TW202144123A

TW202144123A - 研磨墊

Info

Publication number: TW202144123A
Application number: TW110112669A
Authority: TW
Inventors: 村上陽平; 河井奈緒子; 薄谷美由紀
Original assignee: 日商霓塔杜邦股份有限公司
Priority date: 2020-05-29
Filing date: 2021-04-08
Publication date: 2021-12-01
Also published as: JP2021186931A; JP6941712B1

Abstract

本發明之研磨墊係包含熱硬化性樹脂發泡體者，且具有研磨面，該研磨面包含上述熱硬化性樹脂發泡體之表面，上述熱硬化性樹脂發泡體包含複數個氣泡，該複數個氣泡中，具有100 μm以下之氣泡直徑之小直徑氣泡之以個數計之含有率為20%以下。

Description

研磨墊

本發明係關於一種研磨墊。

為了對被用作半導體基板之矽晶圓等被研磨物進行研磨而獲得研磨物，廣泛使用一種由包含聚胺基甲酸酯樹脂等熱硬化性樹脂之發泡體形成之研磨墊(例如專利文獻1)。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特開2015-6729號公報

[發明所欲解決之問題]

近年來，業界追求一種可提高研磨物之平坦性，且不易使研磨物受損之研磨墊。此處，研磨墊被反覆用於被研磨物之研磨，從而會因使用而導致被研磨物之平坦性降低，或者容易使被研磨物受損。因此，可追求一種即便反覆使用亦可提高研磨物之平坦性，且不易使研磨物受損之研磨墊。換言之，可追求一種墊壽命較長之研磨墊。

因此，本發明之課題在於提供一種墊壽命較長之研磨墊。 [解決問題之技術手段]

以下，對本發明之一實施方式進行說明。

本實施方式之研磨墊包含具有熱硬化性樹脂之熱硬化性樹脂發泡體。又，本實施方式之研磨墊具有研磨面。該研磨面包含上述熱硬化性樹脂發泡體之表面。

本實施方式之研磨墊係將包含研磨粒之研磨用漿料介置於上述研磨面與被研磨物之表面(被研磨面)之間，使上述研磨面與上述被研磨面滑動接觸，藉此對該被研磨面進行研磨。關於本實施方式之研磨墊，在上述研磨面，上述熱硬化性樹脂發泡體中所含之上述氣泡處於開口狀態，因此於研磨時，研磨用漿料被收容至該氣泡中。

上述熱硬化性樹脂發泡體包含複數個氣泡。該複數個氣泡中，具有100 μm以下之氣泡直徑之小直徑氣泡之以個數計之含有率為20%以下。換言之，該複數個氣泡中，具有超過100 μm之氣泡直徑之大直徑氣泡之以個數計之含有率為80%以上。關於在上述研磨面相鄰且開口之氣泡之間之樹脂部分，於研磨前之修整時或被研磨物之研磨時，在被拉伸之方向上容易被施加力。若樹脂部分被拉伸得超過可彈性變形之區域，則使伸長變得不可逆，而導致被拉伸得超過原來狀態之部分堵塞相鄰氣泡之開口之一部分。若為小直徑氣泡，則自氣泡之底部至研磨面為止之距離較短，樹脂部分之尺寸亦較小，因此該樹脂部分之可彈性變形之位移量較小，容易被拉伸。另一方面，若為大直徑氣泡，則可彈性變形之位移量較大，不易伸長，不僅如此，其開口亦不易被伸長部分堵塞，故漿料之收容性不易降低。因此，由以大直徑氣泡為主體之熱硬化性樹脂發泡體形成研磨面之本實施方式之研磨墊，其墊壽命變長。

關於上述複數個氣泡，重要的是具有100 μm以下之氣泡直徑之小直徑氣泡之以個數計之含有率為20%以下，較佳為16%以下，更佳為10%以下。換言之，關於上述複數個氣泡，重要的是具有超過100 μm之氣泡直徑之大直徑氣泡之以個數計之含有率為80%以上，較佳為84%以上，更佳為90%以上。

又，上述複數個氣泡中，具有100 μm以下之氣泡直徑之小直徑氣泡之以個數計之含有率通常為5%以上，亦可為0%。換言之，上述複數個氣泡中，具有超過100 μm之氣泡直徑之大直徑氣泡之以個數計之含有率通常為95%以下，亦可為100%。

又，上述熱硬化性樹脂發泡體之上述複數個氣泡之平均氣泡直徑較佳為140 μm以上，更佳為160 μm以上。上述平均氣泡直徑較佳為300 μm以下。

關於平均氣泡直徑、及具有100 μm以下之氣泡直徑之小直徑氣泡之以個數計之含有率(以下，亦稱為「小直徑氣泡之個數比率」)，可使用X射線CT掃描裝置(例如Yamato Scientific股份有限公司製造之TDM1000H-I)，藉由以下方式而求出。即，測定熱硬化性樹脂發泡體之測定對象範圍(例如，以0.7 mm×1.6 mm×1.6 mm之範圍測定2處)內所含之各氣泡之體積，將體積與該體積相同之真球之直徑設為各氣泡之直徑。再者，「平均氣泡直徑」意指根據各氣泡之體積求出之氣泡直徑之算術平均值[＝(「各氣泡直徑」之合計值)/(氣泡數)]。又，「小直徑氣泡之個數比率」意指於所獲得之各氣泡之直徑值中，對具有100 μm以下之直徑之氣泡(小直徑氣泡)數進行計數而得出之氣泡總數中小直徑氣泡所占之比率。

上述熱硬化性樹脂發泡體之表觀密度較佳為0.20～0.60 g/cm³ ，更佳為0.30～0.52 g/cm³ 。再者，表觀密度可基於JIS K7222：2005進行測定。

又，上述熱硬化性樹脂發泡體之硬度(JIS-A)較佳為80～100，更佳為85～95。再者，硬度(JIS-A)意指基於JIS K6253-3：2012之A型之硬度試驗所測得之硬度。上述熱硬化性樹脂發泡體之硬度(JIS-A)越高，則存在於相鄰之氣泡彼此之間之樹脂部分越容易保持伸長狀態。因此，關於本實施方式之研磨墊，藉由使上述熱硬化性樹脂發泡體之硬度(JIS-A)成為80以上，而容易發揮上述複數個氣泡中含有20%以下之小直徑氣泡而獲得之效果。

上述熱硬化性樹脂含有聚胺基甲酸酯樹脂。

上述聚胺基甲酸酯樹脂具備：包含活性氫之化合物(以下，亦稱為「活性氫化合物」)之第1結構單元；及包含異氰酸基之化合物(以下，亦稱為「異氰酸酯化合物」)之第2結構單元。又，上述聚胺基甲酸酯樹脂係活性氫化合物與異氰酸酯化合物進行胺基甲酸酯鍵結，使得活性氫化合物之第1結構單元與異氰酸酯化合物之第2結構單元交替地重複而成之結構。

上述活性氫化合物係分子內具有能夠與異氰酸基進行反應之活性氫基之有機化合物。作為該活性氫基，具體而言，可例舉羥基、一級胺基、二級胺基、硫醇基等官能基，上述活性氫化合物可於分子中僅具有一種該官能基，亦可於分子中具有複數種該官能基。

作為上述活性氫化合物，例如可使用：分子中具有複數個羥基之多元醇化合物、分子內具有複數個一級胺基或二級胺基之聚胺化合物等。

作為上述多元醇化合物，可例舉多元醇單體、多元醇聚合物。

作為上述多元醇單體，例如可例舉：1,4-苯二甲醇、1,4-(2-羥基乙氧基)苯、乙二醇、丙二醇、1,3-丙二醇、1,3-丁二醇、1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇等直鏈脂肪族二醇；新戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、2-丁基-2-乙基-1,3-丙二醇、2-甲基-1,8-辛二醇等支鏈脂肪族二醇；1,4-環己二醇、1,4-環己烷二甲醇、氫化雙酚A等脂環族二醇；甘油、三羥甲基丙烷、三羥丁基丙烷、季戊四醇、山梨糖醇等多官能多元醇；等。

作為上述多元醇單體，就反應時之強度容易變得更高，所製造之包含發泡聚胺基甲酸酯之研磨墊之剛性容易變得更高，且相對廉價之方面而言，較佳為乙二醇、二乙二醇。

作為上述多元醇聚合物，可例舉：聚酯多元醇、聚酯聚碳酸酯多元醇、聚醚多元醇、聚碳酸酯多元醇等。再者，作為多元醇聚合物，亦可例舉分子中具有3個以上羥基之多官能多元醇聚合物。

作為上述聚酯多元醇，可例舉：聚己二酸乙二酯二醇、聚己二酸丁二酯二醇、聚己內酯多元醇、聚己二酸六亞甲基酯二醇等。

作為上述聚酯聚碳酸酯多元醇，例如可例舉聚己內酯多元醇等聚酯二醇與碳酸伸烷酯之反應產物，又，亦可例舉使由碳酸乙二酯與多元醇反應所得之反應混合物進而與有機二羧酸進行反應而獲得之反應產物。

作為上述聚醚多元醇，可例舉：聚四亞甲基醚二醇(PTMG)、聚丙二醇(PPG)、聚乙二醇(PEG)、環氧乙烷加成聚丙烯多元醇等。

作為上述聚碳酸酯多元醇，可例舉1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、二乙二醇、聚乙二醇、聚丙二醇或聚四亞甲基醚二醇等二醇、與光氣、碳酸二烯丙酯(例如碳酸二苯酯)或環式碳酸酯(例如碳酸丙二酯)之反應產物等。

作為上述多元醇化合物，此外還可例舉：二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、二丙二醇、三丙二醇、分子量400以下之聚乙二醇等。

作為上述聚胺化合物，可例舉：4,4'-亞甲基雙(2-氯苯胺)(MOCA)、4,4'-亞甲基二苯胺、三亞甲基雙(4-胺基苯甲酸酯)、2-甲基-4,6-雙(甲硫基)苯-1,3-二胺、2-甲基-4,6-雙(甲硫基)-1,5-苯二胺、2,6-二氯-對苯二胺、4,4'-亞甲基雙(2,3-二氯苯胺)、3,5-雙(甲硫基)-2,4-甲苯二胺、3,5-雙(甲硫基)-2,6-甲苯二胺、3,5-二乙基甲苯-2,4-二胺、3,5-二乙基甲苯-2,6-二胺、三亞甲二醇-二-對胺基苯甲酸酯、1,2-雙(2-胺基苯硫基)乙烷、4,4'-二胺基-3,3'-二乙基-5,5'-二甲基二苯甲烷等。

作為上述聚異氰酸酯，可例舉聚異氰酸酯、聚異氰酸酯聚合物。

作為上述聚異氰酸酯，可例舉芳香族二異氰酸酯、脂肪族二異氰酸酯、脂環族二異氰酸酯等。

作為上述芳香族二異氰酸酯，可例舉：甲苯二異氰酸酯(TDI)、1,5-萘二異氰酸酯、苯二甲基二異氰酸酯、1,3-苯二異氰酸酯、1,4-苯二異氰酸酯。又，作為上述芳香族二異氰酸酯，亦可例舉：二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)之改性物等。

作為二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)之改性物，例如可例舉：碳二醯亞胺改性物、胺基甲酸酯改性物、脲基甲酸酯改性物、脲改性物、縮二脲改性物、異氰尿酸酯改性物、㗁唑啶酮改性物等。作為該改性物，具體而言，例如可例舉碳二醯亞胺改性二苯基甲烷二異氰酸酯(碳二醯亞胺改性MDI)。

作為上述脂肪族二異氰酸酯，例如可例舉：伸乙基二異氰酸酯、2,2,4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)等。

作為上述脂環族二異氰酸酯，例如可例舉：1,4-環己烷二異氰酸酯、4,4'-二環己基甲烷二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、降𦯉烷二異氰酸酯、亞甲基雙(4,1-伸環己基)=二異氰酸酯等。

作為上述聚異氰酸酯聚合物，可例舉由多元醇、與芳香族二異氰酸酯、脂肪族二異氰酸酯、脂環族二異氰酸酯中之至少任一種二異氰酸酯鍵結而成之聚合物等。

於本實施方式之研磨墊之製造方法中，獲得包含聚胺基甲酸酯樹脂之研磨墊。又，關於本實施方式之研磨墊，於聚胺基甲酸酯樹脂發泡體之製造方法中，使用包含異氰酸基之預聚物、及包含活性氫之硬化劑。具體而言，將上述預聚物與泡沫穩定劑加以混合，藉此獲得空氣以氣泡之形式分散於其中之分散液，將該分散液與上述硬化劑加以混合並進行聚合，藉此獲得聚胺基甲酸酯樹脂發泡體。或者，將上述預聚物與水加以混合，藉此使上述預聚物之異氰酸基與水進行反應而產生CO₂ ，從而獲得CO₂ 以氣泡之形式分散於其中之分散液，將該分散液及上述硬化劑加以混合並進行聚合，藉此獲得聚胺基甲酸酯樹脂發泡體。作為上述泡沫穩定劑，可例舉：矽酮系界面活性劑、氟系界面活性劑、離子性界面活性劑等。於將分散液與硬化劑加以混合時，在不引起攪拌不良之範圍內降低剪力而攪拌分散液與硬化劑，藉此可使氣泡分散，結果可使小直徑氣泡之個數比率變小。

再者，本發明之研磨墊並不限定於上述實施方式。又，本發明之研磨墊並不受上述作用效果限定。進而，本發明之研磨墊可於不脫離本發明之主旨之範圍內進行各種變更。

例如，於本實施方式之研磨墊中，熱硬化性樹脂發泡體含有聚胺基甲酸酯樹脂，但本發明之熱硬化性樹脂發泡體亦可含有其他熱硬化性樹脂來代替聚胺基甲酸酯樹脂。作為其他熱硬化性樹脂，可例舉：聚乙烯樹脂、聚氯乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚苯乙烯樹脂、環氧樹脂、丙烯酸系樹脂等。 [實施例]

以下，列舉實施例及比較例來更具體地說明本發明。以下之實施例係用於更詳細地說明本發明，並不對本發明之範圍加以限定。

(實施例及比較例) 準備具有下述表1及圖1所示之物性之作為片狀聚胺基甲酸酯樹脂發泡體之研磨墊。再者，下述表1所示之特性係藉由上述方法而測定。又，圖1所示之「以個數計之氣泡直徑之累積頻度分佈曲線」係藉由下述方法而求出。首先，藉由上述方法求出各氣泡之直徑。然後，自氣泡直徑0 μm起以50 μm為間隔並求出每間隔之氣泡數，將「各間隔之氣泡數」作為「各間隔之上限氣泡直徑之氣泡數」，根據該等資料求出「以個數計之氣泡直徑之累積頻度分佈曲線」。

(評價試驗) 首先，對於研磨墊之研磨面，求出氣泡之合計面積相對於整個研磨面之面積之比(氣泡之合計面積/整個研磨面之面積×100%)(以下，亦稱為「氣泡之開口率」)。繼而，使用下述研磨機及下述修整器，以70 g/cm² 之負載對研磨墊進行30分鐘修整。然後，使用修整過之研磨墊及下述研磨機，以222 g/cm² 之負載對矽晶圓進行30分鐘研磨。繼而，求出修整及研磨後之研磨墊之氣泡之開口率。然後，利用下述式求出氣泡之開口保持率。氣泡之開口保持率(%)＝修整及研磨後之氣泡之開口率/修整及研磨前之研磨墊之氣泡之開口率×100% 繼而，求出將比較例1之氣泡之開口保持率設為「1.00」時之實施例及比較例之氣泡之開口保持率的相對值。

＜裝置＞研磨機：Ecomet400 修整器：#400修整器

[表1]

	比較例	實施例
1	2	3	4	5	6	1	2	3	4
物性	小直徑氣泡之個數比率(%)	63	80	22	53	61	46	9	13	16	12
平均氣泡直徑(μm)	89	78	135	94	90	100	260	206	163	241
表觀密度(g/cm³ )	0.40	0.40	0.42	0.42	0.35	0.52	0.36	0.34	0.42	0.51
硬度(JIS-A)(-)	85	84	83	86	80	90	81	79	85	85
評價	氣泡之開口保持率之相對值(-)	1.00	0.83	0.96	0.88	0.97	0.84	1.35	1.19	1.17	1.16

如表1所示，相較於比較例之研磨墊，實施例之研磨墊之氣泡之開口保持率較高。

圖1係表示實施例及比較例之研磨墊中聚胺基甲酸酯樹脂發泡體中所含之氣泡之以個數計之氣泡直徑之累積頻度分佈曲線的曲線圖。

Claims

一種研磨墊，其係包含熱硬化性樹脂發泡體者，且具有研磨面，該研磨面包含上述熱硬化性樹脂發泡體之表面，上述熱硬化性樹脂發泡體包含複數個氣泡，該複數個氣泡中，具有100 μm以下之氣泡直徑之小直徑氣泡之以個數計之含有率為20%以下。
如請求項1之研磨墊，其中上述複數個氣泡之平均氣泡直徑為140 μm以上。
如請求項1或2之研磨墊，其中上述熱硬化性樹脂發泡體之表觀密度為0.20～0.60 g/cm³ 。
如請求項1或2之研磨墊，其中上述熱硬化性樹脂發泡體之硬度(JIS-A)為80～100。
如請求項3之研磨墊，其中上述熱硬化性樹脂發泡體之硬度(JIS-A)為80～100。