TW202045306A - 研磨墊 - Google Patents
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Abstract
一種研磨墊，係在研磨面中具備具有第1溝間距x1
(mm)～第nh
溝間距xh
(mm)之nh
條溝(nh
為4以上的整數)，
且以下述式(1)：
(式(1)中，xi
表示從中心至第ni
個第ni
溝間距xi
，μ表示第1溝間距x1
～第nh
溝間距xh
的平均值，σ表示第1溝間距x1
～第nh
溝間距xh
的標準偏差)表示之偏度(S)的絕對值為1以上，且第1溝間距x1
～第nh
溝間距xh
的最大值與最小值之差為3～12mm。
Description
本發明係關於研磨速率及研磨均勻性優異的研磨墊。
以往，為了將屬於半導體或矽晶圓等的基板材料、或硬碟、液晶顯示器、透鏡的材料之玻璃進行鏡面加工，或為了將由半導體裝置的製造步驟中之絕緣膜或金屬膜產生的凹凸平坦化，而採用使用研磨漿料以研磨墊將被研磨面進行研磨之化學機械研磨法(CMP)。在CMP中，要求高精度化、低成本化。因此，要求研磨速率(polishing rate)及研磨均勻性之進一步的提升。
作為研磨墊，已知有使用令聚胺基甲酸酯樹脂含浸於不織布而成的不織布類型的研磨層之比較軟質的研磨墊、和使用發泡或非發泡的聚胺基甲酸酯樹脂薄片作為研磨層之比較硬質的研磨墊。在此等研磨墊的研磨面，為了將研磨漿料均勻且充分地供給到研磨對象物的被研磨面，且為了將造成在被研磨面產生刮痕(scratch)的原因之研磨屑排出，又，為了防止研磨面吸附於被研磨面而使被研磨材破損，通常形成有溝、孔。
例如，專利文獻1揭示研磨面由非發泡的樹脂形成，且具有由溝構造形成的複數個凹凸部，由從溝構造為同心圓狀、螺旋狀、格子狀、三角格子狀、放射狀的溝之群組所選擇之一個或兩個以上的組合構成之研磨構件。又，專利文獻1揭示溝的間距p較佳為0.1mm以上5.0mm以下。
又，例如，下述專利文獻2揭示一種研磨墊，其具備︰第1研磨區域，具備具有第1寬度及第1間距之第1複數個實質圓形同心的溝；和第2研磨區域，包圍第1研磨區域，具備具有第2寬度及第2間距之第2複數個實質圓形同心的溝；第2研磨區域為研磨墊的最外區域，第2寬度比第1寬度大。揭示根據此種研磨墊，可將被研磨之基板上的研磨環排除。又，被區分成以不同的間距保持溝分離的間隔之區域之研磨墊表面的溝。
又，例如，下述專利文獻3揭示一種研磨墊，其包從研磨層的外周延伸到內側之一個以上的連續溝和帶溝圓周分率CF，該CF係將給定的半徑處之圓周中位於與一個以上的連續溝交叉的部分，除以該給定的半徑處之全部圓周，該CF以研磨層半徑的函數保持在其平均值的25%以內。
又，例如，下述專利文獻4揭示具有如下的溝之研磨墊。即具有由以下(i)、(ii)構成的兩個溝群而成之研磨墊，(i)具有由與從研磨面的中心朝向周邊部之1條假想直線交叉的複數條第一溝所構成的第一溝群，此複數條第一溝彼此沒有相互地交叉，第一溝的間距P1及第一溝的寬度W1滿足(P1-W1)÷W1=1～10的關係；(ii)具有由與從研磨面的中心朝向周邊部之1條假想直線交叉的複數條第二溝所構成的第二溝群，此複數條第二溝彼此沒有相互地交叉，各第二溝沒有與第一溝群的第一溝交叉，第二溝的間距P2及第二溝的寬度W2滿足(P2-W2)÷W2=4～40的關係。
又，下述專利文獻5係揭示一種研磨墊，其係圓形的研磨墊，該圓形的研磨墊係在其表面具有螺旋狀溝圖案之溝，溝圖案的中心點係自該圓形的研磨墊的中心點偏移。
又，下述專利文獻6揭示一種研磨墊，其係在研磨墊的研磨區域表面形成有複數個同心圓狀的溝，該溝與在研磨墊的徑向鄰接之溝的間隔、即溝間距(p)是不同的，該溝間距為0.1mm以上，在研磨墊的徑向鄰接之溝間距的變化量為5mm以下，同心圓狀之溝的間距係在圓形研磨墊的徑向，於中心部和外周部分別具有第1和第2極小值，且以朝向為半徑的1/2部位之中央部漸近地增大之方式形成。
又，下述專利文獻7揭示一種研磨墊，其係在研磨面形成有延伸於同一方向的複數個溝之研磨墊，複數個溝的寬度及深度是均一的，關於屬於複數個溝之間的研磨面之台面(land)之，屬於與溝的延伸方向正交之方向的寬度之台面寬，以變動係數=(台面寬的標準偏差)/(台面寬度的平均值)[數式1]所算出的變動係數為0.05以上0.30以下。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2000-354952號公報
[專利文獻2]日本特開2001-54856號公報
[專利文獻3]日本特開2004-358653號公報
[專利文獻4]日本特開2008-258574號公報
[專利文獻5]日本特開2008-290197號公報
[專利文獻6]日本特開2010-184348號公報
[專利文獻7]日本特開2018-39078號公報
[發明欲解決之課題]
本發明之目的在提供一種兼具高的研磨速率和優異的研磨均勻性之研磨墊。
[用以解決課題之手段]
本發明的一態樣係一種研磨墊，其係包含具有研磨面的研磨層，在研磨面中，具有從螺旋中心延伸成具有第1個第1溝間距x1
(mm)～第nh
個第nh
溝間距xh
(mm)之nh
條螺旋狀的溝(nh
為4以上的整數)，
且以下述式(1)：
(式(1)中，xi
表示從螺旋中心至第ni
個溝間距，μ表示第1溝間距x1
～第nh
溝間距xh
的平均值，σ表示第1溝間距x1
～第nh
溝間距xh
的標準偏差)表示的偏度(S)的絕對值為1以上，且第1溝間距x1
～第nh
溝間距xh
的最大值與最小值之差為3～12mm。此種研磨墊，在研磨面形成有螺旋狀溝的情況下，呈現高的研磨速率與優異的研磨均勻性。
又，第1溝間距x1
～第nh
溝間距xh
之以下述式(2)：
(式(2)中，xi
表示從螺旋中心至第ni
個溝間距，μ表示第1溝間距x1
～第nh
溝間距xh
的平均值，σ表示第1溝間距x1
～第nh
溝間距xh
的標準偏差)表示的峰度(K)為2以上者，從研磨均勻性特別優異這點來看是較佳的。
又，本發明的另一態樣係一種研磨墊，其係包含具有研磨面的研磨層，其特徵為︰在研磨面中，具有從既定的中心擴展到周緣之同心圓狀或格子狀的溝，從中心朝向周緣的假想直線係與具有第1個第1溝間距x1
(mm)～第nL
個第nL
溝間距xL
(mm)之nL
+1條溝(nL
為4以上的整數)交叉，且以下述式(3)：
(式(3)中，xi
表示從中心至第ni
個溝間距，μ表示第1溝間距x1
～第nL
溝間距xL
的平均值，σ表示第1溝間距x1
～第nL
溝間距xL
的標準偏差)表示之偏度(S)的絕對值為1以上，且第1溝間距x1
～第nL
溝間距xL
的最大值與最小值之差為3～12mm。此種研磨墊，在研磨面形成有延伸成同心圓狀或格子狀的溝之情況下，呈現高的研磨速率與優異的研磨均勻性。
又，第1溝間距x1
～第nL
溝間距xL
之以下述式(4)：
(式(4)中，xi
表示從中心至第ni
個溝間距，μ表示第1溝間距x1
～第nL
溝間距xL
的平均值，σ表示第1溝間距x1
～第nL
溝間距xL
的標準偏差)表示的峰度(K)為2以上者，從研磨均勻性特別優異這點來看是較佳的。
[發明之效果]
根據本發明，可得到兼具高的研磨速率與優異的研磨均勻性之研磨墊。
[用以實施發明的形態]
以下，針對本發明的研磨墊，以實施形態為例，詳細地說明。
[第1實施形態]
第1實施形態的研磨墊係一種研磨墊，其係包含具有研磨面的研磨層之研磨墊，在研磨面，具有從螺旋中心延伸成具有第1個第1溝間距x1
(mm)～第nh
個第nh
溝間距xh
(mm)之nh
條螺旋狀的溝(nh
為4以上的整數)，係以下述式(1)：
(式(1)中，xi
表示從螺旋中心至第ni
個溝間距，μ表示第1溝間距x1
～第nh
溝間距xh
的平均值，σ表示第1溝間距x1
～第nh
溝間距xh
的標準偏差)表示之偏度(S)的絕對值為1以上，且第1溝間距x1
～第nh
溝間距xh
的最大值與最小值之差為3～12mm。
就第1實施形態的研磨墊之研磨層的研磨面的形狀，參照圖示進行說明。圖1係用以說明從螺旋中心C延伸成阿基米德(Archimedes)的螺旋狀且具備具有第1溝間距x1
～第4溝間距x4
的4條溝之研磨面10之平面示意圖，作為第1實施形態的研磨墊的一例。圖2係用以說明從圖1的研磨面10的螺旋中心C沿著徑向的厚度方向剖面之示意剖面圖。又，圖3係用以說明從螺旋中心C延伸成阿基米德的螺旋狀且具備具有第1溝間距x1
～第9溝間距x9
的9條溝之研磨面20之平面示意圖，作為第1實施形態的其他例。圖4係用以說明從圖3的研磨面20的螺旋中心C沿著徑向的厚度方向剖面之示意剖面圖。
參照圖1及圖2，第1實施形態的研磨墊的研磨面10俯視觀看時具有延伸成螺旋的4條溝。具體而言，在研磨面10中，具有延伸成溝Gh
(1)、溝Gh
(2)、溝Gh
(3)及溝Gh
(4)的4條螺旋之溝。且，各溝從螺旋中心C側依序保持第1溝間距x1
、第2溝間距x2
、第3溝間距x3
、及第4溝間距x4
的間距間隔而配置。且，延伸成螺旋的溝Gh
在研磨面10中形成有為反覆區域的區域R1～R5。
另一方面，參照圖3及圖4，為第1實施形態的其他例之研磨墊的研磨面20在俯視觀看時具有延伸成螺旋的9條溝。具體而言，在研磨面20中，具有溝Gh
(1)、溝Gh
(2)、溝Gh
(3)、溝Gh
(4)、溝Gh
(5)、溝Gh
(6)、溝Gh
(7)、溝Gh
(8)及溝Gh
(9)之9條延伸成螺旋的溝。且，各溝從螺旋中心C側依序保持第1溝間距x1
、第2溝間距x2
、第3溝間距x3
、第4溝間距x4
、第5溝間距x5
、第6溝間距x6
、第7溝間距x7
、第8溝間距x8
及第9溝間距x9
的間距間隔而配置。且，延伸成螺旋的溝Gh
在研磨面20形成有為反覆區域的區域R1～R3。
作為各溝Gh
的寬度，在研磨面中，較佳為0.1～5.0mm，更佳為0.2～4.0mm。
此種第1實施形態的研磨墊的研磨面係以下述式(1)：
(式(1)中，xi
表示從螺旋中心至第ni
個溝間距，μ表示第1溝間距x1
～第nh
溝間距xh
的平均值，σ表示第1溝間距x1
～第nh
溝間距xh
的標準偏差)表示之偏度(S)的絕對值為1以上，且第1溝間距x1
～第nh
溝間距xh
的最大值與最小值之差為3～12mm。
在此，以上述式(1)所示的偏度(S)係成為表示溝間距的分布之自常態分布(normal distribution)的偏斜之指標的統計量。偏度(S)=0時係表示第1溝間距x1
～第nh
溝間距xh
呈常態分布。表示偏度(S)越從0朝正或負方向偏離，則溝間距的分布就越偏離常態分布。
在第1實施形態的研磨墊中，形成於研磨層的研磨面之溝的溝間距為具備具有第1溝間距x1
～第nh
溝間距xh
之nh
條延伸成螺旋的溝(nh
為4以上的整數)，偏度(S)的絕對值為1以上，即偏度(S)為+1以上、-1以下。如此，藉由偏度(S)的絕對值為1以上，可實現高的研磨均勻性。當偏度(S)的絕對值小於1，亦即，當偏度(S)超過-1、小於+1時，研磨均勻性會變低。在第1實施形態的研磨墊的研磨面中，偏度(S)的絕對值為1以上，而從可實現更高的研磨均勻性這點來看，較佳為1.3以上、更佳為1.6以上、尤佳為2～4。
在第1實施形態的研磨墊的研磨面中，與具有第1溝間距x1
～第nh
溝間距xh
之延伸成螺旋的溝的螺旋條數nh
一致之溝間距數nh
為4以上，較佳為形成有溝間距數為4～36的溝、更佳為12～24的溝。nh
小於4時，研磨速率或研磨均勻性容易降低。
又，在第1實施形態的研磨墊的研磨面中，以作為第1溝間距x1
～第nh
溝間距xh
之各溝間距的範圍而言，從研磨速率或研磨均勻性特佳這點來看，較佳為1～30mm、更佳為2～15mm、尤佳為3～12mm。在此，溝間距係定義為︰在第ni
個溝中，從中心觀看，從第ni
個溝的開始點至第ni+1個溝
的開始點為止的距離。在含有過大的溝間距之情況下，於該部分漿料朝溝與溝間之墊凸部的供給性會變不充足，有研磨速率或研磨均勻性降低之傾向。另一方面，在含有過小的溝間距之情況下，會有因溝與溝之間的台面寬度(land width)變窄而使研磨速率降低之傾向。
另一方面，如上述方式形成於研磨面之溝的溝間距，在具有第1溝間距x1
～第nh
溝間距xh
之nh
條延伸成螺旋的溝(nh
為4以上的整數)中，即便偏度(S)的絕對值為1以上，當第1溝間距x1
～第nh
溝間距xh
的最大值與最小值之差過大或過小時，也無法實現高的研磨均勻性。第1實施形態的研磨墊，係藉由在研磨面中偏度(S)的絕對值為1以上，且第1溝間距x1
～第nh
溝間距xh
的最大值與最小值之差為3～12mm，可實現高的研磨均勻性。
亦即，第1實施形態的研磨墊係藉由研磨面之第1溝間距x1
～第nh
溝間距xh
的最大值與最小值之差為3～12mm，而可實現高的研磨均勻性。在第1溝間距x1
～第nh
溝間距xh
的最大值與最小值之差小於3mm的情況下，由於溝間距的變動寬度過小且全部的溝間距接近相同值，所以研磨均勻性的改善效果會降低。又，在第1溝間距x1
～第nh
溝間距xh
的最大值與最小值之差超過12mm的情況下，由於溝間距的最大值大於12mm，故於該部分漿料朝溝與溝間之墊凸部的供給性會變不充足，研磨速率或研磨均勻性會降低。第1實施形態的研磨墊的研磨面，其第1溝間距x1
～第nh
溝間距xh
的最大值與最小值之差為3～12mm，從可實現更高的研磨速率或研磨均勻性這點來看，具有為3.3～11mm、再者為3.7～10mm、尤其為4～9mm的溝是較佳的。
又，在第1實施形態的研磨墊的研磨面中，第1溝間距x1
～第nh
溝間距xh
之以下述式(2)：
(式(2)中，xi
表示從螺旋中心至第ni
個溝間距，μ表示第1溝間距x1
～第nh
溝間距xh
的平均值，σ表示第1溝間距x1
～第nh
溝間距xh
的標準偏差)表示的峰度(K)為2以上者從可實現更高的研磨均勻性這點來看是較佳的。
在此，上述式(2)所示的峰度(K)係表示溝間距的分布之自常態分布的尖峰，即表示山的尖峰度與尾端的擴展度之統計量。峰度(K)=0時，表示第1溝間距x1
～第nh
溝間距xh
呈常態分布。峰度(K)越朝正值變大，表示越從常態分布變成尖銳的分布，亦即，溝間距的分布集中於平均附近且分布的尾端重。峰度(K)越朝負值變小，表示越從常態分布呈扁平的分布，亦即表示溝間距的分布從平均附近分散，分布的尾端輕。
在第1實施形態的研磨墊中，形成於研磨層的研磨面之溝的溝間距，在具有第1溝間距x1
～第nh
溝間距xh
之nh
條延伸成螺旋的溝(nh
為4以上的整數)中，從可實現更高的研磨均勻性這點來看，峰度(K)較佳為2以上、更佳為2.5以上、尤佳為3～10。
又，在第1實施形態的研磨墊中，形成於研磨層的研磨面之溝的溝間距，從可實現更高的研磨均勻性這點來看，偏度(S)/峰度(K)較佳為0.3以上、更佳為0.35以上、尤佳為0.4～0.8。
在第1實施形態的研磨墊中，形成於研磨面的溝的形狀並無特別限定。以相對於螺旋溝延伸的方向之垂直方向的鉛直方向剖面形狀而言，可列舉例如︰方形、梯形、三角形、半圓形、半長圓形等的形狀。
又，以溝的深度而言，在以如圖2及圖4的D所示之溝的最深部中，較佳為0.1～3mm、更佳為0.3～2mm。又，溝的深度為研磨層的厚度之30～90%、再者為40～85%、尤其為50～80%者，在積層有緩衝(cushion)層的情況下，從容易兼具研磨均勻性與平坦化性能這點來看是較佳的。
又，在第1實施形態的研磨墊中，除了上述之延伸成螺旋的溝外，亦可形成從螺旋中心延伸到研磨面外周的放射溝或孔。放射溝較佳為，寬度是0.2～3mm、深度是0.1～3mm、條數是4～36條，更佳為寬度是0.5～2mm、深度是0.3～2mm、條數是8～24條。又，孔亦可為比研磨層的厚度淺且有孔底者，亦可為貫通研磨層全體之孔，亦可為貫通也 含有緩衝層等的研磨墊全體之孔。從墊上面觀看之孔的形狀亦可為圓形、橢圓形、長圓形、三角形、四角形等的任一者。
此外，溝間距的偏度或峰度較佳為在研磨墊的內周部與外周部等不會變化。又，螺旋狀之溝的中心亦可與研磨墊中心不同。
[第2實施形態]
第2實施形態的研磨墊係一種研磨墊，其係包含具有研磨面的研磨層之研磨墊，在研磨面中，具有從既定的中心擴展到周緣之同心圓狀或格子狀的溝，從中心朝向周緣的假想直線係與具有第1個第1溝間距x1
(mm)～第nL
個第nL
溝間距xL
(mm)之nL
+1條溝(nL
為4以上的整數)交叉，且以下述式(3)：
(式(3)中，xi
表示從中心至第ni
個溝間距，μ表示第1溝間距x1
～第nL
溝間距xL
的平均值，σ表示第1溝間距x1
～第nL
溝間距xL
的標準偏差)表示之偏度(S)的絕對值為1以上，且第1溝間距x1
～第nL
溝間距xL
的最大值與最小值之差為3～12mm。
針對第2實施形態的研磨墊之研磨層的研磨面的形狀，參照圖示進行說明。圖5係用以說明從中心朝向周緣具備具有第1溝間距～第8溝間距之9條同心圓狀的溝之研磨面30之平面示意圖，作為第2實施形態的研磨墊的研磨面的一例。又，圖6係第2實施形態的其他例，用以說明從中心朝向周緣具備具有第1溝間距～第5溝間距之6條格子狀的溝之研磨面40之平面示意圖。
參照圖5，第2實施形態的研磨墊的研磨面30具有從中心C擴展到周緣之9條同心圓狀的溝。具體而言，在研磨面30中，形成有由溝Gc
(1)、溝Gc
(2)、溝Gc
(3)、溝Gc
(4)、溝Gc
(5)、溝Gc
(6)、溝Gc
(7)、溝Gc
(8)及溝Gc
(9)之9條同心圓所構成的複數個溝，從中心朝向周緣的假想直線L係與各溝交叉。且，各溝係保持第1溝間距x1
、第2溝間距x2
、第3溝間距x3
、第4溝間距x4 、
第5溝間距x5
、第6溝間距x6
、第7溝間距x7
、及第8溝間距x8
的間隔而配置。
另一方面，參照圖6，作為第2實施形態的其他例之研磨墊的研磨面40係具有從中心C擴展到周緣之6條格子狀的溝。具體而言，在研磨面40中，形成有具有溝Gc
(1)、溝Gc
(2)、溝Gc
(3)、溝Gc
(4)、溝Gc
(5)及溝Gc
(6)之6條溝的格子形狀。且，從中心C朝向周緣的假想直線L係與各溝交叉。在格子狀的溝中，假想直線L係以從中心C與溝垂直地交叉之方式選擇假想線。且，各溝係保持第1溝間距x1
、第2溝間距x2
、第3溝間距x3
、第4溝間距x4
、及第5溝間距x5
的間隔而配置。
作為各溝Gc
的寬度，在研磨面中，較佳為0.1～5.0mm，更佳為0.2～4.0mm。
此種第2實施形態的研磨墊係包含具有研磨面的研磨層之研磨墊，在研磨面中，具有從既定的中心擴展到周緣之同心圓狀或格子狀的溝，從中心朝向周緣的假想直線係與具有第1個第1溝間距x1
(mm)～第nL
個第nL
溝間距xL
(mm)之nL
+1條溝(nL
為4以上的整數)交叉，且以下述式(3)：
(式(3)中，xi
表示從中心至第ni
個溝間距，μ表示第1溝間距x1
～第nL
溝間距xL
的平均值，σ表示第1溝間距x1
～第nL
溝間距xL
的標準偏差)表示之偏度(S)的絕對值為1以上，且第1溝間距x1
～第nL
溝間距xL
的最大值與最小值之差為3～12mm。
在此，以上述式(3)所示的偏度(S)係成為表示溝間距的分布之自常態分布的偏斜之指標的統計量。偏度(S)=0時係表示第1溝間距x1
～第nL
溝間距xL
呈常態分布。表示偏度(S)越從0朝正或負方向偏離，則溝間距的分布就越偏離常態分布。
在第2實施形態的研磨墊中，形成於研磨層的研磨面之溝的溝間距係具有從既定的中心擴展到周緣之同心圓狀或格子狀的複數個溝，當各溝與從中心朝向周緣的假想直線交叉時，在具有第1溝間距x1
(mm)～第nL
溝間距xL
(mm)之溝間距數nL
的溝中，偏度(S)的絕對值為1以上，亦即偏度(S)為+1以上、-1以下。如此，藉由偏度(S)的絕對值為1以上，可實現高的研磨均勻性。在偏度(S)的絕對值小於1，亦即，偏度(S)超過-1、小於+1的情況，研磨均勻性會變低。在第2實施形態的研磨墊的研磨面中，偏度(S)的絕對值為1以上，從可實現更高的研磨均勻性這點來看，較佳為1.3以上，更佳為1.6以上，尤佳為2～4。
在第2實施形態的研磨墊的研磨面中，從既定的中心朝向周緣的假想直線交叉之溝的溝間距數nL
為4以上，較佳為4～36，更佳為12～24。nL
小於4時，無法實現高的研磨速率與優異的研磨均勻性。
又，在第2實施形態的研磨墊的研磨面中，作為第1溝間距x1
～第nL
溝間距xL
之各溝間距的範圍，較佳為1～30mm，更佳為2～15mm。在含有過大的溝間距之情況，於該部分漿料朝溝與溝之間的墊凸部之供給性會變得不充足，會有研磨速率或研磨均勻性降低之傾向。又，在含有過小的溝間距之情況，溝與溝之間的台面寬度變窄而有研磨速率降低之傾向。且，作為第1溝間距x1
～第nL
溝間距xL
的平均值(mm)μ，從研磨速率與研磨均勻性特別優異這點來看，較佳為2～15mm、更佳為3～12mm。
另一方面，如上述，在研磨面具有從既定的中心擴展到周緣之同心圓狀或格子狀的溝，從中心朝向周緣的假想直線係與具有第1溝間距x1
～第nL
溝間距xL
之nL
+1條溝交叉的情況下，即便偏度(S)的絕對值為1以上，當第1溝間距x1
～第nL
溝間距xL
的最大值與最小值之差過大或過小時，無法實現高的研磨均勻性。第2實施形態的研磨墊係藉由在研磨面中偏度(S)的絕對值為1以上，且第1溝間距x1
～第nL
溝間距xL
的最大值與最小值之差為3～12mm，可實現高的研磨均勻性。
亦即，第2實施形態的研磨墊係藉由在研磨面中第1溝間距x1
～第nL
溝間距xL
的最大值與最小值之差為3～12mm，可實現高的研磨均勻性。當第1溝間距x1
～第nL
溝間距xL
的最大值與最小值之差小於3mm時，由於溝間距的變動寬度過小且全部的溝間距接近相同值，所以研磨均勻性的改善效果會降低。又，當第1溝間距x1
～第nL
溝間距xL
的最大值與最小值之差超過12mm時，由於溝間距的最大值變得比12mm還大，所以於該部分漿料朝溝與溝之間的墊凸部之供給性會變得不充足，研磨速率或研磨均勻性會降低。在第2實施形態的研磨墊中，第1溝間距x1
～第nL
溝間距xL
的最大值與最小值之差為3～12mm，而從可實現更高的研磨均勻性這點來看，較佳為3.3～11mm、更佳為3.7～10mm、尤佳為4～9mm。
又，在第2實施形態的研磨墊中，第1溝間距x1
～第nL
溝間距xL
之以下述式(4)：
(式(4)中，xi
表示從中心至第ni
個溝間距，μ表示第1溝間距x1
～第nL
溝間距xL
的平均值，σ表示第1溝間距x1
～第nL
溝間距xL
的標準偏差)表示之峰度(K)為2以上從可實現更高的研磨均勻性這點來看是較佳的。
在此，上述式(4)所示的峰度(K)係表示第1溝間距x1
～第nL
溝間距xL
的分布之自常態分布的尖峰，即表示山的尖峰度與尾端的擴展度之統計量。峰度(K)=0時，表示溝間距呈常態分布。峰度(K)越朝正值變大，表示越從常態分布變成尖銳的分布，亦即，溝間距的分布集中於平均附近且分布的尾端重。峰度(K)越朝負值變小，表示越從常態分布呈扁平的分布，亦即表示溝間距的分布從平均附近分散，分布的尾端輕。
在第2實施形態的研磨墊中，峰度(K)為2以上，從可實現更高的研磨均勻性這點來看，更佳為2.5以上、尤佳為3～10。
又，在第2實施形態的研磨墊中，形成於研磨層的研磨面之溝的溝間距，從可實現更高的研磨均勻性這點來看，偏度(S)/峰度(K)較佳為0.3以上、更佳為0.35以上、尤佳為0.4～0.8。
在此種第2實施形態的研磨墊中，形成於研磨面之溝的形狀並無特別限定。以相對於溝延伸的方向之垂直方向的鉛直方向剖面形狀而言，可列舉例如︰方形、梯形、三角形、半圓形、半長圓形等的形狀。
又，以溝的深度而言，在溝的最深部中，較佳為0.1～3mm、更佳為0.3～2mm。又，溝的深度為研磨層的厚度之30～90%、再者為40～85%、尤其為50～80%者，在積層有緩衝(cushion)層的情況下，從容易兼具研磨均勻性與平坦化性能這點來看是較佳的。
此外，溝間距的偏度(skewness)或峰度(kurtosis)較佳為在研磨墊的內周部與外周部等不會改變。又，既定的中心亦可與研磨墊中心不同。
又，在第2實施形態的研磨墊中，除了上述之同心圓狀或格子狀的溝外，亦可形成從既定的中心延伸至研磨面的外周之放射溝或孔。放射溝較佳為寬度是0.2～3mm、深度是0.1～3mm、條數是4～36條，更佳為寬度是0.5～2mm、深度是0.3～2mm、條數是8～24條。又，孔亦可為比研磨層的厚度淺且具有孔底者，亦可為貫通研磨層全體之孔，亦可為貫通也含有緩衝層等的研磨墊全體之孔。從墊上面觀看之孔的形狀亦可為圓形、橢圓形、長圓形、三角形、四角形等的任一者。
[第3實施形態]
以上，藉由第1實施形態及第2實施形態，詳細說明關於用以兼具高的研磨速率與優異的研磨均勻性之研磨墊的研磨層之具有最佳化的溝間距之研磨面。本發明的研磨墊，只要包含具有如第1實施形態及第2實施形態所說明之形成有具溝間距的溝之研磨面的研磨層，則其他的形態或素材等的要素並無特別限定。以下，說明關於研磨面以外的研磨墊之要素。
研磨墊只要包含具有如上述之研磨面的研磨層，則其層構成無特別限定。具體而言，亦可為僅由研磨層構成的單層構造之研磨墊，亦可為例如由2層以上的積層體所構成的研磨墊，該2層以上的積層體積層有緩衝層或支持體層等其他層與研磨層。
形成研磨層的材料只要是以往被使用作為研磨墊之研磨層的材料之高分子材料，則無特別限定。作為被使用作為研磨層的材料之高分子材料的具體例，係可列舉例如︰聚胺基甲酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、丁醛樹脂、聚苯乙烯、聚氯乙烯、丙烯酸樹脂、環氧樹脂、聚酯、聚醯胺等。此等可單獨使用，也可組合2種以上來使用。在此等之中，使含有高分子二醇、有機二異氰酸酯及鏈伸長劑之聚胺基甲酸酯原料反應而獲得之聚胺基甲酸酯，在可得到平坦化性能佳且在晶圓表面難以產生刮痕等研磨性能特別優異之研磨層這點方面是較佳的。
以被使用作為聚胺基甲酸酯原料之高分子二醇的具體例而言，可列舉例如︰聚乙二醇、聚四亞甲基二醇等的聚醚二醇；聚(己二酸伸壬二酯)二醇(poly(nonamethylene adipate) diol)、聚(己二酸2-甲基-1,8-伸辛二酯)二醇(poly(2-methyl-1,8-octamethylene adipate)diol)、聚(己二酸3-甲基-1,5-伸戊二酯)二醇(poly(3-methyl-1,5-pentamethylene adipate)diol)等的聚酯二醇；聚(碳酸伸己二酯)二醇((poly(hexamethylene carbonate)diol)、聚(碳酸3-甲基-1,5-伸戊二酯)二醇(poly(3-methyl-1,5-pentamethylene carbonate)diol)等的聚碳酸酯二醇等。此等可單獨使用，也可組合2種以上來使用。
又，以被使用作為聚胺基甲酸酯原料之有機二異氰酸酯的具體例而言，可列舉例如︰六亞甲基二異氰酸酯、異佛酮二異氰酸酯、4,4’-二環己基甲烷二異氰酸酯、1,4-雙(異氰酸基甲基)環己烷等的脂肪族或脂環式二異氰酸酯；4,4’-二苯甲烷二異氰酸酯、2,4-甲苯二異氰酸酯(2,4-tolylene diisocyanate)、2,6-甲苯二異氰酸酯、1,5-萘二異氰酸酯(1,5-naphthylene diisocyanate)等的芳香族二異氰酸酯等。此等可單獨使用，也可組合2種以上來使用。此等之中，4,4’-二苯甲烷二異氰酸酯從可得到耐磨耗性優異的研磨層這點來看是較佳的。
又，以作為聚胺基甲酸酯原料使用的鏈伸長劑而言，可列舉︰分子中具有2個以上之可與異氰酸酯基反應的活性氫原子之分子量350以下的低分子化合物。以其具體例而言，可舉出例如︰乙二醇、二乙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、1,5-戊二醇、新戊二醇、1,6-己二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,4-雙(β-羥乙氧基)苯、1,9-壬二醇、螺甘油的二醇類；乙二胺、四亞甲基二胺(tetramethylene diamine)、六亞甲基二胺、九亞甲基二胺(nonamethylene diamine)、聯胺、伸茬基二胺(xylylene diamine)、異佛酮二胺、哌
等的二胺類等。此等可單獨使用，也可組合2種以上來使用。此等之中，尤佳為1,4-丁二醇、1,9-壬二醇、及1,4-丁二醇與1,9-壬二醇的組合。
聚胺基甲酸酯原料中之高分子二醇、有機二異氰酸酯及鏈伸長劑的摻合比率，係考量耐磨耗性等的研磨層所需要的特性而適當選擇。具體而言，例如，相對於高分子二醇及鏈伸長劑所含的活性氫原子1莫耳，有機二異氰酸酯所含的異氰酸酯基較佳為0.95～1.3莫耳、更佳為0.96～1.1莫耳、尤佳為0.97～1.05莫耳的摻合比率。當相對於高分子二醇及鏈伸長劑所含的活性氫原子1莫耳，有機二異氰酸酯所含的異氰酸酯基小於0.95莫耳時，會有研磨層的機械強度或耐磨耗性降低之傾向，超過1.3莫耳時，會有生產性或聚胺基甲酸酯原料的保存安定性降低之傾向。
以聚胺基甲酸酯而言，熱塑性聚胺基甲酸酯從生產性優異這點來看是尤其適合的。此外，熱塑性意指︰可藉由擠出成形、射出成形、壓光成形、3D列印等的加熱步驟熔融而成形之特性。
熱塑性聚胺基甲酸酯係使用高分子二醇、有機二異氰酸酯及鏈伸長劑作為原料，使用預聚合物(prepolymer)法、單觸法(one-shot method)、多軸螺旋( multiple shaft screw)型擠出機，在實質上不存在溶劑下，將上述高分子二醇、有機二異氰酸酯及鏈伸長劑以既定的比率，藉由熔融混練之連續熔融聚合等來製造。此等之中，連續熔融聚合在生產性優異這點方面是較佳的。
研磨層的製造方法並無特別限定，可列舉例如︰製造含有高分子材料、或依需要摻合有在研磨墊的領域被使用於高分子材料的添加劑而成的高分子組成物之薄片，並將薄片研磨成既定的均勻厚度之方法。
用以製造研磨層的薄片(sheet)，係例如可將上述的高分子材料、或依需要摻合有在研磨墊的領域被使用於高分子材料的添加劑等而成的高分子組成物藉由擠出機擠出來製造，具體而言，例如，可使用裝設有T型模具的擠出機，將高分子材料、或高分子組成物熔融擠出之方法。以擠出機而言，係可使用單軸擠出機、雙軸擠出機等。又，用以製造研磨層的薄片，亦可事先製造包含高分子或高分子組成物的嵌段(block)，並將其切片(slice)來製造。
所得到的薄片係可依需要，藉由裁斷、衝切、切削等加工成所期望的尺寸、形狀，或可藉由研削等加工成所期望的厚度而作成研磨層。
研磨層的厚度並無特別限定，惟從研磨性能與作業性的觀點來看，較佳為0.6～4mm、更佳為0.7～3mm、特佳為0.8～2mm的範圍。
研磨層的D硬度從平坦化性能的提升與抑制晶圓表面產生刮痕的觀點來看，較佳為45～90，更佳為50～88，再更佳為55～85。
研磨層宜為非發泡構造(亦即，非多孔性)。因為是非發泡構造，呈現研磨層的硬度高，更優異的平坦化性能，再者因為不存在露出於表面或溝的側面及底面之氣孔，所以研磨漿料中的磨粒在氣孔中凝聚・黏附而在晶圓表面產生刮痕之情況不易發生。又，與發泡構造的情況相比，研磨層的磨耗速度小且可長時間使用，這點也是較佳的。
研磨層的研磨面之溝的形成方法並無特別限定。具體而言，可列舉例如︰藉由對平坦的薄片的表面進行切削加工而形成溝之方法；使經加熱的模具或金屬線接觸平坦的薄片、或將雷射光等的光線照射於平坦的薄片，使該部分溶解或分解・揮散以形成溝之方法；使用具有用以形成溝的凸部之模具，於該模具中流入高分子材料、高分子組成物的熔融物後在使之固化、或者流入未硬化的高分子材料後再使之硬化，而製造事先形成有溝之薄片的方法等。
研磨墊亦為僅由研磨層構成的單層構造，亦可為在研磨層的背面(研磨面的相對面)積層有緩衝層的積層構造。此等之中，積層有緩衝層的積層構造，從提升晶圓面內的研磨均勻性這點來看是較佳的。
研磨層與緩衝層的積層，係可使用週知的黏著劑或接著劑來進行。緩衝層的C硬度宜為20～70。又，緩衝層的材料亦無特別限定，可列舉例如︰使樹脂含浸於不織布而成的材料、非發泡構造或發泡構造的彈性體等。具體而言，可列舉︰使聚胺基甲酸酯含浸於不織布而成的複合體；天然橡膠、腈橡膠、聚丁二烯橡膠、矽酮橡膠等的橡膠；聚酯系熱塑性彈性體、聚醯胺系熱塑性彈性體、氟系熱塑性彈性體等的熱塑性彈性體；發泡塑膠；聚胺基甲酸酯等。此等之中，從容易得到較佳的柔軟性這點來看，具有發泡構造的聚胺基甲酸酯尤佳。
研磨墊係採用公知的研磨漿料及研磨裝置，被使用於化學的機械研磨。較佳為在研磨前或研磨中，使用金剛石修整器(diamond dresser)等的修整器來調整(conditioning)研磨墊，整理研磨墊的表面。作為研磨的對象之被研磨對象物並無特別限定。具體而言，可列舉例如︰矽、碳化矽、氮化鎵、砷化鎵、氧化鋅、藍寶石(sapphire)、鍺、金剛石等的半導體基板；形成於半導體基板上之氧化矽膜、氮化矽膜、low-k膜等的絕緣膜、或銅、鋁、鎢等的配線材料；玻璃、水晶、光學基板、硬碟等。尤其，研磨墊較佳係被使用在對形成於半導體基板上的絕緣膜或配線材料進行研磨之用途。
[實施例]
以下，藉由實施例更具體地說明本發明。此外，本發明的範圍並不限定於此等的實施例。
[製造例1]
使用數量平均分子量600的聚乙二醇[簡稱：PEG]、1,4-丁二醇[簡稱：BD]、3-甲基-1,5-戊二醇[簡稱：MPD]、及4,4’-二苯甲烷二異氰酸酯[簡稱：MDI]，以使PEG：BD：MPD：MDI的質量比成為15.3：14.2：8.0：62.5的比例，並藉由計量泵，連續地供給至以同軸旋轉的雙軸擠出機，進行連續熔融聚合來製造熱塑性聚胺基甲酸酯。
接著，將所得到之熱塑性聚胺基甲酸酯的熔融物，在水中連續地擠出成股(strand)狀後，利用製粒機切細碎而得到丸粒(pellet)。將此丸粒在70℃下進行20小時的除濕乾燥後，供給至單軸擠出成形機，從T型模具擠出，而成形厚度2.0mm的聚胺基甲酸酯薄片。接著，研削厚度2.0mm之聚胺基甲酸酯薄片的表面而作成厚度1.5mm之均勻薄片，切下成直徑81cm的圓形。依據JISK 7311，在測定溫度25℃的條件下所測得的聚胺基甲酸酯薄片的D硬度為81。
[製造例2]
使用數量平均分子量850的聚四亞甲基二醇[簡稱：PTMG]、PEG、BD、及MDI，以使PTMG：PEG：BD：MDI的質量比成為24.6：11.6：13.8：50.0的比例，並藉由計量泵，連續地供給至以同軸旋轉的雙軸擠出機，進行連續熔融聚合而製造熱塑性聚胺基甲酸酯。
接著，將所得到的熱塑性聚胺基甲酸酯的熔融物，在水中連續地擠出成股(strand)狀後，利用製粒機切細碎而得到丸粒。將此丸粒在70℃下進行20小時的除濕乾燥後，加入單軸擠出成形機中，從T型模具擠出，而成形厚度2.0mm的聚胺基甲酸酯薄片。接著，研削厚度2.0mm的聚胺基甲酸酯薄片的表面而作成厚度1.5mm的均勻薄片，切下成直徑81cm的圓形。依據JISK 7311，在測定溫度25℃的條件下所測得之聚胺基甲酸酯薄片的D硬度為67。
[實施例1]
藉由將在製造例1得到之厚度1.5mm、直徑81cm的D硬度81之聚胺基甲酸酯薄片的一面進行切削加工，如表1所示般從螺旋中心形成有溝間距為8.5mm、8.5mm、8.5mm、14.5mm之4條延伸成阿基米德螺旋狀的溝反覆至周緣為止而成的溝。以此方式，作成具有研磨面的研磨層。此外，溝的形狀係為深度1.0mm、溝的上底為2.5mm、溝的下底為0.5mm之梯形剖面形狀。此等研磨面的溝，其溝間距的偏度(S)為2.0，峰度(K)為4.0，(S)/(K)為0.50，第1溝間距～第4溝間距的最大值與最小值之差為6.0mm。
且，藉由在與研磨層的研磨面相對之相對面，透過黏著帶貼合由厚度1.5mm的發泡聚胺基甲酸酯薄片(C硬度40)形成的緩衝層，而製作出積層構造的研磨墊。
接著，藉由如下的評價方法評價所得到之研磨墊的研磨特性。
〈研磨速率、研磨均勻性〉
將所得到的研磨墊裝設在Strasbaugh公司製的研磨裝置「nHance6EG」。接著，使用Asahi Diamond工業(股)製的金剛石修整器(金剛石號數＃100)，一邊將超純水以200mL/分鐘的速度流動，一邊以修整器旋轉數91rpm、研磨墊旋轉數66rpm、修整器荷重40N，調整研磨墊表面60分鐘。接著，準備經調整之研磨漿料，其係將日立化成(股)製的研磨漿料「HS-8005」稀釋10倍。接著，在載台(platen)旋轉數100rpm、頭旋轉數107rpm、研磨壓力300hPa的條件下，一邊以200mL/分鐘的速度將研磨漿料供給至研磨墊的研磨面，一邊將表面具有膜厚2000nm的氧化矽膜之直徑12英吋的矽晶圓研磨60秒。然後，在60秒的研磨後，進行30秒的研磨面的調整。接著，再次研磨其他的矽晶圓，進一步進行30秒的調整。以此方式，研磨10片矽晶圓。
接著，針對第10片經研磨的晶圓，將研磨前及研磨後之氧化矽膜的膜厚在晶圓面內各測定81點，求得各點的研磨速率。將81點的研磨速率的平均值設為研磨速率(R)。研磨均勻性係藉由利用〔不均勻性(%)=(σ’/R)×100〕(其中，σ’為81點的研磨速率的標準偏差)的式子所求出的不均勻性來評價。不均勻性的值愈小，在晶圓面內氧化矽膜愈被均勻地研磨而呈現出優異的研磨均勻性。
研磨速率為943nm/min，不均勻性為6.7%。將結果顯示於表1。
[表1]
| 實施例編號 | 實施例1 | 實施例2 | 實施例3 | 比較例1 | 比較例2 | 比較例3 |
| 條數(nh ) | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 | 4 |
| x1 (mm) | 8.5 | 8.5 | 9.4 | 9.7 | 8.3 | 6.0 |
| x2 (mm) | 8.5 | 9.4 | 7.6 | 9.7 | 10.7 | 6.0 |
| x3 (mm) | 8.5 | 8.5 | 9.4 | 9.7 | 8.3 | 6.0 |
| x4 (mm) | 14.5 | 13.6 | 13.6 | 10.9 | 12.7 | 22.0 |
| μ(mm) | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 | 10 |
| σ’ | 3.00 | 2.44 | 2.55 | 0.60 | 2.13 | 8.00 |
| n/(n-1)(n-2) | 0.67 | 0.67 | 0.67 | 0.67 | 0.67 | 0.67 |
| n(n+1)/(n-1)(n-2)(n-3) | 3.33 | 3.33 | 3.33 | 3.33 | 3.33 | 3.33 |
| 3(n-1)2 /(n-2)(n-3) | 13.5 | 13.5 | 13.5 | 13.5 | 13.5 | 13.5 |
| (x1 -μ)/σ’ | -0.50 | -0.62 | -0.24 | -0.50 | -0.80 | -0.50 |
| (x2 -μ)/σ’ | -0.50 | -0.25 | -0.94 | -0.50 | 0.33 | -0.50 |
| (x3 -μ)/σ’ | -0.50 | -0.62 | -0.24 | -0.50 | -0.80 | -0.50 |
| (x4 -μ)/σ’ | 1.50 | 1.48 | 1.41 | 1.50 | 1.27 | 1.50 |
| 偏度(S) | 2.0 | 1.8 | 1.3 | 2.0 | 0.71 | 2.0 |
| 峰度(K) | 4.0 | 3.3 | 2.5 | 4.0 | -2.1 | 4.0 |
| (S)/(K) | 0.50 | 0.55 | 0.53 | 0.50 | -0.34 | 0.50 |
| 最大值與最小值的差 | 6.0 | 5.1 | 6.0 | 1.2 | 4.4 | 16.0 |
| 研磨速率[nm/min] | 943 | 911 | 822 | 868 | 931 | 729 |
| 不均勻性(%) | 6.7 | 6.9 | 7.7 | 12.6 | 16.1 | 21.2 |
[實施例2]
藉由將在製造例1得到之厚度1.5mm、直徑81cm的D硬度81之聚胺基甲酸酯薄片的一面進行切削加工，如表1所示般從螺旋中心形成有溝間距為8.5mm、9.4mm、8.5mm、13.6mm之4條延伸成阿基米德螺旋狀的溝反覆至周緣為止而成之溝。以此方式，作成具有研磨面的研磨層。此外，溝的形狀係為深度1.0mm、溝的上底為2.5mm、溝的下底為0.5mm之梯形剖面形狀。此等研磨面的溝，其溝間距的偏度(S)為1.8，峰度(K)為3.3，(S)/(K)為0.55，第1溝間距～第4溝間距的最大值與最小值之差為5.1mm。
與實施例1同樣地，在研磨層貼合緩衝層來製作積層構造的研磨墊，並評價氧化矽膜的研磨特性。研磨速率為911nm/min，不均勻性為6.9%。將結果顯示於表1。
[實施例3]
藉由將在製造例1得到之厚度1.5mm、直徑81cm的D硬度81之聚胺基甲酸酯薄片的一面進行切削加工，如表1所示般從螺旋中心形成有溝間距為9.4mm、7.6mm、9.4mm、13.6mm之4條延伸成阿基米德螺旋狀的溝反覆至周緣為止而成之溝。以此方式，作成具有研磨面的研磨層。此外，溝的形狀係為深度1.0mm、溝的上底為2.5mm、溝的下底為0.5mm之梯形剖面形狀。此等研磨面的溝，其溝間距的偏度(S)為1.3，峰度(K)為2.5，(S)/(K)為0.53，第1溝間距～第4溝間距的最大值與最小值之差為6.0mm。
與實施例1同樣地，在研磨層貼合緩衝層來製作積層構造的研磨墊，並評價氧化矽膜的研磨特性。研磨速率為822nm/min，不均勻性為7.7%。將結果顯示於表1。
[比較例1]
藉由將在製造例1得到之厚度1.5mm、直徑81cm的D硬度81之聚胺基甲酸酯薄片的一面進行切削加工，如表1所示般從螺旋中心形成有溝間距為9.7mm、9.7mm、9.7mm、10.9mm之4條延伸成阿基米德螺旋狀的溝反覆至周緣為止而成之溝。以此方式，作成具有研磨面的研磨層。此外，溝的形狀係為深度1.0mm、溝的上底為2.5mm、溝的下底為0.5mm之梯形剖面形狀。此等研磨面的溝，其溝間距的偏度(S)為2.0，峰度(K)為4.0，(S)/(K)為0.50，第1溝間距～第4溝間距的最大值與最小值之差為1.2mm。
與實施例1同樣地，在研磨層貼合緩衝層來製作積層構造的研磨墊，並評價氧化矽膜的研磨特性。研磨速率為868nm/min，不均勻性為12.6%。將結果顯示於表1。
[比較例2]
將在製造例1所得到之厚度1.5mm、直徑81cm的D硬度81之聚胺基甲酸酯薄片的一面進行切削加工，如表1所示般從螺旋中心形成有溝間距為8.3mm、10.7mm、8.3mm、12.7mm之4條延伸成阿基米德螺旋狀的溝反覆至周緣為止之溝。以此方式，作成具有研磨面的研磨層。此外，溝的形狀係為深度1.0mm、溝的上底為2.5mm、溝的下底為0.5mm之梯形剖面形狀。此等研磨面的溝，其溝間距的偏度(S)為0.71，峰度(K)為-2.1，(S)/(K)為-0.34，第1溝間距～第4溝間距的最大值與最小值之差為4.4mm。
與實施例1同樣地，在研磨層貼合緩衝層來製作積層構造的研磨墊，並評價氧化矽膜的研磨特性。研磨速率為931nm/min，不均勻性為16.1%。將結果顯示於表1。
[比較例3]
藉由將在製造例1得到之厚度1.5mm、直徑81cm的D硬度81之聚胺基甲酸酯薄片的一面進行切削加工，如表1所示般從螺旋中心形成有溝間距為6.0mm、6.0mm、6.0mm、22.0mm之4條延伸成阿基米德螺旋狀的溝反覆至周緣為止之溝。以此方式，作成具有研磨面的研磨層。此外，溝的形狀係為深度1.0mm、溝的上底為2.5mm、溝的下底為0.5mm之梯形剖面形狀。此等研磨面的溝，其溝間距的偏度(S)為2.0，峰度(K)為4.0，(S)/(K)為0.50，第1溝間距～第4溝間距的最大值與最小值之差為16.0mm。
與實施例1同樣地，在研磨層貼合緩衝層來製作積層構造的研磨墊，並評價氧化矽膜的研磨特性。研磨速率為729nm/min，不均勻性為21.2%。將結果顯示於表1。
[實施例4]
藉由將在製造例2所得到之厚度1.5mm、直徑81cm的D硬度67之聚胺基甲酸酯薄片的一面進行切削加工，從螺旋中心形成有溝間距為4.0mm、4.0mm、4.0mm、4.0mm、4.0mm、4.0mm、4.0mm、4.0mm、8.0mm之9條延伸成阿基米德螺旋狀的溝反覆至周緣為止之溝。以此方式，作成具有研磨面的研磨層。此外，溝的形狀係為深度1.0mm、寬度1.0mm的正方形剖面形狀。此等研磨面的溝，其溝間距的偏度(S)為3.0，峰度(K)為9.0，(S)/(K)為0.33，第1溝間距～第4溝間距的最大值與最小值之差為4.0mm。
接著，在與研磨層之形成有螺旋狀溝的研磨面相對之相對面，透過黏著帶貼合由0.8mm的發泡聚胺基甲酸酯薄片(C硬度55)形成的緩衝層，而製作出積層構造的研磨墊。
接著，藉由如下的評價方法評價所得到之研磨墊的研磨特性。
〈研磨速率、研磨均勻性〉
將所得到的研磨墊裝設在Strasbaugh公司製的研磨裝置「nHance6EG」。接著，使用Asahi Diamond工業(股)製的金剛石修整器(金剛石號數＃100)，一邊將超純水以200mL/分鐘的速度流動，一邊以修整器旋轉數91rpm、研磨墊旋轉數66rpm、修整器荷重40N，調整研磨面60分鐘。接著，準備將31%濃度的過氧化氫水以30mL的比例混合到FUJIMI INCORPORATED(股)製的研磨漿料「PL-7101」1000mL中並經調整所得的研磨漿料。然後，在載台旋轉數90rpm、頭旋轉數91rpm、研磨壓力230hPa的條件下，一邊以200mL/分鐘的速度將研磨漿料供給至研磨墊的研磨面，一邊將表面具有膜厚2000nm的銅膜之直徑12英吋的矽晶圓研磨60秒。然後，在60秒的研磨後，進行30秒的研磨面的調整。接著，再次研磨其他的矽晶圓，進一步進行30秒的調整。以此方式，研磨10片矽晶圓。
接著，針對第10片經研磨的晶圓，將研磨前及研磨後之銅膜的膜厚在晶圓面內各測定81點，求得各點的研磨速率。將81點的研磨速率的平均值設為研磨速率(R)。研磨均勻性係藉由利用〔不均勻性(%)=(σ’/R)×100〕(其中，σ’為81點的研磨速率的標準偏差)的式子所求出的不均勻性來評價。不均勻性的值愈小，在晶圓面內銅膜愈被均勻地研磨而呈現出優異的研磨均勻性。
研磨速率為307nm/min，不均勻性為13.5%。將結果顯示於表2。
[表2]
| 實施例編號 | 實施例4 | 實施例5 | 實施例6 | 比較例4 | 比較例5 | 比較例6 |
| 條數(nh ) | 9 | 10 | 8 | 9 | 10 | 8 |
| x1 (mm) | 4.0 | 3.0 | 4.5 | 5.0 | 5.0 | 3.0 |
| x2 (mm) | 4.0 | 3.0 | 4.5 | 5.0 | 5.0 | 7.0 |
| x3 (mm) | 4.0 | 3.0 | 4.5 | 2.0 | 5.0 | 3.0 |
| x4 (mm) | 4.0 | 3.0 | 3.5 | 5.0 | 5.0 | 7.0 |
| x5 (mm) | 4.0 | 4.0 | 4.5 | 5.0 | 5.0 | 3.0 |
| x6 (mm) | 4.0 | 3.0 | 4.5 | 2.0 | 5.0 | 7.0 |
| x7 (mm) | 4.0 | 3.0 | 4.5 | 5.0 | 5.0 | 3.0 |
| x8 (mm) | 4.0 | 3.0 | 9.5 | 5.0 | 5.0 | 7.0 |
| x9 (mm) | 8.0 | 3.0 | - | 2.0 | 5.0 | - |
| x10 (mm) | - | 12.0 | - | - | 5.5 | - |
| μ(mm) | 4.4 | 4 | 5.0 | 4.0 | 5.05 | 5.0 |
| σ’ | 1.33 | 2.83 | 1.85 | 1.50 | 0.16 | 2.14 |
| n/(n-1)(n-2) | 0.16 | 0.14 | 0.19 | 0.16 | 0.14 | 0.19 |
| n(n+1)/(n-1)(n-2)(n-3) | 0.27 | 0.22 | 0.34 | 0.27 | 0.22 | 0.34 |
| 3(n-1)2 /(n-2)(n-3) | 4.57 | 4.34 | 4.90 | 4.57 | 4.34 | 4.90 |
| (x1-μ)/σ’ | -0.33 | -0.35 | -0.27 | 0.67 | -0.32 | -0.94 |
| (x2-μ)/σ’ | -0.33 | -0.35 | -0.27 | 0.67 | -0.32 | 0.94 |
| (x3-μ)/σ’ | -0.33 | -0.35 | -0.27 | -1.33 | -0.32 | -0.94 |
| (x4-μ)/σ’ | -0.33 | -0.35 | -0.81 | 0.67 | -0.32 | 0.94 |
| (x5-μ)/σ’ | -0.33 | 0.00 | -0.27 | 0.67 | -0.32 | -0.94 |
| (x6-μ)/σ’ | -0.33 | -0.35 | -0.27 | -1.33 | -0.32 | 0.94 |
| (x7-μ)/σ’ | -0.33 | -0.35 | -0.27 | 0.67 | -0.32 | -0.94 |
| (x8-μ)/σ’ | -0.33 | -0.35 | 2.43 | 0.67 | -0.32 | 0.94 |
| (x9-μ)/σ’ | 2.67 | -0.35 | - | -1.33 | -0.32 | - |
| (x10-μ)/σ’ | - | 2.83 | - | - | 2.85 | - |
| 偏度(S) | 3.0 | 3.1 | 2.6 | -0.86 | 3.2 | 0.0 |
| 峰度(K) | 9.0 | 9.7 | 7.2 | -1.7 | 10.0 | -2.8 |
| (S)/(K) | 0.33 | 0.32 | 0.36 | 0.50 | 0.32 | 0.00 |
| 最大值與最小值的差 | 4.0 | 9.0 | 6.0 | 3.0 | 0.5 | 4.0 |
| 研磨速率[nm/min] | 307 | 306 | 292 | 227 | 264 | 242 |
| 不均勻性(%) | 13.5 | 11.1 | 14.0 | 14.3 | 15.4 | 22.5 |
[實施例5]
藉由將在製造例2所得到之厚度1.5mm、直徑81cm的D硬度67之聚胺基甲酸酯薄片的一面進行切削加工，如表2所示般從螺旋中心形成有溝間距為3.0mm、3.0mm、3.0mm、3.0mm、4.0mm、3.0mm、3.0mm、3.0mm、3.0mm、12.0mm之10條延伸成阿基米德螺旋狀的溝反覆至周緣為止之溝。以此方式，作成具有研磨面的研磨層。此外，溝的形狀係為深度1.0mm、寬度0.7mm的長方形剖面形狀。此等研磨面的溝，其溝間距的偏度(S)為3.1，峰度(K)為9.7，(S)/(K)為0.32，第1溝間距～第10溝間距的最大值與最小值之差為9.0mm。
與實施例4同樣地，在研磨層貼合緩衝層來製作積層構造的研磨墊，並評價銅膜的研磨特性。研磨速率為306nm/min，不均勻性為11.1%。將結果顯示於表2。
[實施例6]
藉由將在製造例2所得到之厚度1.5mm、直徑81cm的D硬度67之聚胺基甲酸酯薄片的一面進行切削加工，如表2所示般從螺旋中心形成有溝間距為4.5mm、4.5mm、4.5mm、3.5mm、4.5mm、4.5mm、4.5mm、9.5mm之8條延伸成阿基米德螺旋狀的溝反覆至周緣為止之溝。以此方式，作成具有研磨面的研磨層。此外，溝的形狀係為深度1.0mm、寬度1.0mm的正方形剖面形狀。此等研磨面的溝，其溝間距的偏度(S)為2.6，峰度(K)為7.2，(S)/(K)為0.36，第1溝間距～第8溝間距的最大值與最小值之差為6.0mm。
與實施例4同樣地，在研磨層貼合緩衝層來製作積層構造的研磨墊，並評價銅膜的研磨特性。研磨速率為292nm/min，不均勻性為14.0%。將結果顯示於表2。
[比較例4]
藉由將在製造例2所得到之厚度1.5mm、直徑81cm的D硬度67之聚胺基甲酸酯薄片的一面進行切削加工，如表2所示般從螺旋中心形成有溝間距為5.0mm、5.0mm、2.0mm、5.0mm、5.0mm、2.0mm、5.0mm、5.0mm、2.0mm之9條延伸成阿基米德螺旋狀的溝反覆至周緣為止之溝。以此方式，作成具有研磨面的研磨層。此外，溝的形狀係為深度1.0mm、寬度1.0mm的正方形剖面形狀。此等研磨面的溝，其溝間距的偏度(S)為-0.86，峰度(K)為-1.7，(S)/(K)為0.50，第1溝間距～第8溝間距的最大值與最小值之差為3.0mm。
與實施例4同樣地，在研磨層貼合緩衝層來製作積層構造的研磨墊，並評價銅膜的研磨特性。研磨速率為227nm/min，不均勻性為14.3%。將結果顯示於表2。
[比較例5]
藉由將在製造例2所得到之厚度1.5mm、直徑81cm的D硬度67之聚胺基甲酸酯薄片的一面進行切削加工，如表2所示般從螺旋中心形成有溝間距為5.0mm、5.0mm、5.0mm、5.0mm、5.0mm、5.0mm、5.0mm、5.0mm、5.0mm、5.5mm之10條延伸成阿基米德螺旋狀的溝反覆至周緣為止之溝。以此方式，作成具有研磨面的研磨層。此外，溝的形狀係為深度1.0mm、寬度0.7mm的長方形剖面形狀。此等研磨面的溝，其溝間距的偏度(S)為3.2，峰度(K)為10.0，(S)/(K)為0.32，第1溝間距～第10溝間距的最大值與最小值之差為0.5mm。
與實施例4同樣地，在研磨層貼合緩衝層來製作積層構造的研磨墊，並評價銅膜的研磨特性。研磨速率為264nm/min，不均勻性為15.4%。將結果顯示於表2。
[比較例6]
藉由將在製造例2所得到之厚度1.5mm、直徑81cm的D硬度67之聚胺基甲酸酯薄片的一面進行切削加工，如表2所示般從螺旋中心形成有溝間距為3.0mm、7.0mm、3.0mm、7.0mm、3.0mm、7.0mm、3.0mm、7.0mm之8條延伸成阿基米德螺旋狀的溝反覆至周緣為止之溝。以此方式，作成具有研磨面的研磨層。此外，溝的形狀係為深度1.0mm、寬度1.0mm的正方形剖面形狀。此等研磨面的溝，其溝間距的偏度(S)為0.0，峰度(K)為-2.8，(S)/(K)為0，第1溝間距～第8溝間距的最大值與最小值之差為4.0mm。
與實施例4同樣地，在研磨層貼合緩衝層來製作積層構造的研磨墊，並評價銅膜的研磨特性。研磨速率為242nm/min，不均勻性為22.5%。將結果顯示於表2。
由以上的結果，獲得如下的理解。得知︰關於形成於研磨面的溝間距方面，偏度(S)的絕對值為1以上、且第1溝間距x1
～第nh
溝間距xh
的最大值與最小值之差為3～12mm之實施例1～6的研磨墊，相較於偏度(S)的絕對值小於1、或第1溝間距x1
～第nh
溝間距xh
的最大值與最小值之差為3～12mm的範圍外之比較例1～6的研磨墊，兼具高的研磨速率與優異的研磨均勻性。
[產業上利用之可能性]
本發明的研磨墊係適用於半導體基板、玻璃等的研磨用途。尤其在將半導體、或硬碟、液晶顯示器等的基板材料、或者透鏡、鏡子等的光學零件等進行化學機械研磨時是合適的。
10,20,30,40:研磨面
C:中心
R1~R5:反覆區域
Gh(1)~Gh(9),Gc(1)~Gc(9):溝
X1~X9:間距
圖1係用以說明第1實施形態之具有延伸成4條螺旋的溝之研磨面10的平面示意圖，該4條螺旋具有第1溝間距x1
～第4溝間距x4
。
圖2係用以說明從圖1的研磨面10的螺旋中心C沿著徑向之厚度方向剖面之示意剖面圖。
圖3係用以說明第1實施形態之具有延伸成9條螺旋的溝之研磨面20的平面示意圖，該9條螺旋具有第1溝間距x1
～第9溝間距x9
。
圖4係用以說明從圖3的研磨面10的螺旋中心沿著徑向之厚度方向剖面之示意剖面圖。
圖5係用以說明第2實施形態之具有同心圓狀的溝之研磨面30之平面示意圖。
圖6係用以說明第2實施形態的其他例之具有格子狀的溝之研磨面40之平面示意圖。
10:研磨面
C:中心
R1~R5:反覆區域
Gh(1)~Gh(4):溝
X1~X4:間距
Claims (13)
- 一種研磨墊，係包含具有研磨面的研磨層， 其特徵為︰ 在前述研磨面中，具有從螺旋中心延伸成具有第1個第1溝間距x1 (mm)～第nh 個第nh 溝間距xh (mm)之nh 條螺旋狀的溝(nh 為4以上的整數)， 以下述式(1)：(式(1)中，xi 表示從螺旋中心至第ni 個溝間距，μ表示前述第1溝間距x1 ～第nh 溝間距xh 的平均值，σ表示前述第1溝間距x1 ～第nh 溝間距xh 的標準偏差)表示之偏度(S)的絕對值為1以上，且， 前述第1溝間距x1 ～第nh 溝間距xh 的最大值與最小值之差為3～12mm。
- 如請求項1之研磨墊，其中前述偏度(S)的絕對值為1.3以上。
- 如請求項1或2之研磨墊，其中前述第1溝間距x1 ～第nh 溝間距xh 之以下述式(2)：(式(2)中，xi 表示從螺旋中心至第ni 個溝間距，μ表示前述第1溝間距x1 ～第nh 溝間距xh 的平均值，σ表示前述第1溝間距x1 ～第nh 溝間距xh 的標準偏差)表示的峰度(K)為2以上。
- 如請求項3之研磨墊，其中前述峰度(K)為3以上。
- 如請求項3或4之研磨墊，其中前述偏度(S)/前述峰度(K)為0.3以上。
- 如請求項1至5中任一項之研磨墊，其中前述nh 為4～36。
- 如請求項1至6中任一項之研磨墊，其中前述研磨層為非發泡體。
- 一種研磨墊，係包含具有研磨面之研磨層， 其特徵為︰ 在前述研磨面中，具有從既定的中心擴展到周緣之同心圓狀或格子狀的溝，從前述中心朝向前述周緣的假想直線係與具有第1個第1溝間距x1 (mm)～第nL 個第nL 溝間距xL (mm)之nL ＋1條溝(nL 為4以上的整數)交叉， 且以下述式(3)：(式(3)中，xi 表示從前述中心至第ni 個溝間距，μ表示前述第1溝間距x1 ～第nL 溝間距xL 的平均值，σ表示前述第1溝間距x1 ～第nL 溝間距xL 的標準偏差)表示之偏度(S)的絕對值為1以上，且， 前述第1溝間距x1 ～第nL 溝間距xL 的最大值與最小值之差為3～12mm。
- 如請求項8之研磨墊，其中前述偏度(S)的絕對值為1.3以上。
- 如請求項8或9之研磨墊，其中 前述第1溝間距x1 ～第nL 溝間距xL 之以下述式(4)：(式(4)中，xi 表示前述中心至第ni 個溝間距，μ表示前述第1溝間距x1 ～第nL 溝間距xL 的平均值，σ表示前述第1溝間距x1 ～第nL 溝間距xL 的標準偏差)表示的峰度(K)為2以上。
- 如請求項10之研磨墊，其中前述峰度(K)為3以上。
- 如請求項10或11之研磨墊，其中前述偏度(S)/前述峰度(K)為0.3以上。
- 如請求項10至12中任一項之研磨墊，其中前述研磨層為非發泡體。
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