JP2007185718A - 研磨シート - Google Patents

Abstract

【課題】半導体ウエハ、液晶ガラス、ハードディスク基板等の被加工物の平坦性を向上し、短時間で研磨が可能であり、かつ寿命が長く長時間使用できる研磨シートを提供する。
【解決手段】強度が７〜１０ｃＮ／ｄｔｅｘ、弾性率が１８０〜３００ｃＮ／ｄｔｅｘのナフタレート系ポリエステル繊維を含有してなる研磨シートとする。
【選択図】なし

Description

本発明は、研磨シートに関するものである。さらに詳しくは、半導体ウエハ、液晶ガラス、ハードディスク基板等の精密研磨に適した研磨特性を有し、かつ耐久性にも優れた研磨シートに関するものである。

従来、半導体ウエハ、液晶ガラス、ハードディスク基板などの研磨は、研磨パッドを下定盤側に保持し、研磨対象物を上定盤側に保持して、研磨スラリーを供給しながら研磨対象物（被加工物）と研磨パッドを加圧した状態で相対的に摺動させるといった方法で行われている。

こうした研磨パッドとしては、硬質材料からなる表面層と軟質材料からなるベース層が積層した構造体を有する研磨パッドなどが用いられている（例えば、特許文献１など）。しかしながら、上記のように研磨パッドの表面層には硬質材料が使われるようになっているものの、耐久性や研磨速度（研磨に要する時間）の点で未だ十分なものではない。一方で、研磨パットが硬すぎると、被加工物にスクラッチや傷等が発生し、これによって研磨加工圧力のばらつきが生じ、被加工物の平坦性も悪くなるといった問題がある。
特開平１１−１５６７０１号公報

本発明は上記従来技術を背景になされたもので、その目的は、半導体ウエハ、液晶ガラス、ハードディスク基板等の被加工物の平坦性を向上し、短時間で研磨が可能であり、かつ寿命が長く長時間使用できる研磨シートを提供することにある。

本発明者らは、かかる問題を解決するため、研磨シートとして樹脂に繊維を含有させたものを用いることや、さらにその繊維についても検討したところ、該繊維の種類や物性によっては、研磨シートの寿命を延ばすことができるだけでなく、被加工物にスクラッチや傷等が発生しにくく、被加工物の平坦性を向上できることがわかった。また、かかる繊維を選んだとき、研磨速度も速くできることがわかった。

かくして、本発明によれば、強度が７〜１０ｃＮ／ｄｔｅｘ、弾性率が１８０〜３００ｃＮ／ｄｔｅｘのナフタレート系ポリエステル繊維を樹脂中に含有してなる研磨シートが提供される。

本発明の研磨シートは、ウエハ等の被加工物にスクラッチや傷等が発生しにくく、該被加工物の平坦性を向上させることができる。また、この研磨シートは適度な硬度を有しており、短い時間で研磨が可能であり、さらに研磨シートの寿命も長いため、その交換回数を減らして、生産性を向上しかつ費用を低減することができる。

本発明の研磨シートは、繊維を樹脂中に含有してなる研磨シートである。上記研磨シートは、繊維を樹脂中に含有するシートのみで構成されていても良いが、研磨に用いる面と反対の面には他の樹脂や織編物、不織布からになる基材層等が１層以上積層されていてもよい。また、必要に応じて、研磨シートの研磨に用いる面と反対の面には粘着テープが適宜積層され、またその粘着テープ面に離型シートが剥離できるよう貼着されていてもよい。

本発明においては、樹脂中に含有される繊維は長繊維であっても短繊維であっても良い。また、樹脂中の繊維の形態としては、織編物や不織布等の繊維構造体として存在していても、かかる繊維構造体の形態をとらず樹脂中に分散して存在していてもよい。本発明においては、なかでも短繊維の形状で樹脂中に分散していることが研磨シートの成形加工性の点や、研磨シートが硬くなり過ぎず本発明の目的を達成し易い点で好ましい。

本発明においては、研磨シートが樹脂中に短繊維が分散されてなるシートである場合、該短繊維の繊維長は、０．１〜２．０ｍｍが好ましく、１．０〜２．０ｍｍがより好ましい。０．１ｍｍ未満では繊維がうまく分散せず、２．０ｍｍを超えると繊維長が長すぎ、研磨シートが摩耗しやすくなる。

本発明においては、上記の樹脂中に含有される繊維がナフタレン系ポリエステル繊維であり、かつ、その強度が７〜１０ｃＮ／ｄｔｅｘ、好ましくは８〜９ｃＮ／ｄｔｅｘであり、弾性率が１８０〜３００ｄｔｅｘ、好ましくは２００〜２７０ｃＮ／ｄｔｅｘであることが肝要である。ナフタレン系ポリエステル繊維の強度が７．５ｃＮ／ｄｔｅｘ未満、あるいは弾性率が１８０ｃＮ／ｄｔｅｘ未満では、研磨シートの硬さが十分でなく、磨耗しやすく、研磨速度も低くなる。一方、ナフタレン系ポリエステル繊維の強度が１０ｃＮ／ｄｔｅｘを超えるか、あるいは弾性率が３００ｄｔｅｘを超えると、ウエハ等の被加工物にスクラッチや傷等が発生しやすくなる。

ナフタレート系ポリエステル繊維の含有量は樹脂重量に対して１０〜５０重量％が好ましく、１０〜３０重量％がより好ましい。１０重量％未満では摩耗性が悪く、５０重量％を超えると研磨シートが硬くなりすぎ、被加工物にスクラッチや傷が発生しやすくなる。

研磨シートの厚みは、０．２〜１０．０ｍｍが好ましく、１．０〜５．０ｍｍがより好ましい。また、前述したように研磨に用いる面と反対の面に基材層等を積層する場合は、ナフタレン系ポリエステル繊維を含む樹脂の厚みは、０．２〜５．０ｍｍが好ましく、１．０〜２．０ｍｍがより好ましい。

また、基材層を積層する場合、該基材層は、発泡ウレタン樹脂や不織布にて形成することができ、その基材層の好ましい厚みは０．３〜２．０ｍｍである。

本発明に用いるナフタレン系ポリエステル繊維は、たとえば次の方法により製造することができる。すなわち、ナフタレン系ポリエステルのチップを溶融押出装置により溶融し、紡糸口金から紡糸温度２８０〜３２０℃で吐出し、口金下設置した温度２００〜４００℃の過熱紡糸筒を通過させて紡糸速度１００〜５００ｍ／分で引取り未延伸糸を得、該未延伸糸を表面温度１２０〜１６０℃の加熱ローラに捲回して加熱した後、表面温度１６０〜１８０℃の第一延伸ローラに捲回し、これらのローラ間で５〜７．５倍に延伸する。次いで、第１延伸ローラと表面温度１８０〜２２０℃の第二延伸ローラ間で１．０２〜２倍に延伸して延伸することにより、ナフタレン系ポリエステル繊維の延伸糸を製造することができる。短繊維として用いる場合は、公知の方法によりこれを前述した０．１〜２．０ｍｍにカットすればよい。

本発明の研磨シートは、ウレタン、アクリル、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエステル等のうち１種または２種以上を用い、これを公知の注型法、押し出し成形法等によりシートに成形することよって製造することができる。これらの樹脂のうち、熱可塑性樹脂を用いる場合は、注型法、押し出し成形法によって製造されるが、熱硬化性樹脂を用いた場合は成形後加熱硬化させることで製造すればよい。

研磨シートの研磨を行う面は平滑加工することが好ましく、ナフタレン系ポリエステル繊維を含有させる樹脂として発泡樹脂を用いた場合、この加工によって該面には多数の独立発泡の孔が表面に形成される。

以下、本発明を実施例により詳細に説明する。なお、本実施例で用いた試験方法を以下に示す。
１）研磨シート寿命
以下の研磨実験で、研磨速度が初期段階での研磨速度に比べて１０％低下した段階で、研磨シート寿命の終了とした。各実施例および比較例の数値は、実施例１を１００としたときの指数を示す。
２）研磨速度
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は静電容量式厚み測定器を用いて測定した。各実施例および比較例の数値は、実施例１を１００としたときの指数を示す。
３）ウエハ平坦性
研磨後のウエハの形状制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。各実施例および比較例の数値は、実施例１を１００としたときの指数を示す。
４）繊維の引張試験（強度、弾性率）
ＪＩＳ １０１３に準拠して評価した。

なお、研磨実験の条件は次のようにした。すなわち、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。
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：ＮＡＬＣＯ２３５０ ２０倍希釈

［実施例１］
極限粘度０．６３のポリエチレン−２，６−ナフタレートチップを、孔数４８ホール、孔径０．４０ｍｍの円形紡糸孔を有する紡糸口金から紡糸温度３００℃にて吐出し、紡糸速度１５０ｍ／分、口金直下に設置した加熱紡糸筒の温度を３９０℃として溶融紡糸して未延伸糸を得た。この未延伸糸を表面温度１４５℃の加熱ローラに８回捲回して加熱した後、表面温度１７５℃の第一延伸ローラに捲回し、これらのローラ間で７．００倍に延伸した。次いで、第一延伸ローラと表面温度２００℃の第二延伸ローラの間で、１．０５倍に延伸し、３３ｄｔｅｘ／４８ｆｉｌのポリエチレンナフタレート繊維（以下ＰＥＮ繊維と称す）を得た。

得られたＰＥＮ繊維を繊維長１．０ｍｍにカットし、パルプエキスパート（Ｍｅｔｓｏ製）を用い測定し、十分に乾燥したドラム内に充填した。繊維の量は樹脂重量に対して３０重量％であった。その後、ウレタンポリマーと硬化剤の溶融物をノズルから排出するのと同時に、繊維も排出し、３者を混合した状態にして、容器に流し込み、厚さ１．０ｍｍの発泡ウレタン樹脂層上に積層して厚さ２．０ｍｍの研磨シートを作製した。結果を表１に示す。

［実施例２］
繊維長を２．０ｍｍとし、繊維の量を樹脂重量に対して５０重量％とした以外は実施例１と同様にして研磨シートを作製した。結果を表１に示す。

［実施例３］
繊維長は０．１ｍｍにカットし、繊維の量は樹脂重量に対して１０重量％であった。実施例１同様に研磨シートを作製した。結果を表１に示す。

［実施例４］
実施例１と同様にして製造した未延伸糸を表面温度１４５℃の加熱ローラに８回捲回して加熱した後、１７５℃の第一延伸ローラに捲回し、これらのローラ間で６．０３倍に延伸した。次いで、第一延伸ローラと表面温度２００℃の第二延伸ローラの間で、１．１４倍に延伸した。この繊維を用いた以外は実施例１同様にして研磨シートを作製した。結果を表１に示す。

［比較例１］
実施例１と同様にして製造した未延伸糸を表面温度１４５℃の加熱ローラに８回捲回して加熱した後、表面温度１７５℃の第一延伸ローラに捲回し、これらのローラ間で４．００倍に延伸した。次いで、第一延伸ローラと表面温度２００℃の第二延伸ローラの間で、１．１４倍に延伸した。この繊維を用いた以外は実施例１と同様にして研磨シートを作製した。結果を表１に示す。

［比較例２］
ＰＥＮ繊維に代えて９４０ｄｔｅｘ／１４０ｆｉｌのナイロン繊維（旭化成製「レオナ」、以下Ｎｙ繊維と称する）を用いた以外は実施例１と同様にして研磨シートを作製した。結果を表１に示す。

［比較例３］
ＰＥＮ繊維に代えて３３ｄｔｅｘ／１０ｆｉｌのポリエチレンテレフタレート繊維（帝人テクノプロダクツ製「テトロン」、以下ＰＥＴ繊維と称する）を用いた以外は実施例１と同様にして研磨シートを作製した。結果を表１に示す。

［比較例４］
ＰＥＮ繊維に代えて３３ｄｔｅｘ／２０ｆｉｌのパラ系芳香族ポリアミド繊維（帝人テクノプロダクツ製「テクノーラ」、以下アラミド繊維と称する）を用いた以外は実施例１と同様にして研磨シートを作製した。結果を表１に示す。

本発明の研磨シートは、ウエハ等の被加工物にスクラッチや傷等が発生しにくく、該被加工物の平坦性を向上させることができる。また、この研磨シートは適度な硬度を有しており、短い時間で研磨が可能であり、さらに研磨シートの寿命も長いため、その交換回数を減らして、生産性を向上しかつ費用を低減することができる。このため、その産業上の利用価値が極めて高いものである。

Claims (5)

1. 強度が７〜１０ｃＮ／ｄｔｅｘ、弾性率が１８０〜３００ｃＮ／ｄｔｅｘのナフタレート系ポリエステル繊維を樹脂中に含有してなる研磨シート。
2. ナフタレート系ポリエステル繊維が短繊維である請求項１記載の研磨シート。
3. ナフタレート系ポリエステル繊維の含有量が、樹脂重量に対して１０〜５０重量％である請求項２に記載の研磨シート。
4. ナフタレート系ポリエステル繊維の繊維長が０．１〜２．０ｍｍである請求項２または３のいずれかに記載の研磨シート。
5. 樹脂がポリウレタンである請求項１〜４のいずれかに記載の研磨シート。