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公開番号2025156169
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-14
出願番号2025053113
出願日2025-03-27
発明の名称研磨パッド
出願人富士紡ホールディングス株式会社
代理人個人
主分類B24B 37/24 20120101AFI20251002BHJP(研削;研磨)
要約【課題】段差解消性能及び平坦化性能に優れた研磨パッドを提供することを目的とする。
【解決手段】イソシアネート末端プレポリマー及び硬化剤を原料とする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であって、
湿潤状態におけるパルスNMR法により40℃で測定される研磨層における結晶相の含有割合と非晶相の含有割合の比が0.5以上、1.0以下であり、
湿潤状態におけるパルスNMR法により40℃で測定される研磨層における中間相の含有割合と非晶相の含有割合の比が0.4以上、0.9以下である、ことを特徴とする研磨パッド。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
イソシアネート末端プレポリマー及び硬化剤を原料とする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であって、
湿潤状態におけるパルスＮＭＲ法により４０℃で測定される前記研磨層における結晶相の含有割合（％）と非晶相の含有割合（％）の比が０．５以上、１．０以下であり、
前記湿潤状態におけるパルスＮＭＲ法により４０℃で測定される前記研磨層における中間相の含有割合（％）と非晶相の含有割合（％）の比が０．４以上、０．９以下である、ことを特徴とする研磨パッド。
続きを表示（約 870 文字）【請求項２】
前記湿潤状態におけるパルスＮＭＲ法により４０℃で測定される前記研磨層における非晶相の含有割合が３０．０％以上、５５．０％以下である、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項３】
前記湿潤状態におけるパルスＮＭＲ法により４０℃で測定される前記研磨層における中間相の含有割合が１５．０％以上、３５．０％以下である、請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項４】
前記イソシアネート末端プレポリマーがポリイソシアネート化合物由来の構成単位と、高分子量ポリオール由来構成単位とを含み、前記高分子量ポリオール由来構成単位は、少なくともポリエステルジオール由来構成単位と、ＰＴＭＧ由来構成単位を含む，請求項１に記載の研磨パッド。
【請求項５】
前記ポリエステルジオール由来構成単位を形成するためのポリエステルジオールの数平均分子量が６００以上、２５００以下である、請求項４に記載の研磨パッド。
【請求項６】
前記ＰＴＭＧ由来構成単位が、前記高分子量ポリオール由来構成単位に対して、３０重量％以上、８０重量％以下である、請求項４に記載の研磨パッド。
【請求項７】
前記ポリウレタン樹脂発泡体は、少なくとも二種のイソシアネート末端プレポリマーを原料とし、前記少なくとも二種のイソシアネート末端プレポリマーの少なくとも一種は前記ＰＴＭＧ由来構成単位を含み、前記ＰＴＭＧ構成単位を含む前記イソシアネート末端プレポリマーのＮＣＯ当量は４００以上、５００以下である、請求項４に記載の研磨パッド。
【請求項８】
前記ポリウレタン樹脂発泡体は、少なくとも二種のイソシアネート末端プレポリマーを原料とし、前記少なくとも二種のイソシアネート末端プレポリマーの少なくとも一種は前記ポリエステルジオール由来構成単位を含み、前記ポリエステルジオール構成単位を含む前記イソシアネート末端プレポリマーのＮＣＯ当量は５５０以上、７００以下である、請求項４に記載の研磨パッド。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は研磨パッドに関する。本発明の研磨パッドは、光学材料、半導体デバイス、ハードディスク用のガラス基板等の研磨に用いられ、特に半導体ウエハの上に酸化物層、金属層等が形成されたデバイスを研磨するのに好適に用いられる。
続きを表示（約 3,200 文字）【背景技術】
【０００２】
光学材料、半導体ウエハ、半導体デバイス、ハードディスク用基板の表面を平坦化するための研磨法として、化学機械研磨（ｃｈｅｍｉｃａｌｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｏｌｉｓｈｉｎｇ，ＣＭＰ）法が一般的に用いられている。
ＣＭＰ法について、図１を用いて説明する。図１のように、ＣＭＰ法を実施する研磨装置１には、研磨パッド３が備えられ、当該研磨パッド３は、保持定盤１６及び被研磨物８がずれないように保持するリテーナリング（図１では図示しない）に保持された被研磨物８に当接するとともに、研磨を行う層である研磨層４と研磨層４を支持するクッション層６を含む。研磨パッド３は、被研磨物８が押圧された状態で回転駆動され、被研磨物８を研磨する。その際、研磨パッド３と被研磨物８との間には、スラリー９が供給される。スラリー９は、水と各種化学成分や硬質の微細な砥粒の混合物（分散液）であり、その中の化学成分や砥粒が流されながら、被研磨物８との相対運動により、研磨効果を増大させるものである。スラリー９は溝又は孔を介して研磨面に供給され、排出される。
【０００３】
ところで、半導体デバイスの研磨には、イソシアネート成分（トルエンジイソシアネート（ＴＤＩ）など）及び高分子量ポリオール（ポリオキシテトラメチレングリコール（ＰＴＭＧ）など）を含むプレポリマーとジアミン系硬化剤（４，４’－メチレンビス（２－クロロアニリン）（ＭＯＣＡ）など）を反応させて得られた硬質ポリウレタン材料を研磨層として用いた研磨パッドを用いることが一般的である。プレポリマーに含まれる高分子量ポリオールはウレタンのソフトセグメントを形成し、その取り扱いやすさや適度なゴム弾性を示すＰＴＭＧが高分子量ポリオールとして従来からよく用いられていた。しかし、近年、半導体デバイスの配線の微細化に伴い、高さが異なる段差が混在する被研磨物を研磨する際に、従来の研磨パッドでは段差解消性能や平坦化性能が不十分である場合があり、高分子量ポリオールとしてＰＴＭＧ以外を用いる検討がなされている。
特許文献１には、プレポリマーの高分子量ポリオールとして、ＰＰＧ及びＰＴＭＧの混合物を用いることで、欠陥率を低減した研磨パッドがそれぞれ開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１１－０４０７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の研磨パッドは、ＰＰＧ及びＰＴＭＧの混合物を用いたものであるため段差解消性能及び平坦化性能が十分なものではなかった。
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、段差解消性能及び平坦化性能に優れた研磨パッドを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者らは、湿潤状態におけるパルスＮＭＲ法によって測定して得られる、研磨層の結晶相の含有割合と非晶相の含有割合の比、及び、中間相の含有割合と非晶相の含有割合の比を調整することにより、高さが異なる段差が混在する被研磨物を研磨する際に、優れた段差解消性能及び平坦化性能を有する研磨層を備えた研磨パッドを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は以下を包含する。
［１］イソシアネート末端プレポリマー及び硬化剤を原料とする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であって、
湿潤状態におけるパルスＮＭＲ法により４０℃で測定される前記研磨層における結晶相の含有割合（％）と非晶相の含有割合（％）の比が０．５以上、１．０以下であり、
前記湿潤状態におけるパルスＮＭＲ法により４０℃で測定される前記研磨層における中間相の含有割合（％）と非晶相の含有割合（％）の比が０．４以上、０．９以下である、ことを特徴とする研磨パッド。
［２］前記湿潤状態におけるパルスＮＭＲ法により４０℃で測定される前記研磨層における非晶相の含有割合が３０．０％以上、５５．０％以下である、［１］に記載の研磨パッド。
［３］前記湿潤状態におけるパルスＮＭＲ法により４０℃で測定される前記研磨層における中間相の含有割合が１５．０％以上、３５．０％以下である、［１］に記載の研磨パッド。
［４］前記イソシアネート末端プレポリマーがポリイソシアネート化合物由来構成単位と高分子量ポリオール由来構成単位とを含み、前記高分子量ポリオール由来構成単位は、少なくともポリエステルジオール由来構成単位と、ＰＴＭＧ由来構成単位を含む、［１］に記載の研磨パッド。
［５］前記ポリエステルジオール構成由来単位を形成するためのポリエステルジオールの数平均分子量が６００以上、２５００以下である、［４］に記載の研磨パッド。
［６］前記ＰＴＭＧ由来構成単位が、前記高分子量ポリオール由来構成単位に対して、３０重量％以上、８０重量％以下である、［４］に記載の研磨パッド。
［７］前記ポリウレタン樹脂発泡体は、少なくとも二種のイソシアネート末端プレポリマーを原料とし、前記少なくとも二種のイソシアネート末端プレポリマーの少なくとも一種は前記ＰＴＭＧ由来構成単位を含み、前記ＰＴＭＧ由来構成単位を含む前記イソシアネート末端プレポリマーのＮＣＯ当量は４００以上、５００以下である、［４］に記載の研磨パッド。
［８］前記ポリウレタン樹脂発泡体は、少なくとも二種のイソシアネート末端プレポリマーを原料とし、前記少なくとも二種のイソシアネート末端プレポリマーの少なくとも一種は前記ポリエステルジオール由来構成単位を含み、前記ポリエステルジオール構成単位を含む前記イソシアネート末端プレポリマーのＮＣＯ当量は５５０以上、７００以下である、［４］に記載の研磨パッド。
【発明の効果】
【０００７】
湿潤状態におけるパルスＮＭＲ法によって測定して得られる、研磨層の結晶相の含有割合と非晶相の含有割合の比が特定の範囲に調整され、運動性が高い非晶相の割合が結晶相や中間相に比べて多くなり、研磨層が研磨中に適度に軟化することにより、高さが異なる段差が混在する被研磨物においても段差解消性能及び平坦化性能に優れた研磨パッドとなると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、研磨の状態を示す模式図である。
図２は、研磨パッドの断面図である。
図３は、段差解消性能及び平坦化性能を説明するための模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、発明を実施するための形態について説明するが、本発明は、発明を実施するための形態に限定されるものではない。
【００１０】
＜＜研磨パッド＞＞
研磨パッド３の構造について図２を用いて説明する。研磨パッド３は、図２のように、研磨層４と、クッション層６とを含む。研磨パッド３の形状は円盤状が好ましいが、特に限定されるものではなく、また、大きさ（径）も、研磨パッド３を備える研磨装置１のサイズ等に応じて適宜決定することができ、例えば、直径１０ｃｍ～２ｍ程度とすることができる。
なお、本発明の研磨パッド３は、好ましくは図２に示すように、研磨層４がクッション層６に接着層７を介して接着されている。
研磨パッド３は、クッション層６に配設された両面テープ等によって研磨装置１の研磨定盤１０に貼付される。研磨パッド３は、研磨装置１によって被研磨物８を押圧した状態で回転駆動され、被研磨物８を研磨する。
（【００１１】以降は省略されています）

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