特許 7553256 保持パッド、その製造方法、及び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】2024-09-09

(45)【発行日】2024-09-18

(54)【発明の名称】保持パッド、その製造方法、及び研磨加工品の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/30 20120101AFI20240910BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20240910BHJP

【ＦＩ】

B24B37/30 C

H01L21/304 622H

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020049551

(22)【出願日】2020-03-19

(65)【公開番号】P2021146461

(43)【公開日】2021-09-27

【審査請求日】2023-02-03

(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】小川 真

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－０６１５２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１９３４８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１５５５７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０６９４９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－０５１０７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２４０７９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３４２６５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－０２３６６４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２４Ｂ ３７／３０

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被研磨物を保持するための保持面を有する樹脂シートを備える保持パッドであって、
前記樹脂シートは、内部に気泡を有し、
前記保持面から深さ１００μｍにおける樹脂の壁比率Ｗ₁₀₀が、２０．０％以上４０．０％以下であり、
前記保持面は、平均開孔径が２０μｍ以上５０μｍ以下である開孔を有し、
前記保持面の開孔率は、２０％以上４０％以下であり、
前記保持面に水１．０μＬを滴下したときの前記水の浸透時間が、５００秒以上１５００秒以下である、
保持パッド。

【請求項2】

前記樹脂シートを構成する樹脂の２３±２℃における１００％モジュラスは、５．０ＭＰａ以上２０．０ＭＰａ以下である、請求項１記載の保持パッド。

【請求項3】

以下の測定方法により測定される前記樹脂シートの浸水状態における動摩擦力は、３．０ｋｇｆ以上５．５ｋｇｆ以下である、請求項１又は２に記載の保持パッド。
（測定方法）
前記樹脂シートを室温のイオン交換水に１５分浸漬させた後、表面の水気をふき取り、測定用試料として用いる。前記測定用試料の上に１０ｃｍ×１０ｃｍのシリコンウェハを乗せ、前記測定用試料を固定したまま、前記シリコンウェハを剪断方向へ引張速度５０ｍｍ／ｍｉｎで引っ張り、前記シリコンウェハを８０ｍｍ引っ張る間の引張力の平均値を前記動摩擦力とする。

【請求項4】

前記樹脂シートの前記保持面と反対側に、接着シートを更に有する、請求項１～３のいずれか１項に記載の保持パッド。

【請求項5】

請求項１～４のいずれか１項に記載の保持パッドを製造する方法であって、
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、
製造方法。

【請求項6】

請求項１～４のいずれか１項に記載の保持パッドに、被研磨物を保持する保持工程と、
保持された前記被研磨物を、研磨パッドを用いて研磨する研磨工程と、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、保持パッド、その製造方法、及び研磨加工品の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、半導体デバイス及び電子部品等の材料、特に、Ｓｉ基板（シリコンウェハ）、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）基板、ガラス、及びＬＣＤ（液晶ディスプレイ）用基板等の良好な端部形状及び／又は平坦性を求められる材料に対し、研磨パッドを用いる研磨加工が行われている。被研磨物の平坦性や面品位を向上させるために、様々な研磨パッド及び研磨方法が提案されている。

【0003】

例えば、特許文献１には、ウェハ（被研磨物）との間で相対的速度差をもって摺動させながら該ウェハの研磨を行なう研磨布若しくは研磨定盤からなる研磨体において、前記研磨体のウェハ摺動面に所定間隔毎に溝を設けると共に、該研磨体の周速度が大きい部位の溝密度を、周速度が小さい部位の溝密度に対し増加させたことを特徴とするウェハ研磨用研磨体（研磨パッド）が開示されている。特許文献１によれば、このような研磨パッドを用いることで、ウェハまたはウェハ保持治具が安定して自転するため、研磨ウェハの平坦度が改善されることが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平１１－２８５９６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、本発明者らが、上記特許文献１に記載のものを始めとする従来の研磨パッド及び研磨方法を詳細に検討したところ、従来の研磨パッド及び研磨方法では、得られる被研磨物の平坦性及び端部形状の少なくともいずれかが不十分であることがわかった。

【0006】

例えば、特許文献１に記載の方法は、研磨布の溝密度によって被研磨物が自転するように調整するものであるが、このような自転は被研磨物とそれを保持する保持パッドの吸着力の影響を受ける。しかしながら、特許文献１には被研磨物と保持パッドの吸着力について具体的に検討はなされていない。この点、被研磨物と被研磨物を保持するための保持パッドとの吸着力が低い場合には、被研磨物に均等に圧力がかかりにくく、被研磨物の平坦性が低下し、また端部形状が悪化する原因となる。逆に、被研磨物と被研磨物を保持するための保持パッドとの吸着力を高めた場合には、被研磨物の自転が抑制され、被研磨物の平坦性が低下する原因となる。したがって、被研磨物と被研磨物を保持するための保持パッドとの吸着力の高低に関わらず、被研磨物に良好な平坦性及び端部形状を付与することができる保持パッドが求められる。

【0007】

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、研磨後の被研磨物に良好な平坦性及び端部形状を付与することができる保持パッド、その製造方法、及び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】

【0008】

本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を進めた結果、保持面が所定の開孔を有し、吸水性が高く、かつ、その表層付近の気泡間の壁厚を一定の範囲とした保持パッドを用いて被研磨物の研磨を行うと、被研磨物と保持パッドとの吸着力を好適な範囲に維持しつつ、被研磨物が自転しやすくなることを見出した。更にその結果、得られる被研磨物の平坦性が向上し、また端部形状が良化することを見出し、本発明を完成するに至った。

【0009】

すなわち、本発明は以下のとおりである。
［１］
被研磨物を保持するための保持面を有する樹脂シートを備える保持パッドであって、
前記樹脂シートは、内部に気泡を有し、
前記保持面から深さ１００μｍにおける樹脂の壁比率Ｗ₁₀₀が、２０．０％以上４０．０％以下であり、
前記保持面は、平均開孔径が２０μｍ以上５０μｍ以下である開孔を有し、
前記保持面の開孔率は、２０％以上４０％以下であり、
前記保持面に水１．０μＬを滴下したときの前記水の浸透時間が、５００秒以上１５００秒以下である、
保持パッド。
［２］
前記樹脂シートを構成する樹脂の２３±２℃における１００％モジュラスは、５．０ＭＰａ以上２０．０ＭＰａ以下である、［１］記載の保持パッド。
［３］
前記樹脂シートの浸水状態における動摩擦力は、３．０ｋｇｆ以上５．５ｋｇｆ以下である、［１］又は［２］に記載の保持パッド。
［４］
前記樹脂シートの前記保持面と反対側に、接着シートを更に有する、［１］～［３］のいずれか１つに記載の保持パッド。
［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、
保持パッドの製造方法。
［６］
［１］～［４］のいずれか１つに記載の保持パッドに、被研磨物を保持する保持工程と、
保持された前記被研磨物を、研磨パッドを用いて研磨する研磨工程と、を有する、
研磨加工品の製造方法。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、研磨後の被研磨物に良好な平坦性及び端部形状を付与することができる保持パッド、その製造方法、及び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】

【0011】

【図1】本実施形態の保持パッドにおける樹脂シートの概略断面図である。

【図2】本実施形態の保持パッドを用いて被研磨物の研磨を行う方法を例示する模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、必要に応じて図面を参照しつつ、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。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。さらに、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。

【0013】

［保持パッド］
本実施形態の保持パッドは、被研磨物を保持するための保持面を有する樹脂シートを備える保持パッドであって、樹脂シートは、内部に気泡を有し、保持面から深さ１００μｍにおける樹脂の壁比率Ｗ₁₀₀が、２０．０％以上４０．０％以下であり、保持面は、平均開孔径が２０μｍ以上５０μｍ以下である開孔を有し、保持面の開孔率は、２０％以上４０％以下であり、保持面に水１．０μＬを滴下したときの水の浸透時間が、５００秒以上１５００秒以下である。

【0014】

上記のような保持パッドにより被研磨物を保持して、被研磨物を研磨すると、得られる被研磨物の平坦性がより向上し、また端部形状が良化するが、その要因は、以下のように考えられる。ただし、要因は下記に限られない。

【0015】

樹脂シートの保持面が、平均開孔径が２０μｍ以上５０μｍ以下である開孔を有し、その開孔率が２０％以上４０％以下であると、保持面は水を保持しやすくなる。また、保持面に水１．０μＬを滴下したときの水の浸透時間が、５００秒以上１５００秒以下であると、樹脂シートが親水性となり、樹脂シートの保水力が向上する。さらに、保持面から深さ１００μｍにおける樹脂の壁比率Ｗ₁₀₀が、２０．０％以上４０．０％以下であると、樹脂シートの保持面付近の気泡割合が多くなるため、保持面付近の保水力がより向上する。

【0016】

このように、上記構成を有する保持パッドは、研磨時において保持面に水を保持しやすくなるため、研磨時における保持パッドと被研磨物との間に介在する水の量が増加する。その結果、水が保持パッドと被研磨物との間において、潤滑剤として機能するために、保持面における動摩擦力が低下し、被研磨物は自転しやすくなり、得られる被研磨物の平坦性がより向上し、また端部形状が良化する。また、被研磨物が自転しやすくなることにより、研磨レートが向上すると考えられる。更に、研磨時における保持パッドと被研磨物との間に介在する水の量が増加すると、水の表面張力に起因して、保持パッドが被研磨物を吸着する力（以下、「保持パッドの吸着力」ともいう。）が向上するため、保持パッドの吸着力を好適な範囲とすることができる。その結果、被研磨物に対する保持パッドの追従性がより向上し、得られる被研磨物の平坦性がより向上し、また端部形状が良化する。

【0017】

なお、本実施形態において「被研磨物の平坦性がより向上する」とは、被研磨物の研磨された表面が全体としてより平坦であることを意味する。これは、グローバル平坦性が良好であるということもできる。また、「端部形状が良化する」とは、被研磨物の研磨された表面のうち、その表面の端部がより平坦であることを意味する。これは例えば、被研磨物の外周に生じる、ダレ形状（「ロールオフ」ともいう。）やハネ形状（「スキージャンプ形状」ともいう。）が抑制されていることを意味する。

【0018】

［樹脂シート］
図１に、樹脂シートの概略断面図を示す。図１に示すように、本実施形態の樹脂シート１は、被研磨物を保持するための保持面２を有し、内部に気泡３を有するものである。

【0019】

樹脂シートの保持面２は、適量の水４を含ませて被研磨物Ｗを押し付けることで、保持面２と被研磨物Ｗの表面との相互作用等により被研磨物を保持することができる。また、保持面は、被研磨物を保持しやすいように被研磨物よりも大きく設計されていてもよいし、複数の被研磨物を同時に保持できるよう構成されていてもよい。

【0020】

さらに、本実施形態における樹脂シート１の構造としては、特に限定されないが、保持面２として皮膜（スキン層）を備え、スキン層の下部には厚み方向に縦長の気泡３を備えることが好ましい。また、気泡３は、互いに連通した連続気泡構造を有していてもよい。縦長の気泡３としては、例えば、本実施形態における樹脂シートの厚み方向に沿って、スキン層に向かって気泡径が漸次小さくなる形状を有するものが挙げられる。

【0021】

樹脂シートが内部に有する気泡の形状は、特に限定されないが、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、樹脂シートの厚み方向に長い錐体状、及び紡錘形状が好ましい。樹脂シートがこのような形状を有する気泡を含むことにより、樹脂シートの保水力が一層向上するため、研磨時における保持パッドと被研磨物との間に介在する水の量が一層増加する。その結果、得られる被研磨物の平坦性が一層向上し、また端部形状が一層良化する。更に、研磨レートも一層向上する。また、樹脂シートが樹脂シート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Ｗ₁₀₀を満たす樹脂シートを構成しやすくなる傾向にある。

【0022】

樹脂シートの保持面から深さ１００μｍにおける樹脂の壁比率Ｗ₁₀₀は、２０．０％以上４０．０％以下であり、好ましくは２２．０％以上３９．０％以下である。壁比率Ｗ₁₀₀が上記の範囲にあることにより、保持面付近の保水力が一層向上するため、研磨時における保持パッドと被研磨物との間に介在する水の量が一層増加する。その結果、得られる被研磨物の平坦性が一層向上し、また端部形状が一層良化する。更に、研磨レートも一層向上する。

【0023】

ここで、「壁比率Ｗ」とは、樹脂と気泡の割合を示す値であり、気泡構造の指標となる。本明細書において、壁比率Ｗは、樹脂シートの保持面から所定の深さにおける断面の樹脂の割合として定義され、すなわち、以下の式（１）で定義される。なお、壁比率Ｗは、実施例に記載の方法により測定することができる。
壁比率Ｗ（％）＝１００×｛Ａｐ／（Ａｐ＋Ａｂ）｝ （１）
Ａｐ：樹脂シートの所定の深さにおける断面のうち、樹脂部分の占める面積
Ａｂ：樹脂シートの所定の深さにおける断面のうち、気泡部分の占める面積

【0024】

したがって、所定の深さにおける壁比率が１００％に近い場合、その深さにおいて樹脂成分が多く、すなわち、気泡が少ないことを示す。また、壁比率が０％に近い場合、気泡が多いことを示す。

【0025】

なお、壁比率Ｗ₁₀₀は、特に限定されないが、例えば、後述する製造方法において、樹脂溶液中の有機溶媒の含有量を調整する方法、樹脂シートを延伸する方法、及びその延伸率を調整する方法などにより制御することができる。樹脂溶液中の有機溶媒の含有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、有機溶媒の含有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。

【0026】

樹脂シートは、保持面に開孔を有する。開孔の平均開孔径は、２０μｍ以上５０μｍ以下であり、好ましくは２５μｍ以上４８μｍ以下であり、より好ましくは３０μｍ以上４５μｍ以下である。保持面における開孔の平均開孔径が上記の範囲にあることにより、保持面が水を一層保持しやすくなるため、研磨時における保持パッドと被研磨物との間に介在する水の量が一層増加する。その結果、得られる被研磨物の平坦性が一層向上し、また端部形状が一層良化する。更に、研磨レートも一層向上する。

【0027】

保持面の開孔率は、２０％以上４０％以下であり、好ましくは２２％以上３８％以下であり、より好ましくは２３％以上３５％以下である。保持面の開孔率が上記の範囲にあることにより、保持面が水を一層保持しやすくなるため、研磨時における保持パッドと被研磨物との間に介在する水の量が一層増加する。その結果、得られる被研磨物の平坦性が一層向上し、また端部形状が一層良化する。更に、研磨レートも一層向上する。

【0028】

なお、開孔の平均開孔径及び保持面の開孔率は実施例に記載の方法により測定することができる。また、開孔の平均開孔径及び保持面の開孔率を制御する方法は、特に限定されないが、例えば、上記壁比率Ｗ₁₀₀の制御方法と同様の方法を用いることができる。更に、樹脂シートの保持面となる側の表面にバフやスライスを施すことにより、適宜調整することができる。

【0029】

樹脂シートにおいて、保持面に水１．０μＬを滴下したときの水の浸透時間は、５００秒以上１５００秒以下であり、好ましくは６００秒以上１４００秒以下であり、より好ましくは７００秒以上１３５０秒以下である。

【0030】

上記浸透時間が上記の範囲にあることにより、樹脂シートが適度に親水性となり、樹脂シートの保水力が一層向上する。その結果、研磨時における保持パッドと被研磨物との間に介在する水の量が一層増加するため、得られる被研磨物の平坦性が一層向上し、また端部形状が一層良化する。更に、研磨レートも一層向上する。

【0031】

上記浸透時間は実施例に記載の方法により測定することができる。また、上記浸透時間は、樹脂シートを構成する樹脂成分、保持面の平均開孔径及び保持面の開孔率、並びに壁比率を適宜選択又は調整することにより制御することができる。例えば、後述するような好ましい樹脂、特に親水性の高い樹脂を用いると浸透時間は短くなる傾向にある。また、保持面の平均開孔径及び保持面の開孔率を高くすると浸透時間は短くなる傾向にある。更に、壁比率を小さくすると浸透時間は短くなる傾向にある。

【0032】

樹脂シートの浸水状態における動摩擦力は、３．０ｋｇｆ以上５．５ｋｇｆ以下であり、好ましくは３．２ｋｇｆ以上５．０ｋｇｆ以下である。浸水状態における動摩擦力が上記の範囲にあることにより、被研磨物は一層自転しやすくなるため、得られる被研磨物の平坦性が一層向上し、また端部形状が一層良化する。更に、研磨レートも一層向上する。

【0033】

なお、「浸水状態」とは、樹脂シートをイオン交換水中に１５分浸漬させた後、表面の水気を拭き取った状態をいう。また、浸水状態における動摩擦力は実施例に記載の方法により測定する。

【0034】

浸水状態における動摩擦力は、樹脂シートの含水量を多くすることにより、低くすることができる傾向にある。すなわち、壁比率Ｗ₁₀₀を小さくし、保持面の平均開孔径及び保持面の開孔率を高くし、又は上記浸透時間を短くすると、浸水状態における動摩擦力が低くなる傾向にある。また、後述するような好ましい樹脂、特に親水性の高い樹脂又は動摩擦係数が小さい樹脂を用いると浸水状態における動摩擦力が小さくなる傾向にある。

【0035】

本発明の効果をより有効かつ確実に奏する観点から、樹脂シートの平均厚さは、好ましくは０．３０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であり、より好ましくは０．３５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であり、更に好ましくは０．３５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である。

【0036】

（樹脂）
樹脂シートを構成する樹脂は、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。本発明の効果をより有効かつ確実に奏する観点から、樹脂シートを構成する樹脂は、好ましくは親水性が高い樹脂又は動摩擦係数が小さい樹脂を含む。親水性が高い樹脂としては、例えば、ポリウレタン樹脂が挙げられる。樹脂シートを構成する樹脂は１種を単独で用いても又は２種以上を併用してもよい。

【0037】

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。

【0038】

樹脂シートは、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、保持パッドにおける樹脂シート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。樹脂シートの浸水状態における動摩擦力を低減する観点から、樹脂シートは、好ましくはノニオン系界面活性剤などの成膜安定剤及び／又はアニオン系界面活性剤などの発泡調整剤を含む。

【0039】

樹脂シートを構成する樹脂の２３±２℃における１００％モジュラスは、好ましくは５．０ＭＰａ以上２０．０ＭＰａ以下であり、より好ましくは５．５ＭＰａ以上１０．０ＭＰａ以下であり、更に好ましくは６．０ＭＰａ以上９．０ＭＰａ以下である。１００％モジュラスが上記の範囲にあることにより、被研磨物は保持パッドに一層適度に沈み込むができ、得られる被研磨物の平坦性が一層向上し、また端部形状が一層良化する。

【0040】

なお、「１００％モジュラス」とは、その樹脂からなるシートを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。また、樹脂の２３±２℃における１００％モジュラスは、実施例に記載の方法により測定することができる。

【0041】

［接着シート］
本実施形態の保持パッドは、樹脂シートの保持面と反対側に、接着シートを更に有していてもよい。このような接着シートにより、研磨装置に保持パッドを固定することができる。

【0042】

接着シートに含まれる接着剤としては、特に制限されないが、例えば、ポリアミド系接着剤、ポリエステル系接着剤、エチレン－酢酸ビニル系接着剤、アクリル系接着剤、オレフィン系接着剤、エポキシ系接着剤、シアノアクリレート系接着剤、ポリウレタン系接着剤、及びシリコーン系接着剤が挙げられる。

【0043】

接着シートは、研磨装置と保持パッドとを接着できるものであれば特に限定されないが、例えば、基材の両面に上記接着剤が塗布されているものが挙げられる。そのような基材としては、特に限定されないが、例えば、芳香族エステル樹脂からなる基材、ＰＥＴ樹脂からなる基材が挙げられる。

【0044】

本実施形態の保持パッドの製造方法としては、上記構成を有する保持パッドを製造することができる方法である限り特に限定されないが、例えば、以下に記載する保持パッドの製造方法を好適に用いることができる。

【0045】

［保持パッドの製造方法］
本実施形態の保持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凝固工程と、得られた樹脂シートを延伸する延伸工程と、を有する。

【0046】

上記のような凝固工程と延伸工程とを有することにより、容易に内部に気泡を有し、保持面から深さ１００μｍにおける樹脂の壁比率Ｗ₁₀₀が、２０．０％以上４０．０％以下であり、保持面は、平均開孔径が２０μｍ以上５０μｍ以下である開孔を有し、保持面の開孔率は、２０％以上４０％以下であり、保持面に水１．０μＬを滴下したときの水の浸透時間が、５００秒以上１５００秒以下である樹脂シートを製造することができる。なお、以下、凝固工程により得られる樹脂シートは「延伸前の樹脂シート」ともいい、延伸工程により得られる樹脂シートは「延伸後の樹脂シート」ともいう。

【0047】

（凝固工程）
凝固工程は、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延伸前の樹脂シートを得る工程である。

【0048】

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。

【0049】

一般に、湿式成膜法は、準備工程、塗布工程、凝固再生工程を含み、必要に応じて、洗浄・乾燥工程や、延伸前の樹脂シートの表面を平坦化するための研削・除去工程を含んでもよい。

【0050】

準備工程では、樹脂を、その樹脂を溶解可能であり、かつ、水混和性である有機溶媒に溶解させ、更に、必要に応じて添加剤を添加した後、それらを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。

【0051】

上記樹脂としては、保持パッドで例示した樹脂を用いることができる。また、有機溶媒としては、特に限定されないが、例えば、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）等の極性溶媒を用いることができる。上記の溶媒は、ポリウレタンを溶解可能で水混和性である。

【0052】

また、樹脂溶液中の樹脂濃度に限定はないが、例えば、樹脂溶液全体に対して、１０質量％以上５０質量％以下とすることができる。一層容易に上記の樹脂シートを得られる観点から、樹脂溶液中の樹脂濃度は、樹脂溶液全体に対して、好ましくは１５質量％以上４５質量％以下である。同様の観点から、樹脂溶液中の樹脂濃度は、樹脂溶液全体に対して、より好ましくは２０質量％以上４０質量％以下であり、更に好ましくは２０質量％以上３５質量％以下である。なお、樹脂溶液中の樹脂濃度が低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る。

【0053】

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。

【0054】

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、及び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。

【0055】

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、及びリン酸エステル塩等が挙げられる。

【0056】

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。

【0057】

成膜基材としては、可撓性フィルム、不織布、及び織布等を用いることができる。成膜基材として不織布又は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。成膜基材から樹脂シートを剥離して得る場合は、可撓性フィルムを用いるのがより好ましい。

【0058】

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水系凝固液（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。

【0059】

水系凝固液中では、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。

【0060】

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。

【0061】

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。

【0062】

（延伸工程）
上記のように巻き取られた延伸前の樹脂シートは、延伸工程により所定の延伸率で延伸する。これにより、延伸前の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％以上３００％以下であり、より好ましくは１１０％以上２５０％以下である。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、延伸後の樹脂シートを所定の壁比率としやすくなる傾向にあり、また、延伸率が３００％以下であることにより、延伸後の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。なお、「延伸率が１０５％である」とは、延伸前の樹脂シートの長さに対して１．０５倍の長さに延伸されることを意味する。

【0063】

延伸工程において、その延伸態様は特に限定されないが、例えば、一軸延伸であってもよく、二軸延伸であってもよい。所望の壁比率を有する樹脂シートを一層容易に得ることができる観点から、延伸工程は、好ましくは一軸延伸である。一軸延伸する場合、その延伸方向は特に限定されず、縦方向に延伸してもよく、横方向に延伸してもよい。

【0064】

本実施形態の保持パッドの製造方法は、更に研削・除去工程を有していてもよい。研削・除去工程とは、延伸後の樹脂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／又は一部除去する工程のことである。バフ処理やスライス処理により樹脂シートの厚みの均一化を図ることができ、樹脂シートの表面をより平坦にすることができる。その結果、被研磨物に対する保持力を一層均等化し、被研磨物の平坦性を一層向上させ、また端部形状を一層良化することができる。また、延伸後の樹脂シート表面のバフ処理量又はスライス処理量を適宜調整することにより、一層容易に上記の樹脂シートを得ることができる。

【0065】

本実施形態における樹脂シートは、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。

【0066】

［研磨加工品の製造方法］
研磨加工品の製造方法は、上記保持パッドに、被研磨物を保持する保持工程と、保持された被研磨物を、研磨パッドを用いて研磨する研磨工程と、を有する。図２に、研磨加工品の製造方法の概略断面図を示す。図２では、初めに、研磨機の保持定盤２１上に保持パッド１０を固定し、被研磨物Ｗを保持させる。次いで、保持パッド１０の保持面に被研磨物Ｗを保持した状態で、被研磨物Ｗの反対側の面（研磨される面）に研磨スラリー２２を供給し、研磨装置の研磨用定盤２３に装着された研磨パッド２４を被研磨物Ｗに押し当てて回転させることにより、被研磨物Ｗを研磨することができる。以下、各工程について説明する。

【0067】

保持工程としては、被研磨物を保持パッドに保持することができる工程であれば特に限定されないが、例えば、保持パッドの保持面と被研磨物との間に水溶液を介在させることで、水の表面張力により被研磨物を保持パッドに保持することが挙げられる。そのような水溶液としては、例えば、純水等が挙げられる。あるいは、保持工程は、保持パッドを介して、被研磨物を吸引することで被研磨物を保持パッドに保持してもよい。

【0068】

被研磨物としては、特に制限されないが、例えば、半導体デバイス及び電子部品等の材料、特に、Ｓｉ基板（シリコンウェハ）、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）基板、ガラス、及びＬＣＤ（液晶ディスプレイ）用基板等の良好な端部形状及び／又は平坦性を求められる材料等が挙げられる。

【0069】

研磨工程は、保持された被研磨物を、研磨パッドを用いて研磨する工程である。研磨パッドとしては、従来公知の様々な研磨パッドを用いることができる。研磨工程は、一次研磨（粗研磨）であってもよく、二次研磨（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。

【0070】

研磨工程においては、保持定盤で被研磨物を研磨パッド側に押圧しながら、保持定盤と研磨用定盤とを相対的に回転させることで、被研磨物の加工面が研磨パッドで研磨加工される。保持定盤と研磨用定盤は、互いに異なる回転速度で同方向に回転してもよく、異方向に回転してもよい。

【0071】

研磨工程では、研磨剤として研磨スラリーを用いてもよい。そのような研磨スラリーとしては、特に限定されないが、例えば、水、過酸化水素に代表される酸化剤などの化学成分、添加剤、砥粒（研磨粒子；例えば、ＳｉＣ、ＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＣｅＯ₂）等を含むものが挙げられる。

【実施例】

【0072】

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。
［実施例１］
２５℃における１００％モジュラスが９．０ＭＰａ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、２０％カーボンブラックのＤＭＦ分散液７．９質量部、成膜安定剤（ノニオン系界面活性剤）４．０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、及びＤＭＦ５５質量部を混合撹拌することにより、樹脂溶液を得た。

【0073】

次に、成膜基材として、ＰＥＴフィルムを用意し、そこにナイフコータを用いて上記樹脂溶液を塗布し、塗膜を得た。

【0074】

次いで、得られた塗膜を成膜基材と共に、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。

【0075】

得られた厚さ０．６０ｍｍの延伸前の樹脂シートを横方向に１４０％延伸した後、延伸後の樹脂シートの表面に対してバフ処理を施して、０．４０ｍｍの厚さの樹脂シートを得た。

【0076】

上記で得られた樹脂シートのバフ処理が施されていない面側に、剥離紙を備えたＰＥＴ基材を含む接着シートを貼り合わせることで、保持パッドを得た。

【0077】

［実施例２］
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、さらに得られた延伸前の樹脂シートを横方向に１１０％延伸したこと以外は実施例１と同様にして、保持パッドを作製した。

【0078】

［比較例１］
凝固工程により得られた樹脂シートを延伸しなかったこと以外は実施例１と同様にして、保持パッドを作製した。

【0079】

［比較例２］
ＤＭＦの含有量を５５質量部から３０質量部へ変更したこと以外は実施例１と同様にして、保持パッドを作製した。

【0080】

［壁比率］
樹脂シートの保持面（接着シートを貼り合わせたのとは反対側の面）から１００μｍ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、気泡部分の占める面積Ａｂと樹脂部分の占める面積Ａｐを測定し、上記式（１）に従って、壁比率を算出した。結果を表１に示す。

【0081】

［保持面における開孔の平均開孔径及び保持面の開孔率］
マイクロスコープ（ＫＥＹＥＮＣＥ社製、商品名「ＶＨ－６３００」）を用いて、樹脂シートの保持面約１．３ｍｍ四方の範囲を１７５倍に拡大して撮影した。得られた画像を画像処理ソフト（Ｉｍａｇｅ Ａｎａｌｙｚｅｒ Ｖ２０ＬＡＢ Ｖｅｒ． １．３、ニコン製）により二値化処理し、各々の開孔の面積から円相当径及びその平均値を算出することで、保持面の平均開孔径を求めた。また、二値化処理画像に基づいて単位面積当たりの開孔率を算出した。なお、開孔径のカットオフ値（下限）を１０μｍとし、ノイズ成分を除外した。結果を表１に示す。

【0082】

［保持面の水の浸透時間］
保持面に水１．０μＬを滴下したときの水の浸透時間を下記のようにして測定した。すなわち、温度２０℃、湿度６０％の条件の下、注射針を用いて、イオン交換水１．０μＬを乾燥状態の樹脂シートの保持面に滴下した。その後、接触角計として固液界面解析装置（協和界面科学社製、商品名「ＤｒｏｐＭａｓｔｅｒ５００」）を用いて、水滴の滴下から該水滴の接触角が２０度となるまでの時間を測定した。なお、上記試験は密閉系で行った。また、「乾燥状態」とは、樹脂シートを、温度２３℃（±２℃）、湿度５０％（±５％）の恒温恒湿槽中に４０時間保持したときの状態を表す。結果を表１に示す。

【0083】

［浸水状態における動摩擦力］
室温のイオン交換水に１５分浸漬させた後、表面の水気をふき取った樹脂シートを測定用試料として用いた。万能引張試験機（オリエンテック社製 ＲＴＣ－１２１０Ａ）の定盤に試料を吸着させ、その試料の上に被着体であるシリコンウェハ（１０ｃｍ×１０ｃｍ）を乗せた。そして、試料を固定したまま、被着体を剪断方向へ引張速度５０ｍｍ／ｍｉｎで引張り、被着体を８０ｍｍ引っ張る間の引張力の平均値を動摩擦力とした。結果を表１に示す。

【0084】

［研磨試験］
実施例及び比較例で得られた保持パッドから剥離紙を剥離し、剥離後の保持パッドを接着シート側で研磨機の保持定盤に貼り付けた。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）
研磨機 ：不二越株式会社製 ＭＣＰ－１５０Ｘ
回転数 ：（定盤）４０ｒｐｍ／（トップリング）４１ｒｐｍ
研磨圧 ：１００ｇ／ｃｍ²
揺動 ：２０ｍｍ
研磨時間 ：２０分
研磨パッド ：フジボウ愛媛株式会社製スエードパッド＃２７
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）
サンプル数 ：各例につき２５枚

【0085】

（平坦性）
上記研磨加工を施した合計２５枚の被研磨物について、光干渉式フラットネス測定装置（ＫＬＡテンコール社製、商品名「Ｗａｆｅｒｓｉｇｈｔ」）を用いて、以下のようにして平坦性を評価した。まず、上記研磨試験前の被研磨物のＧＢＩＲ（以下、「ＧＢＩＲ₀」という。）と、上記研磨試験後の被研磨物のＧＢＩＲとを測定し、その差をそれぞれ求めた。そして、２５枚の被研磨物について、上記ＧＢＩＲの差の絶対値（以下、「ΔＧＢＩＲ」という。）の研磨試験前のＧＢＩＲ（ＧＢＩＲ₀）に対する比（ΔＧＢＩＲ／ＧＢＩＲ₀）の平均を算出した。得られた比（ΔＧＢＩＲ／ＧＢＩＲ₀）の平均値に基づいて、以下の評価基準で平坦性を評価した。比（ΔＧＢＩＲ／ＧＢＩＲ₀）が小さいほど、得られた被研磨物の平坦性が高いことを意味する。なお、ＧＢＩＲはＥＥ（Ｅｄｇｅ Ｅｘｃｌｕｓｉｏｎ）２ｍｍの条件で測定した。結果を表１に示す。
（評価基準）
Ａ：比（ΔＧＢＩＲ／ＧＢＩＲ₀）が８．５％以下である。
Ｂ：比（ΔＧＢＩＲ／ＧＢＩＲ₀）が８．５％を超え１１．５％以下である。
Ｃ：比（ΔＧＢＩＲ／ＧＢＩＲ₀）が１１．５％を超える。

【0086】

（端部形状）
上記研磨加工を施した合計２５枚の被研磨物について、光干渉式フラットネス測定装置（ＫＬＡテンコール社製、商品名「Ｗａｆｅｒｓｉｇｈｔ」）を用いて、以下のようにして端部形状を評価した。まず、上記研磨試験前の被研磨物のＥＳＦＱＲ（以下、「ＥＳＦＱＲ₀」という。）と、上記研磨試験後の被研磨物のＥＳＦＱＲとを測定し、その差をそれぞれ求めた。そして、２５枚の被研磨物について、上記ＥＳＦＱＲの差の絶対値（以下、「ΔＥＳＦＱＲ」という。）の研磨試験前のＥＳＦＱＲ（ＥＳＦＱＲ₀）に対する比（ΔＥＳＦＱＲ／ＥＳＦＱＲ₀）の平均を算出した。得られた比（ΔＥＳＦＱＲ／ＥＳＦＱＲ₀）の平均値に基づいて、以下の評価基準で端部形状を評価した。比（ΔＥＳＦＱＲ／ＥＳＦＱＲ₀）が小さいほど、得られた被研磨物の端部形状が良好であることを意味する。なお、ＥＳＦＱＲはＥＥ（Ｅｄｇｅ Ｅｘｃｌｕｓｉｏｎ）１ｍｍ（角度５°、長さ１０ｍｍ）の条件で測定を行った。結果を表１に示す。
（評価基準）
Ａ：比（ΔＥＳＦＱＲ／ＥＳＦＱＲ₀）が１７．５％以下である。
Ｂ：比（ΔＥＳＦＱＲ／ＥＳＦＱＲ₀）が１７．５％を超え２２．５％以下である。
Ｃ：比（ΔＥＳＦＱＲ／ＥＳＦＱＲ₀）が２２．５％を超える。

【0087】

【表1】

【産業上の利用可能性】

【0088】

本発明の保持パッドは、半導体デバイス及び電子部品等の材料、特に、Ｓｉ基板（シリコンウェハ）、ＧａＡｓ（ガリウム砒素）基板、ガラス、及びＬＣＤ（液晶ディスプレイ）用基板等の良好な端部形状及び／又は平坦性を求められる材料の研磨時に被研磨物を保持するのに用いられ、特に、シリコンウェハの研磨に好適に用いられる保持パッドとして、産業上の利用可能性を有する。

【図1】

【図2】