JP2023049623A - Polishing pad, method for manufacturing polishing pad, and method for polishing surface of optical material or semiconductor material - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、研磨パッド、研磨パッドの製造方法、及び光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法に関する。本発明の研磨パッドは、光学材料、半導体ウエハ、半導体デバイス、ハードディスク用基板等の研磨に用いられ、特に半導体ウエハの上に酸化物層、金属層等が形成されたデバイスを研磨するのに好適に用いられる。 The present invention relates to a polishing pad, a method for manufacturing a polishing pad, and a method for polishing the surface of optical or semiconductor materials. 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
光学材料、半導体ウエハ、ハードディスク基板、液晶用ガラス基板、半導体デバイスは非常に精密な平坦性が要求される。このような各種材料の表面、特に半導体デバイスの表面を平坦に研磨するために、硬質研磨パッドが一般的に用いられている。
現在、多くの硬質研磨パッドにおける研磨層には、トリレンジイソシアネート(TDI)などのイソシアネート成分とポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)などの高分子量ポリオールを含むポリオール成分との反応生成物であるイソシアネート末端ウレタンプレポリマーを、3,3’-ジクロロ-4,4’-ジアミノジフェニルメタンなどの硬化剤により硬化させて得られた硬質ポリウレタン材料を使用することが一般的である。イソシアネート末端ウレタンプレポリマーを形成する高分子量ポリオールは、ポリウレタンのソフトセグメントを形成するものであり、取り扱いやすさや適度なゴム弾性といった観点から、PTMGが高分子量ポリオールとして従来よく用いられていた。
Optical materials, semiconductor wafers, hard disk substrates, liquid crystal glass substrates, and semiconductor devices require extremely precise flatness. A hard polishing pad is commonly used to polish the surfaces of such various materials, particularly the surfaces of semiconductor devices, to a flat surface.
Currently, the polishing layer in many hard polishing pads contains isocyanate-terminated polyols, which are the reaction products of isocyanate components such as tolylene diisocyanate (TDI) and polyol components, including high molecular weight polyols such as polytetramethylene ether glycol (PTMG). It is common to use a rigid polyurethane material obtained by curing a urethane prepolymer with a curing agent such as 3,3'-dichloro-4,4'-diaminodiphenylmethane. High-molecular-weight polyols that form isocyanate-terminated urethane prepolymers form the soft segments of polyurethane, and PTMG has been commonly used as the high-molecular-weight polyol from the viewpoint of ease of handling and appropriate rubber elasticity.
半導体デバイスの研磨においては、近年の集積回路の微細化・高密度化に伴い、被研磨物表面における段差解消性能の向上及びスクラッチ(傷)等のディフェクト(欠陥)の抑制について、より厳密なレベルが要求されるようになってきている。被研磨物表面における段差解消性能が不足すると、ディッシングと呼ばれる主に幅広配線パターンで配線断面が皿状にくぼむ現象が発生しやすくなり、被研磨物面の局所的な平坦性が悪化する。 In the polishing of semiconductor devices, along with the miniaturization and high density of integrated circuits in recent years, there is a stricter level for improving the ability to eliminate unevenness on the surface of the object to be polished and suppressing defects such as scratches. is now required. Insufficient level difference elimination performance on the surface of the object to be polished causes a phenomenon called dishing, in which the cross section of the wiring is depressed in a dish-like shape, mainly in wide wiring patterns, and the local flatness of the surface to be polished deteriorates. .
PTMGを高分子量ポリオールとして使用した従来の研磨パッドでは、段差解消性能やディフェクトの抑制の点で不十分であることがあり、高分子量ポリオールとしてPTMG以外のポリオールを用いる検討がなされている。 Conventional polishing pads using PTMG as a high-molecular-weight polyol are sometimes insufficient in terms of step elimination performance and defect suppression, and the use of polyols other than PTMG as a high-molecular-weight polyol is being studied.
特許文献1には、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーの高分子量ポリオールとして、ポリプロピレングリコール(PPG)を用いて形成した研磨パッドが、段差解消性能に優れ、ディフェクトの発生が少ないことが開示されている。 Patent Document 1 discloses that a polishing pad formed using polypropylene glycol (PPG) as a high-molecular-weight polyol of an isocyanate-terminated urethane prepolymer has excellent step elimination performance and less defects.
しかしながら、特許文献1に記載の研磨パッドのように、高分子量ポリオールの全量をPPGとした場合、研磨層の耐摩耗性が悪く、研磨パッドのライフが短くなってしまうことがある。また、特許文献1に記載の研磨パッドのように、高分子量ポリオールの全量をPPGとした場合、得られるイソシアネート末端ウレタンプレポリマーが軟質化してしまう傾向があるので、それを防ぐためにイソシアネート末端ウレタンプレポリマーの製造に際してポリオール成分とポリイソシアネート成分との当量調整が新たに必要となってしまう。 However, when the entire amount of high-molecular-weight polyol is PPG, as in the polishing pad described in Patent Document 1, the wear resistance of the polishing layer is poor, and the life of the polishing pad may be shortened. In addition, as in the polishing pad described in Patent Document 1, when the total amount of high-molecular-weight polyol is PPG, the resulting isocyanate-terminated urethane prepolymer tends to soften. In producing the polymer, it is necessary to newly adjust the equivalents of the polyol component and the polyisocyanate component.
以上のように、段差解消性能に優れディッシングを抑制でき、かつディフェクトを抑制できる研磨パッドが望まれている。 As described above, there is a demand for a polishing pad that is excellent in level difference elimination performance, can suppress dishing, and can suppress defects.
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、段差解消性能に優れディッシングを抑制でき、かつディフェクトを抑制できる研磨パッドを提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a polishing pad that has excellent step elimination performance, suppresses dishing, and suppresses defects.
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、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーを形成する高分子量ポリオール成分として、カーボネート基の含有量が1.5~21.0重量%であるポリオールを使用することにより、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。 The present inventors have made intensive studies to solve the above problems, and found that a polyol having a carbonate group content of 1.5 to 21.0% by weight was used as a high-molecular-weight polyol component for forming an isocyanate-terminated urethane prepolymer. The inventors have found that the above problems can be solved by using it, and have completed the present invention. Specific aspects 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、
前記ポリウレタン樹脂が、イソシアネート末端ウレタンプレポリマー及び硬化剤を含む硬化性樹脂組成物の硬化物であり、前記イソシアネート末端ウレタンプレポリマーが、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との反応生成物であり、
前記ポリオール成分が高分子量ポリオールを含み、前記高分子量ポリオールが分子内にカーボネート基を有するポリオールを含み、
前記分子内にカーボネート基を有するポリオール全体に対する、前記カーボネート基の含有量が1.5~21.0重量%である、前記研磨パッド。
[2] 前記分子内にカーボネート基を有するポリオールがポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位を含む、[1]に記載の研磨パッド。
[3] 前記分子内にカーボネート基を有するポリオールが下記式(I)で表されるポリエーテルポリカーボネートジオールを含む、[1]又は[2]に記載の研磨パッド:
R1は炭素数2~10の二価の炭化水素基であり、複数のR1は同一であってもよく、又は異なるものであってもよく、
nは2~30であり、
mは0.1~20である。)。
[4] 前記式(I)におけるR1が、エチレン、イソプロピレン、及びn-ブチレンからなる群から選択される少なくとも1種である、[3]に記載の研磨パッド。
[5] 前記分子内にカーボネート基を有するポリオールの数平均分子量が200~5000である、[1]~[4]のいずれか1つに記載の研磨パッド。
[6] 前記高分子量ポリオールがポリエーテルポリオールをさらに含む、[1]~[5]のいずれか1つに記載の研磨パッド。
[7] 前記研磨層全体に対する、前記分子内にカーボネート基を有するポリオールの前記カーボネート基の含有量が0.5~6.4重量%である、[1]~[6]のいずれか1つに記載の研磨パッド。
[8] 前記ポリイソシアネート成分がトリレンジイソシアネートを含む、[1]~[7]のいずれか1つに記載の研磨パッド。
[9] 前記硬化剤が3,3’-ジクロロ-4,4’-ジアミノジフェニルメタンを含む、[1]~[8]のいずれか1つに記載の研磨パッド。
[10] 前記硬化性樹脂組成物が微小中空球体をさらに含む、[1]~[9]のいずれか1つに記載の研磨パッド。
[11] [1]~[10]のいずれか1つに記載の研磨パッドの製造方法であって、前記研磨層を成形する工程を含む、前記方法。
[12] 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]~[10]のいずれか1つに記載の研磨パッドを使用して光学材料又は半導体材料の表面を研磨する工程を含む、前記方法。
[1] A polishing pad having a polishing layer containing a polyurethane resin,
The polyurethane resin is a cured product of a curable resin composition containing an isocyanate-terminated urethane prepolymer and a curing agent, and the isocyanate-terminated urethane prepolymer is a reaction product of a polyol component and a polyisocyanate component,
The polyol component contains a high-molecular-weight polyol, and the high-molecular-weight polyol contains a polyol having a carbonate group in the molecule,
The polishing pad, wherein the content of the carbonate group is 1.5 to 21.0% by weight with respect to the entire polyol having the carbonate group in the molecule.
[2] The polishing pad of [1], wherein the polyol having a carbonate group in its molecule contains a structural unit derived from polytetramethylene ether glycol.
[3] The polishing pad according to [1] or [2], wherein the polyol having a carbonate group in the molecule contains a polyether polycarbonate diol represented by the following formula (I):
R 1 is a divalent hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms, and a plurality of R 1 may be the same or different;
n is 2 to 30,
m is 0.1-20. ).
[4] The polishing pad of [3], wherein R 1 in formula (I) is at least one selected from the group consisting of ethylene, isopropylene, and n-butylene.
[5] The polishing pad according to any one of [1] to [4], wherein the polyol having a carbonate group in its molecule has a number average molecular weight of 200 to 5,000.
[6] The polishing pad according to any one of [1] to [5], wherein the high molecular weight polyol further contains a polyether polyol.
[7] Any one of [1] to [6], wherein the content of the carbonate group in the polyol having a carbonate group in the molecule is 0.5 to 6.4% by weight with respect to the entire polishing layer. The polishing pad described in .
[8] The polishing pad according to any one of [1] to [7], wherein the polyisocyanate component contains tolylene diisocyanate.
[9] The polishing pad of any one of [1] to [8], wherein the curing agent contains 3,3'-dichloro-4,4'-diaminodiphenylmethane.
[10] The polishing pad according to any one of [1] to [9], wherein the curable resin composition further contains hollow microspheres.
[11] A method for manufacturing a polishing pad according to any one of [1] to [10], comprising the step of molding the polishing layer.
[12] A method of polishing the surface of an optical material or a semiconductor material, the step of polishing the surface of the optical material or the semiconductor material using the polishing pad according to any one of [1] to [10]. The above method, comprising
(定義)
本願において、「X~Y」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X及びYを含むものとする。
(definition)
In the present application, when a numerical range is expressed using "X to Y", the range includes X and Y which are numerical values at both ends.
本発明の研磨パッドは、段差解消性能に優れディッシングを抑制でき、かつディフェクトを抑制できる。 The polishing pad of the present invention is excellent in eliminating unevenness, can suppress dishing, and can suppress defects.
(作用)
本発明者らは、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーを形成するポリオール成分と段差解消性能及びディフェクトとの関係について鋭意研究した結果、予想外にも、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーを形成するポリオール成分として、カーボネート基の含有量が1.5~21.0重量%である、分子内にカーボネート基を有するポリオールを使用することにより、段差解消性能に優れディッシングを抑制でき、かつディフェクトを抑制できる研磨パッドが得られることを見出した。このような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。
(Action)
The present inventors have conducted intensive research on the relationship between the polyol component forming the isocyanate-terminated urethane prepolymer, step elimination performance, and defects. content is 1.5 to 21.0% by weight, and by using a polyol having a carbonate group in the molecule, it is possible to obtain a polishing pad that is excellent in level difference elimination performance, can suppress dishing, and can suppress defects. I found out. Although the details of the reason why such characteristics are obtained are not clear, it is speculated as follows.
カーボネート基の含有量が1.5~21.0重量%である、分子内にカーボネート基を有するポリオールは、適度な含有量のカーボネート基を有するため、PTMGに比べて結晶性が低いと考えられ、当該分子内にカーボネート基を有するポリオールから形成されるイソシアネート末端ウレタンプレポリマーの結晶性も低くなると考えられる。研磨層を形成するイソシアネート末端ウレタンプレポリマーの結晶性が低くなると、研磨した際に発生する研磨層の屑などが凝集しにくくなって大きな塊を形成しにくくなると考えられ、結果として被研磨物において、段差解消性能が向上しディッシングを抑制でき、かつディフェクトが抑制できるものと推察される。 A polyol having a carbonate group in the molecule with a carbonate group content of 1.5 to 21.0% by weight has a moderate content of carbonate groups, so it is considered that the crystallinity is lower than that of PTMG. , the crystallinity of isocyanate-terminated urethane prepolymers formed from polyols having carbonate groups in the molecule is also considered to be low. It is thought that when the crystallinity of the isocyanate-terminated urethane prepolymer that forms the polishing layer is low, it becomes difficult for the scraps of the polishing layer generated during polishing to aggregate and form large lumps. It is presumed that the step elimination performance is improved, dishing can be suppressed, and defects can be suppressed.
(段差解消性能)
半導体製造プロセスにおいて金属(Cu)配線を製造する方法として、ダマシンプロセスがある。このダマシンプロセスは、シリコンウエハ上に設けた絶縁膜に溝を掘り、この溝にスパッタリングなどにより金属を埋め込み、余分な金属を化学機械研磨(CMP)によって除去することによって金属配線を形成する。絶縁膜と金属との間に生じる物理的または化学的なストレスを解消するために、通常、絶縁膜をバリアメタルで被覆してから金属を埋め込む。
(Bump elimination performance)
There is a damascene process as a method of manufacturing metal (Cu) wiring in a semiconductor manufacturing process. In this damascene process, grooves are formed in an insulating film provided on a silicon wafer, metal is embedded in the grooves by sputtering or the like, and excess metal is removed by chemical mechanical polishing (CMP) to form metal wiring. In order to eliminate the physical or chemical stress generated between the insulating film and the metal, the insulating film is usually covered with a barrier metal before the metal is embedded.
段差解消性能を評価する実験の模式図を図1の(a)~(c)に示す。図1の(a)は研磨を開始する前の状態を示す。図1の(a)に示すように、絶縁膜(酸化膜)10の溝に金属膜(Cu膜)20を埋め込むと、金属膜20の下に存在する溝の幅に応じて、溝が存在する部分と溝が存在しない部分の間に溝の幅と深さに応じた段差(溝が存在しない部分と溝が存在する部分との間の厚みの差)40が生じる。図1の(a)において、溝が存在しない部分の金属膜20の厚み30は8000Åであり、段差40は3500Åである。図1の(b)は研磨量が2000Åの状態を示し、段差41は2000Åである。図1の(c)は研磨量が6000Åの状態を示し、段差42はほぼ0である。
Schematic diagrams of experiments for evaluating step elimination performance are shown in (a) to (c) of FIG. FIG. 1(a) shows the state before the start of polishing. As shown in FIG. 1A, when a metal film (Cu film) 20 is embedded in a groove of an insulating film (oxide film) 10, a groove exists according to the width of the groove existing under the
本願において、「段差解消性能」とは、研磨を行った際に、上述のような段差(凹凸)を有するパターンウエハの段差を小さくする性能のことを言う。
図2に、図1の(a)の状態の被研磨物に対して、段差解消性能が高い研磨パッドA(点線)と、相対的に段差解消性能が低い研磨パッドB(実線)を用いた場合の研磨量(Å)と段差(Å)との関係を表すグラフを示す。図2の研磨パッドAに関する(a)~(c)で示した箇所は、図1の(a)~(c)の状態にそれぞれ対応している。図2において、研磨開始前((a)の箇所)の時点では点線と実線との間に段差の違いがないものの、研磨が進み、研磨量が2000Åの時に、研磨パッドA(点線)は、研磨パッドB(実線)に比べて、段差が小さいことが示されている((b)の箇所)。そして、図2からわかるように、研磨パッドA(点線)は、研磨パッドB(実線)に比べて、早く段差が解消する((c)の箇所)。図2の結果より、点線で示す研磨パッドAは、実線の研磨パッドBよりも相対的に段差解消性能が高いと言える。
In the present application, the term "level difference elimination performance" refers to the performance of reducing the level difference of a pattern wafer having the above-described level difference (unevenness) when polishing is performed.
In FIG. 2, a polishing pad A (dotted line) having high level difference elimination performance and a polishing pad B (solid line) having relatively low level difference elimination performance were used for the object to be polished in the state of (a) of FIG. 4 shows a graph showing the relationship between the polishing amount (Å) and the step (Å) in each case. 2 correspond to the states of (a) to (c) in FIG. 1, respectively. In FIG. 2, although there is no step difference between the dotted line and the solid line before the start of polishing (location (a)), polishing progresses and when the amount of polishing is 2000 Å, the polishing pad A (dotted line) becomes: It is indicated that the step is smaller than that of the polishing pad B (solid line) (location (b)). As can be seen from FIG. 2, the polishing pad A (dotted line) eliminates the unevenness faster than the polishing pad B (solid line) (part (c)). From the results of FIG. 2, it can be said that the polishing pad A indicated by the dotted line has a relatively higher step elimination performance than the polishing pad B indicated by the solid line.
(ディフェクト)
また、本願において「ディフェクト」とは、被研磨物の表面に付着した細かい粒子が残留したものを示す「パーティクル」、被研磨物の表面に付着した研磨層の屑を示す「パッド屑」、被研磨物の表面についた傷を示す「スクラッチ」等を含めた欠陥の総称を意味し、ディフェクト性能とはこの「ディフェクト」を少なくする性能のことを言う。
(defect)
In the present application, the term "defect" includes "particles" indicating residual fine particles adhering to the surface of the object to be polished, "pad dust" indicating scraps of the polishing layer adhering to the surface of the object to be polished, and It is a general term for defects including "scratches" indicating flaws on the surface of the polished product, and "defect performance" refers to the ability to reduce these "defects".
以下、本願の研磨パッド、及び研磨パッドの製造方法、及び光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法について、説明する。 The polishing pad of the present application, the method for manufacturing the polishing pad, and the method for polishing the surface of an optical material or a semiconductor material will be described below.
1.研磨パッド、研磨パッドの製造方法
本願のいくつかの実施形態において、研磨パッドは、ポリウレタン樹脂を含む研磨層を有し、前記ポリウレタン樹脂が、イソシアネート末端ウレタンプレポリマー及び硬化剤を含む硬化性樹脂組成物の硬化物であり、前記イソシアネート末端ウレタンプレポリマーが、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との反応生成物であり、
前記ポリオール成分が高分子量ポリオールを含み、前記高分子量ポリオールが分子内にカーボネート基を有するポリオールを含み、
前記分子内にカーボネート基を有するポリオール全体に対する、前記カーボネート基の含有量が1.5~21.0重量%である。
1. Polishing Pad, Method of Making Polishing Pad In some embodiments of the present application, the polishing pad has a polishing layer comprising a polyurethane resin, the polyurethane resin comprising a curable resin composition comprising an isocyanate-terminated urethane prepolymer and a curing agent. and the isocyanate-terminated urethane prepolymer is a reaction product of a polyol component and a polyisocyanate component,
The polyol component contains a high-molecular-weight polyol, and the high-molecular-weight polyol contains a polyol having a carbonate group in the molecule,
The content of the carbonate group is 1.5 to 21.0% by weight with respect to the entire polyol having a carbonate group in the molecule.
(研磨パッド)
本願の研磨パッドは、ポリウレタン樹脂を含む研磨層を有する。研磨層は被研磨材料に直接接する位置に配置され、研磨パッドのその他の部分は、研磨パッドを支持するための材料、例えば、ゴムなどの弾性に富む材料で構成されてもよい。研磨パッドの剛性によっては、研磨層を研磨パッドとすることができる。
(polishing pad)
The polishing pad of the present application has a polishing layer containing polyurethane resin. The polishing layer is placed in direct contact with the material to be polished, and the rest of the polishing pad may be made of a material for supporting the polishing pad, for example, a highly elastic material such as rubber. Depending on the rigidity of the polishing pad, the polishing layer can be a polishing pad.
本願の研磨パッドは、被研磨物におけるディッシング及びディフェクトを抑制できることを除けば、一般的な研磨パッドと形状に大きな差異は無く、一般的な研磨パッドと同様に使用することができ、例えば、研磨パッドを回転させながら研磨層を被研磨材料に押し当てて研磨することもできるし、被研磨材料を回転させながら研磨層に押し当てて研磨することもできる。 Except for being able to suppress dishing and defects in the object to be polished, the polishing pad of the present application has no major difference in shape from a general polishing pad, and can be used in the same manner as a general polishing pad. The polishing layer can be pressed against the material to be polished while rotating the pad, or the material to be polished can be pressed against the polishing layer while rotating.
本願の研磨パッドは、一般に知られたモールド成形、スラブ成形等の製造法より作成できる。まずは、それら製造法によりポリウレタンのブロックを形成し、ブロックをスライス等によりシート状とし、ポリウレタン樹脂から形成される研磨層を成形し、支持体などに貼り合わせることによって製造される。あるいは支持体上に直接研磨層を成形することもできる。 The polishing pad of the present application can be produced by generally known manufacturing methods such as molding and slab molding. First, a polyurethane block is formed by these manufacturing methods, the block is sliced into a sheet, a polishing layer formed from a polyurethane resin is formed, and the polishing layer is adhered to a support or the like. Alternatively, the abrasive layer can be molded directly onto the support.
より具体的には、研磨層は、研磨層の研磨面とは反対の面側に両面テープが貼り付けられ、所定形状にカットされて、研磨パッドとなる。両面テープに特に制限はなく、当技術分野において公知の両面テープの中から任意に選択して使用することが出来る。また、研磨パッドは、研磨層のみからなる単層構造であってもよく、研磨層の研磨面とは反対の面側に他の層(下層、支持層)を貼り合わせた複層からなっていてもよい。 More specifically, the polishing layer is formed by attaching a double-sided tape to the surface opposite to the polishing surface of the polishing layer and cutting it into a predetermined shape to form a polishing pad. The double-sided tape is not particularly limited, and can be used by arbitrarily selecting from double-sided tapes known in the art. Further, the polishing pad may have a single-layer structure consisting of only the polishing layer, or may consist of multiple layers in which other layers (lower layer, support layer) are laminated on the side opposite to the polishing surface of the polishing layer. may
研磨層は、イソシアネート末端ウレタンプレポリマー及び硬化剤を含む硬化性樹脂組成物を調製し、当該硬化性樹脂組成物を硬化させることによって成形される。
研磨層は発泡ポリウレタン樹脂から構成することができるが、発泡は微小中空球体を含む発泡剤をポリウレタン樹脂中に分散させて行うことができる。この場合、イソシアネート末端ウレタンプレポリマー、硬化剤、及び発泡剤を含む硬化性樹脂組成物を調製し、当該硬化性樹脂組成物を発泡硬化させることによって成形することができる。
硬化性樹脂組成物は、例えば、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーを含むA液と、硬化剤成分を含むB液とを混合して調製する2液型の組成物とすることもできる。それ以外の成分はA液に入れても、B液に入れてもよいが、不具合が生じる場合はさらに複数の液に分割して3液以上の液を混合して構成される組成物とすることができる。
The polishing layer is formed by preparing a curable resin composition containing an isocyanate-terminated urethane prepolymer and a curing agent and curing the curable resin composition.
The polishing layer can be composed of foamed polyurethane resin, and the foaming can be performed by dispersing a foaming agent containing micro hollow spheres in the polyurethane resin. In this case, molding can be performed by preparing a curable resin composition containing an isocyanate-terminated urethane prepolymer, a curing agent, and a foaming agent, and foaming and curing the curable resin composition.
The curable resin composition may be, for example, a two-pack composition prepared by mixing a liquid A containing an isocyanate-terminated urethane prepolymer and a liquid B containing a curing agent component. Other components may be added to either liquid A or liquid B, but if a problem occurs, the composition may be further divided into a plurality of liquids and mixed with three or more liquids. be able to.
(イソシアネート末端ウレタンプレポリマー)
いくつかの実施形態において、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーは、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを反応させることにより得られる生成物であり、前記ポリオール成分が高分子量ポリオールを含み、前記高分子量ポリオールが、上述の分子内にカーボネート基を有するポリオールを含む。
(Isocyanate-terminated urethane prepolymer)
In some embodiments, the isocyanate-terminated urethane prepolymer is a product obtained by reacting a polyol component with a polyisocyanate component, said polyol component comprising a high molecular weight polyol, said high molecular weight polyol being a contains a polyol having a carbonate group in its molecule.
イソシアネート末端ウレタンプレポリマーのNCO当量(g/eq)としては、600未満が好ましく、350~550がより好ましく、400~500が最も好ましい。NCO当量(g/eq)が上記数値範囲内であることにより、適度な研磨性能の研磨パッドが得られる。 The NCO equivalent (g/eq) of the isocyanate-terminated urethane prepolymer is preferably less than 600, more preferably 350-550, and most preferably 400-500. When the NCO equivalent (g/eq) is within the above numerical range, a polishing pad with moderate polishing performance can be obtained.
(ポリオール成分)
上述の分子内にカーボネート基を有するポリオールは、高分子量ポリオールの1種である。
いくつかの実施形態において、分子内にカーボネート基を有するポリオール全体に対する、カーボネート基(-OC(=O)O-)の含有量は、1.5~21.0重量%であり、3~20重量%、5~19重量%、又は10~18重量%とすることもできる。分子内にカーボネート基を有するポリオール全体に対するカーボネート基の含有量が上記数値範囲内であると、段差解消性能に優れディッシングを抑制でき、かつディフェクトを抑制できる研磨パッドが得られる。
分子内にカーボネート基を有するポリオール全体に対するカーボネート基の含有量は、
{(カーボネート基の数)×(カーボネート基の分子量)}/(分子内にカーボネート基を有するポリオールの数平均分子量) ×100 (カーボネート基の分子量:60)
として算出することができる。
(polyol component)
The above-mentioned polyols having carbonate groups in the molecule are one kind of high molecular weight polyols.
In some embodiments, the content of carbonate groups (-OC(=O)O-) is 1.5 to 21.0% by weight, and 3 to 20 It can also be weight percent, 5-19 weight percent, or 10-18 weight percent. When the carbonate group content relative to the entire polyol having a carbonate group in the molecule is within the above numerical range, a polishing pad having excellent unevenness eliminating performance, dishing and defects can be suppressed.
The content of carbonate groups with respect to the entire polyol having carbonate groups in the molecule is
{(number of carbonate groups) x (molecular weight of carbonate groups)}/(number average molecular weight of polyol having carbonate groups in the molecule) x 100 (molecular weight of carbonate groups: 60)
can be calculated as
分子内にカーボネート基を有するポリオールは、ポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位を含むことが好ましい。当該ポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位の数平均分子量は、100~1500であることが好ましく、150~1000であることがより好ましく、200~850であることが最も好ましい。 A polyol having a carbonate group in the molecule preferably contains a structural unit derived from polytetramethylene ether glycol. The number average molecular weight of the structural unit derived from the polytetramethylene ether glycol is preferably 100-1500, more preferably 150-1000, and most preferably 200-850.
分子内にカーボネート基を有するポリオールは、下記式(I)で表されるポリエーテルポリカーボネートジオールを含むことが好ましく、また、下記式(I)で表されるポリエーテルポリカーボネートジオールからなることがより好ましい。 The polyol having a carbonate group in the molecule preferably contains a polyether polycarbonate diol represented by the following formula (I), and more preferably consists of a polyether polycarbonate diol represented by the following formula (I). .
R1は炭素数2~10の二価の炭化水素基であり、複数のR1は同一であってもよく、又は異なるものであってもよく、
nは2~30のであり、
mは1~20のである。)。
R 1 is a divalent hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms, and a plurality of R 1 may be the same or different;
n is from 2 to 30;
m is from 1 to 20; ).
分子内にカーボネート基を有するポリオールが上記式(I)で表されるポリエーテルポリカーボネートジオールである場合、分子内にカーボネート基を有するポリオール全体に対する、カーボネート基の含有量は、下記の式(1)に基づいて算出することができる。 When the polyol having a carbonate group in the molecule is a polyether polycarbonate diol represented by the above formula (I), the content of the carbonate group with respect to the entire polyol having a carbonate group in the molecule is expressed by the following formula (1). can be calculated based on
上記ポリエーテルポリカーボネートジオールを表す上記式(I)中、R1は、炭素数2~10の二価の炭化水素基であり、R1の例としては、エチレン、n-プロピレン、イソプロピレン、n-ブチレン、イソブチレン、1,1-ジメチルエチレン、n-ペンチレン、2,2-ジメチルプロピレン、2-メチルブチレン、又はこれらのうちの2種以上の組み合わせなどが挙げられ、特に、エチレン、イソプロピレン、及びn-ブチレンからなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。上記式(I)中、複数のR1は同一であってもよく、又は異なるものであってもよいが、同一であることが好ましい。なお、R1がn-ヘキセンなどの炭素数6以上となると、ポリエーテルポリカーボネートジオールの結晶性が高くなってしまい、得られる研磨パッドの低温における柔軟性、伸び、及び屈曲性が悪化するため、好ましくないことがある。このような観点から、R1は、炭素数2~5の二価の炭化水素基が好ましい。 In the above formula (I) representing the above polyether polycarbonate diol, R 1 is a divalent hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms, and examples of R 1 are ethylene, n-propylene, isopropylene, n -butylene, isobutylene, 1,1-dimethylethylene, n-pentylene, 2,2-dimethylpropylene, 2-methylbutylene, or combinations of two or more thereof, particularly ethylene, isopropylene, and n-butylene. In formula (I) above, a plurality of R 1 may be the same or different, but are preferably the same. If R 1 has 6 or more carbon atoms such as n-hexene, the crystallinity of the polyether polycarbonate diol increases, and the resulting polishing pad has poor flexibility, elongation, and flexibility at low temperatures. I don't like it. From this point of view, R 1 is preferably a divalent hydrocarbon group having 2 to 5 carbon atoms.
上記式(I)中、nは、2~30であり、3~20であることが好ましく、3~15であることがより好ましい。
上記式(I)中、mは、0.1~20であり、0.5~10であることが好ましく、1~5であることがより好ましい。
In formula (I) above, n is 2 to 30, preferably 3 to 20, and more preferably 3 to 15.
In formula (I) above, m is 0.1 to 20, preferably 0.5 to 10, and more preferably 1 to 5.
分子内にカーボネート基を有するポリオールが、ポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位を含み、かつ上記式(I)で表されるポリエーテルポリカーボネートジオールを含む場合、当該ポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位は上記式(I)中の-(R1-O)n-で表される部分であることが好ましい。 When the polyol having a carbonate group in the molecule contains structural units derived from polytetramethylene ether glycol and contains the polyether polycarbonate diol represented by the above formula (I), it is derived from the polytetramethylene ether glycol. The structural unit is preferably the portion represented by —(R 1 —O) n — in formula (I) above.
分子内にカーボネート基を有するポリオールの数平均分子量は、200~5000であることが好ましく、500~3000であることがより好ましく、800~2500であることが最も好ましい。 The number average molecular weight of the polyol having a carbonate group in the molecule is preferably 200-5000, more preferably 500-3000, and most preferably 800-2500.
上記ポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位及び上記分子内にカーボネート基を有するポリオールの数平均分子量は、以下の条件にてゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)に基づいてポリエチレングリコール/ポリエチレンオキシド(PEG/PEO)換算の分子量として測定することができる。
<測定条件>
カラム:Ohpak SB-802.5HQ(排除限界10000) +SB-803HQ(排除限界 100000)
移動相:5mM LiBr/DMF
流速: 0.3ml/min(26kg/cm2)
オーブン:60℃
検出器:RI 40℃
試料量:20μl
The number average molecular weight of the polyol having a structural unit derived from the polytetramethylene ether glycol and a carbonate group in the molecule was determined by gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions: polyethylene glycol/polyethylene oxide (PEG /PEO) conversion can be measured.
<Measurement conditions>
Column: Ohpak SB-802.5HQ (exclusion limit 10000) + SB-803HQ (exclusion limit 100000)
Mobile phase: 5mM LiBr/DMF
Flow rate: 0.3ml/min (26kg/cm 2 )
Oven: 60℃
Detector:
Sample volume: 20 μl
イソシアネート末端ウレタンプレポリマー全体に対する、上記分子内にカーボネート基を有するポリオールの含有量は、15~75重量%が好ましく、20~65重量%がより好ましく、25~60重量%が最も好ましい。上記分子内にカーボネート基を有するポリオールの含有量が上記数値範囲内であることにより、段差解消性能に優れディッシングを抑制でき、かつディフェクトを抑制できる研磨パッドが得られる。 The content of the polyol having a carbonate group in the molecule is preferably 15 to 75% by weight, more preferably 20 to 65% by weight, and most preferably 25 to 60% by weight, based on the entire isocyanate-terminated urethane prepolymer. When the content of the polyol having a carbonate group in the molecule is within the above numerical range, it is possible to obtain a polishing pad that is excellent in level difference elimination performance, can suppress dishing, and can suppress defects.
イソシアネート末端ウレタンプレポリマーに含まれる、上記分子内にカーボネート基を有するポリオール以外のポリオール成分としては、低分子量ポリオール、上記分子内にカーボネート基を有するポリオール以外の高分子量ポリオール、又はそれらの組み合わせが挙げられる。いくつかの実施形態において、低分子量ポリオールとは数平均分子量が30~300であるポリオールであり、高分子量ポリオールとは数平均分子量が300を超えるポリオールである。上記低分子量ポリオール及び上記分子内にカーボネート基を有するポリオール以外の高分子量ポリオールの数平均分子量は、上記ポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位及び上記ポリエーテルポリカーボネートジオールの数平均分子量において示したものと同様の方法により、測定することができる。 The polyol component other than the polyol having a carbonate group in the molecule contained in the isocyanate-terminated urethane prepolymer includes a low molecular weight polyol, a high molecular weight polyol other than the polyol having a carbonate group in the molecule, or a combination thereof. be done. In some embodiments, a low molecular weight polyol is a polyol with a number average molecular weight of 30-300 and a high molecular weight polyol is a polyol with a number average molecular weight of greater than 300. The number-average molecular weight of the above-mentioned low-molecular-weight polyol and the above-mentioned high-molecular-weight polyol other than the above-mentioned polyol having a carbonate group in the molecule is indicated by the number-average molecular weight of the structural unit derived from the above-mentioned polytetramethylene ether glycol and the above-mentioned polyether polycarbonate diol. can be measured by the same method as
上記低分子量ポリオールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2-プロパンジオール、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、ネオペンチルグリコール、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、又はこれらのうちの2種以上の組み合わせが挙げられ、この中でもジエチレングリコールが好ましい。 Examples of the low molecular weight polyol include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, and pentanediol. , 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, or a combination of two or more thereof, among which diethylene glycol is preferred.
イソシアネート末端ウレタンプレポリマー全体に対する、低分子量ポリオールの含有量は、0~20重量%、2~15重量%、又は3~10重量%とすることができる。または、上記低分子量ポリオールの含有量を0重量%(低分子量ポリオールを含まない)とすることもできる。本願において、「含まない」とは、ある成分を意図的に添加しないことを意味し、不純物として含まれることを排除するものではない。 The low molecular weight polyol content can be 0 to 20 wt%, 2 to 15 wt%, or 3 to 10 wt% based on the total isocyanate-terminated urethane prepolymer. Alternatively, the content of the low-molecular-weight polyol can be 0% by weight (no low-molecular-weight polyol is included). In the present application, "does not contain" means that a certain component is not intentionally added, and does not exclude that it is contained as an impurity.
上記分子内にカーボネート基を有するポリオール以外の高分子量ポリオールとしては、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのポリエーテルポリオール;
エチレングリコールとアジピン酸との反応物やブチレングリコールとアジピン酸との反応物等の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;
又はこれらのうちの2種以上の組み合わせ;が挙げられる。
いくつかの実施形態において、高分子量ポリオールがポリエーテルポリオールをさらに含むことが好ましい。
Polyether polyols such as polytetramethylene ether glycol (PTMG), polyethylene glycol, and polypropylene glycol;
Polyester polyols such as reaction products of ethylene glycol and adipic acid and reaction products of butylene glycol and adipic acid;
polycarbonate polyols;
polycaprolactone polyol;
or a combination of two or more of these;
In some embodiments it is preferred that the high molecular weight polyol further comprises a polyether polyol.
イソシアネート末端ウレタンプレポリマー全体に対する、高分子量ポリオール(上記分子内にカーボネート基を有するポリオールを含む)の含有量は、25~75重量%が好ましく、35~65重量%がより好ましく、40~60重量%が最も好ましい。 The content of the high-molecular-weight polyol (including the polyol having a carbonate group in the molecule) is preferably 25 to 75% by weight, more preferably 35 to 65% by weight, and 40 to 60% by weight, based on the entire isocyanate-terminated urethane prepolymer. % is most preferred.
イソシアネート末端ウレタンプレポリマー全体に対する、上記分子内にカーボネート基を有するポリオール以外の高分子量ポリオールの含有量は、15~75重量%が好ましく、20~65重量%がより好ましく、25~60重量%が最も好ましい。
また、上記高分子量ポリオールを、上記分子内にカーボネート基を有するポリオールからなるもの、又は上記分子内にカーボネート基を有するポリオール及びポリエーテルポリオールからなるものとすることもできる。
The content of the high-molecular-weight polyol other than the polyol having a carbonate group in the molecule is preferably 15 to 75% by weight, more preferably 20 to 65% by weight, more preferably 25 to 60% by weight, based on the entire isocyanate-terminated urethane prepolymer. Most preferred.
The high-molecular-weight polyol can also be composed of a polyol having a carbonate group in the molecule, or a polyol and a polyether polyol having a carbonate group in the molecule.
(ポリイソシアネート成分)
イソシアネート末端ウレタンプレポリマーに含まれるポリイソシアネート成分としては、
m-フェニレンジイソシアネート、
p-フェニレンジイソシアネート、
2,6-トリレンジイソシアネート(2,6-TDI)、
2,4-トリレンジイソシアネート(2,4-TDI)、
ナフタレン-1,4-ジイソシアネート、
ジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート(MDI)、
4,4’-メチレン-ビス(シクロヘキシルイソシアネート)(水添MDI)、
3,3’-ジメトキシ-4,4’-ビフェニルジイソシアネート、
3,3’-ジメチルジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート、
キシリレン-1,4-ジイソシアネート、
4,4’-ジフェニルプロパンジイソシアネート、
トリ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、
プロピレン-1,2-ジイソシアネート、
ブチレン-1,2-ジイソシアネート、
シクロヘキシレン-1,2-ジイソシアネート、
シクロヘキシレン-1,4-ジイソシアネート、
p-フェニレンジイソチオシアネート、
キシリレン-1,4-ジイソチオシアネート、
エチリジンジイソチオシアネート、
又はこれらのうちの2種以上組み合わせが挙げられる。
この中でも、得られる研磨パッドの研磨特性や機械的強度等の観点から、2,6-トリレンジイソシアネート(2,6-TDI)、2,4-トリレンジイソシアネート(2,4-TDI)等のトリレンジイソシアネートを使用することが好ましい。
(Polyisocyanate component)
As the polyisocyanate component contained in the isocyanate-terminated urethane prepolymer,
m-phenylene diisocyanate,
p-phenylene diisocyanate,
2,6-tolylene diisocyanate (2,6-TDI),
2,4-tolylene diisocyanate (2,4-TDI),
naphthalene-1,4-diisocyanate,
diphenylmethane-4,4'-diisocyanate (MDI),
4,4′-methylene-bis(cyclohexyl isocyanate) (hydrogenated MDI),
3,3′-dimethoxy-4,4′-biphenyl diisocyanate,
3,3′-dimethyldiphenylmethane-4,4′-diisocyanate,
xylylene-1,4-diisocyanate,
4,4'-diphenylpropane diisocyanate,
trimethylene diisocyanate,
hexamethylene diisocyanate,
propylene-1,2-diisocyanate,
butylene-1,2-diisocyanate,
cyclohexylene-1,2-diisocyanate,
cyclohexylene-1,4-diisocyanate,
p-phenylene diisothiocyanate,
xylylene-1,4-diisothiocyanate,
ethylidine diisothiocyanate,
Alternatively, a combination of two or more of these may be mentioned.
Among these, 2,6-tolylene diisocyanate (2,6-TDI), 2,4-tolylene diisocyanate (2,4-TDI) and the like are considered from the viewpoint of the polishing properties and mechanical strength of the resulting polishing pad. Preference is given to using tolylene diisocyanate.
イソシアネート末端ウレタンプレポリマー全体に対する、上記ポリイソシアネート成分の含有量は、20~50重量%が好ましく、25~45重量%がより好ましく、30~40重量%が最も好ましい。 The content of the polyisocyanate component is preferably 20 to 50% by weight, more preferably 25 to 45% by weight, and most preferably 30 to 40% by weight, based on the entire isocyanate-terminated urethane prepolymer.
(硬化剤)
硬化性樹脂組成物に含まれる硬化剤としては、例えば、以下に説明するアミン系硬化剤が挙げられる。
アミン系硬化剤を構成するポリアミンとしては、例えば、ジアミンが挙げられ、これには、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどのアルキレンジアミン;イソホロンジアミン、ジシクロヘキシルメタン-4,4’-ジアミンなどの脂肪族環を有するジアミン;3,3’-ジクロロ-4,4’-ジアミノジフェニルメタン(別名:メチレンビス-o-クロロアニリン)(以下、MOCAと略記する。)などの芳香族環を有するジアミン;2-ヒドロキシエチルエチレンジアミン、2-ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、ジ-2-ヒドロキシエチルエチレンジアミン、ジ-2-ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、2-ヒドロキシプロピルエチレンジアミン、ジ-2-ヒドロキシプロピルエチレンジアミン等の水酸基を有するジアミン、特にヒドロキシアルキルアルキレンジアミン;又はこれらのうちの2種以上の組み合わせが挙げられる。また、3官能のトリアミン化合物、4官能以上のポリアミン化合物も使用可能である。
(curing agent)
Examples of the curing agent contained in the curable resin composition include amine-based curing agents described below.
Examples of polyamines constituting amine-based curing agents include diamines, including alkylenediamines such as ethylenediamine, propylenediamine and hexamethylenediamine; fatty acids such as isophoronediamine and dicyclohexylmethane-4,4′-diamine; diamines having an aromatic ring; diamines having an aromatic ring such as 3,3′-dichloro-4,4′-diaminodiphenylmethane (also known as methylenebis-o-chloroaniline) (hereinafter abbreviated as MOCA); Diamines having a hydroxyl group such as hydroxyethylethylenediamine, 2-hydroxyethylpropylenediamine, di-2-hydroxyethylethylenediamine, di-2-hydroxyethylpropylenediamine, 2-hydroxypropylethylenediamine, di-2-hydroxypropylethylenediamine, especially hydroxyl alkylalkylene diamines; or combinations of two or more of these. Tri-functional triamine compounds and tetra- or higher-functional polyamine compounds can also be used.
特に好ましい硬化剤は、上述したMOCAであり、硬化剤をMOCAからなるものとすることもできる。このMOCAの化学構造は、以下のとおりである。 A particularly preferred curing agent is MOCA as described above, and the curing agent can also consist of MOCA. The chemical structure of this MOCA is as follows.
硬化剤全体の量は、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーのNCOのモル数に対する、硬化剤のNH2のモル数の比率(NH2のモル数/NCOのモル数)が、好ましくは0.7~1.1、より好ましくは0.75~1.0、最も好ましくは0.8~0.95となる量を用いる。 The total amount of the curing agent is such that the ratio of the number of moles of NH2 in the curing agent to the number of moles of NCO in the isocyanate-terminated urethane prepolymer (moles of NH2 /moles of NCO) is preferably 0.7 to 1 .1, more preferably 0.75 to 1.0 and most preferably 0.8 to 0.95.
(微小中空球体)
いくつかの実施形態において、硬化性樹脂組成物は微小中空球体をさらに含むことができる。
微小中空球体をポリウレタン樹脂に混合することによって発泡体を形成することができる。微小中空球体とは、熱可塑性樹脂からなる外殻(ポリマー殻)と、外殻に内包される低沸点炭化水素とからなる未発泡の加熱膨張性微小球状体と、未発泡の加熱膨張性微小球状体を加熱膨張させたものをいう。前記ポリマー殻としては、例えば、アクリロニトリル-塩化ビニリデン共重合体、アクリロニトリル-メチルメタクリレート共重合体、塩化ビニル-エチレン共重合体などの熱可塑性樹脂を用いることができる。同様に、ポリマー殻に内包される低沸点炭化水素としては、例えば、イソブタン、ペンタン、イソペンタン、石油エーテル、又はこれらのうちの2種以上の組み合わせを用いることができる。
(micro hollow sphere)
In some embodiments, the curable resin composition can further include hollow microspheres.
A foam can be formed by mixing hollow microspheres into a polyurethane resin. The hollow microspheres are unfoamed heat-expandable microspheres composed of an outer shell (polymer shell) made of a thermoplastic resin and a low boiling point hydrocarbon contained in the outer shell, and unfoamed heat-expandable microspheres. It refers to a spherical body that has been expanded by heating. Thermoplastic resins such as acrylonitrile-vinylidene chloride copolymer, acrylonitrile-methyl methacrylate copolymer, and vinyl chloride-ethylene copolymer can be used as the polymer shell. Similarly, low-boiling hydrocarbons encapsulated in the polymer shell can be, for example, isobutane, pentane, isopentane, petroleum ether, or a combination of two or more thereof.
(その他の成分)
その他に当業界で一般的に使用される触媒などを硬化性樹脂組成物に添加しても良い。
また、上述したポリイソシアネート成分を硬化性樹脂組成物に後から追加で添加することもでき、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーと追加のポリイソシアネート成分との合計重量に対する追加のポリイソシアネート成分の重量割合は、0.1~10重量%が好ましく、0.5~8重量%がより好ましく、1~5重量%が特に好ましい。
ポリウレタン樹脂硬化性組成物に追加で添加するポリイソシアネート成分としては、上述のポリイソシアネート成分を特に限定なく使用することができるが、4,4’-メチレン-ビス(シクロヘキシルイソシアネート)(水添MDI)が好ましい。
(other ingredients)
In addition, a catalyst generally used in the industry may be added to the curable resin composition.
Further, the above-described polyisocyanate component can be additionally added to the curable resin composition afterward, and the weight ratio of the additional polyisocyanate component to the total weight of the isocyanate-terminated urethane prepolymer and the additional polyisocyanate component is 0.1 to 10% by weight is preferred, 0.5 to 8% by weight is more preferred, and 1 to 5% by weight is particularly preferred.
As the polyisocyanate component to be additionally added to the curable polyurethane resin composition, the above-described polyisocyanate component can be used without particular limitation. is preferred.
いくつかの実施形態において、研磨パッドの研磨層全体に対する、上記分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量は、0.5~6.4重量%、0.75~6.0重量%、又は1.5~5.5重量%とすることもできる。 In some embodiments, the carbonate group content of the polyol having a carbonate group in the molecule is 0.5 to 6.4% by weight, 0.75 to 6.0% by weight, based on the entire polishing layer of the polishing pad. %, or 1.5-5.5% by weight.
研磨パッドの研磨層全体に対する、上記分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量は、下記の式(2)に基づいて算出することができる。 The carbonate group content of the polyol having a carbonate group in the molecule relative to the entire polishing layer of the polishing pad can be calculated based on the following formula (2).
2.光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法
本願において、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して光学材料又は半導体材料の表面を研磨する工程を含む。
いくつかの実施形態において、光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法は、研磨パッドの表面、光学材料若しくは半導体材料の表面、又はそれらの両方にスラリーを供給する工程を更に含むことができる。
2. Method of Polishing Surface of Optical or Semiconductor Material In the present application, a method of polishing a surface of an optical or semiconductor material includes polishing the surface of the optical or semiconductor material using the polishing pad described above.
In some embodiments, the method of polishing a surface of an optical or semiconductor material can further include applying a slurry to the surface of the polishing pad, the surface of the optical or semiconductor material, or both.
(スラリー)
スラリーに含まれる液体成分としては、特に限定されないが、水(純水)、酸、アルカリ、有機溶剤、又はそれらの組み合わせが挙げられ、被研磨物の材質や所望の研磨条件等によって選択される。スラリーは、水(純水)を主成分とすることが好ましく、スラリー全体に対して、水を80重量%以上含むことが好ましい。スラリーに含まれる砥粒成分としては、特に限定されないが、シリカ、珪酸ジルコニウム、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化マンガン、又はそれらの組み合わせが挙げられる。スラリーは、液体成分に可溶な有機物やpH調整剤等、その他の成分を含有していてもよい。
(slurry)
The liquid component contained in the slurry is not particularly limited, but includes water (pure water), acid, alkali, organic solvent, or a combination thereof, and is selected depending on the material of the object to be polished and desired polishing conditions. . The slurry preferably contains water (pure water) as a main component, and preferably contains 80% by weight or more of water with respect to the entire slurry. Abrasive components included in the slurry include, but are not limited to, silica, zirconium silicate, cerium oxide, aluminum oxide, manganese oxide, or combinations thereof. The slurry may contain other components such as an organic substance soluble in the liquid component and a pH adjuster.
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 experimentally illustrated by the following examples, but the following descriptions are not intended to be construed as limiting the scope of the present invention to the following examples.
(材料)
後述の実施例1~15及び比較例1~7で使用した材料を以下に列挙する。
(material)
Materials used in Examples 1 to 15 and Comparative Examples 1 to 7 are listed below.
・分子内にカーボネート基を有するポリオール(イソシアネート末端ウレタンプレポリマーの原料として使用)
PEPCD(1)・・・数平均分子量250のポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位を含み、数平均分子量が1000であるポリエーテルポリカーボネートジオール(上述の式(I)において、複数のR1がいずれもn-ブチレンであり、nが3.2、mが2.8であるポリエーテルポリカーボネートジオールに相当し、上述の式(1)に基づいて算出した、ポリエーテルポリカーボネートジオール全体に対するカーボネート基の含有量は17.0重量%である。下記の表1に詳細を示す。)
PEPCD(2)~(11)・・・それぞれポリエーテルポリカーボネートジオール(2)~(11)(上記PEPCD(1)と同様に、下記の表1に詳細を示す。)
・Polyol with a carbonate group in the molecule (used as raw material for isocyanate-terminated urethane prepolymer)
PEPCD (1): a polyether polycarbonate diol containing a structural unit derived from polytetramethylene ether glycol having a number average molecular weight of 250 and having a number average molecular weight of 1000 (in the above formula (I), a plurality of R 1 Both are n-butylene and correspond to polyether polycarbonate diols in which n is 3.2 and m is 2.8. The content is 17.0% by weight.Details are shown in Table 1 below.)
PEPCD (2) to (11) .
・イソシアネート末端ウレタンプレポリマー:
プレポリマー(1)~(22)・・・下記の表2に詳細を示す。
表2に示す各成分の数値は、ウレタンプレポリマー全体を1000重量部とした場合の各成分の重量部を意味する。
例えば、表2に示すプレポリマー(1)は、ポリイソシアネート成分として、2,4-トリレンジイソシアネートを388重量部含み、高分子量ポリオール成分として、上述のPEPCD(1)を367重量部及び数平均分子量が650であるポリテトラメチレンエーテルグリコールを184重量部、並びに低分子量ポリオール成分として、ジエチレングリコールを61重量部含む、NCO当量500のウレタンプレポリマーである。プレポリマー(1)全体に対して、2,4-トリレンジイソシアネート、PEPCD(1)、数平均分子量が650であるポリテトラメチレンエーテルグリコール、及びジエチレングリコールの含有量は、それぞれ38.8重量%、36.7重量%、18.4重量%、及び6.1重量%となる。
・Isocyanate-terminated urethane prepolymer:
Prepolymers (1) to (22): Details are shown in Table 2 below.
The numerical value of each component shown in Table 2 means the weight part of each component when the whole urethane prepolymer is 1000 weight parts.
For example, prepolymer (1) shown in Table 2 contains 388 parts by weight of 2,4-tolylene diisocyanate as a polyisocyanate component, and 367 parts by weight of the above PEPCD (1) as a high molecular weight polyol component and a number average It is a urethane prepolymer having an NCO equivalent of 500 containing 184 parts by weight of polytetramethylene ether glycol having a molecular weight of 650 and 61 parts by weight of diethylene glycol as a low molecular weight polyol component. The contents of 2,4-tolylene diisocyanate, PEPCD (1), polytetramethylene ether glycol having a number average molecular weight of 650, and diethylene glycol with respect to the entire prepolymer (1) are each 38.8% by weight, 36.7 wt%, 18.4 wt%, and 6.1 wt%.
・硬化剤:
MOCA・・・3,3’-ジクロロ-4,4’-ジアミノジフェニルメタン(別名:メチレンビス-o-クロロアニリン)(MOCA)(NH2当量=133.5)
・Curing agent:
MOCA 3,3′-dichloro-4,4′-diaminodiphenylmethane (also known as methylenebis-o-chloroaniline) (MOCA) (NH 2 equivalent = 133.5)
・微小中空球体:
Expancel461DU20(日本フィライト株式会社製)
・Micro hollow spheres:
Expancel461DU20 (manufactured by Nippon Philite Co., Ltd.)
(実施例1)
A成分としてプレポリマー(1)を1000g、B成分として硬化剤であるMOCAを240g、C成分として微小中空球体(Expancel461DU20)を30g、それぞれ準備した。なお、各成分の比率を示すためにg表示として記載しているが、ブロックの大きさに応じて必要な重量(部)を準備すれば良い。以下同様にg(部)表記で記載する。
A成分とC成分を混合し、得られたA成分とC成分との混合物を減圧脱泡した。また、B成分も減圧脱泡した。脱泡したA成分とC成分との混合物及び脱泡したB成分を混合機に供給し、A成分、B成分、及びC成分の混合液を得た。なお、得られたA成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNH2のモル数の比率(NH2のモル数/NCOのモル数)は0.9である。
得られたA成分、B成分、及びC成分の混合液を80℃に加熱した型枠(850mm×850mmの正方形の形状)に注型し、30分間、80℃にて一次硬化させた。形成された樹脂発泡体を型枠から抜き出し、オーブンにて120℃で4時間、二次硬化した。得られた樹脂発泡体を25℃まで放冷した後、再度オーブンにて120℃で5時間加熱した。得られた樹脂発泡体を厚さ方向にわたって1.3mm厚にスライスしてウレタンシートを作成し、このウレタンシートの裏面に両面テープを貼り付け、研磨パッドとした。
上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、4.93重量%となる。
(Example 1)
1000 g of prepolymer (1) was prepared as component A, 240 g of MOCA as a curing agent as component B, and 30 g of hollow microspheres (Expancel 461 DU20) as component C, respectively. In order to show the ratio of each component, it is described in terms of grams, but the necessary weight (parts) may be prepared according to the size of the block. In the following description, g (parts) is used in the same manner.
The A component and the C component were mixed, and the resulting mixture of the A component and the C component was defoamed under reduced pressure. In addition, the B component was also degassed under reduced pressure. A mixture of defoamed A component and C component and defoamed B component were supplied to a mixer to obtain a mixed liquid of A component, B component and C component. In the resulting mixture of components A, B, and C, the ratio of the number of moles of NH2 in MOCA of component B to the number of moles of NCO in the prepolymer of component A (number of moles of NH2 / number of moles of NCO) is 0.9.
The obtained mixture of A component, B component, and C component was poured into a mold (850 mm×850 mm square shape) heated to 80° C. and primary cured at 80° C. for 30 minutes. The formed resin foam was extracted from the mold and was subjected to secondary curing in an oven at 120° C. for 4 hours. After allowing the resulting resin foam to cool to 25° C., it was heated again in an oven at 120° C. for 5 hours. The obtained resin foam was sliced into a thickness of 1.3 mm to prepare a urethane sheet, and a double-faced tape was attached to the back surface of the urethane sheet to obtain a polishing pad.
Based on the formula (2) above, the carbonate group content of the polyol having a carbonate group in the molecule is calculated to be 4.93% by weight with respect to the entire polishing layer.
(実施例2)
実施例1のA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(2)1000gを使用した以外は、実施例1と同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNH2のモル数の比率(NH2のモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、4.93重量%となる。
(Example 2)
A urethane sheet was prepared and a polishing pad was obtained in the same manner as in Example 1, except that 1000 g of prepolymer (2) was used as component A in place of 1000 g of prepolymer (1) of component A in Example 1. rice field.
In the mixture of components A, B, and C, the ratio of the number of moles of NH2 in MOCA of component B to the number of moles of NCO in the prepolymer of component A (moles of NH2 /moles of NCO number) is 0.9. Also, the carbonate group content of the polyol having a carbonate group in the molecule is calculated to be 4.93% by weight with respect to the entire polishing layer based on the above formula (2).
(実施例3)
実施例1のA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(3)1000gを使用した以外は、実施例1と同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNH2のモル数の比率(NH2のモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、4.93重量%となる。
(Example 3)
A urethane sheet was prepared and a polishing pad was obtained in the same manner as in Example 1, except that 1000 g of prepolymer (3) was used as component A in place of 1000 g of prepolymer (1) of component A in Example 1. rice field.
In the mixture of components A, B, and C, the ratio of the number of moles of NH2 in MOCA of component B to the number of moles of NCO in the prepolymer of component A (moles of NH2 /moles of NCO number) is 0.9. Also, the carbonate group content of the polyol having a carbonate group in the molecule is calculated to be 4.93% by weight with respect to the entire polishing layer based on the above formula (2).
(実施例4)
実施例1のA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(4)1000gを使用した以外は、実施例1と同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNH2のモル数の比率(NH2のモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、0.91重量%となる。
(Example 4)
A urethane sheet was prepared and a polishing pad was obtained in the same manner as in Example 1, except that 1000 g of prepolymer (4) was used as component A in place of 1000 g of prepolymer (1) of component A in Example 1. rice field.
In the mixture of components A, B, and C, the ratio of the number of moles of NH2 in MOCA of component B to the number of moles of NCO in the prepolymer of component A (moles of NH2 /moles of NCO number) is 0.9. Also, the carbonate group content of the polyol having a carbonate group in the molecule is calculated to be 0.91% by weight with respect to the entire polishing layer based on the above formula (2).
(実施例5)
実施例1のA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(5)1000gを使用した以外は、実施例1と同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNH2のモル数の比率(NH2のモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、0.91重量%となる。
(Example 5)
A urethane sheet was prepared and a polishing pad was obtained in the same manner as in Example 1, except that 1000 g of prepolymer (5) was used as component A in place of 1000 g of prepolymer (1) of component A in Example 1. rice field.
In the mixture of components A, B, and C, the ratio of the number of moles of NH2 in MOCA of component B to the number of moles of NCO in the prepolymer of component A (moles of NH2 /moles of NCO number) is 0.9. Also, the carbonate group content of the polyol having a carbonate group in the molecule is calculated to be 0.91% by weight with respect to the entire polishing layer based on the above formula (2).
(実施例6)
実施例1のA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(6)1000gを使用した以外は、実施例1と同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNH2のモル数の比率(NH2のモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、0.91重量%となる。
(Example 6)
A urethane sheet was prepared and a polishing pad was obtained in the same manner as in Example 1, except that 1000 g of prepolymer (6) was used as component A in place of 1000 g of prepolymer (1) of component A in Example 1. rice field.
In the mixture of components A, B, and C, the ratio of the number of moles of NH2 in MOCA of component B to the number of moles of NCO in the prepolymer of component A (moles of NH2 /moles of NCO number) is 0.9. Also, the carbonate group content of the polyol having a carbonate group in the molecule is calculated to be 0.91% by weight with respect to the entire polishing layer based on the above formula (2).
(実施例7)
実施例1のA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(7)1000gを使用した以外は、実施例1と同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNH2のモル数の比率(NH2のモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、5.98重量%となる。
(Example 7)
A urethane sheet was prepared and a polishing pad was obtained in the same manner as in Example 1, except that 1000 g of prepolymer (7) was used as component A in place of 1000 g of prepolymer (1) of component A in Example 1. rice field.
In the mixture of components A, B, and C, the ratio of the number of moles of NH2 in MOCA of component B to the number of moles of NCO in the prepolymer of component A (moles of NH2 /moles of NCO number) is 0.9. Also, the carbonate group content of the polyol having a carbonate group in the molecule is calculated to be 5.98% by weight with respect to the entire polishing layer based on the above formula (2).
(実施例8)
実施例1のA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(8)1000gを使用した以外は、実施例1と同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNH2のモル数の比率(NH2のモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、1.83重量%となる。
(Example 8)
A urethane sheet was prepared and a polishing pad was obtained in the same manner as in Example 1, except that 1000 g of prepolymer (8) was used as component A in place of 1000 g of prepolymer (1) of component A in Example 1. rice field.
In the mixture of components A, B, and C, the ratio of the number of moles of NH2 in MOCA of component B to the number of moles of NCO in the prepolymer of component A (moles of NH2 /moles of NCO number) is 0.9. Also, the carbonate group content of the polyol having a carbonate group in the molecule is calculated to be 1.83% by weight with respect to the entire polishing layer based on the above formula (2).
(実施例9)
実施例1のA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(9)1000gを使用した以外は、実施例1と同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNH2のモル数の比率(NH2のモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、0.89重量%となる。
(Example 9)
A urethane sheet was prepared and a polishing pad was obtained in the same manner as in Example 1, except that 1000 g of prepolymer (9) was used as component A in place of 1000 g of prepolymer (1) of component A in Example 1. rice field.
In the mixture of components A, B, and C, the ratio of the number of moles of NH2 in MOCA of component B to the number of moles of NCO in the prepolymer of component A (moles of NH2 /moles of NCO number) is 0.9. Also, the carbonate group content of the polyol having a carbonate group in the molecule is calculated to be 0.89% by weight with respect to the entire polishing layer based on the above formula (2).
(実施例10)
実施例1のA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(10)1000gを使用し、かつB成分であるMOCAの使用量を240gから286gに変更した以外は、実施例1と同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNH2のモル数の比率(NH2のモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、4.53重量%となる。
(Example 10)
Instead of 1000 g of prepolymer (1) of component A in Example 1, 1000 g of prepolymer (10) was used as component A, and the amount of MOCA used as component B was changed from 240 g to 286 g. A urethane sheet was prepared in the same manner as in Example 1 to obtain a polishing pad.
In the mixture of components A, B, and C, the ratio of the number of moles of NH2 in MOCA of component B to the number of moles of NCO in the prepolymer of component A (moles of NH2 /moles of NCO number) is 0.9. Also, the carbonate group content of the polyol having a carbonate group in the molecule is calculated to be 4.53% by weight with respect to the entire polishing layer based on the above formula (2).
(実施例11)
実施例1のA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(11)1000gを使用し、かつB成分であるMOCAの使用量を240gから286gに変更した以外は、実施例1と同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNH2のモル数の比率(NH2のモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、1.68重量%となる。
(Example 11)
Instead of 1000 g of prepolymer (1) of component A in Example 1, 1000 g of prepolymer (11) was used as component A, and the amount of MOCA used as component B was changed from 240 g to 286 g. A urethane sheet was prepared in the same manner as in Example 1 to obtain a polishing pad.
In the mixture of components A, B, and C, the ratio of the number of moles of NH2 in MOCA of component B to the number of moles of NCO in the prepolymer of component A (moles of NH2 /moles of NCO number) is 0.9. Further, the carbonate group content of the polyol having a carbonate group in the molecule is calculated to be 1.68% by weight with respect to the entire polishing layer based on the above formula (2).
(実施例12)
実施例1のA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(12)1000gを使用し、かつB成分であるMOCAの使用量を240gから200gに変更した以外は、実施例1と同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNH2のモル数の比率(NH2のモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、5.27重量%となる。
(Example 12)
Instead of 1000 g of prepolymer (1) of component A in Example 1, 1000 g of prepolymer (12) was used as component A, and the amount of MOCA used as component B was changed from 240 g to 200 g. A urethane sheet was prepared in the same manner as in Example 1 to obtain a polishing pad.
In the mixture of components A, B, and C, the ratio of the number of moles of NH2 in MOCA of component B to the number of moles of NCO in the prepolymer of component A (moles of NH2 /moles of NCO number) is 0.9. Also, the carbonate group content of the polyol having a carbonate group in the molecule is calculated to be 5.27% by weight with respect to the entire polishing layer based on the above formula (2).
(実施例13)
実施例1のA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(13)1000gを使用し、かつB成分であるMOCAの使用量を240gから200gに変更した以外は、実施例1と同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNH2のモル数の比率(NH2のモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、1.96重量%となる。
(Example 13)
Instead of 1000 g of prepolymer (1) of component A in Example 1, 1000 g of prepolymer (13) was used as component A, and the amount of MOCA used as component B was changed from 240 g to 200 g. A urethane sheet was prepared in the same manner as in Example 1 to obtain a polishing pad.
In the mixture of components A, B, and C, the ratio of the number of moles of NH2 in MOCA of component B to the number of moles of NCO in the prepolymer of component A (moles of NH2 /moles of NCO number) is 0.9. Further, the carbonate group content of the polyol having a carbonate group in the molecule is calculated to be 1.96% by weight with respect to the entire polishing layer based on the above formula (2).
(実施例14)
実施例1のA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(14)1000gを使用した以外は、実施例1と同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNH2のモル数の比率(NH2のモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、1.40重量%となる。
(Example 14)
A urethane sheet was prepared and a polishing pad was obtained in the same manner as in Example 1, except that 1000 g of prepolymer (14) was used as component A in place of 1000 g of prepolymer (1) of component A in Example 1. rice field.
In the mixture of components A, B, and C, the ratio of the number of moles of NH2 in MOCA of component B to the number of moles of NCO in the prepolymer of component A (moles of NH2 /moles of NCO number) is 0.9. Also, the carbonate group content of the polyol having a carbonate group in the molecule is calculated to be 1.40% by weight with respect to the entire polishing layer based on the above formula (2).
(実施例15)
実施例1のA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(15)1000gを使用した以外は、実施例1と同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNH2のモル数の比率(NH2のモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、2.87重量%となる。
(Example 15)
A urethane sheet was prepared and a polishing pad was obtained in the same manner as in Example 1, except that 1000 g of prepolymer (1) as component A in Example 1 was replaced with 1000 g of prepolymer (15) as component A. rice field.
In the mixture of components A, B, and C, the ratio of the number of moles of NH2 in MOCA of component B to the number of moles of NCO in the prepolymer of component A (moles of NH2 /moles of NCO number) is 0.9. Also, the carbonate group content of the polyol having a carbonate group in the molecule is calculated to be 2.87% by weight with respect to the entire polishing layer based on the above formula (2).
(比較例1)
実施例1のA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(16)1000gを使用した以外は、実施例1と同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNH2のモル数の比率(NH2のモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、0.22重量%となる。
(Comparative example 1)
A urethane sheet was prepared and a polishing pad was obtained in the same manner as in Example 1, except that 1000 g of prepolymer (16) was used as component A in place of 1000 g of prepolymer (1) of component A in Example 1. rice field.
In the mixture of components A, B, and C, the ratio of the number of moles of NH2 in MOCA of component B to the number of moles of NCO in the prepolymer of component A (moles of NH2 /moles of NCO number) is 0.9. Also, the carbonate group content of the polyol having a carbonate group in the molecule is calculated to be 0.22% by weight with respect to the entire polishing layer based on the above formula (2).
(比較例2)
実施例1のA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(17)1000gを使用した以外は、実施例1と同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNH2のモル数の比率(NH2のモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、6.54重量%となる。
(Comparative example 2)
A urethane sheet was prepared and a polishing pad was obtained in the same manner as in Example 1, except that 1000 g of prepolymer (17) was used as component A in place of 1000 g of prepolymer (1) of component A in Example 1. rice field.
In the mixture of components A, B, and C, the ratio of the number of moles of NH2 in MOCA of component B to the number of moles of NCO in the prepolymer of component A (moles of NH2 /moles of NCO number) is 0.9. Further, the carbonate group content of the polyol having a carbonate group in the molecule is calculated to be 6.54% by weight with respect to the entire polishing layer based on the above formula (2).
(比較例3)
実施例1のA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(18)1000gを使用した以外は、実施例1と同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNH2のモル数の比率(NH2のモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、0重量%となる(研磨層にカーボネート基を含まない)。
(Comparative Example 3)
A urethane sheet was prepared and a polishing pad was obtained in the same manner as in Example 1, except that 1000 g of prepolymer (18) was used as component A in place of 1000 g of prepolymer (1) of component A in Example 1. rice field.
In the mixture of components A, B, and C, the ratio of the number of moles of NH2 in MOCA of component B to the number of moles of NCO in the prepolymer of component A (moles of NH2 /moles of NCO number) is 0.9. Further, when the content of carbonate groups in polyols having carbonate groups in the molecule is calculated with respect to the entire polishing layer based on the above formula (2), it is 0% by weight (the polishing layer does not contain carbonate groups). .
(比較例4)
実施例1のA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(19)1000gを使用し、かつB成分であるMOCAの使用量を240gから286gに変更した以外は、実施例1と同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNH2のモル数の比率(NH2のモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、0.20重量%となる。
(Comparative Example 4)
Instead of 1000 g of prepolymer (1) of component A in Example 1, 1000 g of prepolymer (19) was used as component A, and the amount of MOCA used as component B was changed from 240 g to 286 g. A urethane sheet was prepared in the same manner as in Example 1 to obtain a polishing pad.
In the mixture of components A, B, and C, the ratio of the number of moles of NH2 in MOCA of component B to the number of moles of NCO in the prepolymer of component A (moles of NH2 /moles of NCO number) is 0.9. Also, the carbonate group content of the polyol having a carbonate group in the molecule is calculated to be 0.20% by weight with respect to the entire polishing layer based on the above formula (2).
(比較例5)
実施例1のA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(20)1000gを使用し、かつB成分であるMOCAの使用量を240gから200gに変更した以外は、実施例1と同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNH2のモル数の比率(NH2のモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、0.24重量%となる。
(Comparative Example 5)
Instead of 1000 g of prepolymer (1) of component A in Example 1, 1000 g of prepolymer (20) was used as component A, and the amount of MOCA used as component B was changed from 240 g to 200 g. A urethane sheet was prepared in the same manner as in Example 1 to obtain a polishing pad.
In the mixture of components A, B, and C, the ratio of the number of moles of NH2 in MOCA of component B to the number of moles of NCO in the prepolymer of component A (moles of NH2 /moles of NCO number) is 0.9. Further, the carbonate group content of the polyol having a carbonate group in the molecule is calculated to be 0.24% by weight with respect to the entire polishing layer based on the above formula (2).
(比較例6)
実施例1のA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(21)1000gを使用し、かつB成分であるMOCAの使用量を240gから286gに変更した以外は、実施例1と同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNH2のモル数の比率(NH2のモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、0重量%となる(研磨層にカーボネート基を含まない)。
(Comparative Example 6)
Instead of 1000 g of prepolymer (1) as component A in Example 1, 1000 g of prepolymer (21) was used as component A, and the amount of MOCA used as component B was changed from 240 g to 286 g. A urethane sheet was prepared in the same manner as in Example 1 to obtain a polishing pad.
In the mixture of components A, B, and C, the ratio of the number of moles of NH2 in MOCA of component B to the number of moles of NCO in the prepolymer of component A (moles of NH2 /moles of NCO number) is 0.9. Further, when the content of carbonate groups in polyols having carbonate groups in the molecule is calculated with respect to the entire polishing layer based on the above formula (2), it is 0% by weight (the polishing layer does not contain carbonate groups). .
(比較例7)
実施例1のA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(22)1000gを使用し、かつB成分であるMOCAの使用量を240gから200gに変更した以外は、実施例1と同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNH2のモル数の比率(NH2のモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、0重量%となる(研磨層にカーボネート基を含まない)。
(Comparative Example 7)
Instead of 1000 g of prepolymer (1) of component A in Example 1, 1000 g of prepolymer (22) was used as component A, and the amount of MOCA used as component B was changed from 240 g to 200 g. A urethane sheet was prepared in the same manner as in Example 1 to obtain a polishing pad.
In the mixture of components A, B, and C, the ratio of the number of moles of NH2 in MOCA of component B to the number of moles of NCO in the prepolymer of component A (moles of NH2 /moles of NCO number) is 0.9. Further, when the content of carbonate groups in polyols having carbonate groups in the molecule is calculated with respect to the entire polishing layer based on the above formula (2), it is 0% by weight (the polishing layer does not contain carbonate groups). .
(比較例8)
比較例8として従来公知の研磨パッドであるIC1000(ニッタ・ハース社製)を準備した。
(Comparative Example 8)
As Comparative Example 8, IC1000 (manufactured by Nitta Haas Co., Ltd.), which is a conventionally known polishing pad, was prepared.
(評価方法)
実施例1及び10並びに比較例1及び8それぞれの研磨パッドについて、以下の(1)段差解消性能及び(2)ディフェクトの各評価を行った。
(Evaluation method)
The polishing pads of Examples 1 and 10 and Comparative Examples 1 and 8 were evaluated for (1) step elimination performance and (2) defects as follows.
(1)段差解消性能
各研磨パッドを、研磨装置の所定位置にアクリル系接着剤を有する両面テープを介して設置し、下記の<研磨条件>に示す条件にて研磨加工を施した。そして、研磨加工後に、微細形状測定装置(KLAテンコール社製、P-16+OF)で測定することにより段差解消性能を評価した。各研磨パッドについての評価結果を表3並びに図3及び4に示す。
<測定手順・条件>
本実施例及び比較例では、約7000ÅのCu膜厚及び3000~3300Åの段差を有し、異なる配線幅を有するパターンウエハ(絶縁膜:Si(OC2H5)4膜)に対して、各研磨パッドを使用して、1回の研磨量が約1000Åになるように研磨レートを調整して研磨を実施し、段階的に研磨を行い、その都度ウエハの段差測定を実施した。段差測定は、パターンウエハ上の各配線幅の部分に対して行った。
図3の(a)のグラフはCu配線幅120μm及び絶縁膜の幅120μmの配線を研磨した場合、図3の(b)はCu配線幅100μm及び絶縁膜の幅100μmの配線を研磨した場合、図4の(c)はCu配線幅50μm及び絶縁膜の幅50μmの配線を研磨した場合、図4の(d)はCu配線幅10μm及び絶縁膜の幅10μmの配線を研磨した場合の結果を示す。配線幅の値が小さいほど配線が微細になっている。
(1) Ability to Eliminate Level Differences Each polishing pad was placed at a predetermined position in a polishing apparatus via a double-faced tape having an acrylic adhesive, and subjected to polishing under the conditions shown in <Polishing Conditions> below. Then, after polishing, the step elimination performance was evaluated by measuring with a fine shape measuring device (manufactured by KLA-Tencor, P-16+OF). Evaluation results for each polishing pad are shown in Table 3 and FIGS.
<Measurement procedure/conditions>
In this example and comparative example, a pattern wafer (insulating film: Si(OC 2 H 5 ) 4 film) having a Cu film thickness of about 7000 Å, steps of 3000 to 3300 Å, and different wiring widths was used. Using a polishing pad, polishing was performed by adjusting the polishing rate so that the polishing amount was about 1000 Å at one time. The step measurement was performed for each wiring width portion on the pattern wafer.
The graph of FIG. 3(a) shows the case of polishing a wiring with a Cu wiring width of 120 μm and an insulating film of a width of 120 μm, and the graph of FIG. FIG. 4(c) shows the result of polishing a Cu wiring width of 50 μm and an insulating film width of 50 μm, and FIG. 4(d) shows the result of polishing a Cu wiring width of 10 μm and an insulating film width of 10 μm. show. The smaller the wiring width value, the finer the wiring.
<研磨条件>
使用研磨機:F-REX300X(荏原製作所社製)
Disk:A188(3M社製)
研磨剤温度:20℃
研磨定盤回転数:90rpm
研磨ヘッド回転数:81rpm
研磨圧力:3.5psi
研磨スラリー:CSL-9044C(CSL-9044C原液:純水=重量比1:9の混合液を使用)(富士フィルムプラナーソリューションズ製)
研磨スラリー流量:200ml/min
研磨時間:60秒
被研磨物:(段差解消性能)上述の各パターンウエハ、(ディフェクト)Cu膜基板
パッドブレーク:32N 10分
コンディショニング:in-situ 18N 16スキャン、Ex-situ 35N 4スキャン
<Polishing conditions>
Grinding machine used: F-REX300X (manufactured by Ebara Corporation)
Disk: A188 (manufactured by 3M)
Abrasive temperature: 20°C
Polishing surface plate rotation speed: 90 rpm
Polishing head rotation speed: 81 rpm
Polishing pressure: 3.5 psi
Polishing slurry: CSL-9044C (CSL-9044C undiluted solution:pure water = using a mixture of 1:9 weight ratio) (manufactured by Fujifilm Planar Solutions)
Polishing slurry flow rate: 200 ml/min
Polishing time: 60 seconds Objects to be polished: (Step elimination performance) each pattern wafer described above, (defective) Cu film substrate Pad break:
(2)ディフェクト
各研磨パッドを、研磨装置の所定位置にアクリル系接着剤を有する両面テープを介して設置し、Cu膜基板(直径12インチの円盤)に対して、上述の(1)段差解消性能の<研磨条件>に示した条件にて研磨加工を施した。
研磨処理枚数が16枚目、26枚目、51枚目のCu膜基板を表面検査装置(KLAテンコール社製、Surfscan SP2XP)の高感度測定モードにて測定し、基板表面全体におけるマイクロスクラッチ(0.2μm以上10μm以下の微細打痕状のキズ)の個数を観察し、合計を求めた。評価結果を表4及び図5に示す。
マイクロスクラッチの数が5個以下であるとディフェクトが少なく良好であるといえる。
(2) Defect Each polishing pad is placed at a predetermined position in the polishing apparatus via double-sided tape having an acrylic adhesive, and the Cu film substrate (12-inch diameter disk) is placed on the Cu film substrate (12-inch diameter disk). Polishing was performed under the conditions shown in <Polishing conditions> in Performance.
The 16th, 26th, and 51st polished Cu film substrates were measured in the high-sensitivity measurement mode of a surface inspection device (Surfscan SP2XP, manufactured by KLA-Tencor), and microscratches (0 The number of fine dent-like scratches of 2 μm or more and 10 μm or less was observed, and the total was obtained. Evaluation results are shown in Table 4 and FIG.
If the number of micro-scratches is 5 or less, it can be said that the defect is small and good.
実施例1~15の研磨パッドは、カーボネート基の含有量が1.5~21.0重量%であるポリオールを使用したウレタンプレポリマーに関するものである。一方、比較例1、2、4、及び5の研磨パッドは、それぞれカーボネート基の含有量が1.5重量%未満又は21.0重量%超であるポリオールを使用したウレタンプレポリマーに関するものであり、比較例3、6及び7の研磨パッドは、カーボネート基を有するポリオールを使用しなかったウレタンプレポリマーに関するものである。また、比較例8は従来公知の研磨パッドである。 The polishing pads of Examples 1-15 relate to urethane prepolymers using polyols having a content of carbonate groups of 1.5-21.0% by weight. On the other hand, the polishing pads of Comparative Examples 1, 2, 4, and 5 relate to urethane prepolymers using polyols having a carbonate group content of less than 1.5% by weight or more than 21.0% by weight, respectively. , Comparative Examples 3, 6 and 7 relate to urethane prepolymers in which a polyol having a carbonate group was not used. Comparative Example 8 is a conventionally known polishing pad.
表3及び4並びに図3~5の結果より、実施例1及び10の研磨パッドは、比較例1及び8の研磨パッドに比べて、いずれの配線幅においても段差解消性能に優れ、また、スクラッチが大幅に減少しており、ディフェクトの発生を抑制できることがわかった。また、比較例2の研磨パッドは、低温における柔軟性、伸び、及び屈曲性が悪く、研磨に適さないものであった。
以上より、カーボネート基の含有量が1.5~21.0重量%である分子内にカーボネート基を有するポリオールを使用したウレタンプレポリマーから形成された研磨パッドは、研磨時のディッシングを抑制でき(段差解消性能に優れ)、また、ディフェクトの発生を抑制できることがわかった。
From the results in Tables 3 and 4 and FIGS. 3 to 5, the polishing pads of Examples 1 and 10 are superior to the polishing pads of Comparative Examples 1 and 8 in step elimination performance in any wiring width, and scratch was greatly reduced, and it was found that the occurrence of defects could be suppressed. Moreover, the polishing pad of Comparative Example 2 was poor in flexibility, elongation, and flexibility at low temperatures, and was unsuitable for polishing.
As described above, a polishing pad formed from a urethane prepolymer using a polyol having a carbonate group in its molecule and having a carbonate group content of 1.5 to 21.0% by weight can suppress dishing during polishing ( It was found to be excellent in level difference elimination performance) and to suppress the occurrence of defects.
Claims (12)
前記ポリウレタン樹脂が、イソシアネート末端ウレタンプレポリマー及び硬化剤を含む硬化性樹脂組成物の硬化物であり、前記イソシアネート末端ウレタンプレポリマーが、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との反応生成物であり、
前記ポリオール成分が高分子量ポリオールを含み、前記高分子量ポリオールが分子内にカーボネート基を有するポリオールを含み、
前記分子内にカーボネート基を有するポリオール全体に対する、前記カーボネート基の含有量が1.5~21.0重量%である、前記研磨パッド。 A polishing pad having a polishing layer containing a polyurethane resin,
The polyurethane resin is a cured product of a curable resin composition containing an isocyanate-terminated urethane prepolymer and a curing agent, and the isocyanate-terminated urethane prepolymer is a reaction product of a polyol component and a polyisocyanate component,
The polyol component contains a high-molecular-weight polyol, and the high-molecular-weight polyol contains a polyol having a carbonate group in the molecule,
The polishing pad, wherein the content of the carbonate group is 1.5 to 21.0% by weight with respect to the entire polyol having the carbonate group in the molecule.
R1は炭素数2~10の二価の炭化水素基であり、複数のR1は同一であってもよく、又は異なるものであってもよく、
nは2~30であり、
mは0.1~20である。)。 The polishing pad according to claim 1 or 2, wherein the polyol having a carbonate group in the molecule includes a polyether polycarbonate diol represented by the following formula (I):
R 1 is a divalent hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms, and a plurality of R 1 may be the same or different;
n is 2 to 30,
m is 0.1-20. ).
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