JP5630609B2 - Chemical mechanical polishing pad and chemical mechanical polishing method using the same - Google Patents
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Description
本発明は、化学機械研磨パッドおよび該化学機械研磨パッドを用いた化学機械研磨方法に関する。 The present invention relates to a chemical mechanical polishing pad and a chemical mechanical polishing method using the chemical mechanical polishing pad.
従来、ガラスや半導体素子を研磨するための研磨パッドとしては、不織布にポリウレタン溶液を含浸させて得られる多孔質不織布やポリウレタン成型物が使用されてきた。特に、半導体基板表面を平坦化する化学機械研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ、以下「ＣＭＰ」ともいう）に好適な化学機械研磨パッドとしては、ポリウレタンにフィラー状の成分を分散させた研磨パッド（例えば、特許文献１参照）、発泡ポリウレタンを使用した研磨パッド（例えば、特許文献２および特許文献３参照）、ポリオールやイソシアネートの使用量を調整してウレタン樹脂の架橋度を調節することにより物性値を制御した研磨パッド（例えば、特許文献４参照）、研磨層の極表面の特性を制御した研磨パッド（例えば、特許文献５参照）等が検討されている。 Conventionally, as a polishing pad for polishing glass or a semiconductor element, a porous nonwoven fabric or a polyurethane molded product obtained by impregnating a nonwoven fabric with a polyurethane solution has been used. In particular, as a chemical mechanical polishing pad suitable for chemical mechanical polishing (hereinafter, also referred to as “CMP”) for flattening the surface of a semiconductor substrate, a polishing pad in which a filler-like component is dispersed in polyurethane (for example, a patent) The physical property value was controlled by adjusting the degree of crosslinking of the urethane resin by adjusting the amount of use of a polishing pad (for example, see Patent Document 2 and Patent Document 3), polyol and isocyanate, and foamed polyurethane. A polishing pad (for example, see Patent Document 4), a polishing pad (for example, see Patent Document 5) in which the characteristics of the extreme surface of the polishing layer are controlled have been studied.
しかしながら、これらの従来の材料を用いた化学機械研磨パッドは、ＣＭＰにおける被研磨面の平坦性を向上させることを目的としているため、特に研磨層の高弾性率化に着目することが多く、研磨層の比重と硬度との関係については十分な議論がなされてこなかった。 However, chemical mechanical polishing pads using these conventional materials are intended to improve the flatness of the surface to be polished in CMP, and thus often pay attention to increasing the elastic modulus of the polishing layer. There has not been enough discussion about the relationship between the specific gravity and hardness of the layer.
例えば特許文献３に記載されている研磨パッドは、研磨層を多孔質構造とすることにより高弾性率化を図っている。該研磨パッドは、研磨層を構成する材質自体の硬度が高いものの、その多孔質構造によるクッション効果のため研磨層全体としての硬度は低くなってしまう。また、研磨層が多孔質構造であるために、研磨層自体の比重も低くなってしまう。その結果、該研磨パッドでは、ＣＭＰにおける被研磨面の平坦性の向上と研磨欠陥（スクラッチ）の低減とを両立させることは困難であった。 For example, the polishing pad described in Patent Document 3 achieves a high elastic modulus by making the polishing layer have a porous structure. In the polishing pad, although the hardness of the material constituting the polishing layer itself is high, the hardness of the polishing layer as a whole is low due to the cushioning effect due to the porous structure. Moreover, since the polishing layer has a porous structure, the specific gravity of the polishing layer itself is also lowered. As a result, it has been difficult for the polishing pad to achieve both improvement in flatness of the surface to be polished in CMP and reduction in polishing defects (scratches).
一方、特許文献５に記載されている研磨パッドでは、研磨層の表面から深さ３００ｎｍという極表面の硬度変化について規定しているが、研磨時の圧力から概算されるパッド表面の変形量はマイクロメートルオーダーであり、研磨層の比重と硬度との関係については十分な議論がなされていない。 On the other hand, in the polishing pad described in Patent Document 5, the change in hardness of the extreme surface of a depth of 300 nm from the surface of the polishing layer is specified, but the deformation amount of the pad surface estimated from the pressure during polishing is microscopic. There is no sufficient discussion about the relationship between the specific gravity of the polishing layer and the hardness.
そこで、本発明に係る幾つかの態様は、上記課題を解決することで、ＣＭＰにおける被研磨面の平坦性の向上と研磨欠陥（スクラッチ）の低減とを両立させることができる化学機械研磨パッド、および該化学機械研磨パッドを用いた化学機械研磨方法を提供するものである。 Therefore, some aspects according to the present invention provide a chemical mechanical polishing pad capable of achieving both improvement in flatness of a surface to be polished in CMP and reduction in polishing defects (scratches) by solving the above-described problems, And a chemical mechanical polishing method using the chemical mechanical polishing pad.
本発明は上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の態様または適用例として実現することができる。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following aspects or application examples.
［適用例１］
本発明に係る化学機械研磨パッドの一態様は、
熱可塑性ポリウレタンを含有する組成物から形成された研磨層を有し、
前記研磨層の比重が１．１５以上１．３０以下であり、且つ、前記研磨層のデュロＤ硬度が５０Ｄ以上８０Ｄ以下であることを特徴とする。
[Application Example 1]
One aspect of the chemical mechanical polishing pad according to the present invention is:
Having a polishing layer formed from a composition containing thermoplastic polyurethane;
The polishing layer has a specific gravity of 1.15 or more and 1.30 or less, and a duro D hardness of the polishing layer is 50D or more and 80D or less.
［適用例２］
適用例１の化学機械研磨パッドにおいて、
前記研磨層を２３℃の水に４時間浸漬したときの表面硬度が２Ｎ／ｍｍ２以上１０Ｎ／ｍｍ２以下であることができる。
[Application Example 2]
In the chemical mechanical polishing pad of Application Example 1,
The surface hardness when the polishing layer is immersed in water at 23 ° C. for 4 hours may be 2 N / mm 2 or more and 10 N / mm 2 or less.
［適用例３］
適用例１または適用例２の化学機械研磨パッドにおいて、
前記熱可塑性ポリウレタンは、脂環式イソシアネートおよび芳香族イソシアネートから選択される少なくとも１種に由来する繰り返し単位を含むことができる。
[Application Example 3]
In the chemical mechanical polishing pad of Application Example 1 or Application Example 2,
The thermoplastic polyurethane may include a repeating unit derived from at least one selected from alicyclic isocyanate and aromatic isocyanate.
［適用例４］
適用例１ないし適用例３のいずれか一項に記載の化学機械研磨パッドにおいて、
前記組成物は、水溶性粒子をさらに含むことができる。
[Application Example 4]
In the chemical mechanical polishing pad according to any one of Application Examples 1 to 3,
The composition may further include water-soluble particles.
［適用例５］
本発明に係る化学機械研磨方法の一態様は、
適用例１ないし適用例４のいずれか一例に記載の化学機械研磨パッドを用いて化学機械研磨することを特徴とする。
[Application Example 5]
One aspect of the chemical mechanical polishing method according to the present invention is:
Chemical mechanical polishing is performed using the chemical mechanical polishing pad described in any one of Application Examples 1 to 4.
本発明に係る化学機械研磨パッドは、熱可塑性ポリウレタンを含有する組成物から形成され、且つ、特定の範囲にある比重および硬度を有する研磨層を備えることにより、ＣＭＰにおける被研磨面の平坦性の向上と研磨欠陥（スクラッチ）の低減とを両立させることができる。 The chemical mechanical polishing pad according to the present invention is formed of a composition containing a thermoplastic polyurethane, and has a polishing layer having a specific gravity and hardness within a specific range, so that the flatness of the surface to be polished in CMP can be improved. Both improvement and reduction of polishing defects (scratches) can be achieved.
以下、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。本発明において、「ウエット状態」とは、研磨層を２３℃の水に４時間浸漬させたときの状態をいう。また、本明細書中において、単に「硬度」というときはデュロ硬度Ｄのことを指し、「表面硬度」というときはユニバーサル硬さ（ＨＵ：Ｎ／ｍｍ２）のことを指す。なお、研磨層のウエット状態における表面硬度は、後述の実施例にも示すように、一定圧力をかけた時のユニバーサル硬さ（ＨＵ：Ｎ／ｍｍ２）で示される。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail. In the present invention, the “wet state” means a state when the polishing layer is immersed in water at 23 ° C. for 4 hours. In the present specification, the term “hardness” simply refers to the durometer D, and the term “surface hardness” refers to the universal hardness (HU: N / mm 2 ). In addition, the surface hardness in the wet state of the polishing layer is represented by universal hardness (HU: N / mm 2 ) when a constant pressure is applied, as will be described later in Examples.
１．化学機械研磨パッド
本実施の形態に係る化学機械研磨パッドの構成としては、少なくとも一方の面に研磨層を備えていれば特に限定されない。なお、本発明において、「研磨層」とは、化学機械研磨を行う際に被研磨物と接触する面（以下、「研磨面」という）を有する単層のことをいう。すなわち、本発明では、研磨層と支持層との間に研磨面を有しない他の層を含んでいてもよいが、該他の層は研磨面を有しないので「研磨層」ではない。前記研磨層は、熱可塑性ポリウレタンを含有する組成物から後述する製造方法により形成される。また、前記研磨層の比重は１．１５以上１．３０以下であり、且つ、デュロＤ硬度は５０Ｄ以上８０Ｄ以下である。以下、本実施の形態に係る化学機械研磨パッドについて、詳細に説明する。
1. Chemical mechanical polishing pad The structure of the chemical mechanical polishing pad according to the present embodiment is not particularly limited as long as it has a polishing layer on at least one surface. In the present invention, the “polishing layer” refers to a single layer having a surface (hereinafter referred to as “polishing surface”) in contact with an object to be polished when chemical mechanical polishing is performed. That is, in the present invention, another layer that does not have a polishing surface may be included between the polishing layer and the support layer, but the other layer does not have a polishing surface and thus is not a “polishing layer”. The polishing layer is formed from a composition containing thermoplastic polyurethane by a production method described later. The specific gravity of the polishing layer is 1.15 or more and 1.30 or less, and the duro D hardness is 50D or more and 80D or less. Hereinafter, the chemical mechanical polishing pad according to the present embodiment will be described in detail.
１．１．研磨層
本実施の形態に係る化学機械研磨パッドを構成する研磨層は、熱可塑性ポリウレタンを含有する組成物（以下、単に「組成物」ともいう）から後述する製造方法により形成される。
1.1. Polishing Layer The polishing layer constituting the chemical mechanical polishing pad according to the present embodiment is formed from a composition containing thermoplastic polyurethane (hereinafter also simply referred to as “composition”) by a manufacturing method described later.
一般的に、ポリウレタンを含む研磨層は、発泡タイプと非発泡タイプに分類される。非発泡タイプの研磨層の場合、その構造から比重や硬度が発泡タイプと比較し大きくなり、これに伴って被研磨面（ウエハ等の表面）の凹凸に対する研磨層の弾性変形が小さくなる。その結果、被研磨面の平坦性が良好になる傾向がある。その反面、研磨層の硬度が発泡タイプと比較して大きいため、被研磨面と研磨層の間に入り込んだ研磨屑やパッド屑により研磨欠陥（スクラッチ等）の発生が増大する傾向がある。 Generally, the polishing layer containing polyurethane is classified into a foam type and a non-foam type. In the case of a non-foaming type polishing layer, the specific gravity and hardness are larger than the foaming type due to its structure, and accordingly, the elastic deformation of the polishing layer with respect to the unevenness of the surface to be polished (the surface of the wafer or the like) is reduced. As a result, the flatness of the surface to be polished tends to be good. On the other hand, since the hardness of the polishing layer is larger than that of the foam type, there is a tendency that the generation of polishing defects (scratches, etc.) increases due to polishing scraps and pad scraps entering between the surface to be polished and the polishing layer.
一方、発泡タイプの研磨層の場合、その構造から比重や硬度が小さくなる傾向がある。これにより、被研磨面（ウエハ等の表面）と研磨層の間に入り込んだ研磨屑やパッド屑を柔軟な研磨層の表面で捕捉し、被研磨面に対して強い押し付け圧で研磨屑やパッド屑が接触することを回避させることができるので、研磨欠陥の発生を低減させることができる。その反面、被研磨面の凹凸に追随して研磨層の弾性変形が大きくなるため、被研磨面の平坦性が悪化する傾向がある。以上のことから、被研磨面（ウエハ等の表面）の平坦性の向上と研磨欠陥（スクラッチ等）の低減とは、相反する特性であると考えられてきた。 On the other hand, in the case of a foam type polishing layer, the specific gravity and hardness tend to decrease due to the structure. As a result, polishing debris and pad debris that have entered between the surface to be polished (the surface of the wafer, etc.) and the polishing layer are captured by the surface of the flexible polishing layer, and the polishing debris and pad are pressed against the surface to be polished with a strong pressing pressure. Since it is possible to avoid scraps coming into contact with each other, generation of polishing defects can be reduced. On the other hand, since the elastic deformation of the polishing layer increases following the unevenness of the surface to be polished, the flatness of the surface to be polished tends to deteriorate. From the above, it has been considered that improvement in flatness of a surface to be polished (surface of a wafer or the like) and reduction of polishing defects (scratch or the like) are contradictory characteristics.
しかしながら、本発明者らは、熱可塑性ポリウレタンを含有する組成物を用いて研磨層を作製し、該研磨層の比重および硬度をコントロールすることにより、従来の技術では困難とされてきた被研磨面（ウエハ等の表面）の平坦性の向上と研磨欠陥（スクラッチ等）の低減とを両立できることを見出したのである。 However, the present inventors have prepared a polishing layer using a composition containing a thermoplastic polyurethane, and controlled the specific gravity and hardness of the polishing layer, so that the surface to be polished, which has been considered difficult by conventional techniques, has been obtained. It has been found that it is possible to achieve both improvement in flatness (surface of a wafer or the like) and reduction in polishing defects (scratch etc.).
１．１．１．組成物
熱可塑性ポリウレタンを含有する組成物によれば、柔軟性に優れた研磨層を作製することができる。柔軟な研磨層の表面で被研磨面と研磨面との間に入り込んだ研磨屑やパッド屑を捕捉することにより、それらが強い押し付け圧で被研磨面に接触することを回避させることができるので、研磨欠陥の発生を抑制できると考えられる。これに対して、熱架橋性ポリウレタン（熱硬化性ポリウレタン）を用いて架橋されたポリウレタンを含有する研磨層を作製した場合、研磨層に充分な柔軟性を付与することは困難であり、研磨欠陥の発生を抑制することは困難である。
1.1.1. Composition According to the composition containing thermoplastic polyurethane, a polishing layer having excellent flexibility can be produced. By capturing polishing scraps and pad scraps that enter between the polished surface on the surface of the flexible polishing layer, it is possible to prevent them from contacting the polished surface with a strong pressing pressure. It is considered that the generation of polishing defects can be suppressed. On the other hand, when a polishing layer containing polyurethane cross-linked using a heat-crosslinkable polyurethane (thermosetting polyurethane) is produced, it is difficult to impart sufficient flexibility to the polishing layer, resulting in a polishing defect. It is difficult to suppress the occurrence of.
なお、熱架橋性ポリウレタンが架橋されて分子鎖が強固に結合したポリウレタンを含有する研磨層は、熱可塑性ポリウレタンを用いて作製された研磨層と比較して、水と接触しても膨潤しにくい性質があり、ウエット状態における表面硬度を低下させることができない。このため、研磨層が架橋されたポリウレタンを含有する場合には、被研磨面と研磨面との間に入り込んだ研磨屑やパッド屑を表面硬度の高い研磨層の表面で捕捉することになり、それらが強い押し付け圧で被研磨面と接触することになるため、研磨欠陥の発生を抑制することができない。 In addition, the polishing layer containing the polyurethane in which the heat-crosslinkable polyurethane is crosslinked and the molecular chain is firmly bonded is less likely to swell even when it comes into contact with water, compared to the polishing layer prepared using the thermoplastic polyurethane. It has properties, and the surface hardness in the wet state cannot be reduced. For this reason, when the polishing layer contains a crosslinked polyurethane, polishing scraps and pad scraps that have entered between the polished surface and the polishing surface will be captured on the surface of the polishing layer having a high surface hardness, Since they come into contact with the surface to be polished with a strong pressing pressure, generation of polishing defects cannot be suppressed.
前記組成物に含まれる熱可塑性ポリウレタンは、脂環式イソシアネートおよび芳香族イソシアネートから選択される少なくとも１種に由来する繰り返し単位を含むことが好ましい。かかる化学構造を有する熱可塑性ポリウレタンを含有する組成物から作製された研磨層は、結晶性のコントロールが容易となるため、研磨層の比重や硬度等を制御することが容易となる。 The thermoplastic polyurethane contained in the composition preferably contains a repeating unit derived from at least one selected from alicyclic isocyanate and aromatic isocyanate. Since the polishing layer produced from the composition containing the thermoplastic polyurethane having such a chemical structure can easily control the crystallinity, the specific gravity, hardness and the like of the polishing layer can be easily controlled.
前記脂環式イソシアネートとしては、例えば、イソホロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、ノルボルネンジイソシアネート、水添４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（水添ＭＤＩ）等が挙げられる。これらの脂環式イソシアネートは１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。 Examples of the alicyclic isocyanate include isophorone diisocyanate (IPDI), norbornene diisocyanate, hydrogenated 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (hydrogenated MDI), and the like. These alicyclic isocyanates may be used alone or in combination of two or more.
前記芳香族イソシアネートとしては、例えば、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、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、ナフタレ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−キシレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート類が挙げられる。これらの中でも、水酸基との反応制御が容易な点から、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートが好ましい。これらの芳香族イソシアネートは１種単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。 Examples of the aromatic isocyanate include 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 2,2′-diphenylmethane diisocyanate, 2,4′-diphenylmethane diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, and naphthalene. Aromatic diisocyanates such as diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-xylene diisocyanate and the like can be mentioned. Among these, 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate are preferable because the reaction control with a hydroxyl group is easy. These aromatic isocyanates may be used alone or in combination of two or more.
前記組成物に含まれる熱可塑性ポリウレタンは、脂環式イソシアネートおよび芳香族イソシアネートを併用してもよいし、これら以外の他のイソシアネートを併用してもよい。他のイソシアネートとしては、例えば、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類が挙げられる。 In the thermoplastic polyurethane contained in the composition, an alicyclic isocyanate and an aromatic isocyanate may be used in combination, or other isocyanates may be used in combination. Examples of the other isocyanate include aliphatic diisocyanates such as ethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, and 1,6-hexamethylene diisocyanate.
なお、前記組成物に含まれる熱可塑性ポリウレタンは、脂環式イソシアネートに由来する繰り返し単位を含むことがより好ましい。脂環式イソシアネートに由来する繰り返し単位を含むことにより、前記熱可塑性ポリウレタンが適切な硬度を発現すると共に、ウエット状態における表面硬度をより適切にコントロールすることができ、且つ、柔軟性がより大きくなるため、本発明の実施に好適となる。 In addition, it is more preferable that the thermoplastic polyurethane contained in the composition contains a repeating unit derived from alicyclic isocyanate. By including the repeating unit derived from the alicyclic isocyanate, the thermoplastic polyurethane exhibits appropriate hardness, and the surface hardness in the wet state can be more appropriately controlled, and the flexibility becomes larger. Therefore, it is suitable for the implementation of the present invention.
また、前記組成物に含まれる熱可塑性ポリウレタンは、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオールおよびポリオレフィンポリオールから選択される少なくとも１種に由来する繰り返し単位をさらに含むことが好ましい。前記例示したポリオール類に由来する繰り返し単位を含むことで、熱可塑性ポリウレタンの耐水性がさらに向上する傾向がある。 Moreover, it is preferable that the thermoplastic polyurethane contained in the said composition further contains the repeating unit derived from at least 1 sort (s) selected from polyether polyol, polyester polyol, polycarbonate polyol, and polyolefin polyol. By including a repeating unit derived from the exemplified polyols, the water resistance of the thermoplastic polyurethane tends to be further improved.
また、前記組成物に含まれる熱可塑性ポリウレタンは、鎖延長剤に由来する繰り返し単位を含んでもよい。前記鎖延長剤としては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，３−ブチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、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）ベンゼン等の低分子量二価アルコールが挙げられる。これらの中でも、イソシアネート基との反応制御が容易な点から、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，３−ブチレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオールが好ましく、１，４−ブタンジオールがより好ましい。 Moreover, the thermoplastic polyurethane contained in the composition may include a repeating unit derived from a chain extender. Examples of the chain extender include ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,3-butylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, Low molecular weight dihydric alcohols such as neopentyl glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 3-methyl-1,5-pentanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,4-bis (2-hydroxyethoxy) benzene It is done. Among these, ethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,3-butylene glycol, 1,4-butanediol, 1,5-pentanediol, from the viewpoint of easy reaction control with an isocyanate group, 1,6-hexanediol is preferred, and 1,4-butanediol is more preferred.
前記組成物に含まれる熱可塑性ポリウレタンは、熱可塑性ポリウレタン１００質量部に対して、脂環式イソシアネートおよび芳香族イソシアネートから選択される少なくとも１種に由来する繰り返し単位を２〜６０質量部含有することが好ましく、３〜５５質量部含有することがより好ましい。脂環式イソシアネートおよび芳香族イソシアネートから選択される少なくとも１種に由来する繰り返し単位を前記範囲で含むことにより、熱可塑性ポリウレタンが適切な硬度を発現すると共に、ウエット状態における表面硬度を適切にコントロールすることができ、かつ柔軟性が大きくなるため、本発明の実施に好適となる。 The thermoplastic polyurethane contained in the composition contains 2 to 60 parts by mass of a repeating unit derived from at least one selected from alicyclic isocyanate and aromatic isocyanate with respect to 100 parts by mass of the thermoplastic polyurethane. Is preferable, and it is more preferable to contain 3-55 mass parts. By including a repeating unit derived from at least one selected from alicyclic isocyanate and aromatic isocyanate within the above range, the thermoplastic polyurethane exhibits appropriate hardness and appropriately controls the surface hardness in the wet state. It is possible to perform the present invention because it can be performed and flexibility is increased.
前記組成物に含まれる熱可塑性ポリウレタンの製造方法は、特に限定されず、一般的なポリウレタンの製造方法（例えば、従来公知の一括法またはプレポリマー法等）に準じて製造することができる。 The method for producing the thermoplastic polyurethane contained in the composition is not particularly limited, and can be produced according to a general method for producing polyurethane (for example, a conventionally known batch method or prepolymer method).
前記組成物は、水溶性粒子をさらに含んでもよい。かかる水溶性粒子は、組成物中に均一に分散された状態で存在していることが好ましい。このような組成物を用いることで、水溶性粒子が均一に分散された状態の研磨層が得られる。 The composition may further include water-soluble particles. Such water-soluble particles are preferably present in a state of being uniformly dispersed in the composition. By using such a composition, a polishing layer in which water-soluble particles are uniformly dispersed can be obtained.
前記水溶性粒子は、砥粒および薬液からなるスラリーと接触することにより、研磨層表面から水溶性粒子が遊離して、該スラリーを保持することのできる空孔（ポア）を形成する目的で用いられる。このため、気泡構造を有するポリウレタン発泡体を用いることなく、水溶性粒子を用いることで研磨層の表面に空孔が形成され、スラリーの保持がより良好となる。また、研磨層の表面に空孔が形成されることから、ウエット状態における表面硬度をコントロールすることができる。さらに、比重の大きい粒子を使用することで研磨層の比重を大きくすることが可能である。 The water-soluble particles are used for the purpose of forming pores capable of holding the slurry by releasing the water-soluble particles from the surface of the polishing layer by contacting the slurry made of abrasive grains and a chemical solution. It is done. For this reason, by using water-soluble particles without using a polyurethane foam having a cellular structure, pores are formed on the surface of the polishing layer, and the retention of the slurry becomes better. Moreover, since the pores are formed on the surface of the polishing layer, the surface hardness in the wet state can be controlled. Furthermore, it is possible to increase the specific gravity of the polishing layer by using particles having a large specific gravity.
熱可塑性ポリウレタンを含有する組成物が水溶性粒子を含有する場合、（１）水溶性粒子がフィラーのような補強剤として作用することにより、前記研磨層の弾性変形を小さくできることから被研磨面の平坦性を向上させることができ、（２）非発泡タイプの研磨層であることから機械的強度に優れ、さらに（３）発泡セル構造を均一に制御するという精緻な技術を用いる必要がないことから生産性に優れる点でより好ましい。 When the composition containing the thermoplastic polyurethane contains water-soluble particles, (1) since the water-soluble particles act as a reinforcing agent such as a filler, the elastic deformation of the polishing layer can be reduced. The flatness can be improved, (2) it is a non-foaming type polishing layer, so it has excellent mechanical strength, and (3) it is not necessary to use a precise technique to uniformly control the foamed cell structure. From the viewpoint of excellent productivity.
前記水溶性粒子としては、特に限定されないが、有機水溶性粒子および無機水溶性粒子が挙げられる。具体的には、水溶性高分子のように水に溶解する物質の他、吸水性樹脂のように水との接触により膨潤またはゲル化して研磨層表面から遊離することができる物質が挙げられる。 The water-soluble particles are not particularly limited, and examples thereof include organic water-soluble particles and inorganic water-soluble particles. Specifically, in addition to a substance that dissolves in water such as a water-soluble polymer, a substance that can swell or gel by contact with water and be released from the surface of the polishing layer, such as a water-absorbent resin.
前記有機水溶性粒子を構成する材料としては、例えば、糖類（澱粉、デキストリンおよびシクロデキストリン等の多糖類、乳糖、マンニット等）、セルロース類（ヒドロキシプロピルセルロース、メチルセルロース等）、蛋白質、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸、ポリエチレンオキサイド、スルホン化ポリイソプレン、スルホン化イソプレン共重合体等が挙げられる。 Examples of the material constituting the organic water-soluble particles include saccharides (polysaccharides such as starch, dextrin and cyclodextrin, lactose, mannitol, etc.), celluloses (hydroxypropylcellulose, methylcellulose, etc.), proteins, polyvinyl alcohol, Examples include polyvinyl pyrrolidone, polyacrylic acid, polyethylene oxide, sulfonated polyisoprene, and sulfonated isoprene copolymers.
前記無機水溶性粒子を構成する材料としては、例えば、酢酸カリウム、硝酸カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、臭化カリウム、リン酸カリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、硝酸カルシウム等が挙げられる。 Examples of the material constituting the inorganic water-soluble particles include potassium acetate, potassium nitrate, potassium carbonate, potassium hydrogen carbonate, potassium bromide, potassium phosphate, potassium sulfate, magnesium sulfate, and calcium nitrate.
前記水溶性粒子を構成する材料は、有機水溶性粒子または無機水溶性粒子を構成する材料を１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。なお、研磨層の硬度その他の機械的強度を適正な値とすることができるという観点から、水溶性粒子は中実体であることが好ましい。 As the material constituting the water-soluble particles, the material constituting the organic water-soluble particles or the inorganic water-soluble particles may be used alone or in combination of two or more. The water-soluble particles are preferably solid from the viewpoint that the hardness and other mechanical strength of the polishing layer can be set to appropriate values.
前記組成物における水溶性粒子の含有量は、熱可塑性ポリウレタン１００質量部に対して、３〜１５０質量部であることが好ましい。水溶性粒子の含有量が前記範囲にあると、化学機械研磨において高い研磨速度を示し、且つ、適正な硬度その他の機械的強度を有する研磨層を製造することができる。 The content of water-soluble particles in the composition is preferably 3 to 150 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the thermoplastic polyurethane. When the content of the water-soluble particles is in the above range, a polishing layer having a high polishing rate in chemical mechanical polishing and having an appropriate hardness and other mechanical strength can be produced.
前記水溶性粒子の平均粒径は、好ましくは０．５〜２００μｍである。水溶性粒子が化学機械研磨パッドの研磨層表面から遊離することにより形成される空孔の大きさは、好ましくは０．１〜５００μｍ、より好ましくは０．５〜２００μｍである。水溶性粒子の平均粒径が前記範囲にあると、高い研磨速度を示し、且つ、機械的強度に優れた研磨層を有する化学機械研磨パッドを製造することができる。 The average particle diameter of the water-soluble particles is preferably 0.5 to 200 μm. The size of the pores formed when the water-soluble particles are released from the polishing layer surface of the chemical mechanical polishing pad is preferably 0.1 to 500 μm, more preferably 0.5 to 200 μm. When the average particle diameter of the water-soluble particles is within the above range, a chemical mechanical polishing pad having a polishing layer exhibiting a high polishing rate and excellent mechanical strength can be produced.
１．１．２．比重
本実施の形態に係る化学機械研磨パッドが備える研磨層の比重は、１．１５以上１．３０以下であり、１．１８以上１．２７以下であることが好ましい。研磨層の比重が前記範囲にあると、研磨層の硬度が適度となるため被研磨面の平坦性が良好になると共に、被研磨面の凹凸に対する研磨層の弾性変形（追随性）が適度となるため研磨欠陥（スクラッチ）を低減させることができる。研磨層の比重が前記範囲未満である場合、研磨層の硬度が低くなりすぎて、被研磨面の平坦性が悪化するため好ましくない。また、研磨層の比重が前記範囲を超える場合、研磨層の硬度が高くなりすぎて、研磨欠陥（スクラッチ）が増大するため好ましくない。
1.1.2. Specific gravity The specific gravity of the polishing layer provided in the chemical mechanical polishing pad according to the present embodiment is 1.15 or more and 1.30 or less, and preferably 1.18 or more and 1.27 or less. When the specific gravity of the polishing layer is in the above range, the hardness of the polishing layer becomes appropriate, so that the flatness of the surface to be polished becomes good, and the elastic deformation (following property) of the polishing layer with respect to the unevenness of the surface to be polished is moderate Therefore, polishing defects (scratches) can be reduced. When the specific gravity of the polishing layer is less than the above range, it is not preferable because the hardness of the polishing layer becomes too low and the flatness of the surface to be polished is deteriorated. In addition, when the specific gravity of the polishing layer exceeds the above range, the hardness of the polishing layer becomes too high, and polishing defects (scratches) increase, which is not preferable.
なお、現在知られているポリウレタンの比重と、研磨層の適切な硬度のバランスを考慮すると、研磨層の比重の上限は１．３０以下となる。比重が１．３０を超える研磨層を作製するためには、ウレタンの他に比重の大きな材料を研磨層に含有させる必要がある。たとえば、シリカやアルミナのような比重の大きな材料をフィラーとしてウレタンに混合することにより、比重が１．３０を超える研磨層を作製することはできる。しかしながら、かかる場合には、混合したフィラーによって研磨層の硬度が大きくなり、被研磨面のスクラッチが大幅に悪化するために本願発明の研磨層のような作用効果を奏することはできない。 Note that the upper limit of the specific gravity of the polishing layer is 1.30 or less in consideration of the balance between the specific gravity of polyurethane currently known and the appropriate hardness of the polishing layer. In order to produce a polishing layer having a specific gravity exceeding 1.30, it is necessary to incorporate a material having a large specific gravity in addition to urethane into the polishing layer. For example, a polishing layer having a specific gravity exceeding 1.30 can be produced by mixing a material having a large specific gravity such as silica or alumina with urethane as a filler. However, in such a case, the hardness of the polishing layer is increased by the mixed filler, and scratches on the surface to be polished are greatly deteriorated, so that the function and effect of the polishing layer of the present invention cannot be achieved.
本発明において、研磨層の比重は、「ＪＩＳ Ｚ８８０７」に準拠した方法で測定することができる。具体的には、水を入れたルシャテリエ比重びんに質量既知の試料を入れ、試料による液面の上昇から試料の体積を知り、試料の質量と体積とから比重を求める。 In the present invention, the specific gravity of the polishing layer can be measured by a method based on “JIS Z8807”. Specifically, a sample with a known mass is placed in a Le Chatelier specific gravity bottle containing water, the volume of the sample is known from the rise of the liquid level due to the sample, and the specific gravity is obtained from the mass and volume of the sample.
なお、本実施の形態に係る化学機械研磨パッドが備える研磨層は、前記範囲の比重とする観点から、非発泡タイプであることが好ましい。なお、本発明において、非発泡タイプとは、実質的に気泡を含んでいない研磨層であることをいう。参考までに、現在市販されている発泡タイプの研磨層を備えるウレタンパッド、例えばＲＯＨＭ＆ＨＡＡＳ社製の「ＩＣ１０００」等の一般的な市販研磨パッドの比重は、０．４０〜０．９０程度である。 In addition, it is preferable that the polishing layer with which the chemical mechanical polishing pad which concerns on this Embodiment is provided is a non-foaming type from a viewpoint made into the specific gravity of the said range. In the present invention, the non-foaming type refers to a polishing layer that does not substantially contain bubbles. For reference, the specific gravity of a commercially available polishing pad such as “IC1000” manufactured by ROHM & HAAS is currently about 0.40 to 0.90.
１．１．３．デュロＤ硬度
本実施の形態に係る化学機械研磨パッドが備える研磨層のデュロＤ硬度は、５０Ｄ以上８０Ｄ以下であり、５５Ｄ以上８０Ｄ以下であることが好ましく、５５Ｄ以上７５Ｄ以下であることがより好ましく、６０Ｄ以上７０Ｄ以下であることが特に好ましい。
1.1.3. Duro D hardness Duro D hardness of the polishing layer provided in the chemical mechanical polishing pad according to the present embodiment is 50D or more and 80D or less, preferably 55D or more and 80D or less, more preferably 55D or more and 75D or less. 60D or more and 70D or less is particularly preferable.
図１は、研磨層におけるデュロＤ硬度の概念を説明するための模式図である。図１（Ａ）に示すように研磨工程を模して研磨層１０に対して上方から加重をかけると、図１（Ｂ）に示すように研磨層１０が撓むことになる。デュロＤ硬度とは、このように研磨工程において加重をかけた場合の研磨層１０のマクロな撓みの程度を示す指標となる。このことは、後述する測定方法からも理解することができる。したがって、研磨層のデュロＤ硬度が前記範囲にあると、研磨層のデュロＤ硬度が適度であるため被研磨面の平坦性が良好になると共に、被研磨面の凹凸に対する研磨層の弾性変形（追随性）が適度となるため研磨欠陥（スクラッチ）を低減させることができる。研磨層のデュロＤ硬度が前記範囲未満であると、被研磨面の平坦性が悪化するため好ましくない。また、研磨層のデュロＤ硬度が前記範囲を超えると、研磨欠陥（スクラッチ）が増大するため好ましくない。
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the concept of duro D hardness in a polishing layer. When a weight is applied to the
本発明において、研磨層のデュロＤ硬度は、「ＪＩＳ Ｋ６２５３」に準拠した方法で測定することができる。具体的には、平坦で堅固な面に試験片を置き、タイプＤデュロメータの加圧板が試験片の表面に平行に維持され、且つ、押針が試験片の表面に対して直角となるようにタイプＤデュロメータを保持し、衝撃を与えないように加圧板を試験片に接触させる。押針先端は、試験片の端から１２ｍｍ以上離れた位置で測定する。加圧板を試験片に接触させた後、１５秒後に読取りを行う。測定点数は６ｍｍ以上離れた位置で５回測定し、その中央値をデュロＤ硬度とする。 In the present invention, the duro D hardness of the polishing layer can be measured by a method based on “JIS K6253”. Specifically, the test piece is placed on a flat and solid surface, the pressure plate of the type D durometer is maintained parallel to the surface of the test piece, and the push needle is perpendicular to the surface of the test piece. Holding the type D durometer, the pressure plate is brought into contact with the test piece so as not to give an impact. The tip of the needle is measured at a position 12 mm or more away from the end of the test piece. After the pressure plate is brought into contact with the test piece, reading is performed 15 seconds later. The number of measurement points is measured 5 times at a position separated by 6 mm or more, and the median value is defined as Duro D hardness.
１．１．４．ウエット状態における表面硬度
本実施の形態に係る化学機械研磨パッドが備える研磨層のウエット状態における表面硬度は、２Ｎ／ｍｍ２以上１０Ｎ／ｍｍ２以下であることが好ましく、３Ｎ／ｍｍ２以上９Ｎ／ｍｍ２以下であることがより好ましく、４Ｎ／ｍｍ２以上８Ｎ／ｍｍ２以下であることが特に好ましい。研磨層のウエット状態における表面硬度は、ＣＭＰ実使用時における研磨層の表面硬度を表す指標となる。図２は、研磨層における表面硬度の概念を説明するための模式図である。図２（Ａ）に示すように、微小なサイズの探針４０を研磨層１０の表面へ押し込む。そうすると、図２（Ｂ）に示すように、探針４０直下の研磨層１０は、探針４０の周囲へ押し出されるように変形する。このように、表面硬度とは、研磨層の極表面の変形や撓みの程度を表す指標となる。すなわち、図１に示すようなミリメートル単位の硬度測定法である前記デュロＤ硬度測定では研磨層全体のマクロな硬度を表すデータが得られるのに対し、図２に示すような研磨層のウエット状態における表面硬度測定では研磨層の極表面のミクロな硬度を表すデータが得られる。ＣＭＰ実使用時における研磨層の押し込み深さは、５マイクロメートルから５０マイクロメートルである。したがって、このような研磨層の極表面の柔軟性を判断するためには、研磨層のウエット状態における表面硬度により判断することが好ましい。研磨層のウエット状態における表面硬度が前記範囲にあると、研磨層の極表面の柔軟性が適度となるため研磨欠陥（スクラッチ）を低減させることができる。研磨層のウエット状態における表面硬度が前記範囲未満であると、被研磨面の平坦性が悪化することがあるため好ましくない。また、研磨層のウエット状態における表面硬度が前記範囲を超えると、研磨欠陥（スクラッチ）が増大することがあるため好ましくない。なお、本発明において、研磨層のウエット状態における表面硬度は、２３℃の水に４時間浸漬させた研磨層において、ＦＩＳＣＨＥＲ社製のナノインデンター（製品名：ＨＭ２０００）を使用し、３００ｍＮ押し込み時のユニバーサル硬さ（ＨＵ）で示される。
1.1.4. Surface hardness in wet condition of the polishing layer comprising the chemical mechanical polishing pad according to surface hardness present embodiment in the wet state, is preferably 2N / mm 2 or more 10 N / mm 2 or less, 3N / mm 2 or more 9N / more preferably mm 2 less, and particularly preferably 4N / mm 2 or more 8N / mm 2 or less. The surface hardness of the polishing layer in the wet state is an index representing the surface hardness of the polishing layer during actual use of CMP. FIG. 2 is a schematic diagram for explaining the concept of surface hardness in the polishing layer. As shown in FIG. 2A, a very
１．１．５．研磨層の形状および凹部
研磨層の平面形状は、特に限定されないが、例えば円形状であることができる。研磨層の平面形状が円形状である場合、その大きさは、好ましくは直径１５０ｍｍ〜１２００ｍｍ、より好ましくは直径５００ｍｍ〜１０００ｍｍである。研磨層の厚さは、好ましくは０．５ｍｍ〜５．０ｍｍ、より好ましくは１．０ｍｍ〜３．０ｍｍ、特に好ましくは１．５ｍｍ〜３．５ｍｍである。
1.1.5. The shape of the polishing layer and the concave portion The planar shape of the polishing layer is not particularly limited, but may be, for example, a circular shape. When the planar shape of the polishing layer is circular, the size is preferably 150 mm to 1200 mm in diameter, more preferably 500 mm to 1000 mm in diameter. The thickness of the polishing layer is preferably 0.5 mm to 5.0 mm, more preferably 1.0 mm to 3.0 mm, and particularly preferably 1.5 mm to 3.5 mm.
研磨面には、複数の凹部を形成してもよい。前記凹部は、ＣＭＰの際に供給されるスラリーを保持し、これを研磨面に均一に分配すると共に、研磨屑、パッド屑および使用済みのスラリー等の廃棄物を一時的に滞留させ、外部へ排出するための経路となる機能を有する。 A plurality of recesses may be formed on the polished surface. The concave portion holds the slurry supplied at the time of CMP, distributes it uniformly to the polishing surface, and temporarily retains wastes such as polishing scraps, pad scraps and used slurry to the outside. It has a function as a route for discharging.
凹部の深さは、好ましくは０．１ｍｍ以上、より好ましくは０．１ｍｍ〜２．５ｍｍ、特に好ましくは０．２ｍｍ〜２．０ｍｍとすることができる。凹部の幅は、好ましくは０．１ｍｍ以上、より好ましくは０．１ｍｍ〜５．０ｍｍ、特に好ましくは０．２ｍｍ〜３．０ｍｍとすることができる。研磨面において、隣接する凹部の間隔は、好ましくは０．０５ｍｍ以上、より好ましくは０．０５ｍｍ〜１００ｍｍ、特に好ましくは０．１ｍｍ〜１０ｍｍとすることができる。また、凹部の幅と隣り合う凹部の間の距離との和であるピッチは、好ましくは０．１５ｍｍ以上、より好ましくは０．１５ｍｍ〜１０５ｍｍ、特に好ましくは０．６ｍｍ〜１３ｍｍとすることができる。凹部は、前記範囲内の一定の間隔を設けて形成されたものであることができる。前記範囲の形状を有する凹部を形成することで、被研磨面のスクラッチ低減効果に優れ、寿命の長い化学機械研磨パッドを容易に製造することができる。 The depth of the recess is preferably 0.1 mm or more, more preferably 0.1 mm to 2.5 mm, and particularly preferably 0.2 mm to 2.0 mm. The width of the concave portion is preferably 0.1 mm or more, more preferably 0.1 mm to 5.0 mm, and particularly preferably 0.2 mm to 3.0 mm. In the polishing surface, the interval between adjacent recesses is preferably 0.05 mm or more, more preferably 0.05 mm to 100 mm, and particularly preferably 0.1 mm to 10 mm. The pitch, which is the sum of the width of the recess and the distance between adjacent recesses, is preferably 0.15 mm or more, more preferably 0.15 mm to 105 mm, and particularly preferably 0.6 mm to 13 mm. . The recesses may be formed with a certain interval within the above range. By forming the recess having the shape in the above range, a chemical mechanical polishing pad having an excellent effect of reducing scratches on the surface to be polished and having a long life can be easily manufactured.
前記各好ましい範囲は、各々の組合せとすることができる。すなわち、例えば、深さが０．１ｍｍ以上、幅が０．１ｍｍ以上、間隔が０．０５ｍｍ以上であることが好ましく、深さが０．１ｍｍ〜２．５ｍｍ、幅が０．１ｍｍ〜５．０ｍｍ、間隔が０．０５ｍｍ〜１００ｍｍであることがより好ましく、深さが０．２ｍｍ〜２．０ｍｍ、幅が０．２ｍｍ〜３．０ｍｍ、間隔が０．１ｍｍ〜１０ｍｍであることが特に好ましい。 Each preferred range can be a combination of each. That is, for example, the depth is preferably 0.1 mm or more, the width is 0.1 mm or more, and the interval is 0.05 mm or more, the depth is 0.1 mm to 2.5 mm, and the width is 0.1 mm to 5. More preferably, the distance is 0 mm and the distance is 0.05 mm to 100 mm, the depth is 0.2 mm to 2.0 mm, the width is 0.2 mm to 3.0 mm, and the distance is particularly preferably 0.1 mm to 10 mm. .
前記凹部を加工するための工具は、特開２００６−１６７８１１号公報、特開２００１−１８１６４号公報、特開２００８−１８３６５７号公報等に記載されている形状の多刃工具を用いることができる。使用する工具の切削刃は、ダイヤモンドあるいは、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｖ等の周期表第４、５、６族金属から選択される少なくとも１種の金属元素と、窒素、炭素および酸素から選択される少なくとも１種の非金属元素と、で構成されるコーティング層を有してもよい。さらにコーティング層は１層設ける場合に限らず、材料を違えて複数層設けてもよい。このようなコーティング層の膜厚は、０．１〜５μｍが好ましく、１．５〜４μｍがより好ましい。コーティング層の成膜には、アークイオンプレーティング装置等の公知の技術を工具材質、コーティング材質等に応じて適時選択して使用することができる。 As a tool for processing the concave portion, a multi-blade tool having a shape described in JP-A-2006-167811, JP-A-2001-18164, JP-A-2008-183657, or the like can be used. The cutting blade of the tool used is selected from diamond, at least one metal element selected from metals of Group 4, 5, and 6 of the periodic table such as Ti, Cr, Zr, and V, and nitrogen, carbon, and oxygen. And a coating layer composed of at least one nonmetallic element. Furthermore, the number of coating layers is not limited to one, and a plurality of layers may be provided with different materials. The film thickness of such a coating layer is preferably from 0.1 to 5 μm, more preferably from 1.5 to 4 μm. In forming the coating layer, a known technique such as an arc ion plating apparatus can be selected and used as appropriate according to the tool material, coating material, and the like.
１．１．６．製造方法
本実施の形態で用いられる研磨層は、前述した熱可塑性ポリウレタンを含有する組成物を成型することにより得られる。組成物の混練は、公知の混練機等により行うことができる。混練機としては、例えば、ロール、ニーダー、バンバリーミキサー、押出機（単軸、多軸）等が挙げられる。組成物から研磨層を成型する方法としては、１２０℃〜２３０℃で可塑化した前記組成物をプレス成形、押出成形または射出成形し、可塑化・シート化する方法により成型すればよい。かかる成型条件を適宜調整することで比重や硬度をコントロールすることもできる。
1.1.6. Manufacturing Method The polishing layer used in the present embodiment is obtained by molding a composition containing the thermoplastic polyurethane described above. The composition can be kneaded with a known kneader or the like. Examples of the kneader include a roll, a kneader, a Banbury mixer, and an extruder (single screw, multi screw). As a method for molding the polishing layer from the composition, the composition plasticized at 120 ° C. to 230 ° C. may be molded by press molding, extrusion molding or injection molding and plasticizing / sheeting. The specific gravity and hardness can be controlled by appropriately adjusting the molding conditions.
このようにして成型した後、切削加工により研磨面に凹部を形成してもよい。また、凹部となるパターンが形成された金型を用いて上述した組成物を金型成型することにより、研磨層の概形と共に凹部を同時に形成することもできる。 After molding in this way, a recess may be formed on the polished surface by cutting. Moreover, a concave part can be formed simultaneously with the rough shape of the polishing layer by molding the above-described composition using a mold in which a pattern to be a concave part is formed.
１．２．支持層
本実施の形態に係る化学機械研磨パッドは、前述した研磨層のみで構成される場合もあるが、前記研磨層の研磨面とは反対側の面に支持層を設けてもよい。
1.2. Support Layer Although the chemical mechanical polishing pad according to the present embodiment may be composed of only the polishing layer described above, a support layer may be provided on the surface opposite to the polishing surface of the polishing layer.
支持層は、化学機械研磨パッドにおいて、研磨装置用定盤に研磨層を支持するために用いられる。支持層は、接着層であってもよいし、接着層を両面に有するクッション層であってもよい。 The support layer is used for supporting the polishing layer on the polishing apparatus surface plate in the chemical mechanical polishing pad. The support layer may be an adhesive layer or a cushion layer having the adhesive layer on both sides.
接着層は、例えば粘着シートからなることができる。粘着シートの厚さは、５０μｍ〜２５０μｍであることが好ましい。５０μｍ以上の厚さを有することで、研磨層の研磨面側からの圧力を十分に緩和することができ、２５０μｍ以下の厚さを有することで、凹凸の影響を研磨性能に与えない程度に均一な厚みを有する化学機械研磨パッドが得られる。 The adhesive layer can be made of, for example, an adhesive sheet. The thickness of the pressure-sensitive adhesive sheet is preferably 50 μm to 250 μm. By having a thickness of 50 μm or more, the pressure from the polishing surface side of the polishing layer can be sufficiently relaxed, and by having a thickness of 250 μm or less, it is uniform to the extent that the influence of unevenness is not exerted on the polishing performance A chemical mechanical polishing pad having a sufficient thickness can be obtained.
粘着シートの材質としては、研磨層を研磨装置用定盤に固定することができれば特に限定されないが、研磨層より弾性率の低いアクリル系またはゴム系の材質であることが好ましい。 The material of the pressure-sensitive adhesive sheet is not particularly limited as long as the polishing layer can be fixed to the surface plate for a polishing apparatus, but is preferably an acrylic or rubber-based material having a lower elastic modulus than the polishing layer.
粘着シートの接着強度は、化学機械研磨パッドを研磨装置用定盤に固定することができれば特に限定されないが、「ＪＩＳ Ｚ０２３７」の規格で粘着シートの接着強度を測定した場合、その接着強度が好ましくは３Ｎ／２５ｍｍ以上、より好ましくは４Ｎ／２５ｍｍ以上、特に好ましくは１０Ｎ／２５ｍｍ以上である。 The adhesive strength of the pressure-sensitive adhesive sheet is not particularly limited as long as the chemical mechanical polishing pad can be fixed to the surface plate for a polishing apparatus. However, when the adhesive strength of the pressure-sensitive adhesive sheet is measured according to the standard of “JIS Z0237”, the adhesive strength is preferable. Is 3 N / 25 mm or more, more preferably 4 N / 25 mm or more, and particularly preferably 10 N / 25 mm or more.
クッション層は、研磨層よりも硬度が低い材質からなれば、その材質は特に限定されず、多孔質体（発泡体）または非多孔質体であってもよい。クッション層としては、例えば、発泡ポリウレタン等を成形した層が挙げられる。クッション層の厚さは、好ましくは０．１ｍｍ〜５．０ｍｍ、より好ましくは０．５ｍｍ〜２．０ｍｍである。 As long as the cushion layer is made of a material whose hardness is lower than that of the polishing layer, the material is not particularly limited, and may be a porous body (foam) or a non-porous body. As a cushion layer, the layer which shape | molded foamed polyurethane etc. is mentioned, for example. The thickness of the cushion layer is preferably 0.1 mm to 5.0 mm, more preferably 0.5 mm to 2.0 mm.
２．化学機械研磨方法
本実施の形態に係る化学機械研磨方法は、前述の化学機械研磨パッドを用いて化学機械研磨することを特徴とする。前述の化学機械研磨パッドは、熱可塑性ポリウレタンを含有する組成物から形成され、特定の範囲の比重および硬度を兼ね備えた研磨層を有している。そのため、本実施の形態に係る化学機械研磨方法によれば、特にＣＭＰ工程における被研磨面の平坦性の向上と研磨欠陥（スクラッチ）の低減とを両立させることができる。
2. Chemical Mechanical Polishing Method The chemical mechanical polishing method according to the present embodiment is characterized in that chemical mechanical polishing is performed using the above-described chemical mechanical polishing pad. The chemical mechanical polishing pad described above is formed from a composition containing a thermoplastic polyurethane, and has a polishing layer having a specific gravity and hardness within a specific range. Therefore, according to the chemical mechanical polishing method according to the present embodiment, it is possible to achieve both improvement of the flatness of the surface to be polished and reduction of polishing defects (scratches) particularly in the CMP process.
本実施の形態に係る化学機械研磨方法においては、市販の化学機械研磨装置を用いることができる。市販の化学機械研磨装置としては、例えば、型式「ＥＰＯ−１１２」、型式「ＥＰＯ−２２２」（以上、株式会社荏原製作所製）；型式「ＬＧＰ−５１０」、型式「ＬＧＰ−５５２」（以上、ラップマスターＳＦＴ社製）；型式「Ｍｉｒｒａ」、型式「Ｒｅｆｌｅｘｉｏｎ ＬＫ」（アプライドマテリアル社製）等が挙げられる。 In the chemical mechanical polishing method according to the present embodiment, a commercially available chemical mechanical polishing apparatus can be used. Examples of commercially available chemical mechanical polishing apparatuses include, for example, model “EPO-112”, model “EPO-222” (manufactured by Ebara Corporation); model “LGP-510”, model “LGP-552” (and above, Wrap Master SFT); model “Mirra”, model “Reflexion LK” (Applied Materials) and the like.
また、スラリーとしては、研磨対象（銅膜、絶縁膜、低誘電率絶縁膜等）に応じて適宜最適なものを選択することができる。 Further, as the slurry, an optimal one can be appropriately selected according to the object to be polished (copper film, insulating film, low dielectric constant insulating film, etc.).
３．実施例
以下、本発明を実施例により詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。
3. EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
３．１．化学機械研磨パッドの製造
３．１．１．実施例１
非脂環式熱可塑性ポリウレタン（ＢＡＳＦ社製、商品名「エラストラン１１７４Ｄ」、硬度７０Ｄ）を５０質量部、脂環式熱可塑性ポリウレタン（ＢＡＳＦ社製、商品名「エラストランＮＹ１１９７Ａ」、硬度６１Ｄ）を５０質量部、水溶性粒子としてβ−サイクロデキストリン（塩水港精糖株式会社製、商品名「デキシパールβ−１００」、平均粒径２０μｍ）２９質量部を、２００℃に調温されたルーダーにより混練して熱可塑性ポリウレタン組成物を作製した。作製した熱可塑性ポリウレタン組成物を、プレス金型内で１８０℃で圧縮成型し、直径８４５ｍｍ、厚さ３．２ｍｍの円柱状の成型体を作製した。次に、作製した成型体の表面をサンドペーパーで研磨し、厚みを調整し、さらに切削加工機（加藤機械株式会社製）により幅０．５ｍｍ、深さ１．０ｍｍ、ピッチ１．５ｍｍの同心円状の凹部を形成し外周部を切り離すことで、直径６００ｍｍ、厚さ２．５ｍｍの研磨層を得た。このようにして作製した研磨層のうち凹部を形成していない面へ両面テープ＃４２２ＪＡ（３Ｍ社製）をラミネートし、化学機械研磨パッドを作製した。
3.1. Manufacture of chemical mechanical polishing pads 3.1.1. Example 1
50 parts by mass of non-alicyclic thermoplastic polyurethane (BASF, trade name “Elastolan 1174D”, hardness 70D), alicyclic thermoplastic polyurethane (BASF, trade name “Elastolan NY1197A”, hardness 61D) 50 parts by mass, and 29 parts by mass of β-cyclodextrin (manufactured by Shimizu Minato Seisaku Co., Ltd., trade name “Dexipal β-100”, average particle size 20 μm) as water-soluble particles are kneaded with a rudder adjusted to 200 ° C. Thus, a thermoplastic polyurethane composition was produced. The produced thermoplastic polyurethane composition was compression molded at 180 ° C. in a press mold to prepare a cylindrical molded body having a diameter of 845 mm and a thickness of 3.2 mm. Next, the surface of the molded body is polished with sandpaper, the thickness is adjusted, and a concentric circle having a width of 0.5 mm, a depth of 1.0 mm, and a pitch of 1.5 mm is obtained by a cutting machine (manufactured by Kato Machine Co., Ltd.) A polishing layer having a diameter of 600 mm and a thickness of 2.5 mm was obtained by forming a concave portion and cutting the outer periphery. A double-sided tape # 422JA (manufactured by 3M) was laminated to the surface of the polishing layer thus prepared where no recess was formed, to prepare a chemical mechanical polishing pad.
３．１．２．実施例２〜６、比較例１〜３
組成物の各成分の種類および含有量を表１〜表２に記載のものに変更したこと以外は、実施例１と同様にして実施例２〜６、比較例１〜３の化学機械研磨パッドを作製した。
3.1.2. Examples 2-6, Comparative Examples 1-3
The chemical mechanical polishing pads of Examples 2 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 were the same as Example 1 except that the types and contents of each component of the composition were changed to those shown in Tables 1 and 2. Was made.
３．１．３．実施例７、８
空気雰囲気下で、撹拌機を備えた２Ｌの４つ口セパラブルフラスコに、ポリオキシエチレンビスフェノールＡエーテル（日油株式会社製、商品名「ユニオールＤＡ４００」）を３８質量部およびポリテトラメチレングリコール（保土谷化学工業株式会社製、商品名「ＰＴＧ−１０００ＳＮ」、Ｍｎ＝１０１２）を３１質量部投入し、４０℃に調温して撹拌した。次いで、前記フラスコに、８０℃の油浴で溶解させた４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（日本ポリウレタン工業株式会社製、商品名「ＭＩＬＬＩＯＮＡＴＥ ＭＴ」）を３１質量部加え、１５分撹拌・混合した。次いで、得られた混合物を表面加工されたＳＵＳ製のバットに拡げ、１１０℃で１時間静置して反応させ、さらに８０℃で１６時間アニールし、熱可塑性のポリウレタンＡを得た。熱可塑性ポリウレタンとしてポリウレタンＡを用い、組成物の他の成分および含有量を表１に記載したものに変更したこと以外は、実施例１と同様にして化学機械研磨パッドを作製した。
3.1.3. Examples 7 and 8
Under an air atmosphere, in a 2 L four-necked separable flask equipped with a stirrer, 38 parts by mass of polyoxyethylene bisphenol A ether (manufactured by NOF Corporation, trade name “Uniol DA400”) and polytetramethylene glycol ( 31 parts by mass of a product name “PTG-1000SN” manufactured by Hodogaya Chemical Co., Ltd., Mn = 1012) was added, and the temperature was adjusted to 40 ° C. and stirred. Next, 31 parts by mass of 4,4′-diphenylmethane diisocyanate (manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd., trade name “MILLIONATE MT”) dissolved in an oil bath at 80 ° C. was added to the flask, and stirred and mixed for 15 minutes. Next, the obtained mixture was spread on a surface-treated SUS vat, allowed to react at 110 ° C. for 1 hour, and further annealed at 80 ° C. for 16 hours to obtain thermoplastic polyurethane A. A chemical mechanical polishing pad was prepared in the same manner as in Example 1 except that polyurethane A was used as the thermoplastic polyurethane and the other components and content of the composition were changed to those described in Table 1.
３．１．４．比較例４
市販の化学機械研磨パッド（ＲＯＨＭ＆ＨＡＡＳ社製、商品名「ＩＣ１０００」、熱架橋ポリウレタン樹脂により研磨層が作製されている）を使用した。後述する方法により研磨層の物性を評価したところ、比重は０．８１であり、デュロ硬度は６３Ｄ、表面硬度は１４．５Ｎ／ｍｍ２であった。
3.1.4. Comparative Example 4
A commercially available chemical mechanical polishing pad (manufactured by ROHM & HAAS, trade name “IC1000”, a polishing layer made of thermally crosslinked polyurethane resin) was used. When the physical properties of the polishing layer were evaluated by the method described later, the specific gravity was 0.81, the durometer was 63D, and the surface hardness was 14.5 N / mm 2 .
３．１．５．比較例５
１，２−ポリブタジエン（ＪＳＲ株式会社製、商品名「ＲＢ８３０」、硬度４７Ｄ）１００質量部に、水溶性粒子としてβ−サイクロデキストリン（塩水港精糖株式会社製、商品名「デキシパールβ−１００」、平均粒径２０μｍ）３８質量部を混合した組成物を得た。得られた組成物１００質量部に対して、さらに有機過酸化物（日油株式会社製、商品名「パークミルＤ−４０」）を１質量部加え混練した組成物を得た後、実施例１と同様にして、水溶性粒子含有熱架橋ポリブタジエン樹脂からなる化学機械研磨パッドを作製した。
3.1.5. Comparative Example 5
1,2-polybutadiene (manufactured by JSR Corporation, trade name “RB830”, hardness 47D), 100 parts by weight as water-soluble particles, β-cyclodextrin (manufactured by Shimizu Minato Sugar Co., Ltd., trade name “Dexipal β-100”, A composition in which 38 parts by mass of an average particle size of 20 μm was mixed was obtained. Example 1 After obtaining 1 part by mass of an organic peroxide (manufactured by NOF Corporation, trade name “Park Mill D-40”) and kneading with 100 parts by mass of the obtained composition, Example 1 was obtained. In the same manner as above, a chemical mechanical polishing pad made of a water-soluble particle-containing thermally crosslinked polybutadiene resin was produced.
なお、表１〜表２における各成分の略称は、以下の通りである。
・「ＰＵ１−１」：非脂環式熱可塑性ポリウレタン（ＢＡＳＦ社製、商品名「エラストラン１１７４Ｄ」、硬度７０Ｄ）
・「ＰＵ１−２」：非脂環式熱可塑性ポリウレタン（ＢＡＳＦ社製、商品名「エラストラン１１６４Ｄ」、硬度６４Ｄ）
・「ＰＵ１−３」：非脂環式熱可塑性ポリウレタン（ＢＡＳＦ社製、商品名「エラストラン１１８０Ａ」、硬度４１Ｄ）
・「ＰＵ２−１」：脂環式熱可塑性ポリウレタン（ＢＡＳＦ社製、商品名「エラストランＮＹ１１９７Ａ」、硬度６１Ｄ）
・「ＰＵ２−２」：脂環式熱可塑性ポリウレタン（ＢＡＳＦ社製、商品名「エラストランＮＹ１１６４Ｄ」、硬度６４Ｄ）
・「β−ＣＤ」：β−サイクロデキストリン（平均粒径２０μｍ、塩水港精糖株式会社製、商品名「デキシパールβ−１００」）
In addition, the abbreviation of each component in Tables 1 and 2 is as follows.
"PU1-1": non-alicyclic thermoplastic polyurethane (manufactured by BASF, trade name "Elastolan 1174D", hardness 70D)
"PU1-2": non-alicyclic thermoplastic polyurethane (manufactured by BASF, trade name "Elastolan 1164D", hardness 64D)
"PU1-3": non-alicyclic thermoplastic polyurethane (manufactured by BASF, trade name "Elastolan 1180A", hardness 41D)
"PU2-1": Alicyclic thermoplastic polyurethane (manufactured by BASF, trade name "Elastolan NY1197A", hardness 61D)
"PU2-2": alicyclic thermoplastic polyurethane (manufactured by BASF, trade name "Elastolan NY1164D", hardness 64D)
“Β-CD”: β-cyclodextrin (average particle size 20 μm, manufactured by Shimizu Minato Sugar Co., Ltd., trade name “Dexipal β-100”)
３．２．研磨層の物性測定
３．２．１．デュロＤ硬度
前記「３．１．化学機械研磨パッドの製造」で作製した研磨層およびＩＣ１０００の研磨層について、デュロＤ硬度を測定した。研磨層のデュロＤ硬度は、「ＪＩＳ Ｋ６２５３」に準拠して測定した。その結果を表１〜表２に併せて示す。
3.2. Measurement of physical properties of polishing layer 3.2.1. Duro D hardness Duro D hardness was measured for the polishing layer produced in “3.1. Production of Chemical Mechanical Polishing Pad” and the polishing layer of IC1000. The Duro D hardness of the polishing layer was measured according to “JIS K6253”. The results are also shown in Tables 1 and 2.
３．２．２．比重
前記「３．１．化学機械研磨パッドの製造」で作製した研磨層およびＩＣ１０００の研磨層について、比重を測定した。研磨層の比重は、「ＪＩＳ Ｚ８８０７」に準拠して測定した。その結果を表１〜表２に併せて示す。
3.2.2. Specific gravity The specific gravity was measured for the polishing layer prepared in “3.1. Production of Chemical Mechanical Polishing Pad” and the polishing layer of IC1000. The specific gravity of the polishing layer was measured according to “JIS Z8807”. The results are also shown in Tables 1 and 2.
３．２．３．ウエット状態における表面硬度
前記「３．１．化学機械研磨パッドの製造」で作製した研磨層およびＩＣ１０００の研磨層について、研磨層のウエット状態の表面硬度を測定した。研磨層のウエット状態における表面硬度は、２３℃の水に４時間浸漬させた研磨層について、ナノインデンター（ＦＩＳＣＨＥＲ社製、型式「ＨＭ２０００」）を使用し、３００ｍＮ押し込み時のユニバーサル硬さ（ＨＵ）を表面硬度として測定した。その結果を表１〜表２に併せて示す。
3.2.3. Surface Hardness in Wet State Regarding the polishing layer produced in “3.1. Production of Chemical Mechanical Polishing Pad” and the polishing layer of IC1000, the surface hardness in the wet state of the polishing layer was measured. The surface hardness in the wet state of the polishing layer was determined by using a nanoindenter (manufactured by FISCHER, model “HM2000”) for the polishing layer immersed in water at 23 ° C. for 4 hours, and the universal hardness (HU) ) Was measured as the surface hardness. The results are also shown in Tables 1 and 2.
３．３．化学機械研磨の評価
前記「３．１．化学機械研磨用パッドの製造」で製造した化学機械研磨パッドを化学機械研磨装置（荏原製作所社製、形式「ＥＰＯ−１１２」）に装着し、ドレッサー（アライド社製、商品名「＃３２５−６３Ｒ」）を用いてテーブル回転数２０ｒｐｍ、ドレッシング回転数１９ｒｐｍ、ドレッシング荷重５．１ｋｇｆの条件でドレッシングを３０分行った。その後、ドレッシングした化学機械研磨パッドを用いて以下の条件にて化学機械研磨を行い、研磨特性を評価した。その結果を表１〜表２に併せて示す。
・ヘッド回転数：６１ｒｐｍ
・ヘッド荷重：３ｐｓｉ（２０．６ｋＰａ）
・テーブル回転数：６０ｒｐｍ
・スラリー供給速度：３００ｃｍ３／分
・スラリー：ＣＭＳ８４０１／ＣＭＳ８４５２（ＪＳＲ株式会社製）
3.3. Evaluation of Chemical Mechanical Polishing The chemical mechanical polishing pad produced in “3.1. Production of Chemical Mechanical Polishing Pad” is attached to a chemical mechanical polishing apparatus (type “EPO-112” manufactured by Ebara Corporation) and a dresser ( Dressing was performed for 30 minutes under the conditions of a table rotation speed of 20 rpm, a dressing rotation speed of 19 rpm, and a dressing load of 5.1 kgf using a trade name “# 325-63R” manufactured by Allied. Thereafter, chemical mechanical polishing was performed using the dressed chemical mechanical polishing pad under the following conditions to evaluate the polishing characteristics. The results are also shown in Tables 1 and 2.
-Head rotation speed: 61 rpm
Head load: 3 psi (20.6 kPa)
・ Table rotation speed: 60rpm
・ Slurry supply speed: 300 cm 3 / min ・ Slurry: CMS8401 / CMS8452 (manufactured by JSR Corporation)
３．３．１．平坦性の評価
被研磨物として、シリコン基板上にＰＥＴＥＯＳ膜を５，０００オングストローム順次積層させた後、「ＳＥＭＡＴＥＣＨ ８５４」マスクパターン加工し、その上に２５０オングストロームのタンタルナイトライド膜、１，０００オングストロームの銅シード膜および１０，０００オングストロームの銅膜を順次積層させたテスト用の基板を用いた。
3.3.1. Evaluation of flatness As a polishing object, a PETEOS film was sequentially laminated on a silicon substrate at 5,000 angstroms, and then a “SEMATECH 854” mask pattern was processed, and then a 250 angstrom tantalum nitride film and 1,000 angstroms were formed thereon. A test substrate in which a copper seed film and a 10,000 angstrom copper film were sequentially laminated was used.
前記「３．３．化学機械研磨の評価」に記載の条件で、前記被研磨物を１分間化学機械研磨処理し、処理前後の膜厚を電気伝導式膜厚測定器（ケーエルエー・テンコール社製、形式「オムニマップＲＳ７５」）を用いて測定し、処理前後の膜厚および研磨処理時間から研磨速度を算出した。その上でＣｕクリアになる終点時間を、研磨開始からテーブルトルク電流の変化によって検出した終点に至るまでの時間で算出し、前記パターン付きウエハに対して終点検出時間の１．２倍の時間を研磨した後に、幅１００μｍの銅配線部と幅１００μｍの絶縁部とが交互に連続したパターンが長さ方向に対して垂直方向に３．０ｍｍ連続した部分について、精密段差計（ケーエルエー・テンコール社製、形式「ＨＲＰ−２４０」）を使用して、配線幅１００μｍ部分の銅配線の窪み量（以下、「ディッシング量」ともいう）を測定することによりディッシングを評価し、平坦性の指標とした。その結果を表１〜表２に示す。なお、ディッシング量は、好ましくは３００Å未満、より好ましくは２５０Å未満、特に好ましくは２００Å未満である。 Under the conditions described in “3.3. Evaluation of Chemical Mechanical Polishing”, the object to be polished is subjected to chemical mechanical polishing for 1 minute, and the film thickness before and after the processing is measured by an electroconductive film thickness measuring instrument (manufactured by KLA-Tencor Corporation). , Format “Omnimap RS75”), and the polishing rate was calculated from the film thickness before and after the treatment and the polishing treatment time. Then, the end point time at which the Cu is cleared is calculated as the time from the start of polishing to the end point detected by the change of the table torque current, and 1.2 times the end point detection time for the patterned wafer. After polishing, a precision step gauge (manufactured by KLA-Tencor Corporation) is used for a portion in which a pattern in which copper wiring portions having a width of 100 μm and insulating portions having a width of 100 μm are alternately continued in a direction perpendicular to the length direction is 3.0 mm. Dishing was evaluated by measuring the depression amount (hereinafter also referred to as “dishing amount”) of the copper wiring with a wiring width of 100 μm using the format “HRP-240”), and used as an index of flatness. The results are shown in Tables 1 and 2. Note that the dishing amount is preferably less than 300 mm, more preferably less than 250 mm, and particularly preferably less than 200 mm.
３．３．２．スクラッチの評価
研磨処理後の前記パターン付きウエハの被研磨面において、ウエハ欠陥検査装置（ケーエルエー・テンコール社製、型式「ＫＬＡ２３５１」）を使用して、ウエハ全面におけるスクラッチの個数を測定した。なお、スクラッチは、好ましくは３０個未満、より好ましくは２０個未満、特に好ましくは１５個未満である。
3.3.2. Evaluation of Scratches On the polished surface of the patterned wafer after polishing, the number of scratches on the entire surface of the wafer was measured using a wafer defect inspection apparatus (model “KLA2351” manufactured by KLA-Tencor Corporation). The number of scratches is preferably less than 30, more preferably less than 20, and particularly preferably less than 15.
３．４．化学機械研磨パッドの評価結果
表１によれば、実施例１〜８の化学機械研磨パッドは、平坦性、スクラッチの２項目の研磨特性においていずれも好ましい結果が得られた。また、実施例１〜８の化学機械研磨パッドのうち、硬度が５５Ｄ〜８０Ｄであり、かつ、研磨層のウエット状態における表面硬度が２〜１０Ｎ／ｍｍ２の範囲にある実施例１、実施例４、実施例５、実施例７、実施例８の化学機械研磨パッドでは、平坦性が２５０Å未満、スクラッチが２０個未満であり、上記２項目の研磨特性のバランスがより優れている結果が得られた。
3.4. Evaluation Results of Chemical Mechanical Polishing Pad According to Table 1, the chemical mechanical polishing pads of Examples 1 to 8 obtained favorable results both in terms of flatness and scratching characteristics of scratch. In addition, among the chemical mechanical polishing pads of Examples 1 to 8, Examples 1 and Examples in which the hardness is 55D to 80D and the surface hardness in the wet state of the polishing layer is in the range of 2 to 10 N / mm 2. 4, the chemical mechanical polishing pads of Example 5, Example 7, and Example 8 have a flatness of less than 250 mm and less than 20 scratches, resulting in a better balance of the polishing characteristics of the above two items. It was.
これに対して表２によれば、比較例１〜５の化学機械研磨パッドは、上述した２項目の各研磨特性のうち、１項目以上が不良となる結果が得られた。比較例１では、脂環式熱可塑性ポリウレタンを含有するが、比重が要件を満たさないことにより平坦性が不良となった。また、比較例２では、非脂環式熱可塑性ポリウレタンのみで構成されており、硬度および研磨層のウエット状態における表面硬度が要件を満たさないことによりスクラッチ性能が不良であった。また、比較例３では、比重および硬度が要件を満たさないことにより平坦性が著しく劣る結果となった。比較例５のように水溶性粒子含有のポリブタジエンで構成される場合も、比重の要件を満たさず、平坦性およびスクラッチの２項目の研磨特性においていずれも劣る結果となった。 On the other hand, according to Table 2, the chemical mechanical polishing pads of Comparative Examples 1 to 5 obtained a result in which one or more items out of the two items of polishing characteristics described above were defective. In Comparative Example 1, alicyclic thermoplastic polyurethane was contained, but the flatness was poor because the specific gravity did not satisfy the requirements. Moreover, in Comparative Example 2, it was composed only of non-alicyclic thermoplastic polyurethane, and the scratch performance was poor because the hardness and the surface hardness in the wet state of the polishing layer did not satisfy the requirements. In Comparative Example 3, the flatness was remarkably inferior because the specific gravity and hardness did not satisfy the requirements. Even in the case of being composed of water-soluble particle-containing polybutadiene as in Comparative Example 5, the specific gravity requirement was not satisfied, and both the flatness and scratching characteristics of the two items were inferior.
また、比較例４のように発泡構造を有する熱架橋ポリウレタンで構成される場合、研磨層のウエット状態における表面硬度および比重が要件を満たさないことで、平坦性およびスクラッチの２項目の研磨特性においていずれも劣る結果となった。 Further, in the case of being composed of a heat-crosslinked polyurethane having a foam structure as in Comparative Example 4, the surface hardness and specific gravity in the wet state of the polishing layer do not satisfy the requirements. Both results were inferior.
以上の実施例および比較例の結果から明らかであるように、本発明にかかる化学機械研磨パッドは、熱可塑性ポリウレタンを含有する研磨層の比重と硬度のバランスを規定することで、平坦性およびスクラッチ性能に優れた化学機械研磨パッドを製造することができた。 As is clear from the results of the examples and comparative examples described above, the chemical mechanical polishing pad according to the present invention provides flatness and scratches by defining the balance between the specific gravity and hardness of the polishing layer containing thermoplastic polyurethane. A chemical mechanical polishing pad with excellent performance could be manufactured.
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法および結果が同一の構成、あるいは目的および効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成または同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made. For example, the present invention includes substantially the same configuration (for example, a configuration having the same function, method, and result, or a configuration having the same purpose and effect) as the configuration described in the embodiment. In addition, the invention includes a configuration in which a non-essential part of the configuration described in the embodiment is replaced. In addition, the present invention includes a configuration that achieves the same effect as the configuration described in the embodiment or a configuration that can achieve the same object. In addition, the invention includes a configuration in which a known technique is added to the configuration described in the embodiment.
１０…研磨層、４０…探針 10 ... polishing layer, 40 ... probe
Claims (4)
前記研磨層の比重が１．１５以上１．３０以下であり、
前記研磨層を２３℃の水に４時間浸漬したときの表面硬度が２Ｎ／ｍｍ ２ 以上１０Ｎ／ｍｍ ２ 以下であり、且つ、
前記研磨層のデュロＤ硬度が５０Ｄ以上８０Ｄ以下であることを特徴とする、化学機械研磨パッド。 Having a polishing layer formed from a composition containing thermoplastic polyurethane;
The polishing layer has a specific gravity of 1.15 or more and 1.30 or less,
The surface hardness when the polishing layer is immersed in water at 23 ° C. for 4 hours is 2 N / mm 2 or more and 10 N / mm 2 or less, and
A chemical mechanical polishing pad, wherein the polishing layer has a Duro D hardness of 50D or more and 80D or less.
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