JPH0335063B2 - - Google Patents
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- JPH0335063B2 JPH0335063B2 JP58029636A JP2963683A JPH0335063B2 JP H0335063 B2 JPH0335063 B2 JP H0335063B2 JP 58029636 A JP58029636 A JP 58029636A JP 2963683 A JP2963683 A JP 2963683A JP H0335063 B2 JPH0335063 B2 JP H0335063B2
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、平坦な工作物の研磨、ラツプ仕上げ
及び研削に使用する工作物ホルダに関し、特に、
半導体ウエーハの研磨のための工作物ホルダに関
する。 従来の技術 従来、シリコンウエーハなどの半導体を研磨加
工する際、工作物ウエーハをキヤリアプレートに
取付ける方法としてワツクス式と、ワツクスレス
式の2方法がある。前者は、シリコンウエーハの
裏面にワツクスを薄膜状に被覆するか、キヤリア
プレートの表面にワツクス溶液の非常に薄い層を
スピンコーチングにより被覆する方法である。そ
の場合、溶媒は蒸発し、非常に平面度の高いワツ
クスの薄膜が残され、このワツクスの表面上にウ
エーハを押し付けてキヤリアプレートに取付け
る。しかし、このようなワツクス方式は、作業者
の熟練依存度が高いこと、塵埃、粉塵、その他の
汚染に対する許容度が低いなどの欠点がある他、
研磨終了毎にキヤリアプレートからウエーハを外
した後、次の研磨工程の前にキヤリアプレートの
表面からワツクスを完全に除去する必要がある。
しかも、そのような洗浄工程にはトリクレンなど
の地下汚染や作業環境の悪化を招く塩素系溶剤を
用いなければならず、又、そのような洗浄操作に
は熟練した作業者を必要とし、費用と時間がかか
る。これに対して、近年提案されているワツクス
レス方式として、ウエーハを紙を介してキヤリア
プレートに取付ける方式(特開昭55−11767号)
や、同心円状の溝を刻設したキヤリアプレートの
表面に固化しない粘着シートを介してウエーハ保
持用パツドを取付ける方法(特開昭56−146667)
などがある。 前者(特開昭55−11767号)では、平坦なキヤ
リアプレート(ターンテーブル)の表面に座ぐり
又は凹部を形成し、この凹部に水で濡らしたクツ
シヨン紙を入れ、その上にウエーハを挿添する。
しかし、この方法では、ウエーハのサイズが変わ
る度に、それに合わせて専用のキヤリアプレート
を製作しなければならず、多大の労力、投資費用
及び保管スペースを必要とする。しかも、紙を濡
らすために、研磨前や研磨中に紙がしわになり易
く、ウエーハのロス率が高くなる。又、紙自体の
うねりや凹凸も作用し、クツシヨン性も悪く、ウ
エーハの平面精度も十分に出ない。 後者(特開昭56−146667)は、固化しない接着
剤を用いてウエーハ保持用パツドをキヤリアプレ
ート(押え板)に接着すると、研磨中に発生する
摩擦力により徐々にパツドが移動して片寄り研磨
ウエーハの平坦度が悪くなるという欠点を克服す
るために、キヤリアプレート(押え板)の平坦面
に同心状の溝を刻設し、この溝付き押付面に粘着
シートを介してウエーハ保持用パツドを取付ける
こととしたものであるが、溝付き押付面の凹凸が
ウエーハに反映して良好な平面精度が得られな
い。このような工作物ホルダーは、部分的な不具
合のために全体を手直ししなければならない上
に、やはり、ウエーハのサイズ毎に専用のキヤリ
アプレートを製作しなければならず、多大の労
力、投資費用及び保管スペースを必要とする。 ワツクスレス方式の更に別法として、ウエーハ
のサイズに対応する大きさの穴を有する型板(テ
ンプレート)を用意してこれをキヤリアプレート
の表面に固定し、多層積層体(裏当材と、ウエー
ハ取付材)から成るウエーハ保持用パツドを型板
の穴に挿入してキヤリアプレートの表面に固着さ
せる方法が提案されている。この方法では、ウエ
ーハのサイズ毎に高価な専用キヤリアプレートを
用意する必要がなく、ウエーハのサイズに対応す
る穴を備えた、比較的安価な型板だけを用意すれ
ばよいという利点が得られるが、多層積層体のウ
エーハ保持用パツドが固定されて動かず、積層体
を構成する各層の厚みによる凹凸が増幅されてウ
エーハの研磨面に影響し、研磨精度が低下する。
このワツクスレス取付方式は、操作の便と掃除の
便の両面において重要な改良をもたらした。しか
しながら、この改良は、最終部品における平面度
を犠牲にして得られたものにすぎない。産業界、
特にエレクトロニクス業界は、常に、より平面度
の高い部品を求めているので、上述した工作物取
付方式は、不満足なものである。「ワツクスレス」
方式による場合の平面度の低下の主な原因は、裏
当材又は取付材の精度欠落である。エレクトロニ
クス産業では、今日、直径150mmの工作物に凹凸
1μ以内の平面度を必要とするようなウエーハ基
材及びマスクの仕様を考えている。ラツプ仕上げ
工作物にそのような平面度を達成するには、通
常、加工すべき工作物をその所要の平面度と少く
とも同等の平面度の基準表面に当接させて固定し
なければならない。しかし、ワツクスレス取付法
に使用される取付材では、そのような精度に形成
するのは、経済的にみて、あるいは実用上からみ
て不可能である。そのような取付材における精度
の欠落は、取付材自体の柔軟性又は圧縮性によつ
てある程度補償することができる。しかしなが
ら、複数個のウエーハを柔軟な、又は圧縮自在の
取付材を用いて単一のキヤリアプレートに取付け
た場合、うねり作用が生じ、最終仕上り工作物の
平面度が著しく損われる。又、それらのウエーハ
を固定位置に保持するようにしたとすると、取付
材自体のばらつきが、最終的に仕上り工作物の平
面度に反映されてしまう。 発明が解決しようとする問題点 本発明は、従来のワツクス方式及びワツクスレ
ス方式のいずれにも随伴する上述のような問題点
を解決することを企図したものであり、今日エレ
クトロニクス産業において直径150mmのウエーハ
で1μ以内の凹凸に仕上げられた平面度のウエー
ハやマスクが要求されることに鑑みて、シリコ
ン、ガラス又はその他の材料でできた平坦な工作
物に研削、ラツプ仕上又は研磨などの加工を施す
間できうる限り平面度の高い表面を得るためにそ
れらの平坦な工作物をそれぞれ独立して取付け、
研磨面の微少な傾きを補償しウエーハの研磨精度
を向上させるようにした改良ワツクスレス式工作
物ホルダーを提供する。 問題点を解決するための手段 本発明は、上記問題点を解決するために、平坦
な工作物の研磨、ラツプ仕上げ及び研削のための
工作物ホルダであつて、 回転自在に取付けることができるようになされ
たキヤリアプレートと、 該キヤリアプレートの一方の面に脱着自在に固
定されており、該面と協同して空洞を画定する少
なくとも1つの貫通穴を有する平坦な型板と、 該空洞内に研磨時に水等の液体により浮動しう
るように回転自在に保持された積層挿入体とから
成り、該挿入体は、工作物の面に脱着自在に取付
けることができ、研磨時の加工圧のもとで10%な
いし60%に圧縮される圧縮弾性率を有する容積圧
縮性材料から成る工作物取付材と、しわのよらな
い平坦な半剛性プラスチツクの裏当材を含むもの
であることを特徴とする挿入体型工作物ホルダを
提供する。 このホルダは、回転自在のキヤリアプレート
と、キヤリアプレートの一方の面に脱着自在に
(容易に取外しできるように)固定される平坦な
型板を備えている。型板には複数の貫通穴が設け
られており、それらの穴の各々は、それと隣接す
る上記キヤリアプレートの面と協同して空洞を形
成する。各空洞内に挿入体が脱着自在に装着され
る。各挿入体は、処理すべきウエーハ即ち工作物
を脱着自在に取付けるための積層体である。この
挿入体とウエーハの総厚みは型板の厚みを越える
のでウエーハは型板の穴から突出した状態とな
る。 発明の作用効果 本発明によれば、各ウエーハを1つのキヤリア
プレート面上に各々のウエーハ同志が拘束を受け
ることなくそれぞれ他のウエーハとは独立した態
様で、かつ、各ウエーハをそれぞれの個別空洞内
に自由に浮動しうるように取付け、それによつて
取付材のばらつき(製品むら)や凹凸の影響を受
けないようにすることができる。 本発明のホルダによれば、製造費の高いキヤリ
アプレートを交換する必要がないことはもちろ
ん、比較的製造費の高い型板をも交換する必要な
しに工作物(ウエーハ)を保持するための安価な
積層挿入体だけを容易に交換することができ、更
に又、各工作物をその都度ワツクスで取付ける必
要なしに、ワツクス取付方式を用いた場合と同様
の平面度が得られる。 本発明によれば、積層挿入体に使用される裏当
材の平面度又は精度より優れた平面度を最終製品
にもたらすような経済的な、融通性のある取付装
置が提供される。 実施例の説明 添付図を参照して説明すると、本発明の工作物
ホルダーは、キヤリアプレート12と、キヤリア
プレートの一方の面に接着剤層14によつて脱着
自在に固着された平坦な型板10と、積層挿入体
18とから成る。 キヤリアプレート12は、通常、0.5μm以内の
平面度にまでラツプ仕上し、表面を硬くし、腐食
を防止するためにクロームを蒸着した鋳鉄によつ
て製造される。キヤリアプレートは、研磨機の研
磨用平面体であつて、キヤリアプレートは上定盤
とも称され、使用時には、キヤリアプレート(上
定盤)に工作物(ウエーハ)を取付け、下定盤に
研磨材を装着し、上下定盤を合わせて研磨(加
工)圧をかけキヤリアプレートを回転させ上下定
盤の間の隙間に砥液を注流しながら研磨が行なわ
れる。 型板10には、積層挿入体18を受け入れるの
に十分な直径の貫通穴16が必要個数だけ等間隔
をおいて設けられており、各穴16は、隣接する
キヤリアプレート12の面と協同して空洞を形成
する。型板10の、挿入体18を入れる穴16
は、パンチで打ち抜くか、あるいはレーザで切り
抜くこともできるが、機械加工によつて穿設した
場合、穴の縁が工作物を研磨中確実に保持するこ
とが認められた。 型板10は、米国でG−10と称されるガラス繊
維入りエポキシ樹脂で形成することができるが、
G−10の他に、例えばポリカーボネート、ポリウ
レタン、アセタール、フエノール樹脂、ポリエス
テル、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル等のプラ
スチツクなどの他の材料を用いることもできる。
ただし、型板10の素材として金属材を使用する
のは適当ではない。なぜなら、金属材は、摩耗率
が高く、硬いために工作物の縁を欠いてしまうお
それがあるからである。 型板10は適当な接着剤層14によつてキヤリ
アプレート12に固着させる。接着剤としては、
3M社のNo.583のようなホツトメルト型フエノール
樹脂が良好であり、型板を交換する場合、熱又は
アセトンにより容易に軟化させ除去することがで
きる。型板10をキヤリアプレート12に固定す
る場合、接着剤層14が型板10の穴16によつ
て画定される部分のキヤリアプレート12上に残
らないようにすることが肝要である。即ち、キヤ
リアプレート12の各空洞の部分には接着剤層1
4を被着させない。 各空洞には同型の積層挿入体18を挿入するこ
とができるようにする。各積層挿入体18は裏当
材20と、取付材24と、両者の間に介在し両者
を結合する接着剤22とによつて一体に構成す
る。 挿入体18の裏当材20は、平坦なフイルム、
シート又はプレートであり、柔軟な圧縮性の取付
材24を保持することができる半剛性のプラスチ
ツクであるが、凹凸がなく防水性であることが必
要である。裏当材20は、上述したG−10(ガラ
ス繊維入りエポキシ樹脂)で形成するのが好適で
あるが、G−10の他に、例えばポリカーボネー
ト、ポリウレタン、アセタール、フエノール樹
脂、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビ
ニル等のプラスチツク、及び金属のシートなども
平坦で研磨材との適合性が良いものであれば、使
用することができる。 ある種の研磨機又はラツプ盤においては、キヤ
リアプレート12を持上げたとき、挿入体18が
確実に空洞内に保持されるのを保証するための手
段を設けることが望ましい。そのためには、穴1
6内のキヤリアプレート12の面に水等の液体を
滴下し、その上に挿入体を押圧することによつて
取付ける。かくすることによつて、挿入体18
は、穴16の中で浮動的に、回転自在に取付けら
れ、更に取付材24の圧縮自在性が呼応して外か
らの偏つた作用圧や、積層挿入体のうねりや傾
き、ウエーハの平面上の微小な凹凸等に鋭敏に対
応して精細に研磨圧力を均一化し研磨結果を良好
ならしめる。 挿入体18の裏当材20の、クロームめつきさ
れたキヤリアプレート12の表面に対する摩擦係
数は、工作物即ちウエーハ26の、取付材24に
対する摩擦係数より低くなるように選定する。ウ
エーハのラツプ仕上げ又は研磨操作中、ウエーハ
26と挿入体18は、一体として、型板10の穴
16内でキヤリアプレート12に対して自由に回
転することができ、水平方向の研磨を均一ならし
める。研磨により損傷が激しいのは、ウエーハを
取付ける部分であり、本発明では挿入体の部分で
ある。又、挿入体は、使用により次第に弾力性を
減退し、材料的老化も起こすので、取換えなけれ
ばならないが、従来のように型枠全体を取換える
のでなく、その一部分である挿入体のみを取換え
ればよい。しかも、挿入体の脱着は甚だ簡単であ
る。 工作物26は、この取付材24に脱着自在に接
合させる。挿入体18と工作物26との合計の厚
さは、型板10と接着剤層14との合計の厚さよ
り大きいので、工作物26は、それと隣接する型
板10の露出面を越えて突出する(第2図参照)。
キヤリアプレート12は、スピンドル30上で軸
受28の周りに回転自在とする。取付材24は、
柔軟な圧縮性シートであつて、復元性をもつマイ
クロポーラス(微孔質)フオームである。このよ
うな材料は、水に濡れても紙のように崩れること
がなく、しわにならず、適度の弾性を有し、ちり
や異物に対しても大きな許容性をもつ。取付材2
4へのウエーハの取付けは、キヤリアプレートへ
の挿入体の取付けと同じ方法で行なうことができ
る。即ち、取付材の表面に水等の液体を滴下して
シリコンウエーハを押付けて保持させる。 取付材24の容積圧縮弾性率は、最終製品に得
られる平面度に非常に強い影響力を有することが
認められた。取付材24が通常の研磨時の作用力
(即ち加工圧)を受けて、その材料の圧縮可能範
囲の10ないし60%に圧縮される状態で研磨される
ウエーハが最も高い平面度を示した。圧縮度は、
取付材に、それ以上容積圧縮を示さなくなるまで
順次に高い荷重をその極限までかけることによつ
て測定することができる。例えば、ある特定材料
の0.381mm(15ミル)厚のマイクロポーラスフイ
ルムの極限圧縮時の厚さは0.127mm(5ミル)で
あつた。このフイルムの場合、その圧縮可能範囲
の10〜60%の圧縮は、0.0254〜0.1524mm(1〜6
ミル)の圧縮に相当する。 取付材24の材料としては、例えば、模造皮革
を得るために開発された凝固微孔質(マイクロポ
ーラス)フイルムや、微気泡(マイクロフオー
ム)のインフレートフオーム又はそれらの複合材
などが好適であることが認められた。前者の材料
の例としては、米国特許第4021161号に記載され
た中間層、米国特許第3871938号、4006052号、
3284274号、3492154号、3565668号、3524791号、
及び3208875号に記載されたフイルムなどがある。
ある種のフイルムの場合は、直径500μもの大き
な微孔の存在でさえも、圧縮永久歪特性を劣化さ
せることなく、初期圧縮弾性率を低くする利点が
あると考えられる。 更に又、取付材24にとつては、圧縮永久歪が
非常に有害であることが分かつた。取付材24の
圧縮永久歪はゼロであるのが理想であり、実際上
可能なかぎり低い圧縮永久歪値を有する材料であ
ることが望ましい。又、ヒステリシスの高い材料
では、最終製品に良好な平面度が得られないこと
が認められるので、ヒステリシスも低いほどよ
い。これは、取付材が研磨又はラツプ仕上操作の
作用力を受けて屈曲したとき過熱や不均一な熱を
生じるためであると考えられる。 最終製品の平面度に及ぼす影響という点では取
付材24は、最も重要な要素である。この取付材
は、工作物26の裏面に直接接触させるようにし
た場合に最も効果的に使用しうることが確認され
た。取付材24は、その密度を減少させることに
よつて、あるいは又、その表面をサンドブラスト
処理して、その気孔を露出させ、表面の圧縮弾性
率を低下させることによつても良い結果が得られ
ることが認められた。 本発明の工作物ホルダーの使用に当たつては、
第2図に示されるように、キヤリアプレート12
に接着剤層14を介して型板10を貼着する。裏
当材20と取付材24を接着剤22によつて一体
に結合させることにより形成した積層挿入体18
を準備する。穴16内のキヤリアプレート12の
面に水等の液体を滴下し、その上に挿入体の裏当
材を押圧することによつて挿入体を取付ける。工
作物26を水等の液体を用いて挿入体の取付材
(マイクロポーラス又はマイクロフオームフイル
ム)24に脱着自在に保持させる。挿入体18と
工作物26との合計の厚さは、型板10と接着剤
層14との合計の厚さより大きくし、工作物26
が、それと隣接する型板10の露出面を越えて突
出するようにする。次いで、研磨機の定盤(下定
盤)(図示せず)に研磨材を装着し、キヤリアプ
レート(上定盤)12を定盤に合わせて研磨(加
工)圧をかけ、キヤリアプレートを回転させ上下
定盤の間の隙間に砥液を注流しながら研磨を行な
う。 挿入体18は、何回かの研磨に使用すると劣化
して工作物の仕上精度が不良になるが、その前に
工作物ホルダー全体でなく挿入体だけを新しいも
のと交換すればよい。先に述べたように、取付材
24として容積圧縮率10〜60%のマイクロポーラ
ス又はマイクロフオーム(例えば発泡ポリウレタ
ンシート)を用いたときに特に良好な結果が得ら
れることが認められた。紙などの容積圧縮率の小
さいものは不適である。 研磨終了後は、ウエーハ及び挿入体18を軽く
空気を噴射することによつて穴16から容易に取
外すことができる。ウエーハを取付けたままの挿
入体18を型板10の各穴16から吐出させるた
めの別法として、小さいピン型プランジヤを各穴
の裏側に位置するようにキヤリアプレート12内
に組込んでおき、そのプランジヤを突出させるこ
とによつて挿入体を穴から吐出させるようにして
もよい。次いで、ウエーハ付挿入体を湯の中へ落
し、取付材24とウエーハの間に小さなブレード
を割り込ませることによつてウエーハを挿入体1
8から簡単に剥離させることができる。 具体例 1 直径203mm、厚さ1.27mmのガラス繊維入りエポ
キシ樹脂(米国でG−10と称される材料)のシー
トの円板を型板10とし、これに直径77.47±
0.127mmの穴16を穿設した。これらの穴は型板
10の円周方向に等間隔に配置した。 型板10は、ホツトメルト型フエノール樹脂系
接着剤(3M社製品No.583)でキヤリアプレート1
2に固定した。型板10の穴16とキヤリアプレ
ート面とで空洞が形成された。 挿入体18は、直径76.8mm、呼び厚さ0.508mm
にまで平坦にラツプ仕上したG−10製の裏当材2
0の上に、米国特許第3871938号の教示に従つて
造られた容積圧縮性人工皮革用シートを0.381mm
の厚さに分割して取付材24とし、上記接着剤で
接合したものである。この挿入体の取付材24の
表面に水分をもたせ、その上に研磨すべきウエー
ハの裏面を押しつけて保持した。 次ぎに、型板10の穴内に水分を入れ、上記の
ようにしてウエーハを取付けた挿入体を、その裏
当材20をキヤリアプレート面に向けて押しつけ
表面張力によつて保持した。 ウエーハの研磨は慣用の態様で行つた。結果は
下記表1に示す通りであり、良好な平面度の研磨
ウエーハが得られた。 具体例 2 挿入体18に用いられる取付材24として米国
特許第3483015号に記載された容積圧縮性シート
を用いた以外は具体例1と全く同様に操作してシ
リコンウエーハの研磨を行つた。得られたウエー
ハの平面精度は、表1に示されるようにTTV値
3.0μであつた。 具体例 3 挿入体18に用いられる取付材24と米国特許
第3565668号に記載された微孔質(マイクロポー
ラス)ポリウレタンシートを用いて具体例1と同
様の方法でシリコンウエーハの研磨を行つた。得
られたウエーハの平面精度は、表1に示されるよ
うにTTV値3.5μであつた。 比較例 1 本発明の効果を従来技術と対比するために、具
体例1に述べた米国特許第3871938号の従来技術
の教示に準じて樹脂付着量を調整して得られた材
料で容積圧縮率が5%のものを用いて具体例1と
同様の方法でシリコンウエーハの研磨を行つた。
得られたウエーハのTTV値は下記表1に示され
るように8.0μという悪い値であつた。 比較例 2 具体例3に述べた米国特許第3565668号の従来
技術の教示に準じて作製した、容積圧縮率65%の
微孔質ポリウレタンシートを用いて具体例1と同
様の方法でシリコンウエーハの研磨を行つた。得
られたウエーハのTTV値は下記表1に示される
ように7.0μであつた。 比較例 3 挿入体18に用いられる取付材24として非容
積圧縮性であるシリコンゴムを用いた以外は具体
例1と全く同様に操作してシリコンウエーハの研
磨を行つた。得られたウエーハの平面精度は、表
1に示されるようにTTV値9.0μであつた。 比較例 4 比較例3におけるシリコンゴムのフイルムに代
えて非容積圧縮性である高度可塑化ビニル層を用
いて具体例1と全く同様に操作してシリコンウエ
ーハの研磨を行つた。得られたウエーハの平面精
度は、表1に示されるようにTTV値8.0μであつ
た。 【表】
及び研削に使用する工作物ホルダに関し、特に、
半導体ウエーハの研磨のための工作物ホルダに関
する。 従来の技術 従来、シリコンウエーハなどの半導体を研磨加
工する際、工作物ウエーハをキヤリアプレートに
取付ける方法としてワツクス式と、ワツクスレス
式の2方法がある。前者は、シリコンウエーハの
裏面にワツクスを薄膜状に被覆するか、キヤリア
プレートの表面にワツクス溶液の非常に薄い層を
スピンコーチングにより被覆する方法である。そ
の場合、溶媒は蒸発し、非常に平面度の高いワツ
クスの薄膜が残され、このワツクスの表面上にウ
エーハを押し付けてキヤリアプレートに取付け
る。しかし、このようなワツクス方式は、作業者
の熟練依存度が高いこと、塵埃、粉塵、その他の
汚染に対する許容度が低いなどの欠点がある他、
研磨終了毎にキヤリアプレートからウエーハを外
した後、次の研磨工程の前にキヤリアプレートの
表面からワツクスを完全に除去する必要がある。
しかも、そのような洗浄工程にはトリクレンなど
の地下汚染や作業環境の悪化を招く塩素系溶剤を
用いなければならず、又、そのような洗浄操作に
は熟練した作業者を必要とし、費用と時間がかか
る。これに対して、近年提案されているワツクス
レス方式として、ウエーハを紙を介してキヤリア
プレートに取付ける方式(特開昭55−11767号)
や、同心円状の溝を刻設したキヤリアプレートの
表面に固化しない粘着シートを介してウエーハ保
持用パツドを取付ける方法(特開昭56−146667)
などがある。 前者(特開昭55−11767号)では、平坦なキヤ
リアプレート(ターンテーブル)の表面に座ぐり
又は凹部を形成し、この凹部に水で濡らしたクツ
シヨン紙を入れ、その上にウエーハを挿添する。
しかし、この方法では、ウエーハのサイズが変わ
る度に、それに合わせて専用のキヤリアプレート
を製作しなければならず、多大の労力、投資費用
及び保管スペースを必要とする。しかも、紙を濡
らすために、研磨前や研磨中に紙がしわになり易
く、ウエーハのロス率が高くなる。又、紙自体の
うねりや凹凸も作用し、クツシヨン性も悪く、ウ
エーハの平面精度も十分に出ない。 後者(特開昭56−146667)は、固化しない接着
剤を用いてウエーハ保持用パツドをキヤリアプレ
ート(押え板)に接着すると、研磨中に発生する
摩擦力により徐々にパツドが移動して片寄り研磨
ウエーハの平坦度が悪くなるという欠点を克服す
るために、キヤリアプレート(押え板)の平坦面
に同心状の溝を刻設し、この溝付き押付面に粘着
シートを介してウエーハ保持用パツドを取付ける
こととしたものであるが、溝付き押付面の凹凸が
ウエーハに反映して良好な平面精度が得られな
い。このような工作物ホルダーは、部分的な不具
合のために全体を手直ししなければならない上
に、やはり、ウエーハのサイズ毎に専用のキヤリ
アプレートを製作しなければならず、多大の労
力、投資費用及び保管スペースを必要とする。 ワツクスレス方式の更に別法として、ウエーハ
のサイズに対応する大きさの穴を有する型板(テ
ンプレート)を用意してこれをキヤリアプレート
の表面に固定し、多層積層体(裏当材と、ウエー
ハ取付材)から成るウエーハ保持用パツドを型板
の穴に挿入してキヤリアプレートの表面に固着さ
せる方法が提案されている。この方法では、ウエ
ーハのサイズ毎に高価な専用キヤリアプレートを
用意する必要がなく、ウエーハのサイズに対応す
る穴を備えた、比較的安価な型板だけを用意すれ
ばよいという利点が得られるが、多層積層体のウ
エーハ保持用パツドが固定されて動かず、積層体
を構成する各層の厚みによる凹凸が増幅されてウ
エーハの研磨面に影響し、研磨精度が低下する。
このワツクスレス取付方式は、操作の便と掃除の
便の両面において重要な改良をもたらした。しか
しながら、この改良は、最終部品における平面度
を犠牲にして得られたものにすぎない。産業界、
特にエレクトロニクス業界は、常に、より平面度
の高い部品を求めているので、上述した工作物取
付方式は、不満足なものである。「ワツクスレス」
方式による場合の平面度の低下の主な原因は、裏
当材又は取付材の精度欠落である。エレクトロニ
クス産業では、今日、直径150mmの工作物に凹凸
1μ以内の平面度を必要とするようなウエーハ基
材及びマスクの仕様を考えている。ラツプ仕上げ
工作物にそのような平面度を達成するには、通
常、加工すべき工作物をその所要の平面度と少く
とも同等の平面度の基準表面に当接させて固定し
なければならない。しかし、ワツクスレス取付法
に使用される取付材では、そのような精度に形成
するのは、経済的にみて、あるいは実用上からみ
て不可能である。そのような取付材における精度
の欠落は、取付材自体の柔軟性又は圧縮性によつ
てある程度補償することができる。しかしなが
ら、複数個のウエーハを柔軟な、又は圧縮自在の
取付材を用いて単一のキヤリアプレートに取付け
た場合、うねり作用が生じ、最終仕上り工作物の
平面度が著しく損われる。又、それらのウエーハ
を固定位置に保持するようにしたとすると、取付
材自体のばらつきが、最終的に仕上り工作物の平
面度に反映されてしまう。 発明が解決しようとする問題点 本発明は、従来のワツクス方式及びワツクスレ
ス方式のいずれにも随伴する上述のような問題点
を解決することを企図したものであり、今日エレ
クトロニクス産業において直径150mmのウエーハ
で1μ以内の凹凸に仕上げられた平面度のウエー
ハやマスクが要求されることに鑑みて、シリコ
ン、ガラス又はその他の材料でできた平坦な工作
物に研削、ラツプ仕上又は研磨などの加工を施す
間できうる限り平面度の高い表面を得るためにそ
れらの平坦な工作物をそれぞれ独立して取付け、
研磨面の微少な傾きを補償しウエーハの研磨精度
を向上させるようにした改良ワツクスレス式工作
物ホルダーを提供する。 問題点を解決するための手段 本発明は、上記問題点を解決するために、平坦
な工作物の研磨、ラツプ仕上げ及び研削のための
工作物ホルダであつて、 回転自在に取付けることができるようになされ
たキヤリアプレートと、 該キヤリアプレートの一方の面に脱着自在に固
定されており、該面と協同して空洞を画定する少
なくとも1つの貫通穴を有する平坦な型板と、 該空洞内に研磨時に水等の液体により浮動しう
るように回転自在に保持された積層挿入体とから
成り、該挿入体は、工作物の面に脱着自在に取付
けることができ、研磨時の加工圧のもとで10%な
いし60%に圧縮される圧縮弾性率を有する容積圧
縮性材料から成る工作物取付材と、しわのよらな
い平坦な半剛性プラスチツクの裏当材を含むもの
であることを特徴とする挿入体型工作物ホルダを
提供する。 このホルダは、回転自在のキヤリアプレート
と、キヤリアプレートの一方の面に脱着自在に
(容易に取外しできるように)固定される平坦な
型板を備えている。型板には複数の貫通穴が設け
られており、それらの穴の各々は、それと隣接す
る上記キヤリアプレートの面と協同して空洞を形
成する。各空洞内に挿入体が脱着自在に装着され
る。各挿入体は、処理すべきウエーハ即ち工作物
を脱着自在に取付けるための積層体である。この
挿入体とウエーハの総厚みは型板の厚みを越える
のでウエーハは型板の穴から突出した状態とな
る。 発明の作用効果 本発明によれば、各ウエーハを1つのキヤリア
プレート面上に各々のウエーハ同志が拘束を受け
ることなくそれぞれ他のウエーハとは独立した態
様で、かつ、各ウエーハをそれぞれの個別空洞内
に自由に浮動しうるように取付け、それによつて
取付材のばらつき(製品むら)や凹凸の影響を受
けないようにすることができる。 本発明のホルダによれば、製造費の高いキヤリ
アプレートを交換する必要がないことはもちろ
ん、比較的製造費の高い型板をも交換する必要な
しに工作物(ウエーハ)を保持するための安価な
積層挿入体だけを容易に交換することができ、更
に又、各工作物をその都度ワツクスで取付ける必
要なしに、ワツクス取付方式を用いた場合と同様
の平面度が得られる。 本発明によれば、積層挿入体に使用される裏当
材の平面度又は精度より優れた平面度を最終製品
にもたらすような経済的な、融通性のある取付装
置が提供される。 実施例の説明 添付図を参照して説明すると、本発明の工作物
ホルダーは、キヤリアプレート12と、キヤリア
プレートの一方の面に接着剤層14によつて脱着
自在に固着された平坦な型板10と、積層挿入体
18とから成る。 キヤリアプレート12は、通常、0.5μm以内の
平面度にまでラツプ仕上し、表面を硬くし、腐食
を防止するためにクロームを蒸着した鋳鉄によつ
て製造される。キヤリアプレートは、研磨機の研
磨用平面体であつて、キヤリアプレートは上定盤
とも称され、使用時には、キヤリアプレート(上
定盤)に工作物(ウエーハ)を取付け、下定盤に
研磨材を装着し、上下定盤を合わせて研磨(加
工)圧をかけキヤリアプレートを回転させ上下定
盤の間の隙間に砥液を注流しながら研磨が行なわ
れる。 型板10には、積層挿入体18を受け入れるの
に十分な直径の貫通穴16が必要個数だけ等間隔
をおいて設けられており、各穴16は、隣接する
キヤリアプレート12の面と協同して空洞を形成
する。型板10の、挿入体18を入れる穴16
は、パンチで打ち抜くか、あるいはレーザで切り
抜くこともできるが、機械加工によつて穿設した
場合、穴の縁が工作物を研磨中確実に保持するこ
とが認められた。 型板10は、米国でG−10と称されるガラス繊
維入りエポキシ樹脂で形成することができるが、
G−10の他に、例えばポリカーボネート、ポリウ
レタン、アセタール、フエノール樹脂、ポリエス
テル、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル等のプラ
スチツクなどの他の材料を用いることもできる。
ただし、型板10の素材として金属材を使用する
のは適当ではない。なぜなら、金属材は、摩耗率
が高く、硬いために工作物の縁を欠いてしまうお
それがあるからである。 型板10は適当な接着剤層14によつてキヤリ
アプレート12に固着させる。接着剤としては、
3M社のNo.583のようなホツトメルト型フエノール
樹脂が良好であり、型板を交換する場合、熱又は
アセトンにより容易に軟化させ除去することがで
きる。型板10をキヤリアプレート12に固定す
る場合、接着剤層14が型板10の穴16によつ
て画定される部分のキヤリアプレート12上に残
らないようにすることが肝要である。即ち、キヤ
リアプレート12の各空洞の部分には接着剤層1
4を被着させない。 各空洞には同型の積層挿入体18を挿入するこ
とができるようにする。各積層挿入体18は裏当
材20と、取付材24と、両者の間に介在し両者
を結合する接着剤22とによつて一体に構成す
る。 挿入体18の裏当材20は、平坦なフイルム、
シート又はプレートであり、柔軟な圧縮性の取付
材24を保持することができる半剛性のプラスチ
ツクであるが、凹凸がなく防水性であることが必
要である。裏当材20は、上述したG−10(ガラ
ス繊維入りエポキシ樹脂)で形成するのが好適で
あるが、G−10の他に、例えばポリカーボネー
ト、ポリウレタン、アセタール、フエノール樹
脂、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビ
ニル等のプラスチツク、及び金属のシートなども
平坦で研磨材との適合性が良いものであれば、使
用することができる。 ある種の研磨機又はラツプ盤においては、キヤ
リアプレート12を持上げたとき、挿入体18が
確実に空洞内に保持されるのを保証するための手
段を設けることが望ましい。そのためには、穴1
6内のキヤリアプレート12の面に水等の液体を
滴下し、その上に挿入体を押圧することによつて
取付ける。かくすることによつて、挿入体18
は、穴16の中で浮動的に、回転自在に取付けら
れ、更に取付材24の圧縮自在性が呼応して外か
らの偏つた作用圧や、積層挿入体のうねりや傾
き、ウエーハの平面上の微小な凹凸等に鋭敏に対
応して精細に研磨圧力を均一化し研磨結果を良好
ならしめる。 挿入体18の裏当材20の、クロームめつきさ
れたキヤリアプレート12の表面に対する摩擦係
数は、工作物即ちウエーハ26の、取付材24に
対する摩擦係数より低くなるように選定する。ウ
エーハのラツプ仕上げ又は研磨操作中、ウエーハ
26と挿入体18は、一体として、型板10の穴
16内でキヤリアプレート12に対して自由に回
転することができ、水平方向の研磨を均一ならし
める。研磨により損傷が激しいのは、ウエーハを
取付ける部分であり、本発明では挿入体の部分で
ある。又、挿入体は、使用により次第に弾力性を
減退し、材料的老化も起こすので、取換えなけれ
ばならないが、従来のように型枠全体を取換える
のでなく、その一部分である挿入体のみを取換え
ればよい。しかも、挿入体の脱着は甚だ簡単であ
る。 工作物26は、この取付材24に脱着自在に接
合させる。挿入体18と工作物26との合計の厚
さは、型板10と接着剤層14との合計の厚さよ
り大きいので、工作物26は、それと隣接する型
板10の露出面を越えて突出する(第2図参照)。
キヤリアプレート12は、スピンドル30上で軸
受28の周りに回転自在とする。取付材24は、
柔軟な圧縮性シートであつて、復元性をもつマイ
クロポーラス(微孔質)フオームである。このよ
うな材料は、水に濡れても紙のように崩れること
がなく、しわにならず、適度の弾性を有し、ちり
や異物に対しても大きな許容性をもつ。取付材2
4へのウエーハの取付けは、キヤリアプレートへ
の挿入体の取付けと同じ方法で行なうことができ
る。即ち、取付材の表面に水等の液体を滴下して
シリコンウエーハを押付けて保持させる。 取付材24の容積圧縮弾性率は、最終製品に得
られる平面度に非常に強い影響力を有することが
認められた。取付材24が通常の研磨時の作用力
(即ち加工圧)を受けて、その材料の圧縮可能範
囲の10ないし60%に圧縮される状態で研磨される
ウエーハが最も高い平面度を示した。圧縮度は、
取付材に、それ以上容積圧縮を示さなくなるまで
順次に高い荷重をその極限までかけることによつ
て測定することができる。例えば、ある特定材料
の0.381mm(15ミル)厚のマイクロポーラスフイ
ルムの極限圧縮時の厚さは0.127mm(5ミル)で
あつた。このフイルムの場合、その圧縮可能範囲
の10〜60%の圧縮は、0.0254〜0.1524mm(1〜6
ミル)の圧縮に相当する。 取付材24の材料としては、例えば、模造皮革
を得るために開発された凝固微孔質(マイクロポ
ーラス)フイルムや、微気泡(マイクロフオー
ム)のインフレートフオーム又はそれらの複合材
などが好適であることが認められた。前者の材料
の例としては、米国特許第4021161号に記載され
た中間層、米国特許第3871938号、4006052号、
3284274号、3492154号、3565668号、3524791号、
及び3208875号に記載されたフイルムなどがある。
ある種のフイルムの場合は、直径500μもの大き
な微孔の存在でさえも、圧縮永久歪特性を劣化さ
せることなく、初期圧縮弾性率を低くする利点が
あると考えられる。 更に又、取付材24にとつては、圧縮永久歪が
非常に有害であることが分かつた。取付材24の
圧縮永久歪はゼロであるのが理想であり、実際上
可能なかぎり低い圧縮永久歪値を有する材料であ
ることが望ましい。又、ヒステリシスの高い材料
では、最終製品に良好な平面度が得られないこと
が認められるので、ヒステリシスも低いほどよ
い。これは、取付材が研磨又はラツプ仕上操作の
作用力を受けて屈曲したとき過熱や不均一な熱を
生じるためであると考えられる。 最終製品の平面度に及ぼす影響という点では取
付材24は、最も重要な要素である。この取付材
は、工作物26の裏面に直接接触させるようにし
た場合に最も効果的に使用しうることが確認され
た。取付材24は、その密度を減少させることに
よつて、あるいは又、その表面をサンドブラスト
処理して、その気孔を露出させ、表面の圧縮弾性
率を低下させることによつても良い結果が得られ
ることが認められた。 本発明の工作物ホルダーの使用に当たつては、
第2図に示されるように、キヤリアプレート12
に接着剤層14を介して型板10を貼着する。裏
当材20と取付材24を接着剤22によつて一体
に結合させることにより形成した積層挿入体18
を準備する。穴16内のキヤリアプレート12の
面に水等の液体を滴下し、その上に挿入体の裏当
材を押圧することによつて挿入体を取付ける。工
作物26を水等の液体を用いて挿入体の取付材
(マイクロポーラス又はマイクロフオームフイル
ム)24に脱着自在に保持させる。挿入体18と
工作物26との合計の厚さは、型板10と接着剤
層14との合計の厚さより大きくし、工作物26
が、それと隣接する型板10の露出面を越えて突
出するようにする。次いで、研磨機の定盤(下定
盤)(図示せず)に研磨材を装着し、キヤリアプ
レート(上定盤)12を定盤に合わせて研磨(加
工)圧をかけ、キヤリアプレートを回転させ上下
定盤の間の隙間に砥液を注流しながら研磨を行な
う。 挿入体18は、何回かの研磨に使用すると劣化
して工作物の仕上精度が不良になるが、その前に
工作物ホルダー全体でなく挿入体だけを新しいも
のと交換すればよい。先に述べたように、取付材
24として容積圧縮率10〜60%のマイクロポーラ
ス又はマイクロフオーム(例えば発泡ポリウレタ
ンシート)を用いたときに特に良好な結果が得ら
れることが認められた。紙などの容積圧縮率の小
さいものは不適である。 研磨終了後は、ウエーハ及び挿入体18を軽く
空気を噴射することによつて穴16から容易に取
外すことができる。ウエーハを取付けたままの挿
入体18を型板10の各穴16から吐出させるた
めの別法として、小さいピン型プランジヤを各穴
の裏側に位置するようにキヤリアプレート12内
に組込んでおき、そのプランジヤを突出させるこ
とによつて挿入体を穴から吐出させるようにして
もよい。次いで、ウエーハ付挿入体を湯の中へ落
し、取付材24とウエーハの間に小さなブレード
を割り込ませることによつてウエーハを挿入体1
8から簡単に剥離させることができる。 具体例 1 直径203mm、厚さ1.27mmのガラス繊維入りエポ
キシ樹脂(米国でG−10と称される材料)のシー
トの円板を型板10とし、これに直径77.47±
0.127mmの穴16を穿設した。これらの穴は型板
10の円周方向に等間隔に配置した。 型板10は、ホツトメルト型フエノール樹脂系
接着剤(3M社製品No.583)でキヤリアプレート1
2に固定した。型板10の穴16とキヤリアプレ
ート面とで空洞が形成された。 挿入体18は、直径76.8mm、呼び厚さ0.508mm
にまで平坦にラツプ仕上したG−10製の裏当材2
0の上に、米国特許第3871938号の教示に従つて
造られた容積圧縮性人工皮革用シートを0.381mm
の厚さに分割して取付材24とし、上記接着剤で
接合したものである。この挿入体の取付材24の
表面に水分をもたせ、その上に研磨すべきウエー
ハの裏面を押しつけて保持した。 次ぎに、型板10の穴内に水分を入れ、上記の
ようにしてウエーハを取付けた挿入体を、その裏
当材20をキヤリアプレート面に向けて押しつけ
表面張力によつて保持した。 ウエーハの研磨は慣用の態様で行つた。結果は
下記表1に示す通りであり、良好な平面度の研磨
ウエーハが得られた。 具体例 2 挿入体18に用いられる取付材24として米国
特許第3483015号に記載された容積圧縮性シート
を用いた以外は具体例1と全く同様に操作してシ
リコンウエーハの研磨を行つた。得られたウエー
ハの平面精度は、表1に示されるようにTTV値
3.0μであつた。 具体例 3 挿入体18に用いられる取付材24と米国特許
第3565668号に記載された微孔質(マイクロポー
ラス)ポリウレタンシートを用いて具体例1と同
様の方法でシリコンウエーハの研磨を行つた。得
られたウエーハの平面精度は、表1に示されるよ
うにTTV値3.5μであつた。 比較例 1 本発明の効果を従来技術と対比するために、具
体例1に述べた米国特許第3871938号の従来技術
の教示に準じて樹脂付着量を調整して得られた材
料で容積圧縮率が5%のものを用いて具体例1と
同様の方法でシリコンウエーハの研磨を行つた。
得られたウエーハのTTV値は下記表1に示され
るように8.0μという悪い値であつた。 比較例 2 具体例3に述べた米国特許第3565668号の従来
技術の教示に準じて作製した、容積圧縮率65%の
微孔質ポリウレタンシートを用いて具体例1と同
様の方法でシリコンウエーハの研磨を行つた。得
られたウエーハのTTV値は下記表1に示される
ように7.0μであつた。 比較例 3 挿入体18に用いられる取付材24として非容
積圧縮性であるシリコンゴムを用いた以外は具体
例1と全く同様に操作してシリコンウエーハの研
磨を行つた。得られたウエーハの平面精度は、表
1に示されるようにTTV値9.0μであつた。 比較例 4 比較例3におけるシリコンゴムのフイルムに代
えて非容積圧縮性である高度可塑化ビニル層を用
いて具体例1と全く同様に操作してシリコンウエ
ーハの研磨を行つた。得られたウエーハの平面精
度は、表1に示されるようにTTV値8.0μであつ
た。 【表】
第1図は本発明による工作物ホルダの下からみ
た平面図、第2図は第1図の線2−2に沿つてみ
た断面図である。 10:型板、12:キヤリアプレート、14:
接着剤層、16:穴、18:挿入体、20:裏当
材、22…接着剤層、24:取付材。
た平面図、第2図は第1図の線2−2に沿つてみ
た断面図である。 10:型板、12:キヤリアプレート、14:
接着剤層、16:穴、18:挿入体、20:裏当
材、22…接着剤層、24:取付材。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 平坦な工作物の研磨、ラツプ仕上げ及び研削
のための工作物ホルダであつて、 回転自在に取付けることができるようになされ
たキヤリアプレート12と、 該キヤリアプレートの一方の面に脱着自在に固
定されており、該面と協同して空洞を画定する少
なくとも1つの貫通穴16を有する平坦な型板1
0と、 該空洞内に研磨時に水等の液体により浮動しう
るように回転自在に保持された積層挿入体18と
から成り、該挿入体は、工作物の面に脱着自在に
取付けることができ、研磨時の加工圧のもとで10
%ないし60%に圧縮される圧縮弾性率を有する容
積圧縮性材料から成る工作物取付材24と、しわ
のよらない平坦な半剛性プラスチツクの裏当材2
0を含むものであることを特徴とする挿入体型工
作物ホルダ。
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JPH0335063B2 true JPH0335063B2 (ja) | 1991-05-24 |
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---|---|---|---|
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JP62300310A Granted JPS63162155A (ja) | 1982-09-23 | 1987-11-30 | 研磨のための工作物取付け方法 |
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