JP2020157432A - Polishing pad, method for producing polishing pad, method for polishing surface of optical material or semiconductor material, and method for evaluating polishing pad - Google Patents

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Abstract

To provide a polishing pad which suppresses dishing and erosion and can suppress occurrence of polishing scratches.SOLUTION: A polishing pad has a polishing layer containing a polyurethane resin, in which when a free induction decay signal (FID) obtained by pulse NMR is deducted in order from a long component of a spin-spin relaxation time T2 by a least square method, is subjected to waveform separation and thereby is divided into three components of an amorphous phase, an interface phase and a crystal phase in order from the long spin-spin relaxation time T2, the polishing layer has a ratio (Aa40/(Ai40+Ac40)) of a content ratio (Aa40) of the component of the amorphous phase at 40°C to the total of a content ratio (Ai40) of the component of the interface phase at 40°C and a content ratio (Ac40) of the component of the crystal phase at 40°C of 2-10, and a relaxation time of the component of the amorphous phase at 40°C of 500-800 μs.SELECTED DRAWING: Figure 5

Description

本発明は、研磨パッド、研磨パッドの製造方法、光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法、及び研磨パッドの評価方法に関する。本発明の研磨パッドは、光学材料、半導体ウェハ、半導体デバイス、ハードディスク用基板等の研磨に用いられ、特に半導体ウェハの上に酸化物層、金属層等が形成されたデバイスを研磨するのに好適に用いられる。 The present invention relates to a polishing pad, a method for manufacturing a polishing pad, a method for polishing the surface of an optical material or a semiconductor material, and a method for evaluating a polishing pad. The polishing pad of the present invention is used for polishing optical materials, semiconductor wafers, semiconductor devices, substrates for hard disks, etc., and is particularly suitable for polishing devices in which an oxide layer, a metal layer, etc. are formed on a semiconductor wafer. Used for.

LSIなどの半導体デバイスの製造では、構造の微細化に伴いさらに繊細な研磨が要求されている。CMPが用いられるデバイスの製造工程は多岐にわたり、工程ごとに重視する性能が異なる。CMPによる研磨はいくつかの研磨工程からなり、例えば、STI工程(シャロートレンチ分離工程)、ILD膜、IMD膜の平坦化等の工程が含まれる。これらの研磨工程では、TEOS等の酸化膜と窒化珪素等の窒化膜とが積層された半導体基板等が研磨対象物として研磨される。すなわち、該半導体基板は、酸化膜の下層に窒化膜がストッパー層として積層されている。 In the manufacture of semiconductor devices such as LSIs, more delicate polishing is required as the structure becomes finer. There are a wide variety of manufacturing processes for devices that use CMP, and the performance that is emphasized differs for each process. Polishing by CMP consists of several polishing steps, and includes, for example, a step such as an STI step (shallow trench separation step), an ILD film, and a flattening of an IMD film. In these polishing steps, a semiconductor substrate or the like in which an oxide film such as TEOS and a nitride film such as silicon nitride are laminated is polished as an object to be polished. That is, in the semiconductor substrate, a nitride film is laminated as a stopper layer under the oxide film.

STI研磨は、トランジスタ部と接する箇所を研磨するため、CMPプロセスの中でも欠陥の発生に最も敏感であり、研磨傷の抑制が特に重要となる。また、STIはデバイスの最下層であるため、この工程でのエロージョンやディッシングと呼ばれる局所的平坦性の制御が重要となる。
特許文献1には、デバイス表面の仕上げ用研磨パッドとして、スクラッチ等の研磨傷を与えにくい軟質なスウェードパッドが好適に使用されることが開示されている。
Since STI polishing polishes the portion in contact with the transistor portion, it is most sensitive to the occurrence of defects in the CMP process, and suppression of polishing scratches is particularly important. Further, since STI is the lowest layer of the device, it is important to control local flatness called erosion or dishing in this process.
Patent Document 1 discloses that as a polishing pad for finishing the surface of a device, a soft suede pad that is less likely to cause polishing scratches such as scratches is preferably used.

特開2010−149259号公報JP-A-2010-149259

CMP工程では、ディッシングやエロージョンは小さくして平坦化特性を向上させるとともに、CMP工程での研磨傷を小さくすることが重要になってきている。半導体デバイスの微細化によって今まで問題にならなかった傷が致命的な欠陥となるため、いかに傷を付けずに平坦化するかということは重要な課題となってくる。また、近年、微細な構造形成のための研磨では、もともと研磨量が少なく、研磨レートよりも加工の再現性を重視する場合もある。すなわち、ウェハ面内均一性、ウェハ間均一性、ロット間均一性等である。 In the CMP process, it is becoming important to reduce the dishing and erosion to improve the flattening characteristics and to reduce the polishing scratches in the CMP process. Since scratches that have not been a problem until now due to miniaturization of semiconductor devices become fatal defects, how to flatten without scratches becomes an important issue. Further, in recent years, in polishing for forming a fine structure, the amount of polishing is originally small, and there are cases where the reproducibility of processing is more important than the polishing rate. That is, in-wafer uniformity, interwafer uniformity, lot-to-lot uniformity, and the like.

本発明は、ディッシングやエロージョンを抑制し、さらに研磨傷の発生を抑制できる研磨パッド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 capable of suppressing dishing and erosion and further suppressing the occurrence of polishing scratches.

本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意研究した結果、40℃における界面相の成分の含有割合(Ai40)と40℃における結晶相の成分の含有割合(Ac40)との合計に対する、40℃における非晶相の成分の含有割合(Aa40)の比(Aa40/(Ai40+Ac40))、及び40℃における非晶相の緩和時間が特定の範囲にある研磨層を用いることで上記課題を解決できることを知見し、本発明を完成するに至った。本発明の具体的態様は以下のとおりである。 As a result of diligent research to solve the above problems, the present inventors have made a total of the content ratio of the component of the interface phase at 40 ° C. (Ai 40 ) and the content ratio of the component of the crystal phase at 40 ° C. (Ac 40 ). , The ratio of the content ratio (Aa 40 ) of the amorphous phase component at 40 ° C. (Aa 40 / (Ai 40 + Ac 40 )), and the polishing layer in which the relaxation time of the amorphous phase at 40 ° C. is within a specific range are used. It was found that the above problems could be solved by this, and the present invention was completed. Specific embodiments of the present invention are as follows.

[1] ポリウレタン樹脂を含む研磨層を有する研磨パッドであって、
前記研磨層は、パルスNMRで得られる自由誘導減衰信号(FID)を最小二乗法によってスピン−スピン緩和時間T2の長い成分から順に差し引き、波形分離することにより、スピン−スピン緩和時間T2の長い方から順に非晶相、界面相、結晶相の3成分に分けた場合において、40℃における界面相の成分の含有割合(Ai40)と40℃における結晶相の成分の含有割合(Ac40)との合計に対する、40℃における非晶相の成分の含有割合(Aa40)の比(Aa40/(Ai40+Ac40))が2〜10であり、40℃における非晶相の成分の緩和時間が500〜800μsである、前記研磨パッド。
[2] 20℃における非晶相の成分の含有割合(Aa20)に対する40℃における非晶相の成分の含有割合(Aa40)の比(Aa40/Aa20)が1.5〜3である、[1]に記載の研磨パッド。
[3] [1]又は[2]に記載の研磨パッドの製造方法であって、湿式成膜法を使用する工程を含む、前記方法。
[4] 光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法であって、[1]又は[2]に記載の研磨パッドを使用する工程を含む、前記方法。
[5] ポリウレタン樹脂を含む研磨層を有する研磨パッドの評価方法であって、
前記研磨層について、パルスNMRで得られる自由誘導減衰信号(FID)を最小二乗法によってスピン−スピン緩和時間T2の長い成分から順に差し引き、波形分離することにより、スピン−スピン緩和時間T2の長い方から順に非晶相、界面相、結晶相の3成分に分けた場合に、40℃における界面相の成分の含有割合(Ai40)と40℃における結晶相の成分の含有割合(Ac40)との合計に対する、40℃における非晶相の成分の含有割合(Aa40)の比(Aa40/(Ai40+Ac40))が2〜10であり、40℃における非晶相の緩和時間が500〜800μsであるか否かを確認する工程を含む、前記評価方法。
[6] 20℃における非晶相の成分の含有割合(Aa20)に対する40℃における非晶相の成分の含有割合(Aa40)の比(Aa40/Aa20)が1.5〜3であるか否かを確認する工程を更に含む、[5]に記載の評価方法。
[1] A polishing pad having a polishing layer containing a polyurethane resin.
In the polishing layer, the free induction decay signal (FID) obtained by pulse NMR is subtracted in order from the component having the longest spin-spin relaxation time T2 by the minimum square method, and the waveform is separated to obtain the longer spin-spin relaxation time T2. When divided into three components, amorphous phase, interfacial phase, and crystalline phase, in order from the beginning, the content ratio of the interfacial phase component at 40 ° C. (Ai 40 ) and the content ratio of the crystalline phase component at 40 ° C. (Ac 40 ). The ratio (Aa 40 / (Ai 40 + Ac 40 )) of the content ratio (Aa 40 ) of the amorphous phase component at 40 ° C. is 2 to 10 and the relaxation time of the amorphous phase component at 40 ° C. The polishing pad having a value of 500 to 800 μs.
[2] The ratio (Aa 40 / Aa 20 ) of the content ratio (Aa 40 ) of the amorphous phase component at 40 ° C. to the content ratio (Aa 20 ) of the amorphous phase component at 20 ° C. is 1.5 to 3. The polishing pad according to [1].
[3] The method for manufacturing a polishing pad according to [1] or [2], which comprises a step of using a wet film forming method.
[4] The method for polishing the surface of an optical material or a semiconductor material, which comprises the step of using the polishing pad according to [1] or [2].
[5] A method for evaluating a polishing pad having a polishing layer containing a polyurethane resin.
For the polishing layer, the free induction decay signal (FID) obtained by pulse NMR is subtracted in order from the component having the longest spin-spin relaxation time T2 by the minimum square method, and the waveform is separated to obtain the longer spin-spin relaxation time T2. When divided into three components, amorphous phase, interfacial phase, and crystalline phase, in order from the beginning, the content ratio of the component of the interfacial phase at 40 ° C. (Ai 40 ) and the content ratio of the component of the crystalline phase at 40 ° C. (Ac 40 ). The ratio of the content ratio (Aa 40 ) of the amorphous phase component at 40 ° C. to the total of (Aa 40 / (Ai 40 + Ac 40 )) is 2 to 10, and the relaxation time of the amorphous phase at 40 ° C. is 500. The evaluation method including a step of confirming whether or not it is ~ 800 μs.
[6] The ratio (Aa 40 / Aa 20 ) of the content ratio (Aa 40 ) of the amorphous phase component at 40 ° C. to the content ratio (Aa 20 ) of the amorphous phase component at 20 ° C. is 1.5 to 3. The evaluation method according to [5], further comprising a step of confirming the presence or absence.

本発明の研磨パッドは、ディッシングやエロージョンを抑制し、さらに研磨傷の発生を抑制できる。 The polishing pad of the present invention can suppress dishing and erosion, and further suppress the occurrence of polishing scratches.

パルスNMRによる研磨パッドの構造解析方法を説明する図である。It is a figure explaining the structure analysis method of the polishing pad by pulse NMR. 本発明の研磨パッドの製造工程における塗布、凝固再生、洗浄・乾燥の工程を行う装置の一例を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows an example of the apparatus which performs the steps of coating, solidification regeneration, cleaning / drying in the manufacturing process of the polishing pad of this invention. 本発明の研磨パッドの一例の断面図を示す図である。It is a figure which shows the cross-sectional view of an example of the polishing pad of this invention. 本発明の研磨パッドを用いた被研磨物の研磨方法を説明する図である。It is a figure explaining the polishing method of the object to be polished using the polishing pad of this invention. 実施例1及び2並びに比較例1で得られた研磨パッドのパルスNMRによる構造解析の結果(各成分の緩和時間)を示すグラフである。It is a graph which shows the result (relaxation time of each component) of the structural analysis by the pulse NMR of the polishing pad obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1. 実施例1及び2並びに比較例1で得られた研磨パッドのパルスNMRによる構造解析の結果(各成分の含有割合)を示すグラフである。It is a graph which shows the result (content ratio of each component) of the structural analysis by the pulse NMR of the polishing pad obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1. 実施例1及び比較例1で得られた研磨パッドの断面を示す写真である。It is a photograph which shows the cross section of the polishing pad obtained in Example 1 and Comparative Example 1.

(作用)
本発明では、研磨層として、40℃における界面相の成分の含有割合(Ai40)と40℃における結晶相の成分の含有割合(Ac40)との合計に対する、40℃における非晶相の成分の含有割合(Aa40)の比(Aa40/(Ai40+Ac40))が2〜10であり、40℃における非晶相の緩和時間が500〜800μsであるものを使用する。
(Action)
In the present invention, as the polishing layer, the component of the amorphous phase at 40 ° C. with respect to the total of the content ratio of the component of the interface phase at 40 ° C. (Ai 40 ) and the content ratio of the component of the crystalline phase at 40 ° C. (Ac 40 ). The ratio of the content ratio (Aa 40 ) of (Aa 40 / (Ai 40 + Ac 40 )) is 2 to 10, and the relaxation time of the amorphous phase at 40 ° C. is 500 to 800 μs.

本発明者らは、予想外にもAa40/(Ai40+Ac40)が2〜10であり、40℃における非晶相の緩和時間が500〜800μsである研磨層を用いることにより、ディッシングやエロージョンを抑制し、さらに研磨傷の発生を抑制できることを見出した。これらの特性が得られる理由の詳細は明らかではないが、以下のように推察される。 The present inventors unexpectedly used a polishing layer in which Aa 40 / (Ai 40 + Ac 40 ) was 2 to 10 and the relaxation time of the amorphous phase at 40 ° C. was 500 to 800 μs. It has been found that erosion can be suppressed and the occurrence of polishing scratches can be further suppressed. The details of the reason why these characteristics are obtained are not clear, but it is inferred as follows.

研磨パッドによる研磨について、研磨開始初期の研磨パッドの研磨面の温度は室温(約20℃)付近であるが、研磨中期から後期の研磨面の温度は摩擦熱等に起因して40℃付近にまで上昇する。
Aa40/(Ai40+Ac40)は、研磨中期から後期の研磨面の温度(約40℃)における非晶相の成分の割合に対応しており、非晶相の成分の割合はポリウレタン樹脂における分子鎖が拘束されず動きやすい領域(ソフトセグメント成分)の割合を意味していると考えられる。本発明の研磨パッドにおいては、界面相と結晶相とを合わせた含有割合に対し、非晶相の含有割合が2倍以上大きく、分子鎖が拘束されず動きやすい領域が多くを占めており、分子鎖が拘束されていて動きにくい領域(界面相と結晶相の合計)が全体の33%よりも小さい。そのため、本発明の研磨パッドは、研磨傷を与えることなく研磨が可能になると考えられる。
Regarding polishing with a polishing pad, the temperature of the polishing surface of the polishing pad at the beginning of polishing is around room temperature (about 20 ° C), but the temperature of the polishing surface from the middle to the latter stage of polishing is around 40 ° C due to frictional heat and the like. Ascend to.
Aa 40 / (Ai 40 + Ac 40 ) corresponds to the proportion of the amorphous phase component at the temperature (about 40 ° C.) of the polished surface in the middle to late polishing period, and the proportion of the amorphous phase component is in the polyurethane resin. It is considered to mean the ratio of the region (soft segment component) where the molecular chain is not constrained and is easy to move. In the polishing pad of the present invention, the content ratio of the amorphous phase is more than twice as large as the content ratio of the interface phase and the crystalline phase combined, and the molecular chain is not constrained and occupies most of the region where the movement is easy. The region where the molecular chains are constrained and difficult to move (the total of the interface phase and the crystal phase) is smaller than 33% of the total. Therefore, it is considered that the polishing pad of the present invention can be polished without giving polishing scratches.

また、非晶相の成分はソフトセグメント成分に対応するものと考えられ、非晶相の緩和時間が大きいと、緩和時間が小さいものに比べて、非晶相の運動性が大きいことを意味する。本発明の研磨パッドにおいては、非晶相の成分の緩和時間が500〜800μsであることにより、凸部を選択的に研磨し、凹部の研磨を抑制することができ、例えば、酸化膜を研磨して窒化膜で止めなくてはならないSTI工程において、窒化膜に対して酸化膜の研磨選択性を高めることができる。一般的に、ディッシングやエロージョンはパッドの剛性と相関があり、パッドが硬いほどディッシングやエロージョン特性が向上する。緩和時間が500〜800μsの範囲であると、本発明よりも剛性が大きいパッドの緩和時間と同程度の運動性を有しており、適度な伸長回復性を持つため、凹部凸部を有する研磨面の凹部に対する沈み込みが抑制されディッシングやエロージョンを抑制できるものと思われる。Aa40/(Ai40+Ac40)が1以上2未満であるような、本発明よりも剛性が大きいパッドでは、緩和時間が500〜800μsであって凹部に対する沈み込みが抑制されていても凹部に接した際の研削力が勝りディッシングやエロージョンは悪化すると考えられる。 Further, the component of the amorphous phase is considered to correspond to the soft segment component, and a large relaxation time of the amorphous phase means that the mobility of the amorphous phase is larger than that of a component having a short relaxation time. .. In the polishing pad of the present invention, since the relaxation time of the amorphous phase component is 500 to 800 μs, the convex portion can be selectively polished and the polishing of the concave portion can be suppressed. For example, the oxide film is polished. In the STI process, which must be stopped by the nitride film, the polishing selectivity of the oxide film can be improved with respect to the nitride film. In general, dishing and erosion correlate with the rigidity of the pad, and the harder the pad, the better the dishing and erosion characteristics. When the relaxation time is in the range of 500 to 800 μs, the pad has the same degree of motility as the relaxation time of a pad having a higher rigidity than the present invention, and has an appropriate elongation recovery property. Therefore, polishing having concave protrusions. It is thought that subduction to the recesses on the surface is suppressed and dishing and erosion can be suppressed. In a pad having a rigidity larger than that of the present invention, such as Aa 40 / (Ai 40 + Ac 40 ) of 1 or more and less than 2, even if the relaxation time is 500 to 800 μs and the subduction to the recess is suppressed, the pad is in the recess. It is considered that the grinding force at the time of contact is superior and the dishing and erosion deteriorate.

(パルスNMRによる構造解析)
パルスNMRでは、パルスに対する応答信号を検出することで定量性に優れるFID信号を得ることができる。このため、ポリウレタン樹脂の相分離構造を解析することができる。FID信号の初期値は測定試料中のプロトンの数に比例しており、測定試料に複数の成分があれば、FID信号は各成分の応答信号の和となる。各成分の運動性に差があると、応答信号の減衰の速さが異なりスピン−スピン緩和時間T2が異なるため、これらを分離して各成分の緩和時間T2と成分割合Rとを求めることができる。成分の運動性が小さくなるほど緩和時間T2が短くなり、運動性が大きくなるほど緩和時間T2が長くなる。換言すれば、緩和時間T2が短くなるほど結晶性が大きくなり、緩和時間T2が長くなるほど非晶性が大きくなる。
(Structural analysis by pulse NMR)
In pulse NMR, a FID signal having excellent quantification can be obtained by detecting a response signal to a pulse. Therefore, the phase-separated structure of the polyurethane resin can be analyzed. The initial value of the FID signal is proportional to the number of protons in the measurement sample, and if the measurement sample has a plurality of components, the FID signal is the sum of the response signals of each component. If there is a difference in the motility of each component, the speed of attenuation of the response signal is different and the spin-spin relaxation time T2 is different. Therefore, it is necessary to separate these and obtain the relaxation time T2 and the component ratio R of each component. it can. The smaller the motility of the component, the shorter the relaxation time T2, and the larger the motility, the longer the relaxation time T2. In other words, the shorter the relaxation time T2, the greater the crystallinity, and the longer the relaxation time T2, the greater the amorphousness.

図1に示すように、ポリウレタン樹脂のパルスNMRで得られるFID信号は、曲線Dで示される。曲線Dから、最小二乗法により緩和時間T2の長い成分から順に差し引き、波形分離することで、曲線H、曲線S、曲線Iで示される3つの成分に分けることができる。曲線Sで示される緩和時間T2の長い成分が非晶相に相当し、曲線Hで示される緩和時間T2の短い成分が結晶相に相当する。曲線Sと曲線Hとの間の曲線Iで示される成分が界面相に相当する。ポリウレタン樹脂では、運動性の大きなソフトセグメントで形成される非晶相の成分割合が圧縮弾性率と相関し、運動性の小さなハードセグメントで形成される結晶相の成分割合がA硬度と相関する。このため、非晶相の成分割合を大きくすれば圧縮弾性率を大きくすることができ、結晶相の成分割合を大きくすればA硬度を大きくすることができる。 As shown in FIG. 1, the FID signal obtained by pulse NMR of the polyurethane resin is shown by the curve D. By subtracting from the curve D in order from the component having the longest relaxation time T2 by the least squares method and separating the waveforms, it can be divided into the three components shown by the curve H, the curve S, and the curve I. The component having a long relaxation time T2 shown by the curve S corresponds to the amorphous phase, and the component having a short relaxation time T2 shown by the curve H corresponds to the crystalline phase. The component represented by the curve I between the curve S and the curve H corresponds to the interface phase. In the polyurethane resin, the component ratio of the amorphous phase formed by the soft segment having high motility correlates with the compressive elastic modulus, and the component ratio of the crystalline phase formed by the hard segment having low motility correlates with the A hardness. Therefore, the compressive elastic modulus can be increased by increasing the component ratio of the amorphous phase, and the A hardness can be increased by increasing the component ratio of the crystalline phase.

以下、本発明の研磨パッド、研磨パッドの製造方法、光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法、及び研磨パッドの評価方法について、説明する。
なお、本明細書及び特許請求の範囲において、「A〜B」を用いて数値範囲を表す際は、その範囲は両端の数値であるA及びBを含むものとする。
Hereinafter, the polishing pad of the present invention, a method for manufacturing the polishing pad, a method for polishing the surface of an optical material or a semiconductor material, and a method for evaluating the polishing pad will be described.
In the present specification and the claims, when the numerical range is expressed by using "A to B", the range shall include A and B which are the numerical values at both ends.

(研磨パッド)
本発明の研磨パッドは、ポリウレタン樹脂を含む研磨層を有する研磨パッドであって、前記研磨層は、パルスNMRで得られる自由誘導減衰信号(FID)を最小二乗法によってスピン−スピン緩和時間T2の長い成分から順に差し引き、波形分離することにより、スピン−スピン緩和時間T2の長い方から順に非晶相、界面相、結晶相の3成分に分けた場合において、40℃における界面相の成分の含有割合(Ai40)と40℃における結晶相の成分の含有割合(Ac40)との合計に対する、40℃における非晶相の成分の含有割合(Aa40)の比(Aa40/(Ai40+Ac40))が2〜10であり、40℃における非晶相の成分の緩和時間が500〜800μsである。
Aa40/(Ai40+Ac40)は、2〜10であり、6〜9.5が好ましく、7〜9がより好ましい。40℃における非晶相の成分の緩和時間は、500〜800μsであり、620〜780μsが好ましく、650〜750μsがより好ましい。Aa40/(Ai40+Ac40)及び40℃における非晶相の成分の緩和時間が上記数値範囲内にあると、ディッシングやエロージョンを抑制し、さらに研磨傷の発生を抑制できる研磨パッドが得られる。
(Polishing pad)
The polishing pad of the present invention is a polishing pad having a polishing layer containing a polyurethane resin, and the polishing layer obtains a free induction decay signal (FID) obtained by pulse NMR by a minimum square method and has a spin-spin relaxation time T2. By subtracting the components in order from the longest component and separating the waveforms, the components of the interface phase at 40 ° C. are contained when the spin-spin relaxation time T2 is divided into three components in order from the longest component: amorphous phase, interfacial phase, and crystalline phase. The ratio of the content ratio of the amorphous phase component (Aa 40 ) at 40 ° C to the sum of the ratio (Ai 40 ) and the content ratio of the crystalline phase component at 40 ° C (Ac 40 ) (Aa 40 / (Ai 40 + Ac)). 40 )) is 2 to 10, and the relaxation time of the amorphous phase component at 40 ° C. is 500 to 800 μs.
Aa 40 / (Ai 40 + Ac 40 ) is 2 to 10, preferably 6 to 9.5, and more preferably 7 to 9. The relaxation time of the amorphous phase component at 40 ° C. is 500 to 800 μs, preferably 620 to 780 μs, and more preferably 650 to 750 μs. When the relaxation time of the amorphous phase component at Aa 40 / (Ai 40 + Ac 40 ) and 40 ° C. is within the above numerical range, a polishing pad capable of suppressing dishing and erosion and further suppressing the occurrence of polishing scratches can be obtained. ..

Aa40は、70〜95%が好ましく、75〜95%がより好ましく、80〜95%が最も好ましい。Ai40は、1〜10%が好ましく、2〜8%がより好ましく、3〜7%が最も好ましい。Ac40は、1〜10%が好ましく、2〜8%がより好ましく、3〜7%が最も好ましい。 Aa 40 is preferably 70 to 95%, more preferably 75 to 95%, and most preferably 80 to 95%. Ai 40 is preferably 1 to 10%, more preferably 2 to 8%, and most preferably 3 to 7%. Ac 40 is preferably 1 to 10%, more preferably 2 to 8%, and most preferably 3 to 7%.

Aa40/(Ai40+Ac40)が2〜10であるポリウレタン樹脂(研磨層)は、研磨層に使用するポリウレタン樹脂の100%樹脂モジュラス(MPa)を7MPa以下とすることにより得られる。このようなモジュラスの小さいポリウレタン樹脂は、通常はよく伸び、加えた力を解放した後の戻りが遅いが、本願のポリウレタン樹脂では、40℃における非晶相の成分の緩和時間を500〜800μsとすることにより、100%モジュラスが5MPaよりも大きいポリウレタン樹脂と同じ程度の分子運動性を持たせている。40℃における非晶相の成分の緩和時間をこのような範囲とすることにより、低モジュラスでありながら、加えた力を解放した後の戻り性を上げることができ、研磨パッドの応答性が向上し、段差性能の向上によりディッシングやエロージョンを抑制することができる。
研磨層に含まれるポリウレタン樹脂の100%樹脂モジュラスは、1〜7MPaが好ましく、1.5〜6MPaがより好ましい。ポリウレタン樹脂の100%樹脂モジュラスは、樹脂の硬さを表す指標であり、無発泡の樹脂シートを100%伸ばしたとき(元の長さの2倍に伸ばしたとき)に掛かる荷重を断面積で割った値である。100%樹脂モジュラスは、樹脂溶液を薄く引き延ばし熱風乾燥し、200μm程度の厚みの乾式フィルムを作製後、しばらく養生したのち、測定部の全長90mm、両端部幅20mm、つかみ具間距離50mm、平行部幅10mm、厚さ200μmのダンベル状に試料を打ち抜き、測定試料を万能材料試験機テンシロン(株式会社エイ・アンド・デイ製テンシロン万能試験機「RTC−1210」)を用いて、20℃(±2℃)、湿度65%(±5%)の雰囲気下で、引っ張り速度100mm/分で引っ張り、100%伸長時(2倍延伸時)の張力を試料の初期断面積で割ることにより求める。なお、樹脂モジュラスの測定は、ポリウレタン発泡シートをN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)で溶解し、低濃度のポリウレタン樹脂DMF溶液を得たのち、キャスト法によりDMFを気化させ無発泡の樹脂シートを形成することで測定することもできる。
研磨層に含まれるポリウレタン樹脂の重量平均分子量は、100000〜200000が好ましく、110000〜160000がより好ましく、120000〜140000が最も好ましい。ポリウレタン樹脂の重量平均分子量は、後述する方法によりゲル浸透クロマトグラフィーにより測定することができる。
The polyurethane resin (polishing layer) in which Aa 40 / (Ai 40 + Ac 40 ) is 2 to 10 is obtained by setting the 100% resin modulus (MPa) of the polyurethane resin used for the polishing layer to 7 MPa or less. Such a polyurethane resin having a small modulus usually stretches well and returns slowly after releasing the applied force, but in the polyurethane resin of the present application, the relaxation time of the amorphous phase component at 40 ° C. is 500 to 800 μs. By doing so, the 100% modulus has the same degree of molecular mobility as the polyurethane resin having a greater than 5 MPa. By setting the relaxation time of the amorphous phase component at 40 ° C. in such a range, it is possible to improve the returnability after releasing the applied force while having low modulus, and the responsiveness of the polishing pad is improved. However, it is possible to suppress dishing and erosion by improving the step performance.
The 100% resin modulus of the polyurethane resin contained in the polishing layer is preferably 1 to 7 MPa, more preferably 1.5 to 6 MPa. The 100% resin modulus of polyurethane resin is an index showing the hardness of the resin, and the load applied when the non-foamed resin sheet is stretched 100% (when stretched to twice the original length) is the cross-sectional area. It is the divided value. For 100% resin modulus, the resin solution is thinly stretched and dried with hot air to prepare a dry film with a thickness of about 200 μm, and after curing for a while, the total length of the measuring part is 90 mm, the width of both ends is 20 mm, the distance between the grippers is 50 mm, and the parallel part. The sample is punched into a dumbbell shape with a width of 10 mm and a thickness of 200 μm, and the measurement sample is measured at 20 ° C. (± 2) using a universal material tester Tencilon (Tencilon universal tester “RTC-1210” manufactured by A & D Co., Ltd.). ℃), humidity 65% (± 5%), pulling at a pulling speed of 100 mm / min, and dividing the tension at 100% elongation (double stretching) by the initial cross-sectional area of the sample. To measure the resin modulus, a polyurethane foam sheet is dissolved in N, N-dimethylformamide (DMF) to obtain a low-concentration polyurethane resin DMF solution, and then the DMF is vaporized by a casting method to obtain a non-foamed resin sheet. It can also be measured by forming.
The weight average molecular weight of the polyurethane resin contained in the polishing layer is preferably 100,000 to 200,000, more preferably 11,000 to 160,000, and most preferably 12,000 to 14,000. The weight average molecular weight of the polyurethane resin can be measured by gel permeation chromatography by the method described later.

40℃における非晶相の成分の緩和時間の調整は、ポリマージオールの種類や分子量を調整したり、鎖伸長剤や末端封止剤の量を調整したりして製造することができる。 The relaxation time of the amorphous phase component at 40 ° C. can be adjusted by adjusting the type and molecular weight of the polymer diol, or adjusting the amount of the chain extender or the terminal encapsulant.

本発明の研磨パッドは、20℃における非晶相の成分の含有割合(Aa20)に対する40℃における非晶相の成分の含有割合(Aa40)の比(Aa40/Aa20)が1.5〜3であることが好ましく、1.8〜2.8がより好ましく、2〜2.5が最も好ましい。
Aa40/Aa20が上記数値範囲内にあることにより、研磨初期における低温時(約20℃)には、界面相の成分の割合が多く、分子鎖が拘束された領域が大きい。これにより研磨パッドの弾性が向上し立ち上がり性向上に寄与すると考えられる。また、研磨中期から後期において研磨パッドの温度が上昇すると(約40℃)、非晶相の成分割合が十分に大きくなるため、研磨傷を低減できると考えられる。
The polishing pad of the present invention has a ratio (Aa 40 / Aa 20 ) of the content ratio (Aa 40 ) of the amorphous phase component at 40 ° C. to the content ratio (Aa 20 ) of the amorphous phase component at 20 ° C. It is preferably 5 to 3, more preferably 1.8 to 2.8, and most preferably 2 to 2.5.
Since Aa 40 / Aa 20 is within the above numerical range, the ratio of the components of the interface phase is large and the region where the molecular chain is constrained is large at the low temperature (about 20 ° C.) at the initial stage of polishing. It is considered that this improves the elasticity of the polishing pad and contributes to the improvement of the rising property. Further, when the temperature of the polishing pad rises in the middle to late stages of polishing (about 40 ° C.), the proportion of amorphous phase components becomes sufficiently large, and it is considered that polishing scratches can be reduced.

Aa20は、25〜60%が好ましく、30〜50%がより好ましく、35〜45%が最も好ましい。 Aa 20 is preferably 25 to 60%, more preferably 30 to 50%, and most preferably 35 to 45%.

20℃における界面相の成分の含有割合は、30〜55%が好ましく、35〜53%がより好ましく、40〜50%が最も好ましい。20℃における結晶相の成分の含有割合は、5〜20%が好ましく、8〜18%がより好ましく、10〜15%が最も好ましい。
20℃における非晶相の成分の緩和時間は、800〜1300μsが好ましく、900〜1250μsがより好ましく、1000〜1200μsが最も好ましい。20℃における界面相の成分の緩和時間は、100〜300μsが好ましく、150〜280μsがより好ましく、180〜250μsが最も好ましい。20℃における結晶相の成分の緩和時間は、10〜30μsが好ましく、15〜28μsがより好ましく、18〜25μsが最も好ましい。
40℃における界面相の成分の緩和時間は、10〜50μsが好ましく、15〜40μsがより好ましく、20〜35μsが最も好ましい。40℃における結晶相の成分の緩和時間は、5〜30μsが好ましく、10〜25μsがより好ましく、15〜20μsが最も好ましい。
The content ratio of the components of the interface phase at 20 ° C. is preferably 30 to 55%, more preferably 35 to 53%, and most preferably 40 to 50%. The content ratio of the components of the crystal phase at 20 ° C. is preferably 5 to 20%, more preferably 8 to 18%, and most preferably 10 to 15%.
The relaxation time of the amorphous phase component at 20 ° C. is preferably 800 to 1300 μs, more preferably 900 to 1250 μs, and most preferably 1000 to 1200 μs. The relaxation time of the components of the interface phase at 20 ° C. is preferably 100 to 300 μs, more preferably 150 to 280 μs, and most preferably 180 to 250 μs. The relaxation time of the crystal phase components at 20 ° C. is preferably 10 to 30 μs, more preferably 15 to 28 μs, and most preferably 18 to 25 μs.
The relaxation time of the components of the interface phase at 40 ° C. is preferably 10 to 50 μs, more preferably 15 to 40 μs, and most preferably 20 to 35 μs. The relaxation time of the crystal phase components at 40 ° C. is preferably 5 to 30 μs, more preferably 10 to 25 μs, and most preferably 15 to 20 μs.

(ポリウレタン樹脂組成物)
本発明の研磨パッドのポリウレタン樹脂は、ポリイソシアネート化合物とポリオール、ポリアミンなどの硬化剤を反応させて得られ、鎖延長剤を使用することもできる。結晶相(ハードセグメント)はイソシアネート化合物及び鎖延長剤に由来する構造単位から構成され、非晶相(ソフトセグメント)は比較的自由度が高い脂肪族有機基を有するポリオールやジアミンに由来する構造単位から構成される。
(Polyurethane resin composition)
The polyurethane resin of the polishing pad of the present invention is obtained by reacting a polyisocyanate compound with a curing agent such as polyol or polyamine, and a chain extender can also be used. The crystalline phase (hard segment) is composed of structural units derived from an isocyanate compound and a chain extender, and the amorphous phase (soft segment) is a structural unit derived from a polyol or diamine having an aliphatic organic group having a relatively high degree of freedom. Consists of.

ポリイソシアネート化合物は、ポリイソシアネート化合物とポリオールをあらかじめ反応させて高分子量化したプレポリマーの形で使用することができる。 The polyisocyanate compound can be used in the form of a prepolymer obtained by reacting the polyisocyanate compound with a polyol in advance to increase the molecular weight.

ポリイソシアネート化合物としては、例えば、4,4'-ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、フェニレンジイソシアネート、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:ヘキサメチレンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、4,4'-ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート、水添トリレンジイソシアネート、水添キシリレンジイソシアネート等の脂肪族または脂環族ジイソシアネートなどが挙げられる。 Examples of the polyisocyanate compound include aromatic diisocyanates such as 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, tolylene diisocyanate, phenylenedi isocyanate, and xylylene diisocyanate: hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, and hydrogenated. Examples thereof include aliphatic or alicyclic diisocyanates such as tolylene diisocyanate and hydrogenated xylylene diisocyanate.

ポリオール(高分子ジオール)としては、例えば、ポリエーテルジオール、ポリエステルジオール、ポリカーボネートジオールなどが挙げられる。これらの高分子ジオールは単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、研磨傷の低減の観点から、ポリエーテルジオールを使用することが好ましい。
ポリエーテルジオールとしては、例えば、ポリ(エチレングリコール)、ポリ(プロピレングリコール)、ポリ(テトラメチレングリコール)、ポリ(メチルテトラメチレングリコール)などが挙げられる。これらのポリエーテルジオールは、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ポリエステルジオールとしては、例えば、ジカルボン酸またはそのエステル、無水物等のエステル形成性誘導体と低分子ジオールとを直接エステル化反応またはエステル交換反応させることにより製造できる。
ポリエステルジオールを構成するジカルボン酸としては、例えば、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、ピメリン酸、スベリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、ドデカンジカルボン酸、2−メチルコハク酸、2−メチルアジピン酸、3−メチルアジピン酸、3−メチルペンタン二酸、2−メチルオクタン二酸、3,8−ジメチルデカン二酸、3,7−ジメチルデカン二酸等の炭素数4〜12の脂肪族ジカルボン酸;テレフタル酸、イソフタル酸、オルトフタル酸等の芳香族ジカルボン酸;等が挙げられる。これらのジカルボン酸は、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。
ポリエステルジオールを構成する低分子ジオールとしては、例えば、エチレングリコール、1,3−プロパンジオール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,4−ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、1,5−ペンタンジオール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、1,8−オクタンジオール、2−メチル−1,8−オクタンジオール、1,9−ノナンジオール、1,10−デカンジオール等の脂肪族ジオール;シクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジオール等の脂環式ジオール;等が挙げられる。これらの低分子ジオールは、単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。低分子ジオールの炭素数としては、例えば、6以上12以下が挙げられる。
Examples of the polyol (polymer diol) include polyether diols, polyester diols, polycarbonate diols and the like. These polymer diols may be used alone or in combination of two or more. Among these, it is preferable to use a polyether diol from the viewpoint of reducing polishing scratches.
Examples of the polyether diol include poly (ethylene glycol), poly (propylene glycol), poly (tetramethylene glycol), poly (methyltetramethylene glycol) and the like. These polyether diols may be used alone or in combination of two or more.
The polyester diol can be produced, for example, by directly subjecting an ester-forming derivative such as a dicarboxylic acid or an ester thereof or an anhydride to a low molecular weight diol by a transesterification reaction or a transesterification reaction.
Examples of the dicarboxylic acid constituting the polyesterdiol include succinic acid, glutaric acid, adipic acid, pimeric acid, suberic acid, azelaic acid, sebacic acid, dodecanedicarboxylic acid, 2-methylsuccinic acid, 2-methyladipic acid, 3-. An aliphatic dicarboxylic acid having 4 to 12 carbon atoms such as methyl adipic acid, 3-methylpentanedioic acid, 2-methyloctanedioic acid, 3,8-dimethyldecanedioic acid, and 3,7-dimethyldecanedioic acid; terephthalic acid. , Aromatic dicarboxylic acids such as isophthalic acid and orthophthalic acid; and the like. These dicarboxylic acids may be used alone or in combination of two or more.
Examples of the low molecular weight diol constituting the polyester diol include ethylene glycol, 1,3-propanediol, 2-methyl-1,3-propanediol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, and 1,5-pentane. Diol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, 1,8-octanediol, 2-methyl-1,8-octanediol, 1,9-nonanediol, 1,10-decane An aliphatic diol such as a diol; an alicyclic diol such as cyclohexanedimethanol and a cyclohexanediol; and the like can be mentioned. These low molecular weight diols may be used alone or in combination of two or more. Examples of the carbon number of the low molecular weight diol include 6 or more and 12 or less.

鎖延長剤としては、例えば、エチレングリコール、ジエチレンリコール、トリエチレングリコール、プロピレングリコール、1,3−プロパンジオール、1,3−ブタンジオール、1,4−ブタンジオール、ヘキサメチレングリコール、サッカロース、メチレングリコール、グリセリン、ソルビトール等の脂肪族ポリオール化合物;ビスフェノールA、4,4’−ジヒドロキシジフェニル、4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテル、4,4’−ジヒドロキシジフェニルスルホン、水素添加ビスフェノールA、ハイドロキノン等の芳香族ポリオール化合物、水などを用いることができる。これらの鎖伸長剤は単独で用いても2種以上を併用してもよい。 Examples of the chain extender include ethylene glycol, diethylene recall, triethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, hexamethylene glycol, saccharose, and methylene glycol. , Glycerin, sorbitol and other aliphatic polyol compounds; bisphenol A, 4,4'-dihydroxydiphenyl, 4,4'-dihydroxydiphenyl ether, 4,4'-dihydroxydiphenylsulfone, hydrogenated bisphenol A, hydroquinone and other aromatic polyols. Compounds, water and the like can be used. These chain extenders may be used alone or in combination of two or more.

(その他の成分)
本発明のポリウレタン樹脂組成物は、添加剤を含むことができる。添加剤は、好ましくは、成膜助剤、発泡抑制助剤からなる群より選択される。
成膜助剤としては、疎水性活性剤等が挙げられる。疎水性活性剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、ポリオキシプロピレンアルキルエーテル、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンアルキルエーテル、パーフルオロアルキルエチレンオキサイド付加物、グリセリン脂肪酸エステル、プロピレングリコール脂肪酸エステル、ポリエーテル変性シリコンなどのノニオン系界面活性剤や、アルキルカルボン酸などのアニオン系界面活性剤が挙げられる。
発泡抑制助剤としては、親水性活性剤等が挙げられる。親水性活性剤としては、例えば、カルボン酸塩、スルホン酸塩、硫酸エステル塩、燐酸エステル塩等のアニオン界面活性剤やセルロースエステルが挙げられる。
成膜助剤を添加剤として添加する場合には、0.2〜10質量%であることが好ましい。発泡抑制助剤を添加剤として添加する場合には、0.2〜10質量%であることが好ましい。
(Other ingredients)
The polyurethane resin composition of the present invention can contain additives. The additive is preferably selected from the group consisting of a film forming aid and a foaming inhibitor.
Examples of the film forming aid include hydrophobic activators and the like. Examples of the hydrophobic activator include polyoxyethylene alkyl ether, polyoxypropylene alkyl ether, polyoxyethylene polyoxypropylene alkyl ether, perfluoroalkylethylene oxide adduct, glycerin fatty acid ester, propylene glycol fatty acid ester, and polyether modification. Examples thereof include nonionic surfactants such as silicon and anionic surfactants such as alkylcarboxylic acids.
Examples of the foaming inhibitor include hydrophilic activators and the like. Examples of the hydrophilic activator include anionic surfactants such as carboxylates, sulfonates, sulfates and phosphates, and cellulose esters.
When the film forming aid is added as an additive, it is preferably 0.2 to 10% by mass. When the foaming inhibitor is added as an additive, it is preferably 0.2 to 10% by mass.

(ポリウレタン樹脂組成物の重合反応)
ポリウレタン樹脂は、上述したポリウレタン樹脂組成物を重合させることにより製造できる。すなわち、有機溶剤中で前記重合反応を行う方法等が挙げられる。
上記の反応条件で得られたポリウレタン樹脂は、DMFなどの溶媒に混合してから、図2に示すような成膜装置に供給され、ポリウレタンシートに成形される。
(Polymerization reaction of polyurethane resin composition)
The polyurethane resin can be produced by polymerizing the above-mentioned polyurethane resin composition. That is, a method of carrying out the polymerization reaction in an organic solvent and the like can be mentioned.
The polyurethane resin obtained under the above reaction conditions is mixed with a solvent such as DMF and then supplied to a film forming apparatus as shown in FIG. 2 to be molded into a polyurethane sheet.

(研磨パッドの製造方法)
本発明の研磨パッドの製造方法は、上述の研磨パッドの製造方法であって、湿式成膜法を使用する工程を含む。
(Manufacturing method of polishing pad)
The method for manufacturing a polishing pad of the present invention is the above-mentioned method for manufacturing a polishing pad, and includes a step of using a wet film forming method.

以下、図面を参照して、本発明の研磨パッドの製造方法について説明する。
図3に本発明の研磨パッドの一例の断面図を示す。本発明の研磨パッド1は湿式成膜法により製造された軟質プラスチックフォームとしてのポリウレタンシート2を有している。ポリウレタンシート2は、研磨面P側が、ポリウレタンシート2の厚さ(図3の縦方向の長さ)がほぼ一様となるようにバフ処理されている(詳細後述)。
Hereinafter, the method for manufacturing the polishing pad of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 3 shows a cross-sectional view of an example of the polishing pad of the present invention. The polishing pad 1 of the present invention has a polyurethane sheet 2 as a soft plastic foam manufactured by a wet film forming method. The polyurethane sheet 2 is buffed on the polished surface P side so that the thickness of the polyurethane sheet 2 (length in the vertical direction in FIG. 3) becomes substantially uniform (details will be described later).

ポリウレタンシート2は、湿式成膜法で表面側に形成されたスキン層がバフ処理により除去されている。バフ処理により、被研磨物を研磨加工するための研磨面Pが構成されている。ポリウレタンシート2の内部には、ポリウレタンシート2の厚さ方向に沿って丸みを帯びた断面略三角状の発泡3が形成されている。発泡3の空間体積は、研磨面P側の大きさが、研磨面Pの裏面側より小さく形成されている。発泡3同士の間のポリウレタン樹脂中には、発泡3より小さな空間体積を有する微発泡が形成されている。発泡3及び微発泡は、連通孔で立体網目状につながっている。 In the polyurethane sheet 2, the skin layer formed on the surface side by the wet film forming method is removed by buffing. The buffing process constitutes a polished surface P for polishing the object to be polished. Inside the polyurethane sheet 2, foams 3 having a substantially triangular cross section and rounded along the thickness direction of the polyurethane sheet 2 are formed. The space volume of the foam 3 is formed so that the size of the polished surface P side is smaller than that of the back surface side of the polished surface P. In the polyurethane resin between the foams 3, microfoams having a space volume smaller than that of the foams 3 are formed. Foam 3 and microfoam are connected in a three-dimensional network through communication holes.

また、研磨パッド1は、アクリル系接着剤を用いて基材8(厚み188μmのポリエチレンテレフタレート樹脂シート)と、バフ処理済のポリウレタンシート2のバフ処理した面とは反対側の面とが貼り合わされている。基材8のポリウレタン樹脂シートと貼り合わされている面とは反対側の面に、研磨機に研磨パッド1を装着するための両面テープが貼り合わされている。両面テープは、他面側(基材8と反対側)の接着剤層が剥離紙で覆われている。 Further, in the polishing pad 1, the base material 8 (polyethylene terephthalate resin sheet having a thickness of 188 μm) and the surface of the buffed polyurethane sheet 2 opposite to the buffed surface are bonded to each other using an acrylic adhesive. ing. A double-sided tape for mounting the polishing pad 1 on the polishing machine is attached to the surface of the base material 8 opposite to the surface attached to the polyurethane resin sheet. In the double-sided tape, the adhesive layer on the other side (opposite side to the base material 8) is covered with a release paper.

湿式成膜法によりポリウレタンシート2を作製し、基材8を貼り合わせる。すなわち、湿式成膜法では、ポリウレタン樹脂を有機溶媒に溶解させたポリウレタン樹脂溶液を成膜基材に連続的に塗布し、水系凝固液に浸漬することでポリウレタン樹脂をフィルム状に凝固再生させ、洗浄後乾燥させて帯状(長尺状)のポリウレタンシート2を作製する。以下、工程順に説明する。 A polyurethane sheet 2 is produced by a wet film forming method, and a base material 8 is attached to the polyurethane sheet 2. That is, in the wet film-forming method, a polyurethane resin solution in which a polyurethane resin is dissolved in an organic solvent is continuously applied to a film-forming substrate and immersed in an aqueous coagulation liquid to coagulate and regenerate the polyurethane resin into a film. After washing, it is dried to prepare a strip-shaped (long-shaped) polyurethane sheet 2. Hereinafter, the steps will be described in order.

準備工程では、ポリウレタン樹脂、ポリウレタン樹脂を溶解可能な水混和性の有機溶媒のN,N−ジメチルホルムアミド(以下、DMFと略記する。)及び添加剤を混合してポリウレタン樹脂を溶解させる。例えば、ポリウレタン樹脂が30重量%の濃度となるようにDMFに溶解させる。添加剤としては、発泡3の大きさや量(個数)を制御するため、発泡を促進させる親水性活性剤及びポリウレタン樹脂の凝固再生を安定化させる疎水性活性剤等を用いることができる。得られた溶液を濾過することで凝集塊等を除去した後、真空下で脱泡してポリウレタン樹脂溶液を得る。 In the preparatory step, the polyurethane resin, N, N-dimethylformamide (hereinafter abbreviated as DMF), which is a water-miscible organic solvent capable of dissolving the polyurethane resin, and an additive are mixed to dissolve the polyurethane resin. For example, the polyurethane resin is dissolved in DMF to a concentration of 30% by weight. As the additive, a hydrophilic activator that promotes foaming, a hydrophobic activator that stabilizes the solidification and regeneration of the polyurethane resin, and the like can be used in order to control the size and amount (number) of the foaming 3. After removing agglomerates and the like by filtering the obtained solution, defoaming is performed under vacuum to obtain a polyurethane resin solution.

塗布工程、凝固再生工程及び洗浄・乾燥工程では、準備工程で得られたポリウレタン樹脂溶液を成膜基材に連続的に塗布し、水系凝固液に浸漬することでポリウレタン樹脂を凝固再生させ、洗浄後乾燥させてポリウレタンシート2を得る。塗布工程、凝固再生工程及び洗浄・乾燥工程は、例えば、図2に示す成膜装置で連続して実行される。 In the coating step, coagulation / regeneration step, and cleaning / drying step, the polyurethane resin solution obtained in the preparation step is continuously applied to the film-forming substrate and immersed in an aqueous coagulation liquid to coagulate and regenerate the polyurethane resin for cleaning. After that, it is dried to obtain a polyurethane sheet 2. The coating step, the solidification regeneration step, and the cleaning / drying step are continuously executed by, for example, the film forming apparatus shown in FIG.

図2に示すように、成膜装置60は、成膜基材の不織布や織布を前処理する、水又はDMF水溶液(DMFと水との混合液)等の前処理液15が満たされた前処理槽10、ポリウレタン樹脂を凝固再生させるための、ポリウレタン樹脂に対して貧溶媒である水を主成分とする凝固液25が満たされた凝固槽20、凝固再生後のポリウレタン樹脂を洗浄する水等の洗浄液35が満たされた洗浄槽30及びポリウレタン樹脂を乾燥させるためのシリンダ乾燥機50を連続して備えている。 As shown in FIG. 2, the film forming apparatus 60 is filled with a pretreatment liquid 15 such as water or a DMF aqueous solution (mixed solution of DMF and water) for pretreating the non-woven fabric or woven fabric of the film forming base material. Pretreatment tank 10, coagulation tank 20 filled with coagulation liquid 25 containing water, which is a poor solvent for polyurethane resin, for coagulation and regeneration of polyurethane resin, water for cleaning polyurethane resin after coagulation and regeneration A cleaning tank 30 filled with a cleaning liquid 35 such as the above and a cylinder dryer 50 for drying the polyurethane resin are continuously provided.

前処理槽10の上流側には、成膜基材43を供給する基材供給ローラ41が配置されている。前処理槽10は、成膜基材43の搬送方向と同じ長手方向の略中央部の内側下部に一対のガイドローラ13を有している。前処理槽10の上方で、基材供給ローラ41側にはガイドローラ11、12が配設されており、凝固槽20側には前処理した成膜基材43に含まれる過剰な前処理液15を除去するマングルローラ18が配置されている。マングルローラ18の下流側には、成膜基材43にポリウレタン樹脂溶液45を略均一に塗布するナイフコータ46が配置されている。ナイフコータ46の下流側で凝固槽20の上方にはガイドローラ21が配置されている。 A base material supply roller 41 for supplying the film-forming base material 43 is arranged on the upstream side of the pretreatment tank 10. The pretreatment tank 10 has a pair of guide rollers 13 at the lower inside of a substantially central portion in the same longitudinal direction as the transport direction of the film-forming base material 43. Guide rollers 11 and 12 are arranged on the base material supply roller 41 side above the pretreatment tank 10, and an excess pretreatment liquid contained in the pretreated film-forming base material 43 is arranged on the solidification tank 20 side. A mangle roller 18 for removing 15 is arranged. On the downstream side of the mangle roller 18, a knife coater 46 for substantially uniformly applying the polyurethane resin solution 45 to the film-forming base material 43 is arranged. A guide roller 21 is arranged above the coagulation tank 20 on the downstream side of the knife coater 46.

凝固槽20には、洗浄槽30側の内側下部にガイドローラ23が配置されている。凝固槽20の上方で洗浄槽30側には凝固再生後のポリウレタン樹脂を脱水処理するマングルローラ28が配置されている。マングルローラ28の下流側で洗浄槽30の上方にはガイドローラ31が配置されている。洗浄槽30には、成膜基材43の搬送方向と同じ長手方向で上部に4本、下部に5本のガイドローラ33が上下交互となるように配設されている。洗浄槽30の上方でシリンダ乾燥機50側には、洗浄後のポリウレタン樹脂を脱水処理するマングルローラ38が配置されている。シリンダ乾燥機50には、内部に熱源を有する4本のシリンダが上下4段に配設されている。シリンダ乾燥機50の下流側には、乾燥後のポリウレタン樹脂を(成膜基材43と共に)巻き取る巻取ローラ42が配置されている。なお、マングルローラ18、28、38、シリンダ乾燥機50及び巻取ローラ42は、図示を省略した回転駆動モータに接続されており、これらの回転駆動力により成膜基材43が基材供給ローラ41から巻取ローラ42まで搬送される。成膜基材43の搬送速度は、例えば、2.5m/minに設定されており、1.0〜5.0m/minの範囲で設定されることが好ましい。 In the coagulation tank 20, a guide roller 23 is arranged at the lower inside on the cleaning tank 30 side. A mangle roller 28 for dehydrating the polyurethane resin after solidification and regeneration is arranged above the solidification tank 20 and on the cleaning tank 30 side. A guide roller 31 is arranged above the washing tank 30 on the downstream side of the mangle roller 28. In the cleaning tank 30, four guide rollers 33 at the top and five guide rollers 33 at the bottom are arranged alternately in the vertical direction, which is the same as the transport direction of the film-forming base material 43. A mangle roller 38 for dehydrating the polyurethane resin after cleaning is arranged above the cleaning tank 30 and on the cylinder dryer 50 side. In the cylinder dryer 50, four cylinders having a heat source inside are arranged in four upper and lower stages. On the downstream side of the cylinder dryer 50, a take-up roller 42 for winding the dried polyurethane resin (along with the film-forming base material 43) is arranged. The mangle rollers 18, 28, 38, the cylinder dryer 50, and the take-up roller 42 are connected to a rotary drive motor (not shown), and the film-forming base material 43 is a base material supply roller by these rotational drive forces. It is conveyed from 41 to the take-up roller 42. The transport speed of the film-forming substrate 43 is set to, for example, 2.5 m / min, and is preferably set in the range of 1.0 to 5.0 m / min.

成膜基材43に不織布又は織布を用いる場合は、成膜基材43が基材供給ローラ41から引き出され、ガイドローラ11、12を介して前処理液15中に連続的に導入される。前処理液15中で一対のガイドローラ13間に成膜基材43を通過させて前処理(目止め)を行うことにより、ポリウレタン樹脂溶液45を塗布するときに、成膜基材43内部へのポリウレタン樹脂溶液45の浸透が抑制される。成膜基材43は、前処理液15から引き上げられた後、マングルローラ18で加圧されて余分な前処理液15が絞り落とされる。前処理後の成膜基材43は、凝固槽20方向に搬送される。なお、成膜基材43としてPET製等の可撓性フィルムを用いる場合は、前処理が不要のため、ガイドローラ12から直接マングルローラ18に送り込むようにするか、又は、前処理槽10に前処理液15を入れないようにしてもよい。以下、本例では、成膜基材43をPET製フィルムとして説明する。 When a non-woven fabric or a woven fabric is used as the film-forming base material 43, the film-forming base material 43 is pulled out from the base material supply roller 41 and continuously introduced into the pretreatment liquid 15 via the guide rollers 11 and 12. .. By passing the film-forming base material 43 between the pair of guide rollers 13 in the pretreatment liquid 15 to perform pretreatment (sealing), when the polyurethane resin solution 45 is applied, the film-forming base material 43 is inside. The penetration of the polyurethane resin solution 45 of the above is suppressed. After the film-forming base material 43 is pulled up from the pretreatment liquid 15, the film-forming base material 43 is pressed by the mangle roller 18 to draw down the excess pretreatment liquid 15. The film-forming base material 43 after the pretreatment is conveyed in the direction of the solidification tank 20. When a flexible film made of PET or the like is used as the film-forming base material 43, pretreatment is not required, so that the film is fed directly from the guide roller 12 to the mangle roller 18 or into the pretreatment tank 10. The pretreatment liquid 15 may not be added. Hereinafter, in this example, the film-forming base material 43 will be described as a PET film.

塗布工程では、準備工程で調製したポリウレタン樹脂溶液45が常温下でナイフコータ46により成膜基材43に略均一に塗布される。このとき、ナイフコータ46と成膜基材43の上面との間隙(クリアランス)を調整することで、ポリウレタン樹脂溶液45の塗布厚さ(塗布量)を調整する。 In the coating step, the polyurethane resin solution 45 prepared in the preparatory step is substantially uniformly coated on the film-forming substrate 43 by the knife coater 46 at room temperature. At this time, the coating thickness (coating amount) of the polyurethane resin solution 45 is adjusted by adjusting the gap (clearance) between the knife coater 46 and the upper surface of the film-forming base material 43.

凝固再生工程では、ナイフコータ46でポリウレタン樹脂溶液45が塗布された成膜基材43が、ガイドローラ21からガイドローラ23へ向けて凝固液25中に導入される。凝固液25中では、まず、塗布されたポリウレタン樹脂溶液45の表面に厚さ数μmのスキン層4が形成される。その後、ポリウレタン樹脂溶液45中のDMFと凝固液25との置換の進行によりポリウレタン樹脂が成膜基材43の片面に凝固再生する。このポリウレタン樹脂の凝固再生は、ポリウレタン樹脂溶液45が塗布された成膜基材43が凝固液25中に進入してからガイドローラ23に到る間に完了する。DMFがポリウレタン樹脂溶液45から脱溶媒するときに、ポリウレタン樹脂中に発泡3が形成される。このとき、PET製フィルムの成膜基材43が水を浸透させないため、ポリウレタン樹脂溶液45の表面側で脱溶媒が生じて成膜基材43側が表面側より大きな発泡3が形成される。凝固再生したポリウレタン樹脂は、凝固液25から引き上げられ、マングルローラ28で余分な凝固液25が絞り落とされた後、ガイドローラ31を介して洗浄槽30に搬送され洗浄液35中に導入される。 In the solidification / regeneration step, the film-forming base material 43 coated with the polyurethane resin solution 45 by the knife coater 46 is introduced into the coagulation liquid 25 from the guide roller 21 toward the guide roller 23. In the coagulation liquid 25, first, a skin layer 4 having a thickness of several μm is formed on the surface of the applied polyurethane resin solution 45. After that, as the replacement of DMF in the polyurethane resin solution 45 with the coagulating liquid 25 progresses, the polyurethane resin is solidified and regenerated on one side of the film-forming base material 43. The solidification / regeneration of the polyurethane resin is completed between the time when the film-forming base material 43 coated with the polyurethane resin solution 45 enters the coagulation liquid 25 and the time it reaches the guide roller 23. When the DMF is desolvated from the polyurethane resin solution 45, foam 3 is formed in the polyurethane resin. At this time, since the film-forming base material 43 of the PET film does not allow water to permeate, desolvation occurs on the surface side of the polyurethane resin solution 45, and foam 3 having a film-forming base material 43 side larger than the surface side is formed. The coagulated and regenerated polyurethane resin is pulled up from the coagulating liquid 25, the excess coagulating liquid 25 is squeezed out by the mangle roller 28, and then transported to the cleaning tank 30 via the guide roller 31 and introduced into the cleaning liquid 35.

洗浄・乾燥工程では、洗浄液35中に導入されたポリウレタン樹脂をガイドローラ33に上下交互に通過させることによりポリウレタン樹脂が洗浄される。洗浄後、ポリウレタン樹脂は洗浄液35から引き上げられ、マングルローラ38で余分な洗浄液35が絞り落とされる。その後、ポリウレタン樹脂を、シリンダ乾燥機50の4本のシリンダ間を交互(図2の矢印方向)に、シリンダの周面に沿って通過させることで乾燥させる。乾燥後のポリウレタン樹脂(ポリウレタンシート2)は、成膜基材43と共に巻取ローラ42に巻き取られる。 In the washing / drying step, the polyurethane resin is washed by passing the polyurethane resin introduced into the cleaning liquid 35 through the guide rollers 33 alternately up and down. After cleaning, the polyurethane resin is pulled up from the cleaning liquid 35, and the excess cleaning liquid 35 is squeezed out by the mangle roller 38. Then, the polyurethane resin is dried by passing it alternately between the four cylinders of the cylinder dryer 50 (in the direction of the arrow in FIG. 2) along the peripheral surface of the cylinders. The dried polyurethane resin (polyurethane sheet 2) is wound around the winding roller 42 together with the film-forming base material 43.

バフ処理工程では、厚みが一様となるよう成膜樹脂のスキン層側にバフ処理が施される。巻取ローラ42に巻き取られたポリウレタンシート2は成膜基材43のPET製フィルム上に形成されている。成膜時にはポリウレタンシート2の厚さにバラツキが生じるため、研磨面Pには凹凸が形成されている。成膜基材43を剥離した後、成膜樹脂のスキン層と反対側の面に、表面が略平坦な圧接用治具の表面を圧接することで、スキン層側に凹凸が出現する。スキン層側に出現した凹凸をバフ処理で除去される。本例では、連続的に製造されたポリウレタンシート2が帯状のため、研磨面Pに圧接用治具を圧接しながら、スキン層側を連続的にバフ処理する。これにより、スキン層が除去されて平坦な研磨面が形成されたポリウレタンシート2は、厚さのバラツキが解消され、開口が形成される。 In the buffing step, the skin layer side of the film-forming resin is buffed so that the thickness becomes uniform. The polyurethane sheet 2 wound around the winding roller 42 is formed on a PET film of the film-forming base material 43. Since the thickness of the polyurethane sheet 2 varies during film formation, irregularities are formed on the polished surface P. After the film-forming base material 43 is peeled off, the surface of the pressure-welding jig having a substantially flat surface is pressed against the surface of the film-forming resin on the side opposite to the skin layer, so that irregularities appear on the skin layer side. The unevenness that appears on the skin layer side is removed by buffing. In this example, since the continuously produced polyurethane sheet 2 is strip-shaped, the skin layer side is continuously buffed while the pressure welding jig is pressed against the polished surface P. As a result, the thickness of the polyurethane sheet 2 from which the skin layer has been removed and the flat polished surface has been formed is eliminated, and openings are formed.

貼り合わせ工程では、アクリル系接着剤を用いて基材8(厚み188μmのポリエチレンテレフタレート樹脂シート)と、バフ処理済みのポリウレタンシート2のバフ処理した面とは反対側の面とを貼り合わせる。 In the bonding step, the base material 8 (polyethylene terephthalate resin sheet having a thickness of 188 μm) and the surface of the buffed polyurethane sheet 2 opposite to the buffed surface are bonded using an acrylic adhesive.

ラミネート加工工程では、基材8のポリウレタン樹脂シートと貼り合わされている面とは反対側の面に両面テープを貼り合わせる。研磨面Pにエンボス加工を施した後、裁断・検査工程で円形等の所望の形状に裁断する。エンボス加工のパターンには特に制限はなく、研磨加工時のスラリーの移動が円滑になればよい。そして、汚れや異物等の付着がないことを確認する等の検査を行い、研磨パッド1を完成させる。 In the laminating process, the double-sided tape is attached to the surface of the base material 8 opposite to the surface to which the polyurethane resin sheet is attached. After embossing the polished surface P, it is cut into a desired shape such as a circle in a cutting / inspection process. The embossing pattern is not particularly limited, and it is sufficient that the slurry moves smoothly during the polishing process. Then, an inspection such as confirming that there is no dirt or foreign matter adhered is performed to complete the polishing pad 1.

(光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法)
本発明の光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法は、上述の研磨パッドを使用する工程を含む。
(Method of polishing the surface of optical material or semiconductor material)
The method of polishing the surface of an optical material or a semiconductor material of the present invention includes the step of using the above-mentioned polishing pad.

以下、図面を参照して、本発明の研磨パッドによる研磨方法について説明する。
被研磨物の研磨加工を行うときは、例えば、図4に示すように、片面研磨機70を使用する。片面研磨機70は、上側に被研磨物を押圧する加圧定盤72、下側に回転可能な回転定盤71を有している。加圧定盤72の下面及び回転定盤71の上面は、いずれも平坦に形成されている。加圧定盤72の下面にはバックパッド75が貼付されており、回転定盤71の上面には被研磨物を研磨する研磨パッド1が貼付されている。バックパッド75の表面にはガラスエポキシ製、ベークライト製等のテンプレートが貼付されており、テンプレートの略中央部には被研磨物78を挿入可能な開口が形成されている。テンプレートの開口部で露出したバックパッド75に適量の水を含ませて被研磨物78を押し付けることで、被研磨物78が水の表面張力及びポリウレタン樹脂の粘着性でバックパッド75に保持される。加圧定盤72で被研磨物78を加圧しながら回転定盤71を回転させることで、被研磨物78の下面(加工表面)が研磨パッド1で研磨加工される。
Hereinafter, the polishing method using the polishing pad of the present invention will be described with reference to the drawings.
When polishing the object to be polished, for example, as shown in FIG. 4, a single-sided polishing machine 70 is used. The single-sided polishing machine 70 has a pressure surface plate 72 for pressing an object to be polished on the upper side and a rotatable rotary surface plate 71 on the lower side. Both the lower surface of the pressure surface plate 72 and the upper surface of the rotary surface plate 71 are formed flat. A back pad 75 is attached to the lower surface of the pressure surface plate 72, and a polishing pad 1 for polishing an object to be polished is attached to the upper surface of the rotary surface plate 71. A template made of glass epoxy, bakelite, or the like is attached to the surface of the back pad 75, and an opening into which the object to be polished 78 can be inserted is formed in a substantially central portion of the template. By impregnating the back pad 75 exposed at the opening of the template with an appropriate amount of water and pressing the object to be polished 78, the object to be polished 78 is held by the back pad 75 by the surface tension of water and the adhesiveness of the polyurethane resin. .. By rotating the rotary surface plate 71 while pressurizing the object to be polished 78 with the pressure surface plate 72, the lower surface (processed surface) of the object to be polished 78 is polished by the polishing pad 1.

(研磨パッドの評価方法)
本発明の研磨パッドの評価方法は、ポリウレタン樹脂を含む研磨層を有する研磨パッドの評価方法であって、前記研磨層について、パルスNMRで得られる自由誘導減衰信号(FID)を最小二乗法によってスピン−スピン緩和時間T2の長い成分から順に差し引き、波形分離することにより、スピン−スピン緩和時間T2の長い方から順に非晶相、界面相、結晶相の3成分に分けた場合に、40℃における界面相の成分の含有割合(Ai40)と40℃における結晶相の成分の含有割合(Ac40)との合計に対する、40℃における非晶相の成分の含有割合(Aa40)の比(Aa40/(Ai40+Ac40))が2〜10であり、40℃における非晶相の緩和時間が500〜800μsであるか否かを確認する工程を含む。
(Evaluation method of polishing pad)
The method for evaluating a polishing pad of the present invention is a method for evaluating a polishing pad having a polishing layer containing a polyurethane resin, and spins a free induction decay signal (FID) obtained by pulse NMR on the polishing layer by a minimum square method. By subtracting the components having the longest spin-spin relaxation time T2 in order and separating the waveforms, the three components of the amorphous phase, the interfacial phase, and the crystalline phase are divided in order from the longest spin-spin relaxation time T2, and at 40 ° C. the ratio of the sum of the content of components of the crystalline phase (Ac 40) in proportion (Ai 40) and 40 ° C. of the components of the interface phase, the proportion of the components of the amorphous phase at 40(Aa 40) (Aa It includes a step of confirming whether or not 40 / (Ai 40 + Ac 40 )) is 2 to 10 and the relaxation time of the amorphous phase at 40 ° C. is 500 to 800 μs.

本発明の研磨パッドの評価方法は、20℃における非晶相の成分の含有割合(Aa20)に対する40℃における非晶相の成分の含有割合(Aa40)の比(Aa40/Aa20)が1.5〜3であるか否かを確認する工程を更に含むことができる。 In the method for evaluating a polishing pad of the present invention, the ratio of the content ratio of the amorphous phase component (Aa 40 ) at 40 ° C. to the content ratio (Aa 20 ) of the amorphous phase component at 20 ° C. (Aa 40 / Aa 20 ). A step of confirming whether or not is 1.5 to 3 can be further included.

本発明の研磨パッドの評価方法において、Aa40/(Ai40+Ac40)、40℃における非晶相の緩和時間、Aa40/Aa20の数値範囲は、上記(研磨パッド)において記載したものを用いることができる。 In the method for evaluating a polishing pad of the present invention, the numerical ranges of Aa 40 / (Ai 40 + Ac 40 ), the relaxation time of the amorphous phase at 40 ° C., and Aa 40 / Aa 20 are those described in the above (polishing pad). Can be used.

本発明を以下の例により実験的に説明するが、以下の説明は、本発明の範囲が以下の例に限定して解釈されることを意図するものではない。 The present invention will be described experimentally with the following examples, but the following description is not intended to be construed as limiting the scope of the invention to the following examples.

(実施例1)
アジピン酸及び1,4−ブタンジオールを構成単位とするポリオールを反応させて得られるポリエステルジオールと、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)とを縮合して得られたポリエステル系ポリウレタン樹脂(以下「ポリウレタン樹脂(1)」)を準備した。ポリウレタン樹脂(1)の100%樹脂モジュラスは6.0MPa、重量平均分子量は137900であった。
なお、本実施例において、100%樹脂モジュラスは、無発泡の樹脂シートを100%伸ばしたとき(元の長さの2倍に伸ばしたとき)に掛かる荷重を断面積で割った値を意味する。100%樹脂モジュラスは、樹脂溶液を薄く引き延ばし熱風乾燥し、200μm程度の厚みの乾式フィルムを作製後、しばらく養生したのち、全長90mm、両端部幅20mm、つかみ具間距離50mm、平行部幅10mm、厚さ200μmのダンベル状に試料を打ち抜き、測定試料を万能材料試験機テンシロン(株式会社エイ・アンド・デイ製テンシロン万能試験機「RTC−1210」)の上下エアチャックにはさみ、20℃(±2℃)、湿度65%(±5%)の雰囲気下で、引っ張り速度100mm/分で引っ張り、100%伸長時(2倍延伸時)の張力を試料の初期断面積で割ることにより求めた。
また、本実施例において、重量平均分子量は後述する測定条件でGPCにより測定されたものを意味する。
(Example 1)
A polyester polyurethane resin obtained by condensing a polyester diol obtained by reacting a polyol having adipic acid and 1,4-butanediol as a constituent unit with 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI) (hereinafter, "" Polyurethane resin (1) ") was prepared. The 100% resin modulus of the polyurethane resin (1) was 6.0 MPa, and the weight average molecular weight was 137,900.
In this embodiment, the 100% resin modulus means a value obtained by dividing the load applied when the non-foamed resin sheet is stretched 100% (when stretched to twice the original length) by the cross section. .. For 100% resin modulus, a resin solution is thinly stretched and dried with hot air to prepare a dry film having a thickness of about 200 μm, and after curing for a while, the total length is 90 mm, the width at both ends is 20 mm, the distance between grippers is 50 mm, and the width of parallel parts is 10 mm. The sample is punched into a dumbbell shape with a thickness of 200 μm, and the measurement sample is sandwiched between the upper and lower air chucks of the universal material tester Tencilon (Tencilon universal tester "RTC-1210" manufactured by A & D Co., Ltd.) and 20 ° C. (± 2). It was determined by pulling at a tensile speed of 100 mm / min in an atmosphere of 65% (± 5%) humidity (° C.) and dividing the tension at 100% elongation (double stretching) by the initial cross-sectional area of the sample.
Further, in this embodiment, the weight average molecular weight means that measured by GPC under the measurement conditions described later.

上記のポリウレタン樹脂をDMFに溶解させ、ポリウレタン樹脂(1)の濃度が30%であるDMF溶液を得た。得られたポリウレタンDMF溶液100質量部に、DMF50質量部、添加剤として、ポリエーテル変性シリコーン5質量部を添加して混合することにより、樹脂含有溶液を得た。
次に、成膜用基材として、PETフィルムを用意し、そこに、上記樹脂含有溶液を、ナイフコータを用いて1.0mmの厚みで塗布し、凝固浴(凝固液:水)に浸漬し、上記樹脂含有溶液を凝固させた後、洗浄・乾燥させた後にPETフィルムから剥離して樹脂フィルム(厚み1.0mm)を得た。得られた樹脂フィルムの表面に形成されたスキン層側に研削処理を施した(研削量:200μm)。その後、樹脂フィルムの一部を格子状の金型でエンボス加工を行い、研磨パッドを得た。
The above polyurethane resin was dissolved in DMF to obtain a DMF solution having a concentration of the polyurethane resin (1) of 30%. A resin-containing solution was obtained by adding 50 parts by mass of DMF and 5 parts by mass of polyether-modified silicone as an additive to 100 parts by mass of the obtained polyurethane DMF solution and mixing them.
Next, a PET film is prepared as a base material for film formation, and the above resin-containing solution is applied thereto with a knife coater to a thickness of 1.0 mm and immersed in a coagulation bath (coagulation liquid: water). The resin-containing solution was coagulated, washed and dried, and then peeled off from the PET film to obtain a resin film (thickness 1.0 mm). The skin layer side formed on the surface of the obtained resin film was ground (grinding amount: 200 μm). Then, a part of the resin film was embossed with a grid-like mold to obtain a polishing pad.

(実施例2)
100%樹脂モジュラスが4.0MPa、重量平均分子量が132800であり、アジピン酸及び1,4−ブタンジオールを構成単位とするポリオールを反応させて得られるポリエステルジオールと、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)とを縮合して得られたポリエステル系ポリウレタン樹脂(以下「ポリウレタン樹脂(2)」)を準備した。
上記のポリウレタン樹脂をDMFに溶解させ、ポリウレタン樹脂(2)の濃度が30%であるDMF溶液を得た。得られたポリウレタンDMF溶液100質量部に、DMF50質量部、添加剤としてポリエーテル変性シリコーン5質量部、アセチルブチルセルロース1質量部、ノニオン系界面活性剤1質量部、セルロースエステル1質量部を添加して混合することにより、樹脂含有溶液を得た。
以降、実施例1と同様にして樹脂フィルムを作成し、研磨パッドを得た。
(Example 2)
A polyester diol having a 100% resin modulus of 4.0 MPa and a weight average molecular weight of 132800 and obtained by reacting a polyol having adipic acid and 1,4-butanediol as constituent units, and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate ( A polyester-based polyurethane resin (hereinafter referred to as “polyurethane resin (2)”) obtained by condensing with MDI) was prepared.
The above polyurethane resin was dissolved in DMF to obtain a DMF solution in which the concentration of the polyurethane resin (2) was 30%. To 100 parts by mass of the obtained polyurethane DMF solution, 50 parts by mass of DMF, 5 parts by mass of polyether-modified silicone, 1 part by mass of acetylbutyl cellulose, 1 part by mass of nonionic surfactant, and 1 part by mass of cellulose ester were added as additives. And mixed to obtain a resin-containing solution.
After that, a resin film was prepared in the same manner as in Example 1 to obtain a polishing pad.

(比較例1)
実施例1のポリウレタン樹脂(1)に代えて、アジピン酸及び1,4−ブタンジオールを構成単位とするポリオールを反応させて得られるポリエステルジオールと、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)とを縮合して得られたポリエステル系ポリウレタン樹脂(以下「ポリウレタン樹脂(3)」)を準備した。ポリウレタン樹脂(3)の100%樹脂モジュラスは8.5MPa、重量平均分子量は137700であった。
以降、実施例1と同様にして樹脂フィルムを作成し、研磨パッドを得た。
(Comparative Example 1)
Instead of the polyurethane resin (1) of Example 1, a polyester diol obtained by reacting a polyol having adipic acid and 1,4-butanediol as a constituent unit and 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI) are used. A polyester-based polyurethane resin (hereinafter, “polyurethane resin (3)”) obtained by condensation was prepared. The 100% resin modulus of the polyurethane resin (3) was 8.5 MPa, and the weight average molecular weight was 137700.
After that, a resin film was prepared in the same manner as in Example 1 to obtain a polishing pad.

(評価方法)
実施例1及び2並びに比較例1それぞれの研磨パッドについて、以下のGPC測定及びパルスNMRの測定を行った。また、実施例1及び2並びに比較例1それぞれの研磨パッドについて、研磨試験を行い、研磨選択性及び研磨傷による評価を行った。
(Evaluation method)
The following GPC measurement and pulse NMR measurement were performed on each of the polishing pads of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1. Further, the polishing pads of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were subjected to a polishing test, and the polishing selectivity and the polishing scratches were evaluated.

(GPC測定)
実施例1及び2並びに比較例1で得られたそれぞれの研磨パッドから、研磨層のポリウレタン樹脂を0.05g切り取り、DMF4.95gに溶解し1%ポリウレタンDMF溶液を調整し、静置後、試験管ミキサーにより50℃で14時間振とうした。振とう後、上澄み0.5gを測り取りDMF2gと混合し、0.2%ポリウレタンDMF溶液とした後、0.45μmフィルターにて濾過し、測定試料とした。得られた測定試料を以下の条件でゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定した。標準試料としてポリエチレングリコールオキシド (アジレント・テクノロジー株式会社製 EasiVial PEG/PEO)を用いて検量線を作成した。
(測定条件)
カラム:Ohpak KB-805HQ(排除限界2000000)
移動相:5mM LiBr/DMF
流速:0.75ml/min(21kg/cm2)
オーブン:60℃
検出器:RI
試料量:30μl
(GPC measurement)
From each of the polishing pads obtained in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, 0.05 g of the polyurethane resin of the polishing layer was cut out, dissolved in 4.95 g of DMF to prepare a 1% polyurethane DMF solution, allowed to stand, and then tested. It was shaken at 50 ° C. for 14 hours with a tube mixer. After shaking, 0.5 g of the supernatant was measured and mixed with 2 g of DMF to prepare a 0.2% polyurethane DMF solution, which was then filtered through a 0.45 μm filter to prepare a measurement sample. The obtained measurement sample was measured by gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions. A calibration curve was prepared using polyethylene glycol oxide (EasiVial PEG / PEO manufactured by Agilent Technologies, Inc.) as a standard sample.
(Measurement condition)
Column: Ohpak KB-805HQ (exclusion limit 2000000)
Mobile phase: 5 mM LiBr / DMF
Flow velocity: 0.75 ml / min (21 kg / cm 2 )
Oven: 60 ° C
Detector: RI
Sample volume: 30 μl

(パルスNMR)
実施例1及び2並びに比較例1それぞれの研磨パッドは、以下の条件でパルスNMRにより構造解析を行った。
(Pulse NMR)
The polishing pads of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were structurally analyzed by pulse NMR under the following conditions.

上記の装置、条件にて、得られたエンボス加工済みの研磨パッドのランド部をカッターで切り出し、1〜3mm角程度のサンプル片を10mmφの試料管に1〜2cmの高さまで充填し、パルスNMRの測定を行うことにより、減衰曲線を得た。得られた減衰曲線とフィッティング曲線が一致するよう、ローレンツ関数(直線部分)、ガウス関数(曲線部分)を用いて最小二乗法により解析し、研磨層中の結晶相、界面相及び非結晶相の割合(存在比(%))、並びに、緩和時間(T2)を得た。なお、フィッティング及び解析は、上記測定装置に付属のソフトウェアを用いた。 Under the above equipment and conditions, the land portion of the obtained embossed polishing pad is cut out with a cutter, and a sample piece of about 1 to 3 mm square is filled in a 10 mmφ sample tube to a height of 1 to 2 cm, and pulse NMR is performed. The attenuation curve was obtained by performing the measurement of. Analysis was performed by the least squares method using the Lorenz function (straight line part) and Gaussian function (curve part) so that the obtained decay curve and fitting curve match, and the crystalline phase, interfacial phase, and non-crystalline phase in the polishing layer were analyzed. The ratio (absence ratio (%)) and relaxation time (T2) were obtained. For fitting and analysis, software attached to the above measuring device was used.

(研磨選択性)
実施例1及び2並びに比較例1それぞれの研磨パッドを用い、CMP評価用テストパターンウエハの研磨を以下の条件で実施した。CMP評価用テストパターンウエハは、シリコンウェハに酸化膜(厚み:100Å)、及びSiNストッパー膜(厚み:1500Å)を順次膜付けした後トレンチを形成し、その上にTEOS(Tetro Ethyl Ortho Silicate)膜(厚み:6000Å)が成膜されたものであり、SiNが露出するまで硬質研磨パッドによりTEOS膜を除去したものを使用した。部分的にSiNが露出された部分が形成され、それによりTEOS/SiNの幅がそれぞれ10μm/90μmであるパターンが形成されている。ウェハ上に形成されたSiNとTEOSとからなる上記パターン面を研磨し、SiNが500Å除去された時点で研磨を終了し段差性能を評価した。研磨終了後のパターンの部分を、接触式段差計で走査して、トレンチ部中央のTEOS厚みの減少量であるディッシング量(R1)を算出することにより、段差性能の評価を行った。ディッシングは分離領域の両端に存在するストッパー膜であるSiN膜がTEOS膜よりも研磨されにくいため研磨パッドに撓みが生じ、分離領域のTEOS膜を研磨してしまうために生じるもので、トレンチ部の中央が薄くなってしまう現象をいう。R1の値が大きい程、ディッシング性能は悪化し、R1が200Å以下であると、ディッシングを抑制できるといえる。
<研磨条件>
使用研磨機:(株)荏原製作所製、商品名「F−REX300」
研磨速度(定盤回転数):70rpm
加工圧力:176g/cm
スラリ流量:200mL/min
ドレッサ:3M社製ダイヤモンドドレッサー、型番「A188」
コンディショニング:Ex−situ、30N,4スキャン
研磨時間:SiNが500Å研磨されるまで
被研磨物:TEOS膜/SiN膜付き パターンウェハ
研磨スラリー:Cabot社製 品番:SS−25・2倍希釈(SS25原液:純水=1:1の混合液を使用)
(Polishing selectivity)
Using the polishing pads of Examples 1 and 2 and Comparative Example 1, polishing of the test pattern wafer for CMP evaluation was carried out under the following conditions. In the test pattern wafer for CMP evaluation, an oxide film (thickness: 100 Å) and a SiN stopper film (thickness: 1500 Å) are sequentially attached to a silicon wafer, and then a trench is formed, and a TEOS (TetraEthyl Orthosilicate) film is formed on the trench. (Thickness: 6000 Å) was formed, and the TEOS film was removed with a hard polishing pad until SiN was exposed. A portion where SiN is partially exposed is formed, thereby forming a pattern in which the widths of TEOS / SiN are 10 μm / 90 μm, respectively. The pattern surface composed of SiN and TEOS formed on the wafer was polished, and when 500 Å of SiN was removed, the polishing was completed and the step performance was evaluated. The step performance was evaluated by scanning the portion of the pattern after polishing with a contact-type step meter and calculating the dishing amount (R1), which is the amount of decrease in the TEOS thickness at the center of the trench portion. Dishing occurs because the SiN film, which is a stopper film existing at both ends of the separation region, is harder to polish than the TEOS film, so that the polishing pad is bent and the TEOS film in the separation region is polished. A phenomenon in which the center becomes thin. The larger the value of R1, the worse the dishing performance, and when R1 is 200 Å or less, it can be said that the dishing can be suppressed.
<Polishing conditions>
Polishing machine used: Ebara Corporation, product name "F-REX300"
Polishing speed (surface plate rotation speed): 70 rpm
Processing pressure: 176 g / cm 2
Slurry flow rate: 200 mL / min
Dresser: 3M diamond dresser, model number "A188"
Conditioning: Ex-situ, 30N, 4 scans Polishing time: Until SiN is polished by 500 Å Polished object: Pattern wafer with TEOS film / SiN film Polishing slurry: Made by Cabot Part number: SS-25 / 2-fold dilution (SS25 stock solution) : Pure water = 1: 1 mixture is used)

(研磨傷)
研磨傷については、上記(研磨選択性)における研磨により得られた、研磨処理枚数が10枚目、20枚目、30枚目のTEOS部の表面を表面検査装置(KLAテンコール社製、Surfscan SP2XP)の高感度測定モードにて測定し、基板表面全体のTEOSにおける90nm以上の研磨傷の数(個)をカウントした。
研磨傷の数がTEOS部に関しては30個以下であると研磨傷が少なく良好であるといえる。
(Abrasive scratch)
For polishing scratches, the surface of the TEOS portion of the 10th, 20th, and 30th polishing treatments obtained by polishing in the above (polishing selectivity) is surface-inspected (manufactured by KLA Tencor, Surfscan SP2XP). ) Was measured in the high-sensitivity measurement mode, and the number (pieces) of polishing scratches of 90 nm or more in TEOS on the entire surface of the substrate was counted.
When the number of polishing scratches is 30 or less for the TEOS portion, it can be said that there are few polishing scratches and it is good.

結果を以下の表2、並びに図5及び6に示す。また、実施例1及び比較例1で得られた研磨パッドの断面写真を図7に示す。 The results are shown in Table 2 below and FIGS. 5 and 6. In addition, a cross-sectional photograph of the polishing pad obtained in Example 1 and Comparative Example 1 is shown in FIG.

表2の結果より、40℃における界面相の成分の含有割合(Ai40)と40℃における結晶相の成分の含有割合(Ac40)との合計に対する、40℃における非晶相の成分の含有割合(Aa40)の比(Aa40/(Ai40+Ac40))が2〜10であり、40℃における非晶相の成分の緩和時間が500〜800μsである実施例1及び2の研磨パッドは、ディッシング量(R1)が小さく研磨選択性に優れており、相対的に軟らかいTEOS膜の削れ過ぎを防止しディッシングやエロージョンを抑制できることがわかった。
また、実施例1及び2の研磨パッドは、TEOS部分に対する研磨傷の発生を抑制することができることがわかった。実施例1及び2の研磨パッドにおいては、20℃における非晶相の成分の含有割合(Aa20)に対する40℃における非晶相の成分の含有割合(Aa40)の比(Aa40/Aa20)の値が大きく、研磨後期に相当する40℃において非晶成分が比較的多く分子鎖が拘束されず動きやすい領域が多くを占めていること、及び、約20℃で行われるドレス時には非晶成分が減じることで樹脂脂の千切れやすさが向上して研磨面へのドレスがかかりやすくなることにより、研磨傷の発生を抑制することができたと考えられる。
From the results in Table 2, the content of the amorphous phase component at 40 ° C. with respect to the total of the content ratio of the interface phase component at 40 ° C. (Ai 40 ) and the content ratio of the crystalline phase component at 40 ° C. (Ac 40 ). ratio (Aa 40) the ratio of (Aa 40 / (Ai 40 + Ac 40)) is 2 to 10, the polishing pad of example 1 and 2 is the relaxation time of the components of the amorphous phase at 40 ° C. is 500~800μs It was found that the dishing amount (R1) was small and the polishing selectivity was excellent, and the relatively soft TEOS film could be prevented from being excessively scraped to suppress dishing and erosion.
Further, it was found that the polishing pads of Examples 1 and 2 can suppress the occurrence of polishing scratches on the TEOS portion. In the polishing pads of Examples 1 and 2, the ratio (Aa 40 / Aa 20 ) of the content ratio (Aa 40 ) of the amorphous phase component at 40 ° C. to the content ratio (Aa 20 ) of the amorphous phase component at 20 ° C. ) Is large, the amorphous component is relatively large at 40 ° C, which corresponds to the late polishing stage, and the molecular chain is not constrained and occupies most of the region where it is easy to move, and when dressed at about 20 ° C, amorphous It is considered that the occurrence of polishing scratches could be suppressed by improving the ease of tearing of the resin fat by reducing the components and making it easier to dress the polished surface.

一方、40℃における非晶相の成分の緩和時間が500〜800μsであるものの、Aa40/(Ai40+Ac40)が2未満である比較例1の研磨パッドは、実施例1及び2の研磨パッドに比べ、R1が大きくディッシング特性に劣り、また、TEOS部にたいしても研磨傷の発生が多かった。 On the other hand, although the relaxation time of the amorphous phase component at 40 ° C. is 500 to 800 μs, the polishing pad of Comparative Example 1 in which Aa 40 / (Ai 40 + Ac 40 ) is less than 2 is the polishing of Examples 1 and 2. Compared to the pad, R1 was large and inferior in dishing characteristics, and the TEOS portion also had many polishing scratches.

以上の結果より、40℃における界面相の成分の含有割合(Ai40)と40℃における結晶相の成分の含有割合(Ac40)との合計に対する、40℃における非晶相の成分の含有割合(Aa40)の比(Aa40/(Ai40+Ac40))が2〜10であり、40℃における非晶相の成分の緩和時間が500〜800μsである研磨パッドが、ディッシングやエロージョンを抑制し、さらに研磨傷の発生を抑制できることが確認できた。 From the above results, the content ratio of the amorphous phase component at 40 ° C. to the total of the content ratio of the interface phase component at 40 ° C. (Ai 40 ) and the content ratio of the crystalline phase component at 40 ° C. (Ac 40 ). A polishing pad having a ratio of (Aa 40 ) (Aa 40 / (Ai 40 + Ac 40 )) of 2 to 10 and an relaxation time of amorphous phase components at 40 ° C. of 500 to 800 μs suppresses dishing and erosion. It was also confirmed that the occurrence of polishing scratches could be further suppressed.

また、本発明によれば、40℃における界面相の成分の含有割合(Ai40)と40℃における結晶相の成分の含有割合(Ac40)との合計に対する、40℃における非晶相の成分の含有割合(Aa40)の比(Aa40/(Ai40+Ac40))が2〜10であり、40℃における非晶相の緩和時間が500〜800μsであるか否かを確認することにより、ディッシングやエロージョンの抑制、研磨傷の発生の抑制といった研磨パッドの性能を評価できることがわかった。 Further, according to the present invention, the component of the amorphous phase at 40 ° C. with respect to the total of the content ratio of the component of the interface phase at 40 ° C. (Ai 40 ) and the content ratio of the component of the crystalline phase at 40 ° C. (Ac 40 ). By confirming whether the ratio of the content ratio (Aa 40 ) of (Aa 40 / (Ai 40 + Ac 40 )) is 2 to 10 and the relaxation time of the amorphous phase at 40 ° C. is 500 to 800 μs. It was found that the performance of the polishing pad such as the suppression of dishing and erosion and the suppression of the occurrence of polishing scratches can be evaluated.

Claims (6)

ポリウレタン樹脂を含む研磨層を有する研磨パッドであって、
前記研磨層は、パルスNMRで得られる自由誘導減衰信号(FID)を最小二乗法によってスピン−スピン緩和時間T2の長い成分から順に差し引き、波形分離することにより、スピン−スピン緩和時間T2の長い方から順に非晶相、界面相、結晶相の3成分に分けた場合において、40℃における界面相の成分の含有割合(Ai40)と40℃における結晶相の成分の含有割合(Ac40)との合計に対する、40℃における非晶相の成分の含有割合(Aa40)の比(Aa40/(Ai40+Ac40))が2〜10であり、40℃における非晶相の成分の緩和時間が500〜800μsである、前記研磨パッド。
A polishing pad having a polishing layer containing a polyurethane resin.
In the polishing layer, the free induction decay signal (FID) obtained by pulse NMR is subtracted in order from the component having the longest spin-spin relaxation time T2 by the minimum square method, and the waveform is separated to obtain the longer spin-spin relaxation time T2. When divided into three components, amorphous phase, interfacial phase, and crystalline phase, in order from the beginning, the content ratio of the interfacial phase component at 40 ° C. (Ai 40 ) and the content ratio of the crystalline phase component at 40 ° C. (Ac 40 ). The ratio (Aa 40 / (Ai 40 + Ac 40 )) of the content ratio (Aa 40 ) of the amorphous phase component at 40 ° C. is 2 to 10 and the relaxation time of the amorphous phase component at 40 ° C. The polishing pad having a value of 500 to 800 μs.
20℃における非晶相の成分の含有割合(Aa20)に対する40℃における非晶相の成分の含有割合(Aa40)の比(Aa40/Aa20)が1.5〜3である、請求項1に記載の研磨パッド。 Claim that the ratio (Aa 40 / Aa 20 ) of the content ratio (Aa 40 ) of the amorphous phase component at 40 ° C. to the content ratio (Aa 20 ) of the amorphous phase component at 20 ° C. is 1.5 to 3. Item 2. The polishing pad according to item 1. 請求項1又は2に記載の研磨パッドの製造方法であって、湿式成膜法を使用する工程を含む、前記方法。 The method for manufacturing a polishing pad according to claim 1 or 2, wherein the method includes a step of using a wet film forming method. 光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法であって、請求項1又は2に記載の研磨パッドを使用する工程を含む、前記方法。 The method for polishing the surface of an optical material or a semiconductor material, which comprises the step of using the polishing pad according to claim 1 or 2. ポリウレタン樹脂を含む研磨層を有する研磨パッドの評価方法であって、
前記研磨層について、パルスNMRで得られる自由誘導減衰信号(FID)を最小二乗法によってスピン−スピン緩和時間T2の長い成分から順に差し引き、波形分離することにより、スピン−スピン緩和時間T2の長い方から順に非晶相、界面相、結晶相の3成分に分けた場合に、40℃における界面相の成分の含有割合(Ai40)と40℃における結晶相の成分の含有割合(Ac40)との合計に対する、40℃における非晶相の成分の含有割合(Aa40)の比(Aa40/(Ai40+Ac40))が2〜10であり、40℃における非晶相の緩和時間が500〜800μsであるか否かを確認する工程を含む、前記評価方法。
A method for evaluating a polishing pad having a polishing layer containing a polyurethane resin.
For the polishing layer, the free induction decay signal (FID) obtained by pulse NMR is subtracted in order from the component having the longest spin-spin relaxation time T2 by the minimum square method, and the waveform is separated to obtain the longer spin-spin relaxation time T2. When divided into three components, amorphous phase, interfacial phase, and crystalline phase, in order from the beginning, the content ratio of the component of the interfacial phase at 40 ° C. (Ai 40 ) and the content ratio of the component of the crystalline phase at 40 ° C. (Ac 40 ). The ratio of the content ratio (Aa 40 ) of the amorphous phase component at 40 ° C. to the total of (Aa 40 / (Ai 40 + Ac 40 )) is 2 to 10, and the relaxation time of the amorphous phase at 40 ° C. is 500. The evaluation method including a step of confirming whether or not it is ~ 800 μs.
20℃における非晶相の成分の含有割合(Aa20)に対する40℃における非晶相の成分の含有割合(Aa40)の比(Aa40/Aa20)が1.5〜3であるか否かを確認する工程を更に含む、請求項5に記載の評価方法。 Whether or not the ratio (Aa 40 / Aa 20 ) of the content ratio (Aa 40 ) of the amorphous phase component at 40 ° C. to the content ratio (Aa 20 ) of the amorphous phase component at 20 ° C. is 1.5 to 3. The evaluation method according to claim 5, further comprising a step of confirming.
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