JP4884808B2 - Polishing pad manufacturing method - Google Patents

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Description

本発明はレンズ、反射ミラー等の光学材料やシリコンウエハ、ハードディスク用のガラス基板、アルミ基板、及び一般的な金属研磨加工等の高度の表面平坦性を要求される材料の平坦化加工を安定、かつ高い研磨効率で行うことが可能な研磨パッドに関するものである。本発明の研磨パッドは、特にシリコンウエハ並びにその上に酸化物層、金属層等が形成されたデバイスを、さらにこれらの酸化物層や金属層を積層・形成する前に平坦化する工程に好適に使用される。   The present invention stabilizes flattening processing of optical materials such as lenses and reflecting mirrors, silicon wafers, glass substrates for hard disks, aluminum substrates, and materials that require high surface flatness such as general metal polishing processing, In addition, the present invention relates to a polishing pad that can be performed with high polishing efficiency. The polishing pad of the present invention is particularly suitable for a step of planarizing a silicon wafer and a device having an oxide layer, a metal layer, etc. formed thereon, before further laminating and forming these oxide layers and metal layers. Used for.

高度の表面平坦性を要求される材料の代表的なものとしては、半導体集積回路(IC、LSI)を製造するシリコンウエハと呼ばれる単結晶シリコンの円盤があげられる。シリコンウエハは、IC、LSI等の製造工程において、回路形成に使用する各種薄膜の信頼できる半導体接合を形成するために、酸化物層や金属層を積層・形成する各工程において、表面を高精度に平坦に仕上げることが要求される。このような研磨仕上げ工程においては、一般的に研磨パッドはプラテンと呼ばれる回転可能な支持円盤に固着され、半導体ウエハ等の加工物は研磨ヘッドに固着される。そして双方の運動により、プラテンと研磨ヘッドとの間に相対速度を発生させ、さらに砥粒を含む研磨スラリーを研磨パッド上に連続供給することにより、研磨操作が実行される。   A typical material that requires high surface flatness is a single crystal silicon disk called a silicon wafer for manufacturing a semiconductor integrated circuit (IC, LSI). Silicon wafers have a highly accurate surface in each process of stacking and forming oxide layers and metal layers in order to form reliable semiconductor junctions of various thin films used for circuit formation in IC, LSI, and other manufacturing processes. It is required to finish flat. In such a polishing finishing process, a polishing pad is generally fixed to a rotatable support disk called a platen, and a workpiece such as a semiconductor wafer is fixed to a polishing head. A polishing operation is performed by generating a relative speed between the platen and the polishing head by both movements, and continuously supplying a polishing slurry containing abrasive grains onto the polishing pad.

研磨パッドの研磨特性としては、研磨対象物の平坦性(プラナリティー)及び面内均一性に優れ、研磨速度が大きいことが要求される。研磨対象物の平坦性、面内均一性については研磨層を高弾性率化することによりある程度は改善できる。また、研磨速度については、気泡を含有する発泡体にしてスラリーの保持量を多くすることにより向上できる。   The polishing characteristics of the polishing pad are required to be excellent in the flatness (planarity) and in-plane uniformity of the object to be polished and to have a high polishing rate. The flatness and in-plane uniformity of the object to be polished can be improved to some extent by increasing the elastic modulus of the polishing layer. The polishing rate can be improved by using a foam containing bubbles and increasing the amount of slurry retained.

しかしながら、研磨パッドの平坦化特性を向上させるために研磨層を高弾性率化(高硬度化)すると、比重が高くなり、その結果、単位面積あたりの気泡数が少なくなって研磨速度が低下するという問題がある。また、研磨層とウエハエッジとの接触部において応力が緩和されず、ウエハエッジが削れ過ぎる傾向にあり、ウエハの面内均一性が低下するという問題がある。上記特性を改善することを目的として、複数の高分子微小エレメントが含浸された高分子マトリックスからなる研磨パッドが提案されている(特許文献1)。高分子微小エレメントとしては、中空の微小球体であり、約0.1μmの厚さのシェルを有するものが用いられている。また、研磨層の独立気泡の気泡数が200個/mm以上600個/mm以下であり、且つ、平均気泡径が30μm以上60μm以下である研磨パッドが提案されている(特許文献2)。 However, when the polishing layer is made to have a high elastic modulus (high hardness) in order to improve the planarization characteristics of the polishing pad, the specific gravity increases, and as a result, the number of bubbles per unit area decreases and the polishing rate decreases. There is a problem. Further, there is a problem that stress is not relieved at the contact portion between the polishing layer and the wafer edge, the wafer edge tends to be excessively shaved, and the in-plane uniformity of the wafer is lowered. In order to improve the above characteristics, a polishing pad made of a polymer matrix impregnated with a plurality of polymer microelements has been proposed (Patent Document 1). As the polymer microelement, a hollow microsphere having a shell having a thickness of about 0.1 μm is used. In addition, a polishing pad is proposed in which the number of closed cells in the polishing layer is 200 / mm 2 or more and 600 / mm 2 or less, and the average bubble diameter is 30 μm or more and 60 μm or less (Patent Document 2). .

しかしながら、上記研磨パッドであっても要求される平坦化特性と面内均一特性を両立することは困難であった。   However, even with the above-described polishing pad, it is difficult to achieve both the required planarization characteristics and in-plane uniformity characteristics.

特許第3013105号明細書Japanese Patent No. 3013105 特開2003−218074号公報JP 2003-218074 A

本発明は、平坦化特性及び面内均一特性に優れる研磨パッドを提供することを目的とする。また、該研磨パッドを用いた半導体デバイスの製造方法を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the polishing pad which is excellent in the planarization characteristic and in-plane uniform characteristic. Moreover, it aims at providing the manufacturing method of the semiconductor device using this polishing pad.

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す研磨パッドにより上記目的を達成できることを見出し本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the above object can be achieved by the polishing pad shown below, and have completed the present invention.

すなわち、本発明は、独立気泡を有する研磨層を含む研磨パッドにおいて、前記独立気泡は楕円気泡を含み、前記研磨層の切断面における楕円気泡の平均長径Lと平均短径Sの比(L/S)が1.1〜5であることを特徴とする研磨パッド、に関する。   That is, the present invention provides a polishing pad including a polishing layer having closed cells, wherein the closed cells include elliptical bubbles, and a ratio of an average major axis L to an average minor axis S (L / The polishing pad is characterized in that S) is 1.1-5.

本発明者らは、研磨層中の独立気泡を従来のような球状気泡から楕円気泡(楕円球状の独立気泡であるが、厳密に均整のとれた楕円球状でなくてもよい)に変えることにより、従来の研磨層と比べて比重を高くすることなく高弾性率化することができることを見出した。本発明の研磨パッドを用いると、センタースロー(研磨対象物の中央付近が研磨され難くなる現象)を効果的に抑制できるため、研磨対象物の平坦性が向上する。また、研磨対象物のエッジ部にかかる応力が楕円気泡によって緩和され、研磨対象物のエッジ部の削り過ぎを抑制することができる。それにより、研磨対象物の面内均一性が向上する。   The present inventors changed the closed cells in the polishing layer from conventional spherical cells to elliptical cells (which are elliptical closed cells but may not be strictly balanced elliptical). The present inventors have found that the elastic modulus can be increased without increasing the specific gravity as compared with the conventional polishing layer. When the polishing pad of the present invention is used, since the center throw (a phenomenon in which the vicinity of the center of the object to be polished becomes difficult to be polished) can be effectively suppressed, the flatness of the object to be polished is improved. In addition, the stress applied to the edge portion of the object to be polished is relieved by the elliptical bubbles, and excessive cutting of the edge portion of the object to be polished can be suppressed. Thereby, the in-plane uniformity of the polishing object is improved.

前記楕円気泡の長軸は、研磨層の厚さ方向と平行(略平行)であることが好ましい。楕円気泡の長軸を研磨層の厚さ方向に対して平行に配置することにより、上記効果がさらに優れたものとなる。   The major axis of the elliptical bubble is preferably parallel (substantially parallel) to the thickness direction of the polishing layer. By arranging the major axis of the elliptical bubble in parallel with the thickness direction of the polishing layer, the above effect is further improved.

研磨層中の独立気泡は球状気泡を含んでいてもよいが、目的とする効果を十分に発現させるためには楕円気泡の数割合が、全独立気泡の50%以上であることが好ましい。   The closed cells in the polishing layer may contain spherical cells, but the number ratio of elliptical bubbles is preferably 50% or more of all closed cells in order to sufficiently achieve the intended effect.

本発明においては、研磨層がポリウレタン樹脂発泡体からなることが好ましい。   In the present invention, the polishing layer is preferably made of a polyurethane resin foam.

さらに本発明は、前記研磨パッドを用いて半導体ウエハの表面を研磨する工程を含む半導体デバイスの製造方法、に関する。   Furthermore, the present invention relates to a semiconductor device manufacturing method including a step of polishing a surface of a semiconductor wafer using the polishing pad.

本発明の研磨パッドは、研磨層のみであってもよく、研磨層と他の層(例えばクッション層など)との積層体であってもよい。研磨層の形成材料は特に限定されるものではない。例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂やのようなハロゲン系樹脂(ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなど)、ポリスチレン、オレフィン系樹脂(ポリエチレン、ポリプロピレンなど)、エポキシ樹脂、感光性樹脂などの1種または2種以上の混合物が挙げられる。ポリウレタン樹脂は耐摩耗性に優れ、原料組成を種々変えることにより所望の物性を有するポリマーを容易に得ることができるため、研磨層の形成材料として特に好ましい材料である。以下、研磨層の形成材料の代表としてポリウレタン樹脂について説明する。   The polishing pad of the present invention may be a polishing layer alone or a laminate of a polishing layer and another layer (for example, a cushion layer). The material for forming the polishing layer is not particularly limited. For example, halogen resins such as polyurethane resin, polyester resin, polyamide resin, acrylic resin, polycarbonate resin (polyvinyl chloride, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, etc.), polystyrene, olefin resin (polyethylene, polypropylene, etc.) 1 type, or 2 or more types of mixtures, such as an epoxy resin and a photosensitive resin. Polyurethane resin is a particularly preferable material for forming the polishing layer because it has excellent wear resistance and a polymer having desired physical properties can be easily obtained by variously changing the raw material composition. Hereinafter, a polyurethane resin will be described as a representative material for forming the polishing layer.

前記ポリウレタン樹脂は、イソシアネート成分、ポリオール成分(高分子量ポリオール、低分子量ポリオール等)、及び鎖延長剤からなるものである。   The polyurethane resin comprises an isocyanate component, a polyol component (high molecular weight polyol, low molecular weight polyol, etc.), and a chain extender.

イソシアネート成分としては、ポリウレタンの分野において公知の化合物を特に限定なく使用できる。イソシアネート成分としては、2,4−トルエンジイソシアネート、2,6−トルエンジイソシアネート、2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−キシリレンジイソシアネート、m−キシリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート、エチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、4,4’−ジシクロへキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネートが挙げられる。これらは1種で用いても、2種以上を混合しても差し支えない。   As the isocyanate component, a known compound in the field of polyurethane can be used without particular limitation. As the isocyanate component, 2,4-toluene diisocyanate, 2,6-toluene diisocyanate, 2,2′-diphenylmethane diisocyanate, 2,4′-diphenylmethane diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, aromatic diisocyanates such as p-phenylene diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-xylylene diisocyanate, m-xylylene diisocyanate, ethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, etc. Aliphatic diisocyanate, 1,4-cyclohexane diisocyanate, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, isophorone diisocyanate Isocyanate, alicyclic diisocyanates such as norbornane diisocyanate. These may be used alone or in combination of two or more.

イソシアネート成分としては、上記ジイソシアネート化合物の他に、3官能以上の多官能ポリイソシアネート化合物も使用可能である。多官能のイソシアネート化合物としては、デスモジュール−N(バイエル社製)や商品名デュラネート(旭化成工業社製)として一連のジイソシアネートアダクト体化合物が市販されている。   As the isocyanate component, a trifunctional or higher polyfunctional polyisocyanate compound can be used in addition to the diisocyanate compound. As a polyfunctional isocyanate compound, a series of diisocyanate adduct compounds are commercially available as Desmodur-N (manufactured by Bayer) or trade name Duranate (manufactured by Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd.).

上記のイソシアネート成分のうち、芳香族ジイソシアネートと脂環式ジイソシアネートを併用することが好ましく、特にトルエンジイソシアネートとジシクロへキシルメタンジイソシアネートを併用することが好ましい。   Of the above isocyanate components, it is preferable to use an aromatic diisocyanate and an alicyclic diisocyanate in combination, and it is particularly preferable to use toluene diisocyanate and dicyclohexylmethane diisocyanate in combination.

高分子量ポリオールとしては、ポリテトラメチレンエーテルグリコールに代表されるポリエーテルポリオール、ポリブチレンアジペートに代表されるポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリカプロラクトンのようなポリエステルグリコールとアルキレンカーボネートとの反応物などで例示されるポリエステルポリカーボネートポリオール、エチレンカーボネートを多価アルコールと反応させ、次いで得られた反応混合物を有機ジカルボン酸と反応させたポリエステルポリカーボネートポリオール、及びポリヒドキシル化合物とアリールカーボネートとのエステル交換反応により得られるポリカーボネートポリオールなどが挙げられる。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。   Examples of the high molecular weight polyol include polyether polyols typified by polytetramethylene ether glycol, polyester polyols typified by polybutylene adipate, polycaprolactone polyol, and a reaction product of a polyester glycol such as polycaprolactone and alkylene carbonate. Polyester polycarbonate polyol, polyester polycarbonate polyol obtained by reacting ethylene carbonate with polyhydric alcohol and then reacting the resulting reaction mixture with organic dicarboxylic acid, and polycarbonate polyol obtained by transesterification reaction between polyhydroxyl compound and aryl carbonate Etc. These may be used alone or in combination of two or more.

高分子量ポリオールの数平均分子量は特に限定されるものではないが、得られるポリウレタン樹脂の弾性特性等の観点から500〜2000であることが好ましい。数平均分子量が500未満であると、これを用いたポリウレタン樹脂は十分な弾性特性を有さず、脆いポリマーとなる。そのためこのポリウレタン樹脂から製造される研磨パッドは硬くなりすぎ、ウエハ表面のスクラッチの原因となる。また、摩耗しやすくなるため、パッド寿命の観点からも好ましくない。一方、数平均分子量が2000を超えると、これを用いたポリウレタン樹脂は軟らかくなりすぎるため、このポリウレタン樹脂から製造される研磨パッドは平坦化特性に劣る傾向にある。   The number average molecular weight of the high molecular weight polyol is not particularly limited, but is preferably 500 to 2000 from the viewpoint of the elastic properties of the resulting polyurethane resin. When the number average molecular weight is less than 500, a polyurethane resin using the number average molecular weight does not have sufficient elastic properties and becomes a brittle polymer. Therefore, the polishing pad manufactured from this polyurethane resin becomes too hard and causes scratches on the wafer surface. Moreover, since it becomes easy to wear, it is not preferable from the viewpoint of the pad life. On the other hand, when the number average molecular weight exceeds 2000, a polyurethane resin using the number average molecular weight becomes too soft, and a polishing pad produced from this polyurethane resin tends to have poor planarization characteristics.

ポリオール成分として上述した高分子量ポリオールの他に、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,4−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、トリメチロールプロパン、グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール、テトラメチロールシクロヘキサン、メチルグルコシド、ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、スクロース、2,2,6,6−テトラキス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサノール、ジエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、及びトリエタノールアミン等の低分子量ポリオールを併用することができる。また、エチレンジアミン、トリレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、及びジエチレントリアミン等の低分子量ポリアミンを併用することもできる。また、モノエタノールアミン、2−(2−アミノエチルアミノ)エタノール、及びモノプロパノールアミン等のアルコールアミンを併用することもできる。これら低分子量ポリオール、低分子量ポリアミン等は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。低分子量ポリオールや低分子量ポリアミン等の配合量は特に限定されず、製造される研磨パッド(研磨層)に要求される特性により適宜決定されるが、全ポリオール成分の20〜70モル%であることが好ましい。   In addition to the high molecular weight polyols described above as the polyol component, ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2,3-butanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 3-methyl-1,5-pentanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,4-bis (2 -Hydroxyethoxy) benzene, trimethylolpropane, glycerin, 1,2,6-hexanetriol, pentaerythritol, tetramethylolcyclohexane, methylglucoside, sorbitol, mannitol, dulcitol, sucrose, 2,2,6,6-tetrakis (Hydroxymethyl) cyclohexanol, diethanolamine, N- methyldiethanolamine, and can be used in combination of low molecular weight polyols such as triethanolamine. Moreover, low molecular weight polyamines, such as ethylenediamine, tolylenediamine, diphenylmethanediamine, and diethylenetriamine, can also be used in combination. Also, alcohol amines such as monoethanolamine, 2- (2-aminoethylamino) ethanol, and monopropanolamine can be used in combination. These low molecular weight polyols and low molecular weight polyamines may be used alone or in combination of two or more. The blending amount of the low molecular weight polyol, the low molecular weight polyamine or the like is not particularly limited, and is appropriately determined depending on the properties required for the polishing pad (polishing layer) to be produced, and is 20 to 70 mol% of the total polyol component. Is preferred.

ポリオール成分中の高分子量ポリオールと低分子量ポリオールの比は、これらから製造される研磨層に要求される特性により決められる。   The ratio of the high molecular weight polyol to the low molecular weight polyol in the polyol component is determined by the properties required for the polishing layer produced therefrom.

ポリウレタン樹脂をプレポリマー法により製造する場合において、プレポリマーの硬化には鎖延長剤を使用する。鎖延長剤は、少なくとも2個以上の活性水素基を有する有機化合物であり、活性水素基としては、水酸基、第1級もしくは第2級アミノ基、チオール基(SH)等が例示できる。具体的には、4,4’−メチレンビス(o−クロロアニリン)(MOCA)、2,6−ジクロロ−p−フェニレンジアミン、4,4’−メチレンビス(2,3−ジクロロアニリン)、3,5−ビス(メチルチオ)−2,4−トルエンジアミン、3,5−ビス(メチルチオ)−2,6−トルエンジアミン、3,5−ジエチルトルエン−2,4−ジアミン、3,5−ジエチルトルエン−2,6−ジアミン、トリメチレングリコール−ジ−p−アミノベンゾエート、ポリテトラメチレンオキシド−ジ−p−アミノベンゾエート、4,4’−ジアミノ−3,3’,5,5’−テトラエチルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジイソプロピル−5,5’−ジメチルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’,5,5’−テトライソプロピルジフェニルメタン、1,2−ビス(2−アミノフェニルチオ)エタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジエチル−5,5’−ジメチルジフェニルメタン、N,N’−ジ−sec−ブチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、m−キシリレンジアミン、N,N’−ジ−sec−ブチル−p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、及びp−キシリレンジアミン等に例示されるポリアミン類、あるいは、上述した低分子量ポリオールや低分子量ポリアミンを挙げることができる。これらは1種で用いても、2種以上を混合しても差し支えない。   When the polyurethane resin is produced by the prepolymer method, a chain extender is used for curing the prepolymer. The chain extender is an organic compound having at least two active hydrogen groups, and examples of the active hydrogen group include a hydroxyl group, a primary or secondary amino group, and a thiol group (SH). Specifically, 4,4′-methylenebis (o-chloroaniline) (MOCA), 2,6-dichloro-p-phenylenediamine, 4,4′-methylenebis (2,3-dichloroaniline), 3,5 -Bis (methylthio) -2,4-toluenediamine, 3,5-bis (methylthio) -2,6-toluenediamine, 3,5-diethyltoluene-2,4-diamine, 3,5-diethyltoluene-2 , 6-diamine, trimethylene glycol-di-p-aminobenzoate, polytetramethylene oxide-di-p-aminobenzoate, 4,4′-diamino-3,3 ′, 5,5′-tetraethyldiphenylmethane, 4, 4'-diamino-3,3'-diisopropyl-5,5'-dimethyldiphenylmethane, 4,4'-diamino-3,3 ', 5,5'-tetra Sopropyldiphenylmethane, 1,2-bis (2-aminophenylthio) ethane, 4,4′-diamino-3,3′-diethyl-5,5′-dimethyldiphenylmethane, N, N′-di-sec-butyl -4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,3'-diethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, m-xylylenediamine, N, N'-di-sec-butyl-p-phenylenediamine, m-phenylenediamine And polyamines exemplified by p-xylylenediamine and the like, or the low molecular weight polyols and low molecular weight polyamines mentioned above. These may be used alone or in combination of two or more.

本発明におけるイソシアネート成分、ポリオール成分、及び鎖延長剤の比は、各々の分子量や研磨パッドの所望物性などにより種々変え得る。所望する研磨特性を有する研磨パッドを得るためには、ポリオール成分と鎖延長剤の合計活性水素基(水酸基+アミノ基)数に対するイソシアネート成分のイソシアネート基数は、0.80〜1.20であることが好ましく、さらに好ましくは0.99〜1.15である。イソシアネート基数が前記範囲外の場合には、硬化不良が生じて要求される比重及び硬度が得られず、研磨特性が低下する傾向にある。   The ratio of the isocyanate component, the polyol component, and the chain extender in the present invention can be variously changed depending on the molecular weight of each, the desired physical properties of the polishing pad, and the like. In order to obtain a polishing pad having desired polishing characteristics, the number of isocyanate groups of the isocyanate component relative to the total number of active hydrogen groups (hydroxyl group + amino group) of the polyol component and the chain extender is 0.80 to 1.20. Is more preferable, and 0.99 to 1.15 is more preferable. When the number of isocyanate groups is outside the above range, curing failure occurs and the required specific gravity and hardness cannot be obtained, and the polishing characteristics tend to be deteriorated.

ポリウレタン樹脂は、溶融法、溶液法など公知のウレタン化技術を応用して製造することができるが、コスト、作業環境などを考慮した場合、溶融法で製造することが好ましい。   The polyurethane resin can be produced by applying a known urethanization technique such as a melting method or a solution method, but it is preferably produced by a melting method in consideration of cost, working environment, and the like.

ポリウレタン樹脂の製造は、プレポリマー法、ワンショット法のどちらでも可能であるが、事前にイソシアネート成分とポリオール成分からイソシアネート末端プレポリマーを合成しておき、これに鎖延長剤を反応させるプレポリマー法が、得られるポリウレタン樹脂の物理的特性が優れており好適である。   Polyurethane resin can be produced by either the prepolymer method or the one-shot method, but a prepolymer method in which an isocyanate-terminated prepolymer is synthesized in advance from an isocyanate component and a polyol component and then reacted with a chain extender. However, the obtained polyurethane resin has excellent physical properties and is suitable.

なお、イソシアネート末端プレポリマーは、分子量が800〜5000程度のものが加工性、物理的特性等が優れており好適である。   As the isocyanate-terminated prepolymer, those having a molecular weight of about 800 to 5000 are preferable because of excellent processability and physical characteristics.

前記ポリウレタン樹脂の製造は、イソシアネート基含有化合物を含む第1成分、及び活性水素基含有化合物を含む第2成分を混合して硬化させるものである。プレポリマー法では、イソシアネート末端プレポリマーがイソシアネート基含有化合物となり、鎖延長剤が活性水素基含有化合物となる。ワンショット法では、イソシアネート成分がイソシアネート基含有化合物となり、鎖延長剤及びポリオール成分が活性水素基含有化合物となる。   In the production of the polyurethane resin, a first component containing an isocyanate group-containing compound and a second component containing an active hydrogen group-containing compound are mixed and cured. In the prepolymer method, the isocyanate-terminated prepolymer becomes an isocyanate group-containing compound, and the chain extender becomes an active hydrogen group-containing compound. In the one-shot method, the isocyanate component becomes an isocyanate group-containing compound, and the chain extender and the polyol component become active hydrogen group-containing compounds.

本発明の研磨層の形成材料であるポリウレタン樹脂発泡体は、機械的発泡法、化学的発泡法等により製造することができる。なお、必要により中空ビーズを添加する方法を併用してもよい。   The polyurethane resin foam, which is a material for forming the polishing layer of the present invention, can be produced by a mechanical foaming method, a chemical foaming method, or the like. In addition, you may use together the method of adding a hollow bead as needed.

特に、ポリアルキルシロキサンとポリエーテルの共重合体であるシリコン系界面活性剤を使用した機械的発泡法が好ましい。かかるシリコン系界面活性剤としては、SH−192、SH−193、L5340(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)等が好適な化合物として例示される。   In particular, a mechanical foaming method using a silicon surfactant which is a copolymer of polyalkylsiloxane and polyether is preferable. Examples of suitable silicon surfactants include SH-192, SH-193, L5340 (manufactured by Toray Dow Corning Silicone), and the like.

なお、必要に応じて、酸化防止剤等の安定剤、滑剤、顔料、充填剤、帯電防止剤、その他の添加剤を加えてもよい。   In addition, you may add stabilizers, such as antioxidant, a lubricant, a pigment, a filler, an antistatic agent, and another additive as needed.

本発明の研磨層を構成する独立気泡(楕円気泡を含む)を含むポリウレタン樹脂発泡体を製造する方法の例について以下に説明する。かかるポリウレタン樹脂発泡体の製造方法は、以下の工程を有する。
1)イソシアネート末端プレポリマーの気泡分散液を作製する発泡工程
イソシアネート末端プレポリマー(第1成分)にシリコン系界面活性剤を添加し、非反応性気体の存在下で撹拌し、非反応性気体を微細気泡として分散させて気泡分散液とする。前記プレポリマーが常温で固体の場合には適宜の温度に予熱し、溶融して使用する。
2)硬化剤(鎖延長剤)混合工程
上記の気泡分散液に鎖延長剤(第2成分)を添加、混合、撹拌して発泡反応液とする。 3)注型工程
上記の発泡反応液を金型に流し込んだ後、金型の型締めを行う。
4)硬化工程
金型に流し込まれた発泡反応液を加熱して反応硬化させつつ金型内部を圧縮又は減圧し、流動しなくなるまでその状態を保持する。
An example of a method for producing a polyurethane resin foam containing closed cells (including elliptical cells) constituting the polishing layer of the present invention will be described below. The manufacturing method of this polyurethane resin foam has the following processes.
1) Foaming process for producing a cell dispersion of isocyanate-terminated prepolymer A silicon-based surfactant is added to the isocyanate-terminated prepolymer (first component), and the mixture is stirred in the presence of a non-reactive gas to remove the non-reactive gas. Disperse as fine bubbles to obtain a cell dispersion. When the prepolymer is solid at normal temperature, it is preheated to an appropriate temperature and melted before use.
2) Curing Agent (Chain Extender) Mixing Step A chain extender (second component) is added to the above cell dispersion, mixed and stirred to obtain a foaming reaction solution. 3) Casting process After pouring the foaming reaction liquid into the mold, the mold is clamped.
4) Curing process The inside of the mold is compressed or decompressed while heating and reacting the foaming reaction liquid poured into the mold, and the state is maintained until it does not flow.

前記微細気泡を形成するために使用される非反応性気体としては、可燃性でないものが好ましく、具体的には窒素、酸素、炭酸ガス、ヘリウムやアルゴン等の希ガスやこれらの混合気体が例示され、乾燥して水分を除去した空気の使用がコスト的にも最も好ましい。   As the non-reactive gas used to form the fine bubbles, non-flammable gases are preferable, and specific examples include nitrogen, oxygen, carbon dioxide, rare gases such as helium and argon, and mixed gases thereof. In view of cost, it is most preferable to use air that has been dried to remove moisture.

非反応性気体を微細気泡状にしてシリコン系界面活性剤を含む第1成分に分散させる撹拌装置としては、公知の撹拌装置は特に限定なく使用可能であり、具体的にはホモジナイザー、ディゾルバー、2軸遊星型ミキサー(プラネタリーミキサー)等が例示される。撹拌装置の撹拌翼の形状も特に限定されないが、ホイッパー型の撹拌翼の使用にて微細気泡が得られ好ましい。   A known stirring device can be used without particular limitation as a stirring device for dispersing non-reactive gas in the form of fine bubbles and dispersed in the first component containing the silicon-based surfactant. Specifically, a homogenizer, a dissolver, 2 A shaft planetary mixer (planetary mixer) is exemplified. The shape of the stirring blade of the stirring device is not particularly limited, but it is preferable to use a whipper type stirring blade because fine bubbles can be obtained.

なお、発泡工程において気泡分散液を作成する撹拌と、混合工程における鎖延長剤を添加して混合する撹拌は、異なる撹拌装置を使用することも好ましい態様である。特に混合工程における撹拌は気泡を形成する撹拌でなくてもよく、大きな気泡を巻き込まない撹拌装置の使用が好ましい。このような撹拌装置としては、遊星型ミキサーが好適である。発泡工程と混合工程の撹拌装置を同一の撹拌装置を使用しても支障はなく、必要に応じて撹拌翼の回転速度を調整する等の撹拌条件の調整を行って使用することも好適である。   In addition, it is also a preferable aspect to use a different stirring apparatus for the stirring which produces a cell dispersion in a foaming process, and the stirring which adds and mixes the chain extender in a mixing process. In particular, the stirring in the mixing step may not be stirring that forms bubbles, and it is preferable to use a stirring device that does not involve large bubbles. As such an agitator, a planetary mixer is suitable. There is no problem even if the same stirring device is used as the stirring device for the foaming step and the mixing step, and it is also preferable to adjust the stirring conditions such as adjusting the rotation speed of the stirring blade as necessary. .

上記のように、楕円気泡を含むポリウレタン樹脂発泡体を製造するためには、注型工程及び硬化工程において従来の機械的発泡法とは異なる操作を行うことが必要である。詳しくは、以下の操作を行う。   As described above, in order to produce a polyurethane resin foam containing elliptical cells, it is necessary to perform an operation different from the conventional mechanical foaming method in the casting process and the curing process. Specifically, the following operations are performed.

1)ケース1
前記注型工程において、1側面又は対向する側面が可動式の金型に発泡反応液を50体積%以上の量を流し込んだ後、金型上面に上蓋をして型締めを行う。金型の上蓋には、金型を圧縮した時に余分な発泡反応液を排出するためのベントホールが設けられていることが好ましい。その後、硬化工程において、発泡反応液を加熱して反応硬化させつつ、金型の側面を動かして金型を圧縮し、流動しなくなるまでその状態を保持する。圧縮の程度は、元の横幅の50〜95%にすることが好ましく、より好ましくは80〜90%である。また、ベントホールから余分な発泡反応液が十分に排出される程度圧縮することが好ましい。この場合、楕円気泡の長軸は、金型側面の移動方向に対してほぼ垂直になる。
1) Case 1
In the casting step, after pouring the foaming reaction liquid in an amount of 50% by volume or more into a movable mold having one side face or the opposite side face, a mold is clamped with an upper lid on the upper face of the mold. The upper lid of the mold is preferably provided with a vent hole for discharging excess foaming reaction liquid when the mold is compressed. Thereafter, in the curing step, while the foaming reaction liquid is heated and reacted and cured, the side surface of the mold is moved to compress the mold, and the state is maintained until it does not flow. The degree of compression is preferably 50 to 95% of the original width, and more preferably 80 to 90%. Moreover, it is preferable to compress so that an excess foaming reaction liquid is fully discharged | emitted from a vent hole. In this case, the major axis of the elliptical bubble is substantially perpendicular to the moving direction of the mold side surface.

2)ケース2
前記注型工程において、金型に発泡反応液を50体積%以上の量を流し込んだ後、金型上面に上蓋をして型締めを行う。金型の少なくとも1側面には、金型を圧縮した時に余分な発泡反応液を排出するためのベントホールが設けられていることが好ましい。その後、硬化工程において、発泡反応液を加熱して反応硬化させつつ、金型の上蓋及び/又は下面を動かして金型を圧縮し、流動しなくなるまでその状態を保持する。圧縮の程度は、元の高さの50〜98%にすることが好ましく、より好ましくは85〜95%である。また、ベントホールから余分な発泡反応液が十分排出される程度圧縮することが好ましい。この場合、楕円気泡の長軸は、金型の上蓋又は下面の移動方向に対してほぼ垂直になる。
2) Case 2
In the casting step, the foaming reaction solution is poured into the mold in an amount of 50% by volume or more, and then the upper surface of the mold is covered with a top cover to perform clamping. It is preferable that at least one side surface of the mold is provided with a vent hole for discharging excess foaming reaction liquid when the mold is compressed. Thereafter, in the curing step, while the foaming reaction liquid is heated and reacted and cured, the upper lid and / or the lower surface of the mold is moved to compress the mold, and the state is maintained until it does not flow. The degree of compression is preferably 50 to 98% of the original height, and more preferably 85 to 95%. Moreover, it is preferable to compress so that an excess foaming reaction liquid is fully discharged | emitted from a vent hole. In this case, the major axis of the elliptical bubble is substantially perpendicular to the moving direction of the upper lid or lower surface of the mold.

3)ケース3
前記注型工程において、金型に発泡反応液を空間ができる程度の量を流し込んだ後、金型上面に上蓋をして型締めを行う。該上蓋には金型内部を減圧するための孔が設けられている。その後、硬化工程において、発泡反応液を加熱して反応硬化させつつ、金型内部を減圧し、流動しなくなるまで減圧状態を保持する。減圧の程度は、90〜30kPaにすることが好ましく、より好ましくは90〜70kPaである。この場合、楕円気泡の長軸は、金型の高さ方向に対してほぼ平行になる。
3) Case 3
In the casting step, after pouring an amount of foaming reaction liquid into the mold so as to create a space, an upper lid is placed on the upper surface of the mold and the mold is clamped. The upper lid is provided with a hole for decompressing the inside of the mold. Thereafter, in the curing step, the inside of the mold is decompressed while heating and reacting the foaming reaction liquid, and the decompressed state is maintained until it does not flow. The degree of decompression is preferably 90 to 30 kPa, and more preferably 90 to 70 kPa. In this case, the major axis of the elliptical bubble is substantially parallel to the height direction of the mold.

4)ケース4
イソシアネート末端プレポリマーの気泡分散液に、所定量の水と硬化剤を添加、撹拌して発泡反応液とする。加熱した金型に該発泡反応液を50体積%以上の量を流し込んだ後、金型上面に上蓋をして型締めを行う。上蓋には、余分な発泡反応液を排出するためのベントホールが設けられている。その後、硬化工程において、発泡反応液を加熱して反応硬化させる。このとき反応により発生した炭酸ガスにより金型内の圧力が高くなり、ベントホールから余分な発泡反応液が排出される。この場合、楕円気泡の長軸は、金型の高さ方向に対してほぼ平行になる。
4) Case 4
A predetermined amount of water and a curing agent are added to an isocyanate-terminated prepolymer cell dispersion and stirred to obtain a foaming reaction solution. After pouring the foaming reaction liquid in an amount of 50% by volume or more into a heated mold, an upper lid is placed on the upper surface of the mold and the mold is clamped. The upper lid is provided with a vent hole for discharging excess foaming reaction liquid. Thereafter, in the curing step, the foaming reaction liquid is heated and reacted and cured. At this time, the carbon dioxide gas generated by the reaction increases the pressure in the mold, and excess foaming reaction liquid is discharged from the vent hole. In this case, the major axis of the elliptical bubble is substantially parallel to the height direction of the mold.

ベントホールの大きさはφ1〜5mm程度、ベントホールの数は□1000mm程度のモールドであれば6〜20個程度設けられていることが好ましい。前記範囲外の場合、原料のロスが大きくなったり、目的とする楕円気泡が得られにくい傾向にある。また、上記ケース1及び2において、圧縮を加え始めるタイミングは、発泡反応液の粘度が10Pa・sを超えた時点であることが好ましい。発泡反応液の粘度は、例えば、TV−10H型粘度計(東機産業)のロータH5(回転数4rpm)を使用して計測することができる。また、ケース3においても減圧を始めるタイミングは前記と同様である。なお、ケース4においては、前記圧縮又は減圧工程を併用してもよい。   In the case of a mold having a vent hole size of about φ1 to 5 mm and a venthole number of about □ 1000 mm, about 6 to 20 vent holes are preferably provided. When it is outside the above range, the loss of the raw material tends to be large, or the target elliptical bubble tends to be difficult to obtain. In the cases 1 and 2, it is preferable that the timing at which compression starts to be applied is when the viscosity of the foaming reaction liquid exceeds 10 Pa · s. The viscosity of the foaming reaction liquid can be measured, for example, using a rotor H5 (rotation speed: 4 rpm) of a TV-10H viscometer (Toki Sangyo). In case 3 as well, the timing for starting depressurization is the same as described above. In case 4, the compression or decompression step may be used in combination.

前記ポリウレタン樹脂発泡体の製造方法においては、流動しなくなるまで反応した発泡体ブロックを、加熱、ポストキュアすることは、発泡体の物理的特性を向上させる効果があり、極めて好適である。   In the method for producing a polyurethane resin foam, heating and post-curing the foam block that has reacted until it no longer flows is effective in improving the physical properties of the foam, which is extremely suitable.

ポリウレタン樹脂発泡体において、第3級アミン系等の公知のポリウレタン反応を促進する触媒を使用してもかまわない。触媒の種類、添加量は、混合工程後、所定形状の型に流し込む流動時間等を考慮して選択する。   In the polyurethane resin foam, a known catalyst that promotes a polyurethane reaction such as tertiary amine may be used. The type and addition amount of the catalyst are selected in consideration of the flow time for pouring into a mold having a predetermined shape after the mixing step.

その後、得られたポリウレタン樹脂発泡体ブロックを鉋状、あるいはバンドソー状のスライサーを用いてスライスして研磨層を作製する。その際には、楕円気泡の長軸が研磨層の厚さ方向に対して平行になるようにスライスしてもよく、垂直になるようにスライスしてもよい。   Thereafter, the obtained polyurethane resin foam block is sliced by using a bowl-like or band saw-like slicer to produce a polishing layer. In that case, it may be sliced so that the major axis of the elliptical bubble is parallel to the thickness direction of the polishing layer, or may be sliced so as to be perpendicular.

前記製造方法で得られた研磨層は楕円気泡を有しており、該研磨層の切断面における前記楕円気泡の平均長径Lと平均短径Sの比(L/S)は1.1〜5であり、好ましくは1.2〜3、特に好ましくは1.5〜3である。L/Sが1.1未満の場合には、比重を高くすることなく高弾性率化することが困難になり、センタスローや研磨対象物のエッジ部の削り過ぎを抑制することができない。一方、L/Sが5を超える場合には、楕円気泡の長軸を一定の方向に配向させることが困難になり、研磨速度が低下する傾向にある。   The polishing layer obtained by the manufacturing method has elliptical bubbles, and the ratio (L / S) of the average major axis L to the average minor axis S of the elliptical bubbles at the cut surface of the polishing layer is 1.1-5. And preferably 1.2 to 3, particularly preferably 1.5 to 3. When L / S is less than 1.1, it is difficult to increase the elastic modulus without increasing the specific gravity, and it is not possible to suppress center throw or excessive cutting of the edge portion of the object to be polished. On the other hand, when L / S exceeds 5, it becomes difficult to orient the long axis of the elliptical bubble in a certain direction, and the polishing rate tends to decrease.

また、楕円気泡の平均長径は30〜200μmであることが好ましく、平均短径は25〜65μmであることが好ましい。この範囲から逸脱する場合は、研磨速度が低下したり、研磨後の研磨対象物(ウエハ)の平坦性が低下する傾向にある。   The average major axis of the elliptical bubbles is preferably 30 to 200 μm, and the average minor axis is preferably 25 to 65 μm. When deviating from this range, the polishing rate tends to decrease or the flatness of the polished object (wafer) after polishing tends to decrease.

また、研磨層中の独立気泡は球状気泡を含んでいてもよいが、目的とする効果を十分に発現させるためには楕円気泡の数割合が、全独立気泡の50%以上であることが好ましく、より好ましくは60%以上、特に好ましくは80%以上である。楕円気泡の数割合は、金型の圧縮又は金型内部の減圧の程度、水の添加量を調整することにより目的の範囲に調整することができる。   In addition, the closed cells in the polishing layer may contain spherical cells, but in order to sufficiently achieve the intended effect, the number ratio of elliptical bubbles is preferably 50% or more of all closed cells. More preferably, it is 60% or more, particularly preferably 80% or more. The number ratio of the elliptical bubbles can be adjusted to the target range by adjusting the degree of compression of the mold or the pressure reduction inside the mold and the amount of water added.

前記ポリウレタン樹脂発泡体の比重は、0.3〜0.88であることが好ましい。比重が0.3未満の場合には、研磨パッド(研磨層)の表面強度が低下し、ウエハのプラナリティが低下する傾向にある。また、0.88より大きい場合は、研磨パッド表面の気泡数が少なくなり、プラナリティは良好であるが、研磨速度が低下する傾向にある。   The specific gravity of the polyurethane resin foam is preferably 0.3 to 0.88. When the specific gravity is less than 0.3, the surface strength of the polishing pad (polishing layer) decreases, and the planarity of the wafer tends to decrease. On the other hand, when the value is larger than 0.88, the number of bubbles on the surface of the polishing pad is reduced and the planarity is good, but the polishing rate tends to decrease.

前記ポリウレタン樹脂発泡体の硬度は、アスカーD硬度計にて、45〜65度であることが好ましい。アスカーD硬度が45度未満の場合には、ウエハのプラナリティが低下し、一方、65度より大きい場合は、プラナリティは良好であるが、ウエハのユニフォーミティ(均一性)が低下する傾向にある。   The hardness of the polyurethane resin foam is preferably 45 to 65 degrees as measured by an Asker D hardness meter. When the Asker D hardness is less than 45 degrees, the planarity of the wafer is lowered. On the other hand, when it is larger than 65 degrees, the planarity is good, but the uniformity of the wafer tends to be lowered.

前記ポリウレタン樹脂発泡体の40℃、1Hzにおける貯蔵弾性率は、230〜650MPaであることが好ましい。貯蔵弾性率が230MPa未満の場合には、研磨層の表面強度が低下し、研磨対象物のプラナリティが低下する傾向にある。一方、650MPaを超える場合には、研磨層の表面強度が高くなりすぎて、研磨対象物のエッジ部の削り過ぎが発生しやすくなる。なお、貯蔵弾性率とは、微細発泡体に動的粘弾性測定装置で引っ張り試験用治具を用い、正弦波振動を加え測定した弾性率をいう。   The storage elastic modulus at 40 ° C. and 1 Hz of the polyurethane resin foam is preferably 230 to 650 MPa. When the storage elastic modulus is less than 230 MPa, the surface strength of the polishing layer decreases, and the planarity of the object to be polished tends to decrease. On the other hand, when it exceeds 650 MPa, the surface strength of the polishing layer becomes too high, and the edge portion of the polishing object tends to be excessively cut. The storage elastic modulus is an elastic modulus measured by applying a sinusoidal vibration to a fine foam using a dynamic viscoelasticity measuring device and using a tensile test jig.

研磨層の研磨対象物と接触する研磨表面は、スラリーを保持・更新するための凹凸構造を有していてもよい。発泡体からなる研磨層は、研磨表面に多くの開口を有し、スラリーを保持・更新する働きを持っているが、研磨表面に凹凸構造を形成することにより、スラリーの保持と更新をさらに効率よく行うことができ、また研磨対象物との吸着による研磨対象物の破壊を防ぐことができる。凹凸構造は、スラリーを保持・更新する形状であれば特に限定されるものではなく、例えば、XY格子溝、同心円状溝、貫通孔、貫通していない穴、多角柱、円柱、螺旋状溝、偏心円状溝、放射状溝、及びこれらの溝を組み合わせたものが挙げられる。また、これらの凹凸構造は規則性のあるものが一般的であるが、スラリーの保持・更新性を望ましいものにするため、ある範囲ごとに溝ピッチ、溝幅、溝深さ等を変化させることも可能である。   The polishing surface in contact with the object to be polished of the polishing layer may have a concavo-convex structure for holding and renewing the slurry. The polishing layer made of foam has many openings on the polishing surface and has the function of holding and updating the slurry. By forming a concavo-convex structure on the polishing surface, the slurry can be held and updated more efficiently. It can be performed well, and destruction of the polishing object due to adsorption with the polishing object can be prevented. The concavo-convex structure is not particularly limited as long as it is a shape that holds and renews the slurry. For example, an XY lattice groove, a concentric circular groove, a through hole, a non-penetrating hole, a polygonal column, a cylinder, a spiral groove, Examples include eccentric circular grooves, radial grooves, and combinations of these grooves. In addition, these uneven structures are generally regular, but in order to make the slurry retention and renewability desirable, the groove pitch, groove width, groove depth, etc. should be changed for each range. Is also possible.

前記凹凸構造の作製方法は特に限定されるものではないが、例えば、所定サイズのバイトのような治具を用い機械切削する方法、所定の表面形状を有した金型に樹脂を流しこみ、硬化させることにより作製する方法、所定の表面形状を有したプレス板で樹脂をプレスし作製する方法、フォトリソグラフィを用いて作製する方法、印刷手法を用いて作製する方法、炭酸ガスレーザーなどを用いたレーザー光による作製方法などが挙げられる。   The method for producing the concavo-convex structure is not particularly limited. For example, a method of machine cutting using a jig such as a tool of a predetermined size, pouring a resin into a mold having a predetermined surface shape, and curing. Using a press plate having a predetermined surface shape, a method of producing a resin by pressing, a method of producing using photolithography, a method of producing using a printing technique, a carbon dioxide laser, etc. Examples include a manufacturing method using laser light.

研磨層の厚みは特に限定されるものではないが、通常0.8〜4mm程度であり、1.0〜2.5mmであることが好ましい。   The thickness of the polishing layer is not particularly limited, but is usually about 0.8 to 4 mm, and preferably 1.0 to 2.5 mm.

研磨層の厚みバラツキは100μm以下であることが好ましい。厚みバラツキが100μmを越えるものは、研磨層に大きなうねりを持ったものとなり、研磨対象物に対する接触状態が異なる部分ができ、研磨特性に悪影響を与える。また、研磨層の厚みバラツキを解消するため、一般的には、研磨初期に研磨層表面をダイヤモンド砥粒を電着、融着させたドレッサーを用いてドレッシングするが、上記範囲を超えたものは、ドレッシング時間が長くなり、生産効率を低下させるものとなる。   The thickness variation of the polishing layer is preferably 100 μm or less. When the thickness variation exceeds 100 μm, the polishing layer has a large undulation, and there are portions where the contact state with the object to be polished is different, which adversely affects the polishing characteristics. In order to eliminate the thickness variation of the polishing layer, in general, the surface of the polishing layer is dressed with a dresser in which diamond abrasive grains are electrodeposited and fused in the initial stage of polishing. As a result, the dressing time becomes longer and the production efficiency is lowered.

研磨層の厚みのバラツキを抑える方法としては、所定厚みにスライスした研磨層表面をバフィングする方法が挙げられる。また、バフィングする際には、粒度などが異なる研磨材で段階的に行うことが好ましい。   Examples of a method for suppressing the variation in the thickness of the polishing layer include a method of buffing the surface of the polishing layer sliced to a predetermined thickness. Moreover, when buffing, it is preferable to carry out stepwise with abrasives having different particle sizes.

本発明の研磨パッドは、前記研磨層とクッションシートとを貼り合わせたものであってもよい。   The polishing pad of the present invention may be a laminate of the polishing layer and a cushion sheet.

前記クッションシート(クッション層)は、研磨層の特性を補うものである。クッションシートは、CMPにおいて、トレードオフの関係にあるプラナリティとユニフォーミティの両者を両立させるために必要なものである。プラナリティとは、パターン形成時に発生する微小凹凸のある研磨対象物を研磨した時のパターン部の平坦性をいい、ユニフォーミティとは、研磨対象物全体の均一性をいう。研磨層の特性によって、プラナリティを改善し、クッションシートの特性によってユニフォーミティを改善する。本発明の研磨パッドにおいては、クッションシートは研磨層より柔らかいものを用いることが好ましい。   The cushion sheet (cushion layer) supplements the characteristics of the polishing layer. The cushion sheet is necessary for achieving both planarity and uniformity in a trade-off relationship in CMP. Planarity refers to the flatness of a pattern portion when a polishing object having minute irregularities generated during pattern formation is polished, and uniformity refers to the uniformity of the entire polishing object. The planarity is improved by the characteristics of the polishing layer, and the uniformity is improved by the characteristics of the cushion sheet. In the polishing pad of the present invention, it is preferable to use a cushion sheet that is softer than the polishing layer.

前記クッションシートとしては、例えば、ポリエステル不織布、ナイロン不織布、アクリル不織布などの繊維不織布やポリウレタンを含浸したポリエステル不織布のような樹脂含浸不織布、ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォームなどの高分子樹脂発泡体、ブタジエンゴム、イソプレンゴムなどのゴム性樹脂、感光性樹脂などが挙げられる。   Examples of the cushion sheet include a fiber nonwoven fabric such as a polyester nonwoven fabric, a nylon nonwoven fabric, and an acrylic nonwoven fabric, a resin-impregnated nonwoven fabric such as a polyester nonwoven fabric impregnated with polyurethane, a polymer resin foam such as polyurethane foam and polyethylene foam, a butadiene rubber, Examples thereof include rubber resins such as isoprene rubber and photosensitive resins.

研磨層とクッションシートとを貼り合わせる手段としては、例えば、研磨層とクッションシートとを両面テープで挟みプレスする方法が挙げられる。   Examples of means for attaching the polishing layer and the cushion sheet include a method of pressing the polishing layer and the cushion sheet with a double-sided tape.

前記両面テープは、不織布やフィルム等の基材の両面に接着層を設けた一般的な構成を有するものである。クッションシートへのスラリーの浸透等を防ぐことを考慮すると、基材にフィルムを用いることが好ましい。また、接着層の組成としては、例えば、ゴム系接着剤やアクリル系接着剤等が挙げられる。金属イオンの含有量を考慮すると、アクリル系接着剤は、金属イオン含有量が少ないため好ましい。また、研磨層とクッションシートは組成が異なることもあるため、両面テープの各接着層の組成を異なるものとし、各層の接着力を適正化することも可能である。   The double-sided tape has a general configuration in which adhesive layers are provided on both sides of a substrate such as a nonwoven fabric or a film. In consideration of preventing the penetration of the slurry into the cushion sheet, it is preferable to use a film for the substrate. Examples of the composition of the adhesive layer include rubber adhesives and acrylic adhesives. Considering the content of metal ions, an acrylic adhesive is preferable because the metal ion content is low. In addition, since the composition of the polishing layer and the cushion sheet may be different, the composition of each adhesive layer of the double-sided tape can be made different so that the adhesive force of each layer can be optimized.

本発明の研磨パッドは、プラテンと接着する面に両面テープが設けられていてもよい。該両面テープとしては、上述と同様に基材の両面に接着層を設けた一般的な構成を有するものを用いることができる。基材としては、例えば不織布やフィルム等が挙げられる。研磨パッドの使用後のプラテンからの剥離を考慮すれば、基材にフィルムを用いることが好ましい。また、接着層の組成としては、例えば、ゴム系接着剤やアクリル系接着剤等が挙げられる。金属イオンの含有量を考慮すると、アクリル系接着剤は、金属イオン含有量が少ないため好ましい。   The polishing pad of the present invention may be provided with a double-sided tape on the surface to be bonded to the platen. As the double-sided tape, a tape having a general configuration in which an adhesive layer is provided on both surfaces of a base material can be used as described above. As a base material, a nonwoven fabric, a film, etc. are mentioned, for example. In consideration of peeling from the platen after use of the polishing pad, it is preferable to use a film for the substrate. Examples of the composition of the adhesive layer include rubber adhesives and acrylic adhesives. Considering the content of metal ions, an acrylic adhesive is preferable because the metal ion content is low.

半導体デバイスは、前記研磨パッドを用いて半導体ウエハの表面を研磨する工程を経て製造される。半導体ウエハとは、一般にシリコンウエハ上に配線金属及び酸化膜を積層したものである。半導体ウエハの研磨方法、研磨装置は特に制限されず、例えば、図1に示すように研磨パッド(研磨層)1を支持する研磨定盤2と、半導体ウエハ4を支持する支持台(ポリシングヘッド)5とウエハへの均一加圧を行うためのバッキング材と、研磨剤3の供給機構を備えた研磨装置などを用いて行われる。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2に装着される。研磨定盤2と支持台5とは、それぞれに支持された研磨パッド1と半導体ウエハ4が対向するように配置され、それぞれに回転軸6、7を備えている。また、支持台5側には、半導体ウエハ4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。研磨に際しては、研磨定盤2と支持台5とを回転させつつ半導体ウエハ4を研磨パッド1に押し付け、スラリーを供給しながら研磨を行う。スラリーの流量、研磨荷重、研磨定盤回転数、及びウエハ回転数は特に制限されず、適宜調整して行う。   The semiconductor device is manufactured through a step of polishing the surface of the semiconductor wafer using the polishing pad. A semiconductor wafer is generally a laminate of a wiring metal and an oxide film on a silicon wafer. The method and apparatus for polishing the semiconductor wafer are not particularly limited. For example, as shown in FIG. 1, a polishing surface plate 2 that supports a polishing pad (polishing layer) 1 and a support table (polishing head) that supports the semiconductor wafer 4. 5 and a polishing apparatus equipped with a backing material for uniformly pressing the wafer and a supply mechanism of the abrasive 3. The polishing pad 1 is attached to the polishing surface plate 2 by attaching it with a double-sided tape, for example. The polishing surface plate 2 and the support base 5 are disposed so that the polishing pad 1 and the semiconductor wafer 4 supported on each of the polishing surface plate 2 and the support table 5 face each other, and are provided with rotating shafts 6 and 7 respectively. Further, a pressurizing mechanism for pressing the semiconductor wafer 4 against the polishing pad 1 is provided on the support base 5 side. In polishing, the semiconductor wafer 4 is pressed against the polishing pad 1 while rotating the polishing surface plate 2 and the support base 5, and polishing is performed while supplying slurry. The flow rate of the slurry, the polishing load, the polishing platen rotation speed, and the wafer rotation speed are not particularly limited and are appropriately adjusted.

これにより半導体ウエハ4の表面の突出した部分が除去されて平坦状に研磨される。その後、ダイシング、ボンディング、パッケージング等することにより半導体デバイスが製造される。半導体デバイスは、演算処理装置やメモリー等に用いられる。   As a result, the protruding portion of the surface of the semiconductor wafer 4 is removed and polished flat. Thereafter, a semiconductor device is manufactured by dicing, bonding, packaging, or the like. The semiconductor device is used for an arithmetic processing device, a memory, and the like.

以下、本発明を実施例を上げて説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

[測定、評価方法]
(楕円気泡の平均長径及び平均短径、楕円気泡の割合の測定)
作製したポリウレタン樹脂発泡体シートをミクロトームカッターで厚み方向に切断したものを測定用試料とした。測定用試料の切断面を走査型電子顕微鏡(日立サイエンスシステムズ社製、S−3500N)で100倍にて撮影した。そして、画像解析ソフト(MITANIコーポレーション社製、WIN−ROOF)を用いて、任意範囲の全楕円気泡の長径及び短径を測定し、その測定値から平均長径L、平均短径S、及びL/Sを算出した。また、全独立気泡に対する楕円気泡の数割合(%)を算出した。
[Measurement and evaluation methods]
(Measurement of average major axis and average minor axis of elliptical bubbles, ratio of elliptical bubbles)
A sample for measurement was obtained by cutting the produced polyurethane resin foam sheet in the thickness direction with a microtome cutter. The cut surface of the measurement sample was photographed at 100 times with a scanning electron microscope (S-3500N, manufactured by Hitachi Science Systems, Ltd.). And the major axis and minor axis of all elliptical bubbles in an arbitrary range are measured using image analysis software (manufactured by MITANI Corporation, WIN-ROOF), and the average major axis L, average minor axis S, and L / S was calculated. In addition, the number ratio (%) of elliptical bubbles to all closed cells was calculated.

(比重測定)
JIS Z8807−1976に準拠して行った。作製したポリウレタン樹脂発泡体を4cm×8.5cmの短冊状(厚み:任意)に切り出したものを比重測定用試料とし、温度23℃±2℃、湿度50%±5%の環境で16時間静置した。測定には比重計(ザルトリウス社製)を用い、比重を測定した。
(Specific gravity measurement)
This was performed according to JIS Z8807-1976. The produced polyurethane resin foam was cut into a 4 cm × 8.5 cm strip (thickness: arbitrary) and used as a sample for measuring specific gravity, and allowed to stand for 16 hours in an environment of temperature 23 ° C. ± 2 ° C. and humidity 50% ± 5%. I put it. The specific gravity was measured using a hydrometer (manufactured by Sartorius).

(圧縮率の測定)
直径7mmの円(厚み:任意)に切り出したポリウレタン樹脂発泡体を圧縮率測定用試料とし、温度23℃±2℃、湿度50%±5%の環境で40時間静置した。測定には熱分析測定器TMA(SEIKO INSTRUMENTS製、SS6000)を用い、圧縮率を測定した。圧縮率の計算式を下記に示す。
圧縮率(%)={(T1―T2)/T1}×100
T1:発泡体に無負荷状態から30kPa(300g/cm2)の応力の負荷を60秒間保持した時の発泡体厚み。
T2:T1の状態から180kPa(1800g/cm2)の応力の負荷を60秒間保持した時の発泡体厚み。
(Measurement of compression rate)
A polyurethane resin foam cut into a circle (thickness: arbitrary) having a diameter of 7 mm was used as a sample for measuring the compressibility, and allowed to stand for 40 hours in an environment of a temperature of 23 ° C. ± 2 ° C. and a humidity of 50% ± 5%. For the measurement, a compression ratio was measured using a thermal analysis measuring instrument TMA (manufactured by SEIKO INSTRUMENTS, SS6000). The calculation formula of the compression rate is shown below.
Compression rate (%) = {(T1-T2) / T1} × 100
T1: Foam thickness when a stress load of 30 kPa (300 g / cm 2 ) is maintained for 60 seconds from an unloaded state on the foam.
T2: Foam thickness when a stress load of 180 kPa (1800 g / cm 2 ) is maintained for 60 seconds from the state of T1.

(貯蔵弾性率の測定)
JIS K7198−1991に準拠して行った。3mm×40mmの短冊状(厚み:任意)に切り出したポリウレタン樹脂発泡体を動的粘弾性測定用試料とし、23℃の環境条件で、シリカゲルを入れた容器内に4日間静置した。切り出した後の発泡体の正確な幅および厚みの計測は、マイクロメータにて行った。測定には動的粘弾性スペクトロメーター(岩本製作所製、現アイエス技研)を用い、貯蔵弾性率E’を測定した。その際の測定条件を下記に示す。
<測定条件>
測定温度 : 40℃
印加歪 : 0.03%
初期荷重 : 20g
周波数 : 1Hz
(Measurement of storage modulus)
This was performed in accordance with JIS K7198-1991. A polyurethane resin foam cut into a strip shape (thickness: arbitrary) of 3 mm × 40 mm was used as a sample for dynamic viscoelasticity measurement, and was allowed to stand for 4 days in a container containing silica gel under an environmental condition of 23 ° C. The accurate width and thickness of the foam after cutting was measured with a micrometer. For measurement, a storage elastic modulus E ′ was measured using a dynamic viscoelastic spectrometer (manufactured by Iwamoto Seisakusho, present IS Engineering Co., Ltd.). The measurement conditions at that time are shown below.
<Measurement conditions>
Measurement temperature: 40 ° C
Applied strain: 0.03%
Initial load: 20g
Frequency: 1Hz

(研磨特性の評価)
研磨装置としてSPP600S(岡本工作機械社製)を用い、作製した研磨パッドを用いて、研磨特性の評価を行った。酸化膜の膜厚測定には、干渉式膜厚測定装置(大塚電子社製)を用いた。研磨条件としては、スラリーとして、シリカスラリー(SS12、キャボット社製)を研磨中に流量150ml/min添加した。研磨荷重としては350g/cm、研磨定盤回転数35rpm、ウエハ回転数30rpmとした。
(Evaluation of polishing characteristics)
Using SPP600S (manufactured by Okamoto Machine Tool Co., Ltd.) as a polishing apparatus, polishing characteristics were evaluated using the prepared polishing pad. An interference type film thickness measuring device (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) was used for measuring the thickness of the oxide film. As polishing conditions, silica slurry (SS12, manufactured by Cabot Corporation) was added as a slurry at a flow rate of 150 ml / min. The polishing load was 350 g / cm 2 , the polishing platen rotation number was 35 rpm, and the wafer rotation number was 30 rpm.

平坦性の評価は、8インチシリコンウエハに熱酸化膜を0.5μm堆積させた後、L/S(ライン・アンド・スペース)=25μm/5μm及び、L/S=5μm/25μmのパターンニングを行い、さらに酸化膜(TEOS)を1μm堆積させて、初期段差0.5μmのパターン付きウエハを製作した。このウエハを上述研磨条件にて研磨を行って、グローバル段差が2000Å以下になる時の、25μmスペースの底部分の削れ量を測定することで評価した。平坦性は削れ量の値が小さいほど優れていると言える。   The flatness is evaluated by depositing a thermal oxide film of 0.5 μm on an 8-inch silicon wafer, and then patterning with L / S (line and space) = 25 μm / 5 μm and L / S = 5 μm / 25 μm. Then, an oxide film (TEOS) was further deposited by 1 μm to produce a patterned wafer having an initial step of 0.5 μm. This wafer was polished under the above-mentioned polishing conditions and evaluated by measuring the amount of scraping of the bottom portion of the 25 μm space when the global level difference was 2000 mm or less. It can be said that the flatness is better as the amount of scraping is smaller.

センタースローの評価は、面内均一性を測定することにより行った。面内均一性は、8インチシリコンウエハに熱酸化膜が1μm堆積したものを用いて上記研磨条件にて2分間研磨を行い、図2に示すようにウエハ上の特定位置25点の研磨前後の膜厚測定値から研磨速度最大値と研磨速度最小値を求め、その値を下記式に代入することにより算出した。ウエハ10枚目における面内均一性を表1に示す。なお、面内均一性の値が小さいほどウエハ表面の均一性が高いことを表す。
面内均一性(%)={(研磨速度最大値−研磨速度最小値)/(研磨速度最大値+研磨速度最小値)}×100
The center throw was evaluated by measuring the in-plane uniformity. In-plane uniformity is obtained by polishing for 2 minutes under the above-mentioned polishing conditions using a 1-μm thick thermal oxide film deposited on an 8-inch silicon wafer. As shown in FIG. The maximum polishing rate and the minimum polishing rate were obtained from the film thickness measurement values, and the values were calculated by substituting them into the following formula. Table 1 shows the in-plane uniformity of the tenth wafer. Note that the smaller the in-plane uniformity value, the higher the uniformity of the wafer surface.
In-plane uniformity (%) = {(maximum polishing rate−minimum polishing rate) / (maximum polishing rate + minimum polishing rate)} × 100

エッジ部の削り特性
8インチシリコンウエハに熱酸化膜が1μm堆積したものを用いて上記研磨条件にて2分間研磨を行い、その後、ウエハ外周端から内側方向に15mmまで1mm間隔で膜厚を測定した。15mmの位置の膜厚Aと3mmの位置の膜厚Bとの膜厚比を算出した。膜厚比が10%未満であれば削り特性は良好である。
膜厚比(%)=(膜厚B/膜厚A)×100
Grinding characteristics of the edge part Polishing is performed for 2 minutes under the above-mentioned polishing conditions using a 1-μm thick thermal oxide film deposited on an 8-inch silicon wafer, and then the film thickness is measured at intervals of 1 mm from the outer peripheral edge of the wafer to 15 mm inward. did. The film thickness ratio between the film thickness A at the position of 15 mm and the film thickness B at the position of 3 mm was calculated. If the film thickness ratio is less than 10%, the shaving characteristics are good.
Film thickness ratio (%) = (film thickness B / film thickness A) × 100

実施例1
反応容器にポリエーテル系イソシアネート末端プレポリマー(ユニロイヤル社製、アジプレンL−325、NCO濃度:2.22meq/g)100重量部及びシリコン系界面活性剤(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製、SH−192)3重量部を加えて混合し、80℃に調整して減圧脱泡した。その後、撹拌翼を用いて、回転数900rpmで反応系内に気泡を取り込むように激しく約4分間撹拌を行った。そこへ予め120℃で溶融した4,4’−メチレンビス(o−クロロアニリン)(イハラケミカル社製、イハラキュアミンMT)26.2重量部を添加した。該混合液を約1分間撹拌した後、金型(横800mm、縦1300mm、高さ35mm)へ液面高さが35mmになるまで流し込んだ。その後、該金型上面に、φ3mmのベントホールが10点設けられた上蓋を被せて型締めを行った。その後、混合液を60℃で加熱して反応硬化させつつ、混合液の粘度が10Pa・sを超えた時に金型の側面を動かして金型の横幅を800mmから700mmまで圧縮し、混合液が流動しなくなるまでその状態を保持した。なお、ベントホールからは余分な混合液が排出されていた。その後、110℃で6時間ポストキュアを行い、ポリウレタン樹脂発泡体ブロックを得た。
Example 1
In a reaction vessel, 100 parts by weight of a polyether-based isocyanate-terminated prepolymer (Uniroy Corporation, Adiprene L-325, NCO concentration: 2.22 meq / g) and a silicon-based surfactant (Toray Dow Corning Silicone, SH -192) 3 parts by weight was added and mixed, adjusted to 80 ° C. and degassed under reduced pressure. Then, it stirred vigorously for about 4 minutes so that a bubble might be taken in in a reaction system with the rotation speed of 900 rpm using the stirring blade. Thereto was added 26.2 parts by weight of 4,4′-methylenebis (o-chloroaniline) (Ihara Chemical Amine, Iharacamine MT) previously melted at 120 ° C. The mixed solution was stirred for about 1 minute, and then poured into a mold (width 800 mm, height 1300 mm, height 35 mm) until the liquid level reached 35 mm. Thereafter, the upper surface of the mold was covered with an upper lid provided with 10 φ3 mm vent holes, and the mold was clamped. Then, while the mixture is heated at 60 ° C. and cured by reaction, when the viscosity of the mixture exceeds 10 Pa · s, the side surface of the mold is moved to compress the width of the mold from 800 mm to 700 mm. The state was maintained until it stopped flowing. In addition, the excess liquid mixture was discharged | emitted from the vent hole. Thereafter, post cure was performed at 110 ° C. for 6 hours to obtain a polyurethane resin foam block.

バンドソータイプのスライサー(フェッケン社製)を使用して該ポリウレタン樹脂発泡体ブロックを、楕円気泡の長軸が厚さ方向に対して平行になるようにスライスし、ポリウレタン樹脂発泡体シートを得た。次に、バフ機(アミテック社製)を使用して、厚さ1.27mmになるまで該シートの表面バフ処理をし、厚み精度を整えたシートとした。このバフ処理をしたシートを直径61cmの大きさで打ち抜き、表面にφ1.6mmのパンチング加工を行って研磨シートを得た。この研磨シートのパンチング加工面と反対側の面にラミ機を使用して、両面テープ(積水化学工業社製、ダブルタックテープ)を貼りつけた。更に、コロナ処理をしたクッションシート(東レ社製、ポリエチレンフォーム、トーレペフ、厚み0.8mm)の表面をバフ処理し、それをラミ機を使用して前記両面テープに貼り合わせた。さらに、クッションシートの他面にラミ機を使用して両面テープを貼り合わせて研磨パッドを作製した。   The polyurethane resin foam block was sliced using a band saw type slicer (manufactured by Fecken) so that the major axis of the elliptical cell was parallel to the thickness direction, to obtain a polyurethane resin foam sheet. Next, using a buffing machine (Amitech Co., Ltd.), the surface of the sheet was buffed to a thickness of 1.27 mm to obtain a sheet with an adjusted thickness accuracy. The buffed sheet was punched out with a diameter of 61 cm, and the surface was punched with a diameter of 1.6 mm to obtain an abrasive sheet. A double-sided tape (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., double tack tape) was affixed to the surface opposite to the punching surface of this polishing sheet using a laminator. Further, the surface of the corona-treated cushion sheet (manufactured by Toray Industries, Inc., polyethylene foam, Torepef, thickness 0.8 mm) was buffed and bonded to the double-sided tape using a laminator. Further, a double-sided tape was attached to the other surface of the cushion sheet using a laminator to prepare a polishing pad.

実施例2
反応容器にアジプレンL−325(100重量部)及びシリコン系界面活性剤(SH−192)3重量部を加えて混合し、80℃に調整して減圧脱泡した。その後、撹拌翼を用いて、回転数900rpmで反応系内に気泡を取り込むように激しく約4分間撹拌を行った。そこへ予め120℃で溶融したイハラキュアミンMT(22重量部)及び水0.3重量部を添加した。該混合液を約1分間撹拌した後、金型(横800mm、縦1300mm、高さ35mm)へ液面高さが33mmになるまで流し込んだ。その後、実施例1と同様の方法で研磨パッドを作製した。
Example 2
Adiprene L-325 (100 parts by weight) and 3 parts by weight of a silicon-based surfactant (SH-192) were added to the reaction vessel and mixed, adjusted to 80 ° C. and degassed under reduced pressure. Then, it stirred vigorously for about 4 minutes so that a bubble might be taken in in a reaction system with the rotation speed of 900 rpm using the stirring blade. Iharacuamine MT (22 parts by weight) and water (0.3 parts by weight) previously melted at 120 ° C. were added thereto. The mixed solution was stirred for about 1 minute, and then poured into a mold (width 800 mm, height 1300 mm, height 35 mm) until the liquid level became 33 mm. Thereafter, a polishing pad was produced in the same manner as in Example 1.

比較例1
反応容器にアジプレンL−325(100重量部)及びシリコン系界面活性剤(SH−192)3重量部を加えて混合し、80℃に調整して減圧脱泡した。その後、撹拌翼を用いて、回転数900rpmで反応系内に気泡を取り込むように激しく約4分間撹拌を行った。そこへ予め120℃で溶融したイハラキュアミンMT(26.2重量部)を添加した。該混合液を約1分間撹拌した後、パン型のオープンモールド(注型容器)へ流し込んだ。この混合液の流動性がなくなった時点でオーブン内に入れ、100℃で16時間ポストキュアを行い、ポリウレタン樹脂発泡体ブロックを得た。該ポリウレタン樹脂発泡体の独立気泡は全て球状であり、その平均気泡径は53μmであった。
Comparative Example 1
Adiprene L-325 (100 parts by weight) and 3 parts by weight of a silicon-based surfactant (SH-192) were added to the reaction vessel and mixed, adjusted to 80 ° C. and degassed under reduced pressure. Then, it stirred vigorously for about 4 minutes so that a bubble might be taken in in a reaction system with the rotation speed of 900 rpm using the stirring blade. Iharacuamine MT (26.2 parts by weight) previously melted at 120 ° C. was added thereto. The mixed solution was stirred for about 1 minute and then poured into a pan-shaped open mold (casting container). When the fluidity of the mixed solution disappeared, it was placed in an oven and post-cured at 100 ° C. for 16 hours to obtain a polyurethane resin foam block. The closed cells of the polyurethane resin foam were all spherical, and the average cell diameter was 53 μm.

バンドソータイプのスライサー(フェッケン社製)を使用して該ポリウレタン樹脂発泡体ブロックをスライスし、ポリウレタン樹脂発泡体シートを得た。その後、実施例1と同様の方法で研磨パッドを作製した。   The polyurethane resin foam block was sliced using a band saw type slicer (manufactured by Fecken) to obtain a polyurethane resin foam sheet. Thereafter, a polishing pad was produced in the same manner as in Example 1.

比較例2
反応容器にアジプレンL−325(100重量部)及びシリコン系界面活性剤(SH−192)3重量部を加えて混合し、80℃に調整して減圧脱泡した。その後、撹拌翼を用いて、回転数900rpmで反応系内に気泡を取り込むように激しく約3分間撹拌を行った。そこへ予め120℃で溶融したイハラキュアミンMT(26.2重量部)を添加した。該混合液を約1分間撹拌した後、パン型のオープンモールド(注型容器)へ流し込んだ。この混合液の流動性がなくなった時点でオーブン内に入れ、100℃で16時間ポストキュアを行い、ポリウレタン樹脂発泡体ブロックを得た。該ポリウレタン樹脂発泡体の独立気泡は全て球状であり、その平均気泡径は53μmであった。その後、比較例1と同様の方法で研磨パッドを作製した。
Comparative Example 2
Adiprene L-325 (100 parts by weight) and 3 parts by weight of a silicon-based surfactant (SH-192) were added to the reaction vessel and mixed, adjusted to 80 ° C. and degassed under reduced pressure. Then, it stirred violently for about 3 minutes so that a bubble might be taken in in a reaction system with the rotation speed of 900 rpm using the stirring blade. Iharacuamine MT (26.2 parts by weight) previously melted at 120 ° C. was added thereto. The mixed solution was stirred for about 1 minute and then poured into a pan-shaped open mold (casting container). When the fluidity of the mixed solution disappeared, it was placed in an oven and post-cured at 100 ° C. for 16 hours to obtain a polyurethane resin foam block. The closed cells of the polyurethane resin foam were all spherical, and the average cell diameter was 53 μm. Thereafter, a polishing pad was produced in the same manner as in Comparative Example 1.

Figure 0004884808
表1の結果より、楕円気泡を有する本発明の研磨パッドは、球状気泡を有する研磨パッド(比較例1及び2)に比べて平坦化特性に優れ、センタースロー及びエッジ部の削り過ぎを効果的に抑制することができることがわかる。
Figure 0004884808
From the results shown in Table 1, the polishing pad of the present invention having elliptical bubbles has excellent flattening characteristics as compared with the polishing pad having spherical bubbles (Comparative Examples 1 and 2), and effectively cuts the center throw and the edge part excessively. It can be seen that it can be suppressed.

CMP研磨で使用する研磨装置の一例を示す概略構成図Schematic configuration diagram showing an example of a polishing apparatus used in CMP polishing ウエハ上の膜厚測定位置25点を示す概略図Schematic showing 25 film thickness measurement positions on wafer

符号の説明Explanation of symbols

1:研磨パッド(研磨層)
2:研磨定盤
3:研磨剤(スラリー)
4:研磨対象物(半導体ウエハ)
5:支持台(ポリシングヘッド)
6、7:回転軸
1: Polishing pad (polishing layer)
2: Polishing surface plate 3: Abrasive (slurry)
4: Polishing object (semiconductor wafer)
5: Support base (polishing head)
6, 7: Rotating shaft

Claims (5)

独立気泡を有するポリウレタン樹脂発泡体からなる研磨層を含む研磨パッドの製造方法において、
機械的撹拌法によりポリウレタン樹脂原料組成物中に非反応性気体を微細気泡として分散させて発泡反応液を調製する工程、1側面又は対向する側面が可動式の金型に発泡反応液を50体積%以上流し込んだ後、金型上面に上蓋を設置して型締めを行う注型工程、発泡反応液を加熱して反応硬化させつつ、金型の側面を元の横幅に対して50〜95%の幅になるように動かして金型を圧縮し、流動しなくなるまでその状態を保持する硬化工程、及び硬化工程で得られたポリウレタン樹脂発泡体ブロックをスライスして研磨層を作製する工程を含み、
前記独立気泡は楕円気泡を50%以上含み、前記研磨層は楕円気泡を厚さ方向全体に有しており、前記研磨層の切断面における楕円気泡の平均長径Lと平均短径Sの比(L/S)が1.5〜3であることを特徴とする研磨パッドの製造方法。
In a method for producing a polishing pad comprising a polishing layer comprising a polyurethane resin foam having closed cells,
A step of preparing a foaming reaction liquid by dispersing non-reactive gas as fine bubbles in a polyurethane resin raw material composition by a mechanical stirring method, 50 volumes of the foaming reaction liquid in a mold in which one side or the opposite side is movable Casting process in which an upper lid is placed on the upper surface of the mold and then the mold is clamped, and the side surface of the mold is 50 to 95% of the original width while heating and reacting the foaming reaction liquid. A curing step of compressing the mold by moving it to a width of 5 mm and maintaining the state until it does not flow, and a step of slicing the polyurethane resin foam block obtained in the curing step to produce a polishing layer See
The closed cells contain 50% or more of elliptical bubbles, the polishing layer has elliptical bubbles in the entire thickness direction, and the ratio of the average major axis L to the average minor axis S of the elliptical bubbles on the cut surface of the polishing layer ( L / S) is 1.5-3, The manufacturing method of the polishing pad characterized by the above-mentioned .
独立気泡を有するポリウレタン樹脂発泡体からなる研磨層を含む研磨パッドの製造方法において、
機械的撹拌法によりポリウレタン樹脂原料組成物中に非反応性気体を微細気泡として分散させて発泡反応液を調製する工程、金型に発泡反応液を50体積%以上流し込んだ後、金型上面に上蓋を設置して型締めを行う注型工程、発泡反応液を加熱して反応硬化させつつ、金型の上蓋及び/又は下面を元の高さに対して50〜98%の高さになるように動かして金型を圧縮し、流動しなくなるまでその状態を保持する硬化工程、及び硬化工程で得られたポリウレタン樹脂発泡体ブロックをスライスして研磨層を作製する工程を含み、
前記独立気泡は楕円気泡を50%以上含み、前記研磨層は楕円気泡を厚さ方向全体に有しており、前記研磨層の切断面における楕円気泡の平均長径Lと平均短径Sの比(L/S)が1.5〜3であることを特徴とする研磨パッドの製造方法。
In a method for producing a polishing pad comprising a polishing layer comprising a polyurethane resin foam having closed cells,
A step of preparing a foaming reaction liquid by dispersing non-reactive gas as fine bubbles in a polyurethane resin raw material composition by a mechanical stirring method, and after pouring 50% by volume or more of the foaming reaction liquid into the mold, A casting process in which the upper lid is installed and the mold is clamped, and the upper lid and / or the lower surface of the mold is 50 to 98% higher than the original height while heating and reacting the foaming reaction liquid. as roll it to mold to compress, it viewed including the step of preparing a curing step to retain that state until it does not flow, and by slicing the obtained polyurethane foam blocks curing step polishing layer,
The closed cells contain 50% or more of elliptical bubbles, the polishing layer has elliptical bubbles in the entire thickness direction, and the ratio of the average major axis L to the average minor axis S of the elliptical bubbles on the cut surface of the polishing layer ( L / S) is 1.5-3, The manufacturing method of the polishing pad characterized by the above-mentioned .
独立気泡を有するポリウレタン樹脂発泡体からなる研磨層を含む研磨パッドの製造方法において、
機械的撹拌法によりポリウレタン樹脂原料組成物中に非反応性気体を微細気泡として分散させて発泡反応液を調製する工程、金型に空間を残して発泡反応液を流し込んだ後、金型上面に上蓋を設置して型締めを行う注型工程、発泡反応液を加熱して反応硬化させつつ、金型内部を減圧し、流動しなくなるまでその減圧状態を保持する硬化工程、及び硬化工程で得られたポリウレタン樹脂発泡体ブロックをスライスして研磨層を作製する工程を含み、
前記独立気泡は楕円気泡を50%以上含み、前記研磨層は楕円気泡を厚さ方向全体に有しており、前記研磨層の切断面における楕円気泡の平均長径Lと平均短径Sの比(L/S)が1.5〜3であることを特徴とする研磨パッドの製造方法。
In a method for producing a polishing pad comprising a polishing layer comprising a polyurethane resin foam having closed cells,
A step of preparing a foaming reaction liquid by dispersing non-reactive gas as fine bubbles in a polyurethane resin raw material composition by a mechanical stirring method, and after pouring the foaming reaction liquid leaving a space in the mold, on the upper surface of the mold Obtained in a casting process in which an upper lid is placed and the mold is clamped, while the foaming reaction liquid is heated and reaction-cured, the inside of the mold is decompressed, and the decompressed state is maintained until it no longer flows, and the curing process. slicing a polyurethane resin foam block was observed including the step of preparing a polishing layer,
The closed cells contain 50% or more of elliptical bubbles, the polishing layer has elliptical bubbles in the entire thickness direction, and the ratio of the average major axis L to the average minor axis S of the elliptical bubbles on the cut surface of the polishing layer ( L / S) is 1.5-3, The manufacturing method of the polishing pad characterized by the above-mentioned .
独立気泡を有するポリウレタン樹脂発泡体からなる研磨層を含む研磨パッドの製造方法において、
機械的撹拌法によりポリウレタン樹脂原料組成物中に非反応性気体を微細気泡として分散させた気泡分散液に、水と硬化剤を添加して発泡反応液を調製する工程、金型に発泡反応液を50体積%以上流し込んだ後、金型上面にベントホールを有する上蓋を設置して型締めを行う注型工程、発泡反応液を加熱して反応硬化させつつ、反応により発生した炭酸ガスにより金型内の圧力を高くしてベントホールから余分な発泡反応液を排出する硬化工程、及び硬化工程で得られたポリウレタン樹脂発泡体ブロックをスライスして研磨層を作製する工程を含み、
前記独立気泡は楕円気泡を50%以上含み、前記研磨層は楕円気泡を厚さ方向全体に有しており、前記研磨層の切断面における楕円気泡の平均長径Lと平均短径Sの比(L/S)が1.5〜3であることを特徴とする研磨パッドの製造方法。
In a method for producing a polishing pad comprising a polishing layer comprising a polyurethane resin foam having closed cells,
A process of preparing a foaming reaction liquid by adding water and a curing agent to a foam dispersion in which a non-reactive gas is dispersed as fine bubbles in a polyurethane resin raw material composition by a mechanical stirring method, and a foaming reaction liquid in a mold After casting 50 volume% or more, a casting process in which an upper lid having a vent hole is installed on the upper surface of the mold and clamping is performed, and the foaming reaction liquid is heated and reaction-cured, and the carbon dioxide generated by the reaction is used to generate the gold. by increasing the pressure in the mold seen including a step of preparing a polishing layer by slicing curing step to discharge excess foaming reaction mixture from the vent hole, and a polyurethane foam block obtained in the curing step,
The closed cells contain 50% or more of elliptical bubbles, the polishing layer has elliptical bubbles in the entire thickness direction, and the ratio of the average major axis L to the average minor axis S of the elliptical bubbles on the cut surface of the polishing layer ( L / S) is 1.5-3, The manufacturing method of the polishing pad characterized by the above-mentioned .
前記楕円気泡の長軸が研磨層の厚さ方向に対して平行になるようにポリウレタン樹脂発泡体ブロックをスライスする請求項1〜4のいずれかに記載の研磨パッドの製造方法 Method for producing a polishing pad according to any one the ellipse bubbles major axis of claims 1-4 you slicing a polyurethane foam block so as to be parallel to the thickness direction of the polishing layer.
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