WO2002100595A1 - Feuille de polissage et procede de realisation de la feuille de polissage - Google Patents

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WO2002100595A1
WO2002100595A1 PCT/JP2001/006754 JP0106754W WO02100595A1 WO 2002100595 A1 WO2002100595 A1 WO 2002100595A1 JP 0106754 W JP0106754 W JP 0106754W WO 02100595 A1 WO02100595 A1 WO 02100595A1
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WO
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polishing
sheet
fibers
abrasive
woven
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PCT/JP2001/006754
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English (en)
French (fr)
Inventor
Hisatomo Ohno
Toshihiro Izumi
Toshihiro Kobayashi
Original Assignee
Nihon Micro Coating Co., Ltd.
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11Lapping tools
    • B24B37/20Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/24Lapping pads for working plane surfaces characterised by the composition or properties of the pad materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D11/00Constructional features of flexible abrasive materials; Special features in the manufacture of such materials
    • B24D11/02Backings, e.g. foils, webs, mesh fabrics
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24DTOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/20Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially organic
    • B24D3/28Resins or natural or synthetic macromolecular compounds

Definitions

  • the present invention relates to a polishing sheet and method for polishing an object to be polished, such as semiconductor wafer, liquid crystal glass substrate, magnetic hard disk substrate, magnetic head substrate, etc. whose surface is required to have a high degree of flatness.
  • the present invention relates to an abrasive sheet suitable for chemical polishing and a method for producing the same.
  • CMP Chemical mechanical polishing
  • the CMP method is performed using a polishing solution containing a component that chemically reacts with the surface of the object to be polished, chemically etches the surface of the object to be polished, or forms complex oxide on the surface of the object to be polished. It is a polishing method that mechanically cuts away with free abrasive grains contained in the polishing solution while being used, and according to the CMP method, it has the advantage that very fine polishing can be performed and the surface can be highly planarized, for example.
  • multi-layer Wiring technology has become important. This multilayer wiring technology requires a high degree of flatness on the substrate.
  • the CMP method is used to planarize the wafer on which the wiring pattern and the insulating film are formed.
  • Such planarization of a semiconductor wafer using a CMP method can be performed by using a component (for example, an aqueous potassium hydroxide solution) that chemically reacts with a film (for example, a silicon oxide film) formed on the surface of the wafer.
  • a component for example, an aqueous potassium hydroxide solution
  • a film for example, a silicon oxide film
  • This process is carried out by pressing an adhesive 18 onto the polishing pad while supplying the contained alkaline polishing solution onto the polishing pad attached to the rotary table (for example, JP-A-8-35540). And JP-A-10-10811)).
  • a foam-based polishing pad having a large number of micropores on its surface for example, foamed polyurethane, product number: IC1 IC 0 0 0, RODE 1 company
  • abrasive pads see, for example, JP-A-55-02363 in which a sheet-like woven fabric made of plastic fibers is fixed on an elastic sheet such as a rubber sheet. It is done. This is because, in the case of a foam-based polishing pad, during polishing, free abrasive particles held by the surface micropores elastically act on the surface of the object to be polished, and the surface of the object to be polished is highly planarized.
  • such a conventional foam-based polishing pad is formed by foaming a mixture of at least two kinds of resins to form a foam block, and slicing this block into a predetermined thickness.
  • the degree of foaming of the block since it is difficult to make the degree of foaming of the block uniform throughout the block, the number of micropores per unit area and elasticity vary for each manufactured polishing pad, and a single product is produced. Even in the polishing pad, there is a problem that the number of micropores and the elasticity vary locally.
  • the pad surface is worn locally or entirely and the surface portion of the polishing pad is deformed with the lapse of use time, and the surface of the polishing object is deformed. Not only can it not be uniformly polished, but abrasive fines will accumulate in fine holes on the pad surface, clogging will occur, and the polishing rate (the amount of polishing per unit time) will decrease. From this fact, in order to flatten the surface of the pad and eliminate clogging, the current situation is that the pad surface is dressed each time with a dressing tool such as a sand blade etc. in which hard particles such as diamond are fixed. Not only does this dress work take time and effort, but it also shatters from the dress tool after the dress There is a problem that hard particles such as diamond adhere to the pad surface, and the hard particles form unnecessary scratch on the surface of the object to be polished.
  • a dressing tool such as a sand blade etc.
  • the polishing pad in which the conventional woven fabric is fixed on the elastic sheet as described above the fibers of the woven fabric on the pad surface are displaced and the surface portion of the polishing pad is deformed with the lapse of use time. Not only the surface of the object can not be polished uniformly, but it is also difficult to hold loose abrasive particles on the surface of the pad, and the polishing rate decreases.
  • an object of the present invention is to provide an abrasive sheet which can uniformly flatten the surface of an object to be polished at a high polishing rate without deforming with the use time, and a method of manufacturing the same.
  • An abrasive sheet of the present invention for solving the above object is a woven sheet comprising one fiber, a fiber bundle obtained by bundling a plurality of fibers, or a fiber bundle obtained by further bundling a plurality of fiber bundles obtained by bundling a plurality of fibers. And it is comprised from resin which fixed the fibers or fiber bundles of this woven fabric sheet.
  • the polishing sheet of the present invention is a backing made of plastic, woven fabric, non-woven fabric, foam or the like using a known resin adhesive such as urethane, polyester or acrylic. It is fixed to the surface of the sheet.
  • Satin-woven fabric is used as the woven fabric sheet.
  • the satin number is preferably in the range of 1 to 15, and more preferably in the range of 3 to 15.
  • the fibers that make up the woven sheet are not limited to use for polishing but are generally used widely. Fibers comprising known fibers are used to reduce the surface roughness of the object to be polished, and the polishing rate In order to raise the height, fibers with a thickness of 0.1 denier or less are used. Preferably, polyester fibers of less than 0.1 denier are used.
  • resins for fixing the fibers or fiber bundles of the woven sheet known resins such as urethane resins, polyester resins and acrylic resins are used, and urethane resins are preferably used.
  • the resin concentration in the resin solution is preferably in the range of 0.1% to 30%.
  • the resin solution is obtained by dissolving the above resin in water or a water-based solvent containing an alcohol or an organic solvent.
  • the above-mentioned abrasive sheet of the present invention is manufactured by impregnating the above-mentioned woven sheet with a resin solution and drying the woven sheet containing the resin solution.
  • a polishing liquid is interposed between a polishing pad or a polishing tape made of the polishing sheet of the present invention and the surface of the polishing target, The polishing tape or the polishing object is moved relative to the object to be polished.
  • the polishing solution preferably, one containing a component that chemically reacts with the surface of the object to be polished is used, and chemical mechanical polishing is performed.
  • the polishing liquid contains or does not contain abrasive grains.
  • FIG. 1 (a) is a cross-sectional view of the polishing sheet of the present invention
  • FIG. 1 (b) is a scanning electron micrograph of the surface of the polishing sheet of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view of a polishing apparatus used for a rotary platen type polishing.
  • FIG. 3 is a side view of a polishing apparatus used for rotary head type polishing.
  • FIG. 4 is a side view of a polishing apparatus used for belt type polishing.
  • FIG. 5 is a side view of a polishing apparatus used for drum type polishing.
  • FIG. 6 is a side view of a polishing apparatus used for tape type polishing. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the abrasive sheet 10 of the present invention may be a single fiber 13, a fiber bundle 13 in which a plurality of fibers are bundled, or a fiber bundle in which a plurality of fibers are bundled. Furthermore, a woven sheet consisting of a plurality of bundled fiber bundles 13
  • the abrasive sheet 10 of the present invention is As described above, in order to prevent lateral displacement during polishing, it is fixed to the surface of the backing sheet 15 via a known adhesive 16 such as urethane resin, polyester resin, acrylic resin and the like.
  • Backing sheet 15 A sheet made of a plastic material such as polyester, polypropylene or polyethylene terephthalate having high tensile strength and excellent chemical resistance, a sheet such as a woven sheet, a non-woven sheet, a foamed urethane, etc. Foam sheet is used.
  • a woven fabric of fibers or fiber bundles 13 is used as the woven fabric sheet 12.
  • the satin number is reduced, the polishing rate decreases and the surface roughness of the object to be polished after polishing increases.
  • the satin number is increased, the polishing rate is increased, and the surface roughness of the object to be polished after polishing is decreased. If the satin number is too large, the polished sheet is easily deformed. It is preferably 15 or less, more preferably in the range of 3 to 15. In the illustrated example, the satin number is five.
  • the fibers 13 constituting the woven fabric sheet 12 nylon, polyester, acrylic, vinylon, polyvinyl chloride, polyethylene, vinylidene, polyurethane, polyvinyl chloride, resin, polyester, cupola, acetate, triacetate, promix Etc., synthetic fiber, carbon fiber, silk, wool, cotton, natural fiber such as hemp, etc. 1 type or 2 types selected from The above fibers are used, and fibers with a thickness of 0.1 denier or less are used to reduce the surface roughness of the object to be polished and to increase the polishing rate.
  • polyester fibers of less than 0.1 denier are used.
  • the resin solution to be impregnated in the woven fabric sheet i 2 is a solution of a known urethane or polyester resin dissolved in water, and the resin concentration in the resin solution is in the range of 0.1% to 30%. .
  • a urethane resin solution is used, and the fibers or fiber bundles 13 of the woven sheet 12 are fixed by the urethane resin 14.
  • the abrasive sheet 10 of the present invention as shown in FIG. 1 is prepared by impregnating a woven cloth sheet 12 with a resin solution and drying the woven cloth sheet 12 containing this resin solution.
  • This is manufactured by fixing the fibers or fiber bundles 13 of the woven sheet 12 together with a resin 14.
  • it is fixed to the surface of the backing sheet 15 via an adhesive 16.
  • the resin solution can be impregnated into the woven sheet 12 by using a spray or by passing it through a resin solution tank.
  • the fixing of the backing sheet 15 of the present invention to the surface can be carried out through the adhesive 16 as described above, the woven fabric sheet 12 containing the resin solution is pressed against the surface of the backing sheet 15 It can also be done after drying.
  • a known double-sided adhesive tape (not shown) may be used to fix the surface of the backing sheet 15.
  • a polishing solution is interposed between a polishing pad or polishing tape consisting of a polishing sheet 10 of the present invention as shown in FIG. It is carried out by relatively moving the polishing tape and the object to be polished.
  • a polishing pad 10 made of the polishing sheet of the present invention is attached to a platen D, and a polishing object such as a semiconductor die 1 is removed.
  • the polishing solution is supplied to the surface of the polishing pad 10 on the platen D through the nozzle N while being adsorbed to the pad H and rotating the platen D and the head H in the direction of the arrows respectively.
  • the object to be polished 11 adsorbed on the polishing plate 10 is pressed against the polishing pad 10 on the platen D.
  • a polishing object 11 such as a liquid crystal glass plate is held on a platen D by holding means S such as a frame, and the surface of the polishing object 11 is Then, while supplying the polishing liquid through the nozzle], press the rotary head attached with the polishing pad 10 made of the polishing sheet of the present invention, and the rotary head is polished on the surface of the object 1 1 In the horizontal meandering motion is performed. 3.
  • a polishing object 11 such as a semiconductor wafer is adsorbed to a head H, and while the head H is rotated, a belt comprising the polishing sheet of the present invention Polishing pad 10 is moved in the direction of the arrow, and the polishing liquid is supplied to the surface of the polishing pad 10 through the nozzle N, and the polishing pad travels on a platen P on which an elastic material (not shown) is fixed.
  • the object to be polished 11 adsorbed on the head H is pressed onto the pad 10 and pressed.
  • the object to be polished 11 such as a semiconductor wafer is adsorbed to the head H, and the head H is rotated in the direction of the arrow.
  • a drum C with a polishing pad 10 made of the inventive polishing sheet attached around it is rotated in the direction of the arrow, and a polishing fluid is supplied to the surface of the polishing pad 10 attached around the drum C through a nozzle N.
  • the object to be polished 11 adsorbed on the head H is pressed.
  • the object to be polished 11 such as a semiconductor wafer is attracted to the head H, and the direction of the arrow from the supply roller R 1 is rotated while rotating the head H in the direction of the arrow.
  • the polishing solution is supplied through the nozzle N onto the polishing tape 10 consisting of the polishing sheet of the present invention delivered to the
  • the object to be polished 11 adsorbed on the head H is pressed onto the polishing pad 10 positioned on the platen P with an elastic material (not shown) fixed thereto.
  • the polishing tape 10 is sequentially , Take-up roller R 2 is taken up.
  • the delivery and winding operation of the polishing tape 10 may be performed continuously, and when the object to be polished 11 is pressed against the surface of the polishing tape 10, the delivery and take-off operation is performed. May be performed intermittently to interrupt the
  • polishing liquid used for free abrasive type polishing
  • an acidic solution, a solution containing an oxidizing agent, a solution containing a chelating agent, a lithium hydroxide solution, a sodium hydroxide solution or the like is used as a polishing solution. It is possible to use one that contains an alkaline solution.
  • abrasives such as silica, cerium oxide, alumina, zirconium and diamond can be used as the abrasives dispersed in the polishing solution.
  • the use or non-use of the abrasive is optional.
  • the use of an abrasive containing abrasive increases the polishing rate as compared to using a foam based polishing pad.
  • a polishing solution that does not contain abrasives it is the same as when using a foam-based polishing pad. The polishing rate is obtained.
  • Example 1 A woven fabric sheet woven with "Satin number 8" as a weft, a fiber bundle formed by bundling two more fiber bundles in which a bundle of seventy fibers of polyester fiber having a thickness of 0.6 is further bundled together Then, impregnate a resin solution prepared by dissolving urea resin (10% concentration) in water, dry the woven fabric sheet containing this resin solution, and apply it to the surface of polyethylene terephthalate (PET) sheet.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the polishing sheet of the present invention was manufactured by bonding and fixing with a glue-based resin adhesive, and this polishing sheet was cut and processed to produce the polishing pad of Example 1.
  • Example 2 A woven fabric in which a fiber bundle formed by bundling two more fiber bundles in which 70 polyester fiber bundles each having a thickness of 0.6 denier are bundled is used as a warp yarn and a weft yarn with “stain number 5”.
  • the resin solution of the above Example 1 is impregnated, the woven fabric sheet containing this resin solution is dried, and this is adhered and fixed to the surface of the PET sheet with an acryl double-sided adhesive tape to obtain the present invention.
  • a polishing sheet was produced, and this abrasive sheet was cut and processed to produce the polishing pad of Example 2.
  • Example 3 A woven fabric in which a fiber bundle formed by bundling two more fiber bundles in which a 7 ° bundle of polyester fibers having a thickness of 0.6 is bundled is used as a warp and a weft with “sate number 1”.
  • a plain weave is impregnated with the resin solution of Example 1 above, and the woven fabric sheet containing this resin solution is dried,
  • the adhesive is fixed to the surface of the PET sheet with an acrylic double-sided adhesive tape for A polishing sheet was produced, and this polishing sheet was cut and processed to produce the polishing pad of Example 3.
  • Example 4 A woven fabric in which a fiber bundle formed by bundling two more fiber bundles in which 70 polyester fiber bundles each having a thickness of 0.6 denier are bundled is used as a warp and a weft with “3 sapon number”
  • the resin solution of Example 1 is impregnated, the woven fabric sheet containing the resin solution is dried, and this is adhered and fixed to the surface of the PET sheet with an acrylic double-sided adhesive tape to produce an abrasive sheet.
  • the abrasive sheet was cut and processed to produce the abrasive pad of Example 4.
  • Comparative Example 1 A woven fabric sheet in which a fiber bundle formed by bundling two more fiber bundles in which 70 polyester fiber bundles each having a thickness of 6.0 denier are further bundled by two is used as a warp and a weft with “3 sapon number” This was bonded and fixed to the surface of a PET sheet with an acryl double-sided adhesive tape to produce an abrasive sheet, and this abrasive sheet was cut and processed to produce the abrasive pad of Comparative Example 1.
  • Comparative Example 2 The polishing pad of Comparative Example 2 is a commercially available foamed polyurethane pad (Product No .: I C-1 00 0, Rhode 1 company).
  • Comparative Example 3> A woven fabric sheet (plain weave) in which a fiber bundle in which a bundle of 34 polyester fibers having a thickness of 1.8 deniers is woven as a warp and a weft is woven with "satin number 1" is used. The resin solution of 1 is impregnated, the woven fabric sheet containing this resin solution is dried, and this is applied to the surface of the PET sheet. The abrasive sheet is manufactured by bonding and fixing with an adhesive double-sided adhesive tape.
  • the cutting pad was cut to produce a polishing pad of Comparative Example 3.
  • ⁇ Abrasive Test 1> In the abrasive sheet of the present invention in which a woven fabric sheet of satin weave in which fiber bundles are fixed with resin is fixed on the surface of a backing sheet, the satin number of the woven sheet is changed, and the polishing rate and polishing after polishing are made. The surface roughness of the object was tested.
  • the polishing test 1 was performed using the polishing pads of Example 1 (Satin number 8), Example 2 (Satin number 5) and Example 3 (Satin number 1).
  • a Cu film (800 OA) was formed on the surface by sputtering to form a film on silicon wafer (8 inches).
  • This Cu film-coated polishing is carried out using the “polishing solution (A) j” of the composition shown in the following Table 2 containing alumina having an average particle size of 0.1 m as the abrasive, as a polishing solution.
  • the polishing conditions were as shown in Table 1 below. table 1
  • Polishing fluid composition (polishing test 1)
  • Polishing liquid (A) (including abrasive grains)
  • the polishing rate (unit: A / min) is the surface roughness (unit: A), which is measured by using a 4-probe contact resistivity meter (film thickness meter) to measure the film thickness per unit time. ) was carried out using a white interference surface roughness measuring device (product name: NEW VIEW, zygo).
  • Polishing Test 2 Using the polishing pads of Example 4 and Comparative Example 1 and Comparative Example 2, polishing with a Cu film identical to that of the wafer used in the above polishing test 1 was performed.
  • polishing liquid “polishing liquid having the composition shown in the above-mentioned Table 2 including alumina having an average particle diameter of 0.1 m as the abrasive grains”
  • (A) j was conducted using "abrasive liquid (B)" having the composition shown in Table 4 below containing no abrasive grains, and the polishing rate and the surface condition of the object after polishing were examined .
  • This "abrasive liquid (B)” is the same as “abrasive liquid (A)”.
  • polishing test 2 is the above polishing test 1 It was carried out under the polishing conditions shown in the above Table 1 using the rotating plate type polishing apparatus used.
  • Polishing fluid composition (polishing test 2)
  • Polishing liquid (B) (does not contain abrasive grains)
  • the surface roughness in the case was also good (about 3. OA to about 4.0 A), but after polishing using the white interference surface roughness measuring device used in the above-mentioned polishing test 1, Cu A detailed examination of the surface roughness of the almost entire surface of the film-covered sheet shows that when the polishing pad of Example 4 is used, Cu is better than when the polishing pads of Comparative Examples 1 and 2 are used. Membrane with a surface It was observed that the whole of the was uniformly flattened. Table 5
  • Polishing Test 3 Using the polishing pads of Example 3 (fiber thickness: 0.6 denier) and Comparative Example 3 (fiber thickness: 1.8 denier), the polishing pad used in the above polishing test 1 was used. Polished the same Cu film with the same film as that of ⁇ ⁇ ⁇ . Polishing test 3 was carried out using “polishing liquid (A)” of the composition shown in the above Table 2 containing alumina having an average particle diameter of 0.1 zm as abrasive grains as a polishing liquid, as in Example 1 above. Then, the surface roughness of the object to be polished after polishing rate and polishing was examined. Polishing test 3 is carried out using the rotating platen type polishing apparatus used in the above polishing test 1 under the polishing conditions shown in Table 1 above o
  • Test results 3> The results of the above-mentioned polishing test 3 are shown in Table 6 below. From the results shown in Table 6, it is understood that as the fiber thickness is reduced, the surface roughness and the polishing rate are improved, and the flatter surface can be polished in a short time. O Table 6
  • the surface of the object to be polished can be uniformly planarized at a high polishing rate without using abrasive grains.

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Description

明細
研磨シート及びその製造方法 技術分野
本発明は、 半導体ゥエーハ、 液晶ガラス基板、 磁気ハードディスク 基板、 磁気ヘッド基板など、 表面に高度の平坦性が要求される研磨対 象物を研磨するための研磨シート及び方法に関し、 特に、 化学的機械 的研磨に適した研磨シート及びその製造方法に関するものである。
半導体ゥェ一ハ、 液晶ガラス基板、 磁気ハードディスク基板、 磁気 へッド基板など、表面に高度の平坦性が要求される研磨対象物の研磨 には、 化学的機械的研磨 ( CMP ) 法が利用されている。
CMP法は、研磨対象物表面と化学的に反応する成分を含んだ研磨 液を使用して行われ、 研磨対象物表面を化学的にエッチングしたり、 研磨対象物表面に錯体ゃ酸化物を生成したりしながら、研磨液中に含 まれる遊離砥粒で機械的に削る研磨法であり、 CMP法によると、 非 常に微細な研磨がなされ、 表面を高度に平坦化できる、 という利点が 例えば、 半導体装置の分野では、 デバイスの大容量化のため、 多層 配線技術が重要なものとなっている。 この多層配線技術では、 下地に 高度の平坦性が要求される。 これは、 下地に凹凸があると、 これによ り段差が生じ、 この段差上に形成される配線が切れるという不都合が 生じ、 所定の配線設計性能が得られなくなるからからである。 このた め、 配線パターンと絶縁膜を形成したゥヱーハの平坦化には、 上記 C MP法が利用される。
このような CMP法を利用した半導体ゥヱ一ハの平坦化は、 ゥェ一 ハ表面に形成した膜(例えば、 酸化シリコン膜) と化学的に反応する 成分(例えば、 水酸化カリウム水溶液) を含んだアルカリ性の研磨液 を、 回転定盤に貼り付けた研磨パヅド上に供給しながら、 この研磨パ ヅド上にゥェ一八を押し付けて行われる (例えば、 特開平 8— 3 5 4 0号公報、 特開平 1 0— 8 8 1 1 1号公報を参照)。
従来、 このような平坦化に使用される研磨パッドとしては、 表面に 微細孔を多数有する発泡体ベースの研磨パヅド (例えば、 発泡ポリゥ レタンパヅド、 製品番号: I C一 1 0 0 0、 R o d e 1社) や、 ブラ スチック繊維からなるシート状の織布をゴム製シート等の弾性シ一 ト上に固定した研磨パヅド (例えば、 特開昭 5 5 - 9 0 2 6 3号公報 を参照)が使用されている。これは、発泡体べ一スの研磨パッドでは、 研磨中、表面の微細孔によつて保持された遊離砥粒が研磨対象物表面 に弾力的に作用し、研磨対象物表面を高度に平坦化できると考えられ、 また、 織布を弾性シート上に固定した研磨パヅドでは、 織布を弾性シ —ト上に固定することで、研磨中、 織布を構成する繊維間の隙間によ つて保持された遊離砥粒が研磨対象物表面に弾力的に作用し、研磨対 象物表面を高度に平坦化できると考えられていたからである。
しかし、 このような従来の発泡体べ一スの研磨パヅドは、 少なくと も二種類以上の樹脂の混合物を発泡させて発泡体ブロックを成形し、 このプロックを所定の厚さにスライスしたものであるが、 ブロックの 発泡度をブロック内部にわたって均一にすることが困難であるため、 製品化した研磨パッドごとに単位面積当たりの微細孔数ゃ弾力性に バラヅキが生じ、 また製品化した一枚の研磨パッドにさえも、局所的 に微細孔数ゃ弾力性にバラツキが生じる、 という問題がある。
また、 上述したような従来の発泡体ベースの研磨パッドを使用する と、使用時間の経過とともに、 パッド表面が局所的又は全体的に摩耗 して研磨パッドの表面部分が変形し、研磨対象物表面を均一に研磨で きなくなるだけでなく、パッド表面の微細孔に砥粒ゃ研磨クズがたま り、目詰まりし、研磨レート(単位時間当たりの研磨量)が低下する。 このことから、 パヅド表面の平坦化と目詰まり解消のため、 ダイヤモ ンド等の硬質粒子を固定したサンドブレ一ト等のドレス工具でパッ ド表面のドレスを都度に行っているのが現状であり、 このドレス作業 に時間と手間がかかるだけでなく、 ドレス後に、 ドレス工具から脱粒 したダイヤモンド等の硬質粒子がパッド表面に付着し、 この硬質粒子 によつて研磨対象物表面に不要のスクラヅチが形成される、 という問 題がある。
さらに、上述したような従来の織布を弾性シート上に固定した研磨 パッドを使用すると、 使用時間の経過とともに、 パッド表面の織布の 繊維がずれて研磨パッドの表面部分が変形し、研磨対象物表面を均一 に研磨できなくなるだけでなく、パヅド表面に遊離砥粒が保持されに くくなり、 研磨レートが低下する、 という問題がある。
したがって、 本発明の目的は、 使用時間の経過とともに変形せず、 高い研磨レートで研磨対象物表面を均一に平坦化できる研磨シート 及びその製造方法を提供すること、及びこの研磨シ一トを用いた研磨 方法を提供することである。 発明の概要
上記目的を解決する本発明の研磨シートは、 1本の繊維、複数本の 繊維を束ねた繊維束、又は複数本の繊維を束ねた繊維束をさらに複数 束ねた繊維束からなる織布シート、及びこの織布シートの繊維又は繊 維束同士を固定した樹脂から構成される。好適に、 本発明の研磨シー トは、 ウレタン系、 ポリエステル系、 アクリル系等の既知の樹脂接着 剤を使用して、 プラスチヅク、 織布、 不織布、 発泡体等からなる裏地 シートの表面に固定される。
織布シートとして、 サテン織りしたものが使用される。サテン数を 大きくすると、研磨対象物の表面粗さが小さくなるだけでなく、 研磨 レ一トが高くなる。サテン数は 1〜 1 5の範囲にあることが好ましく、 3〜1 5の範囲にあることがより好ましい。
織布シ一トを構成する繊維として、研磨用途に限らず一般的に広く 使用さてレ、 既知.の-繊維 figからなる繊維が使用され、研磨対象物の 表面 ίさを小さくし、 研磨レートを高くするため、 太さ 0 . 1デニ一 ル以下の繊維が使用される。 好適に、 太 0 . 1デニール以下のポリエ ステル繊維が使用される。
織布シートの繊維又は繊維束同士を固定するための樹脂として、 ゥ レ夕ン系、 ポリエステル系、 アクリル系等の既知の樹脂が使用され、 好適にウレ夕ン系樹脂が使用される。樹脂溶液中の樹脂濃度は、 好適 に、 0 . 1 %〜3 0 %の範囲にある。樹脂溶液は、 水、 又はアルコ一 ルゃ有機溶剤を含む水べ一スの溶媒に上記樹脂を溶解したものであ る ο
上記本発明の研磨シ一トは、上記織布シートに樹脂溶液を含浸させ、 この樹脂溶液を含んだ織布シートを乾燥させて製造される。
研磨対象物の研磨は、本発明の研磨シートからなる研磨パヅド又は 研磨テープと、 研磨対象物表面との間に研磨液を介在させ、 研磨パヅ ド又は研磨テープと研磨対象物とを相対的に移動させて行われる。研 磨液としては、 好適に、 研磨対象物表面と化学的に反応する成分を含 んだものが使用され、 化学的機械的研磨が行われる。 ここで、研磨液 に砥粒を含むか、 又は含まないかは任意である。 図面の簡単な説明
図 1 ( a )は、本発明の研磨シートの断面図であり、 図 1 ( b )は、 本発明の研磨シート表面の走査型電子顕微鏡写真である。
図 2は、 回転定盤式研磨に用いる研磨装置の側面図である。
図 3は、 回転へッド式研磨に用いる研磨装置の側面図である。 図 4は、 ベルト式研磨に用レ、る研磨装置の側面図である。
図 5は、 ドラム式研磨に用いる研磨装置の側面図である。
図 6は、 テープ式研磨に用いる研磨装置の側面図である。 発明を実施するための最良の形態
く研磨シート > 図 1に示すように、 本発明の研磨シート 1 0は、 1 本の繊維 1 3、 複数本の繊維を束ねた繊維束 1 3、 又は複数本の繊維 を束ねた繊維束をさらに複数束ねた繊維束 1 3からなる織布シ一ト
1 2、及びこの織布シート 1 2の繊維又は繊維束 1 3同士を固定する 樹脂 1 4から構成される。好適に、 本発明の研磨シート 1 0は、 図示 のように、研磨中の横ズレを防止するため、 ウレタン系樹脂、 ポリエ ステル系樹脂、 アクリル系樹脂等の既知の接着剤 1 6を介して、 裏地 シート 1 5の表面に固定される。裏地シート 1 5として、 高引張強度 を有し、 耐薬品性に優れたポリエステル、 ポリプロピレン、 ポリェチ レンテレフ夕レート等のプラスチヅク材料からなるシート、織布シ一 ト、 不織布シート、 発泡ウレタン等の発泡体からなる発泡体シートが 使用される。
織布シート 1 2として、繊維又は繊維束 1 3をサテン織りしたもの が使用される。 ここで、 サテン数を小さくすると、 研磨レートが小さ くなり、 研磨後の研磨対象物の表面粗度が大きくなる。 一方、 サテン 数を大きくすると、研磨レートが大きくなり、 研磨後の研磨対象物の 表面粗さが小さくなるが、 サテン数が大きすぎると、 研磨シートが変 形し易くなるので、 サテン数は、 1 5以下であることが好ましく、 3 〜1 5の範囲にあることがより好ましい。図示の例では、 サテン数は 5である。
織布シート 1 2を構成する繊維 1 3として、 ナイロン、 ポリエステ ル、 アクリル、 ビニロン、 ポリ塩化ビニル、 ポリエチレン、 ビニリデ ン、 ポリウレタン、 ポリクラール、 レ一ヨン、 ポリノジヅク、 キュプ ラ、 アセテート、 トリアセテート、 プロミックス等の合成繊維、 炭素 繊維、 絹、 羊毛、 綿、 麻等の天然繊維、 から選択される 1種又は 2種 以上の繊維が使用され、 研磨対象物の表面粗さを小さくし、 研磨レー トが高くするため、 太さ 0 . 1デニール以下の繊維が使用される。好 適に、 太さ 0 . 1デニ一ル以下のポリエステル繊維が使用される。 織布シート i 2に含浸させる樹脂溶液は、 ウレタン系、 ポリエステ ル系の既知の樹脂を水に溶解したものであり、樹脂溶液中の樹脂濃度 は 0 . 1 %〜3 0 %の範囲にある。好適に、 ウレタン樹脂溶液が使用 され、 織布シート 1 2の繊維又は繊維束 1 3同士が、 ウレタン樹脂 1 4によって固定される。
く製造方法 > 図 1に示すような本発明の研磨シ一ト 1 0は、織布シ ート 1 2に樹脂溶液を含浸させ、 この樹脂溶液を含んだ織布シート 1 2を乾燥させて、 この織布シート 1 2の繊維又は繊維束 1 3同士を樹 脂 1 4で固定することによって製造される。好適に、 接着剤 1 6を介 して裏地シート 1 5の表面に固定される。 ここで、 樹脂溶液は、 スプ レーを使用したり、樹脂溶液槽の中をくぐらせることによって織布シ ート 1 2に含浸させることができる。 また、 本発明の裏地シート 1 5 の表面への固定は、 上述したように接着剤 1 6を介して行えるが、 樹 脂溶液を含んだ織布シート 1 2を裏地シート 1 5の表面に押し付け てから、 乾燥させても行える。 ここで、 接着剤 1 6に代えて、 既知の 両面粘着テープ(図示せず) を使用して、 裏地シート 1 5の表面に固 定してもよい。 <研磨方法 > 研磨対象物の研磨は、図 1に示すような本発明の研磨 シート 1 0からなる研磨パヅド又は研磨テープと、研磨対象物表面と の間に研磨液を介在させ、研磨パヅド又は研磨テープと研磨対象物と を相対的に移動させて行われる。
以下、本発明の研磨方法を実施する代表的な研磨方式について簡単 に説明する。
1 . 回転定盤式研磨
回転定盤式研磨は、 図 2に示すようように、 本発明の研磨シートか らなる研磨パヅド 1 0を定盤 Dに貼り付け、半導体ゥヱ一ハ等の研磨 対象物 1 1をへヅド Hに吸着し、定盤 Dとへッド Hとをそれぞれ矢印 の方向に回転させながら、定盤 D上の研磨パヅド 1 0の表面にノズル Nを通じて研磨液を供給し、へッド Hに吸着させた研磨対象物 1 1を 定盤 D上の研磨パヅド 1 0に押し付けて行われる。
2 . 回転へッド式研磨
回転へッド式研磨は、 図 3に示すように、液晶ガラス板等の研磨対 象物 1 1を枠等の保持手段 Sで定盤 D上に保持し、 この研磨対象物 1 1の表面に、 ノズル] Νίを通じて研磨液を供給しながら、 本発明の研磨 シートからなる研磨パッド 1 0を取り付けた回転へッド Ηを押し付 け、回転へッド Ηを研磨対象物 1 1表面上で水平蛇行運動させて行わ れ 。 3 . ベルト式研磨
ベルト式研磨は、 図 4に示すように、 へヅ ド Hに半導体ゥェ一ハ等 の研磨対象物 1 1を吸着し、 へヅ ド Hを回転させるとともに、本発明 の研磨シートからなるベルト状の研磨パヅド 1 0を矢印の方向に走 行させ、 研磨パッド 1 0の表面にノズル Nを通じて研磨液を供給し、 表面に弾性材(図示せず) を固定したプラテン P上を走行する研磨パ ヅド 1 0上に、へヅド Hに吸着させた研磨対象物 1 1を押し付けて行 わ ¾し^ 。
4 . ドラム式研磨
ドラム式研磨は、 図 5に示すように、 半導体ゥヱ一ハ等の研磨対象 物 1 1をへヅド Hに吸着し、へヅド Hを矢印の方向に回転させるとと もに、本発明の研磨シートからなる研磨パッド 1 0を周囲に貼り付け たドラム Cを矢印の方向に回転させ、 ドラム Cの周囲に貼り付けた研 磨パッド 1 0の表面に、 ノズル Nを通じて研磨液を供給し、 へヅド H に吸着させた研磨対象物 1 1を押し付けて行われる。
5 . テープ式研磨
テープ式研磨は、 図 6に示すように、 半導体ゥヱ一ハ等の研磨対象 物 1 1をヘッド Hに吸着し、ヘッド Hを矢印の方向に回転させながら、 供給ローラ R 1から矢印の方向に送り出された本発明の研磨シ一ト からなる研磨テープ 1 0上にノズル Nを通じて研磨液を供給し、表面 に弾性材(図示せず) を固定したプラテン P上に位置した研磨パヅド 1 0上に、へッド Hに吸着させた研磨対象物 1 1を押し付けて行われ、 研磨テープ 1 0は、 順次、 卷取ローラ R 2へ巻き取られる。 ここで、 研磨テープ 1 0の送出巻取動作は、 連続的に行われてもよいし、 又、 研磨対象物 1 1を研磨テープ 1 0の表面に押し付けているときはこ の送出卷取動作を中断するように間欠的に行われてもよい。
<研磨液> 本発明では、 研磨液として、 遊離砥粒式研磨に使用され る既知の研磨液を使用できるが、研磨対象物表面と化学的に反応する 成分を含んだものを使用することが望ましい。 これは、 上述したよう に、 CMP法を利用すると、 高度の平坦化が行える、 という利点があ るからである。 CMP法を利用して金属やガラスを研磨するときは、 研磨液として、 酸性の溶液、 及び酸化剤を含む溶液、 キレート剤を含 む溶液、 又は水酸化力リウム溶液、 水酸化ナトリゥム溶液等を含んだ アル力リ性の溶液を含むものが使用できる。
研磨液中に分散される砥粒としては、 シリカ、 酸化セリウム、 アル ミナ、 ジルコニァ、 ダイヤモンド等の既知の砥粒が使用できる。
ここで、 CMP法を利用する場合、 砥粒の使用、 不使用は任意であ る。砥粒を含む研磨液を使用すると、 発泡体ベースの研磨パッドを使 用した場合と比較して研磨レートが増大する。一方、砥粒を含まない 研磨液を使用すると、発泡体べ一スの研磨パヅドを使用した場合と同 等の研磨レートが得られる。
<実施例 1 > 太さ 0 . 0 6デニ一ルのポリエステル繊維を 7 0本束 ねた繊維束をさらに 1 2本束ねた繊維束を横糸として 「サテン数 8」 で織り込んだ織布シートに、 ウレ夕ン樹脂(1 0 %濃度) を水に溶解 した樹脂溶液を含浸させ、 この樹脂溶液を含んだ織布シートを乾燥し、 これをポリエチレンテレフタレ一ト (P E T ) シートの表面にァクリ ル系樹脂接着剤で接着固定して本発明の研磨シートを製造し、 この研 磨シ一トを裁断加工して実施例 1の研磨パッドを製造した。
く実施例 2 > 太さ 0 . 0 6デニールのポリエステル繊維を 7 0本束 ねた繊維束をさらに 1 2本束ねた繊維束を縦糸及び横糸として「サテ ン数 5」で織り込んだ織布シ一トに、 上記実施例 1の樹脂溶液を含浸 させ、 この樹脂溶液を含んだ織布シートを乾燥し、 これを P E Tシ一 トの表面にァクリル系両面粘着テープで接着固定して本発明の研磨 シ一トを製造し、 この研磨シ一トを裁断加工して実施例 2の研磨パヅ ドを製造した。
く実施例 3 > 太さ 0 . 0 6デニールのポリエステル繊維を 7◦本束 ねた繊維束をさらに 1 2本束ねた繊維束を縦糸及び横糸として「サテ ン数 1」で織り込んだ織布シ一ト (平織り) に、 上記実施例 1の樹脂 溶液を含浸させ、 この樹脂溶液を含んだ織布シートを乾燥し、 これを
P E Tシートの表面にァクリル系両面粘着テープで接着固定して研 磨シートを製造し、 この研磨シ一トを裁断加工して実施例 3の研磨パ ッドを製造した。
く実施例 4 > 太さ 0 . 0 6デニールのポリエステル繊維を 7 0本束 ねた繊維束をさらに 1 2本束ねた繊維束を縦糸及び横糸として「サテ ン数 3」で織り込んだ織布シ一トに、 上記実施例 1の樹脂溶液を含浸 させ、 この樹脂溶液を含んだ織布シートを乾燥し、 これを P E Tシー トの表面にアクリル系両面粘着テープで接着固定して研磨シートを 製造し、 この研磨シ一トを裁断加工して実施例 4の研磨パヅドを製造 し 7こ。
く比較例 1 > 太さ 0 . 0 6デニールのポリエステル繊維を 7 0本束 ねた繊維束をさらに 1 2本束ねた繊維束を縦糸及び横糸として「サテ ン数 3」で織り込んだ織布シートを P E Tシートの表面にァクリル系 両面粘着テープで接着固定して研磨シ一トを製造し、 この研磨シ一ト を裁断加工して比較例 1の研磨パヅドを製造した。
<比較例 2 > 比較例 2の研磨パヅドは、市販の発泡ポリウレタンパ ッド (製品番号: I C— 1 0 0 0、 R o d e 1社) である。
く比較例 3 > 太さ 1 . 1 8デニールのポリエステル繊維を 3 4本束 ねた繊維束を縦糸及び横糸として「サテン数 1」で織り込んだ織布シ ート (平織り) に、 上記実施例 1の樹脂溶液を含浸させ、 この樹脂溶 液を含んだ織布シートを乾燥し、 これを P E Tシートの表面にァクリ ル系両面粘着テープで接着固定して研磨シ一トを製造し、 この研磨シ
—トを裁断加工して比較例 3の研磨パッドを製造した。
<研磨試験 1 > 繊維束を樹脂で固定したサテン織りの織布シート を裏地シート表面に固定した本発明の研磨シートにおいて、織布シー トのサテン数を変えて、研磨レートと研磨後の研磨対象物表面の粗さ について試験した。
この研磨試験 1は、 実施例 1 (サテン数 8)、 実施例 2 (サテン数 5)及び実施例 3 (サテン数 1)のそれぞれの研磨パヅドを使用して 行われた。
研磨対象物として、 表面に Cu膜(800 OA) をスパッタリング によりシリコンゥエーハ (8インチ) 上に成膜したものを使用した。 この Cu膜付きゥェ一八の研磨は、研磨液として、 砥粒として平均 粒径 0. 1 mのアルミナを含む下記の表 2に示す組成の 「研磨液 (A)j を使用し、 図 2に示すような回転定盤式の研磨装置 (製品番 号: Me c hp 01 E 550、 P re s i社) を使用し、 下記の表 1に示す研磨条件で行った。 表 1
研磨条件
Figure imgf000017_0001
表 2
研磨液組成(研磨試験 1 )
研磨液 (A) (砥粒を含む)
Figure imgf000017_0002
研磨レート (単位: A/分) は、 4探針接触式抵抗率測定器(膜厚 計)を使用して単位時間当たりに削られた膜厚を測定し、表面粗さ(単 位: A)は、 白色干渉式表面粗さ測定器(製品名: NEW VIEW, zygo社) を使用して行った。
<試験結果 1 > 上記研磨試験 1の結果を下記の表 3に示す。表 3に 示す結果から、 本発明の研磨シートにおいて、 サテン数を大きくする と、研磨レートが大きくなり、 研磨後の研磨対象物の表面粗さが小さ くなることがわかる。 表 3
試験結果 1 (研磨試験 1 )
Figure imgf000018_0001
く研磨試験 2 > 上記実施例 4、比較例 1及び比較例 2の研磨パヅド を使用して、上記研磨試験 1で使用したゥヱーハと同一の C u膜付き ゥェ一八の研磨を行った。研磨試験 2は、 研磨液として、 砥粒として 平均粒径 0 . 1 mのアルミナを含む上記表 2に示す組成の「研磨液
(A)j と、 砥粒を含まない下記の表 4に示す組成の 「研磨液 (B )」 を使用して行われ、研磨レートと研磨後の研磨対象物の表面の状態に ついて調べた。 この 「研磨液 (B )」 は、 「研磨液 (A)」 と同様に、
C u膜(金属) と化学的に反応し、 C u膜表面に錯体を生成する成分 を含むものである。 研磨レート (単位: A/分) は、 上記研磨試験 1 と同様に、 4探針接触式抵抗率測定器(膜厚計) を使用して単位時間 当たりに削られた膜厚を測定した。研磨試験 2は、 上記研磨試験 1で 使用した回転定盤式の研磨装置を使用し、上記表 1に示す研磨条件で 行った。
表 4
研磨液組成 (研磨試験 2 )
研磨液 ( B ) (砥粒を含まない)
Figure imgf000019_0001
<試験結果 2 > 上記研磨試験 2の結果を下記の表 5に示す。表 5に 示す結果から、 上記実施例 4の研磨パッドを使用すると、砥粒を含む 「研磨液 (A)」 を使用した場合と、 砥粒を含まない 「研磨液 (B )」 を使用した場合の両方の場合における研磨レートが、上記比較例 1及 び 2の研磨パッドを使用した場合よりも大きいことがわかる。 また、 研磨後の C u膜付きゥェ一ハ表面の状態について、上記実施例 4の研 磨パッドを使用した場合の表面粗度も、上記比較例 1及び 2の研磨パ ッドを使用した場合の表面粗度も同様に良好(約 3 . O A〜約 4 . 0 A)であったが、 上記研磨試験 1で使用した白色干渉式表面粗さ測定 器を用いて、研磨後の C u膜付きゥヱ一八のほぼ全面の表面粗度を詳 しく調べると、 実施例 4の研磨パヅ ドを使用した場合、 上記比較例 1 及び 2の研磨パヅドを使用した場合よりも、 C u膜付きゥエーハ表面 の全体が均一に平坦化されていることが観察された。 表 5
試験結果 (研磨試験 2 )
研磨レー卜 ( n mZ分)
Figure imgf000020_0001
<研磨試験 3 > 上記実施例 3 (繊維太さ 0 . 0 6デニール)及び比 較例 3 (繊維太さ 1 . 1 8デニール) の研磨パヅドを使用して、 上記 研磨試験 1で使用したゥヱ一ハと同一の C u膜付きゥヱ一ハの研磨 を行った。研磨試験 3は、 研磨液として、 砥粒として平均粒径 0 . 1 z mのアルミナを含む上記表 2に示す組成の 「研磨液 (A)」 を使用 して行われ、 上記実施例 1と同様に、研磨レ一トと研磨後の研磨対象 物の表面粗さについて調べた。研磨試験 3は、 上記研磨試験 1で使用 した回転定盤式の研磨装置を使用し、上記表 1に示す研磨条件で行つ o
く試験結果 3 > 上記研磨試験 3の結果を下記の表 6に示す。表 6に 示す結果から、 繊維の太さを小さくすると、 表面粗さと研磨レートが 向上し、 より平坦な表面に短時間で研磨することができることがわか る o 表 6
試験結果 (研磨試験 3 )
Figure imgf000021_0001
本発明が以上のように構成されるので、研磨シートの形状が安定し、 容易に変形しないので、 使用時間の経過とともに変形せず、 高い研磨 レートで研磨対象物表面を均一に平坦化できる。
また、 CMP法を利用した研磨において、 砥粒を使用せずに、 高い 研磨レートで研磨対象物表面を均一に平坦化できる。

Claims

請求の範囲
1 . 1本の繊維、 複数本の繊維を束ねた繊維束、 又は複数本の繊維 を束ねた繊維束をさらに複数束ねた繊維束からなる織布シート、 この 織布シートの前記繊維又は繊維束同士を固定する樹脂、から成る研磨 シート。
2 . 前記織布シートがサテン織りされたものであり、 サテン数が 1 〜 1 5の範囲にある、 請求項 1の研磨シート。
3 . 前記織布シートがサテン織りされたものであり、 サテン数が 3 〜 1 5の範囲にある、 請求項 1の研磨シート。
4 . 前記繊維の太さが、 0 . 1デニール以下である、 請求項 1の研 磨シ一ト。
5 . 当該研磨シートを表面に固定するための裏地シート、 からさら に成る請求項 1の研磨シート。
6 . 1本の繊維、 複数本の繊維を束ねた繊維束、 又は複数本の繊維 を束ねた繊維束をさらに複数束ねた繊維束からなる織布シートに樹 脂溶液を含浸させ、 この樹脂溶液を含んだ前記織布シ一トを乾燥させ て、前記織布シートの前記繊維又は繊維束同士を樹脂で固定する、研 磨シートの製造方法。
7 . 前記研磨シートを裏地シ一トの表面に固定することをさらに含 む請求項 6の製造方法。
8 . 請求項 1〜 5のいずれか 1に記載の研磨シ一トからなる研磨パ ッド又は研磨テープと、 研磨対象物表面との間に、 前記研磨対象物表 面と化学的に反応する成分を含む研磨液を介在させ、前記研磨パッド 又は研磨テープと前記研磨対象物とを相対的に移動させる研磨方法。
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