JP2011067918A - 脆性薄板研磨装置用ホルダ、およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】従来技術において、緩衝部材とホルダ本体との取付け面に設ける溝をＶ字などの角形状として形成するための加工処理の難度は比較的高い。しかし、一方で、その溝を加工のし易い丸溝形状とした場合、加工時の衝撃などによって緩衝部材が比較的ずれ易く、したがって脱落し易いという課題がある。
【解決手段】以上の課題解決のため、本発明は、緩衝部材とホルダ本体との取付け面を丸溝形状とし、かつ、その緩衝部材の横手方向の厚みを短くすることで、嵌込部の形状が丸溝でありながら角溝同様の緩衝部材の脱落しにくさを有する脆性薄板研磨装置用ホルダを提供する。また、そのような脆性薄板研磨装置用ホルダの製造方法も提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、シリコンウェハなどの脆性薄板を研磨する際に、その脆性薄板を固定保持して研磨装置にセットするのに好適なホルダの技術に関する。

従来、シリコンウェハなどの脆性薄板は、切削、研磨加工などによって必要な厚さに成型されて製品化される。そして切削や研磨の際には、均等な厚さに加工するため、円盤状のホルダに開けられた穴に脆性薄板を入れ込み固定保持し、それを研磨装置にセットして加工がなされるよう構成されている。

ここで脆性薄板はその名の通り脆く、加工時に剛性の高い金属性のホルダと衝突することで簡単に欠損などしてしまうため、そのままでは歩留まりが良くない。そこで、脆性薄板の保持穴の内周に沿って例えばゴムやエラストマーなどの緩衝部材を取り付け、脆性薄板が衝突しても欠損などが生じないよう工夫された脆性薄板研磨装置用のホルダなども提供されている。

また特許文献１には、このエラストマーなどの緩衝部材を脱落しにくくするために、その取付け面である保持穴の内周面をＶ字などの角溝形状とする技術が開示されている。

特開２００９−０１２０８６号公報

しかし上記従来の技術において、緩衝部材とホルダ本体との取付け面に設ける溝をＶ字などの角形状として形成するための加工処理の難度は、丸溝形状とする場合の加工処理に比較して高い。しかし、一方で、取付け面に設ける溝を加工のし易い丸溝形状とした場合、上記のような角溝形状による取付けと比較して加工時の衝撃などによって緩衝部材がずれ易く、したがって脱落し易いという課題がある。

以上の課題を解決するために本件発明者は研究を重ね、その結果、緩衝部材の横手方向の厚みを短くすることで、緩衝部材とホルダ本体との取付け面が丸溝形状であっても緩衝部材がずれ難くなることを見出した。そこで、本発明は、緩衝部材とホルダ本体との取付け面を丸溝形状とし、かつ、その緩衝部材の横手方向の厚みを短くすることで、嵌込部の形状が丸溝でありながら角溝同様の緩衝部材の脱落しにくさを有する脆性薄板研磨装置用ホルダを提供する。

具体的に、脆性薄板を保持するために設けられ、その内周に周方向に沿って丸溝を有する脆性薄板保持穴を備えるホルダ本体と、前記脆性薄板保持穴の内周に前記丸溝にはめ込むようにして取り付けられ、厚みが０．５ミリメートルから２．５ミリメートルの範囲内である脆性薄板の端面を保護するための緩衝部材と、からなる脆性薄板研磨装置用ホルダである。

また、本件発明者はさらに研究を重ね、緩衝部材の硬度が通常のものよりも柔らかい軟質部材とすることで、さらに脱落し難くなることを見出した。そこで、上記構成に加えて、さらに前記緩衝部材が、硬度が３０度〜１００度である軟質部材からなる脆性薄板研磨装置用ホルダも提供する。

また、上記構成に加えて、前記緩衝部材が、ゴム、エラストマー、ポリオキシメチレン、あるいはナイロンからなる脆性薄板研磨装置用ホルダも提供する。

また、緩衝部材をさらにホルダ本体から脱落しにくくするため、上記構成に加えて、ホルダ本体の脆性薄板保持穴に、内周面側からホルダ本体の構成部材側に複数のキノコ状凹部を設けた脆性薄板研磨装置用ホルダも提供する。

また、上記のように本発明の脆性薄板研磨装置用ホルダは、その緩衝部材の横手方向の厚み、すなわち脆性薄板との接触方向の厚みが薄いこと、また場合によってはその緩衝部材が軟質部材などで形成されることを特徴とする。そのため耐磨耗性が低く、緩衝部材の耐用回数が従来よりも低くなることが想定される。

そこで本件発明者は研究を重ね、本発明のような脆性薄板研磨装置用ホルダの製造工程において生じるコンタミによって緩衝部材に微細な傷などが付きにくく、その結果緩衝部材の耐用回数を伸ばすことができる製造工程を見出した。

具体的には、上記構成を有する脆性薄板研磨装置用ホルダの製造方法であって、脆性薄板を保持するために設けられその内周に周方向にそって丸溝を有する脆性薄板保持穴を設けたホルダ本体原板を準備するホルダ本体原板準備ステップと、ホルダ本体原板を設計上のホルダ本体厚みとなるまで研磨する研磨ステップと、前記研磨後のホルダ本体の脆性薄板保持穴の内周であって、丸溝内部をも含む領域に、緩衝部材を取付ける取付ステップと、からなる脆性薄板研磨装置用ホルダの製造方法である。

また、上記ステップに加えて、さらに前記脆性薄板取付けられた緩衝部材の縦方向の厚みを、前記研磨後のホルダ本体の厚みに合せて研磨剤を使わないで調整する厚み調整ステップをさらに含む脆性薄板研磨装置用ホルダの製造方法も提供する。

以上のような構成をとる本発明によって、緩衝部材を取付けるための溝を形成加工しやすい丸溝形状としつつ、そのような丸溝形状でありながら緩衝部材が脱落し難いという効果を奏する。

実施例１の脆性薄板研磨装置用ホルダにおける構成の一例を表す概略図および断面図 実施例１の脆性薄板研磨装置用ホルダがセットされる研磨装置の一例を表す概略図 実施例１の脆性薄板研磨装置用ホルダの脆性薄板保持穴の内周に設けられた丸溝の一例を説明するための断面図 実施例２の脆性薄板研磨装置用ホルダにおける構成の一例を表す概略図および上面図 実施例２の脆性薄板研磨装置用ホルダの脆性薄板保持穴の内周側からホルダ本体側に向って設けられたキノコ状凹部の一例を説明するための上面図 実施例３における脆性薄板研磨装置用ホルダの製造方法の一例を表すフローチャート 実施例３における脆性薄板研磨装置用ホルダの製造方法においてホルダ本体に生じクラックの一例を表す概念図

以下に、図を用いて本発明の実施の形態を説明する。なお、本発明はこれら実施の形態に何ら限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施しうる。

なお、実施例１は、主に請求項１，２，３について説明する。また、実施例２は、主に請求項４について説明する。また、実施例３は、主に請求項５，６について説明する。

≪実施例１≫

<概要>

本実施例は、エラストマーなどの緩衝部材が取付けられた脆性薄板研磨装置用ホルダに関し、その取付け面を丸溝形状とした上で、緩衝部材の横手方向の厚みを短くすることで、溝の形成加工がし易く、かつ緩衝部材がホルダ本体から脱落し難くなっていることを特徴とする。

<構成>

図１は、本実施例の脆性薄板研磨装置用ホルダにおける構成の一例を表す概略図である。なお「脆性薄板」とは、ホルダ本体の主な素材である金属材料や高剛性樹脂材料などと比較してその剛性が低い薄板をいい、例えばシリコンウェハやガラス板などが挙げられる。また、脆性薄板の「研磨」とは、ラッピング、エッチング、ポリッシングなどの加工処理が挙げられる。

図２は、この脆性薄板の研磨加工に利用される研磨装置の一例を表す外観図である。この図にあるように脆性薄板（０２１０）は研磨装置用ホルダ（０２００）の保持穴に保持され、研磨装置の定盤（０２２０ａ、ｂ）やポリッシングパッドなどの間に挟まれるようセットされる。そして定盤などと脆性薄板及びホルダとの隙間に砥粒や研磨剤などが導入され、脆性薄板を保持するホルダの遊星運動や揺動などによって脆性薄板が研磨される、という具合である。

そして図１（ａ）に示すように、本実施例の「脆性薄板研磨装置用ホルダ」（０１００）は、「ホルダ本体」（０１０１）と、そのホルダ本体に設けられた「脆性薄板保持穴」（０１０２）と、「緩衝部材」（０１０３）と、からなることを特徴とする。

「ホルダ本体」（０１０１）は、脆性薄板研磨装置用ホルダの本体部分を形成する部材であり、後述する「脆性薄板保持穴」を有する。また、このホルダ本体は、その保持穴に脆性薄板を保持し脆性薄板と共に研磨加工に供されるため、研磨にある程度耐えうる剛性の高い素材、例えばステンレスなどの金属や高剛性の樹脂素材などで形成されていることが望ましい。

そして、ホルダ本体がこのような高剛性の素材で形成されていることから、研磨加工時の遊星運動や揺動などによって保持穴に保持されている脆性薄板とこのホルダ本体とが直接接触すると、その衝撃で脆性薄板に欠損が生じる可能性がある。そこで、このウエハ本体の脆性薄板保持穴には、以下のような構造によって緩衝部材が脱落し難いよう取付けられている、という具合である。

「脆性薄板保持穴」（０１０２）は、脆性薄板を保持するために設けられ、その内周に周方向に沿って丸溝（０１０４）を有することを特徴とする。「丸溝」とは、溝の底部（開口部の逆側）が鋭角を有さずほぼ曲線で形成された溝をいい、例えば図１（ｂ）に示すような、その断面形状が略半円状の溝などが挙げられる。

図３は、丸溝のその他の形状例を説明するための脆性薄板保持穴の内周断面の一例を表す図である。この図３（ａ）にあるように、例えば脆性薄板保持穴の内周を波上に加工して形成された丸溝形状（０３０４ａ）や、あるいは図３（ｂ）にあるように、略半円が２つなど複数並ぶように設けられた丸溝形状（０３０４ｂ）が挙げられる。そして、本実施例の脆性薄板保持穴の内周に沿って設けられた溝が、その底部に鋭角を有さないことで形成加工し易い、という効果を奏する。

しかし、底部が鋭角である角溝と比較すると、丸溝は緩衝部材を取り付けた際に取付け面が滑り易く脱落し易い構造である。そこで、本実施例の脆性薄板研磨装置用ホルダには、以下のような特徴を有する緩衝部材が、その丸溝に嵌め合わせて取り付けられていることを特徴とする。

「緩衝部材」（０１０３）は、脆性薄板の端面を保護するための部材であって、弾性のある高分子素材、例えば熱可塑性樹脂や熱硬化性樹脂などで形成されたものが挙げられる。このように緩衝部材がホルダの脆性薄板保持穴の周囲に取り付けられ弾性を発揮することで、脆性薄板の研磨加工時に脆性薄板がホルダと接触しても、その衝撃を吸収し、脆性薄板が欠損することを防止することができる。

そして、本実施例の緩衝部材は、さらに前記脆性薄板保持穴の内周に前記丸溝にはめ込むようにして取り付けられ、厚みが０．５ミリメートルから２．５ミリメートルの範囲内であることを特徴とする。なお、「厚み」とはホルダを研磨装置にセットした際の横手方向の長さ（図１（ｂ）中のα）をいう。

ここで、緩衝部材の厚みを２．５ミリメートルとすることで、少なくとも角溝による取付けと同程度に緩衝部材を脱落し難くすることができるとともに、その緩衝性能を最大限発揮することができる。また、研磨処理の研磨剤や脆性薄板の衝突などによって緩衝部材自体が磨耗しても必要最低限の緩衝性能を発揮するので緩衝部材の耐用期間を延ばし取替え回数を減らすことができる。逆に、この緩衝部材の厚みが２．５ミリメートル以上であると、その緩衝性能や耐用回数をさらに高めることができるものの、角溝による取付けと比較して緩衝部材が脱落し易くなってしまう。

また、緩衝部材の厚みを０．５ミリメートルとすることで、緩衝部材としての性能を保ったまま、丸溝に嵌めこんだ緩衝部材を最大限脱落しにくくすることができる。逆にこの緩衝部材の厚みが０．５ミリメートル以下であると、緩衝部材は脱落し難いものの、加工処理時の脆性薄板との衝突衝撃を十分吸収することができない。

このように、本実施例の脆性薄板研磨装置用ホルダにおいて、緩衝部材の取付け面に設ける溝の形状を丸溝とし、かつその緩衝部材の厚さを０．５ミリメートルから２．５ミリメートルの薄さとすることで、溝の形成加工を容易としつつ、緩衝部材を脱落し難くすることができる。

また、この緩衝部材について、その硬度が３０度〜１００度である軟質部材とすることで、緩衝性能を維持しつつ、さらに脱落し難くすることができる。なお「硬度」とは、デュロメータ（タイプＤ）に準拠した測定法により示される硬度をいう。また「軟質部材」とは、ウェハなどの研磨装置用ホルダに用いられる通常の緩衝部材と比較して軟質な部材を意味し、いわゆる軟質ゴムに限定されるものではない。そして、緩衝部材の硬度が３０度である場合、その軟質性によって耐用回数が低下する一方で、脱落し難さを向上させることができる。逆に、緩衝部材の硬度が３０度以下になると、高い脱落し難さを発揮するもののその耐用回数が極端に低下してしまい実用に耐える製品とすることができない。

また、緩衝部材の硬度が１００度である場合、脱落し難さと緩衝性能を保ちつつ、緩衝部材自体の耐摩耗性を向上させることができる。逆に、緩衝部材の硬度が１００度以上になると、耐摩耗性が向上するものの、脱落し易くなってしまい、また緩衝性能も低下してしまう。

なお、このような緩衝部材のための素材としては、ゴム、エラストマー、ポリオキシメチレン、あるいはナイロンなどが挙げられる。

<効果の簡単な説明>

以上のような構成を備える本実施例の脆性薄板研磨装置用ホルダは、緩衝部材を取付けるための溝を形成加工しやすい丸溝形状としつつ、そのような丸溝形状でありながら緩衝部材が脱落し難いという効果を奏する。

≪実施例２≫

<概要>

本実施例は、上記実施例を基本とし、さらにホルダ本体の脆性薄板保持穴の周囲に、内周面側からホルダ本体の構成部材側に向けて複数のキノコ状凹部を設けていることを特徴とする脆性薄板研磨装置用ホルダである。そして、このキノコ状凹部の傘部分が楔と同様の効果を発揮することで、さらに緩衝部材をホルダから脱落し難くすることができる、という具合である。

<構成>

図４は、本実施例の脆性薄板研磨装置用ホルダにおける構成の一例を表す概略図である。この図４（ａ）に示すように、本実施例の「脆性薄板研磨装置用ホルダ」（０４００）は、実施例１を基本として、「ホルダ本体」（０４０１）と、「脆性薄板保持穴」（０４０２）と、「緩衝部材」（０４０３）と、からなる。また、図示しないが、脆性薄板保持穴の内周に周方向に沿って「丸溝」を有している。

そして図１（ｂ）に示すように、本実施例の脆性薄板研磨装置用ホルダは、脆性薄板保持穴の内周面側からホルダ本体の構成部材側に向かって複数の「キノコ状凹部」（０４０５）を有することを特徴とする。

「キノコ状凹部」（０４０５）とは、ホルダ本体の脆性薄板保持穴の内周面側からホルダ本体の構成部材側に向って設けられた窪みをいう。なお「キノコ状」とは傘部分の形が略三角形のものには限定されず、楔機能を発揮するための引っかかり部（図中のγ）のある傘形状を有していれば、その傘の形自体はどのようなものであっても良い。

図５は、キノコ状凹部のその他の形状例を説明するため、脆性薄板保持穴の近辺を拡大した上面図である。この図５（ａ）にあるように、例えば4本の枝を広げた形状（０５０５ａ）、あるいは図５（ｂ）にあるように、３つ葉のクローバー形状（０５０５ｂ）などが挙げられる。その他、図示していないがＶ字形状や十字形状、逆台形形状（下辺が上辺より短い台形形状）など、引っ掛かりとなる箇所γを有していれば、その形状は様々であって良い。

<効果の簡単な説明>

以上のように本実施例の脆性薄板研磨装置用ホルダは、その脆性薄板保持穴の内周面側からホルダ本体の構成部材側に向って設けられたキノコ状凹部の傘の付け根部分が楔の機能を発揮することになるので、さらに緩衝部材をホルダから脱落し難くすることができる。

≪実施例３≫

<概要>

本実施例は、上記実施例の脆性薄板研磨装置用ホルダを製造するのに好適な方法である。具体的に、上記の脆性薄板研磨装置用ホルダは、緩衝部材の横手方向の厚み、すなわち脆性薄板との接触方向の厚みが０．５ミリメートルから２．５ミリメートルと薄いこと、また場合によってはその緩衝部材が軟質部材などで形成されることを特徴とする。そのため耐磨耗性が低く、緩衝部材の耐用回数が従来よりも低くなることが想定される。

そこで本実施例の製造方法では、上記実施例の脆性薄板研磨装置用ホルダを製造する際に、製品化前のホルダそのものの研磨工程時に生じるコンタミによって緩衝部材に微細な傷などが付かないよう、緩衝部材の取付け工程の前にホルダ本体の研磨を行い、その後に緩衝部材の取付け工程を実行する、という具合である。

このようにして製造時における緩衝部材の耐用回数を低下させる要因を排除することができ、結果的に緩衝本体の耐用回数を向上させることができる。

<製造方法>

図６は、本実施例における脆性薄板研磨装置用ホルダの製造方法の一例を表すフローチャートである。この図にあるように、本実施例の脆性薄板研磨装置用ホルダの製造方法においては、まず、脆性薄板を保持するために設けられその内周に周方向にそって丸溝を有する脆性薄板保持穴を設けたホルダ本体原板を準備する（ステップＳ０６０１）。そして、準備したホルダ本体原板をホルダの研磨装置にセットし、例えば研磨剤などを導入して研磨パッドによって本体表裏面を設計上の本体厚みとなるまで研磨する（ステップＳ０６０２）。そしてこの研磨工程において、イオン流出や研磨屑などが異物として発生じ、図７（ａ）に示すようにホルダ本体（０７０１）などに微小なクラックσなどを生じることがある。しかし、この時点では緩衝部材は取り付けられていないため、少なくとも緩衝部材にクラックなどが生じることは無い。

そして、この研磨工程の後に、ホルダ本体の脆性薄板保持穴の内周であって、丸溝内部をも含む領域に緩衝部材を例えば射出成型などによって取付ける（ステップＳ０６０３）。すると、図７（ｂ）に示すように、緩衝部材（０７０３）を、設計上の本体厚みに加工するための研磨工程で生じるクラックなどの無い状態で取付けることができる。

このような製造方法とすることで、ホルダ本体を設計上の厚みとなるよう研磨するホルダ製造工程において生じるコンタミによって緩衝部材にクラックなどが生じることを防止することができる。

また、上記ステップに加えて、さらに前記脆性薄板取付けられた緩衝部材の縦方向の厚みを、前記研磨後のホルダ本体の厚みに合せて研磨剤を使わないで調整する厚み調整ステップを追加しても良い。

<効果の簡単な説明>

以上のような製造方法によって、ホルダ本体を設計上の厚みとなるよう研磨するホルダ製造工程において生じるコンタミによって緩衝部材にクラックなどが生じることを防止することができる。

０１００ 脆性薄板研磨装置用ホルダ
０１０１ ホルダ本体
０１０２ 脆性薄板保持穴
０１０３ 緩衝部材
０１０４ 丸溝

Claims (6)

1. 脆性薄板を保持するために設けられ、その内周に周方向に沿って丸溝を有する脆性薄板保持穴を備えるホルダ本体と、
   前記脆性薄板保持穴の内周に前記丸溝にはめ込むようにして取り付けられ、厚みが０．５ミリメートルから２．５ミリメートルの範囲内である脆性薄板の端面を保護するための緩衝部材と、
   からなる脆性薄板研磨装置用ホルダ。
2. 前記緩衝部材は、硬度が３０度〜１００度である軟質部材からなる請求項１に記載の脆性薄板研磨装置用ホルダ。
3. 前記緩衝部材は、ゴム、エラストマー、ポリオキシメチレン、あるいはナイロンからなる請求項２に記載の脆性薄板研磨装置用ホルダ。
4. ホルダ本体の脆性薄板保持穴は、内周面側からホルダ本体の構成部材側に複数のキノコ状凹部を設けた請求項１から３のいずれか一に記載の脆性薄板研磨装置用ホルダ。
5. 請求項１から４のいずれか一に記載の脆性薄板研磨装置用ホルダの製造方法であって、
   脆性薄板を保持するために設けられその内周に周方向にそって丸溝を有する脆性薄板保持穴を設けたホルダ本体原板を準備するホルダ本体原板準備ステップと、
   ホルダ本体原板を設計上のホルダ本体厚みとなるまで研磨する研磨ステップと、
   前記研磨後のホルダ本体の脆性薄板保持穴の内周であって、丸溝内部をも含む領域に、緩衝部材を取付ける取付ステップと、
   からなる脆性薄板研磨装置用ホルダの製造方法。
6. 前記脆性薄板取付けられた緩衝部材の縦方向の厚みを、前記研磨後のホルダ本体の厚みに合せて研磨剤を使わないで調整する厚み調整ステップをさらに含む請求項５に記載の脆性薄板研磨装置用ホルダの製造方法。

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