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JP2006187827A - Polishing pad - Google Patents

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JP2006187827A
JP2006187827A JP2005000837A JP2005000837A JP2006187827A JP 2006187827 A JP2006187827 A JP 2006187827A JP 2005000837 A JP2005000837 A JP 2005000837A JP 2005000837 A JP2005000837 A JP 2005000837A JP 2006187827 A JP2006187827 A JP 2006187827A
Authority
JP
Japan
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polishing
layer
rebound resilience
polishing pad
thickness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2005000837A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Morio Morino
盛雄 森野
Tetsuo Shimomura
哲生 下村
Atsushi Kazuno
淳 数野
Kazuyuki Ogawa
一幸 小川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyo Tire Corp
Original Assignee
Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyo Tire and Rubber Co Ltd filed Critical Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Priority to JP2005000837A priority Critical patent/JP2006187827A/en
Publication of JP2006187827A publication Critical patent/JP2006187827A/en
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  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polishing pad which minimizes edge sagging of a wafer, reduces generation of unusual sound, vibration and damping, by suppressing the slidability of a polishing head, and is excellent in pad service life and polishing rate. <P>SOLUTION: The polishing pad 5 has a lamination structure consisting of a polishing layer 1 formed of a foamed polyurethane resin, an adhesive layer 3, a cushioning layer 2, and a tackifier layer 4 to be stuck to a polishing device surface plate, which are laminated on each other in this order. Herein, when the tackifier layer of the polishing pad is stuck to a non-repulsive board, a rebound resilience value of a front surface of the polishing layer measured according to JIS K6400, is set to 35 to 45%. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ウエハ表面の凹凸をケミカルメカニカルポリシング(CMP)で平坦化する際に使用される研磨パッド、該研磨パッドを用いた半導体ウエハの研磨方法、及び研磨パッドを用いて半導体ウエハの表面を研磨する工程を含む半導体デバイスの製造方法に関する。   The present invention relates to a polishing pad used when planarizing irregularities on a wafer surface by chemical mechanical polishing (CMP), a method for polishing a semiconductor wafer using the polishing pad, and a surface of a semiconductor wafer using the polishing pad. The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method including a polishing step.

半導体装置を製造する際には、ウエハ表面に導電性膜を形成し、フォトリソグラフィー、エッチング等をすることにより配線層を形成する形成する工程や、配線層の上に層間絶縁膜を形成する工程等が行われ、これらの工程によってウエハ表面に金属等の導電体や絶縁体からなる凹凸が生じる。近年、半導体集積回路の高密度化を目的として配線の微細化や多層配線化が進んでいるが、これに伴い、ウエハ表面の凹凸を平坦化する技術が重要となってきた。   When manufacturing a semiconductor device, a step of forming a conductive layer on the wafer surface and forming a wiring layer by photolithography, etching, or the like, or a step of forming an interlayer insulating film on the wiring layer These steps cause irregularities made of a conductor such as metal or an insulator on the wafer surface. In recent years, miniaturization of wiring and multilayer wiring have been advanced for the purpose of increasing the density of semiconductor integrated circuits, and along with this, technology for flattening the irregularities on the wafer surface has become important.

ウエハ表面の凹凸を平坦化する方法としては、一般的にCMP法が採用されている。CMPは研磨パッドと半導体ウエハの間隙に微細な粒子(砥粒)を分散させた研磨スラリーを付加することで研磨平坦化加工が行われる。CMP加工工程では、例えばウエハは自転可能な研磨ヘッドに装着されて、回転する定盤(プラテン)上に貼り付けられた研磨パッドに機械力で押圧されて研磨スラリ−の化学的作用と機械的作用によって研磨が行われることが主流となっている。   As a method for flattening the irregularities on the wafer surface, a CMP method is generally employed. In CMP, polishing flattening is performed by adding a polishing slurry in which fine particles (abrasive grains) are dispersed in a gap between a polishing pad and a semiconductor wafer. In the CMP processing step, for example, a wafer is mounted on a rotatable polishing head and pressed by a mechanical force against a polishing pad affixed on a rotating platen (platen), and the chemical action and mechanical properties of the polishing slurry. It is the mainstream that polishing is performed by action.

このように研磨ヘッド(ウエハ)とプラテン(パッド)のように圧接された相対的な運動で研磨する場合には、その摺動性が重要になる。摺動性が劣ると研磨ヘッドのダンピング、研磨装置の振動、異音などが生じる。   As described above, when polishing is performed by a relative movement in pressure contact like a polishing head (wafer) and a platen (pad), the slidability is important. Inferior slidability causes damping of the polishing head, vibration of the polishing apparatus, abnormal noise, and the like.

また、ウエハの外周部分では、パッドの加圧部の弾性復元に起因して研磨速度が速くなる縁ダレという現象が起こることが知られている。ウエハの装着案内、保持リング(リテーナリング)がこの縁ダレにある程度の効果があると認められているが完全なものではない。   In addition, it is known that a phenomenon called edge sagging occurs in which the polishing rate increases at the outer peripheral portion of the wafer due to elastic restoration of the pressurizing portion of the pad. Wafer mounting guides and retaining rings (retainer rings) are recognized to have some effect on this edge sag, but are not perfect.

反発弾性と平坦化特性の関係については、研磨工程中において被研磨対象物の変化に合せて研磨パッドの構成形態を変化させて反発弾性等を変化させる研磨パッドシステムが提案されている(特許文献1)。また、研磨表面に隣接して剛性要素と弾性要素が設けられた研磨用パッドが開示されている(特許文献2)。   Regarding the relationship between rebound resilience and flattening characteristics, a polishing pad system has been proposed in which the resilience etc. are changed by changing the configuration of the polishing pad in accordance with the change in the object to be polished during the polishing process (Patent Document). 1). Further, a polishing pad provided with a rigid element and an elastic element adjacent to the polishing surface is disclosed (Patent Document 2).

しかし、特許文献1記載の技術は、システムの制御及び研磨パッドの構成が複雑であり、技術的に困難であるため一般的な技術にはなり得ない。また、特許文献2記載の技術において、剛性要素の役割はウエハ表面上の集積密度に起因する応力の偏りを解消することである。つまり、研磨表面に剛性を付与しつつウエハ表面のトポグラフィに馴染ませることによって平坦化を改善しようとするものであるが、研磨パッド自体の物理特性である反発弾性を制御して摺動性やウエハの縁ダレを改善するといった技術ではない。
特表2001−513452号公報 特開平6−77185号公報
However, the technique described in Patent Document 1 cannot be a general technique because the system control and the configuration of the polishing pad are complicated and technically difficult. Moreover, in the technique described in Patent Document 2, the role of the rigid element is to eliminate the stress bias caused by the integration density on the wafer surface. In other words, it is intended to improve the planarization by giving the polishing surface rigidity while adapting to the topography of the wafer surface, but by controlling the resilience, which is the physical characteristic of the polishing pad itself, the slidability and wafer It is not a technique to improve the edge of the edge.
Japanese translation of PCT publication No. 2001-513352 JP-A-6-77185

本発明は、ウエハの縁ダレを抑制し、かつ研磨ヘッドの摺動性を抑制して研磨時の異音、振動、及びダンピングを軽減することのできる研磨パッドを提供することにある。さらにはパッド寿命及び研磨レートにも優れる研磨パッドを提供することにある。また、該研磨パッドを用いた半導体ウエハの研磨方法、及び研磨パッドを用いて半導体ウエハの表面を研磨する工程を含む半導体デバイスの製造方法を提供することにある。   It is an object of the present invention to provide a polishing pad that can reduce edge noise of a wafer, suppress sliding properties of a polishing head, and reduce noise, vibration, and damping during polishing. Furthermore, it is providing the polishing pad which is excellent also in a pad lifetime and a polishing rate. Another object of the present invention is to provide a method for polishing a semiconductor wafer using the polishing pad, and a method for manufacturing a semiconductor device including a step of polishing the surface of the semiconductor wafer using the polishing pad.

本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意研究したところ、研磨層表面の反発弾性値と摺動特性及びウエハの縁ダレの関係を見出し、研磨層表面の反発弾性値を特定範囲に制御することにより前記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。   As a result of intensive research to achieve the above object, the present inventors have found the relationship between the rebound resilience value of the polishing layer surface, sliding characteristics, and edge sag of the wafer, and the rebound resilience value of the polishing layer surface is controlled within a specific range. As a result, the inventors have found that the above problems can be solved, and have completed the present invention.

即ち、本発明は、発泡ポリウレタン樹脂からなる研磨層、接着剤層、クッション層、及び研磨装置定盤に貼り付けるための粘着剤層がこの順で積層されている研磨パッドであって、前記研磨パッドの粘着剤層を無反発板に貼り付け、JIS K6400に準拠して測定した際の研磨層表面の反発弾性値が35〜45%であることを特徴とする研磨パッド、に関する。   That is, the present invention is a polishing pad in which a polishing layer made of polyurethane foam resin, an adhesive layer, a cushion layer, and a pressure-sensitive adhesive layer for bonding to a polishing apparatus surface plate are laminated in this order, The present invention relates to a polishing pad, wherein the pad adhesive layer is affixed to a non-repulsive plate, and the rebound resilience value of the polishing layer surface is 35 to 45% when measured according to JIS K6400.

研磨層及びクッション層の厚みと反発弾性値の関係を調べた結果、図1、2に示すように、研磨層やクッション層の反発弾性値は、厚みが増加すると厚みの対数の逆数に比例して増加し、ある厚み以上になるとその材料に固有の値(本発明において固有反発弾性値と定義する)に収束して厚みに殆ど無関係になることを見出した。また、本発明では、固有反発弾性値を示す下限の厚さを臨界厚さと定義する。つまり、臨界厚さ未満では厚さによって反発弾性値が変化するが、臨界厚さ以上になると厚さに関係なく一定の値、先に述べた固有反発弾性値を示すことを見出した。   As a result of investigating the relationship between the thickness of the polishing layer and the cushion layer and the rebound resilience value, as shown in FIGS. 1 and 2, the rebound resilience value of the polishing layer and the cushion layer is proportional to the inverse of the logarithm of the thickness as the thickness increases. It has been found that when the thickness exceeds a certain thickness, it converges to a value inherent to the material (defined as the intrinsic rebound resilience value in the present invention) and becomes almost independent of the thickness. In the present invention, the lower limit thickness indicating the intrinsic rebound resilience value is defined as the critical thickness. That is, it was found that the rebound resilience value varies depending on the thickness when the thickness is less than the critical thickness, but the constant rebound resilience value described above is exhibited regardless of the thickness when the thickness exceeds the critical thickness.

また本発明者らは、剛性(弾性率)の大きい研磨層ほどクッション層(下層)の反発弾性の影響を受け易いこと、つまり、積層パッドの場合、研磨層表面の反発弾性値は、研磨層の厚さと剛性の違いによってクッション層からの影響の受け易さが異なり、剛性が大きいほどクッション層の反発弾性の影響を受け易くなることも見出した。   Further, the inventors of the present invention are that the polishing layer having higher rigidity (elastic modulus) is more susceptible to the impact resilience of the cushion layer (lower layer). It was also found that the influence of the cushion layer varies depending on the difference in thickness and rigidity, and that the greater the rigidity, the more susceptible to the impact resilience of the cushion layer.

前記研磨パッドの研磨層表面の反発弾性値を35〜45%に制御することにより、ウエハの縁ダレを抑制し、かつ研磨ヘッドの摺動性を抑制して研磨時の異音、振動、及びダンピングを軽減することができる。前記研磨層表面の反発弾性値は38〜43%であることが好ましい。前記反発弾性値が35%未満の場合には研磨へッドの摺動抵抗が大きくなり異音や振動が発生する。またウエハの縁ダレが大きくなり、平坦化特性も悪くなる。一方、前記反発弾性値が45%を超える場合には、研磨ヘッドの跳ね返り(ダンピング、研磨ヘッドの上下動)が起こり、研磨レートも小さくなる。   By controlling the rebound resilience value of the polishing layer surface of the polishing pad to 35 to 45%, the edge sag of the wafer is suppressed, and the slidability of the polishing head is suppressed to suppress abnormal noise, vibration, and Damping can be reduced. The rebound resilience value of the polishing layer surface is preferably 38 to 43%. When the rebound resilience value is less than 35%, the sliding resistance of the polishing head increases and abnormal noise and vibration are generated. Further, the edge sag of the wafer is increased and the flattening characteristics are also deteriorated. On the other hand, when the rebound resilience value exceeds 45%, the polishing head rebounds (damping, the polishing head moves up and down), and the polishing rate is reduced.

本発明においては、前記研磨パッドにおいて、さらに研磨層とクッション層の間に接着剤層を介して反発弾性調整層が積層されていることが好ましい。   In the present invention, it is preferable that a rebound resilience adjusting layer is further laminated between the polishing layer and the cushion layer via an adhesive layer in the polishing pad.

前記のように、剛性の大きい研磨層が直下層の反発弾性の影響を受け安いことを利用して、反発弾性調整層を研摩層とクッション層の間に設けることによって比較的容易に反発弾性値を前記範囲内に制御することができる。つまり研磨圧力による研磨パッドの変位量(クッション層の変位量が殆どを占める)はある範囲内が望ましいが、剛性の大きな研磨層を使用したり、又は研磨層の厚さを厚くすると反発弾性値が大きくなるためクッション層の厚さを薄くする必要がある。すると研磨パッドの該変位量が小さくなって最適の範囲から外れることになる。逆に剛性の小さな研磨層を使用したり、研磨層の厚さを薄くすると、所定の反発弾性値を得るためにはクッション層の厚さを厚くする必要があるが、すると研磨パッドの該変位量が大きくなって最適の範囲から外れることになる。なお、前記変位量とは研磨パッド表面が研磨圧力によってウエハのうねりをなぞるとき、研磨パッド表面が上下する変位量のことである。   As described above, the rebound resilience value can be relatively easily obtained by providing a rebound resilience adjustment layer between the polishing layer and the cushion layer by utilizing the fact that the polishing layer having high rigidity is cheaply affected by the impact resilience of the immediate lower layer. Can be controlled within the range. In other words, the amount of displacement of the polishing pad due to the polishing pressure (the displacement amount of the cushion layer occupies most) is preferably within a certain range, but if a rigid polishing layer is used or the thickness of the polishing layer is increased, the resilience value Therefore, it is necessary to reduce the thickness of the cushion layer. Then, the amount of displacement of the polishing pad becomes small and deviates from the optimum range. Conversely, if a polishing layer with low rigidity is used or the thickness of the polishing layer is reduced, it is necessary to increase the thickness of the cushion layer in order to obtain a predetermined rebound resilience value. The amount increases and deviates from the optimum range. The amount of displacement refers to the amount of displacement by which the polishing pad surface moves up and down when the polishing pad surface traces the waviness of the wafer by the polishing pressure.

反発弾性調整層を研摩層とクッション層の間に設けることによって、研磨圧力に対する変位量が最適範囲になるようにクッション層の厚さを保持することができ、かつ研磨パッドの反発弾性値を最適範囲に調整することができるので研磨特性(平坦化特性、研磨レート、及び面内均一性)に優れる研磨パッドとなる。   By providing a rebound resilience adjustment layer between the polishing layer and the cushion layer, the thickness of the cushion layer can be maintained so that the amount of displacement with respect to the polishing pressure is in the optimum range, and the rebound resilience value of the polishing pad is optimized. Since the range can be adjusted, the polishing pad is excellent in polishing characteristics (flattening characteristics, polishing rate, and in-plane uniformity).

本発明においては、前記反発弾性調整層の固有反発弾性値が、クッション層の固有反発弾性値よりも小さいことが好ましい。   In the present invention, it is preferable that the intrinsic rebound resilience value of the rebound resilience adjustment layer is smaller than the intrinsic rebound resilience value of the cushion layer.

また、本発明においては、反発弾性調整層の固有反発弾性値が、クッション層の固有反発弾性値よりも大きいことが好ましい。   In the present invention, it is preferable that the intrinsic rebound resilience value of the rebound resilience adjustment layer is larger than the intrinsic rebound resilience value of the cushion layer.

さらに、本発明においては、研磨層、反発弾性調整層、及びクッション層の各厚さが、各層の臨界厚さより小さいことが好ましい。臨界厚さ以上では厚みと反発弾性値の関係が無くなるため、厚さによる反発弾性値の調節が不可能だからである。   Furthermore, in the present invention, it is preferable that each thickness of the polishing layer, the rebound resilience adjusting layer, and the cushion layer is smaller than the critical thickness of each layer. This is because the relationship between the thickness and the rebound resilience value disappears above the critical thickness, and the rebound resilience value cannot be adjusted by the thickness.

本発明は、前記研磨パッドを用いた半導体ウエハの研磨方法、に関する。   The present invention relates to a method for polishing a semiconductor wafer using the polishing pad.

また、本発明は、前記研磨パッドを用いて半導体ウエハの表面を研磨する工程を含む半導体デバイスの製造方法、に関する。   The present invention also relates to a method for manufacturing a semiconductor device including a step of polishing a surface of a semiconductor wafer using the polishing pad.

研磨時における研磨パッドの研磨圧力による厚さ方向の変位量を平坦化特性,研磨レート、面内均一性などの研磨特性を良好に維持できる範囲内に保持し、研磨層及びクッション層の厚さや反発弾性値を制御し、それにより研磨層の反発弾性値を最適化することにより、研磨時の摺動性を改善して、かつ縁ダレ現象を防止することができる。   The amount of displacement in the thickness direction due to the polishing pressure of the polishing pad during polishing is maintained within a range in which polishing characteristics such as flattening characteristics, polishing rate, and in-plane uniformity can be satisfactorily maintained, and the thickness of the polishing layer and cushion layer By controlling the rebound resilience value and thereby optimizing the rebound resilience value of the polishing layer, the slidability during polishing can be improved and the edge sag phenomenon can be prevented.

また、反発弾性調整層をクッション層と研磨層の間に設けることによって、摺動性や縁ダレ防止を良好に保ったまま、硬度や弾性率等の高い研磨層、逆に硬度や弾性率等が小さい研磨層、及び厚みの厚い研磨層の使用を可能にして、高研磨レート、縁ダレ防止、パッド長寿命、及び摺動性改善を両立した研磨パッドとなる。   Also, by providing a rebound resilience adjusting layer between the cushion layer and the polishing layer, while maintaining good slidability and edge sag prevention, a polishing layer with high hardness and elastic modulus, conversely hardness and elastic modulus etc. Therefore, it is possible to use a polishing layer having a small thickness and a polishing layer having a large thickness, and a polishing pad having both a high polishing rate, prevention of edge sagging, long pad life, and improvement in slidability can be obtained.

本発明の研磨パッドの構成を図3、4に示す。図3は研磨層1、接着剤層3、クッション層2、及び研磨装置定盤に貼り付けるための粘着剤層4がこの順で積層されている研磨パッド5の構成を表わしたものである。図4は研磨層1、接着剤層3、反発弾性調整層6、接着剤層3、クッション層2、及び研磨装置定盤に貼り付けるための粘着剤層4がこの順で積層されている研磨パッド5の構成を表わしたものである。   The configuration of the polishing pad of the present invention is shown in FIGS. FIG. 3 shows the configuration of the polishing pad 5 in which the polishing layer 1, the adhesive layer 3, the cushion layer 2, and the pressure-sensitive adhesive layer 4 to be attached to the polishing apparatus surface plate are laminated in this order. FIG. 4 shows a polishing in which a polishing layer 1, an adhesive layer 3, a rebound resilience adjusting layer 6, an adhesive layer 3, a cushion layer 2, and an adhesive layer 4 to be attached to a polishing apparatus surface plate are laminated in this order. The structure of the pad 5 is represented.

研磨層1は発泡ポリウレタン樹脂からなる。ポリウレタン樹脂は、耐摩耗性に優れ、原料組成を種々変えることにより、所望の物性を有したポリマーが得られる素材であるため好ましい。   The polishing layer 1 is made of a foamed polyurethane resin. Polyurethane resins are preferred because they are excellent in abrasion resistance and can be obtained from polymers having desired physical properties by variously changing the raw material composition.

前記発泡ポリウレタン樹脂は、イソシアネート基含有化合物を含む第1成分と活性水素基含有化合物を含む第2成分を主成分としている。   The polyurethane foam resin has as a main component a first component containing an isocyanate group-containing compound and a second component containing an active hydrogen group-containing compound.

イソシアネート基含有化合物としては、ポリウレタンの分野において公知のイソシアネート化合物を特に限定なく使用できる。特に、ジイソシアネート化合物とその誘導体、とりわけイソシアネートプレポリマーの使用が、得られるポリウレタン発泡体の物理的特性が優れており、好適である。ちなみにポリウレタンの製造方法としては、プレポリマー法、ワンショット法が知られているが、本発明においてはいずれの方法も使用可能である。   As the isocyanate group-containing compound, known isocyanate compounds in the field of polyurethane can be used without particular limitation. In particular, the use of diisocyanate compounds and derivatives thereof, particularly isocyanate prepolymers, is preferred because the resulting polyurethane foam has excellent physical properties. Incidentally, as a method for producing polyurethane, a prepolymer method and a one-shot method are known, but any method can be used in the present invention.

前記イソシアネート化合物としては、2,4−トルエンジイソシアネート、2,6−トルエンジイソシアネート、2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−キシリレンジイソシアネート、m−キシリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート類、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、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、4,4’−ジシクロへキシルメタンジイソシアネート、イソフォロンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネート類等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   Examples of the isocyanate compound include 2,4-toluene diisocyanate, 2,6-toluene diisocyanate, 2,2′-diphenylmethane diisocyanate, 2,4′-diphenylmethane diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, and 1,5-naphthalene diisocyanate. , P-phenylene diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-xylylene diisocyanate, m-xylylene diisocyanate and other aromatic diisocyanates, ethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate Aliphatic diisocyanates such as 1,4-cyclohexane diisocyanate, 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, Isophorone diisocyanate, cycloaliphatic diisocyanates such as norbornane diisocyanate and the like. These may be used alone or in combination of two or more.

イソシアネート化合物としては、上記ジイソシアネート化合物の他に、3官能以上の多官能ポリイソシアネート化合物も使用可能である。多官能のイソシアネート化合物としては、デスモジュール−N(バイエル社製)や商品名デュラネート(旭化成工業社製)として一連のジイソシアネートアダクト体化合物が市販されている。これら3官能以上のポリイソシアネート化合物は、単独で使用するとプレポリマー合成に際して、ゲル化しやすいため、ジイソシアネート化合物に添加して使用することが好ましい。   As the isocyanate compound, in addition to the diisocyanate compound, a polyfunctional polyisocyanate compound having three or more functions can be used. As a polyfunctional isocyanate compound, a series of diisocyanate adduct compounds are commercially available as Desmodur-N (manufactured by Bayer) or trade name Duranate (manufactured by Asahi Kasei Kogyo Co., Ltd.). These trifunctional or higher functional polyisocyanate compounds are preferably used by adding to the diisocyanate compound because they are easily gelled during prepolymer synthesis when used alone.

本発明において第1成分として使用が好適なイソシアネート基含有化合物は、上記のイソシアネート化合物と活性水素基含有化合物との反応物であるイソシアネートプレポリマーである。このような活性水素基含有化合物としては、後述するポリオール化合物や鎖延長剤が使用され、イソシアネート基(NCO)と活性水素(H* )の当量比NCO/H* が1.2〜5.0、好ましくは1.6〜2.6の範囲で加熱反応して、イソシアネート基末端のオリゴマーであるイソシアネートプレポリマーが製造される。市販品のイソシアネートプレポリマーの使用も好適である。 In the present invention, the isocyanate group-containing compound suitable for use as the first component is an isocyanate prepolymer which is a reaction product of the above-described isocyanate compound and an active hydrogen group-containing compound. As such an active hydrogen group-containing compound, a polyol compound or a chain extender described later is used, and an equivalent ratio NCO / H * of the isocyanate group (NCO) to the active hydrogen (H * ) is 1.2 to 5.0. The isocyanate prepolymer which is an oligomer having an isocyanate group terminal is produced by a heat reaction in the range of preferably 1.6 to 2.6. The use of commercially available isocyanate prepolymers is also suitable.

本発明に使用する活性水素基含有化合物は、少なくとも2以上の活性水素原子を有する有機化合物であり、ポリウレタンの技術分野において通常ポリオール化合物、鎖延長剤と称される化合物である。   The active hydrogen group-containing compound used in the present invention is an organic compound having at least two or more active hydrogen atoms, and is a compound usually referred to as a polyol compound or a chain extender in the technical field of polyurethane.

活性水素基とは、イソシアネート基と反応する水素を含む官能基であり、水酸基、第1級もしくは第2級アミノ基、チオール基(SH)などが例示される。   The active hydrogen group is a functional group containing hydrogen that reacts with an isocyanate group, and examples thereof include a hydroxyl group, a primary or secondary amino group, and a thiol group (SH).

ポリオール化合物としては、ポリウレタンの技術分野において、通常用いられるものを挙げることができる。例えば、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリエチレングリコール等に代表されるポリエーテルポリオール、ポリブチレンアジペートに代表されるポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリカプロラクトンのようなポリエステルグリコールとアルキレンカ−ボネートとの反応物などで例示されるポリエステルポリカーボネートポリオール、エチレンカーボネートを多価アルコールと反応させ、次いでえられた反応混合物を有機ジカルボン酸と反応させたポリエステルポリカーボネートポリオール、ポリヒドロキシル化合物とアリールカーボネートとのエステル交換反応により得られるポリカーボネートポリオールなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   Examples of the polyol compound include those usually used in the technical field of polyurethane. For example, a polyether polyol typified by polytetramethylene ether glycol and polyethylene glycol, a polyester polyol typified by polybutylene adipate, a polycaprolactone polyol, a reaction product of a polyester glycol such as polycaprolactone and an alkylene carbonate, etc. The polyester polycarbonate polyol exemplified in the above, obtained by reacting ethylene carbonate with a polyhydric alcohol, and then reacting the obtained reaction mixture with an organic dicarboxylic acid, transesterification of a polyhydroxyl compound and an aryl carbonate. Examples thereof include polycarbonate polyol. These may be used alone or in combination of two or more.

なお、これらポリオール化合物の数平均分子量は、特に限定されないが、得られるポリウレタン発泡体の弾性特性等の観点から、500〜2000程度であることが望ましい。ポリオール化合物の数平均分子量が500未満であると、これを用いて得られる発泡ポリウレタンは十分な弾性特性を有さず、脆いポリマーとなり易く、この発泡ポリウレタンからなる研磨シートが硬くなりすぎ、研磨対象加工物の研磨面のスクラッチの原因となる場合がある。また摩耗しやすくなるため、研磨シートの寿命の観点からも好ましくない。一方、数平均分子量が2000を超えると、これを用いて得られるポリウレタン発泡体からなる研磨シートが軟らかくなり、十分に満足できるプラナリティーが得られにくいため好ましくない。   In addition, the number average molecular weight of these polyol compounds is not particularly limited, but is preferably about 500 to 2000 from the viewpoint of the elastic characteristics of the obtained polyurethane foam. When the number average molecular weight of the polyol compound is less than 500, the foamed polyurethane obtained using the polyol compound does not have sufficient elastic properties and tends to be a brittle polymer, and the abrasive sheet made of this foamed polyurethane becomes too hard and is subject to polishing. It may cause scratches on the polished surface of the workpiece. Moreover, since it becomes easy to wear, it is not preferable from the viewpoint of the life of the polishing sheet. On the other hand, when the number average molecular weight exceeds 2000, an abrasive sheet made of a polyurethane foam obtained by using this becomes soft and it is difficult to obtain sufficiently satisfactory planarity, which is not preferable.

また、ポリオール化合物としては、上述した高分子量ポリオールの他に、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,4−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン等の低分子量ポリオールを併用しても構わない。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   Examples of the polyol compound include ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, in addition to the above-described high molecular weight polyol. 1,4-cyclohexanedimethanol, 3-methyl-1,5-pentanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,4-bis (2-hydroxyethoxy) benzene and other low molecular weight polyols may be used in combination. . These may be used alone or in combination of two or more.

活性水素基含有化合物のうちで、鎖延長剤と称されるものは、分子量が500程度以下の化合物である。具体的には、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、トリメチロールプロパン等に代表される脂肪族系低分子グリコールやトリオール類、1,4−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、m−キシリレンジオール等に代表される芳香族系ジオール類、4,4’−メチレンビス(o−クロロアニリン)、2,6−ジクロロ−p−フェニレンジアミン、4,4’−メチレンビス(2,3−ジクロロアニリン)、3,5−ビス(メチルチオ)−2,4−トルエンジアミン、3,5−ビス(メチルチオ)−2,6−トルエンジアミン、3,5−ジエチルトルエン−2,4−ジアミン、3,5−ジエチルトルエン−2,6−ジアミン、トリメチレングリコール−ジ−p−アミノベンゾエート、1,2−ビス(2−アミノフェニルチオ)エタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジエチル−5,5’−ジメチルジフェニルメタン等に代表されるポリアミン類等を挙げることができる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   Among the active hydrogen group-containing compounds, what is called a chain extender is a compound having a molecular weight of about 500 or less. Specifically, ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 3- Aliphatic low molecular weight glycols and triols typified by methyl-1,5-pentanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, trimethylolpropane, etc., 1,4-bis (2-hydroxyethoxy) benzene, m-xylylene diene Aromatic diols represented by ol, etc., 4,4′-methylenebis (o-chloroaniline), 2,6-dichloro-p-phenylenediamine, 4,4′-methylenebis (2,3-dichloroaniline) 3,5-bis (methylthio) -2,4-toluenediamine, 3,5 Bis (methylthio) -2,6-toluenediamine, 3,5-diethyltoluene-2,4-diamine, 3,5-diethyltoluene-2,6-diamine, trimethylene glycol-di-p-aminobenzoate, 1 , 2-bis (2-aminophenylthio) ethane, 4,4′-diamino-3,3′-diethyl-5,5′-dimethyldiphenylmethane, and other polyamines. These may be used alone or in combination of two or more.

本発明におけるイソシアネート化合物、ポリオール化合物、鎖延長剤の比は、各々の分子量やこれらから製造される研磨層の所望物性などにより種々変え得る。所望する研磨特性を有する研磨層を得るためには、ポリオール化合物と鎖延長剤の合計官能基数に対するイソシアネート化合物のイソシアネート基数は、0.95〜1.15の範囲が好ましく、さらに好ましくは0.99〜1.10である。   The ratio of the isocyanate compound, the polyol compound, and the chain extender in the present invention can be variously changed depending on the molecular weight of each, the desired physical properties of the polishing layer produced therefrom. In order to obtain a polishing layer having desired polishing characteristics, the number of isocyanate groups of the isocyanate compound relative to the total number of functional groups of the polyol compound and the chain extender is preferably in the range of 0.95 to 1.15, more preferably 0.99. ~ 1.10.

発泡ポリウレタン樹脂は、溶融法、溶液法など公知のウレタン化技術を応用して製造することができるが、本発明の発泡ポリウレタン樹脂に関しては、気孔(気泡)をポリウレタン中に取り込む必要があること、さらにコスト、作業環境などを考慮して溶融法で製造することが好ましい。   The foamed polyurethane resin can be produced by applying known urethanization techniques such as a melting method and a solution method, but for the foamed polyurethane resin of the present invention, it is necessary to take pores (bubbles) into the polyurethane, Further, it is preferable to manufacture by a melting method in consideration of cost, working environment and the like.

本発明の発泡ポリウレタン樹脂は、イソシアネート基含有化合物を含む第1成分及び活性水素基含有化合物を含む第2成分を混合して硬化させるものである。プレポリマー法では、イソシアネート末端プレポリマーがイソシアネート基含有化合物となり、鎖延長剤が活性水素基含有化合物となる。ワンショット法では、有機ポリイソシアネートがイソシアネート基含有化合物となり、鎖延長剤及びポリオール化合物が活性水素基含有化合物となる。なお、必要に応じて、酸化防止剤等の安定剤、滑剤、顔料、充填剤、帯電防止剤、その他の添加剤を加えても差し支えない。   The foamed polyurethane resin of the present invention is obtained by mixing and curing a first component containing an isocyanate group-containing compound and a second component containing an active hydrogen group-containing compound. In the prepolymer method, the isocyanate-terminated prepolymer becomes an isocyanate group-containing compound, and the chain extender becomes an active hydrogen group-containing compound. In the one-shot method, the organic polyisocyanate becomes an isocyanate group-containing compound, and the chain extender and the polyol compound become active hydrogen group-containing compounds. If necessary, stabilizers such as antioxidants, lubricants, pigments, fillers, antistatic agents, and other additives may be added.

発泡ポリウレタン樹脂の発泡体の製造方法としては、中空ビーズを添加させる方法、機械的発泡法、化学的発泡法等により発泡体とする方法などが挙げられるが、これらには限定されない。各方法を併用してもよいが、ポリアルキルシロキサンとポリエーテルの共重合体であって活性水素基を有しないシリコーン系界面活性剤を使用した機械的発泡法がより好ましい。かかるシリコーン系界面活性剤としては、SH−192(東レダウコーニングシリコン製)等が好適な化合物として例示される。   Examples of the method for producing a foamed polyurethane resin include, but are not limited to, a method of adding hollow beads, a method of forming a foam by a mechanical foaming method, a chemical foaming method, and the like. Each method may be used in combination, but a mechanical foaming method using a silicone surfactant which is a copolymer of polyalkylsiloxane and polyether and does not have an active hydrogen group is more preferable. As such a silicone-based surfactant, SH-192 (manufactured by Toray Dow Corning Silicon) is exemplified as a suitable compound.

研磨層を構成する発泡ポリウレタン樹脂を製造する方法の例について以下に説明する。かかる発泡ポリウレタン樹脂の製造方法は、以下の工程を有する。
1)イソシアネート末端プレポリマーの気泡分散液を作製する撹拌工程
イソシアネート末端プレポリマーにシリコーン系界面活性剤を添加し、非反応性気体と撹拌し、非反応性気体を微細気泡として分散させて気泡分散液とする。プレポリマーが常温で固体の場合には適宜の温度に予熱し、溶融して使用する。2)硬化剤(鎖延長剤)混合工程
上記の気泡分散液に鎖延長剤を添加し、混合撹拌する。
3)硬化工程
鎖延長剤を混合したイソシアネート末端プレポリマーを注型し、加熱硬化させる。
An example of a method for producing a foamed polyurethane resin constituting the polishing layer will be described below. The manufacturing method of this foaming polyurethane resin has the following processes.
1) Stirring step for producing a cell dispersion of isocyanate-terminated prepolymer Add a silicone surfactant to the isocyanate-terminated prepolymer, stir with a non-reactive gas, and disperse the non-reactive gas as fine bubbles to disperse the bubble. Use liquid. When the prepolymer is solid at room temperature, it is preheated to an appropriate temperature and melted before use. 2) Curing Agent (Chain Extender) Mixing Step A chain extender is added to the above cell dispersion and mixed and stirred.
3) Curing step An isocyanate-terminated prepolymer mixed with a chain extender is cast and cured by heating.

微細気泡を形成するために使用される非反応性気体としては、可燃性でないものが好ましく、具体的には窒素、酸素、炭酸ガス、ヘリウムやアルゴン等の希ガスやこれらの混合気体が例示され、乾燥して水分を除去した空気の使用がコスト的にも最も好ましい。   As the non-reactive gas used to form the fine bubbles, non-flammable gases are preferable, and specific examples include nitrogen, oxygen, carbon dioxide, rare gases such as helium and argon, and mixed gases thereof. The use of air that has been dried to remove moisture is most preferable in terms of cost.

該発泡ポリウレタン樹脂の製造方法においては、気泡分散液を型に流し込んで流動しなくなるまで反応した発泡体を、加熱、ポストキュアすることは、発泡体の物理的特性を向上させる効果があり、極めて好適である。金型に気泡分散液を流し込んで直ちに加熱オーブン中に入れてポストキュアを行う条件としてもよく、そのような条件下でもすぐに反応成分に熱が伝達されないので、気泡径が大きくなることはない。硬化反応は、常圧で行うことが気泡形状が安定するために好ましい。   In the method for producing the foamed polyurethane resin, heating and post-curing the foam that has been reacted until the cell dispersion is poured into the mold and no longer flows has the effect of improving the physical properties of the foam. Is preferred. The bubble dispersion may be poured into the mold and immediately placed in a heating oven for post-cure. Under such conditions, heat is not immediately transferred to the reaction components, so the bubble diameter does not increase. . The curing reaction is preferably performed at normal pressure because the bubble shape is stable.

該発泡ポリウレタン樹脂において、第3級アミン系、有機スズ系等の公知のポリウレタン反応を促進する触媒を使用してもかまわない。触媒の種類、添加量は、混合工程後、所定形状の型に流し込む流動時間を考慮して選択する。   In the foamed polyurethane resin, a catalyst that promotes a known polyurethane reaction such as tertiary amine or organotin may be used. The type and addition amount of the catalyst are selected in consideration of the flow time for pouring into a mold having a predetermined shape after the mixing step.

本発明において、ポリウレタン樹脂の発泡体を作製する方法は特に制限されるものではなく一般的な方法を用いることができる。例えば、研磨層の原料となるプレポリマーを反応容器に入れ、硬化剤を投入、撹拌後、所定の大きさの注型に流し込みブロックを作製し、そのブロックを鉋状、あるいはバンドソー状のスライサーを用いてスライスする方法、又は前述の注型の段階で、薄いシート状にしても良い。また、原料となる樹脂を溶解し、Tダイから押し出し成形し直接シート状の発泡体を得ても良い。   In the present invention, the method for producing the polyurethane resin foam is not particularly limited, and a general method can be used. For example, a prepolymer as a raw material for the polishing layer is placed in a reaction vessel, a curing agent is added, stirred, and then poured into a casting mold of a predetermined size to produce a block, and the block is formed into a bowl-shaped or band saw-shaped slicer. A thin sheet may be used in the method of slicing using the above-mentioned method or the above-described casting step. Alternatively, the raw material resin may be dissolved and extruded from a T-die to directly obtain a sheet-like foam.

本発明において、前記発泡体の平均気泡径は、70μm以下であることが好ましい。この範囲から逸脱する場合は、研磨後の被研磨材のプラナリティ(平坦性)が低下する傾向にある。   In this invention, it is preferable that the average cell diameter of the said foam is 70 micrometers or less. When deviating from this range, the planarity (flatness) of the polished material after polishing tends to decrease.

本発明において、前記発泡ポリウレタン樹脂の比重は、0.5〜1.0であることが好ましい。比重が0.5未満の場合、研磨層の表面強度が低下し、被研磨材のプラナリティが低下する傾向にある。また、比重が1.0より大きい場合は、研磨層表面の気泡数が少なくなり、プラナリティは良好であるが、研磨速度が低下する傾向にある。   In the present invention, the foamed polyurethane resin preferably has a specific gravity of 0.5 to 1.0. When the specific gravity is less than 0.5, the surface strength of the polishing layer decreases, and the planarity of the material to be polished tends to decrease. On the other hand, when the specific gravity is larger than 1.0, the number of bubbles on the surface of the polishing layer is reduced and the planarity is good, but the polishing rate tends to decrease.

本発明において、前記発泡ポリウレタン樹脂の硬度は、アスカーD硬度計にて、45〜65度であることが好ましい。アスカーD硬度が45度未満の場合には、被研磨材のプラナリティが低下し、また、65度より大きい場合は、プラナリティは良好であるが、被研磨材のユニフォーミティ(均一性)が低下する傾向にある。   In the present invention, the foamed polyurethane resin preferably has a hardness of 45 to 65 degrees as measured by an Asker D hardness meter. When the Asker D hardness is less than 45 degrees, the planarity of the material to be polished is lowered. When the Asker D hardness is more than 65 degrees, the planarity is good but the uniformity of the material to be polished is lowered. There is a tendency.

また、前記研磨層の厚みバラツキは100μm以下であることが好ましい。厚みバラツキが100μmを越えるものは、研磨層に大きなうねりを持ったものとなり、被研磨材に対する接触状態が異なる部分ができ、研磨特性に悪影響を与える。また、研磨層の厚みバラツキを解消するため、一般的には、研磨初期に研磨層表面をダイヤモンド砥粒を電着、融着させたドレッサーを用いてドレッシングするが、上記範囲を超えたものは、ドレッシング時間が長くなり、生産効率を低下させるものとなる。   The thickness variation of the polishing layer is preferably 100 μm or less. When the thickness variation exceeds 100 μm, the polishing layer has a large waviness, and there are portions where the contact state with the material to be polished is different, which adversely affects the polishing characteristics. In order to eliminate the thickness variation of the polishing layer, in general, the surface of the polishing layer is dressed with a dresser in which diamond abrasive grains are electrodeposited and fused in the initial stage of polishing. As a result, the dressing time becomes longer and the production efficiency is lowered.

研磨層の厚みのバラツキを抑える方法としては、所定厚みにスライスした研磨層表面をバフィングする方法が挙げられる。また、バフィングする際には、粒度などが異なる研磨材で段階的に行うことが好ましい。   Examples of a method for suppressing the variation in the thickness of the polishing layer include a method of buffing the surface of the polishing layer sliced to a predetermined thickness. Moreover, when buffing, it is preferable to carry out stepwise with abrasives having different particle sizes.

本発明の研磨層の被研磨材と接触する研磨表面には、スラリーを保持・更新する表面形状を有することが好ましい。発泡体からなる研磨層は、研磨表面に多くの開口を有し、スラリーを保持・更新する働きを持っているが、更なるスラリーの保持性とスラリーの更新を効率よく行うため、また被研磨材との吸着による被研磨材の破壊を防ぐためにも、研磨表面に凹凸構造を有することが好ましい。凹凸構造は、スラリーを保持・更新する形状であれば特に限定されるものではなく、例えば、XY格子溝、同心円状溝、貫通孔、貫通していない穴、多角柱、円柱、螺旋状溝、偏心円状溝、放射状溝、及びこれらの溝を組み合わせたものが挙げられる。また、これらの凹凸構造は規則性のあるものが一般的であるが、スラリーの保持・更新性を望ましいものにするため、ある範囲ごとに溝ピッチ、溝幅、溝深さ等を変化させることも可能である。   The polishing surface of the polishing layer of the present invention that comes into contact with the material to be polished preferably has a surface shape that holds and renews the slurry. The polishing layer made of foam has many openings on the polishing surface and has the function of holding and renewing the slurry. However, in order to further maintain the slurry and renew the slurry efficiently, the polishing layer is also polished. In order to prevent destruction of the material to be polished due to adsorption with the material, it is preferable that the polished surface has an uneven structure. The concavo-convex structure is not particularly limited as long as the shape holds and renews the slurry. For example, an XY lattice groove, a concentric circular groove, a through hole, a non-penetrating hole, a polygonal column, a cylinder, a spiral groove, Examples include eccentric circular grooves, radial grooves, and combinations of these grooves. In addition, these uneven structures are generally regular, but in order to make the slurry retention and renewability desirable, the groove pitch, groove width, groove depth, etc. should be changed for each range. Is also possible.

前記凹凸構造の作製方法は特に限定されるものではないが、例えば、所定サイズのバイトのような治具を用い機械切削する方法、所定の表面形状を有した金型に樹脂を流しこみ、硬化させることにより作製する方法、所定の表面形状を有したプレス板で樹脂をプレスし作製する方法、フォトリソグラフィを用いて作製する方法、印刷手法を用いて作製する方法、炭酸ガスレーザーなどを用いたレーザー光による作製方法などが挙げられる。   The method for producing the concavo-convex structure is not particularly limited. For example, a method of machine cutting using a jig such as a tool of a predetermined size, pouring a resin into a mold having a predetermined surface shape, and curing. Using a press plate having a predetermined surface shape, a method of producing a resin by pressing, a method of producing using photolithography, a method of producing using a printing technique, a carbon dioxide laser, etc. Examples include a manufacturing method using laser light.

研磨層の厚さが第一義的に重要な場合、その厚さにおける研磨パッドの反発弾性が最適の反発弾性を実現できる様に、研磨層の固有反発弾性を選択または調整することによって実現できる。研磨層に供する材料の固有反発弾性の調整は、先に述べたように、例えば機械発泡ウレタンの場合には混入気泡の量や分散状態、平均気泡径によって調節することが可能である。またその他の発泡ポリウレタン樹脂についても充填材を一以上内包する場合は、剛性に関係するその各充填材の種類や大きさ、分散密度を調節することによって調節できる。さらに、研磨層表面をパターン加工する事が普通であるが、その場合その表面パターンでその反発弾性を若干調節できる。   When the thickness of the polishing layer is of primary importance, it can be realized by selecting or adjusting the inherent rebound resilience of the polishing layer so that the rebound resilience of the polishing pad at that thickness can achieve the optimum rebound resilience . As described above, for example, in the case of mechanically foamed urethane, the intrinsic rebound resilience of the material used for the polishing layer can be adjusted by the amount of mixed bubbles, the dispersed state, and the average bubble diameter. Further, in the case of including one or more fillers for other foamed polyurethane resins, it can be adjusted by adjusting the type, size, and dispersion density of each filler related to rigidity. Further, it is common to pattern the surface of the polishing layer. In this case, the resilience can be slightly adjusted by the surface pattern.

クッション層2は、研磨層の特性を補うものである。クッション層は、CMPにおいて、トレードオフの関係にあるプラナリティとユニフォーミティの両者を両立させるために必要なものである。プラナリティとは、パターン形成時に発生する微小凹凸のある被研磨材を研磨した時のパターン部の平坦性をいい、ユニフォーミティとは、被研磨材全体の均一性をいう。研磨層の特性によって、プラナリティを改善し、クッション層の特性によってユニフォーミティを改善する。本発明の研磨パッドにおいては、クッション層は研磨層より柔らかいものを用いる。   The cushion layer 2 supplements the characteristics of the polishing layer. The cushion layer is necessary in order to achieve both planarity and uniformity in a trade-off relationship in CMP. Planarity refers to the flatness of a pattern portion when a material having fine irregularities generated during pattern formation is polished, and uniformity refers to the uniformity of the entire material to be polished. The planarity is improved by the characteristics of the polishing layer, and the uniformity is improved by the characteristics of the cushion layer. In the polishing pad of the present invention, the cushion layer is softer than the polishing layer.

前記クッション層に使用されるものとしては、研磨層より柔らかいものであれば特に限定されるものではない。例えば、ポリエステル不織布、ナイロン不織布、アクリル不織布などの繊維不織布やポリウレタンを含浸したポリエステル不織布のような樹脂含浸不織布、ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォームなどの高分子樹脂発泡体、ブタジエンゴム、イソプレンゴムなどのゴム性樹脂、感光性樹脂などが挙げられる。   The material used for the cushion layer is not particularly limited as long as it is softer than the polishing layer. For example, fiber nonwoven fabrics such as polyester nonwoven fabric, nylon nonwoven fabric and acrylic nonwoven fabric, resin impregnated nonwoven fabrics such as polyester nonwoven fabric impregnated with polyurethane, polymer resin foams such as polyurethane foam and polyethylene foam, rubber properties such as butadiene rubber and isoprene rubber Examples thereof include resins and photosensitive resins.

研磨層、接着剤層、クッション層、及び研磨装置定盤に貼り付けるための粘着剤層により研磨パッドが構成されている場合には、研磨パッドの設計において、選択したクッション層及び研摩層の厚さと反発弾性の関係を求めて図表化するなどしておき、クッション層の厚みと研摩層の厚みから研磨圧力によるパッドの変位量(殆どがクッション層の変位量)が最適範囲内で、且つ、パッドの反発弾性を最適範囲に実現する厚さの組み合わせを選択することが望ましい。   When the polishing pad is composed of a polishing layer, an adhesive layer, a cushion layer, and an adhesive layer to be attached to the polishing apparatus surface plate, the thickness of the selected cushion layer and polishing layer in the polishing pad design. The amount of displacement of the pad due to the polishing pressure (mostly the amount of displacement of the cushion layer) is within the optimum range from the thickness of the cushion layer and the polishing layer, and the relationship between the resilience and the resilience is obtained and charted. It is desirable to select a combination of thicknesses that achieves the pad's impact resilience within the optimum range.

本発明では、反発弾性調整層6を研磨層1とクッション層2の間に設ける事により、先に述べたように剛性がかなり大きな研磨層の使用が可能になるとともに例えば研磨層を厚くして寿命の長いパッドを提供できる。この場合、剛性の大きな研磨層または厚い研磨層を使用すれば反発弾性が大きくなるが、研磨層が直下層の影響を受け易い事を利用して、超低反発弾性のシート材を最適厚さに研削してクッション層と研磨層の間に設ければ、先に述べたようにクッション層の厚さをパッドの変位量が最適な範囲内になるように保持できる。剛性の大きな研磨層を使用すれば平坦化特性と摺動特性の両立したパッドを、また厚い研磨層を使用すれば、長い研磨寿命と摺動性の抑制を両立したパッドを提供できる。   In the present invention, by providing the impact resilience adjusting layer 6 between the polishing layer 1 and the cushion layer 2, it is possible to use a polishing layer having a considerably high rigidity as described above, and for example, by increasing the thickness of the polishing layer. A long-life pad can be provided. In this case, if a rigid polishing layer or a thick polishing layer is used, the rebound resilience increases. However, taking advantage of the fact that the polishing layer is easily affected by the immediate lower layer, an ultra-low rebound resilience sheet material is optimally thick. If the pad is ground and provided between the cushion layer and the polishing layer, the thickness of the cushion layer can be maintained so that the displacement of the pad is within the optimum range as described above. If a polishing layer having high rigidity is used, a pad having both flattening characteristics and sliding characteristics can be provided. If a thick polishing layer is used, a pad having both a long polishing life and suppression of sliding characteristics can be provided.

また研磨層の硬度や、弾性率を小さくすると研磨レートを大きくできるが、反発弾性が小さくなり縁ダレや平坦化特性が悪くなる。しかし、反発弾性を大きくするためにクッション層を厚くすると平坦化特性や面内均一性が悪くなる。しかし、本発明のように高反発弾性材料を反発弾性調整層としてクッション層と研磨層の間に設ければ、クッション層の厚さを研磨特性に関して最適範囲に保持して、縁ダレが少なく研磨レートの大きな研磨パッドを得ることができる。   Further, if the hardness and elastic modulus of the polishing layer are reduced, the polishing rate can be increased, but the rebound resilience is reduced and the edge sag and flattening characteristics are deteriorated. However, if the cushion layer is thickened to increase the resilience, the planarization characteristics and the in-plane uniformity are deteriorated. However, if a high rebound resilience material is provided between the cushion layer and the polishing layer as a rebound resilience adjusting layer as in the present invention, the thickness of the cushion layer is maintained within the optimum range with respect to the polishing characteristics, and polishing with less edge sag A polishing pad having a large rate can be obtained.

反発弾性調整層として低固有反発弾性材料を使用する場合、使用する材料の固有反発弾性値がクッション層の固有反発弾性値より小さい事が必要である。そしてクッション層より充分小さいことが好ましい。なぜなら、反発弾性調整層の固有反発弾性値が小さい程、調整層としての効果が大きいので材料を薄くできるからである。   When a low intrinsic rebound resilience material is used as the rebound resilience adjustment layer, it is necessary that the inherent rebound resilience value of the material used is smaller than the intrinsic rebound resilience value of the cushion layer. And it is preferable that it is sufficiently smaller than the cushion layer. This is because the smaller the intrinsic rebound resilience value of the rebound resilience adjustment layer, the greater the effect as the adjustment layer, and thus the thinner the material.

このことは、低反発弾性材料が一般に圧力に対して変位量が大きい事を考え合わせると重要である。この場合、研磨によるパッドの変位量は殆どが反発弾性調整層とクッション層の変位であるが、反発弾性調整層が厚いとその変位量が大きくなり、変位量を調節しようとするとクッション層の厚さを薄くする必要がある。すると、クッション層本来の役割つまり研摩パッドの研磨表面に適当な弾性を付与する効果が低下するからである。従って研磨によるパッドの変位量を最適に保持して、且つ、研磨パッドの反発弾性値が最適になるようにクッション層と反発弾性調整層の厚さを調節して組み合わせる事が重要である。このことからも明らかなように、反発弾性調整層の厚さはクッション層の厚さより小さいことが必要である。その厚さは好ましくは、クッション層の厚さをその本来の効果を発揮できる範囲に保持できて、且つ、パッド全体の反発弾性が最適範囲になるように研磨層の反発弾性を調節できる程度に薄いことが好ましい。   This is important considering that the amount of displacement of the low-rebound elastic material is generally large with respect to the pressure. In this case, the displacement of the pad due to polishing is mostly the displacement of the impact resilience adjusting layer and the cushion layer. However, if the resilience resilience adjusting layer is thick, the displacement becomes large. It is necessary to reduce the thickness. This is because the original role of the cushion layer, that is, the effect of imparting appropriate elasticity to the polishing surface of the polishing pad is reduced. Therefore, it is important to adjust the thicknesses of the cushion layer and the rebound resilience adjusting layer so that the displacement amount of the pad due to polishing is optimally maintained and the rebound resilience value of the polishing pad is optimized. As is clear from this, the thickness of the rebound resilience adjusting layer needs to be smaller than the thickness of the cushion layer. The thickness is preferably such that the thickness of the cushion layer can be maintained within a range where the original effect can be exerted, and the rebound resilience of the polishing layer can be adjusted so that the rebound resilience of the entire pad is within the optimum range. Thin is preferred.

前記低反発弾性材料の反発弾性調整層としては、低反発弾性独立発泡ウレタンやスポンジ状発泡ウレタン、スポンジ状ゴムシート等があるがこれらに限定されるものではない。   Examples of the rebound resilience adjusting layer of the low rebound resilience material include, but are not limited to, low rebound resilience independent foamed urethane, sponge-like foamed urethane, sponge-like rubber sheet, and the like.

反発弾性調整層として高反発弾性材料を使用する場合、その固有反発弾性値はクッション層の固有反発弾性値より大きい事が必要である。なぜなら反発弾性調整層の固有反発弾性値がクッション層の固有反発弾性値より小さいと反発弾性が小さくなるからである。そして、研磨層の反発弾性より充分大きいことが好ましい。   When using a high rebound resilience material as the rebound resilience adjustment layer, the inherent rebound resilience value needs to be greater than the intrinsic rebound resilience value of the cushion layer. This is because the rebound resilience decreases when the rebound resilience value of the resilience adjustment layer is smaller than the rebound resilience value of the cushion layer. And it is preferable that it is sufficiently larger than the resilience of the polishing layer.

固有反発弾性値が大きければ大きいほど材料を薄くできるが、このことはクッション層の役割を減じないという点から重要である。該反発弾性調整層の厚さはクッション層の役割を減じない程度に薄く研磨層の反発弾性を最適範囲に調節することが可能な厚さであることが好ましい。   The higher the intrinsic resilience value, the thinner the material, but this is important because it does not reduce the role of the cushion layer. The thickness of the rebound resilience adjusting layer is preferably thin enough not to reduce the role of the cushion layer, and is a thickness capable of adjusting the rebound resilience of the polishing layer to the optimum range.

前記高反発弾性調整層としては鋼板、ガラス繊維強化プラスチックス、カーボンファイバー強化プラスチックス、無発泡硬質ウレタン、エポキシ樹脂、ポリカーボネート樹脂、及び高硬度高反発ゴム等が挙げられるがこれらに限定されるものではない。   Examples of the high rebound resilience adjusting layer include, but are not limited to, steel plates, glass fiber reinforced plastics, carbon fiber reinforced plastics, non-foamed hard urethane, epoxy resins, polycarbonate resins, and high hardness and high resilience rubbers. is not.

なお、反発弾性調整層は研磨層とクッション層の間に設けることが必要である。反発弾性調整層をクッション層と研磨定盤の間に設けた場合、研磨層は直下のクッション層の影響を大きく受けるためにその効果は望めないからである。   The rebound resilience adjusting layer needs to be provided between the polishing layer and the cushion layer. This is because when the impact resilience adjusting layer is provided between the cushion layer and the polishing surface plate, the polishing layer is greatly affected by the cushion layer immediately below, and thus the effect cannot be expected.

また、研磨層、クッション層、及び反発弾性調整層の厚さは、臨界厚さ以下の厚さであることが好ましい。臨界厚さ以上では厚みと反発弾性値の関係がなくなるために厚さによる反発弾性値の調整ができないからである。   Moreover, it is preferable that the thickness of the polishing layer, the cushion layer, and the rebound resilience adjusting layer is not more than the critical thickness. This is because when the thickness exceeds the critical thickness, the relationship between the thickness and the rebound resilience value disappears, and the rebound resilience value cannot be adjusted by the thickness.

研磨層やクッション層や反発弾性調整層を貼り合わせる手段である接着剤層としては、例えば、両面テープが挙げられる。   Examples of the adhesive layer that is a means for attaching the polishing layer, the cushion layer, and the impact resilience adjusting layer include a double-sided tape.

前記両面テープは、不織布やフィルム等の基材の両面に接着層を設けた一般的な構成を有するものである。クッション層や反発弾性調整層へのスラリーの浸透等を防ぐことを考慮すると、基材にフィルムを用いることが好ましい。また、接着層の組成としては、例えば、ゴム系接着剤やアクリル系接着剤等が挙げられる。金属イオンの含有量を考慮すると、アクリル系接着剤は、金属イオン含有量が少ないため好ましい。   The double-sided tape has a general configuration in which adhesive layers are provided on both sides of a substrate such as a nonwoven fabric or a film. In consideration of preventing the penetration of the slurry into the cushion layer and the rebound resilience adjusting layer, it is preferable to use a film for the substrate. Examples of the composition of the adhesive layer include rubber adhesives and acrylic adhesives. Considering the content of metal ions, an acrylic adhesive is preferable because the metal ion content is low.

研磨装置定盤に貼り付けるための粘着剤層としては、例えば、両面テープが挙げられる。該両面テープとしては、上述と同様に基材の両面に粘着層を設けた一般的な構成を有するものを用いることができる。基材としては、例えば不織布やフィルム等が挙げられる。研磨パッドの使用後のプラテンからの剥離を考慮すれば、基材にフィルムを用いることが好ましい。また、粘着層の組成としては、例えば、ゴム系接着剤やアクリル系接着剤等が挙げられる。金属イオンの含有量を考慮すると、アクリル系接着剤は、金属イオン含有量が少ないため好ましい。   As an adhesive layer for affixing on a polishing apparatus surface plate, a double-sided tape is mentioned, for example. As the double-sided tape, one having a general configuration in which adhesive layers are provided on both sides of a base material can be used as described above. As a base material, a nonwoven fabric, a film, etc. are mentioned, for example. In consideration of peeling from the platen after use of the polishing pad, it is preferable to use a film for the substrate. Moreover, as a composition of an adhesion layer, a rubber adhesive, an acrylic adhesive, etc. are mentioned, for example. Considering the content of metal ions, an acrylic adhesive is preferable because the metal ion content is low.

半導体デバイスは、前記研磨パッドを用いて半導体ウエハの表面を研磨する工程を経て製造される。半導体ウエハとは、一般にシリコンウエハ上に配線金属及び酸化膜を積層したものである。半導体ウエハの研磨方法、研磨装置は特に制限されず、例えば、図5に示すように研磨パッド5を支持する研磨定盤7と、半導体ウエハ8を支持する支持台(ポリシングヘッド)9とウエハへの均一加圧を行うためのバッキング材と、研磨剤10の供給機構を備えた研磨装置などを用いて行われる。研磨パッド5は、粘着剤層4で貼り付けることにより、研磨定盤7に装着される。研磨定盤7と支持台9とは、それぞれに支持された研磨パッド5と半導体ウエハ8が対向するように配置され、それぞれに回転軸11、12を備えている。また、支持台9側には、半導体ウエハ8を研磨パッド5に押し付けるための加圧機構が設けてある。研磨に際しては、研磨定盤7と支持台9とを回転させつつ半導体ウエハ8を研磨パッド5に押し付け、研磨剤(スラリー)10を供給しながら研磨を行う。スラリーの流量、研磨荷重、研磨定盤回転数、及びウエハ回転数は特に制限されず、適宜調整して行う。   The semiconductor device is manufactured through a step of polishing the surface of the semiconductor wafer using the polishing pad. A semiconductor wafer is generally a laminate of a wiring metal and an oxide film on a silicon wafer. The method and apparatus for polishing the semiconductor wafer are not particularly limited. For example, as shown in FIG. 5, a polishing platen 7 that supports the polishing pad 5, a support table (polishing head) 9 that supports the semiconductor wafer 8, and the wafer. This is performed using a backing material for performing uniform pressurization and a polishing apparatus equipped with a supply mechanism for the abrasive 10. The polishing pad 5 is attached to the polishing surface plate 7 by sticking with the adhesive layer 4. The polishing surface plate 7 and the support base 9 are disposed so that the polishing pad 5 and the semiconductor wafer 8 supported by each of the polishing surface plate 7 and the support table 9 are opposed to each other, and are provided with rotating shafts 11 and 12 respectively. A pressure mechanism for pressing the semiconductor wafer 8 against the polishing pad 5 is provided on the support base 9 side. In polishing, the semiconductor wafer 8 is pressed against the polishing pad 5 while rotating the polishing surface plate 7 and the support base 9, and polishing is performed while supplying an abrasive (slurry) 10. The flow rate of the slurry, the polishing load, the polishing platen rotation speed, and the wafer rotation speed are not particularly limited and are appropriately adjusted.

これにより半導体ウエハ8の表面の突出した部分が除去されて平坦状に研磨される。その後、ダイシング、ボンディング、パッケージング等することにより半導体デバイスが製造される。半導体デバイスは、演算処理装置やメモリー等に用いられる。   As a result, the protruding portion of the surface of the semiconductor wafer 8 is removed and polished flat. Thereafter, a semiconductor device is manufactured by dicing, bonding, packaging, or the like. The semiconductor device is used for an arithmetic processing device, a memory, and the like.

以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。なお、実施例等における評価項目は下記のようにして測定した。   Examples and the like specifically showing the configuration and effects of the present invention will be described below. The evaluation items in Examples and the like were measured as follows.

<反発弾性値、固有反発弾性値の測定法>
無反発板(アライ化成社製、EGR−6)上に作製したサンプル(研磨パッド)をプラテンに貼り付けるとき使用する手段で貼り付けて、研磨層表面の反発弾性値をJIS K6400(フォームの試験方法の反発弾性測定方法−A)に準拠して測定した。なお、研磨層表面をパターン加工した研磨パッドの反発弾性値は、サンプルのパターン表面において全体的に測定して、その最高値を研磨層表面の反発弾性値とする。最高値を得るためには、測定剛球を凸部または凹部のエッジにかからないように落球すること、及びパターン凸部の平坦部の中央に落球することが必要である。
<Measurement method of rebound resilience value and intrinsic rebound resilience value>
A sample (polishing pad) prepared on a non-repulsive plate (Arai Kasei Co., Ltd., EGR-6) is attached by means used when affixing to the platen, and the rebound resilience value of the polishing layer surface is measured according to JIS K6400 (foam test). It measured based on the impact resilience measuring method-A) of the method. Note that the rebound resilience value of the polishing pad having the polishing layer surface patterned is measured entirely on the pattern surface of the sample, and the maximum value is defined as the rebound resilience value of the polishing layer surface. In order to obtain the maximum value, it is necessary to drop the measurement hard sphere so as not to hit the edge of the convex portion or the concave portion, and to drop the ball at the center of the flat portion of the pattern convex portion.

研磨層、クッション層、及び反発弾性調整層の固有反発弾性値は、それぞれ厚さを増加させながら反発弾性値を測定し、厚さによって反発弾性値が殆ど変化しなくなったときの値を固有反発弾性値とした。また、固有反発弾性値を示す時の厚さを臨界厚さとした。   The intrinsic rebound resilience value of the polishing layer, cushion layer, and rebound resilience adjustment layer is measured by measuring the rebound resilience value while increasing the thickness, and the value obtained when the rebound resilience value hardly changes depending on the thickness. The elastic value was used. Further, the thickness when the intrinsic rebound resilience value was shown was the critical thickness.

<研磨特性の評価>
1.研磨装置
岡本工作機械社製SSP600S
2.研磨条件
(1)研磨荷重:350g/cm2
(2)研磨速度:研磨定盤回転数=30rpm、研磨ヘッド回転数=35rpm
(3)研磨スラリー:キャボット社製SS21、150ml/minで滴下
3.ドレス条件
(1)ドレッサー:ダイヤモンドドレッサー(砥粒番号#100)
(2)ドレス荷重:450g/cm2
(3)ドレス速度:定盤回転数=30rpm、ドレスヘッド回転数=15rpm
5.評価ウエハ
(1)パターン膜ウエハ:8インチシリコンウエハに熱酸化シリコン膜を0.5μm堆積後、パターン作製してp−TEOSにて酸化膜を1μmの厚さにパターンのラインに相当する部分に堆積して作製した初期段差0.5μmのテスト用パターンを含む準規格ウエハ(標本パターン:4000μm×4000μmの面積中に幅=270μmのラインが、幅=30μmのスペース毎に5本並んだもの)
(2)ベタ膜ウエハ:8インチシリコンウエハに10000Åの熱酸化シリコン膜を堆積したノッチ付きウエハ
6.ウエハ酸化膜膜厚測定
(1)装置:大塚電子社製、干渉式膜厚測定器Photal−(MCPD−3000システム)
7.評価方法
(1)研磨レート:ベタ膜ウエハを用いて、0.5分間ドレス後に2分間研磨する操作を新品のウエハに交換しながら繰り返し、ウエハの所定の測定位置における研磨レートを測定し、その平均値を研磨レートとした。
<Evaluation of polishing characteristics>
1. Polishing equipment Okamoto Machine Tool Co., Ltd. SSP600S
2. Polishing conditions (1) Polishing load: 350 g / cm 2
(2) Polishing speed: polishing plate rotation speed = 30 rpm, polishing head rotation speed = 35 rpm
(3) Polishing slurry: SS21 made by Cabot, dripping at 150 ml / min Dress conditions (1) Dresser: Diamond dresser (Abrasive grain number # 100)
(2) Dress load: 450 g / cm 2
(3) Dressing speed: surface plate rotation speed = 30 rpm, dress head rotation speed = 15 rpm
5. Evaluation wafer (1) Pattern film wafer: A thermal silicon oxide film is deposited on an 8-inch silicon wafer to a thickness of 0.5 μm, and a pattern is prepared. Semi-standard wafer including a test pattern with an initial step of 0.5 μm produced by deposition (specimen pattern: 4000 μm × 4000 μm area with 5 lines of width = 270 μm arranged for every space of width = 30 μm)
(2) Solid film wafer: Wafer with notch obtained by depositing a thermal silicon oxide film of 10,000 mm on an 8-inch silicon wafer. Wafer oxide film thickness measurement (1) Device: Otsuka Electronics Co., Ltd., interference type film thickness measuring device Photo- (MCPD-3000 system)
7). Evaluation method (1) Polishing rate: Using a solid film wafer, the operation of polishing for 2 minutes after dressing for 0.5 minutes is repeated while replacing with a new wafer, and the polishing rate at a predetermined measurement position of the wafer is measured. The average value was taken as the polishing rate.

(2)ウエハ摺動性:ベタ膜ウエハを用いて25分間ドレスし、その後、2分間研磨する作業を新品のウエハに交換しながら繰り返し、研磨層のパターン消耗まで行い、開始から終了までにおける2分間研磨時の異音、振動、研磨ヘッドのぶれの有無とその程度について目視と音によって評価した。   (2) Wafer slidability: Dressing with a solid film wafer for 25 minutes, then polishing for 2 minutes is repeated while exchanging with a new wafer until the pattern of the polishing layer is consumed. Abnormal noise, vibration, and presence / absence of shaking of the polishing head and the degree thereof were evaluated by visual observation and sound.

(3)ウエハの縁ダレ:ウエハと研磨方法は前記(2)項に準じて、ウエハ上において1本はノッチとウエハの中心を通る中心線と、もう1本はウエハの中心点を通り先の線と直角に交わる中心線の計2本の中心線上にウエハの中心から0.4インチ間隔の点における研磨レートを測定して、ウエハの中央から縁に至る測定点における研磨レ−トからウエハの縁ダレを評価した。   (3) Wafer edge sagging: The wafer and polishing method are the same as those in (2) above, one on the wafer passes through the notch and the center line passing through the center of the wafer, and the other passes through the center point of the wafer. Measure the polishing rate at a point 0.4 inches from the center of the wafer on the two centerlines that intersect the line at right angles to the centerline of the wafer, and from the polishing rate at the measurement point from the center of the wafer to the edge Wafer edge sagging was evaluated.

(4)研磨パッドの寿命:ベタ膜ウエハを用いて25分間ドレスし、その後、2分間研磨する作業を新品のウエハに交換しながら繰り返し、研磨レートが初期レートの80%まで低下したときを寿命とし、その時の合計研磨時間を測定した。   (4) Life of the polishing pad: The life when the polishing rate is reduced to 80% of the initial rate by repeating the operation of dressing with a solid film wafer for 25 minutes and then polishing for 2 minutes while replacing with a new wafer. And the total polishing time at that time was measured.

実施例1
(研磨層の作製)
反応容器内にポリエーテル系プレポリマー(ユニロイヤル社製、アンプレンL−325)100重量部、シリコーン系ノニオン界面活性剤(東レダウコーニングシリコーン社製、SH192)3重量部を入れ、温度を80℃に調節した。撹拌機を用いて900rpmで反応系内に気泡を取り込むように約4分間激しく撹拌した。そこへ120℃に予熱した4,4−メチレンビス(o−クロロアニリン)(イハラケミカル社製、イハラキュアミンMT)26重量部を添加し、1分間激しく撹拌した後、パン型のオープンモールドへ反応溶液を流し込んだ。そして、モールドに流し込んだ反応溶液の流動性が無くなった時点で、オープン内に入れて、110℃で6時間ポストキュアーを行い、発泡ポリウレタン樹脂ブロックを得た。このブロックをパンドソータイプのスライサ−(フエッケン社製)を使用してスライスして発泡ポリウレタンシートを得た。バフ機(アミテック社製)に400メッシュのベルトサンダー(理研コランダム社製、ベルトペーパーC54P)を取り付けて、前記発泡ウレタンシートを研削して厚さ1.27mmの研磨シートを得た。該研磨シートを直径61cmに打ち抜いた後、表面パターン加工(溝形状:同心円状、溝幅:0.25mm、溝深さ:0.4mm、溝ピッチ:1.5mm)して研磨層を作製した。なお、該研磨シートの固有反発弾性値は31%であり、臨界厚さは6mmであった。
(クッション層の作製)
バフ機(アミテック社製)に400メッシュのベルトサンダー(理研コランダム社製、ベルトペーパーC54P)を取り付け、ロールtoロールでPEFシート(東レ社製、ポリエチレンフォーム、トーレペフ)を研削して厚さ0.8mmのクッション層を得た。なお、該クッション層の固有反発弾性値は26%であり、臨界厚さは6mmであった。
(研磨パッドの作製)
前記研磨層の表面パターン加工面の反対側にラミ機を使用して、両面テープ(積水化学工業社製、ダブルタックテープ)を貼り、この両面テープにラミ機を使用して前記クッション層を貼付けた。クッション層の研磨定盤側に相当する面にラミ機を使用して前記両面テープを貼付けて研磨パッドを作製した。
Example 1
(Preparation of polishing layer)
In a reaction vessel, 100 parts by weight of a polyether-based prepolymer (Uniroy, Amplen L-325) and 3 parts by weight of a silicone-based nonionic surfactant (Toray Dow Corning Silicone, SH192) were added, and the temperature was 80 ° C. Adjusted. Using a stirrer, the mixture was vigorously stirred for about 4 minutes so that bubbles were taken into the reaction system at 900 rpm. 26 parts by weight of 4,4-methylenebis (o-chloroaniline) (Ihara Chemical Co., Ltd., Iharacamine MT) preheated to 120 ° C. was added thereto and stirred vigorously for 1 minute, and then reacted to a pan-type open mold. The solution was poured. And when the fluidity | liquidity of the reaction solution poured into the mold was lose | eliminated, it put in an open and post-cured at 110 degreeC for 6 hours, and obtained the foaming polyurethane resin block. This block was sliced using a pando saw type slicer (manufactured by Fecken) to obtain a foamed polyurethane sheet. A 400 mesh belt sander (manufactured by Riken Corundum Co., Ltd., belt paper C54P) was attached to a buffing machine (Amitech Co., Ltd.), and the foamed urethane sheet was ground to obtain an abrasive sheet having a thickness of 1.27 mm. After the abrasive sheet was punched to a diameter of 61 cm, a surface pattern was processed (groove shape: concentric circle, groove width: 0.25 mm, groove depth: 0.4 mm, groove pitch: 1.5 mm) to produce a polishing layer. . The inherent rebound resilience value of the polishing sheet was 31%, and the critical thickness was 6 mm.
(Production of cushion layer)
A 400 mesh belt sander (manufactured by Riken Corundum Co., Ltd., belt paper C54P) is attached to a buffing machine (manufactured by Amitech Co., Ltd.), and a PEF sheet (manufactured by Toray Industries, Inc., polyethylene foam, Torepefu) is ground with a roll to roll to a thickness of 0. An 8 mm cushion layer was obtained. The intrinsic resilience value of the cushion layer was 26%, and the critical thickness was 6 mm.
(Preparation of polishing pad)
Using a laminator on the opposite side of the polishing layer surface pattern processing surface, a double-sided tape (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., double tack tape) is applied, and the cushion layer is attached to this double-sided tape using a laminator. It was. The double-sided tape was affixed to the surface corresponding to the polishing surface plate side of the cushion layer using a laminating machine to prepare a polishing pad.

比較例1
実施例1において、クッション層の厚さを0.5mmとした以外は実施例1と同様の方法で研磨パッドを作製した。
Comparative Example 1
In Example 1, a polishing pad was prepared in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the cushion layer was 0.5 mm.

比較例2
実施例1において、研磨層の厚さを3mmとし、クッション層の厚さを0.5mmとした以外は実施例1と同様の方法で研磨パッドを作製した。
Comparative Example 2
A polishing pad was prepared in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the polishing layer was 3 mm and the thickness of the cushion layer was 0.5 mm in Example 1.

比較例3
実施例1において、クッション層の厚さを5mmとした以外は実施例1と同様の方法で研磨パッドを作製した。
Comparative Example 3
In Example 1, a polishing pad was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the cushion layer was 5 mm.

比較例4
実施例1において、研磨層の厚さを0.8mmとした以外は実施例1と同様の方法で研磨パッドを作製した。
Comparative Example 4
In Example 1, a polishing pad was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the polishing layer was 0.8 mm.

比較例5
実施例1において、研磨層の厚さを3mmとした以外は実施例1と同様の方法で研磨パッドを作製した。
Comparative Example 5
In Example 1, a polishing pad was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the polishing layer was 3 mm.

実施例2
(研磨層の作製)
実施例1において、厚さ2.5mmの研磨シートを用い、溝深さを1.75倍にした以外は実施例1と同様の方法で研磨層を作製した。
(クッション層の作製)
実施例1において、厚さを1mmとした以外は実施例1と同様の方法でクッション層を作製した。
(反発弾性調整層の作製)
バフ機(アミテック社製)に400メッシュのベルトサンダー(理研コランダム社製、ベルトペーパーC54P)を取り付け、超低反発弾性ウレタンのスポンジ状シート(アライ化成社製、EGR−5)を研削して厚さ0.2mmの反発弾性調整層を得た。なお、該反発弾性調整層の固有反発弾性値は15%であり、臨界厚さは2mmであった。
(研磨パッドの作製)
前記研磨層の表面パターン加工面の反対側にラミ機を使用して、両面テープ(積水化学工業社製、ダブルタックテープ)を貼り、この両面テープにラミ機を使用して前記反発弾性調整層を貼付けた。反発弾性調整層の他面側にラミ機を使用して、前記両面テープを貼り、この両面テープにラミ機を使用して前記クッション層を貼付けた。該クッション層の定盤側に相当する面にラミ機を使用して前記両面テープを貼付けて研磨パッドを作製した。
Example 2
(Preparation of polishing layer)
In Example 1, a polishing layer was produced in the same manner as in Example 1 except that a polishing sheet having a thickness of 2.5 mm was used and the groove depth was increased 1.75 times.
(Production of cushion layer)
In Example 1, a cushion layer was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness was 1 mm.
(Preparation of rebound resilience adjustment layer)
A 400 mesh belt sander (Riken Corundum, belt paper C54P) is attached to a buffing machine (Amitech), and a sponge sheet of ultra-low resilience urethane (Arai Kasei, EGR-5) is ground and thickened. A rebound resilience adjusting layer having a thickness of 0.2 mm was obtained. The intrinsic resilience value of the resilience adjusting layer was 15%, and the critical thickness was 2 mm.
(Preparation of polishing pad)
Using a laminator on the opposite side of the polishing layer surface pattern processing surface, a double-sided tape (Sekisui Chemical Co., Ltd., double tack tape) is applied, and the rebound resilience adjustment layer using a laminator on this double-sided tape Was pasted. The laminating machine was used to attach the double-sided tape to the other side of the impact resilience adjusting layer, and the cushion layer was applied to the double-sided tape using a laminating machine. A polishing pad was prepared by applying the double-sided tape to a surface corresponding to the surface of the cushion layer using a laminator.

比較例6
(研磨層の作製)
実施例1において、厚さ2.5mmの研磨シートを用い、溝深さを1.75倍にした以外は実施例1と同様の方法で研磨層を作製した。
(クッション層)
実施例1において、厚さを1mmとした以外は実施例1と同様の方法でクッション層を作製した。
(研磨パッドの作製)
前記研磨層及びクッション層を用いた以外は実施例1と同様の方法で研磨パッドを作製した。
Comparative Example 6
(Preparation of polishing layer)
In Example 1, a polishing layer was produced in the same manner as in Example 1 except that a polishing sheet having a thickness of 2.5 mm was used and the groove depth was increased 1.75 times.
(Cushion layer)
In Example 1, a cushion layer was produced in the same manner as in Example 1 except that the thickness was 1 mm.
(Preparation of polishing pad)
A polishing pad was prepared in the same manner as in Example 1 except that the polishing layer and the cushion layer were used.

実施例3
(研磨層の作製)
実施例1において、シリコーン系ノニオン界面活性剤を15重量部とした以外は実施例1と同様の方法で研磨層を作製した。なお、該研磨シートの固有反発弾性値は25%であり、臨界厚さは6mmであった。
(クッション層の作製)
バフ機(アミテック社製)に400メッシュのベルトサンダー(理研コランダム社製、ベルトペーパーC54P)を取り付け、ロールtoロールでウレタンシート(積水化学工業社製、THS)を研削して厚さ1.32mmのクッション層を得た。なお、該クッション層の固有反発弾性値は18%であり、臨界厚さは6.6mmであった。
(反発弾性調整層の作製)
バフ機(アミテック社製)に400メッシュのベルトサンダー(理研コランダム社製、ベルトペーパーC54P)を取り付け、高反発弾性シート(東洋紡績製、ペルプレンP90BD)を研削して厚さ0.5mmの反発弾性調整層を得た。なお、該反発弾性調整層の固有反発弾性値は65%であり、臨界厚さは2mmであった。
(研磨パッドの作製)
実施例2と同様の方法で研磨パッドを作製した。
Example 3
(Preparation of polishing layer)
In Example 1, a polishing layer was produced in the same manner as in Example 1 except that the silicone-based nonionic surfactant was changed to 15 parts by weight. The inherent rebound resilience value of the polishing sheet was 25%, and the critical thickness was 6 mm.
(Production of cushion layer)
A 400 mesh belt sander (manufactured by Riken Corundum Co., Ltd., belt paper C54P) is attached to a buffing machine (Amitech Co., Ltd.), and a urethane sheet (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., THS) is ground with a roll-to-roll to a thickness of 1.32 mm. The cushion layer was obtained. The intrinsic resilience value of the cushion layer was 18%, and the critical thickness was 6.6 mm.
(Preparation of rebound resilience adjustment layer)
A 400 mesh belt sander (manufactured by Riken Corundum Co., Ltd., belt paper C54P) is attached to a buffing machine (Amitech Co., Ltd.), and a high resilience sheet (Toyobo, Perprene P90BD) is ground to give a rebound resilience of 0.5 mm in thickness. An adjustment layer was obtained. The rebound resilience adjusting layer had an intrinsic rebound resilience value of 65% and a critical thickness of 2 mm.
(Preparation of polishing pad)
A polishing pad was produced in the same manner as in Example 2.

比較例7
(研磨層の作製)
実施例3と同様の方法で研磨層を作製した。
(クッション層)
実施例3と同様の方法でクッション層を作製した。
(研磨パッドの作製)
前記研磨層及びクッション層を用いた以外は実施例1と同様の方法で研磨パッドを作製した。
Comparative Example 7
(Preparation of polishing layer)
A polishing layer was produced in the same manner as in Example 3.
(Cushion layer)
A cushion layer was produced in the same manner as in Example 3.
(Preparation of polishing pad)
A polishing pad was prepared in the same manner as in Example 1 except that the polishing layer and the cushion layer were used.

実施例4
(研磨層の作製)
実施例1において、表面パターン加工を同心円状、溝幅0.25mm、溝深さ0.5mm、溝ピッチ1.5mmとした以外は実施例1と同様の方法で研磨層を作製した。
(クッション層の作製)
実施例1と同様の方法でクッション層を作製した。
(研磨パッドの作製)
前記研磨層を用いた以外は実施例1と同様の方法で研磨パッドを作製した。
Example 4
(Preparation of polishing layer)
In Example 1, a polishing layer was produced in the same manner as in Example 1 except that the surface pattern processing was concentric, groove width 0.25 mm, groove depth 0.5 mm, and groove pitch 1.5 mm.
(Production of cushion layer)
A cushion layer was produced in the same manner as in Example 1.
(Preparation of polishing pad)
A polishing pad was produced in the same manner as in Example 1 except that the polishing layer was used.

実施例5
(研磨層の作製)
実施例1において、表面パターン加工を施さなかった以外は実施例1と同様の方法で研磨層を作製した。
(クッション層の作製)
実施例1と同様の方法でクッション層を作製した。
(研磨パッドの作製)
前記研磨層を用いた以外は実施例1と同様の方法で研磨パッドを作製した。
Example 5
(Preparation of polishing layer)
In Example 1, a polishing layer was produced in the same manner as in Example 1 except that the surface pattern processing was not performed.
(Production of cushion layer)
A cushion layer was produced in the same manner as in Example 1.
(Preparation of polishing pad)
A polishing pad was produced in the same manner as in Example 1 except that the polishing layer was used.

Figure 2006187827
表1から明らかなように、研磨層表面の反発弾性値が35〜45%である研磨パッドを用いることにより、ウエハの縁ダレを抑制し、かつ研磨ヘッドの摺動性を抑制して研磨時の異音、振動、及びダンピングを軽減することができる。
Figure 2006187827
As is clear from Table 1, by using a polishing pad having a rebound resilience value of 35 to 45% on the surface of the polishing layer, the edge sag of the wafer is suppressed, and the slidability of the polishing head is suppressed during polishing. Noise, vibration, and damping can be reduced.

研磨層の厚さと反発弾性値との関係を示すグラフGraph showing the relationship between the thickness of the polishing layer and the impact resilience value クッション層の厚さと反発弾性値との関係を示すグラフGraph showing the relationship between cushion layer thickness and impact resilience value 本発明の研磨パッドの一例を示す概略断面図Schematic sectional view showing an example of the polishing pad of the present invention 本発明の研磨パッドの他の一例を示す概略断面図Schematic sectional view showing another example of the polishing pad of the present invention CMP研磨で使用する研磨装置の一例を示す概略構成図Schematic configuration diagram showing an example of a polishing apparatus used in CMP polishing

符号の説明Explanation of symbols

1:研磨層
2:クッション層
3:接着剤層
4:粘着剤層
5:研磨パッド
6:反発弾性調整層
7:研磨定盤
8:半導体ウエハ
9:支持台(ポリシングヘッド)
10:研磨剤(スラリー)
11、12:回転軸
1: Polishing layer 2: Cushion layer 3: Adhesive layer 4: Adhesive layer 5: Polishing pad 6: Rebound resilience adjusting layer 7: Polishing surface plate 8: Semiconductor wafer 9: Support base (polishing head)
10: Abrasive (slurry)
11, 12: Rotating shaft

Claims (7)

発泡ポリウレタン樹脂からなる研磨層、接着剤層、クッション層、及び研磨装置定盤に貼り付けるための粘着剤層がこの順で積層されている研磨パッドであって、前記研磨パッドの粘着剤層を無反発板に貼り付け、JIS K6400に準拠して測定した際の研磨層表面の反発弾性値が35〜45%であることを特徴とする研磨パッド。 A polishing pad in which a polishing layer made of a polyurethane foam resin, an adhesive layer, a cushion layer, and an adhesive layer for adhering to a polishing apparatus surface plate are laminated in this order, and the adhesive layer of the polishing pad is A polishing pad characterized by having a rebound resilience value on a polishing layer surface of 35 to 45% when adhered to a non-repulsive plate and measured according to JIS K6400. さらに、研磨層とクッション層の間に接着剤層を介して反発弾性調整層が積層されている請求項1記載の研磨パッド。 The polishing pad according to claim 1, further comprising a rebound resilience adjusting layer laminated between the polishing layer and the cushion layer via an adhesive layer. 反発弾性調整層の固有反発弾性値が、クッション層の固有反発弾性値よりも小さいことを特徴とする請求項2記載の研磨パッド。 The polishing pad according to claim 2, wherein a specific rebound resilience value of the rebound resilience adjustment layer is smaller than a specific rebound resilience value of the cushion layer. 反発弾性調整層の固有反発弾性値が、クッション層の固有反発弾性値よりも大きいことを特徴とする請求項2記載の研磨パッド。 The polishing pad according to claim 2, wherein a specific rebound resilience value of the rebound resilience adjustment layer is larger than a specific rebound resilience value of the cushion layer. 研磨層、反発弾性調整層、及びクッション層の各厚さが、各層の臨界厚さより小さいことを特徴とする請求項2〜4のいずれかに記載の研磨パッド。 The polishing pad according to any one of claims 2 to 4, wherein each thickness of the polishing layer, the rebound resilience adjusting layer, and the cushion layer is smaller than the critical thickness of each layer. 請求項1〜5のいずれかに記載の研磨パッドを用いた半導体ウエハの研磨方法。 A method for polishing a semiconductor wafer using the polishing pad according to claim 1. 請求項1〜5のいずれかに記載の研磨パッドを用いて半導体ウエハの表面を研磨する工程を含む半導体デバイスの製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device, comprising a step of polishing a surface of a semiconductor wafer using the polishing pad according to claim 1.
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