JP7777993B2 - Polishing pad and method of manufacturing the same - Google Patents
Polishing pad and method of manufacturing the sameInfo
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Description
本発明は、研磨パッド及びその製造方法に関し、特に、半導体デバイスの製造工程において絶縁膜や金属膜による凹凸を平坦化したり、レンズ材料ガラスを鏡面加工するために研磨スラリーを用いて被研磨面を研磨パッドで研磨する化学機械研磨法(CMP)に用いられる研磨パッド及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a polishing pad and a method for manufacturing the same, and in particular to a polishing pad used in chemical mechanical polishing (CMP) to flatten unevenness caused by insulating or metal films in the semiconductor device manufacturing process, or to a method for polishing a surface to be polished with a polishing pad using a polishing slurry to polish glass lens material to a mirror finish, and a method for manufacturing the same.
半導体製品の製造工程においては、導電体膜及び絶縁体膜が形成された半導体ウエハの表面をCMPにより研磨して平坦化する。CMPは、回転する研磨パッドの研磨面に、スラリーを供給しながら、研磨対象である被研磨物を圧接して回転させながらその表面を研磨する方法である。 In the semiconductor manufacturing process, the surface of a semiconductor wafer, on which a conductive film and an insulating film have been formed, is polished and planarized using CMP. CMP is a method in which a polishing object is pressed against the polishing surface of a rotating polishing pad while slurry is supplied to the pad and the surface is polished while the pad is rotating.
半導体メモリに搭載される大規模集積回路(LSI)の集積化や微細化、半導体デバイスの積層数の増加等に伴い、それらの製造工程も複雑化している。製造工程が複雑化することにより、絶縁体膜や導電体膜等による半導体ウエハ表面のわずかなレベルの凹凸が断線や抵抗値のバラツキを引き起こす原因になる。そのために半導体ウエハ表面の平坦度のさらなる高精度化が求められている。 As the integration and miniaturization of large-scale integrated circuits (LSIs) used in semiconductor memory increases, as does the number of stacked semiconductor devices, the manufacturing process for these devices is also becoming more complex. As the manufacturing process becomes more complex, even slight irregularities on the surface of semiconductor wafers caused by insulating and conductive films can lead to disconnections and variations in resistance values. This has led to a demand for even higher precision in the flatness of semiconductor wafer surfaces.
また、LSIを製造する際に、半導体ウエハの表面にマスクのパターンを形成する技術としてリソグラフィ(投光露光)が用いられる。半導体集積回路の微細化に伴いリソグラフィの露光波長が短くなり、露光の焦点深度が非常に浅くなっている。半導体ウエハの表面の平坦度が低い場合、マスクのパターンの解像度が低下する。マスクのパターンの解像度を高くするためにも半導体ウエハ表面の平坦度のさらなる高精度化が求められている。 In addition, when manufacturing LSIs, lithography (flood exposure) is used as a technique for forming mask patterns on the surface of semiconductor wafers. As semiconductor integrated circuits become increasingly miniaturized, the exposure wavelength for lithography has become shorter, and the depth of focus for exposure has become very shallow. If the flatness of the semiconductor wafer surface is low, the resolution of the mask pattern decreases. In order to increase the resolution of the mask pattern, there is a demand for even higher precision in the flatness of the semiconductor wafer surface.
CMPによる半導体ウエハ表面の平坦度の高精度化のために、半導体ウエハ表面を研磨しながら研磨の終点を決定する光学的終点検出が知られている。 To improve the precision of the flatness of semiconductor wafer surfaces using CMP, optical endpoint detection is known, which determines the endpoint of polishing while polishing the semiconductor wafer surface.
例えば、特許文献1は、半導体平面化研磨プロセスの光学的な終了点検出方法に関し、半導体基板の表面に少なくとも70度の入射角でレーザービームを照射し、レーザ干渉計を利用した光検出器で表面の変化に伴う反射光の変化を検出する方法を開示する。 For example, Patent Document 1 discloses an optical endpoint detection method for a semiconductor planarization polishing process, in which a laser beam is irradiated onto the surface of a semiconductor substrate at an incident angle of at least 70 degrees, and a photodetector using a laser interferometer detects changes in reflected light associated with changes in the surface.
また、光学的終点検出方法として、例えば、特許文献2~特許文献6は、研磨パッドに透明窓材からなる窓部材を設け、半導体ウエハの表面を研磨パッドで研磨するに際し、研磨中の半導体ウエハの表面に窓部材を通じてレーザ光を照射し、その反射光をモニターすることにより研磨終点を検出する技術を開示する。 Furthermore, as an optical endpoint detection method, for example, Patent Documents 2 to 6 disclose a technology in which a polishing pad is provided with a window member made of a transparent window material, and when the surface of a semiconductor wafer is polished with the polishing pad, laser light is irradiated onto the surface of the semiconductor wafer during polishing through the window member, and the reflected light is monitored to detect the polishing endpoint.
特許文献2は、ポリッシング面と、ポリッシング面に形成され、第1セクション及び第2セクションを含む開口と、開口の第1セクションに位置決めされた第1部分と、開口の第2セクション内に位置決めされた第2部分とを有する実質的に透明なプラグと、プラグを開口内に固定する手段とを備えることを開示する。 Patent Document 2 discloses a polishing device comprising: a polishing surface; an opening formed in the polishing surface and including a first section and a second section; a substantially transparent plug having a first portion positioned in the first section of the opening and a second portion positioned in the second section of the opening; and means for fixing the plug within the opening.
また、特許文献3は、シリコンウエハの研磨装置に設置される研磨パッドとして、光を透過させない不透過樹脂に、スラリー粒子を吸収あるいはスラリー粒子を輸送するという本質的な能力を持たず、光学的方法でウエハの表面状態を検出するために使用される光透過プラグを埋め込んだ研磨パッドを開示する。そして、このような研磨パッドを製造する方法として、不透過樹脂がまだ液体である間に透過プラグと不透過の樹脂の間が完全に接触しているのを確かめながら、この成形物をモールド中の不透過樹脂に挿入し、不透過樹脂が硬化したのちモールドから取り出して、透過窓を有するパッド用シートをその成形物からスライスする方法を開示する。 Patent Document 3 also discloses a polishing pad to be installed in a silicon wafer polishing device, in which a light-transmitting plug is embedded in an opaque resin that does not transmit light. The light-transmitting plug does not have the intrinsic ability to absorb or transport slurry particles, and is used to optically detect the surface condition of the wafer. It also discloses a method for manufacturing such a polishing pad, in which the molded product is inserted into the opaque resin in a mold while ensuring complete contact between the transparent plug and the opaque resin while the resin is still liquid, and then, after the opaque resin has hardened, the product is removed from the mold and a pad sheet with a transparent window is sliced from the molded product.
また、特許文献4は、研磨作用面となる表面側に研磨スラリー保持用の溝を有し、且つ、レーザ光通過窓を備えるとともに、レーザ光通過窓に窓部材を埋設した研磨パッドであって、窓部材は、その表面に溝を備えて窓部材を研磨作用面の一部を構成可能とされている研磨パッドを開示する。そして、このような研磨パッドは、透明樹脂材料を注型あるいは押し出し成形し、所望形状にカットすることによって形成された透明窓材を研磨パッドの開口部に嵌合して接着することを開示する。 Patent Document 4 also discloses a polishing pad that has grooves for holding polishing slurry on the surface that serves as the polishing surface, and that has a laser beam passage window with a window member embedded in the window, where the window member has grooves on its surface that allow it to form part of the polishing surface. It also discloses that such a polishing pad is made by casting or extruding a transparent resin material and cutting it to the desired shape, forming a transparent window member that is then fitted and adhered to the opening in the polishing pad.
また、特許文献5は、ポリウレタン樹脂発泡体からなる研磨層及び研磨層に終点検出用の窓部を備えた研磨パッドの製造方法であって、研磨層形成工程、研磨層に歪み吸収用溝を形成する溝形成工程、研磨層に貫通孔を形成する研磨層貫通孔形成工程、及び研磨層貫通孔に窓材構成樹脂材料を注入し、硬化させて透明窓材とする窓材形成工程を有する窓部を備えた研磨パッドの製造方法を開示する。 Patent Document 5 also discloses a method for manufacturing a polishing pad having a polishing layer made of polyurethane resin foam and a window portion in the polishing layer for endpoint detection, the method comprising a polishing layer forming step, a groove forming step of forming strain-absorbing grooves in the polishing layer, a polishing layer through-hole forming step of forming through-holes in the polishing layer, and a window material forming step of injecting a resin material constituting the window material into the polishing layer through-hole and curing it to form a transparent window material.
また、特許文献6は、光学的透過性領域を含む研磨パッドであって、該研磨パッドが、(a)第一の領域及び第二の領域を含む研磨パッド本体であって、ここで該第一の領域が不透明であり、該第二の領域が光学的透過性であり、該第二の領域がそこに形成された少なくとも1つの凹部を有する、研磨パッド本体、及び、(b)該少なくとも1つの凹部に組み入れられた少なくとも1つの半透明のインサートを含み、該研磨パッド本体が第一の多孔質材料を含み、該少なくとも1つの半透明のインサートが該第一の多孔質材料とは異なる第二の多孔質材料を含む、研磨パッドを開示する。 Patent Document 6 also discloses a polishing pad including an optically transparent region, the polishing pad including: (a) a polishing pad body including a first region and a second region, wherein the first region is opaque and the second region is optically transparent, and the second region has at least one recess formed therein; and (b) at least one translucent insert incorporated into the at least one recess, the polishing pad body including a first porous material and the at least one translucent insert including a second porous material different from the first porous material.
さらに、スラリー漏れを防止する技術として、特許文献7は、ウィンドウ開口部の気密性に優れた研磨パッドを開示し、特許文献8は、張出部と非張出部を有する光透過ウインドウを研磨パッドの本体に超音波接合で接合することを開示する。 Furthermore, as a technology for preventing slurry leakage, Patent Document 7 discloses a polishing pad with excellent airtightness at the window opening, and Patent Document 8 discloses ultrasonic bonding of a light-transmitting window having an overhanging portion and a non-overhanging portion to the main body of the polishing pad.
上述した特許文献2~7に開示された、光透過プラグ、透明窓材、ウィンドウ等と称される窓部材を備える研磨パッドにおいては、光透過部とその周囲の部材である研磨層本体との接着性が不充分な場合には、定盤から研磨パッドが剥がれたりして、光学的終点検出の精度が低下する懸念があった。
また、特許文献8に開示された張出部と非張出部を有する光透過ウインドウを研磨パッドの本体に超音波接合で接合する場合、光透過ウインドウの材質(熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等)によっては超音波接合に適さず、光透過ウインドウと研磨パッドとの接着性が不充分となる場合があり、定盤から研磨パッドが剥がれたりして、光学的終点検出の精度が低下する懸念があった。また、超音波接合時に光透過ウインドウや研磨パッドが溶融して変形する懸念もあった。
In the polishing pads disclosed in Patent Documents 2 to 7 above, which are equipped with window members called light-transmitting plugs, transparent window materials, windows, etc., if the adhesion between the light-transmitting portion and the surrounding member, the polishing layer main body, is insufficient, there is a concern that the polishing pad may peel off from the base plate, reducing the accuracy of optical endpoint detection.
Furthermore, when the light-transmitting window having an overhanging portion and a non-overhanging portion disclosed in Patent Document 8 is ultrasonically bonded to the main body of the polishing pad, some materials (thermoplastic resin, thermosetting resin, etc.) of the light-transmitting window may not be suitable for ultrasonic bonding, resulting in insufficient adhesion between the light-transmitting window and the polishing pad, which may cause the polishing pad to peel off from the surface plate, reducing the accuracy of optical endpoint detection. There is also a concern that the light-transmitting window or the polishing pad may melt and deform during ultrasonic bonding.
本発明は、窓部材が研磨層から剥がれるのを抑制することができる研磨パッド及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a polishing pad and a method for manufacturing the same that can prevent the window member from peeling off from the polishing layer.
前記課題を解決すべく本発明者らが検討を重ねたところ、柱状基材部とフランジ部とを備える所定の窓部材を研磨層に形成された開口部に収容し、研磨層とフランジ部とを接着することにより、窓部材が研磨層から剥がれるのを抑制することができる研磨パッドを製造することができることを見出し、本発明を完成させた。 After extensive research to solve the above-mentioned problems, the inventors discovered that by placing a specified window member comprising a columnar substrate portion and a flange portion in an opening formed in the polishing layer and bonding the polishing layer to the flange portion, it is possible to manufacture a polishing pad that prevents the window member from peeling off from the polishing layer, leading to the completion of the present invention.
本発明は、下記[1]~[8]に関する。
[1]被研磨物を研磨する研磨面を有する研磨層を備える研磨パッドを製造する研磨パッドの製造方法であって、前記研磨層に形成された開口部に、柱状基材部と該柱状基材部の一端側の側面に設けられたフランジ部とを有し、且つ、前記柱状基材部の少なくとも一部が透明な窓部材を収容する収容工程と、前記研磨層と前記フランジ部とを接着する接着工程とを含み、前記柱状基材部の厚みが前記研磨層の厚み以下である、研磨パッドの製造方法。
[2]前記研磨層の前記研磨面における開口部面積Aが、前記研磨面に対して反対面になる反研磨面における開口部面積Bよりも小さい開口部を前記研磨層に形成する第1の形成工程をさらに含む、前記[1]に記載の研磨パッドの製造方法。
[3]前記柱状基材部及び前記フランジ部の少なくともいずれかの形状は、該形状の外周が中心からの距離が異なる点を二点以上有する、前記[1]又は[2]に記載の研磨パッドの製造方法。
[4]前記接着工程において、前記研磨層と前記フランジ部との間に接着層を介在させる、前記[1]から[3]のいずれかに記載の研磨パッドの製造方法。
[5]前記窓部材のフランジ部側の底面から接着層を貼り付けて、前記研磨層と前記フランジ部とを接着する、前記[4]に記載の研磨パッドの製造方法。
[6]前記接着層はホットメルトフィルムである、前記[5]に記載の研磨パッドの製造方法。
[7]前記研磨層の反研磨面側に積層されたクッション層をさらに備える研磨パットの製造方法であって、前記クッション層に開口部を形成する第2の形成工程をさらに含み、前記クッション層の表面における開口部面積Cが前記研磨層の前記研磨面における開口部面積Aよりも小さい、前記[1]から[6]のいずれかに記載の研磨パッドの製造方法。
[8]被研磨物を研磨する研磨面を有する研磨層と、前記研磨層に形成された開口部に収容され、柱状基材部と該柱状基材部の一端側の側面に設けられたフランジ部とを有し、且つ、前記柱状基材部の少なくとも一部が透明な窓部材と、を備え、前記研磨層と前記フランジ部とが接着され、前記開口部の前記研磨面における開口部面積Aが、前記開口部の前記研磨面に対して反対面になる反研磨面における開口部面積Bよりも小さく、前記柱状基材部の厚みが前記研磨層の厚み以下である、研磨パッド。
The present invention relates to the following [1] to [8].
[1] A method for manufacturing a polishing pad, which manufactures a polishing pad having a polishing layer with a polishing surface for polishing an object to be polished, the method comprising: an accommodating step in which an opening formed in the polishing layer has a columnar substrate portion and a flange portion provided on a side surface at one end of the columnar substrate portion, and at least a portion of the columnar substrate portion accommodates a transparent window member; and an adhering step in which the polishing layer and the flange portion are adhered together, and the thickness of the columnar substrate portion is equal to or less than the thickness of the polishing layer.
[2] A method for manufacturing a polishing pad described in [1], further comprising a first forming step of forming an opening in the polishing layer, the opening area A on the polishing surface of the polishing layer being smaller than the opening area B on the opposite polishing surface from the polishing surface.
[3] A method for manufacturing a polishing pad described in [1] or [2], wherein the shape of at least one of the columnar substrate portion and the flange portion has two or more points on the outer periphery of the shape that are different distances from the center.
[4] A method for manufacturing a polishing pad according to any one of [1] to [3], wherein an adhesive layer is interposed between the polishing layer and the flange portion in the bonding step.
[5] A method for manufacturing a polishing pad according to [4], wherein an adhesive layer is attached to the bottom surface of the flange portion side of the window member to bond the polishing layer and the flange portion.
[6] The method for manufacturing a polishing pad according to [5], wherein the adhesive layer is a hot melt film.
[7] A method for manufacturing a polishing pad further comprising a cushion layer laminated on the opposite polishing surface side of the polishing layer, further comprising a second forming step of forming an opening in the cushion layer, wherein the opening area C on the surface of the cushion layer is smaller than the opening area A on the polishing surface of the polishing layer, as described in any of [1] to [6].
[8] A polishing pad comprising: a polishing layer having a polishing surface for polishing an object to be polished; and a window member accommodated in an opening formed in the polishing layer, the window member having a columnar substrate and a flange portion provided on a side surface at one end of the columnar substrate, at least a portion of the columnar substrate being transparent, the polishing layer and the flange portion being bonded together, an opening area A of the opening on the polishing surface being smaller than an opening area B of the opening on the anti-polishing surface that is the opposite side of the opening from the polishing surface, and the thickness of the columnar substrate being equal to or less than the thickness of the polishing layer.
本発明によれば、窓部材が研磨層から剥がれるのを抑制することができる研磨パッド及びその製造方法を提供することができる。 The present invention provides a polishing pad and a manufacturing method thereof that can prevent the window member from peeling off from the polishing layer.
本実施形態の研磨パッド及びその製造方法について、図面を参照して詳しく説明する。ただし、以下に示す実施形態は、本発明の技術思想を具体化するための例示であって、本発明は以下の記載に限定されない。 The polishing pad and manufacturing method thereof of this embodiment will be described in detail with reference to the drawings. However, the embodiment described below is an example intended to embody the technical concept of the present invention, and the present invention is not limited to the following description.
なお、本明細書において、「透明」とは、「波長300~1000nmの少なくともいずれかで、厚み1mmでの透過率が5%以上である」ことを意味する。
また、本明細書において、「D硬度」は、JIS K 7311:1995に準じて、測定温度25℃の条件で測定された値である。
In this specification, "transparent" means "having a transmittance of 5% or more at a thickness of 1 mm at least in any wavelength range of 300 to 1000 nm."
In this specification, "D hardness" is a value measured in accordance with JIS K 7311:1995 at a measurement temperature of 25°C.
[研磨パッド]
本発明の研磨パッドは、少なくとも、研磨層と、窓部材とを備え、必要に応じて、接着層と、クッション層と、その他の部材とをさらに備える。
[Polishing pad]
The polishing pad of the present invention comprises at least a polishing layer and a window member, and may further comprise an adhesive layer, a cushion layer, and other members as required.
<研磨層>
本発明の研磨パッドにおける研磨層は、被研磨物を研磨する研磨面を有する。研磨層には、研磨面における開口部面積Aが反研磨面における開口部面積Bよりも小さい開口部が形成されており、この開口部に後述する窓部材が収容される。
<Polishing layer>
The polishing layer of the polishing pad of the present invention has a polishing surface for polishing an object to be polished. The polishing layer has an opening formed therein, the opening area A on the polishing surface being smaller than the opening area B on the non-polishing surface, and this opening accommodates a window member, which will be described later.
研磨層を構成する研磨層本体シートとしては、特に制限はないが、終点検知精度を高める観点から、光透過性を有することが好ましい。 There are no particular restrictions on the polishing layer main sheet that makes up the polishing layer, but it is preferable that it be optically transparent in order to improve the accuracy of endpoint detection.
研磨層を構成する研磨層本体シートに用いられる高分子材料としては、例えば、熱可塑性ポリウレタン等のポリウレタン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、エチレン-酢酸ビニル共重合体、ブチラール樹脂、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル、ポリアミド等の非発泡樹脂体、などが挙げられる。これらは、単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの中でも、スクラッチが少なく平坦化性能にも優れる点で、熱可塑性ポリウレタンが好ましい。
Examples of polymeric materials used in the polishing layer main body sheet that constitutes the polishing layer include polyurethanes such as thermoplastic polyurethane, polyethylene, polypropylene, polybutadiene, ethylene-vinyl acetate copolymers, butyral resins, polystyrene, polyvinyl chloride, acrylic resins, epoxy resins, polyesters, polyamides, and other non-foamed resins. These may be used alone or in combination of two or more.
Among these, thermoplastic polyurethane is preferred because it causes less scratches and has excellent flattening properties.
研磨層を構成する研磨層本体シートにおける高分子材料の含有量としては、好ましくは50質量%以上であり、より好ましくは70質量%以上であり、さらに好ましくは90質量%以上であり、最も好ましくは100質量%である。
なお、研磨層を構成する研磨層本体シートは発泡体及び非発泡体のいずれであってもよいが、非発泡体であることが好ましい。研磨層を構成する研磨層本体シートが非発泡体であると、研磨均一性が高く、発泡の分布によるばらつきや発泡内の凝集物に起因するディフェクトの発生を抑制することができ、もって研磨特性が変動しにくく安定した研磨が実現できる。
The content of the polymer material in the polishing layer main sheet that constitutes the polishing layer is preferably 50% by mass or more, more preferably 70% by mass or more, even more preferably 90% by mass or more, and most preferably 100% by mass.
The polishing layer main body sheet constituting the polishing layer may be either foamed or non-foamed, but is preferably non-foamed. If the polishing layer main body sheet constituting the polishing layer is non-foamed, polishing uniformity is high, and the occurrence of defects due to variations in foam distribution and agglomerates in the foam can be suppressed, thereby achieving stable polishing with less fluctuation in polishing characteristics.
<<熱可塑性ポリウレタン>>
熱可塑性ポリウレタンとしては、特に制限はないが、例えば、熱可塑性ポリウレタンの製造容易性の観点から、ポリオールに由来する構造単位、及びポリイソシアネートに由来する構造単位、及び、鎖伸長剤に由来する構造単位を少なくとも含むものが好ましく、ポリオールに由来する構造単位、ポリイソシアネートに由来する構造単位及び鎖伸長剤に由来する構造単位のみからなることがより好ましい。
熱可塑性ポリウレタンにおける全構造単位に対する、ポリオールに由来する構造単位、ポリイソシアネートに由来する構造単位、及び鎖伸長剤に由来する構造単位の合計含有量としては、好ましくは80質量%以上であり、より好ましくは85質量%以上であり、さらに好ましくは90質量%以上であり、よりさらに好ましくは95質量%以上であり、よりさらに好ましくは100質量%である。
<<Thermoplastic polyurethane>>
The thermoplastic polyurethane is not particularly limited, but from the viewpoint of ease of production of the thermoplastic polyurethane, it is preferable that the thermoplastic polyurethane contains at least a structural unit derived from a polyol, a structural unit derived from a polyisocyanate, and a structural unit derived from a chain extender, and it is more preferable that the thermoplastic polyurethane consists only of a structural unit derived from a polyol, a structural unit derived from a polyisocyanate, and a structural unit derived from a chain extender.
The total content of the structural units derived from the polyol, the structural units derived from the polyisocyanate, and the structural units derived from the chain extender relative to all structural units in the thermoplastic polyurethane is preferably 80% by mass or more, more preferably 85% by mass or more, even more preferably 90% by mass or more, still more preferably 95% by mass or more, and still more preferably 100% by mass.
(ポリオール)
ポリオールの具体例としては、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;などの高分子ジオールが挙げられる。これらは1種単独で用いても、2種以上を組合せて用いてもよい。
これらの中でも、入手容易性及び反応性に優れる観点から、ポリエーテルジオール及びポリエステルジオールからなる群より選ばれる1種以上が好ましい。
(Polyol)
Specific examples of polyols include polymer diols such as polyether diols, polyester diols, polycarbonate diols, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
Among these, one or more selected from the group consisting of polyether diols and polyester diols are preferred from the viewpoints of availability and excellent reactivity.
ポリオールの数平均分子量は、好ましくは450~3,000、より好ましくは500~2,700、さらに好ましくは550~2,400、よりさらに好ましくは650~1,400、よりさらに好ましくは800~1,200である。ポリオールの数平均分子量が前記範囲内であると、剛性、硬度及び親水性等の要求特性を維持しやすい。なお、ポリオールの数平均分子量は、JIS K 1557-1:2007に準拠して測定した水酸基価に基づいて算出された数平均分子量を意味する。 The number average molecular weight of the polyol is preferably 450 to 3,000, more preferably 500 to 2,700, even more preferably 550 to 2,400, even more preferably 650 to 1,400, and even more preferably 800 to 1,200. When the number average molecular weight of the polyol is within this range, it is easy to maintain the required properties such as rigidity, hardness, and hydrophilicity. The number average molecular weight of the polyol refers to the number average molecular weight calculated based on the hydroxyl value measured in accordance with JIS K 1557-1:2007.
-ポリエーテルジオール-
ポリエーテルジオールの具体例としては、ポリエチレングリコール(PEG)、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(PTMG)、ポリ(メチルテトラメチレングリコール)、グリセリンベースポリアルキレンエーテルグリコール等が挙げられる。これらは1種単独で用いても2種以上を組合せて用いてもよい。
これらの中でも、ポリエチレングリコール(PEG)、ポリテトラメチレングリコール(PTMG)が好ましい。
-Polyether diol-
Specific examples of polyether diols include polyethylene glycol (PEG), polypropylene glycol, polytetramethylene glycol (PTMG), poly(methyltetramethylene glycol), glycerin-based polyalkylene ether glycols, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
Among these, polyethylene glycol (PEG) and polytetramethylene glycol (PTMG) are preferred.
-ポリエステルジオール-
ポリエステルジオールとしては、例えば、ジカルボン酸又はそのエステルや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又はエステル交換反応させることにより得られるポリエステルジオールなどが挙げられる。
-Polyester diol-
Examples of polyester diols include polyester diols obtained by subjecting a dicarboxylic acid or an ester-forming derivative thereof, such as an ester or anhydride, to a direct esterification reaction or an ester exchange reaction with a low-molecular-weight diol.
ジカルボン酸の具体例としては、シュウ酸、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2~12の脂肪族ジカルボン酸;トリグリセリドの分留により得られる不飽和脂肪酸を二量化した炭素数14~48の二量化脂肪族ジカルボン酸(ダイマー酸)及びこれらの水素添加物(水添ダイマー酸)等の脂肪族ジカルボン酸;1,4-シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環族ジカルボン酸;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;などが挙げられる。また、ダイマー酸及び水添ダイマー酸としては、クローダ社製の商品名「プリポール1004」、「プリポール1006」、「プリポール1009」、「プリポール1013」等が挙げられる。これらは1種単独で用いても2種以上を組合せて用いてもよい。 Specific examples of dicarboxylic acids include aliphatic dicarboxylic acids having 2 to 12 carbon atoms, such as oxalic acid, succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimelic acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedicarboxylic acid, 2-methylsuccinic acid, 2-methyladipic acid, 3-methyladipic acid, 3-methylpentanedioic acid, 2-methyloctanedioic acid, 3,8-dimethyldecanedioic acid, and 3,7-dimethyldecanedioic acid; aliphatic dicarboxylic acids such as dimerized aliphatic dicarboxylic acids having 14 to 48 carbon atoms (dimer acids) obtained by dimerizing unsaturated fatty acids obtained by fractional distillation of triglycerides, and their hydrogenated products (hydrogenated dimer acids); alicyclic dicarboxylic acids such as 1,4-cyclohexanedicarboxylic acid; and aromatic dicarboxylic acids such as terephthalic acid, isophthalic acid, and orthophthalic acid. Additionally, examples of dimer acids and hydrogenated dimer acids include those manufactured by Croda under the trade names "Pripol 1004," "Pripol 1006," "Pripol 1009," and "Pripol 1013." These may be used alone or in combination of two or more.
低分子ジオールの具体例としては、エチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,2-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、1,7-ヘプタンジオール、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、スピログリコール等の脂環式ジオール;などが挙げられる。これらは1種単独で用いても2種以上を組合せて用いてもよい。これらの中でも、炭素数6~12のジオールが好ましく、炭素数8~10のジオールがより好ましく、炭素数9のジオールがさらに好ましい。 Specific examples of low-molecular-weight diols include aliphatic diols such as ethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,2-propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, 1,5-pentanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,7-heptanediol, 1,8-octanediol, 2-methyl-1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, and 1,10-decanediol; and alicyclic diols such as cyclohexanedimethanol, cyclohexanediol, and spiroglycol. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, diols having 6 to 12 carbon atoms are preferred, diols having 8 to 10 carbon atoms are more preferred, and diols having 9 carbon atoms are even more preferred.
-ポリカーボネートジオール-
ポリカーボネートジオールとしては、低分子ジオールと、カーボネート化合物との反応により得られるものが挙げられる。ポリカーボネートジオールを製造するための低分子ジオールの例としては、先に例示した低分子ジオールが挙げられる。
ポリカーボネートジオールを製造するためのカーボネート化合物の例としては、ジアルキルカーボネート、アルキレンカーボネート、ジアリールカーボネート、などが挙げられる。
ジアルキルカーボネートの具体例としては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネート等が挙げられ、アルキレンカーボネートの具体例としてはエチレンカーボネート等が挙げられ、ジアリールカーボネートの具体例としてはジフェニルカーボネート等が挙げられる。
- Polycarbonate diol -
The polycarbonate diol may be one obtained by reacting a low molecular weight diol with a carbonate compound. Examples of the low molecular weight diol for producing the polycarbonate diol include the low molecular weight diols exemplified above.
Examples of carbonate compounds for producing polycarbonate diols include dialkyl carbonates, alkylene carbonates, diaryl carbonates, and the like.
Specific examples of dialkyl carbonates include dimethyl carbonate and diethyl carbonate, specific examples of alkylene carbonates include ethylene carbonate, and specific examples of diaryl carbonates include diphenyl carbonate.
(ポリイソシアネート)
ポリイソシアネートとしては、通常の熱可塑性ポリウレタンの製造に用いられるポリイソシアネートであれば、特に制限はなく、例えば、エチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタ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、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカ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、イソプロピリデンビス(4-シクロヘキシルイソシアネート)、シクロヘキシルメタンジイソシアネート、メチルシクロヘキサ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、リジンジイソシアネート、2,6-ジイソシアナトメチルカプロエート、ビス(2-イソシアナトエチル)フマレート、ビス(2-イソシアナトエチル)カーボネート、2-イソシアナトエチル-2,6-ジイソシアナトヘキサノエート、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート、ビス(2-イソシアナトエチル)-4-シクロへキセン等の脂肪族又は脂環式ジイソシアネート;2,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、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、m-キシリレンジイソシアネート、p-キシリレンジイソシアネート、1,5-ナフチレンジイソシアネート、4,4’-ジイソシアナトビフェニル、3,3’-ジメチル-4,4’-ジイソシアナトビフェニル、3,3’-ジメチル-4,4’-ジイソシアナトジフェニルメタン、クロロフェニレン-2,4-ジイソシアネート、テトラメチル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;などが挙げられる。これらは1種単独で用いても、2種以上を組合せて用いてもよい。
これらの中でも、耐摩耗性を向上させる観点から、4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)が好ましい。
(Polyisocyanate)
The polyisocyanate is not particularly limited as long as it is a polyisocyanate that is commonly used in the production of thermoplastic polyurethanes, and examples thereof include ethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, pentamethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, 2,4,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, dodecamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, isopropylidenebis(4-cyclohexylisocyanate), cyclohexylmethane diisocyanate, methylcyclohexane diisocyanate, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, lysine diisocyanate, 2,6-diisocyanatomethyl caproate, bis(2-isocyanatoethyl) fumarate, bis(2-isocyanatoethyl) carbonate, 2-isocyanatoethyl-2,6-diisocyanate, and the like. Aliphatic or alicyclic diisocyanates such as 2,4'-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, etc. isocyanate, m-xylylene diisocyanate, p-xylylene diisocyanate, 1,5-naphthylene diisocyanate, 4,4'-diisocyanatobiphenyl, 3,3'-dimethyl-4,4'-diisocyanatobiphenyl, 3,3'-dimethyl-4,4'-diisocyanatodiphenylmethane, chlorophenylene-2,4-diisocyanate, aromatic diisocyanates such as tetramethylxylylene diisocyanate, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
Among these, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI) is preferred from the viewpoint of improving abrasion resistance.
(鎖伸長剤)
鎖伸長剤としては、通常の熱可塑性ポリウレタンの製造に従来から使用されている鎖伸長剤のいずれを使用してもよい。具体的には、イソシアネート基と反応し得る活性水素原子を分子中に2個以上有する分子量300以下の低分子化合物を使用することが好ましく、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール(DEG)、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、2,2-ジエチル-1,3-プロパンジオール、2,2,4-トリメチル-1,3-プロパンジオール、2-ブチル-2-エチル-1,3-プロパンジオール、1,2-ブタンジオール、1,3-ブタンジオール、2,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール(BD)、1,5-ペンタンジオール(PD)、ネオペンチルグリコール、1,6-ヘキサンジオール、2,5-ジメチル-2,5-ヘキサンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール(MPD)、1,4-ビス(β-ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、1,4-シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール(1,4-シクロヘキサンジメタノール等)、スピログリコール、ビス(β-ヒドロキシエチル)テレフタレート、1,9-ノナンジオール(ND)、m-キシリレングリコール、p-キシリレングリコール、トリエチレングリコール等のジオール類;エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジアミン、2,4,4-トリメチルヘキサメチレンジアミン、3-メチルペンタメチレンジアミン、1,2-シクロヘキサンジアミン、1,3-シクロヘキサンジアミン、1,4-シクロヘキサンジアミン、1,2-ジアミノプロパン、1,3-ジアミノプロパン、ヒドラジン、キシリレンジアミン、イソホロンジアミン、ピペラジン、o-フェニレンジアミン、m-フェニレンジアミン、p-フェニレンジアミン、トリレンジアミン、キシレンジアミン、アジピン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド、4,4’-ジアミノジフェニルメタン、4,4’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ビス(4-アミノフェノキシ)ビフェニル、4,4’-ビス(3-アミノフェノキシ)ビフェニル、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)ベンゼン、1,3-ビス(3-アミノフェノキシ)ベンゼン、3,4’-ジアミノジフェニルエーテル、4,4’-ジアミノジフェニルスルフォン、3,4-ジアミノジフェニルスルフォン、3,3’-ジアミノジフェニルスルフォン、4,4’-メチレン-ビス(2-クロロアニリン)、3,3’-ジメチル-4,4’-ジアミノビフェニル、4,4’-ジアミノジフェニルスルフィド、2,6-ジアミノトルエン、2,4-ジアミノクロロベンゼン、1,2-ジアミノアントラキノン、1,4-ジアミノアントラキノン、3,3’-ジアミノベンゾフェノン、3,4-ジアミノベンゾフェノン、4,4’-ジアミノベンゾフェノン、4,4’-ジアミノビベンジル、2,2’-ジアミノ-1,1’-ビナフタレン、1,3-ビス(4-アミノフェノキシ)アルカン、1,4-ビス(4-アミノフェノキシ)アルカン、1,5-ビス(4-アミノフェノキシ)アルカン等の1,n-ビス(4-アミノフェノキシ)アルカン(nは3~10)、1,2-ビス[2-(4-アミノフェノキシ)エトキシ]エタン、9,9-ビス(4-アミノフェニル)フルオレン、4,4’-ジアミノベンズアニリド等のジアミン類;などが挙げられる。これらは1種単独で用いても、2種以上を組合せて用いてもよい。
これらの中でも、ジエチレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール(BD)、ネオペンチルグリコール、1,5-ペンタンジオール(PD)及び1,6-ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノールからなる群より選ばれる少なくとも1種が好ましい。
(Chain extender)
As the chain extender, any of the chain extenders conventionally used in the production of ordinary thermoplastic polyurethanes may be used. Specifically, it is preferable to use a low molecular weight compound having a molecular weight of 300 or less and having two or more active hydrogen atoms in the molecule that can react with an isocyanate group, and examples thereof include ethylene glycol, diethylene glycol (DEG), 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 2,2-diethyl-1,3-propanediol, 2,2,4-trimethyl-1,3-propanediol, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 2,3-butanediol, 1,4-butanediol (BD), 1,5-pentanediol (PD), neopentyl glycol, 1,6-hexanediol, 2,5-dimethyl-2,5-hexanediol, 3-methyl-1,5-pentanediol (MPD), 1,4-bis(β-hydroxyethoxy)benzene, 1,4-cyclohexanediol, and cyclohexanediol. Diols such as cyclohexanedimethanol (1,4-cyclohexanedimethanol, etc.), spiroglycol, bis(β-hydroxyethyl)terephthalate, 1,9-nonanediol (ND), m-xylylene glycol, p-xylylene glycol, and triethylene glycol; ethylenediamine, trimethylenediamine, tetramethylenediamine, hexamethylenediamine, heptamethylenediamine, octamethylenediamine, nonamethylenediamine, decamethylenediamine, undecamethylenediamine, dodecamethylenediamine, 2,2,4-trimethylhexamethylenediamine, 2,4,4-trimethylhexamethylenediamine, 3-methylpentamethylenediamine, 1,2-cyclohexanediamine, 1,3-cyclohexanediamine, 1,4-cyclohexanediamine, 1,2-diaminopropane, 1,3-diaminopropane amine, hydrazine, xylylenediamine, isophoronediamine, piperazine, o-phenylenediamine, m-phenylenediamine, p-phenylenediamine, tolylenediamine, xylenediamine, adipic dihydrazide, isophthalic dihydrazide, 4,4'-diaminodiphenylmethane, 4,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-bis(4-aminophenoxy)biphenyl, 4,4'-bis(3-aminophenoxy)biphenyl, 1,4-bis(4-aminophenoxy)benzene, 1,3-bis(4-aminophenoxy)benzene, 1,3-bis(3-aminophenoxy)benzene, 3,4'-diaminodiphenyl ether, 4,4'-diaminodiphenylsulfone, 3,4-diaminodiphenylsulfone, 3,3'-diaminodiphenylsulfone, 4,4'-methylene-bis(2-chloroaniline), 3,3'-dimethyl-4,4'-diaminobiphenyl,4,4'-diaminodiphenyl sulfide, 2,6-diaminotoluene, 2,4-diaminochlorobenzene, 1,2-diaminoanthraquinone, 1,4-diaminoanthraquinone, 3,3'-diaminobenzophenone, 3,4-diaminobenzophenone, 4,4'-diaminobenzophenone, 4,4'-diaminobibenzyl, 2,2'-diamino-1,1'-binaphthalene , 1,n-bis(4-aminophenoxy)alkanes (n is 3 to 10) such as 1,3-bis(4-aminophenoxy)alkane, 1,4-bis(4-aminophenoxy)alkane, and 1,5-bis(4-aminophenoxy)alkane, diamines such as 1,2-bis[2-(4-aminophenoxy)ethoxy]ethane, 9,9-bis(4-aminophenyl)fluorene, and 4,4'-diaminobenzanilide. These may be used alone or in combination of two or more.
Among these, at least one selected from the group consisting of diethylene glycol, 1,3-propanediol, 1,4-butanediol (BD), neopentyl glycol, 1,5-pentanediol (PD), 1,6-hexanediol, and cyclohexanedimethanol is preferred.
熱可塑性ポリウレタンの重合に用いられる単量体のポリオール、ポリイソシアネート、鎖伸長剤の各成分の配合比率は、目的とする耐摩耗性等の物性を考慮して適宜選択される。例えば、熱可塑性ポリウレタンの機械的強度、耐摩耗性、生産性、保存安定性により優れる観点から、ポリオール及び鎖伸長剤に含まれる活性水素原子1モルに対して、ポリイソシアネートに含まれるイソシアネート基が0.80~1.30モルとなる比率が好ましく、0.85~1.20モルとなる比率が好ましく、0.90~1.10モルとなる比率がより好ましく、0.95~1.05モルとなる比率がさらに好ましい。前記比率が0.80以上である場合には、機械的強度及び耐摩耗性がより向上する傾向があり、1.30モル以下である場合には、熱可塑性ポリウレタンの生産性、保存安定性がより向上する傾向があるため好ましい。 The blending ratios of the polyol, polyisocyanate, and chain extender monomer components used in the polymerization of thermoplastic polyurethane are appropriately selected taking into consideration the desired physical properties, such as abrasion resistance. For example, from the perspective of achieving superior mechanical strength, abrasion resistance, productivity, and storage stability of the thermoplastic polyurethane, a ratio of 0.80 to 1.30 moles of isocyanate groups in the polyisocyanate per mole of active hydrogen atoms in the polyol and chain extender is preferred, with a ratio of 0.85 to 1.20 moles being preferred, a ratio of 0.90 to 1.10 moles being more preferred, and a ratio of 0.95 to 1.05 moles being even more preferred. A ratio of 0.80 or greater tends to further improve mechanical strength and abrasion resistance, while a ratio of 1.30 moles or less tends to further improve productivity and storage stability of the thermoplastic polyurethane, making this preferable.
ポリオールとポリイソシアネートと鎖伸長剤との質量比としては、〔ポリオールの量/(ポリイソシアネートと鎖伸長剤の合計量)〕が、好ましくは15/85~45/55、より好ましくは20/80~40/60、さらに好ましくは25/75~35/65である。 The mass ratio of polyol, polyisocyanate, and chain extender (amount of polyol/total amount of polyisocyanate and chain extender) is preferably 15/85 to 45/55, more preferably 20/80 to 40/60, and even more preferably 25/75 to 35/65.
(熱可塑性ポリウレタンの製造方法)
熱可塑性ポリウレタンは、前述の原料を用いて公知のプレポリマー法又はワンショット法を用いたウレタン化反応によって重合することにより得られる。より具体的には、実質的に溶剤の不存在下で、前述した各成分を所定の比率で配合して単軸又は多軸スクリュー型押出機を用いて溶融混合しながら溶融重合により製造する方法;溶剤存在下でプレポリマー法により重合にて製造する方法;などが挙げられる。なお、溶融重合は連続的に行ってもよい。
熱可塑性ポリウレタンの製造を安定的に行う観点から、溶融重合を用いることが好ましい。
(Method for producing thermoplastic polyurethane)
Thermoplastic polyurethanes can be obtained by polymerizing the above-mentioned raw materials through a urethane reaction using a known prepolymer method or one-shot method. More specifically, examples include a method in which the above-mentioned components are blended in a predetermined ratio in substantially the absence of a solvent and melt-mixed using a single-screw or multi-screw extruder to produce the thermoplastic polyurethane; and a method in which the thermoplastic polyurethane is produced by polymerization using a prepolymer method in the presence of a solvent. The melt polymerization may be carried out continuously.
From the viewpoint of stably producing thermoplastic polyurethane, it is preferable to use melt polymerization.
前記高分子材料には、必要に応じて、架橋剤、充填剤、架橋促進剤、架橋助剤、軟化剤、粘着付与剤、老化防止剤、発泡剤、加工助剤、密着性付与剤、無機充填剤、有機フィラー、結晶核剤、耐熱安定剤、耐候安定剤、帯電防止剤、着色剤、滑剤、難燃剤、難燃助剤(酸化アンチモン等)、ブルーミング防止剤、離型剤、増粘剤、酸化防止剤、導電剤等の添加剤を含有してもよい。
前記高分子材料がその他添加剤を含む場合、前記高分子材料中の添加剤の含有割合としては、特に制限はないが、好ましくは50質量%以下、より好ましくは30質量%以下、さらに好ましくは10質量%以下、特に好ましくは5質量%以下である。
The polymer material may contain additives such as a crosslinking agent, a filler, a crosslinking accelerator, a crosslinking aid, a softener, a tackifier, an antiaging agent, a foaming agent, a processing aid, an adhesion imparting agent, an inorganic filler, an organic filler, a crystal nucleating agent, a heat stabilizer, a weathering stabilizer, an antistatic agent, a colorant, a lubricant, a flame retardant, a flame retardant aid (antimony oxide, etc.), an antiblooming agent, a release agent, a thickener, an antioxidant, and a conductive agent, as needed.
When the polymer material contains other additives, the content of the additives in the polymer material is not particularly limited, but is preferably 50% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, even more preferably 10% by mass or less, and particularly preferably 5% by mass or less.
研磨層本体シートの製造方法としては、特に制限はないが、例えば、上述した高分子材料を、公知の方法を用いて、シート化する方法、などが挙げられる。具体的には、例えば、高分子材料をT-ダイを装着した単軸押出機や二軸押出機等の押出機により溶融押出してシート化する方法が挙げられる。また、シートは、高分子材料をブロック状に成形し、ブロック状の成形体をスライスして製造してもよい。得られたシートは、裁断、打ち抜き、切削等により所望の寸法、形状に加工したり、研削等により所望の厚みに加工したりして研磨層本体シートに仕上げられる。 The method for producing the polishing layer main body sheet is not particularly limited, but examples include forming the above-mentioned polymeric material into a sheet using a known method. Specifically, for example, the polymeric material is melt-extruded into a sheet using an extruder such as a single-screw extruder or twin-screw extruder equipped with a T-die. Alternatively, the sheet may be produced by molding the polymeric material into a block and slicing the block. The resulting sheet can be cut, punched, milled, or otherwise processed to the desired dimensions and shape, or ground to the desired thickness to produce the polishing layer main body sheet.
研磨層本体シートのD硬度としては、特に制限はないが、平坦化性の向上とウエハ表面でのスクラッチ発生の抑制とのバランスの観点で、好ましくは50~90、より好ましくは55~88、さらに好ましくは60~85である。 There are no particular restrictions on the D hardness of the polishing layer main sheet, but from the perspective of balancing improved planarization and suppression of scratches on the wafer surface, it is preferably 50 to 90, more preferably 55 to 88, and even more preferably 60 to 85.
研磨層本体シートの密度としては、特に制限はないが、好ましくは0.75g/cm3以上であり、より好ましくは0.85g/cm3以上であり、さらに好ましくは1.0g/cm3以上である。研磨層本体シートの密度が前記下限値以上であると研磨層として適度な柔軟性を有するようになる。 The density of the polishing layer main sheet is not particularly limited, but is preferably 0.75 g/cm or more, more preferably 0.85 g/cm or more, and even more preferably 1.0 g/cm or more. When the density of the polishing layer main sheet is equal to or greater than the lower limit, the polishing layer has appropriate flexibility.
研磨層(研磨層本体シート)の厚みとしては、柱状基材部の厚み以上である限り、特に制限はないが、好ましくは0.5~5.0mmであり、より好ましくは1.0~3.0mmであり、さらに好ましくは1.2~2.5mmである。研磨層の厚みが前記範囲内であると生産性や取り扱い性が向上すると共に、研磨性能の安定性も向上する。 There are no particular restrictions on the thickness of the polishing layer (polishing layer main sheet), as long as it is equal to or greater than the thickness of the columnar substrate portion, but it is preferably 0.5 to 5.0 mm, more preferably 1.0 to 3.0 mm, and even more preferably 1.2 to 2.5 mm. Having a polishing layer thickness within this range improves productivity and ease of handling, as well as the stability of polishing performance.
研磨層の研磨面には、研削加工やレーザー加工、射出成形の際に金型で転写する、加熱された型でスタンプするなどの方法により、同心円状、格子状、螺旋状、放射状等の所定のパターンで溝や穴のような凹部が形成されることが好ましい。このような凹部は、研磨面にスラリーを均一かつ充分に供給するとともに、スクラッチ発生の原因となる研磨屑の排出や、研磨層の吸着によるウェハ破損の防止に役立つ。例えば同心円状に溝を形成する場合、溝間の間隔(ピッチ)は、好ましくは1.0~50mmであり、より好ましくは1.5~30mmであり、さらに好ましくは2.0~15mmである。また、溝の幅は、好ましくは0.1~3.0mmであり、より好ましくは0.2~2.0mmである。また、溝の深さは研磨層の厚み未満であって、好ましくは0.2~1.8mmであり、より好ましくは0.4~1.5mmである。また、溝の断面形状としては、例えば、長方形、台形、三角形、半円形等の形状が目的に応じて適宜選択される。 The polishing surface of the polishing layer preferably has grooves or holes formed in a predetermined pattern, such as concentric, lattice, spiral, or radial patterns, by grinding, laser processing, transferring with a mold during injection molding, or stamping with a heated mold. These recesses ensure a uniform and sufficient supply of slurry to the polishing surface, and also help remove polishing debris that can cause scratches and prevent wafer damage due to adhesion to the polishing layer. For example, when concentric grooves are formed, the spacing (pitch) between the grooves is preferably 1.0 to 50 mm, more preferably 1.5 to 30 mm, and even more preferably 2.0 to 15 mm. The groove width is preferably 0.1 to 3.0 mm, more preferably 0.2 to 2.0 mm. The groove depth is less than the thickness of the polishing layer, and is preferably 0.2 to 1.8 mm, more preferably 0.4 to 1.5 mm. The cross-sectional shape of the grooves may be selected appropriately depending on the purpose, including, for example, rectangular, trapezoidal, triangular, or semicircular.
<窓部材>
本発明の研磨パッドにおける窓部材は、研磨層に形成された開口部に収容され、少なくとも一部が透明な柱状基材部と、該柱状基材部の一端側の側面に設けられたフランジ部とを有する。
柱状基材部とフランジ部とは、一体成形されていてもよく、また、別部材として成形されて融着等により接合されたものであってもよい。
<Window material>
The window member in the polishing pad of the present invention is housed in an opening formed in the polishing layer and has a columnar substrate portion that is at least partially transparent and a flange portion provided on the side surface at one end of the columnar substrate portion.
The columnar base member and the flange member may be integrally molded, or may be molded as separate members and joined by fusion or the like.
柱状基材部の厚みとしては、研磨層の厚み以下である限り、特に制限はないが、好ましくは0.5~5.0mmであり、より好ましくは1.0~3.0mmであり、さらに好ましくは1.2~2.5mmである。
柱状基材部の厚みが研磨層の厚み以下であることで、クッション層が薄くなることによる研磨パッドのクッション性の不均一化を抑制し、もって研磨均一性が悪化するのを抑制することができる。
柱状基材部の厚みが前記好ましい範囲内であると、窓部材による研磨均一性の低下を抑制することができる。
The thickness of the columnar substrate is not particularly limited as long as it is equal to or less than the thickness of the polishing layer, but is preferably 0.5 to 5.0 mm, more preferably 1.0 to 3.0 mm, and even more preferably 1.2 to 2.5 mm.
By making the thickness of the columnar substrate portion equal to or less than the thickness of the polishing layer, it is possible to prevent the cushioning properties of the polishing pad from becoming non-uniform due to the thinning of the cushioning layer, thereby preventing deterioration in polishing uniformity.
When the thickness of the columnar substrate is within the above-mentioned preferred range, it is possible to suppress a decrease in polishing uniformity due to the window member.
研磨層の厚みに対する柱状基材部の厚みの比(柱状基材部の厚み/研磨層の厚み)としては1.0以下である限り、特に制限はないが、好ましくは0.5~1.0であり、より好ましくは0.7~1.0であり、さらに好ましくは0.9~1.0である。
研磨層の厚みに対する柱状基材部の厚みの比が1.0以下であることで、クッション層が薄くなることによる研磨パッドのクッション性の不均一化を抑制し、もって研磨均一性が悪化するのを抑制することができる。
研磨層の厚みに対する柱状基材部の厚みの比が前記好ましい範囲内であると、窓部材による研磨均一性の低下を抑制することができる。
The ratio of the thickness of the columnar substrate to the thickness of the abrasive layer (thickness of columnar substrate/thickness of abrasive layer) is not particularly limited as long as it is 1.0 or less, but is preferably 0.5 to 1.0, more preferably 0.7 to 1.0, and even more preferably 0.9 to 1.0.
By making the ratio of the thickness of the columnar substrate portion to the thickness of the polishing layer 1.0 or less, it is possible to suppress the non-uniformity of the cushioning properties of the polishing pad caused by the cushion layer becoming thinner, thereby suppressing the deterioration of polishing uniformity.
When the ratio of the thickness of the columnar substrate to the thickness of the polishing layer is within the above-mentioned preferred range, a decrease in polishing uniformity due to the window member can be suppressed.
フランジ部の厚みとしては、柱状基材部の厚みより小さい限り、特に制限はないが、好ましくは0.1~2.0mmであり、より好ましくは0.2~1.5mmであり、さらに好ましくは0.3~1.0mmである。
フランジ部の厚みが柱状基材部の厚みより小さいことで、フランジ部の機能を十分に発揮して窓部材が研磨層から剥がれるのを抑制することができる。
フランジ部の厚みが前記好ましい範囲内であると、窓部材の研磨層からの剥離を防ぐとともに、窓部材による研磨均一性の低下を抑制することができる。
The thickness of the flange portion is not particularly limited as long as it is smaller than the thickness of the columnar substrate portion, but is preferably 0.1 to 2.0 mm, more preferably 0.2 to 1.5 mm, and even more preferably 0.3 to 1.0 mm.
When the thickness of the flange portion is smaller than the thickness of the columnar substrate portion, the flange portion can fully exhibit its function and prevent the window member from peeling off from the polishing layer.
When the thickness of the flange portion is within the above-mentioned preferred range, peeling of the window member from the polishing layer can be prevented, and a decrease in polishing uniformity due to the window member can be suppressed.
柱状基材部の厚みに対するフランジ部の厚みの比(フランジ部の厚み/柱状基材部の厚み)としては1.0以下である限り、特に制限はないが、好ましくは0.1~0.6であり、より好ましくは0.2~0.5であり、さらに好ましくは0.25~0.4である。
柱状基材部の厚みに対するフランジ部の厚みの比が1.0以下であることで、フランジ部の機能を十分に発揮して窓部材が研磨層から剥がれるのを抑制することができる。
柱状基材部の厚みに対するフランジ部の厚みの比が前記好ましい範囲内であると、窓部材の研磨層からの剥離を防ぐとともに、窓部材による研磨均一性の低下を抑制することができる。
The ratio of the flange thickness to the columnar base thickness (flange thickness/columnar base thickness) is not particularly limited as long as it is 1.0 or less, but is preferably 0.1 to 0.6, more preferably 0.2 to 0.5, and even more preferably 0.25 to 0.4.
When the ratio of the flange thickness to the columnar substrate thickness is 1.0 or less, the flange functions satisfactorily and peeling of the window member from the polishing layer can be suppressed.
When the ratio of the flange thickness to the columnar substrate thickness is within the above-mentioned preferred range, peeling of the window member from the polishing layer can be prevented, and a decrease in polishing uniformity due to the window member can be suppressed.
窓部材の底面において、「柱状基材部底面面積Xに対するフランジ部底面面積Yの比」としては、特に制限はないが、窓部材及び研磨層の接着性、並びに、窓部材及び研磨層の生産性の観点から、好ましくは0.1~1.1、より好ましくは0.15~1.0、さらに好ましくは0.2~0.9である。
なお、「柱状基材部底面面積Xに対するフランジ部底面面積Yの比」とは、例えば、後述する図6A及びBにおける窓部材1の底面において、柱状基材部1aの底面(略楕円形)の面積Xに対するフランジ部1bの底面(中空の略楕円形)面積Yの比を意味する。
At the bottom surface of the window member, the "ratio of the flange portion bottom surface area Y to the columnar base portion bottom surface area X" is not particularly limited, but from the viewpoints of the adhesiveness between the window member and the abrasive layer, and the productivity of the window member and the abrasive layer, it is preferably 0.1 to 1.1, more preferably 0.15 to 1.0, and even more preferably 0.2 to 0.9.
The "ratio of the flange bottom area Y to the columnar base bottom area X" refers to, for example, the ratio of the area X of the columnar base bottom area 1a to the area Y of the flange bottom area 1b (hollow, approximately elliptical).
後述する図6A及びBに示すように、フランジ部1bは、通常、鍔状の1つの部材であるが、これに限定されるものではなく、図6Cに示すように、複数の短冊状部材で構成されていてもよい。フランジ部1bが複数の短冊状部材で構成されていることにより、研磨層と対向する面積を増大させて、研磨層とフランジ部との接着力を向上させることができる。 As shown in Figures 6A and 6B described below, the flange portion 1b is typically a single, brim-shaped member, but is not limited to this and may be composed of multiple strip-shaped members, as shown in Figure 6C. By having the flange portion 1b composed of multiple strip-shaped members, the area facing the polishing layer can be increased, improving the adhesive strength between the polishing layer and the flange portion.
後述する図6A及びBに示すように、柱状基材部1aの底面とフランジ部1bの底面は、通常、同一平面を形成しているが、これに限定されるものではなく、柱状基材部1aの底面とフランジ部1bの底面が同一平面を形成せずに、段差が設けられていてもよい。 As shown in Figures 6A and 6B described below, the bottom surface of the columnar base portion 1a and the bottom surface of the flange portion 1b typically form the same plane, but this is not limited to this; the bottom surface of the columnar base portion 1a and the bottom surface of the flange portion 1b may not form the same plane, but may have a step.
研磨面側から視た窓部材の形状(柱状基材部の上面の形状)及び反研磨面側から視た窓部材の形状(フランジ部の外周形状)としては、特に制限はなく、円形、楕円形、長円形、三角形、四角形等、研磨装置に合わせて適宜選択することができる。窓部材の回転を抑制する観点からは、研磨層の研磨面側から視た窓部材の形状(柱状基材部の上面の形状)及び研磨層の反研磨面側から視た窓部材の形状(フランジ部の外周形状)の少なくともいずれかは、形状の外周が中心からの距離が異なる点を二点以上有することが好ましい。ここで、「形状の外周が中心からの距離が異なる点を二点以上有する」とは、「円形状以外の形状(例えば、楕円形、多角形等)である」ことを意味する。 The shape of the window member as viewed from the polishing surface side (the shape of the top surface of the columnar substrate) and the shape of the window member as viewed from the opposite polishing surface side (the outer peripheral shape of the flange portion) are not particularly limited and can be selected appropriately to suit the polishing apparatus, such as circular, elliptical, oval, triangular, rectangular, etc. From the perspective of suppressing rotation of the window member, it is preferable that at least one of the shape of the window member as viewed from the polishing surface side of the polishing layer (the shape of the top surface of the columnar substrate portion) and the shape of the window member as viewed from the opposite polishing surface side of the polishing layer (the outer peripheral shape of the flange portion) has two or more points on the periphery of the shape that are different distances from the center. Here, "having two or more points on the periphery of the shape that are different distances from the center" means "a shape other than circular (e.g., elliptical, polygonal, etc.)."
柱状基材部の形状としては、特に制限はなく、例えば、円柱状、楕円柱状、角柱状であってもよく、テーパー形状であってもよい。 The shape of the columnar substrate is not particularly limited, and may be, for example, a cylindrical, elliptical, or rectangular column, or may be tapered.
窓部材は、柱状基材部の少なくとも一部が透明であればよいが、柱状基材部及びフランジ部がいずれも透明であることが好ましい。また、窓部材における柱状基材部とフランジ部とは、同一の材質であってもよく、異なる材質であってもよい。
窓部材(即ち、柱状基材部及びフランジ部)の材質として好適に用いられる光透過性の透明樹脂としては、光硬化性樹脂、湿気硬化性樹脂、熱硬化性樹脂等の硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂のいずれであってもよく、具体的には、熱可塑性ポリウレタン等のポリウレタン、エポキシ樹脂、アクリルエラストマー、ポリビニルアルコール樹脂、などが挙げられる。これらは1種単独で用いても、2種以上を組合せて用いてもよい。
これらの中でも、終点検知の精度がより高くなる観点で、熱可塑性ポリウレタンが好ましい。熱可塑性ポリウレタンとしては、研磨層の材質として上述した熱可塑性ポリウレタンを好適に用いることができる。
The window member may be formed such that at least a portion of the columnar substrate is transparent, but it is preferable that both the columnar substrate and the flange are transparent. Furthermore, the columnar substrate and the flange in the window member may be made of the same material or different materials.
The light-transmitting transparent resin that is preferably used as the material for the window member (i.e., the columnar substrate portion and flange portion) may be either a curable resin such as a photocurable resin, a moisture-curable resin, or a thermosetting resin, or a thermoplastic resin, and specific examples include polyurethanes such as thermoplastic polyurethanes, epoxy resins, acrylic elastomers, polyvinyl alcohol resins, etc. These may be used alone or in combination of two or more.
Among these, thermoplastic polyurethane is preferred from the viewpoint of increasing the accuracy of end point detection. As the thermoplastic polyurethane, the thermoplastic polyurethane described above as the material of the polishing layer can be suitably used.
前記透明樹脂には、必要に応じて、架橋剤、充填剤、架橋促進剤、架橋助剤、軟化剤、粘着付与剤、老化防止剤、発泡剤、加工助剤、密着性付与剤、無機充填剤、有機フィラー、結晶核剤、耐熱安定剤、耐候安定剤、帯電防止剤、着色剤、滑剤、難燃剤、難燃助剤(酸化アンチモン等)、ブルーミング防止剤、離型剤、増粘剤、酸化防止剤、導電剤等の添加剤を含有してもよい。
前記透明樹脂がその他添加剤を含む場合、前記透明樹脂中の添加剤の含有割合としは、特に制限はないが、好ましくは50質量%以下、より好ましくは30質量%以下、さらに好ましくは10質量%以下、特に好ましくは5質量%以下である。
The transparent resin may contain additives such as a crosslinking agent, a filler, a crosslinking accelerator, a crosslinking aid, a softener, a tackifier, an antiaging agent, a foaming agent, a processing aid, an adhesion imparting agent, an inorganic filler, an organic filler, a crystal nucleating agent, a heat stabilizer, a weathering stabilizer, an antistatic agent, a colorant, a lubricant, a flame retardant, a flame retardant aid (antimony oxide, etc.), an antiblooming agent, a release agent, a thickener, an antioxidant, and a conductive agent, as needed.
When the transparent resin contains other additives, the content of the additives in the transparent resin is not particularly limited, but is preferably 50% by mass or less, more preferably 30% by mass or less, even more preferably 10% by mass or less, and particularly preferably 5% by mass or less.
窓部材のD硬度としては、特に制限はないが、好ましくは40~85、より好ましくは45~80、さらに好ましくは50~75である。また、窓部材のD硬度は、スクラッチの発生を低減する観点から、研磨層を構成する研磨層本体シートのD硬度よりも1~30程度低いことが好ましい。 The D hardness of the window member is not particularly limited, but is preferably 40 to 85, more preferably 45 to 80, and even more preferably 50 to 75. Furthermore, from the perspective of reducing the occurrence of scratches, the D hardness of the window member is preferably about 1 to 30 lower than the D hardness of the polishing layer main body sheet that constitutes the polishing layer.
<接着層>
接着層は研磨層とフランジ部との間に介在する任意の部材であり、この接着層により研磨層とフランジ部とが接着される。
また、接着層としては、特に制限はなく、例えば、ホットメルトフィルム、両面テープ、片面粘着テープ、などが挙げられるが、窓部材のフランジ部側の底面から貼り付けられるものが好ましく、ホットメルトフィルムがより好ましい。
<Adhesive layer>
The adhesive layer is an optional member interposed between the polishing layer and the flange portion, and the polishing layer and the flange portion are bonded together by this adhesive layer.
The adhesive layer is not particularly limited, and examples thereof include a hot melt film, double-sided tape, and single-sided adhesive tape. Preferably, the adhesive layer is attached to the bottom surface of the flange portion of the window member, and a hot melt film is more preferred.
<<ホットメルトフィルム>>
ホットメルトフィルムは、加熱により溶融して接着性を発揮するものであり、例えば、ポリアミド系ホットメルトフィルム;EVA(エチレン酢酸ビニル共重合体)、EAA(エチルアクリルアセテート)、PE(ポリエチレン)、PP(ポリプロピレン)等のポリオレフィン系ホットメルトフィルム;ポリウレタン系ホットメルトフィルム;ポリエステル系ホットメルトフィルムなどが挙げられる。これらは、これらは1種単独で用いても、2種以上を組合せて用いてもよい。
これらの中でも、研磨層と強固に接着する観点から、ポリアミド系ホットメルトフィルムおよびポリウレタン系ホットメルトフィルムが好ましく、ポリアミド系ホットメルトフィルムが特に好ましい。
なお、ホットメルトフィルムの接着は、熱プレス、高周波加熱、超音波加熱、その他任意の手段で加熱加圧することにより行われるが、熱プレスの場合、例えば、0.05~1MPaの圧力下、100~180℃の温度で0.1~2分間加圧加熱することにより接着することができる。
<<Hot melt film>>
Hot melt films melt when heated to exhibit adhesive properties, and examples thereof include polyamide hot melt films, polyolefin hot melt films such as EVA (ethylene vinyl acetate copolymer), EAA (ethyl acrylic acetate), PE (polyethylene), and PP (polypropylene), polyurethane hot melt films, and polyester hot melt films. These may be used alone or in combination of two or more.
Among these, polyamide-based hot-melt films and polyurethane-based hot-melt films are preferred from the viewpoint of strong adhesion to the polishing layer, with polyamide-based hot-melt films being particularly preferred.
The hot melt film is bonded by applying heat and pressure using heat pressing, high frequency heating, ultrasonic heating, or any other suitable means. In the case of heat pressing, the film can be bonded by applying heat and pressure at a pressure of 0.05 to 1 MPa at a temperature of 100 to 180°C for 0.1 to 2 minutes.
接着層の厚みとしては、特に制限はないが、好ましくは1~1000μmであり、より好ましくは10~500μmであり、さらに好ましくは30~200μmであり、特に好ましくは50~100μmである。接着層の厚みが前記範囲内であると接着性を向上させることができる。 There are no particular restrictions on the thickness of the adhesive layer, but it is preferably 1 to 1000 μm, more preferably 10 to 500 μm, even more preferably 30 to 200 μm, and particularly preferably 50 to 100 μm. Having an adhesive layer thickness within this range can improve adhesion.
<クッション層>
本発明の研磨パッドは、研磨層のみからなるものであってもよく、また、研磨層の反研磨面にクッション層を積層した積層体であってもよい。即ち、クッション層は任意の部材である。
クッション層としては、研磨層の硬度より低い硬度を有する層であることが好ましい。クッション層の硬度が研磨層の硬度よりも低い場合には、被研磨面の局所的な凹凸には硬質の研磨層が追従し、被研磨基材全体の反りやうねりに対してはクッション層が追従するためにグローバル平坦性(ウェハ基板の大きな周期の凹凸が低減している状態)とローカル平坦性(局所的な凹凸が低減している状態)とのバランスに優れた研磨が可能になる。
<Cushion layer>
The polishing pad of the present invention may consist of only a polishing layer, or may be a laminate in which a cushion layer is laminated on the opposite side of the polishing layer. In other words, the cushion layer is an optional member.
The cushion layer is preferably a layer having a hardness lower than that of the polishing layer.When the hardness of the cushion layer is lower than that of the polishing layer, the hard polishing layer follows the local unevenness of the polishing surface, and the cushion layer follows the warp and undulation of the polishing substrate as a whole, so that the polishing can be performed with a good balance between global flatness (the state in which the large periodic unevenness of the wafer substrate is reduced) and local flatness (the state in which local unevenness is reduced).
クッション層として用いられる素材の具体例としては、不織布にポリウレタンを含浸させた複合体(例えば、「Suba400」(ニッタ・ハース株式会社製));天然ゴム、ニトリルゴム、ポリブタジエンゴム、シリコーンゴム等のゴム;ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマー等の熱可塑性エラストマー;発泡プラスチック;ポリウレタン;などが挙げられる。
これらの中でも、クッション層として好ましい柔軟性が得られやすい点から、発泡構造を有するポリウレタンが特に好ましい。
Specific examples of materials used for the cushion layer include composites in which nonwoven fabric is impregnated with polyurethane (for example, "Suba 400" (manufactured by Nitta Haas Inc.)); rubbers such as natural rubber, nitrile rubber, polybutadiene rubber, and silicone rubber; thermoplastic elastomers such as polyester-based thermoplastic elastomers, polyamide-based thermoplastic elastomers, and fluorine-based thermoplastic elastomers; foamed plastics; and polyurethane.
Among these, polyurethane having a foam structure is particularly preferred because it is easy to obtain the flexibility that is preferable for the cushion layer.
クッション層の厚みとしては、特に制限はなく、通常0.5~5mm程度であるが、平坦化性と均一性とを両立させる観点から、好ましくは0.4~3mm、より好ましくは0.5~2mm、さらに好ましくは0.6~1.5mmである。クッション層が薄すぎる場合には、被研磨面の全体の反りやうねりに対する追従効果が低下してグローバル平坦性が低下する傾向がある。一方、クッション層が厚すぎる場合には、研磨パッド全体が柔らかくなって安定した研磨が難しくなる傾向がある。研磨層にクッション層を積層する場合には、研磨パッドの厚みが0.3~5mm程度であることが好ましい。 There are no particular restrictions on the thickness of the cushion layer, and it is usually around 0.5 to 5 mm. However, from the perspective of achieving both planarization and uniformity, it is preferably 0.4 to 3 mm, more preferably 0.5 to 2 mm, and even more preferably 0.6 to 1.5 mm. If the cushion layer is too thin, it tends to be less effective at following the overall warping and waviness of the polished surface, resulting in a decrease in global flatness. On the other hand, if the cushion layer is too thick, the entire polishing pad tends to become soft, making stable polishing difficult. When a cushion layer is laminated on the polishing layer, it is preferable that the polishing pad have a thickness of around 0.3 to 5 mm.
クッション層には、表面における開口部面積Cが前述の開口部面積Aよりも小さい開口部(貫通孔)が形成されていることが好ましい。
なおここで、開口部面積Cは、「クッション層の研磨面側表面における開口部面積D」と「クッション層の反研磨面側表面における開口部面積E」との平均である。
The cushion layer preferably has openings (through holes) formed in the surface thereof, the opening area C of which is smaller than the opening area A described above.
Here, the opening area C is the average of the "opening area D on the surface of the cushion layer facing the polishing surface" and the "opening area E on the surface of the cushion layer facing away from the polishing surface."
図1は、本実施形態の第1の例の研磨パッド10を説明するための模式図である。図1中、(a)は研磨パッド10を研磨面P側から視たときの平面模式図、(b)は(a)の研磨面Pの部分拡大模式図、(c)は(b)のI-I’断面における模式断面図である。 Figure 1 is a schematic diagram illustrating a polishing pad 10 according to a first example of this embodiment. In Figure 1, (a) is a schematic plan view of the polishing pad 10 as viewed from the polishing surface P side, (b) is a partially enlarged schematic view of the polishing surface P in (a), and (c) is a schematic cross-sectional view of the I-I' section in (b).
図1(a)~(c)において、研磨パッド10は、被研磨物を研磨するための研磨面Pと研磨面Pに対する反対面である反研磨面Rとが形成された円形状の研磨パッドである。また、研磨パッド10は、円形の周縁を有する研磨層本体シートで構成された研磨層2と、研磨層2に形成された開口部E(後述する図2D参照)に収容された窓部材1と、研磨層2の反研磨面Rに形成された接着中間層3と、接着中間層3を介して窓部材1及び研磨層2に接着されたクッション層4とを備える。なお、研磨層2と窓部材1におけるフランジ部1bとの間には後述する接着層が介在しているが、図1(c)では、見易さのため、接着層を省略して図示している。
研磨パッド10の研磨面Pには、研磨面Pにスラリーを把持させるための螺旋状の溝Gが形成されている。
1(a) to 1(c), polishing pad 10 is a circular polishing pad formed with a polishing surface P for polishing an object to be polished and an anti-polishing surface R, which is the surface opposite to polishing surface P. Polishing pad 10 also includes a polishing layer 2 made of a polishing layer main body sheet having a circular periphery, a window member 1 accommodated in an opening E (see FIG. 2D, described later) formed in polishing layer 2, an adhesive intermediate layer 3 formed on the anti-polishing surface R of polishing layer 2, and a cushion layer 4 adhered to window member 1 and polishing layer 2 via adhesive intermediate layer 3. Note that an adhesive layer, described later, is interposed between polishing layer 2 and flange portion 1b of window member 1, but in FIG. 1(c), the adhesive layer is omitted for ease of viewing.
The polishing surface P of the polishing pad 10 is formed with a spiral groove G for holding the slurry on the polishing surface P.
図1(c)において、窓部材1は、少なくとも一部が透明な柱状基材部1aと、柱状基材部1aの反研磨面R側の一端側の側面に設けられたフランジ部1bとを有する。少なくとも一部が透明な柱状基材部1aが、光学的終点検出用の光を透過させるための光透過部となる。
窓部材1の上面1Uの形状は開口部Eの研磨面Pにおける開口の形状に対応し、窓部材1の底面1Dの形状は開口部Eの反研磨面Rにおける開口の形状に対応する。
1(c), the window member 1 has a columnar substrate portion 1a, at least a portion of which is transparent, and a flange portion 1b provided on a side surface of the columnar substrate portion 1a on one end side thereof facing the opposite polished surface R. The columnar substrate portion 1a, at least a portion of which is transparent, serves as a light-transmitting portion for transmitting light for optical endpoint detection.
The shape of the upper surface 1U of the window member 1 corresponds to the shape of the opening on the polished surface P of the opening E, and the shape of the bottom surface 1D of the window member 1 corresponds to the shape of the opening on the opposite polished surface R of the opening E.
図1(c)において、研磨パッド10は、研磨層2の反研磨面R側に接着中間層3を介してクッション層4が接着された層構成を有する。研磨パッド10は、反研磨面R側にクッション層4や支持体層(不図示)などの他の層が積層された2層以上の積層構造を有していてもよく、研磨層2のみからなる単層構造であってもよい。研磨パッド10のように反研磨面R側にクッション層4を積層した積層構造であると、被研磨面の面内での研磨均一性がより向上しやすい。研磨パッド10が積層構造を有する場合、研磨層2の反研磨面Rに接着中間層3を介してクッション層4や支持体層(不図示)が積層される。この場合、研磨層2の凹部を形成した領域に該当する部分のクッション層4に貫通孔D(後述する図2G参照)を設けて開口させることが好ましい。 1(c), polishing pad 10 has a layered structure in which cushion layer 4 is adhered to the non-polishing surface R of polishing layer 2 via adhesive intermediate layer 3. Polishing pad 10 may have a laminated structure of two or more layers, with other layers such as cushion layer 4 and support layer (not shown) laminated on the non-polishing surface R, or it may have a single-layer structure consisting of polishing layer 2 alone. A laminated structure in which cushion layer 4 is laminated on the non-polishing surface R, as in polishing pad 10, tends to further improve polishing uniformity within the surface being polished. When polishing pad 10 has a laminated structure, cushion layer 4 and support layer (not shown) are laminated on the non-polishing surface R of polishing layer 2 via adhesive intermediate layer 3. In this case, it is preferable to provide through-holes D (see Figure 2G described below) in cushion layer 4 in the areas corresponding to the recessed portions of polishing layer 2.
研磨面Pの大部分の領域を研磨層2が形成し、研磨面Pの一部分を窓部材1の上面1Uが形成する。窓部材1は光学的終点検出機構を備えた研磨装置に用いられた場合に、光学的終点検出のための光をより透過させやすくする作用を有し、好ましくは、窓部材1(柱状基材部1a及びフランジ部1b)が研磨層2を構成する研磨層本体シートよりも全光線透過率が高い領域であり、さらに好ましくは、研磨層2を構成する研磨層本体シートよりも短波長領域の光透過率が高い領域である。 The polishing layer 2 forms the majority of the polishing surface P, and the upper surface 1U of the window member 1 forms a portion of the polishing surface P. When used in a polishing device equipped with an optical endpoint detection mechanism, the window member 1 has the effect of making it easier to transmit light for optical endpoint detection. Preferably, the window member 1 (columnar substrate portion 1a and flange portion 1b) is an area with a higher total light transmittance than the polishing layer main sheet that constitutes the polishing layer 2, and even more preferably, is an area with a higher light transmittance in the short wavelength range than the polishing layer main sheet that constitutes the polishing layer 2.
[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、被研磨物を研磨する研磨面を有する研磨層を備える研磨パッドを製造する研磨パッドの製造方法であり、少なくとも、収容工程と、接着工程とを含み、必要に応じて、第1の形成工程と、第2の形成工程と、その他の工程とをさらに含む。
[Method of manufacturing polishing pad]
The method for manufacturing a polishing pad of the present invention is a method for manufacturing a polishing pad having a polishing layer with a polishing surface for polishing an object to be polished, and includes at least a storage step and an adhesion step, and optionally further includes a first formation step, a second formation step, and other steps.
<収容工程>
収容工程は、研磨層に形成された開口部に窓部材を収容する工程である。
窓部材はフランジ部を有するので、研磨層に形成された開口部の反研磨面側から窓部材を収容するのが好ましい。
<Containing process>
The accommodation step is a step of accommodating the window member in the opening formed in the polishing layer.
Since the window member has a flange portion, it is preferable to insert the window member into the opening formed in the polishing layer from the side opposite the polishing surface.
<接着工程>
接着工程は、研磨層とフランジ部とを接着する工程である。
接着工程における接着方法としては、特に制限はなく、ホットメルトフィルム、両面テープ、片面粘着テープ等の接着層を用いた接着、超音波溶着、高周波溶着、レーザー溶着、などが挙げられる。
なお、接着層を用いる場合、研磨層とフランジ部との間に接着層を介在させることにより研磨層とフランジ部とを接着する。
<Adhesion process>
The bonding step is a step of bonding the polishing layer and the flange portion together.
The bonding method in the bonding step is not particularly limited, and examples thereof include bonding using an adhesive layer such as a hot melt film, double-sided tape, or single-sided adhesive tape, ultrasonic welding, high-frequency welding, and laser welding.
When an adhesive layer is used, the abrasive layer and the flange portion are bonded together by interposing the adhesive layer between them.
<第1の形成工程>
第1の形成工程は、研磨層に開口部を形成する任意の工程である。
研磨層に形成された開口部は、研磨面における開口部面積Aが反研磨面における開口部面積Bよりも小さい。
開口部面積Aとしては、開口部面積Bよりも小さい限り、特に制限はないが、従来の光学的終点検出方法に用いられている窓部材の大きさと同程度であり、好ましくは100~1200mm2、より好ましくは200~1000mm2である。開口部面積Bとしては、開口部面積Aより大きい限り、特に制限はないが、好ましくは開口部面積Aの1.1~2.5倍、より好ましくは開口部面積Aの1.2~2.2倍である。
<First Forming Step>
The first forming step is an optional step of forming an opening in the polishing layer.
The opening formed in the polishing layer has an opening area A on the polishing surface that is smaller than an opening area B on the opposite surface to the polishing surface.
The opening area A is not particularly limited as long as it is smaller than the opening area B, but is approximately the same size as the window members used in conventional optical endpoint detection methods, and is preferably 100 to 1200 mm 2 , more preferably 200 to 1000 mm 2. The opening area B is not particularly limited as long as it is larger than the opening area A, but is preferably 1.1 to 2.5 times the opening area A, more preferably 1.2 to 2.2 times the opening area A.
<第2の形成工程>
第2の形成工程は、クッション層に開口部を形成する任意の工程である。
クッション層に形成された開口部は、クッション層表面における開口部面積Cが前述の開口部面積Aよりも小さいことが好ましい。
<Second Forming Step>
The second forming step is an optional step of forming an opening in the cushion layer.
The opening formed in the cushion layer preferably has an opening area C on the surface of the cushion layer smaller than the opening area A described above.
以下、上述した本実施形態の研磨パッドの製造方法を一例に沿ってさらに詳しく説明する。
図2A~図2Gは研磨パッド10の製造工程の各工程を説明するための模式断面図である。
The method for manufacturing the polishing pad of this embodiment will now be described in more detail with reference to an example.
2A to 2G are schematic cross-sectional views illustrating the steps of the manufacturing process of the polishing pad 10. FIG.
研磨パッド10の製造においては、はじめに、図2Aに示すように研磨層2を構成する研磨層本体シートを形成する高分子シート22を準備する。 When manufacturing the polishing pad 10, first, a polymer sheet 22 is prepared, which forms the polishing layer main body sheet that constitutes the polishing layer 2, as shown in Figure 2A.
次に、図2Bに示すように、研磨層2になる高分子シート22の反研磨面R側の一面から切削または研削加工することにより、後述の図2Dで形成する予定の貫通孔に相当する部分を未処理で残存させた同心状(反研磨面R側から視た形状)の有底凹部Cを形成する。有底凹部Cの形成方法としては、特に制限はないが、切削により形成することが、有底凹部Cの形状や大きさの加工精度が優れることから好ましい。有底凹部Cは貫通孔ではなく、底壁を有する。このように、予め有底凹部Cを形成することにより、研磨面における開口部面積Aが反研磨面における開口部面積Bよりも小さい開口部E(図2D)を効率的に形成することができる。なお、本例では、有底凹部Cを形成してから貫通孔を打ち抜いているが(図2D)、貫通孔を打ち抜いてから有底凹部Cを形成してもよい。 Next, as shown in FIG. 2B, the polymer sheet 22 that will become the polishing layer 2 is cut or ground from one side on the opposite polishing surface R to form a concentric bottomed recess C (as viewed from the opposite polishing surface R), with the portion corresponding to the through-hole to be formed in FIG. 2D (described below) remaining unprocessed. There are no particular limitations on the method for forming the bottomed recess C, but cutting is preferred because it provides superior processing precision for the shape and size of the bottomed recess C. The bottomed recess C is not a through-hole but has a bottom wall. By forming the bottomed recess C in advance in this way, it is possible to efficiently form an opening E (FIG. 2D) in which the opening area A on the polishing surface is smaller than the opening area B on the opposite polishing surface. In this example, the bottomed recess C is formed before the through-hole is punched (FIG. 2D), but the bottomed recess C may be formed after the through-hole is punched.
有底凹部Cの深さは、窓部材のフランジ部の厚みに合わせて調整することが好ましく、好ましくは0.1~1.2mm、より好ましくは0.3~1.0mm、さらに好ましくは0.5~0.8mmである。 The depth of the bottomed recess C is preferably adjusted to match the thickness of the flange portion of the window member, and is preferably 0.1 to 1.2 mm, more preferably 0.3 to 1.0 mm, and even more preferably 0.5 to 0.8 mm.
また、有底凹部Cの深さは、高分子シート22の有底凹部Cを除いた領域の平均厚みt(図2B参照)に対して(平均厚みtを1とした場合に)、好ましくは0.05以上0.65以下、より好ましくは0.15以上0.55以下、さらに好ましくは0.25以上0.45以下である。 Furthermore, the depth of the bottomed recess C is preferably 0.05 to 0.65, more preferably 0.15 to 0.55, and even more preferably 0.25 to 0.45, relative to the average thickness t (see Figure 2B) of the region of the polymer sheet 22 excluding the bottomed recess C (assuming that the average thickness t is 1).
次に、図2Cに示すように、スラリーを保持するための溝G又は穴を形成する。図1を参照すれば、高分子シート22の研磨面Pとなる側に、螺旋状等の溝G又は穴を形成する。溝Gの形状としては、特に制限はないが、研磨速度等の研磨特性に優れる点で、同心円状、螺旋状、格子状、放射状などが好ましい。また、穴は研磨層の厚みより浅く底壁があるものでも、貫通した孔であってもよい。
なお、上記溝G又は穴の形成(図2C)を、有底凹部Cの形成(図2B)の前に行ってもよい。
Next, grooves G or holes for retaining the slurry are formed as shown in Fig. 2C. Referring to Fig. 1, grooves G or holes, such as a spiral groove, are formed on the polishing surface P side of the polymer sheet 22. There are no particular restrictions on the shape of the grooves G, but concentric, spiral, lattice, radial, etc. are preferred in terms of excellent polishing characteristics such as polishing rate. The holes may be shallower than the thickness of the polishing layer and have a bottom wall, or may be through-holes.
The formation of the groove G or hole (FIG. 2C) may be carried out before the formation of the bottomed recess C (FIG. 2B).
次に、図2Dに示すように、図2Bで形成した同心状の有底凹部Cと連通するように貫通孔を打ち抜いて、有底凹部Cと連通した開口部Eを形成する(第1の形成工程)。 Next, as shown in Figure 2D, a through hole is punched out so as to communicate with the concentric bottomed recess C formed in Figure 2B, forming an opening E that communicates with the bottomed recess C (first formation step).
次に、図2Eに示すように、射出成型等の公知の方法で予め作製しておいた窓部材1(開口部Eと略同形状のもの)を、開口部Eの反研磨面R側から嵌め込んで収容させる(収容工程)。さらに、開口部Eに収容した窓部材1の反研磨面R側の底面1Dに対して、接着層5としてのホットメルトフィルムを覆いかぶせて加温することで、窓部材1を研磨層2としての高分子シート22に接着する(接着工程)。なおここで、ホットメルトフィルムは、高分子シート22と窓部材1におけるフランジ部1bとの間にも介装されて、これにより高分子シート22とフランジ部1bとを接着している。 Next, as shown in Figure 2E, a window member 1 (having approximately the same shape as the opening E), which has been previously prepared by a known method such as injection molding, is fitted into the opening E from the side opposite the polished surface R (accommodating process). Furthermore, a hot melt film serving as an adhesive layer 5 is placed over the bottom surface 1D of the window member 1 accommodated in the opening E on the side opposite the polished surface R, and heated, thereby adhering the window member 1 to the polymer sheet 22 serving as the polishing layer 2 (adhesion process). Note that the hot melt film is also interposed between the polymer sheet 22 and the flange portion 1b of the window member 1, thereby adhering the polymer sheet 22 to the flange portion 1b.
次に、図2Fに示すように、高分子シート22の反研磨面Rに接着中間層3を介してクッション層4を接着する。このように反研磨面R側にクッション層4を積層した積層構造を有する場合、被研磨面の面内での研磨均一性がより向上しやすい点から特に好ましい。 Next, as shown in Figure 2F, a cushion layer 4 is adhered to the non-polishing surface R of the polymer sheet 22 via an adhesive intermediate layer 3. This laminated structure in which the cushion layer 4 is laminated on the non-polishing surface R is particularly preferable because it is more likely to improve the in-plane polishing uniformity of the surface to be polished.
次に、図2Gに示すように、研磨パッド10の窓部材1の光透過性を確保するために、窓部材1を固定した領域に対応する部分のクッション層4を打ち抜いて開口部(貫通孔D)を形成し(第2の形成工程)、研磨パッド10が形成される。 Next, as shown in Figure 2G, to ensure the optical transparency of the window member 1 of the polishing pad 10, an opening (through-hole D) is formed by punching out the cushion layer 4 in the area corresponding to the region where the window member 1 is fixed (second formation process), thereby forming the polishing pad 10.
なお、窓部材1の底面Dに形成された接着中間層3および接着層5(例えば、ホットメルトフィルム)は、通常、クッション層4と一緒に打ち抜かれるが、接着中間層3および接着層5が透明である場合には、打ち抜かれずに残存していてもよい。また、接着中間層3が不透明で接着層5が透明である場合には、接着中間層3はクッション層4と一緒に打抜かれるが、接着層5は打抜かれずに残存していてもよい。 The adhesive intermediate layer 3 and adhesive layer 5 (e.g., hot melt film) formed on the bottom surface D of the window member 1 are usually punched out together with the cushion layer 4, but if the adhesive intermediate layer 3 and adhesive layer 5 are transparent, they may remain without being punched out. Also, if the adhesive intermediate layer 3 is opaque and the adhesive layer 5 is transparent, the adhesive intermediate layer 3 is punched out together with the cushion layer 4, but the adhesive layer 5 may remain without being punched out.
研磨層2としての高分子シート22とクッション層4との積層は、公知の粘着剤あるいは接着剤からなる接着中間層3を用いて行うことができる。 The polymer sheet 22 serving as the polishing layer 2 and the cushion layer 4 can be laminated using an adhesive intermediate layer 3 made of a known pressure-sensitive adhesive or adhesive.
なお、研磨パッド10は、反研磨面R側に、クッション層4、定盤固定用テープ(後述する図8~12の参照番号6)、支持体層(不図示)等の他の層が積層された2層以上の積層構造を有していてもよく、また、研磨層2と定盤固定用テープからなる単層構造であってもよい。 The polishing pad 10 may have a laminated structure of two or more layers on the non-polishing surface R, including a cushion layer 4, a platen fixing tape (reference number 6 in Figures 8 to 12, described below), a support layer (not shown), and other layers, or it may have a single-layer structure consisting of the polishing layer 2 and the platen fixing tape.
研磨パッド10において、クッション層4の貫通孔Dに対応した位置の窓部材1に開口部(貫通孔)がさらに設けられていてもよい。即ち、クッション層4と窓部材1を貫通する貫通孔が設けられていてもよい。 In the polishing pad 10, an opening (through hole) may be further provided in the window member 1 at a position corresponding to the through hole D in the cushion layer 4. In other words, a through hole may be provided that penetrates through the cushion layer 4 and the window member 1.
また、上述した研磨パッド10の形成では、図2Eに示すように、窓部材1の底面1Dに形成された接着層5としてのホットメルトフィルムを用いて窓部材1のフランジ部1bを研磨層2としての高分子シート22に接着しているが、これに限定されるものではなく、例えば、図3に示すように、窓部材1のフランジ部1bの上面と有底凹部Cの底面との間に接着層5としての両面テープを介装して(介在させて)、高分子シート22とフランジ部1bとを接着してもよい。ここで、研磨面P側から視た両面テープは、中空部分を有する同心形状である。 In addition, in forming the polishing pad 10 described above, as shown in FIG. 2E, the flange portion 1b of the window member 1 is adhered to the polymer sheet 22 as the polishing layer 2 using a hot melt film as the adhesive layer 5 formed on the bottom surface 1D of the window member 1. However, this is not limited to this. For example, as shown in FIG. 3, double-sided tape as the adhesive layer 5 may be interposed (interposed) between the top surface of the flange portion 1b of the window member 1 and the bottom surface of the bottomed recess C to adhere the polymer sheet 22 to the flange portion 1b. Here, the double-sided tape when viewed from the polishing surface P side has a concentric shape with a hollow portion.
「ホットメルトフィルム」は、窓部材1の底面から貼り付けるのみで、上述の「両面粘着テープ」のように中空部分を設ける必要がないので、取り扱い性が高い。また、「ホットメルトフィルム」は、窓部材1の底面から貼り付けるのみで、上述の「両面粘着テープ」のように研磨面Pと反研磨面Rとの間に形成する必要がないので、研磨面Pにおいて窓部材1の上面1Uによる段差が発生するのを抑制して、研磨面Pの平坦性を向上させることができる。また、接着層5として片面粘着テープを用いることもできる。中空部分を設けたリング状の片面粘着テープやホットメルトフィルムを接着させてもよい。 The "hot melt film" is easy to handle because it can be simply attached to the bottom surface of the window member 1 and does not require a hollow portion like the above-mentioned "double-sided adhesive tape." Furthermore, the "hot melt film" can be simply attached to the bottom surface of the window member 1 and does not require a gap between the polished surface P and the non-polished surface R like the above-mentioned "double-sided adhesive tape." This prevents steps from being created on the polished surface P due to the upper surface 1U of the window member 1, improving the flatness of the polished surface P. Single-sided adhesive tape can also be used as the adhesive layer 5. A ring-shaped single-sided adhesive tape with a hollow portion or hot melt film can also be adhered.
以上説明した研磨パッド10は光学的終点検出手段を採用したCMPに好ましく用いられる。次に、研磨パッド10を用いた光学的終点検出手段を採用したCMPの一例について図4を用いて説明する。 The polishing pad 10 described above is preferably used in CMP employing an optical endpoint detection means. Next, an example of CMP employing an optical endpoint detection means using the polishing pad 10 will be described with reference to Figure 4.
CMPにおいては、例えば、図4に示すような円形の回転定盤101と、スラリー供給ノズル102と、研磨ヘッド103と、パッドコンディショナー(不図示)とを備えたCMP装置100が用いられる。そして、CMP装置100はさらに、光学式センサ110、コンピュータ120、制御装置130と、を備える。 In CMP, for example, a CMP apparatus 100 is used, which includes a circular rotating platen 101, a slurry supply nozzle 102, a polishing head 103, and a pad conditioner (not shown), as shown in Figure 4. The CMP apparatus 100 further includes an optical sensor 110, a computer 120, and a control device 130.
研磨パッド10は、回転定盤101の表面に、両面粘着シート等の定盤固定用テープ(後述する図8~12の参照番号6)により貼付けられる。定盤固定用テープは2枚以上を重ねて使用してもよい。また、研磨ヘッド103は被研磨物50を支持する。 The polishing pad 10 is attached to the surface of the rotating platen 101 using a platen fixing tape such as a double-sided adhesive sheet (reference number 6 in Figures 8 to 12, described below). Two or more sheets of platen fixing tape may be used in combination. The polishing head 103 supports the workpiece 50 to be polished.
CMP装置100においては、回転定盤101は、モータ(不図示)により、例えば、矢印に示す方向(時計回り方向)に回転する。また、研磨ヘッド103は、被研磨物50の被研磨面を研磨パッド10の研磨面に圧接しながら、モータ(不図示)により例えば矢印に示す方向(時計回り方向)に回転する。パッドコンディショナー(不図示)は、回転定盤101の面内を万遍なく揺動しながら、研磨パッドの研磨面を目立てしてスラリー60の保持力を向上させる。パッドコンディショナーとしては、例えば、ダイヤモンド粒子をニッケル電着等により担体表面に固定したパッドコンディショナーが用いられる。 In the CMP apparatus 100, the rotating platen 101 is rotated by a motor (not shown), for example, in the direction indicated by the arrow (clockwise). The polishing head 103 is also rotated by a motor (not shown), for example, in the direction indicated by the arrow (clockwise), while pressing the surface to be polished of the workpiece 50 against the polishing surface of the polishing pad 10. The pad conditioner (not shown) oscillates evenly across the surface of the rotating platen 101, sharpening the polishing surface of the polishing pad and improving the retention of the slurry 60. For example, a pad conditioner in which diamond particles are fixed to the carrier surface by nickel electroplating or the like is used.
パッドコンディショナーによって表面を目立てした後、被研磨物50の被研磨面の研磨を開始する。研磨においては、回転する研磨パッド10の表面にスラリー供給ノズル102からスラリー60を供給する。スラリー60は、例えば、水やオイル等の液状媒体;シリカ、アルミナ、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素等の研磨剤;塩基;酸;界面活性剤;過酸化水素等の酸化剤;還元剤;グリシン、EDTA等のキレート剤;塩基、酸等のpH調整剤;水溶性ポリマー等の分散剤;を含有している。またCMPを行うに際し、必要に応じ、スラリーと共に、潤滑油、冷却剤などを併用してもよい。そして、研磨面にスラリーが満遍なく行き渡った研磨パッドに、研磨ヘッド103に固定されて回転する被研磨物50を押し当てる。そして、所定の平坦度または研磨量が得られるまで、研磨処理が続けられる。研磨時に作用させる押し付け力や回転定盤101と研磨ヘッド103の相対運動の速度を調整することにより、仕上がり品質が影響を受ける。 After the surface is conditionered using a pad conditioner, polishing of the workpiece 50 begins. During polishing, slurry 60 is supplied from a slurry supply nozzle 102 onto the surface of the rotating polishing pad 10. Slurry 60 contains, for example, a liquid medium such as water or oil; an abrasive such as silica, alumina, cerium oxide, zirconium oxide, or silicon carbide; a base; an acid; a surfactant; an oxidizing agent such as hydrogen peroxide; a reducing agent; a chelating agent such as glycine or EDTA; a pH adjuster such as a base or acid; and a dispersant such as a water-soluble polymer. Furthermore, when performing CMP, lubricating oil, coolant, or the like may be used in combination with the slurry, if necessary. Then, the workpiece 50, which is fixed to the polishing head 103 and rotates, is pressed against the polishing pad, with the slurry evenly distributed over the polishing surface. The polishing process continues until the desired flatness or removal amount is achieved. The finish quality is affected by adjusting the pressing force applied during polishing and the speed of the relative movement between the rotating surface plate 101 and the polishing head 103.
研磨条件としては、特に制限はないが、効率的に研磨を行うためには、回転定盤101及び被研磨物50のそれぞれの回転速度は300rpm以下の低回転が好ましく、研磨パッド10に圧接させるために被研磨物50に掛ける圧力は、研磨後に傷が発生しないようにする点から、150kPa以下とすることが好ましい。また、研磨している間、研磨パッド10には、研磨面にスラリーが満遍なく行き渡るようにスラリーを連続または不連続に供給することが好ましい。 There are no particular restrictions on the polishing conditions, but for efficient polishing, it is preferable that the rotation speed of the rotating surface plate 101 and the workpiece 50 be low, at 300 rpm or less, and the pressure applied to the workpiece 50 to press it against the polishing pad 10 is preferably 150 kPa or less to prevent scratches after polishing. Furthermore, it is preferable to supply slurry to the polishing pad 10 continuously or discontinuously during polishing so that the slurry is evenly distributed over the polishing surface.
そして研磨の実行中に、CMP装置100の回転定盤101に設けられたレーザ光源(不図示)から研磨パッド10の光透過部である窓部材1を透過させて被研磨物50の表面にレーザ光を照射し、光学式センサ110によって、その反射光をモニターする。具体的には、受光した反射光を分光器(不図示)で分光し、その結果をコンピュータ120に出力する。被研磨物50の表面に形成された研磨対象である導電体膜や絶縁体膜の厚みの変化により反射光の位相差が変化する。予め取得しておいた膜厚と反射光の光学特性の関係のデータ等に基づいて、現在の導電体膜や絶縁体膜の厚みを予測することができる。コンピュータ120は膜厚と反射光の光学特性の関係のデータ等に基づいて目的とする厚みになる終点を監視する。コンピュータ120は終点を監視しながら、制御装置130に回転定盤101の回転数の制御を指令する。このようにして、被研磨物50の表面を研磨パッド10で研磨するに際し、被研磨物50の表面に照射したレーザ光の反射光をモニターしながら、研磨終点を検出する。そして、コンピュータ120が研磨終点を検出したとき、制御装置130に回転定盤101に回転停止の指令等を出力する。そして、回転定盤101の回転が停止することによって、研磨が終了する。 During polishing, a laser light source (not shown) installed on the rotating platen 101 of the CMP apparatus 100 irradiates the surface of the workpiece 50 with laser light passing through the window member 1, which is the light-transmitting portion of the polishing pad 10, and the reflected light is monitored by the optical sensor 110. Specifically, the received reflected light is separated by a spectrometer (not shown), and the results are output to the computer 120. The phase difference of the reflected light changes with changes in the thickness of the conductive or insulator film to be polished formed on the surface of the workpiece 50. The current thickness of the conductive or insulator film can be predicted based on previously acquired data on the relationship between film thickness and the optical properties of the reflected light. The computer 120 monitors the endpoint at which the target thickness is reached based on data on the relationship between film thickness and the optical properties of the reflected light. While monitoring the endpoint, the computer 120 instructs the control device 130 to control the rotation speed of the rotating platen 101. In this way, when the surface of the workpiece 50 is polished with the polishing pad 10, the polishing endpoint is detected while monitoring the reflected light of the laser light irradiated onto the surface of the workpiece 50. When the computer 120 detects the polishing endpoint, it outputs a command to the control device 130 to the rotating platen 101 to stop rotation, etc. Then, the rotation of the rotating platen 101 stops, thereby completing the polishing.
そして、研磨終了後の被研磨物50を流水でよく洗浄した後、スピンドライヤ等を用いて被研磨物50に付着した水滴を払い落として乾燥させる。このようにして被研磨面が平滑な面になる。 After polishing is complete, the workpiece 50 is thoroughly washed with running water, and then dried using a spin dryer or similar to remove any water droplets adhering to the workpiece 50. In this way, the polished surface becomes smooth.
このような本実施形態のCMPは、各種半導体デバイス、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems)等の製造プロセスにおける研磨に好ましく用いられる。研磨対象の例としては、例えば、シリコン、炭化ケイ素、窒化ガリウム、ガリウムヒ素、酸化亜鉛、サファイヤ、ゲルマニウム、ダイヤモンドなどの半導体基板;所定の配線を有する配線板に形成されたシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、low-k膜等の絶縁体膜;銅、アルミニウム、タングステンなどの配線材料;ガラス;水晶;光学基板;ハードディスク;などが挙げられる。本実施形態の研磨パッドは、特に、半導体基板上に形成された絶縁体膜や配線材料を研磨する用途に好ましく用いられる。 The CMP method of this embodiment is preferably used for polishing in the manufacturing processes of various semiconductor devices, MEMS (Micro Electro Mechanical Systems), and the like. Examples of objects to be polished include semiconductor substrates such as silicon, silicon carbide, gallium nitride, gallium arsenide, zinc oxide, sapphire, germanium, and diamond; insulator films such as silicon oxide films, silicon nitride films, and low-k films formed on wiring boards with specified wiring; wiring materials such as copper, aluminum, and tungsten; glass; quartz; optical substrates; hard disks; and the like. The polishing pad of this embodiment is particularly suitable for polishing insulator films and wiring materials formed on semiconductor substrates.
以下に本発明の一例を実施例により説明する。なお、本発明の範囲は以下の実施例により限定されるものではない。 An example of the present invention will be described below using examples. Note that the scope of the present invention is not limited to the following examples.
<研磨層と窓部材の接着性の評価>
直径80mmの貫通孔があるSUS製の台の上に、貫通孔の中心に研磨パッドに埋め込まれた窓部材の中心が位置するように研磨パッドを貼付けた。そして、株式会社島津製作所製のオートグラフ2000Aを用いて、下記条件で窓部材の表面に研磨面側から荷重を掛け、除圧後に接着部分のずれがないか確認した。
加圧子:直径30mmの円板
荷重:10kg
加圧時間:30分間
試験温度:50℃
<Evaluation of Adhesion Between Polishing Layer and Window Component>
A polishing pad was attached to a stainless steel base with a through-hole of 80 mm diameter so that the center of the window member embedded in the polishing pad was positioned at the center of the through-hole. Then, using an Autograph 2000A manufactured by Shimadzu Corporation, a load was applied to the surface of the window member from the polishing surface side under the following conditions, and after releasing the pressure, it was confirmed whether there was any displacement of the adhesive portion.
Pressure tool: 30 mm diameter disc Load: 10 kg
Pressurization time: 30 minutes Test temperature: 50°C
[製造例1]
数平均分子量850のポリテトラメチレングリコール[略号:PTG]、1,4-ブタンジオール[略号:BD]、及び4,4’-ジフェニルメタンジイソシアネート[略号:MDI]を、PTG:BD:MDI=32.5:15.6:51.9(質量比)となる割合で用い、同軸で回転する二軸押出機に定量ポンプで連続的に供給して、連続溶融重合を行って熱可塑性ポリウレタンを製造した。そして、重合された熱可塑性ポリウレタンの溶融物をストランド状に水中に連続的に押出した後、ペレタイザーで細断してペレットを得た。このペレットを70℃で20時間除湿乾燥した後、単軸押出機に供給し、T-ダイから押出して、厚み2.5mmのシートを成形した。そして、得られたシートの表面を研削して厚み1.7mmの均一なシートとした後、直径51cmの円形状に切り抜くことにより、非発泡体である研磨層用高分子シートを得た。JIS K 7311:1995に準じて、測定温度25℃の条件で測定した研磨層用高分子シートのD硬度は69であった。
[Production Example 1]
Polytetramethylene glycol (abbreviation: PTG) with a number average molecular weight of 850, 1,4-butanediol (abbreviation: BD), and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (abbreviation: MDI) were used in a mass ratio of PTG:BD:MDI = 32.5:15.6:51.9. These materials were continuously fed into a coaxially rotating twin-screw extruder using a metering pump to carry out continuous melt polymerization to produce a thermoplastic polyurethane. The polymerized thermoplastic polyurethane melt was then continuously extruded into water in the form of strands and then shredded using a pelletizer to obtain pellets. The pellets were dehumidified and dried at 70°C for 20 hours, then fed into a single-screw extruder and extruded through a T-die to form a 2.5 mm thick sheet. The surface of the resulting sheet was ground to a uniform thickness of 1.7 mm, which was then cut into a 51 cm diameter circle to obtain a non-foamed polymer sheet for a polishing layer. The polymer sheet for abrasive layer had a D hardness of 69 as measured at a temperature of 25° C. in accordance with JIS K 7311:1995.
[製造例2]
PTG、BD、ジエチレングリコール[略号:DEG]、及びMDIを、PTG:BD:DEG:MDIの質量比が27.2:15.5:2.0:55.3(質量比)となるような割合で用い、同軸で回転する2軸押出機に定量ポンプで連続的に供給して、連続溶融重合を行って熱可塑性ポリウレタンを製造した。そして、重合された熱可塑性ポリウレタンの溶融物をストランド状に水中に連続的に押出した後、ペレタイザーで細断してペレットを得た。このペレットを70℃で20時間除湿乾燥した後、単軸押出機に供給し、T-ダイから押出して、厚み2.5mmのシートを成形した。そして、得られたシートの表面を研削して厚み1.8mmの均一なシートとした後、直径51cmの円形状に切り抜くことにより、非発泡体である研磨層用高分子シートを得た。JIS K 7311:1995に準じて、測定温度25℃の条件で測定した研磨層用高分子シートのD硬度は76であった。
[Production Example 2]
PTG, BD, diethylene glycol (abbreviated as DEG), and MDI were used in a mass ratio of 27.2:15.5:2.0:55.3 (mass ratio) of PTG:BD:DEG:MDI, and the mixture was continuously fed into a coaxially rotating twin-screw extruder using a metering pump to carry out continuous melt polymerization to produce a thermoplastic polyurethane. The polymerized thermoplastic polyurethane melt was then continuously extruded into water in the form of strands, which were then shredded using a pelletizer to obtain pellets. The pellets were dehumidified and dried at 70°C for 20 hours, then fed into a single-screw extruder and extruded through a T-die to form a 2.5 mm thick sheet. The surface of the resulting sheet was ground to a uniform thickness of 1.8 mm, and then cut into a circular shape with a diameter of 51 cm to obtain a non-foamed polymer sheet for a polishing layer. The polymer sheet for abrasive layer had a D hardness of 76 as measured at a temperature of 25° C. in accordance with JIS K 7311:1995.
[製造例3]
PTG、BD、及びMDIを、PTG:BD:MDIの質量比が43.9:11.4:44.7(質量比)となるような割合で用い、同軸で回転する2軸押出機に定量ポンプで連続的に供給して、連続溶融重合を行って熱可塑性ポリウレタンを製造した。そして、重合された熱可塑性ポリウレタンの溶融物をストランド状に水中に連続的に押出した後、ペレタイザーで細断してペレットを得た。このペレットを70℃で20時間除湿乾燥した後、射出成型機に供給し、長径54mm、短径18mm、厚み1.7mmの楕円板形状の窓部材11(図5)を成形した。JIS K 7311:1995に準じて、測定温度25℃の条件で測定した窓部材11のD硬度は51であった。
[Production Example 3]
PTG, BD, and MDI were used in a mass ratio of 43.9:11.4:44.7 (mass ratio) and continuously fed into a coaxially rotating twin-screw extruder using a metering pump to perform continuous melt polymerization to produce a thermoplastic polyurethane. The polymerized thermoplastic polyurethane melt was then continuously extruded into water in the form of strands and then shredded using a pelletizer to obtain pellets. The pellets were dehumidified and dried at 70°C for 20 hours and then fed into an injection molding machine to form an elliptical window member 11 (Figure 5) with a major axis of 54 mm, a minor axis of 18 mm, and a thickness of 1.7 mm. The D hardness of the window member 11 measured at 25°C in accordance with JIS K 7311:1995 was 51.
[製造例4]
製造例3と同様にして熱可塑性ポリウレタンのペレットを製造した。このペレットを除湿乾燥した後、射出成型機に供給することにより、長径54mm、短径18mm、厚み1.7mmの楕円柱状の柱状基材部と、柱状基材部の一端側(底面側)の側面部全周に設けられ、幅が5mmであり、厚みが0.5mmであるフランジ部とを有する窓部材1(図6A及び図6B:総厚み1.7mm)を成形した。
[Production Example 4]
Thermoplastic polyurethane pellets were produced in the same manner as in Production Example 3. The pellets were dehumidified and dried, and then fed into an injection molding machine to form a window member 1 ( FIGS. 6A and 6B : total thickness 1.7 mm) having an elliptical cylindrical base material with a major axis of 54 mm, a minor axis of 18 mm, and a thickness of 1.7 mm, and a flange portion with a width of 5 mm and a thickness of 0.5 mm that was provided around the entire periphery of the side surface at one end (bottom surface) of the columnar base material.
[製造例5]
製造例3と同様にして熱可塑性ポリウレタンのペレットを製造した。このペレットを除湿乾燥した後、射出成型機に供給することにより、直径20mm、厚み1.6mmの円柱状である柱状基材部と、柱状基材部の一端側(底面側)の側面部全周に設けられ、一辺が20mmであり、厚みが0.6mmであるフランジ部とを有する窓部材1(図7:総厚み1.6mm)を成形した。
[Production Example 5]
Thermoplastic polyurethane pellets were produced in the same manner as in Production Example 3. The pellets were dehumidified and dried, and then fed into an injection molding machine to form a window member 1 ( FIG. 7 : total thickness 1.6 mm) having a cylindrical columnar base material with a diameter of 20 mm and a thickness of 1.6 mm, and a flange portion with a side length of 20 mm and a thickness of 0.6 mm that was provided around the entire periphery of the side surface at one end (bottom surface) of the columnar base material.
(実施例1)
製造例1で得られた、厚み1.7mm、直径51cmの研磨層用高分子シートの研磨面となる面に、幅0.5mm、深さ0.8mm、ピッチ3.5mmの同心円溝(不図示)を形成した。次いで、研磨面と反対側の面(研磨層2の裏面)の中心から100mmの部分に、深さが0.6mm、幅6.0mmの凹みを楕円状(凹みの外径が長径64mm、短径28mm、凹みの内径が長径52mm、短径16mm)に研削により形成した。次に、裏面に形成した楕円状の凹みと中心が揃うようにして、打ち抜きにより研磨層用シートに長径54mm、短径18mmの楕円状の貫通孔を形成した。
次いで、製造例4で得られた窓部材1の側面フランジ部1bの下面と反対側の面に、フランジ部1bに合わせて楕円リング状(リングの外径が長径64mm、短径28mm、リングの内径が長径54mm、短径18mm)に切り抜いた接着層5としての両面テープ(積水化学工業株式会社製「#5605HG」)を貼り付けた。そして、窓部材1の側面フランジ部1bが研磨層2の裏面側(貫通孔の開口部面積が大きい側)となるようにして、研磨層2の貫通孔にはめ込み貼り合わせた。
次に、研磨層2の研磨面とは反対側の反研磨面に、接着中間層3としての両面テープ(「#5605HG」)、クッション層4(ロジャースイノアック株式会社製の厚み1.5mmのポリウレタンフォーム「ポロンL-32」)、及び、定盤固定用テープ6としての両面テープ(「#5605HG」)を順に貼り合わせた後、窓部材1をはめ込んだ位置のクッション層4並びに接着中間層3及び定盤固定用テープ6としての両面テープを長径50mm、短径14mmの楕円状にくり抜いて開口を形成し、厚み方向に光が透過可能な領域を有する研磨パッド10(図8)を製造した。
得られた研磨パッド10は、窓部材1を埋め込んだ部分に研磨面側から荷重を掛けても接着部分に変化はなく、接着強度が優れていた。
Example 1
Concentric grooves (not shown) with a width of 0.5 mm, a depth of 0.8 mm, and a pitch of 3.5 mm were formed on the polishing surface of the polymer sheet for polishing layer obtained in Production Example 1, which had a thickness of 1.7 mm and a diameter of 51 cm. Next, on the surface opposite to the polishing surface (the back surface of the polishing layer 2), 100 mm from the center, a recess with a depth of 0.6 mm and a width of 6.0 mm was formed by grinding in an elliptical shape (the outer diameter of the recess was a major axis of 64 mm, a minor axis of 28 mm, and the inner diameter of the recess was a major axis of 52 mm, a minor axis of 16 mm). Next, an elliptical through-hole with a major axis of 54 mm and a minor axis of 18 mm was formed in the sheet for polishing layer by punching, so that the center was aligned with the elliptical recess formed on the back surface.
Next, a double-sided tape ("#5605HG" manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd.) cut into an oval ring shape (outer diameter of the ring: major axis 64 mm, minor axis 28 mm, inner diameter of the ring: major axis 54 mm, minor axis 18 mm) to fit the flange portion 1b was attached to the surface opposite the lower surface of the side flange portion 1b of the window member 1 obtained in Production Example 4. The window member 1 was then fitted into the through hole of the polishing layer 2 and attached to it, with the side flange portion 1b of the window member 1 facing the back surface of the polishing layer 2 (the side with the larger opening area of the through hole).
Next, double-sided tape (#5605HG) as an adhesive intermediate layer 3, cushion layer 4 (1.5 mm thick polyurethane foam "Poron L-32" manufactured by Rogers Inoac Corporation), and double-sided tape (#5605HG) as a surface plate fixing tape 6 were sequentially attached to the non-polishing surface of the polishing layer 2, and then the cushion layer 4, adhesive intermediate layer 3, and double-sided tape as a surface plate fixing tape 6 at the position where the window member 1 was inserted were hollowed out in an oval shape with a major axis of 50 mm and a minor axis of 14 mm to form an opening, thereby producing a polishing pad 10 (Figure 8) having an area that allows light to pass through in the thickness direction.
The resulting polishing pad 10 had excellent adhesive strength, with no change in the bonded portion even when a load was applied from the polishing surface side to the portion where the window member 1 was embedded.
(実施例2)
製造例2で得られた、厚み1.8mm、直径51cmの研磨層用高分子シートの研磨面となる面に、上面幅1.5mm、底面幅0.5mm、深さ0.9mm、ピッチ5.0mmの断面形状が台形である同心円溝(不図示)を形成した。次いで、研磨面と反対側の反研磨面(研磨層2の裏面)の中心から100mmの部分に、深さが0.6mm、幅7.0mmの凹みを楕円状(凹みの外径が長径66mm、短径30mm、凹みの内径が長径52mm、短径16mm)に研削により形成した。次に、裏面に形成した楕円状の凹みと中心が揃うようにして、打ち抜きにより研磨層用シートに長径54mm、短径18mmの楕円状の貫通孔を形成した。
次いで、製造例4で得られた窓部材1を側面フランジ部1bが研磨層2の裏面側(貫通孔の開口部面積が大きい側)となるようにして、研磨層2の貫通孔にはめ込んだ後、窓部材1の裏面に長径66mm、短径30mm、厚み100μmの楕円状のポリアミド系ホットメルトフィルム(シーダム株式会社製「SHM302-PAD」)をさらにはめ込み、離型紙を間に挟んで150℃に設定したアイロンで30秒間加熱し、研磨層2と窓部材1を接着層5としてのホットメルトフィルムを介して固定した。
次に、研磨層2の研磨面とは反対側の面に、接着中間層3としての両面テープ(「#5605HG」)、クッション層4(厚み1.5mmのポリウレタンフォーム「ポロンL-32」)、及び定盤固定用テープ6としての両面テープ(「#5605HG」)を順に貼り合わせた後、窓部材1をはめ込んだ位置のクッション層4、接着中間層3及び定盤固定用テープ6としての両面テープ、並びに接着層5としてのホットメルトフィルムを長径52mm、短径16mmの楕円状にくり抜いて開口を形成し、厚み方向に光が透過可能な領域を有する研磨パッド10(図9)を製造した。
得られた研磨パッド10は、窓部材1を埋め込んだ部分に研磨面側から荷重を掛けても接着部分に変化はなく、接着強度が優れていた。
Example 2
On the polishing surface of the polymer sheet for polishing layer obtained in Production Example 2, having a thickness of 1.8 mm and a diameter of 51 cm, a concentric groove (not shown) with a trapezoidal cross section was formed, with a top width of 1.5 mm, a bottom width of 0.5 mm, a depth of 0.9 mm, and a pitch of 5.0 mm. Next, on the opposite polishing surface (the back surface of the polishing layer 2) opposite to the polishing surface, at a position 100 mm from the center, a recess with a depth of 0.6 mm and a width of 7.0 mm was formed by grinding in an elliptical shape (the outer diameter of the recess was a major axis of 66 mm, a minor axis of 30 mm, and the inner diameter of the recess was a major axis of 52 mm, a minor axis of 16 mm). Next, an elliptical through-hole with a major axis of 54 mm and a minor axis of 18 mm was formed in the sheet for polishing layer by punching, so that the center was aligned with the elliptical recess formed on the back surface.
Next, the window member 1 obtained in Manufacturing Example 4 was fitted into the through hole of the abrasive layer 2 so that the side flange portion 1b was on the back side of the abrasive layer 2 (the side with the larger opening area of the through hole), and then an oval polyamide hot melt film ("SHM302-PAD" manufactured by Seedom Co., Ltd.) with a major axis of 66 mm, a minor axis of 30 mm, and a thickness of 100 μm was further fitted onto the back side of the window member 1, and with release paper sandwiched between them, the film was heated for 30 seconds with an iron set to 150°C, thereby fixing the abrasive layer 2 and the window member 1 via the hot melt film as an adhesive layer 5.
Next, double-sided tape (#5605HG) as the adhesive intermediate layer 3, cushion layer 4 (1.5 mm thick polyurethane foam "Poron L-32"), and double-sided tape (#5605HG) as the platen fixing tape 6 were sequentially attached to the surface opposite the polishing surface of the polishing layer 2, and then the cushion layer 4, adhesive intermediate layer 3, and double-sided tape as the platen fixing tape 6, and the hot melt film as the adhesive layer 5 were hollowed out in an oval shape with a major axis of 52 mm and a minor axis of 16 mm at the position where the window member 1 was inserted to form an opening, thereby producing a polishing pad 10 (Figure 9) having a region that can transmit light in the thickness direction.
The resulting polishing pad 10 had excellent adhesive strength, with no change in the bonded portion even when a load was applied from the polishing surface side to the portion where the window member 1 was embedded.
(実施例3)
製造例1で得られた、厚み1.7mm、直径51cmの研磨層用高分子シートの研磨面となる面に、幅0.7mm、深さ0.6mm、ピッチ2.5mmの同心円溝(不図示)を形成した。次いで、研磨面と反対側の面(研磨層2の裏面)の中心から100mmの部分に、深さが0.7mm、幅5.0mmの凹みを正方形状(凹みの外側が一辺24mm、凹みの内側が一辺14mm)に研削により形成した。次に、裏面に形成した正方形状の凹みと中心を揃え、打ち抜きにより研磨層用シートに直径20mmの円状の貫通孔を形成した。
次いで、製造例5で得られた窓部材1を側面フランジ部1bが研磨層2の裏面側(貫通孔の開口部面積が大きい側)となるようにして、研磨層2の貫通孔にはめ込んだ後、窓部材1の裏面に一辺25mm、厚み100μmの正方形状のポリアミド系ホットメルトフィルム(「SHM302-PAD」)をさらにはめ込み、離型紙を間に挟んで150℃に設定したアイロンで30秒間加熱し、研磨層2と窓部材1を接着層5としてのホットメルトフィルムを介して固定した。
次に、研磨層2の研磨面とは反対側の面に、接着中間層3としての両面テープ(「#5605HG」)、クッション層4(厚み1.5mmのポリウレタンフォーム「ポロンL-32」)、及び定盤固定用テープ6としての両面テープ(「#5605HG」)を順に貼り合わせた後、窓部材1をはめ込んだ位置のクッション層4、接着中間層3及び定盤固定用テープ6としての両面テープ、並びに接着層5としてのホットメルトフィルムを直径12mmの円状にくり抜いて開口を形成し、厚み方向に光が透過可能な領域を有する研磨パッド10(図10)を製造した。
得られた研磨パッド10は、窓部材1を埋め込んだ部分に研磨面側から荷重を掛けても接着部分に変化はなく、接着強度が優れていた。
Example 3
Concentric grooves (not shown) with a width of 0.7 mm, a depth of 0.6 mm, and a pitch of 2.5 mm were formed on the polishing surface of the polymer sheet for polishing layer obtained in Production Example 1, which had a thickness of 1.7 mm and a diameter of 51 cm. Next, on the surface opposite to the polishing surface (the back surface of the polishing layer 2), 100 mm from the center, a recess with a depth of 0.7 mm and a width of 5.0 mm was formed in a square shape (the outer side of the recess was 24 mm, and the inner side of the recess was 14 mm) by grinding. Next, the center was aligned with the square recess formed on the back surface, and a circular through-hole with a diameter of 20 mm was formed in the sheet for polishing layer by punching.
Next, the window member 1 obtained in Manufacturing Example 5 was fitted into the through hole of the abrasive layer 2 so that the side flange portion 1b was on the back side of the abrasive layer 2 (the side with the larger opening area of the through hole), and then a square polyamide-based hot melt film ("SHM302-PAD") with a side of 25 mm and a thickness of 100 μm was further fitted onto the back side of the window member 1, and with release paper sandwiched between them, it was heated for 30 seconds with an iron set to 150°C, and the abrasive layer 2 and window member 1 were fixed via the hot melt film as an adhesive layer 5.
Next, double-sided tape (#5605HG) as adhesive intermediate layer 3, cushion layer 4 (1.5 mm thick polyurethane foam "Poron L-32"), and double-sided tape (#5605HG) as platen fixing tape 6 were sequentially attached to the surface opposite the polishing surface of polishing layer 2, and then a circular opening with a diameter of 12 mm was cut out at the position where window member 1 was inserted through cushion layer 4, adhesive intermediate layer 3, double-sided tape as platen fixing tape 6, and hot melt film as adhesive layer 5, to produce a polishing pad 10 (Figure 10) having a region that allows light to pass through in the thickness direction.
The resulting polishing pad 10 had excellent adhesive strength, with no change in the bonded portion even when a load was applied from the polishing surface side to the portion where the window member 1 was embedded.
(比較例1)
製造例1で得られた、厚み1.7mm、直径51cmの研磨層用高分子シートの研磨面となる面に、幅0.5mm、深さ0.8mm、ピッチ3.5mmの同心円溝(不図示)を形成した。次に、中心から100mmの部分に、打ち抜きにより研磨層用シートに長径54mm、短径18mmの楕円状の貫通孔を形成した。
次いで、製造例3で得られた窓部材11を、研磨層2の貫通孔にはめ込んだ。
そして、研磨層2の研磨面とは反対側の面に、接着中間層3としての両面テープ(「#5605HG」)、クッション層4(厚み1.5mmのポリウレタンフォーム「ポロンL-32」)、及び定盤固定用テープ6としての両面テープ(「#5605HG」)を順に貼り合わせた後、窓部材11をはめ込んだ位置のクッション層4並びに接着中間層3及び定盤固定用テープ6としての両面テープを長径50mm、短径14mmの楕円状にくり抜いて開口を形成し、厚み方向に光が透過可能な領域を有する研磨パッド20(図11)を製造した。
得られた研磨パッド20は、窓部材11を埋め込んだ部分に研磨面側から荷重を掛けた際に剥離が起こり、接着強度に劣っていた。
(Comparative Example 1)
Concentric grooves (not shown) with a width of 0.5 mm, a depth of 0.8 mm, and a pitch of 3.5 mm were formed on the polishing surface of the polymer sheet for polishing layer having a thickness of 1.7 mm and a diameter of 51 cm obtained in Production Example 1. Next, an elliptical through-hole with a major axis of 54 mm and a minor axis of 18 mm was formed in the sheet for polishing layer by punching at a position 100 mm from the center.
Next, the window member 11 obtained in Production Example 3 was fitted into the through-hole of the polishing layer 2 .
Then, on the side of the polishing layer 2 opposite the polishing surface, double-sided tape (#5605HG) as the adhesive intermediate layer 3, cushion layer 4 (1.5 mm thick polyurethane foam "Poron L-32"), and double-sided tape (#5605HG) as the platen fixing tape 6 were sequentially attached, and then an oval opening with a major axis of 50 mm and a minor axis of 14 mm was cut out of the cushion layer 4, adhesive intermediate layer 3, and double-sided tape as the platen fixing tape 6 at the position where the window member 11 was inserted, thereby producing a polishing pad 20 (Figure 11) having an area that allows light to pass through in the thickness direction.
The resulting polishing pad 20 peeled off when a load was applied from the polishing surface side to the portion where the window member 11 was embedded, and the adhesive strength was poor.
(比較例2)
製造例2で得られた、厚み1.8mm、直径51cmの研磨層用高分子シートの研磨面となる面に、上面幅1.5mm、底面幅0.5mm、深さ0.9mm、ピッチ5.0mmの断面形状が台形である同心円溝(不図示)を形成した。次に、中心から100mmの部分に、打ち抜きにより研磨層用シートに長径54mm、短径18mmの楕円状の貫通孔を形成した。
次いで、研磨層2の研磨面とは反対側の面に、接着中間層3としての両面テープ(「#5605HG」)、クッション層4(厚み1.5mmのポリウレタンフォーム「ポロンL-32」)、及び定盤固定用テープ6としての両面テープ(「#5605HG」)を順に貼り合わせた後、研磨層2の貫通孔を形成した位置のクッション層4並びに接着中間層3及び定盤固定用テープ6としての両面テープを長径52mm、短径16mmの楕円状にくり抜いて開口を形成した。
そして、製造例3で得られた窓部材11の片面の全面に厚み100μmのポリアミド系ホットメルトフィルム(「SHM302-PAD」)を貼り合わせた後、ホットメルトフィルムがクッション層4側となるようにして研磨層2の開口部にはめ込み、超音波溶着(周波数20kHz)によって固定して、厚み方向に光が透過可能な領域を有する研磨パッド20(図12)を製造した。
得られた研磨パッド20は、窓部材11を埋め込んだ部分に研磨面側から荷重を掛けた際に剥離が起こり、接着強度に劣っていた。
(Comparative Example 2)
Concentric grooves (not shown) with a trapezoidal cross section, each having a top width of 1.5 mm, a bottom width of 0.5 mm, a depth of 0.9 mm, and a pitch of 5.0 mm, were formed on the polishing surface of the polymer sheet for polishing layer, 1.8 mm thick and 51 cm in diameter, obtained in Production Example 2. Next, an elliptical through-hole with a major axis of 54 mm and a minor axis of 18 mm was formed in the sheet for polishing layer by punching at a position 100 mm from the center.
Next, double-sided tape (#5605HG) as an adhesive intermediate layer 3, cushion layer 4 (1.5 mm thick polyurethane foam "Poron L-32"), and double-sided tape (#5605HG) as a surface plate fixing tape 6 were sequentially attached to the surface opposite the polishing surface of the polishing layer 2, and then an oval opening with a major axis of 52 mm and a minor axis of 16 mm was cut out at the position where the through hole in the polishing layer 2 had been formed, through the cushion layer 4, adhesive intermediate layer 3, and double-sided tape as a surface plate fixing tape 6.
Then, a 100 μm thick polyamide hot melt film ("SHM302-PAD") was bonded to the entire surface of one side of the window member 11 obtained in Manufacturing Example 3, and then the hot melt film was fitted into the opening of the polishing layer 2 with the hot melt film facing the cushion layer 4, and fixed by ultrasonic welding (frequency 20 kHz), thereby producing a polishing pad 20 (Figure 12) having a region that is light-transmitting in the thickness direction.
The resulting polishing pad 20 peeled off when a load was applied from the polishing surface side to the portion where the window member 11 was embedded, and the adhesive strength was poor.
1、11 窓部材
1a 柱状基材部
1b フランジ部
1D 窓部材の底面
1U 窓部材の上面
2 研磨層
3 接着中間層
4 クッション層
5 接着層
6 定盤固定用テープ
10,20 研磨パッド
22 高分子シート
50 被研磨物
60 スラリー
100 CMP装置
101 回転定盤
102 スラリー供給ノズル
103 研磨ヘッド
110 光学式センサ
120 コンピュータ
130 制御装置
C 有底凹部
D 貫通孔
E 開口部
G 溝
P 研磨面
R 反研磨面
t 高分子シートの有底凹部を除いた領域の平均厚み
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 11 Window member 1a Columnar base material portion 1b Flange portion 1D Bottom surface 1U of window member Top surface of window member 2 Polishing layer 3 Adhesive intermediate layer 4 Cushion layer 5 Adhesive layer 6 Platen fixing tape 10, 20 Polishing pad 22 Polymer sheet 50 Object to be polished 60 Slurry 100 CMP apparatus 101 Rotary platen 102 Slurry supply nozzle 103 Polishing head 110 Optical sensor 120 Computer 130 Control device C Bottomed recess D Through hole E Opening G Groove P Polishing surface R Counter-polishing surface t Average thickness of region excluding bottomed recess of polymer sheet
Claims (8)
前記研磨層に形成された開口部に、柱状基材部と該柱状基材部の一端側の側面に設けられたフランジ部とを有し、且つ、前記柱状基材部の少なくとも一部が透明な窓部材を収容する収容工程と、
前記研磨層と前記フランジ部とを接着する接着工程とを含み、
前記柱状基材部の厚みが前記研磨層の厚み以下であり、
前記研磨層の厚みに対する前記柱状基材部の厚みの比(前記柱状基材部の厚み/前記研磨層の厚み)が0.5~1.0であり、
柱状基材部底面面積Xに対するフランジ部底面面積Yの比が0.1~1.1である、研磨パッドの製造方法。 A method for manufacturing a polishing pad, which manufactures a polishing pad having a polishing layer having a polishing surface for polishing an object to be polished, comprising:
an accommodating step of accommodating a window member, which has a columnar substrate and a flange provided on a side surface of one end of the columnar substrate, and at least a portion of the columnar substrate is transparent, in the opening formed in the polishing layer;
a bonding step of bonding the polishing layer and the flange portion,
the thickness of the columnar substrate is equal to or less than the thickness of the polishing layer;
the ratio of the thickness of the columnar substrate to the thickness of the polishing layer (thickness of the columnar substrate/thickness of the polishing layer) is 0.5 to 1.0;
A method for manufacturing a polishing pad, wherein the ratio of the flange bottom area Y to the columnar substrate bottom area X is 0.1 to 1.1 .
前記研磨層に形成された開口部に収容され、柱状基材部と該柱状基材部の一端側の側面に設けられたフランジ部とを有し、且つ、前記柱状基材部の少なくとも一部が透明な窓部材と、を備え、
前記研磨層と前記フランジ部とが接着され、
前記開口部の前記研磨面における開口部面積Aが、前記開口部の前記研磨面に対して反対面になる反研磨面における開口部面積Bよりも小さく、前記柱状基材部の厚みが前記研磨層の厚み以下であり、
前記研磨層の厚みに対する前記柱状基材部の厚みの比(前記柱状基材部の厚み/前記研磨層の厚み)が0.5~1.0であり、
柱状基材部底面面積Xに対するフランジ部底面面積Yの比が0.1~1.1である、研磨パッド。 a polishing layer having a polishing surface for polishing an object to be polished;
a window member that is accommodated in an opening formed in the polishing layer, the window member having a columnar substrate and a flange portion provided on a side surface on one end side of the columnar substrate, and at least a portion of the columnar substrate is transparent;
the polishing layer and the flange portion are bonded together,
an opening area A of the opening on the polishing surface is smaller than an opening area B of the opening on the opposite polishing surface opposite to the polishing surface, and the thickness of the columnar base material is equal to or less than the thickness of the polishing layer;
the ratio of the thickness of the columnar substrate to the thickness of the polishing layer (thickness of the columnar substrate/thickness of the polishing layer) is 0.5 to 1.0;
A polishing pad in which the ratio of the flange bottom area Y to the columnar substrate bottom area X is 0.1 to 1.1 .
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