JP2009040890A - Interpenetrating polymer network structure and method for producing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、相互侵入高分子網目構造体およびその製造方法に関する。また、本発明は、研磨パッドおよびその製造方法に関する。特に、シリコンなどの半導体基板上に形成された層間絶縁膜や金属配線形成用金属膜を研磨、平坦化する研磨パッドおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to an interpenetrating polymer network structure and a method for producing the same. The present invention also relates to a polishing pad and a method for manufacturing the same. In particular, the present invention relates to a polishing pad for polishing and flattening an interlayer insulating film and a metal film for forming a metal wiring formed on a semiconductor substrate such as silicon, and a manufacturing method thereof.
ポリウレタンのビニル化合物から重合される重合体からなる研磨パッドが特許文献1に開示されている。また、重合用モノマーを含む溶液に高分子成形体を浸漬した後、モノマーの重合反応を起こさせる工程を含む研磨パッドの製造方法が特許文献2に開示されている。しかしながら、これらの研磨パッドでは、銅などの金属薄膜を研磨して微細な配線を形成する、配線−絶縁体の平坦化工程において、金属配線の中央部が縁部よりも厚さが薄くなる、いわゆる「ディッシング」が顕著に生じる。ディッシングが大きいほど、配線の断面積がより小さくなるため、金属配線の電気抵抗が増加して好ましくない。また、より上層の配線形成時に研磨残りが発生する原因となるため好ましくない。 A polishing pad made of a polymer polymerized from a polyurethane vinyl compound is disclosed in Patent Document 1. Further, Patent Document 2 discloses a method for producing a polishing pad including a step of causing a polymerization reaction of a monomer after immersing a polymer molded body in a solution containing a monomer for polymerization. However, in these polishing pads, the metal wiring is made thinner by polishing the metal thin film such as copper to form fine wiring, and the central portion of the metal wiring is thinner than the edge in the wiring-insulator planarization step. So-called “dishing” is noticeable. The larger the dishing, the smaller the cross-sectional area of the wiring, which is not preferable because the electrical resistance of the metal wiring increases. Moreover, it is not preferable because it causes a polishing residue when an upper wiring layer is formed.
また、特許文献3にトリクロロシラン含有の研磨パッドが開示されているが、これは、研磨パッド内にトリクロロシランを用いて研磨粒子を固定し、パッド全体への研磨粒子の分布の均一性を増強するものであった。
本発明の目的は、付着・堆積を受けにくい表面を有する相互侵入網目構造体を提供することにある。また、スラリー中の溶質成分や浮遊物を付着・堆積させにくく、研磨レートが高く、しかもディッシングが低減され、パッド寿命が延長された研磨パッド、およびその製造方法を提供することにある。 It is an object of the present invention to provide an interpenetrating network structure having a surface that is not susceptible to adhesion / deposition. Another object of the present invention is to provide a polishing pad that hardly adheres to and deposits solute components and suspended matters in a slurry, has a high polishing rate, has reduced dishing, and has an extended pad life, and a method for manufacturing the same.
まず本発明者らは、スラリー中の溶質成分や浮遊物を付着・堆積させにくくする方法としては、疎水性のシランを導入することを着想した。ここで、前出の特許文献3にある、トリクロロシラン含有の研磨パッドは、シランが研磨粒子単位で存在するので、研磨パッド全体に分子単位でシランが分散されている訳ではなく、上記本発明の目的は達成できない。 First, the present inventors conceived of introducing hydrophobic silane as a method for making it difficult for solute components and suspended matters in the slurry to adhere and deposit. Here, the trichlorosilane-containing polishing pad disclosed in the above-mentioned Patent Document 3 has silane present in units of abrasive particles, so that the silane is not dispersed in molecular units throughout the polishing pad, but the present invention described above. The purpose cannot be achieved.
次に本発明者らは、ディッシングを低減する方法としては、研磨パッドが研磨対象物の凹凸に沿わない、ある程度の硬さを持つことが必要であると考え、カップリング剤による架橋を利用することを着想した。ここで、前出の特許文献3にある、トリクロロシラン含有の研磨パッドは、研磨粒子単位で架橋されるので、研磨パッドの硬度を均一に上げることには適さない。 Next, the present inventors consider that it is necessary for the polishing pad to have a certain degree of hardness that does not follow the unevenness of the object to be polished as a method for reducing dishing, and use crosslinking with a coupling agent. I was inspired by that. Here, the trichlorosilane-containing polishing pad described in the above-mentioned Patent Document 3 is not suitable for uniformly increasing the hardness of the polishing pad because it is crosslinked in units of abrasive particles.
そこで、本発明らは鋭意検討の結果、特開2006−233198号公報に開示されている研磨パッド作製方法において、シランを分子単位で導入した、高硬度の研磨パッドを作製するため、カップリング剤として使用されるシラン化合物を添加すると、本発明の目的が達せられることを見出した。 Accordingly, as a result of intensive studies, the present inventors have developed a coupling agent for producing a high-hardness polishing pad in which silane is introduced in molecular units in the polishing pad preparation method disclosed in JP-A-2006-233198. It has been found that the object of the present invention can be achieved by adding a silane compound used as the above.
上記課題の解決に本発明は以下の構成からなる。 In order to solve the above problems, the present invention has the following configuration.
(1)アルコキシ基および/またはクロロ基ならびにラジカル反応性基を有するシラン化合物がラジカル共重合された相互侵入高分子網目構造体。 (1) An interpenetrating polymer network structure obtained by radical copolymerization of a silane compound having an alkoxy group and / or a chloro group and a radical reactive group.
(2)(1)におけるシラン化合物由来の構造単位と、ラジカル重合開始剤を含むラジカル重合性組成物の重量比が5/100〜300/100である相互侵入高分子網目構造体。 (2) An interpenetrating polymer network structure in which the weight ratio of the structural unit derived from the silane compound in (1) and the radical polymerizable composition containing a radical polymerization initiator is 5/100 to 300/100.
(3)(1)または(2)のいずれかに記載の相互侵入高分子構造体からなる研磨パッド。 (3) A polishing pad comprising the interpenetrating polymer structure according to either (1) or (2).
(4)ポリウレタンを含む(3)に記載の研磨パッド。 (4) The polishing pad according to (3), comprising polyurethane.
(5)研磨パッドが半導体基板の研磨に使用されることを特徴とする請求項(3)または(4)のいずれかに記載の研磨パッド。 (5) The polishing pad according to any one of (3) and (4), wherein the polishing pad is used for polishing a semiconductor substrate.
(6)アルコキシ基および/またはクロロ基ならびにラジカル反応性基を有するシラン化合物由来の構造単位、ラジカル重合開始剤を含むラジカル重合性組成物に高分子成形体を浸漬させる工程、ラジカル重合性組成物を含浸させた高分子成形体の膨潤状態下においてラジカル重合性化合物を重合させる工程、を含む事を特徴とする相互侵入高分子網目構造体の製造方法。 (6) A step of immersing the polymer molded body in a radical polymerizable composition containing a structural unit derived from a silane compound having an alkoxy group and / or a chloro group and a radical reactive group, and a radical polymerization initiator, a radical polymerizable composition A method for producing an interpenetrating polymer network, comprising a step of polymerizing a radically polymerizable compound in a swollen state of a polymer molded body impregnated with a polymer.
付着・堆積を受けにくい表面を有する相互侵入網目高分子構造体が得られる。また、スラリー中の溶質成分や浮遊物を付着・堆積させにくく、研磨レートが高く、しかもディッシングが低減され、パッド寿命が延長された研磨パッド、およびその製造方法が得られる。 An interpenetrating network polymer structure having a surface that is less susceptible to adhesion and deposition is obtained. Further, it is possible to obtain a polishing pad that hardly adheres to and deposits solute components and suspended matters in the slurry, has a high polishing rate, has reduced dishing, and has an extended pad life, and a method for manufacturing the same.
本発明において、相互侵入高分子網目構造体とは、高分子混合系において、相互に化学結合することなく独立な異種の高分子網目が互いに侵入しあった高分子を言う。具体的には、複数の種類の高分子が数nm〜数百nmで分散した構造を形成する。分散の程度は、5nm〜300nmが好ましく、5nm〜100nmが特に好ましい。また、異種高分子が互いに連続層となる構造が架橋点形成により安定化された構造であってもよい。 In the present invention, the interpenetrating polymer network structure refers to a polymer in which independent different types of polymer networks enter each other without chemically bonding to each other in the polymer mixed system. Specifically, a structure in which a plurality of types of polymers are dispersed at several nm to several hundred nm is formed. The degree of dispersion is preferably 5 nm to 300 nm, and particularly preferably 5 nm to 100 nm. In addition, a structure in which different types of polymers are continuous layers may be stabilized by forming cross-linking points.
相互侵入高分子網目構造体は、ラジカル重合性組成物に高分子成形体を浸漬させ、ラジカル重合性組成物中のエチレン性不飽和化合物を重合させる製造方法から、相互侵入高分子網目構造を形成することができる。そして、本発明の研磨パッドは相互侵入高分子網目構造体からなる。 The interpenetrating polymer network structure forms an interpenetrating polymer network structure from a manufacturing method in which a polymer molding is immersed in a radically polymerizable composition and the ethylenically unsaturated compound in the radically polymerizable composition is polymerized. can do. The polishing pad of the present invention comprises an interpenetrating polymer network structure.
本発明において、アルコキシ基および/またはクロロ基ならびにラジカル反応性基を有するシラン化合物がラジカル共重合された相互侵入高分子網目構造体が溶質成分や浮遊物を付着・堆積させにくく、剛性に優れ、熱変形しにくい理由は必ずしも明確ではないが、疎水性を有するシランが分子単位で存在することによって、疎水部分と親水部分がミクロに存在するため、スラリーを凝集させることなく、効果的に保持できるため、浮遊物の付着・堆積が抑制されると推測される。さらに、シランカップリングによる架橋結合のために、剛性に優れ、熱変形しにくくなると推測される。 In the present invention, the interpenetrating polymer network structure obtained by radical copolymerization of a silane compound having an alkoxy group and / or a chloro group and a radical reactive group is difficult to adhere and deposit solute components and suspended matter, and has excellent rigidity. The reason why it is difficult to be thermally deformed is not necessarily clear, but since the hydrophobic silane exists in molecular units, the hydrophobic portion and the hydrophilic portion are present in the micro, so that the slurry can be effectively retained without agglomerating. For this reason, it is presumed that adhesion and accumulation of suspended matters are suppressed. Further, it is presumed that due to cross-linking by silane coupling, it is excellent in rigidity and hardly deforms by heat.
その結果、この相互侵入網目高分子構造体を用いた研磨パッドは研磨時にパッド表面にスラリー中の溶質成分や浮遊物が付着したり、堆積したりすることを妨げ、さらに、ディッシングが低減され、そのためにパッド表面が常に安定した表面を形成し、研磨レートの低下や寿命の短縮が発生しにくいものと思われる。 As a result, the polishing pad using this interpenetrating network polymer structure prevents the solute component and suspended matter in the slurry from adhering to and depositing on the pad surface during polishing, and further, dishing is reduced, Therefore, it seems that the pad surface always forms a stable surface, and it is difficult for the polishing rate and the life to be reduced.
本発明のシラン化合物の具体例としてビニルトリクロルシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、を挙げることができるが、これに限定されるものではない。 Specific examples of the silane compound of the present invention include vinyltrichlorosilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3- Examples thereof include, but are not limited to, methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, and 3-acryloxypropyltrimethoxysilane.
本発明におけるエチレン性不飽和化合物とは、ラジカル重合性の炭素−炭素二重結合を有する化合物をいう。具体的にはメチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、プロピルアクリレート、プロピルメタクリレート、n−ブチルアクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルアクリレート、イソブチルメタクリレート、メチル(α−エチル)アクリレート、エチル(α−エチル)アクリレート、プロピル(α−エチル)アクリレート、ブチル(α−エチル)アクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、イソデシルメタクリレート、n−ラウリルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−ヒドロキシブチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、グリシジルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、アクリル酸、メタクリル酸、フマル酸、フマル酸ジメチル、フマル酸ジエチル、フマル酸ジプロピル、マレイン酸、マレイン酸ジメチル、マレイン酸ジエチル、マレイン酸ジプロピル、N−イソプロピルマレイミド、N−シクロヘキシルマレイミド、N−フェニルマレイミド、N,N’−(4,4’−ジフェニルメタン)ビスマレイミド、ビス(3−エチル−5−メチル−4−マレイミドフェニル)メタン、アクリロニトリル、アクリルアミド、塩化ビニル、塩化ビニリデン、スチレン、α−メチルスチレン、ジビニルベンゼン、エチレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、トリエチレングリコールジメタクリレート、テトラエチレングリコールジメタクリレート、アリルメタクリレート等が挙げられる。これらの中でも、アクリル酸、メタクリル酸、メチルアクリレート、メチルメタクリレート、エチルアクリレート、エチルメタクリレート、プロピルアクリレート、プロピルメタクリレート、n−ブチルアクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルアクリレート、イソブチルメタクリレート、メチル(α−エチル)アクリレート、エチル(α−エチル)アクリレート、プロピル(α−エチル)アクリレート、ブチル(α−エチル)アクリレートが高分子成形体への含浸,重合が容易な点で好ましい。 The ethylenically unsaturated compound in the present invention refers to a compound having a radical polymerizable carbon-carbon double bond. Specifically, methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, propyl acrylate, propyl methacrylate, n-butyl acrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl acrylate, isobutyl methacrylate, methyl (α-ethyl) acrylate, ethyl (α- Ethyl) acrylate, propyl (α-ethyl) acrylate, butyl (α-ethyl) acrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, isodecyl methacrylate, n-lauryl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 2-hydroxybutyl Methacrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl methacrylate, glycidyl methacrylate , Isobornyl methacrylate, acrylic acid, methacrylic acid, fumaric acid, dimethyl fumarate, diethyl fumarate, dipropyl fumarate, maleic acid, dimethyl maleate, diethyl maleate, dipropyl maleate, N-isopropylmaleimide, N- Cyclohexylmaleimide, N-phenylmaleimide, N, N ′-(4,4′-diphenylmethane) bismaleimide, bis (3-ethyl-5-methyl-4-maleimidophenyl) methane, acrylonitrile, acrylamide, vinyl chloride, vinylidene chloride , Styrene, α-methylstyrene, divinylbenzene, ethylene glycol dimethacrylate, diethylene glycol dimethacrylate, triethylene glycol dimethacrylate, tetraethylene glycol dimethacrylate, Methacrylate, and the like. Among these, acrylic acid, methacrylic acid, methyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl acrylate, ethyl methacrylate, propyl acrylate, propyl methacrylate, n-butyl acrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl acrylate, isobutyl methacrylate, methyl (α-ethyl) Acrylate, ethyl (α-ethyl) acrylate, propyl (α-ethyl) acrylate, and butyl (α-ethyl) acrylate are preferable in terms of easy impregnation and polymerization of the polymer molded body.
本発明のシラン化合物とラジカル重合性組成物との重量比が、5/100〜30/100であることが望ましい。重量比が5/100よりも小さい場合は、シラン化合物の割合が少なすぎて、シラン化合物の効果が十分に得られない場合がある。一方、重量比が300/100よりも大きい場合には、異なる重合体間の相溶性がかえって低下するため、好ましくない場合がある。さらに好ましくは、シラン化合物とラジカル重合性組成物との重量比が5/100〜30/100である。 The weight ratio of the silane compound of the present invention to the radical polymerizable composition is desirably 5/100 to 30/100. When the weight ratio is smaller than 5/100, the ratio of the silane compound is too small, and the effect of the silane compound may not be sufficiently obtained. On the other hand, when the weight ratio is larger than 300/100, the compatibility between different polymers may be lowered, which may not be preferable. More preferably, the weight ratio of the silane compound to the radical polymerizable composition is 5/100 to 30/100.
本発明におけるラジカル重合開始剤とは、加熱、光照射、放射線照射などにより分解してラジカルを生成する化合物をいう。このようなラジカル重合開始剤としては、アゾ化合物や過酸化物などを挙げることができる。具体的には、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)などのアゾ系重合開始剤、クメンヒドロパーオキシド、t-ブチルヒドロパーオキシド、ジクミルパーオキシド、ジ−t−ブチルパーオキシド、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシビバレートt−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ブチルパーオキシアセテート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−s−ブチルパーオキシジカーボネート、過酸化ベンゾイル、過酸化アセチル、過酸化ラウロイル、などの過酸化物系重合開始剤を挙げることができる。ラジカル重合開始剤の添加量は、前記シラン化合物も含んだエチレン性不飽和化合物に対して0.01〜5重量%が好ましく、0.05〜5重量%がさらに好ましい。 The radical polymerization initiator in the present invention refers to a compound that decomposes by heating, light irradiation, radiation irradiation or the like to generate radicals. Examples of such radical polymerization initiators include azo compounds and peroxides. Specifically, 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 4, Azo-based polymerization such as 4'-azobis (4-cyanovaleric acid) 1,1'-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile), 2,2'-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) Initiator, cumene hydroperoxide, t-butyl hydroperoxide, dicumyl peroxide, di-t-butyl peroxide, t-butyl peroxy-2-ethylhexanoate, t-butyl peroxyisobutyrate, t-butyl peroxybivalate t-butyl peroxybenzoate, t-butyl peroxyacetate, diisopropyl peroxydicarbonate, di- - it can be exemplified butyl peroxydicarbonate, benzoyl peroxide, acetyl peroxide, lauroyl peroxide, a peroxide polymerization initiator such as. The addition amount of the radical polymerization initiator is preferably 0.01 to 5% by weight, more preferably 0.05 to 5% by weight, based on the ethylenically unsaturated compound including the silane compound.
本発明の有機溶媒とは、エチレン性不飽和化合物の重合時に実質的に反応しない化合物であって、常温において液体の有機化合物をいう。具体的には、ヘキサン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、エタノール、メタノール等を挙げることができる。有機溶媒を実質的に含有しない、とは、エチレン性不飽和化合物に対して有機溶媒が1重量%未満であることをいう。四塩化炭素、トルエン、エチルベンゼン、などは通常有機溶媒として知られているが、ラジカル重合課程において成長ラジカルが水素や塩素を引き抜いて安定な高分子となり、新たに生成したラジカルがエチレン性不飽和化合物に付加して重合が進行する、という連鎖移動剤としての効果が知られているため、これら化合物はここでいうエチレン性不飽和化合物と実質的に反応しない有機溶媒にはあたらない。 The organic solvent of the present invention is a compound that does not substantially react during the polymerization of the ethylenically unsaturated compound, and is an organic compound that is liquid at room temperature. Specific examples include hexane, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, ethanol, methanol, and the like. “Substantially free of organic solvent” means that the organic solvent is less than 1% by weight based on the ethylenically unsaturated compound. Carbon tetrachloride, toluene, ethylbenzene, etc. are usually known as organic solvents, but in the radical polymerization process, the growing radicals extract hydrogen and chlorine into stable polymers, and the newly generated radicals are ethylenically unsaturated compounds. Since the effect as a chain transfer agent that the polymerization proceeds by addition to is known, these compounds do not hit the organic solvent that does not substantially react with the ethylenically unsaturated compound mentioned here.
本発明のラジカル重合性組成物は、上記エチレン性不飽和化合物、上記ラジカル重合開始剤、上記連鎖移動剤からなる組成物を言う。ラジカル重合禁止剤、酸化防止剤、老化防止剤、充填剤、着色剤、防黴剤、抗菌剤、難燃剤、紫外線吸収剤をラジカル重合性組成物中に添加しても良い。これら化合物の添加量は、エチレン性不飽和化合物に対して合計で3重量%を越えない範囲で使用することが好ましい。 The radically polymerizable composition of the present invention refers to a composition comprising the ethylenically unsaturated compound, the radical polymerization initiator, and the chain transfer agent. A radical polymerization inhibitor, an antioxidant, an anti-aging agent, a filler, a colorant, an antifungal agent, an antibacterial agent, a flame retardant, and an ultraviolet absorber may be added to the radical polymerizable composition. The amount of these compounds added is preferably within a range not exceeding 3% by weight based on the ethylenically unsaturated compound.
ラジカル重合性組成物は、有機溶媒を実質的に含まない組成物であることが有機溶媒の除去工程が不要になるという経済上の観点から好ましい。 The radically polymerizable composition is preferably a composition that does not substantially contain an organic solvent from the viewpoint of economy that an organic solvent removing step is not required.
ラジカル重合性組成物に添加できる、常温で固体のラジカル重合禁止剤としては、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、トパノールA、カテコール、t−ブチルカテコール、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、フェノチアジン、ジフェニルアミン、N.N’−ジフェニエル−p−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミンなどを挙げることができる。これらの化合物から選択された1種あるいは2種以上の化合物を使用することができる。ラジカル重合禁止剤は、ラジカル重合性組成物に添加して使用しても良い。また、高分子成形体製造時に予め添加しておいてもよい。さらに、ラジカル重合性組成物および高分子成形体の両方に含有させても良い。ラジカル重合性組成物および高分子成形体の両方にラジカル重合禁止剤を使用する場合、ラジカル重合禁止剤の種類は同一の化合物であっても、異なっても良い。加えて、重合禁止効果を高める目的で、酸素ガスまたは酸素含有ガス共存下に含浸および/または重合を行うことが好ましい。 Examples of the radical polymerization inhibitor that can be added to the radical polymerizable composition and are solid at room temperature include hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, topanol A, catechol, t-butylcatechol, 2,6-di-t-butyl-4-methylphenol. Phenothiazine, diphenylamine, N.N′-diphenyl-p-phenylenediamine, p-phenylenediamine and the like. One or two or more compounds selected from these compounds can be used. The radical polymerization inhibitor may be used by being added to the radical polymerizable composition. Moreover, you may add beforehand at the time of polymer molded object manufacture. Furthermore, you may make it contain in both a radically polymerizable composition and a polymer molded object. When a radical polymerization inhibitor is used for both the radical polymerizable composition and the polymer molded article, the type of radical polymerization inhibitor may be the same compound or different. In addition, for the purpose of enhancing the polymerization inhibition effect, it is preferable to perform impregnation and / or polymerization in the presence of oxygen gas or oxygen-containing gas.
酸素ガスあるいは酸素含有ガス共存下において含浸および/または重合を行うことが好ましいラジカル重合禁止剤として、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、トパノールA、カテコール、t−ブチルカテコール、p−フェニレンジアミンなどを挙げることができる。上記酸素含有ガスとしては、空気、酸素、酸素を不活性ガスで希釈したガスが用いられ、不活性ガスとしては窒素、ヘリウム、アルゴンなどが挙げられる。希釈した場合の酸素濃度には特に限定はないが、好ましくは1体積%以上である、使用する酸素含有ガスとしては、乾燥空気、乾燥空気を窒素で希釈したガスが安価で好ましい。 Examples of the radical polymerization inhibitor that is preferably impregnated and / or polymerized in the presence of oxygen gas or oxygen-containing gas include hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, topanol A, catechol, t-butylcatechol, p-phenylenediamine, and the like. it can. As the oxygen-containing gas, air, oxygen, or a gas obtained by diluting oxygen with an inert gas is used. Examples of the inert gas include nitrogen, helium, and argon. The oxygen concentration when diluted is not particularly limited, but is preferably 1% by volume or more. As the oxygen-containing gas to be used, dry air or a gas obtained by diluting dry air with nitrogen is preferable because it is inexpensive.
ラジカル重合性組成物に添加できる、連鎖移動剤とは、成長ラジカルと反応してポリマー鎖長の増加を止め、再開始能のある低分子ラジカルを生成する化合物を言う。 The chain transfer agent that can be added to the radically polymerizable composition refers to a compound that reacts with a growing radical to stop an increase in the polymer chain length and generate a low-molecular radical capable of reinitiating.
連鎖移動剤としては、n−ブチルメルカプタン、イソブチルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、sec−ブチルメルカプタン、sec−ドデシルメルカプタン、t−ブチルメルカプタンなどのアルキル基または置換基アルキル基を有する第1級、第2級または第3級メルカプタン、フェニルメルカプタン、チオクレゾール、4−t−ブチル−o−チオクレゾールなどの芳香族メルカプタン、チオグリコール酸−2−エチルヘキシル、チオグリコール酸エチルなどのチオグリコール酸エステル、エチレンチオグリコールなどの炭素数3〜18のメルカプタン、α−メチルスチレンダイマー、四塩化炭素、トルエン、エチルベンゼン、トリエチルアミン、等を挙げる事ができる。これらは、単独で用いても、2種類以上を組み合わせて用いても良い。このうち、t−ブチルメルカプタン、n−ブチルメルカプタン、イソブチルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタンなどのアルキルメルカプタンやα−メチルスチレンダイマーを用いることが好ましい。 As the chain transfer agent, n-butyl mercaptan, isobutyl mercaptan, n-octyl mercaptan, n-dodecyl mercaptan, sec-butyl mercaptan, sec-dodecyl mercaptan, t-butyl mercaptan and the like are those having an alkyl group or a substituted alkyl group. Aromatic mercaptans such as primary, secondary or tertiary mercaptan, phenyl mercaptan, thiocresol, 4-t-butyl-o-thiocresol, thioglycol such as thioglycolic acid-2-ethylhexyl, ethyl thioglycolate Examples thereof include acid esters, mercaptans having 3 to 18 carbon atoms such as ethylene thioglycol, α-methylstyrene dimer, carbon tetrachloride, toluene, ethylbenzene, triethylamine and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, alkyl mercaptans such as t-butyl mercaptan, n-butyl mercaptan, isobutyl mercaptan, n-octyl mercaptan, n-dodecyl mercaptan, and α-methylstyrene dimer are preferably used.
連鎖移動剤の使用量は、エチレン性不飽和化合物に対して0.01〜5重量%が好ましく0.05〜3重量%がさらに好ましい。使用量が0.01重量%以下であると連鎖移動剤としての効果が十分ではない。また、5重量%以上であると高分子鎖の分子量が短くなりすぎ、機械的特性が劣る。 The amount of chain transfer agent used is preferably 0.01 to 5% by weight, more preferably 0.05 to 3% by weight, based on the ethylenically unsaturated compound. When the amount used is 0.01% by weight or less, the effect as a chain transfer agent is not sufficient. On the other hand, if it is 5% by weight or more, the molecular weight of the polymer chain becomes too short and the mechanical properties are inferior.
本発明の高分子成形体とは、常温において固体の高分子物質をいう。成形体は、中実であってもよいし、中空であっても発泡体であってもよい。その特性については、特に限定されるものではないが、ラジカル重合性組成物に浸漬することにより、該組成物を成形体に取り込み、含浸できることが必要である。したがって、ラジカル重合性組成物と親和性のある材質からなり、またラジカル重合性組成物を取り込み、高分子成形体自体が膨潤できる程度の柔軟性を有することが必要である。 The polymer molded body of the present invention refers to a polymer substance that is solid at room temperature. The molded body may be solid, hollow or foamed. The characteristics are not particularly limited, but it is necessary that the composition can be taken into the molded body and impregnated by being immersed in the radical polymerizable composition. Therefore, it is necessary to be made of a material having an affinity for the radical polymerizable composition, and to be flexible enough to take in the radical polymerizable composition and swell the polymer molded body itself.
高分子成形体としては、柔軟でラジカル重合性組成物により膨潤可能な化学構造としてポリエチレングリコール鎖、ポリプロピレングリコール鎖、ポリテトラメチレングリコール鎖、ポリ(オキシエチレン・オキシプロピレン)鎖などを含有する高分子成形体が好ましい。具体的には、ポリエステルやポリウレタンを挙げることができる。ラジカル重合性組成物の密度や含浸量にもよるが、含浸後の高分子成形体の体積は、元の体積の約1.03〜5倍程度に膨潤し、多くは1.03〜3倍程度に膨潤する。 The polymer molded body is a polymer containing a polyethylene glycol chain, a polypropylene glycol chain, a polytetramethylene glycol chain, a poly (oxyethylene / oxypropylene) chain, etc. as a chemical structure that is flexible and can be swollen by a radically polymerizable composition. A molded body is preferred. Specific examples include polyester and polyurethane. Although depending on the density and the amount of impregnation of the radical polymerizable composition, the volume of the polymer molded body after impregnation swells to about 1.03 to 5 times the original volume, and most of the volume is 1.03 to 3 times. Swells to a degree.
高分子成形体の形態としては、平均気泡径10〜200μmの独立気泡を有する発泡体であることが好ましく、20〜150μmの独立気泡を有する発泡体であることがより好ましく、30〜120μmの独立気泡を有する発泡体であることが特に好ましい。平均気泡径は、研磨パッドの表面やスライス面を倍率200倍で走査型電子顕微鏡(SEM)像とし、その平均気泡径を画像処理して得ることができる。 The form of the polymer molded body is preferably a foam having closed cells having an average cell diameter of 10 to 200 μm, more preferably a foam having closed cells of 20 to 150 μm, and independent of 30 to 120 μm. A foam having bubbles is particularly preferable. The average bubble diameter can be obtained by forming the surface or sliced surface of the polishing pad into a scanning electron microscope (SEM) image at a magnification of 200 times and subjecting the average bubble diameter to image processing.
また、高分子成形体の見かけ密度としては、0.1〜1.2g/cm3であることが好ましく、0.5〜1.0g/cm3がさらに好ましい。見かけ密度は日本工業規格(JIS)K 7112記載の方法により測定することができる。さらに、高分子成形体に取り込まれたラジカル重合性組成物は、高分子成形体中の気泡には入り込まず、高分子成形体の膨潤状態下においてエチレン性不飽和化合物が重合した後も高分子成形体の気泡はそのまま気泡として残存していることが好ましい。その結果として得られる研磨パッドの密度は、0.2〜1.1g/cm3が好ましく、0.6〜1.1g/cm3がより好ましい。 As the apparent density of the polymer-extruded article is preferably 0.1~1.2g / cm 3, more preferably 0.5 to 1.0 g / cm 3. The apparent density can be measured by the method described in Japanese Industrial Standard (JIS) K7112. Furthermore, the radically polymerizable composition taken into the polymer molded body does not enter into the bubbles in the polymer molded body, and the polymer is polymerized after the ethylenically unsaturated compound is polymerized under the swelling state of the polymer molded body. It is preferable that the air bubbles in the molded body remain as air bubbles. The density of the obtained polishing pad as a result of which, preferably 0.2~1.1g / cm 3, more preferably 0.6~1.1g / cm 3.
本発明の高分子成形体はポリオールとポリイソシアネートから得られたポリウレタン成形体であることが好ましく、ポリオールとポリイソシアネートを2液混合して得たてたポリウレタン成形体であることが特に好ましい。ここで、ポリオールとは、水酸基を2個以上有する化合物をいう。例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセリンなどから選ばれた1種および2種以上の混合物を挙げることができる。 The polymer molded body of the present invention is preferably a polyurethane molded body obtained from a polyol and a polyisocyanate, and particularly preferably a polyurethane molded body obtained by mixing two liquids of a polyol and a polyisocyanate. Here, the polyol refers to a compound having two or more hydroxyl groups. For example, 1 type and 2 or more types of mixtures chosen from polyether polyol, polyester polyol, polycarbonate polyol, polycaprolactone polyol, ethylene glycol, propylene glycol, glycerol etc. can be mentioned.
また、ポリイソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ポリメリックMDI、ナフタレンジイソシアネート、などの芳香族イソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、などの脂肪族ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水素添加TDI、水素添加MDI、などの脂環式ジイソシアネート、などを挙げることができる。これらイソシアネートから選ばれた1種または2種以上の混合物として使用することができる。 Polyisocyanates include aromatic isocyanates such as tolylene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), polymeric MDI, and naphthalene diisocyanate, aliphatic diisocyanates such as tetramethylene diisocyanate and hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, hydrogen Examples thereof include alicyclic diisocyanates such as added TDI and hydrogenated MDI. It can be used as a mixture of one or more selected from these isocyanates.
高分子成形体の調製にあたっては、ポリオール、ポリイソシアネートの他に、架橋剤、鎖延長剤、整泡剤、発泡剤、樹脂化触媒、泡化触媒、酸化防止剤、老化防止剤、充填剤、可塑剤、着色剤、防黴剤、抗菌剤、難燃剤、紫外線吸収剤を含有し、成形を行ってもよい。高分子成形体の調製方法は特に限定されないが、射出成形、反応成形などの方法で調製できる。特に、ポリウレタン成形体の調製では、ミキシングヘッド内で原料同士を衝突させて瞬時に混合する高圧注入機、ミキシングヘッドに供給された各原料を攪拌翼などによって機械的に混合するいわゆる低圧注入機に使用して、モールド成形やスラブ成形などに適用することが好ましい。 In preparation of the polymer molded body, in addition to polyol and polyisocyanate, crosslinking agent, chain extender, foam stabilizer, foaming agent, resination catalyst, foaming catalyst, antioxidant, anti-aging agent, filler, It may contain a plasticizer, a colorant, an antifungal agent, an antibacterial agent, a flame retardant, and an ultraviolet absorber, and may be molded. Although the preparation method of a polymer molded object is not specifically limited, It can prepare by methods, such as injection molding and reaction molding. In particular, in the preparation of a polyurethane molded body, a high-pressure injection machine that instantaneously mixes raw materials by colliding with each other in a mixing head, and a so-called low-pressure injection machine that mechanically mixes each raw material supplied to the mixing head with a stirring blade or the like. It is preferable to use it and apply it to molding or slab molding.
高分子成形体と含浸されたエチレン性不飽和化合物から重合された重合体の重量比は、100/5〜100/300が好ましく、100/50〜100/200がより好ましい。高分子成形体と含浸するエチレン性不飽和化合物から重合された重合体の含有重量比が100/5よりも小さい場合、高分子成形体のみの場合とその特性があまり変わらず、含浸・重合させるメリットが小さい場合がある。一方、高分子成形体と含浸するエチレン性不飽和化合物から重合された重合体の含有重量比が100/300よりも大きい場合、含浸に要する時間が長くなりすぎるため好ましくない場合がある。ラジカル重合性組成物に高分子成形体を含浸させる工程は、15〜60℃の温度で3時間〜20日間が好ましく、3時間〜10日間がさらに好ましい。 The weight ratio between the polymer molded body and the polymer polymerized from the impregnated ethylenically unsaturated compound is preferably 100/5 to 100/300, more preferably 100/50 to 100/200. When the content weight ratio of the polymer polymerized from the polymerized polymer impregnated with the polymer molded product is smaller than 100/5, the characteristics are not so different from those of the polymer molded product alone, and the polymer is impregnated and polymerized. The benefits may be small. On the other hand, when the weight ratio of the polymer polymerized from the polymer molded body and the polymer polymerized from the impregnated ethylenically unsaturated compound is larger than 100/300, it may not be preferable because the time required for impregnation becomes too long. The step of impregnating the polymer molding with the radically polymerizable composition is preferably 3 hours to 20 days at a temperature of 15 to 60 ° C., more preferably 3 hours to 10 days.
本発明の研磨パッドは、10〜200μmの独立気泡を有することが好ましく、20〜150μmの独立気泡を有する発泡体であることがより好ましく、30〜120μmの独立気泡を有する発泡体であることが特に好ましい。平均気泡径は、研磨パッドの表面やスライス面を倍率200倍で走査型電子顕微鏡(SEM)の像とし、その平均気泡径を画像処理して得る。研磨パッドの表面に適度な割合で平坦面と気泡に由来する開口部が存在することが好ましい。任意のスライス面における気泡数は、20〜1000個/mm2が好ましく、200〜600個/mm2がより好ましい。研磨パッドの密度は0.2〜1.1g/cm2が好ましい。密度は、日本工業規格(JIS) K 7112記載の方法により測定することができる。 The polishing pad of the present invention preferably has a closed cell of 10 to 200 μm, more preferably a foam having a closed cell of 20 to 150 μm, and a foam having a closed cell of 30 to 120 μm. Particularly preferred. The average bubble diameter is obtained by imaging the surface of the polishing pad and the sliced surface as an image of a scanning electron microscope (SEM) at a magnification of 200 times and processing the average bubble diameter. It is preferable that the surface of the polishing pad has a flat surface and openings derived from bubbles at an appropriate ratio. Cell count at any slice plane is preferably 20 to 1000 pieces / mm 2, and more preferably 200 to 600 pieces / mm 2. The density of the polishing pad is preferably 0.2 to 1.1 g / cm 2 . The density can be measured by the method described in Japanese Industrial Standard (JIS) K7112.
本発明の研磨パッドにおける被研磨物は特に限定されるものではない。具体的には、半導体基板,光学ガラス,光学レンズ,磁気ヘッド、ハードディスク、液晶ディスプレイ用カラーフィルター,プラズマディスプレイ用背面板等の光学部材、セラミックス、サファイア等を挙げることができる。これらの中でも特に化学機械的研磨(CMP;Chemical Mechanical Polishing)技術による半導体ウエハーの平坦化を目的とした研磨に用いることが好ましい。CMP工程において、研磨剤と薬液からなる研磨スラリーを用いて、半導体ウエハーと研磨パッドを相対運動させることにより、半導体ウエハー面を研磨して、半導体ウエハー面を平坦に、滑らかにする目的で研磨パッドが使用される。 The object to be polished in the polishing pad of the present invention is not particularly limited. Specific examples include semiconductor substrates, optical glass, optical lenses, magnetic heads, hard disks, color filters for liquid crystal displays, optical members such as a back plate for plasma displays, ceramics, sapphire, and the like. Among these, it is particularly preferable to use for polishing for the purpose of planarization of a semiconductor wafer by a chemical mechanical polishing (CMP) technique. In the CMP process, a polishing pad made up of a polishing agent and a chemical solution is used to polish the semiconductor wafer surface by moving the semiconductor wafer and the polishing pad relative to each other, thereby making the semiconductor wafer surface flat and smooth. Is used.
以下、本発明を実施例によってさらに詳しく説明するが、これらは本発明を限定するものではない。なお、評価方法は以下のようにして行った。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, these do not limit this invention. The evaluation method was performed as follows.
[密度]JIS K 7112記載の方法にしたがってピクノメーター(ハーバード型)を使用して測定した。 [Density] The density was measured using a pycnometer (Harvard type) according to the method described in JIS K7112.
[平均気泡径]平均気泡径は、走査型電子顕微鏡“SEM2400”(日立製作所(株)製)を使用し、パッド断面を倍率200倍で観察した写真を画像処理装置で解析することにより、写真中に存在するすべての気泡径を計測し、その平均値を平均気泡径とした。 [Average bubble diameter] The average bubble diameter was obtained by analyzing a photograph of a cross section of the pad observed at 200 times magnification with an image processing apparatus using a scanning electron microscope “SEM2400” (manufactured by Hitachi, Ltd.). All the bubble diameters present therein were measured, and the average value was taken as the average bubble diameter.
[引張試験] 引張試験機RTM−100((株)オリエンテック製)を用い、次のような測定条件で破断強度、破断伸度を測定した。5本の試験片を測定値とした。
試験温度:60℃
試験片形状:1号形小形試験片
試験片厚み:1〜2mm
チャック間距離:58mm
試験速度:50mm/分
[スラリー浸漬評価] 銅用研磨スラリー(キャボット社製iCue5003)1000mLに対して、30wt%過酸化水素水を3mL添加・混合した調製済みスラリーを準備した。この調製済みスラリー中に30mm×30mm×約1.5mm厚さの研磨層を浸漬し、25℃において4週間静置した。途中、浸漬液を1週間毎に新たに調製した調製済みスラリーに交換した。4週間後、シートを取りだし、純水でリンスし、さらに純水中で5分間超音波洗浄し、真空乾燥後、走査型電子顕微鏡(SEM)でシート表面の付着・堆積物の様子を観察した。
[Tensile Test] Using a tensile tester RTM-100 (manufactured by Orientec Co., Ltd.), breaking strength and breaking elongation were measured under the following measurement conditions. Five test pieces were used as measured values.
Test temperature: 60 ° C
Test piece shape: No. 1 type small test piece Test piece thickness: 1-2 mm
Distance between chucks: 58mm
Test speed: 50 mm / min
[Slurry immersion evaluation] A prepared slurry was prepared by adding and mixing 3 mL of 30 wt% hydrogen peroxide water to 1000 mL of a polishing slurry for copper (iCue5003 manufactured by Cabot Corporation). In this prepared slurry, a polishing layer having a thickness of 30 mm × 30 mm × about 1.5 mm was immersed and left at 25 ° C. for 4 weeks. On the way, the immersion liquid was replaced with a prepared slurry that was newly prepared every week. After 4 weeks, the sheet was taken out, rinsed with pure water, further ultrasonically cleaned in pure water for 5 minutes, vacuum dried, and then observed for adhesion and deposit on the sheet surface with a scanning electron microscope (SEM). .
[研磨評価] 研磨評価は以下のようにして行った。 [Polishing Evaluation] Polishing evaluation was performed as follows.
両面接着テープを研磨層シートと貼り合わせ、単層研磨パッドを作製した。単層研磨パッドを研磨機の定盤上に貼り付け、ダイヤモンドコンディショナーを押しつけ圧力0.8psi、研磨定盤回転数30rpm、コンディショナー回転数28rpmで研磨定盤と同方向に回転させた。精製水を100mL/分の割合で研磨パッド上に供給しながら30分間、研磨パッドのコンディショニングを行った。 A double-sided adhesive tape was bonded to the polishing layer sheet to produce a single-layer polishing pad. A single-layer polishing pad was affixed on the surface plate of the polishing machine, and the diamond conditioner was pressed in the same direction as the polishing surface plate at a pressure of 0.8 psi, a polishing surface plate rotation speed of 30 rpm, and a conditioner rotation speed of 28 rpm. The polishing pad was conditioned for 30 minutes while supplying purified water onto the polishing pad at a rate of 100 mL / min.
評価用8インチウエハーを研磨装置の研磨ヘッドに装着し、33rpmで回転させ、単層研磨パッドを研磨機のプラテンに固定して、30rpmで研磨ヘッドの回転方向と同方向に回転させて、調整済みの銅用研磨スラリー(キャボット社製iCue5003)を220mL/分で供給しながら研磨圧力4psiで1分間研磨を行い、銅膜の研磨レートを測定した。50枚目および400枚目の銅膜の研磨レートを測定した。50枚目の研磨レートを測定後、ディッシング評価用のパターン付きウエハーを研磨し、ディッシング量の測定を行った。研磨の終了は光学式終点信号検出により行った。続いて、銅ベタ膜の研磨を行い、パーティクル数の測定を行った。 An 8-inch wafer for evaluation is mounted on a polishing head of a polishing apparatus, rotated at 33 rpm, a single-layer polishing pad is fixed to a platen of a polishing machine, and rotated at 30 rpm in the same direction as the rotation direction of the polishing head. Polishing was performed for 1 minute at a polishing pressure of 4 psi while supplying a copper polishing slurry (iCue5003 manufactured by Cabot Corporation) at 220 mL / min, and the polishing rate of the copper film was measured. The polishing rates of the 50th and 400th copper films were measured. After measuring the polishing rate of the 50th wafer, the wafer with a pattern for dishing evaluation was polished, and the dishing amount was measured. The polishing was completed by detecting an optical end point signal. Subsequently, the copper solid film was polished, and the number of particles was measured.
[研磨レート] 研磨前後のウエハーを抵抗率測定器VR−120S(国際電気アルファ(株)製)で測定することにより、単位時間当たりの研磨量(研磨レート)を算出した。8インチのシリコンウエハー上に10000オングストロームの銅膜を製膜したものを使用した。 [Polishing Rate] The amount of polishing (polishing rate) per unit time was calculated by measuring the wafers before and after polishing with a resistivity meter VR-120S (made by Kokusai Denki Alpha Co., Ltd.). A copper film having a thickness of 10,000 angstroms formed on an 8-inch silicon wafer was used.
[パーティクル数] パターンなしウエハー上におけるパーティクル数を欠陥/異物検査装置(KLAテンコール社製SP−1)を用いて評価した。0.2μm以上のパーティクルの合計数を測定した。 [Number of Particles] The number of particles on the wafer without pattern was evaluated using a defect / foreign particle inspection apparatus (SP-1 manufactured by KLA Tencor). The total number of particles of 0.2 μm or more was measured.
[ディッシング量] 酸化膜内に孤立した銅配線(配線幅10μm)を有するパターン付きウエハーを用いて研磨を行い、表面計測プロファイラ(KLAテンコール社製P−15)を用いて評価した。 [Dishing Amount] Polishing was performed using a patterned wafer having copper wiring (wiring width 10 μm) isolated in the oxide film, and evaluation was performed using a surface measurement profiler (P-15 manufactured by KLA Tencor).
(比較例1)
RIM成形機の第1原料タンク、第2原料タンクに以下のように原料組成物を仕込み、第1原料タンクに窒素ガスをローディング後、両タンクから原料組成物を金型に注入し、硬化させて、750mm×750mm、厚さ10mmのポリウレタン成形体を得た。ポリウレタンのみかけ密度は、0.82g/cm3であり、平均気泡径が33μmの独立気泡が形成された。
(Comparative Example 1)
The raw material composition is charged into the first raw material tank and the second raw material tank of the RIM molding machine as shown below, and after loading nitrogen gas into the first raw material tank, the raw material composition is injected from both tanks into the mold and cured. Thus, a polyurethane molded body having a size of 750 mm × 750 mm and a thickness of 10 mm was obtained. The apparent density of the polyurethane was 0.82 g / cm 3 , and closed cells having an average cell diameter of 33 μm were formed.
<第1原料タンク>
ポリプロピレングリコール 85重量部
1,2−ブタンジオール 15重量部
オクチル酸スズ 0.5重量部
シリコーン系製泡剤 3重量部
精製水 0.3重量部
<第2原料タンク>
ジフェニルメタンジイソシアネート 120重量部
次に、ポリウレタン成形体とラジカル重合組成物の重量比が100/140の割合で、以下のラジカル重合組成物を調合し、上記ポリウレタン成形体を20℃で7日間浸漬したところラジカル重合性組成物は全量がポリウレタン成形体に含浸されていた。
メチルメタクリレート 300重量部
アゾビスイソブチロニトリル 0.8重量部
含浸により膨潤したポリウレタン成形体を、塩化ビニル製ガスケットを介して2枚のガラス板間に挟み込み、周囲を固定して密閉した後、70℃で5時間加熱し、続いて100℃オーブン中で3時間加熱することにより重合硬化させた。ガラス板間から離型した後、重量測定を行った。その後、50℃で12時間、続いて100℃で12時間、乾燥を行った。さらに、常温で12時間乾燥し、直後に重量測定したところ、常温乾燥前後の重量減少はなかった。このようにして得られたポリウレタン成形体の含浸硬化物の厚み方向の中央部分をスライスし、厚み2mmまで研削加工した。得られたポリウレタン成形体のラジカル重合性組成物含浸硬化物の見かけ密度は0.85g/cm3、独立気泡の平均気泡径は40μmであった。表面には、368個/mm2の気泡に由来する開口部が観察された。引張弾性率は、65MPaであった。
<First raw material tank>
Polypropylene glycol 85 parts by weight 1,2-butanediol 15 parts by weight Tin octylate 0.5 parts by weight Silicone-based foaming agent 3 parts by weight Purified water 0.3 part by weight <Second raw material tank>
120 parts by weight of diphenylmethane diisocyanate Next, the following radical polymerization composition was prepared at a weight ratio of the polyurethane molded product to the radical polymerization composition of 100/140, and the polyurethane molded product was immersed at 20 ° C. for 7 days. The entire amount of the radical polymerizable composition was impregnated in the polyurethane molded product.
Methyl methacrylate 300 parts by weight Azobisisobutyronitrile 0.8 part by weight The polyurethane molded body swollen by impregnation was sandwiched between two glass plates via a vinyl chloride gasket, and the periphery was fixed and sealed. The polymer was cured by heating at 70 ° C. for 5 hours followed by heating in a 100 ° C. oven for 3 hours. After releasing from between the glass plates, the weight was measured. Thereafter, drying was performed at 50 ° C. for 12 hours and subsequently at 100 ° C. for 12 hours. Furthermore, when it dried at normal temperature for 12 hours and measured immediately after that, there was no weight reduction before and after normal temperature drying. The central portion in the thickness direction of the impregnated cured product of the polyurethane molded product thus obtained was sliced and ground to a thickness of 2 mm. The apparent density of the radically polymerizable composition-impregnated cured product of the obtained polyurethane molded product was 0.85 g / cm 3 , and the average cell diameter of closed cells was 40 μm. On the surface, openings derived from 368 bubbles / mm 2 were observed. The tensile elastic modulus was 65 MPa.
シート片をスラリーに浸漬したところ、表面を覆うように付着堆積物が生じていた。 When the sheet piece was immersed in the slurry, an adhering deposit was formed so as to cover the surface.
次に、両面テープを貼り合せた後、直径600nmの円に打ち抜き、その片面に幅1.0mm、深さ0.5mm、ピッチ幅30mmの格子状の溝加工を施した。 Next, after bonding the double-sided tape, it was punched out into a circle with a diameter of 600 nm, and a lattice-like groove with a width of 1.0 mm, a depth of 0.5 mm, and a pitch width of 30 mm was applied to one side.
研磨評価を行ったところ、研磨レートはそれぞれ300nm/分および240nm/分であった。また、ディッシング量は48nmであった。パーティクル数は63個であった。 When the polishing evaluation was performed, the polishing rates were 300 nm / min and 240 nm / min, respectively. The dishing amount was 48 nm. The number of particles was 63.
(実施例1)
ラジカル重合性組成物として以下の組成物を使用したこと以外は比較例1と全く同様にして研磨パッドを作製した。
メチルメタクリレート 300重量部
3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン 60重量部
アゾビスイソブチロニトリル 1.0重量部
ポリウレタン成形体のラジカル重合製組成物含浸硬化物の見かけ密度は0.80g/cm3、独立気泡の平均気泡径は41μmであった。表面には、247個/mm2の気泡に由来する開口部が観察された。引っ張り弾性率は92MPaであった。
Example 1
A polishing pad was produced in exactly the same manner as in Comparative Example 1 except that the following composition was used as the radical polymerizable composition.
300 parts by weight of methyl methacrylate
3-methacryloxypropyltriethoxysilane 60 parts by weight Azobisisobutyronitrile 1.0 part by weight Radial polymerization composition of polyurethane molded product The apparent density of the cured product impregnated is 0.80 g / cm 3 , and the average cell of closed cells The diameter was 41 μm. On the surface, openings derived from 247 bubbles / mm 2 bubbles were observed. The tensile elastic modulus was 92 MPa.
シート片をスラリーに浸漬したところ、表面にはほとんど付着堆積物はみられなかった。 When the sheet piece was immersed in the slurry, almost no deposit was observed on the surface.
研磨評価を行ったところ、研磨レートはそれぞれ400nm/分および392nm/分であった。また、ディッシング量は33nmであった。パーティクル数は23個であった。 When the polishing evaluation was performed, the polishing rates were 400 nm / min and 392 nm / min, respectively. The dishing amount was 33 nm. The number of particles was 23.
(実施例2)
ラジカル重合性組成物として以下の組成物を使用したこと以外は比較例1と全く同様にして研磨パッドを作製した。
メチルメタクリレート 300重量部
3-メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン 15重量部
アゾビスイソブチロニトリル 0.8重量部
ポリウレタン成形体のラジカル重合製組成物含浸硬化物の見かけ密度は0.78g/cm3、独立気泡の平均気泡径は40μmであった。表面には、236個/mm2の気泡に由来する開口部が観察された。引っ張り弾性率は102MPaであった。
(Example 2)
A polishing pad was produced in exactly the same manner as in Comparative Example 1 except that the following composition was used as the radical polymerizable composition.
300 parts by weight of methyl methacrylate
3-Methacryloxypropyltriethoxysilane 15 parts by weight Azobisisobutyronitrile 0.8 parts by weight The apparent density of the radically polymerized composition impregnated cured product of polyurethane molded product is 0.78 g / cm 3 , and the average cell of closed cells The diameter was 40 μm. On the surface, openings derived from 236 bubbles / mm 2 bubbles were observed. The tensile elastic modulus was 102 MPa.
シート片をスラリーに浸漬したところ、表面にはほとんど付着堆積物はみられなかった。 When the sheet piece was immersed in the slurry, almost no deposit was observed on the surface.
研磨評価を行ったところ、研磨レートはそれぞれ413nm/分および402nm/分であった。また、ディッシング量は29nmであった。パーティクル数は21個であった。 When the polishing evaluation was performed, the polishing rates were 413 nm / min and 402 nm / min, respectively. The dishing amount was 29 nm. The number of particles was 21.
以上から、アルコキシ基および/またはクロロ基ならびにラジカル反応性基を有するシラン化合物がラジカル共重合された相互侵入高分子網目構造体から作製された研磨パッドは、スラリー中の溶質成分や砥粒などの浮遊物を付着・堆積させにくい表面を有するため、研磨レートが高く、長寿命である。また、パーティクルが少なく、ディッシングが低減されていることが分かる。 From the above, the polishing pad prepared from the interpenetrating polymer network in which a silane compound having an alkoxy group and / or a chloro group and a radical reactive group is radically copolymerized is a solute component in the slurry, abrasive grains, etc. Since it has a surface that is difficult to deposit and deposit suspended matter, it has a high polishing rate and a long life. Moreover, it turns out that there are few particles and dishing is reduced.
本発明の研磨パッドは、シリコンウエハーなどの半導体基板、レンズなどの光学部材、磁気ヘッド、ハードディスクなどの電子材料などの研磨に使用できる。特に、化学機械的研磨(CMP)技術による半導体ウエハーの平坦化の目的で被研磨物である半導体ウエハーの研磨処理を行う研磨パッドとして使用できる。また、本発明の相互侵入高分子網目構造体は、無機物や有機物を付着・堆積させにくい表面を有しており、医療材料などの分野においても使用できる。 The polishing pad of the present invention can be used for polishing semiconductor substrates such as silicon wafers, optical members such as lenses, electronic materials such as magnetic heads and hard disks. In particular, it can be used as a polishing pad for polishing a semiconductor wafer as an object to be polished for the purpose of flattening the semiconductor wafer by chemical mechanical polishing (CMP) technology. Moreover, the interpenetrating polymer network structure of the present invention has a surface on which inorganic and organic substances are difficult to adhere and deposit, and can be used in the field of medical materials and the like.
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