(57)【要約】【課題】研磨レートの向上および研磨特性のばらつきを低減した研磨布を提供する。【解決手段】基材層２とこの基材層２上に形成されたナップ層４とを備える研磨布１であって、前記ナップ層４が、表面に開口した気泡３ａを有し、「前記気泡３ａの前記表面における開口径Ｗ」の「前記表面から前記気泡３ａの最深部までの距離Ｄ」に対する比の値が、１／１０以上１／３以下とし、従来に比べて、開口した気泡の深さを浅く、開口径を広くし、研磨中において、開口した気泡３ａへの研磨スラリーの流入、保持、排出が円滑に行なわれるようにしている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材層と前記基材層上に形成されたナップ層とを備える研磨布であって、
前記ナップ層が、前記ナップ層の表面に開口した気泡を有し、
「前記気泡の前記表面における開口径」の「前記表面から前記気泡の最深部までの距離」に対する比の値が、１／１０以上１／３以下であることを特徴とする研磨布。
【請求項２】
「前記気泡の前記表面における開口径」の平均値が、５０μｍ以上である請求項１に記載の研磨布。  
【請求項３】
基材表面に樹脂溶液を塗布して湿式凝固した後に、前記湿式凝固した樹脂の表面を加工することにより開口した気泡を有するナップ層を形成する研磨布の製造方法であって、
「前記気泡の前記表面における開口径」の「前記表面から前記気泡の最深部までの距離」に対する比の値が、１／１０以上１／３以下となるように前記加工を行うことを特徴とする研磨布の製造方法。
【請求項４】
「前記気泡の前記表面における開口径」の平均値が、５０μｍ以上となるように前記加工を行なう請求項３に記載の研磨布の製造方法。
【請求項５】
前記樹脂溶液がウレタン樹脂溶液であり、前記加工が研削である請求項３または４に記載の研磨布の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェハやガラス基板、カラーフィルター等の仕上げ研磨に好適な研磨布およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体ウェハの製造工程は、単結晶インゴットをスライスして薄円板状のウェハを得るスライス工程と、ウェハの外周部を面取りする面取り工程と、ウェハを平面化するラッピング工程と、ウェハに残留する加工歪みを除去するエッチング工程と、ウェハ表面を研磨して鏡面化する鏡面研磨工程と、研磨されたウェハを洗浄する洗浄工程とを含んでいる。
【０００３】
ウェハの上記鏡面研磨工程は、基本的に、平坦度の調整を主目的とする粗研磨と、表面粗さを改善することを主目的とする仕上げ研磨とからなる。
【０００４】
この仕上げ研磨では、アルカリ溶液中に、コロイダルシリカ等を分散した研磨スラリーを供給しながらスエード調の研磨布などを用いて行われる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
スエード調の研磨布は、例えば、不織布等にウレタン樹脂を含浸させた基材に、ウレタン樹脂をジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）などの水溶性有機溶媒に溶解させたウレタン樹脂溶液を塗布し、これを凝固液で処理して多数の気泡を有する多孔質の銀面層を形成し、水洗乾燥後、前記銀面層の表面を研削加工して気泡の開口部を形成してナップ層とし、基材層とナップ層とからなるスエード調の研磨布を得るものである。
【特許文献１】特開２００２−５９３５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図６は、上述の表面の研削加工を行なう前の状態を示す概略断面図であり、基材層２上には、涙滴状の気泡３および多数の微細な気泡５を有するナップ層４ａが形成されている。
【０００７】
図７に示す従来例の研磨布では、図６の表面の研削加工を行なって、気泡３ａおよび気泡５ａを開口させている。
【０００８】
従来の表面の研削加工は、表面の気泡を開口させ、平坦化を目的としており、多数の微細な気泡５を有する硬い表層部分での研削となっている。このため、研削によるばらつきが生じ易く、研磨布製造時にばらつきが発生し易いものであった。このような研磨布を使用したときにはそのばらつきに起因して、研磨時における研磨レートが安定しないという問題点があった。また、図７に示す従来例では、表面に開口された涙滴状の気泡３ａの開口径が小さく深いために、研磨スラリーの流入、保持、排出が円滑に行なわれず、研磨レートが低いという問題点があった。
【０００９】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであって、研磨レートが高く、研磨特性が安定した研磨布およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）本発明の研磨布は、基材層と前記基材層上に形成されたナップ層とを備える研磨布であって、前記ナップ層が、前記ナップ層の表面に開口した気泡を有し、「前記気泡の前記表面における開口径」の「前記表面から前記気泡の最深部までの距離」に対する比の値が、１／１０以上１／３以下である。
【００１１】
「前記気泡の前記表面における開口径」とは、例えば、図１に示すように、開口している気泡３ａの表面における開口径Ｗをいう。
【００１２】
「前記表面から気泡の最深部までの距離」とは、例えば、図１に示すように、開口している気泡３ａの開口の周囲の表面から気泡３ａの最も深い部分までの距離Ｄをいう。
【００１３】
「前記気泡の前記表面における開口径Ｗ」の「前記表面から前記気泡の最深部までの距離Ｄ」に対する比の値とは、Ｗ／Ｄの値をいう。
【００１４】
前記比の値が、１／１０未満になると研磨特性が安定せず、好ましくない。逆に、前記比の値が、１／３を超えると、ナップ層４の厚みが薄い場合に、表面から気泡の最深部までの距離を確保できないので好ましくない。
【００１５】
前記比の値は、好ましくは、１／８以上１／４以下である。
【００１６】
本発明によると、前記比の値を、１／１０以上１／３以下としているので、従来に比べて、開口した気泡の深さが浅く、開口径が広くなり、したがって、研磨中において、開口した気泡への研磨スラリーの流入、保持、排出が円滑に行なわれ、これによって、研磨レートの向上を図ることができるとともに、研磨布を研磨装置に取り付け、本研磨に先立って使用の初期段階で行なわれるダミーウェハを使ったダミー研磨に要する時間、いわゆる立ち上げ時間（ブレークインタイム）を短縮することができる。
【００１７】
また、気泡を開口させ、平坦化を目的とする従来の表面の研削加工は、上述のように多数の微細な気泡を有する硬い表層部分での加工となっているために、加工によるばらつきが生じ易かったのに対して、前記比の値を、１／１０以上１／３以下とする本発明では、多数の微細な気泡を有する硬い表層部分ではなく、比較的柔らかいナップ層の部分まで加工するので、研削のばらつきを抑制して研磨レートの安定化を図ることができる。
【００１８】
（２）本発明の研磨布の一つの実施形態では、「前記気泡の前記表面における開口径」の平均値が、５０μｍ以上である。
【００１９】
前記開口径の平均値の上限は、例えば、１２０μｍである。
【００２０】
この実施形態によると、表面に開口した気泡の開口径が、従来に比べて大きいので、研磨中の気泡への研磨スラリーの流入、排出が円滑に行なわれ、研磨レートの向上を図ることができ、また、研磨屑等による気泡の目詰まりを防止するためのナイロンブラシ等を用いたブラッシングにおいて、研磨屑等の除去が良好に行なわれる。
【００２１】
（３）本発明の研磨布の製造方法は、基材表面に樹脂溶液を塗布して湿式凝固した後に、前記湿式凝固した樹脂の表面を加工することにより開口した気泡を有するナップ層を形成する研磨布の製造方法であって、「前記気泡の前記表面における開口径」の「前記表面から前記気泡の最深部までの距離」に対する比の値が、１／１０以上１／３以下となるように前記加工を行うものである。
【００２２】
この加工は、予め、前記比の値が、１／１０以上１／３以下となる加工条件を求めておき、その加工条件に従って行なうようにしてもよいし、あるいは、加工した研磨布における前記比の値を計測し、１／１０以上１／３以下となるように加工条件を調整してもよい。
【００２３】
本発明によると、前記比の値が、１／１０以上１／３以下となるように表面を加工するので、従来よりも深さが浅く、開口径が大きい気泡を有するナップ層となり、これによって、研磨中の気泡への研磨スラリーの流入、保持、排出が円滑に行なわれ、研磨レートの向上を図ることができるとともに、ブレークインタイムを短縮することができる。
【００２４】
また、前記比の値を、１／１０以上１／３以下とするために、多数の微細な気泡を有する硬い表層部分ではなく、比較的柔らかいナップ層の部分まで加工するので、従来に比べて、加工のばらつきを抑制して研磨レートの安定化を図ることができる。
【００２５】
（４）本発明の研磨布の製造方法の一つの実施形態では、「前記気泡の前記表面における開口径」の平均値が、５０μｍ以上となるように前記加工を行なうものである。
この実施形態によると、表面に開口した気泡の開口径が、従来に比べて大きいので、研磨中の気泡への研磨スラリーの流入、排出が円滑に行なわれ、研磨レートの向上を図ることができ、また、研磨屑等による気泡の目詰まりを防止するためのブラッシング特性が良好になる。
【００２６】
（５）本発明の研磨布の製造方法の一つの実施形態では、前記樹脂溶液をウレタン樹脂溶液とし、前記加工を研削とするのが好ましい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、研磨中の気泡への研磨スラリーの流入、保持、排出が円滑に行なわれ、研磨レートの向上を図ることができるとともに、ばらつきを抑制することができる。また、ブレークインタイムを短縮することができるとともに、ブラッシング特性が良好となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面によって本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る研磨布の概略断面図である。
【００２９】
この実施形態の研磨布１は、基材層２と、前記基材層２上に形成され、開口された多数の気泡３ａを有するナップ層４とを備えている。
【００３０】
この実施形態の研磨布１の製造方法は、基材に、ウレタン樹脂溶液を塗布し、これを湿式凝固して多数の気泡を有する銀面層を形成し、その表面をバフ研削して気泡を開口をさせてナップ層４としたものである。
【００３１】
基材としては、例えば、ポリアミド系、ポリエステル系等の不織布などにウレタン樹脂を含浸したものを用いるほか、オレフィン系フィルムシート、ポリエステル系フィルムシートも利用できる。
【００３２】
ナップ層４を形成するための樹脂溶液は、例えば、ウレタン樹脂をジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）などの水溶性有機溶媒に溶解させたものである。ウレタン樹脂としては、ポリエステル系、ポリエーテル系、ポリカーボネート系など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。
【００３３】
ウレタン樹脂を溶解させる水溶性有機溶媒としては、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溶媒を用いることができる。
【００３４】
また、ウレタン樹脂を溶解した有機溶媒には、カーボンブラック等の充填剤や界面活性剤等の分散安定剤を添加してもよい。
【００３５】
次に、上記構成の研磨布の製造方法を、図２の製造工程図を参照して更に詳しく説明する。
【００３６】
本実施形態の研磨布の製造に当たっては、先ず、ポリエステル等の不織布にウレタン樹脂を含浸した基材を準備する（Ｓ１）。
【００３７】
一方、ウレタン樹脂および界面活性剤等を、ジメチルホルムアミド(ＤＭＦ)などの溶媒に溶解させて混合し(Ｓ２)、脱泡(Ｓ３)、濾過を行って(Ｓ４)、ウレタン樹脂溶液を作製する。
【００３８】
このウレタン樹脂溶液を、前記した基材に塗布し(Ｓ５)、湿式凝固させ(Ｓ６)、洗浄して溶媒を除去した後(Ｓ７)、表面をバフ研削して気泡を開口させて研磨布１を得るものである(Ｓ８)。
【００３９】
この実施形態では、研磨布の特性の安定化を図るために、湿式凝固させて発泡させた後に、表面の気泡を開口させるために行なうバフ研削（Ｓ８）を、上述の図７の従来例ように多数の微細な気泡５を有する硬い表層部分で行なうのではなく、図１に示すように、ナップ層４の部分まで行なうものである。
【００４０】
すなわち、この実施形態では、「気泡３ａの表面における開口径Ｗ」の「ナップ層４の表面から気泡３ａの最深部までの距離Ｄ」に対する比の値（Ｗ／Ｄ）が、１／１０以上１／３以下となるようにバフ研削を行うものである。
【００４１】
この比の値が、１／１０未満になると、研磨特性が安定せず、好ましくない。逆に、前記比の値が、１／３を超えると、ナップ層４の厚みが薄い場合に、表面から気泡３の最深部までの距離Ｄを確保できないので好ましくない。
【００４２】
この比の値は、１／８以上１／４以下であるのが好ましい。
【００４３】
また、表面に開口した気泡３ａの開口径Ｗは、従来に比べて大きくなる。開口径Ｗの平均値は、５０μｍ以上であるのが好ましい。この気泡３ａの開口径Ｗの平均値の上限値は、例えば、１２０μｍである。
【００４４】
気泡３ａの開口径Ｗは、例えば、１５０倍ＣＣＤカメラで研磨布１の表面を撮像した画像を処理し、気泡３ａの開口を円形としてその開口径Ｗを測定することにより得ることができ、また、表面から気泡３ａの最深部までの距離Ｄは、例えば、１５０倍ＣＣＤカメラで観察した研磨布１の断面画像に基づいて、気泡３ａの開口周辺の表面から気泡３ａの最深部までの距離Ｄを測定することにより得ることができる。
【００４５】
ナップ層４の厚みは、例えば、３５０μｍ〜４００μｍである。
【００４６】
このように、表面のバフ研削を、ナップ層４の部分まで行ない、「気泡３ａのナップ層４の表面における開口径Ｗ」の「ナップ層４の表面から気泡３ａの最深部までの距離Ｄ」に対する比の値（Ｗ／Ｄ）が、１／１０以上１／３以下となるようにしているので、従来よりも気泡の深さが浅く、開口径が大きくなり、したがって、研磨中において、開口した気泡３ａへの研磨スラリーの流入、保持、排出が円滑に行なわれ、これによって、研磨レートの向上を図ることができる。また、ブレークインタイムを短縮することができる。
【００４７】
更に、研磨屑等による気泡３ａの目詰まりを防止するためのナイロンブラシ等を用いたブラッシングにおいて、気泡３ａの深さが浅く、開口径が大きいので、研磨屑等の除去が円滑に行なわれることになり、ブラッシング特性が良好となる。
【００４８】
次に、実施例１〜３の研磨布および比較例としての従来の研磨布をサンプルとして製作し、開口した気泡の計測および研磨評価を行なった。
ここで、サンプルとしての研磨布は、ポリエステル不織布にウレタン樹脂を含浸させた厚さ１．１ｍｍの基材に、ウレタン樹脂溶液を塗布して、これを湿式凝固させ、その表面をバフ研削して気泡を開口させたものである。
【００４９】
かかる実施例１〜３および比較例の表面から気泡の最深部までの距離Ｄは、１５０倍ＣＣＤカメラで観察した研磨布の断面画像から気泡の表面から最深部までの距離を測定することにより得た。また、開口径Ｗは、１５０倍ＣＣＤカメラで観察した研磨布の表面画像を画像処理し、研削によるバリと区別するために、１ mm２の面積当たり１０μｍ以上のサイズの気泡の開口径を測定することにより得た。また、「気泡３ａのナップ層４の表面における開口径Ｗ」の「ナップ層４の表面から気泡３ａの最深部までの距離Ｄ」に対する比の値（Ｗ／Ｄ）を算出した。結果を表１および図３に示す。
【００５０】
【表１】
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図３において、左縦軸は、ナップ層の表面から気泡の最深部までの距離Ｄおよび気泡の開口径Ｗを示し、右縦軸は、気泡の開口径Ｗの表面から気泡の最深部までの距離Ｄに対する比の値を示し、横軸は、比較例および各実施例１〜３を示している。
【００５１】
従来例である比較例は、表面から気泡の最深部までの距離Ｄが４５０．０μｍ、開口径Ｗが４０μｍ、開口径Ｗの最深部までの距離Ｄに対する比の値が１／１１．３であるのに対して、実施例１は、表面から気泡の最深部までの距離Ｄが２８４．０μｍ、開口径Ｗが５１μｍ、開口径Ｗの最深部までの距離Ｄに対する比の値が１／５．６であり、実施例２は、表面から気泡の最深部までの距離Ｄが３０８．６μｍ、開口径Ｗが５４μｍ、開口径Ｗの最深部までの距離Ｄに対する比の値が１／５．７であり、実施例３は、表面から気泡の最深部までの距離Ｄが３３３．３μｍ、開口径Ｗが５５μｍ、開口径Ｗの最深部までの距離Ｄに対する比の値が１／６．１である。
【００５２】
次に、比較例および実施例１〜３の研磨布を用いて下記の研磨条件にて研磨を行い、研磨レートを測定した。
【００５３】
研磨条件
・ｐＨ：無制御
・スラリー：ＩＬＤ３２２５（ニッタ・ハース株式会社製）
・研磨機：ＰＯＬＩ−５００（Ｇ＆Ｐ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ社製）
・プラテン速度：６０ｒｐｍ
・スラリー流速：２００ｍｌ／分
・加圧力：６０ｇｆ／ｃｍ２
・研磨時間：５ ｍｉｎ
・リンス時間：なし
・リンス液添加速度：なし
・スラリー希釈倍率：４倍希釈（１：３）
・各研磨毎に１分間純水ブラッシング
・ウェハ：８インチベアシリコン
なお、研磨試験は各サンプルについて５回行い、研磨後の全てのウェハについて研磨量を測定した。また、各実施例１〜３の研磨試験の直前に、比較例の研磨試験も５回それぞれ行なった。これはウェハの精密研磨においては、環境の微妙な変化によって研磨結果がばらつきやすいことから、可能な限り研磨試験毎の環境などの変化が発生しない状態を確保するためである。
【００５４】
図４に、研磨試験の結果を示す。図４において、縦軸は、研磨レート（μｍ／ｍｉｎ）を示し、横軸は、比較例および各実施例１〜３を示している。この図４から明らかなように、各実施例１〜３の研磨布の研磨レートは、従来例である比較例の研磨レートが、約０．０４０であるのに対して、約０．０７０（μｍ／ｍｉｎ）であり、研磨レートが従来例に比べて約７５％向上している。
【００５５】
また、図５に、５回（ｒｕｎ）の研磨試験における研磨レートのばらつきを示す。この図５において、縦軸は、５回の研磨試験の研磨レートの標準偏差σを示し、横軸は、比較例および各実施例１〜３を示している。
【００５６】
この図５に示すように、比較例では、最大の標準偏差が約０．０２０であるのに対して、実施例１〜３では、最大の標準偏差が約０．０１０であり、研磨レートのばらつきが従来例に比べて約５０％低減されて安定していることが分かる。
【００５７】
上述の実施形態では、バフ研削によってナップ層の表面を開口したけれども、本発明は、研削に限らず、例えば、切断などの他の加工手法で開口させてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明は、シリコンウェハなどの半導体ウェハ、ディスプレイ用の精密ガラス基板およびカラーフィルター等の仕上げ研磨に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態に係る研磨布の概略断面図である。
【図２】図１の研磨布の製造工程を示す図である。
【図３】実施例および比較例の気泡の測定データを示す図である。
【図４】実施例および比較例の研磨レートを示す図である。
【図５】実施例および比較例の研磨レートのばらつきを示す図である。
【図６】表面のバフ研削が行なわれる前の状態を示す研磨布の概略断面図である。
【図７】従来例の研磨布の概略断面図である。
【符号の説明】
【００６０】
１      研磨布
２      基材層
３      気泡
３ａ    開口した気泡
４      ナップ層
【図１】
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【図２】
2007160474.tif 000005
【図３】
2007160474.tif 000006
【図４】
2007160474.tif 000007
【図５】
2007160474.tif 000008
【図６】
2007160474.tif 000009
【図７】
2007160474.tif 000010