JP2024031395A

JP2024031395A - 研磨布

Info

Publication number: JP2024031395A
Application number: JP2022134919A
Authority: JP
Inventors: 丈川端; Jo Kawabata
Original assignee: Nitta DuPont Inc
Current assignee: Nitta DuPont Inc
Priority date: 2022-08-26
Filing date: 2022-08-26
Publication date: 2024-03-07

Abstract

【課題】本発明は、剛性を維持すると共に、シリコンウェーハのノッチ部を研磨する際、髭状体の発生を抑制することが可能な研磨布を提供する。【解決手段】本発明に係る研磨布は、シリコンウェーハのノッチ部を研磨するために用いられ、合成繊維から構成された不織布と、該不織布に含侵された樹脂と、を備えた円環板状の研磨布であって、見掛け密度が０．３０ｇ／ｃｍ３以上であり、前記合成繊維が、異形断面形状を有する。【選択図】図３

Description

本発明は、研磨布に関する。

ＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）、ＬＳＩ（ＬａｒｇｅＳｃａｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）、ＶＬＳＩ（ＶｅｒｙＬａｒｇｅＳｃａｌｅＩｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の半導体を用いた集積回路の原材料となるシリコンウェーハは、極めて高い平面度及び平行度が要求される板状材料である。そのため、シリコンウェーハは、その製造工程において、回転可能な定盤、又は、表面に研磨パッドを貼付した回転可能な定盤によるラッピング加工機又はポリシング加工機を用いて平面加工が行われている。

単結晶であるシリコンウェーハには、その結晶方位を示すため、オリエンテーションフラット、又は、ノッチ部が必ず形成されている。近年では、製品の収率、歩留まり等を向上させるため、ウェーハ表面積の損失がオリエンテーションフラットよりも少ないノッチ部を形成することが多い。なお、ノッチ部は、シリコンウェーハの外周縁に形成される小さい切り欠きであり、Ｖ字状、Ｕ字状等の形状を有する。

シリコンウェーハの加工では、シリコンウェーハのパターン形成面と同様に、ノッチ部においても、チッピング防止、ダストの巻き込み防止等を目的として鏡面加工が施される。ノッチ部の鏡面加工には、ノッチ部専用の研磨パッドが用いられていて、例えば、不織布と、該不織布に含侵された樹脂と、を備えた環状の研磨布が知られている。

図５は、従来技術に係る研磨布１０を用いて、シリコンウェーハ５のノッチ部６を研磨する工程を示す説明図である。このような研磨布１０は、ノッチ部６の形状に対応した形状を有する外周縁部２０を備える。研磨時には、スラリーを供給すると共に、該外周縁部２０をシリコンウェーハ５のノッチ部６に押し当てることにより、加工が行われる。ところが、研磨加工を進めるうちに、ノッチ部６によって繊維及び樹脂の一部が掻き取られて、研磨布の外周縁部２０に毛羽が発生しやすくなる。この毛羽は、繊維が長く、繊維同士の結びつきが強いことに加え、樹脂によってその結びつきが強化されるため、研磨中に取れづらく、また、研磨が進むにつれて髭が伸びたような髭状体７０を形成する。この髭状体７０は、研磨布全体の形を崩すだけでなく、研磨布の回転によって鞭のようにしなり、シリコンウェーハ５の表面や端面に接触する。その結果、本来磨きたくない部位まで研磨がなされ、シリコンウェーハ５の歩留まりを悪化させてしまうという問題があった。

そのため、近年では、この髭状体を除去するための技術が種々提案されている。例えば、特許文献１では、研磨パッドの外周縁部の近傍で、研磨パッドの両側面に形成され、研磨パッドの外周と実質的に同心の、連続あるいは断続した切り込み部を備えた研磨パッドが開示されている。

特開２０１０－８２７５４号公報

通常、ノッチ部を研磨するために用いられる研磨パッドには、ある程度の剛性を維持すると共に、研磨の際、ノッチ部の形状が変形しないよう、ノッチ部の形状に柔軟に追従する柔らかさが求められる。しかしながら、特許文献１の研磨パッドでは、連続あるいは断続した切り込み部を備えるため、剛性を維持できない虞があった。

また、特許文献１の研磨パッドでは、該研磨パッドの外周と実質的に同心の、連続あるいは断続した切り込み部を備えるため、発生した髭状体が、該髭状体よりも内周側に形成された切り込み部に到達するまで脱落せずに成長が進み、比較的長い髭状体が形成される虞があった。

本発明は、このような現状に鑑み、剛性を維持すると共に、シリコンウェーハのノッチ部を研磨する際、髭状体の発生を抑制することが可能な研磨布を提供することを課題とする。

本発明に係る研磨布は、シリコンウェーハのノッチ部を研磨するために用いられ、合成繊維から構成された不織布と、該不織布に含侵された樹脂と、を備えた円環板状の研磨布であって、見掛け密度が０．３０ｇ／ｃｍ^３以上であり、前記合成繊維が、異形断面形状を有する。

前記研磨布は、見掛け密度が０．３０ｇ／ｃｍ^３以上であるため、剛性を維持することできる。また、前記研磨布は、不織布を構成する合成繊維が異形断面を有するため、該合成繊維に折れ、せん断、ねじれ、よじれ等（以下、単に「折れ等」と言う）が発生した際、前記合成繊維にひび割れが生じやすくなり、これにより、前記合成繊維が切れやすくなる。その結果、前記研磨布を回転させてシリコンウェーハのノッチ部を研磨する際、髭状体が形成される前に前記合成繊維が切れやすくなるため、髭状体の発生を抑制することができる。

本発明に係る研磨布は、シリコンウェーハのノッチ部を研磨するために用いられ、合成繊維から構成された不織布と、該不織布に含侵された樹脂と、を備えた環状の研磨布であって、見掛け密度が０．３０ｇ／ｃｍ^３以上であり、前記合成繊維が、断面の内部に空間が形成された中空型、及び／又は、断面の略中心に位置し、該断面に内接する円形状のコア部と、該コア部から突出する複数の突出部と、から構成される突出型の断面形状を有する。

前記研磨布は、見掛け密度が０．３０ｇ／ｃｍ^３以上であるため、剛性を維持することできる。また、前記研磨布は、不織布を構成する合成繊維が中空型、及び／又は、突出型の断面形状を有する。前記合成繊維の断面形状が中空型である場合、該合成繊維が押し出される口金が複数の孔から構成されるため、孔と孔との間で連結した部分の繊維密度が薄くなり、脆弱部となる。前記合成繊維の断面形状が突出型である場合、コア部と突出部とを連結する箇所が脆弱部となる。よって、前記合成繊維に折れ等が発生した際、前記脆弱部においてひび割れが生じやすくなり、これにより、前記合成繊維が切れやすくなる。その結果、前記研磨布を回転させてシリコンウェーハのノッチ部を研磨する際、髭状体が形成される前に前記合成繊維が切れやすくなるため、髭状体の発生を抑制することができる。

以上より、本発明によれば、剛性を維持すると共に、シリコンウェーハのノッチ部を研磨する際、髭状体の発生を抑制することが可能な研磨布を提供し得る。

図１は、本実施形態に係る研磨布１の正面図である。図２は、図１におけるＩＩ－ＩＩ線の断面図である。図３は、中空型及び突出型の断面形状の一例を示す模式図である。図４は、本実施形態に係る研磨布１を用いて、シリコンウェーハ５のノッチ部６を研磨する工程を示す説明図である。図５は、従来技術に係る研磨布１０を用いて、シリコンウェーハ５のノッチ部６を研磨する工程を示す説明図である。

以下、本実施形態に係る研磨布について説明する。なお、以下の図面において同一又は相当する部分には同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

図１は、本実施形態に係る研磨布１の正面図である。図２は、図１におけるＩＩ－ＩＩ線の断面図である。

図１に示すように、本実施形態に係る研磨布１は、所定の厚みを有する板状に構成され、平面視（図１中のＸＹ平面視）において円形の環状（ドーナツ状）に形成されている。すなわち、本実施形態に係る研磨布１は、円環板状である。

研磨布１は、回転させてシリコンウェーハのノッチ部（後述）に摺接させる外周縁部２を備える。外周縁部２は、前記ノッチ部の形状に対応した形状を有する。すなわち、研磨布１の外周縁部２は、研磨布１の厚み方向（図２中のＺ方向）の断面において、シリコンウェーハのノッチ部の輪郭とほぼ一致する形状を有する。外周縁部２は、研磨布１の平面（図１中のＸＹ平面）に沿う方向の最も外方に位置する先端部を有する。外周縁部２の先端部は、厚み方向（図２中のＺ方向）の断面形状が鋭角のＶ字状に形成されている。

研磨布１の厚みは、特に限定されるものではなく、例えば、３ｍｍ以上６ｍｍ以下とすることができる。

研磨布１の見掛け密度は、剛性を維持する観点から、０．３０ｇ／ｃｍ^３以上である。前記見掛け密度は、好ましくは０．３０ｇ／ｃｍ^３以上０．５５ｇ／ｃｍ^３以下であり、より好ましくは０．３５ｇ／ｃｍ^３以上０．５０ｇ／ｃｍ^３以下であり、さらに好ましくは０．３５ｇ／ｃｍ^３以上０．４５ｇ／ｃｍ^３以下である。なお、見掛け密度は、ＪＩＳＫ７２２２：２００５に基づいて測定できる。

研磨布１は、合成繊維から構成された不織布と、該不織布に含侵された樹脂と、を備える。

不織布を構成する合成繊維としては、シリコンウェーハの種類、望まれる研磨特性等によって適宜選択すればよく、例えば、剛性を維持すると共に、ウェーハへの当たり方及び摩耗性を調整する観点から、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、レーヨン繊維、ポリプロピレン繊維、アクリル繊維、及び、アセテート繊維からなる群より選択される少なくとも１種を好適に用いることができる。

一の態様において、前記合成繊維は、異形断面形状を有する。異形断面形状とは、真円形状以外の断面形状であることを意味する。本態様における前記合成繊維の断面形状は、合成繊維にひび割れを生じやすくする観点から、好ましくは、中空型、Ｗ字型、十字型、Ｙ字型、及び、扁平型からなる群より選択される少なくとも１種であり、より好ましくは、中空型又は十字型であり、特に好ましくは、中空型である。

他の態様において、前記合成繊維は、中空型及び／又は突出型の断面形状を有する。図３は、中空型及び突出型の断面形状の一例を示す模式図である。図３に示すように、中空型の断面形状は、断面の内部に空間が形成される。また、突出型の断面形状は、断面の略中心に位置し、該断面に内接する円形状のコア部３と、該コア部３から突出する複数の突出部４と、から構成される。なお、コア部３において断面に内接する円とは、断面に内接する円のうち、最も直径の大きい円である。本態様における前記合成繊維の断面形状は、合成繊維にひび割れを生じやすくする観点から、好ましくは、中空型、Ｗ字型、十字型、Ｙ字型、及び、扁平型からなる群より選択される少なくとも１種であり、より好ましくは、中空型又は十字型であり、特に好ましくは、中空型である。

中空型の断面形状において、その外周形状としては、例えば、円形状、三角形状、四角形状等が挙げられる。中空型の断面形状は、好ましくは、円形の環状（ドーナツ状）であり、このとき、繊維径は、例えば、１～５０μｍとすることができる。また、中空型の断面形状を有する合成繊維において、中空度は、繊維にひび割れを生じやすくする観点から、好ましくは５～８５％であり、より好ましくは３０～７０％である。

本実施形態に係る研磨布１において、合成繊維は、髭状体の発生を抑制する観点から、好ましくは、繊維の長さ方向に沿って、ひび割れが生じやすい脆弱部を備える。

不織布に含浸させる樹脂としては、シリコンウェーハの種類、望まれる研磨特性等によって適宜選択すればよく、例えば、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、エポキシ樹脂等の合成樹脂を好適に用いることができる。

本実施形態に係る研磨布は、上記のように構成されているので、以下の利点を有するものである。

即ち、本実施形態に係る研磨布１は、見掛け密度が０．３０ｇ／ｃｍ^３以上であるため、剛性を維持することできる。

また、本実施形態に係る研磨布１は、一の態様において、不織布を構成する合成繊維が異形断面形状を有するため、該合成繊維に折れ等が発生した際、前記合成繊維にひび割れが生じやすくなり、これにより、前記合成繊維が切れやすくなる。その結果、前記研磨布を回転させてシリコンウェーハのノッチ部を研磨する際、髭状体が形成される前に前記合成繊維が切れやすくなるため、髭状体の発生を抑制することができる。

本実施形態に係る研磨布１は、他の態様において、不織布を構成する合成繊維が中空型、及び／又は、突出型の断面形状を有するため、該合成繊維に折れ等が発生した際、脆弱部においてひび割れが生じやすくなり、これにより、前記合成繊維が切れやすくなる。その結果、前記研磨布を回転させてシリコンウェーハのノッチ部を研磨する際、髭状体が形成される前に前記合成繊維が切れやすくなるため、髭状体の発生を抑制することができる。

さらに、本実施形態に係る研磨布１は、合成繊維の断面形状が、中空型、Ｗ字型、十字型、Ｙ字型、及び、扁平型からなる群より選択される少なくとも１種であることにより、該合成繊維にひび割れをより生じやすくさせる。その結果、前記研磨布を回転させてシリコンウェーハのノッチ部を研磨する際、髭状体が形成される前に前記合成繊維がより切れやすくなるため、髭状体の発生をより抑制することができる。

また、本実施形態に係る研磨布１は、合成繊維が、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、レーヨン繊維、ポリプロピレン繊維、アクリル繊維、及び、アセテート繊維からなる群より選択される少なくとも１種であることにより、剛性を維持すると共に、合成繊維にひび割れをより生じやすくさせる。その結果、前記研磨布を回転させてシリコンウェーハのノッチ部を研磨する際、髭状体が形成される前に前記合成繊維がより切れやすくなるため、髭状体の発生をより抑制することができる。

次に、本実施形態に係る研磨布の製造方法の一例について説明する。

まず、ウレタン樹脂を溶媒に溶解させて含浸溶液を調製する。湿式のウレタン樹脂を、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）等の溶媒に混合して、ウレタン樹脂を溶解させて、含浸溶液としてのウレタン樹脂溶液を調製する。

含浸溶液としてのウレタン樹脂としては、ポリエステル系、ポリエーテル系、ポリカーボネート系等のウレタン樹脂を用いることができ、異なる２種類以上のウレタン樹脂を併用してもよい。

ウレタン樹脂を溶解させる溶媒としては、上述のジメチルホルムアミドの他、例えば、ジメチルスルホキシド、テトラヒドロフラン、ジメチルアセトアミド等の溶媒を用いることができる。

続いて、研磨布１の基材として、異型断面形状を有する合成繊維を含む不織布を用い、含浸溶液調製工程で調製したウレタン樹脂含浸溶液に基材を含浸させる。

容器内に満たしたウレタン樹脂含浸溶液に不織布を浸漬させ、所定時間経過後に引き上げ、マングル等の絞り装置で余分な含浸溶液を除去する。

次に、含浸溶液を適量含浸させた不織布を凝固水中で凝固して、ウレタン樹脂を湿式凝固させる。

その後、水で洗浄して含浸溶液の溶媒を除去した後、乾燥させる。そして、ウレタン樹脂が含浸、凝固した不織布について、厚み方向の両側に位置する一対の側面を平面研削（バフ）、又は、熱プレスして多孔質体の研磨布を得る。凝固水は、不織布である基材にウレタン樹脂を固化させ、定着させるための液体であり、特に制限はないが、半導体デバイス等の製造工程での使用を考慮すると、例えば、純水、超純水、イオン交換水、蒸留水等が好ましく、必要に応じて、ＤＭＦ等を加えてもよい。

次に、本実施形態に係る研磨布を用いて、シリコンウェーハのノッチ部を研磨する方法の一例について説明する。図４は、本実施形態に係る研磨布１を用いて、シリコンウェーハ５のノッチ部６を研磨する工程を示す説明図である。

シリコンウェーハ５は、板厚の薄い円盤形状を有する。図４に示すように、シリコンウェーハ５の外周縁部には、その結晶方位を示すため、Ｖ字状のノッチ部６が形成されている。なお、ノッチ部６の形状は、Ｕ字状等であってもよい。

まず、図４に示すように、研磨布１の外周縁部２をシリコンウェーハ５のノッチ部６に嵌合させ、研磨粒子を分散させたスラリーを供給する。そして、研磨布１の外周縁部２をノッチ部６に押し当て、研磨布１を回転させることにより研磨加工が行われる。研磨加工を進めるうちに、ノッチ部６によって合成繊維及び樹脂の一部が掻き取られるが、髭状体が形成される前に前記合成繊維が切れるため、髭状体の発生を抑制することができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明に係る研磨布は本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えることができる。また、上記及び下記の複数の実施形態の構成等を任意に採用して組み合わせてもよい（１つの実施形態に係る構成等を他の実施形態に係る構成等に適用してもよい）ことは勿論である。また、本発明に係る研磨布は、上記した作用効果によっても限定されるものでもない。

本実施形態に係る研磨布１において、外周縁部２の先端部は、厚み方向の断面形状が鋭角のＶ字状に形成されている。しかしながら、本発明は当該構成に限定されるものではなく、外周縁部２の先端部の形状は、シリコンウェーハのノッチ部の形状に対応した形状であれば、例えば、厚み方向の断面形状が鈍角のＶ字状に形成されていてもよいし、Ｕ字状に形成されていてもよい。

次に、実施例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。

（実施例１）
円形の環状（ドーナツ状）である中空型の断面形状を有するポリエステル繊維を準備した。繊維径は３３μｍであり、１００００ｍの繊維重さは６．６ｄｔｅｘであった。次に、ＪＩＳＬ１０１５：２０１０に基づき、以下の条件で結節強さ測定を行った。結果を表１に示す。なお、実際の研磨において折れ等が発生する状況は、結節強さを測定する際の状況に近いと考えられる。そこで、模擬的に合成繊維の結節強さを測定することにより、合成繊維の切れやすさについて評価を行った。
測定器：ＡＧ－５ｋＮＩ（島津製作所製）
ロードセル：ＳＬＢＬ－１０Ｎ
試験長：１０ｍｍ
引張速度：１０ｍｍ／ｍｉｎ（１００％／ｍｉｎ定速伸長法）
伸び原点：０．３％／ＦＳ

上記繊維で構成される不織布に、ポリエステル系の熱可塑性樹脂を含浸させることにより、実施例１の研磨布を作製した。研磨布の厚みは、４．５ｍｍであり、平面視における大きさは、外径が２００ｍｍ、内径が１５２ｍｍであった。また、研磨布の見掛け密度は、０．３７ｇ／ｃｍ^３であった。

（比較例１）
真円形状の断面形状を有するポリエステル繊維を準備したこと以外は、実施例１と同様に結節強さ測定を行った。結果を表１に示す。なお、繊維径は２５μｍであり、１００００ｍの繊維重さは６．６ｄｔｅｘであった。

（比較例２）
真円形状の断面形状を有するポリエステル繊維を準備したこと以外は、実施例１と同様に結節強さ測定を行った。結果を表１に示す。なお、繊維径は１８μｍであり、１００００ｍの繊維重さは３．３ｄｔｅｘであった。

表１の結果から分かるように、本発明の構成要件をすべて満たす各実施例の合成繊維は、結節強さが比較的小さいことから、ひび割れが生じて切れやすい。これにより、研磨布を回転させてシリコンウェーハのノッチ部を研磨する際、髭状体が形成される前に合成繊維が切れやすくなるため、髭状体の発生を抑制することができると言える。

１、１０研磨布
２、２０外周縁部
３コア部
４突出部
５シリコンウェーハ
６ノッチ部
７０髭状体

Claims

シリコンウェーハのノッチ部を研磨するために用いられ、合成繊維から構成された不織布と、該不織布に含侵された樹脂と、を備えた円環板状の研磨布であって、
見掛け密度が０．３０ｇ／ｃｍ^３以上であり、
前記合成繊維が、異形断面形状を有する、研磨布。
シリコンウェーハのノッチ部を研磨するために用いられ、合成繊維から構成された不織布と、該不織布に含侵された樹脂と、を備えた円環板状の研磨布であって、
見掛け密度が０．３０ｇ／ｃｍ^３以上であり、
前記合成繊維が、断面の内部に空間が形成された中空型、及び／又は、断面の略中心に位置し、該断面に内接する円形状のコア部と、該コア部から突出する複数の突出部と、から構成される突出型の断面形状を有する、研磨布。
前記合成繊維の断面形状が、中空型、Ｗ字型、十字型、Ｙ字型、及び、扁平型からなる群より選択される少なくとも１種である、請求項１又は２に記載の研磨布。
前記合成繊維が、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、レーヨン繊維、ポリプロピレン繊維、アクリル繊維、及び、アセテート繊維からなる群より選択される少なくとも１種である、請求項１又は２に記載の研磨布。