JP3136169B2 - 両面ラップ研削装置 - Google Patents
両面ラップ研削装置Info
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Description
いた硬脆材料の研削、研磨加工の分野に係わり、特に、
半導体基板に用いられるシリコンウエハの両面を同時に
加工し得る電解ドレッシングを用いた両面ラップ研削加
工方法に関する。
ているシリコンウエハは多くの加工工程を経て製造され
ている。その加工工程は、シリコン単結晶のロッドをウ
エハ状に切断した後、ほとんど厚さ、寸法、形状、表面
性状、鏡面等の機械研磨(ラッピング)等による除去加
工に費やされている。更に、ディバイスプロセスでは高
温熱処理中のディバイス表面の汚染防止のため、重金属
を結晶歪に捕捉する目的でウエハ加工時に、そのディバ
イス裏面に機械的な数〜数十μmの荒らし処理が行われ
ている。そして最終的に、上記ディバイスの仕上げ加工
には良好な表面粗さ、鏡面、寸法精度を得るための遊離
砥粒を用いたポリッシングが行われている。このように
シリコンウエハの加工は、極めて多くの工程と時間を要
している。
おいては、数枚のウエハの両面を同時に加工し得るよう
な第5図に示す両面ラッピング装置が開発されている。
同図に示す両面ラップ装置は、同軸上に回転する大形リ
ング状の上下ラップ定盤51、52に被加工物53を挟
み、この上下定盤と被加工物との間54、55に遊離砥
粒を含む加工液を浸潤して、ここに上定盤の圧力を上方
から加えて両面をラップ研磨するものである。被加工物
53は、それを保持するワークホルダ(またはキャリ
ア)56によって保持され、ワークホルダとそれを駆動
させるギア57によって遊星運動をしながら複数の被加
工物を同時に加工するよう構成されている。
面ラップ装置では、遊離砥粒を加工面に対し均一に供給
しなければならず、仮に供給されても砥粒の転動による
加工能率の限界が指摘されている。更に、除去能率を稼
ぐために#1200(平均砥粒径約12μm)前後の遊
離砥粒が使われることから、加圧による砥粒の脆性モー
ドの除去機構となり易く所望の加工面粗さが得られず、
多くの工程とバッチ加工が余儀なくされている。
は、十数枚を同時に加工して加工能率を向上してはいる
が、硬脆材料の除去加工における歩留り限界、更に、ウ
エハの素子表面と裏面との表面性状を変えるための処理
工程の必要性、最終ポリッシング加工による表面鏡面仕
上げ等など、余りにも多くの加工工程を余儀なくされ、
また、各工程に移行する際の脱着、搬送、固定、汚染防
止のための設備も必要となっている。つまり、従来法は
生産性、自動化、歩留り、品質管理等の多くの課題があ
った。
ドレッシング(Electrolytic Inpro
cess Dressing: 以下、Elidと言
う。)研削法(特開平1−188266号)をシリコン
ウエハの加工工程に採用することにより、従来の加工工
程を単純化し、総合生産性を向上させることを目的とす
るものである。つまり、本発明は、Elid研削による
除去加工方式をシリコンウエハの両面に施し、しかも、
表面と裏面の表面性状をインプロセスで変化させ、更
に、高効率除去加工によつて、上述したラッピング、裏
面ダメージ加工、ポリッシングを一気に行いうる方法を
提供するものである。
よる以下の方法を採用することによって解決される。す
なわち、回転軸のまわりに水平に回転する導電性の下側
砥石と上側砥石とを備え、前記下側砥石と上側砥石の回
転軸をずらして前記各砥石の砥石面が重ね合わされるよ
うに対設させ、前記重ね合わせ部の外側に前記各砥石の
砥石面に近接させた電極をそれぞれ備え、前記砥石と前
記電極間に導電性液をそれぞれ供給し、前記砥石と前記
電極との間に電流をそれぞれ供給し、被加工物を前記重
ね合わせ部の間隙に配設されたホルダにより保持して前
記対設した砥石で挟み、これにより各砥石の砥石面を電
解ドレッシングしながら、被加工物の両面を研削加工す
ることを特徴とする電解ドレッシングを用いた両面ラッ
プ研削加工方法を用いることによって達成することがで
きる。
法を被加工物の両面に行い得る構成とすることにより達
成することができる。例えば、汎用の研削加工機のテー
ブル上に回転駆動機構を備えたもう1台の装置を付設
し、前記加工機の回転軸とテーブル上の回転駆動装置の
回転軸をずらして、ディスク状の鋳鉄ファイバボンドダ
イヤモンド砥石(以下、CIFB−D砥石と言う。)を
それぞれ装着し、各砥石を+極、各砥石に近接して設置
した電極を−極として、前記各砥石と各電極間に弱導電
性の研削液を供給しながら、電源装置からパルス状直流
電流を供給して、各砥石を電解ドレッシングしながら砥
粒の突出を確保しつつ加工することにより、各種硬脆材
の高除去研削から鏡面研削までを容易に行うことができ
る。各砥石の回転方向は、相対的に逆回転が好ましい
が、切り込み量によっては同一方向回転でも可能であ
る。表面と裏面の表面粗さを変えるには、上下の砥石粒
度を変えれば良く、また砥石粒度が内周と外周とで異な
るものを用いる場合には、上側砥石を摺動させることに
より、高除去及び鏡面加工を効率良く行える。切り込み
は一般的に上側砥石を下降させて行われるので、被加工
物のホルダは、下側砥石に近接して配置し、外部の装置
によって把持されているのが好ましい。
第1図は、本発明のElid両面ラップ研削を実施する
ための概念図である。下側砥石11と上側砥石12は、
砥石面13、13′が重ね合わされるように対設させ、
その対設した重ね合わせ部には、被加工物14を半固定
するワークホルダ15が下側砥石11に近接して図示し
ない外部の固定具により固定されている。一方、前記重
ね合わせ部の外側には、上下の各砥石を電解ドレッシン
グするための電極16及び給電部17から成るアタッチ
メント(第3図)がそれぞれ設けられている。Elid
電源18は、前記各アタッチメントにパルス電流を供給
するが、各砥石の電解モードを切り替えるスイッチ
S1、S2、S3が設けられており、弱導電性の研削液
(クーラント)供給口19から供給される研削液を介し
て砥石と電極間に供給される電流が随時切り替えられ、
各砥石を電解ドレッシングして砥粒の突出を確保する。
砥石面側から見た概念図であり、電解用アタッチメント
の取り付け状態を示す。また第3図は、第1図及び第2
図のアタッチメントの構造を示す概念図であり、銅材料
から成る給電部17は、支持板31から伸びる絶縁棒3
2を介して給電部17が砥石に圧力接触するようにバネ
33によって支持されている。同様に銅材料から成る電
極16は、支持板31から伸びる絶縁棒32´と補強板
34を介して支持され、給電部と絶縁されている。下表
は上記本発明を実施するために使用したシステムの仕様
である。
の回転テーブルを利用し、上側CIFB−D砥石の回転
駆動及び被加工物の切り込みには表中の研削機械を利用
した。前記研削機械の回転軸心と下側砥石の回転軸心間
を90mmずらして自作の回転テーブルを設置して、そ
れぞれの回転軸にCIFB−D砥石と電解用アタッチメ
ント(第3図)を装着した。クーラントは水溶性研削液
を水道水で希釈し、砥石には上下共通の外径φ200m
m、幅77.5mmのCIFB−D砥石ディスクを用
い、上側は、内周#4000/外周#30000、下側
は、内周#1200/外周#4000を用いた。被加工
物は超硬合金(WC)、炭化ケイ素(SiC)、アルミ
ナのφ47/44mm、厚さ6.5mmを用いて、主と
して加工条件と垂直荷重の変化、加工面粗さの実験を行
った。
ルーイングした後、目立てを別々に約30min行っ
た。ツルーイングはCIFB−Dカップ砥石によるEl
idツルーイング等を適用した。被加工物を試料ホルダ
に保持し、Elid条件を無負荷電圧E0=90V、最
大設定電流Ip=24A、パルス幅τon=12μs/
τoff=3μsに設定して、上下砥石を同時に電解ド
レッシングした。上下砥石の回転方向は相対的に逆回転
で行ったが、予備実験として同方向でも顕著な差は認め
られなかった。まず、所定量のステップ送りにより上側
砥石を被加工物面に切り込み、次いで所定時間スパーク
アウトし、最後に上側砥石を退避させ、1回の工程を終
了した。上記条件下における実験により、砥石周速VL
=100m/min、切り込み速度fd=6μm/mi
n、1回の総切り込みDT=80μmにおいて、スパー
クアウトの効果が最良となり削り残し量が少なく、El
id効果の連続特性では2回以降の最大荷重に変化はな
く安定したElid研削が行えることがわかった。
粒度による仕上面粗さの実施例を示す。超硬合金の場
合、#1200(A)ではRMax100nm、#40
00(B)ではRMax50nm、#30000(C)
ではRMax15nm前後の鏡面性状が得られ、更に微
細なサブミクロン砥石により実施した場合にも良好な鏡
面研削加工が実現された。上記実施例は超硬合金、炭化
ケイ素、アルミナを試料として得られた結果であるが、
シリコンと同等の硬度及び脆性を有する材料であり、本
発明をシリコンウエハの研削加工に適用できることが確
認できた。
id研削加工を被加工物の両面に同時に行うことができ
るので、特に両面加工を必要とする半導体材料のシリコ
ンウエハの両面加工に対し適用して多大な効果を実現で
きる。すなわち、シリコンウエハに要求されている除去
加工能率、加工面粗さ、表面と裏面の面粗さの制御、加
工面損傷の低減等を一気に向上させ、しかも従来のラッ
ピング→裏面ダメージ→ポリッシングの3工程を毎葉加
工方式として自動化することが可能になる。更に、シリ
コンウエハの鏡面仕上能率は、概ね1枚当たり2〜3分
間で加工できる。
削加工法の概念図。
示す概念図。
ン図。
Claims (1)
- 【請求項1】 両面ラップ研削装置であって、 砥石面を有し、回転自在に支持された導電性下側砥石
と、 該下側砥石の前記砥石面と実質的に平行に配置された砥
石面を有し、回転自在に支持された導電性上側砥石とを
有し、 前記導電性下側砥石の前記砥石面の周部分と、前記導電
性上側砥石の前記砥石面の周部分とが部分的に対向する
ように位置決めされ、 該部分的に対向する、前記導電性下側砥石の前記砥石面
の周部分と前記導電性上側砥石の前記砥石面の周部分と
の間に、被加工物を保持するためのワークホルダと、 回転する前記砥石面によって前記被加工物を研削加工し
ながら、前記砥石面を電解ドレッシングするための電解
ドレッシング装置とを有し、該電解ドレッシング装置
が、電源と、該電源の一方の電極と前記導電性下側砥石
及び導電性上側砥石とを接続する第1導電手段と、前記
電源の他方の電極と前記導電性下側砥石及び導電性上側
砥石の各々に隣接して配置された第1、第2端子とを接
続する第2導電手段と、前記電源の前記他方の電極と前
記第1、第2端子の両方、前記電源の前記他方の電極と
前記第1端子、或いは、前記電源の前記他方の電極と前
記第2端子を選択的に接続させるためのスイッチ手段
と、前記導電性下側砥石の前記砥石面、前記導電性上側
砥石の前記砥石面に研削液を供給するための研削液供給
手段とを備える、 ことを特徴とする、両面ラップ研削装置。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP03123199A JP3136169B2 (ja) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | 両面ラップ研削装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP03123199A JP3136169B2 (ja) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | 両面ラップ研削装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH04275874A JPH04275874A (ja) | 1992-10-01 |
JP3136169B2 true JP3136169B2 (ja) | 2001-02-19 |
Family
ID=14854649
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03123199A Expired - Fee Related JP3136169B2 (ja) | 1991-03-04 | 1991-03-04 | 両面ラップ研削装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3136169B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3778594B2 (ja) * | 1995-07-18 | 2006-05-24 | 株式会社荏原製作所 | ドレッシング方法 |
JP5347807B2 (ja) * | 2009-07-30 | 2013-11-20 | 新日鐵住金株式会社 | 半導体基板の研磨方法及び研磨装置 |
CN108161662A (zh) * | 2018-02-07 | 2018-06-15 | 遵义市汇川区吉美电镀有限责任公司 | 一种电镀打磨装置 |
-
1991
- 1991-03-04 JP JP03123199A patent/JP3136169B2/ja not_active Expired - Fee Related
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