JP2001047355A - 研磨パッド用重合体組成物及びそれを用いた研磨パッド - Google Patents
研磨パッド用重合体組成物及びそれを用いた研磨パッドInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 半導体ウエハ等の研磨に用いることのできる
研磨パッド用重合体組成物及び研磨パッドを提供する。 【解決手段】 非水溶性の熱可塑性重合体として熱可塑
性ポリエステルエラストマー５７重量部と、水溶性物質
（吸水性を有するものも含む）としてβ−シクロデキス
トリン４３重量部を混練して得る。この研磨パッド用重
合体組成物は、温度２３℃の水に３日間浸漬した場合の
体積膨潤率が２０％以下である。更に、温度２３℃の水
に３日間浸漬した場合のショアーＤ硬度の低下が１０以
下である。この研磨パッド用重合体組成物は、内部にβ
−シクロデキストリンを多く含有するため押し込み硬度
が大きく、研磨速度に優れた研磨パッドを得ることがで
きる。
研磨パッド用重合体組成物及び研磨パッドを提供する。 【解決手段】 非水溶性の熱可塑性重合体として熱可塑
性ポリエステルエラストマー５７重量部と、水溶性物質
（吸水性を有するものも含む）としてβ−シクロデキス
トリン４３重量部を混練して得る。この研磨パッド用重
合体組成物は、温度２３℃の水に３日間浸漬した場合の
体積膨潤率が２０％以下である。更に、温度２３℃の水
に３日間浸漬した場合のショアーＤ硬度の低下が１０以
下である。この研磨パッド用重合体組成物は、内部にβ
−シクロデキストリンを多く含有するため押し込み硬度
が大きく、研磨速度に優れた研磨パッドを得ることがで
きる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、研磨パッド用重合
体組成物及びそれを用いた研磨パッドに関し、半導体ウ
エハ等の表面の研磨に用いる研磨パッドに好適に利用で
きる。
体組成物及びそれを用いた研磨パッドに関し、半導体ウ
エハ等の表面の研磨に用いる研磨パッドに好適に利用で
きる。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウエハの表面は高い平坦性及び鏡
面性を有することが要求される。半導体ウエハだけでな
く、このような表面を形成することができる研磨方法と
してＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）が近年注目されている。このＣ
ＭＰでは砥粒が分散されたアルカリ性水溶液等からなる
スラリー（水分散体）を用いる。このスラリーは研磨パ
ッドにより保持され、この研磨パッドと被研磨面とを摺
動することにより研磨を行うことができる。
面性を有することが要求される。半導体ウエハだけでな
く、このような表面を形成することができる研磨方法と
してＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ
Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）が近年注目されている。このＣ
ＭＰでは砥粒が分散されたアルカリ性水溶液等からなる
スラリー（水分散体）を用いる。このスラリーは研磨パ
ッドにより保持され、この研磨パッドと被研磨面とを摺
動することにより研磨を行うことができる。
【０００３】これまで、研磨パッドの表面に保持するこ
とのできるスラリーの量等は、研磨時のスラリーの供給
量、研磨速度等に大きく影響することが知られている。
このため、微細な気泡を含有させることのできるウレタ
ン系樹脂を使用し、発泡させたこの樹脂の表面に現れる
穴（以下、「ポア」という。）にスラリーを保持させる
研磨パッドが多く使用されている。しかし、このポアの
大きさ及び数を正確に制御できるだけの十分な技術は確
立されていない。また、発泡させたウレタン系樹脂から
成る研磨パッドでは、内部に気泡を多く有するために押
し込み硬さの大きな研磨パッドを得ることは困難であ
る。しかし、この押し込み硬さは被研磨面に負荷される
圧力に影響し、研磨性能を大きく左右する因子である。
特表平８−５００６２２号公報においては、研磨パッド
に使用し得る高分子基材に高分子微少エレメントを含む
ものが開示されている。しかし、押し込み硬さ等には触
れられていない。
とのできるスラリーの量等は、研磨時のスラリーの供給
量、研磨速度等に大きく影響することが知られている。
このため、微細な気泡を含有させることのできるウレタ
ン系樹脂を使用し、発泡させたこの樹脂の表面に現れる
穴（以下、「ポア」という。）にスラリーを保持させる
研磨パッドが多く使用されている。しかし、このポアの
大きさ及び数を正確に制御できるだけの十分な技術は確
立されていない。また、発泡させたウレタン系樹脂から
成る研磨パッドでは、内部に気泡を多く有するために押
し込み硬さの大きな研磨パッドを得ることは困難であ
る。しかし、この押し込み硬さは被研磨面に負荷される
圧力に影響し、研磨性能を大きく左右する因子である。
特表平８−５００６２２号公報においては、研磨パッド
に使用し得る高分子基材に高分子微少エレメントを含む
ものが開示されている。しかし、押し込み硬さ等には触
れられていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題を
解決するものであり、スラリーの保持性を向上させ、押
し込み硬さを大きくすることにより研磨時に被研磨面に
負荷される圧力を最適化することができる研磨パッド用
重合体組成物及びこれを用いた研磨パッドを提供するこ
とを目的とする。
解決するものであり、スラリーの保持性を向上させ、押
し込み硬さを大きくすることにより研磨時に被研磨面に
負荷される圧力を最適化することができる研磨パッド用
重合体組成物及びこれを用いた研磨パッドを提供するこ
とを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】第１発明の研磨パッド用
重合体組成物は、非水溶性の熱可塑性重合体と、該熱可
塑性重合体中に分散された水溶性物質とを含み、温度２
３℃の水に７２時間浸漬した場合の体積膨潤率が２０％
以下であることを特徴とする。また、第２発明の研磨パ
ッド用重合体組成物は、非水溶性の熱可塑性重合体と、
該熱可塑性重合体中に分散された水溶性物質とを含み、
温度２３℃の水に７２時間浸漬した場合のショアーＤ硬
度の低下が１０以下であることを特徴とする。
重合体組成物は、非水溶性の熱可塑性重合体と、該熱可
塑性重合体中に分散された水溶性物質とを含み、温度２
３℃の水に７２時間浸漬した場合の体積膨潤率が２０％
以下であることを特徴とする。また、第２発明の研磨パ
ッド用重合体組成物は、非水溶性の熱可塑性重合体と、
該熱可塑性重合体中に分散された水溶性物質とを含み、
温度２３℃の水に７２時間浸漬した場合のショアーＤ硬
度の低下が１０以下であることを特徴とする。
【０００６】上記「体積膨潤率」は２０％以下（より好
ましくは１０％以下、更に好ましくは３％以下）であ
る。この体積膨潤率が２０％を越える場合は強度及び押
し込み硬さが低下し、十分な研磨速度を得る研磨パッド
が得られ難くなる。尚、この体積膨潤率は測定対象は異
なるがＪＩＳ Ｋ ６２５８の全面浸せき試験に準ず
る。本発明では試験用液体は蒸留水であり、浸漬温度は
２３℃（２３±２℃）であり、浸漬時間７２時間（７０
〜７２時間）である。
ましくは１０％以下、更に好ましくは３％以下）であ
る。この体積膨潤率が２０％を越える場合は強度及び押
し込み硬さが低下し、十分な研磨速度を得る研磨パッド
が得られ難くなる。尚、この体積膨潤率は測定対象は異
なるがＪＩＳ Ｋ ６２５８の全面浸せき試験に準ず
る。本発明では試験用液体は蒸留水であり、浸漬温度は
２３℃（２３±２℃）であり、浸漬時間７２時間（７０
〜７２時間）である。
【０００７】上記「ショアーＤ硬度の低下」は１０以下
（より好ましくは５以下）である。このショアーＤ硬度
の低下が１０を越える場合は強度及び研磨速度が十分な
研磨パッドが得られ難くなる。尚、本発明における浸漬
は第１発明におけると同様である。また、ショアーＤ硬
度は押し込み硬さを評価する硬度の１種であり、本発明
においては具体的な数値はＡＳＴＭ Ｄ２２４０に従う
ショアーＤ硬度により示す。
（より好ましくは５以下）である。このショアーＤ硬度
の低下が１０を越える場合は強度及び研磨速度が十分な
研磨パッドが得られ難くなる。尚、本発明における浸漬
は第１発明におけると同様である。また、ショアーＤ硬
度は押し込み硬さを評価する硬度の１種であり、本発明
においては具体的な数値はＡＳＴＭ Ｄ２２４０に従う
ショアーＤ硬度により示す。
【０００８】また、本発明の研磨パッド用重合体組成物
のショアーＤ硬度は３５〜９５（より好ましくは５０〜
９０、更には６０〜８５）であることが好ましい。この
範囲のショアーＤ硬度であると、特に、半導体ウエハの
研磨において被研磨面に負荷される圧力が好ましいもの
となり、研磨速度に優れた研磨パッドを得ることができ
る。
のショアーＤ硬度は３５〜９５（より好ましくは５０〜
９０、更には６０〜８５）であることが好ましい。この
範囲のショアーＤ硬度であると、特に、半導体ウエハの
研磨において被研磨面に負荷される圧力が好ましいもの
となり、研磨速度に優れた研磨パッドを得ることができ
る。
【０００９】上記「熱可塑性重合体」としては、非水溶
性であれば限定されない。特にショアーＤ硬度が３５以
上（より好ましくは４０以上、更には５０以上）の重合
体を用いることが好ましい。ショアーＤ硬度が３５未満
である熱可塑性重合体から押し込み硬さの大きな研磨パ
ッドを得ることは困難となる。
性であれば限定されない。特にショアーＤ硬度が３５以
上（より好ましくは４０以上、更には５０以上）の重合
体を用いることが好ましい。ショアーＤ硬度が３５未満
である熱可塑性重合体から押し込み硬さの大きな研磨パ
ッドを得ることは困難となる。
【００１０】この熱可塑性重合体としては、ポリプロピ
レン、ポリエチレン、ポリブテン−１、ポリメチルペン
テン、エチレン−ビニルアルコール系共重合体、エチレ
ン−アクリル酸共重合体等のオレフィン系樹脂、ポリス
チレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリ
ロニトリル-α−メチルスチレン共重合体、ＡＢＳ樹脂
等のスチレン系樹脂、ＳＢＳブロックコポリマー、ＳＥ
ＢＳブロックコポリマー等のスチレン系熱可塑性エラス
トマー、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸エス
テル等の（メタ）アクリレート系樹脂、ナイロン６、ナ
イロン６，６、ナイロン１１、ナイロン１２、熱可塑性
ポリアミドエラストマー等のポリアミド系重合体等を挙
げることができる。
レン、ポリエチレン、ポリブテン−１、ポリメチルペン
テン、エチレン−ビニルアルコール系共重合体、エチレ
ン−アクリル酸共重合体等のオレフィン系樹脂、ポリス
チレン、アクリロニトリル−スチレン共重合体、アクリ
ロニトリル-α−メチルスチレン共重合体、ＡＢＳ樹脂
等のスチレン系樹脂、ＳＢＳブロックコポリマー、ＳＥ
ＢＳブロックコポリマー等のスチレン系熱可塑性エラス
トマー、ポリメタクリル酸メチル、ポリアクリル酸エス
テル等の（メタ）アクリレート系樹脂、ナイロン６、ナ
イロン６，６、ナイロン１１、ナイロン１２、熱可塑性
ポリアミドエラストマー等のポリアミド系重合体等を挙
げることができる。
【００１１】更に、ポリカーボネート、ポリアクリロニ
トリル、ポリアセタ−ル、熱可塑性ポリオレフィンエラ
ストマー、熱可塑性ポリウレタンエラストマー、１，２
ポリブタジエン、熱可塑性ポリエステルエラストマー、
ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系重合体
等を挙げることができる。これら熱可塑性重合体のなか
でも、特に、オレフィン系重合体、熱可塑性ポリウレタ
ンエラストマー、熱可塑性ポリエステルエラストマー及
び熱可塑性ポリアミドエラストマーを使用することが好
ましい。尚、熱可塑性重合体は、酸無水物基、カルボキ
シル基、ヒドロキシル基、エポキシ基、アミノ基等によ
り変性されたものであってもよい。この変性により後述
する水溶性物質及び研磨に使用するスラリー等との親和
性等を調節することができる。また、熱可塑性重合体は
２種以上を組み合わせて用いることができる。
トリル、ポリアセタ−ル、熱可塑性ポリオレフィンエラ
ストマー、熱可塑性ポリウレタンエラストマー、１，２
ポリブタジエン、熱可塑性ポリエステルエラストマー、
ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系重合体
等を挙げることができる。これら熱可塑性重合体のなか
でも、特に、オレフィン系重合体、熱可塑性ポリウレタ
ンエラストマー、熱可塑性ポリエステルエラストマー及
び熱可塑性ポリアミドエラストマーを使用することが好
ましい。尚、熱可塑性重合体は、酸無水物基、カルボキ
シル基、ヒドロキシル基、エポキシ基、アミノ基等によ
り変性されたものであってもよい。この変性により後述
する水溶性物質及び研磨に使用するスラリー等との親和
性等を調節することができる。また、熱可塑性重合体は
２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００１２】上記「水溶性物質」における「水溶性」と
は、水と接触することにより、熱可塑性重合体内から遊
離することができる性質をいう。従って、水溶性物質に
は、例えば、水溶性高分子等の水に溶解する物質の他、
吸水性樹脂等の水との接触により膨潤（ゲル化）し、こ
れにより遊離することのできる物質を含むものとする。
尚、この水溶性物質は後述のように、通常、種々の形状
を呈する分散体として熱可塑性重合体中に分散されてい
る。
は、水と接触することにより、熱可塑性重合体内から遊
離することができる性質をいう。従って、水溶性物質に
は、例えば、水溶性高分子等の水に溶解する物質の他、
吸水性樹脂等の水との接触により膨潤（ゲル化）し、こ
れにより遊離することのできる物質を含むものとする。
尚、この水溶性物質は後述のように、通常、種々の形状
を呈する分散体として熱可塑性重合体中に分散されてい
る。
【００１３】このような水溶性物質のうち有機系水溶性
物質としては、デキストリン、シクロデキストリン、マ
ンニット、糖類（乳糖等）、セルロース類（ヒドロキシ
プロピルセルロース、メチルセルロース等）、でんぷ
ん、蛋白質、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリ
ドン、ポリビニルスルホン酸、ポリアクリル酸、ポリエ
チレンオキサイド、水溶性の感光性樹脂、スルフォン化
ポリイソプレン等を挙げることができる。更に、水溶性
物質のうち無機系水溶性物質としては、酢酸カリウム、
硝酸カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、臭化
カリウム、リン酸カリウム、硫酸カリウム等を挙げるこ
とができる。尚、水溶性物質の溶出を抑制する必要のあ
るときは、水溶性物質にカップリング処理及び／又はコ
ーティング処理等行うことができる。また、これらの水
溶性物質は２種以上を組み合わせて用いることができ
る。
物質としては、デキストリン、シクロデキストリン、マ
ンニット、糖類（乳糖等）、セルロース類（ヒドロキシ
プロピルセルロース、メチルセルロース等）、でんぷ
ん、蛋白質、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリ
ドン、ポリビニルスルホン酸、ポリアクリル酸、ポリエ
チレンオキサイド、水溶性の感光性樹脂、スルフォン化
ポリイソプレン等を挙げることができる。更に、水溶性
物質のうち無機系水溶性物質としては、酢酸カリウム、
硝酸カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、臭化
カリウム、リン酸カリウム、硫酸カリウム等を挙げるこ
とができる。尚、水溶性物質の溶出を抑制する必要のあ
るときは、水溶性物質にカップリング処理及び／又はコ
ーティング処理等行うことができる。また、これらの水
溶性物質は２種以上を組み合わせて用いることができ
る。
【００１４】この水溶性物質は第３発明のように、熱可
塑性重合体と水溶性物質との合計量の１０重量％以上
（通常９５重量％以下、より好ましくは２０〜９０重量
％、更には４０〜８０重量％）であることが好ましい。
この割合が１０重量％以下であると水溶性物質を含有す
る効果が十分に発揮されず、十分な量のポアを有する研
磨パッドを得難くなる。
塑性重合体と水溶性物質との合計量の１０重量％以上
（通常９５重量％以下、より好ましくは２０〜９０重量
％、更には４０〜８０重量％）であることが好ましい。
この割合が１０重量％以下であると水溶性物質を含有す
る効果が十分に発揮されず、十分な量のポアを有する研
磨パッドを得難くなる。
【００１５】これらの水溶性物質は重合体組成物中に分
散体として分散され、分散体の比重は０．６以上（より
好ましくは０．８〜３）であることが好ましい。この分
散体は、熱可塑性重合体中における水溶性物質の呈する
形状を一般的に表すものであり、塊状及び凝集体等全て
の形状を含むものとする。この分散体の比重が０．６以
下である場合は、分散体の内部に必要以上に多くの空間
があり、研磨パッド用重合体組成物の押し込み硬さが減
少し易く、十分な研磨速度を得ることのできる研磨パッ
ドが得られ難くなる。
散体として分散され、分散体の比重は０．６以上（より
好ましくは０．８〜３）であることが好ましい。この分
散体は、熱可塑性重合体中における水溶性物質の呈する
形状を一般的に表すものであり、塊状及び凝集体等全て
の形状を含むものとする。この分散体の比重が０．６以
下である場合は、分散体の内部に必要以上に多くの空間
があり、研磨パッド用重合体組成物の押し込み硬さが減
少し易く、十分な研磨速度を得ることのできる研磨パッ
ドが得られ難くなる。
【００１６】即ち、分散体は、第４発明のように、特
に、中空でないことが好ましい。中空でない形状として
は、例えば、内部が充填されている中実、内部に微細な
空隙を多く有する多孔質及び凝集等を挙げることができ
る。分散体が中空であると、研磨パッド用重合体組成物
のショアーＤ硬度等に代表される押し込み硬さが減少
し、十分な研磨速度を得ることのできる研磨パッドは得
られ難くなる。尚、この中空とは、外殻のみにより形成
されている形状をいう。但し、外殻が厚く、分散体中の
一箇所に微細な空隙を有し、比重が０．６以上の形状は
中空には含まれない。
に、中空でないことが好ましい。中空でない形状として
は、例えば、内部が充填されている中実、内部に微細な
空隙を多く有する多孔質及び凝集等を挙げることができ
る。分散体が中空であると、研磨パッド用重合体組成物
のショアーＤ硬度等に代表される押し込み硬さが減少
し、十分な研磨速度を得ることのできる研磨パッドは得
られ難くなる。尚、この中空とは、外殻のみにより形成
されている形状をいう。但し、外殻が厚く、分散体中の
一箇所に微細な空隙を有し、比重が０．６以上の形状は
中空には含まれない。
【００１７】また、本発明の研磨パッド用重合体のショ
アーＤ硬度を前記好ましい範囲とするために、例えば、
硬度の大きい外殻から形成される中空の分散体が分散さ
れた研磨パッド用重合体組成物を得ることもできる。し
かし、このような研磨パッド用重合体組成物からは被研
磨面に接触する面が十分に平坦な研磨パッドを得ること
が困難となり、好ましくない。
アーＤ硬度を前記好ましい範囲とするために、例えば、
硬度の大きい外殻から形成される中空の分散体が分散さ
れた研磨パッド用重合体組成物を得ることもできる。し
かし、このような研磨パッド用重合体組成物からは被研
磨面に接触する面が十分に平坦な研磨パッドを得ること
が困難となり、好ましくない。
【００１８】また、この分散体は熱可塑性重合体中にど
のような形状で分散されていてもよいが、鱗片状及び繊
維状を除く形状、例えば、球状及び方形状等であること
が好ましい。また、この分散体の平均粒径は０．０１〜
１０００μｍ（より好ましくは０．１〜５００μｍ、更
には１〜３００μｍ）であることが好ましい。この平均
粒径が０．０１μｍ未満であると研磨効果を十分に得る
ことのできる研磨パッドが得られ難くなる。一方、この
粒径が１０００μｍを超えると強度及び研磨速度が十分
な研磨パッドが得られ難くなる。尚、この平均粒径は分
散体の最長長さの平均値であるものとする。
のような形状で分散されていてもよいが、鱗片状及び繊
維状を除く形状、例えば、球状及び方形状等であること
が好ましい。また、この分散体の平均粒径は０．０１〜
１０００μｍ（より好ましくは０．１〜５００μｍ、更
には１〜３００μｍ）であることが好ましい。この平均
粒径が０．０１μｍ未満であると研磨効果を十分に得る
ことのできる研磨パッドが得られ難くなる。一方、この
粒径が１０００μｍを超えると強度及び研磨速度が十分
な研磨パッドが得られ難くなる。尚、この平均粒径は分
散体の最長長さの平均値であるものとする。
【００１９】更に、第５発明のように水溶性物質は、熱
可塑性重合体の加工温度において固体であることが好ま
しい。水溶性物質を熱可塑性重合体中に分散させる方法
は限定されないが、通常、水溶性物質、熱可塑性重合体
及びその他の添加剤等を混練することにより得ることが
できる。この混練において熱可塑性重合体は加工し易い
ように加熱されて混練されるが、この時の温度において
水溶性物質は固体であることが好ましい。固体であるこ
とにより、熱可塑性重合体との相溶性の大きさに関わら
ず水溶性物質を前記の好ましい形状及び平均粒径を呈す
る分散体として分散させ易くなる。従って、使用する熱
可塑性重合体の加工温度により、水溶性物質を選択する
ことが好ましい。
可塑性重合体の加工温度において固体であることが好ま
しい。水溶性物質を熱可塑性重合体中に分散させる方法
は限定されないが、通常、水溶性物質、熱可塑性重合体
及びその他の添加剤等を混練することにより得ることが
できる。この混練において熱可塑性重合体は加工し易い
ように加熱されて混練されるが、この時の温度において
水溶性物質は固体であることが好ましい。固体であるこ
とにより、熱可塑性重合体との相溶性の大きさに関わら
ず水溶性物質を前記の好ましい形状及び平均粒径を呈す
る分散体として分散させ易くなる。従って、使用する熱
可塑性重合体の加工温度により、水溶性物質を選択する
ことが好ましい。
【００２０】本発明の研磨パッド用重合体組成物におい
ては、熱可塑性重合体と水溶性物質との親和性、及び熱
可塑性重合体に対する水溶性物質の分散性を制御するた
め、相溶化剤を配合することができる。相溶化剤として
は、酸無水物基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、エ
ポキシ基、オキサゾリン基及びアミノ基等により変性さ
れた重合体、ブロック共重合体、並びにランダム共重合
体、更に、種々のノニオン系界面活性剤、カップリング
剤等を挙げることができる。また、硬度及び靭性を調整
するためにゴム等を配合することもできる。
ては、熱可塑性重合体と水溶性物質との親和性、及び熱
可塑性重合体に対する水溶性物質の分散性を制御するた
め、相溶化剤を配合することができる。相溶化剤として
は、酸無水物基、カルボキシル基、ヒドロキシル基、エ
ポキシ基、オキサゾリン基及びアミノ基等により変性さ
れた重合体、ブロック共重合体、並びにランダム共重合
体、更に、種々のノニオン系界面活性剤、カップリング
剤等を挙げることができる。また、硬度及び靭性を調整
するためにゴム等を配合することもできる。
【００２１】また、必要に応じて、充填材、軟化剤、酸
化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、滑剤、可塑剤等
の各種の添加剤を添加することができる。このうち充填
剤としては、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、タル
ク、クレー等を挙げることができる。これらの充填材を
添加することにより剛性を向上させることができる。更
に、シリカ、アルミナ、セリア、ジルコニア、酸化チタ
ン、酸化ジルコニウム、二酸化マンガン、三酸化二マン
ガン、炭酸バリウム等の研磨性能を有する砥粒も充填材
として使用することができる。
化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、滑剤、可塑剤等
の各種の添加剤を添加することができる。このうち充填
剤としては、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、タル
ク、クレー等を挙げることができる。これらの充填材を
添加することにより剛性を向上させることができる。更
に、シリカ、アルミナ、セリア、ジルコニア、酸化チタ
ン、酸化ジルコニウム、二酸化マンガン、三酸化二マン
ガン、炭酸バリウム等の研磨性能を有する砥粒も充填材
として使用することができる。
【００２２】本発明の研磨パッド用重合体組成物の製造
方法は特に限定されない。混練工程を有する場合は公知
の混練機等により混練を行うことができる。例えば、ロ
ール、ニーダー、バンバリーミキサー、押出機（単軸、
多軸）等の混練機を挙げることができる。尚、混練され
た研磨パッド用重合体組成物は、プレス成形、押出成
形、射出成形等を行うことによりシート状、ブロック状
又はフィルム状等の所望の形状に加工することができ
る。また、これを所望の大きさに加工することにより研
磨パッドを得ることができる。
方法は特に限定されない。混練工程を有する場合は公知
の混練機等により混練を行うことができる。例えば、ロ
ール、ニーダー、バンバリーミキサー、押出機（単軸、
多軸）等の混練機を挙げることができる。尚、混練され
た研磨パッド用重合体組成物は、プレス成形、押出成
形、射出成形等を行うことによりシート状、ブロック状
又はフィルム状等の所望の形状に加工することができ
る。また、これを所望の大きさに加工することにより研
磨パッドを得ることができる。
【００２３】本第６発明の研磨パッドは、第１乃至第５
発明のうちのいずれか１項に記載の研磨パッド用重合体
組成物からなることを特徴とする。本発明の研磨パッド
を半導体ウエハの研磨に使用する場合、そのショアーＤ
硬度は３５以上（通常１００以下、より好ましくは５０
〜９０、更には６０〜８５）とすることが好ましい。こ
のショアーＤ硬度が３５未満であると、研磨時に被研磨
体に加えることのできる圧力が十分でなくなることがあ
り、研磨速度が低下し易く、また研磨平坦性が十分でな
くなることがある。
発明のうちのいずれか１項に記載の研磨パッド用重合体
組成物からなることを特徴とする。本発明の研磨パッド
を半導体ウエハの研磨に使用する場合、そのショアーＤ
硬度は３５以上（通常１００以下、より好ましくは５０
〜９０、更には６０〜８５）とすることが好ましい。こ
のショアーＤ硬度が３５未満であると、研磨時に被研磨
体に加えることのできる圧力が十分でなくなることがあ
り、研磨速度が低下し易く、また研磨平坦性が十分でな
くなることがある。
【００２４】また、特に、水と接触し、分散体が遊離し
た後に形成されるポアの大きさは０．０１〜１０００μ
ｍ（より好ましくは０．１〜５００、更には１〜３００
μｍ）であることが好ましい。このポアの大きさが０．
０１μｍ未満であるとスラリー中に含まれる砥粒の粒径
より小さくなることがあるため、その保持力が低下し、
十分な研磨効果が得られ難くなる。一方、ポアの大きさ
が１０００μｍを超えると、この大きさが過大となり強
度、研磨速度において十分でなくなることがある。
た後に形成されるポアの大きさは０．０１〜１０００μ
ｍ（より好ましくは０．１〜５００、更には１〜３００
μｍ）であることが好ましい。このポアの大きさが０．
０１μｍ未満であるとスラリー中に含まれる砥粒の粒径
より小さくなることがあるため、その保持力が低下し、
十分な研磨効果が得られ難くなる。一方、ポアの大きさ
が１０００μｍを超えると、この大きさが過大となり強
度、研磨速度において十分でなくなることがある。
【００２５】本発明の研磨パッド用重合体組成物は、発
泡ウレタン系樹脂のように内部に気泡を有さない。即
ち、水溶性物質からなる水分散体によりポアとなる空隙
が充填されているため十分な押し込み硬さを有する。ま
た、加工時に添加する水溶性物質の量及び熱可塑性樹脂
との相溶性等を調整することにより、研磨パッド用重合
体組成物内に形成される分散体の大きさ及び数を調節す
ることができる。このため、この研磨パッド用重合体組
成物から形成される研磨パッドは、その押し込み硬さ及
びポアの大きさ及び数が所望のものを得ることができ
る。
泡ウレタン系樹脂のように内部に気泡を有さない。即
ち、水溶性物質からなる水分散体によりポアとなる空隙
が充填されているため十分な押し込み硬さを有する。ま
た、加工時に添加する水溶性物質の量及び熱可塑性樹脂
との相溶性等を調整することにより、研磨パッド用重合
体組成物内に形成される分散体の大きさ及び数を調節す
ることができる。このため、この研磨パッド用重合体組
成物から形成される研磨パッドは、その押し込み硬さ及
びポアの大きさ及び数が所望のものを得ることができ
る。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、実施例により本発明を具体
的に説明する。 （１）研磨パッド用重合体組成物の調製 表１に示す温度に保持した小型ニーダーに、表１に示す
成分を、表１に示す配合割合で混練し、研磨パッド用重
合体組成物を得た。尚、表１における実施例４ではエポ
キシ官能性シランの１０％メタノール溶液を噴霧分散し
た後、１２０℃で３時間乾燥させた水溶性物質を使用し
た。
的に説明する。 （１）研磨パッド用重合体組成物の調製 表１に示す温度に保持した小型ニーダーに、表１に示す
成分を、表１に示す配合割合で混練し、研磨パッド用重
合体組成物を得た。尚、表１における実施例４ではエポ
キシ官能性シランの１０％メタノール溶液を噴霧分散し
た後、１２０℃で３時間乾燥させた水溶性物質を使用し
た。
【００２７】
【表１】
【００２８】尚、表１における各成分は以下のものであ
る。 熱可塑性重合体 ＴＰＥＥ；熱可塑性ポリエステルエラストマー、東洋紡
績株式会社製、商品名「ペルプレン Ｓ−２００１」 ＴＰＡＥ；熱可塑性ポリアミドエラストマー、エルフア
トケム・ジャパン社製、商品名「ペバックス ７０３３
ＳＡ」 ＴＰＵ；熱可塑性ポリウレタンエラストマー、大日精化
工業株式会社製、商品名「レザミン Ｐ４２５０」 ＡＢＳ；ＡＢＳ樹脂、テクノポリマー株式会社製、商品
名「テクノ ＡＢＳ３５０」 ＥＶＯＨ；エチレン−ビニルアルコール共重合体、株式
会社クラレ製、商品名「エバール ＥＰ−Ｇ１１０」
る。 熱可塑性重合体 ＴＰＥＥ；熱可塑性ポリエステルエラストマー、東洋紡
績株式会社製、商品名「ペルプレン Ｓ−２００１」 ＴＰＡＥ；熱可塑性ポリアミドエラストマー、エルフア
トケム・ジャパン社製、商品名「ペバックス ７０３３
ＳＡ」 ＴＰＵ；熱可塑性ポリウレタンエラストマー、大日精化
工業株式会社製、商品名「レザミン Ｐ４２５０」 ＡＢＳ；ＡＢＳ樹脂、テクノポリマー株式会社製、商品
名「テクノ ＡＢＳ３５０」 ＥＶＯＨ；エチレン−ビニルアルコール共重合体、株式
会社クラレ製、商品名「エバール ＥＰ−Ｇ１１０」
【００２９】水溶性物質 β−ＣＤ；β−シクロデキストリン、横浜国際バイオ研
究所製、商品名「デキシーパール」 Ｋ2ＳＯ4；硫酸カリウム、大塚化学株式会社製、商品名
「硫酸カリウム大塚一級」 ＰＶＡ；ポリビニルアルコール、株式会社クラレ製、商
品名「ポバール ＣＰ−１０００」 ＰＥＯ；ポリエチレンオキサイド、明成化学工業社製、
商品名「アルコックスＲ−１０００」 添加剤 エポキシ官能性シラン、信越シリコーン株式会社製、商
品名「ＫＢＭ−４０３」
究所製、商品名「デキシーパール」 Ｋ2ＳＯ4；硫酸カリウム、大塚化学株式会社製、商品名
「硫酸カリウム大塚一級」 ＰＶＡ；ポリビニルアルコール、株式会社クラレ製、商
品名「ポバール ＣＰ−１０００」 ＰＥＯ；ポリエチレンオキサイド、明成化学工業社製、
商品名「アルコックスＲ−１０００」 添加剤 エポキシ官能性シラン、信越シリコーン株式会社製、商
品名「ＫＢＭ−４０３」
【００３０】（２）体積膨張率の測定 得られた９種類の研磨パッド用重合体組成物をプレス成
形し、厚さ２ｍｍの成形板を得た。この成形板より２０
ｃｍ×２５ｍｍの試験片を切り出した。ＪＩＳＫ ６２
５８に従い、２３℃の蒸留水に７２時間浸漬した。この
ときの試験片の浸漬前後の大気中重量及び浸漬前後の水
中重量を測定し、体積膨張率を算出した。この結果を表
２に示す。
形し、厚さ２ｍｍの成形板を得た。この成形板より２０
ｃｍ×２５ｍｍの試験片を切り出した。ＪＩＳＫ ６２
５８に従い、２３℃の蒸留水に７２時間浸漬した。この
ときの試験片の浸漬前後の大気中重量及び浸漬前後の水
中重量を測定し、体積膨張率を算出した。この結果を表
２に示す。
【００３１】
【表２】 尚、表２において＊は第１発明の範囲外であることを示
す。また、＊＊は第２発明の範囲外であることを示す。
す。また、＊＊は第２発明の範囲外であることを示す。
【００３２】（３）浸漬によるショアーＤ硬度変化の測
定 また、（２）と同様にして得られた試験片の浸漬前のシ
ョアーＤ硬度をＡＳＴＭ Ｄ２２４０に従い測定した。
その後、２３℃の蒸留水に７２時間浸漬し、試験片のシ
ョアーＤ硬度を再度測定した。このようにして得られた
ショアーＤ硬度の変化量を表２に併記する。
定 また、（２）と同様にして得られた試験片の浸漬前のシ
ョアーＤ硬度をＡＳＴＭ Ｄ２２４０に従い測定した。
その後、２３℃の蒸留水に７２時間浸漬し、試験片のシ
ョアーＤ硬度を再度測定した。このようにして得られた
ショアーＤ硬度の変化量を表２に併記する。
【００３３】（４）研磨パッドの作成 （１）で得られた研磨パッド用重合体組成物をモールド
プレスし、直径３０ｃｍ、厚さ３ｍｍの円盤体を得た。
フライス盤により、この円盤体の表面に切削平坦化加工
を施した。その後、更にフライス盤により深さ１ｍｍ、
幅１ｍｍの溝を、その間隔が６．５ｍｍとなるように形
成して研磨パッドを得た。尚、この研磨パッドの表面に
形成された溝は研磨パッドの表面積の２５％であった。
プレスし、直径３０ｃｍ、厚さ３ｍｍの円盤体を得た。
フライス盤により、この円盤体の表面に切削平坦化加工
を施した。その後、更にフライス盤により深さ１ｍｍ、
幅１ｍｍの溝を、その間隔が６．５ｍｍとなるように形
成して研磨パッドを得た。尚、この研磨パッドの表面に
形成された溝は研磨パッドの表面積の２５％であった。
【００３４】（５）研磨 （４）で得られた各研磨パッドを研磨装置（ラップマス
ターＳＦＴ社製、型式「ラップマスター ＬＭ−１
５」）の定盤に貼り付けた。このパッド上に、スラリー
（キャボット社製、商品名「Ｗ−２０００」）を５０ｃ
ｃ／分の流量で供給した。また、被研磨材としてタング
ステン膜が施されたウエハを４×４ｃｍ角に切り出し、
定盤に固定した。研磨装置の定盤の回転数を６６ｒｐｍ
にして３分間研磨を行った。
ターＳＦＴ社製、型式「ラップマスター ＬＭ−１
５」）の定盤に貼り付けた。このパッド上に、スラリー
（キャボット社製、商品名「Ｗ−２０００」）を５０ｃ
ｃ／分の流量で供給した。また、被研磨材としてタング
ステン膜が施されたウエハを４×４ｃｍ角に切り出し、
定盤に固定した。研磨装置の定盤の回転数を６６ｒｐｍ
にして３分間研磨を行った。
【００３５】（６）研磨速度の算出 （５）で各研磨パッドを使用して研磨したウエハの表面
を抵抗率測定機（ＮＰＳ社製、型式「Σ−５」）により
直流４探針法で測定し、研磨前のウエハの表面抵抗値と
比較し、研磨速度として算出した。この結果を表２の各
々の研磨パッドを形成した研磨パッド用重合体組成物の
欄に併記する。尚、タングステン膜の厚さ（Å）＝［表
面抵抗値（Ω／ｃｍ2）×タングステンの抵抗率（Ω／
ｃｍ）］×１０8である。
を抵抗率測定機（ＮＰＳ社製、型式「Σ−５」）により
直流４探針法で測定し、研磨前のウエハの表面抵抗値と
比較し、研磨速度として算出した。この結果を表２の各
々の研磨パッドを形成した研磨パッド用重合体組成物の
欄に併記する。尚、タングステン膜の厚さ（Å）＝［表
面抵抗値（Ω／ｃｍ2）×タングステンの抵抗率（Ω／
ｃｍ）］×１０8である。
【００３６】（７）形状の変化 （５）の研磨を行った後のパッドを目視にて、その形状
がどの程度変化しているかを観察した。そり及び亀裂等
の変化が見て取れない場合は○、それ以外の場合は×と
表２に併記した。
がどの程度変化しているかを観察した。そり及び亀裂等
の変化が見て取れない場合は○、それ以外の場合は×と
表２に併記した。
【００３７】表２の結果より、実施例１〜６では、いず
れも体積膨張率が０．１〜３．４％と小さい。また、シ
ョアーＤ硬度低下も０〜５と小さい。このため、研磨パ
ッドの形状を十分に維持することができ、研磨速度も１
６７〜２４３ｎｍ／分（特に、２０８〜２４３ｎｍ／
分）と十分な値を得ることができる。また、これらの研
磨パッドでは、水溶性物質を２０〜７０重量％と幅広い
範囲で配合することができる。特に、実施例４では硫酸
カリウムをカップリング処理することで、水に浸漬した
場合であってもその溶出を適度に抑制することができ、
適度な押し込み硬度を有する研磨パッドとすることがで
きる。このため、水溶性物質の配合量は７０重量％と非
常に多くすることができる。
れも体積膨張率が０．１〜３．４％と小さい。また、シ
ョアーＤ硬度低下も０〜５と小さい。このため、研磨パ
ッドの形状を十分に維持することができ、研磨速度も１
６７〜２４３ｎｍ／分（特に、２０８〜２４３ｎｍ／
分）と十分な値を得ることができる。また、これらの研
磨パッドでは、水溶性物質を２０〜７０重量％と幅広い
範囲で配合することができる。特に、実施例４では硫酸
カリウムをカップリング処理することで、水に浸漬した
場合であってもその溶出を適度に抑制することができ、
適度な押し込み硬度を有する研磨パッドとすることがで
きる。このため、水溶性物質の配合量は７０重量％と非
常に多くすることができる。
【００３８】これに対して、比較例１では、ショアーＤ
硬度低下が１４と大きいために、十分な研磨速度が得ら
れない。また、比較例２では、体積膨潤率及びショアー
Ｄ硬度低下のいずれも測定不可能な位大きく、比較例３
では、体積膨潤率が３１％、ショアーＤ硬度低下が２４
と大きい。このため、いずれにおいても研磨することが
できず、また、研磨パッドの形状を保持することもでき
ない。比較例４では、ショアーＤ硬度低下が１１と大き
いために、十分な研磨速度が得られない。これは、実施
例４と同様な組成及び配合割合であるがカップリング処
理を行っていないために硫酸カリウムが過度に溶出し、
ショアーＤ硬度の低下を抑制することができないためで
ある。
硬度低下が１４と大きいために、十分な研磨速度が得ら
れない。また、比較例２では、体積膨潤率及びショアー
Ｄ硬度低下のいずれも測定不可能な位大きく、比較例３
では、体積膨潤率が３１％、ショアーＤ硬度低下が２４
と大きい。このため、いずれにおいても研磨することが
できず、また、研磨パッドの形状を保持することもでき
ない。比較例４では、ショアーＤ硬度低下が１１と大き
いために、十分な研磨速度が得られない。これは、実施
例４と同様な組成及び配合割合であるがカップリング処
理を行っていないために硫酸カリウムが過度に溶出し、
ショアーＤ硬度の低下を抑制することができないためで
ある。
【００３９】
【発明の効果】本第１発明によると、押し込み硬さが大
きく、スラリーの保持性に優れ、強度が高く、研磨速度
の大きな研磨パッドが得られる研磨パッド用重合体組成
物を得ることができる。本第２発明によると、第１発明
と同様な優れた研磨パッドが得られる研磨パッド用重合
体組成物を得ることができる。本第３乃至第５発明によ
ると特に優れた研磨パッドが得られる研磨パッド用重合
体組成物を得ることができる。第６発明によると、押し
込み硬さが大きく、スラリーの保持性に優れ、強度が高
く、研磨速度の大きな研磨パッドを得ることができる。
きく、スラリーの保持性に優れ、強度が高く、研磨速度
の大きな研磨パッドが得られる研磨パッド用重合体組成
物を得ることができる。本第２発明によると、第１発明
と同様な優れた研磨パッドが得られる研磨パッド用重合
体組成物を得ることができる。本第３乃至第５発明によ
ると特に優れた研磨パッドが得られる研磨パッド用重合
体組成物を得ることができる。第６発明によると、押し
込み硬さが大きく、スラリーの保持性に優れ、強度が高
く、研磨速度の大きな研磨パッドを得ることができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 栗原 文夫 東京都中央区築地２丁目11番24号 ジェイ エスアール株式会社内 Ｆターム(参考） 3C058 AA09 AA14 CB03 CB10 DA17 4F071 AA08 AA09 AA15 AA20 AA21 AA22 AA29 AA32 AA33 AA51 AA54 AA75 DA17
Claims (6)
- 【請求項１】 非水溶性の熱可塑性重合体と、該熱可塑
性重合体中に分散された水溶性物質とを含み、温度２３
℃の水に７２時間浸漬した場合の体積膨潤率が２０％以
下であることを特徴とする研磨パッド用重合体組成物。 - 【請求項２】 非水溶性の熱可塑性重合体と、該熱可塑
性重合体中に分散された水溶性物質とを含み、温度２３
℃の水に７２時間浸漬した場合のショアーＤ硬度の低下
が１０以下であることを特徴とする研磨パッド用重合体
組成物。 - 【請求項３】 上記水溶性物質は、上記熱可塑性重合体
と上記水溶性物質との合計量の１０重量％以上である請
求項１又は２記載の研磨パッド用重合体組成物。 - 【請求項４】 上記水溶性物質は分散体として分散され
ており、該分散体は中空でない請求項１乃至３のうちの
いずれか１項に記載の研磨パッド用重合体組成物。 - 【請求項５】 上記熱可塑性重合体の加工温度におい
て、上記水溶性物質は固体である請求項１乃至４のうち
のいずれか１項に記載の研磨パッド用重合体組成物。 - 【請求項６】 請求項１乃至５のうちのいずれか１項に
記載の研磨パッド用重合体組成物からなることを特徴と
する研磨パッド。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22388199A JP3880028B2 (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | 研磨パッド用重合体組成物及びそれを用いた研磨パッド |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22388199A JP3880028B2 (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | 研磨パッド用重合体組成物及びそれを用いた研磨パッド |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001047355A true JP2001047355A (ja) | 2001-02-20 |
| JP3880028B2 JP3880028B2 (ja) | 2007-02-14 |
Family
ID=16805181
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22388199A Expired - Lifetime JP3880028B2 (ja) | 1999-08-06 | 1999-08-06 | 研磨パッド用重合体組成物及びそれを用いた研磨パッド |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3880028B2 (ja) |
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| US20180134918A1 (en) * | 2016-11-11 | 2018-05-17 | Jh Rhodes Company, Inc. | Soft polymer-based material polishing media |
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1999
- 1999-08-06 JP JP22388199A patent/JP3880028B2/ja not_active Expired - Lifetime
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