抛光垫及其制造方法_2

文档序号:8384862阅读:来源:国知局
步骤为如下步骤:在包含异氰酸酯封端预聚物的第1成分中添加硅酮类表面 活性剂,使其在聚氨酯发泡体中占有〇. 05-10重量%,进一步将所述第1成分和非反应性气 体搅拌,调制使所述非反应性气体分散为微细气泡的气泡分散液后,在所述气泡分散液中 混合包含增链剂的第2成分、固化从而制作聚氨酯发泡体,
[0036] 其中,所述异氰酸酯封端预聚物为
[0037] (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;及
[0038] (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,
[0039] 所述多聚化二异氰酸酯以40重量%以下的比例含有五聚体以上的成分。
[0040] 根据上述制造方法,能够有效地抑制聚氨酯发泡体中气孔的产生。若多聚化二异 氰酸酯中的五聚体以上的成分的比例超过40重量%,则合成的异氰酸酯封端预聚物B的粘 度变高,且与增链剂的反应性降低。其结果为,直至反应液固化为止的时间变长,此期间由 反应液中的非反应性气体构成的微细气泡结合并一体化,从而容易产生粗大的气孔。
[0041] 异氰酸酯封端预聚物B在50°C的粘度优选为8000mPa *s以下。若50°C的粘度超 过8000mPa *s,则异氰酸酯封端预聚物B与增链剂的反应性降低。其结果为,直至反应液固 化为止的时间变长,此期间由反应液中的非反应性气体构成的微细气泡结合并一体化,从 而容易产生粗大的气孔。
[0042] 在硅酮类表面活性剂的含量不足0. 05重量%的情况下,存在无法得到微细气泡 的发泡体的倾向。另一方面,在超过10重量%的情况下,存在无法通过该表面活性剂的可 塑效果得到高硬度的聚氨酯发泡体的倾向。
[0043] 进一步地,本发明涉及一种半导体器件的制造方法,所述半导体器件的制造方法 包括使用所述抛光垫对半导体晶片表面进行抛光的步骤。
[0044] 发明的效果
[0045] 本发明的抛光垫为高吸水性、且能够在吸湿或吸水时维持较高的尺寸稳定性,并 且由于几乎不合粗大的气孔,因此不易在抛光对象物的被抛光面产生划痕。
【附图说明】
[0046] 图1是示出CMP抛光中使用的抛光装置的一例的概略结构图。
【具体实施方式】
[0047] 本发明的抛光垫具有抛光层,所述抛光层由具有微细气泡的聚氨酯发泡体构成。 本发明的抛光垫可以仅是所述抛光层,也可以是抛光层和其他的层(例如缓冲层等)的层 置体。
[0048] 就聚氨酯树脂而言,由于耐磨损性优异,且通过将原料组成进行各种改变能够容 易地得到具有所期望的物性的聚合物,因此作为抛光层的形成材料是特别优选的材料。
[0049] 所述聚氨酯树脂包括聚氨酯原料组合物的反应固化体,所述聚氨酯原料组合物含 有:(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;(2)异氰酸酯封端预聚物B,其由含有多聚化二异 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;及(3)增链剂。
[0050] 作为异氰酸酯单体,可以没有特别限定地使用聚氨酯领域中公知的化合物。例 如,可列举2,4_甲苯二异氰酸酯、2,6_甲苯二异氰酸酯、2,2' -二苯基甲烷二异氰酸酯、2, 4' -二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4' -二苯基甲烷二异氰酸酯、1,5_萘二异氰酸酯、对苯二 异氰酸酯、间苯二异氰酸酯、对二甲苯二异氰酸酯、间二甲苯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'_二环己基甲烷二异氰酸酯、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。这些物质可以使用一种也可以两种以上 混合使用。其中,优选地合用甲苯二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和/或异佛尔酮二 异氰酸酯。
[0051] 另一方面,本发明的多聚化二异氰酸酯为,通过两个以上二异氰酸酯加成而得到 的多聚化的异氰酸酯改性体(例如,二聚体、三聚体、五聚体、八聚体、或十二聚体等)的混 合物。作为所述异氰酸酯改性体,例如,可列举1)三羟甲基丙烷加合物、2)缩二脲型、及3) 异氰脲酸酯型等,特别优选异氰脲酸酯型和/或缩二脲型。
[0052] 作为形成多聚化二异氰酸酯的二异氰酸酯,优选使用脂肪族二异氰酸酯,特别优 选使用1,6_六亚甲基二异氰酸酯。另外,多聚化二异氰酸酯也可以是氨基甲酸酯改性、脲 基甲酸酯改性、及缩二脲改性等改性化的二异氰酸酯。
[0053] 就多聚化二异氰酸酯而言,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。优选以35重量%以下的比例含有五聚体以上的成分,更优选含有30 重量%以下的比例,特别优选含有25重量%以下的比例。
[0054] 作为高分子量多元醇a及b,可以列举以聚四亚甲基醚二醇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、聚己内酯多元醇、以聚己内酯之类的聚酯二醇 与碳酸亚烷基酯的反应产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 后使得到的反应混合物与有机二元羧酸反应而得到的聚酯聚碳酸酯多元醇、以及通过多羟 基化合物与碳酸芳基酯的酯交换反应得到的聚碳酸酯多元醇等。这些物质可以单独使用也 可以两种以上合用。
[0055] 高分子量多元醇a的数均分子量没有特别限定,从得到的聚氨酯树脂的粘弹性特 性的观点来看,优选为500-5000,更优选为1000-2000。若数均分子量不足500,则使用其的 聚氨酯树脂不具有充分的弹性特性,从而成为脆的聚合物。因此由这种聚氨酯树脂制造的 抛光垫变得过度坚硬,从而成为晶片表面划痕的原因。另外,由于变得容易磨损,因此从垫 寿命的观点来看也不优选。另一方面,若数均分子量超过5000,则由于使用其的聚氨酯树脂 变得过度柔软,因此存在由这种聚氨酯树脂制造的抛光垫的平坦化特性差的倾向。
[0056] 高分子量多元醇b的数均分子量没有特别限定,从得到的聚氨酯树脂吸水时的尺 寸变化及吸水率的观点来看,优选为250-1000,更优选为250-650。若数均分子量不足250, 则交联间距离变短,从而聚氨酯树脂的耐磨损性降低,因此存在垫寿命变短的倾向。另一方 面,若数均分子量超过1000,则交联间距离变长,因此存在吸水性变高、吸水时的尺寸变化 变大的倾向。
[0057] 低分子量多元醇为异氰酸酯封端预聚物A的必须原料。作为低分子量多元醇,例 如,可列举乙二醇、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-环己烷二甲醇、3-甲基-1,5-戊二醇、二甘醇、三甘 醇、1,4-5双(2-羟基乙氧基)苯、三羟甲基丙烷、丙三醇、1,2,6_己三醇、季戊四醇、四羟甲 基环己烷、甲基葡糖苷、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。这些物质可以单独使用也可以两种以上合用。此 外,作为异氰酸酯封端预聚物B的原料也可以适当地使用低分子量多元醇。
[0058] 另外,作为异氰酸酯封端预聚物A及B的原料,可以使用乙二胺、甲苯二胺、二苯基 甲烷二胺及二亚乙基三胺等低分子量多胺。另外,也可以使用单乙醇胺、2- (2-氨基乙基氨 基)乙醇及单丙醇胺等醇胺。这些物质可以单独使用,也可以两种以上合用。
[0059] 低分子量多元醇或低分子量多胺等的配合量没有特别限定,由制造的抛光垫(抛 光层)所要求的特性适当地决定,优选为作为异氰酸酯封端预聚物A的原料的全部含有活 性氢基团的化合物的10-25摩尔%。
[0060] 异氰酸酯封端预聚物B优选使用50°C时粘度为SOOOmPa ? S以下的异氰酸酯封端 预聚物,更优选为7000mPa ? s以下,特别优选为5000mPa ? s以下。可以根据主要作为原 料的多聚化二异氰酸酯中异氰酸酯改性体的混合比例,来调整异氰酸酯封端预聚物B的粘 度。
[0061] 另外,在制作异氰酸酯封端预聚物B时,优选以NCO指数为
[0062] 3. 5-6.0的方式配合多聚化二异氰酸酯及高分子量多元醇b等,更优选为 3. 5-4. 5 〇
[0063] 在采用预聚物法制造聚氨酯发泡体的情况下,使用增链剂用于预聚物的固化。增 链剂是具有至少2个以上活性氢基团的有机化合物,作为活性氢基团,可例示羟基、伯氨基 或仲氨基、巯基(S
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