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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-12-21
(45)【発行日】2023-01-04
(54)【発明の名称】研磨パッド
(51)【国際特許分類】
   B24B 37/24 20120101AFI20221222BHJP
   H01L 21/304 20060101ALI20221222BHJP
   C08G 18/00 20060101ALI20221222BHJP
   C08G 101/00 20060101ALN20221222BHJP
【FI】
B24B37/24 C
H01L21/304 622F
C08G18/00 F
C08G101:00
【請求項の数】 2
(21)【出願番号】P 2018245444
(22)【出願日】2018-12-27
(65)【公開番号】P2020104214
(43)【公開日】2020-07-09
【審査請求日】2021-12-21
(73)【特許権者】
【識別番号】000116127
【氏名又は名称】ニッタ・デュポン株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002734
【氏名又は名称】弁理士法人藤本パートナーズ
(72)【発明者】
【氏名】村上 陽平
(72)【発明者】
【氏名】河井 奈緒子
【審査官】山村 和人
(56)【参考文献】
【文献】特表2008-539093(JP,A)
【文献】特開2010-274361(JP,A)
【文献】特開2019-177430(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
B24B 37/24
H01L 21/304
C08G 18/00
C08G 101/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ポリウレタン樹脂発泡体を含む研磨パッドであって、
研磨面を有し、
該研磨面が、前記ポリウレタン樹脂発泡体の表面で構成され、
前記ポリウレタン樹脂発泡体は、温度と、各温度における損失弾性率E”との40℃から50℃までの間のデータを用いて算出される最小二乗法による一次近似直線の傾きが20,000Pa/℃以上である、研磨パッド。
【請求項2】
前記ポリウレタン樹脂発泡体は、25℃における貯蔵弾性率E’が1.0×10Pa以上である、請求項1に記載の研磨パッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、研磨パッドに関する。
【背景技術】
【0002】
半導体基板として用いられているシリコンウェーハ等の被研磨物を研磨して研磨物を得るために、発泡ポリウレタンで形成されている研磨パッドが広く用いられている(例えば、特許文献1)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開2015-6729号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
近年、研磨物の平坦性を高めることがこれまで以上に求められている。
研磨物の平坦性を高めるには、研磨パッドを高硬度なものにすることが考えられる。
しかし、本発明者が鋭意検討したところ、高硬度な研磨パッドを用いると、研磨物のエッジ部分の平坦性は高まるものの、研磨物全体の平坦性は十分でない場合があることを見出した。
【0005】
そこで、本発明は、研磨物のエッジ部分の平坦性と研磨物全体の平坦性との両方を高め得る研磨パッドを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者が鋭意検討したところ、損失弾性率E”に関して所定の特性を有するポリウレタン樹脂発泡体を含む研磨パッドを用いれば、研磨物のエッジ部分の平坦性と研磨物全体の平坦性との両方を高め得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0007】
すなわち、本発明に係る研磨パッドは、ポリウレタン樹脂発泡体を含む研磨パッドであって、
研磨面を有し、
該研磨面が、前記ポリウレタン樹脂発泡体の表面で構成され、
前記ポリウレタン樹脂発泡体は、温度と、各温度における損失弾性率E”との40℃から50℃までの間のデータを用いて算出される最小二乗法による一次近似直線の傾きが20,000Pa/℃以上である。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、研磨物のエッジ部分の平坦性と研磨物全体の平坦性との両方を高め得る。
【図面の簡単な説明】
【0009】
図1】実施例1の研磨パッドに係るポリウレタン樹脂発泡体の損失弾性率E”の温度変化を示す図。
図2】実施例2の研磨パッドに係るポリウレタン樹脂発泡体の損失弾性率E”の温度変化を示す図。
図3】実施例3の研磨パッドに係るポリウレタン樹脂発泡体の損失弾性率E”の温度変化を示す図。
図4】実施例4の研磨パッドに係るポリウレタン樹脂発泡体の損失弾性率E”の温度変化を示す図。
図5】比較例1の研磨パッドに係るポリウレタン樹脂発泡体の損失弾性率E”の温度変化を示す図。
図6】比較例2の研磨パッドに係るポリウレタン樹脂発泡体の損失弾性率E”の温度変化を示す図。
図7】比較例3の研磨パッドに係るポリウレタン樹脂発泡体の損失弾性率E”の温度変化を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0010】
以下、本発明の一実施形態について説明する。
【0011】
本実施形態に係る研磨パッドは、ポリウレタン樹脂を有するポリウレタン樹脂発泡体を含む研磨パッドである。
また、本実施形態に係る研磨パッドは、研磨面を有し、該研磨面が、前記ポリウレタン樹脂発泡体の表面で構成されている。
【0012】
前記ポリウレタン樹脂発泡体は、温度と、各温度における損失弾性率E”との40℃から50℃までの間のデータを用いて算出される最小二乗法による一次近似直線の傾きが、20,000Pa/℃以上であることが重要であり、30,000~150,000Pa/℃であることが好ましく、100,000~150,000Pa/℃であることがより好ましい。
また、前記ポリウレタン樹脂発泡体は、温度と、各温度における損失弾性率E”との40℃から50℃までの間のデータを用いて算出される相関係数が、0.70~1.00であることが好ましく、0.90~1.00であることがより好ましい。
【0013】
また、前記ポリウレタン樹脂発泡体は、25℃における貯蔵弾性率E’が、好ましくは1.0×10Pa以上、より好ましくは1.3×10~2.0×10Paである。
【0014】
なお、貯蔵弾性率E’、及び、損失弾性率E”は、JIS K7244-4:1999「プラスチック-動的機械特性の試験方法-第4部:引張振動-非共振法」に従い以下の条件で測定することができる。
測定温度範囲:0℃~100℃
昇温速度:5℃/min
周波数:1Hz
ひずみ:0.5%
また、損失弾性率E”は、測定間隔を1回/1.5℃以上で測定し、好ましくは、1回/1.3℃以上で測定する。
前記傾きは、40℃から50℃までの間の全測定データを用いて算出することができる。
また、前記相関係数も、40℃から50℃までの間の全測定データを用いて算出することができる。
【0015】
さらに、前記ポリウレタン樹脂発泡体は、見掛け密度が、好ましくは0.4~0.6g/cmである。
なお、見掛け密度は、JIS K7222:2005に基づいて測定することができる。
【0016】
前記ポリウレタン樹脂は、活性水素を含む化合物(以下、「活性水素化合物」ともいう。)の第1の構成単位と、イソシアネート基を含む化合物(以下、「イソシアネート化合物」ともいう。)の第2の構成単位とを備える。
また、前記ポリウレタン樹脂は、活性水素化合物とイソシアネート化合物とがウレタン結合して、活性水素化合物の第1の構成単位とイソシアネート化合物の第2の構成単位とが交互に繰り返した構造となっている。
【0017】
前記活性水素化合物は、イソシアネート基と反応し得る活性水素基を分子内に有する有機化合物である。該活性水素基としては、具体的には、ヒドロキシ基、第1級アミノ基、第2級アミノ基、チオール基などの官能基が挙げられ、前記活性水素化合物は、分子中に該官能基を1種のみ有していてもよく、分子中に該官能基を複数種有していてもよい。
【0018】
前記活性水素化合物としては、例えば、分子中に複数のヒドロキシ基を有するポリオール化合物、分子内に複数の第1級アミノ基又は第2級アミノ基を有するポリアミン化合物などを用いることができる。
【0019】
前記ポリオール化合物としては、ポリオールモノマー、ポリオールポリマーが挙げられる。
【0020】
前記ポリオールモノマーとしては、例えば、1,4-ベンゼンジメタノール、1,4-ビス(2-ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、エチレングリコール、プロピレングリコール、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,5-ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、1,8-オクタンジオール、1,9-ノナンジオール等の直鎖脂肪族グリコールが挙げられ、ネオペンチルグリコール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、2-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、2-メチル-1,8-オクタンジオール等の分岐脂肪族グリコールが挙げられ、1,4-シクロヘキサンジオール、1,4-シクロヘキサンジメタノール、水添加ビスフェノールA等の脂環族ジオールが挙げられ、グリセリン、トリメチロールプロパン、トリブチロールプロパン、ペンタエリスリトール、ソルビトール等の多官能ポリオールなどが挙げられる。
【0021】
前記ポリオールモノマーとしては、反応時の強度がより高くなりやすく、製造された発泡ポリウレタンを含む研磨パッドの剛性がより高くなりやすく、比較的安価であるという点で、エチレングリコール、ジエチレングリコールが好ましい。
【0022】
前記ポリオールポリマーとしては、ポリエステルポリオール、ポリエステルポリカーボネートポリオール、ポリエーテルポリオール、ポリカーボネートポリオールなどが挙げられる。
なお、ポリオールポリマーとしては、ヒドロキシ基を分子中に3以上有する多官能ポリオールポリマーも挙げられる。
【0023】
前記ポリエステルポリオールとしては、ポリエチレンアジペートグリコール、ポリブチレンアジペートグリコール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリヘキサメチレンアジペートグリコールなどが挙げられる。
【0024】
前記ポリエステルポリカーボネートポリオールとしては、例えば、ポリカプロラクトンポリオールなどのポリエステルグリコールとアルキレンカーボネートとの反応生成物が挙げられ、また、エチレンカーボネートを多価アルコールと反応させて得られた反応混合物をさらに有機ジカルボン酸と反応させた反応生成物も挙げられる。
【0025】
前記ポリエーテルポリオールとしては、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)、ポリプロピレングリコール(PPG)、ポリエチレングリコール(PEG)、エチレンオキサイド付加ポリプロピレンポリオールなどが挙げられる。
【0026】
前記ポリカーボネートポリオールとしては、1,3-プロパンジオール、1,4-ブタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、又はポリテトラメチレンエーテルグリコールなどのジオールと、ホスゲン、ジアリルカーボネート(例えばジフェニルカーボネート)又は環式カーボネート(例えばプロピレンカーボネート)との反応生成物などが挙げられる。
【0027】
前記ポリオール化合物としては、その他に、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、テトラエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、分子量400以下のポリエチレングリコール等も挙げられる。
【0028】
前記ポリアミン化合物としては、4,4’-メチレンビス(2-クロロアニリン)(MOCA)、4,4’-メチレンジアニリン、トリメチレン ビス(4-アミノベンゾアート)、2-メチル4,6-ビス(メチルチオ)ベンゼン-1,3-ジアミン、2-メチル4,6-ビス(メチルチオ)-1,5-ベンゼンジアミン、2,6-ジクロロ-p-フェニレンジアミン、4,4’-メチレンビス(2,3-ジクロロアニリン)、3,5-ビス(メチルチオ)-2,4-トルエンジアミン、3,5-ビス(メチルチオ)-2,6-トルエンジアミン、3,5-ジエチルトルエン-2,4-ジアミン、3,5-ジエチルトルエン-2,6-ジアミン、トリメチレングリコール-ジ-p-アミノベンゾエート、1,2-ビス(2-アミノフェニルチオ)エタン、4,4’-ジアミノ-3,3’-ジエチル-5,5’-ジメチルジフェニルメタンなどが挙げられる。
【0029】
前記ポリイソシアネートとしては、ポリイソシアネート、ポリイソシアネートポリマーが挙げられる。
【0030】
前記ポリイソシアネートとしては、芳香族ジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネートなどが挙げられる。
【0031】
前記芳香族ジイソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート(TDI)、1,5-ナフタレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、1,3-フェニレンジイソシアネート、1,4-フェニレンジイソシアネートが挙げられる。また、前記芳香族ジイソシアネートとしては、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)の変性物なども挙げられる。
【0032】
ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)の変性物としては、例えば、カルボジイミド変性物、ウレタン変性物、アロファネート変性物、ウレア変性物、ビューレット変性物、イソシアヌレート変性物、オキサゾリドン変性物等が挙げられる。斯かる変性物としては、具体的には、例えば、カルボジイミド変性ジフェニルメタンジイソシアネート(カルボジイミド変性MDI)が挙げられる。
【0033】
前記脂肪族ジイソシアネートとしては、例えば、エチレンジイソシアネート、2,2,4-トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)などが挙げられる。
【0034】
前記脂環族ジイソシアネートとしては、例えば、1,4-シクロヘキサンジイソシアネート、4,4’-ジシクロへキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート、メチレンビス(4,1-シクロヘキシレン)=ジイソシアネートなどが挙げられる。
【0035】
前記ポリイソシアネートポリマーとしては、ポリオールと、芳香族ジイソシアネート、脂肪族ジイソシアネート、脂環族ジイソシアネートの少なくとも何れかのジイソシアネートとが結合されてなるポリマー等が挙げられる。
【0036】
本実施形態に係る研磨パッドで研磨する被研磨物としては、シリコンウェーハ、光学材料、半導体デバイス、ハードディスク、ガラス板などが挙げられる。
【0037】
本実施形態に係る研磨パッドは、上記のように構成されているので、以下の利点を有するものである。
本発明者が鋭意検討したところ、損失弾性率E”に関して所定の特性を有するポリウレタン樹脂発泡体を含む研磨パッドを用いれば、研磨物のエッジ部分の平坦性と研磨物全体の平坦性との両方を高め得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本実施形態に係る研磨パッドは、ポリウレタン樹脂発泡体を含む研磨パッドである。本実施形態に係る研磨パッドは、研磨面を有し、該研磨面が、前記ポリウレタン樹脂発泡体の表面で構成されている。前記ポリウレタン樹脂発泡体は、温度と、各温度における損失弾性率E”との40℃から50℃までの間のデータを用いて算出される最小二乗法による一次近似直線の傾きが20,000Pa/℃以上である。
斯かる研磨パッドによれば、前記傾きが所定以上となることで、研磨物のエッジ部分の平坦性と研磨物全体の平坦性との両方を高め得る。
この理由は以下の理由によるものと考えられる。
すなわち、前記傾きが所定以上となることで、研磨時の摩擦熱で研磨パッドの表層部分は粘性が高まり、研磨パッドの表面が被研磨物の表面に密着しやすくなるとともに、摩擦熱がほとんど伝わらない研磨パッドの内部は変形し難く硬い状態のままとなっていると考えられる。その結果、斯かる研磨パッドによれば、研磨物のエッジ部分の平坦性を高めるとともに、研磨物全体の平坦性も高めることができるものと考えられる。
【0038】
なお、本発明に係る研磨パッドは、上記実施形態に限定されるものではない。また、本発明に係る研磨パッドは、上記した作用効果によって限定されるものでもない。さらに、本発明に係る研磨パッドは、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【実施例
【0039】
次に、実施例および比較例を挙げて本発明についてさらに具体的に説明する。
【0040】
(実施例及び比較例)
図1~7、及び、下記表1に示す物性を有するポリウレタン樹脂発泡体で形成された実施例及び比較例の研磨パッドを用意した。
なお、貯蔵弾性率E’、損失弾性率E”については、上述した方法で測定した。
また、表1の傾きは、温度と、各温度における損失弾性率E”との40℃から50℃までの間のデータを用いて算出される最小二乗法による一次近似直線の傾きを意味する。
【0041】
(研磨試験)
実施例及び比較例の研磨パッドを用い、下記条件で被研磨物を研磨して研磨物を得た。
そして、研磨物を乾燥した後、研磨物表面の平坦性を調べた。
研磨物全体の平坦性を調べるべく、GBIR(Global backside ideal range)を測定した。GBIRが小さいほど研磨物全体の平坦性に優れることを示している。
研磨物のエッジ部分の平坦性を調べるべく、SPVRmax(Section Peak to Valley Range)を測定した。SPVRmaxが小さいほど研磨物全体の平坦性に優れることを示している。
なお、GBIR及びSPVRmaxは、黒田精工社製のナノメトロ300TT-Aで測定した。
結果を下記表1に示す。
【0042】
<研磨条件>
被研磨物:Etchedwafer(厚み:約790μm)
研磨機:DMS 20B-5P-4D、Speed FAM社製
スラリーの流量:5L/min
スラリータイプ:NP6610を水で希釈したもの(NP6610:水=1:30(体積比))
【0043】
【表1】
【0044】
上記表1に示すように、実施例の研磨パッドを用いた場合、比較例1、3の研磨パッドを用いた場合に比べて、GBIRが小さかった。
また、実施例の研磨パッドを用いた場合、比較例1、2の研磨パッドを用いた場合に比べて、SPVRmaxが小さかった。
従って、本発明によれば、研磨物のエッジ部分の平坦性と研磨物全体の平坦性との両方を高め得ることがわかる。
図1
図2
図3
図4
図5
図6
図7