JP3851135B2 - 研磨パッド - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体、電子部品等の被研磨部材の研磨加工において使用される研磨パッドに関し、特にＳｉ基板、ＧａＡｓ基板、ガラス、ハードデイスク、ＬＣＤ基板等の薄型基板用の研磨パッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
水系媒体中にシリカ粒子を分散させた研磨用スラリーを用いた化学機械研磨（以下、ＣＭＰ研磨ともいう)方法を、以下に説明する。
【０００３】
ＣＭＰ研磨は、研磨機の下定盤に研磨パッドを貼付けたものと、上定盤の下面にウエハを取り付けたものを対向させ、研磨する前に、下定盤上に配置したパッド表面をコンディショニングし、その後上定盤を下定盤に一定加重で押し付け、研磨パッド上に研磨用スラリーを供給しつつ上下定盤を回転させることで、上定盤の下面に保持したウエハ表面を研磨している。
【０００４】
上記ＣＭＰ研磨方法に用いられる研磨パッドは、その素材が主としてポリウレタンから構成されている。このポリウレタンは疎水性であるため、この研磨パッドを用いてウエハ表面を研磨する場合、スラリーが研磨パッドになじまないという問題がある。すなわち、研磨パッドがスラリーをはじいてスラリーの供給量が不均一となる。また、スラリーが研磨パッド上に滞留しないため、スラリーがムダに消費される。その結果、研磨効率が悪く研磨レートが低下するという欠点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の実状に着目してなされたものであって、その目的とするところは、研磨パッドにスラリーをなじみやすくすることにより、研磨レートの増加を図ることができる研磨パッドを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の研磨パッドは、親水性基を有する化合物が共重合されたウレタン樹脂を含有し、かつ親水剤を含有するポリウレタン組成物よりなる研磨パッドであって、該親水剤が、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール−ジポリオキシエチレンエーテル、及び２，４，７、９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールからなる群から選択された少なくとも一種であり、該親水性基を有する化合物がエチレンオキサイドモノマーであり、そのことにより上記目的が達成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明を詳細に説明する。
【０００９】
本発明の研磨パッドはポリウレタン組成物から形成され、いわゆるプレポリマー法やワンショット法で製造することができる。
【００１０】
プレポリマー法とは、ポリオール成分とイソシアネート成分との反応物であるウレタンプレポリマーを用い、ジアミン類又はジオール類、発泡剤、触媒等を添加混合して得られるポリウレタン組成物を硬化させる方法である。ワンショット法とは、ポリオール成分、イソシアネート成分、ジアミン類又はジオール類、そして発泡剤、触媒等を混合して得られるポリウレタン組成物を硬化させる方法である。
【００１１】
上記ウレタンプレポリマーとしては、ポリエーテル系ウレタンプレポリマー、ポリエステル系ウレタンプレポリマー、ポリエステルエーテル系ウレタンプレポリマーのいずれも使用することができる。
【００１２】
ウレタンプレポリマー法において各ウレタンプレポリマーの製造に使用されるポリオール成分として、またワンショット法において使用されるポリオール成分として、本発明では、親水性基を有する化合物を共重合させた共重合体を使用する。
【００１３】
そのような共重合させるモノマーとしては、エチレンオキサイドモノマー、プロピレンオキサイドモノマー、またはエチレンプロピレンオキサイドモノマーがあげられる。
【００１４】
従って、好ましいポリオール成分としては、以下のポリオールと上記親水性基を有する化合物との共重合体があげられる。
【００１５】
ポリテトラメチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリエチレンアジペート、ポリテトラメチレンアジペート、ポリヘキサメチレンアジペート。
【００１６】
上記イソシアネート成分としては、例えば、４、４'−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート等が挙げられる。
【００１７】
上記ジアミン類としては、４，４’−メチレン−ビス（２−クロロアニリン）等があり、ジオール類としてはエチレングリコール、１、４−ブタンジオール、プロピレングリコール等があげられる。また、硬化剤として、トリメチロールプロパン等のトリオール類およびこれらの混合物を用いてもよい。
【００１８】
上記発泡剤、触媒は従来より公知のものが使用され、例えば、発泡剤として水またはアゾビスイソブチロニトリルなどの有機発泡剤があり、触媒としてトリメチレンジアミン等がある。また、シリコーン整泡剤や充填材が任意に配合される。充填剤としては、たとえばシリカ（疎水性を含む）、カーボン粉末、含水ケイ酸カルシウム、含水ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化セリウム、炭酸マグネシウムなどの一種以上を挙げることができる。
【００１９】
研磨パッドの親水性を向上させるために、ポリウレタン組成物は、さらに、以下の親水剤を含有する。
【００２０】
２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール−ジポリオキシエチレンエーテル（エチレンオキサイド付加量 １５〜９０重量％）、２，４，７、９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール。
【００２１】
これらの親水剤は、ポリウレタン組成物に対して０．５〜１０重量％配合することができ、好ましくは１〜５重量％である。配合量が０．５重量％未満のときは研磨パッドの親水度を上げる効果が小さく、１０重量％を超えるとポリウレタンの膨潤による軟質化等の欠点がある。
【００２２】
上記各成分を混合してポリウレタン組成物が得られ、このポリウレタン組成物を硬化発泡させて本発明の研磨パッドが得られる。
【００２３】
得られた研磨パッドの硬度は、ＪＩＳ Ａ硬度において７０〜１００が好ましく、圧縮率は１．５〜５．０％が好ましく、また密度は０．３０〜０．８０ｇ／ｃｍ3が好ましい。さらに好ましい研磨パッドの硬度は、８０〜９０、圧縮率は２．５〜３．５％、密度は０．５０〜０．６０ｇ／ｃｍ3である
なお、研磨パッドの発泡性（孔の径や発泡倍率等）は上記発泡剤、シリコーン系整泡剤等の配合量を変えることにより、調整することができる。
【００２４】
このようにして得られた研磨パッドに対する研磨パッドのなじみ性は、図１に示すように、研磨パッド１上にスラリーの液滴２をのせたときに（図１ａ）、図１（ｂ）に示すように、直ぐに研磨パッド１表面に沿ってスラリーが濡れるという減少で判断することができる。また、この研磨パッドの親水度の程度は、研磨パッドの表面とスラリーの液滴との接触角によっても測定することができ、接触角は３０°以下が好ましく、１０°以下がさらに好ましい。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
（実施例１）
ウレタンプレポリマーＰＴＭＧ−ＴＤＩ系（これはエチレンオキサイドをＰＴＭＧに共重合させたジオールを用いたものである）…１００重量部
イハラケミカル工業（株）製 キャアミンＭＴ（３，３’ジクロロ−４，４’−ジアミノフェニルメタン）…２０重量部
東ソー（株）製 ＴＥＤＡ３３Ｌ（トリエチレンジアミン、触媒）…０．１重量部
水（発泡剤）…０．１３重量部
エアープロラクツジャパン（株）のサーフィノール４２０（２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール−ジポリオキシエチレンエーテル、親水剤）…１重量部
上記各成分を混合して得られるポリウレタン組成物を発泡硬化させて、シート状の研磨パッドを得た。
【００２６】
得られた研磨パッドのＪＩＳ Ａ硬度を測定したところ８６であった。厚みは１．０１ｍｍ、圧縮率は２．８％、密度は０．５１ｇ／ｃｍ3であった。
【００２７】
次に、研磨パッドの親水度を以下の方法で測定した。
【００２８】
以下の研磨条件にて研磨を行い、これを１バッチとし、研磨パッド表面に完全にスラリーがなじむ時間を確認した。
（研磨条件）
圧力：３１０ｇ
定盤回転数：４０ｒｐｍ
スラリー流量：４リットル／ｍｉｎ
研磨時間：３０分
研磨温度：２５℃
被加工物：８インチのシリコンウエハ
その結果、５バッチの後（上記研磨を５回繰り返した後）にスラリーが研磨パッドになじむことを目視にて確認した。
【００２９】
また、得られた研磨パッドの研磨レートを以下の方法によって測定したところ、０．６２μm／分であった。
（研磨レートの測定方法）
測定方法は以下の通りとした。
静電容量計： 岩通テクノシステム製 ＳＴ−３５２５ ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ ＭＥＴＥＲを用いた。静電容量計による５点測定平均で行った。
（実施例２）
親水剤（サーフィノール４２０）の配合量を５重量部としたこと以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを得た。
【００３０】
得られた研磨パッドについて、実施例１と同様にして、スラリーが研磨パッドになじむまでの時間を観察し、また研磨レートを測定した。それらの結果を表２に示す。
（比較例１）
ウレタンプレポリマーとして、三井武田ケミカル（株）製ハイプレンＬ−２１３（ウレタンプレポリマーＰＴＭＧ−ＴＤＩ系）を用い、かつ親水剤（サーフィノール４２０）を配合しないこと以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを得た。
【００３１】
得られた研磨パッドについて、実施例１と同様にして、スラリーが研磨パッドになじむまでの時間を観察し、また研磨レートを測定した。それらの結果を表２に示す。
（比較例２）
親水剤（サーフィノール４２０）を配合しないこと以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを得た。
【００３２】
得られた研磨パッドについて、実施例１と同様にして、スラリーが研磨パッドになじむまでの時間を観察し、また研磨レートを測定した。それらの結果を表２に示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】
【表２】
これらの結果から、本実施例においては、従来品よりスラリーがなじみやすくなり、研磨レートの向上が確認された。また、親水剤の添加量が多いほど、研磨パッドの親水度が向上し、研磨レートも増加することも確認された。
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、親水性基を有する化合物を共重合させたウレタンプレポリマーを用い、かつ親水剤を含有したポリウレタン組成物を用いて研磨パッドを作成したので、両者の相乗作用により、研磨用スラリーの研磨パッドに対するなじみが良好になり、研磨用スラリーが少量で効率のよい研磨が行え、また研磨レートの高い研磨が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】研磨パッド上での研磨用スラリーのなじみを説明した図である。
【符号の説明】
１ 研磨パッド
２ スラリーの液滴
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体、電子部品等の被研磨部材の研磨加工において使用される研磨パッドに関し、特にＳｉ基板、ＧａＡｓ基板、ガラス、ハードデイスク、ＬＣＤ基板等の薄型基板用の研磨パッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
水系媒体中にシリカ粒子を分散させた研磨用スラリーを用いた化学機械研磨（以下、ＣＭＰ研磨ともいう)方法を、以下に説明する。
【０００３】
ＣＭＰ研磨は、研磨機の下定盤に研磨パッドを貼付けたものと、上定盤の下面にウエハを取り付けたものを対向させ、研磨する前に、下定盤上に配置したパッド表面をコンディショニングし、その後上定盤を下定盤に一定加重で押し付け、研磨パッド上に研磨用スラリーを供給しつつ上下定盤を回転させることで、上定盤の下面に保持したウエハ表面を研磨している。
【０００４】
上記ＣＭＰ研磨方法に用いられる研磨パッドは、その素材が主としてポリウレタンから構成されている。このポリウレタンは疎水性であるため、この研磨パッドを用いてウエハ表面を研磨する場合、スラリーが研磨パッドになじまないという問題がある。すなわち、研磨パッドがスラリーをはじいてスラリーの供給量が不均一となる。また、スラリーが研磨パッド上に滞留しないため、スラリーがムダに消費される。その結果、研磨効率が悪く研磨レートが低下するという欠点がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の実状に着目してなされたものであって、その目的とするところは、研磨パッドにスラリーをなじみやすくすることにより、研磨レートの増加を図ることができる研磨パッドを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の研磨パッドは、親水性基を有する化合物が共重合されたウレタン樹脂を含有し、かつ親水剤を含有するポリウレタン組成物よりなる研磨パッドであって、該親水剤が、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール−ジポリオキシエチレンエーテル、及び２，４，７、９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールからなる群から選択された少なくとも一種であり、該親水性基を有する化合物がエチレンオキサイドモノマーであり、そのことにより上記目的が達成される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明を詳細に説明する。
【０００９】
本発明の研磨パッドはポリウレタン組成物から形成され、いわゆるプレポリマー法やワンショット法で製造することができる。
【００１０】
プレポリマー法とは、ポリオール成分とイソシアネート成分との反応物であるウレタンプレポリマーを用い、ジアミン類又はジオール類、発泡剤、触媒等を添加混合して得られるポリウレタン組成物を硬化させる方法である。ワンショット法とは、ポリオール成分、イソシアネート成分、ジアミン類又はジオール類、そして発泡剤、触媒等を混合して得られるポリウレタン組成物を硬化させる方法である。
【００１１】
上記ウレタンプレポリマーとしては、ポリエーテル系ウレタンプレポリマー、ポリエステル系ウレタンプレポリマー、ポリエステルエーテル系ウレタンプレポリマーのいずれも使用することができる。
【００１２】
ウレタンプレポリマー法において各ウレタンプレポリマーの製造に使用されるポリオール成分として、またワンショット法において使用されるポリオール成分として、本発明では、親水性基を有する化合物を共重合させた共重合体を使用する。
【００１３】
そのような共重合させるモノマーとしては、エチレンオキサイドモノマー、プロピレンオキサイドモノマー、またはエチレンプロピレンオキサイドモノマーがあげられる。
【００１４】
従って、好ましいポリオール成分としては、以下のポリオールと上記親水性基を有する化合物との共重合体があげられる。
【００１５】
ポリテトラメチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリエチレンアジペート、ポリテトラメチレンアジペート、ポリヘキサメチレンアジペート。
【００１６】
上記イソシアネート成分としては、例えば、４、４'−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート等が挙げられる。
【００１７】
上記ジアミン類としては、４，４’−メチレン−ビス（２−クロロアニリン）等があり、ジオール類としてはエチレングリコール、１、４−ブタンジオール、プロピレングリコール等があげられる。また、硬化剤として、トリメチロールプロパン等のトリオール類およびこれらの混合物を用いてもよい。
【００１８】
上記発泡剤、触媒は従来より公知のものが使用され、例えば、発泡剤として水またはアゾビスイソブチロニトリルなどの有機発泡剤があり、触媒としてトリメチレンジアミン等がある。また、シリコーン整泡剤や充填材が任意に配合される。充填剤としては、たとえばシリカ（疎水性を含む）、カーボン粉末、含水ケイ酸カルシウム、含水ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシウム、炭酸カルシウム、酸化セリウム、炭酸マグネシウムなどの一種以上を挙げることができる。
【００１９】
研磨パッドの親水性を向上させるために、ポリウレタン組成物は、さらに、以下の親水剤を含有する。
【００２０】
２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール−ジポリオキシエチレンエーテル（エチレンオキサイド付加量 １５〜９０重量％）、２，４，７、９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール。
【００２１】
これらの親水剤は、ポリウレタン組成物に対して０．５〜１０重量％配合することができ、好ましくは１〜５重量％である。配合量が０．５重量％未満のときは研磨パッドの親水度を上げる効果が小さく、１０重量％を超えるとポリウレタンの膨潤による軟質化等の欠点がある。
【００２２】
上記各成分を混合してポリウレタン組成物が得られ、このポリウレタン組成物を硬化発泡させて本発明の研磨パッドが得られる。
【００２３】
得られた研磨パッドの硬度は、ＪＩＳ Ａ硬度において７０〜１００が好ましく、圧縮率は１．５〜５．０％が好ましく、また密度は０．３０〜０．８０ｇ／ｃｍ3が好ましい。さらに好ましい研磨パッドの硬度は、８０〜９０、圧縮率は２．５〜３．５％、密度は０．５０〜０．６０ｇ／ｃｍ3である
なお、研磨パッドの発泡性（孔の径や発泡倍率等）は上記発泡剤、シリコーン系整泡剤等の配合量を変えることにより、調整することができる。
【００２４】
このようにして得られた研磨パッドに対する研磨パッドのなじみ性は、図１に示すように、研磨パッド１上にスラリーの液滴２をのせたときに（図１ａ）、図１（ｂ）に示すように、直ぐに研磨パッド１表面に沿ってスラリーが濡れるという減少で判断することができる。また、この研磨パッドの親水度の程度は、研磨パッドの表面とスラリーの液滴との接触角によっても測定することができ、接触角は３０°以下が好ましく、１０°以下がさらに好ましい。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
（実施例１）
ウレタンプレポリマーＰＴＭＧ−ＴＤＩ系（これはエチレンオキサイドをＰＴＭＧに共重合させたジオールを用いたものである）…１００重量部
イハラケミカル工業（株）製 キャアミンＭＴ（３，３’ジクロロ−４，４’−ジアミノフェニルメタン）…２０重量部
東ソー（株）製 ＴＥＤＡ３３Ｌ（トリエチレンジアミン、触媒）…０．１重量部
水（発泡剤）…０．１３重量部
エアープロラクツジャパン（株）のサーフィノール４２０（２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール−ジポリオキシエチレンエーテル、親水剤）…１重量部
上記各成分を混合して得られるポリウレタン組成物を発泡硬化させて、シート状の研磨パッドを得た。
【００２６】
得られた研磨パッドのＪＩＳ Ａ硬度を測定したところ８６であった。厚みは１．０１ｍｍ、圧縮率は２．８％、密度は０．５１ｇ／ｃｍ3であった。
【００２７】
次に、研磨パッドの親水度を以下の方法で測定した。
【００２８】
以下の研磨条件にて研磨を行い、これを１バッチとし、研磨パッド表面に完全にスラリーがなじむ時間を確認した。
（研磨条件）
圧力：３１０ｇ
定盤回転数：４０ｒｐｍ
スラリー流量：４リットル／ｍｉｎ
研磨時間：３０分
研磨温度：２５℃
被加工物：８インチのシリコンウエハ
その結果、５バッチの後（上記研磨を５回繰り返した後）にスラリーが研磨パッドになじむことを目視にて確認した。
【００２９】
また、得られた研磨パッドの研磨レートを以下の方法によって測定したところ、０．６２μm／分であった。
（研磨レートの測定方法）
測定方法は以下の通りとした。
静電容量計： 岩通テクノシステム製 ＳＴ−３５２５ ＴＨＩＣＫＮＥＳＳ ＭＥＴＥＲを用いた。静電容量計による５点測定平均で行った。
（実施例２）
親水剤（サーフィノール４２０）の配合量を５重量部としたこと以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを得た。
【００３０】
得られた研磨パッドについて、実施例１と同様にして、スラリーが研磨パッドになじむまでの時間を観察し、また研磨レートを測定した。それらの結果を表２に示す。
（比較例１）
ウレタンプレポリマーとして、三井武田ケミカル（株）製ハイプレンＬ−２１３（ウレタンプレポリマーＰＴＭＧ−ＴＤＩ系）を用い、かつ親水剤（サーフィノール４２０）を配合しないこと以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを得た。
【００３１】
得られた研磨パッドについて、実施例１と同様にして、スラリーが研磨パッドになじむまでの時間を観察し、また研磨レートを測定した。それらの結果を表２に示す。
（比較例２）
親水剤（サーフィノール４２０）を配合しないこと以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを得た。
【００３２】
得られた研磨パッドについて、実施例１と同様にして、スラリーが研磨パッドになじむまでの時間を観察し、また研磨レートを測定した。それらの結果を表２に示す。
【００３３】
【表１】
【表２】
【００３５】
【発明の効果】
本発明によれば、親水性基を有する化合物を共重合させたウレタンプレポリマーを用い、かつ親水剤を含有したポリウレタン組成物を用いて研磨パッドを作成したので、両者の相乗作用により、研磨用スラリーの研磨パッドに対するなじみが良好になり、研磨用スラリーが少量で効率のよい研磨が行え、また研磨レートの高い研磨が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】研磨パッド上での研磨用スラリーのなじみを説明した図である。
【符号の説明】
１ 研磨パッド
２ スラリーの液滴
Claims (1)
- 親水性基を有する化合物が共重合されたウレタン樹脂を含有し、かつ親水剤を含有するポリウレタン組成物よりなる研磨パッドであって、
該親水剤が、２，４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール−ジポリオキシエチレンエーテル、及び２，４，７、９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオールからなる群から選択された少なくとも一種であり、該親水性基を有する化合物がエチレンオキサイドモノマーである研磨パッド。
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| JP2001319788A JP3851135B2 (ja) | 2001-10-17 | 2001-10-17 | 研磨パッド |
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|---|---|---|---|
| JP2001319788A JP3851135B2 (ja) | 2001-10-17 | 2001-10-17 | 研磨パッド |
Publications (2)
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|---|---|
| JP2003128910A JP2003128910A (ja) | 2003-05-08 |
| JP3851135B2 true JP3851135B2 (ja) | 2006-11-29 |
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ID=19137292
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001319788A Expired - Lifetime JP3851135B2 (ja) | 2001-10-17 | 2001-10-17 | 研磨パッド |
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|---|---|
| JP (1) | JP3851135B2 (ja) |
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| US9597769B2 (en) | 2012-06-04 | 2017-03-21 | Nexplanar Corporation | Polishing pad with polishing surface layer having an aperture or opening above a transparent foundation layer |
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