KR20030034310A - Water-soluble polyurethane for chemical mechanical polishing pad, and process for preparing the same - Google Patents

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Abstract

65 ~ 85%의 폴리에스테르 폴리올, 이소시아네이트, 저분자량 디올, 1.5 ~ 10% 의 이온성 산 화합물, 상기 이온성 산기의 70~140 몰%에 해당하는 중화제로 이루어지는 화학기계연마를 위한 패드용 수분해성 폴리우레탄, 및 아세톤과 메틸에틸 케톤을 용매로 하여 NCO-말단 예비중합체를 합성하여 유화시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는, 상기 수분해성 폴리우레탄의 제조 방법이 제공된다.Hydrolyzable for pads for chemical mechanical polishing, consisting of 65 to 85% polyester polyols, isocyanates, low molecular weight diols, 1.5 to 10% ionic acid compounds, and neutralizers corresponding to 70 to 140 mol% of the ionic acid groups Polyurethane, and a method for producing the hydrolyzable polyurethane, characterized in that it comprises the step of synthesizing and emulsifying the NCO-terminal prepolymer using acetone and methyl ethyl ketone as a solvent.

본 발명에 따르면, 종래 패드의 포어 구조를 형성하기 위한 발포 공정을 생략할 수 있고, 화학기계적 연마 공정에서 일정한 연마율을 보장하기 위해 필수적이었지만 많은 문제를 수반하였던 컨디셔닝 공정이 없이 화학기계적 연마공정의 수율을 높일 수 있다.According to the present invention, the foaming process for forming the pore structure of the conventional pad can be omitted, and the chemical mechanical polishing process without the conditioning process, which was necessary to ensure a constant polishing rate in the chemical mechanical polishing process, was accompanied by many problems. Yield can be increased.

Description

화학기계연마를 위한 패드용 수분해성 폴리우레탄, 및 그의 제조 방법{WATER-SOLUBLE POLYURETHANE FOR CHEMICAL MECHANICAL POLISHING PAD, AND PROCESS FOR PREPARING THE SAME}WATER-SOLUBLE POLYURETHANE FOR CHEMICAL MECHANICAL POLISHING PAD, AND PROCESS FOR PREPARING THE SAME}

본 발명은 화학기계연마 공정에서 사용되는 소모품의 일종인 패드의 제조에 관한 것이다.The present invention relates to the manufacture of a pad, which is a type of consumable used in chemical mechanical polishing processes.

현재 반도체 제조 분야에서는 최소 선폭의 감소로 인하여 리소그라피 및 이후 공정을 위해 웨이퍼 표면을 평탄화(planarization)하는 것이 필수적인 조건으로 인식되고 있다. 웨이퍼의 평탄화를 위해서는 SOG (Spin On Glass), 리플로우(Reflow), 에치-백(etch-back) 등의 방법이 사용되어 왔으나, 이러한 평탄화의 기법은 최소 선폭 0.25㎛ 이하의 반도체 구조에서는 평탄화에 한계가 있다.In the field of semiconductor manufacturing, it is recognized that planarization of the wafer surface is essential for lithography and subsequent processing due to the reduction of the minimum line width. For the planarization of the wafer, methods such as spin on glass (SOG), reflow, and etch-back have been used. However, the planarization technique is a planarization method for semiconductor structures having a minimum line width of 0.25 μm or less. There is a limit.

이러한 평탄화의 대체 방법으로 화학기계적 연마(Chemical Mechanical Polishing, CMP) 방법이 대두되어, 현재 산업화에 적용 및 검토되고 있다.As an alternative method of the planarization, a chemical mechanical polishing (CMP) method has emerged, and is currently being applied and examined in industrialization.

화학기계연마는 도 1에서 보는 바와 같이, 연마 입자와 화학액이 현탁되어 있는 슬러리가 웨이퍼와 패드(12) 사이로 공급되면서 압력을 가함과 동시에 웨이퍼와 패드(12)를 상대운동시킴으로써 웨이퍼 표면의 박막 가공이 이루어진다. 가공구로 사용되는 패드(12)는 일반적으로 폴리우레탄 발포 기술을 이용하여 패드(12) 표면에 포어를 형성시킨 형태가 주종을 이루고 있으며, 표면은 도 2와 같이 포어(2)와 포어 벽(1)으로 구성되어 있다. 일반적으로 디바이스 웨이퍼의 화학기계연마에 사용되는 연마 패드(12)는 다이 내의 국소 평탄화를 위한 경질층과 웨이퍼 내의 광역 평탄화를 위한 연질층 등 적층 구조로 이루어져 있다. 이에 반해 실리콘 웨이퍼의 표면 연마에 사용되는 연마 패드(12)는 단층의 연질층으로 구성되어 표면 거칠기를 수 Å 수준까지 연마할 수 있다.As shown in FIG. 1, the polishing of the surface of the wafer by applying relative pressure to the wafer and the pad 12 while simultaneously applying pressure while the slurry in which the abrasive particles and the chemical liquid are suspended is supplied between the wafer and the pad 12. Processing takes place. The pad 12 used as the processing tool is generally formed by forming a pore on the surface of the pad 12 by using a polyurethane foaming technique. The surface of the pad 12 and the pore wall 1 are as shown in FIG. ) In general, the polishing pad 12 used for chemical mechanical polishing of a device wafer has a laminated structure such as a hard layer for local planarization in the die and a soft layer for wide area planarization in the wafer. On the other hand, the polishing pad 12 used to polish the surface of the silicon wafer is composed of a single soft layer, which can polish the surface roughness to several levels.

현재, 화학기계연마는 실리콘 웨이퍼 연마와 디바이스 웨이퍼에서 층간절연막(ILD)용과 배선(metal)용으로 나누어져 이루어지며, 패드(12) 역시 각각의 프로세스와 각각의 대상 물질에 따라 최적화되어 적용되고 있다. 일반적으로 층간절연막 화학기계연마에 적용되는 패드는 경도가 상대적으로 높은 물질로 이루어져 있으며, 배선에 적용되는 패드는 상대적으로 낮은 경도를 나타내나, 이러한 패드의 물성치는 가공 물질에 따라 차이가 있다.Currently, chemical mechanical polishing is divided into silicon wafer polishing and interlayer insulating film (ILD) and wiring (metal) in device wafers, and pad 12 is also optimized and applied according to each process and each target material. . In general, the pad applied to the interlayer dielectric chemical mechanical polishing is made of a material having a relatively high hardness, and the pad applied to the wiring has a relatively low hardness, but the physical properties of the pad vary depending on the processing material.

패드의 제조 공정에서, 재료의 혼합 후 포어 구조를 생성시키기 위한 발포 공정이 뒤따르게 되는데, 온도와 시간에 따라 제어의 어려움이 따르므로 패드 생산의 수율이 떨어져 생산비 자체가 고가이다.In the manufacturing process of the pad, a foaming process for producing a pore structure is followed after mixing of the materials, which is difficult to control depending on temperature and time, so that the yield of the pad production is low and the production cost itself is expensive.

패드 표면에 형성된 포어는 도 3과 같이 웨이퍼(14) 표면으로의 슬러리를 공급하는 역할을 하는데, 포어의 상태에 따라 슬러리 공급이 달라지게 된다. 웨이퍼(14) 표면으로의 슬러리 공급에 차이가 나타나면 웨이퍼(14) 전면에서 제거율에 차이를 나타내게 되며, 이는 웨이퍼(14) 수율에 실질적인 영향을 미친다. 그러나, 일반적으로 화학기계연마가 진행됨에 따라 패드 표면의 연마 입자에 의해 도 4와 같이 포어가 막히는 눈막힘 현상이 필수적으로 발생한다. 눈막힘 현상은 웨이퍼(14) 표면으로의 슬러리 공급을 방해함으로써 연마속도의 저감과 연마 불균일 현상을 발생시킨다. 이로 인하여 가공이 더 이상 이루어지지 않는 상태에 이르게 되며, 또한, 반도체 소자가 집적되어 있는 웨이퍼(14)의 연속 가공 시에 가공 재현성(repeatibility)과 안정성(stability)에 실질적인 문제점을 발생시킨다. 이를 방지하기 위하여 다이아몬드 휠을 이용하는 컨디셔닝 공정이 필수적으로 수반되는데, 컨디셔닝 공정은 화학기계연마를 위해서 반드시 필요한 공정이지만 패드 수명의 단축과 다이아몬드 또는 본딩재의 탈락으로 인한 웨이퍼(14) 표면의 결함을 발생시킬 위험이 있고, 전체적인 소모품비의 증가와 복잡한 공정 등의 단점이 따르며, 공정 시간 및 불량요인 발생으로 인해 수율의 감소를 가져온다. 따라서, 이러한 컨디셔닝 공정을 생략하기 위하여 다양한 방법이 연구, 제시되고 있다.The pore formed on the pad surface serves to supply the slurry to the surface of the wafer 14 as shown in FIG. 3, and the slurry supply varies depending on the state of the pore. Any difference in slurry feed to the surface of the wafer 14 results in a difference in removal rate across the wafer 14 front surface, which has a substantial impact on wafer 14 yield. However, in general, as the chemical mechanical polishing proceeds, a clogging phenomenon in which pores are blocked by abrasive particles on the pad surface occurs essentially. The clogging phenomenon hinders the slurry supply to the surface of the wafer 14, resulting in a reduction in polishing rate and a polishing irregularity. This leads to a state in which machining is no longer performed, and also causes substantial problems in process repeatability and stability during continuous processing of the wafer 14 in which semiconductor elements are integrated. In order to prevent this, a conditioning process using a diamond wheel is essential. The conditioning process is an essential process for chemical mechanical polishing, but it may cause defects on the surface of the wafer 14 due to shortening of pad life and dropping of diamond or bonding material. There is a risk, the increase of the overall consumables cost and the disadvantages of a complicated process, etc., resulting in a decrease in yield due to the process time and the occurrence of bad factors. Therefore, various methods have been studied and suggested in order to omit this conditioning process.

본 발명자들은 위와 같은 문제점을 해결하기 위해, 비용이 많이 드는 발포 공정을 필요로 하지 않고, 지속적인 웨이퍼(14) 내로의 슬러리 공급과 재현성, 안정성을 확보하면서 눈막힘 현상을 방지하기 위한 컨디셔닝 공정이 필요없는 연마 패드의 제조에 관한 연구 노력을 계속하여, 수분해성 폴리우레탄을 이용한 연마 패드가 이와 같은 목적을 달성할 수 있음을 발견하고, 실험에 의해 그 결과를 확인하여 본 발명을 완성하였다.In order to solve the above problems, the present inventors do not need an expensive foaming process, but a conditioning process for preventing clogging while ensuring continuous supply of slurry into the wafer 14, reproducibility, and stability. Continuing research efforts on the production of a polishing pad without water, it was found that a polishing pad using a hydrolyzable polyurethane could achieve such an object, and the results were confirmed by experiments to complete the present invention.

도 1은 통상적인 화학기계연마 장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a conventional chemical mechanical polishing apparatus.

도 2는 종래 화학기계연마 패드의 단면 구조를 나타내는 도이다.2 is a view showing a cross-sectional structure of a conventional chemical mechanical polishing pad.

도 3은 종래 방법에 의한 연마 패드의 연마 개념도이다.3 is a conceptual diagram of polishing of a polishing pad by a conventional method.

도 4는 종래 화학기계연마 패드에서 나타나는 포어 눈막힘 현상을 도시하는 도이다.4 is a view showing pore clogging phenomenon appearing in the conventional chemical mechanical polishing pad.

도 5는 본 발명에 따른 수분해성 폴리우레탄 패드의 구성과 신생면의 도출을 도시하는 도이다.5 is a diagram showing the construction of the hydrolyzable polyurethane pad according to the present invention and the derivation of a new surface.

도 6은 본 실시예에 따른 수분해성 폴리우레탄의 조직 구조를 도시하는 도면.6 is a view showing the structure of the hydrolyzable polyurethane according to the present embodiment.

수성 폴리우레탄은 분산상으로 존재하는 폴리우레탄 입자가 연속상인 물에 분산된 형태로서, 다양한 제조 방법이 알려져 있으나, 산업적으로 이용되고 있는 방법은 크게 아세톤 공정과 예비중합체 혼합 공정의 두 가지로 대별된다. 본 발명에서는 위의 두 공정의 장점을 취합하여 개량된 아세톤 공정(modified acetone process)으로 폴리우레탄을 합성한다. 개량된 아세톤 공정에서는 용매로서 메틸 에틸 케톤과 아세톤을 혼용하며, NCO-말단 예비중합체를 합성하여 유화를 수행한다. 이 공정의 장점은 예비중합체의 점도가 증가하더라도 용매인 메틸 에틸 케톤과 아세톤을 투입하여 조절할 수 있으므로, NCO-말단 예비중합체의 분자량을 다양하게 변화시킬 수 있다. 또한, 유화된 후 사슬연장반응을 시킴으로써 예비중합체 혼합 공정의 장점인 가지화된 폴리우레탄이나 가교형 폴리우레탄을 합성할 수 있으므로, 다양한 분자구조를 가진 폴리우레탄을 합성할 수 있다.Aqueous polyurethane is a form in which polyurethane particles present in a dispersed phase are dispersed in water in a continuous phase, and various manufacturing methods are known, but industrially used methods are roughly classified into two types: acetone process and prepolymer mixing process. In the present invention, combining the advantages of the above two processes to synthesize a polyurethane by an improved acetone process (modified acetone process). In the improved acetone process, methyl ethyl ketone and acetone are mixed as a solvent, and an NCO-terminated prepolymer is synthesized to perform emulsification. The advantage of this process is that even if the viscosity of the prepolymer is increased by controlling the solvent methyl ethyl ketone and acetone, it is possible to vary the molecular weight of the NCO-terminal prepolymer. In addition, it is possible to synthesize a branched polyurethane or cross-linked polyurethane, which is an advantage of the prepolymer mixing process by emulsifying the chain extension reaction, and thus, polyurethane having various molecular structures can be synthesized.

본 발명에 따르는 수분해성 폴리우레탄은 이소시아네이트 기와 폴리올의 중합 반응에 의해 합성되며, 패드의 물성 중 표면의 경도와 압축 회복성, 내마모성 등은 화학기계연마 공정에 중요한 영향을 끼치는 요인이 될 수 있기 때문에 수분해성 폴리우레탄 패드의 경우는 기존 패드의 물성을 유지할 수 있도록 이소시아네이트와 폴리올의 배합비를 결정한다. 본 발명의 수분해성 폴리우레탄의 합성에 사용되는 성분들은 다음과 같다.The hydrolyzable polyurethane according to the present invention is synthesized by the polymerization reaction of isocyanate groups and polyols, and the hardness, compression recovery, and abrasion resistance of the surface among the physical properties of the pad may be important factors in the chemical mechanical polishing process. In the case of the hydrolyzable polyurethane pad, the mixing ratio of the isocyanate and the polyol is determined to maintain the properties of the existing pad. The components used in the synthesis of the hydrolyzable polyurethane of the present invention are as follows.

1) 폴리올 : 합성에 사용되는 폴리올은 결정성을 나타내는 폴리에스테르 폴리올을 사용하였으며, 폴리올의 함량은 CMP 용 패드로 사용하기 위한 적절한 가수분해능과 물리적 성질을 나타내기 위해 총반응물의 65 ~ 85 중량%로 하였다.1) Polyol: The polyol used in the synthesis used a polyester polyol showing crystallinity. The polyol content was 65 to 85% by weight of the total reactants to show the proper hydrolyzability and physical properties for use as a pad for CMP. It was set as.

폴리(에틸렌 아디페이트)디올(PEAD), 폴리(테트라메틸렌 아디페이트)디올(PTAD), 폴리(헥사메틸렌 아디페이트)디올(PHAD) 등이 바람직하게 사용된다.Poly (ethylene adipate) diol (PEAD), poly (tetramethylene adipate) diol (PTAD), poly (hexamethylene adipate) diol (PHAD) and the like are preferably used.

2) 이소시아네이트 : 폴리우레탄의 물리적인 성질은 이소시아네이트에 크게 의존하며, 적절한 물리적 성질을 얻기 위해 1종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용한다. 이소시아네이트의 양은 다른 반응물들의 양과 합성하고자 하는 예비중합체의 분자량에 따라 결정된다. 본 발명에 바람직하게 사용되는 이소시아네이트 화합물의 예로서, 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 이소포론 디이소시아네이트(IPDI), 톨루엔 디이소시아네이트(TDI) 등을 들 수 있다.2) Isocyanate: The physical properties of polyurethane are highly dependent on isocyanate, and one or two or more kinds are used to obtain proper physical properties. The amount of isocyanate is determined by the amount of other reactants and the molecular weight of the prepolymer to be synthesized. Examples of isocyanate compounds which are preferably used in the present invention include 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), isophorone diisocyanate (IPDI), toluene diisocyanate (TDI) and the like. Can be mentioned.

3) 저분자량 디올 : 저분자량의 디올들은 합성하고자 하는 예비중합체의 원하는 분자량을 조절하기 위해 사용되며, 예비중합체 합성 중 반응물의 점도에 따라 그 종류가 결정된다. 바람직하게 사용되는 예로서, 1,4-부탄디올(1,4-BD), 1,3-부탄디올(1,3-디올) 등을 들 수 있다.3) Low molecular weight diols: Low molecular weight diols are used to control the desired molecular weight of the prepolymer to be synthesized, the type of which is determined by the viscosity of the reactants during the prepolymer synthesis. As an example used preferably, 1, 4- butanediol (1, 4-BD), 1, 3- butanediol (1, 3-diol), etc. are mentioned.

4) 이온성 기 : 이온성 기의 양은 수분산 폴리우레탄 내에 분산상으로 존재하는 폴리우레탄 입자의 크기와 유화상태의 안정성을 결정한다. 본 발명에서는 총 반응물에 대하여 1.5 ~ 10 중량%의 이온성 기를 사용하였다. 디메틸올 프로피온산(DMPA), 디메틸올 부티온산(DMBA) 등이 바람직하게 사용된다.4) Ionic Groups: The amount of ionic groups determines the size and stability of the emulsified state of the polyurethane particles present in the dispersed phase in the water-dispersed polyurethane. In the present invention, 1.5 to 10% by weight of ionic groups were used relative to the total reactants. Dimethylol propionic acid (DMPA), dimethylol butionic acid (DMBA) and the like are preferably used.

5) 중화제(quaternizer) : 중화제는 이온성 기로 도입된 DMPA와 DMBA에 존재하는 산기를 중화하여 염을 형성하는 역할을 한다. 이와 같이 형성된 염이 폴리우레탄을 유화시키는 유화제의 역할을 하는데, 중화제는 반응에 사용된 산의 총 몰수에 대하여 70 ~ 140 중량%의 양으로 사용되며, 중화도에 따라서도 폴리우레탄의 입자 크기 및 유화 상태의 안정성이 결정된다. 트리에틸 아민(TEA), 수산화 나트륨(NaOH) 등이 바람직하게 사용된다.5) Neutralizer: Neutralizer neutralizes the acid groups present in DMPA and DMBA introduced into ionic groups to form salts. The salt thus formed serves as an emulsifier to emulsify the polyurethane, and the neutralizing agent is used in an amount of 70 to 140% by weight relative to the total moles of acid used in the reaction, and depending on the degree of neutralization, The stability of the emulsified state is determined. Triethyl amine (TEA), sodium hydroxide (NaOH) and the like are preferably used.

수분해성 폴리우레탄은 물이나 물을 기재로 하는 화학약품과 만나면 그 환경에 따라 다소 차이는 있지만 폴리머 네트워크 구조가 분해된다. 수분해성 폴리우레탄을 이용한 연마 패드는 폴리우레탄의 이러한 특성을 이용한 것이다. 기존의 연마패드는 폴리우레탄 발포체와 포어벽(1)과 포어(2)로 구성된다. 수분해성 폴리우레탄 패드의 경우는 발포에 의한 포어 구조가 아닌 폴리머 네트워크 상에서 물에 의해 분해되어진 형상구조 자체를 포어의 기능으로 이용하는 것이다.When hydrolyzable polyurethane encounters water or chemicals based on water, the polymer network structure decomposes, although it varies depending on its environment. Polishing pads using hydrolyzable polyurethanes take advantage of these properties of polyurethanes. Conventional polishing pads consist of polyurethane foam, pore wall (1) and pore (2). In the case of the hydrolyzable polyurethane pad, the pore structure itself, which is decomposed by water on the polymer network, is not used as the pore function due to the pore function.

수분해성 폴리우레탄 패드는 수용액 상에서 이소시아네이트 기에 부착된 친수성 기가 수분해성 폴리우레탄의 구조형성 네트워크에 침투되면서 폴리머의 연결 고리를 끊게 되어 수분해성을 나타낸다. 수분해 상태에 도달하게 되면 폴리머의 네트워크는 기존 패드의 포어와 유사한 구조를 가지는 구조 형상을 가지는데, 이를 포어의 역할과 대체하여 사용하는 것이다. 수분해된 패드의 최상부층의 구조가 공정이 진행되는 과정에서 분해되면서 하부층에도 수분이 침투하여 수분해 반응이 지속되고, 최상부층 구조가 완전히 분해되면 하부층에 새로운 포어 구조가 형성된다. 이와 같이 반복적인 신생면의 도출(도 5 참고)과 포어 구조의 생성에 의해 본 발명의 연마 패드는 컨디셔닝 공정이 없이도 일정한 연마율을 지속하게 된다. 또, 신생면의 생성 속도는 폴리우레탄 재료의 배합비와 공정에 공급되는 가공액, 자외선 조사 등에 의해 제어될 수 있다. 본 발명의 수분해성 폴리우레탄 연마 패드의 제조는 일반적으로 발포 공정을 필요로 하는 것은 아니지만, 바람직하다면 발포 공정에 의해 포어 구조를 첨가하는 것도 가능하다.Hydrolysable polyurethane pads exhibit hydrolysis by breaking the linkage of the polymer as the hydrophilic groups attached to the isocyanate groups in aqueous solution penetrate into the structure forming network of the hydrolyzable polyurethane. When the hydrolysis state is reached, the polymer network has a structural shape similar to the pore of a conventional pad, which is used in place of the role of the pore. As the structure of the top layer of the hydrolyzed pad is decomposed during the process, water penetrates into the lower layer to continue the hydrolysis reaction. When the top layer structure is completely decomposed, a new pore structure is formed in the lower layer. Thus, the polishing pad of the present invention maintains a constant polishing rate by the repeated derivation of the new surface (see FIG. 5) and the generation of the pore structure. In addition, the production rate of the new surface can be controlled by the blending ratio of the polyurethane material, the processing liquid supplied to the process, ultraviolet irradiation and the like. The preparation of the hydrolyzable polyurethane polishing pad of the present invention generally does not require a foaming process, but it is also possible to add a pore structure by means of a foaming process if desired.

이하에, 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 국한되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

<실시예><Example>

총 반응물의 양(200 g)과 설계된 예비중합체의 분자량(10000 g/mol)에 따라, 먼저 폴리올 140 g(총 반응물 양의 70 중량%), 이온성 기(총 반응물 양의 5 중량%) 및 그에 따라 결정된 1,4-BD 4.33 g 과 HDI 36.1 g을 반응기에 투입한 후, 90℃에서 2 시간 동안 반응시켰다. 이 때, 용매로서 메틸 에틸 케톤 60 g을 투입하여 반응을 진행시켰다. 2 시간 후, 아세톤 140 g을 투입하여 반응물의 점도를 감소시키고, 50℃까지 냉각시킨 후, 중화제를 첨가하고 30 분간 교반하였다. 중화를 통해 염이 형성된 반응물에 물을 서서히 첨가하여 예비중합체를 유화시켰다. 유화된 반응물을 60℃에서 1 시간 30분 동안 사슬연장 반응을 통해 고분자화시킨 후 용매를 제거하였다. 여기서, 예비중합체의 분자량은 분자 설계시 요구되는 폴리우레탄의 물성, 수분해성 폴리우레탄의 입자의 크기 및 분해속도 등에 따라 2,000~20,000g/mol사이에서 결정하여 그에 따라 제조하며, NCO 역적정을 통하여 반응의 진행 정도 및 예비중합체의 분자량을 확인하였다. 최종 분자량은 분자의 설계 및 예비중합체의 분자량에 따라 10,000~60,000g/mol 사이에서 결정된다.Depending on the total amount of reactant (200 g) and the molecular weight of the designed prepolymer (10000 g / mol), firstly 140 g of polyol (70% by weight of total reactant), ionic groups (5% by weight of total reactant) and 4.33 g of 1,4-BD and 36.1 g of HDI thus determined were added to the reactor, followed by reaction at 90 ° C. for 2 hours. At this time, 60 g of methyl ethyl ketone was added as a solvent to proceed with the reaction. After 2 hours, 140 g of acetone was added to reduce the viscosity of the reactant, cooled to 50 ° C., then a neutralizing agent was added and stirred for 30 minutes. The neutralizer was emulsified by slowly adding water to the salt-formed reaction through neutralization. The emulsified reactant was polymerized through chain extension reaction at 60 ° C. for 1 hour 30 minutes and then the solvent was removed. Here, the molecular weight of the prepolymer is determined according to the physical properties of the polyurethane required in the molecular design, the size and decomposition rate of the particles of the hydrolyzable polyurethane, etc., are prepared according to the 2,000 ~ 20,000g / mol, according to the NCO reverse titration The progress of the reaction and the molecular weight of the prepolymer were checked. The final molecular weight is determined between 10,000 and 60,000 g / mol depending on the design of the molecule and the molecular weight of the prepolymer.

본 실시예에 따라 생성된 수분해성 폴리우레탄의 입자의 크기는 사용된 이온기의 양, 이온기의 종류, 중화제의 양, 예비중합체의 분자량에 따라 약 수nm~500nm사이에서 결정된다. 아울러, 성상은 탁도가 있는 콜로이드 용액으로 입자의 크기에 따라 탁도의 정도가 다르다. 입자가 수nm정도로 작을 경우 푸른 빛이 도는 투명액체에 가까우며, 입자가 수백nm에 이르면 백색의 완전히 불투명한 액체로 된다.The size of the particles of the hydrolyzable polyurethane produced according to this embodiment is determined between about several nm and 500 nm depending on the amount of ionic groups used, the type of ionic groups, the amount of neutralizing agent, and the molecular weight of the prepolymer. In addition, the appearance is a colloidal solution with turbidity, the degree of turbidity varies depending on the size of the particles. When the particles are as small as a few nm, they are close to a blue-green transparent liquid. When the particles reach several hundred nm, they become a white, completely opaque liquid.

본 실시예에 따른 수분해성 폴리우레탄의 조직 구조는 도 6에 도시된 바와 같다.The structure of the hydrolyzable polyurethane according to the present embodiment is as shown in FIG. 6.

상기와 같이 수득된 수분해성 폴리우레탄을 패드의 형상으로 성형시키기 위해, 패드 형상의 틀에 합성액을 투입하여 열건조 방식으로 건조시켰다. 양질의 패드 표면을 얻기 위해 적정시간과 온도를 유지하였다. 온도의 유지 조건은 상온25℃ 에서 최종온도65℃까지 4시간동안 건조한다. 초기 2시간동안은 시간당15℃ 상승시킨 후 탈포의 효과를 위해 2시간동안은 시간당5℃ 상승시킨다.In order to shape the hydrolyzable polyurethane obtained as described above in the shape of a pad, a synthetic liquid was added to a pad-shaped mold and dried by heat drying. The proper time and temperature were maintained to obtain a good pad surface. The temperature holding conditions are dried for 4 hours from room temperature 25 ℃ to final temperature 65 ℃. The temperature is increased by 15 ° C. per hour for the first 2 hours and 5 ° C. per hour for 2 hours for the effect of defoaming.

본 발명의 방법에 따르면, 종래 패드의 포어 구조를 형성하기 위한 발포 공정을 생략할 수 있고, 화학기계적 연마 공정에서 일정한 연마율을 보장하기 위해 필수적이었지만 많은 문제를 수반하였던 컨디셔닝 공정이 없이 화학기계적 연마공정의 수율을 높일 수 있다.According to the method of the present invention, the foaming process for forming the pore structure of the conventional pad can be omitted, and the chemical mechanical polishing without the conditioning process, which was necessary to ensure a constant polishing rate in the chemical mechanical polishing process, but accompanied many problems The yield of the process can be increased.

Claims (4)

65 ~ 85 중량%의 폴리에스테르 폴리올, 10 ~ 25 중량%의 이소시아네이트, 0 ~ 10 중량% 의 저분자량 디올, 1.5 ~ 10 중량% 의 이온성 산 화합물과, 상기 이온성 산기의 70~140 몰에 해당하는 중화제로 이루어지는, 화학기계연마를 위한 패드용 수분해성 폴리우레탄.65 to 85 weight percent polyester polyol, 10 to 25 weight percent isocyanate, 0 to 10 weight percent low molecular weight diol, 1.5 to 10 weight percent ionic acid compound and 70 to 140 moles of the ionic acid group A hydrolyzable polyurethane for pads for chemical mechanical polishing, comprising a corresponding neutralizing agent. 제 1 항에 있어서, 폴리에스테르 폴리올은 폴리(에틸렌 아디페이트)디올(PEAD), 폴리(테트라메틸렌 아디페이트)디올(PTAD) 및 폴리(헥사메틸렌 아디페이트)디올(PHAD)로 구성된 군에서 선택되고, 이소시아네이트는 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), 헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI), 이소포론 디이소시아네이트(IPDI) 및 톨루엔 디이소시아네이트(TDI)로 구성된 군에서 선택된 1종 이상의 화합물이고, 저분자량 디올은 1,4-부탄디올(1,4-BD) 및 1,3-부탄디올(1,3-디올)로 구성된 군에서 선택되며, 이온성 산 화합물은 디메틸올 프로피온산(DMPA) 및 디메틸올 부티온산(DMBA)으로 구성된 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는, 화학기계연마를 위한 패드용 수분해성 폴리우레탄.The method of claim 1 wherein the polyester polyol is selected from the group consisting of poly (ethylene adipate) diol (PEAD), poly (tetramethylene adipate) diol (PTAD) and poly (hexamethylene adipate) diol (PHAD) Isocyanate is at least one compound selected from the group consisting of 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), isophorone diisocyanate (IPDI) and toluene diisocyanate (TDI), Low molecular weight diols are selected from the group consisting of 1,4-butanediol (1,4-BD) and 1,3-butanediol (1,3-diol), the ionic acid compounds being dimethylol propionic acid (DMPA) and dimethylol A hydrolyzable polyurethane for pads for chemical mechanical polishing, characterized in that it is selected from the group consisting of butyric acid (DMBA). 65 ~ 85 중량%의 폴리에스테르 폴리올, 10 ~ 25 중량%의 이소시아네이트, 0 ~ 10 중량% 의 저분자량 디올 1.5 ~ 10 중량% 의 이온성 산 화합물, 상기 이온성 산기의 70~140 몰%에 해당하는 중화제를 중합시켜 수분해성 폴리우레탄을 제조하는방법에 있어서, 아세톤과 메틸에틸 케톤을 용매로 하여 NCO-말단 예비중합체를 합성하여 유화시키는 것을 특징으로 하는, 화학기계연마를 위한 패드용 수분해성 폴리우레탄의 제조 방법.65 to 85% by weight polyester polyol, 10 to 25% by weight isocyanate, 0 to 10% by weight low molecular weight diol 1.5 to 10% by weight ionic acid compound, corresponds to 70 to 140 mol% of the ionic acid group A method for producing a hydrolyzable polyurethane by polymerizing a neutralizing agent, wherein the NCO-terminated prepolymer is synthesized and emulsified using acetone and methyl ethyl ketone as a solvent. Method of producing urethane. 제 3 항에 있어서, 아세톤 또는 메틸 에틸 케톤 용매를 투입하여 공정 도중 예비중합체의 점도를 조절하는 것을 특징으로 하는, 화학기계연마를 위한 패드용 수분해성 폴리우레탄의 제조 방법.The method of claim 3, wherein the viscosity of the prepolymer is adjusted during the process by adding acetone or methyl ethyl ketone solvent.
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