JP2018051730A - 研磨パッド及びその製造方法、並びに、研磨加工品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】研磨レートを維持しつつも、被研磨物に損傷を与えにくい研磨パッド及びその製造方法、並びに、その研磨パッドを用いた研磨加工品の製造方法を提供する。【解決手段】基材１２と、基材上に配された樹脂部１１と、を備える研磨パッドであって、樹脂部１１は、単独で又は基材と共に凹凸パターンを構成し、凹凸パターンは、研磨面を有する凸部１３が配列されたパターンであり、凸部１３が、スラリーが滞留可能な空間を囲む縁部と、スラリーを空間から遠心方向に排出可能な開口部とから構成されるものである研磨パッド。【選択図】図１
Description
本発明は、研磨パッド及びその製造方法、並びに、研磨加工品の製造方法に関する。
近年、次世代パワー半導体素子材料として、ワイドバンドギャップ半導体である炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化ガリウム（ＧａＮ）、ダイヤモンド、サファイア（Ａｌ2Ｏ3）及び窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの材料が注目されている。例えば、炭化珪素（ＳｉＣ）はＳｉ半導体と比べてバンドギャップが３倍であり、絶縁破壊電界強度が約７倍である等優れた物性値を有しており、現在のシリコン半導体に比べ高温動作性に優れ、小型で省エネ効果も高いといった点で優れている。また、サファイアウエハについては、その化学的安定性、光学的特性（透明性）、機械的強度、熱的特性（熱伝導性）等から、光学的要素を持った電子機器、例えば高性能オーバーヘッドプロジェクター用部品としての重要性が高まりつつある。これらの次世代パワーデバイスの本格的普及に向けて、基板の大口径化・量産化が進められ、それに伴い、基板加工技術の重要性も増している。そのような基板の加工プロセスでは、Ｓｉと同様に、まず、ウエハに用いる円柱状単結晶（インゴット）をスライスすることで円盤状に切り出す。次に、スライスした円盤状単結晶の表面を平坦化するが、まずは、その表面を大まかに平坦化するため、ラッピング定盤を用いてラッピング加工を行う。その後、円盤状単結晶の表面の平坦性を更に向上させ、かつ、表面の微細な傷を除去して鏡面化するために、ポリシング加工を行う。
一般的なラッピング加工においては、ダイヤモンド砥粒を含むスラリーの存在下、金属系定盤を用いて研磨を行う。これにより、金属系定盤表面に遊離砥粒であるダイヤモンド砥粒が埋め込まれ、ラッピング加工を行うことができる。特に、Ｓｉに比べて遙かに硬質であるＳｉＣ等の高硬度材料用のラッピング加工としては、銅及び錫等の金属系定盤を用い、その定盤と遊離砥粒であるダイヤモンド砥粒とを組み合わせたラッピング加工（以下、「ダイヤモンドラッピング」ともいう。）が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、ラッピング加工後の工程であるポリッシング工程においては、飽和共重合ポリエステル樹脂に、一次粒子径が３μｍ未満の研磨材粒子（固定砥粒）が分散された複数の研磨構造体が形成された研磨シートを用いて、遊離砥粒を用いずに研磨を行う方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。
しかしながら、特許文献１に記載されるような金属系定盤は重いため、取り扱い難く、また遊離砥粒であるダイヤモンド砥粒が埋め込まれる定盤表面の手入れ等、使用後の維持管理に労力を要するという問題点がある。
また、特許文献２に記載の研磨シートは、ガラス、セラミック、プラスチック、金属等の一般的な研磨加工に用いられるものである。このような一般的な研磨加工に用いられる研磨シートをＳｉＣ等の加工に採用すると、研磨レートが低く、実用的ではないという問題がある。特に、特許文献２に記載の研磨シートでは、研磨構造体表面に露出した研磨材粒子のみが固定砥粒として機能し、研磨構造体内に埋没している研磨材粒子は砥粒として作用しないため、研磨レートに更に改良の余地がある。
また、ＳｉＣの他、サファイアも、ダイヤモンド、ＳｉＣに次ぐ修正モース硬度を有しており、薬品に対する耐性が高く、加工が極めて難しい。そのため、一般的なＳｉ半導体ウエハ等の他、次世代パワー半導体素子材料として期待される材料、特にサファイアなどの高い硬度を有する難加工材料の研磨加工において、取扱い性に優れ、かつ、研磨レートにも優れる研磨パッドが望まれている。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、研磨レートを維持しつつも、被研磨物に損傷を与えにくい研磨パッド及びその製造方法、並びに、その研磨パッドを用いた研磨加工品の製造方法を提供することを目的とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した。その結果、所定の凹凸パターンを持つ研磨面を有する研磨パッドであれば、上記課題が解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は以下のとおりである。
〔１〕
基材と、該基材上に配された樹脂部と、を備える研磨パッドであって、
該樹脂部は、単独で又は前記基材と共に凹凸パターンを構成し、
前記凹凸パターンは、研磨面を有する複数の凸部が配列されたパターンであり、
前記凸部が、スラリーが滞留可能な空間を囲む縁部と、前記スラリーを前記空間から遠心方向に排出可能な開口部と、から構成されるものである、
研磨パッド。
〔２〕
前記基材が、ポリエステル系フィルムを含む、
〔１〕に記載の研磨パッド。
〔３〕
前記樹脂部が、ポリウレタンアクリレートを含む、
〔１〕又は〔２〕に記載の研磨パッド。
〔４〕
前記基材の前記樹脂部とは反対側に、接着層をさらに備える、
〔１〕〜〔３〕のいずれか１項に記載の研磨パッド。
〔５〕
基材の上に硬化性組成物を付着させる付着工程と、
付着した前記硬化性組成物を硬化させて樹脂部を得る硬化工程と、を有し、
前記樹脂部は、単独で又は前記基材と共に凹凸パターンを構成し、
前記凹凸パターンは、研磨面を有する複数の凸部が配列されたパターンであり、
前記凸部が、スラリーが滞留可能な空間を囲む縁部と、前記スラリーを前記空間から遠心方向に排出可能な開口部と、から構成されるものである、
研磨パッドの製造方法。
〔６〕
遊離砥粒の存在下、〔１〕〜〔４〕のいずれか１項に記載の研磨パッドを用いて、被研磨物を研磨する研磨工程を有する、
研磨加工品の製造方法。
〔１〕
基材と、該基材上に配された樹脂部と、を備える研磨パッドであって、
該樹脂部は、単独で又は前記基材と共に凹凸パターンを構成し、
前記凹凸パターンは、研磨面を有する複数の凸部が配列されたパターンであり、
前記凸部が、スラリーが滞留可能な空間を囲む縁部と、前記スラリーを前記空間から遠心方向に排出可能な開口部と、から構成されるものである、
研磨パッド。
〔２〕
前記基材が、ポリエステル系フィルムを含む、
〔１〕に記載の研磨パッド。
〔３〕
前記樹脂部が、ポリウレタンアクリレートを含む、
〔１〕又は〔２〕に記載の研磨パッド。
〔４〕
前記基材の前記樹脂部とは反対側に、接着層をさらに備える、
〔１〕〜〔３〕のいずれか１項に記載の研磨パッド。
〔５〕
基材の上に硬化性組成物を付着させる付着工程と、
付着した前記硬化性組成物を硬化させて樹脂部を得る硬化工程と、を有し、
前記樹脂部は、単独で又は前記基材と共に凹凸パターンを構成し、
前記凹凸パターンは、研磨面を有する複数の凸部が配列されたパターンであり、
前記凸部が、スラリーが滞留可能な空間を囲む縁部と、前記スラリーを前記空間から遠心方向に排出可能な開口部と、から構成されるものである、
研磨パッドの製造方法。
〔６〕
遊離砥粒の存在下、〔１〕〜〔４〕のいずれか１項に記載の研磨パッドを用いて、被研磨物を研磨する研磨工程を有する、
研磨加工品の製造方法。
本発明によれば、取扱い性及び維持管理性に優れ、特に難削材の研磨において、研磨レートに優れる研磨パッド及びその製造方法、並びに、その研磨パッドを用いた研磨加工品の製造方法を提供することができる。
以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態（以下、単に「本実施形態」という。）について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
〔研磨パッド〕
本実施形態の研磨パッドは、基材と、該基材上に配された樹脂部と、を備える研磨パッドであって、該樹脂部は、単独で又は前記基材と共に凹凸パターンを構成し、前記凹凸パターンは、研磨面を有する凸部が配列されたパターンであり、前記凸部が、スラリーが滞留可能な空間を囲む縁部と、前記スラリーを前記空間から遠心方向に排出可能な開口部と、から構成されるものである。なお、スラリーが滞留可能な空間を囲む縁部とスラリーを空間から遠心方向に排出可能な開口部とから構成される凸部は、特に断りのない限り、以下「略Ｃ型状凸部」ともいう。ここで、「遠心方向」とは、研磨パッドを回転させて研磨加工する際に、その回転軸（回転中心Ｃ）から遠ざかる方向をいい、通常は、研磨パッドの中心から外周に向かう方向である。
本実施形態の研磨パッドは、基材と、該基材上に配された樹脂部と、を備える研磨パッドであって、該樹脂部は、単独で又は前記基材と共に凹凸パターンを構成し、前記凹凸パターンは、研磨面を有する凸部が配列されたパターンであり、前記凸部が、スラリーが滞留可能な空間を囲む縁部と、前記スラリーを前記空間から遠心方向に排出可能な開口部と、から構成されるものである。なお、スラリーが滞留可能な空間を囲む縁部とスラリーを空間から遠心方向に排出可能な開口部とから構成される凸部は、特に断りのない限り、以下「略Ｃ型状凸部」ともいう。ここで、「遠心方向」とは、研磨パッドを回転させて研磨加工する際に、その回転軸（回転中心Ｃ）から遠ざかる方向をいい、通常は、研磨パッドの中心から外周に向かう方向である。
図１に、本実施形態の研磨パッドの一例を示す概略的な斜視図を示し、図２に、本実施形態の研磨パッドの略Ｃ型状凸部を示す概略的な斜視図を示す。図１に示されるように、この研磨パッド１０は、基材１２と、該基材１２上に配された樹脂部１１とを備え、該樹脂部１１は、単独で又は基材１２と共に凹凸パターンを構成する。凹凸パターンは、基材１２の表面上に樹脂部１１による略Ｃ型状凸部１３（黒塗りの部分）が配置されたパターンである。凸部１３は、図１に示す回転軸Ｃに対して遠心方向に開口部を形成している。また、本実施形態の研磨パッドは、必要に応じて、後述する接着層を有していてもよい。
本実施形態の研磨パッドは、基材と、該基材上に配された樹脂部とを有するため、金属系定盤と比べて軽く、所定回数の研磨終了後に使い捨てとできる点で、取扱い性及び維持管理性に優れる。また、図２に示されるように、この研磨パッドは、スラリーが滞留可能な空間１３１を囲む縁部１３２と、スラリーを空間１３１から遠心方向に排出可能な開口部１３３と、から構成される略Ｃ型状の研磨面を有する凸部１３が配列された凹凸パターンを有することにより、研磨レートに優れ、金属系定盤に匹敵する研磨レートを発揮することができる。これは、スラリーが滞留可能な空間１３１を設けることで効果的に凸部及び遊離砥粒を被研磨物に作用させる（研磨する）ことができること、スラリーを空間１３１から遠心方向に排出可能な開口部１３３を設けることでスラリーが局所的に集中することに由来するスクラッチや過研磨を抑制できることに起因すると考えられる。ただし、要因はこれに限定されない。
〔基材〕
基材としては、特に限定されないが、樹脂製のフィルムであってもよく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系フィルム；ポリエチレン（ＰＥ）フィルム、ポリプロピレン（ＰＰ）フィルム、エチレン−プロピレン共重合体フィルム等のポリオレフィン系フィルム；ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）フィルム、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルムが挙げられる。基材としては上面に後述する樹脂を印刷可能なものであればよいが、耐薬品性・耐熱性・経済性などの観点からポリステル系フィルムが好ましい。
基材としては、特に限定されないが、樹脂製のフィルムであってもよく、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系フィルム；ポリエチレン（ＰＥ）フィルム、ポリプロピレン（ＰＰ）フィルム、エチレン−プロピレン共重合体フィルム等のポリオレフィン系フィルム；ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）フィルム、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）フィルムが挙げられる。基材としては上面に後述する樹脂を印刷可能なものであればよいが、耐薬品性・耐熱性・経済性などの観点からポリステル系フィルムが好ましい。
〔樹脂部〕
樹脂部は、基材上に配され、単独で又は基材と共に凹凸パターンを構成する。基材と反対側の樹脂部の表面は、被研磨物を研磨するための研磨面となる。なお、本実施形態の研磨パッドにおいて、研磨面は固定砥粒を実質的に含まないものとしてもよい。「固定砥粒を実質的に含まない」とは、樹脂部の表面である研磨面に砥粒が現れない状態であることをいう。研磨面が実質的に砥粒を含まないことにより、遊離砥粒が留まる研磨面の面積を大きくすることが可能となる。
樹脂部は、基材上に配され、単独で又は基材と共に凹凸パターンを構成する。基材と反対側の樹脂部の表面は、被研磨物を研磨するための研磨面となる。なお、本実施形態の研磨パッドにおいて、研磨面は固定砥粒を実質的に含まないものとしてもよい。「固定砥粒を実質的に含まない」とは、樹脂部の表面である研磨面に砥粒が現れない状態であることをいう。研磨面が実質的に砥粒を含まないことにより、遊離砥粒が留まる研磨面の面積を大きくすることが可能となる。
凹凸パターンは、略Ｃ型状凸部が、その開口部が遠心方向に向くように配列されたパターンであり、被研磨物に接触する部分（凸部）と、被研磨物に接触しない部分（凹部）とを有する。そして、略Ｃ型状凸部は、スラリーが滞留可能な空間を囲む縁部と、スラリーを空間から遠心方向に排出可能な開口部と、から構成されるものである。このような凹凸パターンを有することにより、スラリーの適度な滞留が可能となるため研磨レートがより向上し、一方で、スラリーの程度な排出が可能となるため、スラリーが局所的に集中することに由来するスクラッチや過研磨をより抑制できる。
なお、略Ｃ型状凸部としては、スラリーが滞留可能な空間を囲む縁部とスラリーを空間から遠心方向に排出可能な開口部とを有するものであれば特に制限されず、図３（ａ）に示すような典型的なＣ型形状（言い換えれば、円環を１つの開口部を有するように切り欠いた形状）のほか、図３（ｂ）に示す開口部を複数有するＣ型形状（言い換えれば、円環を複数の開口部を有するように切り欠いた形状）、図３（ｃ）に示すＵ型形状、図３（ｄ）に示すＶ型形状がなど挙げられる。研磨パッドの回転により、縁部により囲まれた空間に滞留しているスラリーが遠心力により開口部から徐々に排出されうる。
略Ｃ型状凸部の存在密度は、基材表面の単位面積（１ｃｍ2）当たり、好ましくは３〜４０個であり、より好ましくは５〜３５個であり、さらに好ましくは１０〜３０個である。単位面積当たりの略Ｃ型状凸部の個数が３個以上であることにより、遊離砥粒を含むスラリーの供給・排出能力に優れ、研磨レートが向上する傾向にある。また、略Ｃ型状凸部の単位面積当たりの個数を大きくするほど研磨レートの向上が見られるが、単位面積当たりの個数を大きくしすぎるのは隣接するパターンと接触しない様に成形することが技術的に難しい。そのため、製造上の観点から、単位面積当たりの略Ｃ型状凸部の個数は４０個以下であることが好ましい。なお、凹凸パターンの単位面積当たりの個数については、所定面積、例えば４ｃｍ2（２ｃｍ四方）の凹凸パターンの個数を目視で確認し、単位面積当たりの個数に換算することで算出することができる。
略Ｃ型状凸部に囲まれた部分の底面積（略Ｃ型状凸部１つあたりのスラリーが滞留可能な空間の面積）は、好ましくは０．００１〜０．１ｃｍ2であり、より好ましくは０．００５〜０．０５ｃｍ2であり、さらに好ましくは０．０１〜０．０２ｃｍ2である。略Ｃ型状凸部に囲まれた部分の底面積が上記範囲内であることにより、遊離砥粒を含むスラリーの供給・排出能力に優れ、研磨レートが向上する傾向にある。
略Ｃ型状凸部の厚さ（高さ）は、好ましくは５０〜１０００μｍであり、より好ましくは１００〜３００μｍであり、さらに好ましくは１５０〜２００μｍである。略Ｃ型状凸部の厚さ（高さ）が上記範囲内であることにより、遊離砥粒を含むスラリーの保持能力及びライフがより向上する傾向にある。
樹脂部を構成する樹脂としては、特に限定されないが、例えば、分子内にエーテル又はエステル結合を有するポリウレタン、ポリウレタンポリウレア、ポリウレタンアクリレート等のポリウレタン系樹脂；ポリアクリレート、ポリアクリロニトリル等のアクリル系樹脂；ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリフッ化ビニリデン等のビニル系樹脂；ポリサルホン、ポリエーテルサルホン等のポリサルホン系樹脂；アセチル化セルロース、ブチリル化セルロース等のアシル化セルロース系樹脂；ポリアミド系樹脂；及びポリスチレン系樹脂が挙げられる。このなかでも、ポリウレタン系樹脂、アクリル系樹脂が好ましく、ポリウレタンアクリレートがより好ましい。このような樹脂を用いることにより、研磨レートがより向上する傾向にある。なお、樹脂部を構成する樹脂は、１種単独で用いても、２種以上を併用してもよい。
〔接着層〕
本実施形態の研磨パッドは、基材の樹脂部とは反対側に、研磨機の研磨定盤に研磨パッドを貼着するための接着層をさらに備えてもよい。接着層は、従来知られている研磨パッドに用いられている接着剤又は粘着剤を含むものであってもよい。接着層の材料としては、例えば、アクリル系接着剤、ニトリル系接着剤、ニトリルゴム系接着剤、ポリアミド系接着剤、ポリウレタン系接着剤、ポリエステル系接着剤、シリコーン系接着剤等の各種熱可塑性接着剤が挙げられる。接着層は、例えば両面テープであってもよい。
本実施形態の研磨パッドは、基材の樹脂部とは反対側に、研磨機の研磨定盤に研磨パッドを貼着するための接着層をさらに備えてもよい。接着層は、従来知られている研磨パッドに用いられている接着剤又は粘着剤を含むものであってもよい。接着層の材料としては、例えば、アクリル系接着剤、ニトリル系接着剤、ニトリルゴム系接着剤、ポリアミド系接着剤、ポリウレタン系接着剤、ポリエステル系接着剤、シリコーン系接着剤等の各種熱可塑性接着剤が挙げられる。接着層は、例えば両面テープであってもよい。
〔アンカー層〕
本実施形態の研磨パッドは、基材と樹脂部との間にアンカー層を有していてもよい。アンカー層を有することにより、基材と樹脂部との密着性をより向上する傾向にある。アンカー層を構成する材料としては、特に限定されないが、例えば、アクリル系樹脂コート剤が挙げられる。
本実施形態の研磨パッドは、基材と樹脂部との間にアンカー層を有していてもよい。アンカー層を有することにより、基材と樹脂部との密着性をより向上する傾向にある。アンカー層を構成する材料としては、特に限定されないが、例えば、アクリル系樹脂コート剤が挙げられる。
〔研磨パッドの製造方法〕
本実施形態の研磨パッドの製造方法は、基材の上に硬化性組成物を付着させる付着工程と、付着した前記硬化性組成物を硬化させて樹脂部を得る硬化工程と、を有し、前記樹脂部は、単独で又は前記基材と共に凹凸パターンを構成し、前記凹凸パターンは、略Ｃ型状の研磨面を有する凸部が配列されたパターンであり、前記略Ｃ型状の前記凸部が、スラリーが滞留可能な空間を囲む縁部と、前記スラリーを前記空間から遠心方向に排出可能な開口部と、から構成されるものである。
本実施形態の研磨パッドの製造方法は、基材の上に硬化性組成物を付着させる付着工程と、付着した前記硬化性組成物を硬化させて樹脂部を得る硬化工程と、を有し、前記樹脂部は、単独で又は前記基材と共に凹凸パターンを構成し、前記凹凸パターンは、略Ｃ型状の研磨面を有する凸部が配列されたパターンであり、前記略Ｃ型状の前記凸部が、スラリーが滞留可能な空間を囲む縁部と、前記スラリーを前記空間から遠心方向に排出可能な開口部と、から構成されるものである。
〔付着工程〕
付着工程では、所望の凹凸パターンを形成するように、基材の上に硬化性組成物を付着させる。基材の上に硬化性組成物を付着させる方法としては、特に限定されないが、例えば、グラビアコーター法、小径グラビアコーター法、リバースロールコーター法、トランスファロールコーター法、キスコーター法、ダイコーター法、スクリーン印刷法、スプレー塗布法等が挙げられる。これらの中では、複雑な凹凸パターンの形成のしやすさの観点から、スクリーン印刷法が好ましい。
付着工程では、所望の凹凸パターンを形成するように、基材の上に硬化性組成物を付着させる。基材の上に硬化性組成物を付着させる方法としては、特に限定されないが、例えば、グラビアコーター法、小径グラビアコーター法、リバースロールコーター法、トランスファロールコーター法、キスコーター法、ダイコーター法、スクリーン印刷法、スプレー塗布法等が挙げられる。これらの中では、複雑な凹凸パターンの形成のしやすさの観点から、スクリーン印刷法が好ましい。
（硬化性組成物）
硬化性組成物としては、特に限定されないが、例えば、光重合開始剤及び重合性化合物を含む光硬化性組成物、熱重合開始剤及び重合性化合物を含む熱硬化性組成物、熱硬化性樹脂、ＵＶ硬化樹脂、２液混合型の硬化樹脂を含む硬化性組成物等が挙げられる。また、硬化性組成物は、必要に応じて、重合性官能基を２以上有する架橋剤等を含んでもよい。
硬化性組成物としては、特に限定されないが、例えば、光重合開始剤及び重合性化合物を含む光硬化性組成物、熱重合開始剤及び重合性化合物を含む熱硬化性組成物、熱硬化性樹脂、ＵＶ硬化樹脂、２液混合型の硬化樹脂を含む硬化性組成物等が挙げられる。また、硬化性組成物は、必要に応じて、重合性官能基を２以上有する架橋剤等を含んでもよい。
重合性化合物としては、特に限定されないが、例えば、（メタ）アクリレート、エポキシ（メタ）アクリレート、ウレタン（メタ）アクリレート、ポリエステル（メタ）アクリレートが挙げられる。
光重合開始剤としては、特に限定されないが、例えば、ベンゾフェノン系化合物、アセトフェノン系化合物、チオチサントン系化合物が挙げられる。また、熱重合性開始剤としては、特に限定されないが、例えば、２，２’−アゾビスブチロニトリルのようなアゾ化合物、過酸化ベンゾイル（ＢＰＯ）などの過酸化物が挙げられる。
熱硬化性樹脂としては、特に限定されないが、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレア樹脂、ホルムアルデヒド樹脂等が挙げられる。
ＵＶ硬化樹脂としては、特に限定されないが、例えば、数平均分子量１０００〜１００００程度のプレポリマーが良く、材料としてはアクリル（メタクリル）系エステルやそのウレタン変性物、チオコール系等が挙げられ、適宜用途に応じて反応性希釈剤や有機溶剤を用いることができる。また、２液混合型の硬化樹脂としては、特に限定されないが、例えば、異なる物性のプレポリマーを用いることができる。
〔硬化工程〕
硬化工程は、付着した硬化性組成物を硬化させて樹脂部を得る工程である。硬化方法としては、特に限定されないが、例えば、光硬化、熱硬化等が挙げられる。
硬化工程は、付着した硬化性組成物を硬化させて樹脂部を得る工程である。硬化方法としては、特に限定されないが、例えば、光硬化、熱硬化等が挙げられる。
〔その他の工程〕
本実施形態の研磨パッドの製造方法は、必要に応じて、その他の工程等を有してもよい。例えば、付着工程の後、硬化工程の前に硬化性組成物中の揮発成分の少なくとも一部を揮発除去する工程を有していてもよい。また、付着工程の後であって硬化工程の前、及び／又は、硬化工程の後に、所望の凹凸パターンを形成するために、硬化性組成物や樹脂部の一部を除去する工程を有していてもよい。除去する方法としては、例えば、切削が挙げられる。
本実施形態の研磨パッドの製造方法は、必要に応じて、その他の工程等を有してもよい。例えば、付着工程の後、硬化工程の前に硬化性組成物中の揮発成分の少なくとも一部を揮発除去する工程を有していてもよい。また、付着工程の後であって硬化工程の前、及び／又は、硬化工程の後に、所望の凹凸パターンを形成するために、硬化性組成物や樹脂部の一部を除去する工程を有していてもよい。除去する方法としては、例えば、切削が挙げられる。
〔研磨加工品の製造方法〕
本実施形態の研磨加工品の製造方法は、遊離砥粒の存在下、上記研磨パッドを用いて、被研磨物を研磨する研磨工程を有する方法であれば、特に限定されない。研磨工程は、１次ラッピング研磨（粗ラッピング）であってもよく、２次ラッピング（仕上げラッピング）であってもよく、ポリッシング研磨であってもよく、これらのうち複数の研磨を兼ねるものであってもよい。
本実施形態の研磨加工品の製造方法は、遊離砥粒の存在下、上記研磨パッドを用いて、被研磨物を研磨する研磨工程を有する方法であれば、特に限定されない。研磨工程は、１次ラッピング研磨（粗ラッピング）であってもよく、２次ラッピング（仕上げラッピング）であってもよく、ポリッシング研磨であってもよく、これらのうち複数の研磨を兼ねるものであってもよい。
被研磨物としては、特に限定されないが、例えば、半導体デバイス、電子部品等の材料、特に、Ｓｉ基板（シリコンウェハ）、ＳｉＣ（炭化珪素）基板、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）基板、ガラス、ハードディスクやＬＣＤ（液晶ディスプレイ）用基板等の薄型基板（被研磨物）が挙げられる。このなかでも、本実施形態の研磨加工品の製造方法は、パワーデバイス、ＬＥＤなどに適用され得る材料、例えば、サファイア、ＳｉＣ、ＧａＮ、及びダイヤモンドなど、研磨加工の困難な難加工材料の製造方法として好適に用いることができる。これらの中では、本実施形態の研磨パッドによる作用効果をより有効に活用できる観点から、半導体ウエハが好ましく、ＳｉＣ基板、サファイア基板又はＧａＮ基板が好ましい。その材質としては、ＳｉＣ単結晶及びＧａＮ単結晶等の難削材が好ましいが、サファイア、窒化珪素、窒化アルミニウムの単結晶などであってもよい。
〔研磨工程〕
研磨工程は、遊離砥粒の存在下、上記研磨パッドを用いて、被研磨物を研磨する工程である。研磨方法としては、従来公知の方法を用いることができ、特に限定されない。
研磨工程は、遊離砥粒の存在下、上記研磨パッドを用いて、被研磨物を研磨する工程である。研磨方法としては、従来公知の方法を用いることができ、特に限定されない。
研磨方法では、まず、研磨装置の所定位置に研磨パッドを装着する。この装着の際には、上述の接着層を介して、研磨パッドが研磨装置に固定されるよう装着される。そして、研磨定盤としての研磨パッドと対向するように配置された保持定盤に保持させた被研磨物を研磨面側へ押し付けると共に、例えば外部からダイヤモンド砥粒を含む研磨スラリーを供給しながら、研磨パッド及び／又は保持定盤を回転させる。これにより、研磨パッドと被研磨物との間に供給された砥粒の作用で、被研磨物の加工面（被研磨面）に研磨加工を施す。
研磨スラリーは、好ましくは、ダイヤモンド砥粒と、それを分散する分散媒とを含む。研磨スラリーにおけるダイヤモンド砥粒の含有割合は特に限定されないが、研磨加工をより有効に行うと共に、被研磨物における加工変質層が厚くなるのを抑制する観点から、研磨スラリーの全体量に対して０．０１〜１．０質量％であると好ましい。
なお、研磨において用いる遊離砥粒は、ダイヤモンド砥粒に限定されず、例えば、シリカやアルミナなどであってもよい。また、遊離砥粒の平均粒径は２〜３０μｍが好ましく、３〜２５μｍがより好ましく、２〜１５μｍが更に好ましく、５〜２０μｍが特に好ましい。ダイヤモンド砥粒の平均粒径が上記範囲内にあることにより、研磨レートをより向上すると共に、ワーク表面におけるスクラッチの発生をより抑制することができる。
分散媒としては、例えば、水及び有機溶媒が挙げられ、被研磨物の変質をより抑制する観点から、有機溶媒が好ましい。有機溶媒としては、一般的に沸点１１０〜３００℃程度の有機溶媒が適する。有機溶媒の種類には、脂肪族及び芳香族、環状炭化水素やエステル、エーテル、アミン、アミド系、ケトン類等の市販の有機溶媒を樹脂や作業的性に応じて適宜選択できる。溶媒は１種を単独で又は２種以上を組み合わせて用いられる。また、溶媒には、必要に応じて、その他の添加剤が含まれていてもよい。そのような添加剤としては、例えば極性化合物が挙げられ、具体的には、非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、カルボン酸エステル、カルボン酸アミド及びカルボン酸が挙げられる。さらに、消泡剤、分散剤、レベリング剤、粘性改良材として、各種シリコーン、無機微粉末を添加することができる。
なお、研磨加工時に研磨パッドと被研磨物との間の摩擦に伴う温度上昇を抑制する観点から、砥粒を含まず、添加剤を含んでもよい溶媒を研磨パッドの研磨面に適宜供給してもよい。その溶媒及び添加剤の例としては上記のものが挙げられる。
以下、本発明を実施例及び比較例を用いてより具体的に説明する。本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
〔研磨試験〕
研磨パッドを研磨装置の所定位置に設置し、被研磨物としての２インチのサファイアＣウエハ６枚に対して、下記条件にて研磨を施す研磨試験を行った。
（研磨条件）
定盤回転数 ：６０ｒｐｍ
面圧力 ：４３６ｇｆ／ｃｍ2
砥粒 ：疑似多結晶ダイヤモンド（砥粒径１８μｍ）
研磨パッドを研磨装置の所定位置に設置し、被研磨物としての２インチのサファイアＣウエハ６枚に対して、下記条件にて研磨を施す研磨試験を行った。
（研磨条件）
定盤回転数 ：６０ｒｐｍ
面圧力 ：４３６ｇｆ／ｃｍ2
砥粒 ：疑似多結晶ダイヤモンド（砥粒径１８μｍ）
（研磨レート）
研磨レート（単位：μｍ／ｈ）は、上記研磨前後の被研磨物の質量減少から求めた研磨量、被研磨物の研磨面積及び比重から、研磨により除去された厚さを算出し、時間当たりの除去された厚さとして評価した。なお、厚さは、加工前後の被研磨物の質量減少から求めた研磨量、被研磨物の研磨面積及び比重から算出した。なお、研磨試験は、６枚のサファイアＣウエハに対して行い、その加重平均を研磨レートとした。
研磨レート（単位：μｍ／ｈ）は、上記研磨前後の被研磨物の質量減少から求めた研磨量、被研磨物の研磨面積及び比重から、研磨により除去された厚さを算出し、時間当たりの除去された厚さとして評価した。なお、厚さは、加工前後の被研磨物の質量減少から求めた研磨量、被研磨物の研磨面積及び比重から算出した。なお、研磨試験は、６枚のサファイアＣウエハに対して行い、その加重平均を研磨レートとした。
（面品位）
上記研磨試験後のサファイアＣウエハ６枚について、被研磨面のスクラッチを目視にて確認した。
良好： スクラッチ等の欠陥がほとんど見られなかった
不良： スクラッチ等の欠陥が複数認められた
上記研磨試験後のサファイアＣウエハ６枚について、被研磨面のスクラッチを目視にて確認した。
良好： スクラッチ等の欠陥がほとんど見られなかった
不良： スクラッチ等の欠陥が複数認められた
〔実施例１〕
ＵＶ塗工剤（帝国インキ製造社製、製品名ＵＶ ＢＯＰ）１００質量部と、光硬化性モノマー（新中村化学工業社製、製品名ＴＭＭ−３６０）２０質量部と、光硬化性モノマー（新中村化学工業社製、製品名ＬＭＡ）１０質量部とを混合し、硬化性組成物を調製した。基材であるポリエチレンテレフタレートフィルム（東洋紡績株式会社製、製品名コスモシャイン Ａ４３００ 厚さ：２５０μｍ）上に、スクリーン印刷にて、スラリーが滞留可能な空間を囲む縁部と、スラリーを空間から遠心方向に排出可能な開口部とを有する略Ｃ型状凸部が規則的に配列された凹凸パターン（図１参照）を形成するように硬化性組成物を塗布した。Ｃ型状凸部は、外径３ｍｍ・内径１．５ｍｍとし、全周の１／４程度を開口部とした。また、隣り合う凸部同士の最近接距離は０．８ｍｍとした。その後、ＵＶ装置（アイグラフィックス社製、製品名メタルハライドランプ １２０Ｗ／ｃｍ）にてＵＶ照射することで、硬化性組成物を硬化させ、樹脂部を形成した。最後に、基材の樹脂部とは反対側に、接着層として両面テープ（３Ｍ社製、製品名フィルム基材両面粘着テープ ４４２ＪＳ）を貼り付けて、実施例１の研磨パッドを得た。得られた研磨パッドにおいて、単位面積当たりの略Ｃ型状凸部は７〜８個／ｃｍ2であった。得られた研磨パッドを用いて、上記研磨試験により研磨をした結果を表１に示す。
ＵＶ塗工剤（帝国インキ製造社製、製品名ＵＶ ＢＯＰ）１００質量部と、光硬化性モノマー（新中村化学工業社製、製品名ＴＭＭ−３６０）２０質量部と、光硬化性モノマー（新中村化学工業社製、製品名ＬＭＡ）１０質量部とを混合し、硬化性組成物を調製した。基材であるポリエチレンテレフタレートフィルム（東洋紡績株式会社製、製品名コスモシャイン Ａ４３００ 厚さ：２５０μｍ）上に、スクリーン印刷にて、スラリーが滞留可能な空間を囲む縁部と、スラリーを空間から遠心方向に排出可能な開口部とを有する略Ｃ型状凸部が規則的に配列された凹凸パターン（図１参照）を形成するように硬化性組成物を塗布した。Ｃ型状凸部は、外径３ｍｍ・内径１．５ｍｍとし、全周の１／４程度を開口部とした。また、隣り合う凸部同士の最近接距離は０．８ｍｍとした。その後、ＵＶ装置（アイグラフィックス社製、製品名メタルハライドランプ １２０Ｗ／ｃｍ）にてＵＶ照射することで、硬化性組成物を硬化させ、樹脂部を形成した。最後に、基材の樹脂部とは反対側に、接着層として両面テープ（３Ｍ社製、製品名フィルム基材両面粘着テープ ４４２ＪＳ）を貼り付けて、実施例１の研磨パッドを得た。得られた研磨パッドにおいて、単位面積当たりの略Ｃ型状凸部は７〜８個／ｃｍ2であった。得られた研磨パッドを用いて、上記研磨試験により研磨をした結果を表１に示す。
〔比較例１〕
スクリーン印刷にて、略Ｃ型状に代えて、開口部を有しないドーナツ状の凸部を規則的に配列した凹凸パターンを形成するように硬化性組成物を塗布したこと以外は、実施例１と同様の方法により比較例１の研磨パッドを得た。得られた研磨パッドを用いて、上記研磨試験により研磨をした結果を表１に示す。
スクリーン印刷にて、略Ｃ型状に代えて、開口部を有しないドーナツ状の凸部を規則的に配列した凹凸パターンを形成するように硬化性組成物を塗布したこと以外は、実施例１と同様の方法により比較例１の研磨パッドを得た。得られた研磨パッドを用いて、上記研磨試験により研磨をした結果を表１に示す。
〔比較例２〕
スクリーン印刷にて、開口部の開口方向が遠心方向以外の方向も含めランダムに向くように略Ｃ型状凸部を不規則的に配列した凹凸パターンを形成するように硬化性組成物を塗布したこと以外は、実施例１と同様の方法により比較例２の研磨パッドを得た。得られた研磨パッドを用いて、上記研磨試験により研磨をした結果を表１に示す。
スクリーン印刷にて、開口部の開口方向が遠心方向以外の方向も含めランダムに向くように略Ｃ型状凸部を不規則的に配列した凹凸パターンを形成するように硬化性組成物を塗布したこと以外は、実施例１と同様の方法により比較例２の研磨パッドを得た。得られた研磨パッドを用いて、上記研磨試験により研磨をした結果を表１に示す。
本発明の研磨パッドは、光学材料、半導体デバイス、ハードディスク用のガラス基板等のラッピングや研磨、特にサファイアやＳｉＣなどのラッピングや研磨用の研磨パッドとして産業上の利用可能性を有する。
１０…研磨パッド、１１…樹脂部、１２…基材、１３…略Ｃ型状凸部、１３１…空間、１３２…縁部、１３３…開口部。
Claims (6)
- 基材と、該基材上に配された樹脂部と、を備える研磨パッドであって、
該樹脂部は、単独で又は前記基材と共に凹凸パターンを構成し、
前記凹凸パターンは、研磨面を有する複数の凸部が配列されたパターンであり、
前記凸部が、スラリーが滞留可能な空間を囲む縁部と、前記スラリーを前記空間から遠心方向に排出可能な開口部と、から構成されるものである、
研磨パッド。 - 前記基材が、ポリエステル系フィルムを含む、
請求項１に記載の研磨パッド。 - 前記樹脂部が、ポリウレタンアクリレートを含む、
請求項１又は２に記載の研磨パッド。 - 前記基材の前記樹脂部とは反対側に、接着層をさらに備える、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の研磨パッド。 - 基材の上に硬化性組成物を付着させる付着工程と、
付着した前記硬化性組成物を硬化させて樹脂部を得る硬化工程と、を有し、
前記樹脂部は、単独で又は前記基材と共に凹凸パターンを構成し、
前記凹凸パターンは、研磨面を有する複数の凸部が配列されたパターンであり、
前記凸部が、スラリーが滞留可能な空間を囲む縁部と、前記スラリーを前記空間から遠心方向に排出可能な開口部と、から構成されるものである、
研磨パッドの製造方法。 - 遊離砥粒の存在下、請求項１〜４のいずれか１項に記載の研磨パッドを用いて、被研磨物を研磨する研磨工程を有する、
研磨加工品の製造方法。
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