JP2009012086A - Workpiece carrier - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、平面研磨装置で半導体ウエハや磁気ディスク基板、光ディスク基板、あるいはガラスディスク基板のような円板状又は角板状をしたワークを研磨加工する場合に、これらのワークの保持に使用されるワークキャリアに関するものである。 The present invention is used to hold a workpiece having a disk shape or a square plate shape such as a semiconductor wafer, a magnetic disk substrate, an optical disk substrate, or a glass disk substrate by a planar polishing apparatus. It is about work career.
例えば、ラッピング装置やポリッシング装置等の平面研磨装置で上述した各種ワークの表面を研磨加工する場合、該ワークの保持に図13に示すようなワークキャリア1が使用される。このワークキャリア1は、円板形をしていて、外周にギア2を有すると共に、一つ以上のワーク保持孔3を有するもので、このワーク保持孔3内にワークWを嵌合、保持させた状態で、図14に示すように、外周のギア2を平面研磨装置のサンギア4とインターナルギア5とに噛合させて上定盤6と下定盤7との間に配設し、上記サンギア4とインターナルギア5とでこのワークキャリア1を自転及び公転させながら、該ワークキャリア1が保持するワークWを上下の定盤6,7によって研磨加工するものである。
For example, when the surfaces of various workpieces described above are polished by a flat polishing apparatus such as a lapping apparatus or a polishing apparatus, a
上記ワークキャリア1は通常、ステンレス鋼やSK鋼といった硬質の金属素材で形成されている。このため、ワークWの研磨加工時に該ワークがワーク保持孔3の内周に接触すると、損傷を受けて不良品になるおそれがある。
そこで、従来より、例えば特許文献1〜4に記載されているように、ワーク保持孔の内周に環状をした軟質のインサートを取り付け、このインサートにワークの外周を接触させるようにした各種ワークキャリアが提案されている。
The
Therefore, conventionally, as described in, for example,
しかし、特許文献1に記載のワークキャリアは、図15に示すように、該ワークキャリヤ1の厚さ方向に平坦な内周面3aを有する円形のワーク保持孔3の内部に、厚さ方向に平坦な外周面8aを有する円環状のインサート(薄板保持部)8を嵌合し、該インサート8の外周面8aとワーク保持孔3の内周面3aとを接着剤等で固着したものであって、平坦な円周面同士を接着しているため、ワーク研磨時の作用力によってそれらの接着部分が剥離し、インサート8が傾いたりワーク保持孔3の軸線方向に位置ずれしたりして、脱落し易いという欠点がある。
However, as shown in FIG. 15, the work carrier described in
また、特許文献2及び特許文献3に記載のものは、図16に示すように、円形のワーク保持孔3の内周面3aを凹状の曲面に形成し、この凹状曲面部に、外周面8aが突状の曲面となったリング状のインサート(クッション材)8を嵌合して接着により固定しているが、滑らかな曲面同士の接着であるため、インサート8が上記曲面状の内周面3aに沿って位置ずれし、ついには脱落することも考えられる。
Moreover, as shown in FIG. 16, the thing of
一方、特許文献4に記載のワークキャリアは、図17に示すように、金属板1aに設けたワーク保持孔(貫通孔)3の口縁の一部又は全部に面取り部分3bを形成し、該ワーク保持孔3の周辺部と内周部とをインサート(樹脂成型積層物)8で被覆したもので、上記面取り部分3bにおいてインサート8は、ワーク保持孔3の孔縁部分を外側から包み込んだ状態に被覆されている。換言すれば、インサート8の外周の角溝8b内に、ワーク保持孔3の角形をした孔縁3cが嵌合した形になっている。このため、上記引用文献1〜3に記載されたものに比べると、インサート8の位置ずれが生じにくく、脱落防止には有効であると思われる。
On the other hand, as shown in FIG. 17, the work carrier described in
しかしながら、この特許文献4に記載のワークキャリヤ1は、金属板1aの面取り部分3bをインサート8が外側から覆っているため、該インサート8の上記金属板1aからワーク保持孔3の内側に延出してキャリアの上下面に露出する部分8cの露出幅Hが必然的に大きくなり、ワークWの研磨加工時に、図18に示すように、金属板1aより軟質の該インサート8が上下の定盤により研磨されて摩耗し易い。そして、このようにインサート8が摩耗すると、ワークWの端部の研磨量が多くなって該端部において平面度が低下する「面ダレ」の現象が生じ易くなる。
そこで本発明の目的は、ワークキャリアにおける上記従来の問題点を解消し、ワーク保持孔の内周部分に設けたインサートの位置ずれや脱落等を生じにくくすると共に、該インサートのワーク研磨加工時における摩耗を防止して、該インサートの摩耗に伴うワーク外周部の面ダレを防止するワークキャリアを提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to eliminate the above-mentioned conventional problems in the work carrier, to make it difficult for the insert provided in the inner peripheral portion of the work holding hole to be displaced, dropped off, etc. An object of the present invention is to provide a work carrier that prevents wear and prevents sagging of the outer periphery of the work caused by wear of the insert.
上記目的を達成するため本発明によれば、金属製のキャリア基板にワーク保持孔を形成するための開口を設け、該開口の内周にキャリア基板より軟質のインサートを固定し、このインサートの内側を上記ワーク保持孔としたワークキャリアにおいて、上記開口の内周の少なくとも一部に、溝壁に角部を有する角溝形の係止溝が該開口の周方向に延設されると共に、上記インサートの外周の少なくとも一部に、上記係止溝の角部に適合する角部を備えた角形断面の係止突条が該インサートの周方向に延設されていて、この係止突条が上記係止溝内に嵌合、係止することによって上記インサートがキャリア基板に固定されていることを特徴とするものである。 In order to achieve the above object, according to the present invention, an opening for forming a work holding hole is provided in a metal carrier substrate, and an insert that is softer than the carrier substrate is fixed to the inner periphery of the opening. In the work carrier having the work holding hole, a rectangular groove-shaped locking groove having a corner on the groove wall extends in the circumferential direction of the opening on at least a part of the inner periphery of the opening. At least a part of the outer periphery of the insert is provided with a locking protrusion having a square cross section with a corner that matches the corner of the locking groove extending in the circumferential direction of the insert. The insert is fixed to the carrier substrate by fitting and locking in the locking groove.
本発明において、上記係止溝及び係止突条の断面形状は、V字状、台形状、コ字状の何れかであることが望ましい。 In the present invention, it is desirable that the cross-sectional shape of the locking groove and the locking protrusion is any one of a V shape, a trapezoidal shape, and a U shape.
本発明においては、上記キャリア基板の開口の口縁を所定の間隔をおいて凹状に切り欠くことにより、該開口の内周に、複数の凹部と、隣接する凹部間に介在する張出部とが形成され、また、上記インサートの外周には、上記凹部に嵌合する複数の凸部と、隣接する凸部間に介在して上記張出部が嵌合する窪み部とが形成され、互いに嵌合する凹部と凸部及び/又は張出部と窪み部とに上記係止溝と係止突条とが形成されていても良い。 In the present invention, the edge of the opening of the carrier substrate is cut into a concave shape at a predetermined interval, so that a plurality of concave portions and an overhang portion interposed between adjacent concave portions are formed on the inner periphery of the opening. In addition, a plurality of convex portions that fit into the concave portion and a hollow portion that is interposed between adjacent convex portions and into which the protruding portion fits are formed on the outer periphery of the insert. The locking groove and the locking protrusion may be formed in the recessed portion and the protruding portion and / or the protruding portion and the recessed portion to be fitted.
本発明によれば、キャリア基板の開口の内周に形成した角溝形の係止溝に、インサートの外周に形成した角形の係止突条を嵌合、係止させているので、該インサートのキャリア基板に対する係止力が大きく、円弧状の係止溝と係止突条とを組み合わせた従来品のような係止溝に沿った滑りが生じにくい。この結果、ワークの研磨加工時の作用力によるインサートの位置ずれや脱落等が確実に防止されることになる。
しかも、上記インサートが外周に係止突条を有することによって該インサートの内外径方向幅が広くても、この係止突条は上記係止溝に嵌合することによってキャリア基板で両側から覆われるため、該インサートの、上記開口の内周端より内側に延在してキャリアの上下面に露出する露出幅は狭く、このため、ワーク研磨加工時におけるインサートの摩耗が防止され、該インサートの摩耗に伴うワーク外周部の面ダレが防止されるという利点もある。
According to the present invention, the rectangular locking protrusion formed on the outer periphery of the insert is fitted and locked to the rectangular locking groove formed on the inner periphery of the opening of the carrier substrate. The carrier substrate has a large locking force, and slipping along the locking groove as in the conventional product in which the arc-shaped locking groove and the locking protrusion are combined is unlikely to occur. As a result, it is possible to reliably prevent the displacement and dropout of the insert due to the acting force during the polishing of the workpiece.
Moreover, even if the insert has a locking ridge on the outer periphery, the locking ridge is covered from both sides by the carrier substrate by fitting into the locking groove even if the width of the insert in the inner and outer diameter direction is wide. Therefore, the exposed width of the insert that extends inward from the inner peripheral edge of the opening and is exposed on the upper and lower surfaces of the carrier is narrow, so that the wear of the insert is prevented during workpiece polishing, and the wear of the insert is prevented. There is also an advantage that the surface sagging of the work outer peripheral portion due to is prevented.
図1は本発明に係るワークキャリアの一実施形態を示すものである。このワークキャリア10は、円板形をしていて、外周にギア11を有すると共に、内部に円形をした1つ以上のワーク保持孔12を有するもので、図14に示す公知例と同様に、上記ワーク保持孔12内に円形のワークWを嵌合、保持させた状態で、外周のギア11を平面研磨装置のサンギア4とインターナルギア5とに噛合させて上定盤6と下定盤7との間に介在させ、上記サンギア4とインターナルギア5とでこのワークキャリア10を自転及び公転させながら、上記ワークWを上下の定盤6,7によって研磨加工するものである。
FIG. 1 shows an embodiment of a work carrier according to the present invention. This
上記ワークキャリア10は、図2からも分かるように、ステンレス鋼やSK鋼あるいはチタンといった硬質の金属板からなる円形のキャリア基板13の外周に上記ギア11を形成すると共に、該キャリア基板13の内部に上記ワーク保持孔12を形成するための開口14を形成し、この開口14の内周に、ワークWの外周に接触する中空状(リング状)のインサート15を固定し、このインサート15の内側を上記ワーク保持孔12としたものである。
上記インサート15は、上記キャリア基板13より軟質の合成樹脂などの素材で形成されていて、ワークWの外周に緩衝的に接触するものであり、図示した例ではその厚さが上記キャリア基板13の厚さと等しく形成されている(図4参照)。しかし、上記インサート15の厚さは、キャリア基板13の厚さより厚く形成することも薄く形成することも可能である。
As can be seen from FIG. 2, the
The
上記インサート15のキャリア基板13に対する取り付けは、射出成形により行うのが望ましい。その方法としては、合成樹脂を上記キャリア基板13の開口14の内周に沿ってリング状に射出成形することにより、上記インサート15をその成形と同時に該キャリア基板13に取り付ける方法や、合成樹脂を上記開口14の内部全体に板状に射出成形したあと、この合成樹脂板をリング状に打ち抜くことによって上記インサート15及びワーク保持孔12を形成する方法などがある。このようにインサート15を射出成形するのと同時にキャリア基板13に取り付ける方法は、上記特許文献4に記載されているように既に公知の技術であるから、それについての詳細な説明は省略する。
The
上記インサート15をキャリア基板13に強固に固定するため、図2及び図3から分かるように、上記開口14の内周には、該開口14の口縁を一定間隔をおいて凹状に切り欠くことにより、該開口14の周方向に等間隔で位置する複数の凹部18と、隣接する凹部18,18間に介在する複数の張出部19とが形成されている。そして、図4及び図5からも明らかなように、上記張出部19の内周面には、溝内の一部に角部22aを有する角溝形の係止溝22が、上記開口14の周方向に延設されている。
In order to firmly fix the
このように凹部18と張出部19とが形成された開口14に対して上記インサート15を射出成形することにより、該インサート15の外周には、上記凹部18に嵌合する複数の凸部20と、上記張出部19が嵌合する複数の窪み部21とが、該インサート15の周方向に交互に形成されると共に、上記窪み部21の外周面に、上記係止溝22の角部に適合する角部23aを備えた角形断面の係止突条23が、該インサート15の周方向に延設され、この係止突条23が上記係止溝22に嵌合、係止することにより、該インサート15が、上記キャリア基板13の開口14の内周部分に強固に固定された状態に取り付けられることになる。
Thus, by inserting the
図示した例では、上記キャリア基板13における凹部18の内周面18aとインサート15における凸部20の外周面20aとは、それぞれ、図6に示すように、該キャリア基板13及びインサート15の厚さ方向に真っ直ぐな面となっていて、これらの面に上述したような係止溝22や係止突条23は形成されていない。
しかし、これらの凹部18の内周面18aと凸部20の外周面20aにも、上記係止溝22と係止突条23とを同時に形成することもできる。あるいは、上記張出部19と窪み部21とに係止溝22と係止突条23とを設ける代わりに、これらの凹部18と凸部20とに係止溝22と係止突条23とを形成しても良い。
In the illustrated example, the inner
However, the locking
上記係止溝22は、断面V字状をなすもので、互いに逆向きかつ奥狭まり状に傾斜する2つの側壁22b,22bを有し、これらの側壁22b,22bが交わる溝底部分に上記角部22aが形成されている。従って、上記係止突条23も断面V字状をしていて、互いに逆向きかつ先狭まり状に傾斜する2つの側壁23b,23bを有し、これらの側壁が交わる先端部分に上記角部23aが形成されている。この場合、上記係止溝22及び係止突条23の断面形状は、図4及び図5に示すように対称形であっても、非対称形であっても構わない。
The locking
また、上記係止溝22は、その溝口部分の最大溝幅がキャリア基板13の厚さと等しく形成され、係止突条23も、その基端部の最大突条厚がインサート15の厚さと等しく形成されているが、図7に示すように、上記係止溝22の最大溝幅及び係止突条23の最大突条厚は、キャリア基板13及びインサート15の厚さよりも小さくすることもできる。
Further, the locking
上記インサート15は、打ち抜き加工やプレス成形あるいは射出成形などの適宜製法によって独立する部材として形成し、上記キャリア基板13の開口14の内周に嵌め込んで接着剤により固定することも可能である。その際、このインサート15は、交換可能に取り付けることもできる。
なお、インサート15を上述したようにキャリア基板13に射出成形と同時に固定した場合でも、該インサート15は摩耗や破損を生じた場合に交換することができる。その交換は、古いインサートを除去したあと、新たなインサートをキャリア基板13に射出成形と同時に固定することにより行われる。
The
Even when the
上記の如く形成されたワークキャリア10は、キャリア基板13の開口14の内周面に形成された角溝形の係止溝22に、インサート15の外周面に形成された角形断面の係止突条23が嵌合、係止することにより、該インサート15がキャリア基板13に取り付けられているため、該キャリア基板13に対するインサート15の係止力が大きく、円弧状の係止溝と係止突条とを組み合わせた従来品のような係止溝に沿った滑りが生じにくい。このため、ワークの研磨加工時の作用力によるインサート15の脱落等が確実に防止される。
The
しかも、上記インサート15は、キャリア基板13の開口14よりも内側に延在してキャリアの上下面に露出する露出幅を小さくすることができるため、ワークの研磨加工時に上下の定盤との接触による摩耗を生じにくい。即ち、該インサート15の外周に上記係止突条23が形成されることによって該インサート15の内外径方向の見掛けの部材幅は大きくても、この係止突条23はキャリア基板13の係止溝22内に嵌合することによってキャリア基板13で両側から覆われるため、実際にキャリア基板13から露出するインサートの露出幅は小さくなる。そして、このようにしてインサート15の露出幅が小さくなって摩耗しにくくなる結果、該インサート15の摩耗によりワークの端部の研磨量が多くなって平面度が低下する「面ダレ」の現象が生じにくくなる。
In addition, the
上記実施形態では、キャリア基板13に形成される係止溝22とインサート15に形成される係止突条23とがV字形の断面形状を有しているが、それらの断面形状は、相互に適合し合う角形の断面形状であれば、これ以外の形状であっても良く、例えば、図8〜図10に示すような断面形状とすることもできる。
In the above embodiment, the locking
図8に示すワークキャリア10は、係止溝22と係止突条23とがそれぞれ略台形状の断面形状を有している。即ち、上記係止溝22は、互いに逆向きかつ奥狭まり状に傾斜する2つの側壁22b,22bと、これらの側壁同士を結ぶ平らな底壁22cとを有し、これらの側壁22b,22bと底壁22cとが交わる部分に2つの角部22aが形成されている。同様に上記係止突条23も、互いに逆向きかつ先狭まり状に傾斜する2つの側壁23b,23bと、これらの側壁同士を結ぶ平らな端壁23cとを有していて、これらの側壁23b,23bと端壁23cとが交わる部分に2つの角部23aが形成されている。
この場合にも、図7に示す例と同様に、上記係止溝22の最大溝幅及び係止突条23の最大突条厚を、キャリア基板13及びインサート15の厚さよりも小さく形成することができる。
In the
Also in this case, similarly to the example shown in FIG. 7, the maximum groove width of the locking
また、図9に示すワークキャリア10は、係止溝22と係止突条23とが略コ字状の断面形状を有するもので、上記係止溝22は、一定間隔を保って互いに平行に延びる2つの側壁22d,22dと、これらの側壁同士を結ぶ平らな底壁22cとを有し、これらの側壁22d,22dと底壁22cとが交わる部分に2つの角部22aが形成されており、上記係止突条23も、互いに平行に延びる2つの側壁23d,23dと、平らな端壁23cとを有していて、これらの側壁23d,23dと端壁23cとが交わる部分に2つの角部23aが形成されている。
Further, in the
更に、図10に示すワークキャリア10では、係止溝22と係止突条23とが略V字状の断面形状を有しているが、2つの側壁22b,22b及び23b,23bの傾斜角度を中間位置で変化させることにより、該側壁の中間位置にも角部22a,23aが形成されている。この場合にも、図8に示すような平らな底壁22c及び端壁23cを形成しても良い。
Furthermore, in the
キャリア基板13に形成される張出部19とインサート15に形成される窪み部21との形状についても、図3に示す例ではそれらが略矩形をなしているが、このような形状に限定されるものではなく、相互に嵌合可能なその他の任意の形状、例えば図11や図12に示すような形状とすることもできる。
図11に示す例では、張出部19と窪み部21とが何れも鳩尾形をしていて、このうち張出部19は次第に先広がり状をなし、窪み部21は次第に奥広がり状をなしている。従って、キャリア基板13においては、上記張出部19に隣接する凹部18が次第に奥広がり状をなし、インサート15においては、上記窪み部21に隣接する凸部20が次第に先広がり状をなすことになる。一方、図12に示す例では、張出部19と窪み部21とが略C字形に形成されている。
Also in the example shown in FIG. 3, the shape of the overhanging
In the example shown in FIG. 11, the
また、上記実施形態では、キャリア本体の開口14にインサート15を取り付けるに当たり、該開口14の口縁とインサート15の外周とに、相互に嵌合し合う凹部18と凸部20とを形成しているが、このような凹部18と凸部20とを形成することなく、全周にわたり均一な内径を有する開口14に、全周にわたり均一な外径を有するインサート15を嵌着しても良い。この場合、上記係止溝22と係止突条23とは、上記開口14の内周全体及びインサート15の外周全体に連続的に形成しても、部分的あるいは断続的に形成しても良い。
Moreover, in the said embodiment, when attaching
なお、上記ワーク保持孔12は、上記実施形態に示されているような円形のものに限らず、保持すべきワークが矩形やその他の角形形状である場合には、該ワークに合わせて矩形やその他の角形形状に形成されるものである。
The
W ワーク
10 ワークキャリア
12 ワーク保持孔
13 キャリア基板
14 開口
15 インサート
18 凹部
19 張出部
20 凸部
21 窪み部
22 係止溝
22a 角部
23 係止突条
23a 角部
Claims (3)
上記開口の内周の少なくとも一部に、溝壁に角部を有する角溝形の係止溝が該開口の周方向に延設されると共に、上記インサートの外周の少なくとも一部に、上記係止溝の角部に適合する角部を備えた角形断面の係止突条が該インサートの周方向に延設されていて、この係止突条が上記係止溝内に嵌合、係止することによって上記インサートがキャリア基板に固定されていることを特徴とするワークキャリア。 In the work carrier having an opening for forming a work holding hole in a metal carrier substrate, fixing an insert softer than the carrier substrate to the inner periphery of the opening, and using the inside of the insert as the work holding hole,
A rectangular groove-shaped locking groove having a corner on the groove wall is provided in at least a part of the inner periphery of the opening and extends in the circumferential direction of the opening. A locking projection having a square cross section with a corner that matches the corner of the locking groove extends in the circumferential direction of the insert, and this locking projection is fitted and locked in the locking groove. By doing so, the insert is fixed to a carrier substrate.
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