JP5019417B2 - Polishing pad manufacturing method and polishing pad - Google Patents

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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の製造方法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, The present invention also relates to a method of manufacturing 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.

従来、研磨パッドは、1)金型に樹脂材料を流し込んで樹脂ブロックを作製し、その樹脂ブロックをスライサーでスライスして製造する方法、2) 金型に樹脂材料を流し込んで押圧することにより、薄いシート状にして製造する方法、3)原料となる樹脂を溶解し、押出機から押し出し成形して直接シート状にして製造する方法、4)反応射出成形法により直接シート状にして製造する方法などにより製造されていた。   Conventionally, a polishing pad is produced by 1) pouring a resin material into a mold to produce a resin block, and slicing the resin block with a slicer, and 2) pouring the resin material into the mold and pressing it. A method of manufacturing in a thin sheet form, 3) A method of dissolving a raw material resin and extruding it from an extruder and directly manufacturing it into a sheet form, 4) A method of manufacturing in a direct sheet form by a reaction injection molding method It was manufactured by.

例えば、特許文献1及び2では、反応射出成形法によりセルの平均径が1〜50μmである研磨用パッドを製造している。また、特許文献3では、2層以上の押出発泡シートにより構成され、各層に含まれる気泡の平均径がそれぞれ異なる研磨用パッドを押出成形法により製造している。   For example, in Patent Documents 1 and 2, a polishing pad having an average cell diameter of 1 to 50 μm is manufactured by a reaction injection molding method. Moreover, in patent document 3, the polishing pad which is comprised by the extrusion foaming sheet | seat of 2 or more layers and in which the average diameter of the bubble contained in each layer differs is manufactured by the extrusion method.

従来の研磨パッドは、平坦化特性等の研磨特性を向上させるために、研磨表面の気泡径及び気泡数をできるだけ面内で均一になるように調製されている。   Conventional polishing pads are prepared so that the bubble diameter and the number of bubbles on the polishing surface are as uniform as possible in the surface in order to improve the polishing characteristics such as the flattening characteristics.

しかし、従来の研磨パッドは、センタースロー(ウエハ中心部が研磨され難い現象)の問題があり、その解決が望まれていた。   However, the conventional polishing pad has a problem of center throw (a phenomenon in which the wafer central portion is difficult to be polished), and a solution to this problem has been desired.

特開2003−62748号公報JP 2003-62748 A 特開2004−42189号公報JP 2004-42189 A 特開2003−220550号公報JP 2003-220550 A

本発明は、センタースローを改善することができる研磨パッド、及びその製造方法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 can improve center throw, and its manufacturing method. Moreover, it aims at providing the manufacturing method of the semiconductor device using this polishing pad.

本発明は、イソシアネート成分を含む第1成分及び/又は活性水素基含有化合物を含む第2成分に非反応性気体を加圧下で溶解させる工程、前記第1成分及び第2成分を混合したポリウレタン組成物を、反応射出成形法により金型内に射出し発泡硬化させて第1研磨領域を形成する工程、及び前記ポリウレタン組成物を、反応射出成形法により前記第1研磨領域を有する金型内に射出し発泡硬化させて、前記第1研磨領域とは平均気泡径及び/又は平均気泡数が異なる第2研磨領域を、前記第1研磨領域の内側及び/又は外側に一体成形する工程を含む研磨パッドの製造方法、に関する。   The present invention includes a step of dissolving a non-reactive gas under pressure in a first component including an isocyanate component and / or a second component including an active hydrogen group-containing compound, and a polyurethane composition in which the first component and the second component are mixed. A product is injected into a mold by a reaction injection molding method and foamed and cured to form a first polishing region, and the polyurethane composition is injected into a mold having the first polishing region by a reaction injection molding method. Polishing including a step of integrally forming a second polishing region that is injected and foam-cured and has a different average bubble diameter and / or average number of bubbles from the first polishing region inside and / or outside the first polishing region. The present invention relates to a pad manufacturing method.

本発明の製造方法においては、前記ポリウレタン組成物を、反応射出成形法により前記第1研磨領域及び第2研磨領域を有する金型内に射出し発泡硬化させて、前記第1研磨領域及び第2研磨領域とは平均気泡径及び/又は平均気泡数が異なる第3研磨領域を、前記第1研磨領域及び第2研磨領域の内側及び/又は外側に一体成形する工程を含むことが好ましい。   In the production method of the present invention, the polyurethane composition is injected into a mold having the first polishing region and the second polishing region by a reaction injection molding method and foam-cured, and then the first polishing region and the second polishing region. It is preferable to include a step of integrally forming a third polishing region having an average bubble diameter and / or an average number of bubbles different from that of the polishing region inside and / or outside the first polishing region and the second polishing region.

該製造方法によると、極微細気泡構造を有し、平均気泡径及び/又は平均気泡数が異なる複数の研磨領域が一体成形された研磨層を製造することができる。   According to this production method, it is possible to produce a polishing layer having a very fine cell structure and integrally formed with a plurality of polishing regions having different average cell diameters and / or average cell numbers.

センタースローが発生する理由としては、以下のように考えられる。研磨操作は、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行われるが、その際にウエハ中心部にまで研磨スラリーが届きにくいことが原因であると考えられる。つまり、ウエハの周囲と中心部とで研磨スラリーへの接触率が大きく異なるためセンタースローが発生すると考えられる。   The reason why the center throw occurs is considered as follows. The polishing operation is performed by continuously supplying a polishing slurry containing abrasive grains onto the polishing pad, and it is considered that the polishing slurry is difficult to reach the center of the wafer at that time. That is, it is considered that the center throw occurs because the contact ratio with the polishing slurry is greatly different between the periphery and the center of the wafer.

本発明者らは、研磨表面に平均気泡径及び/又は平均気泡数が異なる研磨領域を複数設け、ウエハ中心部が接触する割合が高い研磨領域の平均気泡径を、ウエハ周囲が接触する割合が高い研磨領域の平均気泡径よりも小さくし、かつ平均気泡数についてはより多くし、ウエハ中心部と研磨スラリーとの接触率を高めることによりセンタースローを効果的に抑制できることを見出した。   The inventors of the present invention have provided a plurality of polishing regions having different average bubble diameters and / or average bubble numbers on the polishing surface, and the average bubble diameter of the polishing region having a high rate of contact with the wafer center is determined by the ratio of contact of the wafer periphery. It has been found that center throw can be effectively suppressed by making the average bubble diameter smaller than that of a high polishing region and increasing the average number of bubbles to increase the contact ratio between the wafer center and the polishing slurry.

本発明の製造方法においては、第1成分及び/又は第2成分中に、非反応性気体を第1成分及び第2成分の合計重量に対して0.01〜1重量%溶解させることが好ましい。非反応性気体が0.01重量%未満の場合にはポリウレタン樹脂が十分に発泡せず、研磨領域表面に欠肉が生じ、1重量%を超える場合にはポリウレタン樹脂中にボイドや極端に大きな空隙が生じ、均一な発泡体が形成されにくい傾向にある。   In the production method of the present invention, it is preferable that 0.01 to 1% by weight of the non-reactive gas is dissolved in the first component and / or the second component with respect to the total weight of the first component and the second component. . When the non-reactive gas is less than 0.01% by weight, the polyurethane resin is not sufficiently foamed, and the surface of the polishing region is thinned. When the non-reactive gas exceeds 1% by weight, voids or extremely large are present in the polyurethane resin. There exists a space | gap and it exists in the tendency for a uniform foam to be hard to be formed.

また、前記非反応性気体は、ポリウレタン原料への溶解度が高く、取り扱いが容易である窒素及び/又は二酸化炭素であることが好ましい。   The non-reactive gas is preferably nitrogen and / or carbon dioxide, which has high solubility in the polyurethane raw material and is easy to handle.

また、前記非反応性気体は、超臨界状態にして第1成分及び/又は第2成分中に溶解させることが好ましい。超臨界状態にすることにより、大量の非反応性気体を速やかに均一に第1成分及び/又は第2成分中に溶解させることができる。それにより、極微細で大量の気泡を均一にポリウレタン樹脂中に分散させることができる。   The non-reactive gas is preferably dissolved in the first component and / or the second component in a supercritical state. By setting the supercritical state, a large amount of non-reactive gas can be quickly and uniformly dissolved in the first component and / or the second component. Thereby, a very large amount of bubbles can be uniformly dispersed in the polyurethane resin.

前記ポリウレタン組成物は、シリコン系界面活性剤を0.05〜10重量%含有することが好ましい。シリコン系界面活性剤の含有量が0.05重量%未満の場合には、極微細気泡のポリウレタン発泡体が得られ難い傾向にある。一方、10重量%を超える場合には、該界面活性剤の可塑効果により、高硬度のポリウレタン発泡体が得られ難い傾向にある。   The polyurethane composition preferably contains 0.05 to 10% by weight of a silicon-based surfactant. When the content of the silicon-based surfactant is less than 0.05% by weight, it is difficult to obtain a polyurethane foam having ultrafine cells. On the other hand, if it exceeds 10% by weight, a polyurethane foam having high hardness tends to be difficult to obtain due to the plasticizing effect of the surfactant.

また、本発明は、前記の方法によって製造される研磨パッド、に関する。   Moreover, this invention relates to the polishing pad manufactured by the said method.

本発明の研磨パッドにおいては、第2研磨領域は第1研磨領域の内側に形成されており、第2研磨領域の平均気泡径は第1研磨領域の平均気泡径の0.9倍以下であり、第2研磨領域の平均気泡数は第1研磨領域の平均気泡数の1.1倍以上であることが好ましい。上記範囲外の場合には、センタースローを抑制することが難しくなる。   In the polishing pad of the present invention, the second polishing region is formed inside the first polishing region, and the average bubble diameter of the second polishing region is not more than 0.9 times the average bubble size of the first polishing region. The average number of bubbles in the second polishing region is preferably 1.1 times or more than the average number of bubbles in the first polishing region. If it is out of the above range, it becomes difficult to suppress the center throw.

また、本発明の研磨パッドにおいては、第3研磨領域は第2研磨領域の内側に形成されており、第2研磨領域の平均気泡径は第3研磨領域の平均気泡径の0.9倍以下であり、第2研磨領域の平均気泡数は第3研磨領域の平均気泡数の1.1倍以上であることが好ましい。上記範囲外の場合には、センタースローを抑制することが難しくなる。   In the polishing pad of the present invention, the third polishing region is formed inside the second polishing region, and the average cell diameter of the second polishing region is 0.9 times or less than the average cell size of the third polishing region. The average number of bubbles in the second polishing region is preferably 1.1 times or more than the average number of bubbles in the third polishing region. If it is out of the above range, it becomes difficult to suppress the center throw.

また、本発明の研磨パッドにおいては、各研磨領域は、平均気泡径が5〜50μmであり、平均気泡数が500〜20000個/mmであることが好ましい。上記構造の研磨領域を有する研磨パッドは、研磨速度や平坦化特性等の研磨特性が特に優れている。 In the polishing pad of the present invention, each polishing region preferably has an average cell diameter of 5 to 50 μm and an average cell number of 500 to 20000 / mm 2 . A polishing pad having a polishing region having the above structure is particularly excellent in polishing characteristics such as polishing speed and flattening characteristics.

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の製造方法は、イソシアネート成分を含む第1成分及び/又は活性水素基含有化合物を含む第2成分に非反応性気体を加圧下で溶解させる工程、前記第1成分及び第2成分を混合したポリウレタン組成物を、反応射出成形法により金型内に射出し発泡硬化させて第1研磨領域を形成する工程、及び前記ポリウレタン組成物を、反応射出成形法により前記第1研磨領域を有する金型内に射出し発泡硬化させて、前記第1研磨領域とは平均気泡径及び/又は平均気泡数が異なる第2研磨領域を、前記第1研磨領域の内側及び/又は外側に一体成形する工程を含む。   The method for producing a polishing pad of the present invention comprises a step of dissolving a non-reactive gas under pressure in a first component containing an isocyanate component and / or a second component containing an active hydrogen group-containing compound, the first component and the second component. A step of injecting a polyurethane composition mixed with the components into a mold by a reaction injection molding method and foam-curing to form a first polishing region; and a step of forming the first polishing region by the reaction injection molding method. A second polishing region having an average bubble diameter and / or an average number of bubbles different from that of the first polishing region is integrally formed inside and / or outside the first polishing region. Forming step.

前記第1及び第2研磨領域は、研磨層を構成するものである。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。   The first and second polishing regions constitute a polishing layer. 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).

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類、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類、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類等が挙げられる。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。ポリウレタン樹脂の硬化時間が短いほうが好ましいため、反応性の高い芳香族ジイソシアネート類を用いることが好ましく、特にジフェニルメタンジイソシアネートを用いることが好ましい。   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 diisocyanates, 1,4-cyclohexane diisocyanate, 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, isophor Diisocyanate, alicyclic diisocyanates such as norbornane diisocyanate and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Since it is preferable that the polyurethane resin has a short curing time, it is preferable to use highly reactive aromatic diisocyanates, and it is particularly preferable to use diphenylmethane diisocyanate.

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.).

活性水素基含有化合物とは、イソシアネート基と反応する活性水素基を有する化合物であり、例えば、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)、ポリアミン成分、鎖延長剤などが挙げられる。   The active hydrogen group-containing compound is a compound having an active hydrogen group that reacts with an isocyanate group, and examples thereof include a polyol component (such as a high molecular weight polyol and a low molecular weight polyol), a polyamine component, and a chain extender.

高分子量ポリオールとしては、ポリウレタンの技術分野において、通常用いられるものを挙げることができる。例えば、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリエチレングリコール等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、次いでえ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、ポリヒドロ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。特に、アミン等により分子末端を変性した末端アミン変性高分子量ポリオールを用いることが好ましい。また、高分子量ポリオールは3官能以上のものを用いることが好ましい。   Examples of the high molecular weight polyol include those usually used in the technical field of polyurethane. Examples include polyether polyols typified by polytetramethylene ether glycol, polyethylene glycol, etc., polyester polyols typified by polybutylene adipate, polycaprolactone polyols, reactants of polyester glycols such as polycaprolactone and alkylene carbonate, etc. Polyester polycarbonate polyol obtained by reacting ethylene carbonate with polyhydric alcohol and then reacting the obtained reaction mixture with organic dicarboxylic acid, polycarbonate polyol obtained by transesterification of polyhydroxyl compound and aryl carbonate Etc. These may be used alone or in combination of two or more. In particular, it is preferable to use a terminal amine-modified high molecular weight polyol having a molecular terminal modified with an amine or the like. Moreover, it is preferable to use a trifunctional or higher molecular weight polyol.

これら高分子量ポリオールの数平均分子量は特に限定されないが、得られるポリウレタン樹脂の弾性特性等の観点から、1000〜30000程度であることが望ましい。数平均分子量が1000未満であると、これを用いて得られるポリウレタン樹脂は十分な弾性特性を有さず、脆いポリマーとなり易く、このポリウレタン樹脂からなる研磨パッドが硬くなりすぎ、被研磨材表面のスクラッチの発生原因となる場合がある。また、摩耗しやすくなるため、研磨パッドの寿命の観点からも好ましくない。一方、数平均分子量が30000を超えると、これを用いて得られるポリウレタン樹脂からなる研磨パッドが軟らかくなり、十分に満足できるプラナリティーが得られにくいため好ましくない。   The number average molecular weight of these high molecular weight polyols is not particularly limited, but is preferably about 1000 to 30000 from the viewpoint of the elastic properties of the resulting polyurethane resin. When the number average molecular weight is less than 1000, the polyurethane resin obtained by using the polyurethane resin does not have sufficient elastic properties and tends to be a brittle polymer, the polishing pad made of this polyurethane resin becomes too hard, May cause scratches. Moreover, since it becomes easy to wear, it is not preferable from the viewpoint of the life of the polishing pad. On the other hand, when the number average molecular weight exceeds 30000, a polishing pad made of a polyurethane resin obtained by using this becomes soft and it is difficult to obtain a sufficiently satisfactory planarity, which is not preferable.

また、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、ジプロピレングリコール、トリ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、研磨層に要求される特性により適宜決定される。特に、イソシアネート末端プレポリマーが対称な分子構造をとると結晶化しやすくなり、取り扱いが煩雑になるため、これを防止するためにプロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、及び1,3−ブタンジオールなどの非対称グリコールを用いることが好ましい。   In addition to the high molecular weight polyol, ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene 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 layer. In particular, if the isocyanate-terminated prepolymer has a symmetric molecular structure, it becomes easy to crystallize and the handling becomes complicated. To prevent this, propylene glycol, dipropylene glycol, tripropylene glycol, and 1,3-butanediol It is preferable to use an asymmetric glycol such as

研磨領域の材料である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ことが好ましい。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、あるいは、上述した高分子量ポリオール、低分子量ポリオール、及び低分子量ポリアミンなど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。これらのうち、非ハロゲン系芳香族ポリアミンを用いることが好ましい。MOCA等のハロゲン系芳香族ポリアミンは分子内に塩素を含んでおり、廃棄処理する際にダイオキシン等の有害物質が発生するなど環境面でのデメリットがあるため好ましくない。   In the case of producing a polyurethane resin as a material for the polishing region by the prepolymer method, it is preferable to use a chain extender 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 above-described high molecular weight polyols, low molecular weight polyols, and low molecular weight polyamines. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, non-halogen aromatic polyamines are preferably used. Halogen-based aromatic polyamines such as MOCA are not preferred because they contain chlorine in the molecule and have environmental disadvantages such as the generation of harmful substances such as dioxins during disposal.

イソシアネート成分、ポリオール成分、及び鎖延長剤等の比は、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、活性水素基含有化合物(ポリオール成分、鎖延長剤など)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、0.85〜1.3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, the chain extender, and the like 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 active hydrogen group-containing compound (polyol component, chain extender, etc.) is 0.00. It is preferable that it is 85-1.3, More preferably, it is 0.99-1.15. 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.

特に、本発明においては、芳香族ジイソシアネートと非対称グリコールからイソシアネート末端プレポリマーを合成しておき、これに鎖延長剤として非ハロゲン系芳香族ポリアミン及び/又は末端アミン変性高分子量ポリオールを反応させることが好ましい。イソシアネート末端プレポリマーの合成に際しては、芳香族ジイソシアネートは非対称グリコール100モルに対して170〜350モル使用することが好ましい。   In particular, in the present invention, an isocyanate-terminated prepolymer is synthesized from an aromatic diisocyanate and an asymmetric glycol, and a non-halogen aromatic polyamine and / or a terminal amine-modified high molecular weight polyol is reacted as a chain extender. preferable. In the synthesis of the isocyanate-terminated prepolymer, the aromatic diisocyanate is preferably used in an amount of 170 to 350 mol with respect to 100 mol of the asymmetric glycol.

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.

なお、必要に応じて、触媒、酸化防止剤等の安定剤、滑剤、顔料、充填剤、帯電防止剤、その他の添加剤を第1成分及び/又は第2成分中に加えてもよい。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、ポリウレタン組成物(第1成分+第2成分)中に0.05〜10重量%添加しておくことが好ましい。より好ましい添加量は0.5〜5重量%である。かかるシリコン系界面活性剤としては、SH−193、L−5340、SF−2938F(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。   If necessary, a stabilizer such as a catalyst and an antioxidant, a lubricant, a pigment, a filler, an antistatic agent, and other additives may be added to the first component and / or the second component. In particular, it is preferable to add 0.05 to 10% by weight of a silicone surfactant, which is a copolymer of polyalkylsiloxane and polyether, to the polyurethane composition (first component + second component). A more preferable addition amount is 0.5 to 5% by weight. As such a silicon-based surfactant, SH-193, L-5340, SF-2938F (manufactured by Toray Dow Corning Silicone) and the like are exemplified as suitable compounds.

上記イソシアネート成分、ポリオール成分、鎖延長剤、及びシリコン系界面活性剤等のポリウレタン樹脂の構成成分は、必要に応じて各研磨領域ごとにその成分や混合比などを変更してもよい。   Constituent components of the polyurethane resin such as the isocyanate component, polyol component, chain extender, and silicon-based surfactant may be changed in their components and mixing ratio for each polishing region as necessary.

非反応性気体は、常温・常圧で気体であり、可燃性でないものが好ましい。具体的には窒素、二酸化炭素、乾燥空気、フロン、ヘリウム及びアルゴン等の希ガス、これらの混合気体が例示され、特に窒素及び/又は二酸化炭素が好ましい。また、各研磨領域ごとに使用する非反応性気体を適宜変更してもよい。   The non-reactive gas is preferably a gas at normal temperature and pressure and not flammable. Specific examples include nitrogen, carbon dioxide, dry air, noble gases such as chlorofluorocarbon, helium and argon, and mixed gases thereof, and nitrogen and / or carbon dioxide are particularly preferable. Moreover, you may change suitably the non-reactive gas used for every grinding | polishing area | region.

以下、反応射出成形法(RIM:Reaction Injection Molding)による本発明の研磨パッドの製造方法について詳しく説明する。図1〜5は本発明の研磨パッドの構造を示す概略図である。   Hereinafter, the manufacturing method of the polishing pad of the present invention by reaction injection molding (RIM) will be described in detail. 1 to 5 are schematic views showing the structure of the polishing pad of the present invention.

本発明で使用するRIM成形機は、イソシアネート成分(イソシアネート末端プレポリマー)を含む第1成分を貯蔵する原料タンクA、活性水素基含有化合物(ポリオール成分、ポリアミン成分、鎖延長剤等)を含む第2成分を貯蔵する原料タンクB、気体定量供給装置、液体−気体混合ユニット、油圧ユニット、温調ユニット、調圧ユニット、ミキシングヘッド、及びRIM用金型から基本的に構成される。前記気体定量供給装置として超臨界流体定量供給装置を用いることもできる。   The RIM molding machine used in the present invention includes a raw material tank A for storing a first component containing an isocyanate component (isocyanate-terminated prepolymer), an active hydrogen group-containing compound (a polyol component, a polyamine component, a chain extender, etc.). It is basically composed of a raw material tank B that stores two components, a gas metering device, a liquid-gas mixing unit, a hydraulic unit, a temperature control unit, a pressure control unit, a mixing head, and a RIM mold. A supercritical fluid quantitative supply device can also be used as the gas quantitative supply device.

前記原料タンクA及び原料タンクB内の温度は適宜調整することができるが、通常0〜150℃である。   Although the temperature in the said raw material tank A and the raw material tank B can be adjusted suitably, it is 0-150 degreeC normally.

本発明の製造方法においては、非反応性気体を超臨界状態にして第1成分及び/又は第2成分中に溶解させることが好ましい。超臨界状態とは、臨界温度及び臨界圧力以上の状態であり、例えば、窒素の場合は−147℃以上、3.4MPa以上であり、二酸化炭素の場合は31℃以上、7.38MPa以上である。   In the production method of the present invention, it is preferable that the non-reactive gas is brought into a supercritical state and dissolved in the first component and / or the second component. The supercritical state is a state above the critical temperature and the critical pressure, for example, −147 ° C. or higher and 3.4 MPa or higher for nitrogen, and 31 ° C. or higher and 7.38 MPa or higher for carbon dioxide. .

前記第1成分及び/又は第2成分と非反応性気体とを液体−気体混合ユニットで混合した後、それらをミキシングヘッド内で混合してポリウレタン組成物を調製し、直ちに該ポリウレタン組成物を所定形状のRIM用金型内に射出する。そして、所定の金型内圧に設定されたRIM用金型内で、ポリウレタン組成物の反応硬化が進行すると共に、該組成物中に溶解している非反応性気体をガス化させることにより、ポリウレタン樹脂を発泡させてポリウレタン発泡体からなる第1研磨領域を形成する。   After the first component and / or the second component and the non-reactive gas are mixed in a liquid-gas mixing unit, they are mixed in a mixing head to prepare a polyurethane composition. Injection into a shaped RIM mold. And, while the reaction hardening of the polyurethane composition proceeds in the RIM mold set to a predetermined mold internal pressure, the non-reactive gas dissolved in the composition is gasified to form polyurethane. Resin is foamed to form a first polishing region made of polyurethane foam.

飽和圧力下の非反応性気体はポリウレタン組成物中に均一に溶解しているため、低い圧力状態にあるRIM用金型内では、ほぼ同一の膨張速度及び膨張率でガス化することになる。その結果、ポリウレタン樹脂中にほぼ同一の気泡径を有する極微細気泡が大量かつ均一に形成される。また、RIM用金型内では非反応性気体に均一に圧力が加わるため、極めて球形に近い気泡が形成される。気泡径や気泡数は、RIM用金型内の圧力、非反応性気体の溶解量、硬化時間、原料注入量等により適宜調整することができる。気泡径は、RIM用金型内の圧力が高ければ小さくなる。また、非反応性気体の溶解量が多ければ気泡数が多くなる。硬化時間は、触媒やキュア温度等により調整することができる。   Since the non-reactive gas under the saturation pressure is uniformly dissolved in the polyurethane composition, the gas is gasified at substantially the same expansion rate and expansion rate in the RIM mold in a low pressure state. As a result, a very large number of ultrafine bubbles having substantially the same cell diameter are formed uniformly in the polyurethane resin. In addition, since pressure is uniformly applied to the non-reactive gas in the RIM mold, bubbles that are very nearly spherical are formed. The bubble diameter and the number of bubbles can be appropriately adjusted by the pressure in the RIM mold, the amount of non-reactive gas dissolved, the curing time, the amount of raw material injected, and the like. The bubble diameter decreases as the pressure in the RIM mold increases. Moreover, if there is much dissolution amount of non-reactive gas, the number of bubbles will increase. The curing time can be adjusted by the catalyst, the curing temperature, and the like.

その後、前記と同様の方法で、ポリウレタン組成物を第1研磨領域を有する金型内に射出し発泡硬化させて、前記第1研磨領域とは平均気泡径及び/又は平均気泡数が異なる第2研磨領域を、前記第1研磨領域の内側及び/又は外側に一体成形する。   Thereafter, the polyurethane composition is injected into a mold having a first polishing region and foam-cured by the same method as described above, and the second bubble is different in average bubble diameter and / or average bubble number from the first polishing region. A polishing region is integrally formed inside and / or outside of the first polishing region.

各研磨領域は、平均気泡径が5〜50μm、平均気泡数が500〜20000個/mmであることが好ましく、より好ましくは平均気泡径が5〜30μm、平均気泡数が1000〜15000個/mmである。 Each polishing region preferably has an average cell diameter of 5 to 50 μm and an average cell count of 500 to 20000 / mm 2 , more preferably an average cell diameter of 5 to 30 μm and an average cell count of 1000 to 15000 / a mm 2.

図1は、第1研磨領域3を外側に形成し、第2研磨領域4を内側に形成した研磨パッド1の例である。逆に、第1研磨領域3をまず内側に形成し、その後、第2研磨領域4を外側に形成してもよい。また、図2に示すように、凹状の第1研磨領域3を外側に形成し、その後、第2研磨領域4を凹内に形成してもよい。逆に、第2研磨領域4をまず内側に形成し、その後、凹状の第1研磨領域3を第2研磨領域4の外側に形成してもよい。   FIG. 1 shows an example of a polishing pad 1 in which a first polishing region 3 is formed outside and a second polishing region 4 is formed inside. Conversely, the first polishing region 3 may be formed first on the inner side, and then the second polishing region 4 may be formed on the outer side. Moreover, as shown in FIG. 2, the concave 1st grinding | polishing area | region 3 may be formed in the outer side, and the 2nd grinding | polishing area | region 4 may be formed in a recess after that. Conversely, the second polishing region 4 may be formed first on the inner side, and then the concave first polishing region 3 may be formed on the outer side of the second polishing region 4.

また、予めRIM用金型内にクッション層5を設けておくことにより、研磨層2とクッション層5とが一体成形された研磨パッド1を製造することができる。該製造方法によると、研磨層2とクッション層5とを貼り合わせる工程を省略することができるため製造効率の観点で好ましい。また、研磨層2とクッション層5とを両面テープや接着剤等で貼り合わせた場合には剥離し易いという問題があるが、上記製造方法によると研磨層2をクッション層5に自己接着させることができ、両層が極めて剥離し難くなるため好ましい。逆に、予め金型内に研磨層2を設けておき、クッション層5を自己接着させることにより、研磨層2とクッション層5とが一体成形された研磨パッド1を製造することも可能である。ただし、研磨層2とクッション層5とを両面テープ等で貼り合わせて研磨パッド1を作製してもよい。   Also, by providing the cushion layer 5 in the RIM mold in advance, the polishing pad 1 in which the polishing layer 2 and the cushion layer 5 are integrally molded can be manufactured. According to this manufacturing method, since the process of bonding the polishing layer 2 and the cushion layer 5 can be omitted, it is preferable from the viewpoint of manufacturing efficiency. Further, when the polishing layer 2 and the cushion layer 5 are bonded with a double-sided tape or an adhesive, there is a problem that they are easily peeled off. However, according to the above manufacturing method, the polishing layer 2 is self-adhered to the cushion layer 5. It is preferable because both layers are extremely difficult to peel off. On the contrary, it is also possible to manufacture the polishing pad 1 in which the polishing layer 2 and the cushion layer 5 are integrally formed by providing the polishing layer 2 in the mold in advance and self-adhering the cushion layer 5. . However, the polishing pad 1 may be produced by bonding the polishing layer 2 and the cushion layer 5 together with a double-sided tape or the like.

前記クッション層は、研磨層の特性を補うものである。クッション層は、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被研磨材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、被研磨材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、クッション層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、クッション層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 layer supplements the characteristics of the polishing layer. The cushion layer is necessary in order to achieve both planarity and uniformity in a trade-off relationship in CMP. Planarity refers to the flatness of a pattern portion when a material having fine irregularities generated during pattern formation is polished, and uniformity refers to the uniformity of the entire material to be polished. The planarity is improved by the characteristics of the polishing layer, and the uniformity is improved by the characteristics of the cushion layer. In the polishing pad of the present invention, the cushion layer is preferably softer than the polishing layer.

前記クッション層としては、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 layer 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.

本発明の研磨パッドにおいて、第2研磨領域は第1研磨領域の内側に形成されており、第2研磨領域の平均気泡径は第1研磨領域の平均気泡径の0.9倍以下であることが好ましく、より好ましくは0.8倍以下である。また、第2研磨領域の平均気泡数は第1研磨領域の平均気泡数の1.1倍以上であることが好ましく、より好ましくは1.5倍以上、特に好ましくは2倍以上である。具体的には、第1研磨領域の平均気泡径は10〜50μm、平均気泡数は500〜18000個/mmであり、第2研磨領域の平均気泡径は5〜40μm、平均気泡数は600〜20000個/mmであり、かつ上記平均気泡径及び/又は平均気泡数の差を有することが好ましい。 In the polishing pad of the present invention, the second polishing region is formed inside the first polishing region, and the average bubble diameter of the second polishing region is not more than 0.9 times the average bubble diameter of the first polishing region. Is preferable, and more preferably 0.8 times or less. The average number of bubbles in the second polishing region is preferably 1.1 times or more, more preferably 1.5 times or more, and particularly preferably 2 times or more than the average number of bubbles in the first polishing region. Specifically, the average bubble diameter of the first polishing region is 10 to 50 μm, the average number of bubbles is 500 to 18000 / mm 2 , the average bubble size of the second polishing region is 5 to 40 μm, and the average number of bubbles is 600. It is preferably ˜20,000 / mm 2 and has a difference in the average bubble diameter and / or the average number of bubbles.

また、図1及び図2の構造の研磨パッドにおいて、研磨表面における第1研磨領域3の幅は、被研磨体であるウエハや研磨パッドのサイズに応じて適宜調整することができる。一般的には、研磨層2の半径の5〜50%であり、好ましくは10〜40%である。   In the polishing pad having the structure of FIGS. 1 and 2, the width of the first polishing region 3 on the polishing surface can be appropriately adjusted according to the size of the wafer to be polished and the polishing pad. Generally, it is 5 to 50% of the radius of the polishing layer 2, and preferably 10 to 40%.

本発明の研磨パッドの製造方法においては、前記方法で第1研磨領域及び第2研磨領域を形成した後に、さらに前記ポリウレタン組成物を、反応射出成形法により前記第1研磨領域及び第2研磨領域を有するRIM用金型内に射出し発泡硬化させて、第3研磨領域を、前記第1研磨領域及び第2研磨領域の内側及び/又は外側に一体成形することが好ましい。   In the manufacturing method of the polishing pad of the present invention, after the first polishing region and the second polishing region are formed by the method, the polyurethane composition is further formed by the reaction injection molding method to the first polishing region and the second polishing region. It is preferable that the third polishing region is integrally molded inside and / or outside of the first polishing region and the second polishing region by being injected into a RIM mold having foam and being cured by foaming.

図3は、第1研磨領域3を外側に、第2研磨領域4を中間に、第3研磨領域6を中心側に形成した研磨パッド1の例である。各研磨領域の形成位置や形成順序は特に制限されず、第1研磨領域をまず中心側に形成し、その後、第2研磨領域を中間に形成し、さらにその後、第3研磨領域を外側に形成してもよい。   FIG. 3 shows an example of the polishing pad 1 formed with the first polishing region 3 on the outside, the second polishing region 4 in the middle, and the third polishing region 6 on the center side. The position and order of formation of each polishing region is not particularly limited, and the first polishing region is first formed on the center side, then the second polishing region is formed in the middle, and then the third polishing region is formed outside. May be.

また、図4に示すように、凹状の第1研磨領域3を外側に形成し、その後、凹状の第2研磨領域4を中間に形成し、さらにその後、第3研磨領域6を第2研磨領域4の凹内に形成してもよい。逆に、第3研磨領域6をまず形成し、その後、その外側に第2研磨領域4を形成し、さらにその後、それらの外側に第3研磨領域6を形成してもよい。   Further, as shown in FIG. 4, the concave first polishing region 3 is formed on the outside, and then the concave second polishing region 4 is formed in the middle, and then the third polishing region 6 is formed in the second polishing region. 4 may be formed in the recess. Conversely, the third polishing region 6 may be formed first, then the second polishing region 4 may be formed outside thereof, and then the third polishing region 6 may be formed outside thereof.

また、図5に示すように、予めRIM用金型内に光透過領域7を設けておくことにより、研磨領域と光透過領域とが一体成形された研磨パッド1を製造することができる。該製造方法によると、別途、研磨層内に貫通孔を形成し、該貫通孔内に光透過領域を貼り合わせ等により設ける工程を省略することができるため製造効率の観点で好ましい。また、貫通孔内に光透過領域を貼り合わせ等により設けた場合には、隙間から研磨スラリーが裏面側に漏れ出すという問題があるが、上記製造方法によると研磨領域を光透過領域に自己接着させることができ、両領域の隙間を完全に塞ぐことができる。それにより、上記スラリー漏れの問題を容易に解決することができる。ただし、従来の方法と同様に、研磨層内に貫通孔を形成し、該貫通孔内に光透過領域を貼り合わせ等により設けてもよい。   Further, as shown in FIG. 5, by providing the light transmission region 7 in the RIM mold in advance, the polishing pad 1 in which the polishing region and the light transmission region are integrally formed can be manufactured. This manufacturing method is preferable from the viewpoint of manufacturing efficiency because it is possible to omit a step of separately forming a through hole in the polishing layer and providing a light transmission region in the through hole by bonding or the like. In addition, when the light transmission region is provided in the through hole by bonding or the like, there is a problem that the polishing slurry leaks from the gap to the back surface side. However, according to the above manufacturing method, the polishing region is self-adhered to the light transmission region. And the gap between the two regions can be completely closed. Thereby, the above problem of slurry leakage can be easily solved. However, similarly to the conventional method, a through hole may be formed in the polishing layer, and a light transmission region may be provided in the through hole by bonding or the like.

本発明の研磨パッドにおいて、第2研磨領域は第1研磨領域の内側に、かつ第3研磨領域は第2研磨領域の内側に形成されていることが好ましい。そして、隣接する研磨領域同士の平均気泡径を比較した場合、平均気泡径の差は10%以上であることが好ましい。また、隣接する研磨領域同士の平均気泡数を比較した場合、平均気泡数の差は10%以上であることが好ましい。具体的には、第1研磨領域の平均気泡径は10〜50μm、平均気泡数は500〜18000個/mmであり、第2研磨領域の平均気泡径は5〜40μm、平均気泡数は600〜20000個/mmであり、第3研磨領域の平均気泡径は10〜50μm、平均気泡数は500〜18000個/mmであり、かつ上記平均気泡径及び平均気泡数の差を有することが好ましい。特に、第1研磨領域と第3研磨領域が同一の平均気泡径及び平均気泡数を有することが好ましい。その場合、第2研磨領域の平均気泡径は第1研磨領域及び第3研磨領域の平均気泡径の0.9倍以下であることが好ましく、より好ましくは0.8倍以下である。また、第2研磨領域の平均気泡数は第1研磨領域及び第3研磨領域の平均気泡数の1.1倍以上であることが好ましく、より好ましくは1.5倍以上、特に好ましくは2倍以上である。 In the polishing pad of the present invention, it is preferable that the second polishing region is formed inside the first polishing region, and the third polishing region is formed inside the second polishing region. And when the average bubble diameter of adjacent grinding | polishing area | regions is compared, it is preferable that the difference of an average bubble diameter is 10% or more. Moreover, when comparing the average number of bubbles between adjacent polishing regions, the difference in the average number of bubbles is preferably 10% or more. Specifically, the average bubble diameter of the first polishing region is 10 to 50 μm, the average number of bubbles is 500 to 18000 / mm 2 , the average bubble size of the second polishing region is 5 to 40 μm, and the average number of bubbles is 600. ˜20,000 / mm 2 , the average bubble diameter of the third polishing region is 10 to 50 μm, the average number of bubbles is 500 to 18,000 / mm 2 , and has a difference between the average bubble diameter and the average number of bubbles. Is preferred. In particular, it is preferable that the first polishing region and the third polishing region have the same average bubble diameter and average number of bubbles. In that case, the average bubble diameter of the second polishing region is preferably 0.9 times or less, more preferably 0.8 times or less than the average bubble size of the first polishing region and the third polishing region. Further, the average number of bubbles in the second polishing region is preferably 1.1 times or more, more preferably 1.5 times or more, particularly preferably 2 times the average number of bubbles in the first polishing region and the third polishing region. That's it.

また、図3及び図4の構造の研磨パッドにおいて、研磨表面における各研磨領域の幅は、被研磨体であるウエハや研磨パッドのサイズに応じて適宜調整することができる。一般的には、第1研磨領域3の幅は、研磨層2の半径の5〜50%であることが好ましく、より好ましくは10〜40%である。また、研磨表面における第2研磨領域4の幅は、研磨層2の半径の5〜50%であることが好ましく、より好ましくは10〜40%である。さらに、第3研磨領域6の幅は、ウエハの直径の20〜80%であることが好ましく、より好ましくは25〜70%である。   In the polishing pad having the structure of FIGS. 3 and 4, the width of each polishing region on the polishing surface can be appropriately adjusted according to the size of the wafer or polishing pad as the object to be polished. In general, the width of the first polishing region 3 is preferably 5 to 50% of the radius of the polishing layer 2, and more preferably 10 to 40%. Moreover, it is preferable that the width | variety of the 2nd grinding | polishing area | region 4 in a grinding | polishing surface is 5 to 50% of the radius of the grinding | polishing layer 2, More preferably, it is 10 to 40%. Furthermore, the width of the third polishing region 6 is preferably 20 to 80%, more preferably 25 to 70% of the diameter of the wafer.

本発明の製造方法によると、平均気泡径及び/又は平均気泡数が異なるn個(n=2以上)の研磨領域が一体化した研磨パッドを容易に製造することができる。ただし、気泡構造の異なる研磨領域の数が多いほどセンタースローの改善効果が大きくなるというわけではなく、センタースローの改善の観点と製造コストの観点から、気泡構造が異なる研磨領域の数は2〜4個であることが好ましい。また、本発明の製造方法によると、複雑な形状の研磨領域を一体成形することも可能である。   According to the production method of the present invention, it is possible to easily produce a polishing pad in which n (n = 2 or more) polishing regions having different average bubble diameters and / or average bubble numbers are integrated. However, as the number of polishing regions having different bubble structures increases, the center throw improvement effect does not increase. From the viewpoint of improving center throws and manufacturing costs, the number of polishing regions having different bubble structures is 2 to 2. It is preferable that there are four. Further, according to the manufacturing method of the present invention, it is possible to integrally mold a polished region having a complicated shape.

各研磨領域の比重は、0.5〜1.2であることが好ましい。比重が0.5未満の場合、研磨層の表面強度が低下し、被研磨材のプラナリティが低下する傾向にある。また、1.2より大きい場合は、研磨層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 each polishing region is preferably 0.5 to 1.2. When the specific gravity is less than 0.5, the surface strength of the polishing layer decreases, and the planarity of the material to be polished tends to decrease. On the other hand, when the ratio is larger than 1.2, the number of bubbles on the surface of the polishing layer is reduced and the planarity is good, but the polishing rate tends to decrease.

各研磨領域の硬度は、アスカーD硬度計にて、30〜80度であることが好ましい。アスカーD硬度が30度未満の場合には、被研磨材のプラナリティが低下し、また、80度より大きい場合は、プラナリティは良好であるが、被研磨材のユニフォーミティ(均一性)が低下する傾向にある。また、各研磨領域の硬度差は、5度以下であることが好ましい。硬度差が5度を超える場合には、被研磨材のユニフォーミティが低下する傾向にある。   The hardness of each polishing region is preferably 30 to 80 degrees with an Asker D hardness meter. When the Asker D hardness is less than 30 degrees, the planarity of the material to be polished is lowered. When the Asker D hardness is more than 80 degrees, the planarity is good but the uniformity of the material to be polished is lowered. There is a tendency. Moreover, it is preferable that the hardness difference of each grinding | polishing area | region is 5 degrees or less. When the hardness difference exceeds 5 degrees, the uniformity of the material to be polished tends to decrease.

各研磨領域の比重及び硬度は、原料の選択、非反応性気体の溶解量、RIM用金型内へのポリウレタン組成物の注入速度、RIM用金型内の圧力等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。   The specific gravity and hardness of each polishing region can be achieved by adjusting the selection of raw materials, the amount of non-reactive gas dissolved, the injection rate of the polyurethane composition into the RIM mold, the pressure in the RIM mold, etc. Can be adjusted to the range.

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.

研磨層の大きさは使用する研磨装置に応じて適宜調整することができるが、通常直径50〜200cm程度である。   The size of the polishing layer can be appropriately adjusted according to the polishing apparatus to be used, but is usually about 50 to 200 cm in diameter.

本発明の研磨パッド(研磨層)の被研磨材と接触する研磨表面には、スラリーを保持・更新する表面形状を有することが好ましい。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、更なるスラリーの保持性とスラリーの更新を効率よく行うため、また被研磨材との吸着による被研磨材の破壊を防ぐためにも、研磨表面に凹凸構造を有することが好ましい。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 of the polishing pad (polishing layer) of the present invention that is in contact with the material to be polished preferably has a surface shape that holds and renews the slurry. The polishing layer made of foam has many openings on the polishing surface and has the function of holding and renewing the slurry. However, in order to more efficiently retain the slurry and renew the slurry, the polishing layer is also polished. In order to prevent destruction of the material to be polished due to adsorption with the material, it is preferable that the polished surface has an uneven structure. The concavo-convex structure is not particularly limited as long as it is a shape that holds and renews the slurry. 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、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。また、凹凸構造を有するRIM用金型を用いて、各研磨領域の作製と同時にその表面に凹凸構造を形成してもよい。   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, or pressing a resin with a press plate having a predetermined surface shape. Examples thereof include a method, a manufacturing method using photolithography, and a manufacturing method using laser light using a carbon dioxide gas laser. In addition, using a RIM mold having a concavo-convex structure, the concavo-convex structure may be formed on the surface simultaneously with the production of each polishing region.

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、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 this double-sided tape, a tape having a general configuration in which an adhesive layer is provided on both sides of a substrate can be used. 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6に示すように研磨パッド1を支持する研磨定盤8と、半導体ウエハ9を支持する支持台(ポリシングヘッド)10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11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8に装着される。研磨定盤8と支持台10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9が対向するように配置され、それぞれに回転軸12、13を備えている。また、支持台10側には、半導体ウエハ9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8と支持台10とを回転させつつ半導体ウエハ9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. 6, a polishing surface plate 8 that supports the polishing pad 1, a support table (polishing head) 10 that supports the semiconductor wafer 9, and the wafer. This is performed using a backing material for performing uniform pressurization and a polishing apparatus equipped with a supply mechanism of the abrasive 11. The polishing pad 1 is attached to the polishing surface plate 8 by attaching it with a double-sided tape, for example. The polishing surface plate 8 and the support base 10 are arranged so that the polishing pad 1 and the semiconductor wafer 9 supported on each of the polishing surface plate 8 and the support table 10 face each other, and are provided with rotating shafts 12 and 13 respectively. Further, a pressure mechanism for pressing the semiconductor wafer 9 against the polishing pad 1 is provided on the support base 10 side. In polishing, the semiconductor wafer 9 is pressed against the polishing pad 1 while rotating the polishing surface plate 8 and the support base 10, 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9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 9 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、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited to these Examples.

[測定、評価方法]
(平均気泡径及び平均気泡数の測定)
作製した各研磨領域を厚み1mm以下になるべく薄くミクロトームカッターで平行に切り出したものを測定用試料とした。試料表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、任意範囲の全気泡の円相当径を測定し、その測定値から平均気泡径を算出した。また、任意範囲の平均気泡数(個/mm)も測定した。
[Measurement and evaluation methods]
(Measurement of average bubble diameter and average number of bubbles)
A sample for measurement was prepared by cutting each of the polished regions as thin as possible to a thickness of 1 mm or less in parallel with a microtome cutter. The sample surface was photographed at 100 times with a scanning electron microscope (S-3500N, manufactured by Hitachi Science Systems). Then, using an image analysis software (WIN-ROOF, manufactured by MITANI Corporation), the equivalent circle diameter of all bubbles in an arbitrary range was measured, and the average bubble diameter was calculated from the measured value. Further, the average number of bubbles (number / mm 2 ) in an arbitrary range was also measured.

(比重測定)
JIS Z8807−1976に準拠して行った。作製した各研磨領域を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. Each of the prepared polished areas 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%. did. The specific gravity was measured using a hydrometer (manufactured by Sartorius).

(硬度測定)
JIS K6253−1997に準拠して行った。作製した各研磨領域を2cm×2cm(厚み:任意)の大きさに切り出したものを硬度測定用試料とし、温度23℃±2℃、湿度50%±5%の環境で16時間静置した。測定時には、試料を重ね合わせ、厚み6mm以上とした。硬度計(高分子計器社製、アスカーD型硬度計)を用い、硬度を測定した。
(Hardness measurement)
This was performed in accordance with JIS K6253-1997. Each of the produced polishing regions was cut into a size of 2 cm × 2 cm (thickness: arbitrary) and used as a sample for hardness measurement, and was allowed to stand for 16 hours in an environment of temperature 23 ° C. ± 2 ° C. and humidity 50% ± 5%. At the time of measurement, the samples were overlapped to a thickness of 6 mm or more. The hardness was measured using a hardness meter (manufactured by Kobunshi Keiki Co., Ltd., Asker D type hardness meter).

(センタースローの評価)
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、センタースローの評価を行った。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 center throw)
Using SPP600S (manufactured by Okamoto Machine Tool Co., Ltd.) as the polishing apparatus, the center throw was evaluated using the prepared polishing pad. As the polishing conditions, silica slurry (SS12 Cabot) was added as a slurry at a flow rate of 150 ml / min during polishing. The polishing load was 350 g / cm 2 , the polishing platen rotation number was 35 rpm, and the wafer rotation number was 30 rpm.

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7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。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。ウエハ100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. The in-plane uniformity was obtained by polishing for 2 minutes under the above polishing conditions using a 1-μm thermal oxide film deposited on an 8-inch silicon wafer, and before and after polishing at 25 specific positions on the 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. An interference type film thickness measuring device (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) was used for measuring the thickness of the oxide film. In-plane uniformity of the 100th wafer is shown in Table 1. 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

実施例1
原料タンクAに第1成分としてイソシアネート末端プレポリマー(バイエル社製、Mondur PF)を入れて60℃に温度調節した。また、原料タンクBに第2成分として末端アミン変性ポリオール(三井化学ファイン社製、ジェファーミン T−5000)80重量部、3,5−ジエチルトルエン−2,4−ジアミンと3,5−ジエチルトルエン−2,6−ジアミンの混合物(アルべマール社製、エタキュア100)20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、SF−2938F)3重量部を入れて60℃に温度調節した。液体−気体混合ユニットで前記第1成分54重量部と超臨界状態の窒素0.18重量部とを混合し、また前記第2成分103重量部と超臨界状態の窒素0.36重量部とを混合し、その後両成分をミキシングヘッド内で混合してポリウレタン組成物を調製した。そして、直ちに該ポリウレタン組成物をRIM用金型内(内圧294kPa、金型温度80℃)に射出した。なお、使用したRIM用金型内には、ポリウレタン発泡体の表面に転写するための溝幅0.25mm、溝ピッチ1.5mm、及び溝深さ0.4mmの同心円溝が設けられている。その後、100℃で15分間キュアし脱型してポリウレタン発泡体Aを得た。バフ機(アミテック社製)を使用して該発泡体Aの表面をバフ処理し、厚み精度を整えたポリウレタンシートを得た。該ポリウレタンシートを打ち抜いて第2研磨領域(直径450mm、厚さ1mm)を作製した。
Example 1
An isocyanate-terminated prepolymer (manufactured by Bayer, Mondur PF) was placed in the raw material tank A as the first component, and the temperature was adjusted to 60 ° C. In addition, terminal tank-modified polyol (Mitsui Chemical Fine Co., Ltd., Jeffamine T-5000) 80 parts by weight as raw material tank B, 3,5-diethyltoluene-2,4-diamine and 3,5-diethyltoluene A mixture of 2,6-diamine (Albemarle, Etacure 100) 20 parts by weight, and a silicone surfactant (Toray Dow Corning Silicone, SF-2938F) 3 parts by weight was added and the temperature was increased to 60 ° C. Adjusted. In a liquid-gas mixing unit, 54 parts by weight of the first component and 0.18 parts by weight of nitrogen in the supercritical state are mixed, and 103 parts by weight of the second component and 0.36 parts by weight of nitrogen in the supercritical state are mixed. After mixing, both components were mixed in a mixing head to prepare a polyurethane composition. The polyurethane composition was immediately injected into the RIM mold (internal pressure 294 kPa, mold temperature 80 ° C.). The used RIM mold is provided with concentric circular grooves having a groove width of 0.25 mm, a groove pitch of 1.5 mm, and a groove depth of 0.4 mm for transferring onto the surface of the polyurethane foam. Thereafter, it was cured at 100 ° C. for 15 minutes and demolded to obtain polyurethane foam A. The surface of the foam A was buffed using a buffing machine (manufactured by Amitech) to obtain a polyurethane sheet with adjusted thickness accuracy. The polyurethane sheet was punched out to produce a second polishing region (diameter 450 mm, thickness 1 mm).

次に、液体−気体混合ユニットで前記第1成分54重量部と超臨界状態の窒素0.11重量部とを混合し、また前記第2成分103重量部と超臨界状態の窒素0.21重量部とを混合し、その後両成分をミキシングヘッド内で混合してポリウレタン組成物を調製した。そして、所定位置に前記第2研磨領域を固定した前記RIM用金型内(内圧294kPa、金型温度80℃)に直ちに前記ポリウレタン組成物を射出した。その後、100℃で15分間キュアして凹型のポリウレタン発泡体Bを第2研磨領域の外側に一体成形した。バフ機(アミテック社製)を使用して該発泡体Bの表面をバフ処理して第1研磨領域を形成し、厚み精度を整えたポリウレタンシートを得た。該ポリウレタンシートを第2研磨領域が中心に位置するように打ち抜いて図2に示す構造の研磨層(直径610mm、厚さ1.27mm)を作製した。   Next, 54 parts by weight of the first component and 0.11 part by weight of nitrogen in the supercritical state are mixed in a liquid-gas mixing unit, and 103 parts by weight of the second component and 0.21 part by weight of nitrogen in the supercritical state. And then mixing both components in a mixing head to prepare a polyurethane composition. Then, the polyurethane composition was immediately injected into the RIM mold (internal pressure 294 kPa, mold temperature 80 ° C.) in which the second polishing region was fixed at a predetermined position. Thereafter, curing was performed at 100 ° C. for 15 minutes to integrally mold the concave polyurethane foam B outside the second polishing region. Using a buffing machine (Amitech), the surface of the foam B was buffed to form a first polishing region, and a polyurethane sheet with a adjusted thickness accuracy was obtained. The polyurethane sheet was punched out so that the second polishing region was located at the center, and a polishing layer (diameter 610 mm, thickness 1.27 mm) having the structure shown in FIG. 2 was produced.

この研磨層の溝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前記両面テープを貼り合わせて研磨パッドを作製した。   A double-sided tape (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., double tack tape) was attached to the surface of the polishing layer opposite to the grooved surface 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, the double-sided tape was bonded to the other surface of the cushion sheet using a laminator to prepare a polishing pad.

実施例2
実施例1の第2研磨領域の作製において、前記第1成分54重量部と超臨界状態の窒素0.11重量部とを混合し、また前記第2成分103重量部と超臨界状態の窒素0.21重量部とを混合した以外は実施例1と同様の方法で第3研磨領域(直径150mm、厚さ0.8mm)を作製した。
Example 2
In the production of the second polishing region in Example 1, 54 parts by weight of the first component and 0.11 part by weight of nitrogen in the supercritical state were mixed, and 103 parts by weight of the second component and nitrogen 0 in the supercritical state were mixed. A third polishing region (diameter 150 mm, thickness 0.8 mm) was produced in the same manner as in Example 1 except that .21 parts by weight was mixed.

次に、液体−気体混合ユニットで前記第1成分54重量部と超臨界状態の窒素0.14重量部とを混合し、また前記第2成分103重量部と超臨界状態の窒素0.26重量部とを混合し、その後両成分をミキシングヘッド内で混合してポリウレタン組成物を調製した。そして、所定位置に前記第3研磨領域を固定した前記RIM用金型内(内圧294kPa、金型温度80℃)に直ちに前記ポリウレタン組成物を射出した。その後、100℃で15分間キュアして凹型のポリウレタン発泡体Cを第3研磨領域の外側に一体成形した。バフ機(アミテック社製)を使用して該発泡体Cの表面をバフ処理して第2研磨領域を形成し、厚み精度を整えたポリウレタンシートを得た。該ポリウレタンシートを第3研磨領域が中心に位置するように打ち抜いて複合研磨領域(直径450mm、厚さ1mm)を作製した。   Next, 54 parts by weight of the first component and 0.14 parts by weight of nitrogen in the supercritical state are mixed in a liquid-gas mixing unit, and 103 parts by weight of the second component and 0.26 parts by weight of nitrogen in the supercritical state. And then mixing both components in a mixing head to prepare a polyurethane composition. The polyurethane composition was immediately injected into the RIM mold (internal pressure 294 kPa, mold temperature 80 ° C.) in which the third polishing region was fixed at a predetermined position. After that, curing was performed at 100 ° C. for 15 minutes to integrally mold the concave polyurethane foam C outside the third polishing region. Using a buffing machine (Amitech), the surface of the foam C was buffed to form a second polishing region, thereby obtaining a polyurethane sheet with adjusted thickness accuracy. The polyurethane sheet was punched out so that the third polishing region was located at the center to prepare a composite polishing region (diameter 450 mm, thickness 1 mm).

次に、液体−気体混合ユニットで前記第1成分54重量部と超臨界状態の窒素0.11重量部とを混合し、また前記第2成分103重量部と超臨界状態の窒素0.21重量部とを混合し、その後両成分をミキシングヘッド内で混合してポリウレタン組成物を調製した。そして、所定位置に前記複合研磨領域を固定した前記RIM用金型内(内圧294kPa、金型温度80℃)に直ちに前記ポリウレタン組成物を射出した。その後、100℃で15分間キュアして凹型のポリウレタン発泡体Dを複合研磨領域の外側に一体成形した。バフ機(アミテック社製)を使用して該発泡体Dの表面をバフ処理して第1研磨領域を形成し、厚み精度を整えたポリウレタンシートを得た。該ポリウレタンシートを複合研磨領域が中心に位置するように打ち抜いて図4に示す構造の研磨層(直径610mm、厚さ1.27mm)を作製した。その後、実施例1と同様の方法で研磨パッドを作製した。   Next, 54 parts by weight of the first component and 0.11 part by weight of nitrogen in the supercritical state are mixed in a liquid-gas mixing unit, and 103 parts by weight of the second component and 0.21 part by weight of nitrogen in the supercritical state. And then mixing both components in a mixing head to prepare a polyurethane composition. The polyurethane composition was immediately injected into the RIM mold (internal pressure 294 kPa, mold temperature 80 ° C.) in which the composite polishing region was fixed at a predetermined position. Thereafter, curing was performed at 100 ° C. for 15 minutes, and a concave polyurethane foam D was integrally formed outside the composite polishing region. Using a buffing machine (Amitech), the surface of the foam D was buffed to form a first polishing region, and a polyurethane sheet with a adjusted thickness accuracy was obtained. The polyurethane sheet was punched out so that the composite polishing region was located at the center, and a polishing layer (diameter 610 mm, thickness 1.27 mm) having the structure shown in FIG. 4 was produced. Thereafter, a polishing pad was produced in the same manner as in Example 1.

比較例1
実施例1の第2研磨領域の作製において、直径を610mm、厚さを1.27mmとした以外は実施例1と同様の方法で研磨領域を作製した。
Comparative Example 1
In the production of the second polishing region of Example 1, a polishing region was produced in the same manner as in Example 1 except that the diameter was 610 mm and the thickness was 1.27 mm.

この研磨領域の溝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前記両面テープを貼り合わせて研磨パッドを作製した。

Figure 0005019417
表1から明らかなように、気泡径及び/又は気泡数が異なる研磨領域を複数有する研磨層を用いることにより、ウエハ中心部と研磨スラリーとの接触率を高めることができ、センタースローを効果的に抑制できる。 A double-sided tape (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., double tack tape) was affixed to the surface opposite to the grooved surface of this polishing region 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, the double-sided tape was bonded to the other surface of the cushion sheet using a laminator to prepare a polishing pad.
Figure 0005019417
As is apparent from Table 1, by using a polishing layer having a plurality of polishing regions having different bubble diameters and / or numbers of bubbles, the contact ratio between the wafer central portion and the polishing slurry can be increased, and the center throw is effective. Can be suppressed.

本発明の研磨パッドの構造を示す概略図Schematic showing the structure of the polishing pad of the present invention 本発明の研磨パッドの他の構造を示す概略図Schematic which shows the other structure of the polishing pad of this invention 本発明の研磨パッドの他の構造を示す概略図Schematic which shows the other structure of the polishing pad of this invention 本発明の研磨パッドの他の構造を示す概略図Schematic which shows the other structure of the polishing pad of this invention 本発明の研磨パッドの他の構造を示す概略図Schematic which shows the other structure of the polishing pad of this invention 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
2:研磨層
3:第1研磨領域
4:第2研磨領域
5:クッション層
6:第3研磨領域
7:光透過領域
8:研磨定盤
9:被研磨材(半導体ウエハ)
10:支持台(ポリシングヘッド)
11:研磨剤(スラリー)
12、13:回転軸
1: Polishing pad 2: Polishing layer 3: First polishing region 4: Second polishing region 5: Cushion layer 6: Third polishing region 7: Light transmission region 8: Polishing surface plate 9: Material to be polished (semiconductor wafer)
10: Support base (polishing head)
11: Abrasive (slurry)
12, 13: Rotating shaft

Claims (10)

イソシアネート成分を含む第1成分及び/又は活性水素基含有化合物を含む第2成分に非反応性気体を加圧下で溶解させる工程、前記第1成分及び第2成分を混合したポリウレタン組成物を、反応射出成形法により金型内に射出し発泡硬化させて平均気泡径が5〜50μm、平均気泡数が1000〜20000個/mm である第1研磨領域を形成する工程、及び前記ポリウレタン組成物を、反応射出成形法により前記第1研磨領域を有する金型内に射出し発泡硬化させて、平均気泡径が前記第1研磨領域の平均気泡径の0.9倍以下であり、かつ平均気泡数が前記第1研磨領域の平均気泡数の1.1倍以上である第2研磨領域を、前記第1研磨領域の内側に一体成形する工程を含む研磨パッドの製造方法。 A step of dissolving a non-reactive gas under pressure in a first component containing an isocyanate component and / or a second component containing an active hydrogen group-containing compound, and reacting a polyurethane composition obtained by mixing the first component and the second component the average cell diameter 5~50μm by the injected foamed cured in a mold by injection molding, process average cell number forming the first polishing region is 1000 to 20000 pieces / mm 2, and the polyurethane composition , By injection injection into a mold having the first polishing region by a reaction injection molding method, the average bubble diameter is 0.9 times or less than the average bubble diameter of the first polishing region, and the average number of bubbles a method of making an abrasive pad but including a step of integrally molding the second polishing region is 1.1 times or more the average cell number of the first polishing region, on the inner side of the first polishing region. 前記ポリウレタン組成物を、反応射出成形法により前記第1研磨領域及び第2研磨領域を有する金型内に射出し発泡硬化させて平均気泡径が5〜50μm、平均気泡数が1000〜20000個/mm である第3研磨領域を、前記第2研磨領域の内側に一体成形する工程を含み、
第2研磨領域の平均気泡径を第3研磨領域の平均気泡径の0.9倍以下に、かつ第2研磨領域の平均気泡数を第3研磨領域の平均気泡数の1.1倍以上にする請求項1記載の研磨パッドの製造方法。
The polyurethane composition is injected into a mold having the first polishing region and the second polishing region by a reaction injection molding method and foamed and cured to have an average cell diameter of 5 to 50 μm and an average cell number of 1000 to 20000 / a third polishing region is mm 2, it viewed including the step of integrally molded on the inner side of the front Stories second polishing region,
The average bubble diameter of the second polishing region is 0.9 times or less of the average bubble diameter of the third polishing region, and the average bubble number of the second polishing region is 1.1 times or more of the average bubble number of the third polishing region. The method for producing a polishing pad according to claim 1.
第1研磨領域及び第3研磨領域は、平均気泡数が5000〜18000個/mmThe first polishing region and the third polishing region have an average number of bubbles of 5000 to 18000 / mm. 2 であり、第2研磨領域は、平均気泡数が11000〜20000個/mmIn the second polishing region, the average number of bubbles is 11000 to 20000 / mm. 2 である請求項2記載の研磨パッドの製造方法。The method for producing a polishing pad according to claim 2. 第1研磨領域及び第3研磨領域は、平均気泡径及び平均気泡数が同じである請求項2又は3記載の研磨パッドの製造方法。The method for producing a polishing pad according to claim 2 or 3, wherein the first polishing region and the third polishing region have the same average bubble diameter and average bubble number. 第1成分及び/又は第2成分中に、非反応性気体を第1成分及び第2成分の合計重量に対して0.01〜1重量%溶解させる請求項1〜4のいずれかに記載の研磨パッドの製造方法。 The first component and / or the second component, according to any one of claims 1-4 for dissolving a non-reactive gas 0.01-1% by weight relative to the total weight of the first component and the second component Manufacturing method of polishing pad. 非反応性気体は、窒素及び/又は二酸化炭素である請求項1〜のいずれかに記載の研磨パッドの製造方法。 Non-reactive gas, the production method of the polishing pad according to any one of claims 1 to 5 which is a nitrogen and / or carbon dioxide. 非反応性気体を超臨界状態にして第1成分及び/又は第2成分中に溶解させる請求項1〜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 of claims 1 to 6 for dissolving a non-reactive gas to the first component and / or the second component in the supercritical state. ポリウレタン組成物は、シリコン系界面活性剤を0.05〜10重量%含有する請求項1〜のいずれかに記載の研磨パッドの製造方法。 Polyurethane composition, method for producing a polishing pad according to any one of claims 1 to 7 containing a silicone surfactant 0.05 to 10 wt%. 請求項1〜のいずれかに記載の方法によって製造される研磨パッド。 The polishing pad manufactured by the method in any one of Claims 1-8 . 請求項記載の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。 A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of polishing a surface of a semiconductor wafer using the polishing pad according to claim 9 .
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