(57)【要約】      （修正有）【課題】研磨加工において、被研磨物の面ダレ及びフチダレ、あるいは硬質樹脂による微細な凹凸を防止し、満足する平坦度および研磨能力が得られる研磨パッドを提供する。【解決手段】不織布に1種類の熱可塑性ポリウレタンを湿式含浸凝固させ、ポリウレタンの発泡を溶剤で処理し、さらに硬化剤で硬化させる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
不織布に樹脂が含浸された研磨布であり、硬度がＳｈｏｒｅD硬度で５８以上である研磨布。
【請求項２】
樹脂が熱可塑性ポリウレタンである請求項１記載の研磨布。
【請求項３】
不織布を熱可塑性ポリウレタンで湿式含浸凝固後、樹脂の発泡状態層を溶剤で処理し、さらに硬化剤で硬化させた硬度がＳｈｏｒｅD硬度で５８以上である研磨布の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハー、記憶磁気ディスク、レンズ、光学部品及び半導体基盤を研磨する研磨パッドに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近飛躍的な技術進歩を続ける半導体ウエハーは、高集積化、多層配線化に加え、一層の高平坦化要求とともに高機能化、品質バラツキの低減化、低コスト化の要求が強くなって来ている。
【０００３】
従来から使用されている一般的な研磨パッドは短繊維からなる不織布に熱可塑性ポリウレタンを含浸させて湿式凝固させた繊維とポリウレタン等の樹脂の複合材料と最近多くの高分子発泡体を使用した研磨パッドが提案されている。
【０００４】
高分子発泡体は不織布タイプの研磨パッドに比べ剛性が高く研磨の要求される平坦化と多くの硬い金属膜を研磨するのに適しており開発が盛んになっている。特に耐磨耗性が要求されることから高分子発泡体としてはポリウレタンを主体としたものがよく知られている。
【０００５】
例えば、不織布パッドについては不織布にポリウレタン溶液を含浸、湿式法にて凝固、水洗、乾燥後に反応性メラミン水溶液を2次含浸する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、１次含浸の熱可塑性ポリウレタンより硬質の熱硬化性ポリウレタンを2次含浸する方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
さらに2種類の融点の違うポリウレタンを使用して加熱融着して硬化させる方法が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平２−２１８５６２号公報（第１ページ、第１欄、第９行）
【特許文献２】特開平５−８１７８号公報（第１ページ、第１欄、第７行）
【特許文献３】特開平８−１８７６５５号公報（第１ページ、第１欄、第１０行）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
半導体ウエハー等の研磨加工において研磨クロス自体ができるだけ小さく均一な変形しか起さないことにより、被研磨物の面ダレ及びフチダレ、あるいは硬質樹脂による微細な凹凸を防止し、研磨加工後の被研磨物の平坦性を向上させることが課題である。
【０００９】
不織布に熱可塑性ポリウレタンを湿式凝固して、その後あと加工をする方法は前述のごとく多くの提案がある。
【００１０】
不織布タイプの研磨パッドはウエハーとのなじみが良く、研磨スラリーの保持性も良好であるが、十分な硬さや、多種類の原料を使用するため生産時の十分な品質安定性を得ることができず、満足する平坦度が得られなかった。さらに研磨能力も一部の金属研磨を除き満足されるものではなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者等は上述の如き問題点に鑑み鋭意研究した結果、本発明を完成したものであり、本発明の目的は１種類のポリウレタンを使用して特殊な後加工を実施することにより従来にない高硬度な不織布ベースの研磨布を安定して提供できるようにしたものである。
【００１２】
すなわち、本願発明は、不織布に樹脂が含浸された研磨布であり、硬度がＳｈｏｒｅD硬度で５８以上である研磨布を第一の発明とし、樹脂がポリウレタンである上記の研磨布を第二の発明とすることで解決したものである。
【００１３】
また、不織布を熱可塑性ポリウレタンで湿式含浸凝固後、樹脂の発泡状態を溶剤で処理し、さらに硬化剤で硬化させた硬度がＳｈｏｒｅD硬度で５８以上である研磨布の製造方法により解決したものである。
【００１４】
ここで、研磨布をＳｈｏｒｅＤ硬度で規定したのは、不織布を湿式凝固させた今迄の研磨布と酷似し、それらとの区別が硬度以外では困難だからである。さらには硬い硬度を測定するのに適したＳｈｏｒｅD硬度を採用した。
【発明の効果】
【００１５】
不織布に熱可塑性ポリウレタンを含浸して湿式凝固させその硬度がＳｈｏｒｅD硬度で5８以上を特徴とする研磨布で、研磨後の被研磨物の平坦度を格段に向上した。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
上記目的を達成するための不織布原料としては特に限定はしないが、ポリエステル、ナイロン、アラミド繊維などが好適であり、変性繊維や異型断面繊維の使用も可能であり、単独で用いても混合で用いても良い。
【００１７】
本発明に係わる不織布の製造方法は特に限定されるものではなく、ランダムウエーバー方式、クロスラッピング方式等のウエッブをニードルパンチングにて絡合させる方法、ウォータージェットニードリング方法、あるいはスパンボンド方法等の公知の方法で作成されたもので可能である。そのなかでも厚い不織布の製造に適しているニードルパンチ法が最適である。不織布密度を上げるために熱水で収縮する繊維をブレンドして使用することも好ましい。
【００１８】
不織布密度は０．１０〜０．５０ｇ／ｃｍ3の範囲にあるものが好適であり、とくに０．２〜０．４０g／ｃｍ3が最適である。
【００１９】
含浸に用いられる樹脂としては、ポリアクリル系ゴム、スチレンブタジエンゴム、熱硬化性ポリウレタン、熱可塑性ポリウレタン等が挙げられる。含浸に用いられる樹脂の中でも熱可塑性ポリウレタンは、一般的に人工皮革用として市販されているものが何れも使用できるが、本用途として好ましくは、乾式ポリウレタンフィルムの硬さを比較する指標の１００％伸び時のモジュラス２００ｋｇ／ｃｍ2以上のものが好ましい。
【００２０】
この工程において、ポリウレタンの良好な溶媒であるジメチルフォルムアミドに溶解したポリウレタン樹脂の溶液濃度は適宜選択できるが、樹脂固形分濃度５〜３０重量％の範囲が好ましく、１５〜２５重量％がさらに好ましく、２０〜２５重量％が繊維間に適度の空間がもたらされ高硬度にできることからさらに好ましい。
【００２１】
ポリウレタンとしては、ポリエーテル系ウレタン樹脂、ポリエステル系ウレタン樹脂、ポリエステル/ポリエーテル系ウレタン樹脂、ポリカーボネート系ウレタン樹脂のいずれ
も使用することができる。
【００２２】
上述の不織布にジメチルフォルムアミド（以下ＤＭＦと記す）で溶解した熱可塑性ポリウレタンを含浸し、湿式凝固、洗浄、乾燥を経てポリウレタンがミクロポーラスに生成される。この工程では湿式凝固条件の制御が重要で生成したベースにDMFが残留すると硬度にバラツキが生じるので十分な注意が必要である。
【００２３】
こうしてできた不織布ベースは、まだ十分な硬度はなく、表面のスキン層をスライス、またはバフィングにて取り除かれる。その後不織布ベースの発泡状態の層（ミクロポーラス層）を、ポリウレタン層を溶解可能なＤＭＦ溶液に浸漬し、ミクロポーラス層を溶解して硬化させる。ここで使用するDMF溶液は溶解速度と浸透速度を調整するために適度な界面活性材と純水で希釈して使用することが好ましい。溶解可能な溶液としてはウレタン層が溶解できればDMF以外の溶剤を使用しても差し支えない。
【００２４】
ＤＭＦ濃度としては、１０〜９０重量％がよく、さらには３０〜７０重量％が好ましい。
【００２５】
界面活性材としては、スルホコハク酸アニオン活性剤（花王株式会社製ペレックスOT
-P）が挙げられ、０．０５〜２．０重量％がよく、さらには０．１〜１．０重量％として使用するのが好ましい。
【００２６】
ベースに硬化したポリウレタンの更なる硬化剤として酢酸エチルまたはメチルエチルケトンの溶液にしたポリイソシアネート化合物を用いる。すなわち、上述のＤＭＦで処理した不織布ベースをポリイソシアネート化合物溶液に浸漬後、乾燥硬化させる。
【００２７】
メチルエチルケトンの溶液にしたポリイソシアネート化合物の含浸用溶液濃度は、メチルエチルケトンとして５〜８０重量％がよく、さらには１０〜５０重量％として使用するのが好ましい。
【００２８】
そのままでも硬度は得られるるが、この時に表面の平滑性を向上さすためにホットプレス機で両面プレスしても差し支えない。この時の温度は１００〜２２０℃がよく、さらには１３０〜１８０℃が好適であり、圧力は１０〜１００kg/cm2がよく、さらには３０〜８０kg/cm2が好適である。
【００２９】
このようにしてＳｈｏｒｅD硬度で５８以上、さらには５８〜１００、さらには６０〜９０、さらには６２〜８０の高硬度研磨パッドを得ることができる。
【実施例】
【００３０】
次に本発明を、実施例、比較例によって、さらに詳細に説明する。なお、各研磨布の硬度測定は以下の方法によった。
【００３１】
(ＳｈｏｒｅＤ硬度)：
米国材料試験協会. American Society For Testing and Materials（ＡＳＴＭと省略）
Ｄ  ２２４０に準拠し、ＩＮＳＴＲＯＮ社製のＤＵＲＯＭＥＴＥＲ  TYPE  Ｄ硬度計により、研磨布のＳｈｏｒｅＤ硬度を測定した。測定する試料研磨布をＳｈｏｒｅＤ硬度が９０以上の表面硬度を有する平面上に３枚重ねておき２５℃の室内で５点測定してその平均値を得た。
【００３２】
（研磨性能評価）
スピードファム社製研磨装置である３６ＳＰＡＷを用い、４インチ半導体ウエハーを試
料研磨布で片面研磨したのち、洗浄後ウエハーの平坦度を測定した。平坦度の測定にはＺＹＧＯ社製ＧＰＩを用い、ウエハーの面内の基準面からの高低差であるTotal Indicator Reading値（以下、ＴＩＲ値と省略。単位：μｍ)を得た。
【００３３】
実施例1
繊維長が平均３８ｍｍ、１．７デシテックスに相当する繊維断面積である熱水収縮ポリエステル短繊維（ユニチカ社製、銘柄名Ｅ―１４３）と、繊維長が平均５１ｍｍ、１．７デシテックスに相当する繊維断面積である高熱水収縮ポリエステル短繊維（ユニチカ社製、銘柄名Ｅ―４４３）を２０対８０の割合で混綿後、４２０ｇ／ｍ2の目付けになる様にニードリング処理して、厚み２．６ｍｍ、密度０．１６ｇ／ｃｍ3の不織布を得た。
【００３４】
その不織布を９５℃の熱水収縮槽に投入し不織布の密度を上げ、熱ロールプレスを通して乾燥あがりの表面の平滑性を安定化させ、密度０．３ｇ／ｃｍ3不織布（基布不織布と称す）を得た。
【００３５】
次に、最終固形分濃度が２２重量％であるエステル系ポリウレタン樹脂溶液（大日本インキ化学工業社製、商品名ＭＰ−８９５HV）を上記基布不織布に含浸浸漬処理し、圧搾ロールで過剰の溶液を絞り取った後、４０℃の温水に浸漬して樹脂を湿式凝固させた。さらに５０℃温水で充分水洗後、１５０℃で乾燥して、厚み１．９ｍｍの不織布ベースを得た。
【００３６】
この不織布ベースの両面をサンディング機械で研磨し、厚み１．４５ｍｍで密度０．３８ｇ／ｃｍ3の前処理済不織布ベースを得た。このときの硬度はＳｈｏｒｅＤ硬度で３６であった。
【００３７】
ついで、ＤＭＦと純水とを６５対３５で混合した液に上記前処理済不織布ベースを２次含浸浸漬させ、圧搾ロールで過剰の液を絞り取り、１５０℃にて乾燥させ、表面の平滑性をあげるため熱ロールプレスをし、厚みが１．２５ｍｍ、密度が０．５５ｇ／ｃｍ3、硬さがＳｈｏｒｅＤ硬度で４６前後の不織布ベースを得た。
【００３８】
さらにポリウレタンの硬化剤であるポリイソシアネート化合物（日本ポリウレタン社製
コロネートL）とメチルエチルケトンを２５対７５に混合したもの（ポリイソシアネート含浸用溶液濃度２５％）を上記不織布ベースに含浸処理し、圧搾ロールで過剰の液を絞り取り、１３０℃で２０分間乾燥して硬化処理を行った。得られた研磨布は密度が０．６０ｇ／ｃｍ3であり、硬度がＳｈｏｒｅＤ硬度５８であった。
【００３９】
実施例２
ポリウレタンの硬化剤であるポリイソシアネート化合物とメチルエチルケトンを５０対５０（ポリイソシアネート含浸用溶液濃度５０％）とした以外、実施例１と同様の樹脂及び同様の方法を用い、同様に研磨布を作成した。得られた研磨布は、密度が０．６２ｇ／ｃｍ3であり、硬度がＳｈｏｒｅＤ硬度６２であった。
【００４０】
比較例1
ポリイソシアネートによる硬化処理を行わない以外は、実施例１と同様に研磨布を作成した。
【００４１】
【表１】
2005212055.tif 000002
【００４２】
表１に示す通り、従来にない不織布ベースによる高い硬度の研磨布が得られ、半導体ウエハー研磨加工において平坦度が大幅に向上した。