特許 6446337 研磨パッド

(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】6446337

(24)【登録日】2018年12月7日

(45)【発行日】2018年12月26日

(54)【発明の名称】研磨パッド

(51)【国際特許分類】

   B24B 37/24 20120101AFI20181217BHJP

   H01L 21/304 20060101ALI20181217BHJP

【ＦＩ】

   B24B37/24 C

   B24B37/24 E

   H01L21/304 622F

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2015-129786(P2015-129786)

(22)【出願日】2015年6月29日

(65)【公開番号】特開2017-13149(P2017-13149A)

(43)【公開日】2017年1月19日

【審査請求日】2017年12月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000001085

【氏名又は名称】株式会社クラレ

(74)【代理人】

【識別番号】100133798

【弁理士】

【氏名又は名称】江川 勝

(74)【代理人】

【識別番号】100117972

【弁理士】

【氏名又は名称】河崎 眞一

(72)【発明者】

【氏名】服部 和正

(72)【発明者】

【氏名】加藤 晋哉

(72)【発明者】

【氏名】岡本 知大

(72)【発明者】

【氏名】加藤 充

(72)【発明者】

【氏名】高岡 信夫

【審査官】 小川 真

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−１０３４８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−１９８７９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１６８６６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５０４４２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１２８６７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−２２９７７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１７−５２３２９７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２４Ｂ ３７／２４

Ｈ０１Ｌ ２１／３０４

ＤＷＰＩ（Ｄｅｒｗｅｎｔ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポリエステル繊維の不織布と、前記不織布に含浸付与された高分子弾性体とを含み、
前記高分子弾性体は無孔質高分子弾性体とＤ硬度が３５〜８０である多孔質熱可塑性ポリウレタンとを含み、
前記ポリエステル繊維の不織布の質量比が０．４〜０．６であり、
前記多孔質熱可塑性ポリウレタンの含有量に対する前記無孔質高分子弾性体の含有量の質量比が、０．７３〜０．８５であることを特徴とする研磨パッド。

【請求項2】

前記ポリエステル繊維が１〜１０ｄｔｅｘの平均単繊維繊度を有するポリブチレンテレフタレート系中空繊維である請求項１に記載の研磨パッド。

【請求項3】

前記多孔質熱可塑性ポリウレタンが、１１〜１００μｍ²の気孔断面積の範囲に気孔の８０％以上が含まれる請求項１または２に記載の研磨パッド。

【請求項4】

前記多孔質熱可塑性ポリウレタンが、高分子ジオール、有機ジイソシアネート、及び、鎖伸長剤を反応させて得られた熱可塑性ポリウレタンを含み、
前記高分子ジオールが、ポリ（ブチレンアジペート），ポリ（カプロラクトン），ポリ（エチレングリコール），ポリ（テトラメチレングリコール）,ポリ（ノナメチレンアジペート），ポリ（２−メチル−１，８−オクタメチレンアジペート），ポリ（２−メチル−１，８−オクタメチレン−ｃｏ−ノナメチレンアジペート）,ポリ（メチルペンタンアジペート）からなる群より選ばれる少なくとも１種を含み、
前記有機ジイソシアネートが、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，イソホロンジイソシアネートからなる群より選ばれる少なくとも１種を含み、
前記鎖伸長剤が、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，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種を含む請求項１〜３の何れか１項に記載の研磨パッド。

【請求項5】

見かけ密度が０．３５〜０．５０ｇ／ｃｍ³である請求項１〜４の何れか１項に記載の研磨パッド。

【請求項6】

硬度が６０Ｃ〜９０Ｃである請求項１〜５の何れか１項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、半導体ウェハ，シリコンウェハ，半導体デバイス，液晶ディスプレイ，ハードディスク，ガラスレンズ，金属などを研磨するために有用な研磨パッドに関する。

【背景技術】

【0002】

集積回路を形成するための基材として使用される半導体ウェハの鏡面加工として、化学的機械的研磨（Chemica Mechanical Polishing；CMP）が知られている。ＣＭＰに用いられる研磨パッドとしては、不織布に湿式凝固させたポリウレタンを含浸付与させた不織布タイプのシートや、フィルムや繊維構造体の上層に湿式凝固させたポリウレタン樹脂を表面層に配した湿式ＰＵスポンジタイプのシートや、独立気泡構造を有するポリウレタン等の高分子弾性体の成形シートが用いられている。不織布タイプのシートや湿式ＰＵスポンジタイプは圧縮変形しやすいために比較的柔らかく、一方、高分子弾性体の成形シートは剛性が高い。

【0003】

近年、半導体ウェハや半導体デバイスには、高集積化や多層配線化に伴い、一層の高平坦化等の品質向上や低価格化の要求が増々高まっている。配線材料としては、従来のアルミニウム合金に替わって銅合金が、絶縁材料としては、従来のＳｉＯ₂に替わって低誘電率材料の利用が試みられている。このような材料の変化に伴い、研磨パッドに対しても、従来以上の平坦化を可能にし、ウェハ表面のスクラッチを低減し、研磨レートを高め、研磨での安定性を向上させ、長時間使用可能であること、等のさらなる高機能化が要求されている。また、シリコンウェハ，液晶ディスプレイ，ハードディスク，ガラスレンズなどにおいても、高集積化や高精度化が進められているために、研磨パッドに対しても、従来以上の平坦化を可能にし、表面のスクラッチを低減し、研磨レートを高め、研磨での安定性を向上させ、更には、長時間使用可能であること、等のさらなる高機能化が要求されている。

【0004】

発泡ポリウレタン製の成形シートの研磨パッドに用いられる発泡ポリウレタンは、一般に、２液硬化型ポリウレタンを用いて注型発泡硬化することによって製造されている（例えば、特許文献１〜４を参照。）。しかしながら、これらの方法では反応・発泡の均一化が困難である上、得られる発泡ポリウレタンの高硬度化にも限界があることから、被研磨面の平坦性や平坦化効率などの研磨特性が変動しやすいこと、更には、発泡構造が独立孔であるために研磨工程において使用される研磨スラリーや研磨屑がその空隙に侵入して目詰まりしやすく、研磨レート（研磨速度）が低下したり、パッド寿命が短いなどの問題があった。このようなことから、上述したような要求性能（更なる平坦化効率の向上、ウェハ表面のスクラッチ低減、研磨レート向上、研磨での安定性や研磨パッドの寿命の向上など）を充分に満足する発泡ポリウレタン製の成形シートの研磨パッドは得られていない。そのために、特に、銅配線や低誘電率材料などの傷が付き易い材料や界面の接着性が弱い材料などでは、傷や界面剥離がいっそう起こりやすくなって、これらに対応できる新たな研磨パッドの開発が求められている。

【0005】

一方、不織布タイプの研磨パッドは一般に、繊維に起因した凹凸構造を表面に形成したり、不織布の構造に起因した空隙や連通孔構造を有する。そのため、研磨時のスラリーの液溜まり性（以下、スラリー保持性と言うこともある）が良く研磨レートを高めやすいことや、クッション性が良く柔軟でウェハとの接触性が良好なことなどの特徴を有しており、多様な研磨分野に用いられている。しかし従来の不織布タイプの研磨パッドでは、その空隙の多さや柔軟性のために平坦化する能力が充分でなく、また、研磨での安定性や研磨パッドの寿命なども充分ではなかった。そのために、高性能化に向けた様々な検討がなされている（例えば、特許文献６〜１４を参照。）。しかしながら、何れの場合においても、以下のような課題があった。すなわち、（１）繊維の直径が数１０μｍ程度と繊維に起因する研磨パッド表面の凹凸がウェハの段差に対して相対的に巨大なため、平坦性の向上に限界があることや繊維に砥粒が凝集した場合にスクラッチの原因となりやすい。また、極細繊維を用いた場合には、極細繊維からなるシートは非常に柔らかい特性を持つために硬度が不足する、または非常に硬い高分子弾性体を用いて硬度を高めた場合には、高分子弾性体の硬さや脆さが原因となってウェハに傷が付きやすくなる。（２）繊維の密度が低いことから、繊維による表面の立毛数（凹凸構造の密度）が少なく、繊維を高分子弾性体と複合する効果が充分では無い。（３）シートの密度が低く空隙が多いことから、硬度の高いシートを得難いこと、および不均質な数１００μｍオーダーの巨大な不織布空隙が表面に存在するため、平坦性の向上に限界の有ること、更には、研磨時に硬度などの性能が経時的に変化しやすく、研磨の安定性や研磨パッドの寿命に問題を抱えている。（４）高分子弾性体を完全に充填させて不織布の空隙を無くした場合には、繊維に起因した表面の凹凸形成や不織布構造の空隙や連通孔構造に起因した特徴が失われてしまう。

【0006】

このようなことから、市場からの要求性能（更なる、平坦化効率の向上、ウェハ表面のスクラッチ低減、研磨レート向上、研磨での安定性や研磨パッドの寿命の向上など）を充分に満足する不織布タイプの研磨パッドは未だ見出されていなかった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０００−１７８３７４号公報

【特許文献2】特開２０００−２４８０３４号公報

【特許文献3】特開２００１−８９５４８号公報

【特許文献4】特開平１１−３２２８７８号公報

【特許文献5】特開２００２−９０２６号公報

【特許文献6】特開平１１−９９４７９号公報

【特許文献7】特開２００５−２１２０５５号公報

【特許文献8】特開平３−２３４４７５号公報

【特許文献9】特開平１０−１２８７９７号公報

【特許文献10】特開２００４−３１１７３１号公報

【特許文献11】特開平１０−２２５８６４号公報

【特許文献12】特表２００５−５１８２８６号公報

【特許文献13】特開２００３−２０１６７６号公報

【特許文献14】特開２００５−３３４９９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、研磨安定性および研磨対象物の平滑性に優れた研磨性能を有し、長時間研磨を続けても研磨性能の変化が小さい特徴を有する不織布タイプの研磨パッドにおいて、研磨レートの高い研磨パッドを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の一局面は、ポリエステル繊維の不織布と、不織布に含浸付与された高分子弾性体とを含み、高分子弾性体は無孔質高分子弾性体とＤ硬度が３５〜８０である多孔質熱可塑性ポリウレタンとを含み、ポリエステル繊維の不織布の質量比が０．４〜０．６であり、多孔質熱可塑性ポリウレタンの含有量に対する無孔質高分子弾性体の含有量の質量比が、０．７３〜０．８５である研磨パッドである。無孔質高分子弾性体は主として不織布の製造工程において形態安定性を保つために用いられる。また、Ｄ硬度が３５〜８０である多孔質熱可塑性ポリウレタンは、研磨パッドの硬度を調整するとともに、微細な気泡を表層に付与することにより、研磨スラリーの保持性を向上させることに寄与する。このような構成によれば、研磨安定性および研磨対象物の平滑性に優れた研磨性能を有し、長時間研磨を続けても研磨性能の変化が小さい特徴を有する不織布タイプの研磨パッドにおいて、研磨レートの高い研磨パッドが得られる。

【0010】

上記研磨パッドにおいては、ポリエステル繊維が１〜１０ｄｔｅｘの平均単繊維繊度を有するポリブチレンテレフタレート系中空繊維であることが分繊しやすく、低スクラッチ性にも優れる点から好ましい。

【0011】

また、上記研磨パッドにおいては、多孔質熱可塑性ポリウレタンが、１１〜１００μｍ²の気孔断面積の範囲に気孔の８０％以上が含まれることがスラリー保持力を向上させて研磨レートを高く維持することができる点から好ましい。

【0012】

また、多孔質熱可塑性ポリウレタンが、高分子ジオール、有機ジイソシアネート、及び.鎖伸長剤を反応させて得られた熱可塑性ポリウレタンを含み、高分子ジオールが、ポリ（ブチレンアジペート），ポリ（カプロラクトン），ポリ（エチレングリコール），ポリ（テトラメチレングリコール）,ポリ（ノナメチレンアジペート），ポリ（２−メチル−１，８−オクタメチレンアジペート），ポリ（２−メチル−１，８−オクタメチレン−ｃｏ−ノナメチレンアジペート）,ポリ（メチルペンタンアジペート）からなる群より選ばれる少なくとも１種を含み、有機ジイソシアネートが、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，イソホロンジイソシアネートからなる群より選ばれる少なくとも１種を含み、鎖伸長剤が、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，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種を含むことが好ましい。

【0013】

また、上記研磨パッドの見かけ密度は、０．３５〜０．５０ｇ／ｃｍ³であることが剛性及び連通孔の容積が適度になるために、スクラッチを抑制しながら高い研磨レートが得られる点から好ましい。

【0014】

また、上記研磨パッドは、硬度が６０Ｃ〜９０Ｃであることが好ましい。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、不織布タイプの研磨パッドにおいて、研磨レートの高い研磨パッドが得られる。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の研磨パッドの一実施形態について詳細に説明する。

【0017】

本実施形態の研磨パッドは、ポリエステル繊維の不織布と、不織布に含浸付与された高分子弾性体とを含み、高分子弾性体は無孔質高分子弾性体とＤ硬度が３５〜８０である多孔質熱可塑性ポリウレタンとを含む。そして、ポリエステル繊維の不織布の質量比が０．４〜０．６であり、多孔質熱可塑性ポリウレタンの含有量に対する無孔質高分子弾性体の含有量の質量比が、０．７３〜０．８５である研磨パッドである。

【0018】

ポリエステル繊維の不織布は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）やポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のようなポリエステル系樹脂を主成分とする繊維の不織布であれば特に限定なく用いられる。とくには、ポリエステル繊維がＰＢＴを主成分として形成されている場合には、研磨中に吸水しにくいために貯蔵弾性率Ｅ’が変動しにくく研磨効率が安定する。例えば、ナイロン繊維のような吸水性の高い繊維の場合には、研磨中に吸水率が高くなることにより、貯蔵弾性率Ｅ’が変動し、研磨パッドが変形しやすくなって研磨効率が低下しやすくなる。

【0019】

また、ポリエステル繊維の繊度としては、平均単繊維繊度１〜１０ｄｔｅｘ、さらには、１．５〜８．５ｄｔｅｘであることが好ましい。平均単繊維繊度が低すぎる場合には分繊し難くなる傾向がある。また、平均単繊維繊度が高すぎる場合には研磨対象物への負荷が大きくなって低スクラッチ性が低下する傾向がある。

【0020】

また、ポリエステル繊維の断面形状は特に限定されないが、とくには、ポリエステル繊維が中空繊維であること、すなわち、繊維の横断面に少なくとも１つの孔を有する中空繊維であることが好ましい。横断面に少なくとも１つの孔を有することにより、研磨パッド表層の中空繊維が充分に分繊することによりスラリー保持力が向上して研磨効率が顕著に向上する。

【0021】

本実施形態の研磨パッドは、ポリエステル繊維の不織布に含浸付与された、無孔質高分子弾性体と、Ｄ硬度が３５〜８０である多孔質熱可塑性ポリウレタンとを含む。

【0022】

無孔質高分子弾性体は主として不織布の製造工程において形態安定性を保つために用いられる。また、Ｄ硬度が３５〜８０である多孔質熱可塑性ポリウレタンは、研磨パッドの硬度を調整するとともに、微細な気泡を表層に付与することにより、ＣＭＰ研磨の際に研磨スラリーの保持性を向上させることに寄与する。無孔質高分子弾性体は、例えば、不織布に無孔性の高分子弾性体のエマルジョンを含浸させ乾燥させることにより含浸付与することができる。また、多孔質熱可塑性ポリウレタンは不織布に多孔性の熱可塑性ポリウレタンを形成する熱可塑性ポリウレタンの溶液を含浸させ、湿式凝固させることにより含浸付与することができる。

【0023】

無孔質高分子弾性体の具体例としては、無孔質の、例えば、ポリウレタン、アクリロニトリルエラストマー、オレフィンエラストマー、ポリエステルエラストマー、ポリアミドエラストマー、アクリルエラストマー等が挙げられる。これらの中では、ポリウレタンが好ましい。

【0024】

無孔質のポリウレタンは、水系エマルジョンを用いて形成されることが好ましい。ポリウレタンの水系エマルジョンの具体例としては、例えば、ポリカーボネート系ポリウレタン、ポリエステル系ポリウレタン、ポリエーテル系ポリウレタン、ポリカーボネート／エーテル系ポリウレタンの水系エマルジョンが挙げられる。

【0025】

無孔質高分子弾性体としては、−１０℃以下のガラス転移温度を有し、２３℃および５０℃における貯蔵弾性率が１〜４０ＭＰａ、さらには、１〜３５ＭＰａであり、５０℃で飽和吸水させたときの吸水率が０．２〜５質量％のポリウレタンが好ましい。２３℃および５０℃における貯蔵弾性率が低すぎる場合には、研磨パッドが変形しやすくなる傾向がある。また、貯蔵弾性率が高すぎる場合には、硬く脆くなってスクラッチが発生しやすくなる傾向がある。また、吸水率が低すぎる場合には、研磨時のスラリー保持量が少なくなって、研磨均一性が低下しやすくなる傾向がある。また、吸水率が高すぎる場合には、研磨中に硬度等の特性が変化しやすくなって研磨安定性が低下しやすくなる傾向がある。

【0026】

多孔質熱可塑性ポリウレタンは、Ｄ硬度が３５〜８０、好ましくは４０〜８０の熱可塑性ポリウレタンの多孔体である。多孔質熱可塑性ポリウレタンのＤ硬度が３５〜８０であることにより高い耐久性を維持できるとともに適度なパッド追従性を維持する。それにより、研磨中に形成された気孔が消失しにくくなり、その結果、研磨パッドのスラリー保持力が向上して研磨レートが高くなる。熱可塑性ポリウレタンのＤ硬度が３５未満の場合は、耐久性が低下し、形成された気孔が研磨中に溶融して消滅する。それにより研磨パッドのスラリー保持力が低下して研磨レートが低くなる。またＤ硬度が８０を超える場合は、研磨中の貯蔵弾性率が高くなりすぎて、パッド追従性が悪くなり、研磨レートが低下する。

【0027】

多孔質熱可塑性ポリウレタンは、１１〜１００μｍ²の気孔断面積の範囲に気孔の８０％以上が、さらには８５％以上が含まれることがスラリー保持力を向上させて研磨レートを高く維持することができる点から好ましい。１１〜１００μｍ²の気孔断面積の範囲に含まれる気孔の割合が低い場合には、研磨中のスラリー保持量が低下して研磨レートが低下したり、研磨均一性が低下したりしやすくなる傾向がある。

【0028】

多孔質熱可塑性ポリウレタンを形成する熱可塑性ポリウレタン（以下、単にポリウレタンとも称する）について、詳しく説明する。ポリウレタンの製造方法は特に限定されず、例えば、高分子ジオール，有機ジイソシアネート及び鎖伸長剤を所定の比率で溶融混合し、実質的に溶剤の不存在下で溶融重合させる方法や、公知のウレタン化反応を利用したプレポリマー法またはワンショット法が用いられる。これらの中では、生産効率の点から溶融重合させる方法が特に好ましく用いられる。溶融重合は、高分子ジオール，有機ジイソシアネート及び鎖伸長剤、及び必要に応じて配合される添加剤を所定の比率で配合し、多軸スクリュー型押出機を用いて連続溶融重合する方法である。

【0029】

ポリウレタンの重合の原料となる、高分子ジオール、有機ジイソシアネート及び鎖伸長剤について詳しく説明する。

【0030】

高分子ジオールの具体例としては、例えば、ポリ（ブチレンアジペート）、ポリ（カプロラクトン）、ポリ（エチレングリコール）、ポリ（テトラメチレングリコール）、ポリ（ノナメチレンアジペート）、ポリ（２−メチル−１，８−オクタメチレンアジペート）、ポリ（２−メチル−１，８−オクタメチレン−ｃｏ−ノナメチレンアジペート）、ポリ（メチルペンタンアジペート）からなる群より選ばれる少なくとも１種であり、ポリ（ブチレンアジペート）、ポリ（カプロラクトン）、ポリ（エチレングリコール）、ポリ（テトラメチレングリコール）が好ましい。さらにはポリ（カプロラクトン）が好ましい。

【0031】

有機ジ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従来から用いられている有機ジイソシアネートのいずれを使用してもよく、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、イソホロンジイソシアネートからなる群より選ばれる少なくとも１種であり、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートが、得られる研磨パッドの耐摩耗性などの点から好ましい。

【0032】

鎖伸長剤としては、通常の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。鎖伸長剤としては、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、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、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種の鎖伸長剤を単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。

【0033】

本実施形態の研磨パッドにおいては、研磨パッド中のポリエステル繊維の不織布の質量比が０．４〜０．６であり、好ましくは０．４５〜０．５５である。一方、研磨パッド中の高分子弾性体（無孔質高分子弾性体とＤ硬度が３５〜８０多孔質熱可塑性ポリウレタンの合計）の質量比も、０．６〜０．４であり、好ましくは０．５５〜０．４５である。研磨パッド中のポリエステル繊維の不織布の質量比が０．４未満の場合には、研磨パッドの研磨面の繊維量が不足してスラリー保持性が低下することにより研磨レートが低下する。また、研磨パッド中のポリエステル繊維の不織布の質量比が０．６を超える場合は繊維同士の接着性が低下して研磨中にパッド表面にスクラッチが発生しやすくなる。

【0034】

また、本実施形態の研磨パッドは、不織布に含浸付与された無孔質高分子弾性体とＤ硬度が３５〜８０である多孔質熱可塑性ポリウレタンとを含み、多孔質熱可塑性ポリウレタンの含有量に対する無孔質高分子弾性体の含有量の質量比が、０．７３〜０．８５である。多孔質熱可塑性ポリウレタンの含有量に対する無孔質高分子弾性体の含有量の質量比が０．７３未満の場合は、繊維同士の接着性が低下して含浸工程で不織布形状が充分に保持されず形態安定性が低下したり、生産性が低下したりする。また、多孔質熱可塑性ポリウレタンの含有量に対する無孔質高分子弾性体の含有量の質量比が０．８５を超える場合は、研磨パッド中の多孔質熱可塑性ポリウレタンが少なくなり、研磨中のスラリー保持性が低下して研磨レートが低くなる。

【0035】

本実施形態の研磨パッドは、見かけ密度が０．３５〜０．５０ｇ／ｃｍ³、さらには０．３５〜０．５０ｇ／ｃｍ³、とくには０．３５〜０．４５ｇ／ｃｍ³であることが好ましい。見かけ密度が低すぎる場合には剛性が低くなることにより研磨レートが低くなる傾向があり、見かけ密度が高すぎる場合には連通孔の容積が減少することにより研磨屑や研磨スラリーの砥粒が排出されにくくなって被研磨面に対するスクラッチの抑制効果が低下する傾向がある。

【0036】

本実施形態の研磨パッドは、パッド硬度が６０Ｃ〜９０Ｃ、さらには６５Ｃ〜８５Ｃであることが好ましい。パッド硬度が低すぎる場合には研磨パッドが柔らかくなりすぎて研磨レート及び平坦化性能が低下する。また、パッド硬度が高すぎる場合には硬くなりすぎて被研磨面への追従性が低下することにより、研磨レートが低下し、また、被研磨面にスクラッチが発生しやすくなる傾向がある。

【0037】

本実施形態の研磨パッドは、単層の研磨パッドとしても、研磨面に対して反対側の面にクッション性を付与するために、発泡構造または無発泡構造を有するエラストマーシートやエラストマーを含浸させた不織布等からなる公知のクッション層を積層したような複層構造の研磨パッドとして用いてもよい。クッション層は、粘着剤や接着剤を用いてシートに積層される。

【0038】

研磨パッドの厚さは特に限定されないが、０．８〜３．５ｍｍ、さらには１．０〜３．０ｍｍ、とくには１．２〜２．５ｍｍであることが研磨性能とパッド寿命の観点から好ましい。

【0039】

また、研磨パッドの研磨面には、必要に応じて研削，レーザー加工，エンボス加工等により、水性スラリーを保持させるための溝や穴を形成することが好ましい。

【0040】

研磨パッドの研磨対象は特に制限されないが、例えば、シリコンウェハなどの半導体基板やガラス基板、半導体デバイスや液晶ディスプレイ等が挙げられる。研磨方法としては、化学機械研磨装置（ＣＭＰ装置）と水性スラリーを用いた化学機械研磨法（ＣＭＰ）が好ましく用いられる。ＣＭＰとしては、例えば、ＣＭＰ装置の研磨定盤に研磨パッドを貼り付け、研磨面に水性スラリーを供給しながら、研磨パッドに被研磨物を押し当てながら加圧し、研磨定盤と被研磨物をともに回転させることにより被研磨物の表面を研磨する方法が挙げられる。なお、研磨前や研磨中には、必要に応じて、ダイヤモンドドレッサーやナイロンブラシ等のドレッサーを使用して研磨面をコンディショニングして整えることが好ましい。

【実施例】

【0041】

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。

【0042】

はじめに、本実施例において用いた評価方法を以下にまとめて説明する。

【0043】

［ポリエステル繊維の不織布の質量比、無孔質高分子弾性体の質量比］
研磨パッドの原反の製造工程における重量変化に基づき、ポリエステル中空繊維の不織布の重量（Wa）、含浸された無孔質高分子弾性体（無孔質ポリウレタン）の重量（Wb）、含浸された多孔性の熱可塑性ポリウレタンの重量（Wc）を求め、Wa/(Wa+Wb+Wc)の式から、研磨パッド中のポリエステル繊維の不織布の質量比、Wb/Wcから、多孔質熱可塑性ポリウレタンの含有量に対する無孔質高分子弾性体の含有量の質量比を求めた。

【0044】

［１１〜１００μｍ²の気孔断面積の範囲の割合］
得られた研磨パッドの断面を２００倍の倍率で走査型顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影した。そして得られたＳＥＭ写真から熱可塑性ポリウレタンの気孔断面積を画像処理によって二値化し、１１〜１００μｍ²の気孔断面積の範囲の割合をその面積比から算出した。

【0045】

［硬度測定］
硬度測定はＪＩＳ Ｋ ７３１１に準じて熱プレス成形より得られた熱可塑性ポリウレタンシート、または研磨パッドを厚み６ｍｍ以上になるように積み重ねて測定した１０点の平均値を求めた。

【0046】

［見掛け密度］
原反の幅，長さ，厚みから見かけ体積を求め、見かけ体積で重量を除して求めた。

【0047】

［研磨レート］
得られた研磨パッドの研磨レートを次のような方法により評価した。得られた研磨パッドをＣＭＰ研磨装置（（株）エム・エー・ティ製の「ＭＡＴ−ＢＣ１５」）に設置した。そして、プラテン回転数１００ｒｐｍ、ヘッド回転数９９ｒｐｍ、研磨圧力５７ｋＰａの条件で、研磨スラリーを２００ｍＬ／分の割合で供給しながら直径４インチのベアシリコンウェハを１０分間研磨した。なお、研磨スラリーとしては、（株）フジミインコーポレーテッド製「Ｇｌａｎｚｏｘ１３０２」を２０倍希釈に調製したものを用いた。その後、ベアシリコンウェハを交換して同様に研磨を繰り返し、計１０枚のベアシリコンウェハを研磨した。そして、研磨した１０枚のベアシリコンウェハの研磨前、研磨後の重量差より研磨レートを算出した。そして１０枚のベアシリコンウェハの研磨レートの平均値を算出した。

【0048】

［実施例１］
［中空繊維の不織布と無孔質ポリウレタンとを含む原反の製造］
海成分としてポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、島成分として水溶性熱可塑性ＰＶＡを含み、海成分／島成分の質量比５０／５０である島数１２島の海島型複合繊維のストランドを２６５℃で溶融複合紡糸用口金から吐出し延伸して細化しながら冷却することにより海島型複合繊維を紡糸した。そして、連続的に捕集しプレスすることにより長繊維ウェブを得た。次に長繊維ウェブを重ね合わせ、両面に交互にニードルパンチ処理を行い長繊維ウェブ同士を絡合し三次元絡合体を得た。
次に、無孔質高分子弾性体として、ポリウレタンの水系エマルジョンを三次元絡合体にディップニップすることで含浸し乾燥処理を行った。そして両表面をサンドペーパーでバフィングして平坦化した。次に三次元絡合体を熱水中でディップニップすることにより海島型複合繊維から島成分の水溶性熱可塑性ＰＶＡを溶解除去させ、乾燥することにより横断面に１２個の中空部を有するＰＢＴの中空繊維（平均単繊維繊度２．３６ｄｔｅｘ）の不織布（厚さ１．５ｍｍ）と無孔質ポリウレタンとを含む原反を得た。

【0049】

［多孔質熱可塑性ポリウレタンの含浸付与］
得られた中空繊維の不織布と無孔質ポリウレタンとを含む原反を２３０ｍｍ×２３０ｍｍに切り出した。そして切り出された原反に、Ｄ硬度４０の多孔性の熱可塑性ポリウレタン（東ソー（株）製のミラクトランＥ５９０ＰＮＡＴ）を含浸付与した。なお、表１に、熱可塑性ポリウレタンの組成及び硬度を示している。

【0050】

含浸付与は、次のようにして行った。熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）濃度１３％のＴＰＵのＤＭＦ溶液を調製した。そして、５０℃に加温したＤＭＦ溶液上に原反を１５分間静置してＤＭＦ溶液を浸透させた後、さらに５分間浸漬した後、原反を取り出してガラス板上に乗せ、原反表面をドクターナイフでなぞるようにして余分に付着したＤＭＦ溶液を取り除いた。裏面についても同様の操作を行った。

【0051】

そして、ＤＭＦ溶液を浸透させた原反をＤＭＦ濃度４０％に調整して３０℃に調温したＤＭＦ水溶液に浸漬し３０分間放置することにより、多孔質熱可塑性ポリウレタンを凝固させた。そして、多孔質熱可塑性ポリウレタンを凝固させて含浸付与させた原反を７０〜９５℃の熱水に浸漬し、金属ロールで挟み、水を搾り出した後、再び熱水に浸漬させるようにして水洗した。搾り出した水のＤＭＦ濃度が０．３％以下になるまでこの操作を繰り返した。なお、ＤＭＦ濃度測定はアッベ屈折計１Ｔ（株式会社アタゴ）で測定した。そして、水洗された原反を熱風乾燥機（装置名：セーフティーオーブンＳＰＨ−２０２／エスペック株式会社）に入れ、１００℃で４０分間乾燥した。このようにして研磨パッドの原反（パッド原反と称する）が得られた。

【0052】

［パッド原反の平坦化及び溝加工］
パッド原反の表面をサンドペーパー（番手＃２４０）でバフィングして厚み斑を無くして平坦にするすることにより研磨パッドを作製した。そして、研磨パッドを２１０ｍｍ×２１０ｍｍに切り出した。そして、切り出された研磨パッドを４枚貼り合わせ、４２０ｍｍ×４２０ｍｍにして被研磨面に粘着テープを貼った。そして、平坦化溝加工機により研磨パッドの研磨面に溝幅２．０ｍｍ、溝深さ０．５ｍｍ、ピッチ１５ｍｍの格子溝を形成した。そして、格子溝を形成した研磨パッドを３８０ｍｍφの円形に切り出した溝付研磨パッドを得た。そして、上記のような評価方法により評価した。結果を表１に示す。

【0053】

【表1】

【0054】

［実施例２］
実施例１の［多孔質熱可塑性ポリウレタンの含浸付与］において、Ｄ硬度４０の熱可塑性ポリウレタン（東ソー（株）製のミラクトランＥ５９０ＰＮＡＴ）の代わりに、Ｄ硬度６４の熱可塑性ポリウレタン（東ソー株式会社製 ミラクトランＥ５６４ＰＮＡＴ）を用いた以外は同様にして溝付研磨パッドを得た。そして、上記のような評価方法により評価した。結果を表１に示す。

【0055】

［実施例３］
実施例１の［多孔質熱可塑性ポリウレタンの含浸付与］において、Ｄ硬度４０の熱可塑性ポリウレタン（東ソー（株）製のミラクトランＥ５９０ＰＮＡＴ）の代わりに、Ｄ硬度７４の熱可塑性ポリウレタン（東ソー株式会社製 ミラクトランＥ５７４ＰＮＡＴ）を用いた以外は同様にして溝付研磨パッドを得た。そして、上記のような評価方法により評価した。結果を表１に示す。

【0056】

［実施例４］
実施例１の［多孔質熱可塑性ポリウレタンの含浸付与］において、Ｄ硬度４０の熱可塑性ポリウレタン（東ソー（株）製のミラクトランＥ５９０ＰＮＡＴ）の代わりに、Ｄ硬度８０の熱可塑性ポリウレタン（大日精化（株）製のレザミンＰ−１３３０）を用いた以外は同様にして溝付研磨パッドを得た。そして、上記のような評価方法により評価した。結果を表１に示す。

【0057】

［比較例１］
実施例１の［多孔質熱可塑性ポリウレタンの含浸付与］において、Ｄ硬度４０の熱可塑性ポリウレタン（東ソー（株）製のミラクトランＥ５９０ＰＮＡＴ）の代わりに、Ｄ硬度３０の湿式ポリウレタン（（株）クラレ製 Ｓ−ＤＡＵ）を用いた以外は同様にして溝付研磨パッドを得た。そして、上記のような評価方法により評価した。結果を表１に示す。

【0058】

［比較例２］
実施例１の［多孔質熱可塑性ポリウレタンの含浸付与］において、Ｄ硬度４０の熱可塑性ポリウレタン（東ソー（株）製のミラクトランＥ５９０ＰＮＡＴ）の代わりに、Ｄ硬度３０の熱可塑性ポリウレタン（ミラクトランＥ５８０ＰＮＡＴ）を用いた以外は同様にして溝付研磨パッドを得た。そして、上記のような評価方法により評価した。結果を表１に示す。

【0059】

表１から、実施例１〜４の研磨パッドはポリエステル繊維からなる不織布、無孔質高分子弾性体、多孔質熱可塑性ポリウレタンの各成分の重量比を制御すること、熱可塑性ポリウレタンの硬度を制御することにより研磨レート、研磨パッド硬度を容易に調整可能であることがわかる。一方、比較例１の場合は含浸するポリウレタンの硬度が低いため研磨中の貯蔵弾性率が低下し、研磨レートが低くなる。比較例２の場合は熱可塑性ポリウレタンの硬度が低いため、耐熱性が低く研磨中に気泡構造が溶解しスラリー保持性が低下し研磨レートが低下する。

【産業上の利用可能性】

【0060】

本発明に係る研磨パッドは、例えば、各種半導体装置、ベアシリコン、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）、ＳｉＣ半導体等の製造プロセスの研磨に適応することができる。