JP2017113857A - 研磨パッド - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、研磨速度が大きく、吸湿又は吸水時の寸法安定性に優れ、かつ被研磨材の表面にスクラッチを生じさせ難い研磨パッドを提供することを目的とする。【解決手段】 本発明の研磨パッドは、ポリウレタン樹脂を含むポリウレタン樹脂発泡体からなる研磨層を有しており、前記ポリウレタン樹脂は、永久伸びが６５％以下、かつ４０℃における引張貯蔵弾性率が５５０ＭＰａ以上であり、前記ポリウレタン樹脂発泡体は、カットレートが２〜５μｍ／ｍｉｎ、かつ２５℃の水中に４８時間浸漬した後の寸法変化率が０．６％以下であることを特徴とする。【選択図】 図１

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、被研磨材の平坦性（プラナリティー）及び面内均一性に優れることが要求される。さらに、研磨速度が大きく、吸湿又は吸水時の寸法安定性に優れ、被研磨材の表面にスクラッチ（傷）を生じさせ難いことが要求される。

例えば、特許文献１では、研磨パッドの平坦化特性及び研磨速度を維持したままドレッシング性を向上させることを目的として、微細気泡を有するポリウレタン樹脂発泡体からなる研磨層を有しており、前記ポリウレタン樹脂発泡体の原料であるイソシアネート成分が多量化ジイソシアネート及び芳香族ジイソシアネートであることを特徴とする研磨パッドが提案されている。

また、特許文献２では、高吸水性でありながら吸湿又は吸水時に寸法安定性を高く維持させることを目的として、微細気泡を有するポリウレタン発泡体からなる研磨層を有しており、前記ポリウレタン発泡体は、イソシアネート単量体、高分子量ポリオールａ、及び低分子量ポリオールを含有してなるイソシアネート末端プレポリマーＡ、多量化ジイソシアネート、及び高分子量ポリオールｂを含有してなるイソシアネート末端プレポリマーB、及び鎖延長剤との反応硬化体を含むことを特徴とする研磨パッドが提案されている。

また、特許文献３では、高吸水性でありながら吸湿又は吸水時に寸法安定性を高く維持しつつ、研磨時の耐摩耗性を向上させることを目的として、微細気泡を有するポリウレタン発泡体からなる研磨層を有しており、前記ポリウレタン発泡体が、ジイソシアネート、高分子量ポリオールａ、及び低分子量ポリオールを含むプレポリマー原料組成物を反応して得られるイソシアネート末端プレポリマーＡ、３つ以上のジイソシアネートが付加することにより多量化したイソシアネート変成体、及び数平均分子量が１０００〜２０００である高分子量ポリオールｂを含み、かつＮＣＯｉｎｄｅｘ（イソシアネート基／活性水素基当量比）が３．５〜７．０であるプレポリマー原料組成物を反応して得られるイソシアネート末端プレポリマーＢ、並びに鎖延長剤を含むポリウレタン原料組成物の反応硬化体であることを特徴とする研磨パッドが提案されている。

また、特許文献４では、吸湿環境下において吸水劣化し難く、研磨特性と寿命特性に優れ、かつ研磨速度を向上させることを目的として、微細気泡を有するポリウレタン発泡体からなる研磨層を有しており、前記ポリウレタン発泡体は、イソシアネート成分、高分子量ポリオール、及び脂肪族ジオールを含むプレポリマー原料組成物を反応させて得られ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体であり、前記高分子量ポリオールは、２００〜３００の範囲に分子量分布のピークを有するポリアルキレングリコールＡ、及び８００〜１２００の範囲に分子量分布のピークを有するポリアルキレングリコールＢを含むことを特徴とする研磨パッドが提案されている。

しかし、従来の研磨パッドは、１）研磨速度が大きく、２）吸湿又は吸水時の寸法安定性に優れ、３）被研磨材の表面にスクラッチ（傷）を生じさせ難い、という３つの特性を同時に十分満足するものではなかった。

特開２００６−２９７５８２号公報 特開２００８−０８０４７８号公報 特開２００９−１９０１２１号公報 特開２０１４−１４４５０７号公報

本発明は、研磨速度が大きく、吸湿又は吸水時の寸法安定性に優れ、かつ被研磨材の表面にスクラッチを生じさせ難い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、ポリウレタン樹脂を含む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は、永久伸びが６５％以下、かつ４０℃における引張貯蔵弾性率が５５０ＭＰａ以上であり、
前記ポリウレタン樹脂発泡体は、カットレートが２〜５μｍ／ｍｉｎ、かつ２５℃の水中に４８時間浸漬した後の寸法変化率が０．６％以下であることを特徴とする研磨パッド、に関する。

従来の研磨パッドは、研磨速度が十分満足できるものではなく、被研磨材の表面にスクラッチを生じさせやすい理由として、以下の理由が考えられる。

通常、研磨パッドを用いて多数の被研磨材の平坦化処理を行うと、研磨パッド表面の毛羽（微細凸部）が磨耗して、スラリーを被研磨材の表面へ供給する性能が落ちたり、被研磨材の表面の平坦化速度が低下したり、平坦化特性が悪化する。そのため、所定枚数の被研磨材の平坦化処理を行った後には、ドレッサーを用いて研磨パッド表面を更新・粗面化（ドレッシング）する必要がある。ドレッシングを所定時間行うと、研磨パッド表面に無数の毛羽ができ、パッド表面が毛羽立った状態になる。

しかし、従来の研磨パッドの毛羽は、伸びきった状態で弾力性がないため、被研磨材の表面に接触した際に潰れやすく（折れやすく）、元の毛羽立った状態に戻りにくい。そのため、潰れた毛羽が研磨パッド表面に密着してグレージング部分（平滑部分）が生じる。グレージング部分が生じると、スラリーを被研磨材の表面へ供給する性能が落ちたり、被研磨材の表面に掛かる圧力が低下するため、研磨速度が低下すると考えられる。また、グレージング部分が大きくなると、大きな研磨屑がグレージング部分に付着しやすくなり、グレージング部分に付着した研磨屑によって、被研磨材の表面にスクラッチが生じやすくなると考えられる。そして、多量化ジイソシアネートを用いてハードセグメントを化学架橋したポリウレタン樹脂で形成された従来の研磨パッドは、ドレッシング性に優れるが、グレージング部分が生じやすいと考えられる。

本発明者は、ポリウレタン樹脂発泡体の原料であるポリウレタン樹脂の物性について種々検討したところ、永久伸びが６５％以下、かつ４０℃における引張貯蔵弾性率が５５０ＭＰａ以上であるポリウレタン樹脂を用いて形成されたポリウレタン樹脂発泡体は、ドレッシング性に優れ、吸湿又は吸水時の寸法安定性に優れると共に、グレージング部分が生じにくくなることを見出した。

前記ポリウレタン樹脂の永久伸びが６５％を超えると、当該ポリウレタン樹脂を用いて形成されたポリウレタン樹脂発泡体は、グレージング部分が生じやすくなる。

前記ポリウレタン樹脂の４０℃における引張貯蔵弾性率が５５０ＭＰａ未満であると、当該ポリウレタン樹脂を含むポリウレタン樹脂発泡体からなる研磨層は、研磨圧によって変形しやすくなるため、被研磨材の平坦性が悪化する。

前記ポリウレタン樹脂発泡体のカットレートが２μｍ／ｍｉｎ未満であると、研磨パッド表面が毛羽立ちにくくなったり、ドレッシングに時間がかかるため好ましくない。一方、カットレートが５μｍ／ｍｉｎを超えると、ポリウレタン樹脂発泡体からなる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がすぐに除去されて研磨速度が小さくなるため好ましくない。

前記ポリウレタン樹脂発泡体の前記寸法変化率が０．６％を超えると、研磨後の被研磨材の面内均一性が悪化する。

前記ポリウレタン樹脂発泡体は、２５℃の水中に４８時間浸漬した後の硬度低下率が２０％以下であることが好ましい。硬度低下率が２０％を超えると、研磨後の被研磨材の平坦性が悪化する。

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、グレージング部分が生じにくいため、研磨速度が大きく、かつ被研磨材の表面にスクラッチを生じさせにくいという特徴がある。また、本発明の研磨パッドは、ドレッシング性に優れると共に、吸湿又は吸水時の寸法安定性に優れるという特徴がある。

ＣＭＰ研磨で使用する研磨装置の一例を示す概略構成図である。

本発明の研磨パッドは、ポリウレタン樹脂を含むポリウレタン樹脂発泡体からなる研磨層を有する。本発明の研磨パッドは、前記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。

ポリウレタン樹脂発泡体の形成材料であるポリウレタン樹脂は耐摩耗性に優れ、原料組成を種々変えることにより所望の物性を有するポリマーを容易に得ることができるため、研磨層の形成材料として特に好ましい材料である。

前記ポリウレタン樹脂としては、永久伸びが６５％以下、かつ４０℃における引張貯蔵弾性率が５５０ＭＰａ以上であるものを用いる。永久伸びは６３％以下であることが好ましく、引張貯蔵弾性率は５８０ＭＰａ以上であることが好ましい。

前記物性を有するポリウレタン樹脂は、イソシアネート成分、活性水素基含有化合物（高分子量ポリオール、活性水素基含有低分子量化合物）、及び鎖延長剤などを反応させて製造することができる。当業者であれば、公知の原料を適宜選択して目的の物性を有するポリウレタン樹脂を製造できるであろう。

前記物性を有するポリウレタン樹脂は、例えば、水酸基を３つ以上有する高分子量ポリオールを用いてソフトセグメントを化学架橋したポリウレタン樹脂であり、具体的には、ジイソシアネート及び水酸基を３つ以上有する高分子量ポリオールを含むプレポリマー原料組成物Ａ’を反応させて得られるイソシアネート末端プレポリマーＡ、及び鎖延長剤を含有するポリウレタン原料組成物を反応させることにより製造することができる。前記ポリウレタン原料組成物は、さらに、ジイソシアネート及び水酸基を２つ有する高分子量ポリオールを含むプレポリマー原料組成物Ｂ’を反応させて得られるイソシアネート末端プレポリマーＢを含有することが好ましい。

ジイソシアネートとしては、ポリウレタンの分野において公知の化合物を特に限定なく使用できる。例えば、２，４−トルエンジイソシアネート、２，６−トルエンジイソシアネート、２，２’−ジフェニルメタンジイソシアネート、２，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート、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、及び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、及び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、及び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等が挙げられる。これらは１種で用いても、２種以上を混合して用いてもよい。

イソシアネート末端プレポリマーＡの合成においては、トルエンジイソシアネート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Ｂの合成においては、トルエンジイソシアネートと、ジシクロへキシルメタンジイソシアネート及び／又はイソホロンジイソシアネートとを併用することが好ましい。

イソシアネート末端プレポリマーＡの原料である水酸基を３つ以上有する高分子量ポリオールは特に制限されず、例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、及びポリエステル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。これらのうち、ポリプロピレングリコール及び／又はポリカプロラクトンポリオールを用いることが好ましい。水酸基数は３又は４であることが好ましく、より好ましくは３である。

水酸基を３つ以上有する高分子量ポリオールの水酸基価は、５０〜５００ｍｇＫＯＨ／ｇ程度であり、好ましくは５０〜４００ｍｇＫＯＨ／ｇである。

イソシアネート末端プレポリマーＢの原料である水酸基を２つ有する高分子量ポリオールは特に制限されず、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。

水酸基を２つ有する高分子量ポリオールの水酸基価は、３０〜３００ｍｇＫＯＨ／ｇ程度であり、好ましくは５５〜２００ｍｇＫＯＨ／ｇである。

高分子量ポリオールの数平均分子量は５００以上であり、得られるポリウレタン樹脂の弾性特性等の観点から５００〜５０００であることが好ましい。

イソシアネート末端プレポリマーＡ及びＢの原料として、活性水素基含有低分子量化合物を用いてもよい。活性水素基含有低分子量化合物とは、分子量が５００未満の化合物であり、例えば、エチレングリコール、１，２−プロピレングリコール、１，３−プロピレングリコール、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、１，６−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、１，４−シクロヘキサンジメタノール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，４−ビス（２−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン、トリメチロールプロパン、グリセリン、１，２，６−ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール、テトラメチロールシクロヘキサン、メチルグルコシド、ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、スクロース、２，２，６，６−テトラキス（ヒドロキシメチル）シクロヘキサノール、ジエタノールアミン、Ｎ−メチルジエタノールアミン、及びトリエタノールアミン等の低分子量ポリオール；エチレンジアミン、トリレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、及びジエチレントリアミン等の低分子量ポリアミン；モノエタノールアミン、２−（２−アミノエチルアミノ）エタノール、及びモノプロパノールアミン等のアルコールアミンなどが挙げられる。これら活性水素基含有低分子量化合物は１種単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。特に、イソシアネート末端プレポリマーＢの原料として、水酸基を２つ有する低分子量ポリオール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Ａ又はＢを合成する場合、イソシアネート基（ＮＣＯ）と活性水素（Ｈ^＊）の当量比（ＮＣＯ／Ｈ^＊）は１．１〜５．０であることが好ましく、より好ましくは１．５〜３．０であり、特に好ましくは２である。

また、イソシアネート末端プレポリマーＡ又はＢを合成する場合、ＮＣＯｗｔ％は３．５〜１５ｗｔ％であることが好ましく、より好ましくは６〜１２ｗｔ％である。

イソシアネート末端プレポリマーＡとイソシアネート末端プレポリマーＢを併用する場合、配合重量比（プレポリマーＡ／プレポリマーＢ）は、５０／５０〜１０／９０であることが好ましい。プレポリマーＡの配合量が１０重量％未満の場合には、グレージング部分の発生を抑制することが困難になる傾向にある。一方、プレポリマーＡの配合量が５０重量％を超えると、摩耗性が高くなり過ぎ、研磨パッドの寿命が低下する傾向にある。

前記イソシアネート末端プレポリマーの硬化には鎖延長剤を使用する。鎖延長剤は、少なくとも２個以上の活性水素基を有する有機化合物であり、活性水素基としては、水酸基、第１級もしくは第２級アミノ基、チオール基（ＳＨ）等が例示できる。具体的には、４，４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン）（ＭＯＣＡ）、２，６−ジクロロ−ｐ−フェニレンジアミン、４，４’−メチレンビス（２，３−ジクロロアニリン）、３，５−ビス（メチルチオ）−２，４−トルエンジアミン、３，５−ビス（メチルチオ）−２，６−トルエンジアミン、３，５−ジエチルトルエン−２，４−ジアミン、３，５−ジエチルトルエン−２，６−ジアミン、トリメチレングリコール−ジ−ｐ−アミノベンゾエート、１，２−ビス（２−アミノフェニルチオ）エタン、４，４’−ジアミノ−３，３’−ジエチル−５，５’−ジメチルジフェニルメタン、Ｎ，Ｎ’−ジ−ｓｅｃ−ブチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジエチル−４，４’−ジアミノジフェニルメタン、ｍ−キシリレンジアミン、Ｎ，Ｎ’−ジ−ｓｅｃ−ブチル−ｐ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、及びｐ−キシリレンジアミン等に例示されるポリアミン類、あるいは、上述した低分子量ポリオールや低分子量ポリアミン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。

ポリウレタン樹脂発泡体は、前記ポリウレタン原料組成物を用いて、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。

イソシアネート末端プレポリマー及び鎖延長剤の比は、各々の分子量や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、鎖延長剤の活性水素基（水酸基、アミノ基）数に対するプレポリマーのイソシアネート基数は、０．８０〜１．２０であることが好ましく、より好ましくは０．９９〜１．１５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（メカニカルフロス法を含む）、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との共重合体であるシリコーン系界面活性剤を使用した機械的発泡法が好ましい。シリコーン系界面活性剤としては、ＳＨ−１９２及びＬ−５３４０（東レダウコーニングシリコーン社製）、Ｂ８４４３、Ｂ８４６５（ゴールドシュミット社製）等が好適な化合物として例示される。シリコーン系界面活性剤は、ポリウレタン原料組成物中に０．０５〜１０重量％になるように添加することが好ましく、より好ましくは０．１〜５重量％である。

必要に応じて、ポリウレタン原料組成物中には、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。

ポリウレタン樹脂発泡体は独立気泡タイプであってもよく、連続気泡タイプであってもよいが、研磨層内部へのスラリーの侵入を防止するために、独立気泡タイプであることが好ましい。

研磨パッド（研磨層）を構成する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）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Ａを含む第１成分にシリコー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Ａ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）鎖延長剤の混合工程
上記の気泡分散液に鎖延長剤を含む第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。

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。

非反応性気体を気泡状にしてシリコー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。

ポリウレタン樹脂発泡体の平均気泡径は、３０〜２００μｍであることが好ましい。この範囲から逸脱する場合は、研磨後の被研磨材のプラナリティ（平坦性）が低下する傾向にある。

ポリウレタン樹脂発泡体の硬度は、アスカーＤ硬度計にて、４０〜７０度であることが好ましい。アスカーＤ硬度が４０度未満の場合には、被研磨材のプラナリティが低下し、一方、７０度を超える場合は、プラナリティは良好であるが、被研磨材のユニフォーミティ（均一性）が低下する傾向にある。

ポリウレタン樹脂発泡体の比重は、０．５〜１．３であることが好ましい。比重が０．５未満の場合、研磨層の表面強度が低下し、被研磨材のプラナリティが低下する傾向にある。また、１．３より大きい場合は、研磨層表面の気泡数が少なくなり、プラナリティは良好であるが、研磨速度が低下する傾向にある。

ポリウレタン樹脂発泡体のカットレートは、２〜５μｍ／ｍｉｎであり、好ましくは２〜４μｍ／ｍｉｎであり、より好ましくは２〜３．６μｍ／ｍｉｎである。

ポリウレタン樹脂発泡体は、２５℃の水中に４８時間浸漬した後の寸法変化率が０．６％以下である。

ポリウレタン樹脂発泡体は、２５℃の水中に４８時間浸漬した後の硬度低下率が２０％以下であることが好ましく、より好ましくは１８％以下である。

本発明の研磨パッド（研磨層）の被研磨材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、また被研磨材との吸着による被研磨材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。

研磨層の厚みは特に限定されるものではないが、通常０．８〜４ｍｍ程度であり、１．０〜２．５ｍｍであることが好ましい。

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被研磨材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、被研磨材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、本発明を実施例を上げて説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

［測定、評価方法］
（無発泡ポリウレタン樹脂の引張貯蔵弾性率の測定）
動的粘弾性測定装置（株式会社ユービーエム製、ＤＶＥ−Ｖ４−ＲＴ）を用いて、下記測定条件にて、作製した無発泡ポリウレタン樹脂シート（長さ２０．０ｍｍ、幅３．０ｍｍ）の４０℃における引張貯蔵弾性率（ＭＰａ）を測定した。
測定条件
周波数：１．０Ｈｚ
温度：３０〜４０℃
昇温速度：２．０℃／ｍｉｎ
歪：０．１％

（無発泡ポリウレタン樹脂の永久伸びの測定）
作製した無発泡ポリウレタン樹脂シートを打ち抜いて、幅１０ｍｍの短冊状のサンプルを２本作製した。初期の標線間距離を１００ｍｍ（測定値Ｌｏ）とし、測定温度２０±３℃、引張り速度３００ｍｍ／ｍｉｎの条件でサンプルを１００％伸長し、その状態で１０分間放置した。その後、引張りを開放し、引張り後の標線間距離（測定値Ｌ）を測定した。永久伸びは下記式により算出した。２つのサンプルの算出値の平均値を永久伸びとした。
永久伸び（％）＝１００（Ｌ−Ｌｏ）／Ｌｏ

（硬度の測定）
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シートを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。

（比重の測定）
ＪＩＳ Ｚ８８０７−１９７６に準拠して行った。作製したポリウレタン樹脂発泡体シートを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。

（吸水時の寸法変化率の測定）
ＪＩＳ Ｋ７３１２に準拠して行った。作製したポリウレタン樹脂発泡体シートを幅２０ｍｍ×長さ５０ｍｍ×厚み１．２７ｍｍの大きさに切り出したものをサンプルとした。該サンプルを２５℃の蒸留水中に４８時間浸漬し、浸漬前後の長さを下記式に代入して寸法変化率を算出した。
寸法変化率（％）＝〔（浸漬後の長さ−浸漬前の長さ）／浸漬前の長さ〕×１００

（吸水時の硬度低下率の測定）
作製したポリウレタン樹脂発泡体シートを２ｃｍ×２ｃｍ（厚み：任意）の大きさに切り出したものをサンプルとした。該サンプルを２５℃の蒸留水中に４８時間浸漬した後、前記と同様の方法で硬度を測定した。浸漬前後の硬度を下記式に代入して硬度低下率を算出した。
硬度低下率（％）＝〔（浸漬前の硬度−浸漬後の硬度）／浸漬前の硬度〕×１００

（カットレートの測定）
作製したポリウレタン樹脂発泡体シート（φ３８０ｍｍ、厚さ１．２５ｍｍ）を研磨装置（ＭＡＴ社製、ＭＡＴ−ＢＣ１５）のプラテンに貼り合わせた。ドレッサー（ＳＥＡＳＯＬ社製、ＤＫ４５）を用い、強制ドライブ回転数１１５ｒｐｍ、プラテン回転数７０ｒｐｍ、ドレス荷重７ポンド、吸水量２００ｍｌ／ｍｉｎ、及びドレス時間１．５ｈｒの条件にてポリウレタン樹脂発泡体シートの表面をドレスした。ドレス終了後、ポリウレタン樹脂発泡体シートから幅１０ｍｍ×長さ３８０ｍｍの短冊状のサンプルを切り出した。該サンプルの中心部から２０ｍｍごとに厚さを測定した（片側９点、トータル１８点）。そして、ドレスされていない中心部との厚さの差（磨耗量）を各測定位置において算出し、その平均値を算出した。カットレートは下記式により算出される。
カットレート（μｍ／ｍｉｎ）＝磨耗量の平均値／（１．５×６０）

（研磨特性の評価）
研磨装置としてMAT-ARW-8C1A（ＭＡＴ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、６０秒研磨してこのときの研磨量より算出した。酸化膜の膜厚測定には、光干渉式膜厚測定装置（ナノメトリクス社製、装置名：Nanospec）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１２０ｍｌ／ｍｉｎ添加した。研磨荷重としては４．５ｐｓｉ、研磨定盤回転数９３ｒｐｍ、ウエハ回転数９０ｒｐｍ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った。

平坦化特性としては削れ量を測定した。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１５００Å以下になるときの２７０μｍのスペースの削れ量を測定した。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。ウエハ１００枚目における削れ量を表２に示す。

面内均一性の評価は、８インチシリコンウエハに熱酸化膜が１μｍ堆積したものを用いて上記研磨条件にて１分間研磨を行い、ウエハ上の特定位置２５点の研磨前後の膜厚測定値から研磨速度最大値と研磨速度最小値を求め、その値を下記式に代入することにより算出した。ウエハ１００枚目における面内均一性を表２に示す。なお、面内均一性の値が小さいほどウエハ表面の均一性が高いことを表す。
面内均一性（％）＝｛（研磨速度最大値−研磨速度最小値）／（研磨速度最大値＋研磨速度最小値）｝×１００

（スクラッチの評価）
前記条件で８インチのダミーウエハを３枚研磨し、その後、厚み１００００Åの熱酸化膜を堆積させた８インチのウエハを１分間研磨した。そして、ＫＬＡ テンコール社製の欠陥評価装置（Ｓｕｒｆｓｃａｎ ＳＰ１）を用いて、研磨後のウエハ上に０．１２５μｍ以上の条痕がいくつあるかを測定した。

実施例１
（無発泡ポリウレタン樹脂シートの作製）
容器にトルエンジイソシアネート（三井化学社製、コスモネートＴ−８０、２，４−体／２，６−体＝８０／２０の混合物）３３．１６重量部、ポリプロピレングリコール（旭硝子社製、エクセノール１０３０、水酸基数：３、水酸基価：１６０ｍｇＫＯＨ／ｇ）６６．８４重量部、及び安定剤（ＡＤＥＫＡ社製、アデカスタブＴＰＰ）１．００重量部を入れ、７０℃で４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。
容器にトルエンジイソシアネート（三井化学社製、コスモネートＴ−８０、２，４−体／２，６−体＝８０／２０の混合物）３２．５９重量部、イソホロンジイソシアネート７．３４重量部、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（三菱化学社製、ＰＴＭＧ１０００、水酸基数：２、水酸基価：１１２．２ｍｇＫＯＨ／ｇ）５５．１０重量部、１，４−ブタンジオール（ナカライ試薬社製、１，４−ＢＧ）４．９７重量部、及び安定剤（ＡＤＥＫＡ社製、アデカスタブＴＰＰ）１．００重量部を入れ、７０℃で４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。
前記プレポリマーＡ５０重量部、前記プレポリマーＢ５０重量部、及び１２０℃に溶融した４，４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン）（イハラケミカル社製、イハラキュアミンＭＴ）２５．０重量部を遊星式撹拌脱泡装置に入れ、撹拌及び脱泡してポリウレタン原料組成物を調製した。該組成物を縦横２００ｍｍ、深さ２ｍｍのオープンモールド（注型容器）に流し込み、１００℃で１６時間ポストキュアを行い、無発泡ポリウレタン樹脂シートを作製した。

（研磨パッドの作製）
前記プレポリマーＡ５０重量部、前記プレポリマーＢ５０重量部、及びシリコーン系界面活性剤（ゴールドシュミット社製、Ｂ８４６５）３．０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１２０℃に溶融した４，４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン）（イハラケミカル社製、イハラキュアミンＭＴ）２５．０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。
約８０℃に加熱した前記ポリウレタン樹脂発泡体ブロックをスライサー（アミテック社製、ＶＧＷ−１２５）を使用してスライスし、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（テクノ社製）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層を得た。この研磨層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、それを前記両面テープにラミ機を使用して貼り合わせた。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２〜５
表１に記載の配合を採用した以外は実施例１と同様の方法で無発泡ポリウレタン樹脂シート、ポリウレタン樹脂発泡体シート、及び研磨パッドを作製した。

比較例１
（無発泡ポリウレタン樹脂シートの作製）
容器にトルエンジイソシアネート（三井化学社製、コスモネートＴ−８０、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、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１９０１重量部、ジエチレングリコール１９８重量部を入れ、７０℃で４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。
また、容器に多量化１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート（住化バイエルウレタン社製、スミジュールＮ−３３００、イソシアヌレートタイプ）１００重量部、及び数平均分子量２５０のポリテトラメチレンエーテルグリコール１６．３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。
前記プレポリマーＣ１００重量部、前記プレポリマーＤ２３．３重量部、及び１２０℃に溶融した４，４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン）（イハラケミカル社製、イハラキュアミンＭＴ）３６．１重量部（ＮＣＯｉｎｄｅｘ：１．１）を遊星式撹拌脱泡装置に入れ、撹拌及び脱泡してポリウレタン原料組成物を調製した。該組成物を縦横２００ｍｍ、深さ２ｍｍのオープンモールド（注型容器）に流し込み、１００℃で１６時間ポストキュアを行い、無発泡ポリウレタン樹脂シートを作製した。

（研磨パッドの作製）
前記プレポリマーＣ１００重量部、前記プレポリマーＤ２３．３重量部、及びシリコーン系界面活性剤（東レダウコーニングシリコーン社製、ＳＨ−１９２）３．７重量部を重合容器内に加えて混合し、７０℃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１２０℃に溶融した４，４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン）（イハラケミカル社製、イハラキュアミンＭＴ）３６．１重量部（ＮＣＯｉｎｄｅｘ：１．１）を添加した。該混合液を約７０秒間撹拌した後、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。
その後、実施例１と同様の方法でポリウレタン樹脂発泡体シート、及び研磨パッドを作製した。

比較例２
（無発泡ポリウレタン樹脂シートの作製）
容器にトルエンジイソシアネート（三井化学社製、コスモネートＴ−８０、２，４−体／２，６−体＝８０／２０の混合物）６６．９５重量部、及びイソホロンジイソシアネート１１．００重量部を入れ、撹拌しながら５０℃に温度調整した。その後、容器に１，４−ブタンジオール（ナカライ試薬社製、１，４−ＢＧ）２．６８重量部を加え、容器内を７５℃に温度調整した。その後、容器内の温度を５５℃まで低下させ、さらに１，４−ブタンジオール２．６８重量部を加え、容器内を７５℃に温度調整した。その後、容器内の温度を５５℃まで低下させ、数平均分子量２５０のポリテトラメチレングリコールＡ（分子量分布のピーク：２５０）１０．７重量部を加え、容器内を８０℃に温度調整して３０分間反応させた。その後、容器内の温度を５５℃まで低下させ、さらに数平均分子量２５０のポリテトラメチレングリコールＡ１０．７重量部を加え、容器内を８０℃に温度調整して３０分間反応させた。その後、容器内の温度を６０℃まで低下させ、数平均分子量１０００のポリテトラメチレングリコールＢ（分子量分布のピーク：１０００）７３．２４重量部を加え、容器内を８０℃に温度調整し、１時間反応させてイソシアネート末端プレポリマーＥを合成した。その後、容器内に安定剤（ＡＤＥＫＡ社製、アデカスタブＴＰＰ）を１．８２重量部加えて３０分間撹拌した。その後、真空ポンプを用いてイソシアネート末端プレポリマーＥ中に含まれる炭酸ガス及び空気を減圧脱泡した。
前記プレポリマーＥ１００重量部、及び１２０℃に溶融した４，４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン）（イハラケミカル社製、イハラキュアミンＭＴ）２８．６重量部（ＮＣＯｉｎｄｅｘ：１．１）を遊星式撹拌脱泡装置に入れ、撹拌及び脱泡してポリウレタン原料組成物を調製した。該組成物を縦横２００ｍｍ、深さ２ｍｍのオープンモールド（注型容器）に流し込み、１００℃で１６時間ポストキュアを行い、無発泡ポリウレタン樹脂シートを作製した。

（研磨パッドの作製）
前記プレポリマーＥ１００重量部、及びシリコーン系界面活性剤（ゴールドシュミット社製、Ｂ８４６５）３．０重量部を重合容器内に加えて混合し、７０℃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１２０℃に溶融した４，４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン）（イハラケミカル社製、イハラキュアミンＭＴ）２８．６重量部（ＮＣＯｉｎｄｅｘ：１．１）を添加した。該混合液を約７０秒間撹拌した後、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。
その後、実施例１と同様の方法でポリウレタン樹脂発泡体シート、及び研磨パッドを作製した。

比較例３
（無発泡ポリウレタン樹脂シートの作製）
ポリエーテル系ウレタンプレポリマー（ケムチュラ社製、アジプレンＬ−３２５）１００重量部、及び１２０℃に溶融した４，４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン）（イハラケミカル社製、イハラキュアミンＭＴ）２５．６重量部を遊星式撹拌脱泡装置に入れ、脱泡してポリウレタン原料組成物を調製した。該組成物を縦横２００ｍｍ、深さ２ｍｍのオープンモールド（注型容器）に流し込み、１００℃で１６時間ポストキュアを行い、無発泡ポリウレタン樹脂シートを作製した。

（研磨パッドの作製）
ポリエーテル系ウレタンプレポリマー（ケムチュラ社製、アジプレンＬ−３２５）１００重量部、中空高分子微小球体（Expancel 551 DE）２．３重量部を容器に入れ、均一になるように撹拌を行った。その混合物を６０℃のオーブン内に入れ、オーブン内を脱気し、脱泡した。脱泡後、１２０℃に溶融した４，４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン）（イハラケミカル社製、イハラキュアミンＭＴ）２５．６重量部を加え、遊星式撹拌脱泡装置に入れ、撹拌及び脱泡後、パン型のオープンモールド（注型容器）へ流し込んで１５分間放置した。その後、オープンモールドをオーブン内に入れ、９３℃で５時間ポストキュアを行い、さらに２１℃になるまでオーブン内で約５時間放冷して、ポリウレタン樹脂発泡体ブロックを得た。
その後、実施例１と同様の方法でポリウレタン樹脂発泡体シート、及び研磨パッドを作製した。

比較例４
（無発泡ポリウレタン樹脂シートの作製）
ポリエーテル系ウレタンプレポリマー（ケムチュラ社製、アジプレンＬ−３２５）３０００重量部、及び１２０℃に溶融した４，４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン）（イハラケミカル社製、イハラキュアミンＭＴ）７７０重量部を遊星式撹拌脱泡装置に入れ、脱泡してポリウレタン原料組成物を調製した。該組成物を縦横２００ｍｍ、深さ２ｍｍのオープンモールド（注型容器）に流し込み、１００℃で１６時間ポストキュアを行い、無発泡ポリウレタン樹脂シートを作製した。

（研磨パッドの作製）
容器にポリエーテル系ウレタンプレポリマー（ケムチュラ社製、アジプレンＬ−３２５）３０００重量部と、シリコーン系界面活性剤ＳＨ−１９２（東レダウコーニングシリコーン社製、ジメチルポリシロキサン・ポリオキシアルキレングリコール共重合体）１２０重量部を入れ、撹拌機にて約９００ｒｐｍで撹拌し発泡溶液（気泡分散液）を作り、その後、撹拌機を交換し硬化剤として溶融した４，４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン）（イハラケミカル社製、イハラキュアミンＭＴ）７７０重量部を撹拌しながら投入した。約１分間撹拌した後、パン型のオープンモールドへ混合液を入れ、オーブンにて１１０℃にて６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。
その後、実施例１と同様の方法でポリウレタン樹脂発泡体シート、及び研磨パッドを作製した。

比較例５
（無発泡ポリウレタン樹脂シートの作製）
ポリエーテル系ウレタンプレポリマー（ケムチュラ社製、アジプレンＬＦ７５１Ｄ）１００重量部、及び１２０℃に溶融した４，４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン）（イハラケミカル社製、イハラキュアミンＭＴ）２７．３重量部を遊星式撹拌脱泡装置に入れ、脱泡してポリウレタン原料組成物を調製した。該組成物を縦横２００ｍｍ、深さ２ｍｍのオープンモールド（注型容器）に流し込み、１００℃で１６時間ポストキュアを行い、無発泡ポリウレタン樹脂シートを作製した。

（研磨パッドの作製）
ポリエーテル系ウレタンプレポリマー（ケムチュラ社製、アジプレンＬＦ７５１Ｄ）１００重量部、中空高分子微小球体（Expancel 551 DE）２重量部を容器に入れ、均一になるように撹拌を行った。その混合物を６０℃のオーブン内に入れ、オーブン内を脱気し、脱泡した。脱泡後、１２０℃に溶融した４，４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン）（イハラケミカル社製、イハラキュアミンＭＴ）２７．３重量部を加え、遊星式撹拌脱泡装置に入れ、撹拌及び脱泡後、パン型のオープンモールド（注型容器）へ流し込んで１５分間放置した。その後、オープンモールドをオーブン内に入れ、９３℃で５時間ポストキュアを行い、さらに２１℃になるまでオーブン内で約５時間放冷して、ポリウレタン樹脂発泡体ブロックを得た。
その後、実施例１と同様の方法でポリウレタン樹脂発泡体シート、及び研磨パッドを作製した。

比較例６
（無発泡ポリウレタン樹脂シートの作製）
容器にトルエンジイソシアネート（三井化学社製、ＴＤＩ−８０、２，４−体／２，６−体＝８０／２０の混合物）１８．２重量部、多量化１，６−ヘキサメチレンジイソシアネート（住化バイエルウレタン社製、スミジュールＮ３３００、イソシアヌレートタイプ）２２．５重量部、ポリテトラメチレンエーテルグリコール（三菱化学社製、ＰＴＭＧ１０００、水酸基価：１１２．２ＫＯＨｍｇ／ｇ）５７．１重量部、１，４−ブタンジオール（ナカライ試薬社製、１，４−ＢＧ）２．２重量部を入れ、７０℃で４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。なお、多量化１，６−ヘキサメチレンジイソシアネートの含有量は、全イソシアネート成分に対して５５重量％である。
前記プレポリマーＡ１００重量部及び１２０℃に溶融した４，４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン）１９．９重量を遊星式撹拌脱泡装置に入れ、脱泡してポリウレタン原料組成物を調製した。該組成物を縦横２００ｍｍ、深さ２ｍｍのオープンモールド（注型容器）に流し込み、１００℃で１６時間ポストキュアを行い、無発泡ポリウレタン樹脂シートを作製した。

（研磨パッドの作製）
前記プレポリマーＡ１００重量部及びシリコーン系界面活性剤（ゴールドシュミット社製、Ｂ８４６５）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１２０℃に溶融した４，４’−メチレンビス（ｏ−クロロアニリン）１９．９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。
その後、実施例１と同様の方法でポリウレタン樹脂発泡体シート、及び研磨パッドを作製した。

本発明の研磨パッドはレンズ、反射ミラー等の光学材料やシリコンウエハ、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できる。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できる。

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

Claims (3)

1. ポリウレタン樹脂を含む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は、永久伸びが６５％以下、かつ４０℃における引張貯蔵弾性率が５５０ＭＰａ以上であり、
   前記ポリウレタン樹脂発泡体は、カットレートが２〜５μｍ／ｍｉｎ、かつ２５℃の水中に４８時間浸漬した後の寸法変化率が０．６％以下であることを特徴とする研磨パッド。
2. 前記ポリウレタン樹脂発泡体は、２５℃の水中に４８時間浸漬した後の硬度低下率が２０％以下である請求項１記載の研磨パッド。
3. 請求項１又は２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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