TWI592255B - 硏磨墊及硏磨墊的製造方法 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種研磨墊及其製造方法,特別是有關於抑制裸矽(bare silicon)、半導體裝置、磁碟(magnetic disc)的缺陷的產生的精加工研磨墊及其製造方法。
半導體裝置等的研磨中所用的研磨墊大致分為硬質、軟質,硬質是以一邊使胺基甲酸酯預聚物進行鏈伸長、一邊成形的乾式法為主流,軟質是以藉由凝固浴將胺基甲酸酯樹脂溶液成形並乾燥的濕式法為主流。近年來,高度要求被研磨物的平坦性、均勻性(uniformity),而在精加工研磨步驟等中利用軟質研磨墊的情況增加。
特別是,在裸矽、半導體裝置、磁碟的精加工研磨步驟中,特別期望研磨量、研磨平坦性優異,並且抑制研磨損傷(亦稱為缺陷(defect))的產生。先前,精加工研磨步驟使用以濕式胺基甲酸酯樹脂膜為研磨層的研磨墊(例如參照專利文獻1、專利文獻2)。
然而,現有的濕式研磨墊依然存在容易導致研磨損傷的問題。
[現有技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開平2-220838號公報
[專利文獻2]日本專利特開2011-067923號公報
如上所述般,若使用現有的以濕式胺基甲酸酯樹脂膜為研磨層的研磨墊,則依然存在容易產生研磨損傷的問題。本發明者等人確認到在構成研磨層的樹脂基質中所添加的成膜助劑或發泡控制助劑等成分的一部分,對於在樹脂膜的成膜中所使用的溶劑為不溶,而以未溶解成分殘存,這是助長研磨損傷的一個原因。特別是發現,為了改變彈性特性或提高研磨穩定性等,而在濕式樹脂膜中調配碳黑等填料,但其不溶成分成為研磨損傷的主要因素。
另一方面,成膜助劑或發泡控制助劑在膜形成中發揮穩定化劑的作用,因此若將這些助劑除去、或將量減少,則成膜性產生問題。
因此,本發明的目的是提供一種可克服該缺點、可實現研磨損傷少的研磨、且可形成穩定的膜的精加工用研磨墊的製造方法及研磨墊。
本發明藉由以下的研磨墊及其製造方法而解決上述課題。
(1)一種研磨墊的製造方法,上述研磨墊在成膜基材上具有
聚胺基甲酸酯樹脂膜作為研磨層,且上述製造方法包括:將聚胺基甲酸酯樹脂膜形成用組成物溶解於上述樹脂的可溶性溶劑的步驟,上述聚胺基甲酸酯樹脂膜形成用組成物包含聚胺基甲酸酯樹脂及添加劑;以上述溶液中的不溶成分相對於聚胺基甲酸酯樹脂膜形成用組成物的總質量(固體成分質量)而小於1質量%的方式,將不溶成分除去的步驟;在除去了上述不溶成分的溶液中,相對於樹脂的固體成分質量1g,而添加根據式1:聚胺基甲酸酯樹脂相對於上述不良溶劑的凝固值(ml)×A(A=0.007~0.027)所計算的量(ml)的不良溶劑,並進行混合的步驟;以及將上述混合溶液藉由濕式凝固法在成膜基材上成膜而製作聚胺基甲酸酯樹脂膜的步驟。
(2)如(1)所述的研磨墊的製造方法,其中聚胺基甲酸酯樹脂的可溶性溶劑為水混和性(water-miscible)有機溶劑。
(3)一種研磨墊,其在成膜基材上具有藉由濕式凝固法而成膜的聚胺基甲酸酯樹脂膜作為研磨層,且在形成上述膜的聚胺基甲酸酯樹脂的可溶性溶劑中溶解上述聚胺基甲酸酯樹脂膜時,不溶成分相對於上述聚胺基甲酸酯樹脂膜的乾燥質量而小於1質量%,上述聚胺基甲酸酯樹脂的凝固值(以水為不良溶劑)為8(ml)~20(ml)的範圍,且包含上述聚胺基甲酸酯樹脂膜的研磨層表面的發泡個數為100個/mm2~270個/mm2。
(4)一種研磨墊,其藉由如(1)或(2)所述的製造方法而製造,且聚胺基甲酸酯樹脂的凝固值(以水為不良溶劑)為8(ml)~20(ml)的範圍。
(5)如(3)或(4)所述的研磨墊,其中包含上述聚胺基甲酸酯樹脂膜的研磨層表面的平均開口徑為30μm以上。
根據本發明的研磨墊及其製造方法,可提供一種能抑制缺陷的產生、且具有穩定的成膜性的研磨墊。
根據本發明的研磨墊的製造方法,會減輕不溶解成分(不溶成分)的局部的凝聚等,其結果是在所得的研磨墊中,研磨時缺陷的產生受到抑制。另外,藉由添加滿足式1的量的不良溶劑,即便是不加入碳黑等添加劑的處方,亦可獲得具有穩定的成膜性的包含聚胺基甲酸酯樹脂膜的研磨層。而且,根據本發明的研磨墊的研磨層的恰當的凝固值,研磨時難以引起因漿料循環不均所致的不均勻磨損(uneven wear),因此可抑制因沈澱物(sludge)滯留引起的缺陷產生。若硬度或發泡個數、電流值(=摩擦電阻)等處於較佳的範圍內,則研磨效率(速率或均勻性)優異。
圖1(a)及圖1(b)是實施例1的聚胺基甲酸酯樹脂膜的剖面圖(掃描型電子顯微鏡(Scanning Electron Microscopy,SEM)35倍及50倍)。
圖2(a)及圖2(b)是實施例2的聚胺基甲酸酯樹脂膜的剖面圖(SEM 35倍及50倍)。
圖3(a)及圖3(b)是比較例2的聚胺基甲酸酯樹脂膜的剖面圖(SEM 50倍及100倍)。
以下,對用以實施本發明的形態進行說明。
1.研磨墊的製造方法
本發明的研磨墊的製造方法為製造在成膜基材上具有聚胺基甲酸酯樹脂膜作為研磨層的研磨墊的方法,且該製造方法包括以下步驟。
-將包含聚胺基甲酸酯樹脂及添加劑的聚胺基甲酸酯樹脂膜形成用組成物溶解於上述樹脂的可溶性溶劑的步驟
-以上述溶液中的不溶成分相對於聚胺基甲酸酯樹脂膜形成用組成物的總質量而小於1質量%的方式,將不溶成分除去的步驟
-在除去了上述不溶成分的溶液中,相對於上述聚胺基甲酸酯樹脂的固體成分1g,而添加根據式1:聚胺基甲酸酯樹脂相對於上述不良溶劑的凝固值(ml)×A(A=0.007~0.027)所計算的量(ml)的不良溶劑,並進行混合的步驟
-將上述混合溶液藉由濕式凝固法在成膜基材上成膜而製作聚胺基甲酸酯樹脂膜的步驟
對各步驟進行說明。
1.1.將包含聚胺基甲酸酯樹脂及添加劑的聚胺基甲酸酯樹脂
膜形成用組成物溶解於聚胺基甲酸酯樹脂的可溶性溶劑的步驟
作為本發明的研磨墊的研磨層的聚胺基甲酸酯樹脂膜,作為主成分而包含聚胺基甲酸酯樹脂。所謂作為主成分而包含,是指相對於膜乾燥質量而包含50質量%以上、更佳為80質量%以上、尤佳為90質量%以上。
聚胺基甲酸酯樹脂的種類並無特別限制,只要自各種聚胺基甲酸酯樹脂中,根據使用目的進行選擇即可。例如可使用聚酯系樹脂、聚醚系樹脂、或聚碳酸酯系樹脂。
作為聚酯系樹脂,可列舉:乙二醇或丁二醇等與己二酸等的聚酯多元醇、與二苯基甲烷-4,4'-二異氰酸酯等二異氰酸酯的聚合物。作為聚醚系樹脂,可列舉:聚四亞甲基醚二醇或聚丙二醇等聚醚多元醇、與二苯基甲烷-4,4'-二異氰酸酯等異氰酸酯的縮合物。作為聚碳酸酯系樹脂,可列舉:聚碳酸酯多元醇、與二苯基甲烷-4,4'-二異氰酸酯等異氰酸酯的聚合物。這些樹脂可使用:大日本油墨化學(Dainippon Ink and Chemicals,DIC)(股)製造的商品名「CRISVON」、或三洋化成工業(股)製造的商品名「SANPRENE」、大日精化工業(股)製造的商品名「RESAMINE」等可在市場上取得的樹脂,亦可自己製造具有所期望的特性的樹脂。
本發明的研磨層中,除了聚胺基甲酸酯樹脂外,還包含根據需要的成膜助劑、發泡控制助劑等添加劑。添加劑較佳為選自由成膜助劑、發泡控制助劑所組成的組群。
作為成膜助劑,可列舉疏水性活性劑等。作為疏水性活性劑,例如可列舉:聚氧乙烯(polyoxyethylene)烷基醚、聚氧丙烯烷基醚、聚氧乙烯聚氧丙烯烷基醚、全氟烷基環氧乙烷加成物、甘油脂肪酸酯、丙二醇脂肪酸酯等非離子系界面活性劑,或烷基羧酸等陰離子系界面活性劑。
作為發泡控制助劑,可列舉:親水性活性劑等。作為親水性活性劑,例如可列舉:羧酸鹽、磺酸鹽、硫酸酯鹽、磷酸酯鹽等陰離子界面活性劑。
在添加成膜助劑作為添加劑時,相對於聚胺基甲酸酯樹脂膜形成用組成物的固體成分質量,較佳為添加0.2質量%~10質量%。在添加發泡抑制助劑作為添加劑時,相對於聚胺基甲酸酯樹脂膜形成用組成物的固體成分質量,較佳為添加0.2質量%~10質量%。
作為聚胺基甲酸酯樹脂的可溶性溶劑,可列舉:水混和性有機溶劑。作為上述有機溶劑,若可溶解聚胺基甲酸酯樹脂且為水混和性,則可無特別限制地使用。作為例子,可列舉:N,N-二甲基甲醯胺(dimethyl formamide,DMF)、N,N-二甲基乙醯胺(dimethyl acetamide,DMAc)、四氫呋喃(tetrahydrofuran,THF)、二甲基亞碸(dimethyl sulfoxide,DMSO)、N-甲基吡咯烷酮(N-methylpyrrolidone,NMP)、丙酮等。這些中,較佳為使用DMF或DMAc。
上述的聚胺基甲酸酯樹脂可溶性溶劑中的聚胺基甲酸
酯樹脂濃度,較佳為15質量%~50質量%、更佳為20質量%~40質量%。若聚胺基甲酸酯樹脂濃度為上述範圍內的濃度,則含有聚胺基甲酸酯的溶液具有適度的流動性,在其後的塗佈步驟中可均勻地塗佈於成膜基材上。
1.2.以溶液中的不溶成分相對於聚胺基甲酸酯樹脂膜形成用組成物的總質量(固體成分質量)而小於1質量%的方式,將不溶成分除去的步驟
將含有上述的聚胺基甲酸酯樹脂及添加劑的聚胺基甲酸酯樹脂膜形成用組成物溶解於聚胺基甲酸酯樹脂可溶性溶劑後,以溶液中的不溶成分相對於聚胺基甲酸酯樹脂膜形成用組成物的總質量(固體成分質量)而小於1質量%的方式,以更佳為小於0.5質量%、尤佳為0質量%的方式,將不溶成分除去。
作為將溶液中的不溶成分除去的方法,可列舉:離心分離、過濾、粉碎等方法,但藉由過濾的方法簡便而較佳。過濾時,較佳為使用具有5μm~30μm的過濾器孔徑的不織布過濾器。作為過濾器的材質,可列舉:尼龍、聚酯、聚丙烯、玻璃纖維、氟系(聚四氟乙烯/聚氟烷氧基(Polytetrafluoroethene/Polyfluoroalkoxy,PTFE/PFA))、不鏽鋼(stainless steel),可使用任一種。就耐化學性(chemical resistance)與防止污染(污染物質的混入)的觀點而言,較佳為使用以氟系、聚酯、聚丙烯為材質的過濾器。
1.3.在除去了不溶成分的溶液中,相對於聚胺基甲酸酯
樹脂的固體成分1g,而添加根據式1:聚胺基甲酸酯樹脂相對於上述不良溶劑的凝固值(ml)×A(A=0.007~0.027)所計算的量(ml)的不良溶劑,並進行混合的步驟
本發明中,不良溶劑可定義為如降低溶解度的溶劑。作為對於聚胺基甲酸酯樹脂的不良溶劑的例子,可列舉:水、低級醇、低碳數的酮類,較佳為水。
添加根據式1:聚胺基甲酸酯樹脂的凝固值(ml)×A(A=0.007~0.027)所計算的量(ml/g(聚胺基甲酸酯樹脂質量))的對於聚胺基甲酸酯樹脂的不良溶劑。藉由添加不良溶劑,而即便無發泡控制助劑或成膜穩定助劑亦可穩定地成膜。不良溶劑的添加量若少於根據式1而算出的值的範圍,則發泡結構不充分而成膜不穩定,反之若多於根據式1而算出的值的範圍,則凝聚變得過多而阻礙樹脂膜的均勻性。
式1中的A是使用聚胺基甲酸酯樹脂膜實際製作研磨墊後,評價研磨速率、均勻性、缺陷(Defect),根據較佳的範圍的水添加量與凝固值而求出的值。
本說明書中所謂「凝固值」,是以含有聚胺基甲酸酯樹脂的溶液中的聚胺基甲酸酯樹脂為1質量%的方式,製作藉由聚胺基甲酸酯樹脂可溶性溶劑進行稀釋而得的含有稀釋樹脂的溶液,上述聚胺基甲酸酯樹脂可溶性溶劑為在聚胺基甲酸酯樹脂形成用組成物的稀釋中所實際使用的溶劑,一邊將該溶液100g調整溫度為25℃,一邊藉由攪拌器(stirrer)攪拌,且滴加25℃的不良溶
劑,以到達聚胺基甲酸酯樹脂凝膠化而白濁不消失的時刻所需要的滴加水量(ml)表示。
聚胺基甲酸酯樹脂在不良溶劑為水時,凝固值較佳為8(ml)~20(ml),更佳為8(ml)~15(ml)。若凝固值為上述範圍內,則容易獲得良好的氣泡形狀。
1.4.將混合溶液藉由濕式凝固法在成膜基材上成膜而製作聚胺基甲酸酯樹脂膜的步驟
將在除去了不溶成分的溶液中混合不良溶劑而成的混合溶液,藉由濕式凝固法在成膜基材上成膜。
本發明中,所謂成膜基材,是發揮研磨墊的基體的作用的材料,若為本技術領域中所通常使用的基材,則可無特別限制地使用。作為例子,可列舉:聚酯膜、聚烯烴膜等具有可撓性的高分子膜,含浸固著有彈性樹脂的不織布等,其中可較佳地使用聚酯膜。
所謂濕式凝固法,是由包含聚胺基甲酸酯樹脂膜形成用組成物的溶液在成膜基材上形成膜,且包括塗敷步驟、凝固步驟及清洗乾燥步驟的成膜方法。
塗敷步驟是藉由刮刀塗佈機(knife coater)、反向塗佈機(reverse coater)等,在成膜基材上以大致均勻的方式,連續塗佈包含聚胺基甲酸酯樹脂膜形成用組成物的溶液的步驟。
凝固步驟是將塗佈了包含聚胺基甲酸酯樹脂膜形成用組成物的溶液的基材,浸漬於以對於聚胺基甲酸酯樹脂為不良溶
劑的水為主成分的凝固液中的步驟。
作為凝固液,可使用:水、水與DMF等極性溶劑的混合溶液等。其中,較佳為水、或水與DMF等極性溶劑的混合溶液。作為極性溶劑,可列舉:溶解聚胺基甲酸酯樹脂所用的水混和性有機溶劑、例如DMF、DMAc、THF、DMSO、NMP、丙酮。另外,水與極性溶劑的混合溶劑中的極性溶劑的濃度較佳為0.5質量%~30質量%。
凝固液的溫度或浸漬時間並無特別限制,例如在5℃~80℃下浸漬5分鐘~60分鐘即可。
清洗乾燥步驟是將藉由凝固浴凝固而得的膜狀聚胺基甲酸酯樹脂自成膜基材剝離後或不剝離而進行清洗、乾燥處理的步驟。
藉由清洗處理,而將聚胺基甲酸酯樹脂中所殘留的有機溶劑除去。作為清洗所用的清洗液,可列舉水。
清洗後,對聚胺基甲酸酯樹脂進行乾燥處理。乾燥處理只要藉由先前所進行的方法來進行即可,例如在80℃~150℃下在乾燥機內乾燥5分鐘~60分鐘左右即可。經過上述步驟,而可獲得聚胺基甲酸酯樹脂膜。
而且,本發明中,根據需要而可對聚胺基甲酸酯樹脂膜的表面及/或背面進行研削(grinding)處理、或對表面實施溝槽加工或壓紋(embossing)加工,亦可將基材及/或黏著層與研磨層貼合,還可具備透光部。
特佳為進行表面的研削處理。研削處理的方法並無特別限制,可藉由公知的方法進行研削。具體可列舉:藉由砂紙的研削。研削量可根據目標的膜厚度、開口徑、開口率(aperture ratio)進行適當設定,但例如為50μm~500μm左右。
溝槽加工及壓紋加工的形狀並無特別限制,例如可列舉:格子(grid)形、同心圓形、放射形等形狀。
藉由上述製造方法而得的本發明的研磨墊,由於成膜時的膜形成用組成物在溶劑中的不溶成分少,因此成膜時難以產生不均勻性,而可製作均勻的樹脂膜。
另外,本發明的製造方法中,使用凝固值(以水為不良溶劑)為特定範圍的樹脂,添加特定量的不良溶劑而製造,結果可獲得在研磨時與研磨漿料的親和性變高,且漿料循環變得順暢(smooth)的預想不到的效果。藉由在樹脂溶液中混合作為不良溶劑的水,而在樹脂溶液的凝固前,於樹脂溶液內部,聚胺基甲酸酯樹脂的一部分發生凝聚。伴隨著該凝聚,凝固液中難以形成緻密的表層,而不會阻礙凝固液侵入至樹脂溶液、以及溶劑滲透進入凝固液,而進行穩定地置換。
例如使用DMF作為溶解聚胺基甲酸酯樹脂膜形成用組成物的溶劑時,藉由進行DMF與凝固液的置換,而形成具有連續狀發泡結構的片狀聚胺基甲酸酯樹脂。藉由DMF自樹脂溶液進行脫溶劑,DMF與凝固液進行置換,而在較表層更內側的聚胺基甲酸酯樹脂中形成胞體(cell),而形成將胞體成網目狀連通的連通孔。
此時,為了不使成膜基材的PET製膜滲透水,在樹脂溶液的表面側(表層側)產生脫溶劑而形成成膜基材側大於表面側的胞體。
2.研磨墊
本發明的研磨墊的一形態是如下的研磨墊,其在成膜基材上具有藉由濕式凝固法而成膜的聚胺基甲酸酯樹脂膜作為研磨層,且在上述膜的聚胺基甲酸酯樹脂的可溶性溶劑中溶解上述聚胺基甲酸酯樹脂膜時,不溶成分相對於聚胺基甲酸酯樹脂膜形成用組成物的總質量(固體成分質量)而小於1質量%,凝固值(以水為不良溶劑)為8(ml)~20(ml)的範圍。
另外,本發明的研磨墊的其他形態是藉由上述製造方法而製造的研磨墊,其在成膜基材上具有藉由濕式凝固法而成膜的聚胺基甲酸酯樹脂膜,且聚胺基甲酸酯樹脂的凝固值(以水為不良溶劑)為8(ml)~20(ml)的範圍。
成膜基材、聚胺基甲酸酯樹脂、添加劑、聚胺基甲酸酯樹脂的可溶性溶劑、凝固值、不良溶劑的任一種,均與有關於製造方法而進行了記載者相同。
本發明的研磨墊所用的聚胺基甲酸酯樹脂的凝固值(以水為不良溶劑)為8(ml)~20(ml)的範圍,較佳為8(ml)~15(ml)。原因是,若使用凝固值(以水為不良溶劑)為上述特定範圍的樹脂,並添加特定量的不良溶劑進行成膜,則難以形成緻密的表層,而與研磨漿料的親和性變高。
另外,本發明的聚胺基甲酸酯樹脂膜的蕭氏A硬度,較
佳為40°以下,更佳為10°~40°。
若A硬度小於上述範圍,則彈性變得極大,因此與被研磨物接觸時墊自身會發生大的變形,而平坦化性能變差。另一方面,若A硬度大於上述範圍,則由於欠缺彈性而產生缺陷。
本發明的聚胺基甲酸酯樹脂膜(研磨層)較佳為,以藉由以下的研磨條件進行研磨時的研磨機平板(surface plate)的電流值為10A~20A的範圍的方式,進行壓紋加工或溝槽加工、穿孔加工,而調整接觸面積。
特佳為進行壓紋加工。此時,樹脂基質的流動起始溫度較佳為220℃以下,更佳為150℃~220℃。若流動起始溫度過低,則研磨加工時因發熱引起的聚胺基甲酸酯樹脂膜的永久變形(permanent set)變大,因此會損害被研磨物的平坦性。反之,若流動起始溫度過高,則原來的樹脂變硬,因此對於被研磨物的缺陷容易產生。
另外,本發明的聚胺基甲酸酯樹脂膜的發泡個數較佳為100個/mm2~270個/mm2,更佳為130個/mm2~240個/mm2。若發泡個數為上述範圍,則研磨速率及均勻性這兩者良好,而且可抑制缺陷的產生。另外,本說明書中所謂「發泡個數」,是指包含聚胺基甲酸酯樹脂膜的研磨層表面(研削處理後)的每單位面積的氣泡的個數。「發泡個數」例如可藉由電子顯微鏡等將表面放大,使用圖像處理軟體進行測定。
本發明的研磨墊中的聚胺基甲酸酯樹脂膜的開口面積
比率為5%~30%的範圍內,更佳為10%~30%。本說明書中,所謂開口面積比率,是指包含聚胺基甲酸酯樹脂片的研磨層表面(研削處理後)的開口面積相對於總面積的比例(%)。開口面積比率(%)的測定,例如可根據藉由掃描型電子顯微鏡進行觀察而得的某特定面積中的開口部(氣泡)的面積而求出。
本發明的包含聚胺基甲酸酯樹脂膜的研磨層表面(研削處理後)的平均開口徑,較佳為30μm以上,更佳為30μm~50μm的範圍內,尤佳為35μm~50μm的範圍。若平均開口徑為上述範圍內,則可進行面品質高的研磨。本說明書中,平均開口徑是藉由顯微鏡(VH-6300、基恩士(KEYENCE)製造)將墊表面的約1.3mm四方形的範圍(溝槽或壓紋的部分除外)放大至175倍進行觀察,藉由圖像處理軟體(Image Analyzer V20LAB Ver.1.3、尼康(nikon)製造)將所得的圖像進行二值化處理,而確認氣泡個數,並且根據各氣泡的面積算出等效圓直徑(equivalent circle diameter)及其平均值(平均氣泡徑)。另外,將氣泡徑的截斷值(cutoff value)(下限)設為10μm,將雜訊(noise)成分除外。
本發明的研磨墊以遍及整個聚胺基甲酸酯樹脂膜在厚度方向大致均等地分散有縱長且帶圓形的圓錐狀(剖面縱長三角狀)發泡的狀態而形成。發泡的縱長方向的長度在聚胺基甲酸酯樹脂膜的厚度的範圍內具有偏差。發泡形成為研磨面側的孔徑小於背面側的孔徑。
本發明的聚胺基甲酸酯樹脂較佳為具有1MPa~20MPa
的樹脂模數,更佳為3MPa~10MPa。所謂樹脂模數,是表示樹脂的硬度的指標,是使無發泡的樹脂膜伸長100%時(伸長至原來長度的2倍時)所施加的負荷除以單位面積而得的值(以下有時稱為100%模數)。該值越高,則表示是越硬的樹脂。若樹脂模數為上述範圍內,則根據研磨墊所要求的適度的彈性特性,而可獲得能高效且高品質地研磨被研磨物等的效果。若樹脂模數過低,則研磨墊的表面過度追隨被研磨物的表面的凹凸,而難以獲得研磨平坦性,反之若樹脂模數過高,則容易導致缺陷,因此欠佳。
本發明的研磨墊可為僅包含聚胺基甲酸酯樹脂膜的研磨層的單層結構,亦可包含在研磨層的與研磨面相反的面側貼合其他層(底層、支撐層)而成的多層。其他層的特性並無特別限定,較佳為在研磨層的相反面側貼合比研磨層硬(A硬度高)的層。藉由設置比研磨層硬的層,而可避免研磨平板的微小的凹凸影響研磨面的形狀,並且研磨平坦性會進一步提高。另外,由於研磨布的剛性總體變高,而可抑制將研磨布貼著於平板時的皺褶的產生等。
另外,本發明中,在研磨墊具有多層結構時,使用雙面膠帶或黏接劑等,根據需要一邊將多層彼此加壓,一邊進行黏接、固定即可。此時所用的雙面膠帶或黏接劑並無特別限制,可自本技術領域中公知的雙面膠帶或黏接劑中任意選擇而使用。
在使用本發明的研磨墊時,以研磨層的研磨面與被研磨物相向的方式,將研磨墊安裝於研磨機的研磨平板。接著,一邊
供給漿料,一邊使研磨平板旋轉,而研磨被研磨物的加工表面。
作為藉由本發明的研磨墊經加工的被研磨物,可列舉:裸矽、半導體裝置、磁碟等。其中,本發明的研磨墊特別適合於半導體裝置的精加工研磨而較佳。
另外,本發明的研磨墊不會對進行表面研削(拋光處理)或將表面切片除去造成妨礙。
(本發明的作用效果)
本發明中,由於成膜時的膜形成用組成物在溶劑中的不溶成分少,因此成膜時難以產生不均勻性,而可製作均勻的樹脂膜。
另外,本發明的研磨墊使用了凝固值(主要以水為不良溶劑)為特定範圍的樹脂,結果亦可獲得在研磨時與研磨漿料的親和性變高,且漿料循環順暢的意想不到的效果。認為其原因為,若在具有特定凝固值的樹脂的成膜時添加不良溶劑,則在樹脂溶液內部的樹脂成分的一部分凝聚,由於該凝聚而難以在凝固浴內形成緻密的表層。即,認為凝固液侵入至樹脂溶液以及溶劑滲透進入凝固液的速度變快,而可穩定地進行溶劑的置換,結果不會形成緻密的表層。
[實施例]
[實施例1]
如下述表1所示般,在包含凝固值(以水為不良溶劑)為10.8的聚酯系聚胺基甲酸酯樹脂(30質量份)及DMF(70質量份)的溶液100質量份中,另外添加DMF60質量份、水5質量份,並進
行混合,藉此獲得含有樹脂的溶液。
藉由將所得的含有樹脂的溶液過濾,而將不溶成分除去。將上述溶液澆鑄於聚酯膜上。然後,將澆鑄了含有樹脂的溶液的聚酯膜浸漬於凝固浴(凝固液為水),使該含有樹脂的溶液凝固後,進行清洗、乾燥,而獲得樹脂膜。將所得的樹脂膜的表面進行了研削處理後,將樹脂膜與雙面膠帶貼合而獲得研磨墊。另外,表1中,只要無特別說明,「份」是指質量份。
樹脂1:聚酯系聚胺基甲酸酯樹脂、100%模數7.8MPa、凝固值10.8
樹脂2:聚酯系聚胺基甲酸酯樹脂、100%模數6.0MPa、凝固值13.3
[實施例2~實施例5及比較例1~比較例3]
關於實施例2~實施例5,將除了樹脂的種類及不良溶劑量(表1所記載者)以外的條件設為與實施例1相同,而製造研磨墊。
比較例1中添加碳黑而不使用不良溶劑,除此以外,以與實施例2相同的方式製造。比較例2中不添加不良溶劑,除此以外,以與實施例2相同的方式製造。比較例3中,增加不良溶劑的添加量,除此以外,以與實施例2相同的方式製造。
<物性評價>
「未溶解成分」的測定值及測定方法
藉由可溶解聚胺基甲酸酯樹脂的溶劑DMF,以固體成分濃度為1質量%的方式,溶解聚胺基甲酸酯樹脂膜,在離心分離後進行
過濾(過濾器孔徑:1μm、材質:纖維素),將濾紙風乾,根據重量求出未溶解成分。
「發泡個數」的測定方法
平均氣泡徑(μm)、每1mm2的氣泡個數,是藉由顯微鏡(VH-6300、基恩士製造)而將墊表面的約1.3mm四方形的範圍(溝槽或壓紋的部分除外)放大至175倍進行觀察,藉由圖像處理軟體(Image Analyzer V20LAB Ver.1.3、尼康製造),將所得的圖像進行二值化處理,而確認氣泡個數,並且根據各氣泡的面積算出等效圓直徑及其平均值(平均氣泡徑)。另外,將氣泡徑的截斷值(下限)設為10μm,將雜訊成分除外。
「蕭氏A硬度」的測定是自發泡片切出試樣片(10cm×10cm),以厚度為4.5mm以上的方式重疊多片試樣片,藉由A型硬度計(日本工業標準、JIS K 7311)進行測定。例如,1片試樣片的厚度為1.4mm時,重疊4片進行測定。
平均開口徑(μm)及開口面積比率(%)的測定,是藉由掃描型電子顯微鏡(日本電子股份有限公司製造、JSM-5500LV)將約5mm四方形的範圍放大至1000倍並觀察9個部位。藉由圖像處理軟體(Image Analyzer V20LAB Ver.1.3、尼康製造),將該圖像進行二值化處理,而確認開口個數(氣泡個數),並根據各開口(氣泡)的面積算出等效圓直徑及其平均值作為平均開口徑。另外,算出5mm四方形的範圍中的開口(氣泡)的面積比例作為開口面積比率(%)。另外,將氣泡徑的截斷值(下限)設為11μm,
將雜訊成分除外。
<研磨試驗>
對各實施例及比較例的研磨墊,藉由以下的研磨條件進行研磨加工,並測定研磨速率、研磨均勻性及缺陷的有無。作為被研磨物,使用在12英吋的矽晶圓上藉由CVD以厚度為1μm的方式形成有四乙氧基矽烷絕緣膜的基板(均勻性(CV%)為13%)。以25片基板為標準進行研磨,根據第1片、第10片、第25片的研磨速率與研磨均勻性評價速率的穩定性。
研磨機 EBARA F-REX300
研磨頭 GII
漿料 平達(Planar)公司漿料
工件 300mmφSIO2(TEOS)
墊徑 740mmφ
墊調節(pad break-in) 9N×30分鐘、鑽石修整器54rpm、平板轉速80rpm、超純水200ml/min
研磨 平板轉速70rpm、頭(head)轉速71rpm、漿料流量200ml/min、研磨時間60秒
(研磨速率)
研磨速率是以厚度(Å)表示每1分鐘的研磨量者。對研磨加工前後的基板的絕緣膜,根據各121個部位的厚度測定結果求出平均值。另外,厚度測定是藉由光學式膜厚膜質測定器(科天(KLA-Tencor)公司製造、ASET-F5x)的DBS模式進行測定。
(研磨均勻性)
研磨均勻性是根據求出研磨速率時所測定的121個部位的研磨加工前後的厚度測定結果,而求出的研磨量(厚度)的偏差(標準偏差÷平均值)(%)。
(缺陷的有無)
缺陷的評價是,將25片基板重複依序研磨3次,對研磨加工後的第21片~第25片的5片基板,藉由無圖案的晶圓表面檢査裝置(KLA-Tencor公司製造、Surfscan SP1DLS)的高感度測定模式進行測定,並評價基板表面的缺陷的有無。
<結果>
將實施例1~實施例5及比較例1~比較例3中所得的研磨墊的剖面照片表示於圖1(a)及圖1(b),並將各評價結果表示於表1。
如表1所示般,實施例1中不添加碳黑而藉由不良溶劑控制發泡,藉此不含未溶解成分,被研磨物的缺陷大幅減少。相對於此,比較例1的墊中被研磨物的缺陷多。其原因是,由於添加碳黑而包含7.1質量%的未溶解成分。
實施例4~實施例5中,變更不良溶劑的添加量,除此以外,以與實施例1相同的方式製造,但可進行穩定的成膜,並且所得的研磨墊中,被研磨物的缺陷、速率(RR)、均勻性(Uni)亦均無問題。
實施例2、實施例3中,變更樹脂、不良溶劑的添加量,除此
以外,以與實施例1相同的方式製造。可進行穩定的成膜,所得的研磨墊中,被研磨物的缺陷、速率(RR)、均勻性(Uni)亦均無問題。
比較例2中,未添加碳黑但亦未添加不良溶劑。因此,結果是發泡形狀不穩定而均勻性(Uni)降低。
比較例3中,增加不良溶劑的添加量,除此以外,以與實施例1相同的方式製造。由於添加了設定範圍以上的量的不良溶劑,因此樹脂溶液內部的樹脂成分凝聚而無法穩定的成膜。並且結果是,發泡個數少且速率亦低。
Claims (5)
- 一種研磨墊的製造方法,上述研磨墊在成膜基材上具有聚胺基甲酸酯樹脂膜作為研磨層,且上述製造方法包括:將聚胺基甲酸酯樹脂膜形成用組成物溶解於上述聚胺基甲酸酯樹脂的可溶性溶劑而形成溶液的步驟,上述聚胺基甲酸酯樹脂膜形成用組成物包含聚胺基甲酸酯樹脂及添加劑;以上述溶液中的不溶成分相對於聚胺基甲酸酯樹脂膜形成用組成物的總質量(固體成分質量)而小於1質量%的方式,將不溶成分除去的步驟;在除去了上述不溶成分的溶液中,相對於樹脂的固體成分質量1g,而添加根據式1:聚胺基甲酸酯樹脂相對於不良溶劑的凝固值(ml)×A(A=0.007~0.027)所計算的量(ml)的不良溶劑,並進行混合而得到混合溶液的步驟;以及將上述混合溶液藉由濕式凝固法在成膜基材上成膜而製作聚胺基甲酸酯樹脂膜的步驟。
- 如申請專利範圍第1項所述的研磨墊的製造方法,其中聚胺基甲酸酯樹脂的可溶性溶劑為水混和性有機溶劑。
- 一種研磨墊,其在成膜基材上具有藉由濕式凝固法而成膜的聚胺基甲酸酯樹脂膜作為研磨層,且在形成上述膜的聚胺基甲酸酯樹脂的可溶性溶劑中溶解上述聚胺基甲酸酯樹脂膜時,不溶成分相對於上述聚胺基甲酸酯樹脂膜的乾燥質量而小於1質量%,上述聚胺基甲酸酯樹脂的凝固值(以水為不良溶劑)為8(ml) ~20(ml)的範圍,且包含上述聚胺基甲酸酯樹脂膜的研磨層表面的發泡個數為100個/mm2~270個/mm2。
- 一種研磨墊,其藉由如申請專利範圍第1項或第2項所述的製造方法而製造,且聚胺基甲酸酯樹脂的凝固值(以水為不良溶劑)為8(ml)~20(ml)的範圍。
- 如申請專利範圍第3項或第4項所述的研磨墊,其中包含上述聚胺基甲酸酯樹脂膜的研磨層表面的平均開口徑為30μm以上。
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