(57)【要約】  【課題】  本発明は、ガラス、半導体、誘電／金属複合体及び集積回路等に平坦面を形成するのに使用される研磨用パッド材料のスライス方法において、スライスされたシートの厚み精度を向上させる方法を提供せんとするものである。  【解決手段】  本発明の研磨パッド用材料のスライス方法は、研磨パッド用材料をバンドナイフを回転させてスライスするスライサーで行い、加熱されたニップロールで接触しながらスライスを行うことを特徴とするものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バンドナイフを回転させて研磨パッド用材料をスライスする研磨パッド用材料のスライス方法において、バンドナイフの上流側近傍のニップロールを加熱しながら、研磨パッド用材料をスライスすることを特徴とする研磨パッド用材料のスライス方法。
【請求項２】
該ニップロールの温度が５０℃以上１３０℃以下である請求項１に記載の研磨パッド用材料のスライス方法。
【請求項３】
バンドナイフの上流側近傍でさらに研磨パッド用材料を加熱する請求項１または２に記載の研磨パッド用材料のスライス方法。
【請求項４】
該研磨パッド用材料が発泡倍率１．１以上１００以下の発泡体である請求項１〜３のいずれかに記載の研磨パッド用材料のスライス方法。
【請求項５】
該発泡体が、ポリウレタン発泡体、ポリウレタンとビニル化合物から重合される重合体が一体化して含有されている発泡構造体、またはポリオレフィン樹脂発泡体のいずれかである請求項４に記載の研磨パッド用材料のスライス方法。
【請求項６】
該ビニル化合物が、ＣＨ２＝ＣＲ１ＣＯＯＲ２（Ｒ１：メチル基、エチル基、Ｒ２：メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基）である請求項５に記載の研磨パッド用材料のスライス方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の研磨パッド用材料のスライス方法でスライスされた研磨パッド用材料を用いた研磨パッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体、誘電／金属複合体及び集積回路等において平坦面を形成するのに使用される研磨パッド用材料のスライス方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体メモリに代表される大規模集積回路（ＬＳＩ）は、年々集積化が進んでおり、それに伴い大規模集積回路の製造技術も高密度化が進んでいる。さらに、この高密度化に伴い、半導体デバイス製造箇所の積層数も増加している。その積層数の増加により、従来は問題とならなかった積層にすることによって生ずる半導体ウェハ主面の凹凸が問題となっている。その結果、例えば積層することによって生じる凹凸に起因する露光時の焦点深度不足を補う目的で、あるいはスルーホール部の平坦化による配線密度を向上させる目的で、化学機械研磨（ＣＭＰ）技術を用いた半導体ウェハの平坦化が検討されている（非特許文献１参照）ことが知られている。
【０００３】
一般に化学機械研磨装置は、被処理物である半導体ウェハを保持する研磨ヘッド、被処理物の研磨処理をおこなうための研磨パッド、前記研磨パッドを保持する研磨定盤から構成されている。そして、半導体ウェハの研磨処理は研磨剤と薬液からなるスラリーを用いて、半導体ウェハと研磨パッドを相対運動させることにより、半導体ウェハ表面の層の突出した部分が除去されてウェハ表面の層を滑らかにするものである。半導体ウェハと研磨パッドの相対速度及び荷重にほぼ比例している。そのため、半導体ウェハの各部分を均一に研磨加工するためには、半導体ウェハにかかる荷重を均一にする必要がある。
【０００４】
半導体ウェハの主面に形成された絶縁層等を研磨加工する場合、現在はショアＡ硬度で９０度以上の発泡ポリウレタンシート（特許文献１、２参照）が使用されている。
【０００５】
このようなポリウレタンシートは、スライサーのバンドナイフより上流側にあるロールや送り機構によって、ブロックをバンドナイフに押し出しながらスライスすることによって製造される。しかしながら、上流側にあるロールや送り機構の温度が低い場合、バンドナイフによるスライスが出来なかったり、スライスされた加工物の厚み精度が悪くなってしまうという問題があった。
【非特許文献１】日経マイクロデバイス、１９９４年、７月号、５０〜５７頁
【特許文献１】特表平８−５００６２２号公報
【特許文献２】国際公開第００／１２２６２号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、かかる従来技術の背景に鑑み、ガラス、半導体、誘電／金属複合体及び集積回路等に平坦面を形成するのに使用される研磨パッド用材料のスライス方法において、スライスされたシートの厚み精度を向上させる方法を提供せんとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために、次のような手段を採用するものである。すなわち、本発明の研磨パッド用材料のスライス方法は、研磨パッド用材料をバンドナイフを回転させてスライスするスライサーで行い、加熱されたニップロールで接触しながらスライスを行うことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、ガラス、半導体、誘電／金属複合体及び集積回路等に平坦面を形成するのに使用される研磨用パッド用材料のスライス方法において、スライスされたシートの厚み精度を向上させる方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
スライサーでスライスを行う場合、バンドナイフより上流側にあるロールや送り機構によって、加工物をバンドナイフに押し出しながら処理する。しかしながら、上流側にあるロールや送り機構の温度が低い場合、バンドナイフによるスライスが出来なかったり、スライスされた加工物の厚み精度が悪くなってしまう。
【００１０】
そこで、この課題について鋭意検討を行ったところ、加工物である研磨パッド用材料をニップロールに加熱ユニット機能を備えたスライサーを使用し、スライスを行うことで、スライスされたシートの厚み精度が向上することが分かった。スライサーのニップロールは、バンドナイフ直前で加工物と直接接触していることから、加工物の加熱に最も適している。該ニップロールが加熱されていない状態では、該ニップロールより上流側で、加工物を加熱していても、ニップロールで加工物が放熱してしまい、スライスされた加工物の厚み精度が悪くなる原因となる。
【００１１】
本発明のスライサーとは、バンドナイフを回転させてスライスを行うスライサーである。スライサーとして、例えば（株）室田製作所製スライサー（型番５ＢＭＨＹＤ−５１８２）を改造し、加熱ユニットを該スライサーのニップロールに設置したものが好適に使用することができる。
【００１２】
本発明のニップロールの加熱ユニットとは、５０℃以上１３０℃以下に加熱された研磨パッド用材料の放熱を防止できる設備のことであり、例えば、加熱ヒーターにより接触式で加熱する方法、石英管ヒーターにより非接触式で加熱する方法、などが挙げられる。
【００１３】
ニップロールの加熱ユニットの温度は、好ましくは５０℃以上１３０℃以下であり、より好ましくは８０℃以上１２０℃以下である。５０℃より低い場合は、加熱の効果が発現しない場合がある。また、１３０℃より高い場合は、研磨パッド用材料の特性を損なうので好ましくない。
【００１４】
本発明のバンドナイフの上流側近傍の加熱ユニットとは、５０℃以上１３０℃以下に加熱された研磨パッド用材料の放熱を防止できる設備のことであり、例えば、加熱ヒーターを備えたラバーヒーターにより接触式で加熱する方法、石英管ヒーターにより非接触式で加熱する方法、などが挙げられ、加熱ユニットはバンドナイフの近傍に設置されることが好ましく、設置スペースの観点から、ラバーヒーターを用いることが好ましいが、特にこれらに限定されることはない。バンドナイフの上流側近傍とは、該研磨パッド用材料をスライサーに投入する投入口から手前１ｍの範囲内である。
【００１５】
バンドナイフの上流側近傍の加熱ユニットの温度は、好ましくは５０℃以上１３０℃以下であり、より好ましくは８０℃以上１２０℃以下である。５０℃より低い場合は、加熱の効果が発現しない場合がある。また、１３０℃より高い場合は、研磨パッド用材料の特性を損なうので好ましくない。
【００１６】
バンドナイフの材質は鉄系材料であればかまわないが、さらに不純物としての珪素と燐の含有量が４０００ｐｐｍ以下であることがより好ましい。４０００ｐｐｍ以上では、刃が脆くなる場合がある。また、グラインダーを有していることが好ましい。さらに、グラインド屑を取り除く目的で排気ダクトを設置することも好ましい。
【００１７】
本発明の研磨パッド用材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリウレア、ポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリアセタール、ポリカーボネート、ポリメチルメタクリレート、ポリテトラフルオロエチレン、エポキシ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ネオプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、エチレンプロピレンゴム、シリコンゴム、フッ素ゴムおよびこれらを主成分とした樹脂等が挙げられるが、高い研磨特性を達成するためにこれらの材料は発泡体であることが望ましい。特に研磨層に使用する材料については独立気泡を有する発泡体であることが必要である。このような樹脂においても、独立気泡径が比較的容易にコントロールできる点でポリウレタンを主成分とする素材やポリエチレンを主成分とする材料がより好ましい。
【００１８】
本発明の発泡倍率とは、発泡体を無発泡にした場合の真比重を発泡後の見かけ比重で割った値のことであり、好ましくは１．１以上１００以下であり、より好ましくは１．２以上１０未満である。発泡倍率が１．１未満では硬すぎてスライスができなくなる場合がある。また発泡倍率が１００より大きくなると研磨パッドとしての特性が損なわれる場合がある。
【００１９】
本発明でいうポリウレタンとは、ポリイソシアネートの重付加反応または重合反応に基づき合成される高分子である。ポリイソシアネートの対称として用いられる化合物は、含活性水素化合物、すなわち、二つ以上のポリヒドロキシ基、あるいはアミノ基含有化合物である。
【００２０】
ポリイソシアネートとして、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートなど挙げることができるがこれに限定されるものではない。
【００２１】
ポリヒドロキシ基含有化合物としてはポリオールが代表的であり、ポリエーテルポリオール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、エポキシ樹脂変性ポリオール、ポリエステルポリオール、アクリルポリオール、ポリブタジエンポリオール、シリコーンポリオール等が挙げられる。硬度，気泡径および発泡倍率によって、ポリイソシアネートとポリオール、および触媒、発泡剤、整泡剤の組み合わせや最適量を決めることが好ましい。
【００２２】
かかるポリウレタン中への独立気泡の形成方法としては、ポリウレタン製造時における樹脂中への各種発泡剤の配合による化学発泡法が一般的であるが、機械的な撹拌により樹脂を発泡させたのち硬化させる方法も好ましく使用することができる。
【００２３】
本発明のポリウレタンとビニル化合物から重合される重合体が一体化して含有されているとは、ポリウレタンにビニル化合物を含浸，重合させることにより、ビニル化合物から重合される重合体がポリウレタンに含有され、かつポリウレタンに複合されていることである。
【００２４】
すなわち、まず発泡ポリウレタンをつくって、この発泡ポリウレタンを、ビニル化合物、つまりモノマ液中に浸漬して、該モノマを発泡ポリウレタン基質に浸透させた後、該モノマを重合させることにより、ポリウレタン基質内にビニル化合物から重合される重合体を含有・複合させるものである。
【００２５】
本発明におけるビニル化合物は、ポリウレタンへの含浸，重合が容易な点で以下の化合物が好ましい。具体的にはメチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、ｎ−ブチルアクリレート、ｎ−ブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、イソデシルメタクリレート、ｎ−ラウリルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、２−ヒドロキシブチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、エチレングリコールジメタクリレート、アクリル酸、メタクリル酸、などのアクリル系化合物、フマル酸、フマル酸ジメチル、フマル酸ジエチル、フマル酸ジプロピル、マレイン酸、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジプロピル、などの芳香族化合物、フェニルマレイミド、シクロヘキシルマレイミド、イソプロピルマレイミド、などのイミド系化合物、アクリロニトリル、アクリルアミド、塩化ビニル、塩化ビニリデン、スチレン、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート等が挙げられる。これらのモノマーは単独であっても２種以上を混合しても使用できる。
【００２６】
ビニル化合物としては、ＣＨ２＝ＣＲ１ＣＯＯＲ２（Ｒ１：メチル基、エチル基、Ｒ２：メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基）が好ましい。
【００２７】
上述したビニル化合物の中で、メチルメタクリレート，エチルメタクリレート，ｎ−ブチルメタクリレート，イソブチルメタクリレートが、ポリウレタンへの独立気泡の形成が容易な点、モノマーの含浸性が良好な点、重合硬化が容易な点、重合硬化されたポリウレタンとビニル化合物から重合される重合体を含有している発泡構造体の硬度が高く平坦化特性が良好な点で好ましい。
【００２８】
本発明におけるビニル化合物から重合される重合体のポリウレタンに対する含有比率は５重量％以上９０重量％未満であり、好ましくは５重量％以上９０重量％未満である。なお、重合硬化したポリウレタン中のビニル化合物から得られる重合体およびポリウレタンの含有率は熱分解ガスクロマトグラフィ／質量分析手法により測定することができる。本手法で使用できる装置としては、熱分解装置としてダブルショットパイロライザー"ＰＹ−２０１０Ｄ"（フロンティア・ラボ社製）を、ガスクロマトグラフ・質量分析装置として、"ＴＲＩＯ−１"（ＶＧ社製）を挙げることができる。また、一体化についてはＤＳＣ分析で確認することができる。ビニル化合物の重合体単独では観察されるガラス転移温度ピークが、一体化している場合には消失する。
【００２９】
本発明のポリオレフィン系樹脂とは、ポリエチレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂を基本としたものである。ポリエチレン樹脂は低密度から高密度およびＣ２、Ｃ４のαオレフィンが共重合された直鎖状低密度ポリエチレン樹脂が使用でき、更にエチレンと酢酸ビニル、アクリル酸エステルが共重合されたポリエチレン樹脂が挙げられる。ポリプロピレン樹脂は、α−オレフィン（Ｃ２、Ｃ４）が、ランダム、ブロック状に共重合されたポリプロピレン樹脂が挙げられる。また、上記樹脂の特性を著しく害しない程度にスチレンや塩化ビニルを含有させてもよい。さらに上記樹脂を架橋してもよい。
【００３０】
本発明の樹脂を架橋させる方法としては、例えば放射線架橋法や有機パーオキサイドを用いた化学架橋法が適用できる。この架橋を促進するために、多官能性モノマー、例えば、ジビニルベンゼン、ジアリルフタレートなどを添加することもできる。
【００３１】
本発明のポリオレフィン系樹脂を発泡させる手段としては、特に限定されるものではないが、好適には発泡剤を用いる例が挙げられる。発泡剤としては、常温で固体の化合物であり、ポリオレフィン系樹脂の溶融点以上に加熱された時に分解する化合物でありシート成形や架橋結合を付与する工程で実質的に妨害しないものであることが好ましい。例えば、アゾジカルボンアミド、アロファン酸セミカルパジドニトロソペンタメチレンテトラミンなどが例示される。上記の方法については、特開平８−２６７６２６号公報等に記載されており、これを参考にすることができる。
【００３２】
以上の方法によりスライスした研磨パッド用材料を研磨層またはクッション層に使用することで研磨パッドを作製することができる。
【００３３】
本発明の研磨パッド用は、ガラス、半導体、誘電／金属複合体及び集積回路等に平坦面を形成するのに好適に使用される。
【実施例】
【００３４】
以下、実施例によって、さらに本発明の詳細を説明する。しかし、本実施例により本発明が限定して解釈される訳ではない。
【００３５】
〔スライサー〕（株）室田製作所製スライサー（型番５ＢＭＨＹＤ−５１８２）を改造し、加熱ユニットをニップロールに設置したものを使用した。
【００３６】
〔研磨パッド用材料の加熱〕富士科学器械（株）製熱風循環式乾燥装置Ｇ−４１２−ＡＳ７Ｗを使用した。
【００３７】
〔ニップロールの加熱ユニット〕オムロン（株）製電子温度調節器Ｅ５ＣＮで温度制御したプレートヒーターを使用した。
【００３８】
〔加工物投入口の加熱ユニット〕オムロン（株）製電子温度調節器Ｅ５ＣＮで温度制御したシリコンラバーヒーターを使用した。
【００３９】
〔厚み測定〕ミツトヨ製マイクロゲージ（型番：ＩＤ−Ｃ１２５Ｂ、測定子：超硬Ｃａｒｂｉｄｅ（Ｍ２．５×０．４５）底面球状）圧空圧力：０．１ＭＰａを用いて測定した。また測定点は、加工物の中央部：７８０ｍｍ×７８０ｍｍの領域について、１３０ｍｍ間隔の格子状に４９箇所とした。実施例中の厚み精度とは、４９箇所測定した厚みの最大値と最小値の差を示している。
【００４０】
実施例１
ポリウレタンに対するメチルメタクリレートの含有率６６％、発泡倍率１．４倍、大きさが１ｍ×１ｍ×１５ｍｍの発泡体ポリウレタンブロックを、１２０℃に設定した熱風循環式乾燥装置で２時間かけて１２０℃に加熱し、スライサーに投入した。スライサーのニップロールを８０℃に加熱し、スライサーの加工物投入口の加熱ユニットを１１０℃に加熱しておいて、ポリウレタンブロックを０．８ｍ／分で搬送し、バンドナイフを６０ｍ／分の速度で回転させ、１．５ｍｍ厚み１０枚にスライスを行い、研磨パッド用材料である、ポリウレタンスライスシートを作製した。加熱直後のスライスシートの温度は８２℃であった。
【００４１】
１０枚のスライスシートの厚み測定を行ったところ、シート内での厚み精度は平均０．１７ｍｍであった。
【００４２】
得られたスライスシートを用いて研磨パッドを作製し、ＣＭＰ研磨を行ったところ、平坦化特性および面内均一性に優れ、良好な結果を得ることができた。
【００４３】
実施例２
ポリウレタンに対するメチルメタクリレートの含有率３９％、発泡倍率２．８倍、大きさが１ｍ×１ｍ×２０ｍｍの発泡体ブロックを、７０℃に設定した熱風循環式乾燥装置で１時間かけて７０℃に加熱し、スライサーに投入した。スライサーのニップロールを６０℃に加熱し、スライサーの加工物投入口の加熱ユニットを７０℃に加熱しておいて、ポリウレタンブロックを１．０ｍ／分で搬送し、バンドナイフを７０ｍ／分の速度で回転させ、２ｍｍ厚み１０枚にスライスを行い、研磨パッド用材料である、ポリウレタンスライスシートを作製した。加熱直後のスライスシートの温度は５０℃であった。
【００４４】
１０枚のスライスシートの厚み測定を行ったところ、シート内での厚み精度は平均０．１８ｍｍであった。
【００４５】
得られたスライスシートを用いて研磨パッドを作製し、ＣＭＰ研磨を行ったところ、平坦化特性および面内均一性に優れ、良好な結果を得ることができた。
【００４６】
比較例１
ポリエーテル系ウレタンポリマー（ユニローヤル社製“アジプレン”（登録商標）Ｌ−３２５）７８重量部と４，４’−メチレン−ビス２−クロロアニリン２０重量部をＲＩＭ成形機で混合し、さらに中空高分子微小球体（“エクスパンセル”（登録商標）５５１ＤＥ）１．８重量部を混合し金型に吐出して加圧成形をおこない、発泡倍率が１．５倍、厚み２０ｍｍの発泡ポリウレタンブロックを作製した。
【００４７】
該発泡ポリウレタンブロックを熱風循環式乾燥装置で加熱せず、かつスライサーのニップロールとスライサーの加工物投入口の加熱ユニットの加熱をせずに、スライサーに投入した。該ポリウレタンブロックを１．０ｍ／分で搬送し、バンドナイフを７０ｍ／分の速度で回転させ、２ｍｍの厚み１０枚にスライスした。スライス品の厚み測定を行ったところ、シート内での厚み精度は平均０．３４ｍｍであった。
【００４８】
得られたスライスシートを用いて研磨パッドを作製し、ＣＭＰ研磨を行ったところ、面内均一性が３２％と非常に悪くなった。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の好ましい実施態様の例
【符号の説明】
【００５０】
０１：バンドナイフ
０２：刃を押さえる機構
０３：テーブル
０４：加熱ユニット
０５：加熱ユニット
０６：加熱ユニット
０７：加熱ユニット
０８：ガイド
０９：ガイド
１０：ニップロール
１１：ニップロール
１２：ロール
１３：ロール
１４：加工物投入口
１５：加工物
【図１】
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