特許 7323401 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

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-07-31

(45)【発行日】2023-08-08

(54)【発明の名称】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

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/24 20120101AFI20230801BHJP

   B24B 37/22 20120101ALI20230801BHJP

   C08L 101/00 20060101ALI20230801BHJP

   C08J 5/14 20060101ALI20230801BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20230801BHJP

   C08J 9/26 20060101ALN20230801BHJP

【ＦＩ】

B24B37/24 A

B24B37/24 B

B24B37/22

C08L101/00

C08J5/14 CFF

H01L21/304 622F

C08J9/26 102

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2019174470

(22)【出願日】2019-09-25

(65)【公開番号】P2021049608

(43)【公開日】2021-04-01

【審査請求日】2022-06-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000005359

【氏名又は名称】富士紡ホールディングス株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100109346

【弁理士】

【氏名又は名称】大貫 敏史

(74)【代理人】

【識別番号】100117189

【弁理士】

【氏名又は名称】江口 昭彦

(74)【代理人】

【識別番号】100134120

【弁理士】

【氏名又は名称】内藤 和彦

(72)【発明者】

【氏名】喜樂 祐樹

(72)【発明者】

【氏名】山田 竜也

(72)【発明者】

【氏名】吉田 拓馬

(72)【発明者】

【氏名】守 純哉

【審査官】大光 太朗

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０７９８７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０５１０７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－０３０８６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１５５５７２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２４Ｂ ３７／２４

Ｂ２４Ｂ ３７／２２

Ｃ０８Ｌ １０１／００

Ｃ０８Ｊ ５／１４

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｃ０８Ｊ ９／２６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に気泡を有する研磨層を有し、
前記研磨層を構成する樹脂の２３±２℃における１００％モジュラスが５～２０ＭＰａであり、
前記研磨層の研磨面から深さ１００μｍにおける樹脂の壁比率Ｗ₁₀₀が、２０～４０％であり、
前記研磨層の前記研磨面と反対側に、クッション層をさらに有し、
前記クッション層の厚みが、０．１～１０ｍｍであり、
前記研磨面から深さ５０μｍにおける樹脂の壁比率Ｗ ₅₀ に対する、前記研磨面から深さ１００μｍにおける樹脂の壁比率Ｗ ₁₀₀ の減少率（（Ｗ _50- Ｗ ₁₀₀ ）／Ｗ ₅₀ ）が、３０～６０％であり、
前記研磨層と前記クッション層との積層体の圧縮変形量が、４０～７０μｍであり、
前記研磨層及び前記クッション層は、ポリエステル系ポリウレタン樹脂からなる、
研磨パッド。

【請求項2】

請求項１に記載の研磨パッドの製造方法であって、
有機溶媒に溶解した樹脂を含む樹脂溶液を、成膜基材上に塗布し、水系凝固液中で樹脂溶液を凝固させて樹脂シートを得る工程と、
得られた前記樹脂シートを延伸する工程と、を有する、
研磨パッドの製造方法。

【請求項3】

請求項１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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体ウェハ、ガラス、磁気ディスク等の被研磨物を平坦化するために研磨パッドを用いた研磨加工が行われている。研磨加工は、研磨レートが重視される傾向にある一次研磨加工（粗研磨加工）と、スクラッチの少なさ等の面品位が重視される傾向にある二次研磨加工（最終仕上げの研磨加工）に分類することができる。

【0003】

面品位の向上という観点からは、研磨加工時の局所的な応力を分散し、スクラッチを低減させるために、柔らかい研磨層を備える研磨パッドが用いられる。このような柔らかい研磨層としては、例えば、湿式成膜法で発泡が形成された軟質プラスチックシートが知られている。

【0004】

一般に、軟質プラスチックシートは、軟質プラスチックを水混和性の有機溶媒に溶解させた樹脂溶液をシート状の基材に塗布後、水系凝固液中で樹脂を凝固再生させることで製造（湿式成膜）される。このため、湿式成膜された軟質プラスチックシート（研磨層１）では、樹脂の凝固再生に伴う発泡構造２を有しており、研磨液を貯留させつつ研磨加工を行うことができる（図１参照）。

【0005】

このような軟質プラスチックシートは通常は研磨面３と反対側にクッション層４を有するが、軟質プラスチックシート（研磨層１）それ自体が柔軟性を有し変形しやすく、被研磨物Ｗを圧接させたときに、研磨層１の表層のうち、被研磨物の周縁部と接する付近１’が特に伸張する。この伸張した部分から被研磨物が受ける応力は、伸張していない部分から被研磨物が受ける応力よりも高くなる。そのため、被研磨物Ｗの周縁部Ｗ１に過度な応力Ｆがかかり、ロールオフＷ２が発生しやすくなり、被研磨物Ｗの平坦性が低下する（図１～２参照）。なお、ロールオフは、縁ダレ又は端部ダレということもある。

【0006】

特許文献１には、このような表面の低粗さと良質な端部形状を両立させることを課題として、パッドモジュラス値からパッドの圧縮変形量値を７０～１００に調整する技術が開示されており、基本的に高いパッドモジュラス値と、低い圧縮変形量値を有する研磨パッドが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】特開２０１０－０８６５９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、このように硬質の研磨パッドを用いると、昨今求められるような微小なスクラッチの少ない高品質な面品質を達成することが困難である。

【0009】

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ロールオフとスクラッチの発生を抑制できる研磨パッド、及び当該研磨パッドの製造方法、並びに当該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。

【課題を解決するための手段】

【0010】

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、研磨層を軟質のままに維持しつつ、研磨層の表層付近の気泡間の壁厚を一定の範囲とすることで、被研磨物から受ける応力を抑制し、研磨時のロールオフの発生を抑制することができることを見出し、本発明を完成するに至った。

【0011】

すなわち、本発明は以下のとおりである。
〔１〕
内部に気泡を有する研磨層を有し、
前記研磨層を構成する樹脂の２３±２℃における１００％モジュラスが５～２０ＭＰａであり
前記研磨層の研磨面から深さ１００μｍにおける樹脂の壁比率Ｗ₁₀₀が、２０～４０％である、
研磨パッド。
〔２〕
前記研磨面から深さ５０μｍにおける樹脂の壁比率Ｗ₅₀に対する、前記研磨面から深さ１００μｍにおける樹脂の壁比率Ｗ₁₀₀の減少率（（Ｗ_50-Ｗ₁₀₀）／Ｗ₅₀）が、３０～６０％である、
〔１〕に記載の研磨パッド。
〔３〕
前記研磨層の前記研磨面と反対側に、クッション層をさらに有する、
〔１〕又は〔２〕に記載の研磨パッド。
〔４〕
前記研磨層と前記クッション層との積層体の圧縮変形量が、４０～７０μｍである、
〔３〕に記載の研磨パッド。
〔５〕
有機溶媒に溶解した樹脂を含む樹脂溶液を、成膜基材上に塗布し、水系凝固液中で樹脂溶液を凝固させて樹脂シートを得る工程と、
得られた前記樹脂シートを延伸する工程とを有する、
研磨パッドの製造方法。
〔６〕
〔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。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、ロールオフとスクラッチの発生を抑制できる研磨パッド、及び当該研磨パッドの製造方法、並びに当該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。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】従来の軟質プラスチックシートを研磨層として用いた研磨工程を示す概略図である。

【図2】被研磨物の周縁部に生じたロールオフを示す概略図である。

【図3】本実施形態の研磨パッドを用いた研磨工程を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施の形態（以下、「本実施形態」という。）について詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。

【0015】

〔研磨パッド〕
本実施形態の研磨パッドは、内部に気泡を有する研磨層を有する。この研磨層を構成する樹脂の２３±２℃における１００％モジュラスが５～２０ＭＰａであり、研磨層の研磨面から深さ１００μｍにおける樹脂の壁比率Ｗ₁₀₀が、２０～４０％であるものである。

【0016】

上記のように、軟質プラスチックを用いた従来の研磨パッドは、柔軟性を有し変形しやすく、仕上げ研磨等に適したものである。しかしながら、その柔軟性のために、被研磨物を圧接させたときに被研磨物の周縁部に過度な応力がかかり、ロールオフが発生しやすくなるという課題を有していた。

【0017】

伸張した部分から被研磨物が受ける応力が高くなる理由の一つとしては、伸長により発泡構造が押しつぶされることで伸長した部分の柔軟性が減少するためと考えられる。これに対して、本実施形態の研磨パッド３０は、被研磨物Ｗを圧接させたときに、被研磨物Ｗの周縁部Ｗ１にかかる応力を緩和するような気泡構造３２を有する。より具体的には、伸張した場合においても柔軟性を確保し、伸張した部分から被研磨物が受ける応力を低く抑えるために、研磨面から所定の深さにおける樹脂と気泡の関係を所定の範囲のものとする（図３参照）。

【0018】

また、本実施形態の研磨パッド３０は、上記に加えて、研磨層３１の研磨面３３と反対側に、両面テープなどの粘着層を介して、クッション層３４を有してもよい。また、本実施形態の研磨パッド３０は、クッション層３４の研磨層側と反対側の面に、研磨パッドを研磨定盤に固定するための両面テープなどの粘着層を有してもよい。以下、各構成について詳説する。

【0019】

〔研磨層〕
研磨層は、研磨パッドにより被研磨物を研磨する際に、被研磨物と直接接触する研磨面を有する。

【0020】

研磨層を構成する樹脂の２３±２℃における１００％モジュラスは、５～２０ＭＰａであり、好ましくは５～１０ＭＰａであり、より好ましくは６～９ＭＰａである。１００％モジュラスが５ＭＰａ以上であることにより、被研磨物を押し当てた際の研磨層の変形が抑制され、ロールオフがより抑制される。また、１００％モジュラスが２０ＭＰａ以下であることにより、研磨層の柔軟性がより向上し、スクラッチの発生がより抑制される。なお、１００％モジュラスは、室温２３±２℃の環境下において、測定対象となる層と同じ材料を用いた無発泡のシート（試験片）を１００％伸ばしたとき、すなわち元の長さの２倍に伸ばしたときの引張力を試験片の初期断面積で除した値である。

【0021】

また、上記のとおり、本実施形態の研磨層は被研磨物の周縁部にかかる応力を緩和するような気泡構造を有する。本実施形態においては、このような気泡構造の指標として、研磨層の研磨面から深さ１００μｍにおける樹脂と気泡の割合を示す壁比率Ｗ₁₀₀を用いる。この壁比率Ｗ₁₀₀は、２０～４０％であり、好ましくは２２～３７％であり、より好ましくは２５～３５％である。壁比率Ｗ₁₀₀が２０％以上であることにより、気泡の割合が小さくなるため、研磨層を繰り返し加圧したときに部分的に沈み込みが発生し元に戻りにくくなる「へたり」が生じにくくなる。へたりが生じると、繰り返し研磨パッドを用いた場合に、研磨レートのバラツキが生じるおそれがあるが、壁比率Ｗ₁₀₀が２０％以上であることにより、このようなバラツキも抑制することができる。一方、壁比率Ｗ₁₀₀が４０％以下であることにより、被研磨物の周縁部にかかる応力をより小さく抑えることが可能となり、ロールオフを抑制することができる。

【0022】

さらに、被研磨物の周縁部にかかる応力を緩和するような気泡構造として、研磨面から離れるほど壁比率Ｗが低くなる、すなわち、気泡の占める割合が多くなることが好ましい。このような観点から、気泡構造の指標として、研磨面から深さ５０μｍにおける樹脂の壁比率Ｗ₅₀に対する、研磨面から深さ１００μｍにおける樹脂の壁比率Ｗ₁₀₀の減少率（（Ｗ₅₀－Ｗ₁₀₀）／Ｗ₅₀）を用いることができる。

【0023】

本実施形態における減少率（（Ｗ₅₀－Ｗ₁₀₀）／Ｗ₅₀）は、好ましくは３０～６０％であり、より好ましくは３３～５７％であり、さらに好ましくは３５～５５％である。減少率（（Ｗ₅₀－Ｗ₁₀₀）／Ｗ₅₀）が大きいほど、研磨面から深さ１００μｍに向かって気泡の占める割合が急激に増え、減少率（（Ｗ₅₀－Ｗ₁₀₀）／Ｗ₅₀）が大きいほど、研磨面から深さ１００μｍに向かって気泡の占める割合が緩やかに増える。したがって、減少率（（Ｗ₅₀－Ｗ₁₀₀）／Ｗ₅₀）が３０％以上であることにより、被研磨物の周縁部にかかる応力がより緩和される傾向にある。また、減少率（（Ｗ₅₀－Ｗ₁₀₀）／Ｗ₅₀）が６０％以下であることにより、研磨層の柔軟性が増加しすぎることによる、研磨レートの低下が抑制される傾向にある。

【0024】

なお、壁比率Ｗ₁₀₀、Ｗ₅₀は、後述する製造方法において、樹脂溶液の有機溶剤の使用量を調整する方法、樹脂シートを延伸したりその延伸率を調整する方法などが挙げられる。樹脂溶液の有機溶剤の使用量が多いほど形成される気泡が大きくなり壁比率が小さくなる傾向にあり、有機溶剤の使用量が少ないほど壁比率が大きくなる傾向にある。また、樹脂シートを延伸することにより、延伸前の樹脂シートと比較して壁比率が小さくなり、延伸率により壁比率を調整することができる。また、壁比率Ｗ₁₀₀、Ｗ₅₀は、実施例に記載の方法により測定することができる。

【0025】

研磨層が有する気泡の立体形状は、特に制限されないが、例えば、略球状、錐体状、及び紡錘形状が挙げられる。錐体状や紡錘形状の場合、研磨層の厚み方向に長い錐体状、及び紡錘形状が好ましい。研磨層がこのような形状を有する気泡を含むことにより、研磨パッドがスラリーを保持しやすく、また研磨屑を収容しやすい傾向にある。また、研磨層が研磨層の厚み方向に長い錐体状又は紡錘形状の気泡を有することで、上記壁比率Ｗを満たす研磨層を構成しやすくなる傾向にある。

【0026】

研磨層を構成する樹脂としては、特に制限されないが、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリサルホン樹脂、及びポリイミド樹脂、その他従来の研磨パッドの樹脂シート部分に用いられる樹脂が挙げられる。これらの中では、ポリウレタン樹脂が好ましい。このような樹脂を用いることにより、ロールオフとスクラッチの発生をより抑制できる傾向にある。また、上記１００％モジュラスを上記範囲に設定したり、所望の気泡構造を形成しやすい傾向にある。研磨層を構成する樹脂は１種を単独で用いても又は２種以上を併用してもよい。

【0027】

ポリウレタン樹脂としては、特に制限されないが、例えば、ポリエステル系ポリウレタン樹脂、ポリエーテル系ポリウレタン樹脂、ポリエステル－エーテル系ポリウレタン樹脂及びポリカーボネート系ポリウレタン樹脂が挙げられる。ポリウレタン樹脂は１種を単独で用いても又は２種以上を併用してもよい。

【0028】

研磨層は、その他の添加剤を含んでいてもよい。その他の添加剤としては、研磨パッドにおける研磨層に用いられ得るものであれば特に制限されないが、例えば、カーボンブラックなどの顔料、ノニオン系界面活性剤などの成膜安定剤及びアニオン系界面活性剤などの発泡調整剤が挙げられる。

【0029】

〔クッション層〕
本実施形態の研磨パッドは、研磨層の被研磨物を研磨する面（研磨面）とは反対側の面にクッション層を有していてもよい。クッション層を設けることにより、定盤の硬さや平坦性の影響がより緩和され、ワークと研磨面の当たりムラがより防止される傾向にある。これにより、研磨パッドの耐用期間を延長することが可能となるほか、ワーク周辺部の欠け等のチッピングの発生がより効果的に防止される傾向にある。

【0030】

クッション層の材料としては、特に制限されないが、例えば、樹脂含浸不織布、合成ゴム、ポリエチレンフォーム、ポリウレタンフォーム等が挙げられる。このなかでも、ポリウレタンフォームがより好ましい。

【0031】

クッション層の厚みは、好ましくは０．１～１０ｍｍであり、より好ましくは０．４～３ｍｍである。クッション層の厚みが上記範囲内であることにより、研磨パッドを研磨機に設置する際などにおいて、機械的な制約をうけにくく、且つ、研磨定盤の影響を十分に小さくできる傾向にある。

【0032】

本実施形態の研磨パッドは研磨層とクッション層との積層体が所望の特性を有することが好ましい。このような観点から、研磨層とクッション層との積層体の圧縮変形量は、好ましくは４０～７０μｍであり、より好ましくは４５～６８μｍであり、さらに好ましくは５０～６５μｍである。圧縮変形量が上記範囲内であることにより、ロールオフとスクラッチがより抑制される傾向にある。

【0033】

〔粘着層〕
本実施形態の研磨パッドは、研磨層とクッション層の間やクッション層の研磨層側と反対側の面に、粘着層を有してもよい。ここで、研磨層とクッション層の間に配される粘着層は、研磨層とクッション層を接着させるものであり、クッション層の研磨層側と反対側の面に配される粘着層は、研磨機の研磨定盤に研磨パッドを貼着するために用いるものである。

【0034】

粘着層としては、特に制限されないが、例えば、両面テープや、接着剤が挙げられる。なお、両面テープの場合には、粘着面に剥離紙が貼り付けられていてもよい。

【0035】

〔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、有機溶媒に溶解した樹脂を含む樹脂溶液を、成膜基材上に塗布し、水系凝固液中で樹脂溶液を凝固させて樹脂シートを得る工程と、得られた樹脂シートを延伸する工程と、を有する。

【0036】

一般的に、樹脂シートを形成する方法としては、湿式成膜法や乾式成型法（モールド法ともいう）が知られているが、本実施形態においては湿式成膜法を採用する。湿式成膜法では、樹脂を水混和性の有機溶媒に溶解させた樹脂溶液を成膜用基材に連続的に塗布し、これを水系凝固液に浸漬することで樹脂をシート状に凝固再生させる。このようにして得られたシートの内部には、樹脂の凝固再生に伴い発生した多数の発泡が含まれている。そして、これを洗浄後乾燥させて長尺状の樹脂シートを得ることができる。以下、湿式成膜法の各工程について詳述する。

【0037】

一般に、湿式成膜法は、準備工程、塗布工程、凝固再生工程及び洗浄乾燥工程を含む。さらに、必要に応じて、シートの表面平坦化のための研削・除去工程を含んでもよい。

【0038】

準備工程では、樹脂を、その樹脂を溶解可能で水混和性の有機溶媒に溶解させ、さらに、所望により添加剤を添加し、均一になるよう混合して、樹脂溶液を調製する。樹脂溶液は、濾過により凝集塊等を除去した後、真空下で脱泡しておくことが好ましい。

【0039】

例えば、ポリウレタンを溶解可能で水混和性の有機溶媒としては、Ｎ，Ｎ－ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ－ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ－メチルピロリドン（ＮＭＰ）、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）等の極性溶媒が挙げられる。

【0040】

また、樹脂溶液中の樹脂濃度に限定はないが、例えば、１０～５０質量％とすることができる。

【0041】

さらに、樹脂溶液には、例えば、発泡を制御する発泡調整剤、ポリウレタンの凝固再生を安定化させる成膜安定剤、及び、発泡形成を安定化させるためのカーボンブラック等の添加剤を添加することができる。

【0042】

成膜安定剤としては、特に制限されないが、例えば、ノニオン系界面活性剤が挙げられる。具体的には、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物、グリセリン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステルのような炭素数３以上のアルキル鎖が付加した化合物等が挙げられる。

【0043】

また、発泡調整剤としては、特に制限されないが、例えば、アニオン系界面活性剤が挙げあられる。具体的には、例えば、ラウリル硫酸ナトリウム、カルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸エステル塩、燐酸エステル塩等が挙げられる。

【0044】

塗布工程では、準備工程で調製された樹脂溶液を、常温下でナイフコータ等を用いて帯状の成膜基材に略均一に塗布するなどして塗膜を形成する。このとき、ナイフコータと成膜基材との間隙（クリアランス）を調整することで、樹脂溶液の塗布厚さ（塗布量）を調整することができる。

【0045】

成膜基材としては、可撓性フィルム、不織布、織布等を用いることができる。成膜基材として不織布や織布を用いる場合は、ポリウレタン溶液の塗布時にポリウレタン溶液が成膜基材内部へ浸透するのを抑制するため、基材を予め水又は有機溶媒水溶液（ＤＭＦと水との混合液等）に浸漬する前処理（目止め）を行うことが好ましい。

【0046】

凝固再生工程では、塗布工程で得られた塗膜（樹脂溶液が塗布された成膜基材）を、樹脂に対して貧溶媒である凝固液（例えば、水や水を主成分とする溶媒）に浸漬し、樹脂溶液の塗布膜を内部に多数の発泡を有するシート状に凝固再生させる。

【0047】

凝固液中では、一般に、まず、塗布された樹脂溶液の表面に微多孔の形成された厚さ数μｍ程度のスキン層が形成され、その後、ポリウレタン溶液中の有機溶媒と凝固液との置換の進行により樹脂が成膜用基材の片面にシート状に凝固再生する。このとき、典型的には、有機溶媒が樹脂溶液から脱溶媒し、有機溶媒と凝固液とが置換することにより、スキン層の下側（成膜基材側）にスキン層に形成された微多孔より孔径が大きく、シートの厚み方向に丸みを帯びた断面略三角状の発泡が略均等に分散した状態で形成された発泡層が形成されるが、気泡構造はこれに限らない。

【0048】

洗浄・乾燥工程では、凝固再生工程で凝固再生した樹脂シートが成膜基材から剥離され、水等の洗浄液中で洗浄されて樹脂中に残留する有機溶媒が除去される。洗浄後、得られた樹脂シートを必要に応じてシリンダ乾燥機等で乾燥させる。

【0049】

シリンダ乾燥機は内部に熱源を有するシリンダを備える乾燥機であり、樹脂シートがシリンダの周面に沿って通過することで乾燥する。乾燥後の樹脂シートは、ロール状に巻き取られる。

【0050】

表層付近が所定の壁比率を有する研磨層を得るためには、樹脂溶液の有機溶剤の使用量を調整する方法、樹脂シートを延伸する方法、樹脂シート表面のバフ処理量を調整する方法、樹脂溶液への発泡助剤の添加による方法などが挙げられる。

【0051】

上記のように巻き取られた樹脂シートは、延伸工程により所定の延伸率で延伸する。これにより、樹脂シートが延伸されて、壁比率が変化する。樹脂シートの延伸率は１０５～３００％（元長に対して１．０５倍～３倍の長さの意味）であり、より好ましくは１１０～２５０％である。樹脂シートを構成する樹脂の種類によって異なるが、延伸率が１０５％以上であることにより、所定の壁比率を有する研磨層を形成しやすくなり、また、延伸率が３００％以下であることにより、樹脂シートの破断や過度の薄肉化を回避できる傾向にある。

【0052】

研削・除去工程では、シートの両面のうちの少なくとも一方を、バフ処理又はスライス処理で研削及び／又は一部除去する。バフ処理やスライス処理によりシートの厚みの均一化を図ることができ、シートの表面をより平坦にすることができるため、被研磨物に対する押圧力を一層均等化し、被研磨物の平坦性を向上させることができる。

【0053】

本実施形態における研磨層は、上述の湿式成膜法だけではなく、他の方法、例えば、特許第４６２４７８１号公報に開示されているような超臨界ガス発泡法によって１００％モジュラスの異なる２種の熱可塑性ポリウレタンから製造することもできる。

【0054】

〔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、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。研磨工程は、一次研磨（粗研磨）であってもよく、仕上げ研磨であってもよく、それら両方の研磨を兼ねるものであってもよい。

【0055】

まず、研磨機の研磨定盤に研磨パッドを装着して固定する。そして、研磨定盤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パッドの研磨面側へ押し付けると共に、ワークと研磨パッドとの間にスラリを供給しながら研磨定盤及び／又は保持定盤を相対的に回転させることで、被研磨物の加工面に研磨加工を施す。

【0056】

スラリは、化学機械研磨において用いられる強酸化剤、溶媒、研磨粒子が含まれていてもよい。強酸化剤としては、特に限定されないが、例えば、過マンガン酸カリウム、過マンガン酸ナトリウムなどが挙げられる。溶剤としては、例えば、水及び有機溶媒が挙げられる。有機溶媒としては、炭化水素が好ましく、高沸点を有する炭化水素がより好ましい。炭化水素としては、特に限定されないが、例えば、パラフィン系炭化水素、オレフィン系炭化水素、芳香族系炭化水素及び脂環式炭化水素が挙げられる。高沸点を有する炭化水素としては、例えば、初留点２２０℃以上の石油系炭化水素が挙げられる。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。

【0057】

また、スラリには、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等が挙げられる。

【0058】

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、本実施形態の研磨物の製造方法は、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。

【実施例】

【0059】

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。

【0060】

（実施例１）
〔研磨層作製工程〕
２５℃における１００％モジュラスが９ＭＰａであるポリエステル系ポリウレタン樹脂３０％をジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）へ溶解させた溶液１００質量部、カーボンブラック７．９質量部、成膜安定剤（ノニオン系界面活性剤）２．７質量部、発泡調整剤（アニオン系界面活性剤）１．２質量部、水８質量部、ＤＭＦ５５質量部をそれぞれ添加して混合撹拌することにより、樹脂溶液を得た。

【0061】

次に、成膜用基材として、ＰＥＴフィルムを用意し、そこに上記樹脂溶液をナイフコーターを用いて塗布し、塗膜を得た。

【0062】

次いで、得られた塗膜を成膜用基材と共に、凝固液である水に浸漬し、樹脂を凝固再生して樹脂シートを得た。樹脂シートを凝固浴から取り出し、成膜用基材を樹脂シートから剥離した後、樹脂シートを水からなる洗浄液に浸漬し溶媒であるＤＭＦを除去した。その後、樹脂シートを乾燥しつつ巻き取った。

【0063】

得られた樹脂シート０．６ｍｍを幅方向に１４０％延伸し、樹脂シートの表面に対してバフ処理を施して、０．４ｍｍの厚さの樹脂シートを得て、これを研磨層とした。

【0064】

〔クッション層作製工程〕
２５℃における１００％モジュラスが２４ＭＰａであるポリエステル系ポリウレタン樹脂３０％をＤＭＦで溶解させた溶液１００質量部、カーボンブラック５．４質量部、成膜安定剤（ノニオン系界面活性剤）２．７質量部、発泡調整剤（アニオン系界面活性剤）１．２質量部、水８質量部、粘度調整用にＤＭＦ５５質量部をそれぞれ添加して混合撹拌することにより、樹脂溶液を得た。

【0065】

次に、成膜用基材として、ＰＥＴフィルムを用意し、そこに上記樹脂溶液をナイフコーターを用いて塗布し塗膜を得た。

【0066】

次いで、得られた塗膜を成膜用基材と共に、凝固液である水に浸漬し、樹脂を凝固再生して樹脂シートを得た。樹脂シートを凝固浴から取り出し、成膜用基材を樹脂シートから剥離した後、樹脂シートを水からなる洗浄液に浸漬し溶媒であるＤＭＦを除去した。その後、樹脂シートを乾燥させ０．４ｍｍの厚さのクッション層とした。

【0067】

〔研磨パッド作製工程〕
上記で得られた研磨層のバフ処理が施されていない面側に、同じく上記で得られたクッション層をポリウレタン樹脂製の粘着剤を用いて貼り合わせた。そして、クッション層の研磨層と貼り合わせていない側の面に剥離紙を備えたＰＥＴ基材からなる両面テープを貼り合わせ、研磨パッドとした。

【0068】

（実施例２）
研磨層作製工程において、２５℃における１００％モジュラスが６．３ＭＰａであるポリエステル系ポリウレタン樹脂を用い、さらに得られた樹脂シートを幅方向に１１０％延伸したこと以外は、すべて実施例１と同様の処方で研磨パッドを作製した。

【0069】

（比較例１）
研磨層作製工程において、得られた樹脂シートを延伸しなかったこと以外は、すべて実施例１と同様の処方で研磨パッドを作製した。

【0070】

（比較例２）
研磨層作製工程において、ＤＭＦの添加量を５５質量部から３０質量部へ変更したこと以外は、すべて実施例１と同様の処方で研磨パッドを作製した。

【0071】

〔壁比率〕
研磨層の研磨面から１００μｍおよび５０μｍの深さ地点における断層画像を、３次元計測Ｘ線ＣＴ装置（ヤマト科学社製 ＴＤＭ１０００Ｈ－ＩＩ（２Ｋ））を用いて得た。次いで、得られた断層画像に対して画像処理ソフト（Ｖｏｌｕｍｅ Ｇｒａｐｈｉｃｓ社製 ＶＧ Ｓｔｕｄｉｏ ＭＡＸ ３．０）を用いて気泡部分と樹脂部分の面積を算出し、全体面積に対する樹脂部分面積の割合を壁比率とし算出した。

【0072】

〔圧縮変形量〕
ショッパー型厚さ測定器（加圧面：直径１ｃｍの円形）を用いて、日本工業規格（ＪＩＳ Ｌ １０２１）に準拠して、研磨パッドの圧縮変形量を測定した。具体的には、初荷重で３０秒間加圧した後の厚さｔ０を測定し、次に最終荷重のもとで５分間放置後の厚さｔ１を測定した。このとき、初荷重は１００ｇ／ｃｍ²、最終荷重は１１２０ｇ／ｃｍ²であった。圧縮変形量は、下記数式（１）で算出した。
数式（１）：圧縮変形量（ｍｍ）＝ｔ０－ｔ１

【0073】

〔研磨試験〕
実施例及び比較例で得られた研磨パッドを研磨機の定盤に貼り付けた。そして、被研磨物であるシリコンウェハ（直径１２インチ×厚さ７８０μｍ）に対して、下記に示す研磨条件にて研磨を行った。
（研磨条件）
回転数：（定盤）４０ｒｐｍ／（トップリング）４１ｒｐｍ
研磨圧：１００ｇ／ｃｍ²
揺動 ：２０ｍｍ
研磨剤：フジミインコーポレーテッド社製 ＧＬＡＮＺＯＸ １３０６（原液：水＝１：２０）

【0074】

〔ロールオフの評価〕
上記研磨試験後のシリコンウェハの外周部分のＳＦＱＲｍａｘ（ｓｉｔｅ ｆｒｏｎｔ ｌｅａｓｔ ｓｑｕａｒｅｓ ｒａｎｇｅ）を評価した。ＳＦＱＲは、ウェハのロールオフの程度を示す数値である。

【0075】

実施例及び比較例の結果について、実施例１の結果を基準に実施例１より１０％以上の改善が見られたものを◎、実施例１より１０％未満の範囲で改善が見られたものを○、実施例１より１０％未満の範囲で悪化したものを△、実施例１より１０％以上悪化したものを×、とそれぞれ相対比較により評価した。

【0076】

〔スクラッチ発生の有無〕
研磨試験後の被研磨物６枚の表面を対象とし、ウェハ表面検査装置（ＫＬＡテンコール社製、商品名「Ｓｕｒｆｓｃａｎ ＳＰ１ＤＬＳ」）の高感度測定モードにて測定し、被研磨物表面におけるスクラッチの有無をカウントし、下記評価基準により評価した。
（評価基準）
○：スクラッチが入った研磨物が無い場合
×：スクラッチが入った研磨物が１枚以上ある場合

【0077】

【表1】

【産業上の利用可能性】

【0078】

本発明の研磨パッドは、シリコンウェハ等を研磨するための研磨パッドとして、産業上の利用可能性を有する。

【図1】

【図2】

【図3】