WO2020203639A1 - 研磨パッド - Google Patents

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WO2020203639A1
WO2020203639A1 PCT/JP2020/013648 JP2020013648W WO2020203639A1 WO 2020203639 A1 WO2020203639 A1 WO 2020203639A1 JP 2020013648 W JP2020013648 W JP 2020013648W WO 2020203639 A1 WO2020203639 A1 WO 2020203639A1
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WO
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polishing
groove pitch
groove
pitch
polishing pad
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/013648
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English (en)
French (fr)
Inventor
加藤 充
晋哉 加藤
Original Assignee
株式会社クラレ
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Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社クラレ filed Critical 株式会社クラレ
Priority to JP2021511917A priority Critical patent/JP7431807B2/ja
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11Lapping tools
    • B24B37/20Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/26Lapping pads for working plane surfaces characterised by the shape of the lapping pad surface, e.g. grooved
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table 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 having excellent polishing rate and polishing uniformity.
  • polishing is performed to mirror-process substrate materials such as semiconductors and silicon wafers and glass, which is a material for hard disks, liquid crystal displays, and lenses, and to flatten irregularities caused by insulating films and metal films in the manufacturing process of semiconductor devices.
  • a chemical mechanical polishing method (CMP) is used in which the surface to be polished is polished with a polishing pad using a slurry.
  • CMP chemical mechanical polishing method
  • high accuracy and low cost are required. Therefore, further improvement in polishing rate and polishing uniformity is required.
  • polishing pad As the polishing pad, a relatively soft polishing pad using a non-woven fabric type polishing layer in which a non-woven fabric is impregnated with polyurethane resin, and a relatively hard polishing pad using a foamed or non-foamed polyurethane resin sheet as a polishing layer are available.
  • the polishing surface of these polishing pads discharges polishing debris for the purpose of uniformly and sufficiently supplying the polishing slurry to the surface to be polished of the object to be polished, and which causes scratches on the surface to be polished. Grooves and holes are usually formed for the purpose of preventing the polished surface from being attracted to the surface to be polished and damaging the material to be polished.
  • the polished surface is made of a non-foamed resin, has a plurality of uneven portions having a groove structure, and the groove structure is concentric, spiral, lattice-shaped, triangular-lattice-shaped, or radial grooves.
  • a polishing member consisting of one or more combinations selected from the group is disclosed.
  • Patent Document 1 discloses that the groove pitch p is preferably 0.1 mm or more and 5.0 mm or less.
  • Patent Document 2 describes a first polishing area having a first plurality of substantially circular concentric grooves having a first width and a first pitch; and a second polishing area surrounding the first polishing area. And a second polishing area with a second plurality of substantially circular concentric grooves with a second pitch; the second polishing area is the outermost area of the polishing pad and the second width is the second. Greater than one width; a polishing pad is disclosed. It is disclosed that such a polishing pad can eliminate the polishing ring on the substrate to be polished. Also disclosed are grooves on the surface of the polishing pad partitioned into areas where the grooves are spaced apart at different pitches.
  • Patent Document 3 a portion located at an intersection of one or more continuous grooves extending inward from the outer periphery of the polishing layer and one or more continuous grooves in the circumference at a given radius.
  • a polishing pad is disclosed in which the circumferential groove ratio CF divided by the total circumference at a given radius contains a CF that remains within 25% of its average value as a function of the polishing layer radius.
  • Patent Document 4 discloses a polishing pad having the following grooves.
  • It has a first groove group consisting of a plurality of first grooves intersecting with one virtual straight line extending from the center of the polished surface to the peripheral portion, and the plurality of first grooves may intersect each other.
  • One virtual straight line from the center of the polished surface to the peripheral portion, where the pitch P1 of the first groove and the width W1 of the first groove satisfy the relationship of (P1-W1) ⁇ W1 1 to 10.
  • a second groove group consisting of a plurality of second grooves intersecting with each other, the plurality of second grooves do not intersect with each other, and each of the second grooves does not intersect with the first groove of the first groove group.
  • a polishing pad having two groove groups, wherein the pitch P2 of the second groove and the width W2 of the second groove satisfy the relationship of (P2-W2) ⁇ W2 4 to 40.
  • Patent Document 5 is a circular polishing pad, wherein the circular polishing pad has a groove of a spiral groove pattern on the surface thereof, and the center point of the groove pattern is the circular polishing pad.
  • the polishing pad offset from the center point of is disclosed.
  • a plurality of concentric grooves are formed on the surface of the polishing region of the polishing pad, and the groove pitch (p) at which the grooves are spaced from adjacent grooves in the radial direction of the polishing pad is defined.
  • the groove pitch is 0.1 mm or more
  • the amount of change in the adjacent groove pitch in the radial direction of the polishing pad is 5 mm or less
  • the pitch of the concentric grooves is the central portion in the radial direction of the circular polishing pad.
  • Patent Document 7 is a polishing pad in which a plurality of grooves extending in the same direction are formed on the polishing surface, the width and depth of the plurality of grooves are uniform, and the polishing surface between the plurality of grooves is uniform.
  • land width which is the width of the land in the direction orthogonal to the extension direction of the groove
  • coefficient of variation calculated by the coefficient of variation (standard deviation of the land width) / (mean value of the land width)
  • [Formula 1] is A polishing pad having a value of 0.05 or more and 0.30 or less is disclosed.
  • An object of the present invention is to provide a polishing pad having both a high polishing rate and excellent polishing uniformity.
  • One aspect of the present invention is a polishing pad comprising a polishing layer having a polishing surface, the polishing surface, the helical center, 1st first groove pitch x 1 (mm) ⁇ the n h th n It has an h- striped spiral groove (n h is an integer of 4 or more) having a groove pitch x h (mm).
  • x i is the n i th groove pitch from the helical center
  • mu is the mean value of the first groove pitch x 1 ⁇ the n h groove pitch x h
  • the standard deviation of the n h groove pitch x h is 1 or more
  • the maximum value of the first groove pitch x 1 ⁇ the n h groove pitch x h A polishing pad having a difference of 3 to 12 mm from the minimum value.
  • Such a polishing pad exhibits a high polishing rate and excellent polishing uniformity when the polishing surface is spirally grooved.
  • x i is the n i th groove pitch from the helical center
  • mu is the mean value of the first groove pitch x 1 ⁇ the n h groove pitch x h
  • K kurtosis
  • a polishing pad including a polishing layer having a polishing surface, which has concentric or lattice-shaped grooves extending from a predetermined center to the periphery on the polishing surface, from the center.
  • the virtual straight line to the peripheral edge has n L + 1 grooves (n L is 4) having the first first groove pitch x 1 (mm) to the n Lth n L groove pitch x L (mm). Crossing the above integers), the following equation (3):
  • x i is the n i th groove pitch from the center
  • mu is the mean value of the first groove pitch x 1 ⁇ the n L groove pitch x L
  • the absolute value of the skewness (S) indicated by is 1 or more, and the maximum and minimum values of the first groove pitch x 1 to the n L groove pitch x L. It is a polishing pad having a difference from the value of 3 to 12 mm. Such a polishing pad exhibits a high polishing rate and excellent polishing uniformity when grooves extending concentrically or in a grid pattern are formed on the polishing surface.
  • x i is the n i th groove pitch from the center
  • mu is the mean value of the first groove pitch x 1 ⁇ the n L groove pitch x L
  • a polishing pad having both a high polishing rate and excellent polishing uniformity can be obtained.
  • FIG. 1 is a schematic plan view for explaining a polished surface 10 having a groove extending in a spiral of four having a first groove pitch x 1 to a fourth groove pitch x 4 according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining a thickness direction cross section along the radial direction from the spiral center C of the polished surface 10 of FIG.
  • FIG. 3 is a schematic plan view for explaining a polished surface 20 having a groove extending in a spiral of 9 threads having a first groove pitch x 1 to a ninth groove pitch x 9 according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining a thickness direction cross section along the radial direction from the spiral center of the polished surface 10 of FIG.
  • FIG. 5 is a schematic plan view for explaining the polished surface 30 having concentric grooves according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic plan view for explaining a polished surface 40 having a grid-like groove, which is another example of the second embodiment.
  • polishing pad according to the present invention will be described in detail by exemplifying an embodiment.
  • the polishing pad of the first embodiment is a polishing pad comprising a polishing layer having a polishing surface, the polishing surface, the spiral center of the first first groove pitch x 1 (mm) ⁇ the n h th (the n h 4 or more integer) the n h groove pitch x h (mm) grooves extending in n h Article spiral having having the following formula (1):
  • x i is the n i th groove pitch from the helical center
  • mu is the mean value of the first groove pitch x 1 ⁇ the n h groove pitch x h
  • the maximum value of the first groove pitch x 1 ⁇ the n h groove pitch x h A polishing pad having a difference of 3 to 12 mm from the minimum value.
  • FIG. 1 is an example of the polishing pad of the first embodiment, which is a polishing surface having four grooves having a first groove pitch x 1 to a fourth groove pitch x 4 extending spirally from the spiral center C of Archimedes.
  • 10 is a schematic plan view for explaining 10.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining a thickness direction cross section along the radial direction from the spiral center C of the polished surface 10 of FIG.
  • FIG. 3 shows a polished surface 20 having 9 grooves having a first groove pitch x 1 to a ninth groove pitch x 9 extending in an Archimedes spiral from the spiral center C of another example of the first embodiment. It is a plan view for demonstrating.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view for explaining a thickness direction cross section along the radial direction from the spiral center C of the polished surface 20 of FIG.
  • the polishing surface 10 of the polishing pad of the first embodiment has four grooves extending spirally when viewed from above.
  • the polished surface 10 has grooves extending in a spiral of four grooves G h (1), groove G h (2), groove G h (3), and groove G h (4).
  • each groove is arranged in order from the spiral center C side while maintaining the pitch intervals of the first groove pitch x 1, the second groove pitch x 2 , the third groove pitch x 3, and the fourth groove pitch x 4. ing.
  • the grooves G h extending helically, in the polishing surface 10, and forms a region R1 ⁇ R5 is a repeat region.
  • the polished surface 20 of the polishing pad which is another example of the first embodiment, has nine grooves extending spirally when viewed from above.
  • the groove G h (1), the groove G h (2), the groove G h (3), the groove G h (4), the groove G h (5), and the groove G h ( 6), groove G h (7), groove G h (8) and groove G h (9) have a groove extending in a spiral of 9 lines.
  • the groove pitch x 6 , the 7th groove pitch x 7, the 8th groove pitch x 8 and the 9th groove pitch x 9 are arranged while maintaining the pitch interval.
  • the grooves G h extending helically, in the polishing surface 20, forms a region R1 ⁇ R3 are repeat region.
  • each groove G h, the polished surface 0.1 ⁇ 5.0 mm, more preferably a 0.2 ⁇ 4.0 mm.
  • the polished surface of the polishing pad of the first embodiment is described by the following formula (1):
  • x i is the n i th groove pitch from the helical center
  • mu is the mean value of the first groove pitch x 1 ⁇ the n h groove pitch x h
  • the standard deviation of the n h groove pitch x h is 1 or more
  • the maximum value of the first groove pitch x 1 ⁇ the n h groove pitch x h The difference from the minimum value is 3 to 12 mm.
  • the skewness (S) represented by the above equation (1) is a statistic that serves as an index representing the skewness from the normal distribution of the groove pitch distribution.
  • the skewness (S) 0 it indicates that the first groove pitch x 1 to the nh groove pitch x h are normally distributed.
  • the groove pitch of the grooves formed on the polished surface of the polishing layer is a groove extending in an n h spiral having a first groove pitch x 1 to an n h groove pitch x h ( n h is an integer of 4 or more), and the absolute value of the skewness (S) is 1 or more, that is, the skewness (S) is +1 or more and -1 or less.
  • the absolute value of the skewness (S) is 1 or more, high polishing uniformity can be realized.
  • the absolute value of the skewness (S) is less than 1, that is, when the skewness (S) is more than -1 and less than +1 the polishing uniformity is low.
  • the absolute value of the skewness (S) is 1 or more, 1.3 or more, and 1.6 or more, particularly 2 to 4. It is preferable that there is a higher polishing uniformity.
  • the groove pitch number n h that matches the number of threads n h of the spiral grooves extending helically with a first groove pitch x 1 ⁇ the n h groove pitch x h is It is preferable that a groove of 4 or more, 4 to 36, and further 12 to 24 is formed. When n h is less than 4, the polishing rate and polishing uniformity tend to decrease.
  • each groove pitch which is the first groove pitch x 1 to the nh groove pitch x h , is 1 to 30 mm, further 2 to 15 mm, particularly. Is preferably 3 to 12 mm from the viewpoint of particularly excellent polishing rate and polishing uniformity.
  • groove pitch and, in the n i th groove, as viewed from the center is defined as the distance from the start point of the n i th groove to the start point of the n i + 1 th groove .. If the groove pitch is too large, the supply of the slurry to the pad protrusion between the grooves becomes insufficient at that portion, and the polishing rate and polishing uniformity tend to decrease. On the other hand, when the groove pitch is too small, the polishing rate tends to decrease because the land width between the grooves becomes narrow.
  • the groove pitch of the groove formed on the polished surface extends in a spiral of n h having a first groove pitch x 1 to an n h groove pitch x h (n h is an integer of 4 or more).
  • n h is an integer of 4 or more.
  • the polishing pad of the first embodiment has an absolute value of skewness (S) of 1 or more on the polishing surface, and the maximum and minimum values of the first groove pitch x 1 to the nh groove pitch x h. When the difference between the two is 3 to 12 mm, high polishing uniformity can be realized.
  • the polishing pad of the first embodiment has high polishing uniformity because the difference between the maximum value and the minimum value of the first groove pitch x 1 to the nh groove pitch x h of the polishing surface is 3 to 12 mm. Can be realized.
  • the difference between the maximum value and the minimum value of the first groove pitch x 1 to the n h groove pitch x h is less than 3 mm, the fluctuation range of the groove pitch is too small and all the groove pitches approach the same value. , The effect of improving polishing uniformity is reduced.
  • the polishing surface of the polishing pad of the first embodiment has a difference between the maximum value and the minimum value of the first groove pitch x 1 to the nh groove pitch x h of 3 to 12 mm, 3.3 to 11 mm, and further. It is preferable to have a groove of 3.7 to 10 mm, particularly a groove of 4 to 9 mm, from the viewpoint of achieving a higher polishing rate and polishing uniformity.
  • x i is the n i th groove pitch from the helical center
  • mu is the mean value of the first groove pitch x 1 ⁇ the n h groove pitch x h
  • K kurtosis
  • the kurtosis (K) represented by the above equation (2) is a statistic representing the kurtosis (K) from the normal distribution of the groove pitch distribution, that is, the kurtosis of the peak and the spread of the hem.
  • the smaller the kurtosis (K) becomes to a negative value the flatter the distribution is than the normal distribution, that is, the distribution of the groove pitch is scattered from the vicinity of the average, and the tail of the distribution is light.
  • the groove pitch of the grooves formed on the polished surface of the polishing layer is a groove extending in an n h spiral having a first groove pitch x 1 to an n h groove pitch x h ( In n h is an integer of 4 or more), a kurtosis (K) of 2 or more, further 2.5 or more, particularly 3 to 10, can realize higher polishing uniformity. Is preferable.
  • the groove pitch of the grooves formed on the polished surface of the polishing layer has a skewness (S) / kurtosis (K) of 0.3 or more, and further 0. It is preferable that it is .35 or more, particularly 0.4 to 0.8, from the viewpoint that higher polishing uniformity can be realized.
  • the shape of the groove formed on the polishing surface is not particularly limited.
  • Examples of the cross-sectional shape in the vertical direction in the direction perpendicular to the direction in which the spiral groove extends include a shape such as a rectangle, a trapezoid, a triangle, a semicircle, and a semicircle.
  • the depth of the groove is preferably 0.1 to 3 mm, more preferably 0.3 to 2 mm at the deepest part of the groove as shown by D in FIGS. 2 and 4. Further, the depth of the groove is 30 to 90% of the thickness of the polishing layer, further 40 to 85%, particularly 50 to 80%, when the cushion layers are laminated, the polishing uniformity is achieved. It is preferable because it is easy to achieve both flattening performance and flattening performance.
  • a radial groove or a hole extending from the center of the spiral to the outer periphery of the polishing surface may be formed.
  • the radial grooves have a width of 0.2 to 3 mm, a depth of 0.1 to 3 mm, and a number of 4 to 36, and further have a width of 0.5 to 2 mm and a depth of 0.3 to 2 mm.
  • the number is preferably 8 to 24.
  • the hole may be a hole shallower than the thickness of the polishing layer and having a hole bottom, a hole penetrating the entire polishing layer, or a hole penetrating the entire polishing pad including the cushion layer and the like.
  • the shape of the hole seen from the upper surface of the pad may be any of a circle, an ellipse, an oval, a triangle, a quadrangle, and the like.
  • the skewness and kurtosis of the groove pitch do not change between the inner peripheral portion and the outer peripheral portion of the polishing pad. Further, the center of the spiral groove may be different from the center of the polishing pad.
  • the polishing pad of the second embodiment is a polishing pad including a polishing layer having a polishing surface, and has concentric or lattice-shaped grooves extending from a predetermined center to the periphery on the polishing surface, and from the center to the periphery.
  • the virtual straight line of is n L + 1 groove having the first first groove pitch x 1 (mm) to the n Lth n L groove pitch x L (mm) (n L is 4 or more). Crossing an integer), the following equation (3):
  • x i is the n i th groove pitch from the center
  • mu is the mean value of the first groove pitch x 1 ⁇ the n L groove pitch x L
  • the absolute value of the skewness (S) indicated by (representing the standard deviation of n L groove pitch x L ) is 1 or more, and the maximum and minimum values of the first groove pitch x 1 to the n L groove pitch x L. It is a polishing pad having a difference from the value of 3 to 12 mm.
  • FIG. 5 shows an example of the polishing surface of the polishing pad of the second embodiment, the polishing surface 30 having nine concentric grooves having a first groove pitch to an eighth groove pitch from the center to the periphery. It is a plan view for demonstrating.
  • FIG. 6 describes another example, the polished surface 40 having six grid-like grooves having a first groove pitch to a fifth groove pitch from the center to the peripheral edge of the second embodiment. It is a plan view for this purpose.
  • the polishing surface 30 of the polishing pad of the second embodiment has nine concentric grooves extending from the center C to the periphery.
  • the groove G c (1), the groove G c (2), the groove G c (3), the groove G c (4), the groove G c (5), and the groove G c ( 6), groove G c (7), groove G c (8), and groove G c (9) are formed from a plurality of concentric circles, each of which has a virtual straight line L from the center to the periphery. Cross the ditch.
  • each groove has a first groove pitch x 1, a second groove pitch x 2 , a third groove pitch x 3, a fourth groove pitch x 4, a fifth groove pitch x 5, a sixth groove pitch x 6 , and a seventh groove.
  • the groove pitch x 7 and the eighth groove pitch x 8 are arranged while maintaining an interval.
  • the polishing surface 40 of the polishing pad which is another example of the second embodiment, has six grid-like grooves extending from the center C to the peripheral edge.
  • the groove G c (1), the groove G c (2), the groove G c (3), the groove G c (4), the groove G c (5), and the groove G c ( The shape of the lattice having the 6 grooves of 6) is formed.
  • a virtual straight line L from the center C to the peripheral edge intersects each groove.
  • the virtual straight line L is selected from the center C so as to intersect the groove perpendicularly.
  • Each groove is arranged so as to maintain the intervals of the first groove pitch x 1, the second groove pitch x 2 , the third groove pitch x 3, the fourth groove pitch x 4, and the fifth groove pitch x 5. There is.
  • each groove G c is preferably 0.1 to 5.0 mm, more preferably 0.2 to 4.0 mm on the polished surface.
  • the polishing pad of the second embodiment is a polishing pad including a polishing layer having a polishing surface, and has concentric or lattice-shaped grooves extending from a predetermined center to a peripheral edge on the polishing surface and has a center.
  • the virtual straight line from to the periphery has n L + 1 grooves (n L is) having the first first groove pitch x 1 (mm) to the n Lth n L groove pitch x L (mm). Crossing an integer of 4 or more), the following equation (3):
  • x i is the n i th groove pitch from the center
  • mu is the mean value of the first groove pitch x 1 ⁇ the n L groove pitch x L
  • the absolute value of the skewness (S) indicated by (representing the standard deviation of n L groove pitch x L ) is 1 or more, and the maximum and minimum values of the first groove pitch x 1 to the n L groove pitch x L. The difference from the value is 3 to 12 mm.
  • the skewness (S) represented by the above equation (3) is a statistic that serves as an index representing the skewness from the normal distribution of the groove pitch distribution.
  • the skewness (S) 0 it indicates that the first groove pitch x 1 to the n L groove pitch x L are normally distributed.
  • the groove pitch of the grooves formed on the polishing surface of the polishing layer has a plurality of concentric or lattice-shaped grooves extending from a predetermined center to the periphery, and from the center to the periphery. of when each groove intersects the imaginary straight line, in the first groove pitch x 1 (mm) ⁇ grooves of the n L groove pitch x L (mm) groove pitch number n L with an absolute skewness (S)
  • the value is 1 or more, that is, the skewness (S) is +1 or more and -1 or less.
  • the absolute value of the skewness (S) is 1 or more, high polishing uniformity can be realized.
  • the absolute value of the skewness (S) is less than 1, that is, when the skewness (S) is more than -1 and less than +1 the polishing uniformity is low.
  • the absolute value of the skewness (S) is 1 or more, 1.3 or more, and 1.6 or more, particularly 2 to 4. It is preferable that there is a higher polishing uniformity.
  • the groove pitch number n L of the groove where the virtual straight line from the predetermined center to the peripheral edge intersects is 4 or more, 4 to 36, and further 12 to 24. Is preferable. If n L is less than 4, a high polishing rate and excellent polishing uniformity cannot be achieved.
  • the range of each groove pitch having the first groove pitch x 1 to the n L groove pitch x L is 1 to 30 mm, and further 2 to 15 mm. Is preferable.
  • the groove pitch is too large, the supply of the slurry to the pad convex portion between the grooves becomes insufficient at that portion, and the polishing rate and the polishing uniformity tend to decrease.
  • the groove pitch is too small, the land width between the grooves tends to be narrowed and the polishing rate tends to decrease.
  • the average value (mm) ⁇ of the first groove pitch x 1 to n L groove pitch x L is 2 to 15 mm, more preferably 3 to 12 mm, which is particularly excellent in polishing rate and polishing uniformity. It is preferable from the point of view.
  • the polished surface has concentric or lattice-shaped grooves extending from a predetermined center to the peripheral edge, and the virtual straight line from the center to the peripheral edge is the first groove pitch x 1 to the n L groove pitch x.
  • the maximum value of the first groove pitch x 1 to the n L groove pitch x L If the difference between the minimum values is too large or too small, high polishing uniformity cannot be achieved.
  • the polishing pad of the second embodiment has an absolute value of skewness (S) of 1 or more on the polishing surface, and the maximum and minimum values of the first groove pitch x 1 to the n L groove pitch x L.
  • S skewness
  • the polishing pad of the second embodiment has a high polishing uniformity because the difference between the maximum value and the minimum value of the first groove pitch x 1 to n L groove pitch x L is 3 to 12 mm on the polishing surface. Can realize sex. When the difference between the maximum value and the minimum value of the first groove pitch x 1 to n L groove pitch x L is less than 3 mm, the fluctuation range of the groove pitch is too small and all the groove pitches approach the same value. , The effect of improving polishing uniformity is reduced.
  • the difference between the maximum value and the minimum value of the first groove pitch x 1 to n L groove pitch x L exceeds 12 mm, the maximum value of the groove pitch becomes larger than 12 mm, so that the groove is formed at that portion.
  • the supply of slurry to the pad protrusions between the grooves becomes insufficient, and the polishing rate and polishing uniformity decrease.
  • the difference between the maximum value and the minimum value of the first groove pitch x 1 to n L groove pitch x L is 3 to 12 mm, 3.3 to 11 mm, and further 3 It is preferably 7 to 10 mm, particularly preferably 4 to 9 mm from the viewpoint of achieving higher polishing uniformity.
  • x i is the n i th groove pitch from the center
  • mu is the mean value of the first groove pitch x 1 ⁇ the n L groove pitch x L
  • K kurtosis
  • the kurtosis (K) represented by the above equation (4) is the kurtosis from the normal distribution of the distribution of the first groove pitch x 1 to the n L groove pitch x L , that is, the kurtosis and the hem of the mountain. It is a statistic that expresses the degree of spread of.
  • the kurtosis (K) 0 it indicates that the groove pitch is normally distributed.
  • the kurtosis (K) of 2 or more, further 2.5 or more, particularly 3 to 10, realizes higher polishing uniformity. It is preferable because it can be done.
  • the groove pitch of the grooves formed on the polished surface of the polishing layer has a skewness (S) / kurtosis (K) of 0.3 or more, and further 0. It is preferable that it is .35 or more, particularly 0.4 to 0.8, from the viewpoint that higher polishing uniformity can be realized.
  • the shape of the groove formed on the polishing surface is not particularly limited.
  • Examples of the cross-sectional shape in the vertical direction in the direction perpendicular to the direction in which the groove extends include a shape such as a rectangle, a trapezoid, a triangle, a semicircle, and a semicircle.
  • the depth of the groove is preferably 0.1 to 3 mm, more preferably 0.3 to 2 mm at the deepest part of the groove. Further, the depth of the groove is 30 to 90% of the thickness of the polishing layer, further 40 to 85%, particularly 50 to 80%, when the cushion layers are laminated, the polishing uniformity is achieved. It is preferable because it is easy to achieve both flattening performance and flattening performance.
  • the skewness and kurtosis of the groove pitch do not change between the inner peripheral portion and the outer peripheral portion of the polishing pad.
  • the predetermined center may be different from the center of the polishing pad.
  • a radial groove or a hole extending from a predetermined center to the outer periphery of the polishing surface may be formed.
  • the radial grooves have a width of 0.2 to 3 mm, a depth of 0.1 to 3 mm, and a number of 4 to 36, and further have a width of 0.5 to 2 mm and a depth of 0.3 to 2 mm.
  • the number is preferably 8 to 24.
  • the hole may be a hole shallower than the thickness of the polishing layer and having a hole bottom, a hole penetrating the entire polishing layer, or a hole penetrating the entire polishing pad including the cushion layer and the like.
  • the shape of the hole seen from the upper surface of the pad may be any of a circle, an ellipse, an oval, a triangle, a quadrangle, and the like.
  • the polished surface of the polishing layer of the polishing pad having an optimized groove pitch in order to have both a high polishing rate and excellent polishing uniformity has been described in detail.
  • the polishing pad according to the present invention includes a polishing layer having a polishing surface on which a groove having a groove pitch is formed as described in the first embodiment and the second embodiment, other elements such as a form and a material are included. There is no particular limitation. Hereinafter, the elements of the polishing pad other than the polishing surface will be described.
  • the layer structure of the polishing pad is not particularly limited as long as it includes the polishing layer having the polishing surface as described above. Specifically, even if the polishing pad has a single-layer structure consisting of only a polishing layer, for example, polishing composed of two or more laminated bodies in which another layer such as a cushion layer or a support layer and the polishing layer are laminated. It may be a pad.
  • the material for forming the polishing layer is not particularly limited as long as it is a polymer material conventionally used as a material for the polishing layer of the polishing pad.
  • Specific examples of the polymer material used as the material of the polishing layer include polyurethane, polyethylene, polypropylene, polybutadiene, ethylene-vinyl acetate copolymer, butyral resin, polystyrene, polyvinyl chloride, acrylic resin, epoxy resin, and polyester. , Polyamide, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
  • polyurethane obtained by reacting a polyurethane raw material containing a polymer diol, an organic diisocyanate, and a chain extender has excellent flattening performance and is particularly excellent in polishing performance such that scratches are less likely to occur on the wafer surface. It is preferable from the viewpoint that a polishing layer can be obtained.
  • the high molecular weight diol used as a polyurethane raw material include polyether diols such as polyethylene glycol and polytetramethylene glycol; poly (nonamethylene adipate) diol, and poly (2-methyl-1,8-octamethylene adipate).
  • Polyols polyester diols such as poly (3-methyl-1,5-pentamethylene adipate) diols; polycarbonate diols such as poly (hexamethylene carbonate) diols, poly (3-methyl-1,5-pentamethylene carbonate) diols And so on. These may be used alone or in combination of two or more.
  • organic diisocyanates used as raw materials for polyurethane include aliphatic or fats such as hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, and 1,4-bis (isocyanatomethyl) cyclohexane.
  • Cyclic diisocyanates; aromatic diisocyanates such as 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, and 1,5-naphthylene diisocyanate can be mentioned. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate is preferable because a polishing layer having excellent wear resistance can be obtained.
  • Examples of the chain extender used as a polyurethane raw material include low molecular weight compounds having two or more active hydrogen atoms capable of reacting with isocyanate groups and having a molecular weight of 350 or less. Specific examples thereof include ethylene glycol, diethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, and neopentyl.
  • Diols such as glycol, 1,6-hexanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,4-bis ( ⁇ -hydroxyethoxy) benzene, 1,9-nonanediol, spiroglycol; ethylenediamine, tetra Examples thereof include diamines such as methylene diamine, hexamethylene diamine, nonamethylene diol, hydrazine, xylylenediol amine, isophorone diol and piperazine. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, 1,4-butanediol, 1,9-nonanediol, and combinations of 1,4-butanediol and 1,9-nonanediol are particularly preferred.
  • the compounding ratio of the polymer diol, the organic diisocyanate, and the chain extender in the polyurethane raw material is appropriately selected in consideration of the properties required for the polishing layer such as wear resistance. Specifically, for example, with respect to 1 mol of active hydrogen atom contained in the polymer diol and the chain extender, 0.95 to 1.3 mol of the isocyanate group contained in the organic diisocyanate, and further 0.96 to 0.96 to The blending ratio is preferably 1.1 mol, particularly 0.97 to 1.05 mol.
  • the productivity and storage stability of the polyurethane raw material tend to decrease.
  • thermoplastic polyurethane is particularly preferable because it has excellent productivity.
  • the thermoplastic property means a property that can be melted and molded by a heating process such as extrusion molding, injection molding, calendar molding, or a 3D printer.
  • the thermoplastic polyurethane uses a high molecular weight diol, an organic diisocyanate and a chain extender as raw materials, and uses a prepolymer method, a one-shot method, or a multi-screw screw type extruder in a substantially absence of a solvent. It is produced by continuous melt polymerization or the like in which the above polymer diol, organic diisocyanate and chain extender are melt-kneaded at a predetermined ratio. Among these, continuous melt polymerization is preferable from the viewpoint of excellent productivity.
  • the method for producing the polishing layer is not particularly limited, but for example, a polymer material or a sheet containing a polymer composition in which an additive used in the field of polishing pads is blended with the polymer material as needed. There is a method of manufacturing the sheet and polishing the sheet to a predetermined uniform thickness.
  • the sheet for producing the polishing layer for example, the above-mentioned polymer material or a polymer composition in which an additive used in the field of polishing pads is blended with the polymer material as needed is extruded.
  • a method of melt-extruding a polymer material or a polymer composition using an extruder equipped with a T-die can be used.
  • the extruder a single-screw extruder, a twin-screw extruder, or the like can be used.
  • the sheet for producing the polishing layer may be produced by producing a block made of a polymer or a polymer composition in advance and slicing the block.
  • the obtained sheet can be processed into a desired size and shape by cutting, punching, cutting, etc., or processed into a desired thickness by grinding, etc., as necessary, to form a polishing layer.
  • the thickness of the polishing layer is not particularly limited, but from the viewpoint of polishing performance and workability, it is preferably in the range of 0.6 to 4 mm, more preferably 0.7 to 3 mm, and particularly preferably 0.8 to 2 mm.
  • the D hardness of the polishing layer is preferably 45 to 90, more preferably 50 to 88, and 55 to 85 from the viewpoint of improving the flattening performance and suppressing the occurrence of scratches on the wafer surface. Is even more preferable.
  • the polishing layer preferably has a non-foaming structure (that is, non-porous). Due to the non-foamed structure, the hardness of the polishing layer is high, showing better flattening performance, and further, the absence of exposed pores on the surface, the side surface of the groove, and the bottom surface causes the abrasive grains in the polishing slurry to be removed. It becomes difficult to generate scratches on the wafer surface due to aggregation and adhesion in the pores. It is also preferable because the wear rate of the polishing layer is lower than that of the foamed structure and it can be used for a long time.
  • the method of forming the groove on the polished surface of the polishing layer is not particularly limited. Specifically, for example, a method of forming a groove by cutting the surface of a flat sheet; the flat sheet is brought into contact with a heated mold or a metal wire, or is irradiated with a light beam such as a laser beam.
  • a method of forming a groove by dissolving, decomposing, and volatilizing that part; a mold having a convex portion for forming the groove is used, and a melt of a polymer material or a polymer composition is applied thereto. Examples thereof include a method of producing a sheet in which grooves are formed in advance by solidifying after pouring or by pouring an uncured polymer material and then curing.
  • the polishing pad may have a single-layer structure consisting of only a polishing layer, or may have a laminated structure in which a cushion layer is laminated on the back surface of the polishing layer (opposite surface of the polishing surface).
  • a laminated structure in which cushion layers are laminated is preferable from the viewpoint of improving polishing uniformity in the wafer surface.
  • the polishing layer and the cushion layer can be laminated using a known adhesive or adhesive.
  • the C hardness of the cushion layer is preferably 20 to 70.
  • the material of the cushion layer is also not particularly limited, and examples thereof include a material obtained by impregnating a non-woven fabric with a resin, an elastomer having a non-foamed structure or a foamed structure, and the like.
  • examples include thermoplastic elastomers; foamed plastics; polyurethanes and the like. Among these, polyurethane having a foamed structure is particularly preferable from the viewpoint that preferable flexibility can be easily obtained.
  • the polishing pad is used for chemical and mechanical polishing using a known polishing slurry and polishing apparatus. Before or during polishing, it is preferable to condition the polishing pad with a dresser such as a diamond dresser to prepare the surface of the polishing pad.
  • the object to be polished is not particularly limited. Specifically, for example, semiconductor substrates such as silicon, silicon carbide, gallium nitride, gallium arsenide, zinc oxide, sapphire, germanium, and diamond; silicon oxide film, silicon nitride film, and low-k formed on the semiconductor substrate. Examples thereof include an insulating film such as a film and wiring materials such as copper, aluminum, and tungsten; glass, crystal, optical substrate, hard disk, and the like. In particular, the polishing pad is preferably used for polishing an insulating film or wiring material formed on a semiconductor substrate.
  • thermoplastic polyurethane was continuously extruded into water in a strand shape, and then shredded with a pelletizer to obtain pellets.
  • the pellets were dehumidified and dried at 70 ° C. for 20 hours, then supplied to a uniaxial extrusion molding machine and extruded from a T-die to form a polyurethane sheet having a thickness of 2.0 mm.
  • the surface of a polyurethane sheet having a thickness of 2.0 mm was ground into a uniform sheet having a thickness of 1.5 mm, which was cut out into a circular shape having a diameter of 81 cm.
  • the D hardness of the polyurethane sheet measured under the condition of a measurement temperature of 25 ° C. according to JISK 7311 was 81.
  • thermoplastic polyurethane Polytetramethylene glycol [abbreviation: PTMG] with a number average molecular weight of 850, PEG, BD, and MDI, with a mass ratio of PTMG: PEG: BD: MDI of 24.6: 11.6: 13.8: 50.0.
  • a thermoplastic polyurethane was produced by continuously supplying a twin-screw extruder that rotates coaxially by a metering pump and performing continuous melt polymerization.
  • thermoplastic polyurethane was continuously extruded into water in a strand shape, and then shredded with a pelletizer to obtain pellets.
  • the pellets were dehumidified and dried at 70 ° C. for 20 hours, then charged into a uniaxial extrusion molding machine and extruded from a T-die to form a polyurethane sheet having a thickness of 2.0 mm.
  • the surface of a polyurethane sheet having a thickness of 2.0 mm was ground into a uniform sheet having a thickness of 1.5 mm, which was cut out into a circular shape having a diameter of 81 cm.
  • the D hardness of the polyurethane sheet measured under the condition of a measurement temperature of 25 ° C. according to JISK 7311 was 67.
  • Example 1 By cutting one surface of the polyurethane sheet having a thickness of 1.5 mm and a diameter of 81 cm and a D hardness of 81 obtained in Production Example 1, the groove pitch is 8.5 mm from the spiral center as shown in Table 1.
  • Four Archimedes spiral grooves of 8.5 mm, 8.5 mm and 14.5 mm formed a groove repeated to the peripheral edge. In this way, a polishing layer having a polishing surface was created.
  • the shape of the groove is a trapezoidal cross-sectional shape with a depth of 1.0 mm, an upper base of the groove of 2.5 mm, and a lower base of the groove of 0.5 mm.
  • the grooves on such a polished surface have a groove pitch skewness (S) of 2.0, a kurtosis (K) of 4.0, and (S) / (K) of 0.50.
  • the difference between the maximum value and the minimum value of the first groove pitch to the fourth groove pitch is 6.0 mm.
  • a cushion layer formed of a 1.5 mm thick foamed polyurethane sheet (C hardness 40) was attached to the surface of the polishing layer opposite to the polishing surface with an adhesive tape to prepare a polishing pad having a laminated structure.
  • polishing characteristics of the obtained polishing pad were evaluated by the following evaluation method.
  • polishing uniformity The obtained polishing pad was attached to a polishing device "nHance6EG" manufactured by Strassbar. Then, using a diamond dresser (diamond count # 100) manufactured by Asahi Diamond Industry Co., Ltd., while flowing ultrapure water at a speed of 200 mL / min, the dresser rotation speed is 91 rpm, the polishing pad rotation speed is 66 rpm, and the dresser load is 40 N. The surface of the polishing pad was conditioned for 60 minutes. Then, a polishing slurry prepared by diluting the polishing slurry "HS-8005" manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd. 10 times was prepared.
  • a silicon oxide film having a thickness of 2000 nm is provided on the surface while supplying the polishing slurry to the polishing surface of the polishing pad at a rate of 200 mL / min.
  • An inch silicon wafer was polished for 60 seconds.
  • the polished surface was conditioned for 30 seconds.
  • another silicon wafer was polished again and further conditioned for 30 seconds. In this way, 10 silicon wafers were polished.
  • the film thickness of the silicon oxide film before and after polishing was measured at 81 points on the wafer surface, and the polishing rate at each point was determined.
  • the average value of the polishing rates of 81 points was taken as the polishing rate (R).
  • the polishing rate was 943 nm / min and the non-uniformity was 6.7%.
  • the results are shown in Table 1.
  • Example 2 By cutting one surface of the polyurethane sheet having a thickness of 1.5 mm and a diameter of 81 cm and a D hardness of 81 obtained in Production Example 1, the groove pitch is 8.5 mm from the spiral center as shown in Table 1. , 9.4 mm, 8.5 mm, and 13.6 mm, and four Archimedes spirally extending grooves formed a groove repeated to the peripheral edge. In this way, a polishing layer having a polishing surface was created.
  • the shape of the groove is a trapezoidal cross-sectional shape with a depth of 1.0 mm, an upper base of the groove of 2.5 mm, and a lower base of the groove of 0.5 mm.
  • the grooves on such a polished surface have a groove pitch skewness (S) of 1.8, a kurtosis (K) of 3.3, and (S) / (K) of 0.55.
  • the difference between the maximum value and the minimum value of the first groove pitch to the fourth groove pitch is 5.1 mm.
  • Example 2 In the same manner as in Example 1, a cushion layer was attached to the polishing layer to prepare a polishing pad having a laminated structure, and the polishing characteristics of the silicon oxide film were evaluated.
  • the polishing rate was 911 nm / min and the non-uniformity was 6.9%. The results are shown in Table 1.
  • Example 3 By cutting one surface of the polyurethane sheet having a thickness of 1.5 mm and a diameter of 81 cm and a D hardness of 81 obtained in Production Example 1, the groove pitch is 9.4 mm from the spiral center as shown in Table 1. , 7.6 mm, 9.4 mm, 13.6 mm, and four Archimedes spirally extending grooves formed a groove repeated to the peripheral edge. In this way, a polishing layer having a polishing surface was created.
  • the shape of the groove is a trapezoidal cross-sectional shape with a depth of 1.0 mm, an upper base of the groove of 2.5 mm, and a lower base of the groove of 0.5 mm.
  • the grooves on such a polished surface have a groove pitch skewness (S) of 1.3, a kurtosis (K) of 2.5, and (S) / (K) of 0.53.
  • the difference between the maximum value and the minimum value of the first groove pitch to the fourth groove pitch is 6.0 mm.
  • Example 2 In the same manner as in Example 1, a cushion layer was attached to the polishing layer to prepare a polishing pad having a laminated structure, and the polishing characteristics of the silicon oxide film were evaluated.
  • the polishing rate was 822 nm / min and the non-uniformity was 7.7%.
  • the results are shown in Table 1.
  • the groove pitch is 9.7 mm from the spiral center as shown in Table 1.
  • 9.7 mm, 9.7 mm, 10.9 mm, and four Archimedes spirally extending grooves formed a groove repeated to the peripheral edge.
  • the shape of the groove is a trapezoidal cross-sectional shape with a depth of 1.0 mm, an upper base of the groove of 2.5 mm, and a lower base of the groove of 0.5 mm.
  • the grooves on such a polished surface have a groove pitch skewness (S) of 2.0, a kurtosis (K) of 4.0, and (S) / (K) of 0.50.
  • the difference between the maximum value and the minimum value of the first groove pitch to the fourth groove pitch is 1.2 mm.
  • Example 2 In the same manner as in Example 1, a cushion layer was attached to the polishing layer to prepare a polishing pad having a laminated structure, and the polishing characteristics of the silicon oxide film were evaluated.
  • the polishing rate was 868 nm / min and the non-uniformity was 12.6%.
  • the results are shown in Table 1.
  • the skewness (S) of the groove pitch is 0.71
  • the kurtosis (K) is -2.1
  • (S) / (K) is -0.34.
  • the difference between the maximum value and the minimum value of the first groove pitch to the fourth groove pitch is 4.4 mm.
  • Example 2 In the same manner as in Example 1, a cushion layer was attached to the polishing layer to prepare a polishing pad having a laminated structure, and the polishing characteristics of the silicon oxide film were evaluated.
  • the polishing rate was 931 nm / min and the non-uniformity was 16.1%.
  • the results are shown in Table 1.
  • the groove pitch is 6.0 mm from the spiral center as shown in Table 1.
  • 6.0 mm, 6.0 mm, 22.0 mm, and four Archimedes spirally extending grooves formed a groove repeated to the peripheral edge.
  • the shape of the groove is a trapezoidal cross-sectional shape with a depth of 1.0 mm, an upper base of the groove of 2.5 mm, and a lower base of the groove of 0.5 mm.
  • the grooves on such a polished surface have a groove pitch skewness (S) of 2.0, a kurtosis (K) of 4.0, and (S) / (K) of 0.50.
  • the difference between the maximum value and the minimum value of the first groove pitch to the fourth groove pitch is 16.0 mm.
  • Example 2 In the same manner as in Example 1, a cushion layer was attached to the polishing layer to prepare a polishing pad having a laminated structure, and the polishing characteristics of the silicon oxide film were evaluated.
  • the polishing rate was 729 nm / min and the non-uniformity was 21.2%.
  • the results are shown in Table 1.
  • Example 4 By cutting one surface of the polyurethane sheet having a thickness of 1.5 mm and a diameter of 81 cm and a D hardness of 67 obtained in Production Example 2, the groove pitch is 4.0 mm, 4.0 mm, and 4.
  • Nine Archimedes spiral grooves of 0 mm, 4.0 mm, 4.0 mm, 4.0 mm, 4.0 mm, 4.0 mm, and 8.0 mm were repeated to the periphery. In this way, a polishing layer having a polishing surface was created.
  • the shape of the groove is a square cross-sectional shape having a depth of 1.0 mm and a width of 1.0 mm.
  • the skewness (S) of the groove pitch is 3.0
  • the kurtosis (K) is 9.0
  • (S) / (K) is 0.33.
  • the difference between the maximum value and the minimum value of the first groove pitch to the fourth groove pitch is 4.0 mm.
  • polishing pad was prepared.
  • polishing characteristics of the obtained polishing pad were evaluated by the following evaluation method.
  • polishing uniformity The obtained polishing pad was attached to a polishing device "nHance6EG" manufactured by Strassbar. Then, using a diamond dresser (diamond count # 100) manufactured by Asahi Diamond Industry Co., Ltd., while flowing ultrapure water at a speed of 200 mL / min, the dresser rotation speed is 91 rpm, the polishing pad rotation speed is 66 rpm, and the dresser load is 40 N. The polished surface was conditioned for 60 minutes. Next, a polishing slurry prepared by mixing 1000 mL of the polishing slurry "PL-7101" manufactured by Fujimi Incorporated Co., Ltd.
  • the film thickness of the copper film before and after polishing was measured at 81 points on the wafer surface, and the polishing rate at each point was determined.
  • the average value of the polishing rates of 81 points was taken as the polishing rate (R).
  • the polishing rate was 307 nm / min and the non-uniformity was 13.5%.
  • the results are shown in Table 2.
  • Example 5 As shown in Table 2, by cutting one surface of the polyurethane sheet having a thickness of 1.5 mm and a diameter of 81 cm and a D hardness of 67 obtained in Production Example 2, the groove pitch is 3.0 mm from the spiral center. , 3.0 mm, 3.0 mm, 3.0 mm, 4.0 mm, 3.0 mm, 3.0 mm, 3.0 mm, 12.0 mm, 10 Archimedes spiral grooves extending to the periphery Repeated grooves were formed. In this way, a polishing layer having a polishing surface was created.
  • the shape of the groove is a rectangular cross-sectional shape having a depth of 1.0 mm and a width of 0.7 mm.
  • Such a groove on the polished surface has a groove pitch skewness (S) of 3.1, a kurtosis (K) of 9.7, and (S) / (K) of 0.32.
  • the difference between the maximum value and the minimum value of the first groove pitch to the tenth groove pitch is 9.0 mm.
  • Example 2 In the same manner as in Example 4, a cushion layer was bonded to the polishing layer to prepare a polishing pad having a laminated structure, and the polishing characteristics of the copper film were evaluated.
  • the polishing rate was 306 nm / min and the non-uniformity was 11.1%.
  • the results are shown in Table 2.
  • Example 6 As shown in Table 2, by cutting one surface of the polyurethane sheet having a thickness of 1.5 mm and a diameter of 81 cm and a D hardness of 67 obtained in Production Example 2, the groove pitch is 4.5 mm from the spiral center. , 4.5 mm, 4.5 mm, 3.5 mm, 4.5 mm, 4.5 mm, 4.5 mm, 9.5 mm, and eight Archimedes spirally extending grooves formed a groove repeated to the peripheral edge. In this way, a polishing layer having a polishing surface was created.
  • the shape of the groove is a square cross-sectional shape having a depth of 1.0 mm and a width of 1.0 mm.
  • the grooves on such a polished surface have a groove pitch skewness (S) of 2.6, a kurtosis (K) of 7.2, and (S) / (K) of 0.36.
  • the difference between the maximum value and the minimum value of the first groove pitch to the eighth groove pitch is 6.0 mm.
  • Example 2 In the same manner as in Example 4, a cushion layer was bonded to the polishing layer to prepare a polishing pad having a laminated structure, and the polishing characteristics of the copper film were evaluated.
  • the polishing rate was 292 nm / min and the non-uniformity was 14.0%.
  • the results are shown in Table 2.
  • the groove pitch is 5.0 mm from the spiral center by cutting one surface of the polyurethane sheet having a thickness of 1.5 mm and a diameter of 81 cm and a D hardness of 67 obtained in Production Example 2.
  • 5.0 mm, 2.0 mm, 5.0 mm, 5.0 mm, 2.0 mm, 5.0 mm, 5.0 mm, 2.0 mm, 9 Archimedes spiral grooves repeated to the periphery was formed. In this way, a polishing layer having a polishing surface was created.
  • the shape of the groove is a square cross-sectional shape having a depth of 1.0 mm and a width of 1.0 mm.
  • the skewness (S) of the groove pitch is -0.86, the kurtosis (K) is -1.7, and (S) / (K) is 0.50.
  • the difference between the maximum value and the minimum value of the first groove pitch to the eighth groove pitch is 3.0 mm.
  • Example 2 In the same manner as in Example 4, a cushion layer was bonded to the polishing layer to prepare a polishing pad having a laminated structure, and the polishing characteristics of the copper film were evaluated.
  • the polishing rate was 227 nm / min and the non-uniformity was 14.3%.
  • the results are shown in Table 2.
  • the groove pitch is 5.0 mm from the spiral center by cutting one surface of the polyurethane sheet having a thickness of 1.5 mm and a diameter of 81 cm and a D hardness of 67 obtained in Production Example 2.
  • Archimedes spiral grooves extending to the periphery Repeated grooves were formed. In this way, a polishing layer having a polishing surface was created.
  • the shape of the groove is a rectangular cross-sectional shape having a depth of 1.0 mm and a width of 0.7 mm.
  • the grooves on such a polished surface have a groove pitch skewness (S) of 3.2, a kurtosis (K) of 10.0, and (S) / (K) of 0.32.
  • the difference between the maximum value and the minimum value of the first groove pitch to the tenth groove pitch is 0.5 mm.
  • Example 2 In the same manner as in Example 4, a cushion layer was bonded to the polishing layer to prepare a polishing pad having a laminated structure, and the polishing characteristics of the copper film were evaluated.
  • the polishing rate was 264 nm / min and the non-uniformity was 15.4%.
  • the results are shown in Table 2.
  • the skewness (S) of the groove pitch is 0.0
  • the kurtosis (K) is -2.8
  • (S) / (K) is 0.
  • the difference between the maximum value and the minimum value of the 1-groove pitch to the 8th groove pitch is 4.0 mm.
  • Example 2 In the same manner as in Example 4, a cushion layer was bonded to the polishing layer to prepare a polishing pad having a laminated structure, and the polishing characteristics of the copper film were evaluated.
  • the polishing rate was 242 nm / min and the non-uniformity was 22.5%.
  • the results are shown in Table 2.
  • the groove pitch formed on the polished surface has an absolute value of skewness (S) of 1 or more, and the difference between the maximum value and the minimum value of the first groove pitch x 1 to the nh groove pitch x h is In the polishing pads of Examples 1 to 6 having a thickness of 3 to 12 mm, the absolute value of the skewness (S) is less than 1, or the maximum and minimum values of the first groove pitch x 1 to the nh groove pitch x h. It can be seen that, as compared with the polishing pads of Comparative Examples 1 to 6 in which the difference from the above is outside the range of 3 to 12 mm, the polishing rate is high and the polishing uniformity is excellent.
  • the polishing pad according to the present invention is useful for polishing semiconductor substrates, glass, and the like. It is particularly suitable for chemical mechanical polishing of substrate materials such as semiconductors, hard disks and liquid crystal displays, and optical components such as lenses and mirrors.

Landscapes

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Abstract

研磨面において、第1溝ピッチx1(mm)~第nh溝ピッチxh(mm)を有するnh条の溝(nhは4以上の整数)を有し、 下記式(1):(式(1)中、xiは中心から第ni番目の第ni溝ピッチxi,μは第1溝ピッチx1~第nh溝ピッチxhの平均値,σは第1溝ピッチx1~第nh溝ピッチxhの標準偏差を表す) で示される歪度(S)の絶対値が1以上であり、且つ、第1溝ピッチx1~第nh溝ピッチxhの最大値と最小値との差が3~12mmである研磨パッド。

Description

研磨パッド
 本発明は、研磨レート及び研磨均一性に優れた研磨パッドに関する。
 従来、半導体やシリコンウェハなどの基板材料やハードディスク,液晶ディスプレイ,レンズの材料であるガラスを鏡面加工したり、半導体デバイスの製造工程における絶縁膜や金属膜による凹凸を平坦化したりするために、研磨スラリーを用いて被研磨面を研磨パッドで研磨する化学機械研磨法(CMP)が用いられている。CMPにおいては、高精度化や低コスト化が求められている。そのために研磨レート及び研磨均一性の一層の向上が求められている。
 研磨パッドとしては、不織布にポリウレタン樹脂を含浸させた不織布タイプの研磨層を用いた比較的軟質の研磨パッドや、発泡または非発泡のポリウレタン樹脂シートを研磨層として用いた比較的硬質の研磨パッドが知られている。これらの研磨パッドの研磨面には、研磨対象物の被研磨面に研磨スラリーを均一かつ十分に供給することを目的として、また、被研磨面にスクラッチを発生させる原因になる、研磨屑を排出することを目的として、さらには、研磨面が被研磨面に吸着して被研磨材が破損することを防止することなどを目的として、通常、溝や穴が形成されている。
 例えば、特許文献1は、研磨面が、非発泡の樹脂から成り、溝構造から成る複数の凹凸部を有し、溝構造が同心円状,螺旋状,格子状,三角格子状,放射状の溝の群から選ばれた一つあるいは二つ以上の組み合せから成る研磨部材を開示する。また、特許文献1は、溝のピッチpは、0.1mm以上5.0mm以下であることが好ましいことを開示する。
 また、例えば、下記特許文献2は、第1幅及び第1ピッチを持つ第1の複数の実質的に円形同心の溝を有する第1研磨区域と;第1研磨区域を包囲し、第2幅及び第2ピッチとを持つ第2の複数の実質的に円形同心の溝を有する第2研磨区域と;を備え、第2研磨区域は、研磨パッドの最外区域であり、第2幅は第1幅より大きい;研磨パッドを開示する。このような研磨パッドによれば、研磨される基板上の研磨リングを排除することができることを開示する。また、異なるピッチで溝が離間した間隔を保つ区域に仕切られた研磨パッドの表面の溝を開示する。
 また、例えば、下記特許文献3は、研磨層の外周から内側に延びる一以上の連続した溝と、所与の半径での円周のうち一以上の連続した溝と交差して位置する部分をその所与の半径での全円周によって割った円周有溝率CFが、研磨層半径の関数としてその平均値の25%以内にとどまるCFを含む、研磨パッドを開示する。
 また、例えば、下記特許文献4は、次のような溝を有する研磨パッドを開示する。(i)研磨面の中心から周辺部へ向かう1本の仮想直線と交差する複数本の第一溝からなる第一溝群を有し、この複数本の第一溝同士は互いに交差することがなく、第一溝のピッチP1および第一溝の幅W1が、(P1-W1)÷W1=1~10の関係を満たす、(ii)研磨面の中心から周辺部へ向かう1本の仮想直線と交差する複数本の第二溝からなる第二溝群、この複数本の第二溝同士は互いに交差することがなく、第二溝のそれぞれは第一溝群の第一溝と交差せず、第二溝のピッチP2および第二溝の幅W2が、(P2-W2)÷W2=4~40の関係を満たす、からなる2つの溝群を有してなる研磨パッド。
 また、下記特許文献5は、円形の研磨パッドであって、当該円形の研磨パッドが、その表面に、螺旋状の溝パターンの溝を有し、溝パターンの中心点が、当該円形の研磨パッドの中心点からオフセットされている研磨パッドを開示する。
 また、下記特許文献6は、研磨パッドの研磨領域表面に複数の同心円状の溝が形成されており、該溝が研磨パッドの径方向で隣接する溝との間隔である溝ピッチ(p)が異なり、該溝ピッチが0.1mm以上であり、研磨パッドの径方向で隣接する溝ピッチの変化量が5mm以下であり、同心円状の溝のピッチが、円形研磨パッドの径方向において、中心部と外周部にそれぞれ第1と第2の極小値を有し、かつ半径の1/2部位である中央部に向かって漸近的に増大するように形成された研磨パッドを開示する。
 また、下記特許文献7は、研磨面に同一方向に延伸する複数の溝が形成された研磨パッドであって、複数の溝の幅及び深さは均一であり、複数の溝の間の研磨面であるランドの、溝の延伸方向に直交する方向の幅であるランド幅について、変動係数=(ランド幅の標準偏差)/(ランド幅の平均値)[数式1]で算出される変動係数が0.05以上0.30以下である研磨パッドを開示する。
特開2000-354952号公報 特開2001-54856号公報 特開2004-358653号公報 特開2008-258574号公報 特開2008-290197号公報 特開2010-184348号公報 特開2018-39078号公報
 本発明は、高い研磨レートと優れた研磨均一性とを兼ね備える研磨パッドを提供することを目的とする。
 本発明の一局面は、研磨面を有する研磨層を含む研磨パッドであって、研磨面において、螺旋中心から、第1番目の第1溝ピッチx(mm)~第n番目の第n溝ピッチx(mm)を有するn条の螺旋状に延びる溝(nは4以上の整数)を有し、
 下記式(1):
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
(式(1)中、xは螺旋中心から第n番目の溝ピッチ,μは第1溝ピッチx~第n溝ピッチxの平均値,σは第1溝ピッチx~第n溝ピッチxの標準偏差を表す)で示される歪度(S)の絶対値が1以上であり、且つ、第1溝ピッチx~第n溝ピッチxの最大値と最小値との差が3~12mmである研磨パッドである。このような研磨パッドは、研磨面に螺旋状に溝を形成した場合に、高い研磨レートと優れた研磨均一性を示す。
 また、第1溝ピッチx~第n溝ピッチxの、下記式(2):
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
(式(2)中、xは螺旋中心から第n番目の溝ピッチ,μは第1溝ピッチx~第n溝ピッチxの平均値,σは第1溝ピッチx~第n溝ピッチxの標準偏差、を表す)で示される尖度(K)が2以上であることが研磨均一性にとくに優れる点から好ましい。
 また、本発明の他の一局面は、研磨面を有する研磨層を含む研磨パッドであって、研磨面において、所定の中心から周縁に広がる、同心円状または格子状の溝を有し、中心から周縁への仮想直線が、第1番目の第1溝ピッチx(mm)~第nL番目の第nL溝ピッチxL(mm)を有するnL+1条の溝(nLは4以上の整数)に交差し、下記式(3):
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000007
(式(3)中、xは中心から第n番目の溝ピッチ,μは第1溝ピッチx~第nL溝ピッチxLの平均値,σは第1溝ピッチx~第nL溝ピッチxLの標準偏差を表す)で示される歪度(S)の絶対値が1以上であり、且つ、第1溝ピッチx~第nL溝ピッチxLの最大値と最小値との差が3~12mmである研磨パッドである。このような研磨パッドは、研磨面に同心円状または格子状に延びる溝を形成した場合に、高い研磨レートと優れた研磨均一性を示す。
 また、第1溝ピッチx~第nL溝ピッチxLの下記式(4):
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000008
(式(4)中、xは中心から第n番目の溝ピッチ,μは第1溝ピッチx~第nL溝ピッチxLの平均値,σは第1溝ピッチx~第nL溝ピッチxLの標準偏差を表す)で示される尖度(K)が2以上であることが研磨均一性にとくに優れる点から好ましい。
 本発明によれば、高い研磨レートと優れた研磨均一性とを兼ね備える研磨パッドが得られる。
図1は、第1実施形態の、第1溝ピッチx~第4溝ピッチx4を有する4条の螺旋に延びる溝を有する研磨面10を説明するための平面模式図である。 図2は、図1の研磨面10の螺旋中心Cから径方向に沿った厚さ方向断面を説明するための模式断面図である。 図3は、第1実施形態の、第1溝ピッチx~第9溝ピッチx9を有する9条の螺旋に延びる溝を有する研磨面20を説明するための平面模式図である。 図4は、図3の研磨面10の螺旋中心から径方向に沿った厚さ方向断面を説明するための模式断面図である。 図5は、第2実施形態の、同心円状の溝を有する研磨面30を説明するための平面模式図である。 図6は、第2実施形態の他の例である、格子状の溝を有する研磨面40を説明するための平面模式図である。
 以下、本発明に係る研磨パッドについて、実施形態を例示して詳しく説明する。
[第1実施形態]
 第1実施形態の研磨パッドは、研磨面を有する研磨層を含む研磨パッドであって、 研磨面において、螺旋中心から、第1番目の第1溝ピッチx(mm)~第n番目の第n溝ピッチx(mm)を有するn条の螺旋状に延びる溝(nは4以上の整数)を有し、下記式(1):
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000009
(式(1)中、xは螺旋中心から第n番目の溝ピッチ,μは第1溝ピッチx~第n溝ピッチxの平均値,σは第1溝ピッチx~第n溝ピッチxの標準偏差を表す)で示される歪度(S)の絶対値が1以上であり、且つ、第1溝ピッチx~第n溝ピッチxの最大値と最小値との差が3~12mmである研磨パッドである。
 第1実施形態の研磨パッドの研磨層の研磨面の形状について、図面を参照して説明する。図1は、第1実施形態の研磨パッドの一例である、螺旋中心Cからアルキメデスの螺旋状に延びる、第1溝ピッチx~第4溝ピッチx4を有する4条の溝を有する研磨面10を説明するための平面模式図である。図2は、図1の研磨面10の螺旋中心Cから径方向に沿った厚さ方向断面を説明するための模式断面図である。また、図3は、第1実施形態の別の例の螺旋中心Cからアルキメデスの螺旋状に延びる、第1溝ピッチx~第9溝ピッチx9を有する9条の溝を有する研磨面20を説明するための平面模式図である。図4は、図3の研磨面20の螺旋中心Cから径方向に沿った厚さ方向断面を説明するための模式断面図である。
 図1及び図2を参照すれば、第1実施形態の研磨パッドの研磨面10は、上面視したときに、螺旋に延びる4条の溝を有する。具体的には、研磨面10においては、溝G(1),溝G(2),溝G(3)及び溝G(4)の4条の螺旋に延びる溝を有する。そして、各溝は、螺旋中心C側から順に、第1溝ピッチx1,第2溝ピッチx2,第3溝ピッチx3,及び第4溝ピッチx4のピッチ間隔を保持して配されている。そして、螺旋に延びる溝Gは、研磨面10において、繰り返し領域である領域R1~R5を形成している。
 一方、図3及び図4を参照すれば、第1実施形態の他の例である研磨パッドの研磨面20は、上面視したときに、螺旋に延びる9本の溝を有する。具体的には、研磨面20においては、溝G(1),溝G(2),溝G(3),溝G(4),溝G(5),溝G(6),溝G(7),溝G(8)及び溝G(9)の9条の螺旋に延びる溝を有する。そして、各溝は、螺旋中心C側から順に、第1溝ピッチx1,第2溝ピッチx2,第3溝ピッチx3,第4溝ピッチx4,第5溝ピッチx5,第6溝ピッチx6,第7溝ピッチx7,第8溝ピッチx8及び第9溝ピッチx9のピッチ間隔を保持して配されている。そして、螺旋に延びる溝Gは、研磨面20において、繰り返し領域である領域R1~R3を形成している。
 各溝Gの幅としては、研磨面において、0.1~5.0mm、さらには、0.2~4.0mmであることが好ましい。
 このような第1実施形態の研磨パッドの研磨面は、下記式(1):
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000010
(式(1)中、xは螺旋中心から第n番目の溝ピッチ,μは第1溝ピッチx~第n溝ピッチxの平均値,σは第1溝ピッチx~第n溝ピッチxの標準偏差を表す)で示される歪度(S)の絶対値が1以上であり、且つ、第1溝ピッチx~第n溝ピッチxの最大値と最小値との差が3~12mmである。
 ここで、上記式(1)で示された歪度(S)は、溝ピッチの分布の正規分布からの歪みを表す指標となる統計量である。歪度(S)=0のときは第1溝ピッチx~第n溝ピッチxが正規分布していることを示す。歪度(S)が0から正または負方向に離れれば離れるほど、溝ピッチの分布が正規分布から離れることを示す。
 第1実施形態の研磨パッドにおいては、研磨層の研磨面に形成された溝の溝ピッチは、第1溝ピッチx~第n溝ピッチxを有するn条の螺旋に延びる溝(nは4以上の整数)を有し、歪度(S)の絶対値が1以上、すなわち、歪度(S)が+1以上、-1以下である。このように、歪度(S)の絶対値が1以上であることにより、高い研磨均一性を実現できる。歪度(S)の絶対値が1未満、すなわち、歪度(S)が-1を超えて、+1未満である場合には、研磨均一性が低くなる。第1実施形態の研磨パッドの研磨面においては、歪度(S)の絶対値が1以上であり、1.3以上、さらには、1.6以上であること、とくには、2~4であることが、より高い研磨均一性を実現できる点から好ましい。
 第1実施形態の研磨パッドの研磨面においては、第1溝ピッチx~第n溝ピッチxを有する螺旋に延びる溝の螺旋の条数nhに一致する溝ピッチ数nは、4以上であり、4~36、さらには12~24である溝が形成されていることが好ましい。nが4未満の場合には研磨レートや研磨均一性が低下しやすい。
 また、第1実施形態の研磨パッドの研磨面においては、第1溝ピッチx~第n溝ピッチxである各溝ピッチの範囲としては、1~30mm、さらには2~15mm、とくには3~12mm、であることが研磨レートや研磨均一性にとくに優れる点から好ましい。ここで溝ピッチとは、第n番目の溝において、中心から見て、第n番目の溝の開始点から第ni+1番目の溝の開始点までの距離であると定義される。大きすぎる溝ピッチを含む場合には、その部分で溝と溝の間のパッド凸部へのスラリーの供給性が不充分になり、研磨レートや研磨均一性が低下する傾向がある。一方、小さすぎる溝ピッチを含む場合には、溝と溝の間のランド幅が狭くなるための研磨レートが低下する傾向がある。
 一方、上述したように研磨面に形成された溝の溝ピッチが、第1溝ピッチx~第n溝ピッチxを有するn条の螺旋に延びる溝(nは4以上の整数)において、歪度(S)の絶対値が1以上であったとしても、第1溝ピッチx~第n溝ピッチxの最大値と最小値の差が大きすぎたり小さすぎたりする場合には、高い研磨均一性を実現できない。第1実施形態の研磨パッドは、研磨面において、歪度(S)の絶対値が1以上であって、且つ、第1溝ピッチx~第n溝ピッチxの最大値と最小値の差が3~12mmであることにより、高い研磨均一性を実現できる。
 すなわち、第1実施形態の研磨パッドは、研磨面の、第1溝ピッチx~第n溝ピッチxの最大値と最小値の差が3~12mmであることにより、高い研磨均一性を実現できる。第1溝ピッチx~第n溝ピッチxの最大値と最小値の差が3mm未満の場合には、溝ピッチの変動幅が小さすぎて全ての溝ピッチが同じ値に近づくために、研磨均一性の改善効果が低下する。また、第1溝ピッチx~第n溝ピッチxの最大値と最小値の差が12mmを超える場合には、溝ピッチの最大値が12mmより大きくなるために、その部分で溝と溝の間のパッド凸部へのスラリーの供給性が不充分になり、研磨レートや研磨均一性が低下する。第1実施形態の研磨パッドの研磨面は、第1溝ピッチx~第n溝ピッチxの最大値と最小値の差が3~12mmであり、3.3~11mm、さらには、3.7~10mmであること、とくには、4~9mmである溝を有することが、より高い研磨レートや研磨均一性を実現できる点から好ましい。
 また、第1実施形態の研磨パッドの研磨面においては、第1溝ピッチx~第n溝ピッチxの、下記式(2):
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000011
(式(2)中、xは螺旋中心から第n番目の溝ピッチ,μは第1溝ピッチx~第n溝ピッチxの平均値,σは第1溝ピッチx~第n溝ピッチxの標準偏差、を表す)で示される尖度(K)が2以上であることがより高い研磨均一性を実現できる点から好ましい。
 ここで、上記式(2)で示された尖度(K)は、溝ピッチの分布の正規分布からの尖り、すなわち、山の尖り度と裾の広がり度を表す統計量である。尖度(K)=0のときは、第1溝ピッチx~第n溝ピッチxが正規分布していることを示す。尖度(K)が正の値に大きくなればなるほど正規分布より尖った分布、すなわち、溝ピッチの分布が平均付近に集中して分布の裾が重いことを示す。尖度(K)が負の値に小さくなればなるほど正規分布より扁平な分布であること、すなわち、溝ピッチの分布が平均付近から散らばり、分布の裾が軽いことを示す。
 第1実施形態の研磨パッドにおいては、研磨層の研磨面に形成された溝の溝ピッチは、第1溝ピッチx~第n溝ピッチxを有するn条の螺旋に延びる溝(nは4以上の整数)において、尖度(K)が2以上、さらには、2.5以上であること、とくには、3~10であることが、より高い研磨均一性を実現できる点から好ましい。
 また、第1実施形態の研磨パッドにおいては、研磨層の研磨面に形成された溝の溝ピッチは、歪度(S)/尖度(K)が0.3以上であること、さらには0.35以上であること、とくには、0.4~0.8であることがより高い研磨均一性を実現できる点から好ましい。
 第1実施形態の研磨パッドにおいては、研磨面に形成された溝の形状は特に限定されない。螺旋の溝が延びる方向に対する垂直方向の鉛直方向の断面形状としては、例えば、方形,台形,三角形,半円形,半長円形等の形状が挙げられる。
 また、溝の深さとしては、図2及び図4のDで示すような、溝の最深部において、0.1~3mm、さらには、0.3~2mmであることが好ましい。また、溝の深さは、研磨層の厚さの30~90%、さらには、40~85%、とくには、50~80%であることが、クッション層を積層した場合において、研磨均一性と平坦化性能を両立させやすい点から好ましい。
 また、第1実施形態の研磨パッドにおいては、上述した螺旋に延びる溝に加えて、螺旋中心から研磨面の外周に延びる放射溝や穴を形成してもよい。放射溝は、幅が0.2~3mm、深さが0.1~3mm、本数が4~36本、さらには、幅が0.5~2mm、深さが0.3~2mm、本数が8~24本であることが好ましい。また、穴は研磨層の厚みより浅く穴底があるものでも、研磨層全体を貫通した孔でも、クッション層なども含めた研磨パッド全体を貫通した孔でもよい。パッド上面から見た穴の形状は、円形、楕円形、長円形、三角形、四角形などのいずれであってもよい。
 なお、溝ピッチの歪度や尖度は、研磨パッドの内周部と外周部などで変化しないことが好ましい。また、螺旋状の溝の中心は、研磨パッド中心とは異なっていてもよい。
[第2実施形態]
 第2実施形態の研磨パッドは、研磨面を有する研磨層を含む研磨パッドであって、研磨面において、所定の中心から周縁に広がる、同心円状または格子状の溝を有し、中心から周縁への仮想直線が、第1番目の第1溝ピッチx(mm)~第nL番目の第nL溝ピッチxL(mm)を有するnL+1条の溝(nLは4以上の整数)に交差し、下記式(3):
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000012
(式(3)中、xは中心から第n番目の溝ピッチ,μは第1溝ピッチx~第nL溝ピッチxLの平均値,σは第1溝ピッチx~第nL溝ピッチxLの標準偏差を表す)で示される歪度(S)の絶対値が1以上であり、且つ、第1溝ピッチx~第nL溝ピッチxLの最大値と最小値との差が3~12mmである研磨パッドである。
 第2実施形態の研磨パッドの研磨層の研磨面の形状について、図面を参照して説明する。図5は、第2実施形態の研磨パッドの研磨面の一例である、中心から周縁に向けて、第1溝ピッチ~第8溝ピッチを有する9条の同心円状の溝を有する研磨面30を説明するための平面模式図である。また、図6は、別の例の、第2実施形態の、中心から周縁に向けて、第1溝ピッチ~第5溝ピッチを有する6条の格子状の溝を有する研磨面40を説明するための平面模式図である。
 図5を参照すれば、 第2実施形態の研磨パッドの研磨面30は、中心Cから周縁に広がる、9条の同心円状の溝を有する。具体的には、研磨面30においては、溝Gc(1),溝Gc(2),溝Gc(3),溝Gc(4),溝Gc(5),溝Gc(6),溝Gc(7),溝Gc(8)及び溝Gc(9)の9条の同心円からなる複数の溝から形成されており、中心から周縁への仮想直線Lが、各溝に交差する。そして、各溝は、第1溝ピッチx1,第2溝ピッチx2,第3溝ピッチx3,第4溝ピッチx4,第5溝ピッチx5,第6溝ピッチx6,第7溝ピッチx7,及び第8溝ピッチx8の間隔を保持して配されている。
 一方、図6を参照すれば、第2実施形態の他の例である研磨パッドの研磨面40は、中心Cから周縁に広がる、6条の格子状の溝を有する。具体的には、研磨面40においては、溝Gc(1),溝Gc(2),溝Gc(3),溝Gc(4),溝Gc(5)及び溝Gc(6)の6条の溝を有する、格子の形状が形成されている。そして、中心Cから周縁への仮想直線Lが、各溝に交差する。格子状の溝においては、仮想直線Lは中心Cから、溝と垂直に交差するように仮想線が選択される。そして、各溝は、第1溝ピッチx1,第2溝ピッチx2,第3溝ピッチx3,第4溝ピッチx4,及び第5溝ピッチxの間隔を保持して配されている。
 各溝Gcの幅としては、研磨面において、0.1~5.0mm、さらには、0.2~4.0mmであることが好ましい。
 このような第2実施形態の研磨パッドは、研磨面を有する研磨層を含む研磨パッドであって、研磨面において、所定の中心から周縁に広がる、同心円状または格子状の溝を有し、中心から周縁への仮想直線が、第1番目の第1溝ピッチx(mm)~第nL番目の第nL溝ピッチxL(mm)を有するnL+1条の溝(nLは4以上の整数)に交差し、下記式(3):
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
(式(3)中、xは中心から第n番目の溝ピッチ,μは第1溝ピッチx~第nL溝ピッチxLの平均値,σは第1溝ピッチx~第nL溝ピッチxLの標準偏差を表す)で示される歪度(S)の絶対値が1以上であり、且つ、第1溝ピッチx~第nL溝ピッチxLの最大値と最小値との差が3~12mmである。
 ここで、上記式(3)で示された歪度(S)は、溝ピッチの分布の正規分布からの歪みを表す指標となる統計量である。歪度(S)=0のときは第1溝ピッチx~第nL溝ピッチxLが正規分布していることを示す。歪度(S)が0から正または負方向に離れれば離れるほど、溝ピッチの分布が正規分布から離れることを示す。
 第2実施形態の研磨パッドにおいては、研磨層の研磨面に形成された溝の溝ピッチは、所定の中心から周縁に広がる、同心円状または格子状の複数の溝を有し、中心から周縁への仮想直線に各溝が交差するときに、第1溝ピッチx(mm)~第nL溝ピッチxL(mm)を有する溝ピッチ数nLの溝において、歪度(S)の絶対値が1以上、すなわち、歪度(S)が+1以上、-1以下である。このように、歪度(S)の絶対値が1以上であることにより、高い研磨均一性を実現できる。歪度(S)の絶対値が1未満、すなわち、歪度(S)が-1を超えて、+1未満である場合には、研磨均一性が低くなる。第2実施形態の研磨パッドの研磨面においては、歪度(S)の絶対値が1以上であり、1.3以上、さらには、1.6以上であること、とくには、2~4であることが、より高い研磨均一性を実現できる点から好ましい。
 第2実施形態の研磨パッドの研磨面においては、所定の中心から周縁への仮想直線が交差する溝の溝ピッチ数nLは、4以上であり、4~36、さらには12~24であることが好ましい。nLが4未満の場合には高い研磨レートと優れた研磨均一性とを実現できなくなる。
 また、第2実施形態の研磨パッドの研磨面においては、第1溝ピッチx~第nL溝ピッチxLである各溝ピッチの範囲としては、1~30mm、さらには2~15mmであることが好ましい。大きすぎる溝ピッチを含む場合には、その部分で溝と溝の間のパッド凸部へのスラリーの供給性が不十分となり、研磨レートや研磨均一性が低下する傾向がある。また、小さすぎる溝ピッチを含む場合には、溝と溝の間のランド幅が狭くなり研磨レートが低下する傾向がある。そして、第1溝ピッチx~第nL溝ピッチxLの平均値(mm)μとしては、2~15mm、さらには、3~12mm、であることが研磨レートと研磨均一性にとくに優れる点から好ましい。
 一方、上述したように研磨面が所定の中心から周縁に広がる、同心円状または格子状の溝を有し、中心から周縁への仮想直線が、第1溝ピッチx~第nL溝ピッチxLを有するnL+1条の溝に交差する場合において、歪度(S)の絶対値が1以上であっても、第1溝ピッチx~第nL溝ピッチxLの最大値と最小値の差が大きすぎたり小さすぎたりする場合には、高い研磨均一性を実現できない。第2実施形態の研磨パッドは、研磨面において、歪度(S)の絶対値が1以上であって、且つ、第1溝ピッチx~第nL溝ピッチxLの最大値と最小値との差が3~12mmであることにより、高い研磨均一性を実現できる。
 すなわち、第2実施形態の研磨パッドは、研磨面において、第1溝ピッチx~第nL溝ピッチxLの最大値と最小値との差が3~12mmであることにより、高い研磨均一性を実現できる。第1溝ピッチx~第nL溝ピッチxLの最大値と最小値との差が3mm未満の場合には、溝ピッチの変動幅が小さすぎて全ての溝ピッチが同じ値に近づくため、研磨均一性の改善効果が低下する。また、第1溝ピッチx~第nL溝ピッチxLの最大値と最小値との差が12mmを超える場合には、溝ピッチの最大値が12mmより大きくなるので、その部分で溝と溝の間のパッド凸部へのスラリーの供給性が不十分となり、研磨レートや研磨均一性が低下する。第2実施形態の研磨パッドにおいては、第1溝ピッチx~第nL溝ピッチxLの最大値と最小値との差が3~12mmであり、3.3~11mm、さらには、3.7~10mmであること、とくには、4~9mmであることが、より高い研磨均一性を実現できる点から好ましい。
 また、第2実施形態の研磨パッドにおいては、第1溝ピッチx~第nL溝ピッチxLの下記式(4):
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000014
(式(4)中、xは中心から第n番目の溝ピッチ,μは第1溝ピッチx~第nL溝ピッチxLの平均値,σは第1溝ピッチx~第nL溝ピッチxLの標準偏差を表す)で示される尖度(K)が2以上であることがより高い研磨均一性を実現できる点から好ましい。
 ここで、上記式(4)で示された尖度(K)は、第1溝ピッチx~第nL溝ピッチxLの分布の正規分布からの尖り、すなわち、山の尖り度と裾の広がり度を表す統計量である。尖度(K)=0のとき溝ピッチが正規分布していることを示す。尖度(K)が正の値に大きくなればなるほど正規分布より尖った分布、すなわち、溝ピッチの分布が平均付近に集中して分布の裾が重いことを示す。尖度(K)が負の値に小さくなればなるほど正規分布より扁平な分布、すなわち、溝ピッチの分布が平均付近から散らばり、分布の裾が軽いことを示す。
 第2実施形態の研磨パッドにおいては、尖度(K)が2以上であり、さらには、2.5以上であること、とくには、3~10であることが、より高い研磨均一性を実現できる点から好ましい。
 また、第2実施形態の研磨パッドにおいては、研磨層の研磨面に形成される溝の溝ピッチは、歪度(S)/尖度(K)が0.3以上であること、さらには0.35以上であること、とくには、0.4~0.8であることがより高い研磨均一性を実現できる点から好ましい。
 このような第2実施形態の研磨パッドにおいては、研磨面に形成される溝の形状は特に限定されない。溝が延びる方向に対する垂直方向の鉛直方向の断面形状としては、例えば、方形,台形,三角形,半円形,半長円形等の形状が挙げられる。
 また、溝の深さとしては、溝の最深部において、0.1~3mm、さらには、0.3~2mmであることが好ましい。また、溝の深さは、研磨層の厚さの30~90%、さらには、40~85%、とくには、50~80%であることが、クッション層を積層した場合において、研磨均一性と平坦化性能を両立させやすい点から好ましい。
 なお、溝ピッチの歪度や尖度は、研磨パッドの内周部と外周部などで変化しないことが好ましい。また、所定の中心は、研磨パッド中心とは異なっていてもよい。
 また、第2実施形態の研磨パッドにおいては、上述した同心円状または格子状の溝に加えて、所定の中心から研磨面の外周に延びる放射溝や穴を形成してもよい。放射溝は、幅が0.2~3mm、深さが0.1~3mm、本数が4~36本、さらには、幅が0.5~2mm、深さが0.3~2mm、本数が8~24本であることが好ましい。また、穴は研磨層の厚みより浅く穴底があるものでも、研磨層全体を貫通した孔でも、クッション層なども含めた研磨パッド全体を貫通した孔でもよい。パッド上面から見た穴の形状は、円形、楕円形、長円形、三角形、四角形などのいずれであってもよい。
[第3実施形態]
 以上、第1実施形態及び第2実施形態により、高い研磨レートと優れた研磨均一性とを兼ね備えるための、研磨パッドの研磨層の、最適化された溝ピッチを有する研磨面について詳しく説明した。本発明に係る研磨パッドは、第1実施形態及び第2実施形態で説明したような溝ピッチを有する溝が形成された研磨面を有する研磨層を含む限り、その他の形態や素材等の要素は特に限定されない。以下、研磨面以外の研磨パッドの要素について説明する。
 研磨パッドは、上述のような研磨面を有する研磨層を含む限りその層構成は特に限定されない。具体的には、研磨層のみからなる単層構造の研磨パッドであっても、例えば、クッション層や支持体層などの他の層と研磨層とを積層した2層以上の積層体からなる研磨パッドであってもよい。
 研磨層を形成する材料は、従来、研磨パッドの研磨層の材料として用いられている高分子材料であれば、特に限定されない。研磨層の材料として用いられる高分子材料の具体例としては、例えば、ポリウレタン,ポリエチレン,ポリプロピレン,ポリブタジエン,エチレン-酢酸ビニル共重合体,ブチラール樹脂,ポリスチレン,ポリ塩化ビニル,アクリル樹脂,エポキシ樹脂,ポリエステル,ポリアミド等が挙げられる。これらは単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中では、高分子ジオール、有機ジイソシアネート及び鎖伸長剤を含むポリウレタン原料を反応させて得られるポリウレタンが、平坦化性能に優れ、またウェハ表面にスクラッチが発生しにくいなど研磨性能にとくに優れた研磨層が得られる点から好ましい。
 ポリウレタン原料として用いられる高分子ジオールの具体例としては、例えば、ポリエチレングリコール,ポリテトラメチレングリコール等のポリエーテルジオール;ポリ(ノナメチレンアジペート)ジオール,ポリ(2-メチル-1,8-オクタメチレンアジペート)ジオール,ポリ(3-メチル-1,5-ペンタメチレンアジペート)ジオール等のポリエステルジオール;ポリ(ヘキサメチレンカーボネート)ジオール,ポリ(3-メチル-1,5-ペンタメチレンカーボネート)ジオール等のポリカーボネートジオールなどが挙げられる。これらは単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いしてもよい。
 また、ポリウレタン原料として用いられる有機ジイソシアネートの具体例としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート,イソホロンジイソシアネート,4,4’-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート,1,4-ビス(イソシアナトメチル)シクロヘキサンなどの脂肪族または脂環式ジイソシアネート;4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート,2,4-トリレンジイソシアネート,2,6-トリレンジイソシアネート,1,5-ナフチレンジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネート等が挙げられる。これらは単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中では、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネートが、耐摩耗性に優れる研磨層が得られる点から好ましい。
 また、ポリウレタン原料として用いられる鎖伸長剤としては、イソシアネート基と反応し得る活性水素原子を分子中に2個以上有する分子量350以下の低分子化合物が挙げられる。その具体例としては、例えば、エチレングリコール,ジエチレングリコール,1,3-プロパンジオール,1,2-ブタンジオール,1,3-ブタンジオール,1,4-ブタンジオール,1,5-ペンタンジオール,ネオペンチルグリコール,1,6-ヘキサンジオール,3-メチル-1,5-ペンタンジオール,1,4-ビス(β-ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、1,9-ノナンジオール,スピログリコール等のジオール類;エチレンジアミン,テトラメチレンジアミン,ヘキサメチレンジアミン,ノナメチレンジアミン,ヒドラジン,キシリレンジアミン,イソホロンジアミン,ピペラジン等のジアミン類などが挙げられる。これらは単独で用いても、2種以上を組み合わせて用いしてもよい。これらの中では、1,4-ブタンジオール,1,9-ノナンジオール,及び、1,4-ブタンジオールと1,9-ノナンジオールとの組み合わせがとくに好ましい。
 ポリウレタン原料中の高分子ジオール,有機ジイソシアネート,及び鎖伸長剤の配合比率は、耐摩耗性等の研磨層に要求される特性を考慮して適宜選択される。具体的には、例えば、高分子ジオール及び鎖伸長剤に含まれる活性水素原子1モルに対して、有機ジイソシアネートに含まれるイソシアネート基が0.95~1.3モル、さらには、0.96~1.1モル、とくには、0.97~1.05モルとなる配合比率であることが好ましい。高分子ジオール及び鎖伸長剤に含まれる活性水素原子1モルに対する、有機ジイソシアネートに含まれるイソシアネート基が0.95モル未満になる場合には、研磨層の機械的強度や耐摩耗性が低下する傾向があり、1.3モルを超える場合には生産性やポリウレタン原料の保存安定性が低下する傾向がある。
 ポリウレタンとしては、とくには、熱可塑性ポリウレタンが生産性に優れる点から好ましい。なお、熱可塑性とは、押出成形,射出成形,カレンダー成形、3Dプリンタ等の加熱工程により溶融して成形可能な特性を意味する。
 熱可塑性ポリウレタンは、高分子ジオール、有機ジイソシアネート及び鎖伸長剤を原料として使用し、プレポリマー法やワンショット法や、多軸スクリュー型押出機を使用して、実質的に溶媒の不存在下に上記の高分子ジオール、有機ジイソシアネートおよび鎖伸長剤を、所定の比率で溶融混練する連続溶融重合等により製造される。これらの中では、連続溶融重合が生産性に優れる点から好ましい。
 研磨層の製造方法は、特に限定されないが、例えば、高分子材料、または高分子材料に研磨パッドの分野で用いられている添加剤等を必要に応じて配合された高分子組成物を含むシートを製造し、シートを所定の均一な厚さに研磨する方法が挙げられる。
 研磨層を製造するためのシートは、例えば、上述した高分子材料、または高分子材料に研磨パッドの分野で用いられている添加剤等を必要に応じて配合された高分子組成物を押出機により押出して製造することができる、具体的には、例えば、T-ダイを装着した押出機を使用して、高分子材料、または高分子組成物を溶融押出する方法を用いることができる。押出機としては、単軸押出機、二軸押出機等を用いることができる。また、研磨層を製造するためのシートは、高分子または高分子組成物からなるブロックを予め製造し、それをスライスして製造してもよい。
 得られたシートは、必要に応じて、裁断、打ち抜き、切削等により所望の寸法、形状に加工したり、研削等により所望の厚さに加工したりして研磨層とすることができる。
 研磨層の厚さは特に限定されないが、研磨性能と作業性の観点から、0.6~4mm、さらには0.7~3mm、とくには0.8~2mmの範囲であることが好ましい。
 研磨層のD硬度は、平坦化性能の向上とウェハ表面でのスクラッチ発生の抑制の観点から、45~90であることが好ましく、50~88であることがより好ましく、55~85であることがさらに好ましい。
 研磨層は、非発泡構造(即ち、非多孔性)であることが好ましい。非発泡構造であることにより、研磨層の硬度が高く、より優れた平坦化性能を示し、さらに、表面や溝の側面及び底面に露出した気孔が存在しないことにより、研磨スラリー中の砥粒が気孔中で凝集・凝着してウェハ表面にスクラッチを発生させにくくなる。また、発泡構造の場合に比べて研磨層の摩耗速度が小さく長時間使用可能である点からも好ましい。
 研磨層の研磨面の溝の形成方法は、特に限定されない。具体的には、例えば、平坦なシートの表面を切削加工することにより溝を形成する方法;平坦なシートに、加熱された金型や金属線を接触させたり、レーザー光等の光線を照射したりして、その部分を溶解または分解・揮散させて溝を形成する方法;溝を形成するための凸部を有する金型を使用し、これに高分子材料や高分子組成物の溶融物を流し込んだ後に固化させるか、または、未硬化の高分子材料を流し込んだ後に硬化させて、予め溝が形成されたシートを製造する方法;等が挙げられる。
 研磨パッドは、研磨層のみからなる単層構造であっても、研磨層の裏面(研磨面の反対面)にクッション層を積層した積層構造であってもよい。これらの中では、クッション層を積層した積層構造であることが、ウェハ面内での研磨均一性が向上する点から好ましい。
 研磨層とクッション層との積層は、公知の粘着剤あるいは接着剤を用いて行うことができる。クッション層のC硬度は20~70であることが好ましい。また、クッション層の素材も特に限定されないが、例えば、不織布に樹脂を含浸させた素材や、非発泡構造または発泡構造のエラストマー等、が挙げられる。具体的には、不織布にポリウレタンを含浸させた複合体;天然ゴム,ニトリルゴム,ポリブタジエンゴム,シリコーンゴム等のゴム;ポリエステル系熱可塑性エラストマー,ポリアミド系熱可塑性エラストマー,フッ素系熱可塑性エラストマー等の熱可塑性エラストマー;発泡プラスチック;ポリウレタン等が挙げられる。これらの中では、好ましい柔軟性が得られやすい点から、発泡構造を有するポリウレタンがとくに好ましい。
 研磨パッドは、公知の研磨スラリー及び研磨装置を用いて、化学的機械的研磨に用いられる。研磨前や研磨中には、ダイヤモンドドレッサー等のドレッサーを使用して研磨パッドをコンディショニングし、研磨パッドの表面を整えることが好ましい。研磨の対象となる被研磨対象物は特に限定されない。具体的には、例えば、シリコンや炭化ケイ素,窒化ガリウム,ガリウムヒ素,酸化亜鉛,サファイヤ,ゲルマニウム,ダイヤモンドなどの半導体基板;半導体基板上に形成された、シリコン酸化膜,シリコン窒化膜,low-k膜などの絶縁膜や、銅,アルミニウム,タングステンなどの配線材料;ガラス、水晶、光学基板、ハードディスク等;が挙げられる。とくには、研磨パッドは、半導体基板上に形成された絶縁膜や配線材料を研磨する用途に好ましく用いられる。
 以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。なお、本発明の範囲はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
[製造例1]
 数平均分子量600のポリエチレングリコール[略号:PEG]、1,4-ブタンジオール[略号:BD]、3-メチル-1,5-ペンタンジオール[略号:MPD]、及び、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート[略号:MDI]を、PEG:BD:MPD:MDIの質量比が15.3:14.2:8.0:62.5となるような割合で用いて、定量ポンプにより、同軸で回転する2軸押出機に連続的に供給して、連続溶融重合を行って熱可塑性ポリウレタンを製造した。
 そして、得られた熱可塑性ポリウレタンの溶融物を、ストランド状に水中に連続的に押出した後、ペレタイザーで細断してペレットを得た。このペレットを70℃で20時間除湿乾燥した後、単軸押出成形機に供給し、T-ダイから押出して、厚さ2.0mmのポリウレタンシートを成形した。そして、厚さ2.0mmのポリウレタンシートの表面を研削して厚さ1.5mmの均一なシートにし、直径81cmの円形状に切り抜いた。JISK 7311に準じて、測定温度25℃の条件で測定された、ポリウレタンシートのD硬度は81であった。
[製造例2]
 数平均分子量850のポリテトラメチレングリコール[略号:PTMG]、PEG、BD、および、MDIを、PTMG:PEG:BD:MDIの質量比が24.6:11.6:13.8:50.0となるような割合で用いて、定量ポンプにより、同軸で回転する2軸押出機に連続的に供給して、連続溶融重合を行って熱可塑性ポリウレタンを製造した。
 そして、得られた熱可塑性ポリウレタンの溶融物を、ストランド状に水中に連続的に押出した後、ペレタイザーで細断してペレットを得た。このペレットを70℃で20時間除湿乾燥した後、単軸押出成形機に仕込み、T-ダイから押出して、厚さ2.0mmのポリウレタンシートを成形した。そして、厚さ2.0mmのポリウレタンシートの表面を研削して厚さ1.5mmの均一なシートにし、直径81cmの円形状に切り抜いた。JISK 7311に準じて、測定温度25℃の条件で測定された、ポリウレタンシートのD硬度は67であった。
[実施例1]
 製造例1で得られた、厚さ1.5mm、直径81cmのD硬度81のポリウレタンシートの一面を切削加工することにより、螺旋中心から、表1に示すように、溝ピッチが8.5mm、8.5mm、8.5mm、14.5mmである4条のアルキメデス螺旋状に延びる溝が周縁まで繰り返された溝を形成した。このようにして、研磨面を有する研磨層を作成した。なお、溝の形状は、深さ 1.0mmであり、溝の上底が2.5mm、溝の下底が0.5mmの台形の断面形状である。このような研磨面の溝は、溝ピッチの歪度(S)が2.0であり、尖度(K)が4.0であり、(S)/(K)が0.50であり、第1溝ピッチ~第4溝ピッチの最大値と最小値との差は6.0mmである。
 そして、研磨層の研磨面に対する反対面に、厚さ1.5mmの発泡ポリウレタンシート(C硬度40)から形成されたクッション層を粘着テープにより貼り合わせることにより、積層構造の研磨パッドを作製した。
 そして、得られた研磨パッドの研磨特性を次の評価方法により評価した。
〈研磨レート、研磨均一性〉
 得られた研磨パッドをストラスバー社製の研磨装置「nHance6EG」に装着した。そして、旭ダイヤモンド工業(株)製のダイヤモンドドレッサー(ダイヤ番手#100)を用い、超純水を200mL/分の速度で流しながらドレッサー回転数91rpm、研磨パッド回転数66rpm、ドレッサー荷重40Nにて、60分間研磨パッド表面をコンディショニングした。そして、日立化成(株)製の研磨スラリー「HS-8005」を10倍に希釈して調整した研磨スラリーを準備した。そして、プラテン回転数100rpm、ヘッド回転数107rpm、研磨圧力300hPaの条件において、200mL/分の速度で研磨スラリーを研磨パッドの研磨面に供給しながら膜厚2000nmの酸化ケイ素膜を表面に有する直径12インチのシリコンウェハを60秒間研磨した。そして、60秒間の研磨後、研磨面のコンディショニングを30秒間行った。そして、別のシリコンウェハを再度研磨し、さらに、30秒間コンディショニングを行った。このようにして10枚のシリコンウェハを研磨した。
 そして、10枚目に研磨したウェハについて、研磨前及び研磨後の酸化ケイ素膜の膜厚をウェハ面内で各81点測定し、各点での研磨レートを求めた。81点の研磨レートの平均値を研磨レート(R)とした。研磨均一性は、〔不均一性(%)=(σ’/R)×100〕(ただし、σ’は81点の研磨レートの標準偏差)の式によって求めた不均一性により評価した。不均一性の値が小さいほど、ウェハ面内で酸化ケイ素膜が均一に研磨されており研磨均一性が優れていることを示す。
 研磨レートは943nm/min、不均一性は6.7%であった。結果を表1に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000015
[実施例2]
 製造例1で得られた、厚さ1.5mm、直径81cmのD硬度81のポリウレタンシートの一面を切削加工することにより、螺旋中心から、表1に示すように、溝ピッチが、8.5mm、9.4mm、8.5mm、13.6mmである4条のアルキメデス螺旋状に延びる溝が周縁まで繰り返された溝を形成した。このようにして、研磨面を有する研磨層を作成した。なお、溝の形状は、深さ 1.0mmであり、溝の上底が2.5mm、溝の下底が0.5mmの台形の断面形状である。このような研磨面の溝は、溝ピッチの歪度(S)が1.8であり、尖度(K)が3.3であり、(S)/(K)が0.55であり、第1溝ピッチ~第4溝ピッチの最大値と最小値との差は5.1mmである。
 実施例1と同様にして、研磨層にクッション層を貼り合わせて積層構造の研磨パッドを作製し、酸化ケイ素膜の研磨特性を評価した。研磨レートは911nm/min、不均一性は6.9%であった。結果を表1に示す。
[実施例3]
 製造例1で得られた、厚さ1.5mm、直径81cmのD硬度81のポリウレタンシートの一面を切削加工することにより、螺旋中心から、表1に示すように、溝ピッチが、9.4mm、7.6mm、9.4mm、13.6mmである4条のアルキメデス螺旋状に延びる溝が周縁まで繰り返された溝を形成した。このようにして、研磨面を有する研磨層を作成した。なお、溝の形状は、深さ 1.0mmであり、溝の上底が2.5mm、溝の下底が0.5mmの台形の断面形状である。このような研磨面の溝は、溝ピッチの歪度(S)が1.3であり、尖度(K)が2.5である、(S)/(K)が0.53であり、第1溝ピッチ~第4溝ピッチの最大値と最小値との差は6.0mmである。
 実施例1と同様にして、研磨層にクッション層を貼り合わせて積層構造の研磨パッドを作製し、酸化ケイ素膜の研磨特性を評価した。研磨レートは822nm/min、不均一性は7.7%であった。結果を表1に示す。
[比較例1]
 製造例1で得られた、厚さ1.5mm、直径81cmのD硬度81のポリウレタンシートの一面を切削加工することにより、螺旋中心から、表1に示すように、溝ピッチが、9.7mm、9.7mm、9.7mm、10.9mmである4条のアルキメデス螺旋状に延びる溝が周縁まで繰り返された溝を形成した。このようにして、研磨面を有する研磨層を作成した。なお、溝の形状は、深さ 1.0mmであり、溝の上底が2.5mm、溝の下底が0.5mmの台形の断面形状である。このような研磨面の溝は、溝ピッチの歪度(S)が2.0であり、尖度(K)が4.0であり、(S)/(K)が0.50であり、第1溝ピッチ~第4溝ピッチの最大値と最小値との差は1.2mmである。
 実施例1と同様にして、研磨層にクッション層を貼り合わせて積層構造の研磨パッドを作製し、酸化ケイ素膜の研磨特性を評価した。研磨レートは868nm/min、不均一性は12.6%であった。結果を表1に示す。
[比較例2]
 製造例1で得られた、厚さ1.5mm、直径81cmのD硬度81のポリウレタンシートの一面を切削加工することにより、螺旋中心から、表1に示すように、溝ピッチが、8.3mm、10.7mm、8.3mm、12.7mmである4条のアルキメデス螺旋状に延びる溝が周縁まで繰り返された溝を形成した。このようにして、研磨面を有する研磨層を作成した。なお、溝の形状は、深さ 1.0mmであり、溝の上底が2.5mm、溝の下底が0.5mmの台形の断面形状である。このような研磨面の溝は、溝ピッチの歪度(S)が0.71であり、尖度(K)が-2.1であり、(S)/(K)が-0.34であり、第1溝ピッチ~第4溝ピッチの最大値と最小値との差は4.4mmである。
 実施例1と同様にして、研磨層にクッション層を貼り合わせて積層構造の研磨パッドを作製し、酸化ケイ素膜の研磨特性を評価した。研磨レートは931nm/min、不均一性は16.1%であった。結果を表1に示す。
[比較例3]
 製造例1で得られた、厚さ1.5mm、直径81cmのD硬度81のポリウレタンシートの一面を切削加工することにより、螺旋中心から、表1に示すように、溝ピッチが、6.0mm、6.0mm、6.0mm、22.0mmである4条のアルキメデス螺旋状に延びる溝が周縁まで繰り返された溝を形成した。このようにして、研磨面を有する研磨層を作成した。なお、溝の形状は、深さ 1.0mmであり、溝の上底が2.5mm、溝の下底が0.5mmの台形の断面形状である。このような研磨面の溝は、溝ピッチの歪度(S)が2.0であり、尖度(K)が4.0であり、(S)/(K)が0.50であり、第1溝ピッチ~第4溝ピッチの最大値と最小値との差は16.0mmである。
 実施例1と同様にして、研磨層にクッション層を貼り合わせて積層構造の研磨パッドを作製し、酸化ケイ素膜の研磨特性を評価した。研磨レートは729nm/min、不均一性は21.2%であった。結果を表1に示す。
[実施例4]
 製造例2で得られた、厚さ1.5mm、直径81cmのD硬度67のポリウレタンシートの一面を切削加工することにより、螺旋中心から、溝ピッチが、4.0mm、4.0mm、4.0mm、4.0mm、4.0mm、4.0mm、4.0mm、4.0mm、8.0mmである9条のアルキメデス螺旋状に延びる溝が周縁まで繰り返された溝を形成した。このようにして、研磨面を有する研磨層を作成した。なお、溝の形状は、深さ1.0mm、幅1.0mmの正方形の断面形状である。このような研磨面の溝は、溝ピッチの歪度(S)が3.0であり、尖度(K)が9.0であり、(S)/(K)が0.33であり、第1溝ピッチ~第4溝ピッチの最大値と最小値との差は4.0mmである。
 そして、研磨層の、螺旋状に溝が形成された研磨面に対する反対面に、0.8mmの発泡ポリウレタンシート(C硬度55)から形成されたクッション層を粘着テープにより貼り合わせることにより、積層構造の研磨パッドを作製した。
 そして、得られた研磨パッドの研磨特性を次の評価方法により評価した。
〈研磨レート、研磨均一性〉
 得られた研磨パッドをストラスバー社製の研磨装置「nHance6EG」に装着した。そして、旭ダイヤモンド工業(株)製のダイヤモンドドレッサー(ダイヤ番手#100)を用い、超純水を200mL/分の速度で流しながらドレッサー回転数91rpm、研磨パッド回転数66rpm、ドレッサー荷重40Nにて、60分間研磨面をコンディショニングした。次に、(株)フジミインコーポレーテッド製の研磨スラリー「PL-7101」1000mLに対し、31%濃度の過酸化水素水を30mLの割合で混合して調整した研磨スラリーを準備した。そして、プラテン回転数90rpm、ヘッド回転数91rpm、研磨圧力230hPaの条件において、200mL/分の速度で研磨スラリーを研磨パッドの研磨面に供給しながら膜厚2000nmの銅膜を表面に有する直径12インチのシリコンウェハを60秒間研磨した。そして、60秒間の研磨後、研磨面のコンディショニングを30秒間行った。そして、別のシリコンウェハを再度研磨し、さらに、30秒間コンディショニングを行った。このようにして10枚のシリコンウェハを研磨した。
 そして、10枚目に研磨したウェハについて、研磨前および研磨後の銅膜の膜厚をウェハ面内で各81点測定し、各点での研磨レートを求めた。81点の研磨レートの平均値を研磨レート(R)とした。研磨均一性は、〔不均一性(%)=(σ’/R)×100〕(ただし、σ’は81点の研磨レートの標準偏差)の式によって求めた不均一性により評価した。不均一性の値が小さいほど、ウェハ面内で銅膜が均一に研磨されており研磨均一性が優れていることを示す。
 研磨レートは307nm/min、不均一性は13.5%であった。結果を表2に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000016
[実施例5]
 製造例2で得られた、厚さ1.5mm、直径81cmのD硬度67のポリウレタンシートの一面を切削加工することにより、表2に示すように、螺旋中心から、溝ピッチが、3.0mm、3.0mm、3.0mm、3.0mm、4.0mm、3.0mm、3.0mm、3.0mm、3.0mm、12.0mmである10条のアルキメデス螺旋状に延びる溝が周縁まで繰り返された溝を形成した。このようにして、研磨面を有する研磨層を作成した。なお、溝の形状は、深さ1.0mm、幅0.7mmの長方形の断面形状である。このような研磨面の溝は、溝ピッチの歪度(S)が3.1であり、尖度(K)が9.7であり、(S)/(K)が0.32であり、第1溝ピッチ~第10溝ピッチの最大値と最小値との差は9.0mmである。
 実施例4と同様にして、研磨層にクッション層を貼り合わせて積層構造の研磨パッドを作製し、銅膜の研磨特性を評価した。研磨レートは306nm/min、不均一性は11.1%であった。結果を表2に示す。
[実施例6]
 製造例2で得られた、厚さ1.5mm、直径81cmのD硬度67のポリウレタンシートの一面を切削加工することにより、表2に示すように、螺旋中心から、溝ピッチが、4.5mm、4.5mm、4.5mm、3.5mm、4.5mm、4.5mm、4.5mm、9.5mmである8条のアルキメデス螺旋状に延びる溝が周縁まで繰り返された溝を形成した。このようにして、研磨面を有する研磨層を作成した。なお、溝の形状は、深さ1.0mm、幅1.0mmの正方形の断面形状である。このような研磨面の溝は、溝ピッチの歪度(S)が2.6であり、尖度(K)が7.2であり、(S)/(K)が0.36であり、第1溝ピッチ~第8溝ピッチの最大値と最小値との差は6.0mmである。
 実施例4と同様にして、研磨層にクッション層を貼り合わせて積層構造の研磨パッドを作製し、銅膜の研磨特性を評価した。研磨レートは292nm/min、不均一性は14.0%であった。結果を表2に示す。
[比較例4]
 製造例2で得られた、厚さ1.5mm、直径81cmのD硬度67のポリウレタンシートの一面を切削加工することにより、表2に示すように、螺旋中心から、溝ピッチが、5.0mm、5.0mm、2.0mm、5.0mm、5.0mm、2.0mm、5.0mm、5.0mm、2.0mmである9条のアルキメデス螺旋状に延びる溝が周縁まで繰り返された溝を形成した。このようにして、研磨面を有する研磨層を作成した。なお、溝の形状は、深さ1.0mm、幅1.0mmの正方形の断面形状である。このような研磨面の溝は、溝ピッチの歪度(S)が-0.86であり、尖度(K)が-1.7であり、(S)/(K)が0.50であり、第1溝ピッチ~第8溝ピッチの最大値と最小値との差は3.0mmである。
 実施例4と同様にして、研磨層にクッション層を貼り合わせて積層構造の研磨パッドを作製し、銅膜の研磨特性を評価した。研磨レートは227nm/min、不均一性は14.3%であった。結果を表2に示す。
[比較例5]
 製造例2で得られた、厚さ1.5mm、直径81cmのD硬度67のポリウレタンシートの一面を切削加工することにより、表2に示すように、螺旋中心から、溝ピッチが、5.0mm、5.0mm、5.0mm、5.0mm、5.0mm、5.0mm、5.0mm、5.0mm、5.0mm、5.5mmである10条のアルキメデス螺旋状に延びる溝が周縁まで繰り返された溝を形成した。このようにして、研磨面を有する研磨層を作成した。なお、溝の形状は、深さ1.0mm、幅0.7mmの長方形の断面形状である。このような研磨面の溝は、溝ピッチの歪度(S)が3.2であり、尖度(K)が10.0であり、(S)/(K)が0.32であり、第1溝ピッチ~第10溝ピッチの最大値と最小値との差は0.5mmである。
 実施例4と同様にして、研磨層にクッション層を貼り合わせて積層構造の研磨パッドを作製し、銅膜の研磨特性を評価した。研磨レートは264nm/min、不均一性は15.4%であった。結果を表2に示す。
[比較例6]
 製造例2で得られた、厚さ1.5mm、直径81cmのD硬度67のポリウレタンシートの一面を切削加工することにより、表2に示すように、螺旋中心から、溝ピッチが、3.0mm、7.0mm、3.0mm、7.0mm、3.0mm、7.0mm、3.0mm、7.0mmである8条のアルキメデス螺旋状に延びる溝が周縁まで繰り返された溝を形成した。このようにして、研磨面を有する研磨層を作成した。なお、溝の形状は、深さ1.0mm、幅1.0mmの正方形の断面形状である。このような研磨面の溝は、溝ピッチの歪度(S)が0.0であり、尖度(K)が-2.8であり、(S)/(K)が0であり、第1溝ピッチ~第8溝ピッチの最大値と最小値との差は4.0mmである。
 実施例4と同様にして、研磨層にクッション層を貼り合わせて積層構造の研磨パッドを作製し、銅膜の研磨特性を評価した。研磨レートは242nm/min、不均一性は22.5%であった。結果を表2に示す。
 以上の結果から、次のことがわかる。研磨面に形成される溝ピッチが、歪度(S)の絶対値が1以上であり、且つ、第1溝ピッチx~第n溝ピッチxの最大値と最小値との差が3~12mmであった実施例1~6の研磨パッドは、歪度(S)の絶対値が1未満、または、第1溝ピッチx~第n溝ピッチxの最大値と最小値との差が3~12mmの範囲外である比較例1~6の研磨パッドに比べて、高い研磨レートと優れた研磨均一性とを兼ね備えることが分かる。
 本発明に係る研磨パッドは、半導体基板やガラス等の研磨用途に有用である。特に半導体やハードディスク、液晶ディスプレイなどの基板材料、あるいはレンズやミラーなどの光学部品などを化学機械研磨するときに好適である。
10,20,30,40 研磨面
C  中心
R1~R5 繰り返し領域
(1)~G(9),Gc(1)~Gc(9) 溝
X1~X9 ピッチ

Claims (13)

  1.  研磨面を有する研磨層を含む研磨パッドであって、
     前記研磨面において、螺旋中心から、第1番目の第1溝ピッチx(mm)~第n番目の第n溝ピッチx(mm)を有するn条の螺旋状に延びる溝(nは4以上の整数)を有し、
     下記式(1):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
    (式(1)中、xは螺旋中心から第n番目の溝ピッチ,μは前記第1溝ピッチx~第n溝ピッチxの平均値,σは前記第1溝ピッチx~第n溝ピッチxの標準偏差を表す)
    で示される歪度(S)の絶対値が1以上であり、且つ、
     前記第1溝ピッチx~第n溝ピッチxの最大値と最小値との差が3~12mmであることを特徴とする研磨パッド。
  2.  前記歪度(S)の絶対値が1.3以上である請求項1に記載の研磨パッド。
  3.  前記第1溝ピッチx~第n溝ピッチxの、下記式(2):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
    (式(2)中、xは螺旋中心から第n番目の溝ピッチ,μは前記第1溝ピッチx~第n溝ピッチxの平均値,σは前記第1溝ピッチx~第n溝ピッチxの標準偏差、を表す)
    で示される尖度(K)が2以上である請求項1または2に記載の研磨パッド。
  4.  前記尖度(K)が3以上である請求項3に記載の研磨パッド。
  5.  前記歪度(S)/前記尖度(K)が0.3以上である請求項3または4に記載の研磨パッド。
  6.  前記nが4~36である請求項1~5の何れか1項に記載の研磨パッド。
  7.  前記研磨層が非発泡体である請求項1~6の何れか1項に記載の研磨パッド。
  8.  研磨面を有する研磨層を含む研磨パッドであって、
     前記研磨面において、所定の中心から周縁に広がる、同心円状または格子状の溝を有し、前記中心から前記周縁への仮想直線が、第1番目の第1溝ピッチx(mm)~第nL番目の第nL溝ピッチxL(mm)を有するnL+1条の溝(nLは4以上の整数)に交差し、
     下記式(3):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
    (式(3)中、xは前記中心から第n番目の溝ピッチ,μは前記第1溝ピッチx~第nL溝ピッチxLの平均値,σは前記第1溝ピッチx~第nL溝ピッチxLの標準偏差を表す)
    で示される歪度(S)の絶対値が1以上であり、且つ、
     前記第1溝ピッチx~第nL溝ピッチxLの最大値と最小値との差が3~12mmであることを特徴とする研磨パッド。
  9.  前記歪度(S)の絶対値が1.3以上である請求項8に記載の研磨パッド。
  10.  前記第1溝ピッチx~第nL溝ピッチxLの下記式(4):
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
    (式(4)中、xは前記中心から第n番目の溝ピッチ,μは前記第1溝ピッチx~第nL溝ピッチxLの平均値,σは前記第1溝ピッチx~第nL溝ピッチxLの標準偏差を表す)
    で示される尖度(K)が2以上である請求項8または9に記載の研磨パッド。
  11.  前記尖度(K)が3以上である請求項10に記載の研磨パッド。
  12.  前記歪度(S)/前記尖度(K)が0.3以上である請求項10または11に記載の研磨パッド。
  13.  前記研磨層が非発泡体である請求項10~12の何れかに記載の研磨パッド。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6254456B1 (en) * 1997-09-26 2001-07-03 Lsi Logic Corporation Modifying contact areas of a polishing pad to promote uniform removal rates
JP2005183785A (ja) * 2003-12-22 2005-07-07 Toyo Tire & Rubber Co Ltd 研磨パッド及び半導体デバイスの製造方法
JP2012151501A (ja) * 2000-08-31 2012-08-09 Ebara Corp 化学的機械研磨(cmp)ヘッド、装置及び方法
JP2018039078A (ja) * 2016-09-07 2018-03-15 富士紡ホールディングス株式会社 研磨パッド

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6273806B1 (en) * 1997-05-15 2001-08-14 Applied Materials, Inc. Polishing pad having a grooved pattern for use in a chemical mechanical polishing apparatus
US6402594B1 (en) * 1999-01-18 2002-06-11 Shin-Etsu Handotai Co., Ltd. Polishing method for wafer and holding plate
US6656019B1 (en) * 2000-06-29 2003-12-02 International Business Machines Corporation Grooved polishing pads and methods of use
DE60308946T2 (de) * 2002-06-03 2007-05-10 Jsr Corp. Polierkissen und Verfahren zur Herstellung eines Polierkissens
US7267610B1 (en) * 2006-08-30 2007-09-11 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. CMP pad having unevenly spaced grooves
WO2010032715A1 (ja) * 2008-09-17 2010-03-25 株式会社クラレ 研磨パッド
DE102011082777A1 (de) * 2011-09-15 2012-02-09 Siltronic Ag Verfahren zum beidseitigen Polieren einer Halbleiterscheibe
JP6777475B2 (ja) * 2016-09-07 2020-10-28 富士紡ホールディングス株式会社 研磨パッド
US10625393B2 (en) * 2017-06-08 2020-04-21 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Chemical mechanical polishing pads having offset circumferential grooves for improved removal rate and polishing uniformity

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6254456B1 (en) * 1997-09-26 2001-07-03 Lsi Logic Corporation Modifying contact areas of a polishing pad to promote uniform removal rates
JP2012151501A (ja) * 2000-08-31 2012-08-09 Ebara Corp 化学的機械研磨(cmp)ヘッド、装置及び方法
JP2005183785A (ja) * 2003-12-22 2005-07-07 Toyo Tire & Rubber Co Ltd 研磨パッド及び半導体デバイスの製造方法
JP2018039078A (ja) * 2016-09-07 2018-03-15 富士紡ホールディングス株式会社 研磨パッド

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