(57)【要約】【課題】被研磨物の平坦度を高めることができる研磨パッドを提供する。【解決手段】２価以上のアミノ基（ＮＨ２基）を有する芳香族アミンと、２価以上のイソシアネート基（ＮＣＯ基）を有するイソシアネート末端プレポリマーとを反応硬化させた発泡ポリウレタンからなる研磨パッドであって、前記アミノ基と前記イソシアネート基との当量比を、ＮＨ２／ＮＣＯ＝０．９５〜１．３としている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２価以上のアミノ基（ＮＨ２基）を有する芳香族アミンと、２価以上のイソシアネート基（ＮＣＯ基）を有するイソシアネート末端プレポリマーとを反応硬化させた発泡ポリウレタンからなる研磨パッドであって、
前記アミノ基と前記イソシアネート基との当量比を、ＮＨ２／ＮＣＯ＝０．９５〜１．３としたことを特徴とする研磨パッド。
【請求項２】
前記イソシアネート末端プレポリマーが、２価以上のアルコール系活性水素を有するポリオールおよび／または鎖伸張剤と、２価以上のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物とにより作成され、かつ、４重量％以上１２重量％以下のイソシアネート基を有する請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項３】
硬度が、ショアーＤ硬度で５５〜７５である請求項１または２に記載の研磨パッド。
【請求項４】
気泡径が、２０μｍ〜２００μｍである請求項１〜３のいずれか一項に記載の研磨パッド。
【請求項５】
比重が、０．４〜１．１である請求項１〜４のいずれか一項に記載の研磨パッド。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、研磨パッドに関し、更に詳しくは、シリコンウェハなどの半導体ウェハの研磨に好適なポリウレタン系の研磨パッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハなどの平坦化処理には、化学機械研磨（ＣＭＰ）技術が用いられており、従来からＣＭＰ技術を用いた種々のＣＭＰ装置が提案されている。図２は、従来のＣＭＰ装置の概略構成図である。定盤１の表面に取付けられた研磨パッド２には、研磨用のスラリー３がスラリー供給装置４から供給される。被研磨物として例えば、半導体ウェハ５は、研磨ヘッド６に、バッキングフィルム７を介して保持される。研磨ヘッド６に荷重が加えられることによって、半導体ウェハ５は、研磨パッド２に押し付けられる。
【０００３】
研磨パッド２上に供給されるスラリー３は、研磨パッド２上を広がって半導体ウェハ５に到達する。定盤１と研磨ヘッド６とは、矢符Ａで示すように同方向に回転して相対的に移動し、研磨パッド２と半導体ウェハ５との間にスラリー３が侵入して研磨が行われる。なお、８は研磨パッド２の表面を目立てするためのドレッサーである。
【０００４】
研磨パッド２として、耐摩耗性等に優れた発泡ポリウレタンを使用したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
かかる研磨パッドでは、微細な気泡を生成する必要があり、例えば、イソシアネート基含有化合物を含む主剤と、芳香族アミンなどの活性水素基含有化合物を含む硬化剤とを、混合、攪拌して硬化させる、いわゆる２液硬化型ポリウレタンを用いた製造方法があり、かかる製造方法では、例えば、主剤に発泡剤として水を混入してイソシアネート基と水との反応によってＣＯ２を生成して発泡させる方法がある。
【０００６】
従来の研磨パッドでは、研磨特性および耐久性の観点から弾性を考慮した配合となっており、例えば、アミノ基（ＮＨ２基）を有する芳香族アミンと、イソシアネート基（ＮＣＯ基）を有するイソシアネート末端プレポリマーとを反応硬化させてなる研磨パッドでは、アミノ基とイソシアネート基の当量比が、略０．８とされ、得られる発泡ポリウレタンの硬度が、ショアーＤ硬度＝４５〜５５であった。
【特許文献１】特開２００５−２３６２００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし最近、シリコンウェハ等の被研磨物の平坦度の要求が益々厳しくなっており、弾性を考慮した従来の研磨パッドでは、十分な平坦度を得ることが困難となっている。
【０００８】
特に、被研磨物の研磨処理の高速化を図るために、研磨速度を高めると、温度上昇を招き、研磨パッドの剛性が低下するために、平坦度を出すのが一層困難となり、また、被研磨物の外周の縁が過度に研磨される、いわゆる端面だれ（ロールオフ）が生じるという課題がある。
【０００９】
本発明は、上述の点に鑑みて為されたものであって、被研磨物の平坦度を高めることができる研磨パッド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】
本発明の研磨パッドは、２価以上のアミノ基（ＮＨ２基）を有する芳香族アミンと、２価以上のイソシアネート基（ＮＣＯ基）を有するイソシアネート末端プレポリマーとを反応硬化させた発泡ポリウレタンからなる研磨パッドであって、前記アミノ基と前記イソシアネート基との当量比を、ＮＨ２／ＮＣＯ＝０．９５〜１．３としている。
【００１１】
この当量比は、ＮＨ２／ＮＣＯ＝１．０〜１．１５であるのが好ましい。
【００１２】
この当量比が、０．９５未満では、剛性が低いので好ましくなく、また、１．３を越えると、脆性が高くなるので好ましくない。
【００１３】
ここで、アミノ基とイソシアネート基との当量比ＮＨ２／ＮＣＯ＝０．９５〜１．３は、他の活性水素の反応によるＮＣＯ当量分を差し引いた後のもの、すなわち、ウレア結合となる実当量比である。
【００１４】
芳香族アミンとしては、例えば、ＭＯＣＡ（４，４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン））および／またはＭＯＣＡ類似物を用いるのが好ましい。
【００１５】
ＭＯＣＡの類似物としては、メチレン-ビス(２，３ジクロロアニリン)、４’,４メチレン-ビス(２-メチルエステルアニリン)などが挙げられる。
【００１６】
イソシアネート末端プレポリマーは、２価以上のアルコール系活性水素を有するポリオールおよび／または鎖伸張剤と、２価以上のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物とにより作成され、かつ、４重量％以上１２重量％以下のイソシアネート基を有するのが好ましい。
【００１７】
ポリオールとしては、例えば、分子量ＭＷ＝５００〜５０００のＰＴＭＧ（ポリテトラメチレンエーテルグリコール）を用いるのが好ましい。
【００１８】
硬度が、ショアーＤ硬度で５５〜７５であるのが好ましい。
【００１９】
気泡径が、２０μｍ〜２００μｍであるのが好ましい。
【００２０】
比重が、０．４〜１．１であるのが好ましい。
【００２１】
本発明の研磨パッドによると、アミノ基とイソシアネート基との当量比（ＮＨ２／ＮＣＯ）を、０．９５〜１．３とし、従来の当量比（ＮＨ２／ＮＣＯ）である約０．８に比べて、アミノ基の当量を高めているので、高硬度の発泡ウレタンパッドとなり、これによって、被研磨物の平坦度を高めることができ、研磨温度が上昇しても高い剛性を有し、高い平坦度を得ることができるので、高速な研磨処理が可能となる。さらに、被研磨物の端面だれ（ロールオフ）を改善することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、従来に比べて、アミノ基の当量を高めて高硬度の発泡ウレタンパッドとしているので、被研磨物の平坦度が高めることができ、また、研磨温度が上昇しても高い剛性を有するので、高速な研磨処理が可能となる。さらに、被研磨物の端面だれ（ロールオフ）を改善することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付図面によって本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００２４】
この実施形態の研磨パッドは、図１に示すようにして製造される。すなわち、２価以上のイソシアネート基（ＮＣＯ基）を有するイソシアネート末端プレポリマーと、２価以上のアミノ基（ＮＨ２基）を有する芳香族アミンとを、発泡剤（水）と共に混合攪拌し(Ｓ１)、所定の型に注型し(Ｓ２)、反応硬化させてポリウレタンの成型体を得る(Ｓ３)。得られたポリウレタンの成型体を、所定の厚さのシート状に裁断し(Ｓ４)、それを打ち抜いて研磨パッドを得る。
【００２５】
この研磨パッドは、他の活性水素の反応によるＮＣＯ当量分を差し引いた後の、アミノ基とイソシアネート基の当量比を、ＮＨ２／ＮＣＯ＝０．９５〜１．３、好ましくは、ＮＨ２／ＮＣＯ＝１．０〜１．１５となるように配合して反応させる。
【００２６】
２価以上のイソシアネート基（ＮＣＯ基）を有するイソシアネート末端プレポリマーは、アルコール系活性水素含有化合物とイソシアネート化合物トとよりなるのが好ましく、アルコール系活性水素含有化合物は、ポリオールおよび鎖伸張剤からなるのが好ましい。
【００２７】
このイソシアネート末端プレポリマーは、２価以上のアルコール系活性水素を有するポリオールおよび／または鎖伸張剤と、２価以上のイソシアネート基を有するイソシアネート化合物とにより作成され、かつ、４重量％以上１２重量％以下のイソシアネート基を有するのが好ましい。
【００２８】
ポリオールとしては、分子量ＭＷ＝５００〜５０００であって、活性水素が２以上の末端に水酸基（−ＯＨ）を有する化合物を使用するのが好ましい。
【００２９】
また、研磨用であるので、加水分解を起こさないエーテル系のポリオールが好ましく、エーテル系のポリオールとして、ＰＰＧ（ポリプロピレングリコール）、ＰＴＭＧ（ポリテトラメチレンエーテルグリコール）、ＰＥＧ（ポリエチレングリコール）等の−Ｏ−結合を有するものが好ましく、その中でも一般的には、物性（引張り特性）の良好なＰＴＭＧ系が好ましい。
【００３０】
鎖伸張剤としては、分子量ＭＷが５００以下のＥＧ（エチレングリコール）、ＰＧ（プロピレングリコール）、ＢＧ（ブタンジオール）、ＤＥＧ（ジエチレングリコール）、トリメチロールポロパン等を用いることができる。
【００３１】
イソシアネート化合物としては、ＴＤＩ（トリレンジイソシアネート）、ＭＤＩ（ジフェニルメタンジイソシアネート）、ＨＤＩ（ヘキサメチレンジイソシアネート）、水添ＭＤＩ（ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート）、ポリメリックＭＤＩ（ポリフェニレンポリメチレンポリイソシアネート）等および、これらのイソシアネートから作成されるプレポリマーが使用される。
【００３２】
芳香族アミンとしては、少なくともＭＯＣＡ（４，４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン））およびＭＯＣＡ類似物の少なくとも一方を使用するのが好ましい。
【００３３】
ＭＯＣＡ類似物としては、メチレン-ビス(２，３ジクロロアニリン)、４’,４メチレン-ビス(２-メチルエステルアニリン)などを使用することができる。
【００３４】
得られる研磨パッドは、硬度が、ショアーＤ硬度＝５０〜７５、比重０．４〜１．１、気泡（ポア）径（数平均）＝２０〜２００μｍであるのが好ましい。
【実施例】
【００３５】
以下、本発明を実施例により詳細に説明する。
【００３６】
芳香族アミンとしてＭＯＣＡ、イソシアネート末端プレポリマーとして三井化学ポリウレタン株式会社製のハイプレンＬ−３１５（商品名）を使用し、アミノ基とイソシアネート基の当量比（ＮＨ２／ＮＣＯ）が、０．９８、１．１となるようにそれぞれ配合して水発泡により実施例１，２の発泡ポリウレタンからなる研磨パッドを作製した。また、前記アミノ基とイソシアネート基の当量比（ＮＨ２／ＮＣＯ）が、０．８となるように配合して比較例の研磨パッドを作製した。
【００３７】
各研磨パッドについて、研磨温度を異ならせてシリコンウェハの研磨を行い、各種特性を評価した。その結果を、表１に示す。
【００３８】
表１における、磨耗量測定方法は、磨耗輪による磨耗試験方法（ＪＩＳ−Ｋ７２０４）に基づき、テスト機にはＤＴＢ−５００（DAIEI KAGAKU SEIKI MFG CO. LTD）を使用し、磨耗輪にはＨ−１８（テーバー社製）を使用し、回転回数が１０００回転の条件にて測定を行った。なお、磨耗量は比較例の研磨パッドを１００として換算した。
【００３９】
【表１】
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【００４０】
表１に示すように、アミノ基とイソシアネート基の当量比（ＮＨ２／ＮＣＯ）が、０．８の比較例に対して、前記当量比（ＮＨ２／ＮＣＯ）が、０．９８の実施例１および１．１の実施例２では、ショアーＤ硬度が、比較例の５５度に比べて、６２度および６７度と高くなっている。
【００４１】
このように硬度の高い実施例１，２では、２５℃および５０℃のいずれの研磨温度においても、被研磨物であるシリコンウェハの平坦度を示すＧＢＩＲの値が、０．５１μｍ、０．６５μｍの比較例に比べて、０．４２μｍ、０．４５μｍおよび０．３５μｍ、０．３９μｍといずれも小さくなっており、平坦度が向上している。
【００４２】
また、端面ダレ（ロールオフ）についても、実施例１，２では、２５℃および５０℃のいずれの研磨温度においても、ＲＯＡ（Ｒｏｌｌ−Ｏｆｆ  Ａｍｏｕｎｔ）の値が、３．１μｍ、５．３μｍの比較例に比べて、２．２μｍ、２．５および１．１μｍ、１．６μｍといずれも小さくなっており、端面ダレが改善されている。
【００４３】
更に、磨耗量については、温度が２５℃、５０℃のいずれの場合も、比較例を１００％としたとき、実施例１，２はそれぞれ１１９％、１３１％となり、磨耗量が大きくなっている。磨耗量が大きくなると、研磨時にパッド自身が研磨される量も大きくなり、表面に開口する気泡（ポア）の目詰まりが少なくなる。また、磨耗量が大きくなることで、ドレス時間も研磨温度が２５℃、５０℃のいずれの場合も、８ｍｉｎの比較例に対して、実施例１，２はそれぞれ６ｍｉｎ、４ｍｉｎと短くなっており、研磨効率の向上が図れることが分かる。
【００４４】
以上のように、比較例に比べて、アミノ基の当量を高めた実施例１，２では、高硬度の発泡ウレタンパッドとなり、これによって、シリコンウェハの平坦度を高めることができるとともに、研磨温度が上昇しても高い剛性を有するので、研磨効率を向上させることができる。さらに、シリコンウェハの端面だれ（ロールオフ）を改善することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、シリコンウェハ等の研磨に用いる研磨パッドとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】OLE_LINK5本発明の実施形態におけるOLE_LINK5製造工程図
【図２】ＣＭＰ装置の概略構成図
【符号の説明】
【００４７】
２  研磨パッド
【図１】
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【図２】
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