(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
短繊維不織布シートにバインダーを含浸して研磨布を製造するに際し、該バインダーを凝固浴に通して凝固し、乾燥して予備成型物を形成した後、該予備成型物を再溶解浴に通し、しかる後に乾燥工程を通して、該予備成型物内に残存する該バインダーの溶剤によって該凝固バインダーの一部を再溶解し、該凝固バインダーの孔径を調整することを特徴とする研磨布の製造方法。
【請求項２】
該凝固浴が、バインダーの溶剤を５０重量％以下の範囲で含む非溶剤リッチ浴で構成されているものである請求項１記載の研磨布の製造方法。
【請求項３】
該再溶解浴が、バインダー溶剤をリッチに含有し、かつ、バインダー、非溶剤および架橋剤を含む溶液である請求項１記載の研磨布の製造方法。
【請求項４】
該再溶解浴が、該溶剤を５０〜９５重量％、非溶剤を５〜５０重量％、バインダーを５０重量％以下、架橋剤を５０重量％以下の範囲で含む溶液である請求項３記載の研磨布の製造方法。
【請求項５】
該短繊維不織布シートが、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリオレフィン繊維およびポリフェニレンサルファイド繊維から選ばれる少なくとも１種類の繊維で構成されているものである請求項１〜４のいずれかに記載の研磨布の製造方法。
【請求項６】
該バインダーが、ポリウレタンを主体とするものである請求項１〜５のいずれかに記載の、研磨布の製造方法。
【請求項７】
該バインダーの溶剤が、ジメチルホルムアミドおよびジメチルスルホキシドから選ばれた少なくとも１種である請求項１〜４のいずれかに記載の研磨布の製造方法。
【請求項８】
該バインダーの非溶剤が、メチルエチルケトン、キシレン、水から選ばれる少なくとも１種請求項１〜７のいずれかに記載の研磨布の製造方法。
【請求項９】
該架橋剤が、イソシアネート系化合物、メラミン系化合物およびエポキシ系化合物から選ばれた少なくとも１種である請求項３または４記載の研磨布の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体ウェハー、および記録ディスク、レンズ・光学部品などの類似材料を超高精度の仕上げで研磨する際に用いられる研磨布の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、半導体ウェハー、および記録ディスク、レンズ・光学部品などの類似材料を超高精度の仕上げで研磨布の製造方法としては、短繊維不織布シートにポリウレタンなどのバインダーを含浸、凝固し、担持せしめる方法などが用いられていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
近年、半導体ウェハー、および記録ディスク、レンズ・光学部品などの価格低減要求が望まれ、それに伴い研磨布の耐久性を高めることが要求されている。
【０００４】
しかしながら、従来の製造方法による研磨布は、ポリウレタンの空孔が微多孔状であり、研磨布の空孔が目詰まりしやすく、耐久性が低いという問題があった。
【０００５】
本発明は、かかる従来の研磨布の製造方法の問題に鑑み、目詰まりしにくく、耐久性に優れた研磨布の製造方法を提供せんとするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、かかる課題を解決するために、つぎのような手段を採用するものである。すなわち、本発明の研磨布の製造方法は、短繊維不織布シートにバインダーを含浸して研磨布を製造するに際し、該バインダーを凝固浴に通して凝固後、乾燥することにより予備成型物を得た後、該予備成型物を再溶解浴に通し、しかる後に乾燥工程を通して、該予備成型物内に残存する該バインダーの溶剤によって該凝固バインダーの一部を再溶解し、該凝固バインダーの孔径を調整することを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明は、前記課題、すなわち、目詰まりしにくく、耐久性に優れた研磨布の製造方法について鋭意検討し、短繊維不織布シートにバインダーを含浸して研磨布を製造するに際し、いったん凝固させたバインダーを再度溶解する手段を組合せることにより、かかる課題を一挙に解決することを究明したものである。
【０００８】
すなわち、短繊維不織布シートにバインダーを含浸して研磨布を製造するに際し、該バインダーを凝固浴に通して凝固後、乾燥することにより予備成型物を得た後、該予備成型物を再溶解浴に通し、しかる後に乾燥工程を通して、該予備成型物内に残存する該バインダーの溶剤によって該凝固バインダーの一部を再溶解し、該凝固バインダーの孔径を調整することを特徴とする研磨布の製造方法である。
【０００９】
研磨布はその表面に口径が５０〜４００μmの空孔が開口しており、かつその内部に孔径が５０〜４００μmの実質的に閉じられた空孔を有することが、耐久性の観点から好ましい。
【００１０】
研磨の機構は必ずしも解明されてはいないが、研磨布の表面には、一種のポンプ作用が求められると考えられる。すなわち研磨中には研磨布表面に接する被研磨物の圧力により研磨布表面の空孔が圧縮され、使用済みの研磨用スラリおよび不純物が研磨布の回転に伴って吐出される。次いで研磨布の回転に伴い研磨布が被研磨物から解放されると研磨布表面の空孔が開放され、新しい研磨用スラリが充満される。研磨布は摩耗に伴い表面が更新され、研磨布内部の空孔が表面に現れるので、研磨布の内部には一様の空孔を有することが必要であると考えられる。表面及び内部に孔経が５０〜４００μmの空孔を有することにより、空孔の目詰まりを抑制し、耐久性が向上した研磨布を提供することが可能となる。ここで孔経が５０μm以下であると研磨用スラリの目詰まりが生じ、研磨性能が低下するので好ましくない。また口径が４００μm以上であると一般に孔径の均一性が損なわれ、研磨の均一性が低下するので好ましくない。
【００１１】
本発明の研磨布の製造方法は、孔径を容易に調整することを可能とし、かかる研磨布を容易に製造することを可能とした。
【００１２】
短繊維不織布シートにバインダーを含浸して研磨布を製造するに際し、該バインダーを凝固浴に通して凝固後、乾燥することにより予備成型物を得た後、該予備成型物をバインダーの溶剤をリッチに含有したバインダーの非溶剤を含む再溶解浴に通し、しかる後に乾燥工程を通して、該予備成型物内に残存する該バインダーの溶剤によって該凝固バインダーの一部を再溶解し、該凝固バインダーの孔径を調整することをを可能としたのである。この再溶解は、乾燥工程でバインダーの非溶剤が乾燥し、バインダーの溶剤が予備成型物に残存することにより生じる。ここで凝固浴は、バインダーの溶剤を５０重量％以下の範囲で含む非溶剤リッチ浴で構成されているものであることが好ましい。バインダーの溶剤を５０重量％以上含む凝固浴では、バインダーの凝固速度が低下するので好ましくない。また再溶解浴は、バインダーの溶剤をリッチに含有するものであることが、乾燥時の再溶解速度の観点から望ましい。さらに再溶解浴は、バインダーの溶剤を５０〜９５重量％、非溶剤を５〜５０重量％、バインダーを５０重量％以下、架橋剤を５０重量％以下の範囲で含むものが好ましい。再溶解浴にバインダーを含ませることにより再溶解と同時にバインダー付着量の調整が可能であり、さらに架橋剤を併用することにより、研磨布の硬度を調節することが可能となる。
【００１３】
本発明の研磨布の製造方法に用いられる短繊維不織布シートは、バインダーの溶剤に対して耐性があり、かつ研磨時に用いられるｐＨ１０〜１３程度の研磨液に対する耐アルカリ性を有するポリエステル繊維、ポリアミド繊維（ナイロン繊維・アラミド繊維）、ポリオレフィン繊維およびポリフェニレンサルファイド繊維から選ばれる少なくとも１種類の繊維で構成されているものであることが望ましい。
【００１４】
またバインダーは、適度な柔軟性を有するポリウレタンを主体とすることが望ましい。短繊維不織布シートに最初に含浸するバインダーと再溶解浴に含有するバインダーは同一の樹脂であることが望ましいが、異なる樹脂であってももちろん問題はない。
【００１５】
凝固浴および再溶解浴を構成するバインダーの溶剤は、バインダーと相溶性のあるもので、かつ、後述する非溶剤よりも沸点の高いものから適宜選択すればよいが、好ましくはチルホルムアミドおよびジメチルスルホキシドから選ばれた少なくとも１種の溶剤を用いることができる。さらに、バインダーの非溶剤は、バインダーの溶剤と相溶性のあるものから適宜選択すればよいが好ましくはメチルエチルケトンなどのケトン類、キシレンなどの芳香族類、および、水などから選ばれた１種を用いることができる。
【００１６】
該架橋剤に関しても適宜選択すればよいが、例えばイソシアネート系化合物、メラミン系化合物およびエポキシ系化合物などから選ばれた少なくとも１種類の架橋剤を用いることができる。
【００１７】
【実施例】
以下、実施例により本発明の研磨布の製造方法を詳細に説明する。
【００１８】
実施例１、比較例１
繊度３d、繊維長５１mmのポリエチレンテレフタレートからなる短繊維を用い、通常のニードルパンチ法で、厚さ４．０mm 、目付４５１g/m2 の短繊維不織布シートを得た。この短繊維不織布シートに、ＪＩＳ  Ｋ  ６３０１に基づいて測定される乾式膜の引張強度（３号ダンベル、厚み０．２mm 、引張速度５００mm/分）が７１０Kg/cm2 、破断伸度が４１０％、１００％応力が２７０Kg/cm2 のポリウレタンの２０重量％ジメチルホルムアミド溶液を、通常のディップ・マングル法で含浸せしめた後、ジメチルホルムアミド３０重量％を含む温度２０℃の水溶液中でポリウレタンを湿式凝固法により凝固せしめた後乾燥し、目付１１００g/m 2 の予備成型物を得た（比較例１）。
【００１９】
この予備成型物の断面を観察したところ、表面および内部に存在する空孔の孔径は約１０μm 〜３０μm であった。
【００２０】
次に、この予備成型物を、さらに、４０℃のジメチルホルムアミドを７０重量％含む水浴中に１０分間浸漬せしめた後、８０℃、１時間の条件で乾燥し、バインダーの一部を再溶解し、研磨布を得た。
【００２１】
この研磨布の断面を観察したところ、表面および内部に存在する空孔の孔径は約１５０μm〜３００μmであった。
【００２２】
かかる予備成型物および研磨布を、それぞれ厚さ１．３４mmにスライスし、シリコンウエハーの研磨試験を行った。
【００２３】
実施例１により得た研磨布は、比較例により得た研磨布より目詰まりが生じにくく長時間使用可能であり耐久性に優れたものであった。
【００２４】
実施例２
実施例１と同様にして得た予備成型物に、実施例１で使用したポリウレタンの１５重量％溶液（ジメチルホルムアミドおよびメチルエチルケトン混合溶媒で希釈）を用い、実施例１と同様の条件で再溶解処理を行い、研磨布を得た。
【００２５】
この研磨布の断面を観察したところ、表面および内部に存在する空孔の孔径は約１５０μm〜３００μmであった。
【００２６】
かかる研磨布を厚さ１．３４mmにスライスし、シリコンウエハーの研磨試験を行った。
【００２７】
実施例２により得た研磨布は、比較例により得た研磨布より目詰まりが生じにくく長時間使用可能であり耐久性に優れたものであった。また、実施例１で得た研磨布より研磨速度が高いが、仕上げ面の荒さではやや劣っていた。
【００２８】
実施例３
実施例１と同様にして得た予備成型物に、実施例２で使用したものと同様のポリウレタン溶液に、架橋剤としてイソシアネート(NCO含有率１３％) を７重量％添加した溶液を用い、実施例１および２と同様の条件で再溶解処理を行い、研磨布を得た。
【００２９】
この研磨布の断面を観察したところ、表面および内部に存在する空孔の孔径は約１５０μm〜３００μmであった。
【００３０】
かかる研磨布を厚さ１．３４mmにスライスし、シリコンウエハーの研磨試験を行った。
【００３１】
実施例３により得た研磨布は、比較例により得た研磨布より目詰まりが生じにくく長時間使用可能であり耐久性に優れたものであった。また、実施例１および２で得た研磨布より研磨速度は高いが、仕上げ面の荒さではやや劣っていた。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の研磨布の製造方法は、研磨用スラリによる目詰まりが生じにくく耐久性に優れた研磨布を提供することを可能とする。