研磨垫制造技术

本发明专利技术的目的在于提供吸湿或者吸水时能够高水平维持尺寸稳定性并且研磨速度大的研磨垫及其制造方法。另外，本发明专利技术的目的在于提供使用该研磨垫的半导体器件的制造方法。本发明专利技术涉及一种研磨垫，具有研磨层，所述研磨层包含具有微小气泡的聚氨酯发泡体，其特征在于，所述聚氨酯发泡体含有以下（１）、（２）和（３）的反应固化物：（１）包含异氰酸酯单体、高分子量多元醇α以及低分子量多元醇的异氰酸酯封端预聚物Ａ；（２）包含多聚化二异氰酸酯及数均分子量２００～１０００的聚乙二醇的异氰酸酯封端预聚物Ｂ；和（３）增链剂。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种研磨垫，其能够稳定并且以高研磨效率进行透镜、反射镜等光学材料及硅晶片、硬盘用的玻璃衬底、铝衬底以及一般的金属研磨加工等要求高度表面平坦性的材料的平坦化加工。本专利技术的研磨垫，特别适合用于将硅晶片以及在其上形成有氧化物层、金属层等的器件在进一步层压/形成这些氧化物层或金属层之前进行平坦化的工序。
技术介绍
作为要求高度表面平坦性的代表性材料，可以列举用于制造半导体集成电路(IC、 LSI)的被称为硅晶片的单晶硅的圆盘。在IC、 LSI等的制造工序中，为了使电路形成中使用的各种薄膜形成可靠的半导体接合，在层压/形成氧化物层或金属层的各工序中，要求对硅晶片表面进行高精度且平坦的精加工。在这样的研磨精加工工序中， 一般研磨垫固着在被称为压板(platen)的可旋转的支撑圆盘上，半导体晶片等加工物固着在研磨头上。通过双方的运动，压板与研磨头之间产生相对速度，并且通过向研磨垫上连续供给包含磨粒的研磨浆料，进行研磨操作。作为研磨垫的研磨特性，要求研磨对象物的平坦性(平面性)及面内均匀性优良，并且研磨速度大。对于研磨对象物的平坦性、面内均匀性可以通过提高研磨层的弹性模量而得到某种程度的改善。另外，关于研磨速度，可以通过制成含有气泡的发泡体而增大浆料的保持量来提高。作为满足上述特性的研磨垫，提出了由聚氨酯发泡体构成的研磨垫(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)反应来制造。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、耐磨损性等观点考虑，使用聚醚(数均分子量500~1600的聚丁二醇)或聚碳酸酯作为适合的材料。但是，上述研磨层在吸湿或吸水时硬链段的凝聚力下降，从而研磨层的尺寸稳定性容易下降。严重的情况下，研磨垫上产生翘曲或者起伏，由此存在平坦化特性或面内均匀性等研磨特性逐渐下降的问题。专利文献3中，为了提高浆料的保持性，公开了一种研磨垫用聚合物组合物，其中在温度23"C的水中浸渍72小时的情况下的体积膨润率为20%以下。但是，上述研磨垫用聚合物组合物，使用热塑性聚合物作为研磨垫用聚合物，在吸湿或吸水时难以高水平维持研磨垫的尺寸稳定性。专利文献l:日本特开2000-17252号公报专利文献2:日本专利第3359629号专利文献3:日本特开2001-47355号公报
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供在吸湿或吸水时能够高水平维持尺寸稳定性并且研磨速度大的研磨垫及其制造方法。另外，本专利技术的目的在于提供使用该研磨垫的半导体器件的制造方法。本专利技术人为了解决上述问题反复进行了研究，结果发现，通过以下所示的研磨垫可以实现上述目的，从而完成了本专利技术。艮卩，本专利技术涉及一种研磨垫，具有研磨层，所述研磨层包含具有微小气泡的聚氨酯发泡体，其特征在于，所述聚氨酯发泡体含有以下(1) 、 (2)和(3)的反应固化物5(1) 包含异氰酸酯单体、高分子量多元醇OC以及低分子量多元醇的 异氰酸酯封端预聚物A;(2) 包含多聚化二异氰酸酯及数均分子量200-1000的聚乙二醇的异氰酸酯封端预聚物B;和(3) 增链剂。现有的研磨层，由于是具有仅通过物理交联形成的硬链段的聚氨 酯发泡体，因此认为吸湿或吸水时硬链段的凝聚力容易下降。因此， 研磨层越吸湿或者吸水则由于伸长或翘曲等而导致的尺寸变化越大。本专利技术人发现将包含异氰酸酯单体、高分子量多元醇a以及低分 子量多元醇的异氰酸酯封端预聚物A与包含多聚化二异氰酸酯及数均 分子量200-1000的聚乙二醇的异氰酸酯封端预聚物B组合使用，并且 通过它们与增链剂的反应而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)，由此可以提高吸湿或吸水时硬链段的凝聚力， 并且以高水平维持研磨层的尺寸稳定性。另外，通过使用上述两种预 聚物可以扩大化学交联网，并且由于使用数均分子量200~1000的聚乙 二醇作为预聚物B的多元醇成分，因此聚氨酯对水的亲和性提高，可 以得到高吸水性的聚氨酯发泡体。其结果，可以提高浆料的保持性， 并且提高研磨速度。所述高分子量多元醇a，是数均分子量500~5000的聚醚多元醇， 所述异氰酸酯单体，优选为甲苯二异氰酸酯及二环己基甲烷二异氰酸 酯。另外，所述多聚化二异氰酸酯，优选为异氰脲酸酯型和/或缩二脲 型的多聚1,6-己二异氰酸酯。通过使用这些物质，可以操作性良好地制 造聚氨酯发泡体，并且本专利技术的效果更优异。异氰酸酯封端预聚物B的添加量，相对于100重量份异氰酸酯封 端预聚物A优选为5 30重量份。异氰酸酯封端预聚物B的添加量少于 5重量份时，聚合物中的化学交联比例不充分，因此具有吸湿或吸水时硬链段的凝聚力不足、难以高水平维持研磨层的尺寸稳定性的倾向。 另外，具有难以得到高吸水性聚氨酯发泡体的倾向。另一方面，如果 超过30重量份，则聚合物中的化学交联比例过剩，研磨层的硬度变得 过高，因此被研磨材料的面内均匀性下降，或者聚氨酯发泡体的耐磨 损性下降，从而具有研磨垫寿命缩短的倾向。另外，被研磨材料的表 面上容易产生划痕。另外，聚氨酯发泡体，优选平均气泡直径为20~70|im，切削速度 为2nm/分钟以下。平均气泡直径不在上述范围内时，具有研磨速度下 降、或者研磨后的被研磨材料的平面性(平坦性)下降的倾向。另外， 切削速度如果超过2pm/分钟，则研磨垫的寿命变得过短，因此不优选。另外，聚氨酯发泡体，优选吸水时的尺寸变化率为0.8%以下，吸 水时的弯曲弹性模量变化率为40%以下。在所述数值的范围以外的情 况下，研磨层在吸湿或吸水时尺寸变化大，具有平坦化特性或面内均 匀性等研磨特性逐渐下降的倾向。另外，聚氨酯发泡体，优选AskerD硬度为45 65度。Asker D硬 度低于45度的情况下，具有被研磨材料的平坦性下降的倾向。另一方 面，大于65度的情况下，平坦性良好，但是具有被研磨材料的面内均 匀性下降的倾向。另外，被研磨材料的表面上容易产生划痕。另外，聚氨酯发泡体，优选含有0.05~10重量％硅氧烷(silicone) 类表面活性剂。硅氧烷类表面活性剂的量如果低于0.05重量％，则具 有不能得到微小气泡的发泡体的倾向。另一方面，如果超过10重量％， 则具有由于表面活性剂的增塑效果而难以得到高硬度的聚氨酯发泡体的倾向。另外，本专利技术涉及一种研磨垫制造方法，包括将含有异氰酸酯封 端预聚物的第一成分和含有增链剂的第二成分混合并固化来制作聚氨酯发泡体的工序，其特征在于，所述工序是如下工序在含有异氰酸酯封端预聚物的第一成分中 添加硅氧烷类非离子表面活性剂，使其在聚氨酯发泡体中达到0.05 10重量％，再对所述第一成分与非反应性气体进行搅拌，制备使所述非反 应性气体作为微小气泡分散的气泡分散液，然后在所述气泡分散液中 混合含有增链剂的第二成分并固化，制作聚氨酯发泡体， 所述异氰酸酯封端预聚物为(1) 包含异氰酸酯单体、高分子量多元醇OC以及低分子量多元醇的 异氰酸酯封端预聚物A;和(2) 包含多聚化二异氰酸酯及数均分子量200 1000的聚乙二醇的 异氰酸酯封端预聚物B。另外，本专利技术涉及一种导体器件制造方法，其中，包括使用所述 研磨垫对半导体晶片的表面进行研磨的工序。附图说明图1是表示CMP研磨中使用的研磨装置的一例的示意构成图。 图2是表示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种研磨垫，具有研磨层，所述研磨层包含具有微小气泡的聚氨酯发泡体，其特征在于，　所述聚氨酯发泡体含有以下（１）、（２）和（３）的反应固化物，　（１）包含异氰酸酯单体、高分子量多元醇α以及低分子量多元醇的异氰酸酯封端预聚物Ａ；　 　（２）包含多聚化二异氰酸酯及数均分子量２００～１０００的聚乙二醇的异氰酸酯封端预聚物Ｂ；和　（３）增链剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：中井良之，数野淳，木村毅，下村哲生，小川一幸，
申请(专利权)人：东洋橡胶工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]