JP5506008B2 - Polishing pad - Google Patents
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Description
本発明はレンズ、反射ミラー等の光学材料やシリコンウエハ、ハードディスク用のガラス基板、アルミ基板、及び一般的な金属研磨加工等の高度の表面平坦性を要求される材料の平坦化加工を安定、かつ高い研磨効率で行うことが可能な研磨パッドに関するものである。本発明の研磨パッドは、特にシリコンウエハ並びにその上に酸化物層、金属層等が形成されたデバイスを、さらにこれらの酸化物層や金属層を積層・形成する前に平坦化する工程に好適に使用される。 The present invention stabilizes flattening processing of optical materials such as lenses and reflecting mirrors, silicon wafers, glass substrates for hard disks, aluminum substrates, and materials that require high surface flatness such as general metal polishing processing, In addition, the present invention relates to a polishing pad that can be performed with high polishing efficiency. The polishing pad of the present invention is particularly suitable for a step of planarizing a silicon wafer and a device having an oxide layer, a metal layer, etc. formed thereon, before further laminating and forming these oxide layers and metal layers. Used for.
高度の表面平坦性を要求される材料の代表的なものとしては、半導体集積回路(IC、LSI)を製造するシリコンウエハと呼ばれる単結晶シリコンの円盤があげられる。シリコンウエハは、IC、LSI等の製造工程において、回路形成に使用する各種薄膜の信頼できる半導体接合を形成するために、酸化物層や金属層を積層・形成する各工程において、表面を高精度に平坦に仕上げることが要求される。このような研磨仕上げ工程においては、一般的に研磨パッドはプラテンと呼ばれる回転可能な支持円盤に固着され、半導体ウエハ等の加工物は研磨ヘッドに固着される。そして双方の運動により、プラテンと研磨ヘッドとの間に相対速度を発生させ、さらに砥粒を含む研磨スラリーを研磨パッド上に連続供給することにより、研磨操作が実行される。 A typical material that requires high surface flatness is a single crystal silicon disk called a silicon wafer for manufacturing a semiconductor integrated circuit (IC, LSI). Silicon wafers have a highly accurate surface in each process of stacking and forming oxide layers and metal layers in order to form reliable semiconductor junctions of various thin films used for circuit formation in IC, LSI, and other manufacturing processes. It is required to finish flat. In such a polishing finishing process, a polishing pad is generally fixed to a rotatable support disk called a platen, and a workpiece such as a semiconductor wafer is fixed to a polishing head. A polishing operation is performed by generating a relative speed between the platen and the polishing head by both movements, and continuously supplying a polishing slurry containing abrasive grains onto the polishing pad.
研磨パッドの研磨特性としては、研磨対象物の平坦性(プラナリティー)及び面内均一性に優れ、研磨速度が大きいことが要求される。研磨対象物の平坦性、面内均一性については研磨層を高弾性率化することによりある程度は改善できる。 The polishing characteristics of the polishing pad are required to be excellent in the flatness (planarity) and in-plane uniformity of the object to be polished and to have a high polishing rate. The flatness and in-plane uniformity of the object to be polished can be improved to some extent by increasing the elastic modulus of the polishing layer.
次世代素子への展開を考慮すると、平坦性をさらに向上できるような高硬度の研磨パッドが必要となる。平坦性を向上させるためには、無発泡系の硬い研磨パッドを用いることも可能である。しかし、このような硬いパッドを用いた場合、研磨対象物の被研磨面にスクラッチ(傷)を付けるといる問題が生じる。また、無発泡系の研磨パッドは、研磨操作時にパッド表面にスラリー中の砥粒を十分に保持することができないため、研磨速度の観点からも望ましくない。 Considering the development of next-generation devices, a polishing pad with high hardness that can further improve the flatness is required. In order to improve the flatness, it is possible to use a non-foamed hard polishing pad. However, when such a hard pad is used, there arises a problem that the surface to be polished of the polishing object is scratched. In addition, the non-foaming type polishing pad is not desirable from the viewpoint of the polishing rate because it cannot sufficiently hold the abrasive grains in the slurry on the pad surface during the polishing operation.
また、非水溶性の熱可塑性重合体に水溶性物質を分散させた研磨パッドが提案されている(特許文献1)。この研磨パッドは、無発泡体であるが、研磨パッド中に分散させた水溶性物質が研磨時に溶解して研磨パッド表面に発泡体のような孔ができ、また研磨パッドが膨潤して研磨パッド表面の硬度が低下するため、スクラッチの低減と研磨速度の向上には有効である。しかしながら、該研磨パッドはパッド表面が膨潤して硬度が低下するため平坦化特性に関しては不十分である。 A polishing pad in which a water-soluble substance is dispersed in a water-insoluble thermoplastic polymer has been proposed (Patent Document 1). This polishing pad is a non-foamed material, but the water-soluble substance dispersed in the polishing pad dissolves during polishing to form foam-like holes on the surface of the polishing pad, and the polishing pad swells to polish the polishing pad. Since the surface hardness decreases, it is effective in reducing scratches and improving the polishing rate. However, since the pad surface swells and the hardness decreases, the polishing pad is insufficient in terms of planarization characteristics.
また、プラナリティー向上とスクラッチ低減を両立することを目的として、有機ポリイソシアネート、水溶性高分子ポリオールを含有する高分子量ポリオール、及び低分子量ポリオールを反応させてなるイソシアネート末端プレポリマーと鎖延長剤との重合体からなる研磨パッドが開示されている(特許文献2)。しかしながら、該研磨パッドもパッド表面が膨潤して硬度が低下するため、今後要求される平坦化特性を十分満足できるものではない。 In addition, for the purpose of achieving both planarity improvement and scratch reduction, an isocyanate-terminated prepolymer and a chain extender obtained by reacting an organic polyisocyanate, a high-molecular weight polyol containing a water-soluble high-molecular polyol, and a low-molecular weight polyol; A polishing pad made of the above polymer is disclosed (Patent Document 2). However, since the pad surface also swells and the hardness decreases, the polishing pad cannot sufficiently satisfy the planarization characteristics required in the future.
また、研磨工程において発生する摩擦熱による温度上昇が起こった場合でも平坦化特性の低下を抑制することを目的として、イソシアネート成分として芳香族ジイソシアネート及び脂環族ジイソシアネート、ポリオール成分として数平均分子量500〜5000のポリエーテルポリオール、及び低分子量多価アルコールを含有してなるイソシアネート末端プレポリマーと、鎖延長剤とを反応して得られるポリウレタン樹脂発泡体を用いた研磨パッドが開示されている(特許文献3)。そして、ジエチレングリコール、トリエタノールアミン等の低分子量多価アルコール、エチレンジアミン、トリレンジアミン、ジフェニルメタンジアミン、ジエチレントリアミン等の低分子量多価アミンを併用してもよいことが記載されている。しかしながら、該研磨パッドも今後要求される平坦化特性を十分満足できるものではない。 In addition, aromatic diisocyanate and alicyclic diisocyanate as the isocyanate component, and number average molecular weight of 500 to 500 as the polyol component for the purpose of suppressing a decrease in flattening characteristics even when a temperature increase due to frictional heat generated in the polishing process occurs. A polishing pad using a polyurethane resin foam obtained by reacting an isocyanate-terminated prepolymer containing 5000 polyether polyol and a low molecular weight polyhydric alcohol with a chain extender is disclosed (Patent Document) 3). And it is described that low molecular weight polyhydric alcohols such as diethylene glycol and triethanolamine, and low molecular weight polyhydric amines such as ethylenediamine, tolylenediamine, diphenylmethanediamine, and diethylenetriamine may be used in combination. However, the polishing pad also does not sufficiently satisfy the planarization characteristics required in the future.
本発明は、研磨速度を低下させることなく平坦化特性を向上させた研磨パッドを提供することを目的とする。また、該研磨パッドを用いた半導体デバイスの製造方法を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a polishing pad having improved planarization characteristics without reducing the polishing rate. Moreover, it aims at providing the manufacturing method of the semiconductor device using this polishing pad.
本発明者らは、前記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、以下に示す研磨パッドにより上記目的を達成できることを見出し本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found that the above object can be achieved by the polishing pad shown below, and have completed the present invention.
すなわち、本発明は、ポリウレタン樹脂発泡体からなる研磨層を有する研磨パッドにおいて、前記ポリウレタン樹脂発泡体は、イソシアネート成分と高分子量ポリオール成分とを含有してなるイソシアネート末端プレポリマーと、鎖延長剤との反応硬化物であり、前記反応硬化物は、さらに原料成分として下記一般式(1)〜(3)からなる群より選択される少なくとも1種のアミノ基含有活性水素化合物を含有することを特徴とする研磨パッド、に関する。
HOCH2CH2NR1R2 (1)
〔一般式(1)において、R1はH又はCH3であり、R2はH、CH3、(CH2)nCH3、(CH2CH2O)nH、(CH2CH(CH3)O)nH、(CH2)nNH2、(CH2)nOH、又は(CH2)nSHである。ただし、n=1〜9である。〕
HOCH2CH2CH2NR3R4 (2)
〔一般式(2)において、R3はH又はCH3であり、R4はH、CH3、(CH2)nCH3、(CH2CH2O)nH、(CH2CH2CH2O)nH、(CH2CH(CH3)O)nH、(CH2)nNH2、(CH2)nOH、又は(CH2)nSHである。ただし、n=1〜9である。〕
HOCH(CH3)CH2NR5R6 (3)
〔一般式(3)において、R5はH又はCH3であり、R6はH、CH3、(CH2)nCH3、(CH2CH2O)nH、(CH2CH(CH3)O)nH、(CH2)nNH2、(CH2)nOH、又は(CH2)nSHである。ただし、n=1〜9である。〕
That is, the present invention provides a polishing pad having a polishing layer comprising a polyurethane resin foam, wherein the polyurethane resin foam comprises an isocyanate-terminated prepolymer comprising an isocyanate component and a high molecular weight polyol component, a chain extender, The reaction-cured product further contains at least one amino group-containing active hydrogen compound selected from the group consisting of the following general formulas (1) to (3) as a raw material component. And a polishing pad.
HOCH 2 CH 2 NR 1 R 2 (1)
In [general formula (1), R 1 is H or CH 3, R 2 is H, CH 3, (CH 2 ) n CH 3, (CH 2 CH 2 O) n H, (CH 2 CH (CH 3 ) O) n H, (CH 2 ) n NH 2 , (CH 2 ) n OH, or (CH 2 ) n SH. However, n = 1-9. ]
HOCH 2 CH 2 CH 2 NR 3 R 4 (2)
In [general formula (2), R 3 is H or CH 3, R 4 is H, CH 3, (CH 2 ) n CH 3, (CH 2 CH 2 O) n H, (CH 2 CH 2 CH 2 O) n H, (CH 2 CH (CH 3 ) O) n H, (CH 2 ) n NH 2 , (CH 2 ) n OH, or (CH 2 ) n SH. However, n = 1-9. ]
HOCH (CH 3 ) CH 2 NR 5 R 6 (3)
In [general formula (3), R 5 is H or CH 3, R 6 is H, CH 3, (CH 2 ) n CH 3, (CH 2 CH 2 O) n H, (CH 2 CH (CH 3 ) O) n H, (CH 2 ) n NH 2 , (CH 2 ) n OH, or (CH 2 ) n SH. However, n = 1-9. ]
本発明者らは、原料成分として上記アミノ基含有活性水素化合物を用いることにより、ポリウレタン樹脂発泡体を高硬度化することができ、そして該ポリウレタン樹脂発泡体を研磨層として用いることにより、研磨速度を低下させることなく平坦化特性を向上させることができることを見出した。 The inventors of the present invention can increase the hardness of the polyurethane resin foam by using the amino group-containing active hydrogen compound as a raw material component, and use the polyurethane resin foam as a polishing layer to obtain a polishing rate. It has been found that the planarization characteristics can be improved without lowering.
前記アミノ基含有活性水素化合物は、モノエタノールアミン、2−(2−アミノエチルアミノ)エタノール、ジエタノールアミン、N−メチル−ジエタノールアミン、モノプロパノールアミン、及びジイソプロパノールアミンからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。 The amino group-containing active hydrogen compound is at least one selected from the group consisting of monoethanolamine, 2- (2-aminoethylamino) ethanol, diethanolamine, N-methyl-diethanolamine, monopropanolamine, and diisopropanolamine. It is preferable that
また、前記イソシアネート末端プレポリマーは、イソシアネート成分と高分子量ポリオール成分と前記アミノ基含有活性水素化合物とを含有してなるものであることが好ましい。アミノ基含有活性水素化合物を用いてイソシアネート末端プレポリマーを作製することにより、ポリウレタン樹脂発泡体の物性及び研磨特性が向上する。 Moreover, it is preferable that the said isocyanate terminal prepolymer contains an isocyanate component, a high molecular weight polyol component, and the said amino group containing active hydrogen compound. By producing an isocyanate-terminated prepolymer using an amino group-containing active hydrogen compound, the physical properties and polishing properties of the polyurethane resin foam are improved.
本発明においては、イソシアネート成分が脂肪族イソシアネート及び/又は脂環式イソシアネートであることが好ましく、特に脂環式イソシアネートはイソホロンジイソシアネートであることが好ましい。また、前記高分子量ポリオール成分は、数平均分子量500〜1500のポリテトラメチレンエーテルグリコールであることが好ましい。 In the present invention, the isocyanate component is preferably an aliphatic isocyanate and / or an alicyclic isocyanate, and the alicyclic isocyanate is particularly preferably isophorone diisocyanate. The high molecular weight polyol component is preferably polytetramethylene ether glycol having a number average molecular weight of 500 to 1,500.
上記成分からなるプレポリマーを用いることにより、鎖延長剤等との反応速度を好適な範囲に制御できるため作業上好ましいだけでなく、ポリウレタン樹脂発泡体の成型性の点でも好ましい。また、前記特定の材料を用いた研磨パッドは、平坦化特性の向上効果が特に優れるものである。 By using a prepolymer comprising the above components, the reaction rate with the chain extender and the like can be controlled within a suitable range, so that not only is preferable in terms of work, but also preferable in terms of moldability of the polyurethane resin foam. Further, the polishing pad using the specific material is particularly excellent in the effect of improving the planarization characteristics.
また、本発明において、高分子量ポリオール成分とアミノ基含有活性水素化合物とのモル比(前者/後者)は、0.4〜9であることが好ましい。モル比が0.4未満の場合には、イソシアネート末端プレポリマーと鎖延長剤との反応速度が速くなり過ぎるため(ポットライフが短くなり過ぎるため)、作業性が悪化するだけでなく、ポリウレタン樹脂発泡体の成型性も悪化する傾向にある。一方、モル比が9を超える場合には、ポリウレタン樹脂発泡体を高弾性率化することが困難になるため、研磨パッドの平坦化特性を十分に向上させることができなくなる傾向にある。 In the present invention, the molar ratio (the former / the latter) of the high molecular weight polyol component and the amino group-containing active hydrogen compound is preferably 0.4 to 9. When the molar ratio is less than 0.4, the reaction rate between the isocyanate-terminated prepolymer and the chain extender becomes too fast (because the pot life becomes too short), not only the workability is deteriorated but also the polyurethane resin. The moldability of the foam also tends to deteriorate. On the other hand, when the molar ratio exceeds 9, since it becomes difficult to increase the elastic modulus of the polyurethane resin foam, the planarization characteristics of the polishing pad tend not to be sufficiently improved.
また、イソシアネート末端プレポリマーは、さらに低分子量ポリオール成分を原料成分として含有していてもよい。低分子量ポリオール成分は、ジエチレングリコールであることが好ましい。 The isocyanate-terminated prepolymer may further contain a low molecular weight polyol component as a raw material component. The low molecular weight polyol component is preferably diethylene glycol.
本発明において、鎖延長剤は芳香族ポリアミンであることが好ましく、非ハロゲン系芳香族ポリアミンであることがより好ましい。特に、3,5−ビス(メチルチオ)−2,4−トルエンジアミン、3,5−ビス(メチルチオ)−2,6−トルエンジアミン、3,5−ジエチルトルエン−2,4−ジアミン、3,5−ジエチルトルエン−2,6−ジアミン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジエチルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジエチル−5,5’−ジメチルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジイソプロピル−5,5’−ジメチルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’,5,5’−テトラエチルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’,5,5’−テトライソプロピルジフェニルメタン、及びトリメチレングリコール−ジ−p−アミノベンゾエートからなる群より選択される少なくとも1種の非ハロゲン系芳香族ポリアミンを用いることが好ましい。鎖延長剤として芳香族ポリアミンを用いることにより、研磨層を高弾性率化することができるため、研磨対象物の平坦性、面内均一性が向上する。また、塩素を含有しない芳香族ポリアミンは、平坦化特性及び廃棄時の環境面の観点から特に好ましい。 In the present invention, the chain extender is preferably an aromatic polyamine, more preferably a non-halogen aromatic polyamine. In particular, 3,5-bis (methylthio) -2,4-toluenediamine, 3,5-bis (methylthio) -2,6-toluenediamine, 3,5-diethyltoluene-2,4-diamine, 3,5 -Diethyltoluene-2,6-diamine, 4,4'-diamino-3,3'-diethyldiphenylmethane, 4,4'-diamino-3,3'-diethyl-5,5'-dimethyldiphenylmethane, 4,4 '-Diamino-3,3'-diisopropyl-5,5'-dimethyldiphenylmethane, 4,4'-diamino-3,3', 5,5'-tetraethyldiphenylmethane, 4,4'-diamino-3,3 ' , 5,5'-tetraisopropyldiphenylmethane, and at least one non-halogen selected from the group consisting of trimethylene glycol-di-p-aminobenzoate It is preferred to use aromatic polyamines. By using an aromatic polyamine as the chain extender, the polishing layer can have a high elastic modulus, so that the flatness and in-plane uniformity of the object to be polished are improved. Moreover, the aromatic polyamine which does not contain chlorine is particularly preferable from the viewpoint of planarization characteristics and environmental aspects at the time of disposal.
また、ポリウレタン樹脂発泡体の比重は、0.5〜1.0であることが好ましく、より好ましくは0.7〜0.9である。比重が0.5未満の場合には、研磨層全体の硬度が低下して平坦化特性が悪化したり、研磨層の表面摩耗が必要以上に大きくなって研磨パッドの寿命が短くなったり、ドレッシング後の研磨層表面の毛羽立ちがウエハ研磨時にすぐに除去され研磨速度が小さくなる傾向にある。一方、比重が1.0を超える場合には、ドレッシングしたときのドレス屑が大きくなり、そのドレス屑が溝や微細孔に詰まって目詰まりが起こり、研磨速度が低下する傾向にある。 Moreover, it is preferable that the specific gravity of a polyurethane resin foam is 0.5-1.0, More preferably, it is 0.7-0.9. When the specific gravity is less than 0.5, the hardness of the entire polishing layer is lowered and the planarization characteristics are deteriorated, the surface wear of the polishing layer is increased more than necessary, and the life of the polishing pad is shortened. The fuzz on the surface of the subsequent polishing layer tends to be removed immediately at the time of wafer polishing and the polishing rate tends to decrease. On the other hand, when the specific gravity exceeds 1.0, the dressing waste when dressing becomes large, the dressing waste is clogged into the grooves and fine holes, and clogging occurs, and the polishing rate tends to decrease.
また、ポリウレタン樹脂発泡体は、アスカーD硬度が45〜70度であることが好ましく、より好ましくは50〜60度である。アスカーD硬度が45度未満の場合には、研磨対象物の平坦性が低下する傾向にある。一方、70度より大きい場合は、平坦性は良好であるが、研磨対象物の面内均一性が低下する傾向にある。また、研磨対象物の表面にスクラッチが発生しやすくなる。 The polyurethane resin foam preferably has an Asker D hardness of 45 to 70 degrees, more preferably 50 to 60 degrees. When Asker D hardness is less than 45 degrees, the flatness of the object to be polished tends to decrease. On the other hand, when it is larger than 70 degrees, the flatness is good, but the in-plane uniformity of the object to be polished tends to decrease. In addition, scratches are likely to occur on the surface of the object to be polished.
また、本発明においては、前記ポリウレタン樹脂発泡体が、シリコン系ノニオン界面活性剤を0.05重量%以上10重量%未満含有することが好ましく、より好ましくは0.5〜4.5重量%である。シリコン系ノニオン界面活性剤の量が0.05重量%未満の場合には、微細気泡の発泡体が得られない傾向にある。一方、10重量%以上の場合には発泡体中の気泡数が多くなりすぎ、高硬度のポリウレタン樹脂発泡体を得にくい傾向にある。 In the present invention, the polyurethane resin foam preferably contains a silicon-based nonionic surfactant in an amount of 0.05% by weight to less than 10% by weight, more preferably 0.5 to 4.5% by weight. is there. When the amount of the silicon-based nonionic surfactant is less than 0.05% by weight, a fine-bubble foam tends to be not obtained. On the other hand, when the content is 10% by weight or more, the number of bubbles in the foam is too large, and it is difficult to obtain a polyurethane resin foam having high hardness.
さらに本発明は、前記研磨パッドを用いて半導体ウエハの表面を研磨する工程を含む半導体デバイスの製造方法、に関する。 Furthermore, the present invention relates to a semiconductor device manufacturing method including a step of polishing a surface of a semiconductor wafer using the polishing pad.
本発明の研磨パッドは、ポリウレタン樹脂発泡体からなる研磨層のみであってもよく、研磨層と他の層(例えばクッション層など)との積層体であってもよい。 The polishing pad of the present invention may be only a polishing layer made of a polyurethane resin foam, or may be a laminate of a polishing layer and another layer (such as a cushion layer).
本発明において使用するイソシアネート末端プレポリマーは、少なくともイソシアネート成分と高分子量ポリオール成分とを原料成分としている。イソシアネート末端プレポリマーを使用することにより、得られるポリウレタン樹脂発泡体の物理的特性が優れたものとなる。 The isocyanate-terminated prepolymer used in the present invention contains at least an isocyanate component and a high molecular weight polyol component as raw material components. By using an isocyanate-terminated prepolymer, the physical properties of the resulting polyurethane resin foam are excellent.
イソシアネート成分としては、ポリウレタンの分野において公知の化合物を特に限定なく使用できる。イソシアネート成分としては、2,4−トルエンジイソシアネート、2,6−トルエンジイソシアネート、2,2’−ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート、1,5−ナフタレンジイソシアネート、p−フェニレンジイソシアネート、m−フェニレンジイソシアネート、p−キシリレンジイソシアネート、m−キシリレンジイソシアネート等の芳香族ジイソシアネート、エチレンジイソシアネート、2,2,4−トリメチルヘキサメチレンジイソシアネート、1,6−ヘキサメチレンジイソシアネート等の脂肪族ジイソシアネート、1,4−シクロヘキサンジイソシアネート、4,4’−ジシクロへキシルメタンジイソシアネート、イソホロンジイソシアネート、ノルボルナンジイソシアネート等の脂環式ジイソシアネートが挙げられる。これらは1種で用いても、2種以上を混合しても差し支えない。また、前記ジイソシアネートは、ウレタン変性、アロファネート変性、ビウレット変性、及びイソシアヌレート変性等の変性化したものであってもよい。 As the isocyanate component, a known compound in the field of polyurethane can be used without particular limitation. As the isocyanate component, 2,4-toluene diisocyanate, 2,6-toluene diisocyanate, 2,2′-diphenylmethane diisocyanate, 2,4′-diphenylmethane diisocyanate, 4,4′-diphenylmethane diisocyanate, 1,5-naphthalene diisocyanate, aromatic diisocyanates such as p-phenylene diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-xylylene diisocyanate, m-xylylene diisocyanate, ethylene diisocyanate, 2,2,4-trimethylhexamethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, etc. Aliphatic diisocyanate, 1,4-cyclohexane diisocyanate, 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate, isophorone diisocyanate Isocyanate, alicyclic diisocyanates such as norbornane diisocyanate. These may be used alone or in combination of two or more. The diisocyanate may be modified by urethane modification, allophanate modification, biuret modification, isocyanurate modification or the like.
イソシアネート成分としては、上記ジイソシアネートの他に、3官能以上の多官能ポリイソシアネートも使用可能である。多官能のイソシアネートとしては、デスモジュール−N(バイエル社製)や商品名デュラネート(旭化成工業社製)として一連のジイソシアネートアダクト体化合物が市販されている。 As the isocyanate component, in addition to the above diisocyanate, a polyfunctional polyisocyanate having three or more functions can be used. As the polyfunctional isocyanate, a series of diisocyanate adduct compounds are commercially available as Desmodur-N (manufactured by Bayer) or trade name Duranate (manufactured by Asahi Kasei Kogyo).
上記のイソシアネート成分のうち、脂肪族イソシアネート及び/又は脂環式イソシアネートを用いることが好ましい。併用する場合、脂環式イソシアネートを50重量%以上用いることが好ましい。特に、イソホロンジイソシアネートを単独で用いることが好ましい。 Among the above isocyanate components, it is preferable to use aliphatic isocyanate and / or alicyclic isocyanate. When using together, it is preferable to use 50 weight% or more of alicyclic isocyanate. In particular, it is preferable to use isophorone diisocyanate alone.
高分子量ポリオール成分としては、ポリウレタンの技術分野において、通常用いられるものを挙げることができる。例えば、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、ポリエチレングリコール等に代表されるポリエーテルポリオール、ポリブチレンアジペートに代表されるポリエステルポリオール、ポリカプロラクトンポリオール、ポリカプロラクトンのようなポリエステルグリコールとアルキレンカーボネートとの反応物などで例示されるポリエステルポリカーボネートポリオール、エチレンカーボネートを多価アルコールと反応させ、次いでえられた反応混合物を有機ジカルボン酸と反応させたポリエステルポリカーボネートポリオール、ポリヒドロキシル化合物とアリールカーボネートとのエステル交換反応により得られるポリカーボネートポリオールなどが挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらのなかで、特にポリテトラメチレンエーテルグリコールを用いることが好ましい。 Examples of the high molecular weight polyol component include those usually used in the technical field of polyurethane. Examples include polyether polyols typified by polytetramethylene ether glycol, polyethylene glycol, etc., polyester polyols typified by polybutylene adipate, polycaprolactone polyols, reactants of polyester glycols such as polycaprolactone and alkylene carbonate, etc. Polyester polycarbonate polyol obtained by reacting ethylene carbonate with polyhydric alcohol and then reacting the obtained reaction mixture with organic dicarboxylic acid, polycarbonate polyol obtained by transesterification of polyhydroxyl compound and aryl carbonate Etc. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, it is particularly preferable to use polytetramethylene ether glycol.
これら高分子量ポリオール成分の数平均分子量は特に限定されないが、得られるポリウレタン樹脂の弾性特性等の観点から、500〜1500であることが好ましい。数平均分子量が500未満であると、これを用いて得られるポリウレタン樹脂は十分な弾性特性を有さず、脆いポリマーとなり易く、このポリウレタン樹脂からなる研磨パッドが硬くなりすぎ、研磨対象物表面のスクラッチの発生原因となる場合がある。また、摩耗しやすくなるため、研磨パッドの寿命の観点からも好ましくない。一方、数平均分子量が1500を超えると、これを用いて得られるポリウレタン樹脂からなる研磨パッドが軟らかくなり、十分に満足できるプラナリティが得られにくいため好ましくない。 The number average molecular weight of these high molecular weight polyol components is not particularly limited, but is preferably 500 to 1500 from the viewpoint of the elastic properties of the resulting polyurethane resin. When the number average molecular weight is less than 500, the polyurethane resin obtained by using the polyurethane resin does not have sufficient elastic properties and tends to be a brittle polymer, the polishing pad made of this polyurethane resin becomes too hard, and the surface of the object to be polished is May cause scratches. Moreover, since it becomes easy to wear, it is not preferable from the viewpoint of the life of the polishing pad. On the other hand, when the number average molecular weight exceeds 1500, a polishing pad made of a polyurethane resin obtained by using this becomes soft and it is difficult to obtain a sufficiently satisfactory planarity, which is not preferable.
イソシアネート末端プレポリマーを合成する際には、さらに原料成分として下記一般式(1)〜(3)からなる群より選択される少なくとも1種のアミノ基含有活性水素化合物を用いることが好ましい。
HOCH2CH2NR1R2 (1)
〔一般式(1)において、R1はH又はCH3であり、R2はH、CH3、(CH2)nCH3、(CH2CH2O)nH、(CH2CH(CH3)O)nH、(CH2)nNH2、(CH2)nOH、又は(CH2)nSHである。ただし、n=1〜9である。〕
HOCH2CH2CH2NR3R4 (2)
〔一般式(2)において、R3はH又はCH3であり、R4はH、CH3、(CH2)nCH3、(CH2CH2O)nH、(CH2CH2CH2O)nH、(CH2CH(CH3)O)nH、(CH2)nNH2、(CH2)nOH、又は(CH2)nSHである。ただし、n=1〜9である。〕
HOCH(CH3)CH2NR5R6 (3)
〔一般式(3)において、R5はH又はCH3であり、R6はH、CH3、(CH2)nCH3、(CH2CH2O)nH、(CH2CH(CH3)O)nH、(CH2)nNH2、(CH2)nOH、又は(CH2)nSHである。ただし、n=1〜9である。〕
When synthesizing an isocyanate-terminated prepolymer, it is preferable to use at least one amino group-containing active hydrogen compound selected from the group consisting of the following general formulas (1) to (3) as a raw material component.
HOCH 2 CH 2 NR 1 R 2 (1)
In [general formula (1), R 1 is H or CH 3, R 2 is H, CH 3, (CH 2 ) n CH 3, (
HOCH 2 CH 2 CH 2 NR 3 R 4 (2)
In [general formula (2), R 3 is H or CH 3, R 4 is H, CH 3, (CH 2 ) n CH 3, (
HOCH (CH 3 ) CH 2 NR 5 R 6 (3)
In [general formula (3), R 5 is H or CH 3, R 6 is H, CH 3, (CH 2 ) n CH 3, (
特に、モノエタノールアミン、2−(2−アミノエチルアミノ)エタノール、ジエタノールアミン、N−メチル−ジエタノールアミン、モノプロパノールアミン、及びジイソプロパノールアミンからなる群より選択される少なくとも1種のアミノ基含有活性水素化合物を用いることが好ましい。 In particular, at least one amino group-containing active hydrogen compound selected from the group consisting of monoethanolamine, 2- (2-aminoethylamino) ethanol, diethanolamine, N-methyl-diethanolamine, monopropanolamine, and diisopropanolamine Is preferably used.
アミノ基含有活性水素化合物を用いてイソシアネート末端プレポリマーを合成する場合、高分子量ポリオール成分とアミノ基含有活性水素化合物とのモル比(前者/後者)は、0.4〜9であることが好ましく、より好ましくは0.6〜3である。 When an isocyanate-terminated prepolymer is synthesized using an amino group-containing active hydrogen compound, the molar ratio (the former / the latter) of the high molecular weight polyol component and the amino group-containing active hydrogen compound is preferably 0.4 to 9. More preferably, it is 0.6-3.
また、上記原料と共に、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−プロピレングリコール、1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、1,4−シクロヘキサンジメタノール、3−メチル−1,5−ペンタンジオール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,4−ビス(2−ヒドロキシエトキシ)ベンゼン、トリメチロールプロパン、グリセリン、1,2,6−ヘキサントリオール、ペンタエリスリトール、テトラメチロールシクロヘキサン、メチルグルコシド、ソルビトール、マンニトール、ズルシトール、スクロース、2,2,6,6−テトラキス(ヒドロキシメチル)シクロヘキサノール、及びトリエタノールアミン等の低分子量ポリオール成分を用いてもよい。これら低分子量ポリオール成分は1種単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。これらのなかで、特にジエチレングリコールを用いることが好ましい。 In addition to the above raw materials, ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-propylene glycol, 1,4-butanediol, 1,6-hexanediol, neopentyl glycol, 1,4-cyclohexanedimethanol, 3 -Methyl-1,5-pentanediol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,4-bis (2-hydroxyethoxy) benzene, trimethylolpropane, glycerin, 1,2,6-hexanetriol, pentaerythritol, tetramethylolcyclohexane Low molecular weight polyol components such as methyl glucoside, sorbitol, mannitol, dulcitol, sucrose, 2,2,6,6-tetrakis (hydroxymethyl) cyclohexanol, and triethanolamine . These low molecular weight polyol components may be used alone or in combination of two or more. Among these, it is particularly preferable to use diethylene glycol.
アミノ基含有活性水素化合物と低分子量ポリオール成分とを併用する場合、〔高分子量ポリオール成分〕と〔アミノ基含有活性水素化合物+低分子量ポリオール成分〕とのモル比(前者/後者)は、0.4〜9であることが好ましく、より好ましくは0.6〜3である。また、アミノ基含有活性水素化合物と低分子量ポリオール成分とのモル比(前者/後者)は、0.1以上であることが好ましく、より好ましくは0.15以上である。モル比が0.1未満の場合には、ポリウレタン樹脂発泡体を高弾性率化することが困難になるため、研磨パッドの平坦化特性を十分に向上させることができなくなる傾向にある。 When the amino group-containing active hydrogen compound and the low molecular weight polyol component are used in combination, the molar ratio (the former / the latter) of [high molecular weight polyol component] and [amino group-containing active hydrogen compound + low molecular weight polyol component] is 0. It is preferable that it is 4-9, More preferably, it is 0.6-3. Further, the molar ratio (the former / the latter) of the amino group-containing active hydrogen compound and the low molecular weight polyol component is preferably 0.1 or more, more preferably 0.15 or more. When the molar ratio is less than 0.1, it is difficult to increase the elastic modulus of the polyurethane resin foam, and thus the planarization characteristics of the polishing pad tend not to be sufficiently improved.
前記イソシアネート末端プレポリマーは、前記ポリオール成分やアミノ基含有活性水素化合物や低分子量ポリオール成分及びイソシアネート成分を用い、イソシアネート基(NCO)と活性水素(H*)の当量比(NCO/H*)が1.2〜5.0、好ましくは1.6〜2.6となる範囲で加熱反応して製造される。1.2未満の場合には、合成時にプレポリマーが高分子量化して固化又はゲル化する傾向にある。一方、5.0を超える場合には、未反応のイソシアネートが多く残存するため鎖延長剤との反応が速くなり、ポリウレタン樹脂発泡体の成型加工性や研磨パッドの平坦化特性が悪くなる傾向にある。 The isocyanate-terminated prepolymer uses the polyol component, amino group-containing active hydrogen compound, low molecular weight polyol component and isocyanate component, and has an equivalent ratio (NCO / H * ) of isocyanate group (NCO) to active hydrogen (H * ). It is produced by heating reaction in the range of 1.2 to 5.0, preferably 1.6 to 2.6. If the ratio is less than 1.2, the prepolymer tends to be solidified or gelled with a high molecular weight during synthesis. On the other hand, if it exceeds 5.0, a large amount of unreacted isocyanate remains, so that the reaction with the chain extender becomes faster, and the molding processability of the polyurethane resin foam and the flattening characteristics of the polishing pad tend to deteriorate. is there.
なお、イソシアネート末端プレポリマーは、分子量が800〜5000程度のものが加工性、物理的特性等が優れており好適である。 As the isocyanate-terminated prepolymer, those having a molecular weight of about 800 to 5000 are preferable because of excellent processability and physical characteristics.
鎖延長剤は、少なくとも2個以上の活性水素基を有する有機化合物であり、活性水素基としては、水酸基、第1級もしくは第2級アミノ基、チオール基(SH)等が例示できる。具体的には、4,4’−メチレンビス(o−クロロアニリン)(MOCA)、2,6−ジクロロ−p−フェニレンジアミン、4,4’−メチレンビス(2,3−ジクロロアニリン)、3,5−ビス(メチルチオ)−2,4−トルエンジアミン、3,5−ビス(メチルチオ)−2,6−トルエンジアミン、3,5−ジエチルトルエン−2,4−ジアミン、3,5−ジエチルトルエン−2,6−ジアミン、トリメチレングリコール−ジ−p−アミノベンゾエート、1,2−ビス(2−アミノフェニルチオ)エタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジエチル−5,5’−ジメチルジフェニルメタン、N,N’−ジ−sec−ブチル−4,4’−ジアミノジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジエチルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジエチル−5,5’−ジメチルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジイソプロピル−5,5’−ジメチルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’,5,5’−テトラエチルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’,5,5’−テトライソプロピルジフェニルメタン、m−キシリレンジアミン、N,N’−ジ−sec−ブチル−p−フェニレンジアミン、m−フェニレンジアミン、及びp−キシリレンジアミン等に例示されるポリアミン類、あるいは、上述した低分子量ポリオール成分を挙げることができる。これらは1種で用いても、2種以上を混合しても差し支えない。特に、3,5−ビス(メチルチオ)−2,4−トルエンジアミン、3,5−ビス(メチルチオ)−2,6−トルエンジアミン、3,5−ジエチルトルエン−2,4−ジアミン、3,5−ジエチルトルエン−2,6−ジアミン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジエチルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジエチル−5,5’−ジメチルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’−ジイソプロピル−5,5’−ジメチルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’,5,5’−テトラエチルジフェニルメタン、4,4’−ジアミノ−3,3’,5,5’−テトライソプロピルジフェニルメタン、及びトリメチレングリコール−ジ−p−アミノベンゾエートからなる群より選択される少なくとも1種の非ハロゲン系芳香族ジアミンを用いることが好ましい。 The chain extender is an organic compound having at least two active hydrogen groups, and examples of the active hydrogen group include a hydroxyl group, a primary or secondary amino group, and a thiol group (SH). Specifically, 4,4′-methylenebis (o-chloroaniline) (MOCA), 2,6-dichloro-p-phenylenediamine, 4,4′-methylenebis (2,3-dichloroaniline), 3,5 -Bis (methylthio) -2,4-toluenediamine, 3,5-bis (methylthio) -2,6-toluenediamine, 3,5-diethyltoluene-2,4-diamine, 3,5-diethyltoluene-2 , 6-diamine, trimethylene glycol-di-p-aminobenzoate, 1,2-bis (2-aminophenylthio) ethane, 4,4′-diamino-3,3′-diethyl-5,5′-dimethyl Diphenylmethane, N, N′-di-sec-butyl-4,4′-diaminodiphenylmethane, 4,4′-diamino-3,3′-diethyldiphenylmethane, 4,4′- Amino-3,3′-diethyl-5,5′-dimethyldiphenylmethane, 4,4′-diamino-3,3′-diisopropyl-5,5′-dimethyldiphenylmethane, 4,4′-diamino-3,3 ′ , 5,5′-tetraethyldiphenylmethane, 4,4′-diamino-3,3 ′, 5,5′-tetraisopropyldiphenylmethane, m-xylylenediamine, N, N′-di-sec-butyl-p-phenylene Examples include polyamines exemplified by diamine, m-phenylenediamine, and p-xylylenediamine, and the low molecular weight polyol component described above. These may be used alone or in combination of two or more. In particular, 3,5-bis (methylthio) -2,4-toluenediamine, 3,5-bis (methylthio) -2,6-toluenediamine, 3,5-diethyltoluene-2,4-diamine, 3,5 -Diethyltoluene-2,6-diamine, 4,4'-diamino-3,3'-diethyldiphenylmethane, 4,4'-diamino-3,3'-diethyl-5,5'-dimethyldiphenylmethane, 4,4 '-Diamino-3,3'-diisopropyl-5,5'-dimethyldiphenylmethane, 4,4'-diamino-3,3', 5,5'-tetraethyldiphenylmethane, 4,4'-diamino-3,3 ' , 5,5'-tetraisopropyldiphenylmethane, and at least one non-halogen selected from the group consisting of trimethylene glycol-di-p-aminobenzoate It is preferable to use an aromatic diamine.
イソシアネート末端プレポリマーを合成する際に、原料成分として前記アミノ基含有活性水素化合物を用いない場合には、鎖延長剤と共に前記アミノ基含有活性水素化合物を使用して反応硬化物を作製する。その場合、鎖延長剤とアミノ基含有活性水素化合物とのモル比(前者/後者)は、5000以下であることが好ましく、より好ましくは0.1〜3000であり、特に好ましくは1〜2000である。なお、イソシアネート末端プレポリマーを合成する際に、原料成分として前記アミノ基含有活性水素化合物を用いた場合であっても、鎖延長剤と共に前記アミノ基含有活性水素化合物を使用して反応硬化物を作製してもよい。 When synthesizing the isocyanate-terminated prepolymer, when the amino group-containing active hydrogen compound is not used as a raw material component, a reaction cured product is prepared using the amino group-containing active hydrogen compound together with a chain extender. In that case, the molar ratio of the chain extender to the amino group-containing active hydrogen compound (the former / the latter) is preferably 5000 or less, more preferably 0.1 to 3000, and particularly preferably 1 to 2000. is there. Even when the amino group-containing active hydrogen compound is used as a raw material component when synthesizing an isocyanate-terminated prepolymer, a reaction cured product is obtained using the amino group-containing active hydrogen compound together with a chain extender. It may be produced.
イソシアネート末端プレポリマーと鎖延長剤との比は、各々の分子量やこれらから製造される研磨パッドの所望物性などにより種々変え得る。所望する研磨特性を有する研磨パッドを得るためには、鎖延長剤の官能基数に対するプレポリマーのイソシアネート基数は、0.95〜1.20の範囲が好ましく、さらに好ましくは0.99〜1.15である。鎖延長剤とアミノ基含有活性水素化合物を併用する場合も上記と同様である。 The ratio between the isocyanate-terminated prepolymer and the chain extender can be variously changed depending on the molecular weight of each and the desired physical properties of the polishing pad produced therefrom. In order to obtain a polishing pad having desired polishing characteristics, the number of isocyanate groups of the prepolymer relative to the number of functional groups of the chain extender is preferably in the range of 0.95 to 1.20, more preferably 0.99 to 1.15. It is. The same applies when a chain extender and an amino group-containing active hydrogen compound are used in combination.
ポリウレタン樹脂発泡体は、溶融法、溶液法など公知のウレタン化技術を応用して製造することができるが、コスト、作業環境などを考慮した場合、溶融法で製造することが好ましい。 The polyurethane resin foam can be produced by applying a known urethanization technique such as a melting method or a solution method, but is preferably produced by a melting method in consideration of cost, work environment, and the like.
ポリウレタン樹脂発泡体の製造は、イソシアネート末端プレポリマーを含む第1成分と、鎖延長剤(及びアミノ基含有活性水素化合物)を含む第2成分を混合して硬化させるものである。 The polyurethane resin foam is produced by mixing and curing a first component containing an isocyanate-terminated prepolymer and a second component containing a chain extender (and an amino group-containing active hydrogen compound).
ポリウレタン樹脂発泡体の製造方法としては、中空ビーズを添加させる方法、機械的発泡法、化学的発泡法などが挙げられる。 Examples of the method for producing a polyurethane resin foam include a method of adding hollow beads, a mechanical foaming method, and a chemical foaming method.
特に、ポリアルキルシロキサンとポリエーテルの共重合体であって活性水素基を有しないシリコン系界面活性剤を使用した機械的発泡法が好ましい。かかるシリコン系ノニオン界面活性剤としては、SH−193(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製)、L−5340(日本ユニカ製)等が好適な化合物として例示される。 In particular, a mechanical foaming method using a silicone surfactant which is a copolymer of polyalkylsiloxane and polyether and does not have an active hydrogen group is preferable. Examples of suitable silicon-based nonionic surfactants include SH-193 (manufactured by Toray Dow Corning Silicone) and L-5340 (manufactured by Nippon Unica).
必要に応じて、ポリウレタン樹脂発泡体中には、酸化防止剤等の安定剤、滑剤、顔料、充填剤、帯電防止剤、その他の添加剤を加えてもよい。 If necessary, stabilizers such as antioxidants, lubricants, pigments, fillers, antistatic agents, and other additives may be added to the polyurethane resin foam.
研磨パッド(研磨層)を構成する微細気泡タイプのポリウレタン樹脂発泡体を製造する方法の例について以下に説明する。かかるポリウレタン樹脂発泡体の製造方法は、以下の工程を有する。
1)イソシアネート末端プレポリマーの気泡分散液を作製する発泡工程
イソシアネート末端プレポリマー(第1成分)にシリコン系界面活性剤を添加し、非反応性気体の存在下で撹拌し、非反応性気体を微細気泡として分散させて気泡分散液とする。前記プレポリマーが常温で固体の場合には適宜の温度に予熱し、溶融して使用する。
2)硬化剤(鎖延長剤)混合工程
上記の気泡分散液に鎖延長剤(第2成分)を添加、混合、撹拌して発泡反応液とする。
3)注型工程
上記の発泡反応液を金型に流し込む。
4)硬化工程
金型に流し込まれた発泡反応液を加熱し、反応硬化させる。
An example of a method for producing a fine cell type polyurethane resin foam constituting the polishing pad (polishing layer) will be described below. The manufacturing method of this polyurethane resin foam has the following processes.
1) Foaming process for producing a cell dispersion of isocyanate-terminated prepolymer A silicon-based surfactant is added to the isocyanate-terminated prepolymer (first component), and the mixture is stirred in the presence of a non-reactive gas to remove the non-reactive gas. Disperse as fine bubbles to obtain a cell dispersion. When the prepolymer is solid at normal temperature, it is preheated to an appropriate temperature and melted before use.
2) Curing Agent (Chain Extender) Mixing Step A chain extender (second component) is added to the above cell dispersion, mixed and stirred to obtain a foaming reaction solution.
3) Casting process The above foaming reaction liquid is poured into a mold.
4) Curing process The foaming reaction liquid poured into the mold is heated and reacted and cured.
前記微細気泡を形成するために使用される非反応性気体としては、可燃性でないものが好ましく、具体的には窒素、酸素、炭酸ガス、ヘリウムやアルゴン等の希ガスやこれらの混合気体が例示され、乾燥して水分を除去した空気の使用がコスト的にも最も好ましい。 As the non-reactive gas used to form the fine bubbles, non-flammable gases are preferable, and specific examples include nitrogen, oxygen, carbon dioxide, rare gases such as helium and argon, and mixed gases thereof. In view of cost, it is most preferable to use air that has been dried to remove moisture.
非反応性気体を微細気泡状にしてシリコン系界面活性剤を含む第1成分に分散させる撹拌装置としては、公知の撹拌装置は特に限定なく使用可能であり、具体的にはホモジナイザー、ディゾルバー、2軸遊星型ミキサー(プラネタリーミキサー)等が例示される。撹拌装置の撹拌翼の形状も特に限定されないが、ホイッパー型の撹拌翼の使用にて微細気泡が得られ好ましい。 A known stirring device can be used without particular limitation as a stirring device for dispersing non-reactive gas in the form of fine bubbles and dispersed in the first component containing the silicon-based surfactant. Specifically, a homogenizer, a dissolver, 2 A shaft planetary mixer (planetary mixer) is exemplified. The shape of the stirring blade of the stirring device is not particularly limited, but it is preferable to use a whipper type stirring blade because fine bubbles can be obtained.
なお、発泡工程において気泡分散液を作成する撹拌と、混合工程における鎖延長剤を添加して混合する撹拌は、異なる撹拌装置を使用することも好ましい態様である。特に混合工程における撹拌は気泡を形成する撹拌でなくてもよく、大きな気泡を巻き込まない撹拌装置の使用が好ましい。このような撹拌装置としては、遊星型ミキサーが好適である。発泡工程と混合工程の撹拌装置を同一の撹拌装置を使用しても支障はなく、必要に応じて撹拌翼の回転速度を調整する等の撹拌条件の調整を行って使用することも好適である。 In addition, it is also a preferable aspect to use a different stirring apparatus for the stirring which produces a cell dispersion in a foaming process, and the stirring which adds and mixes the chain extender in a mixing process. In particular, the stirring in the mixing step may not be stirring that forms bubbles, and it is preferable to use a stirring device that does not involve large bubbles. As such an agitator, a planetary mixer is suitable. There is no problem even if the same stirring device is used as the stirring device for the foaming step and the mixing step, and it is also preferable to adjust the stirring conditions such as adjusting the rotation speed of the stirring blade as necessary. .
ポリウレタン樹脂発泡体の製造方法においては、発泡反応液を型に流し込んで流動しなくなるまで反応した発泡体を、加熱、ポストキュアすることは、発泡体の物理的特性を向上させる効果があり、極めて好適である。金型に発泡反応液を流し込んで直ちに加熱オーブン中に入れてポストキュアを行う条件としてもよく、そのような条件下でもすぐに反応成分に熱が伝達されないので、気泡径が大きくなることはない。硬化反応は、常圧で行うことが気泡形状が安定するために好ましい。 In the method for producing a polyurethane resin foam, heating and post-curing the foam that has reacted until the foaming reaction liquid is poured into the mold and no longer flows has the effect of improving the physical properties of the foam. Is preferred. The foam reaction solution may be poured into the mold and immediately put into a heating oven for post cure, and heat is not immediately transferred to the reaction components under such conditions, so the bubble size does not increase. . The curing reaction is preferably performed at normal pressure because the bubble shape is stable.
ポリウレタン樹脂発泡体において、第3級アミン系等の公知のポリウレタン反応を促進する触媒を使用してもかまわない。触媒の種類、添加量は、混合工程後、所定形状の型に流し込む流動時間を考慮して選択する。 In the polyurethane resin foam, a known catalyst that promotes a polyurethane reaction such as tertiary amine may be used. The type and addition amount of the catalyst are selected in consideration of the flow time for pouring into a mold having a predetermined shape after the mixing step.
ポリウレタン樹脂発泡体の製造は、各成分を計量して容器に投入し、撹拌するバッチ方式であっても、また撹拌装置に各成分と非反応性気体を連続して供給して撹拌し、気泡分散液を送り出して成形品を製造する連続生産方式であってもよい。 Polyurethane resin foam can be manufactured by batch feeding each component into a container and stirring, or by continuously supplying each component and non-reactive gas to the stirring device and stirring, It may be a continuous production method in which a dispersion is sent out to produce a molded product.
また、ポリウレタン樹脂発泡体の原料となるプレポリマーを反応容器に入れ、その後鎖延長剤等を投入、撹拌後、所定の大きさの注型に流し込みブロックを作製し、そのブロックを鉋状、あるいはバンドソー状のスライサーを用いてスライスする方法、又は前述の注型の段階で、薄いシート状にしても良い。また、原料となる樹脂を溶解し、Tダイから押し出し成形し直接シート状のポリウレタン樹脂発泡体を得ても良い。 In addition, a prepolymer as a raw material of the polyurethane resin foam is put into a reaction vessel, and then a chain extender or the like is added, stirred, and then poured into a casting mold of a predetermined size, and the block is shaped like a bowl, or A thin sheet may be formed in the method of slicing using a band saw slicer or the above-described casting step. Alternatively, the raw material resin may be dissolved and extruded from a T-die to directly obtain a sheet-like polyurethane resin foam.
本発明において、前記ポリウレタン樹脂発泡体の平均気泡径は、70μm以下であることが好ましく、さらに好ましくは30〜60μmである。この範囲から逸脱する場合は、研磨後の研磨対象物のプラナリティ(平坦性)が低下する傾向にある。 In this invention, it is preferable that the average cell diameter of the said polyurethane resin foam is 70 micrometers or less, More preferably, it is 30-60 micrometers. When deviating from this range, the planarity (flatness) of the polished object after polishing tends to decrease.
本発明の研磨パッド(研磨層)の研磨対象物と接触する研磨表面には、スラリーを保持・更新する表面形状を有することが好ましい。発泡体からなる研磨層は、研磨表面に多くの開口を有し、スラリーを保持・更新する働きを持っているが、更なるスラリーの保持性とスラリーの更新を効率よく行うため、また研磨対象物との吸着による研磨対象物の破壊を防ぐためにも、研磨表面に凹凸構造を有することが好ましい。凹凸構造は、スラリーを保持・更新する形状であれば特に限定されるものではなく、例えば、XY格子溝、同心円状溝、貫通孔、貫通していない穴、多角柱、円柱、螺旋状溝、偏心円状溝、放射状溝、及びこれらの溝を組み合わせたものが挙げられる。また、これらの凹凸構造は規則性のあるものが一般的であるが、スラリーの保持・更新性を望ましいものにするため、ある範囲ごとに溝ピッチ、溝幅、溝深さ等を変化させることも可能である。 The polishing surface of the polishing pad (polishing layer) of the present invention that is in contact with the object to be polished preferably has a surface shape that holds and renews the slurry. The polishing layer made of foam has many openings on the polishing surface and has the function of holding and renewing the slurry. However, in order to more efficiently retain the slurry and renew the slurry, it is also a subject of polishing. In order to prevent destruction of the object to be polished due to adsorption with the object, it is preferable that the polishing surface has an uneven structure. The concavo-convex structure is not particularly limited as long as it is a shape that holds and renews the slurry. For example, an XY lattice groove, a concentric circular groove, a through hole, a non-penetrating hole, a polygonal column, a cylinder, a spiral groove, Examples include eccentric circular grooves, radial grooves, and combinations of these grooves. In addition, these uneven structures are generally regular, but in order to make the slurry retention and renewability desirable, the groove pitch, groove width, groove depth, etc. should be changed for each range. Is also possible.
前記凹凸構造の作製方法は特に限定されるものではないが、例えば、所定サイズのバイトのような治具を用い機械切削する方法、所定の表面形状を有した金型に樹脂を流しこみ、硬化させることにより作製する方法、所定の表面形状を有したプレス板で樹脂をプレスし作製する方法、フォトリソグラフィを用いて作製する方法、印刷手法を用いて作製する方法、炭酸ガスレーザーなどを用いたレーザー光による作製方法などが挙げられる。 The method for producing the concavo-convex structure is not particularly limited. For example, a method of machine cutting using a jig such as a tool of a predetermined size, pouring a resin into a mold having a predetermined surface shape, and curing. Using a press plate having a predetermined surface shape, a method of producing a resin by pressing, a method of producing using photolithography, a method of producing using a printing technique, a carbon dioxide laser, etc. Examples include a manufacturing method using laser light.
また、前記研磨層の厚みバラツキは100μm以下であることが好ましい。厚みバラツキが100μmを越えるものは、研磨層に大きなうねりを持ったものとなり、研磨対象物に対する接触状態が異なる部分ができ、研磨特性に悪影響を与える。また、研磨層の厚みバラツキを解消するため、一般的には、研磨初期に研磨層表面をダイヤモンド砥粒を電着、融着させたドレッサーを用いてドレッシングするが、上記範囲を超えたものは、ドレッシング時間が長くなり、生産効率を低下させるものとなる。 The thickness variation of the polishing layer is preferably 100 μm or less. When the thickness variation exceeds 100 μm, the polishing layer has a large undulation, and there are portions where the contact state with the object to be polished is different, which adversely affects the polishing characteristics. In order to eliminate the thickness variation of the polishing layer, in general, the surface of the polishing layer is dressed with a dresser in which diamond abrasive grains are electrodeposited and fused in the initial stage of polishing. As a result, the dressing time becomes longer and the production efficiency is lowered.
研磨層の厚みのバラツキを抑える方法としては、所定厚みにスライスした研磨シート表面をバフィングする方法が挙げられる。また、バフィングする際には、粒度などが異なる研磨材で段階的に行うことが好ましい。 Examples of a method for suppressing the variation in the thickness of the polishing layer include a method of buffing the surface of the polishing sheet sliced to a predetermined thickness. Moreover, when buffing, it is preferable to carry out stepwise with abrasives having different particle sizes.
本発明の研磨パッドは、前記研磨層とクッションシートとを貼り合わせたものであってもよい。 The polishing pad of the present invention may be a laminate of the polishing layer and a cushion sheet.
前記クッションシート(クッション層)は、研磨層の特性を補うものである。クッションシートは、CMPにおいて、トレードオフの関係にあるプラナリティとユニフォーミティの両者を両立させるために必要なものである。プラナリティとは、パターン形成時に発生する微小凹凸のある研磨対象物を研磨した時のパターン部の平坦性をいい、ユニフォーミティとは、研磨対象物全体の均一性をいう。研磨層の特性によって、プラナリティを改善し、クッションシートの特性によってユニフォーミティを改善する。本発明の研磨パッドにおいては、クッションシートは研磨層より柔らかいものを用いることが好ましい。 The cushion sheet (cushion layer) supplements the characteristics of the polishing layer. The cushion sheet is necessary for achieving both planarity and uniformity in a trade-off relationship in CMP. Planarity refers to the flatness of a pattern portion when a polishing object having minute irregularities generated during pattern formation is polished, and uniformity refers to the uniformity of the entire polishing object. The planarity is improved by the characteristics of the polishing layer, and the uniformity is improved by the characteristics of the cushion sheet. In the polishing pad of the present invention, it is preferable to use a cushion sheet that is softer than the polishing layer.
前記クッションシートとしては、例えば、ポリエステル不織布、ナイロン不織布、アクリル不織布などの繊維不織布やポリウレタンを含浸したポリエステル不織布のような樹脂含浸不織布、ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォームなどの高分子樹脂発泡体、ブタジエンゴム、イソプレンゴムなどのゴム性樹脂、感光性樹脂などが挙げられる。 Examples of the cushion sheet include a fiber nonwoven fabric such as a polyester nonwoven fabric, a nylon nonwoven fabric, and an acrylic nonwoven fabric, a resin-impregnated nonwoven fabric such as a polyester nonwoven fabric impregnated with polyurethane, a polymer resin foam such as polyurethane foam and polyethylene foam, a butadiene rubber, Examples thereof include rubber resins such as isoprene rubber and photosensitive resins.
研磨層とクッションシートとを貼り合わせる手段としては、例えば、研磨層とクッションシートとを両面テープで挟みプレスする方法が挙げられる。 Examples of means for attaching the polishing layer and the cushion sheet include a method of pressing the polishing layer and the cushion sheet with a double-sided tape.
前記両面テープは、不織布やフィルム等の基材の両面に接着層を設けた一般的な構成を有するものである。クッションシートへのスラリーの浸透等を防ぐことを考慮すると、基材にフィルムを用いることが好ましい。また、接着層の組成としては、例えば、ゴム系接着剤やアクリル系接着剤等が挙げられる。金属イオンの含有量を考慮すると、アクリル系接着剤は、金属イオン含有量が少ないため好ましい。また、研磨層とクッションシートは組成が異なることもあるため、両面テープの各接着層の組成を異なるものとし、各層の接着力を適正化することも可能である。 The double-sided tape has a general configuration in which adhesive layers are provided on both sides of a substrate such as a nonwoven fabric or a film. In consideration of preventing the penetration of the slurry into the cushion sheet, it is preferable to use a film for the substrate. Examples of the composition of the adhesive layer include rubber adhesives and acrylic adhesives. Considering the content of metal ions, an acrylic adhesive is preferable because the metal ion content is low. In addition, since the composition of the polishing layer and the cushion sheet may be different, the composition of each adhesive layer of the double-sided tape can be made different so that the adhesive force of each layer can be optimized.
本発明の研磨パッドは、プラテンと接着する面に両面テープが設けられていてもよい。該両面テープとしては、上述と同様に基材の両面に接着層を設けた一般的な構成を有するものを用いることができる。基材としては、例えば不織布やフィルム等が挙げられる。研磨パッドの使用後のプラテンからの剥離を考慮すれば、基材にフィルムを用いることが好ましい。また、接着層の組成としては、例えば、ゴム系接着剤やアクリル系接着剤等が挙げられる。金属イオンの含有量を考慮すると、アクリル系接着剤は、金属イオン含有量が少ないため好ましい。 The polishing pad of the present invention may be provided with a double-sided tape on the surface to be bonded to the platen. As the double-sided tape, a tape having a general configuration in which an adhesive layer is provided on both surfaces of a base material can be used as described above. As a base material, a nonwoven fabric, a film, etc. are mentioned, for example. In consideration of peeling from the platen after use of the polishing pad, it is preferable to use a film for the substrate. Examples of the composition of the adhesive layer include rubber adhesives and acrylic adhesives. Considering the content of metal ions, an acrylic adhesive is preferable because the metal ion content is low.
半導体デバイスは、前記研磨パッドを用いて半導体ウエハの表面を研磨する工程を経て製造される。半導体ウエハとは、一般にシリコンウエハ上に配線金属及び酸化膜を積層したものである。半導体ウエハの研磨方法、研磨装置は特に制限されず、例えば、図1に示すように研磨パッド(研磨層)1を支持する研磨定盤2と、半導体ウエハ4を支持する支持台(ポリシングヘッド)5とウエハへの均一加圧を行うためのバッキング材と、研磨剤3の供給機構を備えた研磨装置などを用いて行われる。研磨パッド1は、例えば、両面テープで貼り付けることにより、研磨定盤2に装着される。研磨定盤2と支持台5とは、それぞれに支持された研磨パッド1と半導体ウエハ4が対向するように配置され、それぞれに回転軸6、7を備えている。また、支持台5側には、半導体ウエハ4を研磨パッド1に押し付けるための加圧機構が設けてある。研磨に際しては、研磨定盤2と支持台5とを回転させつつ半導体ウエハ4を研磨パッド1に押し付け、スラリーを供給しながら研磨を行う。スラリーの流量、研磨荷重、研磨定盤回転数、及びウエハ回転数は特に制限されず、適宜調整して行う。
The semiconductor device is manufactured through a step of polishing the surface of the semiconductor wafer using the polishing pad. A semiconductor wafer is generally a laminate of a wiring metal and an oxide film on a silicon wafer. The method and apparatus for polishing the semiconductor wafer are not particularly limited. For example, as shown in FIG. 1, a polishing
これにより半導体ウエハ4の表面の突出した部分が除去されて平坦状に研磨される。その後、ダイシング、ボンディング、パッケージング等することにより半導体デバイスが製造される。半導体デバイスは、演算処理装置やメモリー等に用いられる。
As a result, the protruding portion of the surface of the
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited to these Examples.
[測定、評価方法]
(ポリオール成分の数平均分子量の測定)
ポリオール成分の数平均分子量は、GPC(ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィ)にて測定し、標準ポリスチレンにより換算した。
GPC装置:島津製作所製、LC−10A
カラム:Polymer Laboratories社製、(PLgel、5μm、500Å)、(PLgel、5μm、100Å)、及び(PLgel、5μm、50Å)の3つのカラムを連結して使用
流量:1.0ml/min
濃度:1.0g/l
注入量:40μl
カラム温度:40℃
溶離液:テトラヒドロフラン
(平均気泡径の測定)
作製したポリウレタン樹脂発泡体を厚み1mm以下になるべく薄くミクロトームカッターで平行に切り出したものを測定用試料とした。試料表面を走査型電子顕微鏡(日立サイエンスシステムズ社製、S−3500N)で100倍にて撮影した。そして、画像解析ソフト(MITANIコーポレーション社製、WIN−ROOF)を用いて、任意範囲の全気泡の円相当径を測定し、その測定値から平均気泡径を算出した。
[Measurement and evaluation methods]
(Measurement of number average molecular weight of polyol component)
The number average molecular weight of the polyol component was measured by GPC (gel permeation chromatography) and converted by standard polystyrene.
GPC device: manufactured by Shimadzu Corporation, LC-10A
Column: Polymer Laboratories, (PLgel, 5 μm, 500 mm), (PLgel, 5 μm, 100 mm), and (PLgel, 5 μm, 50 mm) connected to three columns, flow rate: 1.0 ml / min
Concentration: 1.0 g / l
Injection volume: 40 μl
Column temperature: 40 ° C
Eluent: Tetrahydrofuran (Measurement of average bubble diameter)
A sample for measurement was prepared by cutting the produced polyurethane resin foam in parallel with a microtome cutter as thin as possible to a thickness of 1 mm or less. The sample surface was photographed at 100 times with a scanning electron microscope (S-3500N, manufactured by Hitachi Science Systems). Then, using an image analysis software (WIN-ROOF, manufactured by MITANI Corporation), the equivalent circle diameter of all bubbles in an arbitrary range was measured, and the average bubble diameter was calculated from the measured value.
(比重測定)
JIS Z8807−1976に準拠して行った。作製したポリウレタン樹脂発泡体を4cm×8.5cmの短冊状(厚み:任意)に切り出したものを比重測定用試料とし、温度23℃±2℃、湿度50%±5%の環境で16時間静置した。測定には比重計(ザルトリウス社製)を用い、比重を測定した。
(Specific gravity measurement)
This was performed according to JIS Z8807-1976. The produced polyurethane resin foam was cut into a 4 cm × 8.5 cm strip (thickness: arbitrary) and used as a sample for measuring specific gravity, and allowed to stand for 16 hours in an environment of temperature 23 ° C. ± 2 ° C. and humidity 50% ± 5%. I put it. The specific gravity was measured using a hydrometer (manufactured by Sartorius).
(硬度測定)
JIS K6253−1997に準拠して行った。作製したポリウレタン樹脂発泡体を2cm×2cm(厚み:任意)の大きさに切り出したものを硬度測定用試料とし、温度23℃±2℃、湿度50%±5%の環境で16時間静置した。測定時には、試料を重ね合わせ、厚み6mm以上とした。硬度計(高分子計器社製、アスカーD型硬度計)を用い、硬度を測定した。
(Hardness measurement)
This was performed in accordance with JIS K6253-1997. The produced polyurethane resin foam was cut into a size of 2 cm × 2 cm (thickness: arbitrary) and used as a sample for hardness measurement, and was allowed to stand for 16 hours in an environment of temperature 23 ° C. ± 2 ° C. and humidity 50% ± 5%. . At the time of measurement, the samples were overlapped to a thickness of 6 mm or more. The hardness was measured using a hardness meter (manufactured by Kobunshi Keiki Co., Ltd., Asker D type hardness meter).
(研磨特性の評価)
研磨装置としてSPP600S(岡本工作機械社製)を用い、作製した研磨パッドを用いて、研磨特性の評価を行った。研磨速度は、8インチのシリコンウエハに熱酸化膜を1μm製膜したものを、約0.5μm研磨して、このときの時間から算出した。酸化膜の膜厚測定には、干渉式膜厚測定装置(大塚電子社製)を用いた。研磨条件としては、スラリーとして、シリカスラリー(SS12、キャボット社製)を研磨中に流量150ml/min添加した。研磨荷重としては350g/cm2、研磨定盤回転数35rpm、ウエハ回転数30rpmとした。
(Evaluation of polishing characteristics)
Using SPP600S (manufactured by Okamoto Machine Tool Co., Ltd.) as a polishing apparatus, polishing characteristics were evaluated using the prepared polishing pad. The polishing rate was calculated from the time obtained by polishing about 0.5 μm of a 1-μm thermal oxide film formed on an 8-inch silicon wafer. An interference type film thickness measuring device (manufactured by Otsuka Electronics Co., Ltd.) was used for measuring the thickness of the oxide film. As polishing conditions, silica slurry (SS12, manufactured by Cabot Corporation) was added as a slurry at a flow rate of 150 ml / min. The polishing load was 350 g / cm 2 , the polishing platen rotation number was 35 rpm, and the wafer rotation number was 30 rpm.
平坦化特性の評価では、8インチシリコンウエハに熱酸化膜を0.5μm堆積させた後、所定のパターニングを行った後、p−TEOSにて酸化膜を1μm堆積させ、初期段差0.5μmのパターン付きウエハを作製し、このウエハを前述条件にて研磨を行い、研磨後、各段差を測定し平坦化特性を評価した。 In the evaluation of the planarization characteristics, after depositing a thermal oxide film of 0.5 μm on an 8-inch silicon wafer and performing predetermined patterning, an oxide film of 1 μm is deposited by p-TEOS, and an initial step of 0.5 μm is formed. A wafer with a pattern was prepared, this wafer was polished under the above-mentioned conditions, and after polishing, each step was measured to evaluate the planarization characteristics.
平坦化特性としては2つの段差を測定した。一つはローカル段差であり、これは幅270μmのラインが30μmのスペースで並んだパターンにおける段差であり、1分後の段差を測定した。もう一つは削れ量であり、幅270μmのラインが30μmのスペースで並んだパターンと幅30μmのラインが270μmのスペースで並んだパターンにおいて、上記の2種のパターンのライン上部の段差が2000Å以下になるときの270μmのスペースの削れ量を測定した。ローカル段差の数値が低いとウエハ上のパターン依存により発生した酸化膜の凹凸に対し、ある時間において平坦になる速度が速いことを示す。また、スペースの削れ量が少ないと削れて欲しくない部分の削れ量が少なく平坦性が高いことを示す。 Two steps were measured as the flattening characteristics. One is a local step, which is a step in a pattern in which lines having a width of 270 μm are arranged in a space of 30 μm, and the step after one minute was measured. The other is the amount of scraping. In the pattern in which lines with a width of 270 μm are arranged in a space of 30 μm and the pattern in which lines with a width of 30 μm are arranged in a space of 270 μm, the level difference between the above two patterns is 2000 mm or less. The amount of scraping of the 270 μm space was measured. When the numerical value of the local step is low, it indicates that the flattening speed in a certain time is high with respect to the unevenness of the oxide film caused by the pattern dependence on the wafer. Further, when the amount of scraping of the space is small, the amount of shaving of a portion that is not desired to be shaved is small and flatness is high.
実施例1
容器にイソホロンジイソシアネート(以下、IPDIと略す。)1551重量部、数平均分子量1018のポリテトラメチレンエーテルグリコール(以下、PTMGと略す。)1849重量部、及びN−メチル−ジエタノールアミン(以下、NMDEAと略す。)200重量部を入れ、100℃で3時間反応させてイソシアネート末端プレポリマー(A)を得た。PTMG/NMDEA(モル比)は、1.08である。
該プレポリマー(A)100重量部及びシリコン系界面活性剤(東レ・ダウコーニング・シリコーン社製、SH−193)3重量部を重合容器内に加えて混合し、80℃に調整して減圧脱泡した。その後、撹拌翼を用いて、回転数900rpmで反応系内に気泡を取り込むように激しく約4分間撹拌を行った。そこへ予め90℃に溶融した4,4’−ジアミノ−3,3’−ジエチル−5,5’−ジメチルジフェニルメタン(以下、MEDと略す。)25重量部を添加した。該混合液を約1分間撹拌した後、パン型のオープンモールド(注型容器)へ流し込んだ。この混合液の流動性がなくなった時点でオーブン内に入れ、100℃で16時間ポストキュアを行い、ポリウレタン樹脂発泡体ブロックを得た。 バンドソータイプのスライサーを使用して該ポリウレタン樹脂発泡体ブロックをスライスし、ポリウレタン樹脂発泡体シートを得た。次に、バフ機(アミテック社製)を使用して、厚さ1.27mmになるまで該シートの表面バフ処理をし、厚み精度を整えたシートとした。このバフ処理をしたシートを直径61cmの大きさで打ち抜き、溝加工機を用いて表面に溝幅0.25mm、溝ピッチ1.50mm、溝深さ0.40mmの同心円状の溝加工を行い研磨シートを得た。この研磨シートの溝加工面と反対側の面にラミ機を使用して、両面テープ(積水化学工業社製、ダブルタックテープ)を貼りつけた。更に、コロナ処理をしたクッションシート(東レ社製、ポリエチレンフォーム、トーレペフ、厚み0.8mm)の表面をバフ処理し、それをラミ機を使用して前記両面テープに貼り合わせた。さらに、クッションシートの他面にラミ機を使用して両面テープを貼り合わせて研磨パッドを作製した。
Example 1
In a container, 1551 parts by weight of isophorone diisocyanate (hereinafter abbreviated as IPDI), 1849 parts by weight of polytetramethylene ether glycol (hereinafter abbreviated as PTMG) having a number average molecular weight of 1018, and N-methyl-diethanolamine (hereinafter abbreviated as NMDEA). 200 parts by weight were added and reacted at 100 ° C. for 3 hours to obtain an isocyanate-terminated prepolymer (A). PTMG / NMDEA (molar ratio) is 1.08.
100 parts by weight of the prepolymer (A) and 3 parts by weight of a silicon surfactant (manufactured by Toray Dow Corning Silicone, SH-193) are added to the polymerization vessel and mixed, adjusted to 80 ° C. and depressurized under reduced pressure. Foamed. Then, it stirred vigorously for about 4 minutes so that a bubble might be taken in in a reaction system with the rotation speed of 900 rpm using the stirring blade. 25 parts by weight of 4,4′-diamino-3,3′-diethyl-5,5′-dimethyldiphenylmethane (hereinafter abbreviated as MED) previously melted at 90 ° C. was added thereto. The mixed solution was stirred for about 1 minute and then poured into a pan-shaped open mold (casting container). When the fluidity of the mixed solution disappeared, it was placed in an oven and post-cured at 100 ° C. for 16 hours to obtain a polyurethane resin foam block. The polyurethane resin foam block was sliced using a band saw type slicer to obtain a polyurethane resin foam sheet. Next, using a buffing machine (Amitech Co., Ltd.), the surface of the sheet was buffed to a thickness of 1.27 mm to obtain a sheet with an adjusted thickness accuracy. The buffed sheet is punched out with a diameter of 61 cm, and is polished by using a groove processing machine to process concentric grooves with a groove width of 0.25 mm, a groove pitch of 1.50 mm, and a groove depth of 0.40 mm. A sheet was obtained. A double-sided tape (manufactured by Sekisui Chemical Co., Ltd., double tack tape) was applied to the surface of the polishing sheet opposite to the grooved surface using a laminator. Further, the surface of the corona-treated cushion sheet (manufactured by Toray Industries, Inc., polyethylene foam, Torepef, thickness 0.8 mm) was buffed and bonded to the double-sided tape using a laminator. Further, a double-sided tape was attached to the other surface of the cushion sheet using a laminator to prepare a polishing pad.
実施例2
容器にIPDI(1566重量部)、PTMG(1867重量部)、モノエタノールアミン(以下、MEAと略す。)17重量部、及びジエチレングリコール(以下、DEGと略す。)150重量部を入れ、100℃で3時間反応させてイソシアネート末端プレポリマー(B)を得た。PTMG/(MEA+DEG)(モル比)は、1.08である。MEA/DEG(モル比)は、0.2である。
実施例1において、イソシアネート末端プレポリマー(A)100重量部の代わりに、イソシアネート末端プレポリマー(B)100重量部を用いた以外は実施例1と同様の方法で研磨パッドを作製した。
Example 2
A container is charged with IPDI (1566 parts by weight), PTMG (1867 parts by weight), monoethanolamine (hereinafter abbreviated as MEA) 17 parts by weight, and diethylene glycol (hereinafter abbreviated as DEG) 150 parts by weight. It was made to react for 3 hours and the isocyanate terminal prepolymer (B) was obtained. PTMG / (MEA + DEG) (molar ratio) is 1.08. The MEA / DEG (molar ratio) is 0.2.
A polishing pad was prepared in the same manner as in Example 1 except that 100 parts by weight of the isocyanate-terminated prepolymer (B) was used instead of 100 parts by weight of the isocyanate-terminated prepolymer (A).
実施例3
容器にIPDI(1573重量部)、PTMG(1875重量部)、MEA(39重量部)、及びDEG(113重量部)を入れ、100℃で3時間反応させてイソシアネート末端プレポリマー(C)を得た。PTMG/(MEA+DEG)(モル比)は、1.08である。MEA/DEG(モル比)は、0.6である。
実施例1において、イソシアネート末端プレポリマー(A)100重量部の代わりに、イソシアネート末端プレポリマー(C)100重量部を用いた以外は実施例1と同様の方法で研磨パッドを作製した。
Example 3
IPDI (1573 parts by weight), PTMG (1875 parts by weight), MEA (39 parts by weight), and DEG (113 parts by weight) are placed in a container and reacted at 100 ° C. for 3 hours to obtain an isocyanate-terminated prepolymer (C). It was. PTMG / (MEA + DEG) (molar ratio) is 1.08. The MEA / DEG (molar ratio) is 0.6.
In Example 1, a polishing pad was prepared in the same manner as in Example 1 except that 100 parts by weight of the isocyanate-terminated prepolymer (C) was used instead of 100 parts by weight of the isocyanate-terminated prepolymer (A).
実施例4
容器にIPDI(1243重量部)、ウレタン変性3量化ヘキサメチレンジイソシアネート(コロネートHX、日本ポリウレタン社製)457重量部、PTMG(1744重量部)、MEA(16重量部)、及びDEG(140重量部)を入れ、100℃で3時間反応させてイソシアネート末端プレポリマー(D)を得た。PTMG/(MEA+DEG)(モル比)は、1.08である。MEA/DEG(モル比)は、0.2である。
実施例1において、イソシアネート末端プレポリマー(A)100重量部の代わりに、イソシアネート末端プレポリマー(D)100重量部を用いた以外は実施例1と同様の方法で研磨パッドを作製した。
Example 4
In a container, IPDI (1243 parts by weight), urethane-modified trimerized hexamethylene diisocyanate (Coronate HX, manufactured by Nippon Polyurethane) 457 parts by weight, PTMG (1744 parts by weight), MEA (16 parts by weight), and DEG (140 parts by weight) And reacted at 100 ° C. for 3 hours to obtain an isocyanate-terminated prepolymer (D). PTMG / (MEA + DEG) (molar ratio) is 1.08. The MEA / DEG (molar ratio) is 0.2 .
In Example 1, a polishing pad was prepared in the same manner as in Example 1 except that 100 parts by weight of the isocyanate-terminated prepolymer (D) was used instead of 100 parts by weight of the isocyanate-terminated prepolymer (A).
実施例5
容器にIPDI(1561重量部)、PTMG(1861重量部)、ジエタノールアミン(以下、DEAと略す。)30重量部、及びDEG(149重量部)を入れ、100℃で3時間反応させてイソシアネート末端プレポリマー(E)を得た。PTMG/(DEA+DEG)(モル比)は、1.08である。DEA/DEG(モル比)は、0.2である。
実施例1において、イソシアネート末端プレポリマー(A)100重量部の代わりに、イソシアネート末端プレポリマー(E)100重量部を用い、MEDを25重量部から24重量部に変更した以外は実施例1と同様の方法で研磨パッドを作製した。
Example 5
In a container, IPDI (1561 parts by weight), PTMG (1861 parts by weight), diethanolamine (hereinafter abbreviated as DEA) 30 parts by weight, and DEG (149 parts by weight) are allowed to react at 100 ° C. for 3 hours. Polymer (E) was obtained. PTMG / (DEA + DEG) (molar ratio) is 1.08. DEA / DEG (molar ratio) is 0.2.
In Example 1, instead of 100 parts by weight of the isocyanate-terminated prepolymer (A), 100 parts by weight of the isocyanate-terminated prepolymer (E) was used, and the MED was changed from 25 parts by weight to 24 parts by weight. A polishing pad was produced in the same manner.
実施例6
容器にIPDI(1561重量部)、PTMG(1861重量部)、2−(2−アミノエチルアミノ)エタノール(以下、AEAEと略す。)29重量部、及びDEG(149重量部)を入れ、100℃で3時間反応させてイソシアネート末端プレポリマー(F)を得た。PTMG/(AEAE+DEG)(モル比)は、1.08である。AEAE/DEG(モル比)は、0.2である。
実施例1において、イソシアネート末端プレポリマー(A)100重量部の代わりに、イソシアネート末端プレポリマー(F)100重量部を用い、MEDを25重量部から24重量部に変更した以外は実施例1と同様の方法で研磨パッドを作製した。
Example 6
In a container, IPDI (1561 parts by weight), PTMG (1861 parts by weight), 2- (2-aminoethylamino) ethanol (hereinafter abbreviated as AEAE) 29 parts by weight, and DEG (149 parts by weight) are placed, and 100 ° C. For 3 hours to obtain an isocyanate-terminated prepolymer (F). PTMG / (AEAE + DEG) (molar ratio) is 1.08. AEAE / DEG (molar ratio) is 0.2.
In Example 1, instead of 100 parts by weight of the isocyanate-terminated prepolymer (A), 100 parts by weight of the isocyanate-terminated prepolymer (F) was used, and the MED was changed from 25 parts by weight to 24 parts by weight. A polishing pad was produced in the same manner.
比較例1
容器にIPDI(1561重量部)、PTMG(1861重量部)、及びDEG(179重量部)を入れ、100℃で3時間反応させてイソシアネート末端プレポリマー(G)を得た。PTMG/(DEG)(モル比)は、1.08である。
実施例1において、イソシアネート末端プレポリマー(A)100重量部の代わりに、イソシアネート末端プレポリマー(G)100重量部を用いた以外は実施例1と同様の方法で研磨パッドを作製した。
Comparative Example 1
IPDI (1561 parts by weight), PTMG (1861 parts by weight), and DEG (179 parts by weight) were placed in a container and reacted at 100 ° C. for 3 hours to obtain an isocyanate-terminated prepolymer (G). PTMG / (DEG) (molar ratio) is 1.08.
A polishing pad was produced in the same manner as in Example 1 except that 100 parts by weight of the isocyanate-terminated prepolymer (G) was used instead of 100 parts by weight of the isocyanate-terminated prepolymer (A).
比較例2
容器にトルエンジイソシアネート(2,4−体/2,6−体=80/20の混合物)1229重量部、4,4’−ジシクロヘキシルメタンジイソシアネート272重量部、PTMG(1901重量部)、及びDEG(198重量部)を入れ、70℃で6時間反応させてイソシアネート末端プレポリマー(H)を得た。PTMG/(DEG)(モル比)は、1である。
実施例1において、イソシアネート末端プレポリマー(A)100重量部の代わりに、イソシアネート末端プレポリマー(H)100重量部を用い、予め90℃に溶融したMED(25重量部)の代わりに、予め120℃に溶融した4,4’−メチレンビス(o−クロロアニリン)(以下、MOCAと略す。)(30重量部)を用いた以外は実施例1と同様の方法で研磨パッドを作製した。
Comparative Example 2
In a container, 1229 parts by weight of toluene diisocyanate (mixture of 2,4-isomer / 2,6-isomer = 80/20), 272 parts by weight of 4,4′-dicyclohexylmethane diisocyanate, PTMG (1901 parts by weight), and DEG (198 Part by weight) and reacted at 70 ° C. for 6 hours to obtain an isocyanate-terminated prepolymer (H). PTMG / (DEG) (molar ratio) is 1.
In Example 1, instead of 100 parts by weight of the isocyanate-terminated prepolymer (A), 100 parts by weight of the isocyanate-terminated prepolymer (H) was used, and instead of MED (25 parts by weight) previously melted at 90 ° C., 120 parts by weight was used. A polishing pad was produced in the same manner as in Example 1 except that 4,4′-methylenebis (o-chloroaniline) (hereinafter abbreviated as MOCA) (30 parts by weight) melted at 0 ° C. was used.
比較例3
容器にIPDI(1653重量部)、PTMG(1744重量部)、トリエタノールアミン(以下、TEAと略す。)100重量部、及びDEG(103重量部)を入れ、100℃で3時間反応させてイソシアネート末端プレポリマー(I)を得た。PTMG/(TEA+DEG)(モル比)は、1.05である。TEA/DEG(モル比)は、0.69である。
実施例1において、イソシアネート末端プレポリマー(A)100重量部の代わりに、イソシアネート末端プレポリマー(I)100重量部を用い、MEDを25重量部から27重量部に変更した以外は実施例1と同様の方法で研磨パッドを作製した。
Comparative Example 3
IPDI (1653 parts by weight), PTMG (1744 parts by weight), triethanolamine (hereinafter abbreviated as TEA) 100 parts by weight and DEG (103 parts by weight) are placed in a container and reacted at 100 ° C. for 3 hours to produce isocyanate. Terminal prepolymer (I) was obtained. PTMG / (TEA + DEG) (molar ratio) is 1.05. TEA / DEG (molar ratio) is 0.69.
In Example 1, instead of 100 parts by weight of the isocyanate-terminated prepolymer (A), 100 parts by weight of the isocyanate-terminated prepolymer (I) was used, and the MED was changed from 25 parts by weight to 27 parts by weight. A polishing pad was produced in the same manner.
実施例及び比較例にて得られた研磨パッドを使用して研磨試験を行い、研磨特性を評価した。その結果を表1に示す。
表1の結果より、本発明の研磨パッドは、従来の研磨パッドに比べて高硬度であるため平坦化特性に優れており、またハロゲンフリーのため環境面でも優れている。 From the results shown in Table 1, the polishing pad of the present invention is superior in flattening characteristics because of its higher hardness than conventional polishing pads, and is also excellent in terms of environment because it is halogen-free.
1:研磨パッド(研磨層)
2:研磨定盤
3:研磨剤(スラリー)
4:研磨対象物(半導体ウエハ)
5:支持台(ポリシングヘッド)
6、7:回転軸
1: Polishing pad (polishing layer)
2: Polishing surface plate 3: Abrasive (slurry)
4: Polishing object (semiconductor wafer)
5: Support base (polishing head)
6, 7: Rotating shaft
Claims (13)
HOCH2CH2NR1R2 (1)
〔一般式(1)において、R1はH又はCH3であり、R2はH、CH3、(CH2)nCH3、(CH2CH2O)nH、(CH2CH(CH3)O)nH、(CH2)nNH2、(CH2)nOH、又は(CH2)nSHである。ただし、n=1〜9である。〕
HOCH2CH2CH2NR3R4 (2)
〔一般式(2)において、R3はH又はCH3であり、R4はH、CH3、(CH2)nCH3、(CH2CH2O)nH、(CH2CH2CH2O)nH、(CH2CH(CH3)O)nH、(CH2)nNH2、(CH2)nOH、又は(CH2)nSHである。ただし、n=1〜9である。〕
HOCH(CH3)CH2NR5R6 (3)
〔一般式(3)において、R5はH又はCH3であり、R6はH、CH3、(CH2)nCH3、(CH2CH2O)nH、(CH2CH(CH3)O)nH、(CH2)nNH2、(CH2)nOH、又は(CH2)nSHである。ただし、n=1〜9である。〕
In a polishing pad having a polishing layer made of a polyurethane resin foam, the polyurethane resin foam comprises an isocyanate component and a high molecular weight polyol component having a number average molecular weight of 500 to 1500 (excluding the following amino group-containing active hydrogen compound) . A reaction cured product of a polyurethane raw material composition containing an isocyanate-terminated prepolymer obtained by reacting the prepolymer raw material composition and a chain extender (except the following amino group-containing active hydrogen compound) (however, The prepolymer raw material composition and / or the polyurethane raw material composition is at least one selected from the group consisting of the following general formulas (1) to (3): A polishing pad comprising an amino group-containing active hydrogen compound.
HOCH 2 CH 2 NR 1 R 2 (1)
In [general formula (1), R 1 is H or CH 3, R 2 is H, CH 3, (CH 2 ) n CH 3, (CH 2 CH 2 O) n H, (CH 2 CH (CH 3 ) O) n H, (CH 2 ) n NH 2 , (CH 2 ) n OH, or (CH 2 ) n SH. However, n = 1-9. ]
HOCH 2 CH 2 CH 2 NR 3 R 4 (2)
In [general formula (2), R 3 is H or CH 3, R 4 is H, CH 3, (CH 2 ) n CH 3, (CH 2 CH 2 O) n H, (CH 2 CH 2 CH 2 O) n H, (CH 2 CH (CH 3 ) O) n H, (CH 2 ) n NH 2 , (CH 2 ) n OH, or (CH 2 ) n SH. However, n = 1-9. ]
HOCH (CH 3 ) CH 2 NR 5 R 6 (3)
In [general formula (3), R 5 is H or CH 3, R 6 is H, CH 3, (CH 2 ) n CH 3, (CH 2 CH 2 O) n H, (CH 2 CH (CH 3 ) O) n H, (CH 2 ) n NH 2 , (CH 2 ) n OH, or (CH 2 ) n SH. However, n = 1-9. ]
The method of manufacturing a semiconductor device including a step of polishing a surface of a semiconductor wafer using a polishing pad according to any one of claims 1 to 12.
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