研磨パッド
【課題】スクラッチを発生させにくく、平坦化性能や研磨安定性に優れた研磨パッドを提供する。
【解決手段】平均繊度０．０１〜０．８ｄｔｅｘの極細繊維と高分子弾性体から形成されており、曲げ弾性率が１５０〜８００ＭＰａであって、ＪＩＳＬ１９０７−１９９４に準拠したバイレック法吸水高さ試験において６０分後の水の吸水高さが１０ｍｍ以上であること、を特徴とする研磨パッドである。
【解決手段】平均繊度０．０１〜０．８ｄｔｅｘの極細繊維と高分子弾性体から形成されており、曲げ弾性率が１５０〜８００ＭＰａであって、ＪＩＳＬ１９０７−１９９４に準拠したバイレック法吸水高さ試験において６０分後の水の吸水高さが１０ｍｍ以上であること、を特徴とする研磨パッドである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は研磨パッド、詳しくは、平坦化や鏡面化が行われる各種デバイス、各種基板等の各種製品、例えば、半導体基板、半導体デバイス、化合物半導体デバイス、化合物半導体基板、化合物半導体製品、ＬＥＤ基板、ＬＥＤ製品、シリコンウエハ、ハードディスク基板、ガラス基板、ガラス製品、金属基板、金属製品、プラスチック基板、プラスチック製品、セラミック基板、セラミック製品等を研磨するための研磨パッドおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、集積回路の高集積化および多層配線化に伴い、集積回路が形成される半導体ウエハには、高精度の平坦性が求められている。
【０００３】
半導体ウエハを研磨するための研磨法としては、ケミカルメカニカル研磨（ＣＭＰ）が知られている。ＣＭＰは、被研磨基材表面を、砥粒のスラリーを滴下しながら研磨パッドにより研磨する方法である。
【０００４】
下記特許文献１〜４は、２液硬化型ポリウレタンを発泡成形することによって製造される、独立気泡構造を有する高分子発泡体からなる、ＣＭＰに用いられる研磨パッドを開示する。このような研磨パッドは、後述する不織布タイプの研磨パッドに比べて剛性が高いことから、高精度の平坦性が要求される半導体ウエハの研磨などに好ましく用いられている。
【０００５】
独立気泡構造を有する高分子発泡体からなる研磨パッドは、例えば、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製造される。このような研磨パッドは比較的高い剛性を有するために、研磨時に、被研磨基材の凸部に対して選択的に荷重が掛かりやすくなり、その結果、研磨レート（研磨速度）が比較的高くなる。しかしながら、凝集した砥粒が研磨面に存在する場合には、凝集した砥粒に対しても荷重が選択的に掛かるために、研磨面に傷（スクラッチ）が付きやすくなる。特に、非特許文献１に記載されているように、スクラッチが付き易い銅配線を有する基材や、界面の接着性が弱い低誘電率材料を研磨する場合には、傷や界面剥離が特に発生しやすくなる。また、注型発泡成形においては、高分子弾性体を均質に発泡させることが難しいために、被研磨基材の平坦性や、研磨時の研磨レートがばらつきやすい。さらに、独立孔を有する研磨パッドにおいては、独立孔に由来する空隙に砥粒や研磨屑が目詰まりする。その結果、長時間使用した場合には、研磨が進行するにつれて、研磨レートが低下する（このような特性を研磨安定性ともいう）。
【０００６】
一方、別のタイプの研磨パッドとして、特許文献５〜１４は、ポリウレタン樹脂を不織布に含浸させ、湿式凝固させることにより得られる不織布タイプの研磨パッドを開示する。不織布タイプの研磨パッドは柔軟性に優れている。そのために、被研磨基材の研磨面に凝集した砥粒が存在する場合には、研磨パッドが変形することにより、凝集した砥粒に荷重が選択的に掛かることを抑制する。しかしながら、不織布タイプの研磨パッドは、経時的に研磨特性が変化しやすい傾向があり、精密な平坦化加工には使い難い問題点を有する。また、柔軟すぎ、研磨パッドが被研磨基材の表面形状に追従して変形するために、高い平坦化性能（被研磨基材を平坦にする特性）が得られ難い問題や、繊度が２〜１０デシテックスと大きいために、局部的な応力集中が避けられない問題を有する。
【０００７】
このような不織布タイプの研磨パッドにおいて、近年、より高い平坦化性能を得ること等を目的とする、極細繊維束から形成される不織布を用いて得られる不織布タイプの研磨パッドが知られている（例えば、下記特許文献１５〜１８）。具体的には、例えば、特許文献１５には、平均繊度が０．０００１〜０．０１ｄｔｅｘのポリエステル極細繊維束が絡合してなる不織布と、その不織布内部空間に存在するポリウレタンを主成分とした高分子弾性体とから構成されるシート状物からなる研磨パッドが記載されている。このような研磨パッドによれば、従来よりも高精度な研磨加工が実現されることが記載されている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１５〜１８に記載されたような研磨パッドにおいては、繊度の小さい短繊維の極細繊維をニードルパンチ処理することにより得られる不織布を用いているために、見掛け密度が低く、空隙率も高かった。そのために、柔らかく剛性が低い研磨パッドしか得られず、そのために、表面形状に追従して変形するために、高い平坦化性能が充分に得られなかった。
また、このような不織布タイプの研磨パッドにおいて、高分子弾性体の詳細については何れの文献にも記載されておらず、経時的な安定性についての記載も乏しい。
【特許文献１】特開２０００−１７８３７４号公報
【特許文献２】特開２０００−２４８０３４号公報
【特許文献３】特開２００１−８９５４８号公報
【特許文献４】特開平１１−３２２８７８号公報
【特許文献５】特開２００２−９０２６号公報
【特許文献６】特開平１１−９９４７９号公報
【特許文献７】特開２００５−２１２０５５号公報
【特許文献８】特開平３−２３４４７５号公報
【特許文献９】特開平１０−１２８６７４号公報
【特許文献１０】特開２００４−３１１７３１号公報
【特許文献１１】特開平１０−２２５８６４号公報
【特許文献１２】特表２００５−５１８２８６号公報
【特許文献１３】特開２００３−２０１６７６号公報
【特許文献１４】特開２００５−３３４９９７号公報
【特許文献１５】特開２００７−５４９１０号公報
【特許文献１６】特開２００３−１７０３４７号公報
【特許文献１７】特開２００４−１３０３９５号公報
【特許文献１８】特開２００２−１７２５５５号公報
【非特許文献１】柏木正弘ら、「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、p.113〜119
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の通り、極細繊維からなる基材は一般に、表面積が大きく、曲げ弾性が低い特性を有している。そのために、従来から知られている極細繊維からなる不織布に高分子弾性体を含浸させることにより得られるような研磨パッドは、被研磨基材との接触面積が大きくなってソフトな研磨を行うことが出来るが、剛性の低いものしか得られず平坦化特性や経時的な研磨安定性に問題が有った。
また、不織布は、その空隙がスラリー溜めとなって砥粒スラリーの保液性が高いために研磨レートを高めやすいものの、空隙が見かけ体積の半分以上を占めているために、従来から知られている不織布に高分子弾性体を含浸させることにより得られるような研磨パッドは、効率良い研磨を行うことが出来るが、剛性が低く平坦化性や経時的な研磨安定性に問題があった。本発明は、上記課題を克服し、スクラッチを発生させにくく、平坦化性能と研磨効率に優れた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】
本発明者らは、極細繊維を集束させて一本の太い繊維のような状態で存在させることで、曲げ弾性率を高めて平坦化性能を向上させること、更には、極細繊維の持つ毛細管現象を利用し、高い吸水高さを有するパッドとすることによって、研磨中のスラリー保液性を高めて、スクラッチを低減しつつ、研磨効率や経時的な研磨安定性を向上させることができることを見出し本発明に至った。
【００１１】
すなわち、本発明は、平均繊度０．０１〜０．８ｄｔｅｘの極細繊維からなる極細繊維絡合体と高分子弾性体から形成されており、曲げ弾性率が１５０〜８００ＭＰａであって、ＪＩＳ Ｌ１９０７−１９９４に準拠したバイレック法吸水高さ試験において６０分後の水の吸水高さが１０ｍｍ以上であることを特徴とする研磨パッドである。
そして、前記極細繊維絡合体が平均繊度０．０１〜０．８ｄｔｅｘ以下の極細繊維が５〜７０本集束した極細繊維束から構成されており、前記高分子弾性体が、極細繊維束の内部に存在することが好ましく、また、前記高分子弾性体がカルボキシル基、スルホン酸基、および、炭素数３以下のポリアルキレングリコール基からなる群から選ばれる少なくとも１種の親水性基を含有した水性ポリウレタンであることが好ましく、該水性ポリウレタンの平均粒径が０．０１〜０．２μｍである水性ポリウレタンから主としてなることが好ましい。そして、前記高分子弾性体が２３℃および５０℃における貯蔵弾性率が９０〜９００ＭＰａの範囲であることが好ましい。
また、本発明は、本発明の研磨パッドの表面をコンディショニングする際に、該研磨パッド表面の厚さ方向の磨耗減量を０．３μｍ／min以下でコンディショニングすることを特徴とする半導体ウエハ用研磨パッドのコンディショニング方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の研磨パッドは、スクラッチを発生させにくく、平坦化性能や研磨安定性に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施形態に基づいて本発明の研磨パッドの構成、製造方法およびその使用方法について詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態により、何ら限定されるものではない。
極細繊維絡合体は、平均繊度が０．０１〜０．８ｄｔｅｘの極細繊維から形成されており、好ましくは、０．０５〜０．５ｄｔｅｘの範囲である。前記極細繊維の平均繊度が０．０１ｄｔｅｘ未満の場合には、極細繊維束が充分に分繊せず、その結果、砥粒スラリーの保持力が低下し、研磨効率や研磨均一性が低下する。一方、前記極細繊維の平均繊度が０．８ｄｔｅｘを超える場合には、研磨パッドの表面が粗くなりすぎて研磨レートが低下し、また、繊維による研磨での応力が大きくなって、スクラッチが発生しやすくなる。
また、極細繊維束は、５〜７０本集束した極細繊維から構成されていることが好ましく、更に好ましくは、１０〜５０本である。極細繊維の集束本数が７０本を超える場合には、極細繊維が充分に分繊せず、その結果、砥粒スラリーの保持力が低下する。一方、前記極細繊維束の本数が５本未満の場合には、実質的に繊度が太くなるか、表面の繊維密度が低下しやすくなり、研磨パッドの表面が粗くなりすぎて研磨レートが低下し、また、繊維による研磨での応力が大きくなって、スクラッチが発生しやすくなる。更には、毛細管作用が小さくなってスラリー保液性が低下する。また、極細繊維の毛細管現象を高めるためには、繊維束を有する極細繊維を用いることが必要である。
【００１４】
本発明の研磨パッドを構成する極細繊維の具体例としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、イソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレート、スルホイソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリヘキサメチレンテレフタレート等から形成される芳香族ポリエステル繊維；ポリ乳酸、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネートアジペート、ポリヒドロキシブチレート−ポリヒドロキシバリレート共重合体等から形成される脂肪族ポリエステル繊維；ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド１０、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリアミド６−１２等から形成されるポリアミド繊維；ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン、塩素系ポリオレフィンなどのポリオレフィン繊維；エチレン単位を２５〜７０モル％含有する変性ポリビニルアルコール等から形成される変性ポリビニルアルコール繊維；およびポリウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリエステル系エラストマーなどのエラストマー等から形成されるエラストマー繊維等が挙げられる。これらはそれぞれ単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００１５】
前記極細繊維の中でも、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５０℃以上、さらには６０℃以上であって、吸水率が２質量％以下の熱可塑性樹脂からなる繊維が好ましい。
前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度がこのような範囲である場合には、より高い剛性を維持することができるために平坦化性能がさらに高くなり、また、研磨の際においても、剛性が経時的に低下することがなく、研磨安定性や研磨均一性に優れた研磨パッドが得られる。ガラス転移温度の上限は特に限定されないが、工業的な製造上、３００℃以下、さらには、１５０℃以下であることが好ましい。
また、前記熱可塑性樹脂の吸水率が２質量％以下である場合には、研磨の際においても、研磨パッドが砥粒スラリーを吸収し過ぎないことにより、剛性の経時的な低下がより抑制される。このような場合には、平坦化性能の経時的な低下が抑制され、また、研磨レートや研磨均一性が変動しにくい研磨パッドが得られる。熱可塑性樹脂の具体例としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ、Ｔｇ７７℃、吸水率１質量％）、イソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレート（Ｔｇ６７〜７７℃、吸水率１質量％）、スルホイソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレート（Ｔｇ６７〜７７℃、吸水率１〜３質量％）、ポリブチレンナフタレート（Ｔｇ８５℃、吸水率１質量％）、ポリエチレンナフタレート（Ｔｇ１２４℃、吸水率１質量％）等から形成される芳香族ポリエステル系繊維；テレフタル酸とノナンジオールとメチルオクタンジオール共重合ポリアミド（Ｔｇ１２５〜１４０℃、吸水率１〜３質量％）等から形成される半芳香族ポリアミド系繊維等が挙げられる。特に、ＰＥＴおよびイソフタル酸変性ＰＥＴ等の変性ＰＥＴは、後述する海島型複合繊維からなるウェブ絡合シートから極細繊維を形成する湿熱処理工程において大幅に捲縮するために、緻密で高密度の繊維絡合体を形成することができること、研磨シートの剛性を高めやすいこと、および、研磨の際に水分による経時変化を発生しにくいこと、等の点からも好ましい。
【００１６】
本発明の研磨パッドは、曲げ弾性率が１５０〜８００ＭＰａであることが重要である。曲げ弾性率が１５０ＭＰａに満たない場合には、研磨が進行するにつれて研磨パッドの剛性が低下してしまう。その結果、研磨レートや、被研磨基材の平坦性が低下する傾向がある。また、研磨パッドの前記曲げ弾性率が８００ＭＰａを超える場合には、研磨の際の剛性が高すぎてスクラッチが発生やすくなり、被研磨物への追従性が悪くなって研磨斑が生じやすくなる傾向がある。曲げ弾性率を上記範囲にするには、後述の方法を採用することで達成できる。
【００１７】
さらに、本発明の研磨パッドは、ＪＩＳ Ｌ１９０７−１９９４に準拠したバイレック法吸水高さ試験において、６０分後の水の吸水高さが１０ｍｍ以上であることが、研磨時において研磨パッドのスラリーに対する保液性や濡れ性が良好であるために高い研磨レートが得られ、また研磨均一性や研磨安定性が向上しやすいことから重要である。また、吸水高さが１０ｍｍ以上であることが研磨開始から良好な濡れ性となることから、慣らし研磨を短くできる傾向となる。更に、近年、開発が進められて電解質溶液の電気化学的作用によって研磨が行われる電解研磨方式においても、吸水高さが１０ｍｍ以上であることによって、パッド全体に渡って電解質溶液を均一に保液でき、均一な研磨が行われる傾向となることから有効である。そして２０ｍｍ以上であることが好ましい。上限は特に設定しないが スラリーの使用量を削減できる点で５００ｍｍ以下が好ましい。
【００１８】
そして、バイレック法吸水高さ試験において６０分後の水の吸水高さを１０ｍｍ以上とするためには、研磨パッドが連通孔を有することが好ましい。さらに本発明の研磨パッドの内部に連通孔を有することで、スラリーの保持性がより向上する。従来の研磨パッドで採用されている独立気泡構造のみでは表面に存在する独立孔以外にはスラリーは保液され難く、パッドのスラリーの保液性が不充分となる傾向がある。ここで、連通孔とは、研磨パッドの表面と裏面とを貫通する孔を意味する。
【００１９】
なお、連通孔構造における該吸水高さは研磨パッドの空隙に相関することから、研磨パッド中の空隙の割合を調整することによっても、バイレック法吸水高さ試験において６０分後の水の吸水高さを調整することができる。例えば、研磨パッドには、空隙を除いた部分の体積割合（以下、研磨パッド充填率ともいう）が４０〜９５％の範囲、すなわち、空隙率が５〜６０％になる範囲で空隙が存在していることが好ましい。空隙率は、繊維絡合体密度や高分子弾性体の充填量により適宜調整することが可能である。また、空隙の一部は、前記したように研磨パッドの内部を連通するような連通孔を形成していることが好ましい。
なお、連通孔の存在は、研磨パッドの表面に滴下した水が、研磨パッドの連通孔を通じて、研磨パッドの裏面に表出することにより確認できる。
【００２０】
このようなＪＩＳ Ｌ１９０７−１９９４に準拠したバイレック法吸水高さ試験において、６０分後の水の吸水高さを１０ｍｍ以上とするには、高密度に極細繊維が存在し、且つ、後述するが高分子弾性体がカルボキシル基、スルホン酸基および炭素数３以下のポリアルキレングリコール基からなる群から選ばれる少なくとも１種の親水性基を含有すること、更には、研磨パッド内部に連通孔を有する構造とすることにより好ましく調整可能である。
【００２１】
本発明の研磨パッドの見掛け密度は、スラリー保持性が良好なこと、及び剛性が高いことから、０．５〜１．０ｇ／ｃｍ３、さらには、０．６〜０．９ｇ／ｃｍ３の範囲であることが好ましい。また、１．０／ｃｍ３以上の場合には、バイレック法吸水高さ試験における６０分後の水の吸水高さを１０ｍｍ以上とすることが難しくなる。
【００２２】
また、本発明の平均繊度０．００１〜０．８ｄｔｅｘの極細繊維からなる極細繊維絡合体の内部に充填する高分子弾性体は、２３℃および５０℃における貯蔵弾性率が９０〜９００ＭＰａの範囲であることが、研磨パッドの曲げ弾性を本発明の範囲に調整し易い点で好ましい。２３℃および５０℃の範囲における貯蔵弾性率を９０ＭＰａ以上とすることで、研磨でのパッド剛性が十分となり平坦化性が向上する。また、高分子弾性体が研磨中にスラリー都等によって膨潤し難くなり経時的安定性もが向上する傾向となる。２３℃および５０℃の貯蔵弾性率を９００ＭＰａ以下とすることで、高分子弾性体が研磨中に脱落し難くなって、スクラッチが発生し難くなる。また、極細繊維の収束力が高くなり、研磨中の経時的な安定性が向上する。好ましくは２００〜８００ＭＰａである。
【００２３】
また、高分子弾性体は平均繊度０．０１〜０．８ｄｔｅｘ以下の極細繊維が５〜７０本集束した極細繊維束の内部に存在することが曲げ弾性率を１５０〜８００ＭＰａとする手段の１つとして好ましく採用出来る。そして、極細繊維は、繊維束の内部空間に存在する高分子弾性体によって、繊維束の内部の一部或いは全体が集束されていることがより好ましい。
【００２４】
本発明の研磨パッドにおいて用いられる高分子弾性体の具体例としては、研磨パッドの曲げ弾性率が１５０〜８００ＭＰａであって、ＪＩＳ Ｌ１９０７−１９９４に準拠したバイレック法吸水高さ試験において６０分後の水の吸水高さが１０ｍｍ以上となるように適宜選択すれば、以下の樹脂が挙げられる。例えば、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−スチレン系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−アクリロニトリル系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−オレフィン系樹脂、（メタ）アクリル酸系エステル−（水添）イソプレン系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−ブタジエン系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、スチレン−水添イソプレン系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−酢酸ビニル系樹脂、エチレン−酢酸ビニル系樹脂、エチレン−オレフィン系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、および、ポリエステル系樹脂等からなる弾性体が挙げられる。
【００２５】
前記高分子弾性体としては、５０℃で飽和吸水させたときの吸水率が０．２〜５質量％、さらには、０．５〜３質量％の高分子弾性体が特に好ましい。高分子弾性体の吸水率がこのような範囲である場合には、バイレック法吸水高さ試験の吸水高さが１０ｍｍ以上となって、研磨の際に研磨パッドに対する砥粒スラリーの高い濡れ性が維持されるとともに、曲げ弾性率が高くなって剛性が経時的に低下することをより抑制することができる。これにより、高い研磨レートや、研磨均一性や研磨安定性を維持することができる。なお、高分子弾性体の吸水率とは、詳細な測定方法は後述するが、乾燥処理した高分子弾性体フィルムを室温の水に浸漬して飽和膨潤させたときの吸水率である。また、２種以上の高分子弾性体を含有する場合には各高分子弾性体の吸水率に質量分率を乗じた値の和としても理論上算出される。
【００２６】
このような吸水率を有する高分子弾性体は、高分子弾性体を構成する高分子の組成、架橋密度を調整したり、親水性の官能基量を選択すること等により得ることができる。
【００２７】
具体的には、例えば高分子弾性体に、カルボキシル基、スルホン酸基および炭素数３以下のポリアルキレングリコール基からなる群から選ばれる少なくとも１種の親水性基を導入することにより、吸水率や親水性を調整することができる。これにより、研磨の際における、研磨パッドの砥粒スラリーに対する濡れ性を向上させることができる。
【００２８】
このような親水性基は高分子弾性体を製造する際のモノマー成分として、親水性基を有するモノマー成分を共重合することにより、高分子弾性体に導入することができる。このような親水性基を有するモノマー成分の共重合割合としては、０．１〜１０質量％、更には、０．５〜５質量％であることが、吸水による膨潤軟化を最小限に抑えつつ、吸水率や濡れ性を高めることができる点から好ましい。
【００２９】
高分子弾性体としては、極細繊維に対する結着性が高い点から、水素結合性高分子弾性体が好ましい。水素結合性高分子弾性体を形成する樹脂とは、例えば、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂等のように、水素結合により結晶化あるいは凝集する高分子弾性体である。水素結合性高分子弾性体は、接着性が高く、繊維絡合体の形態保持性を向上させ、また、繊維の抜けを抑制する。
【００３０】
また、高分子弾性体は、それぞれ単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中では、ポリウレタン系樹脂が、極細繊維を集束したり、極細繊維束を拘束したり、繊維束同士を結着したりするための接着性に優れており、また、研磨パッドの硬度を高め、研磨での経時的安定性に優れている点から好ましい。また、とくに、カルボキシル基、スルホン酸基および炭素数３以下のポリアルキレングリコール基からなる群から選ばれる少なくとも１種の親水性基を有するポリウレタン系樹脂が、研磨パッドの剛性、濡れ性、および研磨の際の経時的安定性が高い点から好ましい。
【００３１】
以下に、高分子弾性体としてポリウレタン系樹脂を用いる場合について、代表例として詳しく説明する。
【００３２】
ポリウレタン系樹脂としては、平均分子量２００〜６０００の高分子ポリオールと有機ポリイソシアネ−トと、鎖伸長剤とを、所定のモル比で反応させることにより得られる各種のポリウレタン系樹脂が挙げられる。
【００３３】
前記高分子ポリ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）などのポリエーテル系ポリオールおよびその共重合体；ポリブチレンアジペートジオール、ポリブチレンセバケートジオール、ポリヘキサメチレンアジペートジオール、ポリ（３−メチル−１，５−ペンチレンアジペート）ジオール、ポリ（３−メチル−１，５−ペンチレンセバケート）ジオール、イソフタル酸共重合ポリオール、テレフタル酸共重合ポリオール、シクロヘキサノール共重合ポリオール、ポリカプロラクトンジオールなどのポリエステル系ポリオールおよびその共重合体；ポリヘキサメチレンカーボネートジオール、ポリ（３−メチル−１，５−ペンチレンカーボネート）ジオール、ポリペンタメチレンカーボネートジオール、ポリテトラメチレンカーボネートジオール、ポリ（メチル−１．８−オクタメチレンカーボネート）ジオール、ポリノナンメチレンカーボネートジオール、ポリシクロヘキサンカーボネートなどのポリカーボネート系ポリオールおよびその共重合体；ポリエステルカーボネートポリオール等が挙げられる。また、必要に応じて、トリメチロールプロパン等の３官能アルコールやペンタエリスリトール等の４官能アルコールなどの多官能アルコール、又は、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール等の短鎖アルコールを併用してもよい。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。
【００３４】
本発明の研磨パッドに用いるポリウレタン樹脂を構成するポリオールは、脂環式ポリカーボネート系ポリオール、直鎖状ポリカーボネート系ポリオール等のポリカーボネート系ポリオールをポリオール成分全量の６０〜１００質量％を含有することが好ましい。そして、融点が０℃以下である非晶性のポリカーボネート系ポリオールを、ポリオール成分全量の６０〜１００質量％を含有することが、研磨パッドの曲げ弾性率やバイレッグ法吸水高さ試験の値を本発明の範囲内に調整し易く、研磨中の経時的な安定性が良好なことからより好ましい。ポリカーボネート系ポリオール成分をポリオール成分全体に対し６０質量％以上とした場合、を１５０ＭＰａ以上とし易い点で好ましい。具体的に使用するポリカーボネート系ポリオールは、分岐を有するポリカーボネートポリオール；ポリ（３−メチル−１，５−ペンチレンカーボネート）ジオール、ポリ（メチル−１．８−オクタメチレンカーボネート）ジオール、或いは、ポリ（３−メチル−１，５−ペンチレンカーボネート）ジオール、ポリ（メチル−１．８−オクタメチレンカーボネート）ジオール、ポリヘキサメチレンカーボネートジオール、ポリペンタメチレンカーボネートジオール、ポリテトラメチレンカーボネートジオール、ポリノナンメチレンカーボネートジオール、ポリシクロヘキサンカーボネートなどのポリカーボネート系ポリオールを共重合するポリカーボネートポリオールが例示できる。
また、炭素数５以下、特には炭素数３以下のポリアルキレングリコール基を含有するポリウレタン樹脂は、水に対する濡れ性がとくに良好になる点から０．１〜１０質量％程度用いることも好ましい。
【００３５】
前記有機ポリイソシアネートの具体例としては、例えば、ヘキサ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、ノルボルネ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等の脂肪族あるいは脂環族ジイソシアネート等の無黄変型ジイソシアネート；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、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネートポリウレタン等の芳香族ジイソシアネート、等が挙げられる。また、必要に応じて、３官能イソシアネートや４官能イソシアネートなどの多官能イソシアネートを併用してもよい。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’−ジシクロヘキシ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、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネートが、繊維に対する接着性が高く、また、硬度が高い研磨パッドが得られる点から好ましい。
【００３６】
前記鎖伸長剤の具体例としては、例えば、ヒドラジン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、キシリレンジアミン、イソホロンジアミン、ピペラジンおよびその誘導体、アジピン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジドなどのジアミン類；ジエチレントリアミンなどのトリアミン類；トリエチレンテトラミンなどのテトラミン類；エチレングリコール、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、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などのジオール類；トリメチロールプロパンなどのトリオール類；ペンタエリスリトールなどのペンタオール類；アミノエチルアルコール、アミノプロピルアルコールなどのアミノアルコール類等が挙げられる。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、ヒドラジン、ピペラジン、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミンおよびその誘導体、エチレントリアミンなどのトリアミンの中から２種以上組み合わせて用いることが、繊維への接着性が高く、また、硬度が高い研磨パッドが得られる点から好ましい。また、鎖伸長反応時に、鎖伸長剤とともに、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミンなどのモノアミン類；４−アミノブタン酸、６−アミノヘキサン酸などのカルボキシル基含有モノアミン化合物；メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのモノオール類を併用してもよい。
【００３７】
また、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）プロピオン酸、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）ブタン酸、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）吉草酸などのカルボキシル基含有ジオール等を併用して、ポリウレタン系弾性体の骨格にカルボキシル基などのイオン性基を導入することにより、水に対する濡れ性をさらに向上させることができる。
【００３８】
また、高分子弾性体の吸水率や貯蔵弾性率を制御するために、ポリウレタンを形成するモノマー単位が有する官能基と反応し得る官能基を分子内に２個以上含有する架橋剤や、ポリイソシアネート系化合物、多官能ブロックイソシアネート系化合物等の自己架橋性の化合物を添加することのより、架橋構造を形成することが好ましい。
【００３９】
前記モノマー単位が有する官能基と架橋剤の官能基との組み合わせとしては、カルボキシル基とオキサゾリン基、カルボキシル基とカルボジイミド基、カルボキシル基とエポキシ基、カルボキシル基とシクロカーボネート基、カルボキシル基とアジリジン基、カルボニル基とヒドラジン誘導体又はヒドラジド誘導体などが挙げられる。これらの中では、カルボキシル基を有するモノマー単位とオキサゾリン基、カルボジイミド基またはエポキシ基を有する架橋剤との組み合わせ、水酸基またはアミノ基を有するモノマー単位とブロックイソシアネート基を有する架橋剤との組み合わせ、およびカルボニル基を有するモノマー単位とヒドラジン誘導体またはヒドラジド誘導体との組み合わせが、架橋形成が容易であり、得られる研磨パッドの剛性や耐磨耗性が優れる点から、特に好ましい。なお、架橋構造は、繊維絡合体にポリウレタン樹脂を付与した後の熱処理工程において形成することが、高分子弾性体の水性液の安定性を維持する点から好ましい。これらの中でも、架橋性能や水性液のポットライフ性が優れ、また安全面でも問題のないカルボジイミド基および／またはオキサゾリン基が特に好ましい。カルボジイミド基を有する架橋剤としては、例えば日清紡績株式会社製「カルボジライトＥ−０１」、「カルボジライトＥ−０２」、「カルボジライトＶ−０２」などの水分散カルボジイミド系化合物を挙げることができる。また、オキサゾリン基を有する架橋剤としては、例えば日本触媒株式会社製「エポクロスＫ−２０１０Ｅ」、「エポクロスＫ−２０２０Ｅ」、「エポクロスＷＳ−５００」などの水分散オキサゾリン系化合物を挙げることができる。架橋剤の配合量としては、ポリウレタン樹脂に対して、架橋剤の有効成分が１〜２０質量％であることが好ましく、１．５〜１質量％であることがより好ましく、２〜１０質量％であることがさらに好ましい。
【００４０】
また、極細繊維との接着性を高め繊維束の剛性を高めることや、ガラス転移温度を−１０℃以下とすること、２３℃から５０℃における貯蔵弾性率が９０〜９００ＭＰａの範囲とすること、５０℃で吸水飽和させたときの吸水率が０．２〜５質量％とすること、等が可能となることから、ポリウレタン樹脂中の高分子ポリオール成分の含有率としては、６５質量％以下、さらには、６０質量％以下であることが好ましい。また、４０質量％以上、さらには、４５質量％以上であることが曲げ弾性率を１５０ＭＰａ以上とし易く、適度な弾性を付与することによりスクラッチの発生を抑制することができる点から好ましい。
【００４１】
また、ポリウレタン系樹脂は、浸透剤、消泡剤、滑剤、撥水剤、撥油剤、増粘剤、増量剤、硬化促進剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、防黴剤、発泡剤、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロースなどの水溶性高分子化合物、染料、顔料、無機微粒子などをさらに含有してもよい。
【００４２】
なお、高分子弾性体としては、性能や製造性等の調節のために、２種以上の高分子弾性体を含有しても良いが、その場合の高分子弾性体の物性値は、各高分子弾性体の貯蔵弾性率に質量分率を乗じた値の和として理論上算出する。
【００４３】
また、高分子弾性体は、研磨スラリーの濡れ性が良好なことから、水性ポリウレタンが好ましく、該水性ポリウレタンが０．０１〜０．２μｍの平均粒径を有することが好ましい。平均粒径が０．０１μｍ以上の場合には、耐水性向上して、研磨中の経時的安定性が向上しやすい。平均粒径が０．２μｍ以下の場合には、繊維束の拘束性が向上して、研磨パッドの曲げ弾性率を１５０ＭＰａ以上としやすく、平坦化性が向上し、研磨中のパッド寿命を延ばし、経時的安定性が向上しやすい。また、上記した平均粒径を調整したり、或いは良好な濡れ性や吸水性を得るには、例えば、高分子弾性体がカルボキシル基、スルホン酸基、および、炭素数３以下のポリアルキレングリコール基からなる群から選ばれる少なくとも１種の親水性基を含有すること、更には、研磨パッド内部に連通孔を有する構造とすることが好ましい。バイレック法吸水高さ試験において６０分後の水の吸水高さを１０ｍｍ以上とするには、これらの親水基の種類や量によっても好ましく調整できる。
【００４４】
そして、前記極細繊維絡合体と前記高分子弾性体が質量比で、５５／４５〜９５／５であることが、研磨パッドの曲げ弾性率を１５０〜８００ＭＰａの範囲に調整し易い点で好ましい。前記極細繊維絡合体の質量比率を５５以上とする場合は、研磨中の経時的安定性が向上したり、研磨効率が向上する傾向がある。前記極細繊維絡合体の質量比率を９５以下とする場合は、繊維束の内部における高分子弾性体の拘束力が向上して、平坦化性の向上および研磨中のパッド磨耗が低下し、経時的安定性が向上しやすい。特に６０／４０〜９０／１０の範囲が好ましい。
【００４５】
本発明の研磨パッドの見掛け密度は、スラリー保持性が良好なこと、および剛性が高いことから、０．４〜１．２ｇ／ｃｍ３、さらには、０．５〜１．０ｇ／ｃｍ３の範囲であることが好ましい。本発明の研磨パッドの曲げ弾性率およびバイレック法吸水高さの６０分後の吸水高さは、パッドの見かけ密度によっても調整できる。例えば、研磨パッドの見掛け密度を０．４以上とすることで、研磨パッドの前記曲げ弾性率を１５０ＭＰａ以上に高め易く、また１．２以下とすることで、前記曲げ弾性率を８００ＭＰａ以下に制御し易く、前記バイレック法吸水高さの６０分後の吸水高さを１０ｍｍ以上とし易い。
【００４６】
繊維束の平均長さは、特に限定されないが、１００ｍｍ以上、さらには、２００ｍｍ以上であることが、極細繊維の繊維密度を容易に高めることができる点、研磨パッドの剛性を容易に高めることができる点および繊維の抜けを抑制できる点から好ましい。前記繊維束の長さが短すぎる場合には、極細繊維の高密度化が困難で、また、充分に高い剛性が得られず、さらに、研磨中に極細繊維が抜けやすくなる傾向がある。上限は、特に限定されず、例えば、後述するスパンボンド法により製造された不織布に由来する繊維絡合体を含有する場合には、物理的に切れていない限り、数ｍ、数百ｍ、数ｋｍあるいはそれ以上の繊維長が含まれてもよい。
【００４７】
本発明本発明の研磨パッドは、前記繊維絡合体に高分子弾性体が充填されて複合化された構造を有する。
【００４８】
本発明の研磨パッドにおいては、極細繊維絡合体を形成する極細繊維は、極細繊維束であることが好ましく、高分子弾性体が極細繊維束の内部に存在し、高分子弾性体により、該極細繊維束を構成する極細繊維の一部或いは大部分が拘束されていることが研磨パッドの曲げ弾性率を調整し易い点で好ましい。極細繊維束が高分子弾性体によって拘束されることによって、極細繊維束に剛性が付与され、曲げ弾性率が１５０ＭＰａ以上となって高い平坦化性能が得られる。また、繊維の抜けを防ぎ、抜けた繊維による砥粒が凝集することを防止可能となり、それによりスクラッチが抑制できる。ここで、極細繊維が高分子弾性体によって拘束されているとは、繊維束内部に存在する極細繊維の大部分が、繊維束内部に存在する高分子弾性体により接着され結束されている状態を意味する。
【００４９】
また、複数の繊維束同士は、繊維束の外側に存在する高分子弾性体により結着されて、塊（バルク）状に存在していることが特に曲げ弾性率が１５０ＭＰａ以上とし易い点で好ましい。このように、繊維束同士が結着されることにより、研磨パッドの形態安定性が向上して、研磨安定性が向上する。
【００５０】
極細繊維の集束・拘束状態および繊維束同士の結着状態は研磨パッドの断面の電子顕微鏡写真により容易に確認することができる。
【００５１】
極細繊維を拘束している高分子弾性体および極細繊維束同士を結着している高分子弾性体は非多孔質状であることが好ましい。なお、非多孔質状とは、多孔質状、または、スポンジ状（以下、単に、多孔質状とも言う）の高分子弾性体が有するような空隙（独立気泡）を実質的に有さない状態を意味する。具体的には、例えば、溶剤系ポリウレタンを凝固させて得られるような、微細な気泡を多数有する高分子弾性体ではないことを意味する。極細繊維を集束・拘束または極細繊維束同士を結着している高分子弾性体を非多孔質状とすることが、極細繊維の拘束力が高まり、曲げ弾性率を１５０〜８００ＭＰａの範囲とし易い。また、研磨安定性が高くなり、また、研磨時のスラリー屑やパッド屑が空隙に堆積しにくくなるために、研磨パッドが摩耗し難いことから、高い研磨レートを長時間維持することができる。更に、極細繊維に対する接着強度が高くなるために、繊維の抜けに起因するスクラッチの発生を抑制することができる。さらに、より高い剛性が得られるために、平坦化性能に優れた研磨パッドが得られる。
【００５２】
また、本発明の研磨パッドは、５０℃の温水で飽和膨潤させたときの吸水率が１０〜８０質量％、さらには１５〜７０質量％であることが好ましい。前記吸水率が１０質量％以上である場合には、砥粒スラリーが保持し易く、研磨レートが向上すると共に研磨均一性も向上する傾向がある。前記吸水率が８０質量％以下の場合には、研磨レートの向上が見られ、また、研磨中に硬度等の特性が変化し難くなるために、平坦化性能の経時的安定に優れる傾向がある。
【００５３】
本発明の研磨パッドは、バフィング等によるパッド平坦化処理や、ダイヤモンド等のパッドドレッシングを用いた研磨前のコンディショニング処理や、研磨時にコンディショニング処理を施すことにより、表面近傍に存在する繊維束を分繊、又はフィブリル化することにより研磨パッドの表面に極細繊維を形成させることができる。研磨パッド表面の極細繊維の繊維密度としては、６００本／ｍｍ２以上、さらには、１０００本／ｍｍ２以上、特には、２０００本／ｍｍ２以上であることが好ましい。前記繊維密度が低すぎる場合には、砥粒の保持性が不充分になる傾向がある。前記繊維密度の上限は特に限定されないが、生産性の点から、１００００００本／ｍｍ２程度である。また、研磨パッド表面の極細繊維は立毛されていても、立毛されていなくても良い。極細繊維が立毛されている場合には、研磨パッドの表面がよりソフトになるためにスクラッチの低減効果がより高くなる。一方、極細繊維の立毛の程度が低い場合には、ミクロ平坦性を重視する用途に有利となる。このように用途に応じて表面状態を適宜選択することが好ましい。
【００５４】
［研磨パッドの製造方法］
次に、本発明の研磨パッドの製造方法の一例について詳しく説明する。
【００５５】
本発明の研磨パッドは、例えば、水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸して得られる海島型複合繊維からなる長繊維ウェブを製造するウェブ製造工程と、前記長繊維ウェブを複数枚重ねて絡合させることによりウェブ絡合シートを形成するウェブ絡合工程と、前記ウェブ絡合シートを湿熱収縮させることにより、面積収縮率が３０％以上になるように収縮させる湿熱収縮処理工程と、前記ウェブ絡合シート中の前記水溶性熱可塑性樹脂を熱水中で溶解することにより、極細繊維からなる繊維絡合体を形成する繊維絡合体形成工程と、前記繊維絡合体に高分子弾性体の水性液を含浸および乾燥凝固させる高分子弾性体充填工程とを備えるような研磨パッドの製造方法により得ることができる。
【００５６】
前記製造方法においては、長繊維を含有するウェブ絡合シートを湿熱収縮させる工程を経ることにより、短繊維を含有するウェブ絡合シートを湿熱収縮させる場合に比べて、ウェブ絡合シートを大きく収縮させることができ、そのために、極細繊維の繊維密度が緻密になる。そして、ウェブ絡合シートの水溶性熱可塑性樹脂を溶解抽出することにより、極細繊維束からなる繊維絡合体が形成される。このとき、水溶性熱可塑性樹脂が溶解抽出された部分に空隙が形成される。そして、この空隙に高分子弾性体の水性液を含浸および乾燥凝固させることにより、極細繊維束を構成する極細繊維が集束されるとともに、極細繊維束同士も集束される。このようにして、繊維密度が高く、極細繊維が収束された剛性の高い研磨パッドが得られる。
【００５７】
以下に各工程について、詳しく説明する。
【００５８】
（１）ウェブ製造工程
本工程においては、はじめに、水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸して得られる海島型複合繊維からなる長繊維ウェブを製造する。
【００５９】
前記海島型複合繊維は、水溶性熱可塑性樹脂と、前記水溶性熱可塑性樹脂と相溶性が低い非水溶性熱可塑性樹脂とをそれぞれ溶融紡糸した後、複合化させることにより得られる。そして、このような海島型複合繊維から水溶性熱可塑性樹脂を溶解除去または分解除去することにより、極細繊維が形成される。海島型複合繊維の太さは、工業性の観点から、０．５〜３デシテックスであることが好ましい。
【００６０】
なお、本実施形態においては、極細繊維を形成するための複合繊維として海島型複合繊維について詳しく説明するが、海島型繊維の代わりに多層積層型断面繊維等の公知の極細繊維発生型繊維を用いてもよい。
【００６１】
前記水溶性熱可塑性樹脂としては、水、アルカリ性水溶液、酸性水溶液等により、溶解除去または分解除去できる熱可塑性樹脂であって、溶融紡糸が可能な樹脂が好ましく用いられる。このような、水溶性熱可塑性樹脂の具体例としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコール共重合体等のポリビニルアルコール系樹脂（ＰＶＡ系樹脂）；ポリエチレングリコール及び／又はスルホン酸アルカリ金属塩を共重合成分として含有する変性ポリエステル；ポリエチレンオキシド等が挙げられる。これらの中では、特に、ＰＶＡ系樹脂が以下の理由により、好ましく用いられる。
【００６２】
ＰＶＡ系樹脂を水溶性熱可塑性樹脂成分とする海島型複合繊維を用いた場合、ＰＶＡ系樹脂を溶解することにより形成される極細繊維が大きく捲縮する。このことにより繊維密度が高い繊維絡合体が得られる。また、ＰＶＡ系樹脂を水溶性熱可塑性樹脂成分とする海島型複合繊維を用いた場合、ＰＶＡ系樹脂を溶解させるときに、形成される極細繊維や高分子弾性体は実質的に分解または溶解されないので、極細繊維や高分子弾性体の物性低下が起こりにくい。さらに、環境負荷も小さい。また、微量残存しても、研磨性能への悪影響は小さく、逆に、研磨パッドの濡れ性を高める傾向となることから、パッドに対するＰＶＡ系樹脂量としては、０．０１〜０．２質量％程度、好ましくは、０．０２〜０．１質量％程度である。
【００６３】
ＰＶＡ系樹脂は、ビニルエステル単位を主体とする共重合体をケン化することにより得られる。ビニルエステル単位を形成するためのビニル単量体の具体例としては、例えば、酢酸ビニル、ギ酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、ピバリン酸ビニルおよびバーサティック酸ビニル等が挙げられる。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、酢酸ビニルが工業性の点から好ましい。
【００６４】
ＰＶＡ系樹脂は、ビニルエステル単位のみからなるホモＰＶＡであっても、ビニルエステル単位以外の共重合単量体単位を構成単位として含有する変性ＰＶＡであってもよい。溶融紡糸性、水溶性、繊維物性を制御できる点から、変性ＰＶＡがより好ましい。ビニルエステル単位以外の共重合単量体単位の具体例としては、例えば、エチレン、プロピレン、１−ブテン、イソブテンなどの炭素数４以下のα−オレフィン類；メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ｎ−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、ｎ−ブチルビニルエーテルなどのビニルエーテル類等が挙げられる。ビニルエステル単位以外の共重合単量体単位の含有割合としては、１〜２０モル％、さらには、４〜１５モル％とくには、６〜１３モル％の範囲であることが好ましい。これらの中ではエチレン単位を４〜１５モル％、さらには、６〜１３モル％含有するエチレン変性ＰＶＡが海島型複合繊維の物性が高くなる点から好ましい。
【００６５】
ＰＶＡ系樹脂の粘度平均重合度は、２００〜５００、さらには、２３０〜４７０、とくには、２５０〜４５０の範囲であることが、安定な海島構造が形成される点、溶融紡糸性に優れた溶融粘度を示す点および溶解時の溶解速度が速い点から好ましい。なお、前記重合度は、ＪＩＳ−Ｋ６７２６に準じて測定される。すなわち、ＰＶＡ樹脂を再ケン化し、精製した後、３０℃の水中で測定した極限粘度［η］から次式により求められる。
【００６６】
粘度平均重合度Ｐ＝（［η］×１０３／８．２９）（１／０．６２）
ＰＶＡ系樹脂のケン化度としては、９０〜９９．９９モル％、さらには９３〜９９．９８モル％、とくには、９４〜９９．９７モル％、殊には、９６〜９９．９６モル％の範囲であることが好ましい。前記ケン化度がこのような範囲である場合には、水溶性に優れ、熱安定性が良好で、溶融紡糸性に優れ、また、生分解性にも優れたＰＶＡ系樹脂が得られる。
【００６７】
前記ＰＶＡ系樹脂の融点としては、１６０〜２５０℃、さらには１７０〜２２７℃、特には１７５〜２２４℃、殊には１８０〜２２０℃の範囲であることが、機械的特性および熱安定性に優れる点ならびに溶融紡糸性に優れる点から好ましい。なお、前記ＰＶＡ系樹脂の融点が高すぎる場合には、融点と分解温度が近づくために、溶融紡糸の際に分解を生じることにより、溶融紡糸性が低下する傾向がある。
【００６８】
また、前記ＰＶＡ系樹脂の融点が、前記非水溶性熱可塑性樹脂の融点に比べて低すぎる場合には、溶融紡糸性が低下する点から好ましくない。このような観点から、ＰＶＡ系樹脂の融点は、前記非水溶性熱可塑性樹脂の融点に比べて６０℃以上、さらには、３０℃以上低すぎないことが好ましい。
【００６９】
前記非水溶性熱可塑性樹脂としては、水、アルカリ性水溶液、酸性水溶液等により、溶解除去または分解除去されない熱可塑性樹脂であって、溶融紡糸が可能な樹脂が好ましく用いられる。
【００７０】
前記非水溶性熱可塑性樹脂の具体例としては、上述した、研磨パッドを構成する極細繊維を形成するために用いられる、各種熱可塑性樹脂が用いられうる。
【００７１】
前記非水溶性熱可塑性樹脂は各種添加剤を含有してもよい。前記添加材の具体例としては、例えば、触媒、着色防止剤、耐熱剤、難燃剤、滑剤、防汚剤、蛍光増白剤、艶消剤、着色剤、光沢改良剤、制電剤、芳香剤、消臭剤、抗菌剤、防ダニ剤、無機微粒子等が挙げられる。
【００７２】
次に、前記水溶性熱可塑性樹脂と前記非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸して海島型複合繊維を形成し、得られた海島型複合繊維から長繊維ウェブを形成する方法について、詳しく説明する。
【００７３】
前記長繊維ウェブは、例えば、前記水溶性熱可塑性樹脂と前記非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸することにより複合化した後、スパンボンド法により、延伸後、堆積させることにより得られる。このように、スパンボンド法によりウェブを形成することにより、繊維の抜けが少なく、繊維密度が高く、形態安定性が良好な海島型複合繊維からなる長繊維ウェブが得られる。なお、長繊維とは、短繊維を製造するときのような切断工程を経ずに製造された繊維である。
【００７４】
海島型複合繊維の製造においては、水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂とがそれぞれ溶融紡糸され、複合化される。水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂との質量比としては、５／９５〜５０／５０、さらには、１０／９０〜４０／６０の範囲であることが好ましい。水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂との質量比がこのような範囲である場合には、高密度の繊維絡合体が得られ、また、極細繊維の形成性にも優れる。
【００７５】
水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸により複合化した後、スパンボンド法により、長繊維ウェブを形成する方法について、以下に詳しく説明する。
【００７６】
はじめに、水溶性熱可塑性樹脂および非水溶性熱可塑性樹脂をそれぞれ別々の押出機により溶融混練し、それぞれ異なる紡糸口金から溶融樹脂のストランドを同時に吐出させる。そして、吐出されたストランドを複合ノズルで複合させた後、紡糸ヘッドのノズル孔から吐出させることにより海島型複合繊維を形成する。溶融複合紡糸においては、海島型複合繊維における島数は４〜４０００島／繊維、さらには１０〜１０００島／繊維にすることが、単繊維繊度が小さく、繊維密度の高い繊維束が得られる点から好ましい。
【００７７】
前記海島型複合繊維は冷却装置で冷却された後、エアジェット・ノズルなどの吸引装置を用いて目的の繊度となるように１０００〜６０００ｍ／分の引き取り速度に相当する速度の高速気流により延伸される。その後、延伸された複合繊維を移動式の捕集面の上に堆積することにより長繊維ウェブが形成される。なお、このとき、必要に応じて堆積された長繊維ウェブを、部分的に圧着してもよい。繊維ウェブの目付量は、２０〜５００ｇ／ｍ２の範囲であることが均一な繊維絡合体が得られ、また、工業性の点から好ましい。
【００７８】
（２）ウェブ絡合工程
次に、得られた前記長繊維ウェブを複数枚重ねて絡合させることによりウェブ絡合シートを形成するウェブ絡合工程について説明する。
【００７９】
ウェブ絡合シートは、ニードルパンチや高圧水流処理等の公知の不織布製造方法を用いて長繊維ウェブに絡合処理を行うことにより形成される。以下に、代表例として、ニードルパンチによる絡合処理について詳しく説明する。
【００８０】
はじめに、長繊維ウェブに針折れ防止油剤、帯電防止油剤、絡合向上油剤などのシリコーン系油剤または鉱物油系油剤を付与する。なお、目付ムラを低減させるために、２枚以上の繊維ウェブを、クロスラッパーにより重ね合わせ、油剤を付与してもよい。
【００８１】
その後、例えば、ニードルパンチにより三次元的に繊維を絡合させる絡合処理を行う。ニードルパンチ処理を行うことにより、繊維密度が高く、繊維の抜けを起こしにくいウェブ絡合シートが得られる。なお、ウェブ絡合シートの目付量は、目的とする研磨パッドの厚さ等に応じて適宜選択されるが、具体的には、例えば、１００〜１５００ｇ／ｍ２の範囲であることが取扱い性に優れる点から好ましい。
【００８２】
油剤の種類や量およびニードルパンチにおけるニードル形状、ニードル深度、パンチ数などのニードル条件は、ウェブ絡合シートの層間剥離力が高くなるような条件が適宜選択される。バーブ数は針折れが生じない範囲で多いほうが好ましく、具体的には、例えば、１〜９バーブの中から選ばれる。ニードル深度は重ね合わせたウェブ表面までバーブが貫通するような条件、かつ、ウェブ表面にニードルパンチ後の模様が強く出ない範囲で設定することが好ましい。また、ニードルパンチ数はニードル形状、油剤の種類と使用量等により調整されるが、具体的には、５００〜５０００パンチ／ｃｍ２が好ましい。また、絡合処理後の目付量が、絡合処理前の目付量の質量比で１．２倍以上、さらには、１．５倍以上となるように絡合処理することが、繊維密度が高い繊維絡合体が得られ、また、繊維の抜けを低減できる点から好ましい。上限は特に限定されないが、処理速度の低下による製造コストの増大を避ける点で４倍以下であることが好ましい。
【００８３】
ウェブ絡合シートの層間剥離力は、２ｋｇ／２．５ｃｍ以上、さらには、４ｋｇ／２．５ｃｍ以上であることが、形態保持性が良好で、且つ、繊維の抜けが少なく、繊維密度が高い繊維絡合体が得られる点から好ましい。なお、層間剥離力は、三次元絡合の度合いの目安になる。層間剥離力が小さすぎる場合には、繊維絡合体の繊維密度が充分に高くない。また、絡合不織布の層間剥離力の上限は特に限定されないが、絡合処理効率の点から３０ｋｇ／２．５ｃｍ以下であることが好ましい。
【００８４】
また、研磨パッドの硬さを調節する目的で、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、上記のようにして得られた不織布であるウェブ絡合シートに、さらに極細繊維からなる編物または織物（編織物）を重ねて、ニードルパンチング処理および／または高圧水流処理により絡合処理を行うことにより、編織物が絡合一体化された絡合不織布、例えば、編織物／絡合不織布、絡合不織布／編織物／絡合不織布などの積層構造体をウェブ絡合シートとして用いてもよい。
【００８５】
前記編織物を構成する極細繊維は、特に限定されない。具体的には、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエステルエラストマー等から形成されるポリエステル系繊維；ポリアミド６、ポリアミド６６、芳香族ポリアミド、ポリアミドエラストマー等から形成されるポリアミド系繊維；ウレタン系ポリマー、オレフィン系ポリマー、アクリロニトリル系ポリマー等からなる繊維が好ましく用いられる。これらの中では、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ポリアミド６、ポリアミド６６等から形成される繊維が、工業性の点から好ましい。
【００８６】
また、前記編織物を形成するための海島型複合繊維の除去成分の具体例としては、例えば、ポリスチレンおよびその共重合体、ポリエチレン、ＰＶＡ系樹脂、共重合ポリエステル、共重合ポリアミド等が挙げられる。これらの中では、溶解除去する際に大きな収縮を生じる点からＰＶＡ系樹脂が好ましく用いられる。
【００８７】
（３）湿熱収縮処理工程
次に、ウェブ絡合シートを湿熱収縮させることにより、ウェブ絡合シートの繊維密度および絡合度合を高めるための湿熱収縮処理工程について説明する。なお、本工程においては、長繊維を含有するウェブ絡合シートを湿熱収縮させることにより、短繊維を含有するウェブ絡合シートを湿熱収縮させる場合に比べて、ウェブ絡合シートを大きく収縮させることができ、そのために、極細繊維の繊維密度が特に高くなる。
湿熱収縮処理は、スチーム加熱により行うことが好ましい。スチーム加熱条件としては、雰囲気温度が６０〜１３０℃の範囲で、相対湿度７５％以上、さらには相対湿度９０％以上で、６０〜６００秒間加熱処理することが好ましい。このような加熱条件の場合には、ウェブ絡合シートを高収縮率で収縮させることができるので好ましい。なお、相対湿度が低すぎる場合には、繊維に接触した水分が速やかに乾燥することにより、収縮が不充分になる傾向がある。
【００８８】
湿熱収縮処理は、前記ウェブ絡合シートを面積収縮率が３５％以上、さらには、４０％以上になるように収縮させることが好ましい。このように高い収縮率で収縮させることにより、高い繊維密度が得られる。前記面積収縮率の上限は特に限定されないが、収縮の限度や処理効率の点から８０％以下程度であることが好ましい。
【００８９】
なお、面積収縮率（％）は、下記式（１）：
（収縮処理前のシート面の面積−収縮処理後のシート面の面積）／収縮処理前のシート面の面積×１００・・・（１）、により計算される。前記面積は、シートの表面の面積と裏面の面積の平均面積を意味する。
【００９０】
このように湿熱収縮処理されたウェブ絡合シートは、海島型複合繊維の熱変形温度以上の温度で加熱ロールや加熱プレスすることにより、さらに、繊維密度が高められてもよい。
また、湿熱収縮処理前後におけるウェブ絡合シートの目付量の変化としては、収縮処理後の目付量が、収縮処理前の目付量に比べて、１．２倍（質量比）以上、さらには、１．５倍以上で、４倍以下、さらには３倍以下であることが好ましい。
【００９１】
（４）繊維束結着工程
ウェブ絡合シートの極細繊維化処理を行う前に、ウェブ絡合シートの形態安定性を高める目的や、得られる研磨パッドの空隙率を低減させることを目的として、必要に応じて、収縮処理されたウェブ絡合シートに高分子弾性体の水性液を含浸および乾燥凝固させることにより、予め、繊維束を結着させておいてもよい。
【００９２】
本工程においては、収縮処理されたウェブ絡合シートに前記高分子弾性体の水性液を含浸させ、乾燥凝固させることにより、ウェブ絡合シートに高分子弾性体を充填する。水性液の状態で高分子弾性体を含浸させ、乾燥凝固させることにより、高分子弾性体を形成することができる。高分子弾性体の水性液は、高濃度で粘度が低く、含浸浸透性にも優れているために、高充填しやすい。また、繊維に対する接着性にも優れている。従って、本工程により充填された高分子弾性体は、長繊維の海島型複合繊維を強固に拘束する。
高分子弾性体の水性液とは、高分子弾性体を形成する成分を水系媒体に溶解した水性溶液、又は、高分子弾性体を形成する成分を水系媒体に分散させた水性分散液である。なお、水性分散液には、懸濁分散液及び乳化分散液が含まれる。特に、耐水性に優れている点から、水性分散液を用いることがより好ましい。
【００９３】
ポリウレタン系樹脂を水性溶液または水性分散液にする方法は、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。具体的には、例えば、カルボキシル基、スルホン酸基、水酸基などの親水性基を有するモノマー単位を含有させることにより、水性媒体に対する分散性をポリウレタン樹脂に付与する方法、または、ポリウレタン樹脂に界面活性剤を添加して、乳化又は懸濁させる方法が挙げられる。また、このような水性の高分子弾性体は水に対する濡れ性に優れていることにより、砥粒を均一且つ多量に保持する特性に優れている。
【００９４】
前記乳化又は懸濁に用いられる界面活性剤の具体例としては、例えば、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレントリデシルエーテル酢酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルフォン酸ナトリウム、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウムなどのアニオン性界面活性剤；ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロック共重合体などのノニオン性界面活性剤などが挙げられる。また、反応性を有する、いわゆる反応性界面活性剤を用いてもよい。また、界面活性剤の曇点を適宜選ぶことにより、ポリウレタン樹脂に感熱ゲル化性を付与することもできる。ただし、多量に界面活性剤を用いた場合には、研磨性能やその経時安定性へ悪影響を与える場合も有る為、必要最小限とするのが好ましい。
【００９５】
本工程においては、高分子弾性体を形成するために、従来一般的に用いられている高分子弾性体の有機溶媒溶液を用いる代わりに、高分子弾性体の水性液を用いることが好ましい。このように高分子弾性体の水性液を用いることにより、より高い濃度で高分子弾性体を含有する樹脂液を含浸させることができる。そして、これにより、得られる研磨パッドの空隙率を充分に低下させることができ、曲げ弾性率を１５０〜８００ＭＰａの範囲にし易い。
【００９６】
高分子弾性体の水性液の固形分濃度としては、１０質量％以上、さらには、１５質量％以上であることも、曲げ弾性率を所望の範囲としやすいことから好ましい。
【００９７】
前記ウェブ絡合シートに高分子弾性体の水性液を含浸させる方法としては、例えば、ナイフコーター、バーコーター、又はロールコーターを用いる方法、または、ディッピングする方法等が挙げられる。
【００９８】
そして、高分子弾性体の水性液が含浸されたウェブ絡合シートを乾燥することにより、高分子弾性体を凝固させることができる。乾燥方法としては、５０〜２００℃の乾燥装置中で熱処理する方法や、赤外線加熱の後に乾燥機中で熱処理する方法等が挙げられる。
【００９９】
なお、前記ウェブ絡合シートに高分子弾性体の水性液を含浸させた後、乾燥する場合、該水性液がウェブ絡合シートの表層に移行（マイグレーション）することにより、均一な充填状態が得られないことがある。このような場合には、水性液の高分子弾性体の粒径を調整すること；高分子弾性体のイオン性基の種類や量を調整すること、あるいは、ｐＨ等によってその安定性を調整すること；１価または２価のアルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩、ノニオン系乳化剤、会合型水溶性増粘剤、水溶性シリコーン系化合物などの会合型感熱ゲル化剤、水溶性ポリウレタン系化合物、または熱によってｐＨを変化させる有機物や無機物などを併用すること等により、４０〜１００℃程度における水分散安定性を低下させること；等によりマイグレーションを抑制することができる。なお、必要に応じて、高分子弾性体が表面に偏在するようにマイグレーションさせてもよい。
【０１００】
（５）極細繊維形成工程
次に、水溶性熱可塑性樹脂を熱水中で溶解することにより、極細繊維を形成する工程である、極細繊維形成工程について説明する。
【０１０１】
本工程は、水溶性熱可塑性樹脂を除去することにより極細繊維を形成する工程である。このとき、前記ウェブ絡合シートの水溶性熱可塑性樹脂が溶解抽出された部分に空隙が形成される。そして、この空隙に、後の高分子弾性体充填工程において、高分子弾性体を充填することにより、極細繊維が拘束される。
【０１０２】
極細繊維化処理は、ウェブ絡合シート又は、ウェブ絡合シートと高分子弾性体との複合体を、水、アルカリ性水溶液、酸性水溶液等で熱水加熱処理することにより、水溶性熱可塑性樹脂を溶解除去、または、分解除去する処理である。
【０１０３】
熱水加熱処理条件の具体例としては、例えば、第１段階として、６５〜９０℃の熱水中に５〜３００秒間浸漬した後、さらに、第２段階として、８５〜１００℃の熱水中で１００〜６００秒間処理することが好ましい。また、溶解効率を高めるために、必要に応じて、ロールでのニップ処理、高圧水流処理、超音波処理、シャワー処理、攪拌処理、揉み処理等を行ってもよい。
【０１０４】
本工程においては、海島型複合繊維から水溶性熱可塑性樹脂を溶解して極細繊維を形成する際に、極細繊維が大きく捲縮される。この捲縮により繊維密度が緻密になるために、高密度の繊維絡合体が得ら易く、曲げ弾性率を１５０〜８００ＭＰａの範囲にし易い。
【０１０５】
（６）高分子弾性体充填工程
次に、極細繊維から形成される極細繊維束内部に高分子弾性体を充填することにより、前記極細繊維を拘束するとともに、極細繊維束を拘束し、かつ極細繊維束同士を結着する工程について説明する。
【０１０６】
極細繊維形成工程（５）において、海島型複合繊維に極細繊維化処理を施すことにより、水溶性熱可塑性樹脂が除去されて極細繊維束の内部に空隙が形成される。本工程においては、このような空隙に高分子弾性体を充填することにより、極細繊維を集束するとともに、極細繊維束を拘束し、かつ極細繊維束同士を結着することで、研磨パッドの空隙率を低下させ、所望の曲げ弾性率とし易い。なお、極細繊維が繊維束を形成している場合には、毛細管現象により高分子弾性体の水性液が含浸されやすいので極細繊維はより集束されて拘束されやすい。
【０１０７】
本工程に用いられる高分子弾性体の水性液は、繊維束結着工程（４）で説明した高分子弾性体の水性液と同様のものが用いられうる。
【０１０８】
本工程において極細繊維から形成される極細繊維束内部に高分子弾性体を充填する方法は、繊維束結着工程（４）で用いられる方法と同様の方法が適用できる。このようにして、研磨パッドが形成される。
【０１０９】
［研磨パッドの後加工］
得られた研磨パッドは、必要に応じて、成形処理、平坦化処理、起毛処理、積層処理、表面処理、洗浄処理等の後加工処理が施されてもよい。
【０１１０】
前記成形処理、および平坦化処理は、得られた研磨パッドを研削により所定の厚みに熱プレス成形したり、所定の外形に切断したりする加工である。研磨パッドとしては、厚み０．５〜３ｍｍ程度に研削加工されたものであることが好ましい。
【０１１１】
前記起毛処理とは、サンドペーパー、針布、ダイヤモンド等により研磨パッド表面に機械的な摩擦力や研磨力を与えて、集束された極細繊維を分繊する処理である。このような起毛処理により、研磨パッド表層部に存在する繊維束がフィブリル化され、表面に多数の極細繊維が形成される。
【０１１２】
前記積層処理とは、得られた研磨パッドを基材に張り合わせて積層化することにより剛性を調整する処理である。例えば、研磨パッドを硬度の低い弾性体シートと積層することにより、被研磨面のグローバル平坦性（非研磨基材全体の平坦性）をさらに向上させることができる。なお、積層の際の接着は、溶融接着でも、接着剤や粘着剤を介した接着であってもよい。前記基材の具体例としては、例えば、ポリウレタン等からなる弾性スポンジ体；ポリウレタンを含浸した不織布（例えば、ニッタ・ハース（株）製の商品名Ｓｕｂａ４００）；天然ゴム、ニトリルゴム、ポリブタジエンゴム、シリコーンゴムなどのゴムや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などの熱可塑性エラストマーからなる弾性樹脂フィルム；発泡プラスチック；編物、織物等のシート状基材が挙げられる。
また、前記表面処理は、砥粒スラリーの保持性や排出性を調整するために研磨パッド表面に、格子状、同心円状、渦巻き状等の溝や孔を形成する処理である。
【０１１３】
前記洗浄処理は、得られた研磨パッドに付着しているパーティクルや金属イオン等の不純物を、冷水或いは温水で洗浄したり、或いは、界面活性剤等の洗浄作用を有する添加剤を含んだ水溶液或いは溶剤で洗浄処理したりする加工である。
【０１１４】
［研磨方法］
以下に、本実施形態の研磨パッドを用いた研磨の一例として、説明する。
砥粒スラリーは、水やオイルなどの液状媒体に、シリカ、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、ダイヤモンド等の研磨剤が分散されたスラリーである。また、砥粒スラリーは、必要に応じて、塩基、酸、界面活性剤などの成分を含有してもよい。また、ＣＭＰを行うに際し、必要に応じ、研磨スラリーと共に、潤滑油、冷却剤などを供給してもよい。
【０１１５】
前記砥粒スラリーの番手は＃５０〜＃１０００が好ましく、＃１００〜＃１０００の範囲がより好ましく、＃１５０〜＃１０００の範囲がコンディショニング時の研磨パッド表面の厚さ方向の磨耗減量を０．３μｍ／min以下とする点でさらに好ましい。ダイヤモンド砥粒によるコンディショニングでは番手を＃２００〜＃１０００とダイヤモンドの粒径を小さくする方法が特に好ましい。なお、コンディショニングは被研磨基材２４を研磨する前に行っても、研磨中に行ってもよい。また、被研磨基材２４の研磨と研磨パッド１０のコンディショニングとを交互に行ってもよい。
本発明の研磨パッドは、半導体ウエハ用研磨パッドに用いる場合、研磨パッドの表面をコンディショニングする際に、該研磨パッド表面の厚さ方向の磨耗減量を０．３μｍ／min以下でコンディショニングすることで本発明の研磨パッドの研磨性能を長時間にわたって安定状態に維持できる点で好ましい。磨耗減量を上記数値以下とするには、砥粒スラリーの番手を調整する以外に、本発明の研磨パッドは水に対する濡れ性が良好であることから、水流を用いたコンディショニングを採用することが可能である。水流を用いたコンディショニング方法としては、例えば、高圧ジェット水洗浄、高圧マイクロジェット水洗浄、高圧バブルジェット水洗浄などの高圧水洗浄、および、水スプレー洗浄、超音波水洗浄、ナイロンブラシ等を用いたブラシ洗浄等が採用可能である。
中でも本発明の研磨パッドは表面に、平均繊度０．０１〜０．８ｄｔｅｘの極細繊維からなる極細繊維絡合体が存在していることから、従来から行われているコンディショニング方法と比べて、前述のような磨耗減量を０〜０．３μｍ／ｍｉｎの速度に調整するといった緩やかなコンディショニング条件を採用することが好ましい。具体的には、前述した以外にブロッキータイプのダイヤモンドドレッサーを採用する方法、コンディショニング圧力を低い圧力で行う方法、コンディショニングの時間を短くする方法、ダイヤモンドドレッシング処理に比べて一般的に緩やかなコンディショニング処理である高圧高圧ジェット洗浄、高圧マイクロジェット洗浄、高圧バブルジェット洗浄などの高圧水洗浄、スプレー洗浄、超音波洗浄、ブラシ洗浄なども、採用することが出来、洗浄効率の点から、中でも、高圧水洗浄が好ましい。なお、研磨パッド表面の厚さ方向の磨耗減量については、コンディショニング前後のパッドの厚さの差を２００倍に拡大した１０点の断面写真の平均から測定し、コンディショニング時間（分）で除した値で求める。
【０１１６】
本発明の研磨パッドは、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、半導体ウエハ、半導体デバイス、液晶部材、光学素子、水晶、光学基板、電子回路基板、電子回路マスク基板、多層配線基板、ハードディスク、ＭＥＭＳ（マイクロ−エレクトロ−メカニカルシステムズ）基材等の研磨に好ましく用いられる。
【０１１７】
半導体ウエハや半導体デバイスの具体例としては、例えば、シリコン、酸化シリコン、酸化フッ化シリコン、有機ポリマーなどの絶縁膜；銅、アルミニウム、タングステンなどの配線材金属膜；タンタル、チタン、窒化タンタル、窒化チタンなどのバリアメタル膜を表面に有する基材が挙げられる。
【０１１８】
研磨においては、一次研磨、二次研磨（調整研磨）、仕上げ研磨、鏡面研磨等何れの研磨にも用いられる。また、研磨部分としては、基材の表面、裏面、端面のいずれであってもよい。
【実施例】
【０１１９】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、本発明は実施例により何ら限定されるものではない。また得られた研磨パッドは以下の評価方法により、評価した。
【０１２０】
［評価方法］
（１）極細繊維の平均繊度、および、繊維束内部の極細繊維の集束状態の確認
得られた研磨パッドをカッター刃を用いて厚み方向に切断することにより、厚み方向の切断面を形成した。そして、得られた切断面を酸化オスミウムで染色した。そして、前記切断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で５００〜１０００倍で観察し、その画像を撮影した。そして、得られた画像から切断面に存在する極細繊維の断面積を求めた。ランダムに選択した１００個の断面積を平均した値を平均断面積とし、繊維を形成する樹脂の密度とから算出した。また、得られた画像を観察し、繊維束の外周を構成する極細繊維のみならず、内部の極細繊維同士が高分子弾性体によって接着一体化されている状態を集束されている場合を「有」、繊維束の内部に高分子弾性体が存在していないか、あるいは、わずかしか存在しておらず、極細繊維同士が殆ど接着一体化されていない状態を集束されていない場合を「無」と判断した。
【０１２１】
（２）高分子弾性体の２３℃および５０℃における貯蔵弾性率
研磨パッドを構成する高分子弾性体を縦４ｃｍ×横０．５ｃｍ×厚み４００μｍ±１００μｍのフィルムサンプルを作成した。そして、サンプル厚み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２３℃および５０℃における動的粘弾性率を測定し、貯蔵弾性率を算出した。なお、２種の高分子弾性体を用いる場合は、それぞれ別々にサンプルを作成し測定し、質量比率に乗じた和を、高分子弾性体の弾性率の値とした。
【０１２２】
（３）高分子弾性体のガラス転移温度
研磨パッドを構成する高分子弾性体を縦４ｃｍ×横０．５ｃｍ×厚み４００μｍ±１００μｍのフィルムを作成した。そして、サンプル厚み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℃／分での条件で動的粘弾性の測定を行い、損失弾性率の主分散ピーク温度をガラス転移温度とした。なお、２種の高分子弾性体を用いる場合は、それぞれ別々にサンプルを作成し測定し、質量比率に乗じた和を、高分子弾性体のガラス転移温度の値とした。
【０１２３】
（４）高分子弾性体の吸水率
高分子弾性体を５０℃で乾燥して得られた厚さ２００μｍのフィルムを、１３０℃で３０分間熱処理した後、２０℃、６５％ＲＨの条件下に３日間放置したものを乾燥サンプルとし、５０℃の水に乾燥サンプルを２日間浸漬した。その後、５０℃の水から取り出した直後のフィルムの最表面の余分な水滴等をＪＫワイパー１５０−Ｓ（株式会社クレシア製）にて拭き取った後のものを水膨潤サンプルとした。乾燥サンプルと水膨潤サンプルの質量を測定し、下記式に従って吸水率を求めた。なお、２種の高分子弾性体を用いる場合は、それぞれ別々にサンプルを作成し測定し、質量比率に乗じた和を、高分子弾性体の吸水率の値とした。
【０１２４】
吸水率（％）＝［（水膨潤サンプルの質量−乾燥サンプルの質量）／乾燥サンプルの質量］×１００
【０１２５】
（５）水性ポリウレタンの平均粒径
大塚化学株式会社製「ＥＬＳ−８００」を使用して動的光散乱法により測定し、キュムラント法（東京化学同人社発行「コロイド化学第IV巻コロイド化学実験法に記載」により解析して、水分散高分子弾性体の平均粒子径を測定した。なお、２種の高分子弾性体を用いる場合は、それぞれ別々にサンプルを測定し、質量比率に乗じた和を、高分子弾性体の平均粒径の値とした。
【０１２６】
（６）曲げ弾性率
AG-5000B（株式会社島津製作所社製）、試験モード：シングル、試験種類：３点曲げ、コントロール：ストローク、ヘッドスピード：0.6mm/min、ロードセル：５００ｋｇ、チャック間：２．２ｃｍ、試験個数：５個で曲げ弾性率を測定し、５回測定値の平均値を曲げ弾性率とした。なお、サンプルは縦方向と横方向を各々測定しその平均値とした。
【０１２７】
（７）バイレック法吸水高さにおける６０分後の水の吸水高さ
ＪＩＳ Ｌ１９０７−１９９４に準拠したバイレック法吸水高さ試験において、６０分後の水の吸水高さを測定した。測定サンプルは４回測定し、その平均値を吸水高さとした。
【０１２８】
（８）研磨パッドの研磨性能評価
円形状研磨パッドの裏面に粘着テープを貼り付けた後、ＣＭＰ研磨装置（株式会社野村製作所製「ＰＰ０−６０Ｓ」）に装着した。そして、番手＃２００のダイヤモンドドレッサー（三菱マテリアル株式会社製のＭＥＣ２００Ｌ）を用いて、圧力１７７ｋＰａ、ドレッサー回転数１１０回転／分の条件で、蒸留水を１２０ｍＬ／分の速度で流しながら１８分間研磨パッド表面を研削することによりコンディショニングを行った。
次に、プラテン回転数５０回転／分、ヘッド回転数４９回転／分、研磨圧力３５ｋＰａの条件において、キャボット社製砥粒スラリーＳＳ１２を１２０ｍｌ／分の速度で供給しながら、酸化膜表面を有する直径６インチのシリコンウエハを１００秒間研磨した。そして、研磨後の酸化膜表面を有するシリコンウエハ面内の任意４９点の厚みを測定し、各点における研磨された厚みを研磨時間で除することにより、研磨レート（ｎｍ／分）を求めた。そして、４９点の研磨レートの平均値を研磨レート（Ｒ）とし、また、その標準偏差（σ）を求めた。
【０１２９】
そして、下式により平坦性を評価した。なお、平坦性の値が小さいほど、平坦化性能に優れていることを示す。
平坦性（％）＝（σ／Ｒ）×１００
【０１３０】
次に、前記研磨した研磨パッドを湿潤状態で２５℃にて２４時間放置した。そして、その後、コンディショニングを行った後、再度、同様に研磨を行った後の、研磨レート（Ｒ）及び平坦性を求めた。
【０１３１】
さらに、コンディショニングと研磨とを交互に３００回繰り返し、３００回目の研磨時の研磨レート（Ｒ）及び平坦性を求めた。
【０１３２】
また、各研磨後の酸化膜を有するシリコンウエハの表面に存在する０．１６μｍ以上の大きさの傷の数をウエハ表面検査装置Ｓｕｒｆｓｃａｎ ＳＰ１（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製）を用いて、測定することにより、スクラッチ性を評価した。
【０１３３】
［実施例１］
水溶性熱可塑性ポリビニルアルコール系樹脂（以下、ＰＶＡ系樹脂という）と、変性度６モル％のイソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレ−ト（５０℃で吸水飽和させたときの吸水率１質量％、ガラス転移温度７７℃）（以下、変性ＰＥＴという）とを２０：８０（質量比）の割合で溶融複合紡糸用口金から吐出することにより、海島型複合繊維を形成した。なお、溶融複合紡糸用口金は、島数が６４島／繊維で、口金温度は２６０℃であった。そして、エジェクター圧力を紡糸速度４０００ｍ／ｍｉｎとなるように調整して、平均繊度２．０ｄｔｅｘの長繊維をネット上に捕集することにより、目付量４０ｇ／ｍ２のスパンボンドシート（長繊維ウェブ）が得られた。
【０１３４】
得られたスパンボンドシートをクロスラッピングにより１２枚重ねて、総目付が４８０ｇ／ｍ２の重ね合わせウェブを作製した。そして、得られた重ね合わせウェブに、針折れ防止油剤をスプレーした。次に、バーブ数１個でニードル番手４２番のニードル針およびバーブ数６個でニードル番手４２番のニードル針を用いて、重ね合わせウェブを２０００パンチ／ｃｍ２でニードルパンチ処理して絡合させることにより、ウェブ絡合シートを得た。得られたウェブ絡合シートの目付量は７６０ｇ／ｍ２であった。また、ニードルパンチ処理による面積収縮率は３８％であった。
【０１３５】
次に、得られたウェブ絡合シートを７０℃、９０％ＲＨの条件で９０秒間スチーム処理した。このときの面積収縮率は４５％であった。そして、１２０℃のオーブン中で乾燥させた後、１２０℃で熱プレスすることにより、目付量１３５０ｇ／ｍ２、見掛け密度０．７５ｇ／ｃｍ３、厚み１．８ｍｍのウェブ絡合シートを得た。
【０１３６】
次に、熱プレスされたウェブ絡合シートに、第１のポリウレタン弾性体として、ポリウレタン弾性体Ａの水性分散液（固形分濃度２０質量％）を含浸させた。なお、ポリウレタン弾性体Ａは、非晶性ポリカーボネート系ポリオールと、炭素数２〜３のポリアルキレングリコールを、９９．７：０．３（モル比）し、カルボキシル基含有モノマーを重量比で１．５ｗｔ％含有した非晶性ポリカーボネート系無黄変型ポリウレタン樹脂である。ポリウレタン弾性体Ａの吸水率は３質量％、２３℃における貯蔵弾性率は３００ＭＰａ、５０℃における貯蔵弾性率は１５０ＭＰａ、ガラス転移温度は−２０℃、水分散液の平均粒径は０．０３μｍである。このとき水性分散液の固形分付着量はウェブ絡合シートの質量に対して、１２質量％であった。そして、水性分散液が含浸されたウェブ絡合シートを９０℃、５０％ＲＨ雰囲気下で乾燥凝固処理し、さらに、１４０℃で乾燥処理し、目付量１５００ｇ／ｍ２、見掛け密度０．８３ｇ／ｃｍ３、厚み１．８ｍｍのシートを得た。
【０１３７】
次に、ポリウレタン弾性体Ａが充填されたウェブ絡合シートを９５℃の熱水中に浸漬しながらニップ処理を１０分間連続的に行うことによりＰＶＡ系樹脂を溶解除去し、さらに、乾燥することにより、極細繊維の平均繊度が０．０４ｄｔｅｘ、目付量１２００ｇ／ｍ２、見掛け密度０．６３ｇ／ｃｍ３、厚み１．９ｍｍである、ポリウレタン弾性体Ａと繊維絡合体との複合体を得た。
【０１３８】
そして、前記複合体に、第２のポリウレタン弾性体として、ポリウレタン弾性体Ｂ（固形分濃度２０質量％）の水性分散液を含浸させた。なお、ポリウレタン弾性体Ｂは非晶性ポリカーボネート系ポリオールをポリオール成分とし、カルボキシル基含有モノマーを１．７質量％含有する組成物から得られた無黄変型ポリウレタン樹脂１００質量部にカルボジイミド系架橋剤３質量部を添加して、熱処理することにより架橋構造を形成させたポリウレタン樹脂である。ポリウレタン弾性体Ｂの吸水率は２質量％、２３℃における貯蔵弾性率は４８０ＭＰａ、５０℃における貯蔵弾性率は３３０ＭＰａ、ガラス転移温度は−２５℃、水分散液の平均粒径は０．０５μｍであった。このとき水性分散液の固形分付着量は前記複合体の質量に対して、１３質量％であった。次に、水性分散液が含浸されたウェブ絡合シートを９０℃、５０％ＲＨ雰囲気下で凝固処理し、さらに、１４０℃で乾燥処理した。そして、それを１５０℃で熱プレスすることにより、研磨パッド前駆体が得られた。得られた研磨パッド前駆体は、目付量１３９０ｇ／ｍ２、見掛け密度０．８２ｇ／ｃｍ
３、厚さ１．７ｍであった。
【０１３９】
得られた研磨パッド前駆体を、表面平坦化のための研削加工を行って、目付量１１５０ｇ／ｍ２、見掛け密度０．８２ｇ／ｃｍ３、厚さ１．４ｍｍとし、後述する評価方法により評価した。結果を表１に示す。さらに、直径５１ｃｍの円形状に切断され、表面に幅２．０ｍｍ、深さ１．０ｍｍの溝を格子状に１５．０ｍｍ間隔で形成することにより、円形状の研磨パッドが得られた。繊維絡合体とポリウレタン弾性体との質量比率は７７／２３であり、高分子弾性体Ａと高分子弾性体Ｂの比率は５１：４９であった。また、得られた研磨パッドの表面を番手＃２００のダイヤモンドドレッサー（三菱マテリアル株式会社製のＭＥＣ２００Ｌ）を用いて、圧力１７７ｋＰａ、ドレッサー回転数１１０回転／分の条件で、蒸留水を１２０ｍＬ／分の速度で流しながら１８分間研磨パッド表面を研削することによりコンディショニングを行ったときの、該研磨パッド表面の厚さ方向の磨耗減量は、０．２５μｍ／minであった。
【０１４０】
［実施例２］
ウェブ絡合シートの作成までは実施例１と同様に行った。
【０１４１】
次に、ポリウレタン弾性体を含浸させることなく熱プレスされたウェブ絡合シートを９５℃の熱水中に１０分間浸漬してＰＶＡ系樹脂を溶解除去することにより、極細繊維の繊維束からなる繊維絡合体を得た。そして、得られた繊維絡合体にポリウレタン弾性体Ｂの水性分散液（固形分濃度３５質量％）を含浸させた。このとき水分散液の固形分付着量は繊維絡合体の質量に対して、２４質量％であった。次に、水分散液が含浸された繊維絡合体を１２０℃で乾燥処理した後、さらに、１４０℃で熱プレスすることにより研磨パッド前駆体が得られた。そして、得られた研磨パッド前駆体は、実施例３と同様にして後加工され、目付量９５０ｇ／ｍ２、見掛け密度０．６８ｇ／ｃｍ３、厚さ１．４ｍｍの研磨パッドが得られた。得られた研磨パッドを後述する評価方法により評価した。結果を表１に示す。さらに、直径５１ｃｍの円形状に切断され、表面に幅２．０ｍｍ、深さ１．０ｍｍの溝を格子状に１５．０ｍｍ間隔で形成することにより、円形状の研磨パッドが得られた。
【０１４２】
［実施例３］
第１のポリウレタン弾性体として、ポリウレタン弾性体Ａの代わりに、ポリエーテル系のポリアルキレングリコールとポリカーボネート系ポリオールを、８８：１２（モル比）し、カルボキシル基含有モノマーを重量比で１．２ｗｔ％含有し架橋構造を有する非晶性ポリカーボネート系無黄変型ポリウレタン弾性体Ｃ（吸水率４％、２３℃の貯蔵弾性率が２５０ＭＰａ、５０℃の貯蔵弾性率１００ＭＰａ、ガラス転移温度−３０℃、水分散液の平均粒径は０．０３μｍを用い、第２のポリウレタン弾性体として、ポリウレタン弾性体Ｂの代わりに、ポリウレタン弾性体Ｂのポリオール成分を増大させたポリウレタン弾性体Ｄ（吸水率４％、２３℃の貯蔵弾性率が３００ＭＰａ、５０℃の貯蔵弾性率が１２５ＭＰａ、ガラス転移温度が−３０℃、水分散液の平均粒径は０．０５μｍ）を用いた以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを作成した。得られた研磨パッドを後述する評価方法により評価した。結果を表１に示す。
【０１４３】
［実施例４］
水溶性熱可塑性ポリビニルアルコール系樹脂と、変性度６モル％のイソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレ−トとを２０：８０（質量比）の割合で、島数が島数が６島／繊維で、溶融紡糸した以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを得た。極細繊維の繊度は０．４２ｄｔｅｘであった。得られた研磨パッドを後述する評価方法により評価した。結果を表１に示す。
【０１４４】
［比較例１］
変性ＰＥＴを溶融紡糸することにより、平均繊度２ｄｔｅｘのＰＥＴ長繊維を溶融紡糸し、得られた長繊維をネット上に捕集することにより、目付量３０ｇ／ｍ２のスパンボンドシート（長繊維ウェブ）を得た。
【０１４５】
得られたスパンボンドシートから、実施例１と同様にして重ね合わせウェブを作製した。そして、得られた重ね合わせウェブを実施例１と同様に、ニードルパンチ処理して絡合させることにより、ウェブ絡合シートを得た。得られたウェブ絡合シートの目付量は８４０ｇ／ｍ２、層間剥離力は１２ｋｇ／２．５ｃｍであった。次に、得られたウェブ絡合シートを７０℃、９５％ＲＨの条件で９０秒間スチーム処理した。そして、１４０℃のオーブン中で乾燥させた後、１４０℃で熱プレスすることによりウェブ絡合シートを得た。
【０１４６】
次に、熱プレスされたウェブ絡合シートに、ポリウレタン弾性体Ａの水性分散液（固形分濃度４０質量％）を含浸させた。このとき水分散液の固形分付着量はウェブ絡合シートの質量に対して、１７質量％であった。そして、水分散液が含浸されたウェブ絡合シートを９０℃、９０％ＲＨ雰囲気条件で凝固処理し、さらに、１４０℃で乾燥処理した。そして、バフィング処理を行って表面と裏面とを平坦化して、研磨パッドを得た。得られた研磨パッドを後述する評価方法により評価した。結果を表２に示す。
【０１４７】
［比較例２］
高分子弾性体として、ポリウレタン弾性体ＡおよびＢの水性分散液を用いてポリウレタン弾性体を形成する代わりに、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド溶液に溶解させたポリウレタン樹脂溶液（１２％濃度、２３℃の貯蔵弾性率が１５０ＭＰａ、５０℃の貯蔵弾性率が５０ＭＰａ、非晶性ポリカーボネート系黄変型ポリウレタン樹脂）を含浸し４０℃のＤＭＦと水の混合液中で湿式凝固させてポリウレタン弾性体を形成した以外は実施例１と同様にして研磨パッドを作成した。得られた研磨パッドを後述する評価方法により評価した。結果を表２に示す。
【０１４８】
［比較例３］
ポリウレタン弾性体ＡおよびＢの代わりに、ポリウレタン弾性体Ｄのポリオール成分を６５質量％に増大させたポリウレタン弾性体Ｆ（吸水率８％、２３℃の貯蔵弾性率が８０ＭＰａ、５０℃の貯蔵弾性率が３０ＭＰａ、ガラス転移温度が−３２℃、水分散液の平均粒径は０．０３μｍ）を用いた以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを作成した。得られた研磨パッドを後述する評価方法により評価した。結果を表２に示す。
【０１４９】
［比較例４］
ポリウレタン弾性体Ｂを付与しない以外は、実施例１と同様にして得られた研磨パッドを後述する評価方法により評価した。結果を表２に示す。なお、得られた研磨パッド中の繊維束の内部には、ポリウレタン弾性体がほとんど存在しておらず、極細繊維は実質的に集束されていなかった。
【０１５０】
［比較例５］
ポリウレタン弾性体Ｂの代わりに、ポリウレタン弾性体Ｄのポリオール成分を凡そ３０質量％に低減し、ポリカーボネート成分をヘキサメチレンカーボネートジオールにしたポリウレタン弾性体Ｆ（吸水率１％、２３℃の貯蔵弾性率が１０００ＭＰａ、５０℃の貯蔵弾性率が２００ＭＰａ、ガラス転移温度が０℃、水分散液の平均粒径は０．０８μｍ）を用いた以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを作成した。得られた研磨パッドを後述する評価方法により評価した。結果を表２に示す。
【０１５１】
結果を表１および表２に示す
【０１５２】
【表１】
【０１５３】
【表２】
【０１５４】
［実施例５］
実施例１〜４で得られた研磨パッドを用いて、研磨条件を変更した以外は同様にして、研磨パッドの研磨性能評価を行った。
なお、研磨条件は、以下の通りである。
【０１５５】
（１）酸化膜を有するシリコンウエハをベアシリコンウエハに変更し、研磨に用いるスラリーをフジミ製Ｇｌａｎｚｏｘ１１０３に変更した以外は同様して評価した。
【０１５６】
（２）研磨に用いるスラリーを、昭和電工製研磨スラリーＧＰＬ−Ｃ１０１０に変更し、スラリー流量を２００ｍｌに変更した以外は同様して評価した。
【０１５７】
結果を表３に示す。
【０１５８】
【表３】
【産業上の利用可能性】
【０１５９】
本発明に関わる研磨パッドは、平坦化や鏡面化が行われる各種デバイス、各種基板等の各種製品、例えば、半導体基板、半導体デバイス、化合物半導体デバイス、化合物半導体基板、化合物半導体製品、ＬＥＤ基板、ＬＥＤ製品、シリコンウエハ、ハードディスク基板、ガラス基板、ガラス製品、金属基板、金属製品、プラスチック基板、プラスチック製品、セラミック基板、セラミック製品等を研磨するための研磨パッドとして用いることができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は研磨パッド、詳しくは、平坦化や鏡面化が行われる各種デバイス、各種基板等の各種製品、例えば、半導体基板、半導体デバイス、化合物半導体デバイス、化合物半導体基板、化合物半導体製品、ＬＥＤ基板、ＬＥＤ製品、シリコンウエハ、ハードディスク基板、ガラス基板、ガラス製品、金属基板、金属製品、プラスチック基板、プラスチック製品、セラミック基板、セラミック製品等を研磨するための研磨パッドおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、集積回路の高集積化および多層配線化に伴い、集積回路が形成される半導体ウエハには、高精度の平坦性が求められている。
【０００３】
半導体ウエハを研磨するための研磨法としては、ケミカルメカニカル研磨（ＣＭＰ）が知られている。ＣＭＰは、被研磨基材表面を、砥粒のスラリーを滴下しながら研磨パッドにより研磨する方法である。
【０００４】
下記特許文献１〜４は、２液硬化型ポリウレタンを発泡成形することによって製造される、独立気泡構造を有する高分子発泡体からなる、ＣＭＰに用いられる研磨パッドを開示する。このような研磨パッドは、後述する不織布タイプの研磨パッドに比べて剛性が高いことから、高精度の平坦性が要求される半導体ウエハの研磨などに好ましく用いられている。
【０００５】
独立気泡構造を有する高分子発泡体からなる研磨パッドは、例えば、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製造される。このような研磨パッドは比較的高い剛性を有するために、研磨時に、被研磨基材の凸部に対して選択的に荷重が掛かりやすくなり、その結果、研磨レート（研磨速度）が比較的高くなる。しかしながら、凝集した砥粒が研磨面に存在する場合には、凝集した砥粒に対しても荷重が選択的に掛かるために、研磨面に傷（スクラッチ）が付きやすくなる。特に、非特許文献１に記載されているように、スクラッチが付き易い銅配線を有する基材や、界面の接着性が弱い低誘電率材料を研磨する場合には、傷や界面剥離が特に発生しやすくなる。また、注型発泡成形においては、高分子弾性体を均質に発泡させることが難しいために、被研磨基材の平坦性や、研磨時の研磨レートがばらつきやすい。さらに、独立孔を有する研磨パッドにおいては、独立孔に由来する空隙に砥粒や研磨屑が目詰まりする。その結果、長時間使用した場合には、研磨が進行するにつれて、研磨レートが低下する（このような特性を研磨安定性ともいう）。
【０００６】
一方、別のタイプの研磨パッドとして、特許文献５〜１４は、ポリウレタン樹脂を不織布に含浸させ、湿式凝固させることにより得られる不織布タイプの研磨パッドを開示する。不織布タイプの研磨パッドは柔軟性に優れている。そのために、被研磨基材の研磨面に凝集した砥粒が存在する場合には、研磨パッドが変形することにより、凝集した砥粒に荷重が選択的に掛かることを抑制する。しかしながら、不織布タイプの研磨パッドは、経時的に研磨特性が変化しやすい傾向があり、精密な平坦化加工には使い難い問題点を有する。また、柔軟すぎ、研磨パッドが被研磨基材の表面形状に追従して変形するために、高い平坦化性能（被研磨基材を平坦にする特性）が得られ難い問題や、繊度が２〜１０デシテックスと大きいために、局部的な応力集中が避けられない問題を有する。
【０００７】
このような不織布タイプの研磨パッドにおいて、近年、より高い平坦化性能を得ること等を目的とする、極細繊維束から形成される不織布を用いて得られる不織布タイプの研磨パッドが知られている（例えば、下記特許文献１５〜１８）。具体的には、例えば、特許文献１５には、平均繊度が０．０００１〜０．０１ｄｔｅｘのポリエステル極細繊維束が絡合してなる不織布と、その不織布内部空間に存在するポリウレタンを主成分とした高分子弾性体とから構成されるシート状物からなる研磨パッドが記載されている。このような研磨パッドによれば、従来よりも高精度な研磨加工が実現されることが記載されている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１５〜１８に記載されたような研磨パッドにおいては、繊度の小さい短繊維の極細繊維をニードルパンチ処理することにより得られる不織布を用いているために、見掛け密度が低く、空隙率も高かった。そのために、柔らかく剛性が低い研磨パッドしか得られず、そのために、表面形状に追従して変形するために、高い平坦化性能が充分に得られなかった。
また、このような不織布タイプの研磨パッドにおいて、高分子弾性体の詳細については何れの文献にも記載されておらず、経時的な安定性についての記載も乏しい。
【特許文献１】特開２０００−１７８３７４号公報
【特許文献２】特開２０００−２４８０３４号公報
【特許文献３】特開２００１−８９５４８号公報
【特許文献４】特開平１１−３２２８７８号公報
【特許文献５】特開２００２−９０２６号公報
【特許文献６】特開平１１−９９４７９号公報
【特許文献７】特開２００５−２１２０５５号公報
【特許文献８】特開平３−２３４４７５号公報
【特許文献９】特開平１０−１２８６７４号公報
【特許文献１０】特開２００４−３１１７３１号公報
【特許文献１１】特開平１０−２２５８６４号公報
【特許文献１２】特表２００５−５１８２８６号公報
【特許文献１３】特開２００３−２０１６７６号公報
【特許文献１４】特開２００５−３３４９９７号公報
【特許文献１５】特開２００７−５４９１０号公報
【特許文献１６】特開２００３−１７０３４７号公報
【特許文献１７】特開２００４−１３０３９５号公報
【特許文献１８】特開２００２−１７２５５５号公報
【非特許文献１】柏木正弘ら、「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、p.113〜119
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上記の通り、極細繊維からなる基材は一般に、表面積が大きく、曲げ弾性が低い特性を有している。そのために、従来から知られている極細繊維からなる不織布に高分子弾性体を含浸させることにより得られるような研磨パッドは、被研磨基材との接触面積が大きくなってソフトな研磨を行うことが出来るが、剛性の低いものしか得られず平坦化特性や経時的な研磨安定性に問題が有った。
また、不織布は、その空隙がスラリー溜めとなって砥粒スラリーの保液性が高いために研磨レートを高めやすいものの、空隙が見かけ体積の半分以上を占めているために、従来から知られている不織布に高分子弾性体を含浸させることにより得られるような研磨パッドは、効率良い研磨を行うことが出来るが、剛性が低く平坦化性や経時的な研磨安定性に問題があった。本発明は、上記課題を克服し、スクラッチを発生させにくく、平坦化性能と研磨効率に優れた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】
本発明者らは、極細繊維を集束させて一本の太い繊維のような状態で存在させることで、曲げ弾性率を高めて平坦化性能を向上させること、更には、極細繊維の持つ毛細管現象を利用し、高い吸水高さを有するパッドとすることによって、研磨中のスラリー保液性を高めて、スクラッチを低減しつつ、研磨効率や経時的な研磨安定性を向上させることができることを見出し本発明に至った。
【００１１】
すなわち、本発明は、平均繊度０．０１〜０．８ｄｔｅｘの極細繊維からなる極細繊維絡合体と高分子弾性体から形成されており、曲げ弾性率が１５０〜８００ＭＰａであって、ＪＩＳ Ｌ１９０７−１９９４に準拠したバイレック法吸水高さ試験において６０分後の水の吸水高さが１０ｍｍ以上であることを特徴とする研磨パッドである。
そして、前記極細繊維絡合体が平均繊度０．０１〜０．８ｄｔｅｘ以下の極細繊維が５〜７０本集束した極細繊維束から構成されており、前記高分子弾性体が、極細繊維束の内部に存在することが好ましく、また、前記高分子弾性体がカルボキシル基、スルホン酸基、および、炭素数３以下のポリアルキレングリコール基からなる群から選ばれる少なくとも１種の親水性基を含有した水性ポリウレタンであることが好ましく、該水性ポリウレタンの平均粒径が０．０１〜０．２μｍである水性ポリウレタンから主としてなることが好ましい。そして、前記高分子弾性体が２３℃および５０℃における貯蔵弾性率が９０〜９００ＭＰａの範囲であることが好ましい。
また、本発明は、本発明の研磨パッドの表面をコンディショニングする際に、該研磨パッド表面の厚さ方向の磨耗減量を０．３μｍ／min以下でコンディショニングすることを特徴とする半導体ウエハ用研磨パッドのコンディショニング方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の研磨パッドは、スクラッチを発生させにくく、平坦化性能や研磨安定性に優れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施形態に基づいて本発明の研磨パッドの構成、製造方法およびその使用方法について詳細に説明する。なお、本発明は、以下に説明する実施形態により、何ら限定されるものではない。
極細繊維絡合体は、平均繊度が０．０１〜０．８ｄｔｅｘの極細繊維から形成されており、好ましくは、０．０５〜０．５ｄｔｅｘの範囲である。前記極細繊維の平均繊度が０．０１ｄｔｅｘ未満の場合には、極細繊維束が充分に分繊せず、その結果、砥粒スラリーの保持力が低下し、研磨効率や研磨均一性が低下する。一方、前記極細繊維の平均繊度が０．８ｄｔｅｘを超える場合には、研磨パッドの表面が粗くなりすぎて研磨レートが低下し、また、繊維による研磨での応力が大きくなって、スクラッチが発生しやすくなる。
また、極細繊維束は、５〜７０本集束した極細繊維から構成されていることが好ましく、更に好ましくは、１０〜５０本である。極細繊維の集束本数が７０本を超える場合には、極細繊維が充分に分繊せず、その結果、砥粒スラリーの保持力が低下する。一方、前記極細繊維束の本数が５本未満の場合には、実質的に繊度が太くなるか、表面の繊維密度が低下しやすくなり、研磨パッドの表面が粗くなりすぎて研磨レートが低下し、また、繊維による研磨での応力が大きくなって、スクラッチが発生しやすくなる。更には、毛細管作用が小さくなってスラリー保液性が低下する。また、極細繊維の毛細管現象を高めるためには、繊維束を有する極細繊維を用いることが必要である。
【００１４】
本発明の研磨パッドを構成する極細繊維の具体例としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、イソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレート、スルホイソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリヘキサメチレンテレフタレート等から形成される芳香族ポリエステル繊維；ポリ乳酸、ポリエチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネート、ポリブチレンサクシネートアジペート、ポリヒドロキシブチレート−ポリヒドロキシバリレート共重合体等から形成される脂肪族ポリエステル繊維；ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミド１０、ポリアミド１１、ポリアミド１２、ポリアミド６−１２等から形成されるポリアミド繊維；ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブテン、ポリメチルペンテン、塩素系ポリオレフィンなどのポリオレフィン繊維；エチレン単位を２５〜７０モル％含有する変性ポリビニルアルコール等から形成される変性ポリビニルアルコール繊維；およびポリウレタン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリエステル系エラストマーなどのエラストマー等から形成されるエラストマー繊維等が挙げられる。これらはそれぞれ単独で用いても、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
【００１５】
前記極細繊維の中でも、ガラス転移温度（Ｔｇ）が５０℃以上、さらには６０℃以上であって、吸水率が２質量％以下の熱可塑性樹脂からなる繊維が好ましい。
前記熱可塑性樹脂のガラス転移温度がこのような範囲である場合には、より高い剛性を維持することができるために平坦化性能がさらに高くなり、また、研磨の際においても、剛性が経時的に低下することがなく、研磨安定性や研磨均一性に優れた研磨パッドが得られる。ガラス転移温度の上限は特に限定されないが、工業的な製造上、３００℃以下、さらには、１５０℃以下であることが好ましい。
また、前記熱可塑性樹脂の吸水率が２質量％以下である場合には、研磨の際においても、研磨パッドが砥粒スラリーを吸収し過ぎないことにより、剛性の経時的な低下がより抑制される。このような場合には、平坦化性能の経時的な低下が抑制され、また、研磨レートや研磨均一性が変動しにくい研磨パッドが得られる。熱可塑性樹脂の具体例としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ、Ｔｇ７７℃、吸水率１質量％）、イソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレート（Ｔｇ６７〜７７℃、吸水率１質量％）、スルホイソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレート（Ｔｇ６７〜７７℃、吸水率１〜３質量％）、ポリブチレンナフタレート（Ｔｇ８５℃、吸水率１質量％）、ポリエチレンナフタレート（Ｔｇ１２４℃、吸水率１質量％）等から形成される芳香族ポリエステル系繊維；テレフタル酸とノナンジオールとメチルオクタンジオール共重合ポリアミド（Ｔｇ１２５〜１４０℃、吸水率１〜３質量％）等から形成される半芳香族ポリアミド系繊維等が挙げられる。特に、ＰＥＴおよびイソフタル酸変性ＰＥＴ等の変性ＰＥＴは、後述する海島型複合繊維からなるウェブ絡合シートから極細繊維を形成する湿熱処理工程において大幅に捲縮するために、緻密で高密度の繊維絡合体を形成することができること、研磨シートの剛性を高めやすいこと、および、研磨の際に水分による経時変化を発生しにくいこと、等の点からも好ましい。
【００１６】
本発明の研磨パッドは、曲げ弾性率が１５０〜８００ＭＰａであることが重要である。曲げ弾性率が１５０ＭＰａに満たない場合には、研磨が進行するにつれて研磨パッドの剛性が低下してしまう。その結果、研磨レートや、被研磨基材の平坦性が低下する傾向がある。また、研磨パッドの前記曲げ弾性率が８００ＭＰａを超える場合には、研磨の際の剛性が高すぎてスクラッチが発生やすくなり、被研磨物への追従性が悪くなって研磨斑が生じやすくなる傾向がある。曲げ弾性率を上記範囲にするには、後述の方法を採用することで達成できる。
【００１７】
さらに、本発明の研磨パッドは、ＪＩＳ Ｌ１９０７−１９９４に準拠したバイレック法吸水高さ試験において、６０分後の水の吸水高さが１０ｍｍ以上であることが、研磨時において研磨パッドのスラリーに対する保液性や濡れ性が良好であるために高い研磨レートが得られ、また研磨均一性や研磨安定性が向上しやすいことから重要である。また、吸水高さが１０ｍｍ以上であることが研磨開始から良好な濡れ性となることから、慣らし研磨を短くできる傾向となる。更に、近年、開発が進められて電解質溶液の電気化学的作用によって研磨が行われる電解研磨方式においても、吸水高さが１０ｍｍ以上であることによって、パッド全体に渡って電解質溶液を均一に保液でき、均一な研磨が行われる傾向となることから有効である。そして２０ｍｍ以上であることが好ましい。上限は特に設定しないが スラリーの使用量を削減できる点で５００ｍｍ以下が好ましい。
【００１８】
そして、バイレック法吸水高さ試験において６０分後の水の吸水高さを１０ｍｍ以上とするためには、研磨パッドが連通孔を有することが好ましい。さらに本発明の研磨パッドの内部に連通孔を有することで、スラリーの保持性がより向上する。従来の研磨パッドで採用されている独立気泡構造のみでは表面に存在する独立孔以外にはスラリーは保液され難く、パッドのスラリーの保液性が不充分となる傾向がある。ここで、連通孔とは、研磨パッドの表面と裏面とを貫通する孔を意味する。
【００１９】
なお、連通孔構造における該吸水高さは研磨パッドの空隙に相関することから、研磨パッド中の空隙の割合を調整することによっても、バイレック法吸水高さ試験において６０分後の水の吸水高さを調整することができる。例えば、研磨パッドには、空隙を除いた部分の体積割合（以下、研磨パッド充填率ともいう）が４０〜９５％の範囲、すなわち、空隙率が５〜６０％になる範囲で空隙が存在していることが好ましい。空隙率は、繊維絡合体密度や高分子弾性体の充填量により適宜調整することが可能である。また、空隙の一部は、前記したように研磨パッドの内部を連通するような連通孔を形成していることが好ましい。
なお、連通孔の存在は、研磨パッドの表面に滴下した水が、研磨パッドの連通孔を通じて、研磨パッドの裏面に表出することにより確認できる。
【００２０】
このようなＪＩＳ Ｌ１９０７−１９９４に準拠したバイレック法吸水高さ試験において、６０分後の水の吸水高さを１０ｍｍ以上とするには、高密度に極細繊維が存在し、且つ、後述するが高分子弾性体がカルボキシル基、スルホン酸基および炭素数３以下のポリアルキレングリコール基からなる群から選ばれる少なくとも１種の親水性基を含有すること、更には、研磨パッド内部に連通孔を有する構造とすることにより好ましく調整可能である。
【００２１】
本発明の研磨パッドの見掛け密度は、スラリー保持性が良好なこと、及び剛性が高いことから、０．５〜１．０ｇ／ｃｍ３、さらには、０．６〜０．９ｇ／ｃｍ３の範囲であることが好ましい。また、１．０／ｃｍ３以上の場合には、バイレック法吸水高さ試験における６０分後の水の吸水高さを１０ｍｍ以上とすることが難しくなる。
【００２２】
また、本発明の平均繊度０．００１〜０．８ｄｔｅｘの極細繊維からなる極細繊維絡合体の内部に充填する高分子弾性体は、２３℃および５０℃における貯蔵弾性率が９０〜９００ＭＰａの範囲であることが、研磨パッドの曲げ弾性を本発明の範囲に調整し易い点で好ましい。２３℃および５０℃の範囲における貯蔵弾性率を９０ＭＰａ以上とすることで、研磨でのパッド剛性が十分となり平坦化性が向上する。また、高分子弾性体が研磨中にスラリー都等によって膨潤し難くなり経時的安定性もが向上する傾向となる。２３℃および５０℃の貯蔵弾性率を９００ＭＰａ以下とすることで、高分子弾性体が研磨中に脱落し難くなって、スクラッチが発生し難くなる。また、極細繊維の収束力が高くなり、研磨中の経時的な安定性が向上する。好ましくは２００〜８００ＭＰａである。
【００２３】
また、高分子弾性体は平均繊度０．０１〜０．８ｄｔｅｘ以下の極細繊維が５〜７０本集束した極細繊維束の内部に存在することが曲げ弾性率を１５０〜８００ＭＰａとする手段の１つとして好ましく採用出来る。そして、極細繊維は、繊維束の内部空間に存在する高分子弾性体によって、繊維束の内部の一部或いは全体が集束されていることがより好ましい。
【００２４】
本発明の研磨パッドにおいて用いられる高分子弾性体の具体例としては、研磨パッドの曲げ弾性率が１５０〜８００ＭＰａであって、ＪＩＳ Ｌ１９０７−１９９４に準拠したバイレック法吸水高さ試験において６０分後の水の吸水高さが１０ｍｍ以上となるように適宜選択すれば、以下の樹脂が挙げられる。例えば、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−スチレン系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−アクリロニトリル系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−オレフィン系樹脂、（メタ）アクリル酸系エステル−（水添）イソプレン系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−ブタジエン系樹脂、スチレン−ブタジエン系樹脂、スチレン−水添イソプレン系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン系樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン系樹脂、酢酸ビニル系樹脂、（メタ）アクリル酸エステル−酢酸ビニル系樹脂、エチレン−酢酸ビニル系樹脂、エチレン−オレフィン系樹脂、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂、および、ポリエステル系樹脂等からなる弾性体が挙げられる。
【００２５】
前記高分子弾性体としては、５０℃で飽和吸水させたときの吸水率が０．２〜５質量％、さらには、０．５〜３質量％の高分子弾性体が特に好ましい。高分子弾性体の吸水率がこのような範囲である場合には、バイレック法吸水高さ試験の吸水高さが１０ｍｍ以上となって、研磨の際に研磨パッドに対する砥粒スラリーの高い濡れ性が維持されるとともに、曲げ弾性率が高くなって剛性が経時的に低下することをより抑制することができる。これにより、高い研磨レートや、研磨均一性や研磨安定性を維持することができる。なお、高分子弾性体の吸水率とは、詳細な測定方法は後述するが、乾燥処理した高分子弾性体フィルムを室温の水に浸漬して飽和膨潤させたときの吸水率である。また、２種以上の高分子弾性体を含有する場合には各高分子弾性体の吸水率に質量分率を乗じた値の和としても理論上算出される。
【００２６】
このような吸水率を有する高分子弾性体は、高分子弾性体を構成する高分子の組成、架橋密度を調整したり、親水性の官能基量を選択すること等により得ることができる。
【００２７】
具体的には、例えば高分子弾性体に、カルボキシル基、スルホン酸基および炭素数３以下のポリアルキレングリコール基からなる群から選ばれる少なくとも１種の親水性基を導入することにより、吸水率や親水性を調整することができる。これにより、研磨の際における、研磨パッドの砥粒スラリーに対する濡れ性を向上させることができる。
【００２８】
このような親水性基は高分子弾性体を製造する際のモノマー成分として、親水性基を有するモノマー成分を共重合することにより、高分子弾性体に導入することができる。このような親水性基を有するモノマー成分の共重合割合としては、０．１〜１０質量％、更には、０．５〜５質量％であることが、吸水による膨潤軟化を最小限に抑えつつ、吸水率や濡れ性を高めることができる点から好ましい。
【００２９】
高分子弾性体としては、極細繊維に対する結着性が高い点から、水素結合性高分子弾性体が好ましい。水素結合性高分子弾性体を形成する樹脂とは、例えば、ポリウレタン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂等のように、水素結合により結晶化あるいは凝集する高分子弾性体である。水素結合性高分子弾性体は、接着性が高く、繊維絡合体の形態保持性を向上させ、また、繊維の抜けを抑制する。
【００３０】
また、高分子弾性体は、それぞれ単独で用いても２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中では、ポリウレタン系樹脂が、極細繊維を集束したり、極細繊維束を拘束したり、繊維束同士を結着したりするための接着性に優れており、また、研磨パッドの硬度を高め、研磨での経時的安定性に優れている点から好ましい。また、とくに、カルボキシル基、スルホン酸基および炭素数３以下のポリアルキレングリコール基からなる群から選ばれる少なくとも１種の親水性基を有するポリウレタン系樹脂が、研磨パッドの剛性、濡れ性、および研磨の際の経時的安定性が高い点から好ましい。
【００３１】
以下に、高分子弾性体としてポリウレタン系樹脂を用いる場合について、代表例として詳しく説明する。
【００３２】
ポリウレタン系樹脂としては、平均分子量２００〜６０００の高分子ポリオールと有機ポリイソシアネ−トと、鎖伸長剤とを、所定のモル比で反応させることにより得られる各種のポリウレタン系樹脂が挙げられる。
【００３３】
前記高分子ポリ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）などのポリエーテル系ポリオールおよびその共重合体；ポリブチレンアジペートジオール、ポリブチレンセバケートジオール、ポリヘキサメチレンアジペートジオール、ポリ（３−メチル−１，５−ペンチレンアジペート）ジオール、ポリ（３−メチル−１，５−ペンチレンセバケート）ジオール、イソフタル酸共重合ポリオール、テレフタル酸共重合ポリオール、シクロヘキサノール共重合ポリオール、ポリカプロラクトンジオールなどのポリエステル系ポリオールおよびその共重合体；ポリヘキサメチレンカーボネートジオール、ポリ（３−メチル−１，５−ペンチレンカーボネート）ジオール、ポリペンタメチレンカーボネートジオール、ポリテトラメチレンカーボネートジオール、ポリ（メチル−１．８−オクタメチレンカーボネート）ジオール、ポリノナンメチレンカーボネートジオール、ポリシクロヘキサンカーボネートなどのポリカーボネート系ポリオールおよびその共重合体；ポリエステルカーボネートポリオール等が挙げられる。また、必要に応じて、トリメチロールプロパン等の３官能アルコールやペンタエリスリトール等の４官能アルコールなどの多官能アルコール、又は、エチレングリコール、プロピレングリコール、１，４−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール等の短鎖アルコールを併用してもよい。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。
【００３４】
本発明の研磨パッドに用いるポリウレタン樹脂を構成するポリオールは、脂環式ポリカーボネート系ポリオール、直鎖状ポリカーボネート系ポリオール等のポリカーボネート系ポリオールをポリオール成分全量の６０〜１００質量％を含有することが好ましい。そして、融点が０℃以下である非晶性のポリカーボネート系ポリオールを、ポリオール成分全量の６０〜１００質量％を含有することが、研磨パッドの曲げ弾性率やバイレッグ法吸水高さ試験の値を本発明の範囲内に調整し易く、研磨中の経時的な安定性が良好なことからより好ましい。ポリカーボネート系ポリオール成分をポリオール成分全体に対し６０質量％以上とした場合、を１５０ＭＰａ以上とし易い点で好ましい。具体的に使用するポリカーボネート系ポリオールは、分岐を有するポリカーボネートポリオール；ポリ（３−メチル−１，５−ペンチレンカーボネート）ジオール、ポリ（メチル−１．８−オクタメチレンカーボネート）ジオール、或いは、ポリ（３−メチル−１，５−ペンチレンカーボネート）ジオール、ポリ（メチル−１．８−オクタメチレンカーボネート）ジオール、ポリヘキサメチレンカーボネートジオール、ポリペンタメチレンカーボネートジオール、ポリテトラメチレンカーボネートジオール、ポリノナンメチレンカーボネートジオール、ポリシクロヘキサンカーボネートなどのポリカーボネート系ポリオールを共重合するポリカーボネートポリオールが例示できる。
また、炭素数５以下、特には炭素数３以下のポリアルキレングリコール基を含有するポリウレタン樹脂は、水に対する濡れ性がとくに良好になる点から０．１〜１０質量％程度用いることも好ましい。
【００３５】
前記有機ポリイソシアネートの具体例としては、例えば、ヘキサ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、ノルボルネ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等の脂肪族あるいは脂環族ジイソシアネート等の無黄変型ジイソシアネート；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、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネートポリウレタン等の芳香族ジイソシアネート、等が挙げられる。また、必要に応じて、３官能イソシアネートや４官能イソシアネートなどの多官能イソシアネートを併用してもよい。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’−ジシクロヘキシ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、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネートが、繊維に対する接着性が高く、また、硬度が高い研磨パッドが得られる点から好ましい。
【００３６】
前記鎖伸長剤の具体例としては、例えば、ヒドラジン、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、キシリレンジアミン、イソホロンジアミン、ピペラジンおよびその誘導体、アジピン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジドなどのジアミン類；ジエチレントリアミンなどのトリアミン類；トリエチレンテトラミンなどのテトラミン類；エチレングリコール、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、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などのジオール類；トリメチロールプロパンなどのトリオール類；ペンタエリスリトールなどのペンタオール類；アミノエチルアルコール、アミノプロピルアルコールなどのアミノアルコール類等が挙げられる。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、ヒドラジン、ピペラジン、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミンおよびその誘導体、エチレントリアミンなどのトリアミンの中から２種以上組み合わせて用いることが、繊維への接着性が高く、また、硬度が高い研磨パッドが得られる点から好ましい。また、鎖伸長反応時に、鎖伸長剤とともに、エチルアミン、プロピルアミン、ブチルアミンなどのモノアミン類；４−アミノブタン酸、６−アミノヘキサン酸などのカルボキシル基含有モノアミン化合物；メタノール、エタノール、プロパノール、ブタノールなどのモノオール類を併用してもよい。
【００３７】
また、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）プロピオン酸、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）ブタン酸、２，２−ビス（ヒドロキシメチル）吉草酸などのカルボキシル基含有ジオール等を併用して、ポリウレタン系弾性体の骨格にカルボキシル基などのイオン性基を導入することにより、水に対する濡れ性をさらに向上させることができる。
【００３８】
また、高分子弾性体の吸水率や貯蔵弾性率を制御するために、ポリウレタンを形成するモノマー単位が有する官能基と反応し得る官能基を分子内に２個以上含有する架橋剤や、ポリイソシアネート系化合物、多官能ブロックイソシアネート系化合物等の自己架橋性の化合物を添加することのより、架橋構造を形成することが好ましい。
【００３９】
前記モノマー単位が有する官能基と架橋剤の官能基との組み合わせとしては、カルボキシル基とオキサゾリン基、カルボキシル基とカルボジイミド基、カルボキシル基とエポキシ基、カルボキシル基とシクロカーボネート基、カルボキシル基とアジリジン基、カルボニル基とヒドラジン誘導体又はヒドラジド誘導体などが挙げられる。これらの中では、カルボキシル基を有するモノマー単位とオキサゾリン基、カルボジイミド基またはエポキシ基を有する架橋剤との組み合わせ、水酸基またはアミノ基を有するモノマー単位とブロックイソシアネート基を有する架橋剤との組み合わせ、およびカルボニル基を有するモノマー単位とヒドラジン誘導体またはヒドラジド誘導体との組み合わせが、架橋形成が容易であり、得られる研磨パッドの剛性や耐磨耗性が優れる点から、特に好ましい。なお、架橋構造は、繊維絡合体にポリウレタン樹脂を付与した後の熱処理工程において形成することが、高分子弾性体の水性液の安定性を維持する点から好ましい。これらの中でも、架橋性能や水性液のポットライフ性が優れ、また安全面でも問題のないカルボジイミド基および／またはオキサゾリン基が特に好ましい。カルボジイミド基を有する架橋剤としては、例えば日清紡績株式会社製「カルボジライトＥ−０１」、「カルボジライトＥ−０２」、「カルボジライトＶ−０２」などの水分散カルボジイミド系化合物を挙げることができる。また、オキサゾリン基を有する架橋剤としては、例えば日本触媒株式会社製「エポクロスＫ−２０１０Ｅ」、「エポクロスＫ−２０２０Ｅ」、「エポクロスＷＳ−５００」などの水分散オキサゾリン系化合物を挙げることができる。架橋剤の配合量としては、ポリウレタン樹脂に対して、架橋剤の有効成分が１〜２０質量％であることが好ましく、１．５〜１質量％であることがより好ましく、２〜１０質量％であることがさらに好ましい。
【００４０】
また、極細繊維との接着性を高め繊維束の剛性を高めることや、ガラス転移温度を−１０℃以下とすること、２３℃から５０℃における貯蔵弾性率が９０〜９００ＭＰａの範囲とすること、５０℃で吸水飽和させたときの吸水率が０．２〜５質量％とすること、等が可能となることから、ポリウレタン樹脂中の高分子ポリオール成分の含有率としては、６５質量％以下、さらには、６０質量％以下であることが好ましい。また、４０質量％以上、さらには、４５質量％以上であることが曲げ弾性率を１５０ＭＰａ以上とし易く、適度な弾性を付与することによりスクラッチの発生を抑制することができる点から好ましい。
【００４１】
また、ポリウレタン系樹脂は、浸透剤、消泡剤、滑剤、撥水剤、撥油剤、増粘剤、増量剤、硬化促進剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、防黴剤、発泡剤、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロースなどの水溶性高分子化合物、染料、顔料、無機微粒子などをさらに含有してもよい。
【００４２】
なお、高分子弾性体としては、性能や製造性等の調節のために、２種以上の高分子弾性体を含有しても良いが、その場合の高分子弾性体の物性値は、各高分子弾性体の貯蔵弾性率に質量分率を乗じた値の和として理論上算出する。
【００４３】
また、高分子弾性体は、研磨スラリーの濡れ性が良好なことから、水性ポリウレタンが好ましく、該水性ポリウレタンが０．０１〜０．２μｍの平均粒径を有することが好ましい。平均粒径が０．０１μｍ以上の場合には、耐水性向上して、研磨中の経時的安定性が向上しやすい。平均粒径が０．２μｍ以下の場合には、繊維束の拘束性が向上して、研磨パッドの曲げ弾性率を１５０ＭＰａ以上としやすく、平坦化性が向上し、研磨中のパッド寿命を延ばし、経時的安定性が向上しやすい。また、上記した平均粒径を調整したり、或いは良好な濡れ性や吸水性を得るには、例えば、高分子弾性体がカルボキシル基、スルホン酸基、および、炭素数３以下のポリアルキレングリコール基からなる群から選ばれる少なくとも１種の親水性基を含有すること、更には、研磨パッド内部に連通孔を有する構造とすることが好ましい。バイレック法吸水高さ試験において６０分後の水の吸水高さを１０ｍｍ以上とするには、これらの親水基の種類や量によっても好ましく調整できる。
【００４４】
そして、前記極細繊維絡合体と前記高分子弾性体が質量比で、５５／４５〜９５／５であることが、研磨パッドの曲げ弾性率を１５０〜８００ＭＰａの範囲に調整し易い点で好ましい。前記極細繊維絡合体の質量比率を５５以上とする場合は、研磨中の経時的安定性が向上したり、研磨効率が向上する傾向がある。前記極細繊維絡合体の質量比率を９５以下とする場合は、繊維束の内部における高分子弾性体の拘束力が向上して、平坦化性の向上および研磨中のパッド磨耗が低下し、経時的安定性が向上しやすい。特に６０／４０〜９０／１０の範囲が好ましい。
【００４５】
本発明の研磨パッドの見掛け密度は、スラリー保持性が良好なこと、および剛性が高いことから、０．４〜１．２ｇ／ｃｍ３、さらには、０．５〜１．０ｇ／ｃｍ３の範囲であることが好ましい。本発明の研磨パッドの曲げ弾性率およびバイレック法吸水高さの６０分後の吸水高さは、パッドの見かけ密度によっても調整できる。例えば、研磨パッドの見掛け密度を０．４以上とすることで、研磨パッドの前記曲げ弾性率を１５０ＭＰａ以上に高め易く、また１．２以下とすることで、前記曲げ弾性率を８００ＭＰａ以下に制御し易く、前記バイレック法吸水高さの６０分後の吸水高さを１０ｍｍ以上とし易い。
【００４６】
繊維束の平均長さは、特に限定されないが、１００ｍｍ以上、さらには、２００ｍｍ以上であることが、極細繊維の繊維密度を容易に高めることができる点、研磨パッドの剛性を容易に高めることができる点および繊維の抜けを抑制できる点から好ましい。前記繊維束の長さが短すぎる場合には、極細繊維の高密度化が困難で、また、充分に高い剛性が得られず、さらに、研磨中に極細繊維が抜けやすくなる傾向がある。上限は、特に限定されず、例えば、後述するスパンボンド法により製造された不織布に由来する繊維絡合体を含有する場合には、物理的に切れていない限り、数ｍ、数百ｍ、数ｋｍあるいはそれ以上の繊維長が含まれてもよい。
【００４７】
本発明本発明の研磨パッドは、前記繊維絡合体に高分子弾性体が充填されて複合化された構造を有する。
【００４８】
本発明の研磨パッドにおいては、極細繊維絡合体を形成する極細繊維は、極細繊維束であることが好ましく、高分子弾性体が極細繊維束の内部に存在し、高分子弾性体により、該極細繊維束を構成する極細繊維の一部或いは大部分が拘束されていることが研磨パッドの曲げ弾性率を調整し易い点で好ましい。極細繊維束が高分子弾性体によって拘束されることによって、極細繊維束に剛性が付与され、曲げ弾性率が１５０ＭＰａ以上となって高い平坦化性能が得られる。また、繊維の抜けを防ぎ、抜けた繊維による砥粒が凝集することを防止可能となり、それによりスクラッチが抑制できる。ここで、極細繊維が高分子弾性体によって拘束されているとは、繊維束内部に存在する極細繊維の大部分が、繊維束内部に存在する高分子弾性体により接着され結束されている状態を意味する。
【００４９】
また、複数の繊維束同士は、繊維束の外側に存在する高分子弾性体により結着されて、塊（バルク）状に存在していることが特に曲げ弾性率が１５０ＭＰａ以上とし易い点で好ましい。このように、繊維束同士が結着されることにより、研磨パッドの形態安定性が向上して、研磨安定性が向上する。
【００５０】
極細繊維の集束・拘束状態および繊維束同士の結着状態は研磨パッドの断面の電子顕微鏡写真により容易に確認することができる。
【００５１】
極細繊維を拘束している高分子弾性体および極細繊維束同士を結着している高分子弾性体は非多孔質状であることが好ましい。なお、非多孔質状とは、多孔質状、または、スポンジ状（以下、単に、多孔質状とも言う）の高分子弾性体が有するような空隙（独立気泡）を実質的に有さない状態を意味する。具体的には、例えば、溶剤系ポリウレタンを凝固させて得られるような、微細な気泡を多数有する高分子弾性体ではないことを意味する。極細繊維を集束・拘束または極細繊維束同士を結着している高分子弾性体を非多孔質状とすることが、極細繊維の拘束力が高まり、曲げ弾性率を１５０〜８００ＭＰａの範囲とし易い。また、研磨安定性が高くなり、また、研磨時のスラリー屑やパッド屑が空隙に堆積しにくくなるために、研磨パッドが摩耗し難いことから、高い研磨レートを長時間維持することができる。更に、極細繊維に対する接着強度が高くなるために、繊維の抜けに起因するスクラッチの発生を抑制することができる。さらに、より高い剛性が得られるために、平坦化性能に優れた研磨パッドが得られる。
【００５２】
また、本発明の研磨パッドは、５０℃の温水で飽和膨潤させたときの吸水率が１０〜８０質量％、さらには１５〜７０質量％であることが好ましい。前記吸水率が１０質量％以上である場合には、砥粒スラリーが保持し易く、研磨レートが向上すると共に研磨均一性も向上する傾向がある。前記吸水率が８０質量％以下の場合には、研磨レートの向上が見られ、また、研磨中に硬度等の特性が変化し難くなるために、平坦化性能の経時的安定に優れる傾向がある。
【００５３】
本発明の研磨パッドは、バフィング等によるパッド平坦化処理や、ダイヤモンド等のパッドドレッシングを用いた研磨前のコンディショニング処理や、研磨時にコンディショニング処理を施すことにより、表面近傍に存在する繊維束を分繊、又はフィブリル化することにより研磨パッドの表面に極細繊維を形成させることができる。研磨パッド表面の極細繊維の繊維密度としては、６００本／ｍｍ２以上、さらには、１０００本／ｍｍ２以上、特には、２０００本／ｍｍ２以上であることが好ましい。前記繊維密度が低すぎる場合には、砥粒の保持性が不充分になる傾向がある。前記繊維密度の上限は特に限定されないが、生産性の点から、１００００００本／ｍｍ２程度である。また、研磨パッド表面の極細繊維は立毛されていても、立毛されていなくても良い。極細繊維が立毛されている場合には、研磨パッドの表面がよりソフトになるためにスクラッチの低減効果がより高くなる。一方、極細繊維の立毛の程度が低い場合には、ミクロ平坦性を重視する用途に有利となる。このように用途に応じて表面状態を適宜選択することが好ましい。
【００５４】
［研磨パッドの製造方法］
次に、本発明の研磨パッドの製造方法の一例について詳しく説明する。
【００５５】
本発明の研磨パッドは、例えば、水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸して得られる海島型複合繊維からなる長繊維ウェブを製造するウェブ製造工程と、前記長繊維ウェブを複数枚重ねて絡合させることによりウェブ絡合シートを形成するウェブ絡合工程と、前記ウェブ絡合シートを湿熱収縮させることにより、面積収縮率が３０％以上になるように収縮させる湿熱収縮処理工程と、前記ウェブ絡合シート中の前記水溶性熱可塑性樹脂を熱水中で溶解することにより、極細繊維からなる繊維絡合体を形成する繊維絡合体形成工程と、前記繊維絡合体に高分子弾性体の水性液を含浸および乾燥凝固させる高分子弾性体充填工程とを備えるような研磨パッドの製造方法により得ることができる。
【００５６】
前記製造方法においては、長繊維を含有するウェブ絡合シートを湿熱収縮させる工程を経ることにより、短繊維を含有するウェブ絡合シートを湿熱収縮させる場合に比べて、ウェブ絡合シートを大きく収縮させることができ、そのために、極細繊維の繊維密度が緻密になる。そして、ウェブ絡合シートの水溶性熱可塑性樹脂を溶解抽出することにより、極細繊維束からなる繊維絡合体が形成される。このとき、水溶性熱可塑性樹脂が溶解抽出された部分に空隙が形成される。そして、この空隙に高分子弾性体の水性液を含浸および乾燥凝固させることにより、極細繊維束を構成する極細繊維が集束されるとともに、極細繊維束同士も集束される。このようにして、繊維密度が高く、極細繊維が収束された剛性の高い研磨パッドが得られる。
【００５７】
以下に各工程について、詳しく説明する。
【００５８】
（１）ウェブ製造工程
本工程においては、はじめに、水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸して得られる海島型複合繊維からなる長繊維ウェブを製造する。
【００５９】
前記海島型複合繊維は、水溶性熱可塑性樹脂と、前記水溶性熱可塑性樹脂と相溶性が低い非水溶性熱可塑性樹脂とをそれぞれ溶融紡糸した後、複合化させることにより得られる。そして、このような海島型複合繊維から水溶性熱可塑性樹脂を溶解除去または分解除去することにより、極細繊維が形成される。海島型複合繊維の太さは、工業性の観点から、０．５〜３デシテックスであることが好ましい。
【００６０】
なお、本実施形態においては、極細繊維を形成するための複合繊維として海島型複合繊維について詳しく説明するが、海島型繊維の代わりに多層積層型断面繊維等の公知の極細繊維発生型繊維を用いてもよい。
【００６１】
前記水溶性熱可塑性樹脂としては、水、アルカリ性水溶液、酸性水溶液等により、溶解除去または分解除去できる熱可塑性樹脂であって、溶融紡糸が可能な樹脂が好ましく用いられる。このような、水溶性熱可塑性樹脂の具体例としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルアルコール共重合体等のポリビニルアルコール系樹脂（ＰＶＡ系樹脂）；ポリエチレングリコール及び／又はスルホン酸アルカリ金属塩を共重合成分として含有する変性ポリエステル；ポリエチレンオキシド等が挙げられる。これらの中では、特に、ＰＶＡ系樹脂が以下の理由により、好ましく用いられる。
【００６２】
ＰＶＡ系樹脂を水溶性熱可塑性樹脂成分とする海島型複合繊維を用いた場合、ＰＶＡ系樹脂を溶解することにより形成される極細繊維が大きく捲縮する。このことにより繊維密度が高い繊維絡合体が得られる。また、ＰＶＡ系樹脂を水溶性熱可塑性樹脂成分とする海島型複合繊維を用いた場合、ＰＶＡ系樹脂を溶解させるときに、形成される極細繊維や高分子弾性体は実質的に分解または溶解されないので、極細繊維や高分子弾性体の物性低下が起こりにくい。さらに、環境負荷も小さい。また、微量残存しても、研磨性能への悪影響は小さく、逆に、研磨パッドの濡れ性を高める傾向となることから、パッドに対するＰＶＡ系樹脂量としては、０．０１〜０．２質量％程度、好ましくは、０．０２〜０．１質量％程度である。
【００６３】
ＰＶＡ系樹脂は、ビニルエステル単位を主体とする共重合体をケン化することにより得られる。ビニルエステル単位を形成するためのビニル単量体の具体例としては、例えば、酢酸ビニル、ギ酸ビニル、プロピオン酸ビニル、バレリン酸ビニル、カプリン酸ビニル、ラウリン酸ビニル、ステアリン酸ビニル、安息香酸ビニル、ピバリン酸ビニルおよびバーサティック酸ビニル等が挙げられる。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、酢酸ビニルが工業性の点から好ましい。
【００６４】
ＰＶＡ系樹脂は、ビニルエステル単位のみからなるホモＰＶＡであっても、ビニルエステル単位以外の共重合単量体単位を構成単位として含有する変性ＰＶＡであってもよい。溶融紡糸性、水溶性、繊維物性を制御できる点から、変性ＰＶＡがより好ましい。ビニルエステル単位以外の共重合単量体単位の具体例としては、例えば、エチレン、プロピレン、１−ブテン、イソブテンなどの炭素数４以下のα−オレフィン類；メチルビニルエーテル、エチルビニルエーテル、ｎ−プロピルビニルエーテル、イソプロピルビニルエーテル、ｎ−ブチルビニルエーテルなどのビニルエーテル類等が挙げられる。ビニルエステル単位以外の共重合単量体単位の含有割合としては、１〜２０モル％、さらには、４〜１５モル％とくには、６〜１３モル％の範囲であることが好ましい。これらの中ではエチレン単位を４〜１５モル％、さらには、６〜１３モル％含有するエチレン変性ＰＶＡが海島型複合繊維の物性が高くなる点から好ましい。
【００６５】
ＰＶＡ系樹脂の粘度平均重合度は、２００〜５００、さらには、２３０〜４７０、とくには、２５０〜４５０の範囲であることが、安定な海島構造が形成される点、溶融紡糸性に優れた溶融粘度を示す点および溶解時の溶解速度が速い点から好ましい。なお、前記重合度は、ＪＩＳ−Ｋ６７２６に準じて測定される。すなわち、ＰＶＡ樹脂を再ケン化し、精製した後、３０℃の水中で測定した極限粘度［η］から次式により求められる。
【００６６】
粘度平均重合度Ｐ＝（［η］×１０３／８．２９）（１／０．６２）
ＰＶＡ系樹脂のケン化度としては、９０〜９９．９９モル％、さらには９３〜９９．９８モル％、とくには、９４〜９９．９７モル％、殊には、９６〜９９．９６モル％の範囲であることが好ましい。前記ケン化度がこのような範囲である場合には、水溶性に優れ、熱安定性が良好で、溶融紡糸性に優れ、また、生分解性にも優れたＰＶＡ系樹脂が得られる。
【００６７】
前記ＰＶＡ系樹脂の融点としては、１６０〜２５０℃、さらには１７０〜２２７℃、特には１７５〜２２４℃、殊には１８０〜２２０℃の範囲であることが、機械的特性および熱安定性に優れる点ならびに溶融紡糸性に優れる点から好ましい。なお、前記ＰＶＡ系樹脂の融点が高すぎる場合には、融点と分解温度が近づくために、溶融紡糸の際に分解を生じることにより、溶融紡糸性が低下する傾向がある。
【００６８】
また、前記ＰＶＡ系樹脂の融点が、前記非水溶性熱可塑性樹脂の融点に比べて低すぎる場合には、溶融紡糸性が低下する点から好ましくない。このような観点から、ＰＶＡ系樹脂の融点は、前記非水溶性熱可塑性樹脂の融点に比べて６０℃以上、さらには、３０℃以上低すぎないことが好ましい。
【００６９】
前記非水溶性熱可塑性樹脂としては、水、アルカリ性水溶液、酸性水溶液等により、溶解除去または分解除去されない熱可塑性樹脂であって、溶融紡糸が可能な樹脂が好ましく用いられる。
【００７０】
前記非水溶性熱可塑性樹脂の具体例としては、上述した、研磨パッドを構成する極細繊維を形成するために用いられる、各種熱可塑性樹脂が用いられうる。
【００７１】
前記非水溶性熱可塑性樹脂は各種添加剤を含有してもよい。前記添加材の具体例としては、例えば、触媒、着色防止剤、耐熱剤、難燃剤、滑剤、防汚剤、蛍光増白剤、艶消剤、着色剤、光沢改良剤、制電剤、芳香剤、消臭剤、抗菌剤、防ダニ剤、無機微粒子等が挙げられる。
【００７２】
次に、前記水溶性熱可塑性樹脂と前記非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸して海島型複合繊維を形成し、得られた海島型複合繊維から長繊維ウェブを形成する方法について、詳しく説明する。
【００７３】
前記長繊維ウェブは、例えば、前記水溶性熱可塑性樹脂と前記非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸することにより複合化した後、スパンボンド法により、延伸後、堆積させることにより得られる。このように、スパンボンド法によりウェブを形成することにより、繊維の抜けが少なく、繊維密度が高く、形態安定性が良好な海島型複合繊維からなる長繊維ウェブが得られる。なお、長繊維とは、短繊維を製造するときのような切断工程を経ずに製造された繊維である。
【００７４】
海島型複合繊維の製造においては、水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂とがそれぞれ溶融紡糸され、複合化される。水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂との質量比としては、５／９５〜５０／５０、さらには、１０／９０〜４０／６０の範囲であることが好ましい。水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂との質量比がこのような範囲である場合には、高密度の繊維絡合体が得られ、また、極細繊維の形成性にも優れる。
【００７５】
水溶性熱可塑性樹脂と非水溶性熱可塑性樹脂とを溶融紡糸により複合化した後、スパンボンド法により、長繊維ウェブを形成する方法について、以下に詳しく説明する。
【００７６】
はじめに、水溶性熱可塑性樹脂および非水溶性熱可塑性樹脂をそれぞれ別々の押出機により溶融混練し、それぞれ異なる紡糸口金から溶融樹脂のストランドを同時に吐出させる。そして、吐出されたストランドを複合ノズルで複合させた後、紡糸ヘッドのノズル孔から吐出させることにより海島型複合繊維を形成する。溶融複合紡糸においては、海島型複合繊維における島数は４〜４０００島／繊維、さらには１０〜１０００島／繊維にすることが、単繊維繊度が小さく、繊維密度の高い繊維束が得られる点から好ましい。
【００７７】
前記海島型複合繊維は冷却装置で冷却された後、エアジェット・ノズルなどの吸引装置を用いて目的の繊度となるように１０００〜６０００ｍ／分の引き取り速度に相当する速度の高速気流により延伸される。その後、延伸された複合繊維を移動式の捕集面の上に堆積することにより長繊維ウェブが形成される。なお、このとき、必要に応じて堆積された長繊維ウェブを、部分的に圧着してもよい。繊維ウェブの目付量は、２０〜５００ｇ／ｍ２の範囲であることが均一な繊維絡合体が得られ、また、工業性の点から好ましい。
【００７８】
（２）ウェブ絡合工程
次に、得られた前記長繊維ウェブを複数枚重ねて絡合させることによりウェブ絡合シートを形成するウェブ絡合工程について説明する。
【００７９】
ウェブ絡合シートは、ニードルパンチや高圧水流処理等の公知の不織布製造方法を用いて長繊維ウェブに絡合処理を行うことにより形成される。以下に、代表例として、ニードルパンチによる絡合処理について詳しく説明する。
【００８０】
はじめに、長繊維ウェブに針折れ防止油剤、帯電防止油剤、絡合向上油剤などのシリコーン系油剤または鉱物油系油剤を付与する。なお、目付ムラを低減させるために、２枚以上の繊維ウェブを、クロスラッパーにより重ね合わせ、油剤を付与してもよい。
【００８１】
その後、例えば、ニードルパンチにより三次元的に繊維を絡合させる絡合処理を行う。ニードルパンチ処理を行うことにより、繊維密度が高く、繊維の抜けを起こしにくいウェブ絡合シートが得られる。なお、ウェブ絡合シートの目付量は、目的とする研磨パッドの厚さ等に応じて適宜選択されるが、具体的には、例えば、１００〜１５００ｇ／ｍ２の範囲であることが取扱い性に優れる点から好ましい。
【００８２】
油剤の種類や量およびニードルパンチにおけるニードル形状、ニードル深度、パンチ数などのニードル条件は、ウェブ絡合シートの層間剥離力が高くなるような条件が適宜選択される。バーブ数は針折れが生じない範囲で多いほうが好ましく、具体的には、例えば、１〜９バーブの中から選ばれる。ニードル深度は重ね合わせたウェブ表面までバーブが貫通するような条件、かつ、ウェブ表面にニードルパンチ後の模様が強く出ない範囲で設定することが好ましい。また、ニードルパンチ数はニードル形状、油剤の種類と使用量等により調整されるが、具体的には、５００〜５０００パンチ／ｃｍ２が好ましい。また、絡合処理後の目付量が、絡合処理前の目付量の質量比で１．２倍以上、さらには、１．５倍以上となるように絡合処理することが、繊維密度が高い繊維絡合体が得られ、また、繊維の抜けを低減できる点から好ましい。上限は特に限定されないが、処理速度の低下による製造コストの増大を避ける点で４倍以下であることが好ましい。
【００８３】
ウェブ絡合シートの層間剥離力は、２ｋｇ／２．５ｃｍ以上、さらには、４ｋｇ／２．５ｃｍ以上であることが、形態保持性が良好で、且つ、繊維の抜けが少なく、繊維密度が高い繊維絡合体が得られる点から好ましい。なお、層間剥離力は、三次元絡合の度合いの目安になる。層間剥離力が小さすぎる場合には、繊維絡合体の繊維密度が充分に高くない。また、絡合不織布の層間剥離力の上限は特に限定されないが、絡合処理効率の点から３０ｋｇ／２．５ｃｍ以下であることが好ましい。
【００８４】
また、研磨パッドの硬さを調節する目的で、本発明の効果を損なわない範囲で、必要に応じて、上記のようにして得られた不織布であるウェブ絡合シートに、さらに極細繊維からなる編物または織物（編織物）を重ねて、ニードルパンチング処理および／または高圧水流処理により絡合処理を行うことにより、編織物が絡合一体化された絡合不織布、例えば、編織物／絡合不織布、絡合不織布／編織物／絡合不織布などの積層構造体をウェブ絡合シートとして用いてもよい。
【００８５】
前記編織物を構成する極細繊維は、特に限定されない。具体的には、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエステルエラストマー等から形成されるポリエステル系繊維；ポリアミド６、ポリアミド６６、芳香族ポリアミド、ポリアミドエラストマー等から形成されるポリアミド系繊維；ウレタン系ポリマー、オレフィン系ポリマー、アクリロニトリル系ポリマー等からなる繊維が好ましく用いられる。これらの中では、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ポリアミド６、ポリアミド６６等から形成される繊維が、工業性の点から好ましい。
【００８６】
また、前記編織物を形成するための海島型複合繊維の除去成分の具体例としては、例えば、ポリスチレンおよびその共重合体、ポリエチレン、ＰＶＡ系樹脂、共重合ポリエステル、共重合ポリアミド等が挙げられる。これらの中では、溶解除去する際に大きな収縮を生じる点からＰＶＡ系樹脂が好ましく用いられる。
【００８７】
（３）湿熱収縮処理工程
次に、ウェブ絡合シートを湿熱収縮させることにより、ウェブ絡合シートの繊維密度および絡合度合を高めるための湿熱収縮処理工程について説明する。なお、本工程においては、長繊維を含有するウェブ絡合シートを湿熱収縮させることにより、短繊維を含有するウェブ絡合シートを湿熱収縮させる場合に比べて、ウェブ絡合シートを大きく収縮させることができ、そのために、極細繊維の繊維密度が特に高くなる。
湿熱収縮処理は、スチーム加熱により行うことが好ましい。スチーム加熱条件としては、雰囲気温度が６０〜１３０℃の範囲で、相対湿度７５％以上、さらには相対湿度９０％以上で、６０〜６００秒間加熱処理することが好ましい。このような加熱条件の場合には、ウェブ絡合シートを高収縮率で収縮させることができるので好ましい。なお、相対湿度が低すぎる場合には、繊維に接触した水分が速やかに乾燥することにより、収縮が不充分になる傾向がある。
【００８８】
湿熱収縮処理は、前記ウェブ絡合シートを面積収縮率が３５％以上、さらには、４０％以上になるように収縮させることが好ましい。このように高い収縮率で収縮させることにより、高い繊維密度が得られる。前記面積収縮率の上限は特に限定されないが、収縮の限度や処理効率の点から８０％以下程度であることが好ましい。
【００８９】
なお、面積収縮率（％）は、下記式（１）：
（収縮処理前のシート面の面積−収縮処理後のシート面の面積）／収縮処理前のシート面の面積×１００・・・（１）、により計算される。前記面積は、シートの表面の面積と裏面の面積の平均面積を意味する。
【００９０】
このように湿熱収縮処理されたウェブ絡合シートは、海島型複合繊維の熱変形温度以上の温度で加熱ロールや加熱プレスすることにより、さらに、繊維密度が高められてもよい。
また、湿熱収縮処理前後におけるウェブ絡合シートの目付量の変化としては、収縮処理後の目付量が、収縮処理前の目付量に比べて、１．２倍（質量比）以上、さらには、１．５倍以上で、４倍以下、さらには３倍以下であることが好ましい。
【００９１】
（４）繊維束結着工程
ウェブ絡合シートの極細繊維化処理を行う前に、ウェブ絡合シートの形態安定性を高める目的や、得られる研磨パッドの空隙率を低減させることを目的として、必要に応じて、収縮処理されたウェブ絡合シートに高分子弾性体の水性液を含浸および乾燥凝固させることにより、予め、繊維束を結着させておいてもよい。
【００９２】
本工程においては、収縮処理されたウェブ絡合シートに前記高分子弾性体の水性液を含浸させ、乾燥凝固させることにより、ウェブ絡合シートに高分子弾性体を充填する。水性液の状態で高分子弾性体を含浸させ、乾燥凝固させることにより、高分子弾性体を形成することができる。高分子弾性体の水性液は、高濃度で粘度が低く、含浸浸透性にも優れているために、高充填しやすい。また、繊維に対する接着性にも優れている。従って、本工程により充填された高分子弾性体は、長繊維の海島型複合繊維を強固に拘束する。
高分子弾性体の水性液とは、高分子弾性体を形成する成分を水系媒体に溶解した水性溶液、又は、高分子弾性体を形成する成分を水系媒体に分散させた水性分散液である。なお、水性分散液には、懸濁分散液及び乳化分散液が含まれる。特に、耐水性に優れている点から、水性分散液を用いることがより好ましい。
【００９３】
ポリウレタン系樹脂を水性溶液または水性分散液にする方法は、特に限定されず、公知の方法を用いることができる。具体的には、例えば、カルボキシル基、スルホン酸基、水酸基などの親水性基を有するモノマー単位を含有させることにより、水性媒体に対する分散性をポリウレタン樹脂に付与する方法、または、ポリウレタン樹脂に界面活性剤を添加して、乳化又は懸濁させる方法が挙げられる。また、このような水性の高分子弾性体は水に対する濡れ性に優れていることにより、砥粒を均一且つ多量に保持する特性に優れている。
【００９４】
前記乳化又は懸濁に用いられる界面活性剤の具体例としては、例えば、ラウリル硫酸ナトリウム、ラウリル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレントリデシルエーテル酢酸ナトリウム、ドデシルベンゼンスルフォン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルフォン酸ナトリウム、ジオクチルスルホコハク酸ナトリウムなどのアニオン性界面活性剤；ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンオクチルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンステアリルエーテル、ポリオキシエチレン−ポリオキシプロピレンブロック共重合体などのノニオン性界面活性剤などが挙げられる。また、反応性を有する、いわゆる反応性界面活性剤を用いてもよい。また、界面活性剤の曇点を適宜選ぶことにより、ポリウレタン樹脂に感熱ゲル化性を付与することもできる。ただし、多量に界面活性剤を用いた場合には、研磨性能やその経時安定性へ悪影響を与える場合も有る為、必要最小限とするのが好ましい。
【００９５】
本工程においては、高分子弾性体を形成するために、従来一般的に用いられている高分子弾性体の有機溶媒溶液を用いる代わりに、高分子弾性体の水性液を用いることが好ましい。このように高分子弾性体の水性液を用いることにより、より高い濃度で高分子弾性体を含有する樹脂液を含浸させることができる。そして、これにより、得られる研磨パッドの空隙率を充分に低下させることができ、曲げ弾性率を１５０〜８００ＭＰａの範囲にし易い。
【００９６】
高分子弾性体の水性液の固形分濃度としては、１０質量％以上、さらには、１５質量％以上であることも、曲げ弾性率を所望の範囲としやすいことから好ましい。
【００９７】
前記ウェブ絡合シートに高分子弾性体の水性液を含浸させる方法としては、例えば、ナイフコーター、バーコーター、又はロールコーターを用いる方法、または、ディッピングする方法等が挙げられる。
【００９８】
そして、高分子弾性体の水性液が含浸されたウェブ絡合シートを乾燥することにより、高分子弾性体を凝固させることができる。乾燥方法としては、５０〜２００℃の乾燥装置中で熱処理する方法や、赤外線加熱の後に乾燥機中で熱処理する方法等が挙げられる。
【００９９】
なお、前記ウェブ絡合シートに高分子弾性体の水性液を含浸させた後、乾燥する場合、該水性液がウェブ絡合シートの表層に移行（マイグレーション）することにより、均一な充填状態が得られないことがある。このような場合には、水性液の高分子弾性体の粒径を調整すること；高分子弾性体のイオン性基の種類や量を調整すること、あるいは、ｐＨ等によってその安定性を調整すること；１価または２価のアルカリ金属塩やアルカリ土類金属塩、ノニオン系乳化剤、会合型水溶性増粘剤、水溶性シリコーン系化合物などの会合型感熱ゲル化剤、水溶性ポリウレタン系化合物、または熱によってｐＨを変化させる有機物や無機物などを併用すること等により、４０〜１００℃程度における水分散安定性を低下させること；等によりマイグレーションを抑制することができる。なお、必要に応じて、高分子弾性体が表面に偏在するようにマイグレーションさせてもよい。
【０１００】
（５）極細繊維形成工程
次に、水溶性熱可塑性樹脂を熱水中で溶解することにより、極細繊維を形成する工程である、極細繊維形成工程について説明する。
【０１０１】
本工程は、水溶性熱可塑性樹脂を除去することにより極細繊維を形成する工程である。このとき、前記ウェブ絡合シートの水溶性熱可塑性樹脂が溶解抽出された部分に空隙が形成される。そして、この空隙に、後の高分子弾性体充填工程において、高分子弾性体を充填することにより、極細繊維が拘束される。
【０１０２】
極細繊維化処理は、ウェブ絡合シート又は、ウェブ絡合シートと高分子弾性体との複合体を、水、アルカリ性水溶液、酸性水溶液等で熱水加熱処理することにより、水溶性熱可塑性樹脂を溶解除去、または、分解除去する処理である。
【０１０３】
熱水加熱処理条件の具体例としては、例えば、第１段階として、６５〜９０℃の熱水中に５〜３００秒間浸漬した後、さらに、第２段階として、８５〜１００℃の熱水中で１００〜６００秒間処理することが好ましい。また、溶解効率を高めるために、必要に応じて、ロールでのニップ処理、高圧水流処理、超音波処理、シャワー処理、攪拌処理、揉み処理等を行ってもよい。
【０１０４】
本工程においては、海島型複合繊維から水溶性熱可塑性樹脂を溶解して極細繊維を形成する際に、極細繊維が大きく捲縮される。この捲縮により繊維密度が緻密になるために、高密度の繊維絡合体が得ら易く、曲げ弾性率を１５０〜８００ＭＰａの範囲にし易い。
【０１０５】
（６）高分子弾性体充填工程
次に、極細繊維から形成される極細繊維束内部に高分子弾性体を充填することにより、前記極細繊維を拘束するとともに、極細繊維束を拘束し、かつ極細繊維束同士を結着する工程について説明する。
【０１０６】
極細繊維形成工程（５）において、海島型複合繊維に極細繊維化処理を施すことにより、水溶性熱可塑性樹脂が除去されて極細繊維束の内部に空隙が形成される。本工程においては、このような空隙に高分子弾性体を充填することにより、極細繊維を集束するとともに、極細繊維束を拘束し、かつ極細繊維束同士を結着することで、研磨パッドの空隙率を低下させ、所望の曲げ弾性率とし易い。なお、極細繊維が繊維束を形成している場合には、毛細管現象により高分子弾性体の水性液が含浸されやすいので極細繊維はより集束されて拘束されやすい。
【０１０７】
本工程に用いられる高分子弾性体の水性液は、繊維束結着工程（４）で説明した高分子弾性体の水性液と同様のものが用いられうる。
【０１０８】
本工程において極細繊維から形成される極細繊維束内部に高分子弾性体を充填する方法は、繊維束結着工程（４）で用いられる方法と同様の方法が適用できる。このようにして、研磨パッドが形成される。
【０１０９】
［研磨パッドの後加工］
得られた研磨パッドは、必要に応じて、成形処理、平坦化処理、起毛処理、積層処理、表面処理、洗浄処理等の後加工処理が施されてもよい。
【０１１０】
前記成形処理、および平坦化処理は、得られた研磨パッドを研削により所定の厚みに熱プレス成形したり、所定の外形に切断したりする加工である。研磨パッドとしては、厚み０．５〜３ｍｍ程度に研削加工されたものであることが好ましい。
【０１１１】
前記起毛処理とは、サンドペーパー、針布、ダイヤモンド等により研磨パッド表面に機械的な摩擦力や研磨力を与えて、集束された極細繊維を分繊する処理である。このような起毛処理により、研磨パッド表層部に存在する繊維束がフィブリル化され、表面に多数の極細繊維が形成される。
【０１１２】
前記積層処理とは、得られた研磨パッドを基材に張り合わせて積層化することにより剛性を調整する処理である。例えば、研磨パッドを硬度の低い弾性体シートと積層することにより、被研磨面のグローバル平坦性（非研磨基材全体の平坦性）をさらに向上させることができる。なお、積層の際の接着は、溶融接着でも、接着剤や粘着剤を介した接着であってもよい。前記基材の具体例としては、例えば、ポリウレタン等からなる弾性スポンジ体；ポリウレタンを含浸した不織布（例えば、ニッタ・ハース（株）製の商品名Ｓｕｂａ４００）；天然ゴム、ニトリルゴム、ポリブタジエンゴム、シリコーンゴムなどのゴムや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などの熱可塑性エラストマーからなる弾性樹脂フィルム；発泡プラスチック；編物、織物等のシート状基材が挙げられる。
また、前記表面処理は、砥粒スラリーの保持性や排出性を調整するために研磨パッド表面に、格子状、同心円状、渦巻き状等の溝や孔を形成する処理である。
【０１１３】
前記洗浄処理は、得られた研磨パッドに付着しているパーティクルや金属イオン等の不純物を、冷水或いは温水で洗浄したり、或いは、界面活性剤等の洗浄作用を有する添加剤を含んだ水溶液或いは溶剤で洗浄処理したりする加工である。
【０１１４】
［研磨方法］
以下に、本実施形態の研磨パッドを用いた研磨の一例として、説明する。
砥粒スラリーは、水やオイルなどの液状媒体に、シリカ、酸化アルミニウム、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素、ダイヤモンド等の研磨剤が分散されたスラリーである。また、砥粒スラリーは、必要に応じて、塩基、酸、界面活性剤などの成分を含有してもよい。また、ＣＭＰを行うに際し、必要に応じ、研磨スラリーと共に、潤滑油、冷却剤などを供給してもよい。
【０１１５】
前記砥粒スラリーの番手は＃５０〜＃１０００が好ましく、＃１００〜＃１０００の範囲がより好ましく、＃１５０〜＃１０００の範囲がコンディショニング時の研磨パッド表面の厚さ方向の磨耗減量を０．３μｍ／min以下とする点でさらに好ましい。ダイヤモンド砥粒によるコンディショニングでは番手を＃２００〜＃１０００とダイヤモンドの粒径を小さくする方法が特に好ましい。なお、コンディショニングは被研磨基材２４を研磨する前に行っても、研磨中に行ってもよい。また、被研磨基材２４の研磨と研磨パッド１０のコンディショニングとを交互に行ってもよい。
本発明の研磨パッドは、半導体ウエハ用研磨パッドに用いる場合、研磨パッドの表面をコンディショニングする際に、該研磨パッド表面の厚さ方向の磨耗減量を０．３μｍ／min以下でコンディショニングすることで本発明の研磨パッドの研磨性能を長時間にわたって安定状態に維持できる点で好ましい。磨耗減量を上記数値以下とするには、砥粒スラリーの番手を調整する以外に、本発明の研磨パッドは水に対する濡れ性が良好であることから、水流を用いたコンディショニングを採用することが可能である。水流を用いたコンディショニング方法としては、例えば、高圧ジェット水洗浄、高圧マイクロジェット水洗浄、高圧バブルジェット水洗浄などの高圧水洗浄、および、水スプレー洗浄、超音波水洗浄、ナイロンブラシ等を用いたブラシ洗浄等が採用可能である。
中でも本発明の研磨パッドは表面に、平均繊度０．０１〜０．８ｄｔｅｘの極細繊維からなる極細繊維絡合体が存在していることから、従来から行われているコンディショニング方法と比べて、前述のような磨耗減量を０〜０．３μｍ／ｍｉｎの速度に調整するといった緩やかなコンディショニング条件を採用することが好ましい。具体的には、前述した以外にブロッキータイプのダイヤモンドドレッサーを採用する方法、コンディショニング圧力を低い圧力で行う方法、コンディショニングの時間を短くする方法、ダイヤモンドドレッシング処理に比べて一般的に緩やかなコンディショニング処理である高圧高圧ジェット洗浄、高圧マイクロジェット洗浄、高圧バブルジェット洗浄などの高圧水洗浄、スプレー洗浄、超音波洗浄、ブラシ洗浄なども、採用することが出来、洗浄効率の点から、中でも、高圧水洗浄が好ましい。なお、研磨パッド表面の厚さ方向の磨耗減量については、コンディショニング前後のパッドの厚さの差を２００倍に拡大した１０点の断面写真の平均から測定し、コンディショニング時間（分）で除した値で求める。
【０１１６】
本発明の研磨パッドは、シリコンウエハ、化合物半導体ウエハ、半導体ウエハ、半導体デバイス、液晶部材、光学素子、水晶、光学基板、電子回路基板、電子回路マスク基板、多層配線基板、ハードディスク、ＭＥＭＳ（マイクロ−エレクトロ−メカニカルシステムズ）基材等の研磨に好ましく用いられる。
【０１１７】
半導体ウエハや半導体デバイスの具体例としては、例えば、シリコン、酸化シリコン、酸化フッ化シリコン、有機ポリマーなどの絶縁膜；銅、アルミニウム、タングステンなどの配線材金属膜；タンタル、チタン、窒化タンタル、窒化チタンなどのバリアメタル膜を表面に有する基材が挙げられる。
【０１１８】
研磨においては、一次研磨、二次研磨（調整研磨）、仕上げ研磨、鏡面研磨等何れの研磨にも用いられる。また、研磨部分としては、基材の表面、裏面、端面のいずれであってもよい。
【実施例】
【０１１９】
以下、本発明を実施例により具体的に説明する。なお、本発明は実施例により何ら限定されるものではない。また得られた研磨パッドは以下の評価方法により、評価した。
【０１２０】
［評価方法］
（１）極細繊維の平均繊度、および、繊維束内部の極細繊維の集束状態の確認
得られた研磨パッドをカッター刃を用いて厚み方向に切断することにより、厚み方向の切断面を形成した。そして、得られた切断面を酸化オスミウムで染色した。そして、前記切断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で５００〜１０００倍で観察し、その画像を撮影した。そして、得られた画像から切断面に存在する極細繊維の断面積を求めた。ランダムに選択した１００個の断面積を平均した値を平均断面積とし、繊維を形成する樹脂の密度とから算出した。また、得られた画像を観察し、繊維束の外周を構成する極細繊維のみならず、内部の極細繊維同士が高分子弾性体によって接着一体化されている状態を集束されている場合を「有」、繊維束の内部に高分子弾性体が存在していないか、あるいは、わずかしか存在しておらず、極細繊維同士が殆ど接着一体化されていない状態を集束されていない場合を「無」と判断した。
【０１２１】
（２）高分子弾性体の２３℃および５０℃における貯蔵弾性率
研磨パッドを構成する高分子弾性体を縦４ｃｍ×横０．５ｃｍ×厚み４００μｍ±１００μｍのフィルムサンプルを作成した。そして、サンプル厚み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２３℃および５０℃における動的粘弾性率を測定し、貯蔵弾性率を算出した。なお、２種の高分子弾性体を用いる場合は、それぞれ別々にサンプルを作成し測定し、質量比率に乗じた和を、高分子弾性体の弾性率の値とした。
【０１２２】
（３）高分子弾性体のガラス転移温度
研磨パッドを構成する高分子弾性体を縦４ｃｍ×横０．５ｃｍ×厚み４００μｍ±１００μｍのフィルムを作成した。そして、サンプル厚み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℃／分での条件で動的粘弾性の測定を行い、損失弾性率の主分散ピーク温度をガラス転移温度とした。なお、２種の高分子弾性体を用いる場合は、それぞれ別々にサンプルを作成し測定し、質量比率に乗じた和を、高分子弾性体のガラス転移温度の値とした。
【０１２３】
（４）高分子弾性体の吸水率
高分子弾性体を５０℃で乾燥して得られた厚さ２００μｍのフィルムを、１３０℃で３０分間熱処理した後、２０℃、６５％ＲＨの条件下に３日間放置したものを乾燥サンプルとし、５０℃の水に乾燥サンプルを２日間浸漬した。その後、５０℃の水から取り出した直後のフィルムの最表面の余分な水滴等をＪＫワイパー１５０−Ｓ（株式会社クレシア製）にて拭き取った後のものを水膨潤サンプルとした。乾燥サンプルと水膨潤サンプルの質量を測定し、下記式に従って吸水率を求めた。なお、２種の高分子弾性体を用いる場合は、それぞれ別々にサンプルを作成し測定し、質量比率に乗じた和を、高分子弾性体の吸水率の値とした。
【０１２４】
吸水率（％）＝［（水膨潤サンプルの質量−乾燥サンプルの質量）／乾燥サンプルの質量］×１００
【０１２５】
（５）水性ポリウレタンの平均粒径
大塚化学株式会社製「ＥＬＳ−８００」を使用して動的光散乱法により測定し、キュムラント法（東京化学同人社発行「コロイド化学第IV巻コロイド化学実験法に記載」により解析して、水分散高分子弾性体の平均粒子径を測定した。なお、２種の高分子弾性体を用いる場合は、それぞれ別々にサンプルを測定し、質量比率に乗じた和を、高分子弾性体の平均粒径の値とした。
【０１２６】
（６）曲げ弾性率
AG-5000B（株式会社島津製作所社製）、試験モード：シングル、試験種類：３点曲げ、コントロール：ストローク、ヘッドスピード：0.6mm/min、ロードセル：５００ｋｇ、チャック間：２．２ｃｍ、試験個数：５個で曲げ弾性率を測定し、５回測定値の平均値を曲げ弾性率とした。なお、サンプルは縦方向と横方向を各々測定しその平均値とした。
【０１２７】
（７）バイレック法吸水高さにおける６０分後の水の吸水高さ
ＪＩＳ Ｌ１９０７−１９９４に準拠したバイレック法吸水高さ試験において、６０分後の水の吸水高さを測定した。測定サンプルは４回測定し、その平均値を吸水高さとした。
【０１２８】
（８）研磨パッドの研磨性能評価
円形状研磨パッドの裏面に粘着テープを貼り付けた後、ＣＭＰ研磨装置（株式会社野村製作所製「ＰＰ０−６０Ｓ」）に装着した。そして、番手＃２００のダイヤモンドドレッサー（三菱マテリアル株式会社製のＭＥＣ２００Ｌ）を用いて、圧力１７７ｋＰａ、ドレッサー回転数１１０回転／分の条件で、蒸留水を１２０ｍＬ／分の速度で流しながら１８分間研磨パッド表面を研削することによりコンディショニングを行った。
次に、プラテン回転数５０回転／分、ヘッド回転数４９回転／分、研磨圧力３５ｋＰａの条件において、キャボット社製砥粒スラリーＳＳ１２を１２０ｍｌ／分の速度で供給しながら、酸化膜表面を有する直径６インチのシリコンウエハを１００秒間研磨した。そして、研磨後の酸化膜表面を有するシリコンウエハ面内の任意４９点の厚みを測定し、各点における研磨された厚みを研磨時間で除することにより、研磨レート（ｎｍ／分）を求めた。そして、４９点の研磨レートの平均値を研磨レート（Ｒ）とし、また、その標準偏差（σ）を求めた。
【０１２９】
そして、下式により平坦性を評価した。なお、平坦性の値が小さいほど、平坦化性能に優れていることを示す。
平坦性（％）＝（σ／Ｒ）×１００
【０１３０】
次に、前記研磨した研磨パッドを湿潤状態で２５℃にて２４時間放置した。そして、その後、コンディショニングを行った後、再度、同様に研磨を行った後の、研磨レート（Ｒ）及び平坦性を求めた。
【０１３１】
さらに、コンディショニングと研磨とを交互に３００回繰り返し、３００回目の研磨時の研磨レート（Ｒ）及び平坦性を求めた。
【０１３２】
また、各研磨後の酸化膜を有するシリコンウエハの表面に存在する０．１６μｍ以上の大きさの傷の数をウエハ表面検査装置Ｓｕｒｆｓｃａｎ ＳＰ１（ＫＬＡ−Ｔｅｎｃｏｒ社製）を用いて、測定することにより、スクラッチ性を評価した。
【０１３３】
［実施例１］
水溶性熱可塑性ポリビニルアルコール系樹脂（以下、ＰＶＡ系樹脂という）と、変性度６モル％のイソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレ−ト（５０℃で吸水飽和させたときの吸水率１質量％、ガラス転移温度７７℃）（以下、変性ＰＥＴという）とを２０：８０（質量比）の割合で溶融複合紡糸用口金から吐出することにより、海島型複合繊維を形成した。なお、溶融複合紡糸用口金は、島数が６４島／繊維で、口金温度は２６０℃であった。そして、エジェクター圧力を紡糸速度４０００ｍ／ｍｉｎとなるように調整して、平均繊度２．０ｄｔｅｘの長繊維をネット上に捕集することにより、目付量４０ｇ／ｍ２のスパンボンドシート（長繊維ウェブ）が得られた。
【０１３４】
得られたスパンボンドシートをクロスラッピングにより１２枚重ねて、総目付が４８０ｇ／ｍ２の重ね合わせウェブを作製した。そして、得られた重ね合わせウェブに、針折れ防止油剤をスプレーした。次に、バーブ数１個でニードル番手４２番のニードル針およびバーブ数６個でニードル番手４２番のニードル針を用いて、重ね合わせウェブを２０００パンチ／ｃｍ２でニードルパンチ処理して絡合させることにより、ウェブ絡合シートを得た。得られたウェブ絡合シートの目付量は７６０ｇ／ｍ２であった。また、ニードルパンチ処理による面積収縮率は３８％であった。
【０１３５】
次に、得られたウェブ絡合シートを７０℃、９０％ＲＨの条件で９０秒間スチーム処理した。このときの面積収縮率は４５％であった。そして、１２０℃のオーブン中で乾燥させた後、１２０℃で熱プレスすることにより、目付量１３５０ｇ／ｍ２、見掛け密度０．７５ｇ／ｃｍ３、厚み１．８ｍｍのウェブ絡合シートを得た。
【０１３６】
次に、熱プレスされたウェブ絡合シートに、第１のポリウレタン弾性体として、ポリウレタン弾性体Ａの水性分散液（固形分濃度２０質量％）を含浸させた。なお、ポリウレタン弾性体Ａは、非晶性ポリカーボネート系ポリオールと、炭素数２〜３のポリアルキレングリコールを、９９．７：０．３（モル比）し、カルボキシル基含有モノマーを重量比で１．５ｗｔ％含有した非晶性ポリカーボネート系無黄変型ポリウレタン樹脂である。ポリウレタン弾性体Ａの吸水率は３質量％、２３℃における貯蔵弾性率は３００ＭＰａ、５０℃における貯蔵弾性率は１５０ＭＰａ、ガラス転移温度は−２０℃、水分散液の平均粒径は０．０３μｍである。このとき水性分散液の固形分付着量はウェブ絡合シートの質量に対して、１２質量％であった。そして、水性分散液が含浸されたウェブ絡合シートを９０℃、５０％ＲＨ雰囲気下で乾燥凝固処理し、さらに、１４０℃で乾燥処理し、目付量１５００ｇ／ｍ２、見掛け密度０．８３ｇ／ｃｍ３、厚み１．８ｍｍのシートを得た。
【０１３７】
次に、ポリウレタン弾性体Ａが充填されたウェブ絡合シートを９５℃の熱水中に浸漬しながらニップ処理を１０分間連続的に行うことによりＰＶＡ系樹脂を溶解除去し、さらに、乾燥することにより、極細繊維の平均繊度が０．０４ｄｔｅｘ、目付量１２００ｇ／ｍ２、見掛け密度０．６３ｇ／ｃｍ３、厚み１．９ｍｍである、ポリウレタン弾性体Ａと繊維絡合体との複合体を得た。
【０１３８】
そして、前記複合体に、第２のポリウレタン弾性体として、ポリウレタン弾性体Ｂ（固形分濃度２０質量％）の水性分散液を含浸させた。なお、ポリウレタン弾性体Ｂは非晶性ポリカーボネート系ポリオールをポリオール成分とし、カルボキシル基含有モノマーを１．７質量％含有する組成物から得られた無黄変型ポリウレタン樹脂１００質量部にカルボジイミド系架橋剤３質量部を添加して、熱処理することにより架橋構造を形成させたポリウレタン樹脂である。ポリウレタン弾性体Ｂの吸水率は２質量％、２３℃における貯蔵弾性率は４８０ＭＰａ、５０℃における貯蔵弾性率は３３０ＭＰａ、ガラス転移温度は−２５℃、水分散液の平均粒径は０．０５μｍであった。このとき水性分散液の固形分付着量は前記複合体の質量に対して、１３質量％であった。次に、水性分散液が含浸されたウェブ絡合シートを９０℃、５０％ＲＨ雰囲気下で凝固処理し、さらに、１４０℃で乾燥処理した。そして、それを１５０℃で熱プレスすることにより、研磨パッド前駆体が得られた。得られた研磨パッド前駆体は、目付量１３９０ｇ／ｍ２、見掛け密度０．８２ｇ／ｃｍ
３、厚さ１．７ｍであった。
【０１３９】
得られた研磨パッド前駆体を、表面平坦化のための研削加工を行って、目付量１１５０ｇ／ｍ２、見掛け密度０．８２ｇ／ｃｍ３、厚さ１．４ｍｍとし、後述する評価方法により評価した。結果を表１に示す。さらに、直径５１ｃｍの円形状に切断され、表面に幅２．０ｍｍ、深さ１．０ｍｍの溝を格子状に１５．０ｍｍ間隔で形成することにより、円形状の研磨パッドが得られた。繊維絡合体とポリウレタン弾性体との質量比率は７７／２３であり、高分子弾性体Ａと高分子弾性体Ｂの比率は５１：４９であった。また、得られた研磨パッドの表面を番手＃２００のダイヤモンドドレッサー（三菱マテリアル株式会社製のＭＥＣ２００Ｌ）を用いて、圧力１７７ｋＰａ、ドレッサー回転数１１０回転／分の条件で、蒸留水を１２０ｍＬ／分の速度で流しながら１８分間研磨パッド表面を研削することによりコンディショニングを行ったときの、該研磨パッド表面の厚さ方向の磨耗減量は、０．２５μｍ／minであった。
【０１４０】
［実施例２］
ウェブ絡合シートの作成までは実施例１と同様に行った。
【０１４１】
次に、ポリウレタン弾性体を含浸させることなく熱プレスされたウェブ絡合シートを９５℃の熱水中に１０分間浸漬してＰＶＡ系樹脂を溶解除去することにより、極細繊維の繊維束からなる繊維絡合体を得た。そして、得られた繊維絡合体にポリウレタン弾性体Ｂの水性分散液（固形分濃度３５質量％）を含浸させた。このとき水分散液の固形分付着量は繊維絡合体の質量に対して、２４質量％であった。次に、水分散液が含浸された繊維絡合体を１２０℃で乾燥処理した後、さらに、１４０℃で熱プレスすることにより研磨パッド前駆体が得られた。そして、得られた研磨パッド前駆体は、実施例３と同様にして後加工され、目付量９５０ｇ／ｍ２、見掛け密度０．６８ｇ／ｃｍ３、厚さ１．４ｍｍの研磨パッドが得られた。得られた研磨パッドを後述する評価方法により評価した。結果を表１に示す。さらに、直径５１ｃｍの円形状に切断され、表面に幅２．０ｍｍ、深さ１．０ｍｍの溝を格子状に１５．０ｍｍ間隔で形成することにより、円形状の研磨パッドが得られた。
【０１４２】
［実施例３］
第１のポリウレタン弾性体として、ポリウレタン弾性体Ａの代わりに、ポリエーテル系のポリアルキレングリコールとポリカーボネート系ポリオールを、８８：１２（モル比）し、カルボキシル基含有モノマーを重量比で１．２ｗｔ％含有し架橋構造を有する非晶性ポリカーボネート系無黄変型ポリウレタン弾性体Ｃ（吸水率４％、２３℃の貯蔵弾性率が２５０ＭＰａ、５０℃の貯蔵弾性率１００ＭＰａ、ガラス転移温度−３０℃、水分散液の平均粒径は０．０３μｍを用い、第２のポリウレタン弾性体として、ポリウレタン弾性体Ｂの代わりに、ポリウレタン弾性体Ｂのポリオール成分を増大させたポリウレタン弾性体Ｄ（吸水率４％、２３℃の貯蔵弾性率が３００ＭＰａ、５０℃の貯蔵弾性率が１２５ＭＰａ、ガラス転移温度が−３０℃、水分散液の平均粒径は０．０５μｍ）を用いた以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを作成した。得られた研磨パッドを後述する評価方法により評価した。結果を表１に示す。
【０１４３】
［実施例４］
水溶性熱可塑性ポリビニルアルコール系樹脂と、変性度６モル％のイソフタル酸変性ポリエチレンテレフタレ−トとを２０：８０（質量比）の割合で、島数が島数が６島／繊維で、溶融紡糸した以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを得た。極細繊維の繊度は０．４２ｄｔｅｘであった。得られた研磨パッドを後述する評価方法により評価した。結果を表１に示す。
【０１４４】
［比較例１］
変性ＰＥＴを溶融紡糸することにより、平均繊度２ｄｔｅｘのＰＥＴ長繊維を溶融紡糸し、得られた長繊維をネット上に捕集することにより、目付量３０ｇ／ｍ２のスパンボンドシート（長繊維ウェブ）を得た。
【０１４５】
得られたスパンボンドシートから、実施例１と同様にして重ね合わせウェブを作製した。そして、得られた重ね合わせウェブを実施例１と同様に、ニードルパンチ処理して絡合させることにより、ウェブ絡合シートを得た。得られたウェブ絡合シートの目付量は８４０ｇ／ｍ２、層間剥離力は１２ｋｇ／２．５ｃｍであった。次に、得られたウェブ絡合シートを７０℃、９５％ＲＨの条件で９０秒間スチーム処理した。そして、１４０℃のオーブン中で乾燥させた後、１４０℃で熱プレスすることによりウェブ絡合シートを得た。
【０１４６】
次に、熱プレスされたウェブ絡合シートに、ポリウレタン弾性体Ａの水性分散液（固形分濃度４０質量％）を含浸させた。このとき水分散液の固形分付着量はウェブ絡合シートの質量に対して、１７質量％であった。そして、水分散液が含浸されたウェブ絡合シートを９０℃、９０％ＲＨ雰囲気条件で凝固処理し、さらに、１４０℃で乾燥処理した。そして、バフィング処理を行って表面と裏面とを平坦化して、研磨パッドを得た。得られた研磨パッドを後述する評価方法により評価した。結果を表２に示す。
【０１４７】
［比較例２］
高分子弾性体として、ポリウレタン弾性体ＡおよびＢの水性分散液を用いてポリウレタン弾性体を形成する代わりに、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド溶液に溶解させたポリウレタン樹脂溶液（１２％濃度、２３℃の貯蔵弾性率が１５０ＭＰａ、５０℃の貯蔵弾性率が５０ＭＰａ、非晶性ポリカーボネート系黄変型ポリウレタン樹脂）を含浸し４０℃のＤＭＦと水の混合液中で湿式凝固させてポリウレタン弾性体を形成した以外は実施例１と同様にして研磨パッドを作成した。得られた研磨パッドを後述する評価方法により評価した。結果を表２に示す。
【０１４８】
［比較例３］
ポリウレタン弾性体ＡおよびＢの代わりに、ポリウレタン弾性体Ｄのポリオール成分を６５質量％に増大させたポリウレタン弾性体Ｆ（吸水率８％、２３℃の貯蔵弾性率が８０ＭＰａ、５０℃の貯蔵弾性率が３０ＭＰａ、ガラス転移温度が−３２℃、水分散液の平均粒径は０．０３μｍ）を用いた以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを作成した。得られた研磨パッドを後述する評価方法により評価した。結果を表２に示す。
【０１４９】
［比較例４］
ポリウレタン弾性体Ｂを付与しない以外は、実施例１と同様にして得られた研磨パッドを後述する評価方法により評価した。結果を表２に示す。なお、得られた研磨パッド中の繊維束の内部には、ポリウレタン弾性体がほとんど存在しておらず、極細繊維は実質的に集束されていなかった。
【０１５０】
［比較例５］
ポリウレタン弾性体Ｂの代わりに、ポリウレタン弾性体Ｄのポリオール成分を凡そ３０質量％に低減し、ポリカーボネート成分をヘキサメチレンカーボネートジオールにしたポリウレタン弾性体Ｆ（吸水率１％、２３℃の貯蔵弾性率が１０００ＭＰａ、５０℃の貯蔵弾性率が２００ＭＰａ、ガラス転移温度が０℃、水分散液の平均粒径は０．０８μｍ）を用いた以外は、実施例１と同様にして研磨パッドを作成した。得られた研磨パッドを後述する評価方法により評価した。結果を表２に示す。
【０１５１】
結果を表１および表２に示す
【０１５２】
【表１】
【０１５３】
【表２】
【０１５４】
［実施例５］
実施例１〜４で得られた研磨パッドを用いて、研磨条件を変更した以外は同様にして、研磨パッドの研磨性能評価を行った。
なお、研磨条件は、以下の通りである。
【０１５５】
（１）酸化膜を有するシリコンウエハをベアシリコンウエハに変更し、研磨に用いるスラリーをフジミ製Ｇｌａｎｚｏｘ１１０３に変更した以外は同様して評価した。
【０１５６】
（２）研磨に用いるスラリーを、昭和電工製研磨スラリーＧＰＬ−Ｃ１０１０に変更し、スラリー流量を２００ｍｌに変更した以外は同様して評価した。
【０１５７】
結果を表３に示す。
【０１５８】
【表３】
【産業上の利用可能性】
【０１５９】
本発明に関わる研磨パッドは、平坦化や鏡面化が行われる各種デバイス、各種基板等の各種製品、例えば、半導体基板、半導体デバイス、化合物半導体デバイス、化合物半導体基板、化合物半導体製品、ＬＥＤ基板、ＬＥＤ製品、シリコンウエハ、ハードディスク基板、ガラス基板、ガラス製品、金属基板、金属製品、プラスチック基板、プラスチック製品、セラミック基板、セラミック製品等を研磨するための研磨パッドとして用いることができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均繊度０．０１〜０．８ｄｔｅｘの極細繊維からなる極細繊維絡合体と高分子弾性体から形成されており、曲げ弾性率が１５０〜８００ＭＰａであって、ＪＩＳ Ｌ１９０７−１９９４に準拠したバイレック法吸水高さ試験において６０分後の水の吸水高さが１０ｍｍ以上であることを特徴とする研磨パッド。
【請求項２】
前記極細繊維絡合体が平均繊度０．０１〜０．８ｄｔｅｘ以下の極細繊維が５〜７０本集束した極細繊維束から構成されており、前記高分子弾性体が、極細繊維束の内部に存在する請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項３】
前記高分子弾性体がカルボキシル基、スルホン酸基および炭素数３以下のポリアルキレングリコール基からなる群から選ばれる少なくとも１種の親水性基を含有した水性ポリウレタンであって、該水性ポリウレタンの平均粒径が０．０１〜０．２μｍである水性ポリウレタンから主としてなる請求項１または２に記載の研磨パッド。
【請求項４】
前記高分子弾性体が２３℃および５０℃における貯蔵弾性率が９０〜９００ＭＰａの範囲である請求項１〜３のいずれか１項に記載の研磨パッド。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の研磨パッドの表面をコンディショニングする際に、該研磨パッド表面の厚さ方向の磨耗減量を０．３μｍ／min以下でコンディショニングすることを特徴とする半導体ウエハ用研磨パッドのコンディショニング方法。
【請求項１】
平均繊度０．０１〜０．８ｄｔｅｘの極細繊維からなる極細繊維絡合体と高分子弾性体から形成されており、曲げ弾性率が１５０〜８００ＭＰａであって、ＪＩＳ Ｌ１９０７−１９９４に準拠したバイレック法吸水高さ試験において６０分後の水の吸水高さが１０ｍｍ以上であることを特徴とする研磨パッド。
【請求項２】
前記極細繊維絡合体が平均繊度０．０１〜０．８ｄｔｅｘ以下の極細繊維が５〜７０本集束した極細繊維束から構成されており、前記高分子弾性体が、極細繊維束の内部に存在する請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項３】
前記高分子弾性体がカルボキシル基、スルホン酸基および炭素数３以下のポリアルキレングリコール基からなる群から選ばれる少なくとも１種の親水性基を含有した水性ポリウレタンであって、該水性ポリウレタンの平均粒径が０．０１〜０．２μｍである水性ポリウレタンから主としてなる請求項１または２に記載の研磨パッド。
【請求項４】
前記高分子弾性体が２３℃および５０℃における貯蔵弾性率が９０〜９００ＭＰａの範囲である請求項１〜３のいずれか１項に記載の研磨パッド。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の研磨パッドの表面をコンディショニングする際に、該研磨パッド表面の厚さ方向の磨耗減量を０．３μｍ／min以下でコンディショニングすることを特徴とする半導体ウエハ用研磨パッドのコンディショニング方法。
【公開番号】特開２０１０−５８１７０（Ｐ２０１０−５８１７０Ａ）
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２０７６３（Ｐ２００８−２２０７６３）
【出願日】平成２０年８月２９日（２００８．８．２９）
【出願人】（０００００１０８５）株式会社クラレ (1,607)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年８月２９日（２００８．８．２９）
【出願人】（０００００１０８５）株式会社クラレ (1,607)
【Ｆターム（参考）】
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