WO2022153961A1 - 研磨パッド、研磨パッドの製造方法、及び光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法 - Google Patents

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polishing
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佳秀 川村
哲平 立野
浩 栗原
さつき 鳴島
大和 ▲高▼見沢
恵介 越智
哲明 川崎
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富士紡ホールディングス株式会社
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    • H01L21/304Mechanical treatment, e.g. grinding, polishing, cutting

Definitions

  • the present invention relates to a polishing pad, a method for manufacturing a polishing pad, and a method for polishing the surface of an optical material or a semiconductor material.
  • the polishing pad of the present invention is used for polishing optical materials, semiconductor wafers, semiconductor devices, substrates for hard disks, etc., and is particularly suitable for polishing devices in which an oxide layer, a metal layer, etc. are formed on a semiconductor wafer. Used for.
  • a hard polishing pad is generally used to polish the surface of such various materials, particularly the surface of a semiconductor device, flatly.
  • the polishing layer in many hard polishing pads has an isocyanate terminal which is a reaction product of an isocyanate component such as tolylene diisocyanate (TDI) and a polyol component containing a high molecular weight polyol such as polytetramethylene ether glycol (PTMG).
  • an isocyanate component such as tolylene diisocyanate (TDI)
  • TDI tolylene diisocyanate
  • PTMG polytetramethylene ether glycol
  • the high molecular weight polyol that forms the isocyanate-terminated urethane prepolymer forms a soft segment of polyurethane, and PTMG has been conventionally often used as the high molecular weight polyol from the viewpoint of ease of handling and appropriate rubber elasticity.
  • a polishing pad using a polyol different from the conventionally used PTMG or the like is desired.
  • Patent Document 1 discloses a polishing pad containing a polyol blend, which is a mixture of polypropylene glycol (PPG) and PTMG, a polyamine or a polyamine mixture, and a polyurethane reaction product of toluene diisocyanate.
  • the polishing pad of Patent Document 1 reduces the defect rate by using a mixture of PPG and PTMG as a polyol blend forming a polyurethane reaction product.
  • a polishing pad capable of suppressing defects in the object to be polished is also desired.
  • a polishing pad that suppresses defects in the object to be polished and has an excellent polishing rate is also desired.
  • Patent Document 2 discloses that a polishing pad formed by using polypropylene glycol (PPG) as a high molecular weight polyol of an isocyanate-terminated urethane prepolymer has excellent step-eliminating performance and less occurrence of defects.
  • PPG polypropylene glycol
  • the wear resistance of the polishing layer is poor and the life of the polishing pad may be shortened.
  • the total amount of the high molecular weight polyol is PPG as in the polishing pad described in Patent Document 2
  • the obtained isocyanate-terminated urethane prepolymer tends to be softened.
  • the isocyanate-terminated urethane prepolymer tends to be softened.
  • a polishing pad that has excellent step-eliminating performance, can suppress dishing, and can suppress defects is also desired.
  • the present invention uses a polishing pad using a polyol different from the conventionally used PTMG or the like as a high molecular weight polyol of the isocyanate-terminated urethane prepolymer forming the polishing layer, a method for producing the polishing pad, and the polishing pad. It is an object of the present invention to provide a method for polishing the surface of an optical material or a semiconductor material.
  • Another object of the present invention is to provide a polishing pad capable of suppressing defects in an object to be polished, a method for manufacturing the polishing pad, and a method for polishing the surface of an optical material or a semiconductor material using the polishing pad. And.
  • the present invention also provides a polishing pad having an excellent polishing rate, a method for manufacturing the polishing pad, and a method for polishing the surface of an optical material or a semiconductor material using the polishing pad while suppressing defects in the object to be polished. Another purpose is to do.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and another object of the present invention is to provide a polishing pad which is excellent in step eliminating performance, can suppress dishing, and can suppress defects.
  • a polishing pad having a polishing layer containing a polyurethane resin having a polishing layer containing a polyurethane resin.
  • the polyurethane resin is a cured product of a curable resin composition containing an isocyanate-terminated urethane prepolymer and a curing agent, and the isocyanate-terminated urethane prepolymer is a reaction product of a polyol component and a polyisocyanate component.
  • the polishing pad, wherein the polyol component contains a polyol having a carbonate group in the molecule.
  • the polyether polycarbonate diol contains a structural unit derived from polytetramethylene ether glycol, and the number average molecular weight of the structural unit derived from the polytetramethylene ether glycol is 100 to 1500, [2] or [3]. ]
  • the polishing pad described in. [5] The polishing pad according to any one of [2] to [4], wherein the polyether polycarbonate diol has a number average molecular weight of 200 to 5000.
  • the polyol component contains a high molecular weight polyol, and the high molecular weight polyol contains a polyol having a carbonate group in the molecule.
  • the polishing pad according to [6] or [7], wherein the polyol having a carbonate group in the molecule contains a polyether polycarbonate diol represented by the following formula (II): (In the above formula (II), R 1 is a divalent hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms, and a plurality of R 1s may be the same or different.
  • n 2 to 30 m is 0.1 to 20. ).
  • R 1 in the formula (II) is at least one selected from the group consisting of ethylene, isopropylene, and n-butylene.
  • the polishing pad according to any one of [6] to [10], wherein the high molecular weight polyol further contains a polyether polyol.
  • the polyol component contains a high molecular weight polyol and contains The high molecular weight polyol contains a polyol having a carbonate group in the molecule, and the number average molecular weight of the polyol having a carbonate group in the molecule is Mna.
  • the polyisocyanate component contains tolylene diisocyanate.
  • the curing agent contains 3,3'-dichloro-4,4'-diaminodiphenylmethane.
  • the curable resin composition further contains microhollow spheres.
  • a polishing pad having a polishing layer containing a polyurethane resin having a polishing layer containing a polyurethane resin.
  • the polyurethane resin is a cured product of a curable resin composition containing an isocyanate-terminated urethane prepolymer and a curing agent, and the isocyanate-terminated urethane prepolymer is a reaction product of a polyol component and a polyisocyanate component.
  • n is an integer from 2 to 30 m is an integer from 1 to 20. ).
  • R 1 in the formula (I) is an n-butylene group and / or a 2-methylbutylene group.
  • [4A] The polishing pad according to any one of [1A] to [3A], wherein the polyether polycarbonate diol has a number average molecular weight of 200 to 5000.
  • [5A] The polishing pad according to any one of [1A] to [4A], wherein the polyisocyanate component contains tolylene diisocyanate.
  • [6A] The polishing pad according to any one of [1A] to [5A], wherein the curing agent contains 3,3'-dichloro-4,4'-diaminodiphenylmethane.
  • [7A] The polishing pad according to any one of [1A] to [6A], wherein the curable resin composition further contains microhollow spheres.
  • [8A] The method for manufacturing a polishing pad according to any one of [1A] to [7A], which comprises a step of forming the polishing layer.
  • [9A] A method for polishing the surface of an optical material or a semiconductor material, which is a step of polishing the surface of the optical material or the semiconductor material using the polishing pad according to any one of [1A] to [7A]. The method described above.
  • a polishing pad having a polishing layer containing a polyurethane resin is a cured product of a curable resin composition containing an isocyanate-terminated urethane prepolymer and a curing agent, and the isocyanate-terminated urethane prepolymer is a reaction product of a polyol component and a polyisocyanate component.
  • the polyol component contains a high molecular weight polyol, and the high molecular weight polyol contains a polyol having a carbonate group in the molecule.
  • [4B] The polishing pad according to [3B], wherein R 1 in the formula (II) is at least one selected from the group consisting of ethylene, isopropylene, and n-butylene.
  • R 1 in the formula (II) is at least one selected from the group consisting of ethylene, isopropylene, and n-butylene.
  • [5B] The polishing pad according to any one of [1B] to [4B], wherein the number average molecular weight of the polyol having a carbonate group in the molecule is 200 to 5000.
  • [6B] The polishing pad according to any one of [1B] to [5B], wherein the high molecular weight polyol further contains a polyether polyol.
  • the curing agent contains 3,3'-dichloro-4,4'-diaminodiphenylmethane.
  • [10B] The polishing pad according to any one of [1B] to [9B], wherein the curable resin composition further contains microhollow spheres.
  • [11B] The method for manufacturing a polishing pad according to any one of [1B] to [10B], which comprises a step of forming the polishing layer.
  • [12B] A method for polishing the surface of an optical material or a semiconductor material, wherein the surface of the optical material or the semiconductor material is polished using the polishing pad according to any one of [1B] to [10B]. The method described above.
  • a polishing pad having a polishing layer containing a polyurethane resin is a cured product of a curable resin composition containing an isocyanate-terminated urethane prepolymer and a curing agent, and the isocyanate-terminated urethane prepolymer is a reaction product of a polyol component and a polyisocyanate component.
  • the polyol component contains a high molecular weight polyol and contains The high molecular weight polyol contains a polyol having a carbonate group in the molecule and having a number average molecular weight of Mna.
  • the polishing pad having a number average molecular weight of the isocyanate-terminated urethane prepolymer of Mna or less.
  • [2C] In the molecular weight distribution in terms of polyethylene glycol / polyethylene oxide (PEG / PEO) measured by gel permeation chromatography (GPC) of the isocyanate-terminated urethane prepolymer, the peak top of the peak existing in the region of molecular weight 700 to 10000.
  • PEG / PEO polyethylene glycol / polyethylene oxide
  • GPC gel permeation chromatography
  • [3C] The polishing pad according to [1C] or [2C], wherein the number average molecular weight Mna of the polyol having a carbonate group in the molecule is 500 to 2500.
  • [4C] The polishing pad according to any one of [1C] to [3C], wherein the isocyanate-terminated urethane prepolymer has a number average molecular weight of 3500 or less.
  • [5C] The polishing pad according to [4C], wherein the isocyanate-terminated urethane prepolymer has a number average molecular weight of 2000 or less.
  • [8C] The polishing pad according to [7C], wherein R 1 in the formula (III) is at least one selected from the group consisting of ethylene, isopropylene, and n-butylene.
  • R 1 in the formula (III) is at least one selected from the group consisting of ethylene, isopropylene, and n-butylene.
  • the polyisocyanate component contains tolylene diisocyanate.
  • [11C] The polishing pad according to any one of [1C] to [10C], wherein the curing agent contains 3,3'-dichloro-4,4'-diaminodiphenylmethane.
  • [12C] The polishing pad according to any one of [1C] to [11C], wherein the curable resin composition further contains microhollow spheres.
  • [13C] The method for manufacturing a polishing pad according to any one of [1C] to [12C], which comprises a step of forming the polishing layer.
  • [14C] A method for polishing the surface of an optical material or a semiconductor material, wherein the surface of the optical material or the semiconductor material is polished using the polishing pad according to any one of [1C] to [12C]. The method described above.
  • the present invention can provide a polishing pad using a polyol different from the conventionally used PTMG or the like as a high molecular weight polyol of an isocyanate-terminated urethane prepolymer forming a polishing layer.
  • the polishing pad of one embodiment of the present invention can suppress defects in the object to be polished.
  • the polishing pad of one embodiment of the present invention suppresses defects in the object to be polished and has an excellent polishing rate.
  • the polishing pad of another embodiment of the present invention is excellent in step eliminating performance, can suppress dishing, and can suppress defects.
  • FIGS. 5A to 5C are schematic views showing a state in which the step is eliminated by polishing.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the polishing amount and the step.
  • FIG. 7 (a) and 7 (b) are graphs showing the evaluation results of the step eliminating performance of the polishing pads of Examples 1B and 10B and Comparative Examples 1B and 8B.
  • 8 (c) and 8 (d) are graphs showing the evaluation results of the step eliminating performance of the polishing pads of Examples 1B and 10B and Comparative Examples 1B and 8B.
  • FIG. 9 is a graph showing the evaluation results of the defects of the polishing pads of Examples 1B and 10B and Comparative Examples 1B and 8B.
  • 10 (a) to 10 (c) are schematic views showing a state in which the step is eliminated by polishing.
  • FIG. 11 is a graph showing the relationship between the polishing amount and the step.
  • FIG. 12 is a graph showing the results of GPC measurement of the isocyanate-terminated urethane prepolymer used in Examples 1C and 2C and Comparative Examples 1C and 2C.
  • 13 (a) and 13 (b) are graphs showing the evaluation results of the step eliminating performance of the polishing pads of Examples 1C and 2C and Comparative Examples 1C and 2C.
  • 14 (c) and 14 (d) are graphs showing the evaluation results of the step eliminating performance of the polishing pads of Examples 1C and 2C and Comparative Examples 1C and 2C.
  • FIG. 15 is a graph showing the evaluation results of the defects of the polishing pads of Examples 1C and 2C and Comparative Examples 1C and 2C.
  • the polishing pad of the present invention A polishing pad having a polishing layer containing a polyurethane resin.
  • the polyurethane resin is a cured product of a curable resin composition containing an isocyanate-terminated urethane prepolymer and a curing agent, and the isocyanate-terminated urethane prepolymer is a reaction product of a polyol component and a polyisocyanate component.
  • the polyol component contains a polyol having a carbonate group in the molecule. Examples of the polishing pad of the present invention include the polishing pads of the first to third embodiments described later.
  • the polyether polycarbonate diol (PEPCD) represented by the above formula (I) has a carbonate group, it is considered to have lower crystallinity than PTMG, and the crystallinity of the isocyanate-terminated urethane prepolymer formed from the PEPCD is considered to be lower. Is also expected to be low.
  • the crystallinity of the isocyanate-terminated urethane prepolymer forming the polishing layer becomes low, it is considered that the dust of the polishing layer generated during polishing is less likely to aggregate and it is difficult to form a large lump, and as a result, in the object to be polished. It is presumed that the defect can be suppressed.
  • the “particle” means a particle in which fine particles contained in the polishing slurry or the like, which are attached to the surface of the object to be polished, remain.
  • the “pad waste” means the dust of the polishing layer that adheres to the surface of the object to be polished and is generated by the surface of the polishing layer in the polishing pad being worn during the polishing process.
  • “scratch” means a scratch on the surface of the object to be polished.
  • "defect” is a general term for defects including the above-mentioned particles, pad scraps, scratches, and the like.
  • polishing pad of the first embodiment the method of manufacturing the polishing pad, and the method of polishing the surface of the optical material or the semiconductor material will be described.
  • the polishing pad of the first embodiment has a polishing layer containing a polyurethane resin, and the polyurethane resin cures a curable resin composition containing an isocyanate-terminated urethane prepolymer and a curing agent.
  • the isocyanate-terminated urethane prepolymer is a reaction product of a polyol component and a polyisocyanate component, and the polyol component contains a polyether polycarbonate diol represented by the following formula (I).
  • R 1 is a divalent hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms, and a plurality of R 1s may be the same or different.
  • n is an integer from 2 to 30
  • m is an integer from 1 to 20.
  • the polishing pad of the first embodiment has a polishing layer containing a polyurethane resin.
  • the polishing layer is arranged at a position in direct contact with the material to be polished, and the other part of the polishing pad may be composed of a material for supporting the polishing pad, for example, a highly elastic material such as rubber. Depending on the rigidity of the polishing pad, the polishing layer can be used as the polishing pad.
  • the polishing pad of the first embodiment has no significant difference in shape from a general polishing pad except that it can suppress defects in the object to be polished, and can be used in the same manner as a general polishing pad, for example.
  • the polishing layer can be pressed against the material to be polished while rotating the polishing pad for polishing, or the material to be polished can be pressed against the polishing layer for polishing while rotating.
  • the polishing pad of the first embodiment can be produced by a generally known manufacturing method such as molding or slab molding.
  • a polyurethane block is formed by these manufacturing methods, the block is made into a sheet by slicing or the like, a polishing layer formed of a polyurethane resin is formed, and the block is bonded to a support or the like.
  • the polishing layer can be formed directly on the support.
  • the polishing layer is a polishing pad of the first embodiment in which a double-sided tape is attached to the surface side of the polishing layer opposite to the polishing surface and cut into a predetermined shape.
  • the double-sided tape is not particularly limited, and can be arbitrarily selected and used from the double-sided tapes known in the art.
  • the polishing pad of the first embodiment may have a single-layer structure composed of only a polishing layer, and another layer (lower layer, support layer) is bonded to the surface side of the polishing layer opposite to the polishing surface. It may consist of multiple layers.
  • the polishing layer is formed by preparing a curable resin composition containing an isocyanate-terminated urethane prepolymer and a curing agent, and curing the curable resin composition.
  • the polishing layer can be made of a foamed polyurethane resin, but foaming can be performed by dispersing a foaming agent containing microhollow spheres in the polyurethane resin. In this case, it can be molded by preparing a curable resin composition containing an isocyanate-terminated urethane prepolymer, a curing agent, and a foaming agent, and foam-curing the curable resin composition.
  • the curable resin composition may be, for example, a two-component composition prepared by mixing a liquid A containing an isocyanate-terminated urethane prepolymer and a liquid B containing a curing agent component.
  • the other components may be contained in solution A or solution B, but if a problem occurs, the composition is further divided into a plurality of solutions and mixed with three or more solutions to obtain a composition. be able to.
  • the isocyanate-terminated urethane prepolymer is a product obtained by reacting a polyol component with a polyisocyanate component, and the polyol component contains a polyether polycarbonate diol represented by the above formula (I).
  • the NCO equivalent (g / eq) of the isocyanate-terminated urethane prepolymer is preferably less than 600, more preferably 350 to 550, and most preferably 400 to 500.
  • the NCO equivalent (g / eq) is within the above numerical range, a polishing pad having appropriate polishing performance can be obtained.
  • R 1 is a divalent hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms, and examples of R 1 include ethylene, n-propylene, isopropylene, and n.
  • -Butylene, isobutylene, 1,1-dimethylethylene, n-pentylene, 2,2-dimethylpropylene, 2-methylbutylene and the like can be mentioned, and in particular, it may be an n-butylene group and / or a 2-methylbutylene group. preferable.
  • the plurality of R 1s may be the same or different, but are preferably the same.
  • n is an integer of 2 to 30, preferably an integer of 3 to 15, and more preferably an integer of 3 to 10.
  • m is an integer of 1 to 20, preferably an integer of 1 to 10, and more preferably an integer of 1 to 5.
  • the polyether polycarbonate diol preferably contains a structural unit derived from polytetramethylene ether glycol, and the structural unit derived from the polytetramethylene ether glycol is ⁇ (R1 ⁇ O) n in the above formula (I). It is preferably the portion represented by ⁇ .
  • the number average molecular weight of the structural unit derived from the polytetramethylene ether glycol is preferably 100 to 1500, more preferably 150 to 1000, and most preferably 200 to 850.
  • the number average molecular weight of the polyether polycarbonate diol is preferably 200 to 5000, more preferably 500 to 3000, and most preferably 800 to 2500.
  • the structural unit derived from the polytetramethylene ether glycol and the number average molecular weight of the polyether polycarbonate diol can be measured as a polystyrene-equivalent molecular weight based on gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions.
  • the content of the above-mentioned polyether polycarbonate diol with respect to the entire isocyanate-terminated urethane prepolymer is preferably 25 to 75% by weight, more preferably 35 to 65% by weight, and most preferably 40 to 60% by weight.
  • the content of the above-mentioned polyether polycarbonate diol is within the above-mentioned numerical range, the defect in the object to be polished can be suppressed, and a high polishing rate can be achieved.
  • Examples of the polyol component other than the above-mentioned polyether polycarbonate diol contained in the isocyanate-terminated urethane prepolymer include a low molecular weight polyol, a high-molecular-weight polyol other than the above-mentioned polyether polycarbonate diol, or a combination thereof.
  • the low molecular weight polyol is a polyol having a number average molecular weight of 30 to 300
  • the high molecular weight polyol is a polyol having a number average molecular weight of more than 300.
  • the number average molecular weight of the low molecular weight polyol and the high molecular weight polyol other than the polyether polycarbonate diol is the same as that shown in the structural unit derived from the polytetramethylene ether glycol and the number average molecular weight of the polyether polycarbonate diol. Can be measured by
  • low molecular weight polyol examples include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, and neopentyl glycol.
  • examples thereof include pentandiol, 3-methyl-1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, or a combination thereof.
  • polyether polyols such as polytetramethylene ether glycol (PTMG), polyethylene glycol, and polypropylene glycol
  • Polyester polyols such as a reaction product of ethylene glycol and adipic acid and a reaction product of butylene glycol and adipic acid
  • Polycarbonate polyol Polycaprolactone polyols; or combinations thereof;
  • the content of the polyether polycarbonate diol with respect to the entire high molecular weight polyol is preferably 80 to 100% by weight, more preferably 85 to 100% by weight, and most preferably 90 to 100% by weight.
  • the content of the above-mentioned polyether polycarbonate diol is within the above-mentioned numerical range, the defect in the object to be polished can be suppressed, and a high polishing rate can be achieved.
  • the high molecular weight polyol may be made of the polyether polycarbonate diol.
  • Polyisocyanate component As a polyisocyanate component contained in the isocyanate-terminated urethane prepolymer, for example, m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, 2,6-Toluene diisocyanate (2,6-TDI), 2,4-Toluene diisocyanate (2,4-TDI), Naphthalene-1,4-diisocyanate, Diphenylmethane-4,4'-diisocyanate (MDI), 4,4'-Methylene-bis (cyclohexyl isocyanate) (hydrogenated MDI), 3,3'-dimethoxy-4,4'-biphenyldiisocyanate, 3,3'-Dimethyldiphenylmethane-4,4'-diisocyanate, Xylylene-1,4-diisocyanate, 4,4'-Diphenylpropanediisocyanate, Trim
  • 2,6-toluene diisocyanate (2,6-TDI), 2,4-toluene diisocyanate (2,4-TDI) and the like are used from the viewpoint of the polishing characteristics and mechanical strength of the obtained polishing pad. It is preferable to use tolylene diisocyanate.
  • Examples of the curing agent contained in the curable resin composition include amine-based curing agents described below.
  • Examples of the polyamine constituting the amine-based curing agent include diamines, which include alkylenediamines such as ethylenediamine, propylenediamine and hexamethylenediamine; and fats such as isophoronediamine and dicyclohexylmethane-4,4'-diamine.
  • Diamine having a group ring Diamine having an aromatic ring such as 3,3'-dichloro-4,4'-diaminodiphenylmethane (also known as methylenebis-o-chloroaniline) (hereinafter abbreviated as MOCA); 2- Diamines having hydroxyl groups such as hydroxyethylethylenediamine, 2-hydroxyethylpropylenediamine, di-2-hydroxyethylethylenediamine, di-2-hydroxyethylpropylenediamine, 2-hydroxypropylethylenediamine, di-2-hydroxypropylethylenediamine, especially hydroxy Alkylalkylenediamine; or a combination thereof can be mentioned.
  • trifunctional triamine compounds and tetrafunctional or higher functional polyamine compounds can also be used.
  • a particularly preferable curing agent is the above-mentioned MOCA, and the curing agent may also consist of MOCA.
  • the chemical structure of this MOCA is as follows.
  • the total amount of the curing agent is such that the ratio of the number of moles of NH 2 of the curing agent (the number of moles of NH 2 / the number of moles of NCO) to the number of moles of NCO of the isocyanate-terminated urethane prepolymer is preferably 0.7 to 1. Use an amount of 0.1, more preferably 0.75 to 1.0, and most preferably 0.8 to 0.95.
  • the curable resin composition can further comprise microhollow spheres.
  • a foam can be formed by mixing the fine hollow spheres with the polyurethane resin.
  • the microhollow spheres are an unexpanded heat-expandable microsphere composed of an outer shell (polymer shell) made of a thermoplastic resin and a low boiling point hydrocarbon contained in the outer shell, and an unexpanded heat-expandable microsphere. A spherical body that has been heated and expanded.
  • a thermoplastic resin such as an acrylonitrile-vinylidene chloride copolymer, an acrylonitrile-methylmethacrylate copolymer, or a vinyl chloride-ethylene copolymer
  • a low boiling point hydrocarbon contained in the polymer shell for example, isobutane, pentane, isopentane, petroleum ether, or a combination thereof can be used.
  • a catalyst generally used in the art may be added to the curable resin composition.
  • the above-mentioned polyisocyanate component can be additionally added to the curable resin composition later, and the weight ratio of the additional polyisocyanate component to the total weight of the isocyanate-terminated urethane prepolymer and the additional polyisocyanate component can be determined. It is preferably 0.1 to 10% by weight, more preferably 0.5 to 8% by weight, and particularly preferably 1 to 5% by weight.
  • the above-mentioned polyisocyanate component can be used without particular limitation, but 4,4'-methylene-bis (cyclohexylisocyanate) (hydrogenated MDI) Is preferable.
  • the method for polishing the surface of the optical material or semiconductor material according to the first embodiment is a step of polishing the surface of the optical material or semiconductor material using the above-mentioned polishing pad.
  • the method of polishing the surface of the optical material or the semiconductor material of the first embodiment can further include the step of supplying the slurry to the surface of the polishing pad, the surface of the optical material or the semiconductor material, or both of them.
  • the liquid component contained in the slurry is not particularly limited, and examples thereof include water (pure water), acid, alkali, organic solvent, or a combination thereof, and are selected depending on the material of the object to be polished, desired polishing conditions, and the like. ..
  • the slurry preferably contains water (pure water) as a main component, and preferably contains 80% by weight or more of water with respect to the entire slurry.
  • the abrasive grain component contained in the slurry is not particularly limited, and examples thereof include silica, zirconium silicate, cerium oxide, aluminum oxide, manganese oxide, and combinations thereof.
  • the slurry may contain other components such as an organic substance soluble in a liquid component and a pH adjuster.
  • a polyol having a carbonate group in the molecule having a carbonate group content of 1.5 to 21.0% by weight is considered to have lower crystallinity than PTMG because it has an appropriate content of carbonate group. It is considered that the crystallinity of the isocyanate-terminated urethane prepolymer formed from the polyol having a carbonate group in the molecule is also lowered.
  • the crystallinity of the isocyanate-terminated urethane prepolymer forming the polishing layer becomes low, it is considered that the dust of the polishing layer generated during polishing is less likely to aggregate and it is difficult to form a large lump, and as a result, in the object to be polished. It is presumed that the step elimination performance is improved, the dishing can be suppressed, and the defect can be suppressed.
  • Step elimination performance There is a damascene process as a method for manufacturing metal (Cu) wiring in a semiconductor manufacturing process.
  • a groove is dug in an insulating film provided on a silicon wafer, metal is embedded in the groove by sputtering or the like, and excess metal is removed by chemical mechanical polishing (CMP) to form metal wiring.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • the insulating film is usually coated with a barrier metal and then the metal is embedded.
  • FIG. 5A shows a state before starting polishing.
  • the metal film (Cu film) 20 is embedded in the groove of the insulating film (oxide film) 10
  • the groove exists according to the width of the groove existing under the metal film 20.
  • a step (difference in thickness between the portion without the groove and the portion with the groove) 40 is formed between the portion to be formed and the portion without the groove according to the width and depth of the groove.
  • the thickness 30 of the metal film 20 in the portion where the groove does not exist is 8000 ⁇
  • the step 40 is 3500 ⁇ .
  • FIG. 5B shows a state where the polishing amount is 2000 ⁇
  • the step 41 is 2000 ⁇ .
  • FIG. 5C shows a state where the polishing amount is 6000 ⁇ , and the step 42 is almost 0.
  • the "step elimination performance” refers to the performance of reducing the step of the pattern wafer having the step (unevenness) as described above when polishing is performed.
  • a polishing pad A (dotted line) having a high step eliminating performance and a polishing pad B (solid line) having a relatively low step eliminating performance were used for the object to be polished in the state of FIG. 5 (a).
  • a graph showing the relationship between the polishing amount ( ⁇ ) and the step ( ⁇ ) in the case is shown.
  • the locations shown in (a) to (c) regarding the polishing pad A in FIG. 6 correspond to the states (a) to (c) in FIG. 5, respectively.
  • defects means “particles” indicating that fine particles adhering to the surface of the object to be polished remain, and “pads” indicating debris of the polishing layer adhering to the surface of the object to be polished. It is a general term for defects including “dust” and “scratch” indicating scratches on the surface of the object to be polished, and the defect performance means the performance to reduce this "defect".
  • polishing pad of the second embodiment the method of manufacturing the polishing pad, and the method of polishing the surface of the optical material or the semiconductor material will be described.
  • the polishing pad has a polishing layer containing a polyurethane resin
  • the polyurethane resin is a curable resin composition containing an isocyanate-terminated urethane prepolymer and a curing agent. It is a cured product
  • the isocyanate-terminated urethane prepolymer is a reaction product of a polyol component and a polyisocyanate component.
  • the polyol component contains a high molecular weight polyol, and the high molecular weight polyol contains a polyol having a carbonate group in the molecule.
  • the content of the carbonate group is 1.5 to 21.0% by weight with respect to the entire polyol having a carbonate group in the molecule.
  • the polishing pad of the second embodiment has a polishing layer containing a polyurethane resin.
  • the polishing layer is arranged at a position in direct contact with the material to be polished, and the other portion of the polishing pad may be composed of a material for supporting the polishing pad, for example, a highly elastic material such as rubber. Depending on the rigidity of the polishing pad, the polishing layer can be used as the polishing pad.
  • the polishing pad of the second embodiment has no significant difference in shape from a general polishing pad except that it can suppress dishing and defects in the object to be polished, and can be used in the same manner as a general polishing pad.
  • the polishing layer can be pressed against the material to be polished while rotating the polishing pad for polishing, or the material to be polished can be pressed against the polishing layer for polishing while rotating.
  • the polishing pad of the second embodiment can be produced by a generally known manufacturing method such as molding or slab molding.
  • a polyurethane block is formed by these manufacturing methods, the block is made into a sheet by slicing or the like, a polishing layer formed of a polyurethane resin is formed, and the block is bonded to a support or the like.
  • the polishing layer can be formed directly on the support.
  • the polishing layer has a double-sided tape attached to the surface opposite to the polishing surface of the polishing layer, and is cut into a predetermined shape to become a polishing pad.
  • the double-sided tape is not particularly limited, and can be arbitrarily selected and used from the double-sided tapes known in the art.
  • the polishing pad may have a single-layer structure consisting of only a polishing layer, and is composed of a plurality of layers in which another layer (lower layer, support layer) is bonded to the surface side of the polishing layer opposite to the polishing surface. You may.
  • the polishing layer is formed by preparing a curable resin composition containing an isocyanate-terminated urethane prepolymer and a curing agent, and curing the curable resin composition.
  • the polishing layer can be made of a foamed polyurethane resin, but foaming can be performed by dispersing a foaming agent containing microhollow spheres in the polyurethane resin. In this case, it can be molded by preparing a curable resin composition containing an isocyanate-terminated urethane prepolymer, a curing agent, and a foaming agent, and foam-curing the curable resin composition.
  • the curable resin composition may be, for example, a two-component composition prepared by mixing a liquid A containing an isocyanate-terminated urethane prepolymer and a liquid B containing a curing agent component.
  • the other components may be contained in solution A or solution B, but if a problem occurs, the composition is further divided into a plurality of solutions and mixed with three or more solutions to obtain a composition. be able to.
  • the isocyanate-terminated urethane prepolymer is a product obtained by reacting a polyol component with a polyisocyanate component, the polyol component contains a high molecular weight polyol, and the high molecular weight polyol is described above. Contains a polyol having a carbonate group in its molecular weight.
  • the NCO equivalent (g / eq) of the isocyanate-terminated urethane prepolymer is preferably less than 600, more preferably 350 to 550, and most preferably 400 to 500.
  • the NCO equivalent (g / eq) is within the above numerical range, a polishing pad having appropriate polishing performance can be obtained.
  • the above-mentioned polyol having a carbonate group in the molecule is one kind of high molecular weight polyol.
  • the content of carbonate groups in the whole polyol having carbonate groups in the molecule is ⁇ (Number of carbonate groups) x (Molecular weight of carbonate groups) ⁇ / (Number average molecular weight of polyols having carbonate groups in the molecule) x 100 (Molecular weight of carbonate groups: 60) Can be calculated as.
  • the polyol having a carbonate group in the molecule preferably contains a structural unit derived from polytetramethylene ether glycol.
  • the number average molecular weight of the structural unit derived from the polytetramethylene ether glycol is preferably 100 to 1500, more preferably 150 to 1000, and most preferably 200 to 850.
  • the polyol having a carbonate group in the molecule preferably contains a polyether polycarbonate diol represented by the following formula (II), and more preferably consists of a polyether polycarbonate diol represented by the following formula (II). ..
  • R 1 is a divalent hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms, and a plurality of R 1s may be the same or different. n is 2 to 30 m is 1 to 20. ).
  • the content of the carbonate group with respect to the entire polyol having a carbonate group in the molecule is the following formula (1). Can be calculated based on.
  • R 1 is a divalent hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms, and examples of R 1 are ethylene, n-propylene, isopropylene, and n.
  • -Butylene, isobutylene, 1,1-dimethylethylene, n-pentylene, 2,2-dimethylpropylene, 2-methylbutylene, or a combination of two or more of these can be mentioned, in particular ethylene, isopropylene, and the like.
  • the plurality of R 1s may be the same or different, but are preferably the same.
  • R 1 has 6 or more carbon atoms such as n-hexene, the crystallinity of the polyether polycarbonate diol becomes high, and the flexibility, elongation, and flexibility of the obtained polishing pad at low temperature deteriorate. It may not be preferable. From this point of view, R 1 is preferably a divalent hydrocarbon group having 2 to 5 carbon atoms.
  • n is 2 to 30, preferably 3 to 20, and more preferably 3 to 15.
  • m is 0.1 to 20, preferably 0.5 to 10, and more preferably 1 to 5.
  • the polyol having a carbonate group in the molecule contains a structural unit derived from polytetramethylene ether glycol and contains a polyether polycarbonate diol represented by the above formula (II), it is derived from the polytetramethylene ether glycol.
  • the structural unit is preferably a portion represented by ⁇ (R 1 ⁇ O) n ⁇ in the above formula (II).
  • the number average molecular weight of the polyol having a carbonate group in the molecule is preferably 200 to 5000, more preferably 500 to 3000, and most preferably 800 to 2500.
  • the structural unit derived from the polytetramethylene ether glycol and the number average molecular weight of the polyol having a carbonate group in the molecule are determined by polyethylene glycol / polyethylene oxide (PEG) based on gel permeation chromatography (GPC) under the following conditions. / PEO) can be measured as a molecular weight equivalent.
  • the content of the polyol having a carbonate group in the molecule with respect to the entire isocyanate-terminated urethane prepolymer is preferably 15 to 75% by weight, more preferably 20 to 65% by weight, and most preferably 25 to 60% by weight.
  • a polishing pad having excellent step eliminating performance, capable of suppressing dishing, and capable of suppressing defects can be obtained.
  • Examples of the polyol component other than the polyol having a carbonate group in the molecule contained in the isocyanate-terminated urethane prepolymer include a low molecular weight polyol, a high molecular weight polyol other than the polyol having a carbonate group in the molecule, or a combination thereof. Be done.
  • the low molecular weight polyol is a polyol having a number average molecular weight of 30 to 300
  • the high molecular weight polyol is a polyol having a number average molecular weight of more than 300.
  • the number average molecular weights of the low molecular weight polyol and the high molecular weight polyol other than the polyol having a carbonate group in the molecule are shown in terms of the structural unit derived from the polytetramethylene ether glycol and the number average molecular weight of the polyether polycarbonate diol. It can be measured by the same method as in.
  • low molecular weight polyol examples include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, and pentandiol. , 3-Methyl-1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, or a combination of two or more of these, of which diethylene glycol is preferred.
  • the content of the low molecular weight polyol with respect to the entire isocyanate-terminated urethane prepolymer can be 0 to 20% by weight, 2 to 15% by weight, or 3 to 10% by weight. Alternatively, the content of the low molecular weight polyol may be 0% by weight (excluding the low molecular weight polyol).
  • "not contained" means that a certain component is not intentionally added, and does not exclude that it is contained as an impurity.
  • the high molecular weight polyol other than the polyol having a carbonate group in the molecule examples include polyether polyols such as polytetramethylene ether glycol (PTMG), polyethylene glycol, and polypropylene glycol; Polyester polyols such as a reaction product of ethylene glycol and adipic acid and a reaction product of butylene glycol and adipic acid; Polycarbonate polyol; Polycaprolactone polyol; Or a combination of two or more of these; In the second embodiment, it is preferable that the high molecular weight polyol further contains a polyether polyol.
  • polyether polyols such as polytetramethylene ether glycol (PTMG), polyethylene glycol, and polypropylene glycol
  • Polyester polyols such as a reaction product of ethylene glycol and adipic acid and a reaction product of butylene glycol and adipic acid
  • Polycarbonate polyol Polycaprolactone polyol
  • the content of the high molecular weight polyol (including the polyol having a carbonate group in the molecule) with respect to the entire isocyanate-terminated urethane prepolymer is preferably 25 to 75% by weight, more preferably 35 to 65% by weight, and 40 to 60% by weight. % Is the most preferable.
  • the content of the high molecular weight polyol other than the polyol having a carbonate group in the molecule is preferably 15 to 75% by weight, more preferably 20 to 65% by weight, and 25 to 60% by weight with respect to the entire isocyanate-terminated urethane prepolymer. Most preferred. Further, the high molecular weight polyol may be composed of a polyol having a carbonate group in the molecule, or a polyol having a carbonate group in the molecule and a polyether polyol.
  • Polyisocyanate component As a polyisocyanate component contained in the isocyanate-terminated urethane prepolymer, m-Phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, 2,6-Toluene diisocyanate (2,6-TDI), 2,4-Toluene diisocyanate (2,4-TDI), Naphthalene-1,4-diisocyanate, Diphenylmethane-4,4'-diisocyanate (MDI), 4,4'-Methylene-bis (cyclohexyl isocyanate) (hydrogenated MDI), 3,3'-dimethoxy-4,4'-biphenyldiisocyanate, 3,3'-Dimethyldiphenylmethane-4,4'-diisocyanate, Xylylene-1,4-diisocyanate, 4,4'-Diphenylpropanediisocyanate, Trimethylene di
  • 2,6-toluene diisocyanate (2,6-TDI), 2,4-toluene diisocyanate (2,4-TDI) and the like are used from the viewpoint of the polishing characteristics and mechanical strength of the obtained polishing pad. It is preferable to use tolylene diisocyanate.
  • the content of the polyisocyanate component with respect to the entire isocyanate-terminated urethane prepolymer is preferably 20 to 50% by weight, more preferably 25 to 45% by weight, and most preferably 30 to 40% by weight.
  • Examples of the curing agent contained in the curable resin composition include amine-based curing agents described below.
  • Examples of the polyamine constituting the amine-based curing agent include diamines, which include alkylenediamines such as ethylenediamine, propylenediamine and hexamethylenediamine; and fats such as isophoronediamine and dicyclohexylmethane-4,4'-diamine.
  • Diamine having a group ring Diamine having an aromatic ring such as 3,3'-dichloro-4,4'-diaminodiphenylmethane (also known as methylenebis-o-chloroaniline) (hereinafter abbreviated as MOCA); 2- Diamines having hydroxyl groups such as hydroxyethylethylenediamine, 2-hydroxyethylpropylenediamine, di-2-hydroxyethylethylenediamine, di-2-hydroxyethylpropylenediamine, 2-hydroxypropylethylenediamine, di-2-hydroxypropylethylenediamine, especially hydroxy Alkylalkylenediamine; or a combination of two or more of these.
  • trifunctional triamine compounds and tetrafunctional or higher functional polyamine compounds can also be used.
  • a particularly preferable curing agent is the above-mentioned MOCA, and the curing agent may also consist of MOCA.
  • the chemical structure of this MOCA is as follows.
  • the total amount of the curing agent is such that the ratio of the number of moles of NH 2 of the curing agent (the number of moles of NH 2 / the number of moles of NCO) to the number of moles of NCO of the isocyanate-terminated urethane prepolymer is preferably 0.7 to 1. Use an amount of 0.1, more preferably 0.75 to 1.0, and most preferably 0.8 to 0.95.
  • the curable resin composition can further comprise microhollow spheres.
  • a foam can be formed by mixing the fine hollow spheres with the polyurethane resin.
  • the microhollow spheres are an unexpanded heat-expandable microsphere composed of an outer shell (polymer shell) made of a thermoplastic resin and a low boiling point hydrocarbon contained in the outer shell, and an unexpanded heat-expandable microsphere. A spherical body that has been heated and expanded.
  • a thermoplastic resin such as an acrylonitrile-vinylidene chloride copolymer, an acrylonitrile-methylmethacrylate copolymer, or a vinyl chloride-ethylene copolymer
  • a low boiling point hydrocarbon contained in the polymer shell for example, isobutane, pentane, isopentane, petroleum ether, or a combination of two or more of these can be used.
  • a catalyst generally used in the art may be added to the curable resin composition.
  • the above-mentioned polyisocyanate component can be additionally added to the curable resin composition later, and the weight ratio of the additional polyisocyanate component to the total weight of the isocyanate-terminated urethane prepolymer and the additional polyisocyanate component can be determined. It is preferably 0.1 to 10% by weight, more preferably 0.5 to 8% by weight, and particularly preferably 1 to 5% by weight.
  • the above-mentioned polyisocyanate component can be used without particular limitation, but 4,4'-methylene-bis (cyclohexylisocyanate) (hydrogenated MDI) Is preferable.
  • the content of the carbonate group of the polyol having a carbonate group in the molecule with respect to the entire polishing layer of the polishing pad is 0.5 to 6.4% by weight and 0.75 to 6.0% by weight. %, Or 1.5 to 5.5% by weight.
  • the content of the carbonate group of the polyol having a carbonate group in the molecule with respect to the entire polishing layer of the polishing pad can be calculated based on the following formula (2).
  • the method of polishing the surface of the optical material or semiconductor material is a step of polishing the surface of the optical material or semiconductor material using the above-mentioned polishing pad.
  • the method of polishing the surface of the optical material or the semiconductor material can further include the step of supplying the slurry to the surface of the polishing pad, the surface of the optical material or the semiconductor material, or both.
  • the liquid component contained in the slurry is not particularly limited, and examples thereof include water (pure water), acid, alkali, organic solvent, or a combination thereof, and are selected depending on the material of the object to be polished, desired polishing conditions, and the like. ..
  • the slurry preferably contains water (pure water) as a main component, and preferably contains 80% by weight or more of water with respect to the entire slurry.
  • the abrasive grain component contained in the slurry is not particularly limited, and examples thereof include silica, zirconium silicate, cerium oxide, aluminum oxide, manganese oxide, and combinations thereof.
  • the slurry may contain other components such as an organic substance soluble in a liquid component and a pH adjuster.
  • a polyol having a carbonate group in the molecule has a carbonate group, it is considered to have lower crystallinity than PTMG, and the crystallinity of the isocyanate-terminated urethane prepolymer formed from the polyol having a carbonate group in the molecule is also It is expected to be lower. It is considered that when the crystallinity of the isocyanate-terminated urethane prepolymer forming the polishing layer is lowered, the dust of the polishing layer generated during polishing is less likely to aggregate and it is difficult to form a large lump.
  • the number average molecular weight of the prepolymer is Mna or less, the content of the ultra-high molecular weight component described later is small and the prepolymer is excellent in uniformity, so that it is considered that the characteristics of the carbonate group can be exhibited more remarkably.
  • the step eliminating performance is improved, the dishing can be suppressed, and the defect can be suppressed in the object to be polished.
  • Step elimination performance There is a damascene process as a method for manufacturing metal (Cu) wiring in a semiconductor manufacturing process.
  • a groove is dug in an insulating film provided on a silicon wafer, metal is embedded in the groove by sputtering or the like, and excess metal is removed by chemical mechanical polishing (CMP) to form metal wiring.
  • CMP chemical mechanical polishing
  • the insulating film is usually coated with a barrier metal before embedding the metal.
  • FIG. 10A shows a state before starting polishing.
  • the metal film (Cu film) 20 is embedded in the groove of the insulating film (oxide film) 10
  • the groove exists according to the width of the groove existing under the metal film 20.
  • a step (difference in thickness between the portion without the groove and the portion with the groove) 40 is formed between the portion to be formed and the portion without the groove according to the width and depth of the groove.
  • the thickness 30 of the metal film 20 in the portion where the groove does not exist is 8000 ⁇
  • the step 40 is 3500 ⁇ .
  • FIG. 10B shows a state where the polishing amount is 2000 ⁇
  • the step 41 is 2000 ⁇ .
  • FIG. 10C shows a state where the polishing amount is 6000 ⁇ , and the step 42 is almost 0.
  • the "step elimination performance” refers to the performance of reducing the step of the pattern wafer having the step (unevenness) as described above when polishing is performed.
  • a polishing pad A (dotted line) having a high step eliminating performance and a polishing pad B (solid line) having a relatively low step eliminating performance were used.
  • a graph showing the relationship between the polishing amount ( ⁇ ) and the step ( ⁇ ) in the case is shown.
  • the locations shown in (a) to (c) regarding the polishing pad A in FIG. 11 correspond to the states (a) to (c) in FIG. 10, respectively.
  • the polishing pad A (dotted line) is displayed. It is shown that the step is smaller than that of the polishing pad B (solid line) (the part (b)). Then, as can be seen from FIG. 11, the step is eliminated faster in the polishing pad A (dotted line) than in the polishing pad B (solid line) (point (c)). From the result of FIG. 11, it can be said that the polishing pad A shown by the dotted line has a relatively higher step eliminating performance than the polishing pad B of the solid line.
  • defects means “particles” indicating that fine particles adhering to the surface of the object to be polished remain, and “pads” indicating debris of the polishing layer adhering to the surface of the object to be polished. It is a general term for defects including “dust” and “scratch” indicating scratches on the surface of the object to be polished, and the defect performance means the performance to reduce this "defect".
  • polishing pad of the third embodiment the method of manufacturing the polishing pad, and the method of polishing the surface of the optical material or the semiconductor material will be described.
  • the polishing pad has a polishing layer containing a polyurethane resin
  • the polyurethane resin is a curable resin composition containing an isocyanate-terminated urethane prepolymer and a curing agent. It is a cured product
  • the isocyanate-terminated urethane prepolymer is a reaction product of a polyol component and a polyisocyanate component.
  • the polyol component contains a high molecular weight polyol
  • the high molecular weight polyol contains a polyol having a carbonate group in the molecule and having a number average molecular weight of Mna.
  • the number average molecular weight of the isocyanate-terminated urethane prepolymer is Mna or less.
  • the polishing pad of the third embodiment has a polishing layer containing a polyurethane resin.
  • the polishing layer is arranged at a position in direct contact with the material to be polished, and the other portion of the polishing pad may be composed of a material for supporting the polishing pad, for example, a highly elastic material such as rubber. Depending on the rigidity of the polishing pad, the polishing layer can be used as the polishing pad.
  • the polishing pad of the third embodiment has no significant difference in shape from a general polishing pad except that it can suppress dishing and defects in the object to be polished, and can be used in the same manner as a general polishing pad.
  • the polishing layer can be pressed against the material to be polished while rotating the polishing pad for polishing, or the material to be polished can be pressed against the polishing layer for polishing while rotating.
  • the polishing pad of the third embodiment can be produced by a generally known manufacturing method such as molding or slab molding.
  • a polyurethane block is formed by these manufacturing methods, the block is made into a sheet by slicing or the like, a polishing layer formed of a polyurethane resin is formed, and the block is bonded to a support or the like.
  • the polishing layer can be formed directly on the support.
  • the polishing layer has a double-sided tape attached to the surface opposite to the polishing surface of the polishing layer, and is cut into a predetermined shape to become a polishing pad.
  • the double-sided tape is not particularly limited, and can be arbitrarily selected and used from the double-sided tapes known in the art.
  • the polishing pad may have a single-layer structure consisting of only a polishing layer, and is composed of a plurality of layers in which another layer (lower layer, support layer) is bonded to the surface side of the polishing layer opposite to the polishing surface. You may.
  • the polishing layer is formed by preparing a curable resin composition containing an isocyanate-terminated urethane prepolymer and a curing agent, and curing the curable resin composition.
  • the polishing layer can be made of a foamed polyurethane resin, but foaming can be performed by dispersing a foaming agent containing microhollow spheres in the polyurethane resin. In this case, it can be molded by preparing a curable resin composition containing an isocyanate-terminated urethane prepolymer, a curing agent, and a foaming agent, and foam-curing the curable resin composition.
  • the curable resin composition may be, for example, a two-component composition prepared by mixing a liquid A containing an isocyanate-terminated urethane prepolymer and a liquid B containing a curing agent component.
  • the other components may be contained in solution A or solution B, but if a problem occurs, the composition is further divided into a plurality of solutions and mixed with three or more solutions to obtain a composition. be able to.
  • the isocyanate-terminated urethane prepolymer is a product obtained by reacting a polyol component with a polyisocyanate component, the polyol component contains a high molecular weight polyol, and the high molecular weight polyol is described above. Contains a polyol having a carbonate group in its molecular weight.
  • the number average molecular weight of the isocyanate-terminated urethane prepolymer is Mna or less when the number average molecular weight of the polyol having a carbonate group in the above molecule is Mna, for example, 1000 or less when Mna is 1000, and 950. The following is preferable, and 900 or less is most preferable. Since the high molecular weight polyol contains a polyol having a number average molecular weight of Mna having a carbonate group in the molecule and the number average molecular weight of the isocyanate-terminated urethane prepolymer is Mna or less, the step eliminating performance is excellent and dishing can be suppressed. A polishing pad capable of suppressing defects can be obtained.
  • the means for setting the number average molecular weight of the isocyanate-terminated urethane prepolymer to Mna or less is not particularly limited, but for example, two or more high molecular weight polyols contained in the peak existing in the region of molecular weight 700 to 10000 described later.
  • Polyisocyanate component By reducing the content ratio of the superpolymer component formed by adding 3 or more molecules, or by increasing the content ratio of the component contained in the peak existing in the region of molecular weight 400 to 700 described later. , Can be achieved.
  • the means for reducing the content ratio of the superpolymer component to the entire isocyanate-terminated urethane prepolymer is not particularly limited, but the use of a high molecular weight polyol as uniform as possible (the width of the molecular weight distribution is small), temperature, pressure, etc. By setting the reaction conditions of the above to mild conditions, it is possible to suppress the generation of ultrapolymer components in a chain reaction.
  • the means for increasing the content ratio of the component contained in the peak existing in the region of molecular weight 400 to 700 with respect to the entire isocyanate-terminated urethane prepolymer is not particularly limited, but the reaction conditions are adjusted to adjust one molecule of the low molecular weight polyol.
  • a means for increasing the content ratio of the component formed by adding two molecules of the polyisocyanate component to both ends can be mentioned.
  • the number average molecular weight of the isocyanate-terminated urethane prepolymer can also be 500 to 2500.
  • the upper limit of the number average molecular weight of the isocyanate-terminated urethane prepolymer can be 3500 or less, 2500 or less, 2000 or less, 1500 or less, or 1000 or less, and the lower limit thereof is 500 or more, 600 or more, 700 or more, or It can be 800 or more. These upper and lower limits can be combined arbitrarily.
  • the weight average molecular weight of the isocyanate-terminated urethane prepolymer is preferably 500 to 2500, preferably 1000 to 2000, and most preferably 1300 to 1600.
  • the content ratio of the component contained in the peak existing in the region having a molecular weight of 200 to 400 with respect to the entire isocyanate-terminated urethane prepolymer is preferably 10% or less, preferably 8.5% or less. It is more preferable, and it is most preferable that it is 7% or less.
  • the lower limit of the content ratio of the component contained in the peak may be 1% or more, 3% or more, or 5% or more, and these upper and lower limits can be arbitrarily combined. Further, it is preferable that the peak existing in the region having a molecular weight of 200 to 400 is an unreacted polyisocyanate component.
  • the content ratio of the component contained in the peak existing in the region having a molecular weight of 400 to 700 with respect to the entire isocyanate-terminated urethane prepolymer is preferably 5 to 40%, preferably 10 to 35%. It is more preferable, and it is most preferable that it is 15 to 30%. Further, it is preferable that the peak existing in the region having a molecular weight of 400 to 700 is derived from a component formed by adding two polyisocyanate components to both ends of one molecule of the low molecular weight polyol.
  • the upper limit of the content ratio of the component contained in the peak existing in the region having a molecular weight of 700 to 10000 with respect to the entire isocyanate-terminated urethane prepolymer is preferably 80% or less, preferably 78% or less. It is more preferable, and it is most preferable that it is 76% or less.
  • the lower limit of the content ratio of the component contained in the peak may be 50% or more, 60% or more, or 65% or more, and these upper and lower limits can be arbitrarily combined.
  • the peaks existing in the region having a molecular weight of 700 to 10000 are a component formed by adding two polyisocyanate components to both ends of one molecule of the high molecular weight polyol, and a polyisocyanate component 3 on two or more molecules of the high molecular weight polyol. It is preferably derived from an ultrapolymer component formed by adding more than a molecule.
  • An ultra-high molecular weight component (the number average molecular weight Mna of the high molecular weight polyol is 1000) formed by adding two or more molecules of a high molecular weight polyol and three or more molecules of a polyisocyanate component to the peak existing in the region having a molecular weight of 700 to 10000.
  • the molecular weight of the ultra-high molecular weight component is 2000 or more).
  • those having a small amount of the ultra-high molecular weight component are preferable. Since the peak existing in the region having a molecular weight of 700 to 10000 is broad, it is relatively difficult to specify the content ratio of the ultrahigh molecular weight component.
  • the content ratio of the ultrahigh molecular weight component can be estimated from the number average molecular weight of the entire isocyanate-terminated prepolymer or the peak top molecular weight of the peak existing in the above molecular weight region of 700 to 10000. It can be estimated that the smaller the number average molecular weight of the entire isocyanate-terminated prepolymer and / or the peak top molecular weight of the peak existing in the region of the molecular weight of 700 to 10000, the smaller the content ratio of the ultrahigh molecular weight component.
  • the peak top molecular weight of the peak existing in the region of the molecular weight of 700 to 10000 is preferably Mna + 1000 or less (Mna is the number average molecular weight of the polyol having a carbonate group in the above-mentioned molecule).
  • Mna is the number average molecular weight of the polyol having a carbonate group in the above-mentioned molecule.
  • Mna is 1000
  • the peak top molecular weight is preferably 2000 or less, more preferably 1850 or less, and most preferably 1700 or less.
  • Mna is 2000
  • the peak top molecular weight is preferably 3000 or less, more preferably 2850 or less, and most preferably 2700 or less.
  • the lower limit of the peak top molecular weight of the peak existing in the region of the molecular weight of 700 to 10000 may be 1000 or more, 1300 or more, or 1500 or more, and the upper limit thereof may be 3000 or less, 2850 or less. It can be 2700 or less, 2000 or less, 1850 or less, or 1700 or less. These lower and upper limits can be combined arbitrarily. It is considered that the prepolymer has excellent uniformity due to the low content of the ultra-high molecular weight component, so that the characteristics of the carbonate group can be exhibited more remarkably. As a result, it is presumed that the step eliminating performance is improved, the dishing can be suppressed, and the defect can be suppressed in the object to be polished.
  • the NCO equivalent (g / eq) of the isocyanate-terminated urethane prepolymer is preferably less than 600, more preferably 350 to 550, and most preferably 400 to 500.
  • the NCO equivalent (g / eq) is within the above numerical range, a polishing pad having appropriate polishing performance can be obtained.
  • Polyol component The above-mentioned polyol having a carbonate group in the molecule is one kind of high molecular weight polyol.
  • the polyol having a carbonate group in the molecule preferably contains a structural unit derived from polytetramethylene ether glycol.
  • the number average molecular weight of the structural unit derived from the polytetramethylene ether glycol is preferably 100 to 1500, more preferably 150 to 1000, and most preferably 200 to 850.
  • the polyol having a carbonate group in the molecule preferably contains a polyether polycarbonate diol represented by the following formula (III), and more preferably consists of a polyether polycarbonate diol represented by the following formula (III). ..
  • R 1 is a divalent hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms, and a plurality of R 1s may be the same or different.
  • n is 2 to 30 m is 1 to 20. ).
  • R 1 is a divalent hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms, and examples of R 1 are ethylene, n-propylene, isopropylene, and n.
  • -Butylene, isobutylene, 1,1-dimethylethylene, n-pentylene, 2,2-dimethylpropylene, 2-methylbutylene, or a combination of two or more of these can be mentioned, in particular ethylene, isopropylene, and the like.
  • the plurality of R 1s may be the same or different, but are preferably the same.
  • R 1 has 6 or more carbon atoms such as n-hexene, the crystallinity of the polyether polycarbonate diol becomes high, and the flexibility, elongation, and flexibility of the obtained polishing pad at low temperature deteriorate. It may not be preferable. From this point of view, R 1 is preferably a divalent hydrocarbon group having 2 to 5 carbon atoms.
  • n is 2 to 30, preferably 3 to 20, and more preferably 3 to 15.
  • m is 0.1 to 20, preferably 0.5 to 10, and more preferably 1 to 5.
  • the polyol having a carbonate group in the molecule contains a structural unit derived from polytetramethylene ether glycol and contains a polyether polycarbonate diol represented by the above formula (III), it is derived from the polytetramethylene ether glycol.
  • the structural unit is preferably a portion represented by ⁇ (R 1 ⁇ O) n ⁇ in the above formula (III).
  • the number average molecular weight (Mna described above) of the polyol having a carbonate group in the molecule is preferably 200 to 5000, more preferably 500 to 3000, and most preferably 800 to 2500.
  • the number average molecular weight of the structural unit derived from the polytetramethylene ether glycol and the number average molecular weight of the polyol having a carbonate group in the molecule are determined by ⁇ Examples 1C to 3C and Comparative Example 1C of [Example] described later. It can be calculated by performing the measurement in the same manner as described in (Measurement method) and (Measurement conditions) of 2C> (Measurement of gel permeation chromatography (GPC) of isocyanate-terminated urethane prepolymer).
  • the content of the polyol having a carbonate group in the molecule with respect to the entire isocyanate-terminated urethane prepolymer is preferably 15 to 75% by weight, more preferably 20 to 65% by weight, and most preferably 20 to 60% by weight.
  • a polishing pad having excellent step eliminating performance, capable of suppressing dishing, and capable of suppressing defects can be obtained.
  • Examples of the polyol component other than the polyol having a carbonate group in the molecule contained in the isocyanate-terminated urethane prepolymer include a low molecular weight polyol, a high molecular weight polyol other than the polyol having a carbonate group in the molecule, or a combination thereof. Be done.
  • the low molecular weight polyol is a polyol having a number average molecular weight of 30 to 300
  • the high molecular weight polyol is a polyol having a number average molecular weight of more than 300.
  • the number average molecular weight of the low molecular weight polyol and the high molecular weight polyol other than the polyol having a carbonate group in the molecule is the (isocyanate-terminated urethane) of ⁇ Examples 1C to 3C and Comparative Examples 1C and 2C> of [Example] described later. It can be calculated by performing the measurement in the same manner as described in (Measurement method) and (Measurement conditions) of gel permeation chromatography (GPC) measurement of the prepolymer.
  • low molecular weight polyol examples include ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, 1,2-propanediol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,4-butanediol, neopentyl glycol, and pentandiol. , 3-Methyl-1,5-pentanediol, 1,6-hexanediol, or a combination of two or more of these, of which diethylene glycol is preferred.
  • the content of the low molecular weight polyol with respect to the entire isocyanate-terminated urethane prepolymer can be 0 to 20% by weight, 2 to 15% by weight, or 3 to 10% by weight. Alternatively, the content of the low molecular weight polyol may be 0% by weight (excluding the low molecular weight polyol).
  • "not contained" means that a certain component is not intentionally added, and does not exclude that it is contained as an impurity.
  • the high molecular weight polyol other than the polyol having a carbonate group in the molecule examples include polyether polyols such as polytetramethylene ether glycol (PTMG), polyethylene glycol, and polypropylene glycol; Polyester polyols such as a reaction product of ethylene glycol and adipic acid and a reaction product of butylene glycol and adipic acid; Polycarbonate polyol; Polycaprolactone polyol; Or a combination of two or more of these; In the third embodiment, it is preferable that the high molecular weight polyol further contains a polyether polyol.
  • polyether polyols such as polytetramethylene ether glycol (PTMG), polyethylene glycol, and polypropylene glycol
  • Polyester polyols such as a reaction product of ethylene glycol and adipic acid and a reaction product of butylene glycol and adipic acid
  • Polycarbonate polyol Polycaprolactone polyol
  • the content of the high molecular weight polyol (including the polyol having a carbonate group in the molecule) with respect to the entire isocyanate-terminated urethane prepolymer is preferably 25 to 75% by weight, more preferably 35 to 65% by weight, and 40 to 60% by weight. % Is the most preferable.
  • the content of the high molecular weight polyol other than the polyol having a carbonate group in the molecule is preferably 15 to 75% by weight, more preferably 20 to 65% by weight, and 25 to 60% by weight with respect to the entire isocyanate-terminated urethane prepolymer. Most preferred. Further, the high molecular weight polyol may be composed of a polyol having a carbonate group in the molecule, or a polyol having a carbonate group in the molecule and a polyether polyol.
  • Polyisocyanate component As a polyisocyanate component contained in the isocyanate-terminated urethane prepolymer, m-Phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, 2,6-Toluene diisocyanate (2,6-TDI), 2,4-Toluene diisocyanate (2,4-TDI), Naphthalene-1,4-diisocyanate, Diphenylmethane-4,4'-diisocyanate (MDI), 4,4'-Methylene-bis (cyclohexyl isocyanate) (hydrogenated MDI), 3,3'-dimethoxy-4,4'-biphenyldiisocyanate, 3,3'-Dimethyldiphenylmethane-4,4'-diisocyanate, Xylylene-1,4-diisocyanate, 4,4'-Diphenylpropanediisocyanate, Trimethylene di
  • 2,6-toluene diisocyanate (2,6-TDI), 2,4-toluene diisocyanate (2,4-TDI) and the like are used from the viewpoint of the polishing characteristics and mechanical strength of the obtained polishing pad. It is preferable to use tolylene diisocyanate.
  • the content of the polyisocyanate component with respect to the entire isocyanate-terminated urethane prepolymer is preferably 20 to 50% by weight, more preferably 25 to 35% by weight, and most preferably 30 to 40% by weight.
  • Examples of the curing agent contained in the curable resin composition include amine-based curing agents described below.
  • Examples of the polyamine constituting the amine-based curing agent include diamines, which include alkylenediamines such as ethylenediamine, propylenediamine and hexamethylenediamine; and fats such as isophoronediamine and dicyclohexylmethane-4,4'-diamine.
  • Diamine having a group ring Diamine having an aromatic ring such as 3,3'-dichloro-4,4'-diaminodiphenylmethane (also known as methylenebis-o-chloroaniline) (hereinafter abbreviated as MOCA); 2- Diamines having hydroxyl groups such as hydroxyethylethylenediamine, 2-hydroxyethylpropylenediamine, di-2-hydroxyethylethylenediamine, di-2-hydroxyethylpropylenediamine, 2-hydroxypropylethylenediamine, di-2-hydroxypropylethylenediamine, especially hydroxy Alkylalkylenediamine; or a combination of two or more of these.
  • trifunctional triamine compounds and tetrafunctional or higher functional polyamine compounds can also be used.
  • a particularly preferable curing agent is the above-mentioned MOCA, and the curing agent may also consist of MOCA.
  • the chemical structure of this MOCA is as follows.
  • the total amount of the curing agent is such that the ratio of the number of moles of NH 2 of the curing agent (the number of moles of NH 2 / the number of moles of NCO) to the number of moles of NCO of the isocyanate-terminated urethane prepolymer is preferably 0.7 to 1. Use an amount of 0.1, more preferably 0.75 to 1.0, and most preferably 0.8 to 0.95.
  • the curable resin composition can further comprise microhollow spheres.
  • a foam can be formed by mixing the fine hollow spheres with the polyurethane resin.
  • the microhollow spheres are an unexpanded heat-expandable microsphere composed of an outer shell (polymer shell) made of a thermoplastic resin and a low boiling point hydrocarbon contained in the outer shell, and an unexpanded heat-expandable microsphere. A spherical body that has been heated and expanded.
  • a thermoplastic resin such as an acrylonitrile-vinylidene chloride copolymer, an acrylonitrile-methylmethacrylate copolymer, or a vinyl chloride-ethylene copolymer
  • a low boiling point hydrocarbon contained in the polymer shell for example, isobutane, pentane, isopentane, petroleum ether, or a combination of two or more of these can be used.
  • a catalyst generally used in the art may be added to the curable resin composition.
  • the above-mentioned polyisocyanate component can be additionally added to the curable resin composition later, and the weight ratio of the additional polyisocyanate component to the total weight of the isocyanate-terminated urethane prepolymer and the additional polyisocyanate component can be determined. It is preferably 0.1 to 10% by weight, more preferably 0.5 to 8% by weight, and particularly preferably 1 to 5% by weight.
  • the above-mentioned polyisocyanate component can be used without particular limitation, but 4,4'-methylene-bis (cyclohexylisocyanate) (hydrogenated MDI) Is preferable.
  • the method of polishing the surface of the optical material or semiconductor material is a step of polishing the surface of the optical material or semiconductor material using the above-mentioned polishing pad. including.
  • the method of polishing the surface of the optical material or the semiconductor material can further include the step of supplying the slurry to the surface of the polishing pad, the surface of the optical material or the semiconductor material, or both.
  • the liquid component contained in the slurry is not particularly limited, and examples thereof include water (pure water), acid, alkali, organic solvent, or a combination thereof, and are selected depending on the material of the object to be polished, desired polishing conditions, and the like. ..
  • the slurry preferably contains water (pure water) as a main component, and preferably contains 80% by weight or more of water with respect to the entire slurry.
  • the abrasive grain component contained in the slurry is not particularly limited, and examples thereof include silica, zirconium silicate, cerium oxide, aluminum oxide, manganese oxide, and combinations thereof.
  • the slurry may contain other components such as an organic substance soluble in a liquid component and a pH adjuster.
  • Examples 1A to 7A are examples corresponding to the above-mentioned first embodiment.
  • the materials used in Examples 1A to 7A and Comparative Examples 1A to 3A described later are listed below.
  • PEPCD (1) A plurality of polyether polycarbonate diols (1) containing a structural unit derived from a polytetramethylene ether glycol having a number average molecular weight of 250 and having a number average molecular weight of 1000 (in the above formula (I), a plurality of pieces.
  • R 1 is a polyether polycarbonate diol in which all are n-butylene, n is 3.2, and m is 2.8. Details are shown in Table 1 below.
  • PEPCD (2) to (4) ... Polyether polycarbonate diols (2) to (4), respectively (details are shown in Table 1 below, similar to PEPCD (1) above).
  • Isocyanate-terminated urethane prepolymer Prepolymer (1): Polytetramethylene containing 43.8% by weight of 2,4-tolylene diisocyanate as a polyisocyanate component, represented by the above formula (I) as a polyol component, and having a number average molecular weight of 250. Urethane prepolymer with NCO equivalent of 420, containing structural units derived from ether glycol, containing 50.4% by weight of polyether polycarbonate diol having a number average molecular weight of 1000, and 5.8% by weight of diethylene glycol * Containing of each component The amount (% by weight) means a value when the entire urethane prepolymer is 100% by weight.
  • Prepolymer (2) Contains 40.7% by weight of 2,4-tolylene diisocyanate as a polyisocyanate component, and 27.9% by weight of polytetramethylene ether glycol having a number average molecular weight of 650 as a polyol component.
  • Prepolymer (3) ...
  • polyisocyanate component 2,4- Urethane prepolymer with NCO equivalent of 440 containing 44.5% by weight of tolylene diisocyanate, 48.2% by weight of polytetramethylene ether glycol having a number average molecular weight of 650, and 7.3% by weight of diethylene glycol as polyol components.
  • the numerical values of each component shown in Table 2 mean the parts by weight of each component when the entire urethane prepolymer is 1000 parts by weight.
  • the prepolymer (5) shown in Table 2 contains 375 parts by weight of 2,4-tolylene diisocyanate as a polyisocyanate component and 562 parts by weight of the above-mentioned PEPCD (1) as a high molecular weight polyol component, which is low.
  • the contents of 2,4-tolylene diisocyanate, PEPCD (1), and diethylene glycol with respect to the entire prepolymer (5) were 37.5% by weight, 56.2% by weight, and 6.3% by weight, respectively. Become
  • Example 1A 100 g of the prepolymer (1) was prepared as the A component, 28.6 g of the curing agent MOCA was prepared as the B component, and 3.0 g of the micro hollow sphere (Expancel 461DU20) was prepared as the C component.
  • a necessary weight (part) may be prepared according to the size of the block.
  • g (part) notation it is described in g (part) notation in the same manner.
  • the mixture of the A component and the C component and the B component are supplied to the mixer, and the A component, A mixture of B component and C component was obtained.
  • the ratio of the number of moles of NH 2 of MOCA of component B to the number of moles of NCO of the prepolymer of component A (number of moles of NH 2 /).
  • the number of moles of NCO) is 0.90.
  • the obtained mixed solution of A component, B component, and C component was cast into a mold (square shape of 850 mm ⁇ 850 mm) heated to 80 ° C., and primary cured at 80 ° C. for 30 minutes.
  • the formed resin foam was taken out from the mold and secondarily cured in an oven at 120 ° C. for 4 hours.
  • the obtained resin foam was allowed to cool to 25 ° C., and then heated again in an oven at 120 ° C. for 5 hours.
  • the obtained resin foam was sliced to a thickness of 1.3 mm in the thickness direction to prepare a urethane sheet, and a double-sided tape was attached to the back surface of the urethane sheet to form a polishing pad.
  • Example 2A Example 1A and Example 1A except that 100 g of the prepolymer (5) of the A component and 24.0 g of the MOCA of the B component were prepared in place of 100 g of the prepolymer (1) of the A component and 28.6 g of the MOCA of the B component. In the same manner, a urethane sheet was prepared to obtain a polishing pad.
  • the ratio of the number of moles of NH 2 of MOCA of component B to the number of moles of NCO of the prepolymer of component A in the mixed solution of component A, component B, and component C (number of moles of NH 2 / mole of NCO). The number) is 0.90.
  • Example 3A Example 1A and Example 1A except that 100 g of the prepolymer (6) of the A component and 20.0 g of the MOCA of the B component were prepared in place of 100 g of the prepolymer (1) of the A component and 28.6 g of the MOCA of the B component. In the same manner, a urethane sheet was prepared to obtain a polishing pad.
  • the ratio of the number of moles of NH 2 of MOCA of component B to the number of moles of NCO of the prepolymer of component A in the mixed solution of component A, component B, and component C (number of moles of NH 2 / mole of NCO). The number) is 0.90.
  • Example 4A A urethane sheet was prepared in the same manner as in Example 1A except that 100 g of the prepolymer (7) as the component A was prepared in place of 100 g of the prepolymer (1) of the component A of Example 1A, and a polishing pad was obtained. rice field.
  • the ratio of the number of moles of NH 2 of MOCA of component B to the number of moles of NCO of the prepolymer of component A in the mixed solution of component A, component B, and component C (number of moles of NH 2 / mole of NCO). The number) is 0.90.
  • Example 5A A urethane sheet was prepared in the same manner as in Example 1A except that 100 g of the prepolymer (8) as the component A was prepared in place of 100 g of the prepolymer (1) of the component A of Example 1A, and a polishing pad was obtained. rice field.
  • the ratio of the number of moles of NH 2 of MOCA of component B to the number of moles of NCO of the prepolymer of component A in the mixed solution of component A, component B, and component C (number of moles of NH 2 / mole of NCO). The number) is 0.90.
  • Example 6A A urethane sheet was prepared in the same manner as in Example 1A except that 100 g of the prepolymer (9) as the component A was prepared in place of 100 g of the prepolymer (1) of the component A of Example 1A, and a polishing pad was obtained. rice field.
  • the ratio of the number of moles of NH 2 of MOCA of component B to the number of moles of NCO of the prepolymer of component A in the mixed solution of component A, component B, and component C (number of moles of NH 2 / mole of NCO). The number) is 0.90.
  • Example 7A A urethane sheet was prepared in the same manner as in Example 1A except that 100 g of the prepolymer (10) as the component A was prepared in place of 100 g of the prepolymer (1) of the component A of Example 1A, and a polishing pad was obtained. rice field.
  • the ratio of the number of moles of NH 2 of MOCA of component B to the number of moles of NCO of the prepolymer of component A in the mixed solution of component A, component B, and component C (number of moles of NH 2 / mole of NCO). The number) is 0.90.
  • Example 1A A urethane sheet was prepared in the same manner as in Example 1A except that 100 g of the prepolymer (2) as the component A was prepared in place of 100 g of the prepolymer (1) of the component A of Example 1A, and a polishing pad was obtained. rice field.
  • the ratio of the number of moles of NH 2 of MOCA of component B to the number of moles of NCO of the prepolymer of component A in the mixed solution of component A, component B, and component C (number of moles of NH 2 / mole of NCO). The number) is 0.90.
  • Example 1 Instead of 100 g of the A component prepolymer (1), 28.6 g of the B component MOCA, and 3.0 g of the C component microhollow sphere (Expancel461DU20), the A component is 100 g of the prepolymer (4) and the B component.
  • a urethane sheet was prepared in the same manner as in Example 1A except that 24.0 g of MOCA as a curing agent and 2.5 g of a micro hollow sphere (Expancel 461DE20d70) were prepared as a C component, respectively, to obtain a polishing pad.
  • the ratio of the number of moles of NH 2 of MOCA of component B to the number of moles of NCO of the prepolymer of component A in the mixed solution of component A, component B, and component C (number of moles of NH 2 / mole of NCO). The number) is 0.90.
  • Thickness Thickness, density, D hardness, tensile strength, and tear strength (thickness)
  • the thickness (mm) of the urethane sheet was measured in accordance with the Japanese Industrial Standards (JIS K 6550).
  • the density of the urethane sheet (g / cm 3 ) was measured in accordance with the Japanese Industrial Standards (JIS K 6505).
  • the D hardness of the urethane sheet was measured using a D-type hardness tester in accordance with the Japanese Industrial Standards (JIS-K-6253). Here, the measurement sample was obtained by stacking a plurality of urethane sheets as needed so that the total thickness was at least 4.5 mm or more.
  • the urethane sheet is cut into a dumbbell shape specified by the measurement of the tensile strength of the Japanese Industrial Standards (JIS6550), and the tensile strength (kg / mm 2 ) is according to the Japanese Industrial Standards (JIS6550) at a tensile speed of 100 mm / min and a test temperature of 20 ° C. Was measured.
  • JIS6550 Japanese Industrial Standards
  • JIS6550 Japanese Industrial Standards
  • the urethane sheet is cut into a rectangular shape having a notch specified by the measurement of the tear strength of the Japanese Industrial Standards (JIS6550), and the tear strength (kg / kg / kg /) according to the Japanese Industrial Standards (JIS6550) at a tear rate of 100 mm / min and a test temperature of 20 ° C. mm 2 ) was measured.
  • JIS6550 Japanese Industrial Standards
  • JIS6550 Japanese Industrial Standards
  • the Defect Polishing Pad was installed at a predetermined position of the polishing device via a double-sided tape having an acrylic adhesive, and was polished under the following polishing conditions. Then, using the high-sensitivity measurement mode of the surface inspection device (Surfscan SP2XP manufactured by KLA Corporation) for the 5th, 15th, and 25th substrates to be polished, the size becomes 90 nm or more. Surface defects) were detected. For each detected defect, the SEM image taken with the measurement mode: ELECTRON_OPTICS, the measurement condition: ELECTRON_LANDING_ENERGY 300eV, BEAM_CURRENT 100pA was analyzed using the review SEM (manufactured by KLA Tenkol, eDR-5210), and "particles".
  • polishing rate The polishing pad was installed at a predetermined position of the polishing device via a double-sided tape having an acrylic adhesive, and was polished under the polishing conditions of the above "(2) Defect". Then, the polishing rate (unit: ⁇ ) of the 5th, 15th, and 25th substrates to be polished was measured. The results are shown in Tables 7 and 8 and FIGS. 2 and 4.
  • the polishing pads of Examples 1A and 4A using the urethane prepolymer containing the polyether polycarbonate diol were comparative examples using the urethane prepolymer containing the polytetramethylene ether glycol. It was found that the defects were extremely small and the occurrence of defects could be suppressed as compared with the polishing pads of 1A and 2A and the polishing pads of Comparative Example 3A using the urethane prepolymer containing polypropylene glycol. In particular, unlike the polishing pads of Comparatives 1 to 3, the polishing pads of Examples 1A and 4A are extremely excellent in suppressing defects because no defects related to pad scraps are observed regardless of the number of polishing treatments.
  • the polishing pads of Examples 1A and 4A have a polishing rate equal to or higher than that of the polishing pads of Comparative Examples 1A to 3A, and are excellent in polishability. It turned out that there was. From the above, the polishing pad formed by using the isocyanate-terminated urethane prepolymer containing the polyether polycarbonate diol represented by the above formula (I) can suppress the occurrence of defects during polishing and is excellent in the polishing rate. I understood it.
  • Examples 1B to 15B are examples corresponding to the second embodiment described above.
  • the materials used in Examples 1B to 15B and Comparative Examples 1B to 7B described later are listed below.
  • PEPCD (1) A polyether polycarbonate diol containing a structural unit derived from a polytetramethylene ether glycol having a number average molecular weight of 250 and having a number average molecular weight of 1000 (in the above formula (II), a plurality of R 1s are present. Both are n-butylene, correspond to a polyether polycarbonate diol having n of 3.2 and m of 2.8, and are a polyether calculated based on the formula (1) described in the second embodiment. The content of carbonate groups in the total polycarbonate diol is 17.0% by weight. Details are shown in Table 9 below.) PEPCD (2) to (11) ... Polyether polycarbonate diols (2) to (11), respectively (details are shown in Table 9 below, similar to PEPCD (1) above).
  • Isocyanate-terminated urethane prepolymer Prepolymers (1) to (22) ... Details are shown in Table 10 below.
  • the numerical values of each component shown in Table 10 mean the parts by weight of each component when the entire urethane prepolymer is 1000 parts by weight.
  • the prepolymer (1) shown in Table 10 contains 388 parts by weight of 2,4-tolylene diisocyanate as a polyisocyanate component, and 367 parts by weight and a number average of the above-mentioned PEPCD (1) as a high molecular weight polyol component.
  • urethane prepolymer having an NCO equivalent of 500 which contains 184 parts by weight of polytetramethylene ether glycol having a molecular weight of 650 and 61 parts by weight of diethylene glycol as a low molecular weight polyol component.
  • the contents of 2,4-tolylene diisocyanate, PEPCD (1), polytetramethylene ether glycol having a number average molecular weight of 650, and diethylene glycol with respect to the entire prepolymer (1) were 38.8% by weight, respectively. It is 36.7% by weight, 18.4% by weight, and 6.1% by weight.
  • Example 1B 1000 g of the prepolymer (1) was prepared as the A component, 240 g of the curing agent MOCA was prepared as the B component, and 30 g of the micro hollow sphere (Expancel 461DU20) was prepared as the C component.
  • a necessary weight (part) may be prepared according to the size of the block.
  • g (part) notation it is described in g (part) notation in the same manner.
  • the A component and the C component were mixed, and the obtained mixture of the A component and the C component was defoamed under reduced pressure.
  • the B component was also defoamed under reduced pressure.
  • a mixture of the defoamed A component and the C component and the defoamed B component were supplied to the mixer to obtain a mixed solution of the A component, the B component, and the C component.
  • the ratio of the number of moles of NH 2 of MOCA of component B to the number of moles of NCO of the prepolymer of component A (number of moles of NH 2 /).
  • the number of moles of NCO) is 0.9.
  • the obtained mixed solution of A component, B component, and C component was cast into a mold (square shape of 850 mm ⁇ 850 mm) heated to 80 ° C., and primary cured at 80 ° C. for 30 minutes.
  • the formed resin foam was taken out from the mold and secondarily cured in an oven at 120 ° C. for 4 hours.
  • the obtained resin foam was allowed to cool to 25 ° C., and then heated again in an oven at 120 ° C. for 5 hours.
  • the obtained resin foam was sliced to a thickness of 1.3 mm in the thickness direction to prepare a urethane sheet, and a double-sided tape was attached to the back surface of the urethane sheet to form a polishing pad.
  • the content of the carbonate group of the polyol having a carbonate group in the molecule is calculated to be 4.93% by weight with respect to the entire polishing layer.
  • Example 2B A urethane sheet was prepared in the same manner as in Example 1B except that 1000 g of the prepolymer (2) of the A component of Example 1B was used instead of 1000 g of the prepolymer (1) of the A component, and a polishing pad was obtained. rice field.
  • the ratio of the number of moles of NH 2 of MOCA of component B to the number of moles of NCO of the prepolymer of component A in the mixed solution of component A, component B, and component C (number of moles of NH 2 / mole of NCO). The number) is 0.9.
  • the content of the carbonate group of the polyol having the carbonate group in the molecule is calculated to be 4.93% by weight based on the above formula (2) with respect to the entire polishing layer.
  • Example 3B A urethane sheet was prepared in the same manner as in Example 1B except that 1000 g of the prepolymer (3) of the A component of Example 1B was used instead of 1000 g of the prepolymer (1) of the A component, and a polishing pad was obtained. rice field.
  • the ratio of the number of moles of NH 2 of MOCA of component B to the number of moles of NCO of the prepolymer of component A in the mixed solution of component A, component B, and component C (number of moles of NH 2 / mole of NCO). The number) is 0.9.
  • the content of the carbonate group of the polyol having the carbonate group in the molecule is calculated to be 4.93% by weight based on the above formula (2) with respect to the entire polishing layer.
  • Example 4B A urethane sheet was prepared in the same manner as in Example 1B except that 1000 g of the prepolymer (4) of the A component of Example 1B was used instead of 1000 g of the prepolymer (1) of the A component, and a polishing pad was obtained. rice field.
  • the ratio of the number of moles of NH 2 of MOCA of component B to the number of moles of NCO of the prepolymer of component A in the mixed solution of component A, component B, and component C (number of moles of NH 2 / mole of NCO). The number) is 0.9.
  • the content of the carbonate group of the polyol having the carbonate group in the molecule is calculated to be 0.91% by weight based on the above formula (2) with respect to the entire polishing layer.
  • Example 5B A urethane sheet was prepared in the same manner as in Example 1B except that 1000 g of the prepolymer (5) of the A component of Example 1B was used instead of 1000 g of the prepolymer (1) of the A component, and a polishing pad was obtained. rice field.
  • the ratio of the number of moles of NH 2 of MOCA of component B to the number of moles of NCO of the prepolymer of component A in the mixed solution of component A, component B, and component C (number of moles of NH 2 / mole of NCO). The number) is 0.9.
  • the content of the carbonate group of the polyol having the carbonate group in the molecule is calculated to be 0.91% by weight based on the above formula (2) with respect to the entire polishing layer.
  • Example 6B A urethane sheet was prepared in the same manner as in Example 1B except that 1000 g of the prepolymer (6) of the A component of Example 1B was used instead of 1000 g of the prepolymer (1) of the A component, and a polishing pad was obtained. rice field.
  • the ratio of the number of moles of NH 2 of MOCA of component B to the number of moles of NCO of the prepolymer of component A in the mixed solution of component A, component B, and component C (number of moles of NH 2 / mole of NCO). The number) is 0.9.
  • the content of the carbonate group of the polyol having the carbonate group in the molecule is calculated to be 0.91% by weight based on the above formula (2) with respect to the entire polishing layer.
  • Example 7B A urethane sheet was prepared in the same manner as in Example 1B except that 1000 g of the prepolymer (7) of the A component of Example 1B was used instead of 1000 g of the prepolymer (1) of the A component, and a polishing pad was obtained. rice field.
  • the ratio of the number of moles of NH 2 of MOCA of component B to the number of moles of NCO of the prepolymer of component A in the mixed solution of component A, component B, and component C (number of moles of NH 2 / mole of NCO). The number) is 0.9.
  • the content of the carbonate group of the polyol having the carbonate group in the molecule is calculated to be 5.98% by weight with respect to the entire polishing layer based on the above formula (2).
  • Example 8B A urethane sheet was prepared in the same manner as in Example 1B except that 1000 g of the prepolymer (8) of the A component of Example 1B was used instead of 1000 g of the prepolymer (1) of the A component, and a polishing pad was obtained. rice field.
  • the ratio of the number of moles of NH 2 of MOCA of component B to the number of moles of NCO of the prepolymer of component A in the mixed solution of component A, component B, and component C (number of moles of NH 2 / mole of NCO). The number) is 0.9.
  • the content of the carbonate group of the polyol having the carbonate group in the molecule is calculated to be 1.83% by weight based on the above formula (2) with respect to the entire polishing layer.
  • Example 9B A urethane sheet was prepared in the same manner as in Example 1B except that 1000 g of the prepolymer (9) of the A component of Example 1B was used instead of 1000 g of the prepolymer (1) of the A component, and a polishing pad was obtained. rice field.
  • the ratio of the number of moles of NH 2 of MOCA of component B to the number of moles of NCO of the prepolymer of component A in the mixed solution of component A, component B, and component C (number of moles of NH 2 / mole of NCO). The number) is 0.9.
  • the content of the carbonate group of the polyol having the carbonate group in the molecule is calculated to be 0.89% by weight based on the above formula (2) with respect to the entire polishing layer.
  • Example 10B Example 1 Except that 1000 g of the prepolymer (10) of the component A was used instead of 1000 g of the prepolymer (1) of the component A, and the amount of MOCA used as the component B was changed from 240 g to 286 g.
  • a urethane sheet was prepared in the same manner as in Example 1B to obtain a polishing pad.
  • the ratio of the number of moles of NH 2 of MOCA of component B to the number of moles of NCO of the prepolymer of component A in the mixed solution of component A, component B, and component C (number of moles of NH 2 / mole of NCO). The number) is 0.9.
  • the content of the carbonate group of the polyol having the carbonate group in the molecule is calculated to be 4.53% by weight based on the above formula (2) with respect to the entire polishing layer.
  • Example 11B Example 1 Except that 1000 g of the prepolymer (11) of the component A was used instead of 1000 g of the prepolymer (1) of the component A, and the amount of MOCA used as the component B was changed from 240 g to 286 g.
  • a urethane sheet was prepared in the same manner as in Example 1B to obtain a polishing pad.
  • the ratio of the number of moles of NH 2 of MOCA of component B to the number of moles of NCO of the prepolymer of component A in the mixed solution of component A, component B, and component C (number of moles of NH 2 / mole of NCO). The number) is 0.9.
  • the content of the carbonate group of the polyol having the carbonate group in the molecule is calculated to be 1.68% by weight based on the above formula (2) with respect to the entire polishing layer.
  • Example 12B Except that 1000 g of prepolymer (12) as component A was used instead of 1000 g of prepolymer (1) of component A of Example 1B, and the amount of MOCA used as component B was changed from 240 g to 200 g.
  • a urethane sheet was prepared in the same manner as in Example 1B to obtain a polishing pad.
  • the ratio of the number of moles of NH 2 of MOCA of component B to the number of moles of NCO of the prepolymer of component A in the mixed solution of component A, component B, and component C (number of moles of NH 2 / mole of NCO). The number) is 0.9.
  • the content of the carbonate group of the polyol having the carbonate group in the molecule is calculated to be 5.27% by weight with respect to the entire polishing layer based on the above formula (2).
  • Example 13B Except that 1000 g of the prepolymer (13) as the A component was used instead of 1000 g of the prepolymer (1) of the A component of Example 1B, and the amount of MOCA used as the B component was changed from 240 g to 200 g.
  • a urethane sheet was prepared in the same manner as in Example 1B to obtain a polishing pad.
  • the ratio of the number of moles of NH 2 of MOCA of component B to the number of moles of NCO of the prepolymer of component A in the mixed solution of component A, component B, and component C (number of moles of NH 2 / mole of NCO). The number) is 0.9.
  • the content of the carbonate group of the polyol having the carbonate group in the molecule is calculated to be 1.96% by weight based on the above formula (2) with respect to the entire polishing layer.
  • Example 14B A urethane sheet was prepared in the same manner as in Example 1B except that 1000 g of the prepolymer (14) of the A component of Example 1B was used instead of 1000 g of the prepolymer (1) of the A component, and a polishing pad was obtained. rice field.
  • the ratio of the number of moles of NH 2 of MOCA of component B to the number of moles of NCO of the prepolymer of component A in the mixed solution of component A, component B, and component C (number of moles of NH 2 / mole of NCO). The number) is 0.9.
  • the content of the carbonate group of the polyol having the carbonate group in the molecule is calculated to be 1.40% by weight based on the above formula (2) with respect to the entire polishing layer.
  • Example 15B A urethane sheet was prepared in the same manner as in Example 1B except that 1000 g of the prepolymer (15) of the A component of Example 1B was used instead of 1000 g of the prepolymer (1) of the A component, and a polishing pad was obtained. rice field.
  • the ratio of the number of moles of NH 2 of MOCA of component B to the number of moles of NCO of the prepolymer of component A in the mixed solution of component A, component B, and component C (number of moles of NH 2 / mole of NCO). The number) is 0.9.
  • the content of the carbonate group of the polyol having the carbonate group in the molecule is calculated to be 2.87% by weight with respect to the entire polishing layer based on the above formula (2).
  • Example 1B A urethane sheet was prepared in the same manner as in Example 1B except that 1000 g of the prepolymer (16) of the A component of Example 1B was used instead of 1000 g of the prepolymer (1) of the A component, and a polishing pad was obtained. rice field.
  • the ratio of the number of moles of NH 2 of MOCA of component B to the number of moles of NCO of the prepolymer of component A in the mixed solution of component A, component B, and component C (number of moles of NH 2 / mole of NCO). The number) is 0.9.
  • the content of the carbonate group of the polyol having the carbonate group in the molecule is calculated to be 0.22% by weight based on the above formula (2) with respect to the entire polishing layer.
  • Example 2B A urethane sheet was prepared in the same manner as in Example 1B except that 1000 g of the prepolymer (17) of the A component of Example 1B was used instead of 1000 g of the prepolymer (1) of the A component, and a polishing pad was obtained. rice field.
  • the ratio of the number of moles of NH 2 of MOCA of component B to the number of moles of NCO of the prepolymer of component A in the mixed solution of component A, component B, and component C (number of moles of NH 2 / mole of NCO). The number) is 0.9.
  • the content of the carbonate group of the polyol having the carbonate group in the molecule is calculated to be 6.54% by weight based on the above formula (2) with respect to the entire polishing layer.
  • Example 3B A urethane sheet was prepared in the same manner as in Example 1B except that 1000 g of the prepolymer (18) of the A component of Example 1B was used instead of 1000 g of the prepolymer (1) of the A component, and a polishing pad was obtained. rice field.
  • the ratio of the number of moles of NH 2 of MOCA of component B to the number of moles of NCO of the prepolymer of component A in the mixed solution of component A, component B, and component C (number of moles of NH 2 / mole of NCO). The number) is 0.9.
  • the content of the carbonate group of the polyol having a carbonate group in the molecule is calculated to be 0% by weight based on the above formula (2) with respect to the entire polishing layer (the polishing layer does not contain the carbonate group). ..
  • Example 1 Except that 1000 g of the prepolymer (19) of the component A was used instead of 1000 g of the prepolymer (1) of the component A, and the amount of MOCA used as the component B was changed from 240 g to 286 g.
  • a urethane sheet was prepared in the same manner as in Example 1B to obtain a polishing pad.
  • the ratio of the number of moles of NH 2 of MOCA of component B to the number of moles of NCO of the prepolymer of component A in the mixed solution of component A, component B, and component C (number of moles of NH 2 / mole of NCO). The number) is 0.9.
  • the content of the carbonate group of the polyol having the carbonate group in the molecule is calculated to be 0.20% by weight based on the above formula (2) with respect to the entire polishing layer.
  • Comparative Example 8B As Comparative Example 8B, IC1000 (manufactured by Nitta Haas), which is a conventionally known polishing pad, was prepared.
  • Step Elimination Performance Each polishing pad was installed at a predetermined position on the polishing device via a double-sided tape having an acrylic adhesive, and was polished under the conditions shown in the following ⁇ polishing conditions>. Then, after the polishing process, the step eliminating performance was evaluated by measuring with a fine shape measuring device (P-16 + OF manufactured by KLA Tencor Co., Ltd.). The evaluation results for each polishing pad are shown in Table 11 and FIGS. 7 and 8. ⁇ Measurement procedure / conditions> In this example and the comparative example, each pattern wafer (insulating film: Si (OC 2 H 5 ) 4 film) having a Cu film thickness of about 7000 ⁇ and a step of 3000 to 3300 ⁇ and having different wiring widths is used.
  • polishing was performed by adjusting the polishing rate so that the amount of polishing at one time was about 1000 ⁇ , polishing was performed step by step, and the step difference of the wafer was measured each time.
  • the step measurement was performed for each wiring width portion on the pattern wafer.
  • the graph of FIG. 7A shows the case where the wiring having a Cu wiring width of 120 ⁇ m and the insulating film width of 120 ⁇ m is polished, and FIG. 7B shows the case where the wiring having a Cu wiring width of 100 ⁇ m and an insulating film width of 100 ⁇ m is polished.
  • FIG. 8C shows the results when the wiring having a Cu wiring width of 50 ⁇ m and the insulating film width of 50 ⁇ m was polished, and
  • FIG. 8D shows the result when the wiring having a Cu wiring width of 10 ⁇ m and an insulating film width of 10 ⁇ m was polished. show. The smaller the value of the wiring width, the finer the wiring.
  • polishing pad is installed at a predetermined position on the polishing device via double-sided tape having an acrylic adhesive, and the above-mentioned (1) step elimination is eliminated with respect to the Cu film substrate (disk with a diameter of 12 inches). Polishing was performed under the conditions shown in ⁇ Polishing conditions> of the performance.
  • the 16th, 26th, and 51st Cu film substrates to be polished were measured in the high-sensitivity measurement mode of a surface inspection device (Surfscan SP2XP manufactured by KLA Tencor), and microscratches (0) on the entire surface of the substrate.
  • the number of fine dent-like scratches (2 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less) was observed, and the total was calculated.
  • the evaluation results are shown in Table 12 and FIG. When the number of microscratches is 5 or less, the defect is small and it can be said that it is good.
  • the polishing pads of Examples 1B to 15B relate to urethane prepolymers using polyols having a carbonate group content of 1.5 to 21.0% by weight.
  • the polishing pads of Comparative Examples 1B, 2B, 4B, and 5B relate to urethane prepolymers using polyols having a carbonate group content of less than 1.5% by weight or more than 21.0% by weight, respectively.
  • the polishing pads of Comparative Examples 3B, 6B and 7B relate to urethane prepolymers without the use of polyols having carbonate groups.
  • Comparative Example 8B is a conventionally known polishing pad.
  • the polishing pads of Examples 1B and 10B are superior to the polishing pads of Comparative Examples 1B and 8B in the step eliminating performance in any wiring width, and scratches. was significantly reduced, and it was found that the occurrence of defects could be suppressed. Further, the polishing pad of Comparative Example 2B had poor flexibility, elongation, and flexibility at low temperature, and was not suitable for polishing. From the above, a polishing pad formed of a urethane prepolymer using a polyol having a carbonate group in the molecule having a carbonate group content of 1.5 to 21.0% by weight can suppress dishing during polishing (). It was found that it has excellent step-eliminating performance) and can suppress the occurrence of defects.
  • Examples 1C to 3C are examples corresponding to the above-mentioned third embodiment.
  • the materials used in Examples 1C to 3C and Comparative Examples 1C and 2C described later are listed below.
  • PEPCD A polyether polycarbonate diol containing a structural unit derived from a polytetramethylene ether glycol having a number average molecular weight of 250 and having a number average molecular weight of 1000 (in the above formula (III), a plurality of R 1s are present.
  • PEPCD (2) A polyether polycarbonate diol containing a structural unit derived from polytetramethylene ether glycol having a number average molecular weight of 650 and having a number average molecular weight of 2000 (in the above formula (III), a plurality of R 1s are present. Both are n-butylene, and correspond to a polyether polycarbonate diol having n of 8.8 and m of 2.0.)
  • -Isocyanate-terminated urethane prepolymer Prepolymer (1) Contains 414 parts by weight of 2,4-tolylene diisocyanate as a polyisocyanate component, and 350 parts by weight and a number of the above-mentioned PEPCD (1) as a high molecular weight polyol component.
  • polystyrene resin As a high molecular weight polyol component containing 400 parts by weight of 2,4-tolylene diisocyanate, 360 parts by weight of the above-mentioned PEPCD (1), 179 parts by weight of polytetramethylene ether glycol having a number average molecular weight of 650, and a low molecular weight.
  • PEPCD (1) As a high molecular weight polyol component containing 400 parts by weight of 2,4-tolylene diisocyanate, 360 parts by weight of the above-mentioned PEPCD (1), 179 parts by weight of polytetramethylene ether glycol having a number average molecular weight of 650, and a low molecular weight.
  • polyisocyanate component containing 393 parts by weight of 2,4-tolylene diisocyanate, as a high molecular weight polyol component
  • a urethane prepolymer having an NCO equivalent of 420 which contains 362 parts by weight of the above-mentioned PEPCD (2), 181 parts by weight of polytetramethylene ether glycol having a number average molecular weight of 650, and 64 parts by weight of diethylene glycol as a low molecular weight polyol component.
  • Adiprene L325 A urethane prepolymer manufactured by Uniroyal Chemical Co., Ltd., which contains 2,4-tolylene diisocyanate and 4,4'-methylenebis (cyclohexyl isocyanate) (hydrogenated MDI) as polyisocyanate components, and has a high molecular weight.
  • Example 1C 1000 g of the prepolymer (1) was prepared as the A component, 286 g of the curing agent MOCA was prepared as the B component, and 30 g of the micro hollow sphere (Expancel 461DU20) was prepared as the C component.
  • a necessary weight (part) may be prepared according to the size of the block.
  • g (part) notation it is described in g (part) notation in the same manner.
  • the A component and the C component were mixed, and the obtained mixture of the A component and the C component was defoamed under reduced pressure.
  • the B component was also defoamed under reduced pressure.
  • a mixture of the defoamed A component and the C component and the defoamed B component were supplied to the mixer to obtain a mixed solution of the A component, the B component, and the C component.
  • the ratio of the number of moles of NH 2 of MOCA of component B to the number of moles of NCO of the prepolymer of component A (number of moles of NH 2 /).
  • the number of moles of NCO) is 0.9.
  • the obtained mixed solution of A component, B component, and C component was cast into a mold (square shape of 850 mm ⁇ 850 mm) heated to 80 ° C., and primary cured at 80 ° C. for 30 minutes.
  • the formed resin foam was taken out from the mold and secondarily cured in an oven at 120 ° C. for 4 hours.
  • the obtained resin foam was allowed to cool to 25 ° C., and then heated again in an oven at 120 ° C. for 5 hours.
  • the obtained resin foam was sliced to a thickness of 1.3 mm in the thickness direction to prepare a urethane sheet, and a double-sided tape was attached to the back surface of the urethane sheet to form a polishing pad.
  • Example 2C Examples except that 1000 g of the prepolymer (2) as the A component was used instead of 1000 g of the prepolymer (1) of the A component of Example 1C, and the MOCA content of the B component was changed from 286 g to 261 g.
  • a urethane sheet was prepared in the same manner as in 1C to obtain a polishing pad.
  • the ratio of the number of moles of NH 2 of MOCA of component B to the number of moles of NCO of the prepolymer of component A in the mixed solution of component A, component B, and component C (number of moles of NH 2 / mole of NCO). The number) is 0.9.
  • Example 3C A urethane sheet was prepared in the same manner as in Example 1C except that 1000 g of the prepolymer (3) of the A component of Example 1C was used instead of 1000 g of the prepolymer (1) of the A component, and a polishing pad was obtained. rice field.
  • the ratio of the number of moles of NH 2 of MOCA of component B to the number of moles of NCO of the prepolymer of component A in the mixed solution of component A, component B, and component C (number of moles of NH 2 / mole of NCO). The number) is 0.9.
  • Example 1C Same as Example 1C except that 1000 g of Adiprene L325 was used as the A component instead of 1000 g of the prepolymer (1) of the A component of Example 1C, and the MOCA content of the B component was changed from 286 g to 261 g. Then, a urethane sheet was prepared and a polishing pad was obtained.
  • the ratio of the number of moles of NH 2 of MOCA of component B to the number of moles of NCO of the prepolymer of component A in the mixed solution of component A, component B, and component C (number of moles of NH 2 / mole of NCO). The number) is 0.9.
  • Example 2C Same as Example 1C except that 1000 g of DC6912 was used as the A component instead of 1000 g of the prepolymer (1) of the A component of Example 1C, and the MOCA content of the B component was changed from 286 g to 223 g. A urethane sheet was prepared and a polishing pad was obtained.
  • the ratio of the number of moles of NH 2 of MOCA of component B to the number of moles of NCO of the prepolymer of component A in the mixed solution of component A, component B, and component C (number of moles of NH 2 / mole of NCO). The number) is 0.9.
  • the container containing the mixed solution after deactivating the isocyanate group was allowed to stand overnight at room temperature (about 25 ° C.) and allowed to cool. After allowing to cool, 5 ml of a DMF solution having a lithium bromide concentration of 10 mM (mmol / L) was added to the mixture in the container, and the mixture was stirred. Collect 0.4 mL of the stirred mixture from the container, transfer to another container, add a DMF solution with a lithium bromide concentration of 5 mM to the container, and add the solution to a final concentration of about 1% by weight. Prepared.
  • the obtained solution was filtered through a 45 ⁇ m mesh filter, and the solid matter obtained on the filter after filtration was used as each sample.
  • the molecular weight distribution in terms of polyethylene glycol / polyethylene oxide (PEG / PEO) was measured by GPC measurement under the following measurement conditions.
  • the peak existing in the region of molecular weight 200 to 400 is defined as peak 1
  • the peak existing in the region of molecular weight 400 to 700 is defined as peak 2
  • the peak existing in the region of molecular weight 700 to 10,000 is defined as peak 3
  • the number average molecular weight of the entire molecular weight distribution is defined as peak 3.
  • the peak (peak 1) existing in the region having a molecular weight of 200 to 400 is derived from the unreacted (free) 2,4-tolylene diisocyanate, and the peak existing in the region having a molecular weight of 400 to 700.
  • Peak 2 is derived from a component formed by adding two molecules of 2,4-tolylene diisocyanate to both ends of one molecule of low molecular weight polyol (diethylene glycol) in the prepolymer, and has a molecular weight in the region of 700 to 10,000.
  • the existing peak (peak 3) is formed by adding two molecules of 2,4-tolylene diisocyanate to both ends of one molecular weight polyol (polyether polycarbonate diol or polytetramethylene ether glycol) in the prepolymer.
  • the ultra-high molecular weight component formed by adding 3 or more molecular weight 2,4-tolylene diisocyanates to 2 or more molecules of high molecular weight polyol (polyether polycarbonate diol or polytetramethylene ether glycol) in the prepolymer. It is considered that they are derived from.
  • Step Elimination Performance Each polishing pad was installed at a predetermined position on the polishing device via a double-sided tape having an acrylic adhesive, and was polished under the conditions shown in the following ⁇ polishing conditions>. Then, after the polishing process, the step eliminating performance was evaluated by measuring with a fine shape measuring device (P-16 + OF manufactured by KLA Tencor Co., Ltd.). The evaluation results for each polishing pad are shown in Table 14 and FIGS. 13 and 14. ⁇ Measurement procedure / conditions> In this example and the comparative example, each pattern wafer (insulating film: Si (OC 2 H 5 ) 4 film) having a Cu film thickness of about 7000 ⁇ and a step of 3000 to 3300 ⁇ and having different wiring widths is used.
  • polishing was performed by adjusting the polishing rate so that the amount of polishing at one time was about 1000 ⁇ , polishing was performed step by step, and the step difference of the wafer was measured each time.
  • the step measurement was performed for each wiring width portion on the pattern wafer.
  • the graph of FIG. 13A shows the case where the wiring having a Cu wiring width of 120 ⁇ m and the insulating film width of 120 ⁇ m is polished, and FIG. 13B shows the case where the wiring having a Cu wiring width of 100 ⁇ m and an insulating film width of 100 ⁇ m is polished.
  • FIG. 14 (c) shows the results when the wiring having a Cu wiring width of 50 ⁇ m and the insulating film width of 50 ⁇ m is polished, and
  • FIG. 14 (d) shows the result when the wiring having a Cu wiring width of 10 ⁇ m and an insulating film width of 10 ⁇ m is polished. show. The smaller the value of the wiring width, the finer the wiring.
  • polishing pad is installed at a predetermined position on the polishing device via double-sided tape having an acrylic adhesive, and the above-mentioned (1) step elimination is eliminated with respect to the Cu film substrate (disk with a diameter of 12 inches). Polishing was performed under the conditions shown in ⁇ Polishing conditions> of the performance.
  • the 16th, 26th, and 51st Cu film substrates to be polished were measured in the high-sensitivity measurement mode of a surface inspection device (Surfscan SP2XP manufactured by KLA Tencor), and microscratches (0) on the entire surface of the substrate.
  • the number of fine dent-like scratches (2 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less) was observed, and the total was calculated.
  • the evaluation results are shown in Table 15 and FIG. When the number of microscratches is 5 or less, the defect is small and it can be said that it is good.
  • the polishing pads of Examples 1C and 2C are related to an isocyanate-terminated urethane prepolymer having a number average molecular weight Mna having a carbonate group in the molecule and having a number average molecular weight of Mna or less.
  • the polishing pads of Comparative Examples 1C and 2C relate to an isocyanate-terminated urethane prepolymer which does not use a polyol having a carbonate group in the molecule.
  • the number average molecular weight of the isocyanate-terminated urethane prepolymer used is Mna or less, and the uniformity is excellent, so that it is considered that the characteristics of the carbonate group can be exhibited more remarkably.
  • polishing pads of Examples 1C and 2C are superior to the polishing pads of Comparative Examples 1C and 2C in the step eliminating performance in any wiring width, and are also scratch. Was significantly reduced, and it was found that the occurrence of defects could be suppressed. This tendency is considered to be the same in Example 3C.
  • a polishing pad formed of an isocyanate-terminated urethane prepolymer having a number average molecular weight Mna having a carbonate group in the molecule and having a number average molecular weight of Mna or less is excellent in uniformity and more remarkably carbonated. It was found that the characteristics of the group can be exhibited, and as a result, dishing during polishing can be suppressed (excellent step elimination performance), and the occurrence of defects can be suppressed.

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Abstract

研磨層を形成するイソシアネート末端ウレタンプレポリマーの高分子量ポリオールとして、従来用いられているPTMGなどとは異なるポリオールを使用した研磨パッド、当該研磨パッドの製造方法、及び当該研磨パッドを使用した光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法を提供することを目的とする。 ポリウレタン樹脂を含む研磨層を有する研磨パッドであって、 前記ポリウレタン樹脂が、イソシアネート末端ウレタンプレポリマー及び硬化剤を含む硬化性樹脂組成物の硬化物であり、前記イソシアネート末端ウレタンプレポリマーが、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との反応生成物であり、 前記ポリオール成分が分子内にカーボネート基を有するポリオールを含む、前記研磨パッド。

Description

研磨パッド、研磨パッドの製造方法、及び光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法
 本発明は、研磨パッド、研磨パッドの製造方法、及び光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法に関する。本発明の研磨パッドは、光学材料、半導体ウエハ、半導体デバイス、ハードディスク用基板等の研磨に用いられ、特に半導体ウエハの上に酸化物層、金属層等が形成されたデバイスを研磨するのに好適に用いられる。
 光学材料、半導体ウエハ、ハードディスク基板、液晶用ガラス基板、半導体デバイスは非常に精密な平坦性が要求される。このような各種材料の表面、特に半導体デバイスの表面を平坦に研磨するために、硬質研磨パッドが一般的に用いられている。
 現在、多くの硬質研磨パッドにおける研磨層には、トリレンジイソシアネート(TDI)などのイソシアネート成分とポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)などの高分子量ポリオールを含むポリオール成分との反応生成物であるイソシアネート末端ウレタンプレポリマーを、3,3’-ジクロロ-4,4’-ジアミノジフェニルメタンなどの硬化剤により硬化させて得られた硬質ポリウレタン材料を使用することが一般的である。イソシアネート末端ウレタンプレポリマーを形成する高分子量ポリオールは、ポリウレタンのソフトセグメントを形成するものであり、取り扱いやすさや適度なゴム弾性といった観点から、PTMGが高分子量ポリオールとして従来よく用いられていた。
特開2011-40737号公報 特開2020-157415号公報
 研磨層を形成するイソシアネート末端ウレタンプレポリマーの高分子量ポリオールとして、従来用いられているPTMGなどとは異なるポリオールを使用した研磨パッドが望まれている。
 また、半導体デバイスの研磨においては、近年の集積回路の微細化・高密度化に伴い、被研磨物表面におけるスクラッチ(傷)、有機残渣等のディフェクト(欠陥)の抑制について、より厳密なレベルが要求されるようになってきている。しかし、PTMGを高分子量ポリオールとして使用した従来の研磨パッドでは、ディフェクトの抑制の点で不十分であることがあり、高分子量ポリオールとしてPTMG以外のポリオールを用いる検討がなされている。また、高分子量ポリオールとしてPTMG以外のポリオールを用いる場合、研磨レート等の研磨性能は、上記の従来の研磨パッドと同等以上であることが望ましい。
 特許文献1には、ポリプロピレングリコール(PPG)及びPTMGの混合物であるポリオールブレンド、ポリアミン又はポリアミン混合物、並びにトルエンジイソシアネートのポリウレタン反応生成物を含む研磨パッドが開示されている。特許文献1の研磨パッドは、ポリウレタン反応生成物を形成するポリオールブレンドとして、PPG及びPTMGの混合物を用いることで、欠陥率(ディフェクト)を低減させている。
 しかしながら、特許文献1の研磨パッドのように、高分子量ポリオールとしてPPGとPTMGの混合物を用いる場合、PPGとPTMGとは相溶性が悪く完全に均一とすることが難しいため、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーの重合反応が不均一なものとなってしまい、結果として、研磨性能が不安定で一定とならないことがある。
 また、高分子量ポリオールとしてPTMGの全量をPPGに代えた場合、得られるイソシアネート末端ウレタンプレポリマーが軟質化してしまう傾向があるので、それを防ぐためにイソシアネート末端ウレタンプレポリマーの製造に際してポリオール成分とポリイソシアネート成分との当量調整が新たに必要となってしまう。さらに、高分子量ポリオールとしてPTMGの全量をPPGに代えた研磨パッドの研磨性能を本発明者らが検討したところ、後述の比較例3Aに示すように、高分子量ポリオールとしてPTMGを使用した従来の研磨パッドに比べて、ディフェクトを抑制できているものの、近年の集積回路の微細化・高密度化に対応するためには、より高いレベルのディフェクトの抑制が求められる。
 以上のように、被研磨物におけるディフェクトを抑制できる研磨パッドも望まれている。また、被研磨物におけるディフェクトを抑制すると共に、研磨レートに優れる研磨パッドも望まれている。
 さらに、半導体デバイスの研磨においては、近年の集積回路の微細化・高密度化に伴い、被研磨物表面における段差解消性能の向上及びスクラッチ(傷)等のディフェクト(欠陥)の抑制について、より厳密なレベルが要求されるようになってきている。被研磨物表面における段差解消性能が不足すると、ディッシングと呼ばれる主に幅広配線パターンで配線断面が皿状にくぼむ現象が発生しやすくなり、被研磨物面の局所的な平坦性が悪化する。
 PTMGを高分子量ポリオールとして使用した従来の研磨パッドでは、段差解消性能やディフェクトの抑制の点で不十分であることがあり、高分子量ポリオールとしてPTMG以外のポリオールを用いる検討がなされている。
 特許文献2には、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーの高分子量ポリオールとして、ポリプロピレングリコール(PPG)を用いて形成した研磨パッドが、段差解消性能に優れ、ディフェクトの発生が少ないことが開示されている。
 しかしながら、特許文献2に記載の研磨パッドのように、高分子量ポリオールの全量をPPGとした場合、研磨層の耐摩耗性が悪く、研磨パッドのライフが短くなってしまうことがある。また、特許文献2に記載の研磨パッドのように、高分子量ポリオールの全量をPPGとした場合、得られるイソシアネート末端ウレタンプレポリマーが軟質化してしまう傾向があるので、それを防ぐためにイソシアネート末端ウレタンプレポリマーの製造に際してポリオール成分とポリイソシアネート成分との当量調整が新たに必要となってしまう。
 以上のように、段差解消性能に優れディッシングを抑制でき、かつディフェクトを抑制できる研磨パッドも望まれている。
 本発明は、研磨層を形成するイソシアネート末端ウレタンプレポリマーの高分子量ポリオールとして、従来用いられているPTMGなどとは異なるポリオールを使用した研磨パッド、当該研磨パッドの製造方法、及び当該研磨パッドを使用した光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法を提供することを目的とする。
 また、本発明は、被研磨物におけるディフェクトを抑制できる研磨パッド、当該研磨パッドの製造方法、及び当該研磨パッドを使用した光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法を提供することを別の目的とする。また、本発明は、被研磨物におけるディフェクトを抑制すると共に、研磨レートに優れる研磨パッド、当該研磨パッドの製造方法、及び当該研磨パッドを使用した光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法を提供することを別の目的とする。
 さらに、本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、段差解消性能に優れディッシングを抑制でき、かつディフェクトを抑制できる研磨パッドを提供することを別の目的とする。
 本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意研究した結果、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーを形成するポリオール成分として、カーボネート基を有するポリオールを使用することにより、上記課題を解決できることを知見し、本発明を完成するに至った。本発明の具体的態様は以下のとおりである。
 [1] ポリウレタン樹脂を含む研磨層を有する研磨パッドであって、
 前記ポリウレタン樹脂が、イソシアネート末端ウレタンプレポリマー及び硬化剤を含む硬化性樹脂組成物の硬化物であり、前記イソシアネート末端ウレタンプレポリマーが、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との反応生成物であり、
 前記ポリオール成分が分子内にカーボネート基を有するポリオールを含む、前記研磨パッド。
 [2] 前記カーボネート基を有するポリオールが下記式(I)で表されるポリエーテルポリカーボネートジオールである、[1]に記載の研磨パッド:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000004
(上記式(I)中、
 Rは炭素数2~10の二価の炭化水素基であり、複数のRは同一であってもよく、異なるものであってもよく、
 nは2~30の整数であり、
 mは1~20の整数である。)。
 [3] 前記式(I)におけるRがn-ブチレン基及び/又は2-メチルブチレン基である、[2]に記載の研磨パッド。
 [4] 前記ポリエーテルポリカーボネートジオールがポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位を含み、前記ポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位の数平均分子量が100~1500である、[2]又は[3]に記載の研磨パッド。
 [5] 前記ポリエーテルポリカーボネートジオールの数平均分子量が200~5000である、[2]~[4]のいずれか1つに記載の研磨パッド。
 [6] 前記ポリオール成分が高分子量ポリオールを含み、前記高分子量ポリオールが前記分子内にカーボネート基を有するポリオールを含み、
 前記分子内にカーボネート基を有するポリオール全体に対する、前記カーボネート基の含有量が1.5~21.0重量%である、[1]に記載の研磨パッド。
 [7] 前記分子内にカーボネート基を有するポリオールがポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位を含む、[6]に記載の研磨パッド。
 [8] 前記分子内にカーボネート基を有するポリオールが下記式(II)で表されるポリエーテルポリカーボネートジオールを含む、[6]又は[7]に記載の研磨パッド:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000005
(上記式(II)中、
 Rは炭素数2~10の二価の炭化水素基であり、複数のRは同一であってもよく、又は異なるものであってもよく、
 nは2~30であり、
 mは0.1~20である。)。
 [9] 前記式(II)におけるRが、エチレン、イソプロピレン、及びn-ブチレンからなる群から選択される少なくとも1種である、[8]に記載の研磨パッド。
 [10] 前記分子内にカーボネート基を有するポリオールの数平均分子量が200~5000である、[6]~[9]のいずれか1つに記載の研磨パッド。
 [11] 前記高分子量ポリオールがポリエーテルポリオールをさらに含む、[6]~[10]のいずれか1つに記載の研磨パッド。
 [12] 前記研磨層全体に対する、前記分子内にカーボネート基を有するポリオールの前記カーボネート基の含有量が0.5~6.4重量%である、[6]~[11]のいずれか1つに記載の研磨パッド。
 [13] 前記ポリオール成分が高分子量ポリオールを含み、
 前記高分子量ポリオールが前記分子内にカーボネート基を有するポリオールを含み、前記分子内にカーボネート基を有するポリオールの数平均分子量がMnaであり、
 前記イソシアネート末端ウレタンプレポリマーの数平均分子量が、Mna以下である、[1]に記載の研磨パッド。
 [14] 前記イソシアネート末端ウレタンプレポリマーをゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定したポリエチレングリコール/ポリエチレンオキシド(PEG/PEO)換算の分子量分布において、分子量700~10000の領域に存在するピークのピークトップの分子量がMna+1000以下である、[13]に記載の研磨パッド。
 [15] 前記分子内にカーボネート基を有するポリオールの数平均分子量Mnaが500~2500である、[13]又は[14]に記載の研磨パッド。
 [16] 前記イソシアネート末端ウレタンプレポリマーの数平均分子量が、3500以下である、[13]~[15]のいずれか1つに記載の研磨パッド。
 [17] 前記イソシアネート末端ウレタンプレポリマーの数平均分子量が、2000以下である、[16]に記載の研磨パッド。
 [18] 前記分子内にカーボネート基を有するポリオールがポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位を含む、[13]~[17]のいずれか1つに記載の研磨パッド。
 [19] 前記分子内にカーボネート基を有するポリオールが下記式(III)で表されるポリエーテルポリカーボネートジオールを含む、[13]~[18]のいずれか1つに記載の研磨パッド:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000006
(上記式(III)中、
 Rは炭素数2~10の二価の炭化水素基であり、複数のRは同一であってもよく、又は異なるものであってもよく、
 nは2~30であり、
 mは0.1~20である。)。
 [20] 前記式(III)におけるRが、エチレン、イソプロピレン、及びn-ブチレンからなる群から選択される少なくとも1種である、[19]に記載の研磨パッド。
 [21] 前記高分子量ポリオールがポリエーテルポリオールをさらに含む、[13]~[20]のいずれか1つに記載の研磨パッド。
 [22] 前記ポリイソシアネート成分がトリレンジイソシアネートを含む、[1]~[21]のいずれか1つに記載の研磨パッド。
 [23] 前記硬化剤が3,3’-ジクロロ-4,4’-ジアミノジフェニルメタンを含む、[1]~[22]のいずれか1つに記載の研磨パッド。
 [24] 前記硬化性樹脂組成物が微小中空球体をさらに含む、[1]~[23]のいずれか1つに記載の研磨パッド。
 [25] [1]~[24]のいずれか1つに記載の研磨パッドの製造方法であって、前記研磨層を成形する工程を含む、前記方法。
 [26] 光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法であって、[1]~[24]のいずれか1つに記載の研磨パッドを使用して光学材料又は半導体材料の表面を研磨する工程を含む、前記方法。
 [1A] ポリウレタン樹脂を含む研磨層を有する研磨パッドであって、
 前記ポリウレタン樹脂が、イソシアネート末端ウレタンプレポリマー及び硬化剤を含む硬化性樹脂組成物の硬化物であり、前記イソシアネート末端ウレタンプレポリマーが、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との反応生成物であり、
 前記ポリオール成分が下記式(I)で表されるポリエーテルポリカーボネートジオールを含む、前記研磨パッド:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000007
(上記式(I)中、
 Rは炭素数2~10の二価の炭化水素基であり、複数のRは同一であってもよく、異なるものであってもよく、
 nは2~30の整数であり、
 mは1~20の整数である。)。
 [2A] 前記式(I)におけるRがn-ブチレン基及び/又は2-メチルブチレン基である、[1A]に記載の研磨パッド。
 [3A] 前記ポリエーテルポリカーボネートジオールがポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位を含み、前記ポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位の数平均分子量が100~1500である、[1A]又は[2A]に記載の研磨パッド。
 [4A] 前記ポリエーテルポリカーボネートジオールの数平均分子量が200~5000である、[1A]~[3A]のいずれか1つに記載の研磨パッド。
 [5A] 前記ポリイソシアネート成分がトリレンジイソシアネートを含む、[1A]~[4A]のいずれか1つに記載の研磨パッド。
 [6A] 前記硬化剤が3,3’-ジクロロ-4,4’-ジアミノジフェニルメタンを含む、[1A]~[5A]のいずれか1つに記載の研磨パッド。
 [7A] 前記硬化性樹脂組成物が微小中空球体をさらに含む、[1A]~[6A]のいずれか1つに記載の研磨パッド。
 [8A] [1A]~[7A]のいずれか1つに記載の研磨パッドの製造方法であって、前記研磨層を成形する工程を含む、前記方法。
 [9A] 光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法であって、[1A]~[7A]のいずれか1つに記載の研磨パッドを使用して光学材料又は半導体材料の表面を研磨する工程を含む、前記方法。
 [1B] ポリウレタン樹脂を含む研磨層を有する研磨パッドであって、
 前記ポリウレタン樹脂が、イソシアネート末端ウレタンプレポリマー及び硬化剤を含む硬化性樹脂組成物の硬化物であり、前記イソシアネート末端ウレタンプレポリマーが、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との反応生成物であり、
 前記ポリオール成分が高分子量ポリオールを含み、前記高分子量ポリオールが分子内にカーボネート基を有するポリオールを含み、
 前記分子内にカーボネート基を有するポリオール全体に対する、前記カーボネート基の含有量が1.5~21.0重量%である、前記研磨パッド。
 [2B] 前記分子内にカーボネート基を有するポリオールがポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位を含む、[1B]に記載の研磨パッド。
 [3B] 前記分子内にカーボネート基を有するポリオールが下記式(II)で表されるポリエーテルポリカーボネートジオールを含む、[1B]又は[2B]に記載の研磨パッド:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000008
(上記式(II)中、
 Rは炭素数2~10の二価の炭化水素基であり、複数のRは同一であってもよく、又は異なるものであってもよく、
 nは2~30であり、
 mは0.1~20である。)。
 [4B] 前記式(II)におけるRが、エチレン、イソプロピレン、及びn-ブチレンからなる群から選択される少なくとも1種である、[3B]に記載の研磨パッド。
 [5B] 前記分子内にカーボネート基を有するポリオールの数平均分子量が200~5000である、[1B]~[4B]のいずれか1つに記載の研磨パッド。
 [6B] 前記高分子量ポリオールがポリエーテルポリオールをさらに含む、[1B]~[5B]のいずれか1つに記載の研磨パッド。
 [7B] 前記研磨層全体に対する、前記分子内にカーボネート基を有するポリオールの前記カーボネート基の含有量が0.5~6.4重量%である、[1B]~[6B]のいずれか1つに記載の研磨パッド。
 [8B] 前記ポリイソシアネート成分がトリレンジイソシアネートを含む、[1B]~[7B]のいずれか1つに記載の研磨パッド。
 [9B] 前記硬化剤が3,3’-ジクロロ-4,4’-ジアミノジフェニルメタンを含む、[1B]~[8B]のいずれか1つに記載の研磨パッド。
 [10B] 前記硬化性樹脂組成物が微小中空球体をさらに含む、[1B]~[9B]のいずれか1つに記載の研磨パッド。
 [11B] [1B]~[10B]のいずれか1つに記載の研磨パッドの製造方法であって、前記研磨層を成形する工程を含む、前記方法。
 [12B] 光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法であって、[1B]~[10B]のいずれか1つに記載の研磨パッドを使用して光学材料又は半導体材料の表面を研磨する工程を含む、前記方法。
 [1C] ポリウレタン樹脂を含む研磨層を有する研磨パッドであって、
 前記ポリウレタン樹脂が、イソシアネート末端ウレタンプレポリマー及び硬化剤を含む硬化性樹脂組成物の硬化物であり、前記イソシアネート末端ウレタンプレポリマーが、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との反応生成物であり、
 前記ポリオール成分が高分子量ポリオールを含み、
前記高分子量ポリオールが、分子内にカーボネート基を有し数平均分子量がMnaであるポリオールを含み、
 前記イソシアネート末端ウレタンプレポリマーの数平均分子量が、Mna以下である、前記研磨パッド。
 [2C] 前記イソシアネート末端ウレタンプレポリマーをゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定したポリエチレングリコール/ポリエチレンオキシド(PEG/PEO)換算の分子量分布において、分子量700~10000の領域に存在するピークのピークトップの分子量がMna+1000以下である、[1C]に記載の研磨パッド。
 [3C] 前記分子内にカーボネート基を有するポリオールの数平均分子量Mnaが500~2500である、[1C]又は[2C]に記載の研磨パッド。
 [4C] 前記イソシアネート末端ウレタンプレポリマーの数平均分子量が、3500以下である、[1C]~[3C]のいずれか1つに記載の研磨パッド。
 [5C] 前記イソシアネート末端ウレタンプレポリマーの数平均分子量が、2000以下である、[4C]に記載の研磨パッド。
 [6C] 前記分子内にカーボネート基を有するポリオールがポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位を含む、[1C]~[5C]のいずれか1つに記載の研磨パッド。
 [7C] 前記分子内にカーボネート基を有するポリオールが下記式(III)で表されるポリエーテルポリカーボネートジオールを含む、請求項[1C]~[6C]のいずれか1つに記載の研磨パッド:
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000009
(上記式(III)中、
 Rは炭素数2~10の二価の炭化水素基であり、複数のRは同一であってもよく、又は異なるものであってもよく、
 nは2~30であり、
 mは0.1~20である。)。
 [8C] 前記式(III)におけるRが、エチレン、イソプロピレン、及びn-ブチレンからなる群から選択される少なくとも1種である、[7C]に記載の研磨パッド。
 [9C] 前記高分子量ポリオールがポリエーテルポリオールをさらに含む、[1C]~[8C]のいずれか1つに記載の研磨パッド。
 [10C] 前記ポリイソシアネート成分がトリレンジイソシアネートを含む、[1C]~[9C]のいずれか1つに記載の研磨パッド。
 [11C] 前記硬化剤が3,3’-ジクロロ-4,4’-ジアミノジフェニルメタンを含む、[1C]~[10C]のいずれか1つに記載の研磨パッド。
 [12C] 前記硬化性樹脂組成物が微小中空球体をさらに含む、[1C]~[11C]のいずれか1つに記載の研磨パッド。
 [13C] [1C]~[12C]のいずれか1つに記載の研磨パッドの製造方法であって、前記研磨層を成形する工程を含む、前記方法。
 [14C] 光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法であって、[1C]~[12C]のいずれか1つに記載の研磨パッドを使用して光学材料又は半導体材料の表面を研磨する工程を含む、前記方法。
 (定義)
 本願において、「X~Y」を用いて数値範囲を表す際は、その範囲は両端の数値であるX及びYを含むものとする。
 本発明は、研磨層を形成するイソシアネート末端ウレタンプレポリマーの高分子量ポリオールとして、従来用いられているPTMGなどとは異なるポリオールを使用した研磨パッドを提供できる。
 本発明の1つの実施形態の研磨パッドは、被研磨物におけるディフェクトを抑制できる。また、本発明の1つの実施形態の研磨パッドは、被研磨物におけるディフェクトを抑制すると共に、研磨レートに優れる。
 本発明の別の実施形態の研磨パッドは、段差解消性能に優れディッシングを抑制でき、かつディフェクトを抑制できる。
実施例1A及び比較例1A~3Aの研磨パッドのディフェクトの評価結果を示すグラフである。 実施例1A及び比較例1A~3Aの研磨パッドの研磨レートの評価結果を示すグラフである。 実施例4Aの研磨パッドのディフェクトの評価結果を示すグラフである。 実施例4Aの研磨パッドの研磨レートの評価結果を示すグラフである。 図5の(a)~(c)は、研磨により段差が解消されていく状態を示す模式図である。 図6は、研磨量と段差との関係を示すグラフである。 図7の(a)及び(b)は、実施例1B及び10B並びに比較例1B及び8Bの研磨パッドの段差解消性能の評価結果を示すグラフである。 図8の(c)及び(d)は、実施例1B及び10B並びに比較例1B及び8Bの研磨パッドの段差解消性能の評価結果を示すグラフである。 図9は、実施例1B及び10B並びに比較例1B及び8Bの研磨パッドのディフェクトの評価結果を示すグラフである。 図10の(a)~(c)は、研磨により段差が解消されていく状態を示す模式図である。 図11は、研磨量と段差との関係を示すグラフである。 図12は、実施例1C及び2C並びに比較例1C及び2Cにおいて使用したイソシアネート末端ウレタンプレポリマーのGPC測定の結果を示すグラフである。 図13の(a)及び(b)は、実施例1C及び2C並びに比較例1C及び2Cの研磨パッドの段差解消性能の評価結果を示すグラフである。 図14の(c)及び(d)は、実施例1C及び2C並びに比較例1C及び2Cの研磨パッドの段差解消性能の評価結果を示すグラフである。 図15は、実施例1C及び2C並びに比較例1C及び2Cの研磨パッドのディフェクトの評価結果を示すグラフである。
 本発明の研磨パッドは、
 ポリウレタン樹脂を含む研磨層を有する研磨パッドであって、
 前記ポリウレタン樹脂が、イソシアネート末端ウレタンプレポリマー及び硬化剤を含む硬化性樹脂組成物の硬化物であり、前記イソシアネート末端ウレタンプレポリマーが、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との反応生成物であり、
 前記ポリオール成分が分子内にカーボネート基を有するポリオールを含む。
 本発明の研磨パッドの例としては、後述の第1~3の実施形態の研磨パッドが挙げられる。
 <第1の実施形態>
 (作用)
 本発明者らは、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーを形成するポリオール成分とディフェクトとの関係について鋭意研究した結果、予想外にも、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーを形成するポリオール成分として、特定の構造を有するポリエーテルポリカーボネートジオールを使用することにより、ディフェクトの発生を抑制できる研磨パッドが得られることを見出した。このような特性が得られる理由の詳細は明らかではないが、以下のように推察される。
 上記式(I)で表されるポリエーテルポリカーボネートジオール(PEPCD)は、カーボネート基を有するため、PTMGに比べて結晶性が低いと考えられ、当該PEPCDから形成されるイソシアネート末端ウレタンプレポリマーの結晶性も低くなると考えられる。研磨層を形成するイソシアネート末端ウレタンプレポリマーの結晶性が低くなると、研磨した際に発生する研磨層の屑などが凝集しにくくなって大きな塊を形成しにくくなると考えられ、結果として被研磨物におけるディフェクトが抑制できるものと推察される。
 (定義)
 第1の実施形態において、「パーティクル」とは、被研磨物の表面に付着した、研磨スラリー等に含まれる細かい粒子が残留したものを意味する。
 第1の実施形態において、「パッド屑」とは、被研磨物の表面に付着した、研磨工程中に研磨パッドにおける研磨層の表面が摩耗して発生する研磨層の屑を意味する。
 第1の実施形態において、「スクラッチ」とは、被研磨物の表面についた傷を意味する。
 第1の実施形態において、「ディフェクト」とは、上述のパーティクル、パッド屑、スクラッチ等を含めた欠陥の総称である。
 以下、第1の実施形態の研磨パッド、及び研磨パッドの製造方法、及び光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法について、説明する。
 1.研磨パッド、研磨パッドの製造方法
 第1の実施形態の研磨パッドは、ポリウレタン樹脂を含む研磨層を有し、前記ポリウレタン樹脂が、イソシアネート末端ウレタンプレポリマー及び硬化剤を含む硬化性樹脂組成物の硬化物であり、前記イソシアネート末端ウレタンプレポリマーが、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との反応生成物であり、前記ポリオール成分が下記式(I)で表されるポリエーテルポリカーボネートジオールを含むものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000010
(上記式(I)中、
 Rは炭素数2~10の二価の炭化水素基であり、複数のRは同一であってもよく、異なるものであってもよく、
 nは2~30の整数であり、
 mは1~20の整数である。)
 第1の実施形態の研磨パッドは、ポリウレタン樹脂を含む研磨層を有する。研磨層は被研磨材料に直接接する位置に配置され、研磨パッドのその他の部分は、研磨パッドを支持するための材料、例えば、ゴムなどの弾性に富む材料で構成されてもよい。研磨パッドの剛性によっては、研磨層を研磨パッドとすることができる。
 第1の実施形態の研磨パッドは、被研磨物におけるディフェクトを抑制できることを除けば、一般的な研磨パッドと形状に大きな差異は無く、一般的な研磨パッドと同様に使用することができ、例えば、研磨パッドを回転させながら研磨層を被研磨材料に押し当てて研磨することもできるし、被研磨材料を回転させながら研磨層に押し当てて研磨することもできる。
 第1の実施形態の研磨パッドは、一般に知られたモールド成形、スラブ成形等の製造法より作成できる。まずは、それら製造法によりポリウレタンのブロックを形成し、ブロックをスライス等によりシート状とし、ポリウレタン樹脂から形成される研磨層を成形し、支持体などに貼り合わせることによって製造される。あるいは支持体上に直接研磨層を成形することもできる。
 より具体的には、研磨層は、研磨層の研磨面とは反対の面側に両面テープが貼り付けられ、所定形状にカットされて、第1の実施形態の研磨パッドとなる。両面テープに特に制限はなく、当技術分野において公知の両面テープの中から任意に選択して使用することが出来る。また、第1の実施形態の研磨パッドは、研磨層のみからなる単層構造であってもよく、研磨層の研磨面とは反対の面側に他の層(下層、支持層)を貼り合わせた複層からなっていてもよい。
 研磨層は、イソシアネート末端ウレタンプレポリマー及び硬化剤を含む硬化性樹脂組成物を調製し、当該硬化性樹脂組成物を硬化させることによって成形される。
 研磨層は発泡ポリウレタン樹脂から構成することができるが、発泡は微小中空球体を含む発泡剤をポリウレタン樹脂中に分散させて行うことができる。この場合、イソシアネート末端ウレタンプレポリマー、硬化剤、及び発泡剤を含む硬化性樹脂組成物を調製し、当該硬化性樹脂組成物を発泡硬化させることによって成形することができる。
 硬化性樹脂組成物は、例えば、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーを含むA液と、硬化剤成分を含むB液とを混合して調製する2液型の組成物とすることもできる。それ以外の成分はA液に入れても、B液に入れてもよいが、不具合が生じる場合はさらに複数の液に分割して3液以上の液を混合して構成される組成物とすることができる。
 (イソシアネート末端ウレタンプレポリマー)
 イソシアネート末端ウレタンプレポリマーは、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを反応させることにより得られる生成物であり、前記ポリオール成分が上記式(I)で表されるポリエーテルポリカーボネートジオールを含む。
 イソシアネート末端ウレタンプレポリマーのNCO当量(g/eq)としては、600未満が好ましく、350~550がより好ましく、400~500が最も好ましい。NCO当量(g/eq)が上記数値範囲内であることにより、適度な研磨性能の研磨パッドが得られる。
 (ポリオール成分)
 上記ポリエーテルポリカーボネートジオールを表す上記式(I)中、Rは、炭素数2~10の二価の炭化水素基であり、Rの例としては、エチレン、n-プロピレン、イソプロピレン、n-ブチレン、イソブチレン、1,1-ジメチルエチレン、n-ペンチレン、2,2-ジメチルプロピレン、2-メチルブチレンなどが挙げられ、特に、n-ブチレン基及び/又は2-メチルブチレン基であることが好ましい。上記式(I)中、複数のRは同一であってもよく、異なるものであってもよいが、同一であることが好ましい。
 上記式(I)中、nは、2~30の整数であり、3~15の整数であることが好ましく、3~10の整数であることがより好ましい。
 上記式(I)中、mは、1~20の整数であり、1~10の整数であることが好ましく、1~5の整数であることがより好ましい。
 上記ポリエーテルポリカーボネートジオールは、ポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位を含むことが好ましく、当該ポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位は上記式(I)中の-(R-O)-で表される部分であることが好ましい。当該ポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位の数平均分子量は、100~1500であることが好ましく、150~1000であることがより好ましく、200~850であることが最も好ましい。
 上記ポリエーテルポリカーボネートジオールの数平均分子量は、200~5000であることが好ましく、500~3000であることがより好ましく、800~2500であることが最も好ましい。
 上記ポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位及び上記ポリエーテルポリカーボネートジオールの数平均分子量は、以下の条件にてゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)に基づいてポリスチレン換算の分子量として測定することができる。
 <測定条件>
 カラム:Ohpak SB-802.5HQ(排除限界10000)
 移動相:5mM LiBr/DMF
 流速:0.5ml/min(26kg/cm2)
 オーブン:60℃
 検出器:RI 40℃
 試料量:20μl
 上記ポリエーテルポリカーボネートジオールのイソシアネート末端ウレタンプレポリマー全体に対する含有量は、25~75重量%が好ましく、35~65重量%がより好ましく、40~60重量%が最も好ましい。上記ポリエーテルポリカーボネートジオールの含有量が上記数値範囲内であることにより、被研磨物におけるディフェクトを抑制することができ、また、高い研磨レートを達成できる。
 イソシアネート末端ウレタンプレポリマーに含まれる、上記ポリエーテルポリカーボネートジオール以外のポリオール成分としては、低分子量ポリオール、上記ポリエーテルポリカーボネートジオール以外の高分子量ポリオール、又はそれらの組み合わせが挙げられる。第1の実施形態において、低分子量ポリオールとは数平均分子量が30~300であるポリオールであり、高分子量ポリオールとは数平均分子量が300を超えるポリオールである。上記低分子量ポリオール及び上記ポリエーテルポリカーボネートジオール以外の高分子量ポリオールの数平均分子量は、上記ポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位及び上記ポリエーテルポリカーボネートジオールの数平均分子量において示したものと同様の方法により、測定することができる。
 上記低分子量ポリオールとしては、例えば、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、又はそれらの組み合わせが挙げられる。
 上記ポリエーテルポリカーボネートジオール以外の高分子量ポリオールとしては、例えば、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのポリエーテルポリオール;
エチレングリコールとアジピン酸との反応物やブチレングリコールとアジピン酸との反応物等のポリエステルポリオール;
ポリカーボネートポリオール;
ポリカプロラクトンポリオール;又はそれらの組み合わせ;が挙げられる。
 上記ポリエーテルポリカーボネートジオールの上記高分子量ポリオール全体に対する含有量は、80~100重量%が好ましく、85~100重量%がより好ましく、90~100重量%が最も好ましい。上記ポリエーテルポリカーボネートジオールの含有量が上記数値範囲内であることにより、被研磨物におけるディフェクトを抑制することができ、また、高い研磨レートを達成できる。
 また、上記高分子量ポリオールを上記ポリエーテルポリカーボネートジオールからなるものとすることもできる。
 (ポリイソシアネート成分)
 イソシアネート末端ウレタンプレポリマーに含まれるポリイソシアネート成分としては、
例えば、m-フェニレンジイソシアネート、
p-フェニレンジイソシアネート、
2,6-トリレンジイソシアネート(2,6-TDI)、
2,4-トリレンジイソシアネート(2,4-TDI)、
ナフタレン-1,4-ジイソシアネート、
ジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート(MDI)、
4,4’-メチレン-ビス(シクロヘキシルイソシアネート)(水添MDI)、
3,3’-ジメトキシ-4,4’-ビフェニルジイソシアネート、
3,3’-ジメチルジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート、
キシリレン-1,4-ジイソシアネート、
4,4’-ジフェニルプロパンジイソシアネート、
トリメチレンジイソシアネート、
ヘキサメチレンジイソシアネート、
プロピレン-1,2-ジイソシアネート、
ブチレン-1,2-ジイソシアネート、
シクロヘキシレン-1,2-ジイソシアネート、
シクロヘキシレン-1,4-ジイソシアネート、
p-フェニレンジイソチオシアネート、
キシリレン-1,4-ジイソチオシアネート、
エチリジンジイソチオシアネート、又はそれらの組み合わせが挙げられる。
 この中でも、得られる研磨パッドの研磨特性や機械的強度等の観点から、2,6-トリレンジイソシアネート(2,6-TDI)、2,4-トリレンジイソシアネート(2,4-TDI)等のトリレンジイソシアネートを使用することが好ましい。
 (硬化剤)
 硬化性樹脂組成物に含まれる硬化剤としては、例えば、以下に説明するアミン系硬化剤が挙げられる。
 アミン系硬化剤を構成するポリアミンとしては、例えば、ジアミンが挙げられ、これには、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどのアルキレンジアミン;イソホロンジアミン、ジシクロヘキシルメタン-4,4’-ジアミンなどの脂肪族環を有するジアミン;3,3’-ジクロロ-4,4’-ジアミノジフェニルメタン(別名:メチレンビス-o-クロロアニリン)(以下、MOCAと略記する。)などの芳香族環を有するジアミン;2-ヒドロキシエチルエチレンジアミン、2-ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、ジ-2-ヒドロキシエチルエチレンジアミン、ジ-2-ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、2-ヒドロキシプロピルエチレンジアミン、ジ-2-ヒドロキシプロピルエチレンジアミン等の水酸基を有するジアミン、特にヒドロキシアルキルアルキレンジアミン;又はそれらの組み合わせが挙げられる。また、3官能のトリアミン化合物、4官能以上のポリアミン化合物も使用可能である。
 特に好ましい硬化剤は、上述したMOCAであり、硬化剤をMOCAからなるものとすることもできる。このMOCAの化学構造は、以下のとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000011
 硬化剤全体の量は、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーのNCOのモル数に対する、硬化剤のNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)が、好ましくは0.7~1.1、より好ましくは0.75~1.0、最も好ましくは0.8~0.95となる量を用いる。
 (微小中空球体)
 第1の実施形態において、硬化性樹脂組成物は微小中空球体をさらに含むことができる。
 微小中空球体をポリウレタン樹脂に混合することによって発泡体を形成することができる。微小中空球体とは、熱可塑性樹脂からなる外殻(ポリマー殻)と、外殻に内包される低沸点炭化水素とからなる未発泡の加熱膨張性微小球状体と、未発泡の加熱膨張性微小球状体を加熱膨張させたものをいう。前記ポリマー殻としては、例えば、アクリロニトリル-塩化ビニリデン共重合体、アクリロニトリル-メチルメタクリレート共重合体、塩化ビニル-エチレン共重合体などの熱可塑性樹脂を用いることができる。同様に、ポリマー殻に内包される低沸点炭化水素としては、例えば、イソブタン、ペンタン、イソペンタン、石油エーテル、又はそれらの組み合わせを用いることができる。
 (その他の成分)
 その他に当業界で一般的に使用される触媒などを硬化性樹脂組成物に添加しても良い。
 また、上述したポリイソシアネート成分を硬化性樹脂組成物に後から追加で添加することもでき、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーと追加のポリイソシアネート成分との合計重量に対する追加のポリイソシアネート成分の重量割合は、0.1~10重量%が好ましく、0.5~8重量%がより好ましく、1~5重量%が特に好ましい。
 ポリウレタン樹脂硬化性組成物に追加で添加するポリイソシアネート成分としては、上述のポリイソシアネート成分を特に限定なく使用することができるが、4,4’-メチレン-ビス(シクロヘキシルイソシアネート)(水添MDI)が好ましい。
 2.光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法
 第1の実施形態の光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法は、上述の研磨パッドを使用して光学材料又は半導体材料の表面を研磨する工程を含む。
 第1の実施形態の光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法は、研磨パッドの表面、光学材料若しくは半導体材料の表面、又はそれらの両方にスラリーを供給する工程を更に含むことができる。
 (スラリー)
 スラリーに含まれる液体成分としては、特に限定されないが、水(純水)、酸、アルカリ、有機溶剤、又はそれらの組み合わせが挙げられ、被研磨物の材質や所望の研磨条件等によって選択される。スラリーは、水(純水)を主成分とすることが好ましく、スラリー全体に対して、水を80重量%以上含むことが好ましい。スラリーに含まれる砥粒成分としては、特に限定されないが、シリカ、珪酸ジルコニウム、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化マンガン、又はそれらの組み合わせが挙げられる。スラリーは、液体成分に可溶な有機物やpH調整剤等、その他の成分を含有していてもよい。
 <第2の実施形態>
 (作用)
 本発明者らは、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーを形成するポリオール成分と段差解消性能及びディフェクトとの関係について鋭意研究した結果、予想外にも、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーを形成するポリオール成分として、カーボネート基の含有量が1.5~21.0重量%である、分子内にカーボネート基を有するポリオールを使用することにより、段差解消性能に優れディッシングを抑制でき、かつディフェクトを抑制できる研磨パッドが得られることを見出した。このような特性が得られる理由の詳細は明らかではないが、以下のように推察される。
 カーボネート基の含有量が1.5~21.0重量%である、分子内にカーボネート基を有するポリオールは、適度な含有量のカーボネート基を有するため、PTMGに比べて結晶性が低いと考えられ、当該分子内にカーボネート基を有するポリオールから形成されるイソシアネート末端ウレタンプレポリマーの結晶性も低くなると考えられる。研磨層を形成するイソシアネート末端ウレタンプレポリマーの結晶性が低くなると、研磨した際に発生する研磨層の屑などが凝集しにくくなって大きな塊を形成しにくくなると考えられ、結果として被研磨物において、段差解消性能が向上しディッシングを抑制でき、かつディフェクトが抑制できるものと推察される。
 (段差解消性能)
 半導体製造プロセスにおいて金属(Cu)配線を製造する方法として、ダマシンプロセスがある。このダマシンプロセスは、シリコンウエハ上に設けた絶縁膜に溝を掘り、この溝にスパッタリングなどにより金属を埋め込み、余分な金属を化学機械研磨(CMP)によって除去することによって金属配線を形成する。絶縁膜と金属との間に生じる物理的または化学的なストレスを解消するために、通常、絶縁膜をバリアメタルで被覆してから金属を埋め込む。
 段差解消性能を評価する実験の模式図を図5の(a)~(c)に示す。図5の(a)は研磨を開始する前の状態を示す。図5の(a)に示すように、絶縁膜(酸化膜)10の溝に金属膜(Cu膜)20を埋め込むと、金属膜20の下に存在する溝の幅に応じて、溝が存在する部分と溝が存在しない部分の間に溝の幅と深さに応じた段差(溝が存在しない部分と溝が存在する部分との間の厚みの差)40が生じる。図5の(a)において、溝が存在しない部分の金属膜20の厚み30は8000Åであり、段差40は3500Åである。図5の(b)は研磨量が2000Åの状態を示し、段差41は2000Åである。図5の(c)は研磨量が6000Åの状態を示し、段差42はほぼ0である。
 第2の実施形態において、「段差解消性能」とは、研磨を行った際に、上述のような段差(凹凸)を有するパターンウエハの段差を小さくする性能のことを言う。
 図6に、図5の(a)の状態の被研磨物に対して、段差解消性能が高い研磨パッドA(点線)と、相対的に段差解消性能が低い研磨パッドB(実線)を用いた場合の研磨量(Å)と段差(Å)との関係を表すグラフを示す。図6の研磨パッドAに関する(a)~(c)で示した箇所は、図5の(a)~(c)の状態にそれぞれ対応している。図6において、研磨開始前((a)の箇所)の時点では点線と実線との間に段差の違いがないものの、研磨が進み、研磨量が2000Åの時に、研磨パッドA(点線)は、研磨パッドB(実線)に比べて、段差が小さいことが示されている((b)の箇所)。そして、図6からわかるように、研磨パッドA(点線)は、研磨パッドB(実線)に比べて、早く段差が解消する((c)の箇所)。図6の結果より、点線で示す研磨パッドAは、実線の研磨パッドBよりも相対的に段差解消性能が高いと言える。
 (ディフェクト)
 また、第2の実施形態において「ディフェクト」とは、被研磨物の表面に付着した細かい粒子が残留したものを示す「パーティクル」、被研磨物の表面に付着した研磨層の屑を示す「パッド屑」、被研磨物の表面についた傷を示す「スクラッチ」等を含めた欠陥の総称を意味し、ディフェクト性能とはこの「ディフェクト」を少なくする性能のことを言う。
 以下、第2の実施形態の研磨パッド、及び研磨パッドの製造方法、及び光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法について、説明する。
 1.研磨パッド、研磨パッドの製造方法
 第2の実施形態において、研磨パッドは、ポリウレタン樹脂を含む研磨層を有し、前記ポリウレタン樹脂が、イソシアネート末端ウレタンプレポリマー及び硬化剤を含む硬化性樹脂組成物の硬化物であり、前記イソシアネート末端ウレタンプレポリマーが、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との反応生成物であり、
 前記ポリオール成分が高分子量ポリオールを含み、前記高分子量ポリオールが分子内にカーボネート基を有するポリオールを含み、
 前記分子内にカーボネート基を有するポリオール全体に対する、前記カーボネート基の含有量が1.5~21.0重量%である。
 (研磨パッド)
 第2の実施形態の研磨パッドは、ポリウレタン樹脂を含む研磨層を有する。研磨層は被研磨材料に直接接する位置に配置され、研磨パッドのその他の部分は、研磨パッドを支持するための材料、例えば、ゴムなどの弾性に富む材料で構成されてもよい。研磨パッドの剛性によっては、研磨層を研磨パッドとすることができる。
 第2の実施形態の研磨パッドは、被研磨物におけるディッシング及びディフェクトを抑制できることを除けば、一般的な研磨パッドと形状に大きな差異は無く、一般的な研磨パッドと同様に使用することができ、例えば、研磨パッドを回転させながら研磨層を被研磨材料に押し当てて研磨することもできるし、被研磨材料を回転させながら研磨層に押し当てて研磨することもできる。
 第2の実施形態の研磨パッドは、一般に知られたモールド成形、スラブ成形等の製造法より作成できる。まずは、それら製造法によりポリウレタンのブロックを形成し、ブロックをスライス等によりシート状とし、ポリウレタン樹脂から形成される研磨層を成形し、支持体などに貼り合わせることによって製造される。あるいは支持体上に直接研磨層を成形することもできる。
 より具体的には、研磨層は、研磨層の研磨面とは反対の面側に両面テープが貼り付けられ、所定形状にカットされて、研磨パッドとなる。両面テープに特に制限はなく、当技術分野において公知の両面テープの中から任意に選択して使用することが出来る。また、研磨パッドは、研磨層のみからなる単層構造であってもよく、研磨層の研磨面とは反対の面側に他の層(下層、支持層)を貼り合わせた複層からなっていてもよい。
 研磨層は、イソシアネート末端ウレタンプレポリマー及び硬化剤を含む硬化性樹脂組成物を調製し、当該硬化性樹脂組成物を硬化させることによって成形される。
 研磨層は発泡ポリウレタン樹脂から構成することができるが、発泡は微小中空球体を含む発泡剤をポリウレタン樹脂中に分散させて行うことができる。この場合、イソシアネート末端ウレタンプレポリマー、硬化剤、及び発泡剤を含む硬化性樹脂組成物を調製し、当該硬化性樹脂組成物を発泡硬化させることによって成形することができる。
 硬化性樹脂組成物は、例えば、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーを含むA液と、硬化剤成分を含むB液とを混合して調製する2液型の組成物とすることもできる。それ以外の成分はA液に入れても、B液に入れてもよいが、不具合が生じる場合はさらに複数の液に分割して3液以上の液を混合して構成される組成物とすることができる。
 (イソシアネート末端ウレタンプレポリマー)
 第2の実施形態において、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーは、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを反応させることにより得られる生成物であり、前記ポリオール成分が高分子量ポリオールを含み、前記高分子量ポリオールが、上述の分子内にカーボネート基を有するポリオールを含む。
 イソシアネート末端ウレタンプレポリマーのNCO当量(g/eq)としては、600未満が好ましく、350~550がより好ましく、400~500が最も好ましい。NCO当量(g/eq)が上記数値範囲内であることにより、適度な研磨性能の研磨パッドが得られる。
 (ポリオール成分)
 上述の分子内にカーボネート基を有するポリオールは、高分子量ポリオールの1種である。
 第2の実施形態において、分子内にカーボネート基を有するポリオール全体に対する、カーボネート基(-OC(=O)O-)の含有量は、1.5~21.0重量%であり、3~20重量%、5~19重量%、又は10~18重量%とすることもできる。分子内にカーボネート基を有するポリオール全体に対するカーボネート基の含有量が上記数値範囲内であると、段差解消性能に優れディッシングを抑制でき、かつディフェクトを抑制できる研磨パッドが得られる。
 分子内にカーボネート基を有するポリオール全体に対するカーボネート基の含有量は、
 {(カーボネート基の数)×(カーボネート基の分子量)}/(分子内にカーボネート基を有するポリオールの数平均分子量) ×100 (カーボネート基の分子量:60)
として算出することができる。
 分子内にカーボネート基を有するポリオールは、ポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位を含むことが好ましい。当該ポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位の数平均分子量は、100~1500であることが好ましく、150~1000であることがより好ましく、200~850であることが最も好ましい。
 分子内にカーボネート基を有するポリオールは、下記式(II)で表されるポリエーテルポリカーボネートジオールを含むことが好ましく、また、下記式(II)で表されるポリエーテルポリカーボネートジオールからなることがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000012
(上記式(II)中、
 Rは炭素数2~10の二価の炭化水素基であり、複数のRは同一であってもよく、又は異なるものであってもよく、
 nは2~30であり、
 mは1~20である。)。
 分子内にカーボネート基を有するポリオールが上記式(II)で表されるポリエーテルポリカーボネートジオールである場合、分子内にカーボネート基を有するポリオール全体に対する、カーボネート基の含有量は、下記の式(1)に基づいて算出することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000013
 上記ポリエーテルポリカーボネートジオールを表す上記式(II)中、Rは、炭素数2~10の二価の炭化水素基であり、Rの例としては、エチレン、n-プロピレン、イソプロピレン、n-ブチレン、イソブチレン、1,1-ジメチルエチレン、n-ペンチレン、2,2-ジメチルプロピレン、2-メチルブチレン、又はこれらのうちの2種以上の組み合わせなどが挙げられ、特に、エチレン、イソプロピレン、及びn-ブチレンからなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。上記式(II)中、複数のRは同一であってもよく、又は異なるものであってもよいが、同一であることが好ましい。なお、Rがn-ヘキセンなどの炭素数6以上となると、ポリエーテルポリカーボネートジオールの結晶性が高くなってしまい、得られる研磨パッドの低温における柔軟性、伸び、及び屈曲性が悪化するため、好ましくないことがある。このような観点から、Rは、炭素数2~5の二価の炭化水素基が好ましい。
 上記式(II)中、nは、2~30であり、3~20であることが好ましく、3~15であることがより好ましい。
 上記式(II)中、mは、0.1~20であり、0.5~10であることが好ましく、1~5であることがより好ましい。
 分子内にカーボネート基を有するポリオールが、ポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位を含み、かつ上記式(II)で表されるポリエーテルポリカーボネートジオールを含む場合、当該ポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位は上記式(II)中の-(R-O)-で表される部分であることが好ましい。
 分子内にカーボネート基を有するポリオールの数平均分子量は、200~5000であることが好ましく、500~3000であることがより好ましく、800~2500であることが最も好ましい。
 上記ポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位及び上記分子内にカーボネート基を有するポリオールの数平均分子量は、以下の条件にてゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)に基づいてポリエチレングリコール/ポリエチレンオキシド(PEG/PEO)換算の分子量として測定することができる。
 <測定条件>
 カラム:Ohpak SB-802.5HQ(排除限界10000) +SB-803HQ(排除限界100000)
 移動相:5mM LiBr/DMF
 流速: 0.3ml/min(26kg/cm2)
 オーブン:60℃
 検出器:RI 40℃
 試料量:20μl
 イソシアネート末端ウレタンプレポリマー全体に対する、上記分子内にカーボネート基を有するポリオールの含有量は、15~75重量%が好ましく、20~65重量%がより好ましく、25~60重量%が最も好ましい。上記分子内にカーボネート基を有するポリオールの含有量が上記数値範囲内であることにより、段差解消性能に優れディッシングを抑制でき、かつディフェクトを抑制できる研磨パッドが得られる。
 イソシアネート末端ウレタンプレポリマーに含まれる、上記分子内にカーボネート基を有するポリオール以外のポリオール成分としては、低分子量ポリオール、上記分子内にカーボネート基を有するポリオール以外の高分子量ポリオール、又はそれらの組み合わせが挙げられる。第2の実施形態において、低分子量ポリオールとは数平均分子量が30~300であるポリオールであり、高分子量ポリオールとは数平均分子量が300を超えるポリオールである。上記低分子量ポリオール及び上記分子内にカーボネート基を有するポリオール以外の高分子量ポリオールの数平均分子量は、上記ポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位及び上記ポリエーテルポリカーボネートジオールの数平均分子量において示したものと同様の方法により、測定することができる。
 上記低分子量ポリオールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、又はこれらのうちの2種以上の組み合わせが挙げられ、この中でもジエチレングリコールが好ましい。
 イソシアネート末端ウレタンプレポリマー全体に対する、低分子量ポリオールの含有量は、0~20重量%、2~15重量%、又は3~10重量%とすることができる。または、上記低分子量ポリオールの含有量を0重量%(低分子量ポリオールを含まない)とすることもできる。第2の実施形態において、「含まない」とは、ある成分を意図的に添加しないことを意味し、不純物として含まれることを排除するものではない。
 上記分子内にカーボネート基を有するポリオール以外の高分子量ポリオールとしては、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのポリエーテルポリオール;
エチレングリコールとアジピン酸との反応物やブチレングリコールとアジピン酸との反応物等のポリエステルポリオール;
ポリカーボネートポリオール;
ポリカプロラクトンポリオール;
又はこれらのうちの2種以上の組み合わせ;が挙げられる。
 第2の実施形態において、高分子量ポリオールがポリエーテルポリオールをさらに含むことが好ましい。
 イソシアネート末端ウレタンプレポリマー全体に対する、高分子量ポリオール(上記分子内にカーボネート基を有するポリオールを含む)の含有量は、25~75重量%が好ましく、35~65重量%がより好ましく、40~60重量%が最も好ましい。
 イソシアネート末端ウレタンプレポリマー全体に対する、上記分子内にカーボネート基を有するポリオール以外の高分子量ポリオールの含有量は、15~75重量%が好ましく、20~65重量%がより好ましく、25~60重量%が最も好ましい。
 また、上記高分子量ポリオールを、上記分子内にカーボネート基を有するポリオールからなるもの、又は上記分子内にカーボネート基を有するポリオール及びポリエーテルポリオールからなるものとすることもできる。
 (ポリイソシアネート成分)
 イソシアネート末端ウレタンプレポリマーに含まれるポリイソシアネート成分としては、
m-フェニレンジイソシアネート、
p-フェニレンジイソシアネート、
2,6-トリレンジイソシアネート(2,6-TDI)、
2,4-トリレンジイソシアネート(2,4-TDI)、
ナフタレン-1,4-ジイソシアネート、
ジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート(MDI)、
4,4’-メチレン-ビス(シクロヘキシルイソシアネート)(水添MDI)、
3,3’-ジメトキシ-4,4’-ビフェニルジイソシアネート、
3,3’-ジメチルジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート、
キシリレン-1,4-ジイソシアネート、
4,4’-ジフェニルプロパンジイソシアネート、
トリメチレンジイソシアネート、
ヘキサメチレンジイソシアネート、
プロピレン-1,2-ジイソシアネート、
ブチレン-1,2-ジイソシアネート、
シクロヘキシレン-1,2-ジイソシアネート、
シクロヘキシレン-1,4-ジイソシアネート、
p-フェニレンジイソチオシアネート、
キシリレン-1,4-ジイソチオシアネート、
エチリジンジイソチオシアネート、
又はこれらのうちの2種以上組み合わせが挙げられる。
 この中でも、得られる研磨パッドの研磨特性や機械的強度等の観点から、2,6-トリレンジイソシアネート(2,6-TDI)、2,4-トリレンジイソシアネート(2,4-TDI)等のトリレンジイソシアネートを使用することが好ましい。
 イソシアネート末端ウレタンプレポリマー全体に対する、上記ポリイソシアネート成分の含有量は、20~50重量%が好ましく、25~45重量%がより好ましく、30~40重量%が最も好ましい。
 (硬化剤)
 硬化性樹脂組成物に含まれる硬化剤としては、例えば、以下に説明するアミン系硬化剤が挙げられる。
 アミン系硬化剤を構成するポリアミンとしては、例えば、ジアミンが挙げられ、これには、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどのアルキレンジアミン;イソホロンジアミン、ジシクロヘキシルメタン-4,4’-ジアミンなどの脂肪族環を有するジアミン;3,3’-ジクロロ-4,4’-ジアミノジフェニルメタン(別名:メチレンビス-o-クロロアニリン)(以下、MOCAと略記する。)などの芳香族環を有するジアミン;2-ヒドロキシエチルエチレンジアミン、2-ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、ジ-2-ヒドロキシエチルエチレンジアミン、ジ-2-ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、2-ヒドロキシプロピルエチレンジアミン、ジ-2-ヒドロキシプロピルエチレンジアミン等の水酸基を有するジアミン、特にヒドロキシアルキルアルキレンジアミン;又はこれらのうちの2種以上の組み合わせが挙げられる。また、3官能のトリアミン化合物、4官能以上のポリアミン化合物も使用可能である。
 特に好ましい硬化剤は、上述したMOCAであり、硬化剤をMOCAからなるものとすることもできる。このMOCAの化学構造は、以下のとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000014
 硬化剤全体の量は、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーのNCOのモル数に対する、硬化剤のNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)が、好ましくは0.7~1.1、より好ましくは0.75~1.0、最も好ましくは0.8~0.95となる量を用いる。
 (微小中空球体)
 第2の実施形態において、硬化性樹脂組成物は微小中空球体をさらに含むことができる。
 微小中空球体をポリウレタン樹脂に混合することによって発泡体を形成することができる。微小中空球体とは、熱可塑性樹脂からなる外殻(ポリマー殻)と、外殻に内包される低沸点炭化水素とからなる未発泡の加熱膨張性微小球状体と、未発泡の加熱膨張性微小球状体を加熱膨張させたものをいう。前記ポリマー殻としては、例えば、アクリロニトリル-塩化ビニリデン共重合体、アクリロニトリル-メチルメタクリレート共重合体、塩化ビニル-エチレン共重合体などの熱可塑性樹脂を用いることができる。同様に、ポリマー殻に内包される低沸点炭化水素としては、例えば、イソブタン、ペンタン、イソペンタン、石油エーテル、又はこれらのうちの2種以上の組み合わせを用いることができる。
 (その他の成分)
 その他に当業界で一般的に使用される触媒などを硬化性樹脂組成物に添加しても良い。
 また、上述したポリイソシアネート成分を硬化性樹脂組成物に後から追加で添加することもでき、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーと追加のポリイソシアネート成分との合計重量に対する追加のポリイソシアネート成分の重量割合は、0.1~10重量%が好ましく、0.5~8重量%がより好ましく、1~5重量%が特に好ましい。
 ポリウレタン樹脂硬化性組成物に追加で添加するポリイソシアネート成分としては、上述のポリイソシアネート成分を特に限定なく使用することができるが、4,4’-メチレン-ビス(シクロヘキシルイソシアネート)(水添MDI)が好ましい。
 第2の実施形態において、研磨パッドの研磨層全体に対する、上記分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量は、0.5~6.4重量%、0.75~6.0重量%、又は1.5~5.5重量%とすることもできる。
 研磨パッドの研磨層全体に対する、上記分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量は、下記の式(2)に基づいて算出することができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000015
 2.光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法
 第2の実施形態において、光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法は、上述の研磨パッドを使用して光学材料又は半導体材料の表面を研磨する工程を含む。
 第2の実施形態において、光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法は、研磨パッドの表面、光学材料若しくは半導体材料の表面、又はそれらの両方にスラリーを供給する工程を更に含むことができる。
 (スラリー)
 スラリーに含まれる液体成分としては、特に限定されないが、水(純水)、酸、アルカリ、有機溶剤、又はそれらの組み合わせが挙げられ、被研磨物の材質や所望の研磨条件等によって選択される。スラリーは、水(純水)を主成分とすることが好ましく、スラリー全体に対して、水を80重量%以上含むことが好ましい。スラリーに含まれる砥粒成分としては、特に限定されないが、シリカ、珪酸ジルコニウム、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化マンガン、又はそれらの組み合わせが挙げられる。スラリーは、液体成分に可溶な有機物やpH調整剤等、その他の成分を含有していてもよい。
 <第3の実施形態>
 (作用)
 本発明者らは、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーを形成するポリオール成分の種類及びイソシアネート末端ウレタンプレポリマーの分子量分布と、段差解消性能及びディフェクトとの関係について鋭意研究した結果、予想外にも、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーを形成する高分子量ポリオール成分として、分子内にカーボネート基を有し数平均分子量がMnaであるポリオールを使用し、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーの数平均分子量をMna以下に設定することにより、段差解消性能に優れディッシングを抑制でき、かつディフェクトを抑制できる研磨パッドが得られることを見出した。このような特性が得られる理由の詳細は明らかではないが、以下のように推察される。
 分子内にカーボネート基を有するポリオールは、カーボネート基を有するため、PTMGに比べて結晶性が低いと考えられ、当該分子内にカーボネート基を有するポリオールから形成されるイソシアネート末端ウレタンプレポリマーの結晶性も低くなると考えられる。研磨層を形成するイソシアネート末端ウレタンプレポリマーの結晶性が低くなると、研磨した際に発生する研磨層の屑などが凝集しにくくなって大きな塊を形成しにくくなると考えられる。また、プレポリマーの数平均分子量がMna以下であると、後述する超高分子量成分の含有量が少なく、プレポリマーが均一性に優れるため、より顕著にカーボネート基の特性を発現できると考えられる。結果として被研磨物において、段差解消性能が向上しディッシングを抑制でき、かつディフェクトが抑制できるものと推察される。
 (段差解消性能)
 半導体製造プロセスにおいて金属(Cu)配線を製造する方法として、ダマシンプロセスがある。このダマシンプロセスは、シリコンウエハ上に設けた絶縁膜に溝を掘り、この溝にスパッタリングなどにより金属を埋め込み、余分な金属を化学機械研磨(CMP)によって除去することによって金属配線を形成する。絶縁膜と金属との間に生じる物理的または化学的なストレスを解消するために、通常、絶縁膜をバリアメタルで被覆してから金属を埋め込む。
 段差解消性能を評価する実験の模式図を図10の(a)~(c)に示す。図10の(a)は研磨を開始する前の状態を示す。図10の(a)に示すように、絶縁膜(酸化膜)10の溝に金属膜(Cu膜)20を埋め込むと、金属膜20の下に存在する溝の幅に応じて、溝が存在する部分と溝が存在しない部分の間に溝の幅と深さに応じた段差(溝が存在しない部分と溝が存在する部分との間の厚みの差)40が生じる。図10の(a)において、溝が存在しない部分の金属膜20の厚み30は8000Åであり、段差40は3500Åである。図10の(b)は研磨量が2000Åの状態を示し、段差41は2000Åである。図10の(c)は研磨量が6000Åの状態を示し、段差42はほぼ0である。
 第3の実施形態において、「段差解消性能」とは、研磨を行った際に、上述のような段差(凹凸)を有するパターンウエハの段差を小さくする性能のことを言う。
 図11に、図10の(a)の状態の被研磨物に対して、段差解消性能が高い研磨パッドA(点線)と、相対的に段差解消性能が低い研磨パッドB(実線)を用いた場合の研磨量(Å)と段差(Å)との関係を表すグラフを示す。図11の研磨パッドAに関する(a)~(c)で示した箇所は、図10の(a)~(c)の状態にそれぞれ対応している。図11において、研磨開始前((a)の箇所)の時点では点線と実線との間に段差の違いがないものの、研磨が進み、研磨量が2000Åの時に、研磨パッドA(点線)は、研磨パッドB(実線)に比べて、段差が小さいことが示されている((b)の箇所)。そして、図11からわかるように、研磨パッドA(点線)は、研磨パッドB(実線)に比べて、早く段差が解消する((c)の箇所)。図11の結果より、点線で示す研磨パッドAは、実線の研磨パッドBよりも相対的に段差解消性能が高いと言える。
 (ディフェクト)
 また、第3の実施形態において「ディフェクト」とは、被研磨物の表面に付着した細かい粒子が残留したものを示す「パーティクル」、被研磨物の表面に付着した研磨層の屑を示す「パッド屑」、被研磨物の表面についた傷を示す「スクラッチ」等を含めた欠陥の総称を意味し、ディフェクト性能とはこの「ディフェクト」を少なくする性能のことを言う。
 以下、第3の実施形態の研磨パッド、及び研磨パッドの製造方法、及び光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法について、説明する。
 1.研磨パッド、研磨パッドの製造方法
 第3の実施形態において、研磨パッドは、ポリウレタン樹脂を含む研磨層を有し、前記ポリウレタン樹脂が、イソシアネート末端ウレタンプレポリマー及び硬化剤を含む硬化性樹脂組成物の硬化物であり、前記イソシアネート末端ウレタンプレポリマーが、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との反応生成物であり、
 前記ポリオール成分が高分子量ポリオールを含み、前記高分子量ポリオールが分子内にカーボネート基を有し数平均分子量がMnaであるポリオールを含み、
 前記イソシアネート末端ウレタンプレポリマーの数平均分子量がMna以下である。
 (研磨パッド)
 第3の実施形態の研磨パッドは、ポリウレタン樹脂を含む研磨層を有する。研磨層は被研磨材料に直接接する位置に配置され、研磨パッドのその他の部分は、研磨パッドを支持するための材料、例えば、ゴムなどの弾性に富む材料で構成されてもよい。研磨パッドの剛性によっては、研磨層を研磨パッドとすることができる。
 第3の実施形態の研磨パッドは、被研磨物におけるディッシング及びディフェクトを抑制できることを除けば、一般的な研磨パッドと形状に大きな差異は無く、一般的な研磨パッドと同様に使用することができ、例えば、研磨パッドを回転させながら研磨層を被研磨材料に押し当てて研磨することもできるし、被研磨材料を回転させながら研磨層に押し当てて研磨することもできる。
 第3の実施形態の研磨パッドは、一般に知られたモールド成形、スラブ成形等の製造法より作成できる。まずは、それら製造法によりポリウレタンのブロックを形成し、ブロックをスライス等によりシート状とし、ポリウレタン樹脂から形成される研磨層を成形し、支持体などに貼り合わせることによって製造される。あるいは支持体上に直接研磨層を成形することもできる。
 より具体的には、研磨層は、研磨層の研磨面とは反対の面側に両面テープが貼り付けられ、所定形状にカットされて、研磨パッドとなる。両面テープに特に制限はなく、当技術分野において公知の両面テープの中から任意に選択して使用することが出来る。また、研磨パッドは、研磨層のみからなる単層構造であってもよく、研磨層の研磨面とは反対の面側に他の層(下層、支持層)を貼り合わせた複層からなっていてもよい。
 研磨層は、イソシアネート末端ウレタンプレポリマー及び硬化剤を含む硬化性樹脂組成物を調製し、当該硬化性樹脂組成物を硬化させることによって成形される。
 研磨層は発泡ポリウレタン樹脂から構成することができるが、発泡は微小中空球体を含む発泡剤をポリウレタン樹脂中に分散させて行うことができる。この場合、イソシアネート末端ウレタンプレポリマー、硬化剤、及び発泡剤を含む硬化性樹脂組成物を調製し、当該硬化性樹脂組成物を発泡硬化させることによって成形することができる。
 硬化性樹脂組成物は、例えば、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーを含むA液と、硬化剤成分を含むB液とを混合して調製する2液型の組成物とすることもできる。それ以外の成分はA液に入れても、B液に入れてもよいが、不具合が生じる場合はさらに複数の液に分割して3液以上の液を混合して構成される組成物とすることができる。
 (イソシアネート末端ウレタンプレポリマー)
 第3の実施形態において、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーは、ポリオール成分とポリイソシアネート成分とを反応させることにより得られる生成物であり、前記ポリオール成分が高分子量ポリオールを含み、前記高分子量ポリオールが、上述の分子内にカーボネート基を有するポリオールを含む。
 イソシアネート末端ウレタンプレポリマーの数平均分子量は、上述の分子内にカーボネート基を有するポリオールの数平均分子量をMnaとした場合に、Mna以下であり、例えばMnaが1000の場合は1000以下であり、950以下が好ましく、900以下が最も好ましい。高分子量ポリオールが分子内にカーボネート基を有する数平均分子量をMnaのポリオールを含み、かつイソシアネート末端ウレタンプレポリマーの数平均分子量がMna以下であることにより、段差解消性能に優れディッシングを抑制でき、かつディフェクトを抑制できる研磨パッドが得られる。
 イソシアネート末端ウレタンプレポリマーの数平均分子量を上記Mna以下とするための手段は、特に限定されないが、例えば、後述する分子量700~10000の領域に存在するピークに含まれる、高分子量ポリオール 2分子以上にポリイソシアネート成分 3分子以上が付加して形成された超高分子成分の含有割合を小さくすることや、後述する分子量400~700の領域に存在するピークに含まれる成分の含有割合を大きくすることにより、達成することができる。イソシアネート末端ウレタンプレポリマー全体に対する上記超高分子成分の含有割合を小さくする手段としては、特に限定されないが、なるべく均一(分子量分布の幅が小さい)な高分子量ポリオールを用いることや、温度・圧力などの反応条件を穏やかな条件とすることで連鎖的に超高分子成分が発生するのを抑えることなどが挙げられる。イソシアネート末端ウレタンプレポリマー全体に対する、分子量400~700の領域に存在するピークに含まれる成分の含有割合を大きくする手段としては、特に限定されないが、反応条件を調整して、低分子量ポリオール 1分子の両末端にポリイソシアネート成分 2分子が付加して形成された成分の含有割合を大きくする手段が挙げられる。
 イソシアネート末端ウレタンプレポリマーの数平均分子量は、500~2500とすることもできる。イソシアネート末端ウレタンプレポリマーの数平均分子量の上限は、3500以下、2500以下、2000以下、1500以下、又は1000以下とすることもでき、また、その下限は、500以上、600以上、700以上、又は800以上とすることもできる。これらの上限及び下限は、任意に組み合わせることができる。
 イソシアネート末端ウレタンプレポリマーの重量平均分子量は、500~2500が好ましく、1000~2000が好ましく、1300~1600が最も好ましい。
 第3の実施形態において、イソシアネート末端ウレタンプレポリマー全体に対する、分子量200~400の領域に存在するピークに含まれる成分の含有割合が、10%以下であることが好ましく、8.5%以下であることがより好ましく、7%以下であることが最も好ましい。当該ピークに含まれる成分の含有割合の下限は、1%以上、3%以上、又は5%以上とすることもでき、これらの上限及び下限は、任意に組み合わせることができる。また、上記分子量200~400の領域に存在するピークが、未反応のポリイソシアネート成分であることが好ましい。
 第3の実施形態において、イソシアネート末端ウレタンプレポリマー全体に対する、分子量400~700の領域に存在するピークに含まれる成分の含有割合が、5~40%であることが好ましく、10~35%であることがより好ましく、15~30%であることが最も好ましい。また、上記分子量400~700の領域に存在するピークが、低分子量ポリオール 1分子の両末端にポリイソシアネート成分 2分子が付加して形成された成分に由来するものであることが好ましい。
 第3の実施形態において、イソシアネート末端ウレタンプレポリマー全体に対する、分子量700~10000の領域に存在するピークに含まれる成分の含有割合の上限は、80%以下であることが好ましく、78%以下であることがより好ましく、76%以下であることが最も好ましい。当該ピークに含まれる成分の含有割合の下限は、50%以上、60%以上、又は65%以上とすることもでき、これらの上限及び下限は、任意に組み合わせることができる。また、上記分子量700~10000の領域に存在するピークが、高分子量ポリオール 1分子の両末端にポリイソシアネート成分 2分子が付加して形成された成分、及び高分子量ポリオール 2分子以上にポリイソシアネート成分 3分子以上が付加して形成された超高分子成分に由来するものであることが好ましい。
 上記分子量700~10000の領域に存在するピークには、高分子量ポリオール 2分子以上及びポリイソシアネート成分 3分子以上が付加して形成された超高分子量成分(高分子量ポリオールの数平均分子量Mnaが1000の場合、超高分子量成分の分子量は2000以上となる)が含まれていることが好ましい。第3の実施形態では上記超高分子量成分が少ないものが好ましい。上記分子量700~10000の領域に存在するピークはブロードとなるため、超高分子量成分の含有割合を特定することは比較的難しい。しかし、超高分子量成分の含有割合は、イソシアネート末端プレポリマー全体の数平均分子量又は上記分子量700~10000の領域に存在するピークのピークトップ分子量により推定することができる。イソシアネート末端プレポリマー全体の数平均分子量、及び/又は上記分子量700~10000の領域に存在するピークのピークトップ分子量が小さい程、上記超高分子量成分の含有割合は少ないと推定できる。第3の実施形態において、上記分子量700~10000の領域に存在するピークのピークトップ分子量は、Mna+1000以下(Mnaは上述の分子内にカーボネート基を有するポリオールの数平均分子量)であることが好ましく、Mnaが1000の場合、前記ピークトップ分子量は2000以下が好ましく、1850以下がより好ましく、1700以下が最も好ましい。Mnaが2000の場合、前記ピークトップ分子量は3000以下が好ましく、2850以下がより好ましく、2700以下が最も好ましい。また、上記分子量700~10000の領域に存在するピークのピークトップ分子量は、その下限を、1000以上、1300以上、又は1500以上とすることもでき、また、その上限を、3000以下、2850以下、2700以下、2000以下、1850以下、又は1700以下とすることもできる。これらの下限及び上限は、任意に組み合わせることができる。上記超高分子量成分の含有量が少ないことにより、プレポリマーが均一性に優れるため、より顕著にカーボネート基の特性を発現できると考えられる。結果として被研磨物において、段差解消性能が向上しディッシングを抑制でき、かつディフェクトが抑制できるものと推察される。
 上述のイソシアネート末端ウレタンプレポリマーの数平均分子量及び重量平均分子量、各ピークに含まれる成分の含有量、並びに各ピークの数平均分子量、重量平均分子量、及びピークトップの分子量は、後述の[実施例]の<実施例1C~3C、比較例1C、2C>の(イソシアネート末端ウレタンプレポリマーのゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定)の(試料の作成方法)、(測定方法)、及び(測定条件)に記載の手順に基づいて、試料を作成し測定を行うことにより算出することができる。
 イソシアネート末端ウレタンプレポリマーのNCO当量(g/eq)としては、600未満が好ましく、350~550がより好ましく、400~500が最も好ましい。NCO当量(g/eq)が上記数値範囲内であることにより、適度な研磨性能の研磨パッドが得られる。
 (ポリオール成分)
 上述の分子内にカーボネート基を有するポリオールは、高分子量ポリオールの1種である。
 分子内にカーボネート基を有するポリオールは、ポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位を含むことが好ましい。当該ポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位の数平均分子量は、100~1500であることが好ましく、150~1000であることがより好ましく、200~850であることが最も好ましい。
 分子内にカーボネート基を有するポリオールは、下記式(III)で表されるポリエーテルポリカーボネートジオールを含むことが好ましく、また、下記式(III)で表されるポリエーテルポリカーボネートジオールからなることがより好ましい。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000016
(上記式(III)中、
 Rは炭素数2~10の二価の炭化水素基であり、複数のRは同一であってもよく、又は異なるものであってもよく、
 nは2~30のであり、
 mは1~20のである。)。
 上記ポリエーテルポリカーボネートジオールを表す上記式(III)中、Rは、炭素数2~10の二価の炭化水素基であり、Rの例としては、エチレン、n-プロピレン、イソプロピレン、n-ブチレン、イソブチレン、1,1-ジメチルエチレン、n-ペンチレン、2,2-ジメチルプロピレン、2-メチルブチレン、又はこれらのうちの2種以上の組み合わせなどが挙げられ、特に、エチレン、イソプロピレン、及びn-ブチレンからなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。上記式(III)中、複数のRは同一であってもよく、又は異なるものであってもよいが、同一であることが好ましい。なお、Rがn-ヘキセンなどの炭素数6以上となると、ポリエーテルポリカーボネートジオールの結晶性が高くなってしまい、得られる研磨パッドの低温における柔軟性、伸び、及び屈曲性が悪化するため、好ましくないことがある。このような観点から、Rは、炭素数2~5の二価の炭化水素基が好ましい。
 上記式(III)中、nは、2~30であり、3~20であることが好ましく、3~15であることがより好ましい。
 上記式(III)中、mは、0.1~20であり、0.5~10であることが好ましく、1~5であることがより好ましい。
 分子内にカーボネート基を有するポリオールが、ポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位を含み、かつ上記式(III)で表されるポリエーテルポリカーボネートジオールを含む場合、当該ポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位は上記式(III)中の-(R-O)-で表される部分であることが好ましい。
 分子内にカーボネート基を有するポリオールの数平均分子量(上述のMna)は、200~5000であることが好ましく、500~3000であることがより好ましく、800~2500であることが最も好ましい。
 上記ポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位の数平均分子量及び上述の分子内にカーボネート基を有するポリオールの数平均分子量は、後述の[実施例]の<実施例1C~3C、比較例1C、2C>の(イソシアネート末端ウレタンプレポリマーのゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定)の(測定方法)及び(測定条件)に記載の手順と同様にして測定を行うことにより、算出することができる。
 イソシアネート末端ウレタンプレポリマー全体に対する、上記分子内にカーボネート基を有するポリオールの含有量は、15~75重量%が好ましく、20~65重量%がより好ましく、20~60重量%が最も好ましい。上記分子内にカーボネート基を有するポリオールの含有量が上記数値範囲内であることにより、段差解消性能に優れディッシングを抑制でき、かつディフェクトを抑制できる研磨パッドが得られる。
 イソシアネート末端ウレタンプレポリマーに含まれる、上記分子内にカーボネート基を有するポリオール以外のポリオール成分としては、低分子量ポリオール、上記分子内にカーボネート基を有するポリオール以外の高分子量ポリオール、又はそれらの組み合わせが挙げられる。第3の実施形態において、低分子量ポリオールとは数平均分子量が30~300であるポリオールであり、高分子量ポリオールとは数平均分子量が300を超えるポリオールである。上記低分子量ポリオール及び上記分子内にカーボネート基を有するポリオール以外の高分子量ポリオールの数平均分子量は、後述の[実施例]の<実施例1C~3C、比較例1C、2C>の(イソシアネート末端ウレタンプレポリマーのゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定)の(測定方法)及び(測定条件)に記載の手順と同様にして測定を行うことにより、算出することができる。
 上記低分子量ポリオールとしては、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール、1,2-プロパンジオール、1,3-プロパンジオール、1,3-ブタンジオール、1,4-ブタンジオール、ネオペンチルグリコール、ペンタンジオール、3-メチル-1,5-ペンタンジオール、1,6-ヘキサンジオール、又はこれらのうちの2種以上の組み合わせが挙げられ、この中でもジエチレングリコールが好ましい。
 イソシアネート末端ウレタンプレポリマー全体に対する、低分子量ポリオールの含有量は、0~20重量%、2~15重量%、又は3~10重量%とすることができる。または、上記低分子量ポリオールの含有量を0重量%(低分子量ポリオールを含まない)とすることもできる。第3の実施形態において、「含まない」とは、ある成分を意図的に添加しないことを意味し、不純物として含まれることを排除するものではない。
 上記分子内にカーボネート基を有するポリオール以外の高分子量ポリオールとしては、ポリテトラメチレンエーテルグリコール(PTMG)、ポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコールなどのポリエーテルポリオール;
エチレングリコールとアジピン酸との反応物やブチレングリコールとアジピン酸との反応物等のポリエステルポリオール;
ポリカーボネートポリオール;
ポリカプロラクトンポリオール;
又はこれらのうちの2種以上の組み合わせ;が挙げられる。
 第3の実施形態において、高分子量ポリオールがポリエーテルポリオールをさらに含むことが好ましい。
 イソシアネート末端ウレタンプレポリマー全体に対する、高分子量ポリオール(上記分子内にカーボネート基を有するポリオールを含む)の含有量は、25~75重量%が好ましく、35~65重量%がより好ましく、40~60重量%が最も好ましい。
 イソシアネート末端ウレタンプレポリマー全体に対する、上記分子内にカーボネート基を有するポリオール以外の高分子量ポリオールの含有量は、15~75重量%が好ましく、20~65重量%がより好ましく、25~60重量%が最も好ましい。
 また、上記高分子量ポリオールを、上記分子内にカーボネート基を有するポリオールからなるもの、又は上記分子内にカーボネート基を有するポリオール及びポリエーテルポリオールからなるものとすることもできる。
 (ポリイソシアネート成分)
 イソシアネート末端ウレタンプレポリマーに含まれるポリイソシアネート成分としては、
m-フェニレンジイソシアネート、
p-フェニレンジイソシアネート、
2,6-トリレンジイソシアネート(2,6-TDI)、
2,4-トリレンジイソシアネート(2,4-TDI)、
ナフタレン-1,4-ジイソシアネート、
ジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート(MDI)、
4,4’-メチレン-ビス(シクロヘキシルイソシアネート)(水添MDI)、
3,3’-ジメトキシ-4,4’-ビフェニルジイソシアネート、
3,3’-ジメチルジフェニルメタン-4,4’-ジイソシアネート、
キシリレン-1,4-ジイソシアネート、
4,4’-ジフェニルプロパンジイソシアネート、
トリメチレンジイソシアネート、
ヘキサメチレンジイソシアネート、
プロピレン-1,2-ジイソシアネート、
ブチレン-1,2-ジイソシアネート、
シクロヘキシレン-1,2-ジイソシアネート、
シクロヘキシレン-1,4-ジイソシアネート、
p-フェニレンジイソチオシアネート、
キシリレン-1,4-ジイソチオシアネート、
エチリジンジイソチオシアネート、
又はこれらのうちの2種以上組み合わせが挙げられる。
 この中でも、得られる研磨パッドの研磨特性や機械的強度等の観点から、2,6-トリレンジイソシアネート(2,6-TDI)、2,4-トリレンジイソシアネート(2,4-TDI)等のトリレンジイソシアネートを使用することが好ましい。
 イソシアネート末端ウレタンプレポリマー全体に対する、上記ポリイソシアネート成分の含有量は、20~50重量%が好ましく、25~35重量%がより好ましく、30~40重量%が最も好ましい。
 (硬化剤)
 硬化性樹脂組成物に含まれる硬化剤としては、例えば、以下に説明するアミン系硬化剤が挙げられる。
 アミン系硬化剤を構成するポリアミンとしては、例えば、ジアミンが挙げられ、これには、エチレンジアミン、プロピレンジアミン、ヘキサメチレンジアミンなどのアルキレンジアミン;イソホロンジアミン、ジシクロヘキシルメタン-4,4’-ジアミンなどの脂肪族環を有するジアミン;3,3’-ジクロロ-4,4’-ジアミノジフェニルメタン(別名:メチレンビス-o-クロロアニリン)(以下、MOCAと略記する。)などの芳香族環を有するジアミン;2-ヒドロキシエチルエチレンジアミン、2-ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、ジ-2-ヒドロキシエチルエチレンジアミン、ジ-2-ヒドロキシエチルプロピレンジアミン、2-ヒドロキシプロピルエチレンジアミン、ジ-2-ヒドロキシプロピルエチレンジアミン等の水酸基を有するジアミン、特にヒドロキシアルキルアルキレンジアミン;又はこれらのうちの2種以上の組み合わせが挙げられる。また、3官能のトリアミン化合物、4官能以上のポリアミン化合物も使用可能である。
 特に好ましい硬化剤は、上述したMOCAであり、硬化剤をMOCAからなるものとすることもできる。このMOCAの化学構造は、以下のとおりである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-C000017
 硬化剤全体の量は、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーのNCOのモル数に対する、硬化剤のNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)が、好ましくは0.7~1.1、より好ましくは0.75~1.0、最も好ましくは0.8~0.95となる量を用いる。
 (微小中空球体)
 第3の実施形態において、硬化性樹脂組成物は微小中空球体をさらに含むことができる。
 微小中空球体をポリウレタン樹脂に混合することによって発泡体を形成することができる。微小中空球体とは、熱可塑性樹脂からなる外殻(ポリマー殻)と、外殻に内包される低沸点炭化水素とからなる未発泡の加熱膨張性微小球状体と、未発泡の加熱膨張性微小球状体を加熱膨張させたものをいう。前記ポリマー殻としては、例えば、アクリロニトリル-塩化ビニリデン共重合体、アクリロニトリル-メチルメタクリレート共重合体、塩化ビニル-エチレン共重合体などの熱可塑性樹脂を用いることができる。同様に、ポリマー殻に内包される低沸点炭化水素としては、例えば、イソブタン、ペンタン、イソペンタン、石油エーテル、又はこれらのうちの2種以上の組み合わせを用いることができる。
 (その他の成分)
 その他に当業界で一般的に使用される触媒などを硬化性樹脂組成物に添加しても良い。
 また、上述したポリイソシアネート成分を硬化性樹脂組成物に後から追加で添加することもでき、イソシアネート末端ウレタンプレポリマーと追加のポリイソシアネート成分との合計重量に対する追加のポリイソシアネート成分の重量割合は、0.1~10重量%が好ましく、0.5~8重量%がより好ましく、1~5重量%が特に好ましい。
 ポリウレタン樹脂硬化性組成物に追加で添加するポリイソシアネート成分としては、上述のポリイソシアネート成分を特に限定なく使用することができるが、4,4’-メチレン-ビス(シクロヘキシルイソシアネート)(水添MDI)が好ましい。
 2.光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法
 第3の実施形態において、光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法は、上述の研磨パッドを使用して光学材料又は半導体材料の表面を研磨する工程を含む。
 第3の実施形態において、光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法は、研磨パッドの表面、光学材料若しくは半導体材料の表面、又はそれらの両方にスラリーを供給する工程を更に含むことができる。
 (スラリー)
 スラリーに含まれる液体成分としては、特に限定されないが、水(純水)、酸、アルカリ、有機溶剤、又はそれらの組み合わせが挙げられ、被研磨物の材質や所望の研磨条件等によって選択される。スラリーは、水(純水)を主成分とすることが好ましく、スラリー全体に対して、水を80重量%以上含むことが好ましい。スラリーに含まれる砥粒成分としては、特に限定されないが、シリカ、珪酸ジルコニウム、酸化セリウム、酸化アルミニウム、酸化マンガン、又はそれらの組み合わせが挙げられる。スラリーは、液体成分に可溶な有機物やpH調整剤等、その他の成分を含有していてもよい。
 本発明を以下の例により実験的に説明するが、以下の説明は、本発明の範囲が以下の例に限定して解釈されることを意図するものではない。
 <実施例1A~7A、比較例1A~3A>
 実施例1A~7Aは、上述の第1の実施形態に対応する実施例である。
(材料)
 後述の実施例1A~7A及び比較例1A~3Aで使用した材料を以下に列挙する。
 ・ポリエーテルポリカーボネートジオール(イソシアネート末端ウレタンプレポリマーの原料として使用)
 PEPCD(1)・・・数平均分子量250のポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位を含み、数平均分子量が1000であるポリエーテルポリカーボネートジオール(1)(上述の式(I)において、複数のRがいずれもn-ブチレンであり、nが3.2、mが2.8であるポリエーテルポリカーボネートジオールである。下記の表1に詳細を示す。)
 PEPCD(2)~(4)・・・それぞれポリエーテルポリカーボネートジオール(2)~(4)(上記PEPCD(1)と同様に、下記の表1に詳細を示す。)
・イソシアネート末端ウレタンプレポリマー:
 プレポリマー(1)・・・ポリイソシアネート成分として、2,4-トリレンジイソシアネートを43.8重量%含み、ポリオール成分として、上述の式(I)で表され、数平均分子量250のポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位を含み、数平均分子量が1000であるポリエーテルポリカーボネートジオールを50.4重量%、及びジエチレングリコールを5.8重量%含む、NCO当量420のウレタンプレポリマー
 *各成分の含有量(重量%)はウレタンプレポリマー全体を100重量%とした場合の値を意味する。以下、プレポリマー(2)~(4)においても同様である。
 プレポリマー(2)・・・ポリイソシアネート成分として、2,4-トリレンジイソシアネートを40.7重量%含み、ポリオール成分として、数平均分子量650のポリテトラメチレンエーテルグリコールを27.9重量%、数平均分子量1000のポリテトラメチレンエーテルグリコールを27.9重量%、及びジエチレングリコールを3.5重量%含む、NCO当量420のウレタンプレポリマー
 プレポリマー(3)・・・ポリイソシアネート成分として、2,4-トリレンジイソシアネートを44.5重量%含み、ポリオール成分として、数平均分子量650のポリテトラメチレンエーテルグリコールを48.2重量%、及びジエチレングリコールを7.3重量%含む、NCO当量440のウレタンプレポリマー
 プレポリマー(4)・・・ポリイソシアネート成分として、2,4-トリレンジイソシアネートを35.6重量%含み、ポリオール成分として、数平均分子量1000のポリプロピレングリコールを59.4重量、及びジエチレングリコールを5.0重量%含む、NCO当量500のウレタンプレポリマー
 プレポリマー(5)~(10)・・・下記の表2に詳細を示す。
 表2に示す各成分の数値は、ウレタンプレポリマー全体を1000重量部とした場合の各成分の重量部を意味する。
 例えば、表2に示すプレポリマー(5)は、ポリイソシアネート成分として、2,4-トリレンジイソシアネートを375重量部含み、高分子量ポリオール成分として、上述のPEPCD(1)を562重量部含み、低分子量ポリオール成分として、ジエチレングリコールを63重量部含む、NCO当量500のウレタンプレポリマーである。プレポリマー(5)全体に対して、2,4-トリレンジイソシアネート、PEPCD(1)、及びジエチレングリコールの含有量は、それぞれ37.5重量%、56.2重量%、及び6.3重量%となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000018
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000019
・硬化剤:
 MOCA・・・3,3’-ジクロロ-4,4’-ジアミノジフェニルメタン(別名:メチレンビス-o-クロロアニリン)(NH当量=133.5)
・微小中空球体:
 Expancel461DU20(日本フィライト株式会社製)
 Expancel461DE20d70(日本フィライト株式会社製)
 (実施例1A)
 A成分としてプレポリマー(1)を100g、B成分として硬化剤であるMOCAを28.6g、C成分として微小中空球体(Expancel461DU20)3.0gをそれぞれ準備した。なお、各成分の比率を示すためにg表示として記載しているが、ブロックの大きさに応じて必要な重量(部)を準備すれば良い。以下同様にg(部)表記で記載する。
 A成分とC成分を混合し、A成分とC成分との混合物及びB成分それぞれを予め減圧脱泡した後、A成分とC成分との混合物及びB成分を混合機に供給し、A成分、B成分、及びC成分の混合液を得た。なお、得られたA成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.90である。
 得られたA成分、B成分、及びC成分の混合液を80℃に加熱した型枠(850mm×850mmの正方形の形状)に注型し、30分間、80℃にて一次硬化させた。形成された樹脂発泡体を型枠から抜き出し、オーブンにて120℃で4時間、二次硬化した。得られた樹脂発泡体を25℃まで放冷した後、再度オーブンにて120℃で5時間加熱した。得られた樹脂発泡体を厚さ方向にわたって1.3mm厚にスライスしてウレタンシートを作成し、このウレタンシートの裏面に両面テープを貼り付け、研磨パッドとした。
 (実施例2A)
 実施例1AのA成分のプレポリマー(1)100g及びB成分のMOCA28.6gに代えて、A成分としてプレポリマー(5)100g、B成分としてMOCA24.0gを準備した以外は、実施例1Aと同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
 なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.90である。
 (実施例3A)
 実施例1AのA成分のプレポリマー(1)100g及びB成分のMOCA28.6gに代えて、A成分としてプレポリマー(6)100g、B成分としてMOCA20.0gを準備した以外は、実施例1Aと同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
 なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.90である。
 (実施例4A)
 実施例1AのA成分のプレポリマー(1)100gに代えて、A成分としてプレポリマー(7)100gを準備した以外は、実施例1Aと同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
 なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.90である。
 (実施例5A)
 実施例1AのA成分のプレポリマー(1)100gに代えて、A成分としてプレポリマー(8)100gを準備した以外は、実施例1Aと同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
 なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.90である。
 (実施例6A)
 実施例1AのA成分のプレポリマー(1)100gに代えて、A成分としてプレポリマー(9)100gを準備した以外は、実施例1Aと同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
 なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.90である。
 (実施例7A)
 実施例1AのA成分のプレポリマー(1)100gに代えて、A成分としてプレポリマー(10)100gを準備した以外は、実施例1Aと同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
 なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.90である。
 (比較例1A)
 実施例1AのA成分のプレポリマー(1)100gに代えて、A成分としてプレポリマー(2)100gを準備した以外は、実施例1Aと同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
 なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.90である。
 (比較例2A)
 実施例1AのA成分のプレポリマー(1)100g、及びB成分のMOCA28.6gに代えて、A成分としてプレポリマー(3)100g、B成分として硬化剤であるMOCA27.3gをそれぞれ準備した以外は、実施例1Aと同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
 なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.90である。
 (比較例3A)
 実施例1AのA成分のプレポリマー(1)100g、B成分のMOCA28.6g、及びC成分の微小中空球体(Expancel461DU20)3.0gに代えて、A成分としてプレポリマー(4)100g、B成分として硬化剤であるMOCA24.0g、C成分として微小中空球体(Expancel461DE20d70)2.5gをそれぞれ準備した以外は、実施例1Aと同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
 なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.90である。
 (評価方法)
 実施例1A及び4A並びに比較例1A~3Aそれぞれのウレタンシート(両面テープを貼り付ける前の状態)又は研磨パッドについて、以下の(1)厚み、密度、D硬度、引張強度、及び引裂強度、(2)ディフェクト、並びに(3)研磨レートの各測定を行った。また、実施例2A、3A、及び5A~7Aそれぞれのウレタンシート(両面テープを貼り付ける前の状態)について、以下の(1)厚み、密度、D硬度、引張強度、及び引裂強度の測定を行った。測定結果を以下の表3~8及び図1~4に示す。
 (1)厚み、密度、D硬度、引張強度、及び引裂強度
 (厚み)
 ウレタンシートの厚み(mm)は、日本工業規格(JIS  K 6550)に準拠して測定した。
 (密度)
 ウレタンシートの密度(g/cm)は、日本工業規格(JIS  K  6505)に準拠して測定した。
 (D硬度)
 ウレタンシートのD硬度は、日本工業規格(JIS-K-6253)に準拠して、D型硬度計を用いて測定した。ここで、測定試料は、少なくとも総厚さ4.5mm以上になるように、必要に応じて複数枚のウレタンシートを重ねることで得た。
 (引張強度)
 ウレタンシートを日本工業規格(JIS6550)の引張強度の測定で規定するダンベル状に切り出し、引張速度100mm/分、試験温度20℃で日本工業規格(JIS6550)に準じて引張強度(kg/mm)を測定した。
 (引裂強度)
 ウレタンシートを日本工業規格(JIS6550)の引裂強度の測定で規定する切り込みを有する長方形状に切り出し、引裂速度100mm/分、試験温度20℃で日本工業規格(JIS6550)に準じて引裂強度(kg/mm)を測定した。
 (2)ディフェクト
 研磨パッドを、研磨装置の所定位置にアクリル系接着剤を有する両面テープを介して設置し、下記の研磨条件にて研磨加工を施した。
 そして、研磨処理枚数が5枚目、15枚目、25枚目の基板を表面検査装置(KLAテンコール社製、Surfscan SP2XP)の高感度測定モードを用いて、大きさが90nm以上となるディフェクト(表面欠陥)を検出した。検出された各ディフェクトについて、レビューSEM(KLAテンコール社製、eDR-5210)を用いて、測定モード:ELECTRON_OPTICS・測定条件:ELECTRON_LANDING_ENERGY 300eV・BEAM_CURRENT 100pAで撮影したSEM画像の解析を行い、「パーティクル」・「パッド屑」・「スクラッチ」の各分類からそれぞれの個数を計測した。結果を表5及び6並びに図1及び3に示す。
 「パーティクル」・「パッド屑」・「スクラッチ」の各ディフェクトの数が少なければ少ない程、ディフェクトが少なく良好であるといえる。
 <研磨試験の条件>
・使用研磨機:荏原製作所社製、F-REX300X
・Disk:3MA188(#100)
・回転数:(定盤)85rpm、(トップリング)86rpm
・研磨圧力:3.5psi
・研磨剤:フジミインコーポレーテッド社製、品番:PL6115(PL6115原液:純水=重量比1:1の混合液を使用)
・研磨剤温度:20℃
・研磨剤吐出量:200ml/min
・使用ワーク(被研磨物):12インチシリコンウエハ上にテトラエトキシシランをPE-CVDで絶縁膜1μmの厚さになるように形成した基板
・パッドブレーク:35N 10分
・コンディショニング:Ex-situ、35N、4スキャン
・研磨処理枚数:25枚
 (3)研磨レート
 研磨パッドを、研磨装置の所定位置にアクリル系接着剤を有する両面テープを介して設置し、上記「(2)ディフェクト」の研磨条件にて研磨加工を施した。そして、研磨処理枚数が5枚目、15枚目、25枚目の基板の研磨レート(単位:Å)を測定した。結果を表7及び8並びに図2及び4に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000020
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000021
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000022
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000023
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000024
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000025
 表5及び6並びに図1及び3の結果より、ポリエーテルポリカーボネートジオールを含むウレタンプレポリマーを使用した実施例1A及び4Aの研磨パッドは、ポリテトラメチレンエーテルグリコールを含むウレタンプレポリマーを使用した比較例1A及び2Aの研磨パッド、並びにポリプロピレングリコールを含むウレタンプレポリマーを使用した比較例3Aの研磨パッドに比べて、ディフェクトが極めて少なく、ディフェクトの発生を抑制できることがわかった。特に、実施例1A及び4Aの研磨パッドは、比較1~3の研磨パッドとは異なり、研磨処理枚数に関わらずパッド屑に関するディフェクトが観察されず、ディフェクトの抑制の点で極めて優れていることがわかった。
 また、表7及び8並びに図2及び4の結果より、実施例1A及び4Aの研磨パッドは、比較例1A~3Aの研磨パッドに比べて、研磨レートが同等以上であり、研磨性に優れていることがわかった。
 以上より、上記式(I)で表されるポリエーテルポリカーボネートジオールを含むイソシアネート末端ウレタンプレポリマーを使用して形成された研磨パッドは、研磨時のディフェクトの発生を抑制でき、また、研磨レートに優れることがわかった。
 <実施例1B~15B、比較例1B~7B>
 実施例1B~15Bは、上述の第2の実施形態に対応する実施例である。
(材料)
 後述の実施例1B~15B及び比較例1B~7Bで使用した材料を以下に列挙する。
 ・分子内にカーボネート基を有するポリオール(イソシアネート末端ウレタンプレポリマーの原料として使用)
 PEPCD(1)・・・数平均分子量250のポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位を含み、数平均分子量が1000であるポリエーテルポリカーボネートジオール(上述の式(II)において、複数のRがいずれもn-ブチレンであり、nが3.2、mが2.8であるポリエーテルポリカーボネートジオールに相当し、上記第2の実施形態で述べた式(1)に基づいて算出した、ポリエーテルポリカーボネートジオール全体に対するカーボネート基の含有量は17.0重量%である。下記の表9に詳細を示す。)
 PEPCD(2)~(11)・・・それぞれポリエーテルポリカーボネートジオール(2)~(11)(上記PEPCD(1)と同様に、下記の表9に詳細を示す。)
 ・イソシアネート末端ウレタンプレポリマー:
 プレポリマー(1)~(22)・・・下記の表10に詳細を示す。
 表10に示す各成分の数値は、ウレタンプレポリマー全体を1000重量部とした場合の各成分の重量部を意味する。
 例えば、表10に示すプレポリマー(1)は、ポリイソシアネート成分として、2,4-トリレンジイソシアネートを388重量部含み、高分子量ポリオール成分として、上述のPEPCD(1)を367重量部及び数平均分子量が650であるポリテトラメチレンエーテルグリコールを184重量部、並びに低分子量ポリオール成分として、ジエチレングリコールを61重量部含む、NCO当量500のウレタンプレポリマーである。プレポリマー(1)全体に対して、2,4-トリレンジイソシアネート、PEPCD(1)、数平均分子量が650であるポリテトラメチレンエーテルグリコール、及びジエチレングリコールの含有量は、それぞれ38.8重量%、36.7重量%、18.4重量%、及び6.1重量%となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000026
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000027
 
・硬化剤:
 MOCA・・・3,3’-ジクロロ-4,4’-ジアミノジフェニルメタン(別名:メチレンビス-o-クロロアニリン)(MOCA)(NH当量=133.5)
・微小中空球体:
 Expancel461DU20(日本フィライト株式会社製)
 (実施例1B)
 A成分としてプレポリマー(1)を1000g、B成分として硬化剤であるMOCAを240g、C成分として微小中空球体(Expancel461DU20)を30g、それぞれ準備した。なお、各成分の比率を示すためにg表示として記載しているが、ブロックの大きさに応じて必要な重量(部)を準備すれば良い。以下同様にg(部)表記で記載する。
 A成分とC成分を混合し、得られたA成分とC成分との混合物を減圧脱泡した。また、B成分も減圧脱泡した。脱泡したA成分とC成分との混合物及び脱泡したB成分を混合機に供給し、A成分、B成分、及びC成分の混合液を得た。なお、得られたA成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.9である。
 得られたA成分、B成分、及びC成分の混合液を80℃に加熱した型枠(850mm×850mmの正方形の形状)に注型し、30分間、80℃にて一次硬化させた。形成された樹脂発泡体を型枠から抜き出し、オーブンにて120℃で4時間、二次硬化した。得られた樹脂発泡体を25℃まで放冷した後、再度オーブンにて120℃で5時間加熱した。得られた樹脂発泡体を厚さ方向にわたって1.3mm厚にスライスしてウレタンシートを作成し、このウレタンシートの裏面に両面テープを貼り付け、研磨パッドとした。
 上記第2の実施形態で述べた式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、4.93重量%となる。
 (実施例2B)
 実施例1BのA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(2)1000gを使用した以外は、実施例1Bと同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
 なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、4.93重量%となる。
 (実施例3B)
 実施例1BのA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(3)1000gを使用した以外は、実施例1Bと同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
 なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、4.93重量%となる。
 (実施例4B)
 実施例1BのA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(4)1000gを使用した以外は、実施例1Bと同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
 なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、0.91重量%となる。
 (実施例5B)
 実施例1BのA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(5)1000gを使用した以外は、実施例1Bと同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
 なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、0.91重量%となる。
 (実施例6B)
 実施例1BのA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(6)1000gを使用した以外は、実施例1Bと同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
 なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、0.91重量%となる。
 (実施例7B)
 実施例1BのA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(7)1000gを使用した以外は、実施例1Bと同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
 なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、5.98重量%となる。
 (実施例8B)
 実施例1BのA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(8)1000gを使用した以外は、実施例1Bと同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
 なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、1.83重量%となる。
 (実施例9B)
 実施例1BのA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(9)1000gを使用した以外は、実施例1Bと同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
 なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、0.89重量%となる。
 (実施例10B)
 実施例1BのA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(10)1000gを使用し、かつB成分であるMOCAの使用量を240gから286gに変更した以外は、実施例1Bと同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
 なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、4.53重量%となる。
 (実施例11B)
 実施例1BのA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(11)1000gを使用し、かつB成分であるMOCAの使用量を240gから286gに変更した以外は、実施例1Bと同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
 なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、1.68重量%となる。
 (実施例12B)
 実施例1BのA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(12)1000gを使用し、かつB成分であるMOCAの使用量を240gから200gに変更した以外は、実施例1Bと同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
 なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、5.27重量%となる。
 (実施例13B)
 実施例1BのA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(13)1000gを使用し、かつB成分であるMOCAの使用量を240gから200gに変更した以外は、実施例1Bと同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
 なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、1.96重量%となる。
 (実施例14B)
 実施例1BのA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(14)1000gを使用した以外は、実施例1Bと同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
 なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、1.40重量%となる。
 (実施例15B)
 実施例1BのA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(15)1000gを使用した以外は、実施例1Bと同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
 なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、2.87重量%となる。
 (比較例1B)
 実施例1BのA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(16)1000gを使用した以外は、実施例1Bと同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
 なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、0.22重量%となる。
 (比較例2B)
 実施例1BのA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(17)1000gを使用した以外は、実施例1Bと同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
 なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、6.54重量%となる。
 (比較例3B)
 実施例1BのA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(18)1000gを使用した以外は、実施例1Bと同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
 なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、0重量%となる(研磨層にカーボネート基を含まない)。
 (比較例4B)
 実施例1BのA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(19)1000gを使用し、かつB成分であるMOCAの使用量を240gから286gに変更した以外は、実施例1Bと同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
 なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、0.20重量%となる。
 (比較例5B)
 実施例1BのA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(20)1000gを使用し、かつB成分であるMOCAの使用量を240gから200gに変更した以外は、実施例1Bと同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
 なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、0.24重量%となる。
 (比較例6B)
 実施例1BのA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(21)1000gを使用し、かつB成分であるMOCAの使用量を240gから286gに変更した以外は、実施例1Bと同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
 なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、0重量%となる(研磨層にカーボネート基を含まない)。
 (比較例7B)
 実施例1BのA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(22)1000gを使用し、かつB成分であるMOCAの使用量を240gから200gに変更した以外は、実施例1Bと同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
 なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.9である。また、上述の式(2)に基づいて、研磨層全体に対する、分子内にカーボネート基を有するポリオールのカーボネート基の含有量を算出すると、0重量%となる(研磨層にカーボネート基を含まない)。
 (比較例8B)
 比較例8Bとして従来公知の研磨パッドであるIC1000(ニッタ・ハース社製)を準備した。
 (評価方法)
 実施例1B及び10B並びに比較例1B及び8Bそれぞれの研磨パッドについて、以下の(1)段差解消性能及び(2)ディフェクトの各評価を行った。
 (1)段差解消性能
 各研磨パッドを、研磨装置の所定位置にアクリル系接着剤を有する両面テープを介して設置し、下記の<研磨条件>に示す条件にて研磨加工を施した。そして、研磨加工後に、微細形状測定装置(KLAテンコール社製、P-16+OF)で測定することにより段差解消性能を評価した。各研磨パッドについての評価結果を表11並びに図7及び8に示す。
 <測定手順・条件>
 本実施例及び比較例では、約7000ÅのCu膜厚及び3000~3300Åの段差を有し、異なる配線幅を有するパターンウエハ(絶縁膜:Si(OC膜)に対して、各研磨パッドを使用して、1回の研磨量が約1000Åになるように研磨レートを調整して研磨を実施し、段階的に研磨を行い、その都度ウエハの段差測定を実施した。段差測定は、パターンウエハ上の各配線幅の部分に対して行った。
 図7の(a)のグラフはCu配線幅120μm及び絶縁膜の幅120μmの配線を研磨した場合、図7の(b)はCu配線幅100μm及び絶縁膜の幅100μmの配線を研磨した場合、図8の(c)はCu配線幅50μm及び絶縁膜の幅50μmの配線を研磨した場合、図8の(d)はCu配線幅10μm及び絶縁膜の幅10μmの配線を研磨した場合の結果を示す。配線幅の値が小さいほど配線が微細になっている。
 <研磨条件>
 使用研磨機:F-REX300X(荏原製作所社製)
 Disk:A188(3M社製)
 研磨剤温度:20℃
 研磨定盤回転数:90rpm
 研磨ヘッド回転数:81rpm
 研磨圧力:3.5psi
 研磨スラリー:CSL-9044C(CSL-9044C原液:純水=重量比1:9の混合液を使用)(富士フィルムプラナーソリューションズ製) 
 研磨スラリー流量:200ml/min
 研磨時間:60秒
 被研磨物:(段差解消性能)上述の各パターンウエハ、(ディフェクト)Cu膜基板
 パッドブレーク:32N 10分
 コンディショニング:in-situ 18N 16スキャン、Ex-situ 35N 4スキャン
 (2)ディフェクト
 各研磨パッドを、研磨装置の所定位置にアクリル系接着剤を有する両面テープを介して設置し、Cu膜基板(直径12インチの円盤)に対して、上述の(1)段差解消性能の<研磨条件>に示した条件にて研磨加工を施した。
 研磨処理枚数が16枚目、26枚目、51枚目のCu膜基板を表面検査装置(KLAテンコール社製、Surfscan SP2XP)の高感度測定モードにて測定し、基板表面全体におけるマイクロスクラッチ(0.2μm以上10μm以下の微細打痕状のキズ)の個数を観察し、合計を求めた。評価結果を表12及び図9に示す。
 マイクロスクラッチの数が5個以下であるとディフェクトが少なく良好であるといえる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000028
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000029
 実施例1B~15Bの研磨パッドは、カーボネート基の含有量が1.5~21.0重量%であるポリオールを使用したウレタンプレポリマーに関するものである。一方、比較例1B、2B、4B、及び5Bの研磨パッドは、それぞれカーボネート基の含有量が1.5重量%未満又は21.0重量%超であるポリオールを使用したウレタンプレポリマーに関するものであり、比較例3B、6B及び7Bの研磨パッドは、カーボネート基を有するポリオールを使用しなかったウレタンプレポリマーに関するものである。また、比較例8Bは従来公知の研磨パッドである。
 表11及び12並びに図7~9の結果より、実施例1B及び10Bの研磨パッドは、比較例1B及び8Bの研磨パッドに比べて、いずれの配線幅においても段差解消性能に優れ、また、スクラッチが大幅に減少しており、ディフェクトの発生を抑制できることがわかった。また、比較例2Bの研磨パッドは、低温における柔軟性、伸び、及び屈曲性が悪く、研磨に適さないものであった。
 以上より、カーボネート基の含有量が1.5~21.0重量%である分子内にカーボネート基を有するポリオールを使用したウレタンプレポリマーから形成された研磨パッドは、研磨時のディッシングを抑制でき(段差解消性能に優れ)、また、ディフェクトの発生を抑制できることがわかった。
 <実施例1C~3C、比較例1C、2C>
 実施例1C~3Cは、上述の第3の実施形態に対応する実施例である。
(材料)
 後述の実施例1C~3C並びに比較例1C及び2Cで使用した材料を以下に列挙する。
・分子内にカーボネート基を有するポリオール(イソシアネート末端ウレタンプレポリマーの原料として使用)
 PEPCD(1)・・・数平均分子量250のポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位を含み、数平均分子量が1000であるポリエーテルポリカーボネートジオール(上述の式(III)において、複数のRがいずれもn-ブチレンであり、nが3.2、mが2.8であるポリエーテルポリカーボネートジオールに相当する。)
 PEPCD(2)・・・数平均分子量650のポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位を含み、数平均分子量が2000であるポリエーテルポリカーボネートジオール(上述の式(III)において、複数のRがいずれもn-ブチレンであり、nが8.8、mが2.0であるポリエーテルポリカーボネートジオールに相当する。)
・イソシアネート末端ウレタンプレポリマー
 プレポリマー(1)・・・ポリイソシアネート成分として、2,4-トリレンジイソシアネートを414重量部含み、高分子量ポリオール成分として、上述のPEPCD(1)を350重量部及び数平均分子量が650であるポリテトラメチレンエーテルグリコールを175重量部、並びに低分子量ポリオール成分として、ジエチレングリコールを61重量部含む、NCO当量420のウレタンプレポリマー
 プレポリマー(2)・・・ポリイソシアネート成分として、2,4-トリレンジイソシアネートを400重量部含み、高分子量ポリオール成分として、上述のPEPCD(1)を360重量部及び数平均分子量が650であるポリテトラメチレンエーテルグリコールを179重量部、並びに低分子量ポリオール成分として、ジエチレングリコールを61重量部含む、NCO当量460のウレタンプレポリマー
 プレポリマー(3)・・・ポリイソシアネート成分として、2,4-トリレンジイソシアネートを393重量部含み、高分子量ポリオール成分として、上述のPEPCD(2)を362重量部及び数平均分子量が650であるポリテトラメチレンエーテルグリコールを181重量部、並びに低分子量ポリオール成分として、ジエチレングリコールを64重量部含む、NCO当量420のウレタンプレポリマー
 アジプレンL325・・・ユニロイヤルケミカル社製 ウレタンプレポリマーの商品名(ポリイソシアネート成分として、2,4-トリレンジイソシアネート及び4,4’-メチレンビス(シクロヘキシルイソシアネート)(水添MDI)を含み、高分子量ポリオール成分として、ポリテトラメチレンエーテルグリコールを含み、低分子量ポリオール成分として、ジエチレングリコールを含む、NCO当量460のウレタンプレポリマー)
 DC6912・・・東ソー株式会社製 ウレタンプレポリマーの商品名(ポリイソシアネート成分として、2,4-トリレンジイソシアネートを含み、高分子量ポリオール成分として、ポリテトラメチレンエーテルグリコールを含み、低分子量ポリオール成分として、ジエチレングリコールを含む、NCO当量540のウレタンプレポリマー)
・硬化剤:
 MOCA・・・3,3’-ジクロロ-4,4’-ジアミノジフェニルメタン(別名:メチレンビス-o-クロロアニリン)(MOCA)(NH当量=133.5)
・微小中空球体:
 Expancel461DU20(日本フィライト株式会社製)
 (実施例1C)
 A成分としてプレポリマー(1)を1000g、B成分として硬化剤であるMOCAを286g、C成分として微小中空球体(Expancel461DU20)を30g、それぞれ準備した。なお、各成分の比率を示すためにg表示として記載しているが、ブロックの大きさに応じて必要な重量(部)を準備すれば良い。以下同様にg(部)表記で記載する。
 A成分とC成分を混合し、得られたA成分とC成分との混合物を減圧脱泡した。また、B成分も減圧脱泡した。脱泡したA成分とC成分との混合物及び脱泡したB成分を混合機に供給し、A成分、B成分、及びC成分の混合液を得た。なお、得られたA成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.9である。
 得られたA成分、B成分、及びC成分の混合液を80℃に加熱した型枠(850mm×850mmの正方形の形状)に注型し、30分間、80℃にて一次硬化させた。形成された樹脂発泡体を型枠から抜き出し、オーブンにて120℃で4時間、二次硬化した。得られた樹脂発泡体を25℃まで放冷した後、再度オーブンにて120℃で5時間加熱した。得られた樹脂発泡体を厚さ方向にわたって1.3mm厚にスライスしてウレタンシートを作成し、このウレタンシートの裏面に両面テープを貼り付け、研磨パッドとした。
 (実施例2C)
 実施例1CのA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(2)1000gを使用し、かつB成分のMOCAの含有量を286gから261gに変更した以外は、実施例1Cと同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
 なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.9である。
 (実施例3C)
 実施例1CのA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてプレポリマー(3)1000gを使用した以外は、実施例1Cと同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
 なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.9である。
 (比較例1C)
 実施例1CのA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてアジプレンL325 1000gを使用し、かつB成分のMOCAの含有量を286gから261gに変更した以外は、実施例1Cと同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
 なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.9である。
 (比較例2C)
 実施例1CのA成分のプレポリマー(1)1000gに代えて、A成分としてDC6912 1000gを使用し、かつB成分のMOCAの含有量を286gから223gに変更した以外は、実施例1Cと同様にして、ウレタンシートを作成し、研磨パッドを得た。
 なお、A成分、B成分、及びC成分の混合液における、A成分のプレポリマーのNCOのモル数に対する、B成分のMOCAのNHのモル数の比率(NHのモル数/NCOのモル数)は0.9である。
 (イソシアネート末端ウレタンプレポリマーのゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)測定)
(試料の作成方法)
 実施例1C及び2C並びに比較例1C及び2Cで使用したイソシアネート末端ウレタンプレポリマー(プレポリマー(1)及び(2)、アジプレンL325、又はDC6912)それぞれ 5gを容器に採取し、当該容器にメタノールを含有するN,N-ジメチルホルムアミド(DMF)溶液(メタノール濃度:33重量%) 5mlを加え、プレポリマー、メタノール、及びDMFの混合液を得た。容器中の混合液を、60℃の温度で1時間加温しながら撹拌して、メタノールとプレポリマーのイソシアネート基とを反応させて、当該イソシアネート基を十分にブロックした(失活させた)。当該イソシアネート基を失活させた後の混合液を含む容器を室温(約25℃)で一晩静置し、放冷した。放冷後、容器中の混合液に、臭化リチウム濃度:10mM(mmol/L)のDMF溶液を5ml加え、撹拌した。容器から、撹拌後の混合液を0.4mL採取し、別の容器に移し、当該容器に、臭化リチウム濃度:5mMのDMF溶液を加え、最終濃度が約1重量%となる様に溶液を調製した。得られた溶液を45μmメッシュのフィルターで濾過して、濾過後にフィルター上に得られた固形物を各試料とした。
(測定方法)
 上記のように得られた各試料について、以下の測定条件下、GPC測定によりポリエチレングリコール/ポリエチレンオキシド(PEG/PEO)換算の分子量分布を測定した。分子量200~400の領域に存在するピークをピーク1、分子量400~700の領域に存在するピークをピーク2、分子量700~10000の領域に存在するピークをピーク3とし、分子量分布全体の数平均分子量及び重量平均分子量、並びにピーク1~3それぞれの数平均分子量、重量平均分子量、ピークトップ、及び存在比を測定した。測定結果を表13及び図12に示す。
(測定条件)
 カラム:Ohpak SB-802.5HQ(排除限界10000) +SB-803HQ(排除限界100000)
 移動相:5mM LiBr/DMF
 流速:0.3ml/min(26kg/cm2)
 オーブン:60℃
 検出器:RI 40℃
 試料量:20μl
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000030
 表13及び図12において、分子量200~400の領域に存在するピーク(ピーク1)は、未反応(フリー)の2,4-トリレンジイソシアネートに由来し、分子量400~700の領域に存在するピーク(ピーク2)は、プレポリマー中の低分子量ポリオール(ジエチレングリコール) 1分子の両末端に2,4-トリレンジイソシアネート 2分子が付加して形成された成分に由来し、分子量700~10000の領域に存在するピーク(ピーク3)は、プレポリマー中の高分子量ポリオール(ポリエーテルポリカーボネートジオール、又はポリテトラメチレンエーテルグリコール) 1分子の両末端に2,4-トリレンジイソシアネート 2分子が付加して形成された成分、及び、プレポリマー中の高分子量ポリオール(ポリエーテルポリカーボネートジオール、又はポリテトラメチレンエーテルグリコール) 2分子以上に2,4-トリレンジイソシアネート 3分子以上が付加して形成された超高分子量成分に由来するものであるとそれぞれ考えられる。
 表13の結果より、実施例1C及び2Cで使用したイソシアネート末端ウレタンプレポリマー(プレポリマー(1)及び(2))について、プレポリマーの分子量分布全体の数平均分子量はMna以下であり、ピーク3のピークトップ分子量はMna+1000以下(Mnaはポリエーテルポリカーボネートジオールの数平均分子量)であることがわかった。
 また、実施例3Cで使用したイソシアネート末端ウレタンプレポリマー(プレポリマー(3))についても同様のGPC測定を行うと、実施例1C及び2Cと同様、プレポリマーの分子量分布全体の数平均分子量はMna以下であり、ピーク3のピークトップ分子量はMna+1000以下(Mnaはポリエーテルポリカーボネートジオールの数平均分子量)であると考えられる。
 (評価方法)
 実施例1C及び2C並びに比較例1C及び2Cそれぞれの研磨パッドについて、以下の(1)段差解消性能及び(2)ディフェクトの各評価を行った。
 (1)段差解消性能
 各研磨パッドを、研磨装置の所定位置にアクリル系接着剤を有する両面テープを介して設置し、下記の<研磨条件>に示す条件にて研磨加工を施した。そして、研磨加工後に、微細形状測定装置(KLAテンコール社製、P-16+OF)で測定することにより段差解消性能を評価した。各研磨パッドについての評価結果を表14並びに図13及び14に示す。
 <測定手順・条件>
 本実施例及び比較例では、約7000ÅのCu膜厚及び3000~3300Åの段差を有し、異なる配線幅を有するパターンウエハ(絶縁膜:Si(OC膜)に対して、各研磨パッドを使用して、1回の研磨量が約1000Åになるように研磨レートを調整して研磨を実施し、段階的に研磨を行い、その都度ウエハの段差測定を実施した。段差測定は、パターンウエハ上の各配線幅の部分に対して行った。
 図13の(a)のグラフはCu配線幅120μm及び絶縁膜の幅120μmの配線を研磨した場合、図13の(b)はCu配線幅100μm及び絶縁膜の幅100μmの配線を研磨した場合、図14の(c)はCu配線幅50μm及び絶縁膜の幅50μmの配線を研磨した場合、図14の(d)はCu配線幅10μm及び絶縁膜の幅10μmの配線を研磨した場合の結果を示す。配線幅の値が小さいほど配線が微細になっている。
 <研磨条件>
 使用研磨機:F-REX300X(荏原製作所社製)
 Disk:A188(3M社製)
 研磨剤温度:20℃
 研磨定盤回転数:90rpm
 研磨ヘッド回転数:81rpm
 研磨圧力:3.5psi
 研磨スラリー:CSL-9044C(CSL-9044C原液:純水=重量比1:9の混合液を使用)(富士フィルムプラナーソリューションズ製) 
 研磨スラリー流量:200ml/min
 研磨時間:60秒
 被研磨物:(段差解消性能)上述の各パターンウエハ、(ディフェクト)Cu膜基板
 パッドブレーク:32N 10分
 コンディショニング:in-situ 18N 16スキャン、Ex-situ 35N 4スキャン
 (2)ディフェクト
 各研磨パッドを、研磨装置の所定位置にアクリル系接着剤を有する両面テープを介して設置し、Cu膜基板(直径12インチの円盤)に対して、上述の(1)段差解消性能の<研磨条件>に示した条件にて研磨加工を施した。
 研磨処理枚数が16枚目、26枚目、51枚目のCu膜基板を表面検査装置(KLAテンコール社製、Surfscan SP2XP)の高感度測定モードにて測定し、基板表面全体におけるマイクロスクラッチ(0.2μm以上10μm以下の微細打痕状のキズ)の個数を観察し、合計を求めた。評価結果を表15及び図15に示す。
 マイクロスクラッチの数が5個以下であるとディフェクトが少なく良好であるといえる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000031
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000032
 実施例1C及び2Cの研磨パッドは、分子内にカーボネート基を有する数平均分子量Mnaのポリオールを使用し、数平均分子量がMna以下であるイソシアネート末端ウレタンプレポリマーに関するものである。一方、比較例1C及び2Cの研磨パッドは、分子内にカーボネート基を有するポリオールを使用していないイソシアネート末端ウレタンプレポリマーに関するものである。実施例1C及び2Cの研磨パッドは、使用したイソシアネート末端ウレタンプレポリマーの数平均分子量がMna以下であり、均一性に優れるため、より顕著にカーボネート基の特性を発現できると考えられる。
 表14及び15並びに図13~15の結果より、実施例1C及び2Cの研磨パッドは、比較例1C及び2Cの研磨パッドに比べて、いずれの配線幅においても段差解消性能に優れ、また、スクラッチが大幅に減少しており、ディフェクトの発生を抑制できることがわかった。この傾向は、実施例3Cにおいても同様であると考えられる。
 以上より、分子内にカーボネート基を有する数平均分子量Mnaのポリオールを使用し、数平均分子量がMna以下であるイソシアネート末端ウレタンプレポリマーから形成された研磨パッドは、均一性に優れ、より顕著にカーボネート基の特性を発現でき、その結果、研磨時のディッシングを抑制でき(段差解消性能に優れ)、また、ディフェクトの発生を抑制できることがわかった。

Claims (26)

  1.  ポリウレタン樹脂を含む研磨層を有する研磨パッドであって、
     前記ポリウレタン樹脂が、イソシアネート末端ウレタンプレポリマー及び硬化剤を含む硬化性樹脂組成物の硬化物であり、前記イソシアネート末端ウレタンプレポリマーが、ポリオール成分とポリイソシアネート成分との反応生成物であり、
     前記ポリオール成分が分子内にカーボネート基を有するポリオールを含む、前記研磨パッド。
  2.  前記カーボネート基を有するポリオールが下記式(I)で表されるポリエーテルポリカーボネートジオールである、請求項1に記載の研磨パッド:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000001
    (上記式(I)中、
     Rは炭素数2~10の二価の炭化水素基であり、複数のRは同一であってもよく、異なるものであってもよく、
     nは2~30の整数であり、
     mは1~20の整数である。)。
  3.  前記式(I)におけるRがn-ブチレン基及び/又は2-メチルブチレン基である、請求項2に記載の研磨パッド。
  4.  前記ポリエーテルポリカーボネートジオールがポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位を含み、前記ポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位の数平均分子量が100~1500である、請求項2又は3に記載の研磨パッド。
  5.  前記ポリエーテルポリカーボネートジオールの数平均分子量が200~5000である、請求項2~4のいずれか1つに記載の研磨パッド。
  6.  前記ポリオール成分が高分子量ポリオールを含み、前記高分子量ポリオールが前記分子内にカーボネート基を有するポリオールを含み、
     前記分子内にカーボネート基を有するポリオール全体に対する、前記カーボネート基の含有量が1.5~21.0重量%である、請求項1に記載の研磨パッド。
  7.  前記分子内にカーボネート基を有するポリオールがポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位を含む、請求項6に記載の研磨パッド。
  8.  前記分子内にカーボネート基を有するポリオールが下記式(II)で表されるポリエーテルポリカーボネートジオールを含む、請求項6又は7に記載の研磨パッド:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000002
    (上記式(II)中、
     Rは炭素数2~10の二価の炭化水素基であり、複数のRは同一であってもよく、又は異なるものであってもよく、
     nは2~30であり、
     mは0.1~20である。)。
  9.  前記式(II)におけるRが、エチレン、イソプロピレン、及びn-ブチレンからなる群から選択される少なくとも1種である、請求項8に記載の研磨パッド。
  10.  前記分子内にカーボネート基を有するポリオールの数平均分子量が200~5000である、請求項6~9のいずれか1つに記載の研磨パッド。
  11.  前記高分子量ポリオールがポリエーテルポリオールをさらに含む、請求項6~10のいずれか1つに記載の研磨パッド。
  12.  前記研磨層全体に対する、前記分子内にカーボネート基を有するポリオールの前記カーボネート基の含有量が0.5~6.4重量%である、請求項6~11のいずれか1つに記載の研磨パッド。
  13.  前記ポリオール成分が高分子量ポリオールを含み、
     前記高分子量ポリオールが前記分子内にカーボネート基を有するポリオールを含み、前記分子内にカーボネート基を有するポリオールの数平均分子量がMnaであり、
     前記イソシアネート末端ウレタンプレポリマーの数平均分子量が、Mna以下である、請求項1に記載の研磨パッド。
  14.  前記イソシアネート末端ウレタンプレポリマーをゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)により測定したポリエチレングリコール/ポリエチレンオキシド(PEG/PEO)換算の分子量分布において、分子量700~10000の領域に存在するピークのピークトップの分子量がMna+1000以下である、請求項13に記載の研磨パッド。
  15.  前記分子内にカーボネート基を有するポリオールの数平均分子量Mnaが500~2500である、請求項13又は14に記載の研磨パッド。
  16.  前記イソシアネート末端ウレタンプレポリマーの数平均分子量が、3500以下である、請求項13~15のいずれか1つに記載の研磨パッド。
  17.  前記イソシアネート末端ウレタンプレポリマーの数平均分子量が、2000以下である、請求項16に記載の研磨パッド。
  18.  前記分子内にカーボネート基を有するポリオールがポリテトラメチレンエーテルグリコールに由来する構造単位を含む、請求項13~17のいずれか1つに記載の研磨パッド。
  19.  前記分子内にカーボネート基を有するポリオールが下記式(III)で表されるポリエーテルポリカーボネートジオールを含む、請求項13~18のいずれか1つに記載の研磨パッド:
    Figure JPOXMLDOC01-appb-C000003
    (上記式(III)中、
     Rは炭素数2~10の二価の炭化水素基であり、複数のRは同一であってもよく、又は異なるものであってもよく、
     nは2~30であり、
     mは0.1~20である。)。
  20.  前記式(III)におけるRが、エチレン、イソプロピレン、及びn-ブチレンからなる群から選択される少なくとも1種である、請求項19に記載の研磨パッド。
  21.  前記高分子量ポリオールがポリエーテルポリオールをさらに含む、請求項13~20のいずれか1つに記載の研磨パッド。
  22.  前記ポリイソシアネート成分がトリレンジイソシアネートを含む、請求項1~21のいずれか1つに記載の研磨パッド。
  23.  前記硬化剤が3,3’-ジクロロ-4,4’-ジアミノジフェニルメタンを含む、請求項1~22のいずれか1つに記載の研磨パッド。
  24.  前記硬化性樹脂組成物が微小中空球体をさらに含む、請求項1~23のいずれか1つに記載の研磨パッド。
  25.  請求項1~24のいずれか1つに記載の研磨パッドの製造方法であって、前記研磨層を成形する工程を含む、前記方法。
  26.  光学材料又は半導体材料の表面を研磨する方法であって、請求項1~24のいずれか1つに記載の研磨パッドを使用して光学材料又は半導体材料の表面を研磨する工程を含む、前記方法。
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004330411A (ja) * 2003-04-15 2004-11-25 Jsr Corp 研磨パッドおよびその製造方法
JP2014069273A (ja) * 2012-09-28 2014-04-21 Fujibo Holdings Inc 研磨パッド及びその製造方法
JP5661130B2 (ja) * 2013-01-31 2015-01-28 東洋ゴム工業株式会社 研磨パッド
JP5970636B2 (ja) * 2012-06-06 2016-08-17 ローム アンド ハース エレクトロニック マテリアルズ シーエムピー ホウルディングス インコーポレイテッド 研磨パッド
JP2020157415A (ja) * 2019-03-26 2020-10-01 富士紡ホールディングス株式会社 研磨パッド

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004330411A (ja) * 2003-04-15 2004-11-25 Jsr Corp 研磨パッドおよびその製造方法
JP5970636B2 (ja) * 2012-06-06 2016-08-17 ローム アンド ハース エレクトロニック マテリアルズ シーエムピー ホウルディングス インコーポレイテッド 研磨パッド
JP2014069273A (ja) * 2012-09-28 2014-04-21 Fujibo Holdings Inc 研磨パッド及びその製造方法
JP5661130B2 (ja) * 2013-01-31 2015-01-28 東洋ゴム工業株式会社 研磨パッド
JP2020157415A (ja) * 2019-03-26 2020-10-01 富士紡ホールディングス株式会社 研磨パッド

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