WO2006085614A2 - 研磨パッド用クッション材 - Google Patents

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WO2006085614A2
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Hiromasa Kawaguchi
Toshiaki Kimura
Takeshi Kawakami
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Nhk Spring Co., Ltd.
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    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24BMACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11Lapping tools
    • B24B37/20Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/24Lapping pads for working plane surfaces characterised by the composition or properties of the pad materials
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    • Y10T428/249992Linear or thermoplastic

Definitions

  • the present invention relates to a cushioning material for a polishing pad used for wafer flattening in a semiconductor wafer circuit forming process, and more particularly, a polishing pad that exhibits uniform and high-precision flat polishing over the entire wafer.
  • the present invention relates to a cushion material.
  • CPM method chemical mechanical polishing
  • a polishing pad is used in this CPM polishing machine.
  • This polishing pad is composed of a surface layer (upper layer) and a lower layer.
  • the surface layer is formed of a hard material (hereinafter referred to as a surface layer material), and the lower layer is formed of a cushion material (soft material).
  • polyurethane foam is often used as a cushioning material for this polishing pad, but since polyurethane foam cushioning material is breathable, it absorbs and swells slurry water used for polishing during the polishing process. Overall, “sagging” occurs and elasticity changes. Since the surface pad and cushioning material are integrally formed, the polishing pad affects the surface material when the swelling of the cushioning material progresses, and uniform and accurate polishing cannot be performed. There is a problem of increasing frequency.
  • a film made of flexible polyethylene or the like which is a waterproof material layer is interposed between the surface layer material and the cushion material (for example, see Patent Document 1).
  • a polyurethane foam with a small thickness variation that has a low water vapor transmission rate by adjusting the foam density and hardness by using a silicone foam stabilizer with a functional group, and has a pressure-sensitive adhesive layer on both sides ( For example, see Patent Document 2).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 11 156701 (Claim 1, 0016)
  • Patent Document 2 JP 2004-253764 A (Claim 1, 0008)
  • the adhesive layer on both sides is incomplete to prevent water from entering under normal conditions where the cushion material repeatedly compresses and restores even if the cushion material itself has low hygroscopicity. It was.
  • the present invention has been proposed in view of the above points, and the object of the present invention is to reduce the waviness and the difference even in a wafer where a local step is generated in the process of forming a wavy semiconductor wafer.
  • the purpose is to provide a polyurethane foam cushioning material that can be uniformly polished along the entire wafer surface so as to alleviate the height difference.
  • the cushioning material is intended to provide a cushioning material for a polishing pad that hardly causes swelling deformation due to water by suppressing the intrusion of polishing slurry water extremely low.
  • the tack material is a polyurethane foam having a wide range of elastic recovery in the initial compression state and excellent in stress dispersibility, and is a polyurethane foam suitable for polishing to uniformly relieve the undulations and irregularities on the surface of the semiconductor wafer.
  • the present invention provides a water-repellent and high-performance cushioning pad for a polishing pad, which has improved water absorption and water swellability, which has been a problem with conventional polishing pad cushioning materials.
  • the cushioning material for a polishing pad of the present invention is a polyurethane foam obtained by a reaction between a polyol and a polyisocyanate, and has a contact angle with water of 90 ° or more. It is characterized by being a polyurethane foam.
  • a polyurethane foam having a contact angle with water of 90 ° or more has high water repellency and low water absorption and low water swellability.
  • polyurethane foam obtained by the reaction of polyol and polyisocyanate exhibits a return characteristic that is excellent in stress dispersibility at the time of initial compression of the cushioning material. It works to alleviate the undulations and irregularities on the surface of the semiconductor wafer.
  • the cushioning material for a polishing pad according to the present invention is a polyurethane foam obtained by using a hydrophobic polyol.
  • a hydrophobic polyol dimer acid polyester polyol is preferable.
  • the polyurethane foam is characterized in that a self-skin layer is formed.
  • a self-skin layer is formed.
  • the polyurethane foam is formed integrally with a PET film and has a PET film on one side.
  • the exposed surface area of the cushion material for the polishing pad is reduced, and the water absorption is further reduced. Further, unnecessary expansion and contraction of the polyurethane foam can be prevented, and the strength is improved.
  • the polyurethane foam has a restoring property that is excellent in stress dispersibility at the time of initial compression of the cushion material, it can be polished to smooth and uniformly alleviate waviness and irregularities on the surface of the semiconductor wafer during polishing.
  • the polishing pad cushioning material of the present invention is a polyurethane foam obtained by a reaction between a polyol and a polyisocyanate, and is composed of a polyurethane foam having a contact angle with water of 90 ° or more.
  • Polyurethane foam obtained by the reaction of polyol and polyisocyanate exhibits a return characteristic that excels in stress dispersibility during initial compression of the cushioning material, and smoothes and evenly smoothes the undulations and unevenness of the semiconductor wafer surface during polishing. To do.
  • the contact angle with water is 9
  • Polyurethane foams of 0 ° or more can suppress water absorption and water swellability with high water repellency, and can reduce changes over time in mechanical properties during polishing over a long period of time.
  • the use of a hydrophobic polyol as the polyol is preferable because it can impart water repellency to the polyurethane foam.
  • Polyurethane foams are preferred because, when a self-skin layer is formed, the smoothness increases, the water absorption decreases, and the adhesion to an adhesive tape or the like improves.
  • the polyurethane foam may be integrally formed with the PET film. As a result, the polyurethane foam has a PET film on one side, the exposed surface area is reduced accordingly, the water absorption is reduced, and unnecessary expansion and contraction of the polyurethane foam can be prevented, and the strength is improved.
  • the polyurethane foam curable composition includes a foam stabilizer, a curing catalyst, a foaming agent, a cross-linking agent, a coloring agent, in addition to the later-described hydrophobic polyol and the conventionally known polyfunctional polyisocyanate.
  • a foam stabilizer e.g., a foam stabilizer, a curing catalyst, a foaming agent, a cross-linking agent, a coloring agent, in addition to the later-described hydrophobic polyol and the conventionally known polyfunctional polyisocyanate.
  • the force S which can add additives such as additives, resin modifiers, flame retardants, ultraviolet absorbers, durability improvers and the like within a range that does not impair the object of the present invention.
  • the hydrophobic polyol is one that passes a polyol compatibility test described below.
  • dimer acid-based polyols include ester compounds of dimer acid and hydroxides such as ethylene glycol, diethylene glycol, trimethylolpropane, glycerin, castor oil and castor oil modified products, polybutadiene-based polyols and hydrogenated products thereof.
  • These polyols include, but are not limited to, OH group-terminal prepolymers or NCO group-terminal prepolymers previously reacted with a polyfunctional isocyanate described later.
  • the polyol compatibility test method involves weighing 2 g of a sample into a glass test tube with a diameter of about 18 mm and a length of 180 mm, and using a solution containing isopropyl alcohol and distilled water previously adjusted to a weight ratio of 75 to 25. When the liquid gradually becomes cloudy and passes through the examiner, and the 0.5 mm line is not visible, the sample with a solution addition amount of 2 g or less is judged to be acceptable. This test is performed at a liquid temperature of 25 °.
  • the polyfunctional isocyanate is an aromatic polyisocyanate and an aliphatic polyisocyanate containing two or more isocyanate groups in the molecule, or modified products thereof. . Specifically, toluene diisocyanate (TDI), diphenylmethane diisocyanate (MDI), isophorone diisocyanate (IPDAI), hexaterylene diisocyanate (HMD1)
  • TDI toluene diisocyanate
  • MDI diphenylmethane diisocyanate
  • IPDAI isophorone diisocyanate
  • HMD1 hexaterylene diisocyanate
  • Examples of the foam stabilizer include organic silicone foam stabilizers, surfactants, and the like, and mixtures thereof. In the former case, it is preferable not to use it depending on the application, but if it is used, it becomes non-migratory if a silicone foam stabilizer having an active group such as a hydroxy group that reacts with a polyfunctional isocyanate is used. Therefore, it is preferable. Examples of the latter include, but are not limited to, ethylaminooleate, sorbitan monostearate, glycerin monooleate, vinyl biridone, fluorine-based compounds, organic compound-based compounds, and the like.
  • the above compound is used in a cushioning material for a polishing pad, since non-migratory property is desired, so that it is used in an extremely small addition amount, but it is particularly preferably not used.
  • foaming agent examples include water, inert gas such as nitrogen, carbon dioxide and air at normal pressure, halogenated alkanes such as monofluorinated trichloromethane and didichloromethane, and low boiling points such as butane and bentane.
  • a force S including, but not limited to, point alkanes, azobisisobutyl nitrile and the like, which generate cracked nitrogen gas, and the like, and mixtures thereof.
  • a catalyst As other additives, a catalyst, a crosslinking agent, a colorant, a resin modifier, a flame retardant, an ultraviolet absorber, a durability improver, and the like can be arbitrarily used as necessary.
  • the polyurethane foam as the cushion material of the present invention is produced by a conventionally known method such as a one-shot method or a partial prebolimer method using the raw materials as described above.
  • a conventionally known method such as a one-shot method or a partial prebolimer method using the raw materials as described above.
  • the polyurethane foam to be produced is formed into a sheet by molding, continuous sheet molding, or the like, it is preferable for use with a cushion material for a polishing pad.
  • a sheet-like polyurethane foam having a self-skin layer formed by molding, continuous sheet molding, or the like may be used.
  • Cushioning material for polishing pad is usually adjusted in the range of thickness 0.5-2mm, density 300-700kg / m 3 , 25% compressive residual strain 10% or less, 25% compressive stress 0.3-0.7MPa Therefore, the polyurethane foam as the cushioning material of the present invention is The raw materials are used and adjusted arbitrarily within this range.
  • the foams obtained from the polyurethane foam curable compositions were prepared by mixing and agitating a composition comprising a hydrophobic polyol, a polyisocyanate, a catalyst, and other additives. Apply the reaction material obtained on the release surface of the process paper, such as PET film, which has been peeled off using a coating bar. 70 ° CX 3 minutes + 120 ° CX 4 minutes) was produced by a method of obtaining a sheet-like polyurethane foam which was foam-cured and formed a self-skin.
  • the PET film as the process paper to be applied on the upper surface is not subjected to the peeling treatment.
  • the performance evaluation described later was measured using a test piece that had been aged at room temperature for 3 days.
  • a sheet-like polyurethane foam was obtained in the same manner as in Example 1 except that 0.05 part of water as a foaming agent was added.
  • Example 2 A sheet-like polyurethane foam was obtained in the same manner as in Example 1 except that diol urethane-modified MDI (NCO%) was used instead of carbodiimide-modified MDI.
  • NCO% diol urethane-modified MDI
  • a sheet-like polyurethane foam was obtained in the same manner as in Example 1 except that 0.3 part of water as a foaming agent was added and 20 parts of aluminum hydroxide as a flame retardant was added.
  • test piece was placed in the center of a universal testing machine that had an automatic recording device and was able to keep the compression speed constant, and the load at 25% compression of the thickness was read based on the test piece.
  • Pressureshrinking speed is 50mm / min.
  • cushioning materials for polishing pads have a density of 300-700kg / m 3 , 25. /.
  • a compressive stress in the range of 0.3 to 0.7 MPa is used. Therefore, the density and compression hardness are also preferably in the range.
  • Compression residual strain (Thickness before test Thickness after test) / Thickness before test X 100
  • Test specimen weight after 24 hours was measured under an atmosphere of water pressure of 10 cm and 50 ° C., and the increased weight was expressed as a ratio (wt%) to the original weight.
  • Test specimens were immersed in water with a thickness of X 100 mm X 100 mm uncompressed and tested in a 50 ° C oven.
  • test piece After 24 hours was measured under an atmosphere of water pressure of 10 cm and 50 ° C., and the increased thickness was expressed as a percentage (%) to the original thickness.
  • Specimen has thickness of X 100mm X 100mm without pressure Tested in a 50 ° C oven by soaking in water.
  • Table 1 shows the test results of the polyurethane foams of Examples and Comparative Examples.
  • the polyurethane foam of Example 1 has a contact angle with water of 98 °, the water absorption rate of the foam is 1%, and the water 3% moisture content by water is 0.2%. It can be understood that the return elasticity is 2.5%, which is extremely low and excellent in stress dispersibility during initial compression, and is suitable as a cushioning material for polishing pads.
  • the polyurethane foam of Example 2 has a contact angle with water of 98 °, the water absorption rate of the foam is 0.9%, the water swelling rate of water is 0.1%, and the return elastic modulus is extremely low. Is excellent at 2.8% and excellent in stress dispersibility during initial compression, and is suitable as a cushioning material for polishing pads.
  • the polyurethane foam of Comparative Example 1 has a water contact angle of 86 °, The rate is 10 wt% and the water swell rate is as high as 0.6%, and the return elastic modulus is 1.8%, which is inferior to Examples 1 and 2.
  • the polyurethane foam of Comparative Example 3 has a contact angle with water of 81 °, a high water absorption rate and water swelling rate of 52 wt% and 0.9%, and a return elastic modulus of 1.6. %, which is inferior to Examples 1 and 2.
  • the polyurethane foam of Comparative Example 2 has a contact angle with water of 84 °, water absorption and water swell of 39 wt% and 0.7%, and is inferior to Examples 1 and 2.
  • the return elastic modulus is as high as 2.6%, which is comparable to Examples 1 and 2.
  • the reason why the return elastic modulus showed a level equivalent to that in Example 1 despite the fact that it was a polyether-based foam is thought to be that the crosslink density has decreased.
  • polyurethane foam integrated with PET film shows further improvement in water absorption.
  • FIG. 1 is a graph showing a load-deflection curve at the time of compression hardness measurement for explaining a return elastic modulus.

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Abstract

【課題】 うねりのある半導体ウェーハや回路形成過程で局所の段差が生じたウェーハでも、そのうねりや段差に沿ってウェーハ全面を均一に高低差を緩和するように研磨できるポリウレタン発泡体であって、吸水性、水膨潤性が極めて低く、水による膨潤変形が生じ難い研磨パッド用クッション材を提供する。 【解決手段】 ポリオールとポリイソシアネートの反応で得られるポリウレタン発泡体であって、水との接触角が90°以上であるポリウレタン発泡体であることを特徴とする。このポリウレタン発泡体は、疎水性ポリオールを使用したものが好ましく、また、自己スキン層が形成されたものが好ましい。

Description

明 細 書
研磨パッド用クッション材
技術分野
[0001] この発明は、半導体ゥエーハゃ回路形成過程でゥエーハの平坦ィ匕に用いる研磨パ ッド用クッション材に関し、特に、ゥエーハ全体にわたって均一で高精度に平坦ィ匕な 研磨を発現する研磨パッド用クッション材に関する。
背景技術
[0002] 半導体ゥエーハは、化学機械研磨法(以下、 CPM法と略称する)と称される方法に おいて、化学機械的に研磨して平坦化されている。この CPM法における研磨装置で は、研磨パッドが用いられる。この研磨パッドは、表層(上層)と下層で構成されており 、表層は硬質材料 (以下、表層材と称す)で形成され、下層はクッション材 (軟質材料 )で形成される。
従来、この研磨パッドのクッション材はポリウレタンフォームが多く使用されているが 、ポリウレタンフォームのクッション材は、通気性があるため研磨過程で研磨に用いら れるスラリー水分を吸収 '膨潤し、部分的もしくは全体的に「へたり」が生じたり、弾性 が変化したりする。研磨パッドは、表層材とクッション材とが一体に形成されているた めに、クッション材の膨潤変形が進むと表層材にも影響し、均一で精度ある研磨が行 えず、研磨パッドの交換頻度が多くなる課題がある。
[0003] そこで、従来、このような課題を解決するものとして表層材とクッション材の間に防水 性材料層である可とう性のポリエチレン等のフィルムを介在させたもの(例えば、特許 文献 1参照)、および官能基を有するシリコーン整泡材を用いることで水蒸気透過率 を低くし、発泡密度、硬度を調整した厚さバラツキの小さいポリウレタンフォームであ つて、両面に粘着剤層を有するクッション材 (例えば、特許文献 2参照)が提案されて いる。
[0004] 特許文献 1 :特開平 11 156701号公報(請求項 1、 0016)
特許文献 2:特開 2004— 253764号公報(請求項 1、 0008)
発明の開示 発明が解決しょうとする課題
[0005] し力しながら、前記表層材とクッション材の間に防水性材料層を介在させるものは、 防水性材料 (フィルム)を貼る為の工数の増力 P、防水性材料がフィルムであるためフィ ルムを貼る時に皺の生ずるおそれがあり、フィルムの皺によりパッド厚みの均一性の 阻害およびコストアップする、等の課題がある。また、表層材とクッション材の間に防 水性材料層を設けても、クッション材の側面からの水の侵入は防止できず不完全なも のである。
また、前記両面に粘着剤層を有するものは、クッション材そのものの吸湿性が低くて もクッション材が繰り返し圧縮 ·復元を繰り返す常態下においては、水の侵入を防ぐに は不完全なものであった。
[0006] この発明は、このような点に鑑み提案されたものであり、その目的は、うねりのある半 導体ゥエーハゃ回路形成過程で局所の段差が生じたゥエーハでも、そのうねりや段 差に沿ってゥエーハ全面を均一に高低差を緩和するように研磨できるポリウレタン発 泡体のクッション材の提供にある。
より具体的には、クッション材が研磨スラリー水の浸入を極めて低く抑えることで水 による膨潤変形が生じ難い研磨パッド用のクッション材の提供にある。さらには、タツ シヨン材は、初期圧縮状態における復帰弾性領域が広ぐ応力分散性に優れるポリ ウレタン発泡体であり、半導体ゥエーハ表面のうねりや凹凸を均一に緩和する研磨に 好適なポリウレタン発泡体のクッション材の提供にある。即ち、従来の研磨パッド用ク ッシヨン材の課題であった吸水性、水による膨潤性を改善した撥水性で高性能な研 磨パッド用クッション材の提供にある。
課題を解決するための手段
[0007] 前記課題を解決するために、この発明の研磨パッド用クッション材は、ポリオールと ポリイソシァネートの反応で得られるポリウレタン発泡体であって、水との接触角が 90 ° 以上であるポリウレタン発泡体であることを特徴とする。
水との接触角が 90° 以上のポリウレタン発泡体は、撥水性が高 吸水率と水膨潤 性が低くなる。また、ポリオールとポリイソシァネートの反応で得られるポリウレタン発 泡体は、クッション材の初期圧縮時の応力分散性に優れる復帰特性を示し、研磨時 の半導体ゥエーハ表面のうねりや凹凸を平滑で均一に緩和する作用をする。
[0008] また、この発明の研磨パッド用クッション材は、疎水性ポリオールを使用して得られ るポリウレタン発泡体であることを特徴とする。疎水性ポリオールとしてはダイマー酸 ポリエステルポリオールが好適である。
これによりポリウレタン発泡体に撥水性が付与される。
また、前記ポリウレタン発泡体は、 自己スキン層が形成されていることを特徴とする。 自己スキン層を形成することによって、平滑度が高くなり、吸水率も低下するし、粘着 テープ等との密着'性もよくなる。
さらに、前記ポリウレタン発泡体は、 PETフィルムと一体に形成され、一面に PETフ イルムを有することを特徴とする。
これにより研磨パッド用クッション材における露出表面面積が少なくなり、さらに吸水 性が低下する。また、不必要なポリウレタン発泡体の伸縮も防止でき、強度も向上す る。
発明の効果
[0009] この発明の研磨パッド用クッション材によれば、次のような効果を奏する。
(1)撥水性が高ぐ吸水性および水による膨潤性が低ぐ長時間機械的特性の経 時変化がなぐ長時間精度の高い安定した研磨加工が可能となる。それにより研磨 パッド (表層材とクッション材のニ層構造)の交換頻度も激減する。
(2)クッション材の初期圧縮時の応力分散性に優れる復帰特性を有するポリウレタ ン発泡体であるので、研磨時の半導体ゥエーハ表面のうねりや凹凸を平滑で均一に 緩和する研磨が行える。
発明を実施するための最良の形態
[0010] 以下、この発明について詳細に説明する。
この発明の研磨パッド用クッション材は、ポリオールとポリイソシァネートの反応で得 られるポリウレタン発泡体であって、水との接触角が 90° 以上であるポリウレタン発泡 体で構成される。ポリオールとポリイソシァネートの反応で得られるポリウレタン発泡体 は、クッション材の初期圧縮時の応力分散性に優れる復帰特性を示し、研磨時の半 導体ゥエーハ表面のうねりや凹凸を平滑で均一に緩和する。また、水との接触角が 9 0° 以上のポリウレタン発泡体は、撥水性が高ぐ吸水性と水膨潤性を低く抑えること ができ、研磨時の機械的特性の経時変化を長時間に亘つて少なくすることができる。 ポリオールとして、疎水性ポリオールを使用すると、ポリウレタン発泡体に撥水性を付 与することができるので好ましい。また、ポリウレタン発泡体は、 自己スキン層を形成 すると平滑度が高くなり、吸水率も低下するし、粘着テープ等との密着性もよくなるの で好ましい。さらに、ポリウレタン発泡体は、 PETフィルムと一体成形してもよい。これ によりポリウレタン発泡体は、一面に PETフィルムを有することになり、その分露出表 面積が少なくなり吸水性が減少するし、不必要なポリウレタン発泡体の伸縮も防止で き、強度も向上する。
[0011] ここでポリウレタン発泡体の硬化性組成物は、後述する疎水性ポリオールと従来公 知の多官能性ポリイソシァネートの他に、整泡材、硬化触媒、発泡剤、架橋剤、着色 剤、樹脂改質材、難燃剤、紫外線吸収剤、耐久性改良剤等の添加剤を、この発明の 目的を損なわない範囲で添加することができる力 S、特に限定されるものではない。
[0012] 疎水性ポリオールとは、後述するポリオールの相溶性試験において合格するもので ある。具体的には、ダイマー酸系ポリールとして、ダイマー酸とエチレングリコール、ジ エチレングリコール、トリメチロールプロパン、グリセリン等の水酸化物とのエステル化 物、ひまし油及びひまし油変性物、ポリブタジエン系ポリオール及びその水添物、ポ リイソプレン系ポリオール及びその水添化物等、及びこれらの混合物として挙げられ る力 これらに限定されるものではなレ、。これらポリオールは、後述の多官能性イソシ ァネートと予め反応させた OH基末端プレボリマーまたは NCO基末端プレボリマーと して使用される等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
ポリオールの相溶性試験方法は、直径が約 18mm、長さ 180mmのガラス製試験 管に試料 2gを秤量し、予めイソプロピルアルコルと蒸留水が重量比で 75対 25に調 整された溶液をビューレットにより滴下し、液が次第に濁りを生じ試験官を透力して 0 . 5mmの線が見えなくなった時の溶液添カ卩量が 2g以下の試料を合格と判定する。 尚、本試験は 25° の液温で行うものである。
[0013] 多官能性イソシァネートとしては、分子中にイソシァネート基が 2個以上含有する芳 香族ポリイソシァネート及び脂肪族ポリイソシァネートあるいはそれらの変性物である 。具体的には、トルエンジイソシァネート(TDI)、ジフヱニルメタンジイソシァネート(M DI)、イソホロンジイソシァネート(IPDAI)、へキサメテレンジイソシァネート(HMD1)
XD1)等、及びこれらの混合物等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
[0014] 整泡剤としては、有機シリコーン整泡剤や界面活性剤等およびこれらの混合物が 挙げられる。前者では、用途によっては使用しないことが好ましいが、あえて使用する のであれば多官能性イソシァネートと反応するヒドロキシ基 'ァミノ基等の活性基を有 するシリコーン整泡剤を用いると非移行性となるので好ましい。また後者では、ジェチ ルアミノォレエート、ソルビタンモノステアレート、グリセリンモノォレエート、ビニルビ口 リドン、フッ素系、有機化合物系等、およびこれら混合物が挙げられるがこれに限定さ れるものではない。
前記の化合物は、研磨パッド用のクッション材において非移行性が望まれるので極 力少ない添加量で使用するが、特に好ましくは使用しないことである。
[0015] 発泡剤としては、水、常圧で気体の窒素 ·炭酸ガス ·空気等の不活性ガス、モノ弗 化トリ塩化メタンゃジ塩化メタン等のハロゲン化アルカン、ブタンやベンタン等の低沸 点アルカン、分解窒素ガス等を発生するァゾビスイソブチル二トリル等およびこれら混 合物が挙げられる力 S、これに限定されるものではない。
その他添加剤としては、触媒、架橋剤、着色剤、樹脂改質剤、難燃剤、紫外線吸収 剤、耐久性改良剤等を必要に応じて任意に使用することができる。
[0016] この発明のクッション材としてのポリウレタン発泡体は、前記のような諸原料を使用し て、従来から知られているワンショット法、部分プレボリマー法等の方法によって製造 される。製造されるポリウレタン発泡体は、モールド成形、連続シート成形等によって シート状に形成すると、研磨パッド用クッション材と使用するのに好都合となるので好 ましい。また、モールド成形、連続シート成形等で自己スキン層が形成されたシート 状のポリウレタン発泡体としていもよい。
研磨パッド用クッション材は、通常、厚み 0. 5〜2mm、密度 300〜700kg/m3、 2 5%圧縮残留歪が 10%以下、 25%圧縮応力 0. 3〜0. 7MPaの範囲で調整された ものが使用されるので、この発明のクッション材としてのポリウレタン発泡体も、前記諸 原料を使用しこのような範囲に任意に調整する。
[0017] 次に、この発明を実施例および比較例により具体的に説明する。ここで部おょび% は重量基準とする。この実施例および比較例におけるポリウレタン発泡体の硬化性 組成物で得られる発泡体の作成は、疎水性ポリオール、ポリイソシァネート、触媒、そ の他添加剤等からなる配合物を混合撹拌して得られた反応原料を塗布バーを用い て剥離処理を施した PETフィルム等の工程紙の剥離面に均一塗布後、上面にも剥 離処理面がくるように工程紙を被せた後に加熱オープン(70°C X 3分 + 120°C X 4 分)で発泡硬化し自己スキンを形成させたシート状のポリウレタン発泡体を得る方法 で作製した。 PETフィルムと一体のポリウレタン発泡体の作成は、前記において上面 に被せる工程紙としての PETフィルムが剥離処理を施さないものを使用する。後述 する性能評価は常温で 3日間エージングしたものを試験片として測定を行った。 実施例 1
[0018] ダイマー酸と DEGを反応させたダイマー酸ポリエステルポリオール(平均分子畳 14 00、水酸基価 80) 100部と水 0. 1部、ァミン触媒(SA. 102サンアボット製) 0. 2部を 良く撹拌した。この混合物にカルボジイミド変成 MDI (以下 MDIと略す、 NC〇29. 5 %)を NCOZOH比 1. 05となる様に添カ卩し速やかに撹拌し剥離処理した PETフィル ムに均一に塗布することで厚み 1. 2mmで密度 55kg/m3のシート状のポリウレタン 発泡体を得た。
実施例 2
[0019] 発泡剤である水を 0. 05部添加した以外は実施例 1と同様にしてシート状のポリウレ タン発泡体を得た。
比較例 1
[0020] 実施例 1のダイマー酸と DEGを反応させたダイマー酸ポリエステルポリオールに代 えて、グリセリンに PoZEo付加したポリエーテルポリオール(平均分子量 3000、水 酸基価 57)を使用した以外は前記実施例 1と同様にしてシート状のポリウレタン発泡 体を得た。
比較例 2 [0021] カルボジイミド変成 MDIに代えてジオールウレタン変成の MDI (NCO%)を使用し た以外は前記実施例 1と同様にしてシート状のポリウレタン発泡体を得た。
比較例 3
[0022] 発泡剤である水を 0. 3部添加し難燃剤の水酸化アルミニウム 20部を添加した以外は 前記実施例 1と同様にしてシート状のポリウレタン発泡体を得た。
[0023] 次に、これら実施例および比較例で得たポリウレタン発泡体について、水との接触 角、密度、圧縮硬さ、復帰弾性率、 25%圧縮残留歪、吸水率および水膨潤率、等の 項目について性能評価試験を行った。試験方法を(1)に、およびその試験結果から 得られる性能評価内容を(2)に示す。
水との接触角:
(1)試験片をアルミニウム箔に挟み、温度 180〜200t>圧力 40〜50kgZcm2で プレスしてフィルム状にしアルミニウム箔を剥がしたものの表面に水滴を滴下し、試験 片と水滴が接する接触角を接触角計で測定した値である。接触角計としては、協和 接触角計 (CA_ A協和化学社製)を使用。
(2)接触角が 90° 以上で撥水性が付与され、吸水率と水膨潤率が低くなる。撥水 性を付与するには疎水性ポリオールを使用する。反応性シリコーン整泡剤で得られ るポリウレタン発泡体は撥水性が高まるし、シリコーンのブリードアウトを抑制し粘着剤 との接着力が向上する。疎水性付与で石油樹脂やオイル等を添加することができる 力 半導体ゥヱーハへの付着を抑えるべく最低限に留める必要がある。
[0024] 密度:
(1) jIS K6400に準拠。試験片は 100mm X 100mmに打ち抜いた後、 9箇所の 厚みを測定 (n= 2)。
(2)ポリウレタン発泡体の特性に影響を与えるが、発泡剤の水、有機発泡剤の量で 調整可能である。密度と圧縮硬さは密接な関係があり、密度が高いと圧縮硬さの値 が大きくなる。
[0025] 圧縮硬さ:
(1)自動記録装置を有し、圧縮速度を一定に保つことの出来る万能試験機の中央 に試験片を置き、試験片をもと厚みの 25%圧縮時の荷重をそれぞれ読み取った。圧 縮速度は 50mm/ min。
(2)密度に大きく左右される。ポリオールやポリイソシァネートの官能基数 fでも影響 を受ける。 fが大きいと圧縮硬さの値は大きくなる。
通常、研磨パッド用クッション材は、密度 300〜700kg/m3、 25。/。圧縮応力 0. 3 〜0. 7MPaの範囲のものが使用される。従って、前記密度及び圧縮硬さもその範囲 が好ましい。
[0026] 復帰弾性率:
(1)図 1に示すように圧縮硬さ測定時の荷重一たわみ曲線から直線性が得られるた わみ率を求める。このたわみ率(復帰弾性率)が大きレ、値ほど好ましレ、。
(2)初期圧縮時の復帰弾性率が大きい程、応力分散性が良くなり、半導体ゥエー ハのうねりや凹凸、段差等を緩和するので、研磨パッド用クッション材として好適とな る。
[0027] 25%圧縮残留歪:
(1)容易に変形しなレ、平滑な 2枚の圧縮用金属板を用い、試験片の厚さの 75%に 平行に圧縮固定して、温度 23 ± 2°Cの環境に 24時間保持する。 24時間後、試験片 を圧縮板から取り出し、 30分放置した後、厚さを測定する。
圧縮残留歪 = (試験前の厚み 試験後の厚み) /試験前の厚み X 100
(2)圧縮残留歪の値が大きくへタリが生ずると、長期のクッション性が劣り、好ましく ない。
[0028] 吸水率:
(1)水圧 10cm, 50°C雰囲気下で 24時間後の試験片サンプルの重量を測定し、増 加した重量を元の重量に対する割合 (wt%)で表した。試験片は厚み X 100mm X 1 00mmを無圧縮で水に浸漬後、 50°Cオーブン中で試験。
(2)撥水性が高いものほど、吸水率は小さい値を示す。独立気泡があると吸水率は 小さい値を示す。
[0029] 水膨潤率:
(1)水圧 10cm、 50°C雰囲気下で 24時間後の試験片の厚みを測定し、増加した厚 みを元厚みに対する割合(%)で表した。試験片は厚さ X 100mm X 100mmを無圧 縮で水に浸漬し、 50°Cオーブン中で試験。
(2)吸水率は小さく撥水性が高いものほど、水膨潤率は小さい値を示す。
[0030] 次に前記実施例および比較例のポリウレタン発泡体の試験結果を表 1に示す。
[0031] [表 1]
Figure imgf000010_0001
ポリオール Z MDI種類
A :ダイマー酸ポリエステルポリオール/ MDI
B:グリセリンに Po/Eo付加したポリエーテルポリオール/ MDI
C:グリセリンに PoZEo付加したポリエーテルポリオール Zウレタン(ジオール)変成 の MDI
D:グリセリンに Po/Eo付加したポリエーテルポリオール +水酸化アルミニウム含有 /MDI
[0032] 前期試験結果によれば、実施例 1のポリウレタン発泡体は、水との接触角が 98° で あって発泡体の吸水率 1 %、水による水 3彭潤率が 0. 2 %と極めて低ぐさらに復帰弾 性率は 2. 5 %で初期圧縮時の応力分散性に優れ、研磨パッド用クッション材として 適していることが理解できる。
また、実施例 2のポリウレタン発泡体は、水との接触角が 98° であって発泡体の吸 水率 0. 9 %、水による水膨潤率 0. 1 %と極めて低ぐかつ復帰弾性率は 2. 8 %とさら に良く初期圧縮時の応力分散性に優れ、研磨パッド用クッション材として好適である こと力理角军できる。
これに対し比較例 1のポリウレタン発泡体では、水との接触角が 86° であり、吸水 率 10wt%および水膨潤率 0. 6%と高いものであり、さらに復帰弾性率も 1. 8%で実 施例 1および 2に比べ劣るものである。また、比較例 3のポリウレタン発泡体は、水との 接触角が 81° であり、吸水率および水膨潤率も 52wt%および 0. 9%と高いもので あり、さらに復帰弾性率も 1. 6%であり、実施例 1および 2に比べ劣るものである。比 較例 2のポリウレタン発泡体は、水との接触角が 84° であり、吸水率および水膨潤率 も 39wt%および 0. 7%であり、実施例 1および 2と比べ劣るものである力 復帰弾性 率は 2. 6%と高い値を示し、実施例 1および 2と遜色がない。復帰弾性率がポリエー テル系の発泡体であるにもかかわらず実施例 1相当のレベルを示したのは、架橋密 度が低下したためと考えられる。
また、当然ながら PETフィルム一体のポリウレタン発泡体は、吸水率において更に 向上していることを示している。
[0033] なお、前記実施の形態および実施例は、この発明を制限するものではなぐこの発 明は要旨を逸脱しなレ、範囲にぉレ、て種々の変形が許容される。
図面の簡単な説明
[0034] [図 1]復帰弾性率を説明する圧縮硬さ測定時の荷重一たわみ曲線を示すグラフ図で ある。
符号の説明
[0035] b 求めたたわみ率

Claims

請求の範囲
[1] ポリオールとポリイソシァネートの反応で得られるポリウレタン発泡体であって、水と の接触角が 90° 以上であるポリウレタン発泡体であることを特徴とする研磨パッド用 クッション材。
[2] 前記ポリウレタン発泡体は、疎水性ポリオールを使用して得られるポリウレタン発泡 体であることを特徴とする請求項 1記載の研磨パッド用クッション材。
[3] 前記ポリウレタン発泡体は、 自己スキン層が形成されていることを特徴とする請求項
1または 2記載の研磨パッド用クッション材。
[4] 前記ポリウレタン発泡体は、 PETフィルムと一体に成形され、一面に PETフィルムを 有することを特徴とする請求項 1乃至 3のいずれかに記載の研磨パッド用クッション材
[5] 前記ポリウレタン発泡体における疎水性ポリオールは、ダイマー酸ポリエステルポリ ールである請求項 2記載の研磨パッド用クッション材。
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