JP7137504B2 - Polishing pad, method for manufacturing polishing pad, method for polishing surface of optical material or semiconductor material, and method for evaluating polishing pad - Google Patents
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Description
本発明は、研磨パッド、研磨パッドの製造方法、光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法、及び研磨パッドの評価方法に関する。本発明の研磨パッドは、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られ、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られる。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a polishing pad, a method for manufacturing a polishing pad, a method for polishing the surface of an optical material or a semiconductor material, and a method for evaluating a polishing pad. The polishing pad of the present invention is used for polishing optical materials, semiconductor wafers, semiconductor devices, substrates for hard disks, etc., and is particularly suitable for polishing devices in which an oxide layer, a metal layer, etc. are formed on a semiconductor wafer. used for
近年、半導体基板表面の多層配線化に伴い、デバイスを製造する際に、半導体基板を研磨して平坦化する、いわゆる、化学的機械的研磨(Chemical Mechanical Polishing;CMP)技術が利用されている。CMPは、シリカ等の砥粒、防食剤、界面活性剤などを含む研磨用組成物(スラリー)を用いて、半導体基板等の研磨対象物(被研磨物)の表面を平坦化する方法であり、研磨対象物(被研磨物)は、シリコン、ポリシリコン、シリコン酸化膜、シリコン窒化物や、金属等からなる配線、プラグなどである。 2. Description of the Related Art In recent years, along with multi-layer wiring on the surface of a semiconductor substrate, a so-called chemical mechanical polishing (CMP) technique for polishing and flattening a semiconductor substrate has been used when manufacturing devices. CMP is a method of planarizing the surface of an object to be polished (object to be polished) such as a semiconductor substrate using a polishing composition (slurry) containing abrasive grains such as silica, an anticorrosive agent, a surfactant, and the like. The objects to be polished (objects to be polished) are silicon, polysilicon, silicon oxide films, silicon nitrides, wirings and plugs made of metal or the like.
CMP工程において半導体基板表面上には、不純物が多量に発生する。不純物としては、CMPで使用された研磨用組成物由来の砥粒、金属、防食剤、界面活性剤等の有機物、研磨対象物であるシリコン含有材料、金属配線やプラグ等を研磨することによって生じたシリコン含有材料や金属、更には各種パッド等から生じるパッド屑等の有機物などが含まれ、無機物パーティクルや有機残渣として残存する。半導体基板表面がこれらの不純物により汚染されると、半導体の電気特性に悪影響を与え、デバイスの信頼性が低下する可能性がある。特に、研磨対象である低誘電率の層間絶縁膜は疎水性が高く、疎水性相互作用により不純物が吸着されやすい。したがって、CMPで使用される研磨パッドは、半導体基板表面に残存する無機物パーティクルや有機残渣を研磨により低減させることが求められている。 A large amount of impurities are generated on the surface of the semiconductor substrate in the CMP process. Impurities include abrasive grains derived from the polishing composition used in CMP, organic substances such as metals, anticorrosive agents, and surfactants, silicon-containing materials to be polished, metal wiring, plugs, and the like produced by polishing. It contains silicon-containing materials, metals, and organic substances such as pad scraps generated from various pads, and remains as inorganic particles and organic residues. Contamination of the semiconductor substrate surface with these impurities can adversely affect the electrical properties of the semiconductor and reduce the reliability of the device. In particular, the low-dielectric-constant interlayer insulating film to be polished is highly hydrophobic, and impurities are likely to be adsorbed by the hydrophobic interaction. Therefore, polishing pads used in CMP are required to reduce inorganic particles and organic residues remaining on the semiconductor substrate surface by polishing.
また、上記CMP工程は、平坦度の調整を目的とする粗研磨と、表面粗さを改善することを目的とする仕上げ研磨とからなる。 The CMP process includes rough polishing for the purpose of adjusting the flatness and final polishing for the purpose of improving the surface roughness.
特許文献1には、デバイス表面の仕上げ用研磨パッドとして、スクラッチ等の研磨傷を与えにくい軟質なスウェードパッドが好適に使用されることが開示されている。
特許文献1に開示されているような仕上げ用研磨パッドによる仕上げ研磨においては、被研磨物に研磨傷をつけないこと、及び研磨中の研磨レートの変動が小さいパッドが求められている。特に、研磨初期から研磨レートの変動が小さいパッドのニーズが大きく、研磨開始からすぐに、安定な研磨が可能な仕上げ用研磨パッドが求められている。
In final polishing using a finishing polishing pad as disclosed in
本発明は、研磨傷を抑制し、研磨中の研磨レートの変動が少なく、研磨安定性に優れた研磨パッドを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a polishing pad that suppresses polishing scratches, has little variation in polishing rate during polishing, and has excellent polishing stability.
本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意研究した結果、20℃における結晶相の成分の含有割合(Ac20)及び界面相の成分の含有割合(Ai20)が特定の範囲にある研磨層を用いることで上記課題を解決できることを知見し、本発明を完成するに至った。本発明の具体的態様は以下のとおりである。 As a result of intensive research to solve the above problems, the present inventors have found that the content ratio of the crystalline phase component (Ac 20 ) and the content ratio of the interfacial phase component (Ai 20 ) at 20 ° C. are within specific ranges. The inventors have found that the above problems can be solved by using a layer, and have completed the present invention. Specific aspects of the present invention are as follows.
[1] ポリウレタン樹脂を含む研磨層を有する研磨パッドであって、
前記研磨層は、パルスNMRで得られる自由誘導減衰信号(FID)を最小二乗法によってスピン-スピン緩和時間T2の長い成分から順に差し引き、波形分離することにより、スピン-スピン緩和時間T2の長い方から順に非晶相、界面相、結晶相の3成分に分けた場合において、20℃における結晶相の成分の含有割合(Ac20)が10~20%であり、20℃における界面相の成分の含有割合(Ai20)が40~50%である、前記研磨パッド。
[2] 20℃における界面相の成分の含有割合(Ai20)と40℃における界面相の成分の含有割合(Ai40)との差の絶対値(|Ai20-Ai40|)が35~50である、[1]に記載の研磨パッド。
[3] 前記研磨層のA硬度が5~15である、[1]又は[2]に記載の研磨パッド。
[4] 前記研磨層の圧縮率が35~65%である、[1]~[3]のいずれか1つに記載の研磨パッド。
[5] [1]~[4]のいずれか1つに記載の研磨パッドの製造方法であって、湿式成膜法を使用する工程を含む、前記方法。
[6] 光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法であって、[1]~[4]のいずれか1つに記載の研磨パッドを使用する工程を含む、前記方法。
[7] ポリウレタン樹脂を含む研磨層を有する研磨パッドの評価方法であって、
前記研磨層について、パルスNMRで得られる自由誘導減衰信号(FID)を最小二乗法によってスピン-スピン緩和時間T2の長い成分から順に差し引き、波形分離することにより、スピン-スピン緩和時間T2の長い方から順に非晶相、界面相、結晶相の3成分に分けた場合に、20℃における結晶相の成分の含有割合(Ac20)が10~20%であり、20℃における界面相の成分の含有割合(Ai20)が40~50%であるか否かを確認する工程を含む、前記評価方法。
[8] 20℃における界面相の成分の含有割合(Ai20)と40℃における界面相の成分の含有割合(Ai40)との差の絶対値(|Ai20-Ai40|)が35~50であるか否かを確認する工程を更に含む、[7]に記載の評価方法。
[1] A polishing pad having a polishing layer containing a polyurethane resin,
For the polishing layer, the free induction decay signal (FID) obtained by pulse NMR is subtracted in order from the component with the longer spin-spin relaxation time T2 by the least squares method, and the waveform is separated to obtain the component with the longer spin-spin relaxation time T2. When divided into three components, i.e. , amorphous phase, interfacial phase, and crystalline phase, in order from the The polishing pad having a content (Ai 20 ) of 40 to 50%.
[2] The absolute value of the difference (|Ai 20 −Ai 40 |) between the content ratio of the interfacial phase component at 20° C. (Ai 20 ) and the content ratio of the interfacial phase component (Ai 40 ) at 40° C. is 35 to 50, the polishing pad according to [1].
[3] The polishing pad according to [1] or [2], wherein the polishing layer has an A hardness of 5 to 15.
[4] The polishing pad according to any one of [1] to [3], wherein the compressibility of the polishing layer is 35 to 65%.
[5] A method for manufacturing a polishing pad according to any one of [1] to [4], comprising using a wet film-forming method.
[6] A method of polishing a surface of an optical material or a semiconductor material, comprising using the polishing pad according to any one of [1] to [4].
[7] A method for evaluating a polishing pad having a polishing layer containing a polyurethane resin, comprising:
For the polished layer, the free induction decay signal (FID) obtained by pulse NMR is subtracted in order from the component with the longer spin-spin relaxation time T2 by the least squares method, and the waveform is separated to obtain the component with the longer spin-spin relaxation time T2. When divided into three components, an amorphous phase, an interfacial phase, and a crystalline phase, in order from The evaluation method, including the step of confirming whether the content ratio (Ai 20 ) is 40 to 50%.
[8] The absolute value of the difference (|Ai 20 −Ai 40 |) between the content ratio of the interphase component (Ai 20 ) at 20° C. and the content ratio (Ai 40 ) of the interphase component at 40° C. is 35 to The evaluation method according to [7], further including the step of confirming whether or not it is 50.
本発明の研磨パッドは、研磨傷を抑制でき、研磨中の研磨レートの変動が少なく、研磨安定性に優れる。 The polishing pad of the present invention can suppress polishing scratches, has little variation in polishing rate during polishing, and has excellent polishing stability.
(作用)
本発明では、研磨層として、20℃における結晶相の成分の含有割合(Ac20)が10~20%であり、20℃における界面相の成分の含有割合(Ai20)が40~50%であるものを使用する。
(action)
In the present invention, the polishing layer has a crystal phase component content (Ac 20 ) of 10 to 20% at 20°C and an interfacial phase component content (Ai 20 ) of 40 to 50% at 20°C. use something.
本発明者らは、予想外にも20℃における結晶相の成分の含有割合(Ac20)が10~20%であり、20℃における界面相の成分の含有割合(Ai20)が40~50%である研磨層を用いることにより、研磨傷を抑制し、研磨中の研磨レートの変動が少なく、研磨安定性に優れた研磨パッドが得られることを見出した。これらの特性が得られる理由の詳細は明らかではないが、以下のように推察される。 The present inventors have unexpectedly found that the content of the crystalline phase component (Ac 20 ) at 20°C is 10 to 20%, and the content of the interfacial phase component (Ai 20 ) at 20°C is 40 to 50%. %, it is possible to obtain a polishing pad that suppresses polishing scratches, reduces fluctuations in the polishing rate during polishing, and has excellent polishing stability. Although the details of the reason why these characteristics are obtained are not clear, it is speculated as follows.
20℃における結晶相の成分の含有割合(Ac20)は、室温(約20℃)における研磨開始初期の結晶相の成分の含有割合に対応しており、結晶相の成分の含有割合はポリウレタン樹脂におけるハードセグメント成分の割合を意味していると考えられる。また、20℃における界面相の成分の含有割合(Ai20)は、室温(約20℃)における研磨開始初期の界面相の成分の含有割合に対応しており、界面相の含有割合はポリウレタン樹脂内において動きがある程度拘束された分子鎖を意味していると考えられる。本発明の研磨パッドにおけるポリウレタン樹脂は、ハードセグメント成分の含有割合が比較的少なく、動きがある程度拘束された分子鎖の割合が比較的高いので、適度なハリ(弾性)を有しセルフドレッシング性(自己崩壊性)に優れ、結果として研磨中の研磨レートの変動が少なく、研磨安定性に優れ、かつ、研磨傷を抑制できると思われる。 The content ratio of the crystalline phase component (Ac 20 ) at 20°C corresponds to the content ratio of the crystalline phase component at room temperature (about 20°C) at the beginning of polishing, and the content ratio of the crystalline phase component is the polyurethane resin. It is thought that it means the ratio of hard segment components in In addition, the content ratio of the interfacial phase component (Ai 20 ) at 20°C corresponds to the content ratio of the interfacial phase component at room temperature (about 20°C) at the initial stage of polishing. It is thought that it means a molecular chain whose movement is restrained to some extent. The polyurethane resin in the polishing pad of the present invention has a relatively low content of hard segment components and a relatively high proportion of molecular chains whose movement is constrained to some extent. As a result, it is thought that the polishing rate is less fluctuating during polishing, the polishing stability is excellent, and polishing scratches can be suppressed.
(パルスNMRによる構造解析)
パルスNMRでは、パルスに対する応答信号を検出することで定量性に優れるFID信号を得ることができる。このため、ポリウレタン樹脂の相分離構造を解析することができる。FID信号の初期値は測定試料中のプロトンの数に比例しており、測定試料に複数の成分があれば、FID信号は各成分の応答信号の和となる。各成分の運動性に差があると、応答信号の減衰の速さが異なりスピン-スピン緩和時間T2が異なるため、これらを分離して各成分の緩和時間T2と成分割合Rとを求めることができる。成分の運動性が小さくなるほど緩和時間T2が短くなり、運動性が大きくなるほど緩和時間T2が長くなる。換言すれば、緩和時間T2が短くなるほど結晶性が大きくなり、緩和時間T2が長くなるほど非晶性が大きくなる。
(Structural analysis by pulse NMR)
In pulse NMR, an FID signal with excellent quantification can be obtained by detecting a response signal to the pulse. Therefore, the phase separation structure of the polyurethane resin can be analyzed. The initial value of the FID signal is proportional to the number of protons in the sample to be measured, and if there are multiple components in the sample to be measured, the FID signal will be the sum of the response signals of each component. If there is a difference in the mobility of each component, the speed of attenuation of the response signal will be different and the spin-spin relaxation time T2 will be different. can. The relaxation time T2 decreases as the motility of the component decreases, and the relaxation time T2 increases as the motility increases. In other words, the shorter the relaxation time T2, the greater the crystallinity, and the longer the relaxation time T2, the greater the amorphousness.
図1に示すように、ポリウレタン樹脂のパルスNMRで得られるFID信号は、曲線Dで示される。曲線Dから、最小二乗法により緩和時間T2の長い成分から順に差し引き、波形分離することで、曲線H、曲線S、曲線Iで示される3つの成分に分けることができる。曲線Sで示される緩和時間T2の長い成分が非晶相に相当し、曲線Hで示される緩和時間T2の短い成分が結晶相に相当する。曲線Sと曲線Hとの間の曲線Iで示される成分が界面相に相当する。ポリウレタン樹脂では、運動性の大きなソフトセグメントで形成される非晶相の成分割合が圧縮弾性率と相関し、運動性の小さなハードセグメントで形成される結晶相の成分割合がA硬度と相関する。このため、非晶相の成分割合を大きくすれば圧縮弾性率を大きくすることができ、結晶相の成分割合を大きくすればA硬度を大きくすることができる。 As shown in FIG. 1, curve D shows the FID signal obtained by pulsed NMR of polyurethane resin. From the curve D, the component with the longest relaxation time T2 is subtracted in descending order by the method of least squares, and the waveform is separated. A component with a long relaxation time T2 indicated by the curve S corresponds to the amorphous phase, and a component with a short relaxation time T2 indicated by the curve H corresponds to the crystalline phase. The component indicated by curve I between curve S and curve H corresponds to the interfacial phase. In polyurethane resins, the component ratio of the amorphous phase formed by the soft segments with high mobility correlates with the compression modulus, and the component ratio of the crystalline phase formed with the hard segments with low mobility correlates with the A hardness. Therefore, if the proportion of the amorphous phase is increased, the compressive elastic modulus can be increased, and if the proportion of the crystalline phase is increased, the A hardness can be increased.
以下、本発明の研磨パッド、研磨パッドの製造方法、光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法、及び研磨パッドの評価方法について、説明する。
なお、本明細書及び特許請求の範囲において、「A~B」を用いて数値範囲を表す際は、その範囲は両端の数値であるA及びBを含むものとする。
The polishing pad of the present invention, the method for producing the polishing pad, the method for polishing the surface of an optical material or a semiconductor material, and the method for evaluating the polishing pad are described below.
In addition, in the present specification and claims, when a numerical range is expressed using "A to B", the range includes A and B, which are numerical values at both ends.
(研磨パッド)
本発明の研磨パッドは、ポリウレタン樹脂を含む研磨層を有する研磨パッドであって、前記研磨層は、パルスNMRで得られる自由誘導減衰信号(FID)を最小二乗法によってスピン-スピン緩和時間T2の長い成分から順に差し引き、波形分離することにより、スピン-スピン緩和時間T2の長い方から順に非晶相、界面相、結晶相の3成分に分けた場合において、20℃における結晶相の成分の含有割合(Ac20)が10~20%であり、20℃における界面相の成分の含有割合(Ai20)が40~50%である。
Ac20は、10~20%であり、10~18%が好ましく、10~17%がより好ましい。Ai20は、40~50%であり、41~49%が好ましく、42~48%がより好ましい。Ac20及びAi20が上記数値範囲内にあると、研磨傷を抑制でき、研磨中の研磨レートの変動が少なく、研磨安定性に優れる研磨パッドが得られる。
(polishing pad)
The polishing pad of the present invention is a polishing pad having a polishing layer containing a polyurethane resin. By subtracting the longest component in order and separating the waveform, when divided into the three components of the amorphous phase, the interfacial phase, and the crystalline phase in order from the longest spin-spin relaxation time T2, the content of the crystalline phase component at 20 ° C. The ratio (Ac 20 ) is 10 to 20%, and the content ratio (Ai 20 ) of the interfacial phase component at 20° C. is 40 to 50%.
Ac 20 is 10-20%, preferably 10-18%, more preferably 10-17%. Ai 20 is 40-50%, preferably 41-49%, more preferably 42-48%. When Ac 20 and Ai 20 are within the above numerical ranges, polishing scratches can be suppressed, variation in polishing rate during polishing is small, and a polishing pad with excellent polishing stability can be obtained.
Ac20が10~20%であるポリウレタン樹脂(研磨層)は、研磨層に使用するポリウレタン樹脂の100%樹脂モジュラス(MPa)を小さくすることにより得られる。研磨層に含まれるポリウレタン樹脂の100%樹脂モジュラスは、1.0~5.0MPaが好ましく、1.5~4.0MPaがより好ましく、1.8~3.5MPaが最も好ましい。ポリウレタン樹脂の100%樹脂モジュラスは、樹脂の硬さを表す指標であり、無発泡の樹脂シートを100%伸ばしたとき(元の長さの2倍に伸ばしたとき)に掛かる荷重を断面積で割った値である。100%樹脂モジュラスは、樹脂溶液を薄く引き延ばし熱風乾燥し、200μm程度の厚みの乾式フィルムを作製後、しばらく養生したのち、全長90mm、両端部幅20mm、つかみ具間距離50mm、平行部幅10mm、厚さ200μmのダンベル状に試料を打ち抜き、測定試料を万能材料試験機テンシロン(株式会社エイ・アンド・デイ製テンシロン万能試験機「RTC-1210」)の上下エアチャックにはさみ、20℃(±2℃)、湿度65%(±5%)の雰囲気下で、引っ張り速度100mm/分で引っ張り、100%伸長時(2倍延伸時)の張力を試料の初期断面積で割ることにより求める。なお、樹脂モジュラスの測定は、ポリウレタン発泡シートをN,N-ジメチルホルムアミド(DMF)で溶解し、低濃度のポリウレタン樹脂DMF溶液を得たのち、キャスト法によりDMFを気化させ無発泡の樹脂シートを形成することで測定することもできる。
研磨層に含まれるポリウレタン樹脂の重量平均分子量は、100000~200000が好ましく、110000~160000がより好ましく、120000~140000が最も好ましい。ポリウレタン樹脂の重量平均分子量は、後述するゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定することができる。
A polyurethane resin (polishing layer) having an Ac 20 of 10 to 20% can be obtained by reducing the 100% resin modulus (MPa) of the polyurethane resin used for the polishing layer. The 100% resin modulus of the polyurethane resin contained in the polishing layer is preferably 1.0-5.0 MPa, more preferably 1.5-4.0 MPa, most preferably 1.8-3.5 MPa. The 100% resin modulus of polyurethane resin is an indicator of the hardness of the resin, and the load applied when a non-foamed resin sheet is stretched 100% (when it is stretched to twice its original length) is expressed in terms of cross-sectional area. is the divided value. The 100% resin modulus is obtained by thinly stretching the resin solution and drying it with hot air to prepare a dry film having a thickness of about 200 μm. A sample is punched into a dumbbell shape with a thickness of 200 μm, and the measurement sample is sandwiched between the upper and lower air chucks of the universal material testing machine Tensilon (Tensilon universal testing machine "RTC-1210" manufactured by A&D Co., Ltd.), 20 ° C. (± 2 ° C.) and a humidity of 65% (±5%), pull at a pulling speed of 100 mm/min, and divide the tension at the time of 100% elongation (at the time of 2-fold elongation) by the initial cross-sectional area of the sample. The resin modulus was measured by dissolving a polyurethane foam sheet in N,N-dimethylformamide (DMF) to obtain a low-concentration polyurethane resin DMF solution, then evaporating the DMF by a casting method to obtain a non-foamed resin sheet. It can also be measured by forming.
The weight average molecular weight of the polyurethane resin contained in the polishing layer is preferably 100,000 to 200,000, more preferably 110,000 to 160,000, and most preferably 120,000 to 140,000. The weight average molecular weight of the polyurethane resin can be measured by gel permeation chromatography (GPC) described below.
界面相の成分の含有割合の調整は、熱可塑性ポリウレタン樹脂の組成、即ち、ポリマージオールの種類や分子量、ジイソシアネートの種類、鎖延長剤や末端封止剤の量を調整したり、あるいはこれら高分子ジオール、ポリイソシアネート、鎖延長剤の配合モル比を調整することにより適切な範囲にしたりして製造することができる。例えば、ハードセグメントとソフトセグメントの極性を近づけることにより、相分離が進行しにくくなり界面相を増やすことができる。 Adjustment of the content ratio of the components of the interfacial phase is achieved by adjusting the composition of the thermoplastic polyurethane resin, that is, the type and molecular weight of the polymer diol, the type of diisocyanate, the amount of the chain extender and terminal blocker, or by adjusting the amount of these polymers. By adjusting the compounding molar ratio of diol, polyisocyanate, and chain extender, it is possible to produce the compound within an appropriate range. For example, by bringing the polarities of the hard segment and the soft segment closer to each other, the phase separation is less likely to proceed and the interfacial phase can be increased.
本発明の研磨パッドは、20℃における界面相の成分の含有割合(Ai20)と40℃における界面相の成分の含有割合(Ai40)との差の絶対値(|Ai20-Ai40|)が35~50であることが好ましく、36~48がより好ましく、37~46が最も好ましい。
|Ai20-Ai40|が上記数値範囲内にあると、以下のような効果を有する研磨パッドが得られると考えられる。
研磨パッドによる研磨について、研磨開始初期の研磨パッドの研磨面の温度は室温(約20℃)付近であるが、研磨中期から後期の研磨面の温度は摩擦熱等に起因して40℃付近にまで上昇する。研磨の進行に伴って研磨パッドの研磨面の温度が上昇すると、界面相として拘束されていた分子鎖の一部が解放されて自由な運動をする非晶相成分となると考えられる。本発明においては、|Ai20-Ai40|が比較的大きく、20℃から40℃へ温度上昇に伴い、界面相の多くが非晶相成分となると考えられる。そのため、研磨加工により研磨熱が発生している状態(約40℃)では、研磨パッドのソフト性が増し、研磨屑やパッド屑、スラリー成分等からなる研磨凝集物を被研磨物に押し付ける力を弱くできるため、傷つきやすい面に対し研磨傷抑制効果が大きいと考えられる。また、本発明においては、20℃における界面相の含有割合が比較的高いため、通常、室温(約20℃)において行われるドレス時には、研磨層のドレス性が向上し、研磨レートの経時変化が抑制されると考えられる。
In the polishing pad of the present invention, the absolute value of the difference (|Ai 20 -Ai 40 | ) is preferably 35-50, more preferably 36-48, and most preferably 37-46.
When |Ai 20 -Ai 40 | is within the above numerical range, it is considered that a polishing pad having the following effects can be obtained.
Regarding polishing with a polishing pad, the temperature of the polishing surface of the polishing pad at the beginning of polishing is around room temperature (approximately 20°C), but the temperature of the polishing surface during the middle and later stages of polishing is around 40°C due to frictional heat and the like. rises to It is thought that when the temperature of the polishing surface of the polishing pad rises with the progress of polishing, some of the molecular chains bound as the interfacial phase are released and become free-moving amorphous phase components. In the present invention, |Ai 20 -Ai 40 | is relatively large, and as the temperature rises from 20.degree. C. to 40.degree. Therefore, in a state where polishing heat is generated by polishing (approximately 40°C), the softness of the polishing pad increases, and the force of pressing the abrasive agglomerate, which consists of polishing dust, pad dust, slurry components, etc., against the object to be polished is reduced. Since it can be weakened, it is considered that the effect of suppressing polishing scratches is large for easily scratched surfaces. In addition, in the present invention, since the content of the interfacial phase at 20° C. is relatively high, the dressing performance of the polishing layer is improved when dressing is usually performed at room temperature (approximately 20° C.), and the change in polishing rate over time is reduced. considered to be suppressed.
Ai40は、1~10%が好ましく、2~8%がより好ましく、3~7%が最も好ましい。 Ai 40 is preferably 1-10%, more preferably 2-8%, most preferably 3-7%.
20℃における非晶相の成分の含有割合は、25~60%が好ましく、30~50%がより好ましく、35~45%が最も好ましい。
20℃における非晶相の成分の緩和時間は、800~1300μsが好ましく、900~1250μsがより好ましく、1000~1200μsが最も好ましい。20℃における界面相の成分の緩和時間は、100~300μsが好ましく、150~280μsがより好ましく、180~250μsが最も好ましい。20℃における結晶相の成分の緩和時間は、10~30μsが好ましく、15~28μsがより好ましく、18~25μsが最も好ましい。
40℃における非晶相の成分の含有割合は、70~95%が好ましく、75~95%がより好ましく、80~95%が最も好ましい。40℃における結晶相の成分の含有割合は、1~10%が好ましく、2~8%がより好ましく、3~7%が最も好ましい。
40℃における非晶相の成分の緩和時間は、500~800μsが好ましく、620~780μsがより好ましく、650~750μsが最も好ましい。40℃における界面相の成分の緩和時間は、10~50μsが好ましく、15~40μsがより好ましく、20~35μsが最も好ましい。40℃における結晶相の成分の緩和時間は、5~30μsが好ましく、10~25μsがより好ましく、15~20μsが最も好ましい。
The content of the amorphous phase component at 20° C. is preferably 25 to 60%, more preferably 30 to 50%, and most preferably 35 to 45%.
The relaxation time of the amorphous phase component at 20° C. is preferably 800-1300 μs, more preferably 900-1250 μs, and most preferably 1000-1200 μs. The relaxation time of the interphase component at 20° C. is preferably 100-300 μs, more preferably 150-280 μs, most preferably 180-250 μs. The relaxation time of the crystalline phase component at 20° C. is preferably 10-30 μs, more preferably 15-28 μs, and most preferably 18-25 μs.
The content of the amorphous phase component at 40° C. is preferably 70 to 95%, more preferably 75 to 95%, and most preferably 80 to 95%. The content of the crystalline phase component at 40° C. is preferably 1 to 10%, more preferably 2 to 8%, and most preferably 3 to 7%.
The relaxation time of the amorphous phase component at 40° C. is preferably 500-800 μs, more preferably 620-780 μs, and most preferably 650-750 μs. The relaxation time of the components of the interphase at 40° C. is preferably 10-50 μs, more preferably 15-40 μs, most preferably 20-35 μs. The relaxation time of the crystalline phase component at 40° C. is preferably 5-30 μs, more preferably 10-25 μs, and most preferably 15-20 μs.
研磨層のA硬度は、5~15であることが好ましく、6~14がより好ましく、7~13が最も好ましい。A硬度が上記数値範囲内にあると、研磨傷の抑制と研磨レートとのバランスが良い研磨パッドが得られる。 The A hardness of the polishing layer is preferably 5-15, more preferably 6-14, and most preferably 7-13. When the A hardness is within the above numerical range, a polishing pad having a good balance between the suppression of polishing scratches and the polishing rate can be obtained.
研磨層の圧縮率は、35~65%であることが好ましく、35~60%がより好ましく、35~55%が最も好ましい。圧縮率が上記数値範囲内にあると、被研磨物への研磨パッドの接触が安定し、良好な研磨特性が得られる。 The compressibility of the polishing layer is preferably 35-65%, more preferably 35-60%, and most preferably 35-55%. When the compressibility is within the above numerical range, the contact of the polishing pad with the object to be polished is stabilized, and good polishing characteristics are obtained.
(ポリウレタン樹脂組成物)
本発明の研磨パッドのポリウレタン樹脂は、ポリイソシアネート化合物とポリオール、ポリアミンなどの硬化剤を反応させて得られ、鎖延長剤を使用することもできる。結晶相(ハードセグメント)はイソシアネート化合物及び鎖延長剤に由来する構造単位から構成され、非晶相(ソフトセグメント)は比較的自由度が高い脂肪族有機基を有するポリオールやジアミンに由来する構造単位から構成される。
(Polyurethane resin composition)
The polyurethane resin of the polishing pad of the present invention is obtained by reacting a polyisocyanate compound with a curing agent such as polyol or polyamine, and a chain extender can also be used. The crystalline phase (hard segment) is composed of structural units derived from isocyanate compounds and chain extenders, and the amorphous phase (soft segment) is composed of structural units derived from polyols and diamines having aliphatic organic groups with a relatively high degree of freedom. consists of
ポリイソシアネート化合物は、ポリイソシアネート化合物とポリオールをあらかじめ反応させて高分子量化したプレポリマーの形で使用することができる。 A polyisocyanate compound can be used in the form of a prepolymer obtained by previously reacting a polyisocyanate compound and a polyol to increase the molecular weight.
ポリイソシアネート化合物としては、例えば、4,4'-ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、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:ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4'-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、水添トリレンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート等の脂肪族または脂環族ジイソシアネートなどが挙げられる。 Examples of polyisocyanate compounds include aromatic diisocyanates such as 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, tolylene diisocyanate, phenylene diisocyanate, and xylylene diisocyanate: hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, hydrogenated Examples include aliphatic or alicyclic diisocyanates such as tolylene diisocyanate and hydrogenated xylylene diisocyanate.
ポリオール(高分子ジオール)としては、例えば、ポリエーテルジオール、ポリエステルジオール、ポリカーボネートジオールなどが挙げられる。これらの高分子ジオールは単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、研磨傷低減の観点から、ポリエーテルジオールを使用することが好ましい。
ポリエーテルジオールとしては、例えば、ポリ(エチレングリコール)、ポリ(プロピレングリコール)、ポリ(テトラメチレングリコール)、ポリ(メチルテトラメチレングリコール)などが挙げられる。これらのポリエーテルジオールは、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ポリエステルジオールとしては、例えば、ジカルボン酸またはそのエステル、無水物等のエステル形成性誘導体と低分子ジオールとを直接エステル化反応またはエステル交換反応させることにより製造できる。
ポリエステルジオールを構成するジカルボン酸としては、例えば、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、2-メチルコハク酸、2-メチルアジピン酸、3-メチルアジピン酸、3-メチルペンタン二酸、2-メチルオクタン二酸、3,8-ジメチルデカン二酸、3,7-ジメチルデカン二酸等の炭素数4~12の脂肪族ジカルボン酸;テレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸等の芳香族ジカルボン酸;等が挙げられる。これらのジカルボン酸は、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ポリエステルジオールを構成する低分子ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、2-メチル-1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,5-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、1,8-オクタンジオール、2-メチル-1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール、1,10-デカンジオール等の脂肪族ジオール;シクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジオール等の脂環式ジオール;等が挙げられる。これらの低分子ジオールは、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。低分子ジオールの炭素数としては、例えば、6以上12以下が挙げられる。
Examples of polyols (polymeric diols) include polyether diols, polyester diols, and polycarbonate diols. These polymer diols may be used alone or in combination of two or more. Among these, it is preferable to use polyether diol from the viewpoint of reducing polishing scratches.
Polyether diols include, for example, poly(ethylene glycol), poly(propylene glycol), poly(tetramethylene glycol), poly(methyltetramethylene glycol) and the like. These polyether diols may be used alone or in combination of two or more.
The polyester diol can be produced, for example, by direct esterification reaction or transesterification reaction between a dicarboxylic acid or an ester-forming derivative thereof such as an ester or anhydride thereof and a low-molecular-weight diol.
Dicarboxylic acids constituting polyester diols include, for example, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedicarboxylic acid, 2-methylsuccinic acid, 2-methyladipic acid, 3- Aliphatic dicarboxylic acids having 4 to 12 carbon atoms such as methyladipic acid, 3-methylpentanedioic acid, 2-methyloctanedioic acid, 3,8-dimethyldecanedioic acid and 3,7-dimethyldecanedioic acid; terephthalic acid , isophthalic acid, orthophthalic acid, and other aromatic dicarboxylic acids; These dicarboxylic acids may be used alone or in combination of two or more.
Examples of low-molecular-weight diols constituting polyester diols include ethylene glycol, 1,3-propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, and 1,5-pentane. Diol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, 2-methyl-1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decane aliphatic diols such as diols; alicyclic diols such as cyclohexanedimethanol and cyclohexanediol; and the like. These low-molecular-weight diols may be used alone or in combination of two or more. The number of carbon atoms in the low-molecular-weight diol is, for example, 6 or more and 12 or less.
鎖延長剤としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレンリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、ヘキサメチレングリコール、サッカロース、メチレングリコール、グリセリン、ソルビトール等の脂肪族ポリオール化合物;ビスフェノールA、4,4’-ジヒドロキシジフェニル、4,4’-ジヒドロキシジフェニルエーテル、4,4’-ジヒドロキシジフェニルスルホン、水素添加ビスフェノールA、ハイドロキノン等の芳香族ポリオール化合物、水などを用いることができる。これらの鎖延長剤は単独で用いても2種以上を併用してもよい。 Examples of chain extenders include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, hexamethylene glycol, saccharose, and methylene glycol. , glycerin, sorbitol and other aliphatic polyol compounds; bisphenol A, 4,4'-dihydroxydiphenyl, 4,4'-dihydroxydiphenyl ether, 4,4'-dihydroxydiphenylsulfone, hydrogenated bisphenol A, hydroquinone and other aromatic polyol Compounds, water, etc. can be used. These chain extenders may be used alone or in combination of two or more.
(その他の成分)
本発明のポリウレタン樹脂組成物は、添加剤を含むことができる。添加剤は、好ましくは、成膜助剤、発泡抑制助剤からなる群より選択される。
成膜助剤としては、疎水性活性剤等が挙げられる。疎水性活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物、グリセリン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、ポリエーテル変性シリコーンなどのノニオン系界面活性剤や、アルキルカルボン酸などのアニオン系界面活性剤が挙げられる。
発泡抑制助剤としては、親水性活性剤等が挙げられる。親水性活性剤としては、例えば、カルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸エステル塩、燐酸エステル塩等のアニオン界面活性剤やセルロースエステルが挙げられる。
成膜助剤を添加剤として添加する場合には、0.2~10質量%であることが好ましい。発泡抑制助剤を添加剤として添加する場合には、0.2~10質量%であることが好ましい。
(other ingredients)
The polyurethane resin composition of the present invention can contain additives. The additive is preferably selected from the group consisting of film formation aids and foam control aids.
Examples of film-forming aids include hydrophobic activators and the like. Hydrophobic active agents include, for example, polyoxyethylene alkyl ether, polyoxypropylene alkyl ether, polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether, perfluoroalkylethylene oxide adduct, glycerin fatty acid ester, propylene glycol fatty acid ester, polyether-modified Examples include nonionic surfactants such as silicones and anionic surfactants such as alkylcarboxylic acids.
Examples of the anti-foaming aid include hydrophilic activators and the like. Hydrophilic surfactants include, for example, anionic surfactants such as carboxylates, sulfonates, sulfates, phosphates, and cellulose esters.
When a film forming aid is added as an additive, it is preferably 0.2 to 10% by mass. When a foaming inhibitor is added as an additive, it is preferably 0.2 to 10% by mass.
(ポリウレタン樹脂組成物の重合反応)
ポリウレタン樹脂は、上述したポリウレタン樹脂組成物を重合させることにより製造できる。すなわち、必要に応じて触媒の存在下で有機溶剤中で重合反応を行う方法等が挙げられる。
(Polymerization reaction of polyurethane resin composition)
A polyurethane resin can be produced by polymerizing the polyurethane resin composition described above. Namely, a method of carrying out a polymerization reaction in an organic solvent in the presence of a catalyst, if necessary, and the like can be mentioned.
(研磨パッドの製造方法)
本発明の研磨パッドの製造方法は、上述の研磨パッドの製造方法であって、湿式成膜法を使用する工程を含む。
(Method for manufacturing polishing pad)
A method for manufacturing a polishing pad of the present invention is the method for manufacturing a polishing pad described above, and includes a step of using a wet film-forming method.
以下、図面を参照して、本発明の研磨パッドの製造方法について説明する。
図3に本発明の研磨パッドの一例の断面図を示す。本発明の研磨パッド1は湿式成膜法により製造された軟質プラスチックフォームとしてのポリウレタンシート2を有している。ポリウレタンシート2は、研磨面P側が、ポリウレタンシート2の厚さ(図3の縦方向の長さ)がほぼ一様となるようにバフ処理されている(詳細後述)。
Hereinafter, a method for manufacturing a polishing pad of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 3 shows a cross-sectional view of an example of the polishing pad of the present invention. A
ポリウレタンシート2は、湿式成膜法で表面側に形成されたスキン層がバフ処理により除去されている。バフ処理により、被研磨物を研磨加工するための研磨面Pが構成されている。ポリウレタンシート2の内部には、ポリウレタンシート2の厚さ方向に沿って丸みを帯びた断面略三角状の発泡3が形成されている。発泡3の空間体積は、研磨面P側の大きさが、研磨面Pの裏面側より小さく形成されている。発泡3同士の間のポリウレタン樹脂中には、発泡3より小さな空間体積を有する微発泡が形成されている。発泡3及び微発泡は、連通孔で立体網目状につながっている。
The
また、研磨パッド1は、アクリル系接着剤を用いて基材8(厚み188μmのポリエチレンテレフタレート樹脂シート)と、バフ処理済のポリウレタンシート2のバフ処理した面とは反対側の面とが貼り合わされている。基材8のポリウレタン樹脂シートと貼り合わされている面とは反対側の面に、研磨機に研磨パッド1を装着するための両面テープが貼り合わされている。両面テープは、他面側(基材8と反対側)の接着剤層が剥離紙で覆われている。
The
湿式成膜法によりポリウレタンシート2を作製し、基材8を貼り合わせる。すなわち、湿式成膜法では、ポリウレタン樹脂を有機溶媒に溶解させたポリウレタン樹脂溶液を成膜基材に連続的に塗布し、水系凝固液に浸漬することでポリウレタン樹脂をフィルム状に凝固再生させ、洗浄後乾燥させて帯状(長尺状)のポリウレタンシート2を作製する。以下、工程順に説明する。
A
準備工程では、ポリウレタン樹脂、ポリウレタン樹脂を溶解可能な水混和性の有機溶媒のN,N-ジメチルホルムアミド(以下、DMFと略記する。)及び添加剤を混合してポリウレタン樹脂を溶解させる。例えば、ポリウレタン樹脂が30質量%の濃度となるようにDMFに溶解させる。添加剤としては、発泡3の大きさや量(個数)を制御するため、発泡を促進させる親水性活性剤及びポリウレタン樹脂の凝固再生を安定化させる疎水性活性剤等を用いることができる。得られた溶液を濾過することで凝集塊等を除去した後、真空下で脱泡してポリウレタン樹脂溶液を得る。
In the preparation step, the polyurethane resin, N,N-dimethylformamide (hereinafter abbreviated as DMF), which is a water-miscible organic solvent capable of dissolving the polyurethane resin, and additives are mixed to dissolve the polyurethane resin. For example, the polyurethane resin is dissolved in DMF to a concentration of 30% by mass. In order to control the size and amount (number) of the
塗布工程、凝固再生工程及び洗浄・乾燥工程では、準備工程で得られたポリウレタン樹脂溶液を成膜基材に連続的に塗布し、水系凝固液に浸漬することでポリウレタン樹脂を凝固再生させ、洗浄後乾燥させてポリウレタンシート2を得る。塗布工程、凝固再生工程及び洗浄・乾燥工程は、例えば、図2に示す成膜装置で連続して実行される。
In the coating process, the coagulation regeneration process, and the cleaning/drying process, the polyurethane resin solution obtained in the preparation process is continuously applied to the film-forming substrate, and the polyurethane resin is coagulated and regenerated by being immersed in the water-based coagulation liquid, and then washed. After drying, a
図2に示すように、成膜装置60は、成膜基材の不織布や織布を前処理する、水又はDMF水溶液(DMFと水との混合液)等の前処理液15が満たされた前処理槽10、ポリウレタン樹脂を凝固再生させるための、ポリウレタン樹脂に対して貧溶媒である水を主成分とする凝固液25が満たされた凝固槽20、凝固再生後のポリウレタン樹脂を洗浄する水等の洗浄液35が満たされた洗浄槽30及びポリウレタン樹脂を乾燥させるためのシリンダ乾燥機50を連続して備えている。
As shown in FIG. 2, the
前処理槽10の上流側には、成膜基材43を供給する基材供給ローラ41が配置されている。前処理槽10は、成膜基材43の搬送方向と同じ長手方向の略中央部の内側下部に一対のガイドローラ13を有している。前処理槽10の上方で、基材供給ローラ41側にはガイドローラ11、12が配設されており、凝固槽20側には前処理した成膜基材43に含まれる過剰な前処理液15を除去するマングルローラ18が配置されている。マングルローラ18の下流側には、成膜基材43にポリウレタン樹脂溶液45を略均一に塗布するナイフコータ46が配置されている。ナイフコータ46の下流側で凝固槽20の上方にはガイドローラ21が配置されている。
On the upstream side of the
凝固槽20には、洗浄槽30側の内側下部にガイドローラ23が配置されている。凝固槽20の上方で洗浄槽30側には凝固再生後のポリウレタン樹脂を脱水処理するマングルローラ28が配置されている。マングルローラ28の下流側で洗浄槽30の上方にはガイドローラ31が配置されている。洗浄槽30には、成膜基材43の搬送方向と同じ長手方向で上部に4本、下部に5本のガイドローラ33が上下交互となるように配設されている。洗浄槽30の上方でシリンダ乾燥機50側には、洗浄後のポリウレタン樹脂を脱水処理するマングルローラ38が配置されている。シリンダ乾燥機50には、内部に熱源を有する4本のシリンダが上下4段に配設されている。シリンダ乾燥機50の下流側には、乾燥後のポリウレタン樹脂を(成膜基材43と共に)巻き取る巻取ローラ42が配置されている。なお、マングルローラ18、28、38、シリンダ乾燥機50及び巻取ローラ42は、図示を省略した回転駆動モータに接続されており、これらの回転駆動力により成膜基材43が基材供給ローラ41から巻取ローラ42まで搬送される。成膜基材43の搬送速度は、例えば、2.5m/minに設定されており、1.0~5.0m/minの範囲で設定されることが好ましい。
A
成膜基材43に不織布又は織布を用いる場合は、成膜基材43が基材供給ローラ41から引き出され、ガイドローラ11、12を介して前処理液15中に連続的に導入される。前処理液15中で一対のガイドローラ13間に成膜基材43を通過させて前処理(目止め)を行うことにより、ポリウレタン樹脂溶液45を塗布するときに、成膜基材43内部へのポリウレタン樹脂溶液45の浸透が抑制される。成膜基材43は、前処理液15から引き上げられた後、マングルローラ18で加圧されて余分な前処理液15が絞り落とされる。前処理後の成膜基材43は、凝固槽20方向に搬送される。なお、成膜基材43としてPET製等の可撓性フィルムを用いる場合は、前処理が不要のため、ガイドローラ12から直接マングルローラ18に送り込むようにするか、又は、前処理槽10に前処理液15を入れないようにしてもよい。以下、本例では、成膜基材43をPET製フィルムとして説明する。
When non-woven fabric or woven fabric is used for the film-forming
塗布工程では、準備工程で調製したポリウレタン樹脂溶液45が常温下でナイフコータ46により成膜基材43に略均一に塗布される。このとき、ナイフコータ46と成膜基材43の上面との間隙(クリアランス)を調整することで、ポリウレタン樹脂溶液45の塗布厚さ(塗布量)を調整する。
In the application step, the
凝固再生工程では、ナイフコータ46でポリウレタン樹脂溶液45が塗布された成膜基材43が、ガイドローラ21からガイドローラ23へ向けて凝固液25中に導入される。凝固液25中では、まず、塗布されたポリウレタン樹脂溶液45の表面に厚さ数μmのスキン層4が形成される。その後、ポリウレタン樹脂溶液45中のDMFと凝固液25との置換の進行によりポリウレタン樹脂が成膜基材43の片面に凝固再生する。このポリウレタン樹脂の凝固再生は、ポリウレタン樹脂溶液45が塗布された成膜基材43が凝固液25中に進入してからガイドローラ23に到る間に完了する。DMFがポリウレタン樹脂溶液45から脱溶媒するときに、ポリウレタン樹脂中に発泡3が形成される。このとき、PET製フィルムの成膜基材43が水を浸透させないため、ポリウレタン樹脂溶液45の表面側で脱溶媒が生じて成膜基材43側が表面側より大きな発泡3が形成される。凝固再生したポリウレタン樹脂は、凝固液25から引き上げられ、マングルローラ28で余分な凝固液25が絞り落とされた後、ガイドローラ31を介して洗浄槽30に搬送され洗浄液35中に導入される。
In the coagulation regeneration process, the film-forming
洗浄・乾燥工程では、洗浄液35中に導入されたポリウレタン樹脂をガイドローラ33に上下交互に通過させることによりポリウレタン樹脂が洗浄される。洗浄後、ポリウレタン樹脂は洗浄液35から引き上げられ、マングルローラ38で余分な洗浄液35が絞り落とされる。その後、ポリウレタン樹脂を、シリンダ乾燥機50の4本のシリンダ間を交互(図2の矢印方向)に、シリンダの周面に沿って通過させることで乾燥させる。乾燥後のポリウレタン樹脂(ポリウレタンシート2)は、成膜基材43と共に巻取ローラ42に巻き取られる。
In the cleaning/drying step, the polyurethane resin introduced into the cleaning
バフ処理工程では、厚みが一様となるよう成膜樹脂のスキン層側にバフ処理が施される。巻取ローラ42に巻き取られたポリウレタンシート2は成膜基材43のPET製フィルム上に形成されている。成膜時にはポリウレタンシート2の厚さにバラツキが生じるため、研磨面Pには凹凸が形成されている。成膜基材43を剥離した後、成膜樹脂のスキン層と反対側の面に、表面が略平坦な圧接用治具の表面を圧接することで、スキン層側に凹凸が出現する。スキン層側に出現した凹凸をバフ処理で除去される。本例では、連続的に製造されたポリウレタンシート2が帯状のため、研磨面Pに圧接用治具を圧接しながら、スキン層側を連続的にバフ処理する。これにより、スキン層が除去されて平坦な研磨面が形成されたポリウレタンシート2は、厚さのバラツキが解消され、開口が形成される。
In the buffing process, the skin layer side of the film-forming resin is buffed so that the thickness is uniform. The
貼り合わせ工程では、アクリル系接着剤を用いて基材8(厚み188μmのポリエチレンテレフタレート樹脂シート)と、バフ処理済みのポリウレタンシート2のバフ処理した面とは反対側の面とを貼り合わせる。
In the bonding step, the substrate 8 (polyethylene terephthalate resin sheet having a thickness of 188 μm) is bonded to the buffed surface of the
ラミネート加工工程では、基材8のポリウレタン樹脂シートと貼り合わされている面とは反対側の面に両面テープを貼り合わせる。研磨面Pにエンボス加工を施した後、裁断・検査工程で円形等の所望の形状に裁断する。エンボス加工のパターンには特に制限はなく、研磨加工時のスラリーの移動が円滑になればよい。そして、汚れや異物等の付着がないことを確認する等の検査を行い、研磨パッド1を完成させる。
In the lamination process, a double-faced tape is attached to the surface of the
(光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法)
本発明の光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法は、上述の研磨パッドを使用する工程を含む。
(Method for polishing surface of optical material or semiconductor material)
A method of polishing the surface of an optical or semiconductor material of the present invention includes using the polishing pad described above.
以下、図面を参照して、本発明の研磨パッドによる研磨方法について説明する。
被研磨物の研磨加工を行うときは、例えば、図4に示すように、片面研磨機70を使用する。片面研磨機70は、上側に被研磨物を押圧する加圧定盤72、下側に回転可能な回転定盤71を有している。加圧定盤72の下面及び回転定盤71の上面は、いずれも平坦に形成されている。加圧定盤72の下面にはバックパッド75が貼付されており、回転定盤71の上面には被研磨物を研磨する研磨パッド1が貼付されている。バックパッド75に適量の水を含ませて被研磨物78を押し付けることで、被研磨物78が水の表面張力及びポリウレタン樹脂の粘着性でバックパッド75に保持される。加圧定盤72で被研磨物78を加圧しながら回転定盤71を回転させることで、被研磨物78の下面(加工表面)が研磨パッド1で研磨加工される。
Hereinafter, the polishing method using the polishing pad of the present invention will be described with reference to the drawings.
When polishing the object to be polished, for example, as shown in FIG. 4, a single-
(研磨パッドの評価方法)
本発明の研磨パッドの評価方法は、ポリウレタン樹脂を含む研磨層を有する研磨パッドの評価方法であって、前記研磨層について、パルスNMRで得られる自由誘導減衰信号(FID)を最小二乗法によってスピン-スピン緩和時間T2の長い成分から順に差し引き、波形分離することにより、スピン-スピン緩和時間T2の長い方から順に非晶相、界面相、結晶相の3成分に分けた場合において、20℃における結晶相の成分の含有割合(Ac20)が10~20%であり、20℃における界面相の成分の含有割合(Ai20)が40~50%であるか否かを確認する工程を含む。
(Evaluation method of polishing pad)
The method for evaluating a polishing pad of the present invention is a method for evaluating a polishing pad having a polishing layer containing a polyurethane resin. -By subtracting the component with the longer spin relaxation time T2 in descending order and separating the waveform, when divided into the three components of the amorphous phase, the interfacial phase, and the crystalline phase in order from the longer spin-spin relaxation time T2, at 20 ° C. A step of confirming whether the content of the crystalline phase component (Ac 20 ) is 10 to 20% and the content of the interfacial phase component (Ai 20 ) at 20° C. is 40 to 50%.
本発明の研磨パッドの評価方法は、20℃における界面相の成分の含有割合(Ai20)と40℃における界面相の成分の含有割合(Ai40)との差の絶対値(|Ai20-Ai40|)が35~50であるか否かを確認する工程を更に含むことができる。 The evaluation method of the polishing pad of the present invention is based on the absolute value of the difference ( | Ai 20 − Ai 40 |) can further include the step of checking whether it is 35-50.
本発明の研磨パッドの評価方法において、Ac20、Ai20、|Ai20-Ai40|、Ai40の数値範囲は、上記研磨パッドにおいて記載したものを用いることができる。 In the evaluation method of the polishing pad of the present invention, the numerical ranges of Ac 20 , Ai 20 , |Ai 20 −Ai 40 |, and Ai 40 may be those described for the polishing pad.
本発明を以下の例により実験的に説明するが、以下の説明は、本発明の範囲が以下の例に限定して解釈されることを意図するものではない。 The present invention will be experimentally illustrated by the following examples, but the following descriptions are not intended to be construed as limiting the scope of the present invention to the following examples.
(実施例1)
100%樹脂モジュラスが4.0MPa、重量平均分子量132800のポリエステル系ポリウレタン樹脂の濃度が30質量%であるポリウレタンDMF溶液100質量部に、DMF50質量部、添加剤としてポリエーテル変性シリコーン5質量部、アセチルブチルセルロース1質量部、ノニオン系界面活性剤1質量部、及びセルロースエステル1質量部を添加して混合することにより、樹脂含有溶液を得た。ポリエステル系ポリウレタン樹脂としては、アジピン酸と1,4-ブタンジオールを構成単位とするポリオールとを反応させて得られるポリエステルジオールと、1,4-ブタンジオール/エチレングリコール=9/1モル比の鎖延長剤と、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)とを縮合して得られたものを用いた。
なお、本実施例において、100%樹脂モジュラスは、無発泡の樹脂シートを100%伸ばしたとき(元の長さの2倍に伸ばしたとき)に掛かる荷重を断面積で割った値を意味する。100%樹脂モジュラスは、樹脂溶液を薄く引き延ばし熱風乾燥し、200μm程度の厚みの乾式フィルムを作製後、しばらく養生したのち、全長90mm、両端部幅20mm、つかみ具間距離50mm、平行部幅10mm、厚さ200μmのダンベル状に試料を打ち抜き、測定試料を万能材料試験機テンシロン(株式会社エイ・アンド・デイ製テンシロン万能試験機「RTC-1210」)の上下エアチャックにはさみ、20℃(±2℃)、湿度65%(±5%)の雰囲気下で、引っ張り速度100mm/分で引っ張り、100%伸長時(2倍延伸時)の張力を試料の初期断面積で割ることにより求めた。
また、本実施例において、重量平均分子量は後述する測定条件でGPCにより測定されたものを意味する。
(Example 1)
To 100 parts by mass of a polyurethane DMF solution containing 30% by mass of a polyester polyurethane resin having a 100% resin modulus of 4.0 MPa and a weight average molecular weight of 132,800, 50 parts by mass of DMF, 5 parts by mass of polyether-modified silicone as an additive, acetyl A resin-containing solution was obtained by adding and mixing 1 part by mass of butyl cellulose, 1 part by mass of nonionic surfactant, and 1 part by mass of cellulose ester. The polyester-based polyurethane resin includes a polyester diol obtained by reacting adipic acid with a polyol having 1,4-butanediol as a constituent unit, and a chain of 1,4-butanediol/ethylene glycol=9/1 molar ratio. A product obtained by condensing an extender with 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI) was used.
In this example, the 100% resin modulus means the value obtained by dividing the load applied when a non-foamed resin sheet is stretched 100% (when stretched to twice its original length) by the cross-sectional area. . The 100% resin modulus is obtained by thinly stretching the resin solution and drying it with hot air to prepare a dry film having a thickness of about 200 μm. A sample is punched into a dumbbell shape with a thickness of 200 μm, and the measurement sample is sandwiched between the upper and lower air chucks of the universal material testing machine Tensilon (Tensilon universal testing machine "RTC-1210" manufactured by A&D Co., Ltd.), 20 ° C. (± 2 ° C.) and a humidity of 65% (±5%), the tensile strength was obtained by dividing the tension at the time of 100% elongation (at the time of 2-fold elongation) by the initial cross-sectional area of the sample.
Moreover, in the present Examples, the weight average molecular weight means that measured by GPC under the measurement conditions described later.
次に、成膜用基材として、PETフィルムを用意し、そこに、上記樹脂含有溶液を、ナイフコータを用いて1.0mmの厚みで塗布し、凝固浴(凝固液:水)に浸漬し、上記樹脂含有溶液を凝固させた後、洗浄・乾燥させた後にPETフィルムから剥離して樹脂フィルム(厚み1.0mm)を得た。得られた樹脂フィルムの表面に形成されたスキン層側に研削処理を施した(研削量:200μm)。その後、樹脂フィルムの一部を格子状の金型でエンボス加工を行い研磨パッドを得た。 Next, a PET film is prepared as a substrate for film formation, and the resin-containing solution is applied thereon with a knife coater to a thickness of 1.0 mm, and immersed in a coagulation bath (coagulation liquid: water), After the resin-containing solution was solidified, it was washed and dried, and then peeled off from the PET film to obtain a resin film (thickness: 1.0 mm). The skin layer formed on the surface of the obtained resin film was subjected to a grinding treatment (amount of grinding: 200 μm). Thereafter, a portion of the resin film was embossed with a grid-like mold to obtain a polishing pad.
(比較例1)
実施例1のポリウレタンDMF溶液に代えて、100%樹脂モジュラスが7.0MPa、重量平均分子量104300のポリエステル系ポリウレタン樹脂の濃度を30質量%とするポリウレタンDMF溶液を準備した。このポリウレタンDMF溶液100質量部に、DMF32部、水5部を混合することにより、樹脂含有溶液を得た。ポリエステル系ポリウレタン樹脂としては、アジピン酸と1,4-ブタンジオールを構成単位とするポリオールとを反応させて得られるポリエステルジオールと、1,4-ブタンジオール/1,6-ヘキサンジオール=9/1モル比の鎖延長剤と、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)とを縮合して得られたものを用いた。
以降、実施例1と同様にして樹脂フィルムを作成し、研磨パッドを得た。
(Comparative example 1)
Instead of the polyurethane-DMF solution of Example 1, a polyurethane-DMF solution containing a polyester-based polyurethane resin having a 100% resin modulus of 7.0 MPa and a weight-average molecular weight of 104,300 and a concentration of 30 mass % was prepared. 32 parts of DMF and 5 parts of water were mixed with 100 parts by mass of this polyurethane DMF solution to obtain a resin-containing solution. The polyester-based polyurethane resin includes a polyester diol obtained by reacting adipic acid with a polyol having 1,4-butanediol as a structural unit, and 1,4-butanediol/1,6-hexanediol=9/1. The one obtained by condensing a molar ratio of chain extender and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI) was used.
Thereafter, a resin film was produced in the same manner as in Example 1 to obtain a polishing pad.
(比較例2)
実施例1のポリウレタンDMF溶液に代えて、100%樹脂モジュラスが8.5MPa、重量平均分子量137700のポリエステル系ポリウレタン樹脂の濃度を30質量%とするポリウレタンDMF溶液を準備した。このポリウレタンDMF溶液100質量部に、DMF56部、ポリエーテル変性シリコーン2部、セルロースエステル3部を混合することにより、樹脂含有溶液を得た。ポリエステル系ポリウレタン樹脂としては、アジピン酸と1,4-ブタンジオールを構成単位とするポリオールとを反応させて得られるポリエステルジオールと、1,4-ブタンジオール/1,6-ヘキサンジオール=9/1モル比の鎖延長剤と、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)とを縮合して得られたものを用いた。
以降、実施例1と同様にして樹脂フィルムを作成し、研磨パッドを得た。
(Comparative example 2)
Instead of the polyurethane-DMF solution of Example 1, a polyurethane-DMF solution containing a polyester-based polyurethane resin having a 100% resin modulus of 8.5 MPa and a weight-average molecular weight of 137,700 and a concentration of 30 mass % was prepared. 56 parts of DMF, 2 parts of polyether-modified silicone, and 3 parts of cellulose ester were mixed with 100 parts by mass of this polyurethane-DMF solution to obtain a resin-containing solution. The polyester-based polyurethane resin includes a polyester diol obtained by reacting adipic acid with a polyol having 1,4-butanediol as a structural unit, and 1,4-butanediol/1,6-hexanediol=9/1. The one obtained by condensing a molar ratio of chain extender and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI) was used.
Thereafter, a resin film was produced in the same manner as in Example 1 to obtain a polishing pad.
(比較例3)
実施例1のポリウレタンDMF溶液に代えて100%樹脂モジュラスが7.5MPa、重量平均分子量120000のポリエステル系ポリウレタン樹脂の濃度を30質量%とするポリウレタンDMF溶液を準備した。このポリウレタンDMF溶液100質量部に、DMF31.8部、ポリエーテル変性シリコーン1部、セルロースエステル1部を混合することにより、樹脂含有溶液を得た。ポリエステル系ポリウレタン樹脂としては、アジピン酸と1,4-ブタンジオールを構成単位とするポリオールとを反応させて得られるポリエステルジオールと、1,4-ブタンジオール/3-メチル-1,5-ペンタンジオール=9/1モル比の鎖延長剤と、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)とを縮合して得られたものを用いた。
以降、実施例1と同様にして樹脂フィルムを作成し、研磨パッドを得た。
(Comparative Example 3)
Instead of the polyurethane-DMF solution of Example 1, a polyurethane-DMF solution containing a 30% by weight polyester polyurethane resin having a 100% resin modulus of 7.5 MPa and a weight-average molecular weight of 120,000 was prepared. 31.8 parts of DMF, 1 part of polyether-modified silicone and 1 part of cellulose ester were mixed with 100 parts by mass of this polyurethane-DMF solution to obtain a resin-containing solution. Polyester-based polyurethane resins include a polyester diol obtained by reacting adipic acid with a polyol having 1,4-butanediol as a structural unit, and 1,4-butanediol/3-methyl-1,5-pentanediol. =9/1 molar ratio of a chain extender and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI) were used.
Thereafter, a resin film was produced in the same manner as in Example 1 to obtain a polishing pad.
(評価方法)
実施例1及び比較例1~3それぞれの研磨パッドについて、以下のGPC測定、パルスNMR、A硬度、及びD硬度の測定を行った。また、実施例1及び比較例1~3それぞれの研磨パッドについて、研磨試験を行い、研磨レート変動性、研磨安定性、及び研磨傷による評価を行った。
(Evaluation method)
The polishing pads of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 were subjected to the following GPC measurement, pulse NMR, A hardness, and D hardness measurements. Further, the polishing pads of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 were subjected to a polishing test to evaluate the polishing rate variability, polishing stability, and polishing scratches.
(GPC測定)
実施例1及び比較例1~3それぞれで得られた研磨パッドから、研磨層のポリウレタン樹脂を0.05g切り取り、DMF4.95gに溶解し1%ポリウレタンDMF溶液を調整し、静置後、試験管ミキサーにより50℃で14時間振とうした。振とう後、上澄み0.5gを測り取りDMF2gと混合し、0.2%ポリウレタンDMF溶液とした後、0.45μmフィルターにて濾過し、測定試料とした。得られた測定試料を以下の条件でゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定し、重量平均分子量を求めた。標準試料にポリエチレングリコールオキシド(アジレント・テクノロジー株式会社製 EasiVial PEG/PEO)を用いて検量線を作成した。
(測定条件)
カラム:Ohpak KB-805HQ(排除限界2000000)
移動相:5mM LiBr/DMF
流速:0.75ml/min(21kg/cm2)
オーブン:60℃
検出器:RI
試料量:30μl
(GPC measurement)
From the polishing pads obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3, 0.05 g of the polyurethane resin of the polishing layer was cut off and dissolved in 4.95 g of DMF to prepare a 1% polyurethane DMF solution. Shake at 50° C. for 14 hours with a mixer. After shaking, 0.5 g of the supernatant was weighed and mixed with 2 g of DMF to form a 0.2% polyurethane DMF solution, which was then filtered through a 0.45 μm filter to obtain a measurement sample. The resulting measurement sample was subjected to gel permeation chromatography (GPC) measurement under the following conditions to determine the weight average molecular weight. A standard curve was prepared using polyethylene glycol oxide (EasiVial PEG/PEO manufactured by Agilent Technologies) as a standard sample.
(Measurement condition)
Column: Ohpak KB-805HQ (exclusion limit 2000000)
Mobile phase: 5mM LiBr/DMF
Flow rate: 0.75ml/min (21kg/cm 2 )
Oven: 60℃
Detector: RI
Sample volume: 30 μl
(パルスNMR)
実施例1及び比較例1~3それぞれの研磨パッドは、以下の条件でパルスNMRにより構造解析を行った。
(Pulse NMR)
Structural analysis was performed on the polishing pads of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 by pulse NMR under the following conditions.
上記の装置、条件にて、得られたエンボス加工済みの研磨パッドのランド部をカッターで切り出し、1~3mm角程度のサンプル片を10mmφの試料管に1~2cmの高さまで充填し、パルスNMRの測定を行うことにより、減衰曲線を得た。得られた減衰曲線とフィッティング曲線が一致するよう、ローレンツ関数(直線部分)、ガウス関数(曲線部分)を用いて最小二乗法により解析し、研磨層中の結晶相、界面相及び非結晶相の割合(存在比(%))、並びに、緩和時間(T2)を得た。なお、フィッティング及び解析は、上記測定装置に付属のソフトウェアを用いた。 Using the above equipment and conditions, the land portion of the embossed polishing pad obtained was cut out with a cutter, and a sample piece of about 1 to 3 mm square was filled in a 10 mmφ sample tube to a height of 1 to 2 cm, and subjected to pulse NMR. An attenuation curve was obtained by measuring Analysis was performed by the method of least squares using the Lorenz function (straight line portion) and Gaussian function (curved portion) so that the obtained attenuation curve and the fitting curve were in agreement. The ratio (abundance ratio (%)) and relaxation time (T2) were obtained. For fitting and analysis, the software attached to the measuring device was used.
(A硬度)
研磨層のA硬度は、JIS K7311準拠して、研磨パッドから発泡ウレタンシート試料片(10cm×10cm)を切り出し、複数枚の該試料片を厚さが4.5mm以上となるように重ね、A硬度計を用いて測定した。
(A hardness)
The A hardness of the polishing layer was measured by cutting out a urethane foam sheet sample piece (10 cm × 10 cm) from the polishing pad and stacking a plurality of the sample pieces so that the thickness is 4.5 mm or more. It was measured using a hardness meter.
(圧縮率)
研磨層の圧縮率は、JIS L 1021に準拠して、ショッパー型厚さ測定器(加圧面:直径1cmの円形)を使用して求めた。具体的には、室温(約20℃)において、無荷重の状態から初荷重を30秒間かけて加圧した後の厚さt0を測定し、次に厚さt0の状態から最終圧力をかけて、そのままの荷重のもとで1分間放置後の厚さt1を測定した。これらから下記式により、圧縮率を算出した。なお、初荷重は300g/cm2、最終圧力は1800g/cm2とした。
(compression rate)
The compressibility of the polishing layer was determined according to JIS L 1021 using a Shopper-type thickness gauge (pressure surface: circle with a diameter of 1 cm). Specifically, at room temperature (about 20 ° C.), the thickness t0 after applying an initial load for 30 seconds from an unloaded state is measured, and then the final pressure is measured from the thickness t0 state. The thickness t 1 after standing for 1 minute under the same load was measured. From these, the compression rate was calculated by the following formula. The initial load was 300 g/cm 2 and the final pressure was 1800 g/cm 2 .
(研磨レート変動性、研磨安定性)
実施例1及び比較例1~3それぞれの研磨パッドを用い、TEOS(Tetro Ethyl Ortho Silicate)膜付きシリコンウェハ及びCu膜付きシリコンウェハそれぞれ50枚に対して、以下の条件にて研磨加工を繰り返し行った。
<研磨条件>
使用研磨機:(株)荏原製作所製、商品名「F-REX300」
研磨速度(定盤回転数):70rpm
ドレッサ:3M社製ダイヤモンドドレッサー、型番「A188」
パッドブレーク:30N 30min
コンディショニング:Ex-situ、30N,4スキャン
加工圧力:176g/cm2
スラリー:コロイダルシリカスラリー(pH:11.5)
スラリー流量:200mL/min
研磨時間:60秒
被研磨物:TEOS付きシリコンウェハ又はCu膜付きシリコンウェハ
(Polishing rate variability, polishing stability)
Using the polishing pads of Example 1 and Comparative Examples 1 to 3, 50 silicon wafers each with a TEOS (Tetro Ethyl Ortho Silicate) film and 50 silicon wafers with a Cu film were repeatedly polished under the following conditions. rice field.
<Polishing conditions>
Polishing machine used: Ebara Corporation, trade name "F-REX300"
Polishing speed (surface plate rotation speed): 70 rpm
Dresser: 3M diamond dresser, model number "A188"
Pad break: 30N 30min
Conditioning: Ex-situ, 30N, 4 scans Processing pressure: 176 g/cm 2
Slurry: colloidal silica slurry (pH: 11.5)
Slurry flow rate: 200mL/min
Polishing time: 60 seconds Object to be polished: Silicon wafer with TEOS or silicon wafer with Cu film
そして、TEOS膜付きシリコンウェハ及びCu膜付きシリコンウェハそれぞれについて、研磨処理枚数1~50枚における各研磨レートを以下のようにして求めた。
まず、研磨試験前後のウエハ上のTEOS膜、或いはCu膜について、ウエハ上の全体にわたってランダムに121箇所を選定し、それらの箇所における研磨試験前後の厚さを測定した。測定した厚さに基づいて、研磨試験前の厚さの平均値及び研磨試験後の厚さの平均値を算出し、これらの平均値の差をとることにより研磨された厚みの平均値を算出した。そして、得られた研磨された厚みの平均値を研磨時間で除することにより研磨レート(Å/分)を求めた。なお、厚さ測定は、光学式膜厚膜質測定器(KLAテンコール社製、型番「ASET-F5x」)のDBSモードにて測定した。50個の研磨レートにおける最大値、最小値、平均値、及び研磨レートの標準偏差を求め、下記式により研磨レート変動性及び研磨安定性を算出した。
当該研磨レート変動性及び研磨安定性の評価においては、研磨レートが変動しやすい研磨初期に相当する1~4枚分の研磨処理を含めて評価を行っているので、5~50枚分の研磨処理を対象とした評価に比べて、より厳密に研磨レート変動性及び研磨安定性を評価していることになる。
Then, for each of the silicon wafers with the TEOS film and the silicon wafers with the Cu film, the respective polishing rates for 1 to 50 polished wafers were obtained as follows.
First, for the TEOS film or Cu film on the wafer before and after the polishing test, 121 points were randomly selected over the entire wafer, and the thicknesses of those points before and after the polishing test were measured. Based on the measured thickness, calculate the average value of the thickness before the polishing test and the average value of the thickness after the polishing test, and calculate the average value of the polished thickness by taking the difference between these average values. did. Then, the polishing rate (Å/min) was obtained by dividing the obtained average value of the polished thickness by the polishing time. The thickness was measured in the DBS mode of an optical film thickness and film quality measuring device (KLA-Tencor, Model No. "ASET-F5x"). The maximum value, the minimum value, the average value, and the standard deviation of the polishing rate were determined for 50 polishing rates, and the polishing rate variability and the polishing stability were calculated by the following equations.
In the evaluation of the polishing rate variability and polishing stability, the evaluation includes polishing of 1 to 4 wafers, which corresponds to the initial stage of polishing where the polishing rate tends to fluctuate, so 5 to 50 wafers are polished. This means that the polishing rate variability and the polishing stability are evaluated more strictly than the evaluation for processing.
研磨レート変動性(%)の数値が低いほど研摩初期の研磨レート変動が小さいことを示す。研磨レート変動性(%)が、TEOS膜付きシリコンウェハに関しては25%以下、Cu膜付きシリコンウェハに関しては5%以下であると研磨レートの変動が十分小さいといえる。
また、研磨安定性(%)の数値が低いほど研磨レートの値のバラつきが小さくなることから研磨レートが安定することを示す。研磨安定性(%)がTEOS膜付きシリコンウェハに関しては10%以下、Cu膜付きシリコンウェハに関しては2.0%以下であると研磨レートが十分に安定しているといえる。
A lower polishing rate variability (%) value indicates a smaller polishing rate fluctuation in the initial stage of polishing. When the polishing rate variability (%) is 25% or less for the silicon wafer with the TEOS film and 5% or less for the silicon wafer with the Cu film, it can be said that the fluctuation of the polishing rate is sufficiently small.
Also, the lower the numerical value of the polishing stability (%), the smaller the dispersion of the polishing rate value, indicating that the polishing rate is more stable. When the polishing stability (%) is 10% or less for the silicon wafer with the TEOS film and 2.0% or less for the silicon wafer with the Cu film, it can be said that the polishing rate is sufficiently stable.
(研磨傷)
研磨傷については、上記(研磨レート変動性、研磨安定性)における研磨による得られた、研磨処理枚数が10枚目、25枚目、50枚目のTEOS膜付きシリコンウェハ、及びCu膜付きシリコンウェハを表面検査装置(KLAテンコール社製、Surfscan SP2XP)の高感度測定モードにて測定し、基板表面における研磨傷の数(個)を観察し、合計を求めた。
研磨傷の数がTEOS膜付きシリコンウェハに関しては5個以下、Cu膜付きシリコンウェハに関しては30個以下であると研磨傷が少なく良好であるといえる。
(polishing scratches)
Regarding polishing scratches, the 10th, 25th, and 50th silicon wafers with a TEOS film and the silicon wafers with a Cu film obtained by polishing in the above (polishing rate variability, polishing stability) were polished. The wafer was measured in a high-sensitivity measurement mode of a surface inspection device (Surfscan SP2XP, manufactured by KLA-Tencor), the number of polishing scratches on the substrate surface was observed, and the total was obtained.
When the number of polishing scratches is 5 or less for the silicon wafer with the TEOS film, and 30 or less for the silicon wafer with the Cu film, it can be said that the number of polishing scratches is small and good.
結果を以下の表2、並びに図5~6Bに示す。また、実施例1及び比較例1~3で得られた研磨パッドの断面写真を図7A及び7Bに示す。 The results are shown in Table 2 below, as well as Figures 5-6B. Also, cross-sectional photographs of the polishing pads obtained in Example 1 and Comparative Examples 1 to 3 are shown in FIGS. 7A and 7B.
表2の結果より、20℃における結晶相の成分の含有割合(Ac20)が10~20%であり、20℃における界面相の成分の含有割合(Ai20)が40~50%である実施例1の研磨パッドは、TEOS膜付きシリコンウェハ及びCu膜付きシリコンウェハのいずれについても研磨中の研磨レートの変動が少なく、研磨安定性に優れ、また、研磨傷の発生を抑制することができることがわかった。 From the results in Table 2, the content of the crystalline phase component (Ac 20 ) at 20°C is 10 to 20%, and the content of the interfacial phase component (Ai 20 ) at 20°C is 40 to 50%. The polishing pad of Example 1 has little variation in polishing rate during polishing for both silicon wafers with a TEOS film and silicon wafers with a Cu film, has excellent polishing stability, and can suppress the occurrence of polishing scratches. I found out.
一方、Ac20が20%を超えておりAi20が40%未満である比較例1の研磨パッドは、実施例1の研磨パッドに比べ、TEOS膜付きシリコンウェハ及びCu膜付きシリコンウェハのいずれについても、研磨中の研磨レートの変動が大きく、研磨安定性に劣っていた。これは、比較例1の研磨パッドにおいて、Ai20が小さかったことが原因と考えられる。
また、比較例1の研磨パッドは、実施例1の研磨パッドに比べ、Cu膜付きシリコンウェハについて研磨傷の発生が多かった。
On the other hand, the polishing pad of Comparative Example 1, which has an Ac 20 of more than 20% and an Ai 20 of less than 40%, is superior to the polishing pad of Example 1 for both the silicon wafer with the TEOS film and the silicon wafer with the Cu film. Also, the polishing rate fluctuated greatly during polishing, and the polishing stability was poor. This is probably because the Ai 20 of the polishing pad of Comparative Example 1 was small.
Further, the polishing pad of Comparative Example 1 caused more polishing scratches on the silicon wafer with the Cu film than the polishing pad of Example 1.
Ac20が20%を大きく超えておりAi20が40%未満である比較例2の研磨パッドは、実施例1の研磨パッドに比べ、TEOS膜付きシリコンウェハ及びCu膜付きシリコンウェハのいずれについても研磨中の研磨レートの変動が大きく、また、TEOS膜付きシリコンウェハについて研磨安定性に劣っていた。
また、比較例2の研磨パッドは、実施例1の研磨パッドに比べ、TEOS膜付きシリコンウェハ及びCu膜付きシリコンウェハのいずれについても研磨傷の発生が極めて多かった。研磨傷の発生が多かった理由としては、比較例2の研磨パッドにおいて、Ac20がかなり大きかったことが考えられる。
Compared to the polishing pad of Example 1, the polishing pad of Comparative Example 2, in which Ac 20 greatly exceeds 20% and Ai 20 is less than 40%, is superior to the polishing pad of Example 1 for both silicon wafers with a TEOS film and silicon wafers with a Cu film. The polishing rate fluctuated greatly during polishing, and the polishing stability of the silicon wafer with the TEOS film was poor.
In addition, the polishing pad of Comparative Example 2, as compared with the polishing pad of Example 1, had an extremely large number of polishing scratches on both the silicon wafer with the TEOS film and the silicon wafer with the Cu film. A possible reason for the large number of polishing scratches is that the Ac 20 in the polishing pad of Comparative Example 2 was considerably large.
Ai20が40~50%であるものの、Ac20が20%を超えており、また、20℃における界面相の成分の含有割合(Ai20)と40℃における界面相の成分の含有割合(Ai40)との差の絶対値(|Ai20-Ai40|)が35未満である比較例3の研磨パッドは、実施例1の研磨パッドに比べ、TEOS膜付きシリコンウェハ及びCu膜付きシリコンウェハのいずれについても、研磨中の研磨レートの変動が大きく、研磨安定性に劣っていた。これは、比較例3の研磨パッドにおいて、20℃における界面相の成分の含有割合が高いものの、40℃になってもその値が大きく下がらないため、研磨後期において、セルフドレッシング性(自己崩壊性)が高過ぎてパッド摩耗量が過多となり、研磨表面の開口拡大が進み、研磨面面積の変動が大きくなったことが原因と考えられる。
また、比較例3の研磨パッドは、実施例1の研磨パッドに比べ、TEOS膜付きシリコンウェハ及びCu膜付きシリコンウェハのいずれについても研磨傷の発生が極めて多かった。
Although Ai 20 is 40 to 50%, Ac 20 exceeds 20 %. 40 ) and the absolute value of the difference (|Ai 20 −Ai 40 |) is less than 35, compared to the polishing pad of Example 1, the silicon wafer with the TEOS film and the silicon wafer with the Cu film In both cases, the polishing rate fluctuated greatly during polishing, and the polishing stability was poor. This is because in the polishing pad of Comparative Example 3, although the content ratio of the interfacial phase component at 20°C is high, the value does not decrease significantly even at 40°C. ) was too high, the amount of wear of the pad was excessive, the opening of the polishing surface was enlarged, and the fluctuation of the polishing surface area became large.
In addition, the polishing pad of Comparative Example 3, as compared with the polishing pad of Example 1, had an extremely large number of polishing scratches on both the silicon wafer with the TEOS film and the silicon wafer with the Cu film.
以上の結果より、20℃における結晶相の成分の含有割合(Ac20)が10~20%であり、20℃における界面相の成分の含有割合(Ai20)が40~50%である研磨パッドが、研磨傷を抑制し、研磨中の研磨レートの変動が少なく、研磨安定性に優れることが確認できた。 From the above results, the content of the crystalline phase component (Ac 20 ) at 20° C. is 10 to 20%, and the content of the interfacial phase component (Ai 20 ) at 20° C. is 40 to 50%. However, it was confirmed that polishing scratches were suppressed, fluctuations in the polishing rate during polishing were small, and polishing stability was excellent.
また、本発明によれば、20℃における結晶相の成分の含有割合(Ac20)が10~20%であり、20℃における界面相の成分の含有割合(Ai20)が40~50%であるか否かを確認することにより、研磨傷の抑制、研磨中の研磨レートの変動の抑制、優れた研磨安定性といった研磨パッドの性能を評価できることがわかった。 Further, according to the present invention, the content of the crystalline phase component (Ac 20 ) at 20° C. is 10 to 20%, and the content of the interfacial phase component (Ai 20 ) at 20° C. is 40 to 50%. It has been found that by confirming whether or not there is, it is possible to evaluate the performance of the polishing pad, such as suppression of polishing scratches, suppression of variation in polishing rate during polishing, and excellent polishing stability.
Claims (8)
前記研磨層は、パルスNMRで得られる自由誘導減衰信号(FID)を最小二乗法によってスピン-スピン緩和時間T2の長い成分から順に差し引き、波形分離することにより、スピン-スピン緩和時間T2の長い方から順に非晶相、界面相、結晶相の3成分に分けた場合において、20℃における結晶相の成分の含有割合(Ac20)が10~20%であり、20℃における界面相の成分の含有割合(Ai20)が40~50%である、前記研磨パッド。 A polishing pad having a polishing layer containing a polyurethane resin,
For the polishing layer, the free induction decay signal (FID) obtained by pulse NMR is subtracted in order from the component with the longer spin-spin relaxation time T2 by the least squares method, and the waveform is separated to obtain the component with the longer spin-spin relaxation time T2. When divided into three components, i.e. , amorphous phase, interfacial phase, and crystalline phase, in order from the The polishing pad having a content (Ai 20 ) of 40 to 50%.
前記研磨層について、パルスNMRで得られる自由誘導減衰信号(FID)を最小二乗法によってスピン-スピン緩和時間T2の長い成分から順に差し引き、波形分離することにより、スピン-スピン緩和時間T2の長い方から順に非晶相、界面相、結晶相の3成分に分けた場合に、20℃における結晶相の成分の含有割合(Ac20)が10~20%であり、20℃における界面相の成分の含有割合(Ai20)が40~50%であるか否かを確認する工程を含む、前記評価方法。 A method for evaluating a polishing pad having a polishing layer containing a polyurethane resin, comprising:
For the polished layer, the free induction decay signal (FID) obtained by pulse NMR is subtracted in order from the component with the longer spin-spin relaxation time T2 by the least squares method, and the waveform is separated to obtain the component with the longer spin-spin relaxation time T2. When divided into three components, an amorphous phase, an interfacial phase, and a crystalline phase, in order from The evaluation method, including the step of confirming whether the content ratio (Ai 20 ) is 40 to 50%.
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