JP2010149259A

JP2010149259A - 研磨布

Info

Publication number: JP2010149259A
Application number: JP2008332477A
Authority: JP
Inventors: Keiji Yamamoto; 恵司山本
Original assignee: Nitta Haas Inc
Current assignee: Nitta DuPont Inc
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2010-07-08

Abstract

【課題】ヘイズ等を改善して研磨品質を高めることができる研磨布を提供する。
【解決手段】基材層２と基材層２上に形成された多孔質の研磨層であるナップ層３とを備える研磨布１であって、基材層２の表面に樹脂溶液を塗布して湿式凝固した後に、湿式凝固した樹脂の表面を研削して形成される研磨層であるナップ層３の表面粗さＲａの最大値と最小値との差が、１μｍ以下としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体ウェハやガラス基板、カラーフィルター等の仕上げ研磨に好適な研磨布に関する。

一般に、半導体ウェハの製造工程は、単結晶インゴットをスライスして薄円板状のウェハを得るスライス工程と、ウェハの外周部を面取りする面取り工程と、ウェハを平面化するラッピング工程と、ウェハに残留する加工歪みを除去するエッチング工程と、ウェハ表面を研磨して鏡面化する鏡面研磨工程と、研磨されたウェハを洗浄する洗浄工程とを含んでいる。

ウェハの上記鏡面研磨工程は、基本的に、平坦度の調整を主目的とする粗研磨と、表面粗さを改善することを主目的とする仕上げ研磨とからなる。

この仕上げ研磨では、アルカリ溶液中に、コロイダルシリカ等を分散した研磨スラリーを供給しながらスエード調の研磨布などを用いて行われる（例えば、特許文献１参照）。

スエード調の研磨布は、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などの樹脂フィルムや不織布等にウレタン樹脂を含浸させた基材に、ウレタン樹脂をジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）などの水溶性有機溶媒に溶解させたウレタン樹脂溶液を塗布し、これを凝固液で処理して多数の気泡を有する多孔質の銀面層を形成し、前記銀面層の表面をバフ研削してナップ層とし、基材層と多数の気泡を有するナップ層とからなるスエード調の研磨布を得るものである。
特開２００２−５９３５６号公報

近年、上記のようなスエード調の研磨布を用いた仕上げ研磨に要求される品質は、益々厳しくなっており、例えば、集光灯下で光散乱を起こしてウェハ表面上のくもりとして観察されるような微小な表面粗さであるヘイズやＬＰＤ（Ｌight Ｐoint Ｄefect：ウェハ上の０．１・国O後の微小な欠陥、パーティクルなど）についても、改善が要求されている。

本発明は、上述のような点に鑑みて為されたものであって、ヘイズ等を改善して研磨品質を高めることができる研磨布を提供することを目的としている。

上記のようにスエード調の研磨布では、湿式凝固によって形成された多孔質の銀面層の表面をバフ研削して開口させるのであるが、このバフ研削によって、表面が毛羽立ち、立ち毛が倒れ易い方向である、いわゆる順目と、立ち毛が起きる方向である、いわゆる逆目が生じる。

本件発明者は、かかる順目、逆目の方向性によって研磨スラリーが不均一に保持されると、ウェハとの接触に偏りが生じ、研磨ムラが発生するとの知見に基づいて鋭意検討した結果、順目、逆目の方向性による表面粗さの差を抑制することにより、研磨品質を高めることができること見出し、本発明を完成した。

すなわち、本発明の研磨布は、基材層と前記基材層上に形成された多孔質の研磨層とを備える研磨布であって、前記研磨層の表面粗さＲａの最大値と最小値との差が、１μｍ以下である。

この表面粗さＲａは、接触式表面粗さ計によって測定するのが好ましい。

本発明の一つの実施形態では、前記多孔質の研磨層は、前記基材層の表面に樹脂溶液を塗布して湿式凝固した後に、湿式凝固した樹脂の表面を研削して形成される。

この研削は、研削ローラによって所定方向に研削するのが好ましい。

研削によって、研磨層の表面が毛羽立ち、立ち毛が倒れ易い方向である順目と、立ち毛が起きる方向である逆目とが生じることになるが、表面粗さＲａの最大値は、逆目で測定した表面粗さＲａであり、最小値は、順目で測定した表面粗さＲａであるのが好ましい。つまり、本発明の研磨布は、逆目で測定した表面粗さＲａと順目で測定した表面粗さＲａとの差が、１μｍ以内である。

本発明の研磨布によると、順目と逆目との表面粗さの差が、１μｍ以内であるので、順目、逆目の方向性による表面粗さの差を抑制し、ヘイズ等の研磨品質の向上を図ることができる。

本発明によれば、多孔質の研磨層表面の順目、逆目の方向性による表面粗さの差を、１μｍ以内に抑制したので、ヘイズ等の研磨品質の向上を図ることが可能となる。

以下、図面によって本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る研磨布の概略断面図である。

この実施形態の研磨布１は、基材層２と、この基材層２上に形成された多数の気泡を有する研磨層であるナップ層３とを備えている。

基材層２としては、例えば、ＰＥＴフィルムや他のポリエステル系フィルムやオレフィン系フィルムを用いてもよく、また、樹脂フィルムに限らず、ポリアミド系、ポリエステル系等の不織布（フェルト）にウレタン樹脂を含浸したもの（ウレタン樹脂含浸不織布）であってもよい。

研磨層であるナップ層３を形成するための樹脂溶液は、例えば、ウレタン樹脂をジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）などの水溶性有機溶媒に溶解させたものである。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などのウレタン樹脂を用いることができ、異なる種類のウレタン樹脂をブレンドしてもよい。

ウレタン樹脂を溶解させる水溶性有機溶媒としては、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。

また、ウレタン樹脂を溶解した有機溶媒には、カーボンブラック等の充填剤や界面活性剤等の分散安定剤を添加してもよい。

次に、上記構成の研磨布の製造方法について説明する。

この実施形態の研磨布の製造方法では、ウレタン樹脂および界面活性剤等を、ジメチルホルムアミド(ＤＭＦ)などの溶媒に溶解させて混合し、脱泡、濾過を行って、ウレタン樹脂溶液を作製する。

このウレタン樹脂溶液を、基材、例えば、ＰＥＴフィルムの表面に塗布し、湿式凝固させ、洗浄して溶媒を除去した後、表面をバフ研削して気泡を開口させてＰＥＴフィルムからなる基材層２の表面にナップ層３を形成して、図１の研磨布１を作製する。

上記バフ研削は、図２に示すように、送りロール４によって矢符Ａ方向に搬送される研磨布１ａに対して、矢符Ｂ方向に回転する研削ロール５を圧接させて行なうものである。

このバフ研削によって、図３の一部拡大図に示すように、ナップ層３の表面３ａが毛羽立ち、立ち毛が倒れ易い方向、すなわち、上記矢符Ａ方向である順目と、立ち毛が起きる方向、すなわち、矢符Ａ方向とは逆方向である逆目が生じる。

かかる順目と逆目とで表面粗さの差が大きくなると、研磨スラリーが不均一に保持されてウェハとの接触に偏りが生じ、研磨ムラが発生すると考えられる。

そこで、この実施形態では、バフ研削の際の研削量や研磨布の送り速度等を制御することにより、表面粗さＲａの最大値と最小値との差を、１μｍ以内に抑制している。

表面粗さＲａの最大値は、逆目で測定した表面粗さＲａとして得ることができ、表面粗さＲａの最小値は、順目で測定した表面粗さＲａとして得ることができる。

したがって、この実施形態では、逆目で測定した表面粗さＲａと順目で測定した表面粗さＲａとの差を、１μｍ以内となるようにバフ研削の研削量や送り速度等を制御するものである。

以下、実施例及び比較例により本発明を更に詳細に説明する。

樹脂材料が異なる、具体的には、エステル系ウレタン(ＤＩＣ社製7667)からなるスエード調の研磨布Ａと、ポリカーボネート系ウレタン(ＤＩＣ社製ＭＰ８６５ＰＳ)からなるスエード調の研磨布Ｂの２種類のスエード調の研磨布Ａ，Ｂについて、バフ研削の条件を制御して、表面粗さＲａの最大値と最小値との差が１μｍを越える比較例の研磨布Ａ１，Ｂ１および前記差が１μｍ以内の実施例の研磨布Ａ２，Ｂ２をサンプルとしてシリコンウェハの研磨をそれぞれ行なってシリコンウェハ表面のヘイズおよびＬＰＤを評価した。

表１に、比較例Ａ１，Ｂ１および実施例Ａ２，Ｂ２の各サンプルの厚み（ｍｍ）、表面粗さＲａの平均値（μｍ）、表面粗さＲａの最大値と最小値との差（μｍ）をそれぞれ示す。ここで、表面粗さＲａの平均値とは、立ち毛が起きる方向である逆目で測定した表面粗さＲａと、立ち毛が倒れ易い方向である順目で測定した表面粗さＲａとの平均値であり、また、表面粗さＲａの最大値と最小値との差とは、逆目で測定した表面粗さＲａと順目で測定した表面粗さＲａとの差である。

この表１の表面粗さの測定は、接触式表面粗さ計である、東京精密製Ｓｕｒｆｃｏｍ４８０Ａを用いて、ＪＩＳＢ０６０１−１９９４に準拠して次のように行った。すなわち、測定長１２．５ｍｍ、カットオフ値２．５ｍｍ、測定速度０．３ｍｍ／ｓｅｃ、測定力０．０７ｇｆ、円錐ダイヤモンド端子Ｒｔｉｐ＝１０μｍ、θ＝９０°として測定した。

また、比較例Ａ１，Ｂ１および実施例Ａ２，Ｂ２の各サンプルの研磨布を用いた研磨では、研磨機として、ストラボー（Ｓtrasbaugh）株式会社製の型式６ＣＡ（１プラテン−２０''、１ヘッド−８''）を用い、スラリー（研磨液）は、ニッタ・ハース社製スラリーＮａｎｏｐｕｒｅＮＰ８０４０Ｗ（希釈倍率ＮＰ８０４０Ｗ：ＤＩ（純水）＝１：４０）を使用し、８インチのシリコンウェハを被研磨物として研磨した。

また、スラリー流量３００ｍｌ／ｍｉｎ、研磨時間５ｍｉｎ固定とし、定盤回転数、研磨圧力については、下記の４つの研磨条件で６回の研磨を行った。
研磨条件−１：定盤回転数１００ｒｐｍ、研磨圧力１００ｇｆ／ｃｍ^２
研磨条件−２：定盤回転数７０ｒｐｍ、研磨圧力１００ｇｆ／ｃｍ^２
研磨条件−３：定盤回転数１００ｒｐｍ、研磨圧力１２０ｇｆ／ｃｍ^２
研磨条件−４：定盤回転数１００ｒｐｍ、研磨圧力１５０ｇｆ／ｃｍ^２
ヘイズおよびＬＰＤは、Ｈｉｔａｃｈｉ製ＬＳ６６００にて測定した。

ヘイズの測定結果を表２に、ＬＰＤの測定結果を表３にそれぞれ示す。

また、図４および図５には、定盤回転数に対するヘイズおよびＬＰＤの変化を、図６および図７には、研磨圧力に対するヘイズおよびＬＰＤの変化をそれぞれ示す。

表２，表３および図４〜図７に示されるように、表面粗さＲａの最大値と最小値との差が１μｍ以内の実施例のサンプルＡ２と前記差が１μｍを越える比較例のサンプルＡ１とを比較すると、実施例のサンプルＡ２の方が、比較例のサンプルＡ１に比べて、ヘイズおよびＬＰＤのいずれも良好であることが分る。

また、実施例のサンプルＢ２と比較例のサンプルＢ１とを比較すると、実施例のサンプルＢ２の方が、比較例のサンプルＢ１に比べて、ヘイズおよびＬＰＤのいずれも良好であることが分る。

このように、Ａ，Ｂといった研磨布の種類、あるいは、研磨圧力や定盤回転数といった研磨条件によらず、表面粗さＲａの最大値と最小値との差が１μｍ以内の実施例が、研磨品質が向上していることが分る。

本発明は、半導体ウェハや精密ガラス基板などの研磨に有用である。

本発明の一つの実施の形態に係る研磨布の概略断面図である。研削加工を示す概略構成図である。バフ研削によるナップ層の表面状態を模式的に示す図である。実施例および比較例の定盤回転数に対するヘイズの変化を示す図である。実施例および比較例の定盤回転数に対するＬＰＤの変化を示す図である。実施例および比較例の研磨圧力に対するヘイズの変化を示す図である。実施例および比較例の研磨圧力に対するＬＰＤの変化を示す図である。

符号の説明

１研磨布２基材層
３ナップ層５研削ロール

Claims

基材層と前記基材層上に形成された多孔質の研磨層とを備える研磨布であって、
前記研磨層の表面粗さＲａの最大値と最小値との差が、１μｍ以下であることを特徴とする研磨布。
前記多孔質の研磨層は、前記基材層の表面に樹脂溶液を塗布して湿式凝固した後に、湿式凝固した樹脂の表面を研削して形成される請求項１に記載の研磨布。
半導体ウェハの仕上げ研磨に用いる請求項１または２に記載の研磨布。