KR101290490B1 - 고분자 재료, 그것으로부터 얻어지는 발포체 및 이들을사용한 연마 패드 - Google Patents

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Abstract

피연마면의 평탄성 및 평탄화 효율의 향상을 달성할 수 있고, 또한 스크래치의 발생이 적은 연마 패드로서 유용한 고분자 재료를 제공하는 것을 과제로 한다. 50℃ 의 물로 포화 팽윤시킨 후의 50℃ 에 있어서의 인장 탄성률이 130 ∼ 800㎫, 50℃ 에 있어서의 손실 정접이 0.2 이하, 물과의 접촉각이 80 도 이하인 고분자 재료에 의해 상기 과제를 해결한다.

Description

고분자 재료, 그것으로부터 얻어지는 발포체 및 이들을 사용한 연마 패드{POLYMER MATERIAL, FOAM OBTAINED FROM SAME, AND POLISHING PAD USING THOSE}
본 발명은 고분자 재료, 그것으로부터 얻어지는 발포체 및 이들을 사용한 연마 패드에 관한 것으로, 예를 들어, 반도체 웨이퍼 등을 고정밀도로 또한 고효율로 연마하기 위해 유용한 연마 패드에 적용할 수 있다.
집적 회로를 형성하기 위한 기재로서 사용되는 반도체 웨이퍼의 경면 가공 (예를 들어 케미컬 메커니컬 연마 (Chemical Mechanical Polishing ; CMP)) 에 사용되는 연마 패드로는, 일반적으로, 벨루어풍이나 스웨이드풍 등의 섬유와 수지의 복합 재료, 또는 열가소성 폴리우레탄 수지를 부직포에 함침시키고 습식 응고시킨, 압축 변형 특성이 크고, 비교적 부드러운 시트가 다용되었다.
최근, 반도체 웨이퍼는 고집적화, 다층 배선화에 수반하여, 더 나은 고평탄화 등의 품질 향상뿐만 아니라 저가격화의 요구가 점점 높아지고 있다. 그에 따라, 연마 패드에 대해서도, 종래 이상의 평탄화를 가능하게 하거나 하는 고기능화나 장시간 사용 가능한 것 등이 요구되고 있다.
종래의 비교적 유연한 부직포 타입의 연마 패드는, 웨이퍼와의 접촉성이 양호하고, 연마 슬러리의 유지성도 양호하지만, 그 유연성 때문에 피연마면을 평탄화 시키는 성능이 충분하지 않다. 게다가, 연마 슬러리나 연마 부스러기가 부직포의 공극을 막아, 이것이 원인이 되어 웨이퍼 표면에 흠집을 발생시키기 쉬워지는 경향이 있다. 또한, 연마 슬러리나 연마 부스러기가 부직포의 공극 깊게까지 침입하기 때문에 세정이 곤란하고, 연마 패드의 수명이 짧다는 문제점도 갖고 있다.
한편, 고분자 발포체를 사용한 연마 패드도 알려져 있는데, 부직포 타입의 연마 패드에 비해 강성이 높기 때문에, 웨이퍼의 연마 등의 평탄화가 요구되는 용도에 잘 사용되고 있다. 또한, 고분자 발포체를 사용한 연마 패드는 독립 기포 구조이기 때문에, 연마 슬러리나 연마 부스러기가 부직포 타입의 연마 패드와 같이 공극의 안쪽까지 침입하지 않으므로, 연마 패드의 세정이 비교적 용이하고 장시간의 사용에도 견딜 수 있는 것이다. 특히 내마모성이 우수하기 때문에, 고분자 발포체로는 발포 폴리우레탄이 잘 사용되고 있다.
발포 폴리우레탄제의 연마 패드는, 통상적으로 발포 폴리우레탄을 적절하게 연삭 또는 슬라이스함으로써 제조되고 있다. 종래, 연마 패드에 사용되는 발포 폴리우레탄은, 2 액 경화형 폴리우레탄을 사용하여 주형 (注型) 발포 경화시킴으로써 제조되고 있는데 (일본 공개특허공보 2000-178374호, 일본 공개특허공보 2000-248034호, 일본 공개특허공보 2001-89548호, 일본 공개특허공보 평11-322878호 등을 참조), 이 방법에서는, 반응·발포의 균일화가 곤란한 데다가, 얻어지는 발포 폴리우레탄의 고경도화에도 한계가 있었다. 또한, 종래의 발포 폴리우레탄제의 연마 패드는, 피연마면의 평탄성이나 평탄화 효율 등의 연마 특성이 변동하는 경우 가 있는데, 이것은 기초가 되는 발포 폴리우레탄에 있어서의 발포 구조의 편차가 그 한 요인인 것으로 생각된다. 또한, 평탄화 효율을 높이기 위해, 보다 경도가 높은 연마 패드가 요망되고 있다 (카시와기 마사히로들, 「CMP 의 사이언스」주식회사 사이언스 포럼, 1997년 8월 20일 발행, p. 113 ∼ 119 를 참조).
한편으로, 경도가 높은 연마 패드로서, 고분자 디올, 유기 디이소시아네이트 및 사슬 신장제를 반응시켜 얻어지는, 이소시아네이트기 유래의 질소 원자 함유율이 6 중량％ 이상이고, 또한 50℃ 에 있어서의 동적 점탄성률 E'50 이 5 × 109dyn/㎠ 이상인 열가소성 폴리우레탄으로 이루어지며, 밀도가 0.5 ∼ 1.0g/㎤, 기포 사이즈가 5 ∼ 20㎛, 경도 (JIS-C 경도) 가 90 이상인 폴리우레탄 발포체로 이루어지는 연마 패드가 제안되어 있다 (일본 공개특허공보 2002-371154호를 참조). 그러나, 그 발명에 따른 이소시아네이트 유래의 질소 원자 함유율이 6 중량％ 이상인 연마 패드를 사용하면, 경도가 지나치게 높기 때문에, 웨이퍼를 연마하였을 때에 웨이퍼 표면에 스크래치가 다발할 우려가 있다.
본 발명은 상기의 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 피연마면의 평탄성 및 평탄화 효율의 향상을 달성할 수 있고, 또한 스크래치의 발생이 적은 연마 패드 및 그 연마 패드로서 유용한 고분자 재료나, 그것으로부터 얻어지는 발포체를 제공하는 것을 목적으로 한다. 특히, 본 발명은 물의 존재하에서도 연마 레이트가 안정되어 있는 연마 패드를 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명의 개시
상기 목적을 달성하기 위해 검토를 거듭한 결과, 본 발명자들은, 특정한 인장 탄성률, 손실 정접 (正接), 물과의 접촉각을 갖는 폴리우레탄 등의 고분자 재료, 그것으로부터 얻어지는 발포체 및 이들을 사용한 연마 패드가, 목적으로 하는 특성을 발현하는 것을 알아내어, 본 발명을 완성시켰다.
즉, 본 발명은 50℃ 의 물로 포화 팽윤시킨 후의 50℃ 에 있어서의 인장 탄성률이 130 ∼ 800㎫, 50℃ 에 있어서의 손실 정접 (tanδ 값) 이 0.2 이하, 물과의 접촉각이 80 도 이하인 고분자 재료 (이하, 간단하게 고분자 재료라고도 한다) 를 제공한다.
또한, 본 발명은 인장 탄성률의 유지율 (50℃ 의 물로 포화 팽윤시킨 후의 50℃ 에 있어서의 인장 탄성률을, 20℃, 65％ RH 의 조건하에 방치한 후의 50℃ 에 있어서의 인장 탄성률로 나누고 100 을 곱한 값) 이 55％ 이상인 상기 고분자 재료를 포함한다.
또한, 본 발명은 23℃ 에 있어서의 저장 탄성률 (E'23) 과 50℃ 에 있어서의 저장 탄성률 (E'50) 의 비 (E'23 / E'50) 가 1.8 이하인 상기 고분자 재료를 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 고분자 재료가 고분자 디올, 유기 디이소시아네이트 및 사슬 신장제를 반응시킴으로써 얻어지는 폴리우레탄인 상기 고분자 재료를 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 폴리우레탄이 열가소성 폴리우레탄이고, 이소시아네이트기 유래의 질소 원자의 함유량이 4.8 중량％ 이상, 6.0 중량％ 미만인 상기 고분자 재료를 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 고분자 디올이 수 평균 분자량 1400 ∼ 5000 의 성분을 적어도 1 종류 함유하는 상기 고분자 재료를 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 고분자 디올이 폴리에스테르디올 및/또는 폴리에테르디올을 함유하는 상기 고분자 재료를 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 고분자 디올이 탄소수 6 ∼ 12 의 디올을 사용하여 제조되는 폴리에스테르디올을 함유하는 상기 고분자 재료를 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 고분자 디올로서 폴리(에틸렌글리콜), 폴리(테트라메틸렌글리콜), 폴리(노나메틸렌아디페이트), 폴리(2-메틸-1,8-옥타메틸렌아디페이트), 폴리(2-메틸-1,8-옥타메틸렌-co-노나메틸렌아디페이트), 폴리(메틸펜탄아디페이트) 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종과, 상기 유기 디이소시아네이트로서 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 2,4-톨릴렌디이소시아네이트, 2,6-톨릴렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종과, 상기 사슬 신장제로서 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸글리콜, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 시클로헥산디메탄올로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종을 반응시켜 얻어지는 상기 고분자 재료를 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 고분자 디올의 중량과 상기 유기 디이소시아네이트 및 상기 사슬 신장제의 합계 중량의 중량 비율이 [고분자 디올의 중량] : [유기 디이소시아네이트 및 사슬 신장제의 합계 중량] = 10 : 90 ∼ 50 : 50 인 상기 고분자 재료를 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 고분자 재료를 발포시킴으로써 얻어지는 발포체를 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 고분자 재료에 비반응성 가스를 가압 조건하에서 용해시킨 후, 연화 온도보다 낮은 온도에서 압력을 개방하여 대기압하에서 취출하고, 이어서 그 고분자 재료를 연화 온도 이상의 온도에서 발포시켜 얻어지는 상기 발포체를 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 비반응성 가스가 이산화탄소 또는 질소인 상기 발포체를 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 고분자 재료를 함유하는 연마 패드를 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 발포체를 함유하는 연마 패드를 포함한다.
또한, 본 발명자들은, 상기 목적을 달성하기 위해 검토를 거듭한 결과, 특정한 인장 탄성률, 손실 정접, 물과의 접촉각을 갖는 폴리우레탄 등의 고분자 재료로 이루어지는 연마층과 연질인 탄성체층을 적층시킨 연마 패드가, 목적으로 하는 특성을 발현하는 것을 알아내어, 본 발명을 완성시켰다.
즉, 본 발명은 상기 고분자 재료를 함유하는 연마층과 그 연마층보다 경도가 낮은 탄성체층이 적층된 연마 패드를 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 발포체를 함유하는 연마층과 그 연마층보다 경도가 낮은 탄성체층이 적층된 연마 패드를 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 연마층이 JIS-D 경도 55 이상이고, 상기 탄성체층이 JIS-C 경도 20 ∼ 80 인 상기 연마 패드를 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 연마층의 두께가 0.3 ∼ 2㎜ 이고, 상기 탄성체층의 두께가 0.5 ∼ 3㎜ 인 상기 연마 패드를 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 탄성체층이 폴리우레탄으로 형성되는 상기 연마 패드를 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 연마 패드를 사용하는 실리콘 웨이퍼 또는 반도체 웨이퍼의 연마 방법을 포함한다.
또한, 본 발명은 상기 연마 패드를 사용하는 반도체 디바이스의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 바람직한 양태에 따르면, 예를 들어, 케미컬 메커니컬 연마에 유용한 고분자 재료나 그것으로부터 얻어지는 발포체를 제공할 수 있다. 또한, 그 고분자 재료나 발포체를 응용하여, 예를 들어, 웨이퍼 연마시에 발생하는 스크래치가 적고, 연마 레이트도 안정되어 있는 등, 반도체 웨이퍼 등을 고정밀도로 연마할 수 있는 연마 패드를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명의 바람직한 기타 양태에 따르면, 예를 들어, 케미컬 메커니컬 연마에 유용한 복층형 연마 패드를 제공할 수 있다. 이와 같은 복층형 연마 패드는, 특히, 연마시의 연마 균일성이 우수하다.
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
본 발명의 고분자 재료는, 50℃ 의 물로 포화 팽윤시킨 후의 50℃ 에 있어서의 인장 탄성률이 130 ∼ 800㎫, 50℃ 에 있어서의 손실 정접이 0.2 이하, 물과의 접촉각이 80 도 이하인 것을 만족시킨다. 또한, 본 발명의 연마 패드는, 그 고분자 재료 또는 그 고분자 재료를 발포시켜 얻어지는 발포체를 함유한다. 고분자 재료의 인장 탄성률 (50℃ 의 물로 포화 팽윤시킨 후의 50℃ 에 있어서의 값) 이 130㎫ 보다 작으면, 연마 패드가 지나치게 부드러워지기 때문에, 피연마면의 평탄성이 저하되고, 또한 연마 효율이 저하된다. 한편, 고분자 재료의 인장 탄성률 (50℃ 의 물로 포화 팽윤시킨 후의 50℃ 에 있어서의 값) 이 800㎫ 보다 크면, 스크래치의 발생이 증가된다. 예를 들어 피연마면의 평탄성과 스크래치 억제의 관점에서, 고분자 재료의 인장 탄성률 (50℃ 의 물로 포화 팽윤시킨 후의 50℃ 에 있어서의 값) 의 바람직한 범위는 180 ∼ 750㎫, 보다 바람직한 범위는 230 ∼ 700㎫, 더욱 바람직한 범위는 280 ∼ 650㎫ 이다.
또한, 고분자 재료의 50℃ 에 있어서의 손실 정접 (tanδ 값) 이 0.2 를 초과하면, 연마 패드가 지나치게 부드러워지기 때문에, 피연마면의 평탄성이 저하되고, 또한 연마 효율이 저하된다. 예를 들어 피연마면의 평탄성의 관점에서, 고분자 재료의 50℃ 에 있어서의 손실 정접 (tanδ 값) 은, 바람직하게는 0.15 이하, 보다 바람직하게는 0.10 이하이다. 또한, 그 50℃ 에 있어서의 손실 정접 (tanδ 값) 은 50℃ 에 있어서의 손실 탄성률 (E''50) 과 50℃ 에 있어서의 저장 탄성률 (E'50) 의 비 (E''50 / E'50) 이다.
또한, 고분자 재료의 물과의 접촉각이 80 도를 초과하면 스크래치가 발생하기 쉬워진다. 예를 들어 스크래치 억제의 관점에서, 고분자 재료의 물과의 접촉각은, 바람직하게는 75 도 이하, 보다 바람직하게는 70 도 이하이다.
또한, 본 발명의 고분자 재료는, 인장 탄성률의 유지율 (50℃ 의 물로 포화 팽윤시킨 후의 50℃ 에 있어서의 인장 탄성률을, 20℃, 65％ RH 의 조건하에서 방치한 후의 50℃ 에 있어서의 인장 탄성률로 나누고 100 을 곱한 값) 이 55％ 이상인 고분자 재료를 포함한다. 인장 탄성률의 유지율이 55％ 미만인 경우에는, 그 고분자 재료를 예를 들어 연마 패드로서 사용한 경우, 수분에 의한 패드의 연마 특성 변화가 커, 예를 들어 연마 종료 후, 수 시간 ∼ 수 일간 습윤 상태로 패드를 방치한 경우에, 연마 속도가 저하되거나 하는 문제가 발생하는 경우가 있다. 따라서, 예를 들어 수분에 의한 영향의 관점에서, 인장 탄성률의 유지율은, 바람직하게는 60％ 이상이고, 보다 바람직하게는 75％ 이상이다.
또한, 본 발명의 고분자 재료는, 23℃ 에 있어서의 저장 탄성률 (E'23) 과 50℃ 에 있어서의 저장 탄성률 (E'50) 의 비 (E'23 / E'50) 가 1.8 이하인 고분자 재료를 포함한다. 비 (E'23 / E'50) 가 1.8 보다 큰 경우에는, 예를 들어, 그 고분자 재료를 함유하는 연마 패드의 연마 속도 등의 연마 특성이 온도에 따라 변화되기 때문에, 웨이퍼를 연마하였을 때에, 균일한 품질의 것이 얻어지기 어려워지는 경향이 있다. 따라서, 예를 들어, 일정한 연마 속도를 갖는 연마 패드를 얻는 관점에서, 비 (E'23 / E'50) 는, 바람직하게는 1.7 이하이고, 보다 바람직하게는 1.4 이하이다.
또한, 본 발명의 고분자 재료는, 고분자 디올, 유기 디이소시아네이드 및 사슬 신장제를 반응시킴으로써 얻어지는 폴리우레탄을 포함한다. 그리고, 그 폴리우레탄이 용융 성형할 수 있는 열가소성 폴리우레탄이며, 이소시아네이트기 유래의 질소 원자의 함유량이 4.8 중량％ 이상, 6.0 중량％ 미만인 고분자 재료를 포함한다. 질소 원자의 함유량이 4.8 중량％ 미만인 경우에는, 그 폴리우레탄을 예를 들어 연마 패드로서 사용한 경우, 연마 패드가 부드러워져, 피연마면의 평탄성이 저하되고, 또한 연마 효율이 저하되는 경향이 있다. 한편, 질소 원자의 함유량이 6.0 중량％ 이상인 경우에는 스크래치가 발생하기 쉬워지는 경향이 있다. 따라서, 예를 들어 스크래치 억제의 관점에서, 이소시아네이트기 유래의 질소 원자의 함유량은, 바람직하게는 4.9 중량％ 이상, 5.8 중량％ 이하이고, 보다 바람직하게는 5.0 중량％ 이상, 5.6 중량％ 이하이다.
그 폴리우레탄을 제조하는 재료가 되는, 고분자 디올, 유기 디이소시아네이트 및 사슬 신장제에 대해 상세하게 설명한다.
고분자 디올로는, 예를 들어, 폴리에테르디올, 폴리에스테르디올, 폴리카보네이트디올 등을 들 수 있다. 이들 고분자 디올은 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다. 이들 중에서도 폴리에테르디올 및/또는 폴리에스테르디올을 사용하는 것이 바람직하다.
폴리에테르디올로는, 예를 들어, 폴리(에틸렌글리콜), 폴리(프로필렌글리콜), 폴리(테트라메틸렌글리콜), 폴리(메틸테트라메틸렌글리콜), 폴리(트리메틸렌글리콜), 글리세린 베이스 폴리알킬렌에테르글리콜 등을 들 수 있다. 이들 폴리에테르디올은 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다. 이들 중에서도, 폴리(에틸렌글리콜), 폴리(테트라메틸렌글리콜) 을 사용하는 것이 바람직하다.
폴리에스테르디올은, 예를 들어, 통상적인 방법에 따라, 디카르복실산 또는 그 에스테르, 무수물 등의 에스테르 형성성 유도체와 저분자 디올을 직접 에스테르화 반응 또는 에스테르 교환 반응시킴으로써 제조할 수 있다.
폴리에스테르디올을 구성하는 디카르복실산으로는, 예를 들어, 옥살산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바크산, 도데칸디카르복실산, 2-메틸숙신산, 2-메틸아디프산, 3-메틸아디프산, 3-메틸펜탄이산, 2-메틸옥탄이산, 3,8-디메틸데칸이산, 3,7-디메틸데칸이산 등의 탄소수 2 ∼ 12 의 지방족 디카르복실산 ; 트리글리세리드의 분류 (分留) 에 의해 얻어지는 불포화 지방산을 2 량화시킨 탄소수 14 ∼ 48 의 2 량화 지방족 디카르복실산 (다이머산) 및 이들의 수소 첨가물 (수소 첨가 다이머산) 등의 지방족 디카르복실산 ; 1,4-시클로헥산디카르복실산 등의 지환식 디카르복실산 ; 테레프탈산, 이소프탈산, 오르토프탈산 등의 방향족 디카르복실산 등을 들 수 있다. 이들 디카르복실산은 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다. 다이머산 및 수소 첨가 다이머산으로는, 유니케마사 제조 상품명 「프리폴 1004」, 「프리폴 1006」, 「프리폴 1009」, 「프리폴 1013」등을 사용할 수 있다.
폴리에스테르디올을 구성하는 저분자 디올로는, 예를 들어, 에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,2-프로판디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸글리콜, 1,5-펜탄디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,7-헵탄디올, 1,8-옥탄디올, 2-메틸-1,8-옥탄디올, 1,9-노난디올, 1,10-데칸디올 등의 지방족 디올 ; 시클로헥산디메탄올, 시클로헥산디올 등의 지환식 디올 등을 들 수 있다. 이들 저분자 디올은, 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다. 이들 중에서도 사용하는 것이 바람직한 디올은, 탄소수 6 ∼ 12 의 디올이고, 보다 바람직하게는 탄소수 8 ∼ 10 의 디올이며, 더욱 바람직하게는 탄소수 9 의 디올이다.
폴리카보네이트디올로는, 저분자 디올과 디알킬카보네이트, 알킬렌카보네이트, 디아릴카보네이트 등의 카보네이트 화합물의 반응에 의해 얻어지는 것을 사용할 수 있다. 폴리카보네이트 디올을 구성하는 저분자 디올로는, 폴리에스테르디올의 구성 성분으로서 앞에서 예시한 저분자 디올을 사용할 수 있다. 디알킬카보네이트로는, 디메틸카보네이트, 디에틸카보네이트 등을 들 수 있다. 알킬렌카보네이트로는 에틸렌카보네이트 등을 들 수 있다. 디아릴카보네이트로는 디페닐카보네이트 등을 들 수 있다.
본 발명의 폴리우레탄에 사용되는 고분자 디올은 1 종류 또는 2 종류 이상의 고분자 디올을 사용할 수 있는데, 적어도 1 종류의 고분자 디올의 수 평균 분자량이 1400 ∼ 5000 인 것이 바람직하다. 고분자 디올의 수 평균 분자량이 1400 미만인 경우, 얻어지는 폴리우레탄의 탄성률이 높아지고, 스크래치가 발생하기 쉬워지는 경향이 있다. 한편, 고분자 디올의 수 평균 분자량이 5000 을 초과하는 경우, 압출 성형 또는 사출 성형으로 성형할 때에, 성형기 중에서 증점 현상을 일으켜 불용융물이 발생하여, 성형 운전을 중단하고 내부를 세정해야 하는 경향이 있다. 예를 들어 적당한 탄성률을 갖는 폴리우레탄을 제조하고, 또한 압출 성형 또는 사출 성형으로 성형할 때에 증점 현상을 발생시키지 않는 관점에서, 사용하는 적어도 1 종류의 고분자 디올의 수 평균 분자량의 범위는, 바람직하게는 1400 ∼ 4000, 보다 바람직하게는 2000 ∼ 3500 이다. 또한, 본 명세서에서 말하는 고분자 디올의 수 평균 분자량은, 모두 JIS K 1557 에 준거하여 측정한 수산기가에 기초하여 산출한 수 평균 분자량을 의미한다.
전혀 제한되는 것은 아니지만, 수 평균 분자량이 1400 ∼ 5000 인 고분자 디올을 사용하여 얻어진 열가소성 폴리우레탄으로서, 또한, 상기한 이소시아네이트기 유래의 질소 원자의 함유량이 4.8 중량％ 이상, 6.0 중량％ 미만인 열가소성 폴리우레탄을 사용하면 본 발명의 고분자 재료를 용이하게 얻을 수 있어 바람직하다.
본 발명에 있어서의 폴리우레탄의 제조에 사용되는 유기 디이소시아네이트로는, 통상적인 폴리우레탄의 제조에 종래부터 사용되고 있는 유기 디이소시아네이트 중 어느 하나를 사용해도 되고, 예를 들어, 에틸렌디이소시아네이트, 테트라메틸렌디이소시아네이트, 펜타메틸렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 2,2,4- 또는 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트, 도데카메틸렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 이소프로필리덴비스(4-시클로헥실이소시아네이트), 시클로헥실메탄디이소시아네이트, 메틸시클로헥산디이소시아네이트, 4,4'-디시클로헥실메탄디이소시아네이트, 리신디이소시아네이트, 2,6-디이소시아나토메틸카프로에이트, 비스(2-이소시아나토에틸)푸말레이트, 비스(2-이소시아나토에틸)카보네이트, 2-이소시아나토에틸-2,6-디이소시아나토헥사노에이트, 시클로헥실렌디이소시아네이트, 메틸시클로헥실렌디이소시아네이트, 비스(2-이소시아나토에틸)-4-시클로헥센 등의 지방족 또는 지환식 디이소시아네이트 ; 2,4'- 또는 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 2,4- 또는 2,6-톨릴렌디이소시아네이트, m- 또는 p-페닐렌디이소시아네이트, m- 또는 p-자일릴렌디이소시아네이트, 1,5-나프틸렌디이소시아네이트, 4,4'-디이소시아나토비페닐, 3,3'-디메틸-4,4'-디이소시아나토비페닐, 3,3'-디메틸-4,4'-디이소시아나토디페닐메탄, 클로로페닐렌-2,4-디이소시아네이트, 테트라메틸자일릴렌디이소시아네이트 등의 방향족 디이소시아네이트를 들 수 있다. 이들 유기 디이소시아네이트는 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다. 이들 중에서도, 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트가, 얻어지는 연마 패드의 내마모성 등의 점에서 바람직하다.
본 발명에 있어서의 폴리우레탄의 제조에 사용되는 사슬 신장제로는, 통상적인 폴리우레탄의 제조에 종래부터 사용되고 있는 사슬 신장제 중 어느 하나를 사용해도 된다. 사슬 신장제로는, 이소시아네이트기와 반응할 수 있는 활성 수소 원자를 분자 중에 2 개 이상 갖는 분자량 300 이하의 저분자 화합물을 사용하는 것이 바람직하고, 예를 들어, 에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 2,2-디에틸-1,3-프로판디올, 1,2-, 1,3-, 2,3- 또는 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 네오펜틸글리콜, 1,6-헥산디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 1,4-비스(β-히드록시에톡시)벤젠, 1,4-시클로헥산디올, 시클로헥산디메탄올(1,4-시클로헥산디메탄올 등), 비스(β-히드록시에틸)테레프탈레이트, 1,9-노난디올, m- 또는 p-자일릴렌글리콜 등의 디올류 ; 에틸렌디아민, 트리메틸렌디아민, 테트라메틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 헵타메틸렌디아민, 옥타메틸렌디아민, 노나메틸렌디아민, 데카메틸렌디아민, 운데카메틸렌디아민, 도데카메틸렌디아민, 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌디아민, 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌디아민, 3-메틸펜타메틸렌디아민, 1,2-시클로헥산디아민, 1,3-시클로헥산디아민, 1,4-시클로헥산디아민, 1,2-디아미노프로판, 1,3-디아미노프로판, 히드라진, 자일릴렌디아민, 이소포론디아민, 피페라진, o-, m- 또는 p-페닐렌디아민, 톨릴렌디아민, 자일렌디아민, 아디프산디히드라지드, 이소프탈산디히드라지드, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 4,4'-디아미노디페닐에테르, 4,4'-비스(4-아미노페녹시)비페닐, 4,4'-비스(3-아미노페녹시)비페닐, 1,4-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스(4-아미노페녹시)벤젠, 1,3-비스(3-아미노페녹시)벤젠, 3,4'-디아미노디페닐에테르, 4,4'-디아미노디페닐술폰, 3,4-디아미노디페닐술폰, 3,3'-디아미노디페닐술폰, 4,4'-메틸렌-비스(2-클로로아닐린), 3,3'-디메틸-4,4'-디아미노비페닐, 4,4'-디아미노디페닐술파이드, 2,6-디아미노톨루엔, 2,4-디아미노클로로벤젠, 1,2-디아미노안트라퀴논, 1,4-디아미노안트라퀴논, 3,3'-디아미노벤조페논, 3,4-디아미노벤조페논, 4,4'-디아미노벤조페논, 4,4'-디아미노비벤질, 2,2'-디아미노-1,1'-비나프탈렌, 1,3-비스(4-아미노페녹시)알칸, 1,4-비스(4-아미노페녹시)알칸, 1,5-비스(4-아미노페녹시)알칸 등의 1,n-비스(4-아미노페녹시)알칸 (n 은, 3 ∼ 10), 1,2-비스[2-(4-아미노페녹시)에톡시]에탄, 9,9-비스(4-아미노페닐)플루오렌, 4,4'-디아미노벤즈아닐리드 등의 디아민류 등을 들 수 있다. 이들 사슬 신장제는 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 병용해도 된다.
본 발명에 있어서의 폴리우레탄의 구체적인 예로는, 폴리(에틸렌글리콜), 폴리(테트라메틸렌글리콜), 폴리(노나메틸렌아디페이트), 폴리(2-메틸-1,8-옥타메틸렌아디페이트), 폴리(2-메틸-1,8-옥타메틸렌-co-노나메틸렌아디페이트), 폴리(메틸펜탄아디페이트) 로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 고분자 디올과, 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 2,4-톨릴렌디이소시아네이트, 2,6-톨릴렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 유기 디이소시아네이트와, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸글리콜, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 시클로헥산디메탄올로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 사슬 신장제를 반응시켜 얻어지는 고분자 재료를 들 수 있다.
그 폴리우레탄의 제조법은 특별히는 한정되지 않지만, 가교형 폴리우레탄을 제조하는 경우에는, 상기의 고분자 디올과 유기 디이소시아네이트를, 고분자 디올의 몰 수에 대한 유기 디이소시아네이트의 몰 수가 1.5 ∼ 3.0 배 과잉 (바람직하게는 1.8 ∼ 2.7 배 과잉, 보다 바람직하게는 2.0 ∼ 2.5 배 과잉) 이 되는 범위에서 혼합하여, 60 ∼ 120℃ (바람직하게는 70 ∼ 110℃, 보다 바람직하게는 80 ∼ 100℃) 에서 반응시킴으로써 중간 중합체를 합성하고, 그 중간 중합체를 N,N-디메틸아세트아미드, N,N-디메틸포름아미드 등의 불활성 용매에 용해시키고, 유기 디아민을 반응시켜 사슬 연장 반응시키는 방법 등이 예시된다.
열가소성 폴리우레탄을 제조하는 경우에는, 상기의 고분자 디올과 유기 디이소시아네이트 및 사슬 신장제를 소정의 비율로 용융 혼합하여 제조할 수 있다. 각 성분의 혼합 비율은, 열가소성 폴리우레탄에 부여해야 할 물성, 내마모성 등을 고려하여 적절하게 결정되는데, 고분자 디올 및 사슬 신장제에 함유되는 활성 수소 원자 1 몰에 대하여, 유기 디이소시아네이트에 포함되는 이소시아네이트기가 0.95 ∼ 1.3 몰이 되는 비율로 각 성분을 사용하는 것이 바람직하다. 이소시아네이트기의 비율이 0.95 몰보다 낮으면, 얻어지는 열가소성 폴리우레탄이나, 그것을 발포시킴으로써 얻어지는 발포체의 기계적 강도 및 내마모성이 저하되는 경향이 있고, 1.3 몰보다 높으면 열가소성 폴리우레탄의 생산성, 보존 안정성, 발포성이 저하되는 경향이 있다. 예를 들어 얻어지는 열가소성 폴리우레탄이나 발포체의 기계적 강도 및 내마모성, 폴리우레탄의 생산성, 보존 안정성, 발포성의 관점에서, 고분자 디올 및 사슬 신장제에 함유되는 활성 수소 원자 1 몰에 대하여, 유기 디이소시아네이트에 포함되는 이소시아네이트기는 0.96 ∼ 1.10 의 범위인 것이 보다 바람직하고, 0.97 ∼ 1.05 의 범위인 것이 더욱 바람직하다.
상기의 고분자 디올과 유기 디이소시아네이트 및 사슬 신장제에 관한 소정의 비율에 대해, 원하는 물성을 갖는 고분자 재료로 하는, 고분자 디올의 중량과 유기 디이소시아네이트 및 사슬 신장제의 합계 중량의 중량 비율로는, [고분자 디올의 중량] : [유기 디이소시아네이트 및 사슬 신장제의 합계 중량] = 10 : 90 ∼ 50 : 50 인 것이 바람직하고, 15 : 85 ∼ 40 : 60 인 것이 보다 바람직하다.
열가소성 폴리우레탄의 제조 방법은 특별히 제한되지 않으며, 상기의 3 성분을 사용하고, 공지된 우레탄화 반응을 이용하여, 프리폴리머법 또는 원숏 (one-shot) 법 중 어느 하나의 방법으로 제조해도 된다. 열가소성 폴리우레탄은, 실질적으로 용제의 부존재하에 용융 중합하는 방법에 따라 제조하는 것이 바람직하고, 다축 스크루형 압출기를 사용하여 연속 용융 중합하는 방법에 따라 제조하는 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 상기 폴리우레탄 등의 고분자 재료는, 압출 성형법, 사출 성형법, 블로우 성형법, 캘린더 성형법 등의 각종 성형법을 이용하여 성형체로 할 수 있다. 성형체의 형상으로는, 특별히 제한되지 않지만, 예를 들어, 시트 형상 성형체, 필름 형상 성형체, 판 형상 성형체, 섬유 형상물 등을 들 수 있다. 또한, 시트 형상 성형체나 필름 형상 성형체를 얻는 경우에는, 균일한 두께를 가진 시트 형상 성형체나 필름 형상 성형체가 얻어지기 때문에, T 다이를 사용한 성형법을 채용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 고분자 재료는, 연마 패드를 구성하는 소재로서 사용할 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 고분자 재료를 함유하는 연마 패드로서 사용할 수 있고, 특히, 본 발명의 고분자 재료를 함유하여, 실질적으로 발포 구조를 갖지 않는, 스크래치의 발생이 매우 적은 연마 패드로서 사용할 수 있다.
본 발명의 고분자 재료는, 이것을 발포시킴으로써 발포체로 해도 된다. 또한, 본 발명은 그 발포체를 함유하는 연마 패드를 포함한다 (이하, 「연마용 발포 패드」라고도 칭한다).
그 발포체의 기포 수로는, 예를 들어 연마용 발포 패드로 한 경우, 연마 슬러리에 함유되는 연마제가 기포에 채워짐에 따른 연마 효율의 저하나 스크래치 흠집 등의 연마 불량을 방지하고, 또한, 연마 슬러리의 유지성 등의 관점에서, 6000 개/㎟ 이하인 것이 바람직하고, 5000 개/㎟ 이하인 것이 보다 바람직하며, 4500 개/㎟ 이하인 것이 더욱 바람직하고, 4000 개/㎟ 이하인 것이 특히 바람직하다.
평균 기포 사이즈로는, 예를 들어 연마 슬러리 유지성과 스크래치 흠집 등의 연마 불량을 억제하는 관점에서, 5 ∼ 60㎛ 의 범위 내인 것이 바람직하고, 10 ∼ 50㎛ 의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 발포체의 밀도로는, 0.40 ∼ 1.10g/㎤ 의 범위 내인 것이 바람직하고, 0.50 ∼ 1.00g/㎤ 의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.
본 발명의 발포체는 상기 폴리우레탄 등의 고분자 재료를 발포시킴으로써 제조할 수 있다. 발포시에는, 열 분해형 발포제 (화학 발포제) 나 비반응성 가스 등의 물리적 발포제 등을 사용할 수 있는데, 비반응성 가스를 발포제로서 사용하는 것이 바람직하다. 비반응성 가스란, 폴리우레탄 등의 고분자 재료를 제조하기 위한 성분과 반응하지 않는 기체를 의미한다. 비반응성 가스로는, 예를 들어, 질소, 이산화탄소, 아르곤, 헬륨 등을 들 수 있다. 이들 중에서도, 고분자 재료, 폴리우레탄, 열가소성 폴리우레탄에 대한 용해성 및 제조 비용의 관점에서, 이산화탄소 또는 질소가 바람직하다.
본 발명의 발포체는 상기 폴리우레탄 등의 고분자 재료에 상기 비반응성 가스를 가압 조건하에서 용해시킨 후, 압력을 개방하고, 폴리우레탄 등 고분자 재료의 연화 온도 이상의 온도에서 발포시킴으로써 제조할 수 있다. 비반응성 가스의 용해량은, 예를 들어 균일한 발포 구조를 갖는 발포체를 얻는 관점에서, 용해 조건하에서의 포화량의 98％ 이상인 것이 바람직하고, 포화량의 99％ 이상인 것이 보다 바람직하며, 포화량인 것이 더욱 바람직하다.
비반응성 가스를 용해시키는 폴리우레탄 등의 고분자 재료로서 시트 형상 성형체를 사용하면, 균일한 발포 구조를 갖는 발포체의 제조가 용이하다는 점, 연마용 발포 패드로 할 때의 공정을 간소화시킬 수 있다는 점 등에서 유리하다. 그 시트 형상 성형체로는, 폴리우레탄 등의 고분자 재료를 1 축 압출 성형기, 2 축 압출 성형기 등의 압출 성형기 또는 사출 성형기를 사용하여 성형한 것이 바람직하다. 시트 형상 성형체의 두께는, 예를 들어 발포체의 제조 용이성 및 비반응성 가스의 용해에 필요한 시간의 관점에서, 0.8 ∼ 5㎜ 의 범위 내인 것이 바람직하고, 1 ∼ 4㎜ 의 범위 내인 것이 보다 바람직하다.
또한, 열가소성 수지 또는 그 성형체에 기체를 용해시키고, 이어서 압력을 감소시킴으로써, 발포 물품을 제조하는 방법은, 미국 특허 제4473665호 명세서, 일본 공개특허공보 평6-322168호, 일본 공개특허공보 평8-11190호, 일본 공개특허공보 평10-36547호, 일본 공개특허공보 2000-169615호, 일본 공개특허공보 2000-248101호 등에 개시되어 있으며, 이들 방법에 따라 발포체를 제조할 수 있다.
본 발명의 발포체는 압력이 3 ∼ 15㎫ 의 범위 내, 온도가 50 ∼ 160℃ 의 범위 내로 조정된 내압 용기 내에 있어서, 폴리우레탄 등의 고분자 재료 (또는 그 성형체) 에 비반응성 가스를 용해시키고, 고분자 재료의 연화 온도보다 낮은 온도에서 압력을 개방하고, 그 고분자 재료 (또는 그 성형체) 를 고분자 재료의 연화 온도 이상의 온도로 가열하여 발포시킴으로써 제조할 수 있다.
폴리우레탄 등의 고분자 재료의 조성에 따라 다르기도 하지만, 생성되는 기포의 사이즈는, 비반응성 가스의 용해량에 의존한다. 비반응성 가스의 용해량은 용해시의 압력 및 온도에 따라 조정할 수 있다. 비반응성 가스의 용해시의 압력이 3㎫ 미만인 경우에는, 비반응성 가스를 폴리우레탄 등의 고분자 재료 성형체에 포화량 용해시키는데 장시간을 필요로 한다. 한편, 비반응성 가스의 용해시의 압력이 15㎫ 를 초과하는 경우, 비반응성 가스의 용해에 필요한 시간은 짧아지지만, 용해되는 가스의 양이 필요 이상으로 많아져, 생성되는 기포의 사이즈가 현저하게 작아진다. 비반응성 가스의 용해시의 압력은, 5 ∼ 14㎫ 의 범위 내인 것이 바람직하고, 6 ∼ 13㎫ 의 범위 내인 것이 보다 바람직하며, 7 ∼ 12㎫ 의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다. 또한, 비반응성 가스의 용해시의 온도가 50℃ 미만인 경우에는, 비반응성 가스를 폴리우레탄 등의 고분자 재료 (또는 그 성형체) 에 포화량 용해시키는데 장시간을 필요로 한다. 한편, 비반응성 가스의 용해시의 온도가 160℃ 를 초과하는 경우에는, 압력 개방시에 부분적으로 발포를 발생시키거나, 비반응성 가스의 용해량이 현저하게 적어져, 생성되는 기포의 사이즈가 지나치게 커지거나 한다. 비반응성 가스의 용해시의 온도는, 70 ∼ 150℃ 의 범위 내인 것이 바람직하고, 80 ∼ 140℃ 의 범위 내인 것이 보다 바람직하며, 90 ∼ 130℃ 의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다.
고분자 재료 (또는 그 성형체) 에 비반응성 가스를 용해시킨 후, 압력을 개방할 때의 온도가 고분자 재료의 연화 온도 이상인 경우에는, 압력 개방시에 불균일한 발포가 발생하여, 균일한 발포체가 얻어지기 어렵다는 문제가 발생한다. 압력을 개방할 때의 온도는, 예를 들어 균일한 발포 구조를 갖는 발포체를 얻는 관점에서, 바람직하게는 50℃ 이하, 보다 바람직하게는 40℃ 이하, 더욱 바람직하게는 30℃ 이하이다. 또한, 본 명세서에 있어서, 고분자 재료의 연화 온도란, 고분자 재료가 연화되는 온도를 의미하며, 본 명세서에 있어서는, 저장 탄성률 (E') 이 1 × 107 ㎩ 가 되는 온도를 의미한다.
비반응성 가스를 용해시킨 고분자 재료 (또는 그 성형체) 에 있어서, 압력을 개방한 후의 가열 온도가 폴리우레탄 등 고분자 재료의 연화 온도 미만인 경우에는, 기포의 생성이나 성장이 불충분해진다. 비반응성 가스를 용해시킨 고분자 재료 (또는 그 성형체) 를 가열하는 온도는, 생성되는 기포의 사이즈 및 발포체의 강도의 점에서, 폴리우레탄 등의 고분자 재료의 연화 온도를 T℃ 로 하였을 때, (T － 15)℃ ∼ (T ＋ 40)℃ 의 범위 내인 것이 바람직하고, (T － 10)℃ ∼ (T ＋ 35)℃ 의 범위 내인 것이 보다 바람직하며, (T － 5)℃ ∼ (T ＋ 30)℃ 의 범위 내인 것이 더욱 바람직하다. 가열 발포 방법에는 제한은 없지만, 비반응성 가스를 용해시킨 고분자 재료 (또는 그 성형체) 에 열이 균일하게 가해지는 방법이, 발포 구조의 균일성 확보의 관점에서 바람직하다. 가열 발포 방법으로는, 예를 들어, 열수, 열오일 배스, 열풍, 수증기 등의 열 매질 중을 통과시키는 방법이나, 적외선 히터 등의 외부 가열 장치에 의해 가열하는 방법 등을 들 수 있다.
본 발명의 고분자 재료는, 그대로 또는 원하는 가공을 실시함으로써 연마 패드로 할 수 있다. 예를 들어, 상기한 바와 같이, 본 발명의 고분자 재료를, 압출 성형법, 사출 성형법 등에 따라 시트 형상 성형체로 하여, 이것을 연마 패드로 할 수 있다. 또한, 본 발명의 발포체는 그대로 또는 원하는 가공을 실시함으로써 연마 패드 (연마용 발포 패드) 로 할 수 있다. 연마 패드로 할 때의 상기 가공의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 연삭이나 슬라이스 등의 형상을 가지런히 하는 가공이나, 연마 패드의 표면에 격자 형상, 동심원 형상, 소용돌이 형상 등의 홈이나 구멍을 형성하는 표면 가공 등을 들 수 있다.
또한, 본 발명의 고분자 재료를 함유하는 연마 패드는, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서, 본 발명의 고분자 재료 이외의 기타 성분을 함유하고 있어도 된다. 동일하게, 상기의 연마용 발포 패드에 있어서도, 본 발명의 효과를 저해하지 않는 범위에서, 고분자 재료 이외의 기타 성분을 함유하고 있어도 된다. 이와 같은 기타 성분으로는, 예를 들어, 가교제, 충전제, 가교 촉진제, 가교 보조제, 연화제, 점착 부여제, 노화 방지제, 발포제, 가공 보조제, 밀착성 부여제, 무기 충전제, 유기 필러, 결정핵제, 내열 안정제, 내후 안정제, 대전 방지제, 착색제, 활제, 난연제, 난연 보조제 (산화안티몬 등), 블루밍 방지제, 이형제, 증점제, 산화 방지제, 도전제 등의 첨가제를 들 수 있다. 본 발명의 고분자 재료를 함유하는 연마 패드나 연마용 발포 패드에 있어서의 상기 기타 성분의 함유량으로는, 바람직하게는 50 중량％ 이하이고, 보다 바람직하게는 20 중량％ 이하이고, 더욱 바람직하게는 5 중량％ 이하이며, 특히, 본 발명의 연마 패드나 연마용 발포 패드가, 본 발명의 고분자 재료나 그것을 발포시킴으로써 얻어지는 발포체만으로 실질적으로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기의 연마 패드나 연마용 발포 패드에, 쿠션층이 되는 소재를 적층시키거나 하는 가공을 실시하여 적층형 연마 패드로 할 수도 있다. 이들 가공은 1 종을 채용해도 되고, 2 종 이상을 조합해도 된다.
예를 들어, 본 발명은 상기 서술한 고분자 재료를 함유하는 연마층과 그 연마층보다 경도가 낮은 탄성체층이 적층된 연마 패드를 포함한다. 또한, 본 발명은 상기 서술한 발포체를 함유하는 연마층과 그 연마층보다 경도가 낮은 탄성체층이 적층된 연마 패드를 포함한다. 연마 패드가 이와 같은 탄성체층을 가지면, 연마시의 연마 균일성이 향상된다. 각 층의 구체적인 경도로는, 연마층은 JIS-D 경도가 55 이상이고, 탄성체층은 JIS-C 경도가 20 ∼ 80 의 범위에 있는 것이 바람직하다. 특히 피연마면의 로컬 평탄성 (웨이퍼의 국소적인 평탄성) 의 향상이나, 또한, 너무 지나치게 경도가 높으면 피연마면에 스크래치가 발생하기 쉬워진다는 점에서, 연마층의 경도로는, JIS-D 경도가 60 ∼ 80 의 범위에 있는 것이 보다 바람직하고, 65 ∼ 75 의 범위에 있는 것이 더욱 바람직하다. 한편, 글로벌 평탄성 (웨이퍼면 내의 균일성) 의 향상이나, 또한, 너무 지나치게 경도가 낮으면, 연마대 (플래튼 (platen) ) 에 접착시켜 연마를 실시할 때에, 연마대의 회전을 충분히 연마층에게 전달할 수 없어 안정된 연마를 실시할 수 없게 되는 경우가 있다는 점에서, 탄성체층의 경도로는, JIS-C 경도가 30 ∼ 70 의 범위에 있는 것이 보다 바람직하고, 40 ∼ 60 의 범위에 있는 것이 더욱 바람직하다.
또한, 그 적층형 연마 패드는, 상기의 연마층과 탄성체층이 용융 접착 등에 의해 직접 접합되어 있는 것 외에, 접착제나 양면 점착 테이프 등에 의해 양층이 접착된 것이나, 또한, 양층 사이에 추가로 다른 층이 존재하는 것도 포함한다.
적층형 연마 패드에 있어서의 각 층의 두께는 특별히 제한되지 않지만, 연마층의 두께가 0.3 ∼ 2㎜ 이고, 탄성체층의 두께가 0.5 ∼ 3㎜ 인 것이 바람직하다. 연마층의 두께가 0.3㎜ 미만인 경우, 연마층의 경도의 효과가 얻어지기 어렵고 로컬 평탄성이 떨어지는 경향이 있다. 또한, 연마층의 두께가 2㎜ 를 초과하는 경우, 탄성체층에 의한 글로벌 평탄성의 효과를 저감시키는 경향이 있다. 연마층의 두께는, 보다 바람직하게는 0.5 ∼ 1.8㎜ 이고, 더욱 바람직하게는 0.8 ∼ 1.5㎜ 이다. 한편, 탄성체층의 두께가 0.5㎜ 미만인 경우, 피연마면의 휘어짐이나 구불거림에 추종하는 효과가 적어 글로벌 평탄성이 떨어지는 경향이 있다. 또한, 탄성체층의 두께가 3㎜ 를 초과하는 경우, 지나치게 부드러워지기 때문에 , 연마대 (플래튼) 에 접착시켜 연마할 때에, 연마대의 회전을 충분히 연마층에 전달하지 못하여 안정된 연마를 실시할 수 없게 되는 경우가 있다. 탄성체층의 두께는, 보다 바람직하게는 1 ∼ 2.5㎜ 이고, 더욱 바람직하게는 2 ∼ 2.5㎜ 이다.
또한, 탄성체층은 공극률이 10 ∼ 90％ 인 발포 구조를 갖는 것이 바람직하다. 이 범위 내이면, 연마시의 연마 압력 (헤드 압력) 에 의해 압축된 공극 내의 반발력에 의해 안정된 연마를 실시할 수 있다. 탄성체층의 공극률이 10％ 미만인 경우, 피연마면의 휘어짐이나 구불거림에 추종하는 효과가 적어 글로벌 평탄성이 저하되는 경향이 있다. 또한, 탄성체층의 공극률이 70％ 를 초과하는 경우, 지나치게 부드러워지기 때문에, 연마대 (플래튼) 에 접착시켜 연마할 때에, 연마대의 회전을 충분히 연마 패드에 전달하지 못하여 안정된 연마를 실시하는 것이 곤란해지는 경우가 있다. 탄성체층의 공극률은, 20 ∼ 70％ 가 보다 바람직하고, 30 ∼ 60％ 가 더욱 바람직하다.
또한, 탄성체층의 재질은, 현재 범용적으로 사용되고 있는 폴리우레탄을 함침시킨 부직포 (예를 들어, "Suba 400"(닛타·하아스 (주) 제조)) 외에, 천연 고무, 니트릴 고무, 폴리부타디엔 고무, 실리콘 고무 등의 고무 ; 폴리에스테르계 열가소성 엘라스토머, 폴리아미드계 열가소성 엘라스토머, 불소계 열가소성 엘라스토머 등의 열가소성 엘라스토머 ; 발포 플라스틱 ; 폴리우레탄 등을 채용할 수 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니지만, 연마층의 재료로서 바람직한 재질이고, 또한 탄성체층으로서 필요한 유연성이나 발포 구조가 용이하게 얻어지기 쉽다는 점에서 폴리우레탄이 바람직하다.
본 발명의 연마 패드 (연마용 발포 패드나 적층형 연마 패드를 포함한다. 이후 동일) 는, 그 자체 공지된 연마 슬러리과 함께, 케미컬 메커니컬 연마 (CMP) 에 사용할 수 있다. 연마 슬러리는, 예를 들어, 물이나 오일 등의 액상 매체 ; 실리카, 산화알루미늄, 산화세륨, 산화지르코늄, 탄화규소 등의 연마제 ; 염기, 산, 계면 활성제 등의 성분을 함유하고 있다. 또한, CMP 를 실시할 때에, 필요에 따라, 연마 슬러리과 함께 윤활유, 냉각제 등을 병용해도 된다.
CMP 는, 공지된 CMP 용 장치를 사용하고, 연마 슬러리를 개재하여 피연마면과 연마 패드를, 가압하에서, 일정 속도로, 일정 시간 접촉시킴으로써 실시할 수 있다. 연마의 대상이 되는 물품에는 특별히 제한은 없지만, 예를 들어, 수정, 실리콘, 유리, 광학 기판, 전자 회로 기판, 다층 배선 기판, 하드 디스크 등을 들 수 있다. 특히, 연마의 대상으로는, 실리콘 웨이퍼나 반도체 웨이퍼인 것이 바람직하다. 반도체 웨이퍼의 구체적인 예로는, 예를 들어, 산화실리콘, 산화불화실리콘, 유기 폴리머 등의 절연막, 구리, 알루미늄, 텅스텐 등의 배선재 금속막, 탄탈, 티탄, 질화탄탈, 질화티탄 등의 배리어 메탈막 등을 표면에 갖는 것을 들 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 의해 전혀 한정되는 것은 아니다. 또한, 실시예에 기재된 폴리우레탄 및 연마 패드의 물성 평가는 하기의 방법으로 실시하였다.
저장 탄성률 ( E' ) 및 손실 탄성률 ( E'' )
(50℃ 에 있어서의 손실 정접 ( tan δ 값) 및, 23℃ 에 있어서의 저장 탄성률과 50℃ 에 있어서의 저장 탄성률의 비 ( E' 23 / E' 50 ))
두께 2㎜ 의 사출 성형 시트를 제조하고, 그 시트를 90℃ 에서 5 시간 열처리한 시험편을 사용하고, 동적 점탄성 측정 장치 (DVE 레오스펙트라, (주) 레올로지사 제조) 를 사용하여, 23℃ 및 50℃ 에 있어서의 동적 점탄성률을 주파수 11㎐ 로 측정함으로써, 저장 탄성률 (E'23 및 E'50) 및 손실 탄성률 (E''50) 을 구하였다. 또한 이들 값으로부터 50℃ 에 있어서의 손실 정접 (tanδ 값), 23℃ 에 있어서의 저장 탄성률과 50℃ 에 있어서의 저장 탄성률의 비 (E'23 / E'50) 를 산출하였다. 또한, 동일한 측정에 의해, 저장 탄성률 (E') 이 1 × 107㎩ 가 되는 온도 (연화 온도) 를 구하였다.
50℃ 에 있어서의 인장 탄성률 ( 50℃ 의 물로 포화 팽윤시킨 후, 및 20℃, 65％ RH 의 조건하에 방치한 후)
열 프레스법에 따라 제조한 두께 300㎛ 의 필름으로부터 2 호형 시험편 (JIS K 7113) 을 펀칭하고, 20℃, 65％ RH 의 조건하에 3 일간 방치한 것을 건조 샘플, 50℃ 온수에 3 일간 침지시킨 것을 수팽윤 샘플로 하였다. 각각의 샘플을 사용하고, 시마즈 제작소사 제조 오토그래프 AG 5000 을 사용하여, 척 간 거리 40㎜ 로 샘플 장착 후, 분위기 온도 50℃ 에서 5 분간 정치한 후, 인장 속도 50㎜/분으로 인장 탄성률을 측정하였다. 건조 샘플을 사용하여 얻어진 인장 탄성률을 「20℃, 65％ RH 의 조건하에 방치한 후의 50℃ 에 있어서의 인장 탄성률」로 하고, 수팽윤 샘플을 사용하여 얻어진 인장 탄성률을 「50℃ 의 물로 포화 팽윤시킨 후의 50℃ 에 있어서의 인장 탄성률」로 하였다.
접촉각
열 프레스법에 따라 제조한 두께 300㎛ 의 필름을, 20℃, 65％ RH 의 조건하에 3 일간 방치한 것을 사용하고, 쿄와 계면 과학 (주) 제조 Drop Master 500 을 사용하여 측정하였다.
기포 수, 평균 기포 사이즈 및 공극률
발포체의 단면을 주사형 전자 현미경 (SEM) 에 의해 사진 촬영하고, 일정 면적 내에 존재하는 기포 수를 세어 단위 면적당의 기포 수 (기포의 수 (數) 밀도) 를 산출하였다. 그 값과 하기에서 측정한 발포체의 밀도와 고분자 재료 (무발포) 의 밀도로부터, 기포가 진구 (眞球) 형상이라고 가정하였을 때의 평균 기포 사이즈를 계산하였다. 또한, 하기의 연마층의 밀도와 동일한 측정 방법에 따라 탄성체층의 밀도를 구하고, 이것과 탄성체층을 구성하는 재료 (무발포체) 의 밀도 로부터 탄성체층에 있어서의 공극의 체적을 구하고, 그 공극의 체적을 탄성체층의 체적으로 나눔으로써, 탄성체층의 공극률 (체적％) 을 산출하였다.
밀도
JIS K 7112 에 준거하여, 연마 패드 또는 연마층의 밀도를 측정하였다.
경도
연마 패드, 연마층 및 탄성체층의 경도 : JIS K 7311 에 준하여 측정하였다.
스크래치 수 (연마 특성 평가)
KLA-Tencor 사 제조 Surfscan SP1 을 사용하여, 연마 후의 웨이퍼 표면에 존재하는 0.16㎛ 이상의 크기의 흠집의 수를 측정하였다.
연마 균일성의 평가
연마 전후의 실리콘 웨이퍼의 막 두께를, 웨이퍼면 내에서 49 점 측정하고, 각 점에서의 연마 속도를 구하였다. 49 점의 연마 속도의 평균값을 연마 속도 (R) 로 하고, 또한, 49 점의 연마 속도의 표준 편차 (σ) 를 구하고, 하기 식 (1) 에 의해 구한 불균일성으로부터, 연마 균일성을 평가하였다.
불균일성 (％) = (σ / R) × 100 (1)
또한, 불균일성의 값이 작을수록, 연마 균일성이 우수한 것을 나타낸다.
또한, 이하의 실시예에서 사용한 탄성체층으로서, 이하의 것을 사용하였다.
탄성체층－1
두께 = 2㎜, JIS-C 경도 = 65, 공극률 = 48 체적％ 의 폴리우레탄제의 탄성체 시트. 이노악 코퍼레이션 제조 「포론 H48」.
탄성체층－2
두께 = 2.5㎜, JIS-C 경도 = 30, 공극률 = 86 체적％ 의 폴리우레탄제의 탄성체 시트. 이노악 코퍼레이션 제조 「포론 L32」의 두께 3㎜ 의 시트를 슬라이스하여 두께 2.5㎜ 로 한 것.
탄성체층－3
두께 = 2㎜, JIS-C 경도 = 30, 공극률 = 86 체적％ 의 폴리우레탄제의 탄성체 시트. 이노악 코퍼레이션 제조 「포론 L32」.
탄성체층－4
두께 = 2㎜, JIS-C 경도 = 70, 공극률 = 48 체적％ 의 폴리우레탄제의 탄성체 시트. 이노악 코포레이션 제조 「포론 HH48」.
<실시예 1>
수 평균 분자량 2000 의 폴리(테트라메틸렌글리콜)〔약호 : PTMG 2000〕, 수 평균 분자량 2000 의 폴리(2-메틸-1,8-옥타메틸렌-co-노나메틸렌아디페이트)〔약호 : PNOA 2000, 노나메틸렌 단위와 2-메틸-1,8-옥타메틸렌 단위의 몰 비 = 7 대 3〕, 1,4-시클로헥산디메탄올 (약호 : CHDM), 1,4-부탄디올 (약호 : BD), 및 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트 (약호 : MDI) 를, PTMG 2000 : PNOA 2000 : CHDM : BD : MDI 의 중량비가 21.3 : 9.1 : 5.4 : 13.6 : 50.6 (질소 원자의 함유량 : 5.7 중량％) 이 되는 비율로 사용하고, 또한, 그들의 합계 공급량이 300g/분이 되도록 하고, 정량 펌프에 의해 동축으로 회전하는 2 축 압출기 (30㎜φ, L/D = 36, 실린더 온도 : 75 ∼ 260℃) 에 연속적으로 공급하고, 연속 용융 중합을 실시하여 열가 소성 폴리우레탄을 제조하였다. 생성된 열가소성 폴리우레탄의 용융물을 스트랜드 형상으로 수중으로 연속적으로 압출한 후, 펠레타이저로 펠릿 형상으로 세단 (細斷), 이 펠릿을 70℃ 에서 20 시간 제습 건조시킴으로써, 열가소성 폴리우레탄 (이하, 이것을 PU-1 이라고 한다) 을 제조하였다. PU-1 의, 50℃ 의 물로 포화 팽윤시킨 후의 50℃ 에 있어서의 인장 탄성률, 20℃, 65％ RH 의 조건하에 방치한 후의 50℃ 에 있어서의 인장 탄성률, 인장 탄성률의 유지율, 23℃ 에 있어서의 저장 탄성률과 50℃ 에 있어서의 저장 탄성률의 비 (E'23 / E'50), 50℃ 에 있어서의 손실 정접, 물과의 접촉각을 표 1 에 나타내었다.
<실시예 2>
수 평균 분자량 2000 의 폴리(2-메틸-1,8-옥타메틸렌-co-노나메틸렌아디페이트)〔약호 : PNOA 2000, 노나메틸렌 단위와 2-메틸-1,8-옥타메틸렌 단위의 몰 비 = 7 대 3〕, 수 평균 분자량 600 의 폴리에틸렌글리콜〔약호 : PEG 600〕, 1,4-시클로헥산디메탄올 (약호 : CHDM), 1,4-부탄디올 (약호 : BD), 및 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트 (약호 : MDI) 를, PNOA 2000 : PEG 600 : CHDM : BD : MDI 의 중량비가 31.0 : 5.0 : 2.4 : 13.6 : 48.0 (질소 원자의 함유량 : 5.4 중량％) 이 되는 비율로 사용하고, 또한, 그들의 합계 공급량이 300g/분이 되도록 하고, 정량 펌프에 의해 동축으로 회전하는 2 축 압출기 (30㎜φ, L/D = 36, 실린더 온도 : 75 ∼ 260℃) 에 연속적으로 공급하고, 연속 용융 중합을 실시하여 열가소성 폴리우레탄을 제조하였다. 생성된 열가소성 폴리우레탄의 용융물을 스트랜드 형상으로 수 중으로 연속적으로 압출한 후, 펠레타이저로 펠릿 형상으로 세단, 이 펠릿을 70℃ 에서 20 시간 제습 건조시킴으로써, 열가소성 폴리우레탄 (이하, 이것을 PU-2 라고 한다) 을 제조하였다. PU-2 의, 50℃ 의 물로 포화 팽윤시킨 후의 50℃ 에 있어서의 인장 탄성률, 20℃, 65％ RH 의 조건하에 방치한 후의 50℃ 에 있어서의 인장 탄성률, 인장 탄성률의 유지율, 23℃ 에 있어서의 저장 탄성률과 50℃ 에 있어서의 저장 탄성률의 비 (E'23 / E'50), 50℃ 에 있어서의 손실 정접, 물과의 접촉각을 표 1 에 나타내었다. 또한, PU-2 의 연화 온도는 157℃ 이었다.
<실시예 3>
수 평균 분자량 1400 의 폴리(테트라메틸렌글리콜)〔약호 : PTMG 1400〕, 1,4-시클로헥산디메탄올 (약호 : CHDM), 및 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트 (약호 : MDI) 를, PTMG 1400 : CHDM : MDI 의 중량비가 19.0 : 28.3 : 52.7 (질소 원자의 함유량 : 5.9 중량％) 이 되는 비율로 사용하고, 또한, 그들의 합계 공급량이 300g/분이 되도록 하고, 정량 펌프에 의해 동축으로 회전하는 2 축 압출기 (30㎜φ, L/D = 36, 실린더 온도 : 75 ∼ 260℃) 에 연속적으로 공급하고, 연속 용융 중합을 실시하여 열가소성 폴리우레탄을 제조하였다. 생성된 열가소성 폴리우레탄의 용융물을 스트랜드 형상으로 수중으로 연속적으로 압출한 후, 펠레타이저로 펠릿 형상으로 세단, 이 펠릿을 70℃ 에서 20 시간 제습 건조시킴으로써, 열가소성 폴리우레탄 (이하, 이것을 PU-3 이라고 한다) 을 제조하였다. PU-3 의, 50℃ 의 물로 포화 팽윤시킨 후의 50℃ 에 있어서의 인장 탄성률, 20℃, 65％ RH 의 조 건하에 방치한 후의 50℃ 에 있어서의 인장 탄성률, 인장 탄성률의 유지율, 23℃ 에 있어서의 저장 탄성률과 50℃ 에 있어서의 저장 탄성률의 비 (E'23 / E'50), 50℃ 에 있어서의 손실 정접, 물과의 접촉각을 표 1 에 나타내었다. 또한, PU-3 의 연화 온도는 125℃ 이었다.
<비교예 1>
수 평균 분자량 500 의 폴리(메틸펜탄아디페이트)〔약호 : PMPA 500〕, 1,4-시클로헥산디메탄올 (약호 : CHDM), 및 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트 (약호 : MDI) 를, PMPA 500 : CHDM : MDI 의 중량비가 5.9 : 33.3 : 60.8 (질소 원자의 함유량 : 6.8 중량％) 이 되는 비율로 사용하고, 또한, 그들의 합계 공급량이 300g/분이 되도록 하고, 정량 펌프에 의해 동축으로 회전하는 2 축 압출기 (30㎜φ, L/D = 36, 실린더 온도 : 75 ∼ 260℃) 에 연속적으로 공급하고, 연속 용융 중합을 실시하여 열가소성 폴리우레탄을 제조하였다. 생성된 열가소성 폴리우레탄의 용융물을 스트랜드 형상으로 수중으로 연속적으로 압출한 후, 펠레타이저로 펠릿 형상으로 세단, 이 펠릿을 70℃ 에서 20 시간 제습 건조시킴으로써, 열가소성 폴리우레탄 (이하, 이것을 PU-4 라고 한다) 을 제조하였다. PU-4 의, 50℃ 의 물로 포화 팽윤시킨 후의 50℃ 에 있어서의 인장 탄성률, 20℃, 65％ RH 의 조건하에 방치한 후의 50℃ 에 있어서의 인장 탄성률, 인장 탄성률의 유지율, 23℃ 에 있어서의 저장 탄성률과 50℃ 에 있어서의 저장 탄성률의 비 (E'23 / E'50), 50℃ 에 있어서의 손실 정접, 물과의 접촉각을 표 2 에 나타내었다. 또한, PU-4 의 연화 온 도는 130℃ 이었다.
<비교예 2>
수 평균 분자량 550 의 다이머디올〔약호 : DD 550〕, 1,4-시클로헥산디메탄올 (약호 : CHDM), 및 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트 (약호 : MDI) 를, DD 550 : CHDM : MDI 의 중량비가 24.8 : 23.3 : 51.9 (질소 원자의 함유량 : 5.8 중량％) 가 되는 비율로 사용하고, 또한, 그들의 합계 공급량이 300g/분이 되도록 하고, 정량 펌프에 의해 동축으로 회전하는 2 축 압출기 (30㎜φ, L/D = 36, 실린더 온도 : 75 ∼ 260℃) 에 연속적으로 공급하고, 연속 용융 중합을 실시하여 열가소성 폴리우레탄을 제조하였다. 생성된 열가소성 폴리우레탄의 용융물을 스트랜드 형상으로 수중으로 연속적으로 압출한 후, 펠레타이저로 펠릿 형상으로 세단, 이 펠릿을 70℃ 에서 20 시간 제습 건조시킴으로써, 열가소성 폴리우레탄 (이하, 이것을 PU-5 라고 한다) 을 제조하였다. PU-5 의, 50℃ 의 물로 포화 팽윤시킨 후의 50℃ 에 있어서의 인장 탄성률, 20℃, 65％ RH 의 조건하에 방치한 후의 50℃ 에 있어서의 인장 탄성률, 인장 탄성률의 유지율, 23℃ 에 있어서의 저장 탄성률과 50℃ 에 있어서의 저장 탄성률의 비 (E'23 / E'50), 50℃ 에 있어서의 손실 정접, 물과의 접촉각을 표 2 에 나타내었다. 또한, PU-5 의 연화 온도는 121℃ 이었다.
<비교예 3>
수 평균 분자량 1000 의 폴리(테트라메틸렌글리콜)〔약호 : PTMG 1000〕, 1,4-시클로헥산디메탄올 (약호 : CHDM), 및 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트 (약 호 : MDI) 를, PTMG 1000 : CHDM : MDI 의 중량비가 30.0 : 22.8 : 47.2 (질소 원자의 함유량 : 5.3 중량％) 가 되는 비율로 사용하고, 또한, 그들의 합계 공급량이 300g/분이 되도록 하고, 정량 펌프에 의해 동축으로 회전하는 2 축 압출기 (30㎜φ, L/D = 36, 실린더 온도 : 75 ∼ 260℃) 에 연속적으로 공급하고, 연속 용융 중합을 실시하여 열가소성 폴리우레탄을 제조하였다. 생성된 열가소성 폴리우레탄의 용융물을 스트랜드 형상으로 수중으로 연속적으로 압출한 후, 펠레타이저로 펠릿 형상으로 세단, 이 펠릿을 70℃ 에서 20 시간 제습 건조시킴으로써, 열가소성 폴리우레탄 (이하, 이것을 PU-6 이라고 한다) 을 제조하였다. PU-6 의, 50℃ 의 물로 포화 팽윤시킨 후의 50℃ 에 있어서의 인장 탄성률, 20℃, 65％ RH 의 조건하에 방치한 후의 50℃ 에 있어서의 인장 탄성률, 인장 탄성률의 유지율, 23℃ 에 있어서의 저장 탄성률과 50℃ 에 있어서의 저장 탄성률의 비 (E'23 / E'50), 50℃ 에 있어서의 손실 정접, 물과의 접촉각을 표 2 에 나타내었다. 또한, PU-6 의 연화 온도는 75℃ 이었다.
<실시예 4>
열가소성 폴리우레탄 (PU-1) 을 단축 압출 성형기 (90㎜φ) 에 주입하고, 실린더 온도 215 ∼ 225℃, 다이스 온도 225℃ 에서 T-다이로부터 압출하고, 60℃ 로 조온된 갭 간격 1.8㎜ 의 롤을 통과시켜, 두께 2㎜ 의 시트를 성형하였다. 얻어진 시트의 표면을 연삭하여, 두께 1.5㎜ 의 균일한 시트로 한 후, 폭 2.2㎜, 깊이 1.2㎜ 의 홈을 15.0㎜ 간격으로 격자 형상으로 형성하여, 직경 51㎝ 의 원 형상 연마 패드 (패드 1) 를 제조하였다.
다음으로, 얻어진 연마 패드 (패드 1) 를 CMP 연마 장치 ((주) 노무라 제작소사 제조 PPO-60S) 에 설치하고, 미츠비시 머테리얼 (주) 사 제조 다이아몬드 드레서 MEC 100-L 을 사용하여, 0.18㎫, 드레서 회전 수 110 회전/분으로 18 분간, 연마 패드 표면을 연삭하였다 (이하 「시즈닝」이라고 칭하는 경우가 있다).
다음으로, 플래튼 회전 수 50 회전/분, 헤드 회전 수 49 회전/분, 연마 압력 45㎪, 연마 시간 100 초의 조건에서, 캐보트사 제조 연마 슬러리 SS25 를 증류수로 2 배로 희석한 액을 120㎖/분의 속도로 공급하면서 산화막 표면을 갖는 직경 8 인치의 실리콘 웨이퍼를 100 초간 연마하였다. 연마 후의 실리콘 웨이퍼 표면의 스크래치 수, 연마 레이트 (초기의 연마 레이트) 및 불균일성을 표 3 에 나타내었다. 또한, 25℃ 에서 연마 패드를 습윤 상태로 24 시간 방치 후, 다시 시즈닝을 실시하여, 산화막 표면을 갖는 직경 8 인치의 실리콘 웨이퍼를 100 초간 연마하였을 때의 연마 레이트 (24 시간 방치 후의 연마 레이트) 를 표 3 에 나타내었다.
<실시예 5>
열가소성 폴리우레탄 (PU-2) 을 단축 압출 성형기 (90㎜φ) 에 주입하고, 실린더 온도 215 ∼ 225℃, 다이스 온도 225℃ 에서 T-다이로부터 압출하고, 60℃ 로 조온된 갭 간격 1.8㎜ 의 롤을 통과시켜, 두께 2㎜ 의 시트를 성형하였다. 다음으로, 얻어진 시트 (60㎝ × 60㎝) 를 내압 용기에 넣고, 온도 110℃, 압력 9㎫ 의 조건하에서 10 시간 이산화탄소를 용해시켜, 이산화탄소를 5.1 중량％ 함유하는 가스 용해 시트를 얻었다. 실온까지 냉각시킨 후, 압력을 상압으로 하고, 가스 용해 시트를 내압 용기로부터 취출하였다. 다음으로, 얻어진 가스 용해 시트를 155℃ 의 실리콘 오일 중에 3 분간 침지시킨 후에 취출하고, 실온까지 냉각시켜 발포체를 얻었다. 얻어진 발포체의 밀도는 1.00g/㎤, 평균 기포 사이즈는 48㎛ 이었다. 얻어진 발포체 (시트 형상물) 의 표면을 연삭하여, 기포를 표면에 노출시킨 두께 1.5㎜ 의 균일한 시트로 한 후, 폭 2.2㎜, 깊이 1.2㎜ 의 홈을 15.0㎜ 간격으로 격자 형상으로 형성하여, 직경 51㎝ 의 원 형상 연마 패드 (패드 2) 를 제조하였다.
다음으로, 얻어진 연마 패드 (패드 2) 를 CMP 연마 장치 ((주) 노무라 제작소사 제조 PPO-60S) 에 설치하고, 미츠비시 머테리얼 (주) 사 제조 다이아몬드 드레서 MEC 100-L 을 사용하여, 0.18㎫, 드레서 회전 수 110 회전/분으로 18 분간, 연마 패드 표면을 연삭하였다.
다음으로, 플래튼 회전 수 50 회전/분, 헤드 회전 수 49 회전/분, 연마 압력 35㎪, 연마 시간 100 초의 조건에서, 캐보트사 제조 연마 슬러리 SS25 를 증류수로 2 배로 희석한 액을 120㎖/분의 속도로 공급하면서 산화막 표면을 갖는 직경 8 인치의 실리콘 웨이퍼를 100 초간 연마하였다. 연마 후의 실리콘 웨이퍼 표면의 스크래치 수, 연마 레이트 (초기의 연마 레이트) 를 표 3 에 나타내었다. 또한, 25℃ 에서 연마 패드를 습윤 상태로 24 시간 방치 후, 다시 시즈닝을 실시하여, 산화막 표면을 갖는 직경 8 인치의 실리콘 웨이퍼를 100 초간 연마하였을 때의 연마 레이트 (24 시간 방치 후의 연마 레이트) 를 표 3 에 나타내었다.
<실시예 6>
열가소성 폴리우레탄 (PU-3) 을 단축 압출 성형기 (90㎜φ) 에 주입하고, 실린더 온도 215 ∼ 225℃, 다이스 온도 225℃ 에서 T-다이로부터 압출하고, 60℃ 로 조온된 갭 간격 1.8㎜ 의 롤을 통과시켜, 두께 2㎜ 의 시트를 성형하였다. 다음으로, 얻어진 시트 (60㎝ × 60㎝) 를 내압 용기에 넣고, 온도 110℃, 압력 8㎫ 의 조건하에서 10 시간 이산화탄소를 용해시켜, 이산화탄소를 3.6 중량％ 함유하는 가스 용해 시트를 얻었다. 실온까지 냉각시킨 후, 압력을 상압으로 하고, 가스 용해 시트를 내압 용기로부터 취출하였다. 다음으로, 얻어진 가스 용해 시트를 120℃ 의 실리콘 오일 중에 3 분간 침지시킨 후에 취출하고, 실온까지 냉각시켜 발포체를 얻었다. 얻어진 발포체의 밀도는 0.85g/㎤, 평균 기포 사이즈는 18㎛ 이었다. 얻어진 발포체 (시트 형상물) 의 표면을 연삭하여, 기포를 표면에 노출시킨 두께 1.5㎜ 의 균일한 시트로 한 후, 폭 2.2㎜, 깊이 1.2㎜ 의 홈을 15.0㎜ 간격으로 격자 형상으로 형성하여, 직경 51㎝ 의 원 형상 연마 패드 (패드 3) 를 제조하였다.
다음으로, 얻어진 연마 패드 (패드 3) 를 CMP 연마 장치 ((주) 노무라 제작소사 제조 PPO-60S) 에 설치하고, 미츠비시 머테리얼 (주) 사 제조 다이아몬드 드레서 MEC 100-L 을 사용하여, 0.18㎫, 드레서 회전 수 110 회전/분으로 18 분간, 연마 패드 표면을 연삭하였다.
다음으로, 플래튼 회전 수 50 회전/분, 헤드 회전 수 49 회전/분, 연마 압력 35㎪, 연마 시간 100 초의 조건에서, 캐보트사 제조 연마 슬러리 SS25 를 증류수로 2 배로 희석한 액을 120㎖/분의 속도로 공급하면서 산화막 표면을 갖는 직경 8 인 치의 실리콘 웨이퍼를 100 초간 연마하였다. 연마 후의 실리콘 웨이퍼 표면의 스크래치 수, 연마 레이트 (초기의 연마레이트) 및 불균일성을 표 3 에 나타내었다. 또한, 25℃ 에서 연마 패드를 습윤 상태로 24 시간 방치 후, 다시 시즈닝을 실시하여, 산화막 표면을 갖는 직경 8 인치의 실리콘 웨이퍼를 100 초간 연마하였을 때의 연마 레이트 (24 시간 방치 후의 연마 레이트) 를 표 3 에 나타내었다.
<실시예 7>
열가소성 폴리우레탄 (PU-3) 을 단축 압출 성형기 (90㎜φ) 에 주입하고, 실린더 온도 215 ∼ 225℃, 다이스 온도 225℃ 에서 T-다이로부터 압출하고, 60℃ 로 조온된 갭 간격 1.8㎜ 의 롤을 통과시켜, 두께 2㎜ 의 시트를 성형하였다. 다음으로, 얻어진 시트 (60㎝ × 60㎝) 를 내압 용기에 넣고, 온도 110℃, 압력 8㎫ 의 조건하에서 10 시간 이산화탄소를 용해시켜, 이산화탄소를 3.6 중량％ 함유하는 가스 용해 시트를 얻었다. 실온까지 냉각시킨 후, 압력을 상압으로 하고, 가스 용해 시트를 내압 용기로부터 취출하였다. 다음으로, 얻어진 가스 용해 시트를 145℃ 의 실리콘 오일 중에 3 분간 침지시킨 후에 취출하고, 실온까지 냉각시켜 발포체를 얻었다. 얻어진 발포체의 밀도는 0.45g/㎤, 평균 기포 사이즈는 18㎛ 이었다. 얻어진 발포체 (시트 형상물) 의 표면을 연삭하여, 기포를 표면에 노출시킨 두께 1.5㎜ 의 균일한 시트로 한 후, 폭 2.2㎜, 깊이 1.2㎜ 의 홈을 15.0㎜ 간격으로 격자 형상으로 형성하여, 직경 51㎝ 의 원 형상 연마 패드 (패드 4) 를 제조하였다.
다음으로, 얻어진 연마 패드 (패드 4) 를 CMP 연마 장치 ((주) 노무라 제작 소사 제조 PPO-60S) 에 설치하고, 미츠비시 머테리얼 (주) 사 제조 다이아몬드 드레서 MEC 100-L 을 사용하여, 0.18㎫, 드레서 회전 수 110 회전/분으로 18 분간, 연마 패드 표면을 연삭하였다.
다음으로, 플래튼 회전 수 50 회전/분, 헤드 회전 수 49 회전/분, 연마 압력 35㎪, 연마 시간 100 초의 조건에서, 캐보트사 제조 연마 슬러리 SS25 를 증류수로 2 배로 희석한 액을 120㎖/분의 속도로 공급하면서 산화막 표면을 갖는 직경 8 인치의 실리콘 웨이퍼를 100 초간 연마하였다. 연마 후의 실리콘 웨이퍼 표면의 스크래치 수, 연마 레이트 (초기의 연마 레이트) 를 표 3 에 나타내었다. 또한, 25℃ 에서 연마 패드를 습윤 상태로 24 시간 방치 후, 다시 시즈닝을 실시하여, 산화막 표면을 갖는 직경 8 인치의 실리콘 웨이퍼를 100 초간 연마하였을 때의 연마 레이트 (24 시간 방치 후의 연마 레이트) 를 표 3 에 나타내었다.
<비교예 4>
열가소성 폴리우레탄 (PU-4) 을 단축 압출 성형기 (90㎜φ) 에 주입하고, 실린더 온도 215 ∼ 225℃, 다이스 온도 225℃ 에서 T-다이로부터 압출하고, 60℃ 로 조온된 갭 간격 1.8㎜ 의 롤을 통과시켜, 두께 2㎜ 의 시트를 성형하였다. 다음으로, 얻어진 시트 (60㎝ × 60㎝) 를 내압 용기에 넣고, 온도 130℃, 압력 7㎫ 의 조건하에서 10 시간 이산화탄소를 용해시켜, 이산화탄소를 2.5 중량％ 함유하는 가스 용해 시트를 얻었다. 실온까지 냉각시킨 후, 압력을 상압으로 하고, 가스 용해 시트를 내압 용기로부터 취출하였다. 다음으로, 얻어진 가스 용해 시트를 115℃ 의 실리콘 오일 중에 3 분간 침지시킨 후에 취출하고, 실온까지 냉각시켜 발 포체를 얻었다. 얻어진 발포체의 밀도는 0.84g/㎤, 평균 기포 사이즈는 17㎛ 이었다. 얻어진 발포체 (시트 형상물) 의 표면을 연삭하여, 기포를 표면에 노출시킨 두께 1.5㎜ 의 균일한 시트로 한 후, 폭 2.2㎜, 깊이 1.2㎜ 의 홈을 15.0㎜ 간격으로 격자 형상으로 형성하여, 직경 51㎝ 의 원 형상 연마 패드 (패드 5) 를 제조하였다.
다음으로, 얻어진 연마 패드 (패드 5) 를 CMP 연마 장치 ((주) 노무라 제작소사 제조 PPO-60S) 에 설치하고, 미츠비시 머테리얼 (주) 사 제조 다이아몬드 드레서 MEC 100-L 을 사용하여, 0.18㎫, 드레서 회전 수 110 회전/분으로 18 분간, 연마 패드 표면을 연삭하였다.
다음으로, 플래튼 회전 수 50 회전/분, 헤드 회전 수 49 회전/분, 연마 압력 35㎪, 연마 시간 100 초의 조건에서, 캐보트사 제조 연마 슬러리 SS25 를 증류수로 2 배로 희석한 액을 120㎖/분의 속도로 공급하면서 산화막 표면을 갖는 직경 8 인치의 실리콘 웨이퍼를 100 초간 연마하였다. 연마 후의 실리콘 웨이퍼 표면의 스크래치 수, 연마 레이트 (초기의 연마 레이트) 를 표 4 에 나타내었다. 또한, 25℃ 에서 연마 패드를 습윤 상태로 24 시간 방치 후, 다시 시즈닝을 실시하여, 산화막 표면을 갖는 직경 8 인치의 실리콘 웨이퍼를 100 초간 연마하였을 때의 연마 레이트 (24 시간 방치 후의 연마 레이트) 를 표 4 에 나타내었다.
<비교예 5>
열가소성 폴리우레탄 (PU-5) 을 단축 압출 성형기 (90㎜φ) 에 주입하고, 실린더 온도 215 ∼ 225℃, 다이스 온도 225℃ 에서 T-다이로부터 압출하고, 60℃ 로 조온된 갭 간격 1.8㎜ 의 롤을 통과시켜, 두께 2㎜ 의 시트를 성형하였다. 다음으로, 얻어진 시트 (60㎝ × 60㎝) 를 내압 용기에 넣고, 온도 130℃, 압력 9㎫ 의 조건하에서 10 시간 이산화탄소를 용해시켜, 이산화탄소를 3.4 중량％ 함유하는 가스 용해 시트를 얻었다. 실온까지 냉각시킨 후, 압력을 상압으로 하고, 가스 용해 시트를 내압 용기로부터 취출하였다. 다음으로, 얻어진 가스 용해 시트를 110℃ 의 실리콘 오일 중에 3 분간 침지시킨 후에 취출하고, 실온까지 냉각시켜 발포체를 얻었다. 얻어진 발포체의 밀도는 0.85g/㎤, 평균 기포 사이즈는 63㎛ 이었다. 얻어진 발포체 (시트 형상물) 의 표면을 연삭하여, 기포를 표면에 노출시킨 두께 1.5㎜ 의 균일한 시트로 한 후, 폭 2.2㎜, 깊이 1.2㎜ 의 홈을 15.0㎜ 간격으로 격자 형상으로 형성하여, 직경 51㎝ 의 원 형상 연마 패드 (패드 6) 를 제조하였다.
다음으로, 얻어진 연마 패드 (패드 6) 를 CMP 연마 장치 ((주) 노무라 제작소사 제조 PPO-60S) 에 설치하고, 미츠비시 머테리얼 (주) 사 제조 다이아몬드 드레서 MEC 100-L 을 사용하여, 0.18㎫, 드레서 회전 수 110 회전/분으로 18 분간, 연마 패드 표면을 연삭하였다.
다음으로, 플래튼 회전 수 50 회전/분, 헤드 회전 수 49 회전/분, 연마 압력 35㎪, 연마 시간 100 초의 조건에서, 캐보트사 제조 연마 슬러리 SS25 를 증류수로 2 배로 희석한 액을 120㎖/분의 속도로 공급하면서 산화막 표면을 갖는 직경 8 인치의 실리콘 웨이퍼를 100 초간 연마하였다. 연마 후의 실리콘 웨이퍼 표면의 스크래치 수, 연마 레이트 (초기의 연마 레이트) 를 표 4 에 나타내었다. 또 한, 25℃ 에서 연마 패드를 습윤 상태로 24 시간 방치 후, 다시 시즈닝을 실시하여, 산화막 표면을 갖는 직경 8 인치의 실리콘 웨이퍼를 100 초간 연마하였을 때의 연마 레이트 (24 시간 방치 후의 연마 레이트) 를 표 4 에 나타내었다.
<비교예 6>
열가소성 폴리우레탄 (PU-6) 을 단축 압출 성형기 (90㎜φ) 에 주입하고, 실린더 온도 215 ∼ 225℃, 다이스 온도 225℃ 에서 T-다이로부터 압출하고, 60℃ 로 조온된 갭 간격 1.8㎜ 의 롤을 통과시켜, 두께 2㎜ 의 시트를 성형하였다. 다음으로, 얻어진 시트 (60㎝ × 60㎝) 를 내압 용기에 넣고, 온도 100℃, 압력 8㎫ 의 조건하에서 6 시간 이산화탄소를 용해시켜, 이산화탄소를 4.5 중량％ 함유하는 가스 용해 시트를 얻었다. 실온까지 냉각시킨 후, 압력을 상압으로 하고, 가스 용해 시트를 내압 용기로부터 취출하였다. 다음으로, 얻어진 가스 용해 시트를 90℃ 의 실리콘 오일 중에 3 분간 침지시킨 후에 취출하고, 실온까지 냉각시켜 발포체를 얻었다. 얻어진 발포체의 밀도는 0.81g/㎤, 평균 기포 사이즈는 16㎛ 이었다. 얻어진 발포체 (시트 형상물) 의 표면을 연삭하여, 기포를 표면에 노출시킨 두께 1.5㎜ 의 균일한 시트로 한 후, 폭 2.2㎜, 깊이 1.2㎜ 의 홈을 15.0㎜ 간격으로 격자 형상으로 형성하여, 직경 51㎝ 의 원 형상 연마 패드 (패드 7) 를 제조하였다.
다음으로, 얻어진 연마 패드 (패드 7) 를 CMP 연마 장치 ((주) 노무라 제작소사 제조 PPO-60S) 에 설치하고, 미츠비시 머테리얼 (주) 사 제조 다이아몬드 드레서 MEC 100-L 을 사용하여, 0.18㎫, 드레서 회전 수 110 회전/분으로 18 분간, 연마 패드 표면을 연삭하였다.
다음으로, 플래튼 회전 수 50 회전/분, 헤드 회전 수 49 회전/분, 연마 압력 35㎪, 연마 시간 100 초의 조건에서, 캐보트사 제조 연마 슬러리 SS25 를 증류수로 2 배로 희석한 액을 120㎖/분의 속도로 공급하면서 산화막 표면을 갖는 직경 8 인치의 실리콘 웨이퍼를 100 초간 연마하였다. 연마 후의 실리콘 웨이퍼 표면의 스크래치 수, 연마 레이트 (초기의 연마 레이트) 를 표 4 에 나타내었다. 또한, 25℃ 에서 연마 패드를 습윤 상태로 24 시간 방치 후, 다시 시즈닝을 실시하여, 산화막 표면을 갖는 직경 8 인치의 실리콘 웨이퍼를 100 초간 연마하였을 때의 연마 레이트 (24 시간 방치 후의 연마 레이트) 를 표 4 에 나타내었다.
Figure 112008012195279-pct00001
Figure 112008012195279-pct00002
Figure 112008012195279-pct00003
Figure 112008012195279-pct00004
표 3 으로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 4 ∼ 7 은, 웨이퍼 연마시에 발생하는 스크래치가 적고, 연마 레이트도 안정적인 것을 알 수 있다. 그에 대하여, 표 4 로부터 알 수 있는 바와 같이, 비교예 4 ∼ 6 은, 웨이퍼 연마시에 스크래치의 발생이 많거나, 연마 레이트가 안정되지 않는 것을 알 수 있다.
<실시예 8>
실시예 4 와 동일하게 하여 제조한 연마 패드 (패드 1 ; JIS-D 경도 = 65) 의 이면 (홈이 형성되어 있지 않은 면) 에, 탄성체층－1 을 양면 점착 시트로 접착시켜 적층형 연마 패드 (패드 8) 를 제조하였다.
얻어진 적층형 연마 패드 (패드 8) 를 CMP 연마 장치 ((주) 노무라 제작소사 제조 PPO-60S) 에 설치하고, 미츠비시 머테리얼 (주) 사 제조 다이아몬드 드레서 MEC 100-L 을 사용하여, 0.18㎫, 드레서 회전 수 110 회전/분으로 18 분간, 연마 패드 표면을 연삭하였다.
다음으로, 플래튼 회전 수 50 회전/분, 헤드 회전 수 49 회전/분, 연마 압력 45㎪, 연마 시간 100 초의 조건에서, 캐보트사 제조 연마 슬러리 SS25 를 증류수로 2 배로 희석한 액을 120㎖/분의 속도로 공급하면서 산화막 표면을 갖는 직경 8 인치의 실리콘 웨이퍼를 100 초간 연마하였다. 연마 레이트 (초기의 연마 레이트) 및 불균일성을 표 5 에 나타내었다.
<실시예 9>
실시예 6 과 동일하게 하여 제조한 연마 패드 (패드 3 ; JIS-D 경도 = 66) 의 이면 (홈이 형성되어 있지 않은 면) 에, 탄성체층－1 을 양면 점착 시트로 접착시켜 적층형 연마 패드 (패드 9) 를 제조하였다.
얻어진 적층형 연마 패드 (패드 9) 를 CMP 연마 장치 ((주) 노무라 제작소사 제조 PPO-60S) 에 설치하고, 미츠비시 머테리얼 (주) 사 제조 다이아몬드 드레서 MEC 100-L 을 사용하여, 0.18㎫, 드레서 회전 수 110 회전/분으로 18 분간, 연마 패드 표면을 연삭하였다.
다음으로, 플래튼 회전 수 50 회전/분, 헤드 회전 수 49 회전/분, 연마 압력 35㎪, 연마 시간 100 초의 조건에서, 캐보트사 제조 연마 슬러리 SS25 를 증류수로 2 배로 희석한 액을 120㎖/분의 속도로 공급하면서 산화막 표면을 갖는 직경 8 인치의 실리콘 웨이퍼를 100 초간 연마하였다. 연마 레이트 (초기의 연마 레이트) 및 불균일성을 표 5 에 나타내었다.
<실시예 10>
실시예 6 과 동일하게 하여 제조한 연마 패드 (패드 3 ; JIS-D 경도 = 66) 의 이면 (홈이 형성되어 있지 않은 면) 에, 탄성체층－2 를 양면 점착 시트로 접착시켜 적층형 연마 패드 (패드 10) 를 제조하였다.
얻어진 적층형 연마 패드 (패드 10) 를 CMP 연마 장치 ((주) 노무라 제작소사 제조 PPO-60S) 에 설치하고, 미츠비시 머테리얼 (주) 사 제조 다이아몬드 드레서 MEC 100-L 을 사용하여, 0.18㎫, 드레서 회전 수 110 회전/분으로 18 분간, 연마 패드 표면을 연삭하였다.
다음으로, 플래튼 회전 수 50 회전/분, 헤드 회전 수 49 회전/분, 연마 압력 35㎪, 연마 시간 100 초의 조건에서, 캐보트사 제조 연마 슬러리 SS25 를 증류수로 2 배로 희석한 액을 120㎖/분의 속도로 공급하면서 산화막 표면을 갖는 직경 8 인치의 실리콘 웨이퍼를 100 초간 연마하였다. 연마 레이트 (초기의 연마 레이트) 및 불균일성을 표 5 에 나타내었다.
<실시예 11>
발포체 (시트 형상물) 표면의 연삭을 조정함으로써 두께를 1.5㎜ 에서 0.8㎜ 로 변경하고, 또한, 홈의 깊이를 1.2㎜ 에서 0.5㎜ 로 변경한 것 이외에는 실시예 6 과 동일하게 하여 제조한 연마 패드 (JIS-D 경도 = 66) 의 이면 (홈이 형성되어 있지 않은 면) 에, 탄성체층－3 을 양면 점착 시트로 접착시켜 적층형 연마 패드 (패드 11) 를 제조하였다.
얻어진 적층형 연마 패드 (패드 11) 를 CMP 연마 장치 ((주) 노무라 제작소사 제조 PPO-60S) 에 설치하고, 미츠비시 머테리얼 (주) 사 제조 다이아몬드 드레서 MEC 100-L 을 사용하여, 0.18㎫, 드레서 회전 수 110 회전/분으로 18 분간, 연마 패드 표면을 연삭하였다.
다음으로, 플래튼 회전 수 50 회전/분, 헤드 회전 수 49 회전/분, 연마 압력 35㎪, 연마 시간 100 초의 조건에서, 캐보트사 제조 연마 슬러리 SS25 를 증류수로 2 배로 희석한 액을 120㎖/분의 속도로 공급하면서 산화막 표면을 갖는 직경 8 인치의 실리콘 웨이퍼를 100 초간 연마하였다. 연마 레이트 (초기의 연마 레이트) 및 불균일성을 표 5 에 나타내었다.
<실시예 12>
발포체 (시트 형상물) 표면의 연삭을 조정함으로써 두께를 1.5㎜ 에서 0.8㎜ 로 변경하고, 또한, 홈의 깊이를 1.2㎜ 에서 0.5㎜ 로 변경한 것 이외에는 실시예 6 과 동일하게 하여 제조한 연마 패드 (JIS-D 경도 = 66) 의 이면 (홈이 형성되어 있지 않은 면) 에, 탄성체층-4 를 양면 점착 시트로 접착시켜 적층형 연마 패드 (패드 12) 를 제조하였다.
얻어진 적층형 연마 패드 (패드 12) 를 CMP 연마 장치 ((주) 노무라 제작소사 제조 PPO-60S) 에 설치하고, 미츠비시 머테리얼 (주) 사 제조 다이아몬드 드레서 MEC 100-L 을 사용하여, 0.18㎫, 드레서 회전 수 110 회전/분으로 18 분간, 연마 패드 표면을 연삭하였다.
다음으로, 플래튼 회전 수 50 회전/분, 헤드 회전 수 49 회전/분, 연마 압력 35㎪, 연마 시간 100 초의 조건에서, 캐보트사 제조 연마 슬러리 SS25 를 증류수로 2 배로 희석한 액을 120㎖/분의 속도로 공급하면서 산화막 표면을 갖는 직경 8 인치의 실리콘 웨이퍼를 100 초간 연마하였다. 연마 레이트 (초기의 연마 레이트) 및 불균일성을 표 5 에 나타내었다.
Figure 112008012195279-pct00005
표 5 로부터 알 수 있는 바와 같이, 적층형 연마 패드로 함으로써, 연마 균일성이 한층 더 향상되는 것을 알 수 있다.
본 발명과 관련된 고분자 재료 및 그것으로부터 얻어지는 발포체는, 예를 들어, 연마 패드 등에 적용할 수 있다.

Claims (23)

  1. 50℃ 의 물로 포화 팽윤시킨 후의 50℃ 에 있어서의 인장 탄성률이 130 ∼ 800㎫, 50℃ 에 있어서의 손실 정접 (正接) 이 0.2 이하, 물과의 접촉각이 80 도 이하인 고분자 재료로서,
    상기 고분자 재료가 폴리(에틸렌글리콜), 폴리(테트라메틸렌글리콜), 폴리(노나메틸렌아디페이트), 폴리(2-메틸-1,8-옥타메틸렌아디페이트), 폴리(2-메틸-1,8-옥타메틸렌-co-노나메틸렌아디페이트) 및 폴리(메틸펜탄아디페이트)로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 고분자 디올과,
    4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 2,4-톨릴렌디이소시아네이트, 2,6-톨릴렌디이소시아네이트 및 이소포론디이소시아네이트로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 유기 디이소시아네이트와,
    1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸글리콜, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올 및 시클로헥산디메탄올로 이루어지는 군에서 선택되는 적어도 1 종의 사슬 신장제를 반응시킴으로써 얻어지는 폴리우레탄인 고분자 재료.
  2. 제 1 항에 있어서,
    인장 탄성률의 유지율 (50℃ 의 물로 포화 팽윤시킨 후의 50℃ 에 있어서의 인장 탄성률을, 20℃, 65％ RH 의 조건하에 방치한 후의 50℃ 에 있어서의 인장 탄성률로 나누고 100 을 곱한 값) 이 55％ 이상인 고분자 재료.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    23℃ 에 있어서의 저장 탄성률 (E'23) 과 50℃ 에 있어서의 저장 탄성률 (E'50) 의 비 (E'23 / E'50) 가 1.8 이하인 고분자 재료.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 폴리우레탄이 열가소성 폴리우레탄이고, 이소시아네이트기 유래의 질소 원자의 함유량이 4.8 중량％ 이상, 6.0 중량％ 미만인 고분자 재료.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 고분자 디올이 수 평균 분자량 1400 ∼ 5000 의 성분을 적어도 1 종류 함유하는 고분자 재료.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 고분자 디올의 중량과 상기 유기 디이소시아네이트 및 상기 사슬 신장제의 합계 중량의 중량 비율이 [고분자 디올의 중량] : [유기 디이소시아네이트 및 사슬 신장제의 합계 중량] = 10 : 90 ∼ 50 : 50 인 고분자 재료.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 고분자 재료를 발포시킴으로써 얻어지는 발포체.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 발포체는 상기 고분자 재료에 비반응성 가스를 가압 조건하에서 용해시킨 후, 연화 온도보다 낮은 온도에서 압력을 개방하여 대기압하에서 취출하고, 이어서 그 고분자 재료를 연화 온도 이상의 온도에서 발포시켜 얻어지는 발포체.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 비반응성 가스가 이산화탄소 또는 질소인 발포체.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 고분자 재료를 함유하는 연마 패드.
  11. 제 7 항에 기재된 발포체를 함유하는 연마 패드.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 고분자 재료를 함유하는 연마층과 그 연마층보다 경도가 낮은 탄성체층이 적층된 연마 패드.
  13. 제 7 항에 기재된 발포체를 함유하는 연마층과 그 연마층보다 경도가 낮은 탄성체층이 적층된 연마 패드.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 연마층은 JIS-D 경도가 55 이상이고, 상기 탄성체층은 JIS-C 경도가 20 ∼ 80 인 연마 패드.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 연마층은 JIS-D 경도가 55 이상이고, 상기 탄성체층은 JIS-C 경도가 20 ∼ 80 인 연마 패드.
  16. 제 12 항에 있어서,
    상기 연마층의 두께가 0.3 ∼ 2㎜ 이고, 상기 탄성체층의 두께가 0.5 ∼ 3㎜ 인 연마 패드.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 연마층의 두께가 0.3 ∼ 2㎜ 이고, 상기 탄성체층의 두께가 0.5 ∼ 3㎜ 인 연마 패드.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 탄성체층이 폴리우레탄으로 형성되는 연마 패드.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 탄성체층이 폴리우레탄으로 형성되는 연마 패드.
  20. 제 12 항에 기재된 연마 패드를 사용하는 실리콘 웨이퍼 또는 반도체 웨이퍼의 연마 방법.
  21. 제 13 항에 기재된 연마 패드를 사용하는 실리콘 웨이퍼 또는 반도체 웨이퍼의 연마 방법.
  22. 제 12 항에 기재된 연마 패드를 사용하는 반도체 디바이스의 제조 방법.
  23. 제 13 항에 기재된 연마 패드를 사용하는 반도체 디바이스의 제조 방법.
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