(57)【要約】【課題】研磨レートが高く被加工物の優れた平坦性を実現可能な研磨パッド用として好適に用いられる、極細繊維を含み高空隙であり地合いの均一な乾式不織布、および該乾式不織布を用いてなる研磨パッドを提供する。【解決手段】目付けが２００〜６００ｇ／ｍ２の乾式不織布であって、単繊維径が１０〜９９９ｎｍの極細繊維と、単繊維径が５〜３０μｍのバインダー繊維とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
目付けが２００〜６００ｇ／ｍ２の乾式不織布であって、単繊維径が１０〜９９９ｎｍの極細繊維と、単繊維径が５〜３０μｍのバインダー繊維とを含むことを特徴とする乾式不織布。
【請求項２】
前記極細繊維が、ポリアミドまたはポリエステルからなる、請求項１に記載の乾式不織布。
【請求項３】
前記バインダー繊維が芯鞘型複合繊維である、請求項１または請求項２に記載の乾式不織布。
【請求項４】
前記極細繊維とバインダー繊維との混合比率が（前者：後者）５０：５０〜８０：２０の範囲内である、請求項１〜３のいずれかに記載の乾式不織布。
【請求項５】
前記極細繊維が繊維束で存在し、かつ前記バインダー繊維が集束せずに存在する、請求項１〜４のいずれかに記載の乾式不織布。
【請求項６】
乾式不織布がニードルパンチ不織布である、請求項１〜５のいずれかに記載の乾式不織布。
【請求項７】
乾式不織布の厚さが１．０〜４．０ｍｍの範囲内である、請求項１〜６のいずれかに記載の乾式不織布。
【請求項８】
乾式不織布の空隙率が８５％以上である、請求項１〜７のいずれかに記載の乾式不織布。
【請求項９】
乾式不織布にシワがない、請求項１〜８のいずれかに記載の乾式不織布。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の乾式不織布を用いてなる研磨パッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨レートが高く被加工物の優れた平坦性を実現可能な研磨パッド用として好適に用いられる、極細繊維を含み高空隙であり地合いの均一な乾式不織布、および該乾式不織布を用いてなる研磨パッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、集積回路の高集積化および多層配線化に伴い、集積回路が形成される半導体ウエハ等には、高度の平坦性が求められている。そして、かかる半導体ウエハ等を研磨するための研磨方法として、ケミカルメカニカル研磨（ＣＭＰ）が知られている。ケミカルメカニカル研磨は、砥粒のスラリーを滴下しながら、研磨パッドにより被加工物の表面を研磨する方法である。また、半導体ウエハ等を研磨する際、加工が困難であるため研磨時間が長くなり、加工コストが大きくなるという問題があった。
【０００３】
このような理由から、被加工物の優れた平坦性と高研磨レートとを実現可能な研磨パッドが求められている。また同時に、研磨パッドには、長寿命であることが求められている。
【０００４】
しかしながら、被加工物の優れた平坦性と高研磨レートとは相反する要求項目であり、両者を両立させることは極めて困難であった。すなわち、被加工物の優れた平坦性を実現するためには、柔らかく平滑な面を有する研磨パッドが有利である。一方、高研磨レートを実現するためには、硬く凹凸の大きい表面を有する研磨パッドが有利である。
【０００５】
例えば、特許文献１では、極細繊維と高分子弾性体を用いた研磨パッドが提案されている。しかしながら、基材に高分子弾性体を含浸した後に海島型複合繊維を極細繊維にしているため、研磨パッド内に空隙が多く、柔らかすぎるという問題があった。かかる研磨パッドは高硬度になりにくいため、被加工物の優れた平坦性や長寿命化を達成することが困難であった。
【０００６】
また、特許文献２には、極細繊維を用いて緻密な不織布と高分子弾性体からなる研磨パッドが提案されている。かかる研磨パッドでは、長繊維の極細繊維からなる繊維束により高い剛性を維持している。しかしながら、研磨パッドが緻密化されて空隙率が低いため、十分に研磨砥粒を溜めることが困難であり、高研磨レートを実現しにくいという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１２−０７１４１５号公報
【特許文献２】特開２０１５−０６３７８２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、研磨レートが高く被加工物の優れた平坦性を実現可能な研磨パッド用として好適に用いられる、極細繊維を含み高空隙であり地合いの均一な乾式不織布、および該乾式不織布を用いてなる研磨パッドを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは上記の課題を達成するため鋭意検討した結果、乾式不織布にいて、用いる繊維などを巧みに工夫することにより、研磨レートが高く、被加工物の優れた平坦性を実現可能な研磨パッド用として好適に用いられる乾式不織布が得られることを見出し、さらに鋭意検討を重ねることにより本発明を完成するに至った。
【００１０】
かくして、本発明によれば「目付けが２００〜６００ｇ／ｍ２の乾式不織布であって、単繊維径が１０〜９９９ｎｍの極細繊維と、単繊維径が５〜３０μｍのバインダー繊維とを含むことを特徴とする乾式不織布。」が提供される。
【００１１】
その際、前記極細繊維が、ポリアミドまたはポリエステルからなることが好ましい。また、前記バインダー繊維が芯鞘型複合繊維であることが好ましい。また、前記極細繊維とバインダー繊維との混合比率が（前者：後者）５０：５０〜８０：２０の範囲内であることが好ましい。また、前記極細繊維が繊維束で存在し、かつ前記バインダー繊維が集束せずに存在することが好ましい。
【００１２】
本発明の乾式不織布において、乾式不織布がニードルパンチ不織布であることが好ましい。また、乾式不織布の厚さが１．０〜４．０ｍｍの範囲内であることが好ましい。また、乾式不織布の空隙率が８５％以上であることが好ましい。また、乾式不織布にシワがないことが好ましい。
また、本発明によれば、前記の乾式不織布を用いてなる研磨パッドが提供される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、研磨レートが高く被加工物の優れた平坦性を実現可能な研磨パッド用として好適に用いられる、極細繊維を含み高空隙であり地合いの均一な乾式不織布、および該乾式不織布を用いてなる研磨パッドが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施例１で得られた乾式不織布の表面を撮影した図面代用写真である。
【図２】実施例１で得られた乾式不織布の断面を撮影した図面代用写真である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の乾式不織布は、単繊維径が１０〜９９９ｎｍの極細繊維と、単繊維径が５〜３０μｍのバインダー繊維とを含む。
【００１６】
ここで、前記極細繊維は、可溶性樹脂を海成分とした海島型複合繊維から海成分を溶解除去して得られるものであることが好ましい。
【００１７】
前記極細繊維を構成するポリマーとしては、いかなるポリマーであってもよいが、特に繊維形成性に優れた、ポリアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリフェニレンサルファイドなどが好適な例として挙げられる。
【００１８】
ここで、ポリアミド系樹脂としては、６−アミノカプロン酸、１１−アミノウンデカン酸、１２−アミノドデカン酸、パラアミノメチル安息香酸などのアミノ酸やε−カプロラクタム、ω−ラウロラクタムなどのラクタムを主たる原料とするポリアミドのほか、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、セバシン酸、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、テトラデカン二酸、ペンタデカン二酸、オクタデカン二酸等の脂肪族ジカルボン酸、更にはテレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸を主たる酸成分とし、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、１，５−ペンタンジアミン、２−メチルペンタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン等をジアミン成分とする共重合ポリアミドなどが例示される。
【００１９】
またポリエステル樹脂としては、製糸性、極細繊維の物性の観点から、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどが好ましい。
【００２０】
該ポリマー中には、本発明の目的を損なわない範囲内で、共重合成分が含まれていてもよい。共重合可能な化合物は、酸成分として、例えばイソフタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸、アジピン酸、ダイマー酸、セバシン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸などのジカルボン酸類、グリコール成分としては、例えばエチレングリコール、ジエチレングリコール、ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどを挙げることができるが、これらに限られるものではない。
【００２１】
ポリフェニレンサルファイド樹脂としては、その構成単位として、例えばｐ−フェニレンスルフィド単位、ｍ−フェニレンスルフィド単位、ｏ−フェニレンスルフィド単位、フェニレンスルフィドスルホン単位、フェニレンスルフィドケトン単位、フェニレンスルフィドエーテル単位、ジフェニレンスルフィド単位、置換基含有フェニレンスルフィド単位、分岐構造含有フェニレンスルフィド単位、等よりなるものを挙げる事ができ、その中でも、ｐ−フェニレンスルフィド単位を７０モル％以上、特に９０モル％以上含有しているものが好ましく、さらにポリ（ｐ−フェニレンスルフィド）がより好ましい。
【００２２】
前記極細繊維において、単繊維径が１０〜９９９ｎｍの範囲内であることが必要である。単繊維径が１０ｎｍ未満の場合は単糸あたりの強力が小さくなり、摩擦による単糸切れが発生してしまい、使用困難になるおそれがある。一方、９９９ｎｍを超えると極細繊維特有の緻密性に劣り、研磨パッドとして用いた際、被研磨物の表面粗さを小さく抑えることができないため、近年要求されているレベルに対して性能が不足するおそれがある。極細繊維の単繊維径としては１００〜８００ｎｍの範囲であることが好ましい。このような範囲では繊維間の空隙間隔が丁度良く、砥粒を多く保持することが可能となる。繊維径が大きすぎると繊維空隙間隔が広くなり、作用砥粒数が下がり研磨レートが低くなるおそれがある。単繊維径が小さすぎると繊維空隙が小さくなり砥粒の保持性が悪くなるおそれがある。
【００２３】
前記の単繊維径は、透過型電子顕微鏡ＴＥＭで、倍率３００００倍で単繊維断面写真を撮影し測定することができる。その際、測長機能を有するＴＥＭでは、測長機能を活用して測定することができる。また、測長機能の無いＴＥＭでは、撮った写真を拡大コピーして、縮尺を考慮した上で定規にて測定すればよい。
【００２４】
その際、単繊維の横断面形状が丸断面以外の異型断面である場合には、繊維径は、単繊維の横断面の外接円の直径を用いるものとする。
【００２５】
本発明において、前記極細繊維が集合して繊維束の形状を取ることが好ましい。その際、一本の繊維束を構成する極細繊維の数としては２００〜２００００本であることが好ましく、さらには４００〜１０００本であることが最適である。適度の柔軟性を確保しやすくなるためである。
【００２６】
前記極細繊維の長さとしては３０〜１００ｍｍ、さらには４０〜８０ｍｍの範囲であることが好ましい。このような範囲であることにより極細繊維束間やバインダー繊維との間に良好な絡み合いが起きやすくなる。
【００２７】
一方、バインダー繊維の（単繊維径としては、前記極細繊維よりも大きいことが好ましく、１〜２０μｍの範囲内であることがさらに好ましい。該単繊維径が小さすぎると、引張強度が低く、製造工程においてシワ発生の原因となるおそれがある。逆に単繊維径が大きすぎると、極細繊維とバインダー繊維とを含む乾式不織布の地合いが悪くなるおそれがある。
【００２８】
なお、バインダー繊維の単繊維の断面形状が丸断面以外の異型断面である場合には、本発明では外接円の直径を繊維径とする。また、このような繊維径は、透過型電子顕微鏡で繊維の横断面を撮影することにより測定できる。
【００２９】
またバインダー繊維の長さとしては、極細繊維の長さと同等であることが好ましく、具体的には３０〜１００ｍｍ、さらには４０〜８０ｍｍの範囲の長さであることが好ましい。このような範囲であることにより極細繊維間（極細繊維束間）やバインダー繊維との間に良好な絡み合いが起きやすくなるからである。
【００３０】
前記バインダー繊維としては、芯に高融点の熱可塑性樹脂が存在し、鞘部に低融点の熱可塑性樹脂が存在する芯鞘型の繊維であることが好ましい。そのような樹脂の組み合わせとしては、芯を構成する樹脂としては、ポリエステル樹脂やポリアミド樹脂であることが好ましく、さらにはポリエステル樹脂、特にはポリエチレンテレフタレート樹脂であることが好ましい。また鞘部の低融点の熱可塑性樹脂としては、ポレオレフィン樹脂であることが好ましく、特にはポリエチレン、中でも高密度ポリエチレンであることが好ましい。
【００３１】
また、前記バインダー繊維は未延伸繊維でもよい。かかる未延伸繊維としては、紡糸速度が６００〜１５００ｍ／分で紡糸された未延伸ポリエステル繊維が好ましい。ポリエステルとは、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレタレート、ポリブチレンテレフタレートが挙げられ、好ましくは生産性、水への分散性などの理由から、ポリエチレンテレフタレートやそれを主成分とする共重合ポリエステルが好ましい。
【００３２】
そして本発明の乾式不織布では、極細繊維がバインダー繊維に拘束されていることが好ましい。特には極細繊維からなる繊維束がその形状のまま、バインダー繊維に拘束されていることが好ましい。バインダー繊維によって点で接着することにより、柔軟性に優れながら形態保持性にも優れる乾式不織布となる。
【００３３】
前記極細繊維とバインダー繊維との混合比率は、重量比率で（前者：後者）５０：５０〜８０：２０の範囲内であることが好ましい。バインダー繊維の割合が該範囲よりも大きくなると、不織布が硬くなり、高分子弾性体を含浸する工程で加工が難しくなるおそれがある。逆に、バインダー繊維の割合が該範囲よりも小さくなると、減量後の乾燥工程でシワが発生し、地合いが乱れてしまうおそれがある。
【００３４】
本発明の乾式不織布において、不織布の製法は限定されないが、高空隙を得る上でニードルパンチ不織布が好ましい。例えば、適宜切断された海島型複合繊維（極細繊維用）とナノファイバーとを含むウエブ（好ましくは、海島型複合繊維とバインダー繊維との混合比率が、重量比率で（前者：後者）５０：５０〜８０：２０の範囲内である。）にニードルパンチ加工を施した後、アルカリ減量加工を施すことにより海島型複合繊維を極細繊維とすることにより、本発明の乾式不織布を得ることができる。
【００３５】
かくして得られた乾式不織布において、目付けが２００〜６００ｇ／ｍ２の範囲内であることが肝要である。該目付けが２００ｇ／ｍ２より小さいと、乾式不織布の厚さが薄くなり、ヒートセッターや乾燥機加工で、不織布が伸びやすく、均一な地合いが得られなくなるおそれがある。逆に、該目付けが６００ｇ／ｍ２より大きいと、ヒートセッターや乾燥機加工で不織布の重みで不織布が伸び、幅方向の地合いが均一でなくなるおそれがある。
【００３６】
乾式不織布の厚さとしては、１．０〜４．０ｍｍ（より好ましくは２．０〜３．０ｍｍ）の範囲内であることが好ましい。該厚さが１．０ｍｍより小さいと、不織布に高分子弾性体を含浸し研磨パッドを得た際に、厚さが薄く、パッド寿命が短くなるおそれがある。逆に、該厚さが４．０ｍｍより大きいと、高分子弾性体を含浸する際に、含浸量が多くなりコスト高となるおそれがあり、また、重量も大きくなるおそれがある。
【００３７】
本発明の乾式不織布は前記の構成を有するので高空隙であり地合いが均一である。その際、空隙率としては８５％以上（より好ましくは８５〜９５％）であることが好ましい。
空隙率が８５％未満になると、高分子弾性体の均一含浸が困難となるおそれがある。
【００３８】
次に、本発明の研磨パッドは、前記の乾式不織布を用いてなる研磨パッドである。かかる研磨パッドには、高分子弾性体が付与されていることが好ましい。
【００３９】
その際、前記高分子弾性体としては、ポリウレタンエラストマー、アクリロニトリル、ブタジエンラバー、天然ゴム、ポリ塩化ビニルなどを使用することができる。中でも、ポリウレタンエラストマーが加工性の上から好ましい。かかる高分子弾性体の付与方法としては、該高分子弾性体を塗布あるいは含浸後、湿式または乾式で凝固させる方法、あるいはエマルジョン、ラテックス状で塗布あるいは含浸して乾式で乾燥、固着させる方法など種々の方法を採用することができる。
【００４０】
その樹脂比率は研磨パッド重量対比４０〜８０重量％であることが好ましい。樹脂比率が少なすぎると、研磨パッドの硬度が低くなり、加工基板を研磨したときの、平坦性が悪くなる傾向にある。逆に樹脂比率が大きくなりすぎると、研磨パッドの空隙率が小さくなり、加工基板を研磨する際に、砥粒の入れ替わりが悪くなり、研磨レートが低くなる傾向にある。
【００４１】
かかる研磨パッドは、研磨レートが高く被加工物の優れた平坦性を実現可能な研磨パッドである。
【実施例】
【００４２】
以下実施例により、本発明を具体的に説明する。しかしながら本発明はこれによって限定されるものではない。なお、以下の実施例における評価および特性値は、以下の測定法により求めた。
【００４３】
（１）不織布の物性
目付け（ｇ／ｍ２）はＪＩＳ  Ｌ１９１３、厚さ（ｍｍ）はＪＩＳ  Ｌ１０８５、に準じて求め、その値から目付／厚さである嵩密度（ｇ／ｃｍ３）を計算した。
空隙率（％）は下記式により算出した。
空隙率（％）＝（１−（嵩密度／理論密度））×１００
ただし、理論密度とは、構成材料の加重平均密度であり、下記式により算出した。
理論密度（ｇ／ｃｍ３）＝１÷（（ナイロン６比率（％）／１００／繊維密度）＋（ポリエステル比率（％）／１００／繊維密度）＋（ポリエチレン比率（％）／１００／繊維密度））
なお、ナイロン６繊維の密度を１．２２２ｇ／ｃｍ３、ポリエステル繊維の密度を１．３６０ｇ／ｃｍ３、ポリエチレン繊維の密度を１．０００ｇ／ｃｍ３とした。
（２）不織布欠陥判定方法
乾式不織布５０ｍを、アルカリ減量加工した後に、表面と裏面のシワの有無を検査した。
【００４４】
［実施例１］
島成分としてナイロン６、海成分として５−ナトリウムスルホイソフタル酸を共重合したポリエチレンテレフタレートを用い、紡糸、延伸して、海：島＝３０：７０、島数＝８３６、繊度５．６ｄｔｅｘの海島型複合繊維を得て４４ｍｍの長さに切断した。
【００４５】
この海島型複合繊維７０ｗｔ％と、バインダー繊維として単繊維径１３．３μｍ、長さ４４ｍｍのポリエチレンテレフタレート／高密度ポリエチレン（融点１３０℃）（芯／鞘重量比＝５０／５０）の熱融着短繊維３０ｗｔ％とをニードルパンチにて機械的に絡合し、熱処理（１５０℃、１分）を行って海島型複合繊維がバインダー繊維にて保持されたシートを得た。
【００４６】
その後、濃度５ｇ／Ｌの水酸化ナトリウム溶液中にて９０℃で６０分間処理（アルカリ減量処理）し、海島型複合繊維の海成分を抽出除去し、ナイロン６ナノファイバー短繊維束（単繊維径７００ｎｍ×８３６本）６２ｗｔ％とその繊維束を固定するバインダー短繊維３８ｗｔ％からなる目付け２３９ｇ／ｍ２の乾式不織布を得た。この乾式不織布の物性を表１に示した。
【００４７】
［実施例２］
実施例１の目付けを３３１ｇ／ｍ２に変更した以外は、実施例１と同様にして、乾式不織布を得た。この乾式不織布の物性を表１に併せて示した。
【００４８】
［実施例３］
実施例１の熱融着繊維を直径１４．４μｍ、長さ５１ｍｍのポリエチレンテレフタレート／非晶性コポリエチレンテレフタレート（融点１３０℃）（芯／鞘重量比＝５０／５０）に変更し、また熱処理温度を（１３０℃、１分）に変更した以外は、実施例１と同様にして、乾式不織布を得た。この乾式不織布の物性を表１に併せて示した。
【００４９】
［実施例４］
実施例３の熱処理温度を（１４０℃、１分）に変更した以外は、実施例３と同様にして、乾式不織布を得た。この乾式不織布の物性を表１に併せて示した。
【００５０】
［実施例５］
実施例３の目付けを４３２ｇ／ｍ２に変更し、また熱処理温度を（１５０℃、１分）に変更した以外は、実施例３と同様にして、乾式不織布を得た。この乾式不織布の物性を表１に併せて示した。
【００５１】
［実施例６］
実施例１の海島型複合繊維と熱融着繊維の混合比を８５：１５にした以外は、実施例１と同様にして、乾式不織布を得た。この乾式不織布の物性を表１に併せて示した。
【００５２】
［実施例７］
実施例６と熱処理温度を（１６０℃、１分）に変更した以外は、実施例６と同様にして、乾式不織布を得た。この乾式不織布の物性を表１に併せて示した。
【００５３】
［実施例８］
実施例６と熱処理温度を（１７０℃、１分）に変更した以外は、実施例６と同様にして、乾式不織布を得た。この乾式不織布の物性を表１に併せて示した。
【００５４】
［実施例９］
実施例２と熱処理温度を（１３０℃、１分）に変更した以外は、実施例２と同様にして、乾式不織布を得た。この乾式不織布の物性を表１に併せて示した。
【００５５】
［実施例１０］
実施例２の目付けを４０６ｇ／ｍ２に変更した以外は、実施例２と同様にして、乾式不織布を得た。この乾式不織布の物性を表１に併せて示した。
【００５６】
［実施例１１］
実施例１０の熱処理温度を（１６０℃、１分）に変更した以外は、実施例１０と同様にして、乾式不織布を得た。この乾式不織布の物性を表１に併せて示した。
【００５７】
［実施例１２］
実施例３と熱処理温度を（１２０℃、１分）に変更した以外は、実施例３と同様にして、乾式不織布を得た。この乾式不織布の物性を表１に併せて示した。
【００５８】
［実施例１３］
実施例３の熱処理温度を（１５０℃、１分）に変更した以外は、実施例３と同様にして、乾式不織布を得た。この乾式不織布の物性を表１に併せて示した。
【００５９】
【表１】
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【００６０】
実施例１〜５は、バインダー繊維種類と不織布目付けに応じた、熱処理加工条件と加工時のテンションコントロールを最適化し、高空隙でありながら、地合いの均一な乾式不織布が得られた。この乾式不織布を使用した研磨パッドは、研磨性能が安定したものを生産することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明によれば、研磨レートが高く被加工物の優れた平坦性を実現可能な研磨パッド用として好適に用いられる、極細繊維を含み高空隙であり地合いの均一な乾式不織布、および該乾式不織布を用いてなる研磨パッドが提供され、その工業的価値は極めて大である。
【図１】
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【図２】
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