硬质片材及硬质片材的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种硬质片材，其优选作为抛光垫的抛光层使用，详细而言，优选作为 用于对半导体晶片、半导体器件、硅晶片、硬盘、玻璃基板、光学制品或各种金属等进行抛光 的抛光垫的抛光层使用。
【背景技术】
[0002] 半导体晶片中所形成的集成电路被高集成化及多层布线化。对于这样的半导体晶 片，要求具有高的平坦性。
[0003] 作为用于抛光半导体晶片的抛光方法，已知有化学机械抛光（CMP)。CMP是一边滴 加含有研磨颗粒的抛光浆料（以下，也简称为浆料）、一边用抛光垫对被抛光基材表面进行 抛光的方法。
[0004] 下述专利文献1~4公开了用于CMP的由具有闭孔结构的高分子发泡体制成的抛 光垫。高分子发泡体是将双组分固化型聚氨酯进行浇注发泡形成而制造的。由高分子发泡 体制造的抛光垫其刚性比后述的无纺布型的抛光垫高。因此，优选用于要求高的平坦性的 半导体晶片的抛光。
[0005] 由高分子发泡体形成的抛光垫的刚性高。因此，对被抛光基材的凸部选择性地施 加负载。其结果，可得到较高的抛光速度。但是，在发生了凝聚的研磨颗粒存在于抛光面的 情况下，负载将会选择性地施加于凝聚的研磨颗粒上。因此，容易在抛光面上产生划痕。特 别是对具有铜配线的基材、或界面粘接性弱的低介电常数材料进行抛光时，容易产生划痕 或界面剥离（例如参照非专利文献1)。另外，在浇注发泡成型中，由于高分子弹性体容易不 均匀地发泡，因此，被抛光基材的平坦性及抛光时的抛光速度容易变得不均匀。进而，通过 研磨颗粒或抛光肩缓慢地堵塞于高分子发泡体的闭孔，抛光速度缓慢降低。
[0006] 下述专利文献5~14公开一种无纺布型的抛光垫，其是使湿式凝固的多孔性聚氨 酯浸渗于无纺布中而得到的。由于无纺布型抛光垫的柔软性优异，因此抛光垫容易变形。因 此，难以对凝聚于抛光面的研磨颗粒选择性地施加负载，因此不易产生划痕。但是，由于无 纺布型抛光垫柔软，因此，抛光速度低。另外，由于无纺布型抛光垫追随被抛光基材的表面 形状而变形，因此平坦化性能低，所述平坦化性能是使被抛光基材平坦的特性。
[0007] 另外，下述专利文献15~18公开了一种含有极细纤维的无纺布的具有高平坦化 性能的抛光垫。例如专利文献15公开了一种由片状物形成的抛光垫，其使以聚氨酯为主成 分的高分子弹性体浸渗于平均纤度为〇. 0001~〇.Oldtex的聚酯极细纤维束抱合而成的无 纺布中。该文献公开了这样的抛光垫与现有抛光垫相比，实现了高精度的抛光加工。
[0008] 在通常的使用极细纤维的无纺布的抛光垫中，广泛使用了对短纤维的极细纤维进 行针刺穿孔处理而得到的无纺布。这样的无纺布由于表观密度低且空隙率高，因此刚性低。 因此，由于追随于抛光面的表面形状而变形，故平坦化性能低。
[0009] 专利文献19公开了一种抛光垫，其含有由极细单纤维的纤维束形成的纤维抱合 体和高分子弹性体，高分子弹性体的一部分存在于纤维束的内部，极细单纤维进行了集束， 除去空隙的部分的体积比例为55~95%的范围。
[0010] 另外，专利文献20公开了一种抛光垫，其在具有抛光层和基底层的抛光垫中，在 抛光层和基底层之间含有吸水率为1 %以下的中间层，抛光层的D硬度和中间层的D硬度之 差为20以下。
[0011] 现有技术文献
[0012] 专利文献
[0013] 专利文献1 :日本特开2000-178374号公报
[0014] 专利文献2 :日本特开2000-248034号公报
[0015] 专利文献3 :日本特开2001-89548号公报
[0016] 专利文献4 :日本特开平11-322878号公报
[0017] 专利文献5 :日本特开2002-9026号公报
[0018] 专利文献6 :日本特开平11-99479号公报
[0019] 专利文献7 :日本特开2005-212055号公报
[0020] 专利文献8 :日本特开平3-234475号公报
[0021] 专利文献9 :日本特开平10-128674号公报
[0022] 专利文献10:日本特开2004-311731号公报
[0023] 专利文献11 :日本特开平10-225864号公报
[0024] 专利文献12 :日本特表2005-518286号公报
[0025] 专利文献13 :日本特开2003-201676号公报
[0026] 专利文献14:日本特开2005-334997号公报
[0027] 专利文献15 :日本特开2007-54910号公报
[0028] 专利文献16:日本特开2003-170347号公报
[0029] 专利文献17 :日本特开2004-130395号公报
[0030] 专利文献18 :日本特开2002-172555号公报
[0031] 专利文献19 :日本特开2008 - 207323号公报
[0032] 专利文献20 :日本特开2011-200984号公报
[0033] 非专利文献
[0034] 非专利文献I:"CMP的科学（CMP①寸4工 > 只）"，株式会社科学论坛（株式会社 寸彳工>只7才一歹厶）、1997年8月20日、p.113~119
【发明内容】
[0035] 发明要解决的课题
[0036] 本发明提供一种具有高的抛光速度、且抛光速度不易经时变化的抛光垫。解决问 题的方法
[0037] 本发明的一个方面涉及一种硬质片材，其包含具有0. 0001~0. 5dtex纤度的极细 纤维的无纺布和赋予到无纺布中的高分子弹性体，该硬质片材的JIS-D硬度为45以上，对 厚度方向的截面均等地进行3等分，并且从任意一个表面侧将3等分后的各层依次设为第 一表层、中间层及第二表层时，测定第一表层及中间层中各自任意3点总计6点的JIS-D硬 度，使用总计6点的D硬度，由下式计算出的R%为0~20%，
[0038] R(% ) = (D硬度最大值一D硬度最小值）/D硬度平均值X100，
[0039] 并且，使水的pH发生变化的离子的总含量为400yg/cm3以下。
[0040] 另外，本发明的另一方面涉及一种抛光垫，其具备上述硬质片材作为抛光层。
[0041] 另外，本发明的另一方面涉及一种硬质片材的制造方法，该方法包括如下工序：
[0042] (1)准备极细纤维发生型纤维的长纤维的纤维抱合片的工序，所述极细纤维发生 型纤维的长纤维的纤维抱合片能够通过极细纤维化处理而形成具有0. 5dtex以下纤度的 极细纤维的无纺布，且所述无纺布的表观密度为0. 35g/cm3以上；
[0043] (2)使含有凝胶化剂及高分子弹性体的第一乳液含浸于纤维抱合片中，然后使第 一乳液凝胶化，再进行加热干燥，由此使高分子弹性体凝固的工序，所述凝胶化剂含有使水 的pH发生变化的离子；
[0044] (3)通过对极细纤维发生型纤维进行极细纤维化处理，形成含有无纺布和高分子 弹性体的第一复合体的工序；
[0045] (4)使含有凝胶化剂及高分子弹性体的第二乳液含浸于第一复合体中，再进行加 热干燥，由此使高分子弹性体凝固，从而形成第二复合体的工序，将所述第二复合体在厚度 方向均等地进行3等分，并且从任意一个表面侧将3等分后的各层依次设为第一表层、中间 层及第二表层时，第一表层和中间层的空隙率之差为5%以下；
[0046] (5)对第二复合体进行水洗，使得离子的总含量为400yg/cm3以下，从而得到硬质 片材的工序；以及
[0047] (6)为了使硬质片材的表面硬度为JIS-D硬度45以上，将选自第一复合体、第二复 合体及硬质片材中的至少一个进行热压的工序。
[0048] 发明的效果
[0049] 本发明可得到用于获得具有高的抛光速度、且抛光速度不易经时地变化的抛光垫 的硬质片材。
【附图说明】
[0050] [图1]是硬质片材的一个实施方式的示意剖面图。
[0051] 符号说明
[0052] 1无纺布
[0053] Ia极细纤维
[0054] Ib纤维束
[0055] 2高分子弹性体
[0056] 3第一表层
[0057] 4中间层
[0058] 5第二表层
【具体实施方式】
[0059] 以下，对本发明的硬质片材的一个实施方式进行详细说明。图1是本实施方式的 硬质片材10的示意剖面图。图1中，在用圆包围的区域一并示出其一部分的放大示意图。
[0060] 如图1所示，硬质片材10包含无纺布1和赋予到无纺布1中的高分子弹性体2的 硬质片材，所述无纺布1是极细纤维Ia的抱合体。对于硬质片材10而言，其JIS-D硬度为 45以上，在厚度方向均等地进行3等分，并且从表面侧将3等分后的各层依次第一表层3、 中间层4及第二表层5时，测定第一表层3及中间层4中各自任意3点总计6点的JIS-D 硬度，使用总计6点的D硬度，由下式计算出的R%为0~20 %，
[0061 ]R(% ) = (6点中的D硬度最大值一 6点中的D硬度最小值）/6点的D硬度平均 值XlOO0
[0062] 另外，优选测定第二表层5及中间层4中各自任意3点总计6点的JIS-D硬度，使 用总计6点的D硬度，由上式计算出的R%也为0~20%。而且，该硬质片材中使水的pH 发生变化的离子的总含量为400yg/cm3以下。
[0063] 在硬质片材10中，形成无纺布1的极细纤维Ia形成了纤维束lb，所述纤维束Ib 是多根极细纤维Ia成束而得到的。另外，多个纤维束Ib彼此间通过高分子弹性体2粘结。 优选多个纤维束Ib的半数以上通过高分子弹性体2粘结。进而，形成纤维束Ib的极细纤 维Ia彼此间也通过高分子弹性体2粘结。优选极细纤维Ia的半数以上通过高分子弹性体 2粘结。这样的含有无纺布1和高分子弹性体2的无纺布与高分子弹性体的复合体是空隙 少、硬度高且致密的硬质片材10。这样的硬质片材10由于纤维束Ib引起的加强效果和硬 质片材的高填充率（即低空隙率），因此具有高刚性。
[0064] 硬质片材10含有形成有纤维束的极细纤维的无纺布1。存在于表面的无纺布中 的纤维束在抛光时开纤或原纤维化。其结果，在抛光面露出高纤维密度的极细纤维。露出 的极细纤维以宽面积与被抛光基材接触，另外，可以保持大量的浆液。进而，由于露出的极 细纤维使抛光垫的表面变软，因此，对研磨颗粒的凝聚物选择性地施加负载受到抑制。其结 果，可抑制划痕的产生。
[0065] 另外，硬质片材10的JIS-D硬度为45以上，在厚度方向将硬度调整为均匀，使得 测定第一表层3及中间层2中各自任意3点总计6点的JIS-D硬度，并使用总计6点的D 硬度，由下式计算出的R%为〇~20%，
[0066] R(%) = (D硬度最大值一D硬度最小值）/D硬度平均值X100。
[0067] 另外，优选在厚