CN112423933B - 抛光层用聚氨酯、抛光层及抛光垫 - Google Patents

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Abstract

本发明使用一种抛光层用聚氨酯,其用作抛光垫的抛光层的原材料,是热塑性聚氨酯,所述热塑性聚氨酯是包含高分子二醇、有机二异氰酸酯、以及扩链剂的聚氨酯原料的反应产物,其中,扩链剂包含含有碳原子数7~12的直链碳骨架的第1扩链剂50质量%以上。

Description

抛光层用聚氨酯、抛光层及抛光垫
技术领域
本发明涉及作为抛光垫的抛光层的原材料而使用的聚氨酯,该抛光垫用于对硅晶片、半导体器件、硬盘、玻璃基板、光学产品、或各种金属等进行抛光。
背景技术
作为用于对硅晶片进行镜面加工、对半导体器件的绝缘膜、导电体膜的表面进行平坦化加工的抛光方法,已知有化学机械抛光(CMP)。CMP是将含有磨料及反应液的抛光浆料(以下也简称为浆料)滴加至抛光垫的表面、同时将被抛光材料按压至抛光垫而进行抛光的方法。已知在CMP中,抛光层的机械特性、表面形状会显著影响抛光结果。
在半导体器件中,为了将微细的电路高集成化及多层布线化,对被抛光材料的被抛光面要求高精度的平坦性。因此,对用于被抛光材料的平坦化加工的抛光垫也要求高精度的平坦性。
近年来,在半导体制造工序中,为了降低成本,预想硅晶片的大口径化逐渐发展。随着硅晶片的大口径化进展,对抛光垫也要求与以往相比更高精度的抛光均匀性、平坦性。因此,要求用于实现这样的抛光垫的抛光层的原材料。
作为抛光层的原材料,已知有热塑性聚氨酯。热塑性聚氨酯通过使含有高分子二醇、有机二异氰酸酯、以及扩链剂的聚氨酯原料发生反应而制造。一直以来,已知有各种这样的热塑性聚氨酯。
例如,在下述专利文献1中,作为可优选用于抛光层用成型体且刚性及韧性的平衡(力学特性)和加工性优异的聚氨酯,公开了一种使用以给定比例包含直链碳原子数为偶数的扩链剂和直链碳原子数为奇数的扩链剂的扩链剂而制造的热塑性聚氨酯。而且,公开了一种使用1,18-十八烷二醇制造的热塑性聚氨酯,所述1,18-十八烷二醇为含有碳原子数18的直链碳骨架的扩链剂。
另外,例如,在下述专利文献2中,作为在用于检测抛光终点的系统中使用的抛光垫,公开了一种由包含聚氨酯及至少1种光吸收化合物的材料构成的抛光垫。另外,作为扩链剂,示例出作为含有碳原子数12的直链碳骨架的扩链剂的1,12-十二烷二醇。
另外,例如,在下述专利文献3中,公开了一种用于制造兼具高成型性和高平坦性的抛光层用成型体的含有热塑性聚氨酯的抛光层用成型体。而且,作为用于热塑性聚氨酯的制造的扩链剂,公开了一种含有碳原子数8的直链碳骨架的1,8-辛二醇及2-甲基-1,8-辛二醇、含有碳原子数9的直链碳骨架的1,9-壬二醇、以及含有碳原子数10的直链碳骨架的1,10-癸二醇。
另外,例如,在下述专利文献4中,公开了一种即使通过长时间的CMP抛光也不易在形成于抛光面的凹部的角部产生毛刺的用于抛光层的热塑性聚氨酯的非多孔性成型体。而且,作为用于热塑性聚氨酯的制造的扩链剂,公开了1,9-壬二醇。
另外,例如,在下述专利文献5中,公开了一种可以实现被抛光面的平坦性及平坦化效率的提高、并且擦痕的产生少的抛光垫所使用的热塑性聚氨酯的成型体。而且,作为用于热塑性聚氨酯的制造的扩链剂,公开了1,9-壬二醇。
另外,例如,在下述专利文献6中,公开了一种可获得高抛光速度、且具有抛光均匀性优异的抛光性能的用于金属膜抛光用垫的制造的热塑性聚氨酯成型体。另外,作为用于热塑性聚氨酯的制造的扩链剂,公开了1,9-壬二醇。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:国际公开第2010/146982号
专利文献2:日本特表2015-512799号公报
专利文献3:国际公开第2016/084321号
专利文献4:国际公开第2016/067588号
专利文献5:国际公开第2007/034980号
专利文献6:日本特开2014-038916号公报
发明内容
发明所要解决的问题
在进行抛光时,对抛光层的表面进行使用金刚石修整器等修整器进行整形的修整。在具备使用了现有的热塑性聚氨酯成型体的抛光层的抛光垫中,修整后的垫表面的粗糙度有时不能变得足够大。其结果是,在使用了这样的抛光垫的抛光中,有时抛光速度降低、抛光均匀性降低。特别是在使用表面硬度低的非发泡结构的聚氨酯成型体作为抛光层的情况下,容易发生这样的问题。
本发明的目的在于提供一种修整性优异的抛光层作为抛光垫的抛光层。
解决问题的方法
本发明的一个方面为一种抛光层用聚氨酯,其是热塑性聚氨酯,所述热塑性聚氨酯是包含高分子二醇、有机二异氰酸酯、以及扩链剂的聚氨酯原料的反应产物,其中,扩链剂含有第1扩链剂50质量%以上,所述第1扩链剂包含碳原子数7~12的直链碳骨架。使用了这样的聚氨酯的成型体的抛光层即使在表面硬度低的情况下,修整性也优异。
另外,从得到可以保持不产生擦痕的程度的高硬度的抛光层的方面考虑,优选聚氨酯原料中包含的扩链剂含有第1扩链剂80质量%以上。
另外,优选聚氨酯原料中包含的扩链剂仅包含非环状化合物。在这样的情况下,在聚氨酯的硬链段中,氨基甲酸酯基凝聚而显示出高结晶性,由此,不易引起由吸水时或抛光中的发热导致的弹性模量降低、硬度降低,容易得到显示出高的平坦性、抛光稳定性的抛光层。其结果是,从容易得到兼顾修整性和高平坦性的抛光层方面考虑,是优选的。
另外,作为第1扩链剂,可举出1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、2-甲基-1,8-辛二醇、1,10-癸二醇、1,12-十二烷二醇等。
另外,优选在基于差示扫描量热测定的DSC曲线中,在100~160℃的范围具有至少1个吸热峰。在这样的情况下,抛光层不易因抛光中的发热而软化,因此,从得到修整性与机械特性的温度依赖性的平衡优异的抛光层的方面考虑,是优选的。另外,特别优选在100~160℃的范围具有至少2个吸热峰。在这样的情况下,抛光层特别不易因抛光中的发热而软化,因此,后述的在21℃下的储能模量E’21与在80℃下的储能模量E’80的比率(E’21/E’80)容易成为10以下。在该情况下,从容易得到修整性与机械特性的温度依赖性的平衡特别优异的抛光层的方面考虑,是优选的。
另外,吸热峰的结晶焓(ΔH)的总量优选为10J/g以上。在这样的情况下,由于在抛光中发热也保持不易产生擦痕的程度的高硬度,因此,从得到高的抛光速度、抛光稳定性、平坦性优异的抛光层的方面考虑,是优选的。
另外,从得到保持高硬度且抛光均匀性优异的抛光层的方面考虑,优选含有来自有机二异氰酸酯的氮4.0~6.0质量%,且高分子二醇的数均分子量为600~1400。
另外,从得到可以通过光学方法一边对被抛光面进行抛光一边检查抛光终点的抛光层的方面考虑,优选在厚度0.5mm的片中,对于660nm的激光波长的激光透射率为70%以上。
另外,优选在厚度0.3mm的片中,根据下述式:A/B×100(A是在50℃的温水中饱和溶胀后在21℃下的储能模量,B是在未饱和溶胀时在21℃下的储能模量)计算出的储能模量的水饱和溶胀时保持率为55%以上。在这样的情况下,从得到即使在抛光中因水而溶胀、抛光特性也不易经时变化的抛光层的方面考虑,是优选的。
另外,从得到保持高硬度且显示出高抛光均匀性的抛光层的方面考虑,优选在厚度0.3mm的片中,在21℃下的储能模量E’21与在80℃下的储能模量E’80的比率(E’21/E’80)为10以下。
另外,从得到抛光均匀性特别优异的抛光层的方面考虑,优选在厚度2mm的片中,JIS-D硬度为50~70。
另外,本发明的一个方面为一种抛光层,其是上述任意抛光层用聚氨酯的成型体。这样的抛光层可以优选用作修整性优异的抛光层。从保持更高硬度、得到高抛光均匀性、而且不存在由发泡的分布导致的偏差的方面考虑,优选抛光层为非发泡成型体。
另外,本发明的一个方面为一种抛光垫,其具备上述抛光层。
发明的效果
根据本发明,可以得到修整性优异的抛光垫的抛光层。
附图说明
图1是对使用了本实施方式的抛光垫的CMP进行说明的说明图。
图2是使用实施例1中制造的抛光垫并使用CMP-MP-100C进行了8小时加速修整试验后的抛光垫表面的扫描电子显微镜(SEM)照片。
图3是使用比较例1中制造的抛光垫并使用CMP-MP-100C进行了8小时加速修整试验后的抛光垫表面的SEM照片。
图4是使用实施例1中制造的抛光垫并使用CMP-MP3-DMB101-100E进行了8小时加速修整试验后的抛光垫表面的SEM照片。
图5是使用比较例1中制造的抛光垫并使用CMP-MP3-DMB101-100E进行了8小时加速修整试验后的抛光垫表面的SEM照片。
具体实施方式
以下,对本发明的一个实施方式的抛光层用聚氨酯、抛光层及抛光垫详细地进行说明。
本实施方式的抛光层用聚氨酯是热塑性聚氨酯,所述热塑性聚氨酯是包含高分子二醇、有机二异氰酸酯、以及扩链剂的聚氨酯原料的反应产物,其中,扩链剂包含含有碳原子数7~12的直链碳骨架的第1扩链剂50质量%以上。
聚氨酯可以通过使包含高分子二醇、有机二异氰酸酯、以及扩链剂的聚氨酯原料进行聚合而制造,所述扩链剂包含含有碳原子数7~12的直链碳骨架的第1扩链剂50质量%以上。聚合是利用了公知的预聚物法或一步法的氨基甲酸酯化反应。详细而言,例如,可举出在实质上不存在溶剂的条件下使用单螺杆或多螺杆型挤出机将聚氨酯原料以给定比率熔融混合、同时进行连续熔融聚合的方法;在存在溶剂的条件下进行溶液聚合的方法。
扩链剂是指,一直以来作为聚氨酯的制造原料使用的、分子中具有2个能够与异氰酸酯基发生反应的活性氢原子且数均分子量小于400的低分子化合物、优选为数均分子量300以下的低分子化合物。
用于本实施方式的聚氨酯的制造的扩链剂包含含有碳原子数7~12的直链碳骨架的第1扩链剂50质量%以上。需要说明的是,扩链剂的直链碳骨架的碳原子数是指,能够与异氰酸酯基发生反应的2个活性氢原子之间的直链碳骨架的碳原子数。
第1扩链剂的直链碳骨架的碳原子数为7~12,优选为8~10。对于直链碳骨架的碳原子数为7~12的第1扩链剂而言,通过适度增长聚氨酯分子的硬链段中的氨基甲酸酯基的间隔,从而降低聚氨酯的分子链间的凝聚密度。其结果是,降低聚氨酯的结晶性,降低聚氨酯的耐磨损性。需要说明的是,扩链剂的直链碳骨架的碳原子数为13以上的扩链剂由于与有机二异氰酸酯的反应性低,因此存在聚氨酯的分子量不易变高的倾向。
作为第1扩链剂的具体例,可列举例如:1,7-庚二醇等直链碳骨架的碳原子数为7的扩链剂;1,8-辛二醇、2-甲基-1,8-辛二醇等直链碳骨架的碳原子数为8的扩链剂;1,9-壬二醇等直链碳骨架的碳原子数为9的扩链剂;1,10-癸二醇等直链碳骨架的碳原子数为10的扩链剂;1,12-十二烷二醇等直链碳骨架的碳原子数为12的扩链剂等。第1扩链剂可以仅为1种化合物,也可以组合使用2种以上化合物。为了不使温度依赖性变大、在抛光中变得过于柔软而降低抛光均匀性及抛光效率,优选实质上仅为1种化合物。
相对于全部扩链剂,第1扩链剂的含有比例为50质量%以上,优选为70质量%以上,进一步优选为80质量%以上,特别优选为90~100质量%。对于使用含有第1扩链剂50质量%以上的扩链剂而制造的聚氨酯而言,通过使聚氨酯分子的硬链段中的氨基甲酸酯基的间隔适度变长,分子链间的凝聚密度适度降低,聚氨酯的结晶性适度降低。这样的聚氨酯的耐磨损性适度降低。其结果是,使用了这样的聚氨酯的抛光层容易进行修整,在对表面进行了修整处理的情况下,表面粗糙度增大,展现出良好的浆料保持性。因此,可以得到实现优异的抛光均匀性、抛光速度的抛光层。
相对于全部扩链剂,第1扩链剂的含有比例小于50质量%时,聚氨酯分子的硬链段中的氨基甲酸酯基的间隔不会充分变长,因此,分子链间的凝聚密度增高,可以得到结晶性高的聚氨酯。结晶性高的聚氨酯的耐磨损性高。使用了这样的聚氨酯的抛光层难以进行修整,在对表面进行了修整处理的情况下,表面粗糙度变小,其表面的起毛也变小,显示出低的浆料保持性。
作为可以与第1扩链剂组合使用的第1扩链剂以外的扩链剂的具体例,可列举:2,2-二甲基丙烷-1,3-二醇等碳骨架的碳原子数为3的化合物;1,4-丁二醇、环己二醇等碳骨架的碳原子数为4的化合物;1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇等碳骨架的碳原子数为5的化合物;1,6-己二醇、环己烷二甲醇等碳骨架的碳原子数为6的化合物;1,16-十六烷二醇等碳骨架的碳原子数为16的化合物;1,18-十八烷二醇等碳骨架的碳原子数为18的化合物等。这些扩链剂可以单独使用,也可以组合2种以上使用。
另外,在扩链剂包含第1扩链剂和其它扩链剂的情况下,作为扩链剂的直链碳骨架的平均碳原子数,优选为7~12,进一步优选为8~10。需要说明的是,直链碳骨架的平均碳原子数可以根据各扩链剂的直链碳骨架的碳原子数乘以全部扩链剂中的摩尔分数而得到的乘积之和而计算出。
另外,聚氨酯原料中包含的扩链剂优选仅包含不含环结构的非环状化合物。在该情况下,从聚氨酯分子的硬链段中的氨基甲酸酯基凝聚而容易得到具有适度的结晶性的聚氨酯的方面考虑,是优选的。使用了这样的聚氨酯的抛光层不易因吸水时或抛光中的发热而导致弹性模量、硬度的降低,显示出高的平坦性、抛光稳定性。其结果,从容易得到兼具优异的修整性和高的平坦性、抛光稳定性的抛光层的方面考虑,是优选的。
作为用于聚氨酯的制造的高分子二醇,可以使用一直以来作为聚氨酯原料而使用的数均分子量400以上的聚醚二醇、聚酯二醇、聚碳酸酯二醇等高分子二醇,没有特别限定。
作为聚醚二醇的具体例,可列举例如:聚(乙二醇)、聚(丙二醇)、聚(四亚甲基二醇)、聚(甲基四亚甲基二醇)、聚(氧丙二醇)、甘油基聚亚烷基醚二醇等。这些聚醚二醇可以单独使用,也可以组合2种以上使用。
另外,作为聚酯二醇的具体例,可列举例如:通过使二羧酸或其酯、酸酐等酯形成性衍生物与低分子二醇直接进行酯化反应或酯交换反应而得到的聚酯二醇。
作为二羧酸的具体例,可列举:草酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二羧酸、2-甲基琥珀酸、2-甲基己二酸、3-甲基己二酸、3-甲基戊二酸、2-甲基辛二酸、3,8-二甲基癸二酸、3,7-二甲基癸二酸等碳原子数2~12的脂肪族二羧酸;使通过甘油三酯的分馏而得到的不饱和脂肪酸进行二聚化而成的碳原子数14~48的二聚脂肪族二羧酸(二聚酸)及它们的氢化物(氢化二聚酸)等脂肪族二羧酸;1,4-环己烷二羧酸等脂环族二羧酸;对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸等芳香族二羧酸等。另外,作为二聚酸及氢化二聚酸,可列举:Uniqema公司制造的商品名“Pripol1004”、“Pripol 1006”、“Pripol 1009”、“Pripol 1013”等。这些化合物可以单独使用,也可以组合使用两种以上。
另外,作为低分子二醇的具体例,可列举:乙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丙二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、2-甲基-1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、1,10-癸二醇等脂肪族二醇;环己烷二甲醇、环己二醇等脂环式二醇等。它们可以单独使用,也可以组合使用两种以上。其中,优选为碳原子数6~12的二醇,进一步优选为碳原子数8~10的二醇,特别优选为碳原子数9的二醇。
作为聚碳酸酯二醇的具体例,可列举出例如使低分子二醇与碳酸酯化合物发生反应而得到的聚碳酸酯二醇。作为低分子二醇,可举出如上所述的低分子二醇。另外,作为碳酸酯化合物,可列举:碳酸二甲酯、碳酸二乙酯等碳酸二烷基酯、碳酸亚乙酯等碳酸亚烷基酯、碳酸二苯酯等碳酸二芳酯等。
高分子二醇可以单独使用,也可以组合2种以上使用。其中,从亲水性优异的方面考虑,特别优选包含选自聚(乙二醇)、聚(丙二醇)、聚(四亚甲基二醇)、或它们的衍生物中的至少1种。
作为高分子二醇的数均分子量,优选为600~1400,进一步优选为800~1200,特别优选为800~1000。在高分子二醇的数均分子量过低的情况下,存在得到的聚氨酯的硬度、拉伸弹性模量降低、抛光层的抛光均匀性降低的倾向。另外,在高分子二醇的数均分子量过高的情况下,存在抛光层变得高硬度及高弹性、容易产生擦痕的倾向。需要说明的是,高分子二醇的数均分子量是基于按照JIS K 1557测得的羟值而计算出的数均分子量。
另外,作为用于聚氨酯的制造的有机二异氰酸酯,可以使用一直以来作为聚氨酯原料而使用的有机二异氰酸酯,没有特别限定。作为其具体例,例如可以列举:亚乙基二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、五亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、2,4,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、十二亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、异丙叉双(4-环己基异氰酸酯)、环己基甲烷二异氰酸酯、甲基环己二异氰酸酯、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、2,6-二异氰酸基甲基己酸酯、双(2-异氰酸基乙基)富马酸酯、双(2-异氰酸基乙基)碳酸酯、2-异氰酸基乙基-2,6-二异氰酸基己酸酯、环己撑二异氰酸酯、甲基环己撑二异氰酸酯、双(2-异氰酸基乙基)-4-环己烯等脂肪族或脂环式二异氰酸酯;2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、间苯二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、间苯二亚甲基二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、4,4’-二异氰酸基联苯、3,3’-二甲基-4,4’-二异氰酸基联苯、3,3’-二甲基-4,4’-二异氰酸基二苯基甲烷、氯亚苯基-2,4-二异氰酸酯、四甲基苯二亚甲基二异氰酸酯等芳香族二异氰酸酯等。它们可以单独使用,也可以组合使用两种以上。其中,优选为选自4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯,2,4-甲苯二异氰酸酯,2,6-甲苯二异氰酸酯、以及异佛尔酮二异氰酸酯中的至少1种,从得到耐磨损性适度优异的抛光层的方面考虑,特别优选为4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯。
聚氨酯的制造所使用的聚氨酯原料中的高分子二醇、扩链剂及有机二异氰酸酯的各成分的配合比例可以考虑作为目标的机械特性、耐磨损性等而适当选择。
作为有机二异氰酸酯相对于高分子二醇及扩链剂的配合比率,从聚氨酯的机械特性、耐磨损性、热塑性聚氨酯的生产性、保存稳定性的平衡优异的方面考虑,相对于高分子二醇及扩链剂中包含的活性氢原子1摩尔,为有机二异氰酸酯中包含的异氰酸酯基成为0.95~1.3摩尔的比率,进一步优选为成为0.96~1.10摩尔的比率,特别优选为成为0.97~1.05摩尔的比率。
另外,作为高分子二醇、有机二异氰酸酯和扩链剂的质量比,优选为(高分子二醇的量)/(有机二异氰酸酯和扩链剂的量)=15/85~45/55,进一步优选为20/80~40/60,特别优选为25/75~35/65。
另外,优选为聚氨酯中来自有机二异氰酸酯的氮的含有比例成为4.0~6.0质量%、进一步优选成为4.3~5.8质量%、特别优选成为4.5~5.5质量%的配合比例。在该情况下,从得到聚氨酯分子的硬链段中的氨基甲酸酯基的间隔成为适度的长度、聚氨酯分子的凝聚密度适度、且具有适度的结晶性的聚氨酯的方面考虑,是优选的。而且,从得到修整性优异的抛光层的方面考虑,是优选的。在来自有机二异氰酸酯的氮的含有比例过低的情况下,存在硬度的温度依赖性增大的倾向,具有抛光均匀性降低的倾向。另外,在来自有机二异氰酸酯的氮的含有比例过高的情况下,存在硬链段中的氨基甲酸酯基的间隔变长、聚氨酯分子的凝聚密度及聚氨酯的结晶性增高的倾向。
从得到修整性与机械特性的温度依赖性的平衡优异的抛光层的方面考虑,如此得到的聚氨酯在通过差示扫描量热仪(DSC)测定的DSC曲线中,优选在100~160℃、进一步优选在110~150℃、特别优选在120~160℃具有至少1个、优选为2~3个吸热峰。特别优选在100~160℃的范围具有至少2个吸热峰。在这样的情况下,由于抛光层不易因抛光中的发热而软化,因此后述的在21℃下的储能模量E’21与在80℃下的储能模量E’80的比率(E’21/E’80)容易为10以下。
另外,根据吸热峰面积求出的结晶焓(ΔH)的总量优选为10J/g以上。从通过在这样的较低温度的一侧具有显示出适度的结晶性的吸热峰,可以兼顾抛光中的适度的温度依赖性和优异的修整性的方面考虑,特别优选。需要说明的是,结晶焓(ΔH)的总量的上限没有特别限定,从可以兼顾适度的温度依赖性和优异的修整性的方面考虑,优选为35J/g左右
另外,在聚氨酯具有2个以上吸热峰的情况下,优选最低温侧的吸热峰存在于100~160℃,根据吸热峰面积求出的结晶焓(ΔH)的总量为10J/g以上。聚氨酯的最低温侧的吸热峰存在于过低的温度时,机械特性的温度依赖性增大,因此,存在抛光中抛光层的机械特性容易发生变化的倾向。另外,基于DSC得到的的低温侧的吸热峰存在于过高的温度时,有时在高温下硬度及耐磨损性也增高,修整性变得不足。
作为如此得到的聚氨酯,在厚度0.5mm的片中,对于660nm的激光波长的激光透射率优选为70%以上,进一步优选为80%以上,特别优选为90%以上。需要说明的是,对于660nm的激光波长的激光透射率是在激光波长(660nm)、激光输出功率(310μW)、检测头与输出头的距离(100mm)、样品位置(检测头与输出头的中间点)的条件下进行测定时的值。在激光透射率过低的情况下,聚氨酯的软链段与硬链段容易发生相分离,因此,容易形成低反弹性的热塑性聚氨酯,抛光均匀性降低。另外,在激光透射率过低的情况下,存在难以进行被抛光材料的检查、抛光终点的探测的倾向。
另外,作为如此得到的聚氨酯,在厚度0.3mm的片中,根据下述式(1)计算出的储能模量的水饱和溶胀时保持率优选为55%以上,进一步优选为60%以上,特别优选为75%以上。
A/B×100···(1)
(A是在50℃的温水中饱和溶胀后在21℃下的储能模量、B是未在水溶胀的21℃下的储能模量)。
储能模量的水饱和溶胀时保持率过低时,在抛光中,抛光层吸水而容易使机械特性发生变化,而且,抛光结束后在湿润状态下将垫放置数小时~数天时,存在抛光速度容易降低的倾向。
另外,作为如此得到的聚氨酯,在厚度0.3mm的片中,在21℃下的储能模量E’21与在80℃下的储能模量E’80的比率(E’21/E’80)为10以下时,温度依赖性小,因此,在抛光中,抛光层不易因温度变化而导致机械特性发生变化,易于得到抛光均匀性优异的抛光层。在该情况下,从容易得到修整性与机械特性的温度依赖性的平衡特别优异的抛光层的方面考虑,是优选的。
另外,作为如此得到的聚氨酯,在厚度2mm的片中,JIS-D硬度为50~70、进而为50~65时,抛光层的硬度变得适度,因此,对被抛光面的跟随性变得适度,局部平坦性不易降低,而且存在不易产生擦痕的倾向。
本实施方式的聚氨酯具有热塑性。需要说明的是,热塑性是指,可以通过挤出成型、注塑成型、压延成型、3D打印成型等经过加热熔融的工序的成型方法进行成型的特性。抛光层用成型体可以通过利用上述的各种成型方法对聚氨酯进行成型而得到。从容易得到生产性优异、均匀厚度的片状的成型体的方面考虑,特别优选采用使用了T模头的挤出成型。
抛光层的厚度没有特别限定,可以根据抛光垫的层结构、用途而适当调整。具体而言,例如,抛光层的厚度优选为0.8~3.0mm,进一步优选为1.0~2.5mm,特别优选为1.2~2.0mm。
另外,从抛光特性不易变动、可以实现稳定的抛光的方面考虑,优选抛光层为非发泡成型体。例如,在使用了通过浇注发泡固化制造的聚氨酯发泡体的抛光层的情况下,由于发泡结构不均匀,因此存在平坦性、平坦化效率等抛光特性容易发生变化的倾向,而且存在为了提高平坦性而进行的高硬度化变得困难的倾向。
本实施方式的抛光垫包含通过从片状的成型体切下圆形等的片断而得到的抛光层。抛光垫可以是由抛光层和背面的粘合剂构成的单层型的抛光垫,也可以是在抛光层层叠有缓冲层的多层型抛光垫。
作为用于多层型抛光垫的缓冲层,优选为具有比抛光层的硬度更低硬度的层。在缓冲层的硬度低于抛光层的硬度时,硬质的抛光层跟随被抛光面的局部凹凸,缓冲层跟随被抛光基材整体的翘曲、起伏,由此能够实现整体平坦性与局部平坦性的平衡性优异的抛光。
作为用作缓冲层的原材料的具体例,可以列举:使聚氨酯含浸于无纺布而成的复合体;天然橡胶,丁腈橡胶,聚丁二烯橡胶,有机硅橡胶等橡胶;聚酯类热塑性弹性体,聚酰胺类热塑性弹性体,含氟类热塑性弹性体等热塑性弹性体;发泡塑料;聚氨酯等。其中,从容易获得作为缓冲层的优选的柔软性的观点考虑,特别优选为具有发泡结构的聚氨酯。
缓冲层的厚度没有特别限定,例如优选为0.3~1.2mm,进一步优选为0.5~1.0mm左右。在缓冲层过薄的情况下,存在对被抛光基材整体的翘曲、起伏的跟随效果降低、整体平坦性降低的倾向。另一方面,在缓冲层过厚时,具有抛光垫整体变软而难以实现稳定的抛光的倾向。
另外,在抛光层的抛光面上,优选通过磨削加工、激光加工以同心圆状的给定图案形成槽、孔这样的凹部。这样的凹部有助于将浆料均匀且充分地供给至抛光面,并且有助于排出成为划痕发生原因的抛光屑、防止因抛光层的吸附而导致的晶片破损。例如,在将槽形成为同心圆状时,作为槽间的间距,优选为1.0~50mm,进一步优选为1.5~30mm,特别优选为2.0~15mm,尤其优选为6.0~15mm左右。另外,作为槽的宽度,优选为0.1~3.0mm,进一步优选为0.2~2.0mm,尤其优选为0.4~2.0mm左右。另外,作为槽的深度,优选为0.2~1.8mm,进一步优选为0.4~1.5mm左右。另外,作为槽的截面形状,例如可以根据目的而适当选择长方形、梯形、三角形、半圆形等形状。
在抛光层形成凹部的方法没有特别限定。具体而言,可列举例如:通过对抛光层的表面进行切削加工从而形成给定的凹部的图案、通过在注射成型时用模具进行转印而形成凹部、用被加热的模具进行压印等方法而形成凹部的方法等。
接下来,对使用了上述的抛光垫的CMP的一个实施方式进行说明。
在CMP中,例如,使用具备图1所示的俯视时为圆形的旋转平台11、浆料供给喷嘴12、托板13和垫修整器14的CMP装置20。在旋转平台11的表面利用双面胶带等粘贴具备上述的抛光层的抛光垫10。另外,托板13支撑被抛光材料15。
在CMP装置20中,旋转平台11利用图中省略的电动机向箭头所示的方向旋转。另外,托板13在旋转平台11的面内利用图中省略的电动机向例如箭头所示的方向旋转。垫修整器14也在旋转平台11的面内利用图中省略的电动机向例如箭头所示的方向旋转。
首先,使蒸馏水流至固定于旋转平台11而旋转的抛光垫10的抛光面,同时按压例如通过镍电沉积等将金刚石颗粒固定于载体表面的CMP用的垫修整器14,进行抛光垫10的抛光面的修整。通过修整,将抛光面调整为适于被抛光面的抛光的表面粗糙度。
通常,垫修整器是通过电沉积法、蜡固定法将微小且相同粒径尺寸的金刚石用金属材料固定于基体金属而得到的金刚石修整器。金刚石中存在使用了非常锐利的金刚石的CMP-MP-100C等不规则类型、和使用了与不规则类型相比为钝角的金刚石的CMP-MP3-DMB101-100E等块状(blocky)类型。
使用了本实施方式的聚氨酯的抛光层没有特别限定,优选例如使用垫修整器实施了修整处理后的垫表面的算术平均粗糙度(Ra)为1.8μm以上、最大高度(Rz)为20μm以上,特别优选算术平均粗糙度(Ra)为3.1μm以上、最大高度(Rz)为30μm以上。
接着,从浆料供给喷嘴12向旋转的抛光垫10的抛光面供给浆料16。另外,在进行CMP时,可以根据需要与浆料一起组合使用润滑油、冷却剂等。
这里,浆料例如优选使用含有水、油等液态介质;二氧化硅、氧化铝、氧化铈、氧化锆、碳化硅等磨粒;碱、酸、表面活性剂、过氧化氢水溶液等氧化剂、还原剂、螯合剂等的CMP中使用的浆料。
然后,将固定于托板13而旋转的被抛光材料15按压至在抛光层的抛光面铺满浆料16的抛光垫10。然后,持续进行抛光处理,直至获得给定的平坦度。通过调整抛光中施加的按压力、旋转平台11与托板13的相对运动速度来影响加工品质。
抛光条件没有特别限定,为了有效地进行抛光,优选旋转平台和托板各自的旋转速度为300rpm以下的低旋转,对被抛光材料施加的压力优选设为150kPa以下,以便在抛光后不会发生损伤。在进行抛光的期间,优选利用泵等对抛光面连续供给浆料。浆料的供给量没有特别限定,优选以抛光面总是被浆料覆盖的方式供给。
然后,优选在用流水充分清洗抛光结束后的被抛光材料后,使用旋转干燥机等使附着于被抛光材料的水滴甩落而干燥。由此,通过用浆料对被抛光面进行抛光,可以在被抛光面的整个面得到平滑的面。
这样的本实施方式的CMP可以优选用于各种半导体装置、MEMS(Micro ElectroMechanical Systems)等的制造工艺中的抛光。作为抛光对象的例子,除形成于半导体基板上的氧化膜等绝缘膜以外,还优选用于对铜、铝、钨等布线用金属膜;钽、钛、氮化钽、氮化钛等阻隔金属膜、特别是氧化膜等绝缘膜进行抛光。还可以对以金属膜的形式形成了布线图案、虚拟图案等图案的对象进行抛光。
实施例
以下,通过实施例进一步具体地对本发明进行说明。需要说明的是,本发明的范围并不受这些实施例的任何限定。
[实施例1]
将数均分子量850的聚四亚甲基二醇(PTMG850)、1,9-壬二醇(1,9ND)、以及4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)以PTMG850∶1,9ND∶MDI=32.9∶22.4∶44.7(质量比)的比例混合,制备了预聚物。然后,通过用小型捏合机将得到的预聚物在240℃、螺杆转速100rpm的条件下混炼5分钟,得到了热塑性聚氨酯A。而且,通过如下所述的评价方法对热塑性聚氨酯A进行了评价。
〈DSC测定〉
使用差示扫描量热仪(TA Instruments公司制“Q2000”),根据热塑性聚氨酯A的吸热峰温度(℃)及其吸热峰求出结晶焓(ΔH)(J/g)。需要说明的是,在测定中,用铝盘将约2mg的样品密闭,在氮气氛围中,以10℃/分从-30℃升温至250℃。
首先,通过元素分析法按照下述条件计算出总含氮量。
·装置:PerkinElmer公司制造的全自动元素分析装置2400系列II型(标准装备有自动进样器)C·H·N·S/O分析装置
·电炉温度:975℃
·试样量:2mg
·助燃剂:无
·试样容器:锡箔(有助燃效果,使用1个)
·标准曲线制作用标准物质:对氨基苯磺酰胺
接着,在下述条件下通过NMR测定来检测来自于有机二异氰酸酯的氮原子及来自于扩链剂的氮原子。
·装置:日本电子株式会社制造的核磁共振装置Lambda500
·测定条件:共振频率;1H 500MHz/探头;TH5FG2
·溶剂:DMSO-d6浓度;5wt%/vol
·测定温度:80℃
·累计次数:64s
然后,根据元素分析法及NMR的结果计算出来自于有机二异氰酸酯的氮含量。
〈热塑性聚氨酯片的光透射率〉
制作了厚度500μm的压制成型片。然后,将压制成型片裁切成给定的大小,在下述条件下测定了波长660nm的光透射率。
·分光透射率测定装置:株式会社日立制作所制造的“U-4000Spectrometer”
·激光波长:660nm
·激光输出功率:310μW
·检测头输出头间距离:10cm
·试验片的测定位置:检测头与输出头的中间位置
〈储能模量的水饱和溶胀时保持率〉
制作了厚度300μm的压制成型片。然后,从压制成型片中切下5.0×30(mm)的试验片,在23℃、65%RH的条件下放置3天,进行了状态调整。然后,使用动态粘弹性测定装置(DVE Rheospectoler,Rheology公司制),以频率11Hz测定21℃下的动态粘弹性模量,从而求出储能模量。
另一方面,将同样的试验片浸渍于50℃的温水中48小时,从而在水中饱和溶胀。然后,将从温水中取出后的试验片的表面水分擦去后,以频率11Hz测定试验片在21℃下的动态粘弹性模量,并以频率11Hz测定在50℃的温水中饱和溶胀后在21℃下的动态粘弹性模量,从而求出储能模量。
然后,将在水中饱和溶胀后的储能模量设为A,将未在水中饱和溶胀的储能模量设为B,通过下述式(1)计算出水溶胀时的储能模量的保持率。
A/B×100···(1)
(A是在50℃的温水中饱和溶胀后在21℃下的储能模量,B为未饱和溶胀的21℃下的储能模量)。
〈21℃下的储能模量与80℃下的储能模量的比率(E’21/E’80)〉
制作了厚度300μm的压制成型片。然后,从压制成型片中切下5.0×30(mm)的试验片,在23℃、65%RH的条件下放置3天,进行了状态调整。然后,对于试验片,使用动态粘弹性测定装置(DVE Rheospectoler,Rheology公司制),以频率11Hz测定了21℃、80℃下的动态粘弹性模量,从而求出了储能模量。
〈硬度〉
制作厚度2mm的压制成型片,基于JIS K 7311测定了硬度(JIS-D硬度)。
〈修整试验〉
制作厚度2.0mm的压制成型片,从压制成型片中切下20mm×50mm的试验片。在得到的试验片形成了宽1.0mm、深1.0mm的槽。然后,在抛光层开与试验片外形相同形状的孔,将试验片嵌入孔中,得到了抛光垫。将抛光垫安装于CMP装置(Strasbaugh公司制造的6EGnHance)。然后,使用两种金刚石修整器类(旭金刚石工业株式会社制造的CMP-MP-100C、CMP-MP3-DMB101-100E),以150mL/分的速度使浆料流动,同时在修整器转速101rpm、抛光垫转速100rpm、修整器负载4lbf的条件下对抛光垫表面进行了8小时的磨削。
然后,使用表面粗糙度计(株式会社三丰制造的SJ-400)测定了磨削后的抛光层表面的算术平均粗糙度(Ra)、最大高度(Rz)。作为一例,在图2中示出了使用实施例1中制造的抛光垫并用CMP-MP-100C进行了修整试验后的抛光垫表面的SEM照片。另外,在图4中示出了使用实施例1中制造的抛光垫并用CMP-MP3-DMB101-100E进行了修整试验后的抛光垫表面的SEM照片。
将以上的评价结果示于表1。
Figure BDA0002898144730000171
[实施例2]
将PTMG850、1,7-庚二醇(1,7HD)、MDI以PTMG850∶1,7HD∶MDI=33.0∶19.8∶47.2(质量比)的比例混合,制备了预聚物。然后,用小型捏合机在240℃、螺杆转速100rpm的条件下将得到的预聚物混炼5分钟,由此得到了热塑性聚氨酯B。然后,除了使用热塑性聚氨酯B来代替热塑性聚氨酯A以外,与实施例1同样地进行了评价。将结果示于表1。
[实施例3]
将PTMG850、1,8-辛二醇(1,8OD)、MDI以PTMG850∶1,8OD∶MDI=33.0∶21.1∶45.9(质量比)的比例混合,制备了预聚物。然后,用小型捏合机在240℃、螺杆转速100rpm的条件下将得到的预聚物混炼5分钟,由此得到了热塑性聚氨酯C。然后,除了使用热塑性聚氨酯C来代替热塑性聚氨酯A以外,与实施例1同样地进行了评价。将结果示于表1。
[实施例4]
将PTMG850、1,10-癸二醇(1,10DD)、MDI以PTMG850∶1,10DD∶MDI=33.1∶23.5∶43.4(质量比)的比例混合,制备了预聚物。然后,用小型捏合机在240℃、螺杆转速100rpm的条件下将得到的预聚物混炼5分钟,由此得到了热塑性聚氨酯D。然后,除了使用热塑性聚氨酯D来代替热塑性聚氨酯A以外,与实施例1同样地进行了评价。将结果示于表1。
[实施例5]
将PTMG850、1,12-十二烷二醇(1,12DD)、MDI以PTMG850∶1,12DD∶MDI=33.0∶25.6∶41.4(质量比)的比例混合,制备了预聚物。然后,用小型捏合机将在240℃、螺杆转速100rpm的条件下得到的预聚物混炼5分钟,由此得到了热塑性聚氨酯E。然后,除了使用热塑性聚氨酯E来代替热塑性聚氨酯A以外,与实施例1同样地进行了评价。将结果示于表1。
[实施例6]
将PTMG850、1,4-丁二醇(1,4BD)、1,10-癸二醇(1,10DD)、MDI以PTMG850∶1,4BD∶1,10DD∶MDI=33.1∶9.3∶9.0∶48.6(质量比)的比例混合,制备了预聚物。然后,用小型捏合机在240℃、螺杆转速100rpm的条件下将得到的预聚物混炼5分钟,由此得到了热塑性聚氨酯F。然后,除了使用热塑性聚氨酯F来代替热塑性聚氨酯A以外,与实施例1同样地进行了评价。将结果示于表1。
[实施例7]
将PTMG850、1,4BD、1,10DD、MDI以PTMG850∶1,4BD∶1,10DD∶MDI=33.1∶4.3∶16.8∶45.8(质量比)的比例混合,制备了预聚物。然后,用小型捏合机将得到的预聚物在240℃、螺杆转速100rpm的条件下混炼5分钟,由此得到了热塑性聚氨酯G。然后,除了使用热塑性聚氨酯G来代替热塑性聚氨酯A以外,与实施例1同样地进行了评价。将结果示于表1。
[实施例8]
将PTMG850、1,6-己二醇(1,6HD)、1,10DD、MDI以PTMG850∶1,6HD∶1,10DD∶MDI=33.0∶8.5∶12.6∶45.9(质量比)的比例混合,制备了预聚物。然后,用小型捏合机在240℃、螺杆转速100rpm的条件下将得到的预聚物混炼5分钟,由此得到了热塑性聚氨酯H。然后,除了使用热塑性聚氨酯H来代替热塑性聚氨酯A以外,与实施例1同样地进行了评价。将结果示于表1。
[实施例9]
将PTMG650、1,9ND、MDI以PTMG650∶1,9ND∶MDI=32.9∶21.3∶45.8(质量比)的比例混合,制备了预聚物。然后,用小型捏合机在240℃、螺杆转速100rpm的条件下将得到的预聚物混炼5分钟,由此得到了热塑性聚氨酯I。然后,除了使用热塑性聚氨酯I来代替热塑性聚氨酯A以外,与实施例1同样地进行了评价。将结果示于表1。
[实施例10]
将PTMG1400、1,9ND、MDI以PTMG1400∶1,9ND∶MDI=33.1∶23.8∶43.1(质量比)的比例混合,制备了预聚物。然后,用小型捏合机在240℃、螺杆转速100rpm的条件下将得到的预聚物混炼5分钟,由此得到了热塑性聚氨酯J。然后,除了使用热塑性聚氨酯J来替代热塑性聚氨酯A以外,与实施例1同样地进行了评价。将结果示于表1。
[比较例1]
将PTMG850、1,4BD、MDI以PTMG850∶1,4BD∶MDI=33.0∶15.2∶51.8(质量比)的比例混合,制备了预聚物。然后,用小型捏合机在240℃、螺杆转速100rpm的条件下将得到的预聚物混炼5分钟,由此得到了热塑性聚氨酯K。然后,除了使用热塑性聚氨酯K来代替热塑性聚氨酯A以外,与实施例1同样地进行了评价。将结果示于表2。另外,在图3中示出了使用比较例1中制造的抛光垫并使用CMP-MP-100C进行了修整试验后的抛光垫表面的SEM照片。此外,在图5中示出了使用比较例1中制造的抛光垫并使用CMP-MP3-DMB101-100E进行了修整试验后的抛光垫表面的SEM照片。
Figure BDA0002898144730000211
[比较例2]
将PTMG850、1,5-戊二醇(1,5PD)、MDI以PTMG850∶1,5PD∶MDI=33.0∶16.8∶50.1(质量比)的比例混合,制备了预聚物。然后,用小型捏合机在240℃、螺杆转速100rpm的条件下将得到的预聚物混炼5分钟,由此得到了热塑性聚氨酯L。然后,除了使用热塑性聚氨酯L来代替热塑性聚氨酯A以外,与实施例1同样地进行了评价。将结果示于表2。
[比较例3]
将PTMG850、1,6HD、MDI以PTMG850∶1,6HD∶MDI=33.0∶18.4∶48.6(质量比)的比例混合,制备了预聚物。然后,用小型捏合机在240℃、螺杆转速100rpm的条件下将得到的预聚物混炼5分钟,由此得到了热塑性聚氨酯M。然后,除了使用热塑性聚氨酯M来代替热塑性聚氨酯A以外,与实施例1同样地进行了评价。将结果示于表2。
[比较例4]
将PTMG850、环己烷二甲醇(CHDM)、MDI以PTMG850∶CHDM∶MDI=33.2∶20.8∶45.9(质量比)的比例混合,制备了预聚物。然后,用小型捏合机在240℃、螺杆转速100rpm的条件下将得到的预聚物混炼5分钟,由此得到了热塑性聚氨酯N。然后,除了使用热塑性聚氨酯N来代替热塑性聚氨酯A以外,与实施例1同样地进行了评价。将结果示于表2。
[比较例5]
将PTMG850、1,4BD、1,10DD、MDI以PTMG850∶1,4BD∶1,10DD∶MDI=33.0∶10.5∶7.2∶49.3(质量比)的比例混合,制备了预聚物。然后,用小型捏合机在240℃、螺杆转速100rpm的条件下将得到的预聚物混炼5分钟,由此得到了热塑性聚氨酯O。然后,除了使用热塑性聚氨酯O来代替热塑性聚氨酯A以外,与实施例1同样地进行了评价。将结果示于表2。
[比较例6]
将PTMG850、1,6HD、1,8OD、MDI以PTMG850∶1,6HD∶1,10DD∶MDI=33.1∶11.6∶7.7∶45.9(质量比)的比例混合,制备了预聚物。然后,用小型捏合机在240℃、螺杆转速100rpm的条件下将得到的预聚物混炼5分钟,由此得到了热塑性聚氨酯H。然后,除了使用热塑性聚氨酯H来代替热塑性聚氨酯A以外,与实施例1同样地进行了评价。将结果示于表2。
根据表1及表2的结果可知如下的内容。对于具备本发明的聚氨酯的成型体作为抛光层的实施例1~10中得到的抛光垫而言,由于硬链段中的氨基甲酸酯基的间隔变长,因此,即使分子链间的凝聚密度、结晶性、耐磨损性适度下降、表面硬度降低,修整性也优异,所述聚氨酯是热塑性聚氨酯,所述热塑性聚氨酯是包含高分子二醇、有机二异氰酸酯、以及扩链剂的聚氨酯原料的反应产物,且扩链剂包含含有碳原子数7~12的直链碳骨架的第1扩链剂50质量%以上。另一方面,对于具备使用了不含有包含碳原子数7~12的直链碳骨架的第1扩链剂50质量%以上的扩链剂的热塑性聚氨酯作为抛光层的比较例1~3、5、6中得到的抛光垫而言,由于硬链段中的氨基甲酸酯基的间隔变短,因此,分子链间的凝聚密度、结晶性增高,由此显示出高耐磨损性,修整性降低。
另外,具备使用了作为环状化合物的碳原子数为6的扩链剂的热塑性聚氨酯作为抛光层的比较例4中得到的抛光垫为非晶性,表面硬度高。

Claims (14)

1.一种抛光层用聚氨酯,其是热塑性聚氨酯,所述热塑性聚氨酯是包含高分子二醇、有机二异氰酸酯、以及扩链剂的聚氨酯原料的反应产物,其中,
所述扩链剂含有第1扩链剂50质量%以上,所述第1扩链剂包含碳原子数7~12的直链碳骨架,
所述抛光层用聚氨酯在基于差示扫描量热测定的DSC曲线中,在100~154℃的范围具有至少1个吸热峰。
2.根据权利要求1所述的抛光层用聚氨酯,其中,
所述扩链剂含有所述第1扩链剂80质量%以上。
3.根据权利要求1所述的抛光层用聚氨酯,其中,
所述扩链剂仅包含非环状化合物。
4.根据权利要求1所述的抛光层用聚氨酯,其中,
所述第1扩链剂为选自1,7-庚二醇、1,8-辛二醇、1,9-壬二醇、2-甲基-1,8-辛二醇、1,10-癸二醇、以及1,12-十二烷二醇中的至少1种化合物。
5.根据权利要求1所述的抛光层用聚氨酯,其中,
在基于差示扫描量热测定的DSC曲线中,在100~160℃的范围具有至少2个吸热峰。
6.根据权利要求1所述的抛光层用聚氨酯,其中,
所述吸热峰的结晶焓(ΔH)的总量为10J/g以上。
7.根据权利要求1所述的抛光层用聚氨酯,其含有来自所述有机二异氰酸酯的氮4.0~6.0质量%,且所述高分子二醇的数均分子量为600~1400。
8.根据权利要求1所述的抛光层用聚氨酯,其中,
在厚度0.5mm的片中,对于660nm的激光波长的激光透射率为70%以上。
9.根据权利要求1所述的抛光层用聚氨酯,其中,
在厚度0.3mm的片中,根据下述式(1)计算出的储能模量的水饱和溶胀时保持率为55%以上,
A/B×100···(1)
A是在50℃的温水中饱和溶胀后在21℃下的储能模量,B是未在水中溶胀时在21℃下的储能模量。
10.根据权利要求1所述的抛光层用聚氨酯,其中,
在厚度0.3mm的片中,在21℃下的储能模量E’21与在80℃下的储能模量E’80的比率(E’21/E’80)为10以下。
11.根据权利要求1所述的抛光层用聚氨酯,其中,
在厚度2mm的片中,JIS-D硬度为50~70。
12.一种抛光层,其为权利要求1~11中任一项所述的抛光层用聚氨酯的成型体。
13.根据权利要求12所述的抛光层,其为非发泡成型体。
14.一种抛光垫,其具备权利要求12或13所述的抛光层。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007091898A (ja) * 2005-09-29 2007-04-12 Kuraray Co Ltd 樹脂発泡体及びこれを用いた研磨パッド
CN101681825A (zh) * 2007-03-20 2010-03-24 可乐丽股份有限公司 金属膜抛光用垫和使用该金属膜抛光用垫的金属膜的抛光方法
CN107000157A (zh) * 2014-11-28 2017-08-01 株式会社可乐丽 抛光层用成型体及抛光垫
CN107073678A (zh) * 2014-10-31 2017-08-18 株式会社可乐丽 抛光层用非多孔性成型体、抛光垫及抛光方法
WO2018021428A1 (ja) * 2016-07-29 2018-02-01 株式会社クラレ 研磨パッドおよびそれを用いた研磨方法

Family Cites Families (9)

* 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
VN25022A1 (en) * 2008-01-24 2011-01-27 Lubrizol Advanced Mat Inc Soft thermoplastic elastomer composition
EP2444433A4 (en) * 2009-06-18 2014-06-11 Jsr Corp POLYURETHANE, COMPOSITION FOR THE FORMATION OF POLISHING LAYERS THEREFOR, CLOTH FOR CHEMICAL-MECHANICAL CLEANING AND CHEMICAL-MECHANICAL CLEANING PROCESS THEREWITH
US9156125B2 (en) 2012-04-11 2015-10-13 Cabot Microelectronics Corporation Polishing pad with light-stable light-transmitting region
JP5997973B2 (ja) 2012-08-14 2016-09-28 株式会社クラレ 金属膜研磨用パッドおよびそれを用いた研磨方法
JP6184856B2 (ja) * 2013-12-16 2017-08-23 株式会社クラレ 研磨パッドの製造方法および該研磨パッドを用いる研磨方法
WO2017054433A1 (zh) * 2015-09-30 2017-04-06 圆容生物医药无锡有限公司 弹性模量可调的聚氨酯组合物、支架复合物及其制备方法
JP2018029142A (ja) * 2016-08-18 2018-02-22 株式会社クラレ 研磨パッド及びそれを用いた研磨方法
CN110573547B (zh) * 2017-05-12 2022-06-10 株式会社可乐丽 抛光层用聚氨酯、包含聚氨酯的抛光层及该抛光层的改性方法、抛光垫及抛光方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007091898A (ja) * 2005-09-29 2007-04-12 Kuraray Co Ltd 樹脂発泡体及びこれを用いた研磨パッド
CN101681825A (zh) * 2007-03-20 2010-03-24 可乐丽股份有限公司 金属膜抛光用垫和使用该金属膜抛光用垫的金属膜的抛光方法
CN107073678A (zh) * 2014-10-31 2017-08-18 株式会社可乐丽 抛光层用非多孔性成型体、抛光垫及抛光方法
CN107000157A (zh) * 2014-11-28 2017-08-01 株式会社可乐丽 抛光层用成型体及抛光垫
WO2018021428A1 (ja) * 2016-07-29 2018-02-01 株式会社クラレ 研磨パッドおよびそれを用いた研磨方法

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