(57)【要約】      （修正有）【課題】研磨定盤への貼り付けが容易なロール状研磨パッド及びその製造方法を提供する。【解決手段】基材層１０上に研磨層８が設けられており、長さ３ｍ以上の研磨パッド１が、基材層１０を外側にして巻芯に多重に巻きつけられたロール状研磨パッド。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材層上に研磨層が設けられており、長さ３ｍ以上の研磨パッドが、基材層を外側にして巻芯に多重に巻きつけられたロール状研磨パッド。
【請求項２】
研磨パッドは、曲げ弾性率が１００ＭＰａ以下である請求項１記載のロール状研磨パッド。
【請求項３】
基材層は、厚さが２００μｍ以下である請求項１又は２記載の研磨パッド。
【請求項４】
基材層上に研磨層が設けられており、長さ３ｍ以上の研磨パッドを、基材層を外側にして巻芯に多重に巻きつける工程を含むロール状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、及びアルミ基板等の表面を研磨する際に用いられるロール状研磨パッド（粗研磨用又は仕上げ研磨用）及びその製造方法に関する。
【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】
シリコンウエハ等の半導体ウエハ、レンズ、及びガラス基板などの鏡面研磨には、平坦度及び面内均一度の調整を主目的とする粗研磨と、表面粗さの改善及びスクラッチの除去を主目的とする仕上げ研磨とがある。
【０００５】
粗研磨用の研磨パッドとしては、固定砥粒パッド及び硬質発泡パッド（最大のもので幅１５００ｍｍ、長さ１５００ｍｍ）が主に用いられており、通常平板状態で梱包出荷されている。例えば、光透過率が５０％以下の袋状物で研磨パッドを梱包する技術が開示されている（特許文献１）。また、帯電防止フィルムで研磨パッドを梱包する技術が開示されている（特許文献２）。
【０００６】
しかし、研磨パッドを平板状態で梱包した場合には、保存・輸送するための大きなスペースが必要になりコスト面等でデメリットが大きい。
【０００７】
一方、仕上げ研磨は、通常、回転可能な定盤の上に軟質な発泡ウレタンよりなるスエード調の人工皮革を貼り付け、その上にアルカリベース水溶液にコロイダルシリカを含有した研磨剤を供給しながら、ウエハを擦りつけることにより行われる（特許文献３）。
【０００８】
仕上げ研磨に用いられる仕上げ用研磨パッドとしては、上記の他に以下のようなものが提案されている。
【０００９】
ポリウレタン樹脂に、発泡剤を利用して厚さ方向に形成させた細長い微細な穴（ナップ）を多数形成したナップ層とナップ層を補強する基布からなるスエード調の仕上げ研磨パッドが提案されている（特許文献４）。
【００１０】
また、スエード調であり、表面粗さが算術平均粗さ（Ｒａ）で５μｍ以下である仕上げ研磨用研磨布が提案されている（特許文献５）。
【００１１】
また、基材部とこの基材部上に形成される表面層（ナップ層）とを備え、前記表面層に、ポリハロゲン化ビニルまたはハロゲン化ビニル共重合体を含有させた仕上げ研磨用研磨布が提案されている（特許文献６）。
【００１２】
仕上げ用研磨パッドとしては、上記のような湿式凝固型パッド（最大のもので幅１５００ｍｍ、長さ３０ｍ）が主に用いられており、通常巻物状態で梱包出荷されている。
【００１３】
例えば、特許文献７では、回転プラテンと、前記プラテンに解放可能に固定されて前記プラテンと共に回転する略直線状の研磨シートと、前記研磨シートを給送する駆動機構とを備えるケミカルメカニカルポリシング装置が開示されている。該装置で使用される研磨シートは、プラテン上に供給する際に被研磨材の表面と研磨層の表面とを接触させるために研磨層を外側にして送りローラーに巻き取られている。
【００１４】
【特許文献１】特開２００４−２５９７２８号公報
【特許文献２】特開２００５−１０３７０２号公報
【特許文献３】特開２００３−３７０８９号公報
【特許文献４】特開２００３−１００６８１号公報
【特許文献５】特開２００４−２９１１５５号公報
【特許文献６】特開２００４−３３５７１３号公報
【特許文献７】特開２０００−３１７８２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は、研磨定盤への貼り付けが容易なロール状研磨パッド及びそ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】
【００１６】
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、以下に示すロール状研磨パッド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。
【００１７】
すなわち、本発明は、基材層上に研磨層が設けられており、長さ３ｍ以上の研磨パッドが、基材層を外側にして巻芯に多重に巻きつけられたロール状研磨パッド、に関する。
【００１８】
従来のロール状研磨パッドは、上記のように、研磨層を外側にして研磨パッドが送りローラーに巻かれている。このようなロール状研磨パッドから研磨パッドを巻き戻すと、図２に示すように下層９が弧の内側になるように研磨パッド１が湾曲し、該研磨パッド１を両面テープ等を用いて研磨定盤２に貼り合わせると、空気をかみ込んだり、浮きが発生するなどの不具合が生じやすかった。
【００１９】
本発明のように、基材層を外側に、研磨層を内側にして研磨パッドを巻芯に巻きつけることにより、図３に示すように研磨層８が弧の内側になるように研磨パッド１を湾曲させることができる。それにより、研磨パッド１を研磨定盤２に貼り合わせやすくなり、空気のかみ込み及び浮きの発生を効果的に防止することができる。
【００２０】
本発明において、研磨パッドの曲げ弾性率は１００ＭＰａ以下であることが好ましい。曲げ弾性率が１００ＭＰａを超える場合には、研磨パッドを巻芯に巻きつけにくくなったり、研磨パッドの湾曲状態がもどりにくくなって研磨定盤に貼り合わせた際に端部に浮きが発生しやすくなる。
【００２１】
本発明において、基材層の厚さは２００μｍ以下であることが好ましい。厚さが２００μmを超える場合には、研磨パッドを巻芯に巻きつけにくくなったり、研磨パッドの湾曲状態がもどりにくくなって研磨定盤に貼り合わせた際に端部に浮きが発生しやすくなる。
【００２２】
また、本発明は、基材層上に研磨層が設けられており、長さ３ｍ以上の研磨パッドを、基材層を外側にして巻芯に多重に巻きつける工程を含むロール状研磨パッドの製造方法、に関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明で用いる研磨パッドは、基材層上に研磨層が設けられたものである。研磨層は、独立又は連続気泡構造を有する発泡体であれば特に限定されるものではない。発泡体の原料としては、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、アクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ハロゲン系樹脂（ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなど）、ポリスチレン、オレフィン系樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、エポキシ樹脂、感光性樹脂などの１種または２種以上の混合物が挙げられる。熱硬化性ポリウレタン樹脂は耐摩耗性に優れ、原料組成を種々変えることにより所望の物性を有するポリマーを容易に得ることができるため、研磨層の形成材料として特に好ましい材料である。以下、発泡体を代表して熱硬化性ポリウレタン樹脂（以下、ポリウレタン樹脂という）について説明する。
【００２４】
ポリウレタン樹脂は、イソシアネート成分、ポリオール成分（高分子量ポリオール、低分子量ポリオール）、及び鎖延長剤からなるものである。
【００２５】
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。例えば、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、ポリメリックＭＤＩ、カルボジイミド変性ＭＤＩ（例えば、商品名ミリオネートＭＴＬ、日本ポリウレタン工業製）、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しては、ポリウレタンの技術分野において、通常用いられるものを挙げることができる。例えば、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリエチレングリコール等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、次いでえ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、ポリヒドロ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、ポリマー粒子を分散させたポリエーテルポリオールであるポリマー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。特に、水酸基価が２０〜２００ｍｇＫＯＨ／ｇの高分子量ポリオールを用いることが好ましい。水酸基価が２０ｍｇＫＯＨ／ｇ未満の場合には、ポリウレタン樹脂が軟らかくなりすぎて耐久性が低下する傾向にある。一方、水酸基価が２００ｍｇＫＯＨ／ｇを超える場合には、ポリウレタン発泡体の架橋度が高くなりすぎて脆くなる傾向にある。
【００２７】
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。ポリオール成分中の高分子量ポリオールと低分子量ポリオール等の比は、これらから製造される研磨パッドに要求される特性により決められる。
【００２８】
ポリウレタン発泡体を連続気泡構造にするには、低分子量ポリオール、低分子量ポリアミン及びアルコールアミンは、活性水素含有化合物中に合計で２〜１５重量％含有させることが好ましく、より好ましくは５〜１０重量％である。上記低分子量ポリオール等を特定量用いることにより気泡膜が破れやすくなり、連続気泡を形成しやすくなるだけでなく、ポリウレタン発泡体の機械的特性が良好になる。
【００２９】
また、ポリウレタン発泡体を連続気泡構造にするために、ポリマーポリオールを用いてもよく、特にアクリロニトリル及び／又はスチレン−アクリロニトリル共重合体からなるポリマー粒子を分散させたポリマーポリオールを用いることが好ましい。該ポリマーポリオールは、使用する全高分子量ポリオール中に２０〜１００重量％含有させることが好ましく、より好ましくは３０〜６０重量％である。
【００３０】
ポリウレタン樹脂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。
【００３１】
イソシアネート成分、ポリオール成分、及び鎖延長剤の比は、各々の分子量やポリウレタン発泡体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、ポリオール成分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、硬度、及び圧縮率などが得られない傾向にある。
【００３２】
ポリウレタン樹脂の製造は、プレポリマー法、ワンショット法のどちらでも可能である。
【００３３】
なお、プレポリマー法の場合、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。
【００３４】
前記ポリウレタン樹脂の製造は、イソシアネート基含有化合物を含む第１成分、及び活性水素基含有化合物を含む第２成分を混合して硬化させるものである。プレポリマー法では、イソシアネート末端プレポリマーがイソシアネート基含有化合物となり、鎖延長剤が活性水素基含有化合物となる。ワンショット法では、イソシアネート成分がイソシアネート基含有化合物となり、鎖延長剤及びポリオール成分が活性水素基含有化合物となる。
【００３５】
本発明の研磨層の形成材料であるポリウレタン発泡体は、機械発泡法（メカニカルフロス法を含む）により製造することができる。
【００３６】
特に、ポリアルキルシロキサンとポリエーテルの共重合体であるシリコン系界面活性剤を使用した機械発泡法が好ましい。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）、Ｂ−８４４３及びＢ−８４６５（ゴールドシュミット社製）等が好適な化合物として例示される。
【００３７】
なお、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。
【００３８】
研磨層を構成するポリウレタン発泡体を製造する方法の例について以下に説明する。かかるポリウレタン発泡体の製造方法は、以下の工程を有する。
【００３９】
（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、適宜触媒を添加してもよい。
【００４０】
（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。
【００４１】
（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。
【００４２】
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。また、平均気泡径３５〜３００μｍの微細気泡を有するポリウレタン発泡体を連続成形することができるため製造効率がよい。
【００４３】
その後、気泡分散ウレタン組成物を金型に流し込み（注型工程）、気泡分散ウレタン組成物を加熱して反応硬化させる（硬化工程）。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
ポリウレタン発泡体の製造方法においては、気泡分散ウレタン組成物を金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、ポストキュアすることは、発泡体の物理的特性を向上させる効果があり、極めて好適である。金型に気泡分散ウレタン組成物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を行う条件としてもよく、そのような条件下でもす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、常圧で行うと気泡形状が安定するために好ましい。
【００４８】
ポリウレタン発泡体において、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、添加量は、混合工程後、所定形状の型に流し込む流動時間を考慮して選択する。
【００４９】
また、気泡分散ウレタン組成物を所定の大きさの金型に流し込んでブロックを作製し、そのブロックを鉋状、あるいはバンドソー状のスライサーを用いてスライスする方法、又は前述の注型の段階で、薄いシート状にしても良い。研磨層の厚みのバラツキを抑えるために、シート状のポリウレタン発泡体の表面をバフィングしておくことが好ましい。
【００５０】
ポリウレタン発泡体の平均気泡径は、３５〜３００μｍ程度であり、好ましくは３５〜１００μｍ、より好ましくは４０〜８０μｍ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、耐久性が低下する。
【００５１】
ポリウレタン発泡体の比重は、０．２〜０．６であることが好ましい。比重が０．２未満の場合には、研磨層の耐久性が低下する傾向にある。また、０．６より大きい場合は、ある一定の弾性率にするために材料を低架橋密度にする必要がある。その場合、永久歪が増大し、耐久性が悪くなる傾向にある。
【００５２】
ポリウレタン発泡体の硬度は、アスカーＣ硬度計にて、１０〜８０度であることが好ましく、より好ましくは２０〜７０度である。アスカーＣ硬度が１０度未満の場合には、研磨層の耐久性が低下したり、研磨後の被研磨材の表面平滑性が悪くなる傾向にある。一方、８０度を超える場合は、被研磨材の表面にスクラッチが発生しやすくなる。
【００５３】
研磨層の厚みは特に限定されるものではないが、通常０．５〜４ｍｍ程度であり、０．７〜２ｍｍであることが好ましい。
【００５４】
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していてもよい。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、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。
【００５５】
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機械切削する方法、所定の表面形状を有した金型に樹脂を流しこみ、硬化させることにより作製する方法、所定の表面形状を有したプレス板で樹脂をプレスし作製する方法、フォトリソグラフィを用いて作製する方法、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。
【００５６】
基材層は特に制限されず、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリアミド、及びポリ塩化ビニルなどのプラスチックフィルム、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。これらのうち、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリアミド、及びポリ塩化ビニルなどのプラスチックフィルム、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を用いることが好ましい。また、基材層として、前記プラスチックフィルムを基材とする両面テープ、片面粘着テープ（片面の粘着層はプラテンに貼り合わせるためのもの）を用いてもよい。
【００５７】
基材層（両面テープ及び片面粘着テープの場合は基材）の厚さは２００μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１５０μｍ以下である。
【００５８】
ポリウレタン発泡体からなる研磨層と基材層とを貼り合わせる手段としては、例えば、研磨層と基材層とを両面テープで挟みプレスする方法が挙げられる。
【００５９】
前記両面テープは、不織布やフィルム等の支持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。基材層へのスラリーの浸透等を防ぐことを考慮すると、支持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。
【００６０】
本発明においては、上記方法で調製した気泡分散ウレタン組成物を基材層上に塗布し、該気泡分散ウレタン組成物を硬化させて、基材層上に直接ポリウレタン発泡体（研磨層）を形成してもよい。
【００６１】
気泡分散ウレタン組成物を基材層上に塗布する方法としては、例えば、グラビア、キス、コンマなどのロールコーター、スロット、ファンテンなどのダイコーター、スクイズコーター、カーテンコーターなどの塗布方法を採用することができるが、基材層上に均一な塗膜を形成できればいかなる方法でもよい。
【００６２】
気泡分散ウレタン組成物を基材層上に塗布して流動しなくなるまで反応したポリウレタン発泡体を加熱し、ポストキュアすることは、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り、極めて好適である。ポストキュアは、４０〜７０℃で１０分〜２４時間行うことが好ましく、また常圧で行うと気泡形状が安定するため好ましい。
【００６３】
本発明の研磨パッドの製造は、各成分を計量して容器に投入し、機械撹拌するバッチ方式であってもよく、また撹拌装置に各成分と非反応性気体を連続して供給して機械撹拌し、得られた気泡分散ウレタン組成物を連続する基材層上に塗布して成形品を製造する連続生産方式であってもよい。
【００６４】
また、基材層上にポリウレタン発泡体を形成した後又はポリウレタン発泡体を形成するのと同時に、ポリウレタン発泡体の厚さを均一に調整しておくことが好ましい。ポリウレタン発泡体の厚さを均一に調整する方法は特に制限されないが、例えば、研磨材でバフがけする方法、スライサーでスライスする方法、プレス板でプレスする方法などが挙げられる。
【００６５】
また、上記方法で調製した気泡分散ウレタン組成物を基材層上に塗布し、該気泡分散ウレタン組成物上に離型シートを積層する。その後、押圧手段（ブレード、ロールなど）により厚さを均一にしつつ気泡分散ウレタン組成物を硬化させてポリウレタン発泡体を形成してもよい。そして、離型シートを剥離して研磨パッドを得る。この場合、ポリウレタン発泡体上にはスキン層が形成されているため、バフがけ、スライス等することによりスキン層を除去する。
【００６６】
一方、上記方法で調製した気泡分散ウレタン組成物を離型シート上に塗布し、該気泡分散ウレタン組成物上に基材層を積層する。その後、押圧手段により厚さを均一にしつつ気泡分散ウレタン組成物を硬化させてポリウレタン発泡体を形成してもよい。そして、離型シートを剥離して研磨パッドを得る。この場合、ポリウレタン発泡体上にはスキン層が形成されているため、バフがけ、スライス等することによりスキン層を除去する。
【００６７】
本発明の研磨パッドは、長さ３ｍ以上の方形状である。製造効率の観点から長さは１０ｍ以上であることが好ましい。幅は研磨定盤の大きさに応じて適宜調整されるが、通常６０〜１６０ｃｍ程度である。また、研磨パッドの曲げ弾性率は、１００ＭＰａ以下であることが好ましく、より好ましくは７０ＭＰａ以下である。
【００６８】
本発明の研磨パッドは、基材層の他面側に研磨定盤に貼り合わせるための両面テープが設けられていてもよい。
【００６９】
本発明のロール状研磨パッドは、前記研磨パッドを、基材層を外側にして巻芯に多重に巻きつけることにより作製される。巻き終えた研磨パッドの上にさらに別の研磨パッドを同様にして巻きつけてもよい。
【００７０】
巻芯の形成材料は特に制限されず、公知の材料を用いることができる。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ケイ素樹脂、ポリウレタン、ポリカーボネート、及びＡＢＳ樹脂などのプラスチック材料、ＦＲＰなどの複合材料、アルミニウムなどの金属材料が挙げられる。
【００７１】
巻芯の直径（外径）は、７ｃｍ以上であることが好ましく、より好ましくは１０ｃｍ以上である。巻芯の直径（外径）が７ｃｍ未満の場合には、研磨パッドを巻き取りにくくなったり、ロール状研磨パッドから送り出した研磨パッドの湾曲が大きくなって研磨定盤に貼り合わせた際に端部に浮きが発生しやすくなる。
【００７２】
巻芯は円筒状であってもよく円柱状であってもよいが、取扱いの観点から円筒状であることが好ましい。
【００７３】
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。
【００７４】
研磨パッド１の研磨定盤２への貼り付けは、例えば、以下の方法で行われる。本発明のロール状研磨パッドから巻き戻した研磨パッドは、例えば、両面テープ（粘着層）で貼り付けることにより研磨定盤に装着される。両面テープは研磨定盤上に予め貼り合わせておいてもよく、研磨パッドに予め設けておいてもよい。また、巻き戻した研磨パッドは、貼り合わせる前に研磨定盤の形状に合わせて切断しておいてもよく、貼り合わせた後に研磨定盤の形状に合わせて切断してもよい。図３に示すように、本発明の研磨パッド１は研磨層８が弧の内側になるように湾曲しているため、研磨定盤２に貼り合わせやすいという特徴がある。また、研磨パッド１の端部から研磨定盤２に貼り合わせると空気のかみ込み及び浮きの発生を効果的に防止することができる。
【００７５】
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。
【００７６】
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（粗研磨工程）、又は半導体ウエハ４の表面の表面粗さが改善され、スクラッチが除去される（仕上げ研磨工程）。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。また、レンズやハードディスク用のガラス基板も前記と同様の方法で粗研磨又は仕上げ研磨することができる。
【実施例】
【００７７】
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。
【００７８】
［測定、評価方法］
（平均気泡径の測定）
作製したポリウレタン発泡体を厚み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１００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。
【００７９】
（比重の測定）
ＪＩＳ  Ｚ８８０７−１９７６に準拠して行った。作製したポリウレタン発泡体を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。
【００８０】
（硬度の測定）
ＪＩＳ  Ｋ−７３１２に準拠して行った。作製したポリウレタン発泡体を５ｃｍ×５ｃｍ（厚み：任意）の大きさ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。測定時には、サンプルを重ね合わせ、厚み１０ｍｍ以上とした。硬度計（高分子計器社製、アスカーＣ型硬度計、加圧面高さ：３ｍｍ）を用い、加圧面を接触させてから６０秒後の硬度を測定した。
【００８１】
（曲げ弾性率の測定）
研磨パッドの曲げ弾性率は、サンプルサイズを長さ４０ｍｍ及び幅１０ｍｍとし、支点間距離を２２ｍｍ、試験速度を１ｍｍ／ｍｉｎとし、ＪＩＳ  Ｋ７１７１に準拠して測定した。
【００８２】
実施例１
容器にＰＯＰ３６／２８（三井化学株式会社製、ポリマーポリオール、水酸基価：２８ｍｇＫＯＨ／ｇ）５０重量部、ＰＣＬ２１０（ダイセル化学工業株式会社製、ポリエステルポリオール、水酸基価：１１２ｍｇＫＯＨ／ｇ）２５重量部、ジエチレングリコール５重量部、ＰＣＬ３１２（ダイセル化学工業株式会社製、ポリエステルポリオール、水酸基価：１３４ｍｇＫＯＨ／ｇ）２０重量部、シリコン系界面活性剤（ゴールドシュミット社製、Ｂ−８４４３）６重量部、及び触媒（Ｎｏ．２５、花王製）０．２５重量部を入れて混合し４０℃に温度調節した混合物を調製した。該混合物１０６重量部、及びミリオネートＭＴＬ（日本ポリウレタン工業製）３５．２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。
【００８３】
離型処理した離型シート（ポリエチレンテレフタレート、東洋紡績社製、東洋紡エステルＥ７００２、厚さ：０．０５ｍｍ）をベルトコンベア上に送り出しつつ、その上に調製した気泡分散ウレタン組成物を塗布して気泡分散ウレタン層を形成した。そして、該気泡分散ウレタン層上に基材層（ポリエチレンテレフタレート、東洋紡績社製、東洋紡エステルＥ５００１、厚さ：０．１８８ｍｍ）を被せた。ニップロール（クリアランス１．５ｍｍ）にて気泡分散ウレタン層を１．６ｍｍの厚さにし、その後７０℃で３時間キュアしてポリウレタン発泡体（連続気泡構造、平均気泡径：６８μｍ、比重：０．３６、アスカーＣ硬度：２５度）を形成した。その後、離型シートを剥離した。次に、スライサー（フェッケン社製）を用いてポリウレタン発泡体の厚みを１．０ｍｍにし、厚み精度を調整した。その後、基材層表面にラミ機を使用して両面テープ（ダブルタックテープ、積水化学工業製）を貼りあわせて研磨パッド（長さ：１５ｍ、幅：１５０ｃｍ、曲げ弾性率：５４ＭＰａ）を作製した。
【００８４】
円筒状巻芯（材料：ＡＢＳ、内径１０ｃｍ、外径１１ｃｍ、長さ１６０ｃｍ）に、作製した研磨パッドを、基材層を外側にして多重に巻きつけてロール状研磨パッドを作製した。
【００８５】
作製したロール状研磨パッドから研磨パッドを１５０ｃｍ巻き戻して切断した。そして、研磨パッドの端部からＳＵＳ板（１５０ｃｍ×１５０ｃｍ）に貼り合わせた。貼り合わせ状態を目視にて観察したところ、空気のかみ込み及び端部の浮きは認められなかった。
【００８６】
比較例１
円筒状巻芯（材料：ＡＢＳ、内径１０ｃｍ、外径１１ｃｍ、長さ１６０ｃｍ）に、実施例１で作製した研磨パッドを、研磨層を外側にして多重に巻きつけてロール状研磨パッドを作製した。
【００８７】
作製したロール状研磨パッドから研磨パッドを１５０ｃｍ巻き戻して切断した。そして、研磨パッドの端部からＳＵＳ板（１５０ｃｍ×１５０ｃｍ）に貼り合わせた。貼り合わせ状態を目視にて観察したところ、空気のかみ込み及び端部の浮きが認められた。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【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】従来のロール状研磨パッドから巻き戻した研磨パッドを研磨定盤に貼り合わせる状態を示した概略図
【図３】本発明のロール状研磨パッドから巻き戻した研磨パッドを研磨定盤に貼り合わせる状態を示した概略図
【符号の説明】
【００８９】
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、レンズ、ガラス板）
５：支持台（ポリシングヘッド）
６、７：回転軸
８：研磨層
９：下層
１０：基材層
【図１】
2009050956.tif 000003
【図２】
2009050956.tif 000004
【図３】
2009050956.tif 000005