JP2020163537A

JP2020163537A - 研磨パッド

Info

Publication number: JP2020163537A
Application number: JP2019067952A
Authority: JP
Inventors: 立馬松岡; Ryuma Matsuoka; 栗原　浩; Hiroshi Kurihara; 浩栗原; さつき鳴島; Satsuki Narushima; 大和 ▲高▼見沢; Yamato TAKAMIZAWA
Original assignee: Fujibo Holdins Inc
Current assignee: Fujibo Holdins Inc
Priority date: 2019-03-29
Filing date: 2019-03-29
Publication date: 2020-10-08
Anticipated expiration: 2039-03-29
Also published as: JP7311749B2

Abstract

【解決手段】湿潤状態と乾燥状態とにおける物性の変化が少なく、研磨レートが安定した研磨パッドを提供する。【効果】硬質ウレタンからなる研磨層１１と、弾性を有したクッション層１２と、上記研磨層１１とクッション層１２とを接着する接着層１３とを備えた研磨パッド１であって、当該研磨パッド１の乾燥状態における貯蔵弾性率Ｅ’と、湿潤状態における貯蔵弾性率Ｅ’との比が０．７〜１．０となっている。研磨パッド１を構成するクッション層１２の外周部分がスラリーによって湿潤状態となるのに対し、中央部分が乾燥状態を維持した場合であっても、研磨パッド１全体での外周部分と中央部分とでの物性の変化が少なく、研磨の初期から終期にかけて安定した研磨レートを維持することができる。【選択図】図２

Description

本発明は研磨パッドに関し、より詳しくは硬質ウレタンからなる研磨層と、クッション層と、上記研磨層とクッション層とを接着する接着層とを備えた研磨パッドに関する。

従来、光学材料や半導体基板、ハードディスク用のガラス基板といった被研磨物を研磨するために研磨パッドが用いられており、このような研磨パッドとしてポリウレタンなどの硬質ウレタンからなる研磨層と、弾性を有するクッション層と、上記研磨層とクッション層とを接着する接着層とを備えた研磨パッドが知られている（特許文献１）。
このような研磨パッドを用いて被研磨物を研磨する際には、被研磨物と研磨パッドとの間に液状のスラリーを供給し、研磨パッドおよびスラリーによる機械的研磨ならびに化学的研磨を行うようになっている。

特開２００８−２２６９９２号公報

ここで、上記スラリーを供給し被研磨物を研磨すると、上記研磨パッドを構成するクッション層がスラリーを吸い込んだ湿潤状態となるが、スラリーのしみこみにくい中央部分は乾燥状態を維持する場合がある。
クッション層が湿潤状態になることで研磨パッド全体の物性に変化が生じる場合、研磨中に研磨パッドの外周部分と中央部分とで物性が異なってしまうことから、クッション層が乾燥状態から湿潤状態となる研磨の初期と終期とで、研磨レートの変動が生じるおそれがあった。
このような問題に鑑み、本発明は湿潤状態と乾燥状態との間で物性の変化が少なく、研磨の初期から終期にかけて研磨レートが安定した研磨パッドを提供するものである。

すなわち請求項１の発明にかかる研磨パッドは、硬質ウレタンからなる研磨層と、弾性を有したクッション層と、上記研磨層とクッション層とを接着する接着層とを備えた研磨パッドにおいて、
当該研磨パッドの乾燥状態における貯蔵弾性率と、湿潤状態における貯蔵弾性率との比が０．７〜１．０であることを特徴としている。

上記発明において、乾燥状態における貯蔵弾性率と、湿潤状態における貯蔵弾性率との比を所定範囲内にすることにより、乾燥状態および湿潤状態における研磨パッド全体における物性の変化を抑えることができる。
その結果、仮にクッション層の外周部分が湿潤状態、中央部分が乾燥状態になったとしても、研磨パッドの外周部分と中央部分とで安定した研磨を行うことが可能となる。

研磨パッドを備えた研磨装置の側面図。研磨パッドの断面図。

以下図示実施例について説明すると、図１は本発明にかかる研磨パッド１を備えた研磨装置２の側面図を示し、半導体基板などの被研磨物３の研磨を行うものとなっている。
上記研磨装置２は、下方に設けられて研磨パッド１を支持する研磨定盤４と、上方に設けられて被研磨物３を支持する支持定盤５と、スラリーを供給するスラリー供給手段６とを備えている。
上記研磨パッド１および被研磨物３はそれぞれ略円盤状を有しており、研磨パッド１は両面テープ等によって研磨定盤４に固定され、被研磨物３は支持定盤５に真空吸着されている。
また上記研磨定盤４および支持定盤５は図示しない駆動手段によって相対的に回転するとともに、上記支持定盤５は研磨定盤４の中心位置から半径方向に往復動可能に設けられ、これにより上記研磨パッド１と被研磨物３とが相対的に回転しながら摺動するようになっている。
上記スラリー供給手段６は、所要の薬品中に砥粒の混合されたスラリーを上記研磨パッド１の上面に形成された研磨面に供給し、これにより当該スラリーが研磨面と被研磨物３との間に入り込むことで、被研磨物３の研磨が行われるようになっている。
このような構成を有する研磨装置自体は従来公知であり、これ以上の詳細な説明については省略する。なお上記構成を有する研磨装置２の他、例えば支持定盤５には駆動がなく、研磨定盤４の回転により支持定盤５が連れ回るようにした研磨装置２など、その他の構成を有した研磨装置２も使用可能である。

図２は本実施例にかかる研磨パッド１の断面図を示しており、上記研磨パッド１は硬質ウレタンからなる研磨層１１と、弾性を有するクッション層１２と、上記研磨層１１とクッション層１２とを接着する接着層１３とを備えており、上記クッション層１２は両面テープ等を用いて研磨定盤４に固定されるものとなっている。
研磨層を構成する硬質ウレタンは、ポリオール成分とイソシアネート成分との反応中間体であるウレタンプレポリマーを用い、ジアミン類又はジオール類等の硬化剤（鎖延長剤）、発泡剤、触媒等を添加混合して得られるポリウレタン組成物を硬化させるプレポリマー法により製造される。上記研磨層１１としては、プレポリマー、硬化剤、中空体を混合してポリウレタンポリウレア樹脂成形体を成形し、ポリウレタンポリウレア樹脂成形体をスライス加工することにより形成されるとともに内部に無数の空隙が形成された発泡ポリウレタンシートを使用することができ、厚さを０．５〜２ｍｍ、ショアＤ硬度を２０〜６０、密度を０．６０〜０．９５ｇ／ｃｍ^３にそれぞれ設定することができる。
また上記クッション層１２としては、繊維内にポリウレタン樹脂が入り込むとともに空隙が形成されたポリウレタン樹脂含浸不織布や発泡体を使用することができ、厚さを０．５〜５．０ｍｍ、ショアＡ硬度を１０〜６０、密度を０．０５〜０．５０ｇ／ｃｍ^３、圧縮率を３〜４０％のそれぞれの範囲に設定することができる。

上記研磨層１１を製造するためには、少なくともプレポリマーとしてのウレタン結合含有イソシアネート化合物、硬化剤、中空体を準備する準備工程；少なくとも、上記ウレタン結合含有イソシアネート化合物、硬化剤を混合して成形体成形用の混合液を得る混合工程；上記成形体成形用混合液からポリウレタンポリウレア樹脂成形体を成形する成形体成形工程；および上記ポリウレタンポリウレア樹脂成形体から、上記研磨面を有する研磨層１１を形成する研磨層形成工程、を含むことが挙げられる。

上記準備工程では、ポリウレタンポリウレア樹脂成形体の原料として、少なくとも、ウレタン結合含有イソシアネート化合物、硬化剤、中空体が用いられる。更にポリオール化合物を上記成分とともに用いてもよく、本発明の効果を損なわない範囲で、上記以外の成分を併せて用いてもよい。
この準備工程で準備される上記ウレタン結合含有イソシアネート化合物は、下記ポリイソシアネート化合物とポリオール化合物とを、通常用いられる条件で反応させることにより得られる化合物であり、ウレタン結合とイソシアネート基を分子内に含むものである。また、本発明の効果を損なわない範囲内で、他の成分がウレタン結合含有イソシアネート化合物に含まれていてもよい。
上記ウレタン結合含有イソシアネート化合物としては、市販されているものを用いてもよく、ポリイソシアネート化合物とポリオール化合物とを反応させて合成したものを用いてもよい。上記反応に特に制限はなく、ポリウレタン樹脂の製造において公知の方法および条件を用いて付加重合反応すればよい。
例えば、４０℃に加温したポリオール化合物に、窒素雰囲気にて撹拌しながら５０℃に加温したポリイソシアネート化合物を添加し、３０分後に８０℃まで昇温させ更に８０℃にて６０分間反応させるといった方法で製造することが出来る。

まず上記ポリイソシアネート化合物とは、分子内に２つ以上のイソシアネート基を有する化合物を意味する。またポリイソシアネート化合物としては、分子内に２つ以上のイソシアネート基を有していれば特に制限されるものではない。
例えば、分子内に２つのイソシアネート基を有するジイソシアネート化合物としては、ｍ−フェニレンジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソシアネート、２，６−トリレンジイソシアネート（２，６−ＴＤＩ）、２，４−トリレンジイソシアネート（２，４−ＴＤＩ）、ナフタレン−１，４−ジイソシアネート、ジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート（ＭＤＩ）、４，４’−メチレン−ビス（シクロヘキシルイソシアネート）（水添ＭＤＩ）、３，３’−ジメトキシ−４，４’−ビフェニルジイソシアネート、３，３’−ジメチルジフェニルメタン−４，４’−ジイソシアネート、キシリレン−１，４−ジイソシアネート、４，４’−ジフェニルプロパンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、プロピレン−１，２−ジイソシアネート、ブチレン−１，２−ジイソシアネート、シクロヘキシレン−１，２−ジイソシアネート、シクロヘキシレン−１，４−ジイソシアネート、ｐ−フェニレンジイソチオシアネート、キシリレン−１，４−ジイソチオシアネート、エチリジンジイソチオシアネート等を挙げることができる。
さらにポリイソシアネート化合物としては、ジイソシアネート化合物が好ましく、中でも２，４−ＴＤＩ、２，６−ＴＤＩ、ＭＤＩがより好ましく、２，４−ＴＤＩ、２，６−ＴＤＩが特に好ましい。
これらのポリイソシアネート化合物は、単独で用いてもよく、複数のポリイソシアネート化合物を組み合わせて用いてもよい。

次に上記ポリオール化合物とは、分子内に２つ以上のアルコール性水酸基（ＯＨ）を有する化合物を意味する。
上記ウレタン結合含有イソシアネート化合物の合成に用いられるポリオール化合物としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、ブチレングリコール等のジオール化合物、トリオール化合物等；ポリ（オキシテトラメチレン）グリコール（又はポリテトラメチレンエーテルグリコール）（ＰＴＭＧ）等のポリエーテルポリオール化合物；エチレングリコールとアジピン酸との反応物やブチレングリコールとアジピン酸との反応物等のポリエステルポリオール化合物；ポリカーボネートポリオール化合物、ポリカプロラクトンポリオール化合物等を挙げることができる。
また、エチレンオキサイドを付加した３官能性プロピレングリコールを用いることもできる。これらの中でも、ＰＴＭＧ、又はＰＴＭＧとＤＥＧの組み合わせが好ましい。
上記ポリオール化合物は単独で用いてもよく、複数のポリオール化合物を組み合わせて用いてもよい。

ここで、ＮＣＯ基１個当たりのＰＰ（プレポリマー）の分子量を示すプレポリマーのＮＣＯ当量としては、２００〜８００であることが好ましく、３００〜７００であることがより好ましく、４００〜６００であることがさらにより好ましい。
具体的に上記プレポリマーのＮＣＯ当量は以下のようにして求めることができる。
プレポリマーのＮＣＯ当量＝（ポリイソシアネート化合物の質量部＋ポリオール化合物の質量部）／［（ポリイソシアネート化合物１分子当たりの官能基数×ポリイソシアネート化合物の質量部／ポリイソシアネート化合物の分子量）−（ポリオール化合物１分子当たりの官能基数×ポリオール化合物の質量部／ポリオール化合物の分子量）］

上記硬化剤（鎖伸長剤ともいう）としては、例えば、ポリアミン化合物および／又はポリオール化合物を用いることができる。
ポリアミン化合物とは、分子内に２つ以上のアミノ基を有する化合物を意味し、脂肪族や芳香族のポリアミン化合物、特にはジアミン化合物を使用することができる。
例えば、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、イソホロンジアミン、ジシクロヘキシルメタン−４，４’−ジアミン、３，３’−ジクロロ−４，４’−ジアミノジフェニルメタン（メチレンビス−ｏ−クロロアニリン）（以下、ＭＯＣＡと略記する。）、ＭＯＣＡと同様の構造を有するポリアミン化合物等を挙げることができる。
また、ポリアミン化合物が水酸基を有していてもよく、このようなアミン系化合物として、例えば、２−ヒドロキシエチルエチレンジアミン、２−ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、ジ−２−ヒドロキシエチルエチレンジアミン、ジ−２−ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、２−ヒドロキシプロピルエチレンジアミン、ジ−２−ヒドロキシプロピルエチレンジアミン等を挙げることができる。
ポリアミン化合物としては、ジアミン化合物が好ましく、ＭＯＣＡ、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホンがより好ましく、ＭＯＣＡが特に好ましい。
ポリアミン化合物は、単独で用いてもよく、複数のポリアミン化合物を組み合わせて用いてもよい。
ポリアミン化合物は、他の成分と混合し易くするためおよび／又は後の成形体形成工程における気泡径の均一性を向上させるために、必要により加熱した状態で減圧下脱泡することが好ましい。減圧下での脱泡方法としては、ポリウレタンの製造において公知の方法を用いればよく、例えば、真空ポンプを用いて０．１ＭＰａ以下の真空度で脱泡することができる。
硬化剤（鎖伸長剤）として固体の化合物を用いる場合は、加熱により溶融させつつ、減圧下脱泡することができる。

また硬化剤としてのポリオール化合物としては、ジオール化合物やトリオール化合物等の化合物であれば特に制限なく用いることができる。また、プレポリマーを形成するのに用いられるポリオール化合物と同一であっても異なっていてもよい。
具体例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール、１，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ペンタンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、１，６−ヘキサンジオールなどの低分子量ジオール、ポリ（オキシテトラメチレン）グリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどの高分子量のポリオール化合物などが挙げられる。
上記ポリオール化合物は単独で用いてもよく、複数のポリオール化合物を組み合わせて用いてもよい。

ここで、上記ウレタン結合含有イソシアネート化合物の末端に存在するイソシアネート基に対する、硬化剤に存在する活性水素基（アミノ基および水酸基）の当量比であるＲ値が、０．６０〜１．４０となるよう、各成分を混合する。Ｒ値は、０．６５〜１．３０が好ましく、０．７０〜１．２０がより好ましい。

上記中空体とは、空隙を有する微小球体を意味する。微小球体には、球状、楕円状、およびこれらに近い形状のものが含まれる。中空体の例としては、熱可塑性樹脂からなる外殻（ポリマー殻）と、外殻に内包される低沸点炭化水素とからなる未発泡の加熱膨張性微小球状体や未発泡の加熱膨張性微小球状体を加熱膨張させたものが挙げられる。
上記ポリマー殻としては、特開昭５７−１３７３２３号公報等に開示されているように、例えば、アクリロニトリル−塩化ビニリデン共重合体、アクリロニトリル−メチルメタクリレート共重合体、塩化ビニル−エチレン共重合体などの熱可塑性樹脂を用いることができる。同様に、ポリマー殻に内包される低沸点炭化水素としては、例えば、イソブタン、ペンタン、イソペンタン、石油エーテル等を用いることができる。

次に混合工程について説明すると、当該混合工程では、上記準備工程で準備した、プレポリマーとしてのウレタン結合含有イソシアネート化合物、硬化剤および中空体を、混合機内に供給して攪拌・混合する。混合工程は、上記各成分の流動性を確保できる温度に加温した状態で行われる。
混合順序に特に制限はないが、ウレタン結合含有イソシアネート化合物と中空体とを混合した混合液と、硬化剤および必要に応じて他の成分を混合した混合液とを用意し、両混合液を混合器内に供給して混合撹拌することが好ましい。このようにして、成形体成形用の混合液が調製される。

次に成形体成形工程では、上記混合工程で調製された成形体成形用混合液を５０〜１００℃の型枠内に流し込み、硬化させることによりポリウレタンポリウレア樹脂成形体を成形する。
このとき、プレポリマー、硬化剤が反応してポリウレタンポリウレア樹脂を形成することにより該混合液は硬化する。
そして研磨層形成工程では、上記成形体成形工程により得られたポリウレタンポリウレア樹脂成形体をシート状にスライスし、スライスした樹脂シートを円形に裁断し、必要に応じて研磨面に相当する面に格子状の溝等を形成する。

上記クッション層１２には、ポリエチレンフォームやポリウレタンフォームなどの発泡体や樹脂を含浸してなる含浸不織布を用いることができる。
含浸不織布をクッション層１２とする場合、当該クッション層１２を製造するためには、少なくなくとも不織布基体に含浸した熱可塑性ポリウレタン樹脂を湿式凝固させる工程、湿式凝固した繊維集合体の両面をバフ処理する工程、を含むことが挙げられる。本実施例の不織布基体は、特に限定されるものではなく、種種公知のものを採用できる。
不織布基体の例としては、ポリオレフイン系、ポリアミド系、ポリエステル系などの不織布を挙げることができる。また、不織布基体を得る際に繊維を交絡させる方法としても特に限定されず、例えば、ニードルパンチであってもよく、水流交絡であってもよい。
不織布基体は上述した中から１種を単独で用いることができ、２種以上を組み合わせて用いることもできる。不織布基体は繊維の間の隙間が多く吸水性に富むが、樹脂を含浸させることにより隙間が樹脂で満たされるため吸水性が低下する。

上記不織布基体に含浸させる樹脂は、ポリウレタン、ポリウレタンポリウレアなどのポリウレタン系、ポリアクリレート、ポリアクリロニトリルなどのアクリル系、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリフッ化ビニリデンなどのビニル系、ポリサルホン、ポリエーテルサルホンなどのポリサルホン系、アセチル化セルロース、ブチリル化セルロース等のアシル化セルロース系、ポリアミド系及びポリスチレン系などが挙げられる。

上記不織布の密度は、樹脂含浸前の状態（ウェッブの状態）で、好ましくは０．３ｇ／ｃｍ^３以下であり、より好ましくは０．１〜０．２ｇ／ｃｍ^３である。また、樹脂含浸後の不織布の密度は、好ましくは０．５ｇ／ｃｍ^３以下であり、より好ましくは０．３〜０．４ｇ／ｃｍ^３である。不織布の密度が高すぎると加工精度が悪化する傾向があり、低すぎると比較的吸水しやすくなる傾向がある。
また不織布に対する樹脂の付着率は、不織布の重量に対する付着させた樹脂の重量で表され、好ましくは５０％以上であり、より好ましくは７５〜２００％である。樹脂の付着率が大きすぎるとクッション層１２としての所望のクッション性を示さなくなる傾向があり、低すぎるとクッション層１２が吸水してしまい、研磨特性に影響を及ぼす。

上記含浸不織布としては、含浸させる樹脂に撥水剤を添加してこれらの樹脂の撥水性を高めてもよい。撥水剤としては、樹脂に含有させることにより樹脂を含浸してなる含浸不織布表面の撥水性を向上させる効果を有するものをいい、例えば、フッ素系撥水剤、シリコン系撥水剤、炭化水素系撥水剤及び金属化合物系撥水剤などが挙げられる。
これらの中でも、耐薬品性や樹脂との攪拌均一性などの観点から金属化合物系撥水剤が好ましく、塩化ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、酢酸ジルコニウムなどのジルコニウム化合物がより好ましく、酢酸ジルコニウムがさらに好ましい。撥水剤は１種を単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いても良い。
撥水剤は、クッション層１２中に均一に存在することが望ましく、添加量としては、不織布基体に含浸する樹脂の重量を１００重量％として、好ましくは０．５重量％以上、より好ましくは０．７〜１．５重量％である。樹脂の量に対して撥水剤が多すぎると接着層１３との剥離強度が落ちる傾向があり、少なすぎると所望の撥水性能を得られない傾向がある。

接着層１３は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）からなる芯材の表面および裏面に、それぞれアクリル系粘着剤等の感圧型の粘着剤が形成されたものとなっている。接着層１３に特に制限はなく、当該技術分野において公知の両面テープの中から任意に選択して用いることができる。
研磨層１１の研磨面とは反対側の面に両面テープを貼り付けられ、両面テープの研磨層１１側とは反対側の面にはクッション層１２が貼り付けられる。本実施例の研磨パッド１は、研磨層１１とクッション層１２が接着層１３を介して積層されている。

そして上記構成を有する本実施例の研磨パッド１は、当該研磨パッド１の乾燥状態における貯蔵弾性率と、湿潤状態における貯蔵弾性率との比（湿潤状態における貯蔵弾性率／乾燥状態における貯蔵弾性率）が０．７〜１．０であることを特徴としている。
ここで乾燥状態とは、研磨パッド１に液体が付着していない状態をいい、具体的には、上記研磨パッド１を出荷した状態や、研磨装置に装着した直後の状態が考えられる。
これに対し上記湿潤状態とは、上記研磨パッド１に液体がしみこんだ状態をいい、具体的には、上記研磨パッド１を用いて被研磨物３を研磨する際に、上記クッション層１２にスラリーがしみこんだ状態が考えられる。
また上記貯蔵弾性率Ｅ’とは、正弦的に変化する応力を発泡体に加えた場合における、１周期あたりに貯蔵され完全に回復するエネルギーの尺度をいい、乾燥状態の貯蔵弾性率Ｅ’と湿潤状態の貯蔵弾性率Ｅ’との比を上記範囲とすることで、本実施例の研磨パッド１は研磨レートが安定したものとなっている。
そして下記表１は、本発明に係る実施例１の研磨パッド１と、比較例１の研磨パッドとについて、それぞれ乾燥状態および湿潤状態とした試験結果を示したものである。

実施例１
実施例１の研磨パッド１として、研磨層１１には厚さ１．３ｍｍのポリウレタンシートを用い、クッション層１２には厚さ１．２５ｍｍのポリウレタン樹脂を含浸してなる含浸不織布を用い、接着層１３には厚さ０．１６ｍｍのＰＥＴ製の芯材を有する両面テープを用いた。また、クッション層１２における研磨層１１と反対側の面には厚さ０．２７ｍｍのＰＥＴ製の芯材を有する両面テープを貼り合わせた。

実施例１の研磨パッド１の研磨層１１は、以下のようにして得た。
２，４−トリレンジイソシアネート（ＴＤＩ）、ポリ（オキシテトラメチレン）グリコール（ＰＴＭＧ）及びジエチレングリコール（ＤＥＧ）を反応させてなるＮＣＯ当量４６０のウレタンプレポリマー１００部に、外殻部分がアクリロニトリル−塩化ビニリデン共重合体からなり、殻内にイソブタンガスが内包された粒子の大きさが５〜１５μｍの膨張させていない微小球体３．１部と、４，４’−メチレン−ビス（シクロヘキシルイソシアネート）（水添ＭＤＩ）２部とを添加混合し、ウレタンプレポリマー混合液を得た。
得られたウレタンプレポリマー混合液を第１液タンクに仕込み、８０℃で保温した。また、第１液タンクとは別に、硬化剤として３，３’−ジクロロ−４，４’−ジアミノジフェニルメタン（メチレンビス−ｏ−クロロアニリン）（ＭＯＣＡ）２８部を第２液タンクに入れ、１２０℃で加熱溶融させて混合して硬化剤溶融液を得た。
次に、第１液タンク、第２液タンクのそれぞれの液体を、注入口を２つ備えた混合機のそれぞれの注入口から注入し、攪拌混合して混合液を得た。なお、この際に、ウレタンプレポリマー中の末端に存在するイソシアネート基に対する硬化剤に存在するアミノ基及び水酸基の当量比を表わすＲ値が０．９０となるように、混合割合を調整した。
得られた混合液を、１００℃に予熱した型枠に注型して、３０分間、１１０℃にて一次硬化させた。形成されたブロック状の成形物を型枠から抜き出し、オーブンにて１３０℃で２時間二次硬化し、ポリウレタンポリウレア樹脂成形体を得た。得られたポリウレタンポリウレア樹脂成形体を２５℃まで放冷した後、再度オーブンにて１２０℃で５時間加熱してから、１．３ｍｍ厚にスライス処理を施して研磨層１１を得た。

また、クッション層１２は以下のように得た。
ポリウレタン樹脂（ＤＩＣ社「Ｃ１３６７」）１００部に顔料としてカーボンブラックを０．３部添加した含浸樹脂溶液に密度０．１５０ｇ／ｃｍ^３のポリエチレン繊維によりなる不織布を浸漬した。
浸漬後、１対のローラ間を加圧可能なマングルローラを用いて含浸樹脂溶液を絞り落として、不織布に含浸樹脂溶液を略均一に含浸させた。次いで、室温の水からなる凝固液中に浸漬することにより、含浸樹脂を凝固させて樹脂含浸不織布を得た。
その後、樹脂含浸不織布を凝固液から取り出し、さらに水からなる洗浄液に浸漬して、樹脂中のＮ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を除去した後、乾燥させた。乾燥後、バフィング処理により表面のスキン層を除去されたクッション層を得た。得られたクッション層となる含浸不織布の厚みは１．２５ｍｍ、密度は０．３１ｇ／ｃｍ^３であった。また、樹脂の付着率は１００％であった。

このようにして得られた研磨層１１とクッション層１２とを、ＰＥＴ製の芯材を有する両面テープ（接着層１３）を介して貼り合わせた。また、クッション層１２が研磨層１１と貼り合わされている面と反対側の面にはＰＥＴ製の芯材を有する両面テープを貼り合せた。

比較例１
比較例１の研磨パッド１として、研磨層１１にはニッタ・ハース社製の厚さ１．３ｍｍのＩＣ１０００を用い、上記クッション層１２としてニッタ・ハース社製の厚さ１．２ｍｍのＳＵＢＡ４００を用い、接着層１３としてＰＥＴ製の芯材を有する両面テープを用いた。また、クッション層１２における研磨層１１と反対側の面にはＰＥＴ製の芯材を有する両面テープを貼り合わせた。

このようにして得られた上記実施例１、比較例１の研磨パッド１に対して以下の操作を行うことにより、上記乾燥状態の研磨パッド１、湿潤状態の研磨パッド１を準備した。
まず、実施例１、比較例１の研磨パッド１を９ｍｍ四方に切り取ってこれを試験片とし、乾燥状態の研磨パッド１は、上記試験片を温度２３℃（±２℃）、相対湿度５０％（±５％）の恒温恒湿槽内に載置し、これを４０時間保持することで得た。一方湿潤状態の研磨パッド１は、上記試験片を静水に浸漬させた状態で真空チャンバ内に投入して１時間真空脱気を行い、その後当該試験片を静水に浸漬させて２時間の含水処理を行うことで得た。

このようにして得られた乾燥状態および湿潤状態の試験片を下記実験装置に投入し、下記実験条件に基づいて実験を行うことにより、表１に示す貯蔵弾性率Ｅ’、損失弾性率Ｅ”、ｔａｎδ（＝Ｅ”／Ｅ’）を求めた。
試験装置：ＲＳＡ３ＴＡ社製
試験モード：圧縮
周波数：１．６Ｈｚ（１０ｒａｄ／ｓｅｃ）
温度範囲：２０〜８０℃
昇温速度：５℃／ｍｉｎ
歪範囲：０．１０％
初荷重：１０００ｇ
測定間隔：１ｐｏｉｎｔ／℃

実験の結果、実施例１の研磨パッド１は、乾燥状態における貯蔵弾性率Ｅ’と、湿潤状態における貯蔵弾性率Ｅ’との比が０．９３であった。これに対し、比較例１の研磨パッド１における当該比は１．２６であった。
上記実験結果において、乾燥状態における貯蔵弾性率Ｅ’と、湿潤状態における貯蔵弾性率Ｅ’との比の値（変化率）は、乾燥状態および湿潤状態における研磨パッド１の貯蔵弾性率Ｅ’の差の程度を示し、上記比の値が１に近いことは、乾燥状態および湿潤状態において貯蔵弾性率Ｅ’の変化が少ないことを意味している。
また、上記比の値が１より小さいことは、研磨パッド１が湿潤状態になると軟らかくなることを意味する。さらに、上記比の値が１より大きいことは、研磨パッド１が湿潤状態になると硬くなることを意味する。

ここで、上記研磨パッド１を上記研磨装置１に装着して被研磨物３の研磨を行う場合、研磨パッド１と被研磨物３との間にはスラリーが供給されるが、このスラリーが上記研磨パッド１に付着して、特に上記クッション層１２に染み込むこととなる。
このとき、上記スラリーは研磨パッド１の側部、すなわち円形の研磨パッド１の外周部分よりクッション層１２に染み込むが、研磨パッド１の中央部分まで到達しにくくなっている。一方、上記スラリーは研磨層１１にはほとんど染み込まず、研磨パッド１とクッション層１２との間に形成された接着層１３によってもせき止められ、クッション層１２の中央部分にはしみこみにくくなっている。
その結果、研磨パッド１を用いて被研磨物３の研磨を開始した直後は、クッション層１２の外周部分はスラリーによって湿潤状態となるものの、中央部分は乾燥状態を維持した状態となり、その後徐々にクッション層１２の中央部分が湿潤状態となってゆく。
すなわち、実施例１のように、研磨パッド１全体の貯蔵弾性率と、湿潤状態における貯蔵弾性率との比が小さいということは、研磨の初期と終期とにおける研磨パッド１全体の物性の変化が小さいことを示している。
これに対し、比較例１のように、研磨パッド１全体の貯蔵弾性率と、湿潤状態における貯蔵弾性率との比が大きいと、研磨の初期と終期とにおける研磨パッド１全体の物性の変化が大きいことを示している。

上記表２は、実施例１、比較例１の研磨パッド１について、研磨層１１の厚みと研磨レートとから、研磨初期から終期における研磨レートの変動を評価した実験結果を示している。ここで、研磨層１１の厚みが厚い方が研磨初期に相当し、研磨層１１の厚みが薄くなるにしたがって研磨終期に向かっていくことを示す。
この実験では、最初に実施例１及び比較例１の研磨パッド１を研磨装置に設置してドレス処理を行い、研磨層１１が１．３ｍｍとなったところで、Ｃｕ膜基板に対して下記研磨条件にて研磨加工を施す。その後、所定の研磨が終了したら再度ドレス処理を行って研磨層を上記表２に記載の厚さにし、再度研磨加工を施す作業を繰り返すとともに、各研磨層の厚さ毎に研磨レートを観察することで、研磨レートの安定性を評価した。
研磨機：Ｆ−ＲＥＸ３００Ｘ（荏原製作所社製）
Ｄｉｓｋ：Ａ１８８（３Ｍ社製）
回転数：（定盤）７０ｒｐｍ、（トップリング）７１ｒｐｍ
研磨圧力：３．５ｐｓｉ
研磨剤温度：２０℃
研磨剤吐出量：２００ｍｌ／ｍｉｎ
研磨剤：ＰＬＡＮＥＲＬＩＴＥ７０００（フジミコーポレーション社製）
被研磨物：Ｃｕ膜基板
研磨時間：６０秒
パッドブレーク：３５Ｎ１０分
コンディショニング：Ｅｘ−ｓｉｔｕ、３５Ｎ、４スキャン

研磨レートの安定性について、以下のように求めた。
研磨装置による研磨前および研磨後の基板上のＣｕ膜について、基板上の全体にわたってランダムに１２１箇所を選定し、それらの箇所における研磨試験前後の厚さを測定した。
測定した厚さに基づいて、研磨試験前の厚さの平均値及び研磨試験後の厚さの平均値を算出し、これらの平均値の差をとることにより研磨された厚みの平均値を算出した。
そして、得られた研磨された厚みの平均値を研磨時間で除することにより研磨レート（Å／ｍｉｎ）を求めた。なお、厚さ測定は、光学式膜厚膜質測定器（ＫＬＡテンコール社製、型番「ＡＳＥＴ−Ｆ５ｘ」）のＤＢＳモードにて測定した。

実験の結果、実施例１の研磨パッド１のように、乾燥状態および湿潤状態における研磨パッド１の貯蔵弾性率Ｅ’の比の値が所定範囲内にある場合、研磨パッド１の外周部分と中央部分とで物性の変化が少なく、研磨パッド１の外周部分と中央部分での面内均一性が得られることから、研磨初期から終期にかけて安定した研磨レートを維持することができる。
これに対し、比較例１のように乾燥状態および湿潤状態における研磨パッド１の貯蔵弾性率Ｅ’の比の値が大きいと、研磨パッド１の外周部分と中央部分とで物性の変化が大きくなるため、研磨レートが安定せず、研磨の初期と終期とで研磨レートの差が大きくなった。

１研磨パッド２研磨装置
３被研磨物４研磨定盤
５支持定盤６スラリー供給手段
１１研磨層１２クッション層
１３接着層

Claims

硬質ウレタンからなる研磨層と、弾性を有したクッション層と、上記研磨層とクッション層とを接着する接着層とを備えた研磨パッドにおいて、
当該研磨パッドの乾燥状態における貯蔵弾性率と、湿潤状態における貯蔵弾性率との比が０．７〜１．０であることを特徴とする研磨パッド。
上記クッション層がポリウレタン樹脂を含浸してなる含浸不織布であることを特徴とする請求項１に記載の研磨パッド。