroporösem Polyurethan-Material besteht.As a solution to this problem, the invention provides that the lapping pad made of polyester reinforced, non-foamed microporous polyurethane material.

Bei diesem Material handelt es sich bekanntlich um einen lederähnlichen Kunststoff, wie er unter dem Warenzeichen »Poromeric« bekanntgeworden ist, wobei vorzugsvt ;ise ein solches »poromeres« Material Verwendung findet, das unter dem Warenzeichen »Corfam« der Firma Du Pont bekanntgeworden ist. Dabei ist die aktive bzw. freie Oberfläche flach ausgebildet, so daß die zu bearbeitende Oberfläche des Werkstückes, die mit der Oberfläche des Werkzeuges in drehende Berührung gebracht wird, flach geschliffen bzw. poliert wird.This material is known to be a leather-like plastic, as it is under the The trademark "Poromeric" has become known, whereby preference is given to such a "poromeric" material Is used, which has become known under the trademark "Corfam" of the Du Pont company. The active or free surface is flat so that the surface to be processed of the Workpiece that is brought into rotating contact with the surface of the tool, ground flat or is polished.

In Ausgestaltung der Erfindung kann als aktive Polierfläche auf der aus mit Polyester verstärktem, ungeschäumtem mikroporösem Polyurethan-Material bestehenden Läppauflage eine poröse Schicht aus geschäumtem Polyurethan angeoidnet sein.In an embodiment of the invention, the active polishing surface on the polyester-reinforced, Unfoamed microporous polyurethane material consists of a porous layer of foamed lapping pad Polyurethane must be suitable.

Die Erfindung und eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sind nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf eine Zeichnung weiter erläutert.The invention and a preferred embodiment of the invention are shown below on the basis of an exemplary embodiment further explained with reference to a drawing.

Die Zeichnung zeigt ein Polienverkzeug im Querschnitt. Das Polierwerkzeug weist eine Läppauflage 20 aus mit Polyester verstärktem, ungeschäumtem mikroporösem Polyurethan- Material auf, an welcher eine aus inertem Material — im vorliegenden Fall Nitrilgummi — bestehende Schicht 35 mit einem Klebstoff 30 befestigt ist. Eine weitere Schicht 40 au» druckempfindlichem, sauber ablösendem Klebstoff 40 ist auf die Unterseite der Schicht 35 aus Nitrilgummi aufgetragen, um das Aufbringen und Entfernen der zusammengesetzten, geschichteten Polierauflage auf eine bzw. von einer metallischen Läppunterlage 45 zu erleichtern.The drawing shows a Polienverkzeug in cross section. The polishing tool has a lapping pad 20 made of non-foamed microporous polyurethane material reinforced with polyester, on which one made of inert material - in this case nitrile rubber - Existing layer 35 is attached with an adhesive 30. Another layer 40 on Pressure sensitive, neat release adhesive 40 is on the underside of the layer 35 of nitrile rubber applied to the application and removal of the composite, layered polishing pad on or from a metallic lapping pad 45 to facilitate.

Die Läppauflage 20 ist so hergestellt, daß ihre Oberseite zum Polieren von flachen Werkstücken ebenflächig ausgebildet ist. Unter Verwendung einer derartigen Läppauflage 20 wird die Läppunterlage 45 in Anlage mit den zu polierenden Werkstücken 15 gebracht. Die Werkstücke 15 bestehen aus Halbleiterwerkstoffen, welche auf einem rotierenden Befestigungsblock 10 angebracht sind. Aus einem Vorratsbehälter 50 wird Poltersehlamm über eine Düse 51 zugeführt.The lapping pad 20 is made so that its top for polishing flat workpieces is formed flat. Using such a lapping pad 20, the lapping pad 45 brought into contact with the workpieces 15 to be polished. The workpieces 15 consist of semiconductor materials, which are mounted on a rotating mounting block 10. From a storage container 50 poltersehlamm is fed through a nozzle 51.

Die Läppauflage 20 ist sehr porös, so daß der Polierschlamm auf alle zu polierenden Abschnitte der Oberfläche der Halbleiterelemente IS übertragen wird und diese gleichmäßig poliert werden können. Der Poliervorgang kann mit hohen Oeschwindigkei-The lapping pad 20 is very porous, so that the polishing slurry on all sections to be polished Surface of the semiconductor elements IS is transferred and they can be polished evenly. The polishing process can be carried out with high

ten durchgeführt werden, da das Material der Läppauflage 20 in dem für Poliervorgänge interessierenden Temperaturbereich temperaturunempfindlich ist. Fertigungstechnisch hat der Werkstoff der Läppauflage 20 noch den beachtlichen Vorteil, daß er außerordentlich homogen ist, so daß Läppauflagen 20 in verhältnismäßig großen Mengen hergestellt werden können, wodurch die Schaffung von einheitlichen Polierschichten ohne irgendwelche Materialänderungen von einem zum anderen Werkzeug möglich ist.th can be carried out, since the material of the lapping pad 20 in the area of interest for polishing operations Temperature range is insensitive to temperature. In terms of production technology, the material of the lapping pad 20 still has the considerable advantage that it is extremely homogeneous, so that lapping pads 20 in Relatively large quantities can be produced, thereby creating uniform polishing layers is possible without any material changes from one tool to another.

Beschädigungen der Halbleiterelemente 15 beim Polieren treten nicht auf, weil das polyesterverstärkte Polyurethan-Material der Läppauflage 20 federnd nachgiebig ist, so daß mechanische Schwingungen und irgendwelche Stöße, welche durch Übersteuerung des Befestigungsblockes 10 oder der Läppunterlage 45 bewirkt werden können, von der Läppauflage ohne weiteres aufgenommen werden.Damage to the semiconductor elements 15 during polishing does not occur because the polyester-reinforced Polyurethane material of the lapping pad 20 is resilient, so that mechanical vibrations and any impacts caused by overdriving the mounting block 10 or the lapping pad 45 can be made to be taken up by the lapping pad easily.

Für eine Erhöhung der Ebenheit kann die Läppauflage 20 kalandriert werden. Weiterhin kann beispielsweise durch Bürsten, Aufrauhen oder eine andersartige Oberflächenbehandlung der Oberfläche der Läppauflage 20 die Anzahl der wirksamen Polierfasern erhöht werden, womit sich für spezielle Poliervorgänge die Wirksamkeit des Polierwerkzeuges erhöht. Eine solche Behandlung kann auch in einer Imprägnierung bestehen.To increase the evenness, the lapping pad 20 can be calendered. Furthermore, for example by brushing, roughening or another type of surface treatment of the surface of the lapping pad 20, the number of effective polishing fibers can be increased, allowing for special polishing processes the effectiveness of the polishing tool increases. Such treatment can also be in a Impregnation exist.

Auf Grund der Eigenschaften der druckempfindlichen, leicht ablösbaren Klebschicht 40, kann das zusammengesetzte, geschichtete Polierwerkzeug 20, 30, 35, 40, leicht an der Läppunterlage 45 angebracht bzw. von dieser entfernt werden. Die inerte Schicht 35 wird zur Isolierung der Klebschicht 40 von den darüberliegenden Schichten sowie auch gegenüber dem Polierschlamm verwendet, welcher andernfalls die Klebt ;hicht 14 durch die Porosität der Läppauflage 20 erreichen würde. Träte dieses ein, so würden derartige Fremdsubstanzen die Klebschicht 40 verändem, beispielsweise verhärten, wodurch die Befestigung des Aufbaus auf der Platte 45 bzw. dessen Abnahme von der Platte erschwert werden würde.Due to the properties of the pressure-sensitive, easily peelable adhesive layer 40, the composite, layered polishing tools 20, 30, 35, 40, lightly attached to the lapping pad 45 or removed from it. The inert layer 35 is used to isolate the adhesive layer 40 from the overlying layers as well as used against the polishing slurry, which otherwise the adhesive layer 14 would achieve through the porosity of the lapping pad 20. If this happened, so would Such foreign substances change the adhesive layer 40, for example harden it, whereby the attachment the structure on the plate 45 or its removal from the plate would be made more difficult.

Bei rotierender Anlageberührung zwischen der 5 Oberseite der Läppauflage 20 einerseits und den Werkstücken 15 andererseits wird auf der unten liegenden Fläche der Werkstücke 15 im Betrieb die gewünschte polierte Oberfläche erzeugt.
Die Zeichnung zeigt darüber hinaus noch eineWith rotating contact between the upper side of the lapping pad 20 on the one hand and the workpieces 15 on the other hand, the desired polished surface is produced on the lower surface of the workpieces 15 during operation.
The drawing also shows another

ίο Ausgestaltung der Erfindung mit einer über der Läppauflage 20 angebrachten porösen Schicht 23 aus geschäumtem Polyurethan, welche mittels einer Schicht 25 aus einem porösen Klebstoff auf der Außenseite der Läppauflage 20 befestigt ist. Bei diesem Polierwerkzeug besteht die wirksame polierende Fläche in der Oberseite der Schicht 23, wobei die Läppauflage 20 die Nachgiebigkeit und Festigkeit gewährleistet und ein zusammengesetzter, poröser Aufbau aufrechterhalten wird, was bei einem Polierwerkzeug aus den oben erwähnten Gründen wünschenswert ist. Wie die schematische Zeichnung zeigt, ist die DL.'ke der Schicht 23 gering gegenüber der Schichtdicke der Läppauflage 20.ίο embodiment of the invention with one over the Lapping pad 20 attached porous layer 23 of foamed polyurethane, which by means of a Layer 25 of a porous adhesive is attached to the outside of the lapping pad 20. With this one Polishing tool consists of the effective polishing surface in the top of layer 23, the Lapping pad 20 ensures compliance and strength and a composite, porous structure is maintained, which is desirable in a polishing tool for the reasons mentioned above is. As the schematic drawing shows, the DL.'ke of the layer 23 is small compared to the layer thickness the lapping pad 20.

Die oben beschriebenen Vorteile werden sowohl mit als auch ohne die Schicht 23 erreicht. Dabei sei noch daVauf hingewiesen, daß die wirksame Polieroberfläche, d. h. die freie Außenseite der Läppauflage 20 bzw. der in Ausgestaltung vorgesehenen porösen Schicht 23 selbstverständlich nicht eben zu sein braucht — wie dieses in der Zeichnung dargestellt ist — wenn es sich nicht um die Bearbeitung ebener Werkstückflächen handelt. Außerdem können selbstverständlich andere bekannte Befestigungen, beispielsweise mechanische Verriegelungen, Verformungen od. dgl. angewandt werden, um das in der Zeichnung gezeigte schichtförmig aufgebaute Polierwerkzeug ohne Verwendung von Klebstoff 25, 30 herzustellen. The advantages described above are achieved both with and without the layer 23. Be there it should also be noted that the effective polishing surface, i.e. H. the free outside of the lapping pad 20 or the porous layer 23 provided in the embodiment, of course, not to be flat needs - as shown in the drawing - if it is not about machining flat Workpiece surfaces. In addition, of course, other known fastenings, for example Mechanical interlocks, deformations or the like. Applied to the in the drawing The layered polishing tool shown without the use of adhesive 25, 30 can be produced.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claims;

1. Polishing tool, in particular for polishing semiconductor materials, with one on one Lapping pad applied to the polishing body, characterized in that the lapping pad (20) made of non-foamed microporous polyurethane material reinforced with polyester consists.

2. Polishing tool according to claim 1, characterized in that over the lapping support (20) a porous layer (23) made of foamed polyurethane is arranged.

1515th