CN107073681A - 保持垫片 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种保持垫片，该保持垫片为用以保持被研磨构件的保持垫片。本发明的保持垫片具有保持层。所述保持层在其表面上的一部分具有模板固定部，用以贴附防止被研磨构件的横向偏移用的模板；所述模板固定部在其表面具有用以吸附固定模板的吸附层；所述吸附层以由既定的硅氧烷所构成的聚硅氧交联而成的组合物所形成。本发明的保持垫片使模板为可脱附，并可在研磨处理时确实固定模板。

Description

保持垫片
技术领域
本发明涉及一种在以半导体、电子零件等所使用的晶片(wafer)或玻璃等作为被研磨构件的研磨步骤中，用以保持/固定被研磨构件的保持垫片。
背景技术
于如半导体晶片、显示器用玻璃基板、硬盘用基板的半导体零件、电子零件的制造工序中，包括用以使其表面平坦化、镜面化的研磨步骤。研磨步骤中，一般而言，通过将被研磨构件(以下有时也称为“工件”)保持于研磨装置的研磨床，将研磨垫片固定于固定盘，一边供给研磨浆液，一边以加压被研磨构件与研磨垫片的状态相对地滑动而进行。
于此研磨步骤中，将工件保持/固定于研磨床的手段，最普遍使用保持垫片的固定方法。所谓保持垫片是在与工件的接合面具有由聚胺酯发泡物等表面具有微孔的软质材料所成的保持层的片料。保持垫片的使用方法是在研磨处理时使水侵入于保持垫片与工件之间，使水浸入至保持层表面的微孔而通过其表面张力吸附固定工件。
继而，于使用保持垫片的研磨处理时，多会对保持垫片进行接合/固定用以防止工件的横向偏移的模框材料而进行处理。这种模框材料已知有模板(template)、卡圈(retainer ring)等数种名称，但由具有与工件形状相似形状的孔的板材所构成(权宜上，以下于本发明有时也将这种模框材料称为模板)。模板通过在框内插入工件而在横向上拘束工件，防止研磨处理时工件的偏移。
该模板是如上述的方式以在横向拘束工件为目的而被固定于保持垫片，故如果能被容易地剥离则丧失其意义。因此，至今在附模板的保持垫片的制造上费了各种心思，例如，如专利文献1，于模板与用以粘合的粘合剂之间介入底涂层等以确保模板的接合强度。
[现有技术文献]
[专利文献]
[专利文献1]日本特开2007-069295号公报。
发明内容
(发明欲解决的课题)
以如上述方式所制造的传统附模板的保持垫片，模板经牢固地接合，而无法任意地卸载。此若考量研磨处理的成本而言并不优选。由于模板不须视被研磨物的形状、尺寸而区分使用，因此必须对于每个工件准备多组的保持垫片。故而其取得/保管成本会提高。
而且，传统的附模板的保持垫片，实际上用后即丢，因此以尽可能地长期使用为较优选。就此而言，模板及保持垫片本身不因研磨处理而磨耗/消耗。但是，伴随着长期使用，研磨用研磨粒会侵入保持层表面与模板的接合界面，随即成为研磨烧伤及刮痕的主要原因。因此，无关于有无磨耗而难以长期使用。
因而，本发明提供一种保持垫片，其对于使用模板的研磨处理，可弹性地以低成本对应者。
(解决课题的手段)
本发明人研究开发一种可卸载模板的保持垫片作为可解决上述课题的保持垫片。通过可卸载模板，成为可使用合乎进行研磨的工件的形状/尺寸的模板，并可有效率地进行运用。而且，若可卸载模板，则可清扫侵入于保持层表面与模板的接合界面的研磨粒同时并进行研磨处理，且可防止研磨烧伤、刮痕，同时并长期安定地使用研磨垫片。
另一方面，当使模板可卸载时，接合的方法要成为何种乃问题所在。研磨处理时，工件受到的横向应力绝不低，为了防止因横应力所致的偏移，模板必须以对应的强力与保持垫片接合。然而，若过强力地接合模板，则会无法达成可卸载的目的。
本发明人对于将模板以可卸载的状态接合于保持垫片的手法进行检讨。其结果，于装配模板的部分采用由既定的聚硅氧所构成的吸附层而思及本发明。
即，本发明的保持垫片，具有用以保持被研磨构件的保持层，其中，所述保持层在其表面上的一部分具有用以贴附防止被研磨构件的横向偏移用的模板的模板固定部，所述模板固定部在其表面具有用以吸附固定模板的吸附层，所述吸附层包含使选自下述的至少一种的聚硅氧交联而成的组成物：由仅于两末端具有乙烯基的直链聚有机硅氧烷所成的聚硅氧；由在两末端及侧链具有乙烯基的直链聚有机硅氧烷所成的聚硅氧；由仅于末端具有乙烯基的支链聚有机硅氧烷所成的聚硅氧；及，由于末端及侧链具有乙烯基的支链聚有机硅氧烷所成的聚硅氧。
如上所述，本发明的保持垫片，为了固定模板，而于保持层上形成有由特定的聚硅氧制吸附材所成的吸附层。以下详细说明本发明的保持垫片的各结构。
首先，具有成为本发明的基础的保持层的保持垫片，基本上为与传统保持垫片相同。构成保持垫片的工件侧的表层的保持层，由表面具有微孔的软质树脂材所成，为使水浸入至该微孔而可通过表面张力吸附/固定工件。就保持层的构成材料而言，适合使用由聚胺酯、聚酰胺、聚酰亚胺等聚合物所成的发泡塑胶泡体。而且，保持层可依需要而为使不织布或有机树脂材料等单独或组合其等而成的基材片料贴合的保持垫片。又且，于保持垫片的内侧(保持层的相反侧)的最外层，也为了固定固定盘而可适宜地涂布接着剂。
对于形成于保持层上的模板固定部，其设置位置及形状依所既定使用的模板而决定。模板具有其外部轮廓形状及插入工件的开口部形状，依其等而决定模板固定部的形状。本发明中，除了对应于仅既定使用一种模板之外，也可对应于使用多种模板。即，有关模板固定部的形状可设定为大致等同于一种模板的形状，而且，也可设定形状为以包含多种模板的形状。例如，如图1(a)所示，对于圆盘状的保持垫片仅适用1片环状的模板(多被称作护环)时，模板固定部也可为与该环状模板大致等相同的形状、区域尺寸。而且，如图1(b)所示，为了对应于不同尺寸的环状模板，也可将模板固定部设成包含各模板的形状的区域。而且，如图1(c)般，也可对应于尺寸、形状不同的多种模板。
模板的开口部的形状(对应于此的模板固定部的形状)并无特别限制。除了如上述图1(a)般，对应于单一工件的环状的模板固定部外，也可为如图2般对应于具有固定多种工件用的多个圆形开口的模板的形状。
而且，模板固定部的表面接合吸附层。构成吸附层的吸附材料是使选自由如下聚硅氧的至少1种聚硅氧交联而成的组成物层叠所形成，即：由仅于两末端具有乙烯基的直链聚有机硅氧烷所成的聚硅氧；由于两末端及侧链具有乙烯基的直链聚有机硅氧烷所成的聚硅氧、由仅于末端具有乙烯基的支链聚有机硅氧烷所成的聚硅氧、及由于末端及侧链具有乙烯基的支链聚有机硅氧烷所成的聚硅氧。
上述聚硅氧不论对于玻璃或金属等材质皆具有吸附作用，且其保持力也良好。此保持力尤其具有剪切力(横向的固定强度)高，但对于剥离力(纵向的固定强度)低的特性。因此，于研磨处理造成的横向应力也可不横向偏移地保持模板。而且，吸附层的吸附力在面内为均匀，且不易产生部分剥离、隙缝，研磨浆液不会侵入至保持垫片与模板的间。
而且，由于上述剪切力与剥离力的关系，模板变得容易固定/脱附。即，于固定/脱附模板时，只要将模板以朝相对于垫片为垂直方向施压即可固定，且只要朝垂直方向拉伸即可剥离。又，对于此吸附层，即使剥离力低，其相对于以剪切力作为基准，并非指弱至在研磨处理中模板会脱离或产生隙缝的程度的力。
构成吸附层的聚硅氧的具体例，就直链聚有机硅氧烷的例子而言，可列举化学式1的化合物。而且，支链聚有机硅氧烷的例子，可列举化学式2的化合物。
[化学式1]
[化学式2]
(式中，R表示取代基，n表示整数)
(式中，R表示取代基，m、n表示整数)
化学式1、化学式2中，取代基(R)的具体例可列举如：甲基、乙基、丙基等烷基，苯基、甲苯基等芳基，或除去键结于所述基的碳原子的氢原子的一部分或全部经卤原子、氰基等取代的同种或不同种的非取代或取代的脂肪族不饱和基的1价烃基。优选为至少50摩尔％以上为甲基。取代基可为不同种也可为同种。而且，该聚硅氧烷可为单独或2种以上的混合物。
而且，构成吸附层的聚硅氧，数均分子量为30000至100000的具有较好的吸附作用。但是，使用的聚硅氧的数目平均分子量与制造阶段的烧成温度会影响到表面粗度的调整。为了容易地发挥较好的表面粗度，优选为聚硅氧的数均分子量为30000至60000。
本发明的保持垫片使用由以上说明的聚硅氧材所成的吸附层而形成模板固定部。吸附层的厚度优选为20至50μm。
在形成具有吸附层的模板固定部时，只要将预先将制成目的的形状的吸附层接合于保持垫片的保持层上即可。此时，也可将直接吸附层的聚硅氧材接合于保持层，但优选在吸附层的下方(保持垫片侧)叠合支撑吸附层的支撑层，并经由该支撑层接合于保持层。
该支撑层用以提高吸附层与保持层的密着性。由于成为吸附层的聚硅氧材是薄的软质材料，故难以确保对保持层的密着性。因此，可通过于两层之间挟住硬的支撑层，以确保密着性。而且，此时通过设定适当硬度的支撑层，可吸收因研磨处理时的微小振动造成的工件的横向偏移。
吸附层的支撑层较优选为具有适度的硬度/可挠性的有机树脂材料，以拉伸弹性率為2600至4200MPa(干燥时的测定値)的有机树脂材料为较优选。具体例为聚酯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、尼龙、聚胺基甲酸酯、聚偏氯乙烯、聚氯乙烯等树脂。优选为聚酯系树脂材料的聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)，特优选为PET。PET的强度良好且具有耐药品性，故即使长期重复研磨处理也不会破裂/被侵蚀，而可作为保持垫片的构成构件的功能。又且，此缓冲层可为单层，但也可以多种树脂作为多层构造。支撑层的厚度优选为20至200μm。
本发明的保持垫片，可准备传统的保持垫片，并于其保持层的表面上接合吸附层而制造。吸附层优选采用预先接合有支撑层。为在支撑层上形成吸附层，在支撑层涂布含有成为吸附层原料的聚硅氧成分的涂装液并进行烧成，以使聚有机硅氧烷交联，形成吸附层。涂装液包含上述直链或支链聚有机硅氧烷化合物与交联剂。交联剂可为公知者，可列举例如有机氢聚硅氧烷。有机氢聚硅氧烷在1分子中至少具有3个与硅原子键结的氢原子，实用上，优选在分子中具有2个≡SiH键的为其总量的50重量％，其余为于分子中包含至少3个≡SiH键的。
涂装液也可包含用于交联反应的铂系触媒。铂系触媒适用公知者，可列举例如三氯化铂酸、四氯化铂酸等氯化铂酸、氯化铂酸的醇化合物、醛化合物或氯化铂酸与各种烯烃的盐等。而且，涂装液可为无溶剂型、溶剂型、乳化剂型中的任一形态。使用溶剂型涂装液时，优选为于涂布后进行干燥并去除溶剂。涂布涂装液后的烧成，优选以120至180℃加热60至150秒。
本发明的保持垫片的尺寸并无特别限制。可对应被研磨物而为大致相同的形状/尺寸，直径也可大于被研磨物。
而且，本发明虽以使用模板作为前提，但模板并非一体地接合于保持垫片者。本发明中，可依照工件的形状/尺寸而使用较适的模板。模板其本身可使用与传统模板相同者。模板具有与工件的形状相似的开口的模框材料，材质为以树脂例如环氧玻璃(glassepoxy)、PEEK、聚酰亚胺、电木、聚氯乙烯、ABS等有机树脂材料或不锈钢等金属所构成且厚度为20μm至10mm的薄板。使用本发明的保持垫片时，模板可重复使用，更换保持垫片时，也可回收使用模板。又且，如前述，本发明中，将具有用以防止工件的横向偏移的开口模框材料统称为“模板”。对于该模框材有时以卡圈等数种名称称呼，但本发明的“模板”的概念也包括与该等名称相异者的。
(发明的效果)
本发明的保持垫片，可使传统被接着固定的模板卸载。依据本发明，可适宜地脱附模板并成为较优选的状态，并可抑制工件的研磨烧伤、刮痕的发生。而且，在更换保持垫片时可回收使用模板，故较为经济。
附图说明
图1(a)至(c)是说明本发明的保持垫片的模板固定部的形态的图。
图2说明本发明的保持垫片的模板固定部的其他形态的图。
图3以本实施形态所制造的保持垫片的剖面图。
图4以本实施形态所使用的研磨装置的简图。
具体实施方式
以下说明本发明的优选实施形态。于本实施形态中，制造具有与图1(a)相同的环状模板固定部的保持垫片。图3简略说明其剖面结构。
保持垫片的制造步骤，是在成为保持垫片的模板固定部的任意区域接合吸附层并制造。而且，评估其工件保持性能、有无对研磨特性造成影响。保持垫片的制造步骤如以下所述。
保持垫片以材质为聚胺基甲酸酯发泡体的圆形片料(尺寸：直径355mm，厚度0.8mm)作为保持层，于其背面贴附涂布有接着剂的基材片料(PET制)。粘合剂的面以剥离膜保护，且在使用时可将剥离膜剥除而固定于研磨床。本实施形态所使用的模板，外径与保持垫片同样的355mm，内径为301.5mm的环状模板。本实施形态中，将沿着保持垫片的外周的模板同样的宽度(26.75mm)的环带状区域设定为模板固定部。
继而，制造接合于模板固定部的吸附层。准备PET片料(厚度50μm、尺寸500mm×500mm)作为构成支撑层的有机树脂材料。对此PET片料预先测定其拉伸弹性率，结果为2800MPa。而且，对此PET片料涂布含有由吸附层的前驱物的聚有机硅氧烷所构成的聚硅氧成分的涂装液。涂装液是在由仅于两末端具有乙烯基的直链聚有机硅氧烷所成的聚硅氧(分子量30000)100重量份中，含有交联剂0.6重量份、铂触媒2重量份的无溶剂型聚硅氧液。将该涂装液涂布于有机树脂材料后，以150℃烧成100秒，使聚硅氧交联而形成吸附层。交联后的吸附层的厚度为28μm。形成吸附层后，将片料进行脱模并加工而制成环状板材。
然后，将以上述操作制造的吸附层接合于保持垫片。吸附层的接合，是在支撑层的背面涂布丙烯酸系粘合剂，并以0.75kgf/cm2的荷重压缩，保持加压1小时，将吸附层的支撑层接合于保持垫片上。
使用本实施形态所制造的保持垫片进行研磨试验。于此研磨试验是在以黏着胶带将保持垫片贴附于图4所示的研磨装置的研磨床之后，将模板定位并吸附固定于模板保持部。而且，于模板的开口部固定被研磨构件的硅晶片。
继而，于固定盘贴附研磨垫片，一面将研磨浆液(将Glanzox(FujimiIncorporated股份有限公司制)以纯水稀释成30倍者)滴入至研磨层(流量150ml/分钟)一面进行研磨处理。其他的研磨条件如下所述。
·研磨压力：0.163kgf/cm2。
研磨垫片的旋转速度：45rpm
被研磨构件的旋转速度：47rpm。
·头部的摇动速度：250mm/分钟。
·研磨时间：3分钟
研磨处理后，确认保持垫片上的晶片的固定位置，并进行确认是否产生位置偏移，确认保持垫片的保持性能。其结果，确认出晶片固定位置无变化，无问题地被保持垫片保持着。而且，也未发现模板的位置偏移。
研磨试验后，以纯水洗净晶片的被研磨面，并以无尘状态干燥的。而且，确认研磨面的状态，观察端部是否有研磨粒固着后，未见到刮痕发生，于端部也未见到研磨烧伤。
而且，研磨试验后模板可通过朝垂直方向拉伸而容易地剥除，且可清洁保持垫片的保持层。继而，可于清洁后再度吸附固定模板。此种模板的卸载容易性为本发明的保持垫片的特征，通过卸载/清洁模板，可较传统品更长期地使用保持垫片。
(产业上的可利用性)
本发明适用至今未曾被思及的可卸载模板保持垫片者，借此，可使工件的固定/脱附的处理性良好。而且，也不对研磨特性造成影响。依据本发明，可有效率地进行研磨处理，且可谋求降低半导体零件等的制造成本。

Claims (5)

1.一种保持垫片，其具有用以保持被研磨构件的保持层，其中，
所述保持层在其表面上的一部分具有模板固定部，用以贴附防止被研磨构件的横向偏移用的模板，
所述模板固定部在其表面具有用以吸附固定模板的吸附层，
所述吸附层包含使选自下述的至少一种的聚硅氧交联而成的组成物：
由仅于两末端具有乙烯基的直链聚有机硅氧烷所成的聚硅氧；
由于两末端及侧链具有乙烯基的直链聚有机硅氧烷所成的聚硅氧；
由仅于末端具有乙烯基的支链聚有机硅氧烷所成的聚硅氧；及，
由于末端及侧链具有乙烯基的支链聚有机硅氧烷所成的聚硅氧。
2.根据权利要求1所述的保持垫片，其中，吸附层被接着于保持层上而成。
3.根据权利要求1或2所述的保持垫片，其中，吸附层的厚度为20至50μm。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的保持垫片，其中，吸附层经由支撑层粘合于保持层；
所述支撑层由拉伸弹性率为2600至4200MPa的有机树脂材料而成。
5.根据权利要求4所述的保持垫片，其中，构成支撑层的有机树脂材料为聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)的任一种。
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