(57)【要約】  【課題】  被研磨基材の研磨速度と研磨均一性に優れ、且つスクラッチの発生が極めて少ない研磨パッド、それを用いた研磨方法および半導体デバイスの製造方法を提供すること。  【解決手段】  研磨層を有する研磨パッドであって、該研磨層は研磨表面を有し、該研磨表面から得られる粗さ曲線が下記の条件（１）および（２）；（１）切断レベル３０％での負荷長さ率（Ｒｍｒ０．３）が３〜４０％、（２）最大高さ粗さ（Ｒｚ）が１０〜４０μｍ、を満たす研磨パッド、それを用いた研磨方法および半導体デバイスの製造方法。【選択図】図１
2008235508.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
研磨層を有する研磨パッドであって、該研磨層は研磨表面を有し、該研磨表面から得られる粗さ曲線が下記の条件（１）および（２）；
（１）切断レベル３０％での負荷長さ率（Ｒｍｒ０．３）が３〜４０％、
（２）最大高さ粗さ（Ｒｚ）が１０〜４０μｍ、
を満たす研磨パッド。
【請求項２】
前記粗さ曲線から得られる負荷曲線における突出山部の断面積（Ａ１）が１０〜４５μｍ・％である請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項３】
前記粗さ曲線から得られる負荷曲線における突出山部高さ（Ｒｐｋ）が２〜１０μｍである請求項１または２に記載の研磨パッド。
【請求項４】
前記粗さ曲線から得られる負荷曲線におけるコア部の負荷長さ率（Ｍｒ１）が５〜２０％である請求項１〜３のいずれかに記載の研磨パッド。
【請求項５】
前記粗さ曲線から得られる負荷曲線における突出谷部の断面積（Ａ２）が１〜１００μｍ・％である請求項１〜４のいずれかに記載の研磨パッド。
【請求項６】
前記研磨層が、５０℃の水で飽和膨潤させた後の５０℃における引張り弾性率が１３０〜８００ＭＰａ、５０℃における損失正接が０．２以下および水との接触角が８０度以下である高分子材料からなる請求項１〜５のいずれかに記載の研磨パッド。
【請求項７】
前記研磨層が実質的に発泡構造を有さない請求項１〜６のいずれかに記載の研磨パッド。
【請求項８】
前記研磨層の他にさらに弾性体層を有する請求項１〜７のいずれかに記載の研磨パッド。
【請求項９】
前記研磨層のＪＩＳ−Ｄ硬度が５５以上であり、前記弾性体層のＪＩＳ−Ｃ硬度が２０〜８０である請求項８記載の研磨パッド。
【請求項１０】
前記研磨層の厚さが０．３〜２ｍｍであり、前記弾性体層の厚さが０．５〜３ｍｍである請求項８または９に記載の研磨パッド。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれかに記載の研磨パッドを用いるシリコンウェハまたは半導体ウェハの研磨方法。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれかに記載の研磨パッドを用いる半導体デバイスの製造方法。
【請求項１３】
５０℃の水で飽和膨潤させた後の５０℃における引張り弾性率が１３０〜８００ＭＰａ、５０℃における損失正接が０．２以下および水との接触角が８０度以下である高分子材料からなる研磨層の研磨表面を、番手が＃１５０〜＃６００のダイヤモンドドレッサーにてコンディショニングして得られる研磨パッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨パッド、それを用いた研磨方法および半導体デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近の半導体メモリに代表される大規模集積回路（ＬＳＩ）は、年々集積化や微細化が進んでおり、それに伴い大規模集積回路の製造技術が高密度化し、製造工程も複雑化している。半導体デバイスの積層数も増加しており、それにより従来は問題とならなかった半導体デバイス製造時の絶縁膜や導電体膜の表面の凹凸が問題となっている。このような絶縁膜や導電体膜の凹凸は断線や抵抗値のばらつきなどを引き起こす。
また、ＬＳＩを製造する際に、ウェハ表面にマスクのパターンを形成する技術としてリソグラフィ（投影露光）が行われているが、近年の半導体集積回路の微細化によって、露光波長が短くなり、これにより露光の焦点深度が非常に浅くなってきている。このため、ウェハ表面に凹凸が存在するとマスクのパターンが解像できなくなることから、半導体デバイス製造時のウェハ表面の一層の平坦化が求められている。
【０００３】
半導体デバイス製造時にウェハ表面を平坦化するための技術としては、従来より発泡ポリウレタンなどからなる研磨パッドを用いた化学的機械的研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ（以下、ＣＭＰと略称する場合がある））が行われている（例えば、特許文献１〜３を参照）。そして、ＣＭＰにおけるいくつかの研磨性能を向上させることを目的として、研磨パッドに対する検討が種々なされている。
【０００４】
例えば、研磨パッドにおける平坦化面の平均粗さが６ミクロン未満で、二乗平均粗さが７ミクロン未満の研磨パッドが、研磨時のディッシングやエロージョンの増加速度を低下させることが知られている（特許文献４参照）。しかしながら、単に平均粗さおよび二乗平均粗さを低下させただけでは、今日のデバイスの高集積化、高密度化に伴う微細化にも対応できるレベルの研磨均一性を達成することは困難であった。
【０００５】
また、陸地表面粗さ（Ｒａ）が約０．０１μｍから約２５μｍの範囲、最高値対最低値粗さ（Ｒｔｍ）が約２μｍから約４０μｍの範囲、中心部粗さ深さ（Ｒｋ）が約１μｍから約１０μｍの範囲、減少した最高値高さ（Ｒｐｋ）が約０．１μｍから約５μｍの範囲、減少した最低値高さ（Ｒｖｋ）が約０．１μｍから約１０μｍの範囲、最高値密度（Ｒｓａ）が約０．００１から約２．０の範囲である研磨パッドが慣らし運転の前コンディショニング時間を改善することが知られている（特許文献５参照）。しかしながら、特許文献５の研磨パッドにおいても、今日のデバイスの高集積化、高密度化に伴う微細化にも対応できるレベルの研磨均一性を達成するには、さらなる改良の余地があった。
【０００６】
さらに、算術表面粗さ（Ｒａ）が０．１〜１５μｍであり、１０点平均高さ（Ｒｚ）が４０〜１５０μｍであり、中核粗さ深さ（Ｒｋ）が１２〜５０μｍであり、減衰山高さ（Ｒｐｋ）が７〜４０μｍである表面からなる化学機械研磨パッドが、大口径ウェハを被研磨体として化学機械研磨を行った場合であっても、面内均一性及び平坦性に優れた被研磨面を与えうることが知られている（特許文献６参照）。しかしながら、特許文献６の研磨パッドでは、スクラッチの発生を充分に抑制することができず、また研磨均一性の向上についてもさらなる改善の余地があった。
【特許文献１】特開２０００−１７８３７４号公報
【特許文献２】特開２００１−８９５４８号公報
【特許文献３】特開２００２−３７１１５４号公報
【特許文献４】特表２００２−５３０８６１号公報
【特許文献５】特開２００２−１４４２２０号公報
【特許文献６】特開２００５−３３３１２１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、被研磨基材の研磨速度と研磨均一性に優れ、且つスクラッチの発生が極めて少ない研磨パッド、それを用いた研磨方法および半導体デバイス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】
【０００８】
上記目的を達成すべく検討を重ねた結果、本発明者らは、研磨パッドが有する研磨表面を特定の形状とすることにより上記課題を達成することができることを見出し、本発明を完成させた。
【０００９】
すなわち、本発明は、
［１］  研磨層を有する研磨パッドであって、該研磨層は研磨表面を有し、該研磨表面から得られる粗さ曲線が下記の条件（１）および（２）；
（１）切断レベル３０％での負荷長さ率（Ｒｍｒ０．３）が３〜４０％、
（２）最大高さ粗さ（Ｒｚ）が１０〜４０μｍ、
を満たす研磨パッド、
［２］  前記粗さ曲線から得られる負荷曲線における突出山部の断面積（Ａ１）が１０〜４５μｍ・％である上記［１］の研磨パッド、
［３］  前記粗さ曲線から得られる負荷曲線における突出山部高さ（Ｒｐｋ）が２〜１０μｍである上記［１］または［２］の研磨パッド、
［４］  前記粗さ曲線から得られる負荷曲線におけるコア部の負荷長さ率（Ｍｒ１）が５〜２０％である上記［１］〜［３］のいずれかの研磨パッド、
［５］  前記粗さ曲線から得られる負荷曲線における突出谷部の断面積（Ａ２）が１〜１００μｍ・％である上記［１］〜［４］のいずれかの研磨パッド、
［６］  前記研磨層が、５０℃の水で飽和膨潤させた後の５０℃における引張り弾性率が１３０〜８００ＭＰａ、５０℃における損失正接が０．２以下および水との接触角が８０度以下である高分子材料からなる上記［１］〜［５］のいずれかの研磨パッド、
［７］  前記研磨層が実質的に発泡構造を有さない上記［１］〜［６］のいずれかの研磨パッド、
［８］  前記研磨層の他にさらに弾性体層を有する上記［１］〜［７］のいずれかの研磨パッド、
［９］  前記研磨層のＪＩＳ−Ｄ硬度が５５以上であり、前記弾性体層のＪＩＳ−Ｃ硬度が２０〜８０である上記［８］の研磨パッド、
［１０］  前記研磨層の厚さが０．３〜２ｍｍであり、前記弾性体層の厚さが０．５〜３ｍｍである上記［８］または［９］の研磨パッド、
［１１］  上記［１］〜［１０］のいずれかの研磨パッドを用いるシリコンウェハまたは半導体ウェハの研磨方法、
［１２］  上記［１］〜［１０］のいずれかの研磨パッドを用いる半導体デバイスの製造方法、
［１３］  ５０℃の水で飽和膨潤させた後の５０℃における引張り弾性率が１３０〜８００ＭＰａ、５０℃における損失正接が０．２以下および水との接触角が８０度以下である高分子材料からなる研磨層の研磨表面を、番手が＃１５０〜＃６００のダイヤモンドドレッサーにてコンディショニングして得られる研磨パッド、
に関する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、化学的機械的研磨に有用な研磨パッドを提供することができ、ウェハ研磨時におけるスクラッチの発生が極めて少なく、研磨速度と研磨均一性にも優れるなど、半導体ウェハ等を高精度に研磨することが可能な研磨パッドを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明の研磨パッドは研磨層を有する。そして該研磨層は研磨表面を有する。研磨パッドにおける研磨層とは、研磨パッドを用いて研磨を行う際に研磨対象（被研磨基材）と接触する層を意味する。また研磨層が有する研磨表面とは研磨層が研磨対象と接触する際に、研磨対象と巨視的に接触する表面を意味する。ここで接触するとは、例えば、後述するような研磨スラリーなどを介して、研磨表面が研磨対象と接触する場合を含む。
【００１２】
本発明の研磨パッドの研磨表面は微視的には以下に記載する表面状態を有する。すなわち、研磨表面から得られる粗さ曲線において、（１）切断レベル３０％での負荷長さ率（Ｒｍｒ０．３）が３〜４０％であり、且つ（２）最大高さ粗さ（Ｒｚ）が１０〜４０μｍである。
切断レベル３０％での負荷長さ率（Ｒｍｒ０．３）が３〜４０％であり、また最大高さ粗さ（Ｒｚ）が１０〜４０μｍであることにより、研磨時における研磨均一性を向上させることができ、また研磨速度に優れ、スクラッチの発生が少ない研磨パッドとなる。研磨時における研磨均一性をより一層向上させることができることから、切断レベル３０％での負荷長さ率（Ｒｍｒ０．３）は５〜３５％であることが好ましい。また最大高さ粗さ（Ｒｚ）は１５〜４０μｍであることが好ましい。さらに粗さ曲線の算術平均粗さ（Ｒａ）は、１〜１０μｍの範囲内であることが好ましく、１〜８μｍがより好ましい。
なお、本明細書における粗さ曲線の負荷長さ率、粗さ曲線の最大高さ粗さ（Ｒｚ）および粗さ曲線の算術平均粗さ（Ｒａ）は、ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１に規定される方法に準じて決定されるものである。ただし、本明細書において切断レベル３０％とは、評価長さにおける粗さ曲線の最高の山頂をとおる切断レベルを０％とし、最低の谷底部をとおる切断レベルを１００％として、切断レベル０％から下向きに最大高さ粗さ（Ｒｚ）に対して３０％の位置を意味する。
【００１３】
また、上記の粗さ曲線から負荷曲線を作成した際に、該負荷曲線における突出山部の断面積（Ａ１）は１０〜４５μｍ・％であることが好ましい。突出山部の断面積（Ａ１）が１０μｍ・％未満であると、研磨スラリーの保持力が弱く研磨速度が低下する傾向があり、一方、突出山部の断面積（Ａ１）が４５μｍ・％を超えると、研磨圧力が分散され研磨速度が低下する傾向がある。突出山部の断面積（Ａ１）は１５〜４５μｍ・％であることがより好ましい。
【００１４】
また、上記の負荷曲線における突出山部高さ（Ｒｐｋ）は２〜１０μｍであることが好ましい。突出山部高さ（Ｒｐｋ）が２μｍ未満では、研磨スラリーの保持力が低下し研磨速度が低下する傾向があり、一方、突出山部高さ（Ｒｐｋ）が１０μｍを超えると研磨速度は高いものの研磨均一性が低下しやすい。突出山部高さ（Ｒｐｋ）は３〜９μｍであることがより好ましく、３〜８μｍであることがさらに好ましい。
【００１５】
また、上記の負荷曲線におけるコア部の負荷長さ率（Ｍｒ１）は５〜２０％であることが好ましい。コア部の負荷長さ率（Ｍｒ１）が５％未満では研磨スラリーの保持力が低下し研磨速度が低下する傾向があり、一方、コア部の負荷長さ率（Ｍｒ１）が２０％を超えると研磨スラリーの保持力はあるものの研磨圧力が分散され研磨速度が低下する傾向がある。コア部の負荷長さ率（Ｍｒ１）は６〜１５％であることがより好ましく、７〜１４％であることがさらに好ましい。
【００１６】
さらに、上記の負荷曲線における突出谷部の断面積（Ａ２）は１〜１００μｍ・％であることが好ましい。突出谷部の断面積（Ａ２）が１μｍ・％未満であると、研磨スラリーの保持力が低下し研磨速度が低下する傾向があり、一方、突出谷部の断面積（Ａ２）が１００μｍ・％を超えると、研磨スラリーの保持力はあるものの、研磨圧力が分散され研磨速度が低下する傾向がある。突出谷部の断面積（Ａ２）は１０〜９０μｍ・％であることがより好ましく、１５〜７０μｍ・％であることがさらに好ましい。
【００１７】
本明細書における粗さ曲線は、レーザー式、触針式などの一般的な表面粗さ計を用いて、ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１に準拠して研磨表面から得ることができる。粗さ曲線の一例を図１に示す。一方、上記の負荷曲線とは、粗さ曲線より各切断レベルでの負荷長さ率（Ｒｍｒ）をＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１に準拠して求め、負荷長さ率（Ｒｍｒ）（％）を横軸に、切断レベル（切断する高さ（単位：μｍ））を縦軸にとって作成される曲線である（図１参照）。
【００１８】
また、図２に示したように、負荷曲線上で負荷長さ率（Ｒｍｒ）の値の差が４０％になり、且つ切断レベルの差が最小となるような２点（Ａ、Ｂ）（ただし、該２点が複数対存在する場合には、負荷長さ率（Ｒｍｒ）の値が最小である２点を採用する）を通る直線と、負荷長さ率０％を示す直線、および負荷長さ率１００％を示す直線との交点をそれぞれ点Ｃおよび点Ｄとし、この点Ｃを通る切断レベルと負荷曲線との交点を点Ｅとし、負荷長さ率が０％となる負荷曲線上の点を点Ｆとし、線分ＣＥ、曲線ＥＦ、および線分ＦＣで囲まれる面積と三角形ＣＥＧの面積が等しくなるような負荷長さ率０％を示す直線上の点Ｇを求めた際に、点Ｃと点Ｇの距離が上記の「突出山部高さ（Ｒｐｋ）」であり、点Ｅの負荷長さ率（Ｒｍｒ）が上記の「コア部の負荷長さ率（Ｍｒ１）」であり、三角形ＣＥＧの面積が上記の「突出山部の断面積（Ａ１）」である。
また、点Ｄを通る切断レベルと負荷曲線との交点を点Ｈとし、負荷長さ率が１００％となる負荷曲線上の点を点Ｉとした際に、線分ＤＨ、曲線ＨＩ、および線分ＩＤで囲まれる面積が上記の「突出谷部の断面積（Ａ２）」である。
負荷曲線から上記した突出山部の断面積（Ａ１）、突出山部高さ（Ｒｐｋ）、コア部の負荷長さ率（Ｍｒ１）および突出谷部の断面積（Ａ２）を得る方法は、例えば、ＪＩＳ  Ｂ０６７１−２：２００２などを参考にすることができる。
【００１９】
本発明の研磨パッドが有する研磨層を構成する素材としては、特に制限はされないが、該研磨層が、５０℃の水で飽和膨潤させた後の５０℃における引張り弾性率が１３０〜８００ＭＰａ、５０℃における損失正接が０．２以下、および水との接触角が８０度以下であることを満足する高分子材料からなることが好ましい。
研磨層を構成する高分子材料の５０℃の水で飽和膨潤させた後の５０℃における引張り弾性率が１３０ＭＰａよりも小さいと研磨パッドが柔らかくなり、被研磨面の研磨均一性が低下し、また研磨速度が低下する傾向がある。一方、研磨層を構成する高分子材料の５０℃の水で飽和膨潤させた後の５０℃における引張り弾性率が８００ＭＰａよりも大きいとスクラッチの発生が増加する傾向がある。研磨層を構成する高分子材料の５０℃の水で飽和膨潤させた後の５０℃における引張り弾性率は１８０〜７５０ＭＰａであることがより好ましく、２３０〜７００ＭＰａであることがさらに好ましく、２８０〜６５０ＭＰａであることが特に好ましい。
【００２０】
また、研磨層を構成する高分子材料の５０℃における損失正接が０．２より大きいと、研磨スラリーの保持力が低下し研磨速度が低下する傾向がある。研磨層を構成する高分子材料の５０℃における損失正接は０．１５以下であることがより好ましく、０．１以下であることがさらに好ましい。なお、該５０℃における損失正接は５０℃における損失弾性率（Ｅ”５０）と５０℃における貯蔵弾性率（Ｅ’５０）との比（Ｅ”５０／Ｅ’５０）である。
【００２１】
さらに、研磨層を構成する高分子材料の水との接触角が８０度より大きいと、研磨スラリーの保持力が低下し研磨速度が低下する傾向がある。研磨層を構成する高分子材料の水との接触角は７５度以下であることがより好ましい。
【００２２】
研磨層を構成する高分子材料はポリウレタンであることが耐摩耗性の点から好ましい。ポリウレタンとしては、高分子ジオール、有機ジイソシアネートおよび鎖伸長剤を反応させることにより得られる公知のポリウレタンを使用することができ、該高分子材料は溶融成形が可能である熱可塑性ポリウレタンであることがより好ましい。
【００２３】
上記の高分子ジオールとしては、例えば、ポリエーテルジオール、ポリエステルジオール、ポリカーボネートジオールなどが挙げられる。これらの高分子ジオールは単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でもポリエーテルジオールおよび／またはポリエステルジオールを使用することが好ましい。
【００２４】
ポリエーテルジオールとしては、例えば、ポリ（エチレングリコール）、ポリ（プロピレングリコール）、ポリ（テトラメチレングリコール）、ポリ（メチルテトラメチレングリコール）、グリセリンベースポリアルキレンエーテルグリコールなどが挙げられる。これらのポリエーテルジオールは単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、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）を使用することが好ましい。
【００２５】
ポリエステルジオールは、例えば、常法に従い、ジカルボン酸またはそのエステル、無水物などのエステル形成性誘導体と低分子ジオールとを直接エステル化反応またはエステル交換反応させることにより製造することができる。
【００２６】
ポリエステルジオールを構成するジカルボン酸としては、例えば、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、２−メチルコハク酸、２−メチルアジピン酸、３−メチルアジピン酸、３−メチルペンタン二酸、２−メチルオクタン二酸、３，８−ジメチルデカン二酸、３，７−ジメチルデカン二酸等の炭素数２〜１２の脂肪族ジカルボン酸；トリグリセリドの分留により得られる不飽和脂肪酸を二量化した炭素数１４〜４８の二量化脂肪族ジカルボン酸（ダイマー酸）及びこれらの水素添加物（水添ダイマー酸）等の脂肪族ジカルボン酸；１，４−シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式ジカルボン酸；テレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸等の芳香族ジカルボン酸などが挙げられる。これらのジカルボン酸は単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００２７】
ポリエステルジオールを構成する低分子ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，２−プロパンジオール、２−メチル−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、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、１，７−ヘプタンジオール、１，８−オクタンジオール、２−メチル−１，８−オクタンジオール、１，９−ノナンジオール、１，１０−デカンジオール等の脂肪族ジオール；シクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジオール等の脂環式ジオールなどを挙げることができる。これらの低分子ジオールは単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも使用することが好ましいジオールは、炭素数６〜１２のジオールであり、より好ましくは炭素数８〜１０のジオールであり、さらに好ましくは炭素数９のジオールである。
【００２８】
ポリカーボネートジオールとしては、低分子ジオールとジアルキルカーボネート、アルキレンカーボネート、ジアリールカーボネートなどのカーボネート化合物との反応により得られるものを使用することができる。ポリカーボネートジオールを構成する低分子ジオールとしては、ポリエステルジオールの構成成分として先に例示した低分子ジオールを用いることができる。ジアルキルカーボネートとしては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどが挙げられる。アルキレンカーボネートとしてはエチレンカーボネートなどが挙げられる。ジアリールカーボネートとしてはジフェニルカーボネートなどが挙げられる。
【００２９】
上記の高分子ジオールは１種類または２種類以上を用いることができるが、少なくとも１種類の高分子ジオールの数平均分子量が１４００〜５０００であることが好ましい。高分子ジオールの数平均分子量が１４００未満である場合には、得られるポリウレタンの弾性率が高くなり、スクラッチが発生しやすくなる傾向がある。一方、高分子ジオールの数平均分子量が５０００を越える場合には、押出成形または射出成形により成形する際に成形機中で増粘現象を起こして不溶融物が発生し、成形運転を中断し内部を洗浄しなければならなくなることがある。例えば適度な弾性率を有するポリウレタンを製造することができ、且つ押出成形または射出成形により成形する際に増粘現象を生じさせない観点から、使用する少なくとも１種類の高分子ジオールの数平均分子量の範囲は、好ましくは１４００〜４０００、より好ましくは２０００〜３５００である。なお、本明細書でいう高分子ジオールの数平均分子量はＪＩＳ  Ｋ１５５７に準拠して測定した水酸基価に基づいて算出した数平均分子量を意味する。
【００３０】
上記の有機ジイソシアネートとしては、通常の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、例えば、エチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタメチレンジイソシアネート、ヘキサメ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、２，４，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、イソプロピリデンビス（４−シクロヘキシルイソシアネート）、シクロヘキシルメタンジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、２，６−ジイソシアナトメチルカプロエート、ビス（２−イソシアナトエチル）フマレート、ビス（２−イソシアナトエチル）カーボネート、２−イソシアナトエチル−２，６−ジイソシアナトヘキサノエート、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート、ビス（２−イソシアナトエチル）−４−シクロへキセンなどの脂肪族又は脂環式ジイソシアネート；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、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、ｍ−フェニ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−キシリレンジイソシアネート、ｐ−キシリレンジイソシアネート、１，５−ナフチレンジイソシアネート、４，４’−ジイソシアナトビフェニル、３，３’−ジメチル−４，４’−ジイソシアナトビフェニル、３，３’−ジメチル−４，４’−ジイソシアナトジフェニルメタン、クロロフェニレン−２，４−ジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネートを挙げることができる。これらの有機ジイソシアネートは単独で使用してもよいし、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。
【００３１】
上記の鎖伸長剤としては、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、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール、２，２−ジエチル−１，３−プロパンジオール、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，６−ヘキサンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、１，４−ビス（β−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン、１，４−シクロヘキサンジオール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、ビス（β−ヒドロキシエチル）テレフタレート、１，９−ノナンジオール、ｍ−キシリレングリコール、ｐ−キシリレングリコール等のジオール類；エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジアミン、２，４，４−トリメチルヘキサメチレンジアミン、３−メチルペンタメチレンジアミン、１，２−シクロヘキサンジアミン、１，３−シクロヘキサンジアミン、１，４−シクロヘキサンジアミン、１，２−ジアミノプロパン、ヒドラジン、キシリレンジアミン、イソホロンジアミン、ピペラジン、ｏ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、トリレンジアミン、キシレンジアミン、アジピン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ビス（４−アミノフェノキシ）ビフェニル、４，４’−ビス（３−アミノフェノキシ）ビフェニル、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルスルフォン、３，４−ジアミノジフェニルスルフォン、３，３’−ジアミノジフェニルスルフォン、４，４’−メチレン−ビス（２−クロロアニリン）、３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノビフェニル、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、２，６−ジアミノトルエン、２，４−ジアミノクロロベンゼン、１，２−ジアミノアントラキノン、１，４−ジアミノアントラキノン、３，３’−ジアミノベンゾフェノン、３，４−ジアミノベンゾフェノン、４，４’−ジアミノベンゾフェノン、４，４’−ジアミノビベンジル、２，２’−ジアミノ−１，１’−ビナフタレン、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）アルカン、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）アルカン、１，５−ビス（４−アミノフェノキシ）アルカン等の１，ｎ−ビス（４−アミノフェノキシ）アルカン（ｎは３〜１０）、１，２−ビス［２−（４−アミノフェノキシ）エトキシ］エタン、９，９−ビス（４��アミノフェニル）フルオレン、４，４’−ジアミノベンズアニリド等のジアミン類などが挙げられる。これらの鎖伸長剤は単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
【００３２】
上記のポリウレタンの具体的な一例としては、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種の高分子ジオールと、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種の有機ジイソシアネートと、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、１，４−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種の鎖伸長剤とを反応させて得られるものなどが挙げられる。
【００３３】
該ポリウレタンの製造方法は特に限定されないが、架橋型ポリウレタンを製造する場合には、例えば、上記の高分子ジオールと有機ジイソシアネートとを、高分子ジオールのモル数に対する有機ジイソシアネートのモル数が１．５〜３．０倍過剰（好ましくは１．８〜２．７倍過剰、より好ましくは２．０〜２．５倍過剰）となる範囲で混合し、６０〜１２０℃（好ましくは７０〜１１０℃、より好ましくは８０〜１００℃）で反応させることによって中間重合体を合成し、該中間重合体をＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミドなどの不活性溶媒に溶解し、有機ジアミンを反応させて鎖延長反応させる方法などを採用することができる。
【００３４】
一方、熱可塑性ポリウレタンを製造する場合には、上記の高分子ジオール、有機ジイソシアネートおよび鎖伸長剤を所定の比率で溶融混合して製造することができる。各成分の混合比率は、熱可塑性ポリウレタンからなる研磨層に付与すべき物性、耐摩耗性などを考慮して適宜決定されるが、高分子ジオールおよび鎖伸長剤に含まれる活性水素原子１モルに対して、有機ジイソシアネートに含まれるイソシアネート基が０．９５〜１．３モルとなる割合で各成分を使用することが好ましい。イソシアネート基の上記割合が０．９５モル未満であると、得られる熱可塑性ポリウレタンからなる研磨層の機械的強度および耐摩耗性が低下する傾向があり、１．３モルを超えると熱可塑性ポリウレタンの生産性や保存安定性が低下する傾向がある。例えば得られる研磨層の機械的強度および耐摩耗性、熱可塑性ポリウレタンの生産性、保存安定性の観点から、高分子ジオールおよび鎖伸長剤に含まれる活性水素原子１モルに対して、有機ジイソシアネートに含まれるイソシアネート基が０．９６〜１．１モルとなる割合であることがより好ましく、０．９７〜１．０５モルとなる割合であることがさらに好ましい。
【００３５】
また、熱可塑性ポリウレタンにおけるイソシアネート基由来の窒素原子の含有率は４．８質量％以上、６．０質量％未満であることが好ましい。イソシアネート基由来の窒素原子の含有率が４．８質量％未満の場合には、得られる熱可塑性ポリウレタンからなる研磨層を有する研磨パッドが柔らかくなり、被研磨面の平坦性が低下し、また研磨効率が低下する傾向がある。一方、イソシアネート基由来の窒素含有の含有率が６．０質量％以上の場合にはスクラッチが発生しやすくなる傾向がある。したがって、例えばスクラッチ抑制の観点から、イソシアネート基由来の窒素原子の含有率は、より好ましくは４．９質量％以上、５．８質量％以下であり、さらに好ましくは５．０質量％以上、５．８質量％以下である。
【００３６】
なお、本発明を何ら限定するものではないが、数平均分子量が１４００〜５０００の高分子ジオールを用いて、且つイソシアネート基由来の窒素原子の含有率が４．８質量％以上、６．０質量％未満となるように熱可塑性ポリウレタンを製造すると、５０℃の水で飽和膨潤させた後の５０℃における引張り弾性率が１３０〜８００ＭＰａ、５０℃における損失正接が０．２以下、および水との接触角が８０度以下である高分子材料（熱可塑性ポリウレタン）を容易に得ることが可能となり好ましい。
【００３７】
熱可塑性ポリウレタンは、高分子ジオール、有機ジイソシアネートおよび鎖伸長剤を原料として使用し、プレポリマー法やワンショット法などの公知の方法により製造することができる。熱可塑性ポリウレタンは、実質的に溶剤の不存在下に溶融重合する方法によって製造することが好ましく、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によって製造することがより好ましい。
【００３８】
本発明の研磨パッドが有する研磨層は、架橋剤、充填剤、架橋促進剤、架橋助剤、軟化剤、粘着付与剤、老化防止剤、発泡剤、加工助剤、密着性付与剤、無機充填剤、有機フィラー、結晶核剤、耐熱安定剤、耐候安定剤、帯電防止剤、着色剤、滑剤、難燃剤、難燃助剤（酸化アンチモンなど）、ブルーミング防止剤、離型剤、増粘剤、酸化防止剤、導電剤などの添加剤を含有してもよい。
【００３９】
研磨層において、５０℃の水で飽和膨潤させた後の５０℃における引張り弾性率が１３０〜８００ＭＰａ、５０℃における損失正接が０．２以下、および水との接触角が８０度以下である高分子材料の占める割合としては、好ましくは５０質量％以上であり、より好ましくは８０質量％以上であり、さらに好ましくは９５質量％以上であり、特に研磨層が５０℃の水で飽和膨潤させた後の５０℃における引張り弾性率が１３０〜８００ＭＰａ、５０℃における損失正接が０．２以下、および水との接触角が８０度以下である高分子材料のみから実質的になることが好ましい。
【００４０】
研磨層は、上記の高分子材料や、該高分子材料と上記の他の成分とを含有する組成物を押出成形法、射出成形法、ブロー成形法、カレンダー成形法などによりシート状成形体とすることによって製造することができる。該シート状成形体はそのまま研磨層としてもよいが、研削等によりシート状成形体を所望の厚さとして研磨層とすることもできる。
【００４１】
研磨層は実質的に発泡構造を有さないことが好ましい。研磨層が発泡構造を有する場合には、研磨層における気泡の分布の不均一さや気泡の大きさのばらつきに由来して、研磨速度が不安定になる傾向がある。さらに、気泡に由来する研磨表面の比較的大きな孔の中で研磨スラリーや研磨パッドの屑が凝集しやすく、これに由来して研磨対象物にスクラッチが発生しやすくなる。
【００４２】
本発明の研磨パッドは上記の研磨層１層のみからなる単層型研磨パッドであってもよい。この場合の研磨層（研磨パッド）の厚さとしては、０．８〜４ｍｍの範囲内であることが好ましく、０．８〜３ｍｍの範囲内であることがより好ましい。
【００４３】
また本発明の研磨パッドは、上記の研磨層の他にさらに弾性体層を有する積層型研磨パッドであってもよい。このような弾性体層はその硬度が研磨層の硬度よりも低いことが好ましい。研磨パッドが研磨層の硬度よりも低い硬度を有する弾性体層を有することにより、研磨対象の局所的な凹凸には硬質な研磨層が作用し、また研磨対象全体の反りやうねりには軟質の弾性体層が追従することができるため、結果としてグローバル平坦性（研磨対象の面内の均一性）とローカル平坦性（研磨対象の局所的な平坦性）の両立を確保することができ、また研磨均一性が一層向上する。
【００４４】
弾性体層を有する積層型研磨パッドにおける、研磨層および弾性体層それぞれの具体的な硬度としては、研磨層はＪＩＳ−Ｄ硬度が５５以上であり、弾性体層はＪＩＳ−Ｃ硬度が２０〜８０であることが好ましい。特に被研磨面のローカル平坦性の向上や、また、あまりに硬度が高すぎると被研磨面にスクラッチが発生しやすくなることから、研磨層の硬度としては、ＪＩＳ−Ｄ硬度が６０〜８０の範囲にあることがより好ましく、６５〜７５の範囲にあることがさらに好ましい。一方、グローバル平坦性の向上や、また、あまりに硬度が低すぎると、研磨台（プラテン）に貼り付けて研磨をおこなう際に研磨台の回転を充分に研磨層に伝えることができず安定した研磨を行なうことができなくなる場合があることから、弾性体層の硬度としてはＪＩＳ−Ｃ硬度が３０〜７０の範囲にあることがより好ましく、４０〜６５の範囲にあることがさらに好ましい。
なお、該積層型研磨パッドは、上記の研磨層と弾性体層とが溶融接着等により直接接合しているものの他、接着剤や両面粘着テープ等により両層が接着されたものや、両層の間にさらに別の層が存在するものも含む。
【００４５】
弾性体層を有する積層型研磨パッドにおける、研磨層および弾性体層それぞれの厚さとしては、研磨層の厚さが０．３〜２ｍｍであり、弾性体層の厚さが０．５〜３ｍｍであることが好ましい。研磨層の厚さが０．３ｍｍ未満の場合には、研磨層の硬度の効果が充分に得られにくく研磨均一性が低下する場合があり、研磨層の厚さが２ｍｍを超える場合には、弾性体層による研磨対象全体の反りやうねりへの追従効果が低下する場合がある。一方、弾性体層の厚みが０．５ｍｍ未満の場合には、研磨対象全体の反りやうねりへの追従効果が低下する場合があり、弾性体層の厚さが３ｍｍを超える場合には、研磨パッド全体が軟らかくなりすぎるため、研磨パッドを研磨台（プラテン）に貼り付けて研磨を行う際に、研磨台の回転を研磨層に充分に伝えることができずに安定した研磨を行うことができなくなる場合がある。弾性体層を有する積層型研磨パッドにおける研磨層の厚さとしては、より好ましくは０．５〜１．８ｍｍであり、一方、弾性体層の厚さとしては、より好ましくは１〜２．５ｍｍである。
【００４６】
弾性体層の材質としては、現在汎用的に使用されているポリウレタンを含浸した不織布（例えば“Ｓｕｂａ４００”（ニッタ・ハース（株）製））の他、天然ゴム、ニトリルゴム、ポリブタジエンゴム、シリコーンゴム等のゴム；ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマー等の熱可塑性エラストマー；発泡プラスチック；ポリウレタンなどを採用することができ、特に限定されるものではないが、弾性体層として必要な柔軟性を有し、また発泡構造を有する弾性体層を使用する場合に発泡構造が容易に得られる点でポリウレタンが好ましい。
【００４７】
上記のようにして得られた単層型研磨パッドや積層型研磨パッドには、所望の加工を施してもよい。このような加工の種類には特に制限はなく、例えば、研削やスライス等の形状を整える加工や、研磨パッドの表面に格子状、同心円状、渦巻き状などの溝や孔を形成する表面加工等を挙げることができる。これらの加工は１種を採用してもよいし、２種以上を組み合わせてもよい。
【００４８】
本発明の研磨パッドは、研磨層を５０℃の水で飽和膨潤させた後の５０℃における引張り弾性率が１３０〜８００ＭＰａ、５０℃における損失正接が０．２以下、および水との接触角が８０度以下である高分子材料から形成し、且つ該研磨層の研磨表面を、番手が＃１５０〜＃６００のダイヤモンドドレッサーを用いてコンディショニングを行うことによって製造することができる。コンディショニングは研磨対象物を研磨する前に行うこともできるが、研磨対象物の研磨時に行うこともでき、また研磨対象物の研磨と研磨パッドのコンディショニングとを交互に行うこともできる。
【００４９】
上記のダイヤモンドドレッサーの番手が＃１５０未満である場合には、本発明で規定する研磨表面を有する研磨パッドが得られにくくなり、また＃６００を超える場合には、コンディショニングに時間がかかる傾向がある。ダイヤモンドドレッサーの番手としては、より好ましくは＃２００〜＃４００の範囲内であり、さらに好ましくは＃２００〜＃３５０の範囲内である。
【００５０】
上記のコンディショニングの方法については特に制限はなく、従来よりＣＭＰ用研磨パッドをコンディショニングする際に採用される装置や条件を適用することができ、例えば、１４７〜３４３ｋＰａ（より好ましくは、１５６〜２９４ｋＰａ、さらに好ましくは、１６６〜２５４ｋＰａ）の圧力にて５〜９０分間（より好ましくは１０〜６０分間、さらに好ましくは１５〜５０分間）処理することにより行うことが好ましい。また、コンディショニングは蒸留水を流しながら行うことが好ましい。
【００５１】
本発明の研磨パッドは、それ自体公知の研磨スラリーと共に、化学的機械的研磨に使用することができる。研磨スラリーは、例えば、水やオイル等の液状媒体；酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素等の研磨剤；塩基、酸、界面活性剤などの成分を含有している。また、化学的機械的研磨を行うに際し、必要に応じ、研磨スラリーと共に、潤滑油、冷却剤などを併用してもよい。
【００５２】
化学的機械的研磨は、公知の化学的機械的研磨用装置を使用し、研磨スラリーを介して被研磨面と研磨パッドを、加圧下、一定速度で、一定時間接触させることによって実施することができる。研磨の対象となる物品（研磨対象）には特に制限はないが、例えば、水晶、シリコン、ガラス、光学基板、電子回路基板、多層配線基板、ハードディスクなどが挙げられる。特に、研磨の対象としては、シリコンウェハや半導体ウェハであることが好ましい。半導体ウェハの具体例としては、例えば、酸化シリコン、酸化フッ化シリコン、有機ポリマー等の絶縁膜；銅、アルミニウム、タングステン等の配線材金属膜；タンタル、チタン、窒化タンタル、窒化チタン等のバリアメタル膜などを表面に有するものが挙げられる。
【実施例】
【００５３】
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。なお、実施例に記載した熱可塑性ポリウレタン（高分子材料）および研磨パッドの評価は次の方法で実施した。
【００５４】
熱可塑性ポリウレタンの５０℃の水で飽和膨潤させた後の５０℃における引張り弾性率
以下の製造例で得られた熱可塑性ポリウレタンを用いて厚さ２ｍｍの押出シートを作製し、該シートから２号型試験片（ＪＩＳ  Ｋ７１１３）を打ち抜き、５０℃の水に３日間浸漬して水で飽和膨潤させたシートを得た。次いで島津製作所製オートグラフ「ＡＧ５０００」を用い、チャック間距離４０ｍｍでサンプル装着後、雰囲気温度５０℃において５分間静置した後、引張り速度５０ｍｍ／分にて引張り弾性率を測定した。
【００５５】
熱可塑性ポリウレタンの５０℃における損失正接
以下の製造例で得られた熱可塑性ポリウレタンを用いて厚さ２ｍｍの押出シートを作製し、該シートを９０℃で５時間熱処理した試験片を用いて、レオロジー社製動的粘弾性測定装置「ＦＴレオスペクトラーＤＶＥ−Ｖ４」を使用して周波数１１Ｈｚで５０℃における貯蔵弾性率（Ｅ’５０）および５０℃における損失弾性率（Ｅ”５０）を測定し、これらの値から５０℃における損失正接を算出した。
【００５６】
熱可塑性ポリウレタンの水との接触角
以下の製造例で得られた熱可塑性ポリウレタンを用いて厚さ２ｍｍの押出シートを作製し、該シートから１００ｍｍ角の大きさのシートを切り出し、２０℃、６５％ＲＨの条件下に３日間放置後、協和界面科学（株）製「Ｄｒｏｐ  Ｍａｓｔｅｒ５００」を用いて水との接触角を測定した。
【００５７】
研磨層または弾性体層の硬度
研磨層のＪＩＳ−Ｄ硬度はＪＩＳ  Ｋ７２１５に準じて測定した。また弾性体層のＪＩＳ−Ｃ硬度はＪＩＳ  Ｋ７３１２に準じて測定した。
【００５８】
研磨表面の状態
以下の実施例または比較例において得られたコンディショニング後の研磨パッドを研磨装置から取り外して乾燥した後、キーエンス社製カラーレーザー顕微鏡「ＶＫ−８５００」を用いて、コンディショニングを行った面（研磨表面）から評価長さ０．５ｍｍの粗さ曲線を得た。得られた粗さ曲線から算術平均粗さ（Ｒａ）、切断レベル３０％での負荷長さ率（Ｒｍｒ０．３）および最大高さ粗さ（Ｒｚ）を求めた。また得られた粗さ曲線から負荷曲線を作成し、該負荷曲線から、前記した方法より、突出山部の断面積（Ａ１）、突出山部高さ（Ｒｐｋ）、コア部の負荷長さ率（Ｍｒ１）および突出谷部の断面積（Ａ２）を求めた。
【００５９】
研磨パッドの研磨性能の評価
研磨パッドのコンディショニングを以下の実施例または比較例のとおり行った後、続いて、プラテン回転数５０回転／分、ヘッド回転数４９回転／分、研磨圧力４５ｋＰａの条件において、キャボット社製研磨スラリー「ＳＳ２５」を蒸留水で２倍に希釈した液を１２０ｍＬ／分の速度で供給しながら、該研磨パッドによって、酸化膜表面を有する直径８インチのシリコンウェハを１００秒間研磨した。
研磨前および研磨後の酸化膜の膜厚をウェハ面内で各４９点測定し、各点での研磨速度を求めた。４９点の研磨速度の平均値を平均研磨速度（Ｒ）とし、また、４９点の研磨速度の標準偏差（σ）を求めて、研磨均一性を下式（１）により求めた不均一性により評価した。不均一性の値が小さいほどシリコンウェハ面内で均一に研磨されており研磨均一性に優れていることを示す。
不均一性（％）＝（σ／Ｒ）×１００              （１）
また、スクラッチ数はＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製「Ｓｕｒｆｓｃａｎ  ＳＰ１」を用いて、研磨後のシリコンウェハ表面に存在する０．１６μｍ以上の大きさの傷の数を測定することにより求めた。
【００６０】
また、弾性体層として、以下のものを使用した。
弾性体層−１：厚さ１．５ｍｍ、ＪＩＳ−Ｃ硬度６５のポリウレタン製のシート（イノアックコーポレーション製「ポロンＨ４８」）
弾性体層−２：厚さ２ｍｍ、ＪＩＳ−Ｃ硬度６５のポリウレタン製のシート（イノアックコーポレーション製「ポロンＨ４８」）
弾性体層−３：厚さ２ｍｍ、ＪＩＳ−Ｃ硬度９９のポリウレタン（株式会社クラレ製「クラミロン＃８１８５」）製のシート
弾性体層−４：厚さ４ｍｍ、ＪＩＳ−Ｃ硬度６５のポリウレタン製のシート（イノアックコーポレーション製「ポロンＨ４８」）
【００６１】
＜製造例１＞
熱可塑性ポリウレタン（ＰＵ−１）の製造
数平均分子量２０００のポリ（テトラメチレングリコール）［略号：ＰＴＭＧ２０００］、数平均分子量２０００のポリ（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）［略号：ＰＮＯＡ２０００、ノナメチレン単位と２−メチル−１，８−オクタメチレン単位とのモル比＝７対３］、１，４−シクロヘキサンジメタノール［略号：ＣＨＤＭ］、１，４−ブタンジオール［略号：ＢＤ］および４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート［略号：ＭＤＩ］を、ＰＴＭＧ２０００：ＰＮＯＡ２０００：ＣＨＤＭ：ＢＤ：ＭＤＩの質量比が２０．１：８．４：５．７：１４．２：５１．６（イソシアネート基由来の窒素原子の含有率：５．８質量％）となる割合で用い、且つそれらの合計供給量が３００ｇ／分になるようにして、定量ポンプにより同軸で回転する２軸押出機（３０ｍｍφ、Ｌ／Ｄ＝３６、シリンダー温度：７５〜２６０℃）に連続的に供給して、連続溶融重合を行って熱可塑性ポリウレタンを製造した。生成した熱可塑性ポリウレタンの溶融物をストランド状に水中に連続的に押出した後、ペレタイザーでペレット状に細断し、得られたペレットを７０℃で２０時間除湿乾燥することにより熱可塑性ポリウレタン（以下、これをＰＵ−１という）を製造した。ＰＵ−１の５０℃の水で飽和膨潤させた後の５０℃における引張り弾性率、５０℃における損失正接、および水との接触角を上記の方法により求めた。結果を表１に示した。
【００６２】
＜製造例２＞
熱可塑性ポリウレタン（ＰＵ−２）の製造
ＰＴＭＧ２０００、ＣＨＤＭ、ＢＤおよびＭＤＩを、ＰＴＭＧ２０００：ＣＨＤＭ：ＢＤ：ＭＤＩの質量比が３０．６：５．５：１３．７：５０．２（イソシアネート基由来の窒素原子の含有率：５．６質量％）となる割合で用い、且つそれらの合計供給量が３００ｇ／分になるようにして、定量ポンプにより同軸で回転する２軸押出機（３０ｍｍφ、Ｌ／Ｄ＝３６、シリンダー温度：７５〜２６０℃）に連続的に供給して、連続溶融重合を行って熱可塑性ポリウレタンを製造した。生成した熱可塑性ポリウレタンの溶融物をストランド状に水中に連続的に押出した後、ペレタイザーでペレット状に細断し、得られたペレットを７０℃で２０時間除湿乾燥することにより熱可塑性ポリウレタン（以下、これをＰＵ−２という）を製造した。ＰＵ−２の５０℃の水で飽和膨潤させた後の５０℃における引張り弾性率、５０℃における損失正接、および水との接触角を上記の方法により求めた。結果を表１に示した。
【００６３】
＜製造例３＞
熱可塑性ポリウレタン（ＰＵ−３）の製造
ＰＴＭＧ２０００、数平均分子量６００のポリ（エチレングリコール）［略号：ＰＥＧ６００］、ＣＨＤＭ、ＢＤおよびＭＤＩを、ＰＴＭＧ２０００：ＰＥＧ６００：ＣＨＤＭ：ＢＤ：ＭＤＩの質量比が２５．６：３．３：５．５：１３．６：５２．０（イソシアネート基由来の窒素原子の含有率：５．８質量％）となる割合で用い、且つそれらの合計供給量が３００ｇ／分になるようにして、定量ポンプにより同軸で回転する２軸押出機（３０ｍｍφ、Ｌ／Ｄ＝３６、シリンダー温度：７５〜２６０℃）に連続的に供給して、連続溶融重合を行って熱可塑性ポリウレタンを製造した。生成した熱可塑性ポリウレタンの溶融物をストランド状に水中に連続的に押出した後、ペレタイザーでペレット状に細断し、得られたペレットを７０℃で２０時間除湿乾燥することにより、熱可塑性ポリウレタン（以下、これをＰＵ−３という）を製造した。ＰＵ−３の５０℃の水で飽和膨潤させた後の５０℃における引張り弾性率、５０℃における損失正接、および水との接触角を上記の方法により求めた。結果を表１に示した。
【００６４】
＜製造例４＞
熱可塑性ポリウレタン（ＰＵ−４）の製造
数平均分子量５００のポリ（メチルペンタンアジペート）［略号：ＰＭＰＡ５００］、ＣＨＤＭおよびＭＤＩを、ＰＭＰＡ５００：ＣＨＤＭ：ＭＤＩの質量比が５．９：３３．３：６０．８（イソシアネート基由来の窒素原子の含有率：６．８質量％）となる割合で用い、且つそれらの合計供給量が３００ｇ／分になるようにして、定量ポンプにより同軸で回転する２軸押出機（３０ｍｍφ、Ｌ／Ｄ＝３６、シリンダー温度：７５〜２６０℃）に連続的に供給して、連続溶融重合を行って熱可塑性ポリウレタンを製造した。生成した熱可塑性ポリウレタンの溶融物をストランド状に水中に連続的に押出した後、ペレタイザーでペレット状に細断し、得られたペレットを７０℃で２０時間除湿乾燥することにより熱可塑性ポリウレタン（以下、これをＰＵ−４という）を製造した。ＰＵ−４の５０℃の水で飽和膨潤させた後の５０℃における引張り弾性率、５０℃における損失正接、および水との接触角を上記の方法により求めた。結果を表１に示した。
【００６５】
＜製造例５＞
熱可塑性ポリウレタン（ＰＵ−５）の製造
数平均分子量５５０のダイマージオール［略号：ＤＤ５５０］、ＣＨＤＭおよびＭＤＩを、ＤＤ５５０：ＣＨＤＭ：ＭＤＩの質量比が２４．８：２３．３：５１．９（イソシアネート基由来の窒素原子の含有率：５．８質量％）となる割合で用い、且つそれらの合計供給量が３００ｇ／分になるようにして、定量ポンプにより同軸で回転する２軸押出機（３０ｍｍφ、Ｌ／Ｄ＝３６、シリンダー温度：７５〜２６０℃）に連続的に供給して、連続溶融重合を行って熱可塑性ポリウレタンを製造した。生成した熱可塑性ポリウレタンの溶融物をストランド状に水中に連続的に押出した後、ペレタイザーでペレット状に細断し、得られたペレットを７０℃で２０時間除湿乾燥することにより熱可塑性ポリウレタン（以下、これをＰＵ−５という）を製造した。ＰＵ−５の５０℃の水で飽和膨潤させた後の５０℃における引張り弾性率、５０℃における損失正接、および水との接触角を上記の方法により求めた。結果を表１に示した。
【００６６】
＜製造例６＞
熱可塑性ポリウレタン（ＰＵ−６）の製造
数平均分子量１０００のポリ（テトラメチレングリコール）［略号：ＰＴＭＧ１０００］、ＣＨＤＭおよびＭＤＩを、ＰＴＭＧ１０００：ＣＨＤＭ：ＭＤＩの質量比が３０．０：２２．８：４７．２（イソシアネート基由来の窒素原子の含有率：５．３質量％）となる割合で用い、且つそれらの合計供給量が３００ｇ／分になるようにして、定量ポンプにより同軸で回転する２軸押出機（３０ｍｍφ、Ｌ／Ｄ＝３６、シリンダー温度：７５〜２６０℃）に連続的に供給して、連続溶融重合を行って熱可塑性ポリウレタンを製造した。生成した熱可塑性ポリウレタンの溶融物をストランド状に水中に連続的に押出した後、ペレタイザーでペレット状に細断し、得られたペレットを７０℃で２０時間除湿乾燥することにより熱可塑性ポリウレタン（以下、これをＰＵ−６という）を製造した。ＰＵ−６の５０℃の水で飽和膨潤させた後の５０℃における引張り弾性率、５０℃における損失正接、および水との接触角を上記の方法により求めた。結果を表１に示した。
【００６７】
【表１】
2008235508.tif 000003
【００６８】
＜実施例１＞
製造例１で得られたＰＵ−１を単軸押出成形機（９０ｍｍφ）に仕込み、シリンダー温度２１５〜２２５℃、ダイス温度２２５℃にてＴ−ダイより押出し、６０℃に調温したギャップ間隔１．８ｍｍのロールを通過させて厚さ２ｍｍのシートを成形した。得られたシートの表面を研削し、厚さ１．５ｍｍの均一なシートとした後、幅２．２ｍｍ、深さ１．２ｍｍの溝を１５．０ｍｍ間隔で格子状に形成し、直径５１ｃｍの円形状研磨パッド（パッド−１）を作製した。
上記の研磨パッドをＣＭＰ研磨装置（株式会社野村製作所製「ＰＰ０−６０Ｓ」）に設置し、三菱マテリアル株式会社製ダイヤモンドドレッサー「ＭＥＣ３２５Ｌ」（番手：＃３２５）を用いて、圧力１７７ｋＰａ、ドレッサー回転数１１０回転／分の条件で蒸留水を１２０ｍＬ／分の速度で流しながら１８分間研磨パッド表面（溝を形成した面）を研削してコンディショニングを行った。コンディショニング後の研磨パッドの表面状態（研磨表面の状態）を上記の方法により評価した。結果を表２に示した。
また、同様にしてコンディショニングを行った研磨パッドを用いて上記の方法により研磨性能の評価を行った。結果を表２に示した。
【００６９】
＜実施例２＞
製造例２で得られたＰＵ−２を単軸押出成形機（９０ｍｍφ）に仕込み、シリンダー温度２１５〜２２５℃、ダイス温度２２５℃にてＴ−ダイより押出し、６０℃に調温したギャップ間隔１．８ｍｍのロールを通過させて厚さ２ｍｍのシートを成形した。得られたシートの表面を研削し、厚さ１．５ｍｍの均一なシートとした後、幅２．２ｍｍ、深さ１．２ｍｍの溝を１５．０ｍｍ間隔で格子状に形成し、直径５１ｃｍの円形状研磨パッド（パッド−２）を作製した。
上記の研磨パッドをＣＭＰ研磨装置（株式会社野村製作所製「ＰＰ０−６０Ｓ」）に設置し、三菱マテリアル株式会社製ダイヤモンドドレッサー「ＭＥＣ３２５Ｌ」（番手：＃３２５）を用いて、圧力１７７ｋＰａ、ドレッサー回転数１１０回転／分の条件で蒸留水を１２０ｍＬ／分の速度で流しながら１８分間研磨パッド表面（溝を形成した面）を研削してコンディショニングを行った。コンディショニング後の研磨パッドの表面状態（研磨表面の状態）を上記の方法により評価した。結果を表２に示した。
また、同様にしてコンディショニングを行った研磨パッドを用いて上記の方法により研磨性能の評価を行った。結果を表２に示した。
【００７０】
＜実施例３＞
製造例３で得られたＰＵ−３を単軸押出成形機（９０ｍｍφ）に仕込み、シリンダー温度２１５〜２２５℃、ダイス温度２２５℃にてＴ−ダイより押出し、６０℃に調温したギャップ間隔１．８ｍｍのロールを通過させて厚さ２ｍｍのシートを成形した。得られたシートの表面を研削し、厚さ１．５ｍｍの均一なシートとした後、幅２．２ｍｍ、深さ１．２ｍｍの溝を１５．０ｍｍ間隔で格子状に形成し、直径５１ｃｍの円形状研磨パッド（パッド−３）を作製した。
上記の研磨パッドをＣＭＰ研磨装置（株式会社野村製作所製「ＰＰ０−６０Ｓ」）に設置し、三菱マテリアル株式会社製ダイヤモンドドレッサー「ＭＥＣ３２５Ｌ」（番手：＃３２５）を用いて、圧力１７７ｋＰａ、ドレッサー回転数１１０回転／分の条件で蒸留水を１２０ｍＬ／分の速度で流しながら１８分間研磨パッド表面（溝を形成した面）を研削してコンディショニングを行った。コンディショニング後の研磨パッドの表面状態（研磨表面の状態）を上記の方法により評価した。結果を表２に示した。
また、同様にしてコンディショニングを行った研磨パッドを用いて上記の方法により研磨性能の評価を行った。結果を表２に示した。
【００７１】
＜比較例１＞
製造例４で得られたＰＵ−４を単軸押出成形機（９０ｍｍφ）に仕込み、シリンダー温度２１５〜２２５℃、ダイス温度２２５℃にてＴ−ダイより押出し、６０℃に調温したギャップ間隔１．８ｍｍのロールを通過させて厚さ２ｍｍのシートを成形した。得られたシートの表面を研削し、厚さ１．５ｍｍの均一なシートとした後、幅２．２ｍｍ、深さ１．２ｍｍの溝を１５．０ｍｍ間隔で格子状に形成し、直径５１ｃｍの円形状研磨パッド（パッド−４）を作製した。
上記の研磨パッドをＣＭＰ研磨装置（株式会社野村製作所製「ＰＰ０−６０Ｓ」）に設置し、三菱マテリアル株式会社製ダイヤモンドドレッサー「ＭＥＣ３２５Ｌ」（番手：＃３２５）を用いて、圧力１７７ｋＰａ、ドレッサー回転数１１０回転／分の条件で蒸留水を１２０ｍＬ／分の速度で流しながら１８分間研磨パッド表面（溝を形成した面）を研削してコンディショニングを行った。コンディショニング後の研磨パッドの表面状態（研磨表面の状態）を上記の方法により評価した。結果を表２に示した。
また、同様にしてコンディショニングを行った研磨パッドを用いて上記の方法により研磨性能の評価を行った。結果を表２に示した。
【００７２】
＜比較例２＞
製造例５で得られたＰＵ−５を単軸押出成形機（９０ｍｍφ）に仕込み、シリンダー温度２１５〜２２５℃、ダイス温度２２５℃にてＴ−ダイより押出し、６０℃に調温したギャップ間隔１．８ｍｍのロールを通過させて厚さ２ｍｍのシートを成形した。得られたシートの表面を研削し、厚さ１．５ｍｍの均一なシートとした後、幅２．２ｍｍ、深さ１．２ｍｍの溝を１５．０ｍｍ間隔で格子状に形成し、直径５１ｃｍの円形状研磨パッド（パッド−５）を作製した。
上記の研磨パッドをＣＭＰ研磨装置（株式会社野村製作所製「ＰＰ０−６０Ｓ」）に設置し、三菱マテリアル株式会社製ダイヤモンドドレッサー「ＭＥＣ３２５Ｌ」（番手：＃３２５）を用いて、圧力１７７ｋＰａ、ドレッサー回転数１１０回転／分の条件で蒸留水を１２０ｍＬ／分の速度で流しながら１８分間研磨パッド表面（溝を形成した面）を研削してコンディショニングを行った。コンディショニング後の研磨パッドの表面状態（研磨表面の状態）を上記の方法により評価した。結果を表２に示した。
また、同様にしてコンディショニングを行った研磨パッドを用いて上記の方法により研磨性能の評価を行った。結果を表２に示した。
【００７３】
＜比較例３＞
製造例６で得られたＰＵ−６を単軸押出成形機（９０ｍｍφ）に仕込み、シリンダー温度２１５〜２２５℃、ダイス温度２２５℃にてＴ−ダイより押出し、６０℃に調温したギャップ間隔１．８ｍｍのロールを通過させて厚さ２ｍｍのシートを成形した。得られたシートの表面を研削し、厚さ１．５ｍｍの均一なシートとした後、幅２．２ｍｍ、深さ１．２ｍｍの溝を１５．０ｍｍ間隔で格子状に形成し、直径５１ｃｍの円形状研磨パッド（パッド−６）を作製した。
上記の研磨パッドをＣＭＰ研磨装置（株式会社野村製作所製「ＰＰ０−６０Ｓ」）に設置し、三菱マテリアル株式会社製ダイヤモンドドレッサー「ＭＥＣ３２５Ｌ」（番手：＃３２５）を用いて、圧力１７７ｋＰａ、ドレッサー回転数１１０回転／分の条件で蒸留水を１２０ｍＬ／分の速度で流しながら１８分間研磨パッド表面（溝を形成した面）を研削してコンディショニングを行った。コンディショニング後の研磨パッドの表面状態（研磨表面の状態）を上記の方法により評価した。結果を表２に示した。
また、同様にしてコンディショニングを行った研磨パッドを用いて上記の方法により研磨性能の評価を行った。結果を表２に示した。
【００７４】
【表２】
2008235508.tif 000004
【００７５】
＜実施例４＞
実施例１において作製したパッド−１の裏面（溝が形成されていない面）に弾性体層−１を両面粘着シートで張り合わせて積層型研磨パッド（パッド−７）を作製した。
上記の研磨パッドをＣＭＰ研磨装置（株式会社野村製作所製「ＰＰ０−６０Ｓ」）に設置し、三菱マテリアル株式会社製ダイヤモンドドレッサー「ＭＥＣ３２５Ｌ」（番手：＃３２５）を用いて、圧力１７７ｋＰａ、ドレッサー回転数１１０回転／分の条件で蒸留水を１２０ｍＬ／分の速度で流しながら１８分間研磨パッド表面（溝を形成した面）を研削してコンディショニングを行った。コンディショニング後の研磨パッドの表面状態（研磨表面の状態）を上記の方法により評価した。結果を表３に示した。
また、同様にしてコンディショニングを行った研磨パッドを用いて上記の方法により研磨性能の評価を行った。結果を表３に示した。
【００７６】
＜実施例５＞
実施例２において作製したパッド−２の裏面（溝が形成されていない面）に弾性体層−２を両面粘着シートで張り合わせて積層型研磨パッド（パッド−８）を作製した。
上記の研磨パッドをＣＭＰ研磨装置（株式会社野村製作所製「ＰＰ０−６０Ｓ」）に設置し、三菱マテリアル株式会社製ダイヤモンドドレッサー「ＭＥＣ３２５Ｌ」（番手：＃３２５）を用いて、圧力１７７ｋＰａ、ドレッサー回転数１１０回転／分の条件で蒸留水を１２０ｍＬ／分の速度で流しながら１８分間研磨パッド表面（溝を形成した面）を研削してコンディショニングを行った。コンディショニング後の研磨パッドの表面状態（研磨表面の状態）を上記の方法により評価した。結果を表３に示した。
また、同様にしてコンディショニングを行った研磨パッドを用いて上記の方法により研磨性能の評価を行った。結果を表３に示した。
【００７７】
＜実施例６＞
実施例３において作製したパッド−３の裏面（溝が形成されていない面）に弾性体層−１を両面粘着シートで張り合わせて積層型研磨パッド（パッド−９）を作製した。
上記の研磨パッドをＣＭＰ研磨装置（株式会社野村製作所製「ＰＰ０−６０Ｓ」）に設置し、三菱マテリアル株式会社製ダイヤモンドドレッサー「ＭＥＣ３２５Ｌ」（番手：＃３２５）を用いて、圧力１７７ｋＰａ、ドレッサー回転数１１０回転／分の条件で蒸留水を１２０ｍＬ／分の速度で流しながら１８分間研磨パッド表面（溝を形成した面）を研削してコンディショニングを行った。コンディショニング後の研磨パッドの表面状態（研磨表面の状態）を上記の方法により評価した。結果を表３に示した。
また、同様にしてコンディショニングを行った研磨パッドを用いて上記の方法により研磨性能の評価を行った。結果を表３に示した。
【００７８】
＜実施例７＞
実施例１において作製したパッド−１の裏面（溝が形成されていない面）に弾性体層−３を両面粘着シートで張り合わせて積層型研磨パッド（パッド−１０）を作製した。
上記の研磨パッドをＣＭＰ研磨装置（株式会社野村製作所製「ＰＰ０−６０Ｓ」）に設置し、三菱マテリアル株式会社製ダイヤモンドドレッサー「ＭＥＣ３２５Ｌ」（番手：＃３２５）を用いて、圧力１７７ｋＰａ、ドレッサー回転数１１０回転／分の条件で蒸留水を１２０ｍＬ／分の速度で流しながら１８分間研磨パッド表面（溝を形成した面）を研削してコンディショニングを行った。コンディショニング後の研磨パッドの表面状態（研磨表面の状態）を上記の方法により評価した。結果を表３に示した。
また、同様にしてコンディショニングを行った研磨パッドを用いて上記の方法により研磨性能の評価を行った。結果を表３に示した。
【００７９】
＜実施例８＞
製造例１で得られたＰＵ−１を単軸押出成形機（９０ｍｍφ）に仕込み、シリンダー温度２１５〜２２５℃、ダイス温度２２５℃にてＴ−ダイより押出し、６０℃に調温したギャップ間隔２．５ｍｍのロールを通過させて厚さ２．５ｍｍのシートを成形した。得られたシートの表面を研削し、厚さ２．０ｍｍの均一なシートとした後、幅２．２ｍｍ、深さ１．２ｍｍの溝を１５．０ｍｍ間隔で格子状に形成し、直径５１ｃｍの円形状研磨パッドを作製した。
この円形状研磨パッドの裏面（溝が形成されていない面）に弾性体層−２を両面粘着シートで張り合わせて積層型研磨パッド（パッド−１１）を作製した。
上記の研磨パッドをＣＭＰ研磨装置（株式会社野村製作所製「ＰＰ０−６０Ｓ」）に設置し、三菱マテリアル株式会社製ダイヤモンドドレッサー「ＭＥＣ３２５Ｌ」（番手：＃３２５）を用いて、圧力１７７ｋＰａ、ドレッサー回転数１１０回転／分の条件で蒸留水を１２０ｍＬ／分の速度で流しながら１８分間研磨パッド表面（溝を形成した面）を研削してコンディショニングを行った。コンディショニング後の研磨パッドの表面状態（研磨表面の状態）を上記の方法により評価した。結果を表３に示した。
また、同様にしてコンディショニングを行った研磨パッドを用いて上記の方法により研磨性能の評価を行った。結果を表３に示した。
【００８０】
＜実施例９＞
実施例１において作製したパッド−１の裏面（溝が形成されていない面）に弾性体層−４を両面粘着シートで張り合わせて積層型研磨パッド（パッド−１２）を作製した。
上記の研磨パッドをＣＭＰ研磨装置（株式会社野村製作所製「ＰＰ０−６０Ｓ」）に設置し、三菱マテリアル株式会社製ダイヤモンドドレッサー「ＭＥＣ３２５Ｌ」（番手：＃３２５）を用いて、圧力１７７ｋＰａ、ドレッサー回転数１１０回転／分の条件で蒸留水を１２０ｍＬ／分の速度で流しながら１８分間研磨パッド表面（溝を形成した面）を研削してコンディショニングを行った。コンディショニング後の研磨パッドの表面状態（研磨表面の状態）を上記の方法により評価した。結果を表３に示した。
また、同様にしてコンディショニングを行った研磨パッドを用いて上記の方法により研磨性能の評価を行った。結果を表３に示した。
【００８１】
【表３】
2008235508.tif 000005
【００８２】
表２から明らかなように、実施例１〜３においては、ウェハ研磨時に発生するスクラッチ数が少なく、研磨速度、研磨均一性とも良好であった。それに対して、比較例１〜３はウェハ研磨時にスクラッチの発生が多く、研磨均一性に劣り、また比較例１および２においては、充分な研磨速度が得られなかった。
また、表３から明らかなように、弾性体層を有した積層型研磨パッドにおいてもウェハ研磨時に発生するスクラッチ数が少なく、研磨速度、研磨均一性とも良好であった。特に、弾性体層の硬度が研磨層の硬度よりも低く、また、研磨層の厚さが０．３〜２ｍｍの範囲内であり、前記弾性体層の厚さが０．５〜３ｍｍの範囲内である積層型研磨パッドを使用した実施例４〜６においては、研磨均一性が特に優れていた。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明によれば、半導体ウェハなどを精度よく、且つ高い研磨効率で研磨するために有用な研磨パッド、それを用いた研磨方法および半導体デバイスの製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】粗さ曲線の一例およびそれから作成される負荷曲線を表す図面である。
【図２】負荷曲線における、突出山部の断面積（Ａ１）、突出山部高さ（Ｒｐｋ）、コア部の負荷長さ率（Ｍｒ１）および突出谷部の断面積（Ａ２）を表す図面である。
【図１】
2008235508.tif 000006
【図２】
2008235508.tif 000007