(57)【要約】　　　（修正有）【課題】研磨スラリーの均一な捕集および供給が可能で、研磨均一性が達成され、被研磨対象の表面にスクラッチを発生することがない研磨パッドを提供する。【解決手段】研磨パッド１００は、ポリマーマトリックスおよび前記ポリマーマトリックス１３０内に埋め込まれた液状マイクロエレメント１４０を備える研磨層１２０を含む。研磨層表面１６０には、埋め込まれた液状マイクロエレメントによって定義され開孔された気孔１４０’が分布されている。【選択図】図１
2004119974.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　被研磨対象の表面と接触して移動しながら研磨工程を行うための研磨パッドにおいて、
　前記研磨パッドはポリマーマトリックスおよび前記ポリマーマトリックス内に埋め込まれた液状マイクロエレメントを有する研磨層を備え、
　前記研磨層の表面には、前記液状マイクロエレメントによって定義され開孔された気孔が分布されていることを特徴とする研磨パッド。
【請求項２】
　前記ポリマーマトリックスは、親水性ポリマーマトリックスであることを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項３】
　前記親水性ポリマーマトリックスは、ポリマーマトリックス形成用物質に化学的結合または混合によって親水性化合物が導入されていることを特徴とする請求項２に記載の研磨パッド。
【請求項４】
　前記親水性ポリマーマトリックスは、親水性化合物をイソシアネート予備重合体の全体重量に対して１〜２０重量％で含むことを特徴とする請求項３に記載の研磨パッド。
【請求項５】
　前記親水性化合物は、ポリエチレングリコール、ポリエチレンプロピレングリコール、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミンエーテル、グリセリン脂肪酸エステル、シュガー脂肪酸エステル、ソルビトール脂肪酸エステルからなる群より選ばれるいずれか１つまたはこれらの混合物であることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１つに記載の研磨パッド。
【請求項６】
　前記親水性化合物は、分子量２００〜１００００のポリエチレングリコールであることを特徴とする請求項５に記載の研磨パッド。
【請求項７】
　前記研磨層に連続する境界面を有し、被研磨対象表面の状態検出用光源に対して透明または半透明な支持層を含むことを特徴とする請求項２に記載の研磨パッド。
【請求項８】
　前記ポリマーマトリックス内に埋め込まれた中空のポリマーマイクロエレメントをさらに備え、
　前記研磨層表面には、前記中空のポリマーマイクロエレメントによって定義され開孔された気孔が分布されていることを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項９】
　前記研磨層の表面が研磨工程によって摩耗または研削されると、前記埋め込まれた液状マイクロエレメントが表面に露出され、連続的に前記開孔された気孔を形成することを特徴とする請求項１、２、８のいずれか１つに記載の研磨パッド。
【請求項１０】
　前記埋め込まれた液状マイクロエレメントは、前記ポリマーマトリックス内に均一に分布されている球状のマイクロエレメントであることを特徴とする請求項１、２、８のいずれか１つに記載の研磨パッド。
【請求項１１】
　前記液状マイクロエレメントおよび前記気孔の平均直径は、１〜６０μｍであることを特徴とする請求項１０に記載の研磨パッド。
【請求項１２】
　前記液状マイクロエレメントの材質は、前記ポリマーマトリックスと化学的に相溶性のない液状物質であることを特徴とする請求項１、２、８のいずれか１つに記載の研磨パッド。
【請求項１３】
　前記液状物質は、脂肪族鉱油、芳香族鉱油、分子端末に水酸基のないシリコンオイル、大豆油、やし油、パーム油、コットン油、つばき油および硬化油からなる群より選ばれるいずれか１つまたはそれらの混合物であることを特徴とする請求項１２に記載の研磨パッド。
【請求項１４】
　前記液状物質は、前記ポリマーマトリックス形成用物質の全体重量に対して２０〜５０重量％で含まれることを特徴とする請求項１２に記載の研磨パッド。
【請求項１５】
　前記研磨層の表面には、研磨スラリーの移送を容易にするための流動チャネルを含む組織またはパターンがさらに形成されていることを特徴とする請求項１、２、８のいずれか１つに記載の研磨パッド。
【請求項１６】
　前記研磨層は、前記被研磨対象表面の状態検出用光源に対して半透明であることを特徴とする請求項１、２、８のいずれか１つに記載の研磨パッド。
【請求項１７】
　ポリマーマトリックス形成用物質に液状物質を混合するステップと、
　前記混合物をゲル化および硬化させてポリマーマトリックスおよび前記ポリマーマトリックス内に埋め込まれた液状マイクロエレメントを有し、当該表面には前記液状マイクロエレメントによって定義された気孔が形成されている研磨層を形成するステップと、
　前記形成された研磨層を加工して研磨パッドを作るステップと、
を含むことを特徴とする研磨パッドの製造方法。
【請求項１８】
　前記混合ステップは、前記液状物質を分散剤と共に混合するステップであることを特徴とする請求項１７に記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項１９】
　前記分散剤は、前記ポリマーマトリックス形成用物質の全体重量に対して１〜５重量％で混合されることを特徴とする請求項１８に記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項２０】
　前記分散剤は、高級アルコール硫酸エステル塩、高級アルキルエーテル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステル塩などのアニオン性界面活性剤、高級アルキルアミン系、４級アンモニウム塩系などのカチオン性界面活性剤、アミノ酸系、ベターン系などの両性界面活性剤、シロキサン−オキシアルキレン共重合体、ポリオキシエチレン重合体、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン共重合体、グリセリン脂肪酸エステル、シュガー脂肪酸エステルおよびソルビトール脂肪酸エステルからなる群より選ばれるいずれか１つの界面活性剤またはこれらの混合物であることを特徴とする請求項１８に記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項２１】
　前記ポリマーマトリックスは、親水性ポリマーマトリックスであることを特徴とする請求項１７に記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項２２】
　前記親水性ポリマーマトリックスは、ポリマーマトリックス形成用物質に化学的結合または混合によって親水性化合物が導入されていることを特徴とする請求項２１に記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項２３】
　前記親水性ポリマーマトリックスは、親水性化合物をイソシアネート予備重合体の全体重量に対して１〜２０重量％で含むことを特徴とする請求項２２に記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項２４】
　前記親水性化合物は、ポリエチレングリコール、ポリエチレンプロピレングリコール、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミンエーテル、グリセリン脂肪酸エステル、シュガー脂肪酸エステル、ソルビトール脂肪酸エステルからなる群より選ばれるいずれか１つまたはこれらの混合物であることを特徴とする請求項２１乃至２３のいずれか１つに記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項２５】
　前記親水性化合物は、分子量が２００〜１００００のポリエチレングリコールであることを特徴とする請求項２４に記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項２６】
　前記混合ステップにおいて、中空のポリマーをさらに混合することを特徴とする請求項１７に記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項２７】
　前記液状物質／中空のポリマーの重量比が、８以上であることを特徴とする請求項２６に記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項２８】
　前記液状物質は、前記ポリマーマトリックス形成用物質と化学的に相溶性のない物質であることを特徴とする請求項１７、２１、２６のいずれか１つに記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項２９】
　前記液状物質は、脂肪族鉱油、芳香族鉱油、分子端末に水酸基のないシリコンオイル、大豆油、やし油、パーム油、コットン油、つばき油および硬化油からなる群より選ばれるいずれか１つまたはそれらの組み合せであることを特徴とする請求項２８に記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項３０】
　前記液状物質の分子量は、２００〜５０００であることを特徴とする請求項２９に記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項３１】
　前記液状物質は、前記ポリマーマトリックス形成用物質の全体重量に対して２０〜５０重量％で混合されることを特徴とする請求項１７、２１、２６のいずれか１つ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、研磨パッドおよびその製造方法に関し、特に、埋め込まれた液状マイクロエレメントを有する研磨パッドおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
　化学−機械的平坦化／研磨（Chemical Mechanical Planarization／Chemical Mechanical Polishing；以下、ＣＭＰと略称する）工程は、半導体素子のグロバール平坦化のため導入された工程であって、ウェーハの大口径化、高集積化、線幅の微細化および配線構造の多層化が進むにつれ、一層重要な工程として注目されている。
【０００３】
　ＣＭＰ工程においては、加工しようとするウェーハに一定の下向き圧力を加えてウェーハの表面と研磨パッドとを接触させた状態で研磨スラリーをこれらの接触部位に供給しながらウェーハと研磨パッドとを相対的に移動させることで、研磨スラリー内の研磨粒子と研磨パッドの表面突起とによって物理的な除去作用が行われると共に、研磨スラリー内の化学成分によって化学的な除去作用が行われる。このようなＣＭＰ工程の性能は、研磨速度およびウェーハの平坦化度によって評価され、これは、ＣＭＰ装備の工程条件、研磨スラリーの性能、研磨パッドの性能などによって決定される。
【０００４】
　特に、ウェーハと直接接触する研磨パッドの表面においては、研磨スラリーの飽和された状態を維持して研磨スラリーの流動を円滑にする必要がある。このため、研磨スラリーを捕集・供給可能な中空のポリマーマトリックス（hollow polymeric microelements）および／または細胞組織構造の微細中空のポリマーをポリマーマトリックス（polymeric matrix）内に含む研磨パッドが提案されている。
【０００５】
　例えば表面に硬度の異なる２種類の成分、即ち、ポリマーマトリックスと中空のポリマーマイクロエレメントとが存在する研磨パッドがある（例えば、特許文献１参照。）。これらの硬度差によって、研磨作業時の摩擦圧力に対して互いに異なった支持力を有し、これは、パッド表面に摩耗程度の差を発生させる。これによって、研磨スラリーの不均一な供給および分布が発生し、ウェーハの研磨が不均一となるおそれがある。また、研磨パッドの表面に存在するポリマーマイクロエレメントは硬度が高いため、研磨の際にウェーハの表面にスクラッチが発生するおそれもある。また、ポリマーマイクロエレメントは、比重の低い粉末状の材質を用いて形成する。従って、研磨パッドの製造時、これをポリマーマトリックス形成物質と攪拌して混合する時、粉末状の材質を取り扱う必要があるため、作業性が良くない。また、粉末の均一な分散が行われていない場合、作られたパッド表面の気孔分布が不均一になる。そのため、研磨スラリーの不均一な移送によるウェーハ表面の研磨均一性の低下が発生し得る。また、分散されない粉末塊がウェーハ上に損傷を与えることもある。また、同様の研磨パッドとして、微細な中空のポリマー粒子と共に中空のポリマーマイクロエレメントを含む研磨パッドがある（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
　また、平均直径が０．４〜２μｍ程度の微細な中空のポリマーのみを含む研磨パッドがある（例えば、特許文献３参照。）。この研磨パッドは、研磨スラリーの捕集量が少なく、これによって必要な研磨スラリーの量が少なくなるため、研磨速度の低下問題が発生する。これは、上述の微細な中空のポリマーを主成分とする研磨パッドにおいても同様である。
【０００７】
　また、研磨工程では、工程中にウェハーの平坦度（flatness）を正確かつ速やかに測定するのが重要である。このため、平坦度をｉｎ−ｓｉｔｕで光学的に検出するに適合した研磨パッドが開示されている。例えば光ビームの透過が可能な透明窓を形成するためパッドに透明プラグを挿入し、このためにパッドに孔をあける工程や、透明プラグの取付けのための接着工程などの別の製造工程を追加する必要がある研磨パッドがある（例えば、特許文献４参照。）。また、鋳型内の一定部分を他の部分に比べて速やかに冷却させることで、パッドに透明な部分を形成する研磨パッドがある（例えば、特許文献５参照。）。これは、温度を異にして調節できる特別の鋳型が必要となるため、コストが増える。
【特許文献１】米国特許第５，５７８，３６２号明細書
【特許文献２】韓国特許公開第２００１−５５９７１号明細書
【特許文献３】韓国特許公開第２００１−２６９６号明細書
【特許文献４】米国特許第５，８９３，７９６号明細書
【特許文献５】米国特許第６，１７１，１８１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
　本発明の目的は、研磨スラリーの均一な捕集および供給が可能で、研磨均一性が達成され、別の透明窓を設けることなく、ｉｎ−ｓｉｔｕで平坦度を検査することができ、また、被研磨対象の表面にスクラッチを発生することなく製造の容易な研磨パッドを提供することにある。
【０００９】
　本発明の他の目的は、研磨スラリーの均一な捕集および供給が可能で、研磨均一性が達成され、別の透明窓を設けることなく、ｉｎ−ｓｉｔｕで平坦度を検査することができ、被研磨対象の表面にスクラッチを発生しない研磨パッドの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
　上記の目的を達成するための本発明の研磨パッドによれば、ポリマーマトリックスと前記ポリマーマトリックス内に埋め込まれた液状マイクロエレメントとを有する研磨層を備え、前記研磨層の表面には前記液状マイクロエレメントによって定義され開孔される気孔が分布されている。
【００１１】
　上記の他の目的を達成するための本発明の研磨パッドの製造方法によれば、先ず、ポリマーマトリックス形成用物質に液状物質を混合する。次いで、前記混合物をゲル化および硬化させ、ポリマーマトリックスと前記ポリマーマトリックス内に埋め込まれた液状マイクロエレメントとを備え、当該表面には前記液状マイクロエレメントによって定義された気孔が形成されている研磨層を製造する。最後に、前記得られた研磨層を加工して研磨パッドを製造する。
【００１２】
　他の実施例の詳細は、以下の詳細な説明および図面に記載されている。
【００１３】
　本発明の研磨パッドは、微細な構造の開孔された気孔によって研磨スラリーの捕集と供給が均一に行われ、高精度で研磨工程を行うことができる。また、研磨工程中に連続的に開孔された気孔が提供されるため、研磨性能が一様に維持され、パッドの組成上、パッドが均一に摩耗されるため、被研磨対象の研磨が均一に行われる。また、研磨パッドの表面に硬度の高いポリマーが存在しないため、これによるウェーハのスクラッチ発生がない。また、得られたパッドは、半透明でパッド内に別の光を透過するための部分を形成することなく研磨工程中にｉｎ−ｓｉｔｕで光学的な方法による平坦度の測定が可能である。また、製造時に使用される成分がいずれも液状であるため、製造工程が容易である。
【発明の効果】
【００１４】
　本発明の研磨パッドによれば、ポリマーマトリックス内に埋め込まれた液状マイクロエレメントを含み、表面に微細な構造の開孔された気孔が均一に分布されている。従って、研磨スラリーの捕集と供給が均一に行われ、被研磨対象を均一に研磨することができ、高精度で研磨工程を行うことができる。また、研磨パッド表面が研磨工程によって摩耗または研削されると、埋め込まれた液状マイクロエレメントが表面に露出され連続的に開孔された気孔を提供することで、研磨パッドを用いたＣＭＰ工程において一定の研磨性能を示す。そして、液状マイクロエレメントを含む研磨パッド表面は、硬度の高い成分がなくポリマーマトリックスを構成している１つの成分からなっているため、パッド表面の摩耗が均一に行われ、安定的な使用が可能となる。また、硬度の高いポリマー材質が存在せず、液状の物質で表面気孔を形成することで、従来のパッドで発生していたポリマー材質のマイクロエレメントによるウェーハのスクラッチの発生がない。また、液状マイクロエレメントのみを含む研磨パッドは、被研磨対象の表面状態検出用光源に対して半透明なので、研磨工程中にｉｎ−ｓｉｔｕで被研磨対象表面の平坦度の容易な検出に使用され得る。
【００１５】
　また、研磨パッドの製造時に液状の物質を使用しているため、従来の粉末状のポリマー物質を使用する場合に比べ、作業性に優れている。また、液状の物質は、ポリマーマトリックス形成用物質との均一な混合が可能である。従って、粉末状のポリマー物質が完全に分散されず、研磨パッド内に粉末塊となって存在し、ウェーハのスクラッチ発生源として作用するという従来の問題点が解消される。また、研磨パッド表面に存在する気孔の大きさおよび分布は、使用される液状物質の含量比、使用される分散剤の種類と含量比、使用されるポリマーマトリックスの親水性程度、中空のポリマーマイクロエレメントとの混用などの方法を用いてさまざまに調節可能である。従って、種々の研磨スラリーの捕集および供給に適合し、多様な性質を有する被研磨対象の加工に適合した研磨パッドを容易に製造できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
　以下、添付の図面を参照しながら本発明の研磨パッドおよびその製造方法に関する実施例を説明する。しかし、本発明は、本明細書で開示される実施例に限定されず、種々の変更が実施できる。本実施例は、本発明の完全な開示のため、当業者の理解を助けるためのもので、 本発明の真正な思想は、特許請求の範囲によって定義される。なお、図面において支持層と研磨層の厚さ、液状マイクロエレメントの大きさおよび模様などは説明の便宜のため、誇張または概略化されたものである。明細書の全体にわたって同一の部材には同一の参照符号を付してある。
【００１７】
　図１は、本発明の第１の実施例に係る研磨パッド１００の断面図である。図２は、本発明の第１の実施例に係る研磨パッド１００が装着された研磨装置１の概略図である。図２においては、回転形研磨装置１に適合するように円形の研磨パッド１００を示しているが、研磨装置の形態に合わせて長方形、正方形などのさまざまな形態に変更可能である。
【００１８】
　本発明の第１の実施例に係る研磨パッド１００は、支持層１１０および研磨層１２０で構成される。支持層１１０は、図２に示したように、研磨パッド１００のプラトン３への装着のためのものである。支持層１１０は、プラトン３と対向するヘッド５に載置されている被研磨対象であるシリコンウェーハ７を加圧する力に対応して復元性を有する物質で構成され、その上に形成された研磨層１２０をシリコンウェーハ７に対応して均一な弾性で支持する機能を果たす。従って、主に非多孔性の固体均一弾性体材質からなり、その上に形成される研磨層１２０より硬度が低い。また、支持層１１０は、少なくとも一部が透明または半透明で被研磨対象表面の平坦度を検出するために使用される光ビーム１７０の透過が可能である。図２においては、金属、絶縁層などの被研磨膜が形成されているウェーハ７を被研磨対象に例示しているが、ＴＦＴ−ＬＣＤが形成される基板、ガラス基板、セラミックス基板、ポリマープラスチックなどの種々の基板が被研磨対象として使用可能である。また、場合によっては支持層１１０を設けることなく研磨パッド１００を構成することもできる。
【００１９】
　研磨層１２０は、図２に示されたように、被研磨対象であるウェーハ７と直接接触する部分である。研磨層１２０は、ポリマーマトリックス１３０とポリマーマトリックス１３０内に均一に分布された埋め込まれた（embedded）液状マイクロエレメント１４０とで構成される。ウェーハ７と直接的に接触する研磨層表面１６０には、埋め込まれた液状マイクロエレメント１４０によって定義され開孔された微細構造の多数の気孔１４０’が均一に配列されている。この場合、研磨層１２０は、ポリマーマトリックス１３０と液状マイクロエレメント１４０とからなる不均一系を形成するが、これは、被研磨対象であるシリコンウェーハ７の表面状態、即ち、平坦度を光学的に検出できる光源１７０に対して半透明である。従って、全体研磨パッド１００は、少なくとも一部が透明または半透明な支持層１１０と全体が半透明な研磨層１２０とからなり、このような研磨パッド１１０を使用する時、研磨工程中にｉｎ−ｓｉｔｕで光学的に被研磨対象表面の平坦度を容易に検出することができる。
【００２０】
　ポリマーマトリックス１３０は、平坦化のための化学溶液である研磨スラリーに不溶性の物質で形成されることが好ましい。例えば、図２に示したように、研磨装備１のノズル１１を介して供給される研磨スラリー１３が浸透できない物質で形成する。また、ポリマーマトリックス１３０は、鋳物（casting）および押出し成形（extrusion）が可能な物質で形成されることが好ましい。従って、ポリマーマトリックス１３０の材質として、ポリウレタン、ポリエーテル、ポリエステル、ポリスルホン、ポリアクリル、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアセテート、ポリビニルクロライド、ポリエチレンイミン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリケトン、メラミン、ナイロンおよびフッ化炭化水素からなる群より選ばれるいずれか１つまたはこれらの混合物などが挙げられる。このなかでも、ポリウレタンで製造することが好ましい。ポリウレタンは、イソシアネート予備重合体と硬化剤とからなる二液状の低粘度液状ウレタンから得られる。予備重合体は、最終重合体に対する前駆体としてオリゴマーまたはモノマーを包括する。イソシアネート予備重合体は、平均２以上のイソシアネート官能基を有し、反応性イソシアネートの含量が４〜１６重量％であり、ポリエーテル、ポリエステル、ポリテトラメチレングリコールなどのポリオールとトルエンジイソシアネートまたはメチレンジフェニルジイソシアネートとの反応で得られる。イソシアネート予備重合体は、イソシアネート反応性基を有する硬化剤と反応して最終的にポリウレタンを形成する。硬化剤としては、４，４−メチレン−ビス（２−クロロアニリン）（以下、ＭＯＣＡと略する）などのアミンまたはポリエーテル系およびポリエステル系の種々のポリオールが使用できる。ポリウレタンは、構成成分のさまざまな組み合せで物性の調節が可能である。
【００２１】
　研磨層表面１６０に配列されている多数の気孔１４０’と埋め込まれた液状マイクロエレメント１４０は、研磨スラリーを捕集し円滑な供給のために研磨均一度を向上させるためのものである。具体的に、パッド表面１６０に配列されている多数の気孔１４０’は、図２のように、研磨パッド１００が研磨装備１に装着され、ウェーハ７の表面と接触した状態でノズル１１を介して研磨スラリー１３がこれらの接触部位に供給される時、研磨スラリー１３を捕集し、これをウェーハ７の表面に一様に供給する機能を果たす。次いで、ウェーハ７と研磨パッド１００とが相対的に移動しながらウェーハ７の表面平坦化工程が持続的に行われると、研磨パッド表面１６０の一部が摩耗または研削され、埋め込まれた液状マイクロエレメント１４０が表層に露出され、再び研磨スラリーの捕集および供給が可能な気孔１４０’を生成する。従って、研磨層表面１６０の気孔１４０’と埋め込まれた液状マイクロエレメント１４０とは、ポリマーマトリックス１３０内に均一に分布されることが好ましい。
【００２２】
　埋め込まれた液状マイクロエレメント１４０としては、ポリマーマトリックス１３０と相溶性のない液状物質で形成される。例えば、脂肪族鉱油、芳香族鉱油、分子端末に水酸基のないシリコンオイル、大豆油、やし油、パーム油、コットン油、つばき油および硬化油からなる群より選ばれるいずれか１つまたはそれらの混合物などが挙げられる 。液状物質の分子量は、２００〜５０００が好ましく、２００〜１０００がさらに好ましい。分子量が２００以下では、硬化過程において液状物質が流出されポリマーマトリックス１３０内に生成される埋め込まれた液状マイクロエレメント１４０の密度が低下する。分子量が５０００以上では、粘度が高くてポリマーマトリックス１３０形成用物質との混合が困難であり、均一な埋め込まれた液状マイクロエレメント１４０の形成が難しい。
【００２３】
　埋め込まれた液状マイクロエレメント１４０は、微細な球形でポリマーマトリックス１３０内に分散され形成されることが好ましい。球形の直径は、５〜６０μｍが好ましく、１０〜３０μｍがより好ましい。球形の直径が上記の範囲内にあると、研磨スラリーの捕集および供給が最も適合に行われる。しかし、使用される研磨スラリーの種類に応じて適切な球形の直径は変化可能であり、埋め込まれた液状マイクロエレメント１４０の大きさもこれに合わせて変化することができる。
【００２４】
　埋め込まれた液状マイクロエレメント１４０の大きさ、即ち、球形の直径は、ポリマーマトリックス１３０形成用物質に対する埋め込まれた液状マイクロエレメント１４０形成用液状物質の重量比によって容易かつ様々に調節される。好ましくは、ポリマーマトリックス１３０形成用物質、例えば、ポリウレタン基材の全体重量を基準に２０〜５０重量％で、より好ましくは、３０〜４０重量％で液状物質を混合することで希望の大きさを達成することができる。液状物質の量が２０重量％以下では、埋め込まれた液状マイクロエレメント１４０の大きさが増大し、結果的にパッド表面１６０に形成される気孔１４０’の大きさが増大することになる。この場合、研磨スラリー粒子の捕集量が多くて相対的に速い研磨速度を示すが、これによって精密な研磨が行われず、研磨スラリーが不均一で、大きな粒子を含んでいる場合、研磨スラリーの大きな粒子が捕集され、ウェーハのスクラッチが発生することがある。液状物質の量が５０重量％以上では、埋め込まれた液状マイクロエレメント１４０の大きさが小さくなり、結果的にパッド表面１６０に形成される気孔１４０’の大きさが小さくなる。気孔１４０’の大きさが小さくなると、研磨スラリー粒子の捕集量が少ないため、高精度の研磨が可能となり、研磨スラリー内に含まれた大きな粒子を捕集せずにろ過する役割を果たし、ウェーハのスクラッチ発生を減少させることができる。しかし、過量の液状物質が加工中に流出されてしまい、成形物の取り扱いに難しさがあり、得られた研磨パッドは低い研磨速度を示すという短所がある。
【００２５】
　また、埋め込まれた液状マイクロエレメント１４０の大きさは、分散剤の使用量によっても容易かつ様々に調節される。ポリマーマトリックス１３０形成用物質、例えば、ポリウレタン基材の全体重量を基準にして１〜５重量％で分散剤を混合することが好ましい。分散剤の量が１重量％以下では、液状物質の分散能が低下して均一な分散が行われない。分散剤の量が５重量％以上では、反応系の表面張力低下によって反応系内に存在する微細なガスが反応熱によって膨張してピンホールを形成するという問題点がある。分散剤としては、界面活性剤が一番好ましく、界面活性剤としては、高級アルコール硫酸エステル塩、高級アルキルエーテル硫酸エステル塩、アルキルベンゼンスルホン酸ナトリウム、α−オレフィンスルホン酸塩、リン酸エステル塩などのアニオン性界面活性剤、高級アルキルアミン系、４級アンモニウム塩系などのカチオン性界面活性剤、アミノ酸系、ベターン系などの両性界面活性剤、シロキサン−オキシアルキレン共重合体、ポリオキシエチレン重合体、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレン共重合体、グリセリン脂肪酸エステル、シュガー脂肪酸エステル、ソルビトール脂肪酸エステルおよびこれらの混合物が挙げられる。
【００２６】
　即ち、埋め込まれた液状マイクロエレメント１４０およびこれらによって定義される気孔１４０’の大きさは、液状物質の量および／または分散剤の量で様々に調節可能であるため、被研磨対象の種類および／または研磨スラリーの種類に応じて種々の研磨性能を有する研磨パッドの製造が可能であるという長所がある。
【００２７】
　好ましくは、研磨層表面１６０には、研磨スラリーの移送を容易にする流動チャネルを含む組織またはパターンがさらに形成されている。
【００２８】
　以上のように、本発明の第１の実施例に係る研磨パッド１００においては、気孔の大きさを調節するため液状物質の濃度を増加させるか、界面活性剤を使用するが、液状物質の濃度が増加するに従って界面活性剤の分散力が低下し、ポリマーマトリックスと液状物質との均一な混合が行われず、硬化後、液状物質の流出現象が発生することもある。また、研磨パッド１００の製造時、液状物質の分散のため使用される界面活性剤は、イソシアネート予備重合体と反応してパッドの物性低下を生じ、界面活性剤の使用でパッドの構成成分が増加するため、製造機械の附帯装置が増加するという問題がある。よって、以下は、界面活性剤を使用することなく製造できる、本発明の第２の実施例に係る研磨パッドについて説明する。
【００２９】
　図３は、本発明の第２の実施例に係る研磨パッド２００の断面図である。図３では、回転形研磨装置１に適合するように円形の研磨パッド２００を示していたが、研磨装置の形態に応じて長方形、正方形などの種々の形態に変更可能できるのは勿論である。
【００３０】
　本発明の第２の実施例に係る研磨パッド２００は、支持層１１０および研磨層１８０で構成され、これらは化学的に相溶性のない物質で形成し、各層間の構造的な境界部が存在しない一体型のパッド（図３では、鎖線で仮想的な境界部を示す）が製造される。研磨層と支持層とが化学的に相溶性を有しているため、製造中に一体化が行われる過程は、各層の物質が化学的に同一な構造を有しているため、界面において溶融や溶解によって均一な混合物となり、または、化学構造内に物理的な結合を形成できる官能基を含んでいるため、層の界面における溶融または溶解で均一な混合物となり、または、化学的に互いに異なる物質でも相溶化剤が存在すると、界面において溶融または溶解で均一な混合物となり、これらの混合物がゲル化過程および硬化過程を経て１つの相となることを意味する。従って、２つの層を連結するための接着剤のような別の材料や接着工程が不要となる。
【００３１】
　支持層１１０は、研磨パッド２００の図２のプラテン３への取付けのための部分である。支持層１１０はプラテン３と対向するヘッド５に載置されている被研磨対象であるシリコンウェーハ７を加圧する力に対して復元性を有する物質で構成され、この上に形成された研磨層１８０をシリコンウェーハ７に対応して均一な弾性で支持する機能をする。したがって、主に非多孔性の固体均一弾性体材質からなり、その上に形成される研磨層１８０より硬度が低い。また、支持層１１０は、少なくとも一部が透明または半透明で被研磨対象表面の平坦度を検出するため使用される光ビーム１７０の透過が可能である。また、支持層１１０は、図２においては金属、絶縁層などの被研磨膜が形成されているウェーハ７を被研磨対象として例示したが、ＴＦＴ−ＬＣＤの形成される基板、ガラス基板、セラミックス基板、ポリマープラスチック基板などの種々の基板が被研磨対象と使用できるのは勿論である。また、場合によっては支持層１００なしに研磨パッドを構成することもできる。
【００３２】
　研磨層１８０は、図２に示したように被研磨対象であるウェーハ７と直接接触する部分で平坦化効率を向上させるために支持層１１０より硬度が高いのが好ましい。研磨層１８０は、親水性化合物を含むポリマーマトリックス１９０（以下、親水性ポリマーマトリックスという）と、前記親水性ポリマーマトリックス１９０内に均一に分布された埋め込まれた（embedded）液状マイクロエレメント１４０で構成される。ウェーハ７と直接的に接触する研磨層の表面１６０には、埋め込まれた液状マイクロエレメント１４０によって定義され開孔された多数の微細気孔１４０’が均一に配列されている。この場合、研磨層１８０は、親水性ポリマーマトリックス１９０と液状マイクロエレメント１４０とで構成された不均一系を形成するが、これは、被研磨対象であるシリコンウェーハ７の表面状態、すなわち平坦度を光学的に検出できる光源１７０に対して半透明である。従って、全体研磨パッド２００は、少なくとも一部が透明または半透明な支持層１１０と全体が半透明な研磨層１８０とで構成され、このような研磨パッド２００を使用すると、研磨工程中にｉｎ−ｓｉｔｕで光学的に被研磨対象表面の平坦度を容易に検出することができる。また、研磨工程中に研磨パッドが摩耗されるにつれ、埋め込まれた液状マイクロエレメント１４０は連続的に研磨層表面１６０に露出され、これは、研磨スラリーによって置き換えられる。従って、研磨表面１６０には、ポリマーマトリックスのみが存在するため、研磨パッド２００の不均一な摩耗が発生することなく被研磨対象であるシリコンウェーハ７を均一に研磨することができる。
【００３３】
　親水性ポリマーマトリックス１９０は、平坦化のための化学溶液である研磨スラリーに不溶性の物質で構成することが好ましい。例えば、図２に示したように、研磨装備１のノズル１１を介して供給される研磨スラリー１３が浸透できない物質で形成される。又、親水性ポリマーマトリックス１９０は、鋳物（casting）および押出し成形（extrusion）が可能な物質で形成されることが好ましい。従って、ポリマーマトリックス１９０としては、ポリウレタン、ポリエーテル、ポリエステル、ポリスルホン、ポリアクリル、ポリカーボネート、ポリエチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアセテート、ポリビニルクロライド、ポリエチレンイミン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリケトン、メラミン、ナイロンおよびフッ化炭化水素からなる群より選ばれるいずれか１つまたはこれらの混合物に親水性化合物を化学的または物理的な方法で結合させたものが挙げられる。このとき、親水性化合物としては、ポリエチレングリコール、ポリエチレンプロピレングリコール、ポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリエチレングリコール脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミンエーテル、グリセリン脂肪酸エステル、シュガー脂肪酸エステル、ソルビトール脂肪酸エステルからなる群より選ばれるいずれか１つまたはこれらの混合物が挙げられ、このなかでもポリエチレングリコールを使用することが好ましい。
【００３４】
　親水性ポリマーマトリックス１９０は、親水性化合物を含むポリウレタンで製造されることが好ましい。ポリウレタンは、イソシアネート予備重合体とイソシアネート反応性基とを有する硬化剤の反応で形成され、硬化剤としては、４，４−メチレン−ビス（２−クロロアニリン）（以下、ＭＯＣＡと略する）などのアミンまたはポリエーテル系およびポリエステル系の種々のポリオールが使用できる。イソシアネート予備重合体は、平均２以上のイソシアネート官能基を有し、反応性イソシアネートの含量が４〜１６重量％であり、ポリエーテル、ポリエステル、ポリテトラメチレングリコールなどのポリオールとトルエンジイソシアネートまたはメチレンジフェニルジイソシアネートとの反応で得られる。親水性ポリマーマトリックス１９０は、親水性化合物であるポリエチレングリコールをイソシアネート予備重合体内に導入し、または、他の構成成分と混合して使用することで製造する。
【００３５】
　研磨層表面１６０に配列されている多数の気孔１４０’と、埋め込まれた液状マイクロエレメント１４０とは、研磨スラリーを捕集し、円滑な供給が行われるようにして研磨均一度を向上させるためのものである。従って、研磨層表面１６０の気孔１４０’と埋め込まれた液状マイクロエレメント１４０とは、親水性ポリマーマトリックス１９０内に均一に分布されることが好ましい。埋め込まれた液状マイクロエレメント１４０は、親水性ポリマーマトリックス１９０と相溶性のない液状物質からなり、脂肪族鉱油、芳香族鉱油、分子端末に水酸基のないシリコンオイル、大豆油、やし油、パーム油、コットン油、つばき油および硬化油からなる群より選ばれるいずれか１つまたはそれらの混合物が使用され得る。
【００３６】
　埋め込まれた液状マイクロエレメント１４０は、微細な球形で親水性ポリマーマトリックス１９０内に分散され形成されることが好ましい。球形の直径は、１〜３０μｍが好ましく、２〜１０μｍがより好ましい。球形の直径が上記の範囲内にあると、研磨スラリーの捕集および供給が最も適合に行われる。しかし、使用される研磨スラリーの種類に応じて適切な球形の直径が変化可能であり、埋め込まれた液状マイクロエレメント１４０の大きさもこれに合わせて変化することができる。
【００３７】
　埋め込まされた液状マイクロエレメント１４０の形態、すなわち球形の平均直径や濃度などは親水性ポリマーマトリックス１９０の親水性程度の変化によって容易かつ多様に調節される。即ち、ポリエチレングリコールをイソシアネート予備重合体の全体重量を基準に１〜２０重量％で、より好ましくは、５〜１０重量％で使用することで希望のマイクロエレメント１４０の形態を達成することができる。ポリエチレングリコールの量が１０重量％以下では、ポリマーマトリックスの親水性に変化がなく、これによって埋め込まれた液状マイクロエレメント１４０の形態も変化がない。ポリエチレングリコールの量が増加するに従ってポリマーマトリックスの親水性が増加し、これによって埋め込まれた液状マイクロエレメント１４０の大きさが小さくなり、濃度が増加する。しかし、ポリエチレングリコールの量が２０重量％以上では、それ以上親水性が増加せず、よって、埋め込まれた液状マイクロエレメント１４０の形態変化がない。ポリエチレングリコールの分子量は、２００〜１００００が好ましく、４００〜１０００がさらに好ましい。分子量が２００以下であると、界面活性力の低下でポリマーマトリックス形成用物質内に液状物質を均一に分散させることができない。分子量が１０００以上では、性状が固状で取り扱いに難しい時がある。ポリエチレングリコールの量と分子量とが上記の範囲内にあると、埋め込まれた液状マイクロエレメント１４０の形態調節が一番容易に行われる。しかし、使用されるイソシアネート予備重合体の組成、液状物質の種類などによってポリエチレングリコールの量が変化し、埋め込まれた液状マイクロエレメント１４０の形態もこれに応じて変化することができる。
【００３８】
　また、埋め込まれた液状マイクロエレメント１４０の形態は、液状微少物質の重量比によって容易かつ様々に調節される。好ましくは、ポリマーマトリックス形成用物質、例えば、ポリウレタン基材の全体重量を基準にして２０〜５０重量％で、より好ましくは、３０〜４０重量％で液状物質を混合することで希望の形態にマイクロエレメントを達成することができる。液状物質の量が２０重量以下では、埋め込まれた液状マイクロエレメント１４０の大きさが増大し、結果的にパッド表面１６０に形成される気孔１４０’の大きさも増大する。この場合、研磨スラリー粒子の捕集量が多くて相対的に高い研磨速度を示すが、これによって精度の良い研磨ができず、研磨スラリーが不均一に大きな粒子を含んでいる場合、研磨スラリーの大きな粒子が捕集され、ウェーハにスクラッチを発生するおそれがある。液状物質の量が５０重量％以上では、埋め込まれた液状マイクロエレメント１４０の濃度増加によるマイクロエレメント間の合体によって大きなサイズの気孔１４０’が形成されるという短所がある。
【００３９】
　すなわち、埋め込まれた液状マイクロエレメント１４０およびこれによって定義される気孔１４０’の大きさおよび濃度は、ポリマーマトリックスの親水性程度および／または液状物質の量に応じて様々に調節可能であるため、被研磨対象の種類および／または研磨スラリーの種類に応じて種々の研磨性能を有する研磨パッドの製造が可能であるという長所がある。
【００４０】
　好ましくは、研磨層表面１６０には、研磨スラリーの移送を容易にする流動チャネルを含む組織またはパターンがさらに形成されている。
【００４１】
　図４は、本発明の第３の実施例に係る研磨パッド３００の断面図である。第３の実施例の研磨層２１０は、液状マイクロエレメント１４０と共に中空のポリマーマイクロエレメント１５０が共に内包されている点から、第１の実施例の研磨層１２０および第２の実施例の研磨層１８０と相違している。このように中空のポリマーマイクロエレメント１５０を更に含むことで、パッド表面１６０に形成される気孔が液状マイクロエレメント１４０によって定義された気孔１４０’と中空のポリマーマイクロエレメント１５０によって定義される気孔１５０’とで気孔の大きさおよび種類を多様化させて研磨性能を多様化することができる。
【００４２】
　中空のポリマーマイクロエレメント１５０は、無機塩、糖、収容性ガムまたはレジンなどで形成され得る。ポリビニルアルコール、ペクチン、ポリビニルピロリドン、ハイドロキシエチルセルロース、メチルセルロース、ハイドロキシプロピルメチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ハイドロキシプロピルセルロース、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミド、ポリエチレングリコール、ポリハイドロキシエーテルアクリレート、澱粉、マレイン酸共重合体、ポリウレタンおよびそれらの混合物などが中空のポリマーマイクロエレメント１５０形成用中空のポリマーとして使用できる。これらの物質およびこれらと同等の物質は、当業者によって公知の方法で製造され得る。
【００４３】
　マイクロエレメント形成用物質である液状物質と中空のポリマーとの総量は、ポリマーマトリックス１３０または親水性ポリマーマトリックス１９０形成用物質の全体重量に対して１０〜３０重量％が好ましい。そして、マイクロエレメント形成用物質である液状物質／中空のポリマーの重量比は、８以上が好ましい。重量比が８以下では、中空のポリマーによるウェーハスクラッチなどが発生するおそれがある。
【００４４】
　以下、本発明に係る研磨パッドの研磨層の製造方法について図５のフローチャートを参照して説明する。研磨層を構成する物質の種類およびこれらの含量比は、前述したので、具体的な説明は省略する。
【００４５】
　先ず、研磨層形成用物質を混合する（Ｓ５００）。具体的に、ポリマーマトリックスまたは親水性ポリマーマトリックス形成用物質に液状物質を前述のような含量比で混合する。混合は、もっとも好ましいのは、分散剤を使用して液状物質がポリマーマトリックス形成用物質内に均一に分散するようにし、または、液状物質が親水性ポリマーマトリックス形成用物質内に均一に分散するようにする。分散混合は、もっとも好ましいのは、攪拌方式で進行する。必要によっては液状物質と共に中空のポリマーを混合して使用することができる。
【００４６】
　次いで、ゲル化および硬化反応を行う（Ｓ５１０）、混合物を所定形状の鋳型内に注入してゲル化および硬化によって固体化する。ゲル化反応は、８０〜９０℃で５〜３０分間行い、硬化反応は８０〜１２０℃で２０〜２４時間行う。しかし、具体的な工程温度および時間は、最適条件のために種々に変化させることができるのは勿論である。
【００４７】
　おわりに、所定の形状に硬化された結果物を加工する（Ｓ５２０）。加工は、離型、裁断、表面加工処理、洗浄過程などを含む。先ず、硬化された反応物を、鋳型から取出して所定の厚さと模様を有するように切断する。生産性の向上のため、鋳物および押出し成形などのポリマーシート製造分野の当業者に公知の任意の方法で研磨層をシート状に形成できるのは勿論である。そして、研磨層の表面には研磨スラリーが研磨層の作業表面に一様に供給されるようにすることのできる種々の形態のグルーブ（groove）を形成することが好ましい。その後、洗浄工程を経て研磨層を完成する。洗浄工程時、研磨層表面の液状マイクロエレメントが溶出され、研磨層表面に開孔された気孔が分布されるようになる。このとき、溶出された液状マイクロエレメントが研磨層の表面に残留しないようにする洗浄液を使用することが好ましい。
【００４８】
　研磨層のみでも研磨パッドを完成できるが、必要によっては研磨パッド製造工程分野において広く知られた方法で支持層１１０を製造し、支持層１１０と研磨層１２０、１８０、２１０を結合させ、研磨パッド１００、２００、３００を完成することができる。
【００４９】
　以下の実験例を挙げて本発明についてより詳しく説明する。ここに開示されていない内容は、当業者であれば十分に技術的に類推できるものであるため、説明を省略する。勿論、以下の実験例によって本発明の範疇が制限されるわけではない。
【００５０】
　　実験例１
　ポリエーテル系イソシアネート予備重合体（ＮＣＯ含量１１％）１００ｇ、鉱油（以下、ＫＦ−７０という）（ソジン化学社製）４６ｇ、ノニールフェノールエトキシレート（以下、ＮＰ−２という）（韓国ポリオール株式会社製）５ｇおよびＭＯＣＡ ３３ｇを常温で混合し、直ちに四角の鋳型に注入し、３０分間ゲル化させた後、１００℃オーブンで２０時間の間硬化させた。得られた硬化物を鋳型から取り出して表面を裁断し、研磨パッドの研磨層を製造した。得られた研磨層のＳＥＭ写真が図６に示されている。同図に示されたように、得られた研磨層の表面に１０〜３０μｍ程度の平均直径を有する開孔された気孔の存在を確認した。
【００５１】
　比較例として米国特許第５，５７８，３６２号に開示された研磨層の製造方法によってポリエテール系イソシアネート予備重合体（ＮＣＯ含量１１％）１００、中空のポリマーマイクロエレメントであるＥＸＰＡＮＣＥＬ ２．４ｇおよびＭＯＣＡ ３３ｇを使用して研磨層を製造した。得られた研磨層のＳＥＭ写真が図７に示されている。同図からわかるように、従来の方法で得られた研磨層には本発明の研磨層に比べて大径である３０〜５０μｍ程度の平均直径を有するポリマーマイクロエレメントが存在することを確認した。本発明に比べてマイクロエレメントの表面が粗く均一でないことがわかった。
【００５２】
　　実験例２
　ＫＦ−７０の投入量を４０ｇとした点を除き、実験例１と同様にして研磨パッドの研磨層を製造した。得られた研磨層のＳＥＭ写真が図８に示されている。図８からわかるように、得られた研磨層の表面に３０〜４０μｍ程度の平均直径を有する開孔された気孔の存在を確認した。
【００５３】
　　実験例３
　ＫＦ−７０の投入量を５３ｇとした点を除き、実験例１と同様にして研磨パッドの研磨層を製造した。得られた研磨層のＳＥＭ写真が図９に示されている。図９からわかるように、得られた研磨層の表面に５〜１５μｍ程度の平均直径を有する開孔された気孔の存在を確認した。
【００５４】
　　実験例４
　ポリエーテル系イソシアネート予備重合体（ＮＣＯ含量１１％）１００ｇ、ＫＦ−７０ ３３ｇ、ＮＰ−２ ６ｇを混合し、ここに重合体性マイクロエレメントで内部気孔の大きさが３０〜１３０μｍである粉末状のＥＸＰＡＮＣＥＬ ０９１ ＤＥ ０．７ｇを投入し、ホモミキサーにて２０００ｒｐｍの速度で２分間攪拌して均一に分散した。上記の混合物にＭＯＣＡ ３３ｇを常温で混合し、直ちに四角の鋳型に注入し、３０分間ゲル化させた後、１００℃オーブンで２０時間の間硬化させた。得られた硬化物を鋳型から取り出して表面を裁断し、研磨パッドの研磨層を製造した。得られた研磨層のＳＥＭ写真が図１０に示されている。図１０からわかるように、得られた研磨層の表面に３０〜５０μｍ程度の平均直径を有する開孔された気孔の存在を確認した。図１０を、液状物質である鉱油を使用して製造した研磨層のＳＥＭ写真である図６と、中空のポリマーであるＥＸＰＡＮＣＥＬを用いて製造した研磨層のＳＥＭ写真である図７と比較すると、研磨層の表面にＥＸＰＡＮＣＥＬによって現われた大きな気孔が鉱油によって現われた小さな気孔と共に存在することを確認した。
【００５５】
　　実験例５
　ＥＸＰＡＮＣＥＬ投入量を１．７ｇとし、ＫＦ−７０の投入量を１４ｇとした点を除き、実験例４と同様にして研磨パッドの研磨層を製造した。得られた研磨層のＳＥＭ写真が図１１に示されている。図１１において、得られた研磨層の表面に実験例４の場合よりＥＸＰＡＮＣＥＬによって定義された大きな気孔の分布が多く存在するのを確認した。
【００５６】
　　実験例６
　２Ｌ四口フラスコにポリテトラメチレングリコール（分子量１０００）１００ｇ、トルエンジイソシアネート５２ｇを投入し、７０〜８０℃の温度で４〜５時間反応させ、最終製品のＮＣＯ含量を１１．０％とした。得られたイソシアネート予備重合体の粘度は８，０００ｃＰｓ（２５℃）であった。
【００５７】
　　実験例７
　２Ｌ四口フラスコにポリテトラメチレングリコール（分子量１０００）９５ｇ、ポリエチレングリコール（分子量４００）５ｇ、トルエンジイソシアネート５３．７ｇを投入し、７０〜８０℃の温度で４〜５時間反応させ、最終製品のＮＣＯ含量を１１．０％とした。得られたイソシアネート予備重合体の粘度は７，０００ｃＰｓ（２５℃）であった。
【００５８】
　　実験例８
　２Ｌ四口フラスコにポリテトラメチレングリコール（分子量１０００）９０ｇ、ポリエチレングリコール（分子量１０００）５ｇ、トルエンジイソシアネート５２ｇを投入し、７０〜８０℃の温度で４〜５時間反応させ、最終製品のＮＣＯ含量を１１．０％とした。得られたイソシアネート予備重合体の粘度は６，２００ｃＰｓ（２５℃）であった。
【００５９】
　　実験例９
　２Ｌ四口フラスコにポリテトラメチレングリコール（分子量１０００）８５ｇ、ポリエチレングリコール（分子量１５００）１５ｇ、トルエンジイソシアネート５０．９ｇを投入し、７０〜８０℃の温度で４〜５時間反応させ、最終製品のＮＣＯ含量を１１．０％とした。得られたイソシアネート予備重合体の粘度は５，６００ｃＰｓ（２５℃）であった。
【００６０】
　　実験例１０
　実験例８のイソシアネート予備重合体１００ｇ、鉱油（以下、ＫＦ−７０）（ソジン化学社製造）４６ｇを機械式攪拌機を用いて均一に混合し、８０℃、１０ Ｔｏｒｒの真空オーブンに１０分間放置して混合物内の気泡を除去し、混合物の最終温度を８０℃に調整した。予め計量して８０℃に温度調節しておいたＭＯＣＡ ３３ｇを上記の混合物に注ぎ、機械式攪拌機を用いて３０００ｒｐｍで３０秒間混合し、直ちに四角の鋳型に注入した。注入された反応液は、３０分間ゲル化させた後、１００℃オーブンで２０時間硬化させた。得られた硬化物を鋳型から取り出して表面を裁断し、研磨パッドの研磨層を製造した。得られた研磨層のＳＥＭ写真が図１２に示されている。得られたパッドの研磨層は、７０°の接触角を示し、表面に４〜６μｍ程度の平均直径を有する開孔された気孔の存在を確認した。これらの気孔の濃度は、５０〜６０個／０．０１ ｍｍ2程度を示した。
【００６１】
　比較例として実験例１のイソシアネート予備重合体（ＮＣＯ含量１１％）１００ｇ、ＫＦ−７０ ４６ｇおよびＭＯＣＡ ３３ｇを用いて得られた研磨層のＳＥＭ写真が図６に示されているが、パッドの研磨層は、７８°の接触角を示した。このような結果から実験例８のポリエチレングリコールを含むイソシアネート予備重合体を使用する時に研磨パッドの親水性程度を向上できることがわかった。そして、図６からわかるように、実験例１の方法で得られた研磨層には実験例１０の方法で得られた研磨層に比べて大きな直径である２０〜３０μｍ程度の平均直径を有する気孔が形成され、その濃度は、１０〜２０個／０．０１ｍｍ2程度で、低かった。
【００６２】
　　実験例１１
　ＫＦ−７０の投入量を５３ｇとした点を除き、実験例１０と同様にして研磨パッドの研磨層を製造した。得られた研磨層のＳＥＭ写真が図１３に示されている。同図からわかるように、得られた研磨層の表面に２〜４μｍ程度の平均直径を有する開孔された気孔の存在を確認した。これらの気孔の濃度は、９０〜１００個／０．０１ｍｍ2程度を示した。
【００６３】
　　実験例１２
　ＫＦ−７０の投入量を６０ｇとした点を除き、実験例１０と同様にして研磨パッドの研磨層を製造した。得られた研磨層のＳＥＭ写真が図１４に示されている。同図からわかるように、得られた研磨層の表面に５〜６μｍ程度の平均直径を有する開孔された気孔の存在を確認した。これらの気孔の濃度は、５５〜６５個／０．０１ｍｍ2程度を示した。
【００６４】
　　実験例１３
　実験例６のイソシアネート予備重合体９０ｇ、ＫＦ−７０ ４６ｇを機械式攪拌機を用いて均一に混合し、８０℃、１０ Ｔｏｒｒの真空オーブンに１０分間放置して混合物内の気泡を除去し、混合物の最終温度を８０℃に調整した。予め計量して８０℃に温度を調節しておいたＭＯＣＡ ３０ｇにポリエチレングリコール（分子量１０００）１０ｇを加えて混合溶液にし、これを上記の混合物に注いで機械式攪拌機を用いて３０００ｒｐｍで３０秒間混合し、直ちに四角の鋳型に注入する。注入された反応液は、３０分間ゲル化させた後、１００℃オーブンで２０時間硬化させた。得られた硬化物を鋳型から取り出して表面を裁断し、研磨パッドの研磨層を製造した。得られた研磨層のＳＥＭ写真が図１５に示されている。得られたパッドの研磨層は、７０°の接触角を示し、表面に４〜６μｍ程度の平均直径を有する開孔された気孔の存在を確認した。これらの気孔の濃度は、５０〜６０個／０．０１ ｍｍ2程度を示した。
【００６５】
　　実験例１４
　マイクロエレメント形成用物質として液状物質を用いて実験例１０に従って製造した研磨層（液状物質研磨層）の光透過率をマイクロエレメント形成用物質として中空のポリマーを用いて米国特許第５，５８７，３６２号に開示されている製造方法で製造した研磨層（中空のポリマー研磨層）の光透過率と比較した。液状物質研磨層と中空のポリマー研磨層とのサンプル厚さをそれぞれ２ｍｍとし、測定波長を４００〜７００ｍｍとしてそれぞれの透過率を測定した結果、中空のポリマー研磨層の場合、１７％の透過率を示したが、液状物質研磨層の場合は、５２％の透過率を示し、よって、本発明による研磨層では、別の透明窓を形成することなくｉｎ−ｓｉｔｕで光学的な平坦度の測定が可能であることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の第１の実施例に係る埋め込まれた液状マイクロエレメントを含む研磨パッドの断面図
【図２】研磨パッドが取り付けられた研磨装置の概略図
【図３】本発明の第２の実施例に係る親水性ポリマーマトリックスを使用し、埋め込まれた液状マイクロエレメントを含む研磨パッドを示す断面図
【図４】本発明の第３の実施例に係る埋め込まれた液状マイクロエレメントおよび中空のポリマーマイクロエレメントを含む研磨パッドを示す断面図
【図５】本発明に係る埋め込まれた液状マイクロエレメントを含む研磨パッドの製造工程を示すフローチャート
【図６】液状物質の含量がポリマーマトリックス形成用物質の全体重量に対して３５重量％である研磨パッド表面のＳＥＭ写真
【図７】従来の中空のポリマーマイクロエレメントを含む研磨パッド表面のＳＥＭ写真
【図８】液状物質の含量がポリマーマトリックス形成用物質の全体重量に対して３０重量％である研磨パッド表面のＳＥＭ写真
【図９】液状物質の含量がポリマーマトリックス形成用物質の全体重量に対して４０重量％である研磨パッド表面のＳＥＭ写真
【図１０】液状物質／中空のポリマーの重量比が４６である研磨パッド表面のＳＥＭ写真
【図１１】液状物質／中空のポリマーの重量比が８である研磨パッド表面のＳＥＭ写真である。
【図１２】親水性ポリマーマトリックスを使用した研磨パッド表面のＳＥＭ写真である。
【図１３】液状物質の含量が親水性ポリマーマトリックス形成用物質の全体重量に対して４０重量％である研磨パッド表面のＳＥＭ写真である。
【図１４】液状物質の含量が親水性ポリマーマトリックス形成用物質の全体重量に対して４５重量％である研磨パッド表面のＳＥＭ写真である。
【図１５】親水性化合物をポリマーマトリックス形成用物質組成物のうちのイソシアネート予備重合体の全体重量に対して１０重量％添加して製造した研磨パッド表面のＳＥＭ写真である。
【符号の説明】
【００６７】
　１…研磨装置
　３…プラテン
　７…シリコンウェーハ
　１３…研磨スラリー
　１００…研磨パッド
　１１０…支持層
　１２０…研磨層
　１３０…ポリマーマトリックス
　１４０…マイクロエレメント
　１４０’…気孔
　１５０…中空のポリマーマイクロエレメント
　１６０…研磨層表面
　１７０…光ビーム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年9月18日(2003.9.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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