JP5478877B2

JP5478877B2 - Polishing pad

Info

Publication number: JP5478877B2
Application number: JP2008332478A
Authority: JP
Inventors: 伸之大嶋
Original assignee: Nitta Haas Inc
Current assignee: Nitta DuPont Inc
Priority date: 2008-12-26
Filing date: 2008-12-26
Publication date: 2014-04-23
Anticipated expiration: 2028-12-26
Also published as: JP2010149260A

Description

本発明は、研磨パッドに関し、更に詳しくは、シリコンウェハなどの半導体ウェハの研磨に好適なポリウレタン系の研磨パッドに関する。 The present invention relates to a polishing pad, and more particularly to a polyurethane-based polishing pad suitable for polishing a semiconductor wafer such as a silicon wafer.

半導体ウェハなどの平坦化処理には、化学機械研磨（ＣＭＰ）技術が用いられており、従来からＣＭＰ技術を用いた種々のＣＭＰ装置が提案されている。 A chemical mechanical polishing (CMP) technique is used for planarization processing of a semiconductor wafer or the like, and various CMP apparatuses using the CMP technique have been proposed.

図２は、従来のＣＭＰ装置の概略構成図である。定盤１の表面に取付けられた研磨パッド２には、研磨用のスラリー３がスラリー供給装置４から供給される。被研磨物として例えば、半導体ウェハ５は、研磨ヘッド６に、バッキングフィルム７を介して保持される。研磨ヘッド６に荷重が加えられることによって、半導体ウェハ５は、研磨パッド２に押し付けられる。 FIG. 2 is a schematic configuration diagram of a conventional CMP apparatus. A polishing slurry 3 is supplied from a slurry supply device 4 to a polishing pad 2 attached to the surface of the surface plate 1. As an object to be polished, for example, a semiconductor wafer 5 is held by a polishing head 6 via a backing film 7. When a load is applied to the polishing head 6, the semiconductor wafer 5 is pressed against the polishing pad 2.

研磨パッド２上に供給されるスラリー３は、研磨パッド２上を広がって半導体ウェハ５に到達する。定盤１と研磨ヘッド６とは、矢符Ａで示すように同方向に回転して相対的に移動し、研磨パッド２と半導体ウェハ５との間にスラリー３が侵入して研磨が行われる。なお、８は研磨パッド２の表面を目立てするためのダイヤモンドドレッサーである。 The slurry 3 supplied onto the polishing pad 2 spreads on the polishing pad 2 and reaches the semiconductor wafer 5. The surface plate 1 and the polishing head 6 rotate in the same direction and move relatively as indicated by an arrow A, and the slurry 3 enters between the polishing pad 2 and the semiconductor wafer 5 to perform polishing. . Reference numeral 8 denotes a diamond dresser for conspicuous the surface of the polishing pad 2.

研磨パッド２として、耐摩耗性等に優れた発泡ポリウレタンを使用したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２３６２００号公報 As the polishing pad 2, one using foamed polyurethane excellent in wear resistance or the like is known (for example, see Patent Document 1).
JP-A-2005-236200

近年、シリコンウェハ等の被研磨物の平坦度の要求が益々厳しくなっており、かかる平坦度を向上させるには、高硬度の研磨パッドを用いるのが有効である。 In recent years, the demand for flatness of an object to be polished such as a silicon wafer has become increasingly severe, and it is effective to use a polishing pad with high hardness in order to improve the flatness.

研磨パッドでは、研磨工程に先立って、あるいは、研磨工程中に、ダイヤモンドドレッサーによって、その表面のドレッシングを行なうのであるが、高硬度の研磨パッドを使用すると、硬いために、ドレスがかかりにくく、ドッシングに長時間時間を要したり、局所的にドレッシングされてむらが生じ、研磨レートが安定しないといった難点がある。 With a polishing pad, the surface of the polishing pad is dressed with a diamond dresser prior to or during the polishing process. However, if a high-hardness polishing pad is used, the dressing is difficult to apply because it is hard. However, it takes time for a long time, and unevenness occurs due to local dressing, and the polishing rate is unstable.

本発明は、上述のような点に鑑みて為されたものであって、高硬度であって、しかも、ドレス性が良好な研磨パッドを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to provide a polishing pad having high hardness and good dressability.

本発明の研磨パッドは、発泡ポリウレタンの研磨層を有する研磨パッドであって、前記発泡ポリウレタンが、エポキシ樹脂を添加とイソシアネート基含有化合物と活性水素含有化合物とを発泡硬化させてなるものである。
The polishing pad of the present invention is a polishing pad having a polishing layer of foamed polyurethane, the polyurethane foam, in which the addition of epoxy resin and an isocyanate group-containing compound with an active hydrogen-containing compound comprising by foaming and curing.

イソシアネート基含有化合物は、芳香族イソシアネート系のイソシアネート末端プレポリマーであるのが好ましい。 The isocyanate group-containing compound is preferably an aromatic isocyanate-based isocyanate-terminated prepolymer.

前記発泡ポリウレタンは、密度が０．４〜０．９ｇ／ｃｍ^３であって、ショアＡ硬度が８０〜９７であるのが好ましい。 The foamed polyurethane preferably has a density of 0.4 to 0.9 g / cm ³ and a Shore A hardness of 80 to 97.

本発明の研磨パッドは、研磨層のみであってもよく、研磨層と他の層（例えばクッション層など）との積層体であってもよい。 The polishing pad of the present invention may be a polishing layer alone or a laminate of a polishing layer and another layer (for example, a cushion layer).

本発明の研磨パッドによると、硬く、しかも、引っ張り破断しやすく、伸びが小さいという特性を有するエポキシ樹脂を添加しているので、高硬度を維持しながら、ドレッシングの際の当該研磨パッドの磨耗量、すなわち、カットレートを増やしてドレス性を高めることが可能となり、これによって、ドレッシングに長時間を要することなく、また、ドレッシングが局所的に行われてむらが生じることがなく、研磨レートが安定する。 According to the polishing pad of the present invention, since the epoxy resin having the characteristics of being hard, easy to break and small in elongation is added, the amount of abrasion of the polishing pad during dressing while maintaining high hardness In other words, it is possible to increase the dressing property by increasing the cut rate, so that the dressing does not take a long time, and the dressing is performed locally and no unevenness occurs, and the polishing rate is stable. To do.

本発明によれば、硬く、しかも、引っ張り破断しやすく、伸びが小さいという特性を有するエポキシ樹脂を添加しているので、高硬度を維持しながら、ドレッシングの際の当該研磨パッドの磨耗量を増やしてドレス性を高めることが可能となり、これによって、ドレッシングに長時間を要することなく、また、ドレッシングが局所的に行われることなく、全面に行われることになり、研磨レートが安定する。 According to the present invention, the epoxy resin having the characteristics of being hard, easy to break, and small in elongation is added, so that the wear amount of the polishing pad during dressing is increased while maintaining high hardness. Thus, the dressing property can be improved, so that the dressing is performed on the entire surface without taking a long time for the dressing and without performing the dressing locally, so that the polishing rate is stabilized.

以下、添付図面によって本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

この実施形態の研磨パッドは、イソシアネート基（ＮＣＯ基）を有するイソシアネート末端プレポリマーと、活性水素含有化合物とを、エポキシ樹脂および発泡剤（水）と共に混合攪拌し、所定の型に注型し、反応硬化させて発泡ポリウレタンの成型体を得る。得られた発泡ポリウレタンの成型体を、所定の厚さのシート状に裁断し、それを打ち抜いて研磨パッドを得る。 In the polishing pad of this embodiment, an isocyanate-terminated prepolymer having an isocyanate group (NCO group) and an active hydrogen-containing compound are mixed and stirred together with an epoxy resin and a foaming agent (water), cast into a predetermined mold, A cured polyurethane foam is obtained by reaction curing. The obtained foamed polyurethane molding is cut into a sheet having a predetermined thickness, and punched out to obtain a polishing pad.

イソシアネート基（ＮＣＯ基）を有するイソシアネート末端プレポリマーは、アルコール系活性水素含有化合物とイソシアネート化合物とよりなるのが好ましく、アルコール系活性水素含有化合物は、ポリオールおよび鎖伸張剤からなるのが好ましい。 The isocyanate-terminated prepolymer having an isocyanate group (NCO group) is preferably composed of an alcohol-based active hydrogen-containing compound and an isocyanate compound, and the alcohol-based active hydrogen-containing compound is preferably composed of a polyol and a chain extender.

このイソシアネート末端プレポリマーは、２価以上のアルコール系活性水素を有するポリオールおよび／または鎖伸張剤と、２価以上のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物とにより作成されるのが好ましい。 The isocyanate-terminated prepolymer is preferably prepared from a polyol having a divalent or higher alcoholic active hydrogen and / or a chain extender and an isocyanate compound having a divalent or higher isocyanate group.

また、研磨用であるので、加水分解を起こさないエーテル系のポリオールが好ましく、エーテル系のポリオールとして、ＰＰＧ（ポリプロピレングリコール）、ＰＴＭＧ（ポリテトラメチレンエーテルグリコール）、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）等の−Ｏ−結合を有するものが好ましく、その中でも一般的には、物性（引張り特性）の良好なＰＴＭＧ系が好ましく、平均分子量が５００〜２０００のＰＴＭＧが好ましい。 Further, since it is for polishing, an ether-based polyol that does not cause hydrolysis is preferable. As the ether-based polyol, -O such as PPG (polypropylene glycol), PTMG (polytetramethylene ether glycol), PEG (polyethylene glycol), etc. -Those having a bond are preferable, and among them, a PTMG system having good physical properties (tensile properties) is preferable, and PTMG having an average molecular weight of 500 to 2000 is preferable.

鎖伸張剤としては、分子量ＭＷが５００以下のＥＧ（エチレングリコール）、ＰＧ（プロピレングリコール）、ＢＧ（ブタンジオール）、ＤＥＧ（ジエチレングリコール）、トリメチロールポロパン等を用いることができる。 As the chain extender, EG (ethylene glycol), PG (propylene glycol), BG (butanediol), DEG (diethylene glycol), trimethylol polopan, etc. having a molecular weight MW of 500 or less can be used.

イソシアネート化合物としては、ＴＤＩ（トリレンジイソシアネート）、ＭＤＩ（ジフェニルメタンジイソシアネート）、ＨＤＩ（ヘキサメチレンジイソシアネート）、水添ＭＤＩ（ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート）、ポリメリックＭＤＩ（ポリフェニレンポリメチレンポリイソシアネート）等および、これらのイソシアネートから作成されるプレポリマーが使用されるが、ＴＤＩ等の芳香族イソシアネートが好ましい。 Examples of isocyanate compounds include TDI (tolylene diisocyanate), MDI (diphenylmethane diisocyanate), HDI (hexamethylene diisocyanate), hydrogenated MDI (dicyclohexylmethane diisocyanate), polymeric MDI (polyphenylene polymethylene polyisocyanate), and the like. The prepolymer that is made is used, but aromatic isocyanates such as TDI are preferred.

活性水素含有化合物としては、アミノ基（ＮＨ_２基）を有する芳香族アミンなどを使用することができ、この芳香族アミンとしては、少なくともＭＯＣＡ（４，４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン））およびＭＯＣＡ類似物の少なくとも一方を使用するのが好ましい。 As the active hydrogen-containing compound, an aromatic amine having an amino group (NH ₂ group) or the like can be used. As the aromatic amine, at least MOCA (4,4′-methylenebis (o-chloroaniline)) And / or MOCA analogs are preferably used.

ＭＯＣＡ類似物としては、メチレン-ビス(２，３ジクロロアニリン)、４’,４メチレン-ビス(２-メチルエステルアニリン)などを使用することができる。 As the MOCA analog, methylene-bis (2,3dichloroaniline), 4 ', 4methylene-bis (2-methyl ester aniline) and the like can be used.

この実施形態の研磨パッドは、高硬度でありながら、ドレス性を高めるために、上述のようにエポキシ樹脂を添加している。エポキシ樹脂は、硬くて、しかも、引っ張り破断しやすく、伸びが小さいという特性を有している。 The polishing pad of this embodiment is added with an epoxy resin as described above in order to improve dressability while having high hardness. Epoxy resins are hard and easy to be pulled and broken and have a small elongation.

かかる特性を有するエポキシ樹脂を添加することによって、得られる発泡ポリウレタンからなる研磨パッドは、高硬度を維持しながら、磨耗し易くなり、ドレッシングの際の磨耗量が増加してドレス性が向上することになる。 By adding an epoxy resin having such properties, the polishing pad made of foamed polyurethane can be easily worn while maintaining high hardness, and the amount of wear during dressing increases and dressing properties are improved. become.

エポキシ樹脂の添加量は、樹脂全量に対して、５重量％以上１５重量％以下であるのが好ましい。５重量％未満では、ドレス性の向上が認められず、１５重量％以上では、研磨パッドが脆くなる。 The addition amount of the epoxy resin is preferably 5% by weight or more and 15% by weight or less with respect to the total amount of the resin. If it is less than 5% by weight, no improvement in dressability is observed, and if it is 15% by weight or more, the polishing pad becomes brittle.

発泡ポリウレタンの平均気泡径は、直径３０μｍ〜３ｍｍ程度であるのが好ましい。 The average cell diameter of the foamed polyurethane is preferably about 30 μm to 3 mm in diameter.

以下、本発明を実施例により詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.

各種特性を評価するために、表１に示す配合で、実施例１，２および従来例の発泡ポリウレタンの成型品を製造した。なお、表１には、得られた各成型品の密度および硬度の測定結果を併せて示している。 In order to evaluate various properties, molded products of foamed polyurethanes of Examples 1 and 2 and the conventional example were produced with the formulations shown in Table 1. Table 1 also shows the measurement results of the density and hardness of each molded product obtained.

上記配合では、イソシアネート末端プレポリマーとして、ハイプレンＬ−２１３(三井武田ケミカル社製)を使用し、エポキシ樹脂として、タケネートＬ−２９８０Ｄ（三井武田ケミカル社製）を使用し、活性水素含有化合物として、３，３−ジクロロー４，４−ジアミノフェニルメタン（ＭＯＣＡ）を使用した。 In the above formulation, Hyprene L-213 (manufactured by Mitsui Takeda Chemical Company) is used as the isocyanate-terminated prepolymer, Takenate L-2980D (manufactured by Mitsui Takeda Chemical Company) is used as the epoxy resin, and as the active hydrogen-containing compound, 3,3-Dichloro-4,4-diaminophenylmethane (MOCA) was used.

実施例１では、成型品の密度を０．６ｇ／ｃｍ^３に設定し、表１に示すように、イソシアネート末端プレポリマー２７０重量部に対して、エポキシ樹脂３０重量部を添加し、ＭＯＣＡを１００重量部、発泡剤としての水を０．４５重量部、触媒（ＥＴ）を０．１５重量部添加し、攪拌混合した。これを、１００℃のオーブンにて４時間キュアし、発泡ポリウレタンの成型品を得た。 In Example 1, the density of the molded product was set to 0.6 g / cm ³ , and as shown in Table 1, 30 parts by weight of epoxy resin was added to 270 parts by weight of the isocyanate-terminated prepolymer, and MOCA was set to 100. 0.45 parts by weight of water as a blowing agent and 0.15 parts by weight of catalyst (ET) were added and mixed with stirring. This was cured in an oven at 100 ° C. for 4 hours to obtain a molded product of foamed polyurethane.

実施例２では、成型品の密度を０．９ｇ／ｃｍ^３に設定し、表１に示すように、イソシアネート末端プレポリマー２７０重量部に対して、エポキシ樹脂３０重量部を添加し、ＭＯＣＡを１００重量部、発泡剤としての水を０．１５重量部、触媒を０．１５重量部添加し、攪拌混合した。これを、１００℃のオーブンにて４時間キュアし、発泡ポリウレタンの成型品を得た。 In Example 2, the density of the molded product was set to 0.9 g / cm ³ , and as shown in Table 1, 30 parts by weight of epoxy resin was added to 270 parts by weight of the isocyanate-terminated prepolymer, and MOCA was set to 100. Part by weight, 0.15 part by weight of water as a blowing agent, and 0.15 part by weight of catalyst were added and mixed with stirring. This was cured in an oven at 100 ° C. for 4 hours to obtain a molded product of foamed polyurethane.

従来例では、成型品の密度を０．６ｇ／ｃｍ^３に設定し、表１に示すように、イソシアネート末端プレポリマー３００重量部に対して、ＭＯＣＡを７９．８１重量部、発泡剤としての水を０．４重量部、触媒を０．１５重量部添加し、攪拌混合した。これを、１００℃のオーブンにて４時間キュアし、発泡ポリウレタンの成型品を得た。 In the conventional example, the density of the molded product is set to 0.6 g / cm ³ , and as shown in Table 1, with respect to 300 parts by weight of the isocyanate-terminated prepolymer, MOCA is 79.81 parts by weight and water as a blowing agent is used. 0.4 parts by weight and 0.15 parts by weight of the catalyst were added and mixed with stirring. This was cured in an oven at 100 ° C. for 4 hours to obtain a molded product of foamed polyurethane.

各実施例および従来例のカットレートを次の条件で測定した。 The cut rate of each example and the conventional example was measured under the following conditions.

研磨機：Ｇ＆Ｐ社製Ｐｏｌｉ５００、時間：４ｍｉｎ、圧力：１００ｇ／ｃｍ^２、ドレッサー：ダイヤモンドペレット（直径：１５０μｍ、突き出し：７０μｍ）
図１にカットレートを示す。 Polishing machine: Poli500 manufactured by G & P, time: 4 min, pressure: 100 g / cm ² , dresser: diamond pellet (diameter: 150 μm, protrusion: 70 μm)
FIG. 1 shows the cut rate.

この図１に示すように、従来例と密度および硬度が略等しい実施例１は、従来例に比べて、カットレートが大幅に向上している。また、従来例に比べて、密度および硬度が高い実施例２でも、従来例に比べてカットレートが向上していることが分る。 As shown in FIG. 1, the cut rate of Example 1 having substantially the same density and hardness as the conventional example is significantly improved as compared with the conventional example. It can also be seen that the cut rate is improved in Example 2 having a higher density and hardness than the conventional example as compared with the conventional example.

このように実施例１，２では、従来例に比べてカットレートが高く、ドレス性が向上するので、従来例のように局所的にドレッシングされることなく、全面に均一にドレッシングされ、これによって、研磨レートが安定する。 As described above, in Examples 1 and 2, the cut rate is higher than that of the conventional example, and the dressing property is improved, so that the entire surface is uniformly dressed without locally dressing as in the conventional example. The polishing rate is stable.

本発明は、シリコンウェハ等の研磨に用いる研磨パッドとして有用である。 The present invention is useful as a polishing pad used for polishing a silicon wafer or the like.

実施例および従来例のカットレートを示す図である。It is a figure which shows the cut rate of an Example and a prior art example. ＣＭＰ装置の概略構成図Schematic configuration diagram of CMP equipment

Explanation of symbols

２研磨パッド
３スラリー
５半導体ウェハ 2 Polishing pad 3 Slurry 5 Semiconductor wafer

Claims

A polishing pad having a polyurethane polyurethane polishing layer,
A polishing pad, wherein the polyurethane foam is obtained by foam-curing an epoxy resin , an isocyanate group-containing compound, and an active hydrogen-containing compound.

The polishing pad according to claim 1, wherein the isocyanate group-containing compound is an aromatic isocyanate-based isocyanate-terminated prepolymer.

The polishing pad according to claim 1 or 2, wherein the foamed polyurethane has a density of 0.4 to 0.9 g / cm ³ and a Shore A hardness of 80 to 97.