JP2005007521A

JP2005007521A - Backing material for holding substrate, and substrate carrier in polishing device

Info

Publication number: JP2005007521A
Application number: JP2003174443A
Authority: JP
Inventors: Yoriyuki Mochimaru; 順行持丸; Daijiro Chichii; 大二郎乳井; Sumuto Abe; 澄人安部; Tomio Kubo; 富美夫久保
Original assignee: Okamoto Machine Tool Works Ltd
Current assignee: Okamoto Machine Tool Works Ltd
Priority date: 2003-06-19
Filing date: 2003-06-19
Publication date: 2005-01-13

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a backing material and a substrate carrier in a polishing device, preventing a deviation at polishing regardless of kinds even when a substrate has a large diameter such as 10inches and 12inches, by increasing adhesion to the substrate of the carrier using a flexible film. <P>SOLUTION: In the carrier 4 in polishing device, the backing material to be brought into tight contact with the substrate of the carrier of the polishing device is made from a laminated element including a flexible rubber film base layer 19a, a foaming resin layer 19d, and a adhesive resin layer 19e that can hold the substrate on a surface, on an upper surface plate (a rigid body annular ring) 30. The carrier 4 is characterised in that an annular holding ring 22 made of a glass fiber-reinforced epoxy resin is provided on the outer peripheral edge of the adhesive resin layer 19e on a bottom surface of the backing material 19, a substrate storing pocket portion 25 is formed by an inside wall of the resinous annular holding ring and a bottom surface of the adhesive resin layer 19e, and the carrier 4 of the polishing device has a structure capable of pressurizing or decompressing from an upper surface side of the flexible rubber film. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベアシリコンウエハ、デバイスウエハ、液晶ガラス基板、磁気ヘッド基板等の表面を研磨する（ＣＭＰ研磨も含む）装置における基板を保持および搬送するバッキング材および研磨装置の基板キャリア構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
回転する駆動軸に軸承されたプラテンに貼付されている研磨布表面に、キャリアヘッドに保持された基板を前記研磨布の上方より押し当てて基板と研磨布を擦動させて基板の表面を研磨する装置は知られており、また、実用化されている。
【０００３】
キャリアに４、６、８インチ径の基板を保持する方法としては、▲１▼基板取付板にワックスなどの粘着剤で固着する方法、▲２▼ポ−ラスセラミックス取付板を減圧して基板をバキュ−ムチャックする方法、および▲３▼図４に示すように発泡ウレタンシ−ト１００を支持板１０１に貼付し、これをリテ−ナリング１０２で囲み、支持板の後にエアバック１０３を独立して設け、フィルム面に基板と取り付け、回転軸２に軸承されたプラテン３の研磨布３ａに基板を押し当て、エアバッグにより加圧圧力を制御しつつ基板と研磨布を擦動させて基板の表面を研磨するバッキングフィルム方法、が一般である（非特許文献１参照）。
【０００４】
▲１▼の方法は、研磨終了後、キャリアより基板を引き剥がす装置が必要であり、また、研磨された基板および取付板より粘着剤を落とす作業などが必要であり、利用されなくなってきている。
▲２▼はバキュ−ムチャック基板裏面側が基準となるもので、チャック面が剛体であるため、ポ−ラスセラミックの表面を極度に平坦化する必要があることと、チャックと基板間にゴミが付着する欠点がある。
【０００５】
▲３▼のバッキングフィルム方法は、基板の大きなうねりや、厚みむらを吸収する点で、半導体デバイスのＣＭＰ研磨に一番多く用いられた手法である。しかし、８インチ、１０インチと基板径が拡径し、かつ、半導体デバイスの高集積化により光リソグラフィの焦点深度は０．１０〜０．１８μｍが要求される状況下にあっては、研磨された基板の表面平坦性がかかる値を満足するものではない。
【０００６】
８インチ基板用前記▲１▼のワックス貼付および▲２▼のバキュ−ムチャックの問題を解決する研磨装置の８インチ基板用キャリアとして、熱可塑製樹脂フィルム基層、該基層上に積層される発泡樹脂層および該発泡樹脂層上に積層され、表面に基板を保持可能な粘着性樹脂層を含む積層体よりなる基板保持用バッキング材をアルミニウム、ステンレス、またはセラミックなどの剛板に感圧接着したキャリアが提案され、バッキング材表面に水膜を張った後、キャリアの水張りしたバッキング材を基板面に押し当て基板を保持している（特許文献１参照）。
また、第１加圧室と第２加圧室を備え、第２加圧室を構成する可撓性膜の外周近傍に保持（リテイナ）リングを設け、この保持リングと前記可撓性膜とで基板収納ポケット部を形成した研磨装置のキャリアも提案され、実用化されている（特許文献２および特許文献３参照。）。
【０００７】
【非特許文献１】
「砥粒加工学会誌」Ｖｏｌ．４３Ｎｏ．１１９９９年１月号の２４−２７頁）。
【特許文献１】
特開２００２−３５５７５４号公報（第３−５頁および図１、図２）
【特許文献２】
米国特許明細書第６１８３３５４Ｂ号（第７−１５欄および図３、図４Ａ、図４Ｂ）
【特許文献３】
特開２００３−１９６６１号公報（第８頁および図１、図２）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記特許文献２および特許文献３で提案される第１加圧室と第２加圧室を備え、第２加圧室を構成する可撓性膜の外周近傍に保持（リテイナ）リングを設け、この保持リングと前記可撓性膜とで基板収納ポケット部を形成したキャリアは、第２加圧室を減圧することにより可撓性膜に生じる負圧により基板を吸着し、研磨時は第１加圧室と第２加圧室を加圧（第１加圧室の圧力の方が第２加圧室の圧力より高い）しながら基板を研磨するゆえに、研磨時に研磨定盤の研磨布からの基板への抗張力が加圧膨張している可撓性膜へ伝わるがこの際の可撓性膜の圧力はパスカルの原理によりどこの部分においても同じ圧力であるので特許文献１に記載されるバッキング材を剛板に貼付した圧力分布が不均一となる基板キャリアを用いて研磨した基板よりもよりＴＴＶの値が小さい平坦性の優れたものが得られる利点がある。
【０００９】
しかし、基板の径が８インチのときは問題が生じることはなかったが、基板径が１０インチ、１２インチと大きい基板を研磨すると、キャリアを軸承する中空軸が回転する初期の段階において基板のある種のものにおいては基板と可撓性膜との間で滑りが生じることが半導体基板製造メ−カ−より指摘された。
本発明は、前記可撓性膜を利用するキャリアの基板への粘着力をよりも大きくすることにより基板径が１０インチ、１２インチと大きい基板であってもその種類に限定されることなく研磨時のズレが生じることがないバッキング材および研磨装置の基板キャリアを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、可撓性ゴム膜基層、該基層上に積層される発泡樹脂層および該発泡樹脂層上に積層され、表面に基板を保持可能な粘着性樹脂層を含む積層体よりなる、基板保持用バッキング材を提供するものである。
【００１１】
可撓性ゴム膜基層への加圧により可撓性ゴム膜が下方向に膨張し、粘着性樹脂層全体に亘って均一な圧力を伝えるので基板の研磨布への追従性が高められ、得られる基板の平坦性が向上する。可撓性ゴム膜基層、発泡樹脂層および粘着性樹脂層ともクッション性に優れるので、基板の研磨布への追従性が向上する。粘着性樹脂層の基板への粘着力は、従来のゴムチャックの可撓性ゴム膜と基板間に生じる減圧力よりも大きく、かつ、可撓性ゴム膜と粘着性樹脂層との間に発泡樹脂層（粘弾性強度が可撓性ゴム膜と粘着性樹脂層のより粘弾性強度大きい）が存在するので、基板径が拡大しても研磨時にバッキング材表面から基板がズレルことはない。
【００１２】
請求項２の発明は、前記基板保持用バッキング材において、基板を保持可能な粘着性樹脂層が、アクリル系粘着性樹脂または粘着剤に熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を１〜３５重量％含有させたものであって、ＪＩＳＡ硬度（ＪＩＳＫ−６３０１５．２項Ａ形にて測定）４８〜８８、圧縮率（ＪＩＳＬ−１０９６）３〜５２％の物性を示す粘着性樹脂層であり、発泡樹脂層が圧縮率（ＪＩＳＬ−１０９６）５〜６０％の物性を示すウレタン樹脂発泡層であり、可撓性ゴム膜基層が弗素系ゴムであることを特徴とする。
【００１３】
粘着性樹脂層として架橋反応によりベトツキ性を小さくしたアクリル系粘着性樹脂を用いる、または粘着剤に熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を含有させた粘着性樹脂を用いることによりバッキング材のベトツキ性を小さくすることができるので、繰り返し使用時のバッキング材表面の汚染が少ない。弗素系ゴムは耐薬品性に優れるので、ＣＭＰ研磨時の研磨剤による薬品劣化がない。
【００１４】
請求項３の発明は、回転する中空軸に軸承された定盤に貼付されている研磨布表面に、基板キャリアのバッキング材と環状保持リングとで構成される基板収納ポケット部に保持された基板を研磨布上方より押し当てて基板と研磨布を摺動させて基板の表面を研磨する研磨装置の基板キャリアであって、
前記基板キャリアは、回転する中空軸に軸承されたハウジング部と該ハウジング部の下部に固定されたダイヤフラムとで第１加圧室を、
該ダイヤフラム５に下吊りされた中央部に気体通路を設けた剛体製支持板の下面とこの剛体製支持板の下部外周に設けられた剛体製環状リングの側壁周面および下部円周面に接着された可撓性ゴム膜の内面とで第２加圧室を形成し、
前記可撓性ゴム膜の下面に感圧接着剤で円形発泡樹脂層を、該円形発泡樹脂層下面に表面に基板を保持可能な円形の粘着性樹脂層を設け、この基板を保持可能な円形粘着性樹脂層の下面の外周縁に環状保持リングを設け、該環状保持リングの内側壁と前記円形粘着性樹脂層の下面とで基板収納ポケット部を形成し、前記円形可撓性膜の上面側より第２加圧室が加圧または減圧される構造を備えることを特徴とする、
研磨装置における基板キャリアを提供するものである。
【００１５】
第１加圧室の圧力を第２加圧室の圧力より高くすることにより、基板研磨時に基板がバッキング材の粘着性樹脂層に強く加圧され、基板がキャリアから外れることはない。第２加圧室に剛体製支持板の中央部に設けた気体通路を経て供給された加圧流体により下方に膨張した可撓性ゴム膜が粘着性樹脂層を介して圧力を均一に基板表面に伝えるので平坦度の良好な研磨基板を得ることができる。また、第二加圧室を減圧するとバッキング材が上方に引っ張られ基板に接するバッキング材の粘着性樹脂層が負圧となり基板がキャリアへ吸い付けられるので基板のバッキング材への固定が容易に行われる。
【００１６】
請求項４の発明は、前記研磨装置におけるキャリアにおいて、剛体製環状リングとバッキング材の可撓性ゴム膜との接着は、成形金型のキャビティ内に剛体製環状リングを内挿し、次いで、可撓性ゴム塊をキャビティ内に充填し、ゴムが軟化する温度以上に金型を加熱し、圧縮成形して剛体製環状リングの側壁周面および下部円周面に可撓性ゴム膜を加熱加圧成形・同時接着したものであることを特徴とする。
【００１７】
剛体製環状リングと可撓性ゴム間には隙間が生じないので、寸法精度がよく、仮置台上に載置された基板をキャリアで保持する際のキャリアの位置合わせが容易である。特に、特開２００２−２１９６４６号、特開２００２−２２４９５１号公報に記載されるインデックス方式の研磨装置のように、仮置台上に複数載置された基板を複数のキャリアを同時に下降させて複数の基板を同時に保持する場合にはお互いの基板間に位置関係のずれがないので好ましい。特に、インデックス方式の研磨装置のキャリアでは有効である。
インデックス方式の研磨装置のキャリアを開示する特許文献２に記載される予め成形した有底凹環状可撓性ゴム膜を剛体製環状リングに嵌め込む製法では、可撓性ゴム膜と剛体製環状リング間に僅かな隙間が生じることとなり、寸法精度が悪い。
【００１８】
請求項５に記載の発明は、前記研磨装置におけるキャリアにおいて、可撓性ゴム膜が硬さ（ＪＩＳＫ−６３０１）１０〜１００、引張強度３０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ^２、引張伸度５０〜１０００％、厚み０．２〜３ｍｍの物性を示す弗素系ゴムであり、基板を保持可能な粘着性樹脂層が、ＪＩＳＡ硬度（ＪＩＳＫ−６３０１５．２項Ａ形にて測定）が４８〜８８、圧縮率（ＪＩＳＬ−１０９６）が３〜５２％の物性を示すものであり、発泡樹脂層が圧縮率（ＪＩＳＬ−１０９６）５〜６０％の物性を示すウレタン樹脂発泡層であることを特徴とする。
【００１９】
粘着性樹脂層に水張りをして、あるいは水張りをしないでその粘着性を利用して基板を保持できる。熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を含有させることによりバッキング材のベトツキ性を小さくすることができるので、繰り返し使用時のバッキング材表面の汚染が少ない。弗素系ゴムは耐薬品性に優れるので、ＣＭＰ研磨時の研磨剤による薬品劣化がない。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明を更に詳細に説明する。
【実施例】
図１は本発明のバッキング材の断面図、図２は研磨装置の基板キャリアのヘッド構造の要部を示す一部を切り欠いた断面図、および、図３は環状リングと環状保持リングと可撓性膜よりなる基板キャリア部の斜視図である。
【００２１】
図１において、１９はバッキング材で、後述するように、粘着性樹脂層側に環状保持リング２２が、可撓性ゴム膜側に剛体製環状リング３０が備えられる。
バッキング材１９は可撓性ゴム膜基層１９ａ、前記可撓性ゴム膜基層上に感圧接着剤１９ｂで積層される発泡樹脂層１９ｄおよび該発泡樹脂層上に積層され、表面に基板を保持可能な粘着性樹脂層１９ｅを含む積層体よりなる。感圧接着剤１９ｂと発泡樹脂層１９ｄとの間にポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレ−ト、ポリエ−テルイミド、脂肪族ポリエステル（例えば東レのルミラ−）、ポリカ−ボネ−ト、ポリアミド等の厚みが８〜５０μｍの熱可塑性樹脂フィルム１９ｃが存在していてもよい。
【００２２】
前記可撓性ゴム膜１９ａの素材としては、ゴム物質、ゴム物質と熱可塑性樹脂の混合物が挙げられる。
ゴム物質としては、弗素系ゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体ゴム、クロル化スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体ゴム、スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体ゴムの水素添加物、クロル化スチレン・ブタジエン・スチレンブロック共重合体ゴムの水素添加物、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体ゴム、クロル化スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体ゴム、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体ゴムの水素添加物、クロル化スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体ゴムの水素添加物、エチレン・プロピレン共重合体ゴムおよびエチレン・プロピレン・エチリデンノルボルネン共重合体ゴムが挙げられる。これらは架橋されていてもよい。好ましいゴムは弗素系ゴムで、例えば、耐薬品性の面からビニリデンフロライド・ヘキサフロロプロピレン共重合体ゴム、ビニリデンフロライド・ヘキサフロロプロピレン・テトラフロロエチレン共重合体ゴム、テトラフロロエチレン・プロピレン・ビニリデンフロライド共重合体ゴム、ペンタフロロプロピレン・ビニリデンフロライド共重合体ゴム、クロロトフロロエチレン・ビニリデンフロライド共重合体ゴムである。
【００２３】
熱可塑性樹脂としては、エチレン・酢酸ビニル共重合体、低密度ポリエチレン、直鎖線状ポリエチレン、軟質ポリ塩化ビニル、塩素化ポリエチレン、クロロ・スルホン化ポリエチレン、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・アクリル酸メチル共重合体、エチレン・アクリル酸エチル共重合体、ポリプロピレン、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・プロピレン・ブテン−１共重合体、ポリブテン等が挙げられる。
【００２４】
混合物の場合、ゴム物質は両者中の１０〜９７重量％、好ましくは３０〜８５重量％、熱可塑性樹脂は９０〜３重量％、好ましくは７０〜１５重量％の割合で用いられる。ゴム物質は、可撓性膜の延展性と、伸びに対する戻りの目的で、熱可塑性樹脂は可撓性膜の強度、硬度、耐熱性向上の目的で使用される。
【００２５】
可撓性ゴム膜１９ａの物性としては、硬さ（ＪＩＳＫ−６３０１）が１０〜１００、好ましくは３５〜８５、引張強度（ＪＩＳＫ−６３０１）が３０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ^２、好ましくは５０〜１５０ｋｇｆ／ｃｍ^２、引張伸度（ＪＩＳＫ−６３０１）が５０〜１０００％、２００〜８００％、厚み０．０３〜３ｍｍ、好ましくは、０．５〜１．５ｍｍである。
【００２６】
可撓性ゴム膜１９ａは、導電性充填剤を１〜１５重量％、好ましくは３〜１０重量％含有していて、可撓性ゴム膜の表面固有抵抗値（ベックマン・インダストリアル社：ＢｅｃｋｍａｎＩｎｄｕｓｔｒｉａｌ）のデジタル・マルチメ−タ−表面固有抵抗測定機器４４１０型で測定）が１ｘ１０^１３Ω／□以下、好ましくは５ｘ１０^１２〜１ｘ１０^９Ω／□とすることにより、可撓性膜への不純物の付着が防止される。特に、導電性充填剤として、金属粉末や金属酸化物ではなく、導電性カ−ボンブラックを用いたときは可撓性膜の伸びが向上し、かつ、基板へのフィット性も向上する。
【００２７】
導電性カ−ボンブラックとしては、ファ−ネスブラック、チャンネルブラックなどの導電性フィラ−も使用できるが、揮発分含有量が２重量％以下、表面積が８００〜２，０００ｍ^２、ジブチルフタレ−ト吸収量が２００〜６００ｍｌ／１００ｇ、平均粒度が１０〜５０ｎｍのケッチエンブラックと呼ばれる微粒子が導電性に優れ、ゴム物質、樹脂への分散性に優れ、膜の可撓性を他の導電性充填剤より向上させるので好ましい。かかるカ−ボンブラックは、独国のデグッサ（Ｄｅｇｕｓｓａ）社よりＰＲＩＮＴＥＸＸＥの商品名で、三菱化学株式会社よりケッチエンブラックの商品名で入手できる。
【００２８】
感圧接着剤１９ｂとしては、スチレン・ブタジエン共重合体ラテックス、エチレン・酢酸ビニル共重合体ラテックス、エチレン・アクリル酸アルキルエステル・アクリル酸共重合体ラテックス、エチレン・アクリル酸アルキルエステル・メタクリル酸共重合体ラテックス、エチレン・アクリル酸メチル共重合体ラテックス、アクリル酸エチル共重合体ラテックス、エチレン・アクリル酸メチル共重合体ラテックス、エチレン・アクリル酸プロピル共重合体ラテックス、エチレン・アクリル酸ブチル共重合体ラテックス、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体ラテックス、イソブチレンゴムラテックス、塩化ビニル・アクリル酸メチル共重合体ラテックス、ポリビニルエチルエ−テルラテックス、２−ヒドロキシエチルメタクリレ−ト・アクリル酸アルキルエステル共重合体ラテックス、２−ヒドロキシエチルメタクリレ−ト・アクリル酸アルキルエステル共重合体ラテックス、２−エチルヘキシルアクリレ−ト・２−ヒドロキシエチルアクリレ−ト共重合体ラテックス、酢酸ビニル・アクリル酸エチル共重合体ラテックス等のゴム分散体、あるいはこれらゴムが有機溶剤に溶解されている感圧接着剤が用いられる。必要により、可塑剤、タキファイヤ−、フィラ−が添加される。
感圧接着剤１９ｂは、可撓性ゴム膜１９ａと発泡樹脂層１９ｄとを接着するために用いられる。使用量は、乾燥した膜厚が０．５〜１０μｍの量である。
【００２９】
発泡樹脂層１９ｄとしては、ウレタン樹脂、ポリカ−ボネ−ト、ポリアセタ−ル、ブロピレン・エチレンブロック共重合体、尿素樹脂、メラミン樹脂の発泡体シ−トが用いられる。好ましいのは、ウレタンプレポリマ−と塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体とジメチルホルムアミドドを含有するウレタン発泡組成物を、前述の熱可塑性樹脂フィルム１９ｃ上に塗布し、湿式凝固させ、温水中で洗浄した後、乾燥を行って得られる中央部が連通下気泡で表面部分が独立気泡を有するスキン層を有するウレタン樹脂発泡層の圧縮率（ＪＩＳＬ−１０９６）が５〜６０％を示すものである。このウレタン発泡層のスキン層はバフ仕上げするのが好ましい。熱可塑性樹脂フィルム１９ｃの裏面には感圧接着剤１９ｂが塗布され、熱可塑性樹脂保護フィルムで被覆されている。
熱可塑性樹脂フィルム１９ｃを支持体として用いて得た前記ウレタン発泡樹脂層１９ｄは熱可塑性樹脂フィルム１９ｃを介して感圧接着剤１９ｂにより可撓性ゴム膜１９ａと接着される。
【００３０】
発泡樹脂層１９ｄ上に積層され、表面に基板を保持可能な粘着性樹脂層１９ｅは、アクリル系粘着性樹脂層、または粘着剤に熱可塑性樹脂または熱硬化性樹脂を１〜３５重量％含有させたものを素材とするものであって、ＪＩＳＡ硬度（ＪＩＳＫ−６３０１５．２項Ａ形にて測定）４８〜８８、圧縮率（ＪＩＳＬ−１０９６）３〜５２％の物性を示す粘着性樹脂層が好ましい。
【００３１】
粘着性樹脂としては、２−ヒドロキシエチルメタクリレ−ト・２−ヘキシルエチルクリリレ−ト共重合体、２−ヒドロキシエチルメタクリレ−ト・２−ヘキシルエチルクリリレ−ト・アクリル酸エステル共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・メクリル酸共重合体、エチレン・メタクリル酸ブチル・メクリル酸共重合体、エチレン・アクリル酸メチル共重合体、エチレン・アクリル酸エチル共重合体、アクリル酸メチル・塩化ビニル共重合体等の粘着性アクリル系樹脂などが挙げられる。これに、石油樹脂、水添アビエチン酸ロジンエステル、ミルセン・マレイン化物、アロオシメン・マレイン化物等のタキファイヤを添加してもよい。
【００３２】
熱可塑性樹脂としては、ポリエステル、ポリアミド、ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体等が、熱硬化性樹脂としてはエポキシ樹脂、フェノ−ル樹脂、フェノキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂等が挙げられる。これら樹脂はフィラ−として添加され、粘着性樹脂層１９ｅ表面のベタツキを少なくし、汚染防止に役立つ。従って、これら樹脂の一部を炭酸カルシウム、シリカ、ゼオライトなどの無機フィラ−におきかえてもよい。粘着性樹脂層１９ｅの厚みは０．１０〜２．０ｍｍが好ましい。
【００３３】
また、粘着性樹脂層１９ｅは、（ａ）架橋剤と反応し得る官能基（例えば−ＯＨ、−ＣＯＯＨ、−ＣＯＮＨ_２、−ＮＨ_２）を有するアクリル酸アルキルエステル系共重合体８５〜９７重量％と、（ｂ）１分子中に２個以上の架橋性官能基（例えば、グリシジル基、−ＮＣＯ、−メチロ−ル基）を有する架橋剤１５〜３重量％とを反応させて得られるアクリル系樹脂粘着剤であってもよい。架橋剤と反応し得る官能基を有するアクリル酸アルキルエステル系共重合体（ａ）としては、２−ヒドロキシエチルメタクリレ−ト・２−ヘキシルエチルクリリレ−ト共重合体、２−ヒドロキシエチルメタクリレ−ト・２−ヘキシルエチルクリリレ−ト・アクリル酸エステル共重合体、エチレン・アクリル酸共重合体、エチレン・メクリル酸共重合体、エチレン・アクリル酸ブチル・メタクリル酸ステアレ−ト・イタコン酸共重合体などが挙げられる。また、架橋剤（ｂ）としては、ソルビト−ルポリグリシジルエ−テル、ペンタエリスリト−ルポリグリシジルエ−テル、ポリグリセロ−ルポリグリシジルエ−テル、ネオペンチルグリコ−ルジギリシジルエ−テル等のポリエポキシ化合物；テトラメチレンジイソシアネ−ト、ヘキサメチレンジイソシアネ−ト、トリメチロ−ルプロパンのトルエンジイソシアネ−ト３付加物等のポリイソシアネ−ト化合物；ヘキサメトキシメチロ−ルメラミン等のメラミン化合物；トリメチロ−ルプロパン−トリ−β−アジリジニルプロピオネ−ト、テトラメチロ−ルメタン−トリ−β−アジリジニルプロピオネ−ト等のアジリジン系化合物が挙げられる。
【００３４】
粘着性樹脂層１９ｅは、発泡樹脂層１９ｄ上にコ−タを用いて塗布し、６０〜２００℃の温度で１５秒〜１０分間乾燥して積層してもよいし、表面を粗さＲａ０．４〜４μｍにエンボス加工した熱可塑性フィルム１９ｆ上に塗布し、ついで発泡樹脂層１９ｄに貼付圧着し、エンボス加工した熱可塑性フィルム１９ｆを引き剥がして形成してもよい。
【００３５】
熱可塑性樹脂保護フィルム／感圧接着剤／熱可塑性樹脂フィルム（東レのルミナ−）１９ｂ／ウレタン発泡樹脂層１９ｃ／アクリル系粘着性樹脂層１９ｅ／エンボス熱可塑性樹脂保護フィルム１９ｆの構造積層体は、ロデ−ル・ニッタ株式会社よりバッキング材Ｒ３０５のグレ−ド名で入手できるので、前記バッキング材Ｒ３０５より熱可塑性樹脂保護フィルムを引き剥がし、感圧接着剤側１９ｂを可撓性ゴム膜１９ａに圧着した後、エンボス熱可塑性樹脂保護フィルム１９ｆを粘着性樹脂層１９ｅより引き剥がすことにより本発明のキャリア用バッキング材の構造とすることができる。
【００３６】
図２において、４は研磨装置における基板キャリアのヘッド構造である。１０５は中空スピンドル軸、１０４はお椀状ハウジング部、１０５ａはカプラで、お椀状ハウジング部をスピンドル軸下部に軸承する。５は可撓性材よりなるダイヤフラムで、前記お椀状ハウジング部の環状側壁３ａ下端部に水平方向に環状のフランジ６で挟持され、ボルト７締めされる。
８は剛体製支持板で、中央部に鉛直方向に気体通路８ａが設けられ、下面の前記気体通路部に通じて形成された凹部（第２加圧室）８ｂを有する。９は外向きのフランジ部９ａを有するフランジリングで、これはダイヤフラムの中央上面部にボルト１０で固定されている。また、剛体製支持板８もこのボルト１０によりダイヤフラム５の下面に固定される。
剛体製支持板８は図２では２つの部材８，８で示されているが、一体化したものであってもよい。
【００３７】
１１は固定用円板１１ａを上下方向に昇降可能な高さ位置調整機構で、上部がネジ切られた棒状部材１１ｂの下端部に固定用円板１１ａが設けられる。１２はインサ−トでお椀状ハウジング部の上方部に設けられ、棒状部材１１ｂが螺合する。棒状部材１１ｂを上昇することにより前記フランジ部９ａに固定用円板１１ａが係合する。
１６は気体供給・排気兼用の管で中空スピンドル１０５内に設けられ、この管の一方の端は図示されていない真空・圧力気体切替弁を有する管に接続され、他方の端は剛体製支持板の中央部の気体通路８ａにジョイント１６ａを介して連通している。
【００３８】
１７はお椀状ハウジング部１０４の内側とダイヤフラム５の上面側とで形成される第一加圧室、１８はこの第一加圧室１７に気体を供給する気体通路で矢印で示されるようにスピンドル軸１０５の内部を経由して加圧気体が供給される。供給された加圧気体はダイヤフラム５上面を加圧する。
【００３９】
１９はバッキング材で、厚みは２．５〜５．０ｍｍである。バッキング材１９は、既述したように例えば、可撓性ゴム膜１９ａ／感圧接着剤１９ｂ／熱可塑性樹脂フィルム（東レのルミナ−）１９ｃ／ウレタン発泡樹脂層１９ｄ／粘着性樹脂層１９ｅの積層構造を採る。
バッキング材を厚生する可撓性ゴム膜１９ａは、前記剛体製支持板８下段端面の外周縁部の段部８ｃに複数のボルト２３，２３で固定された剛体製環状リング３０の下面に展張される。この円形可撓性ゴム膜１９ａと剛体製支持板８の下面凹部とで隙間ｈが０．１〜５ｍｍの機密性の高い第二加圧室８ｂ、２１が形成される。剛体製環状リング３０素材は、ステンレス、アルミニウムなどが用いられる。
【００４０】
剛体製環状リング３０と可撓性ゴム膜１９ａとの接着は、成形金型のキャビティ内に剛体製環状リング３０を内挿し、次いで、可撓性ゴム塊をキャビティ内に充填し、ゴムが軟化する温度以上、例えば１５０〜１８５℃に金型を加熱し、型締め圧１〜２００トンで圧縮成形して剛体製環状リングの側壁周面および下部円周面に可撓性ゴム膜を加熱加圧成形・接着し、これを５〜２５分冷却することにより行うのが好ましい。
【００４１】
２２は環状保持リングで、剛体製環状リング３０のリング幅Ｌと略同一幅、略同一径で型造られている。素材はガラス繊維補強エポキシ樹脂またはセラミック製で、厚みは０．０５〜２ｍｍである環状保持リング２２ａは剛体製環状リング３０の下面に展張されたバッキング材１９の粘着性樹脂層１９ｅ上に感圧接着剤で貼着される（図３参照）。該環状保持リング２２の内側壁と前記バッキング材の円形粘着性樹脂層１９ｅ下面とで基板収納ポケット部２５が形成される。前記円形可撓性膜の上面側より第２加圧室８ｂ，２１に管１６より加圧空気が供給されて第２加圧室は加圧または管１６が真空引きされて第二加圧室は減圧される構造となっている。
【００４２】
環状保持リング２２は、図２および図３に示すようにセラミック製外環状保持リング２２ａの内側に、約０．５〜１．５ｍｍの隙間幅ｄを以って樹脂製内環状保持リング２２ｂを備えさせた二重構造としてもよい。樹脂製内環状保持リング２２ｂは、ロックウエル硬さ（ＡＳＴＭＤ７８５）がＲスケ−ルで１１０〜１５０のものが好ましい。素材としては、ポリ（テトラフルオロエチレン）、ポリ（ジフロロジクロロエチレン）、ポリアセタ−ル、ガラス繊維補強エポキシ樹脂、ナイロン６，１０、ナイロン６，１２、ポリイミド等、滑り性の良好な樹脂が使用される。定盤の研磨布３ａと環状保持リングの動摩擦係数は０．３０以上が好ましい。
【００４３】
セラミック製外環状保持リング２２ａは、ビッカ−ス硬さが３００〜２，０００ｋｇ／ｍｍ^２またはヌ−プ硬さが２００〜２，８００ｋｇ／ｍｍ^２のものが好ましい。セラミック粒として、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素、酸化ジルコニウム、酸化珪素等を用い、バインダとしてメタクリル酸メチル・メタクリル酸ブチル共重合体、メタクリル酸メチル・メタクリル酸ｎ−プロピル共重合体、メタクリル酸メチル・メタクリル酸ブチル・アクリル酸エチル共重合体等の水性エマルジョンを用いて製造したグリ−ンシ−トを円環状に打ち抜き、これを１，１００〜１，６００℃で焼成することにより型造られる。
【００４４】
内環状保持リング２２ｂのリング幅（ｌ）に対する外環状保持リング２２ａのリング幅（Ｌ）の比（Ｌ／ｌ）は、１〜３であり、両者のリング幅の和（Ｌ＋ｌ）は、１８〜３０ｍｍが好ましい。内環状保持リング２２ｂのリング厚みと外環状保持リング２２ａのリング厚みは、同一で、研磨される基板の厚みに研磨取り代をプラスした値と同一か、この値に１〜１０μｍを更にプラスした値とする。これら環状保持リング２２ａ，２２ｂの厚みは、例えば０．３〜２ｍｍである。
内環状保持リング２２ｂおよび外環状保持リング２２ａが研磨布３ａと接触する面は、面一とする。
【００４５】
２４はゴムシ−ルリングである。２５は基板収納ポケット部で、前記樹脂製内環状保持リング２２ｂの側壁とバッキング材の粘着性樹脂層１９ｅ面とで形成される。可撓性ゴム膜１９ａは、既述したように、図１および図３に示す剛体製環状リング３０の外周壁および上面を覆うように貼着（加熱加圧成形・同時接着）することがより好ましい。
【００４６】
剛体製支持板８の素材、剛体製環状リング３０の素材は、アルミニウム、ステンレスが使用できる。
【００４７】
図２に示すキャリアヘッドを用いて基板を研磨する工程は次ぎのように行なわれる。
（１）予め仮置台に搬送されてきた基板ｗ上に基板キャリアヘッド４を移動させ、基板キャリアヘッド４を下降させて基板上に当接させ、ついで加圧室１８に加圧気体を供給して基板キャリアヘッド４を押圧し、管１６を減圧して第二加圧室８ｂ，２１を減圧し、基板キャリアヘッド４の可撓性膜１９ａ吸引することにより基板はバッキング材の粘着性樹脂層１９ｅに吸い上げられキャリアヘッド４のポケット部２５に固定される。
【００４８】
（２）ついで、基板を保持したキャリアヘッド４を研磨装置の下定盤３上に移動させた後、ヘッドを下降させて基板をスピンドル軸２に軸承されている下定盤３の研磨布３ａに当接する。
（３）基板キャリアヘッド４の管１６の減圧を止め、加圧気体に切り替えて第二加圧室８ｂ，２１に加圧空気を供給するとともに、中空スピンドル１０５にも加圧気体を供給し第一加圧室１８に供給された加圧気体でバッキング材の可撓性膜１９ａを膨張させることにより基板キャリアヘッド４は基板を下定盤３の研磨布上に押圧する。この際、第一加圧室１８の圧力の方が第二加圧室８ｂ，２１の圧力より大きい。
【００４９】
（４）第一加圧室１８および第二加圧室８ｂ，２１に加圧気体を供給しつつ、基板ｗを保持しているキャリアヘッド４の中空スピンドル軸１０５および下定盤３のスピンドル軸２を回転させることにより基板と研磨布を摺動させて基板の表面を研磨する。この際、研磨剤スラリ−が研磨布３ａ表面に供給されつつ、研磨が行なわれる。
下定盤３の回転数は、１０〜１５０ｒｐｍ、基板キャリアヘッド４の回転数は１０〜１５０ｒｐｍ、キャリアのバッキング材１９の粘着性樹脂層１９ｅに保持された基板が研磨布に当てられる圧力は０．０５〜０．３ｋｇ／ｃｍ^２、好ましくは第一加圧室１８に供給される気体圧力は１００〜３００ｇ／ｃｍ^２、管１６より第二加圧室２１に供給される気体圧力は１００〜２００ｇ／ｃｍ^２である。
【００５０】
研磨剤スラリ−としては、コロイダルシリカ、酸化セリウム、アルミナ、ベ−マイト、二酸化マンガンなどの砥粒を純水に分散したスラリ−が用いられる。必要によりスラリ−には界面活性剤、キレ−ト剤、ｐＨ調整剤、酸化剤、防腐剤が配合される。研磨剤スラリ−は５０〜１，５００ｃｃ／分の割合で研磨布面に供給される。
【００５１】
基板の研磨の際、研磨布表面の不規則なウネリにより圧変化を基板は受けるが、基板裏面を支持するバッキング材１９の可撓性膜１９ｅが第二加圧室８ｂ，２１より受ける圧力はパスカルの原理に基づけばどの部分においても同一圧力となるので、研磨布の表面形状のうねりに基板が容易に追従できる。
【００５２】
研磨終了後は、第一加圧室１８への加圧気体の供給を止め、キャリアヘッド４のスピンドル軸１０５を下定盤の研磨布３ａより若干上昇させることにより、管１６内に供給されている加圧空気により可撓性膜１９ｅが膨張しているので研磨された基板ｗはキャリアのバッキング材１９の粘着性樹脂層１９ｅより容易に弾き剥がすことが可能である。
【００５３】
実施例１
中央に円盤状中子型を有する凸下金の該円盤状中子型にステンレス製環状リングを内挿した後、ケッチェンブラックを５重量％含有するテトラフロロエチレン・ヘキサフロロプロピレン・ビニリデンフロライド共重合体ゴムの塊を円盤状中子型およびステンレス製環状リング上に置き、ついで上金型を下降させ、１００トンの型締め圧下で１８０℃に加熱し、２０分間加熱圧縮成形して剛体製環状リングの側壁周面および下部円周面に可撓性弗素系ゴム膜（厚み１．２５ｍｍ）を形成させ、更に１５分間４０℃で冷却して環状リングに可撓性弗素系ゴム膜が加熱加圧成形・同時接着した積層体を得た。
【００５４】
ついで、金型を開き、積層体を取り出したのち、ロデ−ル・ニッタのバッキング材Ｒ３０５（商品名、厚み１．２５ｍｍ）より保護フィルムを剥離し、バッキング材の感圧接着剤層側を積層体の弗素系ゴム膜面に貼付し、貼付後、エンボス保護フィルムを剥離し、バッキング材（厚み１．２５ｍｍ）１９のアクリル系粘着性樹脂層１９ｅ外周縁にガラス繊維補強エポキシ樹脂製環状保持リング（厚み０．８ｍｍ）２２を感圧接着剤を用いて貼付した。これを図２に示す研磨装置１の研磨ヘッドの中空スピンドル１０５に軸承された定盤（剛体製剛体製支持板）８に備えさせ、本発明の研磨装置のキャリアヘッド構造とした。
【００５５】
研磨される基板として、３００ｍｍ径のデバイスシリコンウエハ、デバイスガラス基板、ＧａＡｓ基板のそれぞれを用い、研磨装置として岡本工作機械製作所のインデックス型研磨装置ＰＮＸ３３２Ｂ（商品名）の上定盤に前記キャリアヘッド構造を備えさせた研磨装置を用い、前記の基板を粘着性樹脂層に保持させ、下定盤の研磨布に研磨剤スラリ−を供給しながら研磨を行った。
いずれの基板を研磨時に横ズレはなく、研磨された基板に傷は見出されなかった。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によると、研磨装置のキャリアヘッドへの基板の取り付けが容易であり、表面平坦性に優れる加工基板が得られる。また、研磨時の基板の横ずれが粘着性樹脂層により防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバッキング材の断面図である。
【図２】基板キャリアヘッドの一部を切り欠いた断面図である。
【図３】環状リングと環状保持リングと可撓性膜よりなる基板キャリア部の斜視図である。
【図４】従来の基板キャリア方式を示す断面図である。（公知）
【符号の説明】
４キャリアヘッド構造
ｗ基板
８剛体性支持板
１９バッキング材
１９ａ可撓性ゴム膜基層
１９ｄ発泡樹脂層
１９ｅ粘着性樹脂層
２２環状保持リング
２２ａセラミック製外環状保持リング
２２ｂ樹脂製内環状保持リング
３０環状リング
１０５中空スピンドル[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a backing material for holding and transporting a substrate in an apparatus for polishing (including CMP polishing) a surface of a bare silicon wafer, a device wafer, a liquid crystal glass substrate, a magnetic head substrate or the like, and a substrate carrier structure of the polishing apparatus.
[0002]
[Prior art]
The substrate held by the carrier head is pressed from above the polishing cloth against the surface of the polishing cloth affixed to the platen supported by the rotating drive shaft, and the substrate and the polishing cloth are rubbed to polish the surface of the substrate. Devices that do this are known and are in practical use.
[0003]
As a method of holding a 4, 6 or 8 inch diameter substrate on the carrier, (1) a method of fixing the substrate mounting plate with an adhesive such as wax, or (2) depressurizing the porous ceramic mounting plate and mounting the substrate. 3. Method of vacuum chucking and (3) As shown in FIG. 4, a foamed urethane sheet 100 is affixed to a support plate 101, surrounded by a retainer ring 102, and an airbag 103 is provided independently after the support plate. The substrate is attached to the film surface, the substrate is pressed against the polishing cloth 3a of the platen 3 supported by the rotating shaft 2, and the substrate and the polishing cloth are rubbed while controlling the pressurizing pressure by the airbag. A backing film method for polishing is generally used (see Non-Patent Document 1).
[0004]
The method {circle around (1)} requires an apparatus that peels off the substrate from the carrier after polishing, and requires an operation of removing the adhesive from the polished substrate and mounting plate. .
(2) is based on the back side of the vacuum chuck substrate. Since the chuck surface is a rigid body, it is necessary to extremely flatten the surface of the porous ceramic, and dust adheres between the chuck and the substrate. There are drawbacks.
[0005]
The backing film method (3) is the most frequently used technique for CMP polishing of semiconductor devices in that it absorbs large waviness and uneven thickness of the substrate. However, if the substrate diameter is expanded to 8 inches or 10 inches and the depth of focus of photolithography is required to be 0.10 to 0.18 μm due to the high integration of semiconductor devices, it is polished. Further, the surface flatness of the substrate does not satisfy such a value.
[0006]
Thermoplastic resin film base layer and foamed resin laminated on the base layer as a carrier for an 8-inch substrate of a polishing apparatus that solves the problems of the wax sticking of (1) and the vacuum chuck of (2) for an 8-inch substrate A carrier in which a backing material for holding a substrate made of a laminate including a layer and an adhesive resin layer capable of holding a substrate on the surface is pressure-bonded to a rigid plate such as aluminum, stainless steel, or ceramic. After the water film is stretched on the surface of the backing material, the carrier-filled backing material is pressed against the substrate surface to hold the substrate (see Patent Document 1).
In addition, the first pressurizing chamber and the second pressurizing chamber are provided, and a holding (retainer) ring is provided in the vicinity of the outer periphery of the flexible membrane constituting the second pressurizing chamber. Also, a carrier of a polishing apparatus in which a substrate storage pocket portion is formed has been proposed and put into practical use (see Patent Document 2 and Patent Document 3).
[0007]
[Non-Patent Document 1]
“Journal of the Abrasive Processing Society” Vol. 43 No. 1 January 1999, pages 24-27).
[Patent Document 1]
JP 2002-355754 A (page 3-5 and FIGS. 1 and 2)
[Patent Document 2]
US Pat. No. 6,183,354B (columns 7-15 and FIGS. 3, 4A, 4B)
[Patent Document 3]
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2003-19661 (page 8 and FIGS. 1 and 2)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The first pressurization chamber and the second pressurization chamber proposed in Patent Document 2 and Patent Document 3 are provided, and a holding (retainer) ring is provided in the vicinity of the outer periphery of the flexible film constituting the second pressurization chamber, The carrier in which the substrate storage pocket portion is formed by the holding ring and the flexible film adsorbs the substrate by the negative pressure generated in the flexible film by depressurizing the second pressurizing chamber, and the first is used during polishing. Since the substrate is polished while pressurizing the pressurizing chamber and the second pressurizing chamber (the pressure of the first pressurizing chamber is higher than the pressure of the second pressurizing chamber), the polishing cloth of the polishing platen is used during polishing. The tensile strength of the substrate is transmitted to the flexible membrane under pressure and expansion, but the pressure of the flexible membrane at this time is the same pressure everywhere according to Pascal's principle. Substrate polished using substrate carrier with non-uniform pressure distribution with backing material affixed to rigid plate There is an advantage that those values of Rimoyori TTV and excellent small flatness can be obtained.
[0009]
However, there was no problem when the substrate diameter was 8 inches. However, when a substrate having a large substrate diameter of 10 inches or 12 inches was polished, the hollow shaft supporting the carrier rotated at the initial stage of rotation of the substrate. It has been pointed out by semiconductor substrate manufacturers that certain types of sliding occur between the substrate and the flexible membrane.
The present invention is not limited to the type of polishing even if the substrate diameter is as large as 10 inches or 12 inches by increasing the adhesion force of the carrier using the flexible film to the substrate. It is an object of the present invention to provide a backing material and a substrate carrier of a polishing apparatus that do not cause time deviation.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The invention of claim 1 comprises a laminate comprising a flexible rubber film base layer, a foamed resin layer laminated on the base layer, and an adhesive resin layer laminated on the foamed resin layer and capable of holding a substrate on the surface. The present invention provides a backing material for holding a substrate.
[0011]
By applying pressure to the flexible rubber film base layer, the flexible rubber film expands downward and transmits a uniform pressure over the entire adhesive resin layer, improving the followability of the substrate to the polishing cloth, The flatness of the obtained substrate is improved. Since the flexible rubber film base layer, the foamed resin layer, and the adhesive resin layer are all excellent in cushioning properties, the followability of the substrate to the polishing cloth is improved. The adhesive force of the adhesive resin layer to the substrate is greater than the pressure reducing force generated between the flexible rubber film of the conventional rubber chuck and the substrate, and foaming occurs between the flexible rubber film and the adhesive resin layer. Since there is a resin layer (viscoelastic strength is greater than that of the flexible rubber film and the adhesive resin layer), the substrate does not slip from the backing material surface during polishing even if the substrate diameter is enlarged.
[0012]
According to a second aspect of the present invention, in the backing material for holding a substrate, the adhesive resin layer capable of holding the substrate contains 1 to 35% by weight of a thermoplastic resin or a thermosetting resin in an acrylic adhesive resin or an adhesive. JIS A hardness (measured in accordance with JIS K-6301 5.2 A type) 48-88, compression rate (JIS L-1096) Adhesive resin layer showing physical properties of 3-52% Yes, the foamed resin layer is a urethane resin foam layer having physical properties of 5 to 60% compressibility (JIS L-1096), and the flexible rubber film base layer is a fluorine-based rubber.
[0013]
The tackiness of the backing material can be improved by using an acrylic adhesive resin whose tackiness has been reduced by a crosslinking reaction as the adhesive resin layer, or by using an adhesive resin containing a thermoplastic resin or a thermosetting resin in the adhesive. Since it can be made small, there is little contamination of the backing material surface during repeated use. Since fluorine rubber is excellent in chemical resistance, there is no chemical deterioration due to the abrasive during CMP polishing.
[0014]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a substrate held in a substrate storage pocket portion comprising a backing material of a substrate carrier and an annular holding ring on the surface of a polishing cloth affixed to a surface plate supported by a rotating hollow shaft. A substrate carrier of a polishing apparatus for pressing the polishing cloth from above and sliding the substrate and the polishing cloth to polish the surface of the substrate,
The substrate carrier includes a first pressurizing chamber having a housing portion supported by a rotating hollow shaft and a diaphragm fixed to the lower portion of the housing portion.
Adhered to the lower surface of a rigid support plate provided with a gas passage in the central portion suspended from the diaphragm 5 and the side wall peripheral surface and lower peripheral surface of a rigid annular ring provided on the lower outer periphery of the rigid support plate Forming a second pressurizing chamber with the inner surface of the flexible rubber film formed;
A circular foamed resin layer is provided on the lower surface of the flexible rubber film with a pressure-sensitive adhesive, and a circular adhesive resin layer capable of holding the substrate is provided on the lower surface of the circular foamed resin layer. An annular retaining ring is provided on the outer peripheral edge of the lower surface of the adhesive resin layer, a substrate storage pocket is formed by the inner wall of the annular retaining ring and the lower surface of the circular adhesive resin layer, and the upper surface of the circular flexible film The second pressurizing chamber is configured to be pressurized or depressurized from the side,
A substrate carrier in a polishing apparatus is provided.
[0015]
By making the pressure of the first pressurizing chamber higher than the pressure of the second pressurizing chamber, the substrate is strongly pressed against the adhesive resin layer of the backing material at the time of substrate polishing, and the substrate is not detached from the carrier. The flexible rubber film expanded downward by the pressurized fluid supplied to the second pressurizing chamber through the gas passage provided in the central portion of the rigid support plate causes the pressure to be uniformly distributed through the adhesive resin layer. Therefore, a polished substrate with good flatness can be obtained. In addition, when the pressure in the second pressurizing chamber is reduced, the backing material is pulled upward, and the adhesive resin layer of the backing material in contact with the substrate becomes negative pressure, and the substrate is sucked to the carrier, so that the substrate can be easily fixed to the backing material. Is called.
[0016]
According to a fourth aspect of the present invention, in the carrier in the polishing apparatus, the rigid annular ring and the flexible rubber film of the backing material can be bonded by inserting the rigid annular ring into the cavity of the molding die, and then allowing Fill the cavity with a flexible rubber mass, heat the mold to a temperature above the temperature at which the rubber softens, compress and mold the flexible rubber film on the side wall and lower circumference of the rigid annular ring. It is characterized by being pressure-molded and simultaneously bonded.
[0017]
Since there is no gap between the rigid annular ring and the flexible rubber, the dimensional accuracy is good, and the carrier can be easily aligned when the substrate placed on the temporary table is held by the carrier. In particular, as in the index-type polishing apparatus described in JP-A-2002-219646 and JP-A-2002-224951, a plurality of substrates placed on a temporary placement table are simultaneously lowered to lower a plurality of carriers. In the case where the substrates are held at the same time, there is no deviation in the positional relationship between the substrates, which is preferable. In particular, it is effective for a carrier of an index type polishing apparatus.
In the manufacturing method in which a preformed concave annular flexible rubber film described in Patent Document 2 which discloses a carrier of an index type polishing apparatus is fitted into a rigid annular ring, the flexible rubber film and the rigid annular ring are used. There will be a slight gap between them, resulting in poor dimensional accuracy.
[0018]
According to a fifth aspect of the present invention, in the carrier in the polishing apparatus, the flexible rubber film has a hardness (JIS K-6301) of 10 to 100, and a tensile strength of 30 to 200 kgf / cm. ² , A fluorine-based rubber having physical properties of a tensile elongation of 50 to 1000% and a thickness of 0.2 to 3 mm, and an adhesive resin layer capable of holding a substrate has a JIS A hardness (JISK-6301 5.2 A type) Urethane resin having physical properties of 48 to 88, compression ratio (JIS L-1096) of 3 to 52%, and foamed resin layer exhibiting physical properties of compression ratio (JISL-1096) of 5 to 60%. It is a foam layer.
[0019]
The substrate can be held by using the adhesiveness with or without applying water to the adhesive resin layer. By including a thermoplastic resin or a thermosetting resin, the stickiness of the backing material can be reduced, so that the surface of the backing material is less contaminated during repeated use. Since fluorine rubber is excellent in chemical resistance, there is no chemical deterioration due to the abrasive during CMP polishing.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
【Example】
FIG. 1 is a cross-sectional view of the backing material of the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of a head structure of a substrate carrier of a polishing apparatus, and FIG. 3 is an annular ring and an annular holding ring. It is a perspective view of the board | substrate carrier part which consists of a flexible film | membrane.
[0021]
In FIG. 1, reference numeral 19 denotes a backing material. As will be described later, an annular holding ring 22 is provided on the adhesive resin layer side, and a rigid annular ring 30 is provided on the flexible rubber film side.
The backing material 19 is laminated on the flexible rubber film base layer 19a, the foamed resin layer 19d laminated with the pressure sensitive adhesive 19b on the flexible rubber film base layer, and the foamed resin layer, and can hold the substrate on the surface. It consists of a laminated body including the adhesive resin layer 19e. Between the pressure sensitive adhesive 19b and the foamed resin layer 19d, the thickness of polypropylene, polyethylene terephthalate, polyetherimide, aliphatic polyester (for example, Toray Lumilar), polycarbonate, polyamide, etc. is 8 to 8 mm. A 50 μm thermoplastic resin film 19c may be present.
[0022]
Examples of the material of the flexible rubber film 19a include a rubber substance, and a mixture of a rubber substance and a thermoplastic resin.
Rubber materials include fluorine rubber, butyl rubber, chloroprene rubber, urethane rubber, silicone rubber, styrene / butadiene / styrene block copolymer rubber, chlorinated styrene / butadiene / styrene block copolymer rubber, and styrene / butadiene / styrene block. Hydrogenated copolymer rubber, hydrogenated chlorinated styrene / butadiene / styrene block copolymer rubber, styrene / isoprene / styrene block copolymer rubber, chlorinated styrene / isoprene / styrene block copolymer rubber, Hydrogenated styrene / isoprene / styrene block copolymer rubber, hydrogenated chlorinated styrene / isoprene / styrene block copolymer rubber, ethylene / propylene copolymer rubber and ethylene / propylene / ethylidene norbornene Include polymer rubber. These may be cross-linked. Preferred rubbers are fluorine-based rubbers. For example, vinylidene fluoride / hexafluoropropylene copolymer rubber, vinylidene fluoride / hexafluoropropylene / tetrafluoroethylene copolymer rubber, tetrafluoroethylene / propylene Vinylidene fluoride copolymer rubber, pentafluoropropylene / vinylidene fluoride copolymer rubber, and chlorotofluoroethylene / vinylidene fluoride copolymer rubber.
[0023]
Thermoplastic resins include ethylene / vinyl acetate copolymer, low density polyethylene, linear linear polyethylene, soft polyvinyl chloride, chlorinated polyethylene, chloro / sulfonated polyethylene, ethylene / acrylic acid copolymer, ethylene / acrylic acid. Examples thereof include a methyl copolymer, an ethylene / ethyl acrylate copolymer, polypropylene, an ethylene / propylene copolymer, an ethylene / propylene / butene-1 copolymer, and polybutene.
[0024]
In the case of a mixture, the rubber material is used in a proportion of 10 to 97% by weight, preferably 30 to 85% by weight, and the thermoplastic resin is used in a proportion of 90 to 3% by weight, preferably 70 to 15% by weight. The rubber material is used for the purpose of spreading the flexible film and returning to elongation, and the thermoplastic resin is used for the purpose of improving the strength, hardness and heat resistance of the flexible film.
[0025]
As the physical properties of the flexible rubber film 19a, the hardness (JIS K-6301) is 10 to 100, preferably 35 to 85, and the tensile strength (JIS K-6301) is 30 to 200 kgf / cm. ² , Preferably 50 to 150 kgf / cm ² The tensile elongation (JISK-6301) is 50 to 1000%, 200 to 800%, and the thickness is 0.03 to 3 mm, preferably 0.5 to 1.5 mm.
[0026]
The flexible rubber film 19a contains a conductive filler in an amount of 1 to 15% by weight, preferably 3 to 10% by weight, and the surface resistivity of the flexible rubber film (Beckman Industrial Co., Ltd .: Beckman Industrial). Digital multimeter-surface resistivity measuring instrument (measured with Model 4410) is 1x10 ¹³ Ω / □ or less, preferably 5 × 10 ¹² ~ 1x10 ⁹ By setting Ω / □, the adhesion of impurities to the flexible film is prevented. In particular, when conductive carbon black is used as the conductive filler instead of metal powder or metal oxide, the elongation of the flexible film is improved and the fit to the substrate is also improved.
[0027]
As the conductive carbon black, conductive fillers such as furnace black and channel black can be used, but the volatile content is 2% by weight or less and the surface area is 800 to 2,000 m. ² Fine particles called Ketchen Black with 200-600ml / 100g dibutyl phthalate absorption and average particle size of 10-50nm have excellent conductivity, excellent dispersibility in rubber materials and resins, and other film flexibility This is preferable because the conductive filler is improved. Such carbon black is available from Degussa, Germany under the trade name of PRINTEX XE and from Mitsubishi Chemical Corporation under the trade name of Ketchen Black.
[0028]
Examples of the pressure sensitive adhesive 19b include styrene / butadiene copolymer latex, ethylene / vinyl acetate copolymer latex, ethylene / alkyl acrylate / acrylic acid copolymer latex, ethylene / alkyl acrylate / methacrylic acid copolymer Copolymer latex, ethylene / methyl acrylate copolymer latex, ethyl acrylate copolymer latex, ethylene / methyl acrylate copolymer latex, ethylene / propyl acrylate copolymer latex, ethylene / butyl acrylate copolymer latex Styrene / isoprene / styrene block copolymer latex, isobutylene rubber latex, vinyl chloride / methyl acrylate copolymer latex, polyvinyl ethyl ether latex, 2-hydroxyethyl methacrylate Acrylic acid alkyl ester copolymer latex, 2-hydroxyethyl methacrylate / acrylic acid alkyl ester copolymer latex, 2-ethylhexyl acrylate / 2-hydroxyethyl acrylate copolymer latex, A rubber dispersion such as vinyl acetate / ethyl acrylate copolymer latex or a pressure sensitive adhesive in which these rubbers are dissolved in an organic solvent is used. If necessary, a plasticizer, a tackifier, and a filler are added.
The pressure sensitive adhesive 19b is used for bonding the flexible rubber film 19a and the foamed resin layer 19d. The amount used is such that the dried film thickness is 0.5 to 10 μm.
[0029]
As the foamed resin layer 19d, a foam sheet of urethane resin, polycarbonate, polyacetal, propylene / ethylene block copolymer, urea resin or melamine resin is used. Preferably, a urethane foam composition containing a urethane prepolymer, a vinyl chloride / vinyl acetate copolymer and dimethylformamide is applied onto the thermoplastic resin film 19c, wet-coagulated, and washed in warm water. Then, the compression ratio (JIS L-1096) of the urethane resin foam layer having a skin layer in which the central portion obtained by drying is a bubble under communication and the surface portion has closed cells is 5 to 60%. . The urethane foam skin layer is preferably buffed. A pressure-sensitive adhesive 19b is applied to the back surface of the thermoplastic resin film 19c and is covered with a thermoplastic resin protective film.
The urethane foam resin layer 19d obtained by using the thermoplastic resin film 19c as a support is bonded to the flexible rubber film 19a by the pressure sensitive adhesive 19b through the thermoplastic resin film 19c.
[0030]
The adhesive resin layer 19e laminated on the foamed resin layer 19d and capable of holding the substrate on the surface is an acrylic adhesive resin layer or an adhesive containing 1 to 35% by weight of a thermoplastic resin or a thermosetting resin. Adhesives exhibiting physical properties of JIS A hardness (measured in JIS K-6301 5.2 A form) 48 to 88, compression rate (JIS L-1096) 3 to 52% A functional resin layer is preferred.
[0031]
Adhesive resins include 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hexylethyl acrylate copolymer, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hexylethyl acrylate, acrylic acid ester copolymer Copolymer, ethylene / acrylic acid copolymer, ethylene / methacrylic acid copolymer, ethylene / butyl methacrylate / methacrylic acid copolymer, ethylene / methyl acrylate copolymer, ethylene / ethyl acrylate copolymer, acrylic acid Examples thereof include adhesive acrylic resins such as methyl / vinyl chloride copolymer. To this, tachyfires such as petroleum resin, hydrogenated abietic acid rosin ester, myrcene maleate, and alloocimene maleate may be added.
[0032]
Examples of the thermoplastic resin include polyester, polyamide, polyethylene, ethylene / vinyl acetate copolymer, and examples of the thermosetting resin include epoxy resin, phenol resin, phenoxy resin, melamine resin, and urea resin. These resins are added as fillers to reduce the stickiness on the surface of the adhesive resin layer 19e and to prevent contamination. Therefore, some of these resins may be replaced with inorganic fillers such as calcium carbonate, silica, and zeolite. The thickness of the adhesive resin layer 19e is preferably 0.10 to 2.0 mm.
[0033]
In addition, the adhesive resin layer 19e has (a) a functional group capable of reacting with a crosslinking agent (for example, —OH, —COOH, —CONH). ₂ , -NH ₂ 85-97% by weight of an acrylic acid alkyl ester copolymer having a) and (b) two or more crosslinkable functional groups (for example, glycidyl group, -NCO, -methylol group) in one molecule. An acrylic resin pressure-sensitive adhesive obtained by reacting 15 to 3% by weight of a crosslinking agent may be used. Examples of the acrylic acid alkyl ester copolymer (a) having a functional group capable of reacting with a crosslinking agent include 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hexylethyl acrylate copolymer, 2-hydroxyethyl methacrylate. Rate, 2-hexylethyl acrylate, acrylic acid ester copolymer, ethylene / acrylic acid copolymer, ethylene / methacrylic acid copolymer, ethylene / butyl acrylate / methacrylic acid stearate / itaconic acid A copolymer etc. are mentioned. Further, as the crosslinking agent (b), polyepoxy such as sorbitol polyglycidyl ether, pentaerythritol polyglycidyl ether, polyglyceryl polyglycidyl ether, neopentylglycol digyrididyl ether, etc. Compounds; polyisocyanate compounds such as tetramethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, and toluene diisocyanate 3-adduct of trimethylolpropane; melamine compounds such as hexamethoxymethylol melamine; trimethylo And aziridine compounds such as -lpropane-tri-β-aziridinylpropionate and tetramethylolmethane-tri-β-aziridinylpropionate.
[0034]
The adhesive resin layer 19e may be coated on the foamed resin layer 19d using a coater, dried and laminated at a temperature of 60 to 200 ° C. for 15 seconds to 10 minutes, or the surface may have a roughness Ra0. It may be formed on the thermoplastic film 19f embossed to 4 to 4 μm, and then applied to the foamed resin layer 19d and pressure-bonded, and the embossed thermoplastic film 19f is peeled off.
[0035]
The structural laminate of thermoplastic resin protective film / pressure sensitive adhesive / thermoplastic resin film (Toray Lumina) 19b / urethane foam resin layer 19c / acrylic adhesive resin layer 19e / embossed thermoplastic resin protective film 19f Since it is available from Roder Nitta Co. under the grade name of backing material R305, the thermoplastic resin protective film is peeled off from the backing material R305, and the pressure-sensitive adhesive side 19b is pressure-bonded to the flexible rubber film 19a. Then, the embossed thermoplastic resin protective film 19f is peeled off from the adhesive resin layer 19e, whereby the carrier backing material structure of the present invention can be obtained.
[0036]
In FIG. 2, reference numeral 4 denotes a head structure of the substrate carrier in the polishing apparatus. 105 is a hollow spindle shaft, 104 is a bowl-shaped housing part, 105a is a coupler, and the bowl-shaped housing part is supported on the lower part of the spindle shaft. Reference numeral 5 denotes a diaphragm made of a flexible material. The diaphragm 5 is sandwiched between the lower ends of the annular side walls 3a of the bowl-shaped housing portion by an annular flange 6 in the horizontal direction, and bolts 7 are tightened.
A rigid support plate 8 is provided with a gas passage 8a in the vertical direction in the center and has a recess (second pressurizing chamber) 8b formed through the gas passage on the lower surface. Reference numeral 9 denotes a flange ring having an outward flange portion 9a, which is fixed to the center upper surface portion of the diaphragm with a bolt 10. The rigid support plate 8 is also fixed to the lower surface of the diaphragm 5 by the bolt 10.
The rigid support plate 8 is shown by two members 8 and 8 in FIG. 2, but may be integrated.
[0037]
Reference numeral 11 denotes a height position adjusting mechanism capable of moving the fixing disk 11a up and down in the vertical direction, and the fixing disk 11a is provided at the lower end portion of the rod-like member 11b whose upper part is threaded. An insert 12 is provided at the upper part of the bowl-shaped housing part, and the rod-like member 11b is screwed together. When the rod-shaped member 11b is raised, the fixing disk 11a is engaged with the flange portion 9a.
Reference numeral 16 denotes a gas supply / exhaust tube provided in the hollow spindle 105, one end of which is connected to a tube having a vacuum / pressure gas switching valve (not shown), and the other end is a rigid support plate. The central gas passage 8a communicates with the central gas passage 8a via a joint 16a.
[0038]
Reference numeral 17 denotes a first pressurizing chamber formed by the inside of the bowl-shaped housing portion 104 and the upper surface side of the diaphragm 5, and 18 is a gas passage for supplying gas to the first pressurizing chamber 17 as shown by an arrow. A pressurized gas is supplied via the inside of the shaft 105. The supplied pressurized gas pressurizes the upper surface of the diaphragm 5.
[0039]
Reference numeral 19 denotes a backing material having a thickness of 2.5 to 5.0 mm. As described above, the backing material 19 is, for example, a laminate of a flexible rubber film 19a / pressure-sensitive adhesive 19b / thermoplastic resin film (Toray Lumina) 19c / urethane foam resin layer 19d / adhesive resin layer 19e. Take the structure.
The flexible rubber film 19a for thickening the backing material is stretched on the lower surface of the rigid annular ring 30 fixed to the step 8c at the outer peripheral edge of the lower support end surface of the rigid support plate 8 with a plurality of bolts 23, 23. The Highly confidential second pressurizing chambers 8b and 21 having a gap h of 0.1 to 5 mm are formed by the circular flexible rubber film 19a and the lower surface recess of the rigid support plate 8. Stainless steel, aluminum, or the like is used as the rigid annular ring 30 material.
[0040]
Adhesion between the rigid annular ring 30 and the flexible rubber film 19a is achieved by inserting the rigid annular ring 30 into the cavity of the molding die, and then filling the flexible rubber mass into the cavity to soften the rubber. The mold is heated to a temperature equal to or higher than, for example, 150 to 185 ° C., and compression-molded with a clamping pressure of 1 to 200 tons to heat the flexible rubber film to the side wall surface and lower circumferential surface of the rigid annular ring. It is preferable to carry out pressure forming and bonding, and cooling this for 5 to 25 minutes.
[0041]
Reference numeral 22 denotes an annular holding ring, which is formed with a width substantially the same as the ring width L of the rigid annular ring 30 and a diameter substantially the same. The material is made of glass fiber reinforced epoxy resin or ceramic, and the annular holding ring 22a having a thickness of 0.05 to 2 mm is pressure-sensitive on the adhesive resin layer 19e of the backing material 19 extended on the lower surface of the rigid annular ring 30. Affixed with an adhesive (see FIG. 3). A substrate storage pocket portion 25 is formed by the inner side wall of the annular holding ring 22 and the lower surface of the circular adhesive resin layer 19e of the backing material. Pressurized air is supplied from the tube 16 to the second pressurizing chambers 8b and 21 from the upper surface side of the circular flexible membrane, and the second pressurizing chamber is pressurized or the tube 16 is evacuated to the second pressurizing chamber. Is structured to be depressurized.
[0042]
As shown in FIGS. 2 and 3, the annular retaining ring 22 has a resin inner annular retaining ring 22b with a gap width d of about 0.5 to 1.5 mm inside the ceramic outer annular retaining ring 22a. A double structure may be provided. The resin inner annular retaining ring 22b preferably has a Rockwell hardness (ASTM D785) of 110 to 150 in R scale. As the material, poly (tetrafluoroethylene), poly (difluorodichloroethylene), polyacetal, glass fiber reinforced epoxy resin, nylon 6,10, nylon 6,12, polyimide, and other resins with good sliding properties are used. The The coefficient of dynamic friction between the polishing pad 3a of the surface plate and the annular holding ring is preferably 0.30 or more.
[0043]
Ceramic outer annular retaining ring 22a has a Vickers hardness of 300 to 2,000 kg / mm. ² Or a Knoop hardness of 200-2,800 kg / mm ² Are preferred. Alumina, silicon carbide, silicon nitride, zirconium oxide, silicon oxide, etc. are used as ceramic grains, and methyl methacrylate / butyl methacrylate copolymer, methyl methacrylate / n-propyl methacrylate copolymer, methyl methacrylate are used as binders. A green sheet produced using an aqueous emulsion such as a butyl methacrylate / ethyl acrylate copolymer is punched into an annular shape and fired at 1,100-1600 ° C. to form a mold.
[0044]
The ratio (L / l) of the ring width (L) of the outer annular holding ring 22a to the ring width (l) of the inner annular holding ring 22b is 1 to 3, and the sum of the ring widths (L + 1) of both is 18 ~ 30 mm is preferred. The ring thickness of the inner annular holding ring 22b and the ring thickness of the outer annular holding ring 22a are the same, the same as the value obtained by adding the polishing allowance to the thickness of the substrate to be polished, or further adding 1 to 10 μm to this value. Value. The thickness of these annular holding rings 22a and 22b is, for example, 0.3 to 2 mm.
The surfaces where the inner annular retaining ring 22b and the outer annular retaining ring 22a come into contact with the polishing pad 3a are flush with each other.
[0045]
Reference numeral 24 denotes a rubber seal ring. Reference numeral 25 denotes a substrate storage pocket portion, which is formed by the side wall of the resin inner annular holding ring 22b and the surface of the adhesive resin layer 19e of the backing material. As described above, the flexible rubber film 19a may be bonded (heat-pressure molding and simultaneous bonding) so as to cover the outer peripheral wall and the upper surface of the rigid annular ring 30 shown in FIGS. preferable.
[0046]
Aluminum and stainless steel can be used as the material for the rigid support plate 8 and the material for the rigid annular ring 30.
[0047]
The step of polishing the substrate using the carrier head shown in FIG. 2 is performed as follows.
(1) The substrate carrier head 4 is moved onto the substrate w previously transferred to the temporary table, the substrate carrier head 4 is lowered and brought into contact with the substrate, and then pressurized gas is supplied to the pressurizing chamber 18. The substrate carrier head 4 is pressed, the tube 16 is depressurized to depressurize the second pressurizing chambers 8b, 21 and the flexible film 19a of the substrate carrier head 4 is sucked, so that the substrate is a backing resin layer It is sucked up by 19e and fixed to the pocket portion 25 of the carrier head 4.
[0048]
(2) Next, the carrier head 4 holding the substrate is moved onto the lower surface plate 3 of the polishing apparatus, and then the head is lowered so that the substrate contacts the polishing cloth 3a of the lower surface plate 3 supported by the spindle shaft 2. Touch.
(3) Stop the decompression of the tube 16 of the substrate carrier head 4 and switch to the pressurized gas to supply the pressurized air to the second pressurizing chambers 8b and 21 and also supply the pressurized gas to the hollow spindle 105. The substrate carrier head 4 presses the substrate onto the polishing cloth of the lower surface plate 3 by expanding the flexible film 19 a of the backing material with the pressurized gas supplied to the one pressurizing chamber 18. At this time, the pressure in the first pressurizing chamber 18 is larger than the pressure in the second pressurizing chambers 8b and 21.
[0049]
(4) The hollow spindle shaft 105 of the carrier head 4 holding the substrate w and the spindle shaft 2 of the lower surface plate 3 while supplying the pressurized gas to the first pressurizing chamber 18 and the second pressurizing chambers 8b and 21. By rotating the substrate, the substrate and the polishing cloth are slid to polish the surface of the substrate. At this time, polishing is performed while an abrasive slurry is supplied to the surface of the polishing pad 3a.
The rotation speed of the lower surface plate 3 is 10 to 150 rpm, the rotation speed of the substrate carrier head 4 is 10 to 150 rpm, and the pressure applied to the polishing cloth by the substrate held by the adhesive resin layer 19e of the backing material 19 of the carrier is 0. 05-0.3kg / cm ² The gas pressure supplied to the first pressurizing chamber 18 is preferably 100 to 300 g / cm. ² The gas pressure supplied from the pipe 16 to the second pressurizing chamber 21 is 100 to 200 g / cm. ² It is.
[0050]
As the abrasive slurry, a slurry in which abrasive grains such as colloidal silica, cerium oxide, alumina, boehmite and manganese dioxide are dispersed in pure water is used. If necessary, the slurry is mixed with a surfactant, a chelating agent, a pH adjuster, an oxidizing agent and a preservative. The abrasive slurry is supplied to the polishing cloth surface at a rate of 50 to 1,500 cc / min.
[0051]
When polishing the substrate, the substrate receives a pressure change due to irregular undulations on the surface of the polishing cloth, but the pressure that the flexible film 19e of the backing material 19 that supports the back surface of the substrate receives from the second pressurizing chambers 8b and 21 is Based on Pascal's principle, the same pressure is applied to any part, so that the substrate can easily follow the undulation of the surface shape of the polishing pad.
[0052]
After the polishing is finished, the supply of pressurized gas to the first pressurizing chamber 18 is stopped, and the spindle shaft 105 of the carrier head 4 is slightly raised from the polishing cloth 3a of the lower surface plate to be supplied into the pipe 16. Since the flexible film 19e is expanded by the pressurized air, the polished substrate w can be easily peeled off from the adhesive resin layer 19e of the backing material 19 of the carrier.
[0053]
Example 1
Tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene / vinylidene fluoride containing 5% by weight of ketjen black after interpolating a stainless steel annular ring into the disk-shaped core of the convex core having a disk-shaped core at the center The block of copolymer rubber is placed on a disk-shaped core mold and a stainless steel annular ring, then the upper mold is lowered, heated to 180 ° C. under a clamping pressure of 100 tons, and heated and compression molded for 20 minutes to form a rigid body. A flexible fluorine-based rubber film (thickness: 1.25 mm) is formed on the side wall surface and the lower surface of the annular ring, and further cooled at 40 ° C. for 15 minutes to form a flexible fluorine-based rubber film on the annular ring. A laminated body obtained by heat-pressure molding and simultaneous adhesion was obtained.
[0054]
Next, after opening the mold and taking out the laminated body, the protective film is peeled off from the backing material R305 (trade name, thickness 1.25 mm) of Roder Nitta, and the pressure-sensitive adhesive layer side of the backing material is laminated. Affixed to the surface of the fluorine-based rubber film of the body, and then peeled off the embossed protective film. An annular retaining ring made of glass fiber reinforced epoxy resin on the outer periphery of the acrylic adhesive resin layer 19e of the backing material (thickness 1.25 mm) 19 (Thickness 0.8 mm) 22 was attached using a pressure sensitive adhesive. This is provided on a surface plate (rigid support plate made of rigid body) 8 supported by the hollow spindle 105 of the polishing head of the polishing apparatus 1 shown in FIG. 2 to provide a carrier head structure of the polishing apparatus of the present invention.
[0055]
Each of a 300 mm diameter device silicon wafer, a device glass substrate, and a GaAs substrate is used as a substrate to be polished, and the carrier head structure is mounted on an upper surface plate of an index type polishing apparatus PNX332B (trade name) manufactured by Okamoto Machine Tool Co., Ltd. The substrate was held on the adhesive resin layer, and polishing was performed while supplying an abrasive slurry to the polishing cloth of the lower surface plate.
There was no lateral shift when polishing any of the substrates, and no scratches were found on the polished substrates.
[0056]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is easy to attach the substrate to the carrier head of the polishing apparatus, and a processed substrate having excellent surface flatness can be obtained. Further, the lateral displacement of the substrate during polishing is prevented by the adhesive resin layer.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a backing material of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the substrate carrier head with a part cut away.
FIG. 3 is a perspective view of a substrate carrier portion made of an annular ring, an annular holding ring, and a flexible film.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a conventional substrate carrier system. (Known)
[Explanation of symbols]
4 Carrier head structure
w Substrate
8 Rigid support plate
19 Backing material
19a Flexible rubber membrane base layer
19d Foamed resin layer
19e Adhesive resin layer
22 Annular retaining ring
22a Ceramic outer ring retaining ring
22b Resin inner ring retaining ring
30 ring
105 hollow spindle

Claims

A backing material for holding a substrate, comprising a flexible rubber film base layer, a foamed resin layer laminated on the base layer, and a laminate comprising an adhesive resin layer laminated on the foamed resin layer and capable of holding the substrate on the surface .

The adhesive resin layer capable of holding the substrate is an acrylic adhesive resin or an adhesive containing 1 to 35% by weight of a thermoplastic resin or a thermosetting resin, and has a JIS A hardness (JIS K- 6301 5.2 Measured in Item A type) 48-88, compression rate (JIS L-1096) This is an adhesive resin layer having a physical property of 3 to 52%, and the foamed resin layer has a compression rate (JIS L-1096). The backing material for holding a substrate according to claim 1, wherein the backing material is a urethane resin foam layer having a physical property of 5 to 60%, and the flexible rubber film base layer is a fluorine-based rubber.

The substrate held in the substrate storage pocket consisting of the backing material of the substrate carrier and the annular retaining ring is pressed against the surface of the polishing cloth affixed to the surface plate supported by the rotating hollow shaft from above the polishing cloth. A substrate carrier of a polishing apparatus for polishing a surface of a substrate by sliding a substrate and a polishing cloth, wherein the substrate carrier is a housing portion supported by a rotating hollow shaft and a diaphragm fixed to a lower portion of the housing portion And form a first pressurizing chamber,
Adhered to the lower surface of the rigid support plate provided with a gas passage in the central part suspended from the diaphragm and the side wall peripheral surface and lower peripheral surface of the rigid annular ring provided on the lower outer periphery of the rigid support plate. Forming a second pressure chamber with the inner surface of the flexible rubber film,
A circular foamed resin layer is provided on the lower surface of the flexible rubber film with a pressure-sensitive adhesive, and a circular adhesive resin layer capable of holding the substrate is provided on the lower surface of the circular foamed resin layer. An annular retaining ring is provided on the outer peripheral edge of the lower surface of the adhesive resin layer, and a substrate storage pocket is formed by the inner wall of the annular retaining ring and the lower surface of the circular adhesive resin layer of the backing material. The second pressurizing chamber is structured to be pressurized or depressurized from the upper surface side of the membrane,
A substrate carrier in a polishing apparatus.

Adhesion between the rigid annular ring and the flexible rubber film is performed by inserting the rigid annular ring into the cavity of the molding die, and then filling the flexible rubber mass into the cavity so that the temperature of the rubber is softened. The mold is heated and compression-molded, and a flexible rubber film is heat-pressed and bonded to the side wall peripheral surface and the lower peripheral surface of the rigid annular ring. A substrate carrier in the polishing apparatus according to 1.

The flexible rubber film is a fluorine rubber having physical properties of hardness (JIS K-6301) 10-100, tensile strength 30-200 kgf / cm ² , tensile elongation 50-1000%, thickness 0.2-3 mm. Yes, the adhesive resin layer that can hold the substrate has a JIS A hardness (measured in JIS K-6301 5.2 A form) of 48 to 88, and a compression rate (JIS L-1096) of 3 to 52%. The polishing apparatus according to claim 3, wherein the polishing apparatus is an adhesive resin layer exhibiting physical properties, and the foamed resin layer is a urethane resin foam layer exhibiting physical properties of 5 to 60% compressibility (JIS L-1096). Substrate carrier.