JP2009000761A - 研磨シートおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】立ち上げまでの時間が短くて済む研磨シートを提供すること、及び、そのような研磨シートの製造方法を提供すること。
【解決手段】シート状の発泡体からなり、その表面が、最終仕上げとして６０〜２００番手（６０〜２００メッシュ）の砥粒径の研磨剤でバフ掛けが行われて仕上げられていることを特徴とする研磨シート。
【選択図】なし

Description

本発明は、ウエハ表面の凹凸をケミカルメカニカルポリシング（以下、これをＣＭＰと呼ぶ）で平坦化する際に使用される研磨シートと、該研磨シートの製造方法に関する。

近年、半導体集積回路の高密度化を目的として配線の微細化や多層配線化が進んでいるが、これに伴い、ウエハ表面の凹凸を平坦化するＣＭＰプロセスが重要となってきた。

ＣＭＰプロセスを行なう上で研磨シート（研磨パッド）が用いられるが、この研磨シートとしては、これまでさまざまなものが開発され実用化されている。

しかし、これまで実用化されてきた研磨シートは、実際の使用においては、研磨装置に研磨シートを貼り付けてから実際に使えるようにするまでドレッサーを使用して荒れを形成するための立ち上げドレス作業が必要であった。

例えば、研磨シートの表面を４００番手以上（４００メッシュ以上）細かい目のサンドペーパーで研削する方法が提案されているが（特許文献１）、該方法で作られた研磨シートであっても装置に貼り付けてから長時間のドレス作業が必要であった。
特開２００４−９８２３９号公報

本発明の目的は、上記課題を解決するものであって、立ち上げまでの時間が短くて済む研磨シートを提供すること、およびそのような研磨シートの製造方法を提供することにある。

本発明者等は、上述のような現状に鑑み、鋭意研究を重ねた結果、下記の研磨シートが上記課題を解決できることを見出した。

すなわち、本発明の研磨シートは、以下の（１）の構成からなる。
（１）シート状の発泡体からなり、その表面が、最終仕上げとして６０〜２００番手（６０〜２００メッシュ）の砥粒径の研磨剤でバフ掛けが行われて仕上げられていることを特徴とする研磨シート。

また、かかる本発明の研磨シートにおいて、より具体的構成として、好ましくは以下の（２）の構成からなるものである。
（２）前記発泡体の形成材料が、ポリウレタン樹脂であることを特徴とする上記（１）記載の研磨シート。

また、本発明の研磨シートの製造方法は、以下の（３）の構成からなる。
（３）シート状の発泡体からなる研磨シートを製造するに際して、最終仕上げとして、シート状の発泡体の表面に対して、６０〜２００番手（６０〜２００メッシュ）の砥粒径の研磨剤でバフ掛けを行うことを特徴とする研磨シートの製造方法。

本発明の研磨シートによれば、実際の使用にあたり使用前の準備に要する、いわゆる立ち上がりの時間を短くすることができる。

また、本発明の研磨シートの製造方法によれば、実際の使用にあたり使用前の準備に要する、いわゆる立ち上がりの時間を短くすることができる研磨シートを製造することができる。

以下、さらに詳しく本発明の研磨シートとその製造方法について説明をする。

本発明の研磨シートは、シート状の発泡体からなり、その表面が、最終仕上げとして６０〜２００番手（６０〜２００メッシュ）の砥粒径の研磨剤でバフ掛けが行われて仕上げられていることを特徴とする。

本発明において研磨シートの原料である発泡体は、特に限定されるものではないが、発泡体の主な形成材料としては、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ハロゲン系樹脂（ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなど）、ポリスチレン、オレフィン系樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、エポキシ樹脂、及び感光性樹脂などが挙げられ、これらのもののいずれかを用いることができる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。この中で、ポリウレタン樹脂は、耐摩耗性に優れ、原料組成を種々変えることにより、所望の物性を有したポリマーが得られる素材であるため、特に好ましいものである。

なお、ポリウレタン樹脂は、溶融法、溶液法などの従来から知られているウレタン化技術を応用して製造することができるが、本発明のポリウレタン発泡体に関しては、気孔（気泡）をポリウレタン中に取り込む必要があること、さらにコスト、作業環境などを考慮して溶融法で製造することが好ましい。ポリウレタン樹脂の発泡体の製造方法としては、中空ビーズを添加させる方法、機械的発泡法、化学的発泡法等により発泡体とする方法などが挙げられるが、これらには限定されない。

本発明において、研磨シート原料たる発泡体を作製する方法は、特に制限されるものではなく一般的な方法を用いることができる。例えば、研磨シートの原料となるプレポリマーを反応容器に入れ、硬化剤を投入し、攪拌した後、所定の大きさの注型に流し込みブロックを作製し、そのブロックを鉋状あるいはバンドソー状のスライサーを用いてスライスする方法、または前述の注型の段階で、薄いシート状にしてもよい。また、原料となる樹脂を溶解し、Ｔダイから押し出し成形し直接シート状の発泡体を得てもよい。

本発明においては、こうした方法により得られたシート状の発泡体の表面を最終仕上げとして、６０〜２００番手（６０〜２００メッシュ）の砥粒径の研磨剤でバフ掛けを行うものである。好ましくは、８０〜１５０番手である。特に好ましくは、１２０番手（１２０メッシュ）前後（１１０〜１３０番手）の砥粒径の研磨剤でバフ掛けして最終仕上げとすることである。

この６０〜２００番手（６０〜２００メッシュ）のバフ掛け工程は、６０〜２００番手（６０〜２００メッシュ）のみの研削によるものでもよく、あるいは、他の番手のもので研削した後の最終段階での研削であってもかまわない。

本発明の研磨シートの被研磨材と接触する研磨表面には、研磨時において、スラリーを保持・更新することができる表面形状を有することが好ましい。スラリーの保持性とスラリーの更新を効率よく行うため、また、被研磨材との吸着による被研磨材の破壊を防ぐために、研磨シート面表面に凹凸構造を有することが好ましい。該凹凸構造は、スラリーを保持・更新することに効果的な形状であればよく、特に限定されるものではないが、例えば、ＸＹ格子溝、同心円状溝、貫通孔、貫通していない穴状、多角柱状溝、円柱状溝、螺旋状溝、偏心円状溝、放射状溝、およびこれらの溝を組み合わせたものなどが挙げられる。また、これらの凹凸構造は、規則性のあるものとするのが一般的であるが、スラリーの保持・更新性を望ましいものにするため、ある範囲ごとに溝ピッチ、溝幅、溝深さ等を変化させることも可能である。

本発明の研磨シートは、シート状の発泡体からなる単層構造でも構わないし、前記単層構造の研磨シートと、クッションシートとを貼り合わせて、積層構造の研磨シートとしても構わない。前記単層構造の研磨シートとクッションシートとを貼り合わせる手段としては、例えば、研磨シートとクッションシートで両面接着テープを挟みプレスする方法が挙げられる。

本発明の研磨シートは、プラテンと接着する面に両面接着テープが設けられていてもよい。

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例に基づいて説明する。なお、実施例等における各評価項目は、下記のようにして測定した。

（１）平均研磨速度、ドレッシング時間の測定
研磨装置として、ＳＰＰ６００Ｓ（岡本工作機械社製）を用い、作製した研磨シートを用いて、平均研磨速度の測定を行った。
８インチのシリコンウエハに熱酸化膜を１μｍ製膜したものを用い、初期平均研磨速度は、ドレッシング前の研磨シートを用いて１分間研磨を行い、ウエハ面内３０点の膜厚を測定して算出した。その後、ダイヤモンドドレッサー（旭ダイヤモンド♯１００（番手））を用い、ドレッサー回転数３５ｒｐｍ、研磨シート回転数３５ｒｐｍ、ドレッサー荷重４５０ｇ／ｃｍ^２ の条件下で１分間、前記作製した研磨シートのドレッシングを行い、前記と同様にして平均研磨速度を算出した。この作業を繰り返し、平均研磨速度が安定した時点の累積ドレッシング時間を測定した。
酸化膜の膜厚測定には、干渉式膜厚測定装置（大塚電子社製）を用いた。研磨条件としては、スラリーとして、シリカスラリー（ＳＳ１２ キャボット社製）を研磨中に流量１５０ｍｌ／ｍｉｎ添加した。研磨荷重としては３５０ｇ／ｃｍ^２、研磨定盤回転数３５ｒ ｐｍ、ウエハ回転数３０ｒｐｍとした。

実施例１
ポリエーテル系プレポリマー（ユニロイヤル社製、アジプレン（登録商標）Ｌ−３２５、イソシアネート基濃度：２．２２ｍｅｑ／ｇ）１００重量部、及びフィルタリングしたシリコーン系ノニオン界面活性剤（東レ・ダウシリコーン社製、ＳＨ１９２）３重量部を混合し、反応温度を８０℃に調整した。攪拌翼を用いて、回転数９００ｒｐｍで反応系内に気泡を取り込むように約４分間激しく攪拌を行った。そこへ、予め１２０℃の温度で溶融させ、４，４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン）（イハラケミカル社製、イハラキュアミン（登録商標）ＭＴ）を２６重量部添加した。約１分間攪拌を続けた後、パン型のオープンモールドへ反応溶液を流し込んだ。この反応溶液に流動性がなくなった時点で、オーブン内に入れ、１１０℃で６時間ポストキュアを行いポリウレタン樹脂発泡体ブロックを得た。このポリウレタン樹脂発泡体ブロックからバンドソータイプのスライサー（フェッケン社製）を使用してスライスし、シート状のポリウレタン発泡体を得た。得られた研磨シートの平均厚さは約１．５ｍｍであった。

バフ機（アミテック社製）に１２０メッシュの砥粒が付着したベルトサンダー（理研コランダム社製、ベルトぺーパーＣ５４Ｐ）を取り付け、ポリウレタンシートの両面をバフ掛けし、厚みを約１．４０ｍｍとした、次に、同じ機械に１２０メッシュの砥粒の付着したベルトサンダー（理研コランダム社製、ベルトぺーパーＣ５４Ｐ）を取り付け、前記ポリウレタンシートの両面を再度バフ掛けし、厚みを約１．２７ｍｍとした。このバフ掛け処理をしたポリウレタンシートを直径６１ｃｍに打ち抜き、溝加工機を用いて表面に溝幅０．２５ｍｍ、溝ピッチ１．５０ｍｍ、溝深さ０．４０ｍｍの同心円状の溝加工を行った。このポリウレタンシートの溝加工面と反対の面にラミネーターを使用して、両面接着テープ（積水化学工業社製、ダブルタックテープ）を貼り、更に、クッションシートにラミ機を使用して前記両面接着テープに貼り合わせた。さらに、クッションシートの他面にラミ機を使用して両面接着テープを貼り合わせて、本発明にかかる研磨シートを作製した。

比較例１
実施例１と同様に、平均厚さ約１．５ｍｍのポリウレタン発泡シートを作成した。バフ機（アミテック社製）に１２０メッシュの砥粒が付着したベルトサンダー（理研コランダム社製、ベルトぺーパーＣ５４Ｐ）を取り付け、ポリウレタンシートの両面をバフ掛けし、厚みを約１．３５ｍｍとした。次に、同じ機械に２４０メッシュの砥粒の付着したベルトサンダー（理研コランダム社製、ベルトぺーパーＣ５４Ｐ）を取り付け、前記ポリウレタンシートの両面を再度バフ掛けし、厚みを約１．３ｍｍとした。さらに、同じ機械に４００メッシュの砥粒の付着したベルトサンダー（理研コランダム社製、ベルトぺーパーＣ５４Ｐ）を取り付け、前記ポリウレタンシートの両面を再度バフ掛けし、シート厚みを約１．２７ｍｍとした。

このポリウレタンシートの溝加工面と反対の面にラミネーターを使用して、両面接着テープ（積水化学工業社製、ダブルタックテープ）を貼り、更にクッションシートをラミ機を使用して前記両面接着テープに貼り合わせた。さらに、クッションシートの他面にラミ機を使用して両面接着テープを貼り合わせて研磨シートを作製した。

以上の実施例１と比較例１とにより作製された研磨シートの累積ドレッシング時間と、立ち上がり後の平均研磨速度を表１に示した。

表１からわかるように、本発明の研磨シートは、立ち上がり時間である累積ドレッシング時間が大幅に短縮されている。

本発明にかかる研磨シートは、シリコンウエハなどの半導体基板、レンズなどの光学部材、磁気ヘッド、ハードディスクなどの電子材料などの研磨に使用できる。特に、化学機械的研磨（ＣＭＰ）技術による半導体ウエハの平坦化の目的で被研磨物である半導体ウエハの研磨処理を行う研磨シートとして良好に使用できる。

この研磨シートは、立ち上がり時間が少なくて済み、準備時間の短縮や高品質・高品位な研磨を実現するものであり、生産性の向上に大きく貢献するものである。

Claims (3)

1. シート状の発泡体からなり、その表面が、最終仕上げとして６０〜２００番手（６０〜２００メッシュ）の砥粒径の研磨剤でバフ掛けが行われて仕上げられていることを特徴とする研磨シート。
2. 前記発泡体の形成材料が、ポリウレタン樹脂であることを特徴とする請求項１記載の研磨シート。
3. シート状の発泡体からなる研磨シートを製造するに際して、最終仕上げとして、シート状の発泡体の表面に対して、６０〜２００番手（６０〜２００メッシュ）の砥粒径の研磨剤でバフ掛けを行うことを特徴とする研磨シートの製造方法。