JP2008252017A - Polishing pad - Google Patents

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毅 木村
Tetsuo Shimomura
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a polishing pad in which dimension stability is maintained at a high level at the time of moisture absorption or water absorption, and polishing properties such as a planarization property, in-plane uniformity and the like are hardly deteriorated, and to provide a method for manufacturing the pad and a method for manufacturing a semiconductor device that use the polishing pad. <P>SOLUTION: In the polishing pad having a polish layer composed of a polyurethane foam, the polyurethane foam comprises a reaction cured body of (1) an isocyanate terminal prepolymer A which contains an isocyanate monomer, high molecular weight polyol α, and low-molecular weight polyol; (2) an isocyanate terminal prepolymer B which contains a large amount of diisocynate, or a large amount of diisocynate and high molecular weight polyol β; and a (3) a chain extender and a hollow microsphere. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明はレンズ、反射ミラー等の光学材料やシリコンウエハ、ハードディスク用のガラス基板、アルミ基板、及び一般的な金属研磨加工等の高度の表面平坦性を要求される材料の平坦化加工を安定、かつ高い研磨効率で行うことが可能な研磨パッドに関するものである。本発明の研磨パッドは、特にシリコンウエハ並びにその上に酸化物層、金属層等が形成されたデバイスを、さらにこれらの酸化物層や金属層を積層・形成する前に平坦化する工程に好適に使用される。   The present invention stabilizes flattening processing of optical materials such as lenses and reflecting mirrors, silicon wafers, glass substrates for hard disks, aluminum substrates, and materials that require high surface flatness such as general metal polishing processing, In addition, the present invention relates to a polishing pad that can be performed with high polishing efficiency. The polishing pad of the present invention is particularly suitable for a step of planarizing a silicon wafer and a device having an oxide layer, a metal layer, etc. formed thereon, before further laminating and forming these oxide layers and metal layers. Used for.

高度の表面平坦性を要求される材料の代表的なものとしては、半導体集積回路(IC、LSI)を製造するシリコンウエハと呼ばれる単結晶シリコンの円盤があげられる。シリコンウエハは、IC、LSI等の製造工程において、回路形成に使用する各種薄膜の信頼できる半導体接合を形成するために、酸化物層や金属層を積層・形成する各工程において、表面を高精度に平坦に仕上げることが要求される。このような研磨仕上げ工程においては、一般的に研磨パッドはプラテンと呼ばれる回転可能な支持円盤に固着され、半導体ウエハ等の加工物は研磨ヘッドに固着される。そして双方の運動により、プラテンと研磨ヘッドとの間に相対速度を発生させ、さらに砥粒を含む研磨スラリーを研磨パッド上に連続供給することにより、研磨操作が実行される。   A typical material that requires high surface flatness is a single crystal silicon disk called a silicon wafer for manufacturing a semiconductor integrated circuit (IC, LSI). Silicon wafers have a highly accurate surface in each process of stacking and forming oxide layers and metal layers in order to form reliable semiconductor junctions of various thin films used for circuit formation in IC, LSI, and other manufacturing processes. It is required to finish flat. In such a polishing finishing process, a polishing pad is generally fixed to a rotatable support disk called a platen, and a workpiece such as a semiconductor wafer is fixed to a polishing head. A polishing operation is performed by generating a relative speed between the platen and the polishing head by both movements, and continuously supplying a polishing slurry containing abrasive grains onto the polishing pad.

研磨パッドの研磨特性としては、研磨対象物の平坦性(プラナリティー)及び面内均一性に優れ、研磨速度が大きいことが要求される。研磨対象物の平坦性、面内均一性については研磨層を高弾性率化することによりある程度は改善できる。また、研磨速度については、気泡を含有する発泡体にしてスラリーの保持量を多くすることにより向上できる。   The polishing characteristics of the polishing pad are required to be excellent in the flatness (planarity) and in-plane uniformity of the object to be polished and have a high polishing rate. The flatness and in-plane uniformity of the object to be polished can be improved to some extent by increasing the elastic modulus of the polishing layer. The polishing rate can be improved by using a foam containing bubbles and increasing the amount of slurry retained.

上記特性を満たす研磨パッドとして、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1、2)。該ポリウレタン発泡体は、イソシアネート末端プレポリマーと鎖延長剤(硬化剤)とを反応させることにより製造されており、イソシアネートプレポリマーの高分子ポリオール成分としては、耐加水分解性、弾性特性、耐摩耗性等の観点から、ポリエーテル(数平均分子量が500〜1600であるポリテトラメチレングリコール)やポリカーボネートが好適な材料として使用されている。   As a polishing pad that satisfies the above characteristics, polishing pads made of polyurethane foam have been proposed (Patent Documents 1 and 2). The polyurethane foam is produced by reacting an isocyanate-terminated prepolymer with a chain extender (curing agent). As the polymer polyol component of the isocyanate prepolymer, hydrolysis resistance, elastic properties, abrasion resistance From the viewpoint of properties, polyether (polytetramethylene glycol having a number average molecular weight of 500 to 1600) and polycarbonate are used as suitable materials.

しかし、上記研磨層は、吸湿又は吸水時にハードセグメントの凝集力が低下して研磨層の寸法安定性が低下しやすかった。ひどい場合には、研磨パッドに反りやうねりが発生し、それにより平坦化特性や面内均一性等の研磨特性が次第に低下してくるという問題があった。   However, in the polishing layer, the cohesive force of the hard segment is reduced during moisture absorption or water absorption, and the dimensional stability of the polishing layer is likely to be reduced. In a severe case, there is a problem that warping and waviness occur in the polishing pad, thereby gradually reducing polishing characteristics such as planarization characteristics and in-plane uniformity.

特許文献3には、スラリーの保持性を向上させることを目的として、温度23℃の水に72時間浸漬した場合の体積膨潤率が20%以下である研磨パッド用重合体組成物が開示されている。しかし、上記研磨パッド用重合体組成物は、研磨パッド用重合体として熱可塑性重合体を用いており、吸湿又は吸水時に研磨パッドの寸法安定性を高く維持することは困難である。   Patent Document 3 discloses a polishing pad polymer composition having a volume swelling rate of 20% or less when immersed in water at a temperature of 23 ° C. for 72 hours for the purpose of improving the retention of the slurry. Yes. However, the polishing pad polymer composition uses a thermoplastic polymer as the polishing pad polymer, and it is difficult to maintain high dimensional stability of the polishing pad during moisture absorption or water absorption.

特開2000−17252号公報JP 2000-17252 A 特許第3359629号Japanese Patent No. 3359629 特開2001−47355号公報JP 2001-47355 A

本発明は、吸湿又は吸水時に寸法安定性を高く維持することができ、平坦化特性や面内均一性等の研磨特性が低下しにくい研磨パッド及びその製造方法を提供することを目的とする。また、該研磨パッドを用いた半導体デバイスの製造方法を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a polishing pad that can maintain high dimensional stability at the time of moisture absorption or water absorption, and in which polishing characteristics such as flattening characteristics and in-plane uniformity are hardly deteriorated, and a method for manufacturing the same. Moreover, it aims at providing the manufacturing method of the semiconductor device using this polishing pad.

本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す研磨パッドにより上記目的を達成できることを見出し本発明を完成するに至った。   As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the above object can be achieved by the polishing pad shown below, and have completed the present invention.

すなわち、本発明は、ポリウレタン発泡体からなる研磨層を有する研磨パッドにおいて、前記ポリウレタン発泡体は、
(1)イソシアネート単量体、高分子量ポリオールα、及び低分子量ポリオールを含有してなるイソシアネート末端プレポリマーA、
(2)多量化ジイソシアネート、又は多量化ジイソシアネート及び高分子量ポリオールβを含有してなるイソシアネート末端プレポリマーB、及び
(3)鎖延長剤、
との反応硬化体、並びに中空微小球体を含むことを特徴とする研磨パッド、に関する。
That is, the present invention provides a polishing pad having a polishing layer comprising a polyurethane foam, wherein the polyurethane foam is:
(1) Isocyanate-terminated prepolymer A comprising an isocyanate monomer, a high molecular weight polyol α, and a low molecular weight polyol,
(2) a polymerized diisocyanate, or an isocyanate-terminated prepolymer B comprising a polymerized diisocyanate and a high molecular weight polyol β, and (3) a chain extender,
And a polishing pad characterized by containing hollow microspheres.

従来の研磨層は、物理架橋のみにより形成されたハードセグメントを有するポリウレタン発泡体であるため、吸湿又は吸水時にハードセグメントの凝集力が容易に低下すると考えられる。そのため、研磨層が吸湿又は吸水するほど伸びや反り等により寸法変化が大きくなると考えられる。   Since the conventional polishing layer is a polyurethane foam having a hard segment formed only by physical crosslinking, it is considered that the cohesive force of the hard segment easily decreases during moisture absorption or water absorption. Therefore, it is considered that the dimensional change increases due to elongation, warpage, etc., as the polishing layer absorbs moisture or absorbs water.

本発明者らは、ポリウレタン発泡体の原料として、(1)イソシアネート単量体、高分子量ポリオールα、及び低分子量ポリオールを含有してなるイソシアネート末端プレポリマーAと、(2)多量化ジイソシアネート、又は多量化ジイソシアネート及び高分子量ポリオールβを含有してなるイソシアネート末端プレポリマーBとを併用し、これらと(3)鎖延長剤との反応によりポリマー中に化学架橋を規則的に導入する(三次元架橋構造を規則的に形成する)ことにより、吸湿又は吸水時におけるハードセグメントの凝集力を高め、研磨層の寸法安定性を高く維持できることを見出した。また、ポリウレタン樹脂中に中空微小球体を添加して発泡体にすることにより、中空微小球体がポリウレタン樹脂中で骨材的に作用し、吸湿又は吸水時における研磨層の寸法安定性をさらに高く維持できることを見出した。   As a raw material of the polyurethane foam, the present inventors have (1) an isocyanate-terminated prepolymer A containing an isocyanate monomer, a high molecular weight polyol α, and a low molecular weight polyol, and (2) a multimerized diisocyanate, or Combined with an isocyanate-terminated prepolymer B containing a multimerized diisocyanate and a high-molecular-weight polyol β, and (3) a chemical crosslinking is regularly introduced into the polymer by reaction with a chain extender (three-dimensional crosslinking) It was found that by forming the structure regularly, the cohesive strength of the hard segments during moisture absorption or water absorption can be increased, and the dimensional stability of the polishing layer can be maintained high. In addition, by adding hollow microspheres to polyurethane resin to form foam, the hollow microspheres act like aggregates in polyurethane resin, and maintain higher dimensional stability of the polishing layer during moisture absorption or water absorption. I found out that I can do it.

前記高分子量ポリオールαは、数平均分子量500〜5000のポリエーテルポリオールであり、前記イソシアネート単量体は、トルエンジイソシアネート及びジシクロへキシルメタンジイソシアネートであることが好ましい。また、前記高分子量ポリオールβは、数平均分子量200〜1000のポリエーテルポリオールであり、前記多量化ジイソシアネートは、イソシアヌレートタイプ及び/又はビュレットタイプの多量化ヘキサメチレンジイソシアネートであることが好ましい。これらを用いることにより、ハンドリング性よくポリウレタン発泡体を製造することができ、かつ本発明の効果がより優れたものとなる。   The high molecular weight polyol α is a polyether polyol having a number average molecular weight of 500 to 5000, and the isocyanate monomer is preferably toluene diisocyanate and dicyclohexylmethane diisocyanate. The high molecular weight polyol β is a polyether polyol having a number average molecular weight of 200 to 1000, and the multimerized diisocyanate is preferably an isocyanurate type and / or burette type multimerized hexamethylene diisocyanate. By using these, a polyurethane foam can be produced with good handling properties, and the effects of the present invention are more excellent.

多量化ジイソシアネート又はイソシアネート末端プレポリマーBの添加量は、イソシアネート末端プレポリマーA100重量部に対して5〜30重量部であることが好ましい。多量化ジイソシアネート又はイソシアネート末端プレポリマーBの添加量が5重量部未満の場合には、ポリマー中の化学架橋の割合が不十分になるため、吸湿又は吸水時におけるハードセグメントの凝集力が不足し、研磨層の寸法安定性を高く維持することが困難になる傾向にある。一方、30重量部を超える場合には、ポリマー中の化学架橋の割合が過剰になり、研磨層の硬度が高くなりすぎるため被研磨材の面内均一性が低下したり、ポリウレタン発泡体の耐摩耗性が低下して研磨パッドの寿命が短くなる傾向にある。また、被研磨材の表面にスクラッチが発生しやすくなる。   The addition amount of the multimerized diisocyanate or isocyanate-terminated prepolymer B is preferably 5 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the isocyanate-terminated prepolymer A. When the addition amount of the multimerized diisocyanate or isocyanate-terminated prepolymer B is less than 5 parts by weight, the ratio of chemical crosslinking in the polymer becomes insufficient, so that the cohesive strength of the hard segment at the time of moisture absorption or water absorption is insufficient, It tends to be difficult to maintain high dimensional stability of the polishing layer. On the other hand, when the amount exceeds 30 parts by weight, the ratio of chemical crosslinking in the polymer becomes excessive, and the hardness of the polishing layer becomes too high, so that the in-plane uniformity of the material to be polished is reduced, and the polyurethane foam has a resistance to resistance. Abrasion tends to decrease and the life of the polishing pad tends to be shortened. In addition, scratches are likely to occur on the surface of the material to be polished.

また、ポリウレタン発泡体は、中空微小球体を1.5〜2.5重量%含有することが好ましい。中空微小球体の含有量が1.5重量%未満の場合には、吸湿又は吸水時における研磨層の寸法安定性をより向上させることができず、平坦化特性や面内均一性等の研磨特性が次第に低下する傾向にある。一方、2.5重量%を超える場合には、中空微小球体の分散不良が起こる傾向にある。   The polyurethane foam preferably contains 1.5 to 2.5% by weight of hollow microspheres. When the content of the hollow microsphere is less than 1.5% by weight, the dimensional stability of the polishing layer at the time of moisture absorption or water absorption cannot be further improved, and polishing characteristics such as flattening characteristics and in-plane uniformity Tend to decrease gradually. On the other hand, when it exceeds 2.5% by weight, poor dispersion of the hollow microspheres tends to occur.

また、中空微小球体の平均セル径は、20〜60μmであることが好ましい。平均セル径が20μm未満の場合には中空微小球体の分散不良が起こりやすくなり、60μmを超える場合にはポリウレタン発泡体の強度が低下する傾向にある。   Moreover, it is preferable that the average cell diameter of a hollow microsphere is 20-60 micrometers. When the average cell diameter is less than 20 μm, poor dispersion of the hollow microspheres tends to occur, and when it exceeds 60 μm, the strength of the polyurethane foam tends to decrease.

また、ポリウレタン発泡体は、吸水時の寸法変化率が0.5%以下であり、吸水時の曲げ弾性率の変化率が25%以下であることが好ましい。前記数値の範囲外の場合には、研磨層が吸湿又は吸水した際に寸法変化が大きくなり、平坦化特性や面内均一性等の研磨特性が次第に低下してくる傾向にある。   The polyurethane foam preferably has a dimensional change rate of 0.5% or less at the time of water absorption and a change rate of bending elastic modulus at the time of water absorption of 25% or less. When the value is outside the range, the dimensional change increases when the polishing layer absorbs moisture or absorbs water, and the polishing characteristics such as flattening characteristics and in-plane uniformity tend to gradually decrease.

また、ポリウレタン発泡体は、アスカーD硬度が45〜65度であることが好ましい。アスカーD硬度が45度未満の場合には、被研磨材の平坦性が低下する傾向にある。一方、65度より大きい場合は、平坦性は良好であるが、被研磨材の面内均一性が低下する傾向にある。また、被研磨材の表面にスクラッチが発生しやすくなる。   The polyurethane foam preferably has an Asker D hardness of 45 to 65 degrees. When Asker D hardness is less than 45 degrees, the flatness of the material to be polished tends to decrease. On the other hand, when it is larger than 65 degrees, the flatness is good, but the in-plane uniformity of the material to be polished tends to be lowered. In addition, scratches are likely to occur on the surface of the material to be polished.

また本発明は、少なくともイソシアネート末端プレポリマーを含む第1成分と鎖延長剤を含む第2成分とを混合し、硬化してポリウレタン発泡体を作製する工程を含む研磨パッドの製造方法において、
前記工程は、少なくともイソシアネート末端プレポリマーを含む第1成分に中空微小球体をポリウレタン発泡体中に1.5〜2.5重量%になるように添加して分散させた分散液を調製した後、前記分散液に鎖延長剤を含む第2成分を混合し、硬化してポリウレタン発泡体を作製する工程であり、
前記第1成分は、
(1)イソシアネート単量体、高分子量ポリオールα、及び低分子量ポリオールを含有してなるイソシアネート末端プレポリマーA、及び
(2)多量化ジイソシアネート、又は多量化ジイソシアネート及び高分子量ポリオールβを含有してなるイソシアネート末端プレポリマーB、
を含むことを特徴とする研磨パッドの製造方法、に関する。
Further, the present invention provides a polishing pad production method comprising a step of mixing a first component containing at least an isocyanate-terminated prepolymer and a second component containing a chain extender and curing to produce a polyurethane foam.
In the step, after preparing a dispersion in which hollow microspheres are added and dispersed in a polyurethane foam so as to be 1.5 to 2.5% by weight in the first component containing at least an isocyanate-terminated prepolymer, Mixing a second component containing a chain extender into the dispersion and curing to produce a polyurethane foam;
The first component is
(1) An isocyanate-terminated prepolymer A containing an isocyanate monomer, a high molecular weight polyol α, and a low molecular weight polyol, and (2) a multimerized diisocyanate, or a multimerized diisocyanate and a high molecular weight polyol β. Isocyanate-terminated prepolymer B,
A method for producing a polishing pad, comprising:

また本発明は、少なくともイソシアネート末端プレポリマーを含む第1成分と鎖延長剤を含む第2成分とを混合し、硬化してポリウレタン発泡体を作製する工程を含む研磨パッドの製造方法において、
前記工程は、少なくともイソシアネート末端プレポリマーを含む第1成分に中空微小球体をポリウレタン発泡体中に1.5〜2.5重量%になるように、及びシリコン系界面活性剤をポリウレタン発泡体中に0.05〜10重量%になるように添加し、さらに前記第1成分を非反応性気体と撹拌して前記非反応性気体を微細気泡として分散させた気泡分散液を調製した後、前記気泡分散液に鎖延長剤を含む第2成分を混合し、硬化してポリウレタン発泡体を作製する工程であり、
前記第1成分は、
(1)イソシアネート単量体、高分子量ポリオールα、及び低分子量ポリオールを含有してなるイソシアネート末端プレポリマーA、及び
(2)多量化ジイソシアネート、又は多量化ジイソシアネート及び高分子量ポリオールβを含有してなるイソシアネート末端プレポリマーB、
を含むことを特徴とする研磨パッドの製造方法、に関する。
Further, the present invention provides a polishing pad production method comprising a step of mixing a first component containing at least an isocyanate-terminated prepolymer and a second component containing a chain extender and curing to produce a polyurethane foam.
In the step, the first component containing at least an isocyanate-terminated prepolymer has hollow microspheres in the polyurethane foam in an amount of 1.5 to 2.5% by weight, and the silicon surfactant in the polyurethane foam. After adding 0.05 to 10% by weight and further stirring the first component with a non-reactive gas to prepare a bubble dispersion in which the non-reactive gas is dispersed as fine bubbles, the bubbles Mixing a second component containing a chain extender into the dispersion and curing to produce a polyurethane foam,
The first component is
(1) An isocyanate-terminated prepolymer A containing an isocyanate monomer, a high molecular weight polyol α, and a low molecular weight polyol, and (2) a multimerized diisocyanate, or a multimerized diisocyanate and a high molecular weight polyol β. Isocyanate-terminated prepolymer B,
A method for producing a polishing pad, comprising:

さらに本発明は、前記研磨パッドを用いて半導体ウエハの表面を研磨する工程を含む半導体デバイスの製造方法、に関する。   Furthermore, the present invention relates to a semiconductor device manufacturing method including a step of polishing a surface of a semiconductor wafer using the polishing pad.

本発明の研磨パッドは、ポリウレタン発泡体からなる研磨層を有する。本発明の研磨パッドは、前記研磨層のみであってもよく、研磨層と他の層(例えばクッション層など)との積層体であってもよい。   The polishing pad of the present invention has a polishing layer made of polyurethane foam. The polishing pad of the present invention may be only the polishing layer or a laminate of the polishing layer and another layer (for example, a cushion layer).

ポリウレタン樹脂は耐摩耗性に優れ、原料組成を種々変えることにより所望の物性を有するポリマーを容易に得ることができるため、研磨層の形成材料として特に好ましい材料である。   Polyurethane resin is a particularly preferable material for forming the polishing layer because it has excellent wear resistance and a polymer having desired physical properties can be easily obtained by variously changing the raw material composition.

前記ポリウレタン発泡体は、(1)イソシアネート単量体、高分子量ポリオールα、及び低分子量ポリオールを含有してなるイソシアネート末端プレポリマーA、(2)多量化ジイソシアネート、又は多量化ジイソシアネート及び高分子量ポリオールβを含有してなるイソシアネート末端プレポリマーB、及び(3)鎖延長剤との反応硬化体を含む。   The polyurethane foam comprises (1) an isocyanate-terminated prepolymer A containing an isocyanate monomer, a high molecular weight polyol α, and a low molecular weight polyol, and (2) a multimerized diisocyanate, or a multimerized diisocyanate and a high molecular weight polyol β. And (3) a reaction cured product with a chain extender.

イソシアネート単量体としては、ポリウレタンの分野において公知の化合物を特に限定なく使用できる。例えば、2,4−トルエンジイソシアネート、2,6−トルエンジイソシアネート、2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネート、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、1,5−ナフタ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−フェニレンジイソシアネート、p−キシリレンジイソシアネート、m−キシリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート、エ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、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、4,4’−ジシクロへキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネート等が挙げられる。これらは1種で用いても、2種以上を混合しても差し支えない。これらのうち、トルエンジイソシアネートとジシクロへキシルメタンジイソシアネートとを併用することが好ましい。   As the isocyanate monomer, a known compound in the field of polyurethane can be used without particular limitation. For example, 2,4-toluene diisocyanate, 2,6-toluene diisocyanate, 2,2′-diphenylmethane diisocyanate, 2,4′-diphenylmethane diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, p-phenylene Aromatic diisocyanates such as diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-xylylene diisocyanate, m-xylylene diisocyanate, ethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate 1,4-cyclohexane diisocyanate, 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, isophorone diisocyanate, nor Cycloaliphatic diisocyanates such as Renan diisocyanate. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, it is preferable to use toluene diisocyanate and dicyclohexylmethane diisocyanate in combination.

一方、本発明における多量化ジイソシアネートとは、3つ以上のジイソシアネートが付加することにより多量化したイソシアネート変性体又はそれらの混合物である。前記イソシアネート変性体としては、例えば、1)トリメチロールプロパンアダクトタイプ、2)ビュレットタイプ、3)イソシアヌレートタイプなどが挙げられるが、特にイソシアヌレートタイプやビュレットタイプであることが好ましい。   On the other hand, the multimerized diisocyanate in the present invention is an isocyanate-modified product or a mixture thereof that has been multimerized by adding three or more diisocyanates. Examples of the modified isocyanate include 1) trimethylolpropane adduct type, 2) burette type, and 3) isocyanurate type, among which isocyanurate type and burette type are particularly preferable.

本発明において、多量化ジイソシアネートを形成するジイソシアネートとしては、脂肪族ジイソシアネートを用いることが好ましく、特に1,6−ヘキサメチレンジイソシアネートを用いることが好ましい。また、多量化ジイソシアネートは、ウレタン変性、アロファネート変性、及びビュレット変性等の変性化したものであってもよい。   In the present invention, aliphatic diisocyanate is preferably used as the diisocyanate forming the multimerized diisocyanate, and 1,6-hexamethylene diisocyanate is particularly preferably used. The multimerized diisocyanate may be modified by urethane modification, allophanate modification, burette modification or the like.

高分子量ポリオールα及びβとしては、ポリテトラメチレンエーテルグリコールに代表されるポリエーテルポリオール、ポリブチレンアジペートに代表されるポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリカプロラクトンのようなポリエステルグリコールとアルキレンカーボネートとの反応物などで例示されるポリエステルポリカーボネートポリオール、エチレンカーボネートを多価アルコールと反応させ、次いで得られた反応混合物を有機ジカルボン酸と反応させたポリエステルポリカーボネートポリオール、及びポリヒドキシル化合物とアリールカーボネートとのエステル交換反応により得られるポリカーボネートポリオールなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   High molecular weight polyols α and β include polyether polyols typified by polytetramethylene ether glycol, polyester polyols typified by polybutylene adipate, reaction products of polyester glycol such as polycaprolactone polyol and polycaprolactone and alkylene carbonate. Polyester polycarbonate polyol exemplified by the above, obtained by reacting ethylene carbonate with polyhydric alcohol, then reacting the resulting reaction mixture with organic dicarboxylic acid, and transesterification of polyhydroxyl compound with aryl carbonate And polycarbonate polyol. These may be used alone or in combination of two or more.

高分子量ポリオールαの数平均分子量は特に限定されるものではないが、得られるポリウレタン樹脂の粘弾性特性の観点から500〜5000であることが好ましく、より好ましくは1000〜2000である。数平均分子量が500未満であると、これを用いたポリウレタン樹脂は十分な弾性特性を有さず、脆いポリマーとなる。そのためこのポリウレタン樹脂から製造される研磨パッドは硬くなりすぎ、ウエハ表面のスクラッチの原因となる。また、摩耗しやすくなるため、パッド寿命の観点からも好ましくない。一方、数平均分子量が5000を超えると、これを用いたポリウレタン樹脂は軟らかくなりすぎるため、このポリウレタン樹脂から製造される研磨パッドは平坦化特性に劣る傾向にある。   The number average molecular weight of the high molecular weight polyol α is not particularly limited, but is preferably 500 to 5000, more preferably 1000 to 2000, from the viewpoint of the viscoelastic properties of the obtained polyurethane resin. When the number average molecular weight is less than 500, a polyurethane resin using the number average molecular weight does not have sufficient elastic properties and becomes a brittle polymer. Therefore, the polishing pad manufactured from this polyurethane resin becomes too hard and causes scratches on the wafer surface. Moreover, since it becomes easy to wear, it is not preferable from the viewpoint of the pad life. On the other hand, when the number average molecular weight exceeds 5,000, the polyurethane resin using the number average molecular weight becomes too soft, so that the polishing pad produced from this polyurethane resin tends to have poor planarization characteristics.

高分子量ポリオールβの数平均分子量は特に限定されるものではないが、得られるポリウレタン樹脂の吸水時の寸法変化及び吸水率の観点から200〜1000であることが好ましく、より好ましくは250〜650である。数平均分子量が200未満であると、架橋間距離が短くなるため水を保持しにくくなる傾向にある。一方、数平均分子量が1000を超えると、架橋間距離が長くなるため吸水性が高くなり、吸水時の寸法変化が大きくなる傾向にある。   The number average molecular weight of the high molecular weight polyol β is not particularly limited, but is preferably 200 to 1000, more preferably 250 to 650, from the viewpoint of dimensional change and water absorption of the resulting polyurethane resin upon water absorption. is there. If the number average molecular weight is less than 200, the distance between crosslinks is shortened, so that it tends to be difficult to retain water. On the other hand, when the number average molecular weight exceeds 1000, the distance between crosslinks becomes long, so that the water absorption becomes high and the dimensional change at the time of water absorption tends to increase.

低分子量ポリオールは、イソシアネート末端プレポリマーAの必須原料である。低分子量ポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,2−ブタンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、2,3−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,4−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、トリメチロールプロパン、グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール、テトラメチロールシクロヘキサン、メチルグルコシド、ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、スクロース、2,2,6,6−テトラキス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサノール、ジエタノールアミン、N−メチルジエタノールアミン、及びトリエタノールアミン等が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。なお、イソシアネート末端プレポリマーBの原料として低分子量ポリオールを適宜用いてもよい。   The low molecular weight polyol is an essential raw material for the isocyanate-terminated prepolymer A. Examples of the low molecular weight polyol include ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,2-butanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, 2,3- Butanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 3-methyl-1,5-pentanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,4-bis (2-hydroxyethoxy) Benzene, trimethylolpropane, glycerin, 1,2,6-hexanetriol, pentaerythritol, tetramethylolcyclohexane, methylglucoside, sorbitol, mannitol, dulcitol, sucrose, 2,2,6,6-tetrakis (hydroxymethyl) ) Cyclohexanol, diethanolamine, N- methyldiethanolamine, and triethanolamine, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. A low molecular weight polyol may be appropriately used as a raw material for the isocyanate-terminated prepolymer B.

また、イソシアネート末端プレポリマーA及びBの原料として、エチレンジアミン、トリレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、及びジエチレントリアミン等の低分子量ポリアミンを併用することもできる。また、モノエタノールアミン、2−(2−アミノエチルアミノ)エタノール、及びモノプロパノールアミン等のアルコールアミンを併用することもできる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   Moreover, low molecular weight polyamines such as ethylenediamine, tolylenediamine, diphenylmethanediamine, and diethylenetriamine can also be used in combination as raw materials for the isocyanate-terminated prepolymers A and B. Also, alcohol amines such as monoethanolamine, 2- (2-aminoethylamino) ethanol, and monopropanolamine can be used in combination. These may be used alone or in combination of two or more.

低分子量ポリオールや低分子量ポリアミン等の配合量は特に限定されず、製造される研磨パッド(研磨層)に要求される特性により適宜決定されるが、イソシアネート末端プレポリマーAの原料である全活性水素基含有化合物の10〜25モル%であることが好ましい。   The blending amount of the low molecular weight polyol, the low molecular weight polyamine or the like is not particularly limited and is appropriately determined depending on the characteristics required for the polishing pad (polishing layer) to be produced, but all active hydrogen which is a raw material of the isocyanate-terminated prepolymer A It is preferable that it is 10-25 mol% of a group containing compound.

イソシアネート末端プレポリマーBを作製する際には、NCO Indexが3〜5になるように多量化ジイソシアネート及び高分子量ポリオールβを配合することが好ましく、より好ましくはNCO Indexが3〜4である。   In preparing the isocyanate-terminated prepolymer B, it is preferable to blend the dimerized diisocyanate and the high molecular weight polyol β so that the NCO Index is 3 to 5, more preferably the NCO Index is 3 to 4.

一方、イソシアネート末端プレポリマーAを作製する際のNCO Indexは特に制限されず、通常1.5〜2.5程度である。   On the other hand, the NCO Index for producing the isocyanate-terminated prepolymer A is not particularly limited, and is usually about 1.5 to 2.5.

ポリウレタン樹脂をプレポリマー法により製造する場合において、プレポリマーの硬化には鎖延長剤を使用する。鎖延長剤は、少なくとも2個以上の活性水素基を有する有機化合物であり、活性水素基としては、水酸基、第1級もしくは第2級アミノ基、チオール基(SH)等が例示できる。具体的には、4,4’−メチレンビス(o−クロロアニリン)(MOCA)、2,6−ジクロロ−p−フェニレンジアミン、4,4’−メチレンビス(2,3−ジクロロアニリン)、3,5−ビス(メチルチオ)−2,4−トルエンジアミン、3,5−ビス(メチルチオ)−2,6−トルエンジアミン、3,5−ジエチルトルエン−2,4−ジアミン、3,5−ジエチルトルエン−2,6−ジアミン、トリメチレングリコール−ジ−p−アミノベンゾエート、ポリテトラメチレンオキシド−ジ−p−アミノベンゾエート、4,4’−ジアミノ−3,3’,5,5’−テトラエチルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジイソプロピル−5,5’−ジメチルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’,5,5’−テトライソプロピルジフェニルメタン、1,2−ビス(2−アミノフェニルチオ)エタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジエチル−5,5’−ジメチルジフェニルメタン、N,N’−ジ−sec−ブチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、3,3’−ジエチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、m−キシリレンジアミン、N,N’−ジ−sec−ブチル−p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、及びp−キシリレンジアミン等に例示されるポリアミン類、あるいは、上述した低分子量ポリオールや低分子量ポリアミンを挙げることができる。これらは1種で用いても、2種以上を混合しても差し支えない。   When the polyurethane resin is produced by the prepolymer method, a chain extender is used for curing the prepolymer. The chain extender is an organic compound having at least two active hydrogen groups, and examples of the active hydrogen group include a hydroxyl group, a primary or secondary amino group, and a thiol group (SH). Specifically, 4,4′-methylenebis (o-chloroaniline) (MOCA), 2,6-dichloro-p-phenylenediamine, 4,4′-methylenebis (2,3-dichloroaniline), 3,5 -Bis (methylthio) -2,4-toluenediamine, 3,5-bis (methylthio) -2,6-toluenediamine, 3,5-diethyltoluene-2,4-diamine, 3,5-diethyltoluene-2 , 6-diamine, trimethylene glycol-di-p-aminobenzoate, polytetramethylene oxide-di-p-aminobenzoate, 4,4′-diamino-3,3 ′, 5,5′-tetraethyldiphenylmethane, 4, 4'-diamino-3,3'-diisopropyl-5,5'-dimethyldiphenylmethane, 4,4'-diamino-3,3 ', 5,5'-tetra Sopropyldiphenylmethane, 1,2-bis (2-aminophenylthio) ethane, 4,4′-diamino-3,3′-diethyl-5,5′-dimethyldiphenylmethane, N, N′-di-sec-butyl -4,4'-diaminodiphenylmethane, 3,3'-diethyl-4,4'-diaminodiphenylmethane, m-xylylenediamine, N, N'-di-sec-butyl-p-phenylenediamine, m-phenylenediamine And polyamines exemplified by p-xylylenediamine and the like, or the above-mentioned low molecular weight polyols and low molecular weight polyamines. These may be used alone or in combination of two or more.

本発明における(1)イソシアネート末端プレポリマーA、(2)多量化ジイソシアネート又はイソシアネート末端プレポリマーB、及び(3)鎖延長剤の比は、各々の分子量や研磨パッドの所望物性などにより種々変え得る。多量化ジイソシアネート又はイソシアネート末端プレポリマーBの添加量は、イソシアネート末端プレポリマーA100重量部に対して5〜30重量部であることが好ましく、より好ましくは10〜20重量部である。また、所望する研磨特性を有する研磨パッドを得るためには、鎖延長剤の活性水素基(水酸基、アミノ基)数に対する前記プレポリマーのイソシアネート基数は、0.8〜1.2であることが好ましく、さらに好ましくは0.99〜1.15である。イソシアネート基数が前記範囲外の場合には、硬化不良が生じて要求される比重及び硬度が得られず、研磨特性が低下する傾向にある。   The ratio of (1) isocyanate-terminated prepolymer A, (2) multimerized diisocyanate or isocyanate-terminated prepolymer B, and (3) chain extender in the present invention can be varied depending on the molecular weight of each, the desired physical properties of the polishing pad, etc. . The addition amount of the multimerized diisocyanate or isocyanate-terminated prepolymer B is preferably 5 to 30 parts by weight, more preferably 10 to 20 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the isocyanate-terminated prepolymer A. In order to obtain a polishing pad having desired polishing characteristics, the number of isocyanate groups of the prepolymer relative to the number of active hydrogen groups (hydroxyl groups, amino groups) of the chain extender is 0.8 to 1.2. Preferably, it is 0.99 to 1.15. When the number of isocyanate groups is outside the above range, curing failure occurs and the required specific gravity and hardness cannot be obtained, and the polishing characteristics tend to be deteriorated.

ポリウレタン樹脂は、溶融法、溶液法など公知のウレタン化技術を応用して製造することができるが、コスト、作業環境などを考慮した場合、溶融法で製造することが好ましい。   The polyurethane resin can be produced by applying a known urethanization technique such as a melting method or a solution method, but it is preferably produced by a melting method in consideration of cost, working environment, and the like.

本発明のポリウレタン発泡体の製造は、プレポリマー法により行われる。プレポリマー法にて得られるポリウレタン樹脂は、物理的特性が優れており好適である。   The polyurethane foam of the present invention is produced by a prepolymer method. The polyurethane resin obtained by the prepolymer method is suitable because of its excellent physical properties.

なお、イソシアネート末端プレポリマーA及びBは、分子量が800〜5000程度のものが加工性、物理的特性等が優れており好適である。   The isocyanate-terminated prepolymers A and B are preferably those having a molecular weight of about 800 to 5000 because of excellent processability and physical characteristics.

ポリウレタン樹脂は、(1)イソシアネート末端プレポリマーA、及び(2)多量化ジイソシアネート又はイソシアネート末端プレポリマーBを含む第1成分、及び(3)鎖延長剤を含む第2成分を混合して、加熱硬化させて製造する。   The polyurethane resin is heated by mixing (1) an isocyanate-terminated prepolymer A, (2) a first component containing a multimerized diisocyanate or an isocyanate-terminated prepolymer B, and (3) a second component containing a chain extender. Hardened and manufactured.

本発明においては、前記ポリウレタン樹脂を発泡体にするために、中空微小球体を使用する。中空微小球体は、(1)イソシアネート末端プレポリマーA、及び(2)多量化ジイソシアネート又はイソシアネート末端プレポリマーBを含む第1成分に添加してもよく、(3)鎖延長剤を含む第2成分に添加してもよいが、ポリウレタン発泡体中に均一に分散させるために第1成分に添加することが好ましい。   In the present invention, hollow microspheres are used to make the polyurethane resin into a foam. The hollow microspheres may be added to a first component comprising (1) an isocyanate-terminated prepolymer A, and (2) a multimerized diisocyanate or an isocyanate-terminated prepolymer B, and (3) a second component comprising a chain extender. However, it is preferable to add to the first component in order to disperse it uniformly in the polyurethane foam.

前記中空微小球体とは、内部が中空であり、外郭が樹脂で形成されているものである。本発明においては、公知の中空微小球体を特に限定なく使用可能であり、例えば、エクスパンセル DE(日本フィライト社製)、ミクロパール(松本油脂工業製)、及びARBOCEL(Rettenmaier&Sohne製)、マツモトマイクロスフェアーF(松本油脂製薬製)等が例示される。   The hollow microsphere has a hollow inside and an outer shell made of resin. In the present invention, known hollow microspheres can be used without particular limitation. For example, EXPANSEL DE (manufactured by Japan Philite), Micropearl (manufactured by Matsumoto Yushi Kogyo), ARBOCEL (manufactured by Rettenmeier & Sone), Matsumoto Micro Examples include Sphere F (manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku).

中空微小球体の添加量は特に制限されないが、ポリウレタン発泡体中に1.5〜2.5重量%になるように添加することが好ましく、より好ましくは1.6〜2.4重量%である。   The addition amount of the hollow microspheres is not particularly limited, but is preferably added to the polyurethane foam so as to be 1.5 to 2.5% by weight, more preferably 1.6 to 2.4% by weight. .

なお、必要に応じて、酸化防止剤等の安定剤、滑剤、顔料、充填剤、帯電防止剤、その他の添加剤を加えてもよい。   In addition, you may add stabilizers, such as antioxidant, a lubricant, a pigment, a filler, an antistatic agent, and another additive as needed.

研磨パッド(研磨層)を構成する熱硬化性ポリウレタン発泡体を製造する方法の例について以下に説明する。かかるポリウレタン発泡体の製造方法は、以下の工程を有する。
1)中空微小球体の混合工程
(1)イソシアネート末端プレポリマーA、及び(2)多量化ジイソシアネート又はイソシアネート末端プレポリマーBを含む第1成分に中空微小球体をポリウレタン発泡体中に1.5〜2.5重量%になるように添加し、均一に分散させて分散液を得る。前記プレポリマーが常温で固体の場合には適宜の温度に予熱し、溶融して使用する。
2)硬化剤(鎖延長剤)の混合工程
上記分散液に(3)鎖延長剤を含む第2成分を添加、混合して反応液を得る。
3)注型工程
上記反応液を金型に流し込む。
4)硬化工程
金型に流し込まれた反応液を加熱し、反応硬化させる。
An example of a method for producing a thermosetting polyurethane foam constituting the polishing pad (polishing layer) will be described below. The manufacturing method of this polyurethane foam has the following processes.
1) Mixing step of hollow microspheres (1) Hollow microspheres in polyurethane foam as a first component containing isocyanate-terminated prepolymer A and (2) multimerized diisocyanate or isocyanate-terminated prepolymer B Add to 5 wt% and disperse uniformly to obtain a dispersion. When the prepolymer is solid at normal temperature, it is preheated to an appropriate temperature and melted before use.
2) Mixing step of curing agent (chain extender) A second reaction component containing (3) a chain extender is added to and mixed with the dispersion to obtain a reaction solution.
3) Casting step The reaction solution is poured into a mold.
4) Curing step The reaction solution poured into the mold is heated to cause reaction curing.

ポリウレタン発泡体の製造方法においては、反応液を型に流し込んで流動しなくなるまで反応した発泡体を、加熱、ポストキュアすることは、発泡体の物理的特性を向上させる効果があり、極めて好適である。   In the production method of polyurethane foam, heating and post-curing the foam that has reacted until the reaction liquid is poured into the mold and no longer flows is effective in improving the physical properties of the foam and is extremely suitable. is there.

第3級アミン系等の公知のポリウレタン反応を促進する触媒を使用してもかまわない。触媒の種類、添加量は、混合工程後、所定形状の型に流し込む流動時間を考慮して選択する。   You may use the catalyst which accelerates | stimulates well-known polyurethane reactions, such as tertiary amine type | system | group. The type and addition amount of the catalyst are selected in consideration of the flow time for pouring into a mold having a predetermined shape after the mixing step.

ポリウレタン発泡体の製造は、各成分を計量して容器に投入し、撹拌するバッチ方式であっても、また撹拌装置に各成分を連続して供給して撹拌し、反応液を送り出して成形品を製造する連続生産方式であってもよい。   Polyurethane foam can be produced by batch feeding each component into a container and stirring, or by continuously feeding each component to the stirring device and stirring, then sending out the reaction solution and molding. May be a continuous production method.

また、ポリウレタン発泡体の原料となるプレポリマー及び中空微小球体等を反応容器に入れ、その後鎖延長剤を投入、撹拌後、所定の大きさの注型に流し込みブロックを作製し、そのブロックを鉋状、あるいはバンドソー状のスライサーを用いてスライスする方法、又は前述の注型の段階で、薄いシート状にしても良い。また、原料となる樹脂を溶解し、Tダイから押し出し成形して直接シート状のポリウレタン発泡体を得ても良い。   Also, prepolymers and hollow microspheres that are the raw materials for polyurethane foam are placed in a reaction vessel, and then a chain extender is added and stirred, and then poured into a casting mold of a predetermined size to prepare a block. In the method of slicing using a slicer or a band saw slicer, or in the above-mentioned casting step, a thin sheet may be formed. Alternatively, a raw material resin may be dissolved and extruded from a T-die to directly obtain a sheet-like polyurethane foam.

また、ポリウレタン発泡体の製造方法としては、機械的発泡法、化学的発泡法などの公知の方法を併用してもよい。特に、ポリアルキルシロキサンとポリエーテルとの共重合体であるシリコン系界面活性剤を使用した機械的発泡法を併用することが好ましい。該シリコン系界面活性剤としては、SH−192、L−5340(東レダウコーニングシリコン製)等が好適な化合物として例示される。   Moreover, as a manufacturing method of a polyurethane foam, you may use together well-known methods, such as a mechanical foaming method and a chemical foaming method. In particular, it is preferable to use in combination with a mechanical foaming method using a silicon surfactant which is a copolymer of polyalkylsiloxane and polyether. Examples of the silicon-based surfactant include SH-192, L-5340 (manufactured by Toray Dow Corning Silicon), and the like.

機械的発泡法を併用した微細気泡タイプの熱硬化性ポリウレタン発泡体を製造する方法の例について以下に説明する。かかるポリウレタン発泡体の製造方法は、以下の工程を有する。
1)気泡分散液を作製する発泡工程
(1)イソシアネート末端プレポリマーA、及び(2)多量化ジイソシアネート又はイソシアネート末端プレポリマーBを含む第1成分に中空微小球体をポリウレタン発泡体中に1.5〜2.5重量%になるように、及びシリコン系界面活性剤をポリウレタン発泡体中に0.05〜10重量%になるように添加し、非反応性気体の存在下で撹拌し、非反応性気体を微細気泡として分散させて気泡分散液とする。前記プレポリマーが常温で固体の場合には適宜の温度に予熱し、溶融して使用する。
2)硬化剤(鎖延長剤)混合工程
上記の気泡分散液に(3)鎖延長剤を含む第2成分を添加、混合、撹拌して発泡反応液とする。
3)注型工程
上記の発泡反応液を金型に流し込む。
4)硬化工程
金型に流し込まれた発泡反応液を加熱し、反応硬化させる。
An example of a method for producing a micro-bubble type thermosetting polyurethane foam using a mechanical foaming method will be described below. The manufacturing method of this polyurethane foam has the following processes.
1) Foaming step for preparing a cell dispersion (1) Hollow microspheres in a polyurethane foam as a first component containing isocyanate-terminated prepolymer A and (2) multimerized diisocyanate or isocyanate-terminated prepolymer B Add a silicone-based surfactant in the polyurethane foam to 0.05 to 10% by weight so as to be ˜2.5% by weight, and stir in the presence of a non-reactive gas. Gas is dispersed as fine bubbles to obtain a bubble dispersion. When the prepolymer is solid at normal temperature, it is preheated to an appropriate temperature and melted before use.
2) Curing Agent (Chain Extender) Mixing Step (3) A second component containing a chain extender is added to the cell dispersion, mixed and stirred to obtain a foaming reaction solution.
3) Casting process The above foaming reaction liquid is poured into a mold.
4) Curing process The foaming reaction liquid poured into the mold is heated and reacted and cured.

前記微細気泡を形成するために使用される非反応性気体としては、可燃性でないものが好ましく、具体的には窒素、酸素、炭酸ガス、ヘリウムやアルゴン等の希ガスやこれらの混合気体が例示され、乾燥して水分を除去した空気の使用がコスト的にも最も好ましい。   As the non-reactive gas used to form the fine bubbles, non-flammable gases are preferable, and specific examples include nitrogen, oxygen, carbon dioxide, rare gases such as helium and argon, and mixed gases thereof. In view of cost, it is most preferable to use air that has been dried to remove moisture.

非反応性気体を微細気泡状にしてシリコン系界面活性剤を含む第1成分に分散させる撹拌装置としては、公知の撹拌装置は特に限定なく使用可能であり、具体的にはホモジナイザー、ディゾルバー、2軸遊星型ミキサー(プラネタリーミキサー)等が例示される。撹拌装置の撹拌翼の形状も特に限定されないが、ホイッパー型の撹拌翼の使用にて微細気泡が得られ好ましい。   A known stirring device can be used without particular limitation as a stirring device for dispersing non-reactive gas in the form of fine bubbles and dispersed in the first component containing the silicon-based surfactant. Specifically, a homogenizer, a dissolver, 2 A shaft planetary mixer (planetary mixer) is exemplified. The shape of the stirring blade of the stirring device is not particularly limited, but it is preferable to use a whipper type stirring blade because fine bubbles can be obtained.

なお、発泡工程において気泡分散液を作成する撹拌と、混合工程における鎖延長剤を添加して混合する撹拌は、異なる撹拌装置を使用することも好ましい態様である。特に混合工程における撹拌は気泡を形成する撹拌でなくてもよく、大きな気泡を巻き込まない撹拌装置の使用が好ましい。このような撹拌装置としては、遊星型ミキサーが好適である。発泡工程と混合工程の撹拌装置を同一の撹拌装置を使用しても支障はなく、必要に応じて撹拌翼の回転速度を調整する等の撹拌条件の調整を行って使用することも好適である。   In addition, it is also a preferable aspect to use a different stirring apparatus for the stirring which produces a cell dispersion in a foaming process, and the stirring which adds and mixes the chain extender in a mixing process. In particular, the stirring in the mixing step may not be stirring that forms bubbles, and it is preferable to use a stirring device that does not involve large bubbles. As such an agitator, a planetary mixer is suitable. There is no problem even if the same stirring device is used as the stirring device for the foaming step and the mixing step, and it is also preferable to adjust the stirring conditions such as adjusting the rotation speed of the stirring blade as necessary. .

前記ポリウレタン発泡体中の中空微小球体の平均セル径は、20〜60μmであることが好ましく、より好ましくは30〜50μmである。また、前記ポリウレタン発泡体は、吸水時の寸法変化率が0.5%以下であることが好ましく、より好ましくは0.4%以下である。また、前記ポリウレタン発泡体は、吸水時の曲げ弾性率の変化率が25%以下であることが好ましく、より好ましくは20%以下である。なお、前記各物性の測定方法は実施例の記載による。   The average cell diameter of the hollow microspheres in the polyurethane foam is preferably 20 to 60 μm, more preferably 30 to 50 μm. Further, the polyurethane foam preferably has a dimensional change rate at the time of water absorption of 0.5% or less, more preferably 0.4% or less. The polyurethane foam preferably has a flexural modulus change rate of 25% or less at the time of water absorption, more preferably 20% or less. In addition, the measuring method of each said physical property is based on description of an Example.

また、前記ポリウレタン発泡体中の機械的発泡法により形成された気泡の平均気泡径は、20〜70μmであることが好ましく、より好ましくは30〜60μmである。   Moreover, it is preferable that the average bubble diameter of the bubble formed by the mechanical foaming method in the said polyurethane foam is 20-70 micrometers, More preferably, it is 30-60 micrometers.

前記ポリウレタン発泡体は、アスカーD硬度が45〜65度であることが好ましく、より好ましくは50〜60度である。   The polyurethane foam preferably has an Asker D hardness of 45 to 65 degrees, more preferably 50 to 60 degrees.

本発明の研磨パッド(研磨層)の被研磨材と接触する研磨表面は、スラリーを保持・更新するための凹凸構造を有する。発泡体からなる研磨層は、研磨表面に多くの開口を有し、スラリーを保持・更新する働きを持っているが、研磨表面に凹凸構造を形成することにより、スラリーの保持と更新をさらに効率よく行うことができ、また被研磨材との吸着による被研磨材の破壊を防ぐことができる。凹凸構造は、スラリーを保持・更新する形状であれば特に限定されるものではなく、例えば、XY格子溝、同心円状溝、貫通孔、貫通していない穴、多角柱、円柱、螺旋状溝、偏心円状溝、放射状溝、及びこれらの溝を組み合わせたものが挙げられる。また、これらの凹凸構造は規則性のあるものが一般的であるが、スラリーの保持・更新性を望ましいものにするため、ある範囲ごとに溝ピッチ、溝幅、溝深さ等を変化させることも可能である。   The polishing surface that contacts the material to be polished of the polishing pad (polishing layer) of the present invention has a concavo-convex structure for holding and updating the slurry. The polishing layer made of foam has many openings on the polishing surface and has the function of holding and updating the slurry. By forming a concavo-convex structure on the polishing surface, the slurry can be held and updated more efficiently. It can be performed well, and destruction of the material to be polished due to adsorption with the material to be polished can be prevented. The concavo-convex structure is not particularly limited as long as it is a shape that holds and renews the slurry. For example, an XY lattice groove, a concentric circular groove, a through hole, a non-penetrating hole, a polygonal column, a cylinder, a spiral groove, Examples include eccentric circular grooves, radial grooves, and combinations of these grooves. In addition, these uneven structures are generally regular, but in order to make the slurry retention and renewability desirable, the groove pitch, groove width, groove depth, etc. should be changed for each range. Is also possible.

前記凹凸構造の作製方法は特に限定されるものではないが、例えば、所定サイズのバイトのような治具を用い機械切削する方法、所定の表面形状を有した金型に樹脂を流しこみ、硬化させることにより作製する方法、所定の表面形状を有したプレス板で樹脂をプレスし作製する方法、フォトリソグラフィを用いて作製する方法、印刷手法を用いて作製する方法、炭酸ガスレーザーなどを用いたレーザー光による作製方法などが挙げられる。   The method for producing the concavo-convex structure is not particularly limited. For example, a method of machine cutting using a jig such as a tool of a predetermined size, pouring a resin into a mold having a predetermined surface shape, and curing. Using a press plate having a predetermined surface shape, a method of producing a resin by pressing, a method of producing using photolithography, a method of producing using a printing technique, a carbon dioxide laser, etc. Examples include a manufacturing method using laser light.

研磨層の厚みは特に限定されるものではないが、通常0.8〜4mm程度であり、1.5〜2.5mmであることが好ましい。前記厚みの研磨層を作製する方法としては、前記発泡体のブロックをバンドソー方式やカンナ方式のスライサーを用いて所定厚みにする方法、所定厚みのキャビティーを持った金型に樹脂を流し込み硬化させる方法、及びコーティング技術やシート成形技術を用いた方法などが挙げられる。   The thickness of the polishing layer is not particularly limited, but is usually about 0.8 to 4 mm, and preferably 1.5 to 2.5 mm. As a method for producing the polishing layer having the thickness, a method of making the foam block a predetermined thickness by using a band saw type or canna type slicer, a resin is poured into a mold having a cavity of a predetermined thickness and cured. Examples thereof include a method and a method using a coating technique or a sheet forming technique.

また、前記研磨層の厚みバラツキは100μm以下であることが好ましい。厚みバラツキが100μmを越えるものは、研磨層に大きなうねりを持ったものとなり、被研磨材に対する接触状態が異なる部分ができ、研磨特性に悪影響を与える。また、研磨層の厚みバラツキを解消するため、一般的には、研磨初期に研磨層表面をダイヤモンド砥粒を電着、融着させたドレッサーを用いてドレッシングするが、上記範囲を超えたものは、ドレッシング時間が長くなり、生産効率を低下させるものとなる。   The thickness variation of the polishing layer is preferably 100 μm or less. When the thickness variation exceeds 100 μm, the polishing layer has a large waviness, and there are portions where the contact state with the material to be polished is different, which adversely affects the polishing characteristics. In order to eliminate the thickness variation of the polishing layer, in general, the surface of the polishing layer is dressed with a dresser in which diamond abrasive grains are electrodeposited and fused in the initial stage of polishing. As a result, the dressing time becomes longer and the production efficiency is lowered.

研磨層の厚みのバラツキを抑える方法としては、所定厚みにスライスした研磨シート表面をバフィングする方法が挙げられる。また、バフィングする際には、粒度などが異なる研磨材で段階的に行うことが好ましい。   Examples of a method for suppressing the variation in the thickness of the polishing layer include a method of buffing the surface of the polishing sheet sliced to a predetermined thickness. Moreover, when buffing, it is preferable to carry out stepwise with abrasives having different particle sizes.

本発明の研磨パッドは、前記研磨層とクッションシートとを貼り合わせたものであってもよい。   The polishing pad of the present invention may be a laminate of the polishing layer and a cushion sheet.

前記クッションシート(クッション層)は、研磨層の特性を補うものである。クッションシートは、CMPにおいて、トレードオフの関係にあるプラナリティとユニフォーミティの両者を両立させるために必要なものである。プラナリティとは、パターン形成時に発生する微小凹凸のある被研磨材を研磨した時のパターン部の平坦性をいい、ユニフォーミティとは、被研磨材全体の均一性をいう。研磨層の特性によって、プラナリティを改善し、クッションシートの特性によってユニフォーミティを改善する。本発明の研磨パッドにおいては、クッションシートは研磨層より柔らかいものを用いることが好ましい。   The cushion sheet (cushion layer) supplements the characteristics of the polishing layer. The cushion sheet is necessary for achieving both planarity and uniformity in a trade-off relationship in CMP. Planarity refers to the flatness of a pattern portion when a material having fine irregularities generated during pattern formation is polished, and uniformity refers to the uniformity of the entire material to be polished. The planarity is improved by the characteristics of the polishing layer, and the uniformity is improved by the characteristics of the cushion sheet. In the polishing pad of the present invention, it is preferable to use a cushion sheet that is softer than the polishing layer.

前記クッションシートとしては、例えば、ポリエステル不織布、ナイロン不織布、アクリル不織布などの繊維不織布やポリウレタンを含浸したポリエステル不織布のような樹脂含浸不織布、ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォームなどの高分子樹脂発泡体、ブタジエンゴム、イソプレンゴムなどのゴム性樹脂、感光性樹脂などが挙げられる。   Examples of the cushion sheet include a fiber nonwoven fabric such as a polyester nonwoven fabric, a nylon nonwoven fabric, and an acrylic nonwoven fabric, a resin-impregnated nonwoven fabric such as a polyester nonwoven fabric impregnated with polyurethane, a polymer resin foam such as polyurethane foam and polyethylene foam, a butadiene rubber, Examples thereof include rubber resins such as isoprene rubber and photosensitive resins.

研磨層とクッションシートとを貼り合わせる手段としては、例えば、研磨層とクッションシートとを両面テープで挟みプレスする方法が挙げられる。   Examples of means for attaching the polishing layer and the cushion sheet include a method of pressing the polishing layer and the cushion sheet with a double-sided tape.

前記両面テープは、不織布やフィルム等の基材の両面に接着層を設けた一般的な構成を有するものである。クッションシートへのスラリーの浸透等を防ぐことを考慮すると、基材にフィルムを用いることが好ましい。また、接着層の組成としては、例えば、ゴム系接着剤やアクリル系接着剤等が挙げられる。金属イオンの含有量を考慮すると、アクリル系接着剤は、金属イオン含有量が少ないため好ましい。また、研磨層とクッションシートは組成が異なることもあるため、両面テープの各接着層の組成を異なるものとし、各層の接着力を適正化することも可能である。   The double-sided tape has a general configuration in which adhesive layers are provided on both sides of a substrate such as a nonwoven fabric or a film. In consideration of preventing the penetration of the slurry into the cushion sheet, it is preferable to use a film for the substrate. Examples of the composition of the adhesive layer include rubber adhesives and acrylic adhesives. Considering the content of metal ions, an acrylic adhesive is preferable because the metal ion content is low. In addition, since the composition of the polishing layer and the cushion sheet may be different, the composition of each adhesive layer of the double-sided tape can be made different so that the adhesive force of each layer can be optimized.

本発明の研磨パッドは、プラテンと接着する面に両面テープが設けられていてもよい。該両面テープとしては、上述と同様に基材の両面に接着層を設けた一般的な構成を有するものを用いることができる。基材としては、例えば不織布やフィルム等が挙げられる。研磨パッドの使用後のプラテンからの剥離を考慮すれば、基材にフィルムを用いることが好ましい。また、接着層の組成としては、例えば、ゴム系接着剤やアクリル系接着剤等が挙げられる。金属イオンの含有量を考慮すると、アクリル系接着剤は、金属イオン含有量が少ないため好ましい。   The polishing pad of the present invention may be provided with a double-sided tape on the surface to be bonded to the platen. As the double-sided tape, a tape having a general configuration in which an adhesive layer is provided on both surfaces of a base material can be used as described above. As a base material, a nonwoven fabric, a film, etc. are mentioned, for example. In consideration of peeling from the platen after use of the polishing pad, it is preferable to use a film for the substrate. Examples of the composition of the adhesive layer include rubber adhesives and acrylic adhesives. Considering the content of metal ions, an acrylic adhesive is preferable because the metal ion content is low.

半導体デバイスは、前記研磨パッドを用いて半導体ウエハの表面を研磨する工程を経て製造される。半導体ウエハとは、一般にシリコンウエハ上に配線金属及び酸化膜を積層したものである。半導体ウエハの研磨方法、研磨装置は特に制限されず、例えば、図1に示すように研磨パッド(研磨層)1を支持する研磨定盤2と、半導体ウエハ4を支持する支持台(ポリシングヘッド)5とウエハへの均一加圧を行うためのバッキング材と、研磨剤3の供給機構を備えた研磨装置などを用いて行われる。研磨パッド1は、例えば、両面テープで貼り付けることにより、研磨定盤2に装着される。研磨定盤2と支持台5とは、それぞれに支持された研磨パッド1と半導体ウエハ4が対向するように配置され、それぞれに回転軸6、7を備えている。また、支持台5側には、半導体ウエハ4を研磨パッド1に押し付けるための加圧機構が設けてある。研磨に際しては、研磨定盤2と支持台5とを回転させつつ半導体ウエハ4を研磨パッド1に押し付け、スラリーを供給しながら研磨を行う。スラリーの流量、研磨荷重、研磨定盤回転数、及びウエハ回転数は特に制限されず、適宜調整して行う。   The semiconductor device is manufactured through a step of polishing the surface of the semiconductor wafer using the polishing pad. A semiconductor wafer is generally a laminate of a wiring metal and an oxide film on a silicon wafer. The method and apparatus for polishing the semiconductor wafer are not particularly limited. For example, as shown in FIG. 1, a polishing surface plate 2 that supports a polishing pad (polishing layer) 1 and a support table (polishing head) that supports the semiconductor wafer 4. 5 and a polishing apparatus equipped with a backing material for uniformly pressing the wafer and a supply mechanism of the abrasive 3. The polishing pad 1 is attached to the polishing surface plate 2 by attaching it with a double-sided tape, for example. The polishing surface plate 2 and the support base 5 are disposed so that the polishing pad 1 and the semiconductor wafer 4 supported on each of the polishing surface plate 2 and the support table 5 face each other, and are provided with rotating shafts 6 and 7 respectively. Further, a pressurizing mechanism for pressing the semiconductor wafer 4 against the polishing pad 1 is provided on the support base 5 side. In polishing, the semiconductor wafer 4 is pressed against the polishing pad 1 while rotating the polishing surface plate 2 and the support base 5, and polishing is performed while supplying slurry. The flow rate of the slurry, the polishing load, the polishing platen rotation speed, and the wafer rotation speed are not particularly limited and are appropriately adjusted.

これにより半導体ウエハ4の表面の突出した部分が除去されて平坦状に研磨される。その後、ダイシング、ボンディング、パッケージング等することにより半導体デバイスが製造される。半導体デバイスは、演算処理装置やメモリー等に用いられる。   As a result, the protruding portion of the surface of the semiconductor wafer 4 is removed and polished flat. Thereafter, a semiconductor device is manufactured by dicing, bonding, packaging, or the like. The semiconductor device is used for an arithmetic processing device, a memory, and the like.

以下、本発明を実施例を上げて説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.

[測定、評価方法]
(数平均分子量の測定)
数平均分子量は、GPC(ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィ)にて測定し、標準ポリスチレンにより換算した。
GPC装置:島津製作所製、LC−10A
カラム:Polymer Laboratories社製、(PLgel、5μm、500Å)、(PLgel、5μm、100Å)、及び(PLgel、5μm、50Å)の3つのカラムを連結して使用
流量:1.0ml/min
濃度:1.0g/l
注入量:40μl
カラム温度:40℃
溶離液:テトラヒドロフラン
[Measurement and evaluation methods]
(Measurement of number average molecular weight)
The number average molecular weight was measured by GPC (gel permeation chromatography) and converted by standard polystyrene.
GPC device: manufactured by Shimadzu Corporation, LC-10A
Column: Polymer Laboratories, (PLgel, 5 μm, 500 mm), (PLgel, 5 μm, 100 mm), and (PLgel, 5 μm, 50 mm) connected to three columns, flow rate: 1.0 ml / min
Concentration: 1.0 g / l
Injection volume: 40 μl
Column temperature: 40 ° C
Eluent: Tetrahydrofuran

(平均セル径又は平均気泡径の測定)
作製したポリウレタン発泡体を厚み1mm以下になるべく薄くミクロトームカッターで平行に切り出したものを平均セル径又は平均気泡径の測定用試料とした。試料をスライドガラス上に固定し、SEM(S−3500N、日立サイエンスシステムズ(株))を用いて100倍で観察した。得られた画像を画像解析ソフト(WinRoof、三谷商事(株))を用いて、任意範囲の中空微小球体の全セル径(外郭を含む直径)を測定し、平均セル径を算出した。また、同様に任意範囲の機械的発泡法により形成された気泡の全気泡径を測定し、平均気泡径を算出した。
(Measurement of average cell diameter or average bubble diameter)
A sample for measuring the average cell diameter or average cell diameter was prepared by cutting the produced polyurethane foam as thin as possible to a thickness of 1 mm or less in parallel with a microtome cutter. The sample was fixed on a slide glass and observed at 100 times using SEM (S-3500N, Hitachi Science Systems, Ltd.). Using the image analysis software (WinRoof, Mitani Shoji Co., Ltd.), the obtained cells were measured for the total cell diameter (including the outer diameter) of hollow microspheres in an arbitrary range, and the average cell diameter was calculated. Similarly, the total bubble diameter of bubbles formed by a mechanical foaming method in an arbitrary range was measured, and the average bubble diameter was calculated.

(比重の測定)
JIS Z8807−1976に準拠して行った。作製したポリウレタン発泡体を4cm×8.5cmの短冊状(厚み:任意)に切り出したものを比重測定用試料とし、温度23℃±2℃、湿度50%±5%の環境で16時間静置した。測定には比重計(ザルトリウス社製)を用い、比重を測定した。
(Measurement of specific gravity)
This was performed according to JIS Z8807-1976. The produced polyurethane foam was cut into a 4 cm x 8.5 cm strip (thickness: arbitrary) and used as a sample for measuring the specific gravity, and allowed to stand for 16 hours in an environment of a temperature of 23 ° C ± 2 ° C and a humidity of 50% ± 5%. did. The specific gravity was measured using a hydrometer (manufactured by Sartorius).

(硬度の測定)
JIS K6253−1997に準拠して行った。作製したポリウレタン発泡体を2cm×2cm(厚み:任意)の大きさに切り出したものを硬度測定用試料とし、温度23℃±2℃、湿度50%±5%の環境で16時間静置した。測定時には、試料を重ね合わせ、厚み6mm以上とした。硬度計(高分子計器社製、アスカーD型硬度計)を用い、硬度を測定した。
(Measurement of hardness)
This was performed in accordance with JIS K6253-1997. A sample obtained by cutting the produced polyurethane foam into a size of 2 cm × 2 cm (thickness: arbitrary) was used as a sample for hardness measurement and allowed to stand for 16 hours in an environment of temperature 23 ° C. ± 2 ° C. and humidity 50% ± 5%. At the time of measurement, the samples were overlapped to a thickness of 6 mm or more. The hardness was measured using a hardness meter (manufactured by Kobunshi Keiki Co., Ltd., Asker D type hardness meter).

(吸水時の寸法変化率の測定)
JIS K7312に準拠して行った。作製したポリウレタン発泡体を幅20mm×長さ50mm×厚み1.27mmの大きさに切り出したものをサンプルとした。該サンプルを25℃の蒸留水中に48時間浸漬し、浸漬前後の長さを下記式に代入して寸法変化率を算出した。
寸法変化率(%)=〔(浸漬後の長さ−浸漬前の長さ)/浸漬前の長さ〕×100
(Measurement of dimensional change rate during water absorption)
This was performed according to JIS K7312. A sample obtained by cutting the produced polyurethane foam into a size of width 20 mm × length 50 mm × thickness 1.27 mm was used as a sample. The sample was immersed in distilled water at 25 ° C. for 48 hours, and the dimensional change rate was calculated by substituting the length before and after the immersion into the following formula.
Dimensional change rate (%) = [(length after immersion−length before immersion) / length before immersion] × 100

(吸水時の曲げ弾性率の変化率の測定)
作製したポリウレタン発泡体を幅1mm×長さ3mm×厚み2mmの大きさに切り出したものをサンプルとした。測定装置(インストロン社製、5864卓上型試験機システム)を用い、下記条件で曲げ弾性率を測定した。
・曲げ強度測定用治具:支点間距離22mm
・クロスヘッド速度:0.6mm/min
・移動変位量:6.0mm
また、前記サンプルを25℃の蒸留水中に48時間浸漬した。その後、前記と同様の方法で曲げ弾性率を測定した。吸水時の曲げ弾性率の変化率は下記式により算出した。
変化率(%)=〔(ドライ時の曲げ弾性率−浸漬後の曲げ弾性率)/ドライ時の曲げ弾性率〕×100
(Measurement of change rate of flexural modulus during water absorption)
A sample obtained by cutting the produced polyurethane foam into a size of width 1 mm × length 3 mm × thickness 2 mm was used as a sample. The bending elastic modulus was measured under the following conditions using a measuring device (manufactured by Instron, 5864 tabletop testing machine system).
・ Jig for bending strength measurement: Distance between supporting points 22mm
・ Crosshead speed: 0.6mm / min
・ Moving displacement: 6.0mm
The sample was immersed in distilled water at 25 ° C. for 48 hours. Thereafter, the flexural modulus was measured by the same method as described above. The rate of change in flexural modulus at the time of water absorption was calculated by the following formula.
Rate of change (%) = [(bending elastic modulus when dry−flex elastic modulus after immersion) / flexural elastic modulus when dry] × 100

(研磨特性の評価)
研磨装置としてSPP600S(岡本工作機械社製)を用い、作製した研磨パッドを用いて、研磨特性の評価を行った。研磨速度は、8インチのシリコンウエハに熱酸化膜を1μm製膜したものを1枚につき0.5μm研磨し、このときの時間から算出した。ウエハ100枚目、300枚目及び500枚目における研磨速度を表1に示す。酸化膜の膜厚測定には、干渉式膜厚測定装置(大塚電子社製)を用いた。研磨条件としては、スラリーとして、シリカスラリー(SS12、キャボット社製)を研磨中に流量150ml/min添加した。研磨荷重としては350g/cm、研磨定盤回転数35rpm、ウエハ回転数30rpmとした。
(Evaluation of polishing characteristics)
Using SPP600S (manufactured by Okamoto Machine Tool Co., Ltd.) as a polishing apparatus, polishing characteristics were evaluated using the prepared polishing pad. The polishing rate was calculated from the time obtained by polishing 0.5 μm of a 1-μm thermal oxide film formed on an 8-inch silicon wafer. Table 1 shows the polishing rates for the 100th, 300th, and 500th wafers. An interference type film thickness measuring device (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) was used for measuring the thickness of the oxide film. As polishing conditions, silica slurry (SS12, manufactured by Cabot Corporation) was added as a slurry at a flow rate of 150 ml / min. The polishing load was 350 g / cm 2 , the polishing platen rotation number was 35 rpm, and the wafer rotation number was 30 rpm.

平坦化特性の評価では、8インチシリコンウエハに熱酸化膜を0.5μm堆積させた後、所定のパターニングを行った後、p−TEOSにて酸化膜を1μm堆積させ、初期段差0.5μmのパターン付きウエハを作製し、このウエハを前述条件にて研磨を行った。   In the evaluation of planarization characteristics, after depositing a thermal oxide film of 0.5 μm on an 8-inch silicon wafer, performing a predetermined patterning, an oxide film of 1 μm is deposited by p-TEOS, and an initial step of 0.5 μm is formed. A wafer with a pattern was prepared, and this wafer was polished under the above conditions.

平坦化特性としては削れ量を測定した。幅270μmのラインが30μmのスペースで並んだパターンと幅30μmのラインが270μmのスペースで並んだパターンにおいて、上記の2種のパターンのライン上部の段差が2000Å以下になるときの270μmのスペースの削れ量を測定した。スペースの削れ量が少ないと削れて欲しくない部分の削れ量が少なく平坦性が高いことを示す。ウエハ100枚目、300枚目及び500枚目における削れ量を表1に示す。   The amount of scraping was measured as the flattening characteristic. In a pattern in which lines with a width of 270 μm are arranged in a space of 30 μm and a pattern in which lines with a width of 30 μm are arranged in a space of 270 μm, the cutting of the space of 270 μm when the level difference of the upper part of the above two types of patterns is 2000 mm or less The amount was measured. If the amount of shaving is small, the amount of shaving that is not desired to be shaved is small and the flatness is high. Table 1 shows the amount of wear on the 100th, 300th and 500th wafers.

面内均一性の評価は、8インチシリコンウエハに熱酸化膜が1μm堆積したものを用いて上記研磨条件にて2分間研磨を行い、図2に示すようにウエハ上の特定位置25点の研磨前後の膜厚測定値から研磨速度最大値と研磨速度最小値を求め、その値を下記式に代入することにより算出した。ウエハ100枚目、300枚目及び500枚目における面内均一性を表1に示す。なお、面内均一性の値が小さいほどウエハ表面の均一性が高いことを表す。
面内均一性(%)={(研磨速度最大値−研磨速度最小値)/(研磨速度最大値+研磨速度最小値)}×100
In-plane uniformity is evaluated by polishing for 2 minutes under the above polishing conditions using a 1-μm thick thermal oxide film deposited on an 8-inch silicon wafer, and polishing at 25 specific positions on the wafer as shown in FIG. The maximum polishing rate and the minimum polishing rate were obtained from the measured film thickness before and after, and the values were calculated by substituting them into the following formula. Table 1 shows the in-plane uniformity of the 100th, 300th and 500th wafers. Note that the smaller the in-plane uniformity value, the higher the uniformity of the wafer surface.
In-plane uniformity (%) = {(maximum polishing rate−minimum polishing rate) / (maximum polishing rate + minimum polishing rate)} × 100

実施例1
容器にトルエンジイソシアネート(2,4−体/2,6−体=80/20の混合物)1229重量部、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート272重量部、数平均分子量1018のポリテトラメチレンエーテルグリコール1901重量部、ジエチレングリコール198重量部を入れ、70℃で4時間反応させてイソシアネート末端プレポリマーAを得た。
70℃に調整し減圧脱泡した前記プレポリマーA100重量部、多量化1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(住化バイエルウレタン社製、スミジュールN−3300、イソシアヌレートタイプ)10重量部、及び中空微小球体としてマツモトマイクロスフェアーF−105(松本油脂製薬製、平均セル径:35μm)3.36重量部を重合容器内に加え、ハイブリッドミキサー(キーエンス製)で3分間混合した。得られた混合液を70℃で1時間減圧脱泡して分散液を得た。そこへ予め120℃に溶融した4,4’−メチレンビス(o−クロロアニリン)32.9重量部を添加し、ハイブリッドミキサーで1分間混合して反応液を調製した。そして、該反応液をパン型のオープンモールド(注型容器)へ流し込んだ。この反応液の流動性がなくなった時点でオーブン内に入れ、100℃で16時間ポストキュアを行い、ポリウレタン発泡体ブロックを得た。
約80℃に加熱した前記ポリウレタン発泡体ブロックをスライサー(アミテック社製、VGW−125)を使用してスライスし、ポリウレタン発泡体シートを得た。次に、バフ機(アミテック社製)を使用して、厚さ1.27mmになるまで該シートの表面バフ処理をし、厚み精度を整えたシートとした。このバフ処理をしたシートを直径61cmの大きさで打ち抜き、溝加工機(テクノ社製)を用いて表面に溝幅0.25mm、溝ピッチ1.50mm、溝深さ0.40mmの同心円状の溝加工を行い研磨シート(研磨層)を得た。この研磨シートの溝加工面と反対側の面にラミ機を使用して、両面テープ(積水化学工業社製、ダブルタックテープ)を貼りつけた。更に、コロナ処理をしたクッションシート(東レ社製、ポリエチレンフォーム、トーレペフ、厚み0.8mm)の表面をバフ処理し、それを前記両面テープにラミ機を使用して貼り合わせた。さらに、クッションシートの他面にラミ機を使用して両面テープを貼り合わせて研磨パッドを作製した。
Example 1
In a container, 1229 parts by weight of toluene diisocyanate (mixture of 2,4-isomer / 2,6-isomer = 80/20), 272 parts by weight of 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, polytetramethylene ether glycol 1901 having a number average molecular weight of 1018 Part by weight and 198 parts by weight of diethylene glycol were added and reacted at 70 ° C. for 4 hours to obtain an isocyanate-terminated prepolymer A.
100 parts by weight of the prepolymer A adjusted to 70 ° C. and degassed under reduced pressure, 10 parts by weight of multimerized 1,6-hexamethylene diisocyanate (manufactured by Sumika Bayer Urethane Co., Ltd., Sumidur N-3300, isocyanurate type), and hollow micro Matsumoto Microsphere F-105 (manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku Co., Ltd., average cell diameter: 35 μm) as a sphere was added to a polymerization vessel and mixed with a hybrid mixer (manufactured by Keyence) for 3 minutes. The obtained mixture was degassed under reduced pressure at 70 ° C. for 1 hour to obtain a dispersion. Thereto, 32.9 parts by weight of 4,4′-methylenebis (o-chloroaniline) previously melted at 120 ° C. was added and mixed for 1 minute with a hybrid mixer to prepare a reaction solution. Then, the reaction solution was poured into a pan-type open mold (casting container). When the fluidity of the reaction solution ceased, it was placed in an oven and post-cured at 100 ° C. for 16 hours to obtain a polyurethane foam block.
The polyurethane foam block heated to about 80 ° C. was sliced using a slicer (AGW Tech, VGW-125) to obtain a polyurethane foam sheet. Next, using a buffing machine (Amitech Co., Ltd.), the surface of the sheet was buffed to a thickness of 1.27 mm to obtain a sheet with an adjusted thickness accuracy. The buffed sheet is punched out with a diameter of 61 cm, and a concentric circle having a groove width of 0.25 mm, a groove pitch of 1.50 mm, and a groove depth of 0.40 mm on the surface using a groove processing machine (manufactured by Techno). Groove processing was performed to obtain a polishing sheet (polishing layer). A double-sided tape (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., double tack tape) was applied to the surface of the polishing sheet opposite to the grooved surface using a laminator. Furthermore, the surface of the cushion sheet (Toray Industries, Inc., polyethylene foam, Torepef, thickness 0.8 mm) subjected to corona treatment was buffed and bonded to the double-sided tape using a laminator. Further, a double-sided tape was attached to the other surface of the cushion sheet using a laminator to prepare a polishing pad.

実施例2
容器に多量化1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(住化バイエルウレタン社製、スミジュールN−3300、イソシアヌレートタイプ)100重量部、及び数平均分子量250のポリテトラメチレンエーテルグリコール16.2重量部を入れ(NCO Index:4.0)、100℃で3時間反応させてイソシアネート末端プレポリマーB1を得た。
実施例1において、多量化1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート10重量部の代わりにプレポリマーB1(12重量部)を用い、マツモトマイクロスフェアーF−105の添加量を3.36重量部から3.38重量部に変更し、4,4’−メチレンビス(o−クロロアニリン)の添加量を32.9重量部から31.5重量部に変更した以外は実施例1と同様の方法で研磨パッドを作製した。
Example 2
In a container, 100 parts by weight of 1,6-hexamethylene diisocyanate (Sumika N-3300, isocyanurate type), and 16.2 parts by weight of polytetramethylene ether glycol having a number average molecular weight of 250 are manufactured. (NCO Index: 4.0) and reacted at 100 ° C. for 3 hours to obtain an isocyanate-terminated prepolymer B1.
In Example 1, Prepolymer B1 (12 parts by weight) was used instead of 10 parts by weight of the multimerized 1,6-hexamethylene diisocyanate, and the amount of Matsumoto Microsphere F-105 added was changed from 3.36 parts by weight to 3. The polishing pad was changed in the same manner as in Example 1 except that the amount of 4,4′-methylenebis (o-chloroaniline) was changed from 32.9 parts by weight to 31.5 parts by weight. Produced.

実施例3
容器に多量化1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(住化バイエルウレタン社製、スミジュールN−3300、イソシアヌレートタイプ)100重量部、及び数平均分子量650のポリテトラメチレンエーテルグリコール42.1重量部を入れ(NCO Index:4.0)、100℃で3時間反応させてイソシアネート末端プレポリマーB2を得た。
実施例1において、多量化1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート10重量部の代わりにプレポリマーB2(14.5重量部)を用い、マツモトマイクロスフェアーF−105の添加量を3.36重量部から3.44重量部に変更し、4,4’−メチレンビス(o−クロロアニリン)の添加量を32.9重量部から31.5重量部に変更した以外は実施例1と同様の方法で研磨パッドを作製した。
Example 3
In a container, 100 parts by weight of 1,6-hexamethylene diisocyanate (Sumijour N-3300, isocyanurate type) manufactured by Sumika Bayer Urethane Co., Ltd. and 42.1 parts by weight of polytetramethylene ether glycol having a number average molecular weight of 650 (NCO Index: 4.0) and reacted at 100 ° C. for 3 hours to obtain an isocyanate-terminated prepolymer B2.
In Example 1, Prepolymer B2 (14.5 parts by weight) was used in place of 10 parts by weight of 1,6-hexamethylene diisocyanate, and Matsumoto Microsphere F-105 was added from 3.36 parts by weight. Polishing was performed in the same manner as in Example 1 except that the amount was changed to 3.44 parts by weight and the addition amount of 4,4′-methylenebis (o-chloroaniline) was changed from 32.9 parts by weight to 31.5 parts by weight. A pad was prepared.

実施例4
容器に多量化1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート(住化バイエルウレタン社製、スミジュールN−3300、イソシアヌレートタイプ)100重量部、及び数平均分子量1000のポリテトラメチレンエーテルグリコール64.8重量部を入れ(NCO Index:4.0)、100℃で3時間反応させてイソシアネート末端プレポリマーB3を得た。
実施例1において、多量化1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート10重量部の代わりにプレポリマーB3(17.5重量部)を用い、マツモトマイクロスフェアーF−105の添加量を3.36重量部から3.51重量部に変更し、4,4’−メチレンビス(o−クロロアニリン)の添加量を32.9重量部から31.5重量部に変更した以外は実施例1と同様の方法で研磨パッドを作製した。
Example 4
100 parts by weight of 1,6-hexamethylene diisocyanate (manufactured by Sumika Bayer Urethane Co., Ltd., Sumidur N-3300, isocyanurate type) and 64.8 parts by weight of polytetramethylene ether glycol having a number average molecular weight of 1000 are placed in a container. (NCO Index: 4.0) and reacted at 100 ° C. for 3 hours to obtain an isocyanate-terminated prepolymer B3.
In Example 1, Prepolymer B3 (17.5 parts by weight) was used instead of 10 parts by weight of the multimerized 1,6-hexamethylene diisocyanate, and the amount of Matsumoto Microsphere F-105 added was changed from 3.36 parts by weight. Polishing was performed in the same manner as in Example 1 except that the amount of 4,4′-methylenebis (o-chloroaniline) was changed from 32.9 parts by weight to 31.5 parts by weight. A pad was prepared.

実施例5
70℃に調整し減圧脱泡した前記プレポリマーA100重量部、前記プレポリマーB1(12重量部)、中空微小球体としてマツモトマイクロスフェアーF−105(松本油脂製薬製、平均セル径:35μm)2.25重量部、及びシリコン系界面活性剤(東レダウコーニングシリコン製、SH−192)3.3重量部を重合容器内に加え、ハイブリッドミキサー(キーエンス製)で3分間混合した。得られた混合液を70℃で1時間減圧脱泡して分散液を得た。その後、撹拌翼を用いて、回転数900rpmで反応系内に気泡を取り込むように目的とする密度の液位になるまで激しく撹拌を行った。そこへ予め120℃に溶融した4,4’−メチレンビス(o−クロロアニリン)31.5重量部を添加した。得られた反応液を約70秒間撹拌した後、パン型のオープンモールド(注型容器)へ流し込んだ。この混合液の流動性がなくなった時点でオーブン内に入れ、100℃で16時間ポストキュアを行い、ポリウレタン発泡体ブロックを得た。その後、実施例1と同様の方法で研磨パッドを作製した。
Example 5
100 parts by weight of the prepolymer A adjusted to 70 ° C. and degassed under reduced pressure, the prepolymer B1 (12 parts by weight), Matsumoto Microsphere F-105 (manufactured by Matsumoto Yushi Seiyaku, average cell diameter: 35 μm) as hollow microspheres 2 .25 parts by weight and 3.3 parts by weight of a silicon-based surfactant (manufactured by Toray Dow Corning Silicon, SH-192) were added to the polymerization vessel and mixed for 3 minutes with a hybrid mixer (manufactured by Keyence). The obtained mixture was degassed under reduced pressure at 70 ° C. for 1 hour to obtain a dispersion. Then, it stirred violently using the stirring blade until it reached the liquid level of the target density so that a bubble might be taken in in a reaction system at the rotation speed of 900 rpm. Thereto was added 31.5 parts by weight of 4,4′-methylenebis (o-chloroaniline) previously melted at 120 ° C. The obtained reaction liquid was stirred for about 70 seconds, and then poured into a pan-type open mold (casting container). When the fluidity of the mixed solution disappeared, it was put in an oven and post-cured at 100 ° C. for 16 hours to obtain a polyurethane foam block. Thereafter, a polishing pad was produced in the same manner as in Example 1.

比較例1
前記プレポリマーA100重量部、及びシリコン系界面活性剤(東レダウコーニングシリコン製、SH−192)3.0重量部を重合容器内に加えて混合し、70℃に調整して減圧脱泡した。その後、撹拌翼を用いて、回転数900rpmで反応系内に気泡を取り込むように激しく約4分間撹拌を行った。そこへ予め120℃に溶融した4,4’−メチレンビス(o−クロロアニリン)26.6重量部(NCO Index:1.05)を添加した。該混合液を約70秒間撹拌した後、パン型のオープンモールド(注型容器)へ流し込んだ。この混合液の流動性がなくなった時点でオーブン内に入れ、100℃で16時間ポストキュアを行い、ポリウレタン発泡体ブロックを得た。その後、実施例1と同様の方法で研磨パッドを作製した。

Figure 2008252017
Comparative Example 1
100 parts by weight of the prepolymer A and 3.0 parts by weight of a silicon-based surfactant (SH-192, manufactured by Toray Dow Corning Silicon) were added to the polymerization vessel, mixed, adjusted to 70 ° C., and degassed under reduced pressure. Then, it stirred vigorously for about 4 minutes so that a bubble might be taken in in a reaction system with the rotation speed of 900 rpm using the stirring blade. To this, 26.6 parts by weight (NCO Index: 1.05) of 4,4′-methylenebis (o-chloroaniline) previously melted at 120 ° C. was added. The mixed liquid was stirred for about 70 seconds, and then poured into a pan-shaped open mold (casting container). When the fluidity of the mixed solution disappeared, it was put in an oven and post-cured at 100 ° C. for 16 hours to obtain a polyurethane foam block. Thereafter, a polishing pad was produced in the same manner as in Example 1.
Figure 2008252017

表1の結果から明らかなように、本発明の研磨パッドは、吸湿又は吸水時の寸法安定性が高く、研磨速度、平坦化特性、及び面内均一特性に優れ、該特性のバラツキも抑制されていることがわかる。   As is apparent from the results in Table 1, the polishing pad of the present invention has high dimensional stability at the time of moisture absorption or water absorption, is excellent in polishing rate, flattening characteristics, and in-plane uniform characteristics, and variation in the characteristics is also suppressed. You can see that

CMP研磨で使用する研磨装置の一例を示す概略構成図Schematic configuration diagram showing an example of a polishing apparatus used in CMP polishing ウエハ上の膜厚測定位置25点を示す概略図Schematic showing 25 film thickness measurement positions on wafer

符号の説明Explanation of symbols

1:研磨パッド(研磨層)
2:研磨定盤
3:研磨剤(スラリー)
4:被研磨材(半導体ウエハ)
5:支持台(ポリシングヘッド)
6、7:回転軸
1: Polishing pad (polishing layer)
2: Polishing surface plate 3: Abrasive (slurry)
4: Material to be polished (semiconductor wafer)
5: Support base (polishing head)
6, 7: Rotating shaft

Claims (11)

ポリウレタン発泡体からなる研磨層を有する研磨パッドにおいて、前記ポリウレタン発泡体は、
(1)イソシアネート単量体、高分子量ポリオールα、及び低分子量ポリオールを含有してなるイソシアネート末端プレポリマーA、
(2)多量化ジイソシアネート、又は多量化ジイソシアネート及び高分子量ポリオールβを含有してなるイソシアネート末端プレポリマーB、及び
(3)鎖延長剤、
との反応硬化体、並びに中空微小球体を含むことを特徴とする研磨パッド。
In a polishing pad having a polishing layer made of polyurethane foam, the polyurethane foam is:
(1) Isocyanate-terminated prepolymer A comprising an isocyanate monomer, a high molecular weight polyol α, and a low molecular weight polyol,
(2) a polymerized diisocyanate, or an isocyanate-terminated prepolymer B comprising a polymerized diisocyanate and a high molecular weight polyol β, and (3) a chain extender,
A polishing pad comprising a reaction cured body and hollow microspheres.
高分子量ポリオールαは、数平均分子量500〜5000のポリエーテルポリオールであり、イソシアネート単量体は、トルエンジイソシアネート及びジシクロへキシルメタンジイソシアネートである請求項1記載の研磨パッド。 The polishing pad according to claim 1, wherein the high molecular weight polyol α is a polyether polyol having a number average molecular weight of 500 to 5,000, and the isocyanate monomer is toluene diisocyanate and dicyclohexylmethane diisocyanate. 高分子量ポリオールβは、数平均分子量200〜1000のポリエーテルポリオールであり、多量化ジイソシアネートは、イソシアヌレートタイプ及び/又はビュレットタイプの多量化ヘキサメチレンジイソシアネートである請求項1又は2記載の研磨パッド。 The polishing pad according to claim 1, wherein the high molecular weight polyol β is a polyether polyol having a number average molecular weight of 200 to 1,000, and the multimerized diisocyanate is an isocyanurate type and / or burette type multimerized hexamethylene diisocyanate. 多量化ジイソシアネート又はイソシアネート末端プレポリマーBの添加量は、イソシアネート末端プレポリマーA100重量部に対して5〜30重量部である請求項1〜3のいずれかに記載の研磨パッド。 The polishing pad according to any one of claims 1 to 3, wherein the addition amount of the multimerized diisocyanate or the isocyanate-terminated prepolymer B is 5 to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the isocyanate-terminated prepolymer A. ポリウレタン発泡体は、中空微小球体を1.5〜2.5重量%含有する請求項1〜4のいずれかに記載の研磨パッド。 The polishing pad according to any one of claims 1 to 4, wherein the polyurethane foam contains 1.5 to 2.5% by weight of hollow microspheres. 中空微小球体は、平均セル径が20〜60μmである請求項1〜5のいずれかに記載の研磨パッド。 The polishing pad according to any one of claims 1 to 5, wherein the hollow microsphere has an average cell diameter of 20 to 60 µm. ポリウレタン発泡体は、吸水時の寸法変化率が0.5%以下であり、吸水時の曲げ弾性率の変化率が25%以下である請求項1〜6のいずれかに記載の研磨パッド。 The polishing pad according to any one of claims 1 to 6, wherein the polyurethane foam has a dimensional change rate at the time of water absorption of 0.5% or less and a change rate of the flexural modulus at the time of water absorption of 25% or less. ポリウレタン発泡体は、アスカーD硬度が45〜65度である請求項1〜7のいずれかに記載の研磨パッド。 The polishing pad according to any one of claims 1 to 7, wherein the polyurethane foam has an Asker D hardness of 45 to 65 degrees. 少なくともイソシアネート末端プレポリマーを含む第1成分と鎖延長剤を含む第2成分とを混合し、硬化してポリウレタン発泡体を作製する工程を含む研磨パッドの製造方法において、
前記工程は、少なくともイソシアネート末端プレポリマーを含む第1成分に中空微小球体をポリウレタン発泡体中に1.5〜2.5重量%になるように添加して分散させた分散液を調製した後、前記分散液に鎖延長剤を含む第2成分を混合し、硬化してポリウレタン発泡体を作製する工程であり、
前記第1成分は、
(1)イソシアネート単量体、高分子量ポリオールα、及び低分子量ポリオールを含有してなるイソシアネート末端プレポリマーA、及び
(2)多量化ジイソシアネート、又は多量化ジイソシアネート及び高分子量ポリオールβを含有してなるイソシアネート末端プレポリマーB、
を含むことを特徴とする研磨パッドの製造方法。
In a method for producing a polishing pad comprising a step of mixing a first component containing at least an isocyanate-terminated prepolymer and a second component containing a chain extender and curing to produce a polyurethane foam,
In the step, after preparing a dispersion in which hollow microspheres are added and dispersed in a polyurethane foam so as to be 1.5 to 2.5% by weight in the first component containing at least an isocyanate-terminated prepolymer, Mixing a second component containing a chain extender into the dispersion and curing to produce a polyurethane foam;
The first component is
(1) An isocyanate-terminated prepolymer A containing an isocyanate monomer, a high molecular weight polyol α, and a low molecular weight polyol, and (2) a multimerized diisocyanate, or a multimerized diisocyanate and a high molecular weight polyol β. Isocyanate-terminated prepolymer B,
A method for producing a polishing pad comprising:
少なくともイソシアネート末端プレポリマーを含む第1成分と鎖延長剤を含む第2成分とを混合し、硬化してポリウレタン発泡体を作製する工程を含む研磨パッドの製造方法において、
前記工程は、少なくともイソシアネート末端プレポリマーを含む第1成分に中空微小球体をポリウレタン発泡体中に1.5〜2.5重量%になるように、及びシリコン系界面活性剤をポリウレタン発泡体中に0.05〜10重量%になるように添加し、さらに前記第1成分を非反応性気体と撹拌して前記非反応性気体を微細気泡として分散させた気泡分散液を調製した後、前記気泡分散液に鎖延長剤を含む第2成分を混合し、硬化してポリウレタン発泡体を作製する工程であり、
前記第1成分は、
(1)イソシアネート単量体、高分子量ポリオールα、及び低分子量ポリオールを含有してなるイソシアネート末端プレポリマーA、及び
(2)多量化ジイソシアネート、又は多量化ジイソシアネート及び高分子量ポリオールβを含有してなるイソシアネート末端プレポリマーB、
を含むことを特徴とする研磨パッドの製造方法。
In a method for producing a polishing pad comprising a step of mixing a first component containing at least an isocyanate-terminated prepolymer and a second component containing a chain extender and curing to produce a polyurethane foam,
In the step, the first component containing at least an isocyanate-terminated prepolymer has hollow microspheres in the polyurethane foam in an amount of 1.5 to 2.5% by weight, and the silicon surfactant in the polyurethane foam. After adding 0.05 to 10% by weight and further stirring the first component with a non-reactive gas to prepare a bubble dispersion in which the non-reactive gas is dispersed as fine bubbles, the bubbles Mixing a second component containing a chain extender into the dispersion and curing to produce a polyurethane foam,
The first component is
(1) An isocyanate-terminated prepolymer A containing an isocyanate monomer, a high molecular weight polyol α, and a low molecular weight polyol, and (2) a multimerized diisocyanate, or a multimerized diisocyanate and a high molecular weight polyol β. Isocyanate-terminated prepolymer B,
A method for producing a polishing pad comprising:
請求項1〜8のいずれかに記載の研磨パッドを用いて半導体ウエハの表面を研磨する工程を含む半導体デバイスの製造方法。 The manufacturing method of a semiconductor device including the process of grind | polishing the surface of a semiconductor wafer using the polishing pad in any one of Claims 1-8.
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