JP4937538B2 - 研磨布固定用の両面粘着テープおよびこれを備えた研磨布 - Google Patents

Description

本発明は、研磨布によりシリコンウエハ等の半導体ウエハや、集積回路、液晶用ガラス、ハードディスク、レンズ等の被研磨物の表面を研磨する際に研磨布を研磨定盤に固定するための両面粘着テープおよびこれを備えた研磨布に関するものである。

半導体集積回路の製造に使用されるシリコンウエハは、単結晶シリコンの円盤であり、ＩＣ、ＬＳＩ等の半導体集積回路の製造工程において、回路形成に使用する各種薄膜の信頼できる半導体接合を形成するために、各工程において、表面を高精度かつ均一に平坦研磨することが要求される。

かかる研磨は、研磨布を、研磨装置の金属製またはセラミック製の下定盤に固定し、相対する上定盤に例えば、半導体ウエハ、液晶用ガラス、ハードディスク、レンズ等の被研磨物を固定し、これらの相対回転により研磨布上に被研磨物を摺動させつつ、研磨布と被研磨物との接触面間に砥粒を含む研磨スラリーを供給して、被研磨物を研磨する（特許文献１）。

このような研磨布は両面粘着テープにより下定盤に固定される。両面粘着テープは基材層の両面に粘着剤層を設けたものであり、この研磨布と両面粘着テープとの接着は、研磨中にそれらが剥離しないことが要求されるため、研磨布を接着する側の粘着剤としては、強接着性の粘着剤が用いられる。その一方で、下定盤を接着する側の粘着剤としては研磨中に上定盤と両面粘着テープとの間で剥離が生じないことが要求されるとともに、研磨終了後は下定盤から剥離する際に、糊残りを生じることなく適当な力で研磨布を剥離できることが求められる。

このような両面粘着テープは、通常、再剥離性を考慮してＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの強度の強いフィルム（基材層）の両面に粘着剤が塗工されたものが多用されている。基材層両面の粘着剤層には例えばアクリル系やゴム系等の粘着剤が用いられる（特許文献２）。
特開２００１−４４１５３ 特開２０００−３０９７６０

シリコンウエハ等の被研磨物の表面を均一に研磨していくための重要な要因としては研磨布の厚み精度、硬度、圧縮率、圧縮弾性率等があるが、その他の因子としては、研磨布裏面の両面粘着テープの厚みがある。両面粘着テープは厚みが薄くなると、両面粘着テープの基材層両側の粘着剤による柔軟性の影響が減り、それだけ、研磨布の沈み込みが減少して研磨の平坦性が向上する。

そのため、均一研磨の改善には、両面粘着テープの厚み、特に粘着剤層の厚みを薄くすることが考えられるのであるが、粘着剤層の厚みが薄くなると粘着力（接着強度）が低下し、研磨布裏面からの剥離や定盤への貼り合わせ等が困難となることに加えて、定盤への粘着剤層の糊残りが生じる等の不具合がある。

本発明は、両面粘着テープ全体の厚みを薄くして被研磨物の均一研磨を可能とする一方で、両面粘着テープの厚みを薄くしても研磨布裏面に対する両面粘着テープの粘着力が低下しないようにすることを解決すべき課題としている。

本発明による両面粘着テープは、基材層の両面に粘着剤層を有し研磨布を定盤に固定する両面粘着テープであって、その全体の厚みを１００μｍ以下で、かつ、研磨布に貼り付ける側の粘着剤層（研磨布側粘着剤層）が、２０μｍ以上５０μｍ以下の厚みと２５Ｎ／２５ｍｍ以上の粘着力とを有し、かつ、定盤に貼り付ける側の粘着剤層（定盤側粘着剤層）を、２０μｍ以上５０μｍ以下の厚みと１５Ｎ／２５ｍｍ以上の粘着力とを有することを特徴とするものである。

上記の場合、基材層の両面に粘着剤層が直接形成される場合に限定されず、下塗剤層を介して形成する場合を含む。粘着剤は、感圧性接着剤とも称されるものであり、その粘着の３要素としてタック、粘着力および保持力がある。タックは粘着剤の主要性質であり、軽い力で短時間に被着体に粘着する力であり、被着体に接着させた瞬間の粘着力である。粘着力は、貼り付けた物を引き剥がすのに要する力であり、ピール力または引き剥がし力とも称することができる。実施の形態では粘着剤を粘着力を維持した状態でその厚みを薄くして、研磨布全体の硬さを増大させている。粘着力は、同一の粘着剤であっても、基材層、被着体の物理的化学的性質、剥離するときの速度、温度、角度、粘着剤厚さ、貼り付け後の経過時間等により大きく変化する。

本発明では、粘着剤の厚みを薄くする一方で、粘着力を設定する。上記において、粘着力の測定は、ＪＩＳ Ｋ ６８５４−２ １９９９に準拠している。すなわち、一定幅に切り取ったサンプルを磨いたステンレス板に一定の力で貼り付け、一定速度（毎分３０ｃｍ）で１８０°の角度で引っ張り、その力を粘着力として測定する。単位は、Ｎ／２５ｍｍ（２５ｍｍ幅サンプル使用）である。

粘着剤には、各種あり、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、ビニルエーテル系粘着剤、シリコン系粘着剤等がある。ゴム系粘着剤は、常温においてゴム状弾性を示す各種ゴムを主体とし、これに相溶性のある樹脂類のような低分子量物質をブレンドしてなるものであり、このゴム類には、天然ゴム、スチレン／ブタジエン共重合ゴム（ＳＢＲ）、イソブチレン／イソプレン共重合ゴム（ブチルゴム）、熱可塑性ゴム（スチレン/イソプレン／スチレンブロックコポリマー等がある。

本発明では、好ましくは、研磨布側粘着剤層の厚さを定盤側粘着剤層の厚さより薄くし、かつ、研磨布側粘着剤層の粘着力を定盤側粘着剤層の粘着力より高くしたり、定盤側粘着剤層の厚さを研磨布側粘着剤層の厚さより薄くし、かつ、定盤側粘着剤層の粘着力を研磨布側粘着剤層の粘着力より高くしたり、あるいは、研磨布側粘着剤層と定盤側粘着剤層の厚さを共に薄くし、かつ、両粘着剤層の粘着力を共に高くすることができる。

基材層としては、特に限定されないが、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ポリエチレン、ポリプロピレン、これらの複合フィルム等を挙げることができる。基材層の厚さは特に限定されないが、１２μｍ以上、５０μｍ以下であることが好ましい。

研磨布側粘着剤層の好ましい粘着剤としては、熱可塑性エラストマーを挙げることができる。熱可塑性エラストマーは、機械的強度に優れ、研磨布に対する貼り付け、取り外しが容易であり、弾力性に優れ、研磨布を均一に被研磨物に押圧することができるので、高速での研磨に効果があり、仕上げ精度に優れた研磨を可能にすることができる。

定盤側粘着剤層の好ましい粘着剤としては、研磨時に剥離し難く研磨終了後に再剥離するために、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、シリコン系粘着剤を挙げることができるが、特にブチルゴム系粘着剤が好ましい。

粘着剤の形態は特に限定されないが、例えば、溶液型、エマルジョン型、ホットメルト型、反応型、等の粘着剤を挙げることができる。粘着剤には、ポリイソシアート系化合物、アジリジン系化合物、金属キレート系化合物等の架橋剤、粘着性付与剤、カップリング剤、充填剤、軟化剤、可塑剤、界面活性剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、着色剤、難燃剤、帯電防止剤等の各種添加剤の１種もしくは２種以上を添加することができる。

研磨布側粘着剤層は、２０μｍ厚以上５０μｍ厚以下で２５Ｎ／２５ｍｍ以上の粘着力を有することが好ましい。２０μｍ厚未満では、粘着力が低下し接着性が不十分となる。５０μｍ厚超では粘着力が向上するが、硬さが低下して、研磨布の研磨平坦性が低下する。

定盤側粘着剤層は、２０μｍ厚以上５０μｍ厚以下で１５Ｎ／２５ｍｍ以上の粘着力を有することが好ましい。２０μｍ厚未満では、粘着力が低下し接着性が不十分となる。５０μｍ厚超では粘着力が向上するが、硬さが低下して、研磨布の研磨平坦性が低下する。

本発明によれば、両面粘着テープの粘着力を維持した状態で粘着剤層の厚みを薄くすることにより両面粘着テープの硬さを増大させることができるので、両面粘着テープにより研磨布を定盤に固定して被研磨物を研磨加工するとき、該両面粘着テープにより、被研磨物に対する研磨布の研磨平坦性を向上することができる。

以下に、本発明の実施例を説明する。

図１に示す実施例の両面粘着テープ１を、４０μｍ厚のＰＥＴフィルムよりなる基材層２、２０μｍ厚で粘着力３２Ｎ／２５ｍｍを発現する熱可塑性エラストマー系粘着剤よりなる研磨布側粘着剤層３、および２０μｍ厚で粘着力１７．５Ｎ／２５ｍｍを発現するブチルゴム系粘着剤よりなる定盤側粘着剤層４で構成した。この熱可塑性エラストマーはスチレンイソプレンブロックポリマーである。５は定盤、６は研磨布である。図２は研磨布側粘着剤層３の厚みを薄くした構成を示し、図３は定盤側粘着剤層４の厚みを薄くした構成を示し、図４は研磨布側、定盤側の両粘着剤層３，４の厚みを薄くした構成を示す。

比較例の両面粘着テープを、６０μｍ厚のＰＥＴフィルムよりなる基材層、４０μｍ厚で粘着力２３．２Ｎ／２５ｍｍを発現するポリウレタン系粘着剤よりなる研磨布側粘着剤層、および４０μｍ厚で粘着力９．８Ｎ／２５ｍｍを発現するアクリル系粘着剤よりなる定盤側粘着剤層で構成した。比較例は市販品であり東洋インキ社製のＤＦ１８００である。

図５に実施例の両面粘着テープと比較例の両面粘着テープそれぞれの測定結果を示す。この比較は圧縮クリープ試験による。この圧縮クリープ試験は、設定温度に維持した両面粘着テープに圧縮荷重を加え、その荷重による両面粘着テープの変形量の推移を観察する試験である。試験条件は、測定温度常温一定（２５℃）、面圧は１５０ｇ／ｃｍ^２、荷重時間は３０秒、開放時間は３０秒、測定時間は２０分であった。ウェット条件はＫＯＨ水溶液（ｐＨ１０）中に６０℃、約１８時間浸漬後、溶液中で測定した。測定方法は、常温（２５℃）一定で、面圧１５０ｇ／ｃｍ^２を３０秒加え、その後、３０秒開放を２０分繰り返して研磨布の変形量を測定した。測定結果は図５に示す通りである。図５の横軸は時間（単位：分）、縦軸は変形量（単位：μｍ）とするものであり、○印はドライ条件での実施例、●印はドライ条件での比較例、△印はウェット条件での実施例、▲印はウェット条件での比較例、をそれぞれ示す。実施例では比較例よりもドライ条件でもウェット条件でもその変形量は小さく済む。実施例の両面粘着テープの変形量は、ドライ条件では試験開始後から５分経過後以降でほぼ６μｍ程度であり、ウェット条件では試験開始後から５分経過後以降でほぼ２ないし３μｍ程度であった。比較例の両面粘着テープの変形量は、ドライ条件では試験開始後から５分経過後以降でほぼ１０ないし１２μｍ程度であり、ウェット条件では試験開始後から５分経過後以降でほぼ４μｍ程度であった。

以上の測定により、実施例の両面粘着テープは粘着力を高く維持した状態で変形量が少ないので、研磨布全体の硬さ増大に寄与し、研磨性能（主として平坦性）の改善が図られた。平坦度の指標であるＧＢＩＲ（グローバル・バックサイド・アイデアル・レンジ）で０．２μｍ以下、ＳＦＱＲ（サイト・フロント・リースト・スクウエア）では０．０５（μｍ）以下となった。

本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内で、種々な変更ないしは変形を含むものである。

実施例における両面粘着テープの断面を示す図である。 実施例において研磨布側粘着剤層の厚みを薄くした両面粘着テープの断面を示す図である。 実施例において定盤側粘着剤層の厚みを薄くした両面粘着テープの断面を示す図である。 実施例において研磨布側と定盤側の粘着剤層の厚みを共に薄くした両面粘着テープの断面を示す図である。 実施例の両面粘着テープと比較例の両面粘着テープとを圧縮クリープ試験した場合の変形量を測定した場合の結果を示すグラフである。

符号の説明

１ 両面粘着テープ ２ 基材層
３ 研磨布側粘着剤層 ４ 定盤側粘着剤層
５ 定盤 ６ 研磨布

Claims (4)

1. 基材層の両面に粘着剤層を有し研磨布を定盤に固定する両面粘着テープであって、その全体の厚みが１００μｍ以下であり、かつ、前記研磨布に貼り付ける側の粘着剤層（研磨布側粘着剤層）が、２０μｍ以上５０μｍ以下の厚みと２５Ｎ／２５ｍｍ以上の粘着力とを有し、かつ、前記定盤に貼り付ける側の粘着剤層（定盤側粘着剤層）が、２０μｍ以上５０μｍ以下の厚みと１５Ｎ／２５ｍｍ以上の粘着力とを有する、ことを特徴とする両面粘着テープ。
2. 研磨布側粘着剤層の粘着剤が熱可塑性エラストマー系粘着剤である、ことを特徴とする請求項１に記載の両面粘着テープ。
3. 定盤側粘着剤層の粘着剤がブチルゴム系粘着剤である、ことを特徴とする請求項１に記載の両面粘着テープ。
4. 前記請求項１ないし３のいずれか１項に記載の両面粘着テープを裏面側に備えることを特徴とする研磨布。

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