JPWO2008120578A1 - 金属膜研磨用パッドおよびそれを用いる金属膜の研磨方法 - Google Patents

金属膜研磨用パッドおよびそれを用いる金属膜の研磨方法

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Abstract

半導体基板上などに形成された金属膜を研磨する際に、被研磨面の平坦性および平坦化効率の向上が達成でき、且つスクラッチの発生が少ない研磨パッド、および該研磨パッドを用いる金属膜の研磨方法を提供すること。８０℃における貯蔵弾性率が２００〜９００ＭＰａであり、且つ１１０℃における貯蔵弾性率が４０ＭＰａ以下である金属膜研磨用パッド、および該パッドを用いる金属膜の研磨方法。

Description

本発明は、金属膜研磨用パッドおよびそれを用いる金属膜の研磨方法に関し、例えば、半導体基板上の銅膜などの金属膜を、精度良く且つ高い研磨効率で研磨するのに有用である。
 発明の背景
集積回路を形成するための基材として使用される半導体ウェハの平坦化加工（例えばケミカルメカニカル研磨（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ；ＣＭＰ））に用いられる研磨パッドとしては、一般に、ベロア調やスエード調などの繊維と樹脂の複合材料、あるいは熱可塑性ポリウレタン樹脂を不織布に含浸させ湿式凝固させた、圧縮変形特性が大きく比較的柔らかいシートが多用されていた。
近年、半導体ウェハは、高集積化、多層配線化に伴い、一層の高平坦化等の品質向上に加えて低価格化の要求が増々高まっている。それに伴い、研磨パッドに対しても、従来以上の平坦化を可能にする等の高機能化や長時間使用可能であることなどが要求されている。
従来の比較的柔軟な不織布タイプの研磨パッドは、ウェハとの接触性が良く、研磨時に使用される研磨スラリーの保持性も良好であるが、その柔軟性のために被研磨面を平坦化する性能が十分でない。しかも研磨スラリーや研磨時に生じる研磨屑が不織布の空隙に目詰まりし、これが原因でウェハ表面に傷を生じやすかった。また研磨スラリーや研磨屑が目詰まりした場合には、これらが不織布の空隙深くまで侵入しているため洗浄によりこれらを除去することが困難であり、結果として研磨パッドの寿命が短くなるという問題点も有していた。
一方、高分子発泡体を使用した研磨パッドも知られており、不織布タイプの研磨パッドに比べて剛性が高いため、より高い平坦化が要求される用途によく使用されている。また独立気泡構造を有する高分子発泡体を使用した研磨パッドは、研磨スラリーや研磨屑が不織布タイプの研磨パッドのように空隙の奥まで侵入しないので、研磨パッドの洗浄が比較的容易であり、長時間の使用にも耐えられるものである。このような高分子発泡体としては、特に耐摩耗性に優れることから発泡ポリウレタンがよく用いられている。
発泡ポリウレタン製の研磨パッドは、通常、発泡ポリウレタンを適宜研削またはスライスすることにより製造される。従来、研磨パッドに用いられる発泡ポリウレタンは、２液硬化型ポリウレタンを用いて注型発泡硬化することによって製造されていた（特許文献１〜４などを参照）。しかしながら、この方法では、反応・発泡の均一化が困難である上、得られる発泡ポリウレタンの高硬度化にも限界があった。また、従来の発泡ポリウレタン製の研磨パッドは、被研磨面の平坦性や平坦化効率等の研磨特性が変動することがあるが、これはもとになる発泡ポリウレタンにおける発泡構造のばらつきがその一因と考えられる。
また、平坦化効率を高めるために、より硬度の高い研磨パッドが望まれているが（非特許文献１参照）、その一方で、特に半導体基板上の銅膜などの金属膜の研磨において、ウェハ表面へのスクラッチを減らすために硬度を下げたいという一見矛盾した要求もある。平坦化効率には研磨パッド全体の硬度が影響するが、ウェハ表面のスクラッチの発生に対しては、研磨パッド表面の局部的な硬度が影響すると考えられる。このため、比較的低温での研磨パッドの弾性率を高くして平坦化効率を確保し、一方、研磨パッドがウェハ表面と過度に摩擦して温度上昇した場合には研磨パッドの弾性率が急激に低下し、ウェハ表面のスクラッチの発生を防ぐことが好ましい。しかしながら、上記した２液硬化型ポリウレタンの場合には、温度上昇により弾性率を急激に変化させることが難しく、結果として、平坦化効率の向上とスクラッチの抑制を両立することが困難であった。
一方、２液硬化型ポリウレタン以外の発泡ポリウレタンからなる研磨パッドも知られており、例えば、高分子ジオール、有機ジイソシアネートおよび鎖伸長剤を反応させて得られる、イソシアネート基由来の窒素原子含有率が６重量％以上であり、且つ５０℃における動的粘弾性率が５×１０９ｄｙｎ／ｃｍ２以上である熱可塑性ポリウレタンからなり、密度が０．５〜１．０ｇ／ｃｍ３、気泡サイズが５〜２０μｍ、硬度（ＪＩＳ−Ｃ硬度）が９０以上であるポリウレタン発泡体からなる研磨パッドが提案されている（特許文献５参照）。しかしながら、イソシアネート由来の窒素原子含有率が６重量％以上である熱可塑性ポリウレタンからなる研磨パッドを用いると、硬度が高過ぎるために、ウェハを研磨した際にウェハ表面にスクラッチが多発する恐れがあった。
特開２０００−１７８３７４号公報 特開２０００−２４８０３４号公報 特開２００１−８９５４８号公報 特開平１１−３２２８７８号公報 特開２００２−３７１１５４号公報 柏木正弘ら、「ＣＭＰのサイエンス」、株式会社サイエンスフォーラム、１９９７年８月２０日発行、ｐ．１１３〜１１９
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、特に半導体基板上などに形成された金属膜を研磨する際に、被研磨面の平坦性および平坦化効率の向上が達成でき、且つスクラッチの発生が少ない研磨パッドおよび該研磨パッドを用いる金属膜の研磨方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成すべく検討を重ねた結果、本発明者らは、熱可塑性ポリウレタンなどの高分子材料を用いた、特定の貯蔵弾性率を有する研磨パッドが、目的とする特性を発現することを見出し、さらに検討を重ねて本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、
［１］８０℃における貯蔵弾性率が２００〜９００ＭＰａであり、且つ１１０℃における貯蔵弾性率が４０ＭＰａ以下である金属膜研磨用パッド、
［２］無発泡構造の樹脂からなる上記［１］の金属膜研磨用パッド、
［３］高分子ジオール、有機ジイソシアネートおよび鎖伸長剤を反応させることにより得られる熱可塑性ポリウレタンからなる上記［１］または［２］の金属膜研磨用パッド、
［４］前記高分子ジオールがポリテトラメチレングリコールを３０〜１００質量％含む上記［３］の金属膜研磨用パッド、
［５］前記ポリテトラメチレングリコールの数平均分子量が１２００〜４０００である上記［４］の金属膜研磨用パッド、
［６］前記鎖伸長剤が１，４−ブタンジオール（ＢＤ）からなるか、または１，４−シクロヘキサンジメタノール（ＣＨＤＭ）および１，４−ブタンジオール（ＢＤ）からなり、ＣＨＤＭとＢＤのモル比（［ＣＨＤＭのモル数］／［ＢＤのモル数］）が０／１００〜５０／５０である上記［３］〜［５］のいずれかの金属膜研磨用パッド、
［７］前記金属膜が配線用金属膜および／またはバリアメタル膜である上記［１］〜［６］のいずれかの金属膜研磨用パッド、
［８］前記配線用金属膜が銅膜である上記［７］の金属膜研磨用パッド、
［９］前記金属膜が、パターンが形成された金属膜である上記［１］〜［８］のいずれかの金属膜研磨用パッド、
［１０］上記［１］〜［９］のいずれかのパッドを用いる金属膜の研磨方法、
［１１］前記金属膜が配線用金属膜および／またはバリアメタル膜である上記［１０］の研磨方法、
［１２］前記配線用金属膜が銅膜である上記［１１］の研磨方法、
［１３］前記金属膜が、パターンが形成された金属膜である上記［１０］〜［１２］のいずれかの研磨方法、
に関する。
本発明によれば、例えば、半導体基板上の銅膜などの金属膜をケミカルメカニカル研磨する際に、優れた研磨速度、高い研磨均一性、およびスクラッチの発生の抑制を達成することができる。
本発明の金属膜研磨用パッド［以下、単に「パッド」と略称する場合がある］は、８０℃における貯蔵弾性率が２００〜９００ＭＰａであり、且つ１１０℃における貯蔵弾性率が４０ＭＰａ以下である。
パッドの８０℃における貯蔵弾性率が２００ＭＰａよりも小さいと、パッドが柔らかくなり過ぎるため、半導体基板上の銅膜などの金属膜をケミカルメカニカル研磨する際に被研磨面の平坦性が低下し、また研磨効率が低下する。一方、パッドの８０℃における貯蔵弾性率が９００ＭＰａよりも大きいと、半導体基板上の銅膜などの金属膜をケミカルメカニカル研磨する際に、被研磨面のスクラッチの発生が増加する。例えば、半導体基板上の銅膜などの金属膜をケミカルメカニカル研磨する際の被研磨面の平坦性とスクラッチの発生の抑制の観点から、パッドの８０℃における貯蔵弾性率は２２０〜８８０ＭＰａの範囲内であることが好ましく、２４０〜８６０ＭＰａの範囲内であることがより好ましく、２６０〜８４０ＭＰａの範囲内であることがさらに好ましく、より優れた研磨性能を示すことから５５０〜８４０ＭＰａの範囲内であることが特に好ましい。
また、パッドの１１０℃における貯蔵弾性率が４０ＭＰａを超えると、半導体基板上の銅膜などの金属膜をケミカルメカニカル研磨する際に見られるような、パッドとウェハの間の摩擦による温度上昇が生じた際に、パッドが硬過ぎるため、被研磨面にスクラッチが発生しやすくなる。例えば、半導体基板上の銅膜などの金属膜をケミカルメカニカル研磨する際の被研磨面のスクラッチの発生の抑制の観点から、パッドの１１０℃における貯蔵弾性率は３８ＭＰａ以下であることが好ましく、３６ＭＰａ以下であることがさらに好ましい。
本発明の金属膜研磨用パッドは、８０℃における貯蔵弾性率が２００〜９００ＭＰａ（好ましくは２２０〜８８０ＭＰａ、より好ましくは２４０〜８６０ＭＰａ、さらに好ましくは２６０〜８４０ＭＰａ、特に好ましくは５５０〜８４０ＭＰａ）であり、且つ１１０℃における貯蔵弾性率が４０ＭＰａ以下（好ましくは３８ＭＰａ以下、より好ましくは３６ＭＰａ以下）である高分子材料（樹脂）から構成することにより、容易に製造することができる。また本発明の金属膜研磨用パッドが無発泡構造の樹脂から構成されていると、パッドとしての剛性が高くなり、またパッド表面の粗さが一般に小さくなることから、被研磨面の平坦性が向上しやすく好ましい。
さらに、本発明の金属膜研磨用パッドが、高分子ジオール、有機ジイソシアネートおよび鎖伸長剤を反応させることにより得られる熱可塑性ポリウレタンから構成されていると、８０℃および１１０℃におけるパッドの貯蔵弾性率を所望の範囲に設定しやすいことから好ましい。
上記の高分子ジオールとしては、例えば、ポリエーテルジオール、ポリエステルジオール、ポリカーボネートジオールなどが挙げられる。これらの高分子ジオールは単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でもポリエーテルジオールおよび／またはポリエステルジオールを使用することが好ましい。高分子ジオールの数平均分子量としては、１２００〜４０００の範囲内であることが好ましく、１３００〜３５００の範囲内であることがより好ましい。なお、本明細書でいう高分子ジオールの数平均分子量は、いずれもＪＩＳ Ｋ １５５７に準拠して測定した水酸基価に基づいて算出された数平均分子量を意味する。
ポリエーテルジオールとしては、例えば、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グリコール、ポリ（メチルテトラメチレングリコール）、グリセリンベースポリアルキレンエーテルグリコールなどが挙げられる。これらのポリエーテルジオールは単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、ポリエチレングリコールおよび／またはポリテトラメチレングリコールを使用することが好ましく、ポリテトラメチレングリコールを使用することがより好ましい。
ポリエステルジオールは、例えば、常法に従い、ジカルボン酸またはそのエステル、無水物などのエステル形成性誘導体と低分子ジオールとを直接エステル化反応またはエステル交換反応させることにより製造することができる。
ポリエステルジオールを構成するジカルボン酸としては、例えば、シュウ酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、２−メチルコハク酸、２−メチルアジピン酸、３−メチルアジピン酸、３−メチルペンタン二酸、２−メチルオクタン二酸、３，８−ジメチルデカン二酸、３，７−ジメチルデカン二酸等の炭素数２〜１２の脂肪族ジカルボン酸；トリグリセリドの分留により得られる不飽和脂肪酸を二量化した炭素数１４〜４８の二量化脂肪族ジカルボン酸（ダイマー酸）及びこれらの水素添加物（水添ダイマー酸）等の脂肪族ジカルボン酸；１，４−シクロヘキサンジカルボン酸などの脂環式ジカルボン酸；テレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸等の芳香族ジカルボン酸などが挙げられる。これらのジカルボン酸は単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。ダイマー酸及び水添ダイマー酸としては、ユニケマ社製商品名「プリポール１００４」、「プリポール１００６」、「プリポール１００９」、「プリポール１０１３」などを用いることができる。
ポリエステルジオールを構成する低分子ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、１，３−プロパンジオール、１，２−プロパンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、１，４−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，５−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、１，７−ヘプタンジオール、１，８−オクタンジオール、２−メチル−１，８−オクタンジオール、１，９−ノナンジオール、１，１０−デカンジオール等の脂肪族ジオール；シクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジオール等の脂環式ジオールなどを挙げることができる。これらの低分子ジオールは単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも使用することが好ましいジオールは、炭素数６〜１２のジオールであり、より好ましくは炭素数８〜１０のジオールであり、さらに好ましくは炭素数９のジオールである。
ポリカーボネートジオールとしては、低分子ジオールとジアルキルカーボネート、アルキレンカーボネート、ジアリールカーボネートなどのカーボネート化合物との反応により得られるものを使用することができる。ポリカーボネートジオールを構成する低分子ジオールとしては、ポリエステルジオールの構成成分として先に例示した低分子ジオールを用いることができる。ジアルキルカーボネートとしては、ジメチルカーボネート、ジエチルカーボネートなどが挙げられる。アルキレンカーボネートとしてはエチレンカーボネートなどが挙げられる。ジアリールカーボネートとしてはジフェニルカーボネートなどが挙げられる。
上記した中でも、高分子ジオールとして、ポリテトラメチレングリコールを３０〜１００質量％含むものを使用すると、得られる熱可塑性ポリウレタン中において、当該高分子ジオールに由来するセグメントと有機ジイソシアネートおよび鎖伸長剤に由来するセグメントとの相分離の度合いが適切なものとなり、８０℃における貯蔵弾性率が２００〜９００ＭＰａである熱可塑性ポリウレタンを容易に製造することができる。高分子ジオールにおけるポリテトラメチレングリコールの割合が３０質量％未満の場合には、上記した相分離が不十分となりやすく、得られる熱可塑性ポリウレタンの８０℃における貯蔵弾性率が２００ＭＰａよりも小さくなる傾向がある。高分子ジオールにおけるポリテトラメチレングリコールの割合は５０〜１００質量％の範囲内であることがより好ましく、７５〜１００質量％の範囲内であることがさらに好ましく、８５〜１００質量％の範囲内であることが特に好ましい。
また、上記のポリテトラメチレングリコールの数平均分子量は１２００〜４０００であることが好ましい。これにより、得られる熱可塑性ポリウレタン中で高分子ジオールに由来するセグメントと有機ジイソシアネートおよび鎖伸長剤に由来するセグメントとの相分離の度合いが適切なものとなり、８０℃および１１０℃における貯蔵弾性率を所望の範囲に設定することが容易となる。ポリテトラメチレングリコールの数平均分子量は１３００〜３５００であることがより好ましく、１４００〜３０００であることがさらに好ましく、１７００〜３０００であることが特に好ましい。
上記の有機ジイソシアネートとしては、通常のポリウレタンの製造に従来から用いられている有機ジイソシアネートのいずれを使用してもよく、例えば、エチレンジイソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ペンタ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、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、２，４，４−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、ドデカメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、イソプロピリデンビス（４−シクロヘキシルイソシアネート）、シクロヘキシルメタンジイソシアネート、メチルシクロヘキサンジイソシアネート、４，４’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、リジンジイソシアネート、２，６−ジイソシアナトメチルカプロエート、ビス（２−イソシアナトエチル）フマレート、ビス（２−イソシアナトエチル）カーボネート、２−イソシアナトエチル−２，６−ジイソシアナトヘキサノエート、シクロヘキシレンジイソシアネート、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート、ビス（２−イソシアナトエチル）−４−シクロへキセンなどの脂肪族又は脂環式ジイソシアネート；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、２，４−トリレンジイソシアネート、２，６−トリ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−フェニレンジイソシアネート、ｍ−キシリレンジイソシアネート、ｐ−キシリレンジイソシアネート、１，５−ナフチレンジイソシアネート、４，４’−ジイソシアナトビフェニル、３，３’−ジメチル−４，４’−ジイソシアナトビフェニル、３，３’−ジメチル−４，４’−ジイソシアナトジフェニルメタン、クロロフェニレン−２，４−ジイソシアネート、テトラメチルキシリレンジイソシアネートなどの芳香族ジイソシアネートを挙げることができる。これらの有機ジイソシアネートは単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。これらの中でも、得られるパッドの耐摩耗性などの点から、４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネートが好ましい。
上記の鎖伸長剤としては、通常のポリウレタンの製造に従来から使用されている鎖伸長剤のいずれを使用してもよい。鎖伸長剤としては、イソシアネート基と反応し得る活性水素原子を分子中に２個以上有する分子量３００以下の低分子化合物を使用することが好ましく、例えば、エチレングリコール、ジ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、２，２−ジエチル−１，３−プロパンジオール、１，２−ブタンジオール、１，３−ブタンジオール、２，３−ブタンジオール、１，４−ブタンジオール、１，５−ペンタンジオール、ネオペンチルグリコール、１，６−ヘキサンジオール、３−メチル−１，５−ペンタンジオール、１，４−ビス（β−ヒドロキシエトキシ）ベンゼン、１，４−シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール（１，４−シクロヘキサンジメタノール等）、ビス（β−ヒドロキシエチル）テレフタレート、１，９−ノナンジオール、ｍ−キシリレングリコール、ｐ−キシリレングリコール等のジオール類；エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、テトラメチレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ウンデカメチレンジアミン、ドデカメチレンジアミン、２，２，４−トリメチルヘキサメチレンジアミン、２，４，４−トリメチルヘキサメチレンジアミン、３−メチルペンタメチレンジアミン、１，２−シクロヘキサンジアミン、１，３−シクロヘキサンジアミン、１，４−シクロヘキサンジアミン、１，２−ジアミノプロパン、ヒドラジン、キシリレンジアミン、イソホロンジアミン、ピペラジン、ｏ−フェニレンジアミン、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、トリレンジアミン、キシレンジアミン、アジピン酸ジヒドラジド、イソフタル酸ジヒドラジド、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ビス（４−アミノフェノキシ）ビフェニル、４，４’−ビス（３−アミノフェノキシ）ビフェニル、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）ベンゼン、１，３−ビス（３−アミノフェノキシ）ベンゼン、３，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルスルフォン、３，４−ジアミノジフェニルスルフォン、３，３’−ジアミノジフェニルスルフォン、４，４’−メチレン−ビス（２−クロロアニリン）、３，３’−ジメチル−４，４’−ジアミノビフェニル、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、２，６−ジアミノトルエン、２，４−ジアミノクロロベンゼン、１，２−ジアミノアントラキノン、１，４−ジアミノアントラキノン、３，３’−ジアミノベンゾフェノン、３，４−ジアミノベンゾフェノン、４，４’−ジアミノベンゾフェノン、４，４’−ジアミノビベンジル、２，２’−ジアミノ−１，１’−ビナフタレン、１，３−ビス（４−アミノフェノキシ）アルカン、１，４−ビス（４−アミノフェノキシ）アルカン、１，５−ビス（４−アミノフェノキシ）アルカン等の１，ｎ−ビス（４−アミノフェノキシ）アルカン（ｎは３〜１０）、１，２−ビス［２−（４−アミノフェノキシ）エトキシ］エタン、９，９−ビス（４−アミノフェニル）フルオレン、４，４’−ジアミノベンズアニリド等のジアミン類などが挙げられる。これらの鎖伸長剤は単独で使用してもよいし、２種以上を併用してもよい。
上記した中でも、鎖伸長剤が１，４−ブタンジオール（ＢＤ）からなるか、または１，４−シクロヘキサンジメタノール（ＣＨＤＭ）と１，４−ブタンジオール（ＢＤ）からなり、ＣＨＤＭ／ＢＤのモル比（［ＣＨＤＭのモル数］／［ＢＤのモル数］）が０／１００〜５０／５０であると、得られる熱可塑性ポリウレタン中において高分子ジオールに由来するセグメントと有機ジイソシアネートおよび鎖伸長剤に由来するセグメントとの相分離の度合いが適切なものとなり、８０℃および１１０℃における貯蔵弾性率を所望の範囲に設定することが容易となるため好ましい。ＣＨＤＭ／ＢＤのモル比は５／９５〜４５／５５であることがより好ましく、１０／９０〜４０／６０であることがさらに好ましい。
熱可塑性ポリウレタンにおけるイソシアネート基由来の窒素原子の含有率は、得られる熱可塑性ポリウレタンの８０℃および１１０℃における貯蔵弾性率を所望の範囲に設定することが容易となることから、４．６〜６．２質量％の範囲内であることが好ましく、４．８〜６．０質量％の範囲内であることがより好ましく、５．０〜５．８質量％の範囲内であることがさらに好ましい。
熱可塑性ポリウレタンの製造方法は特に限定されないが、例えば、上記の高分子ジオール、有機ジイソシアネートおよび鎖伸長剤を所定の比率で溶融混合して製造することができる。各成分の混合比率は、熱可塑性ポリウレタンに付与すべき物性、耐摩耗性などを考慮して適宜決定されるが、高分子ジオールおよび鎖伸長剤に含まれる活性水素原子１モルに対して、有機ジイソシアネートに含まれるイソシアネート基が０．９５〜１．３モルとなる割合で各成分を使用することが好ましい。イソシアネート基の上記割合が０．９５モル未満であると、得られる熱可塑性ポリウレタンの機械的強度および耐摩耗性が低下し、パッドとしての寿命が短くなる傾向があり、一方、１．３モルを越えると熱可塑性ポリウレタンの生産性、保存安定性が低下し、パッドの製造が困難となる傾向がある。例えば、得られる熱可塑性ポリウレタンの機械的強度、耐摩耗性、熱可塑性ポリウレタンの生産性、保存安定性などの観点から、高分子ジオールおよび鎖伸長剤に含まれる活性水素原子１モルに対して、有機ジイソシアネートに含まれるイソシアネート基が０．９６〜１．１０モルとなる割合であることがより好ましく、０．９７〜１．０５モルとなる割合であることがさらに好ましい。
上記の高分子ジオール、有機ジイソシアネートおよび鎖伸長剤に関する所定の比率について、所望の物性を有する熱可塑性ポリウレタンを得るために、高分子ジオールの質量と有機ジイソシアネートおよび鎖伸長剤の合計質量との比率は、［高分子ジオールの質量］／［有機ジイソシアネートおよび鎖伸長剤の合計質量］＝１５／８５〜４５／５５であることが好ましく、２０／８０〜４０／６０であることがより好ましく、２５／７５〜３５／６５であることがさらに好ましく、２７／７３〜３５／６５であることが特に好ましい。
本発明の金属膜研磨用パッドは、架橋剤、充填剤、架橋促進剤、架橋助剤、軟化剤、粘着付与剤、老化防止剤、発泡剤、加工助剤、密着性付与剤、無機充填剤、有機フィラー、結晶核剤、耐熱安定剤、耐候安定剤、帯電防止剤、着色剤、滑剤、難燃剤、難燃助剤（酸化アンチモンなど）、ブルーミング防止剤、離型剤、増粘剤、酸化防止剤、導電剤などの添加剤を含有してもよい。パッドにおける添加剤の含有量は５０質量％以下であることが好ましく、２０質量％以下であることがより好ましく、５質量％以下であることがさらに好ましい。
本発明の金属膜研磨用パッドは、上記した熱可塑性ポリウレタンなどの高分子材料や、必要によりこれに添加剤を配合したものを、押出成形法、射出成形法、ブロー成形法、カレンダー成形法などの各種の成形法により成形体とした後、さらに必要に応じて切削、スライス、打ち抜きなどにより所望の寸法、形状に加工することにより製造することができる。また、パッドの表面には研削やレーザーなどにより溝や穴などを形成させてもよい。さらに本発明の金属膜研磨用パッドは、クッション層となる素材と積層して使用してもよい。
クッション層となる素材としては、例えば、現在汎用的に使用されているポリウレタンを含浸した不織布（例えば、「Ｓｕｂａ４００」（ニッタ・ハース（株）製））の他、天然ゴム、ニトリルゴム、ポリブタジエンゴム、シリコーンゴム等のゴム；ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマー等の熱可塑性エラストマー；発泡プラスチック；ポリウレタンなどを採用することができ、特に限定されるものではないが、クッション層として必要な柔軟性や発泡構造が容易に得られやすい点でポリウレタンが好ましい。
本発明の金属膜研磨用パッドの厚みは特に制限されないが、厚みが０．３〜５ｍｍであることが、研磨性能の安定性、生産や取り扱いのしやすさの点から好ましい。またクッション層となる素材と積層して用いる場合には、研磨層の厚みが０．３〜５ｍｍであり、クッション層の厚みが０．５〜５ｍｍであることが好ましい。
本発明の金属膜研磨用パッドは、公知の研磨スラリーと共に、ケミカルメカニカル研磨に使用することができる。研磨スラリーは、例えば、水やオイル等の液状媒体；シリカ、アルミナ、酸化セリウム、酸化ジルコニウム、炭化ケイ素等の研磨剤；塩基、酸、界面活性剤、酸化剤、還元剤、キレート剤などの成分を含有している。またケミカルメカニカル研磨を行うに際し、必要に応じ、研磨スラリーと共に、潤滑油、冷却剤などを併用してもよい。
ケミカルメカニカル研磨は、公知のケミカルメカニカル研磨用装置を使用し、研磨スラリーを介して被研磨面とパッドを、加圧下、一定速度で、一定時間接触させることによって実施することができる。研磨の対象となる金属膜としては、例えば、半導体基板上に形成された、銅、アルミニウム、タングステン等の配線用金属膜；タンタル、チタン、窒化タンタル、窒化チタン等のバリアメタル膜などが挙げられ、特に銅あるいは銅およびバリアメタル膜を研磨するのに有用である。金属膜として配線パターンやダミーパターン等のパターンが形成されたものを研磨することも可能である。上記パターンにおけるライン間のピッチは、製品により異なるが、通常は５０ｎｍ〜１００μｍ程度であることが多い。
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明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。なお、各評価は次の方法で実施した。
［８０℃および１１０℃における貯蔵弾性率］
以下の参考例１〜６において得られた熱可塑性ポリウレタンを用いて幅５ｍｍ、長さ３０ｍｍ、厚さ２ｍｍの射出成形シートを作製し、該シートを９０℃で５時間熱処理した試験片を用いて、動的粘弾性測定装置（「ＤＶＥレオスペクトラー」、株式会社レオロジー製）を使用して、８０℃及び１１０℃における動的粘弾性率を周波数１１Ｈｚで測定することにより、それぞれの温度での貯蔵弾性率を求めた。
［研磨性能］
以下の実施例および比較例において得られたパッドを株式会社エム・エー・ティ製の研磨装置「ＭＡＴ−ＢＣ１５」に設置し、株式会社アライドマテリアル製のダイヤモンドドレッサー（＃１００−被覆率８０％、直径１９ｃｍ、質量１ｋｇ）を用い、蒸留水を１５０ｍＬ／分の速度で流しながら、ドレッサー回転数１４０ｒｐｍ、プラテン回転数１００ｒｐｍにて１時間パッド表面のコンディショニングを行った。
次に、プラテン回転数１００ｒｐｍ、ヘッド回転数９９ｒｐｍ、研磨圧力２７．６ｋＰａの条件において、フジミ社製研磨スラリー「ＰＬ７１０１」１００質量部に対して３０質量％濃度の過酸化水素水を３．５質量部添加して混合した液を１２０ｍＬ／分の速度で供給しつつ、膜厚１５００ｎｍの銅膜（パターンが形成されていない銅膜）表面に有する直径４インチのシリコンウェハを６０秒間研磨し、次いで、再びコンディショニングを前記条件で３０秒間行った。その後、ウェハを交換して再度研磨およびコンディショニングを繰り返し、各パッドにつき計９枚のウェハを研磨した。
次いで、再びコンディショニングを前記条件で３０秒間行った後、凸部幅５０μｍ、凹部幅５０μｍ、ピッチ１００μｍ、凸部の銅膜厚６００ｎｍ、凸部と凹部の初期段差４００ｎｍのパターン（形状：ラインアンドスペース）が形成された銅膜を表面に有する直径４インチのシリコンウェハを前記研磨条件と同条件で３０秒間研磨した。
パターンが形成されていない銅膜を表面に有する９枚のウェハのうち最後に研磨したウェハ（９枚目に研磨したウェハ）について、研磨前および研磨後の銅膜の膜厚をウェハ面内で各４９点測定し、各点での研磨速度を求めた。４９点の研磨速度の平均値を研磨速度とし、研磨均一性は下式（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、ウェハ面内で銅膜が均一に研磨されており研磨均一性が優れている。
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。）
また、このウェハについて、（株）キーエンス製カラーレーザー顕微鏡「ＶＫ−９５００」を使用し、倍率５００倍で観察してスクラッチを確認した。
また、１０枚目に研磨したパターンが形成された銅膜を有するウェハの中心部における研磨前および研磨後の凸部および凹部の銅膜厚みを測定し、凸部および凹部の銅膜の膜厚の変化量から各々の研磨速度を求めた。凸部の研磨速度が大きく、凹部の研磨速度が小さいほど、ウェハ表面の平坦化が短時間で、また、より少ない研磨量で達成されるため好ましい。
［参考例１］
熱可塑性ポリウレタン（ＰＵ−１）の製造
数平均分子量２０００のポリテトラメチレングリコール［略号：ＰＴＭＧ２０００］、数平均分子量１４００のポリテトラメチレングリコール［略号：ＰＴＭＧ１４００］、１，４−シクロヘキサンジメタノール［略号：ＣＨＤＭ］、１，４−ブタンジオール［略号：ＢＤ］、および４，４'−ジフェニルメタンジイソシアネート［略号：ＭＤＩ］を、ＰＴＭＧ２０００：ＰＴＭＧ１４００：ＣＨＤＭ：ＢＤ：ＭＤＩの質量比が１７．３：１２．１：６．７：１２．８：５１．１（ＣＨＤＭとＢＤのモル比が２５／７５）となる割合で用いて、定量ポンプにより同軸で回転する２軸押出機に連続的に供給して、連続溶融重合を行って熱可塑性ポリウレタンを製造した。生成した熱可塑性ポリウレタンの溶融物をストランド状に水中に連続的に押出した後、ペレタイザーでペレット状に細断し、得られたペレットを７０℃で２０時間除湿乾燥することにより、熱可塑性ポリウレタン（以下、これをＰＵ−１という）を製造した。ＰＵ−１の８０℃および１１０℃における貯蔵弾性率を表１に示した。
［参考例２］
熱可塑性ポリウレタン（ＰＵ−２）の製造
ＰＴＭＧ１４００、ＣＨＤＭ、ＢＤおよびＭＤＩを、ＰＴＭＧ１４００：ＣＨＤＭ：ＢＤ：ＭＤＩの質量比が３０．９：５．３：１３．０：５０．８（ＣＨＤＭとＢＤのモル比が２０／８０）となる割合で用いて、定量ポンプにより同軸で回転する２軸押出機に連続的に供給して、連続溶融重合を行って熱可塑性ポリウレタンを製造した。生成した熱可塑性ポリウレタンの溶融物をストランド状に水中に連続的に押出した後、ペレタイザーでペレット状に細断し、得られたペレットを７０℃で２０時間除湿乾燥することにより、熱可塑性ポリウレタン（以下、これをＰＵ−２という）を製造した。ＰＵ−２の８０℃および１１０℃における貯蔵弾性率を表１に示した。
［参考例３］
熱可塑性ポリウレタン（ＰＵ−３）の製造
ＰＴＭＧ２０００、ＣＨＤＭ、ＢＤおよびＭＤＩを、ＰＴＭＧ２０００：ＣＨＤＭ：ＢＤ：ＭＤＩの質量比が３０．６：５．４：１３．７：５０．３（ＣＨＤＭとＢＤのモル比が２０／８０）となる割合で用いて、定量ポンプにより同軸で回転する２軸押出機に連続的に供給して、連続溶融重合を行って熱可塑性ポリウレタンを製造した。生成した熱可塑性ポリウレタンの溶融物をストランド状に水中に連続的に押出した後、ペレタイザーでペレット状に細断し、得られたペレットを７０℃で２０時間除湿乾燥することにより、熱可塑性ポリウレタン（以下、これをＰＵ−３という）を製造した。ＰＵ−３の８０℃および１１０℃における貯蔵弾性率を表１に示した。
［参考例４］
熱可塑性ポリウレタン（ＰＵ−４）の製造
数平均分子量２０００のポリ（２−メチル−１，８−オクタメチレン−ｃｏ−ノナメチレンアジペート）［略号：ＰＮＯＡ２０００、ノナメチレン単位と２−メチル−１，８−オクタメチレン単位とのモル比＝７対３］、数平均分子量６００のポリエチレングリコール［略号：ＰＥＧ６００］、ＣＨＤＭ、ＢＤおよびＭＤＩを、ＰＮＯＡ２０００：ＰＥＧ６００：ＣＨＤＭ：ＢＤ：ＭＤＩの質量比が３１．０：５．０：２．４：１３．６：４８．０（ＣＨＤＭとＢＤのモル比が１０／９０）となる割合で用いて、定量ポンプにより同軸で回転する２軸押出機に連続的に供給して、連続溶融重合を行って熱可塑性ポリウレタンを製造した。生成した熱可塑性ポリウレタンの溶融物をストランド状に水中に連続的に押出した後、ペレタイザーでペレット状に細断し、得られたペレットを７０℃で２０時間除湿乾燥することにより、熱可塑性ポリウレタン（以下、これをＰＵ−４という）を製造した。ＰＵ−４の８０℃および１１０℃における貯蔵弾性率を表１に示した。
［参考例５］
熱可塑性ポリウレタン（ＰＵ−５）の製造
ＰＴＭＧ１４００、ＣＨＤＭおよびＭＤＩを、ＰＴＭＧ１４００：ＣＨＤＭ：ＭＤＩの質量比が１９．０：２８．３：５２．７（ＣＨＤＭとＢＤのモル比が１００／０）となる割合で用いて、定量ポンプにより同軸で回転する２軸押出機に連続的に供給して、連続溶融重合を行って熱可塑性ポリウレタンを製造した。生成した熱可塑性ポリウレタンの溶融物をストランド状に水中に連続的に押出した後、ペレタイザーでペレット状に細断し、得られたペレットを７０℃で２０時間除湿乾燥することにより、熱可塑性ポリウレタン（以下、これをＰＵ−５という）を製造した。ＰＵ−５の８０℃および１１０℃における貯蔵弾性率を表１に示した。
［参考例６］
熱可塑性ポリウレタン（ＰＵ−６）の製造
数平均分子量３６００のポリ（３−メチル−１，５−ペンタメチレンアジペート）ジオール［略号：ＰＭＰＡ３６００］、ＣＨＤＭ、ＢＤおよびＭＤＩを、ＰＭＰＡ３６００：ＣＨＤＭ：ＢＤ：ＭＤＩの質量比が３２．１：８．１：１１．８：４８．０（ＣＨＤＭとＢＤのモル比が３０／７０）となる割合で用いて、定量ポンプにより同軸で回転する２軸押出機に連続的に供給して、連続溶融重合を行って熱可塑性ポリウレタンを製造した。生成した熱可塑性ポリウレタンの溶融物をストランド状に水中に連続的に押出した後、ペレタイザーでペレット状に細断し、得られたペレットを７０℃で２０時間除湿乾燥することにより、熱可塑性ポリウレタン（以下、これをＰＵ−６という）を製造した。ＰＵ−６の８０℃および１１０℃における貯蔵弾性率を表１に示した。
［参考例７］
熱可塑性ポリウレタン（ＰＵ−７）の製造
ＰＴＭＧ１４００、ＣＨＤＭおよびＭＤＩを、ＰＴＭＧ１４００：ＣＨＤＭ：ＭＤＩの質量比が２０．９：２７．８：５１．３（ＣＨＤＭとＢＤのモル比が１００／０）となる割合で用いて、定量ポンプにより同軸で回転する２軸押出機に連続的に供給して、連続溶融重合を行って熱可塑性ポリウレタンを製造した。生成した熱可塑性ポリウレタンの溶融物をストランド状に水中に連続的に押出した後、ペレタイザーでペレット状に細断し、得られたペレットを７０℃で２０時間除湿乾燥することにより、熱可塑性ポリウレタン（以下、これをＰＵ−７という）を製造した。ＰＵ−７の８０℃および１１０℃における貯蔵弾性率を表１に示した。
［参考例８］
熱可塑性ポリウレタン（ＰＵ−８）の製造
ＰＴＭＧ１４００、ＢＤおよびＭＤＩを、ＰＴＭＧ１４００：ＢＤ：ＭＤＩの質量比が２５．５：１８．７：５５．８（ＣＨＤＭとＢＤのモル比が０／１００）となる割合で用いて、定量ポンプにより同軸で回転する２軸押出機に連続的に供給して、連続溶融重合を行って熱可塑性ポリウレタンを製造した。生成した熱可塑性ポリウレタンの溶融物をストランド状に水中に連続的に押出した後、ペレタイザーでペレット状に細断し、得られたペレットを７０℃で２０時間除湿乾燥することにより、熱可塑性ポリウレタン（以下、これをＰＵ−８という）を製造した。ＰＵ−８の８０℃および１１０℃における貯蔵弾性率を表１に示した。
Figure 2008120578
［実施例１］
参考例１で得られたＰＵ−１を単軸押出成形機に仕込み、Ｔ−ダイより押出し、厚さ２ｍｍのシートを成形した。得られたシートの表面を研削して厚さ１．５ｍｍの均一なシートとした後、幅２．０ｍｍ、深さ１．０ｍｍの溝を１５．０ｍｍ間隔で格子状に形成し、直径が３８ｃｍの円形状のパッドを作製した。
得られたパッドを用いて、上記した方法により研磨性能を評価した結果、表２に示すように、パターンが形成されていない銅膜を有するウェハの研磨速度、研磨均一性とも良好であり（研磨速度が大きく、また不均一性が小さいほど良好）、スクラッチも確認されなかった。また、パターンが形成された銅膜を有するウェハの凸部および凹部の研磨速度も良好であった（凸部の研磨速度が大きく、凹部の研磨速度が小さいほど良好）。
［実施例２］
参考例２で得られたＰＵ−２を単軸押出成形機に仕込み、Ｔ−ダイより押出し、厚さ２ｍｍのシートを成形した。得られたシートの表面を研削して厚さ１．５ｍｍの均一なシートとした後、幅２．０ｍｍ、深さ１．０ｍｍの溝を１５．０ｍｍ間隔で格子状に形成し、直径が３８ｃｍの円形状のパッドを作製した。
得られたパッドを用いて、上記した方法により研磨性能を評価した結果、表２に示すように、パターンが形成されていない銅膜を有するウェハの研磨速度、研磨均一性とも良好であり（研磨速度が大きく、また不均一性が小さいほど良好）、スクラッチも確認されなかった。また、パターンが形成された銅膜を有するウェハの凸部および凹部の研磨速度も良好であった（凸部の研磨速度が大きく、凹部の研磨速度が小さいほど良好）。
［実施例３］
参考例３で得られたＰＵ−３を単軸押出成形機に仕込み、Ｔ−ダイより押出し、厚さ２ｍｍのシートを成形した。得られたシートの表面を研削して厚さ１．５ｍｍの均一なシートとした後、幅２．０ｍｍ、深さ１．０ｍｍの溝を１５．０ｍｍ間隔で格子状に形成し、直径が３８ｃｍの円形状のパッドを作製した。
得られたパッドを用いて、上記した方法により研磨性能を評価した結果、表２に示すように、パターンが形成されていない銅膜を有するウェハの研磨速度、研磨均一性とも良好であり（研磨速度が大きく、また不均一性が小さいほど良好）、スクラッチも確認されなかった。また、パターンが形成された銅膜を有するウェハの凸部および凹部の研磨速度も良好であった（凸部の研磨速度が大きく、凹部の研磨速度が小さいほど良好）。
［比較例１］
参考例４で得られたＰＵ−４を単軸押出成形機に仕込み、Ｔ−ダイより押出し、厚さ２ｍｍのシートを成形した。得られたシートの表面を研削して厚さ１．５ｍｍの均一なシートとした後、幅２．０ｍｍ、深さ１．０ｍｍの溝を１５．０ｍｍ間隔で格子状に形成し、直径が３８ｃｍの円形状のパッドを作製した。
得られたパッドを用いて、上記した方法により研磨性能を評価した結果、表２に示すように、パターンが形成されていない銅膜を有するウェハの研磨速度、研磨均一性とも良好であったが（研磨速度が大きく、また不均一性が小さいほど良好）、スクラッチが僅かに確認された。また、パターンが形成された銅膜を有するウェハの凸部および凹部の研磨速度は比較的良好であった（凸部の研磨速度が大きく、凹部の研磨速度が小さいほど良好）。
［比較例２］
参考例５で得られたＰＵ−５を単軸押出成形機に仕込み、Ｔ−ダイより押出し、厚さ２ｍｍのシートを成形した。得られたシートの表面を研削して厚さ１．５ｍｍの均一なシートとした後、幅２．０ｍｍ、深さ１．０ｍｍの溝を１５．０ｍｍ間隔で格子状に形成し、直径が３８ｃｍの円形状のパッドを作製した。
得られたパッドを用いて、上記した方法により研磨性能を評価した結果、表２に示すように、パターンが形成されていない銅膜を有するウェハの研磨速度、研磨均一性とも良好であったが（研磨速度が大きく、また不均一性が小さいほど良好）、スクラッチが多数確認された。また、パターンが形成された銅膜を有するウェハの凸部および凹部の研磨速度は良好であった（凸部の研磨速度が大きく、凹部の研磨速度が小さいほど良好）。
［比較例３］
参考例６で得られたＰＵ−６を単軸押出成形機に仕込み、Ｔ−ダイより押出し、厚さ２ｍｍのシートを成形した。得られたシートの表面を研削して厚さ１．５ｍｍの均一なシートとした後、幅２．０ｍｍ、深さ１．０ｍｍの溝を１５．０ｍｍ間隔で格子状に形成し、直径が３８ｃｍの円形状のパッドを作製した。
得られたパッドを用いて、上記した方法により研磨性能を評価した結果、表２に示すように、パターンが形成されていない銅膜を有するウェハの研磨速度、研磨均一性とも比較的良好であり（研磨速度が大きく、また不均一性が小さいほど良好）、スクラッチも認められなかった。しかし、パターンが形成された銅膜を有するウェハの凸部および凹部の研磨速度は、凸部の研磨速度が比較的小さく、一方、凹部の研磨速度が比較的高いため、凸部と凹部の研磨速度比が小さくやや不良であった。
［比較例４］
参考例７で得られたＰＵ−７を単軸押出成形機に仕込み、Ｔ−ダイより押出し、厚さ２ｍｍのシートを成形した。得られたシートの表面を研削して厚さ１．５ｍｍの均一なシートとした後、幅２．０ｍｍ、深さ１．０ｍｍの溝を１５．０ｍｍ間隔で格子状に形成し、直径が３８ｃｍの円形状のパッドを作製した。
得られたパッドを用いて、上記した方法により研磨性能を評価した結果、表２に示すように、パターンが形成されていない銅膜を有するウェハの研磨速度、研磨均一性とも良好であったが（研磨速度が大きく、また不均一性が小さいほど良好）、スクラッチが確認された。また、パターンが形成された銅膜を有するウェハの凸部および凹部の研磨速度は良好であった（凸部の研磨速度が大きく、凹部の研磨速度が小さいほど良好）。
［比較例５］
参考例８で得られたＰＵ−８を単軸押出成形機に仕込み、Ｔ−ダイより押出し、厚さ２ｍｍのシートを成形した。得られたシートの表面を研削して厚さ１．５ｍｍの均一なシートとした後、幅２．０ｍｍ、深さ１．０ｍｍの溝を１５．０ｍｍ間隔で格子状に形成し、直径が３８ｃｍの円形状のパッドを作製した。
得られたパッドを用いて、上記した方法により研磨性能を評価した結果、表２に示すように、パターンが形成されていない銅膜を有するウェハの研磨速度、研磨均一性とも良好であったが（研磨速度が大きく、また不均一性が小さいほど良好）、スクラッチが確認された。また、パターンが形成された銅膜を有するウェハの凸部および凹部の研磨速度は良好であった（凸部の研磨速度が大きく、凹部の研磨速度が小さいほど良好）。
Figure 2008120578
表２から明らかなように、実施例１〜３の場合は、ウェハ研磨時に発生するスクラッチが少なく、研磨速度や研磨均一性、パターンが形成された銅膜を表面に有するウェハの平坦性も良好であることが分かる。それに対して、比較例１〜５の場合は、ウェハ研磨時にスクラッチの発生が多いか、パターンが形成された銅膜を表面に有するウェハの平坦性に劣ることが分かる。
本発明によれば、半導体基板上の銅膜などの金属膜を精度よく且つ高い研磨効率で研磨するために有用な研磨パッドおよび当該研磨パッドを用いる金属膜の研磨方法が提供される。
本出願は、日本で出願された特願２００７−７１９７６を基礎としておりその内容は本明細書に全て包含される。

Claims (13)

  1. ８０℃における貯蔵弾性率が２００〜９００ＭＰａであり、且つ１１０℃における貯蔵弾性率が４０ＭＰａ以下である金属膜研磨用パッド。
  2. 無発泡構造の樹脂からなる請求項１に記載の金属膜研磨用パッド。
  3. 高分子ジオール、有機ジイソシアネートおよび鎖伸長剤を反応させることにより得られる熱可塑性ポリウレタンからなる請求項１または２に記載の金属膜研磨用パッド。
  4. 前記高分子ジオールがポリテトラメチレングリコールを３０〜１００質量％含む請求項３に記載の金属膜研磨用パッド。
  5. 前記ポリテトラメチレングリコールの数平均分子量が１２００〜４０００である請求項４に記載の金属膜研磨用パッド。
  6. 前記鎖伸長剤が１，４−ブタンジオール（ＢＤ）からなるか、または１，４−シクロヘキサンジメタノール（ＣＨＤＭ）および１，４−ブタンジオール（ＢＤ）からなり、ＣＨＤＭとＢＤのモル比（［ＣＨＤＭのモル数］／［ＢＤのモル数］）が０／１００〜５０／５０である請求項３〜５のいずれかに記載の金属膜研磨用パッド。
  7. 前記金属膜が配線用金属膜および／またはバリアメタル膜である請求項１〜６のいずれかに記載の金属膜研磨用パッド。
  8. 前記配線用金属膜が銅膜である請求項７に記載の金属膜研磨用パッド。
  9. 前記金属膜が、パターンが形成された金属膜である請求項１〜８のいずれかに記載の金属膜研磨用パッド。
  10. 請求項１〜９のいずれかに記載のパッドを用いる金属膜の研磨方法。
  11. 前記金属膜が配線用金属膜および／またはバリアメタル膜である請求項１０に記載の研磨方法。
  12. 前記配線用金属膜が銅膜である請求項１１に記載の研磨方法。
  13. 前記金属膜が、パターンが形成された金属膜である請求項１０〜１２のいずれかに記載の研磨方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013141716A (ja) * 2012-01-10 2013-07-22 Kuraray Co Ltd 研磨パッド、及び研磨パッドを用いた化学的機械的研磨方法

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007034980A1 (ja) * 2005-09-22 2007-03-29 Kuraray Co., Ltd. 高分子材料、それから得られる発泡体及びこれらを用いた研磨パッド
JP5276502B2 (ja) * 2009-04-03 2013-08-28 東洋ゴム工業株式会社 研磨パッド及びその製造方法
US20140225123A1 (en) * 2012-12-17 2014-08-14 Erdem Arkun REO/ALO/AlN TEMPLATE FOR III-N MATERIAL GROWTH ON SILICON
JP6541683B2 (ja) * 2014-11-28 2019-07-10 株式会社クラレ 研磨層用成形体及び研磨パッド
CN105742268B (zh) * 2014-12-26 2019-01-22 株式会社东芝 布线基板以及包含布线基板的半导体封装
CN108025420B (zh) * 2015-09-25 2020-10-27 嘉柏微电子材料股份公司 具有高模量比的聚氨酯化学机械抛光垫
CN109478507B (zh) * 2016-07-29 2023-01-10 株式会社可乐丽 抛光垫及使用了该抛光垫的抛光方法
JP7259311B2 (ja) * 2017-12-26 2023-04-18 Dic株式会社 研磨パッド及び研磨パッド用ウレタン樹脂組成物
WO2020036038A1 (ja) * 2018-08-11 2020-02-20 株式会社クラレ 研磨層用ポリウレタン、研磨層及び研磨パッド
CN109535380B (zh) * 2018-12-19 2021-01-26 广州机械科学研究院有限公司 一种热交联型热塑型聚氨酯弹性体及其制备方法和应用
KR20220156580A (ko) * 2020-03-26 2022-11-25 후지보 홀딩스 가부시키가이샤 연마 패드, 연마 유닛, 연마 장치 및 연마 패드의 제조 방법

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11322878A (ja) 1998-05-13 1999-11-26 Dainippon Ink & Chem Inc 泡含有ポリウレタン成形物の製造方法、泡含有成形物用ウレタン樹脂組成物及びそれを用いた研磨パッド
JP3516874B2 (ja) 1998-12-15 2004-04-05 東洋ゴム工業株式会社 ポリウレタン発泡体の製造方法及び研磨シート
JP2000248034A (ja) 1999-03-02 2000-09-12 Mitsubishi Chemicals Corp 研磨材用ポリウレタン系樹脂組成物及びその発泡体
JP3558273B2 (ja) 1999-09-22 2004-08-25 東洋ゴム工業株式会社 ポリウレタン発泡体の製造方法及び研磨シート
JP4115124B2 (ja) 2000-12-08 2008-07-09 株式会社クラレ 熱可塑性ポリウレタン発泡体およびその製造方法並びに該発泡体からなる研磨パッド
KR100877389B1 (ko) * 2001-11-13 2009-01-07 도요 고무 고교 가부시키가이샤 연마 패드 및 그 제조 방법
JP2004343016A (ja) 2003-05-19 2004-12-02 Jsr Corp 研磨パッド及び研磨方法
JP4475404B2 (ja) * 2004-10-14 2010-06-09 Ｊｓｒ株式会社 研磨パッド
JP4775881B2 (ja) * 2004-12-10 2011-09-21 東洋ゴム工業株式会社 研磨パッド
KR101107044B1 (ko) * 2004-12-10 2012-01-25 도요 고무 고교 가부시키가이샤 연마 패드 및 연마 패드의 제조 방법
JP2007071976A (ja) 2005-09-05 2007-03-22 Fujifilm Corp 拡散シート
TW200720493A (en) * 2005-10-31 2007-06-01 Applied Materials Inc Electrochemical method for ecmp polishing pad conditioning
JP2007214518A (ja) * 2006-02-13 2007-08-23 Fujifilm Corp 金属用研磨液

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013141716A (ja) * 2012-01-10 2013-07-22 Kuraray Co Ltd 研磨パッド、及び研磨パッドを用いた化学的機械的研磨方法

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