(57)【要約】      （修正有）【課題】略球状の気泡を有し、厚み精度に優れる研磨パッドの製造方法を提供する。【解決手段】機械発泡法により気泡分散ウレタン組成物を調製する工程、面材Ａ９を送り出しつつ、面材Ａの幅方向の略中央部に気泡分散ウレタン組成物を1つの吐出口から連続的に吐出する工程、気泡分散ウレタン組成物上に面材Ｂ１４を積層し、その後厚さ調整手段により気泡分散ウレタン組成物の厚さを均一に調整する工程、前工程で厚さを調整した気泡分散ウレタン組成物に更なる荷重を加えずに硬化させることによりポリウレタン発泡体からなる研磨シートを形成する工程、及び研磨シートを裁断する工程を含む研磨パッドの製造方法。【選択図】図２
2008238323.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械発泡法により気泡分散ウレタン組成物を調製する工程、面材Ａを送り出しつつ、該面材Ａの幅方向の略中央部に気泡分散ウレタン組成物を1つの吐出口から連続的に吐出する工程、該気泡分散ウレタン組成物上に面材Ｂを積層し、その後厚さ調整手段により気泡分散ウレタン組成物の厚さを均一に調整する工程、前工程で厚さを調整した気泡分散ウレタン組成物に更なる荷重を加えずに硬化させることによりポリウレタン発泡体からなる研磨シートを形成する工程、及び研磨シートを裁断する工程を含む研磨パッドの製造方法。
【請求項２】
面材Ａを非可動式定板上に速度０．５〜２．５ｍ／ｍｉｎで送り出す請求項１記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項３】
気泡分散ウレタン組成物の吐出量が０．２５〜５Ｌ／ｍｉｎであり、吐出口を通過する気泡分散ウレタン組成物の吐出速度が２〜２０ｍ／ｍｉｎである請求項１又は２記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項４】
吐出時の気泡分散ウレタン組成物の温度が４０〜７０℃であり、面材Ａ及び面材Ｂは、吐出時の気泡分散ウレタン組成物の温度に対して−２０〜＋２０℃の範囲内に温調されている請求項１〜３のいずれかに記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の方法によって製造される研磨パッド。
【請求項６】
請求項５記載の研磨パッドを用いて半導体ウエハの表面を研磨する工程を含む半導体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレンズ、反射ミラー等の光学材料やシリコンウエハ、ハードディスク用のガラス基板、アルミ基板、及び一般的な金属研磨加工等の高度の表面平坦性を要求される材料の平坦化加工を安定、かつ高い研磨効率で行うことが可能な研磨パッド及びその製造方法に関するものである。本発明の研磨パッドは、特にシリコンウエハ並びにその上に酸化物層、金属層等が形成されたデバイスを、さらにこれらの酸化物層や金属層を積層・形成する前に平坦化する工程に好適に使用される。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置を製造する際には、ウエハ表面に導電性膜を形成し、フォトリソグラフィー、エッチング等をすることにより配線層を形成する形成する工程や、配線層の上に層間絶縁膜を形成する工程等が行われ、これらの工程によってウエハ表面に金属等の導電体や絶縁体からなる凹凸が生じる。近年、半導体集積回路の高密度化を目的として配線の微細化や多層配線化が進んでいるが、これに伴い、ウエハ表面の凹凸を平坦化する技術が重要となってきた。
【０００３】
ウエハ表面の凹凸を平坦化する方法としては、一般的にケミカルメカニカルポリシング（以下、ＣＭＰという）が採用されている。ＣＭＰは、ウエハの被研磨面を研磨パッドの研磨面に押し付けた状態で、砥粒が分散されたスラリー状の研磨剤（以下、スラリーという）を用いて研磨する技術である。ＣＭＰで一般的に使用する研磨装置は、例えば、図１に示すように、研磨パッド１を支持する研磨定盤２と、被研磨材（半導体ウエハ）４を支持する支持台（ポリシングヘッド）５とウエハの均一加圧を行うためのバッキング材と、研磨剤の供給機構を備えている。研磨パッド１は、例えば、両面テープで貼り付けることにより、研磨定盤２に装着される。研磨定盤２と支持台５とは、それぞれに支持された研磨パッド１と被研磨材４が対向するように配置され、それぞれに回転軸６、７を備えている。また、支持台５側には、被研磨材４を研磨パッド１に押し付けるための加圧機構が設けてある。
【０００４】
従来、このような研磨パッドは、１）金型に樹脂材料を流し込んで樹脂ブロックを作製し、その樹脂ブロックをスライサーでスライスして製造する方法、２) 金型に樹脂材料を流し込んで押圧することにより、薄いシート状にして製造する方法、３）原料となる樹脂を溶解し、Ｔダイから押し出し成形して直接シート状にして製造する方法などのバッチ方式により製造されていた。
【０００５】
また、バッチ方式の製造方法に起因する硬度や気泡サイズ等のバラツキを防止するために、ポリウレタン・ポリウレア研磨シート材を連続的に製造する方法が提案されている（特許文献１）。詳しくは、ポリウレタン原料と３００μｍ以下の粒子径を有する微粉末や有機発泡剤を混合して、該混合物を一対の無限軌道面ベルト間に吐出し流延させる。その後、加熱手段によって該混合物の重合反応を行い、生成したシート状成形物を面ベルトから分離して研磨シート材を得る方法である。しかし、一対の無限軌道面ベルトを用いた場合には、得られたポリウレタン発泡体中の気泡が扁平になりやすく、研磨特性が悪くなるという問題があった。
【０００６】
また、連続的に供給される基材フィルム上にポリウレタン発泡体原料を供給し、２つのローラーと表面保護フィルムを用いてポリウレタン発泡体原料の厚さを制御しつつ反応・硬化させて弾性シートを連続的に製造する方法が提案されている（特許文献２）。しかし、該方法も上記と同様の問題がある。
【０００７】
また、異なるバッチによって製造される研磨パッド間の差異を減らすことを目的として、下地層及び研磨層を有する研磨パッドを連続的に製造する方法が開示されている（特許文献３）。しかし、特許文献３の方法では、下地層上に供給した流体相高分子組成物の厚さを調整することが困難であり、厚み精度に優れる研磨層を作製することができない。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１６９０３８号公報
【特許文献２】特開２００５−２２７３９２号公報
【特許文献３】特表２００３−５１６８７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、略球状の気泡を有し、厚み精度に優れる研磨パッドの製造方法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】
【００１０】
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す研磨パッドの製造方法により上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１１】
すなわち、本発明の研磨パッドの製造方法は、機械発泡法により気泡分散ウレタン組成物を調製する工程、面材Ａを送り出しつつ、該面材Ａの幅方向の略中央部に気泡分散ウレタン組成物を1つの吐出口から連続的に吐出する工程、該気泡分散ウレタン組成物上に面材Ｂを積層し、その後厚さ調整手段により気泡分散ウレタン組成物の厚さを均一に調整する工程、前工程で厚さを調整した気泡分散ウレタン組成物に更なる荷重を加えずに硬化させることによりポリウレタン発泡体からなる研磨シートを形成する工程、及び研磨シートを裁断する工程を含む。
【００１２】
上記製造方法によると、略球状の気泡を有し、厚み精度に優れる研磨シートを連続的に製造することができる。詳しくは、気泡分散ウレタン組成物を1つの吐出口から面材Ａの幅方向の略中央部に吐出することにより、空気のかみ込みを抑制でき、ボイドの発生を効果的に防止することができる。
【００１３】
また、気泡分散ウレタン組成物上に面材Ｂを積層した後に厚さを調整することにより、ブレードなどの厚さ調整器具に気泡分散ウレタン組成物が付着し、硬化して硬化物が堆積することを防止できる。その結果、厚み調整した後の気泡分散ウレタン組成物の表面に前記硬化物に起因する凹凸が生じることを防止できる。従来の製造方法のように、面材Ｂを積層せずに厚さを調整した場合には、ブレードなどの厚さ調整器具に気泡分散ウレタン組成物が付着し、硬化して硬化物が堆積する。そして、該硬化物が厚み調整した後の気泡分散ウレタン組成物中に混入したり、気泡分散ウレタン組成物の表面に凹凸を形成するため、厚み精度に優れる研磨シートを作製することができない。
【００１４】
また、厚さ調整手段により気泡分散ウレタン組成物の厚さを均一に調整した後に、更なる荷重を加えずに気泡分散ウレタン組成物を硬化させることにより、略球状の気泡を有する研磨シートを作製することができ、研磨特性（特に研磨速度）が良好になる。本発明の製造方法においては、ブレードなどの厚さ調整器具を用いて短時間で気泡分散ウレタン組成物の厚さを調整し、その後の硬化工程においては荷重を加えずに気泡分散ウレタン組成物を硬化させることが必要である。従来の製造方法のように、ダブルコンベア等により気泡分散ウレタン組成物が硬化するまで荷重を加えると、圧力によりポリウレタン発泡体中の気泡が扁平になりやすく、研磨特性が悪くなるため好ましくない。
【００１５】
本発明の製造方法においては、面材Ａを非可動式定板上に速度０．５〜２．５ｍ／ｍｉｎで送り出すことが好ましい。面材Ａを非可動式定板上で滑らせて移動させることにより、厚み精度に優れる研磨シートを作製することができる。ベルトコンベアを用いた場合には、ベルトコンベアを駆動させた際の振動が面材Ａに伝わり、またベルトコンベアの表面を平滑に保つことが難しいため、気泡分散ウレタン組成物の厚み精度に悪影響を与える恐れがある。また、面材Ａの移動速度が０．５ｍ／ｍｉｎ未満の場合には、気泡分散ウレタン組成物の厚さを調整する際に、気泡分散ウレタン組成物の硬化反応が進行して粘度が高くなるため、厚さを均一に調整しにくくなる。一方、面材Ａの移動速度が２．５ｍ／ｍｉｎを超える場合には、気泡分散ウレタン組成物が面材Ａ上に広がる時間が不十分になるため、目的とする幅の研磨シートを作製しにくくなる。
【００１６】
また、本発明の製造方法においては、気泡分散ウレタン組成物の吐出量が０．２５〜５Ｌ／ｍｉｎであり、吐出口を通過する気泡分散ウレタン組成物の吐出速度が２〜２０ｍ／ｍｉｎであることが好ましい。吐出量が０．２５Ｌ／ｍｉｎ未満の場合には、ウレタン組成物と非反応性気体との混合比の調整が難しくなり、目的とする比重、厚み及び幅の研磨シートを作製しにくくなる。一方、吐出量が５Ｌ／ｍｉｎを超える場合には、望ましい気泡径の研磨シートを作製しにくくなる。また、吐出速度が２ｍ／ｍｉｎ未満の場合には、吐出口に気泡分散ウレタン組成物の硬化物の塊が発生しやすくなるため好ましくない。一方、吐出速度が２０ｍ／ｍｉｎを超える場合には、気泡分散ウレタン組成物が面材Ａ上で飛び散りやすくなり、空気をかみ込んでボイドが発生しやすくなるため好ましくない。
【００１７】
さらに、本発明の製造方法においては、吐出時の気泡分散ウレタン組成物の温度が４０〜７０℃であり、面材Ａ及び面材Ｂは、吐出時の気泡分散ウレタン組成物の温度に対して−２０〜＋２０℃の範囲内に温調されていることが好ましい。吐出時の気泡分散ウレタン組成物の温度が上記範囲内であれば適度な流動性が得られ、目的とする幅及び厚さの研磨シートを作製しやすくなる。また、面材Ａ及び面材Ｂの温度を前記範囲内に調節しておくことにより、気泡分散ウレタン組成物を吐出した際の面材の寸法変化を抑制することができるため、厚み精度に優れる研磨シートを作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明の気泡分散ウレタン組成物は、機械発泡法（メカニカルフロス法を含む）により調製されればよく、その他は特に制限されない。例えば、気泡分散ウレタン組成物は、以下の方法により調製される。
【００１９】
（１）イソシアネート成分及び高分子量ポリオールなどを反応させてなるイソシアネート末端プレポリマーにシリコン系界面活性剤を添加した第１成分を、非反応性気体の存在下で機械撹拌し、非反応性気体を微細気泡として分散させて気泡分散液とする。そして、該気泡分散液に高分子量ポリオールや低分子量ポリオールなどの活性水素含有化合物を含む第２成分を添加し、混合して気泡分散ウレタン組成物を調製する。第２成分には、適宜触媒、カーボンブラックなどのフィラーを添加してもよい。
【００２０】
（２）イソシアネート成分（又はイソシアネート末端プレポリマー）を含む第１成分、及び活性水素含有化合物を含む第２成分の少なくとも一方にシリコン系界面活性剤を添加し、シリコン系界面活性剤を添加した成分を非反応性気体の存在下で機械攪拌し、非反応性気体を微細気泡として分散させて気泡分散液とする。そして、該気泡分散液に残りの成分を添加し、混合して気泡分散ウレタン組成物を調製する。
【００２１】
（３）イソシアネート成分（又はイソシアネート末端プレポリマー）を含む第１成分、及び活性水素含有化合物を含む第２成分の少なくとも一方にシリコン系界面活性剤を添加し、前記第１成分及び第２成分を非反応性気体の存在下で機械攪拌し、非反応性気体を微細気泡として分散させて気泡分散ウレタン組成物を調製する。
【００２２】
また、気泡分散ウレタン組成物は、メカニカルフロス法で調製してもよい。メカニカルフロス法とは、原料成分をミキシングヘッドの混合室内に入れるとともに非反応性気体を混入させ、オークスミキサー等のミキサーで混合撹拌することにより、非反応性気体を微細気泡状態にして原料混合物中に分散させる方法である。メカニカルフロス法は、非反応性気体の混入量を調節することにより、容易にポリウレタン発泡体の密度を調整することができるため好ましい方法である。
【００２３】
イソシアネート成分としては、ポリウレタンの分野において公知の化合物を特に限定なく使用できる。イソシアネート成分としては、２，４−トルエンジイソシアネート、２，６−トルエンジイソシアネート、２，２’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４’−ジフェニルメタ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、１，５−ナフタレンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、ｍ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−キシリレンジイソシアネート、ｍ−キシリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート、エチレンジイソシアネート、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート、１，４−シクロヘキサンジイソシアネート、４，４’−ジシクロへキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネートが挙げられる。これらは１種で用いても、２種以上を混合しても差し支えない。
【００２４】
イソシアネート成分としては、上記ジイソシアネート化合物の他に、３官能以上の多官能ポリイソシアネート化合物も使用可能である。多官能のイソシアネート化合物としては、デスモジュール−Ｎ（バイエル社製）や商品名デュラネート（旭化成工業社製）として一連のジイソシアネートアダクト体化合物が市販されている。
【００２５】
高分子量ポリオールとしては、ポリテトラメチレンエーテルグリコールに代表されるポリエーテルポリオール、ポリブチレンアジペートに代表されるポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリカプロラクトンのようなポリエステルグリコールとアルキレンカーボネートとの反応物などで例示されるポリエステルポリカーボネートポリオール、エチレンカーボネートを多価アルコールと反応させ、次いで得られた反応混合物を有機ジカルボン酸と反応させたポリエステルポリカーボネートポリオール、及びポリヒドキシル化合物とアリールカーボネートとのエステル交換反応により得られるポリカーボネートポリオールなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２６】
高分子量ポリオールと共に、エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，４−ビス（２−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン、トリメチロールプロパン、グリセリン、１，２，６−ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール、テトラメチロールシクロヘキサン、メチルグルコシド、ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、スクロース、２，２，６，６−テトラキス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサノール、ジエタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミン、及びトリエタノールアミン等の低分子量ポリオールを併用することができる。また、エチレンジアミン、トリレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、及びジエチレントリアミン等の低分子量ポリアミンを併用することもできる。また、モノエタノールアミン、２−（２−アミノエチルアミノ）エタノール、及びモノプロパノールアミン等のアルコールアミンを併用することもできる。これら低分子量ポリオール、低分子量ポリアミン等は１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００２７】
ポリウレタンをプレポリマー法により製造する場合において、イソシアネート末端プレポリマーの硬化には鎖延長剤を使用する。鎖延長剤は、少なくとも２個以上の活性水素基を有する有機化合物であり、活性水素基としては、水酸基、第１級もしくは第２級アミノ基、チオール基（ＳＨ）等が例示できる。具体的には、４，４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン）（ＭＯＣＡ）、２，６−ジクロロ−ｐ−フェニレンジアミン、４，４’−メチレンビス（２，３−ジクロロアニリン）、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、３，５−ジエチルトルエン−２，４−ジアミン、３，５−ジエチルトルエン−２，６−ジアミン、トリメチレングリコール−ジ−ｐ−アミノベンゾエート、１，２−ビス（２−アミノフェニルチオ）エタン、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジエチル−５，５’−ジメチルジフェニルメタン、Ｎ，Ｎ’−ジ−ｓｅｃ−ブチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジエチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、ｍ−キシリレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ−ｓｅｃ−ブチル−ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、及びｐ−キシリレンジアミン等に例示されるポリアミン類、あるいは、上述した低分子量ポリオールや低分子量ポリアミン等を挙げることができる。これらは１種で用いても、２種以上を混合しても差し支えない。
【００２８】
イソシアネート成分、ポリオール、及び鎖延長剤の比は、各々の分子量やポリウレタン発泡層の所望物性などにより種々変え得る。所望する特性を有する発泡体を得るためには、ポリオールと鎖延長剤の合計活性水素基（水酸基＋アミノ基）数に対するイソシアネート成分のイソシアネート基数は、０．８０〜１．２０であることが好ましく、さらに好ましくは０．９９〜１．１５である。イソシアネート基数が前記範囲外の場合には、硬化不良が生じて要求される比重、及び硬度などが得られない傾向にある。
【００２９】
なお、イソシアネート末端プレポリマーは、分子量が８００〜５０００程度のものが加工性、物理的特性等が優れており好適である。また、プレポリマーが常温で固体の場合には適宜の温度に予熱し溶融して使用する。
【００３０】
シリコン系界面活性剤としては、例えば、ポリアルキルシロキサンとポリエーテルの共重合体を含有するものが挙げられる。かかるシリコン系界面活性剤としては、ＳＨ−１９２及びＬ−５３４０（東レダウコーニングシリコーン社製）等が好適な化合物として例示される。シリコン系界面活性剤の添加量は、ポリウレタン発泡体中に０．０５〜５重量％であることが好ましい。シリコン系界面活性剤の量が０．０５重量％未満の場合には、微細気泡の発泡体が得られない傾向にある。一方、５重量％を超える場合には可塑効果により高硬度のポリウレタン発泡体を得にくくなったり、ブリード等の問題が生じやすくなる傾向にある。
【００３１】
必要に応じて、酸化防止剤等の安定剤、滑剤、顔料、充填剤、帯電防止剤、その他の添加剤を加えてもよい。また、第３級アミン系等の公知のポリウレタン反応を促進する触媒を使用してもかまわない。触媒の種類や添加量は、気泡分散ウレタン組成物を面材Ａ上に吐出した後の流動時間を考慮して適宜選択する。
【００３２】
前記微細気泡を形成するために使用される非反応性気体としては、可燃性でないものが好ましく、具体的には窒素、酸素、炭酸ガス、ヘリウムやアルゴン等の希ガスやこれらの混合気体が例示され、乾燥して水分を除去した空気の使用がコスト的にも最も好ましい。
【００３３】
非反応性気体を微細気泡状にして分散させる撹拌装置としては、公知の撹拌装置を特に限定なく使用可能であり、具体的にはホモジナイザー、ディゾルバー、２軸遊星型ミキサー（プラネタリーミキサー）、メカニカルフロス発泡機などが例示される。撹拌装置の撹拌翼の形状も特に限定されないが、ホイッパー型の撹拌翼の使用にて微細気泡が得られ好ましい。目的とするポリウレタン発泡体を得るためには、撹拌翼の回転数は５００〜２０００ｒｐｍであることが好ましく、より好ましくは８００〜１５００ｒｐｍである。また、撹拌時間は目的とする密度に応じて適宜調整する。
【００３４】
なお、発泡工程において気泡分散液を調製する撹拌と、第１成分と第２成分を混合する撹拌は、異なる撹拌装置を使用することも好ましい態様である。混合工程における撹拌は気泡を形成する撹拌でなくてもよく、大きな気泡を巻き込まない撹拌装置の使用が好ましい。このような撹拌装置としては、遊星型ミキサーが好適である。気泡分散液を調製する発泡工程と各成分を混合する混合工程の撹拌装置を同一の撹拌装置を使用しても支障はなく、必要に応じて撹拌翼の回転速度を調整する等の撹拌条件の調整を行って使用することも好適である。
【００３５】
以下、本発明の研磨パッドを製造する方法について説明する。図２は、本発明の研磨シートの製造工程を示す概略図である。
【００３６】
供給ロール８から送り出された面材Ａ９は非可動式定板１０上を移動している。気泡分散ウレタン組成物１１は、ミキシングヘッド１２の吐出口から面材Ａの幅方向の略中央部に連続的に吐出される。非可動式定板の代わりにベルトコンベアを用いてもよいが、気泡分散ウレタン組成物の厚み精度を高くする観点から非可動式定板を用いることが好ましい。
【００３７】
使用する面材Ａは特に制限されず、例えば、紙、樹脂フィルム、及び金属フィルムなどの気泡分散ウレタン組成物を含浸しないものが挙げられる。特に、耐熱性、可とう性、及び金属不純物の混入抑制の観点から樹脂フィルムであることが好ましい。
【００３８】
面材Ａを形成する樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリフルオロエチレンなどの含フッ素樹脂、ナイロン、セルロースなどを挙げることができる。これらのうち、熱膨張率の小さいポリエチレンテレフタレートを用いることが好ましい。
【００３９】
面材Ａの厚さは特に制限されないが、強度や巻き取り等の観点から２０〜２００μｍ程度であることが好ましい。また、面材Ａの幅も特に制限されないが、要求される研磨シートの大きさを考慮すると６０〜２５０ｃｍ程度であることが好ましい。
【００４０】
なお、面材Ａの表面には剥離処理が施されていることが好ましい。これにより、研磨シートを作製した後に面材Ａの剥離操作を容易に行うことができる。
【００４１】
面材Ａは、非可動式定板上に速度０．５〜２．５ｍ／ｍｉｎで送り出すことが好ましく、より好ましくは１〜１．５ｍ／ｍｉｎである。
【００４２】
本発明においては、気泡分散ウレタン組成物を面材Ａの幅方向の略中央部に1つの吐出口から吐出することが必要である。２つ以上の吐出口から吐出した場合、又は吐出口を幅方向に移動させながら吐出した場合には、空気をかみ込みやすく、ボイドが発生しやすくなるため好ましくない。なお、略中央部とは、中央部から左右１０ｃｍの範囲内をいう。略中央部以外の位置に吐出すると、気泡分散ウレタン組成物が左右均一に広がりにくくなるため好ましくない。
【００４３】
また、気泡分散ウレタン組成物の吐出量は０．２５〜５Ｌ／ｍｉｎであることが好ましく、より好ましくは１〜２Ｌ／ｍｉｎである。また、吐出口を通過する気泡分散ウレタン組成物の吐出速度は２〜２０ｍ／ｍｉｎであることが好ましく、より好ましくは５〜１５ｍ／ｍｉｎである。面材Ａから吐出口までの距離は特に制限されないが、通常０．５〜２ｃｍ程度である。
【００４４】
また、吐出時の気泡分散ウレタン組成物の温度は４０〜７０℃であることが好ましく、より好ましくは５０〜６５℃である。また、面材Ａは、吐出時の気泡分散ウレタン組成物の温度に対して−２０〜＋２０℃の範囲内にヒーター１３にて温調されていることが好ましく、より好ましくは−１０〜＋１０℃の範囲内である。
【００４５】
その後、気泡分散ウレタン組成物１１上に面材Ｂ１４を積層し、厚さ調整手段１５により気泡分散ウレタン組成物１１の厚さを均一に調整する。
【００４６】
使用する面材Ｂは特に制限されず、前記面材Ａと同様のものが挙げられる。面材Ｂは、吐出時の気泡分散ウレタン組成物の温度に対して−２０〜＋２０℃の範囲内にヒーター１３にて温調されていることが好ましく、より好ましくは−１０〜＋１０℃の範囲内である。また、面材Ｂは、面材Ａと同一速度で送り出す必要がある。
【００４７】
厚さ調整手段としては、例えば、ドクターブレードなどのブレード１５；ニップロール及びコーターロールなどのロールなどが挙げられる。厚さ調整は、気泡分散ウレタン組成物の流動性がなくなる前（通常、吐出後５分以内）に短時間で行う必要があり、その厚さ調整時間は通常１０秒以内であり、好ましくは５秒以内、より好ましくは２秒以内である。厚さ調整時間が長くなりすぎると、ポリウレタン発泡体中の気泡が扁平な状態のまま硬化し、それにより研磨特性が悪くなるため好ましくない。
【００４８】
その後、前工程で厚さを調整した気泡分散ウレタン組成物に更なる荷重を加えずに硬化させることによりポリウレタン発泡体からなる研磨シートを形成する。ポリウレタン発泡体中の気泡を略球状にするために、一旦厚さを調整した後は更なる荷重を加えずに硬化させることが必要である。気泡分散ウレタン組成物の硬化は、例えば、非可動式定板に設けられた加熱オーブン１６内を通過させることにより行われる。加熱温度は４０〜１００℃程度であり、加熱時間は５〜６０分程度である。熱源は、非可動式定板の上又は下のみに設けてもよく、上下に設けてもよいが、面材Ａ及びＢの熱膨張を同程度にするために上下に設けることが好ましい。それにより、厚み精度に優れる研磨シートを作製することができる。
【００４９】
ポリウレタン発泡体の平均気泡径は、３０〜２００μｍであることが好ましく、より好ましくは３０〜１００μｍである。この範囲から逸脱する場合は、研磨速度が低下したり、研磨後の被研磨材（ウエハ）のプラナリティ（平坦性）が低下する傾向にある。
【００５０】
得られた研磨シートは、例えば、裁断機により所望の形状（例えば、円形、正方形、矩形、長さ数ｍの反物など）よりやや大きい形状で１次裁断される。その後、ポストキュア及び面材Ａ、Ｂを剥離する工程などを経て研磨層が作製される。ポストキュアすることにより、ポリウレタン発泡体の物理的特性を向上させる効果がある。なお、面材Ａ及びＢを剥離する前にポストキュアしてもよく、面材Ａ及びＢを剥離した後にポストキュアしてもよいが、通常面材と研磨層とは熱収縮率が異なるため、研磨層の変形を防止する観点から面材Ａ及びＢを剥離した後にポストキュアすることが好ましい。ポストキュア後、研磨層は、所望の形状に合わせて２次裁断される。円形に裁断する場合、直径は５０〜２００ｃｍ程度であり、好ましくは５０〜１００ｃｍである。正方形に裁断する場合、１辺は５０〜２００ｃｍ程度であり、好ましくは５０〜１００ｃｍである。矩形に裁断する場合、幅は５０〜２００ｃｍ程度、好ましくは５０〜１００ｃｍであり、長さは幅の１．１倍〜２倍程度である。反物に裁断する場合、長さは使用する研磨装置に応じて適宜調整されるが、通常５〜１０ｍ程度である。
【００５１】
研磨層の厚みは特に限定されるものではないが、通常０．８〜４ｍｍ程度であり、１．２〜２．５ｍｍであることが好ましい。
【００５２】
研磨層の比重は、０．２〜１．０であることが好ましい。比重が０．２未満の場合、研磨層の表面の強度が低下し、被研磨材のプラナリティ（平坦性）が悪化する傾向にある。一方、１．０より大きい場合は、研磨層表面での微細気泡の数が少なくなり、平坦化特性は良好であるが、研磨速度が悪化する傾向にある。
【００５３】
研磨層の硬度は、アスカーＤ硬度計にて、６５度以下であることが好ましい。Ｄ硬度が６５度より大きい場合は、プラナリティは良好であるが、被研磨材のユニフォーミティ（均一性）が悪化する傾向にある。
【００５４】
従来の方法で作製した研磨層は、厚みバラツキを調整するために通常研磨材でバフィングが行われるが、前記方法で作製された研磨層は、バフィングしなくても厚み精度に優れており、通常厚みバラツキは１００μｍ以下であり、５０μｍ以下にすることも可能である。厚みバラツキが１００μｍを越えるものは、研磨層に大きなうねりを持ったものとなり、被研磨材に対する接触状態が異なる部分ができ、研磨特性に悪影響を与える。なお、研磨層表面のスキン層を除去するためにバフィング及び／又はスライスしてもよい。
【００５５】
研磨層の表面は、スラリーを保持・更新するための凹凸構造を有することが好ましい。発泡体からなる研磨層は、研磨表面に多くの開口を有し、スラリーを保持・更新する働きを持っているが、研磨表面に凹凸構造を形成することにより、スラリーの保持と更新をさらに効率よく行うことができ、また被研磨材との吸着による被研磨材の破壊を防ぐことができる。凹凸構造は、スラリーを保持・更新する形状であれば特に限定されるものではなく、例えば、Ｘ（ストライプ）溝、ＸＹ格子溝、同心円状溝、貫通孔、貫通していない穴、多角柱、円柱、螺旋状溝、偏心円状溝、放射状溝、及びこれらの溝を組み合わせたものが挙げられる。また、これらの凹凸構造は規則性のあるものが一般的であるが、スラリーの保持・更新性を望ましいものにするため、ある範囲ごとに溝ピッチ、溝幅、溝深さ等を変化させることも可能である。
【００５６】
前記凹凸構造の作製方法は特に限定されるものではないが、例えば、所定サイズのバイトのような治具を用いて機械切削する方法、所定の表面形状を有したプレス板で樹脂をプレスする方法、フォトリソグラフィにより作製する方法、印刷手法を用いて作製する方法、炭酸ガスレーザーなどを用いたレーザー光による作製方法などが挙げられる。
【００５７】
本発明の研磨パッドは、前記研磨層とクッションシートとを貼り合わせたものであってもよい。
【００５８】
前記クッションシート（クッション層）は、研磨層の特性を補うものである。クッションシートは、ＣＭＰにおいて、トレードオフの関係にあるプラナリティとユニフォーミティの両者を両立させるために必要なものである。プラナリティとは、パターン形成時に発生する微小凹凸のある被研磨材を研磨した時のパターン部の平坦性をいい、ユニフォーミティとは、被研磨材全体の均一性をいう。研磨層の特性によって、プラナリティを改善し、クッションシートの特性によってユニフォーミティを改善する。本発明の研磨パッドにおいては、クッションシートは研磨層より柔らかいものを用いることが好ましい。
【００５９】
前記クッションシートとしては、例えば、ポリエステル不織布、ナイロン不織布、アクリル不織布などの繊維不織布やポリウレタンを含浸したポリエステル不織布のような樹脂含浸不織布、ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォームなどの高分子樹脂発泡体、ブタジエンゴム、イソプレンゴムなどのゴム性樹脂、感光性樹脂などが挙げられる。
【００６０】
研磨層とクッションシートとを貼り合わせる手段としては、例えば、研磨層とクッションシートとを両面テープで挟みプレスする方法が挙げられる。
【００６１】
前記両面テープは、不織布やフィルム等の基材の両面に接着層を設けた一般的な構成を有するものである。クッションシートへのスラリーの浸透等を防ぐことを考慮すると、基材にフィルムを用いることが好ましい。また、接着層の組成としては、例えば、ゴム系接着剤やアクリル系接着剤等が挙げられる。金属イオンの含有量を考慮すると、アクリル系接着剤は、金属イオン含有量が少ないため好ましい。また、研磨層とクッションシートは組成が異なることもあるため、両面テープの各接着層の組成を異なるものとし、各層の接着力を適正化することも可能である。
【００６２】
本発明の研磨パッドは、プラテンと接着する面に両面テープが設けられていてもよい。該両面テープとしては、上述と同様に基材の両面に接着層を設けた一般的な構成を有するものを用いることができる。基材としては、例えば不織布やフィルム等が挙げられる。研磨パッドの使用後のプラテンからの剥離を考慮すれば、基材にフィルムを用いることが好ましい。また、接着層の組成としては、例えば、ゴム系接着剤やアクリル系接着剤等が挙げられる。金属イオンの含有量を考慮すると、アクリル系接着剤は、金属イオン含有量が少ないため好ましい。
【００６３】
半導体デバイスは、前記研磨パッドを用いて半導体ウエハの表面を研磨する工程を経て製造される。半導体ウエハとは、一般にシリコンウエハ上に配線金属及び酸化膜を積層したものである。半導体ウエハの研磨方法、研磨装置は特に制限されず、例えば、図１に示すように研磨パッド（研磨層）１を支持する研磨定盤２と、半導体ウエハ４を支持する支持台（ポリシングヘッド）５とウエハへの均一加圧を行うためのバッキング材と、研磨剤３の供給機構を備えた研磨装置などを用いて行われる。研磨パッド１は、例えば、両面テープで貼り付けることにより、研磨定盤２に装着される。研磨定盤２と支持台５とは、それぞれに支持された研磨パッド１と半導体ウエハ４が対向するように配置され、それぞれに回転軸６、７を備えている。また、支持台５側には、半導体ウエハ４を研磨パッド１に押し付けるための加圧機構が設けてある。研磨に際しては、研磨定盤２と支持台５とを回転させつつ半導体ウエハ４を研磨パッド１に押し付け、スラリーを供給しながら研磨を行う。スラリーの流量、研磨荷重、研磨定盤回転数、及びウエハ回転数は特に制限されず、適宜調整して行う。
【００６４】
これにより半導体ウエハ４の表面の突出した部分が除去されて平坦状に研磨される。その後、ダイシング、ボンディング、パッケージング等することにより半導体デバイスが製造される。半導体デバイスは、演算処理装置やメモリー等に用いられる。
【実施例】
【００６５】
以下、本発明を実施例を上げて説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００６６】
［測定、評価方法］
（平均気泡径の測定、気泡形状の評価）
作製した研磨層を厚み１ｍｍ以下になるべく薄くカミソリ刃で平行に切り出したものをサンプルとした。サンプルをスライドガラス上に固定し、ＳＥＭ（Ｓ−３５００Ｎ、日立サイエンスシステムズ（株））を用いて２００倍で観察した。得られた画像を画像解析ソフト（ＷｉｎＲｏｏｆ、三谷商事（株））を用いて、任意範囲の全気泡径を測定し、平均気泡径を算出した。また、気泡形状を観察した。
【００６７】
（比重の測定）
ＪＩＳ  Ｚ８８０７−１９７６に準拠して行った。作製した研磨層を４ｃｍ×８．５ｃｍの短冊状（厚み：任意）に切り出したものをサンプルとし、温度２３℃±２℃、湿度５０％±５％の環境で１６時間静置した。測定には比重計（ザルトリウス社製）を用い、比重を測定した。
【００６８】
（外観の評価）
作製した研磨層の表面を目視にて観察した。
【００６９】
（厚みバラツキの測定）
図４に示すように、ポストキュア後のポリウレタン発泡体の幅方向における両端部５０ｍｍを取り除き、そして、長手方向及び幅方向において等間隔の測定位置１５点の厚みをそれぞれ測定した。得られた厚みの最大値と最小値の差を厚みバラツキとした。
【００７０】
製造例
トルエンジイソシアネート（２，４−体／２，６−体＝８０／２０の混合物）３２重量部、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート８重量部、ポリテトラメチレングリコール（数平均分子量：１００６）５４重量部、及びジエチレングリコール６重量部を混合し、８０℃で１２０分間加熱撹拌してイソシアネート末端プレポリマー（イソシアネート当量：２．１ｍｅｑ／ｇ）を作製した。該イソシアネート末端プレポリマー１００重量部、シリコン系界面活性剤（東レダウコーニングシリコーン社製、ＳＨ−１９２）３重量部を混合して６０℃に温度調節した混合物を調製した。該混合物８０重量部、及び１２０℃で溶融した４，４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン）（イハラケミカル社製、イハラキュアミンＭＴ）２０重量部を混合チャンバー内で混合し、同時に空気を混合物中に機械的に撹拌することにより分散させて気泡分散ウレタン組成物を調製した。
【００７１】
実施例１
ＰＥＴフィルムからなり、剥離処理を施した面材Ａ（厚さ１８８μｍ、幅１００ｃｍ）をヒーターで５０℃に温調して送り速度１ｍ／ｍｉｎで非可動式定板上に送り出しつつ、該面材Ａの幅方向の中央部に、ミキシングヘッドの１つの吐出口から吐出量１．２Ｌ／ｍｉｎ、吐出速度９ｍ／ｍｉｎで前記気泡分散ウレタン組成物（吐出時の温度：６２℃）を連続的に吐出した。そして、ＰＥＴフィルムからなり、剥離処理を施した面材Ｂ（厚さ１８８μｍ、幅１００ｃｍ）をヒーターで５０℃に温調して送り速度１ｍ／ｍｉｎで前記組成物を覆いつつ、ドクターブレードを用いて厚み調整区間２０ｍｍ、厚み調整時間１．２秒にて前記組成物の厚さを均一に調整した。その後、非可動式定板に設けられた７０℃の加熱オーブン内を３０分間通過させることにより前記組成物を硬化させてポリウレタン発泡体からなる研磨シートを形成して積層体を作製した。作製した積層体を８０ｃｍ角で１次裁断した後、面材Ａ及びＢを剥離し、８０℃で６時間ポストキュアした。その後、バフィングによりポリウレタン発泡体表面のスキン層を除去し、直径７０ｃｍの大きさに２次裁断して研磨層（厚さ：１．１ｍｍ）を作製した。
【００７２】
実施例２
実施例１において、ＰＥＴフィルムからなる面材Ａ及びＢの代わりに、紙からなる面材Ａ及びＢを用いた以外は実施例１と同様の方法で研磨層を作製した。
【００７３】
比較例１
図３に記載の方法で研磨シートを作製した。ＰＥＴフィルムからなり、剥離処理を施した面材Ａ９（厚さ１８８μｍ、幅１００ｃｍ）をヒーター１３で５０℃に温調して送り速度４ｍ／ｍｉｎで非可動式定板１０上に送り出しつつ、該面材Ａの幅方向の中央部に、ミキシングヘッド１２の１つの吐出口から吐出量９．６Ｌ／ｍｉｎ、吐出速度３７．７ｍ／ｍｉｎで前記気泡分散ウレタン組成物１１（吐出時の温度：６３℃）を連続的に吐出した。そして、ドクターブレード１５を用いて厚み調整区間５ｍｍ、厚み調整時間０．０８秒にて前記組成物の厚さを調整した。ＰＥＴフィルムからなり、剥離処理を施した面材Ｂ１４（厚さ１８８μｍ、幅１００ｃｍ）をヒーター１３で５０℃に温調して送り速度４ｍ／ｍｉｎで前記組成物を覆いつつ、７０℃の加熱オーブン１６を備えたダブルコンベア１７の間を７．５分間通過させることにより前記組成物を硬化させてポリウレタン発泡体からなる研磨シートを形成して積層体を作製した。作製した積層体から回収ロール１８にて面材Ａ及びＢを剥離し、研磨シートを８０ｃｍ角で１次裁断した後、８０℃で６時間ポストキュアした。その後、バフィングによりポリウレタン発泡体表面のスキン層を除去し、直径７０ｃｍの大きさに２次裁断して研磨層（厚さ：１．１ｍｍ）を作製した。
【００７４】
比較例２
実施例１において、面材Ｂを使用しなかった以外は実施例１と同様の方法で研磨層を作製した。
【表１】
2008238323.tif 000003
表１から、本発明の製造方法によると、略球状の気泡を有し、厚み精度に優れる研磨層が得られることがわかる。比較例１では、面材Ｂを積層する前にブレードにて厚み調整したため、ブレードに硬化物が付着し、該硬化物の影響により研磨層表面にボイドが生じ、厚み精度も悪くなった。また、ブレードにて厚み調整した後にダブルコンベア間を通過させたため、気泡が扁平になった。比較例２では、面材Ｂを使用せずにブレードにて厚み調整したため、ブレードに硬化物が付着し、該硬化物が研磨層表面に混入した。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】ＣＭＰ研磨で使用する研磨装置の一例を示す概略構成図
【図２】本発明の研磨シートの製造工程を示す概略図
【図３】比較例１の研磨シートの製造工程を示す概略図
【図４】厚みバラツキの測定における測定位置１５点を示す概略図
【符号の説明】
【００７６】
１：研磨パッド
２：研磨定盤
３：研磨剤（スラリー）
４：被研磨材（半導体ウエハ）
５：支持台（ポリシングヘッド）
６、７：回転軸
８：供給ロール
９：面材Ａ
１０：非可動式定板
１１：気泡分散ウレタン組成物
１２：ミキシングヘッド
１３：ヒーター
１４：面材Ｂ
１５：ブレード
１６：加熱オーブン
１７：ダブルコンベア
１８：回収ロール
１９：長手方向
２０：幅方向
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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