JP4532077B2

JP4532077B2 - 仕上げ研磨用研磨布

Info

Publication number: JP4532077B2
Application number: JP2003086812A
Authority: JP
Inventors: 恵司山本; 健一安在; 憲一井上; 祝島本; 美奈子石倉
Original assignee: Nitta Haas Inc
Current assignee: Nitta DuPont Inc
Priority date: 2003-03-27
Filing date: 2003-03-27
Publication date: 2010-08-25
Anticipated expiration: 2023-03-27
Also published as: JP2004291155A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、仕上げ研磨用の研磨布に関し、更に詳しくは、シリコンウェハなどの半導体ウェハの仕上げ研磨に好適な仕上げ研磨用研磨布に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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、ウエハの外周部を面取りする面取り工程と、ウエハを平面化するラッピング工程と、ウエハに残留する加工歪を除去するエッチング工程と、ウエハ表面を鏡面化する鏡面研磨工程と、研磨されたウエハを洗浄する洗浄工程とを含む。
【０００３】
ウエ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。
【０００４】
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剤を供給しながらスエード調の研磨布を用いて行われる。
【０００５】
スエード調の研磨布は、図１の概略断面図に示されるように、天然繊維、再生繊維または合成繊維からなる編織布または不織布、あるいは、これらにポリウレタンエラストマー等の樹脂またはスチレンブタジエンゴム、ニトリルブタジエンゴム等のゴム状物質を充填して得られる基体１に、ポリウレタンエラストマーの溶液を塗布し、これを凝固液で処理し湿式凝固して多孔質銀面層を形成せしめ、水洗乾燥後、該銀面層表面を研削してナップ層２を形成することにより得られるものである。
【０００６】
例えば、シリコンウェハの上記仕上げ研磨において要求される品質の一つとして、ヘイズがある。このヘイズは、ＰＶ（Peak to Valley）値が１０ｎｍ以下、数〜数十ｎｍの周期の極めて微細な凹凸とされている。
【０００７】
近年、半導体デバイスの高集積化、デザインルールの微細化に伴って、精密で精緻な回路パターンの線描を可能にするために、表面粗さの要求精度は、益々厳しくなっており、上述のヘイズの改善も要求されている。
【０００８】
かかるヘイズは、上述のように、極めて微細な凹凸であって、上述のコロイダルシリカ等の粒子のサイズが影響していると考えられており、ヘイズなどの改善を目的した研磨液および研磨方法も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
しかしながら、上述のコロイダルシリカ等の粒子のサイズを小さくしてヘイズの改善を図ろうとしても、小粒子のコロイダルシリカは、非常に不安定で凝集が起こり易く、粒子径の制御が困難であるという問題がある。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１１−１４０４２７号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、本発明は、以上のような点に鑑みて為されたものであって、従来、難しいと考えられていた仕上げ研磨用研磨布によって、半導体ウェハなどの被研磨物の表面粗さ、特にヘイズを改善することを解決すべき課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本件発明者は、実験等に基づき、鋭意研究した結果、仕上げ研磨用研磨布の表面粗さを規定することによって、被研磨物のヘイズを改善できることを見出して本発明を完成した。すなわち、本発明の仕上げ研磨用研磨布は、スエード調の研磨布であって、表面粗さが、算術平均粗さ（Ｒａ）で５μm以下である。
【００１３】
１つの実施態様では、算術平均粗さ（Ｒａ）は、１μm以上である。また１つの実施態様では、算術平均粗さ（Ｒａ）が、３μm以上５μｍ以下である。さらに１つの実施態様では、シリコンウェハなどの半導体ウェハの仕上げ研磨に好適である。
【００１４】
本発明によると、表面粗さが、算術平均粗さ（Ｒａ）で５μm以下のスエード調の研磨布で半導体ウェハなどの被研磨物の仕上げ研磨を行うことで、被研磨物の表面のヘイズを改善することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の仕上げ研磨用研磨布は、スエード調の研磨布であって、例えば、基体にポリウレタンエラストマーの水混和性有機溶剤溶液を塗布し、水系凝固液で処理して基体上に多孔質銀面層を形成せしめた研磨布の銀面層表面を加工することによって得られる。
【００１６】
本発明に用いられる基体としては、綿、レーヨン、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリロニトリル等の繊維、または、これらの混合物からなる編織布や不織布、あるいは、これらにスチレンブタジエンゴム、ニトリルブタジエンゴム等のゴム状物質またはポリウレタンエラストマー等の樹脂を充填したものが挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。
【００１７】
本発明において、銀面形成用に使用されるポリウレタンエラストマーとは、一般的に、有機ジイソシアネート、ポリオール類及び鎖伸長剤から製造される。有機ジイソシアネートとしては、例えば、ジフェニルメタン−４．４’−ジイソシアネート、トリレン−２，４−ジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、ジシクロヘキシルメタン−４，４’−ジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート等、或いはこれらの混合物が挙げられるが、特にこれらに限定されるものではない。
【００１８】
また、ポリオールとしては、ポリエチレンアジペートグリコール、ポリプロピレンアジペートグリコール、ポリエチレンプロピレンアジペートグリコール、ポリブチレンアジペートグリコール、ポリエチレンプチレンアジペートグリコール、ポリペンタメチレンアジペートグリコール等のポリエステルポリオール類、或いは、ポリエチレンエーテルグリコール、ポリプロピレンエーテルグリコール、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリヘキサメチレンエーテルグリコール等のポリエーテルホリオール類、或いは、ラクトン環を開環重合したポリカプロラクトン類等の両末端に水酸基を有する分子量５００〜８，０００のグリコール、或いは、ポリヘキサメチレンカーボネート、更にはポリヘキサメチレンカーボネートと上述のポリオール類を併用し共重合させたものが挙げられる。
【００１９】
また、鎖伸長剤としては、活性水素基を含んだ低分子化合物、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ジエチレングリコール等のグリコール類、例えば、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、プロピレンジアミン、ブチレンジアミン等のジアミン類、あるいは、アミノアルコール等を挙げることができる。
【００２０】
上述のような組成からなるポリウレタンエラストマーを溶解する溶剤としては、例えば、ジメチルホルムアミド、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、エチルアセテート、ジオキサン等の水混和性有機溶剤を挙げることができるが、特にこれらに限定されるものではない。
【００２１】
上述のような組成からなるポリウレタンエラストマー溶液の配合物としては、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリアクリロニトリル、或いは配合しない物等を挙げることができる。ポリウレタンエラストマー溶液のエラストマー固形分濃度は、好ましくは１０〜４０％、更に好ましくは、１５〜３０重量％である。エラストマー固形分濃度が低すぎる場合、溶液粘度が低すぎて、溶液が基体へ過度に浸み込み、良好なる多孔質銀面層が形成されにくくなる。
【００２２】
本発明のスエード調の研磨布を製造するには、例えば、次のようにすればよい。
【００２３】
すなわち、上述のような組成に調整された銀面形成用ポリウレタンエラストマー溶液を前記基体上にロールコーター、ナイフコーター等の適宜な塗布手段を用いて、好ましくは、１５０〜１，５００ｇ／ｍ²、更に好ましくは、３００〜１，２００ｇ／ｍ²の塗布量（溶液として）になるように塗布し、次いで水或いは水とポリウレタンエラストマーの溶剤との混合液中に浸漬して湿式凝固せしめた後、脱溶剤のための水洗、乾燥をすることにより、基体面に垂直且つ均一な気孔を有する銀面層を備えたシート状物質が得られる。
【００２４】
このシート状物質の表面を、常法にて、銀面表面を穴開け研削し、通常のスエード調の磨布を得る。
【００２５】
なお、この銀面表面の研削は、従来のように１回で行ってもよいが、１回の研削量を減らして複数回に分けて行った方が、より滑らかな表面を得る上で好ましい。
【００２６】
本発明の仕上げ研磨用研磨布では、以上のようにして得られたスエード調の研磨布を、例えば、サンドペーパー、好ましくは＃３２０番手以上のサンドペーパー、更に好ましくは＃３２０〜＃６００番手のサンドペーパーを用いて、クリアランス０．５〜２．０、ラインスピード１〜１５ｍ／分、ペーパー回転数５００〜３０００ｒｐｍの条件で、表面仕上げを行う。
【００２７】
このようにサンドペーパーを用いて表面仕上げされた本発明の仕上げ研磨用研磨布の表面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）で、５μm以下であり、表面孔形状も均一で且つ断面孔形状が基体面に垂直で均一な気孔を有するスエード調研磨布である。
【００２８】
ここで、表面粗さ（Ｒａ）は、ＪＩＳＢ０６０１−１９９４に準拠して、直径が８μｍの円錐形の触針を有する接触式表面粗さ計で測定して求めた値である。すなわち、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さだけを抜き取り、この抜き取り部分の平均線の方向にＸ軸を、縦倍率の方向にＹ軸を取り、粗さ曲線をｙ＝ｆ（ｘ）で表したときに、次式で求められる値をマイクロメートル（μｍ）で表したものである。
【００２９】
【数１】

本発明の仕上げ研磨用研磨布では、この表面粗さ（Ｒａ）が、１μm以上５μm以下であるのが好ましく、より好ましくは、３μｍ以上５μｍ以下である。
【００３０】
表面粗さ（Ｒａ）が、５μｍを越えると、半導体ウェハ表面のヘイズ改善効果が認められず、１μｍ未満では、当該仕上げ研磨用研磨布の製作が困難である。
【００３１】
【実施例】
以下、実施例及び比較例により本発明を更に説明する。
【００３２】
この実施例および比較例では、市販されている一般的な仕上げ研磨用のスエード調研磨布Ａ，Ｂの２種類を使用した。このスエード調研磨布Ａは、カーボンを含有するのに対して、スエード調研磨布Ｂは、カーボンを含有していない。
【００３３】
カーボン含有のスエード調研磨布Ａと，カーボン非含有のスエード調研磨布Ｂそれぞれについて、表面仕上げを施さず、あるいは、表面仕上げの度合いを異ならせることにより、下記の表１に示されるように表面粗さ（Ｒａ）の異なる実施例および比較例を製作した。研磨布Ａ，Ｂそれぞれでは比較例１，２、実施例１としている。
【００３４】
これらの比較例１，２および実施例１それぞれについて、次のようにして研磨評価を行なった。すなわち、研磨機は、ストラボー（Ｓtrasbaugh）株式会社製の型式６ＥＣ（１プラテン−２２．５''、１ヘッド−８''）を用い、スラリー（研磨液）は、ＮＰ８０２０（希釈倍率ＮＰ８０２０：ＤＩ＝１：２０）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。
【００３５】
研磨条件は、プラテン、ヘッドともに回転数９９ｒｐｍ、スラリー流量２５０ｍｌ／ｍｉｎ、面圧１７５ｇ／ｃｍ²、研磨時間８ｍｉｎを１回とし、各実施例および各比較例について、５回の研磨をそれぞれ行った。
【００３６】
ヘイズの評価については、Ｔｅｎｃｏｒ社製Ｔｅｎｃｏｒ−ＳＰ１を用いた。この装置では、ヘイズは、ウェハ上に照射した入射光に対する散乱光の百万分率（ｐｐｍ）で示される。
【００３７】
【表１】

なお、上記表１に示されるヘイズは、前記５回の各研磨後のヘイズの平均値を示している。
【００３８】
研磨布Ａにおいて、比較例１では、その表面粗さ(Ｒａ)は６．７μｍ、ヘイズは０．０４３ｐｐｍ、比較例２では、その表面粗さ(Ｒａ)は５．２μｍ、ヘイズは０．０４５ｐｐｍ、比較例３では、その表面粗さ(Ｒａ)は４．６μｍ、ヘイズは０．０４１ｐｐｍ、実施例１では、その表面粗さ(Ｒａ)は３．３μｍ、ヘイズは０．０３２ｐｐｍを示す。
【００３９】
研磨布Ｂにおいて、比較例１では、その表面粗さ(Ｒａ)は１２．２μｍ、ヘイズは０．０４５ｐｐｍ、比較例２では、その表面粗さ(Ｒａ)は９．０μｍ、ヘイズは０．０４６ｐｐｍ、実施例１では、その表面粗さ(Ｒａ)は５．０μｍ、ヘイズは０．０３０ｐｐｍを示す。
【００４０】
図２は、横軸に1〜５の研磨回数(Ｒｕｎ)、縦軸にヘイズ(Ｈａｚｅ：ｐｐｍ)をとる研磨布Ｂについて各Ｒｕｎ毎のヘイズの推移を示している。
【００４１】
また、図３は、横軸に1〜５の研磨回数(Ｒｕｎ)、縦軸にヘイズ(Ｈａｚｅ：ｐｐｍ)をとる研磨布Ａについて各Ｒｕｎ毎のヘイズの推移を示している。
【００４２】
図２を参照して明らかであるように、研磨布Ｂの表面粗さ(Ｒａ)が５．０μｍを越える比較例１、２では共に研磨回数が増えるに伴ないヘイズが増大しているのに対して、表面粗さ(Ｒａ)が５．０μｍ以下の実施例１では研磨回数が増えてもほとんどヘイズが増大していない。
【００４３】
また、研磨布Ａについても図３に示されるように、表面粗さ(Ｒａ)が５．０μｍ以下の実施例１では、表面粗さ(Ｒａ)が５．０μｍを越える比較例１、２に比べて、研磨回数によらず、ヘイズが低減されていることが分かる。
【００４４】
このことから表面粗さ(Ｒａ)が５．０μｍ以下の場合では、研磨の回数が増えてもヘイズがそれほど増大せず、ヘイズが改善されている。
【００４５】
表１および図２，図３に示されるように、表面粗さ（Ｒａ）が、５．０μｍ以下の実施例では、ヘイズの値が大幅に低減され、その推移も、研磨回数の初回から非常に安定していることが分かる。
【００４６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、表面粗さが、算術平均粗さ（Ｒａ）で５μm以下のスエード調の研磨布で被研磨物の仕上げ研磨を行うことで、半導体ウェハなどの被研磨物の表面のヘイズを大幅に改善することができ、特に、シリコンウェハの仕上げ研磨を行うことで、シリコンウェハのヘイズを大幅に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スエード調研磨布の概略断面図である。
【図２】本発明の実施例および比較例のヘイズの推移を示す図である。
【図３】本発明の実施例および比較例のヘイズの推移を示す図である。
【符号の説明】
１基体
２ナップ層

Claims

スエード調の研磨布であって、表面粗さが、算術平均粗さ（Ｒａ）で５μm以下であることを特徴とする仕上げ研磨用研磨布。
前記算術平均粗さ（Ｒａ）が、１μm以上である請求項１に記載の仕上げ研磨用研磨布。
前記算術平均粗さ（Ｒａ）が、３μm以上５μｍ以下である請求項１または２に記載の仕上げ研磨用研磨布。
半導体ウェハの仕上げ研磨に用いるものである請求項１ないし３のいずれかに記載の仕上げ研磨用研磨布。
前記半導体ウェハが、シリコンウェハである請求項４に記載の仕上げ研磨用研磨布。