JP2003257905A - 被研磨物の研磨方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温度でも支障なく研磨することが可能であ
り，かつ，廃液を再利用することが可能な被研磨物の研
磨方法を提供する。 【解決手段】 ポリウレタン研磨パッドで被研磨物を押
圧し，ポリウレタン研磨パッドと被研磨物との間に研磨
液を供給しながら，ポリウレタン研磨パッドと被研磨物
との相対運動によって被研磨物を研磨する，被研磨物の
研磨方法であって，ポリウレタン研磨パッドは，多官能
イソシアネートと，少なくとも平均分子量が２５０〜
４，０００の多官能ポリオールと，研磨パッドの発泡倍
率が１．１〜５倍になるように発泡剤とを撹拌混合し，
さらに平均粒径０．１５〜５０μｍの砥粒を５〜７０体
積％の範囲で混合されて形成され，かつショアＤ硬度が
２０〜８５を有するものであって，かつ，研磨液とし
て，ＰＨ１０〜１３．５の範囲のアルカリ溶液が使用さ
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，被研磨物の研磨方
法に関し，さらに詳細には，ポリウレタン研磨パッドで
被研磨物を押圧し，ポリウレタン研磨パッドと被研磨物
との間に研磨液を供給しながら，ポリウレタン研磨パッ
ドと被研磨物との相対運動によって被研磨物を研磨する
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より，不織布の研磨パッドと遊離砥
粒を含む研磨液とを使用したＣＭＰ研磨法（Ｃｈｅｍｉ
ｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：
化学的機械的研磨法）が既知である。また，近年におい
ては，加工コストの低減や環境に配慮したＣＭＰ研磨法
が求められている。特に，廃液処理は大きな問題となっ
ている。

【０００３】また，上記遊離砥粒を含む研磨液を使用し
たＣＭＰ研磨法では，大部分の遊離砥粒（例えばシリカ
など）が廃液中に残存してしまうので，簡便に廃液を処
理することができなかった。通常，研磨時の砥粒の消費
量は，砥粒全体の３〜４％程度であることから，大部分
の砥粒が研磨に寄与することなく無駄に消費されている
のが実情である。このように，従来のＣＭＰ研磨法は，
加工コストの低減や環境に配慮した加工に十分対応する
ことができなかった。

【０００４】このような背景から，遊離砥粒を含有した
研磨液を使用せずに，研磨パッドに砥粒を含有させるＣ
ＭＰ研磨法が検討されている。このＣＭＰ研磨法では，
大部分の砥粒（例えばシリカなど）が研磨に寄与して消
費されるので，廃液中に殆ど砥粒が残存することはな
い。したがって，廃液を漉過して再利用することが期待
できる。また，砥粒が無駄に消費されることがないの
で，研磨工程のランニングコストを大幅に低減すること
も可能である。

【０００５】このような例として，特開平１１−２０４
４６７号公報には，砥粒が配合された固定砥粒研磨パッ
ドにフッ酸からなる研磨液を供給して被研磨物を研磨す
る，ＣＭＰ研磨法が開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら，上記特
開平１１−２０４４６７号公報に記載の方法では，フッ
酸などの腐食性の高い薬液を研磨液として使用するの
で，その取り扱いが困難であり，さらには，この研磨液
は廃液を再利用できないという問題がある。また，従来
の研磨液では，研磨パッドの表面温度が例えば５１℃以
上になると研磨液が凝固して研磨に支障をきたすことか
らも，研磨液に改良することが望まれている。

【０００７】したがって，本発明の第１の目的は，固定
砥粒研磨パッドを使用した研磨方法において，高温度で
も支障なく研磨することが可能であり，かつ，廃液を再
利用することが可能な新規かつ改良された被研磨物の研
磨方法を提供することにある。

【０００８】また，従来の研磨方法では，所定枚数以上
（例えば２，０００枚程度）の被研磨物（ウェハ）を研
磨にすると不織布の繊維が劣化し，その後のウェハに対
して平坦性の高い研磨ができなくなるという問題があ
る。このような問題は，固定砥粒研磨パッドを使用する
場合にも起こりうる。固定砥粒研磨パッドの場合には，
研磨パッドの摩耗自体が大きくないので，研磨パッド表
面の平坦性を常時担保することができれば，研磨パッド
を再生利用することにより，高い平坦性のウェハを数限
りなく研磨加工することができる。

【０００９】したがって，本発明の第２の目的は，研磨
パッドを再生し，研磨パッド表面の平坦性を常時担保す
ることが可能な新規かつ改良された被研磨物の研磨方法
を提供することにある。

【００１０】また，半導体製造装置の精密化，複雑化に
伴い，より一層の平坦度（精度）向上，あるいは研磨速
度の高速化が求められている。かかる高速研磨をおこな
うためには，研磨パッドの表面温度を高温にして，化学
作用を向上した研磨をおこなう必要がある。

【００１１】しかしながら，研磨パッドの表面温度が高
温になると耐久性が損なわれ，研磨パッド表面が激しく
消耗することから，現実には，研磨パッドの表面温度を
３４℃〜３５℃とせざるを得なかった。したがって，ウ
ェハの高速研磨を実現するためには，高温の表面温度で
研磨を行っても耐久性が損なわれない研磨パットが要求
される。

【００１２】一方，ウェハの平坦度向上が求められる場
合には，通常，研磨速度を遅くする方法が採られる。こ
の場合には，研磨パッドの表面温度が殆ど上昇せず，室
温程度（例えば約２３℃）の温度でウェハ研磨が実行さ
れることになるので，研磨能力が著しく低下する。した
がって，低温の表面温度でも，研磨パッドの研磨能力を
最大限に維持することが可能な研磨パットが要求され
る。

【００１３】上記のような相反する要求を１つの研磨パ
ッドで対応するためには，広範囲な表面温度（例えば２
０℃〜１８０℃）で研磨能力を維持できる研磨パットが
必要となる。

【００１４】したがって，本発明の第３の目的は，広範
囲な表面温度（例えば２０℃〜１８０℃）で研磨能力を
最大限維持することが可能な新規かつ改良された被研磨
物の研磨方法を提供することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】したがって，本発明の第
１の観点においては，ポリウレタン研磨パッドで被研磨
物を押圧し，前記ポリウレタン研磨パッドと前記被研磨
物との間に研磨液を供給しながら，前記ポリウレタン研
磨パッドと前記被研磨物との相対運動によって前記被研
磨物を研磨する方法であって，前記ポリウレタン研磨パ
ッドは，多官能イソシアネートと，少なくとも平均分子
量が２５０〜４，０００の多官能ポリオールと，研磨パ
ッドの発泡倍率が１．１〜５倍になるように発泡剤とを
撹拌混合し，さらに平均粒径０．１５〜５０μｍの砥粒
を５〜７０体積％の範囲で混合されて形成され，かつＪ
ＩＳＫ６２５３−１９９７／ＩＳ０７６１９で規定する
ショアＤ硬度が２０〜８５を有するものであって，及
び，前記研磨液として，ＰＨ１０〜１３．５の範囲のア
ルカリ溶液が使用される，ことを特徴とする被研磨物の
研磨方法が提供される。

【００１６】上記記載の発明では，広範囲な表面温度
（例えば２０℃〜１８０℃）で好適な研磨効率（例えば
０．１μｍ／ｍｉｎ以上）を得ることができる。このと
き，被研磨物の平坦度も維持されるので，高速研磨を１
つの研磨パッドで対応することができる。さらに，研磨
液としてアルカリ液を使用するので，簡易な再生装置で
櫨過するだけで再利用することができる。例えば水酸化
ナトリウム，水酸化カリウムで調整されたアルカリ溶液
を使用する場合には，中和装置などを使用してさらに簡
易な廃液処理をおこなうことができる。このように，研
磨液の再利用も簡易に実現できるので，環境に寄与する
ことができる。

【００１７】また，前記発泡剤は，水またはカルボン酸
であり，かつ，前記砥粒は，アルミナ，シリカ，ジルコ
ニア，セリア，酸化マンガン，ダイヤモンド，炭酸カル
シウム，炭酸バリウム，酸化マグネシウム，アルミナ−
シリカ系砥粒及び炭化ケイ素の群から選択される少なく
ともいずれか１つである，如く構成するのが好ましい。

【００１８】また，前記研磨液として使用されるアルカ
リ溶液は，グリセリンまたはエチレングリコールからな
る水溶性有機物が０〜９０重量％の範囲で添加され，そ
の沸点が１００℃〜１８０℃となるように調整されたア
ルカリ混合液である，如く構成すれば，例えば１００℃
以上の表面温度で研磨を行う場合に好適に対応すること
ができる。

【００１９】また，前記被研磨物を保持する基板保持部
の研磨パッド面には，前記被研磨物の周囲に位置するよ
うにリングが設けられており，適宜，前記被研磨物を装
着しない状態で，前記基板保持部のリングを前記ポリウ
レタン研磨パッドの表面に押圧して，前記ポリウレタン
研磨パッドの表面形状を修正する，如く構成すれば，被
研磨物の横ずれを防止するためのリング（リテーナリン
グ）を使用して，ポリウレタン研磨パッドの表面形状を
簡易かつ容易に平坦に修正することができる。この結
果，ポリウレタン研磨パッドを簡易かつ低コストで再利
用でき，被研磨物（ウェハ）の高い平坦性を常に担保す
ることができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照しながら，
本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。な
お，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構
成を有する構成要素については，同一の符号を付するこ
とにより重複説明を省略する。

【００２１】（第１の実施の形態）まず，図１に基づい
て，第１の実施形態にかかる被研磨物の研磨方法を説明
する。なお，図１は，本実施形態にかかる被研磨物の研
磨方法が実施される研磨装置の構成を示す斜視図であ
る。

【００２２】本実施形態にかかる被研磨物の研磨方法を
実施する研磨装置１０は，図１に示すように，モータ１
２により回転可能な研磨テーブル１４と，研磨テーブル
１４上に設けられたポリウレタン研磨パッド１６と，保
持した基板３０の研磨面をポリウレタン研磨パッド１６
に押しつける基板保持部２０と，基板保持部２０を回
転，加圧駆動させる基板保持部駆動手段１８と，研磨テ
ーブル１４上に研磨液２５を供給する研磨液供給口２４
などから構成されている。

【００２３】研磨テーブル１４は，例えば，ステンレス
鋼，セラミックスなどで形成された略円盤状のテーブル
であり，上面に例えば平滑な水平面を有する。この研磨
テーブル１４は，例えばその下方の装置内に設けられた
モータ１２の駆動力がスピンドル２６，変速機（図示せ
ず）等を介して伝達されることにより，図１の太矢印の
方向に所定速度（例えば４０ｒｐｍ）で回転する。

【００２４】ポリウレタン研磨パッド１６は，研磨テー
ブル１４上に極力平坦になるよう貼り付けられ，研磨テ
ーブル１４の回転に伴って基板３０に対して回転運動
し，研磨液供給口２４から供給された研磨液２５を介し
て，基板３０の研磨面が研磨される。

【００２５】本実施形態にかかる被研磨物の研磨方法で
使用されるポリウレタン研磨パッド１６は，図２に示す
ように，樹脂１６２中に砥粒１６４が混合されており，
気泡も形成されている。かかるポリウレタン研磨パッド
１６は，多官能イソシアネートと，少なくとも平均分子
量が２５０〜４，０００の多官能ポリオールと，研磨パ
ッドの発泡倍率が１．１〜５倍になるように発泡剤とを
撹拌混合し，さらに平均粒径０．１５〜５０μｍの砥粒
を５〜７０ｖｏｌ％の割合で加えたポリウレタン研磨パ
ッドである。上記のように形成されたポリウレタン研磨
パッド１６は，表面温度が少なくとも２０〜１８０℃の
温度範囲において，表面硬さがＪＩＳＫ６２５３−１９
９７／ＩＳＯ７６１９で規定するショアＤ硬度２０〜８
５が維持される。なお，本実施形態においては，被研磨
物を０．１μｍ／ｍｉｎ以上の研磨効率で研磨するため
にポリウレタン研磨パッドの硬度を２０以上と規定し，
かつポリウレタン研磨パッドの表面に傷（スクラッチ）
が発生することを防止するためにパッド硬度を８５以下
と規定している。また，ショアＤ硬度２０〜８５の表面
硬度を得るため，本実施形態にかかるポリウレタン研磨
パッドは，多官能ポリオールの平均分子量が２５０〜
４，０００の範囲とし，発泡剤の発泡倍率を１．１〜５
倍の範囲としている。

【００２６】また，被研磨物を０．１μｍ／ｍｉｎ以上
の研磨効率で研磨するため，ポリウレタン研磨パッド中
に含有される砥粒の平均粒径を，０．１５μｍ〜５０μ
ｍと規定し，かつ砥粒含有率を５ｖｏｌ％〜７０ｖｏｌ
％と規定している。

【００２７】なお，ポリウレタン研磨パッドを形成する
ために，多官能イソシアネートとしては，例えば，トリ
レンジイソシアネート（ＴＤＩ），４，４−ジフェニル
メタンジイソソアネート（ＭＤＩ），ポリメリックＭＤ
Ｉ，キシリレンジイソシアネート（ＸＤＩ），ナフチレ
ンジイソシアネート（ＮＤＩ），パラフェニレンジイソ
シアネート（ＰＰＤＩ），ヘキサメチレンジイソシアネ
ート（ＨＤＩ），ジシクロヘキシルメタンジイソシアネ
ート（ＨＭＤＩ），インホロンジイソシアネート（ＩＰ
ＤＩ），リジンジイソシアネート（ＬＤＩ），トリジン
ジイソシアネート（ＴＯＤＩ）を含む。

【００２８】多官能ポリオールとしては，例えば，ポリ
エステルポリオール，ポリエーテル系ポリオール，ポリ
マーポリオールを含む。

【００２９】多価アルコール，ポリエステル系ジオール
としては，例えば，エチレングリコール，１，２−プロ
ピレングリコール，１，３−プロピレングリコール，
１，３−ブチレングリコール，１，４−ブチレングリコ
ール，１，６−ヘキサンジオール，１，８−オクタンジ
オール，ジエチレングリコール，トリエチレングリコー
ル，ジプロピレングリコール，トリプロピレングリコー
ル等ジオールとコハク酸，マレイン酸，アジピン酸，グ
ルタル酸，ピメリン酸，スベリン酸，アゼライン酸，セ
バシン酸，フタル酸，インフタル酸，テレフタル酸等の
縮合物を含む。

【００３０】ポリマーポリオールとしては，例えば，ポ
リカーボネートジオール，ポリブタンジオールを含む。

【００３１】ポリエーテルポリオールとしては，例え
ば，プロピレンオキシドやエチレンオキシドを付加して
得られるポリオキシプロピレングリコール，ポリオキシ
プロピレン化グリセリン，ポリオキシテトラメチレング
リコール，ポリオキシアルキレントリオール等を含む。

【００３２】多価アルコールとしては，例えば，ポリプ
ロピレングリコール，ポリエチレングリコール，ポリテ
トラメチレングリコール，ジエチレングリコール，グリ
セリン，ペンタエリスリトール等を含む。

【００３３】多官能イソシアネートと多官能ポリオール
は，官能基比率で活性水素含有化合物：イソシアネート
１：１〜１：１．２の範囲で配合される。活性水素とイ
ソシアネートを反応させる際，例えば，有機錫化合物な
どの金属化合物系触媒や，トリエチレンジアミンなどの
アミン触媒を使用することができる。

【００３４】また，発泡剤として，水またはカルボン酸
を使用することができる。また，砥粒として，平均粒径
０．１５〜５０μｍであれば，例えばアルミナ，シリ
カ，ジルコニア，セリア，酸化マンガン，ダイヤモン
ド，炭酸カルシウム，炭酸バリウム，酸化マグネシウ
ム，アルミナ−シリカ系砥粒あるいは炭化ケイ素などを
採用することができる。なお，上記シリカとして，例え
ばコロイダルシリカ，石英系シリカ，ヒュームドシリカ
などとするのが好適である。

【００３５】基板保持部駆動手段１８は，ロッド２８を
介して基板保持部２０を加圧しながら回転させる機構で
あり，例えばモータおよびシリンダ（図示せず）等から
なる。即ち，例えば，加圧機構であるシリンダにより，
基板３０を保持した基板保持部２０をポリウレタン研磨
パッド１６に対し例えば垂直方向に押しつけるととも
に，回転機構であるモータにより基板保持部２０を図１
の細矢印の方向に回転させることができる。また，基板
保持部２０を任意の略水平方向に揺動させることが可能
なように基板保持部駆動手段１８を構成してもよい。

【００３６】また，基板保持部（研磨ヘッド，キャリア
とも呼ばれる）２０は，全体が略円柱形状を有し，研磨
テーブル１４の上方に回転可能に設置される。かかる基
板保持部２０は，保持部駆動手段１８とロッド２８を介
して連結されており，下面には基板３０の横ずれを防止
するためのリング（リテーナリング）を備えている。ま
た，このリング２２には，ダイヤモンドが電着されてい
る。

【００３７】通常の研磨時においては，基板保持部２０
は，基板３０を保持した状態で回転しながら，基板３０
の研磨面をポリウレタン研磨パッド１６に押圧する。こ
のようにポリウレタン研磨パッド１６に押しつけられた
基板３０は，反対方向に回転するポリウレタン研磨パッ
ド１６と双方向で擦り合わせられて，研磨面全体が均等
に研磨される。

【００３８】本実施形態における被研磨物の研磨方法に
おいては，適宜，基板を装着しない状態で，リングのダ
イヤモンド電着面を回転しながら，反対方向に回転して
いるポリウレタン研磨パッドに押しつける方法を採用す
る。このことにより，ポリウレタン研磨パッド１６表面
が均等に研磨され，表面形状を簡易かつ容易に平坦に修
正することができる。この結果，ポリウレタン研磨パッ
ドを簡易かつ低コストで再利用することができる。な
お，この方法は，固定砥粒ポリウレタン研磨パッド自体
の摩耗は大きくないことから実施することができる。

【００３９】研磨液供給ノズル２４は，基板３０の研磨
時に，回転するポリウレタン研磨パッド１６上に研磨液
２５を供給する。研磨液２５は，化学反応性物質を含む
溶液であり，研磨中に基板３０とポリウレタン研磨パッ
ド１６の間に入り込んで基板３０の研磨面と化学的に反
応しながら高精度に平滑化する。

【００４０】本実施形態にかかる研磨液は，ＰＨ１０〜
１３．５の範囲に調整されたアルカリ溶液が使用され
る。研磨液としてアルカリ液が使用されるので，簡易な
再生装置で櫨過するだけで再利用することができる。例
えば酸化ナトリウム，水酸化カリウムで調整されたアル
カリ溶液を使用する場合には，中和装置などを使用して
さらに簡易な廃液処理をおこなうことができる。このよ
うに，研磨液の再利用も簡易に実現できるので，環境に
寄与することができる。本実施形態にかかる研磨液（ア
ルカリ溶液）は，例えば水酸化ナトリウム，水酸化カリ
ウム，アミン，アンモニアなどにより調整することがで
きる。なお，本実施形態においては，０．１μｍ／ｍｉ
ｎ以上の研磨効率を得るため，研磨液のｐＨを１０〜１
３．５に規定している。

【００４１】さらに，１００℃以上の温度でＣＭＰ研磨
加工を行う場合には，上記アルカリ溶液に対して，例え
ばグリセリン，エチレングリコールなどの水溶性有機物
を例えば０〜９０重量％の範囲で添加し，沸点を１００
℃〜１８０℃に調整したアルカリ混合液を使用するのが
好適である。このことにより，例えば１００℃以上の表
面温度で研磨を行う場合に好適に対応することができ
る。

【００４２】なお，本実施形態にかかる研磨装置には，
基板保持部（研磨ヘッド）２０，研磨テーブル１４，研
磨液供給ノズル２４には，各々，温調装置（図示せず）
が設けらており，上記箇所の温度を適宜好適に設定する
ことにより，より好適な研磨を実行することができる。

【００４３】本実施形態においては，広範囲な表面温度
（例えば２０℃〜１８０℃）で好適な研磨効率（例えば
０．１μｍ／ｍｉｎ以上）を得ることができる。このと
き，被研磨物の平坦度も維持されるので，高速研磨を１
つの研磨パッドで対応することができる。さらに，研磨
液としてアルカリ液を使用するので，簡易な再生装置で
櫨過するだけで再利用することができる。例えば水酸化
ナトリウム，水酸化カリウムで調整されたアルカリ溶液
を使用する場合には，中和装置などを使用してさらに簡
易な廃液処理をおこなうことができる。このように，研
磨液の再利用も簡易に実現できるので，環境に寄与する
ことができる。

【００４４】

【実施例】次に，上記実施形態に基づいて，各種ポリウ
レタン研磨パッドを作製し，各種研磨液を使用して，被
研磨物の研磨効率などを調査したので，以下に具体的に
説明する。

【００４５】まず，分子量２００〜４，０００官能基数
２〜３のポリエーテルポリオール（三洋化成社製，商品
名：サンニックス），イソシアネートＮＣＯ基含有量３
１％のイソシアネート（ダウ・ポリウレタン社製，商品
名ＰＡＰＩ＊１３５），水，アミン系触媒（東ソー社
製，商品名ＴＯＹＯＣＡＴ−Ｍ５０），シリコーン整泡
剤（日本ユニカ一社製，商品名：Ｌ−５３０９）と研磨
砥粒（シリカＡ，Ｂ，Ｃ日本触媒社製：シーホスター，
シリカＤ，Ｅ，龍森社製：クリスタライト，シリカＦ，
扶桑化学工業社製：ＳＰ，シリカＧ，Ｈ，関東化学社製
試薬を分粒して使用，アルミナ，フジミインコーポレー
テッド社製：ＦＯ，炭化ケイ素，フジミインコーポレー
テッド社製：ＦＯ，ジルコニア，第一稀元素科学社製，
ＥＰ酸化ジルコニウム，セリア，第一稀元素科学社製：
高純度酸化セリウム，酸化マグネシウム，神島化学工業
社製：スターマグ，炭酸カルシウム，日東粉化工業社
製：ＮＳ，アルミナーシリカ系，日東粉化工業社製：ゼ
オライトＳＰ）を所定割合（重量部）で配合して，液状
樹脂混合物を調整した。

【００４６】次いで，上記液状樹脂混合物を金型に注入
して，２０〜３０℃の室温で２４時間放置し，発泡硬化
させ，ポリウレタン研磨パッドを作製した。

【００４７】その後，ポリウレタン研磨パッドを研磨機
の定盤に粘着テープで貼り付け，ダイヤモンドを電着し
た修正リングで，ポリウレタン研磨パッドの表面を修正
し，発泡構造が表面に露出した厚み９ｍｍのポリウレタ
ン研磨パッドを得た。ポリウレタン研磨パッドに被研磨
物を押圧し，ポリウレタン研磨パッドと被研磨物との間
に研磨液を供給しながら，ポリウレタン研磨パッドと被
研磨物との相対運動によって被研磨物を研磨加工した。
このときの研磨条件を以下に示す。

【００４８】［研磨条件］ 研磨圧力：３００ｇ／ｃｍ２ 定盤の回転数：４０ｒｐｍ

【００４９】また，ポリウレタン研磨パッドの硬度は，
ＪＩＳＫ６２５３‐１９９７／ＩＳ０７６１９で規定す
るショアＤ硬度計を使用して測定した。発泡倍率は，未
発泡の硬化物Ｄ１とポリウレタン研磨パッドの密度Ｄ２
とを用いてＤ１／Ｄ２とした。

【００５０】研磨効率は，研磨加工時に，１分あたりの
重量変化を測定して厚みの変化を計算することにより算
出した。表面の粗さは，表面粗さ測定器（小坂研究所
製，商品名：ｓｕｒｆｃｏｄｅｒ３５００）を用いて測
定した。

【００５１】廃液の評価は，保留粒径１μｍの定性漉紙
により廃液を濾過した後，廃液を直径１０ｍｍの試験管
に入れて，反対側に置いた新聞紙の活字が読み取ること
が出来れば良好，読み取ることが出来なければ不良とし
た。

【００５２】また，従来例として，遊離砥粒（フジミイ
ンコーポレーテッド社製，コンポール８０）を使用して
研磨加工した結果を採用した。

【００５３】（パッド硬度と研磨効率との関係）液状樹
脂混合物に含有するポリオールの平均分子量を調整して
ポリウレタン研磨パッドの硬度を変えて，各硬度での被
研磨物の研磨効率を調査した。なお，固定砥粒の粒径及
び含有量は所定値に固定されている。かかる調査結果を
表１に示す。

【００５４】

【表１】

【００５５】パッド硬度と研磨効率との関係を，図３に
示す。図３から明らかなように，研磨効率を０．１μｍ
／ｍｉｎ以上とするためには，ポリウレタン研磨パッド
の硬度を２０以上とする必要があることが認められる。
パッド硬度が８５以上の場合には，ポリウレタン研磨パ
ッド表面に傷（スクラッチ）の発生したので，それ以上
に硬度を高くすることは好ましくない。したがって，ポ
リウレタン研磨パッドの表面硬度は，ＪＩＳＫ６２５３
‐１９９７／ＩＳ０７６１９で規定するショアＤ硬度２
０〜８５となるように形成することで，０．１μｍ／ｍ
ｉｎ以上の研磨効率が得られることが認識された。

【００５６】（多官能ポリオールの平均分子量とポリウ
レタン研磨パッド硬度との関係）上記表１に示すデータ
に基づいて，多官能ポリオールの平均分子量とポリウレ
タン研磨パッドの硬度との関係を図４に示した。なお，
表１に示すように，発泡倍率は所定値に固定されてい
る。

【００５７】図４から明らかなように，多官能ポリオー
ルの平均分子量が２５０〜４，０００の範囲にある場合
に，ポリウレタン研磨パッドの表面硬度がＪＩＳＫ６２
５３−１９９７／ＩＳ０７６１９で規定するショアＤ硬
度で２０〜８５であることが認められた。

【００５８】（発泡剤の発泡倍率とポリウレタン研磨パ
ッド硬度との関係）液状樹脂混合物に含有する水（発泡
剤）の量を調整してポリウレタン研磨パッドの発泡倍率
を変え，各発泡倍率での被研磨物の研磨効率を調査し
た。なお，ポリオールの平均分子量，固定砥粒の粒径及
び含有量は所定値に固定されている。かかる調査結果を
表２に示す。

【００５９】

【表２】

【００６０】発泡剤の発泡倍率とポリウレタン研磨パッ
ドの硬度との関係を，図５に示す。図５から明らかなよ
うに，発泡剤の発泡倍率が１．１〜５倍の範囲にある場
合に，ポリウレタン研磨パッドの表面硬度がＪＩＳＫ６
２５３‐１９９７／ＩＳ０７６１９で規定するショアＤ
硬度で２０〜８５であることが認められた。

【００６１】（ポリウレタン研磨パッド硬度と温度との
関係）ポリウレタン研磨パッドの温度を変化させて，ポ
リウレタン研磨パッドの硬度を調査した。なお，ポリオ
ールの平均分子量，固定砥粒の粒径及び含有量は所定値
に固定されている。かかる調査結果を表３に示す。

【００６２】

【表３】

【００６３】ポリウレタン研磨パッド硬度と温度との関
係を，図６に示す。図６から明らかなように，多官能イ
ソシアネートと，平均分子量が２５０〜４，０００の多
官能ポリオールと，研磨パッドの発泡倍率が１．１〜５
倍になるように発泡剤とを撹拌混合したポリウレタン研
磨パッドによれば，ポリウレタン研磨パッドの表面温度
が２０〜１８０℃の温度範囲において，表面硬度がショ
アＤ硬度２０〜８５に維持されていることが認識され
た。

【００６４】上記のように，ポリウレタン研磨パッドの
表面硬さを，ＪＩＳＫ６２５３‐１９９７／ＩＳ０７６
１９で規定するショアＤ硬度で２０〜８５にするため
に，多官能イソシアネートと，平均分子量が２５０〜
４，０００の多官能ポリオールと，研磨パッドの発泡倍
率が１．１〜５倍になるように発泡剤とを撹粋混合する
ことが必要とされる。このことにより，本実施形態にか
かるポリウレタン研磨パッドは，広い温度範囲でも所定
の硬度を確保することができる。

【００６５】（砥粒含有量と研磨効率との関係）砥粒含
有量を変化させて，被研磨物の研磨効率を調査した。な
お，ポリオールの平均分子量，固定砥粒の粒子径などは
所定値に固定されている。かかる調査結果を表４に示
す。

【００６６】

【表４】

【００６７】砥粒含有量と被研磨物の研磨効率との関係
を図７に示す。図７から明らかなように，０．１μｍ／
ｍｉｎ以上の研磨効率を得るためには，砥粒含有率を５
ｖｏｌ％以上とする必要があることが認められた。な
お，含有量が７０ｖｏｌ％以上の場合には，研磨効率が
ほぼ横這いとなるので，ポリウレタン研磨パッドの砥粒
含有率は，５〜７０ｖｏｌ％とすることが好適であるこ
とが認識された。

【００６８】（砥粒粒子径と研磨効率との関係）砥粒の
粒子径を変化させて，被研磨物の研磨効率を調査した。
なお，ポリオールの平均分子量，固定砥粒の含有量など
は所定値に固定されている。かかる調査結果を表５に示
す。

【００６９】

【表５】

【００７０】砥粒の粒子径と被研磨物の研磨効率との関
係を図８に示す。図８から明らかなように，研磨効率を
０．１μｍ／ｍｉｎ以上とするためには，砥粒は，０．
１５μｍ以上の平均粒子粒とする必要があることが認め
られた。なお，平均粒径が５０μｍ以上の場合には，ポ
リウレタン研磨パッド表面に傷（スクラッチ）が発生す
るので，砥粒の平均粒径は，０．１５〜５０μｍである
のが好適であることが認識された。

【００７１】（研磨液ｐＨと研磨効率との関係）研磨液
（アルカリ溶液）のｐＨを変化させて，被研磨物の研磨
効率を調査した。なお，ポリウレタン研磨パッドは同一
のものを使用した。かかる調査結果を表６に示す。

【００７２】

【表６】

【００７３】研磨液ｐＨと研磨効率との関係を図９に示
す。図９から明らかなように，０．１μｍ／ｍｉｎ以上
の研磨効率を得るためには，研磨液のｐＨが１０以上と
する必要があることが認められた。なお，ＰＨ１３．５
以上の場合には，研磨効率がほぼ横這いになるので，研
磨液のｐＨは，１０〜１３．５に調整するのが好適であ
ることが認識された。

【００７４】以上，添付図面を参照しながら本発明の好
適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に
限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載
された技術的思想の範疇内において各種の変更例または
修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについ
ても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解され
る。

【００７５】

【発明の効果】広範囲な表面温度（例えば２０℃〜１８
０℃）で好適な研磨効率（例えば０．１μｍ／ｍｉｎ以
上）を得ることができる。このとき，被研磨物の平坦度
も維持されるので，高速研磨を１つの研磨パッドで対応
することができる。さらに，研磨液としてアルカリ液を
使用するので，簡易な再生装置で櫨過するだけで再利用
することができる。例えば水酸化ナトリウム，水酸化カ
リウムで調整されたアルカリ溶液を使用する場合には，
中和装置などを使用してさらに簡易な廃液処理をおこな
うことができる。このように，研磨液の再利用も簡易に
実現できるので，環境に寄与することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態にかかる研磨方法を実施するた
めの研磨装置の概要を示す斜視図である。

【図２】第１の実施の形態にかかる研磨パッドの構成を
示す断面図である。

【図３】パッド硬度と研磨効率との関係を示すグラフ図
である。

【図４】多官能ポリオールの平均分子量と研磨パッド硬
度との関係を示すグラフ図である。

【図５】発泡剤の発泡倍率と研磨パッド硬度との関係を
示すグラフ図である。

【図６】研磨パッド硬度と温度との関係を示すグラフ図
である。

【図７】砥粒含有量と被研磨物の研磨効率との関係を示
すグラフ図である。

【図８】砥粒の粒子径と被研磨物の研磨効率との関係を
示すグラフ図である。

【図９】研磨液ｐＨと研磨効率との関係を示すグラフ図
である。

【符号の説明】

１０ 研磨装置 １４ 研磨テーブル １６ ポリウレタン研磨パッド ２０ 基板保持部 ２２ リング ２５ 研磨液 ３０ 基板 ３４ チャック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｌ 75/08 Ｃ０８Ｌ 75/08 //(Ｃ０８Ｇ 18/65 Ｃ０８Ｇ 18/65 101:00） 101:00 (72)発明者 荒井 一尚 東京都大田区東糀谷２−14−３株式会社デ ィスコ内 Ｆターム(参考） 3C058 AA07 AA09 CB01 DA17 4J002 CK041 DA026 DE076 DE096 DE146 DE236 DJ006 DJ016 GT00 4J034 CA04 CC03 DC50 DG03 DG04 HA07 HC03 HC12 HC13 HC17 HC22 HC46 HC61 HC64 HC67 HC71 MA01 MA03 MA04 NA01 NA03 QB16 QB19 QC01 RA19

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ポリウレタン研磨パッドで被研磨物を押
   圧し，前記ポリウレタン研磨パッドと前記被研磨物との
   間に研磨液を供給しながら，前記ポリウレタン研磨パッ
   ドと前記被研磨物との相対運動によって前記被研磨物を
   研磨する方法であって，前記ポリウレタン研磨パッド
   は，多官能イソシアネートと，少なくとも平均分子量が
   ２５０〜４，０００の多官能ポリオールと，前記研磨パ
   ッドの発泡倍率が１．１〜５倍になるように発泡剤とを
   撹拌混合し，さらに平均粒径０．１５〜５０μｍの砥粒
   を５〜７０体積％の範囲で混合されて形成され，かつＪ
   ＩＳＫ６２５３−１９９７／ＩＳ０７６１９で規定する
   ショアＤ硬度が２０〜８５を有するものであって，及
   び，前記研磨液として，ＰＨ１０〜１３．５の範囲のア
   ルカリ溶液が使用される，ことを特徴とする被研磨物の
   研磨方法。
2. 【請求項２】 前記発泡剤は，水またはカルボン酸であ
   り，かつ，前記砥粒は，アルミナ，シリカ，ジルコニ
   ア，セリア，酸化マンガン，ダイヤモンド，炭酸カルシ
   ウム，炭酸バリウム，酸化マグネシウム，アルミナ−シ
   リカ系砥粒及び炭化ケイ素の群から選択される少なくと
   もいずれか１つである，ことを特徴とする請求項１に記
   載の被研磨物の研磨方法。
3. 【請求項３】 前記研磨液として使用されるアルカリ溶
   液は，グリセリンまたはエチレングリコールからなる水
   溶性有機物が０〜９０重量％の範囲で添加され，その沸
   点が１００℃〜１８０℃となるように調整されたアルカ
   リ混合液である，ことを特徴とする請求項１又は２に記
   載の被研磨物の研磨方法。
4. 【請求項４】 前記被研磨物を保持する基板保持部の研
   磨パッド面には，前記被研磨物の周囲に位置するように
   リングが設けられており，適宜，前記被研磨物を装着し
   ない状態で，前記基板保持部のリングを前記ポリウレタ
   ン研磨パッドの表面に押圧して，前記ポリウレタン研磨
   パッドの表面形状を修正する，ことを特徴とする請求項
   １，２あるいは３項のうちいずれか１項に記載の被研磨
   物の研磨方法。