Brevet FR2957285A1 — publié le 20110916

Ensemble de polissage et machine de polissage équipée d'un tel ensemble La présente invention concerne un ensemble de polissage consommable pour le polissage de verres optiques, de galettes semi-conductrices, de prothèses, ou en métallographie. Elle concerne encore une machine de polissage à plateau tournant équipé d'un tel ensemble de polissage. Dans l'industrie des semi-conducteurs, des disques de polissage sont couramment mis en oeuvre pour réaliser des surfaces de galettes semi-conductrices ayant un haut degré de planéité et lisses en vue de former sur ces surfaces, des circuits intégrés présentant une haute densité d'intégration. Un tel disque de polissage est typiquement placé sur une platine métallique horizontale d'une machine de polissage. Ce disque comporte traditionnellement un adhésif assurant son assemblage avec la platine métallique. La face de la galette semi-conductrice à polir est alors placée en contact avec le disque de polissage et l'ensemble est entraîné en rotation l'un par rapport à l'autre de sorte que la face de la galette en contact avec le disque de polissage soit polie. Lorsque le disque de polissage est usé ou que le procédé de polissage de la surface de la galette semi-conductrice requiert un polissage avec un disque de polissage de finition, le premier disque est enlevé de la platine et mis au rebut. Ces disques de polissage ne sont par conséquent utilisés qu'une seule fois sur une même machine de polissage. On a observé par ailleurs que le choix de l'adhésif assurant le couplage du disque de polissage et de la platine tournante est déterminant pour prévenir un polissage inégal de la galette semi-conductrice. A titre d'exemple, on connaît des adhésifs sensibles à la pression (PSA - "Pressure sensitive adhesive") pour assembler le disque de polissage et la platine tout en fournissant une interface susceptible de compenser les variations d'épaisseurs de la galette semi-conductrice ou de la platine tournante. Toutefois, ces adhésifs sensibles à la pression présentent un certain nombre d'inconvénients. Tout d'abord, ils n'autorisent pas le repositionnement du disque de polissage après couplage de ce dernier avec la platine tournante. On constate alors qu'en cas de mauvais positionnement d'un disque de polissage de grand diamètre, par exemple supérieur à 1 m, sur une platine tournante, le disque de polissage mal positionné doit être systématiquement mis au rebut. En effet, le retrait d'un disque de polissage présentant un tel diamètre de disque conduit inévitablement à son endommagement. De plus, l'enlèvement du disque de polissage de la platine métallique de la machine de polissage conduit également à l'apparition de morceaux d'adhésif à la surface de la platine. Il est alors nécessaire de procéder au nettoyage de la surface de la platine métallique, ce qui est consommateur de temps. Par ailleurs, ce nettoyage est généralement réalisé avec des solvants organiques, lesquels sont contraires aux exigences de protection environnementale. Ces adhésifs sensibles à la pression (PSA) n'autorisent également pas un usage multiple du disque de polissage avec des machines de polissage distinctes. De fait, il ressort de ces constatations que la mise en oeuvre de ces adhésifs sensibles à la pression se révèle consommatrice de temps et onéreuse, ce qui est contraire aux intérêts économiques des sociétés exploitant des machines de polissage. L'objectif de la présente invention est donc de proposer un ensemble de polissage simple dans sa conception et dans son mode opératoire autorisant un ajustement de la position ou un retrait de l'ensemble de polissage sur une platine tournante, cet ensemble étant repositionnable. Un autre objet de la présente invention est un ensemble de polissage conférant une grande souplesse d'utilisation sans nécessité de nettoyage de la platine tournante. A cet effet, l'invention concerne un ensemble de polissage destiné à être monté sur un support tournant. Selon l'invention, cet ensemble de polissage comprend - un élément de polissage, - au moins un adhésif, - un support souple comportant des particules métalliques et/ou ferromagnétiques, ledit support souple étant destiné à être assemblé de manière amovible audit support tournant par un assemblage magnétique, ledit support tournant comprenant une source de potentiel magnétique génératrice des forces d'assemblage. Cet ensemble de polissage peut avantageusement être monté de manière amovible sur le support tournant à température ambiante tout en tenant les efforts induits par sa mise en rotation par le support tournant. Ainsi, pour des applications industrielles, l'ensemble de polissage permet de maintenir une qualité de polissage égale ou supérieure aux disques de polissage existant tout en permettant des gains de productivités très importants grâce à des changements de surface de polissage beaucoup plus rapides et plus simples qu'avec des disques traditionnels. Dans différents modes de réalisation particuliers de cet ensemble de polissage, chacun ayant ses avantages particuliers et susceptibles de nombreuses combinaisons techniques possibles: - cet ensemble comporte une couche d'ajustement de la rigidité de l'ensemble de polissage, cette couche étant placée entre ledit élément de polissage et ledit support souple, De préférence, l'ensemble de polissage comprend alors d'une part un premier adhésif pour assurer l'assemblage dudit élément de polissage et de ladite couche d'ajustement et d'autre part, un deuxième adhésif pour assurer l'assemblage de ladite couche d'ajustement et dudit support souple. La couche d'ajustement peut être un film polymère. Avantageusement, ce film polymère est alors choisi dans le groupe comprenant le polyéthylène (PE), le polyéthylène téréphtalate (PET), le polychlorure de vinyle (PVC) et le propylène (PP). Le film polymère a une épaisseur au moins égale à 10 pm. Son épaisseur peut varier par exemple jusqu'à 1 mm pour trouver le juste équilibre entre rigidité et souplesse en fonction de la pièce à polir, optimisant ainsi les performances globales de l'ensemble de polissage. - les adhésifs sont choisis dans le groupe comprenant des adhésifs à base de polyuréthane, des adhésifs à base d'acrylique, des adhésifs à base de caoutchouc naturel et des adhésifs à base de caoutchouc synthétique, On choisira l'adhésif couplant l'élément de polissage à la couche d'ajustement de sorte que ses propriété mécaniques et chimiques ne soient pas modifiées par les liquides de polissage mis en oeuvre. En effet, les solutions de polissage peuvent être à base d'eau, d'alcool ou encore de distillats de pétrole. Ces adhésifs peuvent être des adhésifs appliqués par une simple pression (PSA), appliqué par élévation de température ("hotmelt" û adhésif thermoplastique) ou encore par pulvérisation. On pourra citer comme adhésif sensible à la pression (PSA) à base de caoutchouc synthétique, le butylcaoutchouc (IIR), caoutchouc polyisoprène (IR), le caoutchouc Polyisobutylène (PIB). - ledit élément de polissage est un élément de polissage de finition ou un élément de polissage abrasif, L'élément de polissage peut être un drap de polissage. - ledit support souple comprend au moins 70% en poids de particules métalliques et/ou ferroélectriques, Le support souple peut comprendre de 70% à 90% en poids de particules métalliques et/ou ferroélectriques, le reste du support souple, c'est-à-dire de 30% à 10% en poids respectivement, étant un complexe comportant une résine pour lier les particules. Cette résine peut être choisie dans le groupe comprenant le polyéthylène chloré (CPE), le chlorure de polyvinyle (PVC), le polyéthylène basse densité (LDPE), le polyéthylène haute densité (HDPE), le polyuréthane (PU) et le caoutchouc. Ces particules peuvent avoir une forme sphérique ou sensiblement sphérique. A titre purement illustratif, les particules ferroélectriques peuvent être choisies dans le groupe comprenant la ferrite, le fer, le nickel, le cobalt, le molybdène ou encore des alliages métalliques à base de fer ou de nickel. - lesdites particules métalliques et/ou ferroélectriques ont une dimension moyenne comprise typiquement entre 1 pm et 50 pm, et encore mieux entre 1 pm et 10 pm. Ces particules peuvent être réparties sensiblement de manière uniforme dans le support souple. Cette distribution uniforme des particules dans le support souple permet de s'assurer de la non formation d'une zone périphérique dure de ce support, laquelle serait susceptible de former un bord coupant aux vitesses de rotation du support tournant si l'élément de polissage était mal centré. - l'ensemble de polissage se présente sous la forme d'un disque ayant un diamètre supérieur ou égal à 0,20 m, et encore mieux de 0,20 m à 1,50 m. Cet ensemble de polissage ainsi peut se présenter sous la forme d'un disque de grand diamètre tout en étant repositionnable facilement sur le support tournant. L'invention concerne également une machine de polissage comprenant un support tournant comportant une source de potentiel magnétique génératrice de forces d'assemblage. Selon l'invention, cette machine comprend un ensemble de polissage tel que décrit précédemment, ledit ensemble de polissage étant lié audit support tournant par couplage magnétique De préférence, la source de potentiel magnétique peut être un aimant permanent tel que la face de réception de l'élément de polissage du support tournant. Ce couplage magnétique de l'ensemble de polissage et du support tournant permet à l'utilisateur d'alterner rapidement différents types de surfaces de polissage / abrasives sur la même machine tout en permettant une réutilisation des supports de polissage, ce qui augmente ainsi leur durée d'utilisation. L'invention sera décrite plus en détail en référence à l'unique dessin annexé représentant schématiquement un ensemble de polissage selon un mode de réalisation particulier de l'invention. Sur la figure annexée, on a représenté un ensemble de polissage destiné à être monté de manière amovible sur un support tournant d'une machine de polissage selon un mode de réalisation préféré de l'invention. L'ensemble de polissage comprend un élément de polissage 10 tel qu'un drap de polissage, constituant l'extrémité supérieure de cet ensemble. Ce drap de polissage 10 est ici un drap de polissage pour la finition de verres optiques minéraux ou organiques, du type pad, comprenant une embase sur laquelle des fibres sont disposées par flocage orthogonalement à la surface de cette embase. Ces fibres sont constituées de fibres de viscose et/ou de polyamide fixées sur l'embase au moyen d'une colle à base de polyuréthane. Ces fibres ont une longueur comprise entre 0,3 mm et 1 mm, et de préférence, 0,5 mm. Elles ont un diamètre compris entre 15 et 25 pm. L'embase qui a, ici, une épaisseur de l'ordre de 0,25 mm, est constituée d'un tissu de coton. L'épaisseur totale du drap de polissage est comprise entre environ 0,5 mm et environ 2 mm. Cet élément de polissage 10 est assemblé par un premier adhésif 11 à une couche d'ajustement de la rigidité de l'ensemble de polissage 12. Cette couche d'ajustement 12 garantit l'efficacité de l'ensemble de polissage et le respect de la planéité de la pièce à polir. Cette couche d'ajustement 12 est ici un film de polyéthylène téréphtalate (PET) ayant une épaisseur de 250 pm conférant un caractère rigide à l'ensemble de polissage. Cet ensemble de polissage peut ainsi être disposé verticalement dans des rayonnages en vue de son séchage, ou encore être mis en oeuvre pour obtenir des surfaces présentant un haut degré de planéité. Cette couche d'ajustement 12 est elle-même solidarisée à un support souple 13 par un deuxième adhésif 14. Les premier et deuxième adhésifs 11, 14 sont choisis dans le groupe comprenant des adhésifs à base de polyuréthane, des adhésifs à base d'acrylique et des adhésifs à base de caoutchouc naturel. Ce support souple 13 comporte des particules de fer distribuées dans toute l'épaisseur de ce support souple 13. Ces particules de fer ont ici une dimension moyenne comprise entre 5 et 10 pm. Le support souple 13 a une épaisseur de l'ordre de 0,5 mm. Au moins certaines des lignes de force magnétique générées par l'aimant permanent du support tournant sont exploitées sur l'entière épaisseur du support souple assurant ainsi un couplage suffisant de l'élément de polissage et du support tournant. La composition chimique de ce support souple 13 est de l'ordre de 89% en poids de particules de fer, de l'ordre 9,5 % en poids d'une résine à base de polyéthylène chloré (CPE) et de l'ordre de 1,5 % de liant et de plastifiants. Le support tournant (non représentée) de la machine de polissage comporte une face aimantée de manière permanente laquelle constitue une source de potentiel magnétique génératrice de forces d'assemblage. Cette face aimantée génère une force de maintien de l'ordre de 28 cN/cm2. Cette mesure a été obtenue à température ambiante en tirant l'aimant verticalement à partir de la surface (entrefer d = 0 mm). La rémanence de cet aimant est de 179 mT. REVENDICATIONS1. Ensemble de polissage destiné à être monté sur un support tournant, caractérisé en ce que ledit ensemble de polissage comprend - un élément de polissage (10), - au moins un adhésif (11, 14), - un support souple (13) comportant des particules métalliques et/ou ferromagnétiques, ledit support souple (13) étant destiné à être assemblé de manière amovible audit support tournant par un assemblage magnétique, ledit support tournant comprenant une source de potentiel magnétique génératrice des forces d'assemblage. 2. Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit ensemble comporte une couche d'ajustement (12) de la rigidité dudit ensemble, ladite couche étant placée entre ledit élément de polissage (10) et ledit support souple (13). 3. Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit ensemble comprend d'une part un premier adhésif (11) pour assurer l'assemblage dudit élément de polissage (10) et de ladite couche d'ajustement (12) et d'autre part, un deuxième adhésif (14) pour assurer l'assemblage de ladite couche d'ajustement (12) et dudit support souple (13). 4. Ensemble selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que ladite couche d'ajustement (12) est un film polymère. 5. Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit film polymère a une épaisseur au moins égale à 10 pm. 6. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que lesdits adhésifs (11, 14) sont choisis dans le groupe comprenant des adhésifs à base de polyuréthane, des adhésifs à base d'acrylique, des adhésifs à base de caoutchouc naturel et des adhésifs à base de caoutchouc synthétique. 7. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit élément de polissage (10) est un élément de polissage de finition ou un élément de polissage abrasif. 8. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que ledit support souple (13) comprend au moins 70% en poids de particules métalliques et/ou ferroélectriques. 9. Ensemble selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que lesdites particules métalliques et/ou ferroélectriques ont une dimension moyenne comprise entre 1 pm et 50 pm. 10. Machine de polissage comprenant un support tournant comportant une source de potentiel magnétique génératrice de forces d'assemblage, caractérisé en ce que ladite machine comprend un ensemble de polissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, ledit ensemble de polissage étant lié audit support tournant par couplage magnétique.