JP2007131672A - 研磨パッド - Google Patents

Abstract

【課題】 研磨速度を低下させることなく平坦化特性を向上させた研磨パッドを提供することを目的とする。また、該研磨パッドを用いた半導体デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】 ポリウレタン樹脂発泡体からなる研磨層を有する研磨パッドにおいて、前記ポリウレタン樹脂発泡体は、イソシアネート成分と高分子量ポリオール成分とを含有してなるイソシアネート末端プレポリマーと、鎖延長剤との反応硬化物であり、前記反応硬化物は、さらに原料成分として一般式（１）〜（３）からなる群より選択される少なくとも１種のアミノ基含有活性水素化合物を含有することを特徴とする研磨パッド。
【選択図】 なし

Description

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。

高度の表面平坦性を要求される材料の代表的なものとしては、半導体集積回路（ＩＣ、ＬＳＩ）を製造するシリコンウエハと呼ばれる単結晶シリコンの円盤があげられる。シリコンウエハは、ＩＣ、ＬＳＩ等の製造工程において、回路形成に使用する各種薄膜の信頼できる半導体接合を形成するために、酸化物層や金属層を積層・形成する各工程において、表面を高精度に平坦に仕上げることが要求される。このような研磨仕上げ工程においては、一般的に研磨パッドはプラテンと呼ばれる回転可能な支持円盤に固着され、半導体ウエハ等の加工物は研磨ヘッドに固着される。そして双方の運動により、プラテンと研磨ヘッドとの間に相対速度を発生させ、さらに砥粒を含む研磨スラリーを研磨パッド上に連続供給することにより、研磨操作が実行される。

研磨パッドの研磨特性としては、研磨対象物の平坦性（プラナリティー）及び面内均一性に優れ、研磨速度が大きいことが要求される。研磨対象物の平坦性、面内均一性については研磨層を高弾性率化することによりある程度は改善できる。

次世代素子への展開を考慮すると、平坦性をさらに向上できるような高硬度の研磨パッドが必要となる。平坦性を向上させるためには、無発泡系の硬い研磨パッドを用いることも可能である。しかし、このような硬いパッドを用いた場合、研磨対象物の被研磨面にスクラッチ（傷）を付けるといる問題が生じる。また、無発泡系の研磨パッドは、研磨操作時にパッド表面にスラリー中の砥粒を十分に保持することができないため、研磨速度の観点からも望ましくない。

また、非水溶性の熱可塑性重合体に水溶性物質を分散させた研磨パッドが提案されている（特許文献１）。この研磨パッドは、無発泡体であるが、研磨パッド中に分散させた水溶性物質が研磨時に溶解して研磨パッド表面に発泡体のような孔ができ、また研磨パッドが膨潤して研磨パッド表面の硬度が低下するため、スクラッチの低減と研磨速度の向上には有効である。しかしながら、該研磨パッドはパッド表面が膨潤して硬度が低下するため平坦化特性に関しては不十分である。

また、プラナリティー向上とスクラッチ低減を両立することを目的として、有機ポリイソシアネート、水溶性高分子ポリオールを含有する高分子量ポリオール、及び低分子量ポリオールを反応させてなるイソシアネート末端プレポリマーと鎖延長剤との重合体からなる研磨パッドが開示されている（特許文献２）。しかしながら、該研磨パッドもパッド表面が膨潤して硬度が低下するため、今後要求される平坦化特性を十分満足できるものではない。

また、研磨工程において発生する摩擦熱による温度上昇が起こった場合でも平坦化特性の低下を抑制することを目的として、イソシアネート成分として芳香族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネート、ポリオール成分として数平均分子量５００〜５０００のポリエーテルポリオール、及び低分子量多価アルコールを含有してなるイソシアネート末端プレポリマーと、鎖延長剤とを反応して得られるポリウレタン樹脂発泡体を用いた研磨パッドが開示されている（特許文献３）。そして、ジエチレングリコール、トリエタノールアミン等の低分子量多価アルコール、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多価アミンを併用してもよいことが記載されている。しかしながら、該研磨パッドも今後要求される平坦化特性を十分満足できるものではない。

特開２００１−４７３５５号公報 特許第３５７１３３４号明細書 特許第３４９４６４０号明細書

本発明は、研磨速度を低下させることなく平坦化特性を向上させた研磨パッドを提供することを目的とする。また、該研磨パッドを用いた半導体デバイスの製造方法を提供することを目的とする。

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。

すなわち、本発明は、ポリウレタン樹脂発泡体からなる研磨層を有する研磨パッドにおいて、前記ポリウレタン樹脂発泡体は、イソシアネート成分と高分子量ポリオール成分とを含有してなるイソシアネート末端プレポリマーと、鎖延長剤との反応硬化物であり、前記反応硬化物は、さらに原料成分として下記一般式（１）〜（３）からなる群より選択される少なくとも１種のアミノ基含有活性水素化合物を含有することを特徴とする研磨パッド、に関する。
ＨＯＣＨ_２ＣＨ_２ＮＲ^１Ｒ^２ （１）
〔一般式（１）において、Ｒ^１はＨ又はＣＨ_３であり、Ｒ^２はＨ、ＣＨ_３、（ＣＨ_２）_ｎＣＨ_３、（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｎＨ、（ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）Ｏ）_ｎＨ、（ＣＨ_２）_ｎＮＨ_２、（ＣＨ_２）_ｎＯＨ、又は（ＣＨ_２）_ｎＳＨである。ただし、ｎ＝１〜９である。〕

ＨＯＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２ＮＲ^３Ｒ^４ （２）
〔一般式（２）において、Ｒ^３はＨ又はＣＨ_３であり、Ｒ^４はＨ、ＣＨ_３、（ＣＨ_２）_ｎＣＨ_３、（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｎＨ、（ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｎＨ、（ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）Ｏ）_ｎＨ、（ＣＨ_２）_ｎＮＨ_２、（ＣＨ_２）_ｎＯＨ、又は（ＣＨ_２）_ｎＳＨである。ただし、ｎ＝１〜９である。〕

ＨＯＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ_２ＮＲ^５Ｒ^６ （３）
〔一般式（３）において、Ｒ^５はＨ又はＣＨ_３であり、Ｒ^６はＨ、ＣＨ_３、（ＣＨ_２）_ｎＣＨ_３、（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｎＨ、（ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）Ｏ）_ｎＨ、（ＣＨ_２）_ｎＮＨ_２、（ＣＨ_２）_ｎＯＨ、又は（ＣＨ_２）_ｎＳＨである。ただし、ｎ＝１〜９である。〕

本発明者らは、原料成分として上記アミノ基含有活性水素化合物を用いることにより、ポリウレタン樹脂発泡体を高硬度化することができ、そして該ポリウレタン樹脂発泡体を研磨層として用いることにより、研磨速度を低下させることなく平坦化特性を向上させることができることを見出した。

前記アミノ基含有活性水素化合物は、モノエタノールアミン、２−（２−アミノエチルアミノ）エタノール、ジエタノールアミン、Ｎ−メチル−ジエタノールアミン、モノプロパノールアミン、及びジイソプロパノールアミンからなる群より選択される少なくとも１種であることが好ましい。

また、前記イソシアネート末端プレポリマーは、イソシアネート成分と高分子量ポリオール成分と前記アミノ基含有活性水素化合物とを含有してなるものであることが好ましい。アミノ基含有活性水素化合物を用いてイソシアネート末端プレポリマーを作製することにより、ポリウレタン樹脂発泡体の物性及び研磨特性が向上する。

本発明においては、イソシアネート成分が脂肪族イソシアネート及び／又は脂環式イソシアネートであることが好ましく、特に脂環式イソシアネートはイソホロンジイソシアネートであることが好ましい。また、前記高分子量ポリオール成分は、数平均分子量５００〜１５００のポリテトラメチレンエーテルグリコールであることが好ましい。

上記成分からなるプレポリマーを用いることにより、鎖延長剤等との反応速度を好適な範囲に制御できるため作業上好ましいだけでなく、ポリウレタン樹脂発泡体の成型性の点でも好ましい。また、前記特定の材料を用いた研磨パッドは、平坦化特性の向上効果が特に優れるものである。

また、本発明において、高分子量ポリオール成分とアミノ基含有活性水素化合物とのモル比（前者／後者）は、０．４〜９であることが好ましい。モル比が０．４未満の場合には、イソシアネート末端プレポリマーと鎖延長剤との反応速度が速くなり過ぎるため（ポットライフが短くなり過ぎるため）、作業性が悪化するだけでなく、ポリウレタン樹脂発泡体の成型性も悪化する傾向にある。一方、モル比が９を超える場合には、ポリウレタン樹脂発泡体を高弾性率化することが困難になるため、研磨パッドの平坦化特性を十分に向上させることができなくなる傾向にある。

また、イソシアネート末端プレポリマーは、さらに低分子量ポリオール成分を原料成分として含有していてもよい。低分子量ポリオール成分は、ジエチレングリコールであることが好ましい。

本発明において、鎖延長剤は芳香族ポリアミンであることが好ましく、非ハロゲン系芳香族ポリアミンであることがより好ましい。特に、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、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジエチルジフェニルメタン、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、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジイソプロピル−５，５’−ジメチルジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ−３，３’，５，５’−テトラエチルジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ−３，３’，５，５’−テトライソプロピルジフェニルメタン、及びトリメチレングリコール−ジ−ｐ−アミノベンゾエートからなる群より選択される少なくとも１種の非ハロゲン系芳香族ポリアミンを用いることが好ましい。鎖延長剤として芳香族ポリアミンを用いることにより、研磨層を高弾性率化することができるため、研磨対象物の平坦性、面内均一性が向上する。また、塩素を含有しない芳香族ポリアミンは、平坦化特性及び廃棄時の環境面の観点から特に好ましい。

また、ポリウレタン樹脂発泡体の比重は、０．５〜１．０であることが好ましく、より好ましくは０．７〜０．９である。比重が０．５未満の場合には、研磨層全体の硬度が低下して平坦化特性が悪化したり、研磨層の表面摩耗が必要以上に大きくなって研磨パッドの寿命が短くなったり、ドレッシング後の研磨層表面の毛羽立ちがウエハ研磨時にすぐに除去され研磨速度が小さくなる傾向にある。一方、比重が１．０を超える場合には、ドレッシングしたときのドレス屑が大きくなり、そのドレス屑が溝や微細孔に詰まって目詰まりが起こり、研磨速度が低下する傾向にある。

また、ポリウレタン樹脂発泡体は、アスカーＤ硬度が４５〜７０度であることが好ましく、より好ましくは５０〜６０度である。アスカーＤ硬度が４５度未満の場合には、研磨対象物の平坦性が低下する傾向にある。一方、７０度より大きい場合は、平坦性は良好であるが、研磨対象物の面内均一性が低下する傾向にある。また、研磨対象物の表面にスクラッチが発生しやすくなる。

また、本発明においては、前記ポリウレタン樹脂発泡体が、シリコン系ノニオン界面活性剤を０．０５重量％以上１０重量％未満含有することが好ましく、より好ましくは０．５〜４．５重量％である。シリコン系ノニオン界面活性剤の量が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、１０重量％以上の場合には発泡体中の気泡数が多くなりすぎ、高硬度のポリウレタン樹脂発泡体を得にくい傾向にある。

さらに本発明は、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含む半導体デバイスの製造方法、に関する。

本発明の研磨パッドは、ポリウレタン樹脂発泡体からなる研磨層のみであってもよく、研磨層と他の層（例えばクッション層など）との積層体であってもよい。

本発明において使用するイソシアネート末端プレポリマーは、少なくともイソシアネート成分と高分子量ポリオール成分とを原料成分としている。イソシアネート末端プレポリマーを使用することにより、得られるポリウレタン樹脂発泡体の物理的特性が優れたものとなる。

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。また、前記ジイソシアネートは、ウレタン変性、アロファネート変性、ビウレット変性、及びイソシアヌレート変性等の変性化したものであってもよい。

イソシアネート成分としては、上記ジイソシアネートの他に、３官能以上の多官能ポリイソシアネートも使用可能である。多官能のイソシアネートとしては、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。

上記のイソシアネート成分のうち、脂肪族イソシアネート及び／又は脂環式イソシアネートを用いることが好ましい。併用する場合、脂環式イソシアネートを５０重量％以上用いることが好ましい。特に、イソホロンジイソシアネートを単独で用いることが好ましい。

高分子量ポリオール成分としては、ポリウレタンの技術分野において、通常用いられるものを挙げることができる。例えば、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリエチレングリコール等に代表されるポリエーテルポリオール、ポリブチレンアジペートに代表されるポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリカプロラクトンのようなポリエステルグリコールとアルキレンカーボネートとの反応物などで例示されるポリエステルポリカーボネートポリオール、エチレンカーボネートを多価アルコールと反応させ、次いでえられた反応混合物を有機ジカルボン酸と反応させたポリエステルポリカーボネートポリオール、ポリヒドロキシル化合物とアリールカーボネートとのエステル交換反応により得られるポリカーボネートポリオールなどが挙げられる。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。これらのなかで、特にポリテトラメチレンエーテルグリコールを用いることが好ましい。

これら高分子量ポリオール成分の数平均分子量は特に限定されないが、得られるポリウレタン樹脂の弾性特性等の観点から、５００〜１５００であることが好ましい。数平均分子量が５００未満であると、これを用いて得られるポリウレタン樹脂は十分な弾性特性を有さず、脆いポリマーとなり易く、このポリウレタン樹脂からなる研磨パッドが硬くなりすぎ、研磨対象物表面のスクラッチの発生原因となる場合がある。また、摩耗しやすくなるため、研磨パッドの寿命の観点からも好ましくない。一方、数平均分子量が１５００を超えると、これを用いて得られるポリウレタン樹脂からなる研磨パッドが軟らかくなり、十分に満足できるプラナリティが得られにくいため好ましくない。

イソシアネート末端プレポリマーを合成する際には、さらに原料成分として下記一般式（１）〜（３）からなる群より選択される少なくとも１種のアミノ基含有活性水素化合物を用いることが好ましい。
ＨＯＣＨ_２ＣＨ_２ＮＲ^１Ｒ^２ （１）
〔一般式（１）において、Ｒ^１はＨ又はＣＨ_３であり、Ｒ^２はＨ、ＣＨ_３、（ＣＨ_２）_ｎＣＨ_３、（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｎＨ、（ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）Ｏ）_ｎＨ、（ＣＨ_２）_ｎＮＨ_２、（ＣＨ_２）_ｎＯＨ、又は（ＣＨ_２）_ｎＳＨである。ただし、ｎ＝１〜９である。〕

ＨＯＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２ＮＲ^３Ｒ^４ （２）
〔一般式（２）において、Ｒ^３はＨ又はＣＨ_３であり、Ｒ^４はＨ、ＣＨ_３、（ＣＨ_２）_ｎＣＨ_３、（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｎＨ、（ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｎＨ、（ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）Ｏ）_ｎＨ、（ＣＨ_２）_ｎＮＨ_２、（ＣＨ_２）_ｎＯＨ、又は（ＣＨ_２）_ｎＳＨである。ただし、ｎ＝１〜９である。〕

ＨＯＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ_２ＮＲ^５Ｒ^６ （３）
〔一般式（３）において、Ｒ^５はＨ又はＣＨ_３であり、Ｒ^６はＨ、ＣＨ_３、（ＣＨ_２）_ｎＣＨ_３、（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｎＨ、（ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）Ｏ）_ｎＨ、（ＣＨ_２）_ｎＮＨ_２、（ＣＨ_２）_ｎＯＨ、又は（ＣＨ_２）_ｎＳＨである。ただし、ｎ＝１〜９である。〕

特に、モノエタノールアミン、２−（２−アミノエチルアミノ）エタノール、ジエタノールアミン、Ｎ−メチル−ジエタノールアミン、モノプロパノールアミン、及びジイソプロパノールアミンからなる群より選択される少なくとも１種のアミノ基含有活性水素化合物を用いることが好ましい。

アミノ基含有活性水素化合物を用いてイソシアネート末端プレポリマーを合成する場合、高分子量ポリオール成分とアミノ基含有活性水素化合物とのモル比（前者／後者）は、０．４〜９であることが好ましく、より好ましくは０．６〜３である。

また、上記原料と共に、エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，４−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、トリメチロールプロパン、グリセリン、１，２，６−ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール、テトラメチロールシクロヘキサン、メチルグルコシド、ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、スクロース、２，２，６，６−テトラキス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサノール、及びトリエタノールアミン等の低分子量ポリオール成分を用いてもよい。これら低分子量ポリオール成分は１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。これらのなかで、特にジエチレングリコールを用いることが好ましい。

アミノ基含有活性水素化合物と低分子量ポリオール成分とを併用する場合、〔高分子量ポリオール成分〕と〔アミノ基含有活性水素化合物＋低分子量ポリオール成分〕とのモル比（前者／後者）は、０．４〜９であることが好ましく、より好ましくは０．６〜３である。また、アミノ基含有活性水素化合物と低分子量ポリオール成分とのモル比（前者／後者）は、０．１以上であることが好ましく、より好ましくは０．１５以上である。モル比が０．１未満の場合には、ポリウレタン樹脂発泡体を高弾性率化することが困難になるため、研磨パッドの平坦化特性を十分に向上させることができなくなる傾向にある。

前記イソシアネート末端プレポリマーは、前記ポリオール成分やアミノ基含有活性水素化合物や低分子量ポリオール成分及びイソシアネート成分を用い、イソシアネート基（ＮＣＯ）と活性水素（Ｈ^＊）の当量比（ＮＣＯ／Ｈ^＊）が１．２〜５．０、好ましくは１．６〜２．６となる範囲で加熱反応して製造される。１．２未満の場合には、合成時にプレポリマーが高分子量化して固化又はゲル化する傾向にある。一方、５．０を超える場合には、未反応のイソシアネートが多く残存するため鎖延長剤との反応が速くなり、ポリウレタン樹脂発泡体の成型加工性や研磨パッドの平坦化特性が悪くなる傾向にある。

なお、イソシアネート末端プレポリマーは、分子量が８００〜５０００程度のものが加工性、物理的特性等が優れており好適である。

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、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジエチルジフェニルメタン、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、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジイソプロピル−５，５’−ジメチルジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ−３，３’，５，５’−テトラエチルジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ−３，３’，５，５’−テトライソプロピルジフェニルメタン、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成分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。特に、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、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジエチルジフェニルメタン、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、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジイソプロピル−５，５’−ジメチルジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ−３，３’，５，５’−テトラエチルジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ−３，３’，５，５’−テトライソプロピルジフェニルメタン、及びトリメチレングリコール−ジ−ｐ−アミノベンゾエートからなる群より選択される少なくとも１種の非ハロゲン系芳香族ジアミンを用いることが好ましい。

イソシアネート末端プレポリマーを合成する際に、原料成分として前記アミノ基含有活性水素化合物を用いない場合には、鎖延長剤と共に前記アミノ基含有活性水素化合物を使用して反応硬化物を作製する。その場合、鎖延長剤とアミノ基含有活性水素化合物とのモル比（前者／後者）は、５０００以下であることが好ましく、より好ましくは０．１〜３０００であり、特に好ましくは１〜２０００である。なお、イソシアネート末端プレポリマーを合成する際に、原料成分として前記アミノ基含有活性水素化合物を用いた場合であっても、鎖延長剤と共に前記アミノ基含有活性水素化合物を使用して反応硬化物を作製してもよい。

イソシアネート末端プレポリマーと鎖延長剤との比は、各々の分子量やこれらから製造される研磨パッド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パッドを得るためには、鎖延長剤の官能基数に対するプレポリマーのイソシアネート基数は、０．９５〜１．２０の範囲が好ましく、さらに好ましくは０．９９〜１．１５である。鎖延長剤とアミノ基含有活性水素化合物を併用する場合も上記と同様である。

ポリウレタン樹脂発泡体は、溶融法、溶液法など公知のウレタン化技術を応用して製造することができるが、コスト、作業環境などを考慮した場合、溶融法で製造することが好ましい。

ポリウレタン樹脂発泡体の製造は、イソシアネート末端プレポリマーを含む第１成分と、鎖延長剤（及びアミノ基含有活性水素化合物）を含む第２成分を混合して硬化させるものである。

ポリウレタン樹脂発泡体の製造方法としては、中空ビーズを添加させる方法、機械的発泡法、化学的発泡法などが挙げられる。

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的発泡法が好ましい。かかるシリコン系ノニオン界面活性剤としては、ＳＨ−１９３（東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）、Ｌ−５３４０（日本ユニカ製）等が好適な化合物として例示される。

必要に応じて、ポリウレタン樹脂発泡体中には、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。

研磨パッド（研磨層）を構成する微細気泡タイプのポリウレタン樹脂発泡体を製造する方法の例について以下に説明する。かかるポリウレタン樹脂発泡体の製造方法は、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、撹拌して発泡反応液とする。
３）注型工程
上記の発泡反応液を金型に流し込む。
４）硬化工程
金型に流し込まれた発泡反応液を加熱し、反応硬化させる。

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。

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。

なお、発泡工程において気泡分散液を作成する撹拌と、混合工程における鎖延長剤を添加して混合する撹拌は、異なる撹拌装置を使用することも好ましい態様である。特に混合工程における撹拌は気泡を形成する撹拌でなくてもよく、大きな気泡を巻き込まない撹拌装置の使用が好ましい。このような撹拌装置としては、遊星型ミキサーが好適である。発泡工程と混合工程の撹拌装置を同一の撹拌装置を使用しても支障はなく、必要に応じて撹拌翼の回転速度を調整する等の撹拌条件の調整を行って使用することも好適である。

ポリウレタン樹脂発泡体の製造方法においては、発泡反応液を型に流し込んで流動しなくなるまで反応した発泡体を、加熱、ポストキュアすることは、発泡体の物理的特性を向上させる効果があり、極めて好適である。金型に発泡反応液を流し込んで直ちに加熱オーブン中に入れてポストキュアを行う条件としてもよく、そのような条件下でもすぐに反応成分に熱が伝達されないので、気泡径が大きくなることはない。硬化反応は、常圧で行うことが気泡形状が安定するために好ましい。

ポリウレタン樹脂発泡体において、第３級アミン系等の公知のポリウレタン反応を促進する触媒を使用してもかまわない。触媒の種類、添加量は、混合工程後、所定形状の型に流し込む流動時間を考慮して選択する。

ポリウレタン樹脂発泡体の製造は、各成分を計量して容器に投入し、撹拌するバッチ方式であっても、また撹拌装置に各成分と非反応性気体を連続して供給して撹拌し、気泡分散液を送り出して成形品を製造する連続生産方式であってもよい。

また、ポリウレタン樹脂発泡体の原料となるプレポリマーを反応容器に入れ、その後鎖延長剤等を投入、撹拌後、所定の大きさの注型に流し込みブロックを作製し、そのブロックを鉋状、あるいはバンドソー状のスライサーを用いてスライスする方法、又は前述の注型の段階で、薄いシート状にしても良い。また、原料となる樹脂を溶解し、Ｔダイから押し出し成形し直接シート状のポリウレタン樹脂発泡体を得ても良い。

本発明において、前記ポリウレタン樹脂発泡体の平均気泡径は、７０μｍ以下であることが好ましく、さらに好ましくは３０〜６０μｍである。この範囲から逸脱する場合は、研磨後の研磨対象物のプラナリティ（平坦性）が低下する傾向にある。

本発明の研磨パッド（研磨層）の研磨対象物と接触する研磨表面には、スラリーを保持・更新する表面形状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、更なるスラリーの保持性とスラリーの更新を効率よく行うため、また研磨対象物との吸着による研磨対象物の破壊を防ぐためにも、研磨表面に凹凸構造を有することが好ましい。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。

前記凹凸構造の作製方法は特に限定されるものではないが、例えば、所定サイズのバイトのような治具を用い機械切削する方法、所定の表面形状を有した金型に樹脂を流しこみ、硬化させることにより作製する方法、所定の表面形状を有したプレス板で樹脂をプレスし作製する方法、フォトリソグラフィを用いて作製する方法、印刷手法を用いて作製する方法、炭酸ガスレーザーなどを用いたレーザー光による作製方法などが挙げられる。

また、前記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、研磨対象物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。

研磨層の厚みのバラツキを抑える方法としては、所定厚みにスライスした研磨シート表面をバフィングする方法が挙げられる。また、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。

本発明の研磨パッドは、前記研磨層とクッションシートとを貼り合わせたものであってもよい。

前記クッションシート（クッション層）は、研磨層の特性を補うものである。クッションシートは、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研磨対象物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、研磨対象物全体の均一性をいう。研磨層の特性によって、プラナリティを改善し、クッションシート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、クッションシートは研磨層より柔らかいものを用いることが好ましい。

前記クッションシートとしては、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。

研磨層とクッションシート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シートとを両面テープで挟みプレスする方法が挙げられる。

前記両面テープは、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。クッションシート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。また、研磨層とクッションシートは組成が異なることもあるため、両面テープの各接着層の組成を異なるものとし、各層の接着力を適正化することも可能である。

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。

半導体デバイスは、前記研磨パッドを用いて半導体ウエハの表面を研磨する工程を経て製造される。半導体ウエハとは、一般にシリコンウエハ上に配線金属及び酸化膜を積層したものである。半導体ウエハの研磨方法、研磨装置は特に制限されず、例えば、図１に示すように研磨パッド（研磨層）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。

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。

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

［測定、評価方法］
（ポリオール成分の数平均分子量の測定）
ポリオール成分の数平均分子量は、ＧＰＣ（ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィ）にて測定し、標準ポリスチレンにより換算した。
ＧＰＣ装置：島津製作所製、ＬＣ−１０Ａ
カラム：Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ社製、（ＰＬｇｅｌ、５μｍ、５００Å）、（ＰＬｇｅｌ、５μｍ、１００Å）、及び（ＰＬｇｅｌ、５μｍ、５０Å）の３つのカラムを連結して使用
流量：１．０ｍｌ／ｍｉｎ
濃度：１．０ｇ／ｌ
注入量：４０μｌ
カラム温度：４０℃
溶離液：テトラヒドロフラン
（平均気泡径の測定）
作製したポリウレタン樹脂発泡体を厚み１ｍｍ以下になるべく薄くミクロトームカッターで平行に切り出したものを測定用試料とした。試料表面を走査型電子顕微鏡（日立サイエンスシステムズ社製、Ｓ−３５００Ｎ）で１００倍にて撮影した。そして、画像解析ソフト（ＭＩＴＡＮＩコーポレーション社製、ＷＩＮ−ＲＯＯＦ）を用いて、任意範囲の全気泡の円相当径を測定し、その測定値から平均気泡径を算出した。

（比重測定）
ＪＩＳ Ｚ８８０７−１９７６に準拠して行った。作製したポリウレタン樹脂発泡体を４ｃｍ×８．５ｃｍの短冊状（厚み：任意）に切り出したものを比重測定用試料とし、温度２３℃±２℃、湿度５０％±５％の環境で１６時間静置した。測定には比重計（ザルトリウス社製）を用い、比重を測定した。

（硬度測定）
ＪＩＳ Ｋ６２５３−１９９７に準拠して行った。作製したポリウレタン樹脂発泡体を２ｃｍ×２ｃｍ（厚み：任意）の大きさに切り出したものを硬度測定用試料とし、温度２３℃±２℃、湿度５０％±５％の環境で１６時間静置した。測定時には、試料を重ね合わせ、厚み６ｍｍ以上とした。硬度計（高分子計器社製、アスカーＤ型硬度計）を用い、硬度を測定した。

（研磨特性の評価）
研磨装置としてＳＰＰ６００Ｓ（岡本工作機械社製）を用い、作製した研磨パッドを用いて、研磨特性の評価を行った。研磨速度は、８インチのシリコンウエハに熱酸化膜を１μｍ製膜したものを、約０．５μｍ研磨して、このときの時間から算出した。酸化膜の膜厚測定には、干渉式膜厚測定装置（大塚電子社製）を用いた。研磨条件としては、スラリーとして、シリカスラリー（ＳＳ１２、キャボット社製）を研磨中に流量１５０ｍｌ／ｍｉｎ添加した。研磨荷重としては３５０ｇ／ｃｍ^２、研磨定盤回転数３５ｒｐｍ、ウエハ回転数３０ｒｐｍとした。

平坦化特性の評価では、８インチシリコンウエハに熱酸化膜を０．５μｍ堆積させた後、所定のパターニングを行った後、ｐ−ＴＥＯＳにて酸化膜を１μｍ堆積させ、初期段差０．５μｍのパターン付きウエハを作製し、このウエハを前述条件にて研磨を行い、研磨後、各段差を測定し平坦化特性を評価した。

平坦化特性としては２つの段差を測定した。一つはローカル段差であり、これは幅２７０μｍのラインが３０μｍのスペースで並んだパターンにおける段差であり、１分後の段差を測定した。もう一つは削れ量であり、幅２７０μｍのラインが３０μｍのスペースで並んだパターンと幅３０μｍのラインが２７０μｍのスペースで並んだパターンにおいて、上記の２種のパターンのライン上部の段差が２０００Å以下になるときの２７０μｍのスペースの削れ量を測定した。ローカル段差の数値が低いとウエハ上のパターン依存により発生した酸化膜の凹凸に対し、ある時間において平坦になる速度が速いことを示す。また、スペースの削れ量が少ないと削れて欲しくない部分の削れ量が少なく平坦性が高いことを示す。

実施例１
容器にイソホロンジイソシアネート（以下、ＩＰＤＩと略す。）１５５1重量部、数平均分子量１０１８のポリテトラメチレンエーテルグリコール（以下、ＰＴＭＧと略す。）１８４９重量部、及びＮ−メチル−ジエタノールアミン（以下、ＮＭＤＥＡと略す。）２００重量部を入れ、１００℃で３時間反応させてイソシアネート末端プレポリマー（Ａ）を得た。ＰＴＭＧ／ＮＭＤＥＡ（モル比）は、１．０８である。
該プレポリマー（Ａ）１００重量部及びシリコン系界面活性剤（東レ・ダウコーニング・シリコーン社製、ＳＨ−１９３）３重量部を重合容器内に加えて混合し、８０℃に調整して減圧脱泡した。その後、撹拌翼を用いて、回転数９００ｒｐｍで反応系内に気泡を取り込むように激しく約４分間撹拌を行った。そこへ予め９０℃に溶融した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（以下、ＭＥＤと略す。）２５重量部を添加した。該混合液を約１分間撹拌した後、パン型のオープンモールド（注型容器）へ流し込んだ。この混合液の流動性がなくなった時点でオーブン内に入れ、１００℃で１６時間ポストキュアを行い、ポリウレタン樹脂発泡体ブロックを得た。 バンドソータイプのスライサーを使用して該ポリウレタン樹脂発泡体ブロックをスライスし、ポリウレタン樹脂発泡体シートを得た。次に、バフ機（アミテック社製）を使用して、厚さ１．２７ｍｍになるまで該シートの表面バフ処理をし、厚み精度を整えたシートとした。このバフ処理をしたシートを直径６１ｃｍの大きさで打ち抜き、溝加工機を用いて表面に溝幅０．２５ｍｍ、溝ピッチ１．５０ｍｍ、溝深さ０．４０ｍｍの同心円状の溝加工を行い研磨シートを得た。この研磨シートの溝加工面と反対側の面にラミ機を使用して、両面テープ（積水化学工業社製、ダブルタックテープ）を貼りつけた。更に、コロナ処理をしたクッションシート（東レ社製、ポリエチレンフォーム、トーレペフ、厚み０．８ｍｍ）の表面をバフ処理し、それをラミ機を使用して前記両面テープに貼り合わせた。さらに、クッションシートの他面にラミ機を使用して両面テープを貼り合わせて研磨パッドを作製した。

実施例２
容器にＩＰＤＩ（１５６６重量部）、ＰＴＭＧ（１８６７重量部）、モノエタノールアミン（以下、ＭＥＡと略す。）１７重量部、及びジエチレングリコール（以下、ＤＥＧと略す。）１５０重量部を入れ、１００℃で３時間反応させてイソシアネート末端プレポリマー（Ｂ）を得た。ＰＴＭＧ／（ＭＥＡ＋ＤＥＧ）（モル比）は、１．０８である。ＭＥＡ／ＤＥＧ（モル比）は、０．２である。
実施例１において、イソシアネート末端プレポリマー（Ａ）１００重量部の代わりに、イソシアネート末端プレポリマー（Ｂ）１００重量部を用いた以外は実施例１と同様の方法で研磨パッドを作製した。

実施例３
容器にＩＰＤＩ（１５７３重量部）、ＰＴＭＧ（１８７５重量部）、ＭＥＡ（３９重量部）、及びＤＥＧ（１１３重量部）を入れ、１００℃で３時間反応させてイソシアネート末端プレポリマー（Ｃ）を得た。ＰＴＭＧ／（ＭＥＡ＋ＤＥＧ）（モル比）は、１．０８である。ＭＥＡ／ＤＥＧ（モル比）は、０．６である。
実施例１において、イソシアネート末端プレポリマー（Ａ）１００重量部の代わりに、イソシアネート末端プレポリマー（Ｃ）１００重量部を用いた以外は実施例１と同様の方法で研磨パッドを作製した。

実施例４
容器にＩＰＤＩ（１２４３重量部）、ウレタン変性３量化ヘキサメチレンジイソシアネート（コロネートＨＸ、日本ポリウレタン社製）４５７重量部、ＰＴＭＧ（１７４４重量部）、ＭＥＡ（１６重量部）、及びＤＥＧ（１４０重量部）を入れ、１００℃で３時間反応させてイソシアネート末端プレポリマー（Ｄ）を得た。ＰＴＭＧ／（ＭＥＡ＋ＤＥＧ）（モル比）は、１．０８である。ＭＥＡ／ＤＥＧ（モル比）は、０．６である。
実施例１において、イソシアネート末端プレポリマー（Ａ）１００重量部の代わりに、イソシアネート末端プレポリマー（Ｄ）１００重量部を用いた以外は実施例１と同様の方法で研磨パッドを作製した。

実施例５
容器にＩＰＤＩ（１５６１重量部）、ＰＴＭＧ（１８６１重量部）、ジエタノールアミン（以下、ＤＥＡと略す。）３０重量部、及びＤＥＧ（１４９重量部）を入れ、１００℃で３時間反応させてイソシアネート末端プレポリマー（Ｅ）を得た。ＰＴＭＧ／（ＤＥＡ＋ＤＥＧ）（モル比）は、１．０８である。ＤＥＡ／ＤＥＧ（モル比）は、０．２である。
実施例１において、イソシアネート末端プレポリマー（Ａ）１００重量部の代わりに、イソシアネート末端プレポリマー（Ｅ）１００重量部を用い、ＭＥＤを２５重量部から２４重量部に変更した以外は実施例１と同様の方法で研磨パッドを作製した。

実施例６
容器にＩＰＤＩ（１５６１重量部）、ＰＴＭＧ（１８６１重量部）、２−（２−アミノエチルアミノ）エタノール（以下、ＡＥＡＥと略す。）２９重量部、及びＤＥＧ（１４９重量部）を入れ、１００℃で３時間反応させてイソシアネート末端プレポリマー（Ｆ）を得た。ＰＴＭＧ／（ＡＥＡＥ＋ＤＥＧ）（モル比）は、１．０８である。ＡＥＡＥ／ＤＥＧ（モル比）は、０．２である。
実施例１において、イソシアネート末端プレポリマー（Ａ）１００重量部の代わりに、イソシアネート末端プレポリマー（Ｆ）１００重量部を用い、ＭＥＤを２５重量部から２４重量部に変更した以外は実施例１と同様の方法で研磨パッドを作製した。

比較例１
容器にＩＰＤＩ（１５６１重量部）、ＰＴＭＧ（１８６１重量部）、及びＤＥＧ（１７９重量部）を入れ、１００℃で３時間反応させてイソシアネート末端プレポリマー（Ｇ）を得た。ＰＴＭＧ／（ＤＥＧ）（モル比）は、１．０８である。
実施例１において、イソシアネート末端プレポリマー（Ａ）１００重量部の代わりに、イソシアネート末端プレポリマー（Ｇ）１００重量部を用いた以外は実施例１と同様の方法で研磨パッドを作製した。

比較例２
容器にトルエンジイソシアネート（２，４−体／２，６−体＝８０／２０の混合物）１２２９重量部、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート２７２重量部、ＰＴＭＧ（１９０１重量部）、及びＤＥＧ（１９８重量部）を入れ、７０℃で６時間反応させてイソシアネート末端プレポリマー（Ｈ）を得た。ＰＴＭＧ／（ＤＥＧ）（モル比）は、１である。
実施例１において、イソシアネート末端プレポリマー（Ａ）１００重量部の代わりに、イソシアネート末端プレポリマー（Ｈ）１００重量部を用い、予め９０℃に溶融したＭＥＤ（２５重量部）の代わりに、予め１２０℃に溶融した４，４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン）（以下、ＭＯＣＡと略す。）（３０重量部）を用いた以外は実施例１と同様の方法で研磨パッドを作製した。

比較例３
容器にＩＰＤＩ（１６５３重量部）、ＰＴＭＧ（１７４４重量部）、トリエタノールアミン（以下、ＴＥＡと略す。）１００重量部、及びＤＥＧ（１０３重量部）を入れ、１００℃で３時間反応させてイソシアネート末端プレポリマー（Ｉ）を得た。ＰＴＭＧ／（ＴＥＡ＋ＤＥＧ）（モル比）は、１．０５である。ＴＥＡ／ＤＥＧ（モル比）は、０．６９である。
実施例１において、イソシアネート末端プレポリマー（Ａ）１００重量部の代わりに、イソシアネート末端プレポリマー（Ｉ）１００重量部を用い、ＭＥＤを２５重量部から２７重量部に変更した以外は実施例１と同様の方法で研磨パッドを作製した。

実施例及び比較例にて得られた研磨パッドを使用して研磨試験を行い、研磨特性を評価した。その結果を表１に示す。

表１の結果より、本発明の研磨パッドは、従来の研磨パッドに比べて高硬度であるため平坦化特性に優れており、またハロゲンフリーのため環境面でも優れている。

ＣＭＰ研磨で使用する研磨装置の一例を示す概略構成図

符号の説明

１：研磨パッド（研磨層）
２：研磨定盤
３：研磨剤（スラリー）
４：研磨対象物（半導体ウエハ）
５：支持台（ポリシングヘッド）
６、７：回転軸

Claims (14)

1. ポリウレタン樹脂発泡体からなる研磨層を有する研磨パッドにおいて、前記ポリウレタン樹脂発泡体は、イソシアネート成分と高分子量ポリオール成分とを含有してなるイソシアネート末端プレポリマーと、鎖延長剤との反応硬化物であり、前記反応硬化物は、さらに原料成分として下記一般式（１）〜（３）からなる群より選択される少なくとも１種のアミノ基含有活性水素化合物を含有することを特徴とする研磨パッド。
   ＨＯＣＨ_２ＣＨ_２ＮＲ^１Ｒ^２ （１）
   〔一般式（１）において、Ｒ^１はＨ又はＣＨ_３であり、Ｒ^２はＨ、ＣＨ_３、（ＣＨ_２）_ｎＣＨ_３、（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｎＨ、（ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）Ｏ）_ｎＨ、（ＣＨ_２）_ｎＮＨ_２、（ＣＨ_２）_ｎＯＨ、又は（ＣＨ_２）_ｎＳＨである。ただし、ｎ＝１〜９である。〕
   
   ＨＯＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２ＮＲ^３Ｒ^４ （２）
   〔一般式（２）において、Ｒ^３はＨ又はＣＨ_３であり、Ｒ^４はＨ、ＣＨ_３、（ＣＨ_２）_ｎＣＨ_３、（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｎＨ、（ＣＨ_２ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｎＨ、（ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）Ｏ）_ｎＨ、（ＣＨ_２）_ｎＮＨ_２、（ＣＨ_２）_ｎＯＨ、又は（ＣＨ_２）_ｎＳＨである。ただし、ｎ＝１〜９である。〕
   
   ＨＯＣＨ（ＣＨ_３）ＣＨ_２ＮＲ^５Ｒ^６ （３）
   〔一般式（３）において、Ｒ^５はＨ又はＣＨ_３であり、Ｒ^６はＨ、ＣＨ_３、（ＣＨ_２）_ｎＣＨ_３、（ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ）_ｎＨ、（ＣＨ_２ＣＨ（ＣＨ_３）Ｏ）_ｎＨ、（ＣＨ_２）_ｎＮＨ_２、（ＣＨ_２）_ｎＯＨ、又は（ＣＨ_２）_ｎＳＨである。ただし、ｎ＝１〜９である。〕
2. アミノ基含有活性水素化合物が、モノエタノールアミン、２−（２−アミノエチルアミノ）エタノール、ジエタノールアミン、Ｎ−メチル−ジエタノールアミン、モノプロパノールアミン、及びジイソプロパノールアミンからなる群より選択される少なくとも１種である請求項１記載の研磨パッド。
3. イソシアネート末端プレポリマーは、イソシアネート成分と高分子量ポリオール成分と前記アミノ基含有活性水素化合物とを含有してなる請求項１又は２記載の研磨パッド。
4. イソシアネート成分が、脂肪族イソシアネート及び／又は脂環式イソシアネートである請求項１〜３のいずれかに記載の研磨パッド。
5. 脂環式イソシアネートが、イソホロンジイソシアネートである請求項４記載の研磨パッド。
6. 高分子量ポリオール成分が、数平均分子量５００〜１５００のポリテトラメチレンエーテルグリコールである請求項１〜５のいずれかに記載の研磨パッド。
7. 高分子量ポリオール成分とアミノ基含有活性水素化合物とのモル比（前者／後者）が、０．４〜９である請求項１〜６のいずれかに記載の研磨パッド。
8. イソシアネート末端プレポリマーは、さらに低分子量ポリオール成分を原料成分として含有する請求項１〜７のいずれかに記載の研磨パッド。
9. 低分子量ポリオール成分が、ジエチレングリコールである請求項８記載の研磨パッド。
10. 鎖延長剤が、芳香族ポリアミンである請求項１〜９のいずれかに記載の研磨パッド。
11. 芳香族ポリアミンが、非ハロゲン系芳香族ポリアミンである請求項１０記載の研磨パッド。
12. 非ハロゲン系芳香族ポリアミンが、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、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジエチルジフェニルメタン、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、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジイソプロピル−５，５’−ジメチルジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ−３，３’，５，５’−テトラエチルジフェニルメタン、４，４’−ジアミノ−３，３’，５，５’−テトライソプロピルジフェニルメタン、及びトリメチレングリコール−ジ−ｐ−アミノベンゾエートからなる群より選択される少なくとも１種である請求項１１記載の研磨パッド。
13. ポリウレタン樹脂発泡体は、シリコン系ノニオン界面活性剤を０．０５重量％以上１０重量％未満含有する請求項１〜１２のいずれかに記載の研磨パッド。
14. 請求項１〜１３のいずれかに記載の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含む半導体デバイスの製造方法。

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