JP2006319045A - 研磨布 - Google Patents

Abstract

【課題】 使用寿命が長く、ノッチ部に傷を発生させない研磨布を提供する。
【解決手段】 基材である不織布に樹脂を付着させ、密度の好適範囲を０．３ｇ／ｃｍ^３〜０．６ｇ／ｃｍ^３とし、硬さの好適範囲をアスカーＣ硬度で６０〜９０とする。基材である不織布としては、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）繊維から成る群より選ばれる１種以上を含むことが好ましく、付着させる樹脂としては、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂から成る群より選ばれる１種以上を含むことが好ましい。
【選択図】 なし

Description

本発明は、半導体ウエハに設けられたノッチ部を研摩するための研磨布に関する。

半導体を用いた集積回路（ＩＣ）の原材料となるシリコンウエハは、集積回路の製造工程において極めて高い平面度および平行度が要求される。精緻な寸法精度と形状精度を得るための平面加工は、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）加工などに代表され、表面に研磨布を貼り付けた回転可能な定盤を備えた研磨機によって行なわれる。このうような加工の際に、単結晶であるシリコンウエハの結晶方向などを一致させるために周縁部分にオリエンテーションフラット、またはノッチ部が形成されている。ノッチ部は、シリコンウエハの周縁部分に設けられた小さい切り欠き部分であり、主な切り欠き形状として、Ｕ字形状またはＶ字形状の２種類がある。特に、近年は、製品の収率や歩留まりを上げるために、ウエハ表面積の損失がより少ないノッチ部を設けることが多い。

シリコンウエハは、研磨工程以外にも多数の工程を経て加工され、さらに各工程間では洗浄、乾燥、搬送などの一連の操作が行われる。したがって、製造工程中にウエハの周縁部分のエッジ形状が鋭角でかつ未加工状態であると、この周縁部分と各装置や他の部材などと接触して微小破壊（チッピング）が生じ、微細粒子が発生してしまう。また、その未加工状態の表面部分に汚染粒子を巻き込み、その後の工程でそれが散逸して加工面を汚染し、製品の歩留まりや品質を低下させる。これを防止するために、製造工程の初期段階でエッジ部分の面取りを行い、さらにその部分に鏡面加工を施している。ノッチ部についてもエッジ部と同様に鏡面加工が必要となっている。

ノッチ部の鏡面加工は、ノッチ部の形状に合わせた周縁部分を有する円板形状またはリング形状の研磨布を回転させながらウエハのノッチ部に圧接させることで行う。ノッチ部研磨用の研磨布は、合成繊維や天然繊維を原材料とし、それをフェルト状に仕立てたもの、あるいは布帛状に積層したもの、さらにはそれらの樹脂処理品、合成樹脂の軟質成型品あるいはその複合品などが使用される（特許文献１参照）。

特開２０００−２３３３５４号公報

研磨布として、たとえば繊維密度が低く柔らかい不織布を用いた場合は、研磨加工時にかかるせん断力によって短時間で繊維が突出してしまい使用できなくなり、逆に繊維密度が高く硬い場合は、ノッチ部に傷をつけてしまうおそれがある。

本発明の目的は、使用寿命が長く、ノッチ部に傷を発生させない研磨布を提供することである。

本発明は、基材である不織布に樹脂を付着させた研磨布であって、密度が０．３ｇ／ｃｍ^３〜０．６ｇ／ｃｍ^３であり、硬さがアスカーＣ硬度で６０〜９０であることを特徴とする研磨布である。

また本発明は、前記不織布が、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）繊維から成る群より選ばれる１種以上を含むことを特徴とする。

また本発明は、前記樹脂が、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂から成る群より選ばれる１種以上を含むことを特徴とする。

本発明によれば、基材である不織布に樹脂を付着させた研磨布であって、特にシリコンウエハのノッチ部研磨に好適である。さらに密度の好適範囲が０．３ｇ／ｃｍ^３〜０．６ｇ／ｃｍ^３であり、硬さの好適範囲がアスカーＣ硬度で６０〜９０である。

基材である不織布としては、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）繊維から成る群より選ばれる１種以上を含むことが好ましく、付着させる樹脂としては、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂から成る群より選ばれる１種以上を含むことが好ましい。

研磨布の密度および硬さを適切な範囲とすることで、使用寿命が長く、ノッチ部に傷を発生させない研磨布を実現することができる。

本発明は、不織布を基材とし、この不織布に樹脂を付着させて得られる研磨布であり、特にシリコンウエハのノッチ部研磨に好適である。

ノッチ部は、シリコンウエハの周縁部分に設けられた小さい切り欠き部分であり、製造工程中のウエハの方向を規定するために設けている。製造工程の初期段階では、エッジ部と同様に微小破壊（チッピング）などが生じ易く歩留まりおよび品質の低下を引き起こすため、研磨によりノッチ部を鏡面加工する必要がある。

ノッチ部の形状および表面状態などから、鏡面加工に適した研磨布として、合成繊維や天然繊維を原材料としてフェルト状に仕立てた不織布や、不織布の樹脂処理品などが用いられているが、使用寿命が短く、ノッチ部に線状の傷（スクラッチ）が発生し易い。

本件出願人は、研磨布の特性値である密度と硬さ（アスカーＣ硬度）が使用寿命およびスクラッチの発生に影響を及ぼすことを見出し、各特性値の好適範囲を規定した。

研磨布の密度の好適範囲は、０．３ｇ／ｃｍ^３〜０．６ｇ／ｃｍ^３であり、より好ましくは０．３ｇ／ｃｍ^３〜０．５ｇ／ｃｍ^３である。

研磨布の硬さの好適範囲は、アスカーＣ硬度で６０〜９０であり、より好ましくは７０〜８０である。

また、基材である不織布としては、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）繊維（たとえばケブラー（登録商標））から成る群より選ばれる１種以上を含むことが好ましく、特にポリエステル繊維を含むことが好ましい。

不織布に樹脂を付着させる方法としては、不織布を樹脂溶液に含浸させる方法、不織布に樹脂を圧入する方法などがあり、不織布全体または研磨時にノッチ部と接触する周縁部などの一部に樹脂を付着させる。樹脂溶液は、ポリマーを溶解させたもので、含浸後に乾燥させるような溶液であってもよく、モノマー、オリゴマーまたはプレポリマーと重合開始剤、硬化剤などを含み含浸後に重合させるような溶液であってもよい。

付着させる樹脂としては、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂から成る群より選ばれる１種以上を含むことが好ましく、特にウレタン樹脂が好ましい。

研磨布の密度および硬さは、付着させる樹脂の量、種類および不織布の目付け、さらに製造工程によって変化するので、それぞれの工程を制御することによって、好適範囲の密度および硬さを有する研磨布を作製することができる。

研磨布全体の形状は、特に限定されないが、主にリング形状、円板形状などで作製される。研磨時にノッチ部と接触する周縁部の形状は、ノッチ部の切り欠き形状に合わせた形状とすることが好ましい。

図１〜６に、研磨布の形状の一例を示す。図１は研磨布１の外観図であり、図２は研磨布１の周縁部２の厚み方向拡大断面図である。図１（ａ）は平面図を示し、図１（ｂ）は側面図を示す。図１に示すように研磨布１は、リング形状であり、図２に示すように周縁部２の厚み方向の断面形状は、Ｖ字形状となっている。図３は研磨布３の外観図であり、図４は研磨布３の周縁部４の厚み方向拡大断面図である。図３（ａ）は平面図を示し、図３（ｂ）は側面図を示す。図３に示すように研磨布３は、リング形状であり、図４に示すように周縁部４の厚み方向の断面形状は、Ｕ字形状となっている。図５は研磨布５の外観図であり、図６は研磨布５の周縁部６の厚み方向拡大断面図である。図５（ａ）は平面図を示し、図５（ｂ）は側面図を示す。図５に示すように研磨布５は、リング形状であり、図６に示すように周縁部６の厚み方向の断面形状は、矩形状となっている。

また、密度が０．３ｇ／ｃｍ^３〜０．６ｇ／ｃｍ^３であり、硬さがアスカーＣ硬度で６０〜９０である領域は、研磨布全体に一様に分布していてもよいが、少なくとも研磨時にノッチ部と接触する周縁部に分布していれば本発明の効果は達成できる。

以下では、本発明の実施例について説明する。
実施例としては、ポリエステル繊維を含む不織布にウレタン樹脂を付着させ、表１に示すように、密度、硬さが異なる研磨布（実施例１〜４）を作製した。

比較例としては、ポリエステル繊維を含む不織布（比較例１）からなる研磨布、ポリエステル繊維からなる不織布にウレタン樹脂を付着させ、密度、硬さが実施例とは異なる研磨布（比較例２，３）、不織布ではなくウレタン樹脂の独立発泡材料（気泡混入タイプ）からなる研磨布（比較例４）を作製した。作製した研磨布の形状は、ノッチ部の切り欠き形状に合わせて図１および図２に示した形状とした。

各実施例および各比較例を用いてシリコンウエハのノッチ部の研磨を行い、使用寿命およびスクラッチの発生について評価した。なお、研磨条件は以下のとおりである。

シリコンウエハ：３００ｍｍウエハ
研磨装置：スピードファム株式会社製エッジポリッシング装置（製品名ＥＰＤ−３００）
研磨布回転速度：１０００ｒｐｍ
スラリ流量：１０ｍｌ／秒（スラリ組成：Ａｌ_２Ｏ_３２０重量％）
（密度および硬さ測定）
研磨布の密度は、直径１００ｍｍの試料片を用意し、その重量を測定することにより求めた。

研磨布の硬さは、ＪＩＳ Ｋ７３１２に準拠する測定方法で、高分子計器株式会社製のゴム硬度計（製品名：アスカーゴム硬度計Ｃ型）および定圧定速押具を用いてアスカーＣ硬度を測定した。

（使用寿命評価）
研磨布の使用寿命は、研磨布が破断するまでの時間の相対値により評価した。◎は最長寿命であることを示し、○は最長寿命未満、最長寿命の９０％以上の寿命であることを示し、△は最長寿命の９０％未満、７０％以上の寿命であることを示し、×は最長寿命の７０％未満の寿命であることを示す。

（スクラッチ評価）
研磨によりノッチ部に発生したスクラッチは、研磨処理後の被研磨表面をＣＣＤカメラにより観察した際の線状欠陥の数により相対評価した。×は最多欠陥数以下、最多欠陥数の８０％以上の欠陥数であることを示し、○は最多欠陥数の８０％未満、７０％以上の欠陥数であることを示し、◎は最多欠陥数の７０％未満の欠陥数であることを示す。

（総合評価）
本願発明の効果を得るには長い使用寿命と良好なスクラッチ特性を両立する必要があるため、使用寿命評価とスクラッチ評価を総合的に判断した。総合評価は、◎は使用寿命評価およびスクラッチ評価の両方が◎であることを示し、○は使用寿命評価とスクラッチ評価の両方が○またはいずれか一方が◎で他の一方が○であることを示し、×は使用寿命評価とスクラッチ評価の両方またはいずれか一方が×であることを示す。
評価結果について表１に示す。

表１の評価結果からわかるように、比較例１および比較例２は、密度が低過ぎて、アスカーＣ硬度も低過ぎる（柔らか過ぎる）ため、短時間で繊維が突出し使用できなくなった。また、比較例３および比較例４は、密度が高過ぎて、アスカー硬度Ｃも高過ぎる（硬過ぎる）ため、ノッチ部にスクラッチが発生した。

これに対し、実施例１〜４は、密度およびアスカーＣ硬度（硬さ）が好適な範囲内であるため、使用寿命が長く、ノッチ部にスクラッチを発生しない研磨布を実現することができた。

研磨布１の形状を示す外観図である。 周縁部２の厚み方向の断面形状を示す拡大断面図である。 研磨布３の形状を示す外観図である。 周縁部４の厚み方向の断面形状を示す拡大断面図である。 研磨布５の形状を示す外観図である。 周縁部６の厚み方向の断面形状を示す拡大断面図である。

符号の説明

１，３，５ 研磨布
２，４，６ 周縁部

Claims (3)

1. 基材である不織布に樹脂を付着させた研磨布であって、密度が０．３ｇ／ｃｍ^３〜０．６ｇ／ｃｍ^３であり、硬さがアスカーＣ硬度で６０〜９０であることを特徴とする研磨布。
2. 前記不織布が、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリ（ｐ−フェニレンテレフタルアミド）繊維から成る群より選ばれる１種以上を含むことを特徴とする請求項１記載の研磨布。
3. 前記樹脂が、ウレタン樹脂、アクリル樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂から成る群より選ばれる１種以上を含むことを特徴とする請求項１または２記載の研磨布。

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