JP2002283221A

JP2002283221A - 研磨布

Info

Publication number: JP2002283221A
Application number: JP2001081757A
Authority: JP
Inventors: Tatsushi Yasuda; 辰志安田
Original assignee: Rodel Nitta Inc
Current assignee: Nitta DuPont Inc
Priority date: 2001-03-21
Filing date: 2001-03-21
Publication date: 2002-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】研磨加工時に使用する研磨布自体の長寿命化
を図り、研磨対象物へのスクラッチ等を減少させ、平坦
性を向上させる研磨布を提供すること。【解決手段】本発明の研磨布は、研磨布基体に樹脂を
付着させて形成され、内部に多数の空孔が形成され、空
孔の内面が疎水性溶液で処理されている。疎水性溶液
は、ジアルキルジメチルアンモニウム、ジノリルナフタ
レンスルホン酸、アルキルアミンカルボン酸およびアル
キルアミンスルホン酸からなる群から選択される少なく
とも一種の界面活性剤を含有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高平坦度を必要と
する研磨加工技術に関し、詳しくは半導体ウエハ等の被
研磨部材の研磨加工において、研磨対象物の平坦性を高
め、かつ通気性を高めて研磨屑による目詰まりを防止
し、研磨対象物に傷が発生することを低減すると共に長
寿命化を図ることができる研磨布に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般にウエハの研磨は、研磨布を下定盤
側に保持し、研磨対象物であるウエハを上定盤側に保持
して、研磨布とウエハ間に研磨スラリーを供給しなが
ら、ウエハと研磨布を加圧した状態で相対的に摺動させ
ることによって行われる。

【０００３】ところで、研磨により発生する被研磨部材
の研磨屑は、研磨布空孔に堆積し易く、最終的には目
（空孔）を詰まらせ、これによって研磨布の研磨能力が
低下し寿命となる。

【０００４】このように研磨布の目が詰まった場合に
は、従来ではナイロンブラシで研磨布表面をブラッシン
グすることにより、研磨屑を掻き出すという方法が行わ
れたが、研磨屑が研磨布の空孔内に固着しており十分に
排出できないものであった。

【０００５】また、研磨布の表層をダイヤモンド粒子の
ドレッサーで削ることにより、研磨屑を削り出すという
方法も提案されているが、この方法では、製品自体を多
く削ってしまうので寿命が短くなるという欠点がある。

【０００６】研磨布表面をフッ化水素アンモニウム液で
溶解する方法も提案されているが、この方法は安全性お
よび環境衛生上問題があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記欠点を解
消するためになされたものであり、その目的とするとこ
ろは、研磨加工時に使用する研磨布自体の長寿命化を図
り、研磨対象物へのスクラッチ等を減少させ、平坦性を
向上させる研磨布を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の研磨布は、研磨
布基体に樹脂を付着させて形成され、内部に多数の空孔
が形成され、該空孔の内面が疎水性溶液で処理されてお
り、そのことにより上記目的が達成される。

【０００９】一つの実施態様では、前記疎水性溶液が、
ジアルキルジメチルアンモニウム、ジノリルナフタレン
スルホン酸、アルキルアミンカルボン酸およびアルキル
アミンスルホン酸からなる群から選択される少なくとも
一種の界面活性剤を含有する。

【００１０】本発明の他の研磨布は、研磨布基体に発泡
性樹脂を付着させて形成され、内部に多数の空孔が形成
され、該空孔の内面に界面活性剤を含む疎水性層が形成
されており、そのことにより上記目的が達成される。

【００１１】一つの実施態様では、前記界面活性剤が、
ジアルキルジメチルアンモニウム、ジノリルナフタレン
スルホン酸、アルキルアミンカルボン酸およびアルキル
アミンスルホン酸からなる群から選択される少なくとも
一種である。

【００１２】また、本発明の研磨方法は、上記研磨布を
用いて実施され、そのことにより上記目的が達成され
る。

【００１３】本発明の研磨装置は、定盤に上記研磨布を
装着しており、そのことにより上記目的が達成される。

【００１４】本発明の作用は次の通りである。

【００１５】本発明の研磨布では、研磨布表面および内
部に形成されている空孔の内壁に疎水性の界面活性剤が
付着していることにより、静電除去効果により研磨屑が
付着するのを防止ないし抑制することができる。

【００１６】すなわち、空孔に付着した界面活性剤が親
水性の場合は、水に溶けてしまい、パッド空孔に付着し
た界面活性剤が容易に除去されてしまう。このような場
合は、従来技術の研磨布と同様の性能しかない。

【００１７】なお、研磨の際は、パッド表面がスラリー
に対し、十分な濡れ性を持たなければならない。本発明
では、疎水性を有する添加剤を使用するので、空孔処理
の際にパッド表面も疎水性になり、パッド表面に対する
スラリーの濡れ性が問題になると思われるが、パッドの
表層は研磨前のドレッシングにより強制的に除去される
ので、界面活性剤は空孔内のみに存在することとなる。
よって、空孔内では、捕獲された研磨屑が空孔内で水和
反応することによる固着なしに存在させることができ
る。

【００１８】また、研磨布表面は研磨スラリーの濡れ性
が良くなければ、十分研磨性能を発揮しないが、研磨布
を用いる際は、使用前に研磨布定盤に貼り付けた状態
で、面出しのため研磨布表面のドレッシングを行うの
で、表層に付着した界面活性剤は強制的に除去されるこ
ととなり、研磨性能に悪影響を与えることはない。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下本発明を詳細に説明する。

【００２０】本発明の研磨布に使用される研磨布基体と
しては、不織布が好ましく使用され、その不織布の目付
は１００ｇ／ｍ²〜４００ｇ／ｍ²が好ましく、さらに好
ましくは１５０〜３５０ｇ／ｍ²が好ましい。使用する
不織布の材質としては、ポリエステル、ポリアミド、ポ
リビニルアルコール等がある。

【００２１】研磨基体としては、不織布以外に、ポリウ
レタン樹脂、エポキシ樹脂あるいはビニル樹脂等より選
ばれる重合体の発泡体等を使用することもできる。

【００２２】研磨布基体に付着される樹脂（熱可塑性エ
ラストマーを含む）としては、ポリウレタン樹脂、エポ
キシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等があり、特に樹脂
の主成分がポリウレタン樹脂である発泡性樹脂が好まし
く使用できる。

【００２３】例えば、以下のようにして、研磨布基体に
樹脂を付着させることができる。

【００２４】（１）一次含浸研磨布基体を一次含浸用樹脂組成物の中に含浸し、この
基体を、所定温度の水中に浸漬した後、所定温度の湯中
に一定時間浸漬する。この浸漬中に、樹脂組成物に含ま
れる溶剤は水の浸透によって置換することにより脱溶剤
され、樹脂組成物を低発泡し、弾性ある発泡体層が基体
上に形成される。次に、水中からこのものを取り出し、
所定温度および所定時間熱風乾燥し、表裏面をバフして
多数の空孔を有する多孔質体が得られる。

【００２５】上記樹脂組成物としては、例えば、ウレタ
ン重合体と、ジメチルホルムアミドとを含有し、もしく
は、ウレタン重合体と、塩化ビニル重合体、塩化ビニル
−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル−ビニ
ルアルコール三元共重合体等のビニル重合体と、ジメチ
ルホルムアミドとを含有する。これらの樹脂組成物を用
いて湿式凝固法により多孔質体を形成することができ
る。

【００２６】上記ウレタン重合体としては、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。各ウレ
タン樹脂の製造に使用されるポリオール成分としては、
例えば、ポリオキシエチレングリコール、ポリオキシプ
ロピレングリコール、ポリオキシテトラメチレングリコ
ール、ポリエチレンアジペート、ポリプロピレンアジペ
ートレ、ポリオキシテトラメチレンアジペート等が挙げ
られる。また、イソシアネート成分としては、例えば、
４、４'−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４
−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソ
シアネート等が挙げられる。

【００２７】鎖伸張剤としては、例えば、エチレングリ
コール、１、４−ブタンジオール、プロピレングリコー
ル等が挙げられる。

【００２８】上記ウレタン重合体は、例えば、ポリオー
ル成分としてポリオキシプロピレングリコール、ポリオ
キシテトラメチレングリコール、イソシアネート成分と
して４、４'−ジフェニルメタンジイソシアネート、鎖
伸張剤として１、４−ブタンジオール、重合停止剤とし
てエタノール、ジエチルアミン、溶媒としてジメチルホ
ルムアミドを用いて重合したウレタン重合体のジメチル
ホルムアミド溶液が使用される。

【００２９】上記樹脂組成物には、カーボンブラック等
の充填剤、界面活性剤等の分散安定剤、湿式凝固助剤が
添加されてもよい。（２）二次含浸上記で得られた発泡体を次に、ウレタンプレポリマーと
硬化剤とを含有する樹脂組成物、あるいはエポキシ樹脂
組成物等、フェノール樹脂組成物等、メラミン樹脂組成
物等、不飽和ポリエステル樹脂組成物等に含浸し、硬化
させて本発明の高硬度研磨布が得られる。該樹脂組成物
としては、上記したものから適宜選択して使用すること
ができる。（３）疎水性溶液の使用次に、上記樹脂により硬化した研磨布に対し、界面活性
剤を含有する疎水性溶液をその表面より浸透させた後、
乾燥させ、研磨布の空孔の内壁に付着させる。疎水性溶
液によって、研磨布の表面および内部に存在する空孔の
内壁面に疎水性層が形成される。

【００３０】ここで、使用される界面活性剤としては、
特に、ジアルキルジメチルアンモニウム、ジノリルナフ
タレンスルホン酸、アルキルアミンカルボン酸およびア
ルキルアミンスルホン酸が好ましく使用できる。界面活
性剤は、適宜溶剤と混合して使用でき、そのような溶剤
としては、例えば、メチルエチルケトン等があげられ
る。

【００３１】界面活性剤としては、大別すると親水性の
ものと疎水性のものに分けられるが、疎水性のものを用
いた場合、研磨屑の主成分であるシリコンおよびシリコ
ン酸化物の研磨布表面および空孔内での付着を防止でき
るので好ましい。

【００３２】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。本実施例で用いた試験方法を以下に示す。１）研磨布厚さ負荷荷重：３００ｇ／ｃｍ²（１５秒）測定方法：上記条件で研磨布を押圧した後の厚さを測定
する。２）除去速度（ＲｅｍｏｖａｌＲａｔｅ）シリコンウエハを用いた研磨実験を行い、研磨前後によ
る１分間当たりのウエハ中心部の厚み変化量を静電容量
式厚み測定器を用いて測定した。３）ウエハ平坦度研磨後のウエハの形状精度を静電容量式ウエハ平坦度検
査機（ＡＤＥ９５００ウエハ平坦度検査計）を用いて評
価した。

【００３３】なお、研磨実験の条件は以下の通りとし
た。

【００３４】スピードファム９５ＳＰＡＷ２型を用いて
ウエハを研磨し、ウエハはシリコン単結晶Ｐ（１００）
ウエハ８インチ径を使用した。研磨条件は以下の通りと
した。

【００３５】研磨機：スピードファム９５ＳＰＡＷ２型加工ウエハ：シリコン単結晶Ｐ（１００）ウエハ８イン
チ径研磨スラリー：ＮＡＬＣＯ２３５０２０倍希釈（実施例１）ポリエステル系不織布（目付２００ｇ／ｍ
²）に湿式のポリウレタン樹脂を含浸させ、凝固、乾
燥、表面加工を施した。次に、ウレタンプレポリマー、
硬化剤、触媒、溶剤（メチルエチルケトン）を混合した
溶液を調製し、この溶液に上記樹脂が付着した不織布を
再度含浸させ、乾燥、表面加工を施した。

【００３６】さらに、界面活性剤としてアルキルアンモ
ニウム酢酸塩を表面よりスキージで塗布し、表面空孔を
伝って内部空孔に渡るまで浸透させ、乾燥させて研磨布
を得た。

【００３７】得られた研磨布について上記試験を行い、
その結果を表１に示した。（実施例２）界面活性剤としてジノリルナフタレンスル
ホン酸塩を用いたこと以外は、実施例１と同じようにし
て研磨布を得、上記研磨実験を行った。（実施例３）界面活性剤としてアルキルアミンスルホン
酸塩を用いたこと以外は、実施例１例１と同じようにし
て研磨布を得、上記研磨実験を行った。（実施例４）界面活性剤としてアルキルアミンカルボン
酸塩を用いたこと以外は、実施例１例１と同じようにし
て研磨布を得、上記研磨実験を行った。（比較例１）界面活性剤を用いないこと以外は、実施例
１例１と同じようにして研磨布を得、上記研磨実験を行
った。（比較例２）比較例１で得た研磨布を用いて、上記実施
例１と同じ研磨実験を行った。研磨実験の際は、３０分
研磨後、毎回５分間のナイロンブラシにより研磨布表面
のブラッシングを行った。（比較例３）比較例１で得た研磨布を用いて、上記実施
例１と同じ研磨実験を行った。研磨実験の際は、３０分
研磨後、毎回５分間のダイヤモンドドレッサー（＃１０
０：旭ダイヤモンド製）により研磨布表面のブラッシン
グを行った。

【００３８】上記研磨実験の結果を表１に示す。

【００３９】

【表１】表１の結果から、研磨布表面および内部の空孔内壁を疎
水性界面活性剤溶液で処理すると、寿命が延びているこ
とがわかる。これは、空孔内に研磨屑が残留し難いため
であると思われる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、研磨布空孔に疎水性の
界面活性剤をコーテイングし研磨屑の侵入を防ぎ、研磨
屑をトラップして（囲んで）外へ排出するので、目詰ま
りを防止し、研磨布の使用寿命を向上できる。なお、本
発明の研磨布においても、表層のドレッシングは必要で
あるが、目詰まりはあまりないため削り代は小さくでき
寿命が延びる。

【００４１】さらに、目詰まり発生がないので研磨屑等
による粒子が研磨対象物に傷を与えて傷が発生するのを
防止することができ、従って、薄型基板、特にＳｉ、Ｇ
ａＡｓ、ガラス、ハードディスク材、ＬＣＤ基板等の研
磨布として好適である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】研磨布基体に樹脂を付着させて形成さ
れ、内部に多数の空孔が形成され、該空孔の内面が疎水
性溶液で処理されている研磨布。
【請求項２】前記疎水性溶液が、ジアルキルジメチル
アンモニウム、ジノリルナフタレンスルホン酸、アルキ
ルアミンカルボン酸およびアルキルアミンスルホン酸か
らなる群から選択される少なくとも一種の界面活性剤を
含有する請求項１に記載の研磨布。
【請求項３】研磨布基体に発泡性樹脂を付着させて形
成され、内部に多数の空孔が形成され、該空孔の内面に
界面活性剤を含む疎水性層が形成されている研磨布。
【請求項４】前記界面活性剤が、ジアルキルジメチル
アンモニウム、ジノリルナフタレンスルホン酸、アルキ
ルアミンカルボン酸およびアルキルアミンスルホン酸か
らなる群から選択される少なくとも一種である請求項３
に記載の研磨布。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかの項に記載の研
磨布を用いた研磨方法。
【請求項６】請求項１〜４のいずれかの項に記載の研
磨布を装着した研磨装置。