研磨パッドの製造方法
【課題】研磨領域と光透過領域との間からのスラリー漏れを防止することができる研磨パッドを製造する方法を提供する。
【解決手段】透明樹脂部材を一次加熱処理した後に、切断して光透過領域１０を作製する工程、前記光透過領域１０を二次加熱処理する工程、気泡分散ウレタン組成物１１を調製する工程、面材８を送り出しつつ又はベルトコンベア９を移動させつつ、該面材８上又はベルトコンベア９上の所定位置に光透過領域１０を温度調整して配置する工程、光透過領域１０を配置していない前記面材８上又はベルトコンベア９上に気泡分散ウレタン組成物１１を連続的に吐出する工程、吐出したウレタン組成物１１上に別の面材又はベルトコンベアを積層する工程、厚さを均一に調整しつつウレタン組成物１１を硬化させることによりポリウレタン発泡体からなる研磨領域を形成して研磨シートを作製する工程、及びシートを裁断する工程を含む研磨パッドの製造方法。
【解決手段】透明樹脂部材を一次加熱処理した後に、切断して光透過領域１０を作製する工程、前記光透過領域１０を二次加熱処理する工程、気泡分散ウレタン組成物１１を調製する工程、面材８を送り出しつつ又はベルトコンベア９を移動させつつ、該面材８上又はベルトコンベア９上の所定位置に光透過領域１０を温度調整して配置する工程、光透過領域１０を配置していない前記面材８上又はベルトコンベア９上に気泡分散ウレタン組成物１１を連続的に吐出する工程、吐出したウレタン組成物１１上に別の面材又はベルトコンベアを積層する工程、厚さを均一に調整しつつウレタン組成物１１を硬化させることによりポリウレタン発泡体からなる研磨領域を形成して研磨シートを作製する工程、及びシートを裁断する工程を含む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、アルミ基板、及び一般的な金属研磨加工等の高度の表面平坦性を要求される材料の平坦化加工を安定、かつ高い研磨効率で行うことが可能な研磨パッド及びその製造方法に関するものである。本発明の研磨パッドは、特にシリコンウエハ並びにその上に酸化物層、金属層等が形成されたデバイスを、さらにこれらの酸化物層や金属層を積層・形成する前に平坦化する工程に好適に使用される。
【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（以下、スラリーという）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】
従来、このような研磨パッドは、１）金型に樹脂材料を流し込んで樹脂ブロックを作製し、その樹脂ブロックをスライサーでスライスして製造する方法、２) 金型に樹脂材料を流し込んで押圧することにより、薄いシート状にして製造する方法、３）原料となる樹脂を溶解し、Ｔダイから押し出し成形して直接シート状にして製造する方法などのバッチ方式により製造されていた。
【０００５】
また、バッチ方式の製造方法に起因する硬度や気泡サイズ等のバラツキを防止するために、ポリウレタン・ポリウレア研磨シート材を連続的に製造する方法が提案されている（特許文献１）。詳しくは、ポリウレタン原料と３００μｍ以下の粒子径を有する微粉末や有機発泡剤を混合して、該混合物を一対の無限軌道面ベルト間に吐出し流延させる。その後、加熱手段によって該混合物の重合反応を行い、生成したシート状成形物を面ベルトから分離して研磨シート材を得る方法である。
【０００６】
また、ＣＭＰを行う上で、ウエハ表面の平坦度の判定の問題がある。すなわち、希望の表面特性や平面状態に到達した時点を検知する必要がある。従来、酸化膜の膜厚や研磨速度等に関しては、テストウエハを定期的に処理し、結果を確認してから製品となるウエハを研磨処理することが行われてきた。
【０００７】
しかし、この方法では、テストウエハを処理する時間とコストが無駄になり、また、あらかじめ加工が全く施されていないテストウエハと製品ウエハでは、ＣＭＰ特有のローディング効果により、研磨結果が異なり、製品ウエハを実際に加工してみないと、加工結果の正確な予想が困難である。
【０００８】
そのため、最近では上記の問題点を解消するために、ＣＭＰプロセス時に、その場で、希望の表面特性や厚さが得られた時点を検出できる方法が望まれている。このような検知については、様々な方法が用いられているが、測定精度や非接触測定における空間分解能の点から、回転定盤内にレーザー光による膜厚モニタ機構を組み込んだ光学的検知方法（特許文献２、特許文献３）が主流となりつつある。
【０００９】
前記光学的検知手段とは、具体的には光ビームを窓（光透過領域）を通して研磨パッド越しにウエハに照射して、その反射によって発生する干渉信号をモニタすることによって研磨の終点を検知する方法である。
【００１０】
このような方法では、ウエハの表面層の厚さの変化をモニタして、表面凹凸の近似的な深さを知ることによって終点が決定される。このような厚さの変化が凹凸の深さに等しくなった時点で、ＣＭＰプロセスを終了させる。また、このような光学的手段による研磨の終点検知法およびその方法に用いられる研磨パッドについては様々なものが提案されてきた。
【００１１】
例えば、固体で均質な１９０ｎｍから３５００ｎｍの波長光を透過する透明なポリマーシートを少なくとも一部分に有する研磨パッドが開示されている（特許文献４）。また、段付の透明プラグが挿入された研磨パッドが開示されている（特許文献５）。また、ポリシング面と同一面である透明プラグを有する研磨パッドが開示されている（特許文献６）。
【００１２】
一方、スラリーが研磨領域と光透過領域との境界（継ぎ目）から漏れ出さないための提案（特許文献７、８）もなされている。しかし、これら透明な漏れ防止シートを設けた場合でも、スラリーが研磨領域と光透過領域との境界（継ぎ目）から研磨層下部に漏れ出し、この漏れ防止シート上にスラリーが堆積して光学的終点検知に問題が生じる。
【００１３】
また、一次アニーリングした窓を所定の温度に急冷する前に前記一次アニーリングした窓の外周に研磨パッド材料を供給し、前記窓と前記研磨パッド材料とをいっしょに二次アニーリングし、その後、該成形物をスライスして研磨パッドを製造する方法が開示されている（特許文献９）。しかし、上記の製造方法では、窓の外周に研磨パッド材料を供給した際に、研磨パッド材料と窓との界面にボイド（孔）が生じ、それにより研磨中にスラリー漏れが発生する恐れがある。
【００１４】
【特許文献１】特開２００４−１６９０３８号公報
【特許文献２】米国特許第５０６９００２号明細書
【特許文献３】米国特許第５０８１４２１号明細書
【特許文献４】特表平１１−５１２９７７号公報
【特許文献５】特開平９−７９８５号公報
【特許文献６】特開平１０−８３９７７号公報
【特許文献７】特開２００１−２９１６８６号公報
【特許文献８】特表２００３−５１０８２６号公報
【特許文献９】特開２００５−３５４０７７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、研磨領域と光透過領域との間からのスラリー漏れを防止することができ、光学的検知精度に優れる研磨パッドを製造する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、以下に示す研磨パッドの製造方法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、第１の本発明の研磨パッドの製造方法は、透明樹脂部材をガラス転移温度−１０℃〜ガラス転移温度＋５０℃で１０〜６０分間一次加熱処理した後に、前記処理温度の範囲内で該透明樹脂部材を切断して光透過領域を作製する工程、前記光透過領域をガラス転移温度＋１０℃〜１５０℃で１０〜６０分間二次加熱処理する工程、機械発泡法により気泡分散ウレタン組成物を調製する工程、面材を送り出しつつ又はベルトコンベアを移動させつつ、該面材上又はベルトコンベア上の所定位置に前記二次加熱処理した光透過領域を前記処理温度の範囲内に温度調整して配置する工程、光透過領域を配置していない前記面材上又はベルトコンベア上に前記気泡分散ウレタン組成物を連続的に吐出する工程、吐出した前記気泡分散ウレタン組成物上に別の面材又はベルトコンベアを積層する工程、厚さを均一に調整しつつ前記気泡分散ウレタン組成物を硬化させることによりポリウレタン発泡体からなる研磨領域を形成して研磨シートを作製する工程、及び前記研磨シートを裁断する工程を含む。
【００１８】
また、第２の本発明の研磨パッドの製造方法は、透明樹脂部材をガラス転移温度−１０℃〜ガラス転移温度＋５０℃で１０〜６０分間一次加熱処理した後に、前記処理温度の範囲内で該透明樹脂部材を切断して光透過領域を作製する工程、前記光透過領域をガラス転移温度＋１０℃〜１５０℃で１０〜６０分間二次加熱処理する工程、機械発泡法により気泡分散ウレタン組成物を調製する工程、モールド内の所定位置に前記二次加熱処理した光透過領域を前記処理温度の範囲内に温度調整して配置する工程、光透過領域を配置していないモールド内に前記気泡分散ウレタン組成物を注入する工程、及び前記気泡分散ウレタン組成物を硬化させることによりポリウレタン発泡体からなる研磨領域を形成して研磨シートを作製する工程を含む。
【００１９】
上記製造方法によると、透明樹脂部材を一次加熱処理（一次アニーリング）した後に、前記処理温度の範囲内で該透明樹脂部材を切断して光透過領域を作製し、さらに該光透過領域を二次加熱処理（二次アニーリング）することにより、光透過領域の切断面の表面粗さを極めて小さくすることができる。それにより、気泡分散ウレタン組成物の光透過領域表面への追従性が格段に向上し、界面におけるボイドの発生を効果的に抑制することができる。本発明の研磨パッドは、研磨領域と光透過領域との界面にボイドがなく、両領域の密着性が非常に高いため研磨領域と光透過領域との間からのスラリー漏れを効果的に防止することができる。
【００２０】
一次加熱処理における処理温度がガラス転移温度（以下、Ｔｇという）−１０℃未満の場合又は処理時間が１０分間未満の場合には、処理効果が不十分であり、光透過領域の切断面の表面粗さを十分小さくすることができない。一方、一次加熱処理における処理温度がＴｇ＋５０℃を超える場合には、透明樹脂部材が切断刃等に粘着しやすくなるため切断し難くなる。
【００２１】
二次加熱処理における処理温度がＴｇ＋１０℃未満の場合又は処理時間が１０分間未満の場合には、処理効果が不十分であり、切断時に生じた光透過領域の切断面のささくれを十分小さくすることができない。一方、二次加熱処理における処理温度が１５０℃を超える場合には、樹脂の分解が起こったり、光透過領域が軟らかくなりすぎるため、光透過領域を面材上等に配置し難くなる（光透過領域を送り込む際にテンションの制御が難しくなる）。また、処理時間が６０分間を超えても切断面の表面粗さは変わらないため生産性の観点から好ましくない。
【００２２】
透明樹脂部材を切断して得られる光透過領域の切断面の算術平均粗さ（Ｒａ）は１０μｍ以下であることが好ましい。上記一次加熱処理を施すことにより、光透過領域の切断面の算術平均粗さ（Ｒａ）を１０μｍ以下にすることが可能である。算術平均粗さ（Ｒａ）が１０μｍ以下であれば、研磨領域と光透過領域との界面におけるボイドの発生を防止でき、研磨領域と光透過領域との間からのスラリー漏れを効果的に防止することができる。また、二次加熱処理した光透過領域の切断面の算術平均粗さ（Ｒａ）は７μｍ以下であることが好ましい。それにより前記効果がより向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明における研磨領域は、微細気泡を有するポリウレタン発泡体からなり、気泡分散ウレタン組成物を硬化させることにより形成することができる。ポリウレタンは耐摩耗性に優れ、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、研磨領域の形成材料として好ましい材料である。
【００２４】
前記ポリウレタンは、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）、及び鎖延長剤等を原料とする。
【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。イソシアネート成分としては、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、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、２種以上を混合しても差し支えない。
【００２６】
イソシアネート成分としては、上記ジイソシアネート化合物の他に、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（バイエル社製）や商品名デュラネート（旭化成工業社製）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。
【００２７】
高分子量ポリオールとしては、ポリテトラメチレンエーテルグリコール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、次いで得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、及びポリヒド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。
【００２８】
ポリオール成分として上述した高分子量ポリオールの他に、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、１，４−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）ベンゼン等の低分子量ポリオールを併用することが好ましい。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、ジエチレントリアミン等の低分子量ポリアミンを用いてもよい。
【００２９】
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の比は、これらから製造される研磨領域に要求される特性により決められる。
【００３０】
ポリウレタン発泡体をプレポリマー法により製造する場合において、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、各々の分子量や研磨領域の所望物性などにより種々変え得る。所望する研磨特性を有する研磨領域を得るためには、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及び硬度が得られず、研磨特性が低下する傾向にある。
【００３２】
ポリウレタン発泡体の製造は、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が、事前にイソシアネート成分とポリオール成分からイソシアネート末端プレポリマーを合成しておき、これに鎖延長剤を反応させるプレポリマー法が、得られるポリウレタンの物理的特性が優れており好適である。
【００３３】
ポリウレタン発泡体は、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成分を混合して得られる気泡分散ウレタン組成物を硬化させることにより製造される。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。
【００３４】
前記気泡分散ウレタン組成物は機械発泡法（メカニカルフロス法を含む）により調製する。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って活性水素基を有しない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、Ｌ−５３４０（東レダウコーニングシリコン社製）等が好適な化合物として例示される。シリコン系界面活性剤の添加量は、ポリウレタン発泡体中に０．０５〜５重量％であることが好ましい。シリコン系界面活性剤の量が０．０５重量％未満の場合には、微細気泡の発泡体が得られない傾向にある。一方、５重量％を超える場合には、シリコン系界面活性剤の可塑効果により高硬度のポリウレタン発泡体を得にくい傾向にある。
【００３５】
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。
【００３６】
気泡分散ウレタン組成物を調製する方法の例について以下に説明する。かかる気泡分散ウレタン組成物の調製方法は、以下の工程を有する。
１）イソシアネート末端プレポリマーの気泡分散液を作製する発泡工程
イソシアネート末端プレポリマー（第１成分）にシリコン系界面活性剤を添加し、非反応性気体の存在下で撹拌し、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。前記プレポリマーが常温で固体の場合には適宜の温度に予熱し、溶融して使用する。
２）硬化剤（鎖延長剤）混合工程
上記の気泡分散液に鎖延長剤（第２成分）を添加、混合、撹拌して気泡分散ウレタン組成物を調製する。
【００３７】
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。
【００３８】
非反応性気体を微細気泡状にしてシリコン系界面活性剤を含む第１成分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、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。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。
【００３９】
気泡分散ウレタン組成物には、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添加してもかまわない。触媒の種類及び添加量は、混合工程後、気泡分散ウレタン組成物をモールドに流し込む流動時間又は面材上等に吐出した後の硬化時間を考慮して選択する。
【００４０】
光透過領域は、研磨を行っている状態で高精度の光学終点検知を可能とし、波長３００〜８００ｎｍの全範囲で光透過率が４０％以上であることが好ましく、より好ましくは光透過率が５０％以上である。
【００４１】
光透過領域の材料としては、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、及びアクリル樹脂などの熱硬化性樹脂；ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース系樹脂、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、及びオレフィン系樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）などの熱可塑性樹脂；紫外線や電子線などの光により硬化する光硬化性樹脂、及び感光性樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００４２】
光透過領域は、透明樹脂部材をＴｇ−１０℃〜Ｔｇ＋５０℃で１０〜６０分間一次加熱処理した後に、前記処理温度の範囲内で該透明樹脂部材を切断することにより作製する。一次加熱処理は、処理温度がＴｇ−１０℃〜Ｔｇ＋４０℃であることが好ましく、処理時間は１５〜４０分間であることが好ましい。また、一次加熱処理における処理温度と切断時の温度は同じであることが好ましい。
【００４３】
透明樹脂部材としては、例えば、樹脂シート、円筒状樹脂ブロック、及び円柱状樹脂ブロックなどが挙げられる。
【００４４】
樹脂シートの場合、上記一次加熱処理した後に、処理温度の範囲内で切削刃等を用いて樹脂シートを所定幅で切断することにより光透過領域を作製することができる。
【００４５】
円筒状樹脂ブロックの場合、上記一次加熱処理した後に、処理温度の範囲内で切削刃等を用いて円筒状樹脂ブロックを所定幅で切断することにより光透過領域を作製することができる。螺旋状に切断することにより長尺状の光透過領域を作製することができる。
【００４６】
円柱状樹脂ブロックの場合、上記一次加熱処理した後に、処理温度の範囲内で切削刃等を用いて円柱状樹脂ブロックの表面部を所定厚み及び所定幅で切断することにより光透過領域を作製することができる。螺旋状に切断することにより長尺状の光透過領域を作製することができる。
【００４７】
前記処理温度の範囲内に温度調整して透明樹脂部材を切断する方法は特に制限されないが、例えば、透明樹脂部材と切断刃をハウジングで囲み、温度調整して切断する方法が挙げられる。
【００４８】
光透過領域は、長尺状であってもよく、短冊状であってもよく、目的とする研磨パッドの形状（長尺状、円形状など）に応じて作製する。長尺状の場合、長さは通常５ｍ程度であり、好ましく８ｍ以上である。また、光透過領域の断面は矩形であることが好ましく、幅や高さは研磨領域との関係で適宜調整可能であるが、通常幅は５〜３０ｍｍ程度、高さは０．５〜３ｍｍ程度であり、好ましくは幅が６〜１５ｍｍ、高さが０．８〜２ｍｍである。
【００４９】
光透過領域の硬度は特に制限されないが、アスカーＤ硬度で３０〜６０度であることが好ましく、より好ましくは３５〜５４度である。３０度未満の場合には光透過領域が変形しやすくなるため安定した光学的終点検出が困難となり、６０度を超える場合には被研磨材表面にスクラッチが発生しやすくなる傾向にある。
【００５０】
作製した光透過領域は、Ｔｇ＋１０℃〜１５０℃で１０〜６０分間二次加熱処理することが必要である。二次加熱処理は、処理温度がＴｇ＋１０℃〜１００℃であることが好ましく、処理時間は１５〜４０分間であることが好ましい。
【００５１】
本発明で使用する面材は特に制限されず、例えば、紙、布、不織布、及び樹脂フィルムなどが挙げられるが、特に耐熱性を有すると共に可とう性を有する樹脂フィルムであることが好ましい。
【００５２】
面材を形成する樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリフルオロエチレンなどの含フッ素樹脂、ナイロン、セルロースなどを挙げることができる。
【００５３】
面材の厚さは特に制限されないが、強度や巻き取り等の観点から２０〜２００μｍ程度であることが好ましい。また、面材の幅も特に制限されないが、要求される研磨層の大きさを考慮すると６０〜２５０ｃｍ程度であることが好ましい。
【００５４】
なお、面材の表面には離型処理が施されていることが好ましい。これにより、研磨層を作製した後に面材の剥離操作を容易に行うことができる。
【００５５】
以下、本発明の研磨パッドを製造する方法について説明する。図２は、本発明の研磨パッドの製造工程の例を示す概略図である。
【００５６】
ロールから送り出された面材８はベルトコンベア９上を移動している。なお、面材８を用いずに、離型処理を施したベルトコンベア９を用いてもよい。まず、該面材８又はベルトコンベア９の所定位置に加熱処理を施した光透過領域１０をロール等から送り出すことにより配置する。光透過領域１０は、前記処理温度の範囲内に温度調整して配置することが必要である。二次加熱処理における処理温度と配置時の温度は同じであることが好ましい。温度調整しつつ光透過領域１０を配置する方法は特に制限されないが、例えば、光透過領域１０の送出ロールからニップロール１４までをハウジングで囲み、温度調整する方法が挙げられる。少なくとも光透過領域１０と気泡分散ウレタン組成物１１とが接触するまで前記処理温度範囲を維持しておく必要がある。光透過領域１０は、面材８又はベルトコンベア９の略中央に１つ設けてもよく、所定間隔で２つ以上設けてもよい。ただし、光透過領域１０の数が多くなりすぎると研磨に関与する研磨領域の面積が相対的に小さくなるため研磨特性の観点から好ましくない。したがって、例えば、幅が６０〜１００ｃｍ程度の面材８又はベルトコンベア９を使用する場合、光透過領域１０の数は１〜３つであることが好ましい。また、長尺状の光透過領域１０は、図２に示すように連続的に配置され、短冊状の光透過領域を用いる場合は、間欠的に配置される。
【００５７】
その後、光透過領域１０を配置していない面材８上又はベルトコンベア９上に前記気泡分散ウレタン組成物１１をミキシングヘッド１２の吐出ノズルから連続的に吐出する。面材８又はベルトコンベア９の移動速度や気泡分散ウレタン組成物１１の吐出量は、研磨層の厚さを考慮して適宜調整する。
【００５８】
その後、吐出した前記気泡分散ウレタン組成物１１上に面材１３又はベルトコンベア（図示せず）を積層し、厚さを均一に調整しつつ気泡分散ウレタン組成物１１を硬化させることによりポリウレタン発泡体からなる研磨領域を形成して長尺研磨シートを得る。厚さを均一に調整する手段としては、例えば、ニップロール、コーターロールなどのロール１４、ドクターブレードなどが挙げられる。また、気泡分散ウレタン組成物１１の硬化は、例えば、厚さを均一に調整した後に、ベルトコンベア上に設けられた加熱オーブン（図示せず）内を通過させることにより行われる。加熱温度は４０〜１００℃程度であり、加熱時間は５〜１０分程度である。流動しなくなるまで反応した気泡分散ウレタン組成物１１を加熱、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る。
【００５９】
得られた長尺研磨シートは、例えば、裁断機により数メートルの反物状に裁断される。長さは使用する研磨装置に応じて適宜調整されるが、通常５〜１０ｍ程度である。その後、ポストキュア及び面材を剥離する工程などを経て長尺研磨層が作製される。なお、面材を剥離する前にポストキュアしてもよく、面材を剥離した後にポストキュアしてもよいが、通常面材と研磨シートとは熱収縮率が異なるため、研磨シートの変形を防止する観点から面材を剥離した後にポストキュアすることが好ましい。ポストキュア後、長さを調整するため及び厚みを均一にするために長尺研磨シートの端部を裁断除去してもよい。さらに、長尺研磨シートは、研磨表面に凹凸構造を形成する工程等を経て長尺研磨層となる。
【００６０】
また、得られた長尺研磨シートを、例えば、裁断機により所望の形状（例えば、円形、正方形、矩形など）よりやや大きい形状で１次裁断し、その後、ポストキュア及び面材を剥離する工程などを経て研磨シートを作製してもよい。裁断する際には、光透過領域が研磨シートの所定位置に配置されるように裁断する。なお、面材を剥離する前にポストキュアしてもよく、面材を剥離した後にポストキュアしてもよいが、通常面材と研磨シートとは熱収縮率が異なるため、研磨シートの変形を防止する観点から面材を剥離した後にポストキュアすることが好ましい。ポストキュア後、研磨シートは、所望の形状に合わせて２次裁断される。円形に裁断する場合、直径は５０〜２００ｃｍ程度であり、好ましくは５０〜１００ｃｍである。その後、研磨シートは、研磨表面に凹凸構造を形成する工程等を経て研磨層となる。
【００６１】
また、本発明の研磨パッドを製造する他の方法について説明する。図３は、本発明の研磨パッドの製造工程の例を示す概略図である。
【００６２】
まず、モールド１５内の所定位置に二次加熱処理した光透過領域１０を配置する。光透過領域１０は、前記処理温度（Ｔｇ＋１０℃〜１５０℃）の範囲内に温度調整して配置することが必要である。二次加熱処理における処理温度と配置時の温度は同じであることが好ましい。温度調整しつつ光透過領域１０を配置する方法は特に制限されないが、例えば、モールド１５をハウジングで囲み、温度調整する方法、モールド１５を加熱して温度調整する方法が挙げられる。少なくとも光透過領域１０と気泡分散ウレタン組成物１１とが接触するまで前記処理温度範囲を維持しておく必要がある。モールド１５の形状は特に制限されず、円形であってもよく矩形であってもよい。モールド１５の大きさは要求される研磨層の大きさを考慮して適宜設定できるが、円形の場合には通常直径が５０〜２００ｃｍ程度であり、好ましくは５０〜１００ｃｍである。また、モールド１５の高さは特に制限されないが、要求される研磨領域の厚さ及びキャスト時のオーバーフロー防止の観点から１０〜６０ｍｍ程度であることが好ましい。
【００６３】
その後、モールド１５内に前記気泡分散ウレタン組成物１１を流し込み、該気泡分散ウレタン組成物１１を硬化させることによりポリウレタン発泡体からなる研磨領域を形成して研磨シートを得る。気泡分散ウレタン組成物１１の吐出量は、光透過領域１０の厚さ及び面積、研磨領域の厚さ及び面積を考慮して適宜調整する。
【００６４】
気泡分散ウレタン組成物１１の硬化は、例えば、厚さを均一に調整した後に、モールドを加熱オーブン内に搬入して行われる。加熱温度は４０〜１００℃程度であり、加熱時間は５〜１０分程度である。
【００６５】
得られた研磨シートは、ポストキュアを行ったり、使用する研磨装置に応じて大きさを適宜調整してもよい。さらに、研磨シートは、研磨表面に凹凸構造を形成する工程等を経て研磨層となる。
【００６６】
前記ポリウレタン発泡体の平均気泡径は、３０〜８０μｍであることが好ましく、より好ましくは３０〜６０μｍ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、研磨後の被研磨材（ウエハ）のプラナリティ（平坦性）が低下する傾向にある。
【００６７】
研磨層の厚みは特に限定されるものではないが、通常０．８〜４ｍｍ程度であり、１．２〜２．５ｍｍであることが好ましい。
【００６８】
また、研磨層の比重は、０．５〜１．０であることが好ましい。比重が０．５未満の場合、研磨層の表面の強度が低下し、被研磨材のプラナリティ（平坦性）が悪化する傾向にある。一方、１．０より大きい場合は、研磨層表面での微細気泡の数が少なくなり、平坦化特性は良好であるが、研磨速度が悪化する傾向にある。
【００６９】
また、研磨層の硬度は、アスカーＤ硬度計にて、４５〜６５度であることが好ましい。Ｄ硬度が４５度未満の場合、被研磨材のプラナリティ（平坦性）が悪化する傾向にある。一方、６５度より大きい場合は、プラナリティは良好であるが、被研磨材のユニフォーミティ（均一性）が悪化する傾向にある。
【００７０】
また、研磨層の厚みバラツキは１００μｍ以下であることが好ましい。厚みバラツキが１００μｍを越えるものは、研磨層に大きなうねりを持ったものとなり、被研磨材に対する接触状態が異なる部分ができ、研磨特性に悪影響を与える。また、研磨層の厚みバラツキを解消するため、一般的には、研磨初期に研磨層表面をダイヤモンド砥粒を電着、融着させたドレッサーを用いてドレッシングするが、上記範囲を超えたものは、ドレッシング時間が長くなり、生産効率を低下させるものとなる。
【００７１】
研磨層の厚みバラツキを抑える方法としては、研磨層の表面をバフ機でバフィングする方法が挙げられる。なお、バフィングする際には、粒度などが異なる研磨材で段階的に行うことが好ましい。
【００７２】
本発明の研磨層において、被研磨材（ウエハ）と接触する研磨表面は、スラリーを保持・更新するための凹凸構造を有することが好ましい。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。
【００７３】
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て機械切削する方法、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、及び所定の表面形状を有したモールドを使用する方法などが挙げられる。
【００７４】
本発明の研磨パッドは、（長尺）研磨層のみであってもよく、（長尺）研磨層と他の層（例えばクッション層、透明支持フィルムなど）との積層体であってもよい。
【００７５】
前記クッション層は、研磨層の特性を補うものである。クッション層は、ＣＭＰにおいて、トレードオフの関係にあるプラナリティとユニフォーミティの両者を両立させるために必要なものである。プラナリティとは、パターン形成時に発生する微小凹凸のあるウエハを研磨した時のパターン部の平坦性をいい、ユニフォーミティとは、ウエハ全体の均一性をいう。発泡体シートの特性によって、プラナリティを改善し、クッション層の特性によってユニフォーミティを改善する。本発明の研磨パッドにおいては、クッション層は研磨領域より柔らかいものを用いることが好ましい。
【００７６】
クッション層としては、例えば、ポリエステル不織布、ナイロン不織布、アクリル不織布などの繊維不織布やポリウレタンを含浸したポリエステル不織布のような樹脂含浸不織布、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。
【００７７】
前記研磨層とクッション層とを貼り合わせる手段としては、例えば、研磨層とクッション層とを両面テープで挟みプレスする方法が挙げられる。なお、光透過領域に対応する部分にはクッション層を設けないことが好ましい。
【００７８】
両面テープは、不織布やフィルム等の基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。クッション層へのスラリーの浸透等を防ぐことを考慮すると、基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。金属イオンの含有量を考慮すると、アクリル系接着剤は、金属イオン含有量が少ないため好ましい。
【００７９】
透明支持フィルムは、透明性が高く、耐熱性を有すると共に可とう性を有する樹脂フィルムであることが好ましい。該樹脂フィルムの材料としては、例えば、ポリエステル；ポリエチレン；ポリプロピレン；ポリスチレン；ポリイミド；ポリビニルアルコール；ポリ塩化ビニル；ポリフルオロエチレンなどの含フッ素樹脂；ナイロン；セルロース；ポリカーボネートなどの汎用エンジニアリングプラスチック；ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、及びポリエーテルスルホンなどの特殊エンジニアリングプラスチックなどを挙げることができる。
【００８０】
透明支持フィルムの厚さは特に制限されないが、強度や巻き取り等の観点から２０〜２００μｍ程度であることが好ましい。また、長尺研磨パッドを作製する場合、透明支持フィルムの長さは要求される長尺研磨層の長さに合わせて適宜設定できるが、リード部分（前後各２ｍ程度）が必要なため通常１０〜１５ｍ程度である。
【００８１】
前記研磨層と透明支持フィルムとを貼り合わせる手段としては、例えば、研磨層と透明支持フィルムとを両面テープで挟みプレスする方法が挙げられる。また、長尺研磨シートの作製時に、面材の変わりに透明支持フィルムを用いて積層体を作製してもよい。また、研磨シートの作製時に、モールド１５内に予め透明支持フィルムを設けておくことにより積層体を作製してもよい。
【００８２】
本発明の研磨パッドは、プラテンと接着する面に両面テープが設けられていてもよい。該両面テープとしては、上述と同様に基材の両面に接着層を設けた一般的な構成を有するものを用いることができる。基材としては、例えば不織布やフィルム等が挙げられる。研磨パッドの使用後のプラテンからの剥離を考慮すれば、基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。金属イオンの含有量を考慮すると、アクリル系接着剤は、金属イオン含有量が少ないため好ましい。
【００８３】
半導体デバイスは、前記長尺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、下記方法により研磨される。
【００８４】
図４は、ウェブ型の研磨装置を用いて半導体ウエハを研磨する方法を示す概略図である。最初に長尺研磨パッド１６は主に供給ロール１７ａに巻きつけられている。そして、多数の半導体ウエハ４が研磨されると使用済領域の研磨パッドは、回収ロール１７ｂによって巻き取られ、それに伴い未使用領域の研磨パッドが供給ロール１７ａから送り出される。
【００８５】
図５は、直線型の研磨装置を用いて半導体ウエハを研磨する方法を示す概略図である。長尺研磨パッド１６は、ロール１８の周りを回転するようにベルト状に配置されている。そして、直線的に動いている研磨パッド上で半導体ウエハ４が次々に研磨される。
【００８６】
図６は、往復型の研磨装置を用いて半導体ウエハを研磨する方法を示す概略図である。長尺研磨パッド１６は、ロール１８間を往復するようにベルト状に配置されている。そして、左右に往復運動している研磨パッド上で半導体ウエハ４が次々に研磨される。
【００８７】
なお、図中には示していないが、通常上記研磨装置は、長尺研磨パッドを支持する研磨定盤（プラテン）、半導体ウエハを支持する支持台（ポリシングヘッド）、ウエハへの均一加圧を行うためのバッキング材、及び研磨剤（スラリー）の供給機構を備えている。研磨定盤と支持台とは、それぞれに支持された長尺研磨パッドと半導体ウエハとが対向するように配置され、支持台は回転軸を備えている。研磨に際しては、支持台を回転させつつ半導体ウエハを長尺研磨パッドに押し付け、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、及びウエハ回転数などは特に制限されず、適宜調整して行われる。
【００８８】
また、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。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。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。
【００８９】
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る。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。
【実施例】
【００９０】
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。
【００９１】
〔算術平均粗さ（Ｒａ）の測定〕
ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に準拠して、透明樹脂部材を切断して得られる光透過領域の切断面の算術平均粗さ（一次加熱処理後のＲａ）、二次加熱処理した光透過領域の切断面の算術平均粗さを測定した。
【００９２】
〔ボイド数（個／５ｍ）の測定〕
作製した長尺研磨パッドの研磨領域と光透過領域との界面におけるボイド数を目視にて数えた。直径０．５ｍｍ以上の孔をボイドとした。
【００９３】
〔水漏れ評価〕
研磨装置としてＳＰＰ６００Ｓ（岡本工作機械社製）を用い、作製した長尺研磨パッドを用いて、水漏れ評価を行った。８インチのダミーウエハを６０分間連続研磨し、その後、長尺研磨パッド裏面側の光透過領域のはめこみ部分を目視にて観察し、下記基準で水漏れ評価をした。研磨時間が合計６００分になるまで上記操作を繰り返し行い、同様の方法で水漏れ評価をした。評価結果を表１に示す。研磨条件としては、アルカリ性スラリーとしてシリカスラリー（ＳＳ１２、キャボット マイクロエレクトロニクス社製）を研磨中に流量１５０ｍｌ／ｍｉｎにて添加し、研磨荷重３５０ｇ／ｃｍ２、研磨定盤回転数３５ｒｐｍ、及びウエハ回転数３０ｒｐｍとした。また、ウエハの研磨は、♯１００ドレッサーを用いて長尺研磨パッド表面のドレッシングを行いながら実施した。ドレッシング条件は、ドレス荷重８０ｇ／ｃｍ２、ドレッサー回転数３５ｒｐｍとした。
○：はめこみ部分でのスラリー漏れは全く認められない。
×：はめこみ部分でのスラリー漏れが認められる。
【００９４】
〔ガラス転移温度（Ｔｇ）の測定〕
ガラス転移温度（Ｔｇ）は粘弾性測定法により下記条件にて測定した。
サンプルサイズ：２４×３×２ｔ
前処理：温度２３℃、湿度５０％、１６８時間
測定装置：ＭＥＴＴＬＥＲ ＴＯＬＥＤＯ ＳＴＡＲＥ ＳＹＳＴＥＭ ＤＭＡ／ＳＤＴＡ８６１Ｅ
測定モード：引張り
測定温度範囲：−６０〜７０℃
昇温速度：２．５℃／ｍｉｎ
測定周波数：１０Ｈｚ
制御：３Ｎ荷重制御（３Ｎの荷重になるまでサンプルを引張る）
【００９５】
製造例
（気泡分散ウレタン組成物の調製）
トルエンジイソシアネート（２，４−体／２，６−体＝８０／２０の混合物）３２重量部、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート８重量部、ポリテトラメチレングリコール（数平均分子量：１００６）５４重量部、及びジエチレングリコール６重量部を混合し、８０℃で１２０分間加熱撹拌してイソシアネート末端プレポリマー（イソシアネート当量：２．１ｍｅｑ／ｇ）を作製した。該イソシアネート末端プレポリマー１００重量部、シリコン系界面活性剤（東レ・ダウシリコーン社製、ＳＨ−１９２）３重量部を混合して８０℃に温度調節した混合物Ａを調製した。該混合物Ａ８０重量部、及び１２０℃で溶融した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、イハラキュアミンＭＴ）２０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。
【００９６】
（ポリウレタン樹脂シートの作製）
容器に１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート７７０重量部、及び１，３−ブタンジオール２３０重量部を入れ、８０℃で１２０分間加熱撹拌してイソシアネート末端プレポリマーを作製した。また、数平均分子量６５０のポリテトラメチレングリコール２９重量部、トリメチロールプロパン１３重量部、及び触媒（花王製、Ｋａｏ Ｎｏ．２５）０．４３重量部を８０℃にて混合撹拌して混合液を得た。その後、８０℃に温度調節した混合液に前記イソシアネート末端プレポリマー１００重量部を加え、ハイブリッドミキサー（キーエンス社製）で十分に撹拌し、その後脱泡した。この反応液を離型処理したモールド上に滴下し、その上に離型処理したＰＥＴフィルムを被せ、ニップロールにて厚みを調整した。その後、該モールドを１００℃のオーブンに入れ、１６時間ポストキュアを行ってポリウレタン樹脂シート（幅１５０ｍｍ、厚さ１．４ｍｍ、長さ８ｍ）を作製した。該ポリウレタン樹脂シートのガラス転移温度は３０℃であった。
【００９７】
実施例１
作製したポリウレタン樹脂シートを４０℃で４０分間一次加熱処理し、その後、４０℃に維持した状態で切削刃を用いて該ポリウレタン樹脂シートを幅１０ｍｍで切断して長尺光透過領域を作製した。該長尺光透過領域の切断面の算術平均粗さは５．３μｍであった。その後、作製した長尺光透過領域を５０℃で４０分間二次加熱処理した。二次加熱処理後の長尺光透過領域の切断面の算術平均粗さは４．５μｍであった。
【００９８】
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる面材（厚さ５０μｍ、幅１００ｃｍ）を送り出しつつ、該面材の中央部に二次加熱処理後の長尺光透過領域を４０℃に維持した状態で配置した。その後、長尺光透過領域を配置していない面材上に前記気泡分散ウレタン組成物を連続的に吐出した。そして、ＰＥＴからなる別の面材（厚さ５０μｍ、幅１００ｃｍ）で気泡分散ウレタン組成物を覆い、ニップロールを用いて厚さを均一に調整した。その後、８０℃に加熱することにより該組成物を硬化させてポリウレタン発泡体からなる長尺研磨領域を形成して長尺研磨シートを得た。その後、該長尺研磨シートを７ｍの長さで裁断し、面材を剥離し、１１０℃で６時間ポストキュアした。次に、バフ機（アミテック社製）を使用して該長尺研磨シートの表面をバフ処理し、厚みを１．２７ｍｍに整えた。そして、該長尺研磨シートの研磨表面に溝加工機（東邦鋼機社製）を用いて溝加工を施して長尺研磨パッドを作製した。
【００９９】
実施例２
作製したポリウレタン樹脂シートを７０℃で１５分間一次加熱処理し、その後、７０℃に維持した状態で切削刃を用いて該ポリウレタン樹脂シートを幅１０ｍｍで切断して長尺光透過領域を作製した。該長尺光透過領域の切断面の算術平均粗さは８．９μｍであった。その後、作製した長尺光透過領域を１００℃で１５分間二次加熱処理した。二次加熱処理後の長尺光透過領域の切断面の算術平均粗さは６．１μｍであった。
【０１００】
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる面材（厚さ５０μｍ、幅１００ｃｍ）を送り出しつつ、該面材の中央部に二次加熱処理後の長尺光透過領域を７０℃に維持した状態で配置した。その後、実施例１と同様の方法で長尺研磨パッドを作製した。
【０１０１】
実施例３
作製したポリウレタン樹脂シートを４０℃で４０分間一次加熱処理し、その後、４０℃に維持した状態で切削刃を用いて該ポリウレタン樹脂シートを幅１０ｍｍで切断して長尺光透過領域を作製した。該長尺光透過領域の切断面の算術平均粗さは４．９μｍであった。その後、作製した長尺光透過領域を１００℃で１５分間二次加熱処理した。二次加熱処理後の長尺光透過領域の切断面の算術平均粗さは４．４μｍであった。
【０１０２】
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる面材（厚さ５０μｍ、幅１００ｃｍ）を送り出しつつ、該面材の中央部に二次加熱処理後の長尺光透過領域を７０℃に維持した状態で配置した。その後、実施例１と同様の方法で長尺研磨パッドを作製した。
【０１０３】
実施例４
作製したポリウレタン樹脂シートを７０℃で１５分間一次加熱処理し、その後、７０℃に維持した状態で切削刃を用いて該ポリウレタン樹脂シートを幅１０ｍｍで切断して長尺光透過領域を作製した。該長尺光透過領域の切断面の算術平均粗さは８．８μｍであった。その後、作製した長尺光透過領域を５０℃で４０分間二次加熱処理した。二次加熱処理後の長尺光透過領域の切断面の算術平均粗さは６．４μｍであった。
【０１０４】
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる面材（厚さ５０μｍ、幅１００ｃｍ）を送り出しつつ、該面材の中央部に二次加熱処理後の長尺光透過領域を４０℃に維持した状態で配置した。その後、実施例１と同様の方法で長尺研磨パッドを作製した。
【０１０５】
比較例１
作製したポリウレタン樹脂シートを１００℃で１５分間一次加熱処理し、その後、１００℃に維持した状態で切削刃を用いて該ポリウレタン樹脂シートを幅１０ｍｍで切断して長尺光透過領域を作製した。該長尺光透過領域の切断面の算術平均粗さは１５．７μｍであった。その後、作製した長尺光透過領域を５０℃で４０分間二次加熱処理した。二次加熱処理後の長尺光透過領域の切断面の算術平均粗さは１３．２μｍであった。
【０１０６】
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる面材（厚さ５０μｍ、幅１００ｃｍ）を送り出しつつ、該面材の中央部に二次加熱処理後の長尺光透過領域を４０℃に維持した状態で配置した。その後、実施例１と同様の方法で長尺研磨パッドを作製した。
【０１０７】
比較例２
作製したポリウレタン樹脂シートを１０℃で１５分間一次処理し、その後、１０℃に維持した状態で切削刃を用いて該ポリウレタン樹脂シートを幅１０ｍｍで切断して長尺光透過領域を作製した。該長尺光透過領域の切断面の算術平均粗さは２２．３μｍであった。その後、作製した長尺光透過領域を１００℃で１５分間二次加熱処理した。二次加熱処理後の長尺光透過領域の切断面の算術平均粗さは２０．１μｍであった。
【０１０８】
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる面材（厚さ５０μｍ、幅１００ｃｍ）を送り出しつつ、該面材の中央部に二次加熱処理後の長尺光透過領域を１００℃に維持した状態で配置した。その後、実施例１と同様の方法で長尺研磨パッドを作製した。
【０１０９】
比較例３
作製したポリウレタン樹脂シートを７０℃で１５分間一次加熱処理し、その後、７０℃に維持した状態で切削刃を用いて該ポリウレタン樹脂シートを幅１０ｍｍで切断して長尺光透過領域を作製した。該長尺光透過領域の切断面の算術平均粗さは９．２μｍであった。その後、作製した長尺光透過領域を２０℃で４０分間二次処理した。二次処理後の長尺光透過領域の切断面の算術平均粗さは９．１μｍであった。
【０１１０】
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる面材（厚さ５０μｍ、幅１００ｃｍ）を送り出しつつ、該面材の中央部に二次処理後の長尺光透過領域を２０℃に維持した状態で配置した。その後、実施例１と同様の方法で長尺研磨パッドを作製した。
【０１１１】
【表１】
表１から明らかなように、本発明の製造方法によると、光透過領域の切断面の表面粗さを小さくすることができる。それにより、研磨領域と光透過領域との界面におけるボイドの発生を効果的に抑制でき、スラリー漏れを効果的に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【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】本発明の長尺研磨シートの製造工程の例を示す概略図
【図３】本発明の研磨シートの製造工程の例を示す概略図
【図４】ウェブ型の研磨装置を用いて半導体ウエハを研磨する方法を示す概略図
【図５】直線型の研磨装置を用いて半導体ウエハを研磨する方法を示す概略図
【図６】往復型の研磨装置を用いて半導体ウエハを研磨する方法を示す概略図
【符号の説明】
【０１１３】
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）
５：支持台（ポリシングヘッド）
６、７：回転軸
８、１３：面材
９：ベルトコンベア
１０：光透過領域
１１：気泡分散ウレタン組成物
１２：ミキシングヘッド
１４：ロール
１５：モールド
１６：長尺研磨パッド
１７ａ：供給ロール
１７ｂ：回収ロール
１８：ロール
【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、アルミ基板、及び一般的な金属研磨加工等の高度の表面平坦性を要求される材料の平坦化加工を安定、かつ高い研磨効率で行うことが可能な研磨パッド及びその製造方法に関するものである。本発明の研磨パッドは、特にシリコンウエハ並びにその上に酸化物層、金属層等が形成されたデバイスを、さらにこれらの酸化物層や金属層を積層・形成する前に平坦化する工程に好適に使用される。
【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（以下、スラリーという）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】
従来、このような研磨パッドは、１）金型に樹脂材料を流し込んで樹脂ブロックを作製し、その樹脂ブロックをスライサーでスライスして製造する方法、２) 金型に樹脂材料を流し込んで押圧することにより、薄いシート状にして製造する方法、３）原料となる樹脂を溶解し、Ｔダイから押し出し成形して直接シート状にして製造する方法などのバッチ方式により製造されていた。
【０００５】
また、バッチ方式の製造方法に起因する硬度や気泡サイズ等のバラツキを防止するために、ポリウレタン・ポリウレア研磨シート材を連続的に製造する方法が提案されている（特許文献１）。詳しくは、ポリウレタン原料と３００μｍ以下の粒子径を有する微粉末や有機発泡剤を混合して、該混合物を一対の無限軌道面ベルト間に吐出し流延させる。その後、加熱手段によって該混合物の重合反応を行い、生成したシート状成形物を面ベルトから分離して研磨シート材を得る方法である。
【０００６】
また、ＣＭＰを行う上で、ウエハ表面の平坦度の判定の問題がある。すなわち、希望の表面特性や平面状態に到達した時点を検知する必要がある。従来、酸化膜の膜厚や研磨速度等に関しては、テストウエハを定期的に処理し、結果を確認してから製品となるウエハを研磨処理することが行われてきた。
【０００７】
しかし、この方法では、テストウエハを処理する時間とコストが無駄になり、また、あらかじめ加工が全く施されていないテストウエハと製品ウエハでは、ＣＭＰ特有のローディング効果により、研磨結果が異なり、製品ウエハを実際に加工してみないと、加工結果の正確な予想が困難である。
【０００８】
そのため、最近では上記の問題点を解消するために、ＣＭＰプロセス時に、その場で、希望の表面特性や厚さが得られた時点を検出できる方法が望まれている。このような検知については、様々な方法が用いられているが、測定精度や非接触測定における空間分解能の点から、回転定盤内にレーザー光による膜厚モニタ機構を組み込んだ光学的検知方法（特許文献２、特許文献３）が主流となりつつある。
【０００９】
前記光学的検知手段とは、具体的には光ビームを窓（光透過領域）を通して研磨パッド越しにウエハに照射して、その反射によって発生する干渉信号をモニタすることによって研磨の終点を検知する方法である。
【００１０】
このような方法では、ウエハの表面層の厚さの変化をモニタして、表面凹凸の近似的な深さを知ることによって終点が決定される。このような厚さの変化が凹凸の深さに等しくなった時点で、ＣＭＰプロセスを終了させる。また、このような光学的手段による研磨の終点検知法およびその方法に用いられる研磨パッドについては様々なものが提案されてきた。
【００１１】
例えば、固体で均質な１９０ｎｍから３５００ｎｍの波長光を透過する透明なポリマーシートを少なくとも一部分に有する研磨パッドが開示されている（特許文献４）。また、段付の透明プラグが挿入された研磨パッドが開示されている（特許文献５）。また、ポリシング面と同一面である透明プラグを有する研磨パッドが開示されている（特許文献６）。
【００１２】
一方、スラリーが研磨領域と光透過領域との境界（継ぎ目）から漏れ出さないための提案（特許文献７、８）もなされている。しかし、これら透明な漏れ防止シートを設けた場合でも、スラリーが研磨領域と光透過領域との境界（継ぎ目）から研磨層下部に漏れ出し、この漏れ防止シート上にスラリーが堆積して光学的終点検知に問題が生じる。
【００１３】
また、一次アニーリングした窓を所定の温度に急冷する前に前記一次アニーリングした窓の外周に研磨パッド材料を供給し、前記窓と前記研磨パッド材料とをいっしょに二次アニーリングし、その後、該成形物をスライスして研磨パッドを製造する方法が開示されている（特許文献９）。しかし、上記の製造方法では、窓の外周に研磨パッド材料を供給した際に、研磨パッド材料と窓との界面にボイド（孔）が生じ、それにより研磨中にスラリー漏れが発生する恐れがある。
【００１４】
【特許文献１】特開２００４−１６９０３８号公報
【特許文献２】米国特許第５０６９００２号明細書
【特許文献３】米国特許第５０８１４２１号明細書
【特許文献４】特表平１１−５１２９７７号公報
【特許文献５】特開平９−７９８５号公報
【特許文献６】特開平１０−８３９７７号公報
【特許文献７】特開２００１−２９１６８６号公報
【特許文献８】特表２００３−５１０８２６号公報
【特許文献９】特開２００５−３５４０７７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、研磨領域と光透過領域との間からのスラリー漏れを防止することができ、光学的検知精度に優れる研磨パッドを製造する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、以下に示す研磨パッドの製造方法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、第１の本発明の研磨パッドの製造方法は、透明樹脂部材をガラス転移温度−１０℃〜ガラス転移温度＋５０℃で１０〜６０分間一次加熱処理した後に、前記処理温度の範囲内で該透明樹脂部材を切断して光透過領域を作製する工程、前記光透過領域をガラス転移温度＋１０℃〜１５０℃で１０〜６０分間二次加熱処理する工程、機械発泡法により気泡分散ウレタン組成物を調製する工程、面材を送り出しつつ又はベルトコンベアを移動させつつ、該面材上又はベルトコンベア上の所定位置に前記二次加熱処理した光透過領域を前記処理温度の範囲内に温度調整して配置する工程、光透過領域を配置していない前記面材上又はベルトコンベア上に前記気泡分散ウレタン組成物を連続的に吐出する工程、吐出した前記気泡分散ウレタン組成物上に別の面材又はベルトコンベアを積層する工程、厚さを均一に調整しつつ前記気泡分散ウレタン組成物を硬化させることによりポリウレタン発泡体からなる研磨領域を形成して研磨シートを作製する工程、及び前記研磨シートを裁断する工程を含む。
【００１８】
また、第２の本発明の研磨パッドの製造方法は、透明樹脂部材をガラス転移温度−１０℃〜ガラス転移温度＋５０℃で１０〜６０分間一次加熱処理した後に、前記処理温度の範囲内で該透明樹脂部材を切断して光透過領域を作製する工程、前記光透過領域をガラス転移温度＋１０℃〜１５０℃で１０〜６０分間二次加熱処理する工程、機械発泡法により気泡分散ウレタン組成物を調製する工程、モールド内の所定位置に前記二次加熱処理した光透過領域を前記処理温度の範囲内に温度調整して配置する工程、光透過領域を配置していないモールド内に前記気泡分散ウレタン組成物を注入する工程、及び前記気泡分散ウレタン組成物を硬化させることによりポリウレタン発泡体からなる研磨領域を形成して研磨シートを作製する工程を含む。
【００１９】
上記製造方法によると、透明樹脂部材を一次加熱処理（一次アニーリング）した後に、前記処理温度の範囲内で該透明樹脂部材を切断して光透過領域を作製し、さらに該光透過領域を二次加熱処理（二次アニーリング）することにより、光透過領域の切断面の表面粗さを極めて小さくすることができる。それにより、気泡分散ウレタン組成物の光透過領域表面への追従性が格段に向上し、界面におけるボイドの発生を効果的に抑制することができる。本発明の研磨パッドは、研磨領域と光透過領域との界面にボイドがなく、両領域の密着性が非常に高いため研磨領域と光透過領域との間からのスラリー漏れを効果的に防止することができる。
【００２０】
一次加熱処理における処理温度がガラス転移温度（以下、Ｔｇという）−１０℃未満の場合又は処理時間が１０分間未満の場合には、処理効果が不十分であり、光透過領域の切断面の表面粗さを十分小さくすることができない。一方、一次加熱処理における処理温度がＴｇ＋５０℃を超える場合には、透明樹脂部材が切断刃等に粘着しやすくなるため切断し難くなる。
【００２１】
二次加熱処理における処理温度がＴｇ＋１０℃未満の場合又は処理時間が１０分間未満の場合には、処理効果が不十分であり、切断時に生じた光透過領域の切断面のささくれを十分小さくすることができない。一方、二次加熱処理における処理温度が１５０℃を超える場合には、樹脂の分解が起こったり、光透過領域が軟らかくなりすぎるため、光透過領域を面材上等に配置し難くなる（光透過領域を送り込む際にテンションの制御が難しくなる）。また、処理時間が６０分間を超えても切断面の表面粗さは変わらないため生産性の観点から好ましくない。
【００２２】
透明樹脂部材を切断して得られる光透過領域の切断面の算術平均粗さ（Ｒａ）は１０μｍ以下であることが好ましい。上記一次加熱処理を施すことにより、光透過領域の切断面の算術平均粗さ（Ｒａ）を１０μｍ以下にすることが可能である。算術平均粗さ（Ｒａ）が１０μｍ以下であれば、研磨領域と光透過領域との界面におけるボイドの発生を防止でき、研磨領域と光透過領域との間からのスラリー漏れを効果的に防止することができる。また、二次加熱処理した光透過領域の切断面の算術平均粗さ（Ｒａ）は７μｍ以下であることが好ましい。それにより前記効果がより向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明における研磨領域は、微細気泡を有するポリウレタン発泡体からなり、気泡分散ウレタン組成物を硬化させることにより形成することができる。ポリウレタンは耐摩耗性に優れ、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、研磨領域の形成材料として好ましい材料である。
【００２４】
前記ポリウレタンは、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）、及び鎖延長剤等を原料とする。
【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。イソシアネート成分としては、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、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、２種以上を混合しても差し支えない。
【００２６】
イソシアネート成分としては、上記ジイソシアネート化合物の他に、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（バイエル社製）や商品名デュラネート（旭化成工業社製）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。
【００２７】
高分子量ポリオールとしては、ポリテトラメチレンエーテルグリコール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、次いで得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、及びポリヒド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。
【００２８】
ポリオール成分として上述した高分子量ポリオールの他に、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、１，４−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）ベンゼン等の低分子量ポリオールを併用することが好ましい。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、ジエチレントリアミン等の低分子量ポリアミンを用いてもよい。
【００２９】
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の比は、これらから製造される研磨領域に要求される特性により決められる。
【００３０】
ポリウレタン発泡体をプレポリマー法により製造する場合において、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、各々の分子量や研磨領域の所望物性などにより種々変え得る。所望する研磨特性を有する研磨領域を得るためには、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及び硬度が得られず、研磨特性が低下する傾向にある。
【００３２】
ポリウレタン発泡体の製造は、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が、事前にイソシアネート成分とポリオール成分からイソシアネート末端プレポリマーを合成しておき、これに鎖延長剤を反応させるプレポリマー法が、得られるポリウレタンの物理的特性が優れており好適である。
【００３３】
ポリウレタン発泡体は、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成分を混合して得られる気泡分散ウレタン組成物を硬化させることにより製造される。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。
【００３４】
前記気泡分散ウレタン組成物は機械発泡法（メカニカルフロス法を含む）により調製する。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って活性水素基を有しない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、Ｌ−５３４０（東レダウコーニングシリコン社製）等が好適な化合物として例示される。シリコン系界面活性剤の添加量は、ポリウレタン発泡体中に０．０５〜５重量％であることが好ましい。シリコン系界面活性剤の量が０．０５重量％未満の場合には、微細気泡の発泡体が得られない傾向にある。一方、５重量％を超える場合には、シリコン系界面活性剤の可塑効果により高硬度のポリウレタン発泡体を得にくい傾向にある。
【００３５】
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。
【００３６】
気泡分散ウレタン組成物を調製する方法の例について以下に説明する。かかる気泡分散ウレタン組成物の調製方法は、以下の工程を有する。
１）イソシアネート末端プレポリマーの気泡分散液を作製する発泡工程
イソシアネート末端プレポリマー（第１成分）にシリコン系界面活性剤を添加し、非反応性気体の存在下で撹拌し、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。前記プレポリマーが常温で固体の場合には適宜の温度に予熱し、溶融して使用する。
２）硬化剤（鎖延長剤）混合工程
上記の気泡分散液に鎖延長剤（第２成分）を添加、混合、撹拌して気泡分散ウレタン組成物を調製する。
【００３７】
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。
【００３８】
非反応性気体を微細気泡状にしてシリコン系界面活性剤を含む第１成分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、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。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。
【００３９】
気泡分散ウレタン組成物には、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添加してもかまわない。触媒の種類及び添加量は、混合工程後、気泡分散ウレタン組成物をモールドに流し込む流動時間又は面材上等に吐出した後の硬化時間を考慮して選択する。
【００４０】
光透過領域は、研磨を行っている状態で高精度の光学終点検知を可能とし、波長３００〜８００ｎｍの全範囲で光透過率が４０％以上であることが好ましく、より好ましくは光透過率が５０％以上である。
【００４１】
光透過領域の材料としては、例えば、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、エポキシ樹脂、及びアクリル樹脂などの熱硬化性樹脂；ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、セルロース系樹脂、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、及びオレフィン系樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）などの熱可塑性樹脂；紫外線や電子線などの光により硬化する光硬化性樹脂、及び感光性樹脂などが挙げられる。これらの樹脂は単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
【００４２】
光透過領域は、透明樹脂部材をＴｇ−１０℃〜Ｔｇ＋５０℃で１０〜６０分間一次加熱処理した後に、前記処理温度の範囲内で該透明樹脂部材を切断することにより作製する。一次加熱処理は、処理温度がＴｇ−１０℃〜Ｔｇ＋４０℃であることが好ましく、処理時間は１５〜４０分間であることが好ましい。また、一次加熱処理における処理温度と切断時の温度は同じであることが好ましい。
【００４３】
透明樹脂部材としては、例えば、樹脂シート、円筒状樹脂ブロック、及び円柱状樹脂ブロックなどが挙げられる。
【００４４】
樹脂シートの場合、上記一次加熱処理した後に、処理温度の範囲内で切削刃等を用いて樹脂シートを所定幅で切断することにより光透過領域を作製することができる。
【００４５】
円筒状樹脂ブロックの場合、上記一次加熱処理した後に、処理温度の範囲内で切削刃等を用いて円筒状樹脂ブロックを所定幅で切断することにより光透過領域を作製することができる。螺旋状に切断することにより長尺状の光透過領域を作製することができる。
【００４６】
円柱状樹脂ブロックの場合、上記一次加熱処理した後に、処理温度の範囲内で切削刃等を用いて円柱状樹脂ブロックの表面部を所定厚み及び所定幅で切断することにより光透過領域を作製することができる。螺旋状に切断することにより長尺状の光透過領域を作製することができる。
【００４７】
前記処理温度の範囲内に温度調整して透明樹脂部材を切断する方法は特に制限されないが、例えば、透明樹脂部材と切断刃をハウジングで囲み、温度調整して切断する方法が挙げられる。
【００４８】
光透過領域は、長尺状であってもよく、短冊状であってもよく、目的とする研磨パッドの形状（長尺状、円形状など）に応じて作製する。長尺状の場合、長さは通常５ｍ程度であり、好ましく８ｍ以上である。また、光透過領域の断面は矩形であることが好ましく、幅や高さは研磨領域との関係で適宜調整可能であるが、通常幅は５〜３０ｍｍ程度、高さは０．５〜３ｍｍ程度であり、好ましくは幅が６〜１５ｍｍ、高さが０．８〜２ｍｍである。
【００４９】
光透過領域の硬度は特に制限されないが、アスカーＤ硬度で３０〜６０度であることが好ましく、より好ましくは３５〜５４度である。３０度未満の場合には光透過領域が変形しやすくなるため安定した光学的終点検出が困難となり、６０度を超える場合には被研磨材表面にスクラッチが発生しやすくなる傾向にある。
【００５０】
作製した光透過領域は、Ｔｇ＋１０℃〜１５０℃で１０〜６０分間二次加熱処理することが必要である。二次加熱処理は、処理温度がＴｇ＋１０℃〜１００℃であることが好ましく、処理時間は１５〜４０分間であることが好ましい。
【００５１】
本発明で使用する面材は特に制限されず、例えば、紙、布、不織布、及び樹脂フィルムなどが挙げられるが、特に耐熱性を有すると共に可とう性を有する樹脂フィルムであることが好ましい。
【００５２】
面材を形成する樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、ポリフルオロエチレンなどの含フッ素樹脂、ナイロン、セルロースなどを挙げることができる。
【００５３】
面材の厚さは特に制限されないが、強度や巻き取り等の観点から２０〜２００μｍ程度であることが好ましい。また、面材の幅も特に制限されないが、要求される研磨層の大きさを考慮すると６０〜２５０ｃｍ程度であることが好ましい。
【００５４】
なお、面材の表面には離型処理が施されていることが好ましい。これにより、研磨層を作製した後に面材の剥離操作を容易に行うことができる。
【００５５】
以下、本発明の研磨パッドを製造する方法について説明する。図２は、本発明の研磨パッドの製造工程の例を示す概略図である。
【００５６】
ロールから送り出された面材８はベルトコンベア９上を移動している。なお、面材８を用いずに、離型処理を施したベルトコンベア９を用いてもよい。まず、該面材８又はベルトコンベア９の所定位置に加熱処理を施した光透過領域１０をロール等から送り出すことにより配置する。光透過領域１０は、前記処理温度の範囲内に温度調整して配置することが必要である。二次加熱処理における処理温度と配置時の温度は同じであることが好ましい。温度調整しつつ光透過領域１０を配置する方法は特に制限されないが、例えば、光透過領域１０の送出ロールからニップロール１４までをハウジングで囲み、温度調整する方法が挙げられる。少なくとも光透過領域１０と気泡分散ウレタン組成物１１とが接触するまで前記処理温度範囲を維持しておく必要がある。光透過領域１０は、面材８又はベルトコンベア９の略中央に１つ設けてもよく、所定間隔で２つ以上設けてもよい。ただし、光透過領域１０の数が多くなりすぎると研磨に関与する研磨領域の面積が相対的に小さくなるため研磨特性の観点から好ましくない。したがって、例えば、幅が６０〜１００ｃｍ程度の面材８又はベルトコンベア９を使用する場合、光透過領域１０の数は１〜３つであることが好ましい。また、長尺状の光透過領域１０は、図２に示すように連続的に配置され、短冊状の光透過領域を用いる場合は、間欠的に配置される。
【００５７】
その後、光透過領域１０を配置していない面材８上又はベルトコンベア９上に前記気泡分散ウレタン組成物１１をミキシングヘッド１２の吐出ノズルから連続的に吐出する。面材８又はベルトコンベア９の移動速度や気泡分散ウレタン組成物１１の吐出量は、研磨層の厚さを考慮して適宜調整する。
【００５８】
その後、吐出した前記気泡分散ウレタン組成物１１上に面材１３又はベルトコンベア（図示せず）を積層し、厚さを均一に調整しつつ気泡分散ウレタン組成物１１を硬化させることによりポリウレタン発泡体からなる研磨領域を形成して長尺研磨シートを得る。厚さを均一に調整する手段としては、例えば、ニップロール、コーターロールなどのロール１４、ドクターブレードなどが挙げられる。また、気泡分散ウレタン組成物１１の硬化は、例えば、厚さを均一に調整した後に、ベルトコンベア上に設けられた加熱オーブン（図示せず）内を通過させることにより行われる。加熱温度は４０〜１００℃程度であり、加熱時間は５〜１０分程度である。流動しなくなるまで反応した気泡分散ウレタン組成物１１を加熱、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る。
【００５９】
得られた長尺研磨シートは、例えば、裁断機により数メートルの反物状に裁断される。長さは使用する研磨装置に応じて適宜調整されるが、通常５〜１０ｍ程度である。その後、ポストキュア及び面材を剥離する工程などを経て長尺研磨層が作製される。なお、面材を剥離する前にポストキュアしてもよく、面材を剥離した後にポストキュアしてもよいが、通常面材と研磨シートとは熱収縮率が異なるため、研磨シートの変形を防止する観点から面材を剥離した後にポストキュアすることが好ましい。ポストキュア後、長さを調整するため及び厚みを均一にするために長尺研磨シートの端部を裁断除去してもよい。さらに、長尺研磨シートは、研磨表面に凹凸構造を形成する工程等を経て長尺研磨層となる。
【００６０】
また、得られた長尺研磨シートを、例えば、裁断機により所望の形状（例えば、円形、正方形、矩形など）よりやや大きい形状で１次裁断し、その後、ポストキュア及び面材を剥離する工程などを経て研磨シートを作製してもよい。裁断する際には、光透過領域が研磨シートの所定位置に配置されるように裁断する。なお、面材を剥離する前にポストキュアしてもよく、面材を剥離した後にポストキュアしてもよいが、通常面材と研磨シートとは熱収縮率が異なるため、研磨シートの変形を防止する観点から面材を剥離した後にポストキュアすることが好ましい。ポストキュア後、研磨シートは、所望の形状に合わせて２次裁断される。円形に裁断する場合、直径は５０〜２００ｃｍ程度であり、好ましくは５０〜１００ｃｍである。その後、研磨シートは、研磨表面に凹凸構造を形成する工程等を経て研磨層となる。
【００６１】
また、本発明の研磨パッドを製造する他の方法について説明する。図３は、本発明の研磨パッドの製造工程の例を示す概略図である。
【００６２】
まず、モールド１５内の所定位置に二次加熱処理した光透過領域１０を配置する。光透過領域１０は、前記処理温度（Ｔｇ＋１０℃〜１５０℃）の範囲内に温度調整して配置することが必要である。二次加熱処理における処理温度と配置時の温度は同じであることが好ましい。温度調整しつつ光透過領域１０を配置する方法は特に制限されないが、例えば、モールド１５をハウジングで囲み、温度調整する方法、モールド１５を加熱して温度調整する方法が挙げられる。少なくとも光透過領域１０と気泡分散ウレタン組成物１１とが接触するまで前記処理温度範囲を維持しておく必要がある。モールド１５の形状は特に制限されず、円形であってもよく矩形であってもよい。モールド１５の大きさは要求される研磨層の大きさを考慮して適宜設定できるが、円形の場合には通常直径が５０〜２００ｃｍ程度であり、好ましくは５０〜１００ｃｍである。また、モールド１５の高さは特に制限されないが、要求される研磨領域の厚さ及びキャスト時のオーバーフロー防止の観点から１０〜６０ｍｍ程度であることが好ましい。
【００６３】
その後、モールド１５内に前記気泡分散ウレタン組成物１１を流し込み、該気泡分散ウレタン組成物１１を硬化させることによりポリウレタン発泡体からなる研磨領域を形成して研磨シートを得る。気泡分散ウレタン組成物１１の吐出量は、光透過領域１０の厚さ及び面積、研磨領域の厚さ及び面積を考慮して適宜調整する。
【００６４】
気泡分散ウレタン組成物１１の硬化は、例えば、厚さを均一に調整した後に、モールドを加熱オーブン内に搬入して行われる。加熱温度は４０〜１００℃程度であり、加熱時間は５〜１０分程度である。
【００６５】
得られた研磨シートは、ポストキュアを行ったり、使用する研磨装置に応じて大きさを適宜調整してもよい。さらに、研磨シートは、研磨表面に凹凸構造を形成する工程等を経て研磨層となる。
【００６６】
前記ポリウレタン発泡体の平均気泡径は、３０〜８０μｍであることが好ましく、より好ましくは３０〜６０μｍ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、研磨後の被研磨材（ウエハ）のプラナリティ（平坦性）が低下する傾向にある。
【００６７】
研磨層の厚みは特に限定されるものではないが、通常０．８〜４ｍｍ程度であり、１．２〜２．５ｍｍであることが好ましい。
【００６８】
また、研磨層の比重は、０．５〜１．０であることが好ましい。比重が０．５未満の場合、研磨層の表面の強度が低下し、被研磨材のプラナリティ（平坦性）が悪化する傾向にある。一方、１．０より大きい場合は、研磨層表面での微細気泡の数が少なくなり、平坦化特性は良好であるが、研磨速度が悪化する傾向にある。
【００６９】
また、研磨層の硬度は、アスカーＤ硬度計にて、４５〜６５度であることが好ましい。Ｄ硬度が４５度未満の場合、被研磨材のプラナリティ（平坦性）が悪化する傾向にある。一方、６５度より大きい場合は、プラナリティは良好であるが、被研磨材のユニフォーミティ（均一性）が悪化する傾向にある。
【００７０】
また、研磨層の厚みバラツキは１００μｍ以下であることが好ましい。厚みバラツキが１００μｍを越えるものは、研磨層に大きなうねりを持ったものとなり、被研磨材に対する接触状態が異なる部分ができ、研磨特性に悪影響を与える。また、研磨層の厚みバラツキを解消するため、一般的には、研磨初期に研磨層表面をダイヤモンド砥粒を電着、融着させたドレッサーを用いてドレッシングするが、上記範囲を超えたものは、ドレッシング時間が長くなり、生産効率を低下させるものとなる。
【００７１】
研磨層の厚みバラツキを抑える方法としては、研磨層の表面をバフ機でバフィングする方法が挙げられる。なお、バフィングする際には、粒度などが異なる研磨材で段階的に行うことが好ましい。
【００７２】
本発明の研磨層において、被研磨材（ウエハ）と接触する研磨表面は、スラリーを保持・更新するための凹凸構造を有することが好ましい。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。
【００７３】
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て機械切削する方法、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、及び所定の表面形状を有したモールドを使用する方法などが挙げられる。
【００７４】
本発明の研磨パッドは、（長尺）研磨層のみであってもよく、（長尺）研磨層と他の層（例えばクッション層、透明支持フィルムなど）との積層体であってもよい。
【００７５】
前記クッション層は、研磨層の特性を補うものである。クッション層は、ＣＭＰにおいて、トレードオフの関係にあるプラナリティとユニフォーミティの両者を両立させるために必要なものである。プラナリティとは、パターン形成時に発生する微小凹凸のあるウエハを研磨した時のパターン部の平坦性をいい、ユニフォーミティとは、ウエハ全体の均一性をいう。発泡体シートの特性によって、プラナリティを改善し、クッション層の特性によってユニフォーミティを改善する。本発明の研磨パッドにおいては、クッション層は研磨領域より柔らかいものを用いることが好ましい。
【００７６】
クッション層としては、例えば、ポリエステル不織布、ナイロン不織布、アクリル不織布などの繊維不織布やポリウレタンを含浸したポリエステル不織布のような樹脂含浸不織布、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。
【００７７】
前記研磨層とクッション層とを貼り合わせる手段としては、例えば、研磨層とクッション層とを両面テープで挟みプレスする方法が挙げられる。なお、光透過領域に対応する部分にはクッション層を設けないことが好ましい。
【００７８】
両面テープは、不織布やフィルム等の基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。クッション層へのスラリーの浸透等を防ぐことを考慮すると、基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。金属イオンの含有量を考慮すると、アクリル系接着剤は、金属イオン含有量が少ないため好ましい。
【００７９】
透明支持フィルムは、透明性が高く、耐熱性を有すると共に可とう性を有する樹脂フィルムであることが好ましい。該樹脂フィルムの材料としては、例えば、ポリエステル；ポリエチレン；ポリプロピレン；ポリスチレン；ポリイミド；ポリビニルアルコール；ポリ塩化ビニル；ポリフルオロエチレンなどの含フッ素樹脂；ナイロン；セルロース；ポリカーボネートなどの汎用エンジニアリングプラスチック；ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、及びポリエーテルスルホンなどの特殊エンジニアリングプラスチックなどを挙げることができる。
【００８０】
透明支持フィルムの厚さは特に制限されないが、強度や巻き取り等の観点から２０〜２００μｍ程度であることが好ましい。また、長尺研磨パッドを作製する場合、透明支持フィルムの長さは要求される長尺研磨層の長さに合わせて適宜設定できるが、リード部分（前後各２ｍ程度）が必要なため通常１０〜１５ｍ程度である。
【００８１】
前記研磨層と透明支持フィルムとを貼り合わせる手段としては、例えば、研磨層と透明支持フィルムとを両面テープで挟みプレスする方法が挙げられる。また、長尺研磨シートの作製時に、面材の変わりに透明支持フィルムを用いて積層体を作製してもよい。また、研磨シートの作製時に、モールド１５内に予め透明支持フィルムを設けておくことにより積層体を作製してもよい。
【００８２】
本発明の研磨パッドは、プラテンと接着する面に両面テープが設けられていてもよい。該両面テープとしては、上述と同様に基材の両面に接着層を設けた一般的な構成を有するものを用いることができる。基材としては、例えば不織布やフィルム等が挙げられる。研磨パッドの使用後のプラテンからの剥離を考慮すれば、基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。金属イオンの含有量を考慮すると、アクリル系接着剤は、金属イオン含有量が少ないため好ましい。
【００８３】
半導体デバイスは、前記長尺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、下記方法により研磨される。
【００８４】
図４は、ウェブ型の研磨装置を用いて半導体ウエハを研磨する方法を示す概略図である。最初に長尺研磨パッド１６は主に供給ロール１７ａに巻きつけられている。そして、多数の半導体ウエハ４が研磨されると使用済領域の研磨パッドは、回収ロール１７ｂによって巻き取られ、それに伴い未使用領域の研磨パッドが供給ロール１７ａから送り出される。
【００８５】
図５は、直線型の研磨装置を用いて半導体ウエハを研磨する方法を示す概略図である。長尺研磨パッド１６は、ロール１８の周りを回転するようにベルト状に配置されている。そして、直線的に動いている研磨パッド上で半導体ウエハ４が次々に研磨される。
【００８６】
図６は、往復型の研磨装置を用いて半導体ウエハを研磨する方法を示す概略図である。長尺研磨パッド１６は、ロール１８間を往復するようにベルト状に配置されている。そして、左右に往復運動している研磨パッド上で半導体ウエハ４が次々に研磨される。
【００８７】
なお、図中には示していないが、通常上記研磨装置は、長尺研磨パッドを支持する研磨定盤（プラテン）、半導体ウエハを支持する支持台（ポリシングヘッド）、ウエハへの均一加圧を行うためのバッキング材、及び研磨剤（スラリー）の供給機構を備えている。研磨定盤と支持台とは、それぞれに支持された長尺研磨パッドと半導体ウエハとが対向するように配置され、支持台は回転軸を備えている。研磨に際しては、支持台を回転させつつ半導体ウエハを長尺研磨パッドに押し付け、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、及びウエハ回転数などは特に制限されず、適宜調整して行われる。
【００８８】
また、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。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。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。
【００８９】
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る。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。
【実施例】
【００９０】
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。
【００９１】
〔算術平均粗さ（Ｒａ）の測定〕
ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４に準拠して、透明樹脂部材を切断して得られる光透過領域の切断面の算術平均粗さ（一次加熱処理後のＲａ）、二次加熱処理した光透過領域の切断面の算術平均粗さを測定した。
【００９２】
〔ボイド数（個／５ｍ）の測定〕
作製した長尺研磨パッドの研磨領域と光透過領域との界面におけるボイド数を目視にて数えた。直径０．５ｍｍ以上の孔をボイドとした。
【００９３】
〔水漏れ評価〕
研磨装置としてＳＰＰ６００Ｓ（岡本工作機械社製）を用い、作製した長尺研磨パッドを用いて、水漏れ評価を行った。８インチのダミーウエハを６０分間連続研磨し、その後、長尺研磨パッド裏面側の光透過領域のはめこみ部分を目視にて観察し、下記基準で水漏れ評価をした。研磨時間が合計６００分になるまで上記操作を繰り返し行い、同様の方法で水漏れ評価をした。評価結果を表１に示す。研磨条件としては、アルカリ性スラリーとしてシリカスラリー（ＳＳ１２、キャボット マイクロエレクトロニクス社製）を研磨中に流量１５０ｍｌ／ｍｉｎにて添加し、研磨荷重３５０ｇ／ｃｍ２、研磨定盤回転数３５ｒｐｍ、及びウエハ回転数３０ｒｐｍとした。また、ウエハの研磨は、♯１００ドレッサーを用いて長尺研磨パッド表面のドレッシングを行いながら実施した。ドレッシング条件は、ドレス荷重８０ｇ／ｃｍ２、ドレッサー回転数３５ｒｐｍとした。
○：はめこみ部分でのスラリー漏れは全く認められない。
×：はめこみ部分でのスラリー漏れが認められる。
【００９４】
〔ガラス転移温度（Ｔｇ）の測定〕
ガラス転移温度（Ｔｇ）は粘弾性測定法により下記条件にて測定した。
サンプルサイズ：２４×３×２ｔ
前処理：温度２３℃、湿度５０％、１６８時間
測定装置：ＭＥＴＴＬＥＲ ＴＯＬＥＤＯ ＳＴＡＲＥ ＳＹＳＴＥＭ ＤＭＡ／ＳＤＴＡ８６１Ｅ
測定モード：引張り
測定温度範囲：−６０〜７０℃
昇温速度：２．５℃／ｍｉｎ
測定周波数：１０Ｈｚ
制御：３Ｎ荷重制御（３Ｎの荷重になるまでサンプルを引張る）
【００９５】
製造例
（気泡分散ウレタン組成物の調製）
トルエンジイソシアネート（２，４−体／２，６−体＝８０／２０の混合物）３２重量部、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート８重量部、ポリテトラメチレングリコール（数平均分子量：１００６）５４重量部、及びジエチレングリコール６重量部を混合し、８０℃で１２０分間加熱撹拌してイソシアネート末端プレポリマー（イソシアネート当量：２．１ｍｅｑ／ｇ）を作製した。該イソシアネート末端プレポリマー１００重量部、シリコン系界面活性剤（東レ・ダウシリコーン社製、ＳＨ−１９２）３重量部を混合して８０℃に温度調節した混合物Ａを調製した。該混合物Ａ８０重量部、及び１２０℃で溶融した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、イハラキュアミンＭＴ）２０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。
【００９６】
（ポリウレタン樹脂シートの作製）
容器に１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート７７０重量部、及び１，３−ブタンジオール２３０重量部を入れ、８０℃で１２０分間加熱撹拌してイソシアネート末端プレポリマーを作製した。また、数平均分子量６５０のポリテトラメチレングリコール２９重量部、トリメチロールプロパン１３重量部、及び触媒（花王製、Ｋａｏ Ｎｏ．２５）０．４３重量部を８０℃にて混合撹拌して混合液を得た。その後、８０℃に温度調節した混合液に前記イソシアネート末端プレポリマー１００重量部を加え、ハイブリッドミキサー（キーエンス社製）で十分に撹拌し、その後脱泡した。この反応液を離型処理したモールド上に滴下し、その上に離型処理したＰＥＴフィルムを被せ、ニップロールにて厚みを調整した。その後、該モールドを１００℃のオーブンに入れ、１６時間ポストキュアを行ってポリウレタン樹脂シート（幅１５０ｍｍ、厚さ１．４ｍｍ、長さ８ｍ）を作製した。該ポリウレタン樹脂シートのガラス転移温度は３０℃であった。
【００９７】
実施例１
作製したポリウレタン樹脂シートを４０℃で４０分間一次加熱処理し、その後、４０℃に維持した状態で切削刃を用いて該ポリウレタン樹脂シートを幅１０ｍｍで切断して長尺光透過領域を作製した。該長尺光透過領域の切断面の算術平均粗さは５．３μｍであった。その後、作製した長尺光透過領域を５０℃で４０分間二次加熱処理した。二次加熱処理後の長尺光透過領域の切断面の算術平均粗さは４．５μｍであった。
【００９８】
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる面材（厚さ５０μｍ、幅１００ｃｍ）を送り出しつつ、該面材の中央部に二次加熱処理後の長尺光透過領域を４０℃に維持した状態で配置した。その後、長尺光透過領域を配置していない面材上に前記気泡分散ウレタン組成物を連続的に吐出した。そして、ＰＥＴからなる別の面材（厚さ５０μｍ、幅１００ｃｍ）で気泡分散ウレタン組成物を覆い、ニップロールを用いて厚さを均一に調整した。その後、８０℃に加熱することにより該組成物を硬化させてポリウレタン発泡体からなる長尺研磨領域を形成して長尺研磨シートを得た。その後、該長尺研磨シートを７ｍの長さで裁断し、面材を剥離し、１１０℃で６時間ポストキュアした。次に、バフ機（アミテック社製）を使用して該長尺研磨シートの表面をバフ処理し、厚みを１．２７ｍｍに整えた。そして、該長尺研磨シートの研磨表面に溝加工機（東邦鋼機社製）を用いて溝加工を施して長尺研磨パッドを作製した。
【００９９】
実施例２
作製したポリウレタン樹脂シートを７０℃で１５分間一次加熱処理し、その後、７０℃に維持した状態で切削刃を用いて該ポリウレタン樹脂シートを幅１０ｍｍで切断して長尺光透過領域を作製した。該長尺光透過領域の切断面の算術平均粗さは８．９μｍであった。その後、作製した長尺光透過領域を１００℃で１５分間二次加熱処理した。二次加熱処理後の長尺光透過領域の切断面の算術平均粗さは６．１μｍであった。
【０１００】
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる面材（厚さ５０μｍ、幅１００ｃｍ）を送り出しつつ、該面材の中央部に二次加熱処理後の長尺光透過領域を７０℃に維持した状態で配置した。その後、実施例１と同様の方法で長尺研磨パッドを作製した。
【０１０１】
実施例３
作製したポリウレタン樹脂シートを４０℃で４０分間一次加熱処理し、その後、４０℃に維持した状態で切削刃を用いて該ポリウレタン樹脂シートを幅１０ｍｍで切断して長尺光透過領域を作製した。該長尺光透過領域の切断面の算術平均粗さは４．９μｍであった。その後、作製した長尺光透過領域を１００℃で１５分間二次加熱処理した。二次加熱処理後の長尺光透過領域の切断面の算術平均粗さは４．４μｍであった。
【０１０２】
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる面材（厚さ５０μｍ、幅１００ｃｍ）を送り出しつつ、該面材の中央部に二次加熱処理後の長尺光透過領域を７０℃に維持した状態で配置した。その後、実施例１と同様の方法で長尺研磨パッドを作製した。
【０１０３】
実施例４
作製したポリウレタン樹脂シートを７０℃で１５分間一次加熱処理し、その後、７０℃に維持した状態で切削刃を用いて該ポリウレタン樹脂シートを幅１０ｍｍで切断して長尺光透過領域を作製した。該長尺光透過領域の切断面の算術平均粗さは８．８μｍであった。その後、作製した長尺光透過領域を５０℃で４０分間二次加熱処理した。二次加熱処理後の長尺光透過領域の切断面の算術平均粗さは６．４μｍであった。
【０１０４】
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる面材（厚さ５０μｍ、幅１００ｃｍ）を送り出しつつ、該面材の中央部に二次加熱処理後の長尺光透過領域を４０℃に維持した状態で配置した。その後、実施例１と同様の方法で長尺研磨パッドを作製した。
【０１０５】
比較例１
作製したポリウレタン樹脂シートを１００℃で１５分間一次加熱処理し、その後、１００℃に維持した状態で切削刃を用いて該ポリウレタン樹脂シートを幅１０ｍｍで切断して長尺光透過領域を作製した。該長尺光透過領域の切断面の算術平均粗さは１５．７μｍであった。その後、作製した長尺光透過領域を５０℃で４０分間二次加熱処理した。二次加熱処理後の長尺光透過領域の切断面の算術平均粗さは１３．２μｍであった。
【０１０６】
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる面材（厚さ５０μｍ、幅１００ｃｍ）を送り出しつつ、該面材の中央部に二次加熱処理後の長尺光透過領域を４０℃に維持した状態で配置した。その後、実施例１と同様の方法で長尺研磨パッドを作製した。
【０１０７】
比較例２
作製したポリウレタン樹脂シートを１０℃で１５分間一次処理し、その後、１０℃に維持した状態で切削刃を用いて該ポリウレタン樹脂シートを幅１０ｍｍで切断して長尺光透過領域を作製した。該長尺光透過領域の切断面の算術平均粗さは２２．３μｍであった。その後、作製した長尺光透過領域を１００℃で１５分間二次加熱処理した。二次加熱処理後の長尺光透過領域の切断面の算術平均粗さは２０．１μｍであった。
【０１０８】
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる面材（厚さ５０μｍ、幅１００ｃｍ）を送り出しつつ、該面材の中央部に二次加熱処理後の長尺光透過領域を１００℃に維持した状態で配置した。その後、実施例１と同様の方法で長尺研磨パッドを作製した。
【０１０９】
比較例３
作製したポリウレタン樹脂シートを７０℃で１５分間一次加熱処理し、その後、７０℃に維持した状態で切削刃を用いて該ポリウレタン樹脂シートを幅１０ｍｍで切断して長尺光透過領域を作製した。該長尺光透過領域の切断面の算術平均粗さは９．２μｍであった。その後、作製した長尺光透過領域を２０℃で４０分間二次処理した。二次処理後の長尺光透過領域の切断面の算術平均粗さは９．１μｍであった。
【０１１０】
ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる面材（厚さ５０μｍ、幅１００ｃｍ）を送り出しつつ、該面材の中央部に二次処理後の長尺光透過領域を２０℃に維持した状態で配置した。その後、実施例１と同様の方法で長尺研磨パッドを作製した。
【０１１１】
【表１】
表１から明らかなように、本発明の製造方法によると、光透過領域の切断面の表面粗さを小さくすることができる。それにより、研磨領域と光透過領域との界面におけるボイドの発生を効果的に抑制でき、スラリー漏れを効果的に防止できる。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【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】本発明の長尺研磨シートの製造工程の例を示す概略図
【図３】本発明の研磨シートの製造工程の例を示す概略図
【図４】ウェブ型の研磨装置を用いて半導体ウエハを研磨する方法を示す概略図
【図５】直線型の研磨装置を用いて半導体ウエハを研磨する方法を示す概略図
【図６】往復型の研磨装置を用いて半導体ウエハを研磨する方法を示す概略図
【符号の説明】
【０１１３】
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）
５：支持台（ポリシングヘッド）
６、７：回転軸
８、１３：面材
９：ベルトコンベア
１０：光透過領域
１１：気泡分散ウレタン組成物
１２：ミキシングヘッド
１４：ロール
１５：モールド
１６：長尺研磨パッド
１７ａ：供給ロール
１７ｂ：回収ロール
１８：ロール
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明樹脂部材をガラス転移温度−１０℃〜ガラス転移温度＋５０℃で１０〜６０分間一次加熱処理した後に、前記処理温度の範囲内で該透明樹脂部材を切断して光透過領域を作製する工程、前記光透過領域をガラス転移温度＋１０℃〜１５０℃で１０〜６０分間二次加熱処理する工程、機械発泡法により気泡分散ウレタン組成物を調製する工程、面材を送り出しつつ又はベルトコンベアを移動させつつ、該面材上又はベルトコンベア上の所定位置に前記二次加熱処理した光透過領域を前記処理温度の範囲内に温度調整して配置する工程、光透過領域を配置していない前記面材上又はベルトコンベア上に前記気泡分散ウレタン組成物を連続的に吐出する工程、吐出した前記気泡分散ウレタン組成物上に別の面材又はベルトコンベアを積層する工程、厚さを均一に調整しつつ前記気泡分散ウレタン組成物を硬化させることによりポリウレタン発泡体からなる研磨領域を形成して研磨シートを作製する工程、及び前記研磨シートを裁断する工程を含む研磨パッドの製造方法。
【請求項２】
透明樹脂部材をガラス転移温度−１０℃〜ガラス転移温度＋５０℃で１０〜６０分間一次加熱処理した後に、前記処理温度の範囲内で該透明樹脂部材を切断して光透過領域を作製する工程、前記光透過領域をガラス転移温度＋１０℃〜１５０℃で１０〜６０分間二次加熱処理する工程、機械発泡法により気泡分散ウレタン組成物を調製する工程、モールド内の所定位置に前記二次加熱処理した光透過領域を前記処理温度の範囲内に温度調整して配置する工程、光透過領域を配置していないモールド内に前記気泡分散ウレタン組成物を注入する工程、及び前記気泡分散ウレタン組成物を硬化させることによりポリウレタン発泡体からなる研磨領域を形成して研磨シートを作製する工程を含む研磨パッドの製造方法。
【請求項３】
透明樹脂部材を切断して得られる光透過領域の切断面の算術平均粗さ（Ｒａ）が１０μｍ以下である請求項１又は２記載の研磨パッドの製造方法。
【請求項１】
透明樹脂部材をガラス転移温度−１０℃〜ガラス転移温度＋５０℃で１０〜６０分間一次加熱処理した後に、前記処理温度の範囲内で該透明樹脂部材を切断して光透過領域を作製する工程、前記光透過領域をガラス転移温度＋１０℃〜１５０℃で１０〜６０分間二次加熱処理する工程、機械発泡法により気泡分散ウレタン組成物を調製する工程、面材を送り出しつつ又はベルトコンベアを移動させつつ、該面材上又はベルトコンベア上の所定位置に前記二次加熱処理した光透過領域を前記処理温度の範囲内に温度調整して配置する工程、光透過領域を配置していない前記面材上又はベルトコンベア上に前記気泡分散ウレタン組成物を連続的に吐出する工程、吐出した前記気泡分散ウレタン組成物上に別の面材又はベルトコンベアを積層する工程、厚さを均一に調整しつつ前記気泡分散ウレタン組成物を硬化させることによりポリウレタン発泡体からなる研磨領域を形成して研磨シートを作製する工程、及び前記研磨シートを裁断する工程を含む研磨パッドの製造方法。
【請求項２】
透明樹脂部材をガラス転移温度−１０℃〜ガラス転移温度＋５０℃で１０〜６０分間一次加熱処理した後に、前記処理温度の範囲内で該透明樹脂部材を切断して光透過領域を作製する工程、前記光透過領域をガラス転移温度＋１０℃〜１５０℃で１０〜６０分間二次加熱処理する工程、機械発泡法により気泡分散ウレタン組成物を調製する工程、モールド内の所定位置に前記二次加熱処理した光透過領域を前記処理温度の範囲内に温度調整して配置する工程、光透過領域を配置していないモールド内に前記気泡分散ウレタン組成物を注入する工程、及び前記気泡分散ウレタン組成物を硬化させることによりポリウレタン発泡体からなる研磨領域を形成して研磨シートを作製する工程を含む研磨パッドの製造方法。
【請求項３】
透明樹脂部材を切断して得られる光透過領域の切断面の算術平均粗さ（Ｒａ）が１０μｍ以下である請求項１又は２記載の研磨パッドの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００８−２４６６３９（Ｐ２００８−２４６６３９Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−９２４９５（Ｐ２００７−９２４９５）
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【出願人】（０００００３１４８）東洋ゴム工業株式会社 (2,711)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月３０日（２００７．３．３０）
【出願人】（０００００３１４８）東洋ゴム工業株式会社 (2,711)
【Ｆターム（参考）】
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