特開 2024-67945 弾性膜及びその取付構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024067945

(43)【公開日】2024-05-17

(54)【発明の名称】弾性膜及びその取付構造

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/30 20120101AFI20240510BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20240510BHJP

   B24B 41/06 20120101ALI20240510BHJP

【ＦＩ】

B24B37/30 C

H01L21/304 622G

B24B41/06 L

【審査請求】有

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022178379

(22)【出願日】2022-11-07

(71)【出願人】

【識別番号】000003263

【氏名又は名称】三菱電線工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】弁理士法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】林 伸幸

(72)【発明者】

【氏名】深澤 新平

(72)【発明者】

【氏名】増根 昭洋

【テーマコード（参考）】

3C034

3C158

5F057

【Ｆターム（参考）】

3C034AA13

3C034AA19

3C034BB73

3C034DD10

3C034DD20

3C158AA07

3C158CB03

3C158CB04

3C158DA12

3C158DA17

3C158EA14

3C158EA22

3C158EB01

5F057AA31

5F057BA11

5F057CA11

5F057DA03

5F057EC21

5F057EC24

5F057FA12

5F057FA30

(57)【要約】

【課題】研磨ヘッドへの接着が容易な弾性膜を提供する。
【解決手段】弾性膜１０は、ＣＭＰ装置の研磨ヘッドに取り付けられてウエハ保持に用いられる。弾性膜１０は、ウエハ保持面１１１ａを有するシリコーンゴム層１１１と、シリコーンゴム層１１１のウエハ保持面１１１ａの反対側に積層された非シリコーン材料で形成された板状の補強材１１２とを備える。研磨ヘッド取付側における研磨ヘッドへの接着予定部分１４に補強材１１２が露出している。
【選択図】図１Ｂ

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＣＭＰ装置の研磨ヘッドに取り付けられてウエハ保持に用いられる弾性膜であって、
ウエハ保持面を有するシリコーンゴム層と、
前記シリコーンゴム層の前記ウエハ保持面の反対側に積層された非シリコーン材料で形成された板状の補強材と、
を備え、
研磨ヘッド取付側における研磨ヘッドへの接着予定部分に前記補強材が露出している弾性膜。

【請求項2】

請求項１に記載された弾性膜において、
前記シリコーンゴム層との間で前記補強材を挟むように設けられた研磨ヘッド取付側ゴム層を更に備えた弾性膜。

【請求項3】

請求項２に記載された弾性膜において、
前記研磨ヘッド取付側ゴム層が前記シリコーンゴム層と同一のシリコーンゴムの架橋ゴムで形成されている弾性膜。

【請求項4】

請求項２に記載された弾性膜において、
前記研磨ヘッド取付側ゴム層が前記補強材に形成された孔を介して前記シリコーンゴム層に結合している弾性膜。

【請求項5】

請求項１乃至４のいずれかに記載された弾性膜のＣＭＰ装置の研磨ヘッドへの取付構造であって、
前記弾性膜の前記接着予定部分に露出した前記補強材が接着層を介して前記研磨ヘッドに接着されている取付構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＣＭＰ装置の研磨ヘッドに取り付けられてウエハ保持に用いられる弾性膜及びその取付構造に関する。

【背景技術】

【0002】

ＣＭＰ装置の研磨ヘッドには、ウエハ保持に用いられる弾性膜が取り付けられる。特許文献１には、かかる弾性膜として、研磨ヘッド取付側の内側ゴム層と、ウエハ保持側の外側ゴム層と、それらの間の中間剛体層とを備えたものが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１２２８９６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明の課題は、研磨ヘッドへの接着が容易な弾性膜を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、ＣＭＰ装置の研磨ヘッドに取り付けられてウエハ保持に用いられる弾性膜であって、ウエハ保持面を有するシリコーンゴム層と、前記シリコーンゴム層の前記ウエハ保持面の反対側に積層された非シリコーン材料で形成された板状の補強材とを備え、研磨ヘッド取付側における研磨ヘッドへの接着予定部分に前記補強材が露出している。

【0006】

本発明は、本発明の弾性膜のＣＭＰ装置の研磨ヘッドへの取付構造であって、前記弾性膜の前記接着予定部分に露出した前記補強材が接着層を介して前記研磨ヘッドに接着されている。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、非シリコーン材料で形成されて接着が比較的容易である補強材が、研磨ヘッド取付側における研磨ヘッドへの接着予定部分に露出しているので、研磨ヘッドへの接着を容易に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1A】実施形態１に係る弾性膜の斜視図である。

【図1B】実施形態１に係る弾性膜の断面斜視図である。

【図2】実施形態１に係る弾性膜のＣＭＰ装置の研磨ヘッドへの取付構造を示す断面図である。

【図3】実施形態１に係る弾性膜の変形例の断面斜視図である。

【図4】実施形態２に係る弾性膜の断面斜視図である。

【図5】実施形態２に係る弾性膜のＣＭＰ装置の研磨ヘッドへの取付構造を示す断面図である。

【図6】実施形態３に係る弾性膜の断面斜視図である。

【図7】実施形態３に係る弾性膜のＣＭＰ装置の研磨ヘッドへの取付構造を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、実施形態について詳細に説明する。

【0010】

（実施形態１）
図１Ａ及びＢは、実施形態１に係る弾性膜１０を示す。この弾性膜１０は、ＣＭＰ装置の研磨ヘッドに取り付けられ、研磨パッドに圧接させて研磨する半導体ウエハのウエハ保持に用いられる。なお、以下では、研磨ヘッド取付側を「上」及びウエハ保持側を「下」として説明する。

【0011】

実施形態１に係る弾性膜１０は、円盤状の膜本体１１と、その周縁に連続して上側に延びるように一体に設けられた円筒状の筒状部１２と、その上端に連続して内側に延びるように一体に設けられた環状の環状部１３とを有する浅底の円形皿状に形成されている。膜本体１１、筒状部１２、及び環状部１３の厚さは、例えば０．３ｍｍ以上６ｍｍ以下である。

【0012】

膜本体１１は、下側のシリコーンゴム層１１１と上側の板状の補強材１１２とを備える。

【0013】

シリコーンゴム層１１１は、円盤状に形成されており、その平坦な下面によって構成されたウエハ保持面１１１ａを有する。シリコーンゴム層１１１の上面には、シリコーンゴム層１１１の直径よりもやや小さい内径の有底円盤孔が形成されている。シリコーンゴム層１１１の有底円盤孔が形成されている部分の厚さは、例えば０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下である。シリコーンゴム層１１１は、シリコーンゴムの架橋ゴムで形成されている。

【0014】

補強材１１２は、シリコーンゴム層１１１の有底円盤孔と同一形状の上下面が平坦面の円盤状に形成されており、その有底円盤孔に内嵌めされている。これにより、補強材１１２は、シリコーンゴム層１１１のウエハ保持面１１１ａの反対側に積層された構成となっている。補強材１１２は、シリコーンゴム層１１１に接着されていてもよい。

【0015】

補強材１１２は、水や溶剤への接触角がシリコーンゴムよりも小さい易接着性の非シリコーン材料で形成されている。補強材１１２を形成する材料としては、樹脂及び金属が挙げられる。樹脂としては、例えば、ポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（ＰＥＴ）などの熱可塑性樹脂；フェノール樹脂、エポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂等が挙げられる。補強材１１２が樹脂で形成されている場合、そのタイプＤデュロメータで測定される硬さは、好ましくは１０以上９５以下、より好ましくは５０以上９５以下である。この硬さは、ＪＩＳ Ｋ７２１５－１９８６に基づいて測定されるものである。金属としては、例えば、ＳＵＳ３０４などのステンレス等が挙げられる。補強材１１２は、樹脂と金属との複合材で構成されていてもよい。

【0016】

補強材１１２の厚さは、例えば０．０２ｍｍ以上２ｍｍ以下である。補強材１１２の厚さは、シリコーンゴム層１１１の有底円盤孔が形成されている部分の厚さと、同一であっても、異なっていても、どちらでもよい。

【0017】

筒状部１２は、シリコーンゴム層１１１と一体に形成されているとともに、その下面の内周側の部分が膜本体１１の補強材１１２の周縁部に当接して係合し、それにより補強材１１２を物理的に固定している。環状部１３は、筒状部１２と一体に形成されている。したがって、筒状部１２及び環状部１３は、膜本体１１のシリコーンゴム層１１１と同一のシリコーンゴムの架橋ゴムで形成されている。

【0018】

実施形態１に係る弾性膜１０では、図１Ｂに破線で示す研磨ヘッド取付側における膜本体１１の中央部分に研磨ヘッドへの接着予定部分１４が構成されている。その接着予定部分１４には、補強材１１２の研磨ヘッド取付側の上面が露出している。

【0019】

図２は、実施形態１に係る弾性膜１０のＣＭＰ装置の研磨ヘッド２０への取付構造１００を示す。研磨ヘッド２０は、円筒状に形成されている。研磨ヘッド２０の先端部の外周には、外向きに開口して周方向に延びる断面コの字状の環状溝２１が設けられている。研磨ヘッド２０の先端部の内側には、各々、内壁から中央に向かってやや斜め下方に延びる複数の梁状のブラケット２２が周方向に間隔をおいて設けられている。それらの複数のブラケット２２は、中央において結合しており、その結合部から下向きに延びる円柱状の膜取付部２３が設けられている。

【0020】

実施形態１に係る弾性膜１０のＣＭＰ装置の研磨ヘッド２０への取付構造１００では、弾性膜１０の環状部１３が全周に渡って研磨ヘッド２０の環状溝２１に嵌合するとともに、弾性膜１０の研磨ヘッド取付側の接着予定部分１４に露出した補強材１１２が接着層３０を介して研磨ヘッド２０の膜取付部２３の先端に接着されている。接着層３０は、例えば両面接着テープや接着剤の硬化物で構成されている。

【0021】

以上の構成の実施形態１に係る弾性膜１０によれば、弾性膜１０と研磨ヘッド２０との間に単一の密閉空間が形成されるものの、ウエハ保持側のシリコーンゴム層１１１に補強材１１２が積層されて膜本体１１が構成されているので、密閉空間内の圧力分布に従った膜本体１１の変形が軽減され、その結果、半導体ウエハの研磨パッドへの圧接力を均一化させることができる。それに加えて、非シリコーン材料で形成された易接着性の補強材１１２の研磨ヘッド取付側の上面が、研磨ヘッド２０への接着予定部分１４に露出しているので、研磨ヘッド２０への接着を容易に行うことができる。

【0022】

なお、少なくとも研磨ヘッド２０への接着予定部分１４に補強材１１２が露出していればよいので、図３に示すように、筒状部１２の下端に連続して補強材１１２の研磨ヘッド取付側の上面の外周側部分を被覆し、シリコーンゴム層１１１との間で補強材１１２を挟むように研磨ヘッド取付側に外周側環状ゴム層１５（研磨ヘッド取付側ゴム層）が設けられていてもよい。外周側環状ゴム層１５は、シリコーンゴム層１１１と同一のシリコーンゴムの架橋ゴムで形成されている。この外周側環状ゴム層１５により、補強材１１２の難接着性のシリコーンゴム層１１１への一体性が高められるので、その結果、補強材１１２によるシリコーンゴム層１１１の高い補強効果を得ることができる。

【0023】

（実施形態２）
図４は、実施形態２に係る弾性膜１０を示す。なお、実施形態１と同一名称の部分は、実施形態１と同一符号で示す。

【0024】

実施形態２に係る弾性膜１０では、研磨ヘッド取付側における膜本体１１の内周側部分を被覆し、シリコーンゴム層１１１との間で補強材１１２を挟むように研磨ヘッド取付側に内周側環状ゴム層１６（研磨ヘッド取付側ゴム層）が設けられている。内周側環状ゴム層１６は、補強材１１２に形成された上下貫通孔１１２ａを介してシリコーンゴム層１１１と結合しており、したがって、シリコーンゴム層１１１と同一のシリコーンゴムの架橋ゴムで形成されている。この内周側環状ゴム層１６により、補強材１１２がシリコーンゴム層１１１と内周側環状ゴム層１６との間に挟まれて保持され、補強材１１２の難接着性のシリコーンゴム層１１１への一体性が高められるので、その結果、補強材１１２によるシリコーンゴム層１１１の高い補強効果を得ることができる。

【0025】

実施形態２に係る弾性膜１０では、研磨ヘッド取付側における膜本体１１の中央部分に研磨ヘッドへの第１接着予定部分１４１が構成されている。これに加え、内周側環状ゴム層１６の外側部分に周方向に間隔をおいて研磨ヘッドへの複数の第２接着予定部分１４２が構成されている。これらの第１接着予定部分１４１及び複数の第２接着予定部分１４２のいずれにも、補強材１１２の研磨ヘッド取付側の上面が露出している。

【0026】

図５は、実施形態２に係る弾性膜１０のＣＭＰ装置の研磨ヘッド２０への取付構造１００を示す。研磨ヘッド２０は、複数のブラケット２２の結合部から下向きに延びる円柱状の第１膜取付部２３１が設けられているとともに、複数のブラケット２２のそれぞれの中間部から下向きに延びる円柱状の第２膜取付部２３２が設けられている。

【0027】

実施形態２に係る弾性膜１０のＣＭＰ装置の研磨ヘッド２０への取付構造１００では、弾性膜１０の環状部１３が全周に渡って研磨ヘッド２０の環状溝２１に嵌合するとともに、弾性膜１０の第１接着予定部分１４１に露出した補強材１１２が第１接着層３０１を介して研磨ヘッド２０の第１膜取付部２３１の先端に接着され、且つ複数の第２接着予定部分１４２に露出した補強材１１２が第２接着層３０２を介して研磨ヘッド２０の対応する第２膜取付部２３２の先端に接着されている。

【0028】

その他の構成及び作用効果は実施形態１と同様である。

【0029】

（実施形態３）
図６は、実施形態３に係る弾性膜１０を示す。なお、実施形態１と同一名称の部分は、実施形態１と同一符号で示す。

【0030】

実施形態３に係る弾性膜１０は、実施形態１における膜本体１１の部分と同一構成の円盤状に形成されており、したがって、下側のシリコーンゴム層１１１と上側の板状の補強材１１２とを備える。そして、弾性膜１０の研磨ヘッド取付側における外周部分に研磨ヘッドへの接着予定部分１４が構成されている。この接着予定部分１４のうちの内周側部分には、補強材１１２の上面が露出している。

【0031】

図７は、実施形態３に係る弾性膜１０のＣＭＰ装置の研磨ヘッド２０への取付構造１００を示す。研磨ヘッド２０は、弾性膜１０と同一外径の円筒状に形成されている。

【0032】

実施形態３に係る弾性膜１０のＣＭＰ装置の研磨ヘッド２０への取付構造１００では、弾性膜１０の研磨ヘッド取付側の接着予定部分１４に露出した補強材１１２が接着層３０を介して研磨ヘッド２０の先端に接着されている。

【0033】

その他の構成及び作用効果は実施形態１と同様である。

【産業上の利用可能性】

【0034】

本発明は、ＣＭＰ装置の研磨ヘッドに取り付けられてウエハ保持に用いられる弾性膜及びその取付構造の技術分野について有用である。

【符号の説明】

【0035】

１００ 取付構造
１０ 弾性膜
１１ 膜本体
１１１ シリコーンゴム層
１１１ａ ウエハ保持面
１１２ 補強材
１１２ａ 上下貫通孔
１２ 筒状部
１３ 環状部
１４ 接着予定部分
１４１ 第１接着予定部分
１４２ 第２接着予定部分
１５ 外周側環状ゴム層（研磨ヘッド取付側ゴム層）
１６ 内周側環状ゴム層（研磨ヘッド取付側ゴム層）
２０ 研磨ヘッド
２１ 環状溝
２２ ブラケット
２３ 膜取付部
２３１ 第１膜取付部
２３２ 第２膜取付部
３０ 接着層
３０１ 第１接着層
３０２ 第２接着層

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】