JPS5959347A - 研磨操作のための工作物ホルダ - Google Patents

研磨操作のための工作物ホルダ

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JPS5959347A
JPS5959347A JP58029636A JP2963683A JPS5959347A JP S5959347 A JPS5959347 A JP S5959347A JP 58029636 A JP58029636 A JP 58029636A JP 2963683 A JP2963683 A JP 2963683A JP S5959347 A JPS5959347 A JP S5959347A
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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
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Constituent Portions Of Griding Lathes, Driving, Sensing And Control (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背組 平坦な工作物をラップ仕上用または研磨用土ャリアに固
定するには、従来、何らかの接着利を用いるのが普通で
あった。例えば、１つの方法として、キャリアの表面に
ワックス溶液のり１常に薄く層をスピンコーチングによ
り槓杭する方法がある。
その場合、溶ＩＲ？、を蒸発し、−Ｊ１゛常に平１ｎ１
度の高いワックスの薄膜が残される。このワックスの表
面上に例えばウェハなどの工作物を位置づけし、加熱す
れば、ワックスによって画定される平坦な基準平面を歪
めることなく工作物を所定位置に保持するのに十分な結
合力が得られる。この方法は他の大抵の接着方式より優
れてはいるが、加工終了後ワックスを除去するのが困Ｉ
！ＩＩＩであること、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。
現在ではワックス数句法を改良した多くの方法が用いら
れているが、大抵の場合、キャリアを工作物の裏面に何
着する何らかの材料で被覆する。
そのような材料は、表面の粘着性によって４１着するも
のと、スポンジ状で、毛管作用または吸引作用によって
付着するものとの２種類に分けられる。
そのような方式の一例は、米国特許第３．４４９．８７
０号および４．１３２．０３７号に記載されている米国
特許第３．４４９．８７０号に記載された方式では、工
作物に対する追加の保護および安全を与えるために工作
物を保持フェンスで囲繞する。このフェンスは、ウェハ
をギヤリアの下面から滑り出ることがないように所定位
置に保持するのに必要なものと考えられる。
上記米国特許に開示されているようなワックス無し取付
法は、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轡のにすぎない。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、上述した工作物取何方式は
、いずれに固鳴の難点があり、不満足なものである。
「ワックス無し」方式による場合の平面度の低下の主な
原因は、裏当即ち取付材料の精度欠落であるＡエレクト
ロニクス産業は、今日、直径１５０ｍｍの部品に１μ以
内の平面度を必要とするよう表面に当接させて固定しな
りｊればならない。しかし、ワックス無し取付法に使用
される取付材料は、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
軟性または圧縮性によっである程度補イｄすることがで
きる。しかしながら、複数個のウェハを柔軟な、または
圧縮自在の取付材を用いて単一のキャリアに取付けた場
合、うねり作用が生じ、最終仕上り部品の平面度が著し
く損われる。また、それらのウェ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
的に仕上り部品の平面度に反映されてしまう。
本発明は、上述の問題点を解決することを企図したもの
であり、シリコン、ガラスまたはその他の材料でできた
平坦な部品に研削、ラップ仕上または研磨などの加工を
施す間できつる限り平面度の高い表面を得るためにそれ
らの平坦な部品をそれぞれ独立して取付けるための手段
を提供する。
発明の概要 本発明は、研磨、ラップ仕上および研削加工のための工
作物ホルダに関する。このボルダは、回転自在のキャリ
アと、キャリアの一方の面に脱着自在に固定される平坦
な型板とを備えている。型板には複数の貫通穴が設けら
れており、それらの穴の各々が、それと隣接する上記キ
ャリアの面と協同して空洞を画定するようになされてい
る。各空洞内に挿入体を脱着自在に装着する。各挿入体
は、処理すべきウェハ即ち工作物を脱着自在に取付ける
ためのｆｌｆ体である。この積層体とウェハの総厚みは
型板の厚みを越えるのでウェハは型板の穴から突出した
状態となる。
本発明の目的は、各ウェハを同じキャリア上に自由に移
動しつるように、そしてそれぞれ他のウェハとは独立し
た態様で固定することにある。
本発明の他の目的は、各ウェハをそれぞれの個別空洞内
に自由に浮動しつるように取付け、それによって取付材
のばらつきゃ（製品むら）や凹凸の影響を受けないよう
にすることである。
本発明の更に他の目的は、製造費の高い型板組立体を交
換する必要なしにウェハの安価な裏当材だけを容易に交
換することができるようにすることである。
本発明の更に他の目的は、各工作物憂その都度ワックス
で取付ける必要なしに、ワックス取何方式を用いた場合
と同様の平面度が得られるようにすることである。
本発明の更に他の目的は、使用される裏当材の平面度ま
た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を提供することである
。
添付図を参照すると、キャリア１２の一方の面に接着側
層１４によって脱着自在に固着された平坦な型板１０が
示されている。型板１ｏには、複数の貫通穴１６が等間
隔をおいて設けられている。
各穴１６は築隣接するキャリア１２の面と協同して空洞
を画定する。キャリア１２の洛空洞の部分には接着材層
１４を被着させてない。
各空洞に同一の挿入体１８を設ける。各挿入体１８は、
裏当材２０と、取付材２４と、両者の間に介在し両者を
結合する接着材層２２とによって構成する。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１
８と工作物２６との合計の厚さは、型板１０と接着材Ｊ
ｉ１４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）。キャリア１２は、スピンドル３０上で軸受
２６の回りに回転自在とする。
例　　１− 各々直径５　ｉＨ（７６，２ｍ？７Ｚ）　　、厚さ００
２０ｉｎ　（，０，５０８ｍｍ）の３個の挿入体１８を
保持するための取付組立体（１０，１８）を作り、直径
８　Ｉｎ　（２０，３ｃｍ）　　の円形キャリア１２に
固定した。キャリア１２は、０．５μ以内の平面度にま
でラップ仕上げし、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って製造した。
型板１０は、０．０５０量ｎ　（１，２７ｍｍ）の厚さ
の、一般にＧ−１０と称されるガラス繊維入りエポキシ
のシートから形成した。このＧ−１０製の直径８１ｎ（
２０，３α）の円板に、各々直径五〇５０±０．００５
１ｎ（７７４７±０．１２７　ｍｍ）の３つの穴１６を
機械加工によって形成した。これらの穴は、型板１０の
円周方向に等間隔に配置した。穴１６はパンチで打抜く
か、あるいはレーザで切抜くこともできるが、機械加工
によって穿設した場合、穴の縁が工作物なその研磨中よ
り確実に保持することが認められた。
型板１０は、適当な接着材層１４によってキャリア１２
に固着させた。接着材としては、３Ｍ社のＡ３８３のよ
うなホットメルトフェノール樹脂が良好であり、型板を
交換する場合、熱また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という点で好都合である。型板の
摩耗度は操作条件によって大きく異るが、１０００回以
下の使用回数で型板を交換しなりればなら７よくなるこ
とも珍しくはない。型板１０をキャリア１２に固定する
場合、接着材層１４が型板１０の穴１６によって画定さ
れる部分のキャリア１２上（こ残らなし１ようにするこ
とが肝要である。
最後に、挿入体１８を形成した。即ち、Ｇ−１０製の円
板を正確に直径３．０２５　ｉｎ　（７’６．８　ｍｍ
）に機械加工し、０．０２０　ｉｎ　（０，５０８ｍｍ
）の呼び厚さにまで平坦にラップ仕上げして裏当材２０
を形成した。この円板即ち裏当材の一方の面に、０．０
１５ｉｎ（０，３８１ｍｍ）厚さ軟質シリコーンゴムか
ら成るフィルム状の取（ｑ利２４を接合した。
このゴム状フィルムは、８０℃以下の温度で十分に粘着
性を生じ、研磨１べき工作物２６に堅く接着する。１０
０℃以上の温度ではこのゴム状フィルムの接着°ｌ′Ｊ
：け減少し、工作物を容易に外すことができる。
この例の工作物ホルダは、工作物２６として集積回路の
基板にするだめのシリコンウニノ１を研磨するのに用い
た。まず、工作物のウニノーを鋸引きし、ラップ仕上げ
し、蝕刻した。６枚のウニノ・を本発明の工作物ホルダ
に取付けた。これらの３枚（７）　Ｔ７　：ｒ−／’Ｎ
は、はぼ同じ０．０２０　ｉｎ　（０，５０８ｍｍ）の
厚さであった。各ウェハｅ１ｓ’ｃのプレス内で８　ｐ
ｓｉ　（０，５６ｋＦＩ／　ｃｍ”　　）の圧力で３０
秒間取付材２４に圧接することによって挿入体１８に接
合させた。次いで、このウニハエ作物２６を取付けた挿
入体１８を上向きにした型板１０内の予備湿潤させた空
洞内へ上から落下させた。ウェハを取付けた挿入体は、
空洞内の水分の表面張力により所定位置に保持されるの
で、そのままキャリア１２を逆さにして下向きにし、研
磨機のスピンドル６０に取付けた。次いで、慣用の態様
でウェハを研磨した。
、研磨した後、ウェハおよび挿入体を軽く空気を噴射す
ることによって空洞から取外した。ウェハを取付けたま
まの挿入体を型板の各空洞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ャを各空洞の裏側に位置す
るようにキャリア１２内に組込んでおき、そのプランジ
ャを突出することによって挿入体を空洞から吐出させる
ようにしてもよい。次いで、ウェハ付挿入体を湯の中へ
落し、シリコーンゴムから成る取付材２４とウエハの間
に小さなブレードを割込ませること番こよってウェハを
挿入体１８から簡単（こ剥離させた。
挿入体１日の裏当材に用いた材料Ｃ）、クロームめっき
されたキャリア１２の表面番こ対１−る摩擦係数は、工
作物即ちウニノ１２６σ）、取付相２４４０対する摩擦
係数より低くなるよう番こ選定した。従って、ウェハの
ラップ仕上げまたは研磨操４’Ｆ中、ウェハ２６と挿入
体１８は、一体とし゛Ｃ型板の空洞内でキャリア１２に
対して自由に回転すること力（できた。
この例の取付方式によって（σ１磨されたウニノ・６よ
、研磨後付着物を容易に浄化すること力（でき、長女ｆ
な平面度特性を示した。
帆−マー 最終製品の平面度を更に高める試みとして、厚さ００１
０ミル（０，’２５４μ）のＧ−１０裏当材２０に代え
て、超平面状にラップ仕」二げした。−北記裏当材より
厚い、寸法的に安定したセラミック製裏当材を使用した
。しかし、この寸法的Ｇこ安定した挿入体に取付けて研
磨したウニノ１は、例１σ）場合に比べてその平面度は
殆んど向上しな力）つた。
例　　６ 例１の取付組立体（１ｏ、１日）におし）で、取付材２
４０）シリコーンゴムフィルレム番０１（えて、高度可
塑化ビニル層を用いた。このビニル材ａｔ、ウェハを挿
入体に１２０℃の温度で圧着さセ°、挿入体から１０℃
の温度で剥取った点を除し）で＆ま、先のシリコーンゴ
ムフィルムの場合と同じ態様で用いた。この例に従って
研磨したウエノ１番マ、例１の場合に比べて幾分高い（
良好な）平面）貨力（イ尋られた。これは、シリコーン
ゴムフィルムよリモ、ビニル層の方が、研磨操作中に生
じる熱しこよって流動せしめられる度合が高く、ビニル
層自体の門［５が最終製品（ウニノ・）に得られる平面
度に及Ｇｆす影響が小さいためであると考えられる。換
言１゛れば、ビニル層を含む挿入体１８は、最１ｇ製品
Ｎ菊に得られる平面度に及ぼす影響としＡう点てより「
中立性」が高い。
、例　４ 挿入体１８の上記「中立性」を更Ｇこ高めるために（即
ち、挿入体が最終製品に得られる平面度に与える息い影
響を少くするために）、取イ］材２４（シリコーンゴム
またはビニル）を、容積圧縮性材料の薄いシートから成
るものに代えた。この目的のために、米国特Ｉｆ１′第
！ｌ、　４８３．０１５号の教示に従って作ったフィル
ム状シートを厚さ００１５１ｎ　（０，Ｓ　８１ｍｍ）
にまで分割し、３Ｍ社の５８３接着材を用いてＧ−１０
製裏当利２０に接合した。
この例の取付組立体に取付けて研磨したウニノ・は、先
の例１〜６の場合よりも優れた平面度を示した。
ある種の研磨機またはランプ盤においては、キャリア１
２を持上げたとき、挿入体１日が確実に空洞内に保持さ
れるのを保証するだめの手段を設けることが望ましい場
合がある。そのための１つの方法は、挿入体１８の裏面
とキャリア１２の面との間に少量の粘着力の強い、高粘
性の液体を介在させることである。その目的のために、
高分子鼠グリコールならびに低分子量ニジストマーを試
した。工作物２６と挿入体１８の面との摩擦力が、挿入
体に対する工作物の移動または回転を許すような摩擦力
であるならば、必ずしも挿入体自体は空洞内で回転しつ
るように構成する必要はない。
例　　５ この例では、挿入体１８を空洞の底部のギヤリア１２の
露出表面に仮付けにより接合させた。この目的のために
感圧接着材を用いた。
型板１０は、例１の場合と同様に０．０５０１ｎ（０，
７６２ｍｍ　）にまでラップ仕上げし、機械加工により
穴１６を穿設し、キャリア１２に取付けた。次いで、型
板１０を上にしてキャリア１２をオーブン内に入れ、１
５０℃の温度にまで加熱した。２０％のポリプロピレン
グリフールを含有した、正確に１グラムのペンタリンＣ
（商標名）＃脂即ちワックスを各空洞の中央部に置いて
溶融させた。次いで、各空洞内に例４で用いたのと同様
の、ただしＧ−１０ｉ４裏当材を除いた、３０２５ｉｎ
（７６，８ｍｍ）径のフィルム円板状の挿入体１８を挿
入した。各挿入体即ちフィルム円板１８の上面に、直径
５　ｉｎ　（７６，２ｍｔｎ）、厚さ００２０ｉｎ　（
０，５０８ｍｙｎ）の研削された超平坦なシリコンウェ
ハを載ぜた。次いでこの組立体全体を上記ワックスが溶
融状態にあって暖い間にプレス内に入れて２０℃にまで
冷却した。プレスの圧力は５０　ｌｂ　　（２２，５に
！、）の下向き力が得られるように調節した。５分後そ
の組立体をプレスから取出し、ウェハをフィルム円板か
ら外して空洞から取出した。
この時点ではフィルム円板１８は、上記ワックスにより
各空洞の底面（即ちキャリア）に堅く接合されていた。
ウェハの超平坦面をフィルム円板１８に圧接させたこと
によりワックスが流動せしめられキャリア１２と挿入体
１日との間の凹凸を埋めていた。次に、フィルム円板１
８を水で湿し、ウェハを再び挿入し、先に述べた例の場
合と同様にして研磨した。約２０〜２５回研磨操作を行
った後、フィルム円板１８は、最終製品（ウェハ）の平
面度を劣化させるほどに摩耗または汚染されていること
が認められた。この時点で、ギヤリアを１５０℃（即ち
、ワックスを溶融させるのに十分な温度ではあるが、型
板１０をキャリア１２に接合している接着材を溶／ａ　
シない温度）にまで再加熱することによって円＆１８を
外して、新しい円板１８を最初のものと同様の態様で空
洞に挿入した。この例の重要な利点は、ギ、・ヤリア１
２に対する挿入体１８のワックスによる接合におい′Ｃ
該挿入体を所定位置に圧着（プレス）させるのに用いら
れる超平坦なウェハ（工作物）がワックスおよびフィル
ム円板を所定ｒＰＪｉ部」内へ流動させ、挿入体および
キャリアの面の凹凸を補償することである。この例に従
って取付けたウェハは、研磨操作によって極めて高い平
面度が得られた。
特に留意すべきことは、超平炬なブランク（ウェハ）を
用いて、工作物（ウェハ）に作用すると予測される研磨
圧にほぼ等しい圧力を加えてフィルム状挿入体１８を空
洞の底面（キャリア′）に座着させた場合、研Ｎ操作に
おいて最も平坦なウェハが得られたことである。この取
付方式においては、フィルム円板が、キャリアに取付け
られる際、研磨操作のときと同様に圧縮される。従って
、ワックスが流動すると、自動的にフィルム円板とキャ
リアとの間に分配されて凹凸を埋め、その結果、フィル
ム円板がブランク（ウェハ）の全面に亘って均ブな圧力
を及ぼすことができる。ワックスが硬化し、工作物（ウ
ェハ）を挿入体に取付けると、工作物は、自動的に圧力
を均一化する状態を追求することになる。この状態は、
工作物が取付用の上記超平坦なウェハブランクと同じ平
面度を得たときにはじめて達成される。
例１〜４におりる挿入体の裏当材２０としてＧ−１０の
代りに他のいろいろな材料を用いることができる。例え
ばポリカーボネート、ポリウレタン、アセタール、フェ
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ック、および金属シム材のシートな
ども、平坦で、研磨剤との適合性が良いものであれば、
使用することができる。同様に、型板１０のための素材
についても、Ｇ−１０の代りに、上述したプラスチック
などの他の材料を用いることができる。ただし、型板１
０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
縁な欠いＣしまうおそれがあるからである。
最終製品に得られる平面度に及ぼされる影響という点で
は、取付材１４が最も重要な要素である。
この取付材層は、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つることか確認され
た。例４の取ｆＩ材は、その密度を減少させることによ
って更に好結果が得られた。また、例４の取付材は、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っても良い結
果が得られることが誌められた。いろいろな種類の原器
性材料に関して実験した結果、以下に述べる幾つかの特
性が、最終製品の平面度を高める上で特に重要であるこ
とが判明した。
圧縮永久歪は、非常に有害であることが分った。。
取付材２４の圧縮永久歪はゼロであるのが理想である。
しかし、それは不可能であるから、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か望ましい。
また、ヒステリシスも低いほどよい。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
が認められた。
これは、取Ｕ材が研磨またはラップ仕上げ操作の作用力
を受けて撓んだ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。
取付材の圧縮弾性率は、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翻められた。取付材２４
が研磨操作の作用力を受けて、その圧縮可能範囲の１０
ないし６０％圧縮した場合、最も高い平面度が得られた
。この測定に当っては、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かけていくこ七によ
ってその極限圧縮性を測定した。例えば、ある特定月料
の１５ミル（０，３８１ｍｍ　　）厚のフィルムの極限
圧縮時の厚さは５ミル（０，１２７ｍｍ）であった。
このフィルムの場合、その圧縮可能範囲の１０〜６０％
の圧縮は、１〜６ミル（ｏ、　０２　ｓ　４〜０、１５
２４　ｍｔｎ　　）の圧縮に相当する。
取付材２４のための材料としては、例えば、模造皮革を
得るために開発された凝固縦孔質フィルムや、微気泡の
インフレート７オーム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４．０２１．
１６１号に記載された中間層、米国特許第３．８７１．
９５８号、４，００６，０５２号、３．２８４．２７４
号、５．４９２．１５４号、３、５６５．６６８号、３
．５２４．７９１号、および５、２０８．８７５号に記
載されたフィルムなどがある。ある種のフィルムの場合
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。
【図面の簡単な説明】
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に沿ってみた断面図である
。 １０；型　板 １２：キャリア １４：接着材層 １６：穴 １８：挿入体 ２０；裏当月 ２２：接着オイＪけ ２４：取伺利

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）研磨操作、ラップ仕上げおよびイ１１［削操作のた
    めの」：作物ホルダにおいて、 回転自在に取付けることができるようにｔ「されたキャ
    リアと、該キャリアの一方の面に脱着自在に固定されて
    ：１５す、曲面と協同してそれぞわ個別の空洞を画定Ｊ
    る複数の貫通穴を有する平１１．１な型板と、該各空洞
    内に脱着自在に保持された挿入体とから成り、該各挿入
    体は、工作物の面に脱着自在に取付けることができるよ
    うになされた各種圧縮ｆｌ：材料から成る工作物取付材
    を含むものであることを１°：ｆ？：々とする工作ψＩ
    ボルダ。
JP58029636A 1982-09-23 1983-02-25 研磨操作のための工作物ホルダ Granted JPS5959347A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/422,124 US4512113A (en) 1982-09-23 1982-09-23 Workpiece holder for polishing operation
US422124 1982-09-23

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS5959347A true JPS5959347A (ja) 1984-04-05
JPH0335063B2 JPH0335063B2 (ja) 1991-05-24

Family

ID=23673490

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1983025968U Granted JPS5950665U (ja) 1982-09-23 1983-02-25 研磨操作のための工作物ホルダ
JP58029636A Granted JPS5959347A (ja) 1982-09-23 1983-02-25 研磨操作のための工作物ホルダ
JP62300310A Granted JPS63162155A (ja) 1982-09-23 1987-11-30 研磨のための工作物取付け方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1983025968U Granted JPS5950665U (ja) 1982-09-23 1983-02-25 研磨操作のための工作物ホルダ

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62300310A Granted JPS63162155A (ja) 1982-09-23 1987-11-30 研磨のための工作物取付け方法

Country Status (2)

Country Link
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