(57)【要約】  【課題】  半導体ウェハなどの被研磨物の周縁だれを低減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、ポリエステル繊維に熱融着糸を混綿したものであり、前記熱融着糸が、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り、不織布の製造工程における加熱によって、鞘部が溶融してポリエステル繊維と交絡点を形成し、低圧縮率で高モジュラスの不織布３とし、かかる不織布３に、樹脂を含浸して従来よりも低圧縮率で高硬度の研磨布としている。【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、ポリエステル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研磨布。
【請求項２】
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１に記載の研磨布。
【請求項３】
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１または２記載の研磨布。
【請求項４】
前記熱融着糸を、前記ポリエステル繊維に対して、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１〜３のいずれか１項に記載の研磨布。
【請求項５】
前記不織布を、樹脂溶液に一次含浸して湿式凝固し、得られた基材を、樹脂溶液に二次含浸して加熱硬化させてなることを特徴とする請求項１〜４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】
上記一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】
かかる研磨布による研磨では、研磨布の硬度が高くないと、研磨布に対するウェハの沈み込み量が多くなり、ウェハの周縁部での研磨量が多くなる、いわゆる、周縁だれ(ロールオフ)が生じることになり、このため、周縁だれを低減するには、より硬度が高い研磨布が望まれる。
【０００６】
しかしながら、従来の研磨布では、ポリエステル繊維の不織布を、ウレタン樹脂に含浸しているが、このポリエステル繊維の不織布は、基本的に単一種類のポリエステル繊維で構成されており、繊維同士が溶融一体化した交絡点が存在せず、高圧縮率で低モジュラスであるために、最終的に得られる研磨布は、高圧縮率で低硬度となってしまう。
【０００７】
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周縁だれを低減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】
【０００８】
本発明の研磨布は、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、ポリエステル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しているものが好ましく、また、ポリエステル系の熱融着糸であるのが好ましい。
【００１０】
この熱融着糸は、前記ポリエステル繊維に対して、混綿比で５％以上５０％以下混綿するのが好ましい。
【００１１】
また、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、得られた基材を、樹脂溶液に二次含浸して加熱硬化させてなるものであるのが好ましい。
【００１２】
本発明によると、不織布は、熱融着糸を混綿したものであるので、不織布の製造工程において、熱ロールなどによる加熱によって熱融着糸が溶融し、ポリエステル繊維と交絡点を形成するので、従来例の不織布に比べて、低圧縮率で高モジュラスとなり、かかる不織布に、樹脂を含浸してなる研磨布は、低圧縮率で高硬度となる。これによって、かかる研磨布で研磨される半導体ウェハなどの被研磨物の周縁だれを低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、不織布は、熱融着糸を混綿しているので、不織布の製造工程における加熱によって熱融着糸が溶融し、ポリエステル繊維と交絡点を形成するので、従来例の不織布に比べて、低圧縮率で高モジュラスとなり、かかる不織布に、樹脂を含浸してなる研磨布は、低圧縮率で高硬度となる。これによって、かかる研磨布で研磨される半導体ウェハなどの被研磨物の周縁だれを低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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。
【００１５】
図１および図２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り、図１は、不織布から中間製品である複合基材を製造するまでの工程を示し、図２は、この複合基材から最終製品である研磨布を製造するまでの各工程をそれぞれ示している。
【００１６】
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一次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一次含浸する(Ｓ２)。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
この実施の形態では、半導体ウェハなどの被研磨物の周縁だれを低減できる低圧縮率で高硬度の研磨布を得られるようにするために、不織布３は、ポリエステル繊維に熱融着糸を混綿したものである。
【００２０】
ここで、ポリエステル繊維としては、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。
【００２１】
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、上述の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。
【００２２】
ポリエステル繊維に混綿される熱融着糸は、ポリエステル繊維に対して、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、十分に低圧縮率で高硬度の研磨布を得ることが困難であり、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。
【００２３】
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く、モジュラスは、２０ｋｇ／５ｃｍ以上であるのが好ましい。
【００２４】
このように、不織布３は、ポリエステル繊維に、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、ポリエステル繊維と熱融着糸とが交絡し、これによって、従来例の不織布に比べて、低圧縮率で高モジュラスとなる。
【００２５】
このように従来の不織布よりも低圧縮率で高モジュラスの不織布３を、ウレタン樹脂溶液に一次含浸した後、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）中間製品である複合基材４を得る。
【００２６】
次に、図２に示すように、乾式のウレタン樹脂５をメチルエチルケトン（ＭＥＫ）６などの溶媒に混合溶解させて硬化剤７を添加した二次含浸溶液としてのウレタン樹脂溶液を作製し（Ｓ７）、このウレタン樹脂溶液に、上述のようにして得られた中間製品である複合基材４を二次含浸し（Ｓ８）、加熱してウレタン樹脂を硬化させ（Ｓ９）、乾燥させた後（Ｓ１０）、表裏面をバフして（Ｓ１１）最終製品である研磨布８を得るものである。
【００２７】
二次含浸溶液としてのウレタン樹脂溶液としては、例えば、ポリエステルあるいはポリエーテル系のＭＤＩ(メチレンジイソシアネート)あるいはＴＤＩ(トリレンジイソシアネート)末端を持つウレタンプレポリマー単体に、３，３’ジクロロ−４，４’ジアミノフェニルメタン等の有機アミン硬化剤を加えて、メチルエチルケトン等の溶剤に混合溶解させたものが挙げられる。
【実施例】
【００２８】
以下、本発明を、実施例に基づいて、更に詳細に説明する。
【００２９】
ポリエステル繊維のみからなる従来例の不織布(フェルト)として、ＳＵＢＡ８００（ロデール・ニッタ株式会社製）に用いられる不織布を使用し、このポリエステル繊維に対して、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１，２，３とした。また、不織布の目付は、２５０ｇ／ｃｍ２とした。
【００３０】
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。
【００３１】
【表１】
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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のモジュラスを測定した。その結果を、表２に示す。
【００３２】
【表２】
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この表２に示すように、従来例の不織布の圧縮率に比べて、熱融着糸を混綿した実施例１〜３では、圧縮率が低下しており、熱融着糸の混綿の割合が増えるにつれて、低圧縮率となっている。また、従来例の不織布のモジュラスに比べて、熱融着糸を混綿した実施例１〜３では、モジュラスが高くなっており、熱融着糸の混綿の割合が増えるにつれて、高モジュラスとなっている。
【００３３】
次に、これら不織布、すなわち、従来例および実施例１〜３の不織布を用いて、上述の図１および図２に示される工程に従って、従来例の研磨布(ＳＵＢＡ８０００)および実施例１〜３の研磨布をそれぞれ製造した。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。
【００３４】
【表３】
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この表３に示すように、従来例の研磨布の圧縮率に比べて、熱融着糸を混綿した不織布を用いた実施例１〜３の研磨布では、圧縮率が低下しており、熱融着糸の混綿の割合が増えるにつれて、低圧縮率となっている。また、従来例の研磨布の硬度に比べて、熱融着糸を混綿した不織布を用いた実施例１〜３の研磨布では、硬度が高くなっており、熱融着糸の混綿の割合が増えるにつれて、高硬度となっている。
【００３５】
このように本発明に従う研磨布は、従来例の研磨布に比べて、低圧縮率で高硬度となっており、したがって、半導体ウェハを研磨する際に、研磨布に対する半導体ウェハの沈み込み量を抑制することができ、周縁だれ(ロールオフ)を低減することができる。
【００３６】
次に、これら従来例および実施例１〜３の研磨布を用いて研磨試験を行った。研磨条件は、次の通りである。
【００３７】
(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１〜３
・スラリー：Ｎａｌｃｏ２３５０(Ｎａｌｃｏ社製)(２０倍希釈)
・キャリアヘッド：２３０ｍｍ(枚葉式)
・圧力：３００ｇ／ｃｍ２
・テーブルスピード：キャリアヘッド  １００ｒｐｍ  プラテン  １１５ｒｐｍ
・スラリー流量：３００ｍｌ／ｍｉｎ
・ウェハ：６’’
・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。その結果を、表４に示す。
【００３８】
【表４】
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この表４に示すように、従来例の研磨布による研磨レートに比べて、熱融着糸を混綿した不織布を用いた実施例１〜３の研磨布では、研磨レートが向上しており、熱融着糸の混綿の割合が増えるにつれて、高い研磨レートとなっている。また、従来例の研磨布による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 )および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)に比べて、熱融着糸を混綿した不織布を用いた実施例１〜３の研磨布では、ＴＴＶおよびＳＴＩＲのいずれも値が小さくなって高平坦度となっている。
【００３９】
以上のように本発明に従う研磨布は、従来例の研磨布に比べて、研磨レートおよび平坦度を向上させることができるとともに、上述のように周縁だれ(ロールオフ)を低減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
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】
【００４１】
【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前半の工程を示す図である。
【図２】本発明の一つの実施の形態に係る研磨布の製造方法の後半の工程を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１    ウレタン樹脂    ２  ＤＭＦ    ３  不織布
４    複合基材        ５  ウレタン樹脂
６    ＭＥＫ          ７  硬化剤
８  研磨布
【図１】
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【図２】
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