DE1652046C - Polishing tool - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Polierwerkzeug, insbesondere zum Polieren von Halbleiterwerkstoffen, mit ao einer auf einem Poiierköipet aufgebrachten I äppauflage. The invention relates to a polishing tool, in particular for polishing semiconductor materials, with ao a lap pad attached to a poiierköipet.

Auf vielen Gebieten der Technik werden heutzutage dünne, zerbrechliche Platten aus Haibleiterwerkstoffen mit hochpolierter Oberfläche verwendet. Zum as lirzeugen einer solchen Oberfläche ist es bekannt, die Halbleüerelemcnte unter Hin/ufügung eines Poliersehlammes auf einer Läppauflage zu drehen. Dabei wird nn Schaffung einer mit den Haihlcilerelemcntcn in Berührung siehenden Oberfläche dor Läppauflage über dieser als aktives Poliermittel üblicherweise eine Schicht aus einer Pech/usammensetzung, aus Papier, papierähnlichem Material oder einem nicht gewebten Stoff wie Filz angeordnet.In many fields of technology nowadays thin, fragile plates made of semiconductor materials with a highly polished surface are used. To produce such a surface, it is known to rotate the half-emitting elements on a lapping pad with the addition of a polishing lamb. Where nn is the creation of a check end with the Haihlcilerelemcntcn contacting surface dor Läppauflage over this as an active polish typically a layer of a pitch / omposition, arranged from paper, paper-like material or a nonwoven fabric such as felt.

Die vorstehenden bekannten Polierflächen weisen jedoch jeweils zumindest mehrere der nachstehenden Mangel auf. Sie sind nämlich temperaturempfindlich und daher bei hohen Poliergeschwindigkeiten instabil. Außerdem besitzen sie ein inhomogenes (lcfüge und weisen darüber hinaus eine Neigung /um Aufnehmen und Festhalten von Fremdelementen auf. Die bekannten Materialien unterliegen zudem b-arken Abnutzungserscheinungen, welche eine unbefriedigend geringe Standzeit und mithin ein häufiges Auswechseln zur Folge haben. Auch streuen die Eigen- schäften der bekannten Materialien infolge unterschiedlicher Beschaffenheit von Lieferungen des gleichen Materials. Weitere Nachteile bestehen in der schlechten Durchlässigkeit, so daß der Polierschlanun nicht alle Obcrflächenzonen eines in Bearbeitung stehenden Werkstückes erreicht, sowie in der veihältnismäßig geringen Zugfestigkeit, die zu Verwerfungen des Materials führen kann. Schließlich ist auch noch die schlechte Klebfähigkeit von Nachteil, die zur Folge hat, daß ein Befestigen an der Läppailflage und/oder einem anderen Stoff mit Schwierigkeiten verbunden ist.However, the above known polishing surfaces each have at least several of the following Lack on. This is because they are temperature-sensitive and therefore unstable at high polishing speeds. In addition, they have an inhomogeneous structure and, moreover, show a tendency to absorb and retention of foreign elements. The known materials are also subject to b-arken Signs of wear and tear, which result in an unsatisfactorily short service life and consequently frequent replacement. The own stocks of known materials as a result of the different nature of deliveries of the same Materials. Further disadvantages are the poor permeability, so that the polishing slack not all surface zones of a work in progress Workpiece achieved, as well as in the relatively low tensile strength, which leads to warping of the material. Finally, the poor adhesiveness is also a disadvantage The consequence is that it is difficult to attach to the lap sheet and / or another material connected is.

Ferner ist ein Werkzeug bekanntgeworden (USA.-PiUentschrift 2^l)72 527), bei dem eine Schleif- und Polierauflage aus einem verfestigten, schaumbildenden Elastomer-Reaktionsgemisch besteht, in welchem eingebettete Schleifmittelkörner fest gebunden sind. Bei diesem bekannten Werkzeug handelt es sich mithin um einen Schleifmittel enthaltenden synthetischen Schaumgummi, der nach dem Schäumen erhärtet, wobei der poröse Kunststoff als Bindemittel für die Schleifkörner dient.Furthermore, a tool has become known (USA.-PiUentschrift 2 ^l ) 72 527) in which a grinding and polishing pad consists of a solidified, foam-forming elastomer reaction mixture in which embedded abrasive grains are firmly bound. This known tool is therefore a synthetic foam rubber containing abrasives, which hardens after foaming, the porous plastic serving as a binder for the abrasive grains.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannten Polierwerkzeuge unter Vermeidung ihrer vorstehenden Nachteile zu verbessern, und ein gattungsmäßiges Polierwerkzeug zu schaffen, mit dem infolge seiner Temperaturunempfindlichkeit und Homogenität sowie gleichmäßiger Beschaffenheit innerhalb verschiedener Lieferungen bei Verwerfungen vermeidender, ausreichender Zugfestigkeit sowie infolge guter Durchlässigkeit für den Polierschlamm und damit dessen gleichmäßiger Verteilung auf der zu polierenden Oberfläche die zu polierenden Werkstücke, insbesondere aus Halbleiterwerkstoffen, in einfacher und wirtschaftlicher Weise poliert werden können, wobei das Polierwerkzeug gleichzeitig wenig Neigung zur Aufnahme und zum Festhalten von Fremdmaterial aufweisen und eine verhältnismäßig hohe Lebensdauer besitzen soll.The invention is based on the object, the known polishing tools while avoiding their To improve the above disadvantages, and to create a generic polishing tool with the due to its insensitivity to temperature and homogeneity as well as uniform quality within different deliveries in the event of warpage avoidable, sufficient tensile strength as well as good permeability for the polishing slurry and thus its even distribution on the surface to be polished the workpieces to be polished, in particular made of semiconductor materials, can be polished in a simple and economical manner can, with the polishing tool at the same time little tendency to take up and to hold Have foreign material and should have a relatively long service life.

Als Lösung dieser Aufgabe ist nach der Erfindung vorgesehen, daß die Läppauflage aus mit Polyester verstärktem, ungeschäumtem mikroporösem Polyurethan-Material besteht.As a solution to this problem, the invention provides that the lapping pad made of polyester reinforced, non-foamed microporous polyurethane material consists.

Bei diesem Material handelt es sich bekanntlich um einen lederähnlkhcn Kunststoff, wie er unter dem Warenzeichen »Poromerice bekanntgeworden ist, wobei vorzugsweise ein solches »poromeres« Material Verwendung findet, das unter dem Warenzeichen »Corfam der Firma Du Pont bekanntgeworden is:. Dabei ist die aktive bzw. freie Oberfläche flach ausgebildet, so daß die zu bearbeitende Oberfläche di-s Werkstückes, die mit der Oberfläche des Werkzeuges in drehende Berührung gebracht wird, flach geschliffen bzw. poliert wird.This material is known to be a leather-like plastic, as it is under the Trademark »Poromerice has become known, whereby preferably such a» poromeres «material Is used that has become known under the trademark »Corfam of the Du Pont company :. The active or free surface is designed to be flat, so that the surface to be machined is di-s Workpiece that is brought into rotating contact with the surface of the tool, ground flat or is polished.

In Ausgestaltung der Erfindung kann als aktive Polierfläche auf der aus mit Polyester verstärkten., ungeschäumtem mikroporösem Polyurethan-Materu! bestehenden Läppauflage eine poröse Schicht aus geschäumtem Polyurethan angeordnet sein.In an embodiment of the invention, as an active polishing surface on the reinforced with polyester., unfoamed microporous polyurethane material! existing lapping pad a porous layer of foamed Polyurethane be arranged.

Die Erfindung und eine bevorzugte Ausgestaltun · der Erfindung sind nachstehend an Hand eines Ausführungsbcispiels unter Bezugnahme auf eine Zeichnung weiter erläutert.The invention and a preferred embodiment of the invention are shown below on the basis of an exemplary embodiment further explained with reference to a drawing.

Die Zeichnung zeigt ein Polierwerkzeug im Quer schnitt. Das Polierwerkzeug weist eine Läppauflage 20 aus mit Polyester verstärktem, ungeschäumtem mikroporösem Polyurethan- Material auf, an welcher eine aus inertem Material — im vorliegenden Fall Nitrilgummi — bestehende Schicht 35 mit einem Klebstoff 30 befestigt ist. Eine weitere Schicht 40 aus druckempfindlichem, sauber ablösendem Klebstoff 40 ist auf die Unterseite der Schicht 35 aus Nitrilgummi aufgetragen, um.das Aufbringen und Entfernen der zusammengesetzten, geschichteten Polierauflage auf eine bzw. von einer metallischen Läppuntcrlage 45 zu erleichtern.The drawing shows a polishing tool in cross section. The polishing tool has a lapping pad 20 made of non-foamed microporous polyurethane material reinforced with polyester, on which a layer 35 consisting of an inert material - in the present case nitrile rubber - with an adhesive 30 is attached. Another layer 40 of pressure sensitive, neat release adhesive 40 is applied to the underside of the nitrile rubber layer 35 for application and removal the composite, layered polishing pad onto or from a metallic lapping pad 45 to facilitate.

Die Läppauflage 20 ist so hergestellt, daß ihre Oberseite zum Polieren von flachen Werkstücken ebenflächig ausgebildet ist. Unter Verwendung einer derartigen Läppauflage 20.wird die Läppunterlage 45 in Anlage mit den zu polierenden Werkslücken 15 gebracht. Die Werkstücke 15 bestehen aus Halbleiterwerkstoffen, welche auf einem rotierenden Bcfcstigungsblock 10 angebracht sind. Aus einem Vorratsbehälter 50 wird Polierschlamm über eine Düse 51 zugeführt.The lapping pad 20 is made so that its top for polishing flat workpieces is formed flat. Using such a lapping pad 20, the lapping pad 45 brought into contact with the gaps 15 to be polished. The workpieces 15 consist of semiconductor materials, which are mounted on a rotating mounting block 10. From a storage container 50 polishing slurry is supplied via a nozzle 51.

Die Läppauflage 20 ist sehr porös, so daß der Polierschlamm auf alle zu polierenden Abschnitte der Oberfläche der Halbleiterelemente 15 übertragen wird und diese gleichmäßig poliert werden können. Der Poliervorgang kann mit hohen Geschwindigkei-The lapping pad 20 is very porous, so that the polishing slurry transferred to all sections of the surface of the semiconductor elements 15 to be polished and they can be polished evenly. The polishing process can be carried out at high

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ten durchgeführt werden, da das Material der Läppaufiage 20 in dem für Poliervorgänge interessierenden Temperaturbereich temperaturunempfindlich ist. Fertigungstechnisch hat der Werkstoff d^r Läppauflage 20 noch den beachtlichen Vorteil, daß er außer- S ordentlich homogen ist, so daß Läopauflagen 20 in verhältnismäßig großen Mengen hergestellt werden können, wodurch die Schaffung von einheitlichen Polierschichten ohne irgendwelche Materiaj'änderrngen von einem zum anderen Werkzeug möglich ist.can be carried out, as the material of the lapping 20 is insensitive to temperature in the temperature range of interest for polishing processes. In terms of manufacturing technology, the material has a lapping layer 20 still has the considerable advantage that it is extremely homogeneous, so that Läopauflage 20 in Relatively large quantities can be produced, thereby creating uniform polishing layers without any material changes from one tool to the other is possible.

Beschädigungen der Halbleiterelemente 15 beim Polieren treten nicht auf, weil das polytsterverslärkte Polyurethan-Material der Läppauflage 20 federnd nachgiebig ist, so daß mechanische Schwingungen und irgendwelche Stöße, welche durch Übersteuerung des Befestigungsblockes 10 oder der Läppunterlage 45 bewirkt werden können, von der Läppauflage ohne weiteres aufgenommen werden.Damage to the semiconductor elements 15 during polishing does not occur because the polyester reinforcement Polyurethane material of the lapping pad 20 is resilient, so that mechanical vibrations and any impacts caused by overdriving the mounting block 10 or the lapping pad 45 can be made to be taken up by the lapping pad easily.

Für eine Erhöhung der Ebenheit kann die Läppauflage 20 kalandriert werden. Weiterhin kann bei- »0 spielsweise durch Bürsten, Aufrauhen oder eine andersartige Oberflächenbehandlung der Oberfläche der Läppauflage 20 die Anzahl der wirksamen Polierfasern erhöht werden, womit sich für spezielle Poliervorgänge die Wirksamkeit des Polierwerkzeuges 2$ erhöht. Eine solche Behandlung kann auch in einer Imprägnierung bestehen.To increase the evenness, the lapping pad 20 can be calendered. Further, examples »0 example by brushing, napping or a different type of surface treatment of the surface of the Läppauflage 20, the number of effective polishing fibers are increased, thereby increasing the effectiveness of the polishing tool $ 2 for special polishing operations. Such a treatment can also consist of an impregnation.

Auf Grund der Eigenschaften der druckempfindlichen, leicht ablösbaren Klebschicht 40, kann das zusammengesetzte, geschichtete Polierwerkzeug 20, JO, 35, 40, leicht an der Läppunterlage 45 angebracht bzw. von dieser entlernt werden. Die inerte Schicht 35 wird zur Isolierung der Klebschicht 40 von den darüberliegenden Schichten sowie auch gegenübet dem Polierschlamm verwendet, welcher andernfalls die Klebschicht !4 durch die Porosität der Läppauflage 20 erreichen würde. Träte dieses ein, so würden derartige Fremdsubstanzen die Klebschicht 40 verändern beispielsweise verhärten, wodurch die Befestigung des Aufbaus auf der Platte 45 bzw. dessen Abnahme von der Platte erschwert werden würde.Due to the properties of the pressure-sensitive, easily peelable adhesive layer 40, the composite, layered polishing tool 20, JO, 35, 40, easily attached to the lapping pad 45 or be learned from it. The inert layer 35 is used to isolate the adhesive layer 40 from the overlying layers and also used against the polishing slurry, which otherwise the adhesive layer! 4 would reach through the porosity of the lap 20. If this happened, so would Such foreign substances change the adhesive layer 40, for example, harden, whereby the fastening the structure on the plate 45 or its removal from the plate would be made more difficult.

Bei rotierender Anlageberührung zwischen der Oberseite der Läppauflage 26 einerseits und den Werkstücken 15 andererseits wird auf der unten liegenden Fläche der Werkstücke 15 im Betneb die gewünschte polierte Oberfläche erzeugt.With rotating contact between the top of the lapping pad 26 on the one hand and the Workpieces 15 on the other hand is on the lower surface of the workpieces 15 in Betneb the desired polished surface generated.

Die Zeichnung zeigt darüber hinaus noch eine Ausgestaltung der Erfindung mit einer über der Läppauflage 20 angebrachten porösen Schicht 23 aus geschäumtem Polyurethan, welche mitteis einer Schicht 25 aus einem porösen Klebstoff auf der Außenseite der Läppaufiage 20 befestigt ist. Bei diesem Polierwerkzeug besteht die wirksame polierende Fläche in der Oberseite der Schicht 23, wobei die Läppauflage 20 die Nachgiebigkeit und Festigkeit gewährleistet und ein zusammengesetzter, poröser Aufbau aufrechterhalten wird, was bei einem Polierwerkzeug aus den oben erwähnten Gründen wünschenswert ist. Wie die schematische Zeichnung zeigt, ist die Dicke der Schicht 23 gering gegenüber der Schichtdicke der Läppauflage 20.The drawing also shows an embodiment of the invention with one above Lapping pad 20 attached porous layer 23 of foamed polyurethane, which mitteis a Layer 25 of a porous adhesive is attached to the outside of the lapping pad 20. With this one Polishing tool consists of the effective polishing surface in the top of layer 23, the Lapping pad 20 ensures compliance and strength and a composite, porous structure is maintained, which is desirable in a polishing tool for the reasons mentioned above is. As the schematic drawing shows, the thickness of the layer 23 is small compared to the layer thickness the lapping pad 20.

Die oben beschriebenen Vorteile werden sowohl mit als auch ohne die Schicht 23 erreicht. Dabei sei noch darauf hingewiesen, daß die wirksame Polieroberflächc. d. h. die freie Außenseite der Läppauflage 20 bzw. der in Ausgestaltung vorgesehenen porösen Schicht 23 selbstverständlich nicht eben zu sein braucht — wie dieses in der Zeichnung dargestellt ist ■ — wenn es sich nicht um die Bearbeitung ebener Werkstückflächen handelt. Außerdem können selbstverständlich andere bekannte Befestigungen, beispielsweise mechanische Verriegelungen, Verformungen od. dgl. angewandt werden, um das in der Zeichnung gezeigte schichtförmig aufgebaute Polierwerkzeug ohne Verwendung von Klebstoff 25, 30 herzustellen. The advantages described above are achieved both with and without the layer 23. Be there pointed out that the effective polishing surface. d. H. the free outside of the lapping pad 20 or the porous one provided in the embodiment Layer 23 does not, of course, need to be flat - as shown in the drawing ■ - if it is not a matter of machining flat workpiece surfaces. You can of course other known fastenings such as mechanical locks, deformations Od. The like. Be used to the layered polishing tool shown in the drawing without using glue 25, 30.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (2)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Polierwerkzeug, insbesondere zum Polieren von Halbleiterwerkstoffen, mit einer auf einem Polierkörper aufgebrachten Läppauflage, dadurch gekennzeichnet, daß die Läppauflage (2ti) aus mit Polyester verstärktem ungeschiiumtem mikroporösem Polyurethan-Material besteht ίο1. Polishing tool, in particular for polishing semiconductor materials, with one on one Lapping pad applied to the polishing body, characterized in that the lapping pad (2ti) made of polyester-reinforced, unshielded, microporous polyurethane material exists ίο 2. Polierwerkzeug nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß über der Läppauflage (20) eine poröse Schicht (23) aus geschäumtem Polyurethan angeordnet ist.2. Polishing tool according to claim!, Characterized characterized in that a porous layer (23) made of foamed polyurethane over the lapping pad (20) is arranged. 1515th