JP2013169645A - Polishing pad and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a speaker used for home appliances.SOLUTION: A polishing pad and a manufacturing method thereof are provided. The manufacturing method of the polishing pad includes a step for mixing polishing layer forming substances, a step for mixing at least two of pore size controllable inert gas, capsule type foaming agent, chemical foaming agent and liquid micro-element with a mixture obtained in the previous step to form two or more types of porosity pores, a step for gelling and curing the mixture generated through the previous steps to manufacture a polishing layer including two or more types of porosity pores, and a step for machining the polishing layer and distributing pores on the surface by opening the two or more types of porosity pores.

Description

本発明は、研磨パッド及びその製造方法に関するものであり、より詳細には、効果的なスラリー捕集と運送が可能であるようにする研磨パッド及びその製造方法に関するものである。   The present invention relates to a polishing pad and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a polishing pad that enables effective slurry collection and transportation and a method for manufacturing the same.

化学機械的平坦化/研磨(CHEMICAL MECHANICAL PLANARIZATION/CHEMICAL MECHANICAL POLISHING、以下、ＣＭＰと称する)工程は、半導体素子のグローバル平坦化のために導入した工程であり、ウェーハの大口径化、高集積化、線幅の微細化及び配線構造の多層化が進むにつれ、一層重要な工程として注目されている。   The chemical mechanical planarization / polishing (CHEMICAL MECHANICAL PLANARIZATION / CHEMICAL MECHANICAL POLISHING, hereinafter referred to as CMP) process is a process introduced for global planarization of semiconductor devices. As the line width is miniaturized and the wiring structure is multilayered, it is attracting attention as a more important process.

ＣＭＰ工程においては、研磨速度と平坦化度が重要であって、これは研磨装備の工程条件及び使われる消耗性部材である研磨スラリーと研磨パッドによって決まる。特に、研磨パッドはウェーハの表面と接触した状態で供給された研磨スラリーをウェーハ上に均一に分散させて、研磨スラリー内部の研磨粒子と研磨パッドの表面突起らによって物理的な除去作用が起こるようにする。   In the CMP process, the polishing rate and the degree of flatness are important, and this is determined by the process conditions of the polishing equipment and the polishing slurry and polishing pad which are consumable members used. In particular, the polishing pad uniformly disperses the polishing slurry supplied in contact with the surface of the wafer on the wafer, and the physical removal action is caused by the polishing particles inside the polishing slurry and the surface protrusions of the polishing pad. To.

この時、ウェーハと直接接触する研磨パッド表面は、研磨スラリーが飽和された状態を維持して、研磨スラリーの流動が円滑にさせなければならない。このために研磨パッド表面には微細な穴(例えば、気孔)が形成されるようにする技術らがアメリカ特許第５，５７８，３６２号などに開示されている。   At this time, the polishing pad surface that is in direct contact with the wafer must maintain a state in which the polishing slurry is saturated, and the polishing slurry must flow smoothly. For this purpose, US Pat. No. 5,578,362 discloses a technique for forming fine holes (for example, pores) on the surface of the polishing pad.

このようにＣＭＰ工程研磨パッドの役割及び性能増大のためには研磨パッド内に研磨スラリーが飽和された状態を維持することが非常に重要であるが、したがって、研磨パッド上に大きいスラリーの流れを形成するためのさまざまのグルーブ(GROOVE)を形成させて、これに加えて上述したところのように研磨パッド表面に微細穴を微細多孔性物質の開放によって形成させているものである。   Thus, it is very important to maintain a state where the polishing slurry is saturated in the polishing pad in order to increase the role and performance of the CMP process polishing pad. Therefore, a large slurry flow is generated on the polishing pad. Various grooves (GROOVE) for forming are formed, and in addition to this, fine holes are formed on the surface of the polishing pad by opening a fine porous material as described above.

ところで、このうちグルーブ形成と係わっては多様なパターンを試みる形態でその技術が発展して来たが、微細穴の形成のための多孔性フォア(pore)技術は、特定フォア形成方法を制限的に利用することに限っている実情である。   By the way, the technology has been developed in the form of trying various patterns in connection with the groove formation, but the porous for technology for forming fine holes restricts the specific fore formation method. The actual situation is limited to use.

すなわち、従来のフォア形成方法によって各長所と短所が存在するが、実際ＣＭＰ工程ではこのような長短所を勘案して工程を調整して使っている。   That is, there are advantages and disadvantages according to the conventional fore forming method, but in actual CMP process, the process is adjusted in consideration of such advantages and disadvantages.

しかし、半導体工程でのさらなる細密さと精巧さが要求されることによってＣＭＰ工程もこれを裏付けるための一段階さらに進化された多孔性フォアの生成技術に対する要求が大きくなっている。   However, the demand for further fineness and sophistication in the semiconductor process increases the demand for a technology for producing a porous fore that is further advanced by one step to support the CMP process.

本発明は、前記した従来の要請に応じるために案出されたものであり、その目的は、ＣＭＰ工程時に研磨スラリーの捕集と利用による研磨性能と平坦化性能を極大化することができる研磨パッド及びその製造方法を提供するものである。   The present invention has been devised to meet the above-described conventional demands, and its purpose is polishing capable of maximizing polishing performance and planarization performance by collecting and using polishing slurry during the CMP process. A pad and a method for manufacturing the same are provided.

前記した目的を達成するために本発明による被研磨対象の表面と接触して移動することで研磨工程を遂行する研磨パッドは、前記研磨パッドは研磨層を含んで構成されて、前記研磨層は不活性気体、カプセル型発泡剤、化学的発泡剤と液状マイクロエレメントのうちで少なくとも二つによってそれぞれフォアサイズコントロールがなされた二つの種類以上の多孔性フォアを含んで構成されて、前記研磨層の表面には前記二つの種類以上の多孔性フォアの開放による気孔らが分布することを特徴とする。   In order to achieve the above object, a polishing pad that performs a polishing process by moving in contact with the surface of an object to be polished according to the present invention, the polishing pad includes a polishing layer, and the polishing layer includes: The polishing layer comprises two or more kinds of porous fores, each of which is controlled in size by at least two of an inert gas, a capsule-type foaming agent, a chemical foaming agent and a liquid microelement. On the surface, pores due to the opening of the two or more kinds of porous fores are distributed.

また、前記した目的を達成するために本発明による研磨パッドの製造方法は、研磨層の形成物質を混合する段階と、前記段階の混合物にフォアサイズコントロールがそれぞれ可能な不活性気体、カプセル型発泡剤、化学的発泡剤と液状マイクロエレメントのうちで少なくとも二つを混合して、二つの種類以上の多孔性フォアを形成する段階と、前記段階を通じて生成された混合物をゲル化及び硬化させて前記二つの種類以上の多孔性フォアを含む研磨層を製造する段階と、前記研磨層を加工して表面に前記二つの種類以上の多孔性フォアの開放による気孔らを分布させる段階と、を含んでなされる。   In order to achieve the above-described object, a polishing pad manufacturing method according to the present invention includes a step of mixing a material for forming a polishing layer, and an inert gas capable of controlling foresize in the mixture in the step, and a capsule type foam. Mixing at least two of the agent, the chemical foaming agent and the liquid microelement to form two or more kinds of porous fore, and gelling and curing the mixture formed through the step, Producing a polishing layer containing two or more types of porous fores; and processing the polishing layer to distribute pores due to the opening of the two or more types of porous fores on the surface. Made.

本発明によれば、単一フォアではない多重(二重)フォアを制御することで、効率的なスラリー捕集及び移送ができるようにしてより向上したＣＭＰ研磨性能を具現することができる。これは半導体工程の微細化によって要求されるＣＭＰ工程の精巧さを達成することができるようにする。   According to the present invention, by controlling a multiple (double) fore which is not a single fore, it is possible to realize an improved CMP polishing performance by enabling efficient slurry collection and transfer. This makes it possible to achieve the fineness of the CMP process required by miniaturization of the semiconductor process.

本発明の一実施例による研磨パッドの断面図である。1 is a cross-sectional view of a polishing pad according to an embodiment of the present invention. 図１の研磨パッド研磨層断面の拡大映像である。FIG. 2 is an enlarged image of a cross section of the polishing pad polishing layer of FIG. 1. 図１の研磨パッドが装着された研磨装置の概略図である。FIG. 2 is a schematic view of a polishing apparatus equipped with the polishing pad of FIG. 1. 本発明の一実施例による研磨パッドの研磨層製造工程の流れ図である。3 is a flowchart of a polishing layer manufacturing process of a polishing pad according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施例による不活性気体によるフォアと液状マイクロエレメントによるフォアを含む研磨層の表面気孔（Pore）イメージである。3 is a surface pore image of a polishing layer including a fore by an inert gas and a fore by a liquid microelement according to an embodiment of the present invention. 同じく、本発明の一実施例による不活性気体によるフォアと液状マイクロエレメントによるフォアを含む研磨層の表面気孔イメージである。Similarly, it is a surface pore image of a polishing layer including a fore made of an inert gas and a fore made of a liquid microelement according to an embodiment of the present invention. 本発明による方式(実施例２及び実施例３)によって形成された研磨パッドの研磨効率を従来方式と比べるために示した図面である。6 is a view showing the polishing efficiency of a polishing pad formed by a method according to the present invention (Example 2 and Example 3) in comparison with a conventional method.

以下では、添付図面を参照して本発明に対して詳しく説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図１は、本発明の一実施例による研磨パッドの断面図である。   FIG. 1 is a cross-sectional view of a polishing pad according to an embodiment of the present invention.

同図面に示されたところのように本発明の一実施例による研磨パッド１００は、支持層１１０及び研磨層１２０で構成される。支持層１１０は、図３に示されているところのように、研磨パッド１００がプラテン３に付着するようにする部分である。支持層１１０は、プラテン３と対向するヘッド５にローディングされている被研磨対象であるシリコンウェーハ７を加圧する力に対応して復元性を有する物質で構成されて、その上に形成された研磨層１２０をシリコンウェーハ７に対応して均一な弾性力で支持する役割を遂行する。したがって、主に非多孔性の固体均一弾性体の材質でなされて、その上に形成される研磨層１２０より硬度が低い。   As shown in the drawing, a polishing pad 100 according to an embodiment of the present invention includes a support layer 110 and a polishing layer 120. The support layer 110 is a part that allows the polishing pad 100 to adhere to the platen 3 as shown in FIG. 3. The support layer 110 is made of a material having resilience corresponding to the force of pressing the silicon wafer 7 to be polished loaded on the head 5 facing the platen 3, and the polishing formed thereon The layer 120 supports the silicon wafer 7 with a uniform elastic force. Therefore, the hardness is lower than that of the polishing layer 120 which is mainly made of a non-porous solid uniform elastic material and is formed thereon.

また、支持層１１０は、少なくとも一部が透明または半透明で被研磨対象表面の平坦度を検出するために使われる光ビーム１７０の透過が可能である。図３では金属、絶縁層などの被研磨膜が形成されているウェーハ７を被研磨対象に例示したが、ＴＦＴ-ＬＣＤが形成される基板、硝子基板、セラミックス基板、ポリマープラスチック基板など多様な基板が被研磨対象で使用可能であることは勿論である。そして、場合によっては支持層１１０なしも研磨パッド１００を構成することができる。   Further, the support layer 110 is at least partially transparent or translucent and can transmit a light beam 170 used for detecting the flatness of the surface to be polished. In FIG. 3, the wafer 7 on which a film to be polished such as a metal or an insulating layer is illustrated as an object to be polished, but various substrates such as a substrate on which a TFT-LCD is formed, a glass substrate, a ceramic substrate, a polymer plastic substrate, etc. Of course, can be used for the object to be polished. In some cases, the polishing pad 100 can be configured without the support layer 110.

また、図３では回転型研磨装置１に好適であるように研磨パッド１００の模様が円形である場合を示したが、研磨装置１の形態によって直四角形、正四角形などの多様な形態で変形が可能であることは勿論である。   Further, FIG. 3 shows a case where the pattern of the polishing pad 100 is circular so as to be suitable for the rotary polishing apparatus 1, but depending on the form of the polishing apparatus 1, deformation may be made in various forms such as a square and a regular square. Of course, it is possible.

研磨層１２０は、図３に示されているところのように被研磨対象であるウェーハ７と直接接触する部分である。研磨層１２０は、所定の研磨層形成物質を混合または化学的結合によってなされることができる。すなわち、研磨層１２０を形成するポリマーマトリックス１３０は、既公知された多様な構成物でなされているが、公知された材質及び形成物質に対する説明は略する。   The polishing layer 120 is a part that directly contacts the wafer 7 to be polished as shown in FIG. The polishing layer 120 can be formed by mixing a predetermined polishing layer forming material or chemical bonding. That is, the polymer matrix 130 forming the polishing layer 120 is made of various known components, but the description of the known materials and forming substances is omitted.

このような研磨層１２０は、二つの種類以上の多孔性フォアを含むことができるが、このような二つの種類以上の多孔性フォアは、不活性気体、カプセル型発泡剤、化学的発泡剤と液状マイクロエレメントのうちで少なくとも二つによってそれぞれフォアサイズコントロールがなされたものに該当する。   Such a polishing layer 120 may include two or more types of porous fores, such as two or more types of porous fores, including an inert gas, a capsule type foaming agent, a chemical foaming agent, and the like. This corresponds to at least two liquid microelements that have been subjected to foresize control.

すなわち、多孔性フォアの種類は、その多孔性フォアを形成させた方法によってお互いに区別されることができるが、不活性気体によって生成されたフォア、カプセル型発泡剤によって生成されたフォア、化学的発泡剤によって生成されたフォア、液状マイクロエレメントによって生成されたフォアのうちで少なくとも二つの種類のフォアが本発明による研磨層１２０に含まれているものである。   In other words, the types of porous fore can be distinguished from each other by the method of forming the porous fore, but the fore produced by the inert gas, the fore produced by the capsule-type blowing agent, the chemical At least two types of fores generated by the foaming agent and fores generated by the liquid microelement are included in the polishing layer 120 according to the present invention.

ここで各種類別フォアは、お互いに大きさが区別されるように形成されることもできるが、本発明がこれに限定されるものではない。   Here, each type of fore may be formed so as to be distinguished from each other in size, but the present invention is not limited to this.

以下では本発明の一例として研磨層１２０に二つの種類の多孔性フォア、すなわち、第１多孔性フォアと第２多孔性フォアが形成されたものとして仮定して、特に、そのうちで第１多孔性フォアは、液状マイクロエレメントによって形成されたものであり、第２多孔性フォアは不活性気体によって形成されたものとして仮定する。   Hereinafter, as an example of the present invention, it is assumed that the polishing layer 120 is formed with two types of porous fores, that is, a first porous fore and a second porous fore. It is assumed that the fore is formed by a liquid microelement and the second porous fore is formed by an inert gas.

このように液状マイクロエレメントによる第１多孔性フォアが研磨層に含まれた場合、前記で言及した研磨層形成物質の混合などによって生成された物質は、例えば、ポリアルキレングリコールを含む親水性ポリマーマトリックス(以下、‘ポリアルキレングリコール含有親水性ポリマーマトリックス'と称する)１３０に該当することができる。   In this way, when the first porous fore by the liquid microelement is included in the polishing layer, the material generated by mixing the polishing layer forming material mentioned above is, for example, a hydrophilic polymer matrix containing polyalkylene glycol (Hereinafter referred to as “polyalkylene glycol-containing hydrophilic polymer matrix”) 130.

すなわち、研磨層は、このようなポリアルキレングリコール含有親水性ポリマーマトリックス１３０内には一定領域を占めて均一に分布された、すなわち、埋め込まれた(embeded)された液状マイクロエレメント(以下、‘埋め込まれた液状マイクロエレメント'と称する)でなされた第１多孔性フォア１４１と埋め込まれたされた不活性気体を含む気相状フォアである第２多孔性フォア１４２が含まれることができる。   That is, the polishing layer occupies a certain area in the polyalkylene glycol-containing hydrophilic polymer matrix 130 and is uniformly distributed, that is, embedded liquid microelements (hereinafter referred to as “embedded”). And a second porous fore 142 that is a gas phase fore including an inert gas embedded therein.

このように研磨層に含まれる第１多孔性フォア(液状マイクロエレメントフォア)１４１及び第２多孔性フォア(気相フォア)１４２の実際例は、図２に示されたところのようである。   The actual examples of the first porous fore (liquid microelement fore) 141 and the second porous fore (gas phase fore) 142 included in the polishing layer are as shown in FIG.

ウェーハ７と直接的に接触する研磨層の表面１６０には第１多孔性フォア１４１と第２多孔性フォア１４２によって定義されて開放された複数の微細気孔ら１４１'、１４２'が均一に配列されている。   A plurality of fine pores 141 ′ and 142 ′ defined and opened by the first porous fore 141 and the second porous fore 142 are uniformly arranged on the surface 160 of the polishing layer in direct contact with the wafer 7. ing.

ここで、気孔１４１'、１４２'が各多孔性フォア１４１、１４２によって定義されて開放されたという意味は、研磨層１２０に埋め込まれたされた液状マイクロエレメントや不活性気体が外部に漏出されることによって該当液状マイクロエレメントや不活性気体が含まれていた領域が気孔１４１'として残って、外部から所定物質らを捕獲可能になったことを意味するものである。   Here, the meaning that the pores 141 ′ and 142 ′ are defined and opened by the respective porous fores 141 and 142 means that liquid microelements or inert gas embedded in the polishing layer 120 are leaked to the outside. This means that the region containing the liquid microelement or the inert gas remains as the pore 141 ′, and the predetermined substances can be captured from the outside.

研磨工程のうちに研磨パッド１００が摩耗されることによって埋め込まれたされた多孔性フォアら１４１、１４２は、連続的に研磨層表面１６０に露出して気孔１４１'、１４２'を形成して、これは研磨スラリー１３によって置き換えされる。したがって、研磨表面１６０にはポリマーマトリックスだけが存在するので、研磨パッド１００の不均一摩耗が生じないで、被研磨対象であるシリコンウェーハ７を均一に研くことができる。   The porous fores 141 and 142 embedded by the polishing pad 100 being worn during the polishing process are continuously exposed to the polishing layer surface 160 to form pores 141 ′ and 142 ′. This is replaced by the polishing slurry 13. Therefore, since only the polymer matrix is present on the polishing surface 160, the polishing pad 100 is not unevenly worn, and the silicon wafer 7 to be polished can be sharpened uniformly.

ポリアルキレングリコール含有親水性ポリマーマトリックス１３０は、平坦化のための化学溶液である研磨スラリー１３に不溶性である物質で形成されることが望ましい。例えば、図３のように、研磨装置１のノズル１１を通じて供給される研磨スラリー１３が侵透することができない物質で形成される。   The polyalkylene glycol-containing hydrophilic polymer matrix 130 is preferably formed of a material that is insoluble in the polishing slurry 13 that is a chemical solution for planarization. For example, as shown in FIG. 3, the polishing slurry 13 supplied through the nozzle 11 of the polishing apparatus 1 is formed of a material that cannot penetrate.

ポリアルキレングリコール含有親水性ポリマーマトリックス１３０は、ポリマーマトリックス形成用物質、親水性物質と、ポリアルキレングリコール化合物との間の化学的結合または物理的混合によって形成されることができる。   The polyalkylene glycol-containing hydrophilic polymer matrix 130 can be formed by chemical bonding or physical mixing between the polymer matrix forming material, the hydrophilic material, and the polyalkylene glycol compound.

ここでポリマーマトリックス形成用物質によって生成されるポリマーマトリックスの材質は、ポリウレタン、ポリエーテル、ポリエステル、ポリスルホン、ポリアクリル、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアセテート、ポリビニルクロライド、ポリエチレンイミン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリケトン、メラミン、ナイロン及びフッ化炭化水素でなされたグループから選択された何れか一つまたはこれらの混合物に該当することができる。   Here, the material of the polymer matrix produced by the polymer matrix forming substance is polyurethane, polyether, polyester, polysulfone, polyacryl, polycarbonate, polyethylene, polymethyl methacrylate, polyvinyl acetate, polyvinyl chloride, polyethyleneimine, polyethersulfone, It may correspond to any one selected from the group made of polyetherimide, polyketone, melamine, nylon and fluorinated hydrocarbon, or a mixture thereof.

ポリアルキレングリコール含有親水性ポリマーマトリックス１３０は、このようなポリマーマトリックスに親水性物質とポリアルキレングリコール化合物を化学的方法で結合させるか、または物理的方法で混合させたものに該当する。   The polyalkylene glycol-containing hydrophilic polymer matrix 130 corresponds to such a polymer matrix in which a hydrophilic substance and a polyalkylene glycol compound are bonded by a chemical method or mixed by a physical method.

親水性物質としては、ポリエチレングリコール、ポリエチレンプロピレングリコール、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミンエーテル、グリセリン脂肪酸エステル、砂糖脂肪酸エステル、ソルビトール脂肪酸エステルでなされたグループから選択された何れか一つまたはこれらの混合物などを一例で挙げることができる。   Examples of hydrophilic substances include polyethylene glycol, polyethylene propylene glycol, polyoxyethylene alkylphenol ether, polyoxyethylene alkyl ether, polyethylene glycol fatty acid ester, polyoxyethylene alkylamine ether, glycerin fatty acid ester, sugar fatty acid ester, and sorbitol fatty acid ester. Any one selected from these groups or a mixture thereof can be cited as an example.

ポリアルキレングリコール化合物は、水または活性水素を含む化合物にアルキレンオキシドを付加した形態の化合物でなされたグループから選択された何れか一つまたはこれらの混合物であることができる。   The polyalkylene glycol compound may be any one selected from the group consisting of a compound in which alkylene oxide is added to a compound containing water or active hydrogen, or a mixture thereof.

前述したところのような研磨層形成用物質は、説明した以外にも多様な物質を含んで構成されることができることは勿論である。   Of course, the polishing layer forming material as described above may include various materials other than those described above.

第１多孔性フォア１４１を形成する埋め込まれた液状マイクロエレメントは、ポリアルキレングリコール含有親水性ポリマーマトリックス１３０と相溶性がない液状物質で形成されるが、脂肪族鉱油、芳香族鉱油、分子末端に水酸基がないシリコンオイル、大豆油、椰子油、パーム油、綿油、椿油、硬化油でなされたグループから選択された何れか一つまたはこれらの混合物などが使われることができる。   The embedded liquid microelements forming the first porous fore 141 are formed of a liquid material that is not compatible with the polyalkylene glycol-containing hydrophilic polymer matrix 130, but the aliphatic mineral oil, the aromatic mineral oil, and the molecular end. Any one selected from the group consisting of silicone oil having no hydroxyl group, soybean oil, coconut oil, palm oil, cotton oil, coconut oil, hydrogenated oil, or a mixture thereof may be used.

埋め込まれた液状マイクロエレメントによる第１多孔性フォア１４１は、微細な球形でポリアルキレングリコール含有親水性ポリマーマトリックス１３０内に分散して形成されることが望ましい。球形の平均直径は、１〜３０μmであるものが望ましくて、２〜１０μmであるものがさらに望ましい。球形の直径が前記範囲内にある時、研磨スラリー１３の捕集及び供給に一番好適である。しかし、使われる研磨スラリー１３の種類によって好適な球形の直径は変化することができるし、埋め込まれた液状マイクロエレメント１４１の大きさもこれに合わせて変化することができる。   The first porous fore 141 made of embedded liquid microelements is preferably formed in a fine spherical shape dispersed in the polyalkylene glycol-containing hydrophilic polymer matrix 130. The average spherical diameter is preferably 1 to 30 μm, and more preferably 2 to 10 μm. When the spherical diameter is within the above range, it is most suitable for collecting and supplying the polishing slurry 13. However, a suitable spherical diameter can be changed according to the type of polishing slurry 13 used, and the size of the embedded liquid microelement 141 can be changed accordingly.

埋め込まれた液状マイクロエレメントによる第１多孔性フォア１４１の形態、すなわち、球形の平均直径及び濃度などはポリアルキレングリコール含有親水性ポリマーマトリックス１３０の親水性程度の変化によって容易で多様に調節されることができる。   The form of the first porous fore 141 by the embedded liquid microelement, that is, the average diameter and the concentration of the sphere, can be easily and variously adjusted by changing the hydrophilicity of the polyalkylene glycol-containing hydrophilic polymer matrix 130. Can do.

また、埋め込まれた液状マイクロエレメントによる第１多孔性フォア１４１の形態は、液状物質の重量比によって容易で多様に調節される。望ましくは、ポリマーマトリックス形成用物質、例えば、ポリウレタン基材の総重量を基準で２０乃至５０重量％で、さらに望ましくは、３０乃至４０重量％で液状物質を混合して所望の形態のマイクロエレメントによる第１多孔性フォア１４１を生成することができる。   The form of the first porous fore 141 by the embedded liquid microelement can be easily and variously adjusted according to the weight ratio of the liquid substance. Preferably, the polymer matrix-forming material, for example, 20 to 50% by weight, more preferably 30 to 40% by weight, based on the total weight of the polyurethane substrate, is mixed with the liquid material, depending on the desired form of microelements. A first porous fore 141 can be generated.

埋め込まれた液状マイクロエレメントによる第１多孔性フォア１４１及びこれによって定義される気孔１４１'の大きさ及び濃度は、ポリアルキレングリコール含有親水性ポリマーマトリックス１３０の親水性程度及び/または液状物質の量によって多様に調節が可能であるので、被研磨対象の種類及び/または研磨スラリー１３の種類によって多様な研磨性能を有した研磨パッド１００の製造が可能であるという長所がある。   The size and concentration of the first porous fore 141 and the pores 141 ′ defined by the embedded liquid microelements depend on the hydrophilicity of the polyalkylene glycol-containing hydrophilic polymer matrix 130 and / or the amount of the liquid material. Since various adjustments are possible, there is an advantage that the polishing pad 100 having various polishing performances can be manufactured according to the type of the object to be polished and / or the type of the polishing slurry 13.

一方、第２多孔性フォア１４２は、不活性気体、カプセル型発泡剤と、化学的発泡剤などの注入によって形成されるものである。   On the other hand, the second porous fore 142 is formed by injection of an inert gas, a capsule-type foaming agent, a chemical foaming agent, or the like.

ここで不活性気体は、原子価が‘０'であるので化学的に安定した気体を意味することができるが、ヘリウム(He)、ネオン(Ne)、アルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)、ゼノン(Xe)、ラドン(Rn)などがこのような不活性気体に含まれる。さらにひいては不活性気体は、周期律表上８族元素以外にもＮ２などのようにポリマーマトリックスと反応しない、例えば、ウレタン反応に参加しない気体ならすべて該当する。   Here, the inert gas can mean a chemically stable gas because the valence is “0”, but helium (He), neon (Ne), argon (Ar), krypton (Kr), Zenon (Xe), radon (Rn), etc. are contained in such an inert gas. Furthermore, the inert gas corresponds to any gas that does not react with the polymer matrix, such as N2, other than the group 8 element in the periodic table, for example, does not participate in the urethane reaction.

そして、発泡剤は、所定の原料に混合して熱による気化または反応によって多量の気泡を発生させるものとして、大きくは化学的発泡剤と物理的発泡剤で区分されることができる。   The foaming agent can be roughly classified into a chemical foaming agent and a physical foaming agent as a foaming agent that is mixed with a predetermined raw material and generates a large amount of bubbles by heat vaporization or reaction.

化学的発泡剤は、イソシアネート基の活性を利用して水などとの反応で生ずる二酸化炭素で発泡するために、水が発泡剤で使われて、物理的発泡剤は気体を混入するか、または分解型または蒸発型発泡剤を使って反応熱を起こすことで、気泡を形成するために高分子反応には参加しないものである。このような発泡剤の種類及び特徴は、既公知されたものに過ぎないので、より詳細な説明は略する。   The chemical blowing agent foams with carbon dioxide generated by reaction with water using the activity of isocyanate groups, so water is used as the blowing agent, and the physical blowing agent is mixed with gas, or By generating heat of reaction using a decomposable or evaporating foaming agent, it does not participate in the polymer reaction to form bubbles. Since the kind and characteristic of such a foaming agent are only what was already known, more detailed description is abbreviate | omitted.

第２多孔性フォア１４２は、不活性気体や多様な発泡剤(カプセル型発泡剤や化学的発泡剤)の混合によって研磨層に形成されるものであり、第１多孔性フォア１４１よりはさらに大きい半径を有することができるし、望ましくは、第２多孔フォア１４２は第１多孔性フォア１４１より１０倍以上の体積を有するように形成される。   The second porous fore 142 is formed in the polishing layer by mixing an inert gas and various foaming agents (capsule type foaming agent and chemical foaming agent), and is larger than the first porous fore 141. Preferably, the second porous fore 142 is formed to have a volume that is 10 times or more that of the first porous fore 141.

以下では図４を参照して本発明の一実施例による研磨パッド１００の研磨層１２０の製造方法の過程を説明する。   Hereinafter, a process of manufacturing the polishing layer 120 of the polishing pad 100 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

先ず、研磨層１２０形成用物質らを混合する(Ｓ１００)。具体的に、前に説明したポリアルキレングリコール含有親水性ポリマーマトリックス１３０形成用物質をお互いに混合することができる(段階Ｓ１００)。   First, materials for forming the polishing layer 120 are mixed (S100). Specifically, the previously described materials for forming the polyalkylene glycol-containing hydrophilic polymer matrix 130 can be mixed with each other (step S100).

ここでポリアルキレングリコール含有親水性ポリマーマトリックス１３０形成用物質は、ポリマーマトリックス形成用物質に親水性物質とポリアルキレングリコール化合物の混合または反応によって生成された物質である。これは撹拌方式によって進行することが望ましい。   Here, the polyalkylene glycol-containing hydrophilic polymer matrix 130 forming substance is a substance produced by mixing or reacting a hydrophilic substance and a polyalkylene glycol compound with the polymer matrix forming substance. This preferably proceeds by a stirring method.

混合過程で、鉱油などのような液状物質が共に混合して、この時アルゴンのような不活性気体(または、これを取り替える特定発泡剤)を共に投与して混合することができる。   In the mixing process, liquid substances such as mineral oil can be mixed together, and at this time, an inert gas such as argon (or a specific foaming agent that replaces this) can be administered and mixed together.

ここで混合する液状物質及び不活性気体の量は生成しようとする種類別フォアの大きさによっていくらでも調節可能である。   The amount of the liquid substance and the inert gas to be mixed here can be adjusted as much as necessary depending on the size of the type-specific fore to be generated.

引き継いで、ゲル化及び硬化反応を進行する(Ｓ１１０)。すなわち、混合物を所定形状の鋳型内部に注入してゲル化及び硬化過程を通じて固体化する。この時ゲル化反応は、８０乃至９０度で５乃至３０分間進行して、硬化反応は８０乃至１２０度で、２０乃至２４時間進行されるようにすることもできるが、具体的な工程温度及び時間は最適条件を捜すために多様に変化されることができることは勿論である。   In succession, gelation and curing reaction proceed (S110). That is, the mixture is injected into a mold having a predetermined shape and solidified through gelation and curing processes. At this time, the gelation reaction may proceed at 80 to 90 degrees for 5 to 30 minutes, and the curing reaction may proceed at 80 to 120 degrees for 20 to 24 hours. Of course, the time can be varied in various ways to find the optimum condition.

最後に、所定形状で硬化された結果物を加工する(Ｓ１２０)。加工は脱型、裁断、表面加工処理及び洗浄過程などを含む。先ず、硬化された反応物を鋳型から取り出して所定厚さと模様及び形状を有するように切断する。生産性の向上のために鋳物及び圧出成形などのポリマーシート(sheet)製造分野の当業界に公知された任意の方法によって研磨層１２０をシート状で形成することができることは勿論である。そして、研磨層１２０の表面には研磨スラリー１３が研磨層１２０の作業表面に均一に供給されるようにできる多様な形態のグルーブ(groove)を形成することが望ましい。   Finally, the resultant cured in a predetermined shape is processed (S120). Processing includes demolding, cutting, surface processing, and cleaning processes. First, the cured reaction product is removed from the mold and cut to have a predetermined thickness, pattern, and shape. Of course, the polishing layer 120 can be formed in a sheet shape by any method known in the art of the polymer sheet manufacturing field, such as casting and extrusion molding, in order to improve productivity. In addition, it is desirable to form various types of grooves on the surface of the polishing layer 120 so that the polishing slurry 13 can be uniformly supplied to the working surface of the polishing layer 120.

その後、洗浄工程を経って研磨層１２０を完成する。洗浄工程時に研磨層表面１６０の液状マイクロエレメント１４１が湧出されて、研磨層表面１６０に開放された気孔１４１'が分布されるようになる。この時、湧出された液状マイクロエレメント１４１が研磨層表面１６０に残留しないようにする洗浄液を使って洗浄工程を進行することが望ましい。   Thereafter, the polishing layer 120 is completed through a cleaning process. During the cleaning process, the liquid microelements 141 on the polishing layer surface 160 are spouted, and the open pores 141 ′ are distributed on the polishing layer surface 160. At this time, it is preferable that the cleaning process is performed using a cleaning liquid that prevents the liquid microelement 141 that has spouted from remaining on the surface 160 of the polishing layer.

研磨層１２０だけでも研磨パッド１００を完成することもできるが、必要によっては研磨パッド１００製造工程分野で広く知られた方法によって支持層１１０を製造して、支持層１１０と研磨層１２０を結合させて研磨パッド１００を完成することもできる。   The polishing pad 100 can be completed with the polishing layer 120 alone, but if necessary, the support layer 110 is manufactured by a method widely known in the manufacturing process field of the polishing pad 100 and the support layer 110 and the polishing layer 120 are bonded. Thus, the polishing pad 100 can be completed.

本発明に関するより詳細な内容は、次の具体的な実験例らの比較を通じて説明して、ここに記載しない内容はこの技術分野で熟練された者なら充分に技術的に類推することができるものであるので説明を略する。もちろん、以下の実験例らによって本発明の範疇が制限されるものではない。
<実験例１>
２００kg反応器にポリテトラメチレングリコール(分子量１０００)５０kg、ポリエチレングリコール(分子量１０００)５０kg、トルエンジイソシアネート５２kgを投入して、７０〜８０℃の温度で４〜５時間反応させて、最終製品のＮＣＯ含量を１１．０％にした。これによって製造されたイソシアネート予備重合体の粘度は６，９００ｃＰｓ(２５℃)であった。
<実験例２>
キャスティングマシン(Casting Machine)を利用して実験例１のイソシアネート予備重合体１００kgと鉱油(以下、ＫＦ-７０)(ソジン（ＳＥＯＪＩＮ）化学製造)４６kg、ＭＯＣＡ３３kgを５０００rpmのMixing headを経って吐出してくれる。この時、不活性気体であるAr gasを１０％体積比でMixing Headで投与してくれる。 More detailed contents regarding the present invention will be explained through comparison of the following specific experimental examples, and contents not described here can be sufficiently technically analogized by those skilled in the art. Therefore, explanation is omitted. Of course, the scope of the present invention is not limited by the following experimental examples.
<Experimental example 1>
A 200 kg reactor was charged with 50 kg of polytetramethylene glycol (molecular weight 1000), 50 kg of polyethylene glycol (molecular weight 1000) and 52 kg of toluene diisocyanate, and reacted at a temperature of 70 to 80 ° C. for 4 to 5 hours. Was 11.0%. The viscosity of the isocyanate prepolymer produced thereby was 6,900 cPs (25 ° C.).
<Experimental example 2>
Using a casting machine, 100 kg of the isocyanate prepolymer of Experimental Example 1, mineral oil (hereinafter KF-70) (SEOJIN Chemical Manufacturing) 46 kg, and 33 kg of MOCA were discharged through a mixing head of 5000 rpm. Give me. At this time, Ar gas, which is an inert gas, is administered by Mixing Head at a volume ratio of 10%.

この後混合物は、真っ直ぐに四角の鋳型に注入する。注入された反応液は、３０分間ゲル化させた後１００℃のオーブンで２０時間の間に硬化させる。   After this, the mixture is poured straight into a square mold. The injected reaction solution is gelled for 30 minutes and then cured in an oven at 100 ° C. for 20 hours.

製造された硬化物を鋳型で取り出して表面を裁断して研磨パッドの研磨層を製造した。   The produced cured product was taken out with a mold and the surface was cut to produce a polishing layer of a polishing pad.

このような研磨層の表面フォア（Pore）イメージは、図５に示した。   The surface fore image of such a polishing layer is shown in FIG.

製造されたパッドの研磨性能と平坦化性能は、図７(本実施例による研磨パッドは一名“ハイブリッドフォア１")に示した。
<実験例３>
Casting Machineを利用して実験例１のイソシアネート予備重合体１００kgと鉱油(以下、KF-７０)(ソジン化学製造)４６ｋｇ、ＭＯＣＡ３３ｋｇを５０００ｒｐｍのMixing headを経って吐出してくれる。この時、不活性気体であるＡｒ ｇａｓを体積比２０％でMixing Headで投与してくれる。 The polishing performance and flattening performance of the manufactured pad are shown in FIG. 7 (the polishing pad according to this example is “Hybrid Fore 1”).
<Experimental example 3>
Using Casting Machine, 100 kg of the isocyanate prepolymer of Experimental Example 1, 46 kg of mineral oil (hereinafter KF-70) (Sojin Chemical Manufacturing) and 33 kg of MOCA are discharged through a mixing head at 5000 rpm. At this time, Ar gas which is an inert gas is administered by Mixing Head at a volume ratio of 20%.

この後、混合物は真っ直ぐに四角の鋳型に注入する。注入された反応液は３０分間ゲル化させた後１００℃オーブンで２０時間の間に硬化させる。   After this, the mixture is poured straight into a square mold. The injected reaction solution is gelled for 30 minutes and then cured in a 100 ° C. oven for 20 hours.

製造された硬化物を鋳型から取り出して表面を裁断して研磨パッドの研磨層を製造した。   The produced cured product was taken out from the mold and the surface was cut to produce a polishing layer of the polishing pad.

このような研磨層の表面フォアイメージは図６に示した。   The surface fore image of such a polishing layer is shown in FIG.

製造されたパッドの研磨性能と平坦化性能は、図７(本実施例による研磨パッドは、一名“ハイブリッドフォア２”)に示した。同図面らで“固相カプセルフォア”は、本発明のようにお互いに異なる種類の複合フォア(すなわち、第１多孔性フォア及び第２多孔性フォア)を利用するのではなく、単一の固相カプセルフォアのみを利用した研磨パッドの場合を示したものであり(ここで、固相カプセルは内部が空いている微細粉末を意味することができる)、“液状マイクロエレメントフォア”も本発明のようにお互いに異なる種類の複合フォア(すなわち、第１多孔性フォア及び第２多孔性フォア)を利用するものではなく、単一の液状マイクロエレメントのみを含む研磨パッドの場合を示したものである。   The polishing performance and planarization performance of the manufactured pad are shown in FIG. 7 (the polishing pad according to this example is “Hybrid Fore 2”). In the drawings, the “solid-phase capsule fore” does not use different types of composite fore (ie, the first porous fore and the second porous fore) as in the present invention, but a single solid foreground. This shows a case of a polishing pad using only a phase capsule fore (here, a solid phase capsule can mean a fine powder having an empty interior), and a “liquid microelement fore” is also used in the present invention. In other words, the composite fore (ie, the first porous fore and the second porous fore) different from each other is not used, but the case of a polishing pad including only a single liquid microelement is shown. .

このようにお互いに異なる大きさを有する複合フォアを利用する場合相対的に大きさが小さな第１多孔性フォアは、小さな量の研磨スラリー粒子を捕集することで精緻な研磨を可能にさせて、相対的に大きさが大きい第２多孔性フォアは一度に多い量の研磨スラリー粒子を捕集することで高い研磨速度の処理ができるようにする。   When using composite fore having different sizes as described above, the first porous fore having a relatively small size enables precise polishing by collecting a small amount of polishing slurry particles. The relatively large second porous fore collects a large amount of polishing slurry particles at a time so that a high polishing rate can be processed.

このようにお互いに異なる種類のフォアを同時に研磨パッドの研磨層に含まれるようにすることでより精巧な研磨作業が可能になることができる。   In this way, by allowing different types of fore to be included in the polishing layer of the polishing pad at the same time, a more sophisticated polishing operation can be performed.

前述した実施例では、二つの種類の多孔性フォアが形成されることを主として説明したが、本発明がこれに限定されるものではないことは前で説明したところのようである。   In the above-described embodiment, it has been mainly explained that two types of porous fores are formed. However, as described above, the present invention is not limited to this.

すなわち、本発明による研磨パッドには液状マイクロエレメントによって形成されたフォア、固相カプセルによって形成されたフォア、不活性気体の注入によって形成されたフォア、化学的発泡剤によって形成されたフォアのうちで三つの種類以上が含まれることもできるものである。この時、生成される多孔性フォア種類別の大きさなどに対しては前で説明したところのようであることもあって、フォア形成用物質の種類によって、または研磨効率を高めるために変更されることもできることは勿論である。   That is, the polishing pad according to the present invention includes a fore formed by a liquid microelement, a fore formed by a solid-phase capsule, a fore formed by injecting an inert gas, and a fore formed by a chemical foaming agent. More than three types can also be included. At this time, the size of the generated porous fore for each type may be as described above, and may be changed depending on the type of the fore forming material or to increase the polishing efficiency. Of course, it can also be done.

特に、各フォア形成方法が混合物質の濃度や反応温度などによってフォアサイズをコントロールすることができることはあるが、各種類別フォアが必ずお互いに異なるサイズを持たなければならないものではない。   In particular, each fore forming method can control the fore size depending on the concentration of the mixed substance, the reaction temperature, etc., but each type of fore is not necessarily required to have a different size.

一方、本発明は、前記した特定実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を脱しない範囲内でいろいろに変形及び修正して実施することができるものである。   On the other hand, the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and can be implemented with various modifications and corrections without departing from the spirit of the present invention.

以上説明したところのように本発明によれば、単一フォアではない多重(二重)フォアを制御することで、効率的なスラリー捕集及び移送ができるようにしてより向上したＣＭＰ研磨性能を具現することができる。これは半導体工程の微細化によって要求されるＣＭＰ工程の精巧さを達成することができるようにする。   As described above, according to the present invention, by controlling a multiple (double) fore that is not a single fore, it is possible to efficiently collect and transfer slurry, and to improve CMP polishing performance. It can be implemented. This makes it possible to achieve the fineness of the CMP process required by miniaturization of the semiconductor process.

３ プラテン
５ ヘッド
１００ 研磨パッド
１１０ 支持層
１２０ 研磨層 3 Platen 5 Head 100 Polishing Pad 110 Support Layer 120 Polishing Layer

Claims (7)

(a)研磨層形成物質を混合する段階と、
(b)前記(a)段階の混合物にフォアサイズコントロールがそれぞれ可能な不活性気体、カプセル型発泡剤、化学的発泡剤と液状マイクロエレメントのうちで少なくとも二つを混合して、二つの種類以上の多孔性フォアを形成する段階と、
(c)前記(b)段階を通じて生成された混合物をゲル化及び硬化させて前記二つの種類以上の多孔性フォアを含む研磨層を製造する段階と、
(d)前記研磨層を加工して表面に前記二つの種類以上の多孔性フォアの開放による気孔らを分布させる段階と、を含むことを特徴とする研磨パッドの製造方法。 (a) mixing a polishing layer forming material;
(b) Mixing at least two of inert gas, capsule-type foaming agent, chemical foaming agent and liquid microelement, each of which is capable of controlling foresize in the mixture of step (a). Forming a porous fore of
(c) gelling and curing the mixture produced through the step (b) to produce a polishing layer containing the two or more types of porous fore;
(d) processing the polishing layer to distribute pores due to the opening of the two or more kinds of porous fores on the surface, and a method for producing a polishing pad, comprising: 前記不活性気体は、周期律表８族元素と、前記研磨層形成物質と反応しない気体のうちから選択されることを特徴とする請求項１に記載の研磨パッドの製造方法。   The method for manufacturing a polishing pad according to claim 1, wherein the inert gas is selected from a group 8 element of the periodic table and a gas that does not react with the polishing layer forming substance. 前記液状マイクロエレメントを構成する液状物質は、脂肪族鉱油、芳香族鉱油、分子末端に水酸基がないシリコンオイル、大豆油、椰子油、パーム油、綿油、椿油及び硬化油でなされたグループから選択された何れか一つまたはこれらの混合物であることを特徴とする請求項１に記載の研磨パッドの製造方法。   The liquid material constituting the liquid microelement is selected from the group consisting of aliphatic mineral oil, aromatic mineral oil, silicon oil having no hydroxyl group at the molecular end, soybean oil, coconut oil, palm oil, cotton oil, coconut oil and hydrogenated oil. The method for manufacturing a polishing pad according to claim 1, wherein the polishing pad is any one of them or a mixture thereof. 被研磨対象の表面と接触して移動することで研磨工程を遂行する研磨パッドにおいて、
前記研磨パッドは研磨層を含んで構成されて、
前記研磨層は不活性気体、カプセル型発泡剤、化学的発泡剤と液状マイクロエレメントのうちで少なくとも二つによってそれぞれフォアサイズコントロールがなされた二つの種類以上の多孔性フォアを含んで構成されて、
前記研磨層の表面には前記二つの種類以上の多孔性フォアの開放による気孔らが分布することを特徴とする研磨パッド。 In a polishing pad that performs a polishing process by moving in contact with the surface of the object to be polished,
The polishing pad comprises a polishing layer,
The polishing layer includes two or more kinds of porous fores, each of which is controlled in size by at least two of an inert gas, a capsule-type foaming agent, a chemical foaming agent and a liquid microelement.
A polishing pad in which pores due to opening of the two or more kinds of porous fores are distributed on the surface of the polishing layer. 前記不活性気体は、周期律表８族元素と、前記研磨層形成物質と反応しない気体のうちから選択されることを特徴とする請求項４に記載の研磨パッド。   The polishing pad according to claim 4, wherein the inert gas is selected from a group 8 element of the periodic table and a gas that does not react with the polishing layer forming material. 前記液状マイクロエレメントを構成する液状物質は、脂肪族鉱油、芳香族鉱油、分子末端に水酸基がないシリコンオイル、大豆油、椰子油、パーム油、綿油、椿油及び硬化油でなされたグループから選択された何れか一つまたはこれらの混合物であることを特徴とする請求項４に記載の研磨パッド。   The liquid material constituting the liquid microelement is selected from the group consisting of aliphatic mineral oil, aromatic mineral oil, silicon oil having no hydroxyl group at the molecular end, soybean oil, coconut oil, palm oil, cotton oil, coconut oil and hydrogenated oil. The polishing pad according to claim 4, wherein the polishing pad is any one of these or a mixture thereof. 前記研磨層は、前記液状マイクロエレメントによる第１多孔性フォアと、前記第１多孔性フォアよりは大きさがさらに大きくて前記不活性気体の注入、前記カプセル型発泡剤の注入、前記化学的発泡剤の注入のうちで少なくとも何れか一つによって形成された第２多孔性フォアを含むことを特徴とする請求項４に記載の研磨パッド。   The polishing layer has a first porous fore made of the liquid microelement, a size larger than that of the first porous fore, injection of the inert gas, injection of the capsule-type foaming agent, and chemical foaming. The polishing pad according to claim 4, further comprising a second porous fore formed by at least one of the injections of the agent.
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