JP6446337B2 - Polishing pad - Google Patents
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Description
本発明は、半導体ウェハ,シリコンウェハ,半導体デバイス,液晶ディスプレイ,ハードディスク,ガラスレンズ,金属などを研磨するために有用な研磨パッドに関する。 The present invention relates to a polishing pad useful for polishing semiconductor wafers, silicon wafers, semiconductor devices, liquid crystal displays, hard disks, glass lenses, metals and the like.
集積回路を形成するための基材として使用される半導体ウェハの鏡面加工として、化学的機械的研磨(Chemica Mechanical Polishing;CMP)が知られている。CMPに用いられる研磨パッドとしては、不織布に湿式凝固させたポリウレタンを含浸付与させた不織布タイプのシートや、フィルムや繊維構造体の上層に湿式凝固させたポリウレタン樹脂を表面層に配した湿式PUスポンジタイプのシートや、独立気泡構造を有するポリウレタン等の高分子弾性体の成形シートが用いられている。不織布タイプのシートや湿式PUスポンジタイプは圧縮変形しやすいために比較的柔らかく、一方、高分子弾性体の成形シートは剛性が高い。 Chemical mechanical polishing (CMP) is known as mirror processing of a semiconductor wafer used as a base material for forming an integrated circuit. Polishing pads used in CMP include non-woven fabric type sheets impregnated with wet-coagulated polyurethane on non-woven fabrics, and wet PU sponges with wet-coagulated polyurethane resin on the top layer of films and fiber structures. Type sheets and molded sheets of polymer elastic bodies such as polyurethane having a closed cell structure are used. Nonwoven fabric type sheets and wet PU sponge types are relatively soft because they are easily compressed and deformed, while a molded sheet of a polymer elastic body has high rigidity.
近年、半導体ウェハや半導体デバイスには、高集積化や多層配線化に伴い、一層の高平坦化等の品質向上や低価格化の要求が増々高まっている。配線材料としては、従来のアルミニウム合金に替わって銅合金が、絶縁材料としては、従来のSiO2に替わって低誘電率材料の利用が試みられている。このような材料の変化に伴い、研磨パッドに対しても、従来以上の平坦化を可能にし、ウェハ表面のスクラッチを低減し、研磨レートを高め、研磨での安定性を向上させ、長時間使用可能であること、等のさらなる高機能化が要求されている。また、シリコンウェハ,液晶ディスプレイ,ハードディスク,ガラスレンズなどにおいても、高集積化や高精度化が進められているために、研磨パッドに対しても、従来以上の平坦化を可能にし、表面のスクラッチを低減し、研磨レートを高め、研磨での安定性を向上させ、更には、長時間使用可能であること、等のさらなる高機能化が要求されている。 In recent years, with higher integration and multilayer wiring, demands for quality improvement such as higher planarization and lower prices are increasing for semiconductor wafers and semiconductor devices. Attempts have been made to use a copper alloy as the wiring material instead of the conventional aluminum alloy, and a low dielectric constant material as the insulating material instead of the conventional SiO 2 . Along with such material changes, it is possible to flatten the polishing pad even more than before, reduce the scratch on the wafer surface, increase the polishing rate, improve the stability in polishing, and use for a long time There is a demand for higher functionality such as being possible. Also, silicon wafers, liquid crystal displays, hard disks, glass lenses, etc. are being highly integrated and highly accurate, so that even polishing pads can be made flatter than before, and surface scratches can be made. There is a demand for further enhancement of functionality, such as reducing the slag, increasing the polishing rate, improving the stability in polishing, and being usable for a long time.
発泡ポリウレタン製の成形シートの研磨パッドに用いられる発泡ポリウレタンは、一般に、2液硬化型ポリウレタンを用いて注型発泡硬化することによって製造されている(例えば、特許文献1〜4を参照。)。しかしながら、これらの方法では反応・発泡の均一化が困難である上、得られる発泡ポリウレタンの高硬度化にも限界があることから、被研磨面の平坦性や平坦化効率などの研磨特性が変動しやすいこと、更には、発泡構造が独立孔であるために研磨工程において使用される研磨スラリーや研磨屑がその空隙に侵入して目詰まりしやすく、研磨レート(研磨速度)が低下したり、パッド寿命が短いなどの問題があった。このようなことから、上述したような要求性能(更なる平坦化効率の向上、ウェハ表面のスクラッチ低減、研磨レート向上、研磨での安定性や研磨パッドの寿命の向上など)を充分に満足する発泡ポリウレタン製の成形シートの研磨パッドは得られていない。そのために、特に、銅配線や低誘電率材料などの傷が付き易い材料や界面の接着性が弱い材料などでは、傷や界面剥離がいっそう起こりやすくなって、これらに対応できる新たな研磨パッドの開発が求められている。 The foamed polyurethane used for the polishing pad of the foamed polyurethane molded sheet is generally produced by cast foam curing using a two-component curable polyurethane (see, for example, Patent Documents 1 to 4). However, these methods make it difficult to make the reaction and foam uniform, and the hardness of the resulting polyurethane foam is limited. Therefore, the polishing characteristics such as the flatness of the surface to be polished and the flattening efficiency vary. In addition, since the foamed structure is an independent hole, the polishing slurry and polishing debris used in the polishing step are likely to enter the gap and clog, and the polishing rate (polishing rate) decreases, There were problems such as short pad life. For this reason, the required performance as described above (further improvement in planarization efficiency, reduction in scratches on the wafer surface, improvement in polishing rate, stability in polishing and improvement in the life of the polishing pad, etc.) are sufficiently satisfied. A polishing pad of a molded sheet made of polyurethane foam has not been obtained. For this reason, in particular, materials that are easily scratched, such as copper wiring and low dielectric constant materials, and materials that have poor adhesion at the interface, are more likely to cause scratches and interfacial delamination. Development is required.
一方、不織布タイプの研磨パッドは一般に、繊維に起因した凹凸構造を表面に形成したり、不織布の構造に起因した空隙や連通孔構造を有する。そのため、研磨時のスラリーの液溜まり性(以下、スラリー保持性と言うこともある)が良く研磨レートを高めやすいことや、クッション性が良く柔軟でウェハとの接触性が良好なことなどの特徴を有しており、多様な研磨分野に用いられている。しかし従来の不織布タイプの研磨パッドでは、その空隙の多さや柔軟性のために平坦化する能力が充分でなく、また、研磨での安定性や研磨パッドの寿命なども充分ではなかった。そのために、高性能化に向けた様々な検討がなされている(例えば、特許文献6〜14を参照。)。しかしながら、何れの場合においても、以下のような課題があった。すなわち、(1)繊維の直径が数10μm程度と繊維に起因する研磨パッド表面の凹凸がウェハの段差に対して相対的に巨大なため、平坦性の向上に限界があることや繊維に砥粒が凝集した場合にスクラッチの原因となりやすい。また、極細繊維を用いた場合には、極細繊維からなるシートは非常に柔らかい特性を持つために硬度が不足する、または非常に硬い高分子弾性体を用いて硬度を高めた場合には、高分子弾性体の硬さや脆さが原因となってウェハに傷が付きやすくなる。(2)繊維の密度が低いことから、繊維による表面の立毛数(凹凸構造の密度)が少なく、繊維を高分子弾性体と複合する効果が充分では無い。(3)シートの密度が低く空隙が多いことから、硬度の高いシートを得難いこと、および不均質な数100μmオーダーの巨大な不織布空隙が表面に存在するため、平坦性の向上に限界の有ること、更には、研磨時に硬度などの性能が経時的に変化しやすく、研磨の安定性や研磨パッドの寿命に問題を抱えている。(4)高分子弾性体を完全に充填させて不織布の空隙を無くした場合には、繊維に起因した表面の凹凸形成や不織布構造の空隙や連通孔構造に起因した特徴が失われてしまう。 On the other hand, a nonwoven fabric type polishing pad generally has a concavo-convex structure due to fibers formed on the surface, or has voids and communication hole structures due to the structure of the nonwoven fabric. Therefore, it has features such as good liquid retention of the slurry during polishing (hereinafter also referred to as slurry retention), easy to increase the polishing rate, good cushioning properties, flexibility and good contact with the wafer. And is used in various fields of polishing. However, conventional non-woven fabric type polishing pads do not have sufficient ability to flatten due to the large number of voids and flexibility, and also have insufficient polishing stability and polishing pad life. For this reason, various studies for higher performance have been made (see, for example, Patent Documents 6 to 14). However, in either case, there are the following problems. (1) Since the fiber diameter is about several tens of μm and the unevenness on the surface of the polishing pad due to the fiber is relatively large with respect to the level difference of the wafer, there is a limit to the improvement in flatness and the abrasive grains in the fiber When the flocculates, it tends to cause scratches. In addition, when ultrafine fibers are used, the sheet made of ultrafine fibers has very soft characteristics, so the hardness is insufficient, or when the hardness is increased using a very hard polymer elastic body, The wafer is easily damaged due to the hardness and brittleness of the molecular elastic body. (2) Since the density of the fiber is low, the number of napped surfaces (density of the uneven structure) due to the fiber is small, and the effect of combining the fiber with the polymer elastic body is not sufficient. (3) Since the density of the sheet is low and there are many voids, it is difficult to obtain a sheet with high hardness, and because there are huge non-woven fabric voids on the order of several 100 μm on the surface, there is a limit to improving the flatness. Furthermore, the performance such as hardness is likely to change with time during polishing, and there is a problem in the stability of polishing and the life of the polishing pad. (4) When the polymer elastic body is completely filled to remove the voids of the nonwoven fabric, the features due to the formation of surface irregularities due to the fibers, the voids of the nonwoven fabric structure and the communicating hole structure are lost.
このようなことから、市場からの要求性能(更なる、平坦化効率の向上、ウェハ表面のスクラッチ低減、研磨レート向上、研磨での安定性や研磨パッドの寿命の向上など)を充分に満足する不織布タイプの研磨パッドは未だ見出されていなかった。 For this reason, the performance required by the market (further improvement of planarization efficiency, reduction of scratches on the wafer surface, improvement of the polishing rate, improvement in polishing stability and the life of the polishing pad, etc.) is fully satisfied. A non-woven type polishing pad has not yet been found.
本発明は、研磨安定性および研磨対象物の平滑性に優れた研磨性能を有し、長時間研磨を続けても研磨性能の変化が小さい特徴を有する不織布タイプの研磨パッドにおいて、研磨レートの高い研磨パッドを提供することを目的とする。 The present invention is a non-woven fabric type polishing pad that has a polishing performance that is excellent in polishing stability and smoothness of an object to be polished, and has a feature that a change in polishing performance is small even if polishing is continued for a long time. An object is to provide a polishing pad.
本発明の一局面は、ポリエステル繊維の不織布と、不織布に含浸付与された高分子弾性体とを含み、高分子弾性体は無孔質高分子弾性体とD硬度が35〜80である多孔質熱可塑性ポリウレタンとを含み、ポリエステル繊維の不織布の質量比が0.4〜0.6であり、多孔質熱可塑性ポリウレタンの含有量に対する無孔質高分子弾性体の含有量の質量比が、0.73〜0.85である研磨パッドである。無孔質高分子弾性体は主として不織布の製造工程において形態安定性を保つために用いられる。また、D硬度が35〜80である多孔質熱可塑性ポリウレタンは、研磨パッドの硬度を調整するとともに、微細な気泡を表層に付与することにより、研磨スラリーの保持性を向上させることに寄与する。このような構成によれば、研磨安定性および研磨対象物の平滑性に優れた研磨性能を有し、長時間研磨を続けても研磨性能の変化が小さい特徴を有する不織布タイプの研磨パッドにおいて、研磨レートの高い研磨パッドが得られる。 One aspect of the present invention includes a polyester fiber nonwoven fabric and a polymer elastic body impregnated in the nonwoven fabric, the polymer elastic body being a nonporous polymer elastic body and a D hardness of 35 to 80 The mass ratio of the nonwoven fabric of polyester fiber is 0.4 to 0.6, and the mass ratio of the content of the nonporous polymer elastic body to the content of the porous thermoplastic polyurethane is 0. A polishing pad that is .73 to 0.85. Nonporous polymer elastic bodies are mainly used for maintaining shape stability in the production process of nonwoven fabrics. Further, the porous thermoplastic polyurethane having a D hardness of 35 to 80 contributes to improving the retention of the polishing slurry by adjusting the hardness of the polishing pad and imparting fine bubbles to the surface layer. According to such a configuration, in the nonwoven fabric type polishing pad having a polishing performance excellent in polishing stability and smoothness of a polishing object, and having a characteristic that a change in polishing performance is small even if polishing is continued for a long time, A polishing pad with a high polishing rate can be obtained.
上記研磨パッドにおいては、ポリエステル繊維が1〜10dtexの平均単繊維繊度を有するポリブチレンテレフタレート系中空繊維であることが分繊しやすく、低スクラッチ性にも優れる点から好ましい。 In the polishing pad, it is preferable that the polyester fiber is a polybutylene terephthalate-based hollow fiber having an average single fiber fineness of 1 to 10 dtex because it is easy to split and excellent in low scratch properties.
また、上記研磨パッドにおいては、多孔質熱可塑性ポリウレタンが、11〜100μm2の気孔断面積の範囲に気孔の80%以上が含まれることがスラリー保持力を向上させて研磨レートを高く維持することができる点から好ましい。 In the polishing pad, the porous thermoplastic polyurethane contains at least 80% of the pores in the range of the pore cross-sectional area of 11 to 100 μm 2 to improve the slurry retention and maintain a high polishing rate. It is preferable because of
また、多孔質熱可塑性ポリウレタンが、高分子ジオール、有機ジイソシアネート、及び.鎖伸長剤を反応させて得られた熱可塑性ポリウレタンを含み、高分子ジオールが、ポリ(ブチレンアジペート),ポリ(カプロラクトン),ポリ(エチレングリコール),ポリ(テトラメチレングリコール),ポリ(ノナメチレンアジペート),ポリ(2−メチル−1,8−オクタメチレンアジペート),ポリ(2−メチル−1,8−オクタメチレン−co−ノナメチレンアジペート),ポリ(メチルペンタンアジペート)からなる群より選ばれる少なくとも1種を含み、有機ジイソシアネートが、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート,2,4−トリレンジイソシアネート,2,6−トリレンジイソシアネート,イソホロンジイソシアネートからなる群より選ばれる少なくとも1種を含み、鎖伸長剤が、1,3−プロパンジオール,1,4−ブタンジオール,ネオペンチルグリコール,1,5−ペンタンジオール,1,6−ヘキサンジオール,シクロヘキサンジメタノールからなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましい。 In addition, the porous thermoplastic polyurethane includes a thermoplastic polyurethane obtained by reacting a polymer diol, an organic diisocyanate, and a chain extender, and the polymer diol includes poly (butylene adipate), poly (caprolactone), Poly (ethylene glycol), poly (tetramethylene glycol), poly (nonamethylene adipate), poly (2-methyl-1,8-octamethylene adipate), poly (2-methyl-1,8-octamethylene-co-) Nonamethylene adipate) and poly (methylpentane adipate), and the organic diisocyanate is 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate. , From isophorone diisocyanate The chain extender contains at least one selected from the group, and the chain extender is 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, cyclohexanedimethanol It is preferable to include at least one selected from the group consisting of
また、上記研磨パッドの見かけ密度は、0.35〜0.50g/cm3であることが剛性及び連通孔の容積が適度になるために、スクラッチを抑制しながら高い研磨レートが得られる点から好ましい。 In addition, since the apparent density of the polishing pad is 0.35 to 0.50 g / cm 3 , since the rigidity and the volume of the communication hole are appropriate, a high polishing rate can be obtained while suppressing scratches. preferable.
また、上記研磨パッドは、硬度が60C〜90Cであることが好ましい。 The polishing pad preferably has a hardness of 60C to 90C.
本発明によれば、不織布タイプの研磨パッドにおいて、研磨レートの高い研磨パッドが得られる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, a polishing pad with a high polishing rate is obtained in a nonwoven fabric type polishing pad.
以下、本発明の研磨パッドの一実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, an embodiment of the polishing pad of the present invention will be described in detail.
本実施形態の研磨パッドは、ポリエステル繊維の不織布と、不織布に含浸付与された高分子弾性体とを含み、高分子弾性体は無孔質高分子弾性体とD硬度が35〜80である多孔質熱可塑性ポリウレタンとを含む。そして、ポリエステル繊維の不織布の質量比が0.4〜0.6であり、多孔質熱可塑性ポリウレタンの含有量に対する無孔質高分子弾性体の含有量の質量比が、0.73〜0.85である研磨パッドである。 The polishing pad of the present embodiment includes a nonwoven fabric of polyester fiber and a polymer elastic body impregnated in the nonwoven fabric, and the polymer elastic body is a nonporous polymer elastic body and a D hardness of 35 to 80. Quality thermoplastic polyurethane. And the mass ratio of the nonwoven fabric of a polyester fiber is 0.4-0.6, and mass ratio of content of a nonporous polymeric elastic body with respect to content of porous thermoplastic polyurethane is 0.73-0.00 . 85 is a polishing pad.
ポリエステル繊維の不織布は、ポリブチレンテレフタレート(PBT)やポリエチレンテレフタレート(PET)のようなポリエステル系樹脂を主成分とする繊維の不織布であれば特に限定なく用いられる。とくには、ポリエステル繊維がPBTを主成分として形成されている場合には、研磨中に吸水しにくいために貯蔵弾性率E’が変動しにくく研磨効率が安定する。例えば、ナイロン繊維のような吸水性の高い繊維の場合には、研磨中に吸水率が高くなることにより、貯蔵弾性率E’が変動し、研磨パッドが変形しやすくなって研磨効率が低下しやすくなる。 The non-woven fabric of polyester fiber is not particularly limited as long as it is a non-woven fabric of a fiber mainly composed of a polyester resin such as polybutylene terephthalate (PBT) or polyethylene terephthalate (PET). In particular, when the polyester fiber is formed with PBT as a main component, it is difficult to absorb water during polishing, so that the storage elastic modulus E ′ is unlikely to fluctuate and the polishing efficiency is stabilized. For example, in the case of a highly water-absorbing fiber such as nylon fiber, the storage elastic modulus E ′ fluctuates due to a high water absorption rate during polishing, and the polishing pad is easily deformed, resulting in a decrease in polishing efficiency. It becomes easy.
また、ポリエステル繊維の繊度としては、平均単繊維繊度1〜10dtex、さらには、1.5〜8.5dtexであることが好ましい。平均単繊維繊度が低すぎる場合には分繊し難くなる傾向がある。また、平均単繊維繊度が高すぎる場合には研磨対象物への負荷が大きくなって低スクラッチ性が低下する傾向がある。 The fineness of the polyester fiber is preferably an average single fiber fineness of 1 to 10 dtex, more preferably 1.5 to 8.5 dtex. If the average single fiber fineness is too low, it tends to be difficult to separate. Further, when the average single fiber fineness is too high, the load on the object to be polished is increased, and the low scratch property tends to be lowered.
また、ポリエステル繊維の断面形状は特に限定されないが、とくには、ポリエステル繊維が中空繊維であること、すなわち、繊維の横断面に少なくとも1つの孔を有する中空繊維であることが好ましい。横断面に少なくとも1つの孔を有することにより、研磨パッド表層の中空繊維が充分に分繊することによりスラリー保持力が向上して研磨効率が顕著に向上する。 The cross-sectional shape of the polyester fiber is not particularly limited, but in particular, the polyester fiber is preferably a hollow fiber, that is, a hollow fiber having at least one hole in the cross section of the fiber. By having at least one hole in the cross section, the hollow fibers on the surface of the polishing pad are sufficiently separated, so that the slurry holding power is improved and the polishing efficiency is remarkably improved.
本実施形態の研磨パッドは、ポリエステル繊維の不織布に含浸付与された、無孔質高分子弾性体と、D硬度が35〜80である多孔質熱可塑性ポリウレタンとを含む。 The polishing pad of the present embodiment includes a nonporous polymer elastic body impregnated with a nonwoven fabric of polyester fibers, and a porous thermoplastic polyurethane having a D hardness of 35 to 80.
無孔質高分子弾性体は主として不織布の製造工程において形態安定性を保つために用いられる。また、D硬度が35〜80である多孔質熱可塑性ポリウレタンは、研磨パッドの硬度を調整するとともに、微細な気泡を表層に付与することにより、CMP研磨の際に研磨スラリーの保持性を向上させることに寄与する。無孔質高分子弾性体は、例えば、不織布に無孔性の高分子弾性体のエマルジョンを含浸させ乾燥させることにより含浸付与することができる。また、多孔質熱可塑性ポリウレタンは不織布に多孔性の熱可塑性ポリウレタンを形成する熱可塑性ポリウレタンの溶液を含浸させ、湿式凝固させることにより含浸付与することができる。 Nonporous polymer elastic bodies are mainly used for maintaining shape stability in the production process of nonwoven fabrics. In addition, the porous thermoplastic polyurethane having D hardness of 35 to 80 improves the retention of the polishing slurry during CMP polishing by adjusting the hardness of the polishing pad and imparting fine bubbles to the surface layer. It contributes to that. The nonporous polymer elastic body can be impregnated by, for example, impregnating a nonwoven fabric with an emulsion of a nonporous polymer elastic body and drying it. The porous thermoplastic polyurethane can be impregnated by impregnating a nonwoven fabric with a solution of thermoplastic polyurethane that forms the porous thermoplastic polyurethane and wet coagulating it.
無孔質高分子弾性体の具体例としては、無孔質の、例えば、ポリウレタン、アクリロニトリルエラストマー、オレフィンエラストマー、ポリエステルエラストマー、ポリアミドエラストマー、アクリルエラストマー等が挙げられる。これらの中では、ポリウレタンが好ましい。 Specific examples of the nonporous polymer elastic body include nonporous, for example, polyurethane, acrylonitrile elastomer, olefin elastomer, polyester elastomer, polyamide elastomer, acrylic elastomer, and the like. Of these, polyurethane is preferred.
無孔質のポリウレタンは、水系エマルジョンを用いて形成されることが好ましい。ポリウレタンの水系エマルジョンの具体例としては、例えば、ポリカーボネート系ポリウレタン、ポリエステル系ポリウレタン、ポリエーテル系ポリウレタン、ポリカーボネート/エーテル系ポリウレタンの水系エマルジョンが挙げられる。 The nonporous polyurethane is preferably formed using an aqueous emulsion. Specific examples of the aqueous polyurethane emulsion include polycarbonate-based polyurethane, polyester-based polyurethane, polyether-based polyurethane, and polycarbonate / ether-based polyurethane aqueous emulsion.
無孔質高分子弾性体としては、−10℃以下のガラス転移温度を有し、23℃および50℃における貯蔵弾性率が1〜40MPa、さらには、1〜35MPaであり、50℃で飽和吸水させたときの吸水率が0.2〜5質量%のポリウレタンが好ましい。23℃および50℃における貯蔵弾性率が低すぎる場合には、研磨パッドが変形しやすくなる傾向がある。また、貯蔵弾性率が高すぎる場合には、硬く脆くなってスクラッチが発生しやすくなる傾向がある。また、吸水率が低すぎる場合には、研磨時のスラリー保持量が少なくなって、研磨均一性が低下しやすくなる傾向がある。また、吸水率が高すぎる場合には、研磨中に硬度等の特性が変化しやすくなって研磨安定性が低下しやすくなる傾向がある。 The non-porous polymer elastic body has a glass transition temperature of −10 ° C. or lower, a storage elastic modulus at 23 ° C. and 50 ° C. of 1 to 40 MPa, and further 1 to 35 MPa, and saturated water absorption at 50 ° C. Polyurethanes having a water absorption rate of 0.2 to 5% by mass when they are used are preferred. When the storage elastic modulus at 23 ° C. and 50 ° C. is too low, the polishing pad tends to be easily deformed. In addition, when the storage elastic modulus is too high, it tends to be hard and brittle and easily generate scratches. If the water absorption is too low, the amount of slurry retained during polishing tends to decrease, and the polishing uniformity tends to decrease. If the water absorption is too high, characteristics such as hardness tend to change during polishing and the polishing stability tends to decrease.
多孔質熱可塑性ポリウレタンは、D硬度が35〜80、好ましくは40〜80の熱可塑性ポリウレタンの多孔体である。多孔質熱可塑性ポリウレタンのD硬度が35〜80であることにより高い耐久性を維持できるとともに適度なパッド追従性を維持する。それにより、研磨中に形成された気孔が消失しにくくなり、その結果、研磨パッドのスラリー保持力が向上して研磨レートが高くなる。熱可塑性ポリウレタンのD硬度が35未満の場合は、耐久性が低下し、形成された気孔が研磨中に溶融して消滅する。それにより研磨パッドのスラリー保持力が低下して研磨レートが低くなる。またD硬度が80を超える場合は、研磨中の貯蔵弾性率が高くなりすぎて、パッド追従性が悪くなり、研磨レートが低下する。 The porous thermoplastic polyurethane is a porous body of thermoplastic polyurethane having a D hardness of 35 to 80, preferably 40 to 80. When the D hardness of the porous thermoplastic polyurethane is 35 to 80, high durability can be maintained and appropriate pad following performance can be maintained. This makes it difficult for the pores formed during polishing to disappear, and as a result, the slurry holding force of the polishing pad is improved and the polishing rate is increased. When the D hardness of the thermoplastic polyurethane is less than 35, the durability decreases, and the formed pores melt and disappear during polishing. As a result, the slurry holding power of the polishing pad is reduced and the polishing rate is lowered. On the other hand, when the D hardness exceeds 80, the storage elastic modulus during polishing becomes too high, the pad following ability is deteriorated, and the polishing rate is lowered.
多孔質熱可塑性ポリウレタンは、11〜100μm2の気孔断面積の範囲に気孔の80%以上が、さらには85%以上が含まれることがスラリー保持力を向上させて研磨レートを高く維持することができる点から好ましい。11〜100μm2の気孔断面積の範囲に含まれる気孔の割合が低い場合には、研磨中のスラリー保持量が低下して研磨レートが低下したり、研磨均一性が低下したりしやすくなる傾向がある。 In the case of porous thermoplastic polyurethane, if the pore cross-sectional area of 11 to 100 μm 2 contains 80% or more of pores, and further 85% or more, the slurry holding power can be improved and the polishing rate can be kept high. It is preferable from the point which can be performed. When the ratio of the pores included in the range of the pore cross-sectional area of 11 to 100 μm 2 is low, the amount of slurry retained during polishing tends to decrease and the polishing rate tends to decrease, or the polishing uniformity tends to decrease. There is.
多孔質熱可塑性ポリウレタンを形成する熱可塑性ポリウレタン(以下、単にポリウレタンとも称する)について、詳しく説明する。ポリウレタンの製造方法は特に限定されず、例えば、高分子ジオール,有機ジイソシアネート及び鎖伸長剤を所定の比率で溶融混合し、実質的に溶剤の不存在下で溶融重合させる方法や、公知のウレタン化反応を利用したプレポリマー法またはワンショット法が用いられる。これらの中では、生産効率の点から溶融重合させる方法が特に好ましく用いられる。溶融重合は、高分子ジオール,有機ジイソシアネート及び鎖伸長剤、及び必要に応じて配合される添加剤を所定の比率で配合し、多軸スクリュー型押出機を用いて連続溶融重合する方法である。 The thermoplastic polyurethane that forms the porous thermoplastic polyurethane (hereinafter also simply referred to as polyurethane) will be described in detail. The method for producing polyurethane is not particularly limited, for example, a method in which a polymer diol, an organic diisocyanate, and a chain extender are melt-mixed at a predetermined ratio and melt-polymerized substantially in the absence of a solvent, or a known urethanization method. A prepolymer method using a reaction or a one-shot method is used. Among these, a melt polymerization method is particularly preferably used from the viewpoint of production efficiency. The melt polymerization is a method in which a high molecular diol, an organic diisocyanate, a chain extender, and an additive that is blended as necessary are blended in a predetermined ratio and are continuously melt polymerized using a multi-screw extruder.
ポリウレタンの重合の原料となる、高分子ジオール、有機ジイソシアネート及び鎖伸長剤について詳しく説明する。 The polymer diol, organic diisocyanate, and chain extender, which are raw materials for polyurethane polymerization, will be described in detail.
高分子ジオールの具体例としては、例えば、ポリ(ブチレンアジペート)、ポリ(カプロラクトン)、ポリ(エチレングリコール)、ポリ(テトラメチレングリコール)、ポリ(ノナメチレンアジペート)、ポリ(2−メチル−1,8−オクタメチレンアジペート)、ポリ(2−メチル−1,8−オクタメチレン−co−ノナメチレンアジペート)、ポリ(メチルペンタンアジペート)からなる群より選ばれる少なくとも1種であり、ポリ(ブチレンアジペート)、ポリ(カプロラクトン)、ポリ(エチレングリコール)、ポリ(テトラメチレングリコール)が好ましい。さらにはポリ(カプロラクトン)が好ましい。 Specific examples of the polymer diol include, for example, poly (butylene adipate), poly (caprolactone), poly (ethylene glycol), poly (tetramethylene glycol), poly (nonamethylene adipate), poly (2-methyl-1, 8-octamethylene adipate), poly (2-methyl-1,8-octamethylene-co-nonamethylene adipate), at least one selected from the group consisting of poly (methylpentane adipate) and poly (butylene adipate) Poly (caprolactone), poly (ethylene glycol), and poly (tetramethylene glycol) are preferred. Furthermore, poly (caprolactone) is preferable.
有機ジイソシアネートとしては、通常の熱可塑性ポリウレタンの製造に従来から用いられている有機ジイソシアネートのいずれを使用してもよく、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4−トリレンジイソシアネート、2,6−トリレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネートからなる群より選ばれる少なくとも1種であり、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネートが、得られる研磨パッドの耐摩耗性などの点から好ましい。 As the organic diisocyanate, any of the organic diisocyanates conventionally used in the production of ordinary thermoplastic polyurethanes may be used. 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6- It is at least one selected from the group consisting of tolylene diisocyanate and isophorone diisocyanate, and two or more may be used in combination. Among these, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate is preferable from the viewpoint of wear resistance of the resulting polishing pad.
鎖伸長剤としては、通常のポリウレタンの製造に従来から使用されている鎖伸長剤のいずれを使用してもよい。鎖伸長剤としては、イソシアネート基と反応し得る活性水素原子を分子中に2個以上有する分子量300以下の低分子化合物を使用することが好ましく、1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノールからなる群より選ばれる少なくとも1種の鎖伸長剤を単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。 As the chain extender, any chain extender conventionally used in the production of ordinary polyurethane may be used. As the chain extender, it is preferable to use a low molecular weight compound having a molecular weight of 300 or less and having 2 or more active hydrogen atoms capable of reacting with an isocyanate group, and 1,3-propanediol, 1,4-butanediol , Neopentyl glycol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, cyclohexanedimethanol may be used alone or in combination of two or more. May be.
本実施形態の研磨パッドにおいては、研磨パッド中のポリエステル繊維の不織布の質量比が0.4〜0.6であり、好ましくは0.45〜0.55である。一方、研磨パッド中の高分子弾性体(無孔質高分子弾性体とD硬度が35〜80多孔質熱可塑性ポリウレタンの合計)の質量比も、0.6〜0.4であり、好ましくは0.55〜0.45である。研磨パッド中のポリエステル繊維の不織布の質量比が0.4未満の場合には、研磨パッドの研磨面の繊維量が不足してスラリー保持性が低下することにより研磨レートが低下する。また、研磨パッド中のポリエステル繊維の不織布の質量比が0.6を超える場合は繊維同士の接着性が低下して研磨中にパッド表面にスクラッチが発生しやすくなる。 In the polishing pad of this embodiment, the mass ratio of the nonwoven fabric of the polyester fiber in a polishing pad is 0.4-0.6, Preferably it is 0.45-0.55. On the other hand, the mass ratio of the polymer elastic body in the polishing pad (the total of the nonporous polymer elastic body and the D hardness of 35 to 80 porous thermoplastic polyurethane) is also 0.6 to 0.4, preferably 0.55 to 0.45. When the mass ratio of the polyester fiber nonwoven fabric in the polishing pad is less than 0.4, the amount of fibers on the polishing surface of the polishing pad is insufficient and the slurry retention is reduced, resulting in a reduction in the polishing rate. Moreover, when the mass ratio of the nonwoven fabric of the polyester fiber in a polishing pad exceeds 0.6, the adhesiveness of fibers will fall and it will become easy to generate | occur | produce a scratch on the pad surface during grinding | polishing.
また、本実施形態の研磨パッドは、不織布に含浸付与された無孔質高分子弾性体とD硬度が35〜80である多孔質熱可塑性ポリウレタンとを含み、多孔質熱可塑性ポリウレタンの含有量に対する無孔質高分子弾性体の含有量の質量比が、0.73〜0.85である。多孔質熱可塑性ポリウレタンの含有量に対する無孔質高分子弾性体の含有量の質量比が0.73未満の場合は、繊維同士の接着性が低下して含浸工程で不織布形状が充分に保持されず形態安定性が低下したり、生産性が低下したりする。また、多孔質熱可塑性ポリウレタンの含有量に対する無孔質高分子弾性体の含有量の質量比が0.85を超える場合は、研磨パッド中の多孔質熱可塑性ポリウレタンが少なくなり、研磨中のスラリー保持性が低下して研磨レートが低くなる。 The polishing pad of this embodiment includes a non-porous polymer elastic body impregnated in a nonwoven fabric and a porous thermoplastic polyurethane having a D hardness of 35 to 80, and is based on the content of the porous thermoplastic polyurethane. the mass ratio of the content of nonporous elastic polymer is from 0.73 to 0.8 5. Porous Shitsunetsu If the mass ratio of the content of nonporous elastic polymer to the content of the thermoplastic polyurethane is 0.73 less than sufficiently retained nonwoven shape impregnation step reduced adhesion between fibers Otherwise, the form stability is lowered and the productivity is lowered. Further, when the mass ratio of the content of the nonporous polymer elastic body to the content of the porous thermoplastic polyurethane exceeds 0.85, the porous thermoplastic polyurethane in the polishing pad is reduced, and the slurry being polished Retention is lowered and the polishing rate is lowered.
本実施形態の研磨パッドは、見かけ密度が0.35〜0.50g/cm3、さらには0.35〜0.50g/cm3、とくには0.35〜0.45g/cm3であることが好ましい。見かけ密度が低すぎる場合には剛性が低くなることにより研磨レートが低くなる傾向があり、見かけ密度が高すぎる場合には連通孔の容積が減少することにより研磨屑や研磨スラリーの砥粒が排出されにくくなって被研磨面に対するスクラッチの抑制効果が低下する傾向がある。 The polishing pad of the present embodiment has an apparent density of 0.35 to 0.50 g / cm 3 , further 0.35 to 0.50 g / cm 3 , particularly 0.35 to 0.45 g / cm 3. Is preferred. When the apparent density is too low, the polishing rate tends to be low due to low rigidity, and when the apparent density is too high, the volume of the communication hole is reduced and the abrasive particles and abrasive slurry are discharged. As a result, the effect of suppressing scratches on the surface to be polished tends to decrease.
本実施形態の研磨パッドは、パッド硬度が60C〜90C、さらには65C〜85Cであることが好ましい。パッド硬度が低すぎる場合には研磨パッドが柔らかくなりすぎて研磨レート及び平坦化性能が低下する。また、パッド硬度が高すぎる場合には硬くなりすぎて被研磨面への追従性が低下することにより、研磨レートが低下し、また、被研磨面にスクラッチが発生しやすくなる傾向がある。 The polishing pad of this embodiment preferably has a pad hardness of 60C to 90C, more preferably 65C to 85C. If the pad hardness is too low, the polishing pad becomes too soft and the polishing rate and planarization performance are reduced. Further, when the pad hardness is too high, it becomes too hard and the followability to the surface to be polished is lowered, so that the polishing rate is lowered and scratches tend to occur on the surface to be polished.
本実施形態の研磨パッドは、単層の研磨パッドとしても、研磨面に対して反対側の面にクッション性を付与するために、発泡構造または無発泡構造を有するエラストマーシートやエラストマーを含浸させた不織布等からなる公知のクッション層を積層したような複層構造の研磨パッドとして用いてもよい。クッション層は、粘着剤や接着剤を用いてシートに積層される。 The polishing pad of this embodiment is impregnated with an elastomer sheet or an elastomer having a foamed structure or a non-foamed structure in order to provide cushioning to the surface opposite to the polished surface, even as a single-layer polishing pad. You may use as a polishing pad of the multilayer structure which laminated | stacked the well-known cushion layer which consists of a nonwoven fabric etc. A cushion layer is laminated | stacked on a sheet | seat using an adhesive or an adhesive agent.
研磨パッドの厚さは特に限定されないが、0.8〜3.5mm、さらには1.0〜3.0mm、とくには1.2〜2.5mmであることが研磨性能とパッド寿命の観点から好ましい。 Although the thickness of the polishing pad is not particularly limited, it is 0.8 to 3.5 mm, further 1.0 to 3.0 mm, particularly 1.2 to 2.5 mm from the viewpoint of polishing performance and pad life. preferable.
また、研磨パッドの研磨面には、必要に応じて研削,レーザー加工,エンボス加工等により、水性スラリーを保持させるための溝や穴を形成することが好ましい。 Moreover, it is preferable to form a groove or a hole for holding the aqueous slurry on the polishing surface of the polishing pad by grinding, laser processing, embossing or the like, if necessary.
研磨パッドの研磨対象は特に制限されないが、例えば、シリコンウェハなどの半導体基板やガラス基板、半導体デバイスや液晶ディスプレイ等が挙げられる。研磨方法としては、化学機械研磨装置(CMP装置)と水性スラリーを用いた化学機械研磨法(CMP)が好ましく用いられる。CMPとしては、例えば、CMP装置の研磨定盤に研磨パッドを貼り付け、研磨面に水性スラリーを供給しながら、研磨パッドに被研磨物を押し当てながら加圧し、研磨定盤と被研磨物をともに回転させることにより被研磨物の表面を研磨する方法が挙げられる。なお、研磨前や研磨中には、必要に応じて、ダイヤモンドドレッサーやナイロンブラシ等のドレッサーを使用して研磨面をコンディショニングして整えることが好ましい。 The polishing target of the polishing pad is not particularly limited, and examples thereof include a semiconductor substrate such as a silicon wafer, a glass substrate, a semiconductor device, a liquid crystal display, and the like. As the polishing method, a chemical mechanical polishing apparatus (CMP apparatus) and a chemical mechanical polishing method (CMP) using an aqueous slurry are preferably used. As CMP, for example, a polishing pad is affixed to a polishing surface plate of a CMP apparatus, an aqueous slurry is supplied to the polishing surface, and pressure is applied while pressing an object to be polished against the polishing pad. The method of grind | polishing the surface of a to-be-polished object by rotating together is mentioned. In addition, before polishing or during polishing, it is preferable to condition and prepare the polishing surface using a dresser such as a diamond dresser or a nylon brush, if necessary.
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
はじめに、本実施例において用いた評価方法を以下にまとめて説明する。 First, the evaluation methods used in this example will be described together.
[ポリエステル繊維の不織布の質量比、無孔質高分子弾性体の質量比]
研磨パッドの原反の製造工程における重量変化に基づき、ポリエステル中空繊維の不織布の重量(Wa)、含浸された無孔質高分子弾性体(無孔質ポリウレタン)の重量(Wb)、含浸された多孔性の熱可塑性ポリウレタンの重量(Wc)を求め、Wa/(Wa+Wb+Wc)の式から、研磨パッド中のポリエステル繊維の不織布の質量比、Wb/Wcから、多孔質熱可塑性ポリウレタンの含有量に対する無孔質高分子弾性体の含有量の質量比を求めた。
[Mass ratio of polyester fiber non-woven fabric, mass ratio of nonporous polymer elastic body]
Based on the weight change in the production process of the polishing pad stock, the weight of the nonwoven fabric of polyester hollow fibers (Wa), the weight of impregnated nonporous polymer elastic body (nonporous polyurethane) (Wb), impregnated The weight (Wc) of the porous thermoplastic polyurethane is obtained. From the equation of Wa / (Wa + Wb + Wc), the mass ratio of the nonwoven fabric of the polyester fiber in the polishing pad, Wb / Wc, the porous thermoplastic polyurethane The mass ratio of the content of the nonporous polymer elastic body to the content was determined.
[11〜100μm2の気孔断面積の範囲の割合]
得られた研磨パッドの断面を200倍の倍率で走査型顕微鏡(SEM)で撮影した。そして得られたSEM写真から熱可塑性ポリウレタンの気孔断面積を画像処理によって二値化し、11〜100μm2の気孔断面積の範囲の割合をその面積比から算出した。
[Ratio of the range of pore cross-sectional area of 11 to 100 μm 2 ]
The cross section of the obtained polishing pad was photographed with a scanning microscope (SEM) at a magnification of 200 times. Then, the pore cross-sectional area of the thermoplastic polyurethane was binarized by image processing from the obtained SEM photograph, and the ratio of the range of the pore cross-sectional area of 11 to 100 μm 2 was calculated from the area ratio.
[硬度測定]
硬度測定はJIS K 7311に準じて熱プレス成形より得られた熱可塑性ポリウレタンシート、または研磨パッドを厚み6mm以上になるように積み重ねて測定した10点の平均値を求めた。
[Hardness measurement]
The hardness was determined by averaging 10 points measured by stacking thermoplastic polyurethane sheets obtained by hot press molding according to JIS K 7311 or polishing pads so as to have a thickness of 6 mm or more.
[見掛け密度]
原反の幅,長さ,厚みから見かけ体積を求め、見かけ体積で重量を除して求めた。
[Apparent density]
The apparent volume was determined from the width, length and thickness of the original fabric, and the weight was determined by dividing the apparent volume.
[研磨レート]
得られた研磨パッドの研磨レートを次のような方法により評価した。得られた研磨パッドをCMP研磨装置((株)エム・エー・ティ製の「MAT−BC15」)に設置した。そして、プラテン回転数100rpm、ヘッド回転数99rpm、研磨圧力57kPaの条件で、研磨スラリーを200mL/分の割合で供給しながら直径4インチのベアシリコンウェハを10分間研磨した。なお、研磨スラリーとしては、(株)フジミインコーポレーテッド製「Glanzox1302」を20倍希釈に調製したものを用いた。その後、ベアシリコンウェハを交換して同様に研磨を繰り返し、計10枚のベアシリコンウェハを研磨した。そして、研磨した10枚のベアシリコンウェハの研磨前、研磨後の重量差より研磨レートを算出した。そして10枚のベアシリコンウェハの研磨レートの平均値を算出した。
[Polishing rate]
The polishing rate of the obtained polishing pad was evaluated by the following method. The obtained polishing pad was set in a CMP polishing apparatus (“MAT-BC15” manufactured by MTT Co., Ltd.). Then, a bare silicon wafer having a diameter of 4 inches was polished for 10 minutes while supplying a polishing slurry at a rate of 200 mL / min under the conditions of a platen rotation speed of 100 rpm, a head rotation speed of 99 rpm, and a polishing pressure of 57 kPa. As the polishing slurry, a slurry prepared by diluting “Glanzox1302” manufactured by Fujimi Incorporated with a factor of 20 was used. Thereafter, the bare silicon wafer was replaced and the polishing was repeated in the same manner, and a total of 10 bare silicon wafers were polished. Then, the polishing rate was calculated from the weight difference between the polished 10 bare silicon wafers before and after polishing. And the average value of the polishing rate of ten bare silicon wafers was calculated.
[実施例1]
[中空繊維の不織布と無孔質ポリウレタンとを含む原反の製造]
海成分としてポリブチレンテレフタレート(PBT)、島成分として水溶性熱可塑性PVAを含み、海成分/島成分の質量比50/50である島数12島の海島型複合繊維のストランドを265℃で溶融複合紡糸用口金から吐出し延伸して細化しながら冷却することにより海島型複合繊維を紡糸した。そして、連続的に捕集しプレスすることにより長繊維ウェブを得た。次に長繊維ウェブを重ね合わせ、両面に交互にニードルパンチ処理を行い長繊維ウェブ同士を絡合し三次元絡合体を得た。
次に、無孔質高分子弾性体として、ポリウレタンの水系エマルジョンを三次元絡合体にディップニップすることで含浸し乾燥処理を行った。そして両表面をサンドペーパーでバフィングして平坦化した。次に三次元絡合体を熱水中でディップニップすることにより海島型複合繊維から島成分の水溶性熱可塑性PVAを溶解除去させ、乾燥することにより横断面に12個の中空部を有するPBTの中空繊維(平均単繊維繊度2.36dtex)の不織布(厚さ1.5mm)と無孔質ポリウレタンとを含む原反を得た。
[Example 1]
[Manufacture of raw fabric containing hollow fiber non-woven fabric and non-porous polyurethane]
A sea-island type composite fiber strand of 12 islands containing polybutylene terephthalate (PBT) as a sea component and water-soluble thermoplastic PVA as an island component and having a mass ratio of sea component / island component of 50/50 is melted at 265 ° C. A sea-island type composite fiber was spun by discharging from a composite spinning nozzle and cooling it while drawing and thinning. And the continuous fiber web was obtained by collecting and pressing continuously. Next, the long fiber webs were overlapped, and needle punching was alternately performed on both sides to entangle the long fiber webs to obtain a three-dimensional entangled body.
Next, as a nonporous polymer elastic body, a polyurethane aqueous emulsion was impregnated by dip-niping into a three-dimensional entangled body and subjected to a drying treatment. Then, both surfaces were buffed with sandpaper and flattened. Next, the three-dimensional entangled body is dip-niped in hot water to dissolve and remove the water-soluble thermoplastic PVA, which is an island component, from the sea-island composite fiber, and then dried to form a PBT having 12 hollow portions in the cross section. A raw fabric containing a nonwoven fabric (thickness 1.5 mm) of hollow fibers (average single fiber fineness of 2.36 dtex) and nonporous polyurethane was obtained.
[多孔質熱可塑性ポリウレタンの含浸付与]
得られた中空繊維の不織布と無孔質ポリウレタンとを含む原反を230mm×230mmに切り出した。そして切り出された原反に、D硬度40の多孔性の熱可塑性ポリウレタン(東ソー(株)製のミラクトランE590PNAT)を含浸付与した。なお、表1に、熱可塑性ポリウレタンの組成及び硬度を示している。
[Impregnation with porous thermoplastic polyurethane]
The raw fabric containing the obtained hollow fiber nonwoven fabric and nonporous polyurethane was cut into 230 mm × 230 mm. The cut raw material was impregnated with porous thermoplastic polyurethane having a D hardness of 40 (Milactolan E590PNAT manufactured by Tosoh Corporation). Table 1 shows the composition and hardness of the thermoplastic polyurethane.
含浸付与は、次のようにして行った。熱可塑性ポリウレタン(TPU)濃度13%のTPUのDMF溶液を調製した。そして、50℃に加温したDMF溶液上に原反を15分間静置してDMF溶液を浸透させた後、さらに5分間浸漬した後、原反を取り出してガラス板上に乗せ、原反表面をドクターナイフでなぞるようにして余分に付着したDMF溶液を取り除いた。裏面についても同様の操作を行った。 Impregnation was performed as follows. A DMF solution of TPU having a thermoplastic polyurethane (TPU) concentration of 13% was prepared. Then, after allowing the original fabric to stand for 15 minutes on the DMF solution heated to 50 ° C. to infiltrate the DMF solution, the substrate is further immersed for 5 minutes, and then the original fabric is taken out and placed on a glass plate, The excess DMF solution was removed by tracing with a doctor knife. The same operation was performed on the back side.
そして、DMF溶液を浸透させた原反をDMF濃度40%に調整して30℃に調温したDMF水溶液に浸漬し30分間放置することにより、多孔質熱可塑性ポリウレタンを凝固させた。そして、多孔質熱可塑性ポリウレタンを凝固させて含浸付与させた原反を70〜95℃の熱水に浸漬し、金属ロールで挟み、水を搾り出した後、再び熱水に浸漬させるようにして水洗した。搾り出した水のDMF濃度が0.3%以下になるまでこの操作を繰り返した。なお、DMF濃度測定はアッベ屈折計1T(株式会社アタゴ)で測定した。そして、水洗された原反を熱風乾燥機(装置名:セーフティーオーブンSPH−202/エスペック株式会社)に入れ、100℃で40分間乾燥した。このようにして研磨パッドの原反(パッド原反と称する)が得られた。 Then, the porous thermoplastic polyurethane was coagulated by immersing the raw material infiltrated with the DMF solution into a DMF aqueous solution adjusted to a DMF concentration of 40% and adjusted to 30 ° C. and allowing to stand for 30 minutes. And the raw material which solidified and impregnated porous thermoplastic polyurethane was immersed in hot water of 70-95 degreeC, it pinched | interposed with the metal roll, after squeezing out water, it was made to immerse in hot water again, and washes with water did. This operation was repeated until the DMF concentration of the squeezed water was 0.3% or less. The DMF concentration was measured with an Abbe refractometer 1T (Atago Co., Ltd.). And the raw fabric washed with water was put into a hot air dryer (device name: Safety Oven SPH-202 / Espec Corp.) and dried at 100 ° C. for 40 minutes. In this way, a polishing pad original fabric (referred to as a pad original fabric) was obtained.
[パッド原反の平坦化及び溝加工]
パッド原反の表面をサンドペーパー(番手#240)でバフィングして厚み斑を無くして平坦にするすることにより研磨パッドを作製した。そして、研磨パッドを210mm×210mmに切り出した。そして、切り出された研磨パッドを4枚貼り合わせ、420mm×420mmにして被研磨面に粘着テープを貼った。そして、平坦化溝加工機により研磨パッドの研磨面に溝幅2.0mm、溝深さ0.5mm、ピッチ15mmの格子溝を形成した。そして、格子溝を形成した研磨パッドを380mmφの円形に切り出した溝付研磨パッドを得た。そして、上記のような評価方法により評価した。結果を表1に示す。
[Flatening and groove processing of pad stock]
A polishing pad was prepared by buffing the surface of the pad stock with sandpaper (count # 240) to make the surface flat without any unevenness in thickness. Then, the polishing pad was cut out to 210 mm × 210 mm. Then, four of the cut out polishing pads were bonded together to 420 mm × 420 mm, and an adhesive tape was applied to the surface to be polished. Then, a grating groove having a groove width of 2.0 mm, a groove depth of 0.5 mm, and a pitch of 15 mm was formed on the polishing surface of the polishing pad by a flattening groove processing machine. And the polishing pad with a groove | channel which cut out the polishing pad in which the lattice groove | channel was formed in the circular shape of 380 mmphi was obtained. And it evaluated by the above evaluation methods. The results are shown in Table 1.
[実施例2]
実施例1の[多孔質熱可塑性ポリウレタンの含浸付与]において、D硬度40の熱可塑性ポリウレタン(東ソー(株)製のミラクトランE590PNAT)の代わりに、D硬度64の熱可塑性ポリウレタン(東ソー株式会社製 ミラクトランE564PNAT)を用いた以外は同様にして溝付研磨パッドを得た。そして、上記のような評価方法により評価した。結果を表1に示す。
[Example 2]
In Example 1 [Providing impregnation with porous thermoplastic polyurethane], instead of thermoplastic polyurethane having D hardness of 40 (Milaclan E590PNAT manufactured by Tosoh Corporation), thermoplastic polyurethane having D hardness of 64 (Milaclan manufactured by Tosoh Corporation) A grooved polishing pad was obtained in the same manner except that E564PNAT) was used. And it evaluated by the above evaluation methods. The results are shown in Table 1.
[実施例3]
実施例1の[多孔質熱可塑性ポリウレタンの含浸付与]において、D硬度40の熱可塑性ポリウレタン(東ソー(株)製のミラクトランE590PNAT)の代わりに、D硬度74の熱可塑性ポリウレタン(東ソー株式会社製 ミラクトランE574PNAT)を用いた以外は同様にして溝付研磨パッドを得た。そして、上記のような評価方法により評価した。結果を表1に示す。
[Example 3]
In Example 1 [Providing impregnation with porous thermoplastic polyurethane], instead of thermoplastic polyurethane having D hardness of 40 (Milactolan E590PNAT manufactured by Tosoh Corp.), thermoplastic polyurethane having D hardness of 74 (Milaclan manufactured by Tosoh Corporation) A grooved polishing pad was obtained in the same manner except that E574PNAT) was used. And it evaluated by the above evaluation methods. The results are shown in Table 1.
[実施例4]
実施例1の[多孔質熱可塑性ポリウレタンの含浸付与]において、D硬度40の熱可塑性ポリウレタン(東ソー(株)製のミラクトランE590PNAT)の代わりに、D硬度80の熱可塑性ポリウレタン(大日精化(株)製のレザミンP−1330)を用いた以外は同様にして溝付研磨パッドを得た。そして、上記のような評価方法により評価した。結果を表1に示す。
[Example 4]
In Example 1 [Providing impregnation of porous thermoplastic polyurethane], instead of thermoplastic polyurethane having D hardness of 40 (Milactolan E590PNAT manufactured by Tosoh Corporation), thermoplastic polyurethane having a D hardness of 80 (Daiichi Seika Co., Ltd.) A grooved polishing pad was obtained in the same manner except for using Rezamin P-1330). And it evaluated by the above evaluation methods. The results are shown in Table 1.
[比較例1]
実施例1の[多孔質熱可塑性ポリウレタンの含浸付与]において、D硬度40の熱可塑性ポリウレタン(東ソー(株)製のミラクトランE590PNAT)の代わりに、D硬度30の湿式ポリウレタン((株)クラレ製 S−DAU)を用いた以外は同様にして溝付研磨パッドを得た。そして、上記のような評価方法により評価した。結果を表1に示す。
[Comparative Example 1]
In Example 1, [Impregnation with porous thermoplastic polyurethane], instead of thermoplastic polyurethane having D hardness of 40 (Milactolan E590PNAT manufactured by Tosoh Corporation), wet polyurethane having D hardness of 30 (Kuraray Co., Ltd. S) A grooved polishing pad was obtained in the same manner except that -DAU) was used. And it evaluated by the above evaluation methods. The results are shown in Table 1.
[比較例2]
実施例1の[多孔質熱可塑性ポリウレタンの含浸付与]において、D硬度40の熱可塑性ポリウレタン(東ソー(株)製のミラクトランE590PNAT)の代わりに、D硬度30の熱可塑性ポリウレタン(ミラクトランE580PNAT)を用いた以外は同様にして溝付研磨パッドを得た。そして、上記のような評価方法により評価した。結果を表1に示す。
[Comparative Example 2]
In Example 1 [Impregnation with porous thermoplastic polyurethane], a thermoplastic polyurethane with a D hardness of 30 (Milactolan E580PNAT) was used instead of a thermoplastic polyurethane with a D hardness of 40 (Milaclan E590PNAT manufactured by Tosoh Corporation). A grooved polishing pad was obtained in the same manner except that. And it evaluated by the above evaluation methods. The results are shown in Table 1.
表1から、実施例1〜4の研磨パッドはポリエステル繊維からなる不織布、無孔質高分子弾性体、多孔質熱可塑性ポリウレタンの各成分の重量比を制御すること、熱可塑性ポリウレタンの硬度を制御することにより研磨レート、研磨パッド硬度を容易に調整可能であることがわかる。一方、比較例1の場合は含浸するポリウレタンの硬度が低いため研磨中の貯蔵弾性率が低下し、研磨レートが低くなる。比較例2の場合は熱可塑性ポリウレタンの硬度が低いため、耐熱性が低く研磨中に気泡構造が溶解しスラリー保持性が低下し研磨レートが低下する。 From Table 1, the polishing pads of Examples 1 to 4 control the weight ratio of each component of the nonwoven fabric made of polyester fiber, the nonporous polymer elastic body, and the porous thermoplastic polyurethane, and control the hardness of the thermoplastic polyurethane. It can be seen that the polishing rate and the polishing pad hardness can be easily adjusted. On the other hand, in the case of Comparative Example 1, since the hardness of the polyurethane to be impregnated is low, the storage elastic modulus during polishing is lowered and the polishing rate is lowered. In the case of Comparative Example 2, since the hardness of the thermoplastic polyurethane is low, the heat resistance is low, the cell structure is dissolved during polishing, the slurry retention is lowered, and the polishing rate is lowered.
本発明に係る研磨パッドは、例えば、各種半導体装置、ベアシリコン、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)、SiC半導体等の製造プロセスの研磨に適応することができる。 The polishing pad according to the present invention can be applied to polishing of various semiconductor devices, bare silicon, MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), SiC semiconductors, and the like.
Claims (6)
前記高分子弾性体は無孔質高分子弾性体とD硬度が35〜80である多孔質熱可塑性ポリウレタンとを含み、
前記ポリエステル繊維の不織布の質量比が0.4〜0.6であり、
前記多孔質熱可塑性ポリウレタンの含有量に対する前記無孔質高分子弾性体の含有量の質量比が、0.73〜0.85であることを特徴とする研磨パッド。 Including a nonwoven fabric of polyester fiber, and a polymer elastic body impregnated in the nonwoven fabric,
The polymer elastic body includes a non-porous polymer elastic body and a porous thermoplastic polyurethane having a D hardness of 35 to 80,
The mass ratio of the nonwoven fabric of the polyester fiber is 0.4 to 0.6,
A polishing pad , wherein a mass ratio of the content of the nonporous polymer elastic body to the content of the porous thermoplastic polyurethane is 0.73 to 0.85.
前記高分子ジオールが、ポリ(ブチレンアジペート),ポリ(カプロラクトン),ポリ(エチレングリコール),ポリ(テトラメチレングリコール),ポリ(ノナメチレンアジペート),ポリ(2−メチル−1,8−オクタメチレンアジペート),ポリ(2−メチル−1,8−オクタメチレン−co−ノナメチレンアジペート),ポリ(メチルペンタンアジペート)からなる群より選ばれる少なくとも1種を含み、
前記有機ジイソシアネートが、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート,2,4−トリレンジイソシアネート,2,6−トリレンジイソシアネート,イソホロンジイソシアネートからなる群より選ばれる少なくとも1種を含み、
前記鎖伸長剤が、1,3−プロパンジオール,1,4−ブタンジオール,ネオペンチルグリコール,1,5−ペンタンジオール,1,6−ヘキサンジオール,シクロヘキサンジメタノールからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む請求項1〜3の何れか1項に記載の研磨パッド。 Wherein comprises porous thermoplastic polyurethane, a polymer diol, an organic diisocyanate,及Beauty, a thermoplastic polyurethane obtained by reacting a chain extender,
The polymer diol is poly (butylene adipate), poly (caprolactone), poly (ethylene glycol), poly (tetramethylene glycol), poly (nonamethylene adipate), poly (2-methyl-1,8-octamethylene adipate) ), Poly (2-methyl-1,8-octamethylene-co-nonamethylene adipate), at least one selected from the group consisting of poly (methylpentane adipate),
The organic diisocyanate contains at least one selected from the group consisting of 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, isophorone diisocyanate,
The chain extender is at least one selected from the group consisting of 1,3-propanediol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, and cyclohexanedimethanol. The polishing pad according to claim 1, comprising:
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