JP4266579B2

JP4266579B2 - 研磨体およびその製造方法

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Publication number: JP4266579B2
Application number: JP2002189353A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　　誠
Original assignee: Noritake Co Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2022-06-28
Also published as: JP2004025415A; US7527662B2; US20050150172A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば半導体ウェハのＣＭＰ法による研磨加工などに好適に用いられる研磨体とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、超ＬＳＩの製造では半導体ウェハに多数のチップを形成し、最終工程で各チップサイズに切断するという製法が採られている。最近では超ＬＳＩの製造技術の向上に伴い集積度が飛躍的に向上し、配線の多層化が進んでいる為、各層を形成する工程においては、半導体ウェハ全体の平坦化（グローバルプラナリゼーション）が要求される。そのような半導体ウェハ全体の平坦化を実現する手法のひとつとして、ＣＭＰ（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ：化学的機械的研磨）法という研磨方法が挙げられる。このＣＭＰ法とは、定盤上に貼られた不織布あるいは発泡パッドなどの研磨パッドにウェハを押しつけて強制回転させ、そこに微細な研磨粒子（遊離砥粒）を含有したスラリ（細かい粉末がたとえばアルカリ水溶液などの液体中に分散している濃厚な懸濁液）を流して研磨をおこなうものである。かかるＣＭＰ法によれば、液体成分による化学的研磨と、遊離砥粒による機械的研磨との相乗効果によって精度の高い研磨加工がおこなわれる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、そのような従来のＣＭＰ法では、定常的にスラリを研磨パッドに供給しつつ研磨加工をおこなうものであり、いきおいスラリの消費がかさむものであった。使用済みのスラリには産業廃棄物としての処理が求められる為、廃棄に無視できない費用がかかることに加え、環境保護の観点からも好ましくなかった。また、ＣＭＰ法による研磨加工において最もコストがかかるのは、スラリに含まれる研磨粒子であり、さらには、必ずしもスラリに含まれる研磨粒子のすべてが研磨加工に関与するわけではなく、多数の研磨粒子が無駄に廃棄される為、非経済的であるという不具合があった。
【０００４】
かかる不具合を解消すべく、スラリによらずにＣＭＰ法による研磨加工をおこなう為の固形研磨体が考案されている。たとえば、特開２００１−２１４１５４号公報の明細書などに記載された研磨パッド用組成物及びそれを用いた研磨パッドがそれである。これは、たとえば熱可塑性重合体などの非水溶性物質中に酸化セリウムなどの研磨粒子およびデキストリンなどの水溶性物質を含有する研磨体であり、ＣＭＰ法による研磨加工に際して、その研磨体から上記研磨粒子が遊離することにより、研磨加工に関与する遊離砥粒を自己供給することを目的とするものである。しかし、その発明の効果を検証する為、本発明者がかかる研磨体を試作して研磨加工に用いたところ、研磨効率がスラリを用いた従来のＣＭＰ法による研磨加工に比べて劣るものであることに加え、酸化セリウムあるいは二酸化マンガンなどといった比較的研磨性能に優れた研磨粒子を用いたもの以外は十分な研磨性能を示さないという結果が得られた。
【０００５】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、ＣＭＰ法による研磨加工に用いられる研磨体であって、スラリによらずに十分な研磨効率・研磨性能を示す研磨体およびその製造方法を提供することにある。
【０００６】
本発明者は、かかる研磨体およびその製造方法を開発すべく鋭意研究を継続した結果、上述した従来の研磨体における研磨効率・研磨性能に関する不具合は、その研磨体に含まれる研磨粒子が母材樹脂から遊離し難いことに起因するのではないかと推測した。すなわち、ＣＭＰ法とは、研磨体と被研磨体との間に遊離砥粒を介在させた状態でそれらを互いに押しつけて相対移動させることにより被研磨体の研磨加工をおこなうものである為、スラリを用いない場合には前記研磨体により必要十分な研磨粒子が自己供給される必要がある。そこで、前記研磨粒子が前記母材樹脂から遊離し易い構成とすることで、遊離砥粒を好適に自己供給し得る研磨体を提供することができるのではないかと考えた。本発明は、かかる着想に基づいて為されたものである。
【０００７】
【課題を解決するための第１の手段】
前記目的を達成する為に、本第１発明の要旨とするところは、溶媒に溶解された母材樹脂および多数の研磨粒子からなる流動性原料を鋳込成形することにより円板状に形成され、複数の連通気孔とその連通気孔内の多数の研磨粒子とをその母材樹脂中に備える、ＣＭＰ法による研磨加工に用いられる研磨体であって、前記母材樹脂は、ポリフッ化ビニル、フッ化ビニル・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、およびポリメタクリル酸メチルの内、少なくとも１つを含むものであって、その臨界表面張力が１．６×１０^−２〜４．０×１０^−２（Ｎ／ｍ）の範囲内であり、前記研磨粒子の前記研磨体に対する体積割合は、２０〜５０（％）の範囲内であり、重量割合は、５１〜９０（％）の範囲内であることを特徴とするものである。
【０００８】
【第１発明の効果】
このようにすれば、溶媒に溶解された母材樹脂および多数の研磨粒子からなる流動性原料を鋳込成形することにより円板状に形成され、複数の連通気孔とその連通気孔内の多数の研磨粒子とを該母材樹脂中に備える、ＣＭＰ法による研磨加工に用いられる研磨体において、前記母材樹脂がポリフッ化ビニル、フッ化ビニル・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、およびポリメタクリル酸メチルの内、少なくとも１つを含むものであって、その臨界表面張力が１．６×１０^−２〜４．０×１０^−２（Ｎ／ｍ）の範囲内であり、前記研磨粒子の前記研磨体に対する体積割合は、２０〜５０（％）の範囲内であり、重量割合は、５１〜９０（％）の範囲内であることから、その母材樹脂と前記研磨粒子とが必要十分な結合力により相互に固着されている為、ＣＭＰ法による研磨加工に際して前記研磨粒子が前記母材樹脂から遊離し易く、前記研磨体と被研磨体との間に遊離砥粒を好適に自己供給することができる。すなわち、ＣＭＰ法による研磨加工に用いられる研磨体であって、スラリによらずに十分な研磨効率・研磨性能を示す研磨体を提供することができる。なお、前記母材樹脂の臨界表面張力が１．６×１０^−２（Ｎ／ｍ）に満たないものではＣＭＰ法による研磨加工に必要な水を研磨体がはじきやすくなる為に研磨効率が低下し、４．０×１０^−２（Ｎ／ｍ）より高いものではＣＭＰ法による研磨加工に際して前記研磨粒子を離脱し難くなる。また、母材樹脂がポリフッ化ビニル、フッ化ビニル・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、およびポリメタクリル酸メチルの内、少なくとも１つを含むものであるため、必要十分な臨界表面張力を備え且つ材料強度に優れた母材樹脂により、実用的な研磨体が得られる。
【００１２】
【第１発明の他の態様】
ここで、好適には、前記研磨粒子は、シリカ、セリア、アルミナ、ジルコニア、チタニア、マンガン酸化物、炭酸バリウム、酸化クロム、および酸化鉄の内、少なくとも１つを含むものである。このようにすれば、被研磨体に応じた硬度を備えた研磨粒子により、実用的な研磨体を提供することができるという利点がある。
【００１３】
【課題を解決するための第２の手段】
また、前記課題を解決する為に、本第２発明の要旨とするところは、複数の連通気孔を備える母材樹脂およびその連通気孔内の多数の研磨粒子を備えて円板状に形成され、ＣＭＰ法による研磨加工に用いられる研磨体の製造方法であって、（ａ）ポリフッ化ビニル、フッ化ビニル・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、およびポリメタクリル酸メチルの内、少なくとも１つを含み、且つ臨界表面張力が１．６×１０^−２〜４．０×１０^−２（Ｎ／ｍ）の範囲内である母材樹脂を、溶媒に溶解して流動性原料とする溶解工程と、（ｂ）前記研磨粒子をその流動性原料に、その研磨粒子の前記研磨体に対する体積割合が、２０〜５０（％）の範囲内、重量割合が、５１〜９０（％）の範囲内となるように前記研磨粒子を混合して撹拌する混合撹拌工程と、（ｃ）前記流動性原料を所定の鋳型に流し込み、その流動性原料の固化に伴って前記連通気孔を前記母材樹脂内に形成する鋳込成形工程とを、含むことを特徴とするものである。
【００１４】
【第２発明の効果】
このようにすれば、前記溶解工程において、ポリフッ化ビニル、フッ化ビニル・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、およびポリメタクリル酸メチルの内、少なくとも１つを含み、且つ臨界表面張力が１．６×１０^−２〜４．０×１０^−２（Ｎ／ｍ）の範囲内である母材樹脂を、溶媒に溶解して流動性原料とする一方、前記混合撹拌工程において前記研磨粒子をその流動性原料に、その研磨粒子の前記研磨体に対する体積割合が、２０〜５０（％）の範囲内、重量割合が、５１〜９０（％）の範囲内となるように前記研磨粒子を混合して撹拌し、そうして得られた前記研磨粒子を含む流動性原料を続く鋳込成形工程において所定の鋳型に流し込んで成形することにより、前記母材樹脂が固化するのに伴ってその母材樹脂と分離した前記溶媒がその母材樹脂に複数の連通気孔を形成し、且つその連通気孔内に前記研磨粒子が好適に分散する。その結果、前記母材樹脂が複数の連通気孔を備えて形成され、前記研磨粒子がその連通気孔内に設けられた研磨体を提供することができる。かかる研磨体は、前記研磨粒子がその一部において前記連通気孔の内壁に固着した状態で、あるいはその連通気孔内において前記母材樹脂から分離した状態で存在しており、ＣＭＰ法による研磨加工に際して前記研磨粒子が前記母材樹脂から遊離し易いことに加え、前記連通気孔内に複数の研磨粒子が好適に分散している為、スクラッチなどの不具合を発生させることなく精度の高い研磨加工をおこなうことができる。すなわち、ＣＭＰ法による研磨加工に用いられる研磨体であって、スラリによらずに十分な研磨効率・研磨性能を示す研磨体の製造方法を提供することができる。また、母材樹脂がポリフッ化ビニル、フッ化ビニル・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、およびポリメタクリル酸メチルの内、少なくとも１つを含むものであるため、必要十分な臨界表面張力を備え且つ材料強度に優れた母材樹脂により、実用的な研磨体が得られる。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施例である研磨体１０を示す斜視図である。この図に示すように、本実施例の研磨体１０は、母材樹脂１２および多数の研磨粒子１４を備えて円板状に形成されたものであり、たとえば３００（ｍｍφ）×ｔ５（ｍｍ）程度の寸法を備えている。かかる研磨体１０は、後述するように、研磨加工装置１８の研磨定盤２０に貼り付けられて、専らＣＭＰ（ＣｈｅｍｉｃａｌＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｏｌｉｓｈｉｎｇ：化学的機械的研磨）法による研磨加工に用いられるものである。
【００１８】
上記母材樹脂１２には、その臨界表面張力（高分子表面に各種の低分子液体をのせ、その接触角θと液体の表面張力γ_Ｌをプロットして得られる直線を補外したθ＝０すなわちｃｏｓθ＝１における表面張力）が１．６×１０^−２〜４．０×１０^−２（Ｎ／ｍ）の範囲内である合成樹脂材料が好適に用いられる。すなわち、かかる母材樹脂１２は、たとえばポリフッ化ビニル、フッ化ビニル・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリエチレン、およびポリメタクリル酸メチルの内、少なくとも１つを含むものである。上記ポリエチレンは、その分子量が百万以上のものであることが望ましい。また、上記研磨粒子１４は、好適には、その平均粒径が０．００５〜１０（μｍ）の範囲内であり、たとえばシリカ、セリア、アルミナ、ジルコニア、チタニア、マンガン酸化物、炭酸バリウム、酸化クロム、および酸化鉄の内、少なくとも１つを含むものである。上記シリカとしては、たとえばヒュームドシリカ（四塩化ケイ素、クロロシランなどを水素および酸素の存在のもとで高温燃焼させて得られるシリカ微粒子）などが好適に用いられる。ここで、好適には、上記研磨粒子１４の上記研磨体１０に対する体積割合は２０〜５０（％）の範囲内であり、重量割合は５１〜９０（％）の範囲内である。
【００１９】
図２は、本実施例の研磨体１０の表面を微分干渉顕微鏡によって拡大した様子を示す図である。この図に示すように、上記母材樹脂１２はたとえば断面径の平均が０．０５（μｍ）程度の繊維状を成しており、その繊維状の母材樹脂１２の間隙にたとえば平均粒径が０．２５（μｍ）程度の研磨粒子１４がその一部において上記母材樹脂１２の外周に固着した状態で、あるいはその間隙において上記母材樹脂１２から分離した状態で存在している。すなわち、かかる繊維状の母材樹脂１２の断面積の平均は、たとえば研磨粒子１４の平均粒径の１／１０〜１／３程度である。そのような繊維状の母材樹脂１２相互の間隙を複数の連通気孔１６と考えれば、上記研磨粒子１４はその連通気孔１６内に設けられたものであると言える。かかる連通気孔１６の前記研磨体１０に対する体積割合は、たとえば１５〜６０（％）程度である。
【００２０】
図３は、本実施例の研磨体１０の構成を模式的に示す図であり、この図に示すように、上記研磨粒子１４はその一部において上記連通気孔１６の内壁に固着した状態で、あるいはその連通気孔１６内において上記母材樹脂１２から分離した状態で存在している。そのように、本実施例の研磨体１０においては、後述するＣＭＰ法による研磨加工に際して前記研磨粒子１４が前記母材樹脂１２から遊離し易い構成とされている。また、前記母材樹脂１２の臨界表面張力は１．６×１０^−２〜４．０×１０^−２（Ｎ／ｍ）の範囲内とされたものであり、その母材樹脂１２と前記研磨粒子１４とが必要十分な結合力により相互に固着されている為、前記研磨体１０と被研磨体との間に遊離砥粒すなわち遊離した研磨粒子１４を好適に自己供給することができる。すなわち、従来のＣＭＰ法による研磨加工においては、たとえばコロイダルシリカなどを含有したスラリの供給が不可欠であったが、本実施例の研磨体１０は、そのようなスラリによることなく、遊離砥粒を含まない研磨液の供給によってＣＭＰ法による研磨加工を可能とするものである。
【００２１】
図４は、本実施例の研磨体１０が用いられるＣＭＰ法による研磨加工装置１８の大まかな構成を示す図であり、（ａ）は研磨定盤２０の軸心方向から見た平面図、（ｂ）は正面図である。この図に示すように、かかる研磨加工装置１８では、研磨定盤２０がその軸心まわりに回転可能に支持された状態で設けられており、その研磨定盤２０は、図示しない定盤駆動モータにより、図に矢印で示す１回転方向へ回転駆動されるようになっている。この研磨定盤２０の上面すなわち被研磨体が押しつけられる面には、本実施例の研磨体１０が貼り付けられている。一方、上記研磨定盤２０の近傍には、被研磨体を保持する為のワーク保持部材２２がその軸心まわりに回転可能、その軸心方向に移動可能に支持された状態で配置されており、そのワーク保持部材２２は、図示しないワーク駆動モータにより図に矢印で示す１回転方向へ回転駆動されるようになっている。かかるワーク保持部材２２の下面すなわち上記研磨体１０と対向する面には吸着層２４を介して被研磨体であるウェハ２６が吸着保持される。また、ワーク保持部材２２の近傍には、研磨液供給用ノズル２８が配置され、研磨加工に際しては図示しないタンクから送出されたアルカリ性あるいは酸性水溶液である研磨液が上記研磨液供給用ノズル２８から供給される。
【００２２】
ＣＭＰ法による研磨加工に際しては、上記研磨定盤２０およびそれに貼り付けられた研磨体１０と、ワーク保持部材２２およびそれに吸着保持されたウェハ２６とが、上記定盤駆動モータおよびワーク駆動モータによりそれぞれの軸心まわりに回転駆動された状態で、上記研磨液供給用ノズル２８から、たとえばアミン水溶液などの研磨液が上記研磨体１０の表面上に供給されつつ、ワーク保持部材２２に吸着保持されたウェハ２６がその研磨体１０に押しつけられる。そうすることにより、上記ウェハ２６の被研磨面すなわち上記研磨体１０に対向する面が、上記研磨液による化学的研磨作用と、上記研磨体１０により自己供給された研磨粒子１４による機械的研磨作用とによって平坦に研磨される。
【００２３】
また、図４に示すように、前記研磨加工装置１８には、前記研磨定盤２０の軸心に平行な軸心まわりに回転可能、その軸心方向および前記研磨定盤２０の径方向に移動可能に配置された調整工具保持部材３０と、その調整工具保持部材３０の下面すなわち前記研磨体１０と対向する面に取り付けられた研磨体調整工具３２とが設けられており、かかる調整工具保持部材３０およびそれに取り付けられた研磨体調整工具３２は、図示しない調整工具駆動モータにより回転駆動された状態で前記研磨体１０に押しつけられ、必要に応じて前記研磨定盤２０の径方向に往復移動させられることにより、前記研磨体１０の調整がおこなわれてその研磨体１０の表面状態が研磨加工に適した状態に維持される。
【００２４】
図５は、本実施例の研磨体１０の製造方法を示す工程図である。以下、この図に従って前記研磨体１０の製造方法について説明する。
【００２５】
先ず、溶解工程Ｐ１において、前記母材樹脂１２がたとえばＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）などの溶媒に溶解させられる。すなわち、たとえば前記母材樹脂１２とその溶媒とを撹拌装置に投入し、４０〜６０（℃）程度に加熱しつつ混合・撹拌して流動性原料を得る。ここで、前記母材樹脂１２と溶媒との体積比は、１：５程度とされるのが好適である。かかる溶媒は、成形過程すなわち後述する鋳込成形工程Ｐ３において前記母材樹脂１２に連通気孔１６を形成する為に機能するものであり、溶解工程Ｐ１において投入される溶媒の量は、成形後の前記研磨体１０における前記連通気孔１６の体積割合に関わってくる。上述した程度の体積比であれば、成形後の前記研磨体１０に体積割合で３０〜４０（％）程度の連通気孔１６が形成される。
【００２６】
次に、混合撹拌工程Ｐ２において、前記研磨粒子１４を上記流動性原料に混合して撹拌する。これは、たとえば溶解工程Ｐ１で用いられていた撹拌装置をそのまま用いて、上記流動性原料中にかかる研磨粒子１４を投入して混合・撹拌するのが好適である。ここで、好適には、前記研磨粒子１４の前記研磨体１０に対する体積割合が２０〜５０（％）の範囲内となり、重量割合が５１〜９０（％）の範囲内となるように前記研磨粒子１４の投入量が設定される。前記研磨粒子１４の体積割合が２０（％）に満たないもの、あるいは重量割合が５１（％）に満たないものでは十分な研磨効率・研磨性能を得るのが難しく、また、体積割合が５０（％）より高いもの、あるいは重量割合が９０（％）より高いものでは後述する鋳込成形工程Ｐ３において成形が困難となる。
【００２７】
前記溶解工程Ｐ１および混合撹拌工程Ｐ２によって得られた流動性原料は、続く鋳込成形工程Ｐ３において。所定の鋳型に流し込まれて鋳込成形される。かかる工程において、前記母材樹脂１２が固化するのに伴ってその母材樹脂１２と分離した上記溶媒がその母材樹脂１２に複数の連通気孔１６を形成し、且つその連通気孔１６内に前記研磨粒子１４が好適に分散する。そして、さらに続く乾燥工程Ｐ４において、前記母材樹脂１２に形成された連通気孔１６内に残留する上記溶媒が揮散させられる。以上の工程を経ることにより、本実施例の研磨体１０が製造される。
【００２８】
［実験例］
続いて、本発明者が本発明の効果を検証する為におこなった実験例について説明する。先ず、図５に示す工程に従って、本発明の一実施例である試料１および２と、比較例試料である試料３とを製造した。次に、かかる試料１〜３を用いて図４に示すようなＣＭＰ法による研磨加工装置を用いて研磨試験をおこなった。さらに、従来の研磨パッドおよびスラリを用いて研磨試験をおこない、上記試料１〜３による研磨試験の結果と比較した。以下、上記試料１〜３の構成、試験条件、および試験結果を示す。なお、試験結果におけるスクラッチ（傷）の判定は、微分干渉顕微鏡を用いた目視判定によりおこなった。
【００２９】

［試験条件］
研磨体寸法：３００（ｍｍφ）×ｔ５（ｍｍ）
研磨体回転数：３０（ｒｐｍ）［０．５（ｓ^−１）］
ワーク１：シリコンベアウェハ
ワーク２：酸化膜シリコンウェハ
ワーク寸法：１００（ｍｍφ）×ｔ０．６（ｍｍ）
ワーク回転数：３０（ｒｐｍ）［０．５（ｓ^−１）］
加工面圧：１００（ｇｆ／ｃｍ^２）［９．８（ｋＰａ）］
研磨液１：ＫＯＨ水溶液（０．０１Ｎ、ｐＨ１１．５）
研磨液２：ピペラジン水溶液（０．４ｗｔ％、ｐＨ１１．５）
研磨液量：１０（ｍｌ／ｍｉｎ）［０．１６７（ｃｍ^３／ｓ）］
研磨パッド：発泡ポリウレタンパッド
研磨スラリ：ｐＨ１０．８、平均粒径８０ｎｍヒュームドシリカ（１２ｗｔ％）
【００３０】

【００３１】
上記試験結果に関して、試験例１〜試験例７は、本発明の一実施例である試料１または２を用いた研磨加工の結果を、試験例８〜１０は、比較例試料である試料３を用いた研磨加工の結果を、試験例１１および１２は、従来の研磨パッドおよびスラリを用いた研磨加工の結果をそれぞれ示している。かかる結果から明らかなように、本発明の一実施例である試料１または２を用いて純水を研磨液とした研磨加工においては、シリコンベアウェハおよび酸化膜シリコンウェハの何れをワークとした研磨加工においても、従来の研磨パッドおよびスラリを用いた研磨加工と略同等の研磨効率・研磨性能を示すことが確認された。さらに、本発明の一実施例である試料１または２を用いてＫＯＨ水溶液あるいはピペラジン水溶液を研磨液とした研磨加工においては、シリコンベアウェハおよび酸化膜シリコンウェハの何れをワークとした研磨加工においても、従来の研磨パッドおよびスラリを用いた研磨加工よりも優れた研磨効率・研磨性能を示すことが確認された。一方、比較例試料である試料３を用いた研磨加工においては、何れの条件においても、研磨効率・研磨性能に関して従来の研磨パッドおよびスラリを用いた研磨加工よりも劣ることに加え、ワークの被研磨面にスクラッチを生じさせるものであった。これは、母材樹脂として臨界表面張力が４．０×１０^−２（Ｎ／ｍ）を上回る合成樹脂材料であるエポキシ樹脂を用いたことで、その母材樹脂と研磨粒子の結合が強固であり、その研磨粒子が遊離し難いことが原因であると考えられる。かかる試験結果から、本発明の研磨体によれば、スラリを用いずに十分な研磨効率・研磨性能を示すＣＭＰ法による研磨加工が可能であることがわかる。
【００３２】
このように、本実施例によれば、前記母材樹脂１２の臨界表面張力が１．６×１０^−２〜４．０×１０^−２（Ｎ／ｍ）の範囲内であり、その母材樹脂１２と前記研磨粒子１４とが必要十分な結合力により相互に固着されている為、ＣＭＰ法による研磨加工に際して前記研磨粒子１４が前記母材樹脂１２から遊離し易く、前記研磨体１０と被研磨体であるワーク３２との間に遊離砥粒を好適に自己供給することができる。すなわち、ＣＭＰ法による研磨加工に用いられる研磨体であって、スラリによらずに十分な研磨効率・研磨性能を示す研磨体１０を提供することができる。
【００３３】
また、好適には、前記母材樹脂１２は複数の連通気孔１６を備えて形成されたものであり、前記研磨粒子１４はその連通気孔１６内に設けられたものである為、前記研磨粒子１４がその一部において前記連通気孔１６の内壁に固着した状態で、あるいはその連通気孔１６内において前記母材樹脂１２から分離した状態で存在しており、ＣＭＰ法による研磨加工に際して前記研磨粒子１４が前記母材樹脂１２からより遊離し易いことに加え、前記連通気孔１６内に複数の研磨粒子１４が好適に分散している為、スクラッチなどの不具合を発生させることなく精度の高い研磨加工をおこなうことができるという利点がある。
【００３４】
また、好適には、前記研磨粒子１４の前記研磨体１０に対する体積割合は２０〜５０（％）の範囲内であり、重量割合は５１〜９０（％）の範囲内である為、前記研磨体１０がＣＰＭ法による研磨加工に際して十分な研磨効率・研磨性能を示すことに加え、製造に際して成形が容易であるという利点がある。
【００３５】
また、好適には、前記母材樹脂１２は、ポリフッ化ビニル、フッ化ビニル・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリエチレン、およびポリメタクリル酸メチルの内、少なくとも１つを含むものである為、必要十分な臨界表面張力を備え且つ材料強度に優れた母材樹脂１２により、実用的な研磨体１０を提供することができるという利点がある。
【００３６】
また、好適には、前記研磨粒子１４は、シリカ、セリア、アルミナ、ジルコニア、チタニア、マンガン酸化物、炭酸バリウム、酸化クロム、および酸化鉄の内、少なくとも１つを含むものである為、被研磨体であるワーク３２に応じた硬度を備えた研磨粒子１４により、実用的な研磨体１０を提供することができるという利点がある。
【００３７】
また、本実施例によれば、前記溶解工程Ｐ１において前記母材樹脂１２を溶媒に溶解して流動性材原料とする一方、前記混合撹拌工程Ｐ２において前記研磨粒子１４をその流動性原料に混合して撹拌し、そうして得られた前記研磨粒子１４を含む流動性原料を続く鋳込成形工程Ｐ３において所定の鋳型に流し込んで成形することにより、前記母材樹脂１２が固化するのに伴ってその母材樹脂１２と分離した前記溶媒がその母材樹脂１２に複数の連通気孔１６を形成し、且つその連通気孔１６内に前記研磨粒子１４が好適に分散する。その結果、前記母材樹脂１２が複数の連通気孔１６を備えて形成され、前記研磨粒子１４がその連通気孔１６内に設けられた研磨体１０を提供することができる。かかる研磨体１０は、前記研磨粒子１４がその一部において前記連通気孔１６の内壁に固着した状態で、あるいはその連通気孔１６内において前記母材樹脂１２から分離した状態で存在しており、ＣＭＰ法による研磨加工に際して前記研磨粒子１４が前記母材樹脂１２から遊離し易いことに加え、前記連通気孔１６内に複数の研磨粒子１４が好適に分散している為、スクラッチなどの不具合を発生させることなく精度の高い研磨加工をおこなうことができる。すなわち、ＣＭＰ法による研磨加工に用いられる研磨体であって、スラリによらずに十分な研磨効率・研磨性能を示す研磨体１０の製造方法を提供することができる。
【００３８】
また、好適には、前記研磨粒子１４の前記研磨体１０に対する体積割合が２０〜５０（％）の範囲内となるように、重量割合が５１〜９０（％）の範囲内となるように前記研磨粒子１４を混合するものである為、前記研磨体１０がＣＰＭ法による研磨加工に際して十分な研磨効率・研磨性能を示すことに加え、前記鋳込成形工程Ｐ３において成形が容易であるという利点がある。
【００３９】
以上、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、さらに別の態様においても実施される。
【００４０】
たとえば、前述の実施例において、前記母材樹脂１２は繊維状を成すものであったが、これは本発明の好適な形態に過ぎず、本発明の研磨体における母材樹脂は、たとえば互いに連通した気泡状の連通気孔を備えたものであっても構わない。すなわち、ＣＭＰ法による研磨加工に際して遊離砥粒を好適に自己供給し得るものであればその態様は問わない。
【００４１】
また、前述の実施例においては、前記混合撹拌工程Ｐ２は前記溶解工程Ｐ１に続いておこなわれるものであったが、前記溶解工程Ｐ１と略同時におこなわれるものすなわち前記母材樹脂１２、研磨粒子１４、および溶媒を略同時に前記撹拌装置に投入して混合・撹拌するものであってもよく、さらには前記混合撹拌工程Ｐ２は前記溶解工程Ｐ１より先におこなわれるものすなわち前記母材樹脂１２が溶媒へ溶解させられるのに先立って、前記研磨粒子１４が、前記母材樹脂１２および溶媒の何れかに混合・撹拌されるものであっても構わない。
【００４２】
また、前述の溶解工程Ｐ１においては、溶媒としてＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）が用いられていたが、かかる溶媒は、たとえばＮ−メチルピロリドンなどであってもよく、前記溶解工程Ｐ１において母材樹脂１２を好適に溶解させ、前記鋳込成形工程Ｐ３において複数の連通気孔１６を形成し、且つ前記乾燥工程Ｐ４において好適に揮発し得るものであればその種類は問わない。また、前述の鋳込成形工程Ｐ３は、移動するベルトの上に連続して鋳込む形式の連続鋳込法によるものであっても構わない。
【００４３】
また、前述の実施例においては、前記研磨体１０を用いたＣＭＰ法による研磨加工における研磨液として、遊離砥粒を含有しないアルカリ水溶液などが用いられていたが、たとえばスラリを用いたＣＭＰ法による研磨加工に本発明の研磨体が用いられても一向に構わない。そのような場合においても、わずかな遊離砥粒を含有したスラリによって十分な研磨効率・研磨性能が得られる、あるいは従来の研磨パッドおよびスラリを用いた研磨加工と比較して優れた研磨効率・研磨性能を示すなどといった効果が期待できる。また、本発明の研磨体は、研磨液として純水などの中性液体を用いた研磨加工に用いられても構わず、広く様々な態様の研磨加工において適用され得るものである。
【００４４】
また、前述の実施例においては、前記研磨体１０は、シリコンベアウェハあるいは酸化膜シリコンウェハなどの半導体ウェハの研磨加工に用いられていたが、本発明の研磨体は、たとえば各種電子デバイス用ガラス基板の研磨加工などに用いられても構わず、すなわち本発明の効果を享受し得るものであれば被研磨体の種類は問わない。
【００４５】
その他一々例示はしないが、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて用いられるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である研磨体を示す斜視図である。
【図２】図１に示す研磨体の表面を走査型電子顕微鏡によって拡大した様子を示す図である。
【図３】図１に示す研磨体の構成を模式的に示す図である。
【図４】図１に示す研磨体が用いられるＣＭＰ法による研磨加工装置の大まかな構成を示す図であり、（ａ）は研磨定盤の軸心方向から見た平面図、（ｂ）は正面図である。
【図５】図１に示す研磨体の製造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
１０：研磨体
１２：母材樹脂
１４：研磨粒子
１６：連通気孔
Ｐ１：溶解工程
Ｐ２：混合撹拌工程
Ｐ３：鋳込成形工程

Claims

溶媒に溶解された母材樹脂および多数の研磨粒子からなる流動性原料を鋳込成形することにより円板状に形成され、複数の連通気孔と該連通気孔内の多数の研磨粒子とを該母材樹脂中に備える、ＣＭＰ法による研磨加工に用いられる研磨体であって、
前記母材樹脂は、ポリフッ化ビニル、フッ化ビニル・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、およびポリメタクリル酸メチルの内、少なくとも１つを含むものであって、その臨界表面張力が１．６×１０^−２〜４．０×１０^−２（Ｎ／ｍ）の範囲内であり、
前記研磨粒子の前記研磨体に対する体積割合は、２０〜５０（％）の範囲内であり、重量割合は、５１〜９０（％）の範囲内であることを特徴とする研磨体。
前記研磨粒子は、シリカ、セリア、アルミナ、ジルコニア、チタニア、マンガン酸化物、炭酸バリウム、酸化クロム、および酸化鉄の内、少なくとも１つを含むものである請求項１の研磨体。
複数の連通気孔を備える母材樹脂および該連通気孔内の多数の研磨粒子を備えて円板状に形成され、ＣＭＰ法による研磨加工に用いられる研磨体の製造方法であって、
ポリフッ化ビニル、フッ化ビニル・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、およびポリメタクリル酸メチルの内、少なくとも１つを含み、且つ臨界表面張力が１．６×１０^−２〜４．０×１０^−２（Ｎ／ｍ）の範囲内である母材樹脂を、溶媒に溶解して流動性原料とする溶解工程と、
前記研磨粒子を該流動性原料に、該研磨粒子の前記研磨体に対する体積割合が、２０〜５０（％）の範囲内、重量割合が、５１〜９０（％）の範囲内となるように前記研磨粒子を混合して撹拌する混合撹拌工程と、
前記流動性原料を所定の鋳型に流し込み、該流動性原料の固化に伴って前記連通気孔を前記母材樹脂内に形成する鋳込成形工程と
を、含むことを特徴とする研磨体の製造方法。
前記研磨粒子は、シリカ、セリア、アルミナ、ジルコニア、チタニア、マンガン酸化物、炭酸バリウム、酸化クロム、および酸化鉄の内、少なくとも１つを含むものである請求項３の研磨体の製造方法。