JPH10146755A

JPH10146755A - 被加工物保持用バックフィルム

Info

Publication number: JPH10146755A
Application number: JP30503096A
Authority: JP
Inventors: Hideo Saito; 日出夫齊藤; Fumitaka Itou; 史隆伊藤
Original assignee: Toshiba Machine Co Ltd
Current assignee: Shibaura Machine Co Ltd
Priority date: 1996-11-15
Filing date: 1996-11-15
Publication date: 1998-06-02

Abstract

(57)【要約】【課題】バックフィルムを用いる水貼り法によって平
板状の被加工物を保持して研磨加工を行う場合に、良好
な平坦度を得ることが可能なバックフィルムの構造を提
供する。【解決手段】本発明の被加工物保持用バックフィルム
は、研磨装置において平板状の被加工物を吸着して保持
するために使用されるバックフィルム１であって、被加
工物との接触面に、水の移動経路となる複数の溝１５が
形成されていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、研磨装置におい
て、その表面に半導体基板、ガラスあるいはセラミック
スなどの平板状の被加工物を吸着して保持するために使
用される被加工物保持用バックフィルムに係る。

【０００２】

【従来の技術】研磨装置において、半導体基板、ガラス
あるいはセラミックスなどの平板状の被加工物を保持す
る方法として、ワックス貼り法、真空チャック法、バッ
クフィルムを用いた水貼り法などの方法が知られてい
る。

【０００３】ワックス貼り法の場合、被加工物を交換す
る度に、毎回、ワックスの溶融・固化を繰返す必要があ
り、作業効率を低下させる要因となる。また、真空チャ
ック法の場合、被加工物の裏面をチャックの表面に真空
吸着して固定するので、被加工物の裏面側の凹凸や、被
加工物の裏面とチャックの表面との間に巻き込まれた異
物などの影響を受け易く、ブルズ・アイ等の加工ムラが
発生し易い。

【０００４】これに対して、エラストマーなどの柔軟な
素材で造られ、独立発泡表面を有するバックフィルムを
用いた水貼り法の場合には、被加工物との接触面が柔軟
に変形するので、被加工物の裏面側の凹凸あるいは異物
の混入などの影響を受けにくい。このため、バックフィ
ルムを用いた水貼り法は、表面基準の研磨が可能である
と期待されている。即ち、被研磨面の元の表面形状に倣
って、表面粗さや平坦度などを向上させることができる
ものと期待されている。

【０００５】ところで、被加工物の面積が大きい場合、
あるいは研磨の際の加圧力が大きい場合には、従来のバ
ックフィルムを用いた水貼り法では、被加工物の中央付
近がより多く研磨加工される傾向がある。

【０００６】図６は、８インチのＳｉウエハの上に目標
厚さ１０００ｎｍで酸化膜を形成した後、これを従来の
バックフィルムを用いた水貼り法でキャリアに保持し
て、研磨加工を行ったときの、研磨加工後の酸化膜の厚
さの直径方向の分布を測定した結果である。なお、研磨
加工の際の加圧力は６００ｇ／ｃｍ² 、キャリアの回転
数は２３ｒｐｍとした。なお、当初の酸化膜の厚さの偏
差は数ｎｍ程度であり、酸化膜の厚さはほぼ一様であっ
た。この結果から、従来のバックフィルムを用いた水貼
り法では、被研磨面の形状が凹状となることが分かる。
また、実験の結果から、研磨加工時の加圧力が増加する
に従って、この傾向が顕著になることも確認されてい
る。

【０００７】被加工物の中央付近がより多く研磨加工さ
れる理由として、水貼り法で用いられる水の影響が考え
られる。図７は、従来のバックフィルムを使用した場合
の研磨加工時の被加工物及びその周囲の断面を模式的に
示したものである。図中、４は研磨面を形成する研磨定
盤、９は被加工物、１はバックフィルム、２はバックフ
ィルム１を介して被加工物９を保持するキャリア、５は
研磨剤の供給ノズル、１１はバックフィルム表面の独立
発泡部分を表す。

【０００８】バックフィルム１の表面には、被加工物９
を吸着して保持する機能を高めるため、通常、独立発泡
部分１１が形成されている。独立発泡部分１１には被加
工物９を吸着するための水８が保持される。被加工物９
をバックフィルム１で吸着し、被加工物９の表面を研磨
面を形成する研磨定盤４に押し当てて相対運動させるこ
とによって、研磨加工が行われる。この時、被加工物９
の周縁部に当たる符号２２あるいは符号２３で示される
領域にある独立発泡部分に保持されている水は、研磨加
工の際の振動等により徐々に外部へ流出して、加圧力に
対応した量になって安定する。一方、被加工物９の中央
付近の符号２１で示される領域にある独立発泡部分に保
持されている水は、流出する経路の抵抗が大きいため
に、周囲に向かって移動しにくく、その大半が、そのま
ま中央付近に閉じ込められる結果、中央付近２１には平
均加圧力に対して過大な量の水が残る。一方、加圧力に
よって、バックフィルム１自体は体積変化を伴って変形
するが、水８は非圧縮性なので体積変化を伴わない。こ
のため、周縁部２２、２３と比較して、中央付近２１で
は、閉じ込められた水に起因して、平均加圧力に対して
発生する反力がより高くなる。即ち、被研磨面における
面圧分布は被加工物の中央付近に近付くほど高くなるの
で、被加工物９の中央付近における研磨加工量が大きく
なる。

【０００９】図８は、上述の仮説を裏付けるための実験
結果を示したものである。図８は、被加工物９の脱着お
よび搬送の便宜のために、バックフィルム１及びキャリ
ア２を貫通する貫通孔を被加工物９の中心部に設けた場
合の研磨加工後の被加工物の表面の形状（直接的には、
酸化膜の厚さの分布）を示したものである。

【００１０】被加工物の表面は、貫通孔が設けられた中
央付近で凸状となっており、面圧が下がっていることが
分かる。なお、このとき、この貫通孔の大きさを、０．
６ｍｍφから２．０ｍｍφの間で変化させたが、被加工
物の表面の形状についてほとんど変化が認められなかっ
た。このことから、バックフィルム１に形成された貫通
孔による欠損の影響ではないと考えることができる。従
って、上記の様に、貫通孔から水が流出して、被加工物
の裏面の中央付近に過剰な水が閉じ込められる現象が発
生しなかったと解釈することができる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の様な
問題点に鑑みてなされたもので、本発明の目的は、バッ
クフィルムを用いる水貼り法によって平板状の被加工物
を保持して研磨加工を行う場合に、被加工物表面の水分
の分布を均一化して、良好な平坦度を得ることが可能な
バックフィルムの構造を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の被加工物保持用
バックフィルムは、研磨装置において平板状の被加工物
を吸着して保持するために使用されるバックフィルムで
あって、被加工物との接触面に、水の移動経路となる複
数の溝が形成されていることを特徴とする。

【００１３】好ましくは、前記溝の幅を０．３ｍｍ以
上、２ｍｍ以下とする。また、好ましくは、前記溝を、
その溝幅の１０倍以上、４０ｍｍ以下の間隔で配置す
る。

【００１４】また、好ましくは、前記溝のうちの少なく
とも一本を、前記接触面の中心部を通り、前記接触面の
周縁部の手前に到達する様に形成する。また、好ましく
は、前記溝のうちの少なくとも一本を、前記接触面の中
心部を通り、前記接触面の周縁部の外側に到達する様に
形成する。

【００１５】また、好ましくは、前記溝に加えて、厚さ
方向に複数の貫通孔を形成する。研磨装置において平板
状の被加工物を保持するために、被加工物との接触面に
複数の溝が形成された本発明に基づくバックフィルムを
使用すれば、被加工物を研磨加工する際、被加工物とバ
ックフィルムとの接触面に保持されている水が、これら
の溝を通って周囲へ分散することができるので、接触面
の一部に水が閉じ込められることがなく、研磨面の面圧
分布を均一化することができる。

【００１６】また、前記溝の幅については、０．３ｍｍ
以上であれば、水の移動を容易にする効果が得られる。
また、２ｍｍ以下とすれば、溝の形状が被加工物の表面
へ転写されることを防止することができる。

【００１７】また、前記溝の影響が及ぶ範囲は、溝から
２０ｍｍ程度までの距離なので、溝の相互の間隔を４０
ｍｍ以下とすれば、研磨面の面圧分布を均一性を確保す
ることができる。なお、溝の相互の間隔は、その溝幅の
１０倍以上とするのが適当である。

【００１８】また、前記溝のうちの少なくとも一本を、
接触面の中心部を通って接触面の周縁部の手前まで到達
する様に、あるいは接触面の中心部を通って接触面の周
縁部の外部に到達する様に形成すれば、接触面の中心部
近傍の水が容易に周縁部へ流出することができるので、
過剰な水分が中心部近傍に閉じ込められる現象を効果的
に防止することができる。

【００１９】更に、これら溝に加えて、バックフィルム
にその厚さ方向の貫通孔を設けることによって、接触面
の水がバックフィルムの裏面側にも流出することが可能
になるので、研磨面の面圧分布を均一化させる効果を高
めることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１に、本発明に基づくバックフ
ィルムの例を示す。これらの各例は、バックフィルム１
の被加工物９との接触面に溝１５を設けたものであり、
図１（ａ）は放射状に溝を設けた例、図１（ｂ）は格子
状に溝を設けた例、図１（ｃ）は曲線で構成された略放
射状の溝を設けた例、図１（ｄ）は放射状の溝と同心円
状の溝を組み合わせた例、をそれぞれ表す。

【００２１】溝１５は、バックフィルム１の製作時に、
溝１５の部分を除いて独立発泡層を形成する方法によっ
て造られている。このほか、全面に独立発泡層を形成し
た後、加熱溶融、切削、あるいはエッチングなどによっ
て溝１５を加工する方法によっても形成することもでき
る。

【００２２】図２に、本発明に基づくバックフィルムの
他の例を示す。これらの各例は、バックフィルム１の被
加工物９との接触面に溝１５を形成するとともに、厚さ
方向に貫通孔１６を形成したものである。図２（ａ）は
放射状の溝に加えて中心部に１箇所及び中心部の周囲に
４箇所の貫通孔を設けた例を、図２（ｂ）は格子状の溝
に加えて中心部に１箇所及び中心部の周囲に４箇所の貫
通孔を設けた例を、図２（ｃ）は放射状の溝に加えて中
心部の周囲に３箇所の貫通孔を設けた例を、図２（ａ）
は放射状の溝に加えて中心部に１箇所及び中心部の周囲
に数箇所の貫通孔を設けた例を、それぞれ表す。

【００２３】上記の貫通孔１６は、被加工物の脱着・搬
送用に使用される他、被加工物９との接触面に存在する
水の流出を容易にする機能も有している。なお、溝の
幅、及び互いに隣接する溝の間隔については、実験の結
果、次のことが判明した。

【００２４】溝の幅が１ｍｍ及び２ｍｍの二通りバック
フィルムを使用して研磨加工を行ったところ、溝の幅２
ｍｍの場合には、溝に相当する部分に若干の加工ムラが
生じることが分かった。従って、バックフィルムに形成
する溝の幅は、２ｍｍ以下とすることが望ましい。

【００２５】なお、バックフィルム使用時には、水分に
よる膨潤や加圧力によって横方向への変形が生じ、溝の
幅が狭められる。例えば、独立発泡部分の孔径０．２ｍ
ｍ、素材の圧縮変形率３０％のバックフィルムでは、横
方向へ約０．１ｍｍの変形が生じると算定される。従っ
て、バックフィルム使用時には、溝の両側にて０．１ｍ
ｍづつ幅が狭まる可能性がある。このことを考慮する
と、溝の内部の水分の移動を確保するためには、溝の幅
を０．３ｍｍ以上とすることが望ましい。

【００２６】また、溝の影響が及ぶ範囲を調べたとこ
ろ、加工量均一性が±１％となる範囲は、溝を中心に約
１８ｍｍ幅の領域、同様に±５％となる範囲は、溝を中
心に約４５ｍｍの領域であることが分かった。従って、
複数の溝を配列する場合、それらの相互の間隔を４０ｍ
ｍ以下とすることが望ましい。なお、その間隔を２０ｍ
ｍ以下とすれば更に高い平坦度が得られる。

【００２７】但し、溝の間隔を狭め過ぎると、被加工物
との接触面積が減少し、被加工物の保持力が低下する。
従って、接触面積の低下を１０％程度以内に抑えるため
には、溝の間隔を溝の幅の１０倍以上とすることが望ま
しい。

【００２８】

【実施例】図３は、図１（ｂ）に示した接触面に溝が設
けられたバックフィルムを用いて研磨加工を行った場合
の、研磨加工後の被加工物表面の酸化膜の厚さの直径方
向の分布を測定した結果の一例である。なお、被加工物
は、８インチのＳｉウエハの上に目標厚さ１０００ｎｍ
で酸化膜が形成されものであり、加圧力は６００ｇ／ｃ
ｍ² 、キャリア回転数は２３ｒｐｍであった。以上の研
磨加工の条件は図６に示したものと同一である。

【００２９】図１に示した結果と比較すると、研磨加工
後の平坦度が大幅に改善されていることがわかる。図４
は、図２（ａ）で示した溝及び貫通孔が設けられたバッ
クフィルムを用いて研磨を行った場合の、研磨加工後の
被加工物表面の酸化膜の厚さの直径方向の分布を測定し
た結果の一例である。なお、研磨加工の条件は図３及び
図６に示したものと同一である。

【００３０】従来の図６及び図８に示した結果と比較す
ると、研磨加工後の平坦度が大幅に改善されていること
がわかる。図５に、研磨加工レート及び研磨加工の均一
性について、本発明に基づくバックフィルムを使用して
研磨を行った場合と、従来の構造を備えたバックフィル
ムを使用して研磨を行った場合とを比較した結果を示
す。なお、ここで用いた評価値は、以下の式によって定
義される。

【００３１】加工レート＝平均加工量／加圧時間（ｎｍ／ｍｉｎ）加工量均一性＝（最大加工量−最小加工量）／（最大加
工量＋最小加工量）×１００（％）一般に、加工レートの値が大きい程、大きなスループッ
トが得られ、加工量均一性の値が小さい程、平坦性が良
好であることを示す。

【００３２】図５で、「溝つき（ａ）」、「溝つき
（ｂ）」は、それぞれ図１（ａ），（ｂ）に示した接触
面に溝が形成されたバックフィルムを使用した場合の研
磨加工結果を示している。また、「溝つき・穴つき
（ａ）」は、図２（ａ）で示した接触面に溝及び貫通孔
が形成されたバックフィルムを使用した場合の研磨加工
結果を示している。

【００３３】図５より、接触面に溝が形成されたバック
フィルムは、従来のバックフィルムと同等の加工レート
を維持するとともに、加工量均一性を１０％以下に抑え
ることができることがわかる。

【００３４】

【発明の効果】本発明の基づく被加工物保持用バックフ
ィルムでは、被加工物との接触面に溝を設けることによ
って、接触面の存在する水の移動が容易になる結果、加
工面圧の均一性が増し、その結果、加工レートを低下さ
せることなく、研磨加工量の均一性の向上を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づくバックフィルムの形状の例を示
す図、（ａ）〜（ｄ）はバックフィルムの接触面に設け
られた溝の配置についての各種の例を表す図。

【図２】本発明に基づくバックフィルムの形状の他の例
を示す図、（ａ）〜（ｄ）はバックフィルムの接触面に
設けられた溝、及び貫通孔の配置についての各種の例を
表す図。

【図３】本発明に基づく溝が形成されたバックフィルム
を使用して研磨を行った場合の被加工材の表面形状を表
す図。

【図４】本発明に基づく溝及び貫通孔が形成されたバッ
クフィルムを用いて研磨を行った場合の被加工材の表面
形状を表す図。

【図５】各種のバックフィルムを使用して研磨を行った
場合の加工レート及び加工量均一性の比較を示す図。

【図６】従来のバックフィルムを用いた場合の被加工材
の表面形状を表す図。

【図７】研磨加工の際の従来のバックフィルム及びその
周囲の断面を示す模式図。

【図８】貫通孔が設けられた従来のバックフィルムを用
いた場合の被加工材の表面形状を表す図。

【符号の説明】

１・・・バックフィルム、２・・・キャリア、４・・・研磨面を構成する研磨定盤、５・・・研磨剤の供給ノズル、８・・・水、９・・・被加工物、１１・・・独立発泡部分、１５・・・溝、１６・・・貫通孔。

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【手続補正書】

【提出日】平成８年１２月４日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】請求項３

【補正方法】変更

【補正内容】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】研磨装置において平板状の被加工物を吸
着して保持するために使用されるバックフィルムであっ
て、被加工物との接触面に、水の移動経路となる複数の溝が
形成されていることを特徴とする被加工物保持用バック
フィルム。
【請求項２】前記溝は、その幅が０．３ｍｍ以上、２
ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１に記載の被加
工物保持用バックフィルム。
【請求項３】前記溝は、その溝幅の１０倍、４０ｍｍ
以下の間隔で配置されていることを特徴とする請求項１
または請求項２のいずれかに記載の被加工物保持用バッ
クフィルム。
【請求項４】前記溝のうちの少なくとも一本は、前記
接触面の中心部を通り、前記接触面の周縁部の手前に到
達する様に形成されていることを特徴とする請求項３に
記載の被加工物保持用バックフィルム。
【請求項５】前記溝のうちの少なくとも一本は、前記
接触面の中心部を通り、前記接触面の周縁部の外側に到
達する様に形成されていることを特徴とする請求項３に
記載の被加工物保持用バックフィルム。
【請求項６】前記溝に加えて、厚さ方向に複数の貫通
孔が形成されていることを特徴とする請求項４または５
に記載の被加工物保持用バックフィルム。