WO2019216301A1 - 研磨パッド及び該研磨パッドによる研磨方法 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a polishing pad used in a polishing process of a member to be polished used in semiconductor parts, electronic parts and the like.
- the present invention relates to a polishing pad capable of efficiently performing a polishing pad replacement operation in polishing a member to be polished such as a semiconductor wafer and preventing the polishing pad from being displaced or peeled off during the polishing operation.
- a polishing process for flattening or mirroring the surface of the substrate or the like is included.
- the polishing process is performed by fixing the polishing pad to the surface plate of the polishing apparatus and sliding the member to be polished and the polishing pad under pressure while supplying the polishing slurry to the polishing layer surface of the polishing pad.
- Patent Documents 1 and 2 As a method of fixing the polishing pad to the surface plate, a method using an adhesive material such as an adhesive tape was once the mainstream. However, this fixing method requires time and labor for exchanging and fixing the polishing pad. The efficiency was greatly reduced. With respect to the problem of fixing the polishing pad, a polishing pad that can be easily fixed and replaced has been developed (Patent Documents 1 and 2).
- FIG. 1 The appearance of a polishing pad provided with such an adsorption layer is shown in FIG.
- an adsorption layer made of a predetermined silicone compound having an adsorption action is provided on the back side of a base material that supports the polishing layer.
- the silicone compound constituting the adsorbing layer has an adsorbing action regardless of the material such as glass or metal, and has a good holding power.
- the holding force by this adsorption there is a characteristic that the shearing force (fixed strength in the horizontal direction) is high while the peeling force (fixed strength in the vertical direction) is low. This characteristic is suitable for fixing the polishing pad to the surface plate.
- the polishing pad is continuously subjected to horizontal stress, and thus a high holding force is required for the shearing force.
- a large holding force is not necessarily required because the polishing pad is pressed against the surface plate.
- the adsorption effect of the adsorption layer made of the silicone compound is uniform within the surface of the polishing pad, and can exhibit a uniform holding force from the center to the end. Therefore, stable polishing work can be expected.
- this polishing pad has the advantage that it can be fixed to the surface plate smoothly and the replacement work can be performed efficiently.
- the adsorbing layer of the polishing pad has a lower peeling force than the shearing force, it can be fixed by simply pressing the polishing pad lightly in the vertical direction against the surface plate, and is easily detached. Therefore, the polishing pad by the present applicant is also useful from the viewpoint of increasing the efficiency of the polishing operation.
- the polishing pad provided with the predetermined adsorption layer by the applicant of the present application is not only convenient for replacement work but also excellent in fixing ability to the surface plate.
- the polishing pad may be displaced or partially peeled off as the polishing operation progresses. It has been confirmed that there is.
- This shift or peeling of the polishing pad is not necessarily due to deterioration of the adsorption layer due to the length of the polishing time or the frequency of replacement of the polishing pad.
- this is not a problem that always occurs, and the polishing operation can be performed without problems in most polishing environments and conditions.
- the present invention has been made based on the background as described above, and provides a polishing pad having an adsorption layer made of a predetermined silicone composition in which peeling from a surface plate is suppressed. A polishing method using such a polishing pad is also disclosed.
- the present inventors have examined factors that cause separation from a surface plate during polishing work for a polishing pad having a predetermined adsorption layer. As a result, it was considered that the polishing slurry may enter the interface between the adsorbing layer and the surface plate of the polishing pad, which may cause peeling or the like.
- the polishing slurry is a suspension having a basic structure in which abrasive grains made of colloidal silica, alumina, ceria, diamond, or the like are dispersed in a solvent.
- the present inventors have considered that the penetration into the interface between the polishing pad and the surface plate may increase depending on the composition and components of the polishing slurry. In particular, it was considered that the penetration into the interface becomes high in a polishing slurry having a low viscosity by adjusting the components.
- Polishing slurry with low viscosity penetrates into the interface relatively easily due to the influence of capillary action due to the fine gap between the polishing pad and the surface plate. And the state which the slurry accumulate
- the polishing slurry has a factor in reducing the ability of the adsorbing layer of the polishing pad, it is difficult to easily change its components and composition.
- the components and structures such as abrasive grains and solvent constituting the polishing slurry are optimized based on the material of the member to be polished and the required polishing accuracy. Even if it is feared that the polishing slurry affects a specific polishing pad, it is not easily allowed to make a change that affects the polishing accuracy or the like.
- the present inventors decided to solve the problem such as peeling from the surface plate by improving the configuration of the polishing pad. Specifically, in order to prevent the polishing slurry from entering the interface between the adsorbing layer and the surface plate of the polishing pad, a shield member is arranged on the surface of the adsorbing layer serving as the back surface of the polishing pad.
- the present invention comprises a base material, an adsorption layer formed on one surface of the base material, and a polishing layer formed on the other surface of the base material.
- the adsorbing layer is a silicone comprising a linear polyorganosiloxane having vinyl groups only at both ends.
- the polishing slurry is made of a composition obtained by crosslinking at least one silicone selected from organosiloxane silicones, and is applied to the interface between the adsorption layer and the surface plate.
- a polishing pad characterized in that it comprises a ring-shaped shield member along the outer periphery of the polishing pad on the adsorption layer.
- the basic configuration of the present invention is the combination of the base material and the polishing layer and the adsorption layer formed on the front surface and the back surface of the base material, as in the prior art (Patent Documents 1 and 2).
- the surface of the adsorption layer is characterized in that a ring-shaped shield member is provided along the outer periphery of the polishing pad.
- FIG. 1 is a view showing a specific example of a state in which a polishing pad provided with a ring-shaped shield member according to the present invention is fixed to a surface plate.
- the polishing pad according to the present invention is set so that its diameter is larger than the outer diameter of the surface plate.
- a ring-shaped shield member having a certain width and thickness is joined to the outer edge of the adsorption layer serving as the back surface.
- the inner diameter of the ring-shaped shield member is substantially equal to the outer diameter of the surface plate.
- the polishing pad is rotated while supplying the polishing slurry onto the polishing layer.
- the polishing slurry supplied to the surface of the polishing layer wets and spreads to the outer peripheral side at a high speed by centrifugal force and reaches the side surface of the polishing pad.
- the shield member bonded to the adsorption layer dams up the polishing slurry, and prevents the slurry from being caught on the back side of the polishing pad. Since the polishing pad rotates at a high speed during the polishing operation, the damped polishing slurry scatters outward from the ring-shaped shield member. Thereby, the polishing slurry cannot enter the interface between the adsorption layer and the surface plate, and the adhesion state of the adsorption layer is maintained.
- the present invention is characterized in that the ring-shaped shield member is set on the adsorption layer in the widened portion while making the polishing pad slightly larger in diameter than the surface plate.
- the polishing pad according to the present invention and the polishing method using the same will be described in more detail. First, each configuration of the polishing pad will be described.
- the polishing pad according to the present invention includes a base material, a polishing layer, an adsorption layer, and a ring-shaped shield member.
- the substrate is a member for supporting the polishing layer and the adsorption layer, and is a member for ensuring the handleability of the polishing pad.
- the substrate is a circular sheet-like member made of a thin organic material.
- the substrate is preferably made of a resin material having a breaking strength of 210 to 290 MPa and a breaking elongation of 80 to 130%. More preferably, the breaking strength is 210 to 240 MPa, and the breaking elongation is 110 to 130%.
- the tensile strength is a value measured during drying.
- the constituent material of the base material is a resin such as polyester, polyethylene, polystyrene, polypropylene, nylon, urethane, polyvinylidene chloride, and polyvinyl chloride.
- Polyester resin materials are preferable, and polyethylene terephthalate (PET) and polyethylene naphthalate (PEN) are preferable, and PET is particularly preferable.
- PET polyethylene terephthalate
- PEN polyethylene naphthalate
- the substrate may be a single layer, but may have a multilayer structure with a plurality of resins.
- the shape and dimensions of the substrate that is, the shape and dimensions of the polishing pad may be circular or square.
- the size of the polishing pad of the present invention is adjusted so as to be larger than the diameter of the surface plate.
- the diameter is preferably 10 mm to 50 mm larger than the diameter of the surface plate.
- the surface plate has an arbitrary outer diameter depending on the size of the material to be polished and the number of materials to be simultaneously polished.
- the diameter (maximum diameter) of the polishing pad is often set in the range of 100 mm to 2000 mm.
- the polishing layer is a layer for polishing the member to be polished as the name indicates.
- the polishing layer appropriately holds the supplied polishing slurry and polishes the surface of the member to be polished.
- a polishing cloth applied to a conventional general polishing pad can be applied.
- non-woven fabrics, foamed molded products, etc. formed from nylon, polyurethane, polyethylene terephthalate, etc. can be applied.
- the shape of the surface (polishing surface) is not limited to a flat shape, and a groove or the like for holding an abrasive may be appropriately formed.
- the thickness of the polishing cloth used as the polishing layer is preferably 0.5 to 3 mm.
- the polishing layer is preferably firmly bonded to the substrate.
- a method for joining the polishing layer and the base material a known method can be adopted, and for example, it is preferable to join them with an adhesive or a pressure-sensitive adhesive.
- the adsorbing layer is a member for fixing the polishing pad to the surface plate by an adsorbing action derived from its constituent materials.
- the adsorption layer is composed of a silicone composition, which is basically the same as that applied in the conventional polishing pad (Patent Documents 1 and 2) by the present inventors described above. .
- the silicone composition constituting the adsorbing layer is a silicone composed of a linear polyorganosiloxane having vinyl groups only at both ends, a silicone composed of a linear polyorganosiloxane having vinyl groups at both ends and side chains,
- a composition obtained by crosslinking at least one silicone selected from a silicone comprising a branched polyorganosiloxane having a vinyl group only at the terminal and a silicone comprising a branched polyorganosiloxane having a vinyl group at the terminal and side chain. is there.
- silicone examples include the compound of Chemical Formula 1 as an example of linear polyorganosiloxane. Further, as an example of the branched polyorganosiloxane, the compound of Chemical formula 2 can be mentioned.
- substituent (R) in Chemical Formula 1 and Chemical Formula 2 are bonded to an alkyl group such as a methyl group, an ethyl group and a propyl group, an aryl group such as a phenyl group and a tolyl group, or a carbon atom of these groups.
- alkyl group such as a methyl group, an ethyl group and a propyl group, an aryl group such as a phenyl group and a tolyl group, or a carbon atom of these groups.
- Examples thereof include monovalent hydrocarbon groups other than the same or different unsubstituted or substituted aliphatic unsaturated groups in which part or all of the hydrogen atoms are substituted with halogen atoms, cyano groups or the like.
- at least 50 mol% thereof is a methyl group.
- the substituents may be different or the same.
- the polysiloxane may be used alone or as a mixture of two or more.
- the silicone constituting the adsorption layer has a number of molecular weights of 30,000 to 100,000 and has a suitable adsorption action. However, in adjusting the surface roughness, the number average molecular weight of the applied silicone and the firing temperature in the production stage have an effect.
- the number average molecular weight of the silicone is preferably 30000 to 60000 in order to easily exhibit a suitable surface roughness.
- the thickness of the adsorption layer is preferably 20 to 50 ⁇ m.
- the thickness of the substrate is preferably 50 to 200 ⁇ m. It is preferable that the base material and the adsorption layer are tightly bonded.
- the adsorption layer can be formed by applying a coating liquid containing the above-described silicone component to the substrate and baking it. By baking, the crosslinking reaction of the polyorganosiloxane proceeds, and an adsorbing layer is formed in a state of being in close contact with the substrate.
- the coating liquid to be used contains the above-mentioned linear or branched polyorganosiloxane compound and a crosslinking agent. Although a well-known thing may be sufficient as a crosslinking agent, For example, organohydrogenpolysiloxane is mentioned.
- Organohydrogenpolysiloxane has at least three hydrogen atoms bonded to silicon atoms in one molecule, but from a practical point of view, one having two ⁇ SiH bonds in the molecule is 50% by weight of the total amount. And the remainder preferably contains at least three SiH bonds in the molecule.
- the coating liquid may contain a platinum-based catalyst used in the crosslinking reaction.
- the coating liquid may be any of a solventless type, a solvent type, and an emulsion type.
- the baking after application of the coating solution is preferably performed at 120 to 180 ° C. for 60 to 150 seconds.
- the polishing pad according to the present invention includes a ring-shaped shield member along the outer periphery of the polishing pad on the surface of the adsorption layer.
- This shield member is a member for preventing the polishing slurry supplied during the polishing operation from clogging at the outer peripheral portion of the polishing pad so that the polishing slurry does not enter the interface between the adsorption layer and the surface plate.
- the shield member has a ring shape with a certain width and thickness.
- the cross-sectional shape in the vertical direction is basically rectangular (FIG. 3A), but may be a shape in which one side or both sides of the lower end portion are chamfered (FIGS. 3B to 3D). By chamfering the corners to form the slope, the polishing slurry can be cut off from the shield member.
- the chamfering of the lower end portion of the shield member may be a linear inclination (taper) (FIGS. 3B and 3D) or a curved inclination (R) (FIG. 3C).
- one end portion on the outer side or the inner side may be chamfered, but both end portions may be chamfered.
- the width of the ring-shaped shield member is preferably 5 mm or more. This is because a certain amount of width is required to prevent the polishing slurry from reaching the surface plate. Further, the inner diameter of the ring-shaped shield member needs to be larger than the outer diameter of the surface plate. Since the polishing pad is used by adhering the adsorption layer and the surface plate, the width of the ring-shaped shield member needs to be equal to or less than the difference between the radius of the polishing pad and the surface plate. As will be described later, since the difference between the diameter of the polishing pad and the half diameter of the surface plate is preferably 50 mm or less, the width of the ring-shaped shield member is preferably 25 mm or less. The inner surface of the ring-shaped shield member may be in close contact with the side surface of the surface plate. Further, a gap may be formed between the inner surface of the ring-shaped shield member and the side surface of the surface plate without being in close contact.
- the thickness (height) of the ring-shaped shield member is preferably 10 mm to 50 mm. This is because a moderate height is necessary to stop the polishing slurry from reaching the surface plate.
- the ring-shaped shield member of the present invention is a member that prevents the polishing slurry that has spread on the surface of the polishing surface from reaching the surface plate on the back surface side of the polishing pad.
- a material having a liquid absorbing property can be applied as the material of the shield member.
- the ring-shaped shield member having water absorption may be able to effectively prevent the polishing slurry from reaching the surface plate by absorbing the polishing slurry.
- the sealing member preferably has a mass increase rate (water absorption rate for 1 hour) of 60% by weight or less when immersed in water at 20 ° C. for 1 hour.
- the ring-shaped shield member can be formed of a material that does not absorb water or a material that has low water absorption. In this case, the one-hour water absorption rate of the shield member can be 0% to 1% or less.
- Constituent materials for ring-shaped shield members include cellulose, rubber (butadiene rubber, chloroprene rubber, etc.), vinyl resins (polyvinyl alcohol (PVA), ethylene-vinyl acetate (EVA), vinyl chloride (PVC), etc.), styrene Resin (polystyrene (PS), etc.), polycarbonate (PC), fluororesin (Teflon (registered trademark): PTFE, etc.), polyurethane (PU) can be applied.
- PVA polyvinyl alcohol
- EVA ethylene-vinyl acetate
- PS vinyl chloride
- PC polycarbonate
- fluororesin Teflon (registered trademark): PTFE, etc.
- PU polyurethane
- a shield member made of these materials and having a structure in the form of fiber, nonwoven fabric, foam, porous body, or bulk body (dense body) can be applied.
- the ring-shaped shield member is firmly bonded to the adsorption layer. This is because if the polishing slurry enters the interface between the ring-shaped shield member and the adsorption layer, the shield member may be peeled off. Therefore, it is preferable to join the shield member to the adsorption layer with an adhesive, an adhesive, or the like, as in the case of joining the polishing layer and the base material or joining the base material and the adsorption layer.
- an adsorption layer made of the same silicone composition as the adsorption layer may be formed on the surface of the shield member, and bonded to the adsorption layer of the polishing pad.
- the silicone composition used in the present invention exhibits a strong bonding force between similar materials. At this time, it is firmly joined not only in the horizontal direction but also in the vertical direction. If such adsorbing layers are bonded to each other, the polishing slurry does not enter and the shield member can be prevented from peeling off.
- the basic method of the polishing method according to the present invention is the same as that of a conventional polishing pad having an adsorption layer. That is, the polishing pad is adsorbed and fixed to the surface plate, the polishing pad is rotated while supplying the polishing slurry, and the polishing member is pressed against the polishing pad to perform the polishing work. Fixing of the polishing pad is completed by placing the polishing pad on the surface plate and pressing the polishing pad from the polishing layer side toward the surface plate. At this time, it is not necessary to strictly press the entire surface with a uniform force, and the adsorption action of the adsorption layer can be exerted by stroking the surface of the polishing layer so as to stroke.
- the polishing method of the present invention there is a feature in selecting the size of the polishing pad to be used.
- a polishing pad having a diameter larger than the diameter (outer diameter) of the surface plate is used.
- the difference between the diameter of the polishing pad and the diameter of the surface plate is preferably 10 mm or more and 50 mm or less.
- the preferable value (5 mm) of the width of the shield member described above is taken into consideration. Further, if the polishing pad is too large than the surface plate, the rotational operation becomes unstable, and there is a possibility that the polishing pad surface may be distorted or undulated.
- the side surface of the ring-shaped shield member of the polishing pad and the side surface of the surface plate may be in contact with or in close contact with each other.
- polishing slurry is supplied between the member to be polished and the polishing pad.
- the composition of the polishing slurry supplied during the polishing operation the material and particle size of the abrasive grains, the type of solvent, the slurry concentration, etc.
- the presence or absence of additives surfactant, thickener, etc.
- the present invention is particularly useful for a polishing operation in which a polishing slurry having a low viscosity is applied. This is because the low-viscosity polishing slurry easily enters the bonding interface between the adsorption layer and the surface plate.
- the polishing slurry in which the present invention is effective is a polishing slurry having a viscosity at 20 ° C. of 10 mPa ⁇ s or less. It is also effective for polishing slurries of 3 mPa ⁇ s or less, and is also useful for polishing slurries of 1.5 mPa ⁇ s or less. Even with a low viscosity slurry of 0.01 mPa ⁇ s, it is difficult for the polishing pad to peel off.
- polishing pad to be polished one after another and replace it when the polishing pad is worn.
- the polishing pad can be easily unfixed by shifting air upward from the polishing pad and introducing air into the interface. Then, a new polishing pad having the same configuration is fixed to the surface plate and the polishing operation is continued.
- the polishing pad according to the present invention has an adsorption layer made of a predetermined silicone composition, and a ring-shaped shield member is provided on the surface of the adsorption layer. According to the present invention, the polishing pad is prevented from being displaced or peeled off due to the penetration of the polishing slurry between the adsorption layer and the surface plate. Thereby, even in a long polishing operation, an efficient operation without interruption due to a defect of the polishing pad can be performed. In the present invention, the original function of the adsorption layer is secured, and the workability of exchanging and fixing the polishing pad is also good.
- a polishing pad was manufactured by bonding a ring-shaped shield member to a polishing pad having a conventional adsorption layer, and a silicon wafer was polished.
- FIG. 4 is a view showing the appearance of the polishing pad manufactured in the present embodiment.
- the polishing pad manufactured in this embodiment is a circular sheet, and has a polishing layer on the front surface and an adsorption layer on the back surface.
- the polishing layer and the adsorption layer are supported by the substrate.
- a ring-shaped shield member is provided along the outer periphery of the polishing pad (adsorption layer).
- the substrate is a circular sheet (thickness 50 ⁇ m, outer diameter 850 mm) made of PET, which is a resin material.
- a coating liquid containing a silicone component made of polyorganosiloxane is applied to one surface (back surface) of the substrate to form an adsorption layer.
- the coating solution is a solvent-free silicone containing 100 parts by weight of a silicone composed of a linear polyorganosiloxane having vinyl groups only at both ends (molecular weight 30000), 0.6 parts by weight of a crosslinking agent and 2 parts by weight of a platinum catalyst. It is a liquid.
- this coating solution was applied to the substrate, it was baked at 150 to 160 ° C. for 100 seconds to crosslink the silicone to form an adsorption layer.
- the thickness of the adsorption layer after crosslinking was 30 ⁇ m.
- the polishing layer formed on the other surface of the base material is a suede-type general-purpose ester polishing cloth (model number 7355-000FE), and is a circular polishing cloth (thickness 1.37 mm) with a nap length of 450 ⁇ m. .
- the polishing layer was bonded to the other surface of the base material on which the adsorption layer was formed with an acrylic adhesive.
- the ring-shaped shield member is made of a cellulosic nonwoven fabric (water absorption rate 30%).
- the dimensions of the shield member are an outer diameter of 850 mm, an inner diameter of 800 mm (width 25 mm), and a thickness of 10 mm.
- the diameter of the polishing pad and the inner diameter of the ring-shaped shield member in this embodiment are set in consideration of the outer diameter of the surface plate of the polishing apparatus used in the polishing test described later. That is, a polishing pad having a diameter 50 mm larger than the outer diameter of the surface plate was set to 50 mm, and the inner diameter of the ring-shaped shield member was set substantially equal to the outer diameter of the surface plate. And in this embodiment, this ring-shaped shield member was adhere
- polishing pad was attached to the surface plate (outer diameter 800 mm, manufactured by SUS) of the polishing apparatus shown in FIG. 5, and a silicon wafer ( ⁇ 8 inch) was polished as a member to be polished.
- a ring-shaped shield member was fitted into the surface plate and pressurized from above the polishing layer.
- polishing slurry was dropped onto the polishing layer (flow rate 150 ml / min) to perform the polishing operation.
- polishing pressure 0.163 kgf / cm 2 ⁇
- Rotating speed of polishing pad 45rpm ⁇
- Rotation speed of the member to be polished 47 rpm -Head swing speed: 250 mm / min ⁇
- Polishing time 60 min, 480 min
- Comparative Example For comparison with the polishing pad of this embodiment, a polishing test was performed using a conventional polishing pad (FIG. 6) having an adsorption layer.
- the polishing pad of this comparative example has basically the same configuration as the polishing pad of this embodiment, and includes a polishing layer and an adsorption layer on each surface of the substrate.
- the constituent materials and manufacturing process of the polishing layer and the adsorption layer are the same as those of the polishing pad of this embodiment.
- the ring-shaped shield member is not joined to the adsorption layer.
- the outer diameter of the polishing pad is substantially equal to the outer diameter of the surface plate.
- the polishing pad according to the present invention can maintain a fixed state without deviation or peeling from the surface plate even in a long-time polishing operation. According to the present invention, a stable polishing operation can be performed while maintaining the convenience of the adsorption layer.
- the present invention can form a highly accurate polished surface even for wafers and display panels whose diameters and areas are increasing.
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Abstract
本発明は、基材と、基材上に形成された吸着層及び研磨層とからなる研磨パッドに関する。吸着層は、両末端にのみビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーン等から選ばれる少なくとも１種のシリコーンを架橋させてなる組成物からなる。そして、本発明では、吸着層の上に研磨パッドの外周に沿ったリング状のシールド部材を備えることを特徴とする。この研磨パッドは、研磨作業の際、定盤に前記吸着層を吸着・固定し、研磨スラリーを研磨層上に供給して使用される。本発明では、リング状のシールド部材が、吸着層と定盤との界面への研磨スラリーの侵入を抑制する。
Description
本発明は、半導体部品、電子部品等で使用される被研磨部材の研磨工程で使用される研磨パッドに関する。特に、半導体ウエハ等の被研磨部材の研磨加工において、研磨パッドの交換作業を効率的に行うことができると共に、研磨作業中の研磨パッドのズレや剥離を防止できる研磨パッドに関する。
半導体ウエハ、ディスプレイ用ガラス基板、ハードディスク用基板といった半導体部品、電子部品の製造プロセスにおいては、基板等の表面の平坦化や鏡面化のための研磨工程が含まれる。研磨工程は、研磨パッドを研磨装置の定盤に固定し、研磨パッドの研磨層表面に研磨スラリーを供給しながら、加圧状態で被研磨部材と研磨パッドと摺動させることによって行われる。
研磨パッドの定盤への固定方法としては、かつては粘着テープ等の粘着材による方法が主流であったが、この固定方法には研磨パッドの交換・固定作業に手間がかかり、研磨工程の作業効率を大きく低下させていた。この研磨パッドの固定の問題に対して、固定・交換作業を容易に行うことのできる研磨パッドを開発している（特許文献１、２）。
かかる吸着層を備える研磨パッドの外観を図６に示す。この研磨パッドは、研磨層を支持する基材の裏面側に、吸着作用を有する所定のシリコーン化合物からなる吸着層を設けたものである。この吸着層を構成するシリコーン化合物は、ガラスや金属等の材質を問わずに吸着作用を有し、その保持力も良好である。この吸着による保持力については、剪断力（水平方向の固定強度）が高い一方で、剥離力（垂直方向の固定強度）は低いという特性がみられる。この特性は、研磨パッドを定盤へ固定する上で好適である。研磨作業においては、研磨パッドは水平方向の応力を継続的に受けるので、剪断力において高い保持力が必要だからである。垂直方向の保持力に関しては、研磨パッドは定盤に押圧されているので大きな保持力は必ずしも要求されない。そして、このシリコーン化合物からなる吸着層の吸着効果は研磨パッドの面内で均一であり、中心部から端部にわたって均等な保持力を発揮することができる。よって、安定的な研磨作業が期待できる。
また、この研磨パッドは、定盤への固定をスムーズに行うことができ、交換作業を効率的に行うことができるという利点もある。上記のように、研磨パッドの吸着層は、剪断力に比して剥離力が低いことから、研磨パッドを定盤に垂直方向に軽く押圧するだけで固定でき、脱着も容易だからである。従って、本願出願人による研磨パッドは、研磨作業の効率化の観点からも有用である。
上述のように、本願出願人による所定の吸着層を備える研磨パッドは、交換作業に伴う利便性が良好であると共に、定盤への固定能力にも優れている。しかし、本発明者等の検討によると、かかる有用な研磨パッドを使用した場合であっても、稀にではあるが、研磨作業の進行によって、研磨パッドのズレや部分的な剥離が生じることがあることが確認されている。この研磨パッドのズレや剥離は、必ずしも研磨時間の長短や研磨パッドの交換頻度による吸着層の劣化によるものではない。また、常に生じる不具合でもなく、殆どの研磨環境や条件においては問題なく研磨作業を行うことができる。但し、この研磨パッドをこれまで以上に普及させるためには、僅かな可能性であっても剥離等の不具合を解消させることが好ましい。
本発明は、以上のような背景のもとになされたものであり、所定のシリコーン組成物からなる吸着層を有する研磨パッドについて、定盤からの剥離等が抑制されたものを提供する。そして、かかる研磨パッドを利用する研磨方法についても開示する。
本発明者等は上記目的のため、所定の吸着層を備える研磨パッドに関して、研磨作業中の定盤からの剥離等が生じる要因を検討することとした。その結果、研磨パッドの吸着層と定盤との界面に研磨スラリーが侵入することがあり、これが剥離等を引き起こしている可能性があると考察した。研磨スラリーは、溶媒に、コロイダルシリカ、アルミナ、セリア、ダイヤモンド等からなる研磨砥粒を分散させたものを基本構成とする懸濁液である。本発明者等は、検討の結果、研磨スラリーの構成・成分によっては、研磨パッドと定盤との界面への侵入性が増大することがあるとの考察をしている。特に、成分調整によって粘性が低い研磨スラリーにおいて、界面への侵入性が高くなると考えた。
粘性が低い研磨スラリーは、研磨パッドと定盤との間の微細な隙間による毛細管現象の影響も相俟って、界面に比較的容易に侵入する。そして、界面にスラリーが蓄積した状態は、シリコーン組成物からなる吸着層にとって好ましくない状態であり、吸着力が低下することとなる。この吸着力低下によって、研磨パッドの定盤からの剥離やズレが生じることとなる。
但し、研磨パッドの吸着層の能力低下の要因が研磨スラリーにあるとしても、その成分・構成を安易に変更することは難しい。研磨スラリーを構成する研磨砥粒や溶媒等の成分・構成は、被研磨部材の材質や要求される研磨精度等に基づいて最適化されるのが一般的である。研磨スラリーが特定の研磨パッドに影響を及ぼすことが懸念されるからといって、研磨精度等に影響を与えるような変更を加えることは容易に許容できない。
そこで、本発明者等は、研磨パッドの構成を改良することで、定盤からの剥離等の問題を解決することにした。具体的には、研磨パッドの吸着層と定盤と界面に研磨スラリーが侵入するのを抑制するため、研磨パッド裏面となる吸着層の表面上にシールド部材を配置することとした。
即ち、本発明は、基材と、前記基材の一方の面に形成された吸着層と、前記基材の他方の面に形成された研磨層とで構成され、研磨作業の際、定盤に前記吸着層を吸着・固定し、研磨スラリーを前記研磨層上に供給して使用される研磨パッドにおいて、前記吸着層は、両末端にのみビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーン、両末端及び側鎖にビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーン、末端にのみビニル基を有する分岐状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーン、及び末端及び側鎖にビニル基を有する分岐状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーンから選ばれる少なくとも１種のシリコーンを架橋させてなる組成物からなり、前記吸着層と前記定盤との界面への前記研磨スラリーの侵入を抑制するため、吸着層上に研磨パッドの外周に沿ったリング状のシールド部材を備えることを特徴とする研磨パッドである。
以下、本発明に係る研磨パッドについて詳細に説明する。上記のとおり、本発明は従来技術（特許文献１、２）と同様、基材と、基材の表面及び裏面に形成される、研磨層及び吸着層との組み合わせを基本的な構成とする。そして、吸着層の表面に研磨パッドの外周に沿ったリング状のシールド部材を備える点に特徴を有する。
図１は、本発明に係るリング状のシールド部材を備える研磨パッドを定盤に固定した状態の具体例を示す図である。図１から分かるように、本発明に係る研磨パッドは、その直径が定盤の外径に対して大きくなるように設定されている。そして、この研磨パッドは、裏面となる吸着層の外縁に、一定の幅と厚みを有するリング状のシールド部材が接合されている。尚、この例では、リング状のシールド部材の内径が定盤の外径と略等しくなっている。
そして、研磨作業においては、研磨層上に研磨スラリーを供給しつつ、研磨パッドを回転する。研磨層表面に供給された研磨スラリーは、図２に示すように、遠心力により外周側へ高速で濡れ広がり研磨パッドの側面に達する。このとき、本発明の研磨パッドでは、吸着層に接合されたシールド部材が研磨スラリーをせき止め、スラリーが研磨パッド裏面側へ巻き込まれるのを防いでいる。そして、研磨作業中は研磨パッドが高速回転していることから、せき止められた研磨スラリーはリング状シールド部材から外側へ飛散する。これにより、研磨スラリーは吸着層と定盤との界面に侵入することはできず、吸着層の密着状態が維持されることとなる。
このように、本発明は、研磨パッドを定盤よりやや大径としつつ、幅広となった部分の吸着層の上にリング状シールド部材を設定していることを特徴とする。以下、本発明に係る研磨パッド、及びこれによる研磨方法についてより詳細に説明する。まず、研磨パッドの各構成について説明する。
（Ａ）本発明に係る研磨パッドの構成
本発明に係る研磨パッドは、基材、研磨層、吸着層、及びリング状のシールド部材で構成される。
本発明に係る研磨パッドは、基材、研磨層、吸着層、及びリング状のシールド部材で構成される。
（Ａ－１）基材
基材は、研磨層及び吸着層を支持するための部材であり、研磨パッドの取扱い性を確保するための部材である。基材は、薄い有機物からなる円形のシート状の部材である。基材は、破断強度が２１０～２９０ＭＰａ、破断伸度が８０～１３０％である樹脂材料からなるものが好ましい。より好ましくは、破断強度が２１０～２４０ＭＰａであり、破断伸度が１１０～１３０％である。尚、この引張強度は、乾燥時に測定される値とする。
基材は、研磨層及び吸着層を支持するための部材であり、研磨パッドの取扱い性を確保するための部材である。基材は、薄い有機物からなる円形のシート状の部材である。基材は、破断強度が２１０～２９０ＭＰａ、破断伸度が８０～１３０％である樹脂材料からなるものが好ましい。より好ましくは、破断強度が２１０～２４０ＭＰａであり、破断伸度が１１０～１３０％である。尚、この引張強度は、乾燥時に測定される値とする。
基材の構成材料は、具体的には、ポリエステル、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ナイロン、ウレタン、ポリ塩化ビニリデン、ポリ塩化ビニル等の樹脂である。好ましくは、ポリエステル系樹脂材料であり、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）であり、特に好ましいのはＰＥＴである。基材は、単層でも良いが複数の樹脂で多層構造としても良い。
基材の形状と寸法、即ち、研磨パッドの形状と寸法は、円形又は方形ものが適用される。上記のとおり、本発明の研磨パッドは、定盤の直径よりも大径となるように寸法が調整される。後述のとおり、具体的には、定盤の直径に対して１０ｍｍ～５０ｍｍ大径にすることが好ましい。定盤の寸法は、被研磨材の寸法や同時研磨する個数によって任意の外径のものが選択される。そして、研磨パッドの直径（最大径）としては、１００ｍｍ～２０００ｍｍの範囲で設定されることが多い。
（Ａ－２）研磨層
研磨層は、その名称が示すとおり、被研磨部材を研磨するための層である。研磨層は、供給された研磨スラリーを適切に保持し、被研磨部材表面を研磨する。本発明の研磨層は、従来からある一般的な研磨パッドに適用される研磨布が適用できる。例えば、ナイロン、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート等で形成された不織布、発泡成形体等が適用できる。また、その表面（研磨面）の形状は、平坦であるものに限られず、研磨剤を保持するための溝等を適宜形成しても良い。研磨層となる研磨布の厚さは、０．５～３ｍｍのものが好ましい。
研磨層は、その名称が示すとおり、被研磨部材を研磨するための層である。研磨層は、供給された研磨スラリーを適切に保持し、被研磨部材表面を研磨する。本発明の研磨層は、従来からある一般的な研磨パッドに適用される研磨布が適用できる。例えば、ナイロン、ポリウレタン、ポリエチレンテレフタレート等で形成された不織布、発泡成形体等が適用できる。また、その表面（研磨面）の形状は、平坦であるものに限られず、研磨剤を保持するための溝等を適宜形成しても良い。研磨層となる研磨布の厚さは、０．５～３ｍｍのものが好ましい。
研磨層は基材に強固に接合していることが好ましい。研磨層と基材との接合方法は、公知の方法が採用でき、例えば接着剤や粘着剤等により接合するのがこのましい。
（Ａ－３）吸着層
吸着層は、その構成材料に由来する吸着作用により、研磨パッドを定盤に固定するための部材である。これまで述べたように、吸着層はシリコーン組成物で構成されており、基本的に、上記した本発明者等による従来の研磨パッド（特許文献１、２）で適用されるものと同様である。即ち、吸着層を構成するシリコーン組成物は、両末端にのみビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーン、両末端及び側鎖にビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーン、末端にのみビニル基を有する分岐状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーン、及び末端及び側鎖にビニル基を有する分岐状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーンから選ばれる少なくとも１種のシリコーンを架橋させてなる組成物である。
吸着層は、その構成材料に由来する吸着作用により、研磨パッドを定盤に固定するための部材である。これまで述べたように、吸着層はシリコーン組成物で構成されており、基本的に、上記した本発明者等による従来の研磨パッド（特許文献１、２）で適用されるものと同様である。即ち、吸着層を構成するシリコーン組成物は、両末端にのみビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーン、両末端及び側鎖にビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーン、末端にのみビニル基を有する分岐状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーン、及び末端及び側鎖にビニル基を有する分岐状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーンから選ばれる少なくとも１種のシリコーンを架橋させてなる組成物である。
上記のシリコーンの具体例としては、直鎖状ポリオルガノシロキサンの例として化１の化合物が挙げられる。また、分枝状ポリオルガノシロキサンの例として化２の化合物が挙げられる
化１、化２において置換基（Ｒ）の具体例としてはメチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基、フェニル基、トリル基、等のアリール基、又はこれらの基の炭素原子に結合した水素原子の一部又は全部をハロゲン原子、シアノ基等で置換した同種又は異種の非置換又は置換の脂肪族不飽和基を除く１価炭化水素基が挙げられる。好ましくはその少なくとも５０モル％がメチル基であるものである。置換基は異種でも同種でもよい。また、このポリシロキサンは単独でも２種以上の混合物であってもよい。
吸着層を構成するシリコーンは、数平均分子量が３００００～１０００００のものが好適な吸着作用を有する。但し、表面粗さの調整にあっては、適用するシリコーンの数平均分子量と製造段階における焼成温度が影響を及ぼす。好適な表面粗さを容易に発揮させるためシリコーンの数平均分子量は、３００００～６００００のものが好ましい。
吸着層の厚さは２０～５０μｍとするのが好ましい。また、基材の厚さは、５０～２００μｍとするのが好ましい。基材と吸着層は密着接合されていることが好ましい。
吸着層は、基材に上述したシリコーン成分を含有する塗工液を塗布して焼成することで、形成することができる。焼成により、ポリオルガノシロキサンの架橋反応が進行し、基材に密着した状態で吸着層が形成される。使用する塗工液は、上記した直鎖状、分枝状ポリオルガノシロキサン化合物と架橋剤を含む。架橋剤は公知のもので良いが、例えば、オルガノハイドロジェンポリシロキサンが挙げられる。オルガノハイドロジェンポリシロキサンは１分子中にケイ素原子に結合した水素原子を少なくとも３個有するものであるが、実用上からは分子中に２個の≡ＳｉＨ結合を有するものをその全量の５０重量％までとし、残余を分子中に少なくとも３個のＳｉＨ結合を含むものとすることが好ましい。塗工液は、架橋反応で用いる白金系触媒を含んでいても良い。塗工液は、無溶剤型、溶剤型、エマルション型のいずれの形態でも良い。塗工液塗布後の焼成は、１２０～１８０℃で６０～１５０秒加熱するのが好ましい。
（Ａ－４）リング状のシールド部材
これまで述べたとおり、本発明に係る研磨パッドは、吸着層の面上に、研磨パッドの外周に沿ったリング状のシールド部材を備えることを特徴とする。このシールド部材は、研磨作業中に供給される研磨スラリーを研磨パッドの外周部分でせき止め、研磨スラリーが吸着層と定盤との界面に侵入しないようするための部材である。
これまで述べたとおり、本発明に係る研磨パッドは、吸着層の面上に、研磨パッドの外周に沿ったリング状のシールド部材を備えることを特徴とする。このシールド部材は、研磨作業中に供給される研磨スラリーを研磨パッドの外周部分でせき止め、研磨スラリーが吸着層と定盤との界面に侵入しないようするための部材である。
シールド部材は、一定の幅と厚みがあるリング形状を有する。その垂直方向の断面形状は、矩形を基本とするが（図３（ａ））、下端部の片側又は両側が面取りされた形状としても良い（図３（ｂ）～（ｄ））。角を面取りして傾斜を形成することで、研磨スラリーのシールド部材からの切れが良くなる。シールド部材の下端部の面取りは、直線状の傾斜（テーパー）でも良く（図３（ｂ）、（ｄ））、曲線状の傾斜（アール）でも良い（図３（ｃ））。また、断面形状において、外側又は内側（定盤側）の一方の端部が面取りされていても良いが、両端部が面取りされていても良い。
リング状のシールド部材の幅は５ｍｍ以上とすることが好ましい。研磨スラリーをせき止めて定盤に到達させないようにするためには、ある程度の幅が必要だからである。また、リング状シールド部材の内径は、定盤の外径以上にする必要がある。研磨パッドは、吸着層と定盤とを密着させて使用するものであるから、よって、リング状シールド部材の幅は、研磨パッドの半径と定盤の半径との差以下とする必要がある。後述するように、研磨パッドの直径と定盤の半直径との差は５０ｍｍ以下とするのが好ましいので、リング状シールド部材の幅は２５ｍｍ以下とするのが好ましい。尚、リング状シールド部材の内面は、定盤側面と密着するようになっていても良い。また、密着することなく、リング状シールド部材の内面と定盤の側面との間に隙間が生じていても良い。
そして、リング状シールド部材の厚さ（高さ）については、１０ｍｍ～５０ｍｍとするのが好ましい。研磨スラリーをせき止めて定盤に達しないようにするためには、適度な高さが必要だからである。
次に、リング状のシールド部材の構成材料について説明する。本発明のリング状シールド部材は、研磨面の表面で広がった研磨スラリーが研磨パッド裏面側の定盤まで到達しないようにせき止める部材である。この機能を考慮すると、シールド部材の材質として、吸液性を有するものを適用することができる。吸水性を有するリング状シールド部材が研磨スラリーを吸収することで、研磨スラリーの定盤への到達を有効に阻止できる場合がある。
もっとも、このシールド部材の吸水性が高過ぎると、過度に湿潤状態となったシールド部材から滲みだしたスラリーが定盤の隙間に吸い込まれるおそれがある。また、研磨スラリーを多量に吸水したことで、リング状シールド部材の重量が増大し、研磨パッドの回転状態に影響を及ぼす可能性がある。従って、リング状シールド部材に吸水性を具備させる場合には、適度な吸水性とすることが要求される。具体的には、シール部材は、温度２０℃に水に１時間浸漬したときの質量増加率（１時間吸水率）が６０％重量以下であることが好ましい。
但し、リング状のシールド部材にとって、吸水性は必須の機能ではない。シールド部材の形状や寸法を上記のように適切にすることで、効果的に研磨スラリーを飛散させることができ、目的は達成されるからである。研磨スラリーを吸収することによる質量増を考慮すると、シールド部材に吸水性を具備させない方が良い場合もある。従って、吸水性がない材料或いは吸水性が低い材料でリング状のシールド部材を構成することもできる。この場合、シールド部材の１時間吸水率を０％～１％以下とすることができる。
リング状のシールド部材の構成材料としては、セルロース、ゴム（ブタジエンゴム、クロロプレンゴム等）、ビニル系樹脂（ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、エチレン－酢酸ビニル（ＥＶＡ）、塩化ビニル（ＰＶＣ）等）、スチレン系樹脂（ポリスチレン（ＰＳ）等）、ポリカーボネート（ＰＣ）、フッ素樹脂（テフロン（登録商標）：ＰＴＦＥ等）、ポリウレタン（ＰＵ）が適用できる。これらの材料からなり、繊維・不織布・発泡体・多孔質体・バルク体（緻密体）の形態の構造を有するシールド部材が適用できる。
リング状シールド部材は、吸着層に強固に接合されていることが好ましい。研磨スラリーがリング状シールド部材と吸着層との界面に侵入すると、シールド部材の剥離が生じるおそれがあるからである。従って、研磨層と基材との接合や基材と吸着層との接合の場合と同様に、接着剤や粘着材等でシールド部材を吸着層に接合することが好ましい。
また、シールド部材の表面に吸着層と同じシリコーン組成物からなる吸着層を形成し、研磨パッドの吸着層と接合しても良い。本発明で使用されるシリコーン組成物は、同種の材料間では強力な接合力を発揮する。このとき、水平方向のみならず垂直方向でも強固に接合される。このような吸着層同士の接合であれば研磨スラリーの侵入はなく、シールド部材の剥離を防止できる。
Ｂ．本発明に係る研磨パッドを用いた研磨方法
次に、本発明に係る研磨パッドを適用する研磨方法について説明する。本発明に係る研磨方法は、従来の吸着層を有する研磨パッドによるものと基本的な工程は共通する。即ち、研磨パッドを定盤に吸着固定し、研磨スラリーを供給しつつ研磨パッドを回転させると共に、研磨パッドに被研磨部材を押圧して研磨作業を行う。研磨パッドの固定は、定盤に研磨パッドを載置し、研磨パッドを研磨層側から定盤方向に押圧することで完了する。このとき、厳密に全面を均等な力で押圧する必要もなく、研磨層の表面を撫でるようにして押すことで吸着層の吸着作用は発揮できる
次に、本発明に係る研磨パッドを適用する研磨方法について説明する。本発明に係る研磨方法は、従来の吸着層を有する研磨パッドによるものと基本的な工程は共通する。即ち、研磨パッドを定盤に吸着固定し、研磨スラリーを供給しつつ研磨パッドを回転させると共に、研磨パッドに被研磨部材を押圧して研磨作業を行う。研磨パッドの固定は、定盤に研磨パッドを載置し、研磨パッドを研磨層側から定盤方向に押圧することで完了する。このとき、厳密に全面を均等な力で押圧する必要もなく、研磨層の表面を撫でるようにして押すことで吸着層の吸着作用は発揮できる
本発明の研磨方法においては、使用する研磨パッドのサイズの選定において特色がある。本発明では、定盤の直径（外径）より大径の研磨パッドが使用される。本発明に係る研磨パッドは、吸着層に研磨パッド外周に沿ったリング状のシールド部材を接合しているので、その幅に相当する長さ以上に定盤よりも大径とする必要がある。研磨パッドの直径はと定盤の直径との差は、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下とするのが好ましい。上述したシールド部材の幅の好適値（５ｍｍ）を考慮するものである。また、研磨パッドが定盤よりも大きすぎると、回転動作が不安定となり、研磨パッド表面にゆがみやうねりが発生するおそれがあるからである。
尚、上記のとおり、研磨パッドを定盤に固定したとき、研磨パッドのリング状のシールド部材の側面と前記定盤の側面とが接触・密着していても良いし、離隔していても良い。
上記した研磨パッドの選定に留意しつつ、定盤に吸着固定した後は、通常の研磨作業を行うことができる。本発明において、対象となる被研磨部材の材質や形状・寸法に制限は全くない。
研磨作業中は、研磨スラリーを被研磨部材と研磨パッドとの間に供給する。この研磨作業時に供給される研磨スラリーの構成（研磨砥粒の材質・粒径、溶媒の種類、スラリー濃度等）や添加剤（界面活性剤、増粘剤等）の有無・種類には制限は無い。但し、本発明は、粘性の低い研磨スラリーを適用する研磨作業に対して特に有用である。粘性の低い研磨スラリーは吸着層と定盤との接合界面に侵入し易いからである。本発明が効果的な研磨スラリーは、２０℃における粘度が１０ｍＰａ・ｓ以下の研磨スラリーである。また、３ｍＰａ・ｓ以下の研磨スラリーにも効果的であり、１．５ｍＰａ・ｓ以下の研磨スラリーに対しても有用である。０．０１ｍＰａ・ｓの低粘度のスラリーであっても、研磨パッドの剥離が生じ難くなっている。
被研磨部材を順次研磨し、研磨パッドに消耗が見られたときは、交換を行う。このとき、従来と同様、研磨パッドと上方にずらして界面にエアを入れれば容易に研磨パッドの固定解除ができる。そして、同様の構成の新しい研磨パッドを定盤に固定して研磨作業を継続する。
本発明に係る研磨パッドは、所定のシリコーン組成物からなる吸着層を有し、この吸着層表面にリング状のシールド部材を備える。本発明によれば、吸着層と定盤との間への研磨スラリーの侵入による研磨パッドのズレや剥離が防止される。これにより長時間の研磨作業においても、研磨パッドの不具合による中断のない効率的な作業が可能となる。また、本発明においては吸着層の本来の機能は担保されており、研磨パッドの交換、固定作業の作業性も良好である。
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。本実施形態では、従来の吸着層を備える研磨パッドにリング状のシールド部材を接合した研磨パッドを製造し、シリコンウエハの研磨作業を行った。
図４は、本実施形態で製造した研磨パッドの外観を示す図である。本実施形態で製造した研磨パッドは、円形状のシートであり、表面に研磨層を、裏面に吸着層を有する。研磨層及び吸着層は基材によって支持されている。そして、吸着層の上には、研磨パッド（吸着層）の外周に沿ったリング状のシールド部材を備える。
ここで、本実施形態に係る研磨パッドの各構成部材と製造工程について説明する。まず、基材は、樹脂材料であるＰＥＴからなる円形シート（厚さ５０μｍ、外径８５０ｍｍ）である。この基材の一方の面（裏面）に、ポリオルガノシロキサンからなるシリコーン成分を含有する塗工液を塗布して吸着層を形成する。塗工液は、両末端にのみビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーン（分子量３００００）１００重量部に架橋剤０．６重量部、白金触媒２重量部を含む無溶剤型のシリコーン液である。この塗工液を基材に塗布した後、１５０～１６０℃で１００秒間焼成しシリコーンを架橋させて吸着層を形成した。架橋後の吸着層の厚さは３０μｍであった。
基材の他方の面に形成される研磨層は、スエード調の汎用タイプのエステル系研磨布（型番７３５５－０００ＦＥ）であり、ナップ長４５０μｍの円形の研磨布（厚さ１．３７ｍｍ）である。本実施形態では、上記で吸着層を形成した基材の他方の面に、研磨層をアクリル系接着剤で接着した。
そして、リング状のシールド部材は、材質がセルロース系不織布（吸水率３０％）からなる。シールド部材の寸法は、外径８５０ｍｍで内径８００ｍｍ（幅２５ｍｍ）であり、厚さが１０ｍｍである。尚、本実施形態における研磨パッドの直径と、リング状シールド部材の内径については、後述の研磨試験で使用する研磨装置の定盤の外径寸法を考慮して設定されている。即ち、定盤の外径８００ｍｍに対して、これより５０ｍｍ大径となる研磨パッドを設定すると共に、リング状シールド部材の内径は定盤の外径と略等しく設定した。そして、本実施形態では、このリング状シールド部材をアクリル系接着剤で吸着層に接着した。これにより、本実施形態に係る研磨パッドとした。
次に、本実施形態に係る研磨パッドを用いて研磨試験を行った。この研磨試験は、図５に示す研磨装置の定盤（外径８００ｍｍ、ＳＵＳ製）に本実施形態の研磨パッドを取り付けて、被研磨部材としてシリコンウエハ（φ８インチ）を研磨した。研磨パッドの取り付けの際には、リング状のシールド部材を定盤に嵌め込んで研磨層上方から加圧した。そして、被研磨部材であるシリコンウエハを研磨層上で押圧しつつ回転させ、同時に研磨スラリーを研磨層に滴下（流量１５０ｍｌ／ｍｉｎ）して研磨作業を行った。
研磨スラリーは、研磨粒子としてコロイダルシリカを含む市販の研磨剤（商品名Ｇｌａｎｚｏｘ、株式会社フジミインコーポレーテッド製）を純水と界面活性剤で希釈したものを使用した（研磨剤：純水：界面活性剤＝７０：２５：５）。この研磨スラリーは、粘度０．７ｍＰａ・ｓであった。
その他の研磨条件は、下記の通りとした。
・研磨圧力：０．１６３ｋｇｆ／ｃｍ2
・研磨パッドの回転速度：４５ｒｐｍ
・被研磨部材の回転速度：４７ｒｐｍ
・ヘッドの揺動速度：２５０ｍｍ／ｍｉｎ
・研磨時間：６０ｍｉｎ、４８０ｍｉｎ
・研磨圧力：０．１６３ｋｇｆ／ｃｍ2
・研磨パッドの回転速度：４５ｒｐｍ
・被研磨部材の回転速度：４７ｒｐｍ
・ヘッドの揺動速度：２５０ｍｍ／ｍｉｎ
・研磨時間：６０ｍｉｎ、４８０ｍｉｎ
上記の各件間時間での研磨作業後、研磨パッドと定盤との密着状態を目視にて確認し、研磨パッドのズレや剥離の有無を検討した。その結果、６０ｍｉｎの短時間での研磨でも４８０ｍｉｎの長時間での研磨でも研磨パッドのズレや剥離は観察されなかった。また、研磨作業後のウエハを純水で洗浄し乾燥させた後、被研磨面を観察したところ顕著な傷は全く観察されなかった。
比較例：本実施形態の研磨パッドと比較するため、吸着層を備える従来の研磨パッド（図６）を使用して研磨試験を行った。この比較例の研磨パッドは、基本的には本実施形態の研磨パッドと同様の構成であり、基材の各面に研磨層と吸着層を備える。研磨層及び吸着層の構成材料と製造工程は本実施形態の研磨パッドと同じである。但し、吸着層にリング状のシールド部材は接合されていない。また、比較例の研磨パッドは、その外径と定盤の外径とが略等しくなっている。
比較例の研磨パッドを実施形態と同様に定盤に吸着固定し、上記と同様の研磨条件で研磨したところ、６０ｍｉｎの短時間での研磨では研磨パッドのズレ・剥離は観察されなかった。しかし、４８０ｍｉｎの長時間研磨を行ったところ、２５０ｍｉｎを経過したあたりで研磨パッドのズレが生じ始め剥がれの問題が生じた。よって、本発明における吸着層上のリング状シールド部材の効果が確認された。
以上説明したように、本発明に係る研磨パッドは、長時間の研磨作業においても定盤からのズレや剥離なく固定状態を維持することができる。本発明によれば、吸着層が有する利便性はそのままに、安定した研磨作業ができる。本発明は、大径化、大面積化が進むウエハやディスプレイパネルに対しても、高精度な研磨面を形成することができる。
Claims (5)
- 基材と、前記基材の一方の面に形成された吸着層と、前記基材の他方の面に形成された研磨層とで構成され、
研磨作業の際、定盤に前記吸着層を吸着・固定し、研磨スラリーを前記研磨層上に供給して使用される研磨パッドにおいて、
前記吸着層は、両末端にのみビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーン、両末端及び側鎖にビニル基を有する直鎖状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーン、末端にのみビニル基を有する分岐状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーン、及び末端及び側鎖にビニル基を有する分岐状ポリオルガノシロキサンからなるシリコーンから選ばれる少なくとも１種のシリコーンを架橋させてなる組成物からなり、
前記吸着層と前記定盤との界面への前記研磨スラリーの侵入を抑制するため、吸着層上に研磨パッドの外周に沿ったリング状のシールド部材を備えることを特徴とする研磨パッド。 - シールド部材の断面形状は、矩形、又は、下端部の片側又は両側が面取りされた矩形である請求項１記載の研磨パッド。
- シールド部材は、幅５ｍｍ以上であり、厚さは１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下である請求項１又は請求項２記載の研磨パッド。
- シールド部材は、繊維、ゴム、ビニル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート、フッ素樹脂、ポリウレタンのいずれかの材料からなる請求項１～請求項３のいずれかに記載の研磨パッド。
- 請求項１～請求項４のいずれかに記載の研磨パッドを用いて研磨作業を行う研磨方法であって、
前記定盤の直径より大きい直径の研磨パッドであって、吸着層上にリング状のシールド部材を備える研磨パッドを用い、
前記研磨パッドを前記定盤に吸着固定し、
研磨パッドの研磨層に研磨スラリーを供給して研磨作業を行う研磨方法。
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