JPS63162155A - 研磨のための工作物取付け方法 - Google Patents

研磨のための工作物取付け方法

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JPS63162155A
JPS63162155A JP62300310A JP30031087A JPS63162155A JP S63162155 A JPS63162155 A JP S63162155A JP 62300310 A JP62300310 A JP 62300310A JP 30031087 A JP30031087 A JP 30031087A JP S63162155 A JPS63162155 A JP S63162155A
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carrier plate
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thermoplastic resin
polishing
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    • 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】 Ｕの言　な１日 １１上立■旦豆１ 本発明は、平坦な工作物、特に、シリコンウェーハなど
の半導体材料を研磨、ラップ仕上げ及び研削するために
キャリアプレートに取付ける工作物取付は方法に関する
。
良米二弦碧 従来、シリコンエーハなどの半導体を研磨加工する際、
工作物ウェーハをキャリアプレートに取付ける方法とし
てワックス式と、ワックスレス式の２方法がある。前者
は、シリコンウェーハの裏面にワックスを薄膜状に被覆
するか、キャリアプレートの表面にワックス溶液の非常
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ック
スの薄膜が残され、このワックスの表面上にウェーハを
直接押し付けてキャリアプレートに取付ける。しかし、
このようなワックス方式は、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、ウェーハの研磨が終了するたびに
、キャリアプレートからウェーハを外した後、次の研磨
工程の前にキャリアプレートの表面からワックスを完全
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、その廃棄処理に費用と
時間がかかる。
これに対して、近年提案されているワックスレス方式（
ワックスを使用しない方式）として、ウェーハのサイズ
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、多層積層体（裏当材と、ウェーハ取付材）から
成るウェーハ保持用パッドを型板の裏面全体に両面テー
プにより固着させるテンプレート（型板）・アッセンブ
リ一方式が提案されている。この方法は、上記ワックス
方式とは異なり、氷詰りによりウェーハを取付材に貼り
つけるので、上述した溶剤使用により誘起される諸問題
は回避される。ウェーハのサイズ毎に高価な専用キャリ
アプレートを用意する必要がなく、ウェーハのサイズに
対応する穴を備えたテンプレート・アッセンブリーを用
意すればよいという利点は得られるが、研磨加工を繰り
返すことにより取付材が繰り返し圧縮応力による変形を
受は劣化する。そのときには、比較的安価であるとはい
え、テンプレート・アッセンブリー全体を取換える必要
があり、やはりウェーハ１枚当たりのコストがかなり割
高になる。更に、多層積層体のウェーハ保持用パッドが
キャリアプレートに固定されて動かず、積層体を構成す
る各層の厚みむらが増幅されてウェーハの研磨面に影響
し、研磨精度が低下する。このテンプレート・アッセン
ブリ一方式は、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。「ワックスレス」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ェー
ハ基材の仕様を考えている。ラッ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、ワック
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っである程度補
償することができる。しかしながら、複数個のウェーハ
を柔軟な、又は圧縮自在の取付材を用いてキャリアプレ
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。
日が　゛しよ　と　る。　占 本発明は、従来のワックス方式及びワックスレス方式の
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のウェーハで１μ以内の凹凸に仕上
げられた平面度のつニーム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、ラップ仕上又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ェーハの研磨精度を向上させる改良
された工作物取付は方法を提供する。
。　慨　　゛　るこめの 本発明は、上記問題点を解決するために、平坦な工作物
を研磨、ラップ仕上げ及び研削するためにキャリアプレ
ートに取り付ける工作物取付は方法であって、 中心部をスピンドルに回転自在に取付けることができる
ようになされたキャリアプレートと、該キャリアプレー
トの一方の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を準備し、 該型板をキャリアプレートの面に脱着自在に固定し、 前記空洞内に挿入することができる容積圧縮性の工作物
取付材を準備し、 該取付材を該空洞内に挿入し、取付材と前記キャリアプ
レートの面との間に熱可塑性樹脂を介在させ、 該熱可塑性樹脂を溶融させるのに十分な温度に加熱し、 仕上り工作物に望まれる平面度と同等又はそれ以上の平
面度にまで予め研磨された基準面体を準備し、 該基準面体を前記取付材の上に載せ、前記熱可塑性樹脂
の溶融温度より低い温度下で、しかし該熱可塑性樹脂が
まだ溶融状態にあり、流動性を維持している間に取付材
及び基準面体を研磨時の加工圧にほぼ等しい圧力で押圧
し、 該圧力に保持したままで熱可塑性樹脂を冷却硬化させて
、前記取付材をキャリアプレートに脱着自在に接合させ
、 前記基準面体を取付材から取外し、その取付材上に工作
物を取付けることから成る工作物取付は方法を提供する
。
Ｋ五五辺韮旦 以下に、本発明の工作物取付は方法を添付図を参照して
説明する。本発明の方法によれば、研磨機の工作物キャ
リアプレート１２の平坦面に、工作物（ウェーハ）を挿
入するための少なくとも１つの穴１６を穿設した平坦な
型板１０を接着剤層１４によって脱着自在に固着する。
キャリアプレート１２は、通常、０．５μｍ以内の平面
度にまでラップ仕上し、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って製造する。キャ
リアプレートは、研磨機の研磨用平面体であって、キャ
リアプレートは上定盤とも称され、使用時には、キャリ
アプレート（上定盤）に工作物（ウェーハ）を取付け、
研磨機の定盤（下定盤）に研磨材を装着し、上下定盤を
合わせて研磨（加工）圧をかけキャ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。
型板１０には、ウェーハ取付材２４を受は入れるのに十
分な直径の貫通穴１６を必要個数だけ等間隔をおいて形
成する。各穴１６は、隣接するキャリアプレート１２の
平坦面と協同して空洞を形成する。型板ｌＯの、取付材
２４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、機械加工によって穿
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ＩＯは適当な接着剤層１４によってキャリアプレー
ト１２に固着させる。接着剤としては、３Ｍ社のＮｏ、
５８３のようなホットメルト型フェ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をキャリア
プレート１２に固定する場合、接着剤層１４が型板１０
の穴１６によって画定される部分のキャリアプレート１
２上に残らないようにすることが肝要である。
即ち、キャリアプレート１２の各空洞の部分には接着剤
層１４を被着させない。
各空洞には同型の取付材２４を挿入することができるよ
うにする。通常、キャリアプレートは下向きで使用され
るが、準備の段階ではキャリアプレート上の型板１０の
穴１６を上に向けるようにして操作するのが便利である
。
取付材２４は、柔軟な高圧縮性シートであり、復元性を
有する微孔質（マイクロポーラス又はマイクロフオーム
）シート又はフィルムによって形成される。このような
取付材は、水に濡れても紙のように弱々しくならず、し
わにもならず、適当な弾力を保ち、取付は平面（キャリ
アプレート）に対しても大きな許容性をもっている。
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）フィル
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３，８７１，９３８号、４，０
０６，０５２号、３、２８４．２７４号、３，４９２．
１５４号、３．５６５゜６６８号、３，５２４，７９１
号、及び３，２０８，８７５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。
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ェ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
よっ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ィ
ルムの極限圧縮時の厚さは０．１２７ｍｍ　（５ミル）
であった。このフィルムの場合、その圧縮可能範囲の１
０〜６０％の圧縮は、０．０２５４〜０．１５２４ｍｍ
　（１〜６ミル）の圧縮に相当する。
更に又、取付材２４にとっては、圧縮永久歪が非常に有
害であることが分かった。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ップ仕上操作の作
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って、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っても良い結果が得られ
ることが認められた。
本発明の方法によれば、キャリアプレート１２に取付材
２４を脱着自在に接合する手段として、常温では固体で
あるが一定温度以上で軟化し始め、温度を下げると硬化
する、例えばペンタリンＣ（商標名）（溶融温度約８５
℃）のような熱可塑性樹脂を用いる。このような熱可塑
性樹脂を型板１０の穴即ち空洞１６内でキャリ、アブレ
ート１２の表面即ち空洞の底面上に導入し、空洞を、熱
可塑性樹脂を溶融させるのに十分な温度にまで加熱した
後、空洞内に取付材を挿入する。あるいは、先に空洞内
の熱可塑性樹脂の上に取付材２４を載せてから空洞を加
熱してもよい。次ぎに、仕上り工作物（ウェーハ）２６
に望まれる平面度と同等又はそれ以上の平面度の基準面
をもつ、予め研磨された基準面体（ｒウェー八ブランク
」又はｒウェーハダミー」又は単に「ブランク」又は「
ダミー」とも称する）を取付材２４の上に載せ、前記熱
可塑性樹脂の溶融温度より低い温度下で、しかし該熱可
塑性樹脂がまだ溶融状態にあり、流動性を維持している
間に取付材及びダミーを研磨時の加工圧にほぼ等しい圧
力で押圧し、その圧力に保持したままで熱可塑性樹脂を
冷却硬化させ、取付材２４をキャリアプレートに脱着自
在に接合させる。
次ぎに、基準面体即ちダミーを取付材２４から取外し、
その取付材に研磨すべき工作物（ウェーハ）を取付ける
。取付材２４と工作物２６との合計の厚さは、型板ｌｏ
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）。キャリアプレート１２は、スピン
ドル３０上で軸受２８の回りに回転自在とする。　取付
材２４へのウェーハの取付けは、取付材の表面に水や、
ポリエチレングリコール等のグリコール類又は粘性液体
を滴下して工作物を押付は吸着保持させることによって
行なう。
次いで、研磨機の定盤（下定盤）（図示せず）に研磨材
を装着し、キャリアプレート（上定盤）１２を定盤に合
わせて研磨（加工）圧をかけ、キャ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。
叙上のように本発明によれば、研磨すべき工作物に望ま
れる研磨精度以上に研磨された平面度の（超平坦な）基
準面をもつ基準面体（ダミー）を取付材２４に載せ、上
記熱可塑性樹脂がまだ溶融状態にあり流動性を維持して
いる間にダミー及び取付材をキャリアプレートに圧接さ
せる。この押圧力は、実際に加工すべき工作物を取付材
に取付けて研磨する際に工作物にかける研磨圧にほぼ等
しい一定の圧力とする。それによって、フィルム状取付
材２４が予め研磨操作のときと同様に圧縮され、流動状
態にある熱可塑性樹脂が流動し自動的に取付材とキャリ
アプレートとの間に分配されて、フィルム状取付材２４
及びキャリアプレート１２の面の凹凸を補償する（埋め
合わせる）。従って、取付材は、樹脂が冷却硬化される
と、後にそれに取り付けて研磨すべき工作物に対し均一
な平坦面を呈示することができ、研磨操作の際工作物の
全面に亘って均一な圧力を及ぼすことができる。従って
、ダミーを取除き、工作物（ウェーハ）をこの取付材に
取付けて研磨した場合、研磨が進行するにつれて工作物
は、取付材との協同によって基準面体（ダミー）の超平
坦な平面度に達するまで自動的に圧力を均一化するよう
に働きながら研磨されていく、換言すれば、圧力が均一
化する状態は、工作物が超平坦なダミーと同じ平面度を
得たときにはじめて達成される。しかも、取付材２４は
、圧縮性材料であり、復元性を有するので、外からの偏
った作用圧や、取付材の傾き、工作物（ウェーハ）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。かくして、本発明
の方法によれば、超平坦な基準面をもつ基準面体、即ち
ダミーと同等の、極めて高い仕上り平面度が得られる。
研磨により損傷が激しいのは、ウェーハを取付ける取付
材の部分である。研磨時にあっては、砥液が常に工作物
に向かって注流されており、全体が高速度で回転してい
るので、工作物と取付材２４との接合部から砥液が進入
して汚染されるばかりでなく、取付材２４は、使用によ
り次第に摩耗し、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、本発明の方法によれ
ば従来のように型枠全体を取換えるのでなく、その一部
分である取付材のみを各穴ごとに個々に取換えればよく
、きわめて経済的である。しかも、本発明の方法に使用
される熱可塑性樹脂は従来のワックスに比べて簡単に溶
融し、キャリアプレートの面から容易に除去することが
できるので、取付材の脱着は甚だ簡単であり、キャリア
プレート面の掃除も簡単である。
以下に、本発明の方法を実施した具体例を説明する。
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ｌＯとし、これを０．７６２ｍｍにまでラ
ップ仕上げし、機械加工により直径７７ｍｍの穴１６を
３個穿設した。この型板１０をその裏面に両面粘着テー
プを貼りキャリアプレート１２に取付けた０次いで、型
板１０を上にしてキャリアプレート１２をオーブン内に
入れ、１５０℃の温度にまで加熱した。２０％のポリプ
ロピレングリコールを含有したペンタリンＣ（商標名）
樹脂（熱可塑性樹脂）正１グラムを各穴１６によって画
定される空洞の中央部に置いて溶融させた。次いで、各
空洞内に直径７６．８ｍｍの微孔質（マイクロポーラス
）ウレタンの円盤状フィルムから成る取付材２４を挿入
した。各取付材（即ち円板状フィルム）の上面に、直径
７６．２ｍｍ、厚さ０．５０８ｍｍの既に研磨された超
平坦な基準面をもつシリコンウェーハ（つ工−ハダミー
）を載せた。次いで、この組立体全体を上記樹脂が溶融
状態にあって暖かい間にプレス内に入れ、ダミー及び取
付材に２２．５ｋｇのプレス圧力をかけ、２０℃にまで
冷却した。５分後その組立体をプレスから取出し、ウェ
ーハダミーを円板状フィルム（取付材）から外した。次
ぎに、円板状取付材の表面を水で湿し、研磨すべきウェ
ーハを取付けて固定し、砥液を注流しながら研磨した。
結果は、下記のように良好であった。
取付材の容積圧縮率　　４０％ 測定圧　　　　　　　　３００ｇ　　／　　ｃｒｒｒ’
仕上りウェーハの精度 ＴＴＶ値　　　　　　２．５μ 更に続けて同一の円板状取付材を用いてウェーハの研磨
操作を行ったところ、２５枚目のウェーハで取付材は、
ウェーハの仕上り平面度を劣化させるほどに摩耗又は汚
染されていることが認められた。この時点で、キャリア
プレートを１５０℃（即ち、上記樹脂を溶融させるのに
十分な温度ではあるが、型板１ｏをキャリアプレート１
２に接合している接着材を溶融しない温度）にまで再加
熱することによって取付材を外して、新しい取付材を最
初のものと同様の態様で空洞に挿入した。
取付材の交換は容易に行うことができた。
ｌ囲公立１匁遇 本発明によって得られる作用効果は下記の通りである。
仕上り工作物に望まれる平面度と同等又はそれ以上の平
面度にまで予め研磨された基準面体（ダミー）を工作物
取付材の上に載せ、工作物をキャリアプレートに接合す
るための熱可塑性樹脂の溶融温度より低い温度下で、し
かし熱可塑性樹脂がまだ溶融状態にあり、流動性を維持
している間に取付材及び基準面体を研磨時の加工圧にほ
ぼ等しい圧力で押圧するので、流動状態にある熱可塑性
樹脂が流動し自動的に取付材とキャリアプレートとの間
に分配されて、取付材及びキャリアプレートの面の凹凸
を補償する（埋め合わせる）。従って、取付材は、樹脂
が冷却硬化されると、後にそれに取付けて研磨すべき工
作物に対し均一な平坦面を呈示することができ、基準面
体と同等の極めて高い仕上り平面度が得られる。
取付材は、圧縮性材料であり、復元性を有するので、外
からの偏った作用圧や、取付材の傾き、工作物（ウェー
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。
工作物をワックスを介して直接キャリアプレートの面に
取付ける従来のワックス式取付法と異なり、工作物を取
付け、除去するのに熟練を要さない。
従来のワックスに比べて本発明の方法に用いられる熱可
塑性樹脂は取扱が容易（簡単に溶融させ除去することが
できる）であり、しかも、１つの工作物を研磨するたび
にワックスを除去洗浄し新たにワックスを塗り替える必
要がなく、何個かの工作物を研磨した後摩耗又は汚損し
た取付材だけを個々に（型板の各穴の取付材ごとに）取
換えればよいので、熱可塑性樹脂の塗り替え作業の頻度
を少なくすることができ、作業能率を大幅に向上するこ
とができる。
製造費の高いキャリアプレートを交換する必要がないこ
とはもちろん、型板をも交換する必要なしに工作物を保
持するための安価な取付材だけを交換すればよいので、
極めて経済的である。
研磨操作中工作物が熱可塑性樹脂に直接接触しないので
樹脂による汚染がなく、溶剤による洗浄を必要としない
。
４・　　　　の　　　を言　日 第１図は本発明の方法を実施するための工作物ホルダの
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：キャリアプレート １４：接着剤層 １６：穴 ２０：熱可塑性樹脂 ２４：取付材

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）平坦な工作物を研磨、ラップ仕上げ及び研削するた
    めにキャリアプレートに取付ける工作物取付け方法であ
    って、 中心部をスピンドルに回転自在に取付けることができる
    ようになされたキャリアプレートと、該キャリアプレー
    トの一方の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を準備し、 該型板をキャリアプレートの面に脱着自在に固定し、 前記空洞内に挿入することができる容積圧縮性の工作物
    取付材を準備し、 該取付材を該空洞内に挿入し、取付材と前記キャリアプ
    レートの面との間に熱可塑性樹脂を介在させ、 該熱可塑性樹脂を溶融させるのに十分な温度に加熱し、 仕上り工作物に望まれる平面度と同等又はそれ以上の平
    面度にまで予め研磨された基準面体を準備し、 該基準面体を前記取付材の上に載せ、前記熱可塑性樹脂
    の溶融温度より低い温度下で、しかし該熱可塑性樹脂が
    まだ溶融状態にあり、流動性を維持している間に取付材
    及び基準面体を研磨時の加工圧にほぼ等しい圧力で押圧
    し、 該圧力に保持したままで熱可塑性樹脂を冷却硬化させて
    、前記取付材をキャリアプレートに脱着自在に接合させ
    、 前記基準面体を取付材から取外し、その取付材上に工作
    物を取付けることから成る工作物取付け方法。
JP62300310A 1982-09-23 1987-11-30 研磨のための工作物取付け方法 Granted JPS63162155A (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
JPS63162155A true JPS63162155A (ja) 1988-07-05
JPH0426982B2 JPH0426982B2 (ja) 1992-05-08

Family

ID=23673490

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