抛光垫的制作方法

专利名称：抛光垫的制作方法
技术领域：
本发明涉及在对透镜、反射镜等光学材料和硅晶片、硬盘用的玻 璃衬底、铝衬底等的表面进行抛光时使用的抛光垫(粗抛光用或精抛 光用)以及其制造方法。本发明的抛光垫特别适合用作精加工用抛光 垫。
背景技术：
通常，硅晶片等半导体晶片、透镜以及玻璃衬底等的镜面抛光中 具有主要为了调节平坦度及面内均匀度的粗抛光、和主要为了改善 表面粗糙度及除去划痕的精抛光。
上述精抛光，通常在能旋转的平台上粘贴由软质的发泡聚氨酯形 成的绒面革制的人工皮革，在其上供给碱性水溶液中含有胶体二氧化 硅的抛光剂的同时涂布晶片，由此来进行(专利文献l)。
作为在精抛光中使用的精加工用抛光垫，除上述以外还提出了以 下的抛光垫。
提出了由绒毛(于'7 7°)层和增强绒毛层的底布构成的绒面革制 的精抛光垫，所述绒毛层在聚氨酯树脂上形成有多个利用发泡剂在厚 度方向上形成的细长的微小孔(绒毛)(专利文献2)。
另外，提出了绒面革制、且表面粗糙度以算术平均粗糙度(Ra) 计为5pm以下的精抛光用抛光布(专利文献3)。
另外，提出了具有基材部和在该基材部上形成的表面层(绒毛层)、且在上述表面层含有聚卣代乙烯或鹵代乙烯共聚物的精抛光用抛光布 (专利文献4)。
现有的精加工用抛光垫采用所谓的湿式固化法来制造。湿式固化 法，是指将聚氨酯树脂溶于二甲基甲酰胺等水溶性有机溶剂中，将所 得到的聚氨酯树脂溶液在基材上涂布，将其在水中处理，进行湿式凝 固，形成多孔银面层，水洗干燥后，磨削该银面层表面，从而形成表 面层(绒毛层)的方法。例如，在专利文献5中，通过湿式固化法制
造具有平均直径为1 3(Him的近似球状的孔的精加工用抛光布。
但是，现有的精加工用抛光垫，由于具有气泡细长的结构或由于 表面层材料自身的机械强度低，因此存在耐久性欠缺、平坦化特性逐 渐变差或抛光速度的稳定性变差的问题。
专利文献l:日本特开2003-37089号公报 专利文献2:日本特开2003-100681号公报 专利文献3:日本特开2004-291155号公报 专利文献4:日本特开2004-335713号公报 专利文献5:日本特开2006-75914号公报

发明内容
本发明的目的在于提供耐久性优异的抛光垫。
本发明人为了解决上述课题而进行了潜心研究，结果发现，利用 下述抛光垫能够实现上述目的，从而完成了本发明。
艮卩，本发明涉及一种抛光垫，其是在基材层上设有抛光层的抛光 垫，其特征在于，上述抛光层由具有平均气泡直径为35 300pm的近 似球状的连续气泡的热固性聚氨酯发泡体形成。
4认为现有的精加工用抛光垫由于具有气泡细长的结构或由于抛光 层材料自身的机械强度低，因此当对抛光层反复施加压力时，会产生 "疲软"，耐久性缺乏。另一方面，如上所述，通过用具有平均气泡
直径为35 300pm的近似球状的连续气泡的热固性聚氨酯发泡体来形 成抛光层，可以提高抛光层的耐久性。因此，使用本发明的抛光垫时， 能维持较高的长期平坦化特性，还能提高抛光速度的稳定性。在此， 近似球状是指球状和椭圆球状。椭圆球状的气泡是指长径L与短径S 之比(L/S)为5以下的气泡，优选为3以下，更优选为1.5以下。
另外，本发明的热固性聚氨酯发泡体具有连续气泡结构，在气泡 表面上形成微小的孔，因而具有适度的保水性。
上述热固性聚氨酯发泡体优选在基材层上进行自胶粘。由此，能 有效地防止抛光中抛光层与基材层剥离。
上述基材层优选为含有选自聚乙烯、聚丙烯以及聚氨酯中的至少 l种树脂的发泡塑料膜。在CMP中，抛光垫和晶片等抛光对象一起自 转/公转，通过加压下的摩擦来进行抛光。在抛光中，由于各种(特别 是水平方向)的力作用于抛光垫，因此容易变形，从而有可能在抛光 对象上产生抛光不均匀和划痕。通过使用由上述发泡塑料膜形成的基 材层，可以抑制抛光时基材层的伸縮，并能抑制抛光垫的变形。
上述基材层的厚度优选为20 1000pm。当厚度不足20pm时，精 加工用抛光垫的强度不足，抛光时存在易变形的倾向。另一方面，当 超过1000pm时，存在柔软性消失的倾向。
另外，本发明涉及包括使用上述抛光垫对半导体晶片的表面进行 抛光的工序的半导体器件的制造方法。


5图1是实施例1的抛光垫的显微镜照片(SEM照片)。
图2是比较例1的抛光垫的显微镜照片(SEM照片)。 图3是表示在CMP抛光中使用的抛光装置的一个例子的概略结构图。
(符号说明)
1:抛光垫
2:抛光平台
3:抛光剂(桨料)
4:抛光对象(半导体晶片、透镜、玻璃板) 5:支撑台(抛光头)
6、 7:旋转轴
具体实施例方式
本发明的抛光垫包含抛光层和基材层，所述抛光层由具有平均气
泡直径为35 300|im的近似球状的连续气泡的热固性聚氨酯发泡体 (以下称为聚氨酯发泡体)形成。
聚氨酯树脂的耐磨损性优异，通过原料组成的各种变化可以容易 地获得具有所需物性的聚合物，由于能通过机械发泡法(包含机械起 泡法)容易地形成近似球状的微小气泡，因此是作为抛光层形成材料 优选的材料。
聚氨酯树脂由异氰酸酯成分、多元醇成分(高分子量多元醇、低 分子量多元醇等)以及增链剂构成。
作为异氰酸酯成分，可以没有特别限制地使用聚氨酯领域中公知 的化合物。例如可以列举出2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸 酯、2,2'-二苯基甲垸二异氰酸酯、2,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、4，4'-二苯基甲垸二异氰酸酯、聚MDI (二苯甲垸二异氰酸酯)、碳二亚胺
6改性MDI (例如商品名S II才冬一 卜MTL、日本聚氨酯工业制)、1，5-萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、间苯二异氰酸酯、对亚二甲苯基二异氰酸酯、间亚二甲苯基二异氰酸酯等芳香族二异氰酸酯；亚乙基二异氰酸酯、2，2,4-三甲基亚己基二异氰酸酯、1，6-亚己基二异氰酸酯等脂肪族二异氰酸酯；1,4-环己烷二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲垸二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯等脂环式二异氰酸酯等。这些物质可以使用l种，也可以并用2种以上。
作为异氰酸酯成分，除了上述二异氰酸酯化合物之外，还可以使用3官能以上的多官能聚异氰酸酯化合物。作为多官能的异氰酸酯化合物，以f ^乇、^工一("' <工A公司制)、商品名亍'二 ，对、一卜(旭化成工业公司制)来市售一系列的二异氰酸酯加成体化合物。
上述异氰酸酯成分中优选使用4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯或碳二亚胺改性MDI。
作为高分子量多元醇，可以列举在聚氨酯技术领域中常用的高分子量多元醇。例如可以列举以聚四亚甲基醚二醇、聚乙二醇等为代表的聚醚多元醇；以聚己二酸丁二醇酯为代表的聚酯多元醇；以聚己内酯多元醇、聚己内酯这样的聚酯二醇与碳酸亚烷基酯的反应物等例
示的聚酯聚碳酸酯多元醇；使碳酸亚乙酯与多元醇反应，然后使所得到的反应混合物与有机二元羧酸反应而成的聚酯聚碳酸酯多元醇；以及通过多羟基化合物与碳酸芳酯的酯交换反应而得到的聚碳酸酯多元醇、使聚合物粒子分散而得到的聚醚多元醇的聚合物多元醇等。这些物质可以单独使用，也可以并用2种以上。
将聚氨酯发泡体制成连续气泡结构时，优选使用聚合物多元醇，特别优选使用将由丙烯腈和/或苯乙烯-丙烯腈共聚物构成的聚合物粒子分散而得到的聚合物多元醇。在使用的全部高分子量多元醇中优选含有该聚合物多元醇20 100重量％，更优选为30 60重量％。在含活泼氢化合物中优选含有上述高分子量多元醇(含有聚合物多元醇)
60 85重量％，更优选为70 80重量％。通过使用特定量的上述高分子量多元醇，气泡膜容易破裂，易形成连续气泡结构。
上述高分子量多元醇中，优选使用羟值为20 100mgKOH/g的高分子量多元醇。羟值更优选为25 60mgKOH/g 。当羟值不足20mgKOH/g时，聚氨酯的硬段量变少，耐久性倾向于下降，当超过100mgKOH/g时，聚氨酯发泡体的交联度变得过高，有变脆的倾向。
高分子量多元醇的数均分子量没有特殊限制，从所得到的聚氨酯的弹性特性等观点出发，优选为1500 6000。若数均分子量不足1500，则使用该高分子量多元醇的聚氨酯不具有充分的弹性特性，易成为脆性聚合物。因此，由该聚氨酯发泡体形成的抛光层变得过硬，抛光对象的表面上易产生划痕。另一方面，若数均分子量超过6000，则使用该高分子量多元醇的聚氨酯变得过软，因此由该聚氨酯发泡体形成的抛光层的耐久性有可能变差。
高分子量多元醇可以与乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2，3-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、1，4-环己垸二甲醇、3-甲基-l,5-戊二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,4-双(2-羟基乙氧基)苯、三羟甲基丙垸、甘油、1,2,6-己三醇、季戊四醇、四羟甲基环己烷、甲基葡萄糖苷、山梨糖醇、甘露醇、卫矛醇、蔗糖、2,2，6,6-四(羟甲基)环己醇、二乙醇胺、N-甲基二乙醇胺及三乙醇胺等低分子量多元醇并用。另外，也可以并用乙二胺、甲苯二胺、二苯基甲垸二胺以及二乙三胺等低分子量多元胺。另外，还可以并用一乙醇胺、2- (2-氨乙基氨基)乙醇以及一丙醇胺等烷醇胺。这些低分子量多元醇、低分子量多元胺等可以单独使用l种，也可以并用2种以上。
其中，优选使用羟值为400 1830mgKOH/g的低分子量多元醇和/或胺值为400 1870mgKOH/g的低分子量多元胺。羟值更优选为700 1250mgKOH/g，胺值更优选为400 950mgKOH/g 。当羟值不足400mgKOH/g或胺值不足400mgKOH/g时，存在无法充分得到连续气泡化提高效果的倾向。另一方面，当羟值超过1830mgKOH/g或胺值超过1870mgKOH/g时，存在晶片表面上易产生划痕的倾向。特别优选使用二乙二醇、三乙二醇或1,4-丁二醇。
将聚氨酯发泡体制成连续气泡结构时，在含活泼氢化合物中优选含有低分子量多元醇、低分子量多元胺和垸醇胺总计为2 15重量％，更优选为5 10重量％。通过使用特定量的上述低分子量多元醇等，使气泡膜容易破裂，不仅易形成连续气泡，而且聚氨酯发泡体的机械特性良好。
在通过预聚物法制造聚氨酯树脂时，在异氰酸酯封端预聚物的固化中使用增链剂。增链剂是至少具有2个以上的活泼氢基团的有机化合物，作为活泼氢基团，可以例示羟基、伯氨基或仲氨基、巯基(SH)等。具体而言，可以列举出4，4，-亚甲基双(邻氯苯胺)(MOCA)、 2,6-二氯-对苯二胺、4，4，-亚甲基双(2,3-二氯苯胺)、3，5-双(甲硫基)-2，4-甲苯二胺、3,5-双(甲硫基)-2,6-甲苯二胺、3，5-二乙基甲苯-2,4-二胺、3,5-二乙基甲苯-2,6-二胺、三亚甲基二醇二对氨基苯甲酸酯、1,2-双(2-氨基苯基硫基)乙垸、4,4，-二氨基-3,3，-二乙基-5,5，-二甲基二苯基甲垸、N，N，-二仲丁基-4,4，-二氨基二苯基甲垸、3,3，-二乙基-4,4，-二氨基二苯基甲烷、间苯二甲胺、N，N'-二仲丁基对苯二胺、间苯二胺及对苯二甲胺等例示的多元胺类、或者上述低分子量多元醇及低分子量多元胺等。这些物质可以使用l种，也可以混合使用2种以上。
异氰酸酯成分、多元醇成分及增链剂的比可以根据各自的分子量和聚氨酯发泡体所期望的物性等进行各种改变。为了获得具有所期望的特性的发泡体，异氰酸酯成分的异氰酸酯基数相对于多元醇成分和增链剂的总活泼氢基(羟基+氨基)数优选为0.80 1.20，进一步优选为0.99 1.15。异氰酸酯基数在上述范围外时，发生固化不良，从
9而可能得不到所要求的比重、硬度和压縮率等。
聚氨酯树脂可以应用熔融法、溶液法等公知的聚氨酯化技术来制造，当考虑到成本、作业环境等时，优选采用熔融法来制造。
聚氨酯树脂的制造可以采用预聚物法、 一步(one shot)法中的任
一种，预先由异氰酸酯成分和多元醇成分合成异氰酸酯封端预聚物再使其与增链剂反应的预聚物法，由于所得到的聚氨酯树脂的物理特性优良，因此优选。
另外，在预聚物法的情况下，异氰酸酯封端预聚物的分子量为约
800~约5000时加工性、物理特性等优良，因此优选。
上述聚氨酯树脂的制造时，使含有含异氰酸酯基化合物的第1成分和含有含活泼氢基化合物的第2成分混合固化。在预聚物法中，异氰酸酯封端预聚物成为含异氰酸酯基化合物，增链剂成为含活泼氢基化合物。在一步法中，异氰酸酯成分成为含异氰酸酯基化合物，增链剂和多元醇成分成为含活泼氢基化合物。
作为本发明的抛光层的形成材料的聚氨酯发泡体，可以通过机械发泡法(包含机械气泡法)来制造。
特别优选为使用作为聚烷基硅氧垸和聚醚的共聚物的硅类表面活性剂的机械发泡法。作为所述硅类表面活性剂，可以例示SH-192和L-5340(東k义々-一二 >夕'〉'J - 一 ^公司制)等作为优选的化合物。
此外，根据需要还可以添加抗氧化剂等稳定剂、润滑剂、颜料、填充剂、防静电剂以及其它的添加剂。
以下，对制造构成抛光层的聚氨酯发泡体的方法的例子进行说明。所述聚氨酯发泡体的制造方法具有以下工序。
(1) 在使异氰酸酯成分与高分子量多元醇等反应而得到的异氰酸 酯封端预聚物中添加硅类表面活性剂，将由此得到的第1成分在非反 应性气体存在下进行机械搅拌，使非反应性气体以微小气泡的形态分 散，制成气泡分散液。然后，在该气泡分散液中添加含有高分子量多 元醇、低分子量多元醇等含活泼氢化合物的第2成分，进行混合，制 备气泡分散聚氨酯组合物。在第2成分中可以适当添加催化剂。
(2) 在含有异氰酸酯成分(或异氰酸酯封端预聚物)的第1成分 以及含有含活泼氢化合物的第2成分中的至少一种中添加硅类表面活 性剂，将添加有硅类表面活性剂的成分在非反应性气体存在下进行机 械搅拌，使非反应性气体以微小气泡的形态分散，制成气泡分散液。 然后，在该气泡分散液中添加残余成分，进行混合，制备气泡分散聚 氨酯组合物。
(3) 在含有异氰酸酯成分(或异氰酸酯封端预聚物)的第1成分 以及含有含活泼氢化合物的第2成分中的至少一种中添加硅类表面活 性剂，将上述第1成分和第2成分在非反应性气体存在下进行机械搅 拌，使非反应性气体以微小气泡的形态分散，制成气泡分散聚氨酯组 合物。
另外，气泡分散聚氨酯组合物可以使用机械起泡法来制备。机械 起泡法，是指将原料成分装入混合头的混合室内的同时混入非反应性 气体，用Oakes mixer等混合器进行混合搅拌，由此使非反应性气体成 微小气泡状态而分散于原料混合物中的方法。机械起泡法能通过调节 非反应性气体的混入量来容易地调节聚氨酯发泡体的密度，因此是优 选的方法。另外，由于能够连续形成具有平均气泡直径为35 300pm 的微小气泡的聚氨酯发泡体，因此制造效率好。
11然后，将气泡分散聚氨酯组合物注入模具(注模工序)，将气泡 分散聚氨酯组合物加热而使其反应固化(固化工序)。
作为用于形成上述微小气泡的非反应性气体，优选非可燃性气体， 具体而言，可以例示氮气、氧气、二氧化碳、氦气和氩气等稀有气体、 以及它们的混合气体，从成本方面考虑，最优选使用经干燥除去水分 后的空气。
作为使非反应性气体以微小气泡状分散的搅拌装置，可以不受特 别限制地使用公知的搅拌装置，具体而言，可以例示均质器、溶解器、 双螺杆行星式混合器(planetary mixer)、机械起泡发泡机等。搅拌装置 的搅拌叶片的形状也没有特别地限制，但使用搅打< '7 " — )型 搅拌叶片时可以得到微小气泡，因此优选。为了得到目标的聚氨酯发 泡体，搅拌叶片的转速优选为500 2000rpm，更优选为800 1500rpm。 另外，搅拌时间根据目标密度来适当调节。
另外，发泡工序中制备气泡分散液的搅拌、和将第1成分和第2 成分混合的搅拌，优选的方式是使用不同的搅拌装置。混合工序中的 搅拌可以不是形成气泡的搅拌，优选使用不巻入大气泡的搅拌装置。 作为这样的搅拌装置，优选行星式混合器。制备气泡分散液的发泡工 序和将各成分混合的混合工序的搅拌装置也可以使用相同的搅拌装 置，优选根据需要进行调节搅拌叶片的旋转速度等搅拌条件的调节来 使用。
在聚氨酯发泡体的制造方法中，将气泡分散聚氨酯组合物注入模 具中并反应至不流动的发泡体进行加热和后固化，具有使发泡体的物 理特性提高的效果，因此极为优选。也可以作为将气泡分散聚氨酯组 合物注入模具之后立即放入加热烘箱中进行后固化的条件，在这样的 条件下，热不会立即传递至反应成分中，因此气泡直径不会变大。固 化反应在常压下进行时气泡形状稳定，因此优选。在聚氨酯发泡体中，还可以使用叔胺类等公知的促进聚氨酯反应 的催化剂。催化剂的种类、添加量，考虑在混合工序之后注入规定形 状的模具的流动时间来进行选择。
此外，通过将气泡分散聚氨酯组合物注入规定大小的模具中，制 成块状，使用刨状或带锯(〃> 卜'y—)状的切片机将该块状物进行 切片的方法、或者在上述注模阶段，可以将其制成薄片状。为了抑制 抛光层的厚度不均，优选将片状聚氨酯发泡体的表面进行抛光。
基材层没有特殊限制，例如可以列举出聚乙烯、聚丙烯、及聚氨 酯等发泡塑料膜、聚酯无纺布、尼龙无纺布、丙烯酸无纺布等纤维无 纺布、浸渗有聚氨酯的聚酯无纺布这样的浸渗树脂无纺布、丁二烯橡 胶、异戊二烯橡胶等橡胶性树脂、感光性树脂等。其中，优选使用含 有选自聚乙烯、聚丙烯及聚氨酯中的至少1种树脂的发泡塑料膜。
为了对精加工用抛光垫赋予韧性，基材层优选具有与聚氨酯发泡 体同等的硬度或更硬。另外，基材层的厚度没有特殊限制，从强度、
挠性等观点出发，优选为20 1000nm，更优选为50 800pm。
作为将由聚氨酯发泡体形成的抛光层和基材层贴合的方法，例如 可以列举用双面胶带夹压抛光层和基材层的方法。
上述双面胶带具有在无纺布或膜等支撑材料的双面上设有胶粘层 的一般结构。从防止浆料向基材层渗透等方面出发，优选支撑材料中 使用膜。另外，作为胶粘层的组成，例如可以列举橡胶类胶粘剂或 丙烯酸类胶粘剂等。
另外，在本发明中，优选将用上述方法制备的气泡分散聚氨酯组 合物在基材层上涂布，使该气泡分散聚氨酯组合物固化，在基材层上
13直接形成聚氨酯发泡体(抛光层)。
作为在基材层上涂布气泡分散聚氨酯组合物的方法，可以采用例 如凹版、吻合式(々、逗点式等辊涂布器、缝隙式、喷射式(7 7 >于 等模涂布器、挤压式涂布器、帘式淋涂机等的涂布方法，
只要能在基材层上形成均匀的涂膜即可，可以是任何方法。
将在基材层上涂布气泡分散聚氨酯组合物并反应至不流动为止的 聚氨酯发泡体进行加热、后固化，具有提高聚氨酯发泡体的物理特性的效果，因此极为优选。后固化优选在40 7(TC下进行10 60分
另外在常压下进行时气泡形状稳定，因而优选。
本发明的抛光垫的制造，可以是计量各成分并投入容器中、进行 机械搅拌的间歇方式，另外也可以是将各成分和非反应性气体连续供 给到搅拌装置中并进行机械搅拌、向基材层上送出气泡分散聚氨酯组 合物来制造成形品的连续生产方式。
另外，在基材层上形成聚氨酯发泡体之后或在形成聚氨酯发泡体 的同时，优选将聚氨酯发泡体的厚度调节至均匀。将聚氨酯发泡体的
厚度调节至均匀的方法没有特殊限制，可以列举例如用抛光材料进 行抛光的方法、用压板进行按压的方法等。
另一方面，也可以将用上述方法制备的气泡分散聚氨酯组合物在 基材层上涂布，在该气泡分散聚氨酯组合物上层压脱模片。然后，通 过按压装置使厚度均匀的同时使气泡分散聚氨酯组合物固化，从而形 成聚氨酯发泡体。
脱模片的形成材料没有特殊限制，可以列举普通的树脂和纸等。 脱模片优选由热引起的尺寸变化小。另外，脱模片的表面可以实施脱 模处理。使由基材层、气泡分散聚氨酯组合物(气泡分散聚氨酯层)以及 脱模片构成的夹层片的厚度均匀的按压装置没有特殊限制，可以列举 通过例如涂布辊、夹持辊等压縮至一定厚度的方法。考虑到压縮后发 泡体中的气泡变大约1.2 约2倍，在压縮时，优选使(涂布器或夹子 的间隙)-(基材层和脱模片的厚度)=(固化后的聚氨酯发泡体的厚度
的50 85%)。
使上述夹层片的厚度均匀后，将反应至不流动为止的聚氨酯发泡 体加热，进行后固化，从而形成抛光层。后固化的条件同上。
然后，将聚氨酯发泡体上的脱模片剥离，得到抛光垫。此时，由 于在聚氨酯发泡体上形成表层，因此通过抛光等来除去表层。
本发明的抛光垫的形状没有特殊限制，可以是长度约为数m的长 条状，也可以是直径为数十cm的圆形。
聚氨酯发泡体的平均气泡直径必须为35 300pm，优选为35 100pm，更优选为40 80pm。当超出此范围时，抛光速度下降或耐久 性下降。
聚氨酯发泡体的比重优选为0.2 0.5。当比重不足0.2时，抛光层 的耐久性存在下降的倾向。另外，当大于0.5时，为了得到一定的弹性 率而需要使材料为低交联密度。此时，永久变形增大，耐久性趋于下 降。
聚氨酯发泡体的硬度用7 ^力一C硬度计测定时优选为10 50度， 更优选为15 35度。当7 ^力一C硬度不足IO度时，存在抛光层的耐 久性下降或抛光后的被抛光材料的表面平滑性变差的倾向。另一方面， 当超过50度时，被抛光材料的表面上易产生划痕。
15抛光层的表面可以具有用于保持和更新浆料的的凹凸结构。由发 泡体构成的抛光层在抛光表面上具有多个开口，具有保持和更新浆料 的作用，通过在抛光表面上形成凹凸结构，可以更有效地进行浆料的 保持和更新，并且，可以防止由于与抛光对象的吸附所造成的抛光对 象的破坏。凹凸结构只要是可以保持和更新浆料的形状即可，没有特 别限制，例如可以列举出XY格子沟、同心圆状沟、贯通孔、非贯通 孔、多角棱柱、圆柱、螺旋状沟、偏心圆状沟、放射状沟及组合这些 沟而成的形状。另外，这些凹凸结构通常具有规则性，但是为了得到 期望的浆料保持和更新性，可以在各自一定的范围内使沟间距、沟宽 度、沟深等变化。
上述凹凸结构的制造方法没有特别地限定，例如可以列举出使 用规定尺寸的车刀这样的夹具进行机械切削的方法、通过将树脂注入 具有规定的表面形状的模具并使其固化来进行制造的方法、用具有规 定的表面形状的压板按压树脂来进行制造的方法、使用光刻法进行制 造的方法、使用印刷法进行制造的方法以及通过使用二氧化碳激光等 的激光进行制造的方法等。
抛光层的厚度没有特殊限制，通常为约0.2 约1.2mm，优选为 0.3 0.8mm。
本发明的抛光垫可以在与平台胶粘的面上设有双面胶带。
半导体器件是经过使用上述抛光垫对半导体晶片的表面进行抛光 的工序来制造的。半导体晶片通常是指在硅晶片上层压有配线金属及 氧化膜的晶片。半导体晶片的抛光方法、抛光装置没有特别地限制， 例如，可以使用如图3所示具有支撑抛光垫1的抛光平台2、支撑半导 体晶片4的支撑台(抛光头)5和用于对晶片进行均匀加压的背衬材料、 和抛光剂3的供给机构的抛光装置等来进行。抛光垫1例如通过用双面胶带粘贴而安装在抛光平台2上。抛光平台2和支撑台5，以使各自 支撑的抛光垫1和半导体晶片4相对的方式进行设置，分别具有旋转
轴6、 7。另外，在支撑台5侧设置有用于将半导体晶片4按压在抛光 垫1上的加压机构。抛光时，使抛光平台2和支撑台5旋转的同时将 半导体晶片4按压在抛光垫1上， 一边供给浆料一边进行抛光。对桨 料的流量、抛光负荷、抛光平台转速、以及晶片转速没有特别限制， 可以适当进行调节。
由此，半导体晶片4表面的表面粗糙度得到改善，除去划痕。然 后，通过切割、接合、封装等来制造半导体器件。半导体器件用于演 算处理装置和存储器等。另外，对透镜和硬盘用玻璃衬底也可以使用 与上述同样的方法来进行精抛光。
实施例
以下，列举实施例来说明本发明，但本发明不限于这些实施例。 (平均气泡直径的测定)
用刀片尽可能薄地将所制得的聚氨酯发泡体平行切割为厚度lmm 以下，作为试样。将试样固定在载玻片上，使用SEM(S-3500N、日立 寸^二y^〉^于A久'株式会社)在200倍下进行观察。使用图像分析 软件(WinRoof、三谷商事株式会社)对所得到的图像进行任意范围的全 部气泡直径的测定，并计算平均气泡直径。其中，在椭圆球状的气泡 的情况下，将其面积换算成圆的面积，将圆当量直径作为气泡直径。
(比重的测定)
根据JIS Z8807-1976进行。将制得的聚氨酯发泡体切割为4cmX 8.5cm的短条状(厚度任意)，将其作为试样，在温度23°C±2°C、湿 度50%±5%的环境中静置16小时。使用比重计(廿'&卜U々》公司制 造)，测定比重。
17(硬度的测定)
根据JIS K-7312进行。将制得的聚氨酯发泡体切割为5cmX5cm(厚 度任意)的大小，将其作为试样，在温度23。C土2t:、湿度50%±5% 的环境中静置16小时。测定时将试样重叠，使厚度达到10mm以上。 使用硬度计(高分子计器公司制造，7 ^力一C型硬度计、加压面高度 3mm)，使加压面接触后，测定30秒后的硬度。
(抛光速度稳定性的评价) 使用SPP600S (冈本工作机械公司制)作为抛光装置，对制得的 抛光垫的抛光速度稳定性进行评价。将评价结果示于表1。抛光条件如 下所示。
玻璃板6英寸0、厚l.lmm(光学玻璃、BK7) 浆料七'J 7 7 ， 'j 一 (昭和电工GPL C1010) 浆料量100ml/分钟 抛光加工压力10kPa 抛光平台转速55rpm 玻璃板转速50rpm 抛光时间10分钟/块 进行抛光的玻璃板块数500块
首先，计算抛光后的玻璃板每1块的抛光速度(A/分钟)。计算 方法如下所述。
抛光速度呵抛光前后的玻璃板的重量变化量[g]/ (玻璃板密度 [g/cm3] X玻璃板的抛光面积[cm2] X抛光时间[分钟])]X 108
求出从第1块玻璃板到处理块数(IOO块、300块或500块)中的 最大抛光速度、最小抛光速度以及总平均抛光速度(从第1块到处理块数的各抛光速度的平均值)，将该值代入下式，由此来算出抛光速 度稳定性(％)。抛光速度稳定性(％)的数值越低，表示即使对多个 玻璃板进行抛光其抛光速度也不易变化。在本发明中，处理500块后 的抛光速度稳定性优选在10%以内。
抛光速度稳定性(％) ={(最大抛光速度-最小抛光速度)/总平均
抛光速度yxioo
实施例1
在容器中装入POP36/28 (三井化学株式会社制、聚合物多元醇、 羟值28mgKOH/g) 45重量份、ED-37A (三井化学株式会社制、聚醚 多元醇、羟值38mgKOH/g) 40重量份、PCL305 (夕' < 七A化学株式 会社制、聚酯多元醇、羟值305mgKOH/g) 10重量份、二乙二醇5 重量份、硅类表面活性剂(SH-192、東"义々-一二 >夕'》'J - 一> 公司制)5.5重量份以及催化剂(No.25、花王制)0.25重量份，并进 行混合。然后，使用搅拌叶片，以转速900rpm剧烈搅拌约4分钟使气 泡进入反应体系内。然后，添加S 'J才冬一 卜MTL (日本聚氨酯工业 制)31.57重量份，搅拌约1分钟，制备气泡分散聚氨酯组合物A。
将制备的气泡分散聚氨酯组合物A在通过抛光将厚度调节至 0.8mm的基材层(东丽公司制、商品名《7 、聚乙烯发泡体、比重0.18、 7 ^力一C硬度50)上涂布，形成气泡分散聚氨酯层。然后，在该气 泡分散聚氨酯层上覆盖经脱模处理的脱模片(聚对苯二甲酸乙二醇酯、 厚度0.2mm)。用夹持辊使气泡分散聚氨酯层的厚度为1.0mm,然后 在7(TC下固化40分钟，形成聚氨酯发泡体(平均气泡直径7(Him、 平均长径/平均短径=1.3、比重0.34、 C硬度23度)。然后，将聚 氨酯发泡体上的脱模片剥离。接着，使用抛光机(7 S于'7夕公司制) 对聚氨酯发泡体的表面进行抛光处理，使厚度为0.8mm，调节厚度精 度。然后，使用贴合机(，S機)在基材层表面粘贴双面胶带(双面 胶带、积水化学工业制)，制作抛光垫。图1是表示该抛光垫的断面
19的显微镜照片。可知聚氨酯发泡体中形成近似球状的连续气泡。 实施例2
在容器中装入POP36/28 (45重量份)、ED-37A (37.5重量份)、 PCL305 (IO重量份)、二乙二醇7.5重量份、SH-192 (5.6重量份)、 炭黑0.5重量份以及催化剂(No.25) 0.22重量份，并进行混合。然后， 使用搅拌叶片，以转速900rpm剧烈搅拌约4分钟使气泡进入反应体系 内。然后，添加$ U才冬一卜MTL (38.8重量份)，搅拌约1分钟， 制备气泡分散聚氨酯组合物B。
除了使用气泡分散聚氨酯组合物B代替气泡分散聚氨酯组合物A 之外，通过与实施例1相同的方法制作抛光垫。用显微镜观察该抛光 垫的断面，结果可知在聚氨酯发泡体(平均气泡直径66pm、平均长 径/平均短径=1.4、比重0.35、 C硬度29度)中形成近似球状的连 续气泡。
实施例3
在容器中装入POP36/28 (45重量份)、ED-37A (35重量份)、 PCL305 ( 10重量份)、二乙二醇10重量份、SH-192 (6.2重量份)、 炭黑0.5重量份以及催化剂(No.25) 0.2重量份，并进行混合。然后， 使用搅拌叶片，以转速900rpm剧烈搅拌约4分钟使气泡进入反应体系 内。然后，添加S U才才、一卜MTL (46.04重量份)，搅拌约1分钟， 制备气泡分散聚氨酯组合物C。
除了使用气泡分散聚氨酯组合物C代替气泡分散聚氨酯组合物A 之外，通过与实施例1相同的方法制作抛光垫。用显微镜观察该抛光 垫的断面，结果可知在聚氨酯发泡体(平均气泡直径75pm、平均长 径/平均短径=1.3、比重0.35、 C硬度32度)中形成近似球状的连 续气泡。实施例4
在容器中装入POP36/28 (45重量份)、ED-37A (30重量份)、 PCL305 (IO重量份)、二乙二醇15重量份、SH-192 (6.6重量份)、 炭黑0.5重量份以及催化剂(No.25) 0.15重量份，并进行混合。然后， 使用搅拌叶片，以转速900rpm剧烈搅拌约4分钟使气泡进入反应体系 内。然后，添加$ 'J才冬一 卜MTL (60.51重量份)，搅拌约1分钟， 制备气泡分散聚氨酯组合物D。
除了使用气泡分散聚氨酯组合物D代替气泡分散聚氨酯组合物A 之外，通过与实施例1相同的方法制作抛光垫。用显微镜观察该抛光 垫的断面，结果可知在聚氨酯发泡体(平均气泡直径78pm、平均长 径/平均短径=1.3、比重0.35、 C硬度31度)中形成近似球状的连 续气泡。
比较例1
将热塑性聚氨酯(^廿'S > 7285、大日精化制)IO重量份溶于二 甲基甲酰胺90重量份中，制备聚氨酯溶液。将该聚氨酯溶液在通过抛 光将厚度调节至0.8mm的基材层(东洋纺织公司制、# 5 > 7 4211N、 7 ^力一C硬度22)上涂布，形成聚氨酯膜。然后，将聚氨酯膜-基材 层在DMF-水混合液(DMF"K=30/70)中浸渍30分钟，再在水中浸渍 24小时，用水置换二甲基甲酰胺，形成聚氨酯发泡体(比重0.26、 C 硬度27度)。接着，使用抛光机对聚氨酯发泡体表面进行抛光处理， 使厚度为0.8mm，调节厚度精度。然后，使用贴合机在基材层表面上 贴合双面胶带(双面胶带、积水化学工业制)，制作抛光垫。图2表 示该抛光垫的断面的显微镜照片。可知在聚氨酯发泡体中形成细长的 水滴状的气泡。表1
500块处理时的总平均抛光速度 (A/分钟)抛光速度稳定性(％)
100块300块500块
实施例1103079
实施例298067
实施例31050679
实施例4100068
比较例184071218
由表1可知本发明的抛光垫的气泡近似球状，使用热固性聚氨 酯作为抛光层的材料，因此在耐久性和抛光速度的稳定性上优异。
2权利要求
1. 一种抛光垫，其是在基材层上设有抛光层的抛光垫，其特征在于，所述抛光层由具有平均气泡直径为35～300μm的近似球状的连续气泡的热固性聚氨酯发泡体形成。
2. 如权利要求l所述的抛光垫，其中，所述热固性聚氨酯发泡体 在基材层上进行自胶粘。
3. 如权利要求1或2所述的抛光垫，其中，所述基材层是含有选 自聚乙烯、聚丙烯以及聚氨酯中的至少l种树脂的发泡塑料膜。
4. 如权利要求1 3中任一所述的抛光垫，其中，所述基材层的 厚度为20 1000pm。
5. —种半导体器件的制造方法，其包括使用权利要求1 4中任 一所述的抛光垫对半导体晶片的表面进行抛光的工序。
全文摘要
本发明的目的在于提供耐久性优异的抛光垫。本发明的抛光垫，在基材层上设有抛光层，其特征在于，上述抛光层由具有平均气泡直径为35～300μm的近似球状的连续气泡的热固性聚氨酯发泡体形成。
文档编号B24B37/24GK101511537SQ20078003317
公开日2009年8月19日 申请日期2007年4月23日 优先权日2006年9月8日
发明者中村贤治, 丸山觉史, 堂浦真人, 广濑纯司, 福田武司 申请人:东洋橡胶工业株式会社