(57)【要約】【課題】２液の反応によりポリウレタンを形成する成分の１方の成分に界面活性剤を添加して機械撹拌して気泡分散液とした後に残りの反応成分を混合してポリウレタンフォームとする製造方法において、ポリウレタン発泡体密度をより正確に調整して製造ロット間の密度のバラツキを低減することが可能な研磨パッド用ポリウレタン発泡体の製造方法を提供する。【解決手段】第１成分であるイソシアネート基含有プレポリマーに水酸基を有しないシリコン系ノニオン界面活性剤を添加して撹拌装置２０により非反応性気体と撹拌して非反応性気体を微細気泡として分散させて気泡分散液１とする気泡分散液製造工程、気泡分散液１に第２成分を混合して硬化性気泡分散液とする混合工程、硬化工程、及び裁断工程を有し、気泡分散液製造工程において、液面検出装置３２により液面高さを検知して密度調整を行う製造方法とする。【選択図】        図１
2004188716.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
イソシアネート基含有化合物を含む第１成分と活性水素基含有化合物を含む第２成分を混合させて微細気泡ポリウレタン発泡体からなる研磨パッドを製造する方法であり、
前記第１成分としてイソシアネート基含有プレポリマーを使用し、
撹拌機と混合容器とを備えた撹拌装置を使用し、
前記イソシアネート基含有プレポリマーにシリコン系ノニオン界面活性剤を添加して前記撹拌装置により非反応性気体と撹拌して前記非反応性気体を微細気泡として分散させて気泡分散液１とする気泡分散液製造工程、前記気泡分散液１に前記第２成分を混合して硬化性気泡分散液とする混合工程、前記硬化性気泡分散液を硬化させて微細気泡ポリウレタン発泡体とする硬化工程、及び前記微細気泡ポリウレタン発泡体を裁断して研磨パッドとする裁断工程を有し、
前記気泡分散液製造工程において、撹拌装置に備えた液面検出装置により液面高さを検知することにより密度調整を行うことを特徴とする研磨パッドの製造方法。
【請求項２】
イソシアネート基含有化合物を含む第１成分と活性水素基含有化合物を含む第２成分を混合させて微細気泡ポリウレタン発泡体を製造する方法であり、
前記第２成分としてポリオール化合物を含有するポリオール組成物を使用し、
撹拌機と混合容器とを備えた撹拌装置を使用し、
前記ポリオール組成物にシリコン系ノニオン界面活性剤を添加して前記撹拌装置により非反応性気体と撹拌して前記非反応性気体を微細気泡として分散させて気泡分散液２とする気泡分散液製造工程、前記気泡分散液２に前記第１成分を混合して硬化性気泡分散液とする混合工程、及び前記硬化性気泡分散液を硬化させて微細気泡ポリウレタン発泡体とする硬化工程を有し、
前記気泡分散液製造工程において、撹拌装置に備えた液面検出装置により液面高さを検知することにより密度調整を行うことを特徴とする研磨パッドの製造方法。
【請求項３】
前記液面検出装置は、電磁波もしくは超音波の反射により液面高さを測定する液面検出装置である請求項１又は２に記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の研磨パッドの製造方法により製造された、硬度がショアＤにて４５〜６５である研磨パッド。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載の研磨パッドの製造方法により製造された、硬度がショアＤにて４５〜６５である研磨パッドを使用して研磨を行う工程を有する半導体デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウエハないし半導体デバイス等の表面の凹凸をケミカルメカニカルポリシングで平坦化する際に使用される研磨パッド、特に研磨パッドの研磨層構成材料であるポリウレタンフォームの製造方法、並びに前記研磨パッド及び該研磨パッドを使用した半導体デバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスを製造する際には、基板であるシリコン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積層形成する工程等が行われるが、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、この回路形成における解像度と焦点深度の確保のために、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研磨して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（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ    Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ：以下、ＣＭＰという）法が採用されている。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、単に「スラリー」という）を用いて研磨する技術である。ＣＭＰ加工において使用する研磨パッドとしては、中空微小球状粒子を分散したポリウレタン発泡体（特許文献１）、イソシアネート基を有するプレポリマーを界面活性剤の存在下に撹拌して微細気泡を形成した後に硬化剤成分を添加して得られるポリウレタン発泡体（特許文献２）を研磨層構成材料が公知である。研磨パッドはこれらのポリウレタン発泡体をブロック状で製造し後にスライスしてシート状に形成され、さらに所定形状への裁断、必要に応じて溝加工が行われ、研磨パッドとされる。
【０００４】
【特許文献１】
特表平８−５００６２２号公報
【特許文献２】
特開２００１−８９５４８号公報
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特表平８−５００６２２号公報記載の技術によれば、液状のポリウレタン原料に中空微小球状粒子を分散して硬化させることが必要であるが、液状ポリウレタン原料の密度が１〜１．２ｇ／ｃｍ３  であるのに対して中空微小球状粒子の密度が小さいために、硬化過程で浮き上がってしまう傾向がある。そのために、ポリウレタン原料に対する中空微小球状粒子の添加量で発泡体ブロック全体としての密度を調整することは可能であるが、スライスして得られる各シートの間の密度のバラツキを抑制することが困難である。
【０００５】
一方、特開２００１−８９５４８号公報開示の技術によれば、発泡体ブロック全体として気泡が均一に形成されているために、スライスして得られる各シートの間の密度のバラツキは小さいが、ブロック状のフォーム密度の製造ロット間のバラツキの低減が難しく、撹拌時間の調整によってもある程度は調整可能であるが、正確にフォーム密度を調整し、製造ロット間のバラツキを低減することはできなかった。
【０００６】
研磨パッドの密度のバラツキは、ウエハないし半導体デバイスのＣＭＰ工程における研磨レートのバラツキを生じるために、その低減が求められている。
【０００７】
本発明の目的は、２液の反応によりポリウレタンを形成する成分の１方の成分に界面活性剤を添加して機械撹拌して気泡分散液とし、この気泡分散液に残りの反応成分を混合してポリウレタンフォームとする研磨パッド用のポリウレタン発泡体の製造において、得られるポリウレタン発泡体密度をより正確に調整して製造ロット間の密度のバラツキを低減することが可能な研磨パッド用ポリウレタン発泡体の製造方法、該ポリウレタン発泡体からなる研磨パッド、並びに半導体デバイスを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、イソシアネート基含有化合物を含む第１成分と活性水素基含有化合物を含む第２成分を混合させて微細気泡ポリウレタン発泡体からなる研磨パッドを製造する方法であり、
前記第１成分としてイソシアネート基含有プレポリマーを使用し、
撹拌機と混合容器とを備えた撹拌装置を使用し、
前記イソシアネート基含有プレポリマーにシリコン系ノニオン界面活性剤を添加して前記撹拌装置により非反応性気体と撹拌して前記非反応性気体を微細気泡として分散させて気泡分散液１とする気泡分散液製造工程、前記気泡分散液１に前記第２成分を混合して硬化性気泡分散液とする混合工程、前記硬化性気泡分散液を硬化させて微細気泡ポリウレタン発泡体とする硬化工程、及び前記微細気泡ポリウレタン発泡体を裁断して研磨パッドとする裁断工程を有し、
前記気泡分散液製造工程において、撹拌装置に備えた液面検出装置により液面高さを検知することにより密度調整を行うことを特徴とする。
【０００９】
別の本発明は、イソシアネート基含有化合物を含む第１成分と活性水素基含有化合物を含む第２成分を混合させて微細気泡ポリウレタン発泡体を製造する方法であり、
前記第２成分としてポリオール化合物を含有するポリオール組成物を使用し、
撹拌機と混合容器とを備えた撹拌装置を使用し、
前記ポリオール組成物にシリコン系ノニオン界面活性剤を添加して前記撹拌装置により非反応性気体と撹拌して前記非反応性気体を微細気泡として分散させて気泡分散液２とする気泡分散液製造工程、前記気泡分散液２に前記第１成分を混合して硬化性気泡分散液とする混合工程、前記硬化性気泡分散液を硬化させて微細気泡ポリウレタン発泡体とする硬化工程、及び前記微細気泡ポリウレタン発泡体を裁断して研磨パッドとする裁断工程を有し、
前記気泡分散液製造工程において、撹拌装置に備えた液面検出装置により液面高さを検知することにより密度調整を行うことを特徴とする。
【００１０】
係る構成により、いずれの発明においても２液の反応によりポリウレタンを形成する成分の１方の成分に界面活性剤を添加して機械撹拌して気泡分散液とし、この気泡分散液に残りの反応成分を混合してポリウレタンフォームとするポリウレタンフォームの製造において、得られるポリウレタンフォーム密度をより正確に調整することが可能となり、その結果、該ポリウレタン発泡体ブロックを裁断して得られる研磨パッドは気泡径、密度のバラツキが小さなものとなり、安定した研磨レートが得られるものである。
【００１１】
即ち、使用する撹拌容器に応じて原料使用量、機械撹拌して得られる気泡分散液の液面高さ、及び得られる発泡体の密度の関係を予め測定しておくと、原料使用量を特定すると、気泡分散液の液面高さの検出により、目的とする密度の発泡体を容易にかつ密度のバラツキを小さく製造することができる。
【００１２】
シート状の研磨パッドは、さらに所定形状に裁断され、必要に応じて溝加工や孔加工を行い、研磨層構成材料とされる。研磨層構成材料は、そのまま研磨パッドとして使用可能であるが、通常は裏面側にクッション層を積層した研磨パッドに形成される。
【００１３】
上述の発明においては、撹拌機における撹拌翼の回転数や形状、界面活性剤の種類などを適宜選択することにより、気泡の大きさも併せて調整することが可能である。
【００１４】
前記液面検出装置は、電磁波もしくは超音波の反射により液面高さを測定する液面検出装置であることが好ましい。
【００１５】
係る液面検出装置の使用により、非接触でかつ高精度にて液面高さを測定することができる。電磁波としては、γ線、紫外線、可視光、マイクロ波、レーザー等が例示される。電磁波もしくは超音波の反射により液面高さを測定する液面検出装置は、一般に、電磁波もしくは超音波を測定対象に向けて放射する放射部と測定対象からの反射を受容する受信部とから構成されている。
【００１６】
本発明の製造方法により得られる微細気泡ポリウレタン発泡体からなる研磨パッドは、気泡径が２０〜１００μｍ、密度が０．６〜１．０ｇ／ｃｍ３  のものが、自由に製造可能である。
【００１７】
本発明の研磨パッドは、請求項１〜３のいずれかに記載の研磨パッドの製造方法により製造された、ショアＤ硬度が４５〜６５のものであることを特徴とする。
【００１８】
上記構成の研磨パッドは、ウエハないし半導体デバイスのＣＭＰを効果的に行うのに適した性能を有し、しかも研磨レートが安定したものである。
【００１９】
本発明の半導体デバイスの製造方法は、請求項１〜３のいずれかに記載の研磨パッドの製造方法により製造された、ショアＤ硬度が４５〜６５の研磨パッドを使用して研磨を行う工程を有することを特徴とする。
【００２０】
上述の研磨パッドを使用した結果、研磨レートが安定し、不良率の小さな半導体デバイスの製造方法となる。
【００２１】
半導体デバイスは、裁断してベアチップとされ、樹脂封止してＩＣ，ＬＳＩ部品として使用される。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明に使用する装置について、図面に基づき説明する。
図１は、撹拌装置の概略を示した側面図である。撹拌装置１０は、モーター１２により駆動、回転される１対の撹拌翼１４Ａ，１４Ｂを備えた撹拌機２０、及び撹拌容器１６を有し、撹拌機２０は支柱１８に設けられた昇降装置２４により上下可能に装着されている。図２には、撹拌容器１６内に配置された撹拌翼１４Ａ，１４Ｂの配置を上面図にて示した。撹拌翼は回転軸に直交して２本設けられており、２本の回転軸に装着された回転翼１４Ａ，１４Ｂは、それぞれ反対方向（矢印）に回転して相互に干渉しないように構成されている。
【００２３】
支柱１８には、アーム３０が設けられており、アーム３０に液面検出装置３２が装着されている。
【００２４】
撹拌容器１６の底部には、気泡分散液又は気泡分散液に他の成分を混合した硬化性気泡分散液を排出するバルブ３４が設けられている。硬化性気泡分散液の排出を迅速に行うために、撹拌容器を密閉して空気加圧可能に構成することは好適な態様である。また撹拌容器１６は、ジャケット等を設けて温度調節可能に構成することも好適な態様である。
【００２５】
図１に示した液面検出装置は、液面の上方に１箇所設置されているが、２箇所以上に設置してもよく、その場合には２以上の液面検出信号を処理して液面高さの平均値を求める演算装置を設けてもよい。撹拌により液面にはうねりが生じるが、撹拌容器１６における撹拌機２０の設置位置と液面検出装置３２の設置位置の位置関係を一定に設定すれば、うねりの存在にかかわらずに液面高さの検出により、所定密度の発泡体を得ることができる。
【００２６】
撹拌容器１６と使用して、図１に例示したような上部が円筒状等の筒状の容器を使用した場合には、原料使用量を確定すると、液面高さと発泡体密度は、一定の関係を形成するため、液面高さの選択により、任意の密度の発泡体を製造することも可能である。
【００２７】
図３には、撹拌容器１６の側面に透明な測定窓４２を設け、液面検出装置４０にて側面から液面高さＬを測定する例を示した。
【００２８】
研磨パッドには、半導体デバイスの不良発生防止のために金属ないし金属化合物、金属イオンは、存在しないか、存在してもできるだけ低濃度であることが好ましく、そのため、上記の撹拌翼を含む撹拌機、撹拌容器からなる撹拌装置の金属部分は、樹脂、好ましくはポリ四フッ化エチレンにて被覆されていることが好ましい。
【００２９】
本発明のポリウレタン発泡体原料としては、公知のポリウレタン形成原料が使用可能である。請求項１に記載の発明においては、イソシアネート基末端プレポリマーを気泡分散液形成材料として使用し、請求項２記載の発明においては、ポリオール組成物を気泡分散液形成材料とする。
【００３０】
イソシアネート基末端プレポリマー（イソシアネートプレポリマーとも称する。）は、ポリイソシアネート化合物とポリオール化合物とをイソシアネート基（ＮＣＯ）と活性水素基（Ｈ＊  ）の当量比ＮＣＯ／Ｈ＊  が１．６〜２．６、好ましくは１．８〜２．２の範囲で加熱反応して製造されるＮＣＯ基末端のオリゴマーである。市販品のイソシアネートプレポリマーの使用も好適である。
【００３１】
またポリオール組成物は、ポリオール化合物を主成分として含有する組成物である。ポリオール化合物としては、一般的なポリオール化合物の他に、ポリイソシアネート化合物とポリオール化合物とをＨ＊  ／ＮＣＯ当量比が１．６〜２．６、好ましくは１．８〜２．２の範囲で加熱反応して製造される活性水素基末端のオリゴマー（ＯＨプレポリマーとも称する。）を使用することも可能である。
【００３２】
以下に本発明の研磨パッド用ポリウレタン発泡体の構成成分であるイソシアネート化合物、ポリオール化合物、並びに界面活性剤、必要に応じて使用する鎖延長剤、触媒等について説明する。
【００３３】
有機ポリイソシアネート化合物としては、ポリウレタンの技術分野において公知の化合物が限定なく使用できる。具体的には、４，４’−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、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、ナフタレンジイソシアネート、１，４−フェニレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート化合物、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（ＨＤＩ）等の脂肪族ジイソシアネート類、水素添加４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＨＭＤＩ、商品名ハイレン−Ｗ、ヒュルス社製）、１，４−シクロヘキサンジイソシアネート（ＣＨＤＩ）、イソフォロンジイソシアネート（ＩＰＤＩ）、水素添加ｍ−キシリレンジイソシアネート（ＨＸＤＩ）、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類、キシリレンジイソシアネートート（ＸＤＩ）、テトラメチルキシリレンジイソシアネート（ＴＭＸＤＩ）等のジイソシアネート化合物が例示される。これらの化合物は単独使用してもよく、２種以上を
併用してもよい。
【００３４】
上記のジイソシアネート化合物のほかに、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。多官能性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）や商品名デュラネート（旭化成工業製）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。
【００３５】
本発明に使用する活性水素基含有化合物は、少なくとも２以上の活性水素原子を有する有機化合物であり、ポリウレタンの技術分野において通常ポリオール化合物、鎖延長剤と称される化合物である。
【００３６】
活性水素基とはイソシアネート基と反応する水素を含む官能基であり、水酸基、第１級もしくは第２級アミノ基、チオール基（ＳＨ）などが例示される。
【００３７】
ポリオール化合物は、末端基定量法による分子量が５００〜８０００程度のオリゴマーであり、具体的には下記のものが例示される。
【００３８】
ａ）ポリエーテルポリオール
ポリエーテルポリオールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、グリセリン、トリメチロールプロパン等の多価アルコールの１種又は２種以上にプロピレンオキサイドを付加して得られるポリオキシプロピレンポリオール類、エチレンオキサイドを付加して得られるポリオキシエチレンポリオール類、ブチレンオキサイド、スチレンオキサイド等を付加して得られるポリオール類、および、前記多価アルコールにテトラヒドロフランを開環重合により付加して得られるポリオキシテトラメチレンポリオール類が例示できる。上述の環状エーテルを２種以上使用した共重合体も使用可能である。
【００３９】
ｂ）ポリエステルポリオール
ポリエステルポリオールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンタンジオール、ヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、グリセリン、トリメチロールプロパン、ペンタエリスリトールあるいはその他の低分子量多価アルコールの１種又は２種以上とグルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、セバシン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、ダイマー酸、水添ダイマー酸あるいはその他の低分子ジカルボン酸やオリゴマー酸の１種又は２種以上との縮合重合体、プロピオラクトン、カプロラクトン、バレロラクトン等の環状エステル類の開環重合体等のポリオール類が例示できる。
【００４０】
ｃ）アクリルポリオール
アクリル共重合体において、アクリル酸β−ヒドロキシエチル、アクリル酸β−ヒドロキシプロピル、アクリル酸３−ヒドロキシプロピル、アクリル酸β−ヒドロキシブチル、アクリル酸４−ヒドロキシブチル、アクリル酸β−ヒドロキシペンチル等のアクリル酸のヒドロキシアルキルエステル又はメタクリル酸の同様なヒドロキシアルキルエステル、さらにグリセリン、トリメチロールプロパン等の多価アルコールのアクリル酸モノエステル又はこれらと同様なメタクリル酸モノエステル、Ｎ−メチロールアクリルアミド又はＮ−メチロールメタクリルアミド等の水酸基を有するモノエチレン性不飽和モノマーを共重合モノマー等の１分子中に２以上の水酸基を有するアクリルポリオールが使用できる。
【００４１】
なお、アクリルポリオールとしては、テレケリックアクリルポリオールも使用可能である。かかるテレケリックアクリルポリオールは、アルコール化合物の存在下に、（メタ）アクリル酸エステルを含む不飽和単量体を有機スルホン酸化合物の存在下に、有機過酸化物含有開始剤により重合して得られる水酸基含有アクリル系重合体である。アルコール化合物としてはメタノール、エタノール等の脂肪族ないし脂環式アルコール類が好ましく、アルコール化合物として単官能のアルコールを使用すると得られる活性水素基含有アクリル系重合体は実質的に２官能となり、アルコール化合物としてジオールを使用すると活性水素基含有アクリル系重合体は実質的に４官能となる。
【００４２】
ｄ）その他のポリオール
その他、フェノールレジンポリオール、エポキシポリオール、ポリブタジエンポリオール、ポリイソプレンポリオール、ポリエステル−ポリエーテルポリオール、アクリロニトリルやスチレン等の重合体をビニル付加ないし分散せしめたポリマーポリオール、ウレア分散ポリオール、カーボネートポリオール等が本発明のポリオールとして使用することが可能である。
【００４３】
また、上記に例示のポリオール化合物をｐ−アミノ安息香酸と縮合し、活性水素基を芳香族アミノ基としたポリオール化合物も使用可能である。
【００４４】
活性水素基含有化合物のうちで、鎖延長剤と称されるものは、分子量が５００程度以下の化合物である。具体的にはエチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、トリメチロールプロパン等に代表される脂肪族系低分子グリコールやトリオール類、メチレンビス（ｏ−クロルアニリン）（ＭＯＣＡ）、ジシクロヘキシルメタン−４，４’−ジアミン等の芳香族ジアミン類、１，４−ビスヒドロキシエトキシベンゼン、ｍ−キシリレンジオール等の芳香族系ジオール類等が使用可能である。
【００４５】
イソシアネートプレポリマー、ＯＨプレポリマーの製造においては、ジイソシアネート化合物とジオールの組合せを使用することが好ましい。また、例えばイソシアネートプレポリマーを使用してポリウレタン発泡体を作製し、ショアＤ硬度が４５〜６５を有する研磨パッドを得るためには、ジオール成分として２官能のポリオール化合物の中でも分子量の小さいものを使用するか、あるいは分子量が８００〜２０００程度のジオールと、鎖延長剤として例示される１，４−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，３−プロパンジオール、ジエチレングリコールなどの低分子量グリコールとを併用する方法が例示される。また、市販のイソシアネートプレポリマーを使用することも好ましく、例えばアジプレンＬ−３２５等が例示される。
【００４６】
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。
【００４７】
本発明において使用するシリコン系ノニオン界面活性剤としては、上述の第１成分、第２成分もしくはこれらの混合物を非反応性の気体の存在下に撹拌した場合に、微細な気泡を安定的に形成するものは限定なく使用可能である。
【００４８】
特に、ポリオール化合物やイソシアネートプレポリマーとの相溶性が良い点でポリウレタンの技術分野において整泡剤として使用されている界面活性剤が使用される。
【００４９】
気泡分散液１ないし２を製造するために使用するシリコン系ノニオン界面活性剤としては、ポリウレタンフォーム用のシリコン整泡剤と称される界面活性剤を限定なく使用することができる。係るシリコン整泡剤は、一般にポリアルキルシロキサン、とりわけポリジメチルシロキサンもしくはポリジメチルシロキサンにポリアルキレンオキサイドをグラフト重合させた構造の化合物である。イソシアネートプレポリマーを気泡分散液１とする際に使用するシリコン系ノニオン界面活性剤は、水酸基等の活性水素基を有しない界面活性剤であることが好ましく、具体的には、シリコン整泡剤ＳＨ−１９０、ＳＨ−１９２（東レダウコーニングシリコン（株）製）、Ｌ−５３４０（日本ユニカー（株））等が例示される。
【００５０】
上述の界面活性剤の添加量は、気泡分散液１もしくは気泡分散液２を形成する原料に対して０．５〜１０重量部であることが好ましい。
【００５１】
本発明において、非反応性気体を微細気泡状にして第１成分、第２成分、もしくはこれらの混合物に分散させる撹拌装置としては、公知の撹拌装置は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、ホーバルトミキサー、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）等が例示される。ただし、撹拌により強い温度上昇を起こす撹拌装置は、混合分散液の温度が上昇するために好ましくない。撹拌装置の撹拌翼の形状も特に限定されないが、図１に示したようなホイッパー型の撹拌翼の使用が微細気泡が得られ、好ましい。
【００５２】
本発明においては、気泡分散液を作成する撹拌と、残りの成分を添加して混合する撹拌を行うが、後段の撹拌は、特に気泡を形成する撹拌でなくてもよく、同一の撹拌装置を使用して大きな気泡を巻き込まないように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が好適である。
【００５３】
気泡分散液を製造する条件は、微細な気泡が形成され、所定形状の硬化物が得られる限り特に限定されるものではないが、温度は、第１成分、第２成分の融点以上であり、イソシアネート基と活性水素基の硬化反応が急速に進行しない温度以下であることが必要である。好ましくは０℃〜１４０℃、より好ましくは、１０〜１２０℃である。なお、イソシアネート基と活性水素基の硬化反応は発熱反応であり、選択するイソシアネート化合物と活性水素化合物の種類、組合せ等により発熱の程度は異なる。反応熱による系の温度上昇が大きいと、気泡分散液中の気泡が膨張するため好ましくなく、反応熱の小さな反応系を採用するか、もしくは反応熱の大きな反応系を使用した場合は、十分な温度調節を行うことが好ましい。
【００５４】
本発明の研磨パッド用ポリウレタン発泡体の製造方法においては、硬化性気泡分散液を型に流し込んで流動しなくなるまで反応した発泡体を、加熱、ポストキュアーすることは、発泡体の物理的特性を向上する効果があり、極めて好適である。金型に硬化性気泡分散液を流し込んで直ちに加熱オーブン中に入れてポストキュアーを行う条件としてもよく、そのような条件下でも直ぐに反応成分に熱が伝達されないので、気泡径が大きくなることはない。硬化反応は、常圧で行うことが気泡形状が安定するために好ましい。
【００５５】
本発明においては、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が、微細気泡形成に十分な撹拌時間と所定形状の型に流し込む流動時間を確保する必要があり、触媒の種類、添加量はこれらを考慮して選択する。
【００５６】
本発明においては、ポリウレタン形成原料に加えて他の成分を添加してもよい。具体的には、樹脂微粉末や無機物質の微粉末等の充填材、硬化反応速度を調整するための遅延剤、色素や顔料等の着色剤、可塑剤等が例示される。
【００５７】
【実施例】
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例等について説明する。
（実施例１）
液との接触部分をポリ四フッ化エチレンにてコーティングした図１に示した撹拌装置を使用し、イソシアネートプレポリマーとしてポリエーテルポリオールを原料としたアジプレンＬ−３２５（ユニロイヤル社、ＮＣＯ基濃度＝２．２２ｍｅｑ／ｇ）を、第２成分として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キュアミンＭＴ）を使用して研磨パッド用微細気泡ポリウレタン発泡体を製造した。撹拌装置には、液面検出装置としてレーザー変位計（キーエンス社）を装着した。撹拌装置、撹拌容器、レーザー変位計の位置関係は固定して製造実験を行った。
【００５８】
１００重量部のアジプレンＬ−３２５にシリコン界面活性剤ＳＨ−１９２（東レダウコーニングシリコン社）３重量部を添加し、８０℃に温度調整した。この第１成分を、２４．３ｋｇ（撹拌容器容量の約５０ｖｏｌ％）を撹拌容器に入れ、撹拌翼の回転速度９００ｒｐｍにて撹拌し、発泡体密度が０．８２ｇ／ｃｍ３  となる液面高さをレーザー変位計にて検知し、撹拌翼の回転速度を６００ｒｐｍに低下させると共に１２０℃に調整、溶融した第２成分をイソシアネートプレポリマー１００重量部に対して２６重量部となるように添加して撹拌し、硬化性気泡分散液とした後にポリ四フッ化エチレンにてコーティングした矩形の金型に流し込んだ。金型内の硬化性気泡分散液の流動性がなくなった時点で１１０℃のオーブンに入れ、６時間加熱してポストキュアを行い、発泡体ブロックを得た。
【００５９】
原料の使用量とレーザー変位計にて検知する液面高さを一定にして１０回の繰り返し実験を行い、１０バッチの微細気泡ポリウレタン発泡体ブロックを作製した。発泡体の平均気泡径は、いずれも４０〜４５μｍの微細気泡であった。
【００６０】
（実施例２）
発泡体密度が０．８９ｇ／ｃｍ３  となるように設定した以外は実施例１と同様にして１０バッチの微細気泡ポリウレタン発泡体ブロックを作製した。発泡体の平均気泡径は、いずれも４０〜４５μｍの微細気泡であった。
【００６１】
（比較例）
発泡体密度が０．８２ｇ／ｃｍ３  となるように、撹拌時間を一定にした以外は実施例１と同様にして微細気泡ポリウレタン発泡体を１０回繰り返して作製した。得られた発泡体の平均気泡径は、いずれも４０〜４５μｍの微細気泡であった。
【００６２】
＜評価方法＞
（フォーム比重の測定）
ＪＩＳ  Ｚ  ８８０７−１９７６に準じて密度に代えて比重を測定した。発泡体ブロックから幅４ｃｍ，長さ８．５ｃｍ（厚さ任意）の短冊状のサンプルを各発泡体ブロックに付き１サンプルを切り出し、温度２３±２℃、相対湿度５０±５％の環境下に１６時間静置した後に比重計（ザルトリウス社製）を使用して比重を測定した。評価結果は、比重のバラツキを、１０個のサンプルの比重の最大値と最小値の差にて表示した。
【００６３】
（研磨レートの測定）
［研磨パッドの作製］
実施例１、２、並びに比較例１にて作製したポリウレタン発泡体ブロックから、バンドソータイプのスライサー（フェッケン社製）を使用して厚さ１．４ｍｍのシートを各１枚ずつ切り出し、バフ機（アミテック社製）にて厚さ１．２７ｍｍのシートに仕上げた後、直径６１０ｍｍの円盤状に打ち抜いた。
上記の円盤状シートの表面に溝加工機（東邦鋼機社製）を使用して幅０．２５ｍｍ，溝ピッチ１．５０ｍｍ，溝深さ０．４０ｍｍの同心円状の溝を全面に形成した。
次いで溝加工した円盤状シートの裏面（溝加工面の反対面）に両面粘着テープダブルタックテープ（積水化学工業製）をラミネート機を使用して貼合し、表面をバフがけした後にコロナ放電処理を行った厚さ０．８０ｍｍのポリエチレンフォーム  トーレペフ（東レ社製）をクッション層として積層した。さらにポリエチレンフォーム上に両面粘着テープダブルタックテープをラミネート機を使用して貼合して研磨パッドとした。
【００６４】
［研磨レートの測定］
研磨装置としてＳＰＰ６００Ｓ（岡本工作機械社製）を使用し、上記にて作製した研磨パッドを用いて研磨特性の評価を行った。８インチのシリコンウエハ面に厚さ１μｍの熱酸化膜を形成し、この熱酸化膜がＣＭＰにより０．５μｍになるまでに要した時間から研磨レートを算出した。
研磨条件は、以下の通りである。
使用スラリー：シリカスラリーＳＳ１２（キャボット社製）
スラリー流量：１５０ｍｌ／ｍｉｎ．
研磨荷重：３５０ｇ／ｃｍ２
研磨定盤回転数：３５ｒｐｍ
エウハ回転数：３０ｒｐｍ
研磨レートのバラツキは、実施例１、２、比較例１から得られた研磨パッドそれぞれ１０サンプルについて測定した研磨レートの最大値と最小値の差により評価した。実施例１の研磨パッドは、研磨レートの最大値が２６００（Å／ｍｉｎ），最小値が２４００、実施例２の研磨パッドは研磨レートの最大値が２３００（Å／ｍｉｎ），最小値が２１００、比較例１の研磨パッドは研磨レートの最大値が２８００（Å／ｍｉｎ），最小値が２２５０であった。評価結果は表１にまとめて示した。
【００６５】
【表１】
2004188716.tif 000003
上記の結果より、本発明の製造方法によれば、密度（比重）、研磨レートのバラツキの小さな研磨パッドが得られることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【図１】研磨パッド用微細気泡ポリウレタン発泡体の製造に好適な撹拌装置を例示した概略側面図
【図２】撹拌容器内の撹拌翼の位置の例を示した上面図
【図３】撹拌容器に設けた測定窓を通して液面高さを検出する例を示した側面図
【符号の説明】
１０    撹拌装置
２０    撹拌機
３２    液面検出装置
【図１】
2004188716.tif 000004
【図２】
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【図３】
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