JP2006346816A - 重層形態試料の研磨治具 - Google Patents

Abstract

【課題】 硬い素材の上に柔らかい素材が重層された試料を短時間で研磨する。
【解決手段】 研磨材の研磨面に試料を当てて試料２０を研磨する研磨治具において、硬い素材２０ａの上に素材２０ａより柔らかい素材２０ｂが積層された重層形態試料２０の硬い素材２０ａ側が試料取付面１２ａに固着される角度設定台１２と、角度設定台１２を固定する基台１１であって角度設定台１２の試料取付面１２ａが研磨面に対して所要角度θ傾けられたとき硬い素材２０ａを研磨面に当てて該素材を所要位置まで研磨しその後に角度設定台１２の試料取付面１２ａが研磨面に対して垂直にされたとき柔らかい素材２０ｂを研磨面に当てて該素材を研磨する基台１１とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、硬い素材と柔らかい素材とが重層された試料を研磨する重層形態試料の研磨治具に関する。

下記特許文献１には、半導体チップの断面を観察するために断面を研磨する治具が開示されている。これを図５，図６に示す。半導体集積回路が形成された半導体チップに異常等が発生した場合、異常の原因を調べるために、半導体チップの断面を観察したいときがある。

この場合、従来は、図５に示す様に、治具１の先端部分に観察対象の半導体チップ２を直角に取り付け、図６に示す様に、回転する砥石３の研磨面に、半導体チップ２の観察したい断面（半導体チップ２の平面に対する直角面）が摺接する様に治具１を固定台４に取り付ければ、半導体チップ２の断面が研磨され、治具１を固定台４から外しそのまま電子顕微鏡の試料台に設置することで、半導体チップ２の断面を観察することができる。

特開平５―９６４６７号公報

図５，図６に示す研磨治具は、柔らかい素材である半導体チップだけを研磨する場合に好適である。しかし、柔らかい素材の下に硬い素材が重層して設けられた試料を研磨する場合には、適していない。

例えば、半導体チップに形成された固体撮像素子は、硬い素材であるセラミック製パッケージ内に接着材を用いて強固に貼り付けられ、パッケージ表面が透明ガラス板で封止されたパッケージ品としてカメラメーカ等に提供される。

このため、固体撮像素子に異常が発生したとき等には、パッケージ品を切断してから研磨し、電子顕微鏡で観察することになるが、パッケージから半導体チップ部分だけを剥がすことが困難なため、半導体チップとセラミック製パッケージとを一緒に研磨しなければならない。

観察したい半導体チップの断面を仕上げ研磨するには、ガラス研磨板を使用する必要があるが、このガラス研磨板を用いて硬い素材であるセラミックを研磨するには時間がかかりすぎ、実質的に研磨が不可能であるという問題がある。

本発明の目的は、柔らかな素材と硬い素材とが重層して形成された重層形態試料を短時間で研磨することが可能な重層形態試料の研磨治具を提供することにある。

本発明の重層形態試料の研磨治具は、研磨材の研磨面に試料を当てて該試料を研磨する研磨治具において、硬い素材の上に該素材より柔らかい素材が積層された重層形態試料の前記硬い素材側が試料取付面に固着される角度設定台と、該角度設定台を固定する基台であって該角度設定台の前記試料取付面が前記研磨面に対して所要角度傾けられたとき前記硬い素材を前記研磨面に当てて該素材を所要位置まで研磨しその後に前記角度設定台の前記試料取付面が前記研磨面に対して垂直にされたとき前記柔らかい素材を前記研磨面に当てて該素材を研磨する基台とを備えることを特徴とする。

本発明の重層形態試料の研磨治具は、前記角度設定台が前記基台に対して角度可変に枢着されていることを特徴とする。

本発明の重層形態試料の研磨治具は、前記角度設定台の前記試料取付面を前記研磨面に対して予め設定された角度で固定する固定手段を備えることを特徴とする。

本発明の重層形態試料の研磨治具は、前記予め設定された角度が、少なくとも、垂直０°，５°，１０°，１５°，３０°，４５°，６０°であることを特徴とする。

本発明の重層形態試料の研磨治具は、前記角度設定台の前記試料取付面が前記研磨面に対して垂直となるように該角度設定台を固定する第１の基台と、該角度設定台の前記試料取付面が前記研磨面に対して所要角度傾むくように該角度設定台を固定する第２の基台とを備えることを特徴とする。

本発明の重層形態試料の研磨治具の前記角度設定台と前記基台とは、凹凸形状にて嵌合し該角度設定台を該基台に対して位置決めする構成となっていることを特徴とする。

本発明によれば、最初に重層形態試料の硬い素材を斜めに研磨し、次に、試料を垂直に立てて柔らかい素材を研磨することができるため、斜め研磨時に粗研磨紙を使用でき、短時間に硬い素材を研磨することができる。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る重層形態試料の研磨治具の斜視図であり、図２はその側面図である。

本実施形態の研磨治具１０は、基台１１と、この基台１１に設置角度可変に取り付けられる角度可変設定台１２とを備えて構成される。角度可変設定台１２は、枢軸１３により基台１１に対して回動可能に枢着されており、オペレータが角度可変設定台１２を所望の角度に傾け、ネジ１４を基台１１のネジ挿入孔に挿入して角度可変設定台１２側の係合孔１５にネジ１４を係合させることで、角度可変設定台１２が所望角度で基台１１に固定できる様になっている。

角度可変設定台１２の側部に穿設される係合孔１５は、角度可変設定台１２の試料取付面１２ａを、垂直０°、垂直から５°，同１０°，同１５°，同３０°，同４５°，同６０°の位置に固定できる様に複数設けられている。尚、設定する角度を容易に視認可能なように各角度部分にマークを付したり、設定する角度の精度を維持するために、角度可変設定台１２の各角度設定位置と基台１１との間の摺接面に凹凸の刻みを設けても良い。

角度可変設定台１２の試料取付面１２ａにロウ材等で固着される重層形態試料２０は、例えば、硬い素材であるセラミック板２０ａ上に、柔らかく脆い素材である半導体チップ２０ｂが積層されて構成され、セラミック板２０ａ側が試料取付面１２ａに固着される。

観察したい断面は半導体チップ２０ｂの断面であるが、半導体チップ２０ｂだけを研磨することができないため、セラミック板２０ａも一緒に研磨することになる。

そこで、本実施形態では、先ず、重層形態試料２０が試料取付面１２ａに固着された角度可変設定台１２を、基台１１に対して、図２に示す角度θが例えば３０°となるように固定し、この基台１１を、図６に示す固定台４に固定する。そして、図６の砥石３として粗研磨紙を用い、先ず、セラミック板２０ａを、少なくとも図３に示すレベルＡの位置まで研磨する。粗研磨紙を用いれば、硬い素材であるセラミック板２０ａでも短時間にレベルＡまで研磨することができる。

重層形態試料２０が、図３のレベルＡまで或いはそれ以上、研磨された後は、今度は角度可変設定台１２の試料取付面１２ａが研磨面に対して垂直となるように角度可変設定台１２の設定角を調整し、この角度可変設定台１２を基台１１にネジ１４を用いて固定する。そして、図６に示す砥石３として、仕上げ研磨用のガラス研磨板を用いて研磨を行う。

この仕上げ研磨では、研磨面が図３のレベルＢとなり、セラミック板２０ａをガラス研磨板で研磨しなければならなくても、その面積が小さいため、短時間で半導体チップ２０ｂの所望断面を仕上げ研磨することが可能となる。

本実施形態では、予め設定された複数の角度（０°，５°，１０°，１５°，３０°，４５°，６０°）のうち任意角度を選択可能としているが、硬い素材の厚さによって設定角度を変えることで、効率的且つ短時間に硬い素材を所望レベルまで研磨することができる。

（第２の実施形態）
図４は、本発明の第２の実施形態に係る重層形態試料の研磨治具の説明図である。本実施形態では、研磨治具の基台として、図４（ａ）に示す斜め研磨用の基台２１と、図４（ｂ）に示す垂直研磨用の基台２２の２種類を用意する。基台２１の角度設定台取付面２１ａは、垂直面となっており、基台２２の角度設定台取付面２２ａは、垂直面に対して所定角θだけ傾斜して設けられる。

本実施形態の角度設定台２３（図４（ｃ））は、側面が直角三角形状を成し、頂角が上記のθと同一角になっている。そして、斜辺の面が試料取付面２３ａとなっており、この試料取付面２３ａに、第１の実施形態と同様に重層形態試料２０が硬い素材を下にしてロウ材等で固着される。

角度設定台２３の背部には、固定支持杆２３ｂやピン２３ｃ（図４（ｄ）参照）が突設されており、基台２１，２２の角度設定台取付面２１ａ，２２ａには夫々固定支持杆２３ｂやピン２３ｃに嵌合する固定孔２４，２５が穿設されている。固定支持杆２３ｂの他に、図示の実施形態では２つのピン２３ｃを設けているため、角度設定台２３の基台への固定時にその精度と再現性を保つことができる。

基台２１，２２の側部にはピン装着孔２６が設けられており、ここに図示しないピンが装着されたとき、該ピンが、固定孔２４内に挿入された固定支持杆２３ｂの穴２３ｄに嵌合し、角度設定台２３が基台２１または２２に固定される。

斯かる研磨治具を用いて重層形態試料２０を研磨する場合には、先ず、図４（ｄ）に示す様に、重層形態試料２０が固着された角度設定台２３を基台２１に固定する。そして、この基台２１を、図６の固定台４に固定し、図６に示す砥石３として粗研磨紙を用い、先ず、セラミック板２０ａを、少なくとも図３に示すレベルＡの位置まで研磨する。粗研磨紙を用いれば、硬い素材であるセラミック板２０ａでも短時間にレベルＡまで研磨することができる。

重層形態試料２０が、図３のレベルＡまで或いはそれ以上、研磨された後は、基台２１から角度設定台２３を取り外し、この角度設定台２３を、図４（ｅ）に示す様に、今度は基台２２に固定することで、重層形態試料２０を垂直に立てることができる。そして、基台２２を図６の固定台４に固定し、仕上げ研磨用のガラス研磨板を用いて研磨を行う。

この仕上げ研磨では、研磨面が図３のレベルＢとなり、第１実施形態と同様に、短時間で半導体チップ２０ｂの所望断面が仕上げ研磨される。

本実施形態では、第１実施形態が予め決められた複数の設定角度のうち任意角を選択できる構成としているのに対し、垂直角とθとの２種類の角度を基台の種類で選択する構成となっており、角度選択の自由度は第１実施形態より低下するが、作業の簡単化による作業性能が向上するという利点がある。

尚、上述した実施形態では、セラミック板に半導体材料が積層された試料２０を例に説明したが、試料を構成する素材の組み合わせはこれらに限るものではなく、硬い素材と軟らかい素材が重層された重層形態試料一般の研磨に適用することができる。例えば、鉄鋼物上に有機塗膜が積層された試料や、ガラス板上に有機薄膜が積層された試料、金属材料等を内部に含む材料の上に半導体材料などの脆い材料が積層された試料の研磨に適用可能である。

本発明に係る研磨治具は、重層形態試料を短時間で研磨することができるので、硬い素材と柔らかい素材が重層した試料を研磨する研磨治具として有用である。

本発明の第１の実施形態に係る研磨治具の斜視図である。 図１に示す研磨治具の側面図である。 重層形態試料の側面図である。 本発明の第２の実施形態に係る研磨治具の説明図である。 従来の研磨治具の斜視図である。 図５の研磨治具を用いて研磨する様子を示す図である。

符号の説明

１０ 研磨治具
１１，２１，２２ 基台
１２ 角度可変設定台
１２ａ，２３ａ 試料取付面
２３ 角度設定台
２０ 重層形態試料
２０ａ セラミック板などの硬い素材
２０ｂ 半導体材料等の柔らかい素材

Claims (6)

1. 研磨材の研磨面に試料を当てて該試料を研磨する研磨治具において、硬い素材の上に該素材より柔らかい素材が積層された重層形態試料の前記硬い素材側が試料取付面に固着される角度設定台と、該角度設定台を固定する基台であって該角度設定台の前記試料取付面が前記研磨面に対して所要角度傾けられたとき前記硬い素材を前記研磨面に当てて該素材を所要位置まで研磨しその後に前記角度設定台の前記試料取付面が前記研磨面に対して垂直にされたとき前記柔らかい素材を前記研磨面に当てて該素材を研磨する基台とを備えることを特徴とする重層形態試料の研磨治具。
2. 前記角度設定台が前記基台に対して角度可変に枢着されていることを特徴とする請求項１に記載の重層形態試料の研磨治具。
3. 前記角度設定台の前記試料取付面を前記研磨面に対して予め設定された角度で固定する固定手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の重層形態試料の研磨治具。
4. 前記予め設定された角度が、少なくとも、垂直０°，５°，１０°，１５°，３０°，４５°，６０°であることを特徴とする請求項３に記載の重層形態試料の研磨治具。
5. 前記角度設定台の前記試料取付面が前記研磨面に対して垂直となるように該角度設定台を固定する第１の基台と、該角度設定台の前記試料取付面が前記研磨面に対して所要角度傾むくように該角度設定台を固定する第２の基台とを備えることを特徴とする請求項１に記載の重層形態試料の研磨治具。
6. 前記角度設定台と前記基台とは、凹凸形状にて嵌合し該角度設定台を該基台に対して位置決めする構成となっていることを特徴とする請求項５に記載の重層形態試料の研磨治具。

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