(57)【要約】【課題】被研磨面へのダメージが少なく、鏡面に仕上げることができる研磨テープを提供する。【解決手段】本発明に係る研磨テープは、基材テープ２と、基材テープ２の上に形成された研磨層３とを有する。基材テープ２は、液体透過構造を有している。研磨層３は、バインダ樹脂４と、バインダ樹脂４中に分散する平均直径０．０２μｍ〜５μｍの研磨粒子５とを有する。この研磨粒子５はシリカ粒子である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材テープと、
前記基材テープの上に形成された研磨層とを有し、
前記基材テープは、液体透過構造を有し、
前記研磨層は、
バインダ樹脂と、
前記バインダ樹脂中に分散する平均直径０．０２μｍ〜５μｍの研磨粒子とを有し、
前記研磨粒子はシリカ粒子である研磨テープ。
【請求項２】
前記バインダ樹脂がアルカリ水溶液に可溶な素材である請求項１記載の研磨テープ。
【請求項３】
前記バインダ樹脂が有機溶剤に可溶な素材である請求項１記載の研磨テープ。
【請求項４】
前記バインダ樹脂が純水に不溶な素材である請求項２又は３に記載の研磨テープ。
【請求項５】
前記バインダ樹脂が酢酸ビニル重合体をベースとした樹脂である請求項１記載の研磨テープ。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の研磨テープと基板の周縁部とを摺接させて該周縁部を研磨する際、該研磨テープに液体を供給する研磨方法。
【請求項７】
前記研磨テープの裏面から該研磨テープに液体を供給する請求項６記載の研磨方法。
【請求項８】
前記バインダ樹脂がアルカリ水溶液に可溶な素材であり、
前記液体はアルカリ水溶液である請求項６又は７に記載の研磨方法。
【請求項９】
前記研磨テープをその長手方向に送りながら前記研磨テープと前記基板の周縁部とを摺接させる請求項６乃至８のいずれか一項に記載の研磨方法。
【請求項１０】
前記研磨テープと前記基板の周縁部との接触角度を研磨前又は研磨中に変化させた請求項６乃至９のいずれか一項に記載の研磨方法。
【請求項１１】
研磨中に前記基板を回転させながら該基板の中心部に研磨水を供給する請求項６乃至１０のいずれか一項に記載の研磨方法。
【請求項１２】
前記研磨水は純水又はアルカリ水溶液である請求項１１記載の研磨方法。
【請求項１３】
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の研磨テープと、
基板を保持する基板保持機構と、
前記研磨テープを前記基板の周縁部に摺接させる研磨ヘッドとを備えた研磨装置。
【請求項１４】
前記研磨テープの裏面に液体を供給する液体供給部をさらに備えた請求項１３記載の研磨装置。
【請求項１５】
前記研磨テープは請求項２記載の研磨テープであり、
前記液体はアルカリ水溶液である請求項１４記載の研磨装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品、光学部品、半導体ウエハなどの被研磨物の研磨に使用される研磨テープに関し、特に基板の周縁部を研磨する研磨装置に使用される研磨テープ、並びに該研磨テープを用いた研磨方法及び研磨装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程では、ウエハ上の種々の材料が膜状に繰り返し形成され、積層構造を形成する。この積層構造は、ウエハの表面のみならず、ウエハの周縁部にも形成される。ウエハの周縁部は、本来製品には使用されない領域であり、周縁部に形成された膜は除去することが必要とされる。これは、ウエハの搬送工程で膜が剥離してウエハ上のデバイス形成領域に付着し、歩留まりを低下させてしまうからである。このようなウエハの周縁部上の膜を除去するために、研磨テープを用いた研磨装置が使用されている。
【０００３】
研磨テープは、基材テープと、該基材テープ上に形成された研磨層とを有する。研磨装置は、研磨テープの研磨層とウエハの周縁部とを摺接させることによりウエハの周縁部を研磨する。研磨層は、研磨粒子がバインダ樹脂中に分散され、研磨粒子としてはダイヤモンド砥粒がある。
【０００４】
ダイヤモンド砥粒を有する研磨テープは、高い除去レートでウエハの周縁部上の膜を除去することができる。しかしながら、ダイヤモンド砥粒は硬度が高いために、最終的に露出するウエハの表面（通常はシリコンウエハの表面）に傷をつけてしまうおそれがある。このようなウエハの表面へのダメージは、その後の工程に悪影響を与え、製品の歩留まりを低下させてしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２３９９２１号公報
【特許文献２】特開２００２−２５４３２５号公報
【特許文献３】特開平１０−７１５７２号公報
【特許文献４】特表２００４−５２６５８２号公報
【特許文献５】特開２００６−１４２３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたもので、被研磨面へのダメージが少なく、鏡面に仕上げることができる研磨テープ、並びに該研磨テープを用いた研磨方法及び研磨装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、基材テープと、前記基材テープの上に形成された研磨層とを有し、前記基材テープは、液体透過構造を有し、前記研磨層は、バインダ樹脂と、前記バインダ樹脂中に分散する平均直径０．０２μｍ〜５μｍの研磨粒子とを有し、前記研磨粒子はシリカ粒子である。
【０００８】
本発明に係るバインダ樹脂は、アルカリ水溶液に可溶であるのが好ましい。
本発明に係るバインダ樹脂は、有機溶剤に可溶であるのが好ましい。
本発明に係るバインダ樹脂は、純水に不溶であるのが好ましい。
本発明に係るバインダ樹脂は、酢酸ビニル重合体をベースとした樹脂であるのが好ましい。
【０００９】
本発明の他の態様は、上記研磨テープと基板の周縁部とを摺接させて該周縁部を研磨する際、該研磨テープに液体を供給する研磨方法である。
この態様における研磨方法としては、前記研磨テープの裏面から該研磨テープに液体を供給するのが好ましい。
この態様におけるバインダ樹脂はアルカリ水溶液に可溶な素材であり、前記液体がアルカリ水溶液であるのが好ましい。
この態様における研磨方法としては、前記研磨テープをその長手方向に送りながら前記研磨テープと前記基板の周縁部とを摺接させるのが好ましい。
この態様における研磨方法としては、前記研磨テープと前記基板の周縁部との接触角度を研磨前又は研磨中に変化させるのが好ましい。
この態様における研磨方法としては、研磨中に前記基板を回転させながら該基板の中心部に研磨水を供給するのが好ましい。
前記研磨水は、純水又はアルカリ水溶液であるのが好ましい。
【００１０】
本発明のさらに他の態様は、上記研磨テープと、基板を保持する基板保持機構と、前記研磨テープを前記基板の周縁部に摺接させる研磨ヘッドとを備えた研磨装置である。
この態様における研磨装置としては、前記研磨テープの裏面に液体を供給する液体供給部をさらに備えるのが好ましい。
この態様における研磨装置としては、前記研磨テープは請求項２記載の研磨テープであり、前記液体はアルカリ水溶液であるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、研磨粒子として、ダイヤモンド粒子よりも軟らかいシリカ粒子を用いているので、被研磨面が研磨粒子により傷つくことを防止することができる。研磨層にアルカリ水溶液を供給することで、バインダ樹脂が溶解し、これにより研磨粒子は遊離砥粒となり被研磨面へのダメージをさらに防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１（ａ）及び図１（ｂ）は、ウエハの周縁部を示す部分拡大断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る研磨テープを示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る研磨テープを使用した研磨装置の一例を示す模式図である。
【図４】図３に示す研磨装置の平面図である。
【図５】研磨ヘッドの拡大図である。
【図６】本発明の一実施形態に係る研磨テープを用いて研磨を行った実験結果を示すＳＥＭ画像である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。
本明細書では、基板の周縁部をベベル部とニアエッジ部を含む領域と定義する。図１（ａ）及び図１（ｂ）は、基板の周縁部を示す部分拡大断面図であり、図１（ａ）はいわゆるストレート型の基板の断面図であり、図１（ｂ）はいわゆるラウンド型の基板の断面図である。
【００１４】
ベベル部とは、図１（ａ）の基板Ｗにおいては、基板Ｗの外周面に位置する上側傾斜部（上側ベベル部）Ｐ、下側傾斜部（下側ベベル部）Ｑ、及び側部（アペックス）Ｒからなる部分Ｂを指し、図１（ｂ）の基板Ｗにおいては、基板Ｗの外周面に位置する、断面が曲率を有する部分Ｂを指す。ニアエッジ部とは、ベベル部Ｂよりも径方向内側に位置する領域であって、かつデバイスが形成される領域Ｄよりも径方向外側に位置する平坦部Ｅ１，Ｅ２を指す。
【００１５】
図２は、本発明の一実施形態に係る研磨テープ１を示す断面図である。図２に示すように、研磨テープ１は、基材テープ２と、基材テープ２の上に形成されている研磨層３とを有している。基材テープ２は、液体を透過させる構造を有している。液体を透過させる構造としては、不織布、メッシュ、孔が形成されたＰＥＴ（Polyethylene  terephthalate）基材、発泡ウレタン、又はこれらの組み合わせがある。研磨層３は、基板や、電子部品、光学部品などの研磨対象物に摺接され、これにより該研磨対象物を研磨する。基板としては膜が形成されたウエハがある。
【００１６】
研磨層３は、基材テープ２の一方の表面を被覆するバインダ樹脂４と、バインダ樹脂４に保持された研磨粒子５とを有している。研磨粒子５は、平均直径０．０２μｍ〜５μｍのシリカ粒子がある。研磨粒子５はバインダ樹脂４中にほぼ均一に分散している。このバインダ樹脂４は、純水には溶けない一方、アルカリ水溶液又は各種有機溶剤に可溶な性質を有している。他の実施形態に係るバインダ樹脂４は、酢酸ビニル重合体をベースとした樹脂である。この酢酸ビニル重合体をベースとした樹脂は、純水には溶けず、アルカリ水溶液又は各種有機溶剤に可溶な性質を有している。このような樹脂としては、電気化学工業株式会社製デンカＡＳＲ（登録商標）がある。
【００１７】
本実施形態に係る研磨テープ１の作成方法について説明する。バインダ樹脂を、有機溶剤としてのメタノールで徐々に溶解させ、液状のバインダ樹脂を作成する。この液状のバインダ樹脂に研磨粒子としてのシリカ粒子を加え、このシリカ粒子がバインダ樹脂中に均一に分散するように攪拌する。そして、シリカ粒子を含むバインダ樹脂を、汎用のテープ用マルチコーターにより基材テープの片面に塗布し、乾燥させる。これにより研磨層３が形成された研磨テープ１が完成される。
【００１８】
上記研磨テープ１を使用した研磨装置及び研磨方法について説明する。図３は、本発明の一実施形態に係る研磨テープ１を使用した研磨装置の一例を示す模式図であり、図４は図３に示す研磨装置の平面図である。この研磨装置は、基板としての膜が形成されたウエハの周縁部を研磨するのに好適に用いられる。図３及び図４に示すように、この研磨装置は、研磨対象物である基板Ｗを水平に保持し、回転させる基板保持機構１３を備えている。基板保持機構１３は、基板Ｗを真空吸着により保持する皿状の保持ステージ１４と、保持ステージ１４を回転させるモータ（図示せず）とを備えている。
【００１９】
基板保持機構１３に保持された基板Ｗの周縁部の近傍には研磨ヘッド組立体１１が配置されている。研磨ヘッド組立体１１の背面側にはテープ供給回収機構１２が設けられている。研磨ヘッド組立体１１とテープ供給回収機構１２とは隔壁２０によって隔離されている。隔壁２０の内部空間は研磨室２１を構成し、研磨ヘッド組立体１１及び保持ステージ１４は研磨室２１内に配置されている。一方、テープ供給回収機構１２は隔壁２０の外側（すなわち、研磨室２１の外）に配置されている。
【００２０】
テープ供給回収機構１２は、上述した研磨テープ１を研磨ヘッド組立体１１に供給する供給リール２４と、基板Ｗの研磨に使用された研磨テープ１を回収する回収リール２５とを備えている。供給リール２４と回収リール２５は上下に配列されている。供給リール２４及び回収リール２５にはカップリング２７を介してモータＭ２がそれぞれ連結されている（図４には供給リール２４に連結されるカップリング２７とモータＭ２のみを示す）。これらのモータＭ２によって研磨テープ１には所定のテンションが付与されている。
【００２１】
研磨テープ１の一端は回収リール２５に取り付けられている。研磨ヘッド組立体１１に供給された研磨テープ１を回収リール２５が巻き取ることで研磨テープ１が回収される。研磨ヘッド組立体１１はテープ供給回収機構１２から供給された研磨テープ１を基板Ｗの周縁部に当接させるための研磨ヘッド３０を備えている。研磨テープ１は、その研磨層３（図２参照）が基板Ｗに向いた状態で研磨ヘッド３０を通過する。
【００２２】
図３に示すように、テープ供給回収機構１２はガイドローラ３１，３２を有している。研磨ヘッド組立体１１に供給され、研磨ヘッド組立体１１から回収される研磨テープ１は、これらのガイドローラ３１，３２によってガイドされる。研磨テープ１は、隔壁２０に設けられた開口部２０ａを通してテープ供給回収機構１２の供給リール２４から研磨ヘッド３０へ供給され、使用された研磨テープ１は開口部２０ａを通って回収リール２５に回収される。基板保持機構１３の上方には、研磨水供給ノズル４０が配置されている。この研磨水供給ノズル４０からは、研磨水としての純水が基板Ｗの中心に供給されるようになっている。
【００２３】
図５は研磨ヘッド３０の拡大図である。この研磨ヘッド３０は、研磨テープ１を供給リール２４から回収リール２５へ送るテープ送り機構４２を備えている。このテープ送り機構４２は、研磨テープ１を２つのローラで挟みつつ、一方のローラをモータＭ３により回転させることにより、研磨テープ１をその長手方向に移動させるように構成されている。さらに、研磨ヘッド３０は複数のガイドローラ４３，４４，４５，４６，４７，４８，４９を有しており、これらのガイドローラは基板Ｗの接線方向と直交する方向に研磨テープ１が進行するように研磨テープ１をガイドする。基板Ｗに接している研磨テープ１の進行方向は下向きである。
【００２４】
研磨ヘッド３０は、研磨ヘッド３０の前面において上下に配置された２つのガイドローラ４６，４７の間に渡された研磨テープ１の裏面側に配置されたバックパッド（加圧パッド）５０と、このバックパッド５０を基板Ｗに向かって移動させるエアシリンダ（駆動機構）５２とをさらに備えている。エアシリンダ５２へ供給する空気圧によって、研磨テープ１を基板Ｗに対して押圧する圧力が制御される。
【００２５】
バックパッド５０には、研磨テープ１の裏面から該研磨テープ１に研磨水としてのアルカリ水溶液を供給するための液体供給部５３が形成されている。この液体供給部５３は、研磨テープ１の進行方向において、研磨点（研磨テープ１と基板Ｗとの接点）よりも上流側に位置している。液体供給部５３はアルカリ水溶液供給源５５に連通している。液体供給部５３をバックパッド５０に隣接して設けてもよい。研磨中は、アルカリ水溶液供給源５５から液体供給部５３を介してアルカリ水溶液が研磨テープ１の裏面に供給されるようになっている。アルカリ水溶液は、研磨テープ１の基材テープ２を透過して表側の研磨層３に到達する。
【００２６】
図４に示すように、研磨ヘッド３０はアーム６０の一端に固定され、アーム６０は、基板Ｗの接線に平行な軸Ｃｔまわりに回転自在に構成されている。アーム６０の他端はプーリーｐ１，ｐ２及びベルトｂ１を介してモータＭ４に連結されている。モータが時計回り及び反時計回りに所定の角度だけ回転することで、アーム６０が軸Ｃｔまわりに所定の角度だけ回転する。本実施形態では、モータＭ４、アーム６０、プーリーｐ１，ｐ２、及びベルトｂ１によって、研磨ヘッド３０を傾斜させるチルト機構が構成されている。このチルト機構により、研磨点（研磨テープ１と基板Ｗとの接点）を中心として研磨ヘッドを所定の角度だけ回転させることで、研磨テープ１と基板Ｗとの接触角度を変えることが可能となっている。研磨ヘッド３０のチルト動作は、研磨前又は研磨中に行われる。このチルト動作により、研磨テープ１は、基板Ｗのベベル部のみならず、ニアエッジ部も研磨することができる。
【００２７】
研磨ヘッド３０はチルト機構を介して移動台６１に連結されている。移動台６１は、ガイド６２及びレール６３を介してベースプレート６５に移動自在に連結されている。レール６３は、基板保持機構１３に保持された基板Ｗの半径方向に沿って直線的に延びており、移動台６１は基板Ｗの半径方向に沿って直線的に移動可能となっている。移動台６１にはベースプレート６５を貫通する連結板６６が取り付けられ、連結板６６にはリニアアクチュエータ６７がジョイント６８を介して取り付けられている。リニアアクチュエータ６７はベースプレート６５に直接又は間接的に固定されている。
【００２８】
リニアアクチュエータ６７としては、エアシリンダや、モータとボールネジとの組み合わせなどを採用することができる。このリニアアクチュエータ６７、レール６３、ガイド６２によって、研磨ヘッド３０を基板Ｗの半径方向に沿って直線的に移動させる移動機構が構成されている。すなわち、移動機構はレール６３に沿って研磨ヘッド３０を基板Ｗへ近接及び離間させるように動作する。一方、テープ供給回収機構１２はベースプレート６５に固定されている。
【００２９】
図５はリニアアクチュエータ６７により研磨ヘッド３０を前進させて研磨テープ１を基板Ｗの周縁部の端面に当接させている状態を示す。この状態で、基板保持機構１３により基板Ｗを回転させることによって、研磨テープ１の研磨層３と基板Ｗの周縁部とを摺接させ、基板Ｗの周縁部を研磨する。研磨中は、テープ送り機構４２により所定の速度で研磨テープ１が送られ、常に新しい研磨層３が研磨に使用される。
【００３０】
研磨中は、研磨水供給ノズル４０から基板Ｗの中心に純水が供給され、同時に、研磨テープ１の裏面から該研磨テープ１にアルカリ水溶液が所定の流量で供給される。アルカリ水溶液は基材テープ２を透過して研磨層３に達し、研磨層３のバインダ樹脂４を溶解する。その結果、研磨点に到達する直前の研磨粒子５が遊離して、遊離砥粒となり、この遊離砥粒により基板Ｗの周縁部が研磨される。アルカリ水溶液は、他の各種有機溶剤であってもよい。この場合も、バインダ樹脂４が溶解し、研磨粒子５は遊離砥粒となる。研磨粒子５として使用されているシリカ粒子は、優れた遊離砥粒作用を有しているとともに、ダイヤモンド粒子に比べて軟らかいので、基板Ｗの被研磨面に与える傷を低減させることができる。ダイヤモンド粒子を用いた研磨テープに比べて、コストが低いという利点がある。
【００３１】
アルカリ水溶液はバインダ樹脂４を溶解させるだけではなく、シリカ粒子による研磨を促進する効果も有する。したがって、純水を用いた従来の研磨に比べて、高い除去レートで基板Ｗを研磨することができる。研磨水供給ノズル４０から基板Ｗの中心に供給された純水は、基板Ｗの回転により広がって基板Ｗの表面全体を覆う。この純水の膜により、アルカリ水溶液や研磨粒子５が基板Ｗのデバイス形成領域に付着することが防止される。アルカリ水溶液や研磨粒子５の飛散を防止するためのカバーを基板Ｗの表面側に設ける必要がないので、研磨ヘッド３０のチルト角度（研磨テープ１と基板Ｗとの接触角度）を大きくすることができる。さらに、純水が研磨層３に付着しても、バインダ樹脂４は純水によっては溶解せず、研磨粒子５は遊離しないので、研磨粒子５によって基板Ｗが汚染されることがない。アルカリ水溶液や研磨粒子５の飛散を防止するためのカバーを設け、又は研磨水流量を調節することによって、研磨水供給ノズル４０から基板Ｗの中心に研磨水としてアルカリ水溶液を供給することもできる。
【００３２】
上述の研磨テープ１を用いて基板を研磨したときの実験結果について説明する。本実験では、基材テープ２としてポリエステル不織布（厚さ５２０μｍ）を使用した。バインダ樹脂４としては、酢酸ビニル重合体をベースとした樹脂としての電気化学工業株式会社製デンカＡＳＲ（登録商標）を使用し、研磨粒子として、平均粒径４０ｎｍのシリカ粒子を使用した。研磨層３は、上述の方法で作成した。デンカＡＳＲ、シリカ粒子、メタノールの配合割合は、３０ｇ：２５ｇ：８０ｇであった。
【００３３】
基板の研磨は、粗研磨、中間仕上げ研磨、及び最終仕上げ研磨の三段階に分けて行った。粗研磨では、粒度＃４０００（粒径３μｍ）のダイヤモンド粒子を有する研磨テープを用い、中間仕上げ研磨では、粒度＃１００００（粒径０．５μｍ）のダイヤモンド粒子を有する研磨テープを用い、最終仕上げ研磨では、上述した本発明の一実施形態に係る研磨テープ１を用いた。最終仕上げ研磨の条件は以下の通りである。
基板：直径２００ｍｍのベアシリコンウエハ
アルカリ水溶液：アンモニア水溶液
アルカリ水溶液の濃度：３％
研磨時間：６０秒
基板回転速度：１０００ｒｐｍ
研磨圧：１２Ｎ
テープ送り速度：３０ｍｍ／ｍｉｎ
アルカリ水溶液の流量：０．１リットル／ｍｉｎ
研磨ヘッドの水平面からの角度：４５°
【００３４】
図６は、上述の条件の下で行った実験結果を示すＳＥＭ画像である。図６の番号「１」は粗研磨を示し、図６の番号「２」は中間仕上げ研磨を示し、図６の番号「３」は最終仕上げ研磨を示している。図６から、最終仕上げ研磨では、基板の表面にほとんど傷がついていないことが分かった。このように、本発明の実施形態に係る研磨テープ及び研磨方法を用いることにより、基板の表面にダメージを与えることなく基板を鏡面に仕上げることができた。
【符号の説明】
【００３５】
１      研磨テープ
２      基材テープ
３      研磨層
４      バインダ樹脂
５      研磨粒子
１１    研磨ヘッド組立体
１２    テープ供給回収機構
１３    基板保持機構
１４    保持ステージ
２０    隔壁
２１    研磨室
２４    供給リール
２５    回収リール
２７    カップリング
３０    研磨ヘッド
３１，３２    ガイドローラ
４０    研磨水供給ノズル
４２    テープ送り機構
４３〜４９    ガイドローラ
５０    加圧パッド
５２    エアシリンダ（駆動機構）
５３    液体供給部
５５    アルカリ水溶液供給源
６０    アーム
６１    移動台
６２    ガイド
６３    レール
６５    ベースプレート
６６    連結板
６７    リニアアクチュエータ
６８    ジョイント
【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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