特許 7571326 化合物半導体研磨パッド、及び樹脂多孔体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-11

(45)【発行日】2024-10-22

(54)【発明の名称】化合物半導体研磨パッド、及び樹脂多孔体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/304 20060101AFI20241015BHJP

   B24B 37/24 20120101ALI20241015BHJP

   B24B 37/00 20120101ALI20241015BHJP

   C08J 9/04 20060101ALI20241015BHJP

   C08J 5/18 20060101ALI20241015BHJP

   C08J 5/14 20060101ALI20241015BHJP

【ＦＩ】

H01L21/304 622F

B24B37/24 B

B24B37/00 H

C08J9/04 101

C08J5/18 CEW

C08J5/14 CEZ

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2024052458

(22)【出願日】2024-03-27

【審査請求日】2024-03-27

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000004293

【氏名又は名称】ノリタケ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085361

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 治幸

(74)【代理人】

【識別番号】100147669

【弁理士】

【氏名又は名称】池田 光治郎

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 誠

(72)【発明者】

【氏名】速水 麻子

【審査官】宮久保 博幸

(56)【参考文献】

【文献】特開２０００－３４９０５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－１６４０２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１４７９６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１８／０２１３３７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２１－０５７３６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－１４９２４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２３－０６１０１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０２－２０８３３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１７２５２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１２／０３６０３４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

Ｂ２４Ｂ ３７／２４

Ｂ２４Ｂ ３７／００

Ｃ０８Ｊ ９／０４

Ｃ０８Ｊ ５／１８

Ｃ０８Ｊ ５／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）樹脂、又はＰＶＤＦ－ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデン８０％と六フッ化プロピレン２０％の共重合体）樹脂である母材樹脂と、前記母材樹脂内に形成された微細気孔とを有し、前記微細気孔の大きさは２～２０μｍである樹脂多孔体から構成された化合物半導体研磨パッドであって、
前記化合物半導体研磨パッドは、過マンガン酸系強酸化剤を含む研磨液を用いて難研磨化合物半導体ウエハーを研磨するものであり、
前記化合物半導体研磨パッドは、５４．３～６５．１体積％の気孔と、３４．９～４５．７体積％のＰＥＳ樹脂と、３４．０～５４．０のデュロメータ硬度（Ｔｙｐｅ－Ｄ）とを有する
ことを特徴とする化合物半導体研磨パッド。

【請求項2】

酸化剤耐性及び摩耗耐性が高く微細気孔を有する樹脂多孔体の製造方法であって、
酸化剤耐性及び摩耗耐性が高い母材樹脂を、常温に融点を有し且つ水に溶解可能な高融点有機溶剤に溶融させて溶融体を得る溶融体作成工程と、
前記溶融体を薄板状に成形して薄板状成形体を得る成形工程と、
前記薄板状成形体を前記高融点有機溶剤の融点より低温の冷水中に放置して、前記薄板状成形体中に前記高融点有機溶剤の固体を微細に析出させる析出工程と、
前記析出工程を経た前記薄板状成形体を前記冷水の温度及び前記高融点有機溶剤の融点よりも高温の温水中に放置して、前記薄板状成形体中に微細に析出した前記高融点有機溶剤の固体を水に置換する置換工程と、
前記薄板状成形体中から水分が無くなるまで前記薄板状成形体を乾燥する乾燥工程と、を含み、
前記母材樹脂は、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）樹脂、又はＰＶＤＦ－ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデン８０％と六フッ化プロピレン２０％の共重合体）樹脂である
ことを特徴とする樹脂多孔体の製造方法。

【請求項3】

前記高融点有機溶剤は、２４．６℃の融点を有する２－ピロリドン、又は、１８．４℃の融点を有するＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）である
ことを特徴とする請求項２の樹脂多孔体の製造方法。

【請求項4】

前記高融点有機溶剤は、水に拡散し、且つ前記ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）樹脂及び前記ＰＶＤＦ－ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデン８０％と六フッ化プロピレン２０％の共重合体）樹脂を溶解する溶剤である
ことを特徴とする請求項２の樹脂多孔体の製造方法。

【請求項5】

前記析出工程は、前記薄板状成形体を５～１０℃の前記冷水中に放置するものであり、前記置換工程は、前記析出工程を経た前記薄板状成形体を４０～６０℃の前記温水中に放置するものである
ことを特徴とする請求項２の樹脂多孔体の製造方法。

【請求項6】

前記樹脂多孔体は、２～２０μｍの平均径の微細気孔を有する
ことを特徴とする請求項２の化合物半導体研磨パッド。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、樹脂多孔体、その樹脂多孔体を用いた化合物半導体研磨パッド、及び樹脂多孔体の製造方法、に関するものである。

【背景技術】

【0002】

化合物半導体ウエハーを研磨する化合物半導体研磨パッド、研磨盤において化合物半導体ウエハーを固定する水貼パッド、合成皮革、防振シート、防音材、吸水保水体、燃料電池のセパレータや分離膜等に使用するために、薬品耐性が高く微細気孔を有する樹脂多孔体が求められている。

【0003】

たとえば、ＳｉＣウエハー、ＧａＮウエハー、Ｓｉウエハー、Ｓｉ酸化膜ウエハーなどの半導体ウエハーは、難研磨ウエハーとして知られている。そのような半導体ウエハーの研磨に際して、機械的に研磨を促進する樹脂製の研磨パッドと、化学的に研磨を促進する研磨液とを使用して研磨するＣＭＰ法による研磨方法が提案されている。たとえば、特許文献１に記載された研磨方法がそれである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０２１－０５７３６８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、過マンガン酸カリウム等の過マンガン酸系強酸化剤を含む研磨液を用いて研磨パッド上で前記難研磨ウエハーを研磨する場合、研磨パッドを構成する樹脂が酸化剤に対する耐性が低い樹脂、たとえば発泡ポリウレタン樹脂である場合、樹脂が劣化し、研磨材料の表面粗さの劣化や形状の悪化が生じ易く、研磨パッドの使用寿命が短いという問題があった。これに対して、研磨パッド内のポリウレタン樹脂の割合を多くして気孔を少なくした研磨パッドを用いた場合、使用寿命は長くなるが、気孔が少ないためスクラッチ傷が入り易いという問題があった。

【0006】

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、化合物半導体研磨パッドに用いられた場合、難研磨ウエハーの研磨においてスクラッチ傷がなく、研磨レートと表面粗さを長時間維持できる樹脂多孔体、その樹脂多孔体を用いた化合物半導体研磨パッド、及びそれらが得られる製造方法を提供することにある。

【0007】

本発明者は、以上の事情を背景として種々検討を重ねた結果、過マンガン酸系強酸化剤に耐性が高いＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）樹脂を、常温の融点を有する溶剤に溶解して得た溶融体を、所定の形状に成形し、その成形体を溶剤の融点よりも低い温度とすると、溶剤が溶融体内に微細な固体として析出し、その析出した固体を水で置換すると、平均径が２～２０μｍ程度の大きさの微細気孔を有する樹脂多孔体が得られた。そして、その樹脂多孔体を用いた研磨パッドで研磨を行なうと、微細気孔の作用によって、スクラッチ傷がなく、研磨レートと表面粗さを長時間維持できるという事実を見出した。本発明はこの知見に基づいて為されたものである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

すなわち、第１発明の要旨とするところは、（１）ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）樹脂、又はＰＶＤＦ－ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデン８０％と六フッ化プロピレン２０％の共重合体）樹脂である母材樹脂と、（２）前記母材樹脂内に形成された微細気孔とを有し、前記微細気孔の大きさは２～２０μｍである樹脂多孔体である樹脂多孔体から構成された化合物半導体研磨パッドであって、（３）前記化合物半導体研磨パッドは、過マンガン酸系強酸化剤を含む研磨液を用いて難研磨化合物半導体ウエハーを研磨するものであり、（４）前記化合物半導体研磨パッドは、５４．３～６５．１体積％の気孔と、３４．９～４５．７体積％のＰＥＳ樹脂と、３４．０～５４．０のデュロメータ硬度（Ｔｙｐｅ－Ｄ）とを有することにある。

【0010】

第２発明の要旨とするところは、（１）酸化剤耐性及び摩耗耐性が高く微細気孔を有する樹脂多孔体の製造方法であって、（２）酸化剤耐性及び摩耗耐性が高い母材樹脂を、常温（１０～３０℃）に融点を有し且つ水に溶解可能な高融点有機溶剤に溶融させて溶融体を得る溶融体作成工程と、（３）前記溶融体を薄板状に成形して薄板状成形体を得る成形工程と、（４）前記薄板状成形体を前記高融点有機溶剤の融点より低温の冷水中に放置して、前記薄板状成形体中に前記高融点有機溶剤の固体を微細に析出させる析出工程と、（５）前記析出工程を経た前記薄板状成形体を前記冷水の温度及び前記高融点有機溶剤の融点よりも高温の温水中に放置して、前記薄板状成形体中に微細に析出した前記高融点有機溶剤の固体を水に置換する置換工程と、（６）前記薄板状成形体中から水分が無くなるまで前記薄板状成形体を乾燥する乾燥工程と、を含み、（７）前記母材樹脂は、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）樹脂、又はＰＶＤＦ－ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデン８０％と六フッ化プロピレン２０％の共重合体）樹脂であることにある。

【0012】

第３発明の要旨とするところは、第２発明において、前記高融点有機溶剤は、２４．６℃の融点を有する２－ピロリドン、又は、１８．４℃の融点を有するＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）であることにある。常温が１０℃から３０℃であると定義すると、それら２－ピロリドン及びＤＭＳＯは、常温に融点を有し、且つＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）樹脂及びＰＶＤＦ－ＨＦＰ樹脂を溶解する溶剤である。

【0013】

第４発明の要旨とするところは、第２発明において、前記高融点有機溶剤は、水に拡散し、且つ前記ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）樹脂及び前記ＰＶＤＦ－ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデン８０％と六フッ化プロピレン２０％の共重合体）樹脂を溶解する溶剤であることにある。

【0014】

第５発明の要旨とするところは、第２発明において、前記析出工程は、前記薄板状成形体を５～１０℃の前記冷水中に放置するものであり、前記置換工程は、前記析出工程を経た前記薄板状成形体を４０～６０℃の前記温水中に放置するものである。

【0015】

第６発明の要旨とするところは、第２発明において、前記樹脂多孔体は、２～２０μｍ、好適には２～１０μｍの平均径の微細気孔を有するものである。

【発明の効果】

【0017】

第１発明の化合物半導体研磨パッドは、酸化剤耐性及び摩耗耐性が高いＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）樹脂、又はＰＶＤＦ－ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデン８０％と六フッ化プロピレン２０％の共重合体）樹脂であり、母材樹脂内に形成された微細気孔の大きさが２～２０μｍである樹脂多孔体である樹脂多孔体から構成された化合物半導体研磨パッドであって、前記化合物半導体研磨パッドは、過マンガン酸系強酸化剤を含む研磨液を用いて難研磨化合物半導体ウエハーを研磨するものであり、前記化合物半導体研磨パッドは、５４．３～６５．１体積％の気孔と、３４．９～４５．７体積％のＰＥＳ樹脂と、３４．０～５４．０のデュロメータ硬度（Ｔｙｐｅ－Ｄ）とを有するので、難研磨ウエハーをＣＭＰ法により研磨する際に用いられる研磨に際して、機械的に研磨を促進すると同時に、化学的に研磨を促進する研磨液とを使用して研磨するＣＭＰ法による研磨に用いられる化合物半導体研磨パッドの母材樹脂として用いられる場合には、スクラッチ傷がなく、研磨レートと表面粗さを長時間維持できる化合物半導体研磨パッドが得られる。また、化合物半導体研磨パッドは、５４．３～６５．１体積％の気孔と、３４．９～４５．７体積％のＰＥＳ樹脂と、３４．０～５４．０のデュロメータ硬度とを有するものであることから、過マンガン酸系強酸化剤を含む研磨液を用いたＣＭＰ法による難研磨化合物半導体ウエハーの研磨に用いられると、スクラッチ傷がなく、研磨レートと表面粗さを長時間維持できる。

【0019】

第２発明の酸化剤耐性及び摩耗耐性が高く微細気孔を有する樹脂多孔体の製造方法では、酸化剤耐性及び摩耗耐性が高い母材樹脂を、常温（１０～３０℃）に融点を有し且つ水に溶解可能な高融点有機溶剤に溶融させて溶融体を得る溶融体作成工程と、溶融体を薄板状に成形して薄板状成形体を得る成形工程と、薄板状成形体を高融点有機溶剤の融点より低温の冷水中に放置して、薄板状成形体中に高融点有機溶剤の固体を微細に析出させる析出工程と、析出工程を経た薄板状成形体を冷水の温度及び高融点有機溶剤の融点よりも高温の温水中に放置して、薄板状成形体中に微細に析出した高融点有機溶剤の固体を水に置換する置換工程と、薄板状成形体中から水分が無くなるまで薄板状成形体を乾燥する乾燥工程と、が含まれ、前記母材樹脂は、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）樹脂、又はＰＶＤＦ－ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデン８０％と六フッ化プロピレン２０％の共重合体）樹脂である。これにより、酸化剤耐性及び摩耗耐性が高い樹脂内には、微細な固体に替わる気孔が形成されているので、難研磨ウエハーの研磨においてスクラッチ傷がなく、研磨レートと表面粗さを長時間維持できる化合物半導体研磨パッドが得られる。また、母材樹脂は、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）樹脂、又はＰＶＤＦ－ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデン８０％と六フッ化プロピレン２０％の共重合体）樹脂であるので、酸化剤耐性及び摩耗耐性が高い樹脂多孔体が得られる。

【0021】

第３発明では、高融点有機溶剤は、２４．６℃の融点を有する２－ピロリドン、又は、１８．４℃の融点を有するＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）である。これにより、析出工程では、薄板状成形体が高融点有機溶剤の融点より低温の冷水中に放置されることで、薄板状成形体中に高融点有機溶剤の固体を微細に析出させることができる。

【0022】

第４発明では、高融点有機溶剤は、水に拡散し、且つＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）樹脂及びＰＶＤＦ－ＨＦＰ樹脂を溶解する溶剤である。これにより、析出工程を経た薄板状成形体を冷水の温度及び高融点有機溶剤の融点よりも高温の温水中に放置して、薄板状成形体中に微細に析出した高融点有機溶剤の固体を水に置換することができる。

【0023】

第５発明において、析出工程は、薄板状成形体を５～１０℃の冷水中に放置するものであり、置換工程は、析出工程を経た薄板状成形体を、高融点有機溶剤の融点より充分に高い４０～６０℃の温水中に放置するものである。これにより、薄板状成形体中に高融点有機溶剤の固体を微細に析出させることができた後、薄板状成形体中に析出した高融点有機溶剤の固体が温水中において水と置換される。

【0024】

第６発明では、樹脂多孔体は、２～２０μｍ、好適には２～１０μｍの平均径を有する微細気孔を有するものである。これにより、樹脂多孔体から成る化合物半導体研磨パッドによる難研磨化合物半導体ウエハーの研磨において、多数の微細気孔のエッジが研磨メカニズムに寄与するためスクラッチ傷が入り難く、研磨レートと表面粗さとが好適に得られる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】本発明の一実施例の研磨パッドが用いられた、ＣＭＰ法による研磨加工に用いられる平面研磨装置を模式的に示す斜視図である。

【図2】図１の平面研磨装置の貼付円盤の自転機構を模式的に説明する平面図である。

【図3】図１の研磨パッドを構成する樹脂多孔体を製造する製造工程を説明する工程図である。

【図4】図１の研磨パッドを構成する樹脂の一例であるＰＥＳ樹脂（ポリエーテルスルホン樹脂）の化学構造式を示す図である。

【図5】図１の研磨パッドを構成する樹脂の他の例であるＰＶＤＦ－ＨＦＰ樹脂（ポリフッ化ビニリデン８０％＋六フッ化プロピレン２０％共重合体樹脂）の化学構造式を示す図である。

【図6】研磨試験１に用いた試料、及び、研磨試験結果を示す図表である。

【図7】研磨試験１に用いた試料中の、実施例品１～４の樹脂割合、気孔割合、及びデュロメータ硬度を示す図表である。

【図8】研磨試験１に用いた試料中の、実施例品３の気孔を示すために実施例品３の断面を撮像したＳＥＭ写真を示す図である。

【図9】研磨試験１に用いた試料中の、比較例品１の気孔を示すために比較例品１の断面を撮像したＳＥＭ写真を示す図である。

【図10】研磨試験１に用いた試料中の、比較例品２の気孔を示すために比較例品２の断面を撮像したＳＥＭ写真を示す図である。

【図11】研磨試験２において、実施例品３を用いて得られた研磨レートＰＲ、表面粗さＳａ、スクラッチ傷数を研磨時間経過毎に示す図表である。

【図12】図１１の研磨レートＰＲの変化を示す折れ線グラフである。

【図13】図１１の表面粗さＳａの変化を示す折れ線グラフである。

【図14】図１１のスクラッチ傷数の変化を示す折れ線グラフである。

【発明を実施するための形態】

【0027】

以下、本発明の一実施例について図面を参照して説明する。なお、以下の実施例において図は適宜簡略化或いは変形されており、各部の寸法比および形状等は必ずしも正確に描かれていない。

【実施例】

【0028】

図１は、本発明の一例の、ＳｉＣウエハー、ＧａＮウエハー、ＩｎＰウエハー等の難研磨化合物半導体ウエハーを研磨するための平面研磨装置１０の要部を、ガイドローラ固定台を取り外して観念的に示している。図１において、平面研磨装置１０には、円形の研磨定盤（回転テーブル）１２がその垂直な回転軸線Ｃ１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１２は、定盤駆動モータ１４により、図に矢印で示す１回転方向へ一定の速度で回転駆動されるようになっている。この研磨定盤１２の上面すなわちワーク（難研磨化合物半導体ウエハー）１６が押しつけられる面には、シート状の樹脂多孔体１７から構成された化合物半導体研磨パッド（以下、研磨パッドという）１８が貼り付けられている。

【0029】

貼付円盤２０の下面すなわち上記研磨パッド１８と対向する面には、ワーク１６が保持され、貼付円盤２０によりワーク１６が所定の荷重で研磨パッド１８に押圧されるようになっている。また、平面研磨装置１０の貼付円盤２０の近傍には、滴下ノズル２２が設けられており、図示しないタンクから送出された、過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ_４）等の過マンガン酸系強酸化剤が添加された強酸性の研磨液ＰＦが上記研磨定盤１２上に供給されるようになっている。

【0030】

平面研磨装置１０には、研磨定盤１２の回転軸線Ｃ１まわりに回転可能、かつ、その回転軸線Ｃ１の方向および研磨定盤１２の径方向に移動可能に配置された図示しない調整工具保持部材と、その調整工具保持部材の下面すなわち研磨パッド１８と対向する面に取り付けられた図示しないダイヤモンドホイールのような研磨体調整工具（ドレッサ又はコンディショナー）とが必要に応じて設けられている。この調整工具保持部材およびそれに取り付けられた研磨体調整工具は、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研磨パッド１８に押しつけられ、且つ研磨定盤１２の径方向に往復移動させられることにより、研磨パッド１８の研磨面の調整がおこなわれてその研磨パッド１８の表面状態が研磨加工に適した状態に常時維持されるようになっている。

【0031】

図２に示されるように、研磨定盤１２上の回転軸線Ｃ１から偏心した位置には、被研磨体であるワーク１６を吸着、接着或いは保持枠等を用いて下面において保持する短円柱状の貼付円盤２０の外周面が、図示しないフレームに固定された、位置固定のガイドローラ固定台２８に設けられた一対の遊転ガイドローラ３０および駆動ガイドローラ３２に受けられて、貼付円盤２０が自転軸線Ｃ２まわりに自転可能とされている。貼付円盤２０は研磨定盤１２あるいは研磨パッド１８の周速差に基づく回転力を受けて自転軸線Ｃ２まわりに自転させられつつ、たとえば錘（ウエイト）３４による荷重で貼付円盤２０が研磨定盤１２上の研磨パッド１８に押しつけられることで、ワーク１６の研磨が行なわれるようになっている。

【0032】

平面研磨装置１０による研磨加工に際しては、以下の研磨加工方法が適用される。すなわち、研磨定盤１２に貼り付けられた研磨パッド１８と、貼付円盤２０およびその下面に保持されたワーク１６とが、定盤駆動モータ１４および駆動ガイドローラ３２によりそれぞれの回転軸線Ｃ１および自転軸線Ｃ２まわりに回転駆動された状態で、上記滴下ノズル２２から、研磨砥粒を含まない研磨液ＰＦが研磨パッド１８の表面上に供給されつつ、貼付円盤２０に保持されたワーク１６がその研磨パッド１８に押しつけられる。これにより、ワーク１６の被研磨面すなわち研磨パッド１８に対向する面が、研磨液ＰＦによる化学的研磨作用によって、平坦に研磨される。

【0033】

研磨パッド１８は、平均径が２～２０μｍ、好適には２～１０μｍの微細な気孔を含む樹脂多孔体１７から構成されている。樹脂多孔体１７は、研磨パッド１８の母材樹脂として機能している。樹脂多孔体１７は、砥粒を含まないＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）樹脂、又はＰＶＤＦ－ＨＦＰ樹脂（ポリフッ化ビニリデン８０％＋六フッ化プロピレン２０％共重合体樹脂）から成り、２～３ｍｍ程度の厚みのシート状に成形されたものである。ＰＥＳ樹脂及びＰＶＤＦ－ＨＦＰ樹脂は、研磨液ＰＦ中の過マンガン酸系強酸化剤に対して高い耐性と、高い研磨レートＰＲが得られる摩耗耐性とを備えている。ＰＥＳ樹脂は、図４の化学構造式に示すものであり、ＰＶＤＦ－ＨＦＰ樹脂は、図５の化学構造式に示すものである。

【0034】

研磨パッド１８は、好適には、５４．３～６５．１体積％の気孔と、３４．９～４５．７体積％のＰＥＳ樹脂と、３４．０～５４．０のデュロメータ硬度（Ｔｙｐｅ－Ｄ）とを有する。

【0035】

研磨パッド１８を構成する樹脂多孔体１７は、図３に示す製造工程Ｐ１～Ｐ５により製造される。図３において、溶融体作成工程Ｐ１では、ＰＥＳ樹脂又はＰＶＤＦ－ＨＦＰ樹脂が、常温（１０～３０℃）に融点を有する高融点有機溶剤である２－ピロリドン又はＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）と共に５０℃以上の温度で加熱されると共に攪拌されることで溶融させられた溶融体が作成される。次いで、成形工程Ｐ２では、上記溶融体が、鋳込み成形或いはブレードキャスティングによりたとえば２～３ｍｍ程度の薄板状に成形されて薄板状成形体が得られる。次に、析出工程Ｐ３では、上記薄板状成形体が、２－ピロリドンの融点より低温たとえば５～１０℃の冷水中に５時間程度放置されることで、上記薄板状成形体中に高融点有機溶剤（２－ピロリドン又はＤＭＳＯ）の固体が微細に析出させられる。この２－ピロリドンの微細な析出体（結晶）は、後述の乾燥工程Ｐ５の後に、ＰＥＳ樹脂中の微細気孔を形成する。この微細気孔の大きさは、上記冷水の温度及び放置時間により調節されるが、平均径が２～２０μｍ、好適には２～１０μｍがよい。

【0036】

続く置換工程Ｐ４では、析出工程Ｐ３を経た上記薄板状成形体が、冷水の温度及び２－ピロリドンの融点よりも高温たとえば４０～６０℃の温水中に５時間程度放置されることで、上記薄板状成形体中に微細に析出した高融点有機溶剤（２－ピロリドン又はＤＭＳＯ）の固体が水に置換されるとともに、薄板状成形体が硬化させられる。そして、乾燥工程Ｐ５では、上記薄板状成形体中から水分が無くなるまでその薄板状成形体が乾燥される。これにより、３～２０μｍ程度の微細気孔を有する薄板状のＰＥＳ樹脂製又はＰＶＤＦ－ＨＦＰ樹脂製の樹脂多孔体（研磨パッド１８の母材樹脂）１７が得られる。

【0037】

２－ピロリドンは、化学式がＣ_４Ｈ_７ＮＯであって、２４．６℃の融点と、２４５℃の沸点とを有していて、水に溶解可能であり、且つ母材樹脂（ＰＥＳ樹脂又はＰＶＤＦ－ＨＦＰ樹脂）を溶解可能である。また、ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）は、化学式がＣ_２Ｈ_６ＯＳであって、１８．４℃の融点と、１８９℃の沸点とを有していて、水に溶解或いは拡散可能であり、母材樹脂（ＰＥＳ樹脂又はＰＶＤＦ－ＨＦＰ樹脂）を溶解可能である。上記の溶融体作成工程Ｐ１、析出工程Ｐ３、置換工程Ｐ４に記載のように、ＰＥＳ樹脂を溶融するとともに、冷水の温度で析出し、温水の温度で水と置換可能であれば、２－ピロリドン、ＤＭＳＯとは異なる他の有機溶剤が用いられてもよい。

【0038】

［研磨試験１］
以下、本発明者が行った半導体ウエハーについての研磨試験１を説明する。研磨試験１では、図６に示す比較例品１～２、及び実施例品１～５を、図１に示す平面研磨装置１０と同様に構成された装置に適用し、以下に示す研磨試験１の試験条件の下で、４インチφのＳｉＣウエハーの研磨を行なった。実施例品１～４は、２－ピロリドンに対するＰＥＳ樹脂の割合が相互に異なるように図３に示す製造工程を用いて作成したものである。図７はそれら実施例品１～４のＰＥＳ樹脂の体積割合、気孔の体積割合、デュロメータ硬度（Ｔｙｐｅ－Ｄ）を示している。図８は、実施例品１～５を代表させた実施例品３のＳＥＭ写真を示している。図８のＳＥＭ写真からは２～２０μｍ或いは２～１０μｍ程度の微細気孔が観察される。比較例品１は、２０～４０μｍの気孔を気孔形成剤により作成した硬質ポリウレタン樹脂から構成されたものである。図９は比較例品１のＳＥＭ写真を示している。図９のＳＥＭ写真からは２０～４０μｍ程度の気孔が観察される。比較例品２は、相互に絡みあったポリエステル繊維をポリウレタン樹脂で結合した不織布であり、１００μｍ程度の隙間が繊維間に形成されている。図１０は比較例品２のＳＥＭ写真を示している。図１０のＳＥＭ写真からは１００μｍ程度の大きな気孔が観察される。

【0039】

研磨試験１及び後述の研磨試験２の研磨試験後のＳｉＣウエハーの研磨レートＰＲ、表面粗さＳａ、スクラッチ個数は、以下の測定方法が用いられた。

【0040】

［研磨試験１の試験条件］
ワーク ：４インチφのＳｉＣウエハー（０００１）Ｓｉ面、傾斜角４°
ワーク回転数 ：６０ｒｐｍ
研磨パッド径 ：３００ｍｍφ
研磨パッド回転数 ：６０ｒｐｍ
研磨圧力 ：４２ｋＰａ
研磨液 ：ＫＭｎＯ_４（０．２５ｍｏｌ／ｌ） ｐＨ＝３．２
（砥粒含まず）
研磨液流量 ：１０ｍｌ／ｍｉｎ
研磨時間 ：〔比較例品１〕 ２００時間
〔比較例品２〕 ７０時間
〔実施例品１〕 ２時間
〔実施例品２〕 ２時間
〔実施例品３〕 ２００時間
〔実施例品４〕 ２時間
〔実施例品５〕 ２時間

【0041】

［研磨レートＰＲの測定方法］
研磨加工試験前後のＳｉＣウエハーの質量差を、化学天秤を用いて求め、既知のＳｉＣウエハーの密度および研磨面の表面積から研磨量（磨耗厚み）を求め、その研磨量を研磨時間で除することで、研磨レートＰＲ（ｎｍ／ｈ）を算出した。

【0042】

［表面粗さＳａ測定方法］
研磨加工試験後のＳｉＣウエハーの研磨面の表面プロファイルを、白色干渉顕微鏡（日立ハイテク社ＶＳ－１３３０）を用いて表面粗さＳａを測定し、ＩＳＯ２５１７８で規定された算術平均表面粗さＳａを算出した。

【0043】

［スクラッチ個数の測定方法］
ＳｉＣウエハーの研磨面において、共焦点微分緩衝顕微鏡（レーザーテック社 ＯＰＴＥＬＩＣＳ ＨＹＢＲＩＤ）を用いてウエハー前面を観察し、装備されたスクラッチ傷判定ソフトで検出された傷を１個として計数した。

【0044】

図６には、実施例品１～５、及び比較例品１～２を用いた場合の研磨試験結果（研磨レートＰＲ（ｎｍ／ｈ）と、研磨面の表面粗さＳａ（ｎｍ））と、スクラッチの個数（ｃｏｕｎｔ）とが、それぞれ示されている。その研磨結果では、実施例品１～５は、比較例品１～２に比較して高い研磨レートＰＲ（ｎｍ／ｈ）が得られている。また、実施例品１～５は、比較例品１～２に比較して良好な表面粗さＳａが得られている。ＳｉＣウエハーは、気泡のエッジで支えられた状態で研磨されるが、実施例品１～５は、微細な気孔であるので、多くのエッジで支えられることが、上記の研磨結果が得られた原因であると考えられる。

【0045】

［研磨試験２］
図７の実施例品３を、図１に示す平面研磨装置１０と同様に構成された装置に適用し、研磨時間以外は研磨試験１の試験条件と同じ条件下で４インチφのＳｉＣウエハーを研磨し、研磨時間の経過毎に、研磨レートＰＲ（ｎｍ／ｈ）、研磨面の表面粗さＳａ（ｎｍ）、及びスクラッチの個数（ｃｏｕｎｔ）を、２００時間経過するまで２２回測定した。

【0046】

図１１は、その２２回の測定により得られた、研磨レートＰＲ（ｎｍ／ｈ）、研磨面の表面粗さＳａ（ｎｍ）、及びスクラッチの個数（ｃｏｕｎｔ）を示している。図１２は、ＳｉＣウエハーの研磨中における研磨レートＰＲの変化を示す折れ線グラフである。図１３は、ＳｉＣウエハーの研磨中における表面粗さＳａの変化を示す折れ線グラフである。図１４は、ＳｉＣウエハーの研磨中におけるスクラッチの個数の変化を示す折れ線グラフである。図１２から図１４において、○印は実施例品３、△印は比較例品１、□印は比較例品２の値を示している。

【0047】

図１２に示すように、実施例品３は、比較例品１よりも高い研磨レートＰＲを示しつつ、略一定の値で推移している。比較例品２の研磨レートＰＲは、総体的に低く、且つ研磨時間の経過と共に低下し、７０時間で毛羽立ちが発生すると共にパッドの周囲が欠けて、研磨が不能となった。比較例品２のポリエステル繊維（不織布）は、強酸化剤に対して耐性が低いと考えられる。

【0048】

図１３に示すように、実施例品３は、比較例品１よりも低い表面粗さＳａを示しつつ、略一定の値で推移している。比較例品１の表面粗さＳａは周期的変化があり、比較例品２の表面粗さＳａは、研磨時間の経過と共に上昇し、７０時間で研磨不能となっている。

【0049】

図１４に示すように、実施例品３は、比較例品１よりもスクラッチ数が少なく、一定の値（「０」値）で推移している。比較例品１のスクラッチ数は周期的に増加する変化があり、比較例品２のスクラッチ数は、研磨時間の経過と共に上昇し、７０時間で研磨不能となっている。

【0050】

上述のように、本実施例の樹脂多孔体１７によれば、母材樹脂が酸化剤耐性及び摩耗耐性が高いＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）樹脂、又はＰＶＤＦ－ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデン８０％と六フッ化プロピレン２０％の共重合体）樹脂であり、母材樹脂内に形成された微細気孔の大きさが２～２０μｍであるので、樹脂多孔体１７であるので、難研磨ウエハーをＣＭＰ法により研磨する際に用いられる再にの研磨に際して、機械的に研磨を促進する樹脂製の研磨パッドと、化学的に研磨を促進する研磨液とを使用して研磨するＣＭＰ法による研磨に用いられる化合物半導体研磨パッドの母材樹脂として用いられる場合には、スクラッチ傷がなく、研磨レートと表面粗さを長時間維持できる化合物半導体研磨パッドが得られる。

【0051】

本実施例の樹脂多孔体１７は大きさが２～２０μｍである微細気孔を有するので、その樹脂多孔体１７が適用された研磨パッド１８によれば、過マンガン酸系強酸化剤を含む研磨液を用いたＣＭＰ法による難研磨化合物半導体ウエハーの研磨に用いられると、スクラッチ傷がなく、研磨レートと表面粗さを長時間維持できる。

【0052】

上述のように、本実施例の研磨パッド１８を構成する樹脂多孔体１７の製造方法には、酸化剤耐性及び摩耗耐性が高い母材樹脂を、常温（１０～３０℃）に融点を有し且つ水に溶解可能な高融点有機溶剤に溶融させて溶融体を得る溶融体作成工程Ｐ１と、溶融体を薄板状に成形して薄板状成形体を得る成形工程Ｐ２と、薄板状成形体を高融点有機溶剤の融点より低温の冷水中に放置して、薄板状成形体中に高融点有機溶剤を微細に析出させる析出工程Ｐ３と、析出工程Ｐ３を経た薄板状成形体を冷水の温度及び高融点有機溶剤の融点よりも高温の温水中に放置して、薄板状成形体中に微細に析出した高融点有機溶剤の固体を水に置換する置換工程Ｐ４と、薄板状成形体中から水分が無くなるまで薄板状成形体を乾燥する乾燥工程Ｐ５と、が含まれる。これにより、研磨パッド１８を構成する樹脂多孔体は、強酸化剤に対する耐性が高いＰＥＳ樹脂から構成され、そのＰＥＳ樹脂内には微細な気孔が形成されているので、難研磨ウエハーの研磨において、スクラッチ傷がなく、研磨レートＰＲと表面粗さＳａとを長時間維持できる。

【0053】

本実施例の母材樹脂は、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）樹脂、又はＰＶＤＦ－ＨＦＰ（ポリフッ化ビニリデン８０％と六フッ化プロピレン２０％の共重合体）樹脂であるので、酸化剤耐性及び摩耗耐性が高い樹脂多孔体が得られる。

【0054】

本実施例の高融点有機溶剤は、２４．６℃の融点を有する２－ピロリドン、又は、１８．４℃の融点を有するＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）である。これにより、析出工程Ｐ３では、薄板状成形体が高融点有機溶剤の融点より低温の冷水中に放置されることで、薄板状成形体中に高融点有機溶剤の固体を微細に析出させることができる。

【0055】

本実施例の高融点有機溶剤は、水に拡散し、且つＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）樹脂及びＰＶＤＦ－ＨＦＰ樹脂を溶解する溶剤である。これにより、析出工程Ｐ３を経た薄板状成形体を冷水の温度及び高融点有機溶剤の融点よりも高温の温水中に放置して、薄板状成形体中に微細に析出した高融点有機溶剤の固体を水に置換することができる。

【0056】

本実施例では、析出工程Ｐ３は、薄板状成形体を５～１０℃の冷水中に放置するものであり、置換工程Ｐ４は、析出工程Ｐ３を経た薄板状成形体を、高融点有機溶剤の融点より充分に高い４０～６０℃の温水中に放置するものである。これにより、薄板状成形体中に高融点有機溶剤の固体を微細に析出させることができた後、薄板状成形体中に析出した高融点有機溶剤の固体が温水中において水と置換される。

【0057】

本実施例の樹脂多孔体は、２～２０μｍ、好適には２～１０μｍの平均径を有する微細気孔を有するものである。これにより、樹脂多孔体から成る研磨パッド１８によるワーク１６の研磨において、多数の微細気孔のエッジが研磨メカニズムに寄与するためスクラッチ傷が入り難く、研磨レートＰＲと表面粗さＳａとが好適に得られる利点がある。

【0058】

本実施例の研磨パッド１８は、５４．３～６５．１体積％の気孔と、３４．９～４５．７体積％のＰＥＳ樹脂と、３４．０～５４．０のデュロメータ硬度とを有するものであることから、スクラッチ傷がなく、研磨レートＰＲと表面粗さＳａを長時間維持できる。

【0059】

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、更に別の態様においても実施される。

【0060】

たとえば、前述の実施例の研磨液ＰＦは、砥粒を含まないものであったが、砥粒を含むものであっても差し支えない。

【0061】

また、前述の実施例の研磨液ＰＦは、過マンガン酸カリウム（ＫＭｎＯ_４）等の過マンガン酸系強酸化剤が添加されたものであったが、他の強酸化剤が添加されていてもよい。

【0062】

また、前述の実施例の研磨パッド１８は、砥粒を含まないものであったが、砥粒を包含するものであってもよい。

【0063】

また、前述の実施例の樹脂多孔体は研磨パッド１８に用いられていたが、他の用途、たとえば、研磨盤において化合物半導体ウエハーを固定する水貼パッド、合成皮革、防振シート、吸音材、吸水保水体、燃料電池のセパレータや分離膜等として使用されるものであってもよい。

【0064】

なお、上述したのはあくまでも一実施形態であり、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で当業者の知識に基づいて種々変更、改良を加えた態様で実施することができる。

【符号の説明】

【0065】

１６：ワーク（難研磨化合物半導体ウエハー）
１７：樹脂多孔体
１８：研磨パッド（樹脂多孔体から構成された化合物半導体研磨パッド）
ＰＦ：研磨液

【要約】

【課題】微細気孔を有する樹脂多孔体、化合物半導体研磨パッド、及びその樹脂多孔体のの製造方法を提供する。
【解決手段】樹脂多孔体の製造方法は、母材樹脂を常温に融点を有する高融点有機溶剤に溶融させて溶融体を得る溶融体作成工程Ｐ１と、溶融体を薄板状に成形して薄板状成形体を得る成形工程Ｐ２と、薄板状成形体を高融点有機溶剤の融点より低温の冷水中に放置して、薄板状成形体中に高融点有機溶剤を微細に析出させる析出工程Ｐ３と、析出工程Ｐ３を経た薄板状成形体を冷水の温度及び高融点有機溶剤の融点よりも高温の温水中に放置して、薄板状成形体中に析出した高融点有機溶剤の固体を水に置換する置換工程Ｐ４と、薄板状成形体中から水分が無くなるまで薄板状成形体を乾燥する乾燥工程Ｐ５と、を含む。
【選択図】図３

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】