(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨パッドを上面に取付けた研磨定盤を回転させ、該研磨パッドの表面に水酸化フラーレン又は水酸化フラーレン会合体が分散した研磨スラリーを滴下しながら、被加工物の被研磨面を前記研磨パッドの表面に押圧して該被研磨面の研磨を行う精密研磨方法において、
前記研磨パッドの表面に、高さが０．１〜２０μｍの微細突起が、隣り合う該微細突起の頂部の間隔を１．１〜６０μｍ、隣り合う該微細突起の底部間の間隔を１〜５０μｍとして分散配置されたマイクロパターンを形成し、前記研磨パッドは、前記微細突起と同一寸法の擬微細突起が該微細突起の配置に合わせて分散配置されたポジ型を形成し、該ポジ型を用いて作製したネガ型を、該ネガ型の、前記擬微細突起と同一寸法で凹凸関係が反転した微細凹部が分散配置された側を表側にして、該ネガ型の側部同士を当接させながら基盤上に並べて形成した研磨パッド成形金型を用いて製造され、前記ポジ型は、基板の一方の表面側に、反応促進用エネルギー線の照射により化学反応を起こす材料を用いて前記微細突起の高さに相当する厚さの被加工層を形成し、該被加工層内の位置に応じて照射する前記反応促進用エネルギー線の照射エネルギー量を変化させて、該被加工層内に化学反応により前記微細突起と同一寸法の微細反応凸部を該微細突起の配置に合わせて生成させた後、該被加工層から非化学反応領域を除去することにより形成することを特徴とする精密研磨方法。
【請求項２】
請求項１記載の精密研磨方法において、前記基板は平板であり、前記ネガ型は、前記ポジ型の前記擬微細突起が分散配置された面を下地面にしてめっきにより形成された平板状金属部材を有し、前記ネガ型が固定される前記基盤は平板であることを特徴とする精密研磨方法。
【請求項３】
請求項１記載の精密研磨方法において、前記基板は、可撓性を有する平板であり、前記ネガ型は、前記ポジ型の前記擬微細突起が分散配置された面を半径方向内側にして円弧状に湾曲させ、該擬微細突起が分散配置された面を下地面にしてめっきにより形成された円弧状金属部材を有し、前記ネガ型が固定される前記基盤は、前記円弧状金属部材の半径方向内側の曲率と同一の曲率を有するロールであることを特徴とする精密研磨方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の精密研磨方法において、前記研磨スラリーは、アルカリ水溶液に、前記水酸化フラーレンが０．００１〜１０質量％、コロイダルシリカが１〜４０質量％分散したものであることを特徴とする精密研磨方法。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の精密研磨方法において、前記研磨スラリーは、アルカリ水溶液中に、粒径が１〜１０００ｎｍの水酸化フラーレン会合体が０．００１〜１０質量％、コロイダルシリカが１〜４０質量％分散したものであることを特徴とする精密研磨方法。
【請求項６】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の精密研磨方法において、前記研磨スラリーは、水中に、前記水酸化フラーレンが０．００１〜１０質量％分散したものであることを特徴とする精密研磨方法。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の精密研磨方法において、前記研磨スラリーは、水中に、粒径が１〜１０００ｎｍの前記水酸化フラーレン会合体が０．００１〜１０質量％分散したものであることを特徴とする精密研磨方法。
【請求項８】
請求項６又は７記載の精密研磨方法において、前記研磨スラリーは、前記被研磨面からの材料の化学的溶去作用を生じさせる研磨補助剤を含有していることを特徴とする精密研磨方法。
【請求項９】
請求項８記載の精密研磨方法において、前記研磨補助剤は、前記被研磨面を酸化させる酸化剤と、該酸化剤による該被研磨面の酸化進行を調節する酸化抑制剤と、該被研磨面に形成された酸化物を錯イオンとして前記研磨スラリー中へ溶解させるキレート剤とを有していることを特徴とする精密研磨方法。
【請求項１０】
請求項４〜９のいずれか１項に記載の精密研磨方法において、前記被加工物はサファイア及びＳｉＣ、金属、Ｓｉ、ＳｉＯ２、ＧａＮ、ダイヤモンド、サファイア、又はＳｉＣのいずれか１であることを特徴とする精密研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体基板等の平坦性が高度に要求される部材の平坦加工を高効率に行う精密研磨方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの高集積化（多層化）に伴い、半導体基板や配線表面の研磨加工を行う際、高い研磨性能（表面平坦度の向上及び研磨レート（研磨速度）の向上）が要求されている。ここで、半導体基板や配線の表面平坦度の向上を図るには、微小かつ均一粒径を有する研磨剤（砥粒）を使用することが有効であるとされている。このため、硬度が高く、微小かつ均一粒径の粒子が得られ易く、しかも水中での分散性が高い水酸化フラーレンを研磨剤に使用することが提案されている（例えば、特許文献１〜３参照）。
一方、半導体基板や配線表面の研磨加工時における研磨レートの向上を図るには、研磨パッド表面上で適正量の研磨スラリーを保持すると共に、半導体基板表面や配線表面に水酸化フラーレンを含んだ研磨スラリーを効率的に接触させ、更に、研磨パッド上で研磨スラリーの流れを形成して研磨時に発生した「削りかす」を研磨スラリーの流れに混入させて効率的に除去することが必要になる。このため、研磨パッドの表面状態の管理、半導体基板表面や配線表面を研磨パッドに押付ける際の圧力（加工圧力）、研磨定盤（研磨パッド）の回転数、研磨スラリーの供給速度等を管理することが行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−１４６０３６号公報
【特許文献２】特開２００５−２２３２７８号公報
【特許文献３】ＷＯ２００７／０２０９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１〜３では、従来の研磨装置と研磨パッドを用いて研磨加工を行っている。このため、加工圧力、研磨定盤の回転数及び研磨スラリーの供給速度に関しては一定レベルで管理することが可能であるが、研磨パッドの表面状態の管理を行うことは困難となっている。即ち、従来の研磨パッドは、例えば、発泡ウレタン樹脂を型枠に流し込み硬化させて発泡ウレタンのブロックを形成し、得られたブロックから所定厚さ（例えば、１ｍｍ）の平板を切り出すことにより製造している。このため、製造された研磨パッドは高い平坦性を有しておらず、研磨を開始する前に、ダイヤモンド砥石等を用いたドレッシング（コンディショニングともいう）を行って、研磨パッドに高い平坦性を具備させている。
【０００５】
ドレッシングにより研磨パッドに平坦性を具備させる場合、研磨パッドの表面状態（微細凹凸パターン）がドレッシング毎に大きく変動するという問題がある。これにより、研磨パッドの表面の研磨スラリーの保持性能と、半導体基板表面や配線表面への新鮮な研磨スラリーの供給性能が変動し、半導体基板表面や配線表面の研磨加工時における研磨レートの向上を図ることが困難になると共に、表面平坦度の向上を図ることも困難になるという問題がある。
【０００６】
更に、発泡ウレタンであることに起因して研磨パッドの表層部に現れる穴には、研磨中に研磨材や削りかす等が溜まってくるため、半導体基板から生じた削りかすの除去性能が徐々に低下し、これに伴って半導体基板表面や配線表面への新鮮なスラリーの供給性能が低下するため、研磨レートが低下するという問題が生じる。このため、研磨パッドの表面を定期的に研削して新しい表面を形成することが行われているが、発泡ウレタン内の空洞はサイズにばらつきが存在すると共に、均一に分散していないため、研磨パッドの表面を研削して新たな表面を形成する度に、表面に現れる穴のサイズ分布や分散状態が変化し、研磨パッドの研磨性能を常に一定に保つことができないという問題もある。
【０００７】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、半導体基板等の平坦性が高度に要求される部材の平坦加工を安定して、かつ高効率に行うことが可能な精密研磨方法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】
【０００８】
前記目的に沿う本発明に係る精密研磨方法は、研磨パッドを上面に取付けた研磨定盤を回転させ、該研磨パッドの表面に水酸化フラーレン又は水酸化フラーレン会合体が分散した研磨スラリーを滴下しながら、被加工物の被研磨面を前記研磨パッドの表面に押圧して該被研磨面の研磨を行う精密研磨方法において、
前記研磨パッドの表面に、高さが０．１〜２０μｍの微細突起が、隣り合う該微細突起の頂部の間隔を１．１〜６０μｍ、隣り合う該微細突起の底部間の間隔を１〜５０μｍとして分散配置されたマイクロパターンを形成し、前記研磨パッドは、前記微細突起と同一寸法の擬微細突起が該微細突起の配置に合わせて分散配置されたポジ型を形成し、該ポジ型を用いて作製したネガ型を、該ネガ型の、前記擬微細突起と同一寸法で凹凸関係が反転した微細凹部が分散配置された側を表側にして、該ネガ型の側部同士を当接させながら基盤上に並べて形成した研磨パッド成形金型を用いて製造され、前記ポジ型は、基板の一方の表面側に、反応促進用エネルギー線の照射により化学反応を起こす材料を用いて前記微細突起の高さに相当する厚さの被加工層を形成し、該被加工層内の位置に応じて照射する前記反応促進用エネルギー線の照射エネルギー量を変化させて、該被加工層内に化学反応により前記微細突起と同一寸法の微細反応凸部を該微細突起の配置に合わせて生成させた後、該被加工層から非化学反応領域を除去することにより形成する。
【０００９】
ここで、微細突起の高さが０．１μｍ未満では研磨レートが低下し、微細突起の高さが２０μｍを超えると研磨レートが低下し、スクラッチが発生する。このため、微細突起の高さを０．１〜２０μｍ、好ましくは２〜７μｍとする。また、隣り合う微細突起の頂部の間隔が１．１μｍ未満では研磨レートが低下し、スクラッチが発生し、隣り合う微細突起の頂部の間隔が６０μｍを超えると研磨レートが低下する。このため、隣り合う微細突起の頂部の間隔を１．１〜６０μｍ、好ましくは３〜７μｍとする。更に、隣り合う微細突起の底部間の間隔が１μｍ未満では研磨レートが低下し、隣り合う微細突起の底部間の間隔が５０μｍを超えると研磨レートが低下し、スクラッチが発生する。このため、微細突起の底部間の間隔を１〜５０μｍ、好ましくは３〜７μｍとする。
【００１０】
【００１１】
【００１２】
本発明に係る精密研磨方法において、前記基板は平板であり、前記ネガ型は、前記ポジ型の前記擬微細突起が分散配置された面を下地面にしてめっきにより形成された平板状金属部材を有し、前記ネガ型が固定される前記基盤は平板とすることができる。
【００１３】
本発明に係る精密研磨方法において、前記基板は、可撓性を有する平板であり、前記ネガ型は、前記ポジ型の前記擬微細突起が分散配置された面を半径方向内側にして円弧状に湾曲させ、該擬微細突起が分散配置された面を下地面にしてめっきにより形成された円弧状金属部材を有し、前記ネガ型が固定される前記基盤は、前記円弧状金属部材の半径方向内側の曲率と同一の曲率を有するロールとすることもできる。
【００１４】
ここで、参考例に係る精密研磨方法は、研磨パッドを上面に取付けた研磨定盤を回転させ、該研磨パッドの表面に水酸化フラーレン又は水酸化フラーレン会合体が分散した研磨スラリーを滴下しながら、被加工物の被研磨面を前記研磨パッドの表面に押圧して該被研磨面の研磨を行う精密研磨方法において、
前記研磨パッドの表面に、高さが０．１〜２０μｍの微細突起が、隣り合う該微細突起の頂部の間隔を１．１〜６０μｍ、隣り合う該微細突起の底部間の間隔を１〜５０μｍとして分散配置されたマイクロパターンを形成し、
前記研磨パッドは、前記微細突起と凹凸関係が反転した第１の微細凹部が前記マイクロパターンの該微細突起の配置に合わせて分散配置された親型を用いて、前記第１の微細凹部に対応する位置に該第１の微細凹部と同一寸法で凹凸関係が反転した擬微細突起が分散配置されたポジ子型を作製し、該ポジ子型を用いて前記擬微細突起に対応する位置に該擬微細突起と同一寸法で凹凸関係が反転した第２の微細凹部が分散配置されたネガ子型を形成して、該ネガ子型を、前記第２の微細凹部が分散配置された側を表側にして、該ネガ子型の側部同士を当接させながら基盤上に並べて形成した研磨パッド成形金型を用いて製造する。
【００１５】
参考例に係る精密研磨方法において、前記親型は、単結晶の基板の一方の表面側に、前記マイクロパターンの前記微細突起の配置に合わせて、該微細突起の底部と同一寸法の孔が形成されたレジストマスクを設け、該レジストマスクを介して前記基板の一方の表面側をエッチングすることにより作製することが好ましい。
【００１６】
参考例に係る精密研磨方法において、前記ネガ子型は、前記ポジ子型の前記擬微細突起が分散配置された面を下地面にしてめっきにより形成された平板状金属部材を有し、前記ネガ子型が固定される前記基盤は平板とすることができる。
【００１７】
参考例に係る精密研磨方法において、前記ネガ子型は、前記ポジ子型の前記擬微細突起が分散配置された面を半径方向内側にして円弧状に湾曲させ、該擬微細突起が分散配置された面を下地面にしてめっきにより形成された円弧状金属部材を有し、前記ネガ子型が固定される前記基盤は、前記円弧状金属部材の半径方向内側の曲率と同一の曲率を有するロールとすることもできる。
【００１８】
本発明に係る精密研磨方法において、前記研磨スラリーは、アルカリ水溶液に、前記水酸化フラーレンが０．００１〜１０質量％、コロイダルシリカが１〜４０質量％分散したものとすることができる。
【００１９】
ここで、分散させる水酸化フラーレンが０．００１質量％未満では研磨レートを確認することができない（研磨が進行しない）。また、分散させる水酸化フラーレンが１０質量％を超えると水酸化フラーレンが析出し研磨効率が向上しない。このため、分散させる水酸化フラーレンを０．００１〜１０質量％、好ましくは０．０１〜０．１質量％とした。また、分散させるコロイダルシリカが１質量％未満では、水酸化フラーレンと組み合せた際における研磨レートの向上を確認することができず、分散させるコロイダルシリカの下限を１質量％とした。そして、コロイダルシリカの分散量を増加させることに伴って研磨レートの向上を図ることができるが、アルカリ水溶液中におけるコロイダルシリカの飽和濃度は４０質量％であるため、分散させるコロイダルシリカの上限を４０質量％とした。なお、コロイダルシリカの分散量が増加すると研磨スラリーコストは上昇するので、研磨レートの向上（研磨作業性の向上）と研磨スラリーコストの上昇を比較考量すると、好ましいコロイダルシリカの分散量は５〜１５質量％となる。
【００２０】
本発明に係る精密研磨方法において、前記研磨スラリーは、アルカリ水溶液中に、粒径が１〜１０００ｎｍの水酸化フラーレン会合体が０．００１〜１０質量％、コロイダルシリカが１〜４０質量％分散したものとすることもできる。
【００２１】
ここで、水酸化フラーレン会合体の粒径が１ｎｍ未満では水酸化フラーレン会合体を用いたことによる研磨レートの向上を確認することができず、水酸化フラーレン会合体の粒径が１０００ｎｍを超えると、スクラッチが発生し易くなる。このため、水酸化フラーレン会合体の粒径を１〜１０００ｎｍ、好ましくは１５〜７５ｎｍとする。また、分散させる水酸化フラーレン会合体が０．００１質量％未満では研磨レートを確認することができず、分散させる水酸化フラーレン１０質量％を超えると水酸化フラーレンが析出し研磨効率が向上しない。このため、分散させる水酸化フラーレン会合体を０．００１〜１０質量％、好ましくは０．０１〜０．１質量％とした。
【００２２】
本発明に係る精密研磨方法において、前記研磨スラリーは、水中に、前記水酸化フラーレンが０．００１〜１０質量％分散したものとすることができる。
【００２３】
本発明に係る精密研磨方法において、前記研磨スラリーは、水中に、粒径が１〜１０００ｎｍの前記水酸化フラーレン会合体が０．００１〜１０質量％分散したものとすることもできる。
【００２４】
本発明に係る精密研磨方法において、前記研磨スラリーは、前記被研磨面からの材料の化学的溶去作用を生じさせる研磨補助剤を含有していることが好ましい。
【００２５】
本発明に係る精密研磨方法において、前記研磨補助剤は、前記被研磨面を酸化させる酸化剤と、該酸化剤による該被研磨面の酸化進行を調節する酸化抑制剤と、該被研磨面に形成された酸化物を錯イオンとして前記研磨スラリー中へ溶解させるキレート剤とを有する構成とすることができる。
【００２６】
本発明に係る精密研磨方法において、前記被加工物はサファイア及びＳｉＣ、金属、Ｓｉ、ＳｉＯ２、ＧａＮ、ダイヤモンド、サファイア、又はＳｉＣのいずれか１とすることができる。
【００２７】
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る精密研磨方法においては、研磨パッドの表面に、高さが０．１〜２０μｍの微細突起が、隣り合う微細突起の頂部の間隔を１．１〜６０μｍ、隣り合う微細突起の底部間の間隔を１〜５０μｍとして分散配置されたマイクロパターンが形成されているので、回転している研磨パッド上に滴下した研磨スラリーは、隣り合う微細突起で囲まれた隙間に順次進入して溜まり、研磨パッドの表面全体に亘って研磨スラリーを均一に存在させることができる。そして、研磨パッドは、被加工物の被研磨面に微細突起の頂部を介して接触しているので、隙間内に存在する研磨スラリー中に微細突起の側部に沿って移動して被研磨面に到達する多数の微小流れを形成することができ、被研磨面に効率的に新鮮な研磨スラリーを接触させることができる。更に、研磨スラリーを研磨中に連続的に供給すると、供給された研磨スラリーは微細突起の隙間を通過していくため、微細突起で囲まれた隙間に常に新鮮なスラリーを供給することができると共に、研磨時に発生した削りかすを研磨スラリーの流れに混入させて除去することができる。その結果、被加工物の平坦加工を高精密かつ高効率に行うことができる。
【００２９】
本発明に係る精密研磨方法においては、研磨パッドが、微細突起と同一寸法の擬微細突起が微細突起の配置に合わせて分散配置されたポジ型を用いて作製したネガ型を、ネガ型の、擬微細突起と同一寸法で凹凸関係が反転した微細凹部が分散配置された側を表側にして、ネガ型の側部同士を当接させながら基盤上に並べて形成した研磨パッド成形金型を用いて製造されるので、基盤の寸法を選択することにより、所望の面積を有する研磨パッドを成形するための研磨パッド成形金型を容易かつ安価に作製することができる。
【００３０】
本発明に係る精密研磨方法においては、ポジ型が、基板の一方の表面側に、反応促進用エネルギー線の照射により化学反応を起こす材料を用いて微細突起の高さに相当する厚さの被加工層を形成し、被加工層内の位置に応じて照射する反応促進用エネルギー線の照射エネルギー量を変化させて、被加工層内に化学反応により微細突起と同一寸法の微細反応凸部を微細突起の配置に合わせて生成させた後、被加工層から非化学反応領域を除去することにより形成されるので、微細突起と同一寸法の擬微細突起が微細突起の配置に合わせて分散配置されたポジ型を精度よく、かつ効率的に作製することができる。
【００３１】
本発明に係る精密研磨方法において、基板が平板であり、ネガ型が、ポジ型の擬微細突起が分散配置された面を下地面にしてめっきにより形成された平板状金属部材を有する場合、耐久性を有するネガ型を容易かつ安価に作製することができる。そして、ネガ型が固定される基盤が平板である場合、大型の研磨パッドの製造が可能な研磨パッド成形金型を容易かつ安価に製造することができる。
【００３２】
本発明に係る精密研磨方法において、基板が、可撓性を有する平板であり、ネガ型が、ポジ型の擬微細突起が分散配置された面を半径方向内側にして円弧状に湾曲させ、擬微細突起が分散配置された面を下地面にしてめっきにより形成された円弧状金属部材を有する場合、耐久性を有するネガ型を容易かつ安価に作製することができる。そして、ネガ型が固定される基盤が、円弧状金属部材の半径方向内側の曲率と同一の曲率を有するロールである場合、所望の幅を有する長尺（帯状）の研磨パッドの製造が可能な研磨パッド成形金型を容易かつ安価に製造することができる。
【００３３】
参考例に係る精密研磨方法においては、研磨パッドが、微細突起と凹凸関係が反転した第１の微細凹部がマイクロパターンの微細突起の配置に合わせて分散配置された親型を用いて、第１の微細凹部に対応する位置に第１の微細凹部と同一寸法で凹凸関係が反転した擬微細突起が分散配置されたポジ子型を作製し、ポジ子型を用いて擬微細突起に対応する位置に擬微細突起と同一寸法で凹凸関係が反転した第２の微細凹部が分散配置されたネガ子型を形成して、ネガ子型を、第２の微細凹部が分散配置された側を表側にして、ネガ子型の側部同士を当接させながら基盤上に並べて形成した研磨パッド成形金型を用いて製造するので、親型からポジ子型を介して作製した複数のネガ子型を所望の面積を有する基盤上に並べて固定することにより、所望の面積を有する研磨パッドを成形するための研磨パッド成形金型を容易かつ安価に作製することができる。
【００３４】
参考例に係る精密研磨方法において、親型が、単結晶の基板の一方の表面側に、マイクロパターンの微細突起の配置に合わせて、微細突起の底部と同一寸法の孔が形成されたレジストマスクを設け、レジストマスクを介して基板の一方の表面側をエッチングすることにより作製される場合、微細突起と凹凸関係が反転した第１の微細凹部が微細突起の配置に合わせて分散配置された親型を精度よく、かつ効率的に作製することができる。
【００３５】
参考例に係る精密研磨方法において、ネガ子型が、ポジ子型の擬微細突起が分散配置された面を下地面にしてめっきにより形成された平板状金属部材を有する場合、正確で耐久性のあるネガ子型を効率的かつ安価に作製することができる。そして、ネガ子型が固定される基盤が平板である場合、大型の研磨パッドの製造が可能な研磨パッド成形金型を容易かつ安価に製造することができる。
【００３６】
参考例に係る精密研磨方法において、ネガ子型が、ポジ子型の擬微細突起が分散配置された面を半径方向内側にして円弧状に湾曲させ、擬微細突起が分散配置された面を下地面にしてめっきにより形成された円弧状金属部材を有する場合、正確で耐久性のあるネガ子型を効率的かつ安価に作製することができる。そして、ネガ子型が固定される基盤が、円弧状金属部材の半径方向内側の曲率と同一の曲率を有するロールである場合、所望の幅を有する長尺（帯状）の研磨パッドの製造が可能な研磨パッド成形金型を容易かつ安価に製造することができる
【００３７】
本発明に係る精密研磨方法において、研磨スラリーが、アルカリ水溶液に、水酸化フラーレンが０．００１〜１０質量％、コロイダルシリカが１〜４０質量％分散したものである場合、被研磨面がアルカリ水溶液と反応して形成される水酸化物表層とコロイダルシリカとの反応が水酸化フラーレンにより促進される効果と、水酸化物表層とコロイダルシリカとの反応で形成される反応層が水酸化フラーレンにより機械的に除去される効果が重なり合って、被研磨面の研磨レートを向上させることができる。
【００３８】
本発明に係る精密研磨方法において、研磨スラリーが、アルカリ水溶液中に、粒径が１〜１０００ｎｍの水酸化フラーレン会合体が０．００１〜１０質量％、コロイダルシリカが１〜４０質量％分散したものである場合、被研磨面がアルカリ水溶液と反応して形成される水酸化物表層とコロイダルシリカとの反応で形成される反応層の機械的除去が、水酸化フラーレン会合体により効率的に行われるため、被研磨面の研磨レートを向上させることができる。
【００３９】
本発明に係る精密研磨方法において、研磨スラリーが、水中に、水酸化フラーレンが０．００１〜１０質量％分散したものである場合、水酸化フラーレンの粒径は１ｎｍ前後であるため、研磨加工により表面平坦度の優れた表面を得ることができる。
【００４０】
本発明に係る精密研磨方法において、研磨スラリーが、水中に、粒径が１〜１０００ｎｍの水酸化フラーレン会合体が０．００１〜１０質量％分散したものである場合、被研磨面の表層の機械的除去を、スクラッチの発生を防止しながら効率的に行うことができる。
【００４１】
本発明に係る精密研磨方法において、研磨スラリーが、被研磨面からの材料の化学的溶去作用を生じさせる研磨補助剤を含有している場合、研磨レートを更に向上させることができる。
【００４２】
本発明に係る精密研磨方法において、研磨補助剤が、被研磨面を酸化させる酸化剤と、酸化剤による被研磨面の酸化進行を調節する酸化抑制剤と、被研磨面に形成された酸化物を錯イオンとして研磨スラリー中へ溶解させるキレート剤とを有している場合、被加工物の表面における酸化物の生成量と酸化物の機械的除去量をバランスさせることにより、表面清浄に優れた研磨面を得ることができる。そして、被加工物の表面から除去された酸化物は、錯イオンとして研磨スラリー中へ溶解するので、使用済みの研磨スラリーから、水酸化フラーレン及び水酸化フラーレン会合体の回収が容易にでき、水酸化フラーレン及び水酸化フラーレン会合体を再利用することが容易にできる。
【００４３】
本発明に係る精密研磨方法において、被加工物がサファイア及びＳｉＣ、金属、Ｓｉ、ＳｉＯ２、ＧａＮ、ダイヤモンド、サファイア、又はＳｉＣのいずれか１である場合、半導体基板、絶縁基板、配線等の平坦性が高度に要求される部材の平坦加工を安定して、かつ、効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の一実施の形態に係る精密研磨方法の説明図である。
【図２】（Ａ）は同精密研磨方法で使用する研磨パッドの平面図、（Ｂ）は研磨パッドに形成された微細突起の斜視図である。
【図３】同精密研磨方法で使用する研磨パッド成形金型及び第１の参考例に係る研磨パッド成形金型で製造する研磨パッドの説明図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は研磨パッド成形金型の製造方法におけるネガ型作製工程の説明図である。
【図５】（Ａ）〜（Ｃ）は同研磨パッド成形金型の製造方法におけるポジ型作製工程の説明図である。
【図６】研磨パッドを用いた研磨時の状況を示す説明図である。
【図７】第１の変形例、第２の参考例に係る研磨パッド成形金型で製造した研磨パッドの説明図である。
【図８】（Ａ）〜（Ｃ）は第１の変形例に係る研磨パッド成形金型の製造方法におけるネガ型作製工程の説明図である。
【図９】（Ａ）、（Ｂ）は第１、第２の参考例に係る研磨パッド成形金型の製造方法における親型作製工程の説明図である。
【図１０】（Ａ）〜（Ｃ）は第１の参考例に係る研磨パッド成形金型の製造方法におけるポジ子型作製工程、ネガ子型作製工程、組立て工程の説明図である。
【図１１】（Ａ）〜（Ｃ）は第２の参考例に係る研磨パッド成形金型の製造方法におけるポジ子型作製工程、ネガ子型作製工程、組立て工程の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
本発明の一実施の形態に係る精密研磨方法は、図１に示すように、研磨パッド１０を上面に取付けた研磨定盤１１を研磨パッド１０の中心を回転中心として回転させ、研磨パッド１０の表面に、例えば、ｐＨを１２に調節した水酸化カリウム水溶液（アルカリ水溶液の一例）に、水酸化フラーレンが０．００１〜１０質量％、コロイダルシリカが１〜４０質量％分散した研磨スラリー１２を滴下しながら、ホルダー１３に固定したサファイア１４（被加工物の一例）の被研磨面を研磨パッド１０の表面に押圧して被研磨面の研磨を行う方法である。なお、符号１２ａは、研磨スラリー１２の供給ノズルである。ここで、研磨パッド１０の表面（研磨加工時にサファイア１４の被研磨面に接触する側）には図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように、高さＨが０．１〜２０μｍの微細突起の一例である正四角錐状微細突起１５（底面の一辺の長さＬが０．１〜３０μｍ、斜面角度θ３０〜８０度）が、隣り合う正四角錐状微細突起１５の頂部の間隔Ｄを１．１〜６０μｍ、隣り合う正四角錐状微細突起１５の底部間の間隔Ｇを１〜５０μｍとして分散配置されたマイクロパターンを形成している。なお、研磨パッド１０、研磨定盤１１、ホルダー１３及び供給ノズル１２ａを有して研磨機が構成される。以下、詳細に説明する。
【００４６】
図３、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、研磨パッド１０は、正四角錐状微細突起１５と同一寸法である正四角錐状の擬微細突起１６が正四角錐状微細突起１５の配置に合わせて分散配置されたポジ型１７を用いて作製したネガ型１８を、ネガ型１８の、擬微細突起１６と同一寸法で凹凸関係が反転した微細凹部の一例である正四角錐状微細凹部１９が分散配置された側を表側にして、ネガ型１８の側部同士を当接させながら基盤の一例である平板からなる上型本体２０上に並べて形成したパターン成形部２１を備えた上型２２を有する研磨パッド成形金型２３を用いて製造する。
【００４７】
即ち、研磨パッド１０は、研磨パッド１０の素材となる塑性加工可能な平板（例えば、熱可塑性樹脂の一例であるポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）板を加熱して軟化状態にしたもの）を下型２４に載置して支持した状態で、上型２２を上方から下降させて加圧することにより、平板の上面側にマイクロパターンを形成することにより製造する。従って、ネガ型１８には、底部の深さＫが０．１〜２０μｍの正四角錐状微細凹部１９が、隣り合う正四角錐状微細凹部１９の底部の間隔Ｅを１．１〜６０μｍとして並べて配置して構成される反転マイクロパターン（マイクロパターンに対して凹凸関係が反転したパターン）が形成されている。また、ネガ型１８（パターン成形部２１）の表面側（上型２２の下面側）に並んで存在している正四角錐状微細凹部１９の開口２５の１辺の長さＭは０．１〜３０μｍ、開口２５の間隔Ｊは１〜５０μｍである。
【００４８】
以上の構成とすることにより、下型２４上に載置された軟化状態の平板に、上方から上型２２を押し当てると、平板を構成している素材の一部が、反転マイクロパターンを構成する各正四角錐状微細凹部１９の開口２５から正四角錐状微細凹部１９内に進入するので、正四角錐状微細凹部１９内を平板を構成している素材の一部で満たした後、上型２２を上方に移動させて平板から離すと、平板の上表面側には正四角錐状微細凹部１９内に進入した素材から形成された正四角錐状微細突起１５が並べて配置されることになり、マイクロパターンが形成される。そして、マイクロパターンが形成された平板を冷却して硬化状態にすることで研磨パッド１０が得られる。なお、平板に上型２２を押し当てた際に、下型２４の上面と上型２２の下面との距離を一定にすることで、各正四角錐状微細突起１５の頂部と研磨パッド１０の下面との間の距離を一定値（研磨パッド１０の厚みを均一）にすることができると共に、各正四角錐状微細突起１５の頂部に接する平面を研磨パッド１０の下面に対して平行にすることができる。
【００４９】
次に、研磨パッド成形金型２３の製造方法について説明する。
研磨パッド成形金型２３の製造方法は、図５（Ａ）に示すように、基板の一例であるシリコン平板２６の一方の表面側に、反応促進用エネルギー線の一例である紫外線の照射により化学反応を起こす材料、例えば紫外線硬化型樹脂を用いて正四角錐状微細突起１５の高さに相当する厚さの被加工層２７を形成し、図５（Ｂ）に示すように、被加工層２７内の位置に応じて照射する紫外線の照射エネルギー量を変化させて、被加工層２７内に化学反応により正四角錐状微細突起１５と同一寸法の微細反応凸部２８を、正四角錐状微細突起１５の配置に合わせて生成させた後、図５（Ｃ）に示すように、被加工層２７から非化学反応領域２９を除去して、シリコン平板２６の一方の表面側に、微細反応凸部２８からなる擬微細突起１６が分散配置されたポジ型１７を作製するポジ型作製工程を有している。
【００５０】
更に、研磨パッド成形金型２３の製造方法は、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、ポジ型１７に分散配置された正四角錐状の擬微細突起１６を転写して、擬微細突起１６に対応する位置に、擬微細突起１６と同一寸法で凹凸関係が反転した正四角錐状微細凹部１９が分散配置されたネガ型１８を作製するネガ型作製工程と、ネガ型１８を、正四角錐状微細凹部１９が分散配置された側を表側にして、ネガ型１８の側部同士を当接させながら上型本体２０（例えば、ステンレス鋼板、普通鋼板、鋳鉄板等）上に並べて固定して研磨パッド成形金型２３の上型２２を構成する組立て工程とを有している。
【００５１】
図５（Ａ）に示すシリコン平板２６上に形成した被加工層２７内の位置に応じて照射する紫外線の照射エネルギー量を変化させて、被加工層２７内に微細反応凸部２８を生成させる場合、図示しない紫外線源（例えば、紫外線領域の光を発生するレーザ光発生装置）から発生させた紫外線ビーム３０を、図５（Ｂ）に示すＤＭＤ（デジタルミラーデバイス）３１で反射して被加工層２７内の目的とする位置に照射することにより行う。即ち、ＤＭＤ３１には、任意方向に反射面を傾斜させることが可能なマイクロミラー３２が平面上に並べて配置されているので、各マイクロミラー３２毎に反射面の傾斜角度を調節することで、紫外線ビーム３０を構成している一部の紫外線を、複数のマイクロミラー３２で反射させて被加工層２７内の複数の所定位置をそれぞれ焦点として同時に入射させることができると共に、紫外線ビーム３０を構成している残部の紫外線を、他のマイクロミラー３２を用いて被加工層２７の外部に向けて反射することができる。そして、紫外線の照射時間を調節することで（レーザ光発生装置でのレーザショット数を変えることで）、被加工層２７内の所定位置に応じて照射する紫外線の照射エネルギー量を変化させることができる。
【００５２】
これにより、被加工層２７内に微細反応凸部２８を、マイクロパターンにおける正四角錐状微細突起１５の配置に合わせて、短時間、かつ高い加工精度（例えば、位置決めと寸法の各精度が０．０１〜１μｍ）で形成することができる。その結果、図５（Ｂ）に示すように、被加工層２７は、シリコン平板２６上に固着された複数の微細反応凸部２８と、微細反応凸部２８間に存在する非化学反応領域２９とで構成されることになる。そして、非化学反応領域２９を、薬品（例えば、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムヒドロキシ溶液）、ＫＯＨ（水酸化カリウム溶液）、ＥＤＰ（エチレンジアミン・ピロカテコール溶液）等）に溶解させて除去することにより、図５（Ｃ）に示すように、シリコン平板２６の一方の表面側に正四角錐状の擬微細突起１６が分散配置されたポジ型１７が得られる（以上、ポジ型作製工程）。
【００５３】
ポジ型１７を用いたネガ型１８の作製は、先ず、図４（Ａ）に示すように、ポジ型１７の擬微細突起１６が形成された表層上に金属からなる電極層３３を、ＰＶＤ（例えば、蒸着）により、例えば、厚さが０．０１〜１μｍとなるように形成し、次いで、図４（Ｂ）に示すように、ポジ型１７に形成された電極層３３の表面を下地面にして、電気めっきにより平板状金属部材３４を所定厚み（例えば、０．１〜５ｍｍ）に形成する。ここで、電極層３３を構成する金属は、ネガ型１８を構成する平板状金属部材３４との接着性が良好であることが必要である。例えば、紫外線硬化型樹脂としてアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等を使用した場合、電極層３３は、例えば、ニッケル、金、銀、銅等で形成することが好ましく、平板状金属部材３４は、例えば、ニッケル、コバルト、コバルト−ニッケル合金、ニッケル−リン合金等を使用して形成する。
【００５４】
そして、ネガ型１８をポジ型１７から分離した後、平板状金属部材３４の表面（電極層３３の反対側の面）側を研磨してネガ型１８の厚みを調節する。ここで、ポジ型１７上に形成する電極層３３には、ポジ型１７の擬微細突起１６が転写されるので、ネガ型１８には、擬微細突起１６（正四角錐状微細突起１５）と凹凸関係が反転した形状となって、底部の深さＫが０．１〜２０μｍ、開口２５の１辺の長さＭが０．１〜３０μｍ、開口２５の間隔Ｊが１〜５０μｍの正四角錐状微細凹部１９が、隣り合う正四角錐状微細凹部１９の底部の間隔Ｅを１．１〜６０μｍとして並べて配置されている（以上、ネガ型作製工程）。
【００５５】
図４（Ｃ）に示すように、ネガ型１８から上型２２を構成する場合、ネガ型１８を、正四角錐状微細凹部１９が形成された面を表側にして、ネガ型１８の側部同士を当接させながら上型本体２０の下面上に並べて固定する。ここで、上型本体２０にネガ型１８を密接させて配置する場合、隣り合うネガ型１８の境界を挟んで、隣り合う正四角錐状微細凹部１９の底部の間隔Ｅ´が、ネガ型１８内の隣り合う正四角錐状微細凹部１９の底部の間隔Ｅと同値となるように調整する。これによって、隣り合うネガ型１８間で、正四角錐状微細凹部１９の分散配置の連続性を確保できる（以上、組立て工程）。
【００５６】
続いて、研磨パッド成形金型２３を用いて作製した研磨パッド１０の作用について説明する。
研磨パッド１０は、塑性加工可能な平板を、上型２２及び下型２４を用いて上下方向から挟んで加圧成形により製造されるので、高い平坦性を備えている。また、研磨パッド１０の一面側には、頂部の高さＨが０．１〜２０μｍ、底面の１辺の長さＬが０．１〜３０μｍの正四角錐状微細突起１５（斜面角度θ３０〜８０度）が、隣り合う正四角錐状微細突起１５の頂部の間隔Ｄを１．１〜６０μｍ、隣り合う正四角錐状微細突起１５の底面間の間隔Ｇを１〜５０μｍとして並べて配置されている。このため、従来のように、研磨パッド用の素材から研磨パッドの母材となる平板を切り出し、熟練を要するドレッシング（研磨パッドの平坦性の確保と微細凹凸パターンの形成）を行うという一連の作業が不要になる。その結果、サファイア１４の平坦加工を迅速に行うことができると共に、研磨パッド１０の研磨性能を常に一定に保つことができる。
【００５７】
そして、研磨パッド１０を用いてサファイア１４の平坦加工を行う場合、図６に示すように、研磨パッド１０は、サファイア１４の被研磨面に研磨パッド１０に形成された正四角錐状微細突起１５の頂部を介して接触することになって、正四角錐状微細突起１５の間の隙間に存在する研磨スラリー１２を、サファイア１４の被研磨面に効率的に接触させることができる。更に、研磨スラリー１２を研磨中に連続的に供給すると、供給された研磨スラリー１２は正四角錐状微細突起１５の隙間を通過していくため、サファイア１４の被研磨面に常に新鮮な研磨スラリー１２を接触させることができると共に、研磨時に発生した削りかすを研磨スラリー１２の流れに混入させて除去することができる。なお、研磨パッド１０を形成している素材には気孔は存在しないので、削りかすが研磨パッド１０内に入り込むことが防止できる。その結果、研磨レートを高位に維持しながら、サファイア１４に高精密な平坦加工を安定して効率的に行うことが可能になる。
【００５８】
以上、研磨パッド１０の表面に、ｐＨ１２の水酸化カリウム水溶液中に水酸化フラーレンを０．００１〜１０質量％、コロイダルシリカを１〜４０質量％それぞれ分散させて調製した研磨スラリー１２を滴下しながら、サファイア１４の被研磨面を研磨パッド１０の表面に押圧して被研磨面の研磨を行う場合を説明したが、研磨スラリーとして、ｐＨ１２の水酸化カリウム水溶液中に、粒径が１〜１０００ｎｍの水酸化フラーレン会合体を０．００１〜１０質量％、コロイダルシリカを１〜４０質量％それぞれ分散させたものを使用することもできる。水酸化フラーレン会合体を使用することにより、サファイア１４の被研磨面の表層の機械的除去速度を、水酸化フラーレンを使用する場合と比較して向上させることができる。
【００５９】
また、シリコンウエハ等の基板や基板上の配線等の被加工物の研磨を、研磨パッド１０の表面に、純水中に水酸化フラーレンを０．００１〜１０質量％分散させて作製した研磨スラリー、又は純水中に、粒径が１〜１０００ｎｍの水酸化フラーレン会合体を０．００１〜１０質量％分散させて作製した研磨スラリーを滴下しながら、被加工物の被研磨面を研磨パッド１０の表面に押圧することにより行うことができる。研磨剤として水酸化フラーレンを使用すると、水酸化フラーレンの粒径は１ｎｍ前後であるため、研磨加工により表面平坦度の優れた表面を得ることができる。一方、研磨剤として水酸化フラーレン会合体を使用すると、スクラッチの発生を防止しながら被研磨面の表層の機械的除去を、研磨剤に水酸化フラーレンを使用する場合と比較して、効率的に行うことができる。
【００６０】
そして、研磨スラリー中に、被研磨面表層に対して化学的溶去作用を生じさせる研磨補助剤を加えてもよい。これによって、研磨レートを更に向上させることができる。
ここで、被加工物が基板上の配線等の金属である場合、研磨補助剤は、被研磨面（金属表面）を酸化させる酸化剤（例えば、過酸化水素水又は水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等のアルカリ剤）と、酸化剤による被研磨面の酸化進行を調節する酸化抑制剤（例えば、ベンゾトリアゾール、ベンゾトリアゾールアンモニウム塩又はキナルジン酸）と、被研磨面に形成された酸化物を錯イオンとして研磨スラリー中へ溶解させるキレート剤（例えば、マロン酸、クエン酸、リン酸、硝酸、リンゴ酸、又はこれらのアンモニウム塩）で構成することができる。これによって、金属表面における酸化物の生成量と酸化物の機械的除去量をバランスさせることができ、表面清浄に優れた研磨面を得ることができる。そして、金属表面から除去された酸化物は、錯イオンとして研磨スラリー中へ溶解するので、使用済みの研磨スラリーから、水酸化フラーレン及び水酸化フラーレン会合体の回収が容易にできる。その結果、水酸化フラーレン及び水酸化フラーレン会合体を再利用することが容易にできる。
【００６１】
続いて、本発明の精密研磨方法で用いる研磨パッドを成形する研磨パッド成形金型の製造方法の変形例について説明する。
第１の変形例に係る研磨パッド成形金型３５の製造方法は、図７に示すように、複数の研磨パッド３６が縦横に連接した帯状研磨パッド３７を成形する金型の製造方法であって、帯状研磨パッド３７の素材となる塑性加工可能な帯板３８（例えば、熱可塑性樹脂の一例であるポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）帯板を加熱して軟化状態にしたもの）を上、下ロール３９、４０を介して上下方向から挟んで加圧し、例えば、帯板３８の上面側に正四角錐状微細突起１５が分散配置されたマイクロパターンを塑性加工により形成する金型の製造方法である。
【００６２】
研磨パッド成形金型３５の製造方法は、図８（Ａ）に示すように、基板の一例である可撓性を有する平板４１（例えば、シリコーン樹脂製平板、アクリル樹脂製平板、ガラス製平板等）の一方の表面側に、紫外線硬化型樹脂で形成され、正四角錐状微細突起１５と同一寸法の擬微細突起４２を、マイクロパターンを形成している正四角錐状微細突起１５の配置に合わせて形成した後、擬微細突起４２が形成された面を半径方向内側にして円弧状に湾曲させてポジ型４３を作製するポジ型作製工程を有している。ここで、擬微細突起４２の形成方法は、擬微細突起１６の形成方法と同一である。
【００６３】
更に、研磨パッド成形金型３５の製造方法は、図８（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、ポジ型４３の擬微細突起４２を転写して、擬微細突起４２に対応する位置に、擬微細突起４２と同一寸法で凹凸関係が反転した微細凹部の一例である正四角錐状微細凹部４４が分散配置されたネガ型４５を作製するネガ型作製工程と、ネガ型４５を、正四角錐状微細凹部４４が形成された面を表側にして、ネガ型４５の側部同士を当接させながら基盤の一例であるロール本体４６（例えば、ステンレス鋼製ロール、普通鋼製ロール、鋳鉄製ロール等のロール）上に並べて固定して研磨パッド成形金型３５の上ロール３９を構成する組立て工程とを有している。
【００６４】
ポジ型４３を用いたネガ型４５の作製は、先ず、図８（Ａ）に示すように、ポジ型４３の擬微細突起４２が形成された表層上に金属からなる電極層４７を、ＰＶＤ（例えば、蒸着）により形成し、次いで、図８（Ｂ）に示すように、ポジ型４３に形成された電極層４７の表面を下地面にして、電気めっきにより円弧状金属部材４８を所定厚み（例えば、０．１〜５ｍｍ）に形成する。ここで、電極層４７を構成する金属は、擬微細突起４２を形成している紫外線硬化型樹脂との接着強度が低く、円弧状金属部材４８との接着性が良好で、高硬度かつ耐摩耗性に優れた金属であることが必要である。例えば、紫外線硬化型樹脂としてアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等を使用した場合、電極層４７は、例えば、ニッケル、金、銀、銅等で形成することが好ましく、円弧状金属部材４８は、例えば、ニッケル、コバルト、コバルト−ニッケル合金、ニッケル−リン合金等を使用して形成する。なお、ロール本体４６の曲率は、円弧状金属部材４８の半径方向内側の曲率と同一である。
【００６５】
そして、ネガ型４５をポジ型４３から分離した後、円弧状金属部材４８の表面（電極層４７の反対側の面）側を研磨してネガ型４５の厚みを調節する。ここで、ポジ型４３上に形成する電極層４７には、ポジ型４３の擬微細突起４２が転写されるので、ネガ型４５には、擬微細突起４２（正四角錐状微細突起１５）と凹凸関係が反転した形状となって、底部の深さＫが０．１〜２０μｍ、開口４９の１辺の長さＭが０．１〜３０μｍ、開口４９の間隔Ｊが１〜５０μｍの正四角錐状微細凹部４４が、隣り合う正四角錐状微細凹部４４の底部の間隔Ｅを１．１〜６０μｍとして並べて配置されている。
【００６６】
そして、図８（Ｃ）に示すように、ネガ型４５から上ロール３９を構成する場合、ネガ型４５を、正四角錐状微細凹部４４が形成された表層を上にして、ネガ型４５の側部同士を当接させながらロール本体４６の外周部に並べて固定する。ここで、ロール本体４６にネガ型４５を密接させて配置する場合、隣り合うネガ型４５の境界を挟んで、隣り合う正四角錐状微細凹部４４の底部の間隔E´が、ネガ型４５内の隣り合う正四角錐状微細凹部４４の底部の間隔Ｅと同値となるように調整する。これによって、隣り合うネガ型４５間で、正四角錐状微細凹部４４の分散配置の連続性を確保できる（以上、組立て工程）。
ここで、ロール本体４６にネガ型４５を密接させて配置する場合、隣り合うネガ型４５の境界を挟んで、隣り合う正四角錐状微細凹部４４の底部の間隔Ｅ´が、ネガ型４５内の隣り合う正四角錐状微細凹部４４の底部の間隔Ｅと同値となるように調整する。これによって、隣り合うネガ型４５間で、正四角錐状微細凹部４４の分散配置の連続性を確保できる。
【００６７】
第１の参考例に係る研磨パッド成形金型５０（図３参照）の製造方法は、図９（Ａ）、（Ｂ）に示すように、単結晶の基板、例えば、［１００］方向に成長した単結晶シリコンのロッドから（１００）面を切り出し面として切り出したシリコン平板５１の一方側に分散配置された各正四角錐状微細突起１５の底面に対応する領域に、底面と同一サイズの正方形状の孔５２が形成されたレジストマスク５３を設け、レジストマスク５３を介して、シリコン平板５１の結晶面毎に決まる除去加工速度の差を利用したエッチングを行って、正四角錐状微細突起１５と凹凸関係が反転し、底部の深さが０．１〜２０μｍのエッチピットからなる正四角錐状の第１の微細凹部５４（斜面角度φが３０〜８０度）が、隣り合う第１の微細凹部５４の底部の間隔Ｅを１．１〜６０μｍ、第１の微細凹部５４の開口５５の１辺の長さＭを０．１〜３０μｍ、開口５５の間隔Ｊを１〜５０μｍとして並んで、第１の微細凹部５４が形成された親型５６を作製する親型作製工程を有している。
【００６８】
また、研磨パッド成形金型５０の製造方法は、図１０（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、親型５６を用いて成形され、第１の微細凹部５４が転写された擬微細突起５７が一方の表層に形成された平板状の樹脂部材からなるポジ子型５８を作製するポジ子型作製工程を有している。更に、研磨パッド成形金型５０の製造方法は、ポジ子型５８の擬微細突起５７が形成された表層上にめっきにより形成され、擬微細突起５７と凹凸関係が反転した正四角錐状の第２の微細凹部５９が分散配置された平板状金属部材の一例であるめっき金属部６０（例えば、ニッケル、コバルト、コバルト−ニッケル合金、コバルト−リン合金等）を有するネガ子型６１を作製するネガ子型作製工程と、ネガ子型６１を、第２の微細凹部５９が形成された表層を上にしてネガ子型６１の側部同士を当接させながら基盤の一例である平板からなる上型本体６２上に並べて固定して研磨パッド成形金型５０の上型６３を構成する組立て工程とを有している。以下、詳細に説明する。
【００６９】
（１）親型作製工程
図９（Ａ）に示すように、切り出したシリコン平板５１の一方の（１００）面上に、レジスト層（例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等）を形成し、リソグラフィ技術を用いて孔５２を形成することによりレジストマスク５３を形成する。なお、シリコン平板５１の他方の（１００）面上及び側部にもレジスト層を形成する。次いで、シリコン平板５１の一方の（１００）面に、レジストマスク５３を介してエッチング液を接触させる。なお、エッチング液には、例えば、水酸化カリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム等を使用する。エッチング液は、レジストマスク５３の孔５２から露出するシリコン平板５１の露出部に接触し、露出部ではエッチング液との反応により形成された水酸化シリコンがエッチング液に溶解することによりエッチングが進行し、エッチピットが形成される。
【００７０】
ここで、シリコン平板５１の（１００）面のエッチングを行う場合、シリコン原子が細密充填している（１１１）のエッチング速度が一番遅いため、エッチングは（１１１）のエッチング速度に律速されながら進行する。このため、形成されるエッチピットの形状は、底部の１辺の長さが正方形状の孔５２の１辺の長さと同値で、斜面が（１１１）面からなる正四角錐状となる。そして、所定時間エッチングを行った後、シリコン平板５１からエッチング液を除去し、シリコン平板５１を洗浄することにより、シリコン平板５１の一方の（１００）面上に正四角錐状微細突起１５と凹凸関係が反転した第１の微細凹部５４を分散配置することができる。次いで、レジストマスク５３を薬品（例えば、ＴＭＡＨ（テトラメチルアンモニウムヒドロキシ溶液）、ＫＯＨ（水酸化カリウム溶液）、ＥＤＰ（エチレンジアミン・ピロカテコール溶液）等）に溶解させて除去することにより、図９（Ｂ）に示すように、親型５６が得られる。
【００７１】
（２）ポジ子型作製工程
図１０（Ａ）に示すように、親型５６を用いて平板状の樹脂部材からポジ子型５８を作製する際、樹脂部材として熱可塑性樹脂（例えば、シリコーン、フッ素樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等）を使用する場合は、軟化状態となる温度まで加熱した平板状の樹脂部材を図示しない成形台に上に載置し、親型５６を上方から押し当てる。これにより、平板状の樹脂部材の一部が、第１の微細凹部５４の開口５５から第１の微細凹部５４内に進入するので、第１の微細凹部５４内を樹脂部材の一部で満たした後、親型５６を上方に移動させて樹脂部材から離すと、樹脂部材の上表面側には第１の微細凹部５４内に進入した樹脂部材から形成され、第１の微細凹部５４と凹凸関係が反転した擬微細突起５７（従って、正四角錐状微細突起１５と同一形状）が並べて配置されたポジ子型５８が形成される。
【００７２】
また、樹脂部材として硬化型樹脂（例えば、シリコーン、フッ素系樹脂）、光硬化型樹脂（例えば、紫外線の照射で硬化するアクリル系樹脂）を使用する場合は、親型５６を用いて鋳型（図示せず）を構成し、鋳型内に樹脂部材を注入して、樹脂部材の一部を第１の微細凹部５４の開口５５から第１の微細凹部５４内に進入させ、樹脂部材を硬化させた後、鋳型から樹脂部材を取り出すと、樹脂部材の上表面側には第１の微細凹部５４内に進入した樹脂部材から形成された擬微細突起５７が並べて配置されることになりポジ子型５８が形成される。
【００７３】
（３）ネガ子型作製工程
図１０（Ｂ）に示すように、ポジ子型５８からネガ子型６１を作製する場合、先ず、ポジ子型５８の擬微細突起５７が形成された表層上に金属からなる電極層６４を、ＰＶＤ（例えば、蒸着）により形成する。ここで、電極層６４を構成する金属は、ネガ子型６１を構成するめっき金属部６０との接着性が良好であることが必要で、例えば、ニッケル、金、銀、銅等を使用することができる。次いで、電極層６４の表面を下地面として電極層６４の上に、電気めっきにより厚さが、例えば、０．１〜５ｍｍのめっき金属部６０を形成することにより、ネガ子型６１が得られる。
【００７４】
そして、ネガ子型６１をポジ子型５８から分離した後、めっき金属部６０の表面（電極層６４の反対側の面）側を研磨してネガ子型６１の厚みを調節する。ここで、ポジ子型５８上に形成する電極層６４には、ポジ子型５８の擬微細突起５７が転写されるので、ネガ子型６１には、擬微細突起５７（正四角錐状微細突起１５）と凹凸関係が反転した形状となって、底部の深さＫが０．１〜２０μｍ、開口５５の１辺の長さＭが０．１〜３０μｍ、開口５５の間隔Ｊが１〜５０μｍの第２の微細凹部５９が、隣り合う第２の微細凹部５９の底部の間隔Ｅを１．１〜６０μｍとして並べて配置される。
【００７５】
（４）組立て工程
図１０（Ｃ）に示すように、ネガ子型６１から上型６３（図３参照）を構成する場合、ネガ子型６１を、第２の微細凹部５９が形成された表層を上にして、ネガ子型６１の側部同士を当接させながら上型本体６２の下面上に並べて固定する。ここで、上型本体６２にネガ子型６１を密接させて配置する場合、隣り合うネガ子型６１の境界を挟んで、隣り合う第２の微細凹部５９の底部の間隔Ｅ´が、ネガ子型６１内の隣り合う第２の微細凹部５９の底部の間隔Ｅと同値となるように調整する。これによって、隣り合うネガ子型６１間で、第２の微細凹部５９の分散配置の連続性を確保できる。
【００７６】
第２の参考例に係る研磨パッド成形金型６５（図７参照）の製造方法は、図９（Ａ）、（Ｂ）に示すように、単結晶の基板、例えば、［１００］方向に成長した単結晶シリコンのロッドから（１００）面を切り出し面として切り出したシリコン平板６６の一方側に分散配置された各正四角錐状微細突起１５の底面に対応する領域に、底面と同一サイズの正方形状の孔６７が形成されたレジストマスク６８を設け、レジストマスク６８を介して、シリコン平板６６の結晶面毎に決まる除去加工速度の差を利用したエッチングを行って、正四角錐状微細突起１５と凹凸関係が反転し、底部の深さが０．１〜２０μｍのエッチピットからなる正四角錐状の第１の微細凹部６９（斜面角度φが３０〜８０度）が、隣り合う第１の微細凹部６９の底部の間隔Ｅを１．１〜６０μｍ、第１の微細凹部６９の開口７０の１辺の長さＭを０．１〜３０μｍ、開口７０の間隔Ｊを１〜５０μｍとして並んで、第１の微細凹部６９が形成された親型７１を作製する親型作製工程を有している。
【００７７】
更に、研磨パッド成形金型６５の製造方法は、図１１（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、親型７１を用いて成形された第１の微細凹部６９が転写された擬微細突起７２が一方の表層に形成された平板状の樹脂部材からなるポジ子型７３を作製するポジ子型作製工程と、得られたポジ子型７３を、擬微細突起７２が形成された表層側を半径方向内側にして湾曲させて半径方向内側の表層上にめっきにより形成され、擬微細突起７２と凹凸関係が反転した第２の微細凹部７４が表層に形成された円弧状金属部材７５（例えば、ニッケル、コバルト、コバルト−ニッケル合金、ニッケル−リン合金等）を有するネガ子型７６を作製するネガ子型作製工程と、ネガ子型７６を、第２の微細凹部７４が形成された表層を上にしてネガ子型７６の側部同士を当接させながら基盤の一例であるロール本体７７（例えば、ステンレス鋼製ロール、普通鋼製ロール等のロール）上に並べて固定して研磨パッド成形金型６５の上ロール７８を構成する組立て工程とを有している。以下、詳細に説明する。
【００７８】
（１）親型作製工程
図９（Ａ）に示すように、切り出したシリコン平板６６の一方の（１００）面上に、レジスト層（例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等）を形成し、リソグラフィ技術を用いて孔６７を形成することによりレジストマスク６８を形成する。なお、シリコン平板６６の他方の（１００）面上及びシリコン平板６６の側部にもレジスト層を形成する。次いで、シリコン平板６６の一方の（１００）面に、レジストマスク６８を介してエッチング液を接触させる。なお、エッチング液には、例えば、水酸化カリウム、水酸化テトラメチルアンモニウム等を使用する。エッチング液は、レジストマスク６８の孔６７から露出するシリコン平板６６の露出部に接触し、露出部ではエッチング液との反応により形成された水酸化シリコンがエッチング液に溶解することによりエッチングが進行し、エッチピットが形成される。
【００７９】
ここで、シリコン平板６６の（１００）面のエッチングを行う場合、（１１１）のエッチング速度が一番遅いため、エッチングは（１１１）のエッチング速度に律速されながら進行する。このため、形成されるエッチピットの形状は、底部の１辺の長さが正方形状の孔６７の１辺の長さと同値で、斜面が（１１１）面からなる正四角錐状となる。そして、所定時間エッチングを行った後、シリコン平板６６からエッチング液を除去し、シリコン平板６６を洗浄することにより、シリコン平板６６の一方の（１００）面上に正四角錐状微細突起１５と凹凸関係が反転した第１の微細凹部６９を分散させて形成することができる。次いで、レジストマスク６８を有機溶剤（例えば、アセトン等）に溶解させて除去することにより、図９（Ｂ）に示すように、親型７１が得られる。
【００８０】
（２）ポジ子型作製工程
図１１（Ａ）に示すように、親型７１を用いて平板状の樹脂部材からポジ子型７３を作製する際、樹脂部材として熱可塑性樹脂（例えば、シリコーン、フッ素系樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等）を使用する場合は、軟化状態となる温度まで加熱した平板状の樹脂部材を図示しない成形台に上に載置し、親型７１を上方から押し当てる。これにより、平板状の樹脂部材の一部が、第１の微細凹部６９の開口７０から第１の微細凹部６９内に進入するので、第１の微細凹部６９内を樹脂部材の一部で満たした後、親型７１を上方に移動させて樹脂部材から離すと、樹脂部材の上表面側には第１の微細凹部６９内に進入した樹脂部材から形成され、第１の微細凹部６９と凹凸関係が反転した擬微細突起７２（従って、正四角錐状微細突起１５と同一形状）が並べて配置されるポジ子型７３が形成される。
【００８１】
また、樹脂部材として硬化型樹脂（有機溶剤中に溶解し有機溶剤の乾燥により硬化する樹脂（例えば、シリコーン、フッ素系樹脂）、光硬化型樹脂（例えば、紫外線の照射で硬化するアクリル系樹脂）を使用する場合は、親型７１を用いて鋳型（図示せず）を構成し、鋳型内に樹脂部材を注入して、樹脂部材の一部を第１の微細凹部６９の開口７０から第１の微細凹部６９内に進入させ、樹脂部材を硬化させた後、鋳型から樹脂部材を取り出すと、樹脂部材の上表面側には、第１の微細凹部６９内に進入した樹脂部材から形成された擬微細突起７２が並べて配置されることになり、ポジ子型７３が形成される。
【００８２】
（３）ネガ子型作製工程
図１１（Ｂ）に示すように、ポジ子型７３からネガ子型７６を作製する場合、先ず、ポジ子型７３の擬微細突起７２が形成された表層側を半径方向内側にして円弧状に湾曲させ、表層上に金属からなる電極層７９を、ＰＶＤ（例えば、蒸着）により形成する。ここで、電極層７９を構成する金属は、ネガ子型７６を構成する円弧状金属部材７５との接着性が良好であることが必要で、例えば、ニッケル、金、銀、銅等を使用することができる。次いで、電極層７９を下地層として、電気めっきにより厚さが、例えば、０．１〜５ｍｍの円弧状金属部材７５を形成することにより、ネガ子型７６が得られる。
【００８３】
そして、ネガ子型７６をポジ子型７３から分離した後、円弧状金属部材７５の表面（電極層７９の反対側の面）側を研磨してネガ子型７６の厚みを調節する。ここで、ポジ子型７３上に形成する電極層７９には、ポジ子型７３のマイクロパターンが転写されるので、ネガ子型７６には、擬微細突起７２（正四角錐状微細突起１５）と凹凸関係が反転した形状となって、底部の深さＫが０．１〜２０μｍ、開口７０の１辺の長さＭが０．１〜３０μｍ、開口７０の間隔Ｊが１〜５０μｍの第２の微細凹部７４が、隣り合う第２の微細凹部７４の底部の間隔Ｅを１．１〜６０μｍとして並べて配置される。
【００８４】
（４）組立て工程
図１１（Ｃ）に示すように、ネガ子型７６から上ロール７８を構成する場合、ネガ子型７６を、第２の微細凹部７４が形成された表層を上にして、ネガ子型７６の側部同士を当接させながらロール本体７７の下面上に並べて固定する。ここで、ロール本体７７の半径は、ネガ子型７６（円弧状金属部材７５）の半径方向内側の曲率と同一の曲率となるように調節されており、ロール本体７７にネガ子型７６を密接させて配置する場合、隣り合うネガ子型７６の境界を挟んで、隣り合う第２の微細凹部７４の底部の間隔E´が、ネガ子型７６内の隣り合う第２の微細凹部７４の底部の間隔Ｅと同値となるように調整する。これによって、隣り合うネガ子型７６間で第２の微細凹部７４の分散配置の連続性を確保できる。
【実施例】
【００８５】
（実施例１）
ｐＨ１２の水酸化カリウム水溶液に、水酸化フラーレンを０．１質量％、コロイダルシリカを１５質量％を分散させた研磨スラリーを作製した。また、ポリエーテルエーテルケトン製で、高さ７μｍの微細突起が、隣り合う微細突起の頂部の間隔を１０μｍ、隣り合う微細突起の底部間の間隔を５μｍとして分散配置されたマイクロパターンを有する研磨パッドを作製した。そして、作製した研磨パッドを研磨定盤に取付け（本発明の研磨機となる）、作製した研磨スラリーを用いて、サファイアの研磨を室温で行い、所定時間研磨後のサファイアの表面粗さＲａを測定した。なお、サファイアを研磨パッドに押圧する圧力は１３ｐｓｉ、研磨パッドの回転速度は６０ｒｐｍ、研磨パッドに滴下する研磨スラリーの供給速度は３０ミリリットル／分である。
【００８６】
（比較例１）
市販の研磨パッドを研磨定盤に取付け（市販の研磨機を使用）、実施例１で使用した研磨スラリーを用いて、サファイア（実施例１で使用したサファイアと同様の初期表面状態のもの）の研磨を実施例１と同一の研磨条件で行った。
その結果、本発明の研磨パッドを使用した場合、市販の研磨パッドと比較して、研磨レートの改善率が２５０％となった。なお、研磨後のサファイアの表面粗さＲａは、いずれも０．８ｎｍであった。従って、本発明の研磨パッドを使用した場合、研磨品質を同程度として、研磨レートを２．５倍にできることが確認できた。
【００８７】
（実施例２）
ｐＨ１２の水酸化カリウム水溶液に、粒径が１０ｎｍの水酸化フラーレン会合体を０．１質量％、コロイダルシリカを５質量％を分散させた研磨スラリーを作製した。また、ポリエーテルエーテルケトン製で、高さ７μｍの微細突起が、隣り合う微細突起の頂部の間隔を１０μｍ、隣り合う微細突起の底部間の間隔を５μｍとして分散配置されたマイクロパターンを有する研磨パッドを作製した。そして、作製した研磨パッドを実施例１で使用した研磨定盤に取付け、作製した研磨スラリーを用いて、サファイア（実施例１で使用したサファイアと同様の初期表面状態のもの）の研磨を室温で行い、所定時間研磨後のサファイアの表面粗さＲａを測定した。なお、サファイアを研磨パッドに押圧する圧力は１３ｐｓｉ、研磨パッドの回転速度は６０ｒｐｍ、研磨パッドに滴下する研磨スラリーの供給速度は３０ミリリットル／分である。
【００８８】
（比較例２）
市販の研磨パッドを比較例１で使用した研磨定盤に取付け、実施例２で使用した研磨スラリーを用いて、サファイア（実施例２で使用したサファイアと同様の初期表面状態のもの）の研磨を実施例２と同一の研磨条件で行った。
その結果、本発明の研磨パッドを使用した場合、市販の研磨パッドと比較して、研磨レートの改善率が２００％となった。なお、研磨後のサファイアの表面粗さＲａは、いずれも０．８ｎｍであった。従って、本発明の研磨パッドを使用した場合、研磨品質を同程度として、研磨レートを２倍にできることが確認できた。
【００８９】
以上、本発明を、実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載した構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変形例も含むものである。
例えば、被加工物としてサファイアを使用したが、サファイア及びＳｉＣ、金属、Ｓｉ、ＳｉＯ２、ＧａＮ、ダイヤモンド、又はＳｉＣを使用することもできる。
更に、本実施の形態とその他の実施の形態や変形例にそれぞれ含まれる構成要素を組合わせたものも、本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００９０】
１０：研磨パッド、１１：研磨定盤、１２：研磨スラリー、１２ａ：供給ノズル、１３：ホルダー、１４：サファイア、１５：正四角錐状微細突起、１６：擬微細突起、１７：ポジ型、１８：ネガ型、１９：正四角錐状微細凹部、２０：上型本体、２１：パターン成形部、２２：上型、２３：研磨パッド成形金型、２４：下型、２５：開口、２６：シリコン平板、２７：被加工層、２８：微細反応凸部、２９：非化学反応領域、３０：紫外線ビーム、３１：ＤＭＤ、３２：マイクロミラー、３３：電極層、３４：平板状金属部材、３５：研磨パッド成形金型、３６：研磨パッド、３７：帯状研磨パッド、３８：帯板、３９：上ロール、４０：下ロール、４１：平板、４２：擬微細突起、４３：ポジ型、４４：正四角錐状微細凹部、４５：ネガ型、４６：ロール本体、４７：電極層、４８：円弧状金属部材、４９：開口、５０：研磨パッド成形金型、５１：シリコン平板、５２：孔、５３：レジストマスク、５４：第１の微細凹部、５５：開口、５６：親型、５７：擬微細突起、５８：ポジ子型、５９：第２の微細凹部、６０：めっき金属部、６１：ネガ子型、６２：上型本体、６３：上型、６４：電極層、６５：研磨パッド成形金型、６６：シリコン平板、６７：孔、６８：レジストマスク、６９：第１の微細凹部、７０：開口、７１：親型、７２：擬微細突起、７３：ポジ子型、７４：第２の微細凹部、７５：円弧状金属部材、７６：ネガ子型、７７：ロール本体、７８：上ロール、７９：電極層
【要約】
【課題】半導体基板等の平坦性が高度に要求される部材の平坦加工を安定して、かつ高効率に行うことが可能な精密研磨方法及び研磨機を提供する。
【解決手段】研磨パッド１０を上面に取付けた研磨定盤１１を回転させ、研磨パッド１０の表面に水酸化フラーレン又は水酸化フラーレン会合体が分散した研磨スラリー１２を滴下しながら、被加工物１４の被研磨面を研磨パッド１０の表面に押圧して被研磨面の研磨を行う精密研磨方法において、研磨パッド１０の表面に、高さHが０．１〜２０μｍの微細突起１５が、隣り合う微細突起１５の頂部の間隔Dを１．１〜６０μｍ、隣り合う微細突起１５の底部間の間隔Gを１〜５０μｍとして分散配置されたマイクロパターンを形成する。
【選択図】図１【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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