JP2002192456A - 研磨パッド - Google Patents
研磨パッドInfo
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- Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
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Abstract
を更新しても同一の表面とはならず、研磨特性に違いを
見せるという問題点やブロック内で微小体の分布が不均
一となりパッドの品質バラツキという問題点を解決し、
研磨特性に優れたパッドを提供する。 【解決手段】以下の式で示される変動係数が40%以下
の微小体およびポリウレタン樹脂を含むことを特徴とす
る研磨パッド。 変動係数(%)={(標準偏差)/(平均粒子径)}×
100
Description
ー等の光学材料やシリコンウエハー、ハードディスク用
のガラス基板、情報記録用樹脂板やセラミック板等の高
度の表面平坦性を要求される材料の平坦化加工処理を安
定、かつ高い研磨速度で行う研磨パッドに関するもので
ある。本発明の研磨パッドは、特にシリコンウエハー並
びにその上に酸化物層、金属層等が形成されたデバイス
を、さらにこれらの層を積層・形成する前に平坦化する
工程に使用することが好適である。
表的なものとしては、半導体集積回路(IC,LSI)
を製造するシリコンウエハーと呼ばれる単結晶シリコン
の円板が挙げられる。シリコンウエハーは、IC、LS
I等の製造工程において、回路作成に使用する各種薄膜
の信頼できる半導体接合を形成するために、各薄膜作成
工程において表面を高精度に平坦に仕上げることが要求
される。
れる回転可能な支持円盤に固着せれ、半導体ウエハーは
自公転運動可能な研磨ヘッドと呼ばれる円盤に固着され
る。双方の回転運動により、プラテンと研磨ヘッドとの
間に相対速度を発生させ、研摩パッドとウエハーとの間
隙に微細な粒子(砥粒)を懸濁させた研摩スラリーを付
加することで、研磨、平坦化加工が実施される。この
際、研磨パッドがウエハ―表面上を移動する時、接触点
で砥粒がウエハー表面上に押し付けられる。従って、ウ
エハー表面と砥粒との間の滑り動摩擦的な作用により加
工面の研磨が実行される。このような研磨加工は、通常
CMP加工と称されている。
ウェハーの鏡面研磨用パッドとしては、ポリウレタン発
泡体タイプの研磨パッド、ポリエステル系の不織布にポ
リウレタン樹脂を含浸させた研磨布タイプの研磨パッド
が公知である。
磨パッドとしては、一般的に空洞率が30〜35%程度
のポリウレタン発泡体シートが使用されている。また、
ポリウレタン等のマトリックス樹脂に中空微小粒子又は
水溶性高分子粉末等を分散した研磨パッドを開示した特
表平8−500622号公報に記載の技術も公知であ
る。
体は、研磨層表面において細かな凹部を形成している。
この凹部はスラリーの保持や削りかすをためる機能を有
しており、研磨に関して重要な役割を果たす。
在、ウェハを所定時間研磨し、その後ウェハの厚みを測
定し、単位時間当たりの研磨量を算出し、研磨速度とし
ている。この速度をもとに、必要研磨量に対し算出され
た時間を研磨している。
ラリー中の砥粒、削りかす等がたまり、研磨速度を低下
させるため、研磨途中で定期的にダイヤモンド砥粒を蒸
着させたヘッドを用いて、表面を研磨し、新しい表面を
出すドレス工程が必要である。
ス前後で研磨速度に差が出るといった問題があった。ま
た、パッドの製造時に、予め厚みのあるブロック状の成
形体を作成し、これをスライスしてパッドとしている
が、スライスにより得られた部分で研磨速度に差が出る
といった問題があった。
磨速度に違いが起こると、初めに算出した研磨速度を用
いると、研磨の不足や過剰が起こり、歩留まりの低下や
生産性の低下を招く。
の変動が10%以下にすることが切に望まれている。本
発明者らの検討によると、これらの問題が、添加する微
小体の大きさ等にばらつきがあることに起因することが
分かった。
散していない、空洞の大きさ、形がそろっていない等の
理由により、ドレス工程を行い、表面を更新しても同一
の表面とはならず、研磨特性に違いを見せるためである
ことが分かった。
個々の重量、大きさなどにバラツキが存在すると製造中
にブロック内で微小体の分布が不均一となりパッドの部
分的な品質バラツキという問題を引き起こしていること
が分かった。
空洞は均一に分散していない、空洞の大きさ、形がそろ
っていない等の理由により、ドレス工程を行い、表面を
更新しても同一の表面とはならず、研磨特性に違いを見
せるという問題点やブロック内で微小体の分布が不均一
となりパッドの品質バラツキという問題点を解決する必
要がある。
して、ポリウレタン樹脂に含有する微小体のバラツキを
少なくすることでドレス工程による研磨特性の変化、ブ
ロック内の微小体の分布の均一性を向上させ、パッドの
品質のバラツキを低減させる。具体的には、分級等の手
段をとり、バラツキの少ない微小体を用いることによ
り、変動係数が40%以下の微小体およびポリウレタン
樹脂から構成された研磨パッドを提供し、工業的に望ま
れている研磨速度のバラツキを10%以下にする。
き出されたものである。 変動係数(%)={(標準偏差)/(平均粒子径)}×100 式1
しては、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーと有
機ジアミン化合物とからなり、イソシアネート末端ウレ
タンプレポリマーは、ポリイソシアネートと高分子ポリ
オールと低分子ポリオールからなる。
2,4−及び/または2,6−ジイソシアナトトルエ
ン、2,2´−、2,4´−及び/または4,4´−ジ
イソシアナトジフェニルメタン、1,5−ナフタレンジ
イソシアネ−ト、p−及びm−フェニレンジイソシアネ
−ト、ダイメリルジイソシアネ−ト、キシリレンジイソ
シアネ−ト、ジフェニル−4,4´−ジイソシネ−ト、
1,3−及び1,4−テトラメチルキシリデンジイソシ
アネ−ト、テトラメチレンジイソシアネート、1,6−
ヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイ
ソシアネート、シクロヘキサン−1,3−及び1,4ージ
イソシアネート、1−イソシアナト−3−イソシアナト
メチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン(=イソ
ホロンジイソシアネート)、ビス−(4−イソシアナト
シクロヘキシル)メタン(=水添MDI)、2−及び4
−イソシアナトシクロヘキシル−2´−イソシアナトシ
クロヘキシルメタン、1,3−及び1,4−ビス−(イ
ソシアナトメチル)−シクロヘキサン、ビス−(4−イ
ソシアナト−3−メチルシクロヘキシル)メタン、等が
挙げられる。
ヒドロキシ末端ポリエステル、ポリカ−ボネ−ト、ポリ
エステルカ−ボネ−ト、ポリエ−テル、ポリエ−テルカ
−ボネ−ト、ポリエステルアミド等が挙げられるが、こ
れらのうち耐加水分解性の良好なポリエ−テル及びポリ
カ−ボネ−トが好ましく、価格面と溶融粘度面からはポ
リエ−テルが特に好ましい。ポリエ−テルポリオ−ルと
しては、反応性水素原子を有する出発化合物と、例えば
酸化エチレン、酸化プロピレン、酸化ブチレン、酸化ス
チレン、テトラヒドロフラン、エピクロルヒドリンの様
な酸化アルキレン又はこれら酸化アルキレンの混合物と
の反応生成物が挙げられる。反応性水素原子を有する出
発化合物としては、水、ビスフェノ−ルA並びにポリエ
ステルポリオ−ルを製造するべく上記した二価アルコ−
ルが挙げられる。
トとしては、例えば、1,3−プロパンジオ−ル、1,
4−ブタンジオ−ル、1,6−ヘキサンジオ−ル、ジエ
チレングリコ−ル、ポリエチレングリコ−ル、ポリプロ
ピレングリコ−ル及び/又はポリテトラメチレングリコ
−ルの様なジオ−ルとホスゲン、ジアリルカ−ボネ−ト
(例えばジフェニルカ−ボネ−ト)もしくは環式カ−ボ
ネ−ト(例えばプロピレンカ−ボネ−ト)との反応生成
物が挙げられる。ポリエステルポリオ−ルとしては、二
価アルコ−ルと二塩基性カルボン酸との反応生成物が挙
げられるが、耐加水分解性向上の為には、エステル結合
間距離が長い方が好ましく、いずれも長鎖成分の組み合
わせが望ましい。
いが、例えばエチレングリコ−ル、1,3−及び1,2
−プロピレングリコ−ル、1,4−及び1,3−及び
2,3−ブチレングリコ−ル、1,6−ヘキサングリコ
−ル、1,8−オクタンジオ−ル、ネオペンチルグリコ
−ル、シクロヘキサンジメタノ−ル、1,4−ビス−
(ヒドロキシメチル)−シクロヘキサン、2−メチル−
1,3−プロパンジオ−ル、3−メチル−1,5−ペン
タンジオール、2,2,4−トリメチル−1,3−ペン
タンジオ−ル、ジエチレングリコ−ル、ジプロピレング
リコ−ル、トリエチレングリコ−ル、トリプロピレング
リコ−ル、ジブチレングリコ−ル等が挙げられる。
環族、芳香族及び/又は複素環式のものがあるが、生成
する末端NCOプレポリマーを液状又は低溶融粘度とす
る必要上から、脂肪族や脂環族のものが好ましく、芳香
族系を適用する場合は脂肪族や脂環族のものとの併用が
好ましい。
が、例えばコハク酸、アジピン酸、スベリン酸、アゼラ
イン酸、セバシン酸、フタル酸、イソフタル酸、テレフ
タル酸、ナフタレンジカルボン酸、シクロヘキサンジカ
ルボン酸(o-,m-,p-)、ダイマ−脂肪酸、例えばオレイ
ン酸、等が挙げられる。これらポリエステルポリオール
としては、カルボキシル末端基の一部を有することもで
きる。例えば、ε−カプロラクトンの様なラクトン、又
はε−ヒドロキシカプロン酸の様なヒドロキシカルボン
酸のポリエステルも使用することができる。
ステルポリオ−ルを製造するのに用いられる二価アルコ
−ルが挙げられるが、本発明の低分子ポリオールとは、
ジエチレングリコール、1,3−ブチレングリコール、
3−メチル−1,5−ペンタンジオール及び1,6−ヘキ
サメチレングリコールのいずれか1種又はそれらの混合
物を用いることが好ましい。
レングリコールや1,4−ブチレングリコールを用いる
と、注型成形時の反応性が速くなり過ぎたり、最終的に
得られるポリウレタン研磨材成形物の硬度が高くなりす
ぎる為、本発明の研磨材としては、脆くなったり又IC
表面に傷がつき易くなる。他方、1,6−ヘキサメチレ
ングリコールよりも長鎖の二価アルコールを用いると、
注型成形時の反応性や、最終的に得られるポリウレタン
研磨材成形物の硬度が適切なものが得られる場合もある
が、価格的に高くなり過ぎ、実用的ではない。
とされるポットライフに応じて適宜に選定されると共
に、生成する末端NCOプレポリマーを低溶融粘度とす
ることが必要である為、単独又は2種以上の混合物で適
用される。
いが、2,4−及び/または2,6−ジイソシアナトト
ルエン、2,2´−、2,4´−及び/または4,4´
−ジイソシアナトジフェニルメタン、1,5−ナフタレ
ンジイソシアネ−ト、p−及びm−フェニレンジイソシ
アネ−ト、ダイメリルジイソシアネ−ト、キシリレンジ
イソシアネ−ト、ジフェニル−4,4´−ジイソシネ−
ト、1,3−及び1,4−テトラメチルキシリデンジイ
ソシアネ−ト、テトラメチレンジイソシアネート、1,
6−ヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカメチレン
ジイソシアネート、シクロヘキサン−1,3−及び1,4
ージイソシアネート、1−イソシアナト−3−イソシア
ナトメチル−3,5,5−トリメチルシクロヘキサン(=
イソホロンジイソシアネート)、ビス−(4−イソシア
ナトシクロヘキシル)メタン(=水添MDI)、2−及
び4−イソシアナトシクロヘキシル−2´−イソシアナ
トシクロヘキシルメタン、1,3−及び1,4−ビス−
(イソシアナトメチル)−シクロヘキサン、ビス−(4
−イソシアナト−3−メチルシクロヘキシル)メタン、
等が挙げられる。
しては、特に限定は無いが、例えば、3,3'−ジクロロ
−4,4'−ジアミノジフェニルメタン、クロロアニリン
変性ジクロロジアミノジフェニルメタン、1,2−ビス
(2−アミノフェニルチオ)エタン、トリメチレングリ
コールージ−p−アミノベンゾエート、3,5−ビス(メ
チルチオ)−2,6−トルエンジアミン等が挙げられ
る。
のビーズであることが好ましい。工業的に製造されたア
クリルビーズ、スチレンビーズやポリカーバイトビーズ
などが挙げられるがこれらに限定されるものではない。
中空高分子樹脂の製造方法としては、一般的に、懸濁重
合の際、溶剤や発泡剤、気体などを内包する方法などが
用いられる。内包される物質により、膨張型、既膨張型
のビーズ等が作製される。具体的には、マツモトマイク
ロスフェアやエクスパンセルなどが代表的なものとして
挙げられる。
たものを用いる。変動係数が40%を越えるものは、パ
ッドを製造する際にはブロックで硬化させてこれをスラ
イスしてパッドとするが、このブロックでの硬化の際
に、ブロック上部と下部でビーズの分布状態が異なりや
すく(大きなビーズは上に行きやすい)、同じロットで
得られたパッドでも特性が異なるものになったり、生産
でのロスが多くなったりする。
と、ドレッシング工程を行う毎に研磨層表面の状態(凹
凸)が異なり、研磨速度、平坦性、面内均一性に関して
バラツキを引き起こすことになる。また、大きなビーズ
は研磨中にその空洞部に削りかすやスラリーが長時間溜
まって凝集し、ウエハーにスクラッチ(微小引っかき
傷)を付けることがある。
下が好ましい。より好ましくは50μm以下である。1
00μmを越えるものであれば、被研磨体表面のスクラ
ッチが問題となり、歩留まりの低下が考えられる。
としては、分級による方法が一般的であるが、その方法
は公知の方法が使われる。
うに、標準偏差を平均粒子径で除したものであり、粒子
のバラツキを表す指標となる係数として、一般的に用い
られている。この係数の値が低いほど、バラツキの少な
いことを示している。
させるために、種々の添加剤が添加される。例えば、分
散剤、潤滑剤、帯電防止剤、酸化防止剤、着色剤、溶剤
などが挙げられる。
み合わせて、分散、混練する。分散、混練の方法は特に
限定されるわけではなく、また各化合物の添加順序、分
散、混練中の添加位置、分散温度などを適宜選定する。
分散、混練の方法としては、一般的な混練機で、例え
ば、ロールミル、ボールミル、サンドグラインダー、高
速インペラー、分散機、高速ストーンミル、衝撃ミル、
ディスパー、ニーダー、高速ミキサー、リボンブレンダ
ー、コニーダー、タンブラー、ブレンダー、ホモジナイ
ザー、単軸押し出し機、二軸押し出し機、超音波分散機
などを用いることが可能である。
には、金型内にブロック状で作りスライスをしシートを
作製する方法が挙げられる。また、パッドの厚みムラの
調整やスキン層の除去のために表面をバフ加工すること
も可能である。
5〜10%であることが好ましい。圧縮率0.5%より
低いときは被研磨体の反りなどに追従することが難しく
なり、面内の均一性を低下させることになる。また、圧
縮率が10%を越えるときは、パターン付きウェハのロ
ーカルな段差での平坦性が低下することになる。
〜1.1g/cm3であるであることが好ましい。密度が
0.5g/cm3より低いときは内部の空洞が多い状態
となり、研磨を行うと脆く、パッドとしての寿命が短く
なる。また、密度が1.1g/cm3を越えるときは、
有効なスラリー溜めが減少し、研磨速度の低下を招く。
状、円錐状、直線溝、直交溝、ピラミッド型、孔やこれ
らの複合等が挙げられるが、凹凸形状、幅、ピッチ、深
さなどの関しては限定されるものではなく、被研磨材の
硬さや弾性特性、使用するスラリーの砥粒の大きさや形
状や硬さ、積層する場合には、研磨層以外の層の硬さ、
弾性特性等により、それぞれの条件に最適な凹凸形状が
選択される。
の異なる層を積層する事ができる。研磨層より低い弾性
を持った材質を積層する事が好ましい。これにより、被
研磨物の均一性が向上する。
しく説明するが、本発明は実施例により特に制限される
ものではない。
少量の微小体をスライドガラス上にのせ、顕微鏡で10
0倍の拡大写真を撮影した。その写真の上に透明なフィ
ルムを張り付け、黒色の油性ペンでフィルム上に粒子の
外周をなぞり写してマーキングを行った。マーキングは
無作為に抽出した200〜250個の粒子について行
い、マーキングされたフィルムを画像解析装置(Ima
ge Analayzer V10 東洋紡績(株)
製)を用いて測定を行った。
mの円筒状の圧子を利用し、マックサイエンス社製TM
Aにて25℃、65%RHにてT1、T2を測定し、下
記の式にて求めた。 圧縮率(%)=100(T1―T2)/T1 T1:無負荷状態から30kPa(300g/cm2)の
応力の負荷を60秒保持したときのシートの厚み T2:T1の状態から180kPaの応力の負荷を60
秒保持したときのシートの厚み
の打ち抜きポンチでサンプルを打ち抜き、打ち抜いたサ
ンプルの質量、厚みを測定し、以下の式2で算出した。 密度(g/cm3) ={サンプル質量(g)}/{7.065×厚み(cm)} 式2
ヤル社製アジプレンL−325)を3000重量部と分
級した中空高分子樹脂ビーズ(エクスパンセル551D
E 日本フィライト)(変動係数:23%)を90重量
部を入れ、攪拌機にて約400rpmで攪拌し混合溶液
を作った。その後、攪拌機を交換し硬化剤3,3‘−ジ
クロロー4,4’−ジアミノジフェニルメタン(MOC
A)を770重量部を攪拌しながら投入した。約1分間
攪拌した後、パン型のオープンモールドへ混合液を入
れ、オーブンにて110℃、6時間ポストキュアを行
い、発泡ポリウレタンブロックを製作した。
50℃に加熱しながらスライサー(アミテック社製 V
GW―125)にてブロックの中間部より厚さ1.27
mmにスライスし研磨シートを得た。圧縮率1.2%、
密度0.75g/cm3であった。得られた研磨シート
に両面テープ(積水化学工業社製 ダブルタックテープ
#5673FW)を貼り合せ、研磨パッドを完成させ
た。
2膜を形成したウェハーを加工材として、評価に使用
し、以下の条件で研磨評価を行った。研磨装置として
は、試験研磨装置として一般的なラップマスター/LM
15(φ4インチ対応)を使用した。また、研磨スラリ
ーとしては、セリア(CeO2)ゾル(日産化学社製)
を使用した。研磨ヘッドに被加工材であるウェハーを水
吸着/標準バッキング材(NF200)条件にて保持
し、プラテン(研磨パッド支持体)に研磨パッドサンプ
ルを張り付けて固定し、研磨圧力として20kPa(2
00g/cm2)、研磨ヘッドとプラテン間の相対速度と
して、30m/minを与え、研磨スラリー供給速度1
10cm3/minにて2分間研磨操作を行い、研磨速度
を測定した。また、ドレス回数と研磨速度の関係の評価
に関しては、研磨中にダイヤモンド砥粒の蒸着したドレ
ッサーによるドレス工程を入れ、研磨層の表面凹凸に残
留するものをなくし、研磨を再開し、所定時間研磨を行
い、研磨速度を測定した。研磨後のウェハを洗浄、乾燥
し、KLA(ケーエルエー・テンコール社製、型式「K
LA2112」)によってスクラッチを測定したところ
ウェハ中に3個のマイクロスクラッチが見られた。
った。マイクロスクラッチは実施例2で3個、実施例3
で5個であった。
子樹脂ビーズ(変動係数:43%)を用いた以外は同様
に行った。研磨速度のバラツキとウェハ中に15個のマ
イクロスクラッチが見られた。
磨速度の結果を示す。
大値)―(研磨速度最小値)}/(平均の研磨速度)
下の微小体を含有させた研磨パッドは空洞のバラツキが
低減されたため、ドレス工程前後の研磨速度のバラツキ
は低減され、そのバラツキは工業的に望まれている10
%以下であることがわかる。また、スクラッチも少な
い。
6)
50℃に加熱しながらスライサー(アミテック社製 V
GW―125)にてブロックの中間部より厚さ1.27
mmにスライスし研磨シートを得た。圧縮率1.2%、
密度0.75g/cm3であった。得られた研磨シート
に両面テープ(積水化学工業社製 ダブルタックテー
プ)を貼り合せ、研磨パッドを完成させた。
Claims (7)
- 【請求項1】 以下の式で示される変動係数が40%以
下の微小体およびポリウレタン樹脂を含むことを特徴と
する研磨パッド。 変動係数(%)={(標準偏差)/(平均粒子径)}×
100 - 【請求項2】 前記微小体の平均粒径が100μm以下
である請求項1記載の研磨パッド。 - 【請求項3】 上記微小体が中空体である請求項1記載
の研磨パッド。 - 【請求項4】 圧縮率が0.5〜10%である請求項1
記載の研磨パッド。 - 【請求項5】 密度が0.5〜1.1g/cm3である
請求項1記載の研磨パッド。 - 【請求項6】 被研磨対象が半導体ウェハ、精密機器用
ガラス基板である請求項1記載の研磨パッド。 - 【請求項7】 請求項1〜6のいずれかに研磨パッドで
あって、該パッド層と異なる弾性率の材料を積層するこ
とを特徴とする研磨パッド。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000393216A JP2002192456A (ja) | 2000-12-25 | 2000-12-25 | 研磨パッド |
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---|---|---|---|
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8845852B2 (en) | 2002-11-27 | 2014-09-30 | Toyo Tire & Rubber Co., Ltd. | Polishing pad and method of producing semiconductor device |
JP2017064891A (ja) * | 2015-10-02 | 2017-04-06 | 富士紡ホールディングス株式会社 | 研磨パッド |
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WO1995030711A1 (fr) * | 1994-05-10 | 1995-11-16 | Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha | Mousse de fluororesine et procede de production de ladite mousse |
JPH08500622A (ja) * | 1992-08-19 | 1996-01-23 | ロデール インコーポレーテッド | 高分子微小エレメントを含む高分子基材 |
-
2000
- 2000-12-25 JP JP2000393216A patent/JP2002192456A/ja active Pending
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