JP3149340B2 - 研磨用パッド - Google Patents
研磨用パッドInfo
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- polishing
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- Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)
- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
- Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)
Description
メモリーディスク、光学部品レンズ等を研磨するために
用いられる研磨用パッドに関するものである。
して用いられる半導体ウェハーの鏡面研磨用パッドとし
ては、人工皮革として一般に知られているベロア調及び
スエード調の繊維・樹脂複合材料、及び熱可塑性ポリウ
レタン樹脂含浸湿式凝固処理フェルト状繊維質シートが
広く用いられてきた。
スクは、高平坦性等の品質向上に加えて価格低減の要求
が増々厳しくなっている状態にあり、それに伴い研磨用
パッドに関しても従来以上に使用可能時間が長いことが
要求されている。
面加工工程における一次研磨工程(ストック・リムーバ
ル・プロセス)に用いられている研磨用パッドは、フェ
ルト状繊維質シートに、ポリウレタンを主体とする微孔
質エラストマを担持させて構成されており、その研磨用
パッドの表面には微孔質エラストマ粒子が顕著に存在し
ているため、半導体ウェハー研磨時の研磨屑が目詰まり
し易く、また、その微孔質エラストマ粒子をブラッシン
グ等によって強制的に除去することも困難であり、研磨
用パッドの使用可能時間が短かった。
解消するためになされたものであり、その目的は、使用
可能時間を延長して、半導体ウェハー、メモリーディス
ク等の研磨に必要なコストを低減し得る研磨用パッドを
提供することにある。
は、ポリウレタンを主体とする微孔質エラストマが担持
されたフェルト状繊維質シートから成り、該フェルト状
繊維質シート中の構成繊維の80%以上がシート表面に
対して30〜67°の範囲内で配向し、且つ空隙率が3
0〜70%の範囲で形成されていることを特徴とし、そ
のことにより上記目的が達成される。
数の溝が形成されていることが好ましい。
状繊維質シートを構成する繊維は該シート表面に対して
比較的平行に形成されていた。そのため、半導体ウェハ
ー研磨時の研磨屑が目詰まりし易いという欠点があっ
た。
ると、ポリウレタンを主体とする微孔質エラストマが担
持されたフェルト状繊維質シート中の構成繊維の大半が
シートの水平方向に対して30〜67°の範囲内で配向
し、且つ表面の空隙率が30〜70%の範囲で形成する
ため、半導体ウェハー等の鏡面研磨において表面空孔に
研磨屑が着落し、目詰まりの発生を防止することができ
る。
より研磨液の流通性に優れ、さらに空隙に研磨屑が着落
しやすいため、目詰まりの発生を防止出来、研磨用パッ
ドの使用可能時間を長時間保持できる。
維質シートは、DMF、MEK、テトラヒドロフラン等
のポリウレタン可溶性の溶剤に対して耐性があり、かつ
研磨時に使用されるpH10〜11程度の研磨液に対す
る耐アルカリ性を有するものが好ましく使用され、例え
ば、ナイロン、ポリエステル、アラミド繊維等よりなる
繊維質シートが挙げられる。
がシート表面(もしくはシートの研磨作用面)に対して
30〜67°の範囲内で配向した状態を形成する不織布
が好ましく、さらに好ましくはバインダーを含まないニ
ードルパンチ不織布である。このような繊維の配向は、
通常、ニードルパンチの頻度、構成繊維の長さの調整に
よって変更し得る。繊維の配向度が30°未満または6
7°を超える場合、研磨時にウエハから発生される研磨
屑により目詰まりがし易くなり、使用可能時間が短くな
る。
り、分度器等で実測することによって測定することがで
きる。また、シートを構成する繊維の大半が配向すると
は、80%以上の繊維が配向している状態をいう。
08g/cm3〜0.20g/cm3の範囲にあるものが
好適である。
する微孔質エラストマとは、多数の微孔を有する弾性体
であり、100%伸び時のモジュラスが100kg/c
m2以上のものが好ましい。ここで使用されるポリウレ
タンは一般に人工皮革用として市販されているものがい
ずれも使用でき、例えば、ポリエステル、あるいはポリ
エーテル系のMDI(メチレンジイソシアネート)ある
いはTDI(トリレンジイソシアネート)末端を持つウ
レタンプレポリマー単体、あるいは研磨用パッドの硬度
や圧縮率を調整するために、メラミン樹脂、ポリカーボ
ネート樹脂等をブレンドしたもの等が挙げられる。ポリ
ウレタンは、3、3'ジクロロ−4、4’ジアミノジフ
ェニルメタン等の2官能性有機アミン硬化剤、さらに必
要であれば、アジピン酸等のジカルボン酸を主体とした
促進剤を含有し得る。これらはDMF、MEK、テトラ
ヒドロフラン等の有機溶剤に溶解させて用いられる。乾
燥の熱効率を考慮する場合には有機溶剤として、MEK
等の低沸点のものを用いる事が望ましい。
0%の範囲であり、好ましくは40〜60%である。空
隙率が30%未満であると研磨効率が悪く、70%を超
えると作用面の平坦度が低下し、ウエハの平坦度にも悪
影響を及ぼす。
5〜2.0mmが好ましい。また、研磨用パッドの圧縮
率は2.0〜10.0%の範囲が好ましく、特に好まし
い研磨用パッドの圧縮率は2.5〜7.5%の範囲であ
る。研磨用パッドの厚みが0.5mm未満または2.0
mmを超えると、研磨機キャリアプレートへの装着の作
業性が悪くなる。また圧縮率が2.0%未満であるとウ
エハ平坦度を満足できず、10.0%を超えると研磨効
率が悪くなる。
法としては、例えば、以下の方法がある。
繊維基材)に、上記ポリウレタンのDMF溶液を含浸さ
せ、湿式凝固、洗浄、乾燥の各工程を経て中間的な複合
基材を作成する。
相の重量比率は、樹脂相対繊維相が1対1〜1対5であ
ることが好ましい。本発明の研磨用パッドは、フェルト
状繊維質中の構成繊維の大半がシートの水平方向に対し
て30〜67°の範囲内で配向しているため、作用面
(シート表面)に対する圧縮弾性が高くなりやすく、そ
れを補完する意味から樹脂の含浸による硬度の向上で研
磨時の圧縮変形を防止しなければならないためである。
相)が1対1を越えるような場合には、複合基材の樹脂
相に存在する湿式凝固による多孔質構造が緻密になりす
ぎ、かなりの空隙が樹脂相で充填されてしまうため、研
磨に使用した場合には研磨液、及び研磨屑の流通が阻害
され、目詰まりが短期に起こってしまうおそれがある。
逆に樹脂相対繊維相の重量比率が1対5を下回る状態で
は、樹脂相は繊維の交絡点、及び外周部をとり囲むだけ
になり、含浸したポリウレタンが乾燥時にシートの下側
となっていた側に局在化してしまう傾向にある。
繊維基材の嵩密度によって、含浸させるポリウレタンの
DMF溶液中の固形分量を調整し、出来上がる複合基材
中における樹脂相対繊維相の比率を1対1〜1対5にす
ることが好ましい。
合基材は表裏面近傍にスキン層と呼ばれる緻密な発泡層
を持つため、表裏面側の発泡層をそれぞれ除去し、平坦
度を向上させ、研磨用パッドとして用いる。
研磨用パッドの表面(作用面)に複数本の溝を形成する
こともできる。例えば、断面V字形の溝(深さ0.1〜
1.5mm)を編み目状に形成することができる。この
ように溝を研磨用パッド表面に形成することにより、研
磨スラリーがウエハ全面に充足されウエハの高平坦化を
促進させることができる。
ッドを、さらに熱硬化性ポリウレタン溶液に含浸、乾燥
してもよい。この場合には、空隙率をより所定範囲内に
おさめられるようになる。
いて、下記の実施例により、さらに詳細に説明するが、
これらの実施例は本発明を何等限定するものではない。
測定法は、次の通りである。
の面積を測定し、単位面積当たりの空隙の面積を計算す
る。
ド(もしくはシート物)の圧縮率の測定法は次の通りで
ある。
(%)で計算される。
×60秒間の荷重をかけたときの研磨用パッドの厚みで
あり、D2は、作用面に1800gf/cm2×60秒間
の荷重をかけたときの研磨用パッドの厚みである。
ドを用いたウエハーの研磨試験は次の通りである。
ーを研磨し、ウェハーはシリコン単結晶P(100)ウ
ェハー6インチ径を使用した。研磨条件は表1にまとめ
て記載した。
ウェハー平坦度検査機;ニデック製FT−90Aウェハ
ー平坦度検査計を用いて評価した。
よび2の組成は次の通りであった。
ステル繊維で構成された厚さ4.0mm、嵩密度0.1
2g/cm3、目付重量260g/cm2のニードルパン
チ不織布を基材として用いた。繊維の配向度は47°で
あった。
0kg/cm2のポリエステル系ポリウレタンを主成分
とした上記配合物1で、上記基材を十分浸漬含浸した
後、DMF対純水の比率が10対90(重量比)で且つ
温度30℃の凝固液に20分間浸漬後、60分間純水中
で水洗いし、熱可塑性ポリウレタン樹脂を湿式凝固さ
せ、ポーラス状にフェルト基材を形成した後、DMFを
完全に純水と置換し、さらに120℃の熱風で乾燥し、
厚さ3.6mm、嵩密度0.24g/cm3、目付重量
520g/cm2、ウレタン相対繊維相の重量比0.9
対1の複合基材を得た。 該複合基材の表裏面を60メ
ッシュのバフロールで研削し、密度の高いスキン層を除
去した。このシート物の圧縮率は15%であった。
に浸漬含浸後、120℃の熱風で20分間乾燥して溶剤
を除去し、該熱硬化性ポリウレタンを上記複合基材中の
ポリウレタン多孔質相のセル壁を被覆しながら硬化させ
ることにより、研磨用パッドを得た。
理して、平坦な作用面を有する図1に示すような研磨用
パッド1を得た。図中、2は研磨用パッド1の作用面、
3はフェルト状繊維質シート、4はエラストマである。
この研磨用パッドは、厚さ1.27mm、嵩密度0.3
8g/cm3、圧縮率4.2%であった。また、研磨用
パッドの空隙率は44%であった。
の加工精度は、TTV:0.7ミクロン、LTV:0.
3ミクロンで、研磨用パッドのライフは2000時間で
あった。
mmのポリエステル繊維と3.5デニール、繊維長50
mmの熱収縮型ポリエステル繊維の比率が80対20で
構成された厚さ4.0mm、嵩密度0.13g/c
m3、目付重量260g/cm2のニードルパンチ不織布
を基材として用いた。繊維の配向度は67°であった。
ス120kg/cm2のポリエステル系ポリウレタンを
主成分とした上記配合物1で、上記基材を十分浸漬含浸
した後、DMF対純水の比率が10対90(重量比)で
且つ温度30℃の凝固液に20分間浸漬後、60分間純
水中で水洗いし、ポリウレタン樹脂を湿式凝固させ、ポ
ーラス状にフェルト基材を形成した後、DMFを完全に
純水と置換し、さらに120℃の熱風で乾燥し、厚さ
3.6mm、嵩密度0.23g/cm3、目付重量52
5g/cm2、ウレタン相対繊維相の重量比0.9対1
の複合基材を得た。
ロールで研削し、密度の高いスキン層を除去した。この
シー卜物の圧縮率は15%であった。
に含浸後、120℃の熱風で20分間乾燥して溶剤を除
去し、該熱硬化性ポリウレタンを上記複合基材中のポリ
ウレタン多孔質相のセル壁を被覆しながら硬化させるこ
とにより、研磨用パッドを得た。
理して得られた平坦な研磨用パッドは、厚さ1.27m
m、嵩密度0.38g/cm3、圧縮率4.4%であっ
た。また、研磨用パッドの空隙率は38%であった。
の加工精度は、TTV:0.9ミクロン、LTV:0.
3ミクロンで、研磨用パッドのライフは1919時間で
あった。
mmのポリエステル繊維で構成された厚さ4.0mm、
嵩密度0.12g/cm3、目付重量260g/cm2の
ニードルパンチ不織布を基材として用いた。繊維の配向
度は47°であった。
ス120kg/cm2のポリエステル系ポリウレタンを
主成分とした上記配合物1で、上記基材を十分浸漬含浸
した後、DMF対純水の比率が10対90(重量比)で
且つ温度30℃の凝固液に20分間浸漬後、60分間純
水中で水洗いし、ポリウレタン樹脂を湿式凝固させ、ポ
ーラス状にフェルト基材を形成した後、DMFを完全に
純水と置換し、さらに120℃の熱風で乾燥し、厚さ
3.6mm、嵩密度0.24g/cm3、目付重量52
0g/cm2、ウレタン相対繊維相の重量比0.9対1
の複合基材を得た。
ロールで研削し、密度の高いスキン層を除去した。この
シー卜物の圧縮率は15%であった。
後、120℃の熱風で20分間乾燥して溶剤を除去し、
該熱硬化性ポリウレタンを上記複合基材中のポリウレタ
ン多孔質相のセル壁を被複しながら硬化させることによ
り、研磨用パッドを得た。
理して、平坦な作用極を有する図2および3に示すよう
な研磨用パッド1を得た。この研磨用パッド1の表面に
50mmピッチで幅2mm、深さ3mmのV字溝5を網
目状に形成した。
嵩密度0.38g/cm3、圧縮率4.2%であった。
また、研磨用パッドの空隙率は44%であった。
の加工精度はTTV:0.5ミクロン、LTV:0.2
ミクロンで、研磨パッドのライフは2100時間であっ
た。 (比較例)3.0デニール、繊維長50mmのポリエス
テル繊維で構成された厚さ2.5mm、嵩密度0.17
5g/cm3、目付重量360g/cm2のニードルパン
チ不織布を基材として用いた。繊維の配向度は27°で
あった。
ス120kg/cm2のポリエステル系ポリウレタンを
主成分とした上記配合物1で、上記基材を十分浸漬含浸
した後、DMF対純水の比率が10対90(重量比)で
且つ温度30℃の凝固液に20分間浸漬後、60分間純
水中で水洗いし、ポリウレタン樹脂を湿式凝固させ、ポ
ーラス状にフェルト基材を形成した後、DMFを完全に
純水と置換し、さらに120℃の熱風で乾燥し、厚さ
2.2mm、嵩密度0.3g/cm3、目付重量620
g/cm2、ウレタン相対繊維相の重量比0.9対1の
複合基材を得た。
ロールで研削し、密度の高いスキン層を除去した。さら
に該シート物を上記配合物2に含浸後、120℃の熱風
で20分間乾燥、溶剤を乾燥除去し、該熱硬化性ポリウ
レタンを上記複合基材中のポリウレタン多孔質相のセル
壁を被覆しながら硬化させることにより、高硬度複合基
材を得た。
て得られた平坦な研磨用パッドは、厚さ1.27mm、
嵩密度0.45g/cm3、圧縮率は4.2%であっ
た。また、研磨用パッドの空隙率は30%であった。
の加工精度はTTV:1.5ミクロン、LTV:1.0
ミクロンで、また研磨パッドのライフは1300時間で
あった。目標の加工精度は達成出来なかった。
は、4MDRAM、あるいは将来の16MDRAM用ウ
ェハー製造に適した物性を保有し、LTV値が0.3μ
以下で、PUA値95%以上の高平坦性ウェハーの供給
が可能となり、かつ研磨屑等による目詰まりのために研
磨能力が短期に低下する欠点がなく寿命を長くできる研
磨用パッドを提供することが出来た。
を主体とする微孔質エラストマが担持されたフェルト状
繊維質シー卜中の構成繊維の大半が研磨作用方向に対し
て30〜67°の範囲内で配向し、且つ空隙率が30〜
70%以上の状態を形成しているため、研磨屑による目
詰まりが発生しにくくなり研磨用クロスの使用可能時間
が延び、さらにウェハー表面の高平坦性を達成すること
ができる。
る。
ある。
ある。
Claims (2)
- 【請求項1】 ポリウレタンを主体とする微孔質エラス
トマが担持されたフェルト状繊維質シートから成り、該
フェルト状繊維質シート中の構成繊維の80%以上がシ
ート表面に対して30〜67°の範囲内で配向し、且つ
空隙率が30〜70%の範囲で形成されていることを特
徴とする研磨用パッド。 - 【請求項2】 前記フェルト状繊維質シートの研磨面に
複数の溝が形成されている請求項1記載の研磨用パッ
ド。
Priority Applications (1)
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JPH0959395A JPH0959395A (ja) | 1997-03-04 |
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ID=16644182
Family Applications (1)
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JP21373795A Expired - Lifetime JP3149340B2 (ja) | 1995-08-22 | 1995-08-22 | 研磨用パッド |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN110076685A (zh) * | 2018-01-24 | 2019-08-02 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 研磨垫、研磨垫制造方法以及晶圆平坦化的方法 |
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-
1995
- 1995-08-22 JP JP21373795A patent/JP3149340B2/ja not_active Expired - Lifetime
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