JP6357291B2 - Polishing pad - Google Patents

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Description

本発明は、研磨パッドに係り、特に、湿式成膜により形成されたポリウレタン発泡シートを研磨層として有する研磨パッドに関する。   The present invention relates to a polishing pad, and more particularly to a polishing pad having a polyurethane foam sheet formed by wet film formation as a polishing layer.

半導体ウェハ上にパターニングされた集積回路は微細化・高密度化が進められており、それらの配線構造を実現化するためにより低い誘電率を有する絶縁材料(low-k及び超low-k絶縁体)と銅配線の使用が進められている。このような半導体デバイス等では、表面の平坦化のための研磨加工時に、low-k及び超low-k絶縁体が従来使用していた絶縁体よりも機械強度が低いうえ付着力も弱いため、ディフェクト(スクラッチ等の研磨傷)が生じ易いという問題がある。また、配線構造の高密度化によりトポグラフィー(ディッシング・エロージョン等の平坦化特性)もより厳密なレベルが要求される。   Integrated circuits patterned on semiconductor wafers are being miniaturized and densified, and insulating materials with lower dielectric constants (low-k and ultra-low-k insulators) to realize their wiring structure ) And copper wiring are being used. In such semiconductor devices, low-k and ultra-low-k insulators have lower mechanical strength and weaker adhesion than conventional insulators during polishing for surface planarization. There is a problem that defects (polishing scratches such as scratches) are likely to occur. In addition, a higher level of topography (planarization characteristics such as dishing erosion) is required due to the higher density of the wiring structure.

一方、このような半導体デバイス等の研磨加工では、乾式成型法又は湿式成膜法で形成されたポリウレタン発泡シートを研磨層として有する研磨パッドが用いられている。   On the other hand, in polishing processing of such a semiconductor device or the like, a polishing pad having a polyurethane foam sheet formed by a dry molding method or a wet film forming method as a polishing layer is used.

乾式成型法による研磨パッドとしては、例えば特許文献1に記載の如く、樹脂溶液に中空微粒子を添加し成形したものが開示されている。   As a polishing pad by a dry molding method, for example, as described in Patent Document 1, a resin solution obtained by adding hollow fine particles to a resin solution is disclosed.

湿式成膜法又による研磨パッドとしては、例えば特許文献2に記載の如く、発泡構造を具備したスウェードタイプの軟質プラスチックフォームに高硬度のフィルム等を貼り合わせたものが開示されている。   As a polishing pad by a wet film forming method or the like, for example, as disclosed in Patent Document 2, a suede type soft plastic foam having a foam structure is bonded to a high hardness film or the like.

特許3013105号公報Japanese Patent No. 3013105 特許4555559号公報Japanese Patent No. 4555559

しかしながら、従来の乾式成型法による硬質な研磨パッドはトポグラフィーに優れるものの、スクラッチの量が許容できないレベルとなり、ディフェクト抑制性能(欠陥率低減性能)が犠牲になる。   However, although a hard polishing pad according to the conventional dry molding method is excellent in topography, the amount of scratches becomes an unacceptable level, and the defect suppression performance (defect rate reduction performance) is sacrificed.

また、従来の湿式成膜法による軟質な研磨パッドは、高レベルなディフェクト抑制性能を示すことができるものの、トポグラフィーに劣る。   Further, a soft polishing pad formed by a conventional wet film formation method can exhibit a high level of defect suppression performance, but is inferior to topography.

本発明の課題は、研磨パッドにおけるディフェクト抑制性能とトポグラフィーの両者を改善することにある。   An object of the present invention is to improve both defect suppression performance and topography in a polishing pad.

請求項1に係る発明は、湿式成膜により形成されたポリウレタン発泡シートを研磨層として有する研磨パッドにおいて、前記シートは、耐溶剤性の高い外殻からなる中空微小球が添加されたポリウレタン樹脂を主成分として形成され、かつ、前記ポリウレタン樹脂の100%樹脂モジュラスが5〜25MPaの範囲にあり、ポリウレタン樹脂中に、多数のポリウレタンの発泡と多数の中空微小球を均等に分散しており、各ポリウレタンの発泡は連通孔で互いに網目状に連通し、各中空微小球は独立気泡を有して存在し、研磨層の表面にポリウレタンの発泡の開口と中空微小球の気泡の開口とが形成されている。   The invention according to claim 1 is a polishing pad having a polyurethane foam sheet formed by wet film formation as a polishing layer, wherein the sheet is made of a polyurethane resin to which hollow microspheres made of a shell having high solvent resistance are added. It is formed as a main component, and the 100% resin modulus of the polyurethane resin is in the range of 5 to 25 MPa, and a large number of polyurethane foams and a large number of hollow microspheres are uniformly dispersed in the polyurethane resin. Polyurethane foam communicates with each other in a network through communication holes, and each hollow microsphere exists with closed cells, and a polyurethane foam opening and a hollow microsphere bubble opening are formed on the surface of the polishing layer. ing.

請求項2に係る発明は、請求項1に係る発明において更に、前記耐溶剤性の高い外殻が熱硬化性樹脂である。   The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1, wherein the outer shell having high solvent resistance is a thermosetting resin.

請求項3に係る発明は、請求項1又は2に係る発明において更に、前記耐溶剤性の高い外殻からなる中空微小球の比重が0.8g/cm3〜1.1g/cm3である。 The invention according to claim 3, further in the invention according to claim 1 or 2, the specific gravity of the hollow microspheres consisting of high the solvent resistance outer shell is 0.8g / cm 3 ~1.1g / cm 3 .

請求項4に係る発明は、請求項1〜3のいずれかに係る発明において更に、前記耐溶剤性の高い外殻からなる中空微小球の添加量が1質量%〜50質量%である。   The invention according to a fourth aspect is the invention according to any one of the first to third aspects, wherein the addition amount of the hollow microsphere made of the outer shell having a high solvent resistance is 1% by mass to 50% by mass.

請求項5に係る発明は、請求項1〜4のいずれかに係る発明において更に、前記シートの断面において、ポリウレタンの発泡及び中空微小球の気泡による平均空隙径が10μm〜30μmである。   The invention according to claim 5 is the invention according to any one of claims 1 to 4, wherein, in the cross section of the sheet, an average void diameter due to foaming of polyurethane and bubbles of hollow microspheres is 10 μm to 30 μm.

請求項6に係る発明は、請求項1〜5のいずれかに係る発明において更に、前記シートが、ショアA硬度を35度〜70度、密度を0.30g/cm3〜0.70g/cm3としたものである。 The invention according to claim 6 is the invention according to any one of claims 1 to 5, wherein the sheet has a Shore A hardness of 35 degrees to 70 degrees and a density of 0.30 g / cm 3 to 0.70 g / cm. Three .

請求項7に係る発明は、請求項1〜6のいずれかに係る発明において更に、前記シートが、引裂き強度を0.50N/mm〜1.60N/mmとしたものである。   The invention according to claim 7 is the invention according to any one of claims 1 to 6, wherein the sheet has a tear strength of 0.50 N / mm to 1.60 N / mm.

本発明によれば、研磨パッドにおけるディフェクト抑制性能とトポグラフィーの両者を改善することができる。   According to the present invention, both the defect suppression performance and the topography in the polishing pad can be improved.

図1は実施例1のポリウレタン発泡シートの断面図(SEM1000倍)である。1 is a cross-sectional view (SEM 1000 times) of a polyurethane foam sheet of Example 1. FIG.

1.研磨パッドの構成
本発明の研磨パッドは、湿式成膜により形成されたポリウレタン発泡シートを研磨層として有する。
1. Configuration of Polishing Pad The polishing pad of the present invention has a polyurethane foam sheet formed by wet film formation as a polishing layer.

ポリウレタン発泡シートは、耐溶剤性の高い外殻からなる中空微小球が添加されたポリウレタン樹脂を主成分として形成されており、かつ、前記ポリウレタン樹脂の100%樹脂モジュラスが5〜25MPaの範囲にある。   The polyurethane foam sheet is formed mainly of a polyurethane resin to which hollow microspheres made of an outer shell having high solvent resistance are added, and the 100% resin modulus of the polyurethane resin is in the range of 5 to 25 MPa. .

樹脂モジュラスは、樹脂の硬さを表す指標であり、無発泡の樹脂シートを100%(元の長さの2倍の長さまで)伸ばしたときにかかる荷重を単位面積で除した値である(以下、100%樹脂モジュラスと呼称することがある)。ポリウレタン樹脂の100%樹脂モジュラスが5MPaに満たないと、研磨パッドの研磨面(湿式成膜時に緻密な微多孔が形成された表皮層(スキン層)が研削処理やドレス処理により除去された研磨層の表面)が被研磨物の表面形状に追従し過ぎてしまい、研磨加工により求められる被研磨物のトポグラフィーが悪化し、被研磨物に要求される平坦化特性が得られない。ポリウレタン樹脂の100%樹脂モジュラスが25MPaを越すと、トポグラフィーは良好となるものの、研磨パッドにおける研磨面のドレス性が悪化して研磨レート(単位時間当たりの研磨量)が低下するとともにディフェクトが増加する。なお、本発明品の樹脂モジュラスの測定は、ポリウレタン発泡シートをN,N−ジメチルホルムアミド(DMF)で溶解し、低濃度のポリウレタン樹脂DMF溶液を得たのち、中空微小球をフィルターでろ過しキャスト法によりDMFを気化させ無発泡の樹脂シートを形成することで測定することができる。   The resin modulus is an index representing the hardness of the resin, and is a value obtained by dividing the load applied when the non-foamed resin sheet is stretched 100% (up to twice the original length) by the unit area ( Hereinafter, it may be referred to as 100% resin modulus). If the 100% resin modulus of the polyurethane resin is less than 5 MPa, the polishing surface of the polishing pad (the polishing layer (skin layer) in which fine micropores are formed during wet film formation is removed by grinding or dressing) The surface) of the surface of the object to be polished follows too much, and the topography of the object to be polished required by the polishing process deteriorates, and the flattening characteristics required for the object to be polished cannot be obtained. When the 100% resin modulus of the polyurethane resin exceeds 25 MPa, the topography is improved, but the dressing property of the polishing surface of the polishing pad is deteriorated and the polishing rate (polishing amount per unit time) is lowered and the defect is increased. To do. The resin modulus of the product of the present invention was measured by dissolving a polyurethane foam sheet with N, N-dimethylformamide (DMF) to obtain a low-concentration polyurethane resin DMF solution, and filtering the hollow microspheres with a filter. It can be measured by vaporizing DMF by a method to form a non-foamed resin sheet.

湿式成膜された研磨パッドを使用することにより、良好な低欠陥率(ディフェクト抑制性能)を達成することができる。また、研磨パッドの主成分として用いるポリウレタン樹脂の良溶媒として当該分野において汎用される極性の溶剤(例えば、DMF、DMAc、THF、DMSO、NMP、アセトン等)は、外殻がアクリロニトリル−塩化ビニリデン共重合体、アクリロニトリル−メチルメタクリレート共重合体、ウレタン樹脂等の熱可塑性樹脂からなる中空微小球を溶解し易く、中空微小球による空隙の形成が阻害されてしまう。一方、耐溶剤性の高い外殻からなる中空微小球を使用した場合、中空微小球による空隙を消失させることなく研磨層の中に均一に分散させることができる。なお、耐溶剤性の高さの指標としてはDMFに溶解するか否かにより判定することができ、DMFに不溶である場合に耐溶剤性が高い中空微粒子とする。具体的な判定方法として例えば、ウレタンシートをその100倍の重量部のDMFに入れ、室温にて1晩静置後30分間撹拌しても、中空微小球が完全溶解しないことで判定することができる。   By using a wet-formed polishing pad, a good low defect rate (defect suppression performance) can be achieved. In addition, polar solvents (eg, DMF, DMAc, THF, DMSO, NMP, acetone, etc.) widely used in the art as good solvents for polyurethane resins used as the main component of the polishing pad have an outer shell made of acrylonitrile-vinylidene chloride. Hollow microspheres made of a thermoplastic resin such as a polymer, acrylonitrile-methyl methacrylate copolymer, and urethane resin are easily dissolved, and the formation of voids by the hollow microspheres is hindered. On the other hand, when hollow microspheres made of an outer shell having high solvent resistance are used, the hollow microspheres can be uniformly dispersed in the polishing layer without losing voids. The index of high solvent resistance can be determined by whether or not it dissolves in DMF. When it is insoluble in DMF, hollow fine particles having high solvent resistance are obtained. As a specific determination method, for example, a urethane sheet is placed in 100 parts by weight of DMF and allowed to stand at room temperature overnight and then stirred for 30 minutes. it can.

耐溶剤性の高い外殻からなる中空微小球の比重を0.8〜1.1g/cm3とすることで、ポリウレタン樹脂溶液の比重に近づけることができ、ポリウレタン樹脂溶液中に中空微小球を均一に分散し、ひいては研磨パッドのシート表面からシート厚さ方向、および、研磨表面方向に中空微小球をほぼ一様に分布させることができる。中空微小球の比重は、中空微小球の殻厚みを当該中空微小球の直径に対し10〜70%として殻の厚みを増すことや、当該中空微小球の殻の樹脂材料として高密度な樹脂を使用することで調整することができる。 By setting the specific gravity of the hollow microspheres made of the outer shell having high solvent resistance to 0.8 to 1.1 g / cm 3 , it is possible to approach the specific gravity of the polyurethane resin solution, and the hollow microspheres are placed in the polyurethane resin solution. It is possible to uniformly disperse, and as a result, hollow microspheres can be distributed substantially uniformly from the sheet surface of the polishing pad to the sheet thickness direction and to the polishing surface direction. The specific gravity of the hollow microsphere is such that the shell thickness of the hollow microsphere is 10 to 70% of the diameter of the hollow microsphere to increase the thickness of the shell, or a high-density resin is used as the resin material of the hollow microsphere shell. It can be adjusted by using it.

耐溶剤性の高い外殻からなる中空微小球の添加量は、ポリウレタン樹脂の全質量に対し、1〜50質量%とする。中空微小球の添加量が1質量%に満たないと、研磨パッドにおける研磨面のドレス性が悪化して研磨レートが低下する。中空微小球の添加量が50質量%を超すと、当該シートの湿式成膜性が悪化し、ポリウレタン発泡シートを製造できない。   The addition amount of the hollow microspheres composed of the outer shell having high solvent resistance is 1 to 50% by mass with respect to the total mass of the polyurethane resin. If the amount of hollow microspheres added is less than 1% by mass, the dressing property of the polishing surface of the polishing pad is deteriorated and the polishing rate is lowered. If the amount of hollow microspheres exceeds 50% by mass, the wet film-forming property of the sheet deteriorates, and a polyurethane foam sheet cannot be produced.

ポリウレタン発泡シートの断面において、ポリウレタンの発泡及び中空微小球の気泡の平均空隙径が10〜30μmの範囲であると、研磨スラリーの保持を良好に行うことができ研磨レートを向上することができる。   In the cross section of the polyurethane foam sheet, when the average void diameter of the polyurethane foam and the hollow microsphere bubbles is in the range of 10 to 30 μm, the polishing slurry can be well retained and the polishing rate can be improved.

ポリウレタン発泡シートのショアA硬度が35〜70度、密度が0.30〜0.70g/cm3の範囲であると、研磨パッドの剛性を保つことができ、研磨パッドの耐摩耗性を向上させることができる。 When the Shore A hardness of the polyurethane foam sheet is 35 to 70 degrees and the density is in the range of 0.30 to 0.70 g / cm 3 , the rigidity of the polishing pad can be maintained and the wear resistance of the polishing pad is improved. be able to.

ポリウレタン発泡シートのショアA硬度が35〜70度、密度が0.30〜0.70g/cm3、ポリウレタンの発泡及び中空微小球の気泡の平均空隙径が10〜30μmの範囲であると、研磨パッドの剛性を保つことができ、研磨パッドの耐摩耗性を向上させることができる。 When the Shore A hardness of the polyurethane foam sheet is 35 to 70 degrees, the density is 0.30 to 0.70 g / cm 3 , and the average void diameter of the polyurethane foam and the hollow microsphere is 10 to 30 μm. The rigidity of the pad can be maintained, and the wear resistance of the polishing pad can be improved.

ポリウレタン発泡シートの引裂き強度が0.50〜1.60N/mmの範囲にあると研磨パッドの耐摩耗性に優れ、製品寿命を延ばすことができる。   When the tear strength of the polyurethane foam sheet is in the range of 0.50 to 1.60 N / mm, the abrasion resistance of the polishing pad is excellent, and the product life can be extended.

研磨パッドは、ポリウレタン樹脂で形成された軟質プラスチック発泡シートとしてのポリウレタン発泡シートを有している。研磨パッドは、湿式成膜の当初に形成された緻密な表皮層(スキン層)が除去されている。ポリウレタン発泡シートにはスラリーを保持し得る空隙として、ポリウレタン樹脂中に概ね均一に分散した多数の中空微小球の気泡と多数のポリウレタンの発泡が配されている。各ポリウレタンの発泡は、中空微小球と同等以下の平均直径(空隙径)を有し、当該発泡の平均直径より小径の連通孔で互いに立体網目状に連通している。各中空微小球はそれらの気泡の直径(空隙径)を10〜80μmとする中空微小球が用いられ、当該中空微小球を取り囲む立体網目状のポリウレタン樹脂中の発泡及び連通孔とは連通することのない独立気泡を有して存在する。従って、ポリウレタン発泡シートは、シート厚さ方向、および、研磨面方向にほぼ一様(均等)に形成されたポリウレタンの発泡と中空微小球の気泡とを有している。尚、研磨パッドの研磨面の近傍に位置するポリウレタンの発泡と中空微小球の気泡は、研磨面で開口する開口部を形成している。なお、本明細書において気泡は、中空微小球の外殻により囲まれた空間であり、壁によって全て囲まれている(他の気泡や発泡とは連結していない)ため、独立気泡として存在する。   The polishing pad has a polyurethane foam sheet as a soft plastic foam sheet formed of a polyurethane resin. In the polishing pad, the dense skin layer (skin layer) formed at the beginning of the wet film formation is removed. In the polyurethane foam sheet, a large number of hollow microsphere cells dispersed in a polyurethane resin and a large number of polyurethane foams are arranged as voids capable of holding the slurry. Each polyurethane foam has an average diameter (void diameter) equal to or less than that of the hollow microsphere, and communicates in a three-dimensional network with communication holes having a diameter smaller than the average diameter of the foam. Each hollow microsphere is a hollow microsphere having a bubble diameter (void diameter) of 10 to 80 μm, and is communicated with foaming and communication holes in a three-dimensional network polyurethane resin surrounding the hollow microsphere. It exists with closed cells without. Accordingly, the polyurethane foam sheet has polyurethane foam and hollow microsphere bubbles formed substantially uniformly (equally) in the sheet thickness direction and in the polishing surface direction. The polyurethane foam and the hollow microsphere bubbles located in the vicinity of the polishing surface of the polishing pad form an opening that opens on the polishing surface. In the present specification, the bubble is a space surrounded by the outer shell of the hollow microsphere, and is entirely surrounded by the wall (not connected to other bubbles or bubbles), and thus exists as an independent bubble. .

また、研磨パッドは、ポリウレタン発泡シートの研磨面に対する反対面側(下面側)に、ポリエチレンテレフタレート(以下、PETと略記する)製フィルム等の可撓性フィルム、不織布及び織布から選択される1種の支持部材を有している。支持部材の下面側には、他面側(最下面側)に剥離紙を有して研磨定盤に研磨パッドを装着するための両面テープが貼り合わされている。   The polishing pad is selected from a flexible film such as a film made of polyethylene terephthalate (hereinafter abbreviated as PET), a nonwoven fabric, and a woven fabric on the opposite side (lower surface side) to the polishing surface of the polyurethane foam sheet. It has a seed support member. On the lower surface side of the support member, a double-sided tape for attaching a polishing pad to a polishing surface plate having a release paper on the other surface side (lowermost surface side) is bonded.

2.研磨パッドの製造方法
本発明の研磨パッドは、湿式成膜法、例えば、ポリウレタン樹脂、DMF、発泡調整剤、及び中空微小球を混合分散させたポリウレタン樹脂溶液を調製する工程と、ポリウレタン樹脂溶液を基材に塗布する工程と、ポリウレタン樹脂溶液が塗布された基材を凝固液に浸漬するポリウレタン樹脂の凝固再生工程とを含む方法により、製造することができる。
2. Manufacturing method of polishing pad The polishing pad of the present invention comprises a wet film forming method, for example, a step of preparing a polyurethane resin solution in which a polyurethane resin, DMF, a foaming modifier, and hollow microspheres are mixed and dispersed, and a polyurethane resin solution. It can be produced by a method comprising a step of applying to a substrate and a step of coagulating and regenerating the polyurethane resin by immersing the substrate coated with the polyurethane resin solution in a coagulating liquid.

(1)ポリウレタン樹脂溶液を調製する工程
i.ウレタン樹脂溶液の調製工程で使用される発泡調整剤は、ポリウレタン樹脂溶液に均一に混合又は分散できるものであって、水に対する溶解度がDMFより小さい溶媒またはウレタン樹脂の溶解度がDMFより小さい溶媒(DMFよりも極性の小さい溶媒)を含む。
(1) Step of preparing a polyurethane resin solution
i. The foam regulator used in the preparation process of the urethane resin solution can be uniformly mixed or dispersed in the polyurethane resin solution and has a water solubility lower than DMF or a urethane resin solubility lower than DMF. (A solvent having a polarity smaller than that of DMF).

水に対する溶解度がDMFより小さい、またはウレタン樹脂の溶解度がDMFより小さい溶媒は、具体的には、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸イソプロピル、酢酸イソブチル、ギ酸メチル、ギ酸エチル、ギ酸プロピル等のエステル系溶媒や、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン等のケトン系溶媒、イソプロピルアルコール等のアルコール類、トルエン等の芳香族系溶媒を挙げることができる。   Solvents whose solubility in water is lower than DMF or whose urethane resin is lower than DMF are specifically ester solvents such as methyl acetate, ethyl acetate, isopropyl acetate, isobutyl acetate, methyl formate, ethyl formate and propyl formate. And ketone solvents such as methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, acetone and methyl isobutyl ketone, alcohols such as isopropyl alcohol, and aromatic solvents such as toluene.

これらの溶媒は、凝固液(水)との置換速度が遅く、ポリウレタン樹脂溶液中の上層(表面層の側)〜下層(基材の側)の概ね全域でポリウレタン樹脂の凝固(溶媒が凝固液(水)に置換されて凝固する)がゆっくりと略均等に進行する結果、ポリウレタン樹脂中に多数の空隙が均等に発泡するように生成され、多数のポリウレタンの発泡を研磨パッドの表層面からシート厚さ方向にほぼ一様に分布させることができる。各ポリウレタンの発泡は上記のシート厚さ方向に縦長状の発泡をなすことなく、中空微小球の気泡と同等以下の平均直径を有する略球状の発泡をなす。各ポリウレタンの発泡は溶媒と水の置換経路からなる立体網目状の連通孔により互いに連通される。   These solvents have a slow replacement rate with the coagulating liquid (water), and the polyurethane resin coagulates in almost the entire region from the upper layer (surface layer side) to the lower layer (base material side) in the polyurethane resin solution (the solvent is the coagulating liquid). As a result of the (substitution of water) and solidifying) progresses slowly and uniformly, a large number of voids are foamed uniformly in the polyurethane resin, and a large number of polyurethane foams are formed from the surface of the polishing pad. It can be distributed almost uniformly in the thickness direction. Foaming of each polyurethane forms a substantially spherical foam having an average diameter equal to or smaller than the bubbles of the hollow microsphere without forming a vertically long foam in the sheet thickness direction. Foaming of each polyurethane is communicated with each other through a three-dimensional network-like communicating hole comprising a solvent and water substitution path.

ポリウレタン樹脂溶液中のウレタン樹脂の濃度は、例えば、10〜50質量%、好ましくは20〜40質量%である。この濃度範囲であれば、シート密度が適切な範囲に調整され、所望の発泡構造を形成することができる。   The density | concentration of the urethane resin in a polyurethane resin solution is 10-50 mass%, for example, Preferably it is 20-40 mass%. Within this concentration range, the sheet density is adjusted to an appropriate range, and a desired foam structure can be formed.

ii.ポリウレタン樹脂の良溶媒であるDMFは、水に対して任意の割合で混合することができるため、凝固液(水)との置換速度が速く、ポリウレタン樹脂溶液の下層(基材の側)の側のDMFが上層(表面層)の側へ速やかに移動し、下層の側に比較的大きな発泡(シート厚さ方向に縦長をなす発泡)を形成し易い。そこで、本発明では、縦長発泡が形成されず、平均直径が30μm(中空微小球より小径)を超えない程度に、発泡調整剤を混合する。ポリウレタン樹脂溶液中のDMFに対する、調製工程で使用される発泡調整剤の混合割合は、0〜67質量%とする。   ii. DMF, which is a good solvent for polyurethane resin, can be mixed at an arbitrary ratio with respect to water, so the replacement speed with the coagulation liquid (water) is fast, and the lower layer (base material side) of the polyurethane resin solution The DMF on the side moves quickly to the upper layer (surface layer) side, and relatively large foaming (foaming longitudinally in the sheet thickness direction) tends to be formed on the lower layer side. Therefore, in the present invention, the foam regulator is mixed so that the vertical foam is not formed and the average diameter does not exceed 30 μm (smaller than the hollow microsphere). The mixing ratio of the foaming modifier used in the preparation process with respect to DMF in the polyurethane resin solution is 0 to 67% by mass.

iii.ポリウレタン樹脂に、混合分散させる熱硬化性中空微小球は、内部に中空部分(気泡)を有する微小球体であって耐溶剤性の高い外殻からなる。耐溶剤性の高い外殻としてはDMFに不溶であれば良いが、研磨熱により軟化や変形が生じない熱硬化性樹脂の外殻からなることが好ましい。熱硬化性樹脂の外殻としてはポリメタクリル酸メチルやフェノール樹脂を架橋化させたものが使用される。   iii. Thermosetting hollow microspheres to be mixed and dispersed in a polyurethane resin are microspheres having hollow portions (bubbles) inside and are made of an outer shell having high solvent resistance. The outer shell having high solvent resistance may be insoluble in DMF, but is preferably made of a thermosetting resin outer shell that is not softened or deformed by polishing heat. As the outer shell of the thermosetting resin, a cross-linked polymethyl methacrylate or phenol resin is used.

中空微小球の比重を、前述した如く、0.8〜1.1g/cm3とすることで、ポリウレタン樹脂溶液の比重に近づけることができ、ポリウレタン樹脂溶液中に中空微小球を均一に分散させることができる。 By setting the specific gravity of the hollow microspheres to 0.8 to 1.1 g / cm 3 as described above, it is possible to approach the specific gravity of the polyurethane resin solution, and the hollow microspheres are uniformly dispersed in the polyurethane resin solution. be able to.

iv.ポリウレタン樹脂溶液は、必要に応じて、更に添加剤を含んでいても良い。添加剤としては、特に制限されないが、ポリウレタン樹脂の凝固再生工程で、ポリウレタン樹脂の凝固速度を調整して所望の発泡形状を形成する点から、カーボンブラック等の顔料、疎水性活性剤、親水性活性剤が好ましい。これらの添加剤は、単独で又は二種以上組み合わせて使用できる。添加剤の配合量は、特に制限されず、ウレタン樹脂含有溶液100質量部に対して、例えば、30質量部以下、好ましくは20質量部以下(例えば、1〜15質量部)である。しかし、ディフェクト発生の要因となり得るカーボンブラック等の添加剤は使用しないことが好ましい。   iv. The polyurethane resin solution may further contain an additive as necessary. The additive is not particularly limited, but in the process of solidifying and regenerating the polyurethane resin, the solidification rate of the polyurethane resin is adjusted to form a desired foamed shape, so that a pigment such as carbon black, a hydrophobic active agent, a hydrophilic property An activator is preferred. These additives can be used alone or in combination of two or more. The compounding quantity of an additive is not restrict | limited in particular, For example, it is 30 mass parts or less with respect to 100 mass parts of urethane resin containing solutions, Preferably it is 20 mass parts or less (for example, 1-15 mass parts). However, it is preferable not to use additives such as carbon black that can cause defects.

(2)ポリウレタン樹脂溶液の塗布工程
ポリウレタン樹脂溶液の塗布工程で用いる基材は、可撓性を有する材料であれば良く、例えば、プラスチックフィルム(例えば、ポリエステルフィルム、ポリオレフィンフィルム等)、不織布等が挙げられる。基材にポリウレタン樹脂含有溶液を塗布する方法としては、特に制限されず、例えば、慣用のコーター(ナイフコーター、リバースコータ、ロールコータ等)を用いて塗布する方法が挙げられる。塗布厚みは、所定の発泡構造を形成する点から、例えば、0.5〜2.5mm、好ましくは1.0〜2.0mm、更に好ましくは1.2〜1.8mmである。
(2) Polyurethane resin solution coating process The base material used in the polyurethane resin solution coating process may be a flexible material, such as a plastic film (eg, a polyester film, a polyolefin film), a non-woven fabric, or the like. Can be mentioned. The method of applying the polyurethane resin-containing solution to the substrate is not particularly limited, and examples thereof include a method of applying using a conventional coater (knife coater, reverse coater, roll coater, etc.). The coating thickness is, for example, 0.5 to 2.5 mm, preferably 1.0 to 2.0 mm, and more preferably 1.2 to 1.8 mm from the viewpoint of forming a predetermined foam structure.

(3)ポリウレタン樹脂の凝固再生工程
ポリウレタン樹脂の凝固再生工程で、ポリウレタン樹脂溶液が塗布された基材を浸漬する凝固液は、ポリウレタン樹脂に対する貧溶媒(水等)を主成分とする。凝固液としては、例えば、水、水と極性の溶剤(例えば、DMF、DMAc、THF、DMSO、NMP、アセトン等)との混合溶液等が挙げられる。尚、混合溶液中の極性溶剤の濃度は、0.5〜30質量%が好ましい。
(3) Polyurethane resin coagulation regeneration step In the polyurethane resin coagulation regeneration step, the coagulation liquid for immersing the base material coated with the polyurethane resin solution contains a poor solvent (such as water) for the polyurethane resin as a main component. Examples of the coagulating liquid include water, a mixed solution of water and a polar solvent (for example, DMF, DMAc, THF, DMSO, NMP, acetone, and the like). The concentration of the polar solvent in the mixed solution is preferably 0.5 to 30% by mass.

ポリウレタン樹脂の凝固再生工程により、基材上で凝固したポリウレタン発泡シートが得られる。本発明の研磨パッドの製造方法は、更に、基材上で凝固して得られたポリウレタン発泡シートを、必要により基材から剥離した後、洗浄及び乾燥する工程を含んでいても良い。   A polyurethane foam sheet solidified on the substrate can be obtained by the solidification regeneration process of the polyurethane resin. The manufacturing method of the polishing pad of the present invention may further include a step of washing and drying the polyurethane foam sheet obtained by coagulation on the substrate, if necessary, after peeling from the substrate.

(4)ポリウレタン樹脂の洗浄及び乾燥工程
洗浄及び乾燥により、ポリウレタン樹脂中に残留するDMF、発泡調整剤及び凝固液(水)が除去される。洗浄に用いられる洗浄液は、通常、水が使用される。乾燥は、通常、80〜150℃で5〜60分程度行なう。
(4) Washing and drying process of polyurethane resin By washing and drying, DMF, foaming modifier and coagulating liquid (water) remaining in the polyurethane resin are removed. Water is usually used as the cleaning liquid used for cleaning. The drying is usually performed at 80 to 150 ° C. for about 5 to 60 minutes.

本発明の研磨パッドの製造方法は、更に、表面又は表面及び裏面に研削処理を施したり、必要により切削による溝加工やエンボス加工等の表面処理を施しても良い。   In the method for producing a polishing pad of the present invention, the front surface or the front surface and the back surface may be further subjected to a grinding treatment, or if necessary, a surface treatment such as grooving or embossing by cutting may be performed.

研削処理(バフ処理)の方法は、特に制限されず、例えば、サンドペーパーによる方法が挙げられる。研削処理(バフ処理)する面は、研磨面(表面層側の面)と非研磨面(定盤貼付け側の面)の前者のみでも両者でも良い。研削処理量(バフ処理量)は、所望の表面形状に応じて、例えば、0.05〜0.3mm、好ましくは0.1〜0.2mmである。これにより、研磨パッドの表面層に、ポリウレタンの発泡の開口、中空微小球の気泡の開口が形成されるとともに、シートの厚みが均一化される。   The method for grinding (buffing) is not particularly limited, and examples thereof include a sandpaper method. The surface to be ground (buffed) may be either the former of the polished surface (surface layer side surface) and the non-polished surface (surface plate attachment side surface) or both. The grinding processing amount (buff processing amount) is, for example, 0.05 to 0.3 mm, preferably 0.1 to 0.2 mm, depending on the desired surface shape. Thus, polyurethane foam openings and hollow microsphere bubble openings are formed in the surface layer of the polishing pad, and the thickness of the sheet is made uniform.

溝加工やエンボス加工において、加工温度及び加工圧力は特に制限されるものではないが、加工温度は、例えば、100〜200℃、好ましくは120〜180℃であり、加工圧力は、例えば、3〜6MPa、好ましくは4〜5MPaである。加工時間も特に制限されないが、例えば、30〜300秒、好ましくは60〜180秒である。   In grooving and embossing, the processing temperature and processing pressure are not particularly limited, but the processing temperature is, for example, 100 to 200 ° C., preferably 120 to 180 ° C., and the processing pressure is, for example, 3 to 6 MPa, preferably 4 to 5 MPa. The processing time is not particularly limited, but is, for example, 30 to 300 seconds, preferably 60 to 180 seconds.

溝加工やエンボス加工により形成された凹部は、ランダムに形成しても良いが、規則的(例えば、格子状、同心円状、放射状、ハニカム状)に形成しても良い。凹部の幅は、例えば、0.3〜3.0mm、好ましくは0.5〜1.5mm、更に好ましくは0.8〜1.2mmである。隣り合う凹部の平均中心間距離は、例えば、1〜100mm、好ましくは2〜20mmである。これにより、研磨パッドの表面層側へのスラリーの供給と排出を促すことができる。   The concave portions formed by grooving or embossing may be formed randomly, but may be formed regularly (for example, in a lattice shape, a concentric circle shape, a radial shape, or a honeycomb shape). The width of the recess is, for example, 0.3 to 3.0 mm, preferably 0.5 to 1.5 mm, and more preferably 0.8 to 1.2 mm. The average center-to-center distance between adjacent concave portions is, for example, 1 to 100 mm, preferably 2 to 20 mm. Thereby, supply and discharge of the slurry to the surface layer side of the polishing pad can be promoted.

3.研磨パッドの作用等
(1)研磨パッドのスラリーを保持する空隙として、多数のポリウレタンの発泡と、多数の中空微小球の気泡とが、ポリウレタン樹脂中に概ね均等に分散する。各発泡は連通孔を介して互いに連通し、各気泡は独立気泡として存在する。
3. Action of polishing pad, etc.
(1) A large number of polyurethane foams and a large number of hollow microsphere bubbles are dispersed almost uniformly in the polyurethane resin as voids for holding the polishing pad slurry. Each foam communicates with each other through a communication hole, and each bubble exists as a closed cell.

上述のポリウレタンの発泡と中空微小球の気泡は、ドレス処理によって研磨パッドの研磨面に開口する。研磨加工時に供給されるスラリーは、これらの開口で保持されつつ、研磨面内で均等に分散し、被研磨物の表面に作用して研磨加工に寄与する。また、ポリウレタンの発泡の開口で保持されたスラリーは、連通孔を通って、ポリウレタン樹脂中の発泡にも浸透する。従って、研磨開始時にスラリーのなじみが連通孔を有さない場合よりも早く、研磨の立ち上がり時間を短縮できる。   The foaming of the polyurethane and the bubbles of the hollow microspheres are opened on the polishing surface of the polishing pad by dressing. The slurry supplied at the time of the polishing process is uniformly distributed in the polishing surface while being held in these openings, and acts on the surface of the object to be polished to contribute to the polishing process. Further, the slurry held at the opening of the polyurethane foam penetrates the foam in the polyurethane resin through the communication hole. Therefore, the start-up time of polishing can be shortened faster than when the familiarity of the slurry does not have a communication hole at the start of polishing.

(2)上述(1)において、研磨パッドの表面層におけるポリウレタンの発泡と中空微小球の気泡の各開口に保持されたスラリー中の砥粒は、研磨面において被研磨物に押圧されるとき、研磨パッドの内部の中空微小球によりバックアップされてその押圧力を高められ、研磨レートを高くする。   (2) In the above (1), when the abrasive grains in the slurry held in the openings of the polyurethane foam and the hollow microsphere bubbles in the surface layer of the polishing pad are pressed against the object to be polished on the polishing surface, Backed up by hollow microspheres inside the polishing pad, the pressing force is increased, and the polishing rate is increased.

このとき、中空微小球の周辺の多数のポリウレタンの発泡が該中空微小球のためのクッションとなり、中空微小球が砥粒に及ぼす過剰な押圧力は吸収され、砥粒が被研磨物に与えるスクラッチを抑制し、被研磨物の表面の平坦性を向上できる。   At this time, foaming of a large number of polyurethanes around the hollow microspheres becomes a cushion for the hollow microspheres, and the excessive pressing force exerted on the abrasive grains by the hollow microspheres is absorbed, and the scratches that the abrasive grains give to the object to be polished And the flatness of the surface of the object to be polished can be improved.

(3)上述(1)、(2)において、多数のポリウレタンの発泡と多数の中空微小球の気泡は、研磨パッドの研磨層内に均等に分散し、研磨面からシート厚さ方向、および、研磨面方向にほぼ一様に混在して分布する。これにより、上述(1)のポリウレタンの発泡や中空微小球の気泡のドレス処理による各開口の生成、上述(2)の中空微小球やポリウレタンの発泡の砥粒に及ぼすバックアップ作用が、研磨により研磨パッドの摩耗が進行しても持続的に発揮される。従って、研磨レート、スクラッチ発生量、平坦性の経時変化を抑制できる。   (3) In the above (1) and (2), a large number of polyurethane foams and a large number of hollow microsphere bubbles are uniformly dispersed in the polishing layer of the polishing pad, from the polishing surface to the sheet thickness direction, and Distributed almost uniformly in the direction of the polished surface. As a result, the above-mentioned (1) foaming of the polyurethane and the creation of each opening by dressing the bubbles of the hollow microspheres, and the backup effect on the abrasive particles of the foaming of the hollow microspheres and polyurethane of the above (2) are polished by polishing. Even if the wear of the pad progresses, it is exerted continuously. Accordingly, it is possible to suppress changes with time in the polishing rate, the amount of generated scratches, and the flatness.

(4)研磨パッドを形成するポリウレタン樹脂の100%樹脂モジュラスを5〜25MPaの範囲に設定したことにより、被研磨物表面の平坦性を向上し、研磨面のドレス性悪化を抑えて研磨レートも向上できる。   (4) By setting the 100% resin modulus of the polyurethane resin forming the polishing pad in the range of 5 to 25 MPa, the flatness of the surface of the object to be polished is improved, the deterioration of the dressing property of the polishing surface is suppressed, and the polishing rate is also increased. It can be improved.

(5)中空微小球の外殻として熱硬化性樹脂を使用することにより、研磨熱によりポリウレタン樹脂が軟化して、研磨面におけるポリウレタンの発泡の開口が閉塞しても、熱硬化性中空微小球は軟化せずにその気泡の開口が確保され、スラリーが安定的に保持され、研磨面に供給することができるため研磨レートを維持できる。   (5) By using a thermosetting resin as the outer shell of the hollow microsphere, even if the polyurethane resin is softened by the polishing heat and the polyurethane foam opening on the polishing surface is blocked, the thermosetting hollow microsphere Since the opening of the bubbles is secured without being softened, the slurry is stably held and can be supplied to the polishing surface, the polishing rate can be maintained.

(6)研磨パッドが、ショアA硬度を35〜70度、密度を0.30〜0.70g/cm3、ポリウレタンの発泡及び中空微小球の気泡の平均空隙径を10〜30μmの範囲とすることにより、研磨パッドの剛性を保って被研磨物の表面の平坦性を確保し、研磨面の耐摩耗性も向上できる。 (6) The polishing pad has a Shore A hardness of 35 to 70 degrees, a density of 0.30 to 0.70 g / cm 3 , and an average pore diameter of polyurethane foam and hollow microsphere bubbles of 10 to 30 μm. Thus, it is possible to maintain the rigidity of the polishing pad while maintaining the rigidity of the polishing pad, and to improve the abrasion resistance of the polishing surface.

(7)研磨パッドが、引裂き強度を0.50〜1.60N/mmの範囲とすることにより、研磨面の耐摩耗性を向上し、製品寿命を向上することができる。   (7) When the polishing pad has a tear strength in the range of 0.50 to 1.60 N / mm, the abrasion resistance of the polished surface can be improved and the product life can be improved.

4.具体的実施結果
4-1. 表1に示す各実施例及び比較例の研磨パッドを製造した。
[実施例1]
100%樹脂モジュラス24のポリエステル系ポリウレタン樹脂の濃度を30%とするDMF溶液(100部)及び酢酸エチル(30部)、イソプロピルアルコール(5部)を含む溶液に、外殻が架橋化ポリメタクリル酸メチル樹脂である中空微小球(平均粒径20μm、殻厚み5μm)を10部添加し(ポリウレタン樹脂全質量に対し33%)、混合することにより樹脂含有溶液を得た。
4). Specific implementation results
4-1. The polishing pads of Examples and Comparative Examples shown in Table 1 were produced.
[Example 1]
100% resin modulus 24 polyester polyurethane resin having a concentration of 30% DMF solution (100 parts), a solution containing ethyl acetate (30 parts), isopropyl alcohol (5 parts), and the outer shell is crosslinked polymethacrylic acid 10 parts of hollow microspheres (average particle diameter 20 μm, shell thickness 5 μm), which is a methyl resin, were added (33% with respect to the total mass of the polyurethane resin) and mixed to obtain a resin-containing solution.

得られた樹脂含有溶液を、ポリエステルフィルム(厚さ:250μm)上にキャストした。その後、樹脂含有溶液をキャストしたポリエステルフィルムを凝固浴(凝固液は水)に浸漬し、該樹脂含有溶液を凝固させた後、洗浄・乾燥させて、ポリウレタン発泡シートを得た。図1は実施例1のポリウレタン発泡シートの断面図(SEM1000倍)である。   The obtained resin-containing solution was cast on a polyester film (thickness: 250 μm). Thereafter, the polyester film cast with the resin-containing solution was immersed in a coagulation bath (coagulation liquid was water) to coagulate the resin-containing solution, and then washed and dried to obtain a polyurethane foam sheet. 1 is a cross-sectional view (SEM 1000 times) of a polyurethane foam sheet of Example 1. FIG.

得られたポリウレタン発泡シートの表面に形成されたスキン層側に研削処理を施した(研削量:150μm)。その後、該シートの一部に格子状の金型でエンボス加工を施し、該シートの裏面に両面粘着テープを貼り合わせ研磨パッドを得た。尚、特に断りのない限り、「部」とは、質量部を意味する。   The skin layer side formed on the surface of the obtained polyurethane foam sheet was ground (grinding amount: 150 μm). Thereafter, a part of the sheet was embossed with a lattice mold, and a double-sided adhesive tape was bonded to the back surface of the sheet to obtain a polishing pad. Unless otherwise specified, “part” means part by mass.

[実施例2]
100%樹脂モジュラス6のポリエステル系ポリウレタン樹脂の濃度を30%とするDMF溶液(100部)及び酢酸エチル(30部)、イソプロピルアルコール(5部)を含む溶液を使用する以外を実施例1と同様にして、研磨パッドを得た。
[Example 2]
Example 1 except that a solution containing 100% resin modulus 6 polyester polyurethane resin with a concentration of 30% DMF solution (100 parts), ethyl acetate (30 parts) and isopropyl alcohol (5 parts) is used. Thus, a polishing pad was obtained.

[実施例3〜5及び比較例1〜3、6]
ポリウレタン樹脂の100%樹脂モジュラスを表1の通りとし、中空微小球の材質及び量を表1の通りとした以外を実施例2と同様にして、研磨パッドを製造した。
[Examples 3-5 and Comparative Examples 1-3, 6]
A polishing pad was produced in the same manner as in Example 2 except that the 100% resin modulus of the polyurethane resin was as shown in Table 1, and the material and amount of the hollow microspheres were as shown in Table 1.

実施例3はポリウレタン樹脂の100%樹脂モジュラスを6、外殻が架橋化ポリメタクリル酸メチル樹脂からなる中空微小球をポリウレタン樹脂全質量に対し3質量%添加したものである。   In Example 3, 6% 100% resin modulus of polyurethane resin and 3% by mass of hollow microspheres whose outer shell is made of cross-linked polymethyl methacrylate resin are added to the total mass of the polyurethane resin.

実施例4はポリウレタン樹脂の100%樹脂モジュラスを6、外殻がフェノール樹脂からなる中空微小球をポリウレタン樹脂全質量に対し33質量%添加したものである。   In Example 4, 6% 100% resin modulus of polyurethane resin and 33% by mass of hollow microspheres whose outer shell is made of phenol resin are added to the total mass of polyurethane resin.

実施例5はポリウレタン樹脂の100%樹脂モジュラスを6、外殻が架橋化ポリメタクリル酸メチル樹脂からなる中空微小球をポリウレタン樹脂全質量に対し1質量%添加したものである。   In Example 5, 6% 100% resin modulus of polyurethane resin and 1% by mass of hollow microspheres whose outer shell is made of cross-linked polymethyl methacrylate resin are added to the total mass of the polyurethane resin.

比較例1はポリウレタン樹脂の100%樹脂モジュラスを6、外殻が架橋化ポリメタクリル酸メチル樹脂からなる中空微小球をポリウレタン樹脂全質量に対し45質量%添加したものである。   In Comparative Example 1, 45% by mass of 100% resin modulus of polyurethane resin and 45% by mass of hollow microspheres whose outer shell is made of cross-linked polymethyl methacrylate resin with respect to the total mass of the polyurethane resin.

比較例2はポリウレタン樹脂の100%樹脂モジュラスを3.5、外殻が架橋化ポリメタクリル酸メチル樹脂からなる中空微小球をポリウレタン樹脂全質量に対し33質量%添加したものである。   Comparative Example 2 is obtained by adding 100% resin modulus of polyurethane resin to 3.5 and 33% by mass of hollow microspheres whose outer shell is made of cross-linked polymethyl methacrylate resin based on the total mass of the polyurethane resin.

比較例3はポリウレタン樹脂の100%樹脂モジュラスを47、外殻が架橋化ポリメタクリル酸メチル樹脂からなる中空微小球をポリウレタン樹脂全質量に対し33質量%添加したものである。   In Comparative Example 3, 47% 100% resin modulus of polyurethane resin and 33% by mass of hollow microspheres whose outer shells are made of cross-linked polymethyl methacrylate resin are added to the total mass of the polyurethane resin.

比較例6はポリウレタン樹脂の100%樹脂モジュラスを6、中空部のない架橋化ポリメタクリル酸メチル樹脂微小球(球状粒子)をポリウレタン樹脂全質量に対し33質量%添加したものである。   Comparative Example 6 is obtained by adding 6% 100% resin modulus of polyurethane resin and 33% by mass of crosslinked polymethyl methacrylate resin microspheres (spherical particles) having no hollow portion based on the total mass of the polyurethane resin.

[比較例4]
比較例4は中空微小球を不使用とした以外を実施例2と同様にして、研磨パッドを製造した。
[Comparative Example 4]
In Comparative Example 4, a polishing pad was produced in the same manner as in Example 2 except that the hollow microspheres were not used.

[比較例5]
比較例5は乾式成型された中空微粒子含有の市販研磨パッドであるIC1000(ニッタ・ハース社製商品名)を用いた。
[Comparative Example 5]
In Comparative Example 5, IC1000 (trade name, manufactured by Nitta Haas), which is a dry-molded commercially available polishing pad containing hollow fine particles, was used.

4-2. 各実施例及び比較例の研磨パッドの物性を評価し、表1に示す結果を得た。
各実施例及び比較例の研磨パッドを構成するポリウレタン発泡シートについて、ショアA硬度、研磨層密度、ポリウレタンの発泡及び中空微小球の気泡の平均空隙径、引裂き強度を測定した。
4-2. The physical properties of the polishing pads of Examples and Comparative Examples were evaluated, and the results shown in Table 1 were obtained.
About the polyurethane foam sheet which comprises the polishing pad of each Example and a comparative example, the Shore A hardness, the polishing layer density, the polyurethane foaming, the average void diameter of the bubble of a hollow microsphere, and tear strength were measured.

(ショアA硬度)
ショアA硬度は、研磨パッドからポリウレタン発泡シート試料片(10cm×10cm)を切り出し、複数枚の該試料片を厚さが4.5mm以上となるように重ね、A型硬度計(日本工業規格、JIS K7311)にて測定した。
(Shore A hardness)
Shore A hardness is obtained by cutting out a polyurethane foam sheet sample piece (10 cm × 10 cm) from a polishing pad, and stacking a plurality of the sample pieces to a thickness of 4.5 mm or more. Measured according to JIS K7311).

(研磨層密度)
研磨層密度は、研磨パッドからポリウレタン発泡シート試料片(10cm×10cm)を切り出し、該試料片の質量を自動天秤で測定後、下記式:
密度(g/cm3)=質量(g)/(10(cm)×10(cm)×試料片の厚さ(cm))
により算出して求めた。
(Polishing layer density)
The polishing layer density was determined by cutting a polyurethane foam sheet sample piece (10 cm × 10 cm) from the polishing pad, measuring the mass of the sample piece with an automatic balance,
Density (g / cm 3 ) = Mass (g) / (10 (cm) × 10 (cm) × Sample piece thickness (cm))
It calculated and calculated | required by.

(ポリウレタンの発泡及び中空微小球の気泡の平均空隙径)
ポリウレタンの発泡及び中空微小球の気泡の平均空隙径は、ポリウレタン発泡シート試料片の断面を走査型電子顕微鏡(日本電子株式会社製、JSM-5000LV)で約5mm四方の範囲を50倍に拡大し、9箇所について観察した。この画像を画像処理ソフト(Image Analyzer V20LAB Ver.1.3、ニコン製)により二値化処理してシート内に存在する空隙(ポリウレタンの発泡及び中空微小球の気泡)の総個数を確認し、各空隙の空隙面積から円相当径及びその平均値を平均空隙径として算出した。空隙径の測定においては、該空隙径のカットオフ値(下限)を11μmとし、ノイズ成分を除外した。また、成膜時に偶発的に生じてしまったボイド状の空隙も測定対象より除外した。尚、ここで示す空隙とはポリウレタンの発泡と中空微小球の気泡の両者をいう。
(Polyurethane foam and average void diameter of hollow microspheres)
The average void diameter of polyurethane foam and hollow microspheres was expanded by 50 times in the range of about 5 mm square by scanning electron microscope (JSM-5000LV, cross section of polyurethane foam sheet sample piece). 9 points were observed. This image is binarized by image processing software (Image Analyzer V20LAB Ver.1.3, manufactured by Nikon) to check the total number of voids (polyurethane foam and hollow microsphere bubbles) present in the sheet. From the void area, the equivalent circle diameter and the average value were calculated as the average void diameter. In the measurement of the void diameter, the cut-off value (lower limit) of the void diameter was 11 μm, and noise components were excluded. In addition, void-like voids that occurred accidentally during film formation were also excluded from the measurement target. In addition, the space | gap shown here refers to both the foaming of a polyurethane, and the bubble of a hollow microsphere.

(引裂き強度)
ポリウレタン発泡シート試料片(100mm×25mm)の長手方向端部より70mm切込みを入れ、該試料片における切込みの終端部より切込みに沿って25mmの位置の2箇所を治具で挟んで固定し、それらの2箇所を切込みに沿う反対方向(2箇所の一方を他方に対して180度回転させた方向)に万能材料試験機テンシロン(株式会社A&D テンシロン型万能試験機RTC-1210)で引張り、試料が切れるまで測定し,測定値がピークとなった強力(最大荷重)Nを求めた。引き裂き強度(N/mm)=強力(最大荷重)N/厚さ(mm)より引裂き強度を求めた。
(Tear strength)
A 70 mm cut is made from the end of the polyurethane foam sheet sample piece (100 mm × 25 mm) in the longitudinal direction, and two places at 25 mm along the cut from the end of the cut in the sample piece are clamped and fixed. The two specimens are pulled with the universal material testing machine Tensilon (A & D Tensilon type universal testing machine RTC-1210 Co., Ltd.) in the opposite direction along the notch (direction in which one of the two places is rotated 180 degrees with respect to the other). The measurement was performed until it broke, and the strength (maximum load) N at which the measured value reached its peak was determined. The tear strength was determined from tear strength (N / mm) = strong (maximum load) N / thickness (mm).

4-3. 各実施例及び比較例の研磨パッドについて、以下の研磨条件で研磨加工を行ない、研磨レート、研磨均一性及びディフェクトの有無を測定し、表2の結果を得た。尚、研磨パッドを使用するときには、研磨パッドを研磨層の研磨面が被研磨物と向き合うように研磨機の研磨定盤に取付ける。そして、研磨パッドの研磨面にスラリーを供給しつつ、研磨定盤を回転させて、被研磨物の加工表面を研磨する。   4-3. The polishing pads of each Example and Comparative Example were polished under the following polishing conditions, and the polishing rate, polishing uniformity, and presence / absence of defects were measured, and the results shown in Table 2 were obtained. When the polishing pad is used, the polishing pad is attached to the polishing surface plate of the polishing machine so that the polishing surface of the polishing layer faces the object to be polished. Then, while supplying the slurry to the polishing surface of the polishing pad, the polishing surface plate is rotated to polish the processed surface of the object to be polished.

被研磨物としては、12インチのシリコンウェハ上にテトラエトキシシランをCVDで絶縁膜が1μmの厚さになるように形成した基板(均一性(CV%)が13%)を用いた。25枚の基板を準じ研磨し、1枚目、10枚目、25枚目の研磨レートと研磨均一性からレートの安定性を評価した。
研磨機:EBARA F−REX300
研磨ヘッド:GII
スラリー:Planar社 Slurry(コロイダイルシリカ、pH:9.7)
被研磨物:300mmφSIO2(TEOS)
パッド径:740mmφ
パッドブレイク:9N×30分、ダイヤモンドドレッサー54rpm、定盤回転数80rpm、
研磨圧:175hPa
超純水:200ml/min
研磨:定盤回転数70rpm、ヘッド回転数71rpm、スラリー流量200ml/min、研磨時間60秒
As an object to be polished, a substrate (uniformity (CV%) of 13%) in which tetraethoxysilane was formed on a 12-inch silicon wafer by CVD so that the insulating film had a thickness of 1 μm was used. The 25 substrates were polished according to the polishing rate and the stability of the rate was evaluated from the polishing rate and the polishing uniformity of the 1st, 10th and 25th substrates.
Polishing machine: EBARA F-REX300
Polishing head: GII
Slurry: Planar Slurry (colloidal silica, pH: 9.7)
Workpiece: 300mmφSIO2 (TEOS)
Pad diameter: 740mmφ
Pad break: 9 N x 30 minutes, diamond dresser 54 rpm, surface plate rotation speed 80 rpm,
Polishing pressure: 175 hPa
Ultrapure water: 200ml / min
Polishing: surface plate rotation speed 70rpm, head rotation speed 71rpm, slurry flow rate 200ml / min, polishing time 60 seconds

(研磨レート)
研磨レートは、1分間あたりの研磨量を厚さ(Å)で表したものである。研磨加工前後の基板の絶縁膜について各々17箇所の厚み測定結果から平均値を求めた。尚、厚み測定は、光学式膜厚膜質測定器(KLAテンコール社製、ASET−F5x)のDBSモードにて測定した。
(Polishing rate)
The polishing rate is the amount of polishing per minute expressed in thickness (Å). The average value was determined from the thickness measurement results at 17 locations for the insulating films of the substrate before and after polishing. The thickness was measured in the DBS mode of an optical film thickness measuring device (ASET-F5x, manufactured by KLA Tencor).

(ディフェクトの有無)
ディフェクトの評価では、25枚の基板を繰り返し3回順次研磨し、研磨加工後の21〜25枚目の基板5枚について、パターンなしウェハ表面検査装置(KLAテンコール社製、Surfscan SP2)の高感度測定モードにて測定し、基板表面におけるディフェクトの有無を評価した。
(Existence of defects)
In the defect evaluation, 25 substrates were repeatedly and sequentially polished three times, and the high sensitivity of the pattern-less wafer surface inspection system (Surfscan SP2 manufactured by KLA Tencor) was applied to the 21st to 25th substrates after polishing. Measurement was performed in measurement mode to evaluate the presence or absence of defects on the substrate surface.

(トポグラフィー評価)
段差、表面粗さ、微細形状測定装置(KLAテンコール社製、P−16+)を用いて、メタル配線と酸化膜配線の段差を評価した。
(Topography evaluation)
The level difference between the metal wiring and the oxide film wiring was evaluated using a level difference, surface roughness, and fine shape measuring device (P-16 +, manufactured by KLA Tencor).

(摩耗評価)
研磨パッドの中心を0地点としてX軸直線、Y軸直線を設定し、パッド中心から±150mm〜±230mmの範囲において、研磨する前の研磨パッドの厚み及びウェハを600枚研磨後の研磨パッドの厚みを10mm間隔で測定した。各地点における600枚研磨後の研磨パッドの摩耗量より各地点における研磨前後の厚み差を求め、全測定地点における該厚み差の平均値を平均摩耗量とした。
(Abrasion evaluation)
The X-axis straight line and the Y-axis straight line are set with the center of the polishing pad as the zero point, and within the range of ± 150 mm to ± 230 mm from the pad center, the thickness of the polishing pad before polishing and the polishing pad after polishing 600 wafers The thickness was measured at 10 mm intervals. The thickness difference before and after polishing at each point was determined from the wear amount of the polishing pad after polishing 600 sheets at each point, and the average value of the thickness difference at all measurement points was defined as the average wear amount.

実施例及び比較例の研磨パッドの平均摩耗量を以下の基準に従って評価した。
◎…平均摩耗量が0.4mm以下 ○…平均摩耗量が0.4mm超過〜0.6mm以下
△…平均摩耗量が0.6mm超過〜0.7mm以下 ×…平均摩耗量が0.7mm超過
The average wear amount of the polishing pads of Examples and Comparative Examples was evaluated according to the following criteria.
◎… Average wear amount is 0.4mm or less ○… Average wear amount is more than 0.4mm to 0.6mm or less △… Average wear amount is more than 0.6mm to 0.7mm or less ×… Average wear amount is more than 0.7mm

実施例1〜4の研磨パッドは、研磨レートが高く、ディフェクト抑制性能が良く、トポグラフィーに優れ、耐摩耗性にも優れることを認めた。   The polishing pads of Examples 1 to 4 were found to have a high polishing rate, good defect suppression performance, excellent topography, and excellent wear resistance.

実施例5の研磨パッドは、実施例1〜4に比べ、中空微小球の添加量が1質量%と過少の結果、スラリーの保持性及びドレス性が悪化し、研磨レートが低下した。   In the polishing pad of Example 5, as compared with Examples 1 to 4, the amount of hollow microspheres added was as low as 1% by mass. As a result, the slurry retention and dressing properties deteriorated and the polishing rate decreased.

比較例1の研磨パッドは、中空微小球の添加量が45質量%と過多の結果、成膜性が悪化し、ポリウレタン発泡シートを製造できなかった。   In the polishing pad of Comparative Example 1, the amount of hollow microspheres added was an excessive amount of 45% by mass. As a result, the film formability deteriorated and a polyurethane foam sheet could not be produced.

比較例2の研磨パッドは、ポリウレタン樹脂100%モジュラスが3.5MPaと過小の結果、耐摩耗性が悪化し、トポグラフィーも劣った。   The polishing pad of Comparative Example 2 had an excessively low 100% polyurethane resin modulus of 3.5 MPa, resulting in poor wear resistance and poor topography.

比較例3の研磨パッドは、ポリウレタン樹脂100%モジュラスが47MPaと過大の結果、ドレス性が悪化し、ディフェクト抑制性能も悪化した。   The polishing pad of Comparative Example 3 had an excessive polyurethane resin 100% modulus of 47 MPa. As a result, the dressability deteriorated and the defect suppression performance also deteriorated.

比較例4の研磨パッドは、中空微小球が添加されない結果、ドレス性が悪化し、研磨レートも低下した。   As a result of the hollow microspheres not being added to the polishing pad of Comparative Example 4, the dressability deteriorated and the polishing rate also decreased.

比較例5の研磨パッドは、乾式成型の結果、ディフェクト抑制性能が非常に悪化した。   As a result of the dry molding, the defect suppression performance of the polishing pad of Comparative Example 5 was extremely deteriorated.

比較例6の研磨パッドは、中空微小球を添加せず、非中空の微小球が添加されたものである結果、研磨レートが低下した。   In the polishing pad of Comparative Example 6, the hollow microspheres were not added, and the non-hollow microspheres were added. As a result, the polishing rate was lowered.

しかるに、実施例1〜5、比較例1〜6によれば、ポリウレタン樹脂100%モジュラスの好適値は5〜25MPa、中空微小球の添加量は1〜50質量%、ポリウレタン発泡シートのショアA硬度の好適値は35〜70度、ポリウレタン発泡シートの密度の好適値は0.30〜0.70g/cm3、ポリウレタン発泡シートの平均空隙径の好適値は10〜30μm、ポリウレタン発泡シートの引裂き強度の好適値は0.50〜1.60である。 However, according to Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 6, the preferred value of the polyurethane resin 100% modulus is 5 to 25 MPa, the addition amount of the hollow microspheres is 1 to 50% by mass, and the Shore A hardness of the polyurethane foam sheet The preferred value of 35 to 70 degrees, the preferred value of the density of the polyurethane foam sheet is 0.30 to 0.70 g / cm 3 , the preferred value of the average void diameter of the polyurethane foam sheet is 10 to 30 μm, and the tear strength of the polyurethane foam sheet The preferred value of is 0.50 to 1.60.

そして、研磨レート、ディフェクト抑制性能、トポグラフィー、及び耐摩耗性の全てが一様に良好であった実施例1〜4によれば、ポリウレタン樹脂100%樹脂モジュラスのより好適値は6〜24MPa、中空微小球の添加量のより好適値は3〜35質量%、ポリウレタン発泡シートの密度のより好適値は0.35〜0.60g/cm3、ポリウレタン発泡シートの引裂き強度のより好適値は0.55〜1.50N/mmである。 According to Examples 1 to 4 in which the polishing rate, the defect suppression performance, the topography, and the wear resistance were all uniformly good, the more preferable value of the polyurethane resin 100% resin modulus is 6 to 24 MPa, A more preferable value of the added amount of the hollow microspheres is 3 to 35% by mass, a more preferable value of the density of the polyurethane foam sheet is 0.35 to 0.60 g / cm 3 , and a more preferable value of the tear strength of the polyurethane foam sheet is 0. .55 to 1.50 N / mm.

本発明によれば、研磨パッドにおけるディフェクト抑制性能とトポグラフィーの両者を改善することができる。   According to the present invention, both the defect suppression performance and the topography in the polishing pad can be improved.

Claims (7)

湿式成膜により形成されたポリウレタン発泡シートを研磨層として有する研磨パッドにおいて、
前記シートは、耐溶剤性の高い外殻からなる中空微小球が添加されたポリウレタン樹脂を主成分として形成され、かつ、前記ポリウレタン樹脂の100%樹脂モジュラスが5MPa〜25MPaの範囲にあり、
ポリウレタン樹脂中に、多数のポリウレタンの発泡と多数の中空微小球を均等に分散しており、各ポリウレタンの発泡は連通孔で互いに網目状に連通し、各中空微小球は独立気泡を有して存在し、研磨層の表面にポリウレタンの発泡の開口と中空微小球の気泡の開口とが形成されてなることを特徴とする研磨パッド。
In a polishing pad having a polyurethane foam sheet formed by wet film formation as a polishing layer,
The sheet is formed mainly of a polyurethane resin to which hollow microspheres made of a shell having high solvent resistance are added, and the 100% resin modulus of the polyurethane resin is in the range of 5 MPa to 25 MPa,
In the polyurethane resin, a large number of polyurethane foams and a large number of hollow microspheres are evenly dispersed, and each polyurethane foam communicates with each other in a mesh shape through communication holes, and each hollow microsphere has closed cells. A polishing pad comprising: a polyurethane foam opening and a hollow microsphere bubble opening formed on a surface of the polishing layer.
前記耐溶剤性の高い外殻が熱硬化性樹脂である請求項1に記載の研磨パッド。   The polishing pad according to claim 1, wherein the outer shell having high solvent resistance is a thermosetting resin. 前記耐溶剤性の高い外殻からなる中空微小球の比重が0.8g/cm3〜1.1g/cm3である請求項1又は2に記載の研磨パッド。 The polishing pad according to claim 1 or 2 specific gravity of the hollow microspheres consisting of high the solvent resistance shell is 0.8g / cm 3 ~1.1g / cm 3 . 前記耐溶剤性の高い外殻からなる中空微小球の添加量が1質量%〜50質量%である請求項1〜3のいずれかに記載の研磨パッド。   The polishing pad according to any one of claims 1 to 3, wherein the amount of hollow microspheres comprising the outer shell having high solvent resistance is 1% by mass to 50% by mass. 前記シートの断面において、ポリウレタンの発泡及び中空微小球の気泡による平均空隙径が10μm〜30μmである請求項1〜4のいずれかに記載の研磨パッド。   The polishing pad according to any one of claims 1 to 4, wherein, in a cross section of the sheet, an average void diameter due to foaming of polyurethane and bubbles of hollow microspheres is 10 µm to 30 µm. 前記シートが、ショアA硬度を35度〜70度、密度を0.30g/cm3〜0.70g/cm3とする請求項1〜5のいずれかに記載の研磨パッド。 The sheet, the polishing pad according to any one of claims 1 to 5 35 to 70 degrees Shore A hardness, the density 0.30g / cm 3 ~0.70g / cm 3 to. 前記シートが、引裂き強度を0.50N/mm〜1.60N/mmとする請求項1〜6のいずれかに記載の研磨パッド。   The polishing pad according to claim 1, wherein the sheet has a tear strength of 0.50 N / mm to 1.60 N / mm.
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