JP2002355755A6

JP2002355755A6 - 被研磨物保持用のバッキング材

Info

Publication number: JP2002355755A6
Application number: JP2001165899A
Authority: JP
Inventors: 博行山田; 克昌川端; 直也前田
Original assignee: Nitto Shinko Corp
Current assignee: Nitto Shinko Corp
Filing date: 2001-05-31
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】被着体とバッキング材との間に空気の咬み込みを防いで平らなバッキング面が得られるようにしたバッキング材を提供すること。
【解決手段】被研磨物を保持するためのバッキング材１は、基材２と、基材２上に積層された弾性層３と、弾性層３上に積層された粘着性樹脂層４と、を有する。粘着性樹脂層４の表面に、表面粗さＲａが０．４〜４．０μmの微少な凹凸が全面に亘って形成されている。前記弾性層はポリウレタン樹脂からなり、その圧縮率が５〜６０％であり、前記粘着性樹脂層は熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂からなり、その硬度が４８〜８８（ＪＩＳＡ硬度）であり、その圧縮率が３〜５２％である。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン、ガリウム砒素やインジウム燐などの半導体基板または半導体ウエハ、各種基板、ガラス、ＬＣＤ、ディスクなどの表面を研磨する際に、これらの被研磨物を保持しておくために使用するバッキング材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体ウェーハ、半導体デバイスの層間絶縁膜及びメタル配線、メモリー・ディスク、ＬＣＤ用ガラス等の精密平面研磨を行う際には、回転する定盤に装着された人工皮革様の研磨布と、対向する位置に置かれた回転可能な被研磨物保持プレートに下記に述べるような種々の被研磨物の装置法により固定された被研磨物との間に研磨砥粒を含む研磨液を供給して、被研磨物及び研磨布を互いに摺動させることにより行われてきた。
【０００３】
従来技術による被研磨物の保持・固定法としては、例えば、以下の方法が用いられてきた。
【０００４】
（１）金属やセラミックスで製作された被研磨物保持プレートに加熱下で流延、塗布されたワックスを介し、該ワックスの軟化点以下まで冷却することにより被研磨物を固定する、いわゆるワックス・マウンティング法。
【０００５】
（２）金属やセラミックスで製作された被研磨物保持プレートに機械加工により直径０．５ｍｍ〜数ｍｍの吸引口をあけ、この保持プレートの裏面及び側面から真空ポンプにより吸引することで保持プレート表面に装着された被研磨物を固定する、いわゆるバキューム・チャック法。
【０００６】
（３）人工皮革様の高分子発泡材料からなるバッキング材を被研磨物保持プレートに装置し、該バッキング材を水で濡らし発泡孔中の水が被研磨物を介して加えられる圧力により外部へ排出された時に生じる発泡孔中の水の陰圧及び水自体の表面張力の複合により被研磨物を保持プレート表面に固定する、いわゆるノーワックス・マウンディング法。
【０００７】
しかしながら、これら種々の被研磨物保持法には各々に特有の欠点も存在した。すなわち、（１）ワックス・マウンティング法においては、被研磨物の研磨終了後、被研磨物裏面に固定に用いたワックスが残留し、その汚染を除去するために煩雑な洗浄操作を行う必要があること、固定に用いるワックス自体に軟化点があることから、研磨加工温度をその軟化点以上に上げることができないこと、ワックス中にゲル化物や外来粉塵が含まれているとそれらの存在が研磨中に被研磨物表面のディンプルとして転写され研磨の仕上り状態を悪化させること、さらに着脱の際の手間がかかること、などが挙げられる。
【０００８】
（２）従来のバキューム・チャック法については、機械加工により形成された吸引口付近で被研磨物が吸引口側にたわみ、研磨加工後の被研磨物表面では逆に研磨による表面の除去が不足であった突起点として残り、研磨の仕上がり状態を悪化させること、研磨液が加工中に被研磨物裏面と保持プレート間の間隙を通って吸引口から真空ポンプ配管系中に吸い込まれ、ポンプ故障や配管を腐食などを起こし易いことなどが挙げられる。
【０００９】
（３）ワックスを用いないで半導体ウエハをバッキング材に固着する方法は、下定盤上に研磨パッドを貼り付けると共に上定盤下面にバッキング材およびテンプレートを固定し、該テンプレートに設けられたウエハ保持用リセスに半導体ウエハを配置し、上下定盤を相対的に回転させると共に、研磨スラリーを研磨パッド上に供給しながら半導体ウエハを研磨パッドに押圧することで被研磨物の表面研磨を行うものである。
【００１０】
ここで使用するバッキング材は、例えば、図８に示すように、基材１２にコーティングしたウレタン樹脂のＤＭＦ溶液層を水中にて凝固させ、温水中で洗浄、熱風で乾燥を行って発泡層１３を形成し、その表面を平滑加工して形成されたものである。なお、図中、６は被研磨物、１４は基材１２の裏面に貼着された感圧接着剤層である。
【００１１】
しかし、このバッキング材１１の保持面の表面精度は、コーターの塗工精度、欠陥を反映しているので、その保持面を平滑加工したバッキング材に比べ、表面精度が悪く、またスジ等、表面欠陥が被研磨物に転写するという欠点がある。
【００１２】
また、平滑加工した通常のバッキング材では、被研磨物に対する吸着力が弱いので、被研磨物がバッキング材表面でずれるのを防止するためにテンプレートを使用することが必要である。
【００１３】
そこで、本発明者らは、上記発泡層１３の表面に、樹脂よりなる粘着性樹脂層を設けたバッキング材を検討した。このバッキング材においては、樹脂層は被研磨物を回転させない程度の粘着性を有しているので、被研磨物がバッキング材表面でずれるのを防止すると共に、その表面は比較的平滑であるので、表面精度が良く、またスジ等表面欠陥が被研磨物に転写することがない。
【００１４】
しかし、被着体をそのバッキング材表面に貼り付けるときに、被着体とバッキング材との間に空気を咬み込んで両者の界面のたわみが生じ、平らなバッキング面が得られないという欠点がある。また、ガラス等の被研磨物はバッキング材表面に密着しすぎて、マシンによるハンドリング性が悪い上に、被着体をバッキング材から剥がし難いという欠点もある。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の欠点を解消するためになされたものであって、その目的とするところは、バッキング材の表面欠陥の被研磨物への転写をなくし、被研磨物の表面精度を上げることができるバッキング材を提供することにある。
【００１６】
本発明の他の目的は、被研磨物に対する吸着力を上げることでテンプレートの使用をなくすことができるバッキング材を提供することにある。
【００１７】
本発明のさらに他の目的は、被着体とバッキング材との間に空気の咬み込みを防いで平らなバッキング面が得られるようにしたバッキング材を提供することにある。
【００１８】
本発明のさらに他の目的は、ガラス等の被研磨物がバッキング材表面に密着しすぎるということがなくマシンによるハンドリング性が良い上に、被着体のバッキング材表面からの剥離性も適度であるバッキング材を提供することにある。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明の被研磨物を保持するためのバッキング材は、基材と、該基材上に積層された弾性層と、該弾性層上に積層された粘着性樹脂層と、を有する被研磨物を保持するためのバッキング材であって、該粘着性樹脂層の表面に、表面粗さＲａが０．４〜４．０μmの微少な凹凸が全面に亘って形成されており、そのことにより上記目的が達成される。
【００２０】
一つの実施態様では、前記弾性層はポリウレタン樹脂からなり、その圧縮率が５〜６０％であり、前記粘着性樹脂層は熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂からなり、その硬度が４８〜８８（ＪＩＳＡ硬度）であり、その圧縮率が３〜５２％である。
【００２１】
本発明の作用は次の通りである。
【００２２】
従来のバッキング材表面は、製造工程および塗工精度を反映して、その厚み精度が悪い。そして、このバッキング材の保持面の表面欠陥が被研磨物に転写する場合が多い。
【００２３】
そこで、本発明においては、バッキング材の粘着性樹脂層表面を平滑加工し、その後、保持面に熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂をラミネートし樹脂層を形成する。この樹脂層は被研磨物を回転させない程度の粘着性を有しているので、スラリーが被研磨物の裏側へ回り込んで保持力が低下するのを防止できると共に、被研磨物に傷が付くのを防止することができる。
【００２４】
さらに、本発明のバッキング材の粘着性樹脂層表面に、表面粗さＲａが０．４〜４．０μmの微少な凹凸を設けることにより、被研磨物に対する吸着度合いをコントロールすることができると共に、バッキング材に被研磨物を貼着する際に、凹凸を通してエアを外部へ逃がすことができ、被研磨物と粘着性樹脂層との間に発生するエア咬みを防止することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下本発明を詳細に説明する。
【００２６】
本発明のバッキング材１は、図１〜図３に示すように、基材２と、該基材２上に積層された弾性を有する弾性層３と、該弾性層３上に積層された粘着性樹脂層４と、必要に応じて該基材２の裏面に積層された感圧接着剤層５とを有する。使用されるまでは、この感圧接着剤層５の裏面にさらに離型シートが剥離可能に貼着される。
【００２７】
上記基材２としては、ポリエステルシート、ポリ塩化ビニルシート、ナイロンシート、ポリイミドシート等を使用することができる。
【００２８】
また、上記弾性層３としては、従来よりバッキング材１の発泡層を形成するものが使用でき、例えば、基材２にウレタン樹脂のＤＭＦ溶液をコーティングし、その層を湿式凝固させ、温水中で洗浄、熱風で乾燥を行って形成することができる。この弾性層３の表面は平滑加工され、弾性層３の表面には多数の独立発泡の孔部が形成されている。弾性層３の圧縮率は５〜６０％（ＪＩＳＬ１０９６にて測定）が好ましい。
【００２９】
弾性層３の表面に積層された粘着性樹脂層４は、アクリル樹脂、ポリウレタン、ポリエステル、エポキシ樹脂、ナイロン、ポリ塩化ビニル等の熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂からなり、表面が平滑であり、かつ被研磨物に対して粘着性を有しているものである。該樹脂層４の硬度は４８〜８８が好ましく（ＪＩＳ−Ａ,ＪＩＳＫ６３０１５．２（Ａ形）にて測定）、その圧縮率は３〜５２％が好ましい。
【００３０】
この粘着性樹脂層４の表面に、表面粗さＲａが０．４〜４．０μmの微少な凹凸が全面に亘って形成されている。この微少な凹凸は、粘着性樹脂層４の表面にランダムに（方向性がなく）形成されている。さらに好ましい表面粗さＲａの範囲は、０．５〜２．０（Ｕ７０〜ＤＭ４２）μmである。微少な凹凸のＲａが０．４μm未満であると、空気の抜けるる速度が遅く被着体とバッキング材との間に空気の咬み込む場合があり、またマシンによるハンドリング性が悪く、４．０μmを超えると表面精度が低下する。
【００３１】
本発明のバッキング材１は、例えば、以下のようにして製造することができる。
【００３２】
基材２表面に積層された弾性層３の表面をバフして一定の表面粗さ（凹凸）とし、次に、この弾性層３の表面に熱硬化性のウレタン樹脂をコーティングする。次に、この樹脂４が完全に硬化してしまう（反応が完結する）前に、図３に示すように、微少な凹凸を有するフィルム７を、熱ロールにより圧着ラミネートし、バッキング材１表面とウレタン樹脂層４を接着させた後に、該フィルムを樹脂層４表面から剥がす。すると、フィルム自体の表面粗さが、バッキング材１の樹脂層４の表面に転写され、表層の無発泡ウレタン層に、ある一定の粗さをもった自己吸着タイプバッキング材１が得られる。
【００３３】
このような製法でバッキング材１を作製することにより、フィルム７の表面粗さをコントロールすることで、バッキング材１の樹脂層４の表面粗さをコントロールすることができる。
【００３４】
本発明のバッキング材１を用いて、半導体ウエハ等の被研磨物を研磨するには、被研磨物の被加工面を下側にしてバッキング材１の樹脂層４下面に水吸着させ、その保持状態で保持装置を下降させ、下定盤上の研磨パッド面に所定の圧力で加圧して定盤を回転させ、ノズルからスラリーを供給し、また被研磨物を保持した保持盤を回転させて被研磨物の研磨面を研磨する。
【００３５】
本発明のバッキング材１は、その表面に粘着性樹脂層４が形成されていることにより、半導体ウエハ等の被研磨物を粘着保持し、研磨時の横ずれを防止し、また被研磨物の裏面に研磨スラリー等が回り込むのを防止することができる。
【００３６】
また、自己粘着性の樹脂層４の裏面に弾性層３が形成されていることにより、研磨屑等が被研磨物と樹脂層４との間に介在した場合でもその部分が変形することで被研磨物が傷つくことを防止することができる。
【００３７】
【実施例】
はじめに、本実施例で使用した吸着力の測定方法を以下に示す。
１．吸着力測定方法
垂直及び水平方向についての、ドライ又はウエット状態で、吸着力を連続５回及び２０回測定した。
１．１垂直方向
図４に示すように、面精度のある円柱状ガラス（５０ｍｍ径）２０をケプラーワイヤ２１で吊り下げ、定盤２２に固定されたバッキング材１（７５ｍｍ径）にそのガラス２０を荷重をかけて吸着させる。加圧条件は、次の通りとした。面圧：１５０ｇ／ｃｍ²、時間１０秒、水量１０ｍｌ。
【００３８】
その後、一定速度で上方へ引っ張り（引張速度：２００ｍｍ／ｍｉｎ）、ガラス２０がバッキング材１から剥離する際の剥離強度をオートグラフ２３で測定する。
【００３９】
なお、ウエット状態の測定では、バッキング表面に純水を滴下後、バッキング材１表面をワイプして表面の水をぬぐい取り、その後、ガラス２０を吸着させた。
１．２水平荷重
図５に示すように、所定荷重をかけて、定盤に固定されたバッキング材１にガラス２０を吸着させる。その後、荷重をかけた状態でガラス２０を水平方向へ引っ張り、ガラス２０が動き始める時の強度をオートグラフ２３で測定する。
【００４０】
ウエット状態については、垂直方向測定と同様にガラス表面に純水を滴下した後、その表面をワイプした。加圧条件、引張条件は垂直荷重の場合と同条件とした。
２．樹脂層表面の凹凸（表面粗さＲａ）の測定
測定器として、（株）東京精密社製ＳＵＲＦＣＯＭを使用し、以下の条件で実施した。
測定端子：Ｒ５μmの９０°円錐状ダイヤモンド端子
測定長さ：１２．５ｍｍ
測定速度：０．３ｍｍ／秒
測定荷重：０．４ｍＮ（０．０４gf）
（実施例１）ポリエステルフィルム表面にポリウレタン樹脂の発泡層（厚み３０μm）を形成し、この発泡層の表面をバフ（表面平滑加工）して一定の表面粗さ（凹凸）とした。次に、この発泡層の表面に熱硬化性のウレタン樹脂をコーティングした。その樹脂が完全に硬化してしまう前に、表面粗さＲａが０．３（Ｕ７０）μmの凹凸を多数有するフィルム（セパレーター）を、熱ロールにより圧着し、樹脂層を硬化させた後に、該フィルムを樹脂層表面から剥がして、バッキング材を得た。
【００４１】
得られたバッキング材の樹脂層表面の凹凸を測定したところ、０．６（Ｕ７０）μmであった。
【００４２】
バッキング材の垂直及び水平方向についてのドライ又はウエット状態で吸着力を、連続５回及び２０回測定した結果を図６〜図７に示す。
（比較例１）表面粗さＲａが０．３０μmの凹凸を多数有するフィルム（セパレーター）を使用したこと以外は、実施例１と同様にしてバッキング材を得た。
【００４３】
得られたバッキング材の樹脂層表面の凹凸を測定したところ、０．３０μmであった。
【００４４】
バッキング材の垂直及び水平方向についてのドライ又はウエット状態で吸着力を、連続５回及び２０回測定した結果を図６〜図７示す。
【００４５】
図６−７から以下のことがわかる。
【００４６】
樹脂層の表面微少凹凸処理品（実施例１）は、表面未処理品（比較例１）より、垂直方向の吸着力は低減した。また、水平方向の吸着力は、若干の減少はあるが、両者ほぼ同等レベルであった。
【００４７】
エア巻きに関しては、実際にサンプルをフラットな定盤に貼り込み、ガラスを付けてみたところ、若干のエア残りは見られるが、表面未処理品と比較した場合、付加時のエアの流動性が生じ、明らかにエアの逃げは改善されていることがわかった。
【００４８】
【発明の効果】
本発明によれば、バッキング材の基材表面をバフした後に、その表層に樹脂をラミネートしたので、厚み精度が向上し、またそれにより被研磨物（ガラス等）に転写筋が解消され、平坦性、うねりが向上する。よって、バッキング材の表面欠陥の被研磨物への転写をなくし、被研磨物の表面精度を上げることができる。また、被研磨物に対する吸着力を上げることでテンプレートの使用をなくすことができる。
【００４９】
さらに、弾性層の表面に粘着性樹脂層が積層されているので、次のような効果がある。
（１）撥水効果：粘着性樹脂層が液体の浸入に対して遮断層としての役割を果たし、バッキング材内部へのスラリーの浸入はなくなる。これにより、従来のバッキング材で問題となってきた基板裏面焼けの問題や、バッキング材内スラリーの湿潤ムラ（バッキング材中のスラリーへのキャリアヘッド回転運動による遠心、向心力作用）による研磨後の基板研磨ムラが解消される。
（２）表面平滑性
バフにより厚さ精度の優れた弾性層上に、面平滑性の良い樹脂層（トップコート層）を貼り合わせることで、基板との密着作用又は極僅かに存在する水との分子間力による作用によって、従来のバッキング材に比べ、はるかに強い吸着力（垂直方向、剪断方向）が発生する。この保持性能により、ワックス方式同様、研磨中の基板のズレや回転等が発生しないため、研磨後基板のフラットネス（特に、エッジ部のフチダレの抑止）が優れる利点がある。
【００５０】
さらに、バッキング材の樹脂層に微少な凹凸を設けたので、以下の効果がある。
（３）基板／バッキング材間のエア咬みを軽減させる。
【００５１】
表面処理を行っていないトップコート層を有するバッキング材では、上下方向や横方向に対するエアの逃げが起こらないことから、エア咬みによる研磨ムラが発生する可能性があるが、本発明では、表面に微少な凹凸を形成したため、吸着力とエア咬みレベルのバランスがとれるようになった。
【００５２】
表面微少凹凸によりガラスの脱着性を向上させ、従来のように吸着力が強すぎて吸着時の作業性を低減させることがなくなった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバッキング材の一実施例の要部断面図である。
【図２】図１に示すバッキング材の製造工程を示す説明図である。
【図３】図１に示すバッキング材の拡大断面図である。
【図４】垂直方向の吸着力の測定方法を示す説明図である。
【図５】水平方向の吸着力の測定方法を示す説明図である。
【図６】垂直方向の吸着力の測定結果を示すグラフである。
【図７】水平方向の吸着力の測定結果を示すグラフである。
【図８】従来のバッキング材の要部断面図である。
【符号の説明】
１バッキング材
２基材
３弾性層
４粘着性樹脂層
５感圧接着剤層

Claims

基材と、該基材上に積層された弾性層と、該弾性層上に積層された粘着性樹脂層と、を有する被研磨物を保持するためのバッキング材であって、
該粘着性樹脂層の表面に、表面粗さＲａが０．４〜４．０μmの微少な凹凸が全面に亘って形成されているバッキング材。
前記弾性層はポリウレタン樹脂からなり、その圧縮率が５〜６０％であり、前記粘着性樹脂層は熱硬化性樹脂又は熱可塑性樹脂からなり、その硬度が４８〜８８（ＪＩＳＡ硬度）であり、その圧縮率が３〜５２％である請求項１に記載のバッキング材。