KR20180062377A - 화학적 기계적 연마 패드를 위한 개선된 제제 및 이에 의해 제조된 cmp 패드 - Google Patents

화학적 기계적 연마 패드를 위한 개선된 제제 및 이에 의해 제조된 cmp 패드 Download PDF

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KR20180062377A
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aromatic
isocyanate
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KR1020170159303A
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이. 바튼 브라이언
이. 밀 마이클
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롬 앤드 하스 일렉트로닉 머티리얼스 씨엠피 홀딩스, 인코포레이티드
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Abstract

반도체 기판 연마용 화학적 기계적 연마 패드를 제조하기 위한 2 성분 조성물이 제공되며, 이는 방향족 이소시아네이트 성분, 예컨대 메틸렌 디(페닐이소시아네이트) (MDI)의 총 고형물 중량을 기준으로 하여, 15 내지 40 중량%의 미반응된 이소시아네이트 (NCO) 농도를 갖는 액체 방향족 이소시아네이트 성분, 분자 당 5 내지 7 하이드록실 기를 갖고, 그리고 폴리에테르 골격을 갖는 폴리올의 액체 폴리올 성분, 및 하나 이상의 폴리아민 또는 디아민의 경화제를 포함하고, 여기서 상기 반응 혼합물은, 상기 반응 혼합물의 총 중량을 기준으로 하여, 50 내지 65 중량%의 경질 세그먼트 재료를 포함한다. 상기 조성물은 혼합시 경화되어 폴리우레탄 반응 생성물을 형성한다. 또한, 상기 조성물을 주형 내로 분사함으로써 상기 폴리우레탄 반응 생성물로부터 제조된 CMP 연마 패드가 제공된다.

Description

화학적 기계적 연마 패드를 위한 개선된 제제 및 이에 의해 제조된 CMP 패드{IMPROVED FORMULATIONS FOR CHEMICAL MECHANICAL POLISHING PADS AND CMP PADS MADE THEREWITH}
본 발명은 화학기계적 평탄화(CMP) 연마 패드를 제조하기 위한 조성물 및 이들로부터 제조된 패드에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 액체 방향족 이소시아네이트 성분 및 조성물의 총 고체 중량을 기준으로 32 내지 50 중량% 또는 바람직하게는 40 내지 50 중량%의, 폴리에테르 골격을 포함하고 5 내지 7개의 하이드록실 기, 또는 바람직하게는 6개의 하이드록실 기를 갖는 하나 이상의 다작용성 폴리올을 포함하는 액체 폴리올 성분을 포함하는 CMP 연마 패드를 제조하기 위한 조성물 및 이로부터 제조된 CMP 연마 패드에 관한 것이다.
CMP 공정에서, 연마제-함유 연마 슬러리 및/또는 연마제-부재 반응성 액체와 같은 연마 용액과 조합된 연마 패드는 반도체, 광학 또는 자기 기판의 평탄도를 평탄화 또는 유지하는 방식으로 과잉의 물질을 제거한다. 허용가능한 결함 및 층 균일성 또는 평탄화 성능과 함께 제거율이 증가된 CMP 연마 패드에 대한 요구가 계속되고 있다. 그러나, 업계에서는 평탄화 효율(PE)과 더 큰 PE로 인한 결함 사이의 성능 상충관계가 남아있어 더 많은 결함을 발생시켰다.
인장 탄성률 향상은 PE 향상의 핵심 동인이다. 인장 탄성률을 향상시키는 한 가지 방법은 이소시아네이트-종결된 우레탄 예비폴리머가 있는 폴리우레탄(PU) 패드 매트릭스를 만드는 것이다. 그러나, 예비폴리머를 사용하는 CMP 패드를 제조하는 전통적인 방법은 주조 또는 급속 사출 성형을 포함하며; 이러한 방법에서, PU 형성 반응물의 반응성은, 충분한 경도를 갖는 패드를 형성하기에 충분히 높은 상태로 유지하면서도 점도가 너무 높아지기 전에 주형을 충전할 수 있도록 제한되어야 한다. 따라서, PU 형성 반응물의 이소시아네이트 함량은 제한되어 허용가능한 인장 탄성률을 제공하는 유동성 예비폴리머를 제형화할 여지가 거의 없다. 또한, 일반적으로 더 높은 인장 탄성률을 형성하는 조성물에서 감소되는 허용가능한 파단 신율을 유지하면서 인장 탄성률을 만족시켜야 한다.
미국 특허 출원 공개 제20100317263A1호(히로세(Hirose) 등)는 기계적 발포 또는 기포화를 통해 상호 연결된 셀을 갖는 내구성 발포체의 CMP 연마 패드를 제조하는 방법을 개시한다. CMP 연마 패드용 제제는 디페닐메탄 디이소시아네이트, 일명 메틸렌 디(페닐 이소시아네이트)(MDI)가 90 중량% 이상인 이소시아네이트 성분과, 이소시아네이트 기와 반응하는 3개의 작용기를 갖는 화합물 15 내지 40 중량% 및 폴리카프로락톤 폴리올 60 중량%의 활성 수소 성분의 2성분 혼합물을 포함한다. 히로세의 혼합물에서, 필요한 활성 수소 성분의 양보다 적은 양이 폴리카프로락톤 폴리올 또는 이소시아네이트 기와 반응하는 3개의 작용기를 갖는 화합물인 경우, 이로부터 제조된 패드의 습윤 압축성은 너무 낮아 연마가 어려워진다. 또한, 이소시아네이트 기와 반응하는 3개의 작용기를 갖는 화합물은 습윤 조건에서 팽윤을 감소시키고 연마 중에 스크래치 발생을 회피하기 위해 상기 3개의 작용기를 가져야 한다. [0052] 참조.
본 발명자들은 바람직한 신율 및 허용가능한 결함 성능 모두를 유지하면서 개선된 벌크 인장 탄성률을 갖는 화학기계적 연마 패드를 제조하기 위한 보다 유연한 제제 창(formulation window)을 제공하는 문제점을 해결하고자 하였다.
A. 본 발명에 따르면, 무-용매 및 실질적으로 무수(water free)인 2성분 제제는, 방향족 이소시아네이트 성분의 총 고체 중량을 기준으로 15 내지 40 중량%, 바람직하게는 17.5 내지 35 중량%의 미반응 이소시아네이트(NCO) 농도를 갖는 액체 방향족 이소시아네이트 성분, 예를 들어 방향족 디이소시아네이트, 방향족 이소시아누레이트, 84 내지 100 중량%, 또는 바람직하게는 90 내지 100 중량%의 경질 세그먼트 중량 분율을 갖는 선형 이소시아네이트-종결된 우레탄 예비폴리머 또는 이들의 혼합물, 분자당 5 내지 7개 또는 바람직하게는 6개의 하이드록실 기를 갖는 폴리에테르 골격을 갖는 폴리올의 액체 폴리올 성분, 및 하나 이상의 폴리아민 또는 디아민, 바람직하게는 방향족 디아민의 경화제를 포함하며, 여기서 상기 반응 혼합물은 반응 혼합물의 총 중량을 기준으로 50 내지 65 중량%, 바람직하게는 50 내지 62.5 중량%의 경질 세그먼트 재료를 포함하고, 반응 혼합물 중의 아민(NH2) 기의 총 몰수와 하이드록실(OH) 기의 총 몰수의 합 대 반응 혼합물 중의 미반응 이소시아네이트(NCO) 기의 총 몰수의 화학량론적 비는 0.8:1.0 내지 1.1:1.0, 또는 바람직하게는 0.85:1.0 내지 1.1:1.0, 또는 바람직하게는 0.90:1.0 내지 1.0:1.0이다.
1. 본 발명에 따르면, 화학기계적 평탄화(CMP) 연마 패드를 제조하기 위한 무-용매 및 실질적으로 무수인 2성분 반응 혼합물은, (i) 방향족 이소시아네이트 성분의 총 고체 중량을 기준으로 15 내지 40 중량%, 또는 바람직하게는 17.5 내지 35 중량%의 미반응 이소시아네이트(NCO) 농도를 갖는 하나 이상의 디이소시아네이트, 트리이소시아네이트, 이소시아누레이트 또는 이소시아네이트-종결된 우레탄 예비폴리머 화합물의 액체 방향족 이소시아네이트 성분, 예를 들어 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI); 톨루엔 디이소시아네이트(TDI); 나프탈렌 디이소시아네이트(NDI); 파라페닐렌 디이소시아네이트(PPDI); 또는 o-톨루이딘 디이소시아네이트(TODI)로부터 선택된 방향족 디이소시아네이트; 개질된 디페닐메탄 디이소시아네이트 예를 들어 카보디이미드-개질된 디페닐메탄, 디이소시아네이트, 알로파네이트-개질된 디페닐메탄 디이소시아네이트, 뷰렛-개질된 디페닐메탄 디이소시아네이트; 방향족 이소시아누레이트 예를 들어 MDI의 이소시아누레이트; 84 내지 100 중량%, 바람직하게는 90 내지 100 중량%의 경질 세그먼트 중량 분율을 갖는 선형 이소시아네이트-종결된 우레탄 예비폴리머 예를 들어 MDI의 선형 이소시아네이트-종결된 우레탄 예비폴리머 또는 하나 이상의 이소시아네이트 증량제를 갖는 MDI 이량체; 하나 이상의 방향족 디이소시아네이트와 하나 이상의 방향족 트리이소시아네이트의 혼합물 예를 들어 MDI 또는 TDI의 이소시아누레이트; 및 하나 이상의 방향족 디이소시아네이트와 하나 이상의 방향족 모노이소시아네이트의 혼합물 예를 들어 페닐이소시아네이트, 바람직하게는 MDI 또는 MDI의 선형 이소시아네이트-종결된 우레탄 예비폴리머 또는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜 또는 트리프로필렌 글리콜과의 MDI 이량체; 및 별도로, (ii) 반응 혼합물의 총 고체 중량을 기준으로 32 내지 50 중량%, 바람직하게는 35 내지 45 중량%의, 폴리에테르 골격, 바람직하게는 폴리옥시에틸렌 또는 폴리옥시에틸렌-코-폴리옥시프로필렌을 포함하고 5 내지 7개의 하이드록실 기 또는 바람직하게는 6개의 하이드록실 기를 갖는 하나 이상의 다작용성 폴리올을 포함하는 액체 폴리올 성분, 예를 들어 5 내지 7개의 하이드록실 기를 갖는 폴리알콕시 폴리올 또는 폴리에톡실화된 폴리올, 예를 들면, 6개의 하이드록실 기를 갖는 폴리에톡실화된 폴리에테르 폴리올, 예컨대 에틸렌 옥사이드 캡핑된 프로필렌 옥사이드 폴리올, 폴리에톡실화된 글리세롤 말단 캡핑된 폴리프로필렌 글리콜, 폴리에톡실화된 에리트리톨 말단 캡핑된 폴리프로필렌 글리콜 또는 폴리알콕실화된 당류 알코올, 예컨대 폴리에톡실화된 소르비톨 또는 에톡시 하이드록실 기를 갖는 폴리에톡실화된-프로폭실화된 소르비톨; 및 하나 이상의 폴리아민 또는 디아민, 바람직하게는 방향족 디아민 또는 2개 초과의 아민 작용기를 갖는 방향족 아민의 경화제를 포함하며, 여기서 상기 폴리올 성분은 폴리올 성분의 총 중량을 기준으로 15 중량% 이하, 바람직하게는 10 중량% 이하의 하나 이상의 폴리올 예를 들어 폴리에테르 폴리올, 예컨대 폴리프로필렌 글리콜(PPG), 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜(PTMEG); 글리콜 예컨대 에틸렌 또는 프로필렌 글리콜; 디글리콜 예컨대 디프로필렌 글리콜; 또는 이들의 혼합물이고, 상기 반응 혼합물은 반응 혼합물의 총 중량을 기준으로 50 내지 65 중량%, 바람직하게는 50 내지 62.5 중량%의 경질 세그먼트 재료를 포함하고; 상기 반응 혼합물 중의 아민(NH2) 기의 총 몰수와 하이드록실(OH) 기의 총 몰수의 합 대 상기 반응 혼합물 중의 미반응 이소시아네이트(NCO) 기의 총 몰수의 화학량론적 비는 0.8:1.0 내지 1.1:1.0, 또는 바람직하게는 0.85:1.0 내지 1.1:1.0, 또는 바람직하게는 0.90:1.0 내지 1.0:1.0이다.
2. 상기 항목 1에 기재된 바와 같은 본 발명의 무-용매 및 실질적으로 무수인 반응 혼합물에 따르면, (i) 방향족 이소시아네이트 성분 및 (ii) 폴리올 성분은 혼합시 경화되도록 조합된다.
3. 상기 항목 1 또는 2 중 어느 하나에 따른 본 발명의 반응 혼합물에 따르면, 하나 이상의 이소시아네이트 증량제는 에틸렌 글리콜, 1,2-프로필렌 글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸 글리콜, 1,5-펜탄디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜 및 이들의 혼합물로부터 선택된다.
4. 상기 항목 1, 2 또는 3 중 어느 하나에 기재된 본 발명의 반응 혼합물에 따르면, 상기 경화제는 4,4'-메틸렌-비스(3-클로로-2,6-디에틸아닐린); 디에틸 톨루엔 디아민; 3급-부틸 톨루엔 디아민, 예컨대 5-3급-부틸-2,4- 또는 3-3급-부틸-2,6-톨루엔디아민; 클로로톨루엔디아민; 디메틸티오-톨루엔 디아민; 1,2-비스(2-아미노페닐티오)에탄; 트리메틸렌 글리콜 디-p-아미노-벤조에이트; 3급-아밀 톨루엔디아민, 예컨대 5-3급-아밀-2,4- 및 3-3급-아밀-2,6-톨루엔디아민; 테트라메틸렌옥사이드 디-p-아미노벤조에이트; (폴리)프로필렌옥사이드 디-p-아미노벤조에이트; 클로로 디아미노벤조에이트; 메틸렌 디아닐린, 예컨대 4,4'-메틸렌-비스-아닐린; 이소포론 디아민; 1,2-디아미노시클로헥산; 비스(4-아미노시클로헥실)메탄, 4,4'-디아미노디페닐 설폰, m-페닐렌디아민; 자일렌 디아민; 1,3-비스(아미노메틸 시클로헥산); 및 이들의 혼합물, 바람직하게는 클로로톨루엔디아민 또는 디메틸티오-톨루엔 디아민 예컨대 디메틸티오톨루엔디아민(DMTDA) 및 디에틸톨루엔디아민(DETDA) 및 N,N'-디알킬아미노디페닐메탄으로부터 선택되는 폴리아민이다.
5. 본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 자기 기판, 광학 기판 및 반도체 기판 중 적어도 하나로부터 선택된 기판을 연마하기 위한 화학기계적(CMP) 연마 패드는, (i) 방향족 이소시아네이트 성분의 총 중량을 기준으로 15 내지 40 중량%, 또는 바람직하게는 17.5 내지 35 중량%의 미반응 이소시아네이트(NCO) 농도를 갖는 하나 이상의 디이소시아네이트, 트리이소시아네이트, 이소시아누레이트 또는 이소시아네이트-종결된 우레탄 예비폴리머 화합물의 액체 방향족 이소시아네이트 성분, 예를 들어 방향족 디이소시아네이트 예컨대 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI), 톨루엔 디이소시아네이트(TDI); 개질된 디페닐메탄 디이소시아네이트 예컨대 카보디이미드-개질된 디페닐메탄 디이소시아네이트, 알로파네이트-개질된 디페닐메탄 디이소시아네이트, 뷰렛-개질된 디페닐메탄 디이소시아네이트; 및 84 내지 100 중량%, 바람직하게는 90 내지 100 중량%의 경질 세그먼트 중량 분율을 갖는 선형 이소시아네이트-종결된 우레탄 예비폴리머, 예를 들어 MDI의 선형 이소시아네이트-종결된 우레탄 예비폴리머 또는 하나 이상의 이소시아네이트 증량제를 갖는 MDI 이량체; 하나 이상의 방향족 디이소시아네이트와 하나 이상의 방향족 트리이소시아네이트의 혼합물 예를 들어 이소시아누레이트 예컨대 MDI 또는 TDI의 이소시아누레이트; 또는 하나 이상의 방향족 디이소시아네이트와 하나 이상의 방향족 모노이소시아네이트의 혼합물 예를 들어 페닐이소시아네이트, 바람직하게는 MDI 또는 MDI의 선형 이소시아네이트-종결된 우레탄 예비폴리머 또는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜과의 MDI 이량체; 및 (ii) 반응 혼합물의 총 중량을 기준으로 32 내지 50 중량%, 바람직하게는 35 내지 45 중량%의, 폴리에테르 골격을 포함하고 5 내지 7개의 하이드록실 기 또는 바람직하게는 6개의 하이드록실 기를 갖는 하나 이상의 다작용성 폴리올을 포함하는 액체 폴리올 성분, 예를 들어 5 내지 7개의 하이드록실 기를 갖는 폴리에톡실화된 폴리올, 예를 들면, 6개의 하이드록실 기를 갖는 폴리에톡실화된 폴리에테르 폴리올, 예컨대 에틸렌 옥사이드 캡핑된 프로필렌 옥사이드 폴리올, 폴리에톡실화된 글리세롤 말단 캡핑된 폴리프로필렌 글리콜, 폴리에톡실화된 에리트리톨 말단 캡핑된 폴리프로필렌 글리콜 또는 폴리알콕실화된 당류 알코올, 예컨대 폴리에톡실화된 소르비톨 또는 에톡시 하이드록실 기를 갖는 폴리에톡실화된-프로폭실화된 소르비톨; 및 하나 이상의 폴리아민 또는 디아민, 바람직하게는 방향족 디아민 또는 2개 초과의 아민 작용기를 갖는 하나 이상의 폴리아민 또는 디아민의 경화제를 포함하는 2성분 반응 혼합물의 폴리우레탄 반응 생성물인 기판을 연마하기에 적합한 연마 층을 포함하며, 여기서 상기 폴리올 성분은 폴리올 성분의 총 중량을 기준으로 15 중량% 이하, 바람직하게는 10 중량% 이하의 하나 이상의 폴리올 예를 들어 폴리에테르 폴리올, 예컨대 폴리프로필렌 글리콜(PPG), 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜(PTMEG); 글리콜 예컨대 에틸렌 또는 프로필렌 글리콜; 디글리콜 예컨대 디프로필렌 글리콜; 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있고, 상기 반응 혼합물은 반응 혼합물의 총 중량을 기준으로 50 내지 65 중량%, 바람직하게는 50 내지 62.5 중량%의 경질 세그먼트 재료를 포함하고; 상기 반응 혼합물 중의 아민(NH2) 기의 총 몰수와 하이드록실(OH) 기의 총 몰수의 합 대 상기 반응 혼합물 중의 미반응 이소시아네이트(NCO) 기의 총 몰수의 화학량론적 비는 0.8:1.0 내지 1.1:1.0, 또는 바람직하게는 0.85:1.0 내지 1.1:1.0, 또는 바람직하게는 0.90:1.0 내지 1.0:1.0이다.
6. 상기 항목 5에 기재된 본 발명의 화학기계적 연마 패드에 따르면, 하나 이상의 이소시아네이트 증량제는 에틸렌 글리콜, 1,2-프로필렌 글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜, 1,2-부탄디올, 1,3-부탄디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸 글리콜, 1,5-펜탄디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 디에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 트리프로필렌 글리콜 및 이들의 혼합물로부터 선택된다.
7. 상기 항목 5 또는 6 중 어느 한 하나에 기재된 본 발명의 화학기계적 연마 패드에 따르면, 상기 연마 패드 또는 연마 층은 0.5 내지 1.15 g/mL 또는 바람직하게는 0.7 내지 0.95 g/mL의 밀도를 갖는다.
8. 상기 항목 5, 6 또는 7에 기재된 본 발명의 화학기계적 연마 패드에 따르면, 상기 경화제는 4,4'-메틸렌-비스(3-클로로-2,6-디에틸아닐린); 디에틸 톨루엔 디아민; 3급-부틸 톨루엔 디아민, 예컨대 5-3급-부틸-2,4- 또는 3-3급-부틸-2,6-톨루엔디아민; 클로로톨루엔디아민; 디메틸티오-톨루엔 디아민; 1,2-비스(2-아미노페닐티오)에탄; 트리메틸렌 글리콜 디-p-아미노-벤조에이트; 3급-아밀 톨루엔디아민, 예컨대 5-3급-아밀-2,4- 및 3-3급-아밀-2,6-톨루엔디아민; 테트라메틸렌옥사이드 디-p-아미노벤조에이트; (폴리)프로필렌옥사이드 디-p-아미노벤조에이트; 클로로디아미노벤조에이트; 메틸렌 디아닐린, 예컨대 4,4'-메틸렌-비스-아닐린; 이소포론 디아민; 1,2-디아미노시클로헥산; 비스(4-아미노시클로헥실)메탄, 4,4'-디아미노디페닐 설폰, m-페닐렌디아민; 자일렌 디아민; 1,3-비스(아미노메틸 시클로헥산); 및 이들의 혼합물, 바람직하게는 클로로톨루엔디아민 또는 디메틸티오-톨루엔 디아민 예컨대 디메틸티오톨루엔디아민(DMTDA)으로부터 선택되는 폴리아민이다.
9. 상기 항목 5, 6, 7 또는 8 중 어느 하나에 기재된 본 발명의 화학기계적 연마 패드에 따르면, 상기 연마 패드는 상기 연마 층이 상기 연마 패드의 상부를 형성하도록 연마 층의 하부 면 상에 폴리머 함침된 부직 또는 폴리머 시트와 같은 서브 패드 또는 백킹(backing) 층을 추가로 포함한다.
10. 또 다른 측면에서, 본 발명은 기판을 연마하기에 적합한 연마 층을 갖는 화학기계적(CMP) 연마 패드를 제조하는 방법을 제공하며, 상기 항목 A, 1, 2, 3 또는 4 중 어느 하나에 기재된 2성분 반응 혼합물을 제공하는 단계, (i) 방향족 이소시아네이트 성분 및 (ii) 폴리올 성분을 예를 들어 정적 혼합기 또는 충돌 혼합기에서 혼합하는 단계, 및 바람직하게는 CMP 연마 패드의 상부 표면에 요부(female) 그루브 패턴을 형성하는 철부(male) 지형을 갖는 개방 주형 표면에 하나의 성분으로서 반응 혼합물을 적용하는 단계, 반응 혼합물을 주위 온도 내지 130℃에서 경화시켜 성형된 폴리우레탄 반응 생성물을 형성하는 단계, 예를 들면, 상온 내지 130℃ 에서 1 내지 30분, 또는 바람직하게는 30초 내지 5분 동안 초기에 경화시키는 단계, 상기 주형로부터 폴리우레탄 반응 생성물을 제거하는 단계, 및 최종적으로 60 내지 130℃의 온도에서 1분 내지 16시간, 또는 바람직하게는 5분 내지 15분 동안 경화시키는 단계를 포함한다.
11. 상기 항목 10에 기재된 본 발명의 방법에 따르면, 상기 연마 패드의 형성은 상기 연마 층이 연마 층의 상부 표면을 형성하도록 연마 층의 하부 면 상에 폴리머 함침된 부직 또는 다공성 또는 비-다공성 폴리머 시트와 같은 서브 패드 층을 적층하는 단계를 더 포함한다.
12. 또 다른 측면에서, 본 발명은 기판을 연마하는 방법을 제공하며, 자기 기판, 광학 기판 및 반도체 기판 중 적어도 하나로부터 선택된 기판을 제공하는 단계; 상기 항목 5 내지 9 중 어느 하나에 따른 화학기계적(CMP) 연마 패드를 제공하는 단계; 상기 CMP 연마 패드의 연마 층의 연마 표면과 상기 기판의 표면을 연마하기 위해 상기 기판 사이에 동적 접촉을 생성하는 단계; 및 연마 컨디셔서에 의해 상기 연마 패드의 연마 표면을 컨디셔닝하는 단계를 포함한다.
13. 상기 항목 12에 기재된 본 발명의 방법에 따르면, 상기 방법은 상기 CMP 연마 패드의 표면을 상기 주형 내에 직접 형성한다.
14. 상기 항목 12에 기재된 본 발명의 방법에 따르면, 상기 반응 혼합물을 하나의 성분으로서 적용하는 단계는, 주형을 과잉-분사한 후 경화시켜 폴리우레탄 반응 생성물을 형성하는 단계, 상기 주형로부터 상기 폴리우레탄 반응 생성물을 제거하는 단계, 및 이어서 폴리우레탄 반응 생성물의 둘레를 CMP 연마 패드의 원하는 직경으로 펀칭 또는 절단하는 단계를 포함한다.
본 발명의 반응 혼합물 및 CMP 연마 패드에 따르면, 본 발명의 반응 혼합물로부터 형성되고 본 발명의 CMP 연마 패드의 매트릭스를 포함하는 폴리우레탄 반응 생성물 매트릭스 물질은 200 MPa 이상, 바람직하게는 240 MPa 이상의 인장 탄성률 및 100% 이상(ASTM D412-06a (2006)), 바람직하게는 130% 이상, 더욱 바람직하게는 150% 이상의 파단 신율을 갖는다.
달리 명시하지 않는 한, 온도 및 압력 조건은 주변 온도 및 표준 압력이다. 인용된 모든 범위는 포괄적이고 조합 가능하다.
달리 명시하지 않는 한, 괄호를 포함하는 용어는 대안적으로 괄호가 없는 것과 마찬가지의 전체 용어와 괄호가 존재하지 않는 용어 및 각각의 대안의 조합을 나타낸다. 따라서, 용어 "(폴리)이소시아네이트"는 이소시아네이트, 폴리이소시아네이트 또는 이들의 혼합물을 의미한다.
모든 범위는 포괄적이며 조합 가능하다. 예를 들어, "50 내지 3000 cPs 또는 100 cPs 이상의 범위"는 50 내지 100 cPs, 50 내지 3000 cPs 및 100 내지 3000 cPs를 각각 포함한다.
본원에 사용된 용어 "ASTM"은 펜실베니아주 웨스트 콘쇼호켄 소재의 ASTM 인터내셔널의 출판물을 의미한다.
본원에서 사용된 용어 "이소시아네이트 기의 평균 개수"는 방향족 이소시아네이트 화합물의 혼합물 중의 이소시아네이트 기의 가중 평균 개수를 의미한다. 예를 들어, MDI(2개의 NCO 기)와 MDI의 이소시아누레이트(3개의 NCO 기를 갖는 것으로 간주됨)의 50:50 중량% 혼합물은 평균 2.5개의 이소시아네이트 기를 갖는다.
본원에 사용된 용어 "파단 신율"은 ASTM D412-06a (2006)의 "가황 고무 및 열가소성 엘라스토머-장력에 대한 표준 시험 방법"에 따라 시험된 초기 길이와 시험편 파단 후 길이 간의 변화율을 의미한다. 달리 명시하지 않는 한, 5개의 시험편을 측정하고 각각의 분석 샘플에 대한 모든 시험 표본의 평균을 기록한 것이다.
본원에 사용된 폴리우레탄 반응 생성물 또는 액체 폴리올 성분 및 액체 방향족 이소시아네이트 성분 중 어느 하나로부터의 원료의 "경질 세그먼트"는 임의의 디올, 글리콜, 디글리콜, 디아민, 트리아민 또는 폴리아민, 디이소시아네이트, 트리이소시아네이트 또는 이들의 반응 생성물을 포함하는 지정된 반응 혼합물 부분을 나타낸다. 따라서, "경질 세그먼트"는 폴리에테르 또는 폴리글리콜, 예컨대 3개 이상의 에테르 기를 갖는 폴리에틸렌 글리콜 또는 폴리프로필렌 글리콜, 또는 폴리옥시에틸렌을 배제한다.
본원에 사용된 용어 "폴리이소시아네이트"는 2개 이상의 이소시아네이트 기를 함유하는 임의의 이소시아네이트 기 함유 분자를 의미한다.
본원에 사용된 용어 "폴리우레탄"은 이작용성 또는 다작용성 이소시아네이트로부터의 중합 생성물 예를 들어 폴리에테르우레아, 폴리이소시아누레이트, 폴리우레탄, 폴리우레아, 폴리우레탄우레아, 이들의 코폴리머 및 이들의 혼합물을 나타낸다.
본원에 사용된 용어 "반응 혼합물"은 ASTM D2240-15 (2015)에 따라 CMP 연마 패드에서 폴리우레탄 반응 생성물의 경도를 낮추기 위한 미세요소(microelement) 및 임의의 첨가제와 같은 임의의 비-반응성 첨가제를 포함한다.
본원에 사용된, 반응 혼합물의 "화학량론적"이라는 용어는 반응 혼합물 중의 유리된 NCO 기에 대한 (유리 OH + 유리 NH2 기)의 몰 당량 비를 나타낸다.
본원에 사용된 "SG" 또는 "비중"이라는 용어는 본 발명에 따른 연마 패드 또는 층의 직사각형 절삭의 중량/체적 비율을 나타낸다.
본원에 사용된 용어 "고체"는 본 발명의 폴리우레탄 반응 생성물에 잔류하는 임의의 물질을 나타내며; 따라서 고체는 경화시 휘발하지 않는 반응성 및 비-휘발성 첨가제를 포함한다. 고체는 물과 휘발성 용매를 배제한다.
본원에 사용된 바와 같이, 달리 지시되지 않는 한, 용어 "실질적으로 무수(water free)"는 주어진 조성물이 첨가된 물을 갖지 않으며 조성물에 들어가는 물질이 첨가된 물을 갖지 않음을 의미한다. "실질적으로 무수"인 반응 혼합물은 원료 중에 존재하는 물을 50 내지 2000 ppm 또는 바람직하게는 50 내지 1000 ppm의 범위로 포함하거나, 또는 축합 반응에서 형성된 반응 수를 포함하거나 또는 반응 혼합물이 사용되는 주위의 수분으로부터의 증기일 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 달리 언급하지 않는 한, 용어 "점도"는 100 μm 갭을 갖는 50 mm 평행 판 구조에서 0.1 내지 100 rad/sec의 진동 전단 속도 스윕(sweep)으로 설정된 레오미터(rheometer)를 사용하여 측정시 주어진 온도에서 순수한 형태(100%)로 주어진 물질의 점도를 나타낸다.
본원에 사용된 바와 같이, 달리 명시하지 않는 한, 용어 "중량% NCO"는 주어진 이소시아네이트 또는 이소시아네이트-종결된 우레탄 예비폴리머 조성물의 미반응 또는 유리 이소시아네이트 기의 양을 나타낸다.
본원에 사용된 용어 "중량%"는 중량 백분율을 나타낸다.
본 발명에 따르면, 화학기계적(CMP) 연마 패드는 폴리에테르 골격을 가지며 5 내지 7개의 하이드록실 기를 갖는 폴리올을 포함하는 다작용성 폴리올 성분 및 디아민과 같은 경화제의 반응 혼합물의 반응 생성물을 포함하는 상부 연마 표면을 갖는다. 본 발명자들은 방향족 디아민과 조합하여 6개의 작용기를 갖는 폴리에테르 폴리올(PO/EO 코폴리머)과 같은 폴리올이 폴리우레탄 매트릭스에서 550 MPa만큼 높은 인장 탄성률을 가지면서 160%의 파단 신율을 유지하는 CMP 연마 패드를 제공할 수 있음을 발견하였다. 본 발명의 연질 폴리올을 함유하는 CMP 연마 패드는 개방된 주형 상에 반응 혼합물을 분사하고 경화시키는 방법으로부터 우수한 인장 강도 및 파단시 허용가능한 연신율을 갖는 CMP 연마 패드를 제공할 수 있게 한다. 본 발명의 2-성분 폴리우레탄 형성 반응 혼합물은 액체이며 정적 혼합기 또는 충돌 혼합기에서 혼합되고 분부되어 CMP 연마 패드를 형성할 수 있다. 반응 혼합물은 개선된 제제의 유연성을 위한 원료로서 다수의 디이소시아네이트, 트리이소시아네이트, 폴리올 및/또는 폴리아민을 포함할 수 있다.
본 발명의 CMP 연마 패드에서, 폴리우레탄 인장 탄성률은 100% 이상, 바람직하게는 130% 이상, 더욱 바람직하게는 150% 이상의 파단 신율을 유지하면서 만족되어야 한다. 공극 및 선택적인 충전제 또는 미세요소를 포함하는 최종 제품 CMP 패드에서, 인장 신율은 패드 취급 중 파손을 방지하기 위해 50%를 초과해야 하며, 더욱 바람직하게는 100%를 초과해야 한다.
본 발명의 반응 혼합물은 방향족 이소시아네이트 성분 및 폴리올 성분이 2초의 짧은 겔화 시간에서 겔화할 수 있는 매우 빠른 경화 조성물을 포함할 수 있다. 반응은 반응 혼합물이 두 성분을 혼합한 후 정적 또는 충돌 혼합기에서 혼합될 수 있을 정도로 충분히 느려야 한다. 겔화 시간의 유일한 한계는 반응 혼합물이 혼합되는 혼합 헤드가 막히지 않도록 반응 혼합물을 충분히 천천히 반응시켜야 하고, 이를 주형 표면에 적용할 때 주형을 적절하게 채울 수 있어야 한다는 점이다.
반응 혼합물의 경질 세그먼트는 우수한 기계적 특성을 보장한다. 경질 세그먼트는 반응 혼합물의 50 내지 65 중량%일 수 있고 폴리올 성분 및 방향족 이소시아네이트 성분의 일부를 포함할 수 있다. 한편, 폴리에테르 골격을 가지며 5 내지 7개의 하이드록실 기를 갖는 폴리올의 장쇄 특성은 사용시 허용가능한 결함을 제공하는 적절하게 경질인 CMP 연마 패드를 제조하기에 충분한 유연성을 갖게 한다.
반응 혼합물의 경질 세그먼트의 일부로서, 디이소시아네이트는 바람직하게는 톨루엔 디이소시아네이트(TDI)에 비해 독성이 적은 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI)이거나, 또는 바람직하게는 평균 2.7개 이하의 이소시아네이트 기를 갖는 방향족 이소시아네이트이다. 이소시아네이트 성분은 글리콜 및 디글리콜 또는 바람직하게는 모노에틸렌 글리콜(MEG), 디프로필렌 글리콜(DPG) 또는 트리프로필렌 글리콜(TPG)과 같은 단쇄 디올로부터 형성된 선형 이소시아네이트-종결된 우레탄 예비폴리머를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 방향족 이소시아네이트 성분은 불순물 수준의 지방족 이소시아네이트만을 함유한다.
반응 혼합물의 연질 세그먼트는 (ii) 폴리올 성분의 10 중량% 이하의 양으로 이작용성 폴리에테르 폴리올을 포함할 수 있다. 적합한 연질 폴리올은 PTMEG 및 PPG이다. 폴리올을 함유하는 PTMEG의 입수가능한 예는 다음과 같다: 테라탄(TerataneTM) 2900, 2000, 1800, 1400, 1000, 650 및 250 (켄자스주 위치타 소재 인비스타(Invista)); 폴리메그(PolymegTM) 2900, 2000, 1000, 650(펜실베니아주 리머릭 소재 리온델 케미컬스(Lyondell Chemicals)); 폴리THF(PolyTHFTM ) 650, 1000, 2000(뉴저지주 플로르햄 파크 소재 바스프 포코레이션(BASF Corporation)). 폴리올 함유 PPG의 입수가능한 예는 다음과 같다: 아콜(ArcolTM) PPG-425, 725, 1000, 1025, 2000, 2025, 3025 및 4000(펜실베니아주 피츠버그 소재 코베스트로(Covestro); 보라놀(VoranolTM), 보라룩스(VoraluxTM) 및 스펙플렉스(SpecflexTM) 생산 라인(미시간주 미들랜드 소재 다우(Dow); 뮬트라놀(MultranolTM), 울트라셀(UltracelTM), 데스모펜(DesmophenTM) 또는 어클레임(AcclaimTM) 폴리올 12200, 8200, 6300, 4200, 2200(각각 코베스트로로부터 입수가능(독일 레버쿠젠).
반응 혼합물의 연질 세그먼트는 또한 폴리에테르 골격을 가지며 분자당 5 내지 7개의 하이드록실 기를 갖는 폴리올을 포함한다.
폴리에테르 골격을 가지며 분자당 5 내지 7개의 하이드록실 기를 갖는 적합한 폴리올은 5개의 하이드록실 기, 590의 수 평균 분자량 및 475 mg KOH/g의 하이드록실 수를 갖는 보라놀 202 폴리올(다우), 6개의 하이드록실 기, 수 평균 분자량 3,366 및 하이드록실 수 100 mg KOH/g를 갖는 뮬트라놀 9185 폴리올(다우), 또는 평균 6.9개의 하이드록실 기, 수 평균 분자량 12,420 및 하이드록실 수 31 mg KOH/g를 갖는 보라놀 4053 폴리올(다우)이다.
본 발명의 반응 혼합물의 화학량론은 (NH+OH) : NCO = 0.8:1.0 내지 1.1:1.0의 범위이다. 화학량론이 상한치를 초과하면, 폴리우레탄 생성물은 파단시 연신율이 감소되는 문제가 있다.
본 발명의 화학기계적 연마 패드는 다공성 폴리우레탄의 균질 분산액인 연마 층을 포함한다. 균질성은 일관된 연마 패드 성능을 달성하는 데 중요하다. 따라서, 본 발명의 반응 혼합물은 생성되는 패드 형태가 안정적이고 쉽게 재현될 수 있도록 선택된다. 예를 들어, 일관된 제조를 위해 항산화제 및 물과 같은 불순물과 같은 첨가물을 조절하는 것이 종종 중요하다. 물은 이소시아네이트와 반응하여 일반적으로 가스상의 이산화탄소 및 우레탄에 비해 약한 반응 생성물을 형성하기 때문에, 물의 농도는 폴리우레탄 반응 생성물의 전반적인 일관성뿐만 아니라 폴리머 매트릭스에 공극을 형성하는 이산화탄소 기포의 농도에 영향을 미칠 수 있다. 우발적인 물과의 이소시아네이트 반응은 또한 사슬 연장제와 반응하기 위해 사용가능한 이소시아네이트를 감소시키므로, 가교 결합의 수준과 함께 화학량론을 변화시키고 (이소시아네이트 기의 과량이 존재하는 경우) 폴리머 분자량을 낮추는 경향이 있다. 폴리우레탄에 대한 물의 충격 변동성을 줄이기 위해, 모니터링된 원료의 수분 함량을 0 ppm 내지 1000 ppm, 바람직하게는 50 ppm 내지 500 ppm 사이의 특정 값으로 조절한다.
본 발명의 경화제는 반응 혼합물의 총 고체 중량을 기준으로 5 내지 20 중량%, 또는 바람직하게는 10 내지 20 중량%, 더욱 바람직하게는 13 내지 17 중량%를 포함할 수 있다.
적합한 경화제는 방향족 아민이다. 그러나, 경화제는 2성분 반응 혼합물의 혼합을 허용할 정도로 충분히 느려야 한다. 경화제는 방향족 이소시아네이트 성분 및 폴리올 성분과 조합될 때 적어도 2초, 또는 바람직하게는 적어도 3 내지 5초의 겔화(반응 혼합물 조합물이 더 이상 흐르지 않게)를 야기해야 한다. 따라서, 본 발명의 경화제는 고체로서 N,N-1급 알킬아릴 디아민을 10 중량% 초과하여 포함하지 않지만 N,N-2급 또는 3급 알킬 디아민을 포함할 수 있다.
폴리올 성분과 디이소시아네이트 또는 폴리이소시아네이트와의 반응성을 증가시키기 위해, 촉매가 사용될 수 있다. 적합한 촉매는 당업계의 숙련자에게 공지된 촉매, 예를 들어 올레산, 아젤라산, 디부틸틴라우레이트, 주석 옥토에이트, 비스무스 옥토에이트, 1,8-디아자바이시클로[5.4.0]운데크-7-엔(DBU), 3급 아민 촉매, 예컨대 댑코(DabcoTM) TMR 촉매, 트리에틸렌디아민, 예컨대 DABCOTM 33 LV 및 이들 혼합물을 포함한다.
본 발명의 반응 혼합물은 실질적으로 물 및 유기 용매가 첨가되어 있지 않다.
생성된 CMP 연마 패드의 비중은 1.17 내지 0.5, 바람직하게는 0.7 내지 1.0의 범위이다. 다공성이 증가함에 따라 CMP 연마 패드의 벌크 특성이 감소하고 제거율(RR)은 증가하지만 평탄화 효율(PE)은 저하된다.
다공성은 분사에 의해 패드 내로 도입되고 패드의 결과적인 인장 탄성률은 고유 폴리머 인장 탄성률 및 다공성의 함수이고, 다공성 증가는 벌크 탄성률을 감소시키는 작용을 한다. 2성분 분사 제조 플랫폼에서 얻은 일반적인 밀도는 0.5 g/mL 내지 1.17 g/mL 범위이며, 보다 일반적으로 0.6 g/mL 내지 0.8 g/mL 범위이다. 따라서, 2성분 분사 제조된 패드가 허용가능한 인장 탄성률을 전달하기 위해, 폴리머 매트릭스 인장 탄성률은 허용가능하게 높게, 바람직하게는 344 MPa 초과, 더욱 바람직하게는 482 MPa 초과이어야 한다.
연마 패드 밀도는 ASTM D1622-08 (2008)에 따라 측정된다. 밀도는 비중과 같다.
본 발명의 CMP 연마 패드는 보다 높은 처리량 및 보다 낮은 비용을 가능하게 하는 분사 도포 방법에 의해 형성된다. 우수한 평탄화 효율을 갖는 층간 유전체(ILD)의 적용 공간에서 잘 수행하기 위해서는 패드가 허용가능한 인장 탄성률을 가져야 한다. 바람직하게는, 폴리우레탄 또는 벌크 폴리머 매트릭스보다는 CMP 연마 패드의 인장 탄성률이 68 MPa 초과, 더욱 바람직하게는 137 MPa 초과, 더욱 바람직하게는 206 MPa 초과, 또는 심지어 275 MPa 초과이다.
바람직하게는, 본 발명의 방법에서 타겟 또는 기판은 제조된 패드가 그루브 패턴을 직접적으로 포함하는 주형이다.
본 발명의 CMP 연마 패드는 층간 유전체(ILD) 및 무기 산화물 연마에 효과적이다. 본원의 목적상, 제거율은 Å/분으로 나타낸 제거율을 의미한다.
본원의 목적상, 특별히 언급하지 않는 한, 제제는 중량%로 표시된다.
본 발명의 화학기계적 연마 패드는 단지 폴리우레탄 반응 생성물의 연마 층 또는 서브 패드 또는 서브 층 상에 적층된 연마 층을 포함할 수 있다. 연마 패드 또는 적층 된 패드의 경우, 본 발명의 연마 패드의 연마 층은 다공성 및 비-다공성 또는 미-충전 구성 모두에서 유용하다.
바람직하게는, 본 발명의 화학기계적 연마 패드에 사용되는 연마 층은 평균 두께가 500 내지 3750 미크론(20 내지 150 밀), 더욱 바람직하게는 750 내지 3150 미크론(30 내지 125 밀)이며, 또는 더욱더 바람직하게는 1000 내지 3000 미크론(40 내지 120 밀), 또는 가장 바람직하게는 1250 내지 2500 미크론(50 내지 100 밀)의 범위이다.
본 발명의 화학기계적 연마 패드는 임의로 추가로 연마 층과 계면을 갖는 적어도 하나의 추가 층을 포함한다. 바람직하게는, 화학기계적 연마 패드는 선택적으로 연마 층에 부착되는 압축성 서브 패드 또는 베이스 층을 더 포함한다. 압축성 베이스 층은 연마되는 기판의 표면에 대한 연마 층의 적합성을 바람직하게 개선시킨다.
본 발명의 화학기계적 연마 패드의 연마 층은 기판을 연마하기에 적합한 연마 표면을 갖는다. 바람직하게는, 연마 표면은 천공 및 그루브 중 적어도 하나로부터 선택되는 매크로텍스쳐(macrotexture)를 갖는다. 천공은 연마 표면으로부터 부분적으로 또는 연마 층의 두께를 통해 연장될 수 있다.
바람직하게는, 연마 중에 화학기계적 연마 패드의 회전시 적어도 하나의 그루브가 연마되는 기판의 표면 위로 스윕되도록 연마 표면 상에 배열된다.
바람직하게는, 본 발명의 화학기계적 연마 패드의 연마 층은 기판을 연마하기에 적합한 연마 표면을 가지며, 여기서 연마 표면은 그 안에 형성된 그루브 패턴을 포함하고 곡선 그루브, 선형 그루브, 천공 및 이들의 조합 중에서 선택되는 매크로텍스쳐를 갖는다. 바람직하게는, 그루브 패턴은 복수의 그루브를 포함한다. 더욱 바람직하게는, 그루브 패턴은 동심원 그루브(원형 또는 나선형일 수 있음), 곡선 그루브, 교차 해치 그루브(예컨대, 패드 표면을 가로질러 XY 그리드로 배열된 것), 기타 규칙적인 디자인(예컨대, 육각형, 삼각형), 타이어 트레드 유형 패턴, 불규칙적인 디자인(예컨대, 프랙탈 패턴) 및 이들의 조합으로 구성된 군으로부터 선택되는 것과 같은 그루브 디자인으로부터 선택된다. 더욱 바람직하게는, 그루브 디자인은 랜덤 그루브, 동심원 그루브, 나선형 그루브, 교차 해치 그루브, X-Y 그리드 그루브, 육각형 그루브, 삼각형 그루브, 프랙탈 그루브 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 가장 바람직하게는, 연마 표면은 내부에 형성된 나선형 그루브 패턴을 갖는다. 그루브 프로파일은 바람직하게는 직선형 측벽을 갖는 직사각형으로부터 선택되거나 또는 그루브 단면은 "V" 형, "U" 형, 톱니-형 및 이들의 조합일 수 있다.
본 발명에 따른 연마 패드를 제조하는 방법에 따르면, 화학기계적 연마 패드는 슬러리 흐름을 촉진시키고 패드-웨이퍼 계면으로부터 연마 파편을 제거하기 위해 연마 표면에 매크로텍스쳐 또는 그루브 패턴으로 성형될 수 있다. 이러한 그루브는 주형 표면의 형상, 즉 주형이 매크로텍스쳐의 요부 지형 버전을 갖는 연마 패드의 연마 표면에 형성될 수 있다.
본 발명의 화학기계적 연마 패드는 자기 기판, 광학 기판 및 반도체 기판 중 적어도 하나로부터 선택된 기판을 연마하는 데 사용될 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 기판을 연마하는 방법은, 자기 기판, 광학 기판 및 반도체 기판 중 적어도 하나로부터 선택된 기판(바람직하게는 반도체 기판 예컨대 반도체 웨이퍼)을 제공하는 단계; 본 발명에 따른 화학기계적 연마 패드를 제공하는 단계; 연마 층의 연마 표면과 상기 기판 간의 동적 접촉을 생성하여 기판의 표면을 연마하는 단계; 및 연마 컨디셔서로 상기 연마 표면을 컨디셔닝하는 단계를 포함한다.
연마 패드를 컨디셔닝하는 것은 연마가 일시 정지("엑스-시튜(ex situ)")되거나 CMP 프로세스가 진행되는 동안("인-시튜(in situ)") CMP 공정의 간헐적인 중단 중에 컨디셔닝 디스크를 연마 표면과 접촉시키는 것을 포함한다. 컨디셔닝 디스크는 패드 표면으로 미세한 홈을 잘라내어 패드 물질을 연마하고 쟁기에 넣고 연마 텍스쳐를 갱신하는 다이아몬드 포인트가 일반적으로 포함된 거친 컨디셔닝 표면을 가지고 있다. 전형적으로 컨디셔닝 디스크는 연마 패드의 회전축에 대해 고정된 위치에서 회전되고, 연마 패드가 회전할 때 환형 컨디셔닝 영역을 청소한다.
실시예: 본 발명은 이제 이하의 비-한정적인 실시예에서 상세히 기술될 것이다.
달리 명시하지 않는 한 모든 온도는 실온(21 내지 23℃)이며 모든 압력은 대기압(약 760 mmHg 또는 101 kPa)이다.
하기 개시된 다른 원료 물질에도 불구하고, 하기의 원료가 실시예에서 사용되었다:
에타큐어(EthacureTM) 300 경화제: 디메틸티오톨루엔디아민(DMTDA), 방향족 디아민(노스캐롤라이나주 샤를롯데 소재 알베말(Albemarle)).
보라놀(VoranolTM) V5055HH 폴리올: 다작용성 폴리에테르 폴리올(OH 당량 2000), 다우 케미칼 캄파니(미시간주 미들랜드 소재, 다우(Dow))의 수 평균 분자량(MN)이 12,000인 6의 작용가를 갖는 고 분자량 에틸렌 옥사이드 캡핑된 프로필렌 옥사이드 폴리올.
MDI 예비폴리머: 약 23 중량% NCO 함량 및 182 당량의, MDI 및 소분자 디프로필렌 글리콜(DPG) 및 트리프로필렌 글리콜(TPG)로부터의 선형 이소시아네이트-종결된 우레탄 예비폴리머. 이 MDI 예비폴리머 100 중량%는 경질 세그먼트로서 처리된다.
니악스(NiaxTM) L5345 계면활성제: 비-이온성 유기규소 계면활성제(오하이오주 콜럼부스 소재 모멘티브(Momentive)).-
DABCO 33 LV는 33 중량%의 트리에틸렌 디아민과 67 중량%의 디프로필렌 글리콜의 블렌드인 DABCO 33 LV 아민 촉매(펜실베니아주 알렌타운 소재 에어 프로덕츠(Air Products))(디아조바이시클로노난(트리에틸렌 디아민)으로부터 제조됨).
뉴니링크(UnilinkTM) 4200 경화제: N,N'-디알킬아미노-디페닐메탄(텍사스주 스태포드 소재 도르프 케탈(Dorf Ketal))
PTMEG####: 폴리(THF) 또는 폴리테트라메틸렌 글리콜, 테트라하이드로푸란(THF)의 개환 중합을 통해 제조되고 PolyTHFTM 폴리올(독일 레버쿠젠 소재 바스프(BASF))로서 판매됨. PTMEG 다음의 숫자는 제조자가 보고한 평균 분자량이다.
2-성분 에어 스프레이 시스템: (P) 측면 액체 공급 포트, (I) 측면 액체 공급 포트 및 4개의 접선 가압 가스 공급 포트를 갖는 축 혼합 장치(독일 생크트 아우구스틴 소재 마이크로라인 45 씨에스엠, 헤넥케 게엠베하(MicroLine 45 CSM, Hennecke GmbH)). 폴리 측면(P) 액체 성분 및 이소 측면(I) 액체 성분을 각각의 공급 포트를 통해 16,500 내지 18,500 kPa의 (P) 측면 충전 압력, (I) 15,500 내지 17,500 kPa의 측면 충전 압력을 갖는 축 혼합 장치에 공급했다. (I)/(P)의 유량비는 각 실시예에서 정의된다. 가압된 가스는 830 kPa의 공급 압력을 갖는 접선 가압 가스 공급 포트를 통해 공급되어 축 방향 혼합 장치를 통해 3.7:1의 혼합된 액체 성분 대 가스 질량 유량비를 조합하여 조합물을 형성하였다. 조합물을 축 방향 혼합 장치로부터 주형을 향해 방출하여 주형 베이스 상에 케이크를 형성했다.
하기 약어가 실시예에 기재된다:
PO: 프로필렌 옥사이드/글리콜; EO: 에틸렌 옥사이드/글리콜; MDI: 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트; TDI: 톨루엔 디이소시아네이트(약 80% 2,4 이성질체, 약 20% 2,6 이성질체); DEG: 디에틸렌 글리콜; DPG: 디프로필렌 글리콜; pbw: 중량부.
비교예 1: 혼합 컵에서, 작용가 = 2, 당량 = 500(바스프 제품 PTMEG1000)인 PTMEG 97.91g을 2.50g의 니악스 L5345 계면활성제 및 35.08g의 에타큐어 300 경화제 및 3.39g 모노에틸렌 글리콜과 혼합하였다. 이렇게 혼합 및 탈기된 액체에, 23 중량%의 NCO 및 182의 당량을 갖는 121.27g의 MDI 예비폴리머를 첨가하였다. 그 후 컵 내용물을 30초 동안 와류 혼합기로 혼합한 다음 주형에 부어 플라크를 주조하고 100℃에서 16시간 동안 경화시켰다. 이 제제를 13.5 중량%의 에타큐어 300 경화제를 함유하는 0.95:1.0의 화학량론을 갖는 62 중량%의 경질-세그먼트 중량 분획을 갖는 것으로 기술한다. 하이드록실 함량은 96.6 중량% PTMEG1000이다. 경화 후, 1.16 g/mL의 밀도를 갖는 플라크는 313 MPa 인장 탄성률, 49 MPa 인장 강도 및 330% 인장 신율을 나타냈다.
비교예 2: 2-성분 에어 스프레이 시스템을 사용하여 1-샷 폴리우레탄을 개방 주형 내로 분사하였다. 폴리우레탄 화학은 비교예 1에서 보고된 것과 동일하였다. 이소시아네이트 성분 탱크(이소 측면)에 MDI 예비폴리머를 로딩하는 반면, 폴리올 성분 탱크에는 비교예 1에 기재한 동일한 질량비로 모든 다른 성분(35.2 pbw PTMEG 1000, 1.22 pbw 모노에틸렌 글리콜, 0.90 pbw 니악스 L5345 계면활성제, 12.63 pbw 에타큐어 300 경화제 및 0.281 pbw의 DABCOTM 33LV 촉매)을 로딩하고 경화 반응 속도를 향상시키기 위해 3급 아민 촉매를 첨가하였다. 분사 동안의 유속은 폴리올 측면에 대해 4.5 g/s 및 이소시아네이트 측면에 대해 3.92 g/s이었다. 노즐에 주입된 공기는 공칭 속도 100 L/min로 설정하였다. 분사된 폴리우레탄 제제를 그루브 지형을 갖는 주형 내로 유도하였다. 분사된 패드를 100℃의 오븐에서 10분 동안 경화시킨 다음 주형에서 꺼내고 100℃의 오븐에서 16시간 동안 경화시켰다. 생성된 패드에는 방사상 및 동심 원형의 그루브가 포함되었다. 생성된 패드는 0.710 g/mL의 벌크 밀도를 나타내었고, 142 MPa의 벌크 인장 탄성률 및 228%의 인장 신율을 나타내었다. 이 패드의 공극 크기 분포는 비교적 좁았으며, 100 미크론을 초과하는 상당한 양의 공극을 함유하지 않았다.
비교예 3: 비교예 2에서 보고된 것과 동일한 시험에서, 노즐 내로 주입된 공기는 공칭 20 L/min으로 설정되었다. 분사된 폴리우레탄 제제를 그루브 특징을 갖는 주형 내로 유도하였다. 분사된 패드를 100℃의 오븐에서 10분 동안 경화시킨 다음 주형에서 꺼내고 100℃의 오븐에서 16시간 동안 경화시켰다. 생성된 패드에는 방사상 및 동심 원형의 그루브가 포함되었다. 생성된 패드는 0.920 g/mL의 벌크 밀도를 나타내었고, 217 MPa의 벌크 인장 탄성률 및 172%의 인장 신율을 나타내었다. 이 패드의 공극 크기 분포는 넓었으며, 100 미크론을 초과하는 상당한 양의 공극을 함유하였다.
비교예 4: 2-성분 에어 스프레이 시스템을 사용하여 1-샷 폴리우레탄을 개방 주형 내로 분사하였다. 폴리우레탄 화학은 이소 측면에 있는 MDI 예비폴리머로 구성되었다. 폴리올 측면은 66.9 중량% PTMEG 2000, 31.4 중량% 에타큐어 300 경화제 및 1.7 중량% 비-이온성 계면활성제 니악스 L5345 계면활성제의 블렌드로 구성되었다. 분사 동안의 유속은 폴리올 측면에 대해 4.57 g/s 및 이소 측면에 대해 3.15 g/s이었다. 노즐에 주입된 공기는 공칭 속도 100 L/min로 설정하였다. 분사된 폴리우레탄 제제를 그루브 특징을 갖는 주형 내로 유도하였다. 분사된 패드를 100℃의 오븐에서 10분 동안 경화시킨 다음 주형에서 꺼내고 100℃의 오븐에서 16시간 동안 경화시켰다. 생성된 패드에는 방사상 및 동심 원형의 그루브가 포함되었다. 생성된 패드는 0.790 g/mL의 벌크 밀도를 나타내었고, 151 MPa의 벌크 인장 탄성률 및 160%의 인장 신율을 나타내었다. 이 패드의 공극 크기 분포는 비교적 좁았으며, 100 미크론을 초과하는 상당한 양의 공극을 함유하지 않았다.
실시예 5: 혼합 컵에서, 보라놀 V5055HH 폴리올 86.85g(당량 = 1900)을 2.50g 니악스 L5345 계면활성제 및 39.70g 에타큐어 300 경화제 및 10.65g DPG와 혼합하였다. 이렇게 혼합 및 탈기된 액체에 110.30g의 MDI 예비폴리머를 첨가하였다. 그 후 컵 내용물을 30초 동안 와류 혼합기로 혼합한 다음 주형에 부어 플라크를 주조하고 100℃에서 16시간 동안 경화시켰다. 이 제제를 경화제 15.88 중량%를 함유하는 화학량론이 0.95:1.0인 60 중량% 경질-세그먼트를 갖는 것으로 기술한다. 하이드록실 함량은 다작용성 폴리올 89.1% 및 DPG 10.9 중량%이다. 경화 후, 1.16 g/mL의 밀도를 갖는 플라크는 530 MPa 인장 탄성률, 39 MPa 인장 강도 및 160% 인장 신율을 나타냈다.
비교예 6: 2-성분 에어 스프레이 시스템을 사용하여 1-샷 폴리우레탄을 개방 주형 내로 분사하였다. 폴리우레탄 화학은 비교예 5에서 보고된 것과 동일하였다. 이소 탱크에는 MDI 예비폴리머가 로딩되었지만, 폴리 탱크에는 실시예 4에 기술된 것과 동일한 질량비로 모든 다른 성분(49.69 pbw 보라놀 5055HH, 6.09 pbw 디프로필렌 글리콜, 1.43 pbw 니악스 L5345 계면활성제, 22.71 pbw 에타큐어 300, 0.43 pbw DABCOTM 33LV)으로 로딩하였다. 분사 동안의 유속은 폴리올 측면에 대해 4.82 g/s 및 이소 측면에 대해 3.78 g/s이었다. 노즐에 주입된 공기는 공칭 속도 100 L/min로 설정하였다. 분사된 폴리우레탄 제제를 그루브 특징을 갖는 주형 내로 유도하였다. 분사된 패드를 100℃의 오븐에서 10분 동안 경화시킨 다음 주형에서 꺼내고 100℃의 오븐에서 16시간 동안 경화시켰다. 생성된 패드에는 방사상 및 동심 원형의 그루브가 포함되었다. 생성된 패드는 0.753 g/mL의 벌크 밀도를 나타내었고, 208 MPa의 벌크 인장 탄성률 및 115%의 인장 신율을 나타내었다. 이 패드의 공극 크기 분포는 비교적 좁았으며, 100 미크론을 초과하는 상당한 양의 공극을 함유하지 않았다.
실시예 7: 실시예 6에서 보고된 것과 동일한 시험에서, 노즐 내로 주입된 공기는 공칭 20 L/min으로 감소되었다. 분사된 폴리우레탄 제제를 그루브 특징을 갖는 주형 내로 유도하였다. 분사된 패드를 100℃의 오븐에서 10분 동안 경화시킨 다음 주형에서 꺼내고 100℃의 오븐에서 16시간 동안 경화시켰다. 생성된 패드에는 방사상 및 동심 원형의 그루브가 포함되었다. 생성된 패드는 0.932 g/mL의 벌크 밀도를 나타내었고, 266 MPa의 벌크 인장 탄성률 및 86%의 인장 신율을 나타내었다. 이 패드의 공극 크기 분포는 넓었으며, 100 미크론을 초과하는 상당한 양의 공극을 함유하였다.
상기 실시예에서의 물질 및 패드의 특성을 하기 표 1에 나타내었다. 상기 실시예에서 제조된 패드는 하기 시험 방법에 기재된 바와 같이 시험하였고, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
패드 및 플라크의 특성
실시예 폴리올 노즐 공기 흐름(L/min) 밀도(g/mL) 인장 탄성률(MPa) 인장 신율 (%) 공극 크기 분포
비교예 1 PTMEG1000 해당 없음 1.16 310 330 해당 없음1
비교예 2 " 100 0.710 142 228 양호
비교예 3 " 20 0.920 217 172 불량
비교예 4 PTMEG2000 100 0.790 151 160 양호
5 보라놀 5055HH 해당 없음 1.16 530 160 해당 없음1
6 " 100 0.753 208 115 양호
7 " 20 0.932 267 86 불량
1. 플라크 또는 주조 시트
시험 방법: 비교예 4에서 제조된 패드, 실시예 6에서 제조된 패드 및 K7 R32 그루브 패턴(다우)을 갖는 상업적으로 입수가능한 IC1000TM 연마 패드를 사용하여 지시된 테트라에톡시실리케이트(TEOS) 웨이퍼 기판에 대해 연마 실험을 수행하였다. 제조된 연마 패드를 선반상에서 평평하게 가공하여 연마 층을 제공하였다. 이어서, 연마 층을 감압성 접착제를 통해 SUBATM IV 서브 패드(다우) 상에 적층하였다. 최종 적층 패드는 직경이 508 mm이고, 여기서 연마 층은 공칭 2.0 mm 두께이고 주형-복제된 그루브 패턴을 특징으로 하며, 복수의 그루브는 폭이 0.50 mm이고 깊이가 0.76 mm이고 1.78 mm 피치인 동심 원형 그루브와 32개의 방사형 그루브를 갖는 K7-R32 그루브 패턴을 특징으로 한다.
이 패드를 200 mm 미라(MirraTM) 연마기(캘리포니아주 산타 클라라 소재 어플라이드 머티리얼즈(Applied Materials))의 플래튼에 장착하였다. 연마 실험은 0.010, 0.020 및 0.030 MPa의 하향 힘, 200 mL/min의 슬러리 유속(ILD3225TM 퓸드 실리카 슬러리, 일본 니타 하스(Nitta Haas)), 93 rpm의 테이블 회전 속도 및 87 rpm의 캐리어 회전 속도로 수행되었다. 실시예 9, 10, 11의 연마 실험을 위해 클레보솔(KlebosolTM)1730 실리카 슬러리(다우)를 사용하였다. 새솔(SaesolTM) AM02BSL8031C1 다이아몬드 패드 컨디셔너(대한민국 새솔 다이아몬드 인더스트리얼 캄파니 리미티드(Saesol Diamond Ind.Co., Ltd.)를 사용하여 연마 패드를 컨디셔닝하고 텍스쳐링하였다. 연마 패드를 각각 컨디셔너 및 탈이온수(DI)로 31.1 N의 하향 힘으로 40분 동안 파단시켰다. 연마 패드는 31.1 N의 하향 힘으로 연마 패드의 중심으로부터 43 내지 233 mm에서 10 스윕/분으로 연마하는 동안 인-시튜에서 추가로 컨디셔닝되었다. 지정된 패드에 대한 제거 속도(RR)는 3 mm 엣지 배제의 49 포인트 나선형 스캔을 사용하는 FX200TM 메트롤로지 툴(캘리포니아주 밀피타스 소재 케이엘에이-텐코어(KLA-Tencor))을 사용하여 연마 전후에 나타난 기판의 막 두께를 측정함으로써 결정되었다. 제거 속도는 웨이퍼 기판을 가로지르는 49 포인트 나선형 스캔으로부터 Å/분으로 보고된 두께의 변화에 의해 계산되었다.
비-균일 비율( % NUR )은 제거율의 표준편차(%)로 계산되었다.
평탄화 효율( PE )은 MIT-SKW7 패터닝된 TEOS 웨이퍼(캘리포니아주 산타 클라라 소재 에스케이더블유 어소시에이츠 인코포레이티드(SKW Associates, Inc.)로부터 구입)를 사용하여 0.03 MPa의 하향 힘으로 연마 실행하여 계산되었다. 웨이퍼는 연마 작업 중에 주기적으로 제거되고 웨이퍼 형상을 측정하기 위해 SP2TM 웨이퍼 검사 툴(KLA-Tencor)을 사용하여 분석하였다. 주어진 특징 스텝 높이에 대한 평탄화 효율은 1-RRlow/RRhigh에 의해 계산되며, 바람직하게는 가능한 한 높은 백분율이다. 평탄화 효율 곡선은 평탄화 효율 대 스텝 높이를 적분하고 그 결과를 초기 스텝 높이로 나눔으로써 계산되었다. 웨이퍼 기판상의 80 nm 피치 특징에 대한 %평탄화 효율이 제공된다.-
결함율은 SP2 XPTM 및 eDR5210TM 주사 전자 현미경 웨이퍼 결함 검토 시스템(KLA-Tencor)을 사용하여 결정되었다. 결함 유형의 분류는 클래리티 디펙트(Klarity DefectTM) 소프트웨어를 사용하여 무작위로 선택된 100개의 결함 세트에서 수동으로 수행되었다. 결함은 다음과 같이 분류되었다:
A - 컴퓨터에서 보이는 모든 것;
B- 훈련된 요원이 육안 검사로 확인한 채터마크(chattermark) 스크래치.
패드 성능
패드 TEOS 제거 속도(Å/min) 비-균일 비율(%NUR) 평탄화 효율(%, 80 nm 피치에서) A - 총 결함 수(N) B- 채터마크 수(N)
IC1000
1.5 psi 1439 7.2 % --- 143 77
3.0 psi 2650 2.7 % --- 173 38
4.5 psi 3869 2.9 % 88.4 % 102 50
비교예 4
1.5 psi 1139 4.1 % --- --- ---
3.0 psi 2298 1.9 % --- --- ---
4.5 psi 3304 1.7 % 74.7 % --- ---
실시예 6
1.5 psi 1453 6.5 % --- 105 40
3.0 psi 2870 3.0 % --- 153 14
4.5 psi 4244 2.5 % 84.0 % 135 20
실시예 8: 혼합 컵에서, 보라놀 5055HH 폴리올 97.50g을 2.50g의 니악스 L5345 계면활성제 및 38.68g의 에타큐어 300 경화제 및 4.80g의 모노에틸렌 글리콜과 혼합하였다. 이렇게 혼합 및 탈기된 액체에 106.52g의 MDI 예비폴리머를 첨가하였다. 그 후 컵 내용물을 30초 동안 와류 혼합기로 혼합한 다음 주형에 부어 플라크를 주조하고 100℃에서 16시간 동안 경화시켰다. 이 제제를 15.47 중량%의 에타큐어 300 경화제를 함유하는 화학량론이 0.95:1.0인 60 중량%의 경질-세그먼트 중량 분획을 갖는 것으로 기술한다. 하이드록실 함량은 95.3 중량%의 보라놀 V5055HH 폴리올이다. 경화 후, 1.16 g/mL의 밀도를 갖는 플라크는 579 MPa 인장 탄성률, 41 MPa 인장 강도 및 175% 인장 신율을 나타냈다.
비교예 9: 2-성분 에어 스프레이 시스템을 사용하여 1-샷 폴리우레탄을 주형 내로 분사하였다. 폴리우레탄 화학은 실시예 8에서 보고된 것과 동일하였다. 이소 탱크에는 MDI 예비폴리머가 로딩되었지만, 폴리 탱크에는 실시예 8에 기술된 것과 동일한 질량비로 모든 다른 성분(33.80 pbw 보라놀 5055HH 폴리올, 1.66 pbw 모노에틸렌 글리콜, 0.867 pbw 니악스 L5345 계면활성제, 13.409 pbw 에타큐어 300 경화제, 0.0 pbw DABCOTM 33LV 촉매)으로 로딩하였다. 분사 동안의 유속은 폴리올 측면에 대해 8.63 g/s 및 이소 측면에 대해 6.37 g/s이었다. 노즐에 주입된 공기는 공칭 속도 100 L/min로 설정하였다. 분사된 폴리우레탄 제제를 그루브 특징을 갖는 주형 내로 유도하였다. 분사된 패드를 100℃의 오븐에서 15분 동안 경화시킨 다음 주형에서 꺼내고 100℃의 오븐에서 16시간 동안 경화시켰다. 생성된 패드에는 방사상 및 동심 원형의 그루브가 포함되었다. 생성된 패드는 0.754 g/mL의 벌크 밀도를 나타내었고, 253 MPa의 벌크 인장 탄성률 및 123%의 인장 신율을 나타내었다.
비교예 10: 2-성분 에어 스프레이 시스템을 사용하여 1-샷 폴리우레탄을 주형 내로 분사하였다. 폴리우레탄 화학은 실시예 8에서 보고된 것과 동일하였다. 이소 탱크에는 MDI 예비폴리머가 로딩되었지만, 폴리 탱크에는 실시예 8에 기술된 것과 동일한 질량비로 모든 다른 성분(33.80 pbw 보라놀 5055HH 폴리올, 1.66 pbw 모노에틸렌 글리콜, 0.867 pbw 니악스 L5345 계면활성제, 13.409 pbw 에타큐어 300 경화제, 0.0 pbw DABCOTM 33LV 촉매)으로 로딩하였다. 분사 동안의 유속은 폴리올 측면에 대해 8.63 g/s 및 이소 측면에 대해 6.37 g/s이었다. 노즐에 주입된 공기는 공칭 속도 40 L/min로 설정하였다. 분사된 폴리우레탄 제제를 그루브 특징을 갖는 주형 내로 유도하였다. 분사된 패드를 100℃의 오븐에서 15분 동안 경화시킨 다음 주형에서 꺼내고 100℃의 오븐에서 16시간 동안 경화시켰다. 생성된 패드에는 방사상 및 동심 원형의 그루브가 포함되었다. 생성된 패드는 0.799 g/mL의 벌크 밀도를 나타내었고, 265 MPa의 벌크 인장 탄성률 및 126%의 인장 신율을 나타내었다.
실시예 11: 2-성분 에어 스프레이 시스템을 사용하여 1-샷 폴리우레탄을 주형 내로 분사하였다. 폴리우레탄 화학은 실시예 8에서 보고된 것과 동일하였다. 이소 탱크에는 MDI 예비폴리머가 로딩되었지만, 폴리 탱크에는 실시예 8에 기술된 것과 동일한 질량비로 모든 다른 성분(33.80 pbw 보라놀 5055HH 폴리올, 1.66 pbw 모노에틸렌 글리콜, 0.867 pbw 니악스 L5345 계면활성제, 13.409 pbw 에타큐어 300 경화제, 0.0 pbw DABCOTM 33LV 촉매)으로 로딩하였다. 분사 동안의 유속은 폴리올 측면에 대해 8.63 g/s 및 이소 측면에 대해 6.37 g/s이었다. 노즐에 주입된 공기는 공칭 속도 20 L/min로 설정하였다. 분사된 폴리우레탄 제제를 그루브 특징을 갖는 주형 내로 유도하였다. 분사된 패드를 100℃의 오븐에서 15분 동안 경화시킨 다음 주형에서 꺼내고 100℃의 오븐에서 16시간 동안 경화시켰다. 생성된 패드에는 방사상 및 동심 원형의 그루브가 포함되었다. 생성된 패드는 0.907 g/mL의 벌크 밀도를 나타내었고, 300 MPa의 벌크 인장 탄성률 및 80%의 인장 신율을 나타내었다.
실시예 12: 혼합 컵에서, 보라놀 V5055HH 폴리올 95.90g을 분자량 650g/mol 및 작용가 = 2를 갖는 4.10g의 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜(PTMEG)과 2.50g의 니악스 L5345 계면활성제, 39.59g의 에타큐어 300 경화제 및 3.82g의 모노에틸렌 글리콜과 혼합하였다. 이렇게 혼합 및 탈기된 액체에, 106.59g의 MDI 예비폴리머를 첨가하였다. 그 후 컵 내용물을 30초 동안 와류 혼합기로 혼합한 다음 주형에 부어 플라크를 주조하고 100℃에서 16시간 동안 경화시켰다. 이 제제를 15.84 중량%의 에타큐어 300 경화제를 함유하는 화학량론이 0.95:1.0인 60 중량%의 경질-세그먼트 중량 분획을 갖는 것으로 기술한다. 하이드록실 함량은 92.3 중량%의 보라놀 V5055HH 폴리올이다. 폴리올 함량은 20 몰%의 PTMEG650을 포함했다. 경화 후, 1.15 g/mL의 밀도를 갖는 플라크는 471 MPa 인장 탄성률, 33.8 MPa 인장 강도 및 163% 인장 신율을 나타냈다.
상기 실시예 7 내지 12에서의 물질 및 패드의 특성을 하기 표 3에 나타내었다.
패드특성
실시예 폴리올 노즐 공기 흐름(L/min) 밀도(g/mL) 인장 탄성률(MPa) 인장 신율(%) 공극 크기 분포
9 보라놀 5055HH 100 0.754 248 123 --
10 " 40 0.799 265 126 --
11 " 20 0.907 300 80 --
12 보라놀 5055HH + 20 몰% PTMEG650 해당 없음 1.16 471 163 --

Claims (10)

  1. 방향족 이소시아네이트 성분의 총 고체 중량을 기준으로 15 내지 40 중량%의 미반응 이소시아네이트(NCO) 농도를 갖는 액체 방향족 이소시아네이트 성분, 폴리에테르 골격(backbone)을 가지며 분자당 5 내지 7개의 하이드록실 기를 갖는 폴리올의 액체 폴리올 성분, 및 하나 이상의 폴리아민 또는 디아민의 경화제를 포함하는 2-성분 무-용매 및 실질적으로 무수(water free)인 제제으로서,
    상기 반응 혼합물은 반응 혼합물의 총 중량을 기준으로 50 내지 65 중량%의 경질 세그먼트(segment) 물질을 포함하고,
    상기 반응 혼합물 중의 아민(NH2) 기의 총 몰수와 하이드록실(OH) 기의 총 몰수의 합 대 상기 반응 혼합물 중의 미반응 이소시아네이트(NCO) 기의 총 몰수의 화학량론적 비는 0.8:1.0 내지 1.1:1.0의 범위인, 2-성분 제제.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 액체 방향족 이소시아네이트 성분이 상기 방향족 이소시아네이트 성분의 총 고체 중량을 기준으로 17.5 내지 35 중량%의 미반응 이소시아네이트(NCO) 농도를 갖는, 2-성분 제제.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 액체 방향족 이소시아네이트 성분이 방향족 디이소시아네이트, 방향족 이소시아누레이트, 84 내지 100 중량%의 경질 세그먼트 중량 분율을 갖는 선형 이소시아네이트-종결된 우레탄 예비폴리머 및 이들의 혼합물로부터 선택된, 2-성분 제제.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 액체 폴리올 성분이 폴리에테르 골격을 가지며 분자당 6개의 하이드록실 기를 갖는 폴리올을 포함하는, 2-성분 제제.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 경화제가 하나 이상의 방향족 디아민인, 2-성분 제제.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 액체 방향족 이소시아네이트 성분이, 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(MDI); 톨루엔 디이소시아네이트(TDI); 나프탈렌 디이소시아네이트(NDI); 파라페닐렌 디이소시아네이트(PPDI); 또는 o-톨루이딘 디이소시아네이트(TODI); 카보디이미드-개질된 디페닐메탄 디이소시아네이트, 알로파네이트-개질된 디페닐메탄 디이소시아네이트, 뷰렛-개질된 디페닐메탄 디이소시아네이트; 방향족 이소시아누레이트; 및 90 내지 100 중량%의 경질 세그먼트 중량 분율을 갖는 선형 이소시아네이트-종결된 우레탄 예비폴리머로부터 선택되는 방향족 이소시아네이트를 갖는, 2-성분 제제.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 액체 방향족 이소시아네이트 성분이 하나 이상의 방향족 디이소시아네이트 및 하나 이상의 방향족 트리이소시아네이트의 혼합물 또는 하나 이상의 방향족 디이소시아네이트와 하나 이상의 방향족 모노이소시아네이트의 혼합물을 포함하는, 2-성분 제제.
  8. 청구항 1에 있어서, 상기 반응 혼합물 중의 아민(NH2) 기의 총 몰수와 하이드록실(OH) 기의 총 몰수의 합 대 상기 반응 혼합물 중의 미반응 이소시아네이트(NCO) 기의 총 몰수의 화학량론적 비가 0.85:1.0 내지 1.1:1.0의 범위인, 2-성분 제제.
  9. 자기 기판, 광학 기판 및 반도체 기판 중 적어도 하나로부터 선택된 기판을 연마하기 위한 화학기계적(CMP) 연마 패드로서,
    상기 기판은 청구항 1에 따른 반응 혼합물의 폴리우레탄 반응 생성물인 상기 기판을 연마하도록 조정된 연마 층을 포함하는 것인, CMP 연마 패드.
  10. 청구항 9에 있어서, 상기 CMP 연마 패드가 청구항 2의 반응 혼합물의 폴리우레탄 반응 생성물인, CMP 연마 패드.
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