(57)【要約】　　　（修正有）【課題】強度が高く、良好な研磨面を与えかつ生産性が向上する研磨ベルトを提供する。【解決手段】本発明に係る研磨ベルトは、ウレタン製またはゴム製の継ぎ目の無いベルト基材４と研磨層２を含み、ベルト基材４の間に芯材３を挿入したことを特徴とする。研磨層２は、発泡ポリウレタン、織布若しくは不織布または研磨テープである。芯材３は金属のワイヤー若しくは金属の薄板から成るが、ポリエステル若しくはアラミドの繊維を縒ったもの若しくは織ったものであってもよい。また、研磨ベルトを製造する方法も同時に与えられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
継ぎ目の無いベルト基材と前記ベルト基材の表面に形成された研磨層とから成るベルト式研磨機用の研磨ベルトにおいて、前記ベルト基材の間に芯材を挿入したことを特徴とする研磨ベルト。
【請求項２】
請求項１に記載の研磨ベルトであって、前記ベルト基材は、ウレタン若しくはゴムから成る、ところの研磨ベルト。
【請求項３】
請求項１に記載の研磨ベルトであって、前記研磨層は発泡ポリウレタン、織布若しくは不織布、または研磨テープである、ところの研磨ベルト。
【請求項４】
請求項１に記載の研磨ベルトであって、前記芯材は金属のワイヤー若しくは金属の薄板から成る、ところの研磨ベルト。
【請求項５】
請求項１に記載の研磨ベルトであって、前記芯材はポリエステル、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレン若しくはアラミドの繊維を縒ったもの若しくは織ったものから成る、ところの研磨ベルト。
【請求項６】
請求項１に記載の研磨ベルトであって、前記芯材は２層若しくはそれ以上重ねて形成されている、ところの研磨ベルト。
【請求項７】
請求項１に記載の研磨ベルトを製造する方法であって、
第１の筒状の型に芯材を巻く工程と、
前記第１の筒状の型の外側に第１の型の内径より大きい内径を有する第２の筒状の型を取り付ける工程と、
前記第１の筒状の型と前記第２の筒状の型との間に組成物を流し込む工程と、
所定の時間放置して前記組成物を硬化させる工程と、
内側と外側を裏返して芯材が露出した面に前記組成物を塗布する工程と、
組成物を被覆した上に研磨層を形成する工程と、
から成る方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、前記組成物は、ウレタン樹脂若しくはゴム樹脂から成る、ところの方法。
【請求項９】
請求項７に記載の方法であって、前記芯材は金属のワイヤー若しくは金属の薄板から成る、ところの方法。
【請求項１０】
請求項７に記載の方法であって、前記芯材はポリエステル、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレン若しくはアラミドの繊維を縒ったもの若しくは織ったものから成る、ところの方法。
【請求項１１】
請求項８に記載の方法であって、研磨層を形成する工程は塗布したウレタン樹脂を発泡させる工程から成る、ところの方法。
【請求項１２】
請求項７に記載の方法であって、研磨層を形成する工程は組成物を被覆した上に発泡ポリウレタンを接着する工程から成る、ところの方法。
【請求項１３】
請求項７に記載の方法であって、研磨層を形成する工程は組成物を被覆した上に研磨テープを接着する工程から成る、ところの方法。
【請求項１４】
請求項６に記載の研磨ベルトを製造する方法であって、
第１の筒状の型に芯材を巻く工程と、
前記第１の筒状の型の外側に第１の型の内径より大きい内径を有する第２の筒状の型を取り付ける工程と、
前記第１の筒状の型と前記第２の筒状の型との間に組成物を流し込む工程と、
所定の時間放置して前記組成物を硬化させる工程と、
以上の工程を２回以上繰り返す工程と、
内側と外側を裏返して芯材が露出した面に前記組成物を塗布する工程と、
組成物を被覆した上に研磨層を形成する工程と、
から成る方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、ベルト式研磨機用の研磨ベルトに関し、特に芯材を入れ強度を上げたウレタン製若しくはゴム製の半導体基板研磨用ベルト及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術及び発明が解決しようとする課題】
従来、ベルト式研磨機用のベルトとして、ステンレス製のベルト基材に研磨用パッドを貼着したものが使用されてきた。
【０００３】
しかし、従来のベルトには研磨パッドを交換するとき、剥がすのが困難であるばかりか、無理に剥がそうとするとステンレス製ベルト基材が折れ曲がり研磨に悪影響を及ぼすという欠点がある。
【０００４】
また、従来のベルトの表面は横に複数枚のパッドが貼着されているために、パッド間に継ぎ目ができてしまいそれが研磨の品質を低下させる原因になっている。
【０００５】
ベルト基材として、ステンレス以外にウレタン若しくはゴム等の弾性部材を使用することが考えられるが、従来のウレタン若しくはゴムは強度が低く研磨中に破断若しくは伸張が生じてしまうという欠点がある。
【０００６】
そこで、多孔質でバルキー性のウエブを有する不織立体層を該不織立体層からの繊維の末端が導入されたポリマー層で支持した研磨ベルトが開発された（例えば、特許文献１参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平５−２２９０７１号公報
【０００８】
しかし、この発明においても研磨ベルトの可撓性、強度及びベルト裏面の摩擦の問題が完全に解決されるに至ってはいない。
【０００９】
本願発明はこれらの問題に鑑みて為されたものでありその目的は、研磨パッドを使用することなく高い研磨品質の得られる研磨ベルトを与えることである。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、十分な強度、可撓性及び裏面低摩擦性を有する研磨ベルトを与えることである。
【００１１】
さらに、本発明の他の目的は、十分な強度、可撓性及び裏面低摩擦性を有する研磨ベルトの製造方法を与えることである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本願発明に係る研磨ベルトは以下の特徴を有する。
【００１３】
本発明に係る研磨ベルトは、継ぎ目の無いベルト基材とベルト基材の表面に形成された研磨層とから成り、ベルト基材の間に芯材を挿入したことを特徴とする。
【００１４】
具体的にはベルト基材は、ウレタン若しくはゴムから成る。
【００１５】
また、好適には研磨層は、発泡ポリウレタン、織布若しくは不織布、または研磨テープである。
【００１６】
また、好適には芯材は、金属のワイヤー若しくは金属の薄板から成る。
【００１７】
さらに、好適には芯材は、ポリエステル、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレン若しくはアラミドの繊維を縒ったもの若しくは織ったものから成る。
【００１８】
一方、本発明に係る研磨ベルトを製造する方法は、
第１の筒状の型に芯材を巻く工程と、
第１の筒状の型の外側に第１の型の内径より大きい内径を有する第２の筒状の型を取り付ける工程と、
第１の筒状の型と前記第２の筒状の型との間に組成物を流し込む工程と、
所定の時間放置して組成物を硬化させる工程と、
内側と外側を裏返して芯材が露出した面に組成物を塗布する工程と、
組成物を被覆した上に研磨層を形成する工程と、
から成る。
【００１９】
【発明の実施の態様】
以下、図面を参照しながら本発明を説明する。図１は、本発明に係るベルト研磨機で使用する研磨ベルトの好適実施例を示したものである。図１（ａ）は研磨ベルト１の斜視図を、図１（ｂ）は研磨ベルト１のＡ−Ａ断面図を示す。本発明に係る研磨ベルト１はベルト基材４、芯材３及び研磨層２を含む。ベルト基材４は好適には、ウレタン若しくはゴムから成るがそれ以外の弾性部材を使用することもできる。ベルト基材４は以下に説明する製造方法によって継ぎ目が無いようエンドレスに作られている。ベルト基材４の厚さは好適には約０．１ｍｍ〜約５ｍｍである。研磨ベルトの裏面をこのようなベルト基材で構成することにより、ベルトに可撓性を与えかつ裏面の摩擦抵抗を低く抑えることができる。
【００２０】
ベルト基材４の上部には芯材３が形成されている。芯材３は好適には、金属のワイヤー若しくは金属の薄板から成る。ここで金属とは、例えば、鉄、アルミニウム、銅などである。選択的に芯材３は、ポリエステル、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレン若しくはアラミドの繊維を縒ったもの若しくは織ったものでもよい。芯材３の厚さは好適には約５０μｍ〜約２０００μｍである。このように、ベルト基材４の上部に芯材３を形成したことにより強度が高まり、研磨中に破断若しくは伸張を生じることはない。
【００２１】
図１に示される好適実施例において研磨層２はポリウレタンの発泡層から成る。この場合、研磨層２はウレタン基材を芯材３の上部に形成し、そのまま発泡させることによって作られている。さらに発泡層の表面をバフして、気泡セルが露出した面に砥粒をバインダーで固定し固定砥粒層とすることもできる。この場合、固定砥粒層の厚さは好適には約１０μｍ〜約２０００μｍである。このように、研磨パッドを使用することなく研磨層を形成することにより、むらなく研磨することができ、研磨パッドの交換が不要なことから作業効率及びスループットが向上する。
【００２２】
図２は、本発明に係る研磨ベルトの他の実施例を示したものである。図２（ａ）に示される第２の実施例において、芯材３の上部にウレタン若しくはゴムから成る基材４が形成され、その上に研磨層として発泡ポリウレタン５が貼着されている。また、図２（ｂ）に示される第３の実施例において、基材４の上部には研磨層として織布若しくは不織布６が貼着されている。さらに、図２（ｃ）に示される第４の実施例において、基材４の上部には研磨層として研磨テープ７が貼着されている。変形的に、図２（ｄ）に示されるように、基材４の間に挿入した芯材３を２層若しくはそれ以上重ねて形成してもよい。こうすることにより、研磨ベルトの可撓性はやや犠牲になるが強度をより向上させることができる。
【００２３】
次に、本発明に係る研磨ベルト１を製造するための方法について説明する。当該方法は、第１の筒状の型に芯材となる金属のワイヤー若しくは幅１ｍｍ〜１０ｍｍ程度のステンレスの板等をスパイラルに巻きつける工程を含む。金属以外に、ポリエステル、ナイロン、ポリプロピレン、ポリエチレン若しくはアラミドの繊維を縒ったもの若しくは織った布を筒状の型に巻きつけても良い。さらに、筒状に上記繊維を織り、その後内側に筒状の型をあてても良い。この場合、布の径を少し小さくしておき型にフィットするようにするとよい。この工程により芯材３が形成される。
【００２４】
当該方法はまた、第１の筒状の型の外側に第１の型の直径より大きい直径を有する第２の筒状の型を取り付けドーナツ状の型を形成する工程を含む。型の直径は研磨ベルト１の長さに応じて任意に選択可能である。第１の型と第２の型は同軸になるように正確に位置合わせされる。
【００２５】
当該方法はまた、上記ドーナツ状に形成された型の間にウレタン樹脂若しくはゴム樹脂を流し込む工程を含む。高温で溶解したこれらの樹脂は上記芯材であるポリエステル等の繊維内にしみだし、基材と芯材を結合する役目を果たす。
【００２６】
さらに当該方法は、ウレタン樹脂若しくはゴム樹脂を冷却させ硬化させる工程を含む。冷却は約１分〜３０分の間室温で放置することにより行われるが、それ以下の温度でより短時間に行うこともできる。この工程によってベルト基材４が形成される。
【００２７】
以上の工程を繰り返すことにより、芯材を２層若しくはそれ以上に重ねて形成することができる。
【００２８】
さらに当該方法は、型から取り出しベルト基材４の内側と外側を裏返して芯材３の露出した面に融解したウレタン樹脂等を塗布する工程を含む。型から取り出しと、外面はフラットで内面は芯材３と基材４が混在したベルトが出来上がる。このベルトを裏返して芯材の表面にウレタン等の基材層４を再び形成する。ウレタン樹脂等の塗布は溶融押出により行われる。
【００２９】
さらにまた当該方法は、ウレタン等を塗布した表面に研磨層を形成する工程を含む。当該工程は好適には塗布したウレタンをそのまま発泡させる工程から成る。他の実施例として当該工程は発泡したウレタン層を両面テープ若しくはウレタン樹脂で接着する工程から成る。また他の実施例として当該工程は、織布若しくは不織布をウレタン樹脂で接着する工程から成る。さらに他の実施例として当該工程は研磨テープを両面テープ若しくはウレタン樹脂で接着する工程から成る。
【００３０】
次に、本発明に係る研磨ベルト１を使って半導体基板を研磨する方法を説明する。図３はベルト研磨機によって半導体基板を研磨する様子を略示したものである。研磨ベルト１は、平行に配置された２本のローラー（２０、２１）の回りに渡され、所定の張力で保持されている。ローラー２０、２１の少なくとも一つは水冷機構（図示せず）により冷却されることもできる。ローラーを冷却することによって、研磨ベルト１の裏面のベルト基材４とローラーとの間の摩擦熱を減少させることができる。
【００３１】
ローラー２０には、例えばモーターのような駆動装置２４が取り付けられ、該モーター２４はローラー２０を矢印の方向へ回転させる。ローラー２０が回転すると同時に研磨ベルト１が矢印の方向へ回転し、もう一方のローラー２１を矢印の方向へ回転させる。ここでローラー２１にローラー２０と同じモーターを取り付けてもよい。ローラーの回転速度は好適には１００ｒｐｍ〜１０００ｒｐｍであり、モーター２４に接続された制御装置２６によって制御される。
【００３２】
２本のローラー（２０、２１）間の範囲において研磨ベルト１の平坦部の略中央部上方には半導体基板２２を載置するための円板状のプレート２３が設けられている。
該プレート２３はシャフト２７を通じて昇降機構（図示せず）に機械的に結合されている。半導体基板２２は研磨面を下側にしてプレート２３に吸着されている。吸着は例えば、真空チャックによって達成される。昇降機構によってプレート２３は、半導体基板２２が研磨ベルト１に接触するまで下降する。半導体基板２２は研磨ベルト１と平行を保ったまま研磨ベルト１に押し付けられる。この際、研磨ベルト１と半導体基板２２との接触面上に水若しくは他の液体（スラリー）を流しながら半導体基板２４を研磨してもよい。
【００３３】
好適には、シャフト２７の一端は回転駆動装置２５に接続され、研磨ベルト１に接触した状態で半導体基板２２は所定の回転速度で回転される。回転速度は好適には１０ｒｐｍ〜１００ｒｐｍであり、回転駆動装置２５に接続された制御装置２６によって制御される。このように半導体基板２２を回転させることによって研磨面の研削均一性を向上させることができる。
【００３４】
また、図２に示す方法では、研磨ベルト１の研磨範囲の上側平端面のみ使用しているが、研磨範囲の下側平坦面でも同様に半導体基板を研磨することができる。このように研磨ベルト１の両側の平坦面を同時に使用することにより生産性は２倍になる。
【００３５】
【効果】
本発明に従う研磨ベルトによれば、研磨パッドを使用しないため継ぎ目が無く良好な研磨面を得ることができた。
【００３６】
また、本発明に従う研磨ベルトによれば、研磨パッドを使用しないため研磨パッドを剥がす手間を省略することができ、スループットが大幅に向上した。
【００３７】
さらに、本発明によれば、十分な強度、可撓性及び裏面低摩擦性を有する研磨ベルトを製造することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）は、本発明に従う研磨ベルトの斜視図を示し、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ断面拡大図である。
【図２】図２は、本発明に従う研磨ベルトの他の実施例を示す。
【図３】図３は、本発明に従う研磨ベルトを使って半導体基板を研磨する様子を略示したものである。
【符号の説明】
１　　　　　　研磨ベルト
２発泡層
３芯材
４ベルト基材
５　　　　　　発泡層
６　　　　　　織布若しくは不織布
７　　　　　　研磨テープ
２０　　　ローラー
２１　　　ローラー
２２　　　半導体基板
２３　　　プレート
２４　　　モーター
２５　　　回転駆動装置
２６　　　制御装置
２７　　　シャフト
【図１】
2004098218.tif 000003
【図２】
2004098218.tif 000004
【図３】
2004098218.tif 000005