JP7176838B2

JP7176838B2 - 研磨パッド

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Publication number: JP7176838B2
Application number: JP2017197600A
Authority: JP
Inventors: 博仁宮坂; 哲平立野; 立馬松岡; 匠三國
Original assignee: Fujibo Holdins Inc
Current assignee: Fujibo Holdins Inc
Priority date: 2017-10-11
Filing date: 2017-10-11
Publication date: 2022-11-22
Anticipated expiration: 2037-10-11
Also published as: JP2019069497A

Description

本発明は、研磨対象物の研磨に利用される研磨パッド、及びその研磨パッドの製造方法に関する。

光学材料、半導体デバイス、または、ハードディスク用基板等の研磨には研磨パッドが用いられる。研磨パッドは、ポリウレタン等の合成樹脂を有し、合成樹脂中には空隙が形成されている。研磨の際に、空隙は研磨パッドの表面で開口しており、この開口に研磨スラリーが保持されることにより、研磨対象物の研磨が進行する。

空隙の形成方法としては、樹脂中に混在させた未発泡の加熱膨張性微小球体を樹脂中で膨張させる方法がある（例えば、特許文献１、２参照）。例えば、特許文献１では、粒径が２０μｍ以上の加熱膨張性微小球体を用い、この加熱膨張性微小球体を樹脂中で１５０μｍ付近まで膨張させて空隙を形成することで低密度の研磨パッドを得られることが開示されている。一方、特許文献２では、未膨張の液体充填ポリマーミクロスフェア（加熱膨張性微小球体）と予備膨張の液体充填ポリマーミクロスフェアを混合し、未膨張の液体充填ポリマーミクロスフェアを樹脂中で１０００～１００００％（２０～１５０μｍの平均径）まで膨張させることで、低密度・高空隙率の研磨パッドが得られることが開示されている。

特開２０１０－２７４３６２号公報特開２０１６－１２８２０４号公報

上記の特許文献ではいずれも加熱膨張性微小球体を大きく膨張させ、低密度の研磨パッドを得ている。研磨パッドでは、被研磨物の多様化・高精度化に伴い、高密度・小気泡径（２０μｍ以下）の要求がある。しかしながら、既膨張タイプの微小球体は２０μｍ以上の市販品しかなく、加熱膨張性微小球体は混合する樹脂の反応熱等によって容易に２０μｍ以上に膨張してしまい、２０μｍ以下の気泡径の研磨パッドを製造するのが困難であった。

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、より精密な研磨を実現する研磨パッド及び研磨パッドの製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る研磨パッドは、基材と、研磨層とを具備する。上記研磨層は、上記基材上に設けられる。上記研磨層は、ポリウレタン樹脂と、上記ポリウレタン樹脂に分散され、熱可塑性樹脂によって構成された外殻を有する微小球体を有する。上記微小球体の平均粒径は、２０μｍ以下である。上記研磨層の密度は、０．６ｇ／ｃｍ^３以上０．９ｇ／ｃｍ^３以下である。
このような研磨パッドであれば、研磨層に含まれる微小球体の平均粒径が２０μｍ以下であることから、研磨層によって研磨対象物をより精密に研磨することができる。

上記の研磨パッドにおいては、上記微小球体は、加熱膨張性球体であり、加熱前の平均粒径が５μｍ以上２０μｍ以下であってもよい。
このような研磨パッドであれば、加熱膨張性球体を膨張させても、研磨層に含まれる微小球体の平均粒径が２０μｍ以下に抑えられ、研磨層によって研磨対象物をより精密に研磨することができる。

上記の研磨パッドにおいては、上記ポリウレタン樹脂に分散された上記微小球体の平均粒径は、１０以上２０μｍ以下であってもよい。
このような研磨パッドであれば、研磨層に含まれる微小球体の平均粒径が１０μｍ以上２０μｍ以下であることから、研磨層によって研磨対象物をより精密に研磨することができる。

上記の研磨パッドにおいては、上記研磨層の単位体積あたりに存在する上記微小球体は、５００００個以上であってもよい。上記研磨層における上記微小球体の占有体積率は、２０％以下であってもよい。
このような研磨パッドであれば、研磨パッドの単位体積あたりに存在する微小球体は、５００００個以上であり、研磨パッドにおける微小球体の占有体積率は、２０％以下であることから、研磨層によって研磨対象物をより精密に研磨することができる。

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る研磨パッドの製造方法は、平均粒径が５μｍ以上２０μｍ以下であり、熱可塑性樹脂によって構成された外殻を有する微小球体と、プレポリマーとを含む液体を準備することを含む。上記液体に硬化剤を混合して研磨材料が形成される。上記研磨材料を硬化させつつ、上記微小球体の上記平均粒径が１倍以上４倍未満となるように上記平均粒径を調整して研磨層が形成される。
このような研磨パッドの製造方法であれば、加熱膨張性球体を膨張させても、微小球体の平均粒径が１倍以上４倍未満となるように微小球体の膨張が抑えられつつ研磨層が形成されるので、研磨層に含まれる微小球体の平均粒径が２０μｍ以下に抑えられ、研磨層によって研磨対象物をより精密に研磨することができる。

上記の研磨パッドの製造方法においては、上記液体を準備する工程において、上記微小球体とプレポリマーとは、８０℃以下で混合されてもよい。上記研磨層を形成する工程において、上記研磨材料を硬化させる際に用いる型の温度は１００℃以下であり、上記研磨材料を硬化させるに要する時間が１５０秒未満であってもよい。
このような研磨パッドの製造方法であれば、加熱膨張性球体を膨張させても、研磨層に含まれる微小球体の平均粒径が２０μｍ以下に確実に抑えられ、研磨層によって研磨対象物をより精密に研磨することができる。

以上述べたように、本発明によれば、より精密な研磨を実現する研磨パッド及び研磨パッドの製造方法が提供される。

図（ａ）は、本実施形態に係る研磨パッド１００を示す模式的斜視図である。図（ｂ）は、本実施形態に係る研磨パッド１００の模式的断面図である。図（ｃ）は、本実施形態に係る微小球体１１１の模式的断面図である。本実施形態に係る研磨パッド１００を製造する製造装置２００の模式図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。各図面には、ＸＹＺ軸座標が導入される場合がある。

［研磨パッドの概要］
図１（ａ）は、本実施形態に係る研磨パッド１００を示す模式的斜視図である。

研磨パッド１００は、研磨層１０１、接着層１０２及びクッション層１０３を具備する。

研磨層１０１は、研磨対象物に当接し、研磨を行う層である。以下、研磨層１０１の表面を研磨面１０１ａとする。研磨面１０１ａには、スラリー液の流れをよくするための溝及び孔（不図示）が形成されてもよい。

接着層１０２は、研磨層１０１とクッション層１０３を接着する層であり、例えば、粘着テープである。

クッション層１０３は、研磨パッド１００の基材であって、研磨層１０１の研磨対象物への当接をより均一にする層である。クッション層１０３は、不織布や合成樹脂等の可撓性を有する材料からなるものとすることができる。

研磨パッド１００は、クッション層１０３に配設された粘着テープ等によって研磨装置に貼付される。研磨パッド１００の大きさ（径）は研磨装置のサイズ等に応じて決定することができ、例えば、直径１０ｃｍ～１ｍ程度とすることができる。なお、研磨パッド１００の形状は円板状に限られず、帯状等であってもよい。

研磨パッド１００は、研磨装置によって研磨対象物に押圧された状態で回転駆動され、研磨対象物を研磨する。その際、研磨パッド１００と研磨対象物の間には、スラリー液が供給される。スラリー液は溝又は孔を介して研磨面１０１ａに供給され、排出される。

［研磨層の構成］
図１（ｂ）は、本実施形態に係る研磨パッド１００の模式的断面図である。

研磨パッド１００において、研磨層１０１は、ポリマー１１０及び微小球体１１１を含む。研磨層１０１は、接着層１０２を介してクッション層１０３上に設けられている。研磨層１０１の密度は、０．６ｇ／ｃｍ^３以上０．９ｇ／ｃｍ^３以下である。なお、本実施形態での微小球体とは、その外周面が真球面である球体に限らず、外周面が若干歪んだ球体面を持つ球体も含む。研磨層１０１の単位体積あたりに存在する微小球体１１１は、５００００個以上である。研磨層１０１における微小球体１１１の占有体積率は、２０％以下である。

ポリマー１１０は、研磨材料の主な構成材料である。ポリマー１１０は、プレポリマーと硬化剤の重合反応によって生成するポリマーであるものとすることができる。このようなポリマーとしては、ポリウレタン樹脂等が挙げられる。ポリウレタンは、入手性及び加工性がよく、好適な研磨特性を有するため、ポリマー１１０として好適である。

プレポリマーは、イソシアネート基末端を有する化合物（以下、イソシアネート化合物）とすることができ、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、ポリ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、他の成分がポリウレタン結合含有イソシアネート化合物に含まれてもよい。

ポリイソシアネート化合物は、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し、例えば、トリレンジイソシアネート、ジフェニルメタンジイソシアート等を用いることができる。

この他にもポリ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、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（ＨＤＩ）、イソフォロ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、ジシクロヘキシルメタン－４，４'－ジイソシアネート（水添ＭＤＩ）、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及びエチリジンジイソチオシアネートが挙げられる。これらの１種又は２種以上を用いることができる。

また、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し、例えば、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）、ポリプロピレングリコ－ル（ＰＰＧ）、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）等を用いることができる。

この他にもポリオール化合物としては、エチレングリコール、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；ＰＴＭＧなど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られる。これらの１種又は２種以上を用いることができる。

硬化剤は、ポリアミン系硬化剤を利用することができる。ポリアミン系硬化剤は、２つ以上のアミノ基を有する物質であり、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などのアルキレンジアミン；イソホロンジアミン、ジシクロヘキシルメタン－４，４'－ジアミンなどの脂肪族環を有するジアミン；ＭＯＣＡ（３，３－ジクロロ－４，４－ジアミノジフェニルメタン）などの芳香族環を有するジアミン；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の水酸基を有するジアミン、特にヒドロキシアルキルアルキレンジアミン；などを用いることができる。また、３官能のトリアミン化合物、４官能以上のポリアミン化合物も使用可能である。

また、硬化剤は、ポリオール系硬化剤を利用することもできる。ポリオール系硬化剤は２つ以上のヒドロキシル基を有する物質であり、例えば、エチレングリコール又はポリエーテルポリオールとすることができる。

この他にも、ポリオール系硬化剤として、ブチレングリコール及びヘキサンジオール等の低分子量のポリオール化合物、並びに、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エーテルグリコール（ＰＴＭＧ）、ビスフェノールＡとプロピレンオキサイドとの反応物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、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及びポリカプロラクトンポリオール化合物等の高分子量のポリオール化合物が挙げられる。

硬化剤は、ポリアミン系硬化剤とポリオール系硬化剤のうちの１種又は複数種を利用することが可能である。

ここで、プレポリマー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又はヒドロキシル基活性水素基の当量比であるＲ値が、０．７０～１．２０となるよう、各成分を混合する。Ｒ値は、０．７０～１．２０が好ましく、０．８０～１．００がより好ましく、さらに好ましくは０．８５～０．９５である。Ｒ値を１以下とすることで、過剰となったイソシアネート基が後述する架橋反応に用いられる。

微小球体１１１は、ポリマー１１０に分散されている。微小球体１１１は、外殻を有する球体状の物体である。研磨面１０１ａにおいて露出している半球状の微小球体１１１は、研磨層１０１を形成した後に、切断加工によって表出したものである。微小球体１１１の平均粒径は、１０μｍ以上２０μｍ以下である。より好ましくは、微小球体１１１の平均粒径は、１０μｍ以上２０μｍ未満に設定してもよい。微小球体１１１の粒径または数量は、例えば、レーザ回折式粒度分布測定装置、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）、電子顕微鏡像等から算出される。

図１（ｃ）は、本実施形態に係る微小球体１１１の模式的断面図である。

微小球体１１１は、熱可塑性樹脂からなる球殻状の外殻１１１ａと、外殻１１１ａに囲まれた内部空間１１１ｂを有する。熱可塑性樹脂としては、例えば、塩化ビニリデンやアクリロニトリルが用いられる。微小球体１１１は、低沸点炭化水素を熱可塑性樹脂の殻で包んだものである。微小球体１１１は、加熱膨張性球体であり、加熱前の平均粒径が５μｍ以上２０μｍ以下の加熱膨張性球体が用いられる。

微小球体１１１は、プレポリマーの重合反応における反応条件の調整によって膨張が抑制される。例えば、重合反応によって生成する反応熱を迅速に冷却したり、プレポリマーの重合反応を迅速に促進させて、微小球体１１１の周りに存在するポリマーによって強制的に膨張が抑制されたりする。または、微小球体１１１は、ポリウレタンの生成反応に伴う生成熱により僅かに膨張してもよい。但し、研磨層１０１に含まれる微小球体１１１の平均粒径は、１０μｍ以上２０μｍ以下に調整されている。例えば、ポリマー１１０に分散された微小球体１１１の平均粒径は、１５μｍである。

微小球体１１１においては、外殻１１１ａ内に低沸点炭化水素等が充填されている。例えば、低沸点炭化水素は、イソブタン、ペンタン等である。

微小球体１１１は、市販品を利用することも可能である。例えばマツモトマイクロスフェアーシリーズ（松本油脂製薬株式会社製）やエクスパンセルシリーズ（ＡｋｚｏＮｏｂｅｌ社製）を微小球体１１１として利用することができる。

本実施形態においては、径の異なる微小球体１１１を２種類以上用いてよい。研磨材料における微小球体１１１の含有割合は、研磨材料に対して、５体積％以上６０体積％以下が好適であり、１０体積％以上４５体積％以下であるとより好適であり、１５体積％以上３０体積％以下がさらに好適である。微小球体１１１は、研磨層１０１が研磨によって磨耗すると研磨面１０１ａに露出し、研磨面１０１ａの研磨特性に影響する。

［研磨パッドの製造方法］

図２は、本実施形態に係る研磨パッド１００を製造する製造装置２００の模式図である。

製造装置２００は、第１貯槽２０１、第２貯槽２０２、撹拌槽２０３（混合容器）、型２０４、容器２１２、ポンプ４０１、ポンプ４０２、切替弁４１０、切替弁４２０、流路５０１ａ、流路５０１ｂ、流路５０１ｃ、流路５０２ａ、流路５０２ｂ、流路５０２ｃ及び流路５０３を具備する。

第１貯槽２０１は、微小球体１１１とプレポリマーとを含む内容物（液体）を収容することができる。微小球体１１１は、第１貯槽２０１の上に設けられた容器２１２に予め収容される。微小球体１１１は、流路５０３を介して容器２１２から第１貯槽２０１に投入される。このような流路５０３を介して微小球体１１１を容器２１２から第１貯槽２０１に投入することにより、微小球体１１１の第１貯槽２０１外への飛散が抑制される。第２貯槽２０２は、プレポリマーを硬化する硬化剤を収容することができる。撹拌槽２０３は、微小球体１１１とプレポリマーとを含む液体と、硬化剤とを混合して研磨材料３０１を形成する。

このような樹脂製の微小球体１１１を研磨層１０１に分散させることにより、研磨層１０１中の空隙の大きさを均一にすることができる。さらに、微小球体１１１の投入量によって研磨パッド１００の研磨特性を調整できる。

ポンプ４０１は、微小球体１１１とプレポリマーとを含む液体を第１貯槽２０１から撹拌槽２０３に供給することができる。ポンプ４０１は、流路５０１ａの途中に設けられている。切替弁４１０によって流路５０１ａと流路５０１ｂとが連通し、ポンプ４０１が作動すると、流路５０１ａ、５０１ｂを介して、微小球体１１１とプレポリマーとを含む液体が第１貯槽２０１から撹拌槽２０３に供給される。

ポンプ４０２は、硬化剤を第２貯槽２０２から撹拌槽２０３に供給することができる。ポンプ４０２は、流路５０２ａの途中に設けられている。切替弁４２０によって流路５０２ａと流路５０２ｂとが連通し、ポンプ４０２が作動すると、流路５０２ａ、５０２ｂを介して、硬化剤が第２貯槽２０２から撹拌槽２０３に供給される。

また、製造装置２００においては、切替弁４１０によって流路５０１ａと流路５０１ｃとが連通し、ポンプ４０１が作動すると、流路５０１ａ、５０１ｃを介して、微小球体１１１とプレポリマーとを含む液体が第１貯槽２０１とポンプ４０１との間で循環する。また、切替弁４２０によって流路５０２ａと流路５０２ｃとが連通し、ポンプ４０２が作動すると、流路５０２ａ、５０２ｃを介して、硬化剤が第２貯槽２０２とポンプ４０２との間で循環する。型２０４は、撹拌槽２０３から研磨材料３０１を受容し研磨材料３０１から研磨層１０１を形成する。

このような製造装置２００を用いて、例えば、第１貯槽２０１にプレポリマーと微小球体１１１とが投入される。第１貯槽２０１に投入される前の微小球体１１１の平均粒径は、５μｍ以上２０μｍ以下であり、より好ましくは５μｍ以上１５μｍ以下である。プレポリマーは、イソシアネート化合物とすることができる。第２貯槽２０２には、硬化剤が投入される。硬化剤は、ポリオール系硬化剤及びポリアミン系硬化剤の両方又は一方である。各原料の流動性を安定させるために、第１貯槽２０１及び第２貯槽２０２は所定温度に加熱される。但し、微小球体１１１の膨張を極力抑えるため、第１貯槽２０１の温度は５０℃以上８０℃以下とするのが好ましい。８０℃より高い温度とすると微小球体１１１が膨張してしまう可能性がある。

次に、第１貯槽２０１から第１貯槽２０１内の内容物（以下、第１溶液）が流路５０１ａ、ポンプ４０１、切替弁４１０及び流路５０１ｂを通過して撹拌槽２０３に送出される。第２貯槽２０２からは、第２貯槽２０２の内容物（以下、第２溶液）が流路５０２ａ、ポンプ４０２、切替弁４２０及び流路５０２ｂを通過して撹拌槽２０３に送出される。これにより、撹拌槽２０３において第１溶液及び第２溶液が混合した流体状の研磨材料３０１が形成される。

次に、研磨材料３０１が型２０４に流し込まれ、注型が行われる。型２０４内の研磨材料３０１においては、プレポリマーと硬化剤が重合反応する。ここで、重合反応の進行と共に混合物は硬化し、ポリマーからなるブロック状物が形成される。この際、反応条件が制御されて、研磨材料３０１が硬化されつつ、重合反応後における微小球体１１１の平均粒径が調整される。また、型２０４の温度によっても微小球体１１１が膨張する可能性があるので、型２０４の温度は、６０℃以上１００℃以下とするのが好ましい。６０℃以下とすると重合反応の進行が妨げられてしまい、１００℃より高温とすると微小球体１１１が膨張してしまう可能性がある。

例えば、本実施形態では、ポットライフ（重合反応が進行し硬化するまでの時間）が１５０秒未満でプレポリマーの重合反応を迅速に促進させることにより、微小球体１１１の膨張する速度よりも速く重合反応の促進により混合物の粘度を増加させ、重合反応後の微小球体１１１の平均粒径が第１貯槽２０１に微小球体１１１を投入する前の微小球体１１１の平均粒径の１倍以上４倍未満となるように研磨層１０１が形成される。但し、微小球体１１１の平均粒径は、１０μｍ以上２０μｍ以下に調整される。これにより、研磨層１０１の密度が０．６ｇ／ｃｍ^３以上０．９ｇ／ｃｍ^３以下に調整される。微小球体１１１の膨張を制御することを考慮し、ポットライフは６０秒以上１５０秒以下であるのが好ましい。

さらに、ブロック状物をスライスすることにより、研磨層１０１が得られる。研磨層１０１に接着層１０２及びクッション層１０３を積層して所望の形状に裁断し、研磨パッド１００が形成される。必要に応じて研磨層１０１には溝等が形成されてもよい。

なお、微小球体１１１は、細かな微粒子であり、微小球体１１１を第１貯槽２０１の上方から第１貯槽２０１に投入すると、第１貯槽２０１内で舞い上がり、第１貯槽２０１の内壁に微小球体１１１に付着する可能性がある。この結果、微小球体１１１が効率よくプレポリマー中に分散されない可能性がある。従って、微小球体１１１は、第１貯槽２０１の下側から流路を介して投入されてもよい。これにより、微小球体１１１は、第１貯槽２０１に投入直後から第１貯槽２０１の底に溜ったプレポリマーに直接的に混入される。

微小球体１１１は、第２貯槽２０２に投入されてもよい。この場合も第１貯槽２０１に投入する方法と同様に、第２貯槽２０２の下側から流路を利用して微小球体１１１を第２貯槽２０２に投入することができる。

このような方法で製造された研磨パッド１００であれば、研磨層１０１に含まれる微小球体１１１の平均粒径が１０μｍ以上２０μｍ以下に制御され、研磨層１０１の密度が０．６ｇ／ｃｍ^３以上０．９ｇ／ｃｍ^３以下に調整される、これにより、平均粒径が２０μｍより大きい微小球体１１１が分散された研磨層に比べて、研磨対象物をより精密に研磨することができる。さらに、研磨パッド１００による研磨速度も向上する。

また、本実施形態においては、第１溶液に含まれる微小球体１１１の平均粒径が５μｍ以上２０μｍ以下であることから、第１溶液が流路５０１ａ、ポンプ４０１、切替弁４１０及び流路５０１ｂを通過する際の第１溶液の流動性が向上する。これにより、流路５０１ａ、ポンプ４０１、切替弁４１０及び流路５０１ｂのそれぞれにおける第１溶液の目詰まりが抑制される。この結果、研磨材料３１０中に異物が残存しにくくなる。

以下、同一のポリウレタン樹脂製の研磨層１０１に、平均粒径の異なる微小球体１１１を形成させ、比較検討を行った。表１に、実施例、比較例の微小球体１１１の平均粒径を示す。平均粒径は、後述するＸ線ＣＴ装置によって算出された。

実施例、比較例において、微小球体１１１の平均粒径以外については、研磨層１０１が同条件で形成された。Ｘ線ＣＴで測定した単位体積あたりの微小球体１１１の平均粒径、個数、占有体積率等、及び研磨レートの測定方法は、以下の通りである。

＜Ｘ線ＣＴ装置＞
測定装置：三次元計測Ｘ線ＣＴ装置ＴＤＭ１０００Ｈ－ＩＩ（２Ｋ）（ヤマト科学株式会社製）
・解析ソフト：ＶＧＳｔｕｄｉｏＭＡＸ３．０（ＶＧＡＣＡＤＥＭＹ社製）
・拡大軸：１０ｍｍ

研磨パッドを３ｍｍ角に切り出し、粘着テープで固定したものを、Ｘ線ＣＴ装置で撮影し、Ｘ線ＣＴ画像を得た（測定体積１ｍｍ^３程度）。撮影したＸ線ＣＴ画像を上記解析ソフトに読み込ませ、０．５ｍｍ^３程度の体積相当部分について多孔質構造解析を行い、試料内の微小球体１１１の空洞部分の総体積及び個数を得た。得られた微小球体１１１の総体積及び個数から微小球体１１１の１個あたりの直径を平均粒径として算出するとともに、研磨パッドにおける単位体積あたりの微小球体の個数及び占有体積率を算出した。

なお、走査型電子顕微鏡など用いた表面観察により微小球体１１１の平均粒径を測定する方法などもあるが、表面観察では微小球体１１１の切断面のサイズしか測定できず、実際の微小球体１１１の直径よりも小さく測定されてしまうために正確な数値を測定するのが難しい。また、これら表面観察では切断面がつぶれたり、表面がドレスされたりした状態では測定が困難である。そこで、本実施例・比較例ではＸ線ＣＴ装置を用いて得られる空洞部分の直径を微小球体１１１の平均粒径とすることで、より実際の微小球体１１１の直径に近い値を求めた。

＜研磨試験＞
使用研磨機：荏原製作所社製、Ｆ－ＲＥＸ３００
Ｄｉｓｋ：旭ダイヤモンド工業社製、Ｃ１００
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

＜被研磨物及び研磨剤＞
（ＴＥＯＳ膜研磨）
使用ワーク（被研磨物）：１２インチφシリコンウェーハ上にテトラエトキシシランをプラズマＣＶＤ（ＰＥ－ＣＶＤ）で絶縁膜１μｍの厚さになるように形成した基板
研磨剤：キャボット社製、品番：ＳＳ２５（原液：純水＝１：１の混合液を使用）
（Ｃｕ膜研磨）
使用ワーク（被研磨物）：Ｃｕメッキ基板
研磨剤：キャボット社製Ｃｕ用スラリー

結果を表２に示す。研磨速度は、１分間あたりの研磨量を厚さ（ｎｍ）で表したものである。研磨加工後のウェーハ上のＴＥＯＳ膜またはＣｕ膜について、１２１箇所で厚みを測定し、研磨された厚さの平均値を求めた。研磨された厚さの平均値を研磨時間で除することにより研磨速度（ｎｍ／分）を求めた。ＴＥＯＳ膜基板、Ｃｕ膜基板ともに５０枚の基板を研磨加工し、立ち上がりを考慮し、１０枚目以降５０枚目までの平均値を求めた。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モードで測定した。

表２に示すように、実施例では、研磨層１０１の単位体積あたりに存在する微小球体１１１が５００００個以上であり、例えば、７１２５０個である。これに対し、比較例では、３２７５０個である。また、実施例では、研磨層１０１における微小球体１１１の占有体積率が２０％以下であり、例えば、１８．１％である。これに対し、比較例は、２２．９％である。実施例では、絶縁膜（ＴＥＯＳ膜）の研磨速度及び金属膜（Ｃｕ膜）の研磨速度が比較例に比べて増加することが分かった。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。各実施形態は、独立の形態とは限らず、技術的に可能な限り複合させることができる。

１００…研磨パッド
１０１…研磨層
１０１ａ…研磨面
１０２…接着層
１０３…クッション層
１１０…ポリマー
１１１…微小球体
１１１ａ…外殻
１１１ｂ…内部空間
２００…製造装置
２０１…第１貯槽
２０２…第２貯槽
２０３…撹拌槽
２０４…型
２１２…容器
３０１…研磨材料
４０１、４０２…ポンプ
４１０、４２０…切替弁
５０１ａ、５０１ｂ、５０１ｃ、５０２ａ、５０２ｂ、５０２ｃ、５０３…流路

Claims

基材と、
前記基材上に接着層を介して設けられ、
ポットライフが１５０秒未満のプレポリマーと硬化剤との重合反応により形成されたポリウレタン樹脂と、
前記ポリウレタン樹脂に分散され、熱可塑性樹脂によって構成され、前記ポリウレタン樹脂よりも軟らかい外殻と前記外殻に囲まれた内部空間とを有する微小球体と
を有する研磨層と
を具備し、
前記微小球体は、加熱膨張性球体であり、加熱される前の平均粒径が５μｍ以上２０μｍ以下であり、
前記微小球体の平均粒径は、２０μｍ以下であり、
前記研磨層の密度は、０．６ｇ／ｃｍ^３以上０．９ｇ／ｃｍ^３以下である
研磨パッド。
請求項１に記載の研磨パッドであって、
前記ポリウレタン樹脂に分散された前記微小球体の平均粒径は、１０μｍ以上２０μｍ以下である
研磨パッド。
請求項１または２に記載の研磨パッドであって、
前記研磨層の単位体積（ｍｍ^－３）あたりに存在する前記微小球体は、５００００個以上であり、
前記研磨層における前記微小球体の占有体積率は、２０％以下である
研磨パッド。