WO2018216593A1 - 研磨パッド及びその製造方法、並びに、研磨加工品の製造方法 - Google Patents

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WO2018216593A1
WO2018216593A1 PCT/JP2018/019103 JP2018019103W WO2018216593A1 WO 2018216593 A1 WO2018216593 A1 WO 2018216593A1 JP 2018019103 W JP2018019103 W JP 2018019103W WO 2018216593 A1 WO2018216593 A1 WO 2018216593A1
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恵介 中瀬
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富士紡ホールディングス株式会社
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    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302Treatment 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
    • H01L21/304Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting

Definitions

  • the present invention relates to a polishing pad, a method for manufacturing the same, and a method for manufacturing a polished product.
  • silicon carbide SiC
  • gallium nitride GaN
  • diamond C
  • sapphire Al 2 O 3
  • aluminum nitride AlN
  • SiC silicon carbide
  • SiC has excellent physical properties such as a band gap of three times that of silicon (Si) and a dielectric breakdown electric field strength of about seven times that of current silicon semiconductors. It excels in high temperature operability, small size and high energy saving effect.
  • sapphire wafers are used for electronic devices with optical elements such as high performance projectors because of their chemical stability, optical properties (transparency), mechanical strength, thermal properties (thermal conductivity), etc.
  • optical elements such as high performance projectors because of their chemical stability, optical properties (transparency), mechanical strength, thermal properties (thermal conductivity), etc.
  • the importance as a part is increasing.
  • the substrate diameter and mass production have been promoted, and the importance of substrate processing technology has increased accordingly.
  • a cylindrical single crystal (ingot) used for a wafer is sliced and cut into a disk shape. Next, the surface of the sliced disk-shaped single crystal is flattened.
  • lapping is performed using a lapping surface plate.
  • a polishing process is performed to further improve the flatness of the surface of the disk-shaped single crystal and to make a mirror surface by removing fine scratches on the surface. Then, in order to further improve the flatness of the surface of the disk-shaped single crystal and to remove a fine scratch on the surface to make a mirror surface, a polishing process is performed. Therefore, it is important to improve the flatness of the surface of the disk-like single crystal by lapping and reduce the number of fine scratches in order to affect the subsequent polishing process.
  • polishing is performed using a metal surface plate in the presence of a slurry containing diamond abrasive grains.
  • diamond abrasive grains which are free abrasive grains are embedded in the surface of the metal surface plate, and lapping can be performed.
  • a metal surface plate such as copper and tin is used, and the surface plate and diamond abrasive grains that are free abrasive grains are used.
  • diamond wrapping Is known (hereinafter also referred to as “diamond wrapping”) (for example, see Patent Document 1).
  • a polishing in which a plurality of polishing structures in which abrasive particles (fixed abrasive grains) having a primary particle diameter of less than 3 ⁇ m are dispersed in a saturated copolyester resin is formed.
  • a method is known in which a sheet is used for polishing without using loose abrasive grains (see, for example, Patent Document 2).
  • Patent Document 1 since the metal surface plate as described in Patent Document 1 is heavy, it is difficult to handle, and maintenance work after use such as maintenance of the surface of the surface plate in which diamond abrasive grains as free abrasive grains are embedded is required. There is a problem.
  • the polishing sheet described in Patent Document 2 is used for general polishing processing of glass, ceramic, plastic, metal and the like.
  • a polishing sheet used for such a general polishing process is employed for processing such as SiC, there is a problem that the polishing rate is low and it is not practical.
  • the polishing sheet described in Patent Document 2 only the abrasive particles exposed on the surface of the polishing structure function as fixed abrasive grains, and the abrasive particles embedded in the polishing structure do not act as abrasive grains. There is room for further improvement in the polishing rate.
  • sapphire In addition to SiC, sapphire also has a modified Mohs hardness next to diamond and SiC, has high resistance to chemicals, and is extremely difficult to process. Therefore, in the polishing of materials expected as next-generation power semiconductor element materials in addition to general Si semiconductor wafers, especially difficult-to-process materials with high hardness, polishing with excellent handleability and excellent polishing rate A pad is desired.
  • the present inventors have a convex pattern made of resin at a predetermined density, and the area of the upper surface of the convex part that contributes to polishing (polishing effective area) is within a predetermined range.
  • polishing effective area the area of the upper surface of the convex part that contributes to polishing
  • the present inventors have studied to further improve the product life in order to further improve the product value of the polishing pad.
  • the convex portion gradually decreases as it is used for polishing, and the polishing rate decreases as the convex portion decreases.
  • the polishing rate is decreased by a certain level or more, the polishing efficiency is lowered, so that a new polishing pad is replaced.
  • the height of the convex portion is high from the viewpoint of product life, in other words, when the grooves between the convex portions are formed deeply, the abrasive grains are formed in the grooves between the convex portions. It has been found that the polishing rate decreases rather than being trapped.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and is a polishing pad that is excellent in handleability and maintenance and management, particularly excellent in polishing rate in polishing difficult-to-cut materials, and can achieve further improvement in product life. It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing a polished product using the polishing pad.
  • the present inventors diligently studied to solve the above problems. As a result, the present inventors have found that the above problems can be solved if the polishing pad has a polishing surface having a predetermined uneven pattern, and has completed the present invention.
  • a polishing pad comprising a base material and a resin portion disposed on the base material, The resin part alone or together with the base material constitutes a concavo-convex pattern
  • the concavo-convex pattern is a pattern in which a plurality of convex portions having a polished surface are arranged,
  • t Average height of the convex portion when a polishing pressure of 500 g / cm 2 is applied to the convex portion
  • L1 Average equivalent circle diameter of the bottom surface of the convex portion
  • M1 A polishing pressure of 500 g / cm 2 is applied to the convex portion
  • the average height t of the convex portions is 0.06 to 1 mm.
  • the surface roughness Rz of the polished surface is 0.1 to 20 ⁇ m.
  • the surface roughness Rz is 0.75 or less with an average particle size of 0.25 to 18 ⁇ m of free abrasive grains used for polishing as 1.0.
  • the average equivalent circle diameter L1 of the convex portions is 1 to 5 mm. The polishing pad according to any one of [1] to [4].
  • the closest distance L2 between the adjacent convex portions is 0.1 to 3 mm, The polishing pad according to any one of [1] to [5].
  • the resin part includes at least one selected from the group consisting of epoxy resins, acrylic resins, polyester resins, unsaturated polyester resins, polyamide resins, and polyurethane resins, The polishing pad according to any one of [1] to [6].
  • An adhesive layer is further provided on the side opposite to the resin part of the base material, The polishing pad according to any one of [1] to [7].
  • the polishing surface is substantially free of fixed abrasive grains, The polishing pad according to any one of [1] to [8].
  • the loose abrasive has an average particle size of 0.25 to 18
  • the polishing pad is excellent in handleability and maintenance and management, and particularly in polishing difficult-to-cut materials, it has an excellent polishing rate and can achieve a further improvement in product life, a manufacturing method thereof, and its A method for producing a polished product using a polishing pad can be provided.
  • the present embodiment a mode for carrying out the present invention (hereinafter simply referred to as “the present embodiment”) will be described in detail with reference to the drawings as necessary.
  • the same elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.
  • the positional relationship such as up, down, left and right is based on the positional relationship shown in the drawings unless otherwise specified.
  • the dimensional ratios in the drawings are not limited to the illustrated ratios.
  • the polishing pad of the present embodiment is a polishing pad comprising a base material and a resin portion disposed on the base material, and the resin portion constitutes an uneven pattern alone or together with the base material,
  • the concavo-convex pattern is a pattern in which a plurality of convex portions having a polishing surface are arranged, and the total area of the polishing surface when a polishing pressure of 500 g / cm 2 is applied to the convex portions is the surface of the substrate surface.
  • the unit area (1 cm 2 ) is 0.05 to 0.8 cm 2 , and ⁇ satisfying the following formula (1) is 5 to 60 °.
  • tan ⁇ t / ((L1-M1) / 2) (1) t: Average height of the convex portion when a polishing pressure of 500 g / cm 2 is applied to the convex portion L1: Average equivalent circle diameter of the bottom surface of the convex portion M1: A polishing pressure of 500 g / cm 2 is applied to the convex portion Average equivalent circle diameter of the top surface of the convex part when a polishing pressure of 500 g / cm 2 is applied to the convex portion L1: Average equivalent circle diameter of the bottom surface of the convex portion M1: A polishing pressure of 500 g / cm 2 is applied to the convex portion Average equivalent circle diameter of the top surface of the convex part when
  • In the present embodiment, in the unit area (1 cm 2) per substrate surface, simply referred to the sum of the areas of the polishing surface when multiplied by the polishing pressure 500 g / cm 2 on the convex portion as a "polishing effective area" . Further, ⁇ satisfying the above formula (1) is also simply referred to as “average angle ⁇ ”.
  • FIG. 1 is a schematic perspective view showing an example of the polishing pad of the present embodiment.
  • the polishing pad 10 includes a base material 12 and a resin portion 11 disposed on the base material 12, and the resin portion 11 forms an uneven pattern together with the base material 12.
  • the concavo-convex pattern is a pattern in which a plurality of frustoconical dots formed by the resin portion 11 are arranged on the surface of the substrate 12.
  • the polishing pad of this embodiment may have the adhesive layer 13 as needed.
  • the polishing pad of the present embodiment has a base material and a resin portion arranged on the base material, it is lighter than a metal surface plate and can be disposable after a predetermined number of times of polishing. And excellent maintainability.
  • this polishing pad has a concavo-convex pattern, and has an effective polishing area within the above numerical range on the polishing surface of the concavo-convex pattern surface, thereby exhibiting an excellent polishing rate and a polishing rate comparable to a metal surface plate. can do.
  • the loose abrasive grains AG in the polishing step are roughly divided by a centrifugal force F1 due to the rotation of the polishing pad and the gravity F2 of the abrasive grains themselves.
  • the force of going up the slope determined by the centrifugal force F1 acting in the surface direction of the polishing pad and the average angle ⁇ is greater than the gravity F2 going down the slope. Need to be bigger.
  • the convex portion 11a of the polishing pad is polished so that the abrasive grains AG polish the object to be polished by setting the average angle ⁇ of the convex portion 11a within a predetermined range. It is possible to reach the upper surface of the convex portion 11a constituting the surface.
  • the substrate is not particularly limited, but for example, polyester films such as polyethylene terephthalate, polypropylene terephthalate and polybutylene terephthalate; polyolefins such as polyethylene (PE) film, polypropylene (PP) film and ethylene-propylene copolymer film Film: Polyetheretherketone (PEEK) film and polyphenylene sulfide (PPS) film may be mentioned.
  • the base material is not particularly limited as long as the resin described later can be printed on the upper surface, but a polyester film is preferable from the viewpoint of chemical resistance, heat resistance, economy, and the like.
  • the resin part is arranged on the base material and constitutes a concavo-convex pattern alone or together with the base material.
  • the surface of the resin part on the side opposite to the substrate is a polishing surface for polishing the object to be polished.
  • the polishing surface is substantially free of fixed abrasive grains. “Substantially free of fixed abrasive grains” means that no abrasive grains appear on the polishing surface, which is the surface of the resin portion.
  • Polishing effective area unit area of the surface (1 cm 2) per a 0.05 ⁇ 0.8 cm 2, there preferably 0.1 ⁇ 0.8 cm 2, more preferably 0.15 ⁇ 0.75 cm 2 More preferably, it is 0.2 to 0.7 cm 2 , and particularly preferably 0.25 to 0.7 cm 2 .
  • polishing effective area is 0.05 cm 2 or more, the area that can contribute to polishing is increased, and the polishing rate is further improved.
  • polishing effective area is 0.8 cm 2 or less, the recesses are relatively increased, and the efficiency of supplying and discharging the slurry containing free abrasive grains is further improved.
  • the “polishing effective area” is the area of the upper surface of the convex portion contributing to polishing in the concavo-convex pattern when a polishing pressure of 500 g / cm 2 is applied per unit area (1 cm 2 ).
  • the method for measuring the effective polishing area is not particularly limited as long as it is measured by applying a polishing pressure of 500 g / cm 2 per unit area (1 cm 2 ).
  • the glass plate is placed in contact with the polishing surface of the polishing pad 10 (the surface of the resin portion 11), and a weight of polishing pressure of 500 gf / cm 2 is put on the glass plate so as to apply a load uniformly.
  • a weight of polishing pressure 500 gf / cm 2 is put on the glass plate so as to apply a load uniformly.
  • the area of the upper surface (polished surface) per convex part that contacts the glass plate is measured, and this is taken as the polished area per convex part that contributes to polishing in the concavo-convex pattern it can.
  • the pressing plate 4 for measuring the effective polishing area and the flat surface of the pressure sensitive paper 5 are brought into direct contact with the polishing surface of the polishing pad 10 (the surface of the resin portion 11).
  • the convex pattern is transferred onto the pressure-sensitive paper 5 by applying a transfer pressure corresponding to a polishing pressure of 500 gf / cm 2 with a roller or the like having a sufficiently large area with respect to the concavo-convex pattern so that they are uniformly loaded.
  • the area of the upper surface (polishing surface 6) per convex portion transferred to the pressure sensitive paper 5 is measured, and this can be used as the polishing area per convex portion contributing to polishing in the uneven pattern. .
  • the above measurement is performed on the polishing surface (resin portion surface) of the polishing pad coated with the color-sensitive liquid of pressure-sensitive paper applied directly to the polishing surface of the polishing pad 10 (surface of the resin portion 11).
  • the transferred convex pattern is converted into image data by a flatbed scanner or a digital camera, and the obtained image data is binarized and binarized convex 10 points are arbitrarily extracted from the part pattern, the equivalent circle diameter of each convex part is obtained, and the average equivalent circle diameter M1 of the upper surface of the convex part is calculated by weighted averaging the obtained equivalent circle diameters.
  • the binarization processing can be calculated using general binarization processing software. For example, it can be calculated by setting the threshold value to 220 using “Pick Map Version 2.4”. it can.
  • the effective polishing area (cm 2 ) can be adjusted by dressing / buffing to be described later. Specifically, polishing the effective area of the polishing surface (cm 2), preferably 0.2 ⁇ 0.8 cm 2, more preferably 0.3 ⁇ 0.75 cm 2, more preferably 0.4 ⁇ 0.7 cm 2 can be adjusted.
  • the upper surface of the convex portion is a polishing surface that comes into contact with the object to be polished. From the viewpoint of improving the polishing rate, it is desirable to adjust the shape of the convex portion so that loose abrasive grains are likely to be present on the upper surface of the convex portion, and from the viewpoint of improving the product life, the height of the convex portion is desired. High is desired. Therefore, in this embodiment, the convex portion is configured so that ⁇ satisfying the following formula (1) is 5 to 60 °.
  • tan ⁇ t / ((L1-M1) / 2) (1) t: Average height of the convex portion when a polishing pressure of 500 g / cm 2 is applied to the convex portion L1: Average equivalent circle diameter of the bottom surface of the convex portion M1: A polishing pressure of 500 g / cm 2 is applied to the convex portion Average equivalent circle diameter of the top surface of the convex part when a polishing pressure of 500 g / cm 2 is applied to the convex portion L1: Average equivalent circle diameter of the bottom surface of the convex portion M1: A polishing pressure of 500 g / cm 2 is applied to the convex portion Average equivalent circle diameter of the top surface of the convex part when
  • examples of the cross-sectional shape of the convex portion include a trapezoidal shape, a triangular shape, a semicircular shape, and a substantially semicircular shape.
  • the trapezoidal shape and the triangular shape in addition to the shape constituted by straight edges in a strict sense, if the vertices of each shape are determined, the sides may be constituted by distorted straight lines (curves). .
  • the shape of the convex portion is not particularly limited, and examples thereof include a truncated cone shape such as a truncated cone shape, a substantially truncated cone shape, an elliptical truncated cone shape, a substantially elliptic truncated cone shape, and a polygonal truncated cone shape. . It is preferable that the convex portions in contact with the object to be polished form a regular pattern. By having a regular pattern, uniform polishing is possible, and polishing with excellent surface quality can be achieved.
  • the “regular pattern” refers to a pattern obtained by arranging a plurality of small patterns as a unit. Specifically, the regular pattern shown in FIG. 4 is composed of a plurality of small patterns P. There may be one kind of small pattern as a unit, or two or more kinds may be used in combination.
  • the average angle ⁇ is 5 to 60 °, preferably 10 to 55 °, and more preferably 15 to 50 °.
  • the average angle ⁇ is 5 ° or more, the polishing effective area is not reduced more than necessary, and the polishing rate is further improved.
  • the average angle ⁇ is 60 ° or less, the abrasive grains are likely to rise up the hypotenuse of the convex portion, so that more free abrasive grains can be present on the upper surface of the convex portion. As a result, the polishing rate is further improved.
  • the convex portion is a truncated cone shape or a conical shape
  • the top surface and the bottom surface of the convex portion when a polishing pressure of 500 g / cm 2 is applied have a substantially uniform circular shape, and the slope of the convex portion can be seen from any direction. Even if the abrasive grains rise, the ascending direction is almost uniform.
  • the convex part is a polygonal frustum shape or a polygonal pyramid shape
  • the upper surface and the bottom surface of the convex part are polygonal, and there are steep slopes depending on the direction in which the abrasive grains rise on the slope of the convex part. There are also gentle slopes.
  • the slope on which the abrasive grains rise is a substantially uniform surface.
  • the convex portion is hemispherical or substantially hemispherical, the slope on which the abrasive grains rise may be steep or gentle depending on the position of the abrasive grains. In such a hemisphere or substantially hemisphere, there are comparatively gentle parts where loose abrasive grains are likely to rise and steep parts where it is difficult to rise, but from a macroscopic viewpoint, the average of the angle formed by the hypotenuse is used as an index. It is possible to evaluate the ease of rising of the free abrasive grains. Therefore, in calculating the “average angle ⁇ ” in the present embodiment, tan ⁇ calculated from the average equivalent circle diameters L1 and M1 and the height t is used.
  • the average equivalent circle diameter L1 is preferably 1 to 5 mm, more preferably 1.5 to 4.5 mm, and further preferably 2 to 4 mm.
  • the height t can be designed to be higher while maintaining the predetermined average angle ⁇ , so that the product life tends to be further improved.
  • the average equivalent circle diameter L1 is 5 mm or less, the convex portions are reduced, the concave portions are relatively increased, and the efficiency of supplying and discharging the slurry containing free abrasive grains tends to be further improved.
  • the average equivalent circle diameter L1 can be measured from a photomicrograph of the polishing pad surface. Further, since the average equivalent circle diameter L1 is so small that the change is negligible before and after the pressing of the polishing pressure of 500 g / cm 2 , the average equivalent circle diameter L1 may be employed before the pressing of the polishing pressure of 500 g / cm 2 .
  • the calculation of the average equivalent circle diameter L1 is the same as the calculation of the average equivalent circle diameter M1 of the top surface of the convex portion, arbitrarily extracting ten points on the polished surface of the convex portion, and obtaining the equivalent circle diameter of the bottom surface per convex portion, The obtained circle equivalent diameter can be calculated by weighted averaging.
  • the average equivalent circle diameter M1 is preferably 0.2 to 3.5 mm, more preferably 0.3 to 3 mm, and still more preferably 0.4 to 2.5 mm.
  • the average equivalent circle diameter M1 is 0.2 mm or more, the height t can be designed to be higher while maintaining the predetermined average angle ⁇ , so that the product life tends to be further improved.
  • the average equivalent circle diameter M1 is 3.5 mm or less, the convex portion is reduced, the concave portion is relatively increased, and the efficiency of supplying and discharging the slurry containing free abrasive grains tends to be further improved.
  • the method for calculating the average equivalent circle diameter M1 is as described above.
  • the force applied to the abrasive grains AG changes in a complicated manner in the polishing process, and a certain amount of centrifugal force F1 is not always applied to the abrasive grains AG, and the centrifugal force F1 is not always applied to the slope of the convex portion of the abrasive grains. It may not be added in the direction of going up.
  • the balance between the average angle ⁇ and the height t of the convex portion 11a related to the product life length is also important. It becomes.
  • the average height t of the protrusions when a polishing pressure of 500 g / cm 2 is applied is preferably 0.06 to 1 mm, more preferably 0.1 to 0.9 mm, The thickness is preferably 0.2 to 0.8 mm.
  • the average height t of the convex portions is 0.06 mm or more, the product life tends to be further improved.
  • the average height t of the convex portions is 1 mm or less, the free abrasive grains easily reach the upper surface of the convex portions, and thus the polishing rate tends to be further improved.
  • the measuring method of average height t will not be specifically limited if it is a method of multiplying and measuring polishing pressure 500g / cm ⁇ 2 > per unit area (1 cm ⁇ 2 >).
  • the average height t can be calculated
  • pressure sensitive paper is used, the average distance between the substrate 12 and the pressure sensitive paper 5 can be measured and determined.
  • the surface roughness Rz of the polished surface is the roughness of the maximum height defined in JIS B0633: 2001 (ISO4288: 1996).
  • the surface roughness Rz of the polished surface is preferably 0.1 to 20 ⁇ m, more preferably 0.15 to 18 ⁇ m, and further preferably 0.2 to 16 ⁇ m.
  • the resin portion is composed of a photocurable resin or a photosensitive resin, more specifically, an acrylic resin, a polyester resin, an unsaturated polyester resin, a polyamide resin, and a polyurethane resin.
  • the surface roughness Rz of the polished surface is preferably 0.1 to 3 ⁇ m, more preferably 0.15 to 2 ⁇ m, still more preferably 0.2 to 1 ⁇ m, depending on the physical properties of the resin and the like. is there.
  • the surface roughness Rz of the polished surface is 0.1 ⁇ m or more, the free abrasive grains that have reached the upper surface of the convex portion tend to stay on the upper surface of the convex portion, and thus the polishing rate tends to be further improved.
  • the surface roughness Rz of the polished surface is 3 ⁇ m or less, the surface undulation is suppressed, the abrasive grains are likely to stay on the polished surface, and the homogeneity and flatness of the polished surface are maintained.
  • the surface quality of the polished product tends to be further improved.
  • the surface of the polished surface depends on the physical properties such as the hardness of the resin.
  • the roughness Rz is preferably 1 to 20 ⁇ m, more preferably 2 to 18 ⁇ m, and further preferably 3 to 16 ⁇ m.
  • the surface roughness Rz of the polished surface is 1 ⁇ m or more, the loose abrasive particles that have reached the upper surface of the convex portion tend to stay on the upper surface of the convex portion, and thus the polishing rate tends to be further improved.
  • the surface roughness Rz of the polished surface is 20 ⁇ m or less, the surface undulation is suppressed, the abrasive grains are likely to stay on the polished surface, and the uniformity and flatness of the polished surface are maintained, and thus obtained.
  • the surface quality of the polished product tends to be further improved.
  • the surface roughness Rz of the polished surface can be adjusted by dressing / buffing to be described later. Specifically, the surface roughness Rz of the convex portion (polishing surface) can be adjusted to preferably 1 to 7 ⁇ m, more preferably 2 to 6 ⁇ m, and even more preferably 3 to 5 ⁇ m.
  • the surface roughness Rz is preferably 0.75 or less, more preferably 0.65 or less, and still more preferably, based on 1.0 as the average particle size of the free abrasive grains used is 0.25 to 18 ⁇ m. 0.6 or less.
  • the surface roughness Rz satisfies the above range in relation to the free abrasive grains used, the free abrasive grains that have reached the upper surface of the convex portion tend to stay without being buried in the grooves on the polishing surface.
  • the closest distance between adjacent convex portions that are arbitrarily selected is preferably 0.1 to 3 mm, and more preferably 0.5 to It is 2.5 mm, more preferably 1.0 to 2.0 mm. Since the closest distance between adjacent convex portions is within the above range, it is possible to obtain a concavo-convex pattern in which relatively small convex portions are arranged at a relatively high density, and thus the polishing rate tends to be further improved. .
  • the number of convex portions per unit area (1 cm 2 ) is preferably 4 to 80, more preferably 6 to 75, and still more preferably 9 to 70.
  • the number of convex portions per unit area is 4 or more, the supply / discharge capability of slurry containing loose abrasive grains is excellent, and the polishing rate tends to be improved.
  • the number of convex portions per unit area is 80 or less, the height per convex portion can be increased, and the product life tends to be further improved.
  • it can calculate by confirming the number of convex parts of predetermined area, for example, 4 cm ⁇ 2 > (2 cm square) visually, and converting into the number per unit area.
  • resin which comprises a resin part For example, epoxy-type resins, such as a bisphenol A type epoxy resin, a bisphenol F type epoxy resin, a bisphenol S type epoxy resin, a phenol novolak type epoxy resin, a cresol novolak type epoxy resin ; Polyester resins such as polyethylene terephthalate and polybutylene terephthalate; Unsaturated polyester resins; Polyamide resins such as polyether amide, polyether ester amide, ammonium salt type tertiary nitrogen atom-containing polyamide; Ether or ester in the molecule Polyurethane resins such as polyurethane having a bond, polyurethane polyurea, polyurethane acrylate, addition polymer of an amide compound and an isocyanate compound; polyacrylate, polyacrylate Acrylic resins such as nitriles; Vinyl resins such as polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, and polyvinylidene fluoride; Polysulfone
  • epoxy resins unsaturated polyester resins, polyamide resins, and polyurethane resins are preferable. By using such a resin, the polishing rate tends to be further improved.
  • resin which comprises a resin part may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together.
  • the polishing pad of this embodiment may further include an adhesive layer for attaching the polishing pad to the polishing surface plate of the polishing machine on the side opposite to the resin portion of the substrate.
  • the adhesive layer may include an adhesive or a pressure-sensitive adhesive used for a conventionally known polishing pad.
  • the material for the adhesive layer include various thermoplastic adhesives such as acrylic adhesives, nitrile adhesives, nitrile rubber adhesives, polyamide adhesives, polyurethane adhesives, polyester adhesives, and silicone adhesives. Agents.
  • the adhesive layer may be a double-sided tape, for example.
  • the polishing pad of this embodiment may have an anchor layer between the base material and the resin portion.
  • an anchor layer it exists in the tendency which improves the adhesiveness of a base material and a resin part more.
  • a material which comprises an anchor layer For example, an acrylic resin coating agent is mentioned.
  • the manufacturing method of the polishing pad of the present embodiment is a process of forming a resin portion on a substrate, which is a concavo-convex pattern in which a plurality of convex portions having a polishing surface are arranged by a screen printing method, an exposure plate making method, or a molding method.
  • the surface roughness Rz of the resulting convex portion is preferably 0.1 to 3 ⁇ m, more preferably 0.15 to 2 ⁇ m, and still more preferably 0.00. It tends to be easily adjusted to 2 to 1 ⁇ m.
  • the surface roughness Rz of the resulting protrusion is preferably adjusted to 1 to 20 ⁇ m, more preferably 2 to 18 ⁇ m, and even more preferably 3 to 16 ⁇ m. It tends to be easy to do. Further, the surface roughness Rz of the convex portion (polishing surface) may be adjusted to preferably 1 to 7 ⁇ m, more preferably 2 to 6 ⁇ m, and further preferably 3 to 5 ⁇ m by dressing to be described later.
  • the method for increasing the height t is not particularly limited.
  • curable composition Although it does not specifically limit as a curable composition, for example, the photocurable composition containing a photoinitiator and a polymeric compound, the thermosetting composition containing a thermal polymerization initiator and a polymeric compound, a thermosetting resin And a curable composition containing a UV curable resin, a two-component mixed curable resin, and the like.
  • the curable composition may contain the crosslinking agent etc. which have 2 or more of polymerizable functional groups as needed.
  • the polymerizable compound is not particularly limited, and examples thereof include (meth) acrylate, epoxy (meth) acrylate, urethane (meth) acrylate, and polyester (meth) acrylate.
  • the photopolymerization initiator is not particularly limited, and examples thereof include benzophenone compounds, acetophenone compounds, and thiotisanthone compounds. Further, the thermal polymerization initiator is not particularly limited, and examples thereof include azo compounds such as 2,2'-azobisbutyronitrile and peroxides such as benzoyl peroxide (BPO).
  • BPO benzoyl peroxide
  • thermosetting resin is not particularly limited, and examples thereof include phenol resin, epoxy resin, acrylic resin, urea resin, and formaldehyde resin.
  • the UV curable resin is not particularly limited, and for example, a prepolymer having a number average molecular weight of about 1000 to 10,000 is good, and examples of the material include acrylic (methacrylic) ester resins, urethane-modified resins thereof, thiocol resins, and the like.
  • a reactive diluent or an organic solvent can be appropriately used depending on the application.
  • the two-component mixed type curable resin is not particularly limited.
  • prepolymers having different physical properties can be used, and examples thereof include an epoxy resin, an unsaturated polyester resin, and a polyamide resin.
  • the manufacturing method of the polishing pad of this embodiment may have the hardening process which hardens curable resin other than the said screen printing process.
  • a hardening process is a process of hardening the adhering curable composition and obtaining a hardened layer. Although it does not specifically limit as a hardening method, For example, photocuring, thermosetting, etc. are mentioned.
  • the cured layer has a concavo-convex pattern on the surface opposite to the substrate, and the surface has a polishing surface for polishing an object to be polished.
  • the manufacturing method of the polishing pad of this embodiment may have other processes as needed. For example, you may have the process of volatilizing and removing at least one part of the volatile component in a curable composition after a screen printing process and before a hardening process. In addition, after the screen printing step, before the curing step and / or after the curing step, there is a step of removing a part of the curable composition or the cured layer in order to form a desired uneven pattern. You may do it. An example of the removal method is cutting.
  • a plate making method for relief printing can be applied as a method for forming the projection.
  • the exposure plate making method first, a step of bonding a substrate and a photosensitive resin plate (solid at room temperature), and a negative or positive film capable of recording a convex pattern on the surface of the photosensitive resin plate A method comprising: a step of adhering; a step of exposing a photosensitive resin plate through a negative or positive film; and a step of peeling off the negative or positive film to wash away an unexposed portion and developing the exposed portion as a convex portion. can give.
  • a step of drying the convex pattern by hot air drying or post-exposure for improving the adhesion between the base material and the convex portion and the hardness of the convex portion may be performed. Good.
  • a predetermined average angle ⁇ , etc. not only directly above but also from an oblique direction so that exposure light can easily wrap around the negative or positive film. It may be exposed or the negative or positive film hole may have a tapered shape.
  • the height t can be easily increased only by using a thicker photosensitive resin plate. Also, as described above, the average angle ⁇ can be possible.
  • the resin constituting the photosensitive resin plate is not particularly limited.
  • polyether amide, polyether ester amide, ammonium salt type tertiary nitrogen atom-containing polyamide, amide compound having at least one amide bond and organic diisocyanate examples thereof include addition polymers of compounds, addition polymers of diamines having no amide bond and organic diisocyanate compounds.
  • the photoinitiator mentioned above is contained.
  • the convex pattern can be transferred and formed on the polishing layer using a molding plate (mold).
  • the convex pattern can also be transferred and formed on the polishing layer by, for example, a step of peeling the curable resin from the plate.
  • the plate a rubber plate, a resin plate, or the like can be used.
  • Examples of the curable resin include the thermosetting resin, the photocurable resin, and the two-component curable resin described above.
  • Examples of the molding method include a gravity casting method in which the resin is poured into the mold at normal temperature and pressure, and a vacuum casting method in which the mold and the resin are put in a vacuum container and depressurized and pushed at atmospheric pressure.
  • the exposure plate making method or the mold forming method
  • the manufacturing method of the polishing processed product according to this embodiment is not particularly limited as long as it includes a polishing step of polishing an object to be polished using the polishing pad in the presence of loose abrasive grains.
  • the polishing process may be primary lapping polishing (rough lapping), secondary lapping (finish lapping), or polishing polishing, and may also serve as a plurality of polishing. May be.
  • the object to be polished is not particularly limited.
  • materials such as semiconductor devices and electronic components, in particular, Si substrates (silicon wafers), SiC (silicon carbide) substrates, GaAs (gallium arsenide) substrates, glass, hard disks and LCDs.
  • a thin substrate (object to be polished) such as a substrate for (liquid crystal display) can be mentioned.
  • the manufacturing method of the polished product of the present embodiment is a method of manufacturing difficult-to-process materials that are difficult to polish, such as materials that can be applied to power devices, LEDs, and the like, for example, sapphire, SiC, GaN, and diamond. Can be suitably used.
  • a semiconductor wafer is preferable, and a SiC substrate, a sapphire substrate, or a GaN substrate is preferable from the viewpoint of more effectively utilizing the effects of the polishing pad of the present embodiment.
  • the material is preferably a difficult-to-cut material such as SiC single crystal and GaN single crystal, but may be a single crystal of sapphire, silicon nitride, aluminum nitride, or the like.
  • the polishing step is a step of polishing an object to be polished using the polishing pad in the presence of loose abrasive grains.
  • a polishing method a conventionally known method can be used and is not particularly limited.
  • a polishing pad is mounted at a predetermined position of a polishing apparatus. At the time of mounting, the polishing pad is mounted so as to be fixed to the polishing apparatus through the above-described adhesive layer. Then, while pressing the object to be polished held on the holding surface plate disposed so as to face the polishing pad as the polishing surface plate to the polishing surface side, polishing while supplying a polishing slurry containing diamond abrasive grains from the outside Rotate the pad and / or holding platen. Thus, the processed surface (surface to be polished) of the object to be polished is polished by the action of the abrasive grains supplied between the polishing pad and the object to be polished.
  • the polishing slurry preferably contains diamond abrasive grains and a dispersion medium for dispersing them.
  • the content rate of the diamond abrasive grains in the polishing slurry is not particularly limited, it is 0 with respect to the total amount of the polishing slurry from the viewpoint of performing the polishing process more effectively and suppressing the thickness of the work-affected layer in the object to be polished. 0.01 to 1.0% by weight is preferable.
  • the free abrasive grains used in the polishing are not limited to diamond abrasive grains, and may be, for example, silica or alumina.
  • the average particle size of the free abrasive grains is preferably 0.25 to 18 ⁇ m, more preferably 0.5 to 18 ⁇ m, still more preferably 1 to 15 ⁇ m, and particularly preferably 2 to 13 ⁇ m.
  • the larger the average grain size of the abrasive grains the easier it is for the abrasive grains to run up the convex slope and reach the polishing surface, and the polishing rate tends to be further improved.
  • the average particle size of the free abrasive grains is preferably 1.35 times or more, more preferably 1.5 times or more, and further preferably 1.65 times or more of the surface roughness Rz.
  • the loose abrasive grains and the surface roughness Rz satisfy the above relationship, the loose abrasive grains that have reached the upper surface of the convex portion tend to stay without being buried in the grooves on the polishing surface.
  • the dispersion medium examples include water and organic solvents, and organic solvents are preferable from the viewpoint of further suppressing deterioration of the object to be polished.
  • organic solvent an organic solvent having a boiling point of about 110 to 300 ° C. is generally suitable.
  • type of organic solvent commercially available organic solvents such as aliphatic and aromatic, cyclic hydrocarbons, esters, ethers, amines, amides, and ketones can be appropriately selected according to the resin and workability.
  • a solvent is used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Further, the solvent may contain other additives as necessary.
  • additives examples include polar compounds, and specific examples include nonionic surfactants, anionic surfactants, carboxylic acid esters, carboxylic acid amides, and carboxylic acids.
  • various silicones and inorganic fine powders can be added as an antifoaming agent, a dispersing agent, a leveling agent, and a viscosity improving material.
  • a solvent that does not contain abrasive grains and may contain additives is appropriately supplied to the polishing surface of the polishing pad. Also good. Examples of the solvent and additives include those described above.
  • Examples 1 to 3 shown below after evaluating the polishing effective area (cm 2 ) of the polishing pad before dressing, the dressing process is performed under the following dressing conditions, and polishing of the polishing pad of the polishing pad after dressing is performed. The effective area (cm 2 ) was evaluated. For Examples 4 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 shown below, only the polishing effective area (cm 2 ) of the polishing pad before dressing was evaluated.
  • tan ⁇ t / ((L1-M1) / 2) (1) t: Average height of the convex portion when the convex pressure is applied with a polishing pressure of 500 g / cm 2 L1: Average circle equivalent diameter of the bottom surface of the convex portion M1: Convex portion when the convex pressure is applied with a polishing pressure of 500 g / cm 2 Average equivalent circle diameter of the top surface
  • Example 1 to 3 shown below after evaluating the surface roughness Rz of the polishing pad before dressing, the dressing process was performed under the following dressing conditions to evaluate the surface roughness Rz of the polishing pad after dressing. . In Examples 4 to 5 and Comparative Examples 1 to 3 shown below, only the surface roughness Rz of the polishing pad before dressing was evaluated.
  • polishing pad was installed at a predetermined position of the polishing apparatus via a double-sided tape, and a polishing test was performed to polish a 2-inch sapphire C wafer as an object to be polished under the following conditions.
  • a polishing pad dressing process was performed under the conditions shown in the following dressing conditions, and polishing was performed under the conditions shown in the following polishing conditions. .
  • the following dressing process was not performed, and polishing was performed under the conditions shown in the following polishing conditions.
  • the polishing rate (unit: ⁇ m / h) is calculated by calculating the thickness removed by polishing from the polishing amount obtained from the decrease in mass of the object before and after the polishing, the polishing area and specific gravity of the object, and per hour was evaluated as the removed thickness.
  • the thickness was calculated from the polishing amount obtained from the decrease in the mass of the object to be polished before and after processing, the polishing area and specific gravity of the object to be polished.
  • the polishing test was performed on three sapphire C wafers, and the weighted average was used as the polishing rate.
  • the product life was evaluated in the following three stages as the time for the polishing rate to drop to 60% when the initial polishing rate was 100%. ⁇ : Cleared for more than 15 hours. ⁇ : Stayed for 7 to 15 hours. X: Less than 7 hours.
  • Example 1 51 parts by mass of epoxy resin (manufactured by DIC, trade name “EPICLON 850-S”, epoxy equivalent: 183 to 193 g / eq), tetrahydrophthalic anhydride (manufactured by DIC, trade name “EPICLONB-570-H”, acid) Anhydrous equivalent: 166 g / eq) 45 parts by mass, 3 parts by mass of fumed silica (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd .: Aerosil RY200S), and 1 part by mass of imidazole (2E4MZ, manufactured by Shikoku Chemicals Co., Ltd.) are mixed. A curable composition was prepared. In addition, there is no polishing effect as an abrasive grain by the said fumed silica, or even if it is very low.
  • dot-like convex portions are regularly arranged in the concave-convex pattern shown in FIG. 1 by screen printing.
  • the curable composition was applied using a screen mask having a dot diameter of 2 mm and a closest distance between adjacent dots of 0.5 mm.
  • the curable composition was cured by heating at 130 degrees to form a resin part.
  • a double-sided tape manufactured by 3M, product name film base double-sided pressure-sensitive adhesive tape 442JS was attached as an adhesive layer on the side opposite to the resin part of the base material to obtain a polishing pad of Example 1.
  • Example 2 A polishing pad of Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that a screen mask having a dot diameter of 3 mm and a closest distance between adjacent dots of 0.5 mm was used.
  • Example 3 A polishing pad of Example 3 was obtained in the same manner as in Example 1 except that a screen mask having a dot diameter of 4 mm and a closest distance between adjacent dots of 0.5 mm was used.
  • Example 4 100 parts by weight of a UV coating agent (made by Teikoku Ink and Co., Ltd., product name UV BOP), 20 parts by weight of a photocurable monomer (made by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., product name TMM-360), and a photocurable monomer (new) Nakamura Chemical Co., Ltd., product name LMA) 10 parts by mass was mixed to prepare a curable composition.
  • a UV coating agent made by Teikoku Ink and Co., Ltd., product name UV BOP
  • a photocurable monomer made by Shin-Nakamura Chemical Co., Ltd., product name TMM-360
  • a photocurable monomer new Nakamura Chemical Co., Ltd., product name LMA
  • dot-like convex portions are regularly arranged in the concave-convex pattern shown in FIG. 1 by screen printing.
  • the curable composition was applied using a screen mask having a dot diameter of 2 mm and a closest distance between adjacent dots of 0.5 mm.
  • the curable composition was cured by UV irradiation with a UV apparatus (product name Metal Halide Lamp, 120 W / cm, manufactured by Eye Graphics Co., Ltd.) to form a resin part.
  • a double-sided tape manufactured by 3M, product name film base double-sided pressure-sensitive adhesive tape 442JS was applied as an adhesive layer on the side opposite to the resin part of the base material to obtain a polishing pad of Example 4.
  • Example 5 A polishing pad of Example 5 was obtained in the same manner as in Example 4 except that a screen mask having a dot diameter of 1 mm and a closest distance of 1 mm between adjacent dots was used.
  • Comparative Example 1 A polishing pad of Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example 4 except that a screen mask having a dot diameter of 1 mm and a closest distance of 2 mm between adjacent dots was used.
  • Comparative Example 2 A polishing pad of Comparative Example 2 was obtained in the same manner as in Example 4 except that a screen mask having a dot diameter of 0.5 mm and a closest distance between adjacent dots of 0.33 mm was used.
  • the curable composition is poured into a concave portion of a mold, and a polyethylene terephthalate film (product name: Toyobo Co., Ltd., product name Cosmo Shine A4300 250 ⁇ m) as a base material is applied onto the mold while applying pressure with a roller.
  • the curable composition and the substrate film were bonded to each other.
  • the curable composition is cured by UV irradiation through the substrate film with a UV apparatus (product name Metal Halide Lamp, 120 W / cm, manufactured by Eye Graphics Co., Ltd.), and the substrate film is released from the mold. A resin part was formed.
  • the polishing pad of the present invention has industrial applicability as a polishing pad for lapping and polishing of optical materials, semiconductor devices, glass substrates for hard disks, etc., especially lapping and polishing of sapphire and SiC.

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Abstract

基材と、該基材上に配された樹脂部と、を備える研磨パッドであって、該樹脂部は、単独で又は前記基材と共に凹凸パターンを構成し、前記凹凸パターンは、研磨面を有する複数の凸部が配列されたパターンであり、前記凸部に研磨圧力500g/cm2を掛けたときの前記研磨面の面積の総和が、前記基材表面の単位面積(1cm2)当たりにおいて、0.05~0.8cm2であり、凸部の斜辺と底辺の成す角θが、5~60°である、研磨パッド。

Description

研磨パッド及びその製造方法、並びに、研磨加工品の製造方法
 本発明は、研磨パッド及びその製造方法、並びに、研磨加工品の製造方法に関する。
 近年、次世代パワー半導体素子材料として、ワイドバンドギャップ半導体である炭化珪素(SiC)、窒化ガリウム(GaN)、ダイヤモンド(C)、サファイア(Al2O3)及び窒化アルミニウム(AlN)などの材料が注目されている。例えば、炭化珪素(SiC)はシリコン(Si)と比べてバンドギャップが3倍であり、絶縁破壊電界強度が約7倍である等優れた物性値を有しており、現在のシリコン半導体に比べ高温動作性に優れ、小型で省エネ効果も高いといった点で優れている。また、サファイアウエハについては、その化学的安定性、光学的特性(透明性)、機械的強度、熱的特性(熱伝導性)等から、光学的要素を持った電子機器、例えば高性能プロジェクター用部品としての重要性が高まりつつある。これらの次世代パワーデバイスの本格的普及に向けて、基板の大口径化・量産化が進められ、それに伴い、基板加工技術の重要性も増している。その加工プロセスでは、Siと同様に、ウエハに用いる円柱状単結晶(インゴット)をスライスすることで円盤状に切り出す。次に、スライスした円盤状単結晶の表面を平坦化するが、まずは、その表面の粗さを大まかに取り除くため、ラッピング定盤を用いてラッピング加工を行う。その後、円盤状単結晶の表面の平坦性を更に向上させ、かつ、表面の微細な傷を除去して鏡面化するためのポリシング加工を行う。そして、円盤状単結晶の表面の平坦性を更に向上させ、かつ、表面の微細な傷を除去して鏡面化するために、ポリシング加工を行う。したがって、ラッピング加工により円盤状単結晶表面の平坦性を高め、かつ微細な傷を少なくすることは、その後のポリシング加工に影響を与えるために重要である。
 一般的なラッピング加工においては、ダイヤモンド砥粒を含むスラリーの存在下、金属系定盤を用いて研磨を行う。これにより、金属系定盤表面に遊離砥粒であるダイヤモンド砥粒が埋め込まれ、ラッピング加工を行うことができる。特に、Siに比べて遙かに硬質であるSiC等の高硬度材料用のラッピング加工としては、銅及び錫等の金属系定盤を用い、その定盤と遊離砥粒であるダイヤモンド砥粒とを組み合わせたラッピング加工(以下、「ダイヤモンドラッピング」ともいう。)が知られている(例えば、特許文献1参照)。また、ラッピング加工後の工程であるポリッシング工程においては、飽和共重合ポリエステル樹脂に、一次粒子径が3μm未満の研磨材粒子(固定砥粒)が分散された複数の研磨構造体が形成された研磨シートを用いて、遊離砥粒を用いずに研磨を行う方法が知られている(例えば、特許文献2参照)。
特開2007-61961号公報 特開2009-72832号公報
 しかしながら、特許文献1に記載されるような金属系定盤は重いため、取り扱い難く、また遊離砥粒であるダイヤモンド砥粒が埋め込まれる定盤表面の手入れ等、使用後の維持管理に労力を要するという問題点がある。
 また、特許文献2に記載の研磨シートは、ガラス、セラミック、プラスチック、金属等の一般的な研磨加工に用いられるものである。このような一般的な研磨加工に用いられる研磨シートをSiC等の加工に採用すると、研磨レートが低く、実用的ではないという問題がある。特に、特許文献2に記載の研磨シートでは、研磨構造体表面に露出した研磨材粒子のみが固定砥粒として機能し、研磨構造体内に埋没している研磨材粒子は砥粒として作用しないため、研磨レートに更に改良の余地がある。
 また、SiCの他、サファイアも、ダイヤモンド、SiCに次ぐ修正モース硬度を有しており、薬品に対する耐性が高く、加工が極めて難しい。そのため、一般的なSi半導体ウエハ等の他、次世代パワー半導体素子材料として期待される材料、特に高い硬度を有する難加工材料の研磨加工において、取扱い性に優れ、かつ、研磨レートにも優れる研磨パッドが望まれている。
 上記問題に対して、本発明者らは、樹脂で構成された凸部パターンを所定の密度で有し、かつ研磨に寄与する凸部上面の面積(研磨有効面積)を所定の範囲内とすることにより、上記金属定盤と比較して取扱い性及び維持管理性に優れ、特に難削材の研磨において研磨レートに優れる研磨パッドを達成できることを見出した。
 今般、本発明者らは当該研磨パッドのより一層の製品価値の向上を達成するために、製品寿命をより向上させることについて検討をした。一般に、凸部が樹脂で構成された研磨パッドにおいては、研磨に使用するにつれて徐々に凸部が減少し、凸部の減少とともに研磨レートが減少する。研磨レートが一定以上減少すると研磨加工効率が低下するため、新しい研磨パッドに交換される。研磨パッドの製品寿命向上の観点からは、凸部の高さを高くし、研磨レートが一定以上減少するまでの時間をより長くすることが考えられる。しかしながら、本発明者らが検討を進めたところ、製品寿命の観点から凸部の高さを高く、言い換えれば凸部間の溝を深く構成した場合には、砥粒が凸部間の溝にトラップされ、かえって研磨レートが低下することがわかってきた。
 本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、取扱い性及び維持管理性に優れ、特に難削材の研磨において研磨レートに優れる上、製品寿命のより一層の向上を達成可能な研磨パッド及びその製造方法、並びに、その研磨パッドを用いた研磨加工品の製造方法を提供することを目的とする。
 本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した。その結果、所定の凹凸パターンを持つ研磨面を有する研磨パッドであれば、上記課題が解決できることを見出して、本発明を完成するに至った。
 すなわち、本発明は以下のとおりである。
〔1〕
 基材と、該基材上に配された樹脂部と、を備える研磨パッドであって、
 該樹脂部は、単独で又は前記基材と共に凹凸パターンを構成し、
 前記凹凸パターンは、研磨面を有する複数の凸部が配列されたパターンであり、
 前記凸部に研磨圧力500g/cmを掛けたときの前記研磨面の面積の総和が、前記基材表面の単位面積(1cm)当たりにおいて、0.05~0.8cmであり、
 下記式(1)をみたすθが、5~60°である、
 tanθ=t/((L1-M1)/2)・・・(1)
 t :前記凸部に研磨圧力500g/cmを掛けたときの前記凸部の平均高さ
 L1:前記凸部の底面の平均円相当直径
 M1:前記凸部に研磨圧力500g/cmを掛けたときの前記凸部の上面の平均円相当直径
 研磨パッド。
〔2〕
 前記凸部の平均高さtが0.06~1mmである、
 〔1〕に記載の研磨パッド。
〔3〕
 前記研磨面の表面粗さRzが、0.1~20μmである、
 〔1〕又は〔2〕に記載の研磨パッド。
〔4〕
 前記表面粗さRzが、研磨に用いる遊離砥粒の平均粒径0.25~18μmを基準1.0として、0.75以下である、
 〔3〕に記載の研磨パッド。
〔5〕
 前記凸部の平均円相当直径L1が、1~5mmである、
 〔1〕~〔4〕のいずれか1項に記載の研磨パッド。
〔6〕
 隣り合う前記凸部の最近接距離L2が、0.1~3mmである、
 〔1〕~〔5〕のいずれか1項に記載の研磨パッド。
〔7〕
 前記樹脂部が、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、及びポリウレタン系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、
 〔1〕~〔6〕のいずれか1項に記載の研磨パッド。
〔8〕
 前記基材の前記樹脂部とは反対側に、接着層をさらに備える、
 〔1〕~〔7〕のいずれか1項に記載の研磨パッド。
〔9〕
 前記研磨面が、固定砥粒を実質的に含まない、
 〔1〕~〔8〕のいずれか1項に記載の研磨パッド。
〔10〕
 〔1〕~〔9〕のいずれか1項に記載の研磨パッドの製造方法であって、
 スクリーン印刷法、露光製版法、又はモールド成型法により、研磨面を有する複数の凸部が配列された凹凸パターンからなる樹脂部を基板上に形成する工程を有する、
 研磨パッドの製造方法。
〔11〕
 遊離砥粒の存在下、〔1〕~〔9〕のいずれか1項に記載の研磨パッドを用いて、被研磨物を研磨する研磨工程を有する、
 研磨加工品の製造方法。
〔12〕
 前記遊離砥粒の平均粒径が、0.25~18μmである、
 〔11〕に記載の研磨加工品の製造方法。
 本発明によれば、取扱い性及び維持管理性に優れ、特に難削材の研磨において、研磨レートに優れる上、製品寿命のより一層の向上を達成可能な研磨パッド及びその製造方法、並びに、その研磨パッドを用いた研磨加工品の製造方法を提供することができる。
本実施形態の研磨パッドの一例を示す概略的な斜視図である。 本実施形態の凸部の斜視図及び断面図である。 凸部に研磨圧力を掛けたときの研磨面の面積(研磨有効面積)の測定方法を示す概略図である。 本実施形態の凹凸パターンの一例を示す概略図である。
 以下、必要に応じて図面を参照しつつ、本発明を実施するための形態(以下、単に「本実施形態」という。)について詳細に説明する。なお、図面中、同一要素には同一符号を付すこととし、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
〔研磨パッド〕
 本実施形態の研磨パッドは、基材と、該基材上に配された樹脂部と、を備える研磨パッドであって、該樹脂部は、単独で又は前記基材と共に凹凸パターンを構成し、前記凹凸パターンは、研磨面を有する複数の凸部が配列されたパターンであり、前記凸部に研磨圧力500g/cmを掛けたときの前記研磨面の面積の総和が、前記基材表面の単位面積(1cm)当たりにおいて、0.05~0.8cmであり、下記式(1)をみたすθが、5~60°である。
 tanθ=t/((L1-M1)/2)・・・(1)
 t :前記凸部に研磨圧力500g/cmを掛けたときの前記凸部の平均高さ
 L1:前記凸部の底面の平均円相当直径
 M1:前記凸部に研磨圧力500g/cmを掛けたときの前記凸部の上面の平均円相当直径
 なお、本実施形態においては、基材表面の単位面積(1cm)当たりにおける、凸部に研磨圧力500g/cmを掛けたときの研磨面の面積の総和を単に「研磨有効面積」ともいう。また、上記式(1)をみたすθを、単に「平均角度θ」ともいう。
 図1に、本実施形態の研磨パッドの一例を示す概略的な斜視図を示す。図1に示されるように、この研磨パッド10は、基材12と、該基材12上に配された樹脂部11とを備え、該樹脂部11は、基材12と共に凹凸パターンを構成する。凹凸パターンは、基材12の表面上に樹脂部11による円錐台状の複数のドットが配置されたパターンである。また、本実施形態の研磨パッドは、必要に応じて、接着層13を有していてもよい。
 本実施形態の研磨パッドは、基材と、該基材上に配された樹脂部とを有するため、金属系定盤と比べて軽く、所定回数の研磨終了後に使い捨てとできる点で、取扱い性及び維持管理性に優れる。また、この研磨パッドは、凹凸パターンを有し、その凹凸パターン表面の研磨面において上記数値範囲内の研磨有効面積を有することにより、研磨レートに優れ、金属系定盤に匹敵する研磨レートを発揮することができる。これは、(1)研磨時に被研磨物とその被研磨物に密着する凸部との間にダイヤモンド砥粒のような遊離砥粒を介在させることで、効果的に凸部及び遊離砥粒を被研磨物に作用させる(研磨する)ことができること、(2)凹部を設けることで、被研磨物と密着する面における、単位面積当たりの押圧力が増大すること、並びに(3)上記数値範囲内の研磨有効面積を有することにより、上記(1)と(2)のバランスを優れたものにできることに起因すると考えられる。ただし、要因はこれに限定されない。また、凹凸パターンが規則的である場合、より均質な研磨が可能となり、面品位に優れた研磨が達成され得る。
 また、図2に示すとおり、研磨工程における遊離した砥粒AGには、大別すると、研磨パッドの回転による遠心力F1と、砥粒自体の重力F2が加わっている。砥粒が凸部11aの上面にまで到達するには、研磨パッドの面方向に働く遠心力F1と平均角度θにより決定される斜面を上ろうとする力が、斜面を下ろうとする重力F2よりも、大きくなる必要がある。このような観点から、本実施形態においては、研磨パッドの有する凸部11aは、凸部11aの平均角度θを所定の範囲とすることにより、砥粒AGが被研磨物を研磨するための研磨面を構成する凸部11aの上面まで到達することができるようにする。
〔基材〕
 基材としては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系フィルム;ポリエチレン(PE)フィルム、ポリプロピレン(PP)フィルム、エチレン-プロピレン共重合体フィルム等のポリオレフィン系フィルム;ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)フィルム、ポリフェニレンサルファイド(PPS)フィルムが挙げられる。基材としては上面に後述する樹脂を印刷可能なものであればよいが、耐薬品性・耐熱性・経済性などの観点からポリステル系フィルムが好ましい。
〔樹脂部〕
 樹脂部は、基材上に配され、単独で又は基材と共に凹凸パターンを構成する。基材と反対側の樹脂部の表面は、被研磨物を研磨するための研磨面となる。なお、本実施形態の研磨パッドにおいて、研磨面は固定砥粒を実質的に含まないものであることが好ましい。「固定砥粒を実質的に含まない」とは、樹脂部の表面である研磨面に砥粒が現れない状態であることをいう。研磨面が実質的に砥粒を含まないことにより、遊離砥粒がとどまる研磨面の面積を大きくすることが可能となる。
(研磨有効面積)
 研磨有効面積は、表面の単位面積(1cm)当たり、0.05~0.8cmであり、好ましくは0.1~0.8cm、より好ましくは0.15~0.75cmであり、さらに好ましくは0.2~0.7cmであり、特に好ましくは0.25~0.7cmである。研磨有効面積が0.05cm以上であることにより、研磨に寄与し得る面積が増え、研磨レートがより向上する。また、研磨有効面積が0.8cm以下であることにより、相対的に凹部が増加し、遊離砥粒を含むスラリーの供給・排出の効率がより向上する。
 ここで、「研磨有効面積」は、単位面積(1cm)当たりにおける、研磨圧力500g/cmを掛けた場合の凹凸パターンのうち研磨に寄与する凸部の上面の面積である。研磨有効面積の測定方法は、単位面積(1cm)当たり研磨圧力500g/cmを掛けて測定する方法であれば特に限定されない。
 例えば、研磨パッド10の研磨面(樹脂部11の表面)にガラス板を接触させるように重ね合わせ、それらを均一に荷重がかかるように研磨圧力500gf/cmの錘を乗せて加圧させ上方から顕微鏡で測定し、ガラス板に接触する凸部1つあたりの上面(研磨面)の面積を測定し、これを凹凸パターンのうち研磨に寄与する凸部1つあたりの研磨面積とすることができる。
 また、他の方法として図3に示すとおり、研磨パッド10の研磨面(樹脂部11の表面)に研磨有効面積測定用の押さえ板4と感圧紙5の平坦な表面とを直接接触させるように重ね合わせ、それらを均一に荷重がかかるように凹凸パターンに対して十分大きい面積を有するローラー等で研磨圧力500gf/cmに相当する転写圧を掛け感圧紙5に凸部パターンを転写させる。その後、感圧紙5に転写された凸部1つあたりの上面(研磨面6)の面積を測定し、これを凹凸パターンのうち研磨に寄与する凸部1つあたりの研磨面積とすることもできる。なお、転写が十分ではない場合は研磨パッド10の研磨面(樹脂部11の表面)に直接感圧紙の発色液を塗布し塗布された研磨パッドの研磨面(樹脂部表面)にて上記測定をすることもできる。
 次いで、上記のようにして得られた凸部1つあたりの研磨面を任意に10点抽出し、凸部1つあたりの研磨面の円相当直径を求め、得られた円相当直径を加重平均することにより凸部の上面の平均円相当直径M1を算出する。平均円相当直径M1より凸部1つあたりの相当円面積を求め、基材表面の単位面積(1cm)当たりにおける凸部の個数と相当円面積を乗じて、研磨有効面積を算出することができる。
 研磨有効面積=(平均円相当直径M1)×(基材表面の単位面積(1cm)当たりにおける凸部の個数)
 なお、平均円相当直径M1の算出においては、転写された凸部パターンをフラットベッドスキャナーあるいはデジタルカメラにより画像データにして、得られた画像データを2値化処理をし、2値化処理した凸部パターンの内、任意に凸部を10点抽出し、各凸部の円相当直径を求め、得られた円相当直径を加重平均することにより凸部の上面の平均円相当直径M1を算出してもよい。なお、2値化処理は、一般的な2値化処理ソフトを用いて算出することができるが、例えば、「Pick Map Version2.4」を用いて閾値を220に設定することで算出することができる。
 なお、研磨有効面積(cm)は後述するドレス処理・バフ処理などにより調整することができる。具体的には、研磨面の研磨有効面積(cm)を、好ましくは0.2~0.8cm、より好ましくは0.3~0.75cm、さらに好ましくは0.4~0.7cmに調整することができる。
〔凸部〕
 本実施形態において、凸部の上面は被研磨物と接触する研磨面となる。研磨レート向上の観点からは、凸部の上面に遊離砥粒が存在しやすいように凸部の形状を調整することが望まれ、また、製品寿命向上の観点からは、凸部の高さが高いことが望まれる。そこで、本実施形態においては、下記式(1)をみたすθが、5~60°となるように凸部を構成する。
 tanθ=t/((L1-M1)/2)・・・(1)
 t :前記凸部に研磨圧力500g/cmを掛けたときの前記凸部の平均高さ
 L1:前記凸部の底面の平均円相当直径
 M1:前記凸部に研磨圧力500g/cmを掛けたときの前記凸部の上面の平均円相当直径
 なお、本実施形態において凸部の断面の形状としては、例えば、台形状、三角形状、半円形状、略半円形状が挙げられる。台形状や三角形状においては、厳密な意味で直線からなる辺で構成される形状のほか、各形状の頂点が定められるのであればその辺については歪んだ直線(曲線)で構成されてもよい。
 このような、凸部の形状としては、特に限定されないが、例えば、円錐台状、略円錐台状、楕円錐台状、略楕円錐台状、多角錐台状などの錐台状が挙げられる。被研磨物に接触する凸部は、規則的なパターンを形成していることが好ましい。規則的なパターンを有することにより、均質な研磨を可能とし、面品位に優れた研磨を達成し得る。なお、「規則的なパターン」とは、単位となる小パターンを複数並べて得られるパターンをいう。具体的には、図4に示される規則的なパターンは、複数の小パターンPから構成される。単位となる小パターンは1種であっても2種以上を併用してもよい。
(平均角度θ)
 平均角度θは、5~60°であり、好ましくは10~55°であり、より好ましくは15~50°である。平均角度θが5°以上であることにより、研磨有効面積を必要以上に低減させることがなく、研磨レートがより向上する。また、平均角度θが60°以下であることにより、砥粒が凸部の斜辺を上りやすくなるため、凸部の上面により多くの遊離砥粒が存在することが可能となる。結果として、研磨レートがより向上する。
 なお、凸部が円錐台状又は円錐状であれば、研磨圧力500g/cmを掛けたときの凸部の上面及び底面は凡そ一様な円形状となり、凸部の斜面をいずれの方向から砥粒が上ったとしてもその上り方は凡そ一様となる。一方で、凸部が多角錐台状又は多角錐状などである場合には、凸部の上面及び底面は多角形状となり、凸部の斜面を砥粒が上る方向によっては急な斜面もあれば緩やかな斜面もある。このような多角錐台状又は多角錐状においては遊離砥粒が上りやすい比較的なだらかな斜辺と上りにくい急峻な斜辺が存在するが、巨視的な観点からすれば、各斜辺が成す角度の平均を指標として、遊離砥粒の上りやすさを評価できる。したがって、本実施形態における「平均角度θ」の算出においては、凸部の上面及び底面の面積と等しい円面積を持つ円の直径、即ち平均円相当直径L1及びM1を用いる。
 また、凸部が円錐台状、円錐状、多角錐台状、又は多角錐状であれば、砥粒が上る斜面は凡そ一様な面となる。一方で、凸部が半球状又は略半球状などである場合には、砥粒が上る斜面は砥粒の位置によっては急な個所もあれば緩やかな個所もある。このような半球状又は略半球状においては遊離砥粒が上りやすい比較的なだらかな個所と上りにくい急峻な個所が存在するが、巨視的な観点からすれば、斜辺が成す角度の平均を指標として、遊離砥粒の上りやすさを評価できる。したがって、本実施形態における「平均角度θ」の算出においては、平均円相当直径L1及びM1と高さtにより算出されるtanθを用いる。
(平均円相当直径L1)
 平均円相当直径L1は、好ましくは1~5mmであり、より好ましくは1.5~4.5mmであり、さらに好ましくは2~4mmである。平均円相当直径L1が1mm以上であることにより、所定の平均角度θを維持しつつ、高さtをより高く設計できるため、製品寿命がより向上する傾向にある。また、平均円相当直径L1が5mm以下であることにより、凸部が小さくなり、相対的に凹部が増加し、遊離砥粒を含むスラリーの供給・排出の効率がより向上する傾向にある。
 なお、平均円相当直径L1は、研磨パッド表面の顕微鏡写真より測定することができる。また、平均円相当直径L1は、研磨圧力500g/cmの加圧前後においてその変化は無視できる程度に小さいため、研磨圧力500g/cmの加圧前のものを採用してもよい。平均円相当直径L1の算出は、凸部の上面の平均円相当直径M1の算出と同様、凸部研磨面を任意に10点抽出し、凸部1つあたりの底面の円相当直径を求め、得られた円相当直径を加重平均することにより算出することができる。
(平均円相当直径M1)
 平均円相当直径M1は、好ましくは0.2~3.5mmであり、より好ましくは0.3~3mmであり、さらに好ましくは0.4~2.5mmである。平均円相当直径M1が0.2mm以上であることにより、所定の平均角度θを維持しつつ、高さtをより高く設計できるため、製品寿命がより向上する傾向にある。また、平均円相当直径M1が3.5mm以下であることにより、凸部が小さくなり、相対的に凹部が増加し、遊離砥粒を含むスラリーの供給・排出の効率がより向上する傾向にある。なお、平均円相当直径M1の算出方法は上述したとおりである。
(高さt)
 また、砥粒AGに加わる力は研磨工程において複雑に変化しており、一定量の遠心力F1が砥粒AGに常に加わっているわけではないし、遠心力F1が常に砥粒が凸部の坂を上る方向に加わっているとも限らない。このような複雑な力場に置かれる砥粒AGが凸部11aの上面にまで到達するには、平均角度θと、製品寿命の長さと関連する凸部11aの高さtとのバランスも重要となる。このような観点から、研磨圧力500g/cmを掛けたときの凸部の平均高さtは、好ましくは0.06~1mmであり、より好ましくは0.1~0.9mmであり、さらに好ましくは0.2~0.8mmである。凸部の平均高さtが0.06mm以上であることにより、製品寿命がより向上する傾向にある。また、凸部の平均高さtが1mm以下であることにより、遊離砥粒が凸部の上面まで到達しやすくなるため、研磨レートがより向上する傾向にある。
 なお、平均高さtの測定方法は、単位面積(1cm)当たり研磨圧力500g/cmを掛けて測定する方法であれば特に限定されない。例えば、ガラス板に接触する研磨面の面積を測定する方法であれば、平均高さtは基材とガラス板との平均距離を測定し求めることができる。また、感圧紙を用いる場合には、基材12と感圧紙5との平均距離を測定し求めることができる。
 研磨面の表面粗さRzは、JIS B0633:2001(ISO4288:1996)で定める最大高さの粗さとする。
 研磨面の表面粗さRzは、好ましくは0.1~20μmであり、より好ましくは0.15~18μmであり、さらに好ましくは0.2~16μmである。
 一態様として、樹脂部が光硬化性樹脂又は感光性樹脂、より具体的には、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド系樹脂、及びポリウレタン系樹脂により構成される場合においては、その樹脂の硬さなどとの物性との関係により、研磨面の表面粗さRzは、好ましくは0.1~3μm、より好ましくは0.15~2μm、さらに好ましくは0.2~1μmである。研磨面の表面粗さRzが0.1μm以上であることにより、凸部の上面に達した遊離砥粒が凸部の上面にとどまりやすくなるため、研磨レートがより向上する傾向にある。また、研磨面の表面粗さRzが3μm以下であることにより、表面のうねりが抑えられ、砥粒が研磨面に留まりやすくなり、研磨面の均質性や平坦性も保たれるため、得られる研磨物の面品位がより向上する傾向にある。
 別態様として、樹脂部が、熱硬化性樹脂、より具体的にはエポキシ樹脂、フェノール樹脂、により構成される場合においては、その樹脂の硬さなどとの物性との関係により、研磨面の表面粗さRzは、好ましくは1~20μmであり、より好ましくは2~18μmであり、さらに好ましくは3~16μmである。研磨面の表面粗さRzが1μm以上であることにより、凸部の上面に達した遊離砥粒が凸部の上面にとどまりやすくなるため、研磨レートがより向上する傾向にある。また、研磨面の表面粗さRzが20μm以下であることにより、表面のうねりが抑えられ、砥粒が研磨面に留まりやすくなり、研磨面の均質性や平坦性も保たれるため、得られる研磨物の面品位がより向上する傾向にある。研磨面の表面粗さRzは後述するドレス処理・バフ処理などにより調整することができる。具体的には、凸部(研磨面)の表面粗さRzを、好ましくは1~7μm、より好ましくは2~6μm、さらに好ましくは3~5μmに調整することができる。
 さらに、表面粗さRzは、用いる遊離砥粒の平均粒径0.25~18μmを基準1.0として、好ましくは0.75以下であり、より好ましくは0.65以下であり、さらに好ましくは0.6以下である。用いる遊離砥粒との関係において表面粗さRzが上記範囲を満たすことにより、凸部の上面に到達した遊離砥粒が研磨面の溝に埋まることなく、かつ留まりやすくなる傾向にある。
 任意に選択した隣接する凸部同士の最近接距離(例えば、図4において符号L2で表される凸部同士の距離)は、好ましくは0.1~3mmであり、より好ましくは0.5~2.5mmであり、さらに好ましくは1.0~2.0mmである。隣接する凸部同士の最近接距離が上記範囲内であることにより、比較的小さい凸部が比較的高密度に配された凹凸パターンを得ることができるため、研磨レートがより向上する傾向にある。
 単位面積(1cm)当たりの凸部の個数は、好ましくは4~80個であり、より好ましくは6~75個であり、さらに好ましくは9~70個である。この単位面積当たりの凸部の個数が4個以上であることにより、遊離砥粒を含むスラリーの供給・排出能力に優れ、研磨レートが向上する傾向にある。単位面積当たりの凸部の個数が80個以下であることにより、凸部一つあたりの高さをより高くすることが可能となり、製品寿命がより向上する傾向にある。なお、凸部の単位面積当たりの個数については、所定面積、例えば4cm(2cm四方)の凸部の個数を目視で確認し、単位面積当たりの個数に換算することで算出することができる。
 樹脂部を構成する樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ビスフェノールS型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂等のエポキシ系樹脂;ポリエチレンテレフタレートや、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂;不飽和ポリエステル系樹脂;ポリエーテルアミド、ポリエーテルエステルアミド、アンモニウム塩型三級窒素原子含有ポリアミド等のポリアミド系樹脂;分子内にエーテル又はエステル結合を有するポリウレタン、ポリウレタンポリウレア、ポリウレタンアクリレート、アミド化合物とイソシアネート化合物の付加重合体等のポリウレタン系樹脂;ポリアクリレート、ポリアクリロニトリル等のアクリル系樹脂;ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリフッ化ビニリデン等のビニル系樹脂;ポリサルホン、ポリエーテルサルホン等のポリサルホン系樹脂;アセチル化セルロース、ブチリル化セルロース等のアシル化セルロース系樹脂;及びポリスチレン系樹脂が挙げられる。このなかでも、エポキシ系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、及びポリウレタン系樹脂が好ましい。このような樹脂を用いることにより、研磨レートがより向上する傾向にある。なお、樹脂部を構成する樹脂は、1種単独で用いても、2種以上を併用してもよい。
〔接着層〕
 本実施形態の研磨パッドは、基材の樹脂部とは反対側に、研磨機の研磨定盤に研磨パッドを貼着するための接着層をさらに備えてもよい。接着層は、従来知られている研磨パッドに用いられている接着剤又は粘着剤を含むものであってもよい。接着層の材料としては、例えば、アクリル系接着剤、ニトリル系接着剤、ニトリルゴム系接着剤、ポリアミド系接着剤、ポリウレタン系接着剤、ポリエステル系接着剤、シリコーン系接着剤等の各種熱可塑性接着剤が挙げられる。接着層は、例えば両面テープであってもよい。
〔アンカー層〕
 本実施形態の研磨パッドは、基材と樹脂部との間にアンカー層を有していてもよい。アンカー層を有することにより、基材と樹脂部との密着性をより向上する傾向にある。アンカー層を構成する材料としては、特に限定されないが、例えば、アクリル系樹脂コート剤が挙げられる。
〔研磨パッドの製造方法〕
 本実施形態の研磨パッドの製造方法は、スクリーン印刷法、露光製版法、又はモールド成型法により、研磨面を有する複数の凸部が配列された凹凸パターンからなる樹脂部を基板上に形成する工程を有する。
〔スクリーン印刷法〕
 スクリーン印刷法(孔版印刷)においては、凸部のパターンを形成可能に作製されたスクリーンマスクを用意し、スクリーンマスクを用いて基板上に硬化性組成物を印刷し、硬化させる。微細な凹凸パターンを形成する観点からは、樹脂液の粘度は低いことが好ましく、この観点から、樹脂種を選択することができる。スクリーン印刷法によれば、比較的に平均角度θの小さい凸部を形成することが可能となる。また、露光製版法との相対的な比較でいえば、スクリーン印刷法においては、熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂等を用いることが可能であり、樹脂種の選択の幅が広いという利点がある。
 さらに、光硬化性樹脂を用いた場合には、得られる凸部(研磨面)の表面粗さRzを、好ましくは0.1~3μm、より好ましくは0.15~2μm、さらに好ましくは0.2~1μmに調整しやすい傾向にある。
 一方で、熱硬化性樹脂を用いた場合には、得られる凸部(研磨面)の表面粗さRzを、好ましくは1~20μm、より好ましくは2~18μm、さらに好ましくは3~16μmに調整しやすい傾向にある。また、後述するドレス処理により、凸部(研磨面)の表面粗さRzを、好ましくは1~7μm、より好ましくは2~6μm、さらに好ましくは3~5μmに調整してもよい。
 スクリーン印刷法において、高さtを高くする方法としては、特に制限されないが、例えば、凸部の底面の平均円相当直径L1を大きくすることにより、相対的に高さtを高くする方法が挙げられる。
(硬化性組成物)
 硬化性組成物としては、特に限定されないが、例えば、光重合開始剤及び重合性化合物を含む光硬化性組成物、熱重合開始剤及び重合性化合物を含む熱硬化性組成物、熱硬化性樹脂、UV硬化樹脂、2液混合型の硬化樹脂を含む硬化性組成物等が挙げられる。また、硬化性組成物は、必要に応じて、重合性官能基を2以上有する架橋剤等を含んでもよい。
 重合性化合物としては、特に限定されないが、例えば、(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、ウレタン(メタ)アクリレート、ポリエステル(メタ)アクリレートが挙げられる。
 光重合開始剤としては、特に限定されないが、例えば、ベンゾフェノン系化合物、アセトフェノン系化合物、チオチサントン系化合物が挙げられる。また、熱重合性開始剤としては、特に限定されないが、例えば、2,2’-アゾビスブチロニトリルのようなアゾ化合物、過酸化ベンゾイル(BPO)などの過酸化物が挙げられる。
 熱硬化性樹脂としては、特に限定されないが、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ウレア樹脂、ホルムアルデヒド樹脂等が挙げられる。
 UV硬化樹脂としては、特に限定されないが、例えば、数平均分子量1000~10000程度のプレポリマーが良く、材料としてはアクリル(メタクリル)系エステル樹脂やそのウレタン変性樹脂、チオコール系樹脂等が挙げられ、適宜用途に応じて反応性希釈剤や有機溶剤を用いることができる。
 また、2液混合型の硬化樹脂としては、特に限定されないが、例えば、異なる物性のプレポリマーを用いることができ、エポキシ樹脂や、不飽和ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂などが挙げられる。
(硬化工程)
 本実施形態の研磨パッドの製造方法は、上記スクリーン印刷工程のほか、硬化性樹脂を硬化させる硬化工程を有していてもよい。硬化工程は、付着した硬化性組成物を硬化させて硬化層を得る工程である。硬化方法としては、特に限定されないが、例えば、光硬化、熱硬化等が挙げられる。硬化層は、基材とは反対側の表面に凹凸パターンを有し、表面は、被研磨物を研磨するための研磨面を有する。
(その他の工程)
 本実施形態の研磨パッドの製造方法は、必要に応じて、その他の工程等を有してもよい。例えば、スクリーン印刷工程の後、硬化工程の前に硬化性組成物中の揮発成分の少なくとも一部を揮発除去する工程を有していてもよい。また、スクリーン印刷工程の後であって硬化工程の前、及び/又は、硬化工程の後に、所望の凹凸パターンを形成するために、硬化性組成物や硬化層の一部を除去する工程を有していてもよい。除去する方法としては、例えば、切削が挙げられる。
〔露光製版法〕
 本実施形態の研磨パッドの製造方法において、凸部の成型方法としては、凸版用の製版方法を応用することができる。露光製版法においては、まず、基材と、光感光性樹脂版(常温で固体状)とを接合させる工程と、光感光性樹脂版の表面に凸部パターンを記録可能なネガまたはポジフィルムを密着させる工程と、ネガまたはポジフィルムを介して光感光性樹脂版を露光する工程と、ネガまたはポジフィルムをはがして未露光部分を洗い流し露光部分を凸部として現像する工程と、を有する方法があげられる。また、当該方法においては、その他の工程として、熱風乾燥で凸部パターンを乾燥させる工程や、基材と凸部との密着性向上及び凸部の硬度向上を目的とする後露光を行ってもよい。
 このような凸版用の製版方法を応用した研磨パッドの製造方法においては、所定の平均角度θ等を得るため、露光光がネガまたはポジフィルムの下に回り込みやすいように直上だけでなく斜めからも露光をするか、もしくはネガまたはポジフィルムの穴がテーパー状を有するようにしてもよい。このような方法であれば、高い凸部を形成することが困難な上記スクリーン印刷法と異なり、より厚い光感光性樹脂版を用いるだけで容易に高さtを高くすることができる。また、上記のとおり、平均角度θを可能することも可能である。
 光感光性樹脂版を構成する樹脂としては、特に制限されないが、例えば、ポリエーテルアミド、ポリエーテルエステルアミド、アンモニウム塩型三級窒素原子含有ポリアミド、アミド結合を1つ以上有するアミド化合物と有機ジイソシアネート化合物の付加重合体、アミド結合を有しないジアミンと有機ジイソシアネート化合物の付加重合体などが挙げられる。また、上述した光重合開始剤が含まれている方がより好ましい。
〔モールド成型法〕
 本実施形態の研磨パッドの製造方法において、成型用の版(モールド)を用いて凸部パターンを研磨層に転写形成することもできる。複数の凹部が配列された凹凸パターンからなる版を作製する工程、版の凹部内に硬化性樹脂を流し込む工程、基材を硬化性樹脂およびに版に接合させる工程、硬化性樹脂を硬化させ、版より硬化性樹脂を剥離させる工程などにより凸部パターンを研磨層に転写形成することもできる。版としてゴム版、樹脂版などを用いることができる。硬化性樹脂は、上述した熱硬化性樹脂、光硬化性樹脂、二液型硬化樹脂などが挙げられる。成型方法は常温常圧で樹脂自身の重さによって型に流し込む重力注型法や、型と樹脂を真空容器に入れて減圧し大気圧で押し込む真空注型法などが挙げられる。
 さらに、スクリーン印刷法、露光製版法、又はモールド成型法の後に、凹凸パターンの表面をドレス処理・バフ処理により整える工程を有していてもよい。
〔研磨加工品の製造方法〕
 本実施形態の研磨加工品の製造方法は、遊離砥粒の存在下、上記研磨パッドを用いて、被研磨物を研磨する研磨工程を有する方法であれば、特に限定されない。研磨工程は、1次ラッピング研磨(粗ラッピング)であってもよく、2次ラッピング(仕上げラッピング)であってもよく、ポリッシング研磨であってもよく、これらのうち複数の研磨を兼ねるものであってもよい。
 被研磨物としては、特に限定されないが、例えば、半導体デバイス、電子部品等の材料、特に、Si基板(シリコンウェハ)、SiC(炭化珪素)基板、GaAs(ガリウム砒素)基板、ガラス、ハードディスクやLCD(液晶ディスプレイ)用基板等の薄型基板(被研磨物)が挙げられる。このなかでも、本実施形態の研磨加工品の製造方法は、パワーデバイス、LEDなどに適用され得る材料、例えば、サファイア、SiC、GaN、及びダイヤモンドなど、研磨加工の困難な難加工材料の製造方法として好適に用いることができる。これらの中では、本実施形態の研磨パッドによる作用効果をより有効に活用できる観点から、半導体ウエハが好ましく、SiC基板、サファイア基板又はGaN基板が好ましい。その材質としては、SiC単結晶及びGaN単結晶等の難削材が好ましいが、サファイア、窒化珪素、窒化アルミニウムの単結晶などであってもよい。
〔研磨工程〕
 研磨工程は、遊離砥粒の存在下、上記研磨パッドを用いて、被研磨物を研磨する工程である。研磨方法としては、従来公知の方法を用いることができ、特に限定されない。
 研磨方法では、まず、研磨装置の所定位置に研磨パッドを装着する。この装着の際には、上述の接着層を介して、研磨パッドが研磨装置に固定されるよう装着される。そして、研磨定盤としての研磨パッドと対向するように配置された保持定盤に保持させた被研磨物を研磨面側へ押し付けると共に、外部からダイヤモンド砥粒を含む研磨スラリーを供給しながら、研磨パッド及び/又は保持定盤を回転させる。これにより、研磨パッドと被研磨物との間に供給された砥粒の作用で、被研磨物の加工面(被研磨面)に研磨加工を施す。
 研磨スラリーは、好ましくは、ダイヤモンド砥粒と、それを分散する分散媒とを含む。研磨スラリーにおけるダイヤモンド砥粒の含有割合は特に限定されないが、研磨加工をより有効に行うと共に、被研磨物における加工変質層が厚くなるのを抑制する観点から、研磨スラリーの全体量に対して0.01~1.0重量%であると好ましい。
 なお、研磨において用いる遊離砥粒は、ダイヤモンド砥粒に限定されず、例えば、シリカやアルミナなどであってもよい。また、遊離砥粒の平均粒径は0.25~18μmが好ましく、0.5~18μmがより好ましく、1~15μmが更に好ましく、2~13μmが特に好ましい。砥粒の平均粒径が大きいほど砥粒が凸部の坂を駆け上って研磨面に到達しやすくなり、研磨レートがより向上する傾向にある。また、砥粒の平均粒径が小さいほどワーク表面におけるスクラッチの発生をより抑制するできる傾向にある。
 また、遊離砥粒の平均粒径は、表面粗さRzの1.35倍以上が好ましく、1.5倍以上がより好ましく、1.65倍以上がさらに好ましい。遊離砥粒と表面粗さRzが上記関係を満たすことにより、凸部の上面に達した遊離砥粒が研磨面の溝に埋まることなくとどまりやすくなる傾向にある。
 分散媒としては、例えば、水及び有機溶媒が挙げられ、被研磨物の変質をより抑制する観点から、有機溶媒が好ましい。有機溶媒としては、一般的に沸点110~300℃程度の有機溶媒が適する。有機溶媒の種類には、脂肪族及び芳香族、環状炭化水素やエステル、エーテル、アミン、アミド系、ケトン類等の市販の有機溶媒を樹脂や作業的性に応じて適宜選択できる。溶媒は1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。また、溶媒には、必要に応じて、その他の添加剤が含まれていてもよい。そのような添加剤としては、例えば極性化合物が挙げられ、具体的には、非イオン界面活性剤、陰イオン界面活性剤、カルボン酸エステル、カルボン酸アミド及びカルボン酸が挙げられる。さらに、消泡剤、分散剤、レべリング剤、粘性改良材として、各種シリコーン、無機微粉末を添加することができる。
 なお、研磨加工時に研磨パッドと被研磨物との間の摩擦に伴う温度上昇を抑制する観点から、砥粒を含まず、添加剤を含んでもよい溶媒を研磨パッドの研磨面に適宜供給してもよい。その溶媒及び添加剤の例としては上記のものが挙げられる。
 以下、本発明を実施例及び比較例を用いてより具体的に説明する。本発明は、以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
〔研磨有効面積〕
 研磨パッドの研磨面に感圧紙の発色液を塗布し、発色液が塗布された研磨パッドの研磨面(樹脂部表面)と研磨有効面積測定用の押さえ板4と感圧紙5とを重ね合わせ、凹凸パターンに対して十分大きい面積を有するローラーで研磨圧力500gf/cmに相当する転写圧を掛け感圧紙に凸部パターンを転写させた。また、加圧時の凸部平均高さtを測定した。その後、研磨パッドと感圧紙を引き離し、感圧紙上に転写された研磨面の面積を測定した。感圧紙表面の単位面積(1cm)当たりにおける、転写された研磨面の面積を研磨パッドの研磨有効面積とした。
 以下に示す実施例1乃至3については、ドレス前の研磨パッドの研磨有効面積(cm)を評価した後、以下に示すドレス条件でドレス工程を行い、ドレス後の研磨パッドの研磨パッドの研磨有効面積(cm)を評価した。以下に示す実施例4乃至5、並びに比較例1乃至3については、ドレス前の研磨パッドの研磨有効面積(cm)のみ評価した。
〔平均角度θ〕
 研磨有効面積の測定により得られた二値化した凸部パターンの内、任意に凸部を3つ抽出し、凸部の円相当直径を求め、得られた円相当直径を加重平均することにより凸部の上面の平均円相当直径M1を算出した。また、このときに、基材12と感圧紙5との平均距離を測定し、平均高さtも算出した。さらに、研磨パッドの表面をレーザー顕微鏡(キーエンス社製 LASER MICROSCOPE VH-5500)により撮影し、得られた画像から凸部の底面の輪郭を特定して、特定された輪郭より凸部の底面の平均円相当直径を算出した。最後に、下記式(1)により算出されたtanθの値からθを算出した。
 tanθ=t/((L1-M1)/2)・・・(1)
 t :凸部に研磨圧力500g/cmを掛けたときの凸部の平均高さ
 L1:凸部の底面の平均円相当直径
 M1:凸部に研磨圧力500g/cmを掛けたときの凸部の上面の平均円相当直径
〔研磨面の表面粗さRz〕
 JIS B0633:2001(ISO4288:1996)に従い、研磨面の表面粗さRzを触針式表面粗さ計(テーラーホブソン社製フォームタリサーフPGI1240)を用いて測定した。測定対象物の凸部表面が、頂部中心から隣接する頂部中心にかけて高さ方向のパラメータ(Rz)が最大になる測定方向に計測針が通過するよう設置し、触針により20.1mm測定した。計測した断面画像より凸部表面頂部を選択し、Rzが0.5mm以下の場合は0.25mmにてカットオフし、Rzが0.5mm超の場合は0.8mmにてカットオフし、凸部表面頂部の長さを評価長さとして表面粗さRzを求めた。
 以下に示す実施例1乃至3については、ドレス前の研磨パッドの表面粗さRzを評価した後、以下に示すドレス条件でドレス工程を行い、ドレス後の研磨パッドの表面粗さRzを評価した。以下に示す実施例4乃至5、並びに比較例1乃至3については、ドレス前の研磨パッドの表面粗さRzのみ評価した。
〔研磨試験〕
 研磨パッドを研磨装置の所定位置に両面テープを介して設置し、被研磨物としての2インチのサファイアCウエハに対して、下記条件にて研磨を施す研磨試験を行った。なお、以下に示す実施例1乃至3については、研磨試験の際には、まず、下記ドレス条件に示す条件にて研磨パッドのドレス工程を行い、下記研磨条件に示す条件にて研磨を実施した。
以下に示す実施例4乃至5、並びに比較例1乃至3については、下記ドレス工程を行わず、下記研磨条件に示す条件にて研磨を実施した。
(ドレス条件)
 ドレス番手    :#270(65μm相当)
 ドレス回転数   :70rpm
 ドレス圧     :311gf/cm
 ドレス時間    :5min
(研磨条件)
 定盤回転数    :100rpm
 面圧力      :495gf/cm
 ルブリカント高粘度:V600
 研磨時間:
     研磨レート:20min
     連続研磨 :最長15時間超
 砥粒       :多結晶ダイヤモンド(砥粒径7μm)
(研磨レート)
 研磨レート(単位:μm/h)は、上記研磨前後の被研磨物の質量減少から求めた研磨量、被研磨物の研磨面積及び比重から、研磨により除去された厚さを算出し、時間当たりの除去された厚さとして評価した。なお、厚さは、加工前後の被研磨物の質量減少から求めた研磨量、被研磨物の研磨面積及び比重から算出した。なお、研磨試験は、3枚のサファイアCウエハに対して行い、その加重平均を研磨レートとした。
(製品寿命)
 製品寿命は、初期研磨レートを100%としたときに、研磨レートが60%まで低下する時間として次の三段階で評価した。
 ○:15時間超をクリアした。
 △:7~15時間に留まった。
 ×:7時間に満たなかった。
〔実施例1〕
 エポキシ樹脂(DIC社製、商品名「EPICLON850-S」、エポキシ当量:183~193g/eq)51質量部と、テトラヒドロフタル酸無水物(DIC社製、商品名「EPICLONB-570-H」、酸無水物当量:166g/eq)45質量部と、ヒュームドシリカ(日本アエロジル社製:アエロジルRY200S)3質量部と、イミダゾール(2E4MZ、四国化成工業(株)製)1質量部と、を混合し硬化性組成物を調製した。なお、前記ヒュームドシリカによる砥粒としての研磨効果は無いか、あっても極めて低いものである。
 基材であるポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡績株式会社製、製品名コスモシャイン A4300 250μm)上に、スクリーン印刷にて、ドット状の凸部が図1に示す凹凸パターンで規則的に配列されるようにドット直径は2mm、隣接するドット同士の最近接距離を0.5mmとしたスクリーンマスクを用いて硬化性組成物を塗布した。
 その後、130度に加熱することで、硬化性組成物を硬化させ、樹脂部を形成した。最後に、基材の樹脂部とは反対側に、接着層として両面テープ(3M社製、製品名フィルム基材両面粘着テープ 442JS)を貼り付けて、実施例1の研磨パッドを得た。
〔実施例2〕
 ドットの直径3mmとし、隣接するドット同士の最近接距離0.5mmとしたスクリーンマスクを用いる以外は実施例1と同様の方法により実施例2の研磨パッドを得た。
〔実施例3〕
 ドットの直径4mmとし、隣接するドット同士の最近接距離0.5mmとしたスクリーンマスクを用いる以外は実施例1と同様の方法により実施例3の研磨パッドを得た。
〔実施例4〕
 UV塗工剤(帝国インキ製造社製、製品名UV BOP)100質量部と、光硬化性モノマー(新中村化学工業社製、製品名TMM-360)20質量部と、光硬化性モノマー(新中村化学工業社製、製品名LMA)10質量部とを混合し、硬化性組成物を調製した。
 基材であるポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡績株式会社製、製品名コスモシャイン A4300 250μm)上に、スクリーン印刷にて、ドット状の凸部が図1に示す凹凸パターンで規則的に配列されるようにドット直径は2mm、隣接するドット同士の最近接距離を0.5mmとしたスクリーンマスクを用いて硬化性組成物を塗布した。
 その後、UV装置(アイグラフィックス社製、製品名メタルハライドランプ 120W/cm)にてUV照射することで、硬化性組成物を硬化させ、樹脂部を形成した。最後に、基材の樹脂部とは反対側に、接着層として両面テープ(3M社製、製品名フィルム基材両面粘着テープ 442JS)を貼り付けて、実施例4の研磨パッドを得た。
〔実施例5〕
 ドットの直径1mmとし、隣接するドット同士の最近接距離1mmとしたスクリーンマスクを用いる以外は実施例4と同様の方法により実施例5の研磨パッドを得た。
〔比較例1〕
 ドットの直径1mmとし、隣接するドット同士の最近接距離2mmとしたスクリーンマスクを用いる以外は実施例4と同様の方法により比較例1の研磨パッドを得た。
〔比較例2〕
 ドットの直径0.5mmとし、隣接するドット同士の最近接距離0.33mmとしたスクリーンマスクを用いる以外は実施例4と同様の方法により比較例2の研磨パッドを得た。
〔比較例3〕
 直径が8mm、隣接する凹部同士の最近接距離が3mm、高さが1.6mmでテーパー角度が83度からなる円錐台状の凹部を有する金型を準備した。
次に、UV塗工剤(帝国インキ製造社製、製品名UV BOP)100質量部と、光硬化性モノマー(新中村化学工業社製、製品名TMM-360)20質量部と、光硬化性モノマー(新中村化学工業社製、製品名LMA)10質量部とを混合し、硬化性組成物を調製した。
 次に、硬化性組成物を金型の凹部に注型し、金型の上に基材であるポリエチレンテレフタレートフィルム(東洋紡績株式会社製、製品名コスモシャイン A4300 250μm)をローラーにより圧力を加えながら敷設し、硬化性組成物と基材フィルムを接着する状態にした。さらに、UV装置(アイグラフィックス社製、製品名メタルハライドランプ 120W/cm)にて基材フィルムを通じてUV照射することで、硬化性組成物を硬化させ、金型から基材フィルムを離型させて樹脂部を形成した。最後に、基材の樹脂部とは反対側に、接着層として両面テープ(3M社製、製品名フィルム基材両面粘着テープ 442JS)を貼り付けて、比較例3の研磨パッドを得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
():カッコ内はドレス後
 本発明の研磨パッドは、光学材料、半導体デバイス、ハードディスク用のガラス基板等のラッピングや研磨、特にサファイアやSiCなどのラッピングや研磨用の研磨パッドとして産業上の利用可能性を有する。
 10…研磨パッド、11…樹脂部、11a…凸部、11b…断面、12…基材、13…接着層、4…押さえ板、5…感圧紙、6…研磨面

Claims (12)

  1.  基材と、該基材上に配された樹脂部と、を備える研磨パッドであって、
     該樹脂部は、単独で又は前記基材と共に凹凸パターンを構成し、
     前記凹凸パターンは、研磨面を有する複数の凸部が配列されたパターンであり、
     前記凸部に研磨圧力500g/cmを掛けたときの前記研磨面の面積の総和が、前記基材表面の単位面積(1cm)当たりにおいて、0.05~0.8cmであり、
     下記式(1)をみたすθが、5~60°である、
     tanθ=t/((L1-M1)/2)・・・(1)
     t :前記凸部に研磨圧力500g/cmを掛けたときの前記凸部の平均高さ
     L1:前記凸部の底面の平均円相当直径
     M1:前記凸部に研磨圧力500g/cmを掛けたときの前記凸部の上面の平均円相当直径
     研磨パッド。
  2.  前記凸部の平均高さtが0.06~1mmである、
     請求項1に記載の研磨パッド。
  3.  前記研磨面の表面粗さRzが、0.1~20μmである、
     請求項1又は2に記載の研磨パッド。
  4.  前記表面粗さRzが、研磨に用いる遊離砥粒の平均粒径0.25~18μmを基準1.0として、0.75以下である、
     請求項3に記載の研磨パッド。
  5.  前記凸部の平均円相当直径L1が、1~5mmである、
     請求項1~4のいずれか1項に記載の研磨パッド。
  6.  隣り合う前記凸部の最近接距離L2が、0.1~3mmである、
     請求項1~5のいずれか1項に記載の研磨パッド。
  7.  前記樹脂部が、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、及びポリウレタン系樹脂からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む、
     請求項1~6のいずれか1項に記載の研磨パッド。
  8.  前記基材の前記樹脂部とは反対側に、接着層をさらに備える、
     請求項1~7のいずれか1項に記載の研磨パッド。
  9.  前記研磨面が、固定砥粒を実質的に含まない、
     請求項1~8のいずれか1項に記載の研磨パッド。
  10.  請求項1~9のいずれか1項に記載の研磨パッドの製造方法であって、
     スクリーン印刷法、露光製版法、又はモールド成型法により、研磨面を有する複数の凸部が配列された凹凸パターンからなる樹脂部を基板上に形成する工程を有する、
     研磨パッドの製造方法。
  11.  遊離砥粒の存在下、請求項1~9のいずれか1項に記載の研磨パッドを用いて、被研磨物を研磨する研磨工程を有する、
     研磨加工品の製造方法。
  12.  前記遊離砥粒の平均粒径が、0.25~18μmである、
     請求項11に記載の研磨加工品の製造方法。
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