(57)【要約】【課題】被研磨物保持材から被研磨物に局所的に異常な加圧が作用するのを抑制して、被研磨物全体における均等な平坦研磨を可能とすること。【解決手段】被研磨物５を研磨布７に圧接した状態で被研磨物５と研磨布７とを相対摺動させることにより当該被研磨物５を研磨する研磨装置に対し被研磨物５を保持する被研磨物保持材４において、当該被研磨物保持材４を圧縮率が２０％以上、６０％以下の範囲であり、かつ、圧縮弾性率が７０％以上、９８％以下の範囲である発泡素材４ａにより構成し、この発泡素材４ａの表面を被研磨物の保持面とした【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被研磨物を研磨布に圧接した状態で被研磨物と研磨布とを相対摺動させることにより当該被研磨物を研磨する研磨装置に対し被研磨物を保持する被研磨物保持材において、
当該被研磨物保持材を圧縮率が２０％以上、６０％以下の範囲であり、かつ、圧縮弾性率が７０％以上、９８％以下の範囲である発泡素材により構成し、この発泡素材の表面を被研磨物の保持面とした、ことを特徴とする被研磨物保持材。
【請求項２】
請求項１に記載の被研磨物保持材において、発泡素材の表面に内部に多数の微細空孔を有し表面近傍に多数の開口を有するナップ層を設け、このナップ層の表面を被研磨物の保持面としたことを特徴とする被研磨物保持材。
【請求項３】
請求項１に記載の被研磨物保持材において、発泡素材の表面に多数の独立気泡を内部に有する独立発泡層を設け、この独立発泡層の表面を被研磨物の保持面としたことを特徴とする被研磨物保持材。
【請求項４】
請求項１に記載の被研磨物保持材において、発泡素材の表面に湿式凝固多孔質フィルムを設け、この湿式凝固多孔質フィルムの表面を被研磨物の保持面としたことを特徴とする被研磨物保持材。
【請求項５】
請求項１ないし４のうちのいずれか１項に記載の被研磨物保持材において、
上記発泡素材を、密度４００ｋｇ／ｍ３以下で厚み０．５ｍｍないし２．０ｍｍの発泡ポリウレタンフォームで構成したことを特徴とする被研磨物保持材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨装置において、下定盤上の研磨布に対向して、上定盤側に配置されて半導体ウエハ等の被研磨物を吸着保持する被研磨物保持材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から半導体ウエハ、半導体デバイスの層間絶縁膜およびメタル配線、各種の記録用ディスク、ＬＣＤ用ガラス等の被研磨物に対する研磨は、研磨定盤の上面に研磨布を貼り付け、上定盤に被研磨物保持材を貼り付け、この被研磨物保持材に被研磨物を吸着保持し、研磨布と被研磨物との間に研磨スラリーを供給しながら、両定盤を相対回転させることにより、研磨布上に被研磨物を圧接させた状態で相対摺動させることにより行われている（特許文献１参照）。
【０００３】
上記した被研磨物保持材には、湿式凝固させたウレタンの多孔質フィルムの表面を研削や研磨等により除去して表面をスエード調のフィルムにして基材シート上に貼り付けたものがある。
【０００４】
この被研磨物保持材では、その表面が涙滴状に開口した構造（ナップ層）になっていて、その表面（吸着保持面）が水等の液体を介することにより発生する表面張力を利用して該吸着保持面に被研磨物を吸着して保持するようになっている。
【０００５】
このような被研磨物保持材においては、被研磨物と被研磨物保持材との間に局所的に空気を噛み込むと、その空気を噛み込んだ部位が圧縮されて沈み込み、これにより高い反発力が被研磨物保持材から被研磨物に局所的にかかり、当該空気噛み込み部位から被研磨物の局所に異常な加圧が作用する結果、被研磨物全体における均等な平坦研磨が損なわれてしまう可能性が高い。
【特許文献１】特開２００２−３５５７５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明により解決すべき課題は、被研磨物と被研磨物保持材との間に局所的に空気を噛み込み、その空気を噛み込んだ部位が圧縮されて沈み込むことにより、被研磨物保持材が被研磨物に及ぼす反発力を低減することにより、被研磨物保持材から被研磨物に局所的に異常な加圧が作用するのを抑制して、被研磨物全体における均等な平坦研磨を可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明による被研磨物保持材は、圧縮率が２０％以上、６０％以下の範囲であり、かつ、圧縮弾性率が７０％以上、９８％以下の範囲である発泡素材からなることを特徴とするものである。圧縮率は荷重を加えたときの被研磨物保持材の圧縮性、圧縮弾性率は荷重除重による被研磨物保持材の圧縮状態からの弾性的な回復性であり、本明細書では、圧縮率、圧縮弾性率は、いずれも日本工業規格ＪＩＳ  Ｌ１０９６に準拠するものである。その定義は、同規格に詳細に規定されているので、本明細書での詳しい説明は略する。
【０００８】
本発明によると、被研磨物保持材と被研磨物との間で空気を噛み込み、その空気噛み込み部位で被加工物保持材が局所的に圧縮変位しても、被研磨物保持材から被研磨物に対する反発力を小さく抑制することができるので、被研磨物保持材から被研磨物に局所的に異常な加圧が作用するのを抑制して、被研磨物全体における均等な平坦研磨を可能とすることができる。
【０００９】
本発明では、近年の被研磨物の大口径化により、被研磨物保持材もその厚みが増大化し、口径も大口径化してきて、製作精度が確保し難くなり、また、面積増大により、空気噛み込み量が増大してくる場合に、特に効果があり、被研磨物の生産上の歩留まりを向上させることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、被研磨物保持材と被研磨物との間に空気が噛み込んでも、被研磨物保持材から被研磨物に局所的に異常な加圧が作用するのを抑制し、被研磨物全体における均等な平坦研磨を可能とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態に係る被加工物保持材を説明する。図１は実施の形態の被研磨物保持材を用いる研磨装置の概略構成図、図２は図１に示す被研磨物保持材の断面図である。
【００１２】
図１を参照して、シリコンウエハやＬＣＤ用のガラス基板などの精密平面研磨を行う研磨装置１は、上下方向に沿った軸心Ｐ周りで回転駆動される上定盤２に感圧接着剤層３を介して本実施形態の被研磨物保持材（バッキングパッド）４を粘着固定している。被研磨物保持材４には、例えばシリコンウエハなどの被研磨物５が密着されて保持されている。上定盤２の下面と対向する下定盤６の上面の全面にわたって研磨布７が感圧粘着材８を介して付設され、下定盤６は軸心Ｑ周りで回転駆動される。
【００１３】
研磨布７と被研磨物５との間に研磨スラリーを供給しながら、研磨布７上に被研磨物５を圧接させた状態で相対摺動させることにより研磨が行われる。
【００１４】
図２を参照して、被研磨物保持材４は、シート状の発泡素材より構成されている。この発泡素材は、好適には、発泡ポリウレタンフォームであるが、低反発性エラストマーでもよい。
【００１５】
実施形態の発泡素材を構成する発泡ポリウレタンフォームは、イソシアネート類と官能水酸基をもったポリエステルとを反応させてポリウレタンを製造し、このポリウレタンに、例えば適当な条件で水を添加して発生させた炭酸ガスを撹拌して分散させることにより、製造することができる。この発泡ポリウレタンフォームは、独立気泡を多数包含しているが、表面をサンドペーパーなどにより削除し、表面近くの気泡空隙を露出させることができる。
【００１６】
発泡ポリウレタンフォームは、好適には、密度が４００ｋｇ／ｍ３以下であり、その厚さは０．５ｍｍから２．０ｍｍであって、圧縮率が２０％以上、６０％以下の範囲であり、かつ、圧縮弾性率が７０％以上、９８％以下の範囲である。
【００１７】
以上の構成を備えた実施形態の被研磨物保持材と従来例の被研磨物保持材とに繰り返し圧縮試験を実施した。この繰り返し圧縮試験の結果を図３に示す。
【００１８】
この図３では、横軸は時間（分）を、縦軸は変位量（ｍｍ）をそれぞれ示している。
図３で示されるように、実施形態の被研磨物保持材においては、６００ｇｆ／ｃｍ２から５１６４ｇｆ／ｃｍ２の荷重変化による単位時間当たりの圧縮の変位量が１．３×１０−３（ｍｍ）以下となるまでに１８０分以上の時間を要し、従来例に比べて、変位量が大きいことが分かる。
【００１９】
以下に実施例１ないし３と比較例とで説明する。
〔実施例〕
実施例１の被加工物保持材は、発泡素材を厚み１．６ｍｍ、圧縮率５２．４％、圧縮弾性率８５．４％の発泡ポリウレタンフォームにより構成した。
【００２０】
実施例２の被加工物保持材は、発泡素材を厚み１．６ｍｍ、圧縮率４８．４％、圧縮弾性率６５％の発泡ポリウレタンフォームにより構成した。
【００２１】
実施例３の被加工物保持材は、発泡素材を厚み１．５ｍｍ、圧縮率３３．１％、圧縮弾性率９０％の発泡ポリウレタンフォームにより構成した。
比較例の被研磨物保持材は、厚み１．０ｍｍ、圧縮率４０．２％、圧縮弾性率８５．４％の内部接触が発生しやすい粘着層を有し表面に銀面層を有する構成とした。
【００２２】
これらの被研磨物保持材をスピードファム社製ＳＰ８００の研磨装置で研磨した。被研磨物は、０．７ｍｍのライムガラス、研磨圧は１００ｇｆ／ｃｍ２、下定盤回転数は１００ｒｐｍ、上定盤回転数は７０ｒｐｍ、研磨スラリーの流量は１０リットル／分、研磨布はニッタ・ハース（株）製ＭＨＣ１４Ｂである。
【００２３】
この研磨の結果を表１に示す。
【００２４】
【表１】
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表１に示すように、実施例１，２，３と比較例それぞれの被研磨物保持材を用いて上記研磨装置で上記研磨条件下でライムガラスを研磨した場合、実施例の被研磨物保持材がより多く被研磨物を良好に研磨することができる。
【００２５】
（他の実施の形態）
他の実施の形態の被研磨物保持材としては、図４で示すように、当該被研磨物保持材１４を２層構成とし、一方の層を内部に多数の微細空孔を有し表面近傍に多数の開口を有するナップ層９となして被研磨物を保持する側とし、他方の層を圧縮率が２０％以上、６０％以下の範囲であり、かつ、圧縮弾性率が７０％以上、９８％以下の範囲である発泡素材４からなるクッション層として構成することができる。なお、１０は接着剤層である。
【００２６】
この図４の被研磨物保持材１４を用いて研磨を行なった場合、被研磨物を研磨布に押し付けていることにより被研磨物から受ける反発は少なく、かつ、研磨中では安定して均一な反発力を維持することができる。その結果、平坦度不良枚数の低減と被研磨物保持材の長寿命化とを達成することができる。
【００２７】
さらに他の実施の形態の被研磨物保持材としては、図５で示すように、当該被研磨物保持材１４を２層構成とし、一方の層を多数の独立気泡を内部に有する独立発泡層１１となして被研磨物を保持する側とし、他方の層を圧縮率が２０％以上、６０％以下の範囲であり、かつ、圧縮弾性率が７０％以上、９８％以下の範囲である発泡素材４からなるクッション層として構成することができる。なお、１２は接着剤層である。
【００２８】
この図５の被研磨物保持材２４を用いて研磨を行なった場合、被研磨物を研磨布に押し付けていることにより被研磨物から受ける反発は少なく、かつ、研磨中では安定して均一な反発力を維持することができる。その結果、平坦度不良枚数の低減と被研磨物保持材の長寿命化とを達成することができる。
【００２９】
さらに他の実施の形態の被研磨物保持材としては、例えば、図６に示すように、当該被研磨物保持材４に湿式凝固多孔質フィルム１３を設け、保持力を高めるようにしてもよい。この湿式凝固多孔質フィルム１３は、基材１５上に、湿式凝固によって多孔質とされたものであり、図示しない接着剤層を介して被研磨物保持材４に接着される。なお、図４および図５の被研磨物保持材１４，２４の保持面側に、同様に湿式凝固多孔質フィルム１３を設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態に係る被研磨物保持材を用いた研磨装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す被研磨物保持材の断面図である。
【図３】図１の被研磨物保持材を用いて繰り返し圧縮試験を実施した場合の被研磨物保持材の単位時間当たりの変位量を示す図である。
【図４】本発明の他の実施の形態に係る被研磨物保持材の断面図である。
【図５】本発明のさらに他の実施の形態に係る被研磨物保持材の断面図である。
【図６】本発明の他の実施の形態に係る被研磨物保持材の断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
２              上定盤
４，１４，２４  被研磨物保持材
５              被研磨物
６              下定盤
７              研磨布
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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