KR102394677B1 - 연마 패드 및 그의 제조 방법 - Google Patents

연마 패드 및 그의 제조 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102394677B1
KR102394677B1 KR1020167032163A KR20167032163A KR102394677B1 KR 102394677 B1 KR102394677 B1 KR 102394677B1 KR 1020167032163 A KR1020167032163 A KR 1020167032163A KR 20167032163 A KR20167032163 A KR 20167032163A KR 102394677 B1 KR102394677 B1 KR 102394677B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
layer
polishing
resin
polished
thickness
Prior art date
Application number
KR1020167032163A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20170005011A (ko
Inventor
미치토 사토
준이치 우에노
가오루 이시이
요시히데 가와무라
히로시 요시다
마사타카 다카기
Original Assignee
후지보 홀딩스 가부시키가이샤
신에쯔 한도타이 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 후지보 홀딩스 가부시키가이샤, 신에쯔 한도타이 가부시키가이샤 filed Critical 후지보 홀딩스 가부시키가이샤
Publication of KR20170005011A publication Critical patent/KR20170005011A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102394677B1 publication Critical patent/KR102394677B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/22—Lapping pads for working plane surfaces characterised by a multi-layered structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/24—Lapping pads for working plane surfaces characterised by the composition or properties of the pad materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/26—Lapping pads for working plane surfaces characterised by the shape of the lapping pad surface, e.g. grooved
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/304—Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

본 발명은, 연마 후의 피연마물에 대해서 26 nm 이하의 파티클 사이즈를 측정한 경우에 검출되는 미소한 결함을 충분히 저감할 수 있고, 또한 그 피연마물 표면의 평탄성도 우수한 연마 패드를 제공한다. 그 연마 패드는, 피연마물을 연마하기 위한 연마면을 갖는 연마층(110)과, 상기 연마층의 상기 연마면과는 반대쪽에, 두께 방향으로 압축되었을 때의 변형량 C가 상기 연마층보다 큰 중간층(120)과, 변형량 C가 상기 연마층보다 작은 경질층(130)과, 변형량 C가 상기 중간층보다 큰 쿠션층(140)을, 상기 연마층에 가까운 쪽에서부터 이 순서로 적층하여 구비하는 것이다.

Description

연마 패드 및 그의 제조 방법{POLISHING PAD AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}
본 발명은 연마 패드 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.
종래, 반도체 웨이퍼의 마무리 연마를 하는 경우에 이용되는 연마포로서, 스웨이드 같은 연질 연마층과 부직포에 폴리우레탄을 함침한 지지층의 2층 구조를 갖는 것, 또는 그 중간에 무발포의 PET 시트층을 배치한 3층 구조로 된 것이 알려져 있다. 예컨대, 특허문헌 1에는, 실리콘 베어 웨이퍼, 유리, 화합물 반도체 기판 및 하드디스크 기판 등에 있어서 양호한 경면을 형성하기 위해서 사용되는 마무리 연마 패드에 있어서, 연마시의 피경면 연마면의 스크래치·파티클 등의 결함이 적으면서 또한 피경면 연마면의 표면 거칠기가 작아지는 안정된 연마 특성을 얻을 수 있는 마무리용으로 적합한 연마 패드를 제공하는 것을 의도한 연마 패드가 개시되어 있다. 특히, 특허문헌의 도 1 및 명세서에서는, 상부에서부터 순서대로 다공질 폴리우레탄층(c), 플라스틱 필름(e) 및 발포 플라스틱층(d)이 적층되어 연마 시트(a)가 구성되고, 추가로 그 하부에, 플라스틱 시트(f)를 통해 발포 플라스틱으로 이루어지는 쿠션 시트(b)가 적층되고, 그 하부에 이면 테이프(g)가 접착되어 있는 연마 패드가 개시되어 있고, 플라스틱 필름(e)의 두께가 10∼45 ㎛이며, 그 평균 인장 탄성율이 3.5 GPa 이상 5.5 GPa 이하인 것이 바람직하다는 취지가 기재되어 있다.
특허문헌 1 : 일본 특허공개 2012-101339호 공보
그런데 최근 반도체 웨이퍼의 미세화가 더욱 진행되어, 깊이 수 nm의 스크래치나 높이 수 nm의 돌기 등이 디바이스 특성에 영향을 미치는 결함으로서 주목을 받게 되어 왔다. 이러한 미소한 결함은, KLA텐콜사 제조의 웨이퍼 표면 검사 장치(제품명 「Surfscan SP2」)로 대표되는 파티클 측정기로 검출할 수 있다. 또한, 더욱 검출 감도가 향상된 파티클 측정기(KLA텐콜사 제조의 웨이퍼 표면 검사 장치(제품명 「Surfscan SP3」))도 도입되어 있어, 파티클 사이즈로 26 nm 정도까지 미소한 결함의 측정이 가능하게 되었다. 또한, 측정기의 백그라운드 노이즈가 되는 웨이퍼 표면의 거칠기(이하, 「헤이즈」라고 한다)를 저감한 반도체 웨이퍼나, 헤이즈의 영향을 제외하는 기능을 갖는 측정기를 사용한 경우는, 26 nm 이하 파티클 사이즈의 결함을 측정하는 것도 가능하게 되어 왔다.
그래서, 본 발명자들은, 26 nm 이하 파티클 사이즈의 결함을 측정할 수 있는 저헤이즈 웨이퍼를 이용하여, 종래의 연마 패드로 연마 가공을 실시한 반도체 웨이퍼의 미소한 결함에 관해서 측정을 했다. 그러자, 연마 헤드나 연마 정반의 회전의 궤적에 기인한다고 생각되는 연마 궤적의 흔적(이하, 「연마흔」이라고 한다)이, 파티클 사이즈 22 nm 정도보다 복수 스크래치형으로 검출되었다. 이러한 연마흔은, 22 nm 세대 이후의 디바이스에 대해서 그 특성에 영향을 줄 가능성이 충분히 있다. 따라서, 반도체 웨이퍼 등의 피연마물에 있어서, 그와 같은 미소한 결함을 저감할 수 있는 연마 기술이 요구되고 있고, 이것은 연마물 표면의 평탄성과 함께 완수할 필요가 있다.
본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 연마 후의 피연마물에 대해서 26 nm 이하의 파티클 사이즈를 측정한 경우에 검출되는 미소한 결함을 충분히 저감할 수 있고, 또한 그 피연마물 표면의 평탄성도 우수한 연마 패드 및 그의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해 예의 연구를 거듭한 결과, 적어도 소정의 4개의 층을 적층하여 구비하는 연마 패드를 이용하여 반도체 웨이퍼를 연마하면, 연마 후의 반도체 웨이퍼에 대해서 26 nm 이하의 파티클 사이즈를 측정한 경우에 검출되는 미소한 결함(이하, 단순히 「미소 결함」이라고 한다)이 충분히 저감되고, 또한 그 반도체 웨이퍼는 표면의 평탄성도 우수하다는 것을 발견하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 본 발명은 하기와 같다.
[1] 피연마물을 연마하기 위한 연마면을 갖는 연마층과, 상기 연마층의 상기 연마면과는 반대쪽에, 두께 방향으로 압축되었을 때의 변형량 C가 상기 연마층보다 큰 중간층과, 상기 변형량 C가 상기 연마층보다 작은 경질층과, 상기 변형량 C가 상기 중간층보다 큰 쿠션층을 상기 연마층에 가까운 쪽에서부터 이 순서로 적층하여 구비하는 연마 패드.
[2] 상기 연마층의 두께가 0.20∼0.70 mm이고, 상기 중간층의 두께가 0.20∼0.60 mm이며, 상기 경질층의 두께가 0.10∼0.50 mm이고, 상기 쿠션층의 두께가 0.40∼1.3 mm인 상기 연마 패드.
[3] 상기 연마층과 상기 중간층의 합계 두께 및 상기 쿠션층의 두께가 모두 0.40∼1.3 mm인 상기 연마 패드.
[4] 상기 연마층의 상기 연마면에 통하는 개공의 평균 개공 직경이 10∼50 ㎛인 상기 연마 패드.
[5] 상기 연마층, 상기 중간층 및 상기 쿠션층은 각각 독립적으로 폴리우레탄 수지, 폴리술폰 수지 및 폴리이미드 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 수지를 함유하고, 상기 경질층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 염화비닐 수지 및 폴리에틸렌 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 수지를 함유하는 상기 연마 패드.
[6] 상기 연마층, 상기 중간층 및 상기 쿠션층은 습식 성막법에 의해 형성된 시트이고, 각 층을 구성하는 수지의 100% 모듈러스가 각각 8∼25 MPa, 4∼20 MPa 및 3∼20 MPa인 상기 연마 패드.
[7] 실리콘 웨이퍼를 연마하는 데에 이용되는 상기 연마 패드.
[8] 상기 연마 패드의 제조 방법으로서, 피연마물을 연마하기 위한 연마면을 갖고 8∼25 MPa의 100% 모듈러스를 갖는 연마층에 대하여, 상기 연마층의 상기 연마면과는 반대쪽에, 두께 방향으로 압축되었을 때의 변형량 C가 상기 연마층보다 큰 중간층과, 변형량 C가 상기 연마층보다 작은 경질층과, 변형량 C가 상기 중간층보다 큰 쿠션층을, 상기 연마층에 가까운 쪽에서부터 이 순서로 적층하는 공정을 갖는 제조 방법.
본 발명에 따르면, 연마 후의 피연마물에 대해서 26 nm 이하의 파티클 사이즈를 측정한 경우에 검출되는 미소한 결함을 충분히 저감할 수 있으며, 또한 그 피연마물 표면의 평탄성도 우수한 연마 패드 및 그의 제조 방법을 제공할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 연마 패드의 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 연마 패드의 다른 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다.
도 3은 피연마물의 미소 결함을 평가하는 장치에 의해서 얻어진 미소 결함의 화상이다.
이하 필요에 따라서 도면을 참조하면서 본 발명을 실시하기 위한 형태(이하, 단순히 「본 실시형태」라고 한다)에 관해서 상세히 설명하지만, 본 발명은 하기 본 실시형태에 한정되는 것이 아니다. 본 발명은 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능하다. 또, 도면 중, 동일 요소에는 동일 부호를 부여하는 것으로 하고, 중복되는 설명은 생략한다. 또한, 상하좌우 등의 위치 관계는, 특별히 양해를 구하지 않는 한, 도면에 도시하는 위치 관계에 기초하는 것으로 한다. 또한, 도면의 치수 비율은 도시하는 비율에 한정되는 것이 아니다.
도 1은 본 실시형태의 연마 패드의 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다. 연마 패드(100)는, 연마층(110)과 중간층(120)과 경질층(130)과 쿠션층(140)을 이 순서로 적층하여 구비하는 것이다. 연마층(110)은, 연마 패드(100)에 의해 피연마물을 연마할 때에, 피연마물과 직접 접촉하는 연마면(P)을 갖는다.
(연마층)
연마층(110)은, 매트릭스(112)와 그 매트릭스(112) 사이에 존재하는 복수의 구멍(114a)을 갖는 것으로, 소위 습식 성막법에 의해 형성된 것이다. 복수의 구멍(114a)은 도시하지 않지만 상호 연결된 소위 연속 기포 구조를 가지면 바람직하다. 후술하는 변형량 D을 원하는 수치 범위 내에 들어가게 한다는 관점에서, 연마층(110)은 습식 성막법에 의해 형성된 것이 바람직하지만, 연마층(110)의 형성 방법은 이것에 한정되지 않는다.
연마층(110)이 습식 성막법에 의해 형성된 것인 경우, 연마면(P) 측에, 복수의 치밀한 미세 구멍(114b)이 형성된 스킨층 영역을 갖고 있어도 좋다. 스킨층 영역의 표면(즉 연마면(P))은 개공을 갖고 있다. 구멍(114a) 및 미세 구멍(114b)의 입체 형상은 특별히 한정되지 않고, 대략 구상(球狀), 세로로 긴(즉 연마층(110)의 두께 방향으로 긴) 추체상(錐體狀) 및 방추(紡錘) 형상 중 어느 하나 이상이라도 좋다. 연마 패드(100)가 슬러리를 유지하기 쉽고 연마 부스러기를 수용할 수 있다고 하는 관점에서, 구멍(114a) 및 미세 구멍(114b)의 입체 형상은, 도시하는 것 같은 세로로 긴 추체형 및 방추 형상이면 바람직하다.
또한, 구멍(114a) 및 미세 구멍(114b)의 적어도 일부는, 스킨층 영역을 경유하여 연마면(P)에 통하는 개공을 갖고 있다. 구멍(114a) 및 미세 구멍(114b)이 개공을 가짐으로써, 화학적 기계적 연마법에 의한 연마 가공 시에 이용되는 슬러리를, 보다 효율적으로 받아들여 유지할 수 있다. 구멍(114a) 및 미세 구멍(114b)에 유지된 슬러리는, 피연마물의 연마 패드(100)에의 압박에 의해, 상기 개공으로부터 배출되어, 피연마물과 연마 패드(100) 사이에 공급된다. 이와 같이 구멍(114a) 및 미세 구멍(114b)이 개공을 가짐으로써, 연마 대상이 되는 피연마물이 존재할 때에 슬러리를 연마면(P) 상에 공급할 수 있기 때문에, 슬러리를 보다 효율적으로 소비하는 것이 가능하게 된다. 구멍(114a) 및 미세 구멍(114b)이 형성되어 있는 것은, 연마층(110)을 절단하여 나타나는 단면을 주사형 전자현미경에 의해 관찰함으로써 확인할 수 있다.
연마면(P)에 통하는 개공의 평균 개공 직경은 10∼50 ㎛면 바람직하고, 20∼35 ㎛면 보다 바람직하다. 평균 개공 직경이 10 ㎛ 이상임으로써, 슬러리를 보다 균일하게 공급할 수 있게 되어 연마 레이트 및 표면 평탄성을 더욱 향상시킬 수 있고, 50 ㎛ 이하임으로써, 피연마물 표면의 헤이즈를 포함하는 미소 결함을 더욱 저감할 수 있다. 평균 개공 직경은, 예컨대, 매트릭스(112)에 있어서의 수지(이하, 「매트릭스 수지」라고 한다), 성막 안정제 및 발포 형성제의 종류나 배합비, 기포 형성 공정에 있어서의 제반 조건 등이나 스킨층의 연삭량에 의해 제어할 수 있다. 또한, 연마층(110)의 평균 개공 직경은 하기와 같은 식으로 측정된다. 즉, 우선 연마층(110)의 연마면(P)의 임의로 선택한 1.0 mm×1.4 mm의 직사각형 영역을, 레이저 현미경(예컨대 KEYENCE사 제조 상품명 「VK-X105」)으로 200배로 확대하여 관찰하여, 그 화상을 얻는다. 이어서, 얻어진 화상을 화상 해석 소프트(예컨대 미타니쇼지가부시키가이샤 제조 상품명 「WinRoof」)에 의해 2진화 처리함으로써, 개공과 그 이외의 부분을 구별한다. 그리고, 구별한 각각의 개공의 면적으로부터 원 상당 직경, 즉 개공이 진원이라고 가정하여 개공 직경을 산출한다. 그리고, 각각의 개공의 개공 직경을 상가 평균하여 평균 개공 직경(㎛)으로 한다. 평균 개공 직경은, 연마면(P)의 적어도 일부가 상기 범위 내이면 바람직하고, 전체에 걸쳐 상기 범위 내이면 보다 바람직하다.
연마층(110)은, 매트릭스(112)에 있어서, 매트릭스 수지를 가장 많이 포함하는 조성인 것이 바람직하다. 예컨대, 연마층(110)은, 그 전체량에 대하여, 매트릭스 수지를 70∼100 질량% 포함하는 것이라도 좋다. 연마층(110)은, 그 전체량에 대하여, 매트릭스 수지를 보다 바람직하게는 70∼90 질량% 포함하고, 더욱 바람직하게는 75∼90 질량% 포함한다.
매트릭스 수지로서는, 예컨대, 폴리우레탄 수지, 폴리술폰 수지 및 폴리이미드 수지를 들 수 있다. 이들은 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합시켜 이용되며, 종래의 연마 패드의 수지 시트 부분에 이용되는 것이라도 좋다. 이들 중에서는, 본 발명의 목적을 한층 더 유효하고 또 확실하게 달성한다는 관점에서, 폴리우레탄 수지가 바람직하고, 매트릭스 수지 중에 폴리우레탄 수지를 50 질량% 이상 포함하는 것이 바람직하고, 80 질량% 이상 포함하는 것이 보다 바람직하고, 90 질량% 이상 포함하는 것이 더욱 바람직하고, 95 질량% 이상 포함하는 것이 특히 바람직하다.
폴리우레탄 수지로서는, 예컨대, 폴리에스테르계 폴리우레탄 수지, 폴리에테르계 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르-에테르계 폴리우레탄 수지 및 폴리카보네이트계 폴리우레탄 수지를 들 수 있고, 이들은 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합시켜 이용된다. 이들 중에서는, 내가수분해성이 우수하다는 관점에서, 폴리에테르계 폴리우레탄 수지가 바람직하다.
폴리우레탄 수지는 통상의 방법에 의해 합성하여도 좋고, 시판 제품을 입수하여도 좋다. 시판 제품으로서는, 예컨대, 크리스본(DIC(주) 제조 상품명), 삼프렌(산요가세이고교(주) 제조 상품명) 및 레자민(다이니치세이카고교(주) 제조 상품명)을 들 수 있다.
폴리술폰 수지는, 통상의 방법에 의해 합성여도 좋고, 시판 제품을 입수하여도 좋다. 시판 제품으로서는, 예컨대, 유델(솔베이아드반스트폴리마즈(주) 제조 상품명)을 들 수 있다.
폴리이미드 수지는, 통상의 방법에 의해 합성하여도 좋고, 시판 제품을 입수하여도 좋다. 시판 제품으로서는, 예컨대, 오우람(미쓰이카가쿠(주) 제조 상품명)을 들 수 있다.
연마층(110)은, 매트릭스 수지 이외에, 연마 패드에 있어서의 연마층에 통상 이용되는 재료를 1종 또는 2종 이상 포함하여도 좋다. 그와 같은 재료로서는, 예컨대, 카본 블랙 등의 안료, 분자량 5000 이하의 논이온계 계면활성제 등의 성막 안정제 및 분자량 5000 이하의 음이온계 계면활성제 등의 발포 형성제를 들 수 있다. 이들 임의로 이용되는 재료는, 구멍(114a) 및 미세 구멍(114b)의 크기나 개수, 형상을 제어하는 데에 본 발명의 과제 해결을 저해하지 않는 범위에서 이용되어도 좋다. 성막 안정제는 슬러리를 응집시키거나 변성시키거나 하기 때문에, 이용하지 않거나 혹은 최종적으로 연마층(110)으로부터 제거하는 것이 바람직하다. 나아가서는, 연마층(110)의 제조 과정에서 이용된 용매 등의 각종 재료가, 본 발명의 과제 해결을 저해하지 않는 범위에서 연마층(110) 내에 잔존하고 있어도 좋다.
연마층(110)을 구성하는 수지의 100% 모듈러스는, 8∼25 MPa이면 바람직하고, 9∼23 MPa이면 보다 바람직하고, 10∼20 MPa이면 더욱 바람직하다. 이 100% 모듈러스가 8 MPa 이상임으로써, 연마 레이트를 보다 충분히 확보할 수 있고, 25 MPa 이하임으로써, 피연마물의 미소 결함을 더욱 억제할 수 있다. 또한, 100% 모듈러스는, 실온 23±2℃의 환경 하에 있어서, 측정 대상이 되는 층과 동일한 재료를 이용한 무발포의 시트(시험편)를 100% 늘렸을 때, 즉 원래 길이의 2배로 늘렸을 때의 인장력을 시험편의 초기 단면적으로 나눈 값이다.
연마층(110)의 변형량 D은, 15∼106 ㎛면 바람직하고, 18∼53 ㎛면 보다 바람직하다. 각 층의 변형량 D 및 후술하는 변형량 C은, 그 층의 부드러움을 나타내는 지표의 하나라고 생각된다. 연마층(110)의 변형량 D이 15 ㎛ 이상임으로써, 연마 부스러기나 지립이 적절히 연마층(110)에 밀려 들어가기 때문에, 피연마물의 미소 결함을 더욱 억제할 수 있다. 또한, 연마층(110)의 변형량 D이 106 ㎛ 이하임으로써, 피연마물에 있어서의 피연마면의 글로벌 평탄성 및 외주 처짐과 같은 표면 평탄성을 더욱 향상시킬 수 있다. 또, 본 명세서에 있어서, 각 층의 변형량 D은 하기와 같은 식으로 측정된다. 즉 우선, 각 층의 각각에 관해서, 하기 실시예에 기재한 방법에 준하여 압축율을 측정한다. 이어서, 압축율에 각 층의 두께를 곱함으로써 변형량이 구해진다. 결과적으로, 변형량 D=t0-t1이 된다. 또, 각 층의 두께는 10 cm×10 cm의 직사각형 시료에 있어서, 각 코너 부분과 중앙의 합계 5 점에서 측정한 두께의 상가 평균이다.
연마층(110)의 두께는 0.20∼0.70 mm면 바람직하고, 0.30∼0.60 mm면 보다 바람직하고, 0.40∼0.50 mm면 더욱 바람직하다. 두께가 0.20 mm 이상임으로써, 피연마물의 미소 결함을 더욱 억제할 수 있고, 0.70 mm 이하임으로써, 연마 가공에 의한 피연마물의 외주 처짐을 방지할 수 있다.
연마층(110)에 있어서, 두께에 대한 변형량 D의 비율은, 0.021∼0.53이면 바람직하고, 0.030∼0.18이면 보다 바람직하고, 0.035∼0.11이면 더욱 바람직하고, 0.038∼0.075이면 특히 바람직하고, 0.045∼0.065이면 매우 바람직하다. 이 비율이 0.021 이상임으로써, 피연마물의 미소 결함을 더욱 억제할 수 있고, 0.53 이하임으로써, 피연마면의 표면 평탄성을 더욱 향상시킬 수 있다.
연마층(110)의 압축율은, 3.0∼15%면 바람직하고, 4.0∼13%면 보다 바람직하다. 압축율이 상기 범위 내에 있음으로써, 연마 패드(100)가, 연마 가공 시에 피연마물 상에 존재하는 슬러리나 연마 부스러기를, 적절히 닦아내어 제거할 수 있다. 따라서, 특히 연마 부스러기나 슬러리의 응집물에 기인한 미소 결함을 더욱 억제할 수 있게 된다. 압축율은, 예컨대, 연마층(110) 내의 구멍(114a) 및 미세 구멍(114b)의 크기나 수를 조정함으로써 제어할 수 있다. 압축율은 하기 실시예에 기재한 방법에 준하여 측정된다.
연마층(110)의 압축 탄성율은, 50∼100%면 바람직하고, 70∼100%면 보다 바람직하다. 압축 탄성율이 상기 범위 내에 있음으로써, 피연마물의 미소 결함을 보다 저감할 수 있다. 압축 탄성율은, 예컨대, 연마층(110)에 이용하는 매트릭스 수지의 종류나 조성, 및/또는 발포 구조(구멍(114a) 및 미세 구멍(114b)의 형상이나 수)를 조정함으로써 제어할 수 있다. 압축 탄성율은 하기 실시예에 기재한 방법에 준하여 측정된다.
연마층(110)의 밀도(부피 밀도)는, 0.10∼0.30 g/㎤면 바람직하고, 0.13∼0.25 g/㎤면 보다 바람직하다. 밀도가 0.10 g/㎤ 이상임으로써, 연마층(110)이 지립을 완전히 매몰시키는 것을 보다 억제할 수 있기 때문에, 연마 레이트를 더욱 높일 수 있다. 한편, 밀도가 0.30 g/㎤ 이하임으로써, 연마면에 매립되지 않는 지립에 의한 피연마물에의 스크래치 부여를 보다 유효하고 또 확실하게 방지할 수 있어, 피연마물의 미소 결함을 보다 저감할 수 있다. 각 층의 밀도는, 소정의 치수로 잘라낸 각 층을 시험편으로 하여, 그 시험편의 25℃에 있어서의 질량과 치수(체적)로부터 구할 수 있다.
연마층(110)은, 그 듀로미터 경도(타입 A)가 15∼50°면 바람직하고, 20∼40°면 보다 바람직하다. 듀로미터 경도가 15° 이상임으로써, 연마 레이트를 더욱 높일 수 있음과 더불어, 연마 가공 후의 피연마물에 있어서의 피연마면의 글로벌 평탄성을 더욱 향상시킬 수 있고, 40° 이하임으로써, 피연마물의 미소 결함을 보다 저감할 수 있다. 듀로미터 경도(타입 A)는, 25℃에 있어서의 것이며, 일본공업규격(JIS K 6253)에 준거하여 측정된다. 보다 자세하게는, 치수가 30 mm×30 mm인 시료에 관해서, JIS K 7311에 따라서, 쇼어 A 듀로미터를 이용하여 측정된다.
연마층(110)은, 그 연마면(P)에 홈(도시하지 않는다)이 형성되어 있어도 좋다. 홈을 형성함으로써, 지립을 보다 유효하고 또 확실하게 연마면(P) 상에 공급하거나 연마면(P) 상에서 배출하거나 함으로써, 연마 레이트를 더욱 높일 수 있다. 또한, 홈을 형성함으로써, 연마 가공 시에 발생하는 연마 부스러기를 보다 확실하게 배출함으로써, 스크래치나 미소 결함을 보다 저감할 수 있다. 홈의 평면 형상으로서는, 예컨대, 나선형, 동심원형, 방사상 및 격자상을 들 수 있으며, 이들 중 2종 이상을 조합시킨 것이라도 좋다. 또한, 홈의 단면 형상은, V자형이라도 좋고, 혹은 직사각형, U자형 또는 반원형이라도 좋다. 홈은, 통상의 절삭 가공 등에 의해, 원하는 패턴 및 형상으로 용이하게 형성할 수 있다.
(중간층)
중간층(120)은, 연마층(110)의 피연마물에의 추종성, 특히 비교적 작은 영역에서의 추종성을 더욱 향상시키기 위해서 설치되는 층이다. 중간층(120)은, 매트릭스(122)와 그 매트릭스(122) 사이에 존재하는 복수의 구멍(124a)을 갖는 것으로, 소위 습식 성막법에 의해 형성된 것이다. 후술하는 변형량 D을 원하는 수치 범위 내에 들어가게 한다는 관점에서, 중간층(120)은 습식 성막법에 의해 형성된 것이 바람직하지만, 중간층(120)의 형성 방법은 이것에 한정되지 않는다.
중간층(120)이 습식 성막법에 의해 형성된 것인 경우, 중간층(120)의 연마층(110) 측 또는 경질층(130) 측 중 어느 쪽에 복수의 치밀한 미세 구멍(124b)이 형성된 스킨층 영역을 갖고 있어도 좋다. 도 1에서는 연마층(110) 측에 스킨층 영역을 갖고 있다. 스킨층의 표면은 마이크로의 평탄성을 갖고 있다. 구멍(124a) 및 미세 구멍(124b)의 입체 형상은 특별히 한정되지 않고, 대략 구상, 세로로 긴(즉 중간층(120)의 두께 방향으로 긴) 추체형 및 방추 형상 중 어느 하나 이상이라도 좋다. 연마층(110)의 피연마물에의 추종성을 더욱 높인다는 관점에서, 구멍(124a) 및 미세 구멍(124b)의 입체 형상은, 도시하는 것과 같은 세로로 긴 추체형 및 방추 형상이면 바람직하다.
또한, 구멍(124a) 및 미세 구멍(124b)의 적어도 일부는 개공을 갖고 있어도 좋다. 추가로, 중간층(120)에 버핑(buffing)을 실시하여 그 두께의 균일화를 도모함으로써 연마층(110)의 추종성을 더욱 높일 수 있다. 구멍(124a) 및 미세 구멍(124b)이 형성되어 있는 것은, 중간층(120)을 절단하여 나타나는 단면을 주사형 전자현미경에 의해 관찰함으로써 확인할 수 있다. 여기서 「버핑」이란, 층을 성막했을 때에 형성된 두께 얼룩을 해소하거나, 층을 목표 두께로 조정하거나 하기 위해서, 그 층의 표면을 연삭하는 것이다.
중간층(120)은, 매트릭스(122)에 있어서, 매트릭스 수지를 가장 많이 포함하는 조성인 것이 바람직하다. 예컨대, 중간층(120)은, 그 전체량에 대하여, 매트릭스 수지를 70∼100 질량% 포함하는 것이라도 좋다. 중간층(120)은, 그 전체량에 대하여, 매트릭스 수지를 보다 바람직하게는 70∼90 질량% 포함하고, 더욱 바람직하게는 75∼90 질량% 포함한다.
매트릭스 수지로서는, 예컨대, 폴리우레탄 수지, 폴리술폰 수지 및 폴리이미드 수지를 들 수 있다. 이들은 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합시켜 이용되며, 종래의 연마 패드의 수지 시트 부분에 이용되는 것이라도 좋다. 이들 중에서는, 본 발명의 목적을 한층 더 유효하고 또 확실하게 달성한다는 관점에서, 폴리우레탄 수지가 바람직하며, 매트릭스 수지 중에 폴리우레탄 수지를 50 질량% 이상 포함하는 것이 바람직하고, 80 질량% 이상 포함하는 것이 보다 바람직하고, 90 질량% 이상 포함하는 것이 더욱 바람직하고, 95 질량% 이상 포함하는 것이 특히 바람직하다.
폴리우레탄 수지로서는, 예컨대, 폴리에스테르계 폴리우레탄 수지, 폴리에테르계 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르-에테르계 폴리우레탄 수지 및 폴리카보네이트계 폴리우레탄 수지를 들 수 있으며, 이들은 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합시켜 이용된다. 이들 중에서는, 내가수분해성이 우수한 본 발명의 목적을 보다 유효하고 또 확실하게 발휘한다는 관점에서, 폴리에테르계 폴리우레탄 수지가 바람직하다.
폴리우레탄 수지는, 통상의 방법에 의해 합성하여도 좋고, 시판 제품을 입수하여도 좋다. 시판 제품으로서는, 예컨대, 크리스본(DIC(주) 제조 상품명), 삼프렌(산요가세이고교(주) 제조 상품명) 및 레자민(다이니치세이카고교(주) 제조 상품명)을 들 수 있다.
폴리술폰 수지는, 통상의 방법에 의해 합성하여도 좋고, 시판 제품을 입수하여도 좋다. 시판 제품으로서는, 예컨대, 유델(솔베이아드반스트폴리마즈(주) 제조 상품명)을 들 수 있다.
폴리이미드 수지는, 통상의 방법에 의해 합성하여도 좋고, 시판 제품을 입수하여도 좋다. 시판 제품으로서는, 예컨대, 오우람(미쓰이카가쿠(주) 제조 상품명)을 들 수 있다.
중간층(120)은, 매트릭스 수지 이외에, 연마 패드에 있어서의 연마층에 통상 이용되는 재료, 예컨대, 카본 블랙 등의 안료, 성막 안정제 및 발포 형성제의 1종 또는 2종 이상을 포함하여도 좋다. 이들 임의로 이용되는 재료는, 구멍(124a) 및 미세 구멍(124b)의 크기나 개수, 형상을 제어하는 데에 이용되어도 좋다. 나아가서는, 중간층(120)의 제조 과정에서 이용된 용매 등의 각종 재료가, 본 발명의 과제 해결을 저해하지 않는 범위에서 중간층(120) 내에 잔존하고 있어도 좋다.
중간층(120)을 구성하는 수지의 100% 모듈러스는, 4∼20 MPa이면 바람직하고, 5∼18 MPa이면 보다 바람직하고, 6∼15 MPa이면 더욱 바람직하다. 이 100% 모듈러스가 4 MPa 이상임으로써, 피연마물의 글로벌 평탄성을 더욱 양호하게 확보할 수 있고, 20 MPa 이하임으로써, 연마층(110)의 피연마물에의 추종성을 한층 더 높여, 피연마물의 미소 결함을 더욱 억제할 수 있다. 또한, 같은 관점에서, 중간층(120)을 구성하는 수지의 100% 모듈러스는, 연마층(110)을 구성하는 수지의 100% 모듈러스 이하인 것이 바람직하고, 연마층(110)을 구성하는 수지의 100% 모듈러스보다 작은 것이 보다 바람직하고, 연마층(110)을 구성하는 수지의 100% 모듈러스보다도 5 MPa 이상 작은 것이 더욱 바람직하다.
중간층(120)의 변형량 C은 연마층(110)의 변형량 C보다 큰 것이다. 이에 따라, 중간층(120)이 연마층(110)의 피연마물에의 추종성을 충분히 보조할 수 있기 때문에, 미소 결함을 저감하는 것이 가능하게 된다. 또, 본 명세서에 있어서, 각 층에서의 변형량 C의 대소는 하기와 같은 식으로 판단된다. 즉, 연마 패드를 그 두께 방향(각 층의 적층 방향)으로, 압축 시험기로 1 kgf/㎠의 하중으로 전체적으로 압축했을 때에, 연마 패드에 구비할 수 있는 각 층의 압축 전후에 있어서의 단면을 현미경 등으로 촬영하고, 그 화상으로부터의 길이 측정에 의해 두께를 측정하여, 압축 전후에 있어서의 각 층의 두께의 차를 변형량 C으로서 도출한다. 이 때의 각 층의 변형량 C을 비교함으로써, 변형량 C의 대소를 판단할 수 있다.
변형량 C의 대소 관계와 같은 관점에서, 중간층(120)의 변형량 D은, 연마층(110)의 변형량 D보다 큰 것이면 바람직하다. 또한, 이 변형량 D은, 20∼300 ㎛면 바람직하고, 30∼250 ㎛면 보다 바람직하다. 변형량 D이 20 ㎛ 이상임으로써, 연마층(110)의 추종성을 보다 높여 피연마물의 미소 결함을 더욱 억제할 수 있고, 300 ㎛ 이하임으로써, 피연마물에 있어서의 피연마면의 글로벌 평탄성을 더욱 향상시킬 수 있다. 같은 관점에서, 중간층(120)의 변형량 D과 연마층(110)의 변형량 D의 차는 5∼100 ㎛인 것이 바람직하다.
중간층(120)의 두께는, 0.20∼0.60 mm면 바람직하고, 0.30∼0.50 mm면 보다 바람직하고, 0.35∼0.45 mm면 더욱 바람직하다. 두께가 0.20 mm 이상임으로써, 피연마물의 미소 결함을 더욱 억제할 수 있고, 0.60 mm 이하임으로써, 연마 가공에 의해 피연마물에 외주 처짐이 생기는 것을 보다 유효하고 또 확실하게 방지할 수 있다. 같은 관점에서, 중간층(120)의 두께는, 연마층(110)의 두께 이하인 것이 바람직하고, 연마층(110)의 두께보다도 얇은 것이 보다 바람직하고, 연마층(110)의 두께보다도 0.10 ㎛ 이상 얇은 두께인 것이 더욱 바람직하다.
중간층(120)에 있어서, 두께에 대한 변형량 D의 비율은, 0.033∼1.5이면 바람직하고, 0.060∼0.83이면 보다 바람직하고, 0.067∼0.71이면 더욱 바람직하다. 이 비율이 0.033 이상임으로써, 연마층(110)의 추종성을 보다 높여 피연마물의 미소 결함을 더욱 억제할 수 있고, 1.5 이하임으로써, 피연마물에 있어서의 피연마면의 글로벌 평탄성을 더욱 향상시킬 수 있다.
중간층(120)의 압축율은 10∼60%면 바람직하다. 또한, 중간층(120)의 압축율은, 연마층(110)의 압축율보다도 높은 것이 바람직하다. 이에 따라, 본 실시형태에 의한 작용 효과를 보다 유효하고 또 확실하게 발휘할 수 있다. 또한, 중간층(120)의 압축 탄성율은 60∼100%면 바람직하고, 70∼100%면 보다 바람직하다. 또한, 중간층(120)의 압축 탄성율은, 연마층(110)의 압축 탄성율 이상이면 바람직하고, 그보다도 높은 것이 보다 바람직하다. 이에 따라, 피연마물의 미소 결함을 보다 저감할 수 있다.
또한, 중간층(120)의 밀도(부피 밀도)는 0.13∼0.33 g/㎤면 바람직하고, 0.16∼0.28 g/㎤면 보다 바람직하다. 또한, 중간층(120)의 밀도는, 연마층(110)의 밀도이상이면 바람직하고, 연마층(110)의 밀도보다도 높은 것이 보다 바람직하다. 이에 따라, 본 실시형태에 의한 작용 효과를 보다 유효하고 또 확실하게 발휘할 수 있다.
중간층(120)은, 그 듀로미터 경도(타입 A)가 5∼38°면 바람직하고, 10∼35°면 보다 바람직하다. 듀로미터 경도가 5° 이상임으로써, 연마 레이트를 더욱 높일 수 있음과 더불어, 연마 가공 후의 피연마물에 있어서의 피연마면의 글로벌 평탄성을 더욱 향상시킬 수 있고, 38° 이하임으로써, 피연마물의 미소 결함을 보다 저감할 수 있다. 같은 관점에서, 중간층(120)의 듀로미터 경도(타입 A)는, 연마층(110)의 것보다도 낮은 것이 바람직하고, 연마층(110)의 것보다도 5° 이상 낮은 것이 보다 바람직하다.
(경질층)
경질층(130)은, 연마 가공 후의 피연마물의 글로벌 평탄성을 높게 유지하기 위해서 설치되는 층이다. 경질층(130)은, 4개의 층(연마층(110), 중간층(120), 경질층(130) 및 쿠션층(140)) 중에서 변형량 C가 가장 작은 것이며, 그것을 구성하는 재료로서는, 예컨대, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 염화비닐 수지 및 폴리에틸렌 수지 등의 경질의 수지, 금속 산화물 등의 세라믹, 유리, 유리 에폭시 등의 FRP 및 금속 등을 들 수 있다. 또한, 경질층(130)을 구성하는 재료는, 경질층(130)의 두께 균일성이 높고, 접착면의 평활성이 높은 것이면 바람직하며, 그와 같은 관점에서, 경질층(130)을 구성하는 재료는, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 염화비닐 수지 및 폴리에틸렌 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 수지를 함유하는 것이 바람직하고, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지를 함유하는 것이 보다 바람직하다.
경질층(130)의 변형량 C은 연마층(110)의 변형량 C보다 작은 것이다. 이에 따라, 연마 가공 후의 피연마물의 글로벌 평탄성을 높게 유지하는 것이 가능하게 된다. 같은 관점에서, 경질층(130)의 변형량 D은, 연마층(110)의 변형량 D보다 작은 것이면 바람직하다. 이 변형량 D은, 피연마물의 글로벌 평탄성 및 외주 처짐과 같은 표면 평탄성을 보다 높게 유지하기 위해서, 10 ㎛ 이하이면 바람직하고, 6.0 ㎛ 이하이면 보다 바람직하다. 경질층(130)의 변형량 D의 하한은 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 변형량 D이 0.0 ㎛ 이상이라도 좋고, 1.0 ㎛ 이상이라도 좋다.
경질층(130)의 두께는, 0.10∼0.50 mm면 바람직하고, 0.15∼0.40 mm면 보다 바람직하다. 두께가 0.10 mm 이상임으로써, 피연마물의 글로벌 평탄성 및 외주 처짐과 같은 표면 평탄성을 한층 더 높게 유지할 수 있고, 0.50 mm 이하임으로써, 연마 패드(100)의 제조 비용을 억제할 수 있다. 같은 관점에서, 경질층(130)의 두께는, 중간층(120)의 두께 이하인 것이 바람직하고, 중간층(120)의 두께보다도 얇은 것이 보다 바람직하고, 중간층(120)의 두께보다도 0.10 mm 이상 얇은 두께인 것이 더욱 바람직하다.
경질층(130)에 있어서, 두께에 대한 변형량 D의 비율은, 0∼0.10이면 바람직하고, 0.0025∼0.040이면 보다 바람직하다. 이 비율이 0.040 이하임으로써, 피연마물의 글로벌 평탄성 및 외주 처짐 방지와 같은 표면 평탄성을 보다 높게 유지할 수 있다.
경질층(130)의 압축율은, 피연마물의 글로벌 평탄성 및 외주 처짐과 같은 표면 평탄성을 보다 높인다는 관점에서, 연마층(110) 및 중간층(120)보다 작은 것이 바람직하고, 구체적으로는 5.0% 이하가 바람직하고, 3.0% 이하가 보다 바람직하다. 경질층(130)의 압축율의 하한은 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 압축율이 0.0% 이상이라도 좋고, 0.5%라도 좋다.
경질층(130)은, 피연마물의 글로벌 평탄성 및 외주 처짐과 같은 표면 평탄성을보다 높인다는 관점에서, 그 듀로미터 경도(타입 A)가 연마층(110) 및 중간층(120)보다 큰 것이 바람직하고, 구체적으로는 50° 이상이면 바람직하고, 70° 이상이면 보다 바람직하다. 경질층(130)의 듀로미터 경도의 상한은 특별히 한정되지 않으며, 예컨대, 듀로미터 경도가 100°라도 좋다.
(쿠션층)
쿠션층(140)은, 연마층(110)의 피연마물에의 추종성, 특히 비교적 큰 영역에서의 추종성을 더욱 향상시킴으로써, 연마 가공 후의 피연마물의 글로벌 평탄성을 더욱 높이기 위해서 설치되는 층이다. 중간층(120)이, 비교적 작은 영역에서의 추종성을 향상시키는 데 대하여, 쿠션층(140)이, 비교적 큰 영역에서의 추종성을 향상시키는 것은, 쿠션층(140) 쪽이 중간층(120)보다도 연마층(110)에 대하여 먼 위치에 설치되는 것, 및 쿠션층(140)과 연마층(110) 사이에, 변형량 C가 가장 작은 경질층(130)이 설치되는 것 때문이라고 생각된다. 단, 요인은 이것에 한정되지 않는다.
쿠션층(140)은, 매트릭스(142)와 그 매트릭스(142) 사이에 존재하는 복수의 구멍(144a)를 갖는 것이며, 소위 습식 성막법에 의해 형성된 것이다. 후술하는 변형량 D을 원하는 수치 범위 내에 들어가게 한다는 관점에서, 쿠션층(140)은, 습식 성막법에 의해 형성된 것이 바람직하지만, 쿠션층(140)의 형성 방법은 이것에 한정되지 않는다.
쿠션층(140)이 습식 성막법에 의해 형성된 것인 경우, 쿠션층(140)의 경질층(130) 측 또는 그것과는 반대측 중 어느 쪽에 복수의 치밀한 미세 구멍(144b)이 형성된 스킨층 영역을 갖고 있어도 좋다. 도 1에서는 경질층(130) 측에 스킨층 영역을 갖고 있다. 스킨층 영역의 표면은 개공을 갖고 있다. 구멍(144a) 및 미세 구멍(144b)의 입체 형상은 특별히 한정되지 않고 대략 구상, 세로로 긴(즉 쿠션층(140)의 두께 방향으로 긴) 추체형 및 방추 형상 중 어느 하나 이상이라도 좋다. 연마층(110)의 피연마물에의 추종성을 더욱 높인다는 관점에서, 구멍(144a) 및 미세 구멍(144b)의 입체 형상은, 도시하는 것과 같은 세로로 긴 추체형 및 방추 형상이면 바람직하다.
또, 구멍(144a) 및 미세 구멍(144b)의 적어도 일부는, 쿠션층(140)의 적어도 한쪽의 표면에 통하는 개공을 갖고 있어도 좋다. 또한, 쿠션층(140)에 버핑 등을 실시하여 그 두께의 한층 더 균일화를 도모함으로써, 쿠션층(140)에 의한 글로벌 평탄성을 높이는 효과가 더욱 유효하게 발휘된다. 구멍(144a) 및 미세 구멍(144b)이 형성되어 있는 것은, 쿠션층(140)을 절단하여 나타나는 단면을 주사형 전자현미경에 의해 관찰함으로써 확인할 수 있다.
쿠션층(140)은, 매트릭스(142)에 있어서, 매트릭스 수지를 가장 많이 포함하는 조성인 것이 바람직하다. 예컨대, 쿠션층(140)은, 그 전체량에 대하여, 매트릭스 수지를 70∼100 질량% 포함하는 것이라도 좋다. 쿠션층(140)은, 그 전체량에 대하여, 매트릭스 수지를 보다 바람직하게는 70∼90 질량% 포함하고, 더욱 바람직하게는 75∼90 질량% 포함한다.
매트릭스 수지로서는, 예컨대, 폴리우레탄 수지, 폴리술폰 수지 및 폴리이미드 수지를 들 수 있다. 이들은 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합시켜 이용되며, 종래의 연마 패드의 수지 시트 부분에 이용되는 것이라도 좋다. 이들 중에서는, 본 발명의 목적을 한층 더 유효하고 또 확실하게 달성한다는 관점에서, 폴리우레탄 수지가 바람직하며, 매트릭스 수지 중에 폴리우레탄 수지를 50 질량% 이상 포함하는 것이 바람직하고, 80 질량% 이상 포함하는 것이 보다 바람직하고, 90 질량% 이상 포함하는 것이 더욱 바람직하고, 95 질량% 이상 포함하는 것이 특히 바람직하다.
폴리우레탄 수지로서는, 예컨대, 폴리에스테르계 폴리우레탄 수지, 폴리에테르계 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르-에테르계 폴리우레탄 수지 및 폴리카보네이트계 폴리우레탄 수지를 들 수 있고, 이들은 1종을 단독으로 또는 2종 이상을 조합시켜 이용된다. 이들 중에서는, 구멍의 제어 및 기계적 특성이 보다 우수하다는 관점에서, 폴리에스테르계 폴리우레탄 수지가 바람직하다.
폴리우레탄 수지는, 통상의 방법에 의해 합성하여도 좋고, 시판 제품을 입수하여도 좋다. 시판 제품으로서는, 예컨대, 크리스본(DIC(주) 제조 상품명), 삼프렌(산요가세이고교(주) 제조 상품명) 및 레자민(다이니치세이카고교(주) 제조 상품명)을 들 수 있다.
폴리술폰 수지는, 통상의 방법에 의해 합성하여도 좋고, 시판 제품을 입수하여도 좋다. 시판 제품으로서는, 예컨대, 유델(솔베이아드반스트폴리마즈(주) 제조 상품명)을 들 수 있다.
폴리이미드 수지는, 통상의 방법에 의해 합성하여도 좋고, 시판 제품을 입수하여도 좋다. 시판 제품으로서는, 예컨대, 오우람(미쓰이카가쿠(주) 제조 상품명)을 들 수 있다.
쿠션층(140)은, 매트릭스 수지 이외에, 연마 패드에 있어서의 연마층에 통상 이용되는 재료, 예컨대, 카본 블랙 등의 안료, 성막 안정제 및 발포 형성제의 1종 또는 2종 이상을 포함하여도 좋다. 이들 임의로 이용되는 재료는, 구멍(144a) 및 미세 구멍(144b)의 크기나 개수, 형상을 제어하는 데에 이용되어도 좋다. 나아가서는, 쿠션층(140)의 제조 과정에서 이용된 용매 등의 각종 재료가, 본 발명의 과제 해결을 저해하지 않는 범위에서 쿠션층(140) 내에 잔존하고 있어도 좋다.
쿠션층(140)을 구성하는 수지의 100% 모듈러스는, 3∼20 MPa이면 바람직하고, 6∼20 MPa이면 더욱 바람직하다. 이 100% 모듈러스가 3 MPa 이상임으로써, 연마층(110)의 피연마물에의 외주 처짐을 쿠션층(140)에 의해서 저감할 수 있고, 20 MPa 이하임으로써, 연마층(110)의 피연마물에의 추종성을 쿠션층(140)에 의해서 글로벌 평탄성을 더욱 높임과 더불어 미소 결함을 더욱 저감할 수 있다. 또한, 같은 관점에서, 쿠션층(140)을 구성하는 수지의 100% 모듈러스는, 연마층(110) 및 중간층(120)을 구성하는 수지의 100% 모듈러스 이하인 것이 바람직하고, 연마층(110) 및 중간층(120)을 구성하는 수지의 100% 모듈러스보다 작은 것이 보다 바람직하다.
쿠션층(140)의 변형량 C은 중간층(120)의 변형량 C보다 큰 것이다. 이에 따라, 연마층(110)의 피연마물에의 추종성, 특히 비교적 큰 영역에서의 추종성을 더욱 향상시킬 수 있고, 연마 가공 후의 피연마물의 글로벌 평탄성을 더욱 높이는 것이 가능하게 된다. 같은 관점에서, 쿠션층(140)의 변형량 D은, 중간층(120)의 변형량 D보다 큰 것이면 바람직하다. 이 변형예 D는, 55∼650 ㎛면 바람직하고, 100∼600 ㎛면 보다 바람직하고, 300∼550 ㎛면 더욱 바람직하다. 변형량 D을 이 범위 내에 들어가게 함으로써, 연마층(110)의 추종성을 보다 높여 피연마면의 글로벌 평탄성을 더욱 향상시킬 수 있다. 같은 관점에서, 쿠션층(140)의 변형량 D과 중간층(120)의 변형량 D의 차는 200∼300 ㎛인 것이 바람직하다.
쿠션층(140)의 두께는 0.40∼1.3 mm면 바람직하고, 0.50∼1.0 mm면 보다 바람직하다. 두께가 0.40 mm 이상임으로써, 피연마물의 미소 결함을 더욱 억제할 수 있고, 1.3 mm 이하, 더욱 바람직하게는 1.0 mm 이하임으로써, 연마 가공에 의해 피연마물에 롤 오프(외주 처짐)가 생기는 것을 보다 유효하고 또 확실하게 방지할 수 있다. 같은 관점에서, 쿠션층(140)의 두께는, 연마층(110)의 두께 이상인 것이 바람직하고, 연마층(110)의 두께보다도 두꺼운 것이 보다 바람직하고, 연마층(110)의 두께보다도 0.20 mm 이상 두꺼운 것이 더욱 바람직하다.
쿠션층(140)에 있어서, 두께에 대한 변형량 D의 비율은, 0.042∼1.6이면 바람직하고, 0.10∼1.2이면 보다 바람직하고, 0.30∼1.1이면 더욱 바람직하고, 0.35∼0.58이면 특히 바람직하고, 0.40∼0.50이면 매우 바람직하다. 이 비율이 상기 범위에 있음으로써, 연마층(110)의 추종성을 보다 높여 피연마면의 글로벌 평탄성을 더욱 향상시킬 수 있다.
쿠션층(140)의 압축율은 5∼60%면 바람직하고, 20∼55%면 보다 바람직하고, 30∼50%면 더욱 바람직하다. 압축율이 5% 이상이면, 쿠션층에 의한 쿠션 효과를 보다 유효하게 발휘하기 때문에, 연마흔의 발생을 더욱 억제할 수 있음과 더불어, 연마 정반이 갖는 왜곡에 의한 영향을 완화할 수 있기 때문에, 글로벌 평탄성이 보다 양호한 것으로 된다. 또한, 압축율이 60% 이하이면, 외주 처짐을 더욱 억제할 수 있다. 또한, 쿠션층(140)의 압축율은, 연마층(110)의 압축율보다도 높은 것이 바람직하다. 이에 따라, 본 실시형태에 의한 작용 효과를 보다 유효하고 또 확실하게 발휘할 수 있다. 또한, 쿠션층(140)의 압축 탄성율은, 85∼100%면 바람직하고, 90∼100%면 보다 바람직하고, 95∼100%면 더욱 바람직하다. 또한, 쿠션층(140)의 압축 탄성율은, 연마층(110)의 압축 탄성율 이상이면 바람직하고, 그보다도 높은 것이 보다 바람직하다. 이에 따라, 피연마물의 글로벌 평탄성을 더욱 높일 수 있다.
더욱이, 쿠션층(140)의 밀도(부피 밀도)는 0.13∼0.50 g/㎤면 바람직하고, 0.15∼0.30 g/㎤면 보다 바람직하다. 또한, 쿠션층(140)의 밀도는, 연마층(110)의 밀도이상이면 바람직하고, 연마층(110)의 밀도보다도 높은 것이 보다 바람직하다. 이에 따라, 본 실시형태에 의한 작용 효과를 보다 유효하고 또 확실하게 발휘할 수 있다.
쿠션층(140)은, 그 듀로미터 경도(타입 A)가 3∼38°면 바람직하고, 5∼31°면 보다 바람직하다. 듀로미터 경도가 상기 범위 내에 있음으로써, 쿠션층(140)에 의한 피연마물의 글로벌 평탄성을 높이는 효과를 보다 유효하고 또 확실하게 발휘할 수 있다. 같은 관점에서, 쿠션층(140)의 듀로미터 경도(타입 A)는, 연마층(110)의 것보다도 낮은 것이 바람직하고, 연마층(110)의 것보다도 10° 이상 낮은 것이 보다 바람직하다.
상술한 각 층은, 통상의 방법에 의해 상호 접합 또는 접착시킬 수 있으며, 예컨대, 점착제를 갖춘 양면 테이프 등을 이용하여 상호 접합 또는 접착시킬 수 있다. 혹은, 각 층을 구성하는 재료 자체가 접착성이나 점착성을 갖는 경우는, 각 층끼리를 직접 접촉시킴으로써 접합 또는 접착시킬 수 있고, 또는 각 층을 구성하는 재료와 동일한 재료를 이용하여 접합 또는 접착시킬 수도 있다.
본 실시형태의 연마 패드(100)에 의하면, 연마층(110)을 구성하는 수지의 100% 모듈러스가 8∼25 MPa이고, 연마층(110)의 연마면(P)과는 반대쪽에, 변형량 C가 연마층(110)보다 큰 중간층(120)과, 변형량 C가 연마층(110)보다 작은 경질층(130)과, 변형량 C가 중간층(120)보다 큰 쿠션층(140)을, 연마층(110)에 가까운 쪽에서부터 이 순서로 적층하여 구비하는 것이다. 이에 따라, 특히 경질층(130)과 쿠션층(140)을 구비함으로써 피연마물에의 국소적인 압박을 피할 수 있고, 또한, 특히 중간층(120)을 구비함으로써 피연마물에의 연마층(110)의 비교적 작은 영역에 있어서의 추종성이 양호하게 된다. 또한 연마층(110)을 구성하는 수지의 100% 모듈러스가 8∼25 MPa인 것도 맞물려, 본 실시형태의 연마 패드(100)는, 피연마물의 미소 결함을 충분히 억제할 수 있음과 더불어, 피연마물에 있어서의 표면의 글로벌 평탄성을 우수한 것으로 할 수 있어, 높은 연마 레이트를 확보하는 것도 가능하게 된다.
본 실시형태의 연마 패드(100)에 의하면, 연마층(110)과 중간층(120)의 합계 두께(이들의 적층체의 두께)가 0.40 mm 이상 1.3 mm 이하인 것이 바람직하고, 0.70 mm 이상 1.0 mm 이하가 보다 바람직하다. 연마층(110)과 중간층(120)과의 적층체의 두께가 0.40 mm 이상임으로써, 피연마물의 미소 결함을 더욱 억제할 수 있고, 1.3 mm 이하임으로써, 연마 가공에 의해 피연마물에 롤 오프(외주 처짐)가 생기는 것을 보다 유효하고 또 확실하게 방지할 수 있다.
이어서, 본 실시형태의 연마 패드(100)의 제조 방법에 관해서 설명한다. 단, 제조 방법은 이것에 한정되지 않는다. 연마 패드(100)의 제조 방법은, 연마층(110)에 대하여, 연마면(P)과는 반대쪽에, 중간층(120)과 경질층(130)과 쿠션층(140)을, 연마층(110)에 가까운 쪽에서부터 이 순서로 적층하는 공정을 갖는 것이다. 연마 패드(100)의 제조 방법은, 연마층(110)을 형성하기 위한 시트(이하, 「제1 시트」라고 한다)와, 중간층(120)을 형성하기 위한 시트(이하, 「제2 시트」라고 한다)와, 경질층(130)을 형성하기 위한 시트(이하, 「제3 시트」라고 한다)와, 쿠션층(140)을 형성하기 위한 시트(이하, 「제4 시트」라고 한다)를 준비하는 공정을 갖더라도 좋다.
제1 시트, 제2 시트 및 제4 시트는 각각 따로따로 예컨대 다음과 같은 식으로 제작된다. 즉, 이들 시트는 소위 습식 성막법에 의해 형성되며, 구체적으로는, 수지와 용매와 필요에 따라서 그 밖의 재료를 포함하는 수지 용액을 조제하는 공정(수지 용액 조제 공정)과, 수지 용액을 성막용 기재의 표면에 도포하는 공정(도포 공정)과, 수지 용액 중의 수지를 응고 재생하여, 전구체 시트를 형성하는 공정(응고 재생 공정)과, 전구체 시트로부터 용매를 제거하여 시트를 얻는 공정(용매 제거 공정)과, 필요에 따라서, 시트를 버프 처리(버핑) 또는 슬라이스 처리에 의해 연삭 및/또는 일부 제거하는 공정(연삭·제거 공정)을 갖는다. 이하, 각 공정에 관해서 설명한다.
우선, 수지 용액 조제 공정에서는, 상술한 폴리우레탄 수지 등의 수지와, 그 수지를 용해 가능하며, 후술하는 응고액에 혼화하는 용매와, 필요에 따라서 시트에 포함시키는 그 밖의 재료를 혼합하고, 또 필요에 따라서 감압 하에서 탈포하여 수지 용액을 조제한다. 용매로서는, 특별히 한정되지 않지만, 예컨대, N,N-디메틸포름아미드(이하, 「DMF」라고 한다) 및 N,N-디메틸아세트아미드를 들 수 있다. 수지 용액의 전체량에 대한 수지의 함유량은, 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 10∼50 질량%의 범위라도 좋고, 15∼35 질량%의 범위라도 좋다.
이어서, 도포 공정에서는, 수지 용액을, 바람직하게는 상온 하에서, 나이프 코터 등의 도포 장치를 이용하여 띠 형상의 성막용 기재에 도포하여 도포막을 형성한다. 이 때에 도포하는 수지 용액의 두께는, 최종적으로 얻어지는 각 시트의 두께가 원하는 두께로 되도록 적절하게 조정하면 된다. 성막용 기재의 재질로서는, 예컨대, PET 필름 등의 수지 필름, 포백 및 부직포를 들 수 있다. 이들 중에서는, 액을 침투하기 어려운 PET 필름 등의 수지 필름이 바람직하다.
이어서, 응고 재생 공정에서는, 성막용 기재에 도포된 수지 용액의 도포막을, 수지에 대한 빈용매(예컨대 폴리우레탄 수지 DMF 용액의 경우는 물)를 주성분으로 하는 응고액 내에 연속적으로 안내한다. 응고액에는, 수지의 재생 속도를 조정하기 위해서, 수지 용액 중의 용매 이외의 극성 용매 등의 유기 용매를 첨가하여도 좋다. 또한, 응고액의 온도는, 수지를 응고할 수 있는 온도라면 특별히 한정되지 않으며, 예컨대 15∼65℃라도 좋다. 응고액 내에서는, 우선 수지 용액의 도포막과 응고액과의 계면에 피막(스킨층)이 형성되고, 피막 직근의 수지 중에 무수한 치밀한 미세 구멍(예컨대, 연마층(110)에 있어서의 미세 구멍(114b))이 형성된다. 그 후, 수지 용액에 포함되는 용매의 응고액 속으로의 확산과, 수지 속으로의 빈용매의 침입의 협조 현상에 의해, 연속 기포 구조를 갖는 수지의 재생이 진행된다. 이 때, 성막용 기재가 액을 침투하기 어려운 것(예컨대 PET 필름)이면, 응고액이 그 기재에 침투하지 않기 때문에, 수지 용액 중의 용매와 빈용매의 치환이 스킨층 부근에서 우선적으로 일어나, 스킨층 부근보다도 그 내측에 있는 영역 쪽에, 보다 큰 구멍(예컨대, 연마층(110)에 있어서의 구멍(114a))이 형성되는 경향이 있다. 이렇게 해서 성막용 기재 상에 전구체 시트가 형성된다.
이어서, 용매 제거 공정에서는, 형성된 전구체 시트 중에 잔존하는 용매를 제거하여 시트를 얻는다. 용매의 제거에는 종래 알려져 있는 세정액을 이용할 수 있다. 또한, 용매를 제거한 후의 시트를 필요에 따라서 건조하여도 좋다. 시트의 건조에는, 예컨대, 내부에 열원을 갖는 실린더를 갖춘 실린더 건조기를 이용할 수 있지만, 건조 방법은 이것에 한정되지 않는다. 실린더 건조기를 이용하는 경우, 전구체 시트가 실린더 주위면을 따라서 통과함으로써 건조한다. 또한, 얻어진 시트를 롤 형상으로 권취하여도 좋다.
이어서, 연삭·제거 공정에서는, 시트의 양면 중 적어도 한쪽을, 버프 처리 또는 슬라이스 처리로 연삭 및/또는 일부 제거한다. 버프 처리나 슬라이 스처리에 의해 시트 두께의 균일화를 도모할 수 있고, 시트의 표면을 보다 평탄하게 할 수 있으므로, 피연마물에 대한 압박력을 한층 더 균등화하여, 피연마물에 있어서의 미소 결함을 더욱 억제함과 더불어 피연마물의 글로벌 평탄성을 더욱 향상시킬 수 있다. 이와 같이 하여, 제1 시트, 제2 시트 및 제4 시트를 얻을 수 있다.
한편, 제3 시트로서는, 경질층(130)의 설명에 있어서 기재한 재료로 구성되는 필름 또는 시트에 관해서, 시판되는 것을 입수하거나 통상의 방법에 의해 합성하거나 한 것을 이용할 수 있다.
이어서, 준비한 각 시트를 상기한 순서로 접합시킴으로써, 연마층(110)에 대하여, 연마면(P)과는 반대쪽에, 중간층(120)과 경질층(130)과 쿠션층(140)을, 연마층(110)에 가까운 쪽에서부터 이 순서로 적층한 본 실시형태의 연마 패드(100)를 얻을 수 있다. 또, 각 시트의 접합에는, 접착제, 점착제, 이들을 갖춘 양면 테이프 등을 이용할 수 있다. 접착제로서는, 상기 각 시트를 구성하는 재료와 동일한 재료를 이용하여도 좋다.
본 실시형태의 연마 패드(100)를 이용한 연마 방법은, 얻어진 연마 패드(100)를 이용하여 피연마물을 연마하는 공정을 갖는다. 그 구체예의 하나를 이하에 설명한다. 우선, 일면 연마기의 유지 정반에 피연마물을 유지시킨다. 이어서, 유지 정반과 대향하게 배치된 연마 정반에 연마 패드(100)를 장착한다. 그리고, 피연마물과 연마 패드(100) 사이에 지립(연마 입자)을 포함하는 슬러리(연마 슬러리)를 공급함과 더불어, 피연마물을 연마 패드(100) 쪽에 소정의 연마압으로 압박하면서 연마 정반 내지 유지 정반을 회전시킴으로써, 피연마물을 화학적 기계적 연마에 의해 연마한다.
본 실시형태의 연마 패드(100)의 용도로서는, 예컨대, 반도체, 반도체 디바이스용 실리콘 웨이퍼, 각종 기록용 디스크의 기판, 액정 디스플레이용 유리 기판의 재료를 들 수 있다. 이들 중에서는, 미소한 결함을 저감한 것으로서 앞으로 유용하게 된다는 관점에서, 반도체 디바이스 용도 등의 실리콘 웨이퍼가 바람직하다.
이상 본 실시형태에 관해서 상세히 설명했지만, 본 발명은 상기 본 실시형태에 한정되는 것이 아니다. 예컨대, 본 발명의 다른 실시형태의 연마 패드는, 도 2에 도시하는 것과 같은 연마 패드라도 좋다. 도 2는 본 실시형태의 연마 패드의 다른 일례를 모식적으로 도시하는 단면도이다. 이 연마 패드(200)는, 쿠션층(140)을 쿠션층(240)으로 바꾼 것 이외에는, 상기한 연마 패드(100)와 같은 구성을 구비하는 것이다. 쿠션층(240)의 쿠션층(140)과의 차이는, 쿠션층(140)에 있어서는 스킨층 영역이 경질층(130)측에 위치하는 데 대하여, 쿠션층(240)에 있어서는 스킨층 영역이 경질층(130)과는 반대쪽에 위치하는 것, 그리고 버핑면이 스킨층 영역인 쿠션층(140)에 대하여, 버핑면이 스킨층과는 반대쪽의 면인 쿠션층(240)으로 되어 있는 것이다. 이러한 버핑면을 가짐으로써, 변형량, 압축율, 경도 등을 조정할 수 있다. 또한, 연마 패드(200)가 쿠션층(240)을 구비함으로써, 상대적으로 고밀도의 스킨층 영역이 남겨지고, 스킨층 영역의 반대쪽의 상대적으로 저밀도의 영역이 버핑에 의해 제거되게 된다. 제4 시트의 버핑에 의해, 쿠션층의 두께 얼룩을 보다 저감하기 위해서는, 스킨층 영역과는 반대쪽의 상대적으로 저밀도의 영역을 버핑하는 쪽이 바람직하다. 이에 따라, 상대적으로 고밀도의 스킨층 영역이 잔존한 쿠션층으로 되기 때문에, 쿠션층의 두께 얼룩을 보다 저감할 수 있다. 쿠션층으로서, 두께 얼룩이 작은 평탄성이 높은 쿠션층을 이용함으로써, 연마 하중의 국소적인 얼룩을 보다 저감시킬 수 있고, 연마흔을 더욱 억제할 수 있기 때문에 특히 바람직하다.
또한, 연마층(110), 중간층(120) 및 쿠션층(140)은, 상기 본 실시형태에서는, 소위 습식 성막법에 의해 형성된 것이었지만, 건식 성형법에 의해 형성된 것이라도 좋고, 어느 하나의 층이 습식 성막법에 의해 형성된 것이고, 다른 층이 건식 성형법에 의해 형성된 것이라도 좋다.
더욱이, 본 발명의 연마 패드는, 상술한 각 층에 더하여, 종래의 연마 패드에 구비되는 별도의 부재를 구비하고 있어도 좋다. 단, 본 발명의 작용 효과를 보다 유효하고 또 확실하게 발휘한다는 관점에서, 연마층(110), 중간층(120), 경질층(130) 및 쿠션층(140)은, 이 순서로 적층되어 있으며 또한 각 층간의 접합 또는 접착에 이용되는 접착제 등 이외의 부재를, 상기 각 층 사이에 구비하지 않는 것이 보다 바람직하다. 따라서, 연마 패드가 별도의 부재를 갖추는 경우, 그 별도의 부재는 쿠션층(140)의 경질층(130)과는 반대쪽에 구비되는 것이 바람직하다.
실시예
이하, 실시예에 의해서 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 또, 각 층의 압축율 및 압축 탄성율은 하기와 같은 식으로 측정하고, 수지의 100% 모듈러스, 각 층의 밀도, 듀로미터 경도 및 변형량 C 및 변형량 D는 상술한 것과 같이 하여 측정했다.
(압축율 및 압축 탄성율의 측정)
각 층의 압축율 및 압축 탄성율은 JIS-L1021-6에 준거하여, 쇼퍼형 두께 측정기(가압면: 직경 1 cm의 원형)을 이용하여 구했다. 구체적으로는, 실온에서, 무하중의 상태에서 첫 하중을 30초간 건 후의 두께 t0를 측정하고, 이어서 두께 t0의 상태에서 최종 압력을 걸어, 그대로 1분간 방치한 후의 두께 t1를 측정했다. 또한 두께 t1의 상태에서 모든 하중을 없애고, 1분간 방치한 후, 다시 첫 하중을 30초간 건 후의 두께 t0'를 측정했다. 이들로부터 압축율 및 압축 탄성율을 하기 식:
압축율(%) = (t0-t1)/t0×100
압축 탄성율(%) = (t0'-t1)/(t0-t1)×100
에 의해 산출했다. 이 때, 첫 하중은 100 g/㎠, 최종 압력은 1120 g/㎠로 했다.
(실시예 1)
우선, 25℃에 있어서의 100% 모듈러스가 10 MPa인 폴리에테르계 MDI계의 폴리우레탄 수지(PU) 30 질량부와 DMF 70 질량부로 이루어지는 용액에, DMF 60 질량부, 카본 블랙 2.5 질량부, 성막 안정제(수평균 분자량 2000의 3관능의 폴리프로필렌글리콜; 폴리우레탄 수지 100 질량%에 대하여 1 질량%) 및 발포 형성제(디옥틸술포호박산; 폴리우레탄 수지 100 질량%에 대하여 1 질량%)를 각각 첨가하여 혼합 교반함으로써 수지 용액을 얻었다. 그 25℃에서의 점도를 B형 회전 점도계(도키산교가부시키가이샤 제조, 상품명 「TVB-10형」)를 이용하여 측정한 바, 50 dPa·s(5000 cP)였다.
이어서, 성막용 기재로서, 띠 형상의 PET 필름을 준비했다. 그 성막용 기재의 도포면에, 상기 수지 용액을 나이프 코터를 이용하여 도포하여 도포막을 얻었다. 이어서, 얻어진 도포막을, 응고액인 물로 이루어지는 실온의 응고욕에 침지하여, 수지를 응고 재생하여 전구체 시트를 얻었다. 전구체 시트를 응고욕으로부터 빼내고, 성막용 기재로부터 전구체 시트를 박리한 후, 물로 이루어지는 70℃의 세정액(탈용매욕)에 침지하고, 120℃에서 전구체 시트를 건조하여, 수지 시트를 얻었다. 이어서, 수지 시트의 스킨층 영역 측의 표면에 버프 처리를 실시하여, 두께 0.47 mm, 듀로미터 경도(타입 A)가 53°인 연마층을 형성하기 위한 제1 시트를 얻었다. 제1 시트(즉 연마층)의 밀도, 압축율, 압축 탄성율 및 변형량 D은 표 1에 나타내는 것과 같았다.
이어서, 폴리우레탄 수지로서, 25℃에 있어서의 100% 모듈러스가 10 MPa인 폴리에테르계 MDI계의 폴리우레탄 수지를 이용하고, 두께, 밀도, 압축율, 압축 탄성율 및 듀로미터 경도를 표 1에 나타내는 것으로 되도록 하고, 버프 처리를 실시하지 않는 것 이외에는 제1 시트와 같은 식으로 하여 제2 시트(즉 중간층)를 얻었다. 또한, 폴리우레탄 수지로서, 25℃에 있어서의 100% 모듈러스가 6 MPa인 폴리에스테르계 MDI계의 폴리우레탄 수지를 이용하고, 두께, 밀도, 압축율, 압축 탄성율 및 듀로미터 경도를 표 1에 나타내는 것으로 되도록 한 것 이외에는 제1 시트와 같은 식으로 하여 제4 시트(즉 쿠션층)를 얻었다. 또한, 표 1에 나타내는 두께를 갖는 PET 시트를 제3 시트(즉 경질층)로서 준비했다.
이어서, 제1 시트의 버프 처리가 실시되지 않은 면 측에, 제2 시트를, 제1 시트의 제작에 이용한 것과 같은 계통의 폴리우레탄 수지를 이용하여 접합시켰다. 이어서, 제2 시트의 제1 시트에 접합시킨 것과는 반대쪽의 면에, 제3 시트를 접착제(에폭시계 수지)로 접합시켰다. 또한, 제3 시트의 제2 시트에 접합시킨 것과는 반대쪽의 면에, 감압성 양면 테이프를 이용하여, 제4 시트의 버프 처리가 실시되어 있는 쪽의 면을 접합시켰다. 그리고, 제4 시트의 버프 처리가 실시되지 않은 쪽의 면에 박리지를 갖춘 양면 테이프를 접합시켜, 연마 패드를 얻었다.
얻어진 연마 패드에 대해서 각 층의 변형량 C을 측정한 바, 변형량 D과 동일한 대소 관계였다.
(실시예 2∼10, 비교예 1∼6)
각 시트(각 층)를 표 1에 나타내는 것과 같이 변경한 것 이외에는 실시예 1과 같은 식으로 하여 연마 패드를 얻었다. 또, 실시예 6 및 8에서는, 제4 시트의 버프 처리를 수지 시트의 스킨층 영역 측과는 반대쪽의 표면에 실시하고, 그 버프 처리가 실시되어 있는 쪽의 면을 제3 시트에 접합시켰다. 또한, 실시예 8에서는, 제1 시트를 얻을 때에, 성막 안정제를 이용하지 않으며 또한 발포 형성제의 첨가량을 폴리우레탄 수지 100%에 대하여 0.5 질량%로 변경했다. 또한, 비교예 1에서는, 제2 시트(즉 중간층) 및 제3 시트(즉 경질층)를 준비하지 않으며, 제1 시트와 제4 시트인 부직포를 접착제로 접합시키고, 비교예 2에서는, 제2 시트(중간층)를 준비하지 않고, 제1 시트와 제3 시트를 접착제로 접합시켰다.
얻어진 연마 패드에 관해서 각 층의 변형량 C을 측정한 바, 변형량 D과 동일한 대소 관계였다.
(연마 가공 평가)
얻어진 연마 패드를 이용하고, 피연마물로서 300 mmφ 실리콘 웨이퍼를 이용하여, 하기의 조건으로 연마 가공을 행했다.
·연마기: 오카모토세이사쿠쇼사 제조, 제품명 「PNX332B」
·연마 하중: 100 g/㎠
·정반 회전수: 30 rpm
·헤드 회전수: 30 rpm
·슬러리 유량: 1 L/min
또, 연마 슬러리로서, 가부시키가이샤후지미인코퍼레이티드 제조의 제품명「FGL3900RS」를 이용했다. 연마 종료 후, 낮은 에칭 조건의 매엽 세정기를 이용하여 피연마물을 세정했다. 세정 조건은, SP3의 헤이즈 레벨이 0.08 ppm을 넘지 않는 에칭 몫이 되도록 설정했다.
「연마 레이트」는, ADE사 제조 정전용량형 편평도(flatness) 측정 장치(제품명, 「AFS」)에 의해서 평가했다. 구체적으로는, 우선, HF를 이용한 세정에 의해 산화막을 제거한 실리콘 웨이퍼를 준비하고, 통상의 10배의 연마 시간으로 25장의 실리콘 웨이퍼를 순차 연마하고, 연마 전후의 평균 두께로부터 평균 몫을 계산하여, 25장 각각의 평균 연마 레이트를 구했다. 비교예 1의 연마 레이트를 기준으로, 연마 레이트의 저하가 10% 미만인 경우를 「A」라고 판정하고, 10% 이상인 경우를 「B」라고 판정했다. 결과를 표 1 및 2에 나타낸다.
또한, 「표면 평탄성」은, KLA텐콜사 제조 광간섭식 편평도 측정 장치(제품명, 「Wafersight」)에 의해서 평가했다. 구체적으로는, 우선, HF를 이용한 세정에 의해 산화막을 제거한 실리콘 웨이퍼 16 장에 대하여 마무리 연마만을 실시했다. 그 연마 전후의 편평도 측정 결과로부터 ΔGBIR와 ΔESFQR의 평균치를 계산하여, ΔGBIR를 평탄성, ΔESFQR를 외주 처짐의 판단 지표로 했다. 또, GBIR는 EE(Edge Exclusion) 2 mm, ESFQR는 EE 1 mm(각도 5°, 길이 10 mm)의 조건으로 측정했다. 연마 전의 GBIR에 대하여 ΔGBIR가 10% 이하이면서 또한 연마 전의 ESFQR에 대하여 ΔESFQR가 20% 이하인 경우, 표면 평탄성을 「A」, 연마 전의 GBIR에 대하여 ΔGBIR가 10% 이하이면서 또한 연마 전의 ESFQR에 대하여 ΔESFQR가 20%를 넘는 경우, 표면 평탄성을 「B」, 연마 전의 GBIR에 대하여 ΔGBIR가 10%를 넘는 경우, 표면 평탄성을 「C」라고 판정했다.
「연마흔의 평가」는, KLA텐콜사 제조 웨이퍼 표면 검사 장치(제품명 「Surfscan SP3」)에 의해서 평가했다. 구체적으로는, 연마 가공 후의 피연마물에 관해서, 파티클 사이즈를 18 nm로 하여 측정한 파티클의 수를, 파티클 사이즈를 26 nm로 하여 측정한 파티클의 수로 나눈 결과(이하, 「파티클 증가량」이라고 한다)에 기초하여 평가했다. 파티클 증가량이 300배 이상인 경우, 혹은 검출 한계를 넘은 경우, 파티클이 많다고 하여 「C」라고 판정하고, 100배 이상 300배 미만인 경우, 파티클 사이즈가 약간 적다고 하여 「B」라고 판정하고, 50배 이상 100배 미만인 경우, 파티클이 적다고 하여 「A」라고 판정하고, 20배 이상 50배 미만인 경우, 파티클이 미소하다고 하여 「AA」라고 판정하고, 20배 미만인 경우, 파티클이 극히 미소하다고 하여 「AAA」라고 판정했다. 결과를 표 1 및 2에 나타낸다. 또한, 실시예 6, 실시예 8, 비교예 1 및 비교예 4에 관해서, 상기한 웨이퍼 표면 검사 장치를 이용한 경우에 관찰할 수 있었던, 피연마물 표면의 미소 결함의 화상을 도 3에 도시한다.
Figure 112016112374762-pct00001
Figure 112016112374762-pct00002
본 출원은, 2014년 5월 21일 출원의 일본특허출원(특원 2014-105711)에 기초하는 것으로, 그 내용이 여기에 참조로 포한된다.
본 발명에 따르면, 높은 연마 레이트를 실현할 수 있는 동시에, 연마 후의 피연마물에 대해서 26 nm 이하 파티클 사이즈의 결함을 측정할 수 있는 측정기에 의해서 검출되는 미소한 결함을 충분히 저감할 수 있고, 또한 그 피연마물 표면의 평탄성도 우수한 연마 패드 등을 제공할 수 있기 때문에, 그와 같은 기술 분야에 산업상 이용가능성이 있다.
100, 200: 연마 패드,
110: 연마층,
120: 중간층,
130: 경질층,
140, 240: 쿠션층.

Claims (8)

  1. 피연마물을 연마하기 위한 연마면을 갖는 연마층과,
    상기 연마층의 상기 연마면과는 반대쪽에,
    두께 방향으로 압축되었을 때의 변형량 C가 상기 연마층보다 큰 중간층과,
    상기 변형량 C가 상기 연마층보다 작은 경질층과,
    상기 변형량 C가 상기 중간층보다 큰 쿠션층
    을 상기 연마층에 가까운 쪽에서부터 이 순서로 적층하여 구비하는 연마 패드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 연마층의 두께가 0.20∼0.70 mm이고, 상기 중간층의 두께가 0.20∼0.60 mm이며, 상기 경질층의 두께가 0.10∼0.50 mm이고, 상기 쿠션층의 두께가 0.40∼1.3 mm인 연마 패드.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연마층과 상기 중간층의 합계 두께 및 상기 쿠션층의 두께가 모두 0.40∼1.3 mm인 연마 패드.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연마층의 상기 연마면에 통하는 개공의 평균 개공 직경이 10∼50 ㎛인 연마 패드.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연마층, 상기 중간층 및 상기 쿠션층은 각각 독립적으로 폴리우레탄 수지, 폴리술폰 수지 및 폴리이미드 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 수지를 함유하고, 상기 경질층은 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 염화비닐 수지 및 폴리에틸렌 수지로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상의 수지를 함유하는 연마 패드.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 연마층, 상기 중간층 및 상기 쿠션층은, 습식 성막법에 의해 형성된 시트이고, 각 층을 구성하는 수지의 100% 모듈러스가 각각 8∼25 MPa, 4∼20 MPa 및 3∼20 MPa인 연마 패드.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 실리콘 웨이퍼를 연마하는 데에 이용되는 연마 패드.
  8. 제1항 또는 제2항에 기재한 연마 패드의 제조 방법으로서,
    피연마물을 연마하기 위한 연마면을 갖고 8∼25 MPa의 100% 모듈러스를 갖는 연마층에 대하여, 상기 연마층의 상기 연마면과는 반대쪽에, 두께 방향으로 압축되었을 때의 변형량 C가 상기 연마층보다 큰 중간층과, 변형량 C가 상기 연마층보다 작은 경질층과, 변형량 C가 상기 중간층보다 큰 쿠션층을 상기 연마층에 가까운 쪽에서부터 이 순서로 적층하는 공정을 갖는 제조 방법.
KR1020167032163A 2014-05-21 2015-05-14 연마 패드 및 그의 제조 방법 KR102394677B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JPJP-P-2014-105711 2014-05-21
JP2014105711 2014-05-21
PCT/JP2015/063949 WO2015178289A1 (ja) 2014-05-21 2015-05-14 研磨パッド及びその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170005011A KR20170005011A (ko) 2017-01-11
KR102394677B1 true KR102394677B1 (ko) 2022-05-09

Family

ID=54553962

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020167032163A KR102394677B1 (ko) 2014-05-21 2015-05-14 연마 패드 및 그의 제조 방법

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10201886B2 (ko)
JP (1) JP6225252B2 (ko)
KR (1) KR102394677B1 (ko)
CN (1) CN106457508B (ko)
DE (1) DE112015002356T5 (ko)
SG (1) SG11201609296XA (ko)
TW (1) TWI597126B (ko)
WO (1) WO2015178289A1 (ko)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6693768B2 (ja) * 2016-02-26 2020-05-13 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨方法
KR20180113974A (ko) 2016-02-26 2018-10-17 가부시키가이샤 후지미인코퍼레이티드 연마 방법, 연마 패드
JP6700855B2 (ja) * 2016-02-26 2020-05-27 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨方法
JP6859056B2 (ja) * 2016-09-27 2021-04-14 富士紡ホールディングス株式会社 研磨パッド及びその製造方法
JP6806515B2 (ja) * 2016-09-29 2021-01-06 富士紡ホールディングス株式会社 研磨パッド及びその製造方法
TWI621501B (zh) 2017-01-06 2018-04-21 三芳化學工業股份有限公司 研磨墊及研磨裝置
BE1025501B1 (nl) * 2017-08-22 2019-03-27 Cibo N.V. Schuurelement en werkwijze voor het vervaardigen van een schuurelement
JP7174517B2 (ja) * 2017-11-01 2022-11-17 富士紡ホールディングス株式会社 研磨パッド及び研磨パッドの製造方法
KR20200028097A (ko) * 2018-09-06 2020-03-16 에스케이실트론 주식회사 웨이퍼 연마 장치용 연마패드
JP7420728B2 (ja) * 2018-09-28 2024-01-23 株式会社フジミインコーポレーテッド 研磨パッド、及びそれを用いた研磨方法
CN114126803A (zh) * 2019-05-07 2022-03-01 Cmc材料股份有限公司 具有固定沟槽体积的化学机械平坦化垫
JP7105334B2 (ja) * 2020-03-17 2022-07-22 エスケーシー ソルミックス カンパニー，リミテッド 研磨パッドおよびこれを用いた半導体素子の製造方法
US20210323116A1 (en) * 2020-04-18 2021-10-21 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Offset pore poromeric polishing pad
US20210323115A1 (en) * 2020-04-18 2021-10-21 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Leveraged poromeric polishing pad

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020111120A1 (en) 2001-02-15 2002-08-15 3M Innovative Properties Company Fixed abrasive article for use in modifying a semiconductor wafer
JP2004524683A (ja) 2001-02-07 2004-08-12 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 半導体ウエハを改質するために好適な研磨物品
US20050227088A1 (en) 2004-04-13 2005-10-13 Alex Cooper Method of producing polyuretane pads and similar articles and the article produced thereby
JP2012020349A (ja) 2010-07-12 2012-02-02 Nitta Haas Inc 発泡体およびその製造方法
JP2012223875A (ja) * 2011-04-22 2012-11-15 Toray Coatex Co Ltd 研磨パッド

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5212910A (en) * 1991-07-09 1993-05-25 Intel Corporation Composite polishing pad for semiconductor process
US5692950A (en) * 1996-08-08 1997-12-02 Minnesota Mining And Manufacturing Company Abrasive construction for semiconductor wafer modification
WO2002002274A2 (en) * 2000-06-30 2002-01-10 Rodel Holdings, Inc. Base-pad for a polishing pad
US6666751B1 (en) * 2000-07-17 2003-12-23 Micron Technology, Inc. Deformable pad for chemical mechanical polishing
JP3788729B2 (ja) * 2000-08-23 2006-06-21 東洋ゴム工業株式会社 研磨パッド
JP2004189846A (ja) * 2002-12-10 2004-07-08 Sekisui Chem Co Ltd 研磨材固定用両面粘着テープ
JP5288715B2 (ja) * 2007-03-14 2013-09-11 東洋ゴム工業株式会社 研磨パッド
JP5739111B2 (ja) * 2010-04-19 2015-06-24 帝人コードレ株式会社 研磨パッド
JP2012101339A (ja) * 2010-11-12 2012-05-31 Toray Coatex Co Ltd 研磨パッド
JP5844189B2 (ja) 2012-03-26 2016-01-13 富士紡ホールディングス株式会社 研磨パッド及び研磨パッドの製造方法
JP2014188647A (ja) * 2013-03-28 2014-10-06 Toray Ind Inc 研磨パッド

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004524683A (ja) 2001-02-07 2004-08-12 スリーエム イノベイティブ プロパティズ カンパニー 半導体ウエハを改質するために好適な研磨物品
US20020111120A1 (en) 2001-02-15 2002-08-15 3M Innovative Properties Company Fixed abrasive article for use in modifying a semiconductor wafer
US20050227088A1 (en) 2004-04-13 2005-10-13 Alex Cooper Method of producing polyuretane pads and similar articles and the article produced thereby
JP2012020349A (ja) 2010-07-12 2012-02-02 Nitta Haas Inc 発泡体およびその製造方法
JP2012223875A (ja) * 2011-04-22 2012-11-15 Toray Coatex Co Ltd 研磨パッド

Also Published As

Publication number Publication date
US10201886B2 (en) 2019-02-12
SG11201609296XA (en) 2016-12-29
US20170144266A1 (en) 2017-05-25
JP6225252B2 (ja) 2017-11-01
CN106457508B (zh) 2019-05-31
TWI597126B (zh) 2017-09-01
DE112015002356T5 (de) 2017-02-16
KR20170005011A (ko) 2017-01-11
CN106457508A (zh) 2017-02-22
JPWO2015178289A1 (ja) 2017-04-20
WO2015178289A1 (ja) 2015-11-26
TW201611949A (en) 2016-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102394677B1 (ko) 연마 패드 및 그의 제조 방법
JP5297096B2 (ja) 研磨布
TWI592255B (zh) 硏磨墊及硏磨墊的製造方法
KR101588925B1 (ko) 유지 패드
JP6608239B2 (ja) 研磨パッド
TWI635930B (zh) 保持墊
KR101595149B1 (ko) 유지 패드
JP5923368B2 (ja) 研磨パッド用シート及びその製造方法、研磨パッド及びその製造方法、並びに研磨方法
JP2011148049A (ja) 保持パッド
JP5324998B2 (ja) 保持パッド
JP2019072801A (ja) 研磨用保持具
JP5587636B2 (ja) 研磨パッド
JP5970287B2 (ja) 研磨布
JP5457897B2 (ja) 保持材
JP2011200951A (ja) 研磨パッド
JP6859056B2 (ja) 研磨パッド及びその製造方法
JP6806515B2 (ja) 研磨パッド及びその製造方法
JP6189013B2 (ja) 研磨布
JP2019069491A (ja) 保持パッド及びその製造方法
JP5355165B2 (ja) 保持シート
JP7020837B2 (ja) 保持パッド及びその製造方法
JP2020157458A (ja) 保持パッド及びその製造方法
JP2019058985A (ja) 保持パッド及びその製造方法
JP2019058984A (ja) 保持パッドの製造に用いるための積層体及びその製造方法
JP2011073093A (ja) シート状研磨部材

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant