JP2008284619A - Method for manufacturing polishing pad - Google Patents

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Satoshi Maruyama
覚史 丸山
Hiroyuki Okumura
廣行 奥村
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a polishing pad (polishing layer) which is superior in its flattening characteristics, and can suppress the generation of scratches, and can perform polishing at a high polishing speed. <P>SOLUTION: A reinforcing layer formed by plating copper on a non-woven fabric or a woven fabric is preliminarily arranged in a die. Then, an Sn composite containing a metallic component including irregular shape Sn powder and/or Sn alloy powder produced by the water atomization method, thermoplastic resin such as polyurethane and/or thermoplastic elastomer, and an organic solvent is poured into the die. After that, a metallic sheet is manufactured by removing the organic solvent. Then, the metallic sheet is pressed in a hot state so as to reduce the electric resistance of the polishing sheet and so as to make its surface smooth. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、ウエハ上に金属膜が形成された半導体デバイスを平坦化して金属配線パターンを形成する工程(エレクトロケミカルメカニカルポリッシング:ECMP)において使用される研磨パッドの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a polishing pad used in a step of forming a metal wiring pattern by flattening a semiconductor device having a metal film formed on a wafer (electrochemical mechanical polishing: ECMP).

高度の表面平坦性を要求される材料の代表的なものとしては、半導体集積回路(IC、LSI)を製造するシリコンウエハと呼ばれる単結晶シリコンの円盤があげられる。シリコンウエハは、IC、LSI等の製造工程において、回路形成に使用する各種薄膜の信頼できる半導体接合を形成するために、酸化物膜や金属膜を積層・形成する各工程において、表面を高精度に平坦に仕上げることが要求される。このような研磨仕上げ工程においては、一般的に研磨パッドはプラテンと呼ばれる回転可能な支持円盤に固着され、半導体ウエハ等の加工物は研磨ヘッドに固着される。そして双方の運動により、プラテンと研磨ヘッドとの間に相対速度を発生させ、さらに砥粒を含む研磨スラリーを研磨パッド上に連続供給することにより、研磨操作が実行される。   A typical material that requires high surface flatness is a single crystal silicon disk called a silicon wafer for manufacturing a semiconductor integrated circuit (IC, LSI). Silicon wafers have a highly accurate surface in each process of stacking and forming oxide films and metal films in order to form reliable semiconductor junctions of various thin films used for circuit formation in IC and LSI manufacturing processes. It is required to finish flat. In such a polishing finishing process, a polishing pad is generally fixed to a rotatable support disk called a platen, and a workpiece such as a semiconductor wafer is fixed to a polishing head. A polishing operation is performed by generating a relative speed between the platen and the polishing head by both movements, and continuously supplying a polishing slurry containing abrasive grains onto the polishing pad.

配線用の金属膜としては、Al、W、Cuなどがある。近年、このような金属膜を研磨する方法として、エレクトロケミカルメカニカルポリッシング(ECMP)が注目されている。ECMPは、陽極であるウエハと、陰極であるプラテンとの間に電解液を介して直流電流を通電し、ウエハ表面の金属膜を電気化学的に溶解、除去する方法である。   Examples of the metal film for wiring include Al, W, and Cu. In recent years, electrochemical mechanical polishing (ECMP) has attracted attention as a method for polishing such a metal film. ECMP is a method in which a direct current is passed through an electrolytic solution between a wafer serving as an anode and a platen serving as a cathode to electrochemically dissolve and remove the metal film on the wafer surface.

ECMPで使用される研磨パッドとしては、例えば以下のものが提案されている。   As polishing pads used in ECMP, for example, the following are proposed.

特許文献1には、熱可塑性又は熱硬化性材料でできており、研磨面に溝が形成された研磨パッドであって、該溝の中に導電層が形成されているものが開示されている。   Patent Document 1 discloses a polishing pad made of a thermoplastic or thermosetting material and having a groove formed on the polishing surface, and having a conductive layer formed in the groove. .

特許文献2には、絶縁層の表面に導電性表層を裏面に導電性シートを積層した導電性研磨パッドが開示されている。導電性表層の材質としては、導電性繊維からなる不織布、織布などの導電性を有する非金属シート、又はこれらに熱硬化性樹脂やエラストマーを含浸させたものが挙げられている。   Patent Document 2 discloses a conductive polishing pad in which a conductive surface layer is laminated on the surface of an insulating layer and a conductive sheet is laminated on the back surface. Examples of the material of the conductive surface layer include non-conductive sheets made of conductive fibers such as nonwoven fabrics and woven fabrics, or those obtained by impregnating them with thermosetting resins or elastomers.

特許文献3には、ウレタン樹脂等の弾性材により形成されており、導電粒子を含有する研磨パッドが開示されている。前記導電粒子としては、Au、Ag、Pt等からなる金属膜で被覆された球状のシリコンが記載されている。   Patent Document 3 discloses a polishing pad formed of an elastic material such as urethane resin and containing conductive particles. As the conductive particles, spherical silicon coated with a metal film made of Au, Ag, Pt or the like is described.

特許文献4には、導電性を有する樹脂、樹脂に導電性材料を分散したもの、又は導電性繊維を原料とする導電性研磨パッドが開示されている。導電性を有する樹脂としては、ポリピロール、ポリアセチレンが記載されている。また、樹脂に導電性材料を分散したものについて、樹脂としては、ポリウレタン、ナイロン、ポリエステル、天然ゴム、エラストマーなどが記載されており、導電性材料としては、カーボンブラック、金属粉末、金属酸化物粉末、カーボンナノチューブなどが記載されている。   Patent Document 4 discloses a conductive polishing pad using a conductive resin, a resin in which a conductive material is dispersed, or a conductive fiber as a raw material. Polypyrrole and polyacetylene are described as the resin having conductivity. As for the resin in which a conductive material is dispersed, the resin includes polyurethane, nylon, polyester, natural rubber, elastomer, etc., and the conductive material includes carbon black, metal powder, metal oxide powder. And carbon nanotubes are described.

ここで、Cuは低抵抗化が図れること、高いエレクトロマイグレーション耐性があることなどの利点があり、次世代配線材料として期待されている。Cu配線パターンは通常ダマシン法により形成されているが、Cu膜を研磨する際に配線パターンやの密度や寸法によって配線部のオーバー加工が生じる箇所が発生する(いわゆる「シニング」)という問題を有していた。また、配線部のオーバー加工でも主として研磨パッドの弾性とスラリーの化学的効果に起因して、配線部の中央部が速く加工が進行し凹みが生じる(いわゆる「ディッシング」)という問題も有していた。   Here, Cu has advantages such as low resistance and high electromigration resistance, and is expected as a next-generation wiring material. The Cu wiring pattern is usually formed by the damascene method, but there is a problem that when the Cu film is polished, a portion where the wiring part is over-processed occurs due to the density and size of the wiring pattern (so-called “thinning”). Was. In addition, the over-processing of the wiring part also has a problem that the central part of the wiring part is rapidly processed and a dent is formed (so-called “dishing”) mainly due to the elasticity of the polishing pad and the chemical effect of the slurry. It was.

前記シニングやディッシングは、研磨層を高弾性化することによりある程度は改善できる。また、無発泡系の硬い研磨パッドを用いることも有効である。しかし、このような硬いパッドを用いた場合、Cu膜は絶縁膜に比べて柔らかいため、Cu膜面にスクラッチ(傷)が発生しやすい。   The thinning and dishing can be improved to some extent by making the polishing layer highly elastic. It is also effective to use a non-foamed hard polishing pad. However, when such a hard pad is used, since the Cu film is softer than the insulating film, scratches (scratches) are likely to occur on the Cu film surface.

また、金属膜を研磨するための研磨パッドの研磨特性としては、平坦化特性に優れ、電気抵抗が小さく、研磨速度が大きいことが要求される。   Further, the polishing characteristics of the polishing pad for polishing the metal film are required to be excellent in flattening characteristics, low in electrical resistance, and high in polishing rate.

しかしながら、従来の研磨パッドは、上記問題や要求を解決できていない。   However, the conventional polishing pad cannot solve the above problems and requirements.

特開2005−101585号公報JP 2005-101585 A 特開2005−139480号公報JP-A-2005-139480 特開2002−93758号公報JP 2002-93758 A 特開2004−111940号公報JP 2004-111940 A

本発明は、平坦化特性に優れ、スクラッチの発生を抑制でき、研磨速度が大きい研磨パッド(研磨層)を製造する方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a method for producing a polishing pad (polishing layer) that has excellent planarization characteristics, can suppress the generation of scratches, and has a high polishing rate.

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す研磨パッドの製造方法により上記目的を達成できることを見出し本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the above object can be achieved by a polishing pad manufacturing method described below, and have completed the present invention.

すなわち、本発明は、不織布又は織布に銅メッキを施した補強層を型内に設置する工程、錫粉末及び/又は錫合金粉末を含む金属成分と、熱可塑性樹脂及び/又は熱可塑性エラストマーと、有機溶媒とを含有する錫組成物を前記型に流し込み、その後有機溶媒を除去することにより金属シートを作製する工程、及び前記金属シートを熱プレスして研磨シートを作製する工程を含む研磨パッドの製造方法、に関する。   That is, the present invention includes a step of placing a reinforcing layer obtained by copper plating on a nonwoven fabric or a woven fabric, a metal component containing tin powder and / or tin alloy powder, a thermoplastic resin and / or a thermoplastic elastomer, A polishing pad including a step of pouring a tin composition containing an organic solvent into the mold and then removing the organic solvent to produce a metal sheet, and a step of hot-pressing the metal sheet to produce an abrasive sheet The manufacturing method.

本発明者らは、前記錫組成物から金属シートを作製し、該金属シートを熱プレスして加熱圧縮成形することにより、平坦化特性に優れ、スクラッチの発生を抑制でき、研磨速度の大きい研磨パッドが得られることを見出した。詳しくは、本発明の錫組成物は、錫粉末及び/又は錫合金粉末を含む金属成分を主成分としているため、研磨パッドの電気抵抗を極めて小さくすることができる。それにより通電量が大きくなり、ウエハ表面の金属膜を電気化学的に溶解、除去しやすくなるため研磨速度が大きくなる。また、従来の研磨パッドは、導電性繊維からなる不織布、樹脂に導電性材料を分散したものなどであり、導電性繊維や導電性材料は金属膜と点接触するため、研磨面に均一に電圧を掛けることが困難である。その結果、研磨速度が不均一になり平坦化特性に劣る傾向にあった。一方、本発明の錫組成物は、錫粉末及び/又は錫合金粉末を含む金属成分を主成分としているため、該錫組成物から形成された研磨パッドの研磨面は金属膜と面接触することができる。その結果、研磨面に均一に電圧を掛けることができ、研磨速度を均一にすることができるため平坦化特性が向上する。また、本発明の導電性材料である錫及び/又は錫合金は、配線用の金属膜の材料であるCuなどより柔らかいため、スクラッチの発生を効果的に抑制することができる。また、錫及び/又は錫合金は融点が低いため加工しやすく、柔軟性のある研磨パッドを製造することができる。   The inventors of the present invention have prepared a metal sheet from the tin composition, and heat-pressed the metal sheet to perform heat compression molding, thereby being excellent in flattening characteristics, suppressing generation of scratches, and polishing with a high polishing rate. It was found that a pad was obtained. Specifically, since the tin composition of the present invention contains a metal component containing tin powder and / or tin alloy powder as a main component, the electrical resistance of the polishing pad can be extremely reduced. As a result, the energization amount is increased, and the metal film on the wafer surface is easily dissolved and removed electrochemically, so that the polishing rate is increased. Also, conventional polishing pads are non-woven fabric made of conductive fibers, or conductive materials dispersed in resin, etc. Since conductive fibers and conductive materials are in point contact with the metal film, a uniform voltage is applied to the polishing surface. It is difficult to multiply. As a result, the polishing rate became non-uniform and the planarization characteristics tended to be inferior. On the other hand, since the tin composition of the present invention is mainly composed of a metal component containing tin powder and / or tin alloy powder, the polishing surface of the polishing pad formed from the tin composition is in surface contact with the metal film. Can do. As a result, a uniform voltage can be applied to the polished surface, and the polishing rate can be made uniform, so that the planarization characteristics are improved. Moreover, since the tin and / or tin alloy that is the conductive material of the present invention is softer than Cu that is the material of the metal film for wiring, the generation of scratches can be effectively suppressed. In addition, since tin and / or tin alloy has a low melting point, it is easy to process and a flexible polishing pad can be produced.

また、本発明の製造方法では、錫組成物を流し込む型内に、不織布又は織布に銅メッキを施した補強層を予め設置しておく必要がある。前記補強層を用いることにより、得られる研磨シートの強度及び柔軟性が向上し、かつ脆さを改善することができる。補強層としては、金属メッシュ、不織布又は織布なども考えられる。しかし、金属メッシュを用いた場合には、研磨層の研磨表面に電解液を保持・更新するための凹凸構造を形成する際に研磨表面にケバ立ちが生じやすく、それによりスクラッチが発生しやすくなるため好ましくない。不織布又は織布を用いた場合には、金属成分との接着性が低下し、研磨シートが脆くなったり、シート内部で剥離しやすくなるため好ましくない。   Moreover, in the manufacturing method of this invention, it is necessary to install beforehand the reinforcement layer which gave the copper plating to the nonwoven fabric or the woven fabric in the type | mold into which a tin composition is poured. By using the reinforcing layer, the strength and flexibility of the resulting abrasive sheet can be improved and the brittleness can be improved. As the reinforcing layer, a metal mesh, a nonwoven fabric, a woven fabric, or the like is also conceivable. However, when a metal mesh is used, it is easy to cause scratches on the polished surface when forming a concavo-convex structure for holding and renewing the electrolytic solution on the polished surface of the polishing layer, thereby easily generating scratches. Therefore, it is not preferable. When a non-woven fabric or a woven fabric is used, the adhesiveness with the metal component is lowered, and the abrasive sheet becomes brittle or easily peels inside the sheet, which is not preferable.

また、本発明の製造方法では、金属シートを熱プレスして加熱圧縮成形することにより研磨シートの電気抵抗を格段に低下させることができる。加熱圧縮成形することにより研磨シートの電気抵抗が格段に低下する理由としては、錫粉末や錫合金粉末が加熱により軟化又は溶融し、さらに圧縮されることにより錫や錫合金が相互に密接に溶着したためと考えられる。   Moreover, in the manufacturing method of this invention, the electrical resistance of a polishing sheet can be reduced significantly by hot-pressing a metal sheet and carrying out heat compression molding. The reason why the electrical resistance of the abrasive sheet is remarkably lowered by heat compression molding is that the tin powder and tin alloy powder are softened or melted by heating and further compressed, so that the tin and tin alloy are intimately welded to each other. It is thought that it was because.

前記錫粉末及び錫合金粉末は、水アトマイズ法にて得られる不規則形状の粉末であることが好ましい。水アトマイズ法にて得られる不規則形状の錫粉末又は錫合金粉末を用いることにより、ガスアトマイズ法にて得られる球状のものに比べて研磨パッドの電気抵抗を格段に低下させることができる。   The tin powder and tin alloy powder are preferably irregularly shaped powders obtained by a water atomization method. By using an irregularly shaped tin powder or tin alloy powder obtained by the water atomizing method, the electrical resistance of the polishing pad can be significantly reduced as compared with a spherical one obtained by the gas atomizing method.

前記金属成分は、錫粉末及び/又は錫合金粉末を80重量%以上含有することが好ましい。金属成分中の錫粉末及び/又は錫合金粉末の含有量が80重量%未満の場合には、研磨面に均一に電圧を掛けることが困難になったり、電気抵抗を小さくすることが困難になったり、他の金属によりスクラッチが発生しやすくなったり、柔軟性がなくなって加工性が悪くなる傾向にある。   The metal component preferably contains 80% by weight or more of tin powder and / or tin alloy powder. When the content of tin powder and / or tin alloy powder in the metal component is less than 80% by weight, it becomes difficult to apply a uniform voltage to the polished surface or to reduce the electrical resistance. Or other metals tend to generate scratches, or the flexibility is lost and workability tends to deteriorate.

前記熱可塑性樹脂は、熱可塑性ポリウレタン樹脂であることが好ましい。また、前記熱可塑性エラストマーは、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーであることが好ましい。熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマーは、研磨パッドに柔軟性を付与するために必須の成分であるが、特に熱可塑性ポリウレタン樹脂やポリウレタン系熱可塑性エラストマーは柔軟性、強度、及び耐摩耗性に優れるため好ましい材料である。   The thermoplastic resin is preferably a thermoplastic polyurethane resin. The thermoplastic elastomer is preferably a polyurethane-based thermoplastic elastomer. Thermoplastic resins and thermoplastic elastomers are essential components for imparting flexibility to the polishing pad, but thermoplastic polyurethane resins and polyurethane-based thermoplastic elastomers are particularly excellent in flexibility, strength, and wear resistance. Preferred material.

金属成分と熱可塑性樹脂及び/又は熱可塑性エラストマーとの配合重量比は、85:15〜99:1(前者:後者)であることが好ましい。金属成分の配合比が85重量%未満の場合には、研磨面に均一に電圧を掛けることが困難になったり、電気抵抗を小さくすることが困難になる傾向にある。一方、金属成分の配合比が99重量%を超える場合には、柔軟性がなくなって加工性が悪くなったり、研磨パッドが脆くなる傾向にある。   The compounding weight ratio of the metal component to the thermoplastic resin and / or the thermoplastic elastomer is preferably 85:15 to 99: 1 (the former: the latter). When the compounding ratio of the metal component is less than 85% by weight, it tends to be difficult to uniformly apply a voltage to the polished surface or to reduce the electrical resistance. On the other hand, when the compounding ratio of the metal component exceeds 99% by weight, flexibility tends to be lost, workability is deteriorated, and the polishing pad tends to be brittle.

本発明の製造方法においては、錫組成物に有機溶媒を添加する。有機溶媒を添加することにより、錫組成物の混合性が向上し、錫組成物を粘度の低いペースト状にすることができるため、モールド成型により研磨シートを製造しやすくなる。   In the production method of the present invention, an organic solvent is added to the tin composition. By adding the organic solvent, the mixing property of the tin composition is improved, and the tin composition can be made into a paste having a low viscosity. Therefore, it becomes easy to produce an abrasive sheet by molding.

有機溶媒の添加量は、錫組成物中に5〜30重量%であることが好ましい。有機溶媒が5重量%未満の場合には、錫組成物を粘度の低いペースト状にすることが困難になるため、錫組成物の均一性が悪くなったり、モールド成型する際に作業性が悪くなる傾向にある。一方、30重量%を超える場合には、錫組成物の粘度が低くなりすぎて作業性が悪くなる傾向にある。   The addition amount of the organic solvent is preferably 5 to 30% by weight in the tin composition. When the organic solvent is less than 5% by weight, it becomes difficult to make the tin composition into a paste having a low viscosity, so that the uniformity of the tin composition is deteriorated or workability is deteriorated when molding. Tend to be. On the other hand, when it exceeds 30% by weight, the viscosity of the tin composition tends to be too low and workability tends to deteriorate.

また、本発明は、前記方法によって製造される研磨パッドを用いて半導体ウエハ表面の金属膜を研磨する工程を含む半導体デバイスの製造方法、に関する。   Moreover, this invention relates to the manufacturing method of the semiconductor device including the process of grind | polishing the metal film of the semiconductor wafer surface using the polishing pad manufactured by the said method.

本発明の錫組成物は、少なくとも錫粉末及び/又は錫合金粉末を含む金属成分と、熱可塑性樹脂及び/又は熱可塑性エラストマーとを含有する。   The tin composition of the present invention contains a metal component containing at least tin powder and / or tin alloy powder, and a thermoplastic resin and / or thermoplastic elastomer.

錫粉末及び錫合金粉末は、水アトマイズ法、ガスアトマイズ法にて得られる一般的なものを特に制限なく使用することができる。水アトマイズ法により得られる粉末は、不規則形状であり、大きさは通常数ミクロン〜数百ミクロンである。一方、ガスアトマイズ法により得られる粉末は、球状であり、大きさは通常数ミクロン〜数百ミクロンである。本発明においては、水アトマイズ法により得られる不規則形状の錫粉末や錫合金粉末を用いることが好ましい。   As the tin powder and the tin alloy powder, a general powder obtained by a water atomizing method or a gas atomizing method can be used without particular limitation. The powder obtained by the water atomization method has an irregular shape, and the size is usually several microns to several hundred microns. On the other hand, the powder obtained by the gas atomization method is spherical, and the size is usually several microns to several hundred microns. In the present invention, it is preferable to use an irregularly shaped tin powder or tin alloy powder obtained by a water atomization method.

錫合金としては、例えば、錫−銅合金、錫−銀合金、錫−ニッケル合金、錫−アルミ合金、錫−ビスマス合金、錫−鉛合金、及び錫−亜鉛合金などが挙げられる。合金中の錫は80重量%以上であることが好ましく、より好ましくは90重量%以上、特に好ましくは95重量%以上である。   Examples of the tin alloy include a tin-copper alloy, a tin-silver alloy, a tin-nickel alloy, a tin-aluminum alloy, a tin-bismuth alloy, a tin-lead alloy, and a tin-zinc alloy. Tin in the alloy is preferably 80% by weight or more, more preferably 90% by weight or more, and particularly preferably 95% by weight or more.

金属成分は、錫粉末及び/又は錫合金粉末を80重量%以上含有することが好ましく、より好ましくは90重量%以上であり、特に好ましくは95重量%以上であり、最も好ましくは100重量%である。上記以外の金属成分としては、例えば、銅、銀、金、白金、鉄、アルミニウム、ニッケル、パラジウム、ビスマス、鉛、及び亜鉛などが挙げられるが、これらに限定されない。   The metal component preferably contains 80% by weight or more of tin powder and / or tin alloy powder, more preferably 90% by weight or more, particularly preferably 95% by weight or more, and most preferably 100% by weight. is there. Examples of metal components other than those described above include, but are not limited to, copper, silver, gold, platinum, iron, aluminum, nickel, palladium, bismuth, lead, and zinc.

熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース系樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ハロゲン系樹脂(ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなど)、ポリスチレン、及びオレフィン系樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレンなど)などが挙げられる。これらの樹脂は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらのうち、特に熱可塑性ポリウレタン樹脂を用いることが好ましい。   Examples of the thermoplastic resin include polyurethane resin, polyester resin, polyamide resin, cellulose resin, acrylic resin, polycarbonate resin, halogen resin (polyvinyl chloride, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, etc.), polystyrene, and olefin. Based resins (polyethylene, polypropylene, etc.). These resins may be used alone or in combination of two or more. Of these, it is particularly preferable to use a thermoplastic polyurethane resin.

熱可塑性エラストマーとしては、例えば、スチレン−ブタジエン−スチレンブロックコポリマー(SBS)、スチレン−イソプレン−スチレンブロックコポリマー(SIS)、スチレン−エチレン・ブチレン−スチレンブロックコポリマー(SEBS)、及びスチレン−エチレン・プロピレン−スチレンブロックコポリマー(SEPS)などのポリスチレン系熱可塑性エラストマー;ブレンド型、インプラント化、及び動的加硫型などのポリオレフィン系熱可塑性エラストマー;シンジオタクチック1,2−ポリブタジエン系、トランス1,4−ポリイソプレン系、及び天然ゴム系などのポリジエン系熱可塑性エラストマー;ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、及びフッ素系などのエンプラ系熱可塑性エラストマーなどが挙げられる。これらのエラストマーは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらのうち、特にポリウレタン系熱可塑性エラストマーを用いることが好ましい。   Examples of the thermoplastic elastomer include styrene-butadiene-styrene block copolymer (SBS), styrene-isoprene-styrene block copolymer (SIS), styrene-ethylene-butylene-styrene block copolymer (SEBS), and styrene-ethylene-propylene- Polystyrene thermoplastic elastomers such as styrene block copolymers (SEPS); polyolefin thermoplastic elastomers such as blended, implantable and dynamic vulcanized; syndiotactic 1,2-polybutadiene, trans 1,4-poly Examples include polydiene thermoplastic elastomers such as isoprene and natural rubber; engineering plastics thermoplastic elastomers such as polyurethane, polyester, polyamide, and fluorine. It is. These elastomers may be used alone or in combination of two or more. Of these, it is particularly preferable to use a polyurethane-based thermoplastic elastomer.

金属成分と熱可塑性樹脂及び/又は熱可塑性エラストマーとの配合重量比は、85:15〜99:1(前者:後者)であることが好ましく、より好ましくは90:10〜97:3である。   The compounding weight ratio of the metal component to the thermoplastic resin and / or the thermoplastic elastomer is preferably 85:15 to 99: 1 (the former: the latter), and more preferably 90:10 to 97: 3.

モールド成型法により研磨パッドを製造する場合には、錫組成物に有機溶媒を添加する。有機溶媒は、前記熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマーを溶解できるものであれば特に限定されず、例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド及びN−メチルピロリドンなどの極性有機溶媒;トルエン及びキシレンなどの芳香族炭化水素系溶媒;酢酸エチル及び酢酸ブチルなどの脂肪族カルボン酸エステル系溶媒;メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン及びエチルブチルケトンなどのケトン系溶媒;ノルマルヘプタン、シクロヘキサン、メチルシクロへキサン、2−メチルヘプタン、3−メチルヘプタン、4−メチルヘプタン、2,2,5−トリメチルへキサン、ノルマルオクタン、シクロオクタン、ノナン、及びシクロノナンなどの脂肪族炭化水素系溶媒が挙げられる。これらの有機溶媒は単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらのうち、特にジメチルホルムアミドを用いることが好ましい。   When manufacturing a polishing pad by a molding method, an organic solvent is added to the tin composition. The organic solvent is not particularly limited as long as it can dissolve the thermoplastic resin and the thermoplastic elastomer. For example, polar organic solvents such as dimethylformamide, dimethyl sulfoxide and N-methylpyrrolidone; aromatic carbonization such as toluene and xylene Hydrogen-based solvent; aliphatic carboxylic acid ester-based solvent such as ethyl acetate and butyl acetate; ketone-based solvent such as methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone and ethyl butyl ketone; normal heptane, cyclohexane, methylcyclohexane, 2-methylheptane, 3- Aliphatic hydrocarbon solvents such as methylheptane, 4-methylheptane, 2,2,5-trimethylhexane, normal octane, cyclooctane, nonane, and cyclononane. These organic solvents may be used alone or in combination of two or more. Of these, dimethylformamide is particularly preferred.

前記有機溶媒は、錫組成物中に5〜30重量%配合することが好ましく、より好ましくは10〜30重量%である。   The organic solvent is preferably blended in the tin composition in an amount of 5 to 30% by weight, more preferably 10 to 30% by weight.

錫組成物は、カーボンブラック及びカーボンナノチューブなどの導電性フィラー、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン及びポリアセチレンなどの導電性ポリマー、酸化亜鉛、酸化錫及び酸化インジウムなどの金属酸化物微粒子、金属を被覆したポリマー微粒子、貴金属を被覆した銅や銀の微粒子、金属繊維、炭素繊維などの導電性材料を本発明の効果を阻害しない範囲で含んでいてもよい。   Tin composition includes conductive fillers such as carbon black and carbon nanotubes, conductive polymers such as polypyrrole, polythiophene, polyaniline and polyacetylene, metal oxide fine particles such as zinc oxide, tin oxide and indium oxide, and polymer fine particles coated with metal. In addition, a conductive material such as copper or silver fine particles coated with a noble metal, metal fibers, or carbon fibers may be included within a range that does not impair the effects of the present invention.

以下、錫組成物を用いた研磨パッド(研磨層)の製造方法について説明する。本発明の研磨パッドは、研磨層のみであってもよく、研磨層と他の層(例えば、接着剤層、陰極(銅メッシュ)、クッション層、絶縁層、導電層など)との積層体であってもよい。研磨層は、例えば以下の方法で製造することができる。   Hereinafter, the manufacturing method of the polishing pad (polishing layer) using a tin composition is demonstrated. The polishing pad of the present invention may be only the polishing layer, and is a laminate of the polishing layer and other layers (for example, an adhesive layer, a cathode (copper mesh), a cushion layer, an insulating layer, a conductive layer, etc.). There may be. The polishing layer can be produced, for example, by the following method.

熱可塑性樹脂及び/又は熱可塑性エラストマーを加熱状態で有機溶媒に溶解させてポリマー溶液を作製し、該ポリマー溶液に錫粉末及び/又は錫合金粉末を加えて混合し脱泡して錫組成物(錫ペースト)を調製する。錫組成物を流し込む型内に、不織布又は織布に銅メッキを施した補強層を予め設置しておく。前記型内に錫組成物を流し込んでシート状に成形し、その後加熱して有機溶媒を除去して金属シート(厚さ:1〜3mm)を作製する。得られた金属シートを熱プレスして研磨シートを作製する。   A thermoplastic resin and / or thermoplastic elastomer is dissolved in an organic solvent in a heated state to prepare a polymer solution, tin powder and / or tin alloy powder is added to the polymer solution, mixed, defoamed, and a tin composition ( Tin paste) is prepared. In the mold into which the tin composition is poured, a reinforcing layer in which a non-woven fabric or a woven fabric is plated with copper is previously installed. A tin composition is poured into the mold to form a sheet, and then heated to remove the organic solvent to produce a metal sheet (thickness: 1 to 3 mm). The obtained metal sheet is hot pressed to produce an abrasive sheet.

前記補強層は、不織布又は織布に銅メッキすることにより作製される。不織布及び織布の材料としては、例えば、PET、PEN、PE、PP、ナイロン、アクリル繊維、ガラス繊維、及び炭素繊維などが挙げられる。これらのうち、強度及び柔軟性の観点からPETを用いることが好ましい。不織布、織布の厚さは特に制限されないが、強度及び柔軟性を考慮すると10〜200μm程度である。不織布又は織布に銅メッキする方法としては、例えば、化学メッキ(無電解メッキ)法、真空蒸着メッキ法が挙げられる。銅メッキの膜厚は特に制限されないが、強度及び柔軟性を考慮すると1〜10μm程度である。   The reinforcing layer is produced by copper plating on a nonwoven fabric or a woven fabric. Examples of the material for the nonwoven fabric and the woven fabric include PET, PEN, PE, PP, nylon, acrylic fiber, glass fiber, and carbon fiber. Among these, it is preferable to use PET from the viewpoint of strength and flexibility. The thickness of the nonwoven fabric or woven fabric is not particularly limited, but is about 10 to 200 μm in consideration of strength and flexibility. Examples of the method for copper plating on the nonwoven fabric or the woven fabric include a chemical plating (electroless plating) method and a vacuum deposition plating method. The film thickness of the copper plating is not particularly limited, but is about 1 to 10 μm considering strength and flexibility.

金属シートを熱プレスする方法としては、例えば、熱板でプレスする方法、熱ロールでプレスする方法が挙げられる。   Examples of the method of hot pressing the metal sheet include a method of pressing with a hot plate and a method of pressing with a hot roll.

熱板でプレスする際の温度は200〜230℃、圧力は5〜30MPa、シート圧縮率は40〜70%、プレス時間は1〜5分であることが好ましい。温度は200〜220℃、圧力は15〜25MPa、シート圧縮率は40〜60%、プレス時間は1〜2分であることがより好ましい。前記温度、圧力、シート圧縮率、及びプレス時間の範囲に調整することにより、研磨シートの強度、柔軟性、及び電気抵抗の全てを最適化することができる。なお、熱板の表面は、フッ素コート等の易剥離処理が施されていることが好ましい。   The temperature when pressing with a hot plate is preferably 200 to 230 ° C., the pressure is 5 to 30 MPa, the sheet compression ratio is 40 to 70%, and the pressing time is preferably 1 to 5 minutes. More preferably, the temperature is 200 to 220 ° C., the pressure is 15 to 25 MPa, the sheet compression rate is 40 to 60%, and the pressing time is 1 to 2 minutes. By adjusting the temperature, pressure, sheet compression rate, and press time range, it is possible to optimize all of the strength, flexibility, and electrical resistance of the abrasive sheet. In addition, it is preferable that the surface of the hot plate is subjected to easy peeling treatment such as fluorine coating.

また、熱ロールを用いると、熱板を用いてプレスした場合に比べて研磨シートの表面平滑性が向上し、スクラッチの発生をより抑制できるため好ましい。熱ロールでプレスする際の温度は200〜230℃、線圧は10〜100N/mm、シート圧縮率は40〜60%であることが好ましい。温度は205〜225℃であることがより好ましく、特に好ましくは210〜220℃である。線圧は40〜60N/mmであることがより好ましい。シート圧縮率は45〜55%であることがより好ましい。前記温度、圧力、及びシート圧縮率の範囲に調整することにより、研磨シートの強度、柔軟性、及び電気抵抗の全てを最適化することができる。また、熱ロールプレス時の金属シートのラインスピードは特に制限されないが、0.5〜1.5m/minであることが好ましい。なお、熱ロールの表面は、フッ素コート等の易剥離処理が施されていることが好ましい。   Moreover, it is preferable to use a hot roll because the surface smoothness of the polishing sheet is improved and the generation of scratches can be further suppressed as compared with the case where pressing is performed using a hot plate. The temperature at the time of pressing with a hot roll is preferably 200 to 230 ° C., the linear pressure is 10 to 100 N / mm, and the sheet compression ratio is preferably 40 to 60%. The temperature is more preferably 205 to 225 ° C, particularly preferably 210 to 220 ° C. The linear pressure is more preferably 40 to 60 N / mm. The sheet compression rate is more preferably 45 to 55%. By adjusting the temperature, pressure, and sheet compression ratio, the strength, flexibility, and electrical resistance of the polishing sheet can all be optimized. The line speed of the metal sheet during hot roll pressing is not particularly limited, but is preferably 0.5 to 1.5 m / min. In addition, it is preferable that the surface of the heat roll is subjected to easy peeling treatment such as fluorine coating.

上記のように金属シートを熱プレスすることにより、得られる研磨シートの電気抵抗を格段に下げることができる。電気抵抗が高いと電解研磨の際に発熱が起こるため好ましくない。熱プレス前の金属シートの電気抵抗は、1.0×10〜1.0×10Ω程度であるが、熱プレスすることにより1.0×10〜1.0×10−2Ω程度、さらには1.0×10−1〜1.0×10−2Ω程度まで電気抵抗を下げることができる。 By hot pressing the metal sheet as described above, the electrical resistance of the obtained abrasive sheet can be significantly reduced. High electrical resistance is not preferable because heat is generated during electropolishing. The electrical resistance of the metal sheet before hot pressing is about 1.0 × 10 6 to 1.0 × 10 8 Ω, but 1.0 × 10 0 to 1.0 × 10 −2 Ω by hot pressing. The electrical resistance can be lowered to the extent of about 1.0 × 10 −1 to 1.0 × 10 −2 Ω.

研磨層は、前記研磨シートを裁断する工程、研磨表面に電解液(スラリー)を保持・更新するための凹凸構造を形成する工程などを経て製造される。研磨層は数m程度の長尺状であってもよく、7〜90cm程度の円形状であってもよい。また、研磨層の厚さは、通常0.1〜5mm程度である。   The polishing layer is manufactured through a step of cutting the polishing sheet, a step of forming a concavo-convex structure for holding and updating the electrolytic solution (slurry) on the polishing surface, and the like. The polishing layer may have a long shape of about several meters or a circular shape of about 7 to 90 cm. The thickness of the polishing layer is usually about 0.1 to 5 mm.

凹凸構造は、電解液を保持・更新する形状であれば特に限定されるものではなく、例えば、XY格子溝、同心円状溝、貫通孔、貫通していない穴、多角柱、円柱、螺旋状溝、偏心円状溝、放射状溝、及びこれらの溝を組み合わせたものが挙げられる。また、これらの凹凸構造は規則性のあるものが一般的であるが、電解液の保持・更新性を望ましいものにするため、ある範囲ごとに溝ピッチ、溝幅、溝深さ等を変化させることも可能である。なお、研磨層と陰極(銅メッシュ)と絶縁層(クッション層)を接着剤層を用いて積層して研磨パッドを作製する場合には、陽極である研磨層と、陰極との間に電解液を介して直流電流を通電させるために研磨層と接着剤層に貫通孔を設けておくことが好ましい。   The concavo-convex structure is not particularly limited as long as it holds and renews the electrolyte solution. For example, XY lattice grooves, concentric circular grooves, through holes, non-through holes, polygonal columns, cylinders, spiral grooves , Eccentric circular grooves, radial grooves, and combinations of these grooves. In addition, these concavo-convex structures are generally regular, but in order to make electrolyte retention and renewability desirable, the groove pitch, groove width, groove depth, etc. are changed for each range. It is also possible. When a polishing pad is manufactured by laminating a polishing layer, a cathode (copper mesh), and an insulating layer (cushion layer) using an adhesive layer, an electrolytic solution is provided between the polishing layer as the anode and the cathode. It is preferable to provide a through hole in the polishing layer and the adhesive layer in order to pass a direct current through the electrode.

溝や貫通孔の総面積は、研磨層表面の10〜80%であることが好ましい。10%未満の場合には電解液が十分に供給されないため研磨速度が低下し、80%を超える場合には研磨層の機械的強度が低下する傾向にある。円形の貫通孔の場合、その直径は0.5〜10mm程度であることが好ましい。   The total area of the grooves and through holes is preferably 10 to 80% of the polishing layer surface. If it is less than 10%, the electrolytic solution is not sufficiently supplied, so that the polishing rate is lowered, and if it exceeds 80%, the mechanical strength of the polishing layer tends to be lowered. In the case of a circular through hole, the diameter is preferably about 0.5 to 10 mm.

前記凹凸構造の形成方法は特に限定されるものではないが、例えば、所定サイズのバイトのような治具を用い機械切削する方法、打ち抜く方法、熱プレスする際に所定の表面形状を有したプレス板で金属シートをプレスする方法、及びレーザー加工方法などが挙げられる。   The formation method of the concavo-convex structure is not particularly limited, but, for example, a method of mechanical cutting using a jig such as a tool of a predetermined size, a punching method, a press having a predetermined surface shape during hot pressing Examples thereof include a method of pressing a metal sheet with a plate and a laser processing method.

また、前記研磨層の厚みバラツキは100μm以下であることが好ましい。厚みバラツキが100μmを越えるものは、研磨層に大きなうねりを持ったものとなり、金属膜に対する接触状態が異なる部分ができ、研磨特性に悪影響を与える。また、研磨層の厚みバラツキを解消するため、一般的には、研磨初期に研磨層表面をダイヤモンド砥粒を電着、融着させたドレッサーを用いてドレッシングするが、上記範囲を超えたものは、ドレッシング時間が長くなり、生産効率を低下させるものとなる。   The thickness variation of the polishing layer is preferably 100 μm or less. When the thickness variation exceeds 100 μm, the polishing layer has a large undulation, and there are portions where the contact state with the metal film is different, which adversely affects the polishing characteristics. In order to eliminate the thickness variation of the polishing layer, in general, the surface of the polishing layer is dressed with a dresser in which diamond abrasive grains are electrodeposited and fused in the initial stage of polishing. As a result, the dressing time becomes longer and the production efficiency is lowered.

研磨層の厚みのバラツキを抑える方法としては、金属シート表面をバフィングする方法が挙げられる。また、バフィングする際には、粒度などが異なる研磨材で段階的に行うことが好ましい。   Examples of a method for suppressing the variation in the thickness of the polishing layer include a method of buffing the surface of the metal sheet. Moreover, when buffing, it is preferable to carry out stepwise with abrasives having different particle sizes.

図1に記載のように、本発明の研磨パッド1は、前記研磨層2と陰極(銅メッシュ)3と絶縁層(クッション層)4を貼り合わせたものであってもよい。   As shown in FIG. 1, the polishing pad 1 of the present invention may be one in which the polishing layer 2, the cathode (copper mesh) 3, and the insulating layer (cushion layer) 4 are bonded together.

前記絶縁層(クッション層)は、研磨層の特性を補うものである。絶縁層は、ECMPにおいて、トレードオフの関係にあるプラナリティとユニフォーミティの両者を両立させるために必要なものである。研磨層の特性によって、プラナリティを改善し、絶縁層の特性によってユニフォーミティを改善する。本発明の研磨パッドにおいては、絶縁層は研磨層より柔らかいものを用いることが好ましい。   The insulating layer (cushion layer) supplements the characteristics of the polishing layer. The insulating layer is necessary in order to achieve both planarity and uniformity in a trade-off relationship in ECMP. The planarity is improved by the characteristics of the polishing layer, and the uniformity is improved by the characteristics of the insulating layer. In the polishing pad of the present invention, the insulating layer is preferably softer than the polishing layer.

前記絶縁層としては、例えば、ポリエステル不織布、ナイロン不織布、アクリル不織布などの繊維不織布やポリウレタンを含浸したポリエステル不織布のような樹脂含浸不織布、ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォームなどの高分子樹脂発泡体、ブタジエンゴム、イソプレンゴムなどのゴム性樹脂、感光性樹脂などが挙げられる。   Examples of the insulating layer include polyester nonwoven fabric, nylon nonwoven fabric, fiber nonwoven fabric such as acrylic nonwoven fabric, resin-impregnated nonwoven fabric such as polyester nonwoven fabric impregnated with polyurethane, polymer foam such as polyurethane foam and polyethylene foam, butadiene rubber, Examples thereof include rubber resins such as isoprene rubber and photosensitive resins.

研磨層、陰極、及び絶縁層を貼り合わせる手段としては、例えば、両面テープ(接着剤層)5で挟んでプレスする方法が挙げられる。   As a means for bonding the polishing layer, the cathode, and the insulating layer, for example, a method of sandwiching and pressing between the double-sided tape (adhesive layer) 5 can be mentioned.

また、本発明の研磨パッドは、プラテンと接着する面に両面テープが設けられていてもよい。   Moreover, the polishing pad of this invention may be provided with the double-sided tape in the surface adhere | attached with a platen.

図2は、ECMPで使用する研磨装置の一例を示す概略構成図である。ECMPにおいては、一般的に研磨パッド1はプラテンと呼ばれる回転可能な研磨定盤6に固着され、半導体ウエハ等の被研磨材7は支持台(ポリシングヘッド)8に固着される。そして、双方の運動により研磨定盤6と支持台8との間に相対速度を発生させ、さらに、電圧印加部9から研磨層2と陰極3との間に電圧を印加しつつ、電解液10を研磨パッド1上に連続供給することにより研磨操作が実行される。   FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an example of a polishing apparatus used in ECMP. In ECMP, the polishing pad 1 is generally fixed to a rotatable polishing surface plate 6 called a platen, and a material to be polished 7 such as a semiconductor wafer is fixed to a support base (polishing head) 8. Then, a relative speed is generated between the polishing surface plate 6 and the support base 8 by both movements, and further, while applying a voltage between the polishing layer 2 and the cathode 3 from the voltage application unit 9, the electrolytic solution 10 is applied. Is continuously supplied onto the polishing pad 1 to perform the polishing operation.

これにより半導体ウエハ表面の金属膜の突出部分が電気化学的に溶解、除去されて平坦状に研磨される。その後、ダイシング、ボンディング、パッケージング等することにより半導体デバイスが製造される。半導体デバイスは、演算処理装置やメモリー等に用いられる。   As a result, the protruding portion of the metal film on the surface of the semiconductor wafer is electrochemically dissolved and removed and polished flat. Thereafter, a semiconductor device is manufactured by dicing, bonding, packaging, or the like. The semiconductor device is used for an arithmetic processing device, a memory, and the like.

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited to these Examples.

[測定、評価方法]
(比重測定)
JIS Z8807−1976に準拠して行った。作製した研磨層を4cm×8.5cmの短冊状(厚み:任意)に切り出したものを比重測定用試料とし、温度23℃±2℃、湿度50%±5%の環境で16時間静置した。測定には比重計(ザルトリウス社製)を用い、比重を測定した。
[Measurement and evaluation methods]
(Specific gravity measurement)
This was performed according to JIS Z8807-1976. A sample obtained by cutting the produced polishing layer into a 4 cm × 8.5 cm strip (thickness: arbitrary) was used as a specific gravity measurement sample and allowed to stand for 16 hours in an environment of temperature 23 ° C. ± 2 ° C. and humidity 50% ± 5%. . The specific gravity was measured using a hydrometer (manufactured by Sartorius).

(硬度測定)
JIS K6253−1997に準拠して行った。作製した研磨層を2cm×2cm(厚み:任意)の大きさに切り出したものを硬度測定用試料とし、温度23℃±2℃、湿度50%±5%の環境で16時間静置した。測定時には、試料を重ね合わせ、厚み6mm以上とした。硬度計(高分子計器社製、アスカーD型硬度計)を用い、硬度を測定した。
(Hardness measurement)
This was performed in accordance with JIS K6253-1997. A sample obtained by cutting the prepared polishing layer into a size of 2 cm × 2 cm (thickness: arbitrary) was used as a sample for hardness measurement, and was allowed to stand for 16 hours in an environment of a temperature of 23 ° C. ± 2 ° C. and a humidity of 50% ± 5%. At the time of measurement, the samples were overlapped to a thickness of 6 mm or more. The hardness was measured using a hardness meter (manufactured by Kobunshi Keiki Co., Ltd., Asker D type hardness meter).

(研磨特性の評価)
研磨装置としてSPP600S(岡本工作機械社製)を用い、作製した研磨パッドを用いて研磨特性の評価を行った。
平坦化特性の評価は、8インチシリコンウエハにCu膜を0.5μm堆積させた後、L/S(ライン・アンド・スペース)=25μm/5μm及び、L/S=5μm/25μmのパターンニングを行い、さらにCu膜を1μm堆積させて、初期段差0.5μmのパターン付きCuウエハを製作した。このCuウエハを下記条件にて電解研磨を行って、グローバル段差が2000Å以下になる時の、25μmスペースの底部分の削れ量を測定することで評価した。平坦化特性は削れ量の値が小さいほど優れており、削れ量が500Å以下の場合を平坦化特性○、500Åを超える場合を平坦化特性×とした。Cu膜の膜厚測定には、干渉式膜厚測定装置(大塚電子社製)を用いた。研磨条件としては、電解液(AMAT社製、EP3.1)を研磨中に流量200ml/min添加し、研磨荷重0.5〜1psi、研磨定盤回転数21rpm、ウエハ回転数20rpmとした。
(Evaluation of polishing characteristics)
SPP600S (manufactured by Okamoto Machine Tool Co., Ltd.) was used as a polishing apparatus, and polishing characteristics were evaluated using the prepared polishing pad.
The planarization characteristics are evaluated by depositing a Cu film on an 8-inch silicon wafer by 0.5 μm, and then patterning with L / S (line and space) = 25 μm / 5 μm and L / S = 5 μm / 25 μm. Then, a Cu film with a thickness of 1 μm was further deposited to produce a patterned Cu wafer with an initial step of 0.5 μm. This Cu wafer was subjected to electrolytic polishing under the following conditions, and evaluated by measuring the amount of scraping of the bottom portion of the 25 μm space when the global level difference was 2000 mm or less. The flattening characteristic is more excellent as the scraping value is smaller. The flattening characteristic ◯ is the case when the scraping amount is 500 mm or less, and the flattening characteristic × is the case when it exceeds 500 mm. An interference type film thickness measuring device (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) was used for measuring the film thickness of the Cu film. As polishing conditions, an electrolytic solution (manufactured by AMAT, EP 3.1) was added at a flow rate of 200 ml / min during polishing, and the polishing load was 0.5 to 1 psi, the polishing platen rotating speed was 21 rpm, and the wafer rotating speed was 20 rpm.

(スクラッチの評価)
前記条件でCuウエハを研磨した後に、KLA-Tencor社製のウエハ表面検査装置(P−15)を用いて、Cuウエハ上のスクラッチの深さを測定し、下記基準で評価した。
○:100Å未満
△:100Å以上150Å未満
×:150Å以上
(Scratch evaluation)
After polishing the Cu wafer under the above conditions, the scratch depth on the Cu wafer was measured using a wafer surface inspection device (P-15) manufactured by KLA-Tencor and evaluated according to the following criteria.
○: Less than 100 mm Δ: 100 mm or more and less than 150 mm ×: 150 mm or more

実施例1
容器に熱可塑性ポリウレタン樹脂(大日精化製、レザミンP−6165)120重量部、及びジメチルホルムアミド480重量部を入れ、70℃に加熱して熱可塑性ポリウレタン樹脂を溶解してポリウレタン樹脂溶液を得た。70℃に温度調節した前記ポリウレタン樹脂溶液中に錫粉末(三井金属鉱業製、W−Sn、水アトマイズ錫粉末、不規則形状)2880重量部を加え、均一な金属ペーストになるまで撹拌した。錫粉末と熱可塑性ポリウレタン樹脂の配合比は、96:4である。その後、容器内を減圧することにより、金属ペースト中に含まれる空気を除去した。PET不織布に銅メッキを施した補強層(セーレン製、Su−10−33、不織布の厚さ:62μm、銅の膜厚:5μm)を注型モールド(縦:85cm、横:85cm、高さ:2mm)内に予め設置し、その後、前記金属ペーストを該注型モールドへ流し込んだ。その後、該モールドを100℃の乾燥機内に入れ、16時間乾燥することにより溶媒を除去して金属シート(厚さ:1.3mm、電気抵抗:1.54×10Ω)を得た。なお、電気抵抗は、DIGITAL MULTIMETER(YOKOGAWA製、7552)で測定した。
Example 1
In a container, 120 parts by weight of a thermoplastic polyurethane resin (manufactured by Dainichi Seisakusho, Resamine P-6165) and 480 parts by weight of dimethylformamide were placed, heated to 70 ° C. to dissolve the thermoplastic polyurethane resin, and a polyurethane resin solution was obtained. . 2880 parts by weight of tin powder (Mitsui Metal Mining, W-Sn, water atomized tin powder, irregular shape) was added to the polyurethane resin solution whose temperature was adjusted to 70 ° C., and the mixture was stirred until a uniform metal paste was obtained. The mixing ratio of the tin powder and the thermoplastic polyurethane resin is 96: 4. Then, the air contained in the metal paste was removed by decompressing the inside of the container. Reinforcing layer (made by Seiren, Su-10-33, nonwoven fabric thickness: 62 μm, copper film thickness: 5 μm) casted on a PET nonwoven fabric with copper plating (length: 85 cm, width: 85 cm, height: 2 mm), and then the metal paste was poured into the casting mold. Thereafter, the mold was placed in a dryer at 100 ° C. and dried for 16 hours to remove the solvent to obtain a metal sheet (thickness: 1.3 mm, electric resistance: 1.54 × 10 6 Ω). The electrical resistance was measured with DIGITAL MULTITIMER (manufactured by YOKOGAWA, 7552).

その後、該金属シートを熱ロールプレス(温度:215℃、線圧:50N/mm、シート圧縮率:50%、ラインスピード:1m/min)して研磨層(厚さ:0.71mm、比重:4.5、D硬度:55度、電気抵抗:2.90×10−2Ω)を得た。ラミ機を使用して、両面に接着剤層を有するマイラーフィルム(積水化学工業製、75μm)を該研磨層に貼り合わせて積層シートを得た。そして、孔加工機を用いて貫通孔(直径:5mm)を研磨表面の30%形成した。その後、積層シートを直径78cmの大きさで打ち抜いた。 Thereafter, the metal sheet was hot-roll pressed (temperature: 215 ° C., linear pressure: 50 N / mm, sheet compression ratio: 50%, line speed: 1 m / min), and polished layer (thickness: 0.71 mm, specific gravity: 4.5, D hardness: 55 degrees, electric resistance: 2.90 × 10 −2 Ω). Using a laminator, a mylar film (Sekisui Chemical Co., Ltd., 75 μm) having an adhesive layer on both sides was bonded to the polishing layer to obtain a laminated sheet. And the through-hole (diameter: 5 mm) was formed 30% of the grinding | polishing surface using the hole processing machine. Thereafter, the laminated sheet was punched out with a diameter of 78 cm.

その後、前記積層シートのマイラーフィルム側に陰極であるCuメッシュ(メッシュ製、厚さ:0.14mm)をラミ機を用いて貼り合わせた。そして、ラミ機を使用して、両面に接着剤層を有するマイラーフィルム(積水化学工業製、75μm)をCuメッシュに貼り合わせた。そして、絶縁層(Rogers Corporation製、PORON、厚さ:4mm)をラミ機を使用して前記マイラーフィルムに貼り合わせた。さらに、ラミ機を使用して、両面に接着剤層を有するマイラーフィルム(積水化学工業製、75μm)を該絶縁層に貼り合わせて研磨パッドを作製した。該研磨パッドの平坦化特性は○、スクラッチ評価は○であった。   Thereafter, Cu mesh (made of mesh, thickness: 0.14 mm) as a cathode was bonded to the mylar film side of the laminated sheet using a laminator. And using the laminating machine, the mylar film (Sekisui Chemical Co., Ltd. make, 75 micrometers) which has an adhesive bond layer on both surfaces was bonded together to Cu mesh. Then, an insulating layer (Rogers Corporation, PORON, thickness: 4 mm) was bonded to the Mylar film using a laminator. Furthermore, using a laminating machine, a mylar film having an adhesive layer on both sides (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., 75 μm) was bonded to the insulating layer to prepare a polishing pad. The planarization characteristics of the polishing pad were good, and the scratch evaluation was good.

実施例2
容器に熱可塑性ポリウレタン樹脂(大日精化製、レザミンP−6165)120重量部、及びジメチルホルムアミド480重量部を入れ、70℃に加熱して熱可塑性ポリウレタン樹脂を溶解してポリウレタン樹脂溶液を得た。70℃に温度調節した前記ポリウレタン樹脂溶液中に錫粉末(三井金属鉱業製、G−Sn、ガスアトマイズ錫粉末、球状)2880重量部を加え、均一な金属ペーストになるまで撹拌した。錫粉末と熱可塑性ポリウレタン樹脂の配合比は、96:4である。その後、容器内を減圧することにより、金属ペースト中に含まれる空気を除去した。PET不織布に銅メッキを施した補強層(セーレン製、Su−10−33、不織布の厚さ:62μm、銅の膜厚:5μm)を注型モールド(縦:85cm、横:85cm、高さ:2mm)内に予め設置し、その後、前記金属ペーストを該注型モールドへ流し込んだ。その後、該モールドを100℃の乾燥機内に入れ、16時間乾燥することにより溶媒を除去して金属シート(厚さ:1.12mm、電気抵抗:測定不能)を得た。
Example 2
In a container, 120 parts by weight of a thermoplastic polyurethane resin (manufactured by Dainichi Seisakusho, Resamine P-6165) and 480 parts by weight of dimethylformamide were placed, heated to 70 ° C. to dissolve the thermoplastic polyurethane resin, and a polyurethane resin solution was obtained. . 2880 parts by weight of tin powder (G-Sn, gas atomized tin powder, spherical shape, manufactured by Mitsui Kinzoku Mining Co., Ltd.) was added to the polyurethane resin solution whose temperature was adjusted to 70 ° C. and stirred until a uniform metal paste was obtained. The mixing ratio of the tin powder and the thermoplastic polyurethane resin is 96: 4. Then, the air contained in the metal paste was removed by decompressing the inside of the container. Reinforcing layer (made by Seiren, Su-10-33, nonwoven fabric thickness: 62 μm, copper film thickness: 5 μm) casted on a PET nonwoven fabric with copper plating (length: 85 cm, width: 85 cm, height: 2 mm), and then the metal paste was poured into the casting mold. Thereafter, the mold was placed in a dryer at 100 ° C. and dried for 16 hours to remove the solvent to obtain a metal sheet (thickness: 1.12 mm, electrical resistance: not measurable).

その後、該金属シートを熱ロールプレス(温度:215℃、線圧:50N/mm、シート圧縮率:50%、ラインスピード:1m/min)して研磨層(厚さ:0.71mm、比重:4.5、D硬度:55度、電気抵抗:3.60×10Ω)を得た。その後、実施例1と同様の方法で研磨パッドを作製した。該研磨パッドの平坦化特性は○、スクラッチ評価は○であった。 Thereafter, the metal sheet was hot-roll pressed (temperature: 215 ° C., linear pressure: 50 N / mm, sheet compression ratio: 50%, line speed: 1 m / min), and polished layer (thickness: 0.71 mm, specific gravity: 4.5, D hardness: 55 degrees, electric resistance: 3.60 × 10 0 Ω). Thereafter, a polishing pad was produced in the same manner as in Example 1. The planarization characteristics of the polishing pad were good, and the scratch evaluation was good.

比較例1
500cc用容器にDMF190g、KB(LION製、ケッチェンブラック)10g、2mmφボール350gを仕込み、400rpmで20分間ボールミルにて混合した。得られた1次混合液に、熱可塑性ポリウレタン樹脂を20重量%含有するDMF溶液116.6gを加え、さらに400rpmで20分間ボールミルにて混合した。得られた2次混合液をステンレスバットに移し変え、100℃の真空乾燥機中でDMFを除去した。得られたシートを1分間熱板プレス(温度:190℃、圧力:10MPa)して研磨層(厚さ:1.95mm、比重:1.3、D硬度:19度、電気抵抗:1.50×10Ω)を得た。その後、実施例1と同様の方法で研磨パッドを作製した。該研磨パッドの平坦化特性は×、スクラッチ評価は×であった。
Comparative Example 1
A 500 cc container was charged with 190 g of DMF, 10 g of KB (manufactured by LION, Ketjen Black), and 350 g of 2 mmφ balls, and mixed in a ball mill at 400 rpm for 20 minutes. To the obtained primary mixed solution, 116.6 g of a DMF solution containing 20% by weight of a thermoplastic polyurethane resin was added, and further mixed with a ball mill at 400 rpm for 20 minutes. The obtained secondary mixed solution was transferred to a stainless steel vat, and DMF was removed in a vacuum dryer at 100 ° C. The obtained sheet was hot-plate pressed (temperature: 190 ° C., pressure: 10 MPa) for 1 minute to polish the layer (thickness: 1.95 mm, specific gravity: 1.3, D hardness: 19 degrees, electrical resistance: 1.50). × 10 2 Ω). Thereafter, a polishing pad was produced in the same manner as in Example 1. The planarization characteristic of the polishing pad was x, and the scratch evaluation was x.

比較例2
補強層としてPET不織布(セーレン製、厚さ:55μm)を用いた以外は実施例1と同様の方法で研磨層を作製した。しかし、金属成分と不織布との接着性が悪く、層内部で剥離が発生した。
Comparative Example 2
A polishing layer was produced in the same manner as in Example 1 except that a PET nonwoven fabric (made of Seiren, thickness: 55 μm) was used as the reinforcing layer. However, the adhesion between the metal component and the nonwoven fabric was poor, and peeling occurred inside the layer.

上記結果より、本発明の研磨パッドは、平坦化特性及びスクラッチの抑制効果に優れることがわかる。また、本発明の研磨パッドは、電気抵抗が極めて小さく、ウエハ表面の金属膜を電気化学的に溶解、除去しやすいため研磨速度が大きいという特徴がある。   From the above results, it can be seen that the polishing pad of the present invention is excellent in flattening characteristics and the effect of suppressing scratches. In addition, the polishing pad of the present invention is characterized in that the electrical resistance is extremely small and the metal film on the wafer surface is easily dissolved and removed electrochemically, so that the polishing rate is high.

本発明の研磨パッドの一例を示す概略断面図Schematic sectional view showing an example of the polishing pad of the present invention ECMPで使用する研磨装置の一例を示す概略構成図Schematic configuration diagram showing an example of a polishing apparatus used in ECMP

符号の説明Explanation of symbols

1:研磨パッド
2:研磨層
3:陰極(銅メッシュ)
4:絶縁層(クッション層)
5:両面テープ(接着剤層)
6:研磨定盤
7:被研磨材(半導体ウエハ)
8:支持台(ポリシングヘッド)
9:電圧印加部
10:電解液
1: Polishing pad 2: Polishing layer 3: Cathode (copper mesh)
4: Insulating layer (cushion layer)
5: Double-sided tape (adhesive layer)
6: Polishing surface plate 7: Material to be polished (semiconductor wafer)
8: Support base (polishing head)
9: Voltage application unit 10: Electrolytic solution

Claims (7)

不織布又は織布に銅メッキを施した補強層を型内に設置する工程、錫粉末及び/又は錫合金粉末を含む金属成分と、熱可塑性樹脂及び/又は熱可塑性エラストマーと、有機溶媒とを含有する錫組成物を前記型に流し込み、その後有機溶媒を除去することにより金属シートを作製する工程、及び前記金属シートを熱プレスして研磨シートを作製する工程を含む研磨パッドの製造方法。 A step of installing a reinforcing layer in which a copper plating is applied to a nonwoven fabric or a woven fabric, a metal component containing tin powder and / or tin alloy powder, a thermoplastic resin and / or a thermoplastic elastomer, and an organic solvent A method for producing a polishing pad, comprising: a step of casting a tin composition to be poured into the mold, and thereafter producing a metal sheet by removing an organic solvent; and a step of producing a polishing sheet by hot pressing the metal sheet. 錫粉末及び錫合金粉末は、水アトマイズ法にて得られる不規則形状の粉末である請求項1記載の研磨パッドの製造方法。 The method for producing a polishing pad according to claim 1, wherein the tin powder and the tin alloy powder are irregularly shaped powders obtained by a water atomization method. 金属成分は、錫粉末及び/又は錫合金粉末を80重量%以上含有する請求項1又は2記載の研磨パッドの製造方法。 The method for producing a polishing pad according to claim 1 or 2, wherein the metal component contains 80% by weight or more of tin powder and / or tin alloy powder. 熱可塑性樹脂は、熱可塑性ポリウレタン樹脂であり、熱可塑性エラストマーは、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーである請求項1〜3のいずれかに記載の研磨パッドの製造方法。 The method for producing a polishing pad according to claim 1, wherein the thermoplastic resin is a thermoplastic polyurethane resin, and the thermoplastic elastomer is a polyurethane-based thermoplastic elastomer. 金属成分と熱可塑性樹脂及び/又は熱可塑性エラストマーとの配合重量比が、85:15〜99:1(前者:後者)である請求項1〜4のいずれかに記載の研磨パッドの製造方法。 The method for producing a polishing pad according to any one of claims 1 to 4, wherein a blending weight ratio of the metal component to the thermoplastic resin and / or the thermoplastic elastomer is 85:15 to 99: 1 (the former: the latter). 有機溶媒の添加量は、錫組成物中に5〜30重量%である請求項1記載の研磨パッドの製造方法。 The method for producing a polishing pad according to claim 1, wherein the addition amount of the organic solvent is 5 to 30% by weight in the tin composition. 請求項1〜6のいずれかに記載の方法によって製造される研磨パッドを用いて半導体ウエハ表面の金属膜を研磨する工程を含む半導体デバイスの製造方法。
A method for producing a semiconductor device, comprising a step of polishing a metal film on the surface of a semiconductor wafer using the polishing pad produced by the method according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114799734A (en) * 2021-01-13 2022-07-29 陈远明 Alloy powder sleeve cutter and alloy filling method thereof

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