JP2003128910A - 研磨パッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 研磨パッドにスラリーをなじみやすくするこ
とにより、研磨レートの増加を図る研磨パッドを提供す
ること。 【解決手段】 ポリウレタン組成物よりなる研磨パッド
である。ポリウレタン組成物が親水性基を有する化合物
が共重合されたウレタン樹脂を含有し、かつポリウレタ
ン組成物が親水剤を含有する。親水剤が、２，４，７，
９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール−ジ
ポリオキシエチレンエーテル、２，４，７、９−テトラ
メチル−５−デシン−４，７−ジオール、およびポリメ
チルアルキルシロキサンからなる群から選択された少な
くとも一種であり、前記親水性基を有する化合物が、エ
チレンオキサイドモノマー、プロピレンオキサイドモノ
マー、およびエチレンプロピレンオキサイドモノマーか
らなる群から選択された少なくとも一種である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体、電子部品
等の被研磨部材の研磨加工において使用される研磨パッ
ドに関し、特にＳｉ基板、ＧａＡｓ基板、ガラス、ハー
ドデイスク、ＬＣＤ基板等の薄型基板用の研磨パッドに
関する。

【０００２】

【従来の技術】水系媒体中にシリカ粒子を分散させた研
磨用スラリーを用いた化学機械研磨（以下、ＣＭＰ研磨
ともいう)方法を、以下に説明する。

【０００３】ＣＭＰ研磨は、研磨機の下定盤に研磨パッ
ドを貼付けたものと、上定盤の下面にウエハを取り付け
たものを対向させ、研磨する前に、下定盤上に配置した
パッド表面をコンディショニングし、その後上定盤を下
定盤に一定加重で押し付け、研磨パッド上に研磨用スラ
リーを供給しつつ上下定盤を回転させることで、上定盤
の下面に保持したウエハ表面を研磨している。

【０００４】上記ＣＭＰ研磨方法に用いられる研磨パッ
ドは、その素材が主としてポリウレタンから構成されて
いる。このポリウレタンは疎水性であるため、この研磨
パッドを用いてウエハ表面を研磨する場合、スラリーが
研磨パッドになじまないという問題がある。すなわち、
研磨パッドがスラリーをはじいてスラリーの供給量が不
均一となる。また、スラリーが研磨パッド上に滞留しな
いため、スラリーがムダに消費される。その結果、研磨
効率が悪く研磨レートが低下するという欠点がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の実状に
着目してなされたものであって、その目的とするところ
は、研磨パッドにスラリーをなじみやすくすることによ
り、研磨レートの増加を図ることができる研磨パッドを
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の研磨パッドは、
親水性基を有する化合物が共重合されたウレタン樹脂を
含有し、かつ親水剤を含有するポリウレタン組成物より
なり、そのことにより上記目的が達成される。

【０００７】一つの実施態様では、前記親水剤が、２，
４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオ
ール−ジポリオキシエチレンエーテル、２，４，７、９
−テトラメチル−５−デシン−４，７−ジオール、およ
びポリメチルアルキルシロキサンからなる群から選択さ
れる少なくとも一種でり、前記親水性基を有する化合物
が、エチレンオキサイドモノマー、プロピレンオキサイ
ドモノマー、およびエチレンプロピレンオキサイドモノ
マーからなる群から選択される少なくとも一種である。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下本発明を詳細に説明する。

【０００９】本発明の研磨パッドはポリウレタン組成物
から形成され、いわゆるプレポリマー法やワンショット
法で製造することができる。

【００１０】プレポリマー法とは、ポリオール成分とイ
ソシアネート成分との反応物であるウレタンプレポリマ
ーを用い、ジアミン類又はジオール類、発泡剤、触媒等
を添加混合して得られるポリウレタン組成物を硬化させ
る方法である。ワンショット法とは、ポリオール成分、
イソシアネート成分、ジアミン類又はジオール類、そし
て発泡剤、触媒等を混合して得られるポリウレタン組成
物を硬化させる方法である。

【００１１】上記ウレタンプレポリマーとしては、ポリ
エーテル系ウレタンプレポリマー、ポリエステル系ウレ
タンプレポリマー、ポリエステルエーテル系ウレタンプ
レポリマーのいずれも使用することができる。

【００１２】ウレタンプレポリマー法において各ウレタ
ンプレポリマーの製造に使用されるポリオール成分とし
て、またワンショット法において使用されるポリオール
成分として、本発明では、親水性基を有する化合物を共
重合させた共重合体を使用する。

【００１３】そのような共重合させるモノマーとして
は、エチレンオキサイドモノマー、プロピレンオキサイ
ドモノマー、またはエチレンプロピレンオキサイドモノ
マーがあげられる。

【００１４】従って、好ましいポリオール成分として
は、以下のポリオールと上記親水性基を有する化合物と
の共重合体があげられる。

【００１５】ポリテトラメチレングリコール、ポリプロ
ピレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリエチ
レンアジペート、ポリテトラメチレンアジペート、ポリ
ヘキサメチレンアジペート。

【００１６】上記イソシアネート成分としては、例え
ば、４、４'−ジフェニルメタンジイソシアネート、
２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリレン
ジイソシアネート等が挙げられる。

【００１７】上記ジアミン類としては、４，４’−メチ
レン−ビス（２−クロロアニリン）等があり、ジオール
類としてはエチレングリコール、１、４−ブタンジオー
ル、プロピレングリコール等があげられる。また、硬化
剤として、トリメチロールプロパン等のトリオール類お
よびこれらの混合物を用いてもよい。

【００１８】上記発泡剤、触媒は従来より公知のものが
使用され、例えば、発泡剤として水またはアゾビスイソ
ブチロニトリルなどの有機発泡剤があり、触媒としてト
リメチレンジアミン等がある。また、シリコーン整泡剤
や充填材が任意に配合される。充填剤としては、たとえ
ばシリカ（疎水性を含む）、カーボン粉末、含水ケイ酸
カルシウム、含水ケイ酸アルミニウム、ケイ酸マグネシ
ウム、炭酸カルシウム、酸化セリウム、炭酸マグネシウ
ムなどの一種以上を挙げることができる。

【００１９】研磨パッドの親水性を向上させるために、
ポリウレタン組成物は、さらに、以下の親水剤を含有す
る。

【００２０】２，４，７，９−テトラメチル−５−デシ
ン−４，７−ジオール−ジポリオキシエチレンエーテル
（エチレンオキサイド付加量 １５〜９０重量％）、
２，４，７、９−テトラメチル−５−デシン−４，７−
ジオール、ポリメチルアルキルシロキサン。

【００２１】これらの親水剤は、ポリウレタン組成物に
対して０．５〜１０重量％配合することができ、好まし
くは１〜５重量％である。配合量が０．５重量％未満の
ときは研磨パッドの親水度を上げる効果が小さく、１０
重量％を超えるとポリウレタンの膨潤による軟質化等の
欠点がある。

【００２２】上記各成分を混合してポリウレタン組成物
が得られ、このポリウレタン組成物を硬化発泡させて本
発明の研磨パッドが得られる。

【００２３】得られた研磨パッドの硬度は、ＪＩＳ Ａ
硬度において７０〜１００が好ましく、圧縮率は１．５
〜５．０％が好ましく、また密度は０．３０〜０．８０
ｇ／ｃｍ³が好ましい。さらに好ましい研磨パッドの硬
度は、８０〜９０、圧縮率は２．５〜３．５％、密度は
０．５０〜０．６０ｇ／ｃｍ³であるなお、研磨パッド
の発泡性（孔の径や発泡倍率等）は上記発泡剤、シリコ
ーン系整泡剤等の配合量を変えることにより、調整する
ことができる。

【００２４】このようにして得られた研磨パッドに対す
る研磨パッドのなじみ性は、図１に示すように、研磨パ
ッド１上にスラリーの液滴２をのせたときに（図１
ａ）、図１（ｂ）に示すように、直ぐに研磨パッド１表
面に沿ってスラリーが濡れるという減少で判断すること
ができる。また、この研磨パッドの親水度の程度は、研
磨パッドの表面とスラリーの液滴との接触角によっても
測定することができ、接触角は３０°以下が好ましく、
１０°以下がさらに好ましい。

【００２５】

【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。 （実施例１） ウレタンプレポリマーＰＴＭＧ−ＴＤＩ系（これはエチ
レンオキサイドをＰＴＭＧに共重合させたジオールを用
いたものである）…１００重量部 イハラケミカル工業（株）製 キャアミンＭＴ（３，
３’ジクロロ−４，４’−ジアミノフェニルメタン）…
２０重量部 東ソー（株）製 ＴＥＤＡ３３Ｌ（トリエチレンジアミ
ン、触媒）…０．１重量部 水（発泡剤）…０．１３重量部 エアープロラクツジャパン（株）のサーフィノール４２
０（４，７，９−テトラメチル−５−デシン−４，７−
ジオール−ジポリオキシエチレンエーテル、親水剤）…
１重量部 上記各成分を混合して得られるポリウレタン組成物を発
泡硬化させて、シート状の研磨パッドを得た。

【００２６】得られた研磨パッドのＪＩＳ Ａ硬度を測
定したところ８６であった。厚みは１．０１ｍｍ、圧縮
率は２．８％、密度は０．５１ｇ／ｃｍ³であった。

【００２７】次に、研磨パッドの親水度を以下の方法で
測定した。

【００２８】以下の研磨条件にて研磨を行い、これを１
バッチとし、研磨パッド表面に完全にスラリーがなじむ
時間を確認した。 （研磨条件） 圧力：３１０ｇ 定盤回転数：４０ｒｐｍ スラリー流量：４リットル／ｍｉｎ 研磨時間：３０分 研磨温度：２５℃ 被加工物：８インチのシリコンウエハ その結果、５バッチの後（上記研磨を５回繰り返した
後）にスラリーが研磨パッドになじむことを目視にて確
認した。

【００２９】また、得られた研磨パッドの研磨レートを
以下の方法によって測定したところ、０．６２μm／分
であった。 （研磨レートの測定方法）測定方法は以下の通りとし
た。 静電容量計： 岩通テクノシステム製 ＳＴ−３５２５
ＴＨＩＣＫＮＥＳＳＭＥＴＥＲを用いた。静電容量計
による５点測定平均で行った。 （実施例２）親水剤（サーフィノール４２０）の配合量
を５重量部としたこと以外は、実施例１と同様にして研
磨パッドを得た。

【００３０】得られた研磨パッドについて、実施例１と
同様にして、スラリーが研磨パッドになじむまでの時間
を観察し、また研磨レートを測定した。それらの結果を
表２に示す。 （比較例１）ウレタンプレポリマーとして、三井武田ケ
ミカル（株）製ハイプレンＬ−２１３（ウレタンプレポ
リマーＰＴＭＧ−ＴＤＩ系）を用い、かつ親水剤（サー
フィノール４２０）を配合しないこと以外は、実施例１
と同様にして研磨パッドを得た。

【００３１】得られた研磨パッドについて、実施例１と
同様にして、スラリーが研磨パッドになじむまでの時間
を観察し、また研磨レートを測定した。それらの結果を
表２に示す。 （比較例２）親水剤（サーフィノール４２０）を配合し
ないこと以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを得
た。

【００３２】得られた研磨パッドについて、実施例１と
同様にして、スラリーが研磨パッドになじむまでの時間
を観察し、また研磨レートを測定した。それらの結果を
表２に示す。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【表２】 これらの結果から、本実施例においては、従来品よりス
ラリーがなじみやすくなり、研磨レートの向上が確認さ
れた。また、親水剤の添加量が多いほど、研磨パッドの
親水度が向上し、研磨レートも増加することも確認され
た。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、親水性基を有する化合
物を共重合させたウレタンプレポリマーを用い、かつ親
水剤を含有したポリウレタン組成物を用いて研磨パッド
を作成したので、両者の相乗作用により、研磨用スラリ
ーの研磨パッドに対するなじみが良好になり、研磨用ス
ラリーが少量で効率のよい研磨が行え、また研磨レート
の高い研磨が行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】研磨パッド上での研磨用スラリーのなじみを説
明した図である。

【符号の説明】

１ 研磨パッド ２ スラリーの液滴

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｌ 83/04 Ｃ０８Ｌ 83/04 Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２２ Ｈ０１Ｌ 21/304 ６２２Ｆ Ｆターム(参考） 3C058 AA07 AA09 CB03 DA12 DA17 4F071 AA51 AA53 AA67 AC05 AE22 AF04 AF28 DA19 4J002 CH022 CK031 CK041 CP032 EC046 FD202 FD206 GM00

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 親水性基を有する化合物が共重合された
   ウレタン樹脂を含有し、かつ親水剤を含有するポリウレ
   タン組成物よりなる研磨パッド。
2. 【請求項２】 前記親水剤が、２，４，７，９−テトラ
   メチル−５−デシン−４，７−ジオール−ジポリオキシ
   エチレンエーテル、２，４，７、９−テトラメチル−５
   −デシン−４，７−ジオール、およびポリメチルアルキ
   ルシロキサンからなる群から選択された少なくとも一種
   であり、前記親水性基を有する化合物が、エチレンオキ
   サイドモノマー、プロピレンオキサイドモノマー、およ
   びエチレンプロピレンオキサイドモノマーからなる群か
   ら選択された少なくとも一種である請求項１に記載の研
   磨パッド。