CN219359123U - 研磨垫 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及研磨垫。具体地，本实用新型涉及具有研磨面的研磨层与支承所述研磨层的基材接合而成的玻璃用或半导体芯片(chip)用的研磨垫。在本实用新型中，将由包含聚酯等的第1聚合物和包含聚酰胺、聚烯烃等的第2聚合物的2种聚合物构成的撕裂纱的织物作为研磨垫的研磨层。撕裂纱特别优选截面结构中层状的第1聚合物和第2聚合物交替层叠而成的纤维。本实用新型的研磨垫是与迄今为止的精研磨工序用的绒面革型的研磨垫不同的新方式的研磨垫。

Description

研磨垫

技术领域

本实用新型涉及在半导体芯片(chip)、显示器用玻璃基板等的研磨工序中使用的研磨垫。详细而言，本实用新型涉及一种在精研磨工序中使用的研磨垫，其平坦性及表面粗糙度的加工精度得到改善。

背景技术

在如半导体芯片(chip)、显示器用玻璃基板的半导体部件、电子部件的制造工艺中，一般会一并进行用于其表面的平坦化、镜面化的研磨工序。在该研磨工序中，在将研磨垫固定于研磨装置之后，一边将芯片(chip)等被研磨部件按压于研磨垫并供给研磨浆料，一边使两者相对滑动来进行研磨。该研磨工序包括以被研磨面的平坦化为主要目的的1次及2次研磨工序，及以被研磨面的镜面化为主要目的的精研磨工序的多个研磨工序。

而且，在研磨工序中，考虑被研磨材料的材质，并根据上述的1次研磨、2次研磨、精研磨工序的各工序的目的，使用多种研磨垫。作为使用所述各种工序的研磨垫，众所周知有胺甲酸乙酯型的研磨垫、绒面革型的研磨垫、无纺布型的研磨垫(例如，专利文献1～专利文献3)。

胺甲酸乙酯型的研磨垫通过使双液固化型聚胺甲酸乙酯发泡固化而切片成适当的尺寸来制造。胺甲酸乙酯型的研磨垫比较硬质，对被研磨面的平坦化有用，因此大多在1次研磨中使用。

无纺布型的研磨垫通过使聚胺甲酸乙酯等树脂含浸于随机地聚集的树脂纤维来制造。无纺布型的研磨垫由于硬度比较低且具有适度的弹性和柔软性，因此被研磨面的形状追随性优异。无纺布型的研磨垫虽然研磨速度比胺甲酸乙酯型的研磨垫低，但由于能够在抑制研磨损伤的同时进行研磨，因此主要在1次研磨和2次研磨中使用，有时也在精研磨中使用。

绒面革型的研磨垫通过在使聚酯等树脂含浸于聚酯等无纺布而成的基材的内部使发泡层生长后，除去基材的表面部分而在发泡层形成开口部来制造。绒面革型的研磨垫的表面软质而柔软，通过发泡层对研磨材料的保持作用，能够进行无研磨损伤的镜面加工。因此，绒面革型的研磨垫主要用于精研磨。

[现有技术文献]

[专利文献]现有技术文献

[专利文献1]日本专利公报特开2004-266218号

[专利文献2]日本专利公报特开2007-54910号

[专利文献3]日本专利公报特开2012-101339号。

实用新型内容

[实用新型欲解决的课题]本申请实用新型涉及在上述各研磨工序中使用的研磨垫中的最适于精研磨的研磨垫。精研磨是上述半导体芯片(chip)、玻璃面板等的研磨工序中的最终工序，是决定它们的表面状态的好坏的工序。而且，如上所述，在研磨工序的精研磨中，迄今为止大多使用绒面革型的研磨垫。

但是，近年来，在半导体部件、电子部件等中，微细化高集成化不断发展，要求形成没有研磨损伤且精度更高于以往的研磨面。关于这一点，即使是以往的绒面革型的研磨垫，通过调整研磨条件、研磨剂等，也能够在某种程度上应对这些要求，但基于研磨条件的研磨精度的提高与研磨速度处于折中的关系。绒面革型的研磨垫原本研磨速度低，因此若要提高研磨精度，则高效的研磨作业变得困难。

另外，由于半导体器件的大量生产、显示器的大画面化，芯片(chip)、玻璃面板也朝大径化、大面积化发展。为了应对这样的被研磨部件的大型化，需要得到均质的研磨精度。绒面革型的研磨垫通过形成基于湿式聚胺甲酸乙酯的发泡层来制造，但发泡层的面方向的物性容易产生偏差，由于大径化而难以进行均质的研磨。

进而，在精研磨工序中，还要求作业效率的提高。在利用绒面革型的研磨垫的研磨作业中，事先进行表面磨削而使发泡层的开口部露出的抛光(金刚砂)加工，但需要用于除去此时产生的遗物(抛光渣)的清洗。而且，在研磨作业的启动时，需要进行亲水化处理以使研磨浆料浸透发泡层。这些清洗和浸水处理需要30分钟～2小时左右的比较长的时间，成为使研磨工序整体的作业效率降低的主要原因。

本实用新型是在上述的背景下完成的，关于在精研磨工序中使用的研磨垫，提供一种新的研磨垫，其具有与以往的绒面革型的研磨垫不同的结构，研磨速度优异，并且能够得到高研磨精度的研磨面。另外，提供在研磨作业的启动阶段也能够在短时间内公开作业的装置。

[解决课题的手段]

解决上述课题的本实用新型为一种研磨垫，其中，在具有研磨面的研磨层与支承上述研磨层的基材接合而成的玻璃用或半导体芯片(chip)用的研磨垫中，上述研磨层由撕裂纱的织物构成，该撕裂纱由第1聚合物和第2聚合物这2种聚合物构成。

如上所述，本实用新型的研磨垫作为适于精研磨工序的研磨垫，是将撕裂纱的织物(织布)作为研磨面的研磨垫。撕裂纱是指将材质不同的2种聚合物结合而形成1根单纤维(单丝)的复合纤维。撕裂纱由于材质的不同而在第1、第2聚合物的相互间结合力并不那么高，因此通过机械冲击容易分割成各聚合物的极细纤维。

在本实用新型中，如上所述分割的极细纤维以密集的状态露出于研磨层的表面。该极细分割纤维具有基于研磨剂(浆料)的保持和排出的泵送作用，有效地将研磨剂粒子供给至被研磨材料而确保研磨速度。另外，极细的分割纤维密集的表面结构与绒面革型的研磨垫相比能够提高与被研磨部件的密合性，能够一边追随被研磨部件的表面形状一边进行高平坦化加工。

而且，本实用新型的研磨垫由织物构成研磨层。织物通过规则地编入纬纱和经纱，能够确保厚度、物性的均匀性。由此，能够在被研磨部件表面使面内均匀性良好地形成高精度的研磨面。

进而，撕裂纱通过赋予比较弱的机械冲击而能够分割成极细纤维，因此研磨作业的前处理简易，此时也不会产生遗物。因此，不需要如以往的绒面革型的研磨垫的抛光处理的切削表层的加工，不会产生抛光渣等遗物。另外，由于极细的分割纤维密集的研磨层的吸水性良好，因此能够使研磨作业开始时的处理简化且缩短时间。因此，也能够有助于研磨作业的高效化。

以下，对具有以上所述特征的本实用新型的研磨垫进行更详细的说明。如图1所示，本实用新型的基本结构与以往的研磨垫相同，由研磨层和基材构成，任意地在基材的平台侧的面设定用于固定研磨垫的粘合层或吸附层。

A.研磨层

研磨层是担负研磨垫的研磨作用并且成为本实用新型的特征的主要构成。研磨层与被研磨部件密合并同时保持研磨剂浆料，且一边与被研磨部件密合，一边对被研磨部件进行研磨。

如上所述，本实用新型的研磨垫的研磨层由撕裂纱的织物构成。撕裂纱是由第1聚合物和第2聚合物这2种聚合物构成的复合纤维。第一聚合物和第二聚合物是组成和硬度等机械性质不同的聚合物的组合。具体而言，撕裂纱优选第1聚合物为聚酯、第2聚合物为聚酰胺或聚烯烃中的任一种。作为第1聚合物的聚酯，可举出聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等。作为第2聚合物的聚酰胺是所谓的尼龙。可举出尼龙6、尼龙6、6等。另外，聚烯烃可举出聚乙烯、聚丙烯等。本实用新型中的优选组合是第1聚合物为聚对苯二甲酸乙二醇酯、第2聚合物为尼龙6或尼龙6，6的撕裂纱的织物。

撕裂纱是将第1、第2聚合物的极细纤维复合化而构成单纤维。其截面结构的例子如图2所示。如图2的(a)部分所示撕裂纱的结构可以举出第1、第2聚合物分别成为层状而交替层叠的结构。另外，如图2的(b)部分、图2的(c)部分所示，还可以列举任一聚合物呈放射状扩散，另一方的聚合物纤维占据其间隙的结构等。需要说明的是，这些结构的撕裂纱的单纤维的纤维直径优选为5μm以上且40μm以下。撕裂纱的纤维直径以单纤维的截面中的长径和短径的平均值算出。

另外，这些撕裂纱的截面结构中特别优选的结构为图2的(a)部分的层状的极细纤维层叠而成的结构。该结构的撕裂纱在分割时形成扁平的极细纤维，角部分与研磨浆料一起发挥研磨力。而且，在采用这样的层状纤维的层叠结构时，第1、第2聚合物的纤维的层数可以均等，但优选将第1聚合物纤维的层数设为5层～7层，将第2聚合物纤维的层数设为4层～6层，并且将第1聚合物纤维的层数设定得较多。第1聚合物纤维中优选的聚对苯二甲酸乙二醇酯与作为第2聚合物纤维优选的尼龙相比硬度高，能够确保与研磨浆料协同作用的研磨力。

由撕裂纱的织物构成研磨层时，织物的厚度优选为100μm以上且600μm以下。研磨层以在其表面发挥的研磨作用为要点，因此即使过厚也没有效果。但是，由会随着研磨的进行而磨损，因此需要某种程度的厚度。由此，优选上述范围的厚度。

另外，如上所述，纤维的织物适合作为研磨层的理由在于，织物比较容易确保物性的均匀性，能够确保研磨特性的面内均匀性。作为研磨垫的研磨层的物性，可举出压缩率、压缩弹性模量、硬度。研磨层的压缩率和压缩弹性模量的测定方法由JIS(日本工业标准)的L1021规定。具体而言，测定在室温下从无载荷的状态施加一定时间的初始载荷后的厚度t0，接着从厚度t0的状态施加最终压力，直接测定放置一定时间后的厚度t1。然后，从厚度t1的状态除去全部的载荷，放置一定时间后，再次测定施加规定秒的初始载荷后的厚度t0'。依据测定的t0、t1、t0'，压缩率由“压缩率(％)＝(t0-t1)/t0×100”的式子求出，压缩弹性模量由“压缩弹性模量(％)＝(t0'-t1)/(t0-t1)×100”的式子求出。另外，关于硬度，JIS K7311中规定了广通用作研磨垫的研磨层的硬度的肖氏D硬度的测定法。另外，本实用新型的研磨垫的研磨层的压缩率、压缩弹性模量、硬度全部的偏差优选为±5％以下。更优选压缩率为±1％以内、压缩弹性模量为±1％以内、硬度为±0.5％以内。

需要说明的是，撕裂纱在纺丝的阶段以第1聚合物与第2聚合物结合的状态形成单纤维，其织物也在刚制造后为该单纤维的状态。如上所述，撕裂纱通过机械冲击进行分割而形成极细分割纤维，在研磨作业时使研磨层成为极细分割纤维密集的状态。撕裂纱的分割可以在织物刚制造后(与基材接合前)进行，也可以在与基材接合后进行。进而，也可以在即将进行研磨作业之前作为前处理进行撕裂纱的分割。作为利用机械冲击将撕裂纱分割而形成极细分割纤维的方法，有对与基材接合前的织物的假捻加工，在与基材接合前或接合后的以砂纸等进行的摩擦加工。另外，在即将进行研磨作业之前，通过使用虚设的被研磨部件进行研磨作业，也能够分割撕裂纱。

B.基材

基材是用于支承研磨层的构件，是用于在研磨作业时确保研磨垫的更换时、向平台固定时的操作性的必须的构件。另外，基材作为支承部件的作用在研磨作业中也是重要的。本实用新型的研磨层由具有均质物性的织物形成，为了维持该均质性，需要基材的支承作用。基材优选由相对于柔软的研磨层刚直的材质构成。基材优选由断裂强度为210～290MPa、断裂伸长率为80～130％的树脂材料构成。更优选断裂强度为210～240MPa，断裂伸长率为110～130％。需要说明的是，该拉伸强度为干燥时的测定值。

基材通常使用由薄的有机物构成的板状、片状的构件。基材的构成材料具体而言为聚酯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、尼龙、胺甲酸乙酯、聚偏二氯乙烯、聚氯乙烯等树脂。优选为聚酯系树脂材料，为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)，特别优选为PET。基材可以为单层，也可以由多种树脂制成多层结构。作为基材的厚度，优选为50μm以上且500μm以下。

研磨层和基材通常在平面形状和平面尺寸上一致。作为研磨垫的平面形状，适用圆形或方形。另外，平面尺寸没有特别限制。

C.本实用新型的研磨垫的其它结构

本实用新型的研磨垫可以通过将构成研磨层的织物与基材贴合来制造。研磨层与基材的接合可以使用公开已知的粘接剂、粘合带。例如，可以使用丙烯酸系粘接剂、橡胶系粘接剂、硅氧树脂系粘接剂、环氧系粘接剂等。这些粘接剂、粘合带能够在研磨层与基材之间形成粘接层。此时，粘接层的厚度没有特别限定。粘接剂只要使用能够可靠地接合研磨层和缓冲层的量即可，无需考虑研磨垫的功能来规定粘接层的厚度。

另外，本实用新型的研磨垫也可以在基材的背面即对于平台的固定面形成有用于与平台固定的粘合层或吸附层。作为研磨垫对于平台的固定方法，可列举粘着胶带等粘着材料的应用。粘合材料可以由丙烯酸系粘合剂、橡胶系粘合剂、硅氧树脂系粘合剂、环氧系粘合剂构成。也可以预先在研磨垫背面形成由这些粘合材料构成的粘合层。

进而，作为研磨垫的固定方法，可以应用由硅氧树脂组成物构成的规定的吸附材料。该吸附材料是使选自由仅在两末端具有乙烯基的直链状聚有机硅氧烷构成的硅氧树脂、由在两末端和侧链具有乙烯基的直链状聚有机硅氧烷构成的硅氧树脂、由仅在末端具有乙烯基的支链状聚有机硅氧烷构成的硅氧树脂、以及由在末端和侧链具有乙烯基的支链状聚有机硅氧烷构成的硅氧树脂中的至少1种硅氧树脂交联而成的组合物。也可以预先在研磨垫背面形成由这样的吸附材料构成的吸附层。

[设计效果]

以上说明的本实用新型的研磨垫由撕裂纱的织物构成研磨层。本实用新型的研磨垫与目前为止已知的作为半导体芯片(chip)等的研磨垫而已知的胺甲酸乙酯型、绒面革型、无纺布型的任一种均不同。本实用新型的研磨垫通过撕裂纱分割而产生的极细纤维能够发挥优异的研磨速度，并且通过作为织物的均匀性能够形成高精度的研磨面。另外，由于在表面形成分割极细纤维，因此前处理也简易，也不会产生遗物，因此能够简易且短时间地进行研磨作业启动时的处理。因此，也能够有助于研磨作业的高效化。

附图说明

图1是表示作为本实用新型的研磨垫的一例的实施例1的研磨垫的外观及剖面的图。

图2是表示构成研磨层的织物的成为单丝的撕裂纱的截面结构的例子的图。

图3是构成实施例的研磨垫的研磨层的撕裂纱的外观照片。

图4是实施例的研磨垫的研磨层的截面照片。

图5是本实施方式中使用的研磨装置的概略图。

具体实施方式

以下，对本实用新型的优选实施方式进行说明。在本实施方式中，制造将撕裂纱的织物作为研磨层粘接于基材的研磨垫，评价其研磨性能。

成为织物的单丝的撕裂纱是与图2的(a)部分同样的多层结构的撕裂纱。该撕裂纱的第1聚合物为聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)，第2聚合物为尼龙。而且，6层的第1聚合物和5层的第2聚合物交替层叠。需要说明的是，本实施方式的撕裂纱的纤维直径为25μm。将本实施例的撕裂纱的外观照片示于图3。另外，该撕裂纱是使作为丝原材料的PET(第1聚合物)和尼龙(第2聚合物)成为熔融状态，从与本实施方式的撕裂纱的截面形状相同形状的复合纤维用的喷丝头挤出并冷却而制造的。

在研磨垫的制造中，利用织机将上述撕裂纱制成单位面积重量120g/m²、厚度0.25mm的均等的织物，将其裁切成直径810mm的圆形，制作研磨层。另外，将厚度100μm的PET片切成相同尺寸的圆形，制作基材。然后，用丙烯酸系粘接剂贴合研磨层和基材。进而，在基材的背面贴附相同尺寸的粘合带(丙烯酸系粘合剂)，制成本实施例的研磨垫。图4是由该织物构成的研磨层的截面照片。

研磨试验：利用以上制作的本实施方式的研磨垫，使用图5的研磨装置，进行将堆积有1μm热氧化膜的硅芯片(chip)(φ300mm)作为被研磨部件(工件)的研磨试验。在该研磨试验时，预先进行1次及2次研磨，对表面粗糙度为0.3nm的硅芯片(chip)进行采样。另外，在研磨试验中，在将研磨垫粘着固定于平台后，对假硅芯片(chip)在与后述的正式试验同样的条件下进行6分钟研磨，进行将研磨层的撕裂纱分割为极细纤维的前处理。然后，在放置工件之前，一边使平台旋转一边使研磨浆料流动3分钟而使浆料融合。

之后，将硅芯片(chip)设置于研磨垫表面而进行研磨作业。在研磨作业中，一边将研磨浆料滴下至研磨垫，一边使研磨垫(平台)及硅芯片(chip)(头)旋转而研磨硅芯片(chip)。此时，研磨条件如下所述。

·抛光浆料：将Glanzox(FujimiIncorporatedCo.，Ltd.制)用纯水稀释30倍而得的浆料

·研磨浆料滴落速度：2L/min

·研磨压力：0.175kgf/cm²

·研磨垫(平台)旋转速度：45rpm

·芯片(chip)(头)旋转速度：50rpm

·芯片(chip)(头)摆动速度：100mm/min

·研磨时间：3min

利用研磨试验进行研磨后，用纯水清洗芯片(chip)的被研磨面，在无尘状态下干燥后，评价各研磨垫的研磨面的研磨精度和平坦性。

关于研磨精度，观察研磨面并计数伤痕的大小和数量，通过从100分满分的扣分法进行评价。此时，大的伤痕使扣分变大。关于评价结果，将95分以上且100分以下设为"优良"，将90分以上且小于95分设为"良"，将85分以上且小于90分设为"可"，进而，将小于85分设为"不合格"。

平坦性通过进行研磨后的硅芯片(chip)表面的氧化膜的膜厚测定，研究膜厚的面内均匀性来进行评价。氧化膜的膜厚测定使用干涉式膜厚测定装置(大塚电子公司制)。关于膜厚的均匀性，在研磨后，根据芯片(chip)上的特定位置25点的研磨前后的膜厚测定值求出研磨量的最大值和研磨量的最小值，通过下述式算出面内均匀性。

研磨面内均匀性(％)＝(最大研磨量－最小研磨量)/(最大研磨量+最小研磨量)×100

利用本实施例的研磨垫进行上述研磨试验，结果研磨精度的评价分为100分(优良)，为合格。另外，研磨面的面内均匀性为5％以下，这也是良好的结果。

[产业上的可利用性]

如以上说明的那样，根据具有由本实用新型的撕裂纱的织物构成的研磨层的研磨垫，能够形成平坦性良好的高质量的研磨面。另外，本实用新型的研磨垫在研磨作业的前处理中，不会如绒面革型的研磨垫那样使遗物生成而能够在短时间内融入浆料，有助于高效的研磨作业。本实用新型在半导体芯片(chip)、显示器用玻璃基板、硬盘用基板等的精研磨工序中是有用的。另外，对于大径化、大面积化发展的芯片(chip)、显示面板，也能够形成高精度的研磨面。

Claims (6)

1.一种研磨垫，其特征在于，是用于玻璃或半导体芯片(chip)的研磨垫，以具有研磨面的研磨层接合于支撑所述研磨层的基材而成，

上述研磨层由撕裂纱的织物构成，该撕裂纱由第1聚合物和第2聚合物的2种聚合物构成。

2.根据权利要求1所述的研磨垫，其特征在于，撕裂纱的第1聚合物为聚酯，第2聚合物为聚酰胺或聚烯烃中的任一种。

3.根据权利要求1或2所述的研磨垫，其特征在于，撕裂纱的纤维直径为5μm以上40μm以下。

4.根据权利要求1或2所述的研磨垫，其特征在于，研磨层的压缩率、压缩弹性模量、硬度的各物性值的偏差均为±5％以下。

5.根据权利要求1或2所述的研磨垫，其特征在于，撕裂纱在截面结构中层状的第1聚合物和第2聚合物交替层叠而构成单纤维。

6.根据权利要求1或2所述的研磨垫，其特征在于，基材由断裂强度为210～290MPa、断裂伸长率为80～130％的树脂材料构成。