JPWO2011046017A1 - 研磨パッド - Google Patents
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Abstract
高硬度の半導体材料の研磨に適した研磨パッド(14)を提供する。前記研磨パッド(14)は、遊離砥粒と組み合わせて研磨を行うために用いられ、研磨対象物(16)を研磨する面(15)に、引張強度が１５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である高強力有機繊維からなる織物を備える。この織物では、例えば高強力有機繊維の単繊維繊度が０．３〜１５ｄｔｅｘ程度であってもよく、高強力有機繊維の総繊度が３〜３，０００ｄｔｅｘ程度であってもよい。このような高強力有機繊維としては、例えば、全芳香族ポリエステル繊維が含まれる。
Description
本願は、日本国で２００９年１０月１４日に出願した特願２００９−２３７１２０の優先権を主張するものであり、その全体を参照により本出願の一部をなすものとして引用する。
本発明は、被研磨物を研磨する面が、高強力有機繊維からなる織物であることを特徴とする研磨パッドであり、特に半導体材料や金属のラップおよび研磨に適した研磨パッドに関する。
半導体基材として、単結晶シリコンウェハが主流で使用されてきたが、ＬＥＤ関係や高効率のパワーデバイスなどの次世代半導体基材としてシリコンウェハでは対応できなくなってきている。特に、高耐圧化（信頼性向上）、低オン抵抗化（低損失化）が要求されるようになり、ＳｉＣを始めとする各種化合物半導体、サファイヤあるいはセラミックス系基板を使用した半導体デバイスの開発、量産化が行われている。特に、ＳｉＣ及びＧａＮは、Ｓｉと比較し、ワイドバンドギャップが広く、高温動作が可能（Ｓｉは１７５℃だがＳｉＣは２００〜３００℃）であるだけでなく、絶縁破壊電解強度がＳｉの１０倍以上高く低抵抗化に適しているため、近い将来には、シリコンに代わり、主流となることが期待されている。
そして、単結晶及び多結晶系材料（SiC、サファイヤ、他）などの高硬度ウェハ基材では、高度に平坦化されていること及び高表面の品質であることが要求される。このような加工では、一般的に数回のラップ工程および研磨工程(例：ラップ、粗研磨、中間研磨、仕上げ研磨等)を経て仕上げられている。
現在、ラップ定盤には、スズ、銅、鉄などの金属が主として使用されている。また研磨パッドには、ウレタン系、不織布系、スウェード系等が使用されており、そして、研磨砥粒には、微細ダイヤモンド砥粒、コロイダルシリカ砥粒、硫化セリウム砥粒、およびアルミナ系砥粒などの遊離砥粒が使用されている。
しかしながら、高硬度のウェハ素材を用いた場合、従来の研磨パッドでは、ラップ工程および研磨工程において、このような素材を高平坦化および高品位表面とすることは非常に難しい。さらに、ウェハ素材が硬いため、ラップ工程、研磨工程にかかる加工時間も長くなることが知られている。一般に、工程中の研磨加工時間が長くなると、高平坦化および高表面品質の確保が難しくなるため、歩留まりが悪化する。すなわち、従来の研磨パッドでは、研磨レートを上げることができず生産性に劣るため、研磨レートを上げることのできるラップおよび研磨システムが求められている。また、ラップにおいては金属定盤の平坦性管理に手間がかかっているため、管理を省力化できるラップおよび研磨システムが求められている。
例えば、特許文献１（特開平９―１１７８５５号公報）には、被研磨物を研磨する研磨剤を保持するための複数の孔を有する研磨パッドにおいて、前記研磨パッドは、前記被研磨物を研磨する面に、溝を有していることを特徴とすることが開示されている。この文献では、研磨パッドの硬質層として、発泡ポリウレタンを用いることが記載されている。
前記研磨パッドでは、このような溝を有することにより、半導体ウェハの研磨終了後、半導体ウェハを研磨パッドから取り除くことが容易になると同時に、研磨剤の保持能力を調整することが可能となる。
しかしながら、特許文献１に記載された研磨パッドでは、ラッピングの最中に、ウレタン層自体がダイヤモンドなどの遊離砥粒により劣化してしまう。
また、高硬度ウェハ基材を高平坦及び高品位表面にするための研磨加工は大変複雑であり、各研磨工程の加工時間も長い。この加工時間を短縮し、生産性を高めるための各種試みがなされているが、特に高硬度ウェハ基材の場合、研磨が困難であるため、研磨レートを上げることができず、生産性が低い。
本発明の目的は、高硬度のウェハや金属等の被研磨物を効率的に研磨し、生産性を高めることのできる耐切創性、耐磨耗性および遊離砥粒との適度な親和性に優れた研磨パッドを提供することである。
本発明者らは、上記の目的を達成すべく鋭意検討した結果、（１）特定の強度を有する高強力繊維からなり、特定のカバーファクターを有する織物を研磨面として有する研磨パッドに対して遊離砥粒を適用すると、これらの砥粒によって研磨パッドが劣化するのを極力抑制できること、（２）高硬度の被研磨物を研磨する場合であっても、このような織物を備える研磨パッドと遊離砥粒と組み合わせて用いると、研磨レートを上げることが可能であるとともに、高平坦及び高表面品質の確保を確保できること、さらに（３）このような研磨パッドでは、従来のラップ研磨で必要であったシーズニング時間を短縮できることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、遊離砥粒と組み合わせて研磨を行うための研磨パッドであり、前記研磨パッドは、被研磨物を研磨する面に、引張強度１５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である高強力有機繊維からなる織物を備え、前記織物は、下記式１で表されるカバーファクターＫが、７００〜４０００の範囲である。
ここで、Ｎ１：経糸の密度（本／インチ）
Ｎ２：緯糸の密度（本／インチ）
Ｔ１：経糸の総繊度（ｄｔｅｘ）
Ｔ２：緯糸の総繊度（ｄｔｅｘ）
Ｎ２：緯糸の密度（本／インチ）
Ｔ１：経糸の総繊度（ｄｔｅｘ）
Ｔ２：緯糸の総繊度（ｄｔｅｘ）
前記高強力有機繊維は、例えば弾性率が、３００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であってもよい。また、前記高強力有機繊維は、単繊維繊度が０．３〜１５ｄｔｅｘ程度であってもよく、総繊度が３〜３，０００ｄｔｅｘ程度であってもよい。このような高強力有機繊維としては、全芳香族ポリエステル繊維が好ましく用いられる。
前記研磨パッドは、幅広い研磨方式において使用することが可能であり、例えば、研磨パッド、ラップ方式、ＭＣＰ方式またはＣＭＰ方式で用いられてもよい。
さらに、本発明は、前記研磨パッドを備える研磨装置を包含し、前記研磨装置は、
研磨パッドと、
研磨対象物を保持して、研磨対象物と研磨パッドとを接触させるためのキャリアと、
研磨パッドと研磨対象物との間の研磨面に供給される遊離砥粒と、を備え、
前記研磨パッドは、上述した研磨パッドであり、研磨パッドと研磨対象物は遊離砥粒を介在させて相対移動する。
研磨パッドと、
研磨対象物を保持して、研磨対象物と研磨パッドとを接触させるためのキャリアと、
研磨パッドと研磨対象物との間の研磨面に供給される遊離砥粒と、を備え、
前記研磨パッドは、上述した研磨パッドであり、研磨パッドと研磨対象物は遊離砥粒を介在させて相対移動する。
また、本発明は、研磨対象物を研磨する研磨パッドの使用方法も包含し、前記使用方法は、
研磨パッドを研磨対象物に接触させる工程と、
研磨パッドと研磨対象物の間に遊離砥粒を供給する工程と、を備え、
前記研磨パッドは、上述した研磨パッドであり、研磨パッドと研磨対象物は遊離砥粒を介在させて相対移動する。
研磨パッドを研磨対象物に接触させる工程と、
研磨パッドと研磨対象物の間に遊離砥粒を供給する工程と、を備え、
前記研磨パッドは、上述した研磨パッドであり、研磨パッドと研磨対象物は遊離砥粒を介在させて相対移動する。
本発明の研磨パッドを使用することにより、高硬度の半導体材料及び精密金属加工において、研磨レートを向上させることが可能であるとともに、被研磨面を高平坦で高表面品質とすることができる。
また、本発明の研磨パッドでは、研磨効率が高いため、幅広い研磨工程に対して使用可能であり、研磨工程の工程回数を低減することが可能である。
また、本発明の研磨パッドでは、研磨パッド自体の耐久性を向上することができるだけでなく、ラッピングにおけるシーズニング時間の短縮を達成することが可能である。
さらに、本発明の研磨パッドを用いることにより、研磨装置において定盤の平坦性を高度に管理しなくとも、良好な研磨を行うことが可能となる。
この発明は、添付の図面を参考にした以下の好適な実施例の説明から、より明瞭に理解されるであろう。しかしながら、実施例および図面は単なる図示および説明のためのものであり、この発明の範囲を定めるために利用されるべきものではない。この発明の範囲は添付の請求の範囲によって定まる。
本発明の研磨装置の一実施態様を説明するための概略断面図である。
（研磨パッド）
本発明の研磨パッドは、遊離砥粒とともに用いられて被研磨面の研磨を行うものであり、被研磨物を研磨する面において、高強力有機繊維からなる織物を備えている。遊離砥粒に由来して発生する劣化を抑制する観点から、高強力有機繊維の引張強度は１５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが必要であり、好ましくは、１８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、より好ましくは、２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である。また、その上限は特に限定されないが、１００ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であることが多い。なお、強度１５ｃＮ／ｄｔｅｘ未満の有機繊維を用いて得られる研磨パッドは、研磨工程で使用中に繊維が切れて、研磨不能となる場合がある。
本発明の研磨パッドは、遊離砥粒とともに用いられて被研磨面の研磨を行うものであり、被研磨物を研磨する面において、高強力有機繊維からなる織物を備えている。遊離砥粒に由来して発生する劣化を抑制する観点から、高強力有機繊維の引張強度は１５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上であることが必要であり、好ましくは、１８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上、より好ましくは、２０ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である。また、その上限は特に限定されないが、１００ｃＮ／ｄｔｅｘ以下であることが多い。なお、強度１５ｃＮ／ｄｔｅｘ未満の有機繊維を用いて得られる研磨パッドは、研磨工程で使用中に繊維が切れて、研磨不能となる場合がある。
また、遊離砥粒が凝集するのを抑制する観点から、前記高強力有機繊維の弾性率は、例えば、３００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上（例えば、３５０〜２０００ｃＮ／ｄｔｅｘ程度）であってもよく、好ましくは４００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上（例えば、４５０〜１８００ｃＮ／ｄｔｅｘ程度）であってもよい。
このような高強力有機繊維で形成した織物を研磨パッドとして利用することにより、（１）研磨対象材料の研磨面を高平坦化にすることが可能であるだけでなく、（２）各種研磨対象材料において研磨砥粒を変更することにより高研磨レートや高品位表面を作り出すことが可能である。
本発明における高強力有機繊維としては、引張強度が本発明で規定される範囲である限り特に限定はされないが、例えば、全芳香族ポリアミド系繊維、全芳香族ポリエステル系繊維、超高分子量ポリエチレン系繊維、ポリビニルアルコール系繊維およびヘテロ環芳香族繊維等をあげることができる。これらの繊維は、単独繊維であっても良いし、２成分以上の複合繊維であってもよい。また別々の繊維から形成した糸条を織物段階で組み合わせて用いることもできる。
より具体的には、上記の全芳香族ポリアミド系繊維としては、例えばパラ系ポリアミド繊維（商品名：ケブラー、トワロン、テクノーラ）；全芳香族ポリエステル系繊維としては、ポリアリレート繊維（商品名：ベクトラン、ベックリー）；超高分子量ポリエチレン繊維としては、例えば、商品名として、ダイニーマ、スペクトラ；ポリビニルアルコール系繊維としては、例えば、商品名として、ビニロン、クラロン；ヘテロ環芳香族繊維としては、ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール繊維（商品名：ザイロン）などを挙げることができる。
これらのうち、全芳香族ポリエステル系繊維、超高重合度ポリエチレン系繊維が好ましく、特に、全芳香族ポリエステル系繊維（特にポリアリレート繊維）は、耐切創性、耐磨耗性、耐熱性および耐薬品性に優れており、かつ研磨中に物理的低下がほとんどないことから好ましい。
本発明における高強力有機繊維の単繊維繊度は、例えば０．３〜１５ｄｔｅｘ程度であってもよく、１〜１０ｄｔｅｘ程度がより好ましく、３〜８ｄｔｅｘ程度が特に好ましい。単繊維繊度が小さすぎると、高強力繊維といえども、研磨中に繊維が砥粒により切れる場合がある。また単繊維繊度が大きすぎると、研磨布にしたときの織物の凹凸が大きくなりすぎ、遊離砥粒が効率的に被研磨物に接触して研磨できないばかりか、加工屑も効率的に排出できなくなり、研磨効率が低下する場合がある。
本発明における高強力有機繊維の総繊度は、例えば、３〜３，０００ｄｔｅｘ程度であってもよく、５〜１，５００ｄｔｅｘ程度が好ましく、２５〜１，０００ｄｔｅｘ程度が特に好ましい。総繊度が小さすぎると、研磨布を製造する際の製織性が困難となり、非常にコストの高いものとなるだけでなく、品位の良い研磨布が得られない場合がある。また、織物の品位は、研磨性に大きく影響するため、製織時のカスや毛羽などの混入は欠点となるため、使用できない。一方で、総繊度が大きすぎると、やはり研磨布にしたときの織物の凹凸が大きくなり過ぎたり、凹凸の夫々の範囲が大きくなり過ぎるために、遊離砥粒が効率的に被研磨物に接触して研磨できないばかりか、加工屑も効率的に排出できなくなり、研磨効率が低下する場合がある。
本発明の研磨パッドは、研磨効率を高めるために高圧で使用されることが多い。したがって、編物や不織布は、研磨時に歪んだり、剥がれたりする場合があるため、使用できない。また、本発明の研磨パッドは、繊維自体に対する微細加工（例えば、砥粒を保持するための孔の形成など）は行わなくとも、良好な研磨が可能である。
本発明に使用する織物の織組織は、特に限定されない。平織、朱子織、綾織あるいは二重織など、各種織物を使用することができる。また、２色織のように数種類の異なる繊維を組み合わせた織物であってもよい。
また、本発明で用いる織物は、式１で表されるカバーファクターＫが、７００〜４０００の範囲の織物である。組織が平織の場合、カバーファクターＫは、好ましくは８００〜３０００、より好ましくは１０００〜２５００である。また、組織が朱子織の場合、カバーファクターＫは、好ましくは２５００から４０００、より好ましくは３０００〜３８００である。
ここで、Ｎ１：経糸の密度（本／インチ）
Ｎ２：緯糸の密度（本／インチ）
Ｔ１：経糸の総繊度（ｄｔｅｘ）
Ｔ２：緯糸の総繊度（ｄｔｅｘ）
Ｎ２：緯糸の密度（本／インチ）
Ｔ１：経糸の総繊度（ｄｔｅｘ）
Ｔ２：緯糸の総繊度（ｄｔｅｘ）
カバーファクターＫが７００未満であると、織物がスリップしたり、研磨時に砥粒が織物の繊維束の内側に入り込み、有効に研磨できない場合がある。また、カバーファクターＫが４０００を超えると、高密度になりすぎて製織が難しくなるばかりでなく、硬くなりすぎるために織物研磨布の特徴であるクッション性が低下し、高平坦で高品質面が得られない場合がある。
平織は、経糸と緯糸がほぼ半々に研磨面に現れ、やや硬い研磨パッドとなる。そのため、遊離砥粒の分布が均一になり易く、研磨レートを上げることができるので、中間研磨に適している。朱子織は、経糸が表面を覆うので、経糸カバーファクターを大きくすることができる。そのため、緻密で弾力性のある研磨パッドとなり、仕上げ研磨に適している。
さらに、本発明の研磨布に使用される織物は、製織後に精錬処理を行ってもよい。また、砥粒スラリーとの親和性を高めるための親水化を行なってもよいし、柔軟仕上げ剤を付与してもよい。さらにまた、織物を圧縮加工（例えば、カレンダー処理）することは、研磨面を平滑にし、研磨効果を上げるのに有効である。
また、本研磨パッドは、その非研磨面に、各種の層（支持層など）を備えてもよい。例えば、定盤に固定するための両面テープ様のシート、ハンドリング製を高めるためのＰＥＴシートや発泡シートからなるクッション層等を備えていてもよい。また、各種の層を固定するための接着用樹脂などを備えていてもよい。
研磨を行う方式は、遊離砥粒と組み合わせて研磨を行う限り制限されないが、例えば、ラップ方式やＭＣＰ（Mechano-Chemical Polishing）方式による片面研磨や両面研磨、ＣＭＰ方式（Chemical Mechanical Polishing）などにおいて使用してもよい。
遊離砥粒は微細ダイヤモンド砥粒、コロイダルシリカ砥粒、酸化セリュウム砥粒、及びアルミナ系砥粒などの粒子を使用することができる。特に多結晶ダイヤモンド砥粒は、研磨中に結晶が崩壊し、微細な砥粒となり、精密研磨に適している。また、砥粒の粒径は、目的に応じて平均粒子径１ｎｍ〜１００μｍ程度の広い範囲から選択でき、好ましくは５ｎｍ〜８０μｍ、より好ましくは１０ｎｍ〜５０μｍであってもよい。
また、ラップ工程中またはラップ工程後に本発明のパッドを使用する場合、砥粒が織物の繊維間で保持されると考えられ、適切な砥粒を選択するとともに高研磨レートで研磨することにより、目的に合った研磨表面品質を作りだすことが可能となる。
さらに、本発明のパッドを使用することにより、以下の管理及びパッド立上げ作業の短縮が可能である。すなわち、（ｉ）従来のラップ定盤と比較し、本発明の研磨パッドでは、ラップ定盤の平坦性管理が不要となる。（ｉｉ）従来の研磨パッド（不織布系、ウレタン系、スエード系など）と比較し、本発明の織物パッドを用いると、パッドの初期の立上げ作業（以下、シーズニングと称する）時間を短時間で完了することが可能となる。
このような短いシーズニング時間は、従来用いられた研磨パッドと比較して非常に有利であり、作業の高効率化につながる。
（研磨装置および研磨パッドの使用方法）
本発明は、上述する研磨パッドを組み込んだ研磨装置も包含する。なお、本発明では、研磨装置とは、ラップ方式やＭＣＰ（Mechano-Chemical polishing）方式による片面研磨や両面研磨、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）方式などに対して適用可能な装置全般を意味するものとする。
本発明は、上述する研磨パッドを組み込んだ研磨装置も包含する。なお、本発明では、研磨装置とは、ラップ方式やＭＣＰ（Mechano-Chemical polishing）方式による片面研磨や両面研磨、ＣＭＰ（Chemical Mechanical Polishing）方式などに対して適用可能な装置全般を意味するものとする。
例えば、本発明の研磨装置の一実施態様を表わす図１に基づいて説明すると、図１では、研磨装置１０は、定盤１２と、この定盤１２の上に配設された研磨パッド１４と、研磨するための研磨対象物１６を保持するとともに、この研磨パッド１４の研磨面１５に対して研磨対象物１６の被研磨面１７を接触させて相対移動させるためのキャリア１８と、このキャリア１８を駆動するためのスピンドル２０と、遊離砥粒を含む研磨剤の供給ノズル２４とを備えており、研磨パッド１４の研磨面１５には、織物が配設されている。
より詳細には、研磨装置１０は、表面を少なくとも略平坦に加工され、円盤状の回転定盤１２が円盤の中心を回転軸として回動自由に配設され、この定盤１２の上には研磨パッド１４が配設されている。そして、研磨パッド１４の上方には、研磨するための研磨対象物１６を保持するとともに、この研磨パッド１４の研磨面１５に対して研磨対象物１６の被研磨面１７を所定の圧力で接触させて（または所定の圧力で研磨パッドに対して押し当てて）回動させるためのキャリア１８と、このキャリアを駆動するためのスピンドル２０が配設されている。また、この研磨装置には、研磨対象物１６と研磨パッドの間に液状の研磨剤２２を供給するための供給ノズル２４が設けられており、この研磨剤２２は遊離砥粒を含んでいる。また、供給用ノズル２４は、研磨剤２２を貯留するタンク（図示せず）に接続されている。
研磨パッドの使用方法の一実施形態としては、例えば、使用方法は、遊離砥粒２２を研磨パッド１４に対して供給する工程と、研磨対象物１６を所定の圧力で研磨パッド１４に対して押し当てながら回動させる工程と、含んでおり、研磨パッド１４の研磨面１５には、織物が配設されている。
より詳細には、研磨の際には、供給ノズル２４から遊離砥粒を含む研磨剤２２を研磨パッドに対して供給し、研磨対象物１６を所定の圧力（例えば、０．０５〜０．５ｋｇｆ／ｃｍ２）で研磨パッド１４に対して押し当てながら回動させて、研磨対象物１６を研磨することができる。
本発明の研磨パッド（および研磨装置）を用いてラップや研磨を行うことにより、高硬度の半導体材料および金属材料の高平坦、高表面品質、高精度端面を実現することができる。例えば、研磨対象物としては、（１）ＳｉＣ、サファイヤ、各種化合物半導体などの単結晶及び多結晶材料、（２）石英や各種セラミックスなどの材料、（３）Ｃｕ、ＳＵＳ、Ｔｉ、などの金属材料などの各種材料を挙げることができ、これらの研磨対象物に対して、高平坦や高品位表面、高精度端面を必要とする全ての精密研磨及びラップ工程で使用することができるとともに、その研磨効率を高めることができる。
以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明は本実施例により何ら限定されるものではない。
［強度および弾性率］
ＪＩＳ Ｌ １０１３に準じ、２５℃雰囲気下において、試長２０ｃｍ、初荷重０．１ｇ／ｄ、引張速度１０ｃｍ／ｍｉｎの条件で破断強伸度及び弾性率（初期引張抵抗度）を求め、５点以上の平均値を採用した。
ＪＩＳ Ｌ １０１３に準じ、２５℃雰囲気下において、試長２０ｃｍ、初荷重０．１ｇ／ｄ、引張速度１０ｃｍ／ｍｉｎの条件で破断強伸度及び弾性率（初期引張抵抗度）を求め、５点以上の平均値を採用した。
（実施例１・比較例１）
全芳香族ポリエステル繊維（（株）クラレ製「ベクトランＨＴ」：単繊維繊度５．５ｄｔｅｘ、総繊度５６０ｄｔｅｘ、強度２５ｃＮ／ｄｔｅｘ、弾性率５１０ｃＮ／ｄｔｅｘ）を使用して、経糸密度４５本／インチ、緯糸密度４５本／インチの平織組織による織物を作った。この織物のカバーファクターＫは２，１３０であった。
全芳香族ポリエステル繊維（（株）クラレ製「ベクトランＨＴ」：単繊維繊度５．５ｄｔｅｘ、総繊度５６０ｄｔｅｘ、強度２５ｃＮ／ｄｔｅｘ、弾性率５１０ｃＮ／ｄｔｅｘ）を使用して、経糸密度４５本／インチ、緯糸密度４５本／インチの平織組織による織物を作った。この織物のカバーファクターＫは２，１３０であった。
そして、この織物の片面にＰＥＴフィルム（東レ（株）製、「ルミラー」、厚み５０μｍ）をアクリル系バインダーで貼り付け、これをトムソン刃で円形に打ち抜いて、研磨パッド（Ａ）とした。
ＧａＮウェハの基板となるサファイヤ基板を研磨するに当たって、従来から用いられているスズ定盤とダイヤモンドスラリー（粒子径１μｍ前後を数種類）を用いてラップ研磨を行い、引き続いてシルク織物とコロイダルシリカを用いてファイナル研磨を行ったところ、ファイナル研磨工程に３０時間を要した（比較例１）。
一方、同様にサファイヤ基板を研磨するにあたり、ラップ研磨とファイナル研磨の間に、前記研磨パッド（Ａ）とダイヤモンドスラリーを用いた研磨工程を入れたところ、ファイナル研磨工程に要する時間が２０時間しかかからなかった（実施例１）。
したがって、本発明の研磨パッド（Ａ）を使用することにより、研磨レートを飛躍的に高めることができ（３μｍ／ｈｒ）、しかも、ファイナル研磨工程に要する時間を従来の３０時間から２０時間と大幅に短縮することができた。
また、この研磨パッドでは、繊維と繊維の間に砥粒が突き刺さりやすいためか、シーズニング時間を、従来の３時間から２.５時間に短縮することができた。
また、この研磨パッドでは、繊維と繊維の間に砥粒が突き刺さりやすいためか、シーズニング時間を、従来の３時間から２.５時間に短縮することができた。
（実施例２）
実施例１で得られた研磨パッドとダイヤモンドスラリー（粒子径１５μｍ）を用いて、導電層（Ａｕ，Ｃｕ）、はんだ層、絶縁層（ＳｉＯ２）、および樹脂層を備えたＳｉＣ基板の断面を研磨した。
実施例１で得られた研磨パッドとダイヤモンドスラリー（粒子径１５μｍ）を用いて、導電層（Ａｕ，Ｃｕ）、はんだ層、絶縁層（ＳｉＯ２）、および樹脂層を備えたＳｉＣ基板の断面を研磨した。
研磨条件
回転数：１５０ｒｐｍ
研磨荷重：２．５ｋｇ／個
使用時間：４時間
回転数：１５０ｒｐｍ
研磨荷重：２．５ｋｇ／個
使用時間：４時間
この研磨パッドは研磨効率が高いため、従来の各種研磨パッドを用いて研磨した９工程の研磨工程から、４工程に工程を減らすことができた。また、得られたＳｉＣ基板の断面を光学顕微鏡観察すると、研磨面にダレのない非常にシャープな研磨面を確認できるとともに、ＳｉＣ基板、ＳｉＯ２絶縁層、Ａｕ電極等を明確に観察することができ、デバイスの断面観察が可能であった。
（実施例３）
芳香族ポリエステル繊維（（株）クラレ製「ベクトランＨＴ」：単繊維繊度５．５ｄｔｅｘ、総繊度２２０ｄｔｅｘ、強度２６ｃＮ／ｄｔｅｘ、弾性率５２０ｃＮ／ｄｔｅｘ）を使用して、経糸密度５５本／インチ、緯糸密度５５本／インチの平織組織による織物を作った。この織物のカバーファクターＫは１，６３２であった。この織物から実施例１と同様の方法で研磨パッドを作成した。
また、粒子径９μｍのダイヤモンドスラリーを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、ＳｉＣ基盤を研磨パッドにて研磨した。
芳香族ポリエステル繊維（（株）クラレ製「ベクトランＨＴ」：単繊維繊度５．５ｄｔｅｘ、総繊度２２０ｄｔｅｘ、強度２６ｃＮ／ｄｔｅｘ、弾性率５２０ｃＮ／ｄｔｅｘ）を使用して、経糸密度５５本／インチ、緯糸密度５５本／インチの平織組織による織物を作った。この織物のカバーファクターＫは１，６３２であった。この織物から実施例１と同様の方法で研磨パッドを作成した。
また、粒子径９μｍのダイヤモンドスラリーを用いたこと以外は、実施例１と同様にして、ＳｉＣ基盤を研磨パッドにて研磨した。
その結果、使用した繊維の総繊度が小さく、織物の密度が高いためか、粒子径の小さい９μｍのダイヤモンドスラリーで効率よく研磨でき、ＳｉＣ基板断面も実施例２と同等以上に鮮明に観察することが出来た。
（実施例４）
実施例１で得られた織物を使用し、ＳＵＳ、銅、Ｔｉの金属材料について、それぞれラップ装置を用いて研磨した。まず、現行利用されているラップ装置のラップ定盤をラップ装置から取り外し、ついで、実施例１で得られた研磨パッドをラップ定盤が付いていた場所に両面テープで固定し、ラップ装置を稼動して研磨を行った。なお、スラリーは、粒子径３μｍのダイヤモンドスラリーを使用した。
実施例１で得られた織物を使用し、ＳＵＳ、銅、Ｔｉの金属材料について、それぞれラップ装置を用いて研磨した。まず、現行利用されているラップ装置のラップ定盤をラップ装置から取り外し、ついで、実施例１で得られた研磨パッドをラップ定盤が付いていた場所に両面テープで固定し、ラップ装置を稼動して研磨を行った。なお、スラリーは、粒子径３μｍのダイヤモンドスラリーを使用した。
その結果、ＳＵＳ材および銅材に関しては、上記研磨パッドを用いた場合、ラップ定盤で行なう現行のラップ定盤加工と比較して、より短時間で同等の研磨面を仕上げることができた。
また、同様の条件でＴｉ金属を本発明の研磨パッドで研磨加工した結果、現行のラップ定盤加工で得られる研磨面よりキズが少なく、高平坦度の研磨面を作ることができた。さらに、本発明の研磨パッドを使用することにより、現行の加工時間を半分程度に短縮することができた。
また、同様の条件でＴｉ金属を本発明の研磨パッドで研磨加工した結果、現行のラップ定盤加工で得られる研磨面よりキズが少なく、高平坦度の研磨面を作ることができた。さらに、本発明の研磨パッドを使用することにより、現行の加工時間を半分程度に短縮することができた。
本発明の研磨パッドは、現行のラップ装置に対して簡単に取り付けることが可能であるため、特別な装置改造を行なわなくとも、本発明のパッドを利用することが可能であった。
（実施例５〜９および比較例２，３）
総繊度がそれぞれ１１０ｄｔｅｘ、２２０ｄｔｅｘ、５６０ｄｔｅｘと異なる全芳香族ポリエステル繊維（「ベクトランＨＴ」、単繊維繊度は全て５．５ｄｔｅｘ）を用いて、表１に示すように、カバーファクターＫの異なる平織物を作り、実施例１と同様の方法で研磨パッドを作製した（なお、実施例５は、実施例１で作成した研磨パッドＡを、また実施例７は実施例３で作成した研磨パッドを供した）。
これらの研磨パッドを用い、下記条件でＳｉＣ研磨試験を行い評価した。結果を表１に示す。
総繊度がそれぞれ１１０ｄｔｅｘ、２２０ｄｔｅｘ、５６０ｄｔｅｘと異なる全芳香族ポリエステル繊維（「ベクトランＨＴ」、単繊維繊度は全て５．５ｄｔｅｘ）を用いて、表１に示すように、カバーファクターＫの異なる平織物を作り、実施例１と同様の方法で研磨パッドを作製した（なお、実施例５は、実施例１で作成した研磨パッドＡを、また実施例７は実施例３で作成した研磨パッドを供した）。
これらの研磨パッドを用い、下記条件でＳｉＣ研磨試験を行い評価した。結果を表１に示す。
［研磨試験条件］
被研磨材：２インチＳｉＣウェハ、Tannke Blue社製、Lap仕上品、マイクロパイプ５０個／ｃｍ２以下、厚み４００μｍ
研磨装置：ＭＡＴ社製ＢＣ−１５（卓上小型研磨試験装置）
砥粒：
・ダイヤモンドスラリー、単結晶０.１μmφ、ＫＯＭＥＴ社製 1/10-W2-MA-STD
・ダイヤモンドスラリー、多結晶１μmφ、ＫＯＭＥＴ社製 1-W2-PC-STD
スラリー供給流量：１ｃｃ／分
ヘッド荷重：０．１５ｋｇ／ｃｍ２
プラテン回転数：４０ｒｐｍ
研磨ヘッド回転数：３９ｒｐｍ
研磨時間：１５分
被研磨材：２インチＳｉＣウェハ、Tannke Blue社製、Lap仕上品、マイクロパイプ５０個／ｃｍ２以下、厚み４００μｍ
研磨装置：ＭＡＴ社製ＢＣ−１５（卓上小型研磨試験装置）
砥粒：
・ダイヤモンドスラリー、単結晶０.１μmφ、ＫＯＭＥＴ社製 1/10-W2-MA-STD
・ダイヤモンドスラリー、多結晶１μmφ、ＫＯＭＥＴ社製 1-W2-PC-STD
スラリー供給流量：１ｃｃ／分
ヘッド荷重：０．１５ｋｇ／ｃｍ２
プラテン回転数：４０ｒｐｍ
研磨ヘッド回転数：３９ｒｐｍ
研磨時間：１５分
［評価方法］
研磨速度：マイクロメーターにより基板の厚みを測定（μｍ／１５分）
研磨傷（スクラッチ）：デジタル顕微鏡による目視判定
研磨速度：マイクロメーターにより基板の厚みを測定（μｍ／１５分）
研磨傷（スクラッチ）：デジタル顕微鏡による目視判定
表１に示すように、実施例５から９の研磨パッドは、いずれも良好または実質的に問題にならない程度にウェハを研磨することができる。これらのうち、実施例７および８は良好な表面状態であり、実施例７は特に良好であった。なお、実施例９では、砥粒の粒径が小さくても、高い研磨レートを達成できたが、若干研磨傷の発生が見られた。
これらの研磨パッドでは、カバーファクターＫが大きくなるほど、研磨速度が向上する傾向がある。
比較例２では、研磨後の織物に織目のスリップが見られ、また織目の空隙部に砥粒が集まった部分があったため、これが研磨傷の原因であると考えられた。また、比較例３は、カバーファクターが大きすぎて平織物の作製が出来なかった。
（実施例１０）
経糸に単繊維繊度５．５ｄｔｅｘ、総繊度２２０ｄｔｅｘ、緯糸に単繊維繊度５．５ｄｔｅｘ、総繊度４４０ｄｔｅｘの全芳香族ポリエステル繊維（「ベクトランＨＴ」）を用い、タテ密度（Ｎ１）１５０本／インチ、ヨコ密度５０本／インチの５枚朱子織物を作った。この織物のカバーファクターＫは３２７４であった。この織物の経糸が覆っている面を研磨面となるようにして、実施例１と同様の方法で研磨パッドを作成した。
経糸に単繊維繊度５．５ｄｔｅｘ、総繊度２２０ｄｔｅｘ、緯糸に単繊維繊度５．５ｄｔｅｘ、総繊度４４０ｄｔｅｘの全芳香族ポリエステル繊維（「ベクトランＨＴ」）を用い、タテ密度（Ｎ１）１５０本／インチ、ヨコ密度５０本／インチの５枚朱子織物を作った。この織物のカバーファクターＫは３２７４であった。この織物の経糸が覆っている面を研磨面となるようにして、実施例１と同様の方法で研磨パッドを作成した。
この研磨パッドを、比較例１で用いたシルク織物からなるパッドの代わりに用い、コロイダルシリカとファイナル研磨をおこなった。シルク織物からなるパッドに比べ、研磨時間が３割短縮され、かつ良好な表面状態であることが確認された。
本発明の研磨パッドは、（１）半導体素子分野(シリコンダイオード、整流素子、トランジスタ、サイリスタ、サーミスタ、バリスター、光電変換素子など)、（２）集積回路分野（半導体集積回路(線形回路、計算回路など)、混成集積回路（ＳｉＰ、ＣｏＣなど）、（３）高平坦及び高品位表面を必要とする金属加工産業分野で使用することができ、研磨効率を高めることが出来る。
以上のとおり、本発明の好適な実施形態を説明したが、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の追加、変更または削除が可能であり、そのようなものも本発明の範囲内に含まれる。
Claims (8)
- 遊離砥粒と組み合わせて研磨を行うための研磨パッドであり、前記研磨パッドは、研磨対象物を研磨する面に、引張強度１５ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である高強力有機繊維からなる織物を備え、前記織物は、下記式１で表されるカバーファクターＫが、７００〜４０００の範囲である研磨パッド。
Ｎ２：緯糸の密度（本／インチ）
Ｔ１：経糸の総繊度（ｄｔｅｘ）
Ｔ２：緯糸の総繊度（ｄｔｅｘ） - 請求項１において、単繊維繊度が０．３〜１５ｄｔｅｘである高強力有機繊維からなる織物である研磨パッド。
- 請求項１または２において、総繊度が３〜３，０００ｄｔｅｘである高強力有機繊維からなる織物である研磨パッド。
- 請求項１〜３のいずれか一項において、高強力有機繊維の弾性率が３００ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である研磨パッド。
- 請求項１〜４のいずれか一項において、高強力有機繊維が、全芳香族ポリエステル繊維である研磨パッド。
- 請求項１〜５のいずれか一項において、ラップ方式、ＭＣＰ方式またはＣＭＰ方式で用いられる研磨パッド。
- 研磨パッドと、
研磨対象物を保持して、研磨対象物と研磨パッドとを接触させるためのキャリアと、
研磨パッドと研磨対象物との間の研磨面に供給される遊離砥粒と、を備え、
前記研磨パッドは、請求項１〜６のいずれか一項に記載された研磨パッドであり、研磨パッドと研磨対象物は遊離砥粒を介在させて相対移動する研磨装置。 - 研磨対象物を研磨する研磨パッドの使用方法であって、
研磨パッドを研磨対象物に接触させる工程と、
研磨パッドと研磨対象物の間に遊離砥粒を供給する工程と、を備え、
前記研磨パッドは、請求項１〜６のいずれか一項に記載された研磨パッドであり、研磨パッドと研磨対象物は遊離砥粒を介在させて相対移動する研磨パッドの使用方法。
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