拋光墊的制作方法

專利名稱：拋光墊的制作方法
技術領域：
本發明涉及在對透鏡、反射鏡等光學材料和硅晶片、硬盤用的玻 璃襯底、鋁襯底等的表面進行拋光時使用的拋光墊(粗拋光用或精拋 光用)以及其制造方法。本發明的拋光墊特別適合用作精加工用拋光 墊。
背景技術：
通常，硅晶片等半導體晶片、透鏡以及玻璃襯底等的鏡面拋光中 具有主要為了調節平坦度及面內均勻度的粗拋光、和主要為了改善 表面粗糙度及除去劃痕的精拋光。
上述精拋光，通常在能旋轉的平臺上粘貼由軟質的發泡聚氨酯形 成的絨面革制的人工皮革，在其上供給堿性水溶液中含有膠體二氧化 硅的拋光劑的同時涂布晶片，由此來進行(專利文獻l)。
作為在精拋光中使用的精加工用拋光墊，除上述以外還提出了以 下的拋光墊。
提出了由絨毛(于'7 7°)層和增強絨毛層的底布構成的絨面革制 的精拋光墊，所述絨毛層在聚氨酯樹脂上形成有多個利用發泡劑在厚 度方向上形成的細長的微小孔(絨毛)(專利文獻2)。
另外，提出了絨面革制、且表面粗糙度以算術平均粗糙度(Ra) 計為5pm以下的精拋光用拋光布(專利文獻3)。
另外，提出了具有基材部和在該基材部上形成的表面層(絨毛層)、且在上述表面層含有聚卣代乙烯或鹵代乙烯共聚物的精拋光用拋光布 (專利文獻4)。
現有的精加工用拋光墊采用所謂的濕式固化法來制造。濕式固化 法，是指將聚氨酯樹脂溶于二甲基甲酰胺等水溶性有機溶劑中，將所 得到的聚氨酯樹脂溶液在基材上涂布，將其在水中處理，進行濕式凝 固，形成多孔銀面層，水洗干燥后，磨削該銀面層表面，從而形成表 面層(絨毛層)的方法。例如，在專利文獻5中，通過濕式固化法制
造具有平均直徑為1 3(Him的近似球狀的孔的精加工用拋光布。
但是，現有的精加工用拋光墊，由于具有氣泡細長的結構或由于 表面層材料自身的機械強度低，因此存在耐久性欠缺、平坦化特性逐 漸變差或拋光速度的穩定性變差的問題。
專利文獻l:日本特開2003-37089號公報 專利文獻2:日本特開2003-100681號公報 專利文獻3:日本特開2004-291155號公報 專利文獻4:日本特開2004-335713號公報 專利文獻5:日本特開2006-75914號公報

發明內容
本發明的目的在于提供耐久性優異的拋光墊。
本發明人為了解決上述課題而進行了潛心研究，結果發現，利用 下述拋光墊能夠實現上述目的，從而完成了本發明。
艮卩，本發明涉及一種拋光墊，其是在基材層上設有拋光層的拋光 墊，其特征在于，上述拋光層由具有平均氣泡直徑為35 300pm的近 似球狀的連續氣泡的熱固性聚氨酯發泡體形成。
4認為現有的精加工用拋光墊由于具有氣泡細長的結構或由于拋光 層材料自身的機械強度低，因此當對拋光層反復施加壓力時，會產生 "疲軟"，耐久性缺乏。另一方面，如上所述，通過用具有平均氣泡
直徑為35 300pm的近似球狀的連續氣泡的熱固性聚氨酯發泡體來形 成拋光層，可以提高拋光層的耐久性。因此，使用本發明的拋光墊時， 能維持較高的長期平坦化特性，還能提高拋光速度的穩定性。在此， 近似球狀是指球狀和橢圓球狀。橢圓球狀的氣泡是指長徑L與短徑S 之比(L/S)為5以下的氣泡，優選為3以下，更優選為1.5以下。
另外，本發明的熱固性聚氨酯發泡體具有連續氣泡結構，在氣泡 表面上形成微小的孔，因而具有適度的保水性。
上述熱固性聚氨酯發泡體優選在基材層上進行自膠粘。由此，能 有效地防止拋光中拋光層與基材層剝離。
上述基材層優選為含有選自聚乙烯、聚丙烯以及聚氨酯中的至少 l種樹脂的發泡塑料膜。在CMP中，拋光墊和晶片等拋光對象一起自 轉/公轉，通過加壓下的摩擦來進行拋光。在拋光中，由于各種(特別 是水平方向)的力作用于拋光墊，因此容易變形，從而有可能在拋光 對象上產生拋光不均勻和劃痕。通過使用由上述發泡塑料膜形成的基 材層，可以抑制拋光時基材層的伸縮，并能抑制拋光墊的變形。
上述基材層的厚度優選為20 1000pm。當厚度不足20pm時，精 加工用拋光墊的強度不足，拋光時存在易變形的傾向。另一方面，當 超過1000pm時，存在柔軟性消失的傾向。
另外，本發明涉及包括使用上述拋光墊對半導體晶片的表面進行 拋光的工序的半導體器件的制造方法。


5圖1是實施例1的拋光墊的顯微鏡照片(SEM照片)。
圖2是比較例1的拋光墊的顯微鏡照片(SEM照片)。 圖3是表示在CMP拋光中使用的拋光裝置的一個例子的概略結構圖。
(符號說明)
1:拋光墊
2:拋光平臺
3:拋光劑(槳料)
4:拋光對象(半導體晶片、透鏡、玻璃板) 5:支撐臺(拋光頭)
6、 7:旋轉軸
具體實施例方式
本發明的拋光墊包含拋光層和基材層，所述拋光層由具有平均氣
泡直徑為35 300|im的近似球狀的連續氣泡的熱固性聚氨酯發泡體 (以下稱為聚氨酯發泡體)形成。
聚氨酯樹脂的耐磨損性優異，通過原料組成的各種變化可以容易 地獲得具有所需物性的聚合物，由于能通過機械發泡法(包含機械起 泡法)容易地形成近似球狀的微小氣泡，因此是作為拋光層形成材料 優選的材料。
聚氨酯樹脂由異氰酸酯成分、多元醇成分(高分子量多元醇、低 分子量多元醇等)以及增鏈劑構成。
作為異氰酸酯成分，可以沒有特別限制地使用聚氨酯領域中公知 的化合物。例如可以列舉出2,4-甲苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸 酯、2,2'-二苯基甲垸二異氰酸酯、2,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯、4，4'-二苯基甲垸二異氰酸酯、聚MDI (二苯甲垸二異氰酸酯)、碳二亞胺
6改性MDI (例如商品名S II才冬一 卜MTL、日本聚氨酯工業制)、1，5-萘二異氰酸酯、對苯二異氰酸酯、間苯二異氰酸酯、對亞二甲苯基二異氰酸酯、間亞二甲苯基二異氰酸酯等芳香族二異氰酸酯；亞乙基二異氰酸酯、2，2,4-三甲基亞己基二異氰酸酯、1，6-亞己基二異氰酸酯等脂肪族二異氰酸酯；1,4-環己烷二異氰酸酯、4,4'-二環己基甲垸二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、降冰片烷二異氰酸酯等脂環式二異氰酸酯等。這些物質可以使用l種，也可以并用2種以上。
作為異氰酸酯成分，除了上述二異氰酸酯化合物之外，還可以使用3官能以上的多官能聚異氰酸酯化合物。作為多官能的異氰酸酯化合物，以f ^乇、^工一("' <工A公司制)、商品名亍'二 ，對、一卜(旭化成工業公司制)來市售一系列的二異氰酸酯加成體化合物。
上述異氰酸酯成分中優選使用4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯或碳二亞胺改性MDI。
作為高分子量多元醇，可以列舉在聚氨酯技術領域中常用的高分子量多元醇。例如可以列舉以聚四亞甲基醚二醇、聚乙二醇等為代表的聚醚多元醇；以聚己二酸丁二醇酯為代表的聚酯多元醇；以聚己內酯多元醇、聚己內酯這樣的聚酯二醇與碳酸亞烷基酯的反應物等例
示的聚酯聚碳酸酯多元醇；使碳酸亞乙酯與多元醇反應，然后使所得到的反應混合物與有機二元羧酸反應而成的聚酯聚碳酸酯多元醇；以及通過多羥基化合物與碳酸芳酯的酯交換反應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。這些物質可以單獨使用，也可以并用2種以上。
將聚氨酯發泡體制成連續氣泡結構時，優選使用聚合物多元醇，特別優選使用將由丙烯腈和/或苯乙烯-丙烯腈共聚物構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優選含有該聚合物多元醇20 100重量％，更優選為30 60重量％。在含活潑氫化合物中優選含有上述高分子量多元醇(含有聚合物多元醇)
60 85重量％，更優選為70 80重量％。通過使用特定量的上述高分子量多元醇，氣泡膜容易破裂，易形成連續氣泡結構。
上述高分子量多元醇中，優選使用羥值為20 100mgKOH/g的高分子量多元醇。羥值更優選為25 60mgKOH/g 。當羥值不足20mgKOH/g時，聚氨酯的硬段量變少，耐久性傾向于下降，當超過100mgKOH/g時，聚氨酯發泡體的交聯度變得過高，有變脆的傾向。
高分子量多元醇的數均分子量沒有特殊限制，從所得到的聚氨酯的彈性特性等觀點出發，優選為1500 6000。若數均分子量不足1500，則使用該高分子量多元醇的聚氨酯不具有充分的彈性特性，易成為脆性聚合物。因此，由該聚氨酯發泡體形成的拋光層變得過硬，拋光對象的表面上易產生劃痕。另一方面，若數均分子量超過6000，則使用該高分子量多元醇的聚氨酯變得過軟，因此由該聚氨酯發泡體形成的拋光層的耐久性有可能變差。
高分子量多元醇可以與乙二醇、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-環己垸二甲醇、3-甲基-l,5-戊二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,4-雙(2-羥基乙氧基)苯、三羥甲基丙垸、甘油、1,2,6-己三醇、季戊四醇、四羥甲基環己烷、甲基葡萄糖苷、山梨糖醇、甘露醇、衛矛醇、蔗糖、2,2，6,6-四(羥甲基)環己醇、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，還可以并用一乙醇胺、2- (2-氨乙基氨基)乙醇以及一丙醇胺等烷醇胺。這些低分子量多元醇、低分子量多元胺等可以單獨使用l種，也可以并用2種以上。
其中，優選使用羥值為400 1830mgKOH/g的低分子量多元醇和/或胺值為400 1870mgKOH/g的低分子量多元胺。羥值更優選為700 1250mgKOH/g，胺值更優選為400 950mgKOH/g 。當羥值不足400mgKOH/g或胺值不足400mgKOH/g時，存在無法充分得到連續氣泡化提高效果的傾向。另一方面，當羥值超過1830mgKOH/g或胺值超過1870mgKOH/g時，存在晶片表面上易產生劃痕的傾向。特別優選使用二乙二醇、三乙二醇或1,4-丁二醇。
將聚氨酯發泡體制成連續氣泡結構時，在含活潑氫化合物中優選含有低分子量多元醇、低分子量多元胺和垸醇胺總計為2 15重量％，更優選為5 10重量％。通過使用特定量的上述低分子量多元醇等，使氣泡膜容易破裂，不僅易形成連續氣泡，而且聚氨酯發泡體的機械特性良好。
在通過預聚物法制造聚氨酯樹脂時，在異氰酸酯封端預聚物的固化中使用增鏈劑。增鏈劑是至少具有2個以上的活潑氫基團的有機化合物，作為活潑氫基團，可以例示羥基、伯氨基或仲氨基、巰基(SH)等。具體而言，可以列舉出4，4，-亞甲基雙(鄰氯苯胺)(MOCA)、 2,6-二氯-對苯二胺、4，4，-亞甲基雙(2,3-二氯苯胺)、3，5-雙(甲硫基)-2，4-甲苯二胺、3,5-雙(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、三亞甲基二醇二對氨基苯甲酸酯、1,2-雙(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、間苯二甲胺、N，N'-二仲丁基對苯二胺、間苯二胺及對苯二甲胺等例示的多元胺類、或者上述低分子量多元醇及低分子量多元胺等。這些物質可以使用l種，也可以混合使用2種以上。
異氰酸酯成分、多元醇成分及增鏈劑的比可以根據各自的分子量和聚氨酯發泡體所期望的物性等進行各種改變。為了獲得具有所期望的特性的發泡體，異氰酸酯成分的異氰酸酯基數相對于多元醇成分和增鏈劑的總活潑氫基(羥基+氨基)數優選為0.80 1.20，進一步優選為0.99 1.15。異氰酸酯基數在上述范圍外時，發生固化不良，從
9而可能得不到所要求的比重、硬度和壓縮率等。
聚氨酯樹脂可以應用熔融法、溶液法等公知的聚氨酯化技術來制造，當考慮到成本、作業環境等時，優選采用熔融法來制造。
聚氨酯樹脂的制造可以采用預聚物法、 一步(one shot)法中的任
一種，預先由異氰酸酯成分和多元醇成分合成異氰酸酯封端預聚物再使其與增鏈劑反應的預聚物法，由于所得到的聚氨酯樹脂的物理特性優良，因此優選。
另外，在預聚物法的情況下，異氰酸酯封端預聚物的分子量為約
800~約5000時加工性、物理特性等優良，因此優選。
上述聚氨酯樹脂的制造時，使含有含異氰酸酯基化合物的第1成分和含有含活潑氫基化合物的第2成分混合固化。在預聚物法中，異氰酸酯封端預聚物成為含異氰酸酯基化合物，增鏈劑成為含活潑氫基化合物。在一步法中，異氰酸酯成分成為含異氰酸酯基化合物，增鏈劑和多元醇成分成為含活潑氫基化合物。
作為本發明的拋光層的形成材料的聚氨酯發泡體，可以通過機械發泡法(包含機械氣泡法)來制造。
特別優選為使用作為聚烷基硅氧垸和聚醚的共聚物的硅類表面活性劑的機械發泡法。作為所述硅類表面活性劑，可以例示SH-192和L-5340(東k義々-一二 >夕'〉'J - 一 ^公司制)等作為優選的化合物。
此外，根據需要還可以添加抗氧化劑等穩定劑、潤滑劑、顏料、填充劑、防靜電劑以及其它的添加劑。
以下，對制造構成拋光層的聚氨酯發泡體的方法的例子進行說明。所述聚氨酯發泡體的制造方法具有以下工序。
(1) 在使異氰酸酯成分與高分子量多元醇等反應而得到的異氰酸 酯封端預聚物中添加硅類表面活性劑，將由此得到的第1成分在非反 應性氣體存在下進行機械攪拌，使非反應性氣體以微小氣泡的形態分 散，制成氣泡分散液。然后，在該氣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潑氫化合物的第2成分，進行混合，制 備氣泡分散聚氨酯組合物。在第2成分中可以適當添加催化劑。
(2) 在含有異氰酸酯成分(或異氰酸酯封端預聚物)的第1成分 以及含有含活潑氫化合物的第2成分中的至少一種中添加硅類表面活 性劑，將添加有硅類表面活性劑的成分在非反應性氣體存在下進行機 械攪拌，使非反應性氣體以微小氣泡的形態分散，制成氣泡分散液。 然后，在該氣泡分散液中添加殘余成分，進行混合，制備氣泡分散聚 氨酯組合物。
(3) 在含有異氰酸酯成分(或異氰酸酯封端預聚物)的第1成分 以及含有含活潑氫化合物的第2成分中的至少一種中添加硅類表面活 性劑，將上述第1成分和第2成分在非反應性氣體存在下進行機械攪 拌，使非反應性氣體以微小氣泡的形態分散，制成氣泡分散聚氨酯組 合物。
另外，氣泡分散聚氨酯組合物可以使用機械起泡法來制備。機械 起泡法，是指將原料成分裝入混合頭的混合室內的同時混入非反應性 氣體，用Oakes mixer等混合器進行混合攪拌，由此使非反應性氣體成 微小氣泡狀態而分散于原料混合物中的方法。機械起泡法能通過調節 非反應性氣體的混入量來容易地調節聚氨酯發泡體的密度，因此是優 選的方法。另外，由于能夠連續形成具有平均氣泡直徑為35 300pm 的微小氣泡的聚氨酯發泡體，因此制造效率好。
11然后，將氣泡分散聚氨酯組合物注入模具(注模工序)，將氣泡 分散聚氨酯組合物加熱而使其反應固化(固化工序)。
作為用于形成上述微小氣泡的非反應性氣體，優選非可燃性氣體， 具體而言，可以例示氮氣、氧氣、二氧化碳、氦氣和氬氣等稀有氣體、 以及它們的混合氣體，從成本方面考慮，最優選使用經干燥除去水分 后的空氣。
作為使非反應性氣體以微小氣泡狀分散的攪拌裝置，可以不受特 別限制地使用公知的攪拌裝置，具體而言，可以例示均質器、溶解器、 雙螺桿行星式混合器(planetary mixer)、機械起泡發泡機等。攪拌裝置 的攪拌葉片的形狀也沒有特別地限制，但使用攪打< '7 " — )型 攪拌葉片時可以得到微小氣泡，因此優選。為了得到目標的聚氨酯發 泡體，攪拌葉片的轉速優選為500 2000rpm，更優選為800 1500rpm。 另外，攪拌時間根據目標密度來適當調節。
另外，發泡工序中制備氣泡分散液的攪拌、和將第1成分和第2 成分混合的攪拌，優選的方式是使用不同的攪拌裝置。混合工序中的 攪拌可以不是形成氣泡的攪拌，優選使用不巻入大氣泡的攪拌裝置。 作為這樣的攪拌裝置，優選行星式混合器。制備氣泡分散液的發泡工 序和將各成分混合的混合工序的攪拌裝置也可以使用相同的攪拌裝 置，優選根據需要進行調節攪拌葉片的旋轉速度等攪拌條件的調節來 使用。
在聚氨酯發泡體的制造方法中，將氣泡分散聚氨酯組合物注入模 具中并反應至不流動的發泡體進行加熱和后固化，具有使發泡體的物 理特性提高的效果，因此極為優選。也可以作為將氣泡分散聚氨酯組 合物注入模具之后立即放入加熱烘箱中進行后固化的條件，在這樣的 條件下，熱不會立即傳遞至反應成分中，因此氣泡直徑不會變大。固 化反應在常壓下進行時氣泡形狀穩定，因此優選。在聚氨酯發泡體中，還可以使用叔胺類等公知的促進聚氨酯反應 的催化劑。催化劑的種類、添加量，考慮在混合工序之后注入規定形 狀的模具的流動時間來進行選擇。
此外，通過將氣泡分散聚氨酯組合物注入規定大小的模具中，制 成塊狀，使用刨狀或帶鋸(〃> 卜'y—)狀的切片機將該塊狀物進行 切片的方法、或者在上述注模階段，可以將其制成薄片狀。為了抑制 拋光層的厚度不均，優選將片狀聚氨酯發泡體的表面進行拋光。
基材層沒有特殊限制，例如可以列舉出聚乙烯、聚丙烯、及聚氨 酯等發泡塑料膜、聚酯無紡布、尼龍無紡布、丙烯酸無紡布等纖維無 紡布、浸滲有聚氨酯的聚酯無紡布這樣的浸滲樹脂無紡布、丁二烯橡 膠、異戊二烯橡膠等橡膠性樹脂、感光性樹脂等。其中，優選使用含 有選自聚乙烯、聚丙烯及聚氨酯中的至少1種樹脂的發泡塑料膜。
為了對精加工用拋光墊賦予韌性，基材層優選具有與聚氨酯發泡 體同等的硬度或更硬。另外，基材層的厚度沒有特殊限制，從強度、
撓性等觀點出發，優選為20 1000nm，更優選為50 800pm。
作為將由聚氨酯發泡體形成的拋光層和基材層貼合的方法，例如 可以列舉用雙面膠帶夾壓拋光層和基材層的方法。
上述雙面膠帶具有在無紡布或膜等支撐材料的雙面上設有膠粘層 的一般結構。從防止漿料向基材層滲透等方面出發，優選支撐材料中 使用膜。另外，作為膠粘層的組成，例如可以列舉橡膠類膠粘劑或 丙烯酸類膠粘劑等。
另外，在本發明中，優選將用上述方法制備的氣泡分散聚氨酯組 合物在基材層上涂布，使該氣泡分散聚氨酯組合物固化，在基材層上
13直接形成聚氨酯發泡體(拋光層)。
作為在基材層上涂布氣泡分散聚氨酯組合物的方法，可以采用例 如凹版、吻合式(々、逗點式等輥涂布器、縫隙式、噴射式(7 7 >于 等模涂布器、擠壓式涂布器、簾式淋涂機等的涂布方法，
只要能在基材層上形成均勻的涂膜即可，可以是任何方法。
將在基材層上涂布氣泡分散聚氨酯組合物并反應至不流動為止的 聚氨酯發泡體進行加熱、后固化，具有提高聚氨酯發泡體的物理特性的效果，因此極為優選。后固化優選在40 7(TC下進行10 60分
另外在常壓下進行時氣泡形狀穩定，因而優選。
本發明的拋光墊的制造，可以是計量各成分并投入容器中、進行 機械攪拌的間歇方式，另外也可以是將各成分和非反應性氣體連續供 給到攪拌裝置中并進行機械攪拌、向基材層上送出氣泡分散聚氨酯組 合物來制造成形品的連續生產方式。
另外，在基材層上形成聚氨酯發泡體之后或在形成聚氨酯發泡體 的同時，優選將聚氨酯發泡體的厚度調節至均勻。將聚氨酯發泡體的
厚度調節至均勻的方法沒有特殊限制，可以列舉例如用拋光材料進 行拋光的方法、用壓板進行按壓的方法等。
另一方面，也可以將用上述方法制備的氣泡分散聚氨酯組合物在 基材層上涂布，在該氣泡分散聚氨酯組合物上層壓脫模片。然后，通 過按壓裝置使厚度均勻的同時使氣泡分散聚氨酯組合物固化，從而形 成聚氨酯發泡體。
脫模片的形成材料沒有特殊限制，可以列舉普通的樹脂和紙等。 脫模片優選由熱引起的尺寸變化小。另外，脫模片的表面可以實施脫 模處理。使由基材層、氣泡分散聚氨酯組合物(氣泡分散聚氨酯層)以及 脫模片構成的夾層片的厚度均勻的按壓裝置沒有特殊限制，可以列舉 通過例如涂布輥、夾持輥等壓縮至一定厚度的方法。考慮到壓縮后發 泡體中的氣泡變大約1.2 約2倍，在壓縮時，優選使(涂布器或夾子 的間隙)-(基材層和脫模片的厚度)=(固化后的聚氨酯發泡體的厚度
的50 85%)。
使上述夾層片的厚度均勻后，將反應至不流動為止的聚氨酯發泡 體加熱，進行后固化，從而形成拋光層。后固化的條件同上。
然后，將聚氨酯發泡體上的脫模片剝離，得到拋光墊。此時，由 于在聚氨酯發泡體上形成表層，因此通過拋光等來除去表層。
本發明的拋光墊的形狀沒有特殊限制，可以是長度約為數m的長 條狀，也可以是直徑為數十cm的圓形。
聚氨酯發泡體的平均氣泡直徑必須為35 300pm，優選為35 100pm，更優選為40 80pm。當超出此范圍時，拋光速度下降或耐久 性下降。
聚氨酯發泡體的比重優選為0.2 0.5。當比重不足0.2時，拋光層 的耐久性存在下降的傾向。另外，當大于0.5時，為了得到一定的彈性 率而需要使材料為低交聯密度。此時，永久變形增大，耐久性趨于下 降。
聚氨酯發泡體的硬度用7 ^力一C硬度計測定時優選為10 50度， 更優選為15 35度。當7 ^力一C硬度不足IO度時，存在拋光層的耐 久性下降或拋光后的被拋光材料的表面平滑性變差的傾向。另一方面， 當超過50度時，被拋光材料的表面上易產生劃痕。
15拋光層的表面可以具有用于保持和更新漿料的的凹凸結構。由發 泡體構成的拋光層在拋光表面上具有多個開口，具有保持和更新漿料 的作用，通過在拋光表面上形成凹凸結構，可以更有效地進行漿料的 保持和更新，并且，可以防止由于與拋光對象的吸附所造成的拋光對 象的破壞。凹凸結構只要是可以保持和更新漿料的形狀即可，沒有特 別限制，例如可以列舉出XY格子溝、同心圓狀溝、貫通孔、非貫通 孔、多角棱柱、圓柱、螺旋狀溝、偏心圓狀溝、放射狀溝及組合這些 溝而成的形狀。另外，這些凹凸結構通常具有規則性，但是為了得到 期望的漿料保持和更新性，可以在各自一定的范圍內使溝間距、溝寬 度、溝深等變化。
上述凹凸結構的制造方法沒有特別地限定，例如可以列舉出使 用規定尺寸的車刀這樣的夾具進行機械切削的方法、通過將樹脂注入 具有規定的表面形狀的模具并使其固化來進行制造的方法、用具有規 定的表面形狀的壓板按壓樹脂來進行制造的方法、使用光刻法進行制 造的方法、使用印刷法進行制造的方法以及通過使用二氧化碳激光等 的激光進行制造的方法等。
拋光層的厚度沒有特殊限制，通常為約0.2 約1.2mm，優選為 0.3 0.8mm。
本發明的拋光墊可以在與平臺膠粘的面上設有雙面膠帶。
半導體器件是經過使用上述拋光墊對半導體晶片的表面進行拋光 的工序來制造的。半導體晶片通常是指在硅晶片上層壓有配線金屬及 氧化膜的晶片。半導體晶片的拋光方法、拋光裝置沒有特別地限制， 例如，可以使用如圖3所示具有支撐拋光墊1的拋光平臺2、支撐半導 體晶片4的支撐臺(拋光頭)5和用于對晶片進行均勻加壓的背襯材料、 和拋光劑3的供給機構的拋光裝置等來進行。拋光墊1例如通過用雙面膠帶粘貼而安裝在拋光平臺2上。拋光平臺2和支撐臺5，以使各自 支撐的拋光墊1和半導體晶片4相對的方式進行設置，分別具有旋轉
軸6、 7。另外，在支撐臺5側設置有用于將半導體晶片4按壓在拋光 墊1上的加壓機構。拋光時，使拋光平臺2和支撐臺5旋轉的同時將 半導體晶片4按壓在拋光墊1上， 一邊供給漿料一邊進行拋光。對槳 料的流量、拋光負荷、拋光平臺轉速、以及晶片轉速沒有特別限制， 可以適當進行調節。
由此，半導體晶片4表面的表面粗糙度得到改善，除去劃痕。然 后，通過切割、接合、封裝等來制造半導體器件。半導體器件用于演 算處理裝置和存儲器等。另外，對透鏡和硬盤用玻璃襯底也可以使用 與上述同樣的方法來進行精拋光。
實施例
以下，列舉實施例來說明本發明，但本發明不限于這些實施例。 (平均氣泡直徑的測定)
用刀片盡可能薄地將所制得的聚氨酯發泡體平行切割為厚度lmm 以下，作為試樣。將試樣固定在載玻片上，使用SEM(S-3500N、日立 寸^二y^〉^于A久'株式會社)在200倍下進行觀察。使用圖像分析 軟件(WinRoof、三谷商事株式會社)對所得到的圖像進行任意范圍的全 部氣泡直徑的測定，并計算平均氣泡直徑。其中，在橢圓球狀的氣泡 的情況下，將其面積換算成圓的面積，將圓當量直徑作為氣泡直徑。
(比重的測定)
根據JIS Z8807-1976進行。將制得的聚氨酯發泡體切割為4cmX 8.5cm的短條狀(厚度任意)，將其作為試樣，在溫度23°C±2°C、濕 度50%±5%的環境中靜置16小時。使用比重計(廿'&卜U々》公司制 造)，測定比重。
17(硬度的測定)
根據JIS K-7312進行。將制得的聚氨酯發泡體切割為5cmX5cm(厚 度任意)的大小，將其作為試樣，在溫度23。C土2t:、濕度50%±5% 的環境中靜置16小時。測定時將試樣重疊，使厚度達到10mm以上。 使用硬度計(高分子計器公司制造，7 ^力一C型硬度計、加壓面高度 3mm)，使加壓面接觸后，測定30秒后的硬度。
(拋光速度穩定性的評價) 使用SPP600S (岡本工作機械公司制)作為拋光裝置，對制得的 拋光墊的拋光速度穩定性進行評價。將評價結果示于表1。拋光條件如 下所示。
玻璃板6英寸0、厚l.lmm(光學玻璃、BK7) 漿料七'J 7 7 ， 'j 一 (昭和電工GPL C1010) 漿料量100ml/分鐘 拋光加工壓力10kPa 拋光平臺轉速55rpm 玻璃板轉速50rpm 拋光時間10分鐘/塊 進行拋光的玻璃板塊數500塊
首先，計算拋光后的玻璃板每1塊的拋光速度(A/分鐘)。計算 方法如下所述。
拋光速度呵拋光前后的玻璃板的重量變化量[g]/ (玻璃板密度 [g/cm3] X玻璃板的拋光面積[cm2] X拋光時間[分鐘])]X 108
求出從第1塊玻璃板到處理塊數(IOO塊、300塊或500塊)中的 最大拋光速度、最小拋光速度以及總平均拋光速度(從第1塊到處理塊數的各拋光速度的平均值)，將該值代入下式，由此來算出拋光速 度穩定性(％)。拋光速度穩定性(％)的數值越低，表示即使對多個 玻璃板進行拋光其拋光速度也不易變化。在本發明中，處理500塊后 的拋光速度穩定性優選在10%以內。
拋光速度穩定性(％) ={(最大拋光速度-最小拋光速度)/總平均
拋光速度yxioo
實施例1
在容器中裝入POP36/28 (三井化學株式會社制、聚合物多元醇、 羥值28mgKOH/g) 45重量份、ED-37A (三井化學株式會社制、聚醚 多元醇、羥值38mgKOH/g) 40重量份、PCL305 (夕' < 七A化學株式 會社制、聚酯多元醇、羥值305mgKOH/g) 10重量份、二乙二醇5 重量份、硅類表面活性劑(SH-192、東"義々-一二 >夕'》'J - 一> 公司制)5.5重量份以及催化劑(No.25、花王制)0.25重量份，并進 行混合。然后，使用攪拌葉片，以轉速900rpm劇烈攪拌約4分鐘使氣 泡進入反應體系內。然后，添加S 'J才冬一 卜MTL (日本聚氨酯工業 制)31.57重量份，攪拌約1分鐘，制備氣泡分散聚氨酯組合物A。
將制備的氣泡分散聚氨酯組合物A在通過拋光將厚度調節至 0.8mm的基材層(東麗公司制、商品名《7 、聚乙烯發泡體、比重0.18、 7 ^力一C硬度50)上涂布，形成氣泡分散聚氨酯層。然后，在該氣 泡分散聚氨酯層上覆蓋經脫模處理的脫模片(聚對苯二甲酸乙二醇酯、 厚度0.2mm)。用夾持輥使氣泡分散聚氨酯層的厚度為1.0mm,然后 在7(TC下固化40分鐘，形成聚氨酯發泡體(平均氣泡直徑7(Him、 平均長徑/平均短徑=1.3、比重0.34、 C硬度23度)。然后，將聚 氨酯發泡體上的脫模片剝離。接著，使用拋光機(7 S于'7夕公司制) 對聚氨酯發泡體的表面進行拋光處理，使厚度為0.8mm，調節厚度精 度。然后，使用貼合機(，S機)在基材層表面粘貼雙面膠帶(雙面 膠帶、積水化學工業制)，制作拋光墊。圖1是表示該拋光墊的斷面
19的顯微鏡照片。可知聚氨酯發泡體中形成近似球狀的連續氣泡。 實施例2
在容器中裝入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重量份以及催化劑(No.25) 0.22重量份，并進行混合。然后， 使用攪拌葉片，以轉速900rpm劇烈攪拌約4分鐘使氣泡進入反應體系 內。然后，添加$ U才冬一卜MTL (38.8重量份)，攪拌約1分鐘， 制備氣泡分散聚氨酯組合物B。
除了使用氣泡分散聚氨酯組合物B代替氣泡分散聚氨酯組合物A 之外，通過與實施例1相同的方法制作拋光墊。用顯微鏡觀察該拋光 墊的斷面，結果可知在聚氨酯發泡體(平均氣泡直徑66pm、平均長 徑/平均短徑=1.4、比重0.35、 C硬度29度)中形成近似球狀的連 續氣泡。
實施例3
在容器中裝入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重量份以及催化劑(No.25) 0.2重量份，并進行混合。然后， 使用攪拌葉片，以轉速900rpm劇烈攪拌約4分鐘使氣泡進入反應體系 內。然后，添加S U才才、一卜MTL (46.04重量份)，攪拌約1分鐘， 制備氣泡分散聚氨酯組合物C。
除了使用氣泡分散聚氨酯組合物C代替氣泡分散聚氨酯組合物A 之外，通過與實施例1相同的方法制作拋光墊。用顯微鏡觀察該拋光 墊的斷面，結果可知在聚氨酯發泡體(平均氣泡直徑75pm、平均長 徑/平均短徑=1.3、比重0.35、 C硬度32度)中形成近似球狀的連 續氣泡。實施例4
在容器中裝入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重量份以及催化劑(No.25) 0.15重量份，并進行混合。然后， 使用攪拌葉片，以轉速900rpm劇烈攪拌約4分鐘使氣泡進入反應體系 內。然后，添加$ 'J才冬一 卜MTL (60.51重量份)，攪拌約1分鐘， 制備氣泡分散聚氨酯組合物D。
除了使用氣泡分散聚氨酯組合物D代替氣泡分散聚氨酯組合物A 之外，通過與實施例1相同的方法制作拋光墊。用顯微鏡觀察該拋光 墊的斷面，結果可知在聚氨酯發泡體(平均氣泡直徑78pm、平均長 徑/平均短徑=1.3、比重0.35、 C硬度31度)中形成近似球狀的連 續氣泡。
比較例1
將熱塑性聚氨酯(^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，制備聚氨酯溶液。將該聚氨酯溶液在通過拋 光將厚度調節至0.8mm的基材層(東洋紡織公司制、# 5 > 7 4211N、 7 ^力一C硬度22)上涂布，形成聚氨酯膜。然后，將聚氨酯膜-基材 層在DMF-水混合液(DMF"K=30/70)中浸漬30分鐘，再在水中浸漬 24小時，用水置換二甲基甲酰胺，形成聚氨酯發泡體(比重0.26、 C 硬度27度)。接著，使用拋光機對聚氨酯發泡體表面進行拋光處理， 使厚度為0.8mm，調節厚度精度。然后，使用貼合機在基材層表面上 貼合雙面膠帶(雙面膠帶、積水化學工業制)，制作拋光墊。圖2表 示該拋光墊的斷面的顯微鏡照片。可知在聚氨酯發泡體中形成細長的 水滴狀的氣泡。表1
500塊處理時的總平均拋光速度 (A/分鐘)拋光速度穩定性(％)
100塊300塊500塊
實施例1103079
實施例298067
實施例31050679
實施例4100068
比較例184071218
由表1可知本發明的拋光墊的氣泡近似球狀，使用熱固性聚氨 酯作為拋光層的材料，因此在耐久性和拋光速度的穩定性上優異。
2權利要求
1. 一種拋光墊，其是在基材層上設有拋光層的拋光墊，其特征在于，所述拋光層由具有平均氣泡直徑為35～300μm的近似球狀的連續氣泡的熱固性聚氨酯發泡體形成。
2. 如權利要求l所述的拋光墊，其中，所述熱固性聚氨酯發泡體 在基材層上進行自膠粘。
3. 如權利要求1或2所述的拋光墊，其中，所述基材層是含有選 自聚乙烯、聚丙烯以及聚氨酯中的至少l種樹脂的發泡塑料膜。
4. 如權利要求1 3中任一所述的拋光墊，其中，所述基材層的 厚度為20 1000pm。
5. —種半導體器件的制造方法，其包括使用權利要求1 4中任 一所述的拋光墊對半導體晶片的表面進行拋光的工序。
全文摘要
本發明的目的在于提供耐久性優異的拋光墊。本發明的拋光墊，在基材層上設有拋光層，其特征在于，上述拋光層由具有平均氣泡直徑為35～300μm的近似球狀的連續氣泡的熱固性聚氨酯發泡體形成。
文檔編號B24B37/24GK101511537SQ20078003317
公開日2009年8月19日 申請日期2007年4月23日 優先權日2006年9月8日
發明者中村賢治, 丸山覺史, 堂浦真人, 廣瀨純司, 福田武司 申請人:東洋橡膠工業株式會社