JP5176639B2 - Polishing pad - Google Patents
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Description
本発明は、研磨パッドに関する。特に、シリコンなどの半導体基板上に形成された層間絶縁膜や金属配線形成用金属膜を研磨、平坦化する研磨パッドに関する。 The present invention also relates to Migaku Ken pad. In particular, the present invention relates to a polishing pad for polishing and flattening an interlayer insulating film and a metal film for forming a metal wiring formed on a semiconductor substrate such as silicon.
ポリウレタンとビニル化合物から重合される重合体からなる研磨パッドが特許文献1に開示されている。また、重合用モノマーを含む溶液に高分子成形体を浸漬した後、モノマーの重合反応を起こさせる工程を含む研磨パッドの製造方法が特許文献2に開示されている。しかしながら、これら研磨パッドでは、銅などの金属薄膜を研磨して微細な配線を形成する、配線−絶縁体の平坦化工程において、金属配線の中央部が縁部よりも厚さが薄くなる、いわゆる「ディッシング」が顕著に生じる。ディッシングが大きいほど、配線の断面積がより小さくなるため、金属配線の電気抵抗が増加して好ましくない。また、より上層の配線形成時に研磨残りが発生する原因となるため好ましくない。さらに、研磨レートの向上やパッドの長寿命化が望まれていた。 A polishing pad made of a polymer polymerized from polyurethane and a vinyl compound is disclosed in Patent Document 1. Further, Patent Document 2 discloses a method for producing a polishing pad including a step of causing a polymerization reaction of a monomer after immersing a polymer molded body in a solution containing a monomer for polymerization. However, in these polishing pads, a metal thin film such as copper is polished to form fine wiring, and in the wiring-insulator flattening step, the central portion of the metal wiring is thinner than the edge, so-called “Dishing” is noticeable. The larger the dishing, the smaller the cross-sectional area of the wiring, which is not preferable because the electrical resistance of the metal wiring increases. Moreover, it is not preferable because it causes a polishing residue when an upper wiring layer is formed. Furthermore, it has been desired to improve the polishing rate and extend the life of the pad.
一方、研磨速度が高く、面内均一性に優れた研磨パッドとして、シクロデキストリン(水酸基含有化合物)などの水溶性粒子と非水溶性マトリックスからなる研磨パッドが、特許文献3に開示されている。また、研磨時の欠陥を低減できる研磨パッドとして、ポリビニルアルコール、種々のセルロース、ポリヒドロキシエチルアクリレート(いずれも水酸基含有化合物)などの微小球を分散させた研磨パッドが特許文献4に開示されている。これら研磨パッドは、水酸基を含有する高分子材料から構成されるものの、水溶性粒子や微小球の部位に限られ、研磨パッドとしてはスラリー中の溶質成分や浮遊物を付着・堆積させにくい表面を有するものではなく、研磨後のウエハー上には多数のパーティクルの付着が見られ、スクラッチ傷も少なからず発生するため、研磨時の特性は不十分なものであった。
本発明の目的は、溶質成分や浮遊物を付着・堆積させにくい表面を有する相互侵入網目構造体およびその製造方法を提供することにある。また、研磨レートが高く、ディッシングが低減され、研磨時のパッド寿命が延長された研磨パッドを提供することにある。 An object of the present invention is to provide an interpenetrating network structure having a surface on which solute components and suspended substances are difficult to adhere and deposit, and a method for manufacturing the same. Another object of the present invention is to provide a polishing pad having a high polishing rate, reduced dishing, and extended pad life during polishing.
上記課題を解決するために本発明は以下の構成からなる
(1)水酸基を有するエチレン性不飽和化合物重合体およびポリウレタンをそれぞれ独立な網目構造として含み、23℃における吸水率が10%以上であることを特徴とする相互侵入高分子網目構造体からなる研磨パッド。
In order to solve the above problems, the present invention has the following constitutions: (1) An ethylenically unsaturated compound polymer having a hydroxyl group and polyurethane are each contained as an independent network structure, and the water absorption at 23 ° C. is 10% or more. A polishing pad comprising an interpenetrating polymer network structure characterized by that.
(2)研磨パッドが半導体基板の研磨に使用される(1)に記載の研磨パッド。 ( 2 ) The polishing pad according to ( 1 ), wherein the polishing pad is used for polishing a semiconductor substrate.
スラリー中の溶質成分や浮遊物を付着・堆積させにくい表面を有する相互侵入高分子網目構造体が得られる。また、研磨レートが高く、パッド寿命が延長された研磨パッドが得られる。 An interpenetrating polymer network having a surface on which solute components and suspended matters in the slurry are difficult to adhere and deposit can be obtained. In addition, a polishing pad having a high polishing rate and an extended pad life can be obtained.
本発明において、相互侵入高分子網目構造体とは、高分子混合系において、相互に化学結合することなく独立な異種の高分子網目が互いに侵入しあった高分子を言う。具体的には、複数の種類の高分子が数nm〜数百nmで分散した構造を形成する。分散の程度は、5nm〜300nmが好ましく、5nm〜100nmが特に好ましい。また、異種高分子が互いに連続相となる構造が架橋点形成により安定化された構造であってもよい。 In the present invention, the interpenetrating polymer network structure refers to a polymer in which independent different types of polymer networks enter each other without chemically bonding to each other in the polymer mixed system. Specifically, a structure in which a plurality of types of polymers are dispersed at several nm to several hundred nm is formed. The degree of dispersion is preferably 5 nm to 300 nm, and particularly preferably 5 nm to 100 nm. Further, a structure in which different polymers are in a continuous phase with each other may be stabilized by cross-linking point formation.
相互侵入高分子網目構造体は、ラジカル重合性組成物に高分子成形体を浸漬させ、ラジカル重合性組成物中のエチレン性不飽和化合物を重合させる製造方法から、相互侵入高分子網目構造を形成することができる。そして、本発明の研磨パッドは相互侵入高分子網目構造体からなる。 The interpenetrating polymer network structure forms an interpenetrating polymer network structure from a manufacturing method in which a polymer molding is immersed in a radically polymerizable composition and the ethylenically unsaturated compound in the radically polymerizable composition is polymerized. can do. The polishing pad of the present invention comprises an interpenetrating polymer network structure.
本発明の相互侵入高分子網目構造体は水酸基を有するエチレン性不飽和化合物重合体を含む。水酸基を含有する高分子材料から構成される研磨パッドは従来より存在したが、水酸基を含有する高分子材料と他の高分子材料との親和性が低く、分散性に劣るため、サブミクロンレベルの相溶性が得られないことに着目し、水酸基を有するエチレン性不飽和化合物重合体を含むことにより、所望の効果が得られることを、発明者らは見出した。 The interpenetrating polymer network structure of the present invention includes an ethylenically unsaturated compound polymer having a hydroxyl group. Polishing pads composed of a polymer material containing a hydroxyl group have existed in the past, but the affinity between the polymer material containing a hydroxyl group and other polymer materials is low and the dispersibility is poor. Focusing on the inability to obtain compatibility, the inventors have found that a desired effect can be obtained by including an ethylenically unsaturated compound polymer having a hydroxyl group.
本発明において、水酸基を有するエチレン性不飽和化合物重合体含む相互侵入高分子網目構造体が溶質成分や浮遊物を付着・堆積させにくく、吸水率が高い理由は必ずしも明確ではないが、相互侵入高分子網目構造体の有する高分子高次構造が溶質成分や浮遊物の付着・堆積を抑制するとともに、剛性に優れ、熱変形しにくいものと推察される。その結果、この相互侵入高分子網目構造体を用いた研磨パッドは研磨時にパッド表面にスラリー中の溶質成分や浮遊物が付着したり、堆積したりすることを妨げる結果、パッド表面が常に安定した表面を形成し、研磨レートの低下や寿命の短縮が発生しにくいものと思われる。 In the present invention, the reason why the interpenetrating polymer network structure containing an ethylenically unsaturated compound polymer having a hydroxyl group is difficult to adhere and deposit solute components and suspended solids and has a high water absorption rate is not necessarily clear. It is presumed that the high-order polymer structure of the molecular network structure suppresses adhesion / deposition of solute components and suspended solids, and has excellent rigidity and resistance to thermal deformation. As a result, the polishing pad using this interpenetrating polymer network structure prevents the solute component and suspended matter in the slurry from adhering to and accumulating on the pad surface during polishing, so that the pad surface is always stable. It seems that the surface is formed, and it is difficult for the polishing rate to decrease and the life to be shortened.
本発明におけるエチレン性不飽和化合物とは、ラジカル重合性の炭素−炭素二重結合を有する化合物を言う。具体的には、メチルメタクリレート、エチルメタクリレート、プロピルメタクリレート、n−ブチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、2−エチルヘキシルメタクリレート、イソデシルメタクリレート、n−ラウリルメタクリレート、トリデシルメタクリレート、n−ステアリルメタクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、2−ヒドロキシブチルメタクリレート、ジメチルアミノエチルメタクリレート、ジエチルアミノエチルメタクリレート、メタクリル酸、グリシジルメタクリレート、テトラヒドロフルフリルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、2−フェノキシエチルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、ポリプロピレングリコールモノメタクリレート、などのメタクリル酸エステル、イソアミルアクリレート、ラウリルアクリレート、ステアリルアクリレート、フェノキシエチルアクリレート、テトラヒドロフルフリルアクリレート、イソボルニルアクリレート、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、などのアクリル酸エステル、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、スチレン、α−メチルスチレン、ヒドロキシスチレン、α−メチルスチレンダイマー、ビニルピリジン、エチレンイミン、などの単官能性エチレン性不飽和化合物、エチレングリコールジメタクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、3−メチル−1,5−ペンタンジオールジアクリレート、1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、2−ブチル−2−エチル−1,3−プロパンジオールジアクリレート、1,9−ノナンジアクリレート、ジメチロールトリシクロデカンジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、など1分子中にエチレン性不飽和結合を2以上有する多官能性エチレン性不飽和化合物、などを挙げることができる。 The ethylenically unsaturated compound in the present invention refers to a compound having a radical polymerizable carbon-carbon double bond. Specifically, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, propyl methacrylate, n-butyl methacrylate, isobutyl methacrylate, 2-ethylhexyl methacrylate, isodecyl methacrylate, n-lauryl methacrylate, tridecyl methacrylate, n-stearyl methacrylate, 2-hydroxyethyl methacrylate 2-hydroxypropyl methacrylate, 2-hydroxybutyl methacrylate, dimethylaminoethyl methacrylate, diethylaminoethyl methacrylate, methacrylic acid, glycidyl methacrylate, tetrahydrofurfuryl methacrylate, cyclohexyl methacrylate, benzyl methacrylate, 2-phenoxyethyl methacrylate, isobornyl methacrylate, polyethylene Methacrylic acid ester such as recall monomethacrylate, polypropylene glycol monomethacrylate, isoamyl acrylate, lauryl acrylate, stearyl acrylate, phenoxyethyl acrylate, tetrahydrofurfuryl acrylate, isobornyl acrylate, 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, Monofunctional ethylenically unsaturated compounds such as acrylic ester, acrylonitrile, methacrylonitrile, styrene, α-methylstyrene, hydroxystyrene, α-methylstyrene dimer, vinylpyridine, ethyleneimine, etc., ethylene glycol dimethacrylate, Trimethylolpropane trimethacrylate, neopentyl glycol diacrylate, 3-methyl 1,5-pentanediol diacrylate, 1,6-hexanediol diacrylate, 2-butyl-2-ethyl-1,3-propanediol diacrylate, 1,9-nonane diacrylate, dimethylol tricyclode And polyfunctional ethylenically unsaturated compounds having two or more ethylenically unsaturated bonds in one molecule, such as candiacrylate, trimethylolpropane triacrylate, and pentaerythritol tetraacrylate.
本発明における水酸基を有するエチレン性不飽和化合物の具体例としては、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロビルメタクリレート、2−ヒドロキシブチルメタクリレート、2−メタクリロイルオキシエチル−2−ヒドロキシプロピルフタレート、グリセロールモノメタクリレート、ポリエチレングリコールモノメタクリレート、ポリプロピレングリコールモノメタクリレート、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコールモノメタクリレート、ポリ(エチレングリコール−テトラメチレングリコール)モノメタクリレート、ポリ(プロピレングリコール−テトラメチレングリコール)モノメタクリレート、各種脂肪酸変性グリシジルメタクリレートとして、日本油脂(株)製“ブレンマーG−FAシリーズ”などを挙げることができる。 2−ヒドロキシエチルアクリレート 、2−ヒドロキシプロビルアクリレート、 2−ヒドロキシブチルアクリレート、 2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、α-ヒドロキシメチルアクリレート、メチルα−ヒドロキシメチルアクリレート、エチルα−ヒドロキシメチルアクリレート、ブチルα−ヒドロキシメチルアクリレート、ヘキシルα−ヒドロキシメチルアクリレート等の、アルキルα-ヒドロキシメチルアクリレートが挙げられ、エチレンオキサイドやグルコースなどの糖が付加された誘導体であってもよい。また、 2−アクリロイルオキシエチル−2−ヒドロキシエチルフタル酸、 ポリエチレングリコールモノアクリレート、ポリプロピレングリコールモノアクリレート、ポリエチレングリコール−ポリプロピレングリコールモノアクリレート、ポリ(エチレングリコール−テトラメチレングリコール)モノアクリレート、ポリ(プロピレングリコール−テトラメチレングリコール)モノアクリレート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、1,4−シクロヘキサンジメタノールモノアクリレートなどの水酸基を有するアクリル酸エステル、ヒドロキシメチルスチレンのようなヒドロキシアルキルスチレン、ヒドロキシメチルα−メチルスチレンのようなヒドロキシアルキルα−メチルスチレンや、2−ヒドロキシエチルマレエート、ビス(2−ヒドロキシエチル)マレエート、2−ヒドロキシエチルメチルフマレートのような水酸基を有する単官能性エチレン性不飽和化合物でもよい。さらには、グリセロールジメタクリレート、グリセロールアクリレートメタクリレート、2−ヒドロキシ−3−アクリロイルオキシプロピルメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(ペンタ)アクリレート、両末端にエポキシ基を有するグリシジルエーテル化合物にアクリル酸またはメタクリル酸を付加したもの、例えば共栄社化学(株)製のエポライトアクリル酸付加物“エポキシステル”シリーズなど、1分子中にエチレン性不飽和結合を2以上有し水酸基を有する多官能性エチレン性不飽和化合物などを挙げることができる。上記化合物について含浸溶液として使用できるものであれば、単独、または混合して用いてもかまわない。 水酸基を有するエチレン性不飽和化合物重合体とそれ以外の成分との重量比が、5/100〜300/100であることが好ましい。重量比が5/100よりも小さい場合には、水酸基を有するエチレン性不飽和化合物重合体の割合が少な過ぎて、水酸基を有するエチレン性不飽和化合物重合体を用いた効果が十分に得られない。一方、重量比が300/100よりも大きい場合には、異なる重合体間の相溶性がかえって低下するため好ましくない。さらに好ましくは、水酸基を有するエチレン性不飽和化合物重合体とそれ以外の成分との重量比が、50/100〜200/100である。 本発明におけるラジカル重合開始剤とは、加熱、光照射、放射線照射などにより分解してラジカルを生成する化合物を言う。このようなラジカル重合開始剤としては、アゾ化合物や過酸化物などを挙げることができる。具体的には、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル、2,2’−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)、4,4’−アゾビス(4−シアノ吉草酸)、1,1’−アゾビス(シクロヘキサン−1−カルボニトリル)、2,2’−アゾビス(4−メトキシ−2,4−ジメチルバレロニトリル)、などのアゾ系重合開始剤、クメンヒドロパーオキシド、t−ブチルヒドロパーオキシド、ジクミルパーオキシド、ジ−t−ブチルパーオキシド、t−ブチルパーオキシ−2−エチルヘキサノエート、t−ブチルパーオキシイソブチレート、t−ブチルパーオキシビバレート、t−ブチルパーオキシベンゾエート、t−ブチルパーオキシアセテート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ジ−s−ブチルパーオキシジカーボネート、過酸化ベンゾイル、過酸化アセチル、過酸化ラウロイル、などの過酸化物系重合開始剤を挙げることができる。ラジカル重合開始剤の添加量は、エチレン性不飽和化合物に対して0.01〜5重量%が好ましく、0.05〜3重量%がさらに好ましい。 Specific examples of the ethylenically unsaturated compound having a hydroxyl group in the present invention include 2-hydroxyethyl methacrylate, 2-hydroxypropyl methacrylate, 2-hydroxybutyl methacrylate, 2-methacryloyloxyethyl-2-hydroxypropyl phthalate, glycerol mono Methacrylate, polyethylene glycol monomethacrylate, polypropylene glycol monomethacrylate, polyethylene glycol-polypropylene glycol monomethacrylate, poly (ethylene glycol-tetramethylene glycol) monomethacrylate, poly (propylene glycol-tetramethylene glycol) monomethacrylate, various fatty acid-modified glycidyl methacrylates , "Freamer G-FA series" manufactured by NOF Corporation Can be mentioned. 2-hydroxyethyl acrylate, 2-hydroxypropyl acrylate, 2-hydroxybutyl acrylate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate, α-hydroxymethyl acrylate, methyl α-hydroxymethyl acrylate, ethyl α-hydroxymethyl acrylate, butyl Alkyl α-hydroxymethyl acrylates such as α-hydroxymethyl acrylate and hexyl α-hydroxymethyl acrylate may be mentioned, and derivatives to which sugars such as ethylene oxide and glucose are added may also be used. In addition, 2-acryloyloxyethyl-2-hydroxyethylphthalic acid, polyethylene glycol monoacrylate, polypropylene glycol monoacrylate, polyethylene glycol-polypropylene glycol monoacrylate, poly (ethylene glycol-tetramethylene glycol) monoacrylate, poly (propylene glycol- Tetramethylene glycol) monoacrylate, 2-hydroxy-3-phenoxypropyl acrylate, 1,4-cyclohexanedimethanol monoacrylate and other acrylic acid ester having a hydroxyl group, hydroxyalkylstyrene such as hydroxymethylstyrene, hydroxymethyl α-methyl Hydroxyalkyl α-methylstyrene such as styrene, 2-hydroxyethyl maleate, Monofunctional ethylenically unsaturated compounds having a hydroxyl group such as bis (2-hydroxyethyl) maleate and 2-hydroxyethyl methyl fumarate may also be used. Furthermore, glycerol dimethacrylate, glycerol acrylate methacrylate, 2-hydroxy-3-acryloyloxypropyl methacrylate, pentaerythritol tetraacrylate, dipentaerythritol hexa (penta) acrylate, glycidyl ether compounds having epoxy groups at both ends, acrylic acid or Polyfunctional ethylenic compounds having two or more ethylenically unsaturated bonds in one molecule, such as those having methacrylic acid added, for example, Epolite acrylic acid adduct “epoxyster” series manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd. An unsaturated compound etc. can be mentioned. As long as it can be used as an impregnation solution for the above compound, it may be used alone or in combination. The weight ratio between the ethylenically unsaturated compound polymer having a hydroxyl group and the other components is preferably 5/100 to 300/100. When the weight ratio is smaller than 5/100, the ratio of the ethylenically unsaturated compound polymer having a hydroxyl group is too small, and the effect of using the ethylenically unsaturated compound polymer having a hydroxyl group cannot be sufficiently obtained. . On the other hand, when the weight ratio is larger than 300/100, the compatibility between different polymers is lowered, which is not preferable. More preferably, the weight ratio between the ethylenically unsaturated compound polymer having a hydroxyl group and the other components is 50/100 to 200/100. The radical polymerization initiator in the present invention refers to a compound that decomposes by heating, light irradiation, radiation irradiation or the like to generate radicals. Examples of such radical polymerization initiators include azo compounds and peroxides. Specifically, 2,2′-azobisisobutyronitrile, 2,2′-azobis (2-methylbutyronitrile), 2,2′-azobis (2,4-dimethylvaleronitrile), 4, Azo such as 4′-azobis (4-cyanovaleric acid), 1,1′-azobis (cyclohexane-1-carbonitrile), 2,2′-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile), etc. Polymerization initiator, cumene hydroperoxide, t-butyl hydroperoxide, dicumyl peroxide, di-t-butyl peroxide, t-butylperoxy-2-ethylhexanoate, t-butylperoxyisobuty Rate, t-butyl peroxybivalate, t-butyl peroxybenzoate, t-butyl peroxyacetate, diisopropyl peroxydicarbonate , It may be mentioned di -s- butyl peroxydicarbonate, benzoyl peroxide, acetyl peroxide, lauroyl peroxide, a peroxide polymerization initiator such as. The amount of radical polymerization initiator added is preferably 0.01 to 5% by weight, more preferably 0.05 to 3% by weight, based on the ethylenically unsaturated compound.
本発明の有機溶媒とは、エチレン性不飽和化合物の重合時に実質的に反応しない化合物であって、常温において液体の有機化合物を言う。具体的には、ヘキサン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、エタノール、メタノールなどを挙げることができる。有機溶媒を実質的に含有しない、とは、エチレン性不飽和化合物に対して有機溶媒が1重量%未満であることを言う。四塩化炭素、トルエン、エチルベンゼン、などは通常有機溶媒として知られているが、ラジカル重合過程において成長ラジカルが水素や塩素を引き抜いて安定な高分子となり、新たに生成したラジカルがエチレン性不飽和化合物に付加して重合が進行する、という連鎖移動剤としての効果が知られているため、これら化合物はここでいうエチレン性不飽和化合物と実質的に反応しない有機溶媒には当たらない。 The organic solvent of the present invention refers to a compound that does not substantially react during the polymerization of the ethylenically unsaturated compound and is liquid at room temperature. Specific examples include hexane, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, ethanol and methanol. “Substantially free of organic solvent” means that the organic solvent is less than 1% by weight based on the ethylenically unsaturated compound. Carbon tetrachloride, toluene, ethylbenzene, etc. are usually known as organic solvents, but in the radical polymerization process, the growing radicals extract hydrogen and chlorine to become stable polymers, and the newly generated radicals become ethylenically unsaturated compounds. Since the effect as a chain transfer agent that the polymerization proceeds by addition to is known, these compounds do not hit an organic solvent that does not substantially react with the ethylenically unsaturated compound mentioned here.
本発明のラジカル重合性組成物は、上記エチレン性不飽和化合物、上記ラジカル重合開始剤、上記連鎖移動剤からなる組成物を言う。ラジカル重合禁止剤、酸化防止剤、老化防止剤、充填剤、着色剤、防黴剤、抗菌剤、難燃剤、紫外線吸収剤をラジカル重合性組成物中に添加してもよい。これら化合物の添加量は、エチレン性不飽和化合物に対して合計で3重量%を越えない範囲で使用することが好ましい。 The radically polymerizable composition of the present invention refers to a composition comprising the ethylenically unsaturated compound, the radical polymerization initiator, and the chain transfer agent. A radical polymerization inhibitor, an antioxidant, an anti-aging agent, a filler, a colorant, an antifungal agent, an antibacterial agent, a flame retardant, and an ultraviolet absorber may be added to the radical polymerizable composition. The amount of these compounds added is preferably within a range not exceeding 3% by weight based on the ethylenically unsaturated compound.
ラジカル重合性組成物は、有機溶媒を実質的に含まない組成物であることが有機溶媒の除去工程が不要になるという経済上の観点から好ましい。 The radically polymerizable composition is preferably a composition that does not substantially contain an organic solvent from the viewpoint of economy that an organic solvent removing step is not required.
ラジカル重合性組成物に添加できる、常温で固体のラジカル重合禁止剤としては、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、トパノールA、カテコール、t−ブチルカテコール、2,6−ジ−t−ブチル−4−メチルフェノール、フェノチアジン、ジフェニルアミン、N,N’−ジフェニル−p−フェニレンジアミン、p−フェニレンジアミン、などを挙げることができる。これらの化合物から選択された1種あるいは2種以上の化合物を使用することができる。ラジカル重合禁止剤は、ラジカル重合性組成物に添加して使用してもよい。また、高分子成形体製造時に予め添加しておいてもよい。さらに、ラジカル重合性組成物および高分子成形体の両方に含有させてもよい。ラジカル重合性組成物および高分子成形体の両方にラジカル重合禁止剤を使用する場合、ラジカル重合禁止剤の種類は同一の化合物であっても、異なってもよい。加えて、重合禁止効果を高める目的で、酸素ガスまたは酸素含有ガス共存下に含浸および/または重合を行なうことが好ましい。 Examples of the radical polymerization inhibitor that can be added to the radical polymerizable composition and are solid at room temperature include hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, topanol A, catechol, t-butylcatechol, 2,6-di-t-butyl-4-methylphenol. Phenothiazine, diphenylamine, N, N′-diphenyl-p-phenylenediamine, p-phenylenediamine, and the like. One or two or more compounds selected from these compounds can be used. The radical polymerization inhibitor may be used by being added to the radical polymerizable composition. Moreover, you may add beforehand at the time of polymer molded object manufacture. Furthermore, you may make it contain in both a radically polymerizable composition and a polymer molded object. When a radical polymerization inhibitor is used for both the radical polymerizable composition and the polymer molded article, the type of radical polymerization inhibitor may be the same compound or different. In addition, for the purpose of enhancing the polymerization inhibition effect, it is preferable to perform impregnation and / or polymerization in the presence of oxygen gas or oxygen-containing gas.
酸素ガスあるいは酸素含有ガス共存下に含浸および/または重合を行うことが好ましいラジカル重合禁止剤として、フェノチアジン、ハイドロキノン、ハイドロキノンモノメチルエーテル、t−ブチルカテコール、フェニル−β−ナフチルアミン、p−フェニレンジアミン、トパノールAなどを挙げることができる。上記酸素含有ガスとしては、空気、酸素、酸素を不活性ガスで希釈したガスが用いられ、不活性ガスとしては窒素、ヘリウム、アルゴンなどが挙げられる。希釈した場合の酸素濃度には特に限定はないが、好ましくは1体積%以上である。使用する酸素含有ガスとしては、乾燥空気、乾燥空気を窒素で希釈したガスが安価で好ましい。 As radical polymerization inhibitors that are preferably impregnated and / or polymerized in the presence of oxygen gas or oxygen-containing gas, phenothiazine, hydroquinone, hydroquinone monomethyl ether, t-butylcatechol, phenyl-β-naphthylamine, p-phenylenediamine, and topanol A etc. can be mentioned. As the oxygen-containing gas, air, oxygen, or a gas obtained by diluting oxygen with an inert gas is used. Examples of the inert gas include nitrogen, helium, and argon. The oxygen concentration when diluted is not particularly limited, but is preferably 1% by volume or more. As the oxygen-containing gas to be used, dry air or a gas obtained by diluting dry air with nitrogen is preferable because it is inexpensive.
ラジカル重合性組成物に添加できる、連鎖移動剤とは、成長ラジカルと反応してポリマー鎖長の増加を止め、再開始能のある低分子ラジカルを生成する化合物を言う。 The chain transfer agent that can be added to the radically polymerizable composition refers to a compound that reacts with a growing radical to stop an increase in the polymer chain length and generate a low-molecular radical capable of reinitiating.
連鎖移動剤としては、n−ブチルメルカプタン、イソブチルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタン、sec−ブチルメルカプタン、sec−ドデシルメルカプタン、t−ブチルメルカプタンなどのアルキル基または置換アルキル基を有する第1級、第2級または第3級メルカプタン、フェニルメルカプタン、チオクレゾール、4−t−ブチル−o−チオクレゾールなどの芳香族メルカプタン、チオグリコール酸2−エチルヘキシル、チオグリコール酸エチルなどのチオグリコール酸エステル、エチレンチオグリコールなどの炭素数3〜18のメルカプタン、α−メチルスチレンダイマー、四塩化炭素、トルエン、エチルベンゼン、トリエチルアミン、などを挙げることができる。これらは単独で用いても、2種類以上を組み合わせて用いてもよい。このうち、t−ブチルメルカプタン、n−ブチルメルカプタン、n−オクチルメルカプタン、n−ドデシルメルカプタンなどのアルキルメルカプタンやα−メチルスチレンダイマーを用いることが好ましい。 The chain transfer agent is a first alkyl group or substituted alkyl group such as n-butyl mercaptan, isobutyl mercaptan, n-octyl mercaptan, n-dodecyl mercaptan, sec-butyl mercaptan, sec-dodecyl mercaptan, t-butyl mercaptan. Aromatic mercaptans such as secondary, tertiary or tertiary mercaptan, phenyl mercaptan, thiocresol, 4-t-butyl-o-thiocresol, thioglycolic acid esters such as 2-ethylhexyl thioglycolate and ethyl thioglycolate And C3-C18 mercaptan such as ethylenethioglycol, α-methylstyrene dimer, carbon tetrachloride, toluene, ethylbenzene, triethylamine, and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Of these, alkyl mercaptans such as t-butyl mercaptan, n-butyl mercaptan, n-octyl mercaptan, and n-dodecyl mercaptan, and α-methylstyrene dimer are preferably used.
連鎖移動剤の使用量は、エチレン性不飽和化合物に対して0.01〜5重量%が好ましく、0.05〜3重量%がさらに好ましい。使用量が0.01重量%よりも少ないと、連鎖移動剤の効果が発現しない。また、5重量%よりも多いと、強度や弾性率などの機械特性がかえって低下する。 The amount of chain transfer agent used is preferably 0.01 to 5% by weight, more preferably 0.05 to 3% by weight, based on the ethylenically unsaturated compound. When the amount used is less than 0.01% by weight, the effect of the chain transfer agent is not exhibited. On the other hand, when the content is more than 5% by weight, mechanical properties such as strength and elastic modulus are lowered.
本発明の高分子成形体とは、常温において固体の高分子物質を言う。成形体は、中実であってもよいし、中空であっても発泡体であってもよい。その特性については特に限定されるものではないが、ラジカル重合性組成物に浸漬することにより、該組成物を成形体に取り込み、含浸できることが必要である。したがって、ラジカル重合性組成物と親和性のある材質からなり、またラジカル重合性組成物を取り込み、高分子成形体自体が膨潤できる程度の柔軟性を有することが必要である。 The polymer molded body of the present invention refers to a polymer substance that is solid at room temperature. The molded body may be solid, hollow or foamed. The characteristics are not particularly limited, but it is necessary that the composition can be taken into the molded body and impregnated by being immersed in the radical polymerizable composition. Therefore, it is necessary to be made of a material having an affinity for the radical polymerizable composition, and to be flexible enough to take in the radical polymerizable composition and swell the polymer molded body itself.
高分子成形体としては、柔軟でラジカル重合性組成物により膨潤可能な化学構造として、ポリエチレングリコール鎖、ポリプロピレングリコール鎖、ポリテトラメチレングリコール鎖、ポリ(オキシエチレン/オキシプロピレン)鎖などを含有する高分子成形体が好ましい。具体的には、ポリエステルやポリウレタンを挙げることができる。ラジカル重合性組成物の密度や含浸量にもよるが、含浸後の高分子成形体の体積は、元の体積の約1.03〜5倍程度に膨潤し、多くは約1.03〜3倍程度に膨潤する。 The polymer molded body has a high chemical structure that includes a polyethylene glycol chain, a polypropylene glycol chain, a polytetramethylene glycol chain, a poly (oxyethylene / oxypropylene) chain, etc. as a chemical structure that is flexible and can be swollen by a radically polymerizable composition. Molecular shaped bodies are preferred. Specific examples include polyester and polyurethane. Although depending on the density and the amount of impregnation of the radical polymerizable composition, the volume of the polymer molded body after impregnation swells to about 1.03 to 5 times the original volume, and most of the volume is about 1.03 to 3 Swells about twice.
高分子成形体の形態としては、平均気泡径10〜200μmの独立気泡を含有する発泡体であることが好ましく、20〜150μmの独立気泡を含有する発泡体であることがより好ましく、30〜120μmの独立気泡を含有する発泡体であることが特に好ましい。平均気泡径は、研磨パッドの表面やスライス面を倍率200倍で走査型電子顕微鏡(SEM)像とし、その平均気泡径を画像処理して得ることができる。 The polymer molded body is preferably a foam containing closed cells having an average cell diameter of 10 to 200 μm, more preferably a foam containing closed cells of 20 to 150 μm, and 30 to 120 μm. Particularly preferred is a foam containing the closed cells. The average bubble diameter can be obtained by forming the surface or sliced surface of the polishing pad into a scanning electron microscope (SEM) image at a magnification of 200 times and subjecting the average bubble diameter to image processing.
また、高分子成形体の見かけ密度としては、0.1〜1.2g/cm3が好ましく、0.5〜1.0g/cm3がより好ましい。見かけ密度は、日本工業規格JIS K 7112記載の方法により測定することができる。さらに、高分子成形体に取り込まれたラジカル重合性組成物は、高分子成形体中の気泡には入り込まず、高分子成形体の膨潤状態下においてエチレン性不飽和化合物が重合した後も高分子成形体の気泡はそのまま気泡として残存していることが好ましい。その結果として得られる研磨パッドの密度は、0.2〜1.4g/cm3が好ましく、0.6〜1.2g/cm3がより好ましい。 Moreover, as an apparent density of a polymer molded object, 0.1-1.2 g / cm < 3 > is preferable and 0.5-1.0 g / cm < 3 > is more preferable. The apparent density can be measured by the method described in Japanese Industrial Standard JIS K 7112. Furthermore, the radically polymerizable composition taken into the polymer molded body does not enter into the bubbles in the polymer molded body, and the polymer is polymerized after the ethylenically unsaturated compound is polymerized under the swelling state of the polymer molded body. It is preferable that the air bubbles in the molded body remain as air bubbles. The density of the obtained polishing pad as a result of which, preferably 0.2~1.4g / cm 3, more preferably 0.6 to 1.2 g / cm 3.
本発明の高分子成形体は、ポリオールとポリイソシアネートから得られたポリウレタン成形体であることが好ましく、ポリオールとポリイソシアネートを2液混合して得られたポリウレタン成形体であることが特に好ましい。ここで、ポリオールとは、水酸基を2個以上有する化合物をいう。例えば、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、ポリカーボネートポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、エチレングリコール、プロピレングリコール、グリセロールなどから選ばれた1種または2種以上の混合物を挙げることができる。 The polymer molded body of the present invention is preferably a polyurethane molded body obtained from a polyol and a polyisocyanate, and particularly preferably a polyurethane molded body obtained by mixing two liquids of a polyol and a polyisocyanate. Here, the polyol refers to a compound having two or more hydroxyl groups. For example, one or a mixture of two or more selected from polyether polyol, polyester polyol, polycarbonate polyol, polycaprolactone polyol, ethylene glycol, propylene glycol, glycerol and the like can be mentioned.
また、ポリイソシアネートとしては、トリレンジイソシアネート(TDI)、ジフェニルメタンジイソシアネート(MDI)、ポリメリックMDI、ナフタレンジイソシアネート、などの芳香族イソシアネート、テトラメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、などの脂肪族ジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、水素添加TDI、水素添加MDI、などの脂環式ジイソシアネート、などを挙げることができる。これらイソシアネートから選ばれた1種または2種以上の混合物として使用することができる。 Polyisocyanates include aromatic isocyanates such as tolylene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), polymeric MDI, and naphthalene diisocyanate, aliphatic diisocyanates such as tetramethylene diisocyanate and hexamethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, hydrogen Examples thereof include alicyclic diisocyanates such as added TDI and hydrogenated MDI. It can be used as a mixture of one or more selected from these isocyanates.
高分子成形体の調製にあたっては、ポリオール、ポリイソシアネートの他に、架橋剤、鎖延長剤、整泡剤、発泡剤、樹脂化触媒、泡化触媒、酸化防止剤、老化防止剤、充填剤、可塑剤、着色剤、防黴剤、抗菌剤、難燃剤、紫外線吸収剤を含有し、成形を行ってもよい。高分子成形体の調製方法は特に限定されないが、射出成形、反応成形などの方法で調製できる。特に、ポリウレタン成形体の調製では、ミキシングヘッド内で原料同士を衝突させて瞬時に混合する高圧注入機、ミキシングヘッドに供給された各原料を攪拌翼などによって機械的に混合するいわゆる低圧注入機に使用して、モールド成形やスラブ成形などに適用することが好ましい。 In preparation of the polymer molded body, in addition to polyol and polyisocyanate, crosslinking agent, chain extender, foam stabilizer, foaming agent, resination catalyst, foaming catalyst, antioxidant, anti-aging agent, filler, It may contain a plasticizer, a colorant, an antifungal agent, an antibacterial agent, a flame retardant, and an ultraviolet absorber, and may be molded. Although the preparation method of a polymer molded object is not specifically limited, It can prepare by methods, such as injection molding and reaction molding. In particular, in the preparation of a polyurethane molded body, a high-pressure injection machine that instantaneously mixes raw materials by colliding with each other in a mixing head, and a so-called low-pressure injection machine that mechanically mixes each raw material supplied to the mixing head with a stirring blade or the like. It is preferable to use it and apply it to molding or slab molding.
高分子成形体と含浸されたエチレン性不飽和化合物から重合された重合体の重量比は、100/5〜100/300が好ましく、100/50〜100/200がより好ましい。高分子成形体と含浸するエチレン性不飽和化合物から重合された重合体の含有重量比が100/5よりも小さい場合、高分子成形体のみの場合とその特性があまり変わらず、含浸・重合させるメリットが小さい場合がある。一方、高分子成形体と含浸するエチレン性不飽和化合物から重合された重合体の含有重量比が100/300よりも大きい場合、含浸に要する時間が長くなりすぎるため好ましくない場合がある。ラジカル重合性組成物に高分子成形体を浸漬させる工程は、15〜60℃の温度で3時間〜20日間が好ましく、3時間〜10日間がさらに好ましい。 The weight ratio between the polymer molded body and the polymer polymerized from the impregnated ethylenically unsaturated compound is preferably 100/5 to 100/300, more preferably 100/50 to 100/200. When the content weight ratio of the polymer polymerized from the polymerized polymer impregnated with the polymer molded product is smaller than 100/5, the characteristics are not so different from those of the polymer molded product alone, and the polymer is impregnated and polymerized. The benefits may be small. On the other hand, when the weight ratio of the polymer polymerized from the polymer molded body and the polymer polymerized from the impregnated ethylenically unsaturated compound is larger than 100/300, it may not be preferable because the time required for impregnation becomes too long. The step of immersing the polymer molded article in the radical polymerizable composition is preferably 3 hours to 20 days at a temperature of 15 to 60 ° C., more preferably 3 hours to 10 days.
本発明の研磨パッドは、10〜200μmの独立気泡を有することが好ましく、20〜150μmの独立気泡を含有する発泡体であることがより好ましく、30〜120μmの独立気泡を含有する発泡体であることが特に好ましい。平均気泡径は、研磨パッドの表面やスライス面を倍率200倍で走査型電子顕微鏡(SEM)の像とし、その平均気泡径を画像処理して得る。研磨パッドの表面に適度な割合で平坦面と気泡に由来する開口部が存在することが好ましい。任意のスライス面における気泡数は、20〜1000個/mm2が好ましく、200〜600個/mm2がより好ましい。研磨パッドの密度は0.2〜1.4g/cm3が好ましい。密度は、日本工業規格JIS K 7112記載の方法により測定することができる。 The polishing pad of the present invention preferably has 10 to 200 μm closed cells, more preferably a foam containing 20 to 150 μm closed cells, and a foam containing 30 to 120 μm closed cells. It is particularly preferred. The average bubble diameter is obtained by imaging the surface of the polishing pad or the sliced surface with an image of a scanning electron microscope (SEM) at a magnification of 200 and processing the average bubble diameter. It is preferable that the surface of the polishing pad has a flat surface and openings derived from bubbles at an appropriate ratio. Cell count at any slice plane is preferably 20 to 1000 pieces / mm 2, and more preferably 200 to 600 pieces / mm 2. The density of the polishing pad is preferably 0.2 to 1.4 g / cm 3 . The density can be measured by the method described in Japanese Industrial Standard JIS K7112.
本発明の研磨パッドは、シリコンウエハーなどの半導体基板、レンズなどの光学部材、磁気ヘッド、ハードディスクなどの電子材料などの研磨に使用できる。特に、化学機械的研磨(CMP;Chemical Mechanical Polishing)技術による半導体ウエハーの平坦化の目的で被研磨物である半導体ウエハーの研磨処理を行う研磨パッドとして使用できる。CMP工程において、研磨剤と薬液からなる研磨スラリーを用いて、半導体ウエハーと研磨パッドを相対運動させることにより、半導体ウエハー面を研磨して、半導体ウエハー面を平坦に、滑らかにする目的で研磨パッドが使用される。 The polishing pad of the present invention can be used for polishing semiconductor substrates such as silicon wafers, optical members such as lenses, electronic materials such as magnetic heads and hard disks. In particular, it can be used as a polishing pad for polishing a semiconductor wafer, which is an object to be polished, for the purpose of planarizing the semiconductor wafer by a chemical mechanical polishing (CMP) technique. In the CMP process, a polishing pad made up of a polishing agent and a chemical solution is used to polish the semiconductor wafer surface by moving the semiconductor wafer and the polishing pad relative to each other, thereby making the semiconductor wafer surface flat and smooth. Is used.
本発明の研磨パッドは、光学レンズ、光学プリズム、光学フィルタ、光導波路、などの光学部材の研磨に使用できる。研磨対象となる光学部材の素材としては、ガラス、石英、水晶、サファイア、透明樹脂、タンタル酸リチウム、ニオブ酸リチウムなどが挙げられる。 The polishing pad of the present invention can be used for polishing optical members such as optical lenses, optical prisms, optical filters, and optical waveguides. Examples of the material of the optical member to be polished include glass, quartz, crystal, sapphire, transparent resin, lithium tantalate, and lithium niobate.
また、その他の用途において、ガリウム砒素、ガリウムリン、インジウムリン、フェライト、アルミナ、炭化珪素、窒化珪素、セラミクス、合金、樹脂などを研磨対象として研磨する用途に使用できる。 In other applications, it can be used for polishing gallium arsenide, gallium phosphide, indium phosphide, ferrite, alumina, silicon carbide, silicon nitride, ceramics, alloys, resins, and the like.
以下、本発明を実施例によってさらに詳しく説明するが、これらは本発明を限定するものではない。なお、評価方法は以下のようにして行った。
[平均気泡径]走査型電子顕微鏡“SEM2400”(日立製作所)にて研磨パッドの表面またはスライス面を倍率200倍で観察し、その画像を画像処理装置で解析することにより、画像中のすべての気泡径を計測し、その平均値をもって平均気泡径とした。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention further in detail, these do not limit this invention. The evaluation method was performed as follows.
[Average bubble diameter] The surface or sliced surface of the polishing pad was observed at a magnification of 200 times with a scanning electron microscope “SEM2400” (Hitachi), and the image was analyzed with an image processing apparatus. The bubble diameter was measured, and the average value was taken as the average bubble diameter.
[密度]JIS K 7112記載の方法にしたがって、ピクノメーター(ハーバード型)を使用して測定した。 [Density] Measured using a pycnometer (Harvard type) according to the method described in JIS K7112.
[吸水率]試料を室温で24時間真空乾燥した後、重量を測定し、dry重量とした。イオン交換水中に24時間浸漬し、表面に付着した水を拭き取った後、重量を測定し、wet重量とした。 [Water Absorption Rate] The sample was vacuum-dried at room temperature for 24 hours, and then the weight was measured to obtain the dry weight. After immersing in ion-exchanged water for 24 hours and wiping off water adhering to the surface, the weight was measured to obtain a wet weight.
吸水率 = (wet重量−dry重量)×100/dry重量
にしたがって、吸水率を算出した。
Water absorption rate = (Wet weight-dry weight) × 100 / dry weight.
[研磨評価]クッション層として“Suba400”(ロデール・ニッタ(株)製)を使用し、両面接着テープで評価すべき研磨パッドと貼り合わせ、積層研磨パッドを作製した。積層研磨パッドを研磨装置の定盤上に貼り付け、ダイアモンドコンディショナーを押しつけ圧力0.05MPa、研磨定盤回転数32rpm、コンディショナー回転数30rpmで研磨定盤と同方向に回転させた。精製水を200mL/分の割合で研磨パッド上に供給しながら5分間、研磨パッドのコンディショニングを行った。 [Polishing Evaluation] “Suba400” (Rodel Nitta Co., Ltd.) was used as a cushion layer and bonded to a polishing pad to be evaluated with a double-sided adhesive tape to produce a laminated polishing pad. The laminated polishing pad was affixed on the surface plate of the polishing apparatus, and the diamond conditioner was pressed and rotated in the same direction as the polishing surface plate at a pressure of 0.05 MPa, a polishing surface plate rotation speed of 32 rpm, and a conditioner rotation speed of 30 rpm. The polishing pad was conditioned for 5 minutes while supplying purified water onto the polishing pad at a rate of 200 mL / min.
評価用8インチシリコンウエハーを研磨装置の研磨ヘッドに装着し、40rpmで回転させ、積層研磨パッドを研磨機のプラテンに固定して40rpmで研磨ヘッドの回転方向と同方向に回転させて、シリカ系スラリーを110mL/分で供給しながら研磨圧力0.06MPaで1分間研磨を行い酸化膜の研磨レートを測定した。ウエハー表面を乾燥させないようにして直ちに精製水を供給しながらポリビニルアルコールスポンジでウエハー表面を洗浄し、乾燥圧縮空気を吹き付けて乾燥した。 An 8-inch silicon wafer for evaluation is mounted on a polishing head of a polishing apparatus, rotated at 40 rpm, a laminated polishing pad is fixed to a platen of a polishing machine, and rotated at 40 rpm in the same direction as the rotation direction of the polishing head. While supplying the slurry at 110 mL / min, polishing was performed at a polishing pressure of 0.06 MPa for 1 minute, and the polishing rate of the oxide film was measured. The wafer surface was washed with a polyvinyl alcohol sponge while supplying purified water immediately without drying the wafer surface, and dried by blowing dry compressed air.
評価用ウエハーを20枚研磨処理し、20枚目の酸化膜研磨レートを測定した。
研磨レート:研磨前後のウエハー厚みを、光干渉式膜圧測定装置“ラムダエース”VM−8000J(大日本スクリーン製造(株)製)で測定することにより、単位時間当たりの研磨量(研磨レート)を算出した。8インチシリコンウエハー上に熱酸化膜を約1.2μm形成した評価用テストウエハーを使用した。
20 evaluation wafers were polished, and the 20th oxide film polishing rate was measured.
Polishing rate: Polishing amount per unit time (polishing rate) by measuring wafer thickness before and after polishing with optical interference film pressure measuring device “Lambda Ace” VM-8000J (manufactured by Dainippon Screen Mfg. Co., Ltd.) Was calculated. An evaluation test wafer having a thermal oxide film of about 1.2 μm formed on an 8-inch silicon wafer was used.
[欠陥検査]KLA−テンコール社製ウエハー表面検査装置SP1を用いて、0.15μm以上のウエハー表面付着粒子数、およびスクラッチ傷発生数を測定した。 [Defect Inspection] Using a wafer surface inspection apparatus SP1 manufactured by KLA-Tencor, the number of particles adhered to the wafer surface of 0.15 μm or more and the number of scratches generated were measured.
(比較例1)
RIM成形機の第1原料タンク、第2原料タンクに以下のように原料組成物を仕込み、第1原料タンクに窒素ガスをローディング後、両タンクから原料組成物を金型に注入し、硬化させて、650mm×650mm、厚さ25mmのポリウレタン成形体を得た。ポリウレタンの見かけ密度は0.82g/cm3であり、平均気泡径が33μmの独立気泡が形成された。
<第1原料タンク>
ポリプロピレングリコール 90重量部
1,4−ブタンジオール 10重量部
オクチル酸スズ 0.5重量部
シリコーン系整泡剤 3重量部
精製水 0.3重量部
<第2原料タンク>
ジフェニルメタンジイソシアネート 120重量部
次に、ポリウレタン成形体とラジカル重合組成物の重量比が100/200の割合で、以下のラジカル重合性組成物を調合し、上記ポリウレタン成形体を20℃で7日間浸漬したところラジカル重合性組成物は全量がポリウレタン成形体に含浸されていた。
メチルメタクリレート 300重量部
アゾビスイソブチロニトリル 0.8重量部
含浸により膨潤したポリウレタン成形体を塩化ビニル製ガスケットを介して2枚のガラス板間に挟み、周囲を固定して密閉した後、70℃で5時間加熱し、続いて100℃オーブン中で3時間加熱することにより硬化させた。ポリウレタン成形体の含浸硬化物をガラス板から離型後、重量を測定した。50℃で12時間、続いて100℃で12時間乾燥した。さらに常温で12時間乾燥し、直後に重量を測定したところ、常温乾燥前後の重量減少はなかった。
(Comparative Example 1)
The raw material composition is charged into the first raw material tank and the second raw material tank of the RIM molding machine as shown below, and after loading nitrogen gas into the first raw material tank, the raw material composition is injected from both tanks into a mold and cured. Thus, a polyurethane molded body having a size of 650 mm × 650 mm and a thickness of 25 mm was obtained. The apparent density of the polyurethane was 0.82 g / cm 3 , and closed cells having an average cell diameter of 33 μm were formed.
<First raw material tank>
Polypropylene glycol 90 parts by weight 1,4-butanediol 10 parts by weight Tin octylate 0.5 part by weight Silicone foam stabilizer 3 parts by weight Purified water 0.3 part by weight <Second raw material tank>
120 parts by weight of diphenylmethane diisocyanate Next, the following radical polymerizable composition was prepared at a weight ratio of the polyurethane molded product to the radical polymerization composition of 100/200, and the polyurethane molded product was immersed at 20 ° C. for 7 days. However, the entire amount of the radical polymerizable composition was impregnated in the polyurethane molded product.
Methyl methacrylate 300 parts by weight Azobisisobutyronitrile 0.8 part by weight The polyurethane molded body swollen by impregnation was sandwiched between two glass plates via a vinyl chloride gasket, and the periphery was fixed and sealed. Curing was carried out by heating at 0 ° C. for 5 hours followed by heating in a 100 ° C. oven for 3 hours. After the impregnated cured product of the polyurethane molded product was released from the glass plate, the weight was measured. Drying was carried out at 50 ° C. for 12 hours and subsequently at 100 ° C. for 12 hours. Furthermore, when it dried at normal temperature for 12 hours and measured the weight immediately, there was no weight reduction before and after normal temperature drying.
ポリウレタン成形体の含浸硬化物の厚さ方向の中央部分をスライスし、表面研削加工を行って厚さ1.5mmのシートを得た。ポリウレタン成形体のラジカル重合性組成物含浸硬化物の見かけ密度は0.85g/cm3、独立気泡の平均気泡径は40μm、吸水率は3.0%であった。 A central portion in the thickness direction of the impregnated cured product of the polyurethane molded body was sliced and subjected to surface grinding to obtain a sheet having a thickness of 1.5 mm. The apparent density of the radically polymerizable composition-impregnated cured product of the polyurethane molded product was 0.85 g / cm 3 , the average cell diameter of closed cells was 40 μm, and the water absorption was 3.0%.
次に、両面接着テープを貼り合わせた後、直径600mmの円に打ち抜き、片面に幅1.0mm、深さ0.6mm、ピッチ15mmの碁盤目状の溝を形成した。 Next, after bonding a double-sided adhesive tape, it was punched into a circle having a diameter of 600 mm, and a grid-like groove having a width of 1.0 mm, a depth of 0.6 mm, and a pitch of 15 mm was formed on one side.
研磨評価を行ったところ、研磨レートは1200オングストローム/分であった。また、付着粒子数は322個、スクラッチ発生数は25個であった。 When the polishing evaluation was performed, the polishing rate was 1200 angstroms / minute. The number of adhered particles was 322, and the number of scratches generated was 25.
(参考例1)
比較例1の研磨パッドと同じ研磨パッドを使用し、研磨時のシリカ系スラリーの供給量を200mL/分としたこと以外は同じ条件で研磨加工を行い、ウエハー評価した。研磨レートは1680オングストローム/分であった。また、付着粒子数は15個、スクラッチ発生数は3個であった。
(Reference Example 1)
The same polishing pad as that of Comparative Example 1 was used, and polishing was performed under the same conditions except that the amount of silica-based slurry supplied during polishing was 200 mL / min, and wafer evaluation was performed. The polishing rate was 1680 Å / min. The number of adhered particles was 15, and the number of scratches was 3.
(実施例1)
ラジカル重合性組成物として以下の組成物を使用したこと以外は比較例1と全く同様にして研磨パッドを作製した。
ヒドロキシエチルメタクリレート 300重量部
アゾビスイソブチロニトリル 1.0重量部
ポリウレタン成形体のラジカル重合性組成物含浸硬化物の見かけ密度は0.79g/cm3、独立気泡の平均気泡径は41μm、吸水率は30%であった。
Example 1
A polishing pad was produced in exactly the same manner as in Comparative Example 1 except that the following composition was used as the radical polymerizable composition.
Hydroxyethyl methacrylate 300 parts by weight Azobisisobutyronitrile 1.0 part by weight The apparent density of the radical-polymerizable composition-impregnated cured product of the polyurethane molded product is 0.79 g / cm 3 , the average cell diameter of closed cells is 41 μm, water absorption The rate was 30%.
研磨評価を行ったところ、研磨レートは2000オングストローム/分であった。また、付着粒子数は2個、スクラッチ発生数は0個であった。 When the polishing evaluation was performed, the polishing rate was 2000 angstrom / min. Further, the number of adhered particles was 2, and the number of scratches generated was 0.
(実施例2)
ラジカル重合性組成物として以下の組成物を使用したこと以外は比較例1と全く同様にして研磨パッドを作製した。
メチルメタクリレート 180重量部
ヒドロキシエチルアクリレート 120重量部
アゾビスイソブチロニトリル 0.9重量部
ポリウレタン成形体のラジカル重合性組成物含浸硬化物の見かけ密度は0.78g/cm3、独立気泡の平均気泡径は47μm、吸水率は12.5%であった。
(Example 2)
A polishing pad was produced in exactly the same manner as in Comparative Example 1 except that the following composition was used as the radical polymerizable composition.
Methyl methacrylate 180 parts by weight Hydroxyethyl acrylate 120 parts by weight Azobisisobutyronitrile 0.9 part by weight The apparent density of the radically polymerizable composition-impregnated cured product of the polyurethane molded product is 0.78 g / cm 3 , and the average cell size of closed cells The diameter was 47 μm, and the water absorption was 12.5%.
研磨評価を行ったところ、研磨レートは1820オングストローム/分であった。また、付着粒子数は10個、スクラッチ発生数は0個であった。 When the polishing evaluation was performed, the polishing rate was 1820 angstrom / min. Further, the number of adhered particles was 10, and the number of scratches generated was 0.
(実施例3)
ラジカル重合性組成物として以下の組成物を使用したこと以外は比較例1と全く同様にして研磨パッドを作製した。
メチルメタクリレート 240重量部
グリセロールジメタクリレート 60重量部
アゾビスイソブチロニトリル 0.7重量部
ポリウレタン成形体のラジカル重合性組成物含浸硬化物の見かけ密度は0.77g/cm3、独立気泡の平均気泡径は43μm、吸水率は10.3%であった。
(Example 3)
A polishing pad was produced in exactly the same manner as in Comparative Example 1 except that the following composition was used as the radical polymerizable composition.
Methyl methacrylate 240 parts by weight Glycerol dimethacrylate 60 parts by weight Azobisisobutyronitrile 0.7 part by weight The apparent density of the radically polymerizable composition-impregnated cured product of the polyurethane molded product is 0.77 g / cm 3 , and the average cell of closed cells The diameter was 43 μm, and the water absorption was 10.3%.
研磨評価を行ったところ、研磨レートは1850オングストローム/分であった。また、付着粒子数は12個、スクラッチ発生数は0個であった。 When the polishing evaluation was performed, the polishing rate was 1850 angstroms / minute. Further, the number of adhered particles was 12, and the number of scratches generated was 0.
以上から、ポリウレタンなどの高分子成形体中で、水酸基を有するエチレン性不飽和化合物を重合して得られる相互侵入高分子網目構造体から作製された研磨パッドは、吸水率が高く、親水性の高い表面を有するため、研磨後のウエハー表面の付着粒子数やスクラッチ発生数が少なかった。また、スラリー供給量が少ない条件下における研磨加工であっても、研磨レートが高く、生産性に優れていた。
(実施例4)
実施例1で使用したポリウレタン成形体のラジカル重合性組成物含浸硬化物について、固体NMR(核磁気共鳴)法による緩和時間測定を行った。ポリウレタンおよびポリヒドロキシエチルメタクリレートが数ナノメーター以下のオーダーで分散した構造を有していた。このことから、ポリウレタンおよびポリヒドロキシエチルメタクリレートの2つの高分子鎖が相互に侵入し、高分子鎖の絡み合いが生じていることが確認された。
From the above, a polishing pad made from an interpenetrating polymer network obtained by polymerizing an ethylenically unsaturated compound having a hydroxyl group in a polymer molded body such as polyurethane has a high water absorption and is hydrophilic. Since it has a high surface, the number of adhered particles and the number of scratches generated on the wafer surface after polishing were small. Further, even when polishing was performed under a condition where the slurry supply amount was small, the polishing rate was high and the productivity was excellent.
Example 4
About the radically polymerizable composition-impregnated cured product of the polyurethane molded product used in Example 1, relaxation time measurement was performed by a solid-state NMR (nuclear magnetic resonance) method. It had a structure in which polyurethane and polyhydroxyethyl methacrylate were dispersed on the order of several nanometers or less. From this, it was confirmed that two polymer chains of polyurethane and polyhydroxyethyl methacrylate entered each other, and the entanglement of the polymer chains occurred.
ポリウレタン成形体の含浸硬化物の厚み方向の中央部分をスライス・表面研削して厚み1mmのシートを得た。このシートの中央部から3mm角の試験片を打ち抜き、以下の手順で血小板付着試験による血液適合性試験を行ったところ、血小板の付着は観察されず、全面にわたって清浄であった(0個/画面)。
(血小板付着試験)
エッペンドルフチューブに試験片およびリン酸緩衝生理食塩水を加え、4℃で保管した。ヘパリン採血したラット血液を20℃において2500rpmで10分間遠心後、上層3.0mLを採取し、Ca含有リン酸緩衝生理食塩水(リン酸緩衝生理食塩水6mLに0.1M−CaCl2を90μL添加)を添加・混合後、直ちに試験片の入ったリン酸緩衝生理食塩水中に注入した。続いて、ローテーターを用いて、37℃で60分間攪拌した。1mLのリン酸緩衝生理食塩水で2回洗浄した後、10%ホルマリン溶液1mLを添加し、室温で1時間攪拌した後、4℃で保存した。
A central part in the thickness direction of the impregnated cured product of the polyurethane molded body was sliced and surface-ground to obtain a sheet having a thickness of 1 mm. When a 3 mm square test piece was punched from the center of this sheet and a blood compatibility test was performed by the platelet adhesion test according to the following procedure, platelet adhesion was not observed and the entire surface was clean (0 pieces / screen). ).
(Platelet adhesion test)
A test piece and phosphate buffered saline were added to an Eppendorf tube and stored at 4 ° C. After heparin-collected rat blood was centrifuged at 2500 rpm for 10 minutes at 20 ° C., 3.0 mL of the upper layer was collected, and 90 μL of 0.1 M CaCl 2 was added to 6 mL of Ca-containing phosphate buffered saline. ) Was added and mixed, and immediately poured into phosphate buffered saline containing the test piece. Then, it stirred for 60 minutes at 37 degreeC using the rotator. After washing twice with 1 mL of phosphate buffered saline, 1 mL of 10% formalin solution was added, stirred at room temperature for 1 hour, and stored at 4 ° C.
次に、Pt蒸着後、SEM(走査型電子顕微鏡)観察を行った。倍率1000倍(93×105μm)で任意の5画面の血小板数をカウントし、単位面積当たりの血小板数を算出した。 Next, after Pt vapor deposition, SEM (scanning electron microscope) observation was performed. The platelet count on any 5 screens was counted at a magnification of 1000 times (93 × 105 μm), and the platelet count per unit area was calculated.
本発明の研磨パッドは、シリコンウエハーなどの半導体基板、レンズなどの光学部材、磁気ヘッド、ハードディスクなどの電子材料などの研磨に使用できる。特に、化学機械的研磨(CMP)技術による半導体ウエハーの平坦化の目的で被研磨物である半導体ウエハーの研磨処理を行う研磨パッドとして使用できる。。また、本発明の相互侵入高分子網目構造体は、血液適合性に優れており、医療材料として使用できる。 The polishing pad of the present invention can be used for polishing semiconductor substrates such as silicon wafers, optical members such as lenses, electronic materials such as magnetic heads and hard disks. In particular, it can be used as a polishing pad for polishing a semiconductor wafer as an object to be polished for the purpose of flattening the semiconductor wafer by a chemical mechanical polishing (CMP) technique. . In addition, the interpenetrating polymer network structure of the present invention is excellent in blood compatibility and can be used as a medical material.
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