研磨垫的制作方法

1.本实用新型涉及一种半导体晶圆、显示器用玻璃基板、硬盘用基板等研磨步骤所使用的研磨垫。详细来说，涉及一种无纺布所构成的研磨垫，其研磨对象物的平坦性及表面粗糙度的加工精度经改善。


背景技术：

2.于半导体晶圆、显示器用玻璃基板、硬盘用机板等半导体零件、电子零件的制造制程中，一般皆结合用以使其表面平坦化、镜面化的研磨步骤。于该研磨步骤中，将研磨垫固定于研磨装置后，将晶圆等被研磨构件朝研磨垫挤压，于供给研磨浆料的同时，使两者相对地滑动以进行研磨。该研磨步骤，由以被研磨面的平坦化为主要目的的一次、二次研磨步骤、与主要目的为被研磨面的镜面化的精加工研磨步骤的多个研磨步骤所构成。
3.而于上述研磨步骤中，视被研磨材的材质或各步骤的目的使用多种研磨垫。这些研磨垫已知有发泡聚氨酯型的研磨垫、麂皮型的研磨垫、无纺布型的研磨垫。
4.发泡聚氨酯型的研磨垫，通过使二液硬化型聚氨酯发泡硬化，再切片成适当的尺寸来制造。发泡聚氨酯型的研磨垫为较硬质，由于可用于被研磨面的平坦化，多使用于一次研磨。
5.麂皮型的研磨垫为在使聚酯等无纺布含浸于聚氨酯等树脂后的基材内部，使发泡层生长后，除去基材的表面部分并于发泡层形成开口部来制造。麂皮型的研磨垫的表面为柔软，通过发泡层的研磨材的保持作用，可进行无研磨损伤的镜面加工。因此，主要使用于精加工研磨用。
6.而且，无纺布型的研磨垫为通过使无规堆积的树脂纤维含浸于聚氨酯等树脂来制造。无纺布型的研磨垫，由于硬度较低且具有适度的弹性与柔软性，故被研磨面的形状的追循性优异。因此，无纺布型的研磨垫，较发泡聚氨酯型的研磨垫的研磨速度低，而可于抑制研磨损伤的同时进行研磨，故主要使用于一次研磨与二次研磨，但也使用于精加工研磨。
7.上述半导体零件、电子零件中，近年来进一步的高精度化、高堆积化持续地进展。另外，晶圆及显示面板中，大径化、大面积化也持续进展。于这些背景下，研磨步骤中的效率受到重视，且也要求形成高精度的研磨面。为了因应这些要求，除了研磨装置、研磨材的改良之外，也提出针对研磨垫的各种改良。
8.本技术的发明人等，由上述的各种研磨垫之中，着眼于无纺布型的研磨垫。如上所述，无纺布型的研磨垫具有适度的硬度、弹性，可对应于一次研磨及二次研磨至精加工研磨的广范围的研磨步骤，为预测今后会受到更多改良要求的研磨垫之故。此处，无纺布型的研磨垫的改良，例如对构成无纺布的纤维，有使用既定平均纤度的超细聚酯纤维的研磨垫(专利文献1)。
9.[现有技术文献]
[0010]
[专利文献]
[0011]
日本特开2007
‑
54910号公报。


技术实现要素：

[0012]
[实用新型欲解决的课题]
[0013]
上述专利文献1所记载的无纺布型的研磨垫，虽提及规定的构成纤维及表面性状，可形成高精度的研磨面。然而，对于研磨垫与研磨精度同时要求平坦性。上述以往的研磨垫是否可平衡性优选地具有这些特性尚未明朗。
[0014]
另外，关于研磨垫的改良例，发泡聚氨酯型的研磨垫的例子尚堪丰富，但关于无纺布型的研磨垫的改良的报告则少。有鉴于这些观点，本实用新型的目的在于提供一种研磨垫，涉及无纺布型的研磨垫，其能展现较目前为止更优选的平坦性，同时可抑制损伤产生而研磨精度优异。
[0015]
[解决课题的手段]
[0016]
不限于无纺布型的研磨垫，研磨作业中的研磨垫与被研磨材之间彼此的机械作用相互影响。也就是说，研磨垫与研磨材粒子一同对被研磨材产生研磨作用，另一方面，被研磨材接受到被研磨材侧的研磨装置所产生的上下左右的微振动，并将其传递至研磨垫。另外，于研磨垫其内面侧(平台侧)的研磨装置所产生的微振动也传递至研磨垫。这些微振动所产生的影响，考虑于各种种类的研磨垫皆会产生，而本实用新型的发明人等推测于无纺布型的研磨垫的微振动的影响特别大。无纺布型的研磨垫由于硬度较低，故有因微振动而产生于厚度方向的磨损/变形之忧。特别是在含有含浸于无规的树脂纤维间、而不均匀配置的树脂的无纺布型的研磨垫，因微振动所致的变形容易不均匀。而且推测因其而产生研磨的平坦性的降低。
[0017]
本实用新型的发明人等基于这些发现，作为无纺布型的研磨垫的改良方向性而欲减低微振动所致的影响。具体而言，对于以往的单层无纺布所构成的研磨垫，以硬度不同的两种无纺布来构成研磨垫。而且发现以被研磨材侧(研磨装置侧)的无纺布层吸收微振动，可减低微振动的影响而可得平坦性优异的研磨垫。
[0018]
解决上述课题的本实用新型的研磨垫为使具有研磨面的研磨层、与具有固定于平台的固定面的缓冲层贴合而成，其中，前述研磨层由阿斯克c型硬度70以上90以下的无纺布所构成，前述缓冲层由阿斯克c型硬度40以上且未达70的无纺布所构成。
[0019]
如上所述，本实用新型为无纺布型的研磨垫，其中具有阿斯克c型硬度不同的无纺布所构成的双层结构。于研磨垫的领域中，采用所述双层结构本身为周知的内容。然而，这些研磨垫为任一层皆使用发泡聚氨酯的类型的研磨垫，将无纺布型的研磨垫做成双层结构则为前所未见。以下进一步详细说明本实用新型的无纺布型的研磨垫。
[0020]
(a)研磨层
[0021]
如上所述，研磨层由阿斯克c型硬度70以上90以下的无纺布所构成。研磨层为用以与被研磨材接触以进行研磨的层。研磨层的无纺布的硬度，需考虑于发挥有效的研磨力之下也可维持平坦性的硬度。另外，所谓阿斯克c型硬度(asker c)为橡胶材料或海绵材料等的硬度周知的指标。阿斯克c型硬度可由硬度计等适当的硬度计进行测定。
[0022]
关于构成研磨层的无纺布的其它物性，较优选为压缩弹性模数为40％以上80％以下的无纺布。这是因为研磨层优选为用以维持平坦性而抑制变形之故。另外，压缩弹性模数表示材料的变形的困难度的值。压缩弹性模数例如可依据jis(日本工业规格)l1913(一般无纺布试验方法)进行测定。
[0023]
关于研磨层的厚度以1.0mm以上1.8mm以下为优选。研磨层由于以其表面所发挥的研磨作用为要点，故即使过度地增厚已无效果。然而，由于随研磨的进行会产生磨损，故需要一定程度的厚度。因此，以前述范围的厚度为优选。
[0024]
如上所述，所谓无纺布为使无规堆积的树脂纤维含浸于树脂所形成的布状材料。构成研磨层的无纺布的树脂纤维，只要具备上述物性即无特别限定。具体的树脂纤维，可举例如聚对酞酸乙二酯纤维(pet)、尼龙纤维、聚丙烯纤维。另外，含浸堆积的树脂纤维的树脂也无特别限定。具体而言，可使用酯系聚氨酯树脂、醚系聚氨酯树脂、聚碳酸酯系聚氨酯树脂等。
[0025]
(b)缓冲层
[0026]
如上所述，缓冲层由阿斯克c型硬度40以上且未达70的无纺布所构成。缓冲层为用以吸收来自研磨装置的微振动以使对研磨层的影响抑制到最小限度的层。缓冲层的无纺布的硬度为考虑使缓冲层的功能有效的硬度。关于阿斯克c型硬度的意义与研磨层相同。
[0027]
关于构成缓冲层的无纺布的其它物性，较优选为压缩弹性模数为80％以上90％以下。这是因为缓冲层为用以吸收微振动使其容易变形之故。另外，压缩弹性模数的意义与研磨层相同。
[0028]
关于缓冲层的厚度以1.0mm以上5.0mm以下为优选。缓冲层为吸收微振动的功能层，振动的吸收能力受其厚度左右。因此，以一定以上的厚度为优选。然而，本实用新型所预见的微振动为研磨装置的正常运行无法避免的微小振动，故不须过度增厚缓冲层。另外，若过度增厚缓冲层，则研磨垫整体变厚而有对研磨作业造成影响之忧。因此，缓冲层以前述范围的厚度为优选。
[0029]
构成缓冲层的无纺布的聚酯纤维，也只要具备上述物性便无特别限定。构成缓冲层的树脂纤维，也可使用聚对酞酸乙二酯纤维(pet)、尼龙纤维、聚丙烯纤维等。另外，含浸树脂也与研磨层的无纺布相同。构成研磨层与缓冲层的无纺布，可视前述树脂纤维的堆积密度或含浸树脂等调整阿斯克c型硬度。
[0030]
(c)研磨垫的其它构成
[0031]
本实用新型的研磨垫可通过贴合构成研磨层的无纺布与构成缓冲层的无纺布来制造。两种无纺布的接合，可使用周知的接着剂或粘合胶带。例如可使用丙烯酸系接着剂、橡胶系接着剂、聚硅氧系接着剂、环氧系接着剂等。而且通过如此将各无纺布贴合，研磨垫于研磨层与缓冲层之间具备由接着剂或粘合胶带所构成的接着层。另外，接着层的厚度并无特别限定。接着剂只要使用可确实接合研磨层与缓冲层的量即可，不需要考虑研磨垫的功能而限定接着层的厚度。
[0032]
另外，本实用新型的研磨垫，对于固定在平台的固定面的缓冲层的内面，可形成用以固定的粘合层或吸附层。研磨垫于平台的固定方法，可举例如粘合胶带等的粘合材料的使用。粘合材料可由丙烯酸系粘合剂、橡胶系粘合剂、聚硅氧系粘合剂、环氧系粘合剂所构成。这些粘合材料所构成的粘合层也可事先形成于研磨垫内面。
[0033]
另外，研磨垫的固定方法，可使用聚硅氧组合物所构成的既定的吸附材料。该吸附材料为由选自仅于两末端具有乙烯基的直链状聚有机硅氧烷所构成的聚硅氧、于两末端及侧链具有乙烯基的直链状聚有机硅氧烷所构成的聚硅氧、仅于末端具有乙烯基的分支状聚有机硅氧烷所构成的聚硅氧、及末端及侧链具有乙烯基的分支状聚有机硅氧烷所构成的聚
硅氧的至少一种聚硅氧交联所成的组合物。如此的吸附材料所构成的吸附层，也可事先形成于研磨垫内面。
[0034]
[实用新型的效果]
[0035]
以上说明本实用新型的无纺布型的研磨垫与以往物品不同，是以具备缓冲层的双层的无纺布所构成。通过本实用新型可确实吸收来自研磨装置的微振动，而可抑制随着研磨作业的进行所造成的不均匀的变形。据此，可得平坦性优异的研磨面。另外，通过微振动的吸收使研磨精度也更为良好。无纺布型的研磨垫虽然期待使用于一次研磨至二次研磨，但本实用新型可拓大无纺布型的研磨垫的使用范围。
附图说明
[0036]
图1为本实用新型的研磨垫的一例的实施例1的研磨垫的外观及截面。
[0037]
图2为本实用新型所使用的研磨装置的概略图。
[0038]
附图标记说明
[0039]
无。
具体实施方式
[0040]
以下，说明本实用新型的较优选实施方式。于本实施方式制作相当于本实用新型的贴合两种无纺布的双层结构的无纺布型的研磨垫。另外，参考例虽也为双层结构的无纺布型的研磨垫，但与本实用新型相反地制作成研磨层的硬度较缓冲层硬度低的研磨垫。另外，也制作以往的单层结构的无纺布型的研磨垫。
[0041]
实施例1：准备pet树脂纤维含浸于聚氨酯树脂的无纺布(厚度1.13mm)，将其裁切成直径810mm的圆形，作成构成研磨层的无纺布。该无纺布的阿斯克c型硬度为78、压缩弹性模数为60％。另外，准备尼龙树脂纤维含浸于聚氨酯树脂的无纺布(厚度2.0mm)，将其与研磨层同样地裁切成直径810mm的圆形，作成构成缓冲层的无纺布。该无纺布的阿斯克c型硬度为65、压缩弹性模数为86％。而将这些两个无纺布以丙烯酸系接着剂贴合，于内面贴附相同尺寸的粘合胶带(丙烯酸系粘合剂)，作成本实施例的研磨垫。将该于实施例1所制造的研磨垫示于图1。
[0042]
参考例：于将上述所制作的两个无纺布与实施例相反地贴合，于下侧的无纺布(阿斯克c型硬度78)的内面，贴附丙烯酸系粘合剂的粘合胶带，作成参考例的研磨垫。
[0043]
比较例：实施例所制作的作为研磨层的无纺布(阿斯克c型硬度78、厚度1.13mm)的内面，贴附丙烯酸系粘合剂的粘合胶带，作成单层的比较例的研磨垫。
[0044]
研磨试验：对以如上方式所制作的实施例、参考例、比较例的研磨垫，以堆积1μm热氧化膜的硅晶圆(ф300mm)作为被研磨构件进行研磨试验。于该研磨试验，如图2将研磨垫粘合固定于平台以研磨硅晶圆。于该研磨步骤，将研磨浆料滴至研膜垫，使研磨垫(平台)及硅晶圆(头)旋转以研磨硅晶圆。此时的研磨条件如下所述。
[0045]
·
研磨浆料：将glanzox(fujimi股份有限公司制)以纯水稀释30倍的浆料。
[0046]
·
研磨浆料滴入速度：2l/min
[0047]
·
研磨压力：0175kgf/cm2[0048]
·
研磨垫(平台)旋转速度：45rpm
[0049]
·
晶圆(头)旋转速度：50rpm
[0050]
·
晶圆(头)摇动速度：100mm/min
[0051]
·
研磨时间：3min
[0052]
经研磨试验的研磨后，以纯水洗涤晶圆的研磨面，使于无尘状态下干燥后，评价各研磨头所致的研磨面的研磨精度与平坦性。
[0053]
研磨精度为观察研磨面并记数损伤的大小与个数，以由100分满分的减分法来评价。此时，大的损伤的减分较多。关于评价结果，将95分以上100分以下评价为
“◎”
，90分以上且未达95分评价为
“○”
，85分以上且未达90分评价为
“△”
，并且，且未达85分评价为
“×”
。
[0054]
平坦性为进行研磨后的硅晶圆表面的氧化膜的膜厚测定，通过检测膜厚的面内均匀性来进行评价。于氧化膜的膜厚测定使用干扰型膜厚测定装置(大冢电子公司制)。膜厚的均匀性为在研磨后由晶圆上的特定位置25点的研磨前后的膜厚测定值，求出研磨量的最大值与研磨量的最小值，而由下述式计算出面内均匀性。关于评价结果，将5％以下评价为
“◎”
，超过5％且在8％以下评价为
“○”
，10％以下评价为
“△”
，超过10％评价为
“×”
。
[0055]
面内均匀性(％)＝(最大研磨量－最小研磨量)(最大研磨量 最小研磨量)
×
100
[0056]
将以各种研磨垫所形成的研磨面的研磨精度、均匀性的评价结果示于表1。
[0057]
[表1]
[0058][0059]
由表1，通过实施例的双层结构的无纺布型的研磨垫，由研磨精度及平坦性的两个观点，确认可形成良好的研磨面。于本实施方式的研磨试验，进行较长时间的研磨从而有意地产生研磨垫的磨损。本实施例的研磨垫，于如此的条件下也形成平坦性良好的研磨面。于长时间的研磨下，于研磨垫的外周附近会因热流挂等而有产生磨损的倾向，常使中心部与外周部的研磨量产生差异而使均匀性降低。比较例的单层的无纺布型的研磨垫，由于外周附近的热流挂使研磨面的均匀性变差。本实施例的研磨垫，有效地抑制如此磨损所致的均匀性降低。
[0060]
原本于无纺布型的研磨垫不一定要作成双层结构。如参考例的研磨垫，由于缓冲层的无纺布作成较研磨层的无纺布硬，平坦性会变差。此时，即使为硬的缓冲层，由于多少会吸收振动，故平坦性较单层的研磨垫良好，但显然比本实施例的研磨垫差。可说于双层结构的无纺布型的研磨垫中，必须在缓冲层与研磨层中配置适当硬度的无纺布。
[0061]
[产业上的可利用性]
[0062]
如以上的说明，通过本实用新型的双层结构的无纺布型的研磨垫，可形成平坦性优选、高质量的研磨面。本实用新型可用于半导体晶圆、显示器用玻璃基板、硬盘用基板等的研磨步骤。另外，即使对于大径化、大面积化持续进展的晶圆或显示器面板，也可形成高精度的研磨面。