JP7118841B2 - polishing pad - Google Patents
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Description
本発明は、研磨パッドに関する。詳細には、本発明は、光学材料、半導体ウエハ、半導体デバイス、ハードディスク用基板等の研磨に用いることができ、特に半導体ウエハの上に酸化物層、金属層等が形成されたデバイスを研磨するのに好適に用いることができる研磨パッドに関する。 The present invention relates to polishing pads. Specifically, the present invention can be used for polishing optical materials, semiconductor wafers, semiconductor devices, substrates for hard disks, etc., and in particular for polishing devices having oxide layers, metal layers, etc. formed on semiconductor wafers. It relates to a polishing pad that can be suitably used for
半導体デバイスは、集積度が増大するにつれ、微細化や多層化が進んでいる。したがって、半導体デバイスに用いるガラス基板等の研磨は、生産性に加えて、研磨傷の削除(ディフェクト、スクラッチの抑制)などが求められる。 As the degree of integration of semiconductor devices increases, miniaturization and multi-layering are progressing. Therefore, polishing of glass substrates and the like used for semiconductor devices is required to remove polishing scratches (suppression of defects and scratches) in addition to productivity.
このような要望を満たす研磨方法としては、様々な研磨方法の中でも遊離砥粒方式の研磨を採用することが一般的である。遊離砥粒方式は、研磨パッドと被研磨物の間に砥粒を含むスラリー(研磨液)を供給しながら、被研磨物の加工面を研磨加工する方法である。 As a polishing method that satisfies such a demand, among various polishing methods, it is common to employ a free abrasive polishing method. The free abrasive grain method is a method of polishing the surface of the object to be polished while supplying slurry (polishing liquid) containing abrasive grains between the polishing pad and the object to be polished.
遊離砥粒方式の研磨では、研磨パッドを研磨装置に取り付けた後、実際の研磨を行う前に、ダイヤモンド砥粒ディスクなどを用いたドレス処理により研磨パッドの表面(研磨面)を荒らして目立て処理を行うことが一般的に行われている。ドレス処理を行うことにより、研磨パッドの研磨性能の向上を図る、いわゆる、ブレークイン(立ち上げ)を行なうことができる。半導体ウエハの生産性を高めるために、かかるブレークインに要する時間を短縮することが望まれている。 In free-abrasive polishing, after the polishing pad is attached to the polishing device and before the actual polishing, the surface of the polishing pad (polishing surface) is roughened by a dressing process using a diamond abrasive disc, etc. It is common practice to do By performing the dressing process, it is possible to perform so-called break-in (start-up) to improve the polishing performance of the polishing pad. In order to increase the productivity of semiconductor wafers, it is desired to shorten the time required for such break-in.
特許文献1には、研磨パッド表面の平均表面粗さ(Ra)を1μm以上5μm以下とすることで、ブレークインに要する時間を短縮することができる研磨パッドが開示されている。
しかしながら、単に平均表面粗さ(Ra)を調整するだけでは、ブレークインに要する時間を短縮することはできたとしても、その後の研磨初期におけるディフェクトが大きく、所望の研磨性能を示さない場合があることがわかった。 However, by simply adjusting the average surface roughness (Ra), even if the time required for break-in can be shortened, there are cases where the desired polishing performance is not exhibited due to large defects in the initial stage of subsequent polishing. I understood it.
そこで、本発明はブレークインに要する時間を短縮しつつ、研磨初期のディフェクトを低減する研磨パッドを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a polishing pad that reduces defects in the initial stage of polishing while shortening the time required for break-in.
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、算術平均高さ(Sa)及び研磨層表面の山頂点の主曲率の平均である山頂点の算術平均曲(Spc)が所定の範囲内である研磨パッドにすることにより、ブレークイン時間を短縮でき、かつ、ディフェクトを低減することができることを見出し、本発明に到達することができた。すなわち、本発明は、以下を包含する。
[1] 被研磨物を研磨する研磨層を有する研磨パッドであって、研磨層の研磨面の平均面に対して、各点の高さの差の絶対値の平均を表す算術平均高さ(Sa)が3~10(μm)であり、前記研磨面の山頂点の主曲率の平均である山頂点の算術平均曲(Spc)が200~600(1/mm)であることを特徴とする、研磨パッド、
[2] 前記研磨面の単位面積当たりの山頂点の数を表す山の頂点密度(Spd)が2000~6000(1/mm2)であることを特徴とする、[1]に記載の研磨パッド、
[3] ペーパー周速と定盤速度の比(ペーパー周速/定盤速度)が50~750である条件下でバフ処理を実施する工程を含む、[1]又は[2]に記載の研磨パッドの製造方法。
As a result of extensive research, the inventors of the present invention have found that the arithmetic mean height (Sa) and the arithmetic mean curvature of the peak points (Spc), which is the average of the principal curvatures of the peak points of the polishing layer surface, are within a predetermined range. The inventors have found that the break-in time can be shortened and the number of defects can be reduced by using a polishing pad, and the present invention has been achieved. That is, the present invention includes the following.
[1] A polishing pad having a polishing layer for polishing an object to be polished, wherein the arithmetic mean height ( Sa) is 3 to 10 (μm), and the arithmetic mean curvature (Spc) of the peak points, which is the average of principal curvatures of the peak points of the polished surface, is 200 to 600 (1/mm). , polishing pad,
[2] The polishing pad according to [1], wherein the peak density (Spd) representing the number of peak points per unit area of the polishing surface is 2000 to 6000 (1/mm 2 ). ,
[3] The polishing according to [1] or [2], which includes a step of performing buffing under conditions where the ratio of the peripheral speed of the paper to the speed of the platen (paper peripheral speed/platen speed) is 50 to 750. How the pad is made.
本発明の研磨パッドは、ブレークイン時間を短縮でき、かつ、研磨初期のディフェクトを低減することができるものである。 The polishing pad of the present invention can shorten the break-in time and reduce defects in the early stage of polishing.
以下、発明を実施するための形態について説明するが、本発明は、発明を実施するための形態にのみ限定されるものではない。 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Embodiments for carrying out the invention will be described below, but the present invention is not limited only to the embodiments for carrying out the invention.
本明細書において、Raとは、対象表面の平均線の方向に基準長さlだけを抜き取り、この抜取り部分の平均線に対し、各点の高さの差の絶対値の平均を表すものであり、JIS B 671-1/ISO 13565-1(線粗さ測定)で規定されるものである。 In this specification, Ra refers to the average of the absolute values of the difference in height of each point with respect to the average line of the sampled portion of the reference length l extracted in the direction of the average line of the target surface. It is specified in JIS B 671-1/ISO 13565-1 (line roughness measurement).
本明細書において、Saとは、表面の基準面に対して、基準面積Aを抜き取り、各点の高さの差の絶対値の平均を表すものである。本明細書では、Saの単位は、(μm)である。 In this specification, Sa represents the average of the absolute values of the difference in height at each point of the sampled reference area A with respect to the reference plane of the surface. In this specification, the unit of Sa is (μm).
本明細書において、Spcとは、表面の山頂点の主曲率の平均を表す。すなわち、研磨層表面の山頂点の主曲率の平均である山頂点の算術平均曲である。なお、Spcの値が小さい場合は、ほかの物体と接触する点が丸みを帯びていることを示し、Spcの値が大きい場合は、ほかの物体と接触する点が尖っていることを示す。本明細書では、Spcの単位は、(1/mm)である。 As used herein, Spc represents the mean of the principal curvatures of the crest points of the surface. That is, it is the arithmetic mean curve of the peak points, which is the average of the principal curvatures of the peak points of the polishing layer surface. A small Spc value indicates that the point of contact with another object is rounded, and a large Spc value indicates that the point of contact with another object is sharp. In this specification, the unit of Spc is (1/mm).
本明細書において、Spdとは、単位面積あたりの山頂点の数を表す。この値が大きいと、他の物体との接触点が多いことを表す。本明細書では、単位は、(1/mm2)である。 In this specification, Spd represents the number of summit points per unit area. A large value indicates that there are many contact points with other objects. In this specification, the unit is (1/mm 2 ).
なお、Sa、Spc、Spdは、いずれもISO 25178(三次元表面性状(面粗さ))で規定されている。 Note that Sa, Spc, and Spd are all defined by ISO 25178 (three-dimensional surface properties (surface roughness)).
<<研磨パッド>>
本発明の研磨パッドについて説明する。
通常、製造後初めて研磨する研磨パッドは、研磨面に表面処理なしで研磨に用いても、研磨レートが十分ではなく、研磨が適切にできるとは言い難い。そのため、研磨の初期段階は、ドレス処理と予備研磨を繰り返し、十分な研磨レートになってから、実際の製品の研磨を行う。
しかし、本発明の研磨パッドでは、ドレス処理を全くしない、又は、通常のドレス処理よりも短い時間のドレス処理であっても、十分な研磨レートで研磨することができる。
<<Polishing pad>>
The polishing pad of the present invention will be explained.
Generally, even if a polishing pad that is first polished after production is used for polishing without surface treatment on the polishing surface, the polishing rate is not sufficient, and it is difficult to say that the polishing can be properly performed. Therefore, in the initial stage of polishing, dressing processing and preliminary polishing are repeated, and after a sufficient polishing rate is achieved, the actual product is polished.
However, with the polishing pad of the present invention, it is possible to perform polishing at a sufficient polishing rate even if no dressing treatment is performed, or even if the dressing treatment is performed for a shorter period of time than normal dressing treatment.
本発明の研磨パッドの構造について図1~図3を用いて説明する。図1のように、研磨パッド1は、被研磨物に当接し、研磨を行う層である研磨層2を含む。研磨層2は、被研磨物に当接する研磨面2aを有する。本発明の研磨パッド1の研磨層2の形状は、特に限定されるものではない。形状は円盤状、帯状等が挙げられるが、円盤状が好ましい。
研磨パッド1の大きさ(径)は、研磨パッド1を備える研磨装置のサイズ等に応じて決定することができ、例えば、直径10cm~1m程度とすることができる。
研磨層2は、厚さは、好ましくは0.1mm~10mm、より好ましくは0.3mm~5mmである。
なお、本発明の研磨パッドは、研磨層のみから構成されていてもよい。
The structure of the polishing pad of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. As shown in FIG. 1, the
The size (diameter) of the
The
The polishing pad of the present invention may be composed only of the polishing layer.
研磨パッド1においては、研磨層2がクッション層4に接着層3を介して接着されていることが好ましい。接着層3は、クッション層4と研磨層2を接着させるための層であり、通常、粘着テープ又は粘着材から構成される。
In the
クッション層4は、研磨層2の被研磨物への当接をより均一にする層である。クッション層4は、不織布や合成樹脂等の可撓性を有する材料から構成することができる。
The
研磨パッド1は、クッション層4に配設された粘着テープ等によって研磨装置に貼付される。研磨パッド1は、研磨装置によって被研磨物に押圧された状態で回転駆動され、被研磨物を研磨する。その際、研磨パッド1と被研磨物との間には、スラリーが供給される。スラリーは溝又は孔を介して研磨面に供給され、排出される。
The
<研磨層>
研磨層2を構成する材料は、研磨層2の主たる構成成分である樹脂6である。また、必要により、中空微小球体5をさらに含むことができる。
<Polishing layer>
The material constituting the
研磨層2に、中空微小球体5が含まれる場合は、図2に示すように、樹脂6の中に中空微小球体5が分散されていることが好ましい。
When the
研磨層2が含むことができる中空微小球体5は、例えば、図3に示すように、一般的に熱可塑性樹脂からなる球殻状の外殻5aと、外殻に囲まれた内部空間5bを有する。中空微小球体5は、液状の低沸点炭化水素を熱可塑性樹脂の外殻5aで包みこんでいる形状である。
樹脂6と中空微小球体5の詳細については、<<研磨パッドの製造方法>>の項で説明する。
The details of the
<研磨面>
本発明の研磨パッド1に備えられる研磨層2の研磨面2aは、表面加工により、必要により溝を設けることができる。溝は、直交する溝(X軸とY軸)や、パーフォレーション加工の溝(穿孔加工による溝)、同心円状の溝等を設けることができる。研磨面のSa、Spa、Spdについては後述する。
<Polished surface>
The polishing
<<研磨パッドの製造方法>>
本発明の研磨パッドの製造方法について説明する。研磨パッドの材料としては、研磨に用いることができる材料であれば、特に限定されるものではないが、例えば、ウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物と硬化剤とを反応させて得られるポリウレタン樹脂材料を挙げることができる。以下、研磨パッドの製造方法については、ウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物と硬化剤とを用いて得られるポリウレタン樹脂の研磨パッドを例にして説明する。
<<Manufacturing Method of Polishing Pad>>
A method for manufacturing the polishing pad of the present invention will be described. The material of the polishing pad is not particularly limited as long as it can be used for polishing. For example, a polyurethane resin material obtained by reacting a urethane bond-containing polyisocyanate compound with a curing agent can be mentioned. be able to. The method for producing a polishing pad will be described below using a polyurethane resin polishing pad obtained by using a urethane bond-containing polyisocyanate compound and a curing agent as an example.
ウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物と硬化剤とを用いた研磨パッドの製造方法としては、例えば、少なくともウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物、硬化剤、そして任意選択的に、中空微小球体を準備する準備工程;少なくとも、前記ウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物、硬化剤、中空微小球体を混合して成形体成形用の混合液を得る混合工程;前記成形体成形用混合液からポリウレタン樹脂成形体を成形する成形体成形工程;及び前記ポリウレタン樹脂成形体から、被研磨物を研磨加工するための研磨表面を有する研磨層を形成する研磨層形成工程、を含む製造方法が挙げられる。 A method for producing a polishing pad using a urethane bond-containing polyisocyanate compound and a curing agent includes, for example, a preparation step of preparing at least a urethane bond-containing polyisocyanate compound, a curing agent, and optionally hollow microspheres; , a mixing step of mixing the urethane bond-containing polyisocyanate compound, the curing agent, and the hollow microspheres to obtain a mixed liquid for molding a molded body; a molded body molding process of molding a polyurethane resin molded body from the mixed liquid for molded body molding. and a polishing layer forming step of forming a polishing layer having a polishing surface for polishing the object to be polished from the polyurethane resin molded article.
以下、準備工程、混合工程、成形体成形工程、研磨層形成工程に分けて、それぞれ説明する。 The preparation process, the mixing process, the molding process, and the polishing layer forming process will be described separately below.
<準備工程>
本発明の研磨パッドの製造のために、ポリウレタン樹脂成形体(硬化樹脂)の原料として、ウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物、硬化剤を準備する。また、樹脂成形体中に発泡物を含ませる目的で、中空微小球体又は水を用意する。ここで、ウレタン結合含有ポリイソシアネートは、ポリウレタン樹脂成形体を形成するための、プレポリマーである。
<Preparation process>
In order to manufacture the polishing pad of the present invention, a urethane bond-containing polyisocyanate compound and a curing agent are prepared as raw materials for the polyurethane resin molding (curing resin). In addition, hollow microspheres or water are prepared for the purpose of including the foam in the resin molding. Here, the urethane bond-containing polyisocyanate is a prepolymer for forming a polyurethane resin molding.
準備工程において、更にポリオール化合物を上記成分とともに用いる場合や、本発明の効果を損なわない範囲で、上記以外の成分を併せて用いる場合は、それらの成分も準備する。以下、各成分について説明する。 In the preparation step, when a polyol compound is used together with the above components, or when components other than those described above are used together within the range that does not impair the effects of the present invention, those components are also prepared. Each component will be described below.
[ウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物]
ウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物(プレポリマー)は、下記ポリイソシアネート化合物とポリオール化合物とを、通常用いられる条件で反応させることにより得られる化合物であり、ウレタン結合とイソシアネート基を分子内に含むものである。また、本発明の効果を損なわない範囲内で、他の成分がウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物に含まれていてもよい。
[Urethane bond-containing polyisocyanate compound]
A urethane bond-containing polyisocyanate compound (prepolymer) is a compound obtained by reacting the following polyisocyanate compound and a polyol compound under commonly used conditions, and contains a urethane bond and an isocyanate group in the molecule. Further, other components may be contained in the urethane bond-containing polyisocyanate compound within a range that does not impair the effects of the present invention.
ウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物としては、市販されているものを用いてもよく、ポリイソシアネート化合物とポリオール化合物とを反応させて合成したものを用いてもよい。前記反応に特に制限はなく、ポリウレタン樹脂の製造において公知の方法及び条件を用いて付加重合反応すればよい。例えば、40℃に加温したポリオール化合物に、窒素雰囲気にて撹拌しながら50℃に加温したポリイソシアネート化合物を添加し、30分後に80℃まで昇温させ更に80℃にて60分間反応させるといった方法で製造することが出来る。 As the urethane bond-containing polyisocyanate compound, a commercially available one may be used, or a compound synthesized by reacting a polyisocyanate compound and a polyol compound may be used. The reaction is not particularly limited, and an addition polymerization reaction may be carried out using a method and conditions known in the production of polyurethane resins. For example, to a polyol compound heated to 40° C., a polyisocyanate compound heated to 50° C. is added while stirring in a nitrogen atmosphere, and after 30 minutes the temperature is raised to 80° C. and further reacted at 80° C. for 60 minutes. It can be manufactured by such a method.
[ポリイソシアネート化合物]
本明細書及び特許請求の範囲において、ポリイソシアネート化合物とは、分子内に2つ以上のイソシアネート基を有する化合物を意味する。
ポリイソシアネート化合物としては、分子内に2つ以上のイソシアネート基を有していれば特に制限されるものではない。例えば、分子内に2つのイソシアネート基を有するジイソシアネート化合物としては、m-フェニレンジイソシアネート、p-フェニレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート(2,6-TDI)、2,4-トリレンジイソシアネート(2,4-TDI)、ナフタレン-1,4-ジイソシアネート、ジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート(MDI)、4,4’-メチレン-ビス(シクロヘキシルイソシアネート)(水添MDI)、3,3’-ジメトキシ-4,4’-ビフェニルジイソシアネート、3,3’-ジメチルジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート、キシリレン-1,4-ジイソシアネート、4,4’-ジフェニルプロパンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、プロピレン-1,2-ジイソシアネート、ブチレン-1,2-ジイソシアネート、シクロヘキシレン-1,2-ジイソシアネート、シクロヘキシレン-1,4-ジイソシアネート、p-フェニレンジイソチオシアネート、キシリレン-1,4-ジイソチオシアネート、エチリジンジイソチオシアネート等を挙げることができる。
ポリイソシアネート化合物としては、ジイソシアネート化合物が好ましく、中でも2,4-TDI、2,6-TDI、MDIがより好ましく、2,4-TDI、2,6-TDIが特に好ましい。
これらのポリイソシアネート化合物は、単独で用いてもよく、複数のポリイソシアネート化合物を組み合わせて用いてもよい。
[Polyisocyanate compound]
In the present specification and claims, a polyisocyanate compound means a compound having two or more isocyanate groups in its molecule.
The polyisocyanate compound is not particularly limited as long as it has two or more isocyanate groups in its molecule. For example, diisocyanate compounds having two isocyanate groups in the molecule include m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate (2,6-TDI), 2,4-tolylene diisocyanate (2 ,4-TDI), naphthalene-1,4-diisocyanate, diphenylmethane-4,4′-diisocyanate (MDI), 4,4′-methylene-bis(cyclohexyl isocyanate) (hydrogenated MDI), 3,3′-dimethoxy -4,4'-biphenyl diisocyanate, 3,3'-dimethyldiphenylmethane-4,4'-diisocyanate, xylylene-1,4-diisocyanate, 4,4'-diphenylpropane diisocyanate, trimethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, propylene -1,2-diisocyanate, butylene-1,2-diisocyanate, cyclohexylene-1,2-diisocyanate, cyclohexylene-1,4-diisocyanate, p-phenylene diisothiocyanate, xylylene-1,4-diisothiocyanate, Ethyridine diisothiocyanate and the like can be mentioned.
As the polyisocyanate compound, diisocyanate compounds are preferable, 2,4-TDI, 2,6-TDI and MDI are more preferable, and 2,4-TDI and 2,6-TDI are particularly preferable.
These polyisocyanate compounds may be used alone or in combination of multiple polyisocyanate compounds.
[プレポリマーの原料としてのポリオール化合物]
本明細書及び特許請求の範囲において、ポリオール化合物とは、分子内に2つ以上の水酸基(OH)を有する化合物を意味する。
プレポリマーとしてのウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物の合成に用いられるポリオール化合物としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール(DEG)、ブチレングリコール等のジオール化合物、トリオール化合物等;ポリ(オキシテトラメチレン)グリコール(又はポリテトラメチレンエーテルグリコール)(PTMG)等のポリエーテルポリオール化合物;エチレングリコールとアジピン酸との反応物やブチレングリコールとアジピン酸との反応物等のポリエステルポリオール化合物;ポリカーボネートポリオール化合物、ポリカプロラクトンポリオール化合物等を挙げることができる。また、エチレンオキサイドを付加した3官能性プロピレングリコールを用いることもできる。これらの中でも、PTMG、又はPTMGとDEGの組み合わせが好ましい。
上記ポリオール化合物は単独で用いてもよく、複数のポリオール化合物を組み合わせて用いてもよい。
[Polyol compound as raw material for prepolymer]
In the present specification and claims, a polyol compound means a compound having two or more hydroxyl groups (OH) in its molecule.
Examples of the polyol compound used for synthesizing the urethane bond-containing polyisocyanate compound as the prepolymer include diol compounds such as ethylene glycol, diethylene glycol (DEG) and butylene glycol; triol compounds; polyether polyol compounds such as methylene ether glycol (PTMG); polyester polyol compounds such as reaction products of ethylene glycol and adipic acid and butylene glycol and adipic acid; polycarbonate polyol compounds, polycaprolactone polyol compounds, and the like. be able to. Also, trifunctional propylene glycol to which ethylene oxide is added can be used. Among these, PTMG or a combination of PTMG and DEG is preferred.
The above polyol compound may be used alone, or a plurality of polyol compounds may be used in combination.
(プレポリマーのNCO当量)
プレポリマーである、ウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物の特徴を示す指標として、NCO当量が挙げられる。NCO当量は、“(ポリイソシアネート化合物の質量部+ポリオール化合物の質量部)/[(ポリイソシアネート化合物1分子当たりの官能基数×ポリイソシアネート化合物の質量部/ポリイソシアネート化合物の分子量)-(ポリオール化合物1分子当たりの官能基数×ポリオール化合物の質量部/ポリオール化合物の分子量)]”で求められ、NCO基1個当たりのPP(プレポリマー)の分子量を示す数値である。該NCO当量は、200~800であることが好ましく、300~700であることがより好ましく、400~600であることがさらにより好ましい。
(NCO equivalent of prepolymer)
As an index showing the characteristics of the urethane bond-containing polyisocyanate compound, which is a prepolymer, there is an NCO equivalent. The NCO equivalent is "(mass part of polyisocyanate compound + mass part of polyol compound) / [(number of functional groups per molecule of polyisocyanate compound x mass part of polyisocyanate compound/molecular weight of polyisocyanate compound) - (
[硬化剤]
本発明の研磨パッドの製造方法では、混合工程において硬化剤(鎖伸長剤ともいう)をウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物などと混合させる。硬化剤を加えることにより、その後の成形体成形工程において、ウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物の主鎖末端が硬化剤と結合してポリマー鎖を形成し、硬化する。
硬化剤としては、例えば、ポリアミン化合物及び/又はポリオール化合物を用いることが出来る。
[Curing agent]
In the method for producing a polishing pad of the present invention, a curing agent (also referred to as a chain extender) is mixed with a urethane bond-containing polyisocyanate compound or the like in the mixing step. By adding a curing agent, the main chain end of the urethane bond-containing polyisocyanate compound bonds with the curing agent to form a polymer chain and cures in the subsequent molding step.
As a curing agent, for example, a polyamine compound and/or a polyol compound can be used.
[ポリアミン化合物]
本明細書及び特許請求の範囲において、ポリアミン化合物とは、分子内に2つ以上のアミノ基を有する化合物を意味する。
ポリアミン化合物としては、脂肪族や芳香族のポリアミン化合物、特にはジアミン化合物を使用することができ、例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン、ジシクロヘキシルメタン-4,4’-ジアミン、3,3’-ジクロロ-4,4’-ジアミノジフェニルメタン(メチレンビス-o-クロロアニリン)(以下、MOCAと略記する。)、MOCAと同様の構造を有するポリアミン化合物等を挙げることができる。また、ポリアミン化合物は水酸基を有していてもよく、このようなアミン系化合物として、例えば、2-ヒドロキシエチルエチレンジアミン、2-ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、ジ-2-ヒドロキシエチルエチレンジアミン、ジ-2-ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、2-ヒドロキシプロピルエチレンジアミン、ジ-2-ヒドロキシプロピルエチレンジアミン等を挙げることができる。
ポリアミン化合物としては、ジアミン化合物が好ましく、MOCA、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホンがより好ましく、MOCAが特に好ましい。
[Polyamine compound]
In the present specification and claims, a polyamine compound means a compound having two or more amino groups in its molecule.
As polyamine compounds, aliphatic or aromatic polyamine compounds, particularly diamine compounds, can be used. ,3'-dichloro-4,4'-diaminodiphenylmethane (methylenebis-o-chloroaniline) (hereinafter abbreviated as MOCA), polyamine compounds having the same structure as MOCA, and the like. In addition, the polyamine compound may have a hydroxyl group. Examples of such amine compounds include 2-hydroxyethylethylenediamine, 2-hydroxyethylpropylenediamine, di-2-hydroxyethylethylenediamine, di-2-hydroxy Ethylpropylenediamine, 2-hydroxypropylethylenediamine, di-2-hydroxypropylethylenediamine and the like can be mentioned.
As the polyamine compound, a diamine compound is preferable, MOCA, diaminodiphenylmethane, and diaminodiphenylsulfone are more preferable, and MOCA is particularly preferable.
ここで、MOCAとしては、例えば、PANDEX E(DIC社製)、イハラキュアミンMT(クミアイ化学社製)などが挙げられる。
ポリアミン化合物は、単独で用いてもよく、複数のポリアミン化合物を組み合わせて用いてもよい。
Examples of MOCA include PANDEX E (manufactured by DIC) and Iharakyuamine MT (manufactured by Kumiai Chemical Co., Ltd.).
The polyamine compound may be used alone or in combination of multiple polyamine compounds.
ポリアミン化合物は、他の成分と混合し易くするため及び/又は後の成形体形成工程における気泡径の均一性を向上させるために、必要により加熱した状態で減圧下脱泡することが好ましい。減圧下での脱泡方法としては、ポリウレタン樹脂の製造において公知の方法を用いればよく、例えば、真空ポンプを用いて0.1MPa以下の真空度で脱泡することができる。
硬化剤(鎖伸長剤)として固体の化合物を用いる場合は、加熱により溶融させつつ、減圧下脱泡することができる。
In order to facilitate mixing with other components and/or to improve the uniformity of cell diameters in the subsequent step of forming a molded body, the polyamine compound is preferably heated and degassed under reduced pressure, if necessary. As the defoaming method under reduced pressure, a method known in the production of polyurethane resins may be used. For example, defoaming can be performed at a degree of vacuum of 0.1 MPa or less using a vacuum pump.
When a solid compound is used as the curing agent (chain extender), it can be defoamed under reduced pressure while being melted by heating.
[プレポリマー合成後に用いられてもよいポリオール化合物]
また、本発明においては、前記プレポリマーとしてのウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物を形成するために用いられるポリオール化合物とは別に、硬化剤としてポリオール化合物を用いてもよい。
該ポリオール化合物としては、ジオール化合物やトリオール化合物等の化合物であれば特に制限なく用いることができる。また、プレポリマーを形成するのに用いられるポリオール化合物と同一であっても異なっていてもよい。
具体例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオールなどの低分子量ジオール、ポリ(オキシテトラメチレン)グリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどの高分子量のポリオール化合物などが挙げられる。
上記ポリオール化合物は単独で用いてもよく、複数のポリオール化合物を組み合わせて用いてもよい。
[Polyol compound that may be used after prepolymer synthesis]
Moreover, in the present invention, a polyol compound may be used as a curing agent in addition to the polyol compound used for forming the urethane bond-containing polyisocyanate compound as the prepolymer.
As the polyol compound, any compounds such as diol compounds and triol compounds can be used without particular limitation. It may also be the same as or different from the polyol compound used to form the prepolymer.
Specific examples include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, pentanediol, 3 low molecular weight diols such as -methyl-1,5-pentanediol and 1,6-hexanediol; and high molecular weight polyol compounds such as poly(oxytetramethylene)glycol, polyethylene glycol and polypropylene glycol.
The above polyol compound may be used alone, or a plurality of polyol compounds may be used in combination.
硬化剤としては、ポリアミン化合物を用いてもよく、ポリオール化合物を用いてもよく、これらの混合物を用いてもよい。 As the curing agent, a polyamine compound may be used, a polyol compound may be used, or a mixture thereof may be used.
(R値)
本発明の研磨パッドの製造方法では、プレポリマーとしてのウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物の末端に存在するイソシアネート基に対する、硬化剤に存在する活性水素基(アミノ基及び水酸基)の当量比であるR値が、0.60~1.40となるように各成分を混合することが好ましい。R値は、0.70~1.20がより好ましく、0.80~1.10がさらに好ましい。
(R value)
In the method for producing a polishing pad of the present invention, the R value is the equivalent ratio of the active hydrogen groups (amino groups and hydroxyl groups) present in the curing agent to the isocyanate groups present at the ends of the urethane bond-containing polyisocyanate compound as the prepolymer. However, it is preferable to mix each component so that the value is 0.60 to 1.40. The R value is more preferably 0.70 to 1.20, even more preferably 0.80 to 1.10.
[中空微小球体]
本発明の研磨パッドの製造方法においては、必要に応じ中空微小球体又は水を用いて、ポリウレタン樹脂成形体内部に気泡を内包させることができる。
中空微小球体とは、空隙を有する微小球体を意味する。中空微小球体には、球状、楕円状、及びこれらに近い形状のものが含まれる。例としては、未発泡の加熱膨張性微小球状体を、加熱膨張させたものが挙げられる。
前記ポリマー殻としては、特開昭57-137323号公報等に開示されているように、例えば、アクリロニトリル-塩化ビニリデン共重合体、アクリロニトリル-メチルメタクリレート共重合体、塩化ビニル-エチレン共重合体などの熱可塑性樹脂を用いることができる。同様に、ポリマー殻に内包される低沸点炭化水素としては、例えば、イソブタン、ペンタン、イソペンタン、石油エーテル等を用いることができる。
[Hollow microspheres]
In the method of manufacturing the polishing pad of the present invention, hollow microspheres or water can be used as necessary to enclose air bubbles inside the polyurethane resin molding.
Hollow microspheres refer to microspheres having voids. Hollow microspheres include spherical, ellipsoidal, and approximating shapes. As an example, unfoamed heat-expandable microspheres may be heat-expanded.
Examples of the polymer shell include acrylonitrile-vinylidene chloride copolymer, acrylonitrile-methyl methacrylate copolymer, vinyl chloride-ethylene copolymer, etc., as disclosed in JP-A-57-137323. A thermoplastic resin can be used. Similarly, as the low boiling point hydrocarbon encapsulated in the polymer shell, for example, isobutane, pentane, isopentane, petroleum ether and the like can be used.
中空微小球体は、市販品を利用することも可能である。例えばマツモトマイクロスフェアーシリーズ(松本油脂製薬株式会社製)やエクスパンセルシリーズ(AkzoNobel社製)を中空微小球体として利用することができる。市販の中空微小球体は、既に加熱膨張された既膨張タイプと未だ加熱膨張されていない未膨張タイプがある。既膨張タイプは後述する混合工程により発生する反応熱の影響をあまり受けず一定の気泡径とすることができる一方、未膨張タイプは後述する混合工程により発生する反応熱により膨張する。そのため未膨張タイプの場合、気泡径を制御するためには、例えば、重合反応によって生成する反応熱を迅速に冷却したり、重合反応を迅速に促進させて、中空微小球体の周りに存在する樹脂によって強制的に膨張が抑制されたりするなどの反応条件を調整する必要がある。 Commercially available hollow microspheres can also be used. For example, the Matsumoto Microsphere series (manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd.) and the Expancel series (manufactured by AkzoNobel) can be used as hollow microspheres. Commercially available hollow microspheres include an expanded type that has already been heated and expanded and an unexpanded type that has not yet been heated and expanded. The expanded type is largely unaffected by the heat of reaction generated in the mixing step described later and can have a constant cell diameter, while the unexpanded type expands due to the heat of reaction generated in the mixing step described later. Therefore, in the case of the unexpanded type, in order to control the cell diameter, for example, the reaction heat generated by the polymerization reaction must be rapidly cooled, or the polymerization reaction can be rapidly promoted, and the resin existing around the hollow microspheres It is necessary to adjust the reaction conditions such that the expansion is forcibly suppressed by
中空微小球体の平均粒径としては、10~150μmの中空微小球体を用いることが好ましい。既膨張タイプの中空微小球体の平均粒径は、15~130μmであることがより好ましく、20~100μmであることがさらにより好ましく、20~60μmであることがさらにより好ましく、30~50μmであることが特に好ましい。なお、既膨張タイプは、すでに膨張しているため、樹脂に含める前の中空微小球体の平均粒径と、研磨層形成後の中空微小球体の平均気泡径は、大きくは変わらない。
また、既膨張タイプは平均粒径が20μm以上のものしか市販されていないため、樹脂中の気泡径を20μm未満としたい場合には平均粒径10~20μmの未膨張タイプの中空微小球体を用い、反応条件を調整し中空微小球体があまり膨張しないように制御する必要がある。未膨張タイプの中空微小球体の平均粒径は10~20μmを用いることが好ましく、後述の各工程を経た後、研磨層のポリウレタン樹脂中に分散された気泡としての平均気泡径は10~20μmであることが好ましく、12~20μmであることがより好ましく、15~20μmであることがより好ましい。
なお、使用する前の中空微小球体の平均粒径は、レーザー回折式粒度分布測定装置(例えばスペクトリス(株)製、マスターサイザー2000)により測定することができる。
また、研磨パッド中の中空微小球体の平均気泡径は、レーザー顕微鏡の測定画像から画像処理を行うことにより測定することができる。
It is preferable to use hollow microspheres having an average particle diameter of 10 to 150 μm. The average particle diameter of the expanded type hollow microspheres is more preferably 15 to 130 μm, even more preferably 20 to 100 μm, even more preferably 20 to 60 μm, even more preferably 30 to 50 μm. is particularly preferred. Since the expanded type is already expanded, the average particle diameter of the hollow microspheres before inclusion in the resin and the average bubble diameter of the hollow microspheres after forming the polishing layer do not differ greatly.
In addition, since only expanded types with an average particle size of 20 μm or more are commercially available, unexpanded hollow microspheres with an average particle size of 10 to 20 μm are used when it is desired to make the bubble diameter in the resin less than 20 μm. , the reaction conditions must be adjusted to control the hollow microspheres from expanding too much. The unexpanded type hollow microspheres preferably have an average particle diameter of 10 to 20 μm, and the average bubble diameter of the air bubbles dispersed in the polyurethane resin of the polishing layer after each step described below is 10 to 20 μm. preferably 12 to 20 μm, more preferably 15 to 20 μm.
The average particle size of the hollow microspheres before use can be measured with a laser diffraction particle size distribution analyzer (eg Mastersizer 2000 manufactured by Spectris Co., Ltd.).
Also, the average bubble diameter of the hollow microspheres in the polishing pad can be measured by performing image processing on the measurement image of the laser microscope.
中空微小球体は、研磨層の材料に対して、10~60体積%が好適であり、15~45体積%であるとより好適である。中空微小球体は、研磨層が研磨によって磨耗すると研磨面に露出し、研磨面の研磨特性に影響する。 Hollow microspheres are preferably 10 to 60% by volume, more preferably 15 to 45% by volume, relative to the material of the polishing layer. The hollow microspheres are exposed on the polishing surface when the polishing layer is worn by polishing, and affect the polishing characteristics of the polishing surface.
中空微小球体は、プレポリマー100質量部に対して、好ましくは0.1~10質量部、より好ましくは1~5質量部、さらにより好ましくは2~4質量部となるように添加する。 Hollow microspheres are added in an amount of preferably 0.1 to 10 parts by weight, more preferably 1 to 5 parts by weight, and even more preferably 2 to 4 parts by weight, per 100 parts by weight of the prepolymer.
<混合工程>
混合工程では、前記準備工程で得られた、ウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物(プレポリマー)、硬化剤を混合機内に供給して攪拌・混合する。混合工程は、上記各成分の流動性を確保できる温度に加温した状態で行われる。
混合工程では、少なくとも、ウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物(プレポリマー)、硬化剤及び中空微小球体を、混合機内に供給して攪拌・混合する。混合順序に特に制限はないが、ウレタン結合含有ポリイソシアネート化合物と中空微小球体とを混合した混合液と、硬化剤及び必要に応じて他の成分を混合した混合液とを用意し、両混合液を混合器内に供給して混合撹拌することが好ましい。このようにして、成形体成形用の混合液が調製される。混合工程は、上記各成分の流動性を確保できる温度に加温した状態で行われる。
<Mixing process>
In the mixing step, the urethane bond-containing polyisocyanate compound (prepolymer) and the curing agent obtained in the preparation step are fed into the mixer and stirred and mixed. The mixing step is carried out in a state where the components are heated to a temperature that ensures the fluidity of the components.
In the mixing step, at least the urethane bond-containing polyisocyanate compound (prepolymer), the curing agent and the hollow microspheres are fed into the mixer and stirred and mixed. There are no particular restrictions on the mixing order, but a mixed solution in which a urethane bond-containing polyisocyanate compound and hollow microspheres are mixed and a mixed solution in which a curing agent and, if necessary, other components are mixed are prepared, and both mixed solutions are prepared. is preferably fed into a mixer and mixed and stirred. In this manner, a mixed solution for forming a molded body is prepared. The mixing step is carried out in a state where the components are heated to a temperature that ensures the fluidity of the components.
<成形体成形工程>
成形体成形工程では、前記混合工程で調製された成形体成形用混合液を30~100℃に予熱した型枠内に流し込み一次硬化させた後、100~150℃程度で10分~5時間程度加熱して二次硬化させることにより硬化したポリウレタン樹脂(ポリウレタン樹脂成形体)を成形する。このとき、プレポリマー、硬化剤が反応してポリウレタン樹脂を形成することにより該混合液は硬化する。
<Molding body molding process>
In the molded body molding step, the molded body molding mixed liquid prepared in the mixing step is poured into a mold preheated to 30 to 100° C. for primary curing, and then heated to about 100 to 150° C. for about 10 minutes to 5 hours. A cured polyurethane resin (polyurethane resin molded article) is formed by heating and secondary curing. At this time, the mixture is cured by reacting the prepolymer and the curing agent to form a polyurethane resin.
<研磨層形成工程>
成形体成形工程により得られたポリウレタン樹脂成形体は、シート状にスライスされてポリウレタン樹脂シートを形成する。スライスされることにより、シート表面に開孔が設けられることになる。このとき、耐摩耗性に優れ目詰まりしにくい研磨層表面の開孔を形成するために、30~150℃で1時間~24時間程度エイジングしてもよい。
<Polishing layer forming process>
The polyurethane resin molded article obtained in the molded article forming step is sliced into sheets to form polyurethane resin sheets. By slicing, the sheet surface is provided with openings. At this time, aging may be performed at 30 to 150° C. for about 1 to 24 hours in order to form pores on the surface of the polishing layer which are excellent in abrasion resistance and are not easily clogged.
このようにして得られたポリウレタン樹脂シートを有する研磨層は、その後、研磨層の研磨面とは反対側の面に両面テープが貼り付けられ、所定形状、好ましくは円板状にカットされて、本発明の研磨パッドとして完成する。両面テープに特に制限はなく、当技術分野において公知の両面テープの中から任意に選択して使用することが出来る。 The polishing layer having the polyurethane resin sheet thus obtained is then pasted with a double-sided tape on the surface opposite to the polishing surface of the polishing layer, and cut into a predetermined shape, preferably a disc shape. The polishing pad of the present invention is completed. The double-sided tape is not particularly limited, and can be used by arbitrarily selecting from double-sided tapes known in the art.
また、本発明の研磨パッドは、研磨層のみからなる単層構造であってもよく、研磨層の研磨面とは反対側の面に他の層(下層、支持層、図1ではクッション層)を貼り合わせた複層からなっていてもよい。他の層の特性は特に限定されるものではないが、研磨層の反対側の面に研磨層よりも軟らかい(A硬度又はD硬度の小さい)層が貼り合わされていることが好ましい。研磨層よりも軟らかい層が貼り合わされていると、研磨平坦性が更に向上する。一方、研磨層の反対側の面に研磨層よりも硬い(A硬度又はD硬度の大きい)層が貼り合わされていると、研磨レートが更に向上する。 Further, the polishing pad of the present invention may have a single-layer structure consisting of only the polishing layer, and another layer (lower layer, support layer, cushion layer in FIG. 1) may be provided on the surface opposite to the polishing surface of the polishing layer. It may be composed of multiple layers laminated together. Although the properties of the other layers are not particularly limited, it is preferable that a layer that is softer than the polishing layer (lower in A hardness or D hardness) than the polishing layer is laminated on the opposite side of the polishing layer. When a layer softer than the polishing layer is attached, polishing flatness is further improved. On the other hand, if a layer harder than the polishing layer (larger in A hardness or D hardness) than the polishing layer is adhered to the opposite side of the polishing layer, the polishing rate is further improved.
複層構造を有する場合には、複数の層同士を両面テープや接着剤などを用いて、必要により加圧しながら接着・固定すればよい。この際用いられる両面テープや接着剤に特に制限はなく、当技術分野において公知の両面テープや接着剤の中から任意に選択して使用することが出来る。 In the case of having a multi-layer structure, a plurality of layers may be adhered and fixed by using a double-sided tape, an adhesive, or the like while applying pressure as necessary. There are no particular restrictions on the double-sided tapes and adhesives used in this case, and any double-sided tapes and adhesives known in the art can be used.
さらに、本発明の研磨パッドは、必要に応じて、研磨層の表面及び/又は裏面を研削処理したり、溝加工やエンボス加工を表面に施してもよく、基材及び/又は粘着層を研磨層と貼り合わせてもよく、光透過部を備えてもよい。
溝加工及びエンボス加工の形状に特に制限はなく、例えば、格子型、同心円型、放射型などの形状が挙げられる。
Further, in the polishing pad of the present invention, the surface and/or back surface of the polishing layer may be ground, grooved or embossed, and the substrate and/or adhesive layer may be polished. It may be attached to a layer, or may have a light-transmitting portion.
There are no particular restrictions on the shape of the grooving and embossing, and examples thereof include grid-type, concentric circle-type, and radial-type shapes.
[表面処理]
本発明の研磨パッドの研磨面は、物理的又は化学的な処理を施すことができる。表面処理をしない場合であっても、研磨面が所定の範囲のSa、Spc(必要であればSpd)にすることができれば、ブレークイン時間を短縮でき、かつディフェクトを低減することができる。しかし、表面処理を行った方が、所定のSa、Spcを達成しやすくなるため、表面処理を実施する方が好ましい。
また、従来表面粗さは、接触式の方法特定の線方向のみ測定するRaが指標として用いられていたが、表面処理の方向(回転方向等)が特定方向に偏っていた場合正確な表面状態を測定することが困難であった。本発明は、光学式の方法で面粗さを測定することにより、方向性を考慮した正確な表面状態を測定することが可能である。
[surface treatment]
The polishing surface of the polishing pad of the present invention can be subjected to physical or chemical treatment. Even if the surface is not treated, the break-in time can be shortened and defects can be reduced if the polished surface can have Sa and Spc (Spd if necessary) within a predetermined range. However, it is preferable to carry out the surface treatment because it becomes easier to achieve the predetermined Sa and Spc when the surface treatment is carried out.
Conventionally, surface roughness was measured using a contact-type method using Ra, which is measured only in a specific line direction. was difficult to measure. According to the present invention, by measuring the surface roughness by an optical method, it is possible to measure an accurate surface state in consideration of directionality.
本発明の研磨パッドにおいて、所定の範囲のSa及びSpc(必要であればSpd)を達成するための一つの表面処理の方法として、バフ処理が挙げられる。したがって、本発明の研磨パッドは、バフ処理済であることが好ましい。ここで、バフ処理とは、サンドペーパーを用いて、研磨面をある程度荒く処理した後で、布、皮、ゴム等のバフを回転させながら、研磨面に押しつけて、表面を処理する方法である。 In the polishing pad of the present invention, buffing is one method of surface treatment for achieving Sa and Spc (Spd, if necessary) within predetermined ranges. Therefore, the polishing pad of the present invention is preferably buffed. Here, buffing is a method in which, after roughening the surface to be polished using sandpaper to some extent, a buff such as cloth, leather, rubber, or the like is pressed against the polishing surface while rotating to treat the surface. .
本発明においてバフ処理に用いるサンドペーパーの番手は、特に限定されるものではないが、♯120~♯600であることが好ましい。このようなサンドペーパーを用いることにより、適切なSa及びSpcに調整しやすくなるためである。 The number of sandpaper used for buffing in the present invention is not particularly limited, but #120 to #600 is preferable. This is because the use of such sandpaper facilitates adjustment to appropriate Sa and Spc.
本発明においてバフ処理におけるサンドペーパーのペーパー周速は、特に限定されるものではないが、300m/min~1500m/minであることが好ましい。300m/minより小さいペーパー周速となると切削力が低くなってしまい表面が十分荒らされないおそれがある。また、1500m/minより大きいペーパー周速となると切削力が大きくなりすぎて所定の範囲のSa、Spc(必要であればSpd)とすることが難しくなる。 In the present invention, the peripheral speed of the sandpaper in the buffing process is not particularly limited, but is preferably 300 m/min to 1500 m/min. If the peripheral speed of the paper is less than 300 m/min, the cutting force becomes low and the surface may not be sufficiently roughened. Further, when the peripheral speed of the paper exceeds 1500 m/min, the cutting force becomes too large, making it difficult to keep Sa and Spc (Spd if necessary) within the predetermined ranges.
本発明においてバフ処理におけるバフを押しつける際の定盤速度は、特に限定されるものではないが、0.1m/min~20m/minであることが好ましい。
本発明においては、前記ペーパー周速と定盤速度の比(ペーパー周速/定盤速度)を50~750とするのが好ましい。前記定盤速度を前記ペーパー速度に対し、十分遅くすることで、切削力を好ましい範囲としながら、せん断力を抑えることができ、所定の範囲のSa、Spc(必要であればSpd)とすることが可能となる。ペーパー周速/定盤速度を50より小さくすると、せん断力が生じ意図しないちぎれが発生し、山頂点がとがった形状となったり、山頂点の数が増えてしまい、所定範囲のSa、Spc、Spdとするのが難しくなる。また、ペーパー周速/定盤速度を750より大きくすると、切削力が大きくなりすぎ、所定範囲のSa、Spc、Spdとするのが難しくなる。
In the present invention, the surface plate speed when pressing the buff in the buffing process is not particularly limited, but is preferably 0.1 m/min to 20 m/min.
In the present invention, the ratio of the peripheral speed of the paper to the speed of the platen (paper peripheral speed/platen speed) is preferably 50-750. By making the surface plate speed sufficiently slow with respect to the paper speed, it is possible to suppress the shearing force while keeping the cutting force in a preferable range, and to set Sa and Spc (Spd if necessary) within a predetermined range. becomes possible. When the paper peripheral speed/platen speed is less than 50, shear force is generated and unintended tearing occurs, resulting in a sharp peak shape or an increase in the number of peak points, resulting in Sa, Spc, Spd becomes difficult. On the other hand, if the paper peripheral speed/platen speed is higher than 750, the cutting force becomes too large, making it difficult to keep Sa, Spc, and Spd within the predetermined ranges.
本発明の研磨パッドは、表面処理なし、あるいは、必要であればこのようなバフ処理等の表面処理を行うことにより、所定の範囲のSa、Spc、Spdを有する研磨層を備える。 The polishing pad of the present invention is provided with a polishing layer having Sa, Spc, and Spd within predetermined ranges without surface treatment, or with surface treatment such as buffing if necessary.
本発明において、研磨層の研磨面のSaは3~10μmである。この範囲にあると、ブレークイン時間を短縮できるという効果を奏する。Saの下限は、好ましくは3μm以上であり、より好ましくは、4μm以上である。一方Saの上限は、好ましくは10μm以下であり、より好ましくは、8μm以下である。 In the present invention, Sa of the polishing surface of the polishing layer is 3 to 10 μm. Within this range, there is an effect that the break-in time can be shortened. The lower limit of Sa is preferably 3 μm or more, more preferably 4 μm or more. On the other hand, the upper limit of Sa is preferably 10 μm or less, more preferably 8 μm or less.
本発明において、研磨層の研磨面のSpcは200~600(1/mm)である。この範囲にあると、スクラッチを低減するという効果を奏する。Spcの下限は、好ましくは200(1/mm)以上であり、より好ましくは、300(1/mm)以上である。一方Spcの上限は、好ましくは600(1/mm)以下であり、より好ましくは、500(1/mm)以下である。 In the present invention, the Spc of the polishing surface of the polishing layer is 200 to 600 (1/mm). Within this range, there is an effect of reducing scratches. The lower limit of Spc is preferably 200 (1/mm) or more, more preferably 300 (1/mm) or more. On the other hand, the upper limit of Spc is preferably 600 (1/mm) or less, more preferably 500 (1/mm) or less.
本発明において、研磨層の研磨面のSpdは好ましくは2000~6000(1/mm2)である。この範囲にあると、スクラッチを低減するという効果を奏するため好ましい。Spdの下限は、好ましくは2000(1/mm2)以上であり、より好ましくは、3000(1/mm2)以上である。一方Spdの上限は、好ましくは6000(1/mm2)以下であり、より好ましくは、5000(1/mm2)以下である。 In the present invention, the Spd of the polishing surface of the polishing layer is preferably 2000 to 6000 (1/mm 2 ). This range is preferable because it has the effect of reducing scratches. The lower limit of Spd is preferably 2000 (1/mm 2 ) or more, more preferably 3000 (1/mm 2 ) or more. On the other hand, the upper limit of Spd is preferably 6000 (1/mm 2 ) or less, more preferably 5000 (1/mm 2 ) or less.
本発明の研磨パッドを使用するときは、研磨パッドを研磨層の研磨面が被研磨物と向き合うようにして研磨機の研磨定盤に取り付ける。そして、研磨スラリーを供給しつつ、研磨定盤を回転させて、被研磨物の加工表面を研磨する。 When using the polishing pad of the present invention, the polishing pad is attached to the polishing surface plate of the polishing machine so that the polishing surface of the polishing layer faces the object to be polished. Then, while supplying the polishing slurry, the polishing surface plate is rotated to polish the processing surface of the object to be polished.
以下、本発明について実施例を用いて詳細に説明するが、本発明は、実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES The present invention will be described in detail below using examples, but the present invention is not limited to the examples.
(表面状態の測定)
Sa、Spc及びSpdは、レーザー顕微鏡を用いて測定した。
(Measurement of surface condition)
Sa, Spc and Spd were measured using a laser microscope.
(ディフェクトの評価)
研磨パッドを研磨装置の所定位置にアクリル系接着剤を有する両面テープを介して設置し、Cu膜基板に対して、下記条件にて研磨加工を施した。
(研磨条件)
研磨機:F-REX300(荏原製作所社製)
Disk:A188(3M社製)
回転数:(定盤)70rpm、(トップリング)71rpm
研磨圧力:3.5psi
研磨剤温度:20℃
研磨剤吐出量:200ml/min
研磨剤:PLANERLITE7000(フジミコーポレーション社製)
被研磨物:Cu膜基板
研磨時間:60秒 パッドブレーク:35N 10分
コンディショニング:Ex-situ、35N、4スキャン
上記研磨加工後の被研磨物10枚目以降50枚目までについて、被研磨面の155nmより大きい直線状の研磨傷(スクラッチ)及び点状の研磨傷(マイクロスクラッチ)をeDR5210(KLAテンコール社製)のReviewSEMで目視にてスクラッチ数の確認をした。
(Defect evaluation)
A polishing pad was set at a predetermined position of a polishing apparatus via a double-sided tape having an acrylic adhesive, and the Cu film substrate was subjected to polishing under the following conditions.
(polishing conditions)
Polishing machine: F-REX300 (manufactured by Ebara Corporation)
Disk: A188 (manufactured by 3M)
Rotation speed: (surface plate) 70 rpm, (top ring) 71 rpm
Polishing pressure: 3.5 psi
Abrasive temperature: 20°C
Abrasive discharge rate: 200ml/min
Abrasive: PLANERLITE7000 (manufactured by Fujimi Corporation)
Object to be polished: Cu film substrate Polishing time: 60 seconds Pad break: 35N 10 minutes Conditioning: Ex-situ, 35N, 4 scans Linear polishing scratches (scratches) larger than 155 nm and dot-like polishing scratches (microscratches) were visually confirmed by review SEM of eDR5210 (manufactured by KLA-Tencor) to confirm the number of scratches.
(参考研磨パッドの製造)
2,4-トリレンジイソシアネート(TDI)、ポリ(オキシテトラメチレン)グリコール(PTMG)及びジエチレングリコール(DEG)を反応させてなるNCO当量460のイソシアネート基末端ウレタンプレポリマ100部に、殻部分がアクリロニトリル-塩化ビニリデン共重合体からなり、殻内にイソブタンガスが内包された未膨張タイプの中空体3部を添加混合し、混合液を得た。得られた混合液を第1液タンクに仕込み、保温した。次に、第1液とは別途に、硬化剤としてMOCA25.5部及びポリプロピレングリコール(PPG)8.5部を添加混合し、第2液タンク内で保温した。第1液タンク、第2液タンクの夫々の液体を、注入口を2つ具備した混合機に夫々の注入口からプレポリマー中の末端イソシアネート基に対する硬化剤に存在するアミノ基及び水酸基の当量比を表わすR値が0.90となるように注入した。注入した2液を混合攪拌しながら予熱した成形機の金型へ注入した後、型締めをし、30分間、加熱し一次硬化させた。一次硬化させた成形物を脱型後、オーブンにて130℃で2時間二次硬化し、ウレタン成形物を得た。得られたウレタン成形物を25℃まで放冷した後に、再度オーブンにて120℃で5時間加熱してから1.3mmの厚みにスライスし、研磨パッドを得た。得られた研磨パッドの平均気泡径は15μmであった。
(Production of reference polishing pad)
100 parts of an isocyanate group-terminated urethane prepolymer having an NCO equivalent of 460 obtained by reacting 2,4-tolylene diisocyanate (TDI), poly(oxytetramethylene) glycol (PTMG) and diethylene glycol (DEG), and the shell portion is acrylonitrile- 3 parts of unexpanded hollow bodies made of a vinylidene chloride copolymer and containing isobutane gas in the shell were added and mixed to obtain a mixed liquid. The obtained mixture was charged into the first liquid tank and kept warm. Next, separately from the first liquid, 25.5 parts of MOCA and 8.5 parts of polypropylene glycol (PPG) were added and mixed as a curing agent and kept warm in the second liquid tank. The liquids of the first liquid tank and the second liquid tank were poured into a mixer equipped with two injection ports from each injection port, and the equivalent ratio of the amino groups and hydroxyl groups present in the curing agent to the terminal isocyanate groups in the prepolymer. was injected so that the R value representing the was 0.90. After pouring the injected two liquids into a preheated mold of a molding machine while mixing and stirring, the mold was clamped and heated for 30 minutes for primary curing. After the primary cured molding was removed from the mold, it was secondary cured in an oven at 130° C. for 2 hours to obtain a urethane molding. The resulting urethane molding was allowed to cool to 25° C., heated again in an oven at 120° C. for 5 hours, and then sliced into 1.3 mm thick slices to obtain polishing pads. The resulting polishing pad had an average cell diameter of 15 μm.
(参考研磨パッドのドレス処理)
得られた研磨パッドについて、バフ処理を行わずに、ドレス処理を行った。ドレス処理としては、ドレッサーを使用し、研磨パッドの表面を若干量のみ研磨する処理であり、研磨機として、株式会社荏原製作所製、商品名「F-REX300」を使用し、定盤回転数を80rpm、ドレス圧力を20N、スラリー吐出量を1.5L/分に設定し、スラリーとしては純水を用いて10分間ドレッシングを行った。得られた参考研磨パッドの研磨面のSEM写真を図4に示す。
(Reference polishing pad dressing process)
The obtained polishing pad was subjected to dressing treatment without being subjected to buffing treatment. The dressing treatment uses a dresser to polish only a small amount of the surface of the polishing pad. The speed was set at 80 rpm, the dressing pressure was set at 20 N, and the slurry discharge rate was set at 1.5 L/min. Pure water was used as the slurry, and dressing was performed for 10 minutes. A SEM photograph of the polishing surface of the obtained reference polishing pad is shown in FIG.
ドレス処理を行った参考研磨パッドを用いて、また、試験用被研磨サンプルを用いて、研磨を行った。研磨速度が十分ではなかったので、ドレス処理と試験サンプルの予備研磨を交互に行い、ドレス処理を25回目で目標とする研磨スピードになった。また、参考研磨パッドを使用したときは、スクラッチ数が3個、マイクロスクラッチ数が25個であり、研磨傷(スクラッチ)が少ないことが確認された。 Polishing was performed using the dressed reference polishing pad and using the test polished sample. Since the polishing speed was not sufficient, the dressing process and the pre-polishing of the test sample were alternately performed, and the target polishing speed was reached at the 25th time of the dressing process. Also, when the reference polishing pad was used, the number of scratches was 3 and the number of microscratches was 25, confirming that there were few polishing scratches (scratches).
このときの参考研磨パッドの研磨面のSaは4.7であり、Spcは490であり、Spdは4800であった。 Sa of the polishing surface of the reference polishing pad at this time was 4.7, Spc was 490, and Spd was 4,800.
(実施例1)
参考研磨パッドと同じ製造方法により得られた研磨パッドについて、ドレス処理を行わず、番手#240のペーパーを用いて、ペーパー周速(500m/ml)、定盤速度(1m/分)の条件で取り代が50μmとなるようバフ処理を行うことにより、研磨パッドAを得た。研磨パッドA(バフ処理後)の研磨面の表面のSa、Spc、Spdをそれぞれ4回測定し平均値を取った。それぞれの結果は、Saは4.3であり、Spcは420であり、Spdは3600であった。得られた実施例1の研磨パッドの研磨面のSEM写真を図5に示す。
この研磨パッドAを用いて研磨試験を行ったところ、ドレス処理を行わなくとも、十分な研磨レートであった。すなわち、ブレークインの時間を短縮することがでた。さらに、スクラッチ数は2個、マイクロスクラッチ数は18個であり、研磨傷(スクラッチ)が少ないことが確認された。
(Example 1)
A polishing pad obtained by the same manufacturing method as the reference polishing pad was subjected to no dressing treatment, using #240 grit paper, at a paper peripheral speed of 500 m/ml and a platen speed of 1 m/min. A polishing pad A was obtained by performing buffing so that the machining allowance was 50 μm. Sa, Spc, and Spd on the surface of the polishing surface of polishing pad A (after buffing) were each measured four times and averaged. The respective results were Sa of 4.3, Spc of 420 and Spd of 3600. A SEM photograph of the polishing surface of the obtained polishing pad of Example 1 is shown in FIG.
When a polishing test was conducted using this polishing pad A, a sufficient polishing rate was obtained even without performing the dressing treatment. In other words, the break-in time could be shortened. Furthermore, the number of scratches was 2, and the number of microscratches was 18, confirming that there were few polishing flaws (scratches).
(実施例2)
参考研磨パッドと同じ製造方法により得られた研磨パッドについて、ドレス処理を行わず、番手#180のペーパーを用いて、ペーパー周速(500m/ml)、定盤速度(1m/分)の条件でバフ処理を行うことにより、研磨パッドBを得た。研磨パッドB(バフ処理後)の研磨面の表面のSa、Spc、Spdをそれぞれ4回測定し平均値を取った。それぞれの結果は、Saは5.4であり、Spcは480であり、Spdは4500であった。得られた実施例2の研磨パッドの研磨面のSEM写真を図6に示す。
この研磨パッドBを用いて研磨試験を行ったところ、ドレス処理を行わなくとも、十分な研磨レートであった。すなわち、ブレークインの時間を短縮することがでた。さらに、スクラッチ数は4個、マイクロスクラッチ数は26個であり、研磨傷(スクラッチ)が少ないことが確認された。
(Example 2)
A polishing pad obtained by the same manufacturing method as the reference polishing pad was subjected to no dressing treatment, using #180 grit paper, at a paper peripheral speed of 500 m/ml and a platen speed of 1 m/min. A polishing pad B was obtained by buffing. Sa, Spc, and Spd on the surface of the polishing surface of polishing pad B (after buffing) were each measured four times, and the average value was taken. The respective results were Sa of 5.4, Spc of 480 and Spd of 4500. A SEM photograph of the polishing surface of the obtained polishing pad of Example 2 is shown in FIG.
When a polishing test was conducted using this polishing pad B, a sufficient polishing rate was obtained even without performing the dressing treatment. In other words, the break-in time could be shortened. Furthermore, the number of scratches was 4 and the number of micro-scratches was 26, confirming that there were few polishing flaws (scratches).
(比較例1)
参考研磨パッドと同じ製造方法により得られた研磨パッドについて、番手#120のペーパーを用いて、ペーパー周速(1000m/ml)、定盤速度(1m/分)の条件でバフ処理を行うことにより、研磨パッドCを得た。研磨パッドC(バフ処理後)の研磨面の表面のSa、Spc、Spdをそれぞれ4回測定し平均値を取った。それぞれの結果は、Saは6.3であり、Spcは800であり、Spdは8200であった。得られた比較例1の研磨パッドの研磨面のSEM写真を図7に示す。
この研磨パッドCを用いて研磨試験を行ったところ、ブレークインの時間を短縮することができたが、スクラッチ数は9個、マイクロスクラッチ数は42個であり、実施例に比べて研磨傷(スクラッチ)が多いことが確認された。
(Comparative example 1)
A polishing pad obtained by the same manufacturing method as the reference polishing pad was buffed using #120 grit paper at a paper peripheral speed of 1000 m/ml and a platen speed of 1 m/min. , to obtain a polishing pad C. Sa, Spc, and Spd on the surface of the polishing surface of polishing pad C (after buffing) were measured four times, and averaged. The respective results were Sa of 6.3, Spc of 800 and Spd of 8200. A SEM photograph of the polishing surface of the obtained polishing pad of Comparative Example 1 is shown in FIG.
When a polishing test was conducted using this polishing pad C, the break-in time could be shortened, but the number of scratches was 9 and the number of micro-scratches was 42. It was confirmed that there were many scratches.
十分な研磨レートを有し、ディフェクトも少ない参考研磨パッドと、比較例1の研磨パッドCを比較すると、Raの値がほぼ同等であるにもかかわらず、ディフェクトの観点から優れた研磨パッドであるとは言い難いものであった。Sa、Spc、Spdなどの値が、所定の範囲内でなかったからだと考えられる。
一方、研磨パッドA及びBがブレークインの時間を短縮することができ、かつ、ディフェクトが少なかったのは、ドレス処理をしている参考研磨パッドと同等のRa、Sa、Spcであり、さらに、Spdも同等であったことだと考えられる。
Comparing the reference polishing pad, which has a sufficient polishing rate and few defects, with the polishing pad C of Comparative Example 1, the polishing pad is excellent from the viewpoint of defects, although the Ra values are almost the same. It was hard to say. It is considered that the values of Sa, Spc, Spd, etc. were not within the predetermined range.
On the other hand, polishing pads A and B were able to shorten the break-in time and had few defects because of Ra, Sa, and Spc, which were the same as those of the reference polishing pads subjected to dressing treatment. It is thought that Spd was also equivalent.
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