(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱融着繊維と７０℃の温水中で３０％以上９０％以下収縮する非熱融着繊維とからなり、見掛け密度が、０．２５ｇ／ｃｍ３以上０．５ｇ／ｃｍ３以下である不織布に熱処理を施し、研磨パッド表面の硬度を８５°以上９９°以下とすることを特徴とする研磨パッドの製造方法。
【請求項２】
製造工程の途中で親水化処理を施す請求項１記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項３】
親水化に用いる親水性処理剤がノニオン性である請求項２記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項４】
熱処理が熱加圧するものである請求項１〜３いずれか１項記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項５】
研磨パッドの吸水速度が、１秒／ｍｌ〜６０秒／ｍｌである請求項１〜４いずれか１項記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項６】
研磨パッドが、精密研磨用である請求項１〜５のいずれか１項記載の研磨パッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明発明は、半導体ウエハー用、液晶ガラス用、ハードディスク用等の精密研磨用研磨パッドに関するものである。更に詳しくは、半導体デバイスの製造工程における多層配線形成工程で用いられる化学的機械研磨（以下、「ＣＭＰ」という。）用の研磨パッドに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、精密研磨用研磨パッドに関しては、いくつかの提案がある。
【０００３】
例えば、特開平２−２３２１７３号公報、特開平４−１１５８７５号公報には、それぞれ半導体ウエハー用、板ガラス製品用の研磨パッドとしてポリウレタンの発泡体からなる研磨パッドが記載されている。研磨パッドの一般的要求特性としては、研磨速度の速さ、研磨時の安定性、研磨精度として面内均一性(平坦性)が挙げられるが、ＣＭＰ用研磨パッドの場合、特に研磨精度として面内均一性(平坦性)が重要となる。該平坦性を満足するためにはパッドを硬くすることが必要とされることから、従来、酸化膜のＣＭＰ用研磨パッドとしては、硬いポリウレタン樹脂の発泡シートよりなる研磨パッドが使用されている。しかしながら、該研磨パッドは、長時間研磨していると、研磨するときに使用する研磨剤や研磨くずが該研磨パッド表面の独立気泡の穴につまってしまい、数回使用するたびに該研磨パッド表面をダイアモンド等で削りドレッシングしなければならないという不便があった。また、この用途には、レーヨンからなる不織布に合成樹脂を含浸させた研磨パッドも使用されているが、該研磨パッドは、不織布の湿潤強度が弱いため、長時間の使用に絶えられず、更に、硬度が低く、半導体ウエハーの平坦性を十分に満足することはできなかった。一方、特開平３−５９１５７号公報には、芳香族ポリアミド繊維からなる不織布を熱収縮硬化させた研磨パッドが記載されている。しかしながら、該研磨パッドは、硬度（ＪＩＳ  Ｋ６３０１  Ａ型）８２°であり、半導体ウエハーの平坦性を満足するには不十分であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明者らは、半導体ウエハー用、液晶ガラス用、ハードディスク用等の精密研磨用研磨パッド、特にＣＭＰ用研磨パッドに関して、十分な硬度と湿潤強度を有し、かつ、ダイアモンド砥石を用いて研削をおこなうドレッシングを行わなくても、剛毛ブラッシング等の簡易ドレッシングのみで目詰まりを解消することができる研磨パッドを提供することを目的に鋭意検討を重ねた結果、本発明を見出し、精密研磨用、特にＣＭＰ用として優れた研磨パッドを完成するに至った。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明は、熱融着繊維と７０℃の温水中で３０％以上９０％以下収縮する非熱融着繊維とからなり、見掛け密度が、０．２５ｇ／ｃｍ３以上０．５ｇ／ｃｍ３以下である不織布に熱処理を施し、研磨パッド表面の硬度を８５°以上９９°以下とすることを特徴とする研磨パッドの製造方法である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下本発明について、詳細に説明する。
本発明の研磨パッドを構成する不織布は、繊維からなるものであれば特に限定はないが、ＣＭＰ用研磨パッドに求められる平坦性を高めるために、得られる研磨パッド表面の硬度（ＪＩＳ  Ｋ６３０１  Ａ型）を８５°以上９９°以下、好ましくは８８°以上９８°以下としなければならないこと、および、研磨スラリーの強酸・強アルカリ等に耐えられる耐薬品性を必要とすることから、合成繊維からなることが好ましく、熱融着繊維と非熱融着繊維とからなることが特に好ましい。ここで、用いられる合成繊維の成分としては、繊維形成性の樹脂であれば特に限定はないが、例えば、ポリエステル、ポリアミド、ポリオレフィン等が挙げられる。熱融着繊維とは、非熱融着繊維に比較して融点が低ければ特に限定はないが、融点１８０℃以下の繊維形成性の樹脂であることが好ましい。また、繊維の構造としては、例えば、繊維全体が一種類の低融点樹脂からなるものであってもよいし、二種以上からなる芯鞘型複合繊維の構造をしており、その鞘の部分のみが低融点樹脂からなるものであってもよい。低融点の繊維形成性樹脂としては、共重合したポリエステルコポリマー、ポリアミドコポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられるが、共重合したポリエステルコポリマーを用いることが好ましい。非熱融着繊維としては、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維、ポリウレタン繊維等が挙げられるが、ポリエステル繊維を用いることが好ましい。また、非熱融着繊維として熱収縮性を有する繊維を用いることが、不織布の密度および硬度を調整する上で好ましい。ここで、用いる熱収縮性繊維としては、７０℃の温水中で３０％以上９０％以下収縮する繊維であることが好ましく、３５％以上７０％以下収縮する繊維であることが特に好ましい。更に、ポリエステル繊維を用いる場合は、研磨剤との馴染みを良くするため、親水化処理を施し、吸水速度を高めることが好ましい。不織布を構成する上で、該熱融着繊維と該非熱融着繊維との割合は、１０〜５０重量％：５０〜９０重量％であることが好ましい。該熱融着繊維の割合が１０重量％より少ないと、後に行う熱処理を行っても得られる研磨パッドの硬度が不充分となり、該熱融着繊維の割合が５０重量％より多いと、熱処理の際に融着が進みすぎ研磨スラリーの通液性が悪くなり、研磨安定性が劣る。
【０００７】
上記繊維から不織布を作成する方法は、例えば、ニードルパンチ法、スパンボンド法、スパンレース法，ケミカルボンド法等、従来公知の方法が用いられる。例えば、上記熱融着繊維と非熱融着繊維とからなる不織布を作成するには、この２種類の繊維を適当な長さにカットした短繊維を混綿し、ローラーカード，フラットカード等を使用して開綿し、紡出した繊維を機械的に積層するか、空気流を使って積層する。その後、ニードルロッカー等によりバーブ付針でパンチングするか、高圧水流を利用して絡合処理し、不織布を得る。かかる不織布の見掛け密度は、０．２５以上０．５以下であることが好ましく、０．３以上０．４以下であることが特に好ましい。不織布の見掛け密度が０．２５より小さいと得られた不織布の硬度が低くなり、０．５より大きいと得られた不織布の目がつまりすぎて通液性が悪くなり、スラリーの保持あるいは放液が悪くなる。ここで、見掛け密度とは、不織布の目付(単位面積当たりの重量)を厚さで除して算出する。
【０００８】
次いで、得られた不織布に熱処理を施す。熱処理は、プレス機あるいは熱ローラー等で圧力を加える方法、あるいは不織布を加熱した後、ローラーで加圧する方法等が用いられる。不織布の表面および内部を適当な温度で熱加圧することにより、用途に応じた所望の基布を得ることが可能となる。熱処理温度は、例えば、７０〜２００℃が好ましく、１００〜１８０℃が特に好ましい。熱処理時間は、３０秒〜５分間程度である。かかる熱処理は、一段で行っても、二段以上の多段で行ってもよい。
【０００９】
得られた不織布には、親水性を付与することが好ましい。ＣＭＰは、研磨スラリーを用いるため水に濡れた状態で行われ、不織布と研磨スラリーとの馴染みを良くするため不織布の吸水速度を上げることが好ましい。ここで、不織布の吸水速度を上げるため、用いられる不織布に親水性処理を行うが、用いられる親水性処理剤としては、例えば、被研磨物であるウエハーを金属汚染しないノニオン性のもの等が挙げられる。具体的には、アルキルおよびアリルポリオキシエチレンエ−テル、アルキルアリルホルムアルデヒド縮合ポリオキシエチレンエ−テル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピルアルキルエ−テル、グリセリンエステルのポリオキシエチレンエ−テル、ポリエチレングリコ−ル脂肪酸エステル、ジメチルポリシロキサン−ポリオキシアルキレン共重合体等が好ましく挙げられる。不織布に該処理を施す方法としては、例えば、不織布を親水性処理剤に含浸し、次いでニップロールで絞る方法、あるいは不織布にメッシュロールで親水性処理剤を塗布する方法等が好ましく用いられる。該処理を行った後の不織布の吸水速度は、パッド表面に研磨スラリーを１ミリリットル落とした場合の吸収時間が１秒以上６０秒以内であることが好ましく、１５秒以上３０秒以内であることが特に好ましい。一般的な研磨工程では、研磨スラリーをパッド上に流しはじめてから約１分以内に研磨が開始されるので、吸収時間は早いほど好ましい。
【００１０】
更に、本発明の不織布は、湿潤状態での長時間の使用に耐えるため、湿潤強度の優れたものであることが好ましい。
【００１１】
また、本発明では、不織布表面にロ−ルとの滑りを良くする、あるいは研磨パッドの面平滑性を良くする等の目的のため、ポリマ−溶液をメッシュロ−ル等で塗布しても良い。  本発明は、上記不織布を用いて、裏面への粘着剤テープの積層や、所定の円板サイズに裁断する等の後加工を行い、研磨パッドとする。ここで、得られた研磨パッド表面の硬度（ＪＩＳ  Ｋ６３０１  Ａ型）は８５°以上９９°以下、好ましくは８８°以上９８°以下である。また、該研磨パッドは、その製造工程の途中、例えば、不織布を構成する繊維の段階、あるいは不織布を製造した段階等で、親水化処理を施し、得られた研磨パッドの吸水速度を、１秒／ｍｌ〜６０秒／ｍｌとすることが好ましく、１５秒／ｍｌ〜４０秒／ｍｌとすることが特に好ましい。
【００１２】
該研磨パッドは、更に必要に応じてパッド表面にパンチング(穴あけ)加工、グルービング(溝切り)加工等の２次加工を施してもよい。
【００１３】
該研磨パッドは、それ単独でも充分な研磨速度を達成することができるが、更に高速の研磨速度を達成するために、特開平６−２１０２８号公報、特開平６−７７１８５号公報に記載されているように、基材の下層に弾性層を積層して研磨パッドを作成してもよい。弾性層を積層することは、被研磨物および研磨液膜を介して、研磨パッドに伝わる研磨圧力を圧接面内において、垂直かつ等分に伝え、研磨パッド自体の圧力変形をできるだけ小さく、かつ、均一に起こすことができるという点で、多くの研磨量を達成し、ウエハーの面ダレおよびフチダレを防ぐのに好ましい。ここで用いられる弾性層としては、ウレタンフォーム材料、不織布、ウレタンを含浸させた不織布等が好ましく用いられる。
【００１４】
【実施例】
以下に実施例を示し、本発明を説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
なお、実施例中以下の値は、下記測定方法によって求めた。
（１）不織布の見掛け密度
不織布の目付(単位面積あたりの重量)を厚さを除して算出した。
（２）研磨パッドの硬度
スプリング式硬さ試験Ａ型を用いて、研磨パッド１枚を用いて測定する以外はＪＩＳ  Ｋー６３０１に準拠して行った。
（３）湿潤強度
用意したサンプルを１分間水道水につけた後、ＪＩＳ  Ｋ−６５５０に準拠して引っ張り強度を測定した。
（４）吸水速度
研磨パッドの表面に、水１ｍｌを落としたときの吸水時間を測定した。
【００１５】
［実施例１］
・熱融着繊維
イソフタル酸成分を３５モル％共重合させた融点１３０℃のポリエチレンテレフタレート共重合体を鞘部、固有粘度０．６のポリエチレンテレフタレートを芯部とした単糸繊度４デニール、繊維長５１ｍｍの芯鞘型複合繊維を、熱融着繊維として使用した。
【００１６】
・非熱融着繊維
固有粘度０．６のポリエチレンテレフタレートを２９０℃で溶融紡糸して得た未延伸糸を、６３℃の温水溶中で２．３倍に延伸し、次いで油剤を付与した後、押込型捲縮機によってクリンプをかけ、得られた単糸繊度２．０デニールの繊維を繊維長５１ｍｍにカットした。得られた繊維は、７０℃の温水浴中に２分間浸漬したところ収縮率５０％であった。この繊維を非熱融着繊維として使用した。
【００１７】
・不織布の製造
上記熱融着繊維と非熱融着繊維とを３３／６７の重量比率で混合し、ローラーカードにかけて、ウエブとなし、キックアップバーブを９個有する針を装着したニードルロッカールームで、８００本／ｃｍ2の打ち込み数でパンチングした。続いて、６９℃の温水に１分間浸漬し、１６０℃の加熱ロールを２分間加熱し、目付６００ｇ／ｍ2、見掛密度０．３４の緻密な不織布を得た。
【００１８】
・研磨パッドの製造
得られた不織布に、ポリウレタン樹脂と親水性ポリシリコンオイル溶液とをメッシュロールにて塗布し、該表面を１６０℃に加熱したロールに接触して２分間加熱処理を行った後、両面粘着テープを裏面に積層して研磨パッドを得た。該表面の硬度は９２°、吸水速度３０秒／ｍｌ、湿潤強度は２２．４ｋｇ／ｃｍであった。該研磨パッドを用いて、半導体ウエハーのＣＭＰを行ったところ、従来の発泡硬質ポリウレタンの研磨パッドに比べて、研磨速度は、１．５倍であった。また、研磨パッド表面をダイアモンドで研削するドレッシングは不要で、ナイロン剛毛糸によるブラッシングのみで安定した研磨加工を継続できた。更に、被研磨物である半導体ウエハーの研磨平坦性も良好であり、研磨パッドの寿命も十分であった。
【００１９】
［実施例２］
実施例１で用いたポリウレタン樹脂と親水性ポリシリコンオイルを塗布した不織布を、プレス面温度１１０℃に調節された平板プレス機にて４０ｋｇf／ｃｍ2の圧力で、９０秒間加熱加圧処理を行い、表面の硬度９５°、吸水速度３５秒／ｍｌ、湿潤強度２４．２ｋｇ／ｃｍである研磨パッドを得た。
得られた研磨パッドを用いて半導体ウエハーのＣＭＰを行ったところ、従来の発泡硬質ポリウレタンの研磨パッドに比べて、研磨速度は、１．７倍であった。また、研磨パッド表面を研削するドレッシングは不要で、ナイロン剛毛糸によるブラッシングのみで安定した研磨加工を継続できた。被研磨物である半導体ウエハーの研磨平坦性も良好であった。
【００２０】
［比較例１］
実施例１で用いたポリウレタン樹脂と親水性ポリシリコンオイルを塗布した不織布を、表面を６０℃に加熱したロールにして２分間加熱処理を行い、表面の硬度が８０°、吸水速度４０秒／ｍｌ、湿潤強度２０．５ｋｇ／ｃｍである研磨パッドを得た。得られた研磨パッドを用いて、半導体ウエハーのＣＭＰを行ってみると、従来の発泡硬質ポリウレタンの研磨パッドに比べて、研磨速度は、０．４倍であった。
【００２１】
［比較例２］
レーヨンからなる不織布に合成樹脂を含浸させた、表面の硬度が７９°、吸水速度６４秒／ｍｌ、湿潤強度０．１８ｋｇ／ｃｍの研磨パッドを用いて、半導体ウエハーのＣＭＰを行った。
その結果、ウエハー５０枚の研磨で破れ、パッドの寿命が実用上の要求に耐えられないものでありことがわかった。
【００２２】
【発明の効果】
本発明によれば、半導体ウエハー用、液晶ガラス用、ハードディスク用等の精密研磨用、特にＣＭＰ用研磨パッドとして十分な硬度と湿潤強度を有し、かつ、簡易ドレッシングを行うことによって簡単に目詰まりを解消することが可能な優れた研磨パッドを提供することができる。