JP2021154427A - 研磨ユニット、研磨装置、研磨パッド、及び研磨パッドの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[研磨装置]
図1は、本実施形態に係る研磨装置の構成を示す模式図である。図1に示すように、研磨装置1は、研磨ユニット10aと、保持ユニット20と、研磨スラリー供給部30とを備えている。
図2は、本実施形態に係る研磨ユニット10aの構成を示す断面図である。図2に示すように、研磨ユニット10aは、研磨パッド100aと、定盤150とを備えている。また、研磨パッド100aは、研磨層101と、第1の接着層102と、基材層103と、第2の接着層104とがこの順に積層された構成を有している。研磨パッド100aは、第2の接着層104を介して定盤150に貼り付けられている。
研磨パッド100aは、一般的な研磨パッドと同様に使用することができる。例えば、研磨パッド100aを回転させながら研磨層101を被研磨材料40に押し当てて研磨することもできるし、被研磨材料40を回転させながら研磨層101に押し当てて研磨することもできる。
研磨層101は、被研磨材料40を研磨する層である。研磨層101は、研磨ユニット10aにおいて、被研磨材料40に直接接する位置に配置されている。研磨層101の表面である研磨面101aには、研磨スラリーを滞留させ易くするための孔もしくは溝、又は研磨スラリーを排出し易くするための溝が形成されていてもよい。
基材層103は、不織布を用いて形成されている。本実施形態における不織布は、特に限定されるものではなく、種々公知のものを採用できる。不織布の例としては、ポリオレフィン系、ポリアミド系及びポリエステル系等の不織布を挙げることができる。また、不織布を得る際に繊維を交絡させる方法としても特に限定されず、例えば、ニードルパンチであってもよく、水流交絡であってもよい。不織布は上述した中から1種を単独で用いることができ、2種以上を組み合わせて用いることもできる。不織布は本来繊維の間の隙間が多く吸水性に富むが、樹脂を含浸させることにより隙間が樹脂で満たされ吸水性が低下する。
第1の接着層102は、研磨層101と基材層103とを接着する層である。第2の接着層104は、研磨パッド100aと定盤150とを接着する層である。第1の接着層102と第2の接着層104とは、同一のものであっても、異なるものであってもよい。第1の接着層102及び第2の接着層104は、基材の両面に接着剤が塗布された両面テープであってもよいし、接着剤のみからなる接着剤層であってもよい。
定盤150は、研磨パッド100aを支持する、研磨装置が備える部材である。定盤150の直径は、基材層103の直径に応じて、基材層103の直径と、定盤150の直径との差が上述した範囲となる大きさであればよい。
本実施形態に係る研磨パッド100aは上述の通り、基材層103の直径が研磨層101の直径よりも小さい構成となっている。このような研磨パッド100aは、後述する特別な抜型を用いて好適に製造することができる。以下、図3〜図5を参照して研磨パッド100aの製造方法について説明する。図3は、本実施形態に係る研磨パッド100aの製造方法に用いる抜型50を示す上面図である。図4は、図3の破線A−A’における断面図である。図5は、本実施形態に係る研磨パッド100aの製造方法の各工程を示す模式図である。本実施形態に係る研磨パッド100aの製造方法は、積層工程と、裁断工程と、剥ぎ取り工程とを含む。
積層工程では、研磨シート111と、第1の接着シート112と、基材シート113と、第2の接着シート114とがこの順で積層された積層パッド110を得る(図5の1段目)。各シートが上記した順で積層された積層パッド110が得られる限り、積層の方法は特に制限されない。例えば、各シートを順に積層するものであってもよいし、研磨シート111と第1の接着シート112とがラミネートされたシートを、基材シート113と第2の接着シート114とがラミネートされたシートに重ね合せるものであってもよい。積層パッド110の平面の大きさは、所望の研磨層101の平面の形状及び大きさに応じて適宜選択すればよい。例えば、積層パッド110の平面形状は、多角形(例えば四角形等)、円形、楕円形等が挙げられる。また、一例として積層パッド110が正方形である場合、積層パッド110の一辺長さは所望の研磨層101の直径以上であればよい。なお、第2の接着シート114の基材シート113との接着面とは反対側の面に、さらに剥離シートを積層させてもよい。各シートの製造方法については後述する。
裁断工程では、抜型50を用いて、積層パッド110を裁断し、かつ基材シート113及び第2の接着シート114に切り込み121を入れて、切り込みパッド120を得る(図5の2段目及び3段目)。
剥ぎ取り工程では、切り込みパッド120における、切り込み121よりも外側の基材シート及び第2の接着シートを剥ぎ取って、研磨パッド100aを得る(図5の4段目)。剥ぎ取る方法は、特に限定されない。例えば、第1の切り込み刃503及び第2の切り込み刃504によって入れられた切り込みに沿って、基材シート及び第2の接着シートの余分な領域を手で取り除けばよい。
(研磨シート)
研磨シート111は、一般に知られたモールド成形、及びスラブ成形等の製造方法により作製できる。まずは、それらの製造方法によりポリウレタンのブロックを形成し、ブロックをスライス等によりシート状とし、ポリウレタン樹脂から形成される研磨シート111を成形する。研磨シート111の表面である研磨面111aの形状、及び研磨シート111の厚さは、(研磨層)で行った説明に準ずる。
イソシアネート成分としては、例えば、m−フェニレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート(2,6−TDI)、2,4−トリレンジイソシアネート(2,4−TDI)、ナフタレン−1,4−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート(MDI)、4,4’−メチレン−ビス(シクロヘキシルイソシアネート)(水添MDI)、3,3’−ジメトキシ−4,4’−ビフェニルジイソシアネート、3,3’−ジメチルジフェニルメタン−4,4’−ジイソシアネート、キシリレン−1,4−ジイソシアネート、4,4’−ジフェニルプロパンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、プロピレン−1,2−ジイソシアネート、ブチレン−1,2−ジイソシアネート、シクロヘキシレン−1,2−ジイソシアネート、シクロヘキシレン−1,4−ジイソシアネート、p−フェニレンジイソチオシアネート、キシリレン−1,4−ジイソチオシアネート、及びエチリジンジイソチオシアネート等が挙げられる。
ポリオール成分としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2−プロパンジオール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール及び1,6−ヘキサンジオールなどのジオール;ポリテトラメチレングリコール(PTMG)、ポリエチレングリコール及びポリプロピレングリコールなどのポリエーテルポリオール;エチレングリコールとアジピン酸との反応物及びブチレングリコールとアジピン酸との反応物等のポリエステルポリオール;ポリカーボネートポリオール;並びにポリカプロラクトンポリオール等が挙げられる。
硬化剤は、ポリアミン系硬化剤を利用することができる。ポリアミンとしては、例えば、ジアミンが挙げられ、これには、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、及びヘキサメチレンジアミンなどのアルキレンジアミン;イソホロンジアミン、及びジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジアミンなどの脂肪族環を有するジアミン;3,3’−ジクロロ−4,4’−ジアミノジフェニルメタン(別名:メチレンビス−o−クロロアニリン)などの芳香族環を有するジアミン;並びに2−ヒドロキシエチルエチレンジアミン、2−ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、ジ−2−ヒドロキシエチルエチレンジアミン、ジ−2−ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、2−ヒドロキシプロピルエチレンジアミン、及びジ−2−ヒドロキシプロピルエチレンジアミン等の水酸基を有するジアミン、特にヒドロキシアルキルアルキレンジアミン等が挙げられる。また、3官能のトリアミン化合物、4官能以上のポリアミン化合物も使用可能である。
研磨シート111の物性は、硬化剤の化学構造と使用量によっても調節できる。硬化剤の量は、プレポリマーの末端に存在するイソシアネート基に対して、硬化剤に存在する活性水素基(アミノ基又は水酸基)が当量比で0.60〜1.40とすることが好ましく、0.70〜1.20がより好ましく、0.80〜1.10がさらに好ましい。
研磨シート111には、研磨特性を改善するための気泡等が形成されていてもよい。気泡は中空微粒子を用いた発泡、化学的発泡又は機械的発泡等を利用して形成することができる。中空微粒子とは、空隙を有する微小球体を意味し、球状、楕円状、及びこれらに近い形状のものが含まれる。中空微粒子の例としては、熱可塑性樹脂からなる外殻(ポリマー殻)と、外殻に内包される低沸点炭化水素とからなる未発泡の加熱膨張性微小球状体を、加熱膨張させたものが挙げられる。ポリマー殻としては、特開昭57−137323号公報等に開示されているように、例えば、アクリロニトリル−塩化ビニリデン共重合体、アクリロニトリル−メチルメタクリレート共重合体、及び塩化ビニル−エチレン共重合体などの熱可塑性樹脂を用いることができる。同様に、ポリマー殻に内包される低沸点炭化水素としては、例えば、イソブタン、ペンタン、イソペンタン、及び石油エーテル等を用いることができる。
基材シート113は、不織布に樹脂を含浸させることにより製造することができる。不織布の種類、樹脂の種類、樹脂含浸前後の不織布の密度、不織布に対する樹脂の付着率、及び基材シート113の厚さは、(基材層)で行った説明に準ずる。
第1の接着シート112及び第2の接着シート114の材質及び厚さは、(接着層)で行った説明に準ずる。
本実施形態に係る研磨ユニット10aは、上述の通り、基材層103の直径が研磨層101の直径よりも小さく、かつ定盤150よりも大きい構成となっている。このような研磨ユニット10aは、基材層103の直径よりも小さい直径を有する定盤150に、上述した研磨パッドの製造方法により製造した研磨パッド100aを貼り付けることにより製造することができる。研磨ユニット10aの製造方法では、定盤150側から平面視したときに、基材層103よりも内側に定盤150が収まるように、第2の接着層を介して研磨パッド100aを定盤150に貼り付ければよい。
本発明の他の実施形態について、図6を参照して以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
本発明の他の実施形態について、図7を参照して以下に説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
本実施形態に係るシール部106の40℃における貯蔵弾性率E’(S)は、研磨層101の40℃における貯蔵弾性率E’(P)の0.1〜10倍であることがより好ましく、0.25〜1倍であることがさらに好ましい。つまり、E’(S)/E’(P)は、0.1〜10であることがより好ましく、0.25〜1であることがさらに好ましい。具体的な数値としては、シール部106の40℃における貯蔵弾性率E’(S)は、10〜5000MPaであることが好ましく、25〜500MPaであることがより好ましい。
(実施例1)
研磨シート、第1の接着シート、基材シート、及び第2の接着シートの順に積層し、815mm角の積層パッドを作製した。研磨シートとして、硬質ポリウレタン樹脂(TDI系プレポリマー+芳香族ジアミン硬化剤)にバルーン(中空微粒子)が内添された研磨シート(厚さ1.3mm)を用いた。第1の接着シートとして、PET基材の両面がアクリル系樹脂である両面テープ(厚さ0.1mm)を用いた。基材シートとして、ポリエステル繊維からなる不織布(密度:0.16g/cm3)にポリウレタン樹脂を含浸させた基材シート(厚さ1.3mm、密度:0.31g/cm3、不織布に対するポリウレタン樹脂の付着率:100重量%)を用いた。第2の接着シートとして、PET基材の両面がアクリル系樹脂である両面テープ(厚さ0.1mm)を用いた。
直径750mmφの抜型を用いて、実施例1と同様にして得られた積層パッドを裁断して各層が直径750mmφである研磨パッドを得た。
実施例1及び比較例1で作製した研磨装置を用いて、表面に熱酸化膜が形成されたウエハを研磨した。実施例1で作製した研磨装置、及び比較例1で作製した研磨装置を用いて、それぞれ85枚のウエハを研磨した。研磨試験の条件を以下に示す。
研磨圧力:3.5psi
研磨スラリー:CLS−9044C(1:60)(プラナーソリューション製)※H2O2なし
ドレッサー:ダイヤモンドドレッサー、型番「A188」(3M社製)
パッド・ブレークイン条件:32N×20分、ドレッサー回転数72rpm、定盤回転数80rpm、超純水供給量500mL/分
コンディショニング:Ex−situ、32N、2スキャン、16秒
研磨:定盤回転数85rpm、研磨ヘッド回転数86rpm、研磨スラリー流量200mL/分
研磨時間:5分
10a、10b、10c 研磨ユニット
20 保持ユニット
30 研磨スラリー供給部
40 被研磨材料
50 抜型
100a、100b、100c 研磨パッド
101 研磨層
102 第1の接着層
103 基材層
104 第2の接着層
105 枠体
106 シール部
110 積層パッド
111 研磨シート
112 第1の接着シート
113 基材シート
114 第2の接着シート
120 切り込みパッド
150 定盤
501 基盤
502 裁断刃
503 第1の切り込み刃(切り込み刃)
504 第2の切り込み刃
Claims (8)
- 研磨パッドと、定盤とを備える研磨ユニットであって、
前記研磨パッドは、研磨層と、第1の接着層と、不織布を含む基材層と、第2の接着層とがこの順で積層してなり、
前記研磨パッドは前記第2の接着層を介して前記定盤に貼り付けられており、
前記基材層の直径は、前記研磨層の直径よりも小さく、かつ、前記定盤の直径よりも大きく、
前記定盤側から平面視したときに、前記基材層は、前記研磨層よりも内側に収まるように配置されており、前記定盤は、前記基材層よりも内側に収まるように配置されている、研磨ユニット。 - 前記基材層の直径と、前記定盤の直径との差は、1mm以上、20mm以下である、請求項1に記載の研磨ユニット。
- 前記基材層の直径と、前記研磨層の直径との差は、1mm以上、10mm以下である、請求項1又は2に記載の研磨ユニット。
- 前記研磨パッドは、前記基材層の外周側面と、前記第2の接着層の外周側面とを囲むリング状の枠体及びシール部の何れか一方をさらに有し、
前記枠体及び前記シール部の何れか一方は、前記基材層の外周側面と、前記第2の接着層の外周側面と、前記第1の接着層の前記基材層側の面における前記基材層と接触していない領域とを被覆している、請求項1〜3の何れか1項に記載の研磨ユニット。 - 請求項1〜4の何れか1項に記載の研磨ユニットを備える、研磨装置。
- 研磨層と、第1の接着層と、不織布を含む基材層と、第2の接着層とがこの順で同心円上に積層してなり、
前記基材層の直径が、前記研磨層の直径よりも小さい、研磨パッド。 - 研磨層と基材層とを有する研磨パッドの製造方法であって、
研磨シートと、第1の接着シートと、不織布を含む基材シートと、第2の接着シートとがこの順で積層された積層パッドを得る積層工程と、
前記積層パッドを前記研磨層の形状に裁断する裁断刃及び前記積層パッドに前記基材層の形状に切り込みを入れる切り込み刃を基盤上に有する抜型を、前記第2の接着シート側から前記積層パッドに差し込み、前記積層パッドを裁断する裁断工程と、を含み、
前記切り込み刃は前記裁断刃よりも内側に設けられており、前記裁断刃の高さが前記積層パッドの厚さ以上であり、前記切り込み刃の高さが前記基材シートの厚さと前記第2の接着シートの厚さとの合計の厚さ以上であり、かつ前記裁断刃と前記切り込み刃の高さとの差が前記研磨シートの厚さ又は前記研磨シートの厚さと前記第1の接着シートの厚さとの合計の厚さと同一であり、
前記研磨層の形状に裁断された前記積層パッドから、前記切り込みよりも外側部分の前記基材シート及び前記第2の接着シートを剥ぎ取ることで前記研磨パッドを得る剥ぎ取り工程をさらに含む、研磨パッドの製造方法。 - 前記切り込み刃は、前記裁断刃からの距離が均一となるように設けられている、請求項7に記載の製造方法。
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