JP2001239455A - 研磨パッドの製造方法 - Google Patents
研磨パッドの製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】耐摩耗性、耐薬品性に優れた微細で均一な発泡
体でなる耐久性に優れた研磨パッドの製造方法を提供す
ること。 【解決手段】熱可塑性樹脂と化学発泡剤を加熱状態で混
練し、加熱状態を維持したまま予め加熱された平板状金
型に充填し、加圧成形した後脱圧して発泡せしめ、次い
で冷却金型で冷却させて得た熱可塑性樹脂発泡体を、所
定形状に加工する。
体でなる耐久性に優れた研磨パッドの製造方法を提供す
ること。 【解決手段】熱可塑性樹脂と化学発泡剤を加熱状態で混
練し、加熱状態を維持したまま予め加熱された平板状金
型に充填し、加圧成形した後脱圧して発泡せしめ、次い
で冷却金型で冷却させて得た熱可塑性樹脂発泡体を、所
定形状に加工する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面研磨、特に半
導体ウェハーの平坦化や配線形成に用いる機械的な作用
と化学的な作用との組み合わせにより研磨する方法(以
下、ＣＭＰ法という)に用いられる研磨パッドに関す
る。
導体ウェハーの平坦化や配線形成に用いる機械的な作用
と化学的な作用との組み合わせにより研磨する方法(以
下、ＣＭＰ法という)に用いられる研磨パッドに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウェハーは、その集積密度の高密
度化による多層化に伴い、表面を平坦に仕上げすること
が重要になってきており、その為に半導体ウェハーの表
面をＣＭＰ法で研磨することが行われるようになってき
ている。この方法は、回転する円盤等にシート状の研磨
パッドを装着し、この研磨パッドと半導体ウェハーの間
に研磨剤と化学成分からなるスラリーを供給しながら研
磨を行うものである。この研磨に用いられる研磨パッド
としては、不織布にポリウレタンを含浸させたものや、
発泡ポリウレタンからなるものが一般的である。
度化による多層化に伴い、表面を平坦に仕上げすること
が重要になってきており、その為に半導体ウェハーの表
面をＣＭＰ法で研磨することが行われるようになってき
ている。この方法は、回転する円盤等にシート状の研磨
パッドを装着し、この研磨パッドと半導体ウェハーの間
に研磨剤と化学成分からなるスラリーを供給しながら研
磨を行うものである。この研磨に用いられる研磨パッド
としては、不織布にポリウレタンを含浸させたものや、
発泡ポリウレタンからなるものが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
不織布にポリウレタンを含浸させたものや、発泡ポリウ
レタンからなる研磨パッドには種々の問題があった。通
常ＣＭＰ法における研磨プロセスでは、微粒子状シリカ
を水に分散させｐＨ１０〜１２としたシリカスラリーが
用いられる。しかしながら、ポリウレタン樹脂は耐アル
カリ性に難があり、ポリウレタンの研磨表面の劣化、ま
たは変質が早期に起こり、短時間で寿命が尽きしばしば
研磨パッドを交換しなければならずコスト高になるとい
う問題があった。本発明はかかる状況に鑑みなされたも
ので、耐摩耗性、耐薬品性に優れ、微細で均一な発泡体
からなる耐久性に優れた研磨パッドの製造方法を提供す
ることを目的とする。
不織布にポリウレタンを含浸させたものや、発泡ポリウ
レタンからなる研磨パッドには種々の問題があった。通
常ＣＭＰ法における研磨プロセスでは、微粒子状シリカ
を水に分散させｐＨ１０〜１２としたシリカスラリーが
用いられる。しかしながら、ポリウレタン樹脂は耐アル
カリ性に難があり、ポリウレタンの研磨表面の劣化、ま
たは変質が早期に起こり、短時間で寿命が尽きしばしば
研磨パッドを交換しなければならずコスト高になるとい
う問題があった。本発明はかかる状況に鑑みなされたも
ので、耐摩耗性、耐薬品性に優れ、微細で均一な発泡体
からなる耐久性に優れた研磨パッドの製造方法を提供す
ることを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、熱可
塑性樹脂と化学発泡剤を発泡剤の分解温度以下で混練
し、加熱状態を維持したまま、予め加熱された平板状金
型に充填し、加圧成形した後金型を開放して発泡せし
め、次いで冷却金型で冷却させて得た熱可塑性樹脂発泡
体を、所定形状に加工することを特徴とする研磨パッド
の製造方法に関する。
塑性樹脂と化学発泡剤を発泡剤の分解温度以下で混練
し、加熱状態を維持したまま、予め加熱された平板状金
型に充填し、加圧成形した後金型を開放して発泡せし
め、次いで冷却金型で冷却させて得た熱可塑性樹脂発泡
体を、所定形状に加工することを特徴とする研磨パッド
の製造方法に関する。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明において用いられる熱可塑
性樹脂としては、ＰＭＭＡ等のアクリル樹脂、ＡＢＳ樹
脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミ
ド樹脂、ポリアセタール樹脂、ＰＰＯ樹脂、ＰＰＳ樹脂
およびＥＰＤＭ樹脂、ＳＥＢＳ樹脂等の熱可塑性エラス
トマー樹脂があげられ、これら単独あるいは併用して用
いることができる。これら熱可塑性樹脂のうち、７０〜
１００℃の軟化点を有するアクリル樹脂やＡＢＳ樹脂を
主体として得た研磨パッドは耐摩耗性、耐薬品性、耐久
性等に優れており好ましい。また、発泡剤としては、ア
ゾジカルボンアミド等のアゾ化合物、ジニトロソペンタ
メチレンテトラミン等のニトロソ化合物、ｐ−トルエン
スルホニルヒドラジド等のヒドラジン誘導体、重炭酸ソ
ーダ等の重炭酸塩等の化学発泡剤を樹脂によって使い分
けることによって微細で独立気泡の発泡体を得ることが
できる。発泡剤の配合量としてはベース樹脂１００重量
部に対し０．５〜２重量部、好ましくは１〜１．５重量
部とすることにより発泡倍率が１．５〜２である発泡体
を得る。
性樹脂としては、ＰＭＭＡ等のアクリル樹脂、ＡＢＳ樹
脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミ
ド樹脂、ポリアセタール樹脂、ＰＰＯ樹脂、ＰＰＳ樹脂
およびＥＰＤＭ樹脂、ＳＥＢＳ樹脂等の熱可塑性エラス
トマー樹脂があげられ、これら単独あるいは併用して用
いることができる。これら熱可塑性樹脂のうち、７０〜
１００℃の軟化点を有するアクリル樹脂やＡＢＳ樹脂を
主体として得た研磨パッドは耐摩耗性、耐薬品性、耐久
性等に優れており好ましい。また、発泡剤としては、ア
ゾジカルボンアミド等のアゾ化合物、ジニトロソペンタ
メチレンテトラミン等のニトロソ化合物、ｐ−トルエン
スルホニルヒドラジド等のヒドラジン誘導体、重炭酸ソ
ーダ等の重炭酸塩等の化学発泡剤を樹脂によって使い分
けることによって微細で独立気泡の発泡体を得ることが
できる。発泡剤の配合量としてはベース樹脂１００重量
部に対し０．５〜２重量部、好ましくは１〜１．５重量
部とすることにより発泡倍率が１．５〜２である発泡体
を得る。
【０００６】また、樹脂の種類等によっては、ラジカル
発生剤を用いて架橋増粘させることにより微細発泡しや
すい場合もある。ラジカル発生剤としては、例えばベン
ゾイルパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイ
ド、ｔ−ブチルパーベンゾエート、ジクミルパーオキサ
イド、キュメンハイドロパーオキサイド、ｔ−ブチルハ
イドロパーオキサイド等の有機過酸化物が用いられる。
これらラジカル発生剤の配合量はベース樹脂１００重量
部に対し０．２〜３重量部、更に好ましくは０．５〜
１．５重量部である。
発生剤を用いて架橋増粘させることにより微細発泡しや
すい場合もある。ラジカル発生剤としては、例えばベン
ゾイルパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイ
ド、ｔ−ブチルパーベンゾエート、ジクミルパーオキサ
イド、キュメンハイドロパーオキサイド、ｔ−ブチルハ
イドロパーオキサイド等の有機過酸化物が用いられる。
これらラジカル発生剤の配合量はベース樹脂１００重量
部に対し０．２〜３重量部、更に好ましくは０．５〜
１．５重量部である。
【０００７】また、微細、均一発泡のために、核剤の使
用が好ましく、シリカ、タルク、カオリンクレー、アル
ミナ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等が使
用できるが、これに限定されるものではなく、最大粒径
１μｍ以下の無機質粒子であれば用いることができる。
これら核剤はベース樹脂１００重量部に対し０．５〜１
０ 重量部、更に好ましくは１〜５重量部配合すること
により微細で均一な気泡を有する発泡体が得られる。そ
の他必要に応じ安定剤、可塑化剤、着色剤等を配合して
もよい。
用が好ましく、シリカ、タルク、カオリンクレー、アル
ミナ、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム等が使
用できるが、これに限定されるものではなく、最大粒径
１μｍ以下の無機質粒子であれば用いることができる。
これら核剤はベース樹脂１００重量部に対し０．５〜１
０ 重量部、更に好ましくは１〜５重量部配合すること
により微細で均一な気泡を有する発泡体が得られる。そ
の他必要に応じ安定剤、可塑化剤、着色剤等を配合して
もよい。
【０００８】本発明においては、熱可塑性樹脂に化学発
泡剤を、化学発泡剤の分解温度以下でミキシングロール
等で加熱しつつ混練する。混練物が冷却しない内に、あ
らかじめ成形温度近くに加熱した一定の深さの窪みを形
成した平板状金型に充填し、仮名型を火ね金型を密閉し
て十分昇温させた後金型を開き脱圧する。脱圧によって
熱可塑性樹脂は一気に発泡し膨張する。続いて、膨張し
た熱可塑性樹脂を室温の冷却用金型に導き、その表面を
軽く押圧して整形しつつ冷却する。冷却によって熱可塑
性樹脂の発泡シートが得られる。発泡シートは必要な厚
さにスライスまたは研削することによって研磨パッドに
仕上げる。混練する温度は、用いる樹脂や発泡剤の種類
により異なるが、アクリル樹脂を例にとると１４０〜１
６０℃であり、成形温度は１６０〜１８０℃である。こ
のとき混練した混練物を一旦冷却したものからは良好な
発泡シートは得られない。
泡剤を、化学発泡剤の分解温度以下でミキシングロール
等で加熱しつつ混練する。混練物が冷却しない内に、あ
らかじめ成形温度近くに加熱した一定の深さの窪みを形
成した平板状金型に充填し、仮名型を火ね金型を密閉し
て十分昇温させた後金型を開き脱圧する。脱圧によって
熱可塑性樹脂は一気に発泡し膨張する。続いて、膨張し
た熱可塑性樹脂を室温の冷却用金型に導き、その表面を
軽く押圧して整形しつつ冷却する。冷却によって熱可塑
性樹脂の発泡シートが得られる。発泡シートは必要な厚
さにスライスまたは研削することによって研磨パッドに
仕上げる。混練する温度は、用いる樹脂や発泡剤の種類
により異なるが、アクリル樹脂を例にとると１４０〜１
６０℃であり、成形温度は１６０〜１８０℃である。こ
のとき混練した混練物を一旦冷却したものからは良好な
発泡シートは得られない。
【０００９】
【実施例】以下に実施例により本発明の実施態様を説明
する。 実施例１ アクリル樹脂(住友化学工業（株）製、商品名：スミペ
ックスＫ７１４)６０重量部、ＳＥＢＳ樹脂(旭化成工業
（株）製、商品名：タフテックＭ１９１３)４０重量
部、ジクミルパーオキサイド(日本油脂（株）製、商品
名：パークミルＤ)１重量部、発泡剤(アゾジカルボンア
ミド、永和化成工業（株）製、商品名：ビニホールＡＣ
＃１)１重量部、タルク２重量部をミキシングロールを
用い、１５０℃で５分間混練した。続いて、混練物を冷
却することなく、１７０℃の熱プレスにセットした高さ
２ｍｍ、３０ｃｍ角のスペーサ枠を有する平板金型に投
入し、５５ＭＰａで加圧しつつ３分間加熱した。加熱後
迅速に金型を開き、脱圧することによって十分発泡せし
めた。発泡後、得られた発泡シートを２０℃の平型で
４．５ＭＰａで加圧しつつ冷却して、厚さ３ｍｍの発泡
シートを得た。得られた発泡シートを研削機で厚さ２ｍ
ｍまで研削してから、フライス盤を用いて巾１ｍｍ、深
さ１ｍｍ、ピッチ１２ｍｍの格子状溝を設け、さらに２
００ｍｍφの円盤状に加工して研磨パッドを作成した。
図１にパッド表面の電子顕微鏡写真を示すが、平均気泡
径は約６０μｍで均一に発泡している。日本エンギス
（株）製ラッピングマシーン（商品名：ＩＭＰＴＥＣ
１０ＤＶＴ）に装着し、荷重０．４５ＭＰａ、回転数６
０ｒｐｍ、２分間研磨、２分間ドレッシングの条件で、
ヒュームドシリカを１２重量％含有し、ｐＨ１１のシリ
カスラリーを使ってシリコンウエハに形成したシリコン
熱酸化膜の研磨試験をおこなった結果、研磨速度は１１
４ｎｍ／分であった。また、寿命としての研磨速度が８
０％以下になる研磨回数は２００回以上であった。
する。 実施例１ アクリル樹脂(住友化学工業（株）製、商品名：スミペ
ックスＫ７１４)６０重量部、ＳＥＢＳ樹脂(旭化成工業
（株）製、商品名：タフテックＭ１９１３)４０重量
部、ジクミルパーオキサイド(日本油脂（株）製、商品
名：パークミルＤ)１重量部、発泡剤(アゾジカルボンア
ミド、永和化成工業（株）製、商品名：ビニホールＡＣ
＃１)１重量部、タルク２重量部をミキシングロールを
用い、１５０℃で５分間混練した。続いて、混練物を冷
却することなく、１７０℃の熱プレスにセットした高さ
２ｍｍ、３０ｃｍ角のスペーサ枠を有する平板金型に投
入し、５５ＭＰａで加圧しつつ３分間加熱した。加熱後
迅速に金型を開き、脱圧することによって十分発泡せし
めた。発泡後、得られた発泡シートを２０℃の平型で
４．５ＭＰａで加圧しつつ冷却して、厚さ３ｍｍの発泡
シートを得た。得られた発泡シートを研削機で厚さ２ｍ
ｍまで研削してから、フライス盤を用いて巾１ｍｍ、深
さ１ｍｍ、ピッチ１２ｍｍの格子状溝を設け、さらに２
００ｍｍφの円盤状に加工して研磨パッドを作成した。
図１にパッド表面の電子顕微鏡写真を示すが、平均気泡
径は約６０μｍで均一に発泡している。日本エンギス
（株）製ラッピングマシーン（商品名：ＩＭＰＴＥＣ
１０ＤＶＴ）に装着し、荷重０．４５ＭＰａ、回転数６
０ｒｐｍ、２分間研磨、２分間ドレッシングの条件で、
ヒュームドシリカを１２重量％含有し、ｐＨ１１のシリ
カスラリーを使ってシリコンウエハに形成したシリコン
熱酸化膜の研磨試験をおこなった結果、研磨速度は１１
４ｎｍ／分であった。また、寿命としての研磨速度が８
０％以下になる研磨回数は２００回以上であった。
【００１０】実施例２ ＡＢＳ樹脂(東レ（株）製、商品名：トヨラック２５０)
７０重量部、ＳＥＢＳ樹脂(旭化成工業（株）製、商品
名：タプテックＭ１９１３)３０重量部を用いる他は実
施例１と同じ方法で研磨パッドを作成した。図２にパッ
ド表面の電子顕微鏡写真を示すが、平均気泡径は約１０
０μｍで均一に発泡している。実施例１と同じ方法でシ
リコン熱酸化膜の研磨テストを行った結果、研磨速度は
１０１ｎｍ／分であり、寿命は２００回以上であった。
７０重量部、ＳＥＢＳ樹脂(旭化成工業（株）製、商品
名：タプテックＭ１９１３)３０重量部を用いる他は実
施例１と同じ方法で研磨パッドを作成した。図２にパッ
ド表面の電子顕微鏡写真を示すが、平均気泡径は約１０
０μｍで均一に発泡している。実施例１と同じ方法でシ
リコン熱酸化膜の研磨テストを行った結果、研磨速度は
１０１ｎｍ／分であり、寿命は２００回以上であった。
【００１１】比較例１ 実施例１と同じ混練物を室温(３０℃以下)まで冷却した
後、あらかじめ成形温度に加熱した平板金型に投入し、
３分間予熱後、５５ＭＰａで加圧しつつ３分間加熱し
た。以降は実施例１と同じ方法で研磨パッドを作成し
た。図３にパッド表面の電子顕微鏡写真を示すが、平均
気泡径は約２５０μｍで発泡は不均一である。実施例１
と同じ方法でシリコン熱酸化膜の研磨テストを行った結
果、研磨速度は４２ｎｍ／分であり、寿命は２００回以
上であった。
後、あらかじめ成形温度に加熱した平板金型に投入し、
３分間予熱後、５５ＭＰａで加圧しつつ３分間加熱し
た。以降は実施例１と同じ方法で研磨パッドを作成し
た。図３にパッド表面の電子顕微鏡写真を示すが、平均
気泡径は約２５０μｍで発泡は不均一である。実施例１
と同じ方法でシリコン熱酸化膜の研磨テストを行った結
果、研磨速度は４２ｎｍ／分であり、寿命は２００回以
上であった。
【００１２】比較例２ 従来公知のポリウレタン樹脂を用い、ＲＩＭ成形により
厚さ３ｍｍ、３０ｃｍ角の発泡シートを成形した後、実
施例１と同じ方法で研磨パッドを作成した。図４にパッ
ド表面の電子顕微鏡写真を示すが、平均気泡径は約８０
μｍであった。実施例１と同じ方法でシリコン熱酸化膜
の研磨テストを行った結果、研磨速度は９０ｎｍ／分で
あり、寿命は１２０回であった。
厚さ３ｍｍ、３０ｃｍ角の発泡シートを成形した後、実
施例１と同じ方法で研磨パッドを作成した。図４にパッ
ド表面の電子顕微鏡写真を示すが、平均気泡径は約８０
μｍであった。実施例１と同じ方法でシリコン熱酸化膜
の研磨テストを行った結果、研磨速度は９０ｎｍ／分で
あり、寿命は１２０回であった。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明によれば、
ポリウレタン樹脂のようにスラリー液に接触する部分の
劣化、変質もなく、均一、微細に発泡した熱可塑性樹脂
からなる研磨パッドを提供することができる。
ポリウレタン樹脂のようにスラリー液に接触する部分の
劣化、変質もなく、均一、微細に発泡した熱可塑性樹脂
からなる研磨パッドを提供することができる。
【図１】実施例１で得られた研磨パッドの研磨面の電子
顕微鏡写真。
顕微鏡写真。
【図２】実施例２で得られた研磨パッドの研磨面の電子
顕微鏡写真。
顕微鏡写真。
【図３】比較例１で得られた研磨パッドの研磨面の電子
顕微鏡写真。
顕微鏡写真。
【図４】比較例２で得られた研磨パッドの研磨面の電子
顕微鏡写真。
顕微鏡写真。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｌ 55/02 Ｃ０８Ｌ 55/02 Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２２ Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２２Ｆ (72)発明者 小瀬 良治 茨城県下館市大字五所宮1150番地 日立化 成工業株式会社五所宮事業所内 Ｆターム(参考） 3C058 AA09 4F071 AA15 AA20 AA33 AA51 AA54 AA61 AB21 AC12 AC13 AE01 DA08 DA13 DA20 4F074 AA09D AA17 AA24 AA33D AA48 AA71 AA77 AA87 BA03 BA13 BA16 BA17 BB01 CA23 CC03X CC04X CC32X CC32Y CC34X CC36Y DA02 DA47 DA56 4J002 BB031 BB121 BG061 BN151 BP011 CB001 CH071 CL001 CN011 DE206 EK007 EQ016 EQ026 EU186 EV226 FD140 FD326 GQ05
Claims (2)
- 【請求項１】熱可塑性樹脂と化学発泡剤を発泡剤の分解
温度以下で混練し、加熱状態を維持したまま、予め加熱
された平板状金型に充填し、成形した後金型を開放して
発泡せしめ、次いで冷却金型で冷却させて得た熱可塑性
樹脂発泡体を、所定形状に加工することを特徴とする研
磨パッドの製造方法。 - 【請求項２】熱可塑性樹脂がアクリル樹脂またはＡＢＳ
樹脂を主体とするものである請求項１に記載の研磨パッ
ドの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000053483A JP2001239455A (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | 研磨パッドの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000053483A JP2001239455A (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | 研磨パッドの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001239455A true JP2001239455A (ja) | 2001-09-04 |
Family
ID=18574862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000053483A Pending JP2001239455A (ja) | 2000-02-29 | 2000-02-29 | 研磨パッドの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001239455A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014065119A (ja) * | 2012-09-26 | 2014-04-17 | Fujibo Holdings Inc | 研磨パッド用シート、研磨パッド及びその製造方法、並びに研磨方法 |
| JP2022056422A (ja) * | 2020-09-29 | 2022-04-08 | エスケーシー ソルミックス カンパニー，リミテッド | 研磨パッド、研磨パッドの製造方法およびこれを用いた半導体素子の製造方法 |
-
2000
- 2000-02-29 JP JP2000053483A patent/JP2001239455A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014065119A (ja) * | 2012-09-26 | 2014-04-17 | Fujibo Holdings Inc | 研磨パッド用シート、研磨パッド及びその製造方法、並びに研磨方法 |
| JP2022056422A (ja) * | 2020-09-29 | 2022-04-08 | エスケーシー ソルミックス カンパニー，リミテッド | 研磨パッド、研磨パッドの製造方法およびこれを用いた半導体素子の製造方法 |
| CN114310656A (zh) * | 2020-09-29 | 2022-04-12 | Skc索密思株式会社 | 抛光垫、抛光垫的制造方法及半导体器件的制造方法 |
| JP7286228B2 (ja) | 2020-09-29 | 2023-06-05 | エスケー エンパルス カンパニー リミテッド | 研磨パッド、研磨パッドの製造方法およびこれを用いた半導体素子の製造方法 |
| CN114310656B (zh) * | 2020-09-29 | 2024-03-08 | Sk恩普士有限公司 | 抛光垫、抛光垫的制造方法及半导体器件的制造方法 |
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