(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材料のスライスにおいて、金属粉の発生を無くす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、少なくともスライスを行うナイフの刃先に潤滑剤を供給する設備を備えたスライサーを用いて、スライス時に潤滑剤を供給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】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨パッド用材料のスライス方法であって、スライスを行うナイフの刃先に潤滑剤を供給する設備を備えたスライサーを用いて、潤滑剤を供給しながらスライスを行う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】
該潤滑剤の供給量が０．１ｇ／ｍｉｎ以上５００ｇ／ｍｉｎ以下である請求項１記載のスライス方法。
【請求項３】
潤滑剤が水である請求項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、ポリオレフィン樹脂発泡体のいずれかである請求項４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研磨層またはクッション層に用いた研磨パッド。
【請求項８】
研磨パッド用材料のスライス装置であって、スライスを行うナイフの刃先に潤滑剤を供給する設備を備えたことを特徴とする研磨パッド用材料のスライス装置。
【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、ブロックをスライサーにてスライスすることにより製造されるが、スライス時に刃先の切れを維持するために刃先をグラインダーで研ぎながらスライスを行っている。この際グラインド屑の金属粉が発生するため刃先をフェルト等で拭き取っているが、完全に拭き取れないためスライスした発泡体に金属粉が残る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、金属粉の発生を無くす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、スライスを行うナイフの刃先に潤滑剤を供給する機能を備えたスライサーを用いて、潤滑剤を供給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材料のスライス方法において、金属粉の発生を無くす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、摩擦熱と摩耗によりナイフの刃先が鈍化するため、切れ味を維持するため刃先を常時グラインドさせている。このためグラインド屑が発生するわけであるが、発生を無くすためにはグラインドを止める必要があり、切れ味を維持する目的と相反する。そこでこの課題について鋭意検討を行ったところ、ナイフの刃先に潤滑剤を供給しつづけることでグラインドをしなくても刃先が鈍化しないことがわかった。
【００１０】
本発明のスライサーとは、バンドナイフ刃を回転させてスライスを行う装置のことである。刃の材質は、特に限定されず、一般的な鉄系の合金でかまわない。
【００１１】
本発明のスライサーに備えられた潤滑剤を供給する設備とは、潤滑剤を定期的・継続的に供給できる設備のことであり、例えば、スライサーの上部にタンクを設置して重力により供給する方法、タンクからポンプにより供給する方法、などが挙げられるが、特にこれらに限定されることはない。
【００１２】
本発明の潤滑剤とは、潤滑機能を有する材料であれば特にかまわず、例えば、水、潤滑油、水系エマルジョン潤滑液などの液体、グリスなどの固体が挙げられるが、扱いやすさの点から特に水あるいは水系が好ましい。さらに、水がより好ましい。
【００１３】
潤滑剤の供給量は、好ましくは０．１ｇ／ｍｉｎ以上５００ｇ／ｍｉｎ以下であり、より好ましくは１０ｇ以上２００ｇ以下である。０．１ｇより少ない場合は、潤滑剤の効果が発現しない場合がある。また５００ｇより多くなると研磨パッド用材料に潤滑剤が残る場合がある。また、潤滑剤の温度は、ナイフの刃先を冷却する目的から４０℃以下が好ましい。４０℃以上では刃先の冷却効率が低下するので好ましくない。
【００１４】
潤滑剤中に存在する不純物は被スライス物の汚染につながるのでできるだけ少ない方がよい。特に鉄、アルミ、珪素等は１０００ｐｐｍ以下が好ましい。
【００１５】
その他、スライス時に発生する被スライス材の削り屑や駆動部分等から発生する埃を除去するため、グラインド屑を取り除く目的で設置してある排気ダクトを使用しても構わない。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
すなわち、本発明は、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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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良い。
【００２９】
本発明のポリオレフィン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。
【００３０】
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。
【００３１】
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】
見かけ比重は、クッション層シートを３ｃｍ×３ｃｍの大きさにカットし、重さと厚みから算出した。
【００３６】
真比重の測定は、発泡体をプレスして無発泡体としてからピクノメーター（ＪＩＳ  Ｒ３５０３基準）をを用いて算出した。
【００３７】
〔スライサー〕（株）室田製作所製スライサーを使用した。
【００３８】
〔潤滑剤供給設備〕底にコックのついたタンクをスライサー上部に設置し、タンクに蒸留水を入れた。次いでコックの先から刃先までチューブを伸ばした。コックの開度を調整し、所定量の水を刃先に供給した。
【００３９】
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×３ｃｍの発泡体ブロックを、グラインダを掛けず、２００ｇ／ｍｉｎで水を刃先へ供給しつつ１．５ｍｍ厚み２０枚にスライスを行った。
【００４０】
２０枚のスライスシートの表面を目視にて確認したが、金属粉の付着は無かった。
【００４１】
得られた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、平坦化特性に優れダストスクラッチも少なく、良好な結果を得ることができた。
【００４２】
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×５ｃｍの発泡体ブロックを、グラインダを掛けず、２０ｇ／ｍｉｎで水を刃先に供給しつつ２ｍｍ厚み２５枚にスライスを行った。
【００４３】
２５枚のスライスシートの表面を目視にて確認したが、金属粉の付着は無かった。
【００４４】
得られた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、平坦化特性に優れダストスクラッチも少なく、良好な結果を得ることができた。
【００４５】
実施例３
発泡倍率が７．８倍の架橋型ポリエチレン発泡体で、長さ１００ｍ×幅１ｍ×厚み５ｍｍのものを、グラインダを掛けず、１０ｇ／ｍｉｎで水を刃先に供給しつつ、厚み２．５ｍｍにスライスした。
【００４６】
スライス品を確認したところ、金属粉の付着はなかった。
【００４７】
得られたスライス品をクッション層とし、実施例１のシートを研磨層として積層パッドを作製し、ＣＭＰ研磨を行ったところ、平坦化特性に優れダストスクラッチも少なく、良好な結果を得ることができた。
【００４８】
実施例４
発泡倍率が５０倍の架橋型ポリエチレン発泡体で、長さ１００ｍ×幅１ｍ×厚み４ｍｍのものを、グラインダを掛けず、１ｇ／ｍｉｎで水を刃先に供給しつつ、厚み２ｍｍにスライスした。
スライス品を確認したところ、金属粉の付着はなかった。
【００４９】
得られたスライス品をクッション層とし、実施例１のシートを研磨層として積層パッドを作製し、ＣＭＰ研磨を行ったところ、平坦化特性とダストスクラッチに問題がなかった。
【００５０】
比較例１
ポリエーテル系ウレタンポリマ（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５ｃｍの発泡ポリウレタンブロックを作製した。
【００５１】
水を供給しないでグラインダを掛けつつブロックを２ｍｍの厚み２５枚にスライスした。スライス品を確認したところ、４枚に黒色の金属粉が付着していた。
【００５２】
金属粉の付着したシートで研磨パッドを作製し研磨を行ったところ、ダストスクラッチ数が５８０と非常に多くなった。
【００５３】
比較例２
比較例１に記載の材料を、水の供給無しでかつグラインダ無しでスライスしたとろ、シートを１枚スライスした時点で刃先が鈍化していた。