JP6163414B2 - 研磨パッド及び研磨パッドの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、半導体ウェハ等の基材や半導体デバイス等の研磨に好ましく用いられる研磨パッド及び研磨パッドの製造方法に関する。

従来、半導体ウェハやガラスウェハを鏡面加工したり、半導体デバイスの製造工程における絶縁膜や金属膜による凹凸を平坦化加工したりするための研磨工程に研磨パッドが用いられている。とくに、半導体デバイスの製造においては、近年の高集積化及び多層配線化の進展に伴い、少ない研磨量や短い研磨時間で被研磨材の表面（以下、被研磨面とも称する）を平坦化する性能である平坦化効率や、研磨時に被研磨面に傷をつけにくい性能である低スクラッチ性の向上が求められている。

研磨パッドとしては、不織布にポリウレタン樹脂を含浸させた不織布タイプの研磨パッドや、２液硬化型ポリウレタンを用いて注型発泡硬化後、適宜研削またはスライスすることにより製造される発泡ポリウレタンタイプの研磨パッドが知られている。一般に、不織布タイプの研磨パッドは低弾性で軟質であり、発泡ポリウレタンタイプの研磨パッドは高弾性で高剛性である。

従来の不織布タイプの研磨パッドは、発泡ポリウレタンタイプの研磨パッドに比べて、被研磨面に接触する面（以下、研磨面とも称する）が柔軟であるために被研磨面の低スクラッチ性には優れるが、その反面、低弾性であるために平坦化効率が低かった。

一方、発泡ポリウレタンタイプの研磨パッドは、高剛性であるために平坦化効率は高いが、その反面、研磨時に被研磨面の凸部に対して局所的に荷重が掛かりやすいために低スクラッチ性に劣っていた。また、発泡ポリウレタンは製造時の反応及び発泡が不均一であるために発泡構造がばらつきやすく、発泡構造のばらつきは、研磨速度や平坦化効率等の研磨特性にばらつきを発生させる原因になるという問題もあった。さらに発泡ポリウレタン自身の硬度を向上させる技術的な限界により、平坦化効率のさらなる向上は難しかった。

不織布タイプの研磨パッド及び発泡ポリウレタンタイプの研磨パッドのそれぞれの問題を解決した、優れた平坦化効率と低スクラッチ性とを兼ね備えた研磨パッドが求められている。しかしながら、発泡ポリウレタンタイプの研磨パッドや従来の不織布タイプの研磨パッドでは、この要求を満たすことが難しかった。発泡ポリウレタンタイプの研磨パッドの平坦化効率をさらに向上させるためには、より高い硬度が必要である。しかしながら、研磨パッドの硬度を高くすると、一般に低スクラッチ性が低下する。従って、発泡ポリウレタンタイプの研磨パッドにおいては、高い平坦化効率と優れた低スクラッチ性とはトレードオフの関係になるために、優れた平坦化効率と低スクラッチ性とを充分に兼ね備えた研磨パッドを得ることは困難であった。

このような問題を解決する技術として、下記特許文献１及び下記特許文献２は、非水溶性の熱可塑性重合体中に水溶性物質を分散させた研磨パッドを開示し、下記特許文献３は、架橋重合体を含有する非水溶性マトリックス材中に水溶性粒子を分散させた研磨パッドを開示している。しかしながら、これらの研磨パッドは、高い平坦化効率と優れた低スクラッチ性との両立については充分なものではなかった。また、これらの研磨パッドは水溶性物質を含み、研磨中にこれらが溶出して研磨特性に悪影響を与えるおそれもあった。さらに、マトリックス中に水溶性物質が不均一に分散しやすいために、研磨特性がばらつきやすいと思われる。

近年の半導体デバイスの製造においては、上述したような高性能化に加えて、研磨パッドを長寿命化させて研磨コストを下げることも求められている。発泡ポリウレタンタイプの研磨パッドは、独立気泡構造を有するために研磨スラリーや研磨屑が深くにまで侵入しにくく、それらの洗浄除去も比較的容易であるために寿命が長い。一方、不織布タイプの研磨パッドは、連通孔構造を有するために、研磨スラリー等が連通孔を介して不織布の深くにまで侵入し、研磨面に存在する空隙を目詰まりさせやすかった。目詰りした研磨スラリー等の洗浄除去は困難であるために寿命が短いという問題もあった。また、目詰まりした研磨スラリー等は、研磨面を傷つけることもあるために、低スクラッチ性を低下させる一因でもあった。

ところで、研磨パッドに関する技術ではないが、下記特許文献４は、湿熱接着性繊維を含み、かつ不織繊維構造を有する成形体であって、不織繊維を構成する繊維が前記湿熱接着性繊維の融着により繊維接着率８５％以下の割合で接着され、０．０５〜０．７ｇ／ｃｍ³の見掛け密度を有する、軽量で高通気性の成形体を開示する。

特開２０００−３４４１６号公報 特開２００１−４７３５５号公報 特開２００１−３３４４５５号公報 ＷＯ２００７/１１６６７６号パンフレット

本発明は、特に半導体基板やガラス、あるいはそれらの上などに形成された絶縁膜や金属膜などを研磨する際に、高い平坦化効率と優れた低スクラッチ性とを兼ね備え、且つ、パッドの磨耗や目詰まりが少なく長時間使用可能な研磨パッドを提供することを目的とする。

上述のように、高い平坦化効率を有する研磨パッドには、研磨パッド全体として高硬度が要求される。しかしこの場合には、被研磨面の凸部に対して局所的に荷重が掛かりやすくなるために低スクラッチ性が低下する。本発明者らは、上記目的を達成すべく検討を重ねた結果、優れた低スクラッチ性を実現するためには、研磨パッド全体として硬度を低下させる必要はなく、研磨面の表面近傍の弾性率を局所的に低下させればよいと考えた。すなわち、研磨パッド全体としては高硬度を維持させて高い平坦化効率を維持させる一方、研磨面のみの弾性率を低下させることにより優れた低スクラッチ性を確保できるのではないかと考えた。さらに、均一な空孔構造の形成により安定した研磨特性が得られると考え、鋭意検討した結果、本発明に想到した。

すなわち本発明の一局面は、湿熱処理により接着性を示す湿熱接着性樹脂を含む複数の湿熱接着性繊維を互いに接着した空隙率５〜３５％のシートを研磨層として備える研磨パッドである。このような研磨パッドにおいては、湿熱処理により接着性を示す湿熱接着性樹脂を含む複数の湿熱接着性繊維を互いに接着させた空隙率の低いシートを研磨層として備える。このようなシートは、従来の不織布タイプの研磨パッドに比べて遥かに低い空隙率を有するために、研磨層全体として非常に高い剛性を有するものになる。また、湿熱処理により吸水して接着性を示す湿熱接着性樹脂が研磨面にも存在するために、研磨時の吸水により研磨層のごく表面のみが軟化する。その結果、高い平坦化効率と優れた低スクラッチ性とを両立させることができる。さらに、シートの空隙率が低いために連通孔が極めて少ないか、ほとんどなくなり、研磨面の空隙が研磨スラリー等で目詰りしにくくなる。

また、シートは、その研磨面のＤ硬度が６０〜８０であることが高い研磨速度が得られ、低スクラッチ性にも優れる点から好ましい。

また、シートは、断面を走査型電子顕微鏡で撮影した像において、繊維の断面の輪郭総数に対して、他の繊維に接着されている繊維の断面の輪郭数の割合が９０％以上であることが好ましい。また、シートは、フラジール形法による通気度が１ｃｍ^３／ｃｍ^２／秒以下であることが好ましい。これらの場合には、湿熱接着性繊維により、繊維の表面が広く接着して連通孔がほとんどなくなるために研磨スラリー等が研磨層の深い部分に侵入しにくくなる。そのために、研磨面の空隙がより目詰りしにくくなるとともに、研磨スラリーが被研磨面に供給されやすくなる。

また、湿熱接着性樹脂は、エチレン共重合率１０〜６０モル％のエチレン−ビニルエステル共重合体のケン化物であることが、良好な湿熱接着性を示すとともに、研磨時に吸水しても高い強度や耐摩耗性を維持する点から好ましい。

また、湿熱接着性繊維は、湿熱処理により接着性を示さない非湿熱接着性樹脂と湿熱接着性樹脂と、を含む繊維であり、湿熱接着性樹脂は、非湿熱接着性樹脂からなる繊維の表面に、その長手方向に連続するように被着されていること、とくには、湿熱接着性繊維が、非湿熱接着性樹脂からなる芯部と湿熱接着性樹脂からなる鞘部とを備える芯鞘型複合繊維であることが、繊維同士の接着性が高くパッドの磨耗が少なくなる点から好ましい。

また、湿熱接着性繊維の平均繊度が０．１〜１０ｄｔｅｘであることが、研磨速度や研磨均一性に優れる点から好ましい。

また、研磨層の研磨面と反対側にクッション層が積層されていることが、研磨均一性を向上させることができる点から好ましい。

また、半導体デバイスの構成材料を研磨する場合には、研磨層の研磨面側の算術平均粗さ（Ｒａ）が１〜６μｍ、且つ最大高さ（Ｒｚ）が１０〜６０μｍであることが、研磨速度や平坦性、段差解消性に優れる点から好ましい。

また本発明の他の一局面は、湿熱処理により接着性を示す湿熱接着性樹脂を含む湿熱接着性繊維を含有する繊維ウェブを製造する工程と、繊維ウェブを湿熱処理することにより繊維ウェブを形成する繊維を接着させて不織繊維基材を形成する工程と、不織繊維基材を、空隙率５〜３５％になるように加熱加圧処理することによりシートを形成する工程と、を含む研磨パッドの製造方法である。このような製造方法によれば、上述したようなシートを研磨層として備える研磨パッドを得ることができる。

本発明によれば、高い平坦化効率と優れた低スクラッチ性とを兼ね備え、且つ、パッド磨耗や目詰まりが少なく長時間使用可能な研磨パッドが得られる。特に、半導体基板やガラス、あるいはそれらの上などに形成された絶縁膜や金属膜などを化学機械研磨する際に好適である。

図１は、製造例２で得られたシート２の断面のＳＥＭ写真である。 図２は、製造例３で得られたシート３の断面のＳＥＭ写真である。 図３は、製造例５で得られたシート５の断面のＳＥＭ写真である。 図４は、比較製造例３で得られたシート１０の研磨層の断面のＳＥＭ写真である。

本発明に係る研磨パッドの一実施形態について詳しく説明する。

本実施形態の研磨パッドは、湿熱処理により接着性を示す湿熱接着性樹脂を含む複数の湿熱接着性繊維を互いに接着した空隙率５〜３５％のシートを研磨層として備える。

湿熱接着性繊維は湿熱処理により接着性を示す湿熱接着性樹脂を含む繊維であって、例えば、高温水蒸気や熱水に接触させる等の湿熱処理により接着性を帯び、湿熱接着性繊維同士、または、湿熱接着性繊維と湿熱処理により接着性を示さない非湿熱接着性繊維とを接着する繊維である。湿熱処理により湿熱接着性樹脂は軟化して流動したり変形したりするために繊維間を強固に接着することができる。そして、得られる研磨層の研磨面に湿熱接着性樹脂が存在することにより、研磨スラリーの水分を吸水して研磨面付近のみが軟化することによりスクラッチの発生を抑制する。

湿熱接着性繊維としては、湿熱接着性樹脂のみからなる繊維であっても、異なる種類の湿熱接着性樹脂同士を組み合わせて複合化された複合繊維であっても、湿熱処理により接着性を示さない非湿熱接着性樹脂と湿熱接着性樹脂を組み合わせて複合化された複合繊維であってもよい。なお、湿熱処理の条件は特に限定されないが、例えば、７０〜１５０℃、さらには９０〜１３０℃、とくには１００〜１２０℃程度の高温水蒸気や熱水に接触させるような条件が挙げられる。

湿熱接着性樹脂の具体例としては、例えば、加水分解によりビニルアルコール骨格を形成するビニルエステル基含有単量体２０〜１００モル％と不飽和二重結合を有するその他の単量体８０〜０モル％との重合体を加水分解（ケン化）して得られる重合体；カルボキシ基，水酸基，エーテル基およびアミド基から選ばれる少なくとも１種の官能基を有する単量体２０〜１００質量％と不飽和二重結合を有するその他の単量体８０〜０質量％とを重合して得られる樹脂；セルロース又はその誘導体；ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシドなどのポリアルキレンオキシドおよびそれらを骨格中に有する樹脂；等が挙げられる。

なお、加水分解によりビニルアルコール骨格を形成するビニルエステル基含有単量体の具体例としては、例えば酢酸ビニル，プロピオン酸ビニル，酪酸ビニル，カプロン酸ビニル等が挙げられる。また、不飽和二重結合を有するその他の単量体の具体例としては、例えば（メタ）アクリル酸メチル，（メタ）アクリル酸エチル，（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル，（メタ）アクリルアミド，Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミド，スチレン，メチルビニルエーテル，ビニルピロリドン，エチレン，プロピレン，ブタジエン等が挙げられる。また、カルボキシ基，水酸基，エーテル基およびアミド基から選ばれる少なくとも１種の官能基を有する単量体の具体例としては、例えば（メタ）アクリル酸，（無水）マレイン酸，イタコン酸，（メタ）アクリル酸２−ヒドロキシエチル，４−ヒドロキシスチレン，メチルビニルエーテル，エチルビニルエーテル，（メタ）アクリルアミド，Ｎ，Ｎ−ジメチル（メタ）アクリルアミドおよびビニルピロリドン等が挙げられる。また、セルロースの誘導体の具体例としては、例えば、メチルセルロースなどのアルキルセルロースエーテル，ヒドロキシメチルセルロースなどのヒドロキシアルキルセルロースエーテル，カルボキシメチルセルロースなどのカルボキシアルキルセルロースエーテルまたはそれらの塩等が挙げられる。また、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド等のポリアルキレンオキシドおよびそれらを骨格中に有する樹脂の具体例としては、例えば、ポリエチレングリコールやポリプロピレングリコールなどを共重合したポリエステルまたはポリウレタン等が挙げられる。なお、例えば、（メタ）アクリル酸のような表記は、メタアクリル酸またはアクリル酸を意味する。従って、（メタ）アクリルアミドの表記はメタクリルアミドまたはアクリルアミドを意味する。

上述したような湿熱接着性樹脂は、単独でも２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中では、加水分解によりビニルアルコール骨格を形成するビニルエステル基含有単量体２０〜１００モル％と不飽和二重結合を有するその他の単量体８０〜０モル％との重合体を加水分解（ケン化）して得られる重合体が、湿熱接着性に優れ、また、研磨時に吸水しても高い強度や耐摩耗性を維持する点から好ましい。なお、ビニルエステル基含有単量体とその他の単量体との重合体は、ケン化により主鎖骨格中のビニルエステル単位はビニルアルコール単位に変換される。

加水分解によりビニルアルコール骨格を形成するビニルエステル基含有単量体単位とその他の単量体単位とを含む重合体中の、その他の単量体単位の共重合率としては、１０〜６０モル％、さらには、２０〜５５モル％、とくには、３０〜５０モル％であることが好ましい。

また、加水分解によりビニルアルコール骨格を形成するビニルエステル基含有単量体２０〜１００モル％と不飽和二重結合を有するその他の単量体８０〜０モル％との重合体を加水分解（ケン化）して得られる重合体としては、酢酸ビニルとエチレンとの重合体のケン化物である、エチレン−ビニルエステル共重合体のケン化物（エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ）とも称される）が特に好ましい。

ＥＶＯＨのエチレン単位の共重合率としては、１０〜６０モル％、さらには２０〜５５モル％、とくには３０〜５０モル％であることが好ましい。エチレン単位の共重合率がこのような範囲である場合には、高い湿熱接着性を有するにもかかわらず、熱水溶解性は低いという特異な性質が得られる。エチレン単位の共重合率が低すぎる場合には、低温の水や水性スラリーに容易に膨潤したりゲル化しやすいＥＶＯＨが得られ、得られる研磨パッドの研磨速度が低下しやすくなる傾向がある。また、エチレン単位の共重合率が高すぎる場合には、吸湿性が低下することにより湿熱接着性が低下し、得られる研磨層の強度や耐摩耗性が低下する傾向がある。なお、エチレン単位の共重合率が３０〜５０モル％の場合には、研磨層の耐久性や研磨速度がとくに優れる点から好ましい。

また、ＥＶＯＨにおける、ビニルエステル単位のケン化度（加水分解した割合）としては、９０〜９９．９９モル％、さらには９３〜９９．９モル％、とくには９５〜９９．５モル％程度であることが好ましい。ケン化度が低すぎる場合には、熱安定性が低下することにより紡糸時に熱分解やゲル化を起こしやすくなる傾向がある。また、ケン化度が高すぎる場合には、ケン化に長時間要するなど生産性が低下する傾向がある。

また、湿熱接着性繊維が湿熱接着性樹脂と非湿熱接着性樹脂との複合繊維であることが、得られるシートの強度や硬さを調整しやすい点から好ましい。非湿熱接着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，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，ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂；ポリプロピレン系樹脂等のポリオレフィン系樹脂；ポリアミド６，ポリアミド６６，ポリアミド６１０，ポリアミド１０，ポリアミド１２，ポリアミド６−１２，ポリアミド９Ｔ等のポリアミド系樹脂；（メタ）アクリル系樹脂；塩化ビニル系樹脂；スチレン系樹脂；ポリカーボネート系樹脂；ポリウレタン系樹脂；熱可塑性エラストマー等の非水溶性樹脂が挙げられる。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、ポリエステル系樹脂やポリアミド系樹脂が、とくにはポリエチレンテレフタレートが、ＥＶＯＨのような湿熱接着性樹脂よりも融点が高く、耐熱性や繊維形成性とのバランスに優れる点から特に好ましい。

湿熱接着性繊維が複合繊維である場合、湿熱接着性樹脂は、非湿熱接着性樹脂からなる繊維の表面に、その長手方向に連続するように被着されていることが好ましい。また、複合繊維の横断面の相構造としては、例えば、芯鞘型、海島型、サイドバイサイド型または多層貼合型、放射状貼合型、ランダム複合型等が挙げられる。これらの中では、湿熱接着性樹脂が鞘部を形成し、非湿熱接着性樹脂または他の湿熱接着性樹脂繊維が芯部を形成し、湿熱接着性樹脂が繊維の表面を覆う芯鞘型構造であることが、湿熱接着性が高い点から好ましい。また、湿熱接着性繊維は、非湿熱接着性繊維の表面に湿熱接着性樹脂をコートして形成されるような繊維であってもよい。

湿熱接着性繊維が湿熱接着性樹脂と非湿熱接着性樹脂との複合繊維である場合、湿熱接着性樹脂と非湿熱接着性樹脂との複合割合は湿熱接着性を維持する限り特に限定されず、複合繊維の横断面構造等に応じて適宜調整される。具体的には、例えば、湿熱接着性樹脂／非湿熱接着性樹脂が、１０／９０〜９０／１０、さらには１５／８５〜８５／１５、とくには２０／８０〜８０／２０、ことには３０／７０〜７０／３０程度であることが好ましい。なお、湿熱接着性樹脂の割合が少なすぎる場合には、繊維の長手方向に連続して均一にその表面を覆いにくくなるため、また、接着性を示す湿熱接着性樹脂の量が少なくなるために湿熱接着性が低下する傾向がある。また、湿熱接着性樹脂の割合が多すぎる場合には、非湿熱接着性樹脂との複合化による強度や耐久性の向上効果が充分に得られなくなる傾向がある。

また、湿熱接着性繊維の捲縮数は、例えば、１〜１００個／２５ｍｍ、さらには５〜５０個／２５ｍｍ、とくには１０〜３０個／２５ｍｍ程度であることが好ましい。

シートを形成するための繊維成分としては、湿熱処理により接着性を示さない非湿熱接着性繊維を、本発明の効果を損なわない範囲で、湿熱接着性繊維に組み合わせて用いてもよい。非湿熱接着性繊維を形成する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，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，ポリエチレンナフタレート等のポリエステル系樹脂；ポリアミド６，ポリアミド６６，ポリアミド１１，ポリアミド１２，ポリアミド６１０，ポリアミド６１２等の脂肪族ポリアミド系樹脂やポリアミド６Ｔ，ポリアミド９Ｔ等の半芳香族ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンイソフタルアミド，ポリヘキサメチレンテレフタルアミド，ポリｐ−フェニレンテレフタルアミド等の芳香族ポリアミド系樹脂等のポリアミド系樹脂；ポリエチレン，ポリプロピレン，ポリブテン等のポリオレフィン系樹脂；アクリロニトリル−塩化ビニル共重合体等のアクリロニトリル単位を有するアクリロニトリル系樹脂等のアクリル系樹脂；ポリビニルアセタール系樹脂等のポリビニル系樹脂；ポリ塩化ビニル，塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体，塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体等のポリ塩化ビニル系樹脂；塩化ビニリデン−塩化ビニル共重合体，塩化ビニリデン−酢酸ビニル共重合体等のポリ塩化ビニリデン系樹脂；ポリパラフェニレンベンゾビスオキサゾール；ポリフェニレンサルファイド；レーヨンやアセテート等のセルロース系樹脂が挙げられる。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。

湿熱接着性繊維と非湿熱接着性繊維とを組み合わせて用いる場合、その質量比は特に限定されないが、得られるシートの硬度や剛性、表面平滑性、良好な研磨速度や段差解消性、耐磨耗性等のバランスから、湿熱接着性繊維と非湿熱接着性繊維との合計量に対する非湿熱接着性繊維の含有割合は４０質量％以下、さらには３０質量％以下、とくには２０質量％以下、ことには１０質量％以下であることが好ましい。

繊維ウェブを形成する繊維の平均繊度は特に限定されないが、０．１〜１０ｄｔｅｘ、さらには０．５〜７ｄｔｅｘ、とくには１〜５ｄｔｅｘであることが、シートの生産性及び研磨パッドの研磨速度や研磨均一性に優れる点から好ましい。

また、繊維ウェブを形成する繊維の平均繊維長も特に限定されないが、具体的には、例えば１０〜１００ｍｍ、さらには２０〜８０ｍｍ、とくには２５〜７５ｍｍ程度であることが好ましい。この範囲であれば、カード機による繊維間の開繊状態がより良好となり、各繊維が均一に分散した繊維ウェブを得ることができる。この為、繊維絡合も均一に形成でき、また繊維間の距離が近く湿熱処理によって繊維間の接着点となりやすい部位が数多く均一に形成されて湿熱接着性繊維の接着性が向上するために、シートの機械的強度が充分に維持される。

繊維ウェブを形成する繊維の横断面の形状も特に限定されない。具体例としては、例えば、一般的な中実断面形状である丸型断面や、偏平状，楕円状，多角形状，３〜１４葉状，Ｔ字状，Ｈ字状，Ｖ字状，ドッグボーン（Ｉ字状），中空断面等の異型断面等が挙げられる。

本実施形態の研磨層となるシートの空隙率は５〜３５％であり、７〜３２％、さらには１０〜３０％、とくには１２〜２７％、ことには１５〜２５％であることが好ましい。空隙率が５％未満の場合には、研磨面に露出する空隙が少なくなるために研磨スラリーの保持性が低下して研磨速度が低下する。また、空隙率が３５％を超える場合には、研磨面に露出する空孔が多くなりすぎ、また、連通孔が形成される。この場合には研磨スラリーが空孔から連通孔に吸収されて被研磨面に供給されにくくなることにより研磨速度を低下させる。さらに、研磨屑等が空隙を目詰りさせて堆積することにより被研磨面にスクラッチを発生させやすくする。なお、空隙率はシートの断面における、繊維や樹脂の形成する断面の占める面積を除いた空隙の面積の比率を示す。従って、空隙率は見掛け密度を繊維や樹脂の真比重で除して得られた値とほぼ一致する

シート中の空隙の大きさは断面を観察した際の空孔の長軸方向の長さが１０〜１５０μｍ、さらには１５〜１２０μｍ、とくには２０〜１００μｍ、ことには２５〜８０μｍであることが好ましい。

また、シートの見掛け密度は、０．８〜１．２ｇ／ｃｍ^３、さらには０．８２〜１．１８ｇ／ｃｍ^３、とくには、０．８４〜１．１６ｇ／ｃｍ^３、ことには０．８６〜１．１４ｇ／ｃｍ^３程度であることが好ましい。見掛け密度が低すぎる場合には、研磨面の空隙に研磨スラリーが吸収されやすくなって被研磨面に供給されにくくなることにより、研磨速度が低下しやすくなる傾向がある。また、研磨面に露出する空隙に研磨屑等が目詰りして堆積することにより、被研磨面にスクラッチが発生しやすくなる傾向がある。一方、見掛け密度が高すぎる場合には、研磨面に露出する空隙が少なくなることにより、研磨スラリーの保持性が低下して研磨速度が低下する傾向がある。

また、乾燥状態におけるシートのＤ硬度は６０〜８０、さらには６２〜７９、とくには６４〜７８、ことには６６〜７７であることが好ましい。Ｄ硬度が低すぎる場合には、吸水時の研磨面の硬度が低くなりすぎることにより研磨速度や平坦性、段差解消性が低下する傾向がある。また、Ｄ硬度が高すぎる場合には、吸水時の研磨面の硬度が高くなりすぎることにより被研磨面にスクラッチが発生しやすくなる傾向がある。なお、シートのＤ硬度は見掛け密度と強く相関し、一般に見掛け密度が高いほどＤ硬度が高くなり、見掛け密度が低いほどＤ硬度も低くなる。また、ＥＶＯＨやＰＥＴのように樹脂のガラス転移温度が室温よりも高い場合には、樹脂の違いによる影響は比較的小さい。したがって、繊維を構成する樹脂に応じて見掛け密度を適宜調整することにより、所望のＤ硬度に調整することができる。

さらに、シートは、断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で撮影した像において、繊維の断面の輪郭総数に対して、他の繊維に接着されている繊維の断面の輪郭数の割合が９０％以上、さらには９２％以上、とくには９４％以上、ことには９６％以上であることが好ましい。他の繊維に接着されていない独立した繊維の数が多すぎる場合には、シートに連通孔が形成されやすくなり、研磨面の空隙から研磨スラリーが吸収されて被研磨面に供給される研磨スラリーが不足して研磨速度が低下しやすくなる。また、研磨面に露出する空隙に研磨屑等が目詰りしやすくなる。

さらに、繊維の断面の輪郭総数に対して、他の繊維に接着されている繊維の断面の輪郭数の割合が、厚さ方向に沿って、表面から中央部を経て裏面に至るまで、ほぼ均一であることが好ましい。厚み方向にばらつきがある場合には、シートの特性が厚み方向で不均一になるために、研磨層が磨耗するにつれて研磨特性が変化する傾向がある。

また、研磨層となるシートは通気性が極めて低いか、ほとんどないことが好ましい。具体的には、フラジール形法による通気度で１ｃｍ^３／ｃｍ^２／秒以下、さらには０．８ｃｍ^３／ｃｍ^２／秒以下、とくには０．６ｃｍ^３／ｃｍ^２／秒以下、ことには０．４ｃｍ^３／ｃｍ^２／秒以下であることが好ましい。通気度が高すぎる場合には研磨面の空隙に研磨スラリーが吸収されやすくなって被研磨面に供給されにくくなることにより、研磨速度が低下しやすくなる。また、研磨面に露出する空隙に研磨屑等が目詰りして堆積することにより、被研磨面にスクラッチが発生しやすくなる傾向がある。

また、上述した繊維成分には、本発明の効果を損なわない限り、例えば、熱安定剤，紫外線吸収剤，光安定剤，酸化防止剤等の安定剤、微粒子、着色剤、帯電防止剤、可塑剤、潤滑剤、結晶化速度遅延剤等の添加剤を必要に応じて含有してもよい。また、本発明の効果を阻害しない限り、シートを形成する繊維成分の外部に熱可塑性樹脂，熱硬化性樹脂，無機粒子等を含んでもよい。

研磨層の研磨面の表面粗さは、ダイヤモンドドレッサー等のドレッサーを使用してコンディショニング（目立て）することにより、研磨を行う際に算術平均粗さ（Ｒａ）が１〜９μｍ、且つ最大高さ（Ｒｚ）が１０〜９０μｍに調整されていることが好ましい。Ｒａが１μｍ未満の場合、又はＲｚが１０μｍ未満の場合には、研磨面のスラリー保持性が低くなり、研磨速度が低下する傾向がある。一方、Ｒａが９μｍ超、またはＲｚが９０μｍ超の場合には、平坦性や段差解消性が低下する傾向がある。特に、半導体デバイスの構成材料を研磨する場合には非常に高い平坦性や段差解消性が求められるため、Ｒａが１〜６μｍ、且つＲｚが１０〜６０μｍ、さらにはＲａが１．２〜５．５μｍ、且つＲｚが１２〜５５μｍ、とくにはＲａが１．５〜５μｍ、且つＲｚが１５〜５０μｍ、ことにはＲａが１．８〜４．５μｍ、且つＲｚが１８〜４５μｍであることが好ましい。

次に、本実施形態の研磨パッドの製造方法の一例を説明する。

はじめに、上述したような湿熱接着性繊維を含む繊維のウェブを製造する。ウェブの製造方法の具体例としては、例えば、スパンボンド法、メルトブロ一法などの直接法を用いて溶融紡糸された繊維をそのまま積層するようにしてウェブ化する方法や、ステープル繊維をカーディングしてウェブ化するカード法やエアレイ法等の乾式法等、特に限定されない。これらの中では、特にステープル繊維を用いたカード法が好ましく用いられる。ステープル繊維を用いて得られたウェブとしては、例えば、ランダムウェブ、セミランダムウェブ、パラレルウェブ、クロスラップウェブなどが挙げられる。

次に、得られた繊維ウェブを湿熱処理することにより繊維同士を接着させて不織繊維基材を形成する。具体的には、例えば、得られた繊維ウェブをメッシュコンベアで搬送しながら、蒸気噴射装置のノズルから噴出される高温水蒸気（高圧スチーム）に接触させることにより繊維同士を接着させて不織繊維基材を得ることができる。

蒸気噴射装置から噴射される高温水蒸気は、気流であるため、水流絡合処理やニードルパンチ処理とは異なり、繊維ウェブ中の繊維を大きく動かさずに繊維ウェブの内部に進入する。そして、繊維ウェブ中に蒸気流が進入することにより、繊維ウェブを形成する湿熱接着性繊維中の湿熱接着性樹脂が接着性を帯び、繊維同士が接着される。このような方法によれば、湿熱処理が蒸気による高速気流下で短時間で行われるために、繊維表面に対しては熱が充分に付与され、一方、繊維内部に対しては過剰な熱が伝わる前に湿熱処理が終了する。そのため、蒸気の圧力や熱により繊維の形態が完全には失われることがない。その結果、繊維ウェブの溶融または軟化による大きな変形等が生じることなく、厚み方向に均一に接着された不織繊維基材が得られる。

なお、上述したような繊維ウェブを湿熱処理することにより得られる不織繊維基材は、ニードルパンチ等の機械的交絡によらないために、繊維ウェブ面に対して平行に繊維を配列した状態を維持することができる。すなわち、繊維ウェブ面に対して垂直な厚さ方向に配向した繊維が少なくなる。厚さ方向に沿って配向した繊維が多い場合には、その周辺に繊維配列の乱れが生じるために、得られる研磨層の空隙の大きさや分布がばらつきやすくなったり、研磨面の表面粗さが大きくなって段差解消性が悪化しやすい傾向がある。具体的には、例えば、研磨層の厚み方向の任意の断面を電子顕微鏡観察して得られる像において、厚さに対する３０％以上の長さに連続して延びる繊維の本数の割合が１０％以下であることが好ましい。

高温水蒸気の圧力は、繊維ウェブを湿熱処理することにより繊維同士を接着させうる限り特に限定されない。具体的には、例えば、０．０５〜４ＭＰａ、さらには０．１〜３ＭＰａ、とくには０．２〜２ＭＰａ、ことには０．３〜１．５ＭＰａ程度であることが好ましい。蒸気の圧力や気流の速度が高すぎる場合には、繊維ウェブ中の繊維が動くことにより地合に乱れを生じたり、繊維形状を保持されない部分が生じる傾向がある。また、蒸気の圧力や気流の速度が低すぎる場合には、繊維ウェブを形成する繊維同士を接着させるのに充分に均一な熱量が付与されなかったり、水蒸気が繊維ウェブを充分に通過せず厚さ方向に接着斑を生ずる場合がある。さらに、ノズルからの蒸気の均一噴出の制御が困難になる場合もある。高温水蒸気の温度としては、７０〜１５０℃、さらには８０〜１４０℃、とくには９０〜１３０℃、ことには１００〜１２０℃程度であることが好ましい。

このような湿熱処理により得られる不織繊維基材の見掛け密度としては、０．１〜０．７ｇ／ｃｍ^３、さらには０．１２〜０．６ｇ／ｃｍ^３、とくには０．１５〜０．５ｇ／ｃｍ^３、ことには０．２〜０．４ｇ／ｃｍ^３程度であることが好ましい。不織繊維基材の見掛け密度が低すぎる場合には研磨面の表面粗さが大きくなって段差解消性が低下する傾向がある。また、一方、不織繊維基材の見掛け密度が高すぎる場合には、繊維ウェブに蒸気が通過しにくくなりることにより、厚さ方向に接着斑が生じやすくなる傾向がある。

上述したような湿熱処理を行うための装置の構成としては、コンベアやローラを用いて繊維ウェブを搬送しながら、繊維ウェブを蒸気や熱水に接触させるような構成であれば特に限定されないが、代表的な構成を以下に説明する。

互いの間隔を任意に調整可能な、上側のメッシュコンベアと下側のメッシュコンベアとを備える一対のコンベア装置を準備する。そして、コンベア装置の片側のメッシュコンベアの背面に、他の側のメッシュコンベアに向けて略垂直に蒸気を噴射するように蒸気噴射装置を配置する。そして、このような装置構成の湿熱処理装置において、不織繊維基材が目的とする厚みになるように上側のメッシュコンベアと下側のメッシュコンベアとの間隔を調整し、上側のメッシュコンベアと下側のメッシュコンベアとの間に繊維ウェブを介挿し、介挿した状態で繊維ウェブを搬送する。そして、搬送される繊維ウェブが蒸気噴射装置から噴射される蒸気に接触することにより、繊維ウェブを形成する繊維同士が接着されて不織繊維基材が形成される。

なお、背面に蒸気噴射装置が配されたメッシュコンベアに対向する、他の側のメッシュコンベアの背面には、必要に応じて蒸気を吸引排出するためのサクションボックスを配置してもよい。サクションボックスを配置することにより、繊維ウェブに蒸気を効果的に通過させることができる。また、蒸気噴射装置とサクションボックスとは一組のみであっても、例えばコンベア装置の上流側と下流側に１組ずつ配するように、複数組設けるような構成であってもよい。なお、コンベア装置の上流側と下流側に１組ずつ配する場合、上流側と下流側の蒸気噴射装置とサクションボックスとを互いに逆方向に向くように配置することが好ましい。このように配置することにより、繊維ウェブの表面及び裏面の両面から蒸気を通過させるために、厚み方向の接着斑を抑制することができる。また、蒸気噴射装置とサクションボックスを一組のみ配置する場合には、一度蒸気噴射装置で湿熱処理した繊維ウェブを、表裏を反転させて再度蒸気噴射装置で湿熱処理することにより、厚み方向の接着斑を抑制することができる。また、サクションボックスを配置しない場合には、その代わりにステンレス板などを設置して蒸気が抜けない構造にすることにより、一旦繊維ウェブを通過した蒸気がステンレス板で留められるために蒸気の保温効果によって接着斑が抑制される。

また、不織繊維基材の見掛け密度を調整するためには、目付け量を調整した繊維ウェブを用い、上側のメッシュコンベアと下側のメッシュコンベアとの間、またはローラーのギャップ等を調整して、所定の厚さに圧縮した状態で蒸気を噴射することが好ましい。特に、高密度の成形体を得ようとする場合には、繊維ウェブを充分に圧縮した状態で湿熱処理することが好ましい。また、メッシュコンベアの場合には、急激に繊維ウェブを圧縮することが難しいために、メッシュコンベアの張力を高く設定し、上流側から下流側に向かって徐々に上側のメッシュコンベアと下側のメッシュコンベアとのクリアランスを狭めていくことが好ましい。なお、コンベアベルトやローラー表面の材質は、蒸気処理に耐えられるものであれば特に制限はないが、耐熱処理したポリエステル、ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、あるいはポリアリレートや全芳香族系ポリエステル等の耐熱性樹脂であることが好ましい。

次に、所望の空隙率に調整するために、湿熱処理により得られた不織繊維基材を熱プレスや加熱ロール等を用いて高密度化する。なお、この場合、加熱温度を繊維表面の樹脂の融点よりやや低い温度で行うことにより、表面にスキン層が形成されて厚さ方向に繊維の接着斑やシートの密度斑が発生することを抑制できる。例えば、熱プレスの条件としては、湿熱接着性繊維に含まれる湿熱接着性樹脂の融点よりも、５〜３０℃、さらには７〜２５℃、とくには１０〜２０℃低い温度で、１〜１００ＭＰａ、さらには３〜５０ＭＰａ、とくには５〜３０ＭＰａの圧力で行うような条件が挙げられる。この際、上記した熱プレスの前に、湿熱接着性樹脂の融点より好ましくは３０〜１００℃、さらには３５〜９０℃、とくには４０〜８０℃低い温度で、予備的に熱プレスを行ってもよい。このように二段階で高密度化を行うことにより、一段目で繊維の接着を防止しながらある程度高密度化し、二段目で繊維を接着させつつ高密度化することができる。この結果、スキン層形成の防止効果が一層高くなり、厚み方向にさらに均一に高密度化することができる。なお、このような高密度化する処理においても、蒸気処理を併用することができるが、その場合にも湿熱接着性樹脂が完全に溶融しないような温度に設定することが好ましい。

以上のようにして、研磨パッドの研磨層として用いられるシートが製造される。得られたシートは、必要に応じて、裁断，切削，スライス，打ち抜きなどにより、研磨パッドに適した形状に加工されたのち研磨層として用いられる。このようにして得られたシートは、繊維ウェブを機械的に絡合させたり、熱プレスにより熱接着させたようなシートに比べて、全体的に均一に繊維が接着されているために均一性に優れるとともに、接着された繊維により低い空隙率、すなわち高密度に仕上げられているために、高い硬度や耐久性、表面平滑性が得られる。

このようにして得られたシートを研磨層として用いた研磨パッドは、研磨層のみからなる単層の研磨パッドとしても、研磨層の研磨面に対して反対側の面にクッション性を付与するために、発泡構造または無発泡構造を有するエラストマーシートやエラストマーを含浸させた不織布等からなる公知のクッション層を積層したような複層構造の研磨パッドとして用いてもよい。クッション層は、粘着剤や接着剤を用いてシートに積層される。クッション層のアスカーＣ硬度としては、３０〜８０であることが平坦性と研磨均一性に優れる点から好ましい。

研磨層の厚さは特に限定されないが、０．６〜４．０ｍｍ、さらには０．８〜３．５ｍｍ、とくには１．０〜３．０ｍｍ、ことには１．２〜２．５ｍｍであることが研磨性能とパッド寿命の観点から好ましい。研磨層が薄すぎる場合には研磨パッドの寿命が短くなり、また、研磨装置の定盤や積層されたクッション層の影響を受けやすくなるために研磨層が摩耗するにつれて研磨性能が不安定になる傾向がある。また、研磨層が厚すぎる場合には剛性が高くなり、クッション層を積層しても研磨均一性が低下することがある。

また、研磨層の表面には、必要に応じて研削，レーザー加工，エンボス加工等により、研磨スラリーを保持させるための溝や穴を形成することが好ましい。このような溝や穴の深さとしては、研磨層の厚みに対して、３０〜９０％、さらには３５〜８５％、とくには４０〜８０％であることが、クッション層を積層した場合には特に、研磨均一性と平坦化性能のバランスに優れる点から好ましい。

このようにして得られた研磨層を備える研磨パッドは、例えば、シリコンウェハなどの半導体基板やガラス基板の研磨の他、半導体デバイスや液晶ディスプレイデバイスのような、基板上に絶縁膜や金属膜などが形成された基材の研磨に好ましく用いられる。研磨方法としては、化学機械研磨装置（ＣＭＰ装置）と研磨スラリーを用いた化学機械研磨法（ＣＭＰ）が好ましく用いられる。ＣＭＰとしては、例えば、ＣＭＰ装置の研磨定盤に研磨層を備える研磨パッドを貼り付け、研磨層表面に研磨スラリーを供給しながら、研磨パッドに被研磨物を押し当てながら加圧し、研磨定盤と被研磨物をともに回転させることにより被研磨物の表面を研磨する方法が挙げられる。なお、研磨前や研磨中には、必要に応じて、ダイヤモンドドレッサー等のドレッサーを使用して研磨面をコンディショニングして整えることが好ましい。

次に、本発明に係る研磨パッド及びその製造方法を実施例により具体的に説明する。なお、本発明の範囲はこれらの実施例によって何ら限定されるものではない。また、実施例中の「部」および「％」は特にことわりのない限り、質量基準である。

［製造例１］
湿熱接着性繊維として、芯成分がポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、鞘成分がエチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥＶＯＨ、エチレン共重合率４４モル％、ケン化度９８．４モル％、融点１６５℃）である芯鞘型複合ステープル繊維（３．０ｄｔｅｘ、５１ｍｍ長、芯鞘質量比＝５０／５０、捲縮数２１個／２５ｍｍ）を準備した。この芯鞘型複合ステープル繊維１００質量％を用いて、カード法により目付約２５００ｇ／ｍ^２のカードウェブを作製した。このカードウェブを、コンベア装置とその経路に水蒸気を噴射させる水蒸気噴射装置とを備えた湿熱処理装置に移送した。

なお、コンベア装置は、５０メッシュ，幅５００ｍｍのポリカーボネート製エンドレスネットからなる、上側メッシュコンベアと下側メッシュコンベアとを備え、それらがそれぞれ同速度で同方向に進行し、かつ、互いの間隔を任意に調整可能な一対のメッシュコンベアを備える。また、コンベア装置の上流側には、下側メッシュコンベアの裏側に、搬送されるカードウェブに向かってネットを介して高温水蒸気を吹き付ける水蒸気噴射装置が配置されており、一方、上側メッシュコンベアの裏側にはサクション装置が配置されている。逆に、コンベアの下流側では、下側メッシュコンベアの裏側に同様のサクション装置が配置されており、上側メッシュコンベア内の裏側に同様の水蒸気噴射装置が配置されている。各水蒸気噴射装置は、コンベアの幅方向に沿って１ｍｍピッチで１列に並べられた複数の孔径０．３ｍｍのノズルを有する。また、ノズルはメッシュコンベアのネットの裏側にほぼ接するように配置されている。このような構成によれば、カードウェブの表裏の両面に対して高温水蒸気が吹き付けられる。

各水蒸気噴射装置から０．６ＭＰａの高温水蒸気を略垂直に噴出させることにより、搬送されるカードウェブに水蒸気処理を施した。なお、コンベアの搬送速度は３ｍ／分であり、厚み約６ｍｍの不織繊維基材が得られるように上側メッシュコンベアと下側メッシュコンベアとの間隔を調整した。このようにして、湿熱性接着性繊維同士が湿熱接着して形成された厚み約６ｍｍの不織繊維基材が得られた。

そして、得られた不織繊維基材を、厚さ２．５ｍｍのスペーサーを用いて１２０℃、１５ＭＰａの条件で５分間の熱プレスを行った後、厚さ２．４ｍｍのスペーサーを用いて、１５０℃，１５ＭＰａの条件で５分間の熱プレスをさらに行うことにより、高密度化したシートを得た。そして、シートの厚さが２．０ｍｍになるように両面からを均一に切削することによりシート１を得た。

［製造例２］
不織繊維基材の熱プレス及び切削の条件を次のように変更した以外は製造例１と同様にしてシート２を製造した。具体的には、不織繊維基材を厚さ２．３ｍｍのスペーサーを用いて１３０℃、１５ＭＰａの条件で５分間の熱プレスを行った後、厚さ２．２ｍｍのスペーサーを用いて１５２℃、１５ＭＰａの条件で５分間熱プレスをさらに行うことにより、高密度化したシートを得た。次いで、シートの厚さが１．８ｍｍになるように両面から均一に切削することによりシート２を得た。シート２の断面の走査型顕微鏡（ＳＥＭ）の写真を図１に示す。

［製造例３］
不織繊維基材の熱プレス及び切削の条件を次のように変更した以外は製造例１と同様にしてシート３を製造した。具体的には、不織繊維基材を厚さ２．７ｍｍのスペーサーを用いて９０℃、１５ＭＰａの条件で５分間の熱プレスを行った後、厚さ２．６ｍｍのスペーサーを用いて１５２℃、１５ＭＰａの条件で５分間熱プレスをさらに行うことにより、高密度化したシートを得た。そして、シートの厚さが２．２ｍｍになるように両面から均一に切削することによりシート３を得た。シート３の断面の走査型顕微鏡（ＳＥＭ）の写真を図２に示す。

［製造例４］
不織繊維基材の熱プレス及び切削の条件を次のように変更した以外は製造例１と同様にしてシート４を製造した。具体的には、不織繊維基材を厚さ２．８ｍｍのスペーサーを用いて１５３℃、１５ＭＰａの条件で５分間の熱プレスを一段階のみで行うことにより、高密度化したシートを得た。そして、シートの厚さが２．３ｍｍになるように両面から均一に切削することにより、シート４を得た。

［製造例５］
３．０ｄｔｅｘの芯鞘型複合ステープル繊維の代わりに、繊度のみを１．７ｄｔｅｘに変更した芯鞘型複合ステープル繊維を用いた以外は製造例１と同様にして厚さ２．０ｍｍのシート５を製造した。シート５の断面の走査型顕微鏡（ＳＥＭ）の写真を図３に示す。

［製造例６］
芯成分がＰＥＴ、鞘成分がＥＶＯＨ（エチレン共重合率４４モル％、ケン化度９８．４モル％、融点１６５℃）である芯鞘型複合ステープル繊維（３．０ｄｔｅｘ、５１ｍｍ長、芯鞘質量比＝５０／５０、捲縮数２１個／２５ｍｍ）の代わりに、芯成分がＰＥＴ、鞘成分がＥＶＯＨ（エチレン共重合率４８モル％、鹸化度９８．９モル％、融点１６０℃）である芯鞘型複合ステープル繊維（５．０ｄｔｅｘ、５１ｍｍ長、芯鞘質量比＝３０／７０、捲縮数２２個／２５ｍｍ）を形成した以外は製造例１と同様にして不織繊維基材を得た。そして、さらに、不織繊維基材の熱プレス及び切削の条件を次のように変更した以外は製造例１と同様にしてシート６を製造した。具体的には、不織繊維基材を厚さ２．７ｍｍのスペーサーを用いて９０℃、１５ＭＰａの条件で５分間の熱プレスを行った後、厚さ２．６ｍｍのスペーサーを用いて１４６℃、１５ＭＰａの条件で５分間熱プレスをさらに行うことにより、高密度化したシートを得た。そして、シートの厚さが２．２ｍｍになるように両面から均一に切削することによりシート６を得た。

［製造例７］
芯成分がＰＥＴ、鞘成分がＥＶＯＨである芯鞘型複合ステープル繊維の代わりに、芯成分がポリアミド６（ＰＡ６）、鞘成分がＥＶＯＨ（エチレン共重合率４４モル％、鹸化度９８．４モル％、融点１６５℃）である芯鞘型複合ステープル繊維（５．０ｄｔｅｘ、５１ｍｍ長、芯鞘質量比＝７０／３０、捲縮数２０個／２５ｍｍ）を形成した以外は製造例１と同様にして不織繊維基材を得た。そして、さらに、不織繊維基材の熱プレス及び切削の条件を製造例４と同様の条件に変更した以外は製造例１と同様にしてシート７を製造した。すなわち、不織繊維基材を厚さ２．８ｍｍのスペーサーを用いて１５３℃、１５ＭＰａの条件で５分間の熱プレスを一段階のみで行うことにより、高密度化したシートを得た。そして、シートの厚さが２．３ｍｍになるように両面から均一に切削することによりシート７を得た。

［比較製造例１］
不織繊維基材の熱プレス及び切削の条件を次のように変更した以外は製造例１と同様にしてシート８を製造した。具体的には、不織繊維基材を厚さ２．１ｍｍのスペーサーを用いて１２０℃、１５ＭＰａの条件で５分間の熱プレスを行った後、厚さ２．０ｍｍのスペーサーを用いて１５８℃、１５ＭＰａの条件で５分間熱プレスをさらに行うことにより、高密度化したシートを得た。そして、シートの厚さが１．７ｍｍになるように両面から均一に切削することによりシート８を得た。

［比較製造例２］
不織繊維基材の熱プレス及び切削の条件を次のように変更した以外は製造例１と同様にしてシート９を製造した。具体的には、不織繊維基材を厚さ３．４ｍｍのスペーサーを用いて１２０℃、１５ＭＰａの条件で５分間の熱プレスを行った後、厚さ３．３ｍｍのスペーサーを用いて１５５℃、１５ＭＰａの条件で５分間の熱プレスをさらに行うことにより、高密度化したシートを得た。そして、シートの厚さが２．５ｍｍになるように両面から均一に切削することによりシート９を得た。

［比較製造例３］
不織繊維基材の熱プレス及び切削の条件を次のように変更した以外は製造例１と同様にしてシート１０を製造した。具体的には、不織繊維基材を厚さ４．１ｍｍのスペーサーを用いて１２０℃、１５ＭＰａの条件で５分間の熱プレスを行った後、厚さ４．０ｍｍのスペーサーを用いて１５５℃、１５ＭＰａの条件で５分間の熱プレスをさらに行うことにより、高密度化したシートを得た。そして、シートの厚さが２．５ｍｍになるように両面から均一に切削することによりシート１０を得た。シート１０の断面の走査型顕微鏡（ＳＥＭ）の写真を図４に示す。

［比較製造例４］
湿熱接着性繊維である、芯成分がＰＥＴ、鞘成分がＥＶＯＨである芯鞘型複合ステープル繊維の代わりに、非湿熱接着性繊維の熱融着性繊維である、芯成分がＰＥＴ、鞘成分が変性ＰＥＴ（イソフタル酸変性量３２モル％、融点１４０℃）である芯鞘型複合ステープル繊維（３．０ｄｔｅｘ、５１ｍｍ長、芯鞘質量比＝５０／５０、捲縮数２１個／２５ｍｍ）を形成した以外は製造例１と同様にして不織繊維基材を得た。そして、さらに、不織繊維基材の熱プレス及び切削の条件を次のように変更した以外は製造例１と同様にしてシート１１を製造した。具体的には、不織繊維基材を厚さ２．３ｍｍのスペーサーを用いて１３０℃、１５ＭＰａの条件で５分間の熱プレスを行った後、厚さ２．２ｍｍのスペーサーを用いて１４０℃、１５ＭＰａの条件で５分間熱プレスをさらに行うことにより、高密度化したシートを得た。次いで、シートの厚さが１．８ｍｍになるように両面から均一に切削することによりシート１１を得た。

［比較製造例５］
非湿熱接着性の熱融着性繊維として、芯成分がＰＥＴ、鞘成分が変性ＰＥＴ（イソフタル酸変性量３２モル％、融点１４０℃）である芯鞘型複合ステープル繊維（３．０ｄｔｅｘ、５１ｍｍ長、芯鞘質量比＝５０／５０、捲縮数２１個／２５ｍｍ）を準備した。この芯鞘型複合ステープル繊維１００質量％を用いて、カード法により目付約２５００ｇ／ｍ^２のカードウェブを作製した。このカードウェブをニードルパンチ処理することにより、目付け約２０００ｇ／ｍ^２、厚み約７ｍｍの不織繊維基材を得た。このようにして得られた不織繊維基材を、厚さ２．２ｍｍのスペーサーを用いて、１３６℃，１５ＭＰａの条件で５分間の熱プレスを行い、高密度化したシートを得た。そして、シートの厚さが１．８ｍｍになるように両面から均一に切削することによりシート１２を得た。

［比較製造例６］
ＥＶＯＨ（エチレン共重合率４４モル％、ケン化度９８．４モル％、融点１６５℃）の樹脂ペレットを単軸押出成形機に仕込み、Ｔ−ダイより押出し、厚さ２．５ｍｍのシートを成形した。そしてシートの厚さが１．８ｍｍになるように両面から均一に切削してシート１３を得た。なお、シート１３は空孔を全く有しない無発泡のシートであった。

［シート１〜１３の評価］
シート１〜１３の各種特性を以下のようにして評価した。
〈空隙率〉
シートの一部を切断し、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）のサンプルを作成した。なお、観察用サンプルはシートを厚さ方向に３等分し、３等分して得られた表側部、内側部、裏側部のそれぞれの部分のサンプルを作成した。そして、ＳＥＭを用いて、各サンプルを２００倍に拡大した撮影像を得た。この撮影像にトレース紙を重ね、透過光を用いて撮影領域と空隙部をトレースした。このトレース図を、イメージアナライザーを用いて、ＣＣＤカメラからコンピューターに取り込んだ。そして、画像処理ソフト「ＩｍａｇｅＪ」を用いて画像を二値化し、観察領域の総面積に対する空隙部の面積の割合をそれぞれ算出した。このとき、観察面の総計がそれぞれ１０ｍｍ^２以上となるように写真を追加して測定を行った。そして、３つの部位の平均値を空隙率とした。
＜空孔の大きさ＞
「空隙率」の測定と同様にして、３つの部位のシートの断面を２００倍に拡大したＳＥＭ撮影像を得た後、空隙部をトレースした。このトレース図を、コンピューターに取り込み、それぞれの部位において、画像を二値化した後に任意の各３０個の空孔について長軸方向の長さを測定し、その平均値を求めた。そして、３つの部位の平均値を空孔の大きさとした。
〈厚さ、目付け、見掛け密度〉
ＪＩＳ Ｌ１９１３に準じて、厚さ（ｍｍ）および目付け（ｇ／ｃｍ^２）を測定し、これらの値から見掛け密度（ｇ／ｃｍ^３）を算出した。
〈デュロメータ硬さ〉
ＪＩＳ Ｋ６２５３に準じたデュロメータ硬さ試験（タイプＤ）により、硬さを測定した。
〈繊維接着率〉
「空隙率」の測定と同様にして、３つの部位のシートの断面を２００倍に拡大した、ＳＥＭ撮影像を得た。そして、それぞれの部位において、撮影像に観察される繊維断面の輪郭の総数、及び、周囲に他の繊維の断面が少なくとも一つ以上接着されている繊維断面の輪郭数を計数し、輪郭総数に対する、他の繊維断面に接着している繊維断面の輪郭数の占める割合を次の式に基づいて算出した。
繊維接着率（％）＝（他の繊維断面に接着している繊維断面の輪郭数）／（繊維断面の輪郭の総数）×１００
なお、計数は、各撮影像において観察される繊維断面の輪郭は全て計数し、輪郭数が１００未満の場合には、１００以上になるように同じ部位の別の撮影像をさらに追加して行った。
なお、繊維同士が接着することなく単に接触しているだけの場合は、シートを切断したときに繊維の内部応力が解放されて分離する。従って、撮影像において接触している繊維は全て接着しているものとみなした。
〈通気度〉
ＪＩＳＬ１０９６に準じ、フラジール形法にて測定した。
〈捲縮数〉
ＪＩＳＬ１０１５（８．１２．１）に準じて評価した。

結果をまとめて表１に示す。

［実施例１〜５、及び比較例１〜４：銅膜研磨性能評価］
製造例で得られたシート１，３〜５，７，８，１０〜１２の研磨性能を次のようにして評価した。
各シートを直径３８ｃｍの円形状に切り出した。そして、切り出された円形状のシートの表面に、幅０．５ｍｍ、深さ０．８ｍｍの溝を２．５ｍｍ間隔で同心円状に形成し、直径が３８ｃｍの円形状の研磨層を作製した。そして、得られた研磨層の裏面に、厚み１．０ｍｍ，アスカーＣ硬度５０の発泡ポリウレタンシートをクッション層として貼りあわせることにより、研磨パッドを得た。そして、得られた各研磨パッドの銅膜研磨性能を次のようにして評価した。

研磨装置の研磨定盤に研磨パッドを貼り付けた。そして、ドレッサー回転数１４０ｒｐｍ、研磨パッド回転数１００ｒｐｍ、ドレッサー荷重５Ｎの条件で、１５０ｍＬ／分の速度で純水を流しながらダイヤモンドドレッサーを用いて、研磨パッド表面を６０分間コンディショニングした。なお、（株）エム・エー・ティー製「ＢＣ−１５」を研磨装置として用い、ダイヤモンド番手＃１００、台金直径１９０ｍｍの（株）アライドマテリアル製のダイヤモンドドレッサーを用いた。

そして、研磨パッド回転数１００ｒｐｍ、ウェハ回転数９９ｒｐｍ、研磨圧力２４ｋＰａの条件で、酸化ケイ素砥粒を含有する研磨スラリー（フジミ社製「ＰＬ７１０５」）１００質量部に対して、純水２００質量部および３０％過酸化水素水１０質量部を混合した液を、１００ｍＬ／分の速度で供給しながら、初期膜厚１５００ｎｍの銅膜を表面に有する直径１００ｍｍのシリコンウェハをコンディショニングを行わずに６０秒間研磨した。

そして、３０秒間のコンディショニングを行った後、新たなウェハに交換して再度研磨及びコンディショニングを繰り返し、同様にして合計２０枚のウェハを研磨した。

そして、２０枚目に研磨された、銅膜を表面に有するシリコンウェハについて、研磨速度、研磨不均一性、スクラッチの有無、研磨面の表面粗さ及びパッド溝深さの変化を測定した。パッド溝深さの変化はパッドの耐摩耗性、すなわち使用可能時間の評価である。なお、研磨速度、研磨不均一性、スクラッチ、研磨面の表面粗さ及びパッド溝深さは次のようにして測定した。

〈研磨速度および研磨不均一性の測定〉
研磨前および研磨後の銅膜の膜厚をウエハ面内で各４９点測定し、各点での研磨速度を求めた。なお、４９点は、ウエハ中心１点、中心から１５ｍｍの同心円上で４５°間隔で８点、中心から３０ｍｍの同心円上で２２．５°間隔で１６点、中心から４５ｍｍの同心円上で１５°間隔で２４点からなる。そして、４９点の研磨速度の平均値を研磨速度とした。また、研磨不均一性は下式（１）により求めた不均一性により評価した。不均一性の値が小さいほど、被研磨面内で均一に研磨されており、研磨均一性が優れていることを示す。
不均一性（％）＝（σ／Ｒ）×１００ （１）
（ただし、σ：４９点の研磨速度の標準偏差、Ｒ：４９点の研磨速度の平均値を表す。）
なお、銅膜の膜厚は、ナプソン社製膜厚測定装置「ＲＥＳＩＳＴＡＧＥ ＲＴ−８０」を用いて測定した。
〈スクラッチ測定〉
研磨後の被研磨面をキーエンス社製レーザー顕微鏡「ＶＫ−Ｘ２００」を使用して倍率１０００倍でランダムに２０ヶ所観察して、傷の有無を確認した。
〈研磨パッドの研磨面の表面粗さ〉
ミツトヨ社製表面粗さ測定器「サーフテストＳＪ−２１０」を用い、ＪＩＳ２００１に準拠して研磨直後の表面粗さを測定した。
〈パッド溝深さの減少量〉
使用可能時間の指標として、パッド中心から１００ｍｍの位置における溝深さをノギスで測定し、減少量を求めた。

結果をまとめて表２に示す。

表２の結果から、製造例１，３，４，５，７で得られたシートを用いた実施例１〜５で得られた研磨パッドはいずれもスクラッチが発生せず、また、研磨速度も高く、さらに、研磨不均一性も低かった。一方、空隙率が低い比較製造例１で得られたシート８を用いた比較例１で得られた研磨パッドは、研磨速度が低く、スクラッチも発生し、研磨不均一性も高かった。また、空隙率が高い比較製造例３で得られたシート１０を用いた比較例２で得られた研磨パッドは、連通孔が存在するためにスラリーが充分に被研磨面に供給されないことにより、研磨速度が低かった。また、湿熱接着性繊維を用いずに作成された比較製造例４で得られたシート１１または比較製造例５で得られたシート１２を用いた比較例３または比較例４で得られた研磨パッドは、研磨不均一性が著しく高く、また、スクラッチも発生した。

［実施例６〜１０、及び比較例５〜８：酸化ケイ素膜研磨性能評価］
製造例で得られたシート１〜３，５，６，８〜１０，１２の酸化ケイ素膜の研磨性能を次のようにして評価した。

各シートを直径３８ｃｍの円形状に切り出した。そして、切り出された円形状のシートの表面に、幅１．０ｍｍ、深さ１．０ｍｍの溝を６．０ｍｍ間隔で同心円状に形成することにより研磨層を作成した。そして、得られた研磨層の裏面に、厚み１．０ｍｍ，アスカーＣ硬度５０の発泡ポリウレタンシートをクッション層として貼りあわせて研磨パッドを作成した。そして、得られた各研磨パッドの酸化ケイ素膜研磨性能を次のようにして評価した。

研磨装置の研磨定盤に研磨パッドを貼り付けた。そして、ドレッサー回転数１４０ｒｐｍ、研磨パッド回転数１００ｒｐｍ、ドレッサー荷重５Ｎの条件で、１５０ｍＬ／分の速度で純水を流しながらダイヤモンドドレッサーを用いて、研磨パッド表面を６０分間コンディショニングした。なお、（株）エム・エー・ティー製「ＢＣ−１５」を研磨装置として用い、ダイヤモンド番手＃２００、台金直径１９０ｍｍの（株）アライドマテリアル製のダイヤモンドドレッサーを用いた。

そして、研磨パッド回転数１００ｒｐｍ、ウェハ回転数９９ｒｐｍ、研磨圧力２４ｋＰａの条件で、酸化セリウム砥粒を含有する研磨スラリー（日立化成社製「ＨＳ−８００５」）１００質量部に純水９００質量部を混合した液を、１００ｍＬ／分の速度で供給しながら、初期膜厚１０００ｎｍの酸化ケイ素膜（プラズマ化学蒸着により形成されたＰＥＴＥＯＳ酸化ケイ素膜）を表面に有する直径１００ｍｍのシリコンウェハをコンディショニングを行わずに６０秒間研磨した。

そして、３０秒間のコンディショニングを行った後、新たなウェハに交換して再度研磨及びコンディショニングを繰り返し、同様にして合計２０枚のウェハを研磨した。

そして、２０枚目に研磨された酸化ケイ素膜を表面に有するシリコンウェハについて、研磨速度、研磨不均一性、スクラッチの有無、研磨面の表面粗さ及びパッド溝深さの変化を測定した。なお、酸化ケイ素膜の膜厚をナノメトリクス社製膜厚測定装置「Ｎａｎｏｓｐｅｃ Ｍｏｄｅｌ５１００」を用いて測定した以外は、銅膜研磨性能評価における測定方法と同様に行った。

結果をまとめて表３に示す。

［実施例１１〜１４、及び比較例９〜１２：パターンウェハ研磨性能評価］
製造例で得られたシート１〜３，５，８，１０，１３及び市販品の発泡ポリウレタン研磨パッドのパターンウェハの研磨性能を次のようにして評価した。

製造例で得られた各シートを直径３８ｃｍの円形状に切り出した。そして、切り出された円形状のシートの表面に、幅１．０ｍｍ、深さ１．０ｍｍの溝を６．０ｍｍ間隔で同心円状に形成し、直径が３８ｃｍの円形状の研磨層を作製した。そして、得られた研磨層の裏面に、厚み１．０ｍｍ，Ｃ硬度５０の発泡ポリウレタンシートをクッション層として貼りあわせることにより、研磨パッドを得た。また、市販品の発泡ポリウレタン研磨パッドとしては、クッション層を下層に有する市販の発泡ポリウレタン研磨パッド（ニッタハース社製「ＩＣ１４００」）に同様の溝を形成したものを用いた。そして、得られた各研磨パッドのパターンウェハ研磨性能を以下のようにして評価した。

研磨装置の研磨定盤に研磨パッドを貼り付けた。そして、ドレッサー回転数１４０ｒｐｍ、研磨パッド回転数１００ｒｐｍ、ドレッサー荷重５Ｎの条件で、１５０ｍＬ／分の速度で純水を流しながらダイヤモンドドレッサーを用いて、研磨パッド表面を６０分間コンディショニングした。なお、（株）エム・エー・ティー製「ＢＣ−１５」を研磨装置として用い、ダイヤモンド番手＃２００、台金直径１９０ｍｍの（株）アライドマテリアル製のダイヤモンドドレッサーを用いた。

そして、研磨パッド回転数１００ｒｐｍ、ウェハ回転数９９ｒｐｍ、研磨圧力２４ｋＰａの条件で、酸化ケイ素砥粒を含有する研磨スラリー（日立化成社製「ＨＳ−８００５」）１００質量部に純水１９００質量部を添加して混合した液を、１００ｍＬ／分の速度で供給しながら、初期膜厚１０００ｎｍでパターンのない酸化ケイ素膜（プラズマ化学蒸着により形成されたＰＥＴＥＯＳ酸化ケイ素膜）を表面に有する直径５０ｍｍのシリコンウェハをコンディショニングを行わずに６０秒間研磨した。

そして、３０秒間のコンディショニングを行った後、新たなウェハに交換して再度研磨及びコンディショニングを繰り返し、同様にして合計１０枚のウェハを研磨した。

次に、線状の凸部と凹部が交互に繰り返し並んだ凹凸パターンを有する、ＳＫＷ社製ＳＴＩ研磨評価用パターンウェハ「ＳＫＷ３−２」を上記と同様の条件で１枚研磨した。なお、このパターンウェハは様々なパターンの領域を有するものであり、膜厚および段差の測定対象として、凸部幅１００μｍおよび凹部幅１００μｍのパターンを選択した。このパターンは凸部と凹部の初期段差が５５０ｎｍであり、凸部がシリコンウェハ上に膜厚１５ｎｍの酸化ケイ素膜、その上に膜厚１４０ｎｍの窒化ケイ素膜、さらにその上に膜厚７００ｎｍの酸化ケイ素膜（高密度プラズマ化学蒸着により形成されたＨＤＰ酸化ケイ素膜）を積層した構造であり、パターン凹部はシリコンウェハをエッチングして溝を形成した後に膜厚７００ｎｍのＨＤＰ酸化ケイ素膜を形成した構造である。このパターンウェハの研磨において、研磨によりパターン凸部の窒化ケイ素膜上に積層された酸化ケイ素膜が消失するまでの時間、及びその時点における凸部と凹部との段差を求めた。パターンウェハの研磨時間が短く、段差が小さいほど研磨速度と平坦性に優れているといえる。なお、パターンウェハの段差は、表面粗さ測定機（（株）ミツトヨ製「ＳＪ−４００」）を用い、標準スタイラス、測定レンジ８０μｍ、ＪＩＳ２００１、ＧＡＵＳＳフィルタ、カットオフ値λｃ２．５ｍｍ、およびカットオフ値λｓ８．０μｍの設定で測定を行い、断面曲線から求めた。

結果をまとめて表４に示す。

表４の結果から、製造例１，２，３，５で得られたシートを用いた実施例１１〜１４で得られた研磨パッドはいずれも研磨速度が高いため研磨に要する時間が短く、また、研磨後の段差も小さく段差解消性にも優れていた。一方、空隙率が低い比較製造例１で得られたシート８を用いた比較例９で得られた研磨パッドは、研磨速度が低くなった。また、空隙率が高い比較製造例３で得られたシート１０を用いた比較例１０で得られた研磨パッドは、連通孔が存在するためにスラリーが充分に被研磨面に供給されないことにより研磨速度が低くなった上、研磨面の表面粗さが大きいために研磨後の段差も大きく段差解消性に劣っていた。また、空隙を全く有さない比較製造例６で得られたシート１３を用いた比較例１１で得られた研磨パッドは、スラリー保持性が低いために研磨速度が低くなった。

本発明の研磨パッドおよび研磨方法は、半導体基板やガラス基板、あるいはそれらの表面に形成された酸化ケイ素膜のような絶縁膜や銅膜のような金属膜の化学機械研磨等に好ましく用いられる。

Claims (11)

1. 湿熱処理により接着性を示す湿熱接着性樹脂を含む複数の湿熱接着性繊維を互いに接着した空隙率５〜３５％のシートを、研磨層として備えることを特徴とする研磨パッド。
2. 前記シートは、その研磨面のＤ硬度が６０〜８０である請求項１に記載の研磨パッド。
3. 前記シートは、断面を走査型電子顕微鏡で撮影した像において、繊維の断面の輪郭総数に対して、他の繊維に接着されている繊維の断面の輪郭数の割合が９０％以上である請求項１または２に記載の研磨パッド。
4. 前記シートは、フラジール形法による通気度が１ｃｍ^３／ｃｍ^２／秒以下である請求項１〜３の何れか１項に記載の研磨パッド。
5. 前記湿熱接着性樹脂は、エチレン共重合率１０〜６０モル％のエチレン−ビニルエステル共重合体のケン化物である請求項１〜４の何れか１項に記載の研磨パッド。
6. 前記湿熱接着性繊維は、湿熱処理により接着性を示さない非湿熱接着性樹脂と前記湿熱接着性樹脂と、を含み、
   前記湿熱接着性樹脂は、前記非湿熱接着性樹脂からなる繊維の表面に、その長手方向に連続するように被着されている請求項１〜５の何れか１項に記載の研磨パッド。
7. 前記湿熱接着性繊維が、前記非湿熱接着性樹脂からなる芯部と、前記湿熱接着性樹脂からなる鞘部とを備える芯鞘型複合繊維である請求項６に記載の研磨パッド。
8. 前記湿熱接着性繊維の平均繊度が０．１〜１０ｄｔｅｘである請求項１〜７の何れか１項に記載の研磨パッド。
9. 前記研磨層の研磨面と反対側に、クッション層が積層されている請求項１〜８の何れか１項に記載の研磨パッド。
10. 請求項１〜９の何れか１項に記載の研磨パッドであって、半導体デバイスの研磨工程で用いられ、研磨に用いられる際に、
    前記研磨層の研磨面側の算術平均粗さ（Ｒａ）が１〜６μｍ、且つ、最大高さ（Ｒｚ）が１０〜６０μｍである研磨パッド。
11. 請求項１に記載の研磨パッドを製造する方法であって、
    湿熱処理により接着性を示す湿熱接着性樹脂を含む湿熱接着性繊維を含有する繊維ウェブを製造する工程と、
    前記繊維ウェブを湿熱処理することにより前記繊維ウェブを形成する繊維を接着させて不織繊維基材を形成する工程と、
    前記不織繊維基材を、空隙率５〜３５％になるように加熱加圧処理することによりシートを形成する工程と、を含むことを特徴とする研磨パッドの製造方法。