JP4997859B2 - Backing pad, workpiece polishing apparatus and workpiece polishing method - Google Patents
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Description
本発明は、主にワークの研磨技術に関し、特には、研磨工程中のワークとバッキングパッドの間の摩擦力を高く維持するバッキングパッド並びにこれを用いた研磨装置及び研磨方法に関する。 The present invention mainly relates to a workpiece polishing technique, and more particularly to a backing pad that maintains a high frictional force between a workpiece and a backing pad during a polishing process, and a polishing apparatus and a polishing method using the backing pad.
シリコンウェーハ等の半導体ウェーハを製造する場合、重要な工程の一つにウェーハの表面粗さを改善するとともに、平坦度を高めるための研磨工程がある。
近年のデバイスの高精度化に伴い、デバイス作製に用いられる半導体ウェーハは非常に高精度に平坦化することが要求されている。このような要求に対し、半導体ウェーハの表面を平坦化する技術として、化学機械研磨(CMP;Chemical Mechanical Polishing)が用いられている。
When manufacturing a semiconductor wafer such as a silicon wafer, one of important processes is a polishing process for improving the surface roughness of the wafer and increasing the flatness.
With the recent increase in accuracy of devices, semiconductor wafers used for device fabrication are required to be planarized with very high accuracy. In response to such demands, chemical mechanical polishing (CMP) is used as a technique for planarizing the surface of a semiconductor wafer.
半導体ウェーハ(以下、「ウェーハ」と言う場合がある)の化学機械研磨を行う場合、従来、ウェーハの研磨する側の面(被研磨面)とは反対側の面を、ワックス等の接着剤を介してガラスプレート等に貼り付けて保持する方法がある。
一方、ワックス等の接着剤を用いずにウェーハを保持して研磨を行う、いわゆるワックスフリー研磨(ワックスレス研磨とも呼ばれる)方式の一つとして、軟質樹脂製の発泡シート等からなるバッキングパッドを備えた保持盤を用いる方法がある。
When chemical mechanical polishing of a semiconductor wafer (hereinafter sometimes referred to as “wafer”) is performed, the surface opposite to the surface to be polished (surface to be polished) is conventionally coated with an adhesive such as wax. There is a method of attaching to and holding on a glass plate or the like.
On the other hand, as one of the so-called wax-free polishing (also called waxless polishing) methods for holding and polishing a wafer without using an adhesive such as wax, a backing pad made of a soft resin foam sheet is provided. There is a method using a holding plate.
例えば、図3に示したような研磨装置38において、セラミックス等からなる円形状の保持盤本体32に、バッキングパッド34と、ワークWを囲む円形孔を有するテンプレート35を貼り付けたワーク保持手段31を用い、ワークWの片面をバッキングパッド34に水を介して密着させて保持する。そして、回転定盤37に貼り付けられた研磨布36に研磨スラリー33を供給するとともに、定盤37とワーク保持手段31をそれぞれ回転させながらワークWの被研磨面を研磨布36に押し付けて摺接させる。これにより、ワークWの被研磨面を鏡面状に仕上げることができる。
For example, in the
このとき用いられるバッキングパッド34としては、通常、図4に示すような工程を経て作製されたスエード調のフィルムが使用されている。
このスエード調のフィルムの製作方法として、例えば、ポリエチレンテレフタラート(PET)製の基材41にウレタン樹脂をジメチルホルムアミド(DMF)などの水溶性有機溶媒に溶解させた溶液を塗布し、これを凝固液で処理し、いわゆる湿式凝固させて、表面に銀面のように見える、いわゆる多孔質銀面層44が形成された、気孔43を有する保持フィルム42を形成(図4(a))した後、洗浄・乾燥後、多孔質銀面層44を研削して、開口した多数の微小空孔46が表面に存在する保持フィルム45を有するバッキングパッドを得る(図4(b))。
As the
As a method for producing this suede-like film, for example, a solution obtained by dissolving a urethane resin in a water-soluble organic solvent such as dimethylformamide (DMF) is applied to a
ワークを上記のバッキングパッドに吸着させる場合には、水の表面張力を利用するため、保持フィルムを予め水で濡らしておき、その後、ワークWをテンプレート内に装填する。前記のワークを固定するためのテンプレートの内周面とワークのエッジ部は研磨中接触しているため、テンプレート内周面の材質は、ワークのエッジ部にキズ、圧痕をつけないように、少なくとも被研磨加工物より柔らかいものが使用されている。しかしながら、研磨中、保持フィルムとワークの裏面間の摩擦係数よりもワークの被研磨面と研磨布間の摩擦係数が大きい場合、ワークがテンプレート内で自転し、エッジ部とテンプレートの内周面とが擦れて、その間に研磨スラリーが容易に侵入し、ワークのエッジ部に汚れが発生するという問題があった。また、後工程の洗浄工程では、搬送のため、前記ワークのエッジ部を搬送用ハンドに接触させるため、この汚れが搬送用ハンドを汚して、さらに、このハンドの汚れが洗浄液を汚し、結果的にワークの表面に汚れを発生させてしまうという問題があった。 When the work is adsorbed to the backing pad, the holding film is pre-wet with water in order to use the surface tension of water, and then the work W is loaded into the template. Since the inner peripheral surface of the template for fixing the workpiece and the edge portion of the workpiece are in contact during polishing, the material of the template inner peripheral surface is at least so as not to scratch or indent the edge portion of the workpiece. A material that is softer than the workpiece is used. However, if the friction coefficient between the surface to be polished and the polishing cloth is larger than the friction coefficient between the holding film and the back surface of the workpiece during polishing, the workpiece rotates in the template, and the edge portion and the inner peripheral surface of the template However, there was a problem that the polishing slurry easily penetrated during that time, and the edge portion of the workpiece was contaminated. Further, in the subsequent cleaning process, the edge portion of the workpiece is brought into contact with the transfer hand for transfer, so that the dirt stains the transfer hand. In addition, there was a problem that the surface of the workpiece was contaminated.
このような問題点を解決するために、バッキングパッドとワークの間の摩擦係数を大きくするためバッキングパッドの表面に粘着材層をつける技術が開示されている(例えば、特許文献1参照)。しかし、このようなワークの保持方法では、粘着材層と半導体ウェーハ裏面が直接接触するが、粘着材層は通常のスエード調のフィルムのように湿式凝固法で硬化されていないため、水を介して粘着材層の水溶性の成分が溶け出し、半導体ウェーハ裏面に付着するという問題点があった。また、粘着材層そのものの構成物質の一部が半導体ウェーハ裏面に付着するという問題点があった。 In order to solve such a problem, a technique is disclosed in which an adhesive material layer is provided on the surface of the backing pad in order to increase the coefficient of friction between the backing pad and the workpiece (see, for example, Patent Document 1). However, in such a work holding method, the adhesive layer and the back surface of the semiconductor wafer are in direct contact with each other, but the adhesive layer is not cured by a wet coagulation method as in a normal suede-like film. As a result, the water-soluble component of the adhesive material layer melts and adheres to the back surface of the semiconductor wafer. In addition, there is a problem that a part of the constituent material of the adhesive layer itself adheres to the back surface of the semiconductor wafer.
本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、ワークの研磨中もワークとバッキングパッドの間の摩擦力を高く維持することができ、かつ、研磨中にワークを汚染しにくいバッキングパッド並びにこれを用いたワークの研磨装置及びワークの研磨方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem. A backing pad that can maintain a high frictional force between a workpiece and a backing pad during polishing of the workpiece and that hardly contaminates the workpiece during polishing. An object of the present invention is to provide a workpiece polishing apparatus and a workpiece polishing method using the same.
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ワークを研磨する際に該ワークを保持するバッキングパッドであって、少なくとも、基材と、該基材上に積層された吸水性樹脂層と、該吸水性樹脂層上に積層され、該吸水性樹脂層よりも吸水性が低い撥水性樹脂層とから構成され、前記ワークの被研磨面とは反対側の面を水の表面張力によって前記撥水性樹脂層の表面に密着させて保持するものであることを特徴とするバッキングパッドを提供する。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and is a backing pad that holds a workpiece when the workpiece is polished, and includes at least a substrate and a water-absorbent resin laminated on the substrate. Layer and a water-repellent resin layer laminated on the water-absorbent resin layer and having a lower water absorbency than the water-absorbent resin layer. that provides backing pad, characterized in that is to hold in close contact to the surface of the water repellent resin layer by.
このようなバッキングパッドであれば、ワークの研磨中に、ワークとバッキングパッドの間に必要以上の水膜を形成することを防ぐことができ、ワークとバッキングパッドの間の摩擦力を高く保つことができる。その結果、ワークの自転を抑制し、ワークをバッキングパッドに確実に保持することができる。従って、ワークのエッジ部における研磨スラリーによる汚染を防止できる。また、ワークを移送する際に、バッキングパッド表面の水が不足することがないので、吸着力の低下を抑えることができ、ワークを落下させてしまうこともない。 With such a backing pad, it is possible to prevent an excessive water film from being formed between the workpiece and the backing pad during polishing of the workpiece, and to keep the frictional force between the workpiece and the backing pad high. Can do. As a result, the rotation of the workpiece can be suppressed and the workpiece can be reliably held on the backing pad. Therefore, contamination by the polishing slurry at the edge portion of the workpiece can be prevented. Further, when the work is transferred, water on the surface of the backing pad does not run short, so that a reduction in the suction force can be suppressed and the work is not dropped.
この場合、前記吸水性樹脂層上の前記撥水性樹脂層は、撥水性樹脂フィルムを前記吸水性樹脂層に貼り合わせたものであるか、撥水性樹脂原料を前記吸水性樹脂層に塗布して硬化させたものであることが好ましい。 In this case, the water-repellent resin layer on the water-absorbent resin layer is obtained by bonding a water-repellent resin film to the water-absorbent resin layer or by applying a water-repellent resin raw material to the water-absorbent resin layer. it is not preferable in which cured.
このように、吸水性樹脂層上の撥水性樹脂層は、撥水性樹脂フィルムを吸水性樹脂層に貼り合わせたものであるか、撥水性樹脂原料を前記吸水性樹脂層に塗布して硬化させたものであれば、容易な方法で上記構造を有するバッキングパッドを作製することができる。 Thus, the water-repellent resin layer on the water-absorbent resin layer is obtained by bonding a water-repellent resin film to the water-absorbent resin layer, or a water-repellent resin material is applied to the water-absorbent resin layer and cured. If it is a thing, the backing pad which has the said structure can be produced by an easy method.
この場合、前記吸水性樹脂層及び前記撥水性樹脂層の少なくともいずれか一方は、発泡構造を有するものであることが好ましい。 In this case, at least one of the water-absorbent resin layer and the water repellent resin layer, have preferably be one having a foam structure.
このように、発泡構造を有する樹脂層であれば、樹脂層中に確実に水分を保持することができる。 Thus, if it is a resin layer which has a foam structure, a water | moisture content can be reliably hold | maintained in a resin layer.
この場合、前記発泡構造を有する吸水性樹脂層及び/又は撥水性樹脂層の気孔は、一部が上方に開口しているものであることが好ましい。 In this case, the pores of the water-absorbent resin layer having a foam structure and / or water-repellent resin layer, it is not preferable part is one that is open upward.
このように、発泡構造を有する吸水性樹脂層及び/又は撥水性樹脂層の気孔の一部が上方に開口しているものであれば、バッキングパッド表面の樹脂が撥水性であってもバッキングパッド表面における水の表面張力による吸着力を確保することができる。 As described above, if a part of the pores of the water-absorbent resin layer and / or the water-repellent resin layer having a foamed structure is opened upward, the backing pad even if the resin on the surface of the backing pad is water-repellent. Adsorption force due to the surface tension of water on the surface can be ensured.
また、前記吸水性樹脂層及び前記撥水性樹脂層の少なくともいずれか一方は、ポリウレタン樹脂からなるものであることが好ましい。 Further, at least one of the water-absorbent resin layer and the water repellent resin layer, has preferably to be made of a polyurethane resin.
このように、ポリウレタン樹脂からなる樹脂層であれば、安価に発泡構造を有する樹脂層を形成することができる。 Thus, if it is a resin layer which consists of polyurethane resins, the resin layer which has a foaming structure can be formed in low cost.
また、本発明は、保持盤本体に取り付けられたワーク保持手段を介してワークを保持し、該ワークを研磨布に摺接させてワーク表面を研磨するワークの研磨装置において、前記ワーク保持手段は、少なくとも、前記ワークをその被研磨面とは反対側の面を保持するバッキングパッドを具備するものであり、該バッキングパッドは上記のバッキングパッドであることを特徴とするワークの研磨装置を提供する。 Further, the present invention provides a workpiece polishing apparatus for holding a workpiece via a workpiece holding means attached to a holding plate body, and polishing the workpiece surface by sliding the workpiece against a polishing cloth. And providing a workpiece polishing apparatus characterized by comprising a backing pad for holding at least the surface opposite to the surface to be polished, wherein the backing pad is the backing pad described above. The
このようなワークの研磨装置であれば、ワーク保持手段にワークを確実に保持してワークを自転させることなく、エッジ部におけるスラリー汚染を防止して研磨を行うことができる。 With such a workpiece polishing apparatus, polishing can be performed while preventing slurry contamination at the edge portion without reliably holding the workpiece in the workpiece holding means and rotating the workpiece.
このとき、前記バッキングパッドのワークと密着させる側に前記ワークの位置決めをするテンプレートを具備することができる。 In this case, Ru can comprise a template for positioning of the workpiece on the side to be close contact with the work of the backing pad.
このように、本発明のバッキングパッドを用いれば、研磨中にワークが所定の位置から外れることを防止するためにバッキングパッドのワークと密着させる側にワークの位置決めをするテンプレートを具備するワークの研磨装置であっても、ワークはバッキングパッドに確実に保持されるので、ワークが自転してテンプレートの内周面と擦れることがなくなり、エッジ部におけるパーティクル等の汚れが発生することを抑制することができる。 As described above, when the backing pad of the present invention is used, the workpiece having the template for positioning the workpiece on the side to be in close contact with the workpiece of the backing pad in order to prevent the workpiece from coming off from a predetermined position during polishing is polished. Even in the apparatus, since the work is securely held by the backing pad, the work does not rotate and rub against the inner peripheral surface of the template, and it is possible to suppress the occurrence of dirt such as particles at the edge portion. it can.
また、本発明によれば、ワークの研磨方法であって、少なくとも上記のワークの研磨装置を用い、前記ワークの片面を前記バッキングパッドと密着させて保持し、研磨布に研磨剤を供給しながら、前記ワークの被研磨面を前記研磨布に摺接させることにより研磨する工程を含むことを特徴とするワークの研磨方法が提供される。 Further, according to the present invention, there is provided a method for polishing a workpiece, using at least the workpiece polishing apparatus described above, holding one surface of the workpiece in close contact with the backing pad, and supplying an abrasive to the polishing cloth. the polishing method of the work, which comprises a step of polishing by sliding contact with the polished surface of the workpiece to the polishing cloth Ru are provided.
このように、上記のワークの研磨装置を用いるワークの研磨方法であれば、ワークを確実にバッキングパッドに保持してワークエッジ部のスラリー汚染を防止して研磨することができる。 As described above, with the workpiece polishing method using the workpiece polishing apparatus described above, the workpiece can be reliably held on the backing pad and polished while preventing slurry contamination of the workpiece edge portion.
本発明に係るバッキングパッドによれば、ワークの研磨中に、ワークとバッキングパッドの間に必要以上の水膜を形成することを防ぐことができ、ワークとバッキングパッドの間の摩擦係数を高く保つことができるので、ワークをバッキングパッドに確実に保持することができる。従って、研磨中にワークが自転することを防止することができ、エッジ部とテンプレートの内周面とが擦れることがなくなり、汚染が生じることを抑制することができる。また、ワークを移送する際に、バッキングパッド表面の水が不足することがないので、吸着力の低下を抑えることができ、ワークを落下させてしまうこともない。 According to the backing pad of the present invention, it is possible to prevent formation of an excessive water film between the workpiece and the backing pad during the polishing of the workpiece, and to keep the friction coefficient between the workpiece and the backing pad high. Therefore, the work can be reliably held on the backing pad. Therefore, it is possible to prevent the workpiece from rotating during polishing, and it is possible to prevent the edge portion and the inner peripheral surface of the template from being rubbed and to prevent contamination. Further, when the work is transferred, water on the surface of the backing pad does not run short, so that a reduction in the suction force can be suppressed and the work is not dropped.
また、このようなバッキングパッドを具備するワークの研磨装置によれば、ワークをバッキングパッドに確実に保持して研磨することができ、ワークとテンプレートとの衝突によるパーティクル等の発生を抑制することもできるので、安定してパーティクルの少ないワークに仕上げることができる。 Further, according to the workpiece polishing apparatus having such a backing pad, the workpiece can be reliably held and polished on the backing pad, and generation of particles or the like due to collision between the workpiece and the template can be suppressed. This makes it possible to finish the workpiece stably with few particles.
以下、本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。なお、本発明が適用されるワークとしては、特に限定されるものではなく、シリコンウェーハをはじめとした半導体ウェーハ、酸化物結晶、石英基板等の薄板状ワークを研磨する場合に適用できるが、好適な具体例としてシリコンウェーハを研磨する場合を例として以下に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail, but the present invention is not limited thereto. The work to which the present invention is applied is not particularly limited and can be applied to polishing a thin plate-like work such as a semiconductor wafer including a silicon wafer, an oxide crystal, and a quartz substrate. As a specific example, a case where a silicon wafer is polished will be described below as an example.
前述のように、研磨中、保持フィルムとワークの裏面間の摩擦係数よりもワークの表面(被研磨面)と研磨布間の摩擦係数が大きい場合、ワークがテンプレート内で自転し、エッジ部とテンプレートの内周面とが擦れて、その間に研磨スラリーが容易に侵入し、ワークのエッジ部に汚れが発生するという問題点があった。 As described above, when the friction coefficient between the work surface (surface to be polished) and the polishing cloth is larger than the friction coefficient between the holding film and the back surface of the work during polishing, the work rotates in the template, and the edge portion There was a problem that the inner peripheral surface of the template was rubbed, and the polishing slurry easily infiltrated between them, resulting in contamination on the edge of the workpiece.
そこで本発明者らは、ワークの研磨中、ワークがテンプレート内で過度に自転しないように、バッキングパッドとワーク裏面の間の摩擦係数をできるだけ大きくする方法を検討した。 Therefore, the present inventors have studied a method for increasing the friction coefficient between the backing pad and the back surface of the workpiece as much as possible so that the workpiece does not rotate excessively in the template during the polishing of the workpiece.
前述のように、ワーク裏面とバッキングパッドの間の摩擦係数に大きな影響を与えるものとして、ワークをバッキングパッドに吸着させるために使用する水の影響がある。ワークを研磨するための荷重により、保持フィルム内に含まれている水がしみ出してきて、ワークの裏面と保持フィルム間に水膜が形成されると、摩擦係数は小さくなり、ワークが自転しやすくなる。 As described above, there is an influence of water used for adsorbing the work to the backing pad as having a great influence on the friction coefficient between the work back surface and the backing pad. If the water contained in the holding film oozes out due to the load for polishing the workpiece and a water film is formed between the back surface of the workpiece and the holding film, the coefficient of friction decreases, and the workpiece rotates. It becomes easy.
通常、研磨加工前のシリコンウェーハは、前工程終了後、酸化性の洗浄液で洗浄され、表面には薄い酸化膜が形成されている。シリコンウェーハの場合、酸化性の洗浄液、例えば、いわゆるSC−1洗浄液による洗浄後のシリコンウェーハ表面の接触角は0.5°以下の親水性であるため、その表面には水膜が形成されやすい。一方、薄いフッ化水素酸で洗浄すると、表面の接触角は58°〜63°の撥水性であるため、その表面には水膜が形成されにくい。
そこで、シリコンウェーハをワークとした場合、表面を撥水性にし、従来のバッキングパッドを用いて保持すれば、研磨工程中もワークとバッキングパッドの間に水膜が形成されにくく、研磨中もワークとバッキングパッドの間の摩擦係数を高く保つことができると考えた。
Usually, a silicon wafer before polishing is cleaned with an oxidizing cleaning solution after the previous step, and a thin oxide film is formed on the surface. In the case of a silicon wafer, the contact angle of the surface of the silicon wafer after cleaning with an oxidizing cleaning liquid, for example, a so-called SC-1 cleaning liquid is hydrophilic at 0.5 ° or less, so that a water film is easily formed on the surface. . On the other hand, when washed with thin hydrofluoric acid, the contact angle of the surface is water repellency of 58 ° to 63 °, so that it is difficult to form a water film on the surface.
Therefore, when a silicon wafer is used as a workpiece, if the surface is made water-repellent and held using a conventional backing pad, a water film is unlikely to form between the workpiece and the backing pad even during the polishing process. We thought that the coefficient of friction between the backing pads could be kept high.
なお、以下の実験では、液滴吸収時間を計測することがあるが、その測定方法と定義は以下の通りとした。すなわち、評価用バッキングパッドに純水4μLの液滴を滴下し、測定器としてFIBLO社製「PG−X」を使用して、滴下1秒後の接触角を50ミリ秒間隔で自動読み取りを行い、接触角が0.5°以下になるまでの時間を計測し、この時間を液滴吸収時間とした。但し、600秒を超えても0.5°以下にならない場合には、蒸発の影響が無視できなくなるため、600秒以上の液滴吸収時間とした。
また、静止摩擦係数を測定するが、その測定方法は以下の通りとした。すなわち、直径2インチ(50mm)の研磨加工したシリコンウェーハを2インチの直径の鉛製のおもりに接着し、荷重圧力が通常の研磨中と同程度の200g/cm2になるようにおもりの厚みを調整する。セラミック製の平板に評価用バッキングパッドを両面テープで貼り付け、予め、所定時間純水中に浸漬しておき、バッキングパッド表面に上記のおもり付きのシリコンウェーハを置いておもりのシリコンウェーハ側にバネばかりを付けて水平方向に引っ張り、最大引張り力を測定する。この最大引張り力とおもりの重さの比から、静止摩擦係数を計算する。
In the following experiment, the droplet absorption time may be measured, and the measurement method and definition are as follows. That is, a droplet of 4 μL of pure water is dropped on a backing pad for evaluation, and “PG-X” manufactured by FIBLO is used as a measuring instrument, and the contact angle after 1 second is automatically read at intervals of 50 milliseconds. The time until the contact angle became 0.5 ° or less was measured, and this time was taken as the droplet absorption time. However, when the angle does not become 0.5 ° or less even after 600 seconds, since the influence of evaporation cannot be ignored, the droplet absorption time is set to 600 seconds or more.
The coefficient of static friction was measured, and the measurement method was as follows. That is, a polished silicon wafer having a diameter of 2 inches (50 mm) is bonded to a lead weight having a diameter of 2 inches, and the thickness of the weight is set so that the load pressure is about 200 g / cm 2 which is similar to that during normal polishing. Adjust. A backing pad for evaluation is attached to a ceramic flat plate with double-sided tape, immersed in pure water for a predetermined time in advance, and a silicon wafer with a weight is placed on the surface of the backing pad. Pull the wire horizontally and measure the maximum tensile force. The coefficient of static friction is calculated from the ratio of the maximum tensile force and the weight of the weight.
(実験1)
市販されている湿式凝固法で作製されたニッタハース製バッキングパッド「R301」を使用して、上記の測定方法で液滴吸収時間を測定したところ、5秒であった。この吸水性保持フィルムを使用し、研磨荷重と同程度の圧力下(200g/cm2)で静止摩擦係数を測定すると、SC−1洗浄後の親水性のウェーハを用いた場合には0.49、撥水性の場合には0.55となり、撥水性のウェーハを用いたほうが摩擦係数が大きかった。実際に前記バッキングパッドを用いて研磨を行ったところ、フッ化水素酸洗浄後の撥水性のウェーハを使用した場合には、エッジ部に汚れは発生しなかったが、親水性のウェーハを使用した場合には20%のウェーハにエッジ汚れが検出された。
(Experiment 1)
Using a commercially available wet coagulation method manufactured by Nitta Haas backing pad “R301”, the droplet absorption time was measured by the above measurement method and found to be 5 seconds. Using this water-absorbing holding film, the static friction coefficient was measured under a pressure comparable to the polishing load (200 g / cm 2 ). When a hydrophilic wafer after SC-1 cleaning was used, 0.49 was obtained. In the case of water repellency, it was 0.55, and the coefficient of friction was larger when a water repellant wafer was used. When the polishing was actually performed using the backing pad, when a water-repellent wafer washed with hydrofluoric acid was used, the edge portion was not soiled, but a hydrophilic wafer was used. In some cases, edge contamination was detected on 20% of the wafers.
以上のことから、ワークとバッキングパッドの間の摩擦係数を高くするにはワークを撥水性にすれば効果があることがわかった。
しかし、ワークを撥水性にすると、ワークが親水性である場合に比べて、ワーク自体がパーティクル等を吸着しやすくなるなど、汚れやすくなるという問題点があり、通常使用できない。
From the above, it was found that increasing the coefficient of friction between the workpiece and the backing pad would be effective if the workpiece was made water-repellent.
However, when the work is made water-repellent, there is a problem that the work itself tends to adsorb particles and the like as compared with the case where the work is hydrophilic.
そこで、ワークを親水性の状態にしたままで、ワークとバッキングパッドの間の摩擦係数を高く保つ方法について検討した。そして、ワークを撥水性にする代わりに、バッキングパッドを撥水性にすることで、ワークとバッキングパッドの間に水膜が形成されることを防止できると考え、次のような実験を行った。 Therefore, a method for keeping the friction coefficient between the workpiece and the backing pad high while keeping the workpiece in a hydrophilic state was studied. Then, instead of making the workpiece water-repellent, the following experiment was conducted by assuming that the water-repellent backing pad can prevent the formation of a water film between the workpiece and the backing pad.
(実験2)
液滴吸収時間が600秒以上である撥水性の保持フィルムを有するバッキングパッドを使用し、SC−1で洗浄することで親水性処理を施したシリコンウェーハを用いて静止摩擦係数を測定した。その結果、静止摩擦係数は0.59であり、比較的高い値であった。実際にこのバッキングパッドを用い、親水性のウェーハを使用し研磨を実施したところ、エッジ部にパーティクル等の汚れは発生しなかった。
以上のことから、親水性のワークを研磨する場合であっても、撥水性のバッキングパッドを使用すれば、ワークとバッキングパッドの間の摩擦係数を高く維持することができることがわかった。
(Experiment 2)
Using a backing pad having a water-repellent holding film having a droplet absorption time of 600 seconds or more, the static friction coefficient was measured using a silicon wafer that was subjected to hydrophilic treatment by washing with SC-1. As a result, the coefficient of static friction was 0.59, which was a relatively high value. When this backing pad was actually used to polish using a hydrophilic wafer, no dirt such as particles occurred on the edge portion.
From the above, it was found that even when a hydrophilic workpiece is polished, the friction coefficient between the workpiece and the backing pad can be kept high by using a water-repellent backing pad.
このように、バッキングパッドの保持フィルムを撥水性にすることで、摩擦係数は大きくなる。しかし、研磨装置内では、搬送の際、ワークをバッキングパッドに吸着させる必要がある。それには水の表面張力を利用するため、保持フィルムを予め、水で濡らしておく必要がある。しかし、保持フィルムを強く撥水性にしたバッキングパッドであると、保水性が悪いためにワークを十分に吸着することができず、搬送中ワークが落下する危険性が考えられる。 Thus, the coefficient of friction increases by making the holding film of the backing pad water repellent. However, in the polishing apparatus, the workpiece needs to be adsorbed to the backing pad during conveyance. For this purpose, since the surface tension of water is used, it is necessary to wet the holding film with water in advance. However, if the backing pad has a strong water-repellent holding film, the work cannot be sufficiently adsorbed due to poor water retention, and there is a risk of the work falling during transport.
そこで本発明者は、ワークを撥水性にすることなく、また、保持フィルムを過度に撥水性にすることなく、ワークの研磨中もワークとバッキングパッドの間の摩擦係数を高く維持する方法についてさらに鋭意研究を行った。そして、保水性を改善するために、下層に吸水性のフィルムを採用し、ワークと接触するバッキングパッドの表面側に撥水性のフィルムを採用した二層構造のバッキングパッドを作製して、これを用いてワークの研磨を行えば、研磨中もワークとバッキングパッドの間の摩擦係数を高く維持することができるとともに、搬送に支障のない程度に保水性も有するバッキングパッドとできることを見出し、本発明を完成させた。 Therefore, the present inventor further provides a method for maintaining a high coefficient of friction between the workpiece and the backing pad even during polishing of the workpiece without making the workpiece water-repellent and without excessively water-repellent the holding film. We conducted intensive research. And in order to improve the water retention, a two-layered backing pad was adopted that adopted a water-absorbing film in the lower layer and a water-repellent film on the surface side of the backing pad in contact with the workpiece. It is found that if the workpiece is polished by using the polishing pad, the friction coefficient between the workpiece and the backing pad can be kept high even during the polishing, and the backing pad can have water retention to such an extent that the conveyance is not hindered. Was completed.
以下、添付の図面を参照して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to the accompanying drawings, but the present invention is not limited thereto.
図1は、本発明によるバッキングパッドの一例の概略を示している。図1(a)のバッキングパッド101は基材11と、基材11上に積層された吸水性樹脂層12と、吸水性樹脂層12上に積層され、吸水性樹脂層12よりも吸水性が低い撥水性樹脂層13とから構成される。吸水性樹脂層12と撥水性樹脂層13は保持フィルム16を構成する。
FIG. 1 schematically shows an example of a backing pad according to the present invention. The
吸水性樹脂層12と、撥水性樹脂層13は、ある程度保水性のある樹脂層であれば特に限定されないが、より多くの水を保持しやすいように、発泡構造とすることが好ましい。また、安価で簡単、確実に発泡構造を形成するために、湿式凝固法で作製し、ウレタン樹脂とすることが好ましい。また、撥水性樹脂層13の気孔15は、その一部が上方に開口しているものであることが好ましい。
また、図1(b)に示す本発明によるバッキングパッドの他の一例のように吸水性樹脂層12の気泡14が上方に開口した上に撥水性樹脂層13が積層された構造であってもよい。
The water-absorbing
Further, as another example of the backing pad according to the present invention shown in FIG. 1B, a structure in which the water-
吸水性樹脂層12の液滴吸収時間は10秒以下、撥水性樹脂層13の液滴吸収時間は10秒超とすることができるが、特に限定されない。
また、吸水性樹脂層12と撥水性樹脂層13の各樹脂層間は自由に水が移動できるように撥水性層13の厚みは少なくとも吸水性樹脂層12よりも薄くすることが好ましい。
The droplet absorption time of the water
Further, it is preferable that the thickness of the water-
このような本発明に係るバッキングパッドを製造する方法は特に限定されないが、例えば、以下のような手順で好適に製造することができる。
まず、撥水性樹脂フィルムを以下のように作製する。基材となる例えばポリエチレンテレフタラート(PET)フィルムを用意し、このPETフィルムにジメチルホルムアミド(DMF)、ジメチルスルホキシド(DMSO)、テトラヒドロフラン(THF)等の水溶性有機溶剤に溶かしたエステル系、エーテル系、あるいはカーボネート系等のウレタン樹脂を塗布し、湿式凝固し、洗浄した後乾燥させる。乾燥を終えた後、PETフィルムを剥がし、表面の多孔質銀面層を除去し所定の厚さとし、撥水性樹脂フィルムが得られる。このとき、塗布する水溶性有機溶剤にはフッ素系、シリコーン系の樹脂を加えてもよい。
The method for producing such a backing pad according to the present invention is not particularly limited, but for example, it can be suitably produced by the following procedure.
First, a water repellent resin film is produced as follows. For example, a polyethylene terephthalate (PET) film serving as a base material is prepared, and this PET film is dissolved in a water-soluble organic solvent such as dimethylformamide (DMF), dimethyl sulfoxide (DMSO), tetrahydrofuran (THF), or an ether type. Alternatively, a urethane resin such as carbonate is applied, wet coagulated, washed and dried. After the drying is finished, the PET film is peeled off, and the porous silver surface layer on the surface is removed to a predetermined thickness to obtain a water repellent resin film. At this time, a fluorine-based or silicone-based resin may be added to the water-soluble organic solvent to be applied.
次に、吸水性樹脂層を以下のように作製する。DMF、DMSO、THF等の水溶性有機溶剤にエステル系、エーテル系、あるいはカーボネート系等のウレタン樹脂と、吸水性樹脂をウレタン樹脂に対して重量比で1%から30%加えて溶かす。この吸水性樹脂としては例えば、ポリエステル、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタアクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリスルホン、ナイロン6、ポリウレタン、ポリカーボネート等が挙げられるがこれに限定されるものではない。また、上記ウレタン樹脂及び吸水性樹脂を加えた水溶性有機溶剤に、さらに界面活性剤を加えてもよい。このようにして得られた混合物を、撥水性樹脂フィルムを作製した際のものとは別のPETフィルム等の基材に塗布し、湿式凝固し、洗浄した後乾燥させる。このようにして基材に吸水性樹脂層が積層されたフィルムが得られる。また、このように吸水性樹脂層を作製すると、表面付近に多孔質銀面層が形成されるが、この多孔質銀面層を研削等により取り除いて、比較的大きな気泡が表面に開口するようにしてもよい。 Next, a water-absorbing resin layer is produced as follows. An ester-based, ether-based, or carbonate-based urethane resin and a water-absorbent resin are added to a water-soluble organic solvent such as DMF, DMSO, or THF in a weight ratio of 1% to 30% and dissolved. Examples of the water absorbent resin include, but are not limited to, polyester, polyacrylamide, polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate, polyvinyl chloride, polysulfone, nylon 6, polyurethane, polycarbonate, and the like. Further, a surfactant may be further added to the water-soluble organic solvent to which the urethane resin and the water absorbent resin are added. The mixture thus obtained is applied to a substrate such as a PET film different from that used for producing the water-repellent resin film, wet coagulated, washed, and then dried. In this way, a film in which the water-absorbing resin layer is laminated on the substrate is obtained. In addition, when the water-absorbing resin layer is prepared in this way, a porous silver surface layer is formed near the surface, but this porous silver surface layer is removed by grinding or the like so that relatively large bubbles open on the surface. It may be.
上記の撥水性樹脂フィルムに接着剤を塗布し、吸水性樹脂層に圧着接合させることによって本発明に係るバッキングパッドを作製できる。 The backing pad according to the present invention can be produced by applying an adhesive to the above water-repellent resin film and press-bonding the adhesive to the water-absorbent resin layer.
また、本発明に係るバッキングパッドは、以下のような手順でも製造することができる。
まず、吸水性樹脂層が基材上に積層されたフィルムを上記と同様の方法によって作製する。次に、吸水性樹脂層上に、上記したような撥水性樹脂原料を塗布し、硬化させることで撥水性樹脂層を形成する。このフィルムを洗浄、乾燥して、基材上に吸水性樹脂層が積層され、該吸水性樹脂層上に撥水性樹脂層が積層されたバッキングパッドとする。
Further, the backing pad according to the present invention can be manufactured by the following procedure.
First, a film in which a water-absorbing resin layer is laminated on a substrate is produced by the same method as described above. Next, a water-repellent resin layer is formed by applying the above-described water-repellent resin material on the water-absorbent resin layer and curing it. This film is washed and dried to form a backing pad in which a water-absorbing resin layer is laminated on a substrate, and a water-repellent resin layer is laminated on the water-absorbing resin layer.
本発明に係るバッキングパッドを用いてワークを研磨する場合、例えば図3に示したような研磨装置38に上記バッキングパッドを取り付ける。
図2にはこのようなバッキングパッドを具備するワークの研磨装置の一例の概略を拡大して示している。本発明に係るワークの研磨装置では、バッキングパッド101は、両面テープ17等によって保持盤本体18に装着される。また、バッキングパッド101の撥水性樹脂層13側には、両面テープ19等によってテンプレート20が貼り付けられている。
このように構成され、保持盤本体18に取り付けられたワーク保持手段によって、テンプレート20の内側にワークWが保持される。
このようにワーク保持手段に保持されたワークWは、定盤22上の研磨布23に摺接することによって研磨される。
When a workpiece is polished using the backing pad according to the present invention, for example, the backing pad is attached to a polishing
FIG. 2 shows an enlarged schematic of an example of a workpiece polishing apparatus having such a backing pad. In the workpiece polishing apparatus according to the present invention, the
The workpiece W is held inside the template 20 by the workpiece holding means configured as described above and attached to the holding board
The workpiece W thus held by the workpiece holding means is polished by being brought into sliding contact with the polishing
上記のようなバッキングパッド及びワークの研磨装置を用いれば、研磨荷重が掛かっていない場合には、上層のフィルムの表面には吸水性樹脂層12の存在により適度な水分が補給され研磨機内の搬送でワークWを保持フィルム16に吸着でき、かつ、保持フィルム16のワークWに接触している部分は撥水性であるため、研磨中の研磨荷重により、保持フィルム内に含まれている水がしみ出してきても、ワークWの裏面と保持フィルム16の表面の間に過度に水膜は形成されず、吸水性樹脂層に吸収されるため、ワークWと保持フィルム16の間の摩擦係数は低下せずワークWの自転を抑制することができる。
By using the backing pad and the workpiece polishing apparatus as described above, when no polishing load is applied, the surface of the upper film is replenished with appropriate moisture due to the presence of the water-absorbing
以下、本発明の実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例1)
まず、以下のようにしてバッキングパッドを作製した。
基材となるPETフィルムに撥水性ウレタン樹脂を塗布し湿式凝固し、洗浄後乾燥した。次に、PETフィルムを剥がし、研削加工し表面の銀面層を除去し所定の厚みとし、撥水性発泡ウレタンフィルムを得た。次に、PETフィルムに吸水性ウレタン樹脂を塗布し湿式凝固し、洗浄後乾燥し、PETフィルム上に積層した吸水性発泡ウレタンフィルムを得た。次に、撥水性発泡ウレタンフィルムに接着剤を塗布し、吸水性ウレタンフィルムに圧着接合した。このようにして得られたバッキングパッドのPETフィルム面に両面テープを圧着接合し、所定の大きさに切り抜いた。
EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples and comparative examples of the present invention, but the present invention is not limited to these.
Example 1
First, a backing pad was produced as follows.
A water-repellent urethane resin was applied to a PET film as a base material, wet coagulated, washed and dried. Next, the PET film was peeled off and ground to remove the surface silver layer to a predetermined thickness, thereby obtaining a water-repellent foamed urethane film. Next, a water-absorbing urethane resin was applied to the PET film, wet coagulated, washed and dried, and a water-absorbing foamed urethane film laminated on the PET film was obtained. Next, an adhesive was applied to the water-repellent foamed urethane film, and pressure-bonded to the water-absorbing urethane film. A double-sided tape was pressure bonded to the PET film surface of the backing pad thus obtained, and cut out to a predetermined size.
このようにして製造したバッキングパッドを用いて、研磨加工前のワークとして、シリコンウェーハを使用し、親水性処理した場合と撥水性処理した場合で研磨荷重と同程度の圧力下(200g/cm2)で静止摩擦係数を測定した。その結果、親水性のウェーハの場合には0.59、撥水性のウェーハの場合には0.59となり、親水性のウェーハでも撥水性のウェーハでも本保持フィルムを用いれば市販の保持フィルムよりも摩擦係数が大きくなり、かつ、親水性のウェーハを使用しても、市販の保持フィルムと撥水性ウェーハの組み合わせと同等の摩擦係数が得られることが確認された。次に、このバッキングパッドを用いて実際にワークの研磨を行った。 Using the backing pad thus manufactured, a silicon wafer is used as a workpiece before polishing, and the pressure is approximately the same as the polishing load (200 g / cm 2) in the case of hydrophilic treatment and water repellency treatment. ) To measure the coefficient of static friction. As a result, it is 0.59 for hydrophilic wafers and 0.59 for water-repellent wafers. If this holding film is used for both hydrophilic and water-repellent wafers, it will be better than a commercially available holding film. It has been confirmed that even when a hydrophilic wafer is used, a friction coefficient equal to that of a combination of a commercially available holding film and a water-repellent wafer can be obtained. Next, the workpiece was actually polished using the backing pad.
研磨後、株式会社レイテックス製ウェーハエッジ欠陥自動検査装置「RXW−1225S」を用いてウェーハエッジの汚れの検出を行った。この装置の欠陥検出原理は以下の通りである。すなわち、ウェーハ外周部全周にレーザー光を照射し、その散乱光を受光することで、欠陥や汚れの有無を検出する。欠陥等が発生している場合には、その欠陥等のノッチからの角度を求め、その欠陥等をCCDカメラで撮影し、画像処理により合否を判定する。 After polishing, contamination of the wafer edge was detected using an automatic wafer edge defect inspection apparatus “RXW-1225S” manufactured by Raytex Co., Ltd. The defect detection principle of this apparatus is as follows. That is, the presence or absence of defects or dirt is detected by irradiating the entire periphery of the wafer with laser light and receiving the scattered light. When a defect or the like has occurred, an angle from the notch of the defect or the like is obtained, the defect or the like is photographed with a CCD camera, and pass / fail is determined by image processing.
その結果、撥水性のウェーハを使用しても、親水性のウェーハを使用してもエッジ部に汚れは発生しなかった(図5)。これにより、本発明のバッキングパッドの効果が確認された。 As a result, even when a water-repellent wafer or a hydrophilic wafer was used, the edge portion was not soiled (FIG. 5). Thereby, the effect of the backing pad of the present invention was confirmed.
(実施例2)
実施例1と同様に作製したPETフィルム上に積層した吸水性樹脂層の表面多孔質銀面層を研削加工により取り除き、水洗後に乾燥した。次に、このフィルムの表面に速乾性有機溶剤にフッ素樹脂を溶かした撥水樹脂原料を塗布し、乾燥させ硬化させた。次に、このフィルムを水洗し乾燥させ、バッキングパッドとした。このように得られたバッキングパッドのPETフィルム面に両面テープを圧着接合し、所定の大きさに切り抜いた。
(Example 2)
The surface porous silver surface layer of the water-absorbent resin layer laminated on the PET film produced in the same manner as in Example 1 was removed by grinding, dried after washing with water. Next, a water-repellent resin raw material in which a fluororesin was dissolved in a quick-drying organic solvent was applied to the surface of the film, dried and cured. Next, this film was washed with water and dried to obtain a backing pad. A double-sided tape was pressure-bonded to the PET film surface of the backing pad thus obtained and cut out to a predetermined size.
このようにして製造したバッキングパッドの液滴吸収時間を測定したところ600秒以上であった。また、シリコンウェーハを使用し、親水性処理した場合と撥水性処理した場合で研磨荷重と同程度の圧力下(200g/cm2)で静止摩擦係数を測定した。その結果、親水性のウェーハの場合には、0.54、撥水性ウェーハの場合には0.54となり、親水性のウェーハでも、撥水性のウェーハでも、本保持フィルムを用いれば市販の保持フィルムよりも摩擦係数が大きくなり、かつ、親水性のウェーハを使用しても、市販の保持フィルムと撥水性ウェーハの組み合わせと同等の摩擦係数が得られることが確認された。 When the droplet absorption time of the backing pad produced in this way was measured, it was 600 seconds or more. Further, using a silicon wafer, the static friction coefficient was measured under the same pressure as the polishing load (200 g / cm 2 ) between the hydrophilic treatment and the water repellent treatment. As a result, in the case of a hydrophilic wafer, it becomes 0.54, and in the case of a water-repellent wafer, it becomes 0.54. If this holding film is used for both a hydrophilic wafer and a water-repellent wafer, a commercially available holding film is obtained. It was confirmed that even when a hydrophilic wafer is used, a friction coefficient equivalent to that of a combination of a commercially available holding film and a water-repellent wafer can be obtained.
次に、このバッキングパッドを用いて実際にワークの研磨を行った。
研磨後、実施例1と同様にウェーハエッジの汚れの検出を行った。
Next, the workpiece was actually polished using the backing pad.
After polishing, the wafer edge contamination was detected in the same manner as in Example 1.
その結果、撥水性のウェーハを使用しても、親水性のウェーハを使用してもエッジ部に汚れは発生しなかった。これにより、本発明のバッキングパッドの効果が確認された。 As a result, no contamination occurred on the edge portion even when a water-repellent wafer was used or a hydrophilic wafer was used. Thereby, the effect of the backing pad of the present invention was confirmed.
(比較例)
従来の、保持フィルムが親水性であるバッキングパッドを用いて実施例と同様に静止摩擦係数を測定した。また、このバッキングパッドを用いてシリコンウェーハの研磨を行い、研磨後にウェーハエッジの汚れの検出を行った。
(Comparative example)
The static friction coefficient was measured in the same manner as in the Examples using a conventional backing pad having a hydrophilic holding film. Further, the silicon wafer was polished using the backing pad, and the contamination of the wafer edge was detected after the polishing.
その結果、静止摩擦係数は、親水性のウェーハの場合には0.25、撥水性のウェーハの場合には0.35となり、親水性のウェーハの場合では大きく低下した。
また、親水性のウェーハを使用した場合にエッジ部に汚れが発生した(図6)。
As a result, the coefficient of static friction was 0.25 in the case of a hydrophilic wafer and 0.35 in the case of a water-repellent wafer, and greatly decreased in the case of a hydrophilic wafer.
Further, when a hydrophilic wafer was used, the edge portion was soiled (FIG. 6).
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has any configuration that has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention and that exhibits the same effects. Are included in the technical scope.
11…基材、 12…吸水性樹脂層、 13…撥水性樹脂層、
14…気孔、 15…気孔、 16…保持フィルム、 17…両面テープ、
18…保持盤本体、 19…両面テープ、 20…テンプレート、 22…定盤、
23…研磨布、 101…バッキングパッド、
31…ウェーハ保持手段、 32…保持盤本体、 33…研磨スラリー、
34…バッキングパッド、 35…テンプレート、 36…研磨布、
37…定盤、
41…基材、 42…保持フィルム、 43…気孔、 44…多孔質銀面層、
45…保持フィルム、 46…開口した気孔、
W…ワーク。
11 ... Base material, 12 ... Water-absorbing resin layer, 13 ... Water-repellent resin layer,
14 ... pores, 15 ... pores, 16 ... holding film, 17 ... double-sided tape,
18 ... Main body of holding plate, 19 ... Double-sided tape, 20 ... Template, 22 ... Surface plate,
23 ... polishing cloth, 101 ... backing pad,
31 ... Wafer holding means, 32 ... Holding plate body, 33 ... Polishing slurry,
34 ... backing pad, 35 ... template, 36 ... polishing cloth,
37 ... surface plate,
41 ... Substrate, 42 ... Holding film, 43 ... Pore, 44 ... Porous silver surface layer,
45 ... holding film, 46 ... open pores,
W ... Work.
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