JP7311749B2 - polishing pad - Google Patents

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本発明は研磨パッドに関し、より詳しくは硬質ウレタンからなる研磨層と、クッション層と、上記研磨層とクッション層とを接着する接着層とを備えた研磨パッドに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a polishing pad, and more particularly to a polishing pad comprising a polishing layer made of hard urethane, a cushion layer, and an adhesive layer for bonding the polishing layer and the cushion layer.

従来、光学材料や半導体基板、ハードディスク用のガラス基板といった被研磨物を研磨するために研磨パッドが用いられており、このような研磨パッドとしてポリウレタンなどの硬質ウレタンからなる研磨層と、弾性を有するクッション層と、上記研磨層とクッション層とを接着する接着層とを備えた研磨パッドが知られている(特許文献1)。
このような研磨パッドを用いて被研磨物を研磨する際には、被研磨物と研磨パッドとの間に液状のスラリーを供給し、研磨パッドおよびスラリーによる機械的研磨ならびに化学的研磨を行うようになっている。
Conventionally, polishing pads have been used to polish objects to be polished such as optical materials, semiconductor substrates, and glass substrates for hard disks. A polishing pad including a cushion layer and an adhesive layer for bonding the polishing layer and the cushion layer is known (Patent Document 1).
When polishing an object to be polished using such a polishing pad, liquid slurry is supplied between the object to be polished and the polishing pad to perform mechanical polishing and chemical polishing with the polishing pad and the slurry. It has become.

特開2008-226992号公報JP 2008-226992 A

ここで、上記スラリーを供給し被研磨物を研磨すると、上記研磨パッドを構成するクッション層がスラリーを吸い込んだ湿潤状態となるが、スラリーのしみこみにくい中央部分は乾燥状態を維持する場合がある。
クッション層が湿潤状態になることで研磨パッド全体の物性に変化が生じる場合、研磨中に研磨パッドの外周部分と中央部分とで物性が異なってしまうことから、クッション層が乾燥状態から湿潤状態となる研磨の初期と終期とで、研磨レートの変動が生じるおそれがあった。
このような問題に鑑み、本発明は湿潤状態と乾燥状態との間で物性の変化が少なく、研磨の初期から終期にかけて研磨レートが安定した研磨パッドを提供するものである。
Here, when the slurry is supplied and the object to be polished is polished, the cushion layer constituting the polishing pad becomes wet by absorbing the slurry, but the central portion, which is less likely to be soaked with the slurry, may maintain a dry state.
If the physical properties of the entire polishing pad change when the cushion layer becomes wet, the physical properties of the outer peripheral portion and the central portion of the polishing pad will differ during polishing. There is a risk that the polishing rate will fluctuate between the initial stage and the final stage of polishing.
In view of such problems, the present invention provides a polishing pad that exhibits little change in physical properties between wet and dry conditions and has a stable polishing rate from the beginning to the end of polishing.

すなわち請求項1の発明にかかる研磨パッドは、硬質ウレタンからなる研磨層と、弾性を有したクッション層と、上記研磨層とクッション層とを接着する接着層とを備えた研磨パッドにおいて、
上記研磨層、上記クッション層、および上記接着層とが積層した状態で、圧縮モードの動的粘弾性測定を、温度範囲20~80℃、昇温速度5℃/minの条件で行った場合に、
当該研磨パッドの乾燥状態(温度23℃(±2℃)、相対湿度50%(±5%)の恒温恒湿槽内に載置し、40時間保持)における40℃の貯蔵弾性率と、湿潤状態(静水に浸漬させた状態で真空チャンバ内に投入して1時間真空脱気、その後静水に浸漬させて2時間含水処理)における40℃の貯蔵弾性率との比が0.7~1.0であることを特徴としている。
That is, the polishing pad according to the invention of claim 1 comprises a polishing layer made of hard urethane, a cushion layer having elasticity, and an adhesive layer for bonding the polishing layer and the cushion layer,
When the dynamic viscoelasticity measurement in the compression mode was performed under the conditions of a temperature range of 20 to 80° C. and a temperature increase rate of 5° C./min in a state in which the polishing layer, the cushion layer, and the adhesive layer were laminated. ,
Storage elastic modulus at 40°C in the dry state of the polishing pad (placed in a constant temperature and humidity chamber at a temperature of 23°C (±2°C) and a relative humidity of 50% (±5%) and held for 40 hours), and wet The ratio of the storage elastic modulus at 40° C. in the state (immersed in static water and placed in a vacuum chamber for 1 hour vacuum degassing, then immersed in static water for 2 hours hydration treatment) is 0.7 to 1.0. It is characterized by being 0.

上記発明において、乾燥状態における貯蔵弾性率と、湿潤状態における貯蔵弾性率との比を所定範囲内にすることにより、乾燥状態および湿潤状態における研磨パッド全体における物性の変化を抑えることができる。
その結果、仮にクッション層の外周部分が湿潤状態、中央部分が乾燥状態になったとしても、研磨パッドの外周部分と中央部分とで安定した研磨を行うことが可能となる。
In the above invention, by setting the ratio of the storage modulus in the dry state to the storage modulus in the wet state within a predetermined range, changes in the physical properties of the polishing pad as a whole in the dry state and the wet state can be suppressed.
As a result, even if the outer peripheral portion of the cushion layer is wet and the central portion is dry, stable polishing can be performed with the outer peripheral portion and the central portion of the polishing pad.

研磨パッドを備えた研磨装置の側面図。FIG. 2 is a side view of a polishing device with a polishing pad; 研磨パッドの断面図。Sectional drawing of a polishing pad.

以下図示実施例について説明すると、図1は本発明にかかる研磨パッド1を備えた研磨装置2の側面図を示し、半導体基板などの被研磨物3の研磨を行うものとなっている。
上記研磨装置2は、下方に設けられて研磨パッド1を支持する研磨定盤4と、上方に設けられて被研磨物3を支持する支持定盤5と、スラリーを供給するスラリー供給手段6とを備えている。
上記研磨パッド1および被研磨物3はそれぞれ略円盤状を有しており、研磨パッド1は両面テープ等によって研磨定盤4に固定され、被研磨物3は支持定盤5に真空吸着されている。
また上記研磨定盤4および支持定盤5は図示しない駆動手段によって相対的に回転するとともに、上記支持定盤5は研磨定盤4の中心位置から半径方向に往復動可能に設けられ、これにより上記研磨パッド1と被研磨物3とが相対的に回転しながら摺動するようになっている。
上記スラリー供給手段6は、所要の薬品中に砥粒の混合されたスラリーを上記研磨パッド1の上面に形成された研磨面に供給し、これにより当該スラリーが研磨面と被研磨物3との間に入り込むことで、被研磨物3の研磨が行われるようになっている。
このような構成を有する研磨装置自体は従来公知であり、これ以上の詳細な説明については省略する。なお上記構成を有する研磨装置2の他、例えば支持定盤5には駆動がなく、研磨定盤4の回転により支持定盤5が連れ回るようにした研磨装置2など、その他の構成を有した研磨装置2も使用可能である。
1 shows a side view of a polishing apparatus 2 equipped with a polishing pad 1 according to the present invention, which polishes an object 3 to be polished such as a semiconductor substrate.
The polishing apparatus 2 includes a polishing surface plate 4 provided below for supporting the polishing pad 1, a support surface plate 5 provided above for supporting the object to be polished 3, and slurry supply means 6 for supplying slurry. It has
The polishing pad 1 and the object to be polished 3 each have a substantially disk shape. The polishing pad 1 is fixed to the polishing surface plate 4 by double-sided tape or the like, and the object to be polished 3 is vacuum-adsorbed to the supporting surface plate 5. there is
The polishing surface plate 4 and the support surface plate 5 are relatively rotated by a driving means (not shown), and the support surface plate 5 is provided so as to reciprocate radially from the center position of the polishing surface plate 4. The polishing pad 1 and the object to be polished 3 slide while rotating relatively.
The slurry supply means 6 supplies slurry, which is a mixture of required chemicals and abrasive grains, to the polishing surface formed on the upper surface of the polishing pad 1, so that the slurry is applied to the polishing surface and the object 3 to be polished. By entering between them, the object 3 to be polished is polished.
The polishing apparatus itself having such a configuration is conventionally known, and further detailed description thereof will be omitted. In addition to the polishing apparatus 2 having the above configuration, the polishing apparatus 2 may have other configurations such as a polishing apparatus 2 in which the support surface plate 5 is not driven and the support surface plate 5 is rotated along with the rotation of the polishing surface plate 4. A polishing device 2 can also be used.

図2は本実施例にかかる研磨パッド1の断面図を示しており、上記研磨パッド1は硬質ウレタンからなる研磨層11と、弾性を有するクッション層12と、上記研磨層11とクッション層12とを接着する接着層13とを備えており、上記クッション層12は両面テープ等を用いて研磨定盤4に固定されるものとなっている。
研磨層を構成する硬質ウレタンは、ポリオール成分とイソシアネート成分との反応中間体であるウレタンプレポリマーを用い、ジアミン類又はジオール類等の硬化剤(鎖延長剤)、発泡剤、触媒等を添加混合して得られるポリウレタン組成物を硬化させるプレポリマー法により製造される。上記研磨層11としては、プレポリマー、硬化剤、中空体を混合してポリウレタンポリウレア樹脂成形体を成形し、ポリウレタンポリウレア樹脂成形体をスライス加工することにより形成されるとともに内部に無数の空隙が形成された発泡ポリウレタンシートを使用することができ、厚さを0.5~2mm、ショアD硬度を20~60、密度を0.60~0.95g/cmにそれぞれ設定することができる。
また上記クッション層12としては、繊維内にポリウレタン樹脂が入り込むとともに空隙が形成されたポリウレタン樹脂含浸不織布や発泡体を使用することができ、厚さを0.5~5.0mm、ショアA硬度を10~60、密度を0.05~0.50g/cm、圧縮率を3~40%のそれぞれの範囲に設定することができる。
FIG. 2 shows a cross-sectional view of the polishing pad 1 according to the present embodiment. The polishing pad 1 includes a polishing layer 11 made of hard urethane, an elastic cushion layer 12, and the polishing layer 11 and the cushion layer 12. The cushion layer 12 is fixed to the polishing surface plate 4 using double-sided tape or the like.
The hard urethane that constitutes the polishing layer uses a urethane prepolymer, which is a reaction intermediate between a polyol component and an isocyanate component, and is mixed with a curing agent (chain extender) such as diamines or diols, a foaming agent, a catalyst, etc. It is produced by a prepolymer method in which the resulting polyurethane composition is cured. The polishing layer 11 is formed by molding a polyurethane-polyurea resin molded body by mixing a prepolymer, a curing agent, and a hollow body, and slicing the polyurethane-polyurea resin molded body. A foamed polyurethane sheet can be used, with a thickness of 0.5-2 mm, a Shore D hardness of 20-60, and a density of 0.60-0.95 g/cm 3 .
As the cushion layer 12, a polyurethane resin-impregnated nonwoven fabric or a foam in which the polyurethane resin enters the fibers and voids are formed can be used. 10 to 60, a density of 0.05 to 0.50 g/cm 3 , and a compressibility of 3 to 40%.

上記研磨層11を製造するためには、少なくともプレポリマーとしてのウレタン結合含有イソシアネート化合物、硬化剤、中空体を準備する準備工程;少なくとも、上記ウレタン結合含有イソシアネート化合物、硬化剤を混合して成形体成形用の混合液を得る混合工程;上記成形体成形用混合液からポリウレタンポリウレア樹脂成形体を成形する成形体成形工程;および上記ポリウレタンポリウレア樹脂成形体から、上記研磨面を有する研磨層11を形成する研磨層形成工程、を含むことが挙げられる。 In order to manufacture the polishing layer 11, a preparatory step of preparing at least a urethane bond-containing isocyanate compound as a prepolymer, a curing agent, and a hollow body; A mixing step of obtaining a mixed liquid for molding; a molded body molding step of molding a polyurethane-polyurea resin molded body from the molded body-molding mixed liquid; and forming a polishing layer 11 having the polished surface from the polyurethane-polyurea resin molded body. and a polishing layer forming step.

上記準備工程では、ポリウレタンポリウレア樹脂成形体の原料として、少なくとも、ウレタン結合含有イソシアネート化合物、硬化剤、中空体が用いられる。更にポリオール化合物を上記成分とともに用いてもよく、本発明の効果を損なわない範囲で、上記以外の成分を併せて用いてもよい。
この準備工程で準備される上記ウレタン結合含有イソシアネート化合物は、下記ポリイソシアネート化合物とポリオール化合物とを、通常用いられる条件で反応させることにより得られる化合物であり、ウレタン結合とイソシアネート基を分子内に含むものである。また、本発明の効果を損なわない範囲内で、他の成分がウレタン結合含有イソシアネート化合物に含まれていてもよい。
上記ウレタン結合含有イソシアネート化合物としては、市販されているものを用いてもよく、ポリイソシアネート化合物とポリオール化合物とを反応させて合成したものを用いてもよい。上記反応に特に制限はなく、ポリウレタン樹脂の製造において公知の方法および条件を用いて付加重合反応すればよい。
例えば、40℃に加温したポリオール化合物に、窒素雰囲気にて撹拌しながら50℃に加温したポリイソシアネート化合物を添加し、30分後に80℃まで昇温させ更に80℃にて60分間反応させるといった方法で製造することが出来る。
In the preparation step, at least a urethane bond-containing isocyanate compound, a curing agent, and a hollow body are used as raw materials for the polyurethane-polyurea resin molding. Furthermore, a polyol compound may be used together with the above components, and components other than the above may be used in combination within a range that does not impair the effects of the present invention.
The urethane bond-containing isocyanate compound prepared in this preparation step is a compound obtained by reacting the following polyisocyanate compound and polyol compound under conditions normally used, and contains a urethane bond and an isocyanate group in the molecule. It is a thing. Further, other components may be contained in the urethane bond-containing isocyanate compound within a range that does not impair the effects of the present invention.
As the urethane bond-containing isocyanate compound, a commercially available one may be used, or a compound synthesized by reacting a polyisocyanate compound and a polyol compound may be used. The above reaction is not particularly limited, and an addition polymerization reaction may be carried out using a method and conditions known in the production of polyurethane resins.
For example, to a polyol compound heated to 40° C., a polyisocyanate compound heated to 50° C. is added while stirring in a nitrogen atmosphere, and after 30 minutes the temperature is raised to 80° C. and further reacted at 80° C. for 60 minutes. It can be manufactured by such a method.

まず上記ポリイソシアネート化合物とは、分子内に2つ以上のイソシアネート基を有する化合物を意味する。またポリイソシアネート化合物としては、分子内に2つ以上のイソシアネート基を有していれば特に制限されるものではない。
例えば、分子内に2つのイソシアネート基を有するジイソシアネート化合物としては、m-フェニレンジイソシアネート、p-フェニレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート(2,6-TDI)、2,4-トリレンジイソシアネート(2,4-TDI)、ナフタレン-1,4-ジイソシアネート、ジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート(MDI)、4,4’-メチレン-ビス(シクロヘキシルイソシアネート)(水添MDI)、3,3’-ジメトキシ-4,4’-ビフェニルジイソシアネート、3,3’-ジメチルジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート、キシリレン-1,4-ジイソシアネート、4,4’-ジフェニルプロパンジイソシアネート、トリメチレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、プロピレン-1,2-ジイソシアネート、ブチレン-1,2-ジイソシアネート、シクロヘキシレン-1,2-ジイソシアネート、シクロヘキシレン-1,4-ジイソシアネート、p-フェニレンジイソチオシアネート、キシリレン-1,4-ジイソチオシアネート、エチリジンジイソチオシアネート等を挙げることができる。
さらにポリイソシアネート化合物としては、ジイソシアネート化合物が好ましく、中でも2,4-TDI、2,6-TDI、MDIがより好ましく、2,4-TDI、2,6-TDIが特に好ましい。
これらのポリイソシアネート化合物は、単独で用いてもよく、複数のポリイソシアネート化合物を組み合わせて用いてもよい。
First, the polyisocyanate compound means a compound having two or more isocyanate groups in the molecule. The polyisocyanate compound is not particularly limited as long as it has two or more isocyanate groups in its molecule.
For example, diisocyanate compounds having two isocyanate groups in the molecule include m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate (2,6-TDI), 2,4-tolylene diisocyanate (2 ,4-TDI), naphthalene-1,4-diisocyanate, diphenylmethane-4,4′-diisocyanate (MDI), 4,4′-methylene-bis(cyclohexyl isocyanate) (hydrogenated MDI), 3,3′-dimethoxy -4,4'-biphenyl diisocyanate, 3,3'-dimethyldiphenylmethane-4,4'-diisocyanate, xylylene-1,4-diisocyanate, 4,4'-diphenylpropane diisocyanate, trimethylene diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, propylene -1,2-diisocyanate, butylene-1,2-diisocyanate, cyclohexylene-1,2-diisocyanate, cyclohexylene-1,4-diisocyanate, p-phenylene diisothiocyanate, xylylene-1,4-diisothiocyanate, Ethyridine diisothiocyanate and the like can be mentioned.
Furthermore, as the polyisocyanate compound, a diisocyanate compound is preferred, among which 2,4-TDI, 2,6-TDI and MDI are more preferred, and 2,4-TDI and 2,6-TDI are particularly preferred.
These polyisocyanate compounds may be used alone or in combination of multiple polyisocyanate compounds.

次に上記ポリオール化合物とは、分子内に2つ以上のアルコール性水酸基(OH)を有する化合物を意味する。
上記ウレタン結合含有イソシアネート化合物の合成に用いられるポリオール化合物としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール(DEG)、ブチレングリコール等のジオール化合物、トリオール化合物等;ポリ(オキシテトラメチレン)グリコール(又はポリテトラメチレンエーテルグリコール)(PTMG)等のポリエーテルポリオール化合物;エチレングリコールとアジピン酸との反応物やブチレングリコールとアジピン酸との反応物等のポリエステルポリオール化合物;ポリカーボネートポリオール化合物、ポリカプロラクトンポリオール化合物等を挙げることができる。
また、エチレンオキサイドを付加した3官能性プロピレングリコールを用いることもできる。これらの中でも、PTMG、又はPTMGとDEGの組み合わせが好ましい。
上記ポリオール化合物は単独で用いてもよく、複数のポリオール化合物を組み合わせて用いてもよい。
Next, the polyol compound means a compound having two or more alcoholic hydroxyl groups (OH) in the molecule.
Examples of the polyol compound used for synthesizing the urethane bond-containing isocyanate compound include diol compounds such as ethylene glycol, diethylene glycol (DEG) and butylene glycol, triol compounds, and the like; poly(oxytetramethylene) glycol (or polytetramethylene ether glycol). polyether polyol compounds such as (PTMG); polyester polyol compounds such as a reaction product of ethylene glycol and adipic acid or a reaction product of butylene glycol and adipic acid; polycarbonate polyol compounds, polycaprolactone polyol compounds, and the like.
Also, trifunctional propylene glycol to which ethylene oxide is added can be used. Among these, PTMG or a combination of PTMG and DEG is preferred.
The above polyol compound may be used alone, or a plurality of polyol compounds may be used in combination.

ここで、NCO基1個当たりのPP(プレポリマー)の分子量を示すプレポリマーのNCO当量としては、200~800であることが好ましく、300~700であることがより好ましく、400~600であることがさらにより好ましい。
具体的に上記プレポリマーのNCO当量は以下のようにして求めることができる。
プレポリマーのNCO当量=(ポリイソシアネート化合物の質量部+ポリオール化合物の質量部)/[(ポリイソシアネート化合物1分子当たりの官能基数×ポリイソシアネート化合物の質量部/ポリイソシアネート化合物の分子量)-(ポリオール化合物1分子当たりの官能基数×ポリオール化合物の質量部/ポリオール化合物の分子量)]
Here, the NCO equivalent of the prepolymer, which indicates the molecular weight of PP (prepolymer) per NCO group, is preferably 200 to 800, more preferably 300 to 700, and 400 to 600. is even more preferred.
Specifically, the NCO equivalent of the prepolymer can be determined as follows.
NCO equivalent of prepolymer = (parts by mass of polyisocyanate compound + parts by mass of polyol compound) / [(number of functional groups per molecule of polyisocyanate compound x parts by mass of polyisocyanate compound / molecular weight of polyisocyanate compound) - (polyol compound Number of functional groups per molecule x parts by mass of polyol compound/molecular weight of polyol compound)]

上記硬化剤(鎖伸長剤ともいう)としては、例えば、ポリアミン化合物および/又はポリオール化合物を用いることができる。
ポリアミン化合物とは、分子内に2つ以上のアミノ基を有する化合物を意味し、脂肪族や芳香族のポリアミン化合物、特にはジアミン化合物を使用することができる。
例えば、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミン、イソホロンジアミン、ジシクロヘキシルメタン-4,4’-ジアミン、3,3’-ジクロロ-4,4’-ジアミノジフェニルメタン(メチレンビス-o-クロロアニリン)(以下、MOCAと略記する。)、MOCAと同様の構造を有するポリアミン化合物等を挙げることができる。
また、ポリアミン化合物が水酸基を有していてもよく、このようなアミン系化合物として、例えば、2-ヒドロキシエチルエチレンジアミン、2-ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、ジ-2-ヒドロキシエチルエチレンジアミン、ジ-2-ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、2-ヒドロキシプロピルエチレンジアミン、ジ-2-ヒドロキシプロピルエチレンジアミン等を挙げることができる。
ポリアミン化合物としては、ジアミン化合物が好ましく、MOCA、ジアミノジフェニルメタン、ジアミノジフェニルスルホンがより好ましく、MOCAが特に好ましい。
ポリアミン化合物は、単独で用いてもよく、複数のポリアミン化合物を組み合わせて用いてもよい。
ポリアミン化合物は、他の成分と混合し易くするためおよび/又は後の成形体形成工程における気泡径の均一性を向上させるために、必要により加熱した状態で減圧下脱泡することが好ましい。減圧下での脱泡方法としては、ポリウレタンの製造において公知の方法を用いればよく、例えば、真空ポンプを用いて0.1MPa以下の真空度で脱泡することができる。
硬化剤(鎖伸長剤)として固体の化合物を用いる場合は、加熱により溶融させつつ、減圧下脱泡することができる。
As the curing agent (also referred to as chain extender), for example, a polyamine compound and/or a polyol compound can be used.
A polyamine compound means a compound having two or more amino groups in the molecule, and aliphatic or aromatic polyamine compounds, particularly diamine compounds can be used.
For example, ethylenediamine, propylenediamine, hexamethylenediamine, isophoronediamine, dicyclohexylmethane-4,4'-diamine, 3,3'-dichloro-4,4'-diaminodiphenylmethane (methylenebis-o-chloroaniline) (hereinafter referred to as MOCA) ), polyamine compounds having the same structure as MOCA, and the like.
In addition, the polyamine compound may have a hydroxyl group, and examples of such amine compounds include 2-hydroxyethylethylenediamine, 2-hydroxyethylpropylenediamine, di-2-hydroxyethylethylenediamine, di-2-hydroxy Ethylpropylenediamine, 2-hydroxypropylethylenediamine, di-2-hydroxypropylethylenediamine and the like can be mentioned.
As the polyamine compound, a diamine compound is preferable, MOCA, diaminodiphenylmethane, and diaminodiphenylsulfone are more preferable, and MOCA is particularly preferable.
The polyamine compound may be used alone or in combination of multiple polyamine compounds.
In order to facilitate mixing with other components and/or to improve the uniformity of cell diameter in the subsequent step of forming a molded body, the polyamine compound is preferably heated and degassed under reduced pressure, if necessary. As the defoaming method under reduced pressure, a method known in the production of polyurethane may be used. For example, defoaming can be performed at a degree of vacuum of 0.1 MPa or less using a vacuum pump.
When a solid compound is used as the curing agent (chain extender), it can be defoamed under reduced pressure while being melted by heating.

また硬化剤としてのポリオール化合物としては、ジオール化合物やトリオール化合物等の化合物であれば特に制限なく用いることができる。また、プレポリマーを形成するのに用いられるポリオール化合物と同一であっても異なっていてもよい。
具体例としては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオールなどの低分子量ジオール、ポリ(オキシテトラメチレン)グリコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどの高分子量のポリオール化合物などが挙げられる。
上記ポリオール化合物は単独で用いてもよく、複数のポリオール化合物を組み合わせて用いてもよい。
Moreover, as a polyol compound as a curing agent, any compounds such as diol compounds and triol compounds can be used without particular limitation. It may also be the same as or different from the polyol compound used to form the prepolymer.
Specific examples include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, pentanediol, 3 low molecular weight diols such as -methyl-1,5-pentanediol and 1,6-hexanediol; and high molecular weight polyol compounds such as poly(oxytetramethylene)glycol, polyethylene glycol and polypropylene glycol.
The above polyol compound may be used alone, or a plurality of polyol compounds may be used in combination.

ここで、上記ウレタン結合含有イソシアネート化合物の末端に存在するイソシアネート基に対する、硬化剤に存在する活性水素基(アミノ基および水酸基)の当量比であるR値が、0.60~1.40となるよう、各成分を混合する。R値は、0.65~1.30が好ましく、0.70~1.20がより好ましい。 Here, the R value, which is the equivalent ratio of the active hydrogen groups (amino groups and hydroxyl groups) present in the curing agent to the isocyanate groups present at the ends of the urethane bond-containing isocyanate compound, is 0.60 to 1.40. Mix each component so that The R value is preferably 0.65 to 1.30, more preferably 0.70 to 1.20.

上記中空体とは、空隙を有する微小球体を意味する。微小球体には、球状、楕円状、およびこれらに近い形状のものが含まれる。中空体の例としては、熱可塑性樹脂からなる外殻(ポリマー殻)と、外殻に内包される低沸点炭化水素とからなる未発泡の加熱膨張性微小球状体や未発泡の加熱膨張性微小球状体を加熱膨張させたものが挙げられる。
上記ポリマー殻としては、特開昭57-137323号公報等に開示されているように、例えば、アクリロニトリル-塩化ビニリデン共重合体、アクリロニトリル-メチルメタクリレート共重合体、塩化ビニル-エチレン共重合体などの熱可塑性樹脂を用いることができる。同様に、ポリマー殻に内包される低沸点炭化水素としては、例えば、イソブタン、ペンタン、イソペンタン、石油エーテル等を用いることができる。
The hollow bodies mean microspheres having voids. Microspheres include spherical, ellipsoidal, and near-spherical shapes. Examples of hollow bodies include unfoamed heat-expandable microspheres and unfoamed heat-expandable microspheres, which are composed of an outer shell (polymer shell) made of a thermoplastic resin and a low-boiling-point hydrocarbon contained in the outer shell. Examples include those obtained by heating and expanding a spherical body.
Examples of the polymer shell include acrylonitrile-vinylidene chloride copolymer, acrylonitrile-methyl methacrylate copolymer, vinyl chloride-ethylene copolymer, etc., as disclosed in JP-A-57-137323. A thermoplastic resin can be used. Similarly, as the low boiling point hydrocarbon encapsulated in the polymer shell, for example, isobutane, pentane, isopentane, petroleum ether and the like can be used.

次に混合工程について説明すると、当該混合工程では、上記準備工程で準備した、プレポリマーとしてのウレタン結合含有イソシアネート化合物、硬化剤および中空体を、混合機内に供給して攪拌・混合する。混合工程は、上記各成分の流動性を確保できる温度に加温した状態で行われる。
混合順序に特に制限はないが、ウレタン結合含有イソシアネート化合物と中空体とを混合した混合液と、硬化剤および必要に応じて他の成分を混合した混合液とを用意し、両混合液を混合器内に供給して混合撹拌することが好ましい。このようにして、成形体成形用の混合液が調製される。
Next, the mixing step will be described. In the mixing step, the urethane bond-containing isocyanate compound as a prepolymer, the curing agent and the hollow bodies prepared in the preparation step are fed into the mixer and stirred and mixed. The mixing step is carried out in a state where the components are heated to a temperature that ensures the fluidity of the components.
There are no particular restrictions on the mixing order, but a mixed liquid in which the urethane bond-containing isocyanate compound and the hollow body are mixed and a mixed liquid in which the curing agent and, if necessary, other components are mixed are prepared, and the two mixed liquids are mixed. It is preferable to supply them into a vessel and mix and stir them. In this manner, a mixed solution for forming a molded body is prepared.

次に成形体成形工程では、上記混合工程で調製された成形体成形用混合液を50~100℃の型枠内に流し込み、硬化させることによりポリウレタンポリウレア樹脂成形体を成形する。
このとき、プレポリマー、硬化剤が反応してポリウレタンポリウレア樹脂を形成することにより該混合液は硬化する。
そして研磨層形成工程では、上記成形体成形工程により得られたポリウレタンポリウレア樹脂成形体をシート状にスライスし、スライスした樹脂シートを円形に裁断し、必要に応じて研磨面に相当する面に格子状の溝等を形成する。
Next, in the molding molding step, the mixture for molding molding prepared in the mixing step is poured into a mold at 50 to 100° C. and cured to mold a polyurethane polyurea resin molding.
At this time, the mixture is cured by reacting the prepolymer and the curing agent to form a polyurethane polyurea resin.
Then, in the polishing layer forming step, the polyurethane-polyurea resin molded body obtained in the molded body molding step is sliced into sheets, the sliced resin sheets are cut into circular shapes, and if necessary, a grating is applied to a surface corresponding to the polishing surface. grooves, etc., are formed.

上記クッション層12には、ポリエチレンフォームやポリウレタンフォームなどの発泡体や樹脂を含浸してなる含浸不織布を用いることができる。
含浸不織布をクッション層12とする場合、当該クッション層12を製造するためには、少なくなくとも不織布基体に含浸した熱可塑性ポリウレタン樹脂を湿式凝固させる工程、湿式凝固した繊維集合体の両面をバフ処理する工程、を含むことが挙げられる。本実施例の不織布基体は、特に限定されるものではなく、種種公知のものを採用できる。
不織布基体の例としては、ポリオレフイン系、ポリアミド系、ポリエステル系などの不織布を挙げることができる。また、不織布基体を得る際に繊維を交絡させる方法としても特に限定されず、例えば、ニードルパンチであってもよく、水流交絡であってもよい。
不織布基体は上述した中から1種を単独で用いることができ、2種以上を組み合わせて用いることもできる。不織布基体は繊維の間の隙間が多く吸水性に富むが、樹脂を含浸させることにより隙間が樹脂で満たされるため吸水性が低下する。
For the cushion layer 12, a foam such as polyethylene foam or polyurethane foam or an impregnated nonwoven fabric impregnated with resin can be used.
When the impregnated non-woven fabric is used as the cushion layer 12, in order to manufacture the cushion layer 12, at least a step of wet-coagulating the thermoplastic polyurethane resin impregnated into the non-woven fabric substrate, and buffing both sides of the wet-coagulated fiber assembly. and a step of performing. The nonwoven fabric substrate of this embodiment is not particularly limited, and various known substrates can be employed.
Examples of nonwoven fabric substrates include polyolefin-based, polyamide-based, and polyester-based nonwoven fabrics. Moreover, the method for entangling the fibers when obtaining the nonwoven fabric substrate is not particularly limited, and for example, needle punching or hydroentangling may be used.
The nonwoven fabric base can be used singly or in combination of two or more types selected from the above-mentioned nonwoven fabric substrates. The non-woven fabric substrate has many gaps between fibers and is highly absorbent, but impregnating it with a resin fills the gaps with the resin, resulting in a decrease in water absorption.

上記不織布基体に含浸させる樹脂は、ポリウレタン、ポリウレタンポリウレアなどのポリウレタン系、ポリアクリレート、ポリアクリロニトリルなどのアクリル系、ポリ塩化ビニル、ポリ酢酸ビニル、ポリフッ化ビニリデンなどのビニル系、ポリサルホン、ポリエーテルサルホンなどのポリサルホン系、アセチル化セルロース、ブチリル化セルロース等のアシル化セルロース系、ポリアミド系及びポリスチレン系などが挙げられる。 The resin with which the non-woven fabric base is impregnated includes polyurethanes such as polyurethane and polyurethane polyurea, acrylics such as polyacrylate and polyacrylonitrile, vinyls such as polyvinyl chloride, polyvinyl acetate, and polyvinylidene fluoride, polysulfone, and polyethersulfone. polysulfones such as cellulose, acylated celluloses such as acetylated cellulose and butyrylated cellulose, polyamides and polystyrenes.

上記不織布の密度は、樹脂含浸前の状態(ウェッブの状態)で、好ましくは0.3g/cm以下であり、より好ましくは0.1~0.2g/cmである。また、樹脂含浸後の不織布の密度は、好ましくは0.5g/cm以下であり、より好ましくは0.3~0.4g/cmである。不織布の密度が高すぎると加工精度が悪化する傾向があり、低すぎると比較的吸水しやすくなる傾向がある。
また不織布に対する樹脂の付着率は、不織布の重量に対する付着させた樹脂の重量で表され、好ましくは50%以上であり、より好ましくは75~200%である。樹脂の付着率が大きすぎるとクッション層12としての所望のクッション性を示さなくなる傾向があり、低すぎるとクッション層12が吸水してしまい、研磨特性に影響を及ぼす。
The density of the nonwoven fabric is preferably 0.3 g/cm 3 or less, more preferably 0.1 to 0.2 g/cm 3 in the state (web state) before resin impregnation. Further, the density of the nonwoven fabric after resin impregnation is preferably 0.5 g/cm 3 or less, more preferably 0.3 to 0.4 g/cm 3 . If the density of the nonwoven fabric is too high, the processing accuracy tends to deteriorate, and if it is too low, it tends to absorb water relatively easily.
The adhesion rate of the resin to the nonwoven fabric is expressed by the weight of the resin adhered to the weight of the nonwoven fabric, and is preferably 50% or more, more preferably 75 to 200%. If the adhesion rate of the resin is too high, the cushion layer 12 tends not to exhibit the desired cushioning properties.

上記含浸不織布としては、含浸させる樹脂に撥水剤を添加してこれらの樹脂の撥水性を高めてもよい。撥水剤としては、樹脂に含有させることにより樹脂を含浸してなる含浸不織布表面の撥水性を向上させる効果を有するものをいい、例えば、フッ素系撥水剤、シリコン系撥水剤、炭化水素系撥水剤及び金属化合物系撥水剤などが挙げられる。
これらの中でも、耐薬品性や樹脂との攪拌均一性などの観点から金属化合物系撥水剤が好ましく、塩化ジルコニウム、硝酸ジルコニウム、硫酸ジルコニウム、酢酸ジルコニウムなどのジルコニウム化合物がより好ましく、酢酸ジルコニウムがさらに好ましい。撥水剤は1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いても良い。
撥水剤は、クッション層12中に均一に存在することが望ましく、添加量としては、不織布基体に含浸する樹脂の重量を100重量%として、好ましくは0.5重量%以上、より好ましくは0.7~1.5重量%である。樹脂の量に対して撥水剤が多すぎると接着層13との剥離強度が落ちる傾向があり、少なすぎると所望の撥水性能を得られない傾向がある。
As for the impregnated nonwoven fabric, a water repellent agent may be added to the resin to be impregnated to enhance the water repellency of these resins. The water repellent agent is one that has the effect of improving the water repellency of the surface of the impregnated nonwoven fabric impregnated with the resin by being contained in the resin. water repellent agents, metallic compound water repellent agents, and the like.
Among these, metal compound-based water repellents are preferable from the viewpoint of chemical resistance and stirring uniformity with resin, and zirconium compounds such as zirconium chloride, zirconium nitrate, zirconium sulfate, and zirconium acetate are more preferable, and zirconium acetate is further preferable. preferable. The water repellent may be used alone or in combination of two or more.
It is desirable that the water repellent agent is uniformly present in the cushion layer 12. The amount of the water repellent agent to be added is preferably 0.5% by weight or more, more preferably 0%, based on 100% by weight of the resin impregnated into the nonwoven fabric substrate. .7 to 1.5% by weight. If the amount of the water repellent agent is too large relative to the amount of resin, the peel strength with the adhesive layer 13 tends to decrease, and if it is too small, the desired water repellent performance tends to be unobtainable.

接着層13は、ポリエチレンテレフタレート(PET)からなる芯材の表面および裏面に、それぞれアクリル系粘着剤等の感圧型の粘着剤が形成されたものとなっている。接着層13に特に制限はなく、当該技術分野において公知の両面テープの中から任意に選択して用いることができる。
研磨層11の研磨面とは反対側の面に両面テープを貼り付けられ、両面テープの研磨層11側とは反対側の面にはクッション層12が貼り付けられる。本実施例の研磨パッド1は、研磨層11とクッション層12が接着層13を介して積層されている。
The adhesive layer 13 has a core material made of polyethylene terephthalate (PET), and a pressure-sensitive adhesive such as an acrylic adhesive is formed on the front and back surfaces of the core material. The adhesive layer 13 is not particularly limited, and can be arbitrarily selected from double-sided tapes known in the art.
A double-sided tape is attached to the surface of the abrasive layer 11 opposite to the abrasive surface, and a cushion layer 12 is attached to the surface of the double-sided tape opposite to the abrasive layer 11 side. In the polishing pad 1 of this embodiment, a polishing layer 11 and a cushion layer 12 are laminated with an adhesive layer 13 interposed therebetween.

そして上記構成を有する本実施例の研磨パッド1は、当該研磨パッド1の乾燥状態における貯蔵弾性率と、湿潤状態における貯蔵弾性率との比(湿潤状態における貯蔵弾性率/乾燥状態における貯蔵弾性率)が0.7~1.0であることを特徴としている。
ここで乾燥状態とは、研磨パッド1に液体が付着していない状態をいい、具体的には、上記研磨パッド1を出荷した状態や、研磨装置に装着した直後の状態が考えられる。
これに対し上記湿潤状態とは、上記研磨パッド1に液体がしみこんだ状態をいい、具体的には、上記研磨パッド1を用いて被研磨物3を研磨する際に、上記クッション層12にスラリーがしみこんだ状態が考えられる。
また上記貯蔵弾性率E’とは、正弦的に変化する応力を発泡体に加えた場合における、1周期あたりに貯蔵され完全に回復するエネルギーの尺度をいい、乾燥状態の貯蔵弾性率E’と湿潤状態の貯蔵弾性率E’との比を上記範囲とすることで、本実施例の研磨パッド1は研磨レートが安定したものとなっている。
そして下記表1は、本発明に係る実施例1の研磨パッド1と、比較例1の研磨パッドとについて、それぞれ乾燥状態および湿潤状態とした試験結果を示したものである。
The polishing pad 1 of the present embodiment having the above configuration has a ratio of the storage modulus of the polishing pad 1 in a dry state to a storage modulus in a wet state (storage modulus in a wet state/storage modulus in a dry state ) is between 0.7 and 1.0.
Here, the term "dry state" refers to a state in which liquid is not adhered to the polishing pad 1. Specifically, the state in which the polishing pad 1 has been shipped or the state immediately after being installed in the polishing apparatus can be considered.
On the other hand, the wet state refers to a state in which the polishing pad 1 is soaked with a liquid. It is conceivable that it has soaked.
The storage elastic modulus E' is a measure of the energy stored and completely recovered per cycle when a sinusoidally varying stress is applied to the foam. By setting the ratio to the storage elastic modulus E′ in the wet state within the above range, the polishing pad 1 of this embodiment has a stable polishing rate.
Table 1 below shows the test results of the polishing pad 1 of Example 1 according to the present invention and the polishing pad of Comparative Example 1 in a dry state and a wet state, respectively.

Figure 0007311749000001
Figure 0007311749000001

実施例1
実施例1の研磨パッド1として、研磨層11には厚さ1.3mmのポリウレタンシートを用い、クッション層12には厚さ1.25mmのポリウレタン樹脂を含浸してなる含浸不織布を用い、接着層13には厚さ0.16mmのPET製の芯材を有する両面テープを用いた。また、クッション層12における研磨層11と反対側の面には厚さ0.27mmのPET製の芯材を有する両面テープを貼り合わせた。
Example 1
As the polishing pad 1 of Example 1, a 1.3 mm thick polyurethane sheet is used for the polishing layer 11, a 1.25 mm thick impregnated nonwoven fabric impregnated with polyurethane resin is used for the cushion layer 12, and an adhesive layer 13 used a double-sided tape having a PET core material with a thickness of 0.16 mm. A double-faced tape having a core made of PET and having a thickness of 0.27 mm was adhered to the surface of the cushion layer 12 opposite to the polishing layer 11 .

実施例1の研磨パッド1の研磨層11は、以下のようにして得た。
2,4-トリレンジイソシアネート(TDI)、ポリ(オキシテトラメチレン)グリコール(PTMG)及びジエチレングリコール(DEG)を反応させてなるNCO当量460のウレタンプレポリマー100部に、外殻部分がアクリロニトリル-塩化ビニリデン共重合体からなり、殻内にイソブタンガスが内包された粒子の大きさが5~15μmの膨張させていない微小球体3.1部と、4,4’-メチレン-ビス(シクロヘキシルイソシアネート)(水添MDI)2部とを添加混合し、ウレタンプレポリマー混合液を得た。
得られたウレタンプレポリマー混合液を第1液タンクに仕込み、80℃で保温した。また、第1液タンクとは別に、硬化剤として3,3’-ジクロロ-4,4’-ジアミノジフェニルメタン(メチレンビス-o-クロロアニリン)(MOCA)28部を第2液タンクに入れ、120℃で加熱溶融させて混合して硬化剤溶融液を得た。
次に、第1液タンク、第2液タンクのそれぞれの液体を、注入口を2つ備えた混合機のそれぞれの注入口から注入し、攪拌混合して混合液を得た。なお、この際に、ウレタンプレポリマー中の末端に存在するイソシアネート基に対する硬化剤に存在するアミノ基及び水酸基の当量比を表わすR値が0.90となるように、混合割合を調整した。
得られた混合液を、100℃に予熱した型枠に注型して、30分間、110℃にて一次硬化させた。形成されたブロック状の成形物を型枠から抜き出し、オーブンにて130℃で2時間二次硬化し、ポリウレタンポリウレア樹脂成形体を得た。得られたポリウレタンポリウレア樹脂成形体を25℃まで放冷した後、再度オーブンにて120℃で5時間加熱してから、1.3mm厚にスライス処理を施して研磨層11を得た。
The polishing layer 11 of the polishing pad 1 of Example 1 was obtained as follows.
100 parts of a urethane prepolymer having an NCO equivalent of 460 obtained by reacting 2,4-tolylene diisocyanate (TDI), poly(oxytetramethylene) glycol (PTMG) and diethylene glycol (DEG), and the outer shell portion is acrylonitrile-vinylidene chloride. 3.1 parts of unexpanded microspheres having a particle size of 5 to 15 μm and having isobutane gas encapsulated in the shell, made of a copolymer, and 4,4′-methylene-bis(cyclohexyl isocyanate) (water 2 parts of added MDI) were added and mixed to obtain a urethane prepolymer mixture.
The obtained urethane prepolymer mixed liquid was charged into the first liquid tank and kept at 80°C. Separately from the first liquid tank, 28 parts of 3,3'-dichloro-4,4'-diaminodiphenylmethane (methylenebis-o-chloroaniline) (MOCA) as a curing agent was placed in the second liquid tank and heated to 120°C. The components were heated and melted and mixed to obtain a curing agent melt.
Next, the liquids in the first liquid tank and the liquid in the second liquid tank were injected from respective inlets of a mixer provided with two inlets, and stirred and mixed to obtain a mixed liquid. At this time, the mixing ratio was adjusted so that the R value representing the equivalent ratio of the amino groups and hydroxyl groups present in the curing agent to the isocyanate groups present at the ends of the urethane prepolymer was 0.90.
The obtained mixed liquid was cast into a mold preheated to 100° C., and was primarily cured at 110° C. for 30 minutes. The formed block-shaped molded product was extracted from the mold and subjected to secondary curing in an oven at 130° C. for 2 hours to obtain a polyurethane polyurea resin molded product. The resulting polyurethane-polyurea resin molding was allowed to cool to 25° C., heated again in an oven at 120° C. for 5 hours, and sliced to a thickness of 1.3 mm to obtain polishing layer 11 .

また、クッション層12は以下のように得た。
ポリウレタン樹脂(DIC社 「C1367」)100部に顔料としてカーボンブラックを0.3部添加した含浸樹脂溶液に密度0.150g/cmのポリエチレン繊維によりなる不織布を浸漬した。
浸漬後、1対のローラ間を加圧可能なマングルローラを用いて含浸樹脂溶液を絞り落として、不織布に含浸樹脂溶液を略均一に含浸させた。次いで、室温の水からなる凝固液中に浸漬することにより、含浸樹脂を凝固させて樹脂含浸不織布を得た。
その後、樹脂含浸不織布を凝固液から取り出し、さらに水からなる洗浄液に浸漬して、樹脂中のN,N-ジメチルホルムアミド(DMF)を除去した後、乾燥させた。乾燥後、バフィング処理により表面のスキン層を除去されたクッション層を得た。得られたクッション層となる含浸不織布の厚みは1.25mm、密度は0.31g/cmであった。また、樹脂の付着率は100%であった。
Moreover, the cushion layer 12 was obtained as follows.
A nonwoven fabric made of polyethylene fibers having a density of 0.150 g/cm 3 was immersed in an impregnating resin solution in which 0.3 part of carbon black was added as a pigment to 100 parts of a polyurethane resin (“C1367” manufactured by DIC).
After the immersion, the impregnating resin solution was squeezed out using a mangle roller capable of applying pressure between a pair of rollers, and the nonwoven fabric was substantially uniformly impregnated with the impregnating resin solution. Then, the impregnated resin was coagulated by immersion in a coagulating liquid consisting of water at room temperature to obtain a resin-impregnated nonwoven fabric.
After that, the resin-impregnated nonwoven fabric was taken out from the coagulating liquid, further immersed in a washing liquid consisting of water to remove N,N-dimethylformamide (DMF) in the resin, and then dried. After drying, a cushion layer was obtained from which the surface skin layer was removed by buffing. The resulting impregnated nonwoven fabric serving as a cushion layer had a thickness of 1.25 mm and a density of 0.31 g/cm 3 . Also, the adhesion rate of the resin was 100%.

このようにして得られた研磨層11とクッション層12とを、PET製の芯材を有する両面テープ(接着層13)を介して貼り合わせた。また、クッション層12が研磨層11と貼り合わされている面と反対側の面にはPET製の芯材を有する両面テープを貼り合せた。 The abrasive layer 11 and the cushion layer 12 obtained in this manner were bonded together via a double-faced tape (adhesive layer 13) having a PET core material. A double-faced tape having a PET core material was adhered to the surface opposite to the surface where the cushion layer 12 was adhered to the polishing layer 11 .

比較例1
比較例1の研磨パッド1として、研磨層11にはニッタ・ハース社製の厚さ1.3mmのIC1000を用い、上記クッション層12としてニッタ・ハース社製の厚さ1.2mmのSUBA400を用い、接着層13としてPET製の芯材を有する両面テープを用いた。また、クッション層12における研磨層11と反対側の面にはPET製の芯材を有する両面テープを貼り合わせた。
Comparative example 1
As the polishing pad 1 of Comparative Example 1, IC1000 with a thickness of 1.3 mm manufactured by Nitta Haas was used as the polishing layer 11, and SUBA400 with a thickness of 1.2 mm manufactured by Nitta Haas was used as the cushion layer 12. , a double-sided tape having a PET core material was used as the adhesive layer 13 . A double-faced tape having a core made of PET was attached to the surface of the cushion layer 12 opposite to the polishing layer 11 .

このようにして得られた上記実施例1、比較例1の研磨パッド1に対して以下の操作を行うことにより、上記乾燥状態の研磨パッド1、湿潤状態の研磨パッド1を準備した。
まず、実施例1、比較例1の研磨パッド1を9mm四方に切り取ってこれを試験片とし、乾燥状態の研磨パッド1は、上記試験片を温度23℃(±2℃)、相対湿度50%(±5%)の恒温恒湿槽内に載置し、これを40時間保持することで得た。一方湿潤状態の研磨パッド1は、上記試験片を静水に浸漬させた状態で真空チャンバ内に投入して1時間真空脱気を行い、その後当該試験片を静水に浸漬させて2時間の含水処理を行うことで得た。
The polishing pads 1 of Example 1 and Comparative Example 1 thus obtained were subjected to the following operations to prepare the dry polishing pad 1 and wet polishing pad 1 .
First, the polishing pads 1 of Example 1 and Comparative Example 1 were cut into 9 mm squares and used as test pieces. (±5%) in a constant temperature and humidity chamber and held for 40 hours. On the other hand, the wet polishing pad 1 was put into a vacuum chamber with the test piece immersed in still water, subjected to vacuum degassing for 1 hour, and then immersed the test piece in still water for 2 hours of hydrous treatment. obtained by doing

このようにして得られた乾燥状態および湿潤状態の試験片を下記実験装置に投入し、下記実験条件に基づいて実験を行うことにより、表1に示す貯蔵弾性率E’、損失弾性率E”、tanδ(=E”/E’)を求めた。
試験装置: RSA3 TA社製
試験モード: 圧縮
周波数:1.6Hz(10rad/sec)
温度範囲:20~80℃
昇温速度:5℃/min
歪範囲:0.10%
初荷重:1000g
測定間隔:1point/℃
The dry and wet specimens obtained in this manner were put into the following experimental apparatus, and experiments were conducted under the following experimental conditions. , tan δ (=E″/E′) were obtained.
Test equipment: RSA3 manufactured by TA Test mode: Compression Frequency: 1.6 Hz (10 rad/sec)
Temperature range: 20-80°C
Heating rate: 5°C/min
Strain range: 0.10%
Initial load: 1000g
Measurement interval: 1 point/°C

実験の結果、実施例1の研磨パッド1は、乾燥状態における貯蔵弾性率E’と、湿潤状態における貯蔵弾性率E’との比が0.93であった。これに対し、比較例1の研磨パッド1における当該比は1.26であった。
上記実験結果において、乾燥状態における貯蔵弾性率E’と、湿潤状態における貯蔵弾性率E’との比の値(変化率)は、乾燥状態および湿潤状態における研磨パッド1の貯蔵弾性率E’の差の程度を示し、上記比の値が1に近いことは、乾燥状態および湿潤状態において貯蔵弾性率E’の変化が少ないことを意味している。
また、上記比の値が1より小さいことは、研磨パッド1が湿潤状態になると軟らかくなることを意味する。さらに、上記比の値が1より大きいことは、研磨パッド1が湿潤状態になると硬くなることを意味する。
As a result of the experiment, the polishing pad 1 of Example 1 had a ratio of the storage elastic modulus E' in the dry state to the storage elastic modulus E' in the wet state of 0.93. On the other hand, the ratio in the polishing pad 1 of Comparative Example 1 was 1.26.
In the above experimental results, the value (change rate) of the ratio of the storage elastic modulus E′ in the dry state to the storage elastic modulus E′ in the wet state is the value of the storage elastic modulus E′ of the polishing pad 1 in the dry state and the wet state. Showing the degree of difference, the value of the above ratio close to 1 means that the storage modulus E′ changes little in dry and wet conditions.
Further, when the value of the ratio is less than 1, it means that the polishing pad 1 becomes soft when wet. Furthermore, a value of the above ratio greater than 1 means that the polishing pad 1 becomes hard when wet.

ここで、上記研磨パッド1を上記研磨装置1に装着して被研磨物3の研磨を行う場合、研磨パッド1と被研磨物3との間にはスラリーが供給されるが、このスラリーが上記研磨パッド1に付着して、特に上記クッション層12に染み込むこととなる。
このとき、上記スラリーは研磨パッド1の側部、すなわち円形の研磨パッド1の外周部分よりクッション層12に染み込むが、研磨パッド1の中央部分まで到達しにくくなっている。一方、上記スラリーは研磨層11にはほとんど染み込まず、研磨パッド1とクッション層12との間に形成された接着層13によってもせき止められ、クッション層12の中央部分にはしみこみにくくなっている。
その結果、研磨パッド1を用いて被研磨物3の研磨を開始した直後は、クッション層12の外周部分はスラリーによって湿潤状態となるものの、中央部分は乾燥状態を維持した状態となり、その後徐々にクッション層12の中央部分が湿潤状態となってゆく。
すなわち、実施例1のように、研磨パッド1全体の貯蔵弾性率と、湿潤状態における貯蔵弾性率との比が小さいということは、研磨の初期と終期とにおける研磨パッド1全体の物性の変化が小さいことを示している。
これに対し、比較例1のように、研磨パッド1全体の貯蔵弾性率と、湿潤状態における貯蔵弾性率との比が大きいと、研磨の初期と終期とにおける研磨パッド1全体の物性の変化が大きいことを示している。
Here, when the polishing pad 1 is attached to the polishing apparatus 1 to polish the object 3 to be polished, slurry is supplied between the polishing pad 1 and the object 3 to be polished. It adheres to the polishing pad 1 and penetrates into the cushion layer 12 in particular.
At this time, the slurry permeates into the cushion layer 12 from the side portion of the polishing pad 1, that is, from the outer peripheral portion of the circular polishing pad 1, but does not reach the central portion of the polishing pad 1 with difficulty. On the other hand, the slurry hardly penetrates into the polishing layer 11 and is blocked by the adhesive layer 13 formed between the polishing pad 1 and the cushion layer 12, so that the slurry hardly penetrates into the central portion of the cushion layer 12.例文帳に追加
As a result, immediately after the polishing pad 1 is used to polish the object 3 to be polished, although the outer peripheral portion of the cushion layer 12 is in a wet state with the slurry, the central portion is maintained in a dry state. The central portion of the cushion layer 12 becomes wet.
That is, the fact that the ratio of the storage elastic modulus of the entire polishing pad 1 to the storage elastic modulus in the wet state is small as in Example 1 means that the change in the physical properties of the entire polishing pad 1 between the initial stage and the final stage of polishing is indicates that it is small.
On the other hand, when the ratio of the storage elastic modulus of the entire polishing pad 1 to the storage elastic modulus in the wet state is large as in Comparative Example 1, the physical properties of the entire polishing pad 1 change between the initial stage and the final stage of polishing. It shows big.

Figure 0007311749000002
Figure 0007311749000002

上記表2は、実施例1、比較例1の研磨パッド1について、研磨層11の厚みと研磨レートとから、研磨初期から終期における研磨レートの変動を評価した実験結果を示している。ここで、研磨層11の厚みが厚い方が研磨初期に相当し、研磨層11の厚みが薄くなるにしたがって研磨終期に向かっていくことを示す。
この実験では、最初に実施例1及び比較例1の研磨パッド1を研磨装置に設置してドレス処理を行い、研磨層11が1.3mmとなったところで、Cu膜基板に対して下記研磨条件にて研磨加工を施す。その後、所定の研磨が終了したら再度ドレス処理を行って研磨層を上記表2に記載の厚さにし、再度研磨加工を施す作業を繰り返すとともに、各研磨層の厚さ毎に研磨レートを観察することで、研磨レートの安定性を評価した。
研磨機 :F-REX300X(荏原製作所社製)
Disk :A188(3M社製)
回転数 :(定盤)70rpm、(トップリング)71rpm
研磨圧力 :3.5psi
研磨剤温度 :20℃
研磨剤吐出量 :200ml/min
研磨剤 :PLANERLITE7000(フジミコーポレーション社製)
被研磨物 :Cu膜基板
研磨時間 :60秒
パッドブレーク :35N 10分
コンディショニング:Ex-situ、35N、4スキャン
Table 2 above shows experimental results of evaluating variations in the polishing rate from the initial stage to the final stage of polishing from the thickness of the polishing layer 11 and the polishing rate for the polishing pads 1 of Example 1 and Comparative Example 1. Here, the thicker the polishing layer 11 corresponds to the initial stage of polishing, and the thinner the polishing layer 11, the closer to the final stage of polishing.
In this experiment, the polishing pads 1 of Example 1 and Comparative Example 1 were first installed in a polishing apparatus and subjected to dressing treatment. Polished with. After that, when the predetermined polishing is completed, the polishing layer is subjected to the dressing process again to have the thickness shown in Table 2, and the polishing process is repeated, and the polishing rate is observed for each thickness of the polishing layer. Thus, the stability of the polishing rate was evaluated.
Polishing machine: F-REX300X (manufactured by Ebara Corporation)
Disk: A188 (manufactured by 3M)
Rotation speed: (Surface plate) 70 rpm, (Top ring) 71 rpm
Polishing pressure: 3.5 psi
Abrasive temperature: 20°C
Abrasive discharge rate: 200ml/min
Abrasive: PLANERLITE7000 (manufactured by Fujimi Corporation)
Object to be polished: Cu film substrate Polishing time: 60 seconds Pad break: 35N 10 minutes Conditioning: Ex-situ, 35N, 4 scans

研磨レートの安定性について、以下のように求めた。
研磨装置による研磨前および研磨後の基板上のCu膜について、基板上の全体にわたってランダムに121箇所を選定し、それらの箇所における研磨試験前後の厚さを測定した。
測定した厚さに基づいて、研磨試験前の厚さの平均値及び研磨試験後の厚さの平均値を算出し、これらの平均値の差をとることにより研磨された厚みの平均値を算出した。
そして、得られた研磨された厚みの平均値を研磨時間で除することにより研磨レート(Å/min)を求めた。なお、厚さ測定は、光学式膜厚膜質測定器(KLAテンコール社製、型番「ASET-F5x」)のDBSモードにて測定した。
The stability of the polishing rate was determined as follows.
Regarding the Cu film on the substrate before and after polishing by the polishing apparatus, 121 points were randomly selected over the entire substrate, and the thickness of those points before and after the polishing test was measured.
Based on the measured thickness, calculate the average value of the thickness before the polishing test and the average value of the thickness after the polishing test, and calculate the average value of the polished thickness by taking the difference between these average values. bottom.
Then, the polishing rate (Å/min) was obtained by dividing the obtained average value of the polished thickness by the polishing time. The thickness was measured in the DBS mode of an optical film thickness and film quality measuring device (KLA-Tencor, Model No. "ASET-F5x").

実験の結果、実施例1の研磨パッド1のように、乾燥状態および湿潤状態における研磨パッド1の貯蔵弾性率E’の比の値が所定範囲内にある場合、研磨パッド1の外周部分と中央部分とで物性の変化が少なく、研磨パッド1の外周部分と中央部分での面内均一性が得られることから、研磨初期から終期にかけて安定した研磨レートを維持することができる。
これに対し、比較例1のように乾燥状態および湿潤状態における研磨パッド1の貯蔵弾性率E’の比の値が大きいと、研磨パッド1の外周部分と中央部分とで物性の変化が大きくなるため、研磨レートが安定せず、研磨の初期と終期とで研磨レートの差が大きくなった。
As a result of the experiment, when the value of the ratio of the storage elastic modulus E′ of the polishing pad 1 in the dry state and the wet state is within a predetermined range like the polishing pad 1 of Example 1, the outer peripheral portion and the central portion of the polishing pad 1 A stable polishing rate can be maintained from the initial stage to the final stage of polishing because the physical properties of the polishing pad 1 do not change much from one part to another, and in-plane uniformity can be obtained between the outer peripheral part and the central part of the polishing pad 1 .
On the other hand, when the ratio of the storage elastic modulus E' of the polishing pad 1 in the dry state and the wet state is large as in Comparative Example 1, the change in physical properties is large between the outer peripheral portion and the central portion of the polishing pad 1. Therefore, the polishing rate was not stable, and the difference in polishing rate between the initial stage and the final stage of polishing increased.

1 研磨パッド 2 研磨装置
3 被研磨物 4 研磨定盤
5 支持定盤 6 スラリー供給手段
11 研磨層 12 クッション層
13 接着層
REFERENCE SIGNS LIST 1 polishing pad 2 polishing device 3 object to be polished 4 polishing surface plate 5 support surface plate 6 slurry supply means 11 polishing layer 12 cushion layer 13 adhesive layer

Claims (4)

硬質ウレタンからなる研磨層と、弾性を有したクッション層と、上記研磨層とクッション層とを接着する接着層とを備えた研磨パッドにおいて、
上記研磨層、上記クッション層、および上記接着層とが積層した状態で、圧縮モードの動的粘弾性測定を、温度範囲20~80℃、昇温速度5℃/minの条件で行った場合に、
当該研磨パッドの乾燥状態(温度23℃(±2℃)、相対湿度50%(±5%)の恒温恒湿槽内に載置し、40時間保持)における40℃の貯蔵弾性率と、湿潤状態(静水に浸漬させた状態で真空チャンバ内に投入して1時間真空脱気、その後静水に浸漬させて2時間含水処理)における40℃の貯蔵弾性率との比が0.7~1.0であることを特徴とする研磨パッド。
A polishing pad comprising a polishing layer made of hard urethane, an elastic cushion layer, and an adhesive layer bonding the polishing layer and the cushion layer,
When the dynamic viscoelasticity measurement in the compression mode was performed under the conditions of a temperature range of 20 to 80° C. and a temperature increase rate of 5° C./min in a state in which the polishing layer, the cushion layer, and the adhesive layer were laminated. ,
Storage elastic modulus at 40°C in the dry state of the polishing pad (placed in a constant temperature and humidity chamber at a temperature of 23°C (±2°C) and a relative humidity of 50% (±5%) and held for 40 hours), and wet The ratio of the storage elastic modulus at 40° C. in the state (immersed in static water and placed in a vacuum chamber for 1 hour vacuum degassing, then immersed in static water for 2 hours hydration treatment) is 0.7 to 1.0. 0.
上記クッション層がポリウレタン樹脂を含浸してなる含浸不織布であることを特徴とする請求項1に記載の研磨パッド。 2. The polishing pad according to claim 1, wherein said cushion layer is an impregnated nonwoven fabric impregnated with polyurethane resin. 上記クッション層が撥水剤を含むことを特徴とする請求項1に記載の研磨パッド。 2. The polishing pad according to claim 1, wherein said cushion layer contains a water-repellent agent. 上記研磨層のD硬度が20~60であることを特徴とする請求項1に記載の研磨パッド。 2. The polishing pad according to claim 1, wherein the polishing layer has a D hardness of 20-60.
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