研磨パッドおよび研磨パッドの製造方法
【課題】研磨レートを確保し被研磨物に対するスクラッチを抑制することができる研磨パッドを提供する。
【解決手段】研磨パッド１０は、湿式凝固法により、流動開始温度が１５０〜２２０℃の範囲のポリウレタン樹脂で形成されたウレタンシート２を備えている。ウレタンシート２は、一面側に、凸部５と、凸部５の間に形成された凹部６とを有している。凸部５の表面が研磨面Ｐを構成している。凸部５には、平均孔径が３０μｍ以下の多数の細孔４が形成されている。凸部５の表面では、細孔４が開孔しており、開孔４ａが形成されている。凹部６では、細孔４より小さい微細孔４ｓが形成されており、表面の開孔が凸部５の細孔４より縮径ないし閉塞されている。ウレタンシート２では、厚み方向に長さを有する気泡の開孔が無形成となり、凹部６により研磨液が循環供給され研磨屑が排出される。
【解決手段】研磨パッド１０は、湿式凝固法により、流動開始温度が１５０〜２２０℃の範囲のポリウレタン樹脂で形成されたウレタンシート２を備えている。ウレタンシート２は、一面側に、凸部５と、凸部５の間に形成された凹部６とを有している。凸部５の表面が研磨面Ｐを構成している。凸部５には、平均孔径が３０μｍ以下の多数の細孔４が形成されている。凸部５の表面では、細孔４が開孔しており、開孔４ａが形成されている。凹部６では、細孔４より小さい微細孔４ｓが形成されており、表面の開孔が凸部５の細孔４より縮径ないし閉塞されている。ウレタンシート２では、厚み方向に長さを有する気泡の開孔が無形成となり、凹部６により研磨液が循環供給され研磨屑が排出される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は研磨パッドおよび研磨パッドの製造方法に係り、特に、湿式凝固法により形成され一面側に研磨面を有する樹脂シートを備えた研磨パッドおよび該研磨パッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来半導体デバイス等の各種材料（被研磨物）では、平坦性を確保するために研磨パッドを使用した研磨加工が行われている。半導体デバイスの製造では、通常、銅配線の層や絶縁層が順次形成され多層化されるが、各層を形成した後の表面（加工面）に研磨加工が行われている。近年では、半導体回路の集積度が増大するにつれて高密度化を目的とした微細化や多層配線化が進められており、加工面を一層高度に平坦化する技術が重要となっている。
【０００３】
一般に、半導体デバイスの製造では、化学的機械的研磨（以下、ＣＭＰと略記する。）法が用いられている。ＣＭＰ法では、通常、砥粒（研磨粒子）をアルカリ溶液または酸溶液に分散させたスラリ（研磨液）が供給される。すなわち、被研磨物（の加工面）は、スラリ中の砥粒による機械的研磨作用と、アルカリ溶液または酸溶液による化学的研磨作用とで平坦化される。ＣＭＰ法による半導体デバイスの研磨加工では、通常、乾式成型法や湿式凝固法により形成され、被研磨物を研磨加工するための研磨面に開孔が形成された樹脂シートを備えた研磨パッドが用いられている。研磨加工時には、研磨面に形成された開孔に砥粒が保持されつつ加工面内に分散するように供給されることで加工面の平坦化が図られている。乾式成型法では、形成された樹脂製発泡体の表面を研削処理すること、または、発泡体をスライス処理することにより研磨面の開孔を形成することができる。乾式成型法により発泡体を形成する技術として、成型時の樹脂溶液中に中空微粒子を添加しておく技術（例えば、特許文献１参照）、樹脂溶液に水を添加しておくことで成型時に気体を発生させる技術（例えば、特許文献２参照）等が開示されている。
【０００４】
ところが、乾式成型法による樹脂シートでは、硬質で独立発泡タイプのものが主体となる。このため、研磨面に形成された開孔が砥粒や研磨屑等により目詰まりし閉塞しやすくなる、という問題がある。開孔が閉塞すると、砥粒等が凝集しやすくなり、結果として、被研磨物の加工面に研磨キズ（スクラッチ）を生じるおそれがある。半導体デバイスの研磨加工では、スクラッチが生じると配線を切断するおそれがあり、致命的な欠点となる。研磨加工を中断し、表面をドレッシングすれば、開孔が再生され研磨加工の継続が可能となるものの、研磨効率の低下を招くこととなる。
【０００５】
一方、乾式成型法による樹脂シートと比べて、湿式凝固法により形成された樹脂シートでは、一般に多数の発泡が網目状に連通した連続状の発泡構造が得られる。このため、砥粒等の凝集による開孔の閉塞は生じにくくなるが、その反面、本来軟質であるうえ、硬質の樹脂を用いても構造的に硬度を高めることが難しい。また、樹脂シートの厚み方向に縦長円錐状で最大径１００μｍ以上のセル（巨大気孔）が形成されやすくなる。円錐状のセルが形成された樹脂シートでは、研磨加工に伴い研磨面側が摩耗するにつれて、研磨面における開孔の大きさが大きくなる。この結果、研磨レートが増大するものの、被研磨物の平坦性を向上させることが難しくなる。
【０００６】
これらの問題を回避するために、半導体デバイスの研磨加工に用いられる研磨パッドでは、縦長円錐状のセルが形成されることなく細孔が連続状に形成された樹脂シートが求められてきている。細孔が形成された樹脂シートについては、樹脂の凝固価（ゲル化点）を大きくすることで得られやすくなることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。すなわち、ゲル化点を高くすると緻密なスキン層が形成されにくくなり、凝固液と樹脂溶液内部の溶剤との相互拡散が容易となるため、未凝固樹脂の凝集による空隙の拡大が抑えられ、細孔が形成されやすくなる。このような概念から、ゲル化点が６以上の極性溶媒可溶性高分子材料で形成され、細孔の平均孔径が３０μｍ以下の樹脂シートを用いた研磨パッドの技術が開示されている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３０１３１０５号公報
【特許文献２】特開２００５−６８１６８号公報
【特許文献３】特許第４３７３１５２号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】福島ら：「ポリウレタンのスポンジ構造」、高分子論文集、Ｖｏｌ．３９、Ｎｏ．９、ｐｐ．５４３−５４８（１９８２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献３の技術では、ポリウレタン樹脂のゲル化点を高くすることから、一般的にポリエステルポリオール系ポリウレタン樹脂が用いられることとなる。ポリエステル系のポリウレタン樹脂では、耐加水分解性、とりわけ、耐アルカリ加水分解性が劣っているため、ＣＭＰ法による研磨加工では、研磨液にさらされることで樹脂シートの劣化を招くことがある。この結果、安定した研磨加工を継続することができず、研磨レートや被研磨物の平坦性を低下させることとなる。また、細孔が砥粒や研磨屑の蓄積により目詰まりを起こすと被研磨物にスクラッチを生じることとなる。樹脂シートの研磨面側に、エンボス加工等により凹凸を形成すれば、砥粒の循環性や研磨屑の排出性が向上しスクラッチを抑制することが期待できる。ところが、凹部の表面に細孔の開孔が形成されていると、凹部では研磨加工時に圧縮変形を受けにくいため、開孔に研磨屑等が貯留しやすくスクラッチの抑制が不十分となる。さらに、本発明者らの検討結果によれば、細孔の形成しやすさと凝固価とが必ずしも相関しないこと、すなわち、凝固価を小さくしても細孔が形成されることが見出されている。従って、細孔が形成されるとともに、砥粒や研磨屑の貯留を生じにくく耐アルカリ加水分解性を有する樹脂シートを得ることができれば、上述した半導体デバイス等の研磨加工に要求される微細化や高精度化に応えることが可能となる。
【００１０】
本発明は上記事案に鑑み、研磨レートを確保し被研磨物に対するスクラッチを抑制することができる研磨パッドおよび該研磨パッドの製造方法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】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、湿式凝固法により形成され一面側に研磨面を有する樹脂シートを備えた研磨パッドにおいて、前記樹脂シートは、流動開始温度が１５０℃〜２２０℃の範囲のポリウレタン樹脂により形成されており、厚み方向に長さを有する最大径１００μｍ以上のセルが無形成で平均孔径が３０μｍ以下の多数の細孔が形成されたものであるとともに、前記一面側に、前記細孔の開孔が形成された表面により前記研磨面を構成する凸部と、前記凸部の間に形成され表面における前記細孔の開孔が前記凸部の細孔より縮径ないし閉塞した凹部とを有することを特徴とする。
【００１２】
第１の態様では、樹脂シートを形成するポリウレタン樹脂の流動開始温度を１５０℃〜２２０℃の範囲としたことで、一面側における凸部と凹部との形成を容易にし凹部の表面における細孔の開孔を凸部の細孔より縮径ないし閉塞しやすくすることができ、また、湿式凝固法によるシート形成時に樹脂凝集を抑制しやすくなるため、厚み方向に長さを有する最大径１００μｍ以上のセルが無形成で平均孔径が３０μｍ以下の多数の細孔が形成されやすくなる。
【００１３】
第１の態様において、ポリウレタン樹脂の凝固価を６未満としてもよい。ポリウレタン樹脂をポリエーテル系またはポリカーボネート系とすることができる。このとき、ポリウレタン樹脂の１００％モジュラスを４ＭＰａ〜２０ＭＰａの範囲としてもよい。樹脂シートでは、細孔の平均孔径を１μｍ以上とすることができる。また、樹脂シートでは、厚み方向の断面における単位面積あたりの細孔の形成割合を５００個／ｍｍ２〜５００００個／ｍｍ２の範囲としてもよい。樹脂シートの凸部に、厚み方向に貫通する貫通孔が更に形成されていてもよい。
【００１４】
また、本発明の第２の態様は、第１の態様の研磨パッドの製造方法であって、流動開始温度が１５０℃〜２２０℃の範囲のポリウレタン樹脂を準備する準備ステップと、前記準備ステップで準備したポリウレタン樹脂を極性溶媒に均一となるように溶解させた樹脂溶液を均一な混合状態でシート状の基材に塗布する塗布ステップと、前記塗布ステップで基材に塗布された樹脂溶液を水系凝固液中で凝固させ樹脂シートを形成させるシート形成ステップと、前記シート形成ステップで形成された樹脂シートの一面側に凸部と凹部とが形成されるように熱エンボス加工を施すエンボス加工ステップと、を含み、前記エンボス加工ステップにおいて、前記凹部に対応する位置が加熱されるように加圧することを特徴とする。この場合において、シート形成ステップでは、水系凝固液として極性溶媒を３０質量％以上含有させた水を用いてもよい。また、塗布ステップでは、樹脂溶液に、水に対する溶解度が極性溶媒の水に対する溶解度より小さい有機溶媒を混合するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、樹脂シートに大きさが制限された多数の細孔が形成され一面側に凸部と凹部とが形成されたため、研磨液の循環供給性が均一化され研磨屑の排出性が確保されるので、研磨レートを確保することができ、凹部の表面における細孔の開孔が凸部の細孔より縮径ないし閉塞したことで、凹部内で貯留することなく研磨液が循環供給され研磨屑が排出されるので、被研磨物に対するスクラッチを抑制することができる、という効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を適用した実施形態の研磨パッドを模式的に示す断面図である。
【図２】実施形態の研磨パッドに形成された凹部と凸部との位置関係を模式的に示す平面図であり、（Ａ）は凹部が格子状に形成された位置関係、（Ｂ）は凹部が同心円状に形成された位置関係をそれぞれ示す。
【図３】実施形態の研磨パッドの製造工程の概略を示す工程図である。
【図４】本発明を適用した他の態様の研磨パッドを模式的に示す断面図である。
【図５】従来の研磨パッドを模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明を適用した研磨パッドの実施の形態について説明する。
【００１８】
（構成）
本実施形態の研磨パッド１０は、図１に示すように、ポリウレタン樹脂製の樹脂シートとしてのウレタンシート２を備えている。ウレタンシート２は、湿式凝固法によりシート状に形成されており、一面側に、被研磨物を研磨加工するための研磨面Ｐを有している。
【００１９】
ウレタンシート２を形成するポリウレタン樹脂には、流動開始温度が１５０〜２２０℃の範囲、凝固価が６未満、１００％モジュラスが４〜２０ＭＰａの範囲のポリカーボネート系ポリウレタン樹脂が用いられている。ウレタンシート２は、一面側に熱エンボス加工が施されており、凸部５と、凸部５の間に形成された凹部６とを有している。凸部５の表面が被研磨物を研磨加工するための研磨面Ｐを構成している。凸部５のポリウレタン樹脂中には、多数の細孔４が略均等に分散した状態で形成されている。細孔４は、略球状に形成されており、平均孔径が１μｍ以上、３０μｍ以下の範囲を有している。また、細孔４は、ウレタンシート２の厚み方向の断面における単位面積あたりの形成割合が、５００〜５００００個／ｍｍ２の範囲に調整されている。一方、凹部６では、凹部６の形成前に凸部５の細孔４と同じ形成割合で形成された細孔４が縮径ないし閉塞されている。このため、凹部６では、ポリウレタン樹脂中に、平均孔径が細孔４の平均孔径より小さい微細孔４ｓが形成されており、表面の開孔が縮径ないし閉塞されている。また、凹部６では、細孔４が押し潰されたことで、微細孔４ｓの形成割合は、凸部５における細孔４の形成割合より小さくなっている。
【００２０】
凸部５に形成された細孔４および凹部６に形成された微細孔４ｓは、湿式凝固法による成膜時の溶媒置換に伴い細孔４や微細孔４ｓの平均孔径より小さく、数千倍の倍率で観察しても視認できない孔径を有するチャネル（不図示）で網目状に連通している。すなわち、ウレタンシート２は多数の細孔４および微細孔４ｓが直接またはチャネルを通じて相互に連通したマイクロポーラス構造を有している。ウレタンシート２では、湿式凝固法による成膜時に形成されるスキン層が研削処理（バフ処理）で除去されている。このため、研磨面Ｐ、すなわち、凸部５の表面では、細孔４が開孔しており、開孔４ａが形成されている。研磨面Ｐにおける単位面積あたりの開孔４ａの平均孔径は、細孔４の平均孔径と同じ１〜３０μｍの範囲となる。細孔４が連通していることで、開孔４ａがチャネルを通じて細孔４と連通していることとなる。これに対して、凹部６の表面では、研削処理で形成された開孔が凹部６の形成時に縮径ないし閉塞されている。このため、凹部６の表面には開孔が（実質的には）形成されていない。つまり、開孔が完全に閉塞されていないとしても、スラリ中の砥粒や研磨屑が入り込むほどの大きさを有していないものである。このような連続状に形成されたマイクロポーラス構造を有するウレタンシート２では、従来湿式凝固法により縦長円錐状で最大径１００μｍ以上のセル（以下、巨大気孔という。）が形成され表面にセルの開孔が形成されたシートと比較して圧縮による変形が生じ難くなる。
【００２１】
図２（Ａ）に示すように、研磨面Ｐでは、凹部６が凸部５の間に均等に位置するように格子状に形成されている。換言すれば、凹部６は、研磨面Ｐで格子溝状に形成されている。凸部５、凹部６の幅は、ウレタンシート２の大きさの範囲でそれぞれ調整することができる。凸部５の表面が研磨面Ｐを構成しており、研磨加工の効率を考慮すれば、凸部５の幅が凹部６の幅より大きくなるように設定することが好ましい。
【００２２】
ここで、ポリウレタン樹脂の流動開始温度および凝固価について説明する。流動開始温度は樹脂が軟化する温度であり、本例では、高化式フローテスター（株式会社島津製作所製 ＣＦＴ−５００Ｄ）にて、内径１ｍｍかつ長さ１ｍｍのオリフィスを使用し、加圧力１０ｋｇｆ（９８Ｎ）、昇温速度３℃／分で測定した値を示している。凝固価はゲル化点と同じであり、本例では、次のようにして測定した値を示している。すなわち、ポリウレタン樹脂が１質量％（ｗｔ％）となるように有機溶媒（Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド）に溶解させたポリウレタン樹脂溶液を調製し、このポリウレタン樹脂溶液の１００ｇを２５℃に温度調整しながら、スターラーで攪拌しつつ、２５℃の貧溶媒（水）を滴下する。この際、ポリウレタン樹脂がゲル化してポリウレタン樹脂溶液の白濁が消えなくなる点に到達するのに要した貧溶媒量（単位：ｍｌ）を示している。
【００２３】
また、研磨パッド１０は、ウレタンシート２の研磨面Ｐと反対の面側に、研磨機に研磨パッド１０を装着するための両面テープ７が貼り合わされている。両面テープ７は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略記する。）製フィルム等の可撓性フィルムの基材を有しており、基材の両面に粘着剤等の粘着剤層（不図示）がそれぞれ形成されている。両面テープ７は、基材の一面側の粘着剤層でウレタンシート２と貼り合わされており、他面側（ウレタンシート２と反対側）の粘着剤層が剥離紙８で覆われている。なお、この両面テープ７の基材は、研磨パッド１０の基材を兼ねている。
【００２４】
（製造）
研磨パッド１０は、図３に示すように、湿式凝固法によりウレタンシートを作製し、エンボス加工工程で熱エンボス加工を施した後、得られたウレタンシート２と両面テープ７とを貼り合わせることにより製造される。湿式凝固法では、ポリウレタン樹脂や極性溶媒を準備する準備工程、極性溶媒にポリウレタン樹脂を溶解させた樹脂溶液を成膜基材にシート状に塗布する塗布工程、樹脂溶液を凝固液中で凝固させシート状のポリウレタン樹脂を形成するシート形成工程、形成されたシート状のポリウレタン樹脂を洗浄し乾燥させる洗浄・乾燥工程、スキン層をバフ処理で除去するバフ処理工程を経てウレタンシートが作製される。以下、工程順に説明する。
【００２５】
（準備工程）
準備工程では、ポリウレタン樹脂、ポリウレタン樹脂を溶解可能な水混和性の極性溶媒および添加剤を準備する。ポリウレタン樹脂としては、流動開始温度が１５０〜２２０℃の範囲、凝固価が６未満、１００％モジュラスが４〜２０ＭＰａの範囲のポリカーボネート系ポリウレタン樹脂を用いる。極性溶媒としては、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）等を用いることができる。本例では、極性溶媒としてＤＭＦを用いる。添加剤としては、細孔４の大きさや量（個数）を制御するため、カーボンブラック等の顔料、発泡を促進させる親水性活性剤、樹脂の凝固再生を安定化させる疎水性活性剤等を用いることができる。
【００２６】
（塗布工程）
塗布工程では、まず、準備工程で準備した各材料で樹脂溶液を調製する。このとき、ポリウレタン樹脂を、例えば、３０ｗｔ％となるようにＤＭＦに溶解させ、減圧下で脱泡することで樹脂溶液を調製する。得られた樹脂溶液を常温下でナイフコータ等の塗布装置により帯状の成膜基材にシート状に略均一に塗布する。このとき、ナイフコータ等と成膜基材との間隙（クリアランス）を調整することで、樹脂溶液の塗布厚さ（塗布量）を調整する。成膜基材としては、布帛や不織布等を用いることもできるが、本例では、ＰＥＴ製フィルムを用いる。
【００２７】
（シート形成工程）
シート形成工程では、成膜基材に塗布された樹脂溶液を、ポリウレタン樹脂に対して貧溶媒である水を主成分とする凝固液（水系凝固液）に連続的に案内する。凝固液には、ポリウレタン樹脂の凝固再生速度を調整するために、上述した極性溶媒が３０〜４５ｗｔ％の範囲の割合で含有されている。本例では、水と、３５ｗｔ％のＤＭＦとが混合された凝固液を使用する。凝固液中で樹脂溶液が凝固し、連続状のマイクロポーラス構造を有するシート状のポリウレタン樹脂が再生する。
【００２８】
ここで、ポリウレタン樹脂の再生に伴うマイクロポーラス構造の形成について説明する。凝固液中では、まず、樹脂溶液と凝固液との界面に皮膜が形成され、皮膜の直近の樹脂中にスキン層が形成される。その後、樹脂溶液中のＤＭＦの凝固液中への拡散と、凝固液中の水の樹脂中への浸入との協調現象、すなわち、溶媒置換によりポリウレタン樹脂の再生が進行する。ポリウレタン樹脂の溶解に用いた極性溶媒のＤＭＦが凝固液に含有されているため、凝固液に水のみを用いた場合と比べてスキン層の形成が遅くなり、緻密さがゆるやかになる。このため、樹脂溶液中のＤＭＦと凝固液中の水との置換速度が大きくなるので、巨大気孔の形成が抑制される。これにより、ポリウレタン樹脂は、スキン層の内側に細孔４が形成される。樹脂溶液中のＤＭＦと凝固液中の水との置換速度が大きくなるため、細孔４の大きさは、平均孔径が１μｍ以上、３０μｍ以下の範囲となる。また、ＤＭＦが樹脂溶液から脱溶媒し水と置換することで、細孔４間にチャネルが形成される。従って、得られるシート状のポリウレタン樹脂は、巨大気孔が形成されず多数の細孔４がほぼ一様に形成されたマイクロポーラス構造を有するものとなる。
【００２９】
また、樹脂溶液の調製に用いたポリウレタン樹脂の流動開始温度を上述した範囲に制限したことで、スキン層形成や樹脂溶液内部で生じる部分的なポリウレタン樹脂の凝集が抑えられＤＭＦと水との置換が促進される。これは、この範囲の流動開始温度を有するポリウレタン樹脂では、ポリウレタン樹脂の中でも比較的凝集力が弱く、セグメント化が制御しやすいためと考えられる。このため、巨大気孔の形成が抑制され、細孔４が形成されやすくなるので、マイクロポーラス構造を有するシート状のポリウレタン樹脂が得られやすくなる。
【００３０】
（洗浄・乾燥工程）
図２に示すように、洗浄・乾燥工程では、シート形成工程で形成されたシート状のポリウレタン樹脂（以下、成膜樹脂という。）を水等の洗浄液中で洗浄して成膜樹脂中に残留するＤＭＦを除去した後、乾燥させる。成膜樹脂の乾燥には、本例では、内部に熱源を有するシリンダを備えたシリンダ乾燥機を用いる。成膜樹脂がシリンダの周面に沿って通過することで乾燥する。乾燥後の成膜樹脂をロール状に巻き取る。
【００３１】
（バフ処理工程）
バフ処理工程では、洗浄・乾燥工程で乾燥させた成膜樹脂のスキン層が形成された面側にバフ処理を施す。成膜樹脂では、湿式凝固法による成膜時に厚みバラツキが生じているため、スキン層と反対の面側に、表面が平坦な圧接治具を圧接することで、スキン層側の表面に凹凸を出現させる。この凹凸をバフ処理で除去する。本例では、連続的に製造された成膜樹脂を、圧接ローラに圧接しながら、連続的または断続的にバフ処理を施す。成膜樹脂がバフ処理されて形成されたウレタンシートでは厚みが均一化され、表面に開孔４ａが形成される。
【００３２】
（エンボス加工工程）
エンボス加工工程では、バフ処理後のウレタンシートのバフ処理された面側に熱エンボス加工を施し、凸部５、凹部６を形成する。本例では、凸部５の形成位置に合わせて矩形状の開孔が形成された格子状の金属製治具を使用する。この治具を加熱し、平板上に載置した成膜樹脂の表面（バフ処理された面）に押し付けることで凸部５、凹部６を有するウレタンシート２を作製する。このとき、治具の温度を１２０〜１４０℃の範囲に調整し、１〜５分間加圧処理する。換言すれば、格子状の治具により凹部６の形成位置が加熱、加圧され、凸部５が加圧されることなく形成される。
【００３３】
得られたウレタンシート２と両面テープ７とを貼り合わせることで研磨パッド１０が製造される。このとき、ウレタンシート２の研磨面Ｐと反対の面側と、両面テープ７の一面側の粘着剤層とが貼り合わされる。両面テープ７の他面側には剥離紙８が残されている。そして、円形や角形等の所望の形状、所望のサイズに裁断した後、キズや汚れ、異物等の付着がないことを確認する等の検査を行い、研磨パッド１０を完成させる。
【００３４】
被研磨物、例えば、半導体デバイスの研磨加工を行うときは、研磨機の研磨定盤に研磨パッド１０を装着する。研磨定盤に研磨パッド１０を装着するときは、剥離紙８を取り除き、露出した粘着剤層で貼着する。研磨定盤と対向配置された保持定盤に、例えば、保持パッドを介して被研磨物を保持させる。研磨定盤および保持定盤間で被研磨物を押圧し、スラリを供給しながら研磨定盤ないし保持定盤を回転させることで、被研磨物の加工面を研磨加工する。ここで用いたスラリは、砥粒として平均粒径が５０ｎｍのコロイダルシリカを用い、この砥粒を５重量％の割合で分散させたものである。
【００３５】
（作用等）
次に、本実施形態の研磨パッド１０の作用等について説明する。
【００３６】
ここで、説明をわかりやすくするために、従来の湿式凝固法によるウレタンシートについて説明する。ＣＭＰ法による研磨加工では、通常、乾式成型法で形成された樹脂製発泡体の表面研削処理やスライス処理により、研磨面に開孔が形成された樹脂シートを備えた研磨パッドが用いられている。研磨面に形成された開孔に砥粒が保持されつつ被研磨物の加工面内に供給されることで加工面の平坦化が図られている。ところが、乾式成型法で形成された樹脂シートでは、硬質で独立発泡タイプのものが主体となるため、研磨面の開孔が砥粒や研磨屑等により閉塞しやすくなる。開孔が閉塞すると、砥粒等が凝集しやすくなり、被研磨物の加工面にスクラッチを生じるおそれがある。研磨加工を中断し、表面をドレッシングすれば、開孔が再生され研磨加工の継続が可能となるものの、研磨効率の低下を招くこととなる。一方、湿式凝固法により形成されたウレタンシートでは、多数の発泡が網目状に連通した連続状の発泡構造が得られる。このため、砥粒等の凝集による開孔の閉塞は生じにくくなるが、その反面、本来軟質であるうえ、構造的に硬度を高めることが難しい。また、湿式凝固法では厚み方向に縦長で円錐状のセルが形成されやすくなるため、研磨加工に伴い研磨面側が摩耗すると、研磨面の開孔の大きさが大きくなり、被研磨物の平坦性を向上させることが難しくなる。
【００３７】
また、湿式凝固法で円錐状の巨大気孔が形成されることなく細孔が連続状に形成されたウレタンシートを形成する方法として、用いるポリウレタン樹脂の凝固価（ゲル化点）を大きくすることが知られている。ゲル化点を大きくすると緻密なスキン層が形成されにくくなり、凝固液と樹脂溶液内部の極性溶媒との相互拡散が容易となるため、未凝固樹脂の凝集による空隙の拡大が抑えられ、細孔が形成されやすくなる。ポリエーテル系やポリカーボネート系のポリウレタン樹脂と比べて、ポリエステル系のポリウレタン樹脂では、ゲル化点を高くすることができるものの、耐加水分解性が劣るため、ＣＭＰ法による研磨加工時に研磨液にさらされウレタンシートが劣化しやすくなる。このため、研磨加工の継続が難しくなり、研磨性能や被研磨物の平坦性を低下させることとなる。また、細孔が砥粒や研磨屑の蓄積により目詰まりを起こすと被研磨物にスクラッチを生じることとなる。樹脂シートの研磨面側に、エンボス加工等により凹凸を形成すれば、砥粒の循環性や研磨屑の排出性が向上しスクラッチを抑制することが期待できる。ところが、凹部の表面に細孔の開孔が形成されていると、凹部では研磨加工時に圧縮変形を受けにくいため、開孔に研磨屑等が貯留しやすくスクラッチの抑制が不十分となる。一方、耐加水分解性を改善するためにはポリエーテル系やポリカーボネート系のポリウレタン樹脂のようにゲル化点の小さな樹脂を用いればよいが、この場合は樹脂中に巨大気孔と細孔とが形成される。図５に示すように、巨大気孔１３と細孔４とが形成されたウレタンシート１２を用い、研磨面Ｐ側に凸部１５と凹部１６とを形成した研磨パッド２０では、研磨面Ｐ（凸部１５の表面）に巨大気孔１３の開孔１３ａが形成されている。エンボス加工により、凸部１５では巨大気孔１３や細孔４が形成されたままの状態となるのに対して、凹部１６では気孔１４が形成されていることとなる。この気孔１４は、巨大気孔１３が凹部１６の形成に伴う加圧により圧縮されたものの閉塞することなく残されたものである。このため、凹部１６の表面においても、気孔１４の開孔１４ａが形成されていることとなる。研磨パッド２０では、凹部１６に研磨加工時の押圧力がかかりにくく、気孔１４が変形しにくくなるため、開孔１４ａを通じて気孔１４内に入り込んだスラリや研磨屑が放出されず、長時間滞留し凝集することがある。このような凝集物が偶発的に放出されると、被研磨物にスクラッチを生じさせることとなる。本実施形態は、これらの問題を解決することができる研磨パッド１０である。
【００３８】
本実施形態の研磨パッド１０では、ウレタンシート２が流動開始温度１５０〜２２０℃の範囲で凝固価が６未満のポリウレタン樹脂で作製されている。このため、湿式凝固法による作製時のシート形成工程では、スキン層形成や樹脂溶液内部でのポリウレタン樹脂の凝集が抑えられ、ＤＭＦと水との置換速度が大きくなる。また、凝固価が６未満では、ポリウレタン樹脂と水との親和性が低くなるため、ＤＭＦの凝固液中への溶出に対する樹脂溶液中への水の浸透速度が遅くなる。このため、樹脂溶液の凝固が遅くなり、高密度化しやすくなる。従って、得られるウレタンシート２では、巨大気孔が無形成となり、気孔が微細化しやすくなることで、細孔４がチャネルを通じて連通した連続状のマイクロポーラス構造を有するものとなる。流動開始温度が低すぎると、研磨加工時の発熱によるウレタンシート２のへたりが大きくなるため、被研磨物の平坦性を損なうこととなる。反対に、流動開始温度が高すぎると、元々の樹脂が硬くなるため、被研磨物に対するスクラッチを生じやすくしてしまうので、好ましくない。
【００３９】
また、本実施形態の研磨パッド１０では、ウレタンシート２の凸部５の表面で構成される研磨面Ｐに細孔４の開孔４ａが形成されている。また、ウレタンシート２が流動開始温度、凝固価が上述した範囲のポリウレタン樹脂で作製されたため、熱エンボス加工による凸部５と凹部６との形成が容易となり、凹部６における細孔４が縮径ないし閉塞されやすくなる。このため、凹部６のポリウレタン樹脂中には、微細孔４ｓが形成されているものの、表面に開孔が形成されていない。従って、凸部５では砥粒が開孔４ａに入出しつつ循環供給され、凹部６では研磨液や研磨屑が貯留せず、凹部６により円滑に研磨液が循環供給され研磨屑が排出される。これにより、研磨液等の貯留に伴う偶発的な凝集物の放出がなくなるので、研磨加工における研磨レートを確保し被研磨物にスクラッチを発生させることなく平坦性向上を図ることができる。
【００４０】
更に、本実施形態では、凸部５に形成される細孔４の平均孔径が１μｍ以上、３０μｍ以下に調整されており、研磨面Ｐに開孔４ａが形成されている。このため、研磨加工に伴い研磨面Ｐ側で摩耗が生じたときに、開孔４ａの大きさは、内部側の細孔４が順次開孔することでほとんど変わることなく研磨加工を継続することができる。これにより、開孔４ａによる高精度な研磨加工が可能となるので、被研磨物の高精度な平坦性を確保することができる。また、本実施形態では、ウレタンシート２の厚み方向の断面における単位面積あたりの細孔４の形成割合が５００〜５００００個／ｍｍ２の範囲に調整されている。細孔４の形成割合が５００個／ｍｍ２に満たないと砥粒を保持する細孔が少なすぎるため、砥粒や研磨屑の蓄積による目詰まりを起こしやすく、被研磨物にスクラッチを生じることとなる。反対に、細孔４の形成割合が５００００個／ｍｍ２を超えるとウレタンシート２の空隙の割合が大きくなりすぎてウレタンシート２のクッション性（弾力性）を確保することが難しく、構造的に不安定となる。細孔４の形成割合を上述した範囲とすることで、安定した構造を保持しつつクッション性を確保することができる。スクラッチの抑制を考慮すれば、細孔４の形成割合を２５００〜５００００個／ｍｍ２の範囲とすることがより好ましい。
【００４１】
また更に、本実施形態では、ウレタンシート２の形成にポリカーボネート系のポリウレタン樹脂が用いられている。ポリウレタン樹脂の流動開始温度を上述した範囲としたことで、凝固価を６未満としても、マイクロポーラス構造を形成することができる。凝固価を６未満とすることにより、ポリウレタン樹脂の耐加水分解性、すなわち、耐酸性、耐アルカリ性を確保することができる。これにより、酸性やアルカリ性のスラリを用いるＣＭＰ法による研磨加工においても、研磨レート等の研磨性能を長時間にわたり確保することができる。また、耐加水分解性が確保されたことで、研磨加工に伴うウレタンシート２の劣化が抑制されるので、研磨パッド１０の寿命を向上させることができる。
【００４２】
更にまた、ウレタンシート２を形成するポリウレタン樹脂では、流動開始温度を上述した範囲としたことで、ソフトセグメントとハードセグメントとのバランス、重合度、架橋度が適度に調整されたものとなる。更に、ウレタンシート２では、１００％モジュラスが４〜２０ＭＰａの範囲のポリウレタン樹脂が用いられている。従って、研磨加工時に生じる摩擦熱等によりウレタンシート２が適度に軟化することとなり、被研磨物を押圧するときに適度な弾性力が発揮されるので、被研磨物に対する平坦性向上を図ることができる。
【００４３】
また、本実施形態では、湿式凝固法による成膜時に形成されたスキン層がバフ処理で除去され、研磨面Ｐに開孔５が形成されている。この開孔５は、単位面積あたりの平均孔径が１〜３０μｍの範囲に調整されている。このため、研磨加工時にスラリが保持されつつ被研磨物および研磨パッド１０間に略均等に分散供給されるので、被研磨物の平坦性精度を向上させることができる。
【００４４】
更に、本実施形態では、ウレタンシート２が連続状のマイクロポーラス構造を有している。このため、巨大気孔が形成されないことで伸縮性が抑制されることとなる。巨大気孔が形成された場合は、伸縮性が大きくなることで研磨面に形成された開孔から砥粒や研磨屑を取り込みやすくなり、滞留、凝集を招き被研磨物の平坦性を損なうことがある。従って、ウレタンシート２では、伸縮性が抑制されるとともに、開孔５の閉塞が生じ難くなるので、長期間安定的に被研磨物の平坦性向上を図ることができる。
【００４５】
なお、本実施形態では、ウレタンシート２を形成する樹脂としてポリカーボネート系のポリウレタン樹脂を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。ウレタンシート２のポリウレタン樹脂としては、流動開始温度が上述した範囲であればよく、ポリカーボネート系に代えて、ポリエーテル系やポリエステル系のポリウレタン樹脂を用いてもよい。ウレタンシート２の耐加水分解性を確保することを考慮すれば、ポリウレタン樹脂の凝固価を上述した範囲とすることが好ましい。
【００４６】
また、本実施形態では、湿式凝固法によるシート形成時の凝固液中に樹脂の溶解に用いた極性溶媒を混合しておくこと、すなわち、水とＤＭＦとを混合した凝固液を用い、マイクロポーラス構造のウレタンシート２を形成する例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。マイクロポーラス構造を得るためには、凝固再生時の緻密なスキン層形成を抑制し溶媒置換を容易にすればよく、凝固液に極性溶媒を混合することに代えて、樹脂溶液に調整溶媒を添加しておくことでも実現することができる。調整溶媒としては、水に対する溶解度がＤＭＦより小さく、ＤＭＦに溶解させた樹脂を凝固（ゲル化）させることなく、樹脂溶液に均一に混合、分散できるものを用いることができる。このような調整溶媒としては、酢酸エチル、イソプロピルアルコール、ヘキサン等の低極性溶媒を用いることができる。この場合、凝固液中での凝固初期の溶媒置換が遅くなり、緻密なスキン層が形成されにくくなり、結果として、マイクロポーラス構造のウレタンシートを得ることができる。また、凝固温度を高くすることで溶媒置換を容易にするようにしても、同様にマイクロポーラス構造のウレタンシートを得ることができる。
【００４７】
更に、本実施形態では、研磨面Ｐにおける凸部５と凹部６との配置として格子状の例を示したが本発明はこれに制限されるものではない。例えば、格子状の配置に代えて、図２（Ｂ）に示すように、同心円状に配置してもよい。このようにしても、本実施形態と同様の効果を得ることができることを確認している。
【００４８】
また更に、本実施形態では、特に言及していないが、ウレタンシート２の凸部５に、厚み方向に貫通する貫通孔を形成するようにしてもよい。すなわち、図４に示すように、凸部５に貫通孔９を形成することができる。貫通孔９は、例えば、エンボス加工工程後に、パンチング処理等を施すことで形成することができる。貫通孔９の孔径は、開孔４ａの平均孔径と同程度、すなわち、１〜３０μｍの範囲とすればよい。このようにすれば、研磨液や研磨屑が貫通孔９内に流入しやすくなるため、開孔４ａの目詰まりを抑制することができ、被研磨物に対するスクラッチ抑制効果を向上させることができる。
【００４９】
更にまた、本実施形態では、凝固再生後に得られた成膜樹脂のスキン層側にバフ処理を施す例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。ウレタンシート２の厚みの均一化を図るためにはスキン層と反対の面側にバフ処理を施すようにしてもよく、スキン層側、スキン層と反対の面側の両方にバフ処理を施してもよい。また、バフ処理に代えて、スライス処理等を施すことも可能である。ウレタンシート２の厚みが均一化されることで、研磨加工時に被研磨物にかけられる押圧力が均等化され、被研磨物の平坦性向上を図ることができる。
【００５０】
また、本実施形態では、ウレタンシート２の研磨面Ｐと反対の面側に両面テープ７を貼り合わせ、両面テープ７の基材が研磨パッド１０の基材を兼ねる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、両面テープ７に代えて粘着剤のみを配しておくようにしても、研磨機への装着を行うことができる。また、両面テープ７とウレタンシート２との間に別の基材を貼り合わせるようにしてもよい。研磨パッド１０の搬送時や定盤への装着時の取扱いを考慮すれば、基材を有していることが好ましい。
【００５１】
更に、本実施形態では、特に言及していないが、ウレタンシート２が、少なくとも一部に、被研磨物の研磨加工状態を光学的に検出するための光透過を許容する光透過部を有するようにしてもよい。この光透過部は、ウレタンシート２の厚みの全体にわたり貫通するように形成されていることが好ましい。このようにすれば、例えば、研磨機側に備えられた発光ダイオード等の発光素子、フォトトランジスタ等の受光素子により、研磨加工中に光透過部を通して被研磨物の加工面の研磨加工状態を検出することができる。これにより、研磨加工の終点を適正に検出することができ、研磨効率の向上を図ることができる。
【実施例】
【００５２】
以下、本実施形態に従い製造した研磨パッド１０の実施例について説明する。なお、比較のために製造した比較例の研磨パッドについても併記する。
【００５３】
（実施例１）
実施例１では、ウレタンシート２の作製に１００％モジュラスが８ＭＰａのジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート（ＭＤＩ）系ポリエーテル系のポリウレタン樹脂（流動開始温度１８５℃、凝固価４．６）を用いた。このポリウレタン樹脂を固形分濃度が３０ｗｔ％となるようにＤＭＦに溶解させ樹脂溶液を調製した。樹脂溶液を成膜基材に塗布する際に、塗布装置のクリアランスを１．６ｍｍに設定し、水と１５ｗｔ％のＤＭＦとが混合された凝固液を使用した。スキン層側にバフ処理を施した後、凸部５の幅が３ｍｍ、凹部６の幅が１ｍｍとなる格子状に、１４５℃で３分間の熱エンボス加工を施した。得られたウレタンシート２の断面を観察した結果、１００μｍ以上のセルが形成されておらず、細孔４の平均孔径が８μｍ、形成割合が約１００００個／ｍｍ２であることが確認できた。また、凹部６では、細孔４がほぼ完全に閉塞していた。このウレタンシート２とＰＥＴ製の基材を有する両面テープ８とを貼り合わせ、実施例１の研磨パッド１０を製造した（図１も参照）。
【００５４】
（実施例２）
実施例２では、実施例１と同じポリウレタン樹脂を用いた。樹脂溶液の調製では、ＤＭＦの一部を水に対する溶解度がＤＭＦの水に対する溶解度より小さい酢酸エチルに置き換えた混合溶媒を用いた。酢酸エチルの量としては、ポリウレタン樹脂に対して質量比２／３となるように調整した。酢酸エチルとＤＭＦとの混合溶媒に、ポリウレタン樹脂を固形分濃度が３０ｗｔ％となるように溶解させ樹脂溶液を調製した以外は実施例１と同様にして実施例２の研磨パッド１０を製造した。得られたウレタンシート２では、１００μｍ以上のセルが形成されておらず、細孔４の平均孔径が５μｍ、形成割合が約２００００個／ｍｍ２であることが確認できた。また、凹部６では、細孔４がほぼ完全に閉塞していた。
【００５５】
（比較例１）
比較例１では、実施例１と同じポリウレタン樹脂をＤＭＦに溶解させ樹脂溶液を調製し、水のみの凝固液中で樹脂溶液を凝固させた以外は実施例１と同様にして比較例１の研磨パッドを製造した。すなわち、比較例１は、従来の研磨パッド２０である（図５も参照）。得られたウレタンシートでは、１００μｍ以上のセルが形成されており、細孔４の平均孔径が１２μｍ、形成割合が約１０００個／ｍｍ２であることが確認できた。また、凹部１６では、細孔４が閉塞していないうえ、気孔１４が認められた。
【００５６】
（実施例３）
実施例３では、１００％モジュラスが８ＭＰａのジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート（ＭＤＩ）系ポリカーボネート系のポリウレタン樹脂（流動開始温度２００℃、凝固価３．８）を用い、実施例１と同様にしてウレタンシートを作製した。このウレタンシートのスキン層側にバフ処理を施した後、凸部５の幅が３ｍｍ、凹部６の幅が１ｍｍとなる格子状に、１６０℃で３分間の熱エンボス加工を施した。得られたウレタンシート２では、１００μｍ以上のセルが形成されておらず、細孔４の平均孔径が４μｍ、形成割合が約１５０００個／ｍｍ２であることが確認できた。また、凹部６では、細孔４がほぼ完全に閉塞していた。このウレタンシート２と両面テープ８とを貼り合わせた後、パンチングにより直径２ｍｍの貫通孔９を１０ｍｍピッチで形成し、実施例３の研磨パッド１０を製造した（図４も参照）。
【００５７】
（実施例４）
実施例４では、実施例３と同じポリウレタン樹脂を用いた以外は実施例２と同様にして実施例４の研磨パッド１０を製造した。得られたウレタンシート２では、１００μｍ以上のセルが形成されておらず、細孔４の平均孔径が３μｍ、形成割合が約１５０００個／ｍｍ２であることが確認できた。また、凹部６では、細孔４がほぼ完全に閉塞していた。
【００５８】
（比較例２）
比較例２では、実施例３と同じポリウレタン樹脂を用いた以外は比較例１と同様にして比較例２の研磨パッドを製造した。すなわち、比較例２は、従来の研磨パッド２０である（図５も参照）。得られたウレタンシートでは、１００μｍ以上のセルが形成されており、細孔４の平均孔径が９μｍ、形成割合が１０００個／ｍｍ２であることが確認できた。また、凹部１６では、細孔４が閉塞していないうえ、気孔１４が認められた。
【００５９】
（比較例３）
比較例３では、１００％モジュラスが１８ＭＰａのジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート（ＭＤＩ）系ポリエーテル系のポリウレタン樹脂（流動開始温度２８０℃、凝固価７．２）を用いた以外は、実施例１と同様にしてウレタンシートを作製した。このウレタンシートのスキン層側にバフ処理を施した後、凸部１５の幅が３ｍｍ、凹部１６の幅が１ｍｍとなる格子状に、１６０℃で３分間の熱エンボス加工を施した。得られたウレタンシートでは、１００μｍ以上のセルが形成されており、細孔４の平均孔径が９μｍ、形成割合が１０００個／ｍｍ２であることが確認できた。また、凹部１６では、細孔４が閉塞していないうえ、気孔１４が認められた。
【００６０】
（比較例４）
比較例４では、比較例３と同じポリウレタン樹脂を用いた以外は比較例２と同様にして比較例４の研磨パッドを製造した。すなわち、比較例４は、従来の研磨パッド２０である（図５も参照）。得られたウレタンシートでは、１００μｍ以上のセルが形成されており、細孔４の平均孔径が８μｍ、形成割合が１０００個／ｍｍ２であることが確認できた。また、凹部１６では、細孔４が閉塞していないうえ、気孔１４が認められた。
【００６１】
（評価）
各実施例および比較例の研磨パッドについて、以下の研磨条件で研磨加工を行い、研磨レート、研磨平坦性およびスクラッチの有無を測定した。被研磨物としては、直径１２インチのシリコンウェハ上に、化学蒸着（ＣＶＤ）によりテトラエトキシシランの絶縁膜を厚み１μｍとなるように形成した基板（絶縁膜の厚み均一性：ＣＶ％で１４．２％）を用いた。研磨レートは、１分間あたりの研磨量を厚みで表したものであり、研磨加工前後の基板の絶縁膜についてそれぞれ１７箇所の厚み測定結果から求めた。厚み測定では、光学式膜厚膜質測定器（ＫＬＡテンコール社製、ＡＳＥＴ−Ｆ５ｘ）のＤＢＳモードにて測定した。また、研磨平坦性（ＣＶ％）については、１７箇所について測定した絶縁膜の厚みバラツキ（標準偏差／平均値）から求めた。スクラッチの評価では、２５枚の基板を繰り返し３回順次研磨加工し、研磨加工後の２１〜２５枚目の基板５枚について、パターンなしウェハ表面検査装置（ＫＬＡテンコール社製、Ｓｕｒｆｓｃａｎ ＳＰ１ＤＬＳ）の高感度測定モードにて測定し、基板表面におけるスクラッチの有無を評価した。研磨レート、研磨平坦性およびスクラッチの有無の測定結果を下表１に示す。
（研磨条件）
使用研磨機：株式会社荏原製作所製、Ｆ−ＲＥＸ３００
研磨速度（回転数）：定盤回転数７０ｒｐｍ、研磨ヘッド回転数７１ｒｐｍ
加工圧力：２２０ｇ／ｃｍ２
スラリ：コロイダルシリカスラリ（キャボット社製、商品名ＳＳ２５を純水で２倍容量に希釈）
スラリ供給量：２００ｍｌ／分
【００６２】
【表１】
【００６３】
表１に示すように、従来のウレタンシート１２を有する比較例１、比較例２、比較例３および比較例４の研磨パッド２０では、研磨レートがそれぞれ２１１ｎｍ／ｍｉｎ、２０９ｎｍ／ｍｉｎ、２０１ｎｍ／ｍｉｎ、２０２ｎｍ／ｍｉｎを示した。また、研磨平坦性については、研磨前のＣＶ％＝１４．２％と比較して、研磨後に改善されているものの、それぞれ１１．２％、１０．８％、７．８％、８．１％であった。これに対して、実施例１、実施例２、実施例３および実施例４の研磨パッド１０では、研磨レートがそれぞれ２２３ｎｍ／ｍｉｎ、２３８ｎｍ／ｍｉｎ、２０８ｎｍ／ｍｉｎ、２１３ｎｍ／ｍｉｎを示し、研磨平坦性についてもそれぞれ４．５％、３．７％、５．９％、５．２％に改善された。このことから、各実施例の研磨パッド１０では、いずれも、平坦性精度を向上させることのできることが明らかとなった。また、各実施例および比較例の研磨パッドで研磨加工を繰り返し行った結果、各比較例の研磨パッド２０ではいずれもスクラッチの発生が認められたのに対して、各実施例の研磨パッド１０ではいずれもスクラッチが認められなかった。従って、研磨パッド１０では、平坦性の均一性が維持されたまま、長期にわたり安定した研磨性能を得られることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は研磨レートを確保し被研磨物に対するスクラッチを抑制することができる研磨パッドおよび該研磨パッドの製造方法を提供するものであるため、研磨パッドの製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００６５】
Ｐ 研磨面
２ ウレタンシート（樹脂シート）
４ 細孔
４ａ 開孔
４ｓ 微細孔
５ 凸部
６ 凹部
１０ 研磨パッド
【技術分野】
【０００１】
本発明は研磨パッドおよび研磨パッドの製造方法に係り、特に、湿式凝固法により形成され一面側に研磨面を有する樹脂シートを備えた研磨パッドおよび該研磨パッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来半導体デバイス等の各種材料（被研磨物）では、平坦性を確保するために研磨パッドを使用した研磨加工が行われている。半導体デバイスの製造では、通常、銅配線の層や絶縁層が順次形成され多層化されるが、各層を形成した後の表面（加工面）に研磨加工が行われている。近年では、半導体回路の集積度が増大するにつれて高密度化を目的とした微細化や多層配線化が進められており、加工面を一層高度に平坦化する技術が重要となっている。
【０００３】
一般に、半導体デバイスの製造では、化学的機械的研磨（以下、ＣＭＰと略記する。）法が用いられている。ＣＭＰ法では、通常、砥粒（研磨粒子）をアルカリ溶液または酸溶液に分散させたスラリ（研磨液）が供給される。すなわち、被研磨物（の加工面）は、スラリ中の砥粒による機械的研磨作用と、アルカリ溶液または酸溶液による化学的研磨作用とで平坦化される。ＣＭＰ法による半導体デバイスの研磨加工では、通常、乾式成型法や湿式凝固法により形成され、被研磨物を研磨加工するための研磨面に開孔が形成された樹脂シートを備えた研磨パッドが用いられている。研磨加工時には、研磨面に形成された開孔に砥粒が保持されつつ加工面内に分散するように供給されることで加工面の平坦化が図られている。乾式成型法では、形成された樹脂製発泡体の表面を研削処理すること、または、発泡体をスライス処理することにより研磨面の開孔を形成することができる。乾式成型法により発泡体を形成する技術として、成型時の樹脂溶液中に中空微粒子を添加しておく技術（例えば、特許文献１参照）、樹脂溶液に水を添加しておくことで成型時に気体を発生させる技術（例えば、特許文献２参照）等が開示されている。
【０００４】
ところが、乾式成型法による樹脂シートでは、硬質で独立発泡タイプのものが主体となる。このため、研磨面に形成された開孔が砥粒や研磨屑等により目詰まりし閉塞しやすくなる、という問題がある。開孔が閉塞すると、砥粒等が凝集しやすくなり、結果として、被研磨物の加工面に研磨キズ（スクラッチ）を生じるおそれがある。半導体デバイスの研磨加工では、スクラッチが生じると配線を切断するおそれがあり、致命的な欠点となる。研磨加工を中断し、表面をドレッシングすれば、開孔が再生され研磨加工の継続が可能となるものの、研磨効率の低下を招くこととなる。
【０００５】
一方、乾式成型法による樹脂シートと比べて、湿式凝固法により形成された樹脂シートでは、一般に多数の発泡が網目状に連通した連続状の発泡構造が得られる。このため、砥粒等の凝集による開孔の閉塞は生じにくくなるが、その反面、本来軟質であるうえ、硬質の樹脂を用いても構造的に硬度を高めることが難しい。また、樹脂シートの厚み方向に縦長円錐状で最大径１００μｍ以上のセル（巨大気孔）が形成されやすくなる。円錐状のセルが形成された樹脂シートでは、研磨加工に伴い研磨面側が摩耗するにつれて、研磨面における開孔の大きさが大きくなる。この結果、研磨レートが増大するものの、被研磨物の平坦性を向上させることが難しくなる。
【０００６】
これらの問題を回避するために、半導体デバイスの研磨加工に用いられる研磨パッドでは、縦長円錐状のセルが形成されることなく細孔が連続状に形成された樹脂シートが求められてきている。細孔が形成された樹脂シートについては、樹脂の凝固価（ゲル化点）を大きくすることで得られやすくなることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。すなわち、ゲル化点を高くすると緻密なスキン層が形成されにくくなり、凝固液と樹脂溶液内部の溶剤との相互拡散が容易となるため、未凝固樹脂の凝集による空隙の拡大が抑えられ、細孔が形成されやすくなる。このような概念から、ゲル化点が６以上の極性溶媒可溶性高分子材料で形成され、細孔の平均孔径が３０μｍ以下の樹脂シートを用いた研磨パッドの技術が開示されている（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第３０１３１０５号公報
【特許文献２】特開２００５−６８１６８号公報
【特許文献３】特許第４３７３１５２号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】福島ら：「ポリウレタンのスポンジ構造」、高分子論文集、Ｖｏｌ．３９、Ｎｏ．９、ｐｐ．５４３−５４８（１９８２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献３の技術では、ポリウレタン樹脂のゲル化点を高くすることから、一般的にポリエステルポリオール系ポリウレタン樹脂が用いられることとなる。ポリエステル系のポリウレタン樹脂では、耐加水分解性、とりわけ、耐アルカリ加水分解性が劣っているため、ＣＭＰ法による研磨加工では、研磨液にさらされることで樹脂シートの劣化を招くことがある。この結果、安定した研磨加工を継続することができず、研磨レートや被研磨物の平坦性を低下させることとなる。また、細孔が砥粒や研磨屑の蓄積により目詰まりを起こすと被研磨物にスクラッチを生じることとなる。樹脂シートの研磨面側に、エンボス加工等により凹凸を形成すれば、砥粒の循環性や研磨屑の排出性が向上しスクラッチを抑制することが期待できる。ところが、凹部の表面に細孔の開孔が形成されていると、凹部では研磨加工時に圧縮変形を受けにくいため、開孔に研磨屑等が貯留しやすくスクラッチの抑制が不十分となる。さらに、本発明者らの検討結果によれば、細孔の形成しやすさと凝固価とが必ずしも相関しないこと、すなわち、凝固価を小さくしても細孔が形成されることが見出されている。従って、細孔が形成されるとともに、砥粒や研磨屑の貯留を生じにくく耐アルカリ加水分解性を有する樹脂シートを得ることができれば、上述した半導体デバイス等の研磨加工に要求される微細化や高精度化に応えることが可能となる。
【００１０】
本発明は上記事案に鑑み、研磨レートを確保し被研磨物に対するスクラッチを抑制することができる研磨パッドおよび該研磨パッドの製造方法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】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明の第１の態様は、湿式凝固法により形成され一面側に研磨面を有する樹脂シートを備えた研磨パッドにおいて、前記樹脂シートは、流動開始温度が１５０℃〜２２０℃の範囲のポリウレタン樹脂により形成されており、厚み方向に長さを有する最大径１００μｍ以上のセルが無形成で平均孔径が３０μｍ以下の多数の細孔が形成されたものであるとともに、前記一面側に、前記細孔の開孔が形成された表面により前記研磨面を構成する凸部と、前記凸部の間に形成され表面における前記細孔の開孔が前記凸部の細孔より縮径ないし閉塞した凹部とを有することを特徴とする。
【００１２】
第１の態様では、樹脂シートを形成するポリウレタン樹脂の流動開始温度を１５０℃〜２２０℃の範囲としたことで、一面側における凸部と凹部との形成を容易にし凹部の表面における細孔の開孔を凸部の細孔より縮径ないし閉塞しやすくすることができ、また、湿式凝固法によるシート形成時に樹脂凝集を抑制しやすくなるため、厚み方向に長さを有する最大径１００μｍ以上のセルが無形成で平均孔径が３０μｍ以下の多数の細孔が形成されやすくなる。
【００１３】
第１の態様において、ポリウレタン樹脂の凝固価を６未満としてもよい。ポリウレタン樹脂をポリエーテル系またはポリカーボネート系とすることができる。このとき、ポリウレタン樹脂の１００％モジュラスを４ＭＰａ〜２０ＭＰａの範囲としてもよい。樹脂シートでは、細孔の平均孔径を１μｍ以上とすることができる。また、樹脂シートでは、厚み方向の断面における単位面積あたりの細孔の形成割合を５００個／ｍｍ２〜５００００個／ｍｍ２の範囲としてもよい。樹脂シートの凸部に、厚み方向に貫通する貫通孔が更に形成されていてもよい。
【００１４】
また、本発明の第２の態様は、第１の態様の研磨パッドの製造方法であって、流動開始温度が１５０℃〜２２０℃の範囲のポリウレタン樹脂を準備する準備ステップと、前記準備ステップで準備したポリウレタン樹脂を極性溶媒に均一となるように溶解させた樹脂溶液を均一な混合状態でシート状の基材に塗布する塗布ステップと、前記塗布ステップで基材に塗布された樹脂溶液を水系凝固液中で凝固させ樹脂シートを形成させるシート形成ステップと、前記シート形成ステップで形成された樹脂シートの一面側に凸部と凹部とが形成されるように熱エンボス加工を施すエンボス加工ステップと、を含み、前記エンボス加工ステップにおいて、前記凹部に対応する位置が加熱されるように加圧することを特徴とする。この場合において、シート形成ステップでは、水系凝固液として極性溶媒を３０質量％以上含有させた水を用いてもよい。また、塗布ステップでは、樹脂溶液に、水に対する溶解度が極性溶媒の水に対する溶解度より小さい有機溶媒を混合するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、樹脂シートに大きさが制限された多数の細孔が形成され一面側に凸部と凹部とが形成されたため、研磨液の循環供給性が均一化され研磨屑の排出性が確保されるので、研磨レートを確保することができ、凹部の表面における細孔の開孔が凸部の細孔より縮径ないし閉塞したことで、凹部内で貯留することなく研磨液が循環供給され研磨屑が排出されるので、被研磨物に対するスクラッチを抑制することができる、という効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明を適用した実施形態の研磨パッドを模式的に示す断面図である。
【図２】実施形態の研磨パッドに形成された凹部と凸部との位置関係を模式的に示す平面図であり、（Ａ）は凹部が格子状に形成された位置関係、（Ｂ）は凹部が同心円状に形成された位置関係をそれぞれ示す。
【図３】実施形態の研磨パッドの製造工程の概略を示す工程図である。
【図４】本発明を適用した他の態様の研磨パッドを模式的に示す断面図である。
【図５】従来の研磨パッドを模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明を適用した研磨パッドの実施の形態について説明する。
【００１８】
（構成）
本実施形態の研磨パッド１０は、図１に示すように、ポリウレタン樹脂製の樹脂シートとしてのウレタンシート２を備えている。ウレタンシート２は、湿式凝固法によりシート状に形成されており、一面側に、被研磨物を研磨加工するための研磨面Ｐを有している。
【００１９】
ウレタンシート２を形成するポリウレタン樹脂には、流動開始温度が１５０〜２２０℃の範囲、凝固価が６未満、１００％モジュラスが４〜２０ＭＰａの範囲のポリカーボネート系ポリウレタン樹脂が用いられている。ウレタンシート２は、一面側に熱エンボス加工が施されており、凸部５と、凸部５の間に形成された凹部６とを有している。凸部５の表面が被研磨物を研磨加工するための研磨面Ｐを構成している。凸部５のポリウレタン樹脂中には、多数の細孔４が略均等に分散した状態で形成されている。細孔４は、略球状に形成されており、平均孔径が１μｍ以上、３０μｍ以下の範囲を有している。また、細孔４は、ウレタンシート２の厚み方向の断面における単位面積あたりの形成割合が、５００〜５００００個／ｍｍ２の範囲に調整されている。一方、凹部６では、凹部６の形成前に凸部５の細孔４と同じ形成割合で形成された細孔４が縮径ないし閉塞されている。このため、凹部６では、ポリウレタン樹脂中に、平均孔径が細孔４の平均孔径より小さい微細孔４ｓが形成されており、表面の開孔が縮径ないし閉塞されている。また、凹部６では、細孔４が押し潰されたことで、微細孔４ｓの形成割合は、凸部５における細孔４の形成割合より小さくなっている。
【００２０】
凸部５に形成された細孔４および凹部６に形成された微細孔４ｓは、湿式凝固法による成膜時の溶媒置換に伴い細孔４や微細孔４ｓの平均孔径より小さく、数千倍の倍率で観察しても視認できない孔径を有するチャネル（不図示）で網目状に連通している。すなわち、ウレタンシート２は多数の細孔４および微細孔４ｓが直接またはチャネルを通じて相互に連通したマイクロポーラス構造を有している。ウレタンシート２では、湿式凝固法による成膜時に形成されるスキン層が研削処理（バフ処理）で除去されている。このため、研磨面Ｐ、すなわち、凸部５の表面では、細孔４が開孔しており、開孔４ａが形成されている。研磨面Ｐにおける単位面積あたりの開孔４ａの平均孔径は、細孔４の平均孔径と同じ１〜３０μｍの範囲となる。細孔４が連通していることで、開孔４ａがチャネルを通じて細孔４と連通していることとなる。これに対して、凹部６の表面では、研削処理で形成された開孔が凹部６の形成時に縮径ないし閉塞されている。このため、凹部６の表面には開孔が（実質的には）形成されていない。つまり、開孔が完全に閉塞されていないとしても、スラリ中の砥粒や研磨屑が入り込むほどの大きさを有していないものである。このような連続状に形成されたマイクロポーラス構造を有するウレタンシート２では、従来湿式凝固法により縦長円錐状で最大径１００μｍ以上のセル（以下、巨大気孔という。）が形成され表面にセルの開孔が形成されたシートと比較して圧縮による変形が生じ難くなる。
【００２１】
図２（Ａ）に示すように、研磨面Ｐでは、凹部６が凸部５の間に均等に位置するように格子状に形成されている。換言すれば、凹部６は、研磨面Ｐで格子溝状に形成されている。凸部５、凹部６の幅は、ウレタンシート２の大きさの範囲でそれぞれ調整することができる。凸部５の表面が研磨面Ｐを構成しており、研磨加工の効率を考慮すれば、凸部５の幅が凹部６の幅より大きくなるように設定することが好ましい。
【００２２】
ここで、ポリウレタン樹脂の流動開始温度および凝固価について説明する。流動開始温度は樹脂が軟化する温度であり、本例では、高化式フローテスター（株式会社島津製作所製 ＣＦＴ−５００Ｄ）にて、内径１ｍｍかつ長さ１ｍｍのオリフィスを使用し、加圧力１０ｋｇｆ（９８Ｎ）、昇温速度３℃／分で測定した値を示している。凝固価はゲル化点と同じであり、本例では、次のようにして測定した値を示している。すなわち、ポリウレタン樹脂が１質量％（ｗｔ％）となるように有機溶媒（Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド）に溶解させたポリウレタン樹脂溶液を調製し、このポリウレタン樹脂溶液の１００ｇを２５℃に温度調整しながら、スターラーで攪拌しつつ、２５℃の貧溶媒（水）を滴下する。この際、ポリウレタン樹脂がゲル化してポリウレタン樹脂溶液の白濁が消えなくなる点に到達するのに要した貧溶媒量（単位：ｍｌ）を示している。
【００２３】
また、研磨パッド１０は、ウレタンシート２の研磨面Ｐと反対の面側に、研磨機に研磨パッド１０を装着するための両面テープ７が貼り合わされている。両面テープ７は、例えば、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略記する。）製フィルム等の可撓性フィルムの基材を有しており、基材の両面に粘着剤等の粘着剤層（不図示）がそれぞれ形成されている。両面テープ７は、基材の一面側の粘着剤層でウレタンシート２と貼り合わされており、他面側（ウレタンシート２と反対側）の粘着剤層が剥離紙８で覆われている。なお、この両面テープ７の基材は、研磨パッド１０の基材を兼ねている。
【００２４】
（製造）
研磨パッド１０は、図３に示すように、湿式凝固法によりウレタンシートを作製し、エンボス加工工程で熱エンボス加工を施した後、得られたウレタンシート２と両面テープ７とを貼り合わせることにより製造される。湿式凝固法では、ポリウレタン樹脂や極性溶媒を準備する準備工程、極性溶媒にポリウレタン樹脂を溶解させた樹脂溶液を成膜基材にシート状に塗布する塗布工程、樹脂溶液を凝固液中で凝固させシート状のポリウレタン樹脂を形成するシート形成工程、形成されたシート状のポリウレタン樹脂を洗浄し乾燥させる洗浄・乾燥工程、スキン層をバフ処理で除去するバフ処理工程を経てウレタンシートが作製される。以下、工程順に説明する。
【００２５】
（準備工程）
準備工程では、ポリウレタン樹脂、ポリウレタン樹脂を溶解可能な水混和性の極性溶媒および添加剤を準備する。ポリウレタン樹脂としては、流動開始温度が１５０〜２２０℃の範囲、凝固価が６未満、１００％モジュラスが４〜２０ＭＰａの範囲のポリカーボネート系ポリウレタン樹脂を用いる。極性溶媒としては、例えば、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）等を用いることができる。本例では、極性溶媒としてＤＭＦを用いる。添加剤としては、細孔４の大きさや量（個数）を制御するため、カーボンブラック等の顔料、発泡を促進させる親水性活性剤、樹脂の凝固再生を安定化させる疎水性活性剤等を用いることができる。
【００２６】
（塗布工程）
塗布工程では、まず、準備工程で準備した各材料で樹脂溶液を調製する。このとき、ポリウレタン樹脂を、例えば、３０ｗｔ％となるようにＤＭＦに溶解させ、減圧下で脱泡することで樹脂溶液を調製する。得られた樹脂溶液を常温下でナイフコータ等の塗布装置により帯状の成膜基材にシート状に略均一に塗布する。このとき、ナイフコータ等と成膜基材との間隙（クリアランス）を調整することで、樹脂溶液の塗布厚さ（塗布量）を調整する。成膜基材としては、布帛や不織布等を用いることもできるが、本例では、ＰＥＴ製フィルムを用いる。
【００２７】
（シート形成工程）
シート形成工程では、成膜基材に塗布された樹脂溶液を、ポリウレタン樹脂に対して貧溶媒である水を主成分とする凝固液（水系凝固液）に連続的に案内する。凝固液には、ポリウレタン樹脂の凝固再生速度を調整するために、上述した極性溶媒が３０〜４５ｗｔ％の範囲の割合で含有されている。本例では、水と、３５ｗｔ％のＤＭＦとが混合された凝固液を使用する。凝固液中で樹脂溶液が凝固し、連続状のマイクロポーラス構造を有するシート状のポリウレタン樹脂が再生する。
【００２８】
ここで、ポリウレタン樹脂の再生に伴うマイクロポーラス構造の形成について説明する。凝固液中では、まず、樹脂溶液と凝固液との界面に皮膜が形成され、皮膜の直近の樹脂中にスキン層が形成される。その後、樹脂溶液中のＤＭＦの凝固液中への拡散と、凝固液中の水の樹脂中への浸入との協調現象、すなわち、溶媒置換によりポリウレタン樹脂の再生が進行する。ポリウレタン樹脂の溶解に用いた極性溶媒のＤＭＦが凝固液に含有されているため、凝固液に水のみを用いた場合と比べてスキン層の形成が遅くなり、緻密さがゆるやかになる。このため、樹脂溶液中のＤＭＦと凝固液中の水との置換速度が大きくなるので、巨大気孔の形成が抑制される。これにより、ポリウレタン樹脂は、スキン層の内側に細孔４が形成される。樹脂溶液中のＤＭＦと凝固液中の水との置換速度が大きくなるため、細孔４の大きさは、平均孔径が１μｍ以上、３０μｍ以下の範囲となる。また、ＤＭＦが樹脂溶液から脱溶媒し水と置換することで、細孔４間にチャネルが形成される。従って、得られるシート状のポリウレタン樹脂は、巨大気孔が形成されず多数の細孔４がほぼ一様に形成されたマイクロポーラス構造を有するものとなる。
【００２９】
また、樹脂溶液の調製に用いたポリウレタン樹脂の流動開始温度を上述した範囲に制限したことで、スキン層形成や樹脂溶液内部で生じる部分的なポリウレタン樹脂の凝集が抑えられＤＭＦと水との置換が促進される。これは、この範囲の流動開始温度を有するポリウレタン樹脂では、ポリウレタン樹脂の中でも比較的凝集力が弱く、セグメント化が制御しやすいためと考えられる。このため、巨大気孔の形成が抑制され、細孔４が形成されやすくなるので、マイクロポーラス構造を有するシート状のポリウレタン樹脂が得られやすくなる。
【００３０】
（洗浄・乾燥工程）
図２に示すように、洗浄・乾燥工程では、シート形成工程で形成されたシート状のポリウレタン樹脂（以下、成膜樹脂という。）を水等の洗浄液中で洗浄して成膜樹脂中に残留するＤＭＦを除去した後、乾燥させる。成膜樹脂の乾燥には、本例では、内部に熱源を有するシリンダを備えたシリンダ乾燥機を用いる。成膜樹脂がシリンダの周面に沿って通過することで乾燥する。乾燥後の成膜樹脂をロール状に巻き取る。
【００３１】
（バフ処理工程）
バフ処理工程では、洗浄・乾燥工程で乾燥させた成膜樹脂のスキン層が形成された面側にバフ処理を施す。成膜樹脂では、湿式凝固法による成膜時に厚みバラツキが生じているため、スキン層と反対の面側に、表面が平坦な圧接治具を圧接することで、スキン層側の表面に凹凸を出現させる。この凹凸をバフ処理で除去する。本例では、連続的に製造された成膜樹脂を、圧接ローラに圧接しながら、連続的または断続的にバフ処理を施す。成膜樹脂がバフ処理されて形成されたウレタンシートでは厚みが均一化され、表面に開孔４ａが形成される。
【００３２】
（エンボス加工工程）
エンボス加工工程では、バフ処理後のウレタンシートのバフ処理された面側に熱エンボス加工を施し、凸部５、凹部６を形成する。本例では、凸部５の形成位置に合わせて矩形状の開孔が形成された格子状の金属製治具を使用する。この治具を加熱し、平板上に載置した成膜樹脂の表面（バフ処理された面）に押し付けることで凸部５、凹部６を有するウレタンシート２を作製する。このとき、治具の温度を１２０〜１４０℃の範囲に調整し、１〜５分間加圧処理する。換言すれば、格子状の治具により凹部６の形成位置が加熱、加圧され、凸部５が加圧されることなく形成される。
【００３３】
得られたウレタンシート２と両面テープ７とを貼り合わせることで研磨パッド１０が製造される。このとき、ウレタンシート２の研磨面Ｐと反対の面側と、両面テープ７の一面側の粘着剤層とが貼り合わされる。両面テープ７の他面側には剥離紙８が残されている。そして、円形や角形等の所望の形状、所望のサイズに裁断した後、キズや汚れ、異物等の付着がないことを確認する等の検査を行い、研磨パッド１０を完成させる。
【００３４】
被研磨物、例えば、半導体デバイスの研磨加工を行うときは、研磨機の研磨定盤に研磨パッド１０を装着する。研磨定盤に研磨パッド１０を装着するときは、剥離紙８を取り除き、露出した粘着剤層で貼着する。研磨定盤と対向配置された保持定盤に、例えば、保持パッドを介して被研磨物を保持させる。研磨定盤および保持定盤間で被研磨物を押圧し、スラリを供給しながら研磨定盤ないし保持定盤を回転させることで、被研磨物の加工面を研磨加工する。ここで用いたスラリは、砥粒として平均粒径が５０ｎｍのコロイダルシリカを用い、この砥粒を５重量％の割合で分散させたものである。
【００３５】
（作用等）
次に、本実施形態の研磨パッド１０の作用等について説明する。
【００３６】
ここで、説明をわかりやすくするために、従来の湿式凝固法によるウレタンシートについて説明する。ＣＭＰ法による研磨加工では、通常、乾式成型法で形成された樹脂製発泡体の表面研削処理やスライス処理により、研磨面に開孔が形成された樹脂シートを備えた研磨パッドが用いられている。研磨面に形成された開孔に砥粒が保持されつつ被研磨物の加工面内に供給されることで加工面の平坦化が図られている。ところが、乾式成型法で形成された樹脂シートでは、硬質で独立発泡タイプのものが主体となるため、研磨面の開孔が砥粒や研磨屑等により閉塞しやすくなる。開孔が閉塞すると、砥粒等が凝集しやすくなり、被研磨物の加工面にスクラッチを生じるおそれがある。研磨加工を中断し、表面をドレッシングすれば、開孔が再生され研磨加工の継続が可能となるものの、研磨効率の低下を招くこととなる。一方、湿式凝固法により形成されたウレタンシートでは、多数の発泡が網目状に連通した連続状の発泡構造が得られる。このため、砥粒等の凝集による開孔の閉塞は生じにくくなるが、その反面、本来軟質であるうえ、構造的に硬度を高めることが難しい。また、湿式凝固法では厚み方向に縦長で円錐状のセルが形成されやすくなるため、研磨加工に伴い研磨面側が摩耗すると、研磨面の開孔の大きさが大きくなり、被研磨物の平坦性を向上させることが難しくなる。
【００３７】
また、湿式凝固法で円錐状の巨大気孔が形成されることなく細孔が連続状に形成されたウレタンシートを形成する方法として、用いるポリウレタン樹脂の凝固価（ゲル化点）を大きくすることが知られている。ゲル化点を大きくすると緻密なスキン層が形成されにくくなり、凝固液と樹脂溶液内部の極性溶媒との相互拡散が容易となるため、未凝固樹脂の凝集による空隙の拡大が抑えられ、細孔が形成されやすくなる。ポリエーテル系やポリカーボネート系のポリウレタン樹脂と比べて、ポリエステル系のポリウレタン樹脂では、ゲル化点を高くすることができるものの、耐加水分解性が劣るため、ＣＭＰ法による研磨加工時に研磨液にさらされウレタンシートが劣化しやすくなる。このため、研磨加工の継続が難しくなり、研磨性能や被研磨物の平坦性を低下させることとなる。また、細孔が砥粒や研磨屑の蓄積により目詰まりを起こすと被研磨物にスクラッチを生じることとなる。樹脂シートの研磨面側に、エンボス加工等により凹凸を形成すれば、砥粒の循環性や研磨屑の排出性が向上しスクラッチを抑制することが期待できる。ところが、凹部の表面に細孔の開孔が形成されていると、凹部では研磨加工時に圧縮変形を受けにくいため、開孔に研磨屑等が貯留しやすくスクラッチの抑制が不十分となる。一方、耐加水分解性を改善するためにはポリエーテル系やポリカーボネート系のポリウレタン樹脂のようにゲル化点の小さな樹脂を用いればよいが、この場合は樹脂中に巨大気孔と細孔とが形成される。図５に示すように、巨大気孔１３と細孔４とが形成されたウレタンシート１２を用い、研磨面Ｐ側に凸部１５と凹部１６とを形成した研磨パッド２０では、研磨面Ｐ（凸部１５の表面）に巨大気孔１３の開孔１３ａが形成されている。エンボス加工により、凸部１５では巨大気孔１３や細孔４が形成されたままの状態となるのに対して、凹部１６では気孔１４が形成されていることとなる。この気孔１４は、巨大気孔１３が凹部１６の形成に伴う加圧により圧縮されたものの閉塞することなく残されたものである。このため、凹部１６の表面においても、気孔１４の開孔１４ａが形成されていることとなる。研磨パッド２０では、凹部１６に研磨加工時の押圧力がかかりにくく、気孔１４が変形しにくくなるため、開孔１４ａを通じて気孔１４内に入り込んだスラリや研磨屑が放出されず、長時間滞留し凝集することがある。このような凝集物が偶発的に放出されると、被研磨物にスクラッチを生じさせることとなる。本実施形態は、これらの問題を解決することができる研磨パッド１０である。
【００３８】
本実施形態の研磨パッド１０では、ウレタンシート２が流動開始温度１５０〜２２０℃の範囲で凝固価が６未満のポリウレタン樹脂で作製されている。このため、湿式凝固法による作製時のシート形成工程では、スキン層形成や樹脂溶液内部でのポリウレタン樹脂の凝集が抑えられ、ＤＭＦと水との置換速度が大きくなる。また、凝固価が６未満では、ポリウレタン樹脂と水との親和性が低くなるため、ＤＭＦの凝固液中への溶出に対する樹脂溶液中への水の浸透速度が遅くなる。このため、樹脂溶液の凝固が遅くなり、高密度化しやすくなる。従って、得られるウレタンシート２では、巨大気孔が無形成となり、気孔が微細化しやすくなることで、細孔４がチャネルを通じて連通した連続状のマイクロポーラス構造を有するものとなる。流動開始温度が低すぎると、研磨加工時の発熱によるウレタンシート２のへたりが大きくなるため、被研磨物の平坦性を損なうこととなる。反対に、流動開始温度が高すぎると、元々の樹脂が硬くなるため、被研磨物に対するスクラッチを生じやすくしてしまうので、好ましくない。
【００３９】
また、本実施形態の研磨パッド１０では、ウレタンシート２の凸部５の表面で構成される研磨面Ｐに細孔４の開孔４ａが形成されている。また、ウレタンシート２が流動開始温度、凝固価が上述した範囲のポリウレタン樹脂で作製されたため、熱エンボス加工による凸部５と凹部６との形成が容易となり、凹部６における細孔４が縮径ないし閉塞されやすくなる。このため、凹部６のポリウレタン樹脂中には、微細孔４ｓが形成されているものの、表面に開孔が形成されていない。従って、凸部５では砥粒が開孔４ａに入出しつつ循環供給され、凹部６では研磨液や研磨屑が貯留せず、凹部６により円滑に研磨液が循環供給され研磨屑が排出される。これにより、研磨液等の貯留に伴う偶発的な凝集物の放出がなくなるので、研磨加工における研磨レートを確保し被研磨物にスクラッチを発生させることなく平坦性向上を図ることができる。
【００４０】
更に、本実施形態では、凸部５に形成される細孔４の平均孔径が１μｍ以上、３０μｍ以下に調整されており、研磨面Ｐに開孔４ａが形成されている。このため、研磨加工に伴い研磨面Ｐ側で摩耗が生じたときに、開孔４ａの大きさは、内部側の細孔４が順次開孔することでほとんど変わることなく研磨加工を継続することができる。これにより、開孔４ａによる高精度な研磨加工が可能となるので、被研磨物の高精度な平坦性を確保することができる。また、本実施形態では、ウレタンシート２の厚み方向の断面における単位面積あたりの細孔４の形成割合が５００〜５００００個／ｍｍ２の範囲に調整されている。細孔４の形成割合が５００個／ｍｍ２に満たないと砥粒を保持する細孔が少なすぎるため、砥粒や研磨屑の蓄積による目詰まりを起こしやすく、被研磨物にスクラッチを生じることとなる。反対に、細孔４の形成割合が５００００個／ｍｍ２を超えるとウレタンシート２の空隙の割合が大きくなりすぎてウレタンシート２のクッション性（弾力性）を確保することが難しく、構造的に不安定となる。細孔４の形成割合を上述した範囲とすることで、安定した構造を保持しつつクッション性を確保することができる。スクラッチの抑制を考慮すれば、細孔４の形成割合を２５００〜５００００個／ｍｍ２の範囲とすることがより好ましい。
【００４１】
また更に、本実施形態では、ウレタンシート２の形成にポリカーボネート系のポリウレタン樹脂が用いられている。ポリウレタン樹脂の流動開始温度を上述した範囲としたことで、凝固価を６未満としても、マイクロポーラス構造を形成することができる。凝固価を６未満とすることにより、ポリウレタン樹脂の耐加水分解性、すなわち、耐酸性、耐アルカリ性を確保することができる。これにより、酸性やアルカリ性のスラリを用いるＣＭＰ法による研磨加工においても、研磨レート等の研磨性能を長時間にわたり確保することができる。また、耐加水分解性が確保されたことで、研磨加工に伴うウレタンシート２の劣化が抑制されるので、研磨パッド１０の寿命を向上させることができる。
【００４２】
更にまた、ウレタンシート２を形成するポリウレタン樹脂では、流動開始温度を上述した範囲としたことで、ソフトセグメントとハードセグメントとのバランス、重合度、架橋度が適度に調整されたものとなる。更に、ウレタンシート２では、１００％モジュラスが４〜２０ＭＰａの範囲のポリウレタン樹脂が用いられている。従って、研磨加工時に生じる摩擦熱等によりウレタンシート２が適度に軟化することとなり、被研磨物を押圧するときに適度な弾性力が発揮されるので、被研磨物に対する平坦性向上を図ることができる。
【００４３】
また、本実施形態では、湿式凝固法による成膜時に形成されたスキン層がバフ処理で除去され、研磨面Ｐに開孔５が形成されている。この開孔５は、単位面積あたりの平均孔径が１〜３０μｍの範囲に調整されている。このため、研磨加工時にスラリが保持されつつ被研磨物および研磨パッド１０間に略均等に分散供給されるので、被研磨物の平坦性精度を向上させることができる。
【００４４】
更に、本実施形態では、ウレタンシート２が連続状のマイクロポーラス構造を有している。このため、巨大気孔が形成されないことで伸縮性が抑制されることとなる。巨大気孔が形成された場合は、伸縮性が大きくなることで研磨面に形成された開孔から砥粒や研磨屑を取り込みやすくなり、滞留、凝集を招き被研磨物の平坦性を損なうことがある。従って、ウレタンシート２では、伸縮性が抑制されるとともに、開孔５の閉塞が生じ難くなるので、長期間安定的に被研磨物の平坦性向上を図ることができる。
【００４５】
なお、本実施形態では、ウレタンシート２を形成する樹脂としてポリカーボネート系のポリウレタン樹脂を例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。ウレタンシート２のポリウレタン樹脂としては、流動開始温度が上述した範囲であればよく、ポリカーボネート系に代えて、ポリエーテル系やポリエステル系のポリウレタン樹脂を用いてもよい。ウレタンシート２の耐加水分解性を確保することを考慮すれば、ポリウレタン樹脂の凝固価を上述した範囲とすることが好ましい。
【００４６】
また、本実施形態では、湿式凝固法によるシート形成時の凝固液中に樹脂の溶解に用いた極性溶媒を混合しておくこと、すなわち、水とＤＭＦとを混合した凝固液を用い、マイクロポーラス構造のウレタンシート２を形成する例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。マイクロポーラス構造を得るためには、凝固再生時の緻密なスキン層形成を抑制し溶媒置換を容易にすればよく、凝固液に極性溶媒を混合することに代えて、樹脂溶液に調整溶媒を添加しておくことでも実現することができる。調整溶媒としては、水に対する溶解度がＤＭＦより小さく、ＤＭＦに溶解させた樹脂を凝固（ゲル化）させることなく、樹脂溶液に均一に混合、分散できるものを用いることができる。このような調整溶媒としては、酢酸エチル、イソプロピルアルコール、ヘキサン等の低極性溶媒を用いることができる。この場合、凝固液中での凝固初期の溶媒置換が遅くなり、緻密なスキン層が形成されにくくなり、結果として、マイクロポーラス構造のウレタンシートを得ることができる。また、凝固温度を高くすることで溶媒置換を容易にするようにしても、同様にマイクロポーラス構造のウレタンシートを得ることができる。
【００４７】
更に、本実施形態では、研磨面Ｐにおける凸部５と凹部６との配置として格子状の例を示したが本発明はこれに制限されるものではない。例えば、格子状の配置に代えて、図２（Ｂ）に示すように、同心円状に配置してもよい。このようにしても、本実施形態と同様の効果を得ることができることを確認している。
【００４８】
また更に、本実施形態では、特に言及していないが、ウレタンシート２の凸部５に、厚み方向に貫通する貫通孔を形成するようにしてもよい。すなわち、図４に示すように、凸部５に貫通孔９を形成することができる。貫通孔９は、例えば、エンボス加工工程後に、パンチング処理等を施すことで形成することができる。貫通孔９の孔径は、開孔４ａの平均孔径と同程度、すなわち、１〜３０μｍの範囲とすればよい。このようにすれば、研磨液や研磨屑が貫通孔９内に流入しやすくなるため、開孔４ａの目詰まりを抑制することができ、被研磨物に対するスクラッチ抑制効果を向上させることができる。
【００４９】
更にまた、本実施形態では、凝固再生後に得られた成膜樹脂のスキン層側にバフ処理を施す例を示したが、本発明はこれに制限されるものではない。ウレタンシート２の厚みの均一化を図るためにはスキン層と反対の面側にバフ処理を施すようにしてもよく、スキン層側、スキン層と反対の面側の両方にバフ処理を施してもよい。また、バフ処理に代えて、スライス処理等を施すことも可能である。ウレタンシート２の厚みが均一化されることで、研磨加工時に被研磨物にかけられる押圧力が均等化され、被研磨物の平坦性向上を図ることができる。
【００５０】
また、本実施形態では、ウレタンシート２の研磨面Ｐと反対の面側に両面テープ７を貼り合わせ、両面テープ７の基材が研磨パッド１０の基材を兼ねる例を示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、両面テープ７に代えて粘着剤のみを配しておくようにしても、研磨機への装着を行うことができる。また、両面テープ７とウレタンシート２との間に別の基材を貼り合わせるようにしてもよい。研磨パッド１０の搬送時や定盤への装着時の取扱いを考慮すれば、基材を有していることが好ましい。
【００５１】
更に、本実施形態では、特に言及していないが、ウレタンシート２が、少なくとも一部に、被研磨物の研磨加工状態を光学的に検出するための光透過を許容する光透過部を有するようにしてもよい。この光透過部は、ウレタンシート２の厚みの全体にわたり貫通するように形成されていることが好ましい。このようにすれば、例えば、研磨機側に備えられた発光ダイオード等の発光素子、フォトトランジスタ等の受光素子により、研磨加工中に光透過部を通して被研磨物の加工面の研磨加工状態を検出することができる。これにより、研磨加工の終点を適正に検出することができ、研磨効率の向上を図ることができる。
【実施例】
【００５２】
以下、本実施形態に従い製造した研磨パッド１０の実施例について説明する。なお、比較のために製造した比較例の研磨パッドについても併記する。
【００５３】
（実施例１）
実施例１では、ウレタンシート２の作製に１００％モジュラスが８ＭＰａのジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート（ＭＤＩ）系ポリエーテル系のポリウレタン樹脂（流動開始温度１８５℃、凝固価４．６）を用いた。このポリウレタン樹脂を固形分濃度が３０ｗｔ％となるようにＤＭＦに溶解させ樹脂溶液を調製した。樹脂溶液を成膜基材に塗布する際に、塗布装置のクリアランスを１．６ｍｍに設定し、水と１５ｗｔ％のＤＭＦとが混合された凝固液を使用した。スキン層側にバフ処理を施した後、凸部５の幅が３ｍｍ、凹部６の幅が１ｍｍとなる格子状に、１４５℃で３分間の熱エンボス加工を施した。得られたウレタンシート２の断面を観察した結果、１００μｍ以上のセルが形成されておらず、細孔４の平均孔径が８μｍ、形成割合が約１００００個／ｍｍ２であることが確認できた。また、凹部６では、細孔４がほぼ完全に閉塞していた。このウレタンシート２とＰＥＴ製の基材を有する両面テープ８とを貼り合わせ、実施例１の研磨パッド１０を製造した（図１も参照）。
【００５４】
（実施例２）
実施例２では、実施例１と同じポリウレタン樹脂を用いた。樹脂溶液の調製では、ＤＭＦの一部を水に対する溶解度がＤＭＦの水に対する溶解度より小さい酢酸エチルに置き換えた混合溶媒を用いた。酢酸エチルの量としては、ポリウレタン樹脂に対して質量比２／３となるように調整した。酢酸エチルとＤＭＦとの混合溶媒に、ポリウレタン樹脂を固形分濃度が３０ｗｔ％となるように溶解させ樹脂溶液を調製した以外は実施例１と同様にして実施例２の研磨パッド１０を製造した。得られたウレタンシート２では、１００μｍ以上のセルが形成されておらず、細孔４の平均孔径が５μｍ、形成割合が約２００００個／ｍｍ２であることが確認できた。また、凹部６では、細孔４がほぼ完全に閉塞していた。
【００５５】
（比較例１）
比較例１では、実施例１と同じポリウレタン樹脂をＤＭＦに溶解させ樹脂溶液を調製し、水のみの凝固液中で樹脂溶液を凝固させた以外は実施例１と同様にして比較例１の研磨パッドを製造した。すなわち、比較例１は、従来の研磨パッド２０である（図５も参照）。得られたウレタンシートでは、１００μｍ以上のセルが形成されており、細孔４の平均孔径が１２μｍ、形成割合が約１０００個／ｍｍ２であることが確認できた。また、凹部１６では、細孔４が閉塞していないうえ、気孔１４が認められた。
【００５６】
（実施例３）
実施例３では、１００％モジュラスが８ＭＰａのジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート（ＭＤＩ）系ポリカーボネート系のポリウレタン樹脂（流動開始温度２００℃、凝固価３．８）を用い、実施例１と同様にしてウレタンシートを作製した。このウレタンシートのスキン層側にバフ処理を施した後、凸部５の幅が３ｍｍ、凹部６の幅が１ｍｍとなる格子状に、１６０℃で３分間の熱エンボス加工を施した。得られたウレタンシート２では、１００μｍ以上のセルが形成されておらず、細孔４の平均孔径が４μｍ、形成割合が約１５０００個／ｍｍ２であることが確認できた。また、凹部６では、細孔４がほぼ完全に閉塞していた。このウレタンシート２と両面テープ８とを貼り合わせた後、パンチングにより直径２ｍｍの貫通孔９を１０ｍｍピッチで形成し、実施例３の研磨パッド１０を製造した（図４も参照）。
【００５７】
（実施例４）
実施例４では、実施例３と同じポリウレタン樹脂を用いた以外は実施例２と同様にして実施例４の研磨パッド１０を製造した。得られたウレタンシート２では、１００μｍ以上のセルが形成されておらず、細孔４の平均孔径が３μｍ、形成割合が約１５０００個／ｍｍ２であることが確認できた。また、凹部６では、細孔４がほぼ完全に閉塞していた。
【００５８】
（比較例２）
比較例２では、実施例３と同じポリウレタン樹脂を用いた以外は比較例１と同様にして比較例２の研磨パッドを製造した。すなわち、比較例２は、従来の研磨パッド２０である（図５も参照）。得られたウレタンシートでは、１００μｍ以上のセルが形成されており、細孔４の平均孔径が９μｍ、形成割合が１０００個／ｍｍ２であることが確認できた。また、凹部１６では、細孔４が閉塞していないうえ、気孔１４が認められた。
【００５９】
（比較例３）
比較例３では、１００％モジュラスが１８ＭＰａのジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート（ＭＤＩ）系ポリエーテル系のポリウレタン樹脂（流動開始温度２８０℃、凝固価７．２）を用いた以外は、実施例１と同様にしてウレタンシートを作製した。このウレタンシートのスキン層側にバフ処理を施した後、凸部１５の幅が３ｍｍ、凹部１６の幅が１ｍｍとなる格子状に、１６０℃で３分間の熱エンボス加工を施した。得られたウレタンシートでは、１００μｍ以上のセルが形成されており、細孔４の平均孔径が９μｍ、形成割合が１０００個／ｍｍ２であることが確認できた。また、凹部１６では、細孔４が閉塞していないうえ、気孔１４が認められた。
【００６０】
（比較例４）
比較例４では、比較例３と同じポリウレタン樹脂を用いた以外は比較例２と同様にして比較例４の研磨パッドを製造した。すなわち、比較例４は、従来の研磨パッド２０である（図５も参照）。得られたウレタンシートでは、１００μｍ以上のセルが形成されており、細孔４の平均孔径が８μｍ、形成割合が１０００個／ｍｍ２であることが確認できた。また、凹部１６では、細孔４が閉塞していないうえ、気孔１４が認められた。
【００６１】
（評価）
各実施例および比較例の研磨パッドについて、以下の研磨条件で研磨加工を行い、研磨レート、研磨平坦性およびスクラッチの有無を測定した。被研磨物としては、直径１２インチのシリコンウェハ上に、化学蒸着（ＣＶＤ）によりテトラエトキシシランの絶縁膜を厚み１μｍとなるように形成した基板（絶縁膜の厚み均一性：ＣＶ％で１４．２％）を用いた。研磨レートは、１分間あたりの研磨量を厚みで表したものであり、研磨加工前後の基板の絶縁膜についてそれぞれ１７箇所の厚み測定結果から求めた。厚み測定では、光学式膜厚膜質測定器（ＫＬＡテンコール社製、ＡＳＥＴ−Ｆ５ｘ）のＤＢＳモードにて測定した。また、研磨平坦性（ＣＶ％）については、１７箇所について測定した絶縁膜の厚みバラツキ（標準偏差／平均値）から求めた。スクラッチの評価では、２５枚の基板を繰り返し３回順次研磨加工し、研磨加工後の２１〜２５枚目の基板５枚について、パターンなしウェハ表面検査装置（ＫＬＡテンコール社製、Ｓｕｒｆｓｃａｎ ＳＰ１ＤＬＳ）の高感度測定モードにて測定し、基板表面におけるスクラッチの有無を評価した。研磨レート、研磨平坦性およびスクラッチの有無の測定結果を下表１に示す。
（研磨条件）
使用研磨機：株式会社荏原製作所製、Ｆ−ＲＥＸ３００
研磨速度（回転数）：定盤回転数７０ｒｐｍ、研磨ヘッド回転数７１ｒｐｍ
加工圧力：２２０ｇ／ｃｍ２
スラリ：コロイダルシリカスラリ（キャボット社製、商品名ＳＳ２５を純水で２倍容量に希釈）
スラリ供給量：２００ｍｌ／分
【００６２】
【表１】
【００６３】
表１に示すように、従来のウレタンシート１２を有する比較例１、比較例２、比較例３および比較例４の研磨パッド２０では、研磨レートがそれぞれ２１１ｎｍ／ｍｉｎ、２０９ｎｍ／ｍｉｎ、２０１ｎｍ／ｍｉｎ、２０２ｎｍ／ｍｉｎを示した。また、研磨平坦性については、研磨前のＣＶ％＝１４．２％と比較して、研磨後に改善されているものの、それぞれ１１．２％、１０．８％、７．８％、８．１％であった。これに対して、実施例１、実施例２、実施例３および実施例４の研磨パッド１０では、研磨レートがそれぞれ２２３ｎｍ／ｍｉｎ、２３８ｎｍ／ｍｉｎ、２０８ｎｍ／ｍｉｎ、２１３ｎｍ／ｍｉｎを示し、研磨平坦性についてもそれぞれ４．５％、３．７％、５．９％、５．２％に改善された。このことから、各実施例の研磨パッド１０では、いずれも、平坦性精度を向上させることのできることが明らかとなった。また、各実施例および比較例の研磨パッドで研磨加工を繰り返し行った結果、各比較例の研磨パッド２０ではいずれもスクラッチの発生が認められたのに対して、各実施例の研磨パッド１０ではいずれもスクラッチが認められなかった。従って、研磨パッド１０では、平坦性の均一性が維持されたまま、長期にわたり安定した研磨性能を得られることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は研磨レートを確保し被研磨物に対するスクラッチを抑制することができる研磨パッドおよび該研磨パッドの製造方法を提供するものであるため、研磨パッドの製造、販売に寄与するので、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００６５】
Ｐ 研磨面
２ ウレタンシート（樹脂シート）
４ 細孔
４ａ 開孔
４ｓ 微細孔
５ 凸部
６ 凹部
１０ 研磨パッド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
湿式凝固法により形成され一面側に研磨面を有する樹脂シートを備えた研磨パッドにおいて、前記樹脂シートは、流動開始温度が１５０℃〜２２０℃の範囲のポリウレタン樹脂により形成されており、厚み方向に長さを有する最大径１００μｍ以上のセルが無形成で平均孔径が３０μｍ以下の多数の細孔が形成されたものであるとともに、前記一面側に、前記細孔の開孔が形成された表面により前記研磨面を構成する凸部と、前記凸部の間に形成され表面における前記細孔の開孔が前記凸部の細孔より縮径ないし閉塞した凹部とを有することを特徴とする研磨パッド。
【請求項２】
前記ポリウレタン樹脂は、凝固価が６未満であることを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項３】
前記ポリウレタン樹脂は、ポリエーテル系またはポリカーボネート系であることを特徴とする請求項２に記載の研磨パッド。
【請求項４】
前記ポリウレタン樹脂は、１００％モジュラスが４ＭＰａ〜２０ＭＰａの範囲であることを特徴とする請求項３に記載の研磨パッド。
【請求項５】
前記樹脂シートは、前記細孔の平均孔径が１μｍ以上であることを特徴とする請求項２に記載の研磨パッド。
【請求項６】
前記樹脂シートは、厚み方向の断面における単位面積あたりの前記細孔の形成割合が５００個／ｍｍ２〜５００００個／ｍｍ２の範囲であることを特徴とする請求項５に記載の研磨パッド。
【請求項７】
前記樹脂シートは、前記凸部に、厚み方向に貫通する貫通孔が更に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の研磨パッドの製造方法であって、
流動開始温度が１５０℃〜２２０℃の範囲のポリウレタン樹脂を準備する準備ステップと、
前記準備ステップで準備したポリウレタン樹脂を極性溶媒に均一となるように溶解させた樹脂溶液を均一な混合状態でシート状の基材に塗布する塗布ステップと、
前記塗布ステップで基材に塗布された樹脂溶液を水系凝固液中で凝固させ樹脂シートを形成させるシート形成ステップと、
前記シート形成ステップで形成された樹脂シートの一面側に凸部と凹部とが形成されるように熱エンボス加工を施すエンボス加工ステップと、
を含み、
前記エンボス加工ステップにおいて、前記凹部に対応する位置が加熱されるように加圧することを特徴とする製造方法。
【請求項９】
前記シート形成ステップにおいて、前記水系凝固液として前記極性溶媒を３０質量％以上含有させた水を用いることを特徴とする請求項８に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記塗布ステップにおいて、前記樹脂溶液に、水に対する溶解度が前記極性溶媒の水に対する溶解度より小さい有機溶媒を混合することを特徴とする請求項８に記載の製造方法。
【請求項１】
湿式凝固法により形成され一面側に研磨面を有する樹脂シートを備えた研磨パッドにおいて、前記樹脂シートは、流動開始温度が１５０℃〜２２０℃の範囲のポリウレタン樹脂により形成されており、厚み方向に長さを有する最大径１００μｍ以上のセルが無形成で平均孔径が３０μｍ以下の多数の細孔が形成されたものであるとともに、前記一面側に、前記細孔の開孔が形成された表面により前記研磨面を構成する凸部と、前記凸部の間に形成され表面における前記細孔の開孔が前記凸部の細孔より縮径ないし閉塞した凹部とを有することを特徴とする研磨パッド。
【請求項２】
前記ポリウレタン樹脂は、凝固価が６未満であることを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項３】
前記ポリウレタン樹脂は、ポリエーテル系またはポリカーボネート系であることを特徴とする請求項２に記載の研磨パッド。
【請求項４】
前記ポリウレタン樹脂は、１００％モジュラスが４ＭＰａ〜２０ＭＰａの範囲であることを特徴とする請求項３に記載の研磨パッド。
【請求項５】
前記樹脂シートは、前記細孔の平均孔径が１μｍ以上であることを特徴とする請求項２に記載の研磨パッド。
【請求項６】
前記樹脂シートは、厚み方向の断面における単位面積あたりの前記細孔の形成割合が５００個／ｍｍ２〜５００００個／ｍｍ２の範囲であることを特徴とする請求項５に記載の研磨パッド。
【請求項７】
前記樹脂シートは、前記凸部に、厚み方向に貫通する貫通孔が更に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の研磨パッドの製造方法であって、
流動開始温度が１５０℃〜２２０℃の範囲のポリウレタン樹脂を準備する準備ステップと、
前記準備ステップで準備したポリウレタン樹脂を極性溶媒に均一となるように溶解させた樹脂溶液を均一な混合状態でシート状の基材に塗布する塗布ステップと、
前記塗布ステップで基材に塗布された樹脂溶液を水系凝固液中で凝固させ樹脂シートを形成させるシート形成ステップと、
前記シート形成ステップで形成された樹脂シートの一面側に凸部と凹部とが形成されるように熱エンボス加工を施すエンボス加工ステップと、
を含み、
前記エンボス加工ステップにおいて、前記凹部に対応する位置が加熱されるように加圧することを特徴とする製造方法。
【請求項９】
前記シート形成ステップにおいて、前記水系凝固液として前記極性溶媒を３０質量％以上含有させた水を用いることを特徴とする請求項８に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記塗布ステップにおいて、前記樹脂溶液に、水に対する溶解度が前記極性溶媒の水に対する溶解度より小さい有機溶媒を混合することを特徴とする請求項８に記載の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１３０９９２（Ｐ２０１２−１３０９９２Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８５５２７（Ｐ２０１０−２８５５２７）
【出願日】平成２２年１２月２２日（２０１０．１２．２２）
【出願人】（０００００５３５９）富士紡ホールディングス株式会社 (180)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２２日（２０１０．１２．２２）
【出願人】（０００００５３５９）富士紡ホールディングス株式会社 (180)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]