CN109562506A - 抛光垫的凹部形成方法以及抛光垫 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种满足针对凹部的用户要求的高品质的抛光垫。首先，在作业面(2a)上配置夹具(6)，该夹具具有与将要在抛光垫(7)的表面上形成的凹部的形状对应的凸出形状。接下来，将抛光垫(7)配置在配置有夹具(6)的作业面(2a)上。然后，经由吸引孔(2b)从背面对抛光垫(7)进行吸引，在使以浮起的状态由夹具的突出部(6)支承的抛光垫(7)弯曲的同时，沿厚度方向部分地去除与夹具(6)的凸出形状对应地隆起的表面。由此，在抛光垫(7)的表面形成凹部。

Description

抛光垫的凹部形成方法以及抛光垫

技术领域

本发明涉及一种用于对被研磨物进行研磨的抛光垫的凹部形成方法以及抛光垫。

背景技术

以往，为了对从晶锭切取的半导体晶片、半导体集成电路所代表的精密设备的制造过程中生成的中间产品等进行研磨，广泛地使用被称为抛光垫的片状的研磨材料。另外，还已知有在表面形成有筋状的槽等凹部的抛光垫，对于凹部的形成而提出有各种方法。例如，在专利文献1所公开的方法中，使用吹送微细的研磨剂的喷砂法而在研磨片的表面形成凹凸形状。另外，在专利文献1中，代替喷砂法，还公开了在加热压花工序中赋型为凹凸形状的方法、在涂布非粘合的反应型树脂并进行压花加工的基础上进行固化的方法。

在专利文献2所公开的方法中，首先，准备成形为圆板状的下层和与该下层相同形状的上层，并将上层切割为放射状。此时，使切口的宽度与所要形成的槽的宽度一致。接下来，将被切割形成为扇形的垫片粘贴在下层上。由此，在研磨垫的表面形成放射状的槽。

在专利文献3中，公开了通过利用切片切割器对发泡聚氨酯垫实施切削加工而在半导体CMP加工用垫的表面形成细槽的方法。另外，在专利文献4中公开了使用丝网印刷、凹版印刷、凹版胶印印刷等印刷法在研磨片所具备的研磨层的表面形成凹部的方法。

另一方面，在专利文献5中，公开了利用激光烧结来形成CMP垫(多孔性研磨垫)的方法。该方法具有从激光器向烧结喷嘴中会聚激光束的工序、以及通过注入孔将流动化的热塑性颗粒注入烧结喷嘴中的工序。通过激光束对热塑性颗粒进行烧结并使烧结的热塑性颗粒在盘上选择性地堆积。由此，不堆积的部分形成为槽。

另外，在专利文献6所公开的方法中，首先，在具有凹凸形状的前体片形成用基材上涂布树脂溶液而形成涂膜。该涂膜形成为追随基材的凹凸形状、且涂膜表面为平坦。接着，在将基材从该构造物剥离后的树脂片上经由粘合剂层粘贴基材。然后，使用压力机对表层区域的部分朝向粘合剂层侧进行按压，从而使表层区域在厚度方向上弯曲/屈曲。由此，在树脂片的表层区域一侧形成槽。

进一步，在专利文献7所公开的方法中，首先，使用湿式成膜法，形成在内部具有多个纵长气泡的研磨片。接着，对研磨片的气泡直径缩小的一侧的面进行研削或切片处理，使泪型气泡在研磨片的研磨面开口。然后，在开口的研磨面上配置抑制温度上升的保护片。最后，将加热后的模具按压在配置有保护片的面上。由于该模具具有规定形状的凸部，因此通过该按压而在研磨面上形成与模具的凹部对应的槽。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2001-113467号公报

专利文献2：日本特开2002-100592号公报

专利文献3：日本特开2002-11630号公报

专利文献4：日本特开2003-103470号公报

专利文献5：日本特开2007-281435号公报

专利文献6：日本特开2013-208687号公报

专利文献7：日本特开2013-208687号公报

发明内容

发明所要解决的问题

抛光垫的品质对使用该抛光垫进行研磨的被研磨物的成品率产生较大影响，因此近年来来自使用抛光垫的用户方的要求规格也变得越来越高。作为这样的要求，可列举为针对包含复杂的凹状图案的工艺的多样化能够灵活地应对、通过切割器进行切削加工而形成的凹部(槽)的凹部的内面粗糙因此不优选、若凹凸具有棱角则在进行研磨时会卡挂到被研磨物因此不优选等。

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种满足针对凹部的用户要求的高品质的抛光垫。

用于解决问题的方法

为了解决上述问题，第一发明提供一种在抛光垫的表面形成凹部的方法。在该方法中，首先，作为第一步骤，在作业面上配置抛光垫。在该作业面上，设置有与将要在抛光垫所具备的研磨层的表面上形成的凹状图案对应的凸状图案。接下来，作为第二步骤，在对抛光垫施加外力以使抛光垫弯曲的同时，沿厚度方向部分地去除与作业面上的凸状图案对应地隆起的研磨层的表面。由此，在研磨层的表面形成凹部。

在此，在第一发明的上述第二步骤中，作为上述外力，可以使用经由在作业面上设置的多个吸引孔而从背面吸引抛光垫的吸引力。在该情况下，上述第一步骤可以包括在向作业面上配置抛光垫之前在作业面上配置夹具的步骤。该夹具具有底座部件和突出部。底座部件具有与抛光垫的面形状对应的形状，且具有通气性。突出部安装为相对于底座部件的表面突出，且具有与将要在研磨层的表面上形成的凹状图案对应的凸状图案。另外，在该情况下，还可以进一步设置如下第三步骤：去除在作业面上配置的夹具，并在作业面上再次配置抛光垫，在此基础上，对除凹部以外的研磨层的表面进行研削而形成平坦的研磨面。在该情况下，优选使用同一研削机来进行上述第二步骤以及上述第三步骤。

在第一发明中，优选通过仅对研磨层的隆起的表面进行研削来进行上述第二步骤中的研磨层的去除。在该情况下，上述第二步骤优选包括吸引去除通过对研磨层的隆起的表面进行研削而产生的粉尘的步骤。

第二发明提供一种具备研磨层的抛光垫。该研磨层具有作为表面的一部分的平坦的研磨面、在表面上局部设置且相对于表面凹陷的凹部、以及表面的相反侧的平坦的背面。研磨层的厚度从研磨面起朝向凹部而平缓地减小。另外，研磨层的厚度的变化率从研磨面起朝向凹部的侧壁面而逐渐增大，并且，从凹部的侧壁面起朝向凹部的底面而逐渐减小。

在此，在第二发明中，凹部的侧壁面以及底面的粗糙度可以与研磨面的粗糙度相同。另外，上述凹部优选为在表面上呈筋状延伸的槽。

发明效果

根据第一发明，由于不使用成为凹部的内表面变得粗糙的原因的切割器，因此作为凹部的内表面能够得到与研磨面同等或与其相近的精细的表面。另外，由于在研磨层的表面不存在具有棱角的凹凸，因此在使用抛光垫进行研磨时，不易卡挂到被研磨物。尤其是，若使用具有凸状图案的夹具，通过夹具的更换就能够以较高的自由度灵活地形成抛光垫的凹状图案。

根据第二发明，研磨层的厚度从研磨面起朝向凹部平缓地减小，且在研磨层的表面不存在具有棱角的凹凸，因此在使用抛光垫进行研磨时，不易卡挂到被研磨物。另外，与研磨层的厚度有关的轮廓是第一发明所涉及的方法所固有的，因此通过对轮廓进行观察，能够有效地判断是否是使用第一发明所涉及的方法而制成的抛光垫。

附图说明

图1是抛光垫的加工装置的结构图。

图2是夹具的配置工序的说明图。

图3是夹具的结构图。

图4是抛光垫的配置工序的说明图。

图5是抛光垫的剖视图。

图6是表示抛光垫的配置状态的图。

图7是研削工序的说明图。

图8是表示经过一系列的工序而完成的抛光垫的图。

图9是抛光垫的放大截面照片。

图10是表示相对于槽宽方向的厚度的轮廓的特性图。

图11是表示通过切削加工而形成的厚度的轮廓的特性图。

图12是现有技术的研磨垫的剖视图。

图13是吸引工序的代替技术的说明图。

具体实施方式

图1是抛光垫的加工装置的结构图。该加工装置1由作业台2、吸引机3以及研削机4构成为主体。在工作台2所具备的作业面2a上固定有用于对圆盘状的抛光垫等进行定位的台架5。另外，在该作业面2a上设有多个将工作台2沿上下贯通的吸引孔2b。吸引机3配置于作业台2之下。该吸引机3与在工作台2上设置的多个吸引孔2b连通，对被保持于台架5内的抛光垫从其背面进行吸引。

研削机4以与作业面2a对置的方式配置于作业台2的上方，通过未图示的致动器而在三维方向上移动自如。该研削机4具有旋转式的辊4a和粉尘吸引机4b。在辊4a的外周面上固接有金刚石的粉末。通过一边使研削机4移动一边使辊4a旋转，从而将与辊4a的外周面接触的被研削物(抛光垫)研削(研削是指刮削)为平面状。粉尘吸引机4b吸引去除由辊4a的研削而产生的粉尘。被粉尘吸引机4b吸引的粉尘经由安装在研削机4上的软管4c被排出至外部。

接下来，对使用抛光垫加工装置1在抛光垫的表面形成凹部的方法进行说明。作为凹部，设想为呈筋状延伸的槽或者在抛光垫的外周附近设置的凹陷部等。

如图2所示，在对抛光垫7进行加工之前，在固定于作业面2a上的台架5内配置圆盘状的夹具6。图3是夹具6的结构图。该夹具6具有底座部件6a和突出部6b。底座部件6a具有与抛光垫的面形状对应的形状(圆盘形状)。该底座部件6a由具有通气性的材质(例如聚氨酯)形成，以便不会阻碍到经由吸引孔2b的对抛光垫的吸引。但是，作为底座部件6a，其材质自身可以不具备通气性，例如可以使用金属网那样的在结构上允许通气的构件。另外，突出部6b以从底座部件6a的表面向上方突出的方式安装于底座部件6a。该突出部6b具有与将要在抛光垫所具备的研磨层的表面上形成的凹部的形状(凹状图案)对应的凸出形状(凸状图案)。突出部6b，作为一个例子，由丙烯酸材料形成。通过使用丙烯酸材料那样的容易进行激光切割的材料，包括直线状、曲线状、它们的组合在内，能够以较高的自由度自由地形成突出部6b的凸出形状。在本实施方式中，为了在抛光垫的表面形成龟甲状的凹状图案，突出部6b也具有龟甲状的凸状图案。

如图4所示，在配置有夹具6的作业面2a上(台架5内)，配置圆盘状的抛光垫7。图5是抛光垫7的剖视图。该抛光垫7从最上层起按顺序由研磨层7a、粘合层7b以及剥离片7c构成为主体，在本实施方式中，抛光垫7被切割(成形)为圆盘状。另外，抛光垫7自身具有可弯曲的性质，即具有挠性。研磨层7a是承担作为抛光垫7的核心功能的对被研磨物进行研磨的功能的层，例如由聚氨酯(发泡聚氨酯)形成。作为粘合层7b，例如可以使用双面胶带。当用户在研磨装置上安装抛光垫7的情况下，在将最下层的剥离片7c剥离而使粘合层7b露出的基础上，将抛光垫7粘贴于研磨装置的规定的部位。

图6是表示在作业面2a上隔着夹具6而配置有抛光垫7的状态的图。在吸引机3停止时，抛光垫7处于以突出部6b的高度的量浮起的状态，在抛光垫7与底座部件6a之间存在空间。由于该空间的存在，在接下来的工序中对抛光垫7施加有外力时，允许从作业面2a浮起的抛光垫7的部分的弯曲。

接下来，在对抛光垫7施加外力(吸引力)而使抛光垫7弯曲的同时，将研磨层7a的表面在厚度方向上部分地研削、去除。图7是抛光垫7的研削工序的说明图。在该工序中，使吸引机3动作，经由面向作业面2a的多个吸引孔2b从背面对抛光垫7进行吸引。将该吸引力作为外力作用于抛光垫7的结果是，抛光垫7的表面中的、由于相邻的突出部6b而处于浮起状态的部位发生弯曲，并与配置于下方的底座部件6a的上表面接触。即，抛光垫7(研磨层7a)的表面仅是浮起的部位发生凹陷，其结果是，被突出部6b支承的部位相对地隆起。

然后，在维持抛光垫7弯曲的状态的同时，使被设定于规定的高度的研削机4移动至与作业面2a平行，通过辊4a对作为抛光垫7的最上层的研磨层7a的表面部分地、即仅对隆起的部位研削规定的厚度α的量(研削工序)。在此，作为为了不会对研削机4的研削加工造成妨碍的条件，有以下两个要求。第一，若将高度的基准设为作业面2a，则台架5的高度H1低于夹具的高度H2与抛光垫7的厚度D(研削前)的合计。第二，抛光垫7的研削后的高度H3(＝H2+D-α)高于台架5的高度H1。在研削加工后，若使吸引机3停止，则在自我复原力的作用下，抛光垫7的弯曲变形被解除。由此，抛光垫7(研磨面7a)的表面的相反侧的背面恢复为平坦的状态，并在该表面上产生与上述研削相应的凹部。

在该研削工序中，通过使研削机4a所具备的粉尘吸引机4b进行动作来吸引、去除对研磨层7a的隆起的表面进行研削而产生的粉尘。此外，在本工序中，可以代替研削加工而使用对研削层7a的表面较薄地进行切片的切片加工来进行研磨层7a的部分的去除。

最后，进行抛光垫7的精加工工序。在精加工工序中，去除在作业面2a上配置的夹具6，并在作业面2a上再次配置抛光垫7。在此基础上，使用与研削工序相同的研削机4，对除了凹部7d以外的研磨层7a的表面较薄地进行研削，由此，作为研磨层7a的表面的一部分形成平坦的研磨面。此外，优选地，在精加工工序中，也使吸引机3进行动作，并经由作业面2a所面向的多个吸引孔2b从背面对抛光垫7进行吸引。这是因为，由此能够期待去除在之前的工序中通过使抛光垫7弯曲变形而产生的折痕的效果。

图8是表示经过一系列的工序而完成的抛光垫7的图。在该抛光垫7中，最上层的研磨面7a具有作为其表面的一部分的平坦的研磨面7d、以及在表面上局部地设置且相对于表面(研磨面7d)凹陷的凹部7e。作为凹部7e的形状(凹状图案)，对与夹具6的凸状图案对应的形状进行了转印。另外，如上所述，虽然在研磨层7a的表面存在凹凸，但其背面为平坦。

图9是抛光垫7的放大截面照片。在此，A是研磨层7a的最大厚度(1.402mm)，B是凹部(槽)的宽度(3.786mm)，C是凹部7e的深度(0.246mm)。从该照片可以理解，从研磨面7d朝向凹部7e表面平缓地变化，不存在棱角的部分。由此，能够有效地防止在进行研磨时卡挂到被研磨物等。另外，在凹部7e的内面，不存在实施通过切割器进行的切削加工的情况下那样的粗糙，成为与研磨面7d的粗糙度同等或与其相近的精细的状态。尤其是，在使用同一研削机4进行研削加工和精加工的情况下，凹部的内面(侧壁面以及底面)的粗糙度与研磨面的粗糙度相同。

图10是表示相对于槽宽方向长度X的研磨层7a的厚度D的轮廓的特性图。研磨层7a的厚度D从研磨面7d朝向凹部7e而平缓地减小。另外，其变化率ΔD，即，厚度D的倾斜率从研磨面7d朝向凹部7e的侧壁面逐渐增大，并且从凹部7d的侧壁面朝向其底面逐渐减小。

这样，根据本实施方式，由于不使用成为抛光垫7的凹部7e的内面变得粗糙的原因的切割器，因此作为凹部7e的内面，能够获得与研磨面7e同等或与其相近的精细的面。另外，由于在研磨层7a的表面上不存在具有棱角的凹凸，因此当用户使用抛光垫7进行研磨时，不易卡挂被研磨物。

另外，根据本实施方式，通过将用于在抛光垫7上转印凹状图案的夹具6更换为具有不同凸状图案的夹具，能够以较高的自由度灵活地形成抛光垫7的凹状图案。但是，如果不要求针对各种各样的凹状图案的对应性，则可以不使用能够更换的夹具6而在作业面2a上直接形成凸状图案。

另外，根据本实施方式，与研磨层7a的厚度D相关的轮廓是本实施方式所涉及的加工方法所固有的，因此通过观察某一抛光垫的研磨层的轮廓，能够有效地判断是否是使用本实施方式所涉及的加工方法而制成的抛光垫。在通过切割器等进行切削加工的情况下，如图11所示，基本上，在研磨面与凹部的侧壁面之间的边界部A以及凹部的侧壁面与其底面之间的边界部B处，研磨层的厚度D急剧地发生变化。另外，凹部的侧壁面也形成为垂直，没有像图10所示那样的倾斜。即使边界部B会根据切割器的刀刃形状的情况而变得平缓，边界部A也不会变得平缓。这一点并不限于通过切割器来进行加工的方法，在以激光加工、喷砂法等线状切削为基本的所有的方法中均是同样的。另外，在作为现有技术而举例示出的专利文献6中，如图12所示，公开了与研磨层相当的表层区域的表面平缓地连接的研磨垫，在作为表面的形状而不存在具有棱角的凹凸这一点上，与本实施方式所涉及的抛光垫7类似。但是，若着眼于研磨层的厚度的变化，专利文献6的表层区域的厚度恒定，不具有图10那样的轮廓。根据以上内容，可以说图10的轮廓是在使研磨层弯曲变形的同时进行面状研削的加工方法所固有的。

此外，在上述实施方式中，在研削工序中，对使用经由吸引孔2b而施加的吸引力作为使抛光垫7弯曲的外力的例子进行了说明。但是，本发明不限于此，例如如图13所示，也可以利用磁铁8的磁力。在该情况下，作为底座部件6a而使用金属网等，并在相邻的突出部6之间配置磁铁8。通过磁铁8与底座部件6a之间产生的磁力使抛光垫7弯曲，由此在抛光垫7的表面产生与夹具6的凸出形状对应的隆起。另外，也可以代替磁铁8而使用重物并将其自重作为外力使抛光垫7弯曲。进一步，也可以通过一边对抛光垫7的两端进行拉伸一边将其按压在作业面2a上而使抛光垫7弯曲。

另外，在上述实施方式中，将研磨层7a、粘合层7b以及剥离片7c进行层叠并切割(成形)为圆盘状的抛光垫作为加工对象，但该加工对象也可以是层叠前的研磨层7a的单体，还可以是切割前的片体。根据该观点，本说明书中的“抛光垫7”这一术语以广泛地包括上述概念在内的含义来使用。

进一步，在上述实施方式中，对通过相对于在作业面2a上配置的抛光垫7移动研削机4(辊4a)而对研磨层7a进行研削的例子进行了说明。但是，本发明不限于此，也可以相对于研削机4而移动抛光垫7。另外，作业台2的上表面也可以为曲面状。在该情况下，可以将工作台2的曲面中的使研磨层7a与研削机4相接触的部分看作“作业面2a”。

产业上的利用可能性

根据本发明而制造的抛光垫能够广泛地应用于对包括从晶锭切取的半导体晶片、半导体集成电路所代表的精密设备的制造过程中生成的中间产品在内的被研磨物进行研磨的用途。

附图标记说明

1 抛光垫加工装置

2 作业台

2a 作业面

2b 吸引孔

3 吸引机

4 研削机

4a 辊

4b 粉尘吸引机

4c 软管

5 台架

6 夹具

6a 底座部件

6b 突出部

7 抛光垫

7a 研磨层

7b 粘合层

7c 剥离片

7d 研磨面

7e 凹部

Claims (10)

1.一种抛光垫的凹部形成方法，其特征在于，该方法具备第一步骤和第二步骤，

在所述第一步骤中，在作业面上配置所述抛光垫，在所述作业面上设置有与将要在抛光垫所具备的研磨层的表面上形成的凹状图案对应的凸状图案，

在所述第二步骤中，在对所述抛光垫施加外力以使所述抛光垫弯曲的同时，沿厚度方向部分地去除与所述作业面上的凸状图案对应地隆起的所述研磨层的表面，由此在所述研磨层的表面形成所述凹部。

2.根据权利要求1所述的抛光垫的凹部形成方法，其特征在于，

在所述第二步骤中，作为所述外力，使用经由在所述作业面上设置的多个吸引孔而从背面吸引所述抛光垫的吸引力。

3.根据权利要求2所述的抛光垫的凹部形成方法，其特征在于，

所述第一步骤包括在向所述作业面上配置所述抛光垫之前在所述作业面上配置夹具的步骤，

所述夹具具有底座部件和突出部，

所述底座部件具有与所述抛光垫的面形状对应的形状，且具有通气性，

所述突出部安装为相对于所述底座部件的表面突出，且具有与将要在所述研磨层的表面上形成的凹状图案对应的凸状图案。

4.根据权利要求3所述的抛光垫的凹部形成方法，其特征在于，

所述抛光垫的凹部形成方法还具有第三步骤，在该第三步骤中，去除在所述作业面上配置的所述夹具，并在所述作业面上再次配置所述抛光垫，在此基础上，对除所述凹部以外的所述研磨层的表面进行研削而形成平坦的研磨面。

5.根据权利要求4所述的抛光垫的凹部形成方法，其特征在于，

使用同一研削机来进行所述第二步骤以及所述第三步骤。

6.根据权利要求1所述的抛光垫的凹部形成方法，其特征在于，

通过仅对所述研磨层的隆起的表面进行研削来进行所述第二步骤中的所述研磨层的去除。

7.根据权利要求6所述的抛光垫的凹部形成方法，其特征在于，

所述第二步骤包括吸引去除通过对所述研磨层的隆起的表面进行研削而产生的粉尘的步骤。

8.一种抛光垫，其特征在于，

所述抛光垫具有研磨层，

所述研磨层具有作为表面的一部分的平坦的研磨面、在所述表面上局部设置且相对于所述表面凹陷的凹部、以及所述表面的相反侧的平坦的背面，

所述研磨层的厚度从所述研磨面起朝向所述凹部而平缓地减小，

所述研磨层的厚度的变化率从所述研磨面起朝向所述凹部的侧壁面而逐渐增大，并且，从所述凹部的侧壁面起朝向所述凹部的底面而逐渐减小。

9.根据权利要求8所述的抛光垫，其特征在于，

所述凹部的所述侧壁面以及所述底面的粗糙度与所述研磨面的粗糙度相同。

10.根据权利要求8所述的抛光垫，其特征在于，

所述凹部为在所述表面上呈筋状延伸的槽。