(57)【要約】  【課題】半導体ウェハなどの被研磨物の表面粗さを向上させることができる研磨布を提供する。    【解決手段】不織布３に樹脂を含浸させて製造される研磨布であって、前記不織布３が、従来例のポリエステル繊維に比べて吸水性が高いナイロン繊維に熱融着糸を混綿したものであり、研磨の際にスラリーを吸ってより均一にスラリーを保持できるとともに、変形し易くなり、これによって、被研磨物の表面粗さを向上させることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不織布に樹脂を含浸させてなる研磨布であって、
前記不織布が、ナイロン繊維からなることを特徴とする研磨布。
【請求項２】
前記不織布が、前記ナイロン繊維に熱融着糸を混綿したものであることを特徴とする請求項１に記載の研磨布。
【請求項３】
前記熱融着糸は、芯部の表面が該芯部よりも低融点の鞘部で覆われた芯鞘構造を有することを特徴とする請求項２に記載の研磨布。
【請求項４】
前記熱融着糸が、ポリエステル系の熱融着糸であることを特徴とする請求項２または３記載の研磨布。
【請求項５】
前記熱融着糸を、前記ナイロン繊維に対して、混綿比で５％以上５０％以下混綿したことを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載の研磨布。
【請求項６】
前記ナイロン繊維の太さが、１デニール以上３デニール以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の研磨布。
【請求項７】
表面粗さＲａが、５．０μｍ以上１５μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の研磨布。
【請求項８】
前記不織布を、樹脂溶液に一次含浸して湿式凝固してなることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の研磨布。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハなどの被研磨物の平坦化処理などに好適な研磨布に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な半導体ウェハの製造工程においては、単結晶インゴットをワイヤソーなどでスライスして薄円板状のウェハを得、得られたウェハの割れ、欠けを防止するためにその外周部を面取りし、ラッピングを行ってウェハの表面を平面化する。その後、面取り及びラッピングされたウェハに残留する加工歪みを除去するためにエッチングを行い、さらに、ウェハ表面を鏡面化する鏡面研磨を行った後に、ウェハに付着した研磨剤や異物を除去するために洗浄を行っている。
【０００３】
通常、ウェハの鏡面研磨は、一次研磨、二次研磨、仕上げ研磨の３段階で行われており、かかる研磨は、研磨布とウェハとの間に、スラリー(研磨液)を供給しながら加圧した状態で、相対的に摺動させて化学的作用と機械的研磨の複合作用によってウェハ表面を平坦化する、いわゆるＣＭＰ技術によって行われている。
【０００４】
上記二次研磨に用いられる研磨布として、ウレタン樹脂を不織布に含浸させたいわゆる、ポリウレタン含浸不織布がある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平７−１０８４６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、超ＬＳＩデバイスの高密度化、高精度化により、二次研磨に要求されるウェハの表面粗さも、益々、厳しくなっているが、ポリエステル繊維の不織布に樹脂を含浸させてなる従来の研磨布では、十分にその要求を満足させるのが困難となっている。
【０００６】
したがって、本発明が解決すべき課題は、半導体ウェハなどの被研磨物の表面粗さを向上させることができる研磨布を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、不織布に樹脂を含浸させてなる研磨布であって、前記不織布が、ナイロン繊維からなるものである。
【０００８】
好ましくは、前記不織布が、前記ナイロン繊維に熱融着糸を混綿したものである。
【０００９】
この熱融着糸は、芯部の表面が該芯部よりも低融点の鞘部で覆われた芯鞘構造を有するものであることが好ましく、また、ポリエステル系の熱融着糸であるのが好ましい。
【００１０】
この熱融着糸を、ナイロン繊維に対して、混綿比で５％以上５０％以下混綿するのが好ましい。
【００１１】
また、ナイロン繊維の太さが、１デニール以上３デニール以下であるのが好ましい。
【００１２】
また、本発明の研磨布は、表面粗さ(算術平均粗さ)Ｒａが、５．０μｍ以上１５μｍ以下であるのが好ましい。
【００１３】
かかる表面粗さとするために、研磨布の表面の平滑加工(バフ)時の砥粒番手８０番〜６００番を用いるのが好ましい。
【００１４】
また、本発明の研磨布は、不織布を、樹脂溶液に一次含浸して湿式凝固してなるものであるのが好ましい。
【００１５】
本発明の研磨布は、ナイロン繊維の不織布に樹脂を含浸させたものであるので、従来のポリエステル繊維の不織布に樹脂を含浸させてなる研磨布に比べて、半導体ウェハなどの被研磨物の表面粗さを改善することができる。
【００１６】
このように従来例に比べて、被研磨物の表面粗さを改善できる理由は、例えば、次のように考えることができる。
【００１７】
すなわち、従来のポリエステル繊維に比べて、ナイロン繊維は、吸水性が高く、研磨の際にスラリーを吸ってより均一にスラリーを保持できるとともに、変形し易くなり、被研磨物の表面の微小なうねりに沿って変形して研磨を行うことができ、被研磨物の表面粗さを向上させることができるものと考えられる。
【００１８】
また、ナイロン繊維に熱融着糸を混綿することにより、不織布の製造工程における熱ロールなどによる加熱によって、熱融着糸が溶融してナイロン繊維と交絡点を形成するので、ナイロン繊維のみに比べて、低圧縮率で高モジュラスとなり、したがって、かかる不織布に樹脂を含浸させてなる研磨布は、低圧縮率で高硬度となり、ナイロン繊維のみの研磨布に比べて特性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ナイロン繊維の不織布に樹脂を含浸させたものであるので、従来のポリエステル繊維の不織布に樹脂を含浸させてなる研磨布に比べて、半導体ウェハなどの被研磨物の表面粗さを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面によって本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明に係る研磨布の製造方法の各工程を示す図である。
【００２２】
図１に示すように、先ず、湿式のウレタン樹脂１を、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）２などの溶媒に混合溶解させて含浸溶液としてのウレタン樹脂溶液を作製し(Ｓ１)、フェルト等の不織布３を、このウレタン樹脂溶液に含浸する(Ｓ２)。
【００２３】
ウレタン樹脂としては、ポリエステル系あるいはポリエーテル系、ポリカーボネート系などの従来と同様のウレタン樹脂を用いることができ、異なる種類のウレタン樹脂をブレンドしてもよい。
【００２４】
ウレタン樹脂を溶解させる溶媒としては、上述のジメチルホルムアミドの他、例えば、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、ジメチルアセトアミド等の従来と同様の溶媒を用いることができる。
【００２５】
この実施の形態では、半導体ウェハなどの被研磨物の表面粗さを向上させるために、不織布３は、ナイロン繊維に熱融着糸を混綿したものである。なお、本発明の他の実施の形態として、不織布３は、熱融着糸を混綿することなく、ナイロン繊維のみからなるものであってもよいし、ナイロン繊維にポリエステル繊維を混綿したものであってもよい。
【００２６】
ナイロン繊維は、ナイロン６、ナイロン６，６等のポリアミド繊維である。
【００２７】
このナイロン繊維の太さは、半導体ウェハなどの被研磨物の表面の粗さを向上させる上では、細い方が好ましく、例えば、１デニール以上３デニール以下であるのが好ましい。１デニール未満では、不織布を構成するのが困難であり、３デニールを超えると、被研磨物の表面粗さを向上させる効果が十分に得られない。
【００２８】
熱融着糸は、芯部の表面が該芯部よりも低融点の鞘部で覆われた二層構造の芯鞘構造であるのが好ましく、芯部が、ポリエステルで構成され、その表面を覆う鞘部が、芯部よりも融点が低いポリエステルからなるのが好ましい。この鞘部の融点は、不織布を製造する場合の加熱、例えば、カレンダー工程における熱ロールによる加熱によって溶融する温度であるのが好ましい。
【００２９】
ポリエステルとしては、従来と同様に、ポリエチレンテレフタレートやポリブチレンフタレートが挙げられ、さらに、イソフタル酸、スルホイソフタル酸、アジピン酸等の２塩基酸と、トリメチレングリコール、ポリエチレングリコール等のジオール類少量とを共重合したものが挙げられる。
【００３０】
ナイロン繊維に混綿される熱融着糸は、ナイロン繊維に対して、混綿比率で、５％以上５０％以下であるのが好ましい。５％未満では、被研磨物の表面粗さを向上させることが十分にできず、５０％を超えると、不織布をロール状にして扱うことが困難となる。
【００３１】
また、不織布３の目付は、２００ｇ／ｃｍ２以上４５０ｇ／ｃｍ２以下であるのが好ましい。
【００３２】
このように、不織布３は、ナイロン繊維に、芯鞘構造の熱融着糸を混綿しているので、不織布３の製造工程における熱ロールなどによる加熱の際に、熱融着糸の鞘部が溶融し、ナイロン繊維と熱融着糸とが交絡し、ポリエステル繊維からなる従来の不織布と同様に、圧縮率やモジュラスなどの所要の特性を維持することができる。
【００３３】
かかる不織布３を、ウレタン樹脂溶液に含浸した後、図１に示すように、凝固液中でウレタン樹脂を湿式凝固させ(Ｓ３)、洗浄して溶媒を除去した後(Ｓ４)、熱風で乾燥し（Ｓ５）、その後、表裏面をバフして（Ｓ６）研磨布４を得る。
【００３４】
この実施の形態では、バフを、従来の番手である♯８０よりも細かい砥粒の番手、例えば、♯６００で行うようにしており、これによって、研磨布の表面粗さ(算術平均粗さ)Ｒａが、５．０μｍ以上１５μｍ以下となるようにしている。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明を、実施例に基づいて、更に詳細に説明する。
【００３６】
従来のポリエステル繊維に代えて、３デニール(ｄ)のナイロン繊維、２デニール(ｄ)のナイロン繊維、および、これらナイロン繊維に対して、熱融着糸を、重量比で１０％、３０％、５０％混綿した不織布を下記の表１に示すように、それぞれ実施例１〜８とした。また、不織布の目付は、４００ｇ／ｃｍ２とした。
【００３７】
ここで、熱融着糸としては、芯鞘構造を有し、鞘部の融点が１６０℃の耐アルカリ性の結晶性共重合ポリエステルであるキャスベン(ＣＡＳＶＥＮ)<７０８０>（ユニチカ株式会社製）を使用した。
【００３８】
【表１】
2006035323.tif 000003
これら不織布の圧縮率（ＪＩＳ  Ｌ１０９６に準拠）、１０％の縦モジュラスおよび横モジュラスを測定した。その結果を、表２に示す。
【００３９】
【表２】
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この表２に示すように、圧縮率は、熱融着糸の混綿の割合が増えるにつれて、低圧縮率となっており、モジュラスは、熱融着糸が増えるにつれて高モジュラスとなっている。また、ナイロン繊維は、細い方が、低圧縮率、高モジュラスとなっている。
【００４０】
このように、ナイロン繊維の太さおよび熱融着糸を混綿する割合によって、得られる不織布の圧縮率およびモジュラスを調整できることが分かる。
【００４１】
次に、これら不織布を用いて、上述の図１に示される工程に従って、実施例１〜８の研磨布をそれぞれ製造した。なお、上述のバフは、従来の番手である♯８０を用いて行った。これら研磨布の圧縮率（ＪＩＳ  Ｌ１０９６に準拠）および硬度(ＪＩＳ  Ｋ７３１２に準拠Ａｓｋｅｒ−Ｃ法)を測定した。その結果を、表３に示す。
【００４２】
【表３】
2006035323.tif 000005
この表３に示すように、研磨布としての圧縮率は、上述の表２の不織布と同様に、熱融着糸の混綿の割合が増えるにつれて、低圧縮率となっており、ナイロン繊維が細い不織布を用いた研磨布の方が、低圧縮率を示している。また、研磨布としての硬度は、熱融着糸の混綿の割合が増えるにつれて、高硬度となっており、ナイロン繊維が細い不織布を用いた研磨布の方が、高硬度を示している。
【００４３】
次に上述のバフの番手が、研磨布の表面粗さに与える影響を、実施例２，６の研磨布を用いて評価した。
【００４４】
すなわち、実施例２，６の研磨布については、上述の図１のバフ（Ｓ６）を、他の実施例１，３〜５，７〜８と同様に、♯８０で行ったものと、それよりも細かい♯１８０、♯６００で行ったものとを作製し、その表面粗さＲａ(μｍ)を、東京精密株式会社製のサーフコム４８０Ａで測定した。その結果を、表４に示す。
【００４５】
【表４】
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この表４に示すように、実施例２，６のいずれも、細かい砥粒の♯１８０と♯６００でバフを行った方が、研磨布の表面粗さが向上している。
【００４６】
次に、本発明に従う研磨布と従来の研磨布との変形量を、次のようにして比較した。
【００４７】
すなわち、ポリエステル繊維の不織布を用いて、上述の図１の工程に従って製造される研磨布であるＳＵＢＡ４００（ロデール・ニッタ株式会社製）を従来例とし、この従来例と上述の実施例１の研磨布とを、通常のドライ状態と、スラリーが供給されている状態を想定したウェット状態とにおいて、繰り返し圧縮してその変形量を測定した。
【００４８】
ここで、通常のドライ状態とは、常温の大気中にある状態をいい、ウェット状態とは、ＮａＯＨのＰＨ１１の溶液に、４０℃で８時間浸漬させた後に常温の大気中に戻した状態をいう。
【００４９】
研磨布に対して、繰り返し圧縮測定機により、面圧３００／ｃｍ２の荷重を、３０秒間加え、３０秒間解除するという圧縮と圧縮の解除とを３０秒毎に繰り返すものである。
【００５０】
このとき、圧縮前の研磨布の厚さをＴ１、圧縮したときの厚さをＴ２としたときに、変形量を、Ｔ１−Ｔ２として算出するものであり、これを各圧縮毎に繰り返し算出するものである。
【００５１】
図２は、この繰り返し圧縮による変形量を示す図であり、横軸は、繰り返し回数を、縦軸は、変形量をそれぞれ示している。
【００５２】
この図２に示すように、ドライ(Ｄｒｙ)状態では、実施例１の研磨布の方が、従来例の研磨布よりも変形量がやや小さいが、大きな差は、認められない。
【００５３】
これに対して、ウェット(Ｗｅｔ)状態では、従来例の研磨布に比べて、実施例１の研磨布の変形量が、大きくなっており、スラリーを吸って膨潤し、変形し易くなっていることが分かる。
【００５４】
なお、上述の実施例２および実施例６の研磨布について図２と同様の繰り返し圧縮による変形量を測定した結果を、図３に示す。この図３では、実施例６’は、従来の♯８０に代えて♯１８０でバフを行った実施例６の研磨布を示している。
【００５５】
次に、これら従来例および実施例１〜８並びに実施例２’，２’’，６’，６’’の研磨布を用いて研磨試験を行った。なお、実施例２’は、従来の♯８０に代えて♯１８０でバフを行った実施例２の研磨布を示し、実施例２’’，６’’は、従来の♯８０に代えて♯６００でバフを行った実施例２，６の研磨布をそれぞれ示している。
研磨条件は、次の通りである。
【００５６】
(研磨条件)
・研磨機：ストラボー（Ｓtrasbaugh）株式会社製の型式６ＣＡ（１プラテン−２０''、１キャリアヘッド−８''）
・研磨布：上述の従来例および実施例１〜８，２’，６’
・スラリー：Ｎａｌｃｏ２３５０(Ｎａｌｃｏ社製)(４０倍希釈)
・キャリアヘッド：２３０ｍｍ(枚葉式)
・圧力：１５０ｇ／ｃｍ２
・テーブルスピード：キャリアヘッド  ６０ｒｐｍ  プラテン  ６０ｒｐｍ
・スラリー流量：３００ｍｌ／ｍｉｎ
・ウェハ：６’’（１次研磨済みウェハ）
・ブレークイン：３０ｍｉｎ  ×  ２ｒｕｎ(研磨回数)
・研磨時間：２０ｍｉｎ
・コンデイショニング：１ｍｉｎ  ナイロンブラシ
また、ウエハの研磨レートを重量法によって測定し、平坦度の評価項目であるＴＴＶ(Total  Thickness  Variation)、ＳＴＩＲ(Ｓight Ｔotal Ｉndicator Ｒeading )を平坦度測定装置(ＡＤＥ９５００)によって測定した。また、ザイゴ社製のＭａｘｉｍ  ＧＰ２００によって、ウェハの表面粗さを測定した。その結果を、表５に示す。
【００５７】
【表５】
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この表５に示すように、実施例１〜８，２’，２’’，６’，６’’の研磨布では、研磨レートは、従来例の研磨布に比べて低下しているものの、ＴＴＶ(ウェハ裏面を基準面として厚み方向に測定した高さのウェハ全面における最大値と最小値の差 )、ＳＴＩＲ(ウェハ裏面を平面に矯正した状態にて各サイト表面高さの最大値と最小値の高さの差)および表面粗さｒｍｓ(Root Mean Square：平均線から測定曲線までの偏差の二乗を平均した値の平方根)は、従来例の研磨布に比べて、いずれも向上しており、熱融着糸の混綿の割合が増えるにつれて、平坦度および表面粗さが向上している。
【００５８】
このように本発明に従う研磨布では、従来のポリエステル繊維の不織布を用いた研磨布に比べて、吸水性の高いナイロン繊維の研磨布を用いているので、研磨の際にスラリーを吸ってより均一にスラリーを保持できるとともに、膨潤して変形し易くなり、被研磨物の表面の微小なうねりに沿って変形して研磨を行うことができ、二次研磨におけるウェハの平坦度および表面の粗さを向上させることができるものと考えられる。
【００５９】
さらに、ナイロン繊維に熱融着糸を混綿することにより、交絡点を形成するので、ナイロン繊維のみの研磨布に比べて、低圧縮率で高硬度の研磨布となり、研磨レートなどの特性を向上させることができるものと考えられる。
【００６０】
また、実施例１〜４と、実施例５〜８とを比較することにより、ナイロン繊維の細い方が、表面粗さが向上していることが分かる。
【００６１】
また、実施例２，６と、実施例２’，２’’，６’，６’’とをそれぞれ比較することにより、細かい砥粒の番手でバフを行った方が、表面粗さが向上することが分かる。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明は、半導体ウェハや光学部品レンズなどの研磨に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明の一つの実施の形態に係る研磨布の製造方法の工程を示す図である。
【図２】本発明の実施例１と従来例の繰り返し圧縮による変形量を示す図である。
【図３】本発明の実施例の繰り返し圧縮による変形量を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１    ウレタン樹脂    ２    ＤＭＦ    ３  不織布
４    研磨布
【図１】
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【図２】
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【図３】
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