JP2009262253A - 研磨パッド固定用両面粘着テープ - Google Patents

Abstract

【課題】研磨パッド、特に硬質ウレタン発泡体からなる研磨パッドに対して加熱環境下でも安定した強粘着力・強せん断接着力を示し、定盤から研磨パッドごと再剥離可能かつ、研磨剤スラリーに対して強い耐性を有する研磨材固定用両面粘着テープを提供する。
【解決手段】基材の片面に再剥離性粘着剤層が積層され、基材の他面に強粘着層を備える研磨材固定用両面粘着テープであって、前記強粘着層が、ジブロック成分量が６０重量％以下であるスチレン−イソプレン−スチレン共重合体樹脂をベース樹脂として含み、石油系樹脂及び軟化点が１００℃以下のテルペン樹脂を粘着付与樹脂として含む粘着剤によって形成されていることを特徴としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、シリコンウエハのような半導体ウエハ表面の凹凸をケミカルメカニカルポリシング法によって平坦化するために使用される研磨パッドを、研磨装置の定盤に固定する用途に用いられる両面粘着テープに関する。

ウエハ表面の凹凸を平坦化する方法としては、一般的にケミカルメカニカルポリシング（Chemical Mechanical Polishing：以下ＣＭＰと略）法が採用されている。ＣＭＰは、研磨装置の定盤と呼ばれる円盤に両面粘着テープを用いて研磨材としての研磨パッドを固定し、被研磨面を研磨パッドの研磨面に押し付けた状態で回転運動や往復運動によって、アルカリ性又は酸性に調整された水溶液に砥粒を分散させた研磨剤スラリー中で研磨する技術である。

上記研磨パッドは研磨作業により磨耗し、定期的に交換する必要がある。そのため、研磨パッド固定用両面粘着テープには、発泡体、不織布、樹脂フィルム等の基材の片面に再剥離可能な粘着層が設けられ、反対面は研磨パッド固定用に強粘着層が設けられるのが一般的である。又、強粘着層には、アクリル樹脂系粘着剤が一般に用いられている（たとえば、特許文献１参照）。

特開2001-354926号公報

ところで、研磨パッドの表面は多孔質であり、特に硬質ウレタン発泡体からなる研磨パッドに対しては、強い粘着力・せん断接着力が得られないことが多く、研磨パッドが回転研磨中に両面粘着テープから剥がれるという事故が生じることがある。又、研磨パッドの種類によっては、反りなどを招くことになるため、粘着テープを研磨パッドにラミネートする時に大きな圧力をかけられない場合がある。

又、研磨剤スラリーは、研磨する対象物によってその組成が異なり、従来のアクリル樹脂系粘着剤の場合、研磨剤スラリーよっては、研磨剤スラリーの影響によって糊の軟化を引き起こし、剥離を起こしてしまうおそれがあった。
更に、研磨工程においては５０℃程度に加熱する場合があるが、従来の両面粘着テープは、上記のような加熱環境下において粘着剤層が変形しやすい。すなわち、粘着剤層が変形しやすいと、従来の両面粘着テープによって定盤に貼り合せた研磨パッドを用いて上記のような加熱環境下で研磨を行うと、研磨動作中に粘着テープが変形してしまい、研磨パッドの位置が所望の位置からずれてしまう、あるいは、研磨パッドの厚みに偏りが生じてしまって、研磨不良を招くおそれがある。

本発明は、上記従来の研磨パッド固定用両面粘着テープの問題を解決するものであり、その目的は、研磨パッド、特に硬質ウレタン発泡体からなる研磨パッドに対して加熱環境下でも安定した強粘着力・強せん断接着力を示し、定盤から研磨パッドごと再剥離可能かつ、研磨剤スラリーに対して強い耐性を有する研磨材固定用両面粘着テープを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明にかかる研磨材固定用両面粘着テープ(以下、「両
面粘着テープ」とのみ記す)は、基材の片面に再剥離性粘着剤層が積層され、基材の他面に強粘着層を備える研磨材固定用両面粘着テープであって、前記強粘着層が、ジブロック成分比率が６０重量％以下であるスチレン−イソプレン−スチレン共重合体樹脂をベース樹脂として含み、石油系樹脂及び軟化点が１００℃以下のテルペン樹脂を粘着付与樹脂として含む粘着剤によって形成されていることを特徴としている。

本発明の両面粘着テープは、強粘着層が、ジブロック成分比率が６０重量％以下（好ましくは、４０〜６０重量％、更に好ましくは、５０〜６０重量％）のスチレン−イソプレン−スチレン共重合体樹脂（以下、ＳＩＳ系共重合体樹脂とも記す）をベース樹脂として含有する必要があるが、その理由は、ジブロック成分比率が６０重量％を超えると、共重合体樹脂を含有する粘着剤層が軟らかくなり、加熱時に変形する場合がある。また、ジブロック成分比率が少なすぎると粘着力が不足するおそれがある。
なお、本発明において、ジブロック成分とは、スチレン系ブロックポリマー中に、ハードセグメントとソフトセグメントとが１セットずつしかないブロック成分をいう。例えば、スチレンブロック（ハードセグメント）をＳ、イソプレンブロック（ソフトセグメント）をＩで表した場合、ＳＳＳ・・・ＳＳＳＩＩＩ・・・ＩＩＩのように、スチレンブロック（Ｓ）とイソプレンブロック（Ｉ）とが１セットずつしかないものをジブロック成分という。又、ＳＳＳ・・・ＳＳＳＩＩＩ・・・ＩＩＩＳＳＳ・・・ＳＳＳのように、スチレンブロック（Ｓ）が２セットで、イソプレンブロック（Ｉ）が１セットのものをトリブロック成分という。
そして、ジブロック成分量は、ＧＰＣ等の分子量測定で、スチレン−イソプレン−スチレン共重合樹脂中の（スチレン−イソプレンモノマー）の比率により求めることができる。

このような、ジブロック成分比率が６０重量％以下のSIS系共重合体樹脂の市販品としては例えば、日本ゼオン社製「クインタック３４３３Ｎ」、「クインタック３４３５」、「クインタック３４５０」等が挙げられる。
これらは単一で用いてもよく、２種以上が併用されてもよい。

本発明の両面粘着テープは、強粘着層を構成する粘着剤が石油系樹脂及び軟化点が１００℃以下のテルペン樹脂を粘着付与樹脂として含む。
石油系樹脂としては、特に限定されないが、(C1〜C5)系石油樹脂が好ましい。
石油系樹脂の配合量としては、特に限定されないが、(C1〜C5)系石油樹脂の場合、上記ＳＩＳ系共重合体樹脂１００重量部に対して、５０〜９０重量部であることが好ましい。すなわち、(C1〜C5)系石油樹脂の配合量が、ＳＩＳ系共重合体樹脂１００重量部に対し５０重量部未満であると、研磨パッドに対して十分な粘着性能が得られず、剥がれの原因となるおそれがある。

軟化点が１００℃以下のテルペン樹脂は、加熱下でも変形しにくい「硬め」の粘着剤に、粘着性能を付与することができることから用いられる。すなわち、軟化点が１００℃を超えるテルペン樹脂を添加しても、充分に粘着性が向上しないおそれがある。
このような軟化点が１００℃以下のテルペン樹脂の市販品としては、例えば、ヤスハラケミカル社製商品名ＹＳＰＸ８００、ヤスハラケミカル社製商品名ＹＳＡ８００、ヤスハラケミカル社製商品名ＹＰＸ３００等が挙げられる。
上記テルペン樹脂の配合量は、少ないと被着体への接着が乏しく、多いと、せん断接着力が低下する場合があるので、ＳＩＳ系共重合体樹脂１００重量部に対して２０〜６０重量部が好ましい。

又、強粘着層を形成する粘着剤中には、粘着付与樹脂として、上記石油系樹脂及びテルペン樹脂以外のものを必要に応じてさらに添加するようにしても構わない。例えば、凝集力向上を望むのであれば、クマロン樹脂等を更に添加すればよい。
クマロン樹脂を配合する場合の配合量としては特に限定はされないが、上記ＳＩＳ系共重合体樹脂１００重量部に対して１０〜６０重量部が好ましい。

本発明において、基材としては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレン、ポリウレタン又は合成ゴムなどを主原料とする発泡体、もしくは不織布、エチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、塩化ビニル樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のフィルム、もしくはこれらの積層体などが挙げられ、ポリウレタンを主原料とする発泡体あるいはポリウレタンを主原料とする発泡体を含む積層体が好適であり、中でも、ポリウレタンを主原料とする発泡体とポリエチレンテレフタレートとの積層体が好ましい。

又、基材の厚さは、特に限定されないが、ポリエチレンテレフタレート製基材の場合は２３〜１８８μｍ程度、又、発泡体製基材の場合は７５０〜１３００μｍ程度が好ましい。すなわち、基材が薄すぎると、研磨精度向上効果が不十分で、基材が厚すぎると、研磨パッドへの取り付け作業や生産性などに問題がでるおそれがある。
さらに、基材の表面は、必要に応じて、コロナ放電処理、プライマー処理等の易接着処理を施し、濡れ性を向上させるようにしても構わない。

定盤側の再剥離性粘着剤層を形成する粘着剤としては、特に限定されないが、一般に（メタ）アクリル酸エステルポリマーを主成分とし、これに粘着付与樹脂を混合して粘着力を低く調整したものを用いることができる。又、上記（メタ）アクリル酸エステルポリマーに代えて、（メタ）アクリル酸エステルと（メタ）アクリル酸や２−ヒドロキシエチルメタクリレートのようなカルボキシル基や水酸基を有するモノマーとのコポリマーを主成分とし、これに粘着剤付与樹脂を混合し、さらにイソシアネート系の架橋剤を含有させて粘着力を低く調整したものなども使用できる。

本発明の両面粘着テープは、強粘着剤層の、研磨剤スラリーに２４時間浸漬後の研磨パッドとの粘着力・せん断接着力が、研磨剤スラリーに非浸漬状態の研磨パッドとの粘着力・せん断接着力の９０％以上に保持されることが好ましい。
すなわち、強粘着剤層の、研磨剤スラリーに２４時間浸漬後の研磨材との粘着力・せん断接着力が、研磨剤スラリーに非浸漬状態の研磨パッドとの粘着力・せん断接着力の９０％以上に保持されるようなものを選択すれば、研磨パッドの交換時まで研磨パッドが剥離することがほぼなくなる。

本発明の両面粘着テープは、両面粘着テープの強粘着層面の一方の端に２００ｇの荷重を掛けた場合の３分間のズレ量（変形量）が、１００μｍ未満であることが好ましい。変形量が１００μｍを超えると、研磨動作中に粘着テープが変形してしまい、研磨パッドの位置が所望の位置からずれてしまう、あるいは、研磨パッドの厚みに偏りが生じてしまって、研磨不良を招くおそれがある。

また、上記変形量を測定した後に、荷重を外して３分間の戻り量（回復量）を計測して得られる回復率が、２５℃程度及び５０℃程度のいずれの温度においても９０％以上であることが好ましい。いずれかの温度において回復率が９０％未満のものを用いると、研磨動作中に粘着テープが変形してしまい、研磨パッドの位置が所望の位置からずれてしまう、あるいは、研磨パッドの厚みに偏りが生じてしまって、研磨不良を招くおそれがある。
なお、変形量とは、粘着剤層がずれた際に動いた距離（ずれた後の端部と元の端部）を意味し、回復率とは、ずれた際に動いた距離をＸ１、一旦ずれた後にズレが解消される方向に動いた距離をＸ２とした場合に、（Ｘ２／Ｘ１）×１００で求められる値である。

本発明の両面粘着テープは、以上のように、基材の片面に再剥離性粘着剤層が積層され、基材の他面に強粘着層を備える研磨材固定用両面粘着テープであって、強粘着層が、ジブロック成分比率が６０重量％以下のスチレン−イソプレン−スチレン共重合体樹脂と、石油系樹脂及び軟化点が１００℃以下のテルペン樹脂を粘着付与樹脂として含む粘着剤によって形成されているので、研磨パッド、特に硬質ウレタン発泡体からなる研磨パッドに対して、低圧でラミネートしても高い接着性と高いせん断接着性を示す。又、酸性もしくはアルカリ性のスラリー溶液中において、その粘着テープ性能が概ね保持される。

又、軟化点が１００℃以下のテルペン樹脂の配合量を、スチレンーイソプレン−スチレン共重合体樹脂１００重量部に対して２０〜６０重量部とすれば、研磨パッドをより確実に安定して接着することができる。

以下に、本発明を、その実施の形態をあらわす図面を参照しつつ詳しく説明する。
図１は、本発明の両面粘着テープの１つの実施の形態をあらわしている。

図１に示すように、この両面粘着テープ1は、基材２の一方の面に定盤用の再剥離性粘着層３が積層され、他方の面に研磨パッド用の強粘着層４が積層されている。
強粘着層４は、ジブロック成分比率が６０重量％以下のスチレン−イソプレン−スチレン共重合体樹脂と、石油系樹脂及び軟化点が１００℃以下のテルペン樹脂を粘着付与樹脂として含み、軟化点が１００℃以下のテルペン樹脂の配合量が、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体樹脂１００重量部に対して２０〜６０重量部である粘着剤で形成されている。

又、強粘着剤層４は、研磨剤スラリーに非浸漬状態の研磨パッドとの粘着力・せん断接着力の９０％以上に保持されるようになっている。
再剥離性粘着層３および強粘着層４の基材３と反対側の面には、図示していないが、必
要に応じてたとえば、ＰＥＴ製の離型シートを添設してもよい。

この両面粘着テープ１は、図示していないが、たとえば、まず、硬質ウレタン樹脂製研磨パッド等の研磨材の表面に強粘着層４側を押し付けて研磨材に接着したのち、再剥離性粘着層３側を定盤に接着し、両面粘着テープ１を介して研磨材を定盤に固定し、従来と同様にしてＣＭＰ法を用いて研磨装置でシリコンウエハ等の研磨物を研磨することができる。

以下に、本発明の実施例及び比較例を示す。

（実施例１〜９）
図２(ａ)に示すように、ＰＥＴ製の離型シート５上に再剥離性架橋型アクリル系粘着剤溶液（積水化学工業社製の「固形分40％ ＷＨＤ糊」と日本ポリウレタン社製の架橋剤
「コロネートL55E 1.6部」とからなるもの）３ａを乾燥後の厚みが６０μｍになるように
塗工した。

未乾燥状態の再剥離性架橋型アクリル系粘着剤溶液３ａの上に、片面ＰＥＴフィルム２１付きウレタン樹脂発泡体２２からなる基材（ＰＥＴフィルム（５０μｍ）/ポリウレタン樹脂発泡体（７５０μｍ））２を、ＰＥＴフィルム２１側が再剥離性架橋型アクリル系粘着剤溶液３ａ側にくるように積層し、更に図２（ｃ）に示すように、強粘着層用である以下の表１に示す配合の固形分５５％の合成ゴム系粘着剤４ａをそれぞれ乾燥後の厚みが以下に示す表１の通りになるように塗工し、再剥離性架橋型アクリル系粘着剤溶液３ａ及び合成ゴム系粘着剤４ａを乾燥させて図1に示すような両面粘着テープ１を作製した。

（比較例１〜３）
実施例の強粘着層用の粘着剤に代えて、表１に示す配合の粘着剤を用いた以外は、上記実施例１〜３と同様にして両面粘着テープを得た。

なお、表１中、ＳＩＳ系共重合体Ｉは日本ゼオン社製商品名クインタック＃３４３３Ｎ（ＳＩジブロック成分比率５６％品）、ＳＩＳ系共重合体IIは日本ゼオン社製商品名クインタック＃３５２０（ＳＩジブロック成分比率７８％品）、ＳＩＳ系共重合体IIIは日本ゼオン社製商品名クインタック＃３４５０（ＳＩジブロック成分比率３０％品）、ＳＩＳ系共重合体IVは日本ゼオン社製商品名クインタック＃３４３５（ＳＩジブロック成分比率４０％品）、石油系樹脂は日本ゼオン社製商品名クイントンＭ１００（Ｃ５系）、クマロン樹脂は新日鐵化学株式会社製商品名エスクロンＶ−１２０、テルペンフェノール樹脂はヤスハラケミカル社製商品名ＹＳポリスターＴ−８０（軟化点８０℃）を意味する。
テルペン樹脂１はヤスハラケミカル社製商品名ＹＳＰＸ８００（軟化点８０℃）を、テルペン樹脂２はヤスハラケミカル社製商品名ＰＸ１１５０（軟化点１１５℃）を、テルペン樹脂３はヤスハラケミカル社製商品名ＰＸ１１５０Ｎ（軟化点１１５℃）を意味する。
又、表１中、数字の単位はすべて重量部である。

上記実施例１〜９および比較例１〜３で得られた両面粘着テープのそれぞれについて、対パッド剥離粘着力、研磨剤スラリー浸漬２４時間後の対パッド剥離粘着力、常態凝集力、加温時凝集力、常態低速せん断接着力、加温時低速せん断接着力、研磨剤スラリー浸漬２４時間後の低速せん断接着力を調べ、その結果を表１及び表２に示した。
なお、対パッド剥離粘着力、研磨剤スラリー浸漬２４時間後の対パッド剥離粘着力、凝集力、低速せん断接着力は、以下のように評価した。

（１）常態対パッド剥離粘着力
常態対パッド剥離粘着力は、硬質ウレタン発泡体からなる研磨パッド（トーヨー・アドバンスト・テクノロジー社製）に両面粘着テープの強粘着層側を貼り付けた状態で、ゴムローラで２ｋｇ/ｃｍ²の圧力を加えながら圧着速度５ｍｍ/秒、1往復で圧着し、常態（２３℃）の雰囲気中で２４時間保持した後に対研磨パッド９０°剥離粘着力（引張速度：３００ｍｍ/分）を測定した。
（２）研磨剤スラリー浸漬２４時間後の対パッド剥離粘着力
対パッド剥離粘着力の測定時と同様にして両面粘着テープを研磨パッドに圧着し、この圧着体を２３℃の酸性研磨剤スラリー（キャボット社製）に２４時間浸漬した後の対研磨パッド９０°剥離粘着力（引張速度：３００ｍｍ/分）を測定した。

（３）常態凝集力
山本式平板型凝集力測定機（旭精工株式会社製）を用い、試験方法は両面粘着テープの強粘着層面を測定機（被着体、ステンレス製、貼り付け面積、５ｍｍ×２０ｍｍ）に貼り付け、一旦、左右のバランス（ゼロ点校正）をとり、一方に２００ｇの荷重を掛け、３分間のズレ量（変形量）を計測し、その後、荷重を外して、３分間の戻り量（回復量）を計測した。
なお、変形量とは、粘着剤層がずれた際に動いた距離（ずれた後の端部と元の端部）を意味し、回復率とは、ずれた際に動いた距離をＸ１、一旦ずれた後にズレが解消される方向に動いた距離をＸ２とした場合に、（Ｘ２／Ｘ１）×１００で求められる値である。

（４）加温時凝集力
圧着体を５０℃の雰囲気中で1時間保持した以外は、常態凝集力と同様にして測定した。

（５）常態低速せん断接着力
硬質ウレタン発泡体からなる研磨パッド（トーヨー・アドバンスト・テクノロジー社製）に両面粘着テープの強粘着層側を、アルミニウム板に再剥離性粘着剤層を沿わせた状態で、ゴムローラで２ｋｇ/ｃｍ²の圧力を加えながら圧着速度５ｍｍ/秒、1往復で圧着し、圧着体を常態（２３℃）の雰囲気中で２４時間放置した後に引っ張り試験機（オリエンテック社製商品名テンシロン）を用いて 対研磨パッド低速せん断接着力（引張速度：２０ｍｍ/分）を測定した。
（６）加温時低速せん断接着力
圧着体を５０℃の雰囲気中で1時間放置した以外は、常態低速せん断接着力と同様にして測定した。
（７）研磨剤スラリー浸漬２４時間後の低速せん断接着力（２３℃）
圧着体を２３℃の酸性研磨剤スラリー（キャボット社製）に２４時間浸漬した後に測定した以外は、常態低速せん断接着力と同様にして測定した。

本発明の両面粘着テープの１つの実施の形態を示す模式断面図である。 図１の両面粘着テープの製造工程の１例を工程順に説明する説明図である。

符号の説明

１ 両面粘着テープ
２ 基材
２１ ＰＥＴフィルム
２２ ウレタン樹脂発泡体
３ 再剥離性粘着層
３ａ 再剥離性架橋型アクリル系粘着剤溶液（再剥離性粘着層用）
４ 強粘着層
４ａ 合成ゴム系粘着剤（強粘着層用）
５ 離型シート

Claims (2)

1. 基材の片面に再剥離性粘着剤層が積層され、基材の他面に強粘着層を備える研磨パッド固定用両面粘着テープであって、
   前記強粘着層が、ジブロック成分比率が６０重量％以下であるスチレン−イソプレン−スチレン共重合体樹脂をベース樹脂として含み、
   石油系樹脂及び軟化点が１００℃以下のテルペン樹脂を粘着付与樹脂として含む粘着剤によって形成されていることを特徴とする、研磨パッド固定用両面粘着テープ。
2. 軟化点が１００℃以下のテルペン樹脂の配合量が、スチレン−イソプレン−スチレン共重合体樹脂１００重量部に対して２０〜６０重量部である、請求項１に記載の研磨パッド固定用両面粘着テープ。

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