JP2007044858A

JP2007044858A - 研磨布の製造方法および研磨布

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Publication number: JP2007044858A
Application number: JP2005234845A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Haba; 真一羽場; Tomoyuki Toda; 智之戸田; Toyoji Sugita; 豊治杉田; Koichi Yoshida; 光一吉田
Original assignee: Nitta Haas Inc
Current assignee: Nitta DuPont Inc
Priority date: 2005-08-12
Filing date: 2005-08-12
Publication date: 2007-02-22

Abstract

【課題】被研磨物表面の平坦度を向上させることができる研磨布の製造方法および研磨布を提供する。
【解決手段】不織布を基材とし、この不織布に樹脂を付着させ、その表面を研磨布紙によって平滑化している。平滑化に用いる研磨布紙の研磨材（砥粒）の粒径は５μｍ〜２００μｍが好ましい。研磨布紙としてたとえばサンドペーパを用いた場合、研磨材の粒度を示す番手は８０番〜３０００番が好ましい。これによって、不織布の繊維に由来する徴小な凹凸、いわゆる“けば”が研磨布紙によって平滑化され、硬い研磨布に限らず柔らかい研磨布であっても被研磨物表面の平坦度を向上させ、スクラッチの発生を防止することが可能となっている。
【選択図】なし

Description

本発明は、不織布に樹脂などを含浸させて得られる研磨布の製造方法および研磨布に関する。

不織布に樹脂などを含浸させて得られる研磨布は、その高い研磨能力を応用して、半導体基板、たとえば、高純度シリコンウエハ、化合物半導体ウエハの表面研磨、およびレンズ、板ガラスなどの仕上げ加工などに多く用いられている。近年、ＤＲＡＭ（Dynamic
Random Access Memory）に搭載される回路において、その集積度が向上しているために、基板となるウエハ表面に高い平坦度が要求されている。

高い平坦度を達成するためには、硬い研磨布を用いることが有効であることが知られている。特許文献１記載の研磨布の製法では、不織布にポリウレタン樹脂を含浸させて、湿式法にて凝固、乾燥した後、メラミン樹脂を含浸させてキュアすることにより、ショア硬度が８０度以上の硬い研磨布を作製している。

また特許文献２記載の半導体ウエハ研磨用クロスは、１次含浸に用いた熱可塑性ポリウレタンよりも硬質の樹脂を２次含浸させることで得られる。

特開平２−２１８５６２号公報特開平５−８１７８号公報

上記のように硬い樹脂を含浸させることで硬い研磨布を得ることはできる。しかしながら、研磨布の表面には、不織布の繊維に由来する徴小な凹凸、いわゆる“けば”が存在するため、硬い研磨布を用いたとしても所望の平坦度を達成できないという問題がある。

本発明の目的は、被研磨物表面の平坦度を向上させることができる研磨布の製造方法および研磨布を提供することである。

本発明は、不織布に樹脂を付着させる付着工程と、
樹脂が付着した不織布の表面を、研磨布紙を用いて平滑化する平滑化工程とを含み、
前記研磨布紙の研磨材の粒径が５μｍ〜２００μｍであることを特徴とする研磨布の製造方法である。

また本発明は、前記研磨布紙の研磨材の粒度を示す番手が８０番〜３０００番であることを特徴する。

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。

また本発明は、不織布に樹脂を付着させた研磨布であって、
被研磨物と接触する表面が、研磨布紙を用いて平滑化された表面であり、前記研磨布紙の研磨材の粒径が５μｍ〜２００μｍであることを特徴とする研磨布である。

本発明によれば、付着工程において、含浸などにより不織布に樹脂を付着させ、平滑化工程において、樹脂が付着した不織布の表面を、研磨布紙を用いて平滑化している。このとき、平滑化工程において用いる研磨布紙の研磨材の粒径を５μｍ〜２００μｍとする。また、前記研磨布紙の研磨材の粒度を示す番手は８０番〜３０００番である。

これにより、研磨布の表面に平滑化処理を施して“けば”を小さくし、平坦度を向上させることができる。

また本発明によれば、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種以上を含み、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。

本発明は、不織布に樹脂を付着させる付着工程と、樹脂が付着した不織布の表面を、研磨布紙を用いて平滑化する平滑化工程とを含む研磨布の製造方法であり、平滑化工程において用いる研磨布紙の研磨材（砥粒）の粒径を５μｍ〜２００μｍとしている。研磨布紙としてたとえばサンドペーパを用いた場合、研磨材の粒度を示す番手は８０番〜３０００番が好ましい。

本発明による研磨布は、不織布の繊維に由来する徴小な凹凸、いわゆる“けば”が研磨布紙によって平滑化されることで、硬い研磨布に限らず柔らかい研磨布であっても被研磨物表面の平坦度を向上させ、スクラッチの発生を防止することが可能となっている。

平滑化された表面の表面粗さＲａは２１μｍ以下が好ましく、より好ましくは１７μｍ以下である。表面粗さＲａが２１μｍより大きいと、平坦度があまり向上しない。

また、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、ナイロン繊維、ポリプロピレン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。

本発明は、アスカーＣ硬度によって、大きく２つの実施形態に分けられる。
第１の実施形態は、硬さがアスカーＣ硬度で８０〜９５の硬い研磨布であり、第２の実施形態は、硬さがアスカーＣ硬度で６０〜７５の柔らかい研磨布である。

（第１の実施形態）
第１の実施形態では、硬さがアスカーＣ硬度で８０〜９５の硬い研磨布を作製した。平滑化に用いる研磨布紙の研磨材の粒径は５μｍ〜２００μｍが好ましく、より好ましくは２５μｍ〜１１０μｍである。研磨布紙としてたとえばサンドペーパを用いた場合、研磨材の粒度を示す番手は８０番〜３０００番が好ましく、より好ましくは１３０番〜６００番である。

平滑化された表面の表面粗さＲａは５μｍ〜２１μｍが好ましく、より好ましくは１０μｍ〜１７μｍである。表面粗さＲａが２１μｍより大きいと、平坦度の向上があまり見られず、表面粗さＲａが５μｍより小さいと、平坦度は向上するがスクラッチの発生が顕著になる。

（実施例）
第１の実施形態の実施例および比較例としては、ポリエステル繊維を含む不織布に高硬度のウレタン樹脂を付着させ、さらに硬化剤によって硬度を高くしたもの対し、サンドペーパの種類をそれぞれ変えて平滑化処理を行い、表面状態が異なる研磨布を作製した。

具体的には表１に示すように、番手が６０番〜１００００番までのサンドペーパ（理研コランダム株式会社製）を用いて平滑化処理を行った。サンドペーパの番手について、研磨材の粒度と番手との相関は、ＪＩＳＲ６０１０に準拠する。番手８０番〜３０００番までのサンドペーパを用いたものが実施例１〜１６であり、番手６０番および１００００番のサンドペーパを用いたものがそれぞれ比較例１および比較例２である。

作製した研磨布に対して、以下に示す方法で研磨布の特性値および研磨特性の評価を行った。

（表面粗さＲａ測定）
株式会社東京精密製の表面粗さ形状測定機（製品名：サーフコム４８０Ａ）を用いて平滑化処理が施された研磨布の表面粗さＲａを測定した。

（硬さ測定）
ＪＩＳＫ７３１２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。

（圧縮率測定）
ＪＩＳＬ１０９６に準拠する測定方法で、三共理化学株式会社製の自動圧縮率測定器を用いて、研磨布の圧縮率を測定した。

圧縮率は、初荷重Ｗ_１＝３００ｇ／ｃｍ^２を付加して１分後の厚さＴ_１を測定し、さらに荷重Ｗ_２を付加して１分後の厚さＴ_２を測定して下記計算式から算出できる。
圧縮率（％）＝（（Ｔ_１−Ｔ_２）／Ｔ_１）×１００

（ウエハ平坦度測定）
直径６ｉｎｃｈの高純度シリコンウエハを被研磨物とし、Ｇ＆ＰＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ社製の片面研磨機（製品名：ＧＮＰＰＯＬＩ−５００）を用いて研磨を行い、ＡＤＥ社製の平坦度測定器（製品名：ＡＤＥ−９５００）を用いて平坦度ＳＦＱＲを測定した。

（スクラッチ測定）
日立電子エンジニアリング株式会社製のウエハ表面検査装置（製品名：ＬＳ６６００）を用いて、研磨後のウエハのスクラッチ数を測定した。

表１に評価結果を示す。なお、平坦度およびスクラッチ数は、実施例１を１としたときの相対値で示す。

表１に示す評価結果からわかるように、比較例１は平坦度が悪く、比較例２はスクラッチ数が多すぎるために実用不可能であった。

実施例１〜１６は、表面粗さが小さく、平坦度が大幅に向上され、スクラッチ数も実用可能な範囲に抑えられている。

このように硬い研磨布に平滑化処理を施して表面粗さを小さくすることで、平坦度を大幅に向上させることができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態では、硬さがアスカーＣ硬度で６０〜７５の柔らかい研磨布を作製した。この第２の実施形態は、硬さがアスカーＣ硬度で６０〜６３の非常に柔らかい研磨布と、硬さがアスカーＣ硬度で６１〜７５の中程度に柔らかい研磨布とを含んでいる。

平滑化に用いる研磨布紙の研磨材の粒径は５μｍ〜２００μｍが好ましく、より好ましくは１７μｍ〜１１０μｍである。研磨布紙としてたとえばサンドペーパを用いた場合、研磨材の粒度を示す番手は８０番〜３０００番が好ましく、より好ましくは１３０番〜１０００番である。

非常に柔らかい研磨布の検討例としては、ポリエステル繊維を含む不織布に低硬度のウレタン樹脂を付着させたものに対し、サンドペーパの種類をそれぞれ変えて平滑化処理を行い、表面状態が異なる研磨布を作製した。中程度に柔らかいタイプの検討例としては、ポリエステル繊維を含む不織布に高硬度ウレタン樹脂を付着させたもの（硬化剤は未使用）に対し、サンドペーパの種類をそれぞれ変えて平滑化処理を行い、表面状態が異なる研磨布を作製した。

具体的には表２（フェルトタイプ）、表３（硬化剤未使用タイプ）に示すように、番手が６０番〜１００００番までのサンドペーパ（理研コランダム株式会社製）を用いて平滑化処理を行った。サンドペーパの番手については、研磨材の粒度と番手との相関については、ＪＩＳＲ６０１０に準拠する。

作製した研磨布に対しては、上記第１の実施形態の実施例と同様の方法で研磨布の特性値および研磨特性の評価を行った。

図１は、サンドペーパの研磨材の砥粒径が平坦度に与える影響を示すグラフである。横軸は砥粒径（μｍ）を示し、縦軸は検討例２の平坦度を１としたときの相対値を示している。

図２は、サンドペーパの研磨材の砥粒径がスクラッチ数に与える影響を示すグラフである。横軸は砥粒径（μｍ）を示し、縦軸は検討例２のスクラッチ数を１としたときの相対値を示している。

グラフからわかるように、非常に柔らかい研磨布（フェルトタイプ）の場合、砥粒径が小さく平坦度およびスクラッチ数がほぼ一定の第１の領域と、砥粒径が大きく平坦度およびスクラッチ数がほぼ一定の第２の領域とその中間部分の第３の領域が見られた。

これら３つの領域においてそれぞれ近似直線を作成し、この近似直線（実線）を滑らかに接続した曲線（二点鎖線）の変曲点を特性が変化する点として、砥粒径の好適範囲を決定した。

以上より、砥粒径は５μｍ〜２００μｍが好ましく、より好ましくは１７μｍ〜１１０μｍである。研磨布紙としてたとえばサンドペーパを用いた場合、研磨材の粒度を示す番手は８０番〜３０００番が好ましく、より好ましくは１３０番〜１０００番である。

図３は、サンドペーパの研磨材の砥粒径が平坦度に与える影響を示すグラフである。横軸は砥粒径（μｍ）を示し、縦軸は検討例２０の平坦度を１としたときの相対値を示している。

図４は、サンドペーパの研磨材の砥粒径がスクラッチ数に与える影響を示すグラフである。横軸は砥粒径（μｍ）を示し、縦軸は検討例２０のスクラッチ数を１としたときの相対値を示している。

グラフからわかるように、非常に柔らかい研磨布（フェルトタイプ）の場合と同様に、中程度に柔らかい研磨布（硬化剤未使用タイプ）の場合も、砥粒径が小さく平坦度およびスクラッチ数がほぼ一定の第１の領域と、砥粒径が大きく平坦度およびスクラッチ数がほぼ一定の第２の領域とその中間部分の第３の領域が見られた。

サンドペーパの研磨材の砥粒径が平坦度に与える影響を示すグラフである。サンドペーパの研磨材の砥粒径がスクラッチ数に与える影響を示すグラフである。サンドペーパの研磨材の砥粒径が平坦度に与える影響を示すグラフである。サンドペーパの研磨材の砥粒径がスクラッチ数に与える影響を示すグラフである。

Claims

不織布に樹脂を付着させる付着工程と、
樹脂が付着した不織布の表面を、研磨布紙を用いて平滑化する平滑化工程とを含み、
前記研磨布紙の研磨材の粒径が５μｍ〜２００μｍであることを特徴とする研磨布の製造方法。
前記研磨布紙の研磨材の粒度を示す番手が８０番〜３０００番であることを特徴する請求項１記載の研磨布の製造方法。
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または２に記載の研磨布の製造方法。
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１〜３のいずれか１つに記載の研磨布の製造方法。
不織布に樹脂を付着させた研磨布であって、
被研磨物と接触する表面が、研磨布紙を用いて平滑化された表面であり、前記研磨布紙の研磨材の粒径が５μｍ〜２００μｍであることを特徴とする研磨布。