JP2000301451A - 研磨機用キャリア及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、例えば半導体ウエーハ等の薄板状
ワークを研磨機用キャリアで保持して研磨する際にワー
クの外周端面の傷や摩耗を防止する。 【解決手段】 研磨機１の上定盤２と下定盤３でワーク
７を挟み付けて研磨する際、遊星運動しながらワークＷ
を保持しておくキャリアＣのうち、少なくともワーク保
持孔Ｈ周縁部分を、樹脂を含浸したガラス繊維を同心円
状に配向させて構成することで、ワーク保持孔Ｈの内周
面を平滑にし、ワークＷの外周の傷や摩耗を抑制する。
またワーク保持孔Ｈの内周に、厚みの中間部が湾曲して
陥没する曲面凹部ｄを形成し、ワークＷ端面との接触面
積を増やす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウエ
ーハ等の薄板状ワークを表面研磨する際、ワークを保持
しておく研磨機用キャリア及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば半導体ウエーハ等のワーク
の表面を研磨する際、ワークを薄板状のキャリアで保持
しながら上下一対の定盤で挟み込み、キャリアを遊星運
動させながら研磨面に研磨液を供給し、各定盤の挟持面
に取付けた研磨布でラッピング加工やポリッシング加工
を行うようにしており、このようなキャリアとして、例
えば特開昭５８−１４３９５４号に示されるように、樹
脂を含浸させた強化繊維を縦方向と横方向に十文字に編
み込んで加熱硬化させ、その後、ワーク保持孔を打ち抜
いて成形するようなキャリアが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
キャリアＣに形成されるワーク保持孔Ｈは、図１０に示
すように、ワーク保持孔Ｈの内周面に対して略直交方向
に交差する繊維の端ｅが露出してシャープエッジとな
り、図１１に示すように、研磨中にワーク保持孔Ｈ内で
保持されるワークＷの外周面に傷が入ったり、破線に示
すように摩耗しやすくなるという問題がある。このよう
な傷や摩耗は、ワークＷの品質を低下させて商品価値を
失わせるようになり、特にワークが半導体ウエーハの場
合には、傷や摩耗によって荒れた表面からパーティクル
が発生しやすく、集積回路の製造歩留りを大きく低下さ
せるという不具合がある。

【０００４】そこで本発明は、研磨中に薄板状ワークの
外周端面の傷や摩耗を抑制するキャリアの提供を目的と
する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、ワークを保持するワーク保持孔を備えたキャ
リアにおいて、少なくともワーク保持孔の周縁部分が含
まれる領域に、樹脂を含浸したガラス繊維を同心円状に
配向させて構成するようにした。

【０００６】このように、少なくともワーク保持孔の周
縁部分が含まれる領域を、同心円状に配向したガラス繊
維で構成すれば、ワーク保持孔の内周面に臨むガラス繊
維は、すべての繊維が円周方向に沿って平行に形成さ
れ、内面に繊維の端末が露出してシャープエッジになる
ような不具合を防止できる。このため、ワーク保持孔内
に収容されるワーク外周面の傷や摩耗を抑制出来る。

【０００７】ここで、ガラス繊維をワーク保持孔に対し
同心円状に配向させて構成する領域は、少なくともワー
ク保持孔の周縁部分が含まれるようにし、この際、キャ
リア全体を同心円状に配向させたガラス繊維によって構
成しても良いし、ワーク保持孔周縁だけを局部的にリン
グ形状等に構成し、別途形成したキャリア本体側に嵌め
込んで一体化するようにしても良い。この場合、キャリ
ア本体側の素材や製造方法等は任意である。

【０００８】また請求項２では、ワーク保持孔の内周端
面に、厚み方向に沿って中間部が湾曲して陥没する曲面
凹部を形成するようにした。

【０００９】すなわち、一般的にワークの外周コーナ部
は面取りされることが多く、このためワークの外周端面
の形状は、厚み方向の中間部が湾曲して突出する凸部形
状になっている。このため、ワーク保持孔の内周端面に
曲面凹部を形成し、ワークの外周端面との接触面積を増
やすようにすれば、研磨中のワーク端面の摩耗が更に抑
制される。従って、ワーク保持孔の曲面凹部の形状は、
ワークの端面形状に概略一致させて形成し、接触面積が
増えるような形状にしておくことが好ましい。

【００１０】また請求項３では、キャリアの製造法とし
て、ガラス繊維に樹脂を含浸させながら、またはあらか
じめガラス繊維に樹脂を含浸させた後で、リール状の芯
型に巻き付けて所要サイズの円盤状素材を形成し、加熱
硬化させた後、必要に応じて外周面をトリミングするこ
とで、キャリアのうち少なくともワーク保持孔の周縁部
分が含まれる領域を形成するようにした。

【００１１】このようにリール状の芯型にガラス繊維を
巻き付けて形成すれば、製造方法として好適である。こ
こで、キャリア全体をガラス繊維の巻き付けで構成する
ときは、外周面をトリミングする際、例えば研磨機の内
歯車や太陽歯車に噛合するための外周歯を形成すること
も可能である。またガラス繊維の巻き付け部分を局所的
に形成して他のキャリア本体に嵌め込むような時は、外
周面をトリミングする際、例えば嵌合面にするためのト
リミングを行うことが可能である。但し、このトリミン
グは、場合によっては必ずしも必要でない場合もある。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について添付
した図面に基づき説明する。ここで図１は研磨機の構造
の概要を説明する縦断面図、図２は研磨機の内部構造の
平面視による説明図、図３は本発明に係るキャリアの平
面図、図４は本発明に係る別構成のキャリアの平面図、
図５は本発明に係るキャリアの製造工程の一例を示す説
明図、図６は芯型の説明図、図７は図３のＡ−Ａ断面図
でワーク保持孔の内周端面の説明図、図８、図９は本発
明に係るキャリアとワークの関係を示す断面図である。

【００１３】本発明に係る研磨機用キャリアは、例えば
シリコンウエーハや、水晶発振器用の水晶や、アルミハ
ードディスク、ガラスハードディスク等の薄板状ワーク
の表面を研磨し、その表面精度を高めるための研磨機に
使用されるワーク保持用のキャリアに関し、特に研磨中
に保持するワークの外周端面の摩耗や傷発生を抑制し、
例えば集積回路を設ける場合等の歩留りの低下を防止す
ることを主たる目的としているが、まず研磨機の概要に
ついて説明する。

【００１４】図１及び図２に示すように、研磨機１は中
心軸まわりにそれぞれ反対方向に回転自在な上定盤２及
び下定盤３と、これら上下定盤２、３に挟まれ、且つ中
央の太陽歯車４と外側の内歯車５に噛合して自転しなが
ら公転運動を行うキャリアＣ（実施形態では３枚）を備
えており、各キャリアＣにはワーク保持孔Ｈが設けられ
るとともに、上下定盤２、３の対向面側には、それぞれ
研磨布２ａ、３ａが取付けられている。

【００１５】そして、キャリアＣのワーク保持孔Ｈに
は、略同形状の薄板円盤状のワークＷが収容可能とさ
れ、また、前記研磨布２ａ、３ａとワークＷの間には、
不図示の研磨液供給機構によって、砥粒を含むスラリー
状の研磨液が供給可能にされている。

【００１６】前記キャリアＣは、外周歯を備えた円盤状
の形態で且つ厚みはワークＷの厚みより薄くされ、前述
のように外周歯が前記内歯車５と太陽歯車４に噛合し、
例えば太陽歯車４の回転駆動によって自転しながら公転
する遊星運動を繰り返すようにしている。

【００１７】以上のような研磨機１において、キャリア
Ｃのワーク保持孔ＨにワークＷを収納し、上定盤２と下
定盤３でワークＷを挟み付けるとともに、挟持面に研磨
液を供給しながら太陽歯車４を駆動してキャリアＣを遊
星運動させ、同時に上定盤２と下定盤３を相対回転させ
ることでワークＷの両面を研磨する。ワークが半導体ウ
エーハ、特にシリコンウエーハの場合、集積回路基板と
して、含有不純物金属を極めて少量に抑制することが求
められるため、キャリアＣとして金属製のものを用いる
ことは不適当である。そのため、従来では前記のように
直交型の繊維強化プラスチックが用いられているが、ワ
ーク保持孔Ｈに露出した繊維のシャープな端面がワーク
の外周面に傷を発生させたり、磨耗させたりしてしま
う。

【００１８】そこで、本発明に係るキャリアＣは、ワー
クＷの傷や摩耗を抑制することが出来るようにされ、少
なくともワーク保持孔Ｈの周縁領域が含まれる部分につ
いては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸したガラ
ス繊維の配向が同心円状になるように構成している。

【００１９】すなわち、例えば図５に示すように、例え
ばφ５〜１０ミクロン程度のガラス繊維のロービングＲ
をエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂ワニスが入った樹脂槽
６に導入して繊維間に熱硬化性樹脂を含浸させ、これ
を、例えば巻き取り芯７ａの軸長ｑが０．５〜０．８ｍ
ｍ程度の芯型７で巻き取って加熱硬化させ、所要サイズ
の円盤状素材を成形する。こうして成形されたキャリア
Ｃは、巻き取り芯７ａの部分がワーク保持孔Ｈとして、
且つ厚みが０．５〜０．８ｍｍ程度のリング形状に成形
されることになり、ガラスロービングＲはこのワーク保
持孔Ｈの中心点を基準にして同心円状に巻き付けられる
ことになる。

【００２０】すなわち、図７に示すように、ワーク保持
孔Ｈの内面に対してガラス繊維はすべて平行となって、
交差する端末が露出しないため、内周面は平滑であり、
図８に示すように、ワークＷと接触してもワークＷの外
面を摩耗させる度合いを抑制することが出来る。

【００２１】ここで、上記のようなガラス繊維の巻き付
け領域は、図３に示すようなキャリアＣの全領域として
も良く、または図４に示すように、ワーク保持孔Ｈの周
縁領域Ｃｂに限定するようにしても良い。そして、図３
に示すようなキャリアＣの全領域をガラス繊維の巻き付
けで構成する場合は、加熱硬化させた後、例えばトリミ
ングにより外周面に外周歯を形成する。また、図４に示
すような周辺領域Ｃｂに限定する場合は、別途、キャリ
ア本体Ｃａを任意の素材から任意の方法で成形し、この
キャリア本体Ｃａの嵌合穴ｐに嵌合させて一体化するよ
う、必要に応じて外周面にトリミング等を施す。尚、こ
のトリミングは場合によっては行わなくても良い。

【００２２】ところで、ワークＷは一般的に外周コーナ
部が面取りされて、外端面の形状は中央部が突出する凸
形状であるため、それに合わせて前記芯型７として、図
６（Ｂ）に示すように、巻き取り芯７ａの形状を、中央
部が膨らむ太鼓型にしても良い。そして、このような形
状の巻き取り芯７ａで巻き取れば、成形されたキャリア
Ｃのワーク保持孔Ｈの内周面には、図９に示すような、
厚み方向の中間部が湾曲して陥没する曲面凹部ｄが形成
され、研磨中のワークＷの外端面との接触面積を増やす
ことが出来る。すなわち、このような曲面凹部ｄによっ
て、ワークＷの外周面の摩耗を一層抑制することが出来
る。

【００２３】尚、本発明は以上の実施形態に限定される
ものではない。本発明の特許請求の範囲に記載した事項
と実質的に同一の構成を有し、同一の作用効果を奏する
ものは本発明の技術的範囲に属する。例えばワーク保持
孔Ｈの周縁領域Ｃｂに限定して成形する場合、キャリア
本体Ｃａに複数の嵌合穴ｐを形成し、各嵌合穴ｐに複数
の周縁領域Ｃｂを嵌合させるようにしても良い。またガ
ラス繊維の径や、樹脂の種類等は例示である。

【００２４】

【発明の効果】以上のように本発明に係る研磨機用キャ
リアは、少なくともワーク保持孔の周縁部分を、樹脂を
含浸したガラス繊維を同心円状に配向させて構成するよ
うにしたため、すべての繊維がワーク保持孔の円周方向
に沿って形成され、内面が平滑面となって、ワークの外
周面の傷や摩耗を抑制出来る。

【００２５】また請求項２のように、ワーク保持孔の内
周端面に、厚み方向に沿って中間部が湾曲して陥没する
曲面凹部を形成すれば、ワークの外周端面との接触面積
が増えて、研磨中のワーク端面の傷や摩耗が更に抑制さ
れる。そしてキャリアの製造方法として、請求項３のよ
うに、ガラス繊維に樹脂を含浸させながらリール状の芯
型に巻き付けて所要サイズの円盤状素材を形成し、加熱
硬化させて、必要に応じて外周面をトリミングすれば、
製造方法として好適である。

【図面の簡単な説明】

【図１】研磨機の構造の概要を説明する縦断面図

【図２】研磨機の内部を平面から見た説明図

【図３】キャリアの平面図

【図４】別構成のキャリアの平面図

【図５】本発明に係るキャリアの製造工程の一例を示す
説明図

【図６】芯型の説明図で、（Ａ）は巻き取り芯を円柱形
状にした場合、（Ｂ）は巻き取り芯を太鼓型にした場合

【図７】図３のＡ−Ａ断面図でワーク保持孔の内周端面
の説明図

【図８】本発明に係るキャリアとワークの関係を示す断
面図

【図９】ワーク保持孔に曲面凹部を形成した場合のキャ
リアとワークの関係を示す断面図

【図１０】従来のワーク保持孔の内周端面の説明図

【図１１】従来のキャリアとワークの関係を示す断面図

【符号の説明】

７…芯型、Ｃ…キャリア、Ｈ…ワーク保持孔、Ｗ…ワー
ク、ｄ…曲面凹部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 阿部 耕三 群馬県安中市中野谷555−１ 株式会社ス ーパーシリコン研究所内 (72)発明者 一 啓文 群馬県安中市中野谷555−１ 株式会社ス ーパーシリコン研究所内 (72)発明者 坂口 達 滋賀県彦根市川瀬馬場町800番地 新神戸 電機株式会社彦根工場内 (72)発明者 久保田 克司 神奈川県相模原市田名3039−28 相模ピー シーアイ株式会社内 Ｆターム(参考） 3C058 AA07 AA16 AB01 AB06 AC04 CB01 DA02 DA06 DA09 DA17

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ワークを保持するワーク保持孔を備えた
   キャリアであって、少なくとも前記ワーク保持孔の周縁
   部分が含まれる領域は、樹脂を含浸したガラス繊維が同
   心円状に配向して構成されることを特徴とする研磨機用
   キャリア。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の研磨機用キャリアにお
   いて、前記ワーク保持孔の内周端面には、厚み方向に沿
   って中間部が湾曲して陥没する曲面凹部が形成されるこ
   とを特徴とする研磨機用キャリア。
3. 【請求項３】 ワークを保持するワーク保持孔を備えた
   キャリアの製造方法であって、ガラス繊維に樹脂を含浸
   させながら、またはあらかじめガラス繊維に樹脂を含浸
   させた後で、リール状の芯型に巻き付けて所要サイズの
   円盤状素材を形成し、加熱硬化させた後、必要に応じて
   外周面をトリミングすることで、前記キャリアのうち少
   なくとも前記ワーク保持孔の周縁部分が含まれる領域を
   成形することを特徴とする研磨機用キャリアの製造方
   法。