JP2008105117A - Polishing pad - Google Patents
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Abstract
Description
本発明はレンズ、反射ミラー等の光学材料やシリコンウエハ、ハードディスク用のガラス基板、アルミ基板、及び一般的な金属研磨加工等の高度の表面平坦性を要求される材料の平坦化加工を安定、かつ高い研磨効率で行うことが可能な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、さらにこれらの酸化物層や金属層を積層・形成する前に平坦化する工程に好適に使用される。 The present invention stabilizes flattening processing of optical materials such as lenses and reflecting mirrors, silicon wafers, glass substrates for hard disks, aluminum substrates, and materials that require high surface flatness such as general metal polishing processing, In addition, the present invention relates to a polishing pad that can be performed with high polishing efficiency. The polishing pad of the present invention is particularly suitable for a step of planarizing a silicon wafer and a device having an oxide layer, a metal layer, etc. formed thereon, before further laminating and forming these oxide layers and metal layers. Used for.
半導体装置を製造する際には、ウエハ表面に導電性膜を形成し、フォトリソグラフィー、エッチング等をすることにより配線層を形成する形成する工程や、配線層の上に層間絶縁膜を形成する工程等が行われ、これらの工程によってウエハ表面に金属等の導電体や絶縁体からなる凹凸が生じる。近年、半導体集積回路の高密度化を目的として配線の微細化や多層配線化が進んでいるが、これに伴い、ウエハ表面の凹凸を平坦化する技術が重要となってきた。 When manufacturing a semiconductor device, a step of forming a conductive layer on the wafer surface and forming a wiring layer by photolithography, etching, or the like, or a step of forming an interlayer insulating film on the wiring layer These steps cause irregularities made of a conductor such as metal or an insulator on the wafer surface. In recent years, miniaturization of wiring and multilayer wiring have been advanced for the purpose of increasing the density of semiconductor integrated circuits, and along with this, technology for flattening the irregularities on the wafer surface has become important.
ウエハ表面の凹凸を平坦化する方法としては、一般的にケミカルメカニカルポリシング（以下、ＣＭＰという）が採用されている。ＣＭＰは、ウエハの被研磨面を研磨パッドの研磨面に押し付けた状態で、砥粒が分散されたスラリー状の研磨剤（以下、スラリーという）を用いて研磨する技術である。ＣＭＰで一般的に使用する研磨装置は、例えば、図１に示すように、研磨パッド１を支持する研磨定盤２と、被研磨材（半導体ウエハ）４を支持する支持台（ポリシングヘッド）５とウエハの均一加圧を行うためのバッキング材と、スラリーの供給機構を備えている。研磨パッド１は、例えば、両面テープで貼り付けることにより、研磨定盤２に装着される。研磨定盤２と支持台５とは、それぞれに支持された研磨パッド１と被研磨材４が対向するように配置され、それぞれに回転軸６、７を備えている。また、支持台５側には、被研磨材４を研磨パッド１に押し付けるための加圧機構が設けてある。
As a method for flattening the irregularities on the wafer surface, chemical mechanical polishing (hereinafter referred to as CMP) is generally employed. CMP is a technique of polishing using a slurry-like abrasive (hereinafter referred to as slurry) in which abrasive grains are dispersed in a state where the surface to be polished of a wafer is pressed against the polishing surface of a polishing pad. As shown in FIG. 1, for example, a polishing apparatus generally used in CMP includes a
通常、研磨パッドの被研磨材と接触する研磨表面は、スラリーを保持・更新するための溝を有している。従来の研磨パッドの溝形状としては、放射状、同心円状、ＸＹ格子状、及びらせん状などが挙げられる。ＣＭＰプロセスにおいて、研磨パッドの中心部に供給されたスラリーは、研磨パッドの回転によって生じる遠心力によって中心から外側に溝を伝って流れ、最終的には研磨パッドの外に排出される。 Usually, the polishing surface that comes into contact with the material to be polished of the polishing pad has a groove for holding and renewing the slurry. Examples of the groove shape of the conventional polishing pad include a radial shape, a concentric circle shape, an XY lattice shape, and a spiral shape. In the CMP process, the slurry supplied to the center portion of the polishing pad flows along the groove from the center to the outside by centrifugal force generated by the rotation of the polishing pad, and is finally discharged out of the polishing pad.
研磨速度及び平坦化特性などの研磨特性を向上させるためには、新しいスラリーを研磨パッド全面へ均一に分散させること、使用済のスラリーを効率よく排出させることが必要である。また、コスト面から新しいスラリーはできるだけ研磨パッド上に保持させて、スラリーの消費量を少なくする必要がある。しかし、従来の放射状等の溝形状では上記課題を解決することができなかった。 In order to improve polishing characteristics such as polishing speed and planarization characteristics, it is necessary to uniformly disperse new slurry over the entire surface of the polishing pad and to efficiently discharge used slurry. In addition, from the viewpoint of cost, it is necessary to keep the new slurry on the polishing pad as much as possible to reduce the consumption of the slurry. However, the above-mentioned problem cannot be solved by the conventional radial groove shape.
近年、この課題を解決するために以下のような溝形状を有する研磨パッドが提案されている。 In recent years, a polishing pad having the following groove shape has been proposed to solve this problem.
特許文献１では、異なる半径の複数のウェーブ形状の同心グルーブが研磨表面に形成されている研磨パッドが開示されている。
特許文献２では、研磨領域へと伸びる一組のインフロー溝と研磨領域から伸びる一組のアウトフロー溝を含む研磨パッドが開示されている。
しかし、これらの研磨パッドであっても上記課題を満足できる程度まで解決できてない。 However, even these polishing pads have not been able to solve the above problems to the extent that they can be satisfied.
本発明は、スラリーの供給量を減らした場合でも優れた研磨特性を維持することができる研磨パッドを提供することを目的とする。また、該研磨パッドを用いた半導体デバイスの製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a polishing pad capable of maintaining excellent polishing characteristics even when the amount of slurry supplied is reduced. Moreover, it aims at providing the manufacturing method of the semiconductor device using this polishing pad.
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す研磨パッドにより上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the above object can be achieved by the polishing pad described below, and have completed the present invention.
すなわち、本発明は、研磨表面に溝を有する研磨層を含む研磨パッドにおいて、
前記溝はスラリー供給溝とスラリー排出溝とからなり、
前記スラリー供給溝は、研磨層の中心領域から周端未満まで形成された供給基幹溝と、前記供給基幹溝から分岐して研磨層の周端未満まで形成された第１供給側溝と、前記第１供給側溝から分岐して研磨層の周端未満まで形成された第２供給側溝とを少なくとも有し、
前記スラリー排出溝は、前記スラリー供給溝に近接する排出基幹溝を少なくとも有し、前記排出基幹溝は、その一端が研磨層の中心領域の外側にあり、その他端が研磨層の周端にあることを特徴とする研磨パッド、に関する。
That is, the present invention provides a polishing pad including a polishing layer having grooves on the polishing surface.
The groove comprises a slurry supply groove and a slurry discharge groove,
The slurry supply groove includes a supply basic groove formed from the central region of the polishing layer to less than the peripheral end, a first supply side groove branched from the supply basic groove and formed to less than the peripheral end of the polishing layer, and the first supply groove Having at least a second supply side groove branched from one supply side groove and formed to less than the peripheral edge of the polishing layer
The slurry discharge groove has at least a discharge basic groove adjacent to the slurry supply groove, and the discharge basic groove has one end outside the central region of the polishing layer and the other end at the peripheral end of the polishing layer. The present invention relates to a polishing pad.
本発明者らは、新しいスラリーを研磨パッド全面へ均一に分散させ、かつ新しいスラリーを研磨パッド上に長時間保持させる機能を有するスラリー供給溝と、スラリー供給溝から流れてくる使用済みのスラリーを効率よく回収して研磨パッドの外に排出する機能を有するスラリー排出溝とを組み合わせてユニット化し、該ユニットを研磨パッド全面に設けることにより、スラリーの供給量を減らした場合でも優れた研磨特性を維持することができることを見出した。 The present inventors disperse a new slurry uniformly over the entire surface of the polishing pad and a slurry supply groove having a function of holding the new slurry on the polishing pad for a long time, and a used slurry flowing from the slurry supply groove. Combined with a slurry discharge groove that has the function of efficiently recovering and discharging to the outside of the polishing pad, it is unitized, and by providing this unit on the entire surface of the polishing pad, excellent polishing characteristics even when the amount of slurry supplied is reduced Found that can be maintained.
本発明では、パッドの回転方向に対して供給基幹溝の反対側（後ろ側）に、該供給基幹溝から分岐した第１供給側溝と、該第１供給側溝から分岐した第２供給側溝とを設けることが重要である。特に、第２供給側溝を設けない場合には、新しいスラリーを研磨パッド全面へ均一に分散・保持させること、使用済スラリーを効率よく排出させること、又はスラリーの供給量を削減することが困難になる。 In the present invention, the first supply side groove branched from the supply basic groove and the second supply side groove branched from the first supply side groove are provided on the opposite side (rear side) of the supply basic groove with respect to the rotation direction of the pad. It is important to provide it. In particular, when the second supply side groove is not provided, it is difficult to uniformly disperse and hold new slurry over the entire surface of the polishing pad, to efficiently discharge used slurry, or to reduce the amount of slurry supplied. Become.
供給基幹溝、第１供給側溝、及び第２供給側溝の終端は、いずれも研磨パッドの周端より内側にあることが必要である。該溝の終端が研磨パッドの周端まで形成されている場合には、新しいスラリーを研磨パッド全面へ均一に分散・保持させること、又はスラリーの供給量を削減することが困難になる。 The terminal ends of the supply basic groove, the first supply side groove, and the second supply side groove are required to be inside the peripheral edge of the polishing pad. When the end of the groove is formed up to the peripheral edge of the polishing pad, it becomes difficult to uniformly disperse and hold new slurry over the entire surface of the polishing pad, or to reduce the amount of slurry supplied.
一方、排出基幹溝は、その一端が研磨層の中心領域の外側にあり、その他端が研磨層の周端にあることが必要である。排出基幹溝の一端が研磨層の中心領域の内側にある場合には、新しいスラリーが排出基幹溝に流れ込みやすくなるため、スラリーの供給量を削減することが困難になる。また、排出基幹溝の他端が研磨層の周端まで形成されていない場合には、使用済スラリーを効率よく排出させることが困難になる。 On the other hand, it is necessary that one end of the drainage trunk groove is outside the central region of the polishing layer and the other end is at the peripheral end of the polishing layer. When one end of the discharge trunk groove is inside the central region of the polishing layer, it becomes difficult to reduce the supply amount of slurry because new slurry easily flows into the discharge trunk groove. Further, when the other end of the discharge basic groove is not formed up to the peripheral end of the polishing layer, it becomes difficult to efficiently discharge the used slurry.
また、スラリー排出溝は、排出基幹溝から分岐してスラリー供給溝に近接する第１排出側溝を少なくとも有することが好ましい。第１排出側溝を設けることにより、スラリー供給溝から流れてくる使用済スラリーをより効率よく回収して排出させることができる。 In addition, the slurry discharge groove preferably has at least a first discharge side groove branched from the discharge main groove and close to the slurry supply groove. By providing the first discharge side groove, the used slurry flowing from the slurry supply groove can be recovered and discharged more efficiently.
また、スラリー供給溝の総長さは、スラリー排出溝の総長さの２〜１５倍であることが好ましく、より好ましくは５〜１５倍である。スラリー供給溝の総長さが、スラリー排出溝の総長さの２倍未満の場合には、新しいスラリーを研磨パッド全面へ均一に分散・保持させることが困難になるため、スラリーの供給量を減らした場合には研磨速度が低下する傾向にある。一方、１５倍を超える場合には、使用済スラリーの排出効果が悪くなるため研磨速度が低下する傾向にある。 Moreover, it is preferable that the total length of a slurry supply groove | channel is 2-15 times the total length of a slurry discharge groove, More preferably, it is 5-15 times. When the total length of the slurry supply groove is less than twice the total length of the slurry discharge groove, it becomes difficult to uniformly disperse and hold the new slurry over the entire surface of the polishing pad, so the amount of slurry supply is reduced. In some cases, the polishing rate tends to decrease. On the other hand, when it exceeds 15 times, since the discharge effect of the used slurry is deteriorated, the polishing rate tends to decrease.
また、スラリー排出溝の断面積は、スラリー供給溝の断面積の１．５〜４倍であることが好ましい。スラリー排出溝の断面積が、スラリー供給溝の断面積の１．５倍未満の場合には、使用済スラリーの排出効果が悪くなるため研磨速度が低下する傾向にある。一方、４倍を超える場合には、新しいスラリーが流れ込みやすくなるためスラリーの利用効率が低下し、スラリーの供給量を減らした場合には研磨速度が低下する傾向にある。 Moreover, it is preferable that the cross-sectional area of the slurry discharge groove is 1.5 to 4 times the cross-sectional area of the slurry supply groove. When the cross-sectional area of the slurry discharge groove is less than 1.5 times the cross-sectional area of the slurry supply groove, the polishing effect tends to decrease because the effect of discharging the used slurry is deteriorated. On the other hand, when the ratio exceeds four times, new slurry easily flows, so that the utilization efficiency of the slurry decreases. When the supply amount of the slurry is reduced, the polishing rate tends to decrease.
また本発明は、前記研磨パッドを用いて半導体ウエハの表面を研磨する工程を含む半導体デバイスの製造方法、に関する。 The present invention also relates to a semiconductor device manufacturing method including a step of polishing a surface of a semiconductor wafer using the polishing pad.
本発明における研磨層は、微細気泡を有する発泡体であれば特に限定されるものではない。例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ハロゲン系樹脂（ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなど）、ポリスチレン、オレフィン系樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、エポキシ樹脂、感光性樹脂などの１種または２種以上の混合物が挙げられる。ポリウレタン樹脂は耐摩耗性に優れ、原料組成を種々変えることにより所望の物性を有するポリマーを容易に得ることができるため、研磨層の形成材料として特に好ましい材料である。以下、前記発泡体を代表してポリウレタン樹脂について説明する。
The polishing layer in the present invention is not particularly limited as long as it is a foam having fine bubbles. For example, polyurethane resin, polyester resin, polyamide resin, acrylic resin, polycarbonate resin, halogen resin (polyvinyl chloride, polytetrafluoroethylene, polyvinylidene fluoride, etc.), polystyrene, olefin resin (polyethylene, polypropylene, etc.),
前記ポリウレタン樹脂は、イソシアネート成分、ポリオール成分（高分子量ポリオール、低分子量ポリオール）、及び鎖延長剤からなるものである。 The polyurethane resin comprises an isocyanate component, a polyol component (high molecular weight polyol, low molecular weight polyol), and a chain extender.
イソシアネート成分としては、ポリウレタンの分野において公知の化合物を特に限定なく使用できる。イソシアネート成分としては、２，４−トルエンジイソシアネート、２，６−トルエンジイソシアネート、２，２’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、１，５−ナフタレンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、ｍ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−キシリレンジイソシアネート、ｍ−キシリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート；エチレンジイソシアネート、２，２，４−トリメチルヘキサ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等の脂肪族ジイソシアネート；１，４−シクロヘキサンジイソシアネート、４，４’−ジシクロへキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネートが挙げられる。これらは１種で用いても、２種以上を混合しても差し支えない。 As the isocyanate component, a known compound in the field of polyurethane can be used without particular limitation. As the isocyanate component, 2,4-toluene diisocyanate, 2,6-toluene diisocyanate, 2,2′-diphenylmethane diisocyanate, 2,4′-diphenylmethane diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, Aromatic diisocyanates such as p-phenylene diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-xylylene diisocyanate, m-xylylene diisocyanate; ethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, etc. Aliphatic diisocyanate; 1,4-cyclohexane diisocyanate, 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, isophorone diisocyanate Isocyanate, alicyclic diisocyanates such as norbornane diisocyanate. These may be used alone or in combination of two or more.
高分子量ポリオールとしては、ポリテトラメチレンエーテルグリコールに代表されるポリエーテルポリオール、ポリブチレンアジペートに代表されるポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリカプロラクトンのようなポリエステルグリコールとアルキレンカーボネートとの反応物などで例示されるポリエステルポリカーボネートポリオール、エチレンカーボネートを多価アルコールと反応させ、次いで得られた反応混合物を有機ジカルボン酸と反応させたポリエステルポリカーボネートポリオール、及びポリヒドキシル化合物とアリールカーボネートとのエステル交換反応により得られるポリカーボネートポリオールなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。 Examples of the high molecular weight polyol include polyether polyols typified by polytetramethylene ether glycol, polyester polyols typified by polybutylene adipate, polycaprolactone polyol, and a reaction product of a polyester glycol such as polycaprolactone and alkylene carbonate. Polyester polycarbonate polyol, polyester polycarbonate polyol obtained by reacting ethylene carbonate with polyhydric alcohol and then reacting the resulting reaction mixture with organic dicarboxylic acid, and polycarbonate polyol obtained by transesterification reaction between polyhydroxyl compound and aryl carbonate Etc. These may be used alone or in combination of two or more.
ポリオール成分として上述した高分子量ポリオールの他に、エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，４−ビス（２−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン、トリメチロールプロパン、グリセリン、１，２，６−ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール、テトラメチロールシクロヘキサン、メチルグルコシド、ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、スクロース、２，２，６，６−テトラキス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサノール、及びトリエタノールアミン等の低分子量ポリオールを併用することができる。また、エチレンジアミン、トリレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、及びジエチレントリアミン等の低分子量ポリアミンを併用することもできる。これら低分子量ポリオール、低分子量ポリアミンは１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。 In addition to the above-described high molecular weight polyol as a polyol component, ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, 1,4 -Cyclohexanedimethanol, 3-methyl-1,5-pentanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,4-bis (2-hydroxyethoxy) benzene, trimethylolpropane, glycerin, 1,2,6-hexanetriol, Low such as pentaerythritol, tetramethylolcyclohexane, methyl glucoside, sorbitol, mannitol, dulcitol, sucrose, 2,2,6,6-tetrakis (hydroxymethyl) cyclohexanol, and triethanolamine It can be used in combination with molecular weight polyols. Moreover, low molecular weight polyamines, such as ethylenediamine, tolylenediamine, diphenylmethanediamine, and diethylenetriamine, can also be used in combination. These low molecular weight polyols and low molecular weight polyamines may be used alone or in combination of two or more.
ポリウレタン樹脂発泡体をプレポリマー法により製造する場合において、プレポリマーの硬化には鎖延長剤を使用する。鎖延長剤は、少なくとも２個以上の活性水素基を有する有機化合物であり、活性水素基としては、水酸基、第１級もしくは第２級アミノ基、チオール基（ＳＨ）等が例示できる。具体的には、４，４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン）（ＭＯＣＡ）、２，６−ジクロロ−ｐ−フェニレンジアミン、４，４’−メチレンビス（２，３−ジクロロアニリン）、３，５−ビス（メチルチオ）−２，４−トルエンジアミン、３，５−ビス（メチルチオ）−２，６−トルエンジアミン、３，５−ジエチルトルエン−２，４−ジアミン、３，５−ジエチルトルエン−２，６−ジアミン、トリメチレングリコール−ジ−ｐ−アミノベンゾエート、ポリテトラメチレンオキシド−ジ−ｐ−アミノベンゾエート、４，４’−ジアミノ−３，３’，５，５’−テトラエチルジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジイソプロピル−５，５’−ジメチルジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ−３，３’，５，５’−テトライソプロピルジフェニルメタン、１，２−ビス（２−アミノフェニルチオ）エタン、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジエチル−５，５’−ジメチルジフェニルメタン、Ｎ，Ｎ’−ジ−ｓｅｃ−ブチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジエチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、ｍ−キシリレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ−ｓｅｃ−ブチル−ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、及びｐ−キシリレンジアミン等に例示されるポリアミン類、あるいは、上述した低分子量ポリオールや低分子量ポリアミンを挙げることができる。これらは１種で用いても、２種以上を混合しても差し支えない。 When a polyurethane resin foam is produced by a prepolymer method, a chain extender is used for curing the prepolymer. The chain extender is an organic compound having at least two active hydrogen groups, and examples of the active hydrogen group include a hydroxyl group, a primary or secondary amino group, and a thiol group (SH). Specifically, 4,4′-methylenebis (o-chloroaniline) (MOCA), 2,6-dichloro-p-phenylenediamine, 4,4′-methylenebis (2,3-dichloroaniline), 3,5 -Bis (methylthio) -2,4-toluenediamine, 3,5-bis (methylthio) -2,6-toluenediamine, 3,5-diethyltoluene-2,4-diamine, 3,5-diethyltoluene-2 , 6-diamine, trimethylene glycol-di-p-aminobenzoate, polytetramethylene oxide-di-p-aminobenzoate, 4,4′-diamino-3,3 ′, 5,5′-tetraethyldiphenylmethane, 4, 4'-diamino-3,3'-diisopropyl-5,5'-dimethyldiphenylmethane, 4,4'-diamino-3,3 ', 5,5'-tetra Sopropyldiphenylmethane, 1,2-bis (2-aminophenylthio) ethane, 4,4′-diamino-3,3′-diethyl-5,5′-dimethyldiphenylmethane, N, N′-di-sec-butyl -4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,3'-diethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, m-xylylenediamine, N, N'-di-sec-butyl-p-phenylenediamine, m-phenylenediamine And polyamines exemplified by p-xylylenediamine and the like, or the low molecular weight polyols and low molecular weight polyamines mentioned above. These may be used alone or in combination of two or more.
イソシアネート成分、ポリオール成分、及び鎖延長剤の比は、各々の分子量や研磨パッドの所望物性などにより種々変え得る。所望する研磨特性を有する研磨パッドを得るためには、ポリオール成分と鎖延長剤の合計活性水素基（水酸基＋アミノ基）数に対するイソシアネート成分のイソシアネート基数は、０．８０〜１．２０であることが好ましく、さらに好ましくは０．９９〜１．１５である。イソシアネート基数が前記範囲外の場合には、硬化不良が生じて要求される比重及び硬度が得られず、研磨特性が低下する傾向にある。 The ratio of the isocyanate component, the polyol component, and the chain extender can be variously changed depending on the molecular weight of each, the desired physical properties of the polishing pad, and the like. In order to obtain a polishing pad having desired polishing characteristics, the number of isocyanate groups of the isocyanate component relative to the total number of active hydrogen groups (hydroxyl group + amino group) of the polyol component and the chain extender is 0.80 to 1.20. Is more preferable, and 0.99 to 1.15 is more preferable. When the number of isocyanate groups is outside the above range, curing failure occurs and the required specific gravity and hardness cannot be obtained, and the polishing characteristics tend to be deteriorated.
ポリウレタン樹脂発泡体は、溶融法、溶液法など公知のウレタン化技術を応用して製造することができるが、コスト、作業環境などを考慮した場合、溶融法で製造することが好ましい。 The polyurethane resin foam can be produced by applying a known urethanization technique such as a melting method or a solution method, but is preferably produced by a melting method in consideration of cost, work environment, and the like.
ポリウレタン樹脂発泡体の製造は、プレポリマー法、ワンショット法のどちらでも可能であるが、事前にイソシアネート成分とポリオール成分からイソシアネート末端プレポリマーを合成しておき、これに鎖延長剤を反応させるプレポリマー法が、得られるポリウレタン樹脂の物理的特性が優れており好適である。 The polyurethane resin foam can be produced by either the prepolymer method or the one-shot method. However, an isocyanate-terminated prepolymer is synthesized beforehand from an isocyanate component and a polyol component, and this is reacted with a chain extender. The polymer method is preferred because the resulting polyurethane resin has excellent physical properties.
ポリウレタン樹脂発泡体の製造方法としては、中空ビーズを添加させる方法、機械的発泡法、化学的発泡法などが挙げられる。 Examples of the method for producing a polyurethane resin foam include a method of adding hollow beads, a mechanical foaming method, and a chemical foaming method.
ポリウレタン樹脂発泡体の製造は、各成分を計量して容器に投入し、撹拌するバッチ方式であっても、また撹拌装置に各成分と非反応性気体を連続して供給して撹拌し、気泡分散液を送り出して成形品を製造する連続生産方式であってもよい。 Polyurethane resin foam can be manufactured by batch feeding each component into a container and stirring. Alternatively, each component and non-reactive gas can be continuously supplied to the stirrer and stirred. It may be a continuous production method in which a dispersion is sent out to produce a molded product.
また、ポリウレタン樹脂発泡体の原料となるプレポリマーを反応容器に入れ、その後鎖延長剤を投入、撹拌後、所定の大きさの注型に流し込みブロックを作製し、そのブロックを鉋状、あるいはバンドソー状のスライサーを用いてスライスする方法、又は前述の注型の段階で、薄いシート状にしても良い。また、原料となる樹脂を溶解し、Ｔダイから押し出し成形して直接シート状のポリウレタン樹脂発泡体を得ても良い。 In addition, the prepolymer that is the raw material of the polyurethane resin foam is placed in a reaction vessel, and then a chain extender is added and stirred, and then poured into a casting mold of a predetermined size to produce a block, and the block is shaped like a bowl or a band saw. In the method of slicing using a slicer, or in the above-described casting step, a thin sheet may be used. Alternatively, a raw material resin may be dissolved and extruded from a T-die to directly obtain a sheet-like polyurethane resin foam.
ポリウレタン樹脂発泡体の平均気泡径は、３０〜８０μｍであることが好ましく、より好ましくは３０〜６０μｍである。この範囲から逸脱する場合は、研磨速度が低下したり、研磨後の被研磨材（ウエハ）のプラナリティ（平坦性）が低下する傾向にある。 The average cell diameter of the polyurethane resin foam is preferably 30 to 80 μm, more preferably 30 to 60 μm. When deviating from this range, the polishing rate tends to decrease, or the planarity of the polished material (wafer) after polishing tends to decrease.
ポリウレタン樹脂発泡体の比重は、０．５〜１．３であることが好ましい。比重が０．５未満の場合、研磨層の表面強度が低下し、被研磨材のプラナリティが低下する傾向にある。また、１．３より大きい場合は、研磨層表面の気泡数が少なくなり、プラナリティは良好であるが、研磨速度が低下する傾向にある。 The specific gravity of the polyurethane resin foam is preferably 0.5 to 1.3. When the specific gravity is less than 0.5, the surface strength of the polishing layer decreases, and the planarity of the material to be polished tends to decrease. On the other hand, when the ratio is larger than 1.3, the number of bubbles on the surface of the polishing layer is reduced and planarity is good, but the polishing rate tends to decrease.
ポリウレタン樹脂発泡体の硬度は、アスカーＤ硬度計にて、４５〜７０度であることが好ましい。アスカーＤ硬度が４５度未満の場合には、被研磨材のプラナリティが低下し、また、７０度より大きい場合は、プラナリティは良好であるが、被研磨材のユニフォーミティ（均一性）が低下する傾向にある。 The hardness of the polyurethane resin foam is preferably 45 to 70 degrees as measured by an Asker D hardness meter. When the Asker D hardness is less than 45 degrees, the planarity of the material to be polished is lowered. When the Asker D hardness is more than 70 degrees, the planarity is good but the uniformity of the material to be polished is lowered. There is a tendency.
研磨層の大きさは特に限定されるものではないが、通常直径３０〜１００ｃｍ程度である。 The size of the polishing layer is not particularly limited, but is usually about 30 to 100 cm in diameter.
研磨層の厚みは特に限定されるものではないが、通常０．８〜４ｍｍ程度であり、１．５〜２．５ｍｍであることが好ましい。前記厚みの研磨層を作製する方法としては、前記微細発泡体のブロックをバンドソー方式やカンナ方式のスライサーを用いて所定厚みにする方法、所定厚みのキャビティーを持った金型に樹脂を流し込み硬化させる方法、及びコーティング技術やシート成形技術を用いた方法などが挙げられる。 The thickness of the polishing layer is not particularly limited, but is usually about 0.8 to 4 mm, and preferably 1.5 to 2.5 mm. As a method for producing the polishing layer having the above thickness, a method in which the block of the fine foam is made to have a predetermined thickness using a band saw type or canna type slicer, a resin is poured into a mold having a cavity having a predetermined thickness, and curing is performed. And a method using a coating technique or a sheet forming technique.
以下、研磨表面にスラリー供給溝とスラリー排出溝とを有する研磨層を含む研磨パッドについて詳しく説明する。 Hereinafter, a polishing pad including a polishing layer having a slurry supply groove and a slurry discharge groove on the polishing surface will be described in detail.
図２及び３は、研磨表面にスラリー供給溝とスラリー排出溝とを有する研磨層を含む研磨パッドの概略構成図である。ただし、図２及び３は、本発明の研磨パッドの構造を示す具体例に過ぎず、他の類似構造のものも本件発明に含まれる。 2 and 3 are schematic configuration diagrams of a polishing pad including a polishing layer having a slurry supply groove and a slurry discharge groove on the polishing surface. However, FIGS. 2 and 3 are only specific examples showing the structure of the polishing pad of the present invention, and other similar structures are also included in the present invention.
図２及び３に示すように、本発明の研磨層の表面には、研磨層の中心領域８から周端未満まで形成された供給基幹溝９と、供給基幹溝９から分岐して研磨層の周端未満まで形成された第１供給側溝１０ａ及び１０ｂと、第１供給側溝１０ａから分岐して研磨層の周端未満まで形成された第２供給側溝１１とを構成成分として含むスラリー供給溝と、該スラリー供給溝に近接する排出基幹溝１２を構成成分として含むスラリー排出溝とが形成されている。なお、図２及び３には、簡略化するためにスラリー供給溝とスラリー排出溝とが組み合わされた１ユニットのみが記載されているが、実際の研磨層では、通常多数の該ユニットが研磨表面全体に形成されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the surface of the polishing layer of the present invention has a supply
また、図３に示すように、スラリー排出溝は、第２供給側溝１１から分岐して研磨層の周端未満まで形成された第３供給側溝１３を構成成分として含んでいてもよい。また、スラリー排出溝は、排出基幹溝１２から分岐してスラリー供給溝に近接する第１排出側溝１４を構成成分として含んでいてもよい。
As shown in FIG. 3, the slurry discharge groove may include a third
スラリー供給溝及びスラリー排出溝の形状は、直線状、曲線状、折れ線状、又はこれらの組み合わせであってもよい。 The shape of the slurry supply groove and the slurry discharge groove may be linear, curved, polygonal, or a combination thereof.
中心領域８は、スラリー供給機からスラリーが滴下される領域であり、通常半径１〜５ｃｍ程度の大きさである。
The
供給基幹溝９は、その一端が中心領域８内にあり、他端は研磨層の周端より内側にあることが必要である。他端は研磨層の周端から０．５〜５ｃｍの位置にあることが好ましい。
The
第１供給側溝１０ａ及び１０ｂは、供給基幹溝９から分岐して研磨層の周端未満（周端より内側）まで形成されている。第１供給側溝１０ａの他端は研磨層の周端から０．５〜５ｃｍの位置にあることが好ましい。第１供給側溝１０ａ及び１０ｂの数は、供給基幹溝９の長さによって適宜調整することができる。
The first supply-
第２供給側溝１１は、第１供給側溝１０ａから分岐して研磨層の周端未満（周端より内側）まで形成されている。第２供給側溝１１の数は、第１供給側溝１０ａの長さによって適宜調整することができる。
The second supply-
第３供給側溝１３は、第２供給側溝１１から分岐して研磨層の周端未満（周端より内側）まで形成されている。第３供給側溝１３の数は、第２供給側溝１１の長さによって適宜調整することができる。
The third supply-
排出基幹溝１２は、その一端が研磨層の中心領域８の外側にあり、他端は研磨層の周端にある構造を有する。図２及び３に示すように、排出基幹溝１２は、第１供給側溝１０及び／又は第２供給側溝１１の終端又は変曲部分に近接するように配置される。排出基幹溝１２の数は特に制限されないが、第２供給側溝１１が分岐している第１供給側溝１０ａの数と同じであることが好ましい。排出基幹溝１２と供給基幹溝９との角度は、通常１０〜８０°程度であり、好ましくは３０〜６０°である。
The
第１排出側溝１４は、排出基幹溝１２から分岐して研磨層の周端未満（周端より内側）まで形成されている。図３に示すように、第１排出側溝１４は、第１〜３供給側溝の終端に近接するように配置される。
The first
スラリー供給溝及びスラリー排出溝の溝幅及び溝深さは特に制限されないが、通常、スラリー供給溝の溝幅は０．１〜５ｍｍ程度、溝深さは０．１〜２ｍｍ程度である。また、スラリー排出溝の溝幅は０．２〜１０ｍｍ程度、溝深さは０．２〜４ｍｍ程度である。スラリー排出溝の断面積は、スラリー供給溝の断面積の１．５〜４倍であることが好ましく、より好ましくは２〜４倍である。スラリーの保持・更新性を望ましいものにするため、ある範囲ごとに溝幅、溝深さを変化させることも可能である。 The groove width and groove depth of the slurry supply groove and the slurry discharge groove are not particularly limited, but the groove width of the slurry supply groove is usually about 0.1 to 5 mm, and the groove depth is about 0.1 to 2 mm. The groove width of the slurry discharge groove is about 0.2 to 10 mm, and the groove depth is about 0.2 to 4 mm. The cross-sectional area of the slurry discharge groove is preferably 1.5 to 4 times, more preferably 2 to 4 times the cross-sectional area of the slurry supply groove. In order to make the retention and renewability of the slurry desirable, it is possible to change the groove width and groove depth for each certain range.
第２供給側溝１１が分岐している第１供給側溝１０ａの溝ピッチは、通常３０〜１００ｍｍ程度である。第２供給側溝１１が分岐していない第１供給側溝１０ｂの溝ピッチは、通常１〜３０ｍｍ程度である。
The groove pitch of the first
第２供給側溝１１の溝ピッチは、図２のような構造の場合には通常１〜３０ｍｍ程度であり、図３のような構造の場合には通常２０〜７０ｍｍ程度である。
The groove pitch of the second
第３供給側溝１３の溝ピッチは、通常１〜３０ｍｍ程度である。第１排出側溝１４の溝ピッチは、通常２０〜７０ｍｍ程度である。
The groove pitch of the third
スラリー供給溝及びスラリー排出溝の形成方法は特に限定されるものではないが、例えば、所定サイズのバイトのような治具を用い機械切削する方法、所定の表面形状を有した金型に樹脂を流しこみ、硬化させることにより形成する方法、所定の表面形状を有したプレス板で樹脂をプレスし形成する方法、フォトリソグラフィを用いて形成する方法、印刷手法を用いて形成する方法、炭酸ガスレーザーなどを用いたレーザー光による形成方法などが挙げられる。 The method for forming the slurry supply groove and the slurry discharge groove is not particularly limited. For example, a method of machine cutting using a jig such as a tool of a predetermined size, and a resin in a mold having a predetermined surface shape. A method of forming by casting and curing, a method of pressing and forming a resin with a press plate having a predetermined surface shape, a method of forming using photolithography, a method of forming using a printing technique, a carbon dioxide gas laser For example, a formation method using a laser beam using the above.
本発明の研磨パッドは、前記研磨層のみであってもよく、研磨層と他の層（例えばクッション層など）との積層体であってもよい。 The polishing pad of the present invention may be only the polishing layer or a laminate of the polishing layer and another layer (for example, a cushion layer).
前記クッション層は、研磨層の特性を補うものである。クッション層は、ＣＭＰにおいて、トレードオフの関係にあるプラナリティとユニフォーミティの両者を両立させるために必要なものである。プラナリティとは、パターン形成時に発生する微小凹凸のある被研磨材を研磨した時のパターン部の平坦性をいい、ユニフォーミティとは、被研磨材全体の均一性をいう。研磨層の特性によって、プラナリティを改善し、クッション層の特性によってユニフォーミティを改善する。本発明の研磨パッドにおいては、クッション層は研磨層より柔らかいものを用いることが好ましい。 The cushion layer supplements the characteristics of the polishing layer. The cushion layer is necessary in order to achieve both planarity and uniformity in a trade-off relationship in CMP. Planarity refers to the flatness of a pattern portion when a material having fine irregularities generated during pattern formation is polished, and uniformity refers to the uniformity of the entire material to be polished. The planarity is improved by the characteristics of the polishing layer, and the uniformity is improved by the characteristics of the cushion layer. In the polishing pad of the present invention, the cushion layer is preferably softer than the polishing layer.
前記クッション層としては、例えば、ポリエステル不織布、ナイロン不織布、アクリル不織布などの繊維不織布やポリウレタンを含浸したポリエステル不織布のような樹脂含浸不織布、ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォームなどの高分子樹脂発泡体、ブタジエンゴム、イソプレンゴムなどのゴム性樹脂、感光性樹脂などが挙げられる。 Examples of the cushion layer include fiber nonwoven fabrics such as polyester nonwoven fabric, nylon nonwoven fabric, and acrylic nonwoven fabric, resin-impregnated nonwoven fabrics such as polyester nonwoven fabric impregnated with polyurethane, polymer resin foams such as polyurethane foam and polyethylene foam, butadiene rubber, Examples thereof include rubber resins such as isoprene rubber and photosensitive resins.
研磨層とクッション層とを貼り合わせる手段としては、例えば、研磨層とクッション層を両面テープで挟みプレスする方法が挙げられる。 Examples of means for bonding the polishing layer and the cushion layer include a method of pressing the polishing layer and the cushion layer with a double-sided tape.
前記両面テープは、不織布やフィルム等の基材の両面に接着層を設けた一般的な構成を有するものである。クッション層へのスラリーの浸透等を防ぐことを考慮すると、基材にフィルムを用いることが好ましい。また、接着層の組成としては、例えば、ゴム系接着剤やアクリル系接着剤等が挙げられる。金属イオンの含有量を考慮すると、アクリル系接着剤は、金属イオン含有量が少ないため好ましい。また、研磨層とクッション層は組成が異なることもあるため、両面テープの各接着層の組成を異なるものとし、各層の接着力を適正化することも可能である。 The double-sided tape has a general configuration in which adhesive layers are provided on both sides of a substrate such as a nonwoven fabric or a film. In consideration of preventing the slurry from penetrating into the cushion layer, it is preferable to use a film for the substrate. Examples of the composition of the adhesive layer include rubber adhesives and acrylic adhesives. Considering the content of metal ions, an acrylic adhesive is preferable because the metal ion content is low. In addition, since the composition of the polishing layer and the cushion layer may be different, the composition of each adhesive layer of the double-sided tape can be made different so that the adhesive force of each layer can be optimized.
本発明の研磨パッドは、プラテンと接着する面に両面テープが設けられていてもよい。該両面テープとしては、上述と同様に基材の両面に接着層を設けた一般的な構成を有するものを用いることができる。基材としては、例えば不織布やフィルム等が挙げられる。研磨パッドの使用後のプラテンからの剥離を考慮すれば、基材にフィルムを用いることが好ましい。また、接着層の組成としては、例えば、ゴム系接着剤やアクリル系接着剤等が挙げられる。金属イオンの含有量を考慮すると、アクリル系接着剤は、金属イオン含有量が少ないため好ましい。 The polishing pad of the present invention may be provided with a double-sided tape on the surface to be bonded to the platen. As the double-sided tape, a tape having a general configuration in which an adhesive layer is provided on both surfaces of a base material can be used as described above. As a base material, a nonwoven fabric, a film, etc. are mentioned, for example. In consideration of peeling from the platen after use of the polishing pad, it is preferable to use a film for the substrate. Examples of the composition of the adhesive layer include rubber adhesives and acrylic adhesives. Considering the content of metal ions, an acrylic adhesive is preferable because the metal ion content is low.
半導体デバイスは、前記研磨パッドを用いて半導体ウエハの表面を研磨する工程を経て製造される。半導体ウエハとは、一般にシリコンウエハ上に配線金属及び酸化膜を積層したものである。半導体ウエハの研磨方法、研磨装置は特に制限されず、例えば、図１に示すように研磨パッド（研磨層）１を支持する研磨定盤２と、半導体ウエハ４を支持する支持台（ポリシングヘッド）５とウエハへの均一加圧を行うためのバッキング材と、研磨剤３の供給機構を備えた研磨装置などを用いて行われる。研磨パッド１は、例えば、両面テープで貼り付けることにより、研磨定盤２に装着される。研磨定盤２と支持台５とは、それぞれに支持された研磨パッド１と半導体ウエハ４が対向するように配置され、それぞれに回転軸６、７を備えている。また、支持台５側には、半導体ウエハ４を研磨パッド１に押し付けるための加圧機構が設けてある。研磨に際しては、研磨定盤２と支持台５とを回転させつつ半導体ウエハ４を研磨パッド１に押し付け、スラリーを供給しながら研磨を行う。スラリーの流量、研磨荷重、研磨定盤回転数、及びウエハ回転数は特に制限されず、適宜調整して行う。
The semiconductor device is manufactured through a step of polishing the surface of the semiconductor wafer using the polishing pad. A semiconductor wafer is generally a laminate of a wiring metal and an oxide film on a silicon wafer. The method and apparatus for polishing the semiconductor wafer are not particularly limited. For example, as shown in FIG. 1, a polishing
これにより半導体ウエハ４の表面の突出した部分が除去されて平坦状に研磨される。その後、ダイシング、ボンディング、パッケージング等することにより半導体デバイスが製造される。半導体デバイスは、演算処理装置やメモリー等に用いられる。
As a result, the protruding portion of the surface of the
以下、本発明を実施例を上げて説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
［測定、評価方法］
（平均気泡径測定）
作製したポリウレタン発泡体を厚み１ｍｍ以下になるべく薄くミクロトームカッターで平行に切り出したものを平均気泡径測定用試料とした。試料をスライドガラス上に固定し、ＳＥＭ（Ｓ−３５００Ｎ、日立サイエンスシステムズ（株））を用いて１００倍で観察した。得られた画像を画像解析ソフト（ＷｉｎＲｏｏｆ、三谷商事（株））を用いて、任意範囲の全気泡径を測定し、平均気泡径を算出した。
[Measurement and evaluation methods]
(Average bubble diameter measurement)
The produced polyurethane foam was cut as thin as possible to a thickness of 1 mm or less in parallel with a microtome cutter, and used as a sample for measuring the average cell diameter. The sample was fixed on a slide glass and observed at 100 times using SEM (S-3500N, Hitachi Science Systems, Ltd.). Using the image analysis software (WinRoof, Mitani Shoji Co., Ltd.) for the obtained image, the total bubble diameter in an arbitrary range was measured, and the average bubble diameter was calculated.
（比重測定）
ＪＩＳ Ｚ８８０７−１９７６に準拠して行った。作製したポリウレタン発泡体を４ｃｍ×８．５ｃｍの短冊状（厚み：任意）に切り出したものを比重測定用試料とし、温度２３℃±２℃、湿度５０％±５％の環境で１６時間静置した。測定には比重計（ザルトリウス社製）を用い、比重を測定した。
(Specific gravity measurement)
This was performed according to JIS Z8807-1976. The produced polyurethane foam was cut into a 4 cm x 8.5 cm strip (thickness: arbitrary) and used as a sample for measuring the specific gravity, and allowed to stand for 16 hours in an environment of a temperature of 23 ° C ± 2 ° C and a humidity of 50% ± 5%. did. The specific gravity was measured using a hydrometer (manufactured by Sartorius).
（硬度測定）
ＪＩＳ Ｋ６２５３−１９９７に準拠して行った。作製したポリウレタン発泡体を２ｃｍ×２ｃｍ（厚み：任意）の大きさに切り出したものを硬度測定用試料とし、温度２３℃±２℃、湿度５０％±５％の環境で１６時間静置した。測定時には、試料を重ね合わせ、厚み６ｍｍ以上とした。硬度計（高分子計器社製、アスカーＤ型硬度計）を用い、硬度を測定した。
(Hardness measurement)
This was performed in accordance with JIS K6253-1997. A sample obtained by cutting the produced polyurethane foam into a size of 2 cm × 2 cm (thickness: arbitrary) was used as a sample for hardness measurement and allowed to stand for 16 hours in an environment of temperature 23 ° C. ± 2 ° C. and humidity 50% ± 5%. At the time of measurement, the samples were overlapped to a thickness of 6 mm or more. The hardness was measured using a hardness meter (manufactured by Kobunshi Keiki Co., Ltd., Asker D type hardness meter).
（研磨特性の評価）
研磨装置としてＳＰＰ６００Ｓ（岡本工作機械社製）を用い、作製した研磨パッドを用いて、研磨特性の評価を行った。研磨速度は、８インチのシリコンウエハに熱酸化膜を１μｍ製膜したものを、約０．５μｍ研磨して、このときの時間から算出した。酸化膜の膜厚測定には、干渉式膜厚測定装置（大塚電子社製）を用いた。そして、シリカスラリー（ＳＳ１２ キャボット社製）の流量を５０ｍｌ／ｍｉｎ、１００ｍｌ／ｍｉｎ、１５０ｍｌ／ｍｉｎ、又は２００ｍｌ／ｍｉｎに変えたときの研磨速度（Å／ｍｉｎ）の変化を測定した。測定結果を表１に示す。その他の研磨条件としては、研磨荷重３５０ｇ／ｃｍ２、研磨定盤回転数３５ｒｐｍ、ウエハ回転数３０ｒｐｍとした。
(Evaluation of polishing characteristics)
Using SPP600S (manufactured by Okamoto Machine Tool Co., Ltd.) as a polishing apparatus, polishing characteristics were evaluated using the prepared polishing pad. The polishing rate was calculated from the time obtained by polishing about 0.5 μm of a 1-μm thermal oxide film formed on an 8-inch silicon wafer. An interference type film thickness measuring device (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) was used for measuring the thickness of the oxide film. Then, the change in the polishing rate (速度 / min) was measured when the flow rate of the silica slurry (SS12 Cabot) was changed to 50 ml / min, 100 ml / min, 150 ml / min, or 200 ml / min. The measurement results are shown in Table 1. Other polishing conditions were a polishing load of 350 g / cm 2 , a polishing platen rotation number of 35 rpm, and a wafer rotation number of 30 rpm.
製造例
容器にトルエンジイソシアネート（２，４−体／２，６−体＝８０／２０の混合物）１２２９重量部、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート２７２重量部、数平均分子量１０１８のポリテトラメチレンエーテルグリコール１９０１重量部、ジエチレングリコール１９８重量部を入れ、７０℃で４時間反応させてイソシアネート末端プレポリマーを得た。
該プレポリマー１００重量部及びシリコン系界面活性剤（東レダウコーニングシリコン製、ＳＨ−１９２）３重量部を重合容器内に加えて混合し、８０℃に調整して減圧脱泡した。その後、撹拌翼を用いて、回転数９００ｒｐｍで反応系内に気泡を取り込むように激しく約４分間撹拌を行った。そこへ予め７０℃に温度調整したエタキュア３００（アルベマール社製、３，５−ビス（メチルチオ）−２，６−トルエンジアミンと３，５−ビス（メチルチオ）−２，４−トルエンジアミンとの混合物）２１重量部を添加した。該混合液を約１分間撹拌した後、パン型のオープンモールド（注型容器）へ流し込んだ。この混合液の流動性がなくなった時点でオーブン内に入れ、１００℃で１６時間ポストキュアを行い、ポリウレタン樹脂発泡体ブロックを得た。
約８０℃に加熱した前記ポリウレタン樹脂発泡体ブロックをスライサー（アミテック社製、ＶＧＷ−１２５）を使用してスライスし、ポリウレタン樹脂発泡体シート（平均気泡径：５０μｍ、比重：０．８６、硬度：５２度）を得た。次に、バフ機（アミテック社製）を使用して、厚さ１．２７ｍｍになるまで該シートの表面バフ処理をし、厚み精度を整えた。そしてバフ処理をしたシートを直径６１ｃｍの大きさで打ち抜いて研磨シートを作製した。
Production Example Polytetramethylene ether having 1229 parts by weight of toluene diisocyanate (mixture of 2,4-isomer / 2,6-isomer = 80/20), 272 parts by weight of 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, and number average molecular weight 1018 in a container 1901 parts by weight of glycol and 198 parts by weight of diethylene glycol were added and reacted at 70 ° C. for 4 hours to obtain an isocyanate-terminated prepolymer.
100 parts by weight of the prepolymer and 3 parts by weight of a silicon-based surfactant (manufactured by Toray Dow Corning Silicon, SH-192) were added to the polymerization vessel, mixed, adjusted to 80 ° C. and degassed under reduced pressure. Then, it stirred vigorously for about 4 minutes so that a bubble might be taken in in a reaction system with the rotation speed of 900 rpm using the stirring blade. Etacure 300 (Albemarle, 3,5-bis (methylthio) -2,6-toluenediamine and 3,5-bis (methylthio) -2,4-toluenediamine mixed in advance with a temperature adjusted to 70 ° C. ) 21 parts by weight were added. The mixed solution was stirred for about 1 minute and then poured into a pan-shaped open mold (casting container). When the fluidity of the mixed solution disappeared, it was placed in an oven and post-cured at 100 ° C. for 16 hours to obtain a polyurethane resin foam block.
The polyurethane resin foam block heated to about 80 ° C. was sliced using a slicer (AGW), VGW-125, and a polyurethane resin foam sheet (average cell diameter: 50 μm, specific gravity: 0.86, hardness: 52 degrees). Next, the surface of the sheet was buffed to a thickness of 1.27 mm using a buffing machine (Amitech) to adjust the thickness accuracy. Then, the buffed sheet was punched out with a diameter of 61 cm to produce an abrasive sheet.
実施例１
作製した研磨シートの表面に、溝加工機（テクノ社製）を用いて図２に記載の形状の溝を形成して研磨層を作製した。スラリー供給溝の溝幅は０．５ｍｍ、溝深さは０．４ｍｍである。また、スラリー排出溝の溝幅は１．０ｍｍ、溝深さは０．４ｍｍである。スラリー排出溝の断面積は、スラリー供給溝の断面積の２倍である。第２供給側溝が分岐している第１供給側溝の終端は、研磨層の周端から２０ｍｍ内側にある。第２供給側溝が分岐している第１供給側溝の溝ピッチは、８０ｍｍである。第２供給側溝が分岐していない第１供給側溝の溝ピッチは、４ｍｍである。第２供給側溝の溝ピッチは、４ｍｍである。スラリー供給溝の総長さは、スラリー排出溝の総長さの５倍である。排出基幹溝と供給基幹溝との角度は、５０°である。
この研磨層の溝加工面と反対側の面にラミ機を使用して、両面テープ（積水化学工業社製、ダブルタックテープ）を貼りつけた。更に、コロナ処理をしたクッションシート（東レ社製、ポリエチレンフォーム、トーレペフ、厚み０．８ｍｍ）の表面をバフ処理し、それを前記両面テープにラミ機を使用して貼り合わせた。さらに、クッションシートの他面にラミ機を使用して両面テープを貼り合わせて研磨パッドを作製した。
Example 1
A groove having the shape shown in FIG. 2 was formed on the surface of the prepared polishing sheet using a groove processing machine (manufactured by Techno) to prepare a polishing layer. The groove width of the slurry supply groove is 0.5 mm, and the groove depth is 0.4 mm. The slurry discharge groove has a groove width of 1.0 mm and a groove depth of 0.4 mm. The cross-sectional area of the slurry discharge groove is twice the cross-sectional area of the slurry supply groove. The end of the first supply-side groove where the second supply-side groove is branched is 20 mm inside from the peripheral edge of the polishing layer. The groove pitch of the first supply side groove where the second supply side groove is branched is 80 mm. The groove pitch of the first supply side groove where the second supply side groove is not branched is 4 mm. The groove pitch of the second supply side groove is 4 mm. The total length of the slurry supply groove is five times the total length of the slurry discharge groove. The angle between the discharge main groove and the supply main groove is 50 °.
A double-sided tape (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., double tack tape) was attached to the surface of the polishing layer opposite to the grooved surface using a laminator. Furthermore, the surface of the cushion sheet (Toray Industries, Inc., polyethylene foam, Torepef, thickness 0.8 mm) subjected to corona treatment was buffed and bonded to the double-sided tape using a laminator. Further, a double-sided tape was attached to the other surface of the cushion sheet using a laminator to prepare a polishing pad.
実施例２
作製した研磨シートの表面に、溝加工機を用いて図３に記載の形状の溝を形成して研磨層を作製した。その後、実施例１と同様の方法で研磨パッドを作製した。スラリー供給溝の溝幅は０．５ｍｍ、溝深さは０．４ｍｍである。また、スラリー排出溝の溝幅は１．２ｍｍ、溝深さは０．６ｍｍである。スラリー排出溝の断面積は、スラリー供給溝の断面積の３．６倍である。第２供給側溝が分岐している第１供給側溝の終端は、研磨層の周端から２０ｍｍ内側にある。第２供給側溝が分岐している第１供給側溝の溝ピッチは、８０ｍｍである。第２供給側溝が分岐していない第１供給側溝の溝ピッチは、４ｍｍである。第２供給側溝の溝ピッチは、５０ｍｍである。第３供給側溝の溝ピッチは、４ｍｍである。第１排出側溝の溝ピッチは、５０ｍｍである。スラリー供給溝の総長さは、スラリー排出溝の総長さの１３倍である。排出基幹溝と供給基幹溝との角度は、４５°である。
Example 2
A groove having the shape shown in FIG. 3 was formed on the surface of the prepared polishing sheet using a groove processing machine to prepare a polishing layer. Thereafter, a polishing pad was produced in the same manner as in Example 1. The groove width of the slurry supply groove is 0.5 mm, and the groove depth is 0.4 mm. The slurry discharge groove has a groove width of 1.2 mm and a groove depth of 0.6 mm. The cross-sectional area of the slurry discharge groove is 3.6 times the cross-sectional area of the slurry supply groove. The end of the first supply-side groove where the second supply-side groove is branched is 20 mm inside from the peripheral edge of the polishing layer. The groove pitch of the first supply side groove where the second supply side groove is branched is 80 mm. The groove pitch of the first supply side groove where the second supply side groove is not branched is 4 mm. The groove pitch of the second supply side groove is 50 mm. The groove pitch of the third supply side groove is 4 mm. The groove pitch of the first discharge side grooves is 50 mm. The total length of the slurry supply groove is 13 times the total length of the slurry discharge groove. The angle between the discharge main groove and the supply main groove is 45 °.
比較例１
作製した研磨シートの表面に、溝加工機を用いて図４に記載の形状の溝を形成して研磨層を作製した。その後、実施例１と同様の方法で研磨パッドを作製した。溝幅は２ｍｍ、溝深さは０．３ｍｍ、溝ピッチは２０ｍｍである。
Comparative Example 1
A groove having the shape shown in FIG. 4 was formed on the surface of the prepared polishing sheet using a groove processing machine to prepare a polishing layer. Thereafter, a polishing pad was produced in the same manner as in Example 1. The groove width is 2 mm, the groove depth is 0.3 mm, and the groove pitch is 20 mm.
比較例２
作製した研磨シートの表面に、溝加工機を用いて図５に記載の形状の溝を形成して研磨層を作製した。その後、実施例１と同様の方法で研磨パッドを作製した。溝幅は０．２５ｍｍ、溝深さは０．４ｍｍ、溝ピッチは１．５ｍｍである。
Comparative Example 2
A groove having the shape shown in FIG. 5 was formed on the surface of the prepared polishing sheet using a groove processing machine to prepare a polishing layer. Thereafter, a polishing pad was produced in the same manner as in Example 1. The groove width is 0.25 mm, the groove depth is 0.4 mm, and the groove pitch is 1.5 mm.
比較例３
作製した研磨シートの表面に、溝加工機を用いて図６に記載の形状の溝を形成して研磨層を作製した。その後、実施例１と同様の方法で研磨パッドを作製した。スラリー供給溝の溝幅は０．５ｍｍ、溝深さは０．４ｍｍである。また、スラリー排出溝の溝幅は０．５ｍｍ、溝深さは０．４ｍｍである。スラリー排出溝の断面積は、スラリー供給溝の断面積の１倍である。スラリー供給溝の総長さは、スラリー排出溝の総長さの１倍である。排出基幹溝と供給基幹溝との角度は、５°である。
Comparative Example 3
A groove having the shape shown in FIG. 6 was formed on the surface of the prepared polishing sheet using a groove processing machine to prepare a polishing layer. Thereafter, a polishing pad was produced in the same manner as in Example 1. The groove width of the slurry supply groove is 0.5 mm, and the groove depth is 0.4 mm. The groove width of the slurry discharge groove is 0.5 mm, and the groove depth is 0.4 mm. The cross-sectional area of the slurry discharge groove is one times the cross-sectional area of the slurry supply groove. The total length of the slurry supply groove is one time the total length of the slurry discharge groove. The angle between the discharge main groove and the supply main groove is 5 °.
比較例４
作製した研磨シートの表面に、溝加工機を用いて図７に記載の形状の溝を形成して研磨層を作製した。その後、実施例１と同様の方法で研磨パッドを作製した。スラリー供給溝の溝幅は０．５ｍｍ、溝深さは０．４ｍｍである。また、スラリー排出溝の溝幅は０．６ｍｍ、溝深さは０．４ｍｍである。スラリー排出溝の断面積は、スラリー供給溝の断面積の１．２倍である。第１供給側溝の溝ピッチは、４ｍｍである。スラリー供給溝の総長さは、スラリー排出溝の総長さの７．６倍である。排出基幹溝と供給基幹溝との角度は、４５°である。
A groove having the shape shown in FIG. 7 was formed on the surface of the prepared polishing sheet using a groove processing machine to prepare a polishing layer. Thereafter, a polishing pad was produced in the same manner as in Example 1. The groove width of the slurry supply groove is 0.5 mm, and the groove depth is 0.4 mm. The slurry discharge groove has a groove width of 0.6 mm and a groove depth of 0.4 mm. The cross-sectional area of the slurry discharge groove is 1.2 times the cross-sectional area of the slurry supply groove. The groove pitch of the first supply side groove is 4 mm. The total length of the slurry supply groove is 7.6 times the total length of the slurry discharge groove. The angle between the discharge main groove and the supply main groove is 45 °.
表１の結果から明らかなように、本発明の研磨パッドは、スラリーの供給量を減らした場合でも優れた研磨速度を維持することができる。 As is clear from the results in Table 1, the polishing pad of the present invention can maintain an excellent polishing rate even when the amount of slurry supplied is reduced.
１：研磨パッド（研磨層）
２：研磨定盤
３：研磨剤（スラリー）
４：被研磨材（半導体ウエハ）
５：支持台（ポリシングヘッド）
６、７：回転軸
８：中心領域
９：供給基幹溝
１０ａ：第２供給側溝が分岐している第１供給側溝
１０ｂ：第２供給側溝が分岐していない第１供給側溝
１１：第２供給側溝
１２：排出基幹溝
１３：第３供給側溝
１４：第１排出側溝
1: Polishing pad (polishing layer)
2: Polishing surface plate 3: Abrasive (slurry)
4: Material to be polished (semiconductor wafer)
5: Support base (polishing head)
6, 7: Rotating shaft 8: Center region 9:
Claims (5)
前記溝はスラリー供給溝とスラリー排出溝とからなり、
前記スラリー供給溝は、研磨層の中心領域から周端未満まで形成された供給基幹溝と、前記供給基幹溝から分岐して研磨層の周端未満まで形成された第１供給側溝と、前記第１供給側溝から分岐して研磨層の周端未満まで形成された第２供給側溝とを少なくとも有し、
前記スラリー排出溝は、前記スラリー供給溝に近接する排出基幹溝を少なくとも有し、前記排出基幹溝は、その一端が研磨層の中心領域の外側にあり、その他端が研磨層の周端にあることを特徴とする研磨パッド。 In a polishing pad comprising a polishing layer having grooves on the polishing surface,
The groove comprises a slurry supply groove and a slurry discharge groove,
The slurry supply groove includes a supply basic groove formed from the central region of the polishing layer to less than the peripheral end, a first supply side groove branched from the supply basic groove and formed to less than the peripheral end of the polishing layer, and the first supply groove Having at least a second supply side groove branched from one supply side groove and formed to less than the peripheral edge of the polishing layer;
The slurry discharge groove has at least a discharge basic groove adjacent to the slurry supply groove, and the discharge basic groove has one end outside the central region of the polishing layer and the other end at the peripheral end of the polishing layer. A polishing pad characterized by that.
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