JP2010082708A - 研磨パッド - Google Patents
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Abstract
【解決手段】研磨パッド20は研磨面Pを有する研磨シート1、研磨面Pと反対側に配置されたクッションシート5を備えている。研磨シート1は、ショアD硬度が25〜40度、圧縮弾性率が70%以上である。クッションシート5は、体積弾性率が10〜30MPa、1Hzの振動数における損失係数tanδが25〜80℃で0.05〜0.4の範囲である。研磨シート1およびクッションシート5はアクリル系粘着剤の粘着シート3で貼り合わされており、全体の損失係数が0.05〜0.2の範囲にある。クッションシート5が被研磨物への振動伝達を抑制し、粘着シート3が補助的に抑制する。クッションシート5のクッション性が適正化される。
【選択図】図1
Description
図1に示すように、本実施形態の研磨パッド20は、被研磨物を研磨加工するための研磨面Pを有する研磨シート(研磨層)1、研磨シート1の研磨面Pと反対側に配置されたクッションシート(クッション層)5ならびに研磨シート1およびクッションシート5を貼り合わせている粘着シート(粘着層)3を備えている。
研磨パッド20は、図2に示す各工程を経て製造される。すなわち、研磨シート1を形成する研磨シート形成工程、クッションシート5を形成するクッションシート形成工程、形成された研磨シート1およびクッションシート5を粘着シート3で接合する接合工程を経て製造される。以下、工程順に説明する。
研磨シート形成工程では、研磨シート1を乾式成型する。すなわち、イソシアネート基含有化合物と、ポリオール化合物に水を分散希釈させた分散液と、硬化剤とをそれぞれ準備する準備ステップ、イソシアネート基含有化合物、分散液および硬化剤を混合して混合液を調製する混合ステップ、混合液を型枠に注液する注型ステップ、型枠内で発泡、硬化させて発泡体を成型する硬化成型ステップ、発泡体をシート状にスライスして複数枚の研磨シート1を形成するスライスステップを経て形成される。以下、ステップ順に説明する。
クッションシート形成工程では、クッションシート5を湿式成膜する。すなわち、ポリウレタン樹脂が有機溶媒に略均一に溶解された樹脂溶液を調製する準備ステップ、準備ステップで調製された樹脂溶液をシート状に展延し、水系凝固液中で樹脂溶液から有機溶媒を脱溶媒させてポリウレタン体を凝固再生させる凝固再生ステップ、凝固再生ステップで凝固再生されたポリウレタン体を洗浄・乾燥してクッションシート5を形成する洗浄・乾燥ステップの各ステップを経て形成されるが、以下、ステップ順に説明する。
接合工程では、形成された研磨シート1およびクッションシート5を粘着シート3で貼り合わせる(接合する)。粘着シート3は、被研磨物への振動伝達を補助的に抑制する役割を果たし、研磨シート1およびクッションシート5が粘着シート3で貼り合わされた全体の損失係数が0.05〜0.2の範囲になるように、粘着シート3の組成および厚さが設定される。本例では、アクリル系粘着剤を用い、厚みが0.1mmとなるように粘着シート3を形成する。すなわち、研磨シート1の研磨面Pと反対側の面にアクリル系粘着剤を略均一の厚さに塗布する。研磨シート1の研磨面Pと反対側の面と、クッションシート5の表面(スキン層が形成された面)と、を塗布された粘着剤を介して圧接させて、研磨シート1およびクッションシート5を粘着シート3で貼り合わせる。そして、円形等の所望の形状に裁断した後、汚れや異物等の付着が無いことを確認する等の検査を行い研磨パッド20を完成させる。
次に、本実施形態の研磨パッド20の作用等について説明する。
実施例1では、研磨シート1の作製にプレポリマとして、イソシアネート基含有量が5.9〜6.2%の末端イソシアネート基含有ウレタンプレポリマ(Adiprene LF−950A)を用い、これを55℃に加熱し減圧下で脱泡した。硬化剤のMOCAは、120℃で溶解させ、減圧下で脱泡した。分散液は、数平均分子量約2000のPPGの50部に、水の2部、触媒(東ソー株式会社製、トヨキャットET)の1部、シリコン系界面活性剤(ダウコーニング社製、SH−193)の5部をそれぞれ添加し攪拌混合した後、減圧下で脱泡することで調製した。プレポリマ:MOCA:分散液を重量比で100部:10部:5部の割合で混合した。得られた混合液を注型し、硬化させて発泡体を得た。この発泡体を、厚さ1.3mmにスライスし研磨シート1を作製した。一方、クッションシート5の作製にポリウレタン樹脂として、ポリエステルMDI(ジフェニルメタンジイソシアネート)ポリウレタン樹脂を用いた。30%ポリウレタン樹脂溶液100部に対して、溶媒のDMFの25部、顔料としてカーボンブラック20%を含むDMF分散液40部、成膜安定剤の疎水性活性剤2部を添加し混合してポリウレタン樹脂溶液を調製した。得られた樹脂溶液を厚さ0.7mmで塗布し、水系凝固液中で樹脂溶液から有機溶媒を脱溶媒させクッションシート5を作製した。研磨シート1およびクッションシート5を厚さ0.1mmの粘着シート3で接合し、クッションシート5の粘着シート3と反対側の面に両面テープを貼り合わせて実施例1の研磨パッド20を製造した。
比較例1では、クッションシートとして、市販の衝撃吸収シート(宮坂ゴム株式会社製、ミヤフリーク)を使用したこと以外は実施例1と同様に研磨パッドを製造した。比較例2では、研磨シートの作製において、プレポリマ:MOCA:分散液を重量比で100部:6部:5部の割合で混合したこと以外は実施例1と同様に研磨パッドを製造した。すなわち、比較例1の研磨パッドは実施例1と同じ研磨シート1が実施例1と異なるクッションシートに接合されたものであり、比較例2の研磨パッドは実施例1と異なる研磨シートが実施例1と同じクッションシート5に接合されたものである。
各実施例および比較例の研磨パッドに用いた研磨シートについてショアD硬度および圧縮弾性率、クッションシートについて体積弾性率、損失係数の各物性値を測定した。ショアD硬度は、日本工業規格(JIS K 6253)に従い、バネを介して試験片表面へ押し付けられた押針の押し込み深さから求めた。圧縮弾性率は、日本工業規格(JIS L 1021)に従い、ショッパー型厚さ測定器(加圧面:直径1cmの円形)を使用して求めた。具体的には、初荷重で30秒間加圧した後の厚さt0を測定し、次に最終圧力のもとで5分間放置後の厚さt1を測定した。全ての荷重を除き、5分間放置後、再び初荷重で30秒間加圧した後の厚さt0’を測定した。圧縮弾性率は、圧縮弾性率(%)=(t0’−t1)/(t0−t1)×100で算出した。このとき、初荷重は100g/cm2、最終圧力は1120g/cm2であった。体積弾性率は、体積弾性率測定装置(東芝タンガロイ社製、UMS−MS)を使用して求めた。損失係数は、動的粘弾性測定装置(ティー・エイ・インスツルメント・ジャパン株式会社製、RSA−III)を使用して求めた。具体的には、実施例および比較例のクッションシートを220℃の熱プレスを用いてプレス成形して厚さ0.1mmのフィルムを作製し、このフィルムから試験片(縦×横=5mm×30mm)を採取した。この試験片を動的粘弾性測定装置を使用して、周波数1Hzの振動数において25〜80℃の温度範囲で5℃/minの昇温スピードで昇温し、5℃毎に貯蔵弾性率(E’)および損失弾性率(E”)を測定し損失係数を算出した。温度に対する損失係数の変化を示すグラフを図3に示す。ショアD硬度、圧縮弾性率、体積弾性率の測定結果を下表1に示す。また、25〜80℃の温度範囲における損失係数の最大値と最小値を下表1に合わせて示す。
また、実施例および比較例の研磨パッドを用いて、以下の研磨条件で直径8インチの酸化膜表面を有するシリコンウェーハの研磨加工を行い、研磨レートを測定した。研磨レートは、1分間当たりの研磨量を厚さで表したものであり、研磨加工前後のシリコンウェーハの重量減少から求めた研磨量、シリコンウェーハの研磨面積および比重から算出した。また、研磨加工後の加工面のスクラッチ性を評価した。すなわち、研磨加工後の加工面に存在する0.16μm以上の大きさの傷の数をウェーハ表面検査装置(KLA−Tencor社製、Surfscan、SP1)を用いて測定した。研磨レート、スクラッチ性の測定結果を下表2に示す。
(研磨条件)
使用研磨機:スピードファム社製、9B−5Pポリッシングマシン
温度:25℃
研磨定盤回転数:100rpm
研磨ヘッド回転数:97rpm
加工圧力:2Psi(13790Pa)
スラリ:コロイダルシリカスラリ(pH:11.5)
スラリ供給量:100cc/min
被研磨物:直径8インチの酸化膜表面を有するシリコンウェーハ
3 粘着シート(粘着層)
5 クッションシート(クッション層)
20 研磨パッド
P 研磨面
Claims (7)
- 被研磨物を研磨加工するための研磨面を有し、ショアD硬度の範囲が25度〜40度の研磨層と、
前記研磨層の研磨面と反対側に配置され、体積弾性率が10MPa〜30MPaの範囲であり、かつ、1Hzの振動数における力学的損失係数tanδが25℃〜80℃の温度範囲で0.05〜0.4の範囲を示し、前記被研磨物への振動伝達を抑制するためのクッション層と、
前記研磨層および前記クッション層を貼り合わせ、前記被研磨物への振動伝達を補助的に抑制するための粘着層と、
を備え、
前記研磨層、前記クッション層および前記粘着層の全体の前記損失係数tanδが前記温度範囲で0.05〜0.2の範囲であることを特徴とする研磨パッド。 - 前記クッション層は、前記損失係数tanδの前記温度範囲における最大値と最小値との差が0.07以下であることを特徴とする請求項1に記載の研磨パッド。
- 前記クッション層は、内部にセルが略均等に形成された発泡構造を有するポリウレタン樹脂製であることを特徴とする請求項2に記載の研磨パッド。
- 前記粘着層は、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系から選択される少なくとも1種の粘着剤で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の研磨パッド。
- 前記研磨層は、圧縮弾性率が70%以上であることを特徴とする請求項1に記載の研磨パッド。
- 前記研磨層は、内部にセルが略均等に形成された発泡構造を有するポリウレタン樹脂製であることを特徴とする請求項5に記載の研磨パッド。
- 前記研磨層は、前記研磨面側に溝加工またはエンボス加工が施されていることを特徴とする請求項1に記載の研磨パッド。
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