抛光垫及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及可以稳定且以高抛光效率进行透镜、反射镜等光学材料或硅晶片、硬 盘用玻璃基板、铝基板及一般的金属抛光加工等要求高度表面平坦性的材料的平坦化加工 的抛光垫。本发明的抛光垫特别适合用于对硅晶片及其上形成了氧化物层、金属层等的器 件在进一步层叠或形成这些氧化物层或金属层之前进行平坦化的步骤。
【背景技术】
[0002] 作为要求高度表面平坦性材料的代表，可以列举用于制造半导体集成电路（1C、 LSI)的称为硅晶片的单晶硅圆盘。硅晶片在IC、LSI等的制造步骤中，为了形成用于形成电 路的各种薄膜的可靠的半导体连接，要求在层叠、形成氧化物层或金属层的各步骤中，对表 面高精度地平坦地进行加工。在这种抛光加工步骤中，通常将抛光垫固定在称为压板的可 旋转的支撑圆盘上，将半导体晶片等加工物固定在抛光头上。然后，通过双方的运动，在压 板与抛光头之间产生相对速度，进一步通过将包含磨粒的抛光浆料连续地供给至抛光垫， 从而实行抛光操作。
[0003] 作为抛光垫的抛光特性，要求抛光对象物的平坦性（平面性）及面内均匀性优异、 抛光速度大。关于抛光对象物的平坦性、面内均匀性，可以通过使抛光层高弹性率化而在一 定程度上改善。另外，关于抛光速度，可以通过对含有气泡的发泡体增大浆料的保持量而提 尚。
[0004] 作为满足上述特性的抛光垫，提出一种由聚氨酯发泡体构成的抛光垫（专利文献 1、2)。该聚氨酯发泡体通过使异氰酸酯封端预聚物与增链剂（固化剂）反应而制造，作为 异氰酸酯预聚物的高分子多元醇成分，从耐水解性、弹性特性、耐磨损性等观点来看，使用 聚醚（数均分子量为500-1600的聚四亚甲基二醇）或聚碳酸酯作为合适的材料。
[0005] 然而，上述抛光层在吸湿或吸水时硬链段的内聚力降低从而使抛光层的尺寸稳定 性容易降低。在严重的情况下，抛光垫上会产生翘曲或弯曲，由此存在平坦化特性或面内均 匀性等抛光特性逐渐降低的问题。
[0006] 专利文献3公开了出于提高浆料的保持性的目的，在温度为23°C的水中浸渍72小 时情况下的体积膨胀率为20 %以下的抛光垫用聚合物组合物。但是，上述抛光垫用聚合物 组合物使用热塑性聚合物作为抛光垫用聚合物，在吸湿或吸水时难以维持较高的抛光垫的 尺寸稳定性。
[0007] 为解决上述问题，提出高吸水性、且能够在吸湿或吸水时维持较高的尺寸稳定性 的抛光垫及其制造方法（专利文献4)。
[0008] 根据专利文献4中记载的机械发泡法，能够制作具有平均气泡直径为100 ym以下 的微细气泡的聚氨酯发泡体，但有时在聚氨酯发泡体中会产生直径为500 y m以上的气孔。
[0009] 就抑制随着半导体器件的微细化而产生半导体晶片表面的划痕（伤痕）而言，迄 今为止有了更高要求。由于聚氨酯发泡体中的气孔成为产生划痕的原因，因此需要没有气 孔的聚氨酯发泡体。
[0010] 现有技术文献：
[0011] 专利文献
[0012] 专利文献1 :日本国特开2000-17252号公报
[0013] 专利文献2 :日本国专利第3359629号
[0014] 专利文献3 :日本国特开2001-47355号公报
[0015] 专利文献4 :日本国特开2008-80478号公报
【发明内容】
[0016] 发明要解决的课题
[0017] 本发明的目的在于提供一种高吸水性、且在吸湿或吸水时能够维持较高的尺寸稳 定性、并且不易在抛光对象物的被抛光面产生划痕的抛光垫及其制造方法。
[0018] 解决课题的方法
[0019] 本发明者为了解决所述课题而反复努力研宄，结果发现通过以下所示的抛光垫及 其制造方法可以达成上述目的，从而完成了本发明。
[0020] 即，本发明涉及一种抛光垫，其具有抛光层，所述抛光层由具有微细气泡的聚氨酯 发泡体构成，所述抛光垫的特征在于，在所述抛光垫中，所述聚氨酯发泡体包括聚氨酯原料 组合物的反应固化体，其中，所述聚氨酯原料组合物含有：
[0021] (1)异氰酸酯封端预聚物A，其由含有异氰酸酯单体、高分子量多元醇a、及低分子 量多元醇的预聚物原料组合物A'反应而得到；
[0022] (2)异氰酸酯封端预聚物B，其由含有多聚化二异氰酸酯及高分子量多元醇b的预 聚物原料组合物B'反应而得到；及
[0023] (3)增链剂，
[0024] 所述多聚化二异氰酸酯含有40重量％以下比例的五聚体以上的成分。
[0025] 由于以往的抛光层是具有仅通过物理交联而形成的硬链段的聚氨酯发泡体，因此 认为在吸湿或吸水时硬链段的内聚力容易降低。因此认为，抛光层越吸湿或吸水，伸展或翘 曲造成的尺寸变化越大。
[0026] 作为聚氨酯发泡体的原料，合用（1)使含有异氰酸酯单体、高分子量多元醇a、及 低分子量多元醇的预聚物原料组合物A'反应而得到的异氰酸酯封端预聚物A、（2)使含有 多聚化二异氰酸酯和高分子量多元醇b的预聚物原料组合物B'反应而得到的异氰酸酯封 端预聚物B，并通过这些与（3)增链剂的反应在聚合物中规则地引入化学交联（规则地形成 三维交联结构），由此提高在吸湿或吸水时的硬链段的内聚力，从而能够维持较高的抛光层 的尺寸稳定性。另外，通过使用所述两种预聚物，能够扩大化学交联网，从而能够得到高吸 水性的聚氨酯发泡体。其结果能够提高浆料的保持性，并提高抛光速度。
[0027] 另外，作为异氰酸酯封端预聚物B的原料的多聚化二异氰酸酯，通过使用以40重 量％以下的比例含有五聚体以上的成分的多聚化二异氰酸酯，能够提高异氰酸酯封端预聚 物B与增链剂的反应性，并且能够抑制聚氨酯发泡体中气孔的产生。
[0028] 另外，为了提高异氰酸酯封端预聚物B与增链剂的反应性，优选地，异氰酸酯封端 预聚物B在50°C时的粘度为8000mPa ? s以下。
[0029] 优选地，高分子量多元醇a为数均分子量500-5000的聚醚多元醇，异氰酸酯单体 包括甲苯二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和/或异佛尔酮二异氰酸酯。另外，优选 地，高分子量多元醇b为数均分子量250-1000的聚醚多元醇，多聚化二异氰酸酯为异氰脲 酸酯型和/或缩二脲型的多聚化六亚甲基二异氰酸酯，预聚物原料组合物B'的NCO指数为 3. 5-6. 0。通过使用这些，能够加工性良好地制造聚氨酯发泡体，并且本发明的效果会变得 更优异。
[0030] 优选地，异氰酸酯封端预聚物B的含量相对于100重量份异氰酸酯封端预聚物A， 为5-30重量份。在异氰酸酯封端预聚物B的添加量不足5重量份的情况下，由于聚合物中 的化学交联的比例不充分，因此吸湿或吸水时的硬链段的内聚力不足，存在难以维持较高 的抛光层尺寸稳定性的倾向。另外，也存在难以得到高吸水性聚氨酯发泡体的倾向。另一 方面，在超过30重量份的情况下，聚合物中的化学交联的比例过剩从而抛光层变得过度硬 脆，因此，抛光对象物的面内均匀性降低、抛光层的磨损量变大，从而存在垫寿命变短的倾 向。
[0031] 聚氨酯发泡体中的直径为500 ym以上的气孔的数量优选为5个/_cp775 mm以 下。此外，f775mm是指直径为775mm的圆形区域。
[0032] 另外，就聚氨酯发泡体而言，优选地，聚氨酯发泡体的平均气泡直径为20-70 ym、 修整速度为1.0 ym/min以下、吸水时的尺寸变化率为0.6%以下、并且吸水前后的弯曲模 量的变化率为45%以下。在平均气泡直径脱离上述范围的情况下，存在抛光速度降低、抛光 后的抛光对象物的平面性（平坦性）降低的倾向。另外，若修整速度超过1.0U m/min，则由 于垫寿命变短而不优选。另外，在吸水时的尺寸变化率超过0.6%的情况下，存在抛光层吸 湿或吸水时尺寸变化变大的倾向。另外，若吸水前后的弯曲模量的变化率超过45%，则存在 边缘轮廓等抛光特性恶化的倾向。
[0033] 另外，聚氨酯发泡体的ASKERD硬度优选为45-65度。在ASKERD硬度不足45度 的情况下，存在抛光对象物的平坦性降低的倾向。另一方面，在ASKERD硬度大于65度的 情况下，虽平坦性良好，但存在抛光对象物的面内均匀性降低的倾向。另外，在抛光对象物 的表面容易产生划痕。
[0034] 另外本发明涉及一种抛光垫的制造方法，其包括将第1成分和第2成分混合、固化 而制作聚氨酯发泡体的步骤，其中，第1成分包含异氰酸酯封端预聚物，第2成分包含增链 剂，所述抛光垫的制造方法的特征在于，在所述抛光垫的制造方法中，
[0035] 所述