研磨垫及研磨方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及研磨垫及研磨方法。
【背景技术】
[0002] 以往，对于半导体器件、电子部件等的材料、尤其是Si基板（硅晶片）、GaAs (镓 砷）基板、玻璃、硬盘、LCD(液晶显示器）用基板等薄型基板（被研磨物）的表面（加工面） 要求平坦性，因而进行使用研磨垫和研磨浆料的化学机械研磨加工。另一方面，已知能适用 于将来的动力设备等的材料、例如蓝宝石、SiC、GaN及金刚石等是难以进行研磨加工的难加 工材料。
[0003] 以往，在开发新的研磨加工技术时，以所谓的Prestonian的经验规则为参考，进 行了研磨垫、研磨衆料的材料、结构及研磨条件的研究。所谓Prestonian经验规则，简单地 说，是以下这样的经验规则：被研磨物的研磨量与研磨垫和被研磨物之间的相对速度（以 下简称为"相对速度"。）、这两者之间的按压力（以下简称为"研磨压力"。）、以及研磨时 间成比例。然而已知即使基于该Prestonian经验规则提高相对速度及研磨压力，也会由于 研磨装置的能力限度等，而在将被研磨物（以下也称为"工件"。）、尤其是难加工材料在短 时间内高效地研磨的方面尚不充分。
[0004] 因此，作为研磨浆料，针对显示非Prestonian行为的浆料进行了研究。例如，专利 文献1意图提供一种分散稳定性得到改善、显示非Prestonian研磨特性的研磨楽;料的制造 方法，提出了包括以下阶段的研磨浆料的制造方法：阶段（a)，在水中分散研磨粒子及阴离 子性聚合物酸分散剂；及阶段（b)，以100重量份研磨粒子为基准，以0. 1~8重量份的量 向生成的分散液中添加碱性物质。
[0005] 现有技术文献
[0006] 专利文献
[0007] 专利文献1 :日本特开2006 - 279050号公报
【发明内容】
[0008] 发明所要解决的课题
[0009] 然而，本申请的发明人们详细研究了以上述专利文献1为代表的现有技术后发 现，现有技术中，在将被研磨物在短时间内高效研磨方面仍然不够充分。即，根据专利文献 1 (尤其是0043段及图3)已经确认了显示非Prestonian行为：研磨速率在临界点以上的 压力下急剧增加，并非随着研磨压力的变化成比例地线性增加。然而，由专利文献1图3可 知，使用专利文献1涉及的研磨浆料时，与使用普通研磨浆料的情况相比，研磨压力低时的 研磨速率更少。因此，即使在临界点以上的压力下研磨速率急剧增加，也无法进行与普通研 磨浆料相比更短时间更高效的研磨。
[0010] 本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种可在短时间内高效地研磨 被研磨物的研磨垫、及使用了该研磨垫的研磨方法。
[0011] 用于解决课题的手段
[0012] 本发明的发明人们为了达成上述目的而反复进行了深入研究，结果发现，通过采 用显示特定行为的材料作为构成研磨垫的研磨面的材料，可在短时间内高效地研磨被研磨 物，从而完成了本发明。
[0013] 即，本发明如下所述。
[0014] [1] -种研磨垫，其具有研磨构件，所述研磨构件具有研磨面，研磨构件含有具有 膨胀特性的材料。
[0015] [2]如[1]所述的研磨垫，其中，具有膨胀特性的材料包含：具有膨胀特性的树脂、 或含有无机粒子和介质液体的具有膨胀特性的无机粒子组合物。
[0016] [3]如[2]所述的研磨垫，其中，包含具有膨胀特性的树脂的具有膨胀特性的材 料，还包含无机粒子。
[0017] [4]如[2]或[3]所述的研磨垫，其中，具有膨胀特性的树脂含有具有膨胀特性的 有机娃树脂。
[0018] [5]如[1]~[4]中任一项所述的研磨垫，其中，研磨构件含有片状的纤维基材、和 含浸于该纤维基材的具有膨胀特性的材料。
[0019] [6]如[1]~[5]中任一项所述的研磨垫，其中，研磨构件含有具有凹部的基材、和 已被填充到凹部内的具有膨胀特性的材料。
[0020] [7] -种研磨方法，其具有使用[1]~[6]中任一项所述的研磨垫研磨被研磨物的 工序。
[0021] 发明的效果
[0022] 通过本发明，可提供可在短时间内高效地研磨被研磨物的研磨垫、及使用了该研 磨垫的研磨方法。
【附图说明】
[0023] [图1]为表示本发明的研磨垫的一例的示意性的剖面图。
[0024] [图2]为表示本发明的研磨垫的另一例的示意性的剖面图。
[0025] [图3]为表示本发明的研磨垫的又一例的示意性的剖面图。
[0026] [图4]为表示实施例中的研磨试验的结果的柱形图。
[0027] [图5]为表示实施例中的另一研磨试验的结果的图。
[0028] [图6]为表示实施例中的又一研磨试验的结果的图。
【具体实施方式】
[0029] 以下，根据需要参照附图，详细说明用于实施本发明的方式（以下简称为"本实施 方式"。）。需要说明的是，附图中，对相同要素标注相同符号，并省略重复说明。另外，对于 上下左右等的位置关系，只要没有特别说明，基于附图所示的位置关系。此外，附图的尺寸 比率不限于图示的比率。
[0030] 本实施方式的研磨垫具有研磨构件，所述研磨构件具有研磨面，研磨构件含有具 有膨胀特性的材料。此处，"具有膨胀特性的材料"是指以下材料：赋予剪切应变时，与未赋 予该剪切应变的情况相比，具有更高的粘性。本实施方式中，以下材料也属于具有膨胀特性 的材料：以某一大小的频率（即，某一大小的剪切速度）赋予剪切应变时，与以低于该频率 的频率（即，低于该剪切速度的剪切速度）赋予剪切应变的情况相比，具有更高的粘性。
[0031] 某材料是否为具有膨胀特性的材料（以下简称为"膨胀性材料"。）可通过以下方 式确认。首先，将测定对象的材料成型成厚2mmX宽5mmX长IOmm的长方体的形状，将该 长方体作为试样，准备2个该试样。接下来，用两个试样在试样的厚度方向上夹持固体剪切 测定用工具（被固定的工具），进而将它们在试样的厚度方向（层叠方向）上用与上述不同 的2个固体剪切测定用工具（用于赋予振动的工具）夹持。而后，在研磨垫的使用温度、规 定的2种以上的频率、0. 1%的剪切应变量这样的条件下使用于赋予振动的工具在试样的 剪切方向（与厚度方向正交的方向）上振动，由此测定各频率时的复数模量。作为可如上 所述地测定复数模量的装置，例如，可举出IT测量控制股份有限公司（日语：4 一計 測制御株式会社）制的动态粘弹性试验装置（型号：DVA - 200/L2)。结果，赋予较高频率 时的复数模量与赋予较低频率时的复数模量之比（膨胀系数。以下将其记载为"D系数"。） 大于1. 0时，判断该材料为膨胀性材料。从更有效且可靠地实现本发明的目的的观点考虑， 对于膨胀性材料而言，优选的是，在接近于实际的研磨温度的温度即30°C时，赋予100HZ的 频率时的复数模量（G'_ z)相对于赋予IHz的频率时的复数模量（G'HZ)之比（G'_z/G %HZ)、即D系数大于3. 0。膨胀性材料的D系数可通过适当调整膨胀性材料中包含的各材 料的种类、配合比来控制。需要说明的是，如下测定复数模量：一边以规定的频率使试样振 动、一边以下述温度模式在直至80°C的温度范围内进行测定，所述温度模式为从一 20°C开 始以KTC /分钟升温，每升温KTC在该温度下保持2分钟，然后恢复升温。如上所述，基于 30°C的温度下的复数模量的结果算出D系数。该D系数的上限没有特别限制，例如，D系数 可以是10.0以下，可以是8.0以下，也可以是6.0以下。
[0032] 对于膨胀性材料而言，30°C下赋予50Hz的频率时的复数模量优选为2. OX IO5~ 6. OX IO7Pa,更优选为1.0 X IO6~4. OX 10 7Pa。通过使50Hz时的复数模量为2. OX IO5Pa 以上，可得到如下效果：进一步提高已考虑了在变形时以热的形式消失的能量的、材料的 动态物性值（材料的硬度），进一步提高研磨效率。另外，通过使50Hz时的复数模量为 6. OX IO7Pa以下，可得到使研磨品质更良好这样的效果。对于50Hz时的复数模量而言，除 了将频率从IHz及IOOHz变更为50Hz之外，可利用与测定计算D系数时的复数模量的上述 方法相同的方法进行测定。
[0033] 作为膨胀性材料，例如，可举出具有膨胀特性的树脂（以下称为"膨胀性树脂"。）、 具有膨胀特性的淀粉组合物（以下称为"膨胀性淀粉组合物"。）、及具有膨胀特性的无机粒 子组合物（以下称为"膨胀性无机粒子组合物"。）。另外，作为具有膨胀特性的材料已知的 材料也可用作本实施方式涉及的膨胀性材料。可以单独使用它们中1种，或组合使用2种 以上。
[0034] 作为膨胀性树脂，例如，可举出具有膨胀特性的有机硅树脂、及具有膨胀特性的聚 氨酯。作为具有膨胀特性的有机硅树脂，例如，可举出可以在末端具有取代基的二甲基聚硅 氧烷树脂、通过硼进行了交联的二甲基聚硅氧烷树脂。作为通过硼进行了交联的二甲基聚 硅氧烷树脂，例如，可举出日本特表2007 - 516303号公报中记载的聚硼二甲基硅氧烷。另 外，作为市售品，作为上述可以在末端及侧链上具有取代基的二甲基聚硅氧烷树脂，例如， 可举出 Dow Corning 公司制的商品名"DOW CORNING(注册商标）3179 DILATANT COMPOUND" 中包含的羟基末端二甲基聚硅氧烷树脂、信越化学工业株式会社制的上述树脂，另外，可举 出株式会社801]从^制的31^化11，(：137(商品名）系列（例如，型号出乂一 050(：、8乂一100(：、 BX - 050T、BX - 100T)中包含的上述树脂。作为具有膨胀特性的聚氨酯，例如，可举出日 本特开平5 - 320305号公报中记载的具有膨胀特性的聚氨酯。
[0035] 当使用膨胀性树脂时，膨胀性材料可以是除了包含该树脂之外还包含其他成分的 具有膨胀特性的树脂组合物（以下称为"膨胀性树脂组合物"。）。作为膨胀性树脂组合物 中包含的膨胀性树脂以外的成分，例如，可举出含有羟基的有机硅树脂等向膨胀性材料赋 予亲水性的改性剂；硅油等溶剂、分散介质（以下将溶剂及分散介质统称为"介质液体"。）； 无机氧化物粒子（例如二氧化铈（CeO 2)、二氧化硅（SiO2)、氧化铝（Al2O3)、二氧化锆（ZrO 2)、 氧化猛（Mn02, Mn203, Mn3O4等）及二氧化钛（TiO2)的粒子）、粘土矿物粒子（例如高岭石、 叶蛇纹石、叶蜡石、伊利石、蒙脱石及蛭石的粒子）、金刚石粒子、SiC粒子及B 4C粒子等的无 机粒子；及甲基纤维素、羟基亚甲基纤维素等增稠剂。可以单独使用它们中1种，或组合使 用2种以上。从更容易地将膨胀性树脂组合物保持于研磨垫的观点；以及提高亲水性以使 得在研磨浆料含有水时容易浸润该研磨浆料的观点考虑，优选膨胀性树脂组合物包含无机 粒子。由此，作为结果，研磨垫的研磨特性进一步提高。作为膨胀性树脂组合物，例如，可举 出上述的商品名 "DOW CORNING(注册商标）3179 DILATANT COMPOUND"、Snatch · Clay (商 品名）系列（例如，型号：BX - 050C、BX - 100C