JP2008036798A - 被加工物保持材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被加工物を保持する被加工物保持材の吸着力を高めるとともに、被加工物のうねりを吸収して被加工物の品質の向上を図る。
【解決手段】第１の基材２上に、湿式凝固法によって第１の発泡層３形成し、発泡層の表面３ａを、バフ加工して涙滴状の気泡６を開口し、また、第２の基材７上に、湿式凝固法によって第２の発泡層５を形成し、第１の発泡層３の表面３ａ上に、粘着層４を介して第２の発泡層５を、その発泡層の表面５ａを下にして積層し、第２の発泡層５の裏面５ｂ側の第２の基材７を剥離することにより、被加工物保持材を製造する。
【選択図】図２

Description

本発明は、研磨加工などの加工が施される被加工物を保持する被加工物保持材およびその製造方法に関する。

半導体ウェハやＬＣＤ用ガラス等の被加工物の研磨加工は、例えば、次のようにして行なわれる。すなわち、図９に示すように、研磨装置の上下に対向する定盤の上側定盤９に、研磨加工が施される被加工物１０を保持し、下側定盤１１に、研磨パッド１２を貼り付け、被加工物１０の表面を研磨パッド１２に圧接させつつ両定盤間に砥粒を含む研磨液を供給しながら両定盤９，１１を矢符で示すように相対回転させることにより行なわれる。

従来、被加工物１０は、上側定盤９に固定されて被加工物１０の裏面を吸着保持する被加工物保持材としてのバッキング材１３と、被加工物１０の外周を取り囲んで被加工物１０がバッキング材表面で位置ずれするのを防止する枠状のテンプレート１４とを用いて上側定盤９に保持される（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、このようなテンプレート１４を用いる保持方法では、テンプレート１４および被加工物１０の寸法公差などに起因して、被加工物１０とテンプレート１４との間は、隙間が生じ、研磨加工中に、被加工物１０の位置がずれてテンプレート１４に繰り返して当接してテンプレート１４にクラックや損傷が生じたり、被加工物１０がテンプレート１４から脱落して品質を劣化させるなどの難点があり、更に、テンプレート１４を必要とするために、その分コストが高くなるという難点がある。

上記バッキング材１３としては、例えば、基材に塗工したウレタン樹脂のＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）溶液層を水中にて湿式凝固させ、温水中で洗浄、熱風で乾燥を行って発泡層を形成し、所要の厚みに揃えるなどの目的で、前記発泡層の表面をバフ加工したものが用いられる。前記発泡層の表面は、被加工物を吸着保持する保持面となるのであるが、バフ加工では、十分な平滑面が得られず、このため、被加工物の吸着保持力が不十分となっていた。
特開平０９−３２１００１号公報

このため、図１０（ａ）の概略断面図に示すように、基材３０上に形成された発泡層３１の表面３１ａをバフ加工することなく、基材３０から発泡層３１を剥離し、同図（ｂ）に示すように発泡層３１の裏面３１ｂ側をバフ加工した後、同図（ｃ）に示すように両面テープ３２等に再び接着したバッキング材がある。かかるバッキング材では、バフ加工を施していない発泡層３１の表面３１ａを、被加工物を吸着保持する保持面とするので、発泡層の表面を、バフ加工する従来例に比べて吸着保持力が向上するが、発泡の際のばらつきなどに起因して発泡層の表面の平滑度が必ずしも十分でないという難点がある。

更に、従来例の被加工物保持材では、研磨加工中に、被加工物のそりやうねり等を吸収するための圧縮率の調整が容易でないという難点がある。

本発明は、上述のような課題に鑑みて為されたものであって、被加工物を保持する被加工物保持材の保持力を高めるとともに、被加工物のうねり等を吸収できる被加工物保持材およびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明では、上記目的を達成するために、次のように構成している。

本発明の被加工物保持材は、基材上に樹脂溶液を塗工して湿式凝固する湿式凝固法によってそれぞれ形成された第１，第２の発泡層が、各発泡層の表面を互い対向させて接着層を介して積層され、前記基材が剥離された第２の発泡層の裏面が、被加工物を保持する保持面とされるものである。

接着層には、粘着層も含むものである。

本発明によると、湿式凝固法によって形成された第２の発泡層の裏面から基材を剥離して、基材と同様な平滑面である前記第２の発泡層の裏面を、被加工物を保持する保持面としているので、被加工物を保持する吸着力が向上し、被加工物の加工精度を高めることができる。

しかも、第１の発泡層と第２の発泡層との２層構成としているので、被加工物のうねり等を吸収するのに必要な圧縮率の設定が、１層の場合に比べて容易となる。

本発明の一つの実施形態では、前記第１の発泡層は、その発泡層の表面に、気泡が開口している。

この実施形態によると、発泡層の表面の気泡を開口させて適度のクッション性を得ることができる。

本発明の他の実施形態では、圧縮率が、２０％以上５０％以下である。

この実施形態によると、圧縮率が、２０％以上５０％以下であるので、被加工物のうねり等を吸収することができる。

本発明の他の実施形態では、前記第１の発泡層は、その圧縮率が、３０％以上６０％以下であって、前記第２の発泡層よりも高い圧縮率である。

この実施形態によると、第２の発泡層よりも圧縮率が高い第１の発泡層でクッション性を確保しながら第２の発泡層で被加工物を吸着保持することができる。

本発明の一つの実施形態では、前記第１の発泡層と前記第２の発泡層との厚さの比率が、１：１から２０：１である。

この実施形態によると、第２の発泡層よりも圧縮率が高い第１の発泡層を、第２の発泡層以上の厚さにして十分なクッション性を確保することができる。

本発明の被加工物保持材の製造方法は、第１の基材に、樹脂溶液を塗工し、湿式凝固して第１の発泡層を形成する工程と、第２の基材に、樹脂溶液を塗工し、湿式凝固して第２の発泡層を形成する工程と、前記第１，第２の各発泡層の表面を互い対向させて接着層を介して積層する工程と、前記第２の発泡層の裏面の前記第２の基材を剥離して、前記第２の発泡層の裏面を、被加工物を保持する保持面とする工程とを含むものである。

本発明によると、湿式凝固法によって第１，第２の発泡層をそれぞれ形成し、各発泡層の表面を互い対向させて接着層を介して積層し、第２の発泡層の裏面の基材を剥離して、前記基材と同様な平滑面である前記第２の発泡層の裏面を、被加工物を保持する保持面としているので、被加工物を保持する吸着力が向上し、被加工物の加工精度を高めることができる。

しかも、第１の発泡層と第２の発泡層との２層構成としているので、被加工物のうねり等を吸収するのに必要な圧縮率の設定が、１層の場合に比べて容易となる。

本発明の好ましい実施形態では、前記樹脂溶液が、ウレタン樹脂溶液であり、前記第２の基材が、樹脂フィルムである。

本発明の他の実施形態では、前記積層する工程の前に、前記第１の発泡層の表面を研削加工する工程を備えるものである。

この実施形態によると、研削加工によって発泡層の表面の気泡を開口させて適度のクッション性を得ることができる。

本発明によれば、基材から引き剥がした平滑な第２の発泡層の裏面を、被加工物を保持する保持面としているので、吸着力を、向上させることができる。

しかも、第１の発泡層と第２の発泡層との二層構造としているので、圧縮率を選択することにより、被加工物のうねり等を吸収して研磨加工等を行なうことができる。

以下、図面によって本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る被加工物保持材の概略断面図である。

この実施形態の被加工物保持材１は、湿式凝固法によって第１の基材２上に形成された第１の発泡層３と、この第１の発泡層３の表面上に、粘着層４を介して積層された第２の発泡層５とを備えており、第１，第２の発泡層３，５は、各発泡層３，５の表面を互い対向させて粘着層４を介して積層されている。

第２の発泡層５は、第１の発泡層３に比べて、厚みが薄く、または、圧縮率が低く形成されている。

第１の発泡層３は、圧縮率が、３０％以上６０％以下となっている。

また、第１の発泡層３と第２の発泡層５との厚さの比率は、１：１から２０：１であるのが好ましく、より好ましくは、２：１から １５：１であり、更に好ましくは３：１から６：１である。また、全体の厚みは、例えば、０．８から１．５ ｍｍ 程度が好ましい。

第１の発泡層３と第２の発泡層５との厚さの比率は、上記の範囲内で任意に設定することができるが、被加工物のうねりを吸収するには、圧縮率が、２０％以上５０％以下であるのが好ましい。

図２は、この実施形態の被加工物保持材１の製造工程の一例を示す図である。

第１の発泡層３を、例えば、ウレタン樹脂のＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）溶液をＰＥＴフィルム等の第１の基材２上に塗工し、湿式凝固法により、図２（ａ）に示すように、基材２上に発泡成形する。

次に、第１の発泡層３の表面を、バフ加工して図２（ｂ）に示すように、涙滴状の気泡６を開口させる。

一方、第２の発泡層５を、ウレタン樹脂のＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）溶液をＰＥＴフィルム等の第２の基材７上に塗工し、湿式凝固法により、図２（ｃ）に示すように、基材７上に発泡成形する。

次に、図２（ｄ）に示すように、第１の発泡層３の表面３ａ上に、粘着層４を介して第２の発泡層５を、その発泡層の表面５ａを下にして積層する。

次に、第２の発泡層５の裏面側の第２の基材７を剥離することにより、図１の被加工物保持材１が得られることになる。

基材２，７は、ＰＥＴ(ポリエチレンテレフタレート)などの樹脂フィルムであるのが好ましいが、不織布にウレタン樹脂溶液などの樹脂溶液を含浸させて湿式凝固したものであってもよい。

発泡層２を形成するためのウレタン樹脂としては、ポリエステル系、ポリエーテル系、ポリカーボネート系などのウレタン樹脂を用いることができ、異なる種類のウレタン樹脂をブレンドしてもよい。

ウレタン樹脂を溶解させる水溶性有機溶媒としては、上述のジメチルホルムアミドの他、例えば、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、ジメチルアセトアミド等の溶媒を用いることができる。

この被加工物保持材１では、図２（ｄ），（ｅ）に示すようにＰＥＴフィルム等の基材７を剥離した第２の発泡層５の裏面５ｂ、すなわち、ＰＥＴフィルム等の基材７と同様な平滑な裏面を、被加工物を保持する保持面としている。

このようにＰＥＴフィルムの表面のような平滑面を、被加工物の保持面としているので、被加工物を吸着する吸着力が向上することになる。

図３および図４に、この実施形態に係る実施例の被加工物保持材と、発泡層の表面をバフ加工することなく、基材から剥離した発泡層の裏面側をバフ加工した後、両面テープ等に再び接着した従来例の被加工物保持材との吸着力の測定結果を示しており、図３は、垂直方向の吸着力を、図４は、水平方向の吸着力をそれぞれ示している。

各測定は、次のようにして行なった。

すなわち、垂直方向の吸着力の測定は、図５に示すように、面精度の出た直径５０ｍｍの円柱状ガラス２０を、定盤２１に固定された直径７５ｍｍの実施例あるいは従来例の被加工物保持材２２に、１５０ｇ／ｃｍ^２の荷重を、１０秒間かけて吸着させる。その後、２００ｍｍ／ｍｉｎの一定速度で垂直方向に引っ張り、ガラス−被加工物保持材が、剥離する際の剥離強度をオートグラフで測定する。

なお、ウェット状態では、被加工物保持材表面に、純水を、１０ｍｌ滴下後、被加工物保持材表面をワイプして水を取り、その後、ガラスを上述のように吸着させる。

また、水平方向の吸着力の測定は、図６に示すように、円柱状ガラス２０を、上述のように荷重をかけて被加工物保持材２２に吸着させる。その後、ガラス２０を、２００ｍｍ／ｍｉｎの一定速度で滑車２３を介して水平方向に引っ張り、ガラス２０が水平向に動き始める時の剥離強度をオートグラフで測定する。なお、ウェット状態については、垂直方向の場合と同様に、純水を滴下後、被加工物保持材表面をワイプして水を取り、ガラスを吸着させる。

図３に示すように、垂直方向の吸着力は、ドライ状態およびウェット状態のいずれの状態においても、実施例の方が、従来例に比べて大きいことが分かる。
特に、ドライ状態において、実施例の吸着力が、従来例に比べて大きく上回っていることが分かる。

また、図４に示すように、水平方向の吸着力についても、ウェット状態の初期を除いて、実施例の方が、従来例に比べて大きいことが分かる。

表１は、実施例の被加工物保持材と従来例の被加工物保持材の物性を示すものである。

この表１では、厚み（Ｔｈｉｃｋｎｅｓｓ）は、測定荷重１００ｇｆ／ｃｍ^２で測定したものであり、圧縮率（Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｂｉｌｉｔｙ）、回復率（Ｒｅｃｏｖｅｒｙ）は、初期荷重３００ｇｆ／ｃｍ^２、第二荷重１８００ｇｆ／ｃｍ^２で測定した。
ここで、圧縮率、回復率は、次のようにして測定し、算出した。

すなわち、サンプルに初期荷重を１分間かけたときの厚みＴ１を測定し、続けて第二荷重を１分間かけたときの厚みＴ２を測定する。次に、サンプルの荷重を一旦全て取り除いた状態で、１分間放置する。再び、初期荷重を１分間かけた時の厚みＴ３を測定する。

これら測定値Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３から圧縮率および回復率を、次式で算出した。

圧縮率（％）＝{（Ｔ１−Ｔ２）／Ｔ１}×１００
回復率（％）＝{(Ｔ３−Ｔ２)／(Ｔ１−Ｔ２)}×１００
また、図７および図８には、実施例の被加工物保持材および従来例の被加工物保持材の各断面の電子顕微鏡（ＳＥＭ）写真を示している。

本発明は、半導体ウェハや精密ガラス基板などの研磨に有用である。

本発明の一つの実施の形態に係る被加工物保持材の断面図である。 図１の被加工物保持材の製造工程を示す図である。 実施例および従来例の垂直方向の吸着力の測定結果を示す図である。 実施例および従来例の水平方向の吸着力の測定結果を示す図である。 垂直方向の吸着力の測定方法を説明するための図である。 水平方向の吸着力の測定方法を説明するための図である。 実施例の断面電子顕微鏡写真である。 従来例の断面電子顕微鏡写真である。 研磨装置の概略構成図である。 従来例の製造手順を示す図である。

符号の説明

１ 被加工物保持材 ２ 基材
３，５ 第１，第２の発泡層 ４ 粘着層

Claims (9)

1. 基材上に樹脂溶液を塗工して湿式凝固する湿式凝固法によってそれぞれ形成された第１，第２の発泡層が、各発泡層の表面を互い対向させて接着層を介して積層され、前記基材が剥離された第２の発泡層の裏面が、被加工物を保持する保持面とされることを特徴とする被加工物保持材。
2. 前記第１の発泡層は、その発泡層の表面に、気泡が開口している請求項１に記載の被加工物保持材。
3. 圧縮率が、２０％以上５０％以下である請求項１または２に記載の被加工物保持材。
4. 前記第１の発泡層は、その圧縮率が、３０％以上６０％以下であって、前記第２の発泡層よりも高い圧縮率である請求項１〜３のいずれか１項に記載の被加工物保持材。
5. 前記第１の発泡層と前記第２の発泡層との厚さの比率が、１：１から２０：１である請求項１〜４のいずれか１項に記載の被加工物保持材。
6. 第１の基材に、樹脂溶液を塗工し、湿式凝固して第１の発泡層を形成する工程と、
   第２の基材に、樹脂溶液を塗工し、湿式凝固して第２の発泡層を形成する工程と、
   前記第１，第２の各発泡層の表面を互い対向させて接着層を介して積層する工程と、
   前記第２の発泡層の裏面の前記第２の基材を剥離して、前記第２の発泡層の裏面を、被加工物を保持する保持面とする工程と、
   を含むことを特徴とする被加工物保持材の製造方法。
7. 前記樹脂溶液が、ウレタン樹脂溶液である請求項６に記載の被加工物保持材の製造方法。
8. 前記第２の基材が、樹脂フィルムである請求項６または７に記載の被加工物保持材の製造方法。
9. 前記積層する工程の前に、前記第１の発泡層の表面を研削加工する工程を備える請求項６〜８のいずれか１項に記載の被加工物保持材の製造方法。