JP2001510739A - ラップ仕上げ、ホーニング、およびポリッシングの間に加工部品を保持するための装置 - Google Patents

ラップ仕上げ、ホーニング、およびポリッシングの間に加工部品を保持するための装置

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JP2001510739A
JP2001510739A JP2000503960A JP2000503960A JP2001510739A JP 2001510739 A JP2001510739 A JP 2001510739A JP 2000503960 A JP2000503960 A JP 2000503960A JP 2000503960 A JP2000503960 A JP 2000503960A JP 2001510739 A JP2001510739 A JP 2001510739A
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opening
film
honing
workpiece
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    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/27—Work carriers
    • B24B37/28—Work carriers for double side lapping of plane surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B7/00—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor
    • B24B7/10—Single-purpose machines or devices
    • B24B7/16—Single-purpose machines or devices for grinding end-faces, e.g. of gauges, rollers, nuts, piston rings
    • B24B7/17—Single-purpose machines or devices for grinding end-faces, e.g. of gauges, rollers, nuts, piston rings for simultaneously grinding opposite and parallel end faces, e.g. double disc grinders

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 本発明は一般に加工部品の処理に使用される装置に関する。特に、本発明は、加工部品のホーニング、研磨、ポリッシングの間、加工部品を支持するために使用されるキャリア（１８０）に関する。該キャリア（１８０）は、繊維のない、傷付け耐性材料（２３０）で被覆された剛性のコア（２１０）を有し、該キャリア（１８０）内に配置された加工部品の傷つきを防止する。接着層（２２０）が典型的に、該傷付け耐性層（２３０）を剛性コアに付着させるために使用される。該接着フィルム（２２０）およびスクラッチ抵抗フィルム（２３０）が熱圧着によって該剛性コア（２１０）に付着され得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は一般に、加工部品をラップ仕上げ（ｌａｐｐｉｎｇ）、ホーニング、
およびポリッシングするための装置に関し、さらに詳しくは、ラップ仕上げ、ポ
リッシング、および研磨処理の間に、ディスクおよびウェーハのような加工部品
を保持するために用いるキャリアに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェーハや磁気ディスクのような加工部品の処理は、しばしばポリッシ
ング、ホーニング、ラップ仕上げ、または研磨のような処理を含む。平坦なホー
ニング、ラップ仕上げ、およびポリッシング（本明細書においては以下ホーニン
グと称する）は典型的に、加工部品の表面を、ホーニングストーン、砥石、また
は研磨パッドのようなホーニング部材上を通過させることを含む。ホーニング部
材に加えて、ポリッシング材または研磨材がそのホーニング処理の間に存在し得
る。ポリッシング材または研磨材の例としては、スラリー、潤滑剤、および水が
挙げられる。
【０００３】 キャリアがしばしばホーニング処理中に加工部品を支持するために用いられる
。そのキャリアは一般に、特定のホーニング機械との組み合わせで機能するよう
構成される。典型的なキャリアは、加工部品を受け取るよう形成された開口また
は凹部を有する。その上、そのキャリアは一般にギア歯を有し、これらのギア歯
は、ホーニング機械の１つまたはそれ以上の駆動ホイール上のギア歯に合致する
。この場合には、ホーニング機械の駆動ホイール上のギア歯が加工部品をホーニ
ング部材に対して移動させたときに、ホーニングまたは研磨が起こる。典型的に
は、そのキャリアの移動は、並進、回転、またはそれらの組み合わせであり得る
。典型的なキャリアが、１９９２年２月４日にＫｉｎｕｍｕｒａらに発行された
、米国特許第５，０８５，００９号に開示されている。
【０００４】 ポリッシング処理の間、１つまたはそれ以上の加工部品は、典型的に、キャリ
ア内に形成された開口（単数または複数）内に入る。キャリア内のこれらの開口
の直径は、通常、加工部品の外径よりわずかに大きいので、加工部品はしばしば
、ポリッシングの間、その開口内でわずかに動く。キャリアを形成する材料が加
工部品を形成する材料より硬い場合には、このような動きにより、その加工部品
の表面に望ましくない傷が付き得る。したがって、キャリアを軟質な、可撓性の
材料で組み立てることが望まれるが、より柔軟な材料はしばしばポリッシングま
たはホーニング処理のストレスに耐えられない。したがって、堅いキャリアの内
側の縁部を、加工部品を損傷しにくい材料で被覆することが望ましい。
【０００５】 最近、加工部品のポリッシングまたはホーンに用いられているキャリアは一般
に、繊維ガラス、薄い金属シート、または繊維ガラスで被覆した薄い金属シート
により形成される。金属の使用は望ましい。なぜなら、それは強靭な、堅いコア
を提供し、ギア歯の形成を容易にするからである。しかし、上述のように、加工
部品の表面より硬い金属を用いると、処理の間にその加工部品を傷付け得る。こ
のような傷付けは、その金属コアをより軟質な材料（例えば繊維ガラスなど）で
被覆することにより、防ぎ得る。
【０００６】 繊維ガラスで被覆したキャリアは典型的に、初めに金属シートにギア歯および
開口を切り出すことにより、金属コアを作成することによって、作られる。その
金属コアの全容積および表面を、次いで繊維ガラス材料（例えばプリプレグ（ｐ
ｒｅｐｅｇ）繊維ガラスラミネート）により充填または被覆する。次に、ギア歯
および開口を、その繊維ガラス材料に、その金属コアのギア歯および開口と実質
的に同じ配置で、切り出す。繊維ガラスの開口の内径は金属コアの内径よりわず
かに小さいので、より柔軟な、より寛容な繊維ガラス材料が、加工部品と接触す
る。
【０００７】 被覆した金属キャリアを製造する、最近公知の方法には、いくつかの欠点があ
る。１つは、繊維ガラスのギア歯の切り込みと、金属のギア歯の切り込みとを整
列させることは、時々非常に困難であることである。また、ギア歯は金属および
繊維ガラスに同時に切り込まれ得ない。なぜなら繊維ガラスと金属との間の結合
が十分強くないため、歯を切り出すプロセスに耐えられないからである。すなわ
ち、ギア歯を両方の材料に同時に形成すると、繊維ガラスが金属表面からはがれ
る。公知の繊維ガラス被覆キャリアのもう１つの欠点は、繊維ガラスが、加工部
品の処理の間に壊れたり欠けたりする傾向があることである。繊維ガラスのこれ
らの小さな粒子は、多くの接触を絶ち、加工部品の表面を傷付け、研磨パッドを
汚染する。先行技術における欠点を解消する、改良された加工部品キャリアが望
まれている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
先行技術のキャリアに関連する課題を考慮して、本発明の利点は、処理中の加
工部品表面の傷付きを最小化するキャリアを提供することである。
【０００９】 本発明の他の利点は、比較的製造が容易なキャリアを提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
これらおよび他の利点は、熱可塑性材料を、薄い金属キャリアの表面および加
工部品のポケット内に結合させることによって、１つの形態で実行される。
【００１１】 本発明のこの局面によれば、繊維質の粒子を金属被覆から排除することによっ
て、研磨作用のある粒子が処理中の加工部品の表面を傷付ける危険性が減少する
。
【００１２】 本発明の他方の局面によれば、開口が剛性なコアに切り出され、その剛性なコ
アが傷付け耐性材料により被覆され、次いでギア歯が、金属および傷付け耐性材
料に同時に切り出される。本発明のこの局面によれば、ギア歯の整列が誤ってな
される可能性が実質的に減少する。
【００１３】 本発明のさらなる局面によれば、接着層を用いて、キャリアの傷付け耐性材料
と剛性コアとの結合を提供する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明は、添付の図面を参照して、以下に記述され、ここで類似の参照番号は
類似の要素を表わす。
【００１５】 本発明は、加工部品の処理に用いるためのキャリアに関する。処理される加工
部品は実際に、制御された表面を要するあらゆるデバイスを含み得るが、本発明
は都合上、制御された表面仕上げを要するコンピューターハードディスクを参照
して記述される。しかし、本発明はいかなる特定のタイプの加工部品にも、また
いかなる特定のタイプの表面仕上げにも、限定されないことが理解される。
【００１６】 ここで図１および図２を参照すると、例示的なホーニング機械１００が示され
ている。例示的な加工部品ホーニング機械１００は、材料を加工部品から除去す
るように形成され（図１および図２には示さず）、適切にはベース１１０、上方
プラテン１２０、下方プラテン１３０、および制御パネル１４０を有し、制御パ
ネルはホーニング装置をプログラムするのに用いられる。下方プラテン１３０は
適切には、太陽ギア１５０およびリングギア１６０を有する。各プラテン１２０
および１３０はホーニング部材１７０（例えば、砥石）を有し、１表面に固定し
て取り付けられる。
【００１７】 ここで図２を参照すると、ホーニング機械を用いて加工部品のポリッシングま
たはホーニングを開始するために、１つまたはそれより多い加工部品がウェーハ
キャリア１８０に配置され、ウェーハキャリア１８０は上方プラテン１２０と下
方プラテン１３０との間であり、かつ太陽ギア１５０とリングギア１６０の間に
配置される。上方プラテン１２０は次に加工部品上に下げられ、上方プラテン１
２０上のホーニング部材１７０および下方１３０プラテン上のポリッシング部材
１７０がそれぞれキャリア１８０に保持される加工部品に接触する。ポリッシン
グおよびホーニングは、上方プラテン１２０および下方プラテン１３０が加工部
品に相対して回転するときに生じる。加えて、典型的には追加の懸濁した研磨粒
子を含みその加工部品の表面と化学的に反応するスラリータイプの液体が、ホー
ニング工程の有効性を増強するためホーニング中に存在し得る。また、脱イオン
水などの冷却剤は典型的には加工部品の表面の残渣を除去するのを助けるため処
理中に加えられ、同時に加工部品を処理中に冷たく維持する。他のホーニングま
たはポリッシング剤が加工部品の除去率を調節したり、または加工部品にわたっ
てストック除去の均一性を調節したりする処理中に使用され得る。
【００１８】 さらに図２を参照すると、プラテン１２０、１３０上のホーニング部材１７０
はそれぞれ複数のほぼパイ型の研磨石セグメント１７２を含む。しかし、どのよ
うな好適な形状または配置のホーニング部材も使用され得、例えば、ワンピース
研磨石が使用され得る。図２に例示される態様に従って、各石セグメント１７２
はプラテン１２０、１３０に固定して取り付けられ、石セグメント１７２がそこ
に固着されるようにされ、通常の操作ストレスが発生するとき各石セグメントが
移動することを防止する。
【００１９】 加工部品は処理中にキャリア１８０に配置される。キャリア１８０は好適にそ
のポリッシング部剤を横切って回転し、周回し、またはそれらの組み合わせとな
るよう構成される。加えて、ホーニング部材１７０はまた、ホーニング効率およ
び精度を増大させるため処理中に回転する。キャリア１８０およびプラテン１２
０と１３０の回転の方向はそれぞれ矢印Ａ，ＢおよびＣで示される。さらにもし
太陽ギア１５０およびリングギア１６０（すなわち、キャリア１８０を回転およ
び周回させるギア）が異なる速度で、すなわち１分あたり異なるラジアンで、回
転するならば、キャリア１８０がホーニング部材の周りを矢印Ｄの方向に周回ま
たは並進する。その結果、両方の対向して配置された各加工部品の表面が同時に
処理され得、各側から望ましくは均一で予測できる除去率を得る。
【００２０】 ここで図２および３を参照すると、キャリア１８０が詳述される。キャリア１
８０は処理中に加工部品を保持し支持するよう構成される。好ましい実施態様に
従って、キャリア１８０はギア歯１９０を含み、ギア歯１９０はホーニング機械
１００の太陽ギア１５０とリングギア１６０のギア歯に噛合うよう構成される。
キャリア１８０は、更にその加工部品をしっかりと受容するため構成された複数
の開口２００を含み、なお２つの対向して配置される加工部品の表面を、プラテ
ン１２０、１３０上のホーニング部材１７０に晒す。
【００２１】 ここで図４を参照すると、キャリア１８０は、好適に傷付け耐性材料２３０で
コーティングされた剛性コア２１０を含む。コア２１０は任意の剛性材料で形成
され得、焼戻し無しの１０７５ばね鋼、青焼鋼（ｂｌｕｅ ｓｔｅｅｌ）、焼戻
しホウ素カーバイド強化アルミニウム、３０８ステンレス鋼、３１６ステンレス
鋼などを含む。本発明の好ましい実施態様に従って、コア２１０は焼戻しなし１
０７５ばね鋼から製作され、約０．００７インチから約０．０１５インチの厚み
の範囲であり、そしてより好ましくは約０．０１２インチの厚みである。
【００２２】 コア２１０は好適には、裂けて処理中の加工部品の表面を引っ掻くことがない
、傷付け耐性材料またはフィルム２３０でコーティングされる。好ましくは傷付
け耐性フィルム２３０は剛性コアに接着するファイバーなしプラスチックフルオ
ロカーボン材料を含む。本発明の好ましい例示の実施態様においては、金属コア
は最初にフィルム２３０が塗布される前に接着層２２０でコーティングされる。
接着層２２０は任意の接着材料であり得る。しかし、本発明の好ましい実施態様
に従って、接着層２２０は、Ｃｈｅｍｆａｂ Ｃｏｒｐ．製のフルオロポリマー
を含む熱安定プライマ−である。加えて、フィルム２３０の好ましい実施態様は
、Ｃｈｅｍｆａｂ’ｓ Ｃｈｅｍ Ｆｉｌｍ １３０ｘ６００-１、テトラフル オロエチレンおよびヘキサフルオロプロピレンのホモポリマーを含む多層過フッ
化ポリマーフィルムであり、これらは米国特許４，８８３，７１６号に記述され
ており本明細書に参考として援用される。
【００２３】 傷付け耐性材料２３０は多様な異なる材料を含み得るが、好ましくは、加工部
品、スラリー、またはポリッシング処理中に使用される冷却剤と反応しない材料
であり、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等である。さらに、傷
付け耐性フィルム２３０は好適には接着層２２０および金属２１０と強い機械的
結合を形成するよう構成される。
【００２４】 本発明の好ましい例示の実施態様において、キャリア１８０は、剛性コア材料
２１０にまず好適な開口２００を切りこむことにより製作される。開口２００の
内径は接着層２２０および傷付け耐性フィルム２３０が塗布され整えられた後、
開口の中に加工部品がフィットするような十分な大きさでなければならない。例
えば、好ましい実施態様に従えば、９５ｍｍ径の加工部品を処理するためには、
コア２１０の中の開口２００は典型的には約９５から約１００ｍｍの範囲にあり
、そして好ましくは、約９９ｍｍ径である。
【００２５】 開口２００が剛性コア２１０に切りこまれた後、接着層２２０および傷付け耐
性フィルム２３０は剛性コア２１０に塗布される。好ましい実施態様においては
、傷付け耐性フィルム２３０および接着層２２０はその材料を約４００−７００
゜Ｆの範囲の温度で、そして好ましくは約５５０゜Ｆで熱圧着することによりコ
ア２１０に接着される。同様に、圧力は結合処理中に約５−２０ｐｓｉ．そして
好ましくは１４ｐｓｉ．で印加される。
【００２６】 接着層２２０と傷付け耐性フィルム２３０は別々に塗布され得、または一体ユ
ニット、例えば、ニューハンプシャー州のＣｈｅｍＦａｂにより製造される傾斜
（ｇｒａｄｉｅｎｔ）フィルム材料、として購入され得る。本発明のこの局面に
従って、接着層とＰＴＦＥの層を含む単一の傾斜フィルムは、傾斜フィルムの接
着側を剛性コア２１０に接触して適用することにより、コア２１０に結合され得
る。そして上記の様式でこの剛性コア２１０に熱圧着する。剛性コア２１０の厚
みは典型的には、約０．００５インチから約０．０１５インチの範囲であり、そ
して好ましくは約０．０１０インチである。同様に接着層２２０の厚みは、約０
．０００５インチから約０．００１５インチの範囲であり、そして好ましくは、
約０．００１インチであり、そして傷付け耐性フィルム２３０の厚みは、約０．
００１インチから約０．０１０インチの範囲であり、そして好ましくは約０．０
０５インチである。本発明の更に代替の実施態様に従えば、コア２１０はフルオ
ロポリマー粘着性エマルジョンでコーティングされ、５５０#Ｆでベーキングさ れる。
【００２７】 傷付け耐性表面が剛性コアに結合された後、開口２００は実質的に初期開口と
同心ではあるが、剛性コア上の傷付け耐性材料に切り込まれる初期開口よりも小
さい。９５ｍｍの加工部品に対して、傷付け耐性材料の開口２００の内径は好ま
しくは、約９５．１ｍｍから約９６ｍｍの範囲であり、そして最も好ましくは、
約９５．５ｍｍである。
【００２８】 次に、ギア歯１９０は傷付け耐性材料および剛性コア層に同時に切り込まれる
。歯１９０は、ミリングまたはホビング技術を用いて切削される。当業者が理解
するように、傷付け耐性材料が剛性コア２１０に堅固に結合されるため、切削工
程がこのコアから層剥離を生じることはない。
【００２９】 前述の説明は本発明の例示の実施態様の好ましい説明であって、本発明の示さ
れる、または本明細書に記載される特定の形態に限定されるものではないことが
理解される。添付の特許請求の範囲に表される本発明の範囲から逸脱することな
く、本明細書に開示される設計、配列、要素のタイプにおいて成される多様な改
変が成され得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、例示的なホーニング機械の斜視図である。
【図２】 図２は、図１のホーニング機械の頂部の分解斜視図である。
【図３】 図３は、本発明を実施する加工部品キャリアの斜視図である。
【図４】 図４は、図３の加工部品キャリアの断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 305 Ｎｏｒｔｈ 54ｔｈ Ｓｔｒｅｅｔ, Ｃｈａｎｄｌｅｒ， Ａｒｉｚｏｎａ 85226 Ｕ．Ｓ．Ａ.

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ホーニング、または研磨処理の間、少なくとも１つの加工部
    品を支持するために用いるキャリアであって、 少なくとも１つの加工部品を受け入れ、該ホーニング、または研磨処理の間、
    該加工部品を該キャリア内に拘束するよう形成された少なくとも１つの開口を有
    する剛性コア；および 該剛性コアに結合された熱可塑性フィルム を有するキャリア。
  2. 【請求項２】 接着層が前記剛性コアに結合されており、前記熱可塑性フィ
    ルムが該接着層に結合されている、請求項１に記載のキャリア。
  3. 【請求項３】 前記熱可塑性フィルムがポリテトラフルオロエチレンを含む
    、請求項１に記載のキャリア。
  4. 【請求項４】 前記接着層がフルオロポリマーを含む、請求項２に記載のキ
    ャリア。
  5. 【請求項５】 さらに第２の開口を有し、該第２の開口は加工部品を受け入
    れるように形成され、前記接着層および前記熱可塑性フィルムに形成されている
    、請求項１記載のキャリア。
  6. 【請求項６】 前記第２の開口は実質的に前記第１の開口と同心である、請
    求項５に記載のキャリア。
  7. 【請求項７】 加工部品のホーニング、または研磨の間、該加工部品を支持
    するためのキャリアであって、 該加工部品を受け入れるよう形成された第１の開口を有する剛性コア；および 接着側面と熱可塑性側面とを有するフィルムであって、該接着側面が該剛性コ
    アに接着されたフィルム を有するキャリア。
  8. 【請求項８】 さらに第２の開口を有し、該第２の開口は加工部品を受け入
    れるように形成され、前記フィルムに形成されている請求項７記載のキャリア。
  9. 【請求項９】 前記第２の開口は実質的に前記第１の開口と同心である、請
    求項８に記載のキャリア。
  10. 【請求項１０】 ホーンされる加工部品を支持するキャリアの製造方法であ
    って、 剛性材料のシートを提供すること； 該剛性材料に第１の開口を形成すること、ここで該第１の開口は該加工部品を
    受け入れるように形成されている； 接着フィルムを該剛性材料の上に配置すること； 該接着フィルム上に熱可塑性フィルムを配置すること； 該接着フィルムと該熱可塑性フィルムを該剛性材料上に熱圧着すること； 該熱可塑性フィルムおよび接着層に第２の開口を形成すること；および 該キャリアに歯を形成すること；を包含する方法。
  11. 【請求項１１】 前記第２の開口は実質的に前記剛性材料の中の前記第１の
    開口と同心に形成される、請求項１０に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 ホーンされる加工部品を支持するためのキャリアの製造方
    法であって、 剛性材料のシートを提供すること； 該剛性材料の中に第１の開口を形成すること、ここで該第１の開口は該加工部
    品を受け入れるように形成されている； 該剛性材料の上にフィルムを配置すること、ここで該フィルムは接着層と熱可
    塑性層とを有する； 該フィルムを該剛性材料に熱圧着すること； 該フィルムに第２の開口を形成すること、ここで該第２の開口は実質的に該剛
    性コアの該第１の開口と同心である； 該フィルムと該剛性コアに歯を形成すること、を包含する方法。
JP2000503960A 1997-07-23 1998-07-21 ラップ仕上げ、ホーニング、およびポリッシングの間に加工部品を保持するための装置 Pending JP2001510739A (ja)

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