JPH02232173A - 研磨パッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体ウエハを高精度に、かつ高能率に鏡面研
磨が出来、さらに研必バットからの金属汚染のない研磨
パッドに間する。

（従来の技術） 従来、半導体等の鏡面加工に不織布等の繊維基材にポリ
ウレタン樹脂を含浸させ、湿式凝固させた圧縮変形特性
が大きく、比較的柔らかい研磨バットが多用されてきた
。一方、圧縮変形の少ない、耐摩耗性に優れた高分子発
泡体を用いて平坦性の良好な被加工物を生産しようとの
試みもなされてきた。

（発明が解決しようとする課Ｍ） 不織布タイプの研必バッドは、被加工物との接触時のな
じみも良く、研磨スラリ一の保持性、こすりつけの機能
も十分に有るものの、研磨バット全体が柔らかいために
被加工物の平坦性が劣る。

しかも、連続して研磨加工を行うと、研磨パッド中に存
在する連続したボア構造の中に研磨スラリーや被加工物
の研磨くずが浸入し、固化してしまい、研磨パッドを硬
くしてしまうだけでなく、被加工物にキズを生じさせて
しまうという欠点が有り、研磨パッドの寿命も１０〜１
００時間程度の短いものである。

したがって、量産スケールで考えた時、研磨パッドの貼
り変えに伴う段変え時間は相当な損失となっていろ。

一方、高分子発泡体を用いた研磨パッドの中では、発泡
ポリウレタンを用いた研磨パッドが耐摩耗性が優れろた
めに良く用いられていろ。この発泡ポリウレタン製の研
磨パッドは前記の不織布パッドに比べ組織が比較的密に
仕上げられており、バット全体から見た場合に、研磨の
加工圧力による変形量は比較的少なく、被加工物の平坦
性を厳しく要求される用途において利用が検討されてい
ろ。又、前記の不織布パッドに比べ、パッドに含有する
ボアがボアの相互間で貫通穴を持たない、いわゆるクロ
ーズドセル状のボアが多く存在するため、研暦スラリー
がパッドの奥底まで浸入せずに、研磨パッドの表層での
み、スラリー及び研暦くずによるバットボアの目詰まり
が観察される。このため連続した研磨加工ではバッ１ζ
が硬く変質してしまうこともなく、パッドの洗浄で比較
的長時間使用できろ。しかしながら、研磨パッドと被加
工物との接触面では、アルカ『ハα剤によるパッドの劣
化作用と摩擦による物理的作用が合併されて、パッドの
表面の劣化、又は変質が早期に起こりしばしばパッドの
表面を削り込む操作が必要となっている。

この削り込み作業は連続して行われる研磨加工を中断し
、量産性を低下させるだけでなく、パッド自体の平坦度
を損ない、寿命をも短くさせる一つの原因となっていた
。

（課題を解決するための手段） 本発明は、このような発泡ポリウレタン研磨パッドの欠
点を改善する目的で、半導体ウェハの表面を高精度に、
しかも高能率で研磨加工出来ろ研磨パッドについて研究
した結果、発泡ポリウレタン材料に微粒子状物を含有さ
せた研磨パッドを用いろことで、本ｒ１題を解決できる
ことを見い出した。即ち、３００μ以下の微粒子状物で
半導体ウエハ、特にシリコンウェハに対して半導体素子
を形成する上で電気特性に悪影響を及ぼす元素を含まな
い微粒子を発泡ポリウレタン材料の原料に０５〜５０容
量％添加し、分散せしめた後、型に流して発泡硬化させ
、その後機械加工を行い、薄いシート状とし、研磨パッ
ドとして供することで本課題を解決した。

本発明の構成ｔ才科として、発泡ポリウレタンは多官能
性イソシアネート、多官能性ボリオール、発泡剤、触媒
、助剤とから成る絹成物、又は多官能性イソシアネート
と多官能性ボリオールの反応物で末端イソシアネート基
を有する組成物（以下ウレタンブレボリマーと呼ぶ）と
ジアミン類、又はジオール類と発泡剤、触媒、助剤とか
ら成る組成物を利用出来る。多官能性イソシアネートの
例としては、トリレンジイソシアネート、４．４′ジフ
エニルメタンジイソシアネート、バラフエニレンジイソ
シアネート、ナフタリン−１．５−シイソシアネート、
メチレンービスく４−シクロヘキシルイソシアネート）
などが利用出来る．多官能性ボリオールの例としては、
ポリ（オキシテトラメチレン）グリコール、ボリ（オキ
シブロビレン）グリコール、ポリ（オキシブロビレン）
トリオールなどの末端ヒドロキシボリエーテル類、及び
ヒドロキシポリエステル類が利用出来る．これらは微粒
子状物を添加した時に増粘するため、これらの粘度はＧ
，０００ｃｐｓ　（４０’Ｃ）以下の粘度でなければな
らない． ジアミン類の例としては、３，３′ジクロロー４．４′
−ジアミノジフエニルメタン、４，４′ジアミノジフェ
ニルメタンなどが利用出来る。ジオール類の例としては
、１．　　４−ブタンジオールトリメチロールブロン等
が利用出来ろ。

発泡剤としては、イソシアネートと反応して炭酸ガスを
発生する水の他、アゾビスイソブチロニトリル等の有機
発泡剤も使用出来る。

触媒としては、トリエチレンジアミン、Ｎ−メチルモル
ホリン等の３級アミンを含む化合物、及びスタナスオク
テート等が利用出来る。

助剤としては、変性シリコンオイル等が利用出来る。

本発明に使用される微粒子状物として、エボキシ樹脂、
不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、珪素樹脂等の
架橋高分子材料から成る硬化シートの微細粉砕物も利用
できる．その他、純度の高い合成シリカ材料として中空
バルーンシリカ、ヒュームドシリ力等が利用出来る． 次に本発明に従い、その製造方法を説明すると、まずウ
レタンブレボリマーに乾燥処理を行った微粒子状物を０
．　　５〜５０容量％、好ましくは、５〜２０容量％添
加し、混連機、又はディスバーを用いて均一に微粒子状
物を分散せしめる。その後、さらに発泡剤として水触媒
、助剤とを添加し、均一に混合する。続いて、ジアミン
類、又はジオール類を添加し、急速に混合せしめる。混
合は実験スケールでは３〜ｌＯ秒程度で良く、量産ベー
スでは自動混合機を用いることも出来る．この様にして
得られた混合物は、約１〜１０分程度で発泡が完結する
ため、直ちに所定の型枠に注入し、続いて加熱し、反応
を完結させる。

この様にして得た微粒子状物を含有する発泡ポリウレタ
ン樹脂ブロックをスライス加工して、厚さ０．３〜２ｍ
ｍの薄いシート状とし、研磨バットを供する。

以下実験例に基づいて、本発明の具体的内容を詳細に説
明する。

（実施例１） エボキシ樹脂としてエピコー｝８２８（油化シエル社商
品名）２００ｇとエチレンジアミン５６ｇとを混合し、
すばやく金型に注入し、８０℃、３時間の前硬化処理後
１８０℃、３時間の後硬化処理を行い、１ｍｍ厚みのシ
ート状物を得た。このシート状物の３枚をベレタイザー
により細いチップ状とした後、スピードミルを用いて２
５０μの粒子径を持つ粉末を得た．このエボキシ樹脂粉
末７７０ｇをウレタンブレボリマーとしてハイブレンＬ
−３１５（三井東圧化学■商品名）７，ＯＧ７ｇに添加
し、２，ＯＯＣＩ〜２．５０Ｏｒｐｍで回転するディス
パーを用いて均一に前記粉末を分散させた。

この混合物に発泡剤として水３０ｇ、触媒としてＤａｂ
ｃｏ　（三共エアブロダクツ社商品名）３５ｇ、及び変
性シリコンオイル７０ｇを添加し、均一に混合後、３，
３′−ジクロロ、４．４′ジアミノジフエニルメタンを
添加し、急速に混合後、金型に注入した。直ちに発泡が
始まり、約１０分で発泡は完結し、続いて反応を完全に
するため１００℃のオーブン中で１０時間の硬化を行っ
た。

得られたエボキシ樹脂粉末を含む発泡ポリウレタン樹脂
のブロックは機械加工でスライスし、１ｍｍの厚さのシ
ート状とした。この発泡ポリウレタンシ一トは見掛密度
０．４９ｇ／ｃ＋ｎ３で、硬度は９３度（ＪＩＳ−Ａ）
であっ−た．次に、この様にして得た研磨パッドの評価
を行った。

直径５００ｍｍの下定盤に本発明の研暦バッドを感圧接
着剤で貼合わせ、続いて直径４インチのシリコンウェハ
３枚を直径２３０ｍｍの定盤にワックスで貼合わせた当
該上定盤を研磨機に装着し、コロイダルシリ力スラリー
（ナルコ社製＃２３５０）の２０倍純水希釈物を、流量
がｌ　Ω／分となるように通流しつつ、研磨パッドを１
０Ｏｒｐｍにて回転させて１サイクル２０分間の研磨を
繰返し行った．研磨されたシリコンウエハを洗浄および
乾燥後、平面度測定装置で測定した結果、バッドの圧縮
率が低く改善されたため、表１に示すように研磨後のウ
エハの平坦性は後述する比較例に比べ非常に良好であっ
た。さらに、研磨パッド表面の劣化に伴う削り込み回数
は、本発明の研磨パッドの表面が研磨中に微少に削れる
ため、常に新しい面が得られ、非常に少なくてすむこと
が明かとなった。このために研廚バッドの寿命もかなり
改善されろことが明かとなった。

（比較例１） ウレタンプレボリマーとしてハイブレンＬ−３１５（三
井束圧化学（■商品名）７．０６７ｇに発泡剤として水
２　５　ｇ、触媒としてＤａｂｃｏ　（三井エアブロダ
クツ社商品名）３５ｇ、及び変性シリコンオイル７０ｇ
を添加し、均一に混合後、３．３′−ジクロロー４，４
゛ジアミノジフエニルメタンを添加し、急速に混合後金
型に注入した。

直ちに発泡が始まり、約ｌＯ分で発泡は完結し・、続い
て１．００゜Ｃオープン中で１０時間の硬化を行った。

得られた発泡体ブロックを機械加工でスライスし・、１
ｍｍ厚のシート状とし・た。この発泡ボノウレタンシ一
トの見掛密度０−　　５２ｇ／ｃｍ３硬度８６度（ＪＩ
Ｓ−Ａ）であった。この様にして得た研磨パッドを実施
例１と同様に研磨性能評価を行った。その結果を表１に
示した。

（比較例２） 見掛密度０．　　５ｇ／ｃｍ３　　硬度８５度（ＪＩＳ
−　Ａ．　）の市販の発泡ポリウレタンシ一トを実施例
１と同様に研廖性能評価を行った。その結果を表１に示
した。

（発明の効果） 本発明の研磨パッドは被加工物との接触部分で研磨バッ
ト表面が微少に摩耗し、研磨加工中に常に新しい表面が
得られろため、研暦バット表面の削り込みによる再生作
業回数が非常に少なくなり、加工能率が格段に向上した
。また、当該研府バッドは圧縮変形量が低く、平坦性が
より優れた被加工物を提供することが可能となった。さ
らに、本発明の研冴バッドはシリコン以外の金属不純物
を含まないので、半導体材科の電気的な性質に及ぼす影
響が少なかった。

表−１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、発泡ポリウレタン材料にポリウレタンより高い硬度
   を有する粒子径３００μ以下の微粒子状物が充填されて
   おり、前記微粒子状物が発泡ポリウレタン材料に対して
   ０．５〜５０容量％含有することを特徴とする研磨パッ
   ド。 ２、前記充填微粒子が被加工物シリコン以外の金属成分
   を含まない物質である（１）項記載の研磨パッド。 ３、微粒子状物が架橋高分子材料又は無機珪素化合物材
   料からなる（１）項の研磨パッド。