JP2020037182A - 研磨パッド - Google Patents
研磨パッド Download PDFInfo
- Publication number
- JP2020037182A JP2020037182A JP2019201444A JP2019201444A JP2020037182A JP 2020037182 A JP2020037182 A JP 2020037182A JP 2019201444 A JP2019201444 A JP 2019201444A JP 2019201444 A JP2019201444 A JP 2019201444A JP 2020037182 A JP2020037182 A JP 2020037182A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- polishing
- layer
- polishing pad
- compression ratio
- present
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims abstract description 204
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims abstract description 88
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims abstract description 18
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 41
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 41
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 27
- 239000004699 Ultra-high molecular weight polyethylene Substances 0.000 claims description 23
- 229920000785 ultra high molecular weight polyethylene Polymers 0.000 claims description 23
- 239000004831 Hot glue Substances 0.000 claims description 11
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 31
- 239000000463 material Substances 0.000 description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 description 27
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 14
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 14
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 description 12
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 11
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 10
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 9
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 9
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 9
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 9
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 8
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 8
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 7
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 7
- 239000000047 product Substances 0.000 description 7
- 239000002002 slurry Substances 0.000 description 7
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 7
- 229920005830 Polyurethane Foam Polymers 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000011496 polyurethane foam Substances 0.000 description 6
- JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N Ethyl urethane Chemical compound CCOC(N)=O JOYRKODLDBILNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 5
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 5
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 5
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 5
- 230000003014 reinforcing effect Effects 0.000 description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 5
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 5
- 239000004820 Pressure-sensitive adhesive Substances 0.000 description 4
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 4
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 4
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 4
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 4
- 229920005672 polyolefin resin Polymers 0.000 description 4
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 4
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 4
- 229920005749 polyurethane resin Polymers 0.000 description 4
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 3
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 3
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 3
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 2
- 239000005062 Polybutadiene Substances 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 2
- 230000006837 decompression Effects 0.000 description 2
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 description 2
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 2
- YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N germanium dioxide Chemical compound O=[Ge]=O YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000003055 glycidyl group Chemical group C(C1CO1)* 0.000 description 2
- 238000010559 graft polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoceriooxy)cerium Chemical compound [Ce]=O.O=[Ce]=O BMMGVYCKOGBVEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920000768 polyamine Polymers 0.000 description 2
- 229920002857 polybutadiene Polymers 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920001228 polyisocyanate Polymers 0.000 description 2
- 239000005056 polyisocyanate Substances 0.000 description 2
- 229920005862 polyol Polymers 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 2
- 229920003122 (meth)acrylate-based copolymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 244000043261 Hevea brasiliensis Species 0.000 description 1
- 239000004677 Nylon Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 229920010741 Ultra High Molecular Weight Polyethylene (UHMWPE) Polymers 0.000 description 1
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 1
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000003093 cationic surfactant Substances 0.000 description 1
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 description 1
- YACLQRRMGMJLJV-UHFFFAOYSA-N chloroprene Chemical compound ClC(=C)C=C YACLQRRMGMJLJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013065 commercial product Substances 0.000 description 1
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 1
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 1
- 238000003851 corona treatment Methods 0.000 description 1
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 239000012776 electronic material Substances 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000010419 fine particle Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 230000010365 information processing Effects 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 229920003049 isoprene rubber Polymers 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 229920003052 natural elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229920001194 natural rubber Polymers 0.000 description 1
- 229920001778 nylon Polymers 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 229920006122 polyamide resin Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 description 1
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 description 1
- 229920001195 polyisoprene Polymers 0.000 description 1
- 239000002952 polymeric resin Substances 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000007665 sagging Methods 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000006277 sulfonation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920003169 water-soluble polymer Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B24—GRINDING; POLISHING
- B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
- B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
- B24B37/11—Lapping tools
- B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
- B24B37/22—Lapping pads for working plane surfaces characterised by a multi-layered structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
- H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
Abstract
【課題】ウェハ全体を均一に研磨することができる研磨パッドを提供する。【解決手段】少なくとも(A)表面研磨層2、(B)接着剤層3及び(C)クッション層4を備え、前記各層が(A)表面研磨層2、(B)接着剤層3、(C)クッション層4の順で積層され、前記(A)表面研磨層2の圧縮率が0.3%以上3.0%以下であり、前記(C)クッション層4の圧縮率>前記(A)表面研磨層2の圧縮率の関係を満たすことを特徴とする研磨パッド1。【選択図】図1
Description
本発明は、半導体素子等に用いられるシリコンウェハ、水晶ウェハ等の被研磨材表面の凹凸を、化学的機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing :CMP)で研磨する際に使用される積層研磨パッドに関する。
従来から、例えば、自動車、光学機器、電子材料、又は各種工作機器の分野では、様々な部品又は部材の研磨が行われており、被研磨体に要求される精密さ、均一性は益々厳しくなってきている。例えば、IC、LSI等の半導体集積回路を製造するためのシリコンウェハ、磁気ハードディスク基板、磁気ヘッド基板、ディスプレイ用ガラス基板、フォトマスク基板、光学レンズ、光導波路等の分野において、高度の表面平坦性が要求されている。特に、情報処理、情報記録を行う素子あるいはディスクは飛躍的に集積度の向上が求められており、基板上に形成される回路等のパターンの微細化や多層配線化が進んでいるが、これに伴い、ウェハ表面の凹凸を平坦化する技術が重要となってきた。
ウェハ表面の凹凸を平坦化する方法としては、化学的機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing :CMP)が知られている。CMPでは、ウェハの被研磨面を研磨パッドの研磨面に押し付けた状態で、砥粒(研磨材粒子)が分散されたスラリー状の研磨材(以下、スラリーという)を用いて研磨する。CMPは、ウェハの表面を加工液で化学的に溶かすとともに、砥粒で機械的に削る、すなわち加工液による化学的な溶去作用と砥粒による機械的な除去作用とを併せ持つ研磨技術であり、加工変質層(加工により生じた内部と異なる表面の部分)を生じることがほとんどないため、広く利用されている。
CMPで一般的に使用する研磨装置は、研磨パッドを支持する回転可能な研磨定盤と、被研磨対象物(ウェハ)を支持する支持台(ポリシングヘッド)とウェハの均一加圧を行うためのバッキング材と、研磨材の供給機構を備えている。研磨パッドは、例えば、両面テープで貼り付けることにより、研磨定盤に装着される。研磨定盤と支持台とは、それぞれに支持された研磨パッドと被研磨対象物が対向するように配置され、それぞれに回転軸を備えている。また、支持台には、被研磨対象物を研磨パッドに押し付けるための加圧機構が設けてある。
シリコンウェハ等の基板を平滑にし、鏡面仕上げするための研磨は、このような研磨装置を用いて、研磨定盤に研磨パッドを固定して回転させながら、研磨定盤に対峙して設置したウェハを自公転運動させて相対的に移動させるとともに、研磨パッドとウェハの間隙に研磨スラリーを加えることによって、ウェハ表面が研磨され、平坦化、平滑化が行われている。
研磨パッドとしては、不織布タイプの研磨パッド、スエードタイプの研磨パッド等が用いられている。不織布タイプの研磨パッドはポリエステルフェルト(組織はランダムな構造)にポリウレタンを含浸させたもので多孔性があり、かつ弾性も適度で、高い研磨速度と平坦性に優れ、ダレの少ない加工ができるようになっている。シリコン基板の1次研磨用で広く使用されている。スエードタイプ研磨パッドは、ポリエステルフェルトにポリウレタンを含浸させた基材に、ポリウレタン内に発泡層を成長させ、表面部位を除去し発泡層に開口部を設けたもの(この層をナップ層と呼ぶ)で、特に仕上げ研磨用に使用されており、発泡層内に保持された研磨材が、工作物と発泡層内面との間で作用することにより研磨が進行する。CMPに多用され、ダメージのない面が得られるが、時間をかけると周辺ダレが発生しやすい。他にも、発泡ウレタンシート等の研磨パッドがある。
かかるCMP研磨工程における研磨操作は、微細な粒子(砥粒)を懸濁させたスラリー中の砥粒を、使用する研磨パッドに保持させることにより行われる。従って、研磨パッドの砥粒の保持密度が高いほど研磨速度が高くなる。このため、研磨パッドとしては、多数の空孔を有する多孔質材料が使用され、空孔で砥粒を保持させることによって、砥粒の保持密度を高くし、研磨速度を高くすることが行われている。かかる多孔質材料においては、砥粒の保持密度を大きくするためには、空孔の数を多くし、かつ空孔の径を小さくすることが有効である。
従来、上記の高精度の研磨に使用される研磨パッドとしては、一般的に空洞率が30〜35%程度のポリウレタン発泡体シートが使用されていた。また、ポリウレタン等のマトリックス樹脂に中空微小球体又は水溶性高分子粉末等を分散した研磨パッドを開示した特許文献1に記載の技術も公知である。研磨パッドの要求特性として、局所的な平坦化能力に加えて、ウェハ全体を均一に研磨する能力が必要となる。
しかしながら、従来のポリウレタン発泡体シートとして、変形し易い(高圧縮率)ものは、局所的な平坦化が困難であり、変形し難い(低圧縮率)ものは、局部的な平坦化能力は優れたものであるが、クッション性が不足しているためにウェハ全面に均一な圧力を与えることが難しかった。十分なクッション性を得るために、ポリウレタン発泡体シートの圧縮率を2%程度にするには空洞率を高めることが必要になり、空洞率を高めると圧縮回復率、表面硬度が低下することが避けられない。圧縮回復率、表面硬度が低下すると、研磨工程における圧縮と荷重の開放の繰り返しにより研磨パッドの圧密化が起こり、加工精度が低下するという問題が起こる。このような研磨精度の低下を防止するために、通常、ポリウレタン発泡体シートの背面に柔らかいクッション層が別途設けられ、研磨加工が行われる。そのためにポリウレタン発泡体シートのウェハ表面の平坦化能力が実質的に減殺され、加工精度の向上に限界があった。
本発明の目的の一つは、ウェハ全体を均一に研磨することができる研磨パッドを提供することである。また、本発明の他の目的は、加工精度の高い研磨を行うことができる研磨パッドを提供することである。
本発明の研磨パッドは、少なくとも(A)表面研磨層、(B)接着剤層及び(C)クッション層を備え、前記各層が(A)/(B)/(C)の順で積層され、前記(A)表面研磨層の圧縮率が0.3%以上3.0%以下であり、前記(C)クッション層の圧縮率>前記(A)表面研磨層の圧縮率の関係を満たすものである。
本発明の研磨パッドは、被研磨対象物(ウェハ)全体を均一に研磨することができる。また、本発明の研磨パッドは、加工精度の高い研磨を行うことができる。さらに、本発明の研磨パッドは、(A)表面研磨層の厚みを制御することによって、得られる積層研磨パッドの圧縮率の制御が容易になり、表面研磨層を構成する材料の分子量、製造時の粘度、発泡方法(発泡倍率の制御等)を制御しなくても、圧縮率の細かい制御が可能となる。また、本発明の研磨パッドは、被研磨対象物(ウェハ)を局部的に平坦化することもできる。
本発明の研磨パッドの一態様を図1に示す。本発明の研磨パッド1は、少なくとも(A)表面研磨層2、(B)接着剤層3及び(C)クッション層4を備え、前記各層が(A)/(B)/(C)の順で積層され、前記(A)表面研磨層2の圧縮率が0.3%以上3.0%以下であり、前記(C)クッション層4の圧縮率>前記(A)表面研磨層2の圧縮率の関係を満たすことを特徴とする。この構成によって、本発明の研磨パッドは、クッション性に優れ、被研磨対象物(ウェハ)全体を均一に研磨することができる。また、この構成によって、本発明の研磨パッドは、表面硬度の低下を抑制でき、加工精度の高い研磨を提供することができる。さらに、この構成によって、本発明の研磨パッドは、積層体において、(A)表面研磨層の厚みを制御することによって圧縮率の細かい制御ができ、ウェハ表面を局所的に平坦化することも可能となる。
(A)表面研磨層
本発明の表面研磨層(被研磨材を研磨加工するための研磨面を有する研磨層)は、特に限定されないが、超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)粉末の焼結多孔質シートから構成されるものが好ましい。前記UHMWPEの粘度平均分子量(Mν)は、50万〜1500万が好ましく、100万〜1200万がより好ましい。UHMWPEの粘度平均分子量(Mν)は、一般的な測定方法である粘度法により評価すればよく、例えば、JIS K 7367−3:1999に基づいて測定した極限粘度数[η]からMνを算出すればよい。
本発明の表面研磨層(被研磨材を研磨加工するための研磨面を有する研磨層)は、特に限定されないが、超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)粉末の焼結多孔質シートから構成されるものが好ましい。前記UHMWPEの粘度平均分子量(Mν)は、50万〜1500万が好ましく、100万〜1200万がより好ましい。UHMWPEの粘度平均分子量(Mν)は、一般的な測定方法である粘度法により評価すればよく、例えば、JIS K 7367−3:1999に基づいて測定した極限粘度数[η]からMνを算出すればよい。
前記UHMWPE粉末の焼結多孔質シートは、例えば、特開平8−169971号公報に記載の方法で製造することができる。具体的には、以下のようにして製造することができる。まず、UHMWPE粉末を金型に充填し、次いで、これをUHMWPEの融点以上の温度に加熱された水蒸気雰囲気中で焼結してブロック状成形体とした後冷却し、この成形体を所定厚さのシートに切削するものである。
この方法においては、先ず、UHMWPE粉末(平均粒径は通常30〜200μm)を金型に充填し、次いで、これをUHMWPEの融点以上に加熱された水蒸気雰囲気中で焼結してブロック状成形体とする。このようにUHMWPE粉末を金型に充填し、これを加熱された水蒸気雰囲気中で焼結するので、金型としては少なくとも一つの開口部(加熱水蒸気導入用)を有するものを用いる。焼結に要する時間は粉末の充填量、水蒸気の温度等によって変わるが、通常、約1〜12時間である。
この際に用いる水蒸気はUHMWPEの融点以上に昇温させるために、加圧状態とされ、金型に充填されたUHMWPE粉末間に容易に進入することができる。なお、UHMWPE粉末間への加熱水蒸気の進入をより容易にするため、該粉末を金型に充填し、この金型を耐圧容器に入れ、減圧状態とする脱気操作を施し、その後加熱された水蒸気雰囲気中で焼結するようにしてもよい。この際の減圧度合いは特に限定されないが、約1〜100mmHgが好ましい。
従って、金型に充填されたUHMWPE粉末の焼結は、前記耐圧容器に水蒸気導入管及びその開閉バルブを設けておき、該粉末間の空気を脱気した後、減圧を止めあるいは減圧を続けながら、水蒸気バルブを開いて加熱水蒸気を導入する方法によって行うことができる。
この焼結時において、UHMWPE粉末は融点以上の温度に加熱されるがその溶融粘度が高いのであまり流動せず、その粉末形状を一部乃至大部分維持し、隣接する粉末相互がその接触部位において熱融着し多孔質のブロック状成形体(粉末相互の非接触部が該多孔質成形体の微孔となる)が形成される。なお、焼結に際し、所望により加圧することもできるが、その圧力は、通常、約10kg/cm2以下とするのが好ましい。
上記のようにして焼結を行った後、冷却する。冷却に際してはブロック状成形体への亀裂の発生を防止するため、急冷を避けるのが好ましく、例えば、室温に放置して冷却する方法を採用できる。なお、冷却はブロック状成形体を金型に入れたまま行ってもよく、あるいは金型から取り出して行ってもよい。このようにしてブロック状成形体を冷却した後、旋盤等により所定厚さに切削することにより、多孔質シートを得ることができる。
上記方法により得られる多孔質シートの微孔の孔径、気孔率は用いるUHMWPE粉末の粒径や焼結時における加圧の有無によって決定される。他の条件が同じであれば、用いた粉末の粒径が大きい程微孔の孔径が大きく、気孔率の高い多孔質シートが得られる。また、焼結時に加圧しない場合は加圧した場合に比べ微孔の孔径が大きく、気孔率の高い多孔質シートが得られる。更に、焼結時に加圧した場合はその圧力が高い程微孔の孔径が小さく、気孔率の低い多孔質シートが得られる。
上記の方法によって得られるUHMWPE多孔質シートは、上記したように隣接するUHMWPE粉末がその形状の一部乃至大部分を維持すると共に粉末相互がその接触部位において熱融着してシート形状を呈し、且つ、粉末相互の非接触部位を微孔とするミクロ構造を有している。この多孔質シートのミクロ構造は、例えば、多孔質シートを厚さ方向に沿って切断し、その切断面を走査型電子顕微鏡を用いて観察(倍率は適宜設定できるが、通常、約100〜1000倍である)することができる。
上記の方法によって得られるUHMWPE多孔質シートに、親水化処理を施してもよい。上記親水化処理の方法としては、界面活性剤の含浸、コロナ処理、プラズマ処理、スルフォン化処理、親水性モノマーのグラフト重合処理等が挙げられ、なかでもグラフト重合処理が、親水性に優れ、その処理効果が安定しているため好適である。界面活性剤は、特に限定されず、例えばカチオン系界面活性等が挙げられる。
(A)表面研磨層の圧縮率は、特に限定されないが、得られる積層研磨パッドが均一に研磨することができるとともに平坦化能力が高くなる点から、0.3%以上3.0%以下が好ましく、0.3%、0.4%、0.5%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%、1.1%、1.4%、1.5%、1.8%、2.0%、2.2%、2.3%、2.4%、2.5%、2.7%、2.8%、2.9%及び3.0%のいずれかの値、又はこれらから任意に選択した2つの値の範囲(範囲の端点の値は含めても除いていてもよい)とすることができ、0.8%以上2.8%以下がより好ましい。圧縮率とは、所定形状の成形体に一定の荷重をかけたときに縮む割合をいう。本発明における圧縮率の測定方法は、後記する実施例に記載のとおりである。
(A)表面研磨層の厚みは、特に限定されないが、0.1mm以上2.5mm以下が好ましく、0.1mm以上2.0mm以下がより好ましい。
(A)表面研磨層の平均孔径は、特に限定されないが、研磨層として要求される機能が優れる点から、0.05〜30μmが好ましく、0.1〜25μmがより好ましく、1.0〜20μmがさらに好ましい。本発明において、平均孔径は、ASTM(米国試験材料協会)F316−86の規定に準拠して測定でき、例えばこの規定に準拠した自動測定が可能な市販の測定装置(Porous Material社製のPerm-Porometer(含浸用溶剤としてフッ素系溶媒(スリーエム社製、商品名「FC−40」、表面張力1.6×10-2N/m)を使用)等)を用いて測定できる。
(A)表面研磨層の気孔率は、特に限定されないが、研磨の均一性及び加工精度が高まる点から、5〜60%が好ましく、10〜50%がより好ましく、15〜40%がさらに好ましい。すなわち、気孔率が5%未満では、研磨スラリーの保持能力が低下し研磨速度を高めることができないのであり、逆に、気孔率が60%を超えると、高分子多孔質シートの機械的強度が低下し、研磨時の圧力によってシート自体の変形が大きく平滑な研磨面が得られにくいからである。
本発明における気孔率とは、多孔質シート(表面研磨層)中の孔の部分の容積割合を意味し、下記式によって定義される値である。
気孔率=(1−(見掛け密度/(表面研磨層材料の真比重))×100
ここで、見掛け密度は、サンプルの重量と体積を量り、重量(g)/体積(cm3)から算出した。
気孔率=(1−(見掛け密度/(表面研磨層材料の真比重))×100
ここで、見掛け密度は、サンプルの重量と体積を量り、重量(g)/体積(cm3)から算出した。
(A)表面研磨層の硬度は、特に限定されず、研磨の加工精度が高くなる点から、20以上100以下が好ましく、20、25、29、30、31、35、39、40、41、45、49、50、51、55、59、60、61、65、70、75、80、81、85、89、90、95及び100のいずれかの値、又はこれらから任意に選択した2つの値の範囲(範囲の端点の値は含めても除いていてもよい)とすることができ、25以上97未満がより好ましく、45以上96以下がさらに好ましい。本発明において、硬度は、JIS K 6253−3:2012に規定されるデュロメーター硬度を意味する。デュロメーター硬度は、ゴム硬度計(タイプA、株式会社テクロック製)を用いて測定できる。
(A)表面研磨層の表面粗さ(算術平均粗さ(Ra))は、特に限定されないが、0.1μm以上5.0μm以下が好ましく、0.1μm、0.3μm、0.7μm、0.9μm、1.0μm、1.1μm、1.2μm、1.4μm、1.5μm、1.9μm、2.0μm、2.1μm、2.4μm、2.5μm、2.7μm、2.9μm、3.0μm、3.1μm、3.5μm、3.9μm、4.0μm、4.1μm、4.4μm、4.5μm、4.9μm及び5.0μmのいずれかの値、又はこれらから任意に選択した2つの値の範囲(範囲の端点の値は含めても除いていてもよい)とすることができ、1.0μm以上3.0μm以下がより好ましい。前記表面粗さ(Ra)が小さいことで、被研磨物側の粗さも低くすることができると考えられる。本発明において、算術平均粗さは、JIS B 0601:2001に規定される値を意味する。算術平均粗さは、触針式表面粗さ計(株式会社東京精密製品、サーフコム550A)を用いて測定できる。測定条件は、先端径R250μm、速度0.3mm/sec、測定長4mmとすることができる。
前記(A)表面研磨層の圧縮率等の物性は、上述の製造方法において、材料の樹脂粉末の粒径や焼結時における加圧の有無等を適宜変更することで得られる。
前記UHMWPE粉末の焼結多孔質シートは、市販品を用いてもよい。このような市販品としては、例えば、サンマップ(登録商標)シリーズ(例えば、サンマップHP−5320(Mν:300万、平均孔径:24μm、気孔率:38%、ショアD硬度:42、Ra:1.2μm)、サンマップLC(Mν:300万、平均孔径:17μm、気孔率:30%、ショアD硬度:48、Ra:2.0μm)等)(以上、日東電工製)、サンファイン(登録商標)AQシリーズ(例えば、サンファインAQ−100(Mν:330万)、サンファインAQ−800(Mν:450万)等)(以上、旭化成ケミカルズ製)等が挙げられる。
(B)接着剤層
本発明に用いる接着剤としては、特に限定されず、感圧接着剤、ホットメルト接着剤等が挙げられ、ホットメルト接着剤が好ましい。前記接着剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
本発明に用いる接着剤としては、特に限定されず、感圧接着剤、ホットメルト接着剤等が挙げられ、ホットメルト接着剤が好ましい。前記接着剤は、1種単独で使用してもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
前記感圧接着剤としては、例えば、(メタ)アクリレート系(共)重合体;ポリイソプレン系、ポリブタジエン系、クロロプレン系等の合成又は天然ゴム;等を基剤重合体とし、該基剤重合体に粘着付与剤、粘着調整剤、架橋剤、安定剤等を配合して得られたもの等が挙げられる。また、前記ゴム又は重合体は、本発明の効果が妨げない限り、変性されていてもよい。
前記ホットメルト接着剤としては、特に限定されず、公知の物を特に制限なく使用できる。前記接着剤としては、例えば、ポリエステル系樹脂、エチレン−酢酸ビニル(EVA)系樹脂(例えば、エチレン/グリシジルジメタクリレート(GMA)/酢酸ビニル共重合体)、ポリアミド系樹脂、ポリウレタン系樹脂及びポリオレフィン系樹脂から構成されるもの等が挙げられ、ポリオレフィン系樹脂から構成されるもの、エチレン−酢酸ビニル(EVA)系樹脂から構成されるものが好ましい。ポリオレフィン系樹脂としては、特に限定されず、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。また、前記樹脂は、本発明の効果が妨げない限り、変性されていてもよい。これらのホットメルト接着剤のうち、ポリオレフィン系樹脂から構成されるホットメルト接着剤が特に好ましい。
また、前記ホットメルト接着剤及び感圧接着剤以外にも、前記ホットメルト接着剤及び感圧接着剤に換えて又は併用して、2液硬化タイプのエポキシ系接着剤、シリコーン系接着剤等を使用してもよい。
前記接着剤は、市販品を使用することもできる。市販品としては、例えば、「ボンドファースト(住友化学工業製)」、「アドマー(三井化学製)」等が挙げられる。
さらに、(B)接着剤層は、芯材として補強シートを有していてもよい。接着剤層に補強シートを有する場合、例えば、接着剤層/補強シート/接着剤層の順で積層されていてもよい(図示せず)。補強シートとしては、特に限定されないが、ポリエチレンテレフタレートが好ましい。補強シートの厚さは、12〜250μmが好ましく、25〜100μmがより好ましい。
(B)接着剤層の厚みは、特に限定されないが、0.01〜0.5mmが好ましい。
(C)クッション層
本発明に用いる(C)クッション層の構成材料としては、特に限定されず、ウレタンフォーム、ポリエチレンフォーム等の高分子樹脂発泡体;ポリエステル不織布、ナイロン不織布、アクリル不織布等の繊維不織布;ブタジエンゴム、イソプレンゴム等のゴム性樹脂及び感光性樹脂等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を混合して用いてもよい。これらのうち、ウレタンフォームが好ましい。クッション層は、市販品を使用することができる。クッション層は、単層であってもよく、種類の同一又は異なる前記構成材料を積層して用いてもよいが、単層であることが好ましい。クッション層の製造方法は、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。
本発明に用いる(C)クッション層の構成材料としては、特に限定されず、ウレタンフォーム、ポリエチレンフォーム等の高分子樹脂発泡体;ポリエステル不織布、ナイロン不織布、アクリル不織布等の繊維不織布;ブタジエンゴム、イソプレンゴム等のゴム性樹脂及び感光性樹脂等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよく、2種以上を混合して用いてもよい。これらのうち、ウレタンフォームが好ましい。クッション層は、市販品を使用することができる。クッション層は、単層であってもよく、種類の同一又は異なる前記構成材料を積層して用いてもよいが、単層であることが好ましい。クッション層の製造方法は、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。
(C)クッション層の引張強さは、特に限定されないが、0.50〜10.0MPaが好ましく、0.50MPa、0.80MPa、0.90MPa、1.0MPa、1.1MPa、1.5MPa、1.9MPa、2.0MPa、2.1MPa、2.3MPa、2.4MPa、2.7MPa、2.9MPa、3.0MPa、3.1MPa、3.4MPa、3.5MPa、3.9MPa、4.0MPa、4.4MPa、4.5MPa、4.9MPa、5.0MPa、5.1MPa、5.5MPa、5.9MPa、6.0MPa、6.1MPa、6.5MPa、6.9MPa、7.0MPa、7.1MPa、7.5MPa、7.9MPa、8.0MPa、8.1MPa、8.5MPa、8.9MPa、9.0MPa、9.1MPa、9.5MPa、9.9MPa及び10.0MPaいずれかの値、又はこれらから任意に選択した2つの値の範囲(範囲の端点の値は含めても除いていてもよい)とすることができ、0.80〜5.0MPaがより好ましい。本発明において、引張強さは、JIS K 6251(2010)に規定される値を意味する。
(C)クッション層の引張伸びは、特に限定されないが、50〜200%が好ましく、100〜180%がより好ましい。本発明において、引張伸びは、JIS K 6251(2010)に規定される値を意味する。
(C)クッション層の圧縮率は、特に限定されないが、圧縮率が小さすぎると、研磨層が被研磨材料の被研磨面に与える応力集中の拡散がうまくできず、被研磨面の面内均一性が悪くなる傾向にあることから、1.0%以上40.0%以下が好ましく、1.0%、2.0%、4.0%、5.0%、6.0%、7.0%、9.0%、10.0%、11.0%、12.0%、13.0%、15.0%、18.0%、19.0%、20.0%、21.0%、23.0%、25.0%、28.0%、29.0%、30.0%、31.0%、35.0%、38.0%、39.0%及び40.0%のいずれかの値、又はこれらから任意に選択した2つの値の範囲(範囲の端点の値は含めても除いていてもよい)とすることができ、微細パターンが形成されたウェハのうねりに対応して、研磨パッドが変形し良好な均一性を得ることができることから、1.0%以上35.0%以下がより好ましい。
(C)クッション層の硬度は、特に限定されないが、1以上80以下が好ましく、3以上60以下がより好ましく、5以上50以下がさらに好ましい。
上記の各物性は、例えば、クッション層がウレタン樹脂からなる場合、ポリウレタン樹脂を形成するポリイソシアネート化合物、ポリオール化合物及びポリアミン化合物の配合割合を変える等によって調整することができる。通常、ポリウレタン樹脂では、ポリイソシアネート化合物及びポリアミン化合物の反応で形成されるハードセグメントと、ポリオール化合物で形成されるソフトセグメントと、を有している。ハードセグメントでは、ウレタン結合間に水素結合が形成され凝集力が強くなるため、剛直性を示し高結晶性となる。これに対して、ソフトセグメントでは、水素結合が形成されにくく凝集力が弱くなるため、変形しやすく低結晶性となる。従って、ハードセグメントとソフトセグメントとのバランスによりポリウレタン樹脂の圧縮率等の物性を調整することができる。
(C)クッション層は、市販品を使用することができる。市販品としては、例えば、ウレタンフォーム製のPORON(登録商標)シリーズ(例えば、PORON H-24(引張伸び:150%、引張強さ:0.88MPa)、PORON H-32(引張伸び:155%、引張強さ:1.44MPa)、PORON H-48(引張伸び:140%、引張強さ:2.35MPa)等)(以上、ロジャースイノアック製)等が挙げられる。
(C)クッション層の厚みは、特に限定されないが、0.1mm以上3.0mm以下が好ましく、0.3mm以上2.5mm以下がより好ましい。また、(C)クッション層の厚みは、前記(A)表面研磨層の厚みに対して、0.3〜20倍程度であってもよく、0.5〜5倍程度であってもよく、0.8〜2.5倍程度であってもよい。
本発明の研磨パッドは、圧縮率について、(C)クッション層の圧縮率>(A)表面研磨層の圧縮率の関係を満たすものであり、(C)クッション層の圧縮率は、研磨の均一性及び加工精度が高まる点から、(A)表面研磨層の圧縮率の2.0倍以上であることが好ましく、3.0倍以上であることがより好ましく、5.0倍以上であることがさらに好ましい。
本発明の研磨パッドにおいて、積層された後の積層体の圧縮率は、特に限定されないが、圧縮率が低すぎると被研磨体の反りなどに追従することが難しくなり、面内の均一性を低下することを防ぎ、圧縮率が高すぎると、パターン付きウェハのローカルな段差での平坦性が低下することを防ぐ点から、1.0%以上30.0%以下が好ましく、1.0%、2.0%、3.0%、5.0%、6.0%、7.0%、9.0%、10.0%、11.0%、12.0%、13.0%、15.0%、18.0%、19.0%、20.0%、21.0%、23.0%、25.0%、28.0%、29.0%及び30.0%のいずれかの値、又はこれらから任意に選択した2つの値の範囲(範囲の端点の値は含めても除いていてもよい)とすることができ、2.0%以上35.0%以下がより好ましく、5.0%以上30.0%以下がさらに好ましい。
本発明の積層研磨パッドの厚みは、特に限定されないが、0.3mm以上7.0mm以下が好ましく、0.5mm以上6.0mm以下がより好ましく、1.0mm以上4.0mm以下がさらに好ましい。
本発明の研磨パッドにおいて、積層された後の積層体の硬度は、特に限定されず、20以上100以下が好ましく、20、25、29、30、31、35、39、40、41、45、49、50、51、55、59、60、61、65、70、75、80、81、85、89、90、95及び100のいずれかの値、又はこれらから任意に選択した2つの値の範囲(範囲の端点の値は含めても除いていてもよい)とすることができ、25以上97未満がより好ましい。積層体の硬度は、表面研磨層の硬度と同一の定義であり、表面研磨層の硬度と同様に測定できる。
研磨パッドの製造方法は、特に限定されず、公知の方法に準じて製造することができる。製造方法としては、例えば、(A)表面研磨層を構成する材料に、接着剤を塗布し、(C)クッション層を積層して張り合わせることで製造できる。製造方法の一態様として、(A)表面研磨層を構成する材料に、ホットメルト接着剤を塗布し、(C)クッション層を積層して、加熱処理を行って張り合わせる方法が挙げられる。前記加熱処理の温度は、特に限定されないが、50〜200℃が好ましく、70〜180℃がより好ましく、90〜150℃がさらに好ましい。加熱処理時間は、特に限定されないが、5〜180分が好ましく、10〜120分がより好ましく、30〜120分がさらに好ましい。加熱処理に用いる加熱装置は、特に限定されない。前記製造方法において、必要に応じて、さらに乾燥処理を行ってもよい。乾燥処理の方法は特に限定されないが、70〜150℃程度の乾燥装置で乾燥させてもよい。
本発明の研磨パッドの他の一態様を図2に示す。研磨定盤に固定するために、本発明の研磨パッド1は、図2に示されるように、(C)クッション層4に、両面テープ5が張り付けられていてもよい。両面テープ5は、例えば、可撓性フィルムの基材を備え、該基材の両面に接着剤層を備える。前記可撓性フィルムは、特に限定されず、例えば、ポリエチレンテレフタレート(以下、PETと略記する。)製フィルム等が挙げられる。前記接着剤層に用いる接着剤は、特に限定されず、例えば、本発明の研磨パッド1の(B)接着剤層と同じものであってもよいが、ゴム系接着剤又はアクリル系接着剤が好ましい。両面テープ5は、基材の一面側の接着剤層でクッション層4と貼り合わされており、他面側の接着剤層が剥離紙で覆われている。
本発明の積層研磨パッドは、特に限定されないが、CMP装置用とするのが好ましい。CMP装置としては、特に限定されず、CMPで一般的に使用する研磨装置が使用できる。例えば、図3に示されるように、研磨パッド1を支持する回転可能な研磨定盤6と、被研磨材8(ウェハ)を支持する支持台9(ポリシングヘッド)とウェハの均一加圧を行うためのバッキング材と、研磨材7の供給機構を備えている。研磨パッド1は、例えば、両面テープで貼り付けることにより、研磨定盤6に装着される。研磨定盤6と支持台9とは、それぞれに支持された研磨パッド1と被研磨材8が対向するように配置され、それぞれに回転軸10、11を備えている。また、支持台9には、被研磨材8を研磨パッド1に押し付けるための加圧機構が設けてある。
CMPにおいて、本発明の積層研磨パッドとともに用いる砥粒(研磨材粒子)としては、本発明の効果を妨げない限り特に限定されず、例えば、シリカ、アルミナ、セリア(酸化セリウム)、ジルコニア、チタニア(酸化チタン)、ゲルマニア等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
CMPにおいて、本発明の積層研磨パッドとともに用いる研磨スラリーとしては、本発明の効果を妨げない限り特に限定されず、例えば、水又は水ベースの水溶液に前記砥粒を分散させ、さらにウェハの表面の物質と化学的に反応する反応液(例えば、水酸化ナトリウム、アンモニア等)を添加したものが挙げられる。
本発明の積層研磨パッドは、半導体素子等に用いられるシリコンウェハ、水晶ウェハ等を工作物(被研磨材)とするのが好ましい。
本発明は、本発明の効果を奏する限り、本発明の技術的範囲内において、上記の構成を種々組み合わせた態様を含む。
次に、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。
[圧縮率の測定方法]
圧縮率は、直径5mmの円筒状の圧子(圧縮棒)を使用し、Bruker AXS社製TMAにて25℃において、下記条件でT1〜T2を測定し、下記の式にて求めた。測定方法の概略図を図4に示す。
<測定条件>
初期荷重:200g/cm2
最大荷重:2000g/cm2
荷重速度:250g/cm2/分
圧縮率(%)={(T1−T2)/T1}×100
(式中、T1は荷重が300g/cm2のときの研磨パッド断面の厚さを表し、T2は荷重が1800g/cm2のときの研磨パッド断面の厚さを表す。)
圧縮率は、直径5mmの円筒状の圧子(圧縮棒)を使用し、Bruker AXS社製TMAにて25℃において、下記条件でT1〜T2を測定し、下記の式にて求めた。測定方法の概略図を図4に示す。
<測定条件>
初期荷重:200g/cm2
最大荷重:2000g/cm2
荷重速度:250g/cm2/分
圧縮率(%)={(T1−T2)/T1}×100
(式中、T1は荷重が300g/cm2のときの研磨パッド断面の厚さを表し、T2は荷重が1800g/cm2のときの研磨パッド断面の厚さを表す。)
[実施例1]
超高分子量ポリエチレン粉末の焼結多孔質シート(商品名:サンマップLC、Mν:300万、平均孔径:17μm、気孔率:30%、ショアD硬度:48、Ra:2.0μm、厚さ:2.0mm、日東電工製)とマイクロセルポリマーシート(商品名:PORON(登録商標)、型番:H-48 2.0mm、材質:ウレタンフォーム、引張強さ:、2.35MPa、引張伸び:150%、厚さ:2.0mm、ロジャースイノアック製)を、ホットメルト粘着剤で貼りあわせて積層体を得た。ホットメルト接着剤は、ペレット状のボンドファーストBF7B(エチレン/グリシジルジメタクリレート(GMA)/酢酸ビニル共重合体、住友化学工業製)を120℃に加熱したプレスにて溶融し、厚さ0.15mmにフィルム化したものを用いた。得られた積層体を、130℃、20分乾燥炉に入れて加熱し、接着を行い、積層研磨パッドを得た。
超高分子量ポリエチレン粉末の焼結多孔質シート(商品名:サンマップLC、Mν:300万、平均孔径:17μm、気孔率:30%、ショアD硬度:48、Ra:2.0μm、厚さ:2.0mm、日東電工製)とマイクロセルポリマーシート(商品名:PORON(登録商標)、型番:H-48 2.0mm、材質:ウレタンフォーム、引張強さ:、2.35MPa、引張伸び:150%、厚さ:2.0mm、ロジャースイノアック製)を、ホットメルト粘着剤で貼りあわせて積層体を得た。ホットメルト接着剤は、ペレット状のボンドファーストBF7B(エチレン/グリシジルジメタクリレート(GMA)/酢酸ビニル共重合体、住友化学工業製)を120℃に加熱したプレスにて溶融し、厚さ0.15mmにフィルム化したものを用いた。得られた積層体を、130℃、20分乾燥炉に入れて加熱し、接着を行い、積層研磨パッドを得た。
[実施例2]
サンマップLCに代えて、分子量300万の超高分子量ポリエチレン樹脂を用いて作製したサンマップであって、気孔率が50%であり、厚さが2.0mmである高気孔率品を用いた以外は実施例1と同様にして、積層研磨パッドを得た。
サンマップLCに代えて、分子量300万の超高分子量ポリエチレン樹脂を用いて作製したサンマップであって、気孔率が50%であり、厚さが2.0mmである高気孔率品を用いた以外は実施例1と同様にして、積層研磨パッドを得た。
実施例1及び2において、(A)表面研磨層単独及び(C)クッション層単独の圧縮率、硬度及び膜厚を測定した。硬度は、ゴム硬度計(タイプA、株式会社テクロック製)を用いて測定した。測定結果を下記表1に示す。
[実施例3〜7]
膜厚のみを表2に記載のものに変更した以外は、同様の物性を有する超高分子量ポリエチレン粉末の焼結多孔質シートを用いて実施例1と同様にして積層研磨パッドを得た。得られた各積層研磨パッドについて、圧縮率、硬度及び膜厚を測定した。結果を下記表2に示し、圧縮率と膜厚の測定結果をグラフ化したものを図5に示す。図中、LCはサンマップLCを表し、LCの隣の数値はサンマップLCの厚みを表す。
膜厚のみを表2に記載のものに変更した以外は、同様の物性を有する超高分子量ポリエチレン粉末の焼結多孔質シートを用いて実施例1と同様にして積層研磨パッドを得た。得られた各積層研磨パッドについて、圧縮率、硬度及び膜厚を測定した。結果を下記表2に示し、圧縮率と膜厚の測定結果をグラフ化したものを図5に示す。図中、LCはサンマップLCを表し、LCの隣の数値はサンマップLCの厚みを表す。
上記結果から、本発明の積層研磨パッドは、積層体において、(A)表面研磨層の厚みを制御することによって圧縮率の細かい制御ができることが確認できた。積層研磨パッドの圧縮率を細かく、制御できることによって、ウェハ全体を均一に研磨することができるとともに、ウェハ表面を局所的に平坦化することも可能となる。
[研磨性の評価]
サンマップLC単体及び実施例4の積層研磨パッドについて、研磨性を評価した。
被研磨材として、底面が15mm四方の正方形の水晶基板を用いた。研磨材として、酸化セリウム(CeO2)砥粒(商品名:SHOROX(登録商標)グレード:NX23(T)、粒度分布(μm)D50:0.9〜1.1、昭和電工製)を、蒸留水で10wt%に調整し、研磨スラリーを得た。研磨装置には、テグラミン(Tegramin)-30(定盤径(直径)300mm、丸本ストルアス製)を用い、測定対象の研磨パッドのサイズは直径300mmとした。
上記の材料及び装置を用いて、まず水晶基板を直径25mmのワークに入れてエポキシ樹脂(商品名:エポフィックス キット(EpoFix Kit)、Struers社製)にて包埋後、SiC耐水研磨紙#200(FEPA規格、Struers社製)にて、面だしを行った(回転速度:300rpm、研磨圧力:30N、研磨時間:10秒)。この際、研磨は砥粒を加えずに水のみで行った。次に、実施例4の積層研磨パッドを定盤に設置し、慣らし運転として、回転させた(回転速度:150rpm、圧力:20N、回転時間:5分)。続いて、前記積層研磨パッドを用いて、水晶基板を研磨した(回転速度:150rpm、研磨圧力:20N、研磨時間:5分)。研磨時に砥粒(研磨スラリー)を加える速度は、2mL/分とした。
研磨後にレーザー顕微鏡(商品名:広視野コンフォーカルレーザー顕微鏡 HD100D、Laser Tec社製)を用いて、水晶基板の表面を観察し(倍率20倍)、水晶基板の表面粗さRa(JIS B 0601:2001に規定の算術平均粗さ)を測定した。また、研磨量について、研磨前(面だし後)、水晶基板に傷を付け、その深さを前記レーザー顕微鏡で測定することによって(倍率50倍)、深さ方向の削られた量について、測定した。研磨後、実施例4の積層研磨パッドを用いて研磨した水晶基板では、全体を均一に研磨できていたことが確認された。
サンマップLC単体及び実施例4の積層研磨パッドについて、研磨性を評価した。
被研磨材として、底面が15mm四方の正方形の水晶基板を用いた。研磨材として、酸化セリウム(CeO2)砥粒(商品名:SHOROX(登録商標)グレード:NX23(T)、粒度分布(μm)D50:0.9〜1.1、昭和電工製)を、蒸留水で10wt%に調整し、研磨スラリーを得た。研磨装置には、テグラミン(Tegramin)-30(定盤径(直径)300mm、丸本ストルアス製)を用い、測定対象の研磨パッドのサイズは直径300mmとした。
上記の材料及び装置を用いて、まず水晶基板を直径25mmのワークに入れてエポキシ樹脂(商品名:エポフィックス キット(EpoFix Kit)、Struers社製)にて包埋後、SiC耐水研磨紙#200(FEPA規格、Struers社製)にて、面だしを行った(回転速度:300rpm、研磨圧力:30N、研磨時間:10秒)。この際、研磨は砥粒を加えずに水のみで行った。次に、実施例4の積層研磨パッドを定盤に設置し、慣らし運転として、回転させた(回転速度:150rpm、圧力:20N、回転時間:5分)。続いて、前記積層研磨パッドを用いて、水晶基板を研磨した(回転速度:150rpm、研磨圧力:20N、研磨時間:5分)。研磨時に砥粒(研磨スラリー)を加える速度は、2mL/分とした。
研磨後にレーザー顕微鏡(商品名:広視野コンフォーカルレーザー顕微鏡 HD100D、Laser Tec社製)を用いて、水晶基板の表面を観察し(倍率20倍)、水晶基板の表面粗さRa(JIS B 0601:2001に規定の算術平均粗さ)を測定した。また、研磨量について、研磨前(面だし後)、水晶基板に傷を付け、その深さを前記レーザー顕微鏡で測定することによって(倍率50倍)、深さ方向の削られた量について、測定した。研磨後、実施例4の積層研磨パッドを用いて研磨した水晶基板では、全体を均一に研磨できていたことが確認された。
前記した実施例4の積層研磨パッドの代わりに、サンマップLC単体を使用した以外は、上記と同様の方法で研磨性を評価した。
サンマップLC単体と本発明の積層研磨パッド(実施例4)を比較すると、研磨量は、サンマップLC単体の方が多く削れた。また、研磨後の表面粗さは、本発明の積層研磨パッドの方が平滑になった。したがって、本発明の積層研磨パッドは少ない研磨量で表面をより平滑にすることができ、加工精度の高い研磨を行うことができることが確認された。さらに、本発明の積層研磨パッドは、被研磨対象物全体を均一に研磨することができていた。
本発明の研磨パッドは、表面層に硬い素材を用い、さらに、ウェハ表面への追従性を確保するため、下層にクッション材を用いることで、均一性と平坦性の両方の性能を得ることができる。また、超高分子量ポリエチレン粉末の焼結多孔質シートの厚みを制御することによって圧縮率の細かい制御が可能になった。さらに、本発明の研磨パッドは、加工精度の高い研磨を行うことができる。
1:研磨パッド
2:(A)表面研磨層
3:(B)接着剤層
4:(C)クッション層
5:両面テープ
6:研磨定盤
7:研磨材
8:被研磨材
9:支持台
10、11:回転軸
2:(A)表面研磨層
3:(B)接着剤層
4:(C)クッション層
5:両面テープ
6:研磨定盤
7:研磨材
8:被研磨材
9:支持台
10、11:回転軸
Claims (8)
- 少なくとも(A)表面研磨層、(B)接着剤層及び(C)クッション層を備え、前記各層が(A)/(B)/(C)の順で積層され、前記(A)表面研磨層の圧縮率が0.3%以上3.0%以下であり、前記(C)クッション層の圧縮率>前記(A)表面研磨層の圧縮率の関係を満たすことを特徴とする研磨パッド。
- (C)クッション層の圧縮率が1.0%以上40.0%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。
- (A)表面研磨層の厚みが0.1mm以上2.5mm以下であり、(C)クッション層の厚みが0.1mm以上3.0mm以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の研磨パッド。
- (A)表面研磨層が、超高分子量ポリエチレン粉末の焼結多孔質シートから構成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の研磨パッド。
- (A)表面研磨層の算術平均粗さ(Ra)が、0.1μm以上5.0μm以下であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の研磨パッド。
- (B)接着剤層が、ホットメルト接着剤から構成されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の研磨パッド。
- 積層体の圧縮率が、1.0%以上30.0%以下であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の研磨パッド。
- CMP装置用であることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の研磨パッド。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014203088 | 2014-10-01 | ||
JP2014203088 | 2014-10-01 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015193635A Division JP6671908B2 (ja) | 2014-10-01 | 2015-09-30 | 研磨パッド |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020037182A true JP2020037182A (ja) | 2020-03-12 |
Family
ID=55629860
Family Applications (2)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015193635A Active JP6671908B2 (ja) | 2014-10-01 | 2015-09-30 | 研磨パッド |
JP2019201444A Withdrawn JP2020037182A (ja) | 2014-10-01 | 2019-11-06 | 研磨パッド |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2015193635A Active JP6671908B2 (ja) | 2014-10-01 | 2015-09-30 | 研磨パッド |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (2) | JP6671908B2 (ja) |
TW (1) | TW201628785A (ja) |
WO (1) | WO2016051796A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20230017190A (ko) | 2020-05-28 | 2023-02-03 | 가부시끼가이샤 도꾸야마 | 적층 연마 패드 |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20200028097A (ko) * | 2018-09-06 | 2020-03-16 | 에스케이실트론 주식회사 | 웨이퍼 연마 장치용 연마패드 |
JP2020055091A (ja) * | 2018-10-04 | 2020-04-09 | 株式会社ディスコ | 被加工物の研削方法 |
TWI818029B (zh) * | 2019-05-31 | 2023-10-11 | 智勝科技股份有限公司 | 研磨墊、研磨墊的製造方法以及研磨方法 |
JP6927617B1 (ja) * | 2020-11-19 | 2021-09-01 | 不二越機械工業株式会社 | ワーク研磨装置およびトップリング用樹脂マット体 |
KR102489678B1 (ko) * | 2020-12-07 | 2023-01-17 | 에스케이엔펄스 주식회사 | 연마패드용 시트, 연마패드 및 반도체 소자의 제조방법 |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH08108372A (ja) * | 1994-10-07 | 1996-04-30 | Mitsubishi Electric Corp | 研磨布 |
JP3459317B2 (ja) * | 1995-06-29 | 2003-10-20 | 日東電工株式会社 | 研磨パッド |
JP2000343411A (ja) * | 1999-06-01 | 2000-12-12 | Teijin Ltd | 研磨用シート |
JP2001176829A (ja) * | 1999-12-20 | 2001-06-29 | Nitto Denko Corp | 半導体ウェーハの研磨方法及び半導体ウェーハ研磨用パッド |
US6593240B1 (en) * | 2000-06-28 | 2003-07-15 | Infineon Technologies, North America Corp | Two step chemical mechanical polishing process |
CN100496896C (zh) * | 2000-12-01 | 2009-06-10 | 东洋橡膠工业株式会社 | 研磨垫 |
JP4550300B2 (ja) * | 2001-03-09 | 2010-09-22 | 帝人株式会社 | 研磨用シート |
JP2002331453A (ja) * | 2001-05-08 | 2002-11-19 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | ウェーハの研磨方法及びウェーハの研磨装置 |
JP3455208B2 (ja) * | 2001-11-13 | 2003-10-14 | 東洋紡績株式会社 | 半導体ウエハ研磨パッド、半導体ウエハの研磨方法、研磨パッド用研磨シート、及び研磨シート用発泡体ブロック |
JP2004025407A (ja) * | 2002-06-27 | 2004-01-29 | Jsr Corp | 化学機械研磨用研磨パッド |
CN1684799A (zh) * | 2002-09-25 | 2005-10-19 | Ppg工业俄亥俄公司 | 平面化用的抛光垫片 |
WO2005120775A1 (en) * | 2004-06-08 | 2005-12-22 | S.O.I. Tec Silicon On Insulator Technologies | Planarization of a heteroepitaxial layer |
JP2006186239A (ja) * | 2004-12-28 | 2006-07-13 | Toyo Tire & Rubber Co Ltd | 研磨パッドおよび半導体デバイスの製造方法 |
JP5291647B2 (ja) * | 2010-03-08 | 2013-09-18 | 株式会社岡本工作機械製作所 | 取替え交換が容易な積層研磨パッド |
JP2013018056A (ja) * | 2011-07-07 | 2013-01-31 | Toray Ind Inc | 研磨パッド |
JP2014124718A (ja) * | 2012-12-26 | 2014-07-07 | Toyo Tire & Rubber Co Ltd | 積層研磨パッドの製造方法 |
US9186772B2 (en) * | 2013-03-07 | 2015-11-17 | Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. | Chemical mechanical polishing pad with broad spectrum, endpoint detection window and method of polishing therewith |
-
2015
- 2015-09-30 TW TW104132369A patent/TW201628785A/zh unknown
- 2015-09-30 WO PCT/JP2015/004980 patent/WO2016051796A1/ja active Application Filing
- 2015-09-30 JP JP2015193635A patent/JP6671908B2/ja active Active
-
2019
- 2019-11-06 JP JP2019201444A patent/JP2020037182A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20230017190A (ko) | 2020-05-28 | 2023-02-03 | 가부시끼가이샤 도꾸야마 | 적층 연마 패드 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2016051796A1 (ja) | 2016-04-07 |
JP2016068255A (ja) | 2016-05-09 |
TW201628785A (zh) | 2016-08-16 |
JP6671908B2 (ja) | 2020-03-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6671908B2 (ja) | 研磨パッド | |
US10201886B2 (en) | Polishing pad and method for manufacturing the same | |
US5692950A (en) | Abrasive construction for semiconductor wafer modification | |
TWI312305B (en) | Pad constructions for chemical mechanical planarization applications | |
JP6290004B2 (ja) | 軟質かつコンディショニング可能な化学機械ウィンドウ研磨パッド | |
JP2016524549A (ja) | 低表面粗さ研磨パッド | |
WO2009139401A1 (ja) | 研磨パッド | |
JP4943766B2 (ja) | 被加工物保持材およびその製造方法 | |
WO2016103862A1 (ja) | 円形研磨パッド及び半導体デバイスの製造方法 | |
JP2012101339A (ja) | 研磨パッド | |
JP2005066749A (ja) | 研磨用積層体および研磨方法 | |
JP2005001083A (ja) | 研磨用積層体および研磨方法 | |
JP5575363B2 (ja) | 研磨パッド | |
JP5315678B2 (ja) | 研磨パッドの製造方法 | |
JP2009255271A (ja) | 研磨パッド、およびその製造方法 | |
JP2006142440A (ja) | 研磨パッドおよびこれを用いた研磨方法 | |
JP2006142439A (ja) | 研磨パッドおよびこれを用いた研磨方法 | |
JP2005231014A (ja) | 研磨パッドおよびこれを用いた研磨方法 | |
JP2007075928A (ja) | 研磨パッドおよび研磨装置 | |
JP5033356B2 (ja) | 研磨パッド | |
JP2006142438A (ja) | 研磨パッドおよびこれを用いた研磨方法 | |
JP5022635B2 (ja) | 研磨パッド | |
JP5033357B2 (ja) | 研磨パッド | |
JP2010274363A (ja) | 被加工物保持材 | |
JP2006502013A (ja) | 侵入調節サブパッド |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20191206 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20200703 |