JP5789523B2 - 研磨パッド、及び研磨パッドを用いた化学的機械的研磨方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱可塑性ポリウレタン不織布を含む研磨パッド及びそれを用いた化学的機械的研磨方法に関する。

半導体回路の高性能化には、トランジスタや抵抗等の機能を有する素子や配線回路の微細化や、積層化による配線の高密度化が要求される。このような素子や配線の高密度化により、素子の高集積化が可能になり、高速応答性に優れた半導体回路を実現することができる。

半導体回路の高密度化の精度は、回路パターン形成の際のフォトリソグラフィ工程の精度による。微細な回路パターンはフォトリソグラフィ工程において、レジストマスクを介した露光により、半導体ウェハ上に精度よく微細な回路パターンを転写することにより形成される。

半導体回路に求められる高性能化の要求に応じるために、回路パターンの微細化が進めば進むほど、フォトリソグラフィに用いられる投影レンズの焦点深度は浅くなる。この場合、半導体ウェハ表面の凹凸を投影レンズの焦点深度以内に収めることが要求される。そのため、回路パターンの微細化が進めば進むほど、半導体ウェハ表面に求められる平坦性への要求は高くなる。

半導体ウェハ表面に高い平坦性を与える研磨技術として、化学的機械的研磨（ＣＭＰ）が広く用いられている。ＣＭＰは、回転する被研磨基材の表面に研磨スラリーを滴下しながら、回転する研磨パッドを接触させることにより研磨する方法である。ＣＭＰを用いて半導体ウェハの表面を研磨することにより、ナノメートルオーダーに凹凸が制御された平坦面が得られる。半導体ウェハの表面の凹凸をナノメートルオーダーで制御することにより、素子の高集積化や回路の積層化を高精度に実現できる。また、ＣＭＰは半導体ウェハの表面の研磨のみならず、層間絶縁膜，ＰＴＥＯＳ膜（テトラエチルオルソシリケートをターゲットとしてオゾン等の酸化剤を用いてプラズマＣＶＤで成膜された酸化ケイ素膜），ＢＰＳＧ膜（ボロン、リン等をドープした酸化ケイ素膜），シャロー・トレンチ分離，プラグ及び埋め込み金属配線等の形成等の工程における研磨にも用いられている。

ＣＭＰに用いられる研磨パッドとしては、高分子弾性体を含浸付与させた不織布からなる不織布タイプの研磨パッドと、例えば、下記特許文献１〜４に開示されているような、ポリウレタン発泡体からなる研磨パッドとが知られている。不織布タイプの研磨パッドは、剛性が低くしなやかであるために、被研磨面の形状に対する追随性に優れ、スクラッチを発生させにくいという長所を有する。また、研磨スラリーの保持性にも優れている。しかし、その柔軟性のために被研磨面に対する研磨レート及び平坦化性能（面内における平坦化度の均一性）がポリウレタン発泡体からなる研磨パッドに比べて低いという問題があった。

ポリウレタン発泡体は、一般的に、２液硬化型ポリウレタンを注型発泡成形することにより得られる。ポリウレタン発泡体は、剛性が高く、独立気泡構造を有する。また、ポリウレタンは硬度が高いことを特徴とする。ポリウレタン発泡体からなる研磨パッドは、ポリウレタン発泡体を適当な厚みに研削またはスライスすることにより製造される。

ポリウレタン発泡体は、不織布タイプの研磨パッドに比べて、剛性が高い。そのためにポリウレタン発泡体からなる研磨パッドは、研磨レート及び平坦化性能が高いという長所を有する。しかし、剛性が高いために被研磨面に対する追随性が低く、また、研磨スラリーの砥粒の凝集体に力が掛かりやすくなるためにスクラッチを発生させやすいという欠点があった。

また、ポリウレタン発泡体は独立気泡構造を有する。そのために、研磨スラリーや研磨屑が内部の奥深くにまで侵入しにくく、使用後の研磨パッドの洗浄が比較的容易であるという長所を有する。しかし独立気泡構造を有するために、被研磨面を連続して長時間研磨した場合、研磨屑や研磨スラリーの砥粒の凝集体が独立気泡に溜まり、スクラッチを発生させやすくするという欠点があった。

さらに、ポリウレタンは表面硬度が高いために、ポリウレタン発泡体からなる研磨パッドは耐摩耗性に優れ、寿命が長いという長所を有する。

上述のように、ポリウレタン発泡体からなる研磨パッドは、高剛性、独立気泡、及び高硬度という性質に基づく長所と短所とを有する。

ところで、従来、下記特許文献５または特許文献６に開示されているように、溶融紡糸された熱可塑性ポリウレタン繊維を用いて製造された柔軟性及び伸縮性のある不織布を医療用衣料素材等の用途に用いることが知られている。これは、熱可塑性ポリウレタン繊維の不織布の伸縮特性や通気性はあるが微細な塵埃を通さない特性を用いた用途である。

特開２０００−１７８３７４号公報 特開２０００−２４８０３４号公報 特開２００１−８９５４８号公報 特開平１１−３２２８７８号公報 特開平０８−１１３８６１号公報 特開平０３−７６８５６号公報

「ＣＭＰのサイエンス」株式会社サイエンスフォーラム、１９９７年８月２０日発行

ＣＭＰの研磨レートを高めるためには、非特許文献１でも説明されているように、研磨パッドが高い硬度を有することが重要である。ポリウレタン発泡体を形成する２液硬化型ポリウレタンは、２液の化学反応により形成されるために短時間で反応を完全に進行させることができなかった。そのために充分に高い硬度を有するポリウレタン発泡体を形成することは難しかった。また、上述のように、独立気泡構造を有するために研磨屑や研磨スラリーの砥粒の凝集体が独立気泡に溜まり、スクラッチが発生しやすいという欠点があった。さらに、ポリウレタン発泡体は、その剛性を広い範囲で制御することは困難であり、被研磨基材の被研磨面に対する追随性を向上させることが困難であった。

本発明は、上述したような課題を解決すべく、スクラッチの発生が抑制され、且つ、剛性を広い範囲で制御することにより高い研磨レート及び高い研磨均一性を実現す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。

本発明の一局面は、８０℃における貯蔵弾性率が１５０〜９００ＭＰａである熱可塑性ポリウレタンからなる平均直径１０〜５０μｍの繊維の不織布（含浸された高分子弾性体を含むものを除く）からなる研磨パッドである。このような構成によれば、研磨パッドが不織布を形成する繊維間の空隙に由来する連通孔を有するために、研磨屑や研磨スラリーの砥粒の凝集体の排出が速やかになされ、その結果、被研磨面のスクラッチの発生を抑制できる。また、不織布からなる研磨パッドであるために、例えば、加熱プレスすることによる繊維密度の調整により剛性のレベルを幅広く制御することができる。そして、８０℃における貯蔵弾性率が１５０〜９００ＭＰａである熱可塑性ポリウレタンは、剛性が適度になるために研磨レート及び平坦化性能に優れ、また、追随性も適度である。

研磨パッドの空隙率は１〜５０％の範囲であることが好ましい。このような範囲に空隙率を調整することにより、高い剛性を有する研磨パッドが得られる。

また、熱可塑性ポリウレタンの１１０℃における貯蔵弾性率が４０ＭＰａ以下である場合には、研磨パッドと被研磨面との摩擦により温度が上昇したときでも、研磨パッドの追随性を充分に維持できるために被研磨面にスクラッチが発生しにくくなる。

また、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及び鎖伸長剤を溶融重合させて得られたものであり、この場合において、高分子ジオールがポリテトラメチレングリコール、特に、数平均分子量が１２００〜４０００のポリテトラメチレングリコールを３０〜１００質量％含有する場合には、貯蔵弾性率がより適度になる点から好ましい。

また、本発明の他の一局面は、基材の化学的機械的研磨方法であって、上述のいずれかの研磨パッドまたは基材の表面に研磨スラリーを滴下しながら、研磨パッドの表面と基材の表面とを圧接した状態で基材と研磨パッドとを相対的に動かすことにより基材の表面を研磨する化学的機械的研磨方法である。このような研磨方法によれば、スクラッチの発生を抑制しながら、高い平坦化度の研磨を高い研磨レートで実現することができる。

本発明によれば、スクラッチの発生が抑制され、高い研磨レート及び高い研磨均一性を有する研磨パッドを提供できる。

図１は、本発明に係る一実施形態の化学的機械的研磨方法を説明するための模式図である。

本発明に係る熱可塑性ポリウレタン繊維の不織布を含有する研磨パッドの一実施形態を詳しく説明する。

本実施形態の研磨パッドは、平均直径が１０〜５０μｍの熱可塑性ポリウレタン繊維の不織布からなる。このような不織布は、プレスにより所定の空隙率に制御されることが可能である。また、熱可塑性ポリウレタン繊維は、後述するように、予め重合された熱可塑性ポリウレタンを溶融紡糸することにより形成される。このために、２液硬化型ポリウレタンからなる発泡構造の研磨パッドよりも表面硬度が高い。また、不織布は連通孔構造を有するために、ＣＭＰの際に、研磨屑や研磨スラリーの砥粒の凝集体が溜まりにくく、スクラッチの発生を抑制する。

不織布を形成する熱可塑性ポリウレタン繊維の平均直径は１０〜５０μｍであり、１２〜４５μｍ、さらには１５〜４２μｍであることが好ましい。熱可塑性ポリウレタン繊維の平均直径が１０μｍ未満の場合には、得られる研磨パッドが柔らかくなりすぎて研磨レート及び平坦化性能が低下する。また、５０μｍを超える場合には、繊維が太すぎて応力が集中し易くなり、また、表面の繊維間の隙間が大きくなり易くなり、研磨屑や研磨スラリーの砥粒の凝集体を把持し易くなって被研磨面にスクラッチが発生しやすくなる。なお、熱可塑性ポリウレタン繊維の平均直径は、例えば５００倍の倍率で研磨パッド断面を走査型顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影し、得られたＳＥＭ写真から満遍なく選んだ５０本の繊維の直径を測定し、その平均値を算出することにより得られる。

また、不織布からなる研磨パッドの空隙率は１〜５０％、さらには２〜４０％、とくには３〜２０％であることが好ましい。なお、空隙率は、見かけの体積に対する空隙の割合である。空隙率が５０％を超える場合には、剛性が低くなることにより研磨レートが低くなり、空隙率が低すぎる場合には、連通孔の容積が減少することにより研磨屑や研磨スラリーの砥粒が排出されにくくなって被研磨面に対するスクラッチの抑制効果が低下する傾向がある。空隙率は、例えば２００倍の倍率で研磨パッド断面をＳＥＭで撮影し、得られたＳＥＭ写真から熱可塑性ポリウレタン繊維の部分と空隙部とを画像処理によって二値化し、その面積割合から算出することができる。

はじめに、熱可塑性ポリウレタン繊維を形成する熱可塑性ポリウレタン（以下、単にポリウレタンとも称する）について、詳しく説明する。本実施形態で用いられるポリウレタンの製造方法は特に限定されず、具体的には、例えば、高分子ジオール，有機ジイソシアネート及び鎖伸長剤を所定の比率で溶融混合し、実質的に溶剤の不存在下で溶融重合させる方法や、公知のウレタン化反応を利用したプレポリマー法またはワンショット法が用いられる。これらの中では、生産効率の点から溶融重合させる方法が特に好ましく用いられる。溶融重合は、高分子ジオール，有機ジイソシアネート及び鎖伸長剤、及び必要に応じて配合される添加剤を所定の比率で配合し、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である。

ポリウレタンの重合の原料となる、高分子ジオール、有機ジイソシアネート及び鎖伸長剤について詳しく説明する。

高分子ジオールの具体例としては、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用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中では、ポリエーテルジオール，ポリエステルジオール，ポリエーテルジオールとポリエステルジオールとの組合せを用いることが好ましい。高分子ジオールの数平均分子量としては１２００〜４０００、さらには１３００〜３５００の範囲内であることが好ましい。なお、高分子ジオールの数平均分子量はＪＩＳ Ｋ １５５７に準拠して測定した水酸基価に基づいて算出できる。

ポリエーテルジオールの具体例としては、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。これらは単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中では、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，ポリエチレングリコールとポリテトラメチレングリコールとの組合せ、さらには、主としてポリテトラメチレングリコールを用いることが好ましい。

ポリエステルジオールの具体例としては、例えば、ジカルボン酸，そのエステルまたは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得られるものが挙げられる。

ポリエステルジオールの原料となるジカルボン酸の具体例としては、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）または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。これらは単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。ダイマー酸又は水添ダイマー酸の市販品としては、例えば、ユニケマ社製商品名「プリポール１００４」、「プリポール１００６」、「プリポール１００９」、「プリポール１０１３」等が挙げられる。

ポリエステルジオールの原料となる低分子ジオールの具体例としては、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等を挙げることができる。これらは単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、炭素数６〜１２、さらには炭素数８〜１０、特には２−メチル−１，８−オクタンジオールや１，９−ノナンジオールのような炭素数９のジオールが重合後の結晶バランスに優れる点から好ましい。

ポリカーボネートジオールの具体例としては、例えば、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等のカーボネート化合物との反応により得られるものが挙げられる。低分子ジオールとしては、ポリエステルジオールの原料である低分子ジオールと同様のものが用いられうる。また、ジアルキルカーボネートの具体例としては、例えば、ジメチルカーボネート，ジエチルカーボネート等が挙げられる。また、アルキレンカーボネートの具体例としては、例えば、エチレンカーボネート等が挙げられる。また、ジアリールカーボネートの具体例としては、例えば、ジフェニルカーボネートなどが挙げられる。

上述したような高分子ジオールの中では、特に、ポリエーテルジオールであるポリテトラメチレングリコールを３０〜１００質量％、さらには５０〜１００質量％、とくには７５〜１００質量％、ことには８５〜１００質量％含む高分子ジオールが好ましい。このような高分子ジオールを用いた場合には、ポリウレタンの高分子ジオールに由来するソフトセグメントと有機ジイソシアネートおよび鎖伸長剤に由来するハードセグメントとが適度に相分離して、貯蔵弾性率が適度になる。高分子ジオール中のポリテトラメチレングリコールの割合が少なすぎる場合には、ソフトセグメントとハードセグメントとが充分に分離せず、８０℃における貯蔵弾性率が小さくなる傾向がある。

また、ポリテトラメチレングリコールの数平均分子量は１２００〜４０００、１３００〜３５００、とくには１４００〜３０００、ことには１７００〜３０００であることが好ましい。このようなポリテトラメチレングリコールを用いた場合には、ポリウレタンのポリテトラメチレングリコールに由来するソフトセグメントと有機ジイソシアネートおよび鎖伸長剤に由来するハードセグメントとが適度に相分離して、貯蔵弾性率がより適度になる。

有機ジイソシアネートの具体例としては、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−シクロへキセン等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、等を挙げることができる。これらは単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中では、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が高くなる点から好ましい。

鎖伸長剤としては、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であれば特に限定なく用いられるが、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が好ましい。このような鎖伸長剤の具体例としては、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等の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。これらは単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。

鎖伸長剤の中では、１，４−ブタンジオール（ＢＤ）を５０モル％以上含む鎖伸長剤が好ましく、特には、ＢＤと３−メチル−１，５−ペンタンジオール（ＭＰＤ）の組合せであり、ＢＤ／ＭＰＤのモル比が５０／５０〜１００／０、さらには５５／４５〜９５／５、特には６０／４０〜９０／１０であることが好ましい。このような鎖伸長剤を用いた場合には、８０℃及び１１０℃における貯蔵弾性率が適度になる点から好ましい。

ポリウレタン中のイソシアネート基由来の窒素原子の含有率は、４．６〜６．２質量％、さらには４．８〜６．０質量％、特には５．０〜５．８質量％の範囲であることが８０℃及び１１０℃における貯蔵弾性率が適度になる点から好ましい。

高分子ジオールと有機ジイソシアネートと鎖伸長剤との配合比率は、要求物性に応じて適宜調整される。具体的には、例えば、高分子ジオール及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、さらには０．９６〜１．１０モル、特には０．９７〜１．０５モルになるような比率で配合することが好ましい。有機ジイソシアネートに含まれるイソシアネート基の比率が低すぎる場合には、得られるポリウレタンの機械的強度及び耐摩耗性が低下することにより、研磨パッドの寿命が短くなる傾向がある。一方、有機ジイソシアネートに含まれるイソシアネート基の比率が高すぎる場合には、ポリウレタンの生産性及び保存安定性が低下する傾向がある。

また、高分子ジオールと有機ジイソシアネート及び鎖伸長剤の合計との質量比率（［高分子ジオール］／［有機ジイソシアネート及び鎖伸長剤］）としては、１５／８５〜４５／５５、さらには２０／８０〜４０／６０、特には２５／７５〜３５／６５、ことには２７／７３〜３５／６５であることが好ましい。

ポリウレタンは、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必要に応じて含有してもよい。ポリウレタン中の添加剤の含有割合としては、５０質量％以下、さらには２０質量％以下、特には５質量％以下であることが好ましい。

上述したように、熱可塑性ポリウレタンは、例えば、高分子ジオール，有機ジイソシアネート及び鎖伸長剤、及び必要に応じて配合される添加剤を所定の比率で配合し、多軸スクリュー型押出機を用いて連続溶融重合し、得られた溶融状態の熱可塑性ポリウレタンのストランドを水冷することにより冷却した後、ペレット化することにより、溶融紡糸に供し易いような形態に調製される。

熱可塑性ポリウレタンの固有粘度〔η〕としては、０．５〜１．５ｄｌ／ｇであることが好ましい。熱可塑性ポリウレタンの固有粘度〔η〕が低すぎる場合には、溶融紡糸性が低下するとともに細化が困難となる傾向がある。また、熱可塑性ポリウレタンの固有粘度〔η〕が高すぎる場合には、溶融粘度が高くなることにより直径がばらつく傾向がある。

また、熱可塑性ポリウレタンの８０℃における貯蔵弾性率は、１５０〜９００ＭＰａであり、１７０〜８８０ＭＰａ、さらには１９０〜８６０ＭＰａであることが好ましい。熱可塑性ポリウレタンの８０℃における貯蔵弾性率が１５０ＭＰａ未満の場合には、研磨パッドの剛性が低くなりすぎて研磨レート及び平坦化性能が低下する。一方、熱可塑性ポリウレタンの８０℃における貯蔵弾性率が９００ＭＰａを超える場合には、剛性が高くなりすぎて被研磨面に対する追随性が低下することにより、スクラッチの発生が増加する。

さらに、熱可塑性ポリウレタンの１１０℃における貯蔵弾性率は４０ＭＰａ以下、さらには３６ＭＰａ以下、とくには３４ＭＰａ以下であることが好ましい。熱可塑性ポリウレタンの１１０℃における貯蔵弾性率が高すぎる場合には、研磨パッドと被研磨面との間の摩擦により温度が上昇したときに、研磨パッドの剛性が高すぎて被研磨面にスクラッチが発生しやすくなる傾向がある。

そして、上述のような熱可塑性ポリウレタンをスパンボンド法やメルトブローン法のような溶融紡糸工程を備える不織布の製造方法を用いることにより、平均直径が１０〜５０μｍの熱可塑性ポリウレタン繊維からなる不織布が得られる。

スパンボンド法は、例えば、熱可塑性ポリウレタンを加熱溶融させて紡糸口金から吐出させ、得られた紡出糸条を横型吹き付け型の冷却装置や環状吹きつけ型の冷却装置を用いて冷却し、エアサッカー等の吸引装置やローラー等の引き取り手段を用いて牽引細化した後、吸引装置から排出された糸条群を開繊させる。そして、スクリーンメッシュからなるコンベアのような移動堆積装置上に堆積させてシート化する。そして、移動堆積装置上のシートに、加熱されたエンボス装置または超音波融着装置などの部分熱圧着装置を用いて部分的に加熱プレスを施すことにより、熱可塑性ポリウレタン繊維からなる不織布を得る。なお、加熱プレス工程で繊維密度及び空隙率を調整することにより、得られる不織布の剛性を制御することができる。

また、メルトブローン法は、例えば、ポリウレタンを加熱溶融させて紡糸ノズルの吐出口から吐出させ、その吐出口を挟んで両側に配置された気体噴出口より加熱気体を噴出させて吐出された溶融されたポリウレタンを細化させて繊維化する。そして、細化されたポリウレタンの繊維を実質的に収束させることなく、移動するネットコンベア上に吹き当て、ネットコンベア上で気流と分離して堆積させる。そして、軟化した状態のポリウレタンの繊維の堆積物は互いの繊維間で接合し、冷却されることによりウェブ状の不織布が得られる。なお、冷却前に加圧ローラーを用いて堆積物を加圧したり、冷却後に加熱加圧ローラーを用いて加熱加圧したりすることにより接合力を高めるとともに、繊維密度及び空隙率を調整して、得られる不織布の剛性を制御することができる。メルトブローン法の溶融紡糸の条件としては、ポリウレタンの溶融粘度が５００ポイズ以下になるように、紡糸温度 ２２０〜２８０℃程度にノズル温度を設定することが好ましい。

熱可塑性ポリウレタン繊維の長さ方向に垂直な断面である横断面の形状は特に限定されない。具体的には、例えば、丸型断面の他、偏平状，楕円状，多角形状，葉状，Ｔ字状，Ｈ字状，Ｖ字状，ドッグボーン（Ｉ字状）などの異型断面、中空断面等が挙げられる。

このようにして、平均直径が１０〜５０μｍの熱可塑性ポリウレタン繊維の不織布が得られる。そして、得られた不織布を、必要に応じて、切削，スライス，打ち抜きなどの処理により所望の寸法や形状に加工することにより研磨パッドが得られる。また、このようにして得られた研磨パッドは、さらに、研磨面に対して、研磨スラリーを研磨面により均一に行き渡らせたり、研磨屑の排出性を向上させたりすることを目的として、研削加工処理やレーザー加工処理を施すことにより同心円状、らせん状、格子状等の溝や穴等を形成してもよい。

研磨パッドの厚みは特に限定されないが、例えば、０．３〜５ｍｍ程度であることが研磨性能の安定性や生産性の点から好ましい。また、研磨パッドはそのまま研磨パッドとして用いても、研磨パッドの研磨面の反対面に０．５〜５ｍｍ程度のクッション層を積層した状態で用いてもよい。

クッション層としては、例えば、ポリウレタンを含浸した不織布（例えば、ニッタ・ハース（株）製の「Ｓｕｂａ４００」）；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基材； 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の基材； 発泡プラスチックの基材； ポリウレタンの基材等が用いられうる。これらの中では、クッション層としての柔軟性の点からポリウレタンの基材が特に好ましい。このようなクッション層は研磨パッドの研磨面の反対面に両面テープ等で接着される。

次に、本実施形態の研磨パッドを用いたＣＭＰについて図１を参照しながら詳しく説明する。図１は本実施形態の研磨パッド１０を用いたケミカルメカニカル研磨方法の実施の様子を示す側面図である。

本実施形態の研磨パッド１０を用いたＣＭＰにおいては、例えば、図１に示すような円形の回転定盤１１と、スラリー供給ノズル１２と、キャリア１３と、パッドコンディショナー１４とを備えたＣＭＰ装置２０が用いられる。回転定盤１１の表面に、研磨パッド１０が両面テープや面ファスナーによりその貼付けられている。また、キャリア１３は被研磨基材１５を支持している。

ＣＭＰ装置２０においては、回転定盤１１は図略のモータにより矢印に示す方向に回転する。また、キャリア１３は、回転定盤１１の面内において、図略のモータにより例えば矢印に示す方向に回転する。パッドコンディショナー１４も回転定盤１１の面内において、図略のモータにより例えば矢印に示す方向に回転する。

はじめに、回転定盤１１に固定されて回転する研磨パッド１０の表面に蒸留水を流しながら研磨パッド１０の表面に、回転する、例えば、ダイアモンド粒子をニッケル電着等により担体表面に固定したＣＭＰ用のパッドコンディショナー１４を押し当てて、研磨パッド１０の表面のコンディショニングを行う。コンディショニングにより、研磨パッド表面を被研磨面の研磨に好適な表面粗さに調整する。次に、回転する研磨パッド１０の表面にスラリー供給ノズル１２から研磨スラリー１６が供給される。研磨スラリー１６は、例えば、水やオイル等の液状媒体； シリカ，アルミナ，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，酸化剤，還元剤，キレート剤等を含有している。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。そして、研磨スラリー１６が満遍なく行き渡った研磨パッド１０に、キャリア１３に固定されて回転する被研磨基材１５を押し当てる。そして、所定の平坦度が得られるまで、研磨処理が続けられる。研磨時に作用させる押し付け力や回転定盤１１とキャリア１３との相対運動の速度を調整することにより、仕上がり品質が影響を受ける。

研磨条件は特に限定されないが、効率的に研磨を行うためには、定盤と基板それぞれの回転速度は３００ｒｐｍ以下の低回転が好ましく、基板にかける圧力は、研磨後に傷が発生しないようにするという見地から、１５０ｋＰａ以下とすることが好ましい。研磨している間、研磨パッドには、研磨スラリーをポンプ等で連続的に供給することが好ましい。この供給量に制限はないが、研磨パッドの表面が常に研磨スラリーで覆われていることが好ましい。

そして、研磨終了後の被研磨基材を流水でよく洗浄した後、スピンドライヤ等を用いて被研磨基材に付着した水滴を払い落として乾燥させることが好ましい。このように、被研磨面を研磨スラリーで研磨することによって、被研磨面全面にわたって平滑な面を得ることができる。

このような本実施形態のＣＭＰは、各種半導体装置、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等の製造プロセスにおける研磨に用いられうる。研磨対象の例としては、例えば、半導体ウェハ；所定の配線を有する配線板に形成された酸化ケイ素膜，ガラス膜，窒化ケイ素膜等の無機絶縁膜；ポリシリコン，アルミニウム，銅，チタン，窒化チタン，タングステン，タンタル、窒化タンタル等を主として含有する膜；フォトマスク，レンズ，プリズム等の光学ガラス；スズドープ酸化インジウム（ＩＴＯ）等の無機導電膜；ガラス及び結晶質材料で構成される光集積回路，光スイッチング素子，光導波路，光ファイバーの端面，シンチレータ等の光学用単結晶；固体レーザー単結晶；青色レーザーＬＥＤ用サファイヤ基板；炭化ケイ素，リン化ガリウム，ヒ化ガリウム等の半導体単結晶；磁気ディスク用ガラス基板；磁気ヘッド等；メタクリル樹脂，ポリカーボネート樹脂等の合成樹脂などが挙げられる。

以下に本発明を実施例を用いてより具体的に説明する。なお、本発明の範囲は実施例の内容に何ら限定されるものではない。

［実施例１］
（熱可塑性ポリウレタンの重合）
数平均分子量２０００のポリテトラメチレングリコール（ＰＴＭＧ２０００）、３−メチル−１，５−ペンタンジオール（ＭＰＤ）、１，４−ブタンジオール（ＢＤ）、及び４，４'−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）をＰＴＭＧ２０００：ＭＰＤ：ＢＤ：ＭＤＩの質量比が３２．０：４．３：１３．２：５０．５になるように混合した。このときＢＤとＭＰＤのモル比は８０／２０である。そしてこのように調製された混合液を同軸で回転する２軸押出機に定量ポンプで連続的に供給して、連続溶融重合を行い、熱可塑性ポリウレタンを製造した。２軸押出機から連続的に吐出されたストランド状の熱可塑性ポリウレタンは水中で冷却された後、ペレタイザーでペレット化された。そして、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、固有粘度０．８５ｄｌ／ｇの熱可塑性ポリウレタンを得た。得られた熱可塑性ポリウレタンの８０℃および１１０℃における貯蔵弾性率を表１に示す。

なお、熱可塑性ポリウレタンの８０℃および１１０℃における貯蔵弾性率は次のようにして測定した。熱可塑性ポリウレタンを縦４ｃｍ×横０．５ｃｍ×厚さ４００μｍ±１００μｍのフィルムを作成した。そして、フィルムの厚さをマイクロメーターで測定後、動的粘弾性測定装置（ＤＶＥレオスペクトラー、（株）レオロジー社製）を用いて、周波数１１Ｈｚ、昇温速度３℃／分での条件で８０℃および１１０℃における動的粘弾性率を測定し、貯蔵弾性率を算出した。

（メルトブローン法による熱可塑性ポリウレタンシートの作製）
得られた熱可塑性ポリウレタンを原料とし、１列に配列された直径０．３ｍｍのノズルの両側に加熱空気の噴射用スリットを有する溶融ブロー紡糸装置を用い、ダイ温度２６０℃で溶融した熱可塑性ポリウレタンをノズル当たり毎分０．５ｇの割合で吐出させ、２７０℃に加熱した空気をスリットから１ｍ幅当たり１５Ｎｍ³／分噴射することにより熱可塑性ポリウレタンを細化した。細化された熱可塑性ポリウレタンをノズル下方１５ｃｍに設置した５０メッシュの金網からなるコンベア上で捕集することにより、繊維の平均繊維直径１６μｍ、空隙率３７％、厚さ２．５ｍｍの熱可塑性ポリウレタンシートＡを得た。

そして、熱可塑性ポリウレタンシートＡの表面を研削して厚さ１．５ｍｍ、直径３８ｍｍの円形に仕上げた。そして、厚さ１．５ｍｍのシートの一面に、幅１．０ｍｍ、深さ０．８ｍｍの溝を６．５ｍｍ間隔で同心円状に形成することにより直径３８ｃｍの円形状の研磨パッドを作製した。

（研磨性能の評価）
得られた研磨パッドの研磨レート及び研磨の不均一性を次のような方法により評価した。得られた研磨パッドをＣＭＰ研磨装置（（株）エム・エー・ティ製の「ＭＡＴ−ＢＣ１５」）に設置した。そして、ダイヤモンドドレッサー（（株）アライドマテリアル製の＃１００−被覆率８０％、直径１９ｃｍ、質量１ｋｇ））を用い、蒸留水を１５０ｍＬ／分の割合で流しながら、ドレッサー回転数１４０ｒｐｍ、プラテン回転数１００ｒｐｍで研磨パッドのコンディショニングを１時間行った。

次に、プラテン回転数１００ｒｐｍ、ヘッド回転数９９ｒｐｍ、研磨圧力２７．６ｋＰａの条件で、研磨スラリーを１２０ｍＬ／分の割合で供給しながら膜厚１０００ｎｍのＰＴＥＯＳ膜を表面に有する直径４インチのシリコンウェハを６０秒間研磨した。そして、上述したのと同様のコンディショニング条件で３０秒間コンディショニングした。なお、研磨スラリーとしては、キャボットマイクロエレクトロニクス社製「ＳＳ−２５」１００質量部に対して水１００質量部を混合して調製したものを用いた。その後、シリコンウェハを交換して同様に研磨およびコンディショニングを繰り返し、計１０枚のウェハを研磨した。

そして、１０枚目に研磨したシリコンウェハについて、研磨前および研磨後のＰＴＥＯＳ膜の膜厚をウェハ面内で各４９点測定し、研磨レートを算出した。また、４９点の研磨レートの平均値を求めた。さらに、研磨の不均一性は下式（１）により算出した。不均一性の値が小さいほど、シリコンウェハ面内でＰＴＥＯＳ膜が均一に研磨されていることを示す。
不均一性（％）＝（σ／Ｒ）×１００ ・・・（１）
（式（１）中、σは４９点の研磨速度の標準偏差、Ｒは４９点の研磨速度の平均値を表す。）
さらに、１０枚目に研磨したシリコンウェハについて、（株）キーエンス製のカラーレーザー顕微鏡「ＶＫ−Ｘ２００」を使用し、倍率５００倍で観察してスクラッチの有無を確認した。結果を表１に示す。

［実施例２］
実施例１で得られた熱可塑性ポリウレタンシートＡの代わりに、熱可塑性ポリウレタンシートＡを温度２３５℃、圧力３００ｋＮ／ｃｍ²の条件で加熱プレスして得られた、平均繊維直径１６μｍ、空隙率５．４％の熱可塑性ポリウレタンシートＢを用いた以外は実施例１と同様にして研磨パッドを得、評価した。結果を表１に示す。

［実施例３］
「メルトブローン法による熱可塑性ポリウレタンシートの作製」において、ダイ温度２４５℃で溶融した熱可塑性ポリウレタンをノズル当たり毎分０．５ｇの割合で吐出させ、２５５℃に加熱した空気をスリットから１ｍ幅当たり１０Ｎｍ³／分噴射することにより熱可塑性ポリウレタンを細化した以外は実施例１と同様にして、平均繊維直径４２μｍ、空隙率４４％、厚さ１．９ｍｍの熱可塑性ポリウレタンシートＣを得た。そして、熱可塑性ポリウレタンシートＡの代わりに、熱可塑性ポリウレタンシートＣを用いた以外は実施例１と同様にして研磨パッドを得、評価した。結果を表１に示す。

［実施例４］
実施例３で得られた熱可塑性ポリウレタンシートＣの代わりに、熱可塑性ポリウレタンシートＣを温度２３５℃、圧力３００ｋＮ／ｃｍ²の条件で加熱プレスして得られた、平均繊維直径４２μｍ、空隙率３．６％の熱可塑性ポリウレタンシートＤを用いた以外は実施例３と同様にして研磨パッドを得、評価した。結果を表１に示す。

［実施例５］
「メルトブローン法による熱可塑性ポリウレタンシートの作製」において、ダイ温度２７５℃で溶融した熱可塑性ポリウレタンをノズル当たり毎分０．５ｇの割合で吐出させ、２８０℃に加熱した空気をスリットから１ｍ幅当たり１９Ｎｍ³／分噴射することにより熱可塑性ポリウレタンを細化した以外は実施例１と同様にして、平均繊維直径１０μｍ、空隙率３９％、厚さ１．８ｍｍの熱可塑性ポリウレタンシートＥを得た。そして、熱可塑性ポリウレタンシートＡの代わりに、熱可塑性ポリウレタンシートＥを用いた以外は実施例１と同様にして研磨パッドを得、評価した。結果を表１に示す。

［実施例６］
実施例５で得られた熱可塑性ポリウレタンシートＥの代わりに、熱可塑性ポリウレタンシートＥを温度２３５℃、圧力３００ｋＮ／ｃｍ²の条件で加熱プレスして得られた、平均繊維直径１０μｍ、空隙率５．０％の熱可塑性ポリウレタンシートＦを用いた以外は実施例５と同様にして研磨パッドを得、評価した。結果を表１に示す。

［比較例１］
実施例１で重合された熱可塑性ポリウレタンのペレットをシリンダー径６５ｍｍの単軸押出成形機に仕込み、シリンダー温度２２５〜２３５℃、ダイス温度２３５℃の条件でＴ−ダイから押出し、冷却することにより、厚さ２ｍｍの熱可塑性ポリウレタンシートGを成形した。そして、熱可塑性ポリウレタンシートＡの代わりに、熱可塑性ポリウレタンシートＧを用いた以外は、実施例１と同様にして直径３８ｃｍの円形状の研磨パッドを得、評価した。結果を表１に示す。

［比較例２］
「メルトブローン法による熱可塑性ポリウレタンシートの作製」において、ダイ温度２８０℃で溶融した熱可塑性ポリウレタンをノズル当たり毎分０．５ｇの割合で吐出させ、２９０℃に加熱した空気をスリットから１ｍ幅当たり２２Ｎｍ³／分噴射することにより熱可塑性ポリウレタンを細化した以外は実施例１と同様にして、平均繊維直径４．９μｍ、空隙率６１％、厚さ１．９ｍｍの熱可塑性ポリウレタンシートＨを得た。そして、熱可塑性ポリウレタンシートＡの代わりに、熱可塑性ポリウレタンシートＨを用いた以外は実施例１と同様にして研磨パッドを得、評価した。結果を表１に示す。

［比較例３］
「メルトブローン法による熱可塑性ポリウレタンシートの作製」において、ダイ温度２３０℃で溶融した熱可塑性ポリウレタンをノズル当たり毎分０．５ｇの割合で吐出させ、２３５℃に加熱した空気をスリットから１ｍ幅当たり８．０Ｎｍ³／分噴射することにより熱可塑性ポリウレタンを細化した以外は実施例１と同様にして、平均繊維直径６６μｍ、空隙率５５％、厚さ１．９ｍｍの熱可塑性ポリウレタンシートＩを得た。そして、熱可塑性ポリウレタンシートＡの代わりに、熱可塑性ポリウレタンシートＩを用いた以外は実施例１と同様にして研磨パッドを得、評価した。結果を表１に示す。

［比較例４］
実施例１で重合された熱可塑性ポリウレタンのペレットをシリンダー径６５ｍｍの単軸押出成形機に仕込み、シリンダー温度２２５〜２３５℃、ダイス温度２３５℃の条件でＴ−ダイから押出し、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２．０ｍｍのシートを成形した。次に、得られたシートを耐圧容器に入れ、温度１３０℃、圧力８．０ＭＰａの条件下で５時間、二酸化炭素を溶解させ、二酸化炭素を２重量％（飽和量）含むガス溶解シートを得た。室温まで冷却した後、圧力を常圧とし、ガス溶解シートを耐圧容器から取り出した。次に、得られたガス溶解シートを１６０℃のシリコンオイル中に３分間浸漬した後に取り出し、室温まで冷却してポリウレタン発泡体シートＪを得た。ポリウレタン発泡体シートＪの密度は０．８０ｇ／ｃｍ³、気泡サイズは４０〜８０μｍ、空隙率は２８％であった。そして、熱可塑性ポリウレタンシートＡの代わりに、ポリウレタン発泡体シートＪを用いた以外は、実施例１と同様にして直径３８ｃｍの円形状の研磨パッドを得、評価した。結果を表１に示す。

［比較例５］
ポリエーテル系ウレタンポリマーと４、４’−メチレン−ビス２−クロロアニリンと中空高分子微小球体（エクスパセル５５１ＤＥ）とを質量比で７８：２０：２．０の割合で混合し、ＲＩＭ成形機で金型に吐出して加圧成型を行うことにより、熱硬化性ポリウレタンからなる厚み２ｍｍのポリウレタン発泡体シートＫを得た。ポリウレタン発泡体シートＫは密度 ０．７１ｇ／ｃｍ³であり、独立気泡の平均径は３０μｍ、空隙率は３０％であった。そして、熱可塑性ポリウレタンシートＡの代わりに、ポリウレタン発泡体シートＫを用いた以外は、実施例１と同様にして直径３８ｃｍの円形状の研磨パッドを得、評価した。結果を表１に示す。

［比較例６］
（熱可塑性ポリウレタンの重合）
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］、３−メチル−１，５−ペンタンジオール［略号：ＭＰＤ］、１，４−ブタンジオール［略号：ＢＤ］、及び４，４'−ジフェニルメタンジイソシアネート［略号：ＭＤＩ］を、ＰＴＭＧ１０００：ＭＰＤ：ＢＤ：ＭＤＩの質量比が１９．２：４．５：９．３：６７．０となるように混合した。このときＢＤとＭＰＤのモル比は８０／２０である。そしてこのように調整された混合液を同軸で回転する２軸押出機に定量ポンプで連続的に供給して、連続溶融重合を行い、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、固有粘度０．０．７１ｄｌ／ｇの熱可塑性ポリウレタンを得た。８０℃および１１０℃における貯蔵弾性率を表１に示した。

（メルトブローン法による熱可塑性ポリウレタンシートの作製）
上記熱可塑性ポリウレタンを用いた以外は実施例１と同様の条件で熱可塑性ポリウレタンシートの作製を行い、平均繊維直径４８μｍ、空隙率３５％、厚さ２．０ｍｍの熱可塑性ポリウレタンシートＬを得た。そして、熱可塑性ポリウレタンシートＡの代わりに、熱可塑性ポリウレタンシートＬを用いた以外は、実施例１と同様にして直径３８ｃｍの円形状の研磨パッドを得、評価した。結果を表１に示す。

［比較例７］
（熱可塑性ポリウレタンの重合）
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］、３−メチル−１，５−ペンタンジオール［略号：ＭＰＤ］、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：ＭＰＤ：ＢＤ：ＭＤＩの質量比が４２．０：７．２：１９．５：３１．３となるように混合した。このときＢＤとＭＰＤのモル比は８０／２０である。そしてこのように調整された混合液を同軸で回転する２軸押出機に定量ポンプで連続的に供給して、連続溶融重合を行い、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、固有粘度０．９４ｄｌ／ｇの熱可塑性ポリウレタンを得た。８０℃および１１０℃における貯蔵弾性率を表１に示した。

（メルトブローン法による熱可塑性ポリウレタンシートの作製）
上記熱可塑性ポリウレタンを用いた以外は実施例１と同様の条件で熱可塑性ポリウレタンシートの作製を行い、平均繊維直径３．５μｍ、空隙率４３％、厚さ２．０ｍｍの熱可塑性ポリウレタンシートＭを得た。そして、熱可塑性ポリウレタンシートＡの代わりに、熱可塑性ポリウレタンシートＭを用いた以外は、実施例１と同様にして直径３８ｃｍの円形状の研磨パッドを得、評価した。結果を表１に示す。

表１の結果から、本発明に係る実施例１〜６の研磨パッドにおいては、いずれもスクラッチの発生が見られなかった。また、研磨レートも高くすることができ、不均一性も低かった。また、実施例１と実施例２、実施例３と実施例４、実施例５と実施例６、とのそれぞれの比較から、空隙率を制御することにより研磨レートと不均一性を容易に調整することができることがわかる。一方、実施例１と同じ熱可塑性ポリウレタンを用いてＴ‐ダイで成形された空隙の無いポリウレタンシートを用いた比較例１の場合には、剛性が高いために、研磨レートは高いものの、スクラッチが多く発生していた。また、不織布の平均繊維径が小さすぎる比較例２の場合には、剛性が低くなったために、研磨レートが低下した。さらに、不織布の平均繊維径が大きすぎる比較例３の場合には、剛性が高くなりすぎて、追随性が低下して不均一性が高くなった。また、実施例１と同じ熱可塑性ポリウレタンを用いてＴ‐ダイで成形された空隙の無いポリウレタンシートにガスを浸透させて形成した比較例４のポリウレタン発泡体シートを用いて得られた研磨パッドの場合には、実施例１と同じ熱可塑性ポリウレタンを用いて空隙を付与しても、追随性が低いために不均一性が高くなり、また、連通孔がないか少ないためにスクラッチが発生した。また、熱硬化性ポリウレタンからなるポリウレタン発泡体シートを用いた比較例５の研磨パッドも連通孔がないか少ないためにスクラッチが発生した。また、８０℃における貯蔵弾性率が高い熱可塑性ポリウレタンから形成された不織布を用いた比較例６の研磨パッドは、剛性が高すぎてスクラッチが多数発生した。また、８０℃における貯蔵弾性率が低い熱可塑性ポリウレタンから形成された不織布を用いた比較例７の研磨パッドは、剛性が低すぎて研磨レートが低く、不均一性が極めて高かった。

各種半導体装置、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）等の製造プロセスにおける研磨に好ましく用いられうる。

１０ 研磨パッド
１１ 回転定盤
１２ スラリー供給ノズル
１３ キャリア
１４ パッドコンディショナー
１５ 被研磨基材
１６ 研磨スラリー
２０ ＣＭＰ装置

Claims (7)

1. ８０℃における貯蔵弾性率が１５０〜９００ＭＰａである熱可塑性ポリウレタンからなる平均直径１０〜５０μｍの繊維の不織布（含浸された高分子弾性体を含むものを除く）からなることを特徴とする研磨パッド。
2. 空隙率が１〜５０％である請求項１に記載の研磨パッド。
3. 前記熱可塑性ポリウレタンの１１０℃における貯蔵弾性率が４０ＭＰａ以下である請求項１または２に記載の研磨パッド。
4. 前記熱可塑性ポリウレタンが、高分子ジオール，有機ジイソシアネート及び鎖伸長剤を溶融重合させて得られたものである請求項１〜３の何れか１項に記載の研磨パッド。
5. 前記高分子ジオールがポリテトラメチレングリコールを３０〜１００質量％含有する請求項４に記載の研磨パッド。
6. 前記ポリテトラメチレングリコールの数平均分子量が１２００〜４０００である請求項５に記載の研磨パッド。
7. 基材の化学的機械的研磨方法であって、
   請求項１〜６のいずれか１項に記載の研磨パッドまたは基材の表面に研磨スラリーを滴下しながら、前記研磨パッドの表面と前記基材の表面とを圧接した状態で前記基材と前記研磨パッドとを相対的に動かすことにより前記基材の表面を研磨することを特徴とする化学的機械的研磨方法。

Images