JP2000190199A - 定盤平面修正方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ポリッシング加工機のプレッシャープレートと
して使用されるセラミックスブロック等、極めて硬度の
高い材料であってかつ、優れた平坦度や平行度および面
粗さが要求されるものを被加工体として加工を行う加工
機に用いる定盤の平面修正方法に関するものである。 【構成】回転自在な定盤４と、該定盤に当接するプレッ
シャープレート３とを有するラッピング加工機におい
て、前記プレッシャープレートの面に、複数個のペレッ
ト状のダイヤモンド砥石２を貼付したプレートを取り付
け、油性の加工液を供給しつつ、前記定盤及びプレッシ
ャープレートの少なくとも一方を回転しつつ定盤の面の
修正を行なう方法を提供する。用いられるペレット状の
ダイヤモンド砥石は、砥粒としてＪＩＳＲ６００１に定
める研磨材の粒度の規定において４０番より４００番の
範囲の番手のダイヤモンド砥粒を含むメタルボンド砥石
であることが好ましい。また、ペレット状のダイヤモン
ド砥石は円盤状のプレート上において、その中央部を除
いた円環状の部分に配列されていることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、例えばポリッシン
グ加工機のプレッシャープレートとして使用されるセラ
ミックスブロック等、極めて硬度の高い材料であってか
つ、優れた平坦度や平行度および面粗さが要求されるも
のを被加工体として加工を行う加工機に用いる定盤の平
面修正方法に関わるものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体材料、ガラス、金属材料、
セラミックスあるいは炭素材料等で、極めて高い平面度
や平行度、優れた面粗さ等が特に要求される板状の材料
の製造工程の中において特に優れた面粗さを得るための
ポリッシング加工は、表面にポリッシングパッドを貼付
した定盤を配し、その上に被加工体を載置して、例えば
コロイダルシリカ等の砥粒微粉スラリーを研磨剤として
定量的に供給しつつ定盤及び被加工体を押圧回転運動さ
せて、その作用で面粗さの向上を行なうという、加工方
法が行なわれている。

【０００３】この加工方法においては、被加工体は定盤
の上に位置するプレッシャープレートの下部のセラミッ
クスブロックの面に貼付固定された状態で、ポリッシン
グパッドを貼付した定盤上に押圧されて加工が行なわれ
る。被加工体のプレッシャープレートへの貼付は、ワッ
クス等を接着剤として行われるのが一般的である。特
に、被加工体の厚さが薄い場合には、それをプレッシャ
ープレートに貼り付けると、その形状は貼付面であるセ
ラミックスブロックの面の形状に倣った状態でポリッシ
ング加工されるのであるから、セラミックスブロックは
平坦度、平行度等の形状精度、あるいは面粗さにおいて
極めて優れたものでなくてはならない。

【０００４】特に近年、ＩＣ、ＬＳＩあるいは超ＬＳＩ
等半導体素材を原材料とした電子部品は、その記憶容量
のアップと生産性の向上といった必要性から、その原材
料であるシリコンウェーハ等の厚さの均一化、特に加工
精度や寸法安定性の向上と同時にウェーハ自体のサイズ
の大型化の傾向が顕著であり、ポリッシング加工におけ
る装置自体の精度と安定性についても極めて精密な管理
が必要とされるようになって来ている。特に、シリコン
ウェーハの場合はその原料となるシリコン単結晶の引き
上げ技術が向上し、直径１２インチ、１６インチといっ
た大口径のものの生産も行われるようになって来てい
る。従って、このような大口径のウェーハのラッピング
やポリッシング加工を生産効率よく行うためにはキャリ
ア径が２４インチ、３２インチといった大口径の定盤を
具備した大型両面加工機が近年ポピュラーになりつつあ
る。このような背景の中においても、一枚のウェーハの
中における厚みのバラツキを示す指標であるＴＴＶ（ト
ータルシックネスバリェーション）の向上が更に強く求
められるようになって来ている。

【０００５】このような背景から、被加工体であるシリ
コンウェーハ等を貼付け、把持するセラミックスブロッ
クの面の形状精度および面粗さに対する精度向上の要求
は益々顕著であり、ウェーハの口径のアップに対応して
セラミックスブロック自体の大型化と併せて、より優れ
た形状精度の達成と保持が求められている。

【０００６】プレッシャープレートの要部を形成するセ
ラミックスブロックは、被加工体であるシリコンウェー
ハを一枚またはそれ以上貼付し得る表面積を持ち、かつ
大略３００ｍｍ程度の厚みを持つ一体物のブロックであ
る。この製造は一般的なニューセラミックスの製法に従
い焼成したブロックを粗成形した後、精密成形加工を行
なう。セラミックスの材質としては酸化アルミニウム
（アルミナ）が多いが、高剛性と軽量性といった特徴お
よび熱膨張係数がシリコンウェーハとほぼ同等であると
いった特徴から、最近はシリコンウェーハの加工を対象
とした加工機には炭化珪素を材質としたセラミックスを
用いることが多い。

【０００７】セラミックスブロックの面の仕上げは、一
般的には硬質のラッピング定盤を有するラッピング加工
機により行われる。ここでいうラッピング定盤とは、例
えば鋳鉄、銅、錫、軟鉄等を材料とし、ある程度の厚み
を持った円盤であって、一般的に加工に用いる面には例
えば細い放射状あるいは格子状の溝が刻されている。加
工に際しては、その定盤上に被加工体たるセラミックス
ブロックを載置し、上方より圧力をかけつつ定盤あるい
は被加工体あるいはその双方を回転させ、更に必要に応
じてブロックを揺動しながらその加工面にオイルベース
の砥粒スラリーを定量的に供給する。砥粒の作用によっ
て被加工体の面が少しずつ除去されて行き、平坦かつ均
質な面粗さでもって加工面が創成されて行くのである
が、かかるタイプの加工においては、被加工体の平面度
は定盤の持つ平面度がそのまま転写されるものである。
従って、定盤の形状及び平面度は極めて精度よく保たれ
ねばならない。セラミックスブロックの如き硬脆材料を
被加工体とする場合は、鋳鉄製の定盤を使用することが
一般的である。

【０００８】上述のようにセラミックスブロックの如き
硬脆材料を被加工体とする場合は、ラッピング定盤であ
る鋳鉄定盤の磨耗も激しく形状精度が狂うため、頻度高
くその面の修正を行なうことが必要である。従来、その
面の修正は超硬バイトによる切削、あるいは例えばダイ
ヤモンド砥粒や炭化珪素砥粒を含んだ水系スラリーを供
給しながらのラッピング加工による方法が多用されてい
た。しかしながら、超硬バイトでの修正（フェーシン
グ）は定盤の材質である鋳鉄が硬いため、使用が難しく
実使用には至っていない。また、水系の砥粒スラリーに
よるラッピング加工による修正方法では、硬い鋳鉄定盤
自体を対象とする加工であるため研磨自体に多大の時間
がかかる上、実際のワークの加工がオイルベースのスラ
リーを使用しているため、修正に先立ち脱脂作業が必要
であり、更に修正作業が終了後は洗浄、乾燥という工程
が必要となり、実際の修正作業に加えてそれに数倍する
多大な時間がかかり、全体としての作業にほぼ一日を費
やしていた。加うるに、砥粒スラリーの消費量も多く、
これらの点が問題点として挙げられていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明者等は、上述の
問題点に鑑み鋭意研究を行った結果、鋳鉄定盤の形状精
度の修正は、複数個のペレット状のダイヤモンド砥石を
貼付したドレッサーを用いて行なうことが極めて好まし
い結果を生むことを見出して本発明完成したものであ
り、その目的と成す所は硬質の鋳鉄製等の定盤平面の修
正方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の目的は、回転自在
な定盤と、該定盤に当接するプレッシャープレートとを
有するラッピング加工機において、前記プレッシャープ
レートの面に、複数個のペレット状のダイヤモンド砥石
を貼付したプレートを取り付け、油性の加工液を供給し
つつ、前記定盤およびプレッシャープレートの少なくと
も一方を回転することを特徴とする定盤平面修正方法に
て達成される。ここにおいて用いられるペレット状のダ
イヤモンド砥石は、砥粒としてＪＩＳＲ６００１に定め
る研磨材の粒度の規定において４０番より４００番の範
囲の番手のダイヤモンド砥粒を含むメタルボンド砥石で
あることが好ましい。また、ペレット状のダイヤモンド
砥石は円盤状のプレート上において、その中央部を除い
た円環状の部分に配列されていることが好ましい。

【００１１】本発明になる定盤の面の修正方法の肝要
は、ペレット状のダイヤモンド砥石の持つ研磨力の強さ
を応用して、ペレット状のダイヤモンド砥石を貼付した
プレートをドレッサーとして用い、水系の砥粒スラリー
を使用することなく、油性の加工液を供給しつつ、形状
精度の狂った鋳鉄製等剛性の強い定盤の面の修正を行な
う点にある。これにより従来の方法で行なう場合の問題
点、すなわち定盤面の脱脂、洗浄、乾燥等の修正作用前
後の余分な工程を削除し簡便かつ効率的な修正作業を短
時間で行なうことが可能となる。つまり、従来の水系の
砥粒スラリーを使用した方法がトータルして大略一日の
作業であるのに対して、本発明方法は高々数時間の作業
であることをその要点とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明にいうラッピング加工機と
は、回転自在な定盤を下面に配してその上に被加工体を
載置し、加工液である砥粒スラリーを供給しながら被加
工体を押圧回転して加工を行なうものである。被加工体
はプレッシャープレートによって把持された状態で定盤
に押し付けられる。また、このプレッシャープレートは
定盤面上を揺動可能な構造となっている。被加工体がセ
ラミックスプレートの場合は、定盤材質としては鋳鉄の
ものを用い、加工液としてはダイヤモンド砥粒を含んだ
油性のスラリーを用いて加工するのが一般的である。難
削材であるセラミックスを被加工体とし、ダイヤモンド
砥粒を研磨材として用いるため定盤の面の形状は変化し
やすく、この修正が必要となる。

【００１３】本発明方法における定盤の面の修正は、定
盤機台から取り外して行なうのではなく、機台に取り付
けたまま行なうものである。即ち、修正に際しては、プ
レッシャープレートの下部に、複数個のペレット状のダ
イヤモンド砥石を貼付した修正用のプレートを取り付
け、これをもって定盤の面の修正を行なうのであり、加
工液としては砥粒を含まない油性の加工液のみを供給し
て行なう。定盤の面の形状は、加工の目的、形状精度に
合わせて僅かに凸状あるいは凹状などに仕上げることも
要求されるため、修正作業においてはプレッシャープレ
ートの回転を正転と逆転を組み合わせて行なうことが所
定の面を得るために有効である。また、修正の際にプレ
ッシャープレートの動きに揺動を加えることにより、修
正の効率を向上し研磨による修正作業の時間自体を短縮
することが可能となる。

【００１４】ペレット状のダイヤモンド砥石に含まれる
砥粒はＪＩＳＲ６００１に定める研磨材の粒度の規定に
おいて４０番より４００番の範囲の番手のダイヤモンド
微粒子であることが好ましい。これより大きい粒子径で
あると、修正した定盤の面粗さが粗すぎて使用できな
い。また、この範囲より細かいものであると研磨力が劣
り、修正用としての適正に欠くようになる。

【００１５】ダイヤモンド微粒子を固定する結合材とし
ては特に限定を受けるものではなく、例えばフェノール
系樹脂を用いたレジノイド系、セラミックスを用いたビ
トリファイド系あるいは金属を結合材としたメタルボン
ドのものが使用されるが、本発明の場合剛性の強いビト
リファイド系やレジノイド系のものよりも、ダイヤモン
ド砥粒の保持力に優れたメタルボンド系のものを使用す
ることが好ましい。

【００１６】修正用のプレートへのペレット状のダイヤ
モンド砥石の配列については、特に限定を受けるもので
はないが、修正プレート全面に密に配列すると、この作
業は修正プレートを回転しつつ研磨を行なうものである
から、研磨抵抗が高くなり過ぎる上、中心部と外周部と
の間の回転速度の差の原因で、仕上げ面および形状に悪
影響を与える可能性がある。従って、修正プレートの中
心部にはペレットを配列せず、円環状をなすように配列
することが好ましい。

【００１７】本発明になる定盤の面修正方法の具体的実
施例を、図面を用いて説明する。図１は本発明に用いる
片面ラッピング加工機に、ペレット状のダイヤモンド砥
石を貼付した修正用プレートを装着した状態を示す要部
縦断面図である。また、図２はその上面図である。更に
図３は修正用プレート上の、ペレット状のダイヤモンド
砥石の配列の状態の一実施例を示す図面である。修正用
プレート１の面にはペレット状のダイヤモンド砥石２が
円環状に配列されており、全体として研磨加工作用面を
形成する。修正用プレート１はプレッシャープレート３
の下部に把持固定されており、下面の鋳鉄製定盤４上に
載置されている。そして前記定盤の面には放射状の凹状
溝５が刻されており、その中心は円状に空間が空けられ
ていてその部分に逆転ギア９を装着することができる。
前記プレッシャープレート３はシリンダー６を介してラ
ッピング加工機のアーム７に支持されている。

【００１８】修正作業に際しては、定盤４が回転すると
ともに上部プレッシャープレート３も回転し、同時に必
要に応じて支持アーム７により支持点８を中心にして定
盤上を左右に揺動することが可能である。加工に用いる
油性の加工液はノズル（図示せず）より定盤面上に供給
される。定盤４とプレッシャープレート３の回転、およ
びプレッシャープレート３と修正プレート１の重量によ
る加工圧により、ダイヤペレット砥石２が定盤面に作用
し研磨を行ない、狂った形状を修正して行く。

【００１９】修正プレート１の回転を正転のみとして修
正を行なうと、定盤は全体として凹の状態になり、ま
た、逆転すると凸の状態となるので、これを適宜組み合
わせることによって所望の形状を得ることができる。

【００２０】以下実施例に従い、本発明になる定盤の面
の修正方法について具体的に説明するが、これにより特
に限定を行なうものではない。実施例において使用した
ラッピング加工機および修正キャリアの仕様は以下の通
りである。 ラッピング加工機：スピードファム社製ＳＰ−１２００
型 定盤材質：ＦＣ−３０鋳鉄 定盤形状：外径１２００ｍｍφ、内径１５０ｍｍφ 溝形状 ：幅２ｍｍ、深さ４ｍｍの矩形放射状溝８本入
り 修正キャリア：ＪＩＳＲ６００１で８０番のダイヤモン
ド砥粒を含有したメタルボンドのペレット状砥石で１６
ｍｍφのものを、図３に示すようにキャリア外周部に４
列で最外周列に４８個、次の列に４０個、その次の列に
３６個、最内周列に２８個、合計１５２個を貼付したも
ので自重１８ｋｇのもの。

【００２１】

【実施例】上述のラッピング加工機を用いて、自重２３
ｋｇ外径６３０ｍｍφの炭化珪素製セラミックスブロッ
クの加工を連続して行ない、形状精度の悪化した定盤の
修正を上述の修正キャリアを用いて行なった。尚、セラ
ミックスブロックの加工条件は以下の通りである。 定盤回転数：４０ｒｐｍ プレッシャープレート揺動回数：３回／分 加工液：９μｍダイヤモンドスラリー５ｇを１リッター
の油に分散した液 加工時間：４０分／回 取り代：２７μｍ 上述の形状悪化した定盤の修正を、上述の修正キャリア
を用いて行なったが、修正に際しての加工液は砥粒を含
まない＃２１０オイルベースラッピングオイル（スピー
ドファム株式会社製）を用いた。加工圧を修正キャリア
自重を含めて３００ｋｇとした。主として正転で修正を
行ない、途中で面形状を測定して必要に応じて逆転によ
る加工を加えて行なった結果、正転時０．６３μｍ／
分、逆転時０．６８μｍ／分の変化量であることが確認
され、所要時間４０分で面粗さ２０μｍの変化が得られ
た。修正後の定盤はその後、洗浄や乾燥等の付随的な作
業を行なうことなく、直ちに実際のセラミックスブロッ
クの加工に供することができた。

【００２２】

【発明の効果】本発明方法によれば、ダイヤモンド砥石
の優れた研磨力により定盤の面は効果的に修正され、所
望の面を容易に得ることができる。修正作業においては
従来法のような水系スラリーを使用することがないの
で、修正の前に脱脂を行なう必要もなくまた、修正後に
洗浄、乾燥といった後処理工程をいれる必要もない。こ
れらの方法を省くことによって、修正作業全体にかかる
所要時間が約４分の１にまで減らすことができるように
なり、ひいてはセラミックスブロックの面出し加工とい
う極めて手のかかる作業の効率向上に大いに役立つこと
明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】片面ラッピング加工機にペレット状ダイヤモン
ド砥石を貼付した修正キャリアを装着した状態を示す要
部断面図である。

【図２】片面ラッピング加工機にペレット状ダイヤモン
ド砥石を貼付した修正キャリアを装着した状態の上面図
である。

【図３】修正キャリア上のペレット状ダイヤモンド砥石
の配列の１例を示す図面である。

【符号の説明】

１：修正用キャリアプレート ２：ペレット状ダイヤ
モンド砥石 ３：プレッシャープレート ４：定盤 ５：凹状溝 ６：シリンダー ７：支持アーム ８：支持点
９：逆転ギア

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転自在な定盤と、該定盤に当接するプレ
   ッシャープレートとを有するラッピング加工機におい
   て、前記プレッシャープレートの面に、複数個のペレッ
   ト状のダイヤモンド砥石を貼付したプレートを取り付
   け、油性の加工液を供給しつつ、前記定盤およびプレッ
   シャープレートの少なくとも一方を回転することを特徴
   とする定盤平面修正方法。
2. 【請求項２】ペレット状のダイヤモンド砥石が、砥粒と
   してＪＩＳＲ６００１に定める研磨材の粒度の規定にお
   いて４０番より４００番の範囲の番手のダイヤモンド砥
   粒を含み、金属を結合材とするメタルボンド砥石である
   ことを特徴とする請求項第１項記載の定盤平面修正方
   法。
3. 【請求項３】ペレット状のダイヤモンド砥石が、該ダイ
   ヤモンド砥石を貼付する円盤状のプレート上において、
   中心部を除いて円環状に配列されていることを特徴とす
   る請求項第１項および第２項記載の定盤平面修正方法。
4. 【請求項４】請求項第１項ないし第３項記載の定盤平面
   修正方法において、プレッシャープレートの回転を正転
   と逆転を繰り返し行なうことを特徴とする定盤平面修正
   方法。
5. 【請求項５】請求項第１項ないし第４項記載の定盤平面
   修正方法において、プレッシャープレートが、定盤面上
   を揺動することを特徴とする定盤平面修正方法。