(57)【要約】      （修正有）【課題】厚み２０〜８０μｍと極薄肉の半導体基板の研磨加工時に、半導体基板がキャリア部の保持リング内壁から研磨装置外への飛び出しの無い基板キャリアヘッドの提供。【解決手段】基板キャリアヘッドのバッキング材ＢＭとして、密着層と弾性発泡体中間層１９２と可撓性ゴム膜基材層１９３とを接着した可撓性積層体１９を用い、この可撓性積層体１９は、前記密着層と基板Ｗとの剥離力（ＪＩＳ  Ｋ−６８５４に準拠）が１０ｍＮ／１２．７ｍｍ幅以下で、前記密着層表面から基板Ｗを平行にずらす剪断力が１．０Ｎ／ｃｍ２以上であり、密着層が環状溝で基板Ｗが貼付される円形可撓性密着層１９１ａ部分と円環状保持リング２２を接着させる円環状可撓性密着層１９１ｂ部分に二分割されている。【選択図】図１
2014108485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層（１９１）の背面に弾性樹脂発泡体シート中間層（１９２）を、その弾性樹脂発泡体シート中間層の背面に可撓性ゴム膜基材層（１９３）を接着した円盤状可撓性積層体（１９）を用い、この円盤状可撓性積層体のポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層（１９１）の基板を保持する円形領域（１９１ａ）と円環状保持リングを接着する円環状ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層領域（１９１ｂ）に２分割する溝幅０．５〜２ｍｍの環状溝（１９１ｃ）をポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層（１９１）および弾性樹脂発泡体シート中間層（１９２）に設けた円盤状可撓性積層体（１９）の前記円環状ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層領域（１９１ｂ）に円環状保持リング（２２）を接着したバッキング材であって、前記ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂円形密着層（１９１ａ）で基板キャリア領域部（４）を形成し、前記環状保持リング（２２）の内側側壁と前記ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂円形密着層（１９１ａ）下面とで形成される空間で基板収納ポケット部（４ａ）を形成したバッキング材であり、
前記円盤状可撓性積層体（１９）のポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層（１９１ａ，１９１ｂ）がこのポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂円形密着層（１９１ａ）に貼着される基板表面とポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層との剥離力（ＪＩＳ Ｋ−６８５４に準拠）が１０ｍＮ／１２．７ｍｍ幅以下で、前記ポリオルガ
ノシロキサン系シリコーン樹脂円形密着層（１９１ａ）表面から基板を平行にずらす剪断力が１．０Ｎ／ｃｍ２以上であるポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層（１９１）である、
ことを特徴とする研磨装置のキャリアヘッド構造用バッキング材（ＢＭ）。
【請求項２】
中空スピンドル軸（１０５）に軸承されたお椀状主体部（１０４）、前記お椀状主体部の下面外周縁部に中央に円筒状刳り抜き部（１０６）を有し、その円筒状刳り抜き部（１０６）の中心点を中心とする同一円周上の３等間隔位置に３つの刳り貫き部(１０７，１
０７，１０７) を有する断面凹状中間板（１０８）を設け、
前記断面凹状中間板（１０８）の円筒状刳り抜き部（１０６）内壁に前記中空スピンドル軸（１０５）内に設けられた気体供・排気兼用の給管（１６）の先端を内蔵する中空シャフト（２）を垂直に固定し、この中空シャフト（２）の下先端部を球面軸受け（３）で軸受けし、前記気体供給・排気兼用の管（１６）の下先端は中央部に鉛直方向に流体通路（８ａ）が設けられ、この気体通路（８ａ）に通じて狭い空間（８ｂ）が形成された断面凹状剛体製支持板（８）の前記気体通路（８ａ）内壁に固定され、
前記断面凹状中間板（１０８）の３つの刳り貫き部(１０７，１０７，１０７)内には、前記お椀状主体部（１０４）の上面から下面を貫通して高さ調整ボルト（１１ｂ）を高さ位置調整装置（１１）の頭部に備え、下部に設けた固定用円板（１１ａ）と、この固定用円板（１１ａ）と係合する鈎状係合フランジ（９ｂ）を存在させ、前記鈎状係合フランジ（９ｂ）の下部は前記断面凹状剛体製支持板（８）上面に固定して設け、３つの刳り貫き部(１０７，１０７，１０７)内の前記固定用円板（１１ａ）と鈎状係合フランジ（９ｂ）が占める空間部分を除いた空間は圧空流通路（１８ａ）として利用し、
前記断面凹状剛体製支持板（８）の下面および前記お椀状主体部（１０４）の環状円周部下面に、請求項１記載のキャリアヘッド構造用バッキング材（ＢＭ）の可撓性ゴム膜基材層（１９３）裏面を接着してポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂円形密着層（１９１ａ）とポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂円環状密着層（１９１ｂ）が下方を向くようにし、前記断面凹状剛体製支持板（８）下面の狭い空間（８ｂ）と前記円盤状可撓性積層体（１９）背面とで隙間が０．１〜０．３ｍｍの機密性の高い空間（２１）が形成され、前記ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂円形密着層（１９１ａ）を基板キャリア部（４）として形成し、
および
前記断面凹状中間板（１０８）下面外周縁より上下に伸縮自在な環状ベローズ（１１０）を垂下させ、その環状ベローズ下環状端面を前記断面凹状剛体製支持板（８）の上面に設けた固定プレート（８ａ）に固定し、前記環状ベローズ（１１０）内壁と前記断面凹状剛体製支持板（８）の凹部とで前記断面凹状剛体製支持板（８）の上面凹部に圧空により背圧を負荷させることができる空間部（１８）を形成した構造を採る、基板のキャリアヘッド構造（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨装置のキャリアヘッド構造（基板ホルダー）に用いられるバッキング材およびそれを用いた基板のキャリアヘッド構造に関する。特に、本件特許出願人が先に特許出願した特開２００１−１０５３０５号（特許文献１）および特開２０１２−９１２４０号（特許文献２）の半導体基板をキャリアヘッドの下部中央に設けられた可撓性弾性ゴム製バッキング膜下面とキャリアヘッドの下部外周縁に設けた環状保持リングの内壁とで形成される基板収納ポケット部に半導体基板を収納して保持し、この半導体基板を保持するキャリアヘッドを回転させながら下降して研磨定盤（プラテン）の研磨布に半導体基板を当接・摺擦させて前記可撓性弾性ゴム製バッキング膜背面より加圧空気を吹き込みながら半導体基板の研磨を行い、研磨加工後はキャリアヘッドを上昇させ、ついで、次工程の研磨工程ステージまたはアンローディングステージへと研磨加工された基板を保持したままキャリアヘッドを移動させるのに用いられる半導体基板のキャリアヘッド構造に係る発明の改良発明であり、先の発明が基板を水貼りで前記キャリアヘッドの可撓性弾性ゴム製バッキング膜下面に保持する工程を不要とし、バッキング材の表面層の密着力を利用して基板をキャリアヘッドに保持可能としたキャリアヘッド構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板を水貼りで前記キャリアヘッドの可撓性弾性ゴム製バッキング膜下面に保持するキャリアヘッド構造として、前記特開２００１−１０５３０５号公報（特許文献１）は、回転する駆動軸に軸承された定盤に貼付されている研磨布表面に、キャリア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擦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ヘッド構造であって、前記キャリアヘッド構造は中空スピンドル軸に軸承されたお椀状主体部、該お椀状主体部の下端部に水平方向に固定された可撓性材よりなるダイヤフラム、該ダイヤフラムに固定された中央部に鉛直方向に気体通路が設けられ、下面の前記気体通路部に通じて形成された凹部を有する剛体製支持板、前記気体通路の気体を給排出できる手段、お椀状主体部の内側とダイヤフラムの上面側とで形成される加圧室に気体を供給する手段、該剛体製支持板の下面に可撓性膜を該剛体製支持板と該可撓性膜で隙間が０．１〜０．３ｍｍの機密性の高い空間が形成されるように可撓性膜を取り付けた基板キャリア部、該可撓性膜の下面よりは突出して前記剛体製支持板の下部外周縁に取り付けられた環状保持リング、および、前記環状保持リングの側壁と該可撓性膜の下面とで形成された基板収納ポケット部、と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のヘッド構造を提案する。
【０００３】
また、特許第５,０７２,１６１号明細書（特許文献３）は、ウェハキャリヤヘッドであって、
保持リングを備え、前記保持リングが外側ハウジングから突出している前記外側ハウジングと、
前記外側ハウジングの内側に配置され、かつ前記外側ハウジングに固定され、前記保持リングにより包囲される領域内に位置決めされた内側リングを備える内側ハウジングとを備え、
前記内側リングは、前記内側ハウジングに対し動くことができ且つ軟質メンブレン（可撓性膜）を有し、当該軟質メンブレンは、ウェハの縁部を封着し、ウェハ搬送中に前記ウェハの面を保持し、前記ウェハが研磨面上に降下するときに前記ウェハの当該面を加圧するように、大きさと位置が決められ、
前記保持リングは、前記内側リングとは独立して前記外側ハウジングに対して動くことができ、
前記内側リングと前記内側ハウジングとは、前記内側リングが延び又は縮むことができ
る垂直方向距離を制限するように構成される、
ことを特徴とするウェハキャリヤヘッドを提案する。
【０００４】
さらに、前述の特開２０１２−９１２４０号公報（特許文献２）は、
中空スピンドル軸（１０５）に軸承されたお椀状主体部（１０４）、前記お椀状主体部の下面外周縁部に中央に中円筒状刳り抜き部（１０６）を有し、その円筒状刳り抜き部（１０６）の中心点を中心とする同一円周上の３等間隔位置に３つの刳り貫き部(１０７，
１０７，１０７) を有する断面凹状中間板（１０８）を設け、
前記断面凹状中間板（１０８）の円筒状刳り抜き部（１０６）内壁に前記中空スピンドル軸（１０５）内に設けられた気体供・排気兼用の給管（１６）の先端を内蔵する中空シャフト（２）を垂直に固定し、この中空シャフト（２）の下先端部を球面軸受け（３）で軸受けし、前記気体供給・排気兼用の管（１６）の下先端は中央部に鉛直方向に流体通路（８ａ）が設けられ、この気体通路（８ａ）に通じて狭い空間（８ｂ）が形成された断面凹状剛体製支持板（８）の前記気体通路（８ａ）内壁に固定され、
前記断面凹状中間板（１０８）の３つの刳り貫き部(１０７，１０７，１０７) 内には
、前記お椀状主体部（１０４）の上面から下面を貫通して高さ調整ボルト（１１ｂ）を高さ位置調整装置（１１）の頭部に備え、下部に設けた固定用円板（１１ａ）と、この固定用円板（１１ａ）と係合する鈎状係合フランジ（９ｂ）を存在させ、前記鈎状係合フランジ（９ｂ）の下部は前記断面凹状剛体製支持板（８）上面に固定して設け、３つの刳り貫き部(１０７，１０７，１０７)内の前記固定用円板（１１ａ）と鈎状係合フランジ（９ｂ）が占める空間部分を除いた空間は圧空流通路（１８ａ）として利用し、
前記断面凹状剛体製支持板（８）の下面に可撓性膜（１９）を断面凹状剛体製支持板下面の狭い空間（８ｂ）とこの可撓性膜（１９）とで隙間が０．１〜０．３ｍｍの機密性の高い空間（２１）が形成されるように可撓性膜（１９）を取り付けた基板キャリア部（４）を設け、前記凹状剛体製支持板（８）の下部外周縁位置に存在する前記可撓性膜（１９）の下面に環状保持リング（２２）取り付け、この環状保持リング（２２）の側壁内側と前記可撓性膜（１９）下面とで形成される空間で基板収納ポケット部（４ａ）を形成し、
および、
前記断面凹状中間板（１０８）下面外周縁より上下に伸縮自在な環状ベローズ（１１０）を垂下させ、その環状ベローズ下環状端面を前記断面凹状剛体製支持板（８）の上面に設けた固定プレート（８ａ）に固定し、前記環状ベローズ（１１０）内壁と前記断面凹状剛体製支持板（８）の凹部とで前記断面凹状剛体製支持板（８）の上面凹部に圧空により背圧をかけることができる空間部（１８）を形成した、
構造を採る基板のキャリアヘッド構造（１）を提案する。
【０００５】
前記特許文献１から３記載のキャリアヘッド構造は、バッキング材である可撓性膜に水膜を形成させ、基板をキャリアヘッド構造の可撓性膜に水貼りして基板を保持するものである。上記保持リング（２２）は、キャリアヘッド構造の回転軸を回転させて基板を研磨パッドに当接させ、摺擦して基板表面を研磨する際に基板が回転遠心力によりキャリアヘッド外へ飛び出すことを防止する機能を有する。しかし、水膜の厚みが不均一な欠点は、キャリアヘッド構造の前記可撓性膜背面に供給される加圧空気の空気圧の変動により基板下面の研磨パッド表面平常の追従性を補っているが、基板の研磨表面の粗さが０．２μｍ以下を要求する半導体装置メーカーは、基板の研磨表面の粗さのＴＴＶ（total thickness variationの略語。ウェハ平坦度の評価項目の１つで、ウェハ裏面を基準面として厚み
方向に測定した高さのウェハ全面における最大値と最小値の差）を更に改良できるよう要望する。
【０００６】
本願特許出願人は、特開２０１１−６７０号公報（特許文献４）の段落００３８記載において、回転軸に軸承された剛体製基台の表面に粘着剤層を介して基板密着層を表面層に設けた基材フィルムを積層した基板ホルダー（キャリアヘッド構造）であって、前記基板
密着層がこの基板密着層に貼着される基板表面と基板密着層との剥離力（ＪＩＳ Ｋ−６
８５４に準拠）が１０ｍＮ／１２．７ｍｍ幅以下で、前記基板密着層表面から基板を平行にずらす剪断力が１．０Ｎ／ｃｍ２以上であるポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂層で形成されていることを特徴とする基板ホルダーを提案した。
【０００７】
前記基板ホルダー（キャリアヘッド構造）は、基板を保持する水膜を必要とせず、より研磨加工基板の表面ＴＴＶが０．８３μｍと良好な加工基板が得られるが、保持リング内側に近い研磨加工基板縁部が従来の研磨ヘッドキャリア構造を用いて研磨加工された加工基板と同様に山だれする傾向があることが見出された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１０５３０５号公報
【特許文献２】特開２０１２−９１２４０号公報
【特許文献３】特許第５,０７２,１６１号明細書
【特許文献４】特開２０１１−６７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記特許文献４記載の基板ホルダーの外周縁部に円環状保持リングを接着し、ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂層下面と円環状保持リング内側縁で囲まれた領域で基板貼付領域を形成したキャリアヘッド構造は、キャリアヘッド構造からの基板の取り外しが容易であり、研磨加工基板のＴＴＶ改良効果は見受けられるが、研磨加工基板縁部の山だれ防止効果の改良が半導体装置メーカーの希望する値に伴わない欠点がある。
【００１０】
本願発明者らは、前記ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層の背面に弾性樹脂発泡体シート中間層を、その弾性樹脂発泡体シート中間層の背面に前記特許文献２開示の可撓性ゴム膜基材層を接着した円盤状可撓性積層体を用い、この円盤状可撓性積層体のポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層の基板を保持する円形領域と円環状保持リングを接着する円環状ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層領域に２分割する溝幅０．５〜２ｍｍの溝をポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層および弾性樹脂発泡体シート中間層に設けることにより、基板の研磨加工時に前記円形可撓性積層体領域に掛かる応力が円環状保持リングを接着保持する円環状可撓性積層体領域を引っ張る応力が低減して研磨加工基板の縁部の山だれの解消に役立つと着想し、本発明に到った。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の発明は、
ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層（１９１）の背面に弾性樹脂発泡体シート中間層（１９２）を、その弾性樹脂発泡体シート中間層の背面に可撓性ゴム膜基材層（１９３）を接着した円盤状可撓性積層体（１９）を用い、この円盤状可撓性積層体のポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層（１９１）の基板を保持する円形領域（１９１ａ）と円環状保持リング（２２）を接着する円環状ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層領域（１９１ｂ）に２分割する溝幅０．５〜２ｍｍの環状溝（１９１ｃ）をポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層（１９１）および弾性樹脂発泡体シート中間層（１９２）に設けた円盤状可撓性積層体（１９）の前記円環状ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層領域（１９１ｂ）に円環状保持リング（２２）を接着したバッキング材であって、前記ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂円形密着層（１９１ａ）で基板キャリア領域部（４）を形成し、前記環状保持リング（２２）の内側側壁と前記ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂円形密着層（１９１ａ）下面とで形成される空間で基板収納ポケット部（４ａ）を形成したバッキング材であり、
前記円盤状可撓性積層体（１９）のポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層（１９１ａ，１９１ｂ）がこのポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂円形密着層（１９１ａ）に貼着される基板表面とポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層との剥離力（ＪＩＳ Ｋ−６８５４に準拠）が１０ｍＮ／１２．７ｍｍ幅以下で、前記ポリオルガ
ノシロキサン系シリコーン樹脂円形密着層（１９１ａ）表面から基板を平行にずらす剪断力が１．０Ｎ／ｃｍ２以上であるポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層（１９１）である、
ことを特徴とする研磨装置のキャリアヘッド構造用バッキング材（ＢＭ）にある。
【００１２】
請求項２の発明は、
中空スピンドル軸（１０５）に軸承されたお椀状主体部（１０４）、前記お椀状主体部の下面外周縁部に中央に円筒状刳り抜き部（１０６）を有し、その円筒状刳り抜き部（１０６）の中心点を中心とする同一円周上の３等間隔位置に３つの刳り貫き部(１０７，１
０７，１０７) を有する断面凹状中間板（１０８）を設け、
前記断面凹状中間板（１０８）の円筒状刳り抜き部（１０６）内壁に前記中空スピンドル軸（１０５）内に設けられた気体供・排気兼用の給管（１６）の先端を内蔵する中空シャフト（２）を垂直に固定し、この中空シャフト（２）の下先端部を球面軸受け（３）で軸受けし、前記気体供給・排気兼用の管（１６）の下先端は中央部に鉛直方向に流体通路（８ａ）が設けられ、この気体通路（８ａ）に通じて狭い空間（８ｂ）が形成された断面凹状剛体製支持板（８）の前記気体通路（８ａ）内壁に固定され、
前記断面凹状中間板（１０８）の３つの刳り貫き部(１０７，１０７，１０７)内には、前記お椀状主体部（１０４）の上面から下面を貫通して高さ調整ボルト（１１ｂ）を高さ位置調整装置（１１）の頭部に備え、下部に設けた固定用円板（１１ａ）と、この固定用円板（１１ａ）と係合する鈎状係合フランジ（９ｂ）を存在させ、前記鈎状係合フランジ（９ｂ）の下部は前記断面凹状剛体製支持板（８）上面に固定して設け、３つの刳り貫き部(１０７，１０７，１０７)内の前記固定用円板（１１ａ）と鈎状係合フランジ（９ｂ）が占める空間部分を除いた空間は圧空流通路（１８ａ）として利用し、
前記断面凹状剛体製支持板（８）の下面および前記お椀状主体部（１０４）の環状円周部下面に、請求項１記載のキャリアヘッド構造用バッキング材（ＢＭ）の可撓性ゴム膜基材層（１９３）裏面を接着してポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂円形密着層（１９１ａ）とポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂円環状密着層（１９１ｂ）が下方を向くようにし、前記断面凹状剛体製支持板（８）下面の狭い空間（８ｂ）と前記円盤状可撓性積層体（１９）背面とで隙間が０．１〜０．３ｍｍの機密性の高い空間（２１）が形成され、前記ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂円形密着層（１９１ａ）を基板キャリア部（４）として形成し、
および
前記断面凹状中間板（１０８）下面外周縁より上下に伸縮自在な環状ベローズ（１１０）を垂下させ、その環状ベローズ下環状端面を前記断面凹状剛体製支持板（８）の上面に設けた固定プレート（８ａ）に固定し、前記環状ベローズ（１１０）内壁と前記断面凹状剛体製支持板（８）の凹部とで前記断面凹状剛体製支持板（８）の上面凹部に圧空により背圧を負荷させることができる空間部（１８）を形成した構造を採る、基板のキャリアヘッド構造（１）にある。
【発明の効果】
【００１３】
バッキング材である円盤状可撓性積層体（１９）の密着層（１９１）および弾性樹脂発泡体シート（１９２）に環状溝（１９１ｃ）を設けることにより基板を密着保持するポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂円形密着層（１９１ａ）領域部分と保持リング（２２）を接着するポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂円環状密着層（１９１ｂ）領域部分に切り離して用いるので研磨加工された基板の縁部山だれの程度が低い値に解消される。また、円盤状可撓性積層体（１９）表面に水貼りが不要であるので、研磨加工された
半導体基板のキャリアヘッド構造（１）からの取り外しが容易となる。さらに、磨耗した環状保持リング（２２）を円盤状可撓性積層体（１９）から取り外す作業および新品の環状保持リング（２２）を円盤状可撓性積層体（１９）に密着する取替作業が容易となる。また、弾性樹脂発泡シート中間層（１９２）の採用により半導体基板表面の研磨布表面凹凸形状の追従性が向上し、得られる研磨加工基板のＴＴＶが向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１はバッキング材の正面断面図である。
【図２】図２は基板のキャリアヘッド構造の断面図である。
【図３】図３は図２に示す基板のキャリアヘッド構造のＡ−Ａ方向から断面凹状中間板を見た平面図である。
【図４】図４は、研磨加工された１５０ｍｍ径半導体基板の直径方向５ｍｍ間隔の表面粗さを示す分布図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１に示すバッキング材は、ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層１９１の背面に弾性樹脂発泡体シート中間層１９２を、その弾性樹脂発泡体シート中間層の背面に可撓性ゴム膜基材層１９３を接着した円盤状可撓性積層体１９を用い、この円盤状可撓性積層体のポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層１９１の基板を保持する円形領域１９１ａと円環状保持リングを接着する円環状ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層領域１９１ｂに２分割する溝幅０．５〜２ｍｍの環状溝１９１ｃをポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層１９１および弾性樹脂発泡体シート中間層１９２に設けた円盤状可撓性積層体１９の前記円環状ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層領域１９１ｂに円環状保持リング２２を接着したバッキング材であって、前記ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂円形密着層１９１ａで基板キャリア領域部４を形成し、前記円環状保持リング２２の内側側壁と前記ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂円形密着層１９１ａ下面とで形成される空間で基板収納ポケット部４ａを形成した研磨装置のキャリアヘッド構造用バッキング材ＢＭを示す。
【００１６】
前記環状溝１９１ｃは、溝幅が０．５〜２ｍｍであり、溝深さは２〜３ｍｍであり、溝底が可撓性ゴム膜基材層１９３表面に到るのが好ましい。
【００１７】
基板収納ポケット部４ａでポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂円形密着層１９１ａ下面に密着された半導体基板ｗは、円盤状可撓性積層体１９の背面に供給された加圧空気により研磨定盤の研磨布の凹凸形状に追従することとなる。
【００１８】
前記可撓性ゴム膜基材層１９３素材としては、特許文献１に記載されるゴム物質、ゴム物質と熱可塑性エラストマーもしくは粘着性を有する熱可塑性樹脂の混合物が挙げられる。
【００１９】
ゴム物質としては、ブチルゴム、クロロプレンゴム、シリコーンゴム、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、エチレン・プロピレン・ブタジエン共重合体ゴム、エチレン・プロピレン共重合体ゴム、ブロム化スチレン・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、ブロム化スチレン・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、ブタジエン・アクリロニトリル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、ブロム化スチレン・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、ブロム化スチレン・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、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、フッ化ビニリデ
ン・エチレン共重合体ゴム等が挙げられる。これらは架橋されていてもよい。
【００２０】
熱可塑性エラストマーまたは粘着性を有する熱可塑性樹脂としては、エチレン・酢酸ビニル共重合体、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、エチレン・アクリル酸メチル・２−エチルヘキシルアクリレート共重合体等が挙げられる。
【００２１】
混合物の場合、ゴム物質は両者中の３０〜９７重量％、熱可塑性エラストマーまたは粘着性熱可塑性樹脂は７０〜３重量％の割合で用いられる。ゴム物質は、可撓性ゴム膜の延展性と、伸びに対する戻りの目的で、熱可塑性エラストマーまたは熱可塑性樹脂は、可撓性ゴム膜の強度、硬度、耐熱性向上の目的で使用される。
【００２２】
可撓性ゴム膜基材層１９３の物性としては、硬さ（ＪＩＳ Ｋ−６３０１）が１０〜１
００、好ましくは３５〜８５、引張強度（ＪＩＳ Ｋ−６３０１）が３０〜２００ｋｇｆ
／ｃｍ2、好ましくは５０〜１５０ｋｇｆ／ｃｍ2、引張伸度（ＪＩＳ Ｋ−６３０１）が
５０〜１０００％、２００〜８００％、厚みが０．０３〜２ｍｍ、好ましくは、０．０５〜１．５ｍｍである。
【００２３】
弾性樹脂発泡体シート中間層１９２素材としては、ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォーム、ポリプロピレンフォーム、ポリスチレンフォーム等の圧縮弾性率が高い発泡体シート状物が用いられる。厚みは、２〜３．５ｍｍが好ましい。かかる弾性樹脂発泡体シートは、例えば、ニッタハース株式会社よりバッキング材“Ｒ３０１”（商品名）、日本スチレンペーパー株式会社より“ミラマット”(商品名)、“キャプロン”(商品名)およびミラボード(商品名)として市販されている。
【００２４】
半導体基板と直接接触する密着層１９１は、ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層であり、この密着層１９１ａと半導体基板間の剥離力（ＪＩＳ Ｋ−６８５４に準
拠）が１０ｍＮ／１２．７ｍｍ幅以下で、半導体基板をポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層１９１ａから横方向に平行にずらす剪断力が１．０Ｎ／ｃｍ２以上である。ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層１９１の厚みは、５〜１００μｍ、好ましくは５〜３０μｍである。
【００２５】
ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層１９１と前記弾性樹脂発泡体シート１９２間の密着力が５０ｇｆ／２５ｍｍ幅以下より低いときは、接着剤、粘着剤、または、プライマーの０．５〜１０μｍ層を弾性樹脂発泡体シート１９２上に設けてからポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層形成液状塗工剤を塗布し、乾燥させて密着層１９１を形成させる。
【００２６】
前記密着層１９１は、市場で販売されている剥離紙／粘着剤層／ベースフィルム／密着層１９ｂ／剥離紙積層体よりなる両面固定シート、例えば、フジコピアン株式会社からＦＩＸＦＩＬＭ（商品名）シリーズのＳＴＤ１，ＳＴＤ２，ＨＧ１，ＨＧ２（密着層片面）グレード名で、ＨＧＷ１，ＨＧＷ２（密着層両面）、あるいは丸石産業株式会社より販売されている“Ｑ-Ｃｈｕｃｋ”シリーズ（商品名）の剥離紙／ポリオルガノシロキサン系
シリコーン樹脂粘着剤層、合成ゴム系粘着剤層またはアクリル系粘着剤層／ベースフィルム／密着層１９ｂ／剥離紙積層体もしくは剥離紙／ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂粘着剤層、合成ゴム系粘着剤層またはアクリル系粘着剤層／密着層１９ｂ／剥離紙積層体を購入し、剥離紙を引き剥がしてから用いてもよい。
【００２７】
密着層（１９１）のポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂素材としては、両末端に
のみビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーンと、両末端及び側鎖にビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーンと、末端にのみビニル基を有する分岐上ポリオルガノシロキサンからなるシリコーンと、末端及び側鎖にビニル基を有する分岐上ポリオルガノシロキサンからなるシリコーンとから選ばれる少なくとも１種のシリコーンを共重合および架橋させて得たポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂が利用できる。
【００２８】
架橋剤としては、オルガノハイドロジエンポリシロキサンが好ましい。
【００２９】
架橋促進剤としては、３−メチル−１−ブテン−３−オールが好ましい。
【００３０】
架橋反応に用いる白金系触媒としては、塩化第一白金酸、塩化第二白金酸などの塩化白金酸、塩化白金酸のアルコール化合物、アルデヒド化合物あるいは塩化白金酸と各種オレフィンとの鎖塩などがあげられる。架橋反応して得たポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂は、シリコーンゲルのような柔軟性を持ったものとなり、この柔軟性が被着体である半導体基板ｗとの密着を容易にさせる。
【００３１】
このポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層１９１の硬度は、アスカーＦＰ硬度２５以上で、アスカーＣＳＣ２硬度で８０以下である。ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂円形密着層１９１ａに貼着される半導体基板表面とポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層１９１ａとの剥離力（ＪＩＳ Ｋ−６８５４に準拠）が１０ｍＮ／
１２．７ｍｍ幅以下で、前記ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂円形密着層１９１ａ表面から基板を平行にずらす剪断力が１．０Ｎ／ｃｍ２以上である。
【００３２】
円環状保持リング２２素材としては、ガラス繊維補強エポキシ樹脂、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）、ポリアセタール、ＰＥＥＫ樹脂、あるいは、これらの２種以上の積層が使用される。円環状保持リング２２の厚みは、半導体基板ｗの厚みに依存するが、通常、０．０８〜２ｍｍである。研磨定盤の研磨布（研磨パッド）と環状保持リング２２の動摩擦係数は０．３０以上が好ましい。
【００３３】
円盤状可撓性積層体のポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層１９１の基板を保持する円形領域１９１ａと円環状保持リング２２を密着する円環状ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層領域１９１ｂとに２分割する円環状溝１９１ｃをポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層１９１および弾性樹脂発泡体シート中間層１９２に設ける円環状溝は、切削作業により行う。
【００３４】
図２に示す本願発明の基板のキャリアヘッド構造１において、４は研磨装置における基板キャリアヘッド、１０５は中空スピンドル軸、１０４はお椀状主体部、１０５ａはカプラでお椀状主体部を中空スピンドル軸１０５の下部に軸承する。前記お椀状主体部の下面外周縁部に中央に円筒状刳り抜き部１０６を有し、その円筒状刳り抜き部１０６の中心点Ｏを中心とする同一円周上の３等間隔位置に３つの刳り貫き部１０７，１０７，１０７を有する断面凹状中間板１０８を設ける。
【００３５】
前記断面凹状中間板１０８の円筒状刳り抜き部１０６内壁に前記中空スピンドル軸１０５内に設けられた気体供・排気兼用の給管（ポリウレタン製コイルチューブ）１６の先端を内蔵する中空シャフト２を垂直に固定し、この中空シャフト２の下先端部を球面軸受け３でピボット軸受けする。球面軸受け３は断面凹状剛体製支持板８の上方凹部空間８ｃ内に設けられる。
【００３６】
前記気体供給・排気兼用の管１６の下先端は、断面凹状剛体製支持板８中央部に設けた
前記上方凹部空間８ｃに連通する中央部に鉛直方向に流体通路８ａが設けられ、この気体通路８ａに通じて狭い空間８ｂが形成された断面凹状剛体製支持板８の前記気体通路８ａ内壁にクイックシール継ぎ手１６ａを用いて固定される。
【００３７】
前記断面凹状中間板１０８の３つの刳り貫き部１０７，１０７，１０７内には、前記お椀状主体部１０４の上面に固定したフランジ１１ｃを利用して前記お椀状主体部１０４の上面から下面を貫通して高さ調整ボルト１１ｂを高さ位置調整装置１１の頭部に備え、その下部に設けた固定用円板１１ａと、この固定用円板１１ａと係合する鈎状係合フランジ９ｂを備えたフランジリング９が存在する。高さ調整ボルト１１ｂの時計方向周りの回動によりキャリア部４を下降、高さ調整ボルト１１ｂの逆時計方向周りの回動によりキャリア部４を上昇させ、研磨定盤の研磨布表面に対する半導体基板の高さ位置を微調整できる。３つの刳り貫き部１０７，１０７，１０７ 内に設けられる高さ調整ボルト１１ｂの各
軸心（Ｏ１，Ｏ２，Ｏ３）は、前記円筒状刳り抜き部１０６の中心点Ｏを持つ円の同一円周上に等間隔位置（正三角形の頂点）に在る。(図３参照)
【００３８】
前記鈎状係合フランジ９ｂの下部は前記断面凹状剛体製支持板８上面に固定して設け、３つの刳り貫き部１０７，１０７，１０７内の前記固定用円板１１ａと鈎状係合フランジ９ｂが占める空間部分を除いた空間は圧空流通路１８ａとして利用される。前記剛体製支持板８の素材は、アルミニウム、ステンレスが使用できる。
【００３９】
前記断面凹状剛体製支持板８の下面および前記お椀状主体部１０４の環状円周部下面に、前記キャリアヘッド構造用バッキング材ＢＭの可撓性ゴム膜基材層１９３裏面を接着剤Ｓで接着してポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂円形密着層１９１ａとポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂円環状密着層１９１ｂが下方を向くようにし、前記断面凹状剛体製支持板８下面の狭い空間８ｂと前記円盤状可撓性積層体１９背面とで隙間が０．１〜０．３ｍｍの機密性の高い空間２１が形成され、前記ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂円形密着層１９１ａを基板キャリア部４として形成する。また、円環状保持リング２２の側壁内側と前記ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂円形密着層１９１ａ下面とで形成される空間を基板収納ポケット部４ａとする。
【００４０】
図２に戻って、前記断面凹状中間板１０８の下面外周縁より上下に伸縮自在な環状ベローズ１１０を垂下させ、その環状ベローズ１１０の下環状端面を前記断面凹状剛体製支持板８の上面に設けた固定プレート８ａに固定する。この環状ベローズ１１０内壁と前記断面凹状剛体製支持板８の凹部とで前記断面凹状剛体製支持板８の上面凹部に圧空により背圧を負荷させることができる空間部１８が形成される。圧空は、中空スピンドル１０５の内側空間部に導入される。
【００４１】
環状ベローズ１１０は、回転する断面凹状剛体製支持板８の捩じれ防止のため充分な剛性を有する厚み０．１８〜０．２５ｍｍのステンレス鋼製のものが最適である。環状ベローズ１１０は、中空スピンドル軸１０５の回転駆動力を受けたお椀状主体部１０４の回転駆動力を受け、その回転駆動力を断面凹状剛体製支持板８に伝達し、基板キャリアヘッド１のポケット部に収納された半導体基板を水平方向に回転させる働きをする。
【００４２】
この基板キャリア構造１を用いて半導体基板の裏面を研磨加工する工程は、次のように行われる。
【００４３】
予め、仮置台に搬送されてきた半導体基板上方に基板キャリアヘッド構造１のキャリア部４を移動させ、基板キャリアヘッド部を下降させて半導体基板上に当接させ、ついで加圧室１８に加圧気体を供給してキャリア部４を押圧すると円盤状可撓性積層体１９の円形密着層１９１ａと半導体基板間ポケット部４ｂの空気が排出されてポケット部が減圧され
、基板がキャリア部４に当接し、基板は円形密着層１９１ａの密着力で固定保持される。この基板保持の際、基板はポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層１９１ａに前記ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層１９１ａ表面から基板を平行にずらす剪断力１．０Ｎ／ｃｍ２以上で固定密着保持される。
【００４４】
ついで、基板を保持したキャリアヘッド構造１を研磨定盤の研磨布（研磨パッド）上方に移動させた後、キャリアヘッド構造１の中空スピンドル１０５を回転させながら下降させて基板を研磨定盤の研磨布に当接するとともに、管１６に加圧空気を導入し円盤状可撓性積層体１９を膨張させ、加圧室１８に供給された加圧気体と膨張した円形可撓性積層膜１９背面にかかる圧空とによりキャリア部４は基板を研磨定盤の研磨布上に押圧し、基板を研磨布上で回転摺擦させる研磨加工を開始する。
【００４５】
この際、研磨剤スラリーが研磨布表面に供給されつつ、および、中空スピンドル１０５に圧空が供給されて研磨加工は実施される。研磨定盤の回転数は、１０〜１５０ｒｐｍ、基板キャリア部４の回転数は１０〜１５０ｒｐｍ、キャリア部４の円盤状可撓性積層体１９の円形可撓性密着層１９１ａ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／ｃｍ2、好ましくは加圧室１８に供給される気体圧力は１００〜３００ｇ／
ｃｍ2、管１６より円盤状可撓性積層体１９背面に加えられる気体圧力は１００〜２００
ｇ／ｃｍ2が好ましい。
【００４６】
研磨剤スラリーとしては、コロイダルシリカ、酸化セリウム、アルミナ、ベーマイト、二酸化マンガンなどの砥粒を純水に分散した研磨剤スラリー、ＳＣ−１、ＳＣ−２、オゾン水等の研磨液が用いられる。必要により研磨剤スラリー、研磨液には界面活性剤、キレート剤、ｐＨ調整剤、酸化剤、還元剤、防腐剤が配合される。研磨剤スラリーまたは研磨液は５０〜１，５００ｃｃ／分の割合で研磨布面に供給される。
【００４７】
基板の研磨加工の際、研磨布表面の不規則なウネリにより圧力変化を基板は受けるが、基板裏面と円盤状可撓性積層体１９の円形可撓性ゴム基材層１９３と剛体性支持板８間の空間２１に存在する加圧気体により基板裏面の各部分にかかる圧力はパスカルの原理通り均一な圧力となるので、研磨布の表面形状のうねり（微細な凹凸）に基板が容易に追従できる。
【００４８】
基板の研磨加工終了後は、加圧室１８への加圧気体の供給を止め、キャリアヘッド構造１の中空スピンドル軸１０５を研磨布面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円盤状可撓性積層体１９が膨張しているので、および、基板を円形ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層１９１ａより下方向に引っ張って引き剥がす剥離力（ＪＩＳ Ｋ−６８５４に準拠）が１０ｍＮ／１２．７ｍｍ幅以下である
ので、研磨加工された基板はキャリアの円形ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層１９１ａより容易に剥がされる。
【実施例】
【００４９】
実施例１
基板キャリアヘッド構造１として、図２に示すキャリアヘッド構造を用い、直径１５０ｍｍ、ＴＴＶ５９．４４８μｍの半導体基板をＣＭＰ加工した。円盤状可撓性積層体１９として、厚み２０μｍのポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層１９１／厚み２．５ｍｍの弾性ポリウレタン樹脂発泡体基材シート層“Ｒ３０１”（ニッタハース株式会社の商品名）１９２／接着剤／厚み１．５ｍｍの塩化ビニリデン・エチレン共重合体ゴム基材層の積層体を使用した。この積層体の幅１ｍｍ、深さ２．５２ｍｍの円環状溝１９１ｃを設け、円環状密着層（１９１ｂ）表面にガラス繊維補強エポキシ樹脂製円環状保持リングを密着させた。前記ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層１９１ａに貼着
される半導体基板表面と前記ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層１９１ａとの剥離力（ＪＩＳ Ｋ−６８５４に準拠）は、８ｍＮ／１２．７ｍｍ幅で、前記ポリオル
ガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層１９１表面から基板を平行にずらす剪断力は１．８Ｎ／ｃｍ２である。なお、ＣＭＰ研磨液としてフジミインコーポレーテッド株式会社製研磨剤“ＧＬＡＮＺＯＸ−１３０２”（商品名）を使用した。
【００５０】
研磨加工された基板のＴＴＶは、０．５３５μｍであり、Ｋ−ｖａｌｕｅは、３．４５％であった。研磨加工基板直径方向の５ｍｍ間隔の粗さ分布図を図４に示す。
【００５１】
比較例１
基板キャリアヘッド構造１として、特許文献２の図１に示すキャリアヘッド構造（１）を用いる外は実施例１と同様にして直径１５０ｍｍの半導体基板をＣＭＰ加工した。即ち、円盤状可撓性積層体シート１９として実施例１で用いたバッキング材ＢＭにおいて円環状切削溝１９１ｃを設ける前のバッキング材を使用した。
【００５２】
研磨加工された基板のＴＴＶは、０．８３２μｍであり、Ｋ−ｖａｌｕｅは、６．４６％であった。研磨加工基板直径方向の５ｍｍ間隔の粗さ分布図を図４に示す。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明の基板キャリアヘッド構造１は、特許文献２に記載される基板キャリアヘッド構造より基板の研磨パッドへの凹凸形状追従性が優れ、基板縁部の山だれの程度が減少された研磨加工基板を与える。また、磨耗した保持リング２２を新品の保持リング２２に取り替える作業が容易である。
【符号の説明】
【００５４】
ＢＭ  キャリアヘッド構造用バッキング材
１  基板キャリアヘッド構造
２  中空シャフト
３  球面軸受け
４  基板キャリア部
４ａ  基板収納ポケット部
８  断面凹状剛体製支持板
９  鈎状係合フランジ
１１  高さ位置調整装置
１６  気体供給・排気兼用の管
１８，２１  空間部
１８ａ  圧空流通路
１９  円盤状可撓性積層体
１９１  ポリオルガノシロキサン系シリコーン樹脂密着層
１９１ａ  円形可撓性密着層
１９１ｂ  円環状可撓性密着層
１９２  弾性樹脂発泡体シート中間層
１９３  可撓性ゴム膜基材層
２２  円環状保持リング
１０４  お椀状主体部
１０５  中空スピンドル軸
１０６  円筒状刳り抜き部
１０７  刳り貫き部
１０８  断面凹状中間板
１１０  環状ベローズ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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