(57)【要約】  【課題】発泡の均一化を図った研磨パッドの製造を可能にする。  【解決手段】イソシアネート基含有化合物としてのイソシアネート末端プレポリマーと、炭素数５の炭化水素および炭素数６の炭化水素の少なくともいずれか一方の炭化水素、例えば、シクロペンタンを主成分とする発泡剤とを予め混合してプレミックス液とし、このプレミックス液に活性水素含有化合物としての３，３’−ジクロロ−４，４’−ジアミノジフェニルメタン（ＭＯＣＡ ）を混合して硬化させて発泡ウレタン成型体を得、この発泡ウレタン成型体から研磨パッドを製造している。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡ポリウレタンの研磨パッドを製造する方法であって、
イソシアネート基含有化合物と、活性水素含有化合物と、炭素数５の炭化水素および炭素数６の炭化水素の少なくともいずれか一方の炭化水素を主成分とする発泡剤とを混合硬化させることを特徴とする研磨パッドの製造方法。
【請求項２】
前記炭化水素が、脂環式炭化水素であることを特徴とする請求項１に記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項３】
炭素数５の前記炭化水素が、シクロペンタンであり、炭素数６の前記炭化水素が、シクロヘキサンであることを特徴とする請求項２に記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項４】
前記イソシアネート基含有化合物と前記発泡剤とを予め混合することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の研磨パッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨パッドの製造方法に関し、更に詳しくは、シリコンウェハなどの半導体ウェハの研磨に好適な研磨パッドの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハなどの平坦化処理には、化学機械研磨（ＣＭＰ）技術が用いられており、従来からＣＭＰ技術を用いた種々のＣＭＰ装置が提案されている。図２は、従来のＣＭＰ装置の概略構成図である。定盤１の表面に取付けられた研磨パッド２には、研磨用のスラリー３がスラリー供給装置４から連続的に供給される。被研磨物としての例えば、半導体ウェハ５は、研磨ヘッド６に、バッキングフィルム７を介して保持される。研磨ヘッド６に荷重が加えられることによって、半導体ウェハ５は、研磨パッド２に押し付けられる。
【０００３】
研磨パッド２上に供給されるスラリー３は、研磨パッド２上を広がって半導体ウェハ５に到達する。定盤１と研磨ヘッド６とは、矢符Ａで示すように同方向に回転して相対的に移動し、研磨パッド２と半導体ウェハ５との間にスラリー３が侵入して研磨が行われる。なお、８は研磨パッド２の表面を目立てするためのドレッサーである。
【０００４】
かかる研磨パッド２として、耐摩耗性等に優れた発泡ポリウレタンを使用したものが知られており、かかる研磨パッドでは、微細な気泡を生成する必要があり、その製造方法が、各種提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
例えば、イソシアネート基含有化合物を含む主剤と、活性水素基含有化合物を含む硬化剤とを、混合、攪拌して硬化させる、いわゆる２液硬化型ポリウレタンを用いた製造方法では、例えば、主剤に発泡剤として水を混入してイソシアネート基と水との反応によってＣＯ２を生成して発泡させる方法、あるいは、未発泡の加熱膨張性の微小中空球体を、混入して攪拌することにより、２液硬化の際の反応熱によって発泡させる方法などがある。
【０００６】
しかしながら、水を発泡剤として用いる方法では、水とイソシアネート基との反応性が非常に高いために、また、微小中空球体を用いる方法では、密度の差などに起因して均一に分散させるのが容易でないために、いずれの方法も均一に発泡させるのが困難である。
【０００７】
かかる発泡によって生成される気泡は、研磨の際に、研磨パッドの表面に開口する微小なポア(孔)となって、研磨砥粒を保持するという重要な機能を発揮するものであり、このため、発泡の不均一は研磨パッドの性能に大きな影響を与えることになる。
【特許文献１】特開２００２−１９４１０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
したがって、本発明により解決すべき課題は、発泡の均一化を図った研磨パッドの製造を可能にすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、発泡ポリウレタンの研磨パッドを製造する方法であって、イソシアネート基含有化合物と、活性水素含有化合物と、炭素数５の炭化水素および炭素数６の炭化水素の少なくともいずれか一方の炭化水素を主成分とする発泡剤とを混合硬化させることを特徴としている。
【００１０】
ここで、炭化水素は、脂環式炭化水素であることが好ましく、シクロペンタンやシクロヘキサンであるのが好ましい。
【００１１】
また、前記イソシアネート基含有化合物と前記発泡剤とを予め混合しておくのが好ましい。
【００１２】
本発明によると、シクロペンタンやシクロヘキサンなどの炭素数が５または６の炭化水素を発泡剤としているので、炭素数が少ない低分子量の炭化水素のように常温で気化することがないので、常温での取り扱いが容易である一方、炭素数が多く高分子量の炭化水素のように、イソシアネート基含有化合物と活性水素含有化合物との反応熱によって気化しないといったこともなく、イソシアネート基含有化合物に、均一に混ぜ込んで分散させることができるとともに、イソシアネート基含有化合物と活性水素含有化合物との反応熱によって気化して均一な発泡が可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、炭素数が５または６の炭化水素の少なくともいずれか一方の炭化水素を発泡剤の主成分としているので、イソシアネート基含有化合物に、均一に混ぜ込んで分散させることができるとともに、イソシアネート基含有化合物と活性水素含有化合物との反応熱によって気化させて均一な発泡のポリウレタン研磨パッドを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面によって本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
この実施の形態の研磨パッドは、図１に示すように、イソシアネート基含有化合物としてのイソシアネート末端プレポリマーと、発泡剤とを混合攪拌し、発泡剤をイソシアネート末端プレポリマーに均一に分散させてプレミックス液とする(Ｓ１)。次に、プレミックス液に、活性水素含有化合物を含む硬化剤を添加して混合撹拌して発泡反応液とし(Ｓ２)、所定の型に注型し(Ｓ３)、加熱硬化させて発泡ポリウレタンの成型体を得る(Ｓ４)。
【００１６】
次に、得られた発泡ポリウレタンの成型体を、所定の厚さのシート状に裁断し(Ｓ５)、打ち抜いて研磨パッドを得る。なお、必要に応じて、柔軟性多孔質シート等を貼り付けて２層構造の研磨パッドとしてもよい。
【００１７】
本発明に従う研磨パッドの製造方法では、イソシアネート末端プレポリマーおよび硬化剤は、それぞれ従来と同様のものを用いることができる。
【００１８】
イソシアネート末端プレポリマーは、ポリイソシアネートとポリオールとを、通常用いられる条件で反応させて得られるものである。このイソシアネート末端プレポリマーは、市販されているものを用いてもよいし、ポリオールとポリイソシアネートとから合成して用いてもよい。
【００１９】
ポリイソシアネートとしては、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、４，４´−ジフェニルメタンジイソシアネート、ナフタレン−１，５−ジイソシアネート等が挙げられる。
【００２０】
ポリオールとしては、ポリ（オキシテトラメチレン）グリコールやポリ（オキシプロピレン）グリコール等のポリエーテル系ポリオール、ポリカーボネート系ポリオール、ポリエステル系ポリオール等が挙げられる。
【００２１】
活性水素含有化合物を含む硬化剤としては、例えば、ジアミン系化合物として、３，３´−ジクロロ−４，４´−ジアミノジフェニルメタン（ＭＯＣＡ ）、クロロアニリン変性ジクロロジアミノジフェニルメタン、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−トルエンジアミン等が挙げられる。
【００２２】
本発明では、均一で微細な気泡を有する発泡ポリウレタンの研磨パッドを得ることができるように、発泡剤として、炭素数５の炭化水素および炭素数６の炭化水素の少なくともいずれか一方の炭化水素を主成分とする発泡剤を使用する。
【００２３】
炭素数が、４以下の炭化水素は、常温では気体であるために、イソシアネート末端プレポリマーに混ぜ込むことは非常に困難であり、逆に炭素数が、７以上の炭化水素は、分子構造が大きくなるために、発泡の際に、イソシアネート末端プレポリマーから抜け出すことができず、均一な気泡が形成できない。
【００２４】
本発明に従う研磨パッドの製造方法で用いる炭素数が５または６の炭化水素は、飽和炭化水素であるのが好ましく、例えば、ｎ−ペンタンやｎ−ヘキサンのような鎖状の炭化水素であってもよいが、シクロペンタンやシクロヘキサンのような脂環式の炭化水素が、鎖状の炭化水素に比べて、構造も小さく、安定しているので好ましい。
【００２５】
このように、シクロペンタンやシクロヘキサンのような炭素数が５または６の炭化水素を発泡剤とすることにより、常温で、イソシアネート末端プレポリマーに、発泡剤を、容易に混ぜ込んで均一に分散させることができ、イソシアネート基と活性水素との反応熱によって、均一で微細な気泡のポリウレタン成型体を得ることができる。
【００２６】
以下、本発明を、実施例および比較例に基づいて、更に詳細に説明する。
【実施例】
【００２７】
(実施例１)
イソシアネート末端プレポリマーとして、ハイプレンＬ−２１３(三井武田ケミカル株式会社製)２００ｇに、発泡剤としてシクロペンタン７．５ｍｌを常温で攪拌混合し、シクロペンタンがプレポリマー中に十分に混合された後、活性水素含有化合物として、３，３’−ジクロロ−４，４’−ジアミノジフェニルメタン（ＭＯＣＡ ）を５０ｇ投入し、真空脱泡攪拌混合した。これをオーブンで４時間キュアして発泡ポリウレタン成型物を得、これを試料１とした。
【００２８】
シクロペンタンの添加量を、１５ｍｌ，３０ｍｌに変えた以外は、上述と同様にして試料２，３を製作した。
【００２９】
(実施例２)
イソシアネート末端プレポリマーとして、ハイプレンＬ−２１３(三井武田ケミカル株式会社製)２００ｇに、発泡剤としてシクロヘキサン７．５ｍｌを常温で攪拌混合し、シクロヘキサンがプレポリマー中に十分に混合された後、活性水素含有化合物として、３，３’−ジクロロ−４，４’−ジアミノジフェニルメタン（ＭＯＣＡ ）を５０ｇ投入し、真空脱泡攪拌混合した。これをオーブンで４時間キュアして発泡ポリウレタン成型物を得、これを試料４とした。
【００３０】
シクロヘキサンの添加量を、１５ｍｌ，３０ｍｌに変えた以外は、上述と同様にして試料５，６を製作した。
【００３１】
(比較例)
イソシアネート末端プレポリマーとして、ハイプレンＬ−２１３(三井武田ケミカル株式会社製)２００ｇに、発泡剤としてアセトン７．５ｍｌを常温で攪拌混合し、アセトンがプレポリマー中に十分に混合された後、活性水素含有化合物として、３，３’−ジクロロ−４，４’−ジアミノジフェニルメタン（ＭＯＣＡ ）を５０ｇ投入し、真空脱泡攪拌混合した。これをオーブンで４時間キュアして発泡ポリウレタン成型物を得、これを試料７とした。
【００３２】
アセトンの添加量を、１５ｍｌ，３０ｍｌに変えた以外は、上述と同様にして試料８，９を製作した。
【００３３】
下記の表１に、これら試料１〜９の配合組成と比重とを示す。
【００３４】
【表１】
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この表１に示されるように、実施例１，２に対応する試料１〜６と、比較例に対応する試料７〜９とを、同一の添加量について比べると、シクロペンタン、シクロヘキサンを発泡剤とした試料１〜６では、アセトンを発泡剤とした試料７〜９に比べて、比重が小さく、発泡倍率が高いことが分かる。
【００３５】
特に、シクロペンタンを発泡剤とした試料１〜３では、アセトンを発泡剤とした試料７〜９に比べて、比重が小さく、発泡剤の添加量が、１５ｍｌでは、約１／４であり、発泡剤の添加量が、３０ｍｌでは、約１／６であり、発泡倍率が極めて高いことが分かる。
【００３６】
また、シクロペンタンを発泡剤とした試料と、従来の水を発泡剤とした試料とを、倍率１００のＳＥＭ写真で確認した結果、シクロペンタンを発泡剤とした試料の方が、水を発泡剤として試料に比べて、均一な発泡であることが確認できた。
【００３７】
なお、発泡剤として、炭素数５または炭素数５の飽和炭化水素と同程度の分子量を有するエーテル化合物を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、シリコンウェハなどの半導体ウェハの研磨パッドの製造に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態に係る製造工程を示す図である。
【図２】ＣＭＰ装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００４０】
２      研磨パッド        ３    スラリー
【図１】
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【図２】
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