研磨墊用氨基甲酸酯樹脂組合物以及聚氨酯研磨墊的製作方法

2023-10-23 17:39:42 2

專利名稱：研磨墊用氨基甲酸酯樹脂組合物以及聚氨酯研磨墊的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種可以用於玻璃基板、矽晶片、半導體器件等的玻璃研磨領域的熱固性氨基甲酸酯(TSU)型研磨墊用氨基甲酸酯樹脂組合物以及使用該組合物所得的聚氨酯研磨墊。
背景技術：
液晶顯示器(IXD)用玻璃基板、硬碟(HDD)用玻璃基板、記錄裝置用玻璃光碟、光學用透鏡、矽晶片、半導體器件等都要求高度的表面平坦性和面內均勻性。對於半導體器件來說，隨著半導體電路集成度的急劇增大，以高密度化為目的的微細化、多層線路化不斷發展，使加工面進一步高度地平坦化的技術變得重要。另一方面，對於液晶顯示器用玻璃基板來說，隨著液晶顯示器的大型化，要求加工面更高度的平坦性。隨著平坦性要求的提高，對研磨加工中的研磨精度、研磨效率等要求性能逐漸提高。在半導體器件、光器件的製造工藝中，作為能夠形成具有優異平坦性的表面的研磨方法，廣泛採用了化學機械研磨法，即所謂的CMP (Chemical Mechanical Polishing)。CMP法中，通常採用在研磨加工時供給在鹼溶液或酸溶液中分散磨粒(研磨粒子)而形成的漿料(研磨液)並進行研磨的所謂游離磨粒方式。也就是說，被研磨物(的加工面)通過漿料中磨粒的機械作用和鹼溶液或酸溶液的化學作用而被平坦化。隨著對加工面所要求的平坦性的高度化，對CMP法所要求的研磨精度、研磨效率等研磨性能，具體而言為高研磨速率、無刮擦性、高平坦性的要求提高。作為CMP的游離磨粒方式的研磨墊，例如，已經報導了使磨耗程度適當化並實現研磨性能穩定化的技術(例如，參照專利文獻I)。另一方面，從廢液處理、成本問題考慮，還提出了不使用游離磨粒的固定磨粒型研磨墊(例如，參照專利文獻2)。 然而，前述的游離磨粒方式的研磨墊為了控制磨耗量而將R值設定為O. 7 O. 9的較低水平，因此存在有聚氨酯樹脂稍脆，熟化時間達到數月等品質不穩定的問題。此外，前述作為非游離磨粒方式的固定磨粒型研磨墊存在無論怎樣也容易產生刮擦的問題。綜上所述，從產業界出發，實際情況是雖然強烈需求滿足對精密研磨不斷要求的高研磨速率、無刮擦性、平坦性的研磨墊，但這種研磨墊尚未出現。現有技術文獻專利文獻專利文獻1:日本特開2010 - 76075號公報專利文獻2 :日本特開2011 — 142249號公報

發明內容
發明要解決的問題本發明要解決的問題是提供一種研磨特性(高研磨速率、無刮擦性、平坦性)優異的CMP法的研磨墊。
用於解決問題的方法本發明人等在為了解決前述問題而進行研究的過程中，著眼於添加劑的種類進行了積極研究，結果發現通過添加氣相二氧化矽，可以得到解決前述問題的研磨墊，並由此完成本發明。S卩，本發明提供一種研磨墊用氨基甲酸酯樹脂組合物，其特徵在於，在包含含有氨基甲酸酯預聚物(A)的主劑和含有化合物(B)的固化劑的研磨墊用氨基甲酸酯樹脂組合物中，進一步含有氣相二氧化矽(C)，所述氨基甲酸酯預聚物(A)具有異氰酸酯基，所述化合物(B)具有與異氰酸酯基反應的官能團，並且提供一種聚氨酯研磨墊。發明效果本發明的研磨墊用氨基甲酸酯樹脂組合物可以提供一種高研磨速率、無刮擦性、平坦性優異的研磨墊。此外，即使經時使用，其研磨特性也不易下降，並且耐久性優異。因此，使用本發明的研磨墊用氨基甲酸酯樹脂組合物所得的聚氨酯研磨墊，對於液晶顯示器(LCD)用玻璃基板、硬碟(HDD)用玻璃基板、記錄裝置用玻璃光碟、光學用透鏡、矽晶片、半導體器件、LED用藍寶石基板、碳化矽基板、砷化鎵基板等半導體基板、光學基板、磁性基板等要求高度的表面平坦性和面內均勻性的高精度研磨加工是有用的。
具體實施例方式本發明的研磨墊用氨基甲酸酯樹脂組合物包含含有具有異氰酸酯基的氨基甲酸酯預聚物(A)(以下，簡稱為「氨基甲酸酯預聚物(A)」。)的主劑、含有具有與異氰酸酯基反應的官能團的化合物(B)(以下，簡稱為「化合物(B)」。)的固化劑和氣相二氧化矽(C)。首先，對前述氨基甲酸酯預聚物(A)進行說明。前述氨基甲酸酯預聚物是根據以往公知的方法，使多異氰酸酯 (al)與多元醇(a2)反應所得的物質。作為前述多異氰酸酯(al)，例如，可以列舉甲苯二異氰酸酯(TDI — 100 ;2，4 一位的甲苯二異氰酸酯、TD1- 80 ;2，4 一位和2，6 —位的甲苯二異氰酸酯的混合物，2，4 一位/2，6 —位=80/20質量比)、聯甲苯二異氰酸酯(T0DI)、二苯基甲烷二異氰酸酯(簡稱MDI ；其4，4』 一位、2，4』 一位、或2，2』 一位、或它們的混合物)、聚亞甲基聚苯基多異氰酸酯、碳二亞胺化二苯基甲烷多異氰酸酯、苯二甲基二異氰酸酯(XDI)、1，5 —萘二異氰酸酯(NDI)、四甲基二甲苯二異氰酸酯等芳香族系二異氰酸酯；或異佛爾酮二異氰酸酯(iroi)、氫化二苯基甲烷二異氰酸酯(氫化MDI )、氫化苯二甲基二異氰酸酯(氫化XDI)等脂環族系二異氰酸酯；或六亞甲基二異氰酸酯、二聚酸二異氰酸酯、降冰片烯二異氰酸酯等脂肪族系二異氰酸酯等。其中，甲苯二異氰酸酯(TDI)、聯甲苯二異氰酸酯(T0DI)、氫化二苯基甲烷二異氰酸酯(氫化MDI)，從能夠進一步提高研磨特性的觀點、更容易控制操作時的反應性的觀點考慮，是優選的。作為前述多元醇(a2)，例如，可以使用選自低分子量多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚丁二烯多元醇、有機矽多元醇中的至少一種多元醇。這些多元醇的種類和量可以根據所用的用途進行適當選擇，但是從耐水解性的觀點考慮，優選使用聚醚多元醇，並特別優選使用聚四亞甲基醚二醇。作為前述低分子量多元醇，例如，可以列舉乙二醇、1，2 —丙二醇、1，3 —丙二醇、2-甲基_1，3-丙二醇、2- 丁基-2-乙基-1，3-丙二醇、1，3- 丁二醇、1，4 一丁二醇、新戍二醇(2，2 — 二甲基一1，3 —丙二醇)、2 —異丙基一1，4 —丁二醇、3 —甲基一2，4 —戍二醇、2，4 —戊二醇、1，5 —戊二醇、3 —甲基一1，5 —戊二醇、2 —甲基一2，4 —戊二醇、2，4 — 二甲基一1，5 —戊二醇、2，4 — 二乙基一1，5 —戊二醇、1，5 —己二醇、1，6 —己二醇、2 —乙基一1，3 —己二醇、2 —乙基一1，6 —己二醇、1，7 —庚二醇、3，5 —庚二醇、1，8 —辛二醇、
2 —甲基一 1，8 —辛二醇、1，9 一壬二醇、1，10 一癸二醇等脂肪族二醇；環己烷二甲醇(例如，1，4 —環己烷二甲醇)、環己烷二醇(例如，1，3 —環己烷二醇、1，4 —環己烷二醇)、2 —雙(4 一羥基環己基)一丙烷等脂環式二醇；三羥甲基乙烷、三羥甲基丙烷、己糖醇類、戊糖醇類、丙三醇、聚丙三醇、季戊四醇、二季戊四醇、四羥甲基丙烷等三元以上的多元醇等。作為前述聚酯多元醇，例如，可以列舉前述低分子量多元醇等多元醇與多元羧酸、多元羧酸的酯形成性衍生物(酯、酸酐、滷化物等)、內酯、羥基羧酸等的酯化物。作為前述多元羧酸，例如，可以列舉草酸、丙二酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸、2 —甲基琥珀酸、2 —甲基己二酸、3 —甲基己二酸、3 —甲基戊二酸、2 -甲基辛二酸、3，8 —二甲基癸二酸、3，7 —二甲基癸二酸、脂肪族二羧酸(例如，氫化二聚酸、二聚酸等)、芳香族二羧酸(例如，鄰苯二甲酸、對苯二甲酸、間苯二甲酸、萘二羧酸等)、脂環式二羧酸(例如，環己烷二羧酸等)、三羧酸(例如，偏苯三酸、均苯三酸、蓖麻油脂肪酸的三聚物等)、四羧酸(例如，均苯四酸)等。作為前述多元羧酸的酯形成性衍生物，例如，可以列舉酸酐、滷化物(氯化物、溴化物等)、酯(例如，甲酯、乙酯、丙酯、異丙酯、丁酯、異丁酯、戊酯等低級脂肪族酯)等。作為前述內酯，例如，可以列舉Y —己內酯、S —己內酯、ε —己內酯、二甲基一 ε —己內酯、δ —戊內酯、Υ —戊內酯、Y —丁內酯等。此外，前述羥基羧酸例如可以是前述內酯開環所得的結構的羥基羧酸。作為前述聚醚多元醇，例如，可以列舉氧化乙烯加成物、氧化丙烯加成物、聚四亞甲基二醇、前述低分子多元醇的氧化物加成物等。作為前述氧化乙烯加成物，例如，可以列舉二乙二醇、三乙二醇等，作為前述氧化丙烯加成物，例如，可以列舉二丙二醇、三丙二醇等。作為前述低分子多元醇的氧化物加成物，例如，可以列舉氧化乙烯加成物、氧化丙烯加成物、氧化乙烯和氧化丙烯加成物等。作為前述聚碳酸 酯多元醇，例如，可以使用使碳酸酯和/或碳醯氯與後述的多元醇反應所得的物質。作為前述碳酸酯，例如，可以列舉碳酸甲酯、碳酸二甲酯、碳酸乙酯、碳酸二乙酯、環碳酸酯、碳酸二苯酯等。此外，作為前述可以與碳酸酯、碳醯氯反應的多元醇，例如，可以列舉乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、1，2 —丙二醇、1，3 —丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、1，2 —丁二醇、1，3 一丁二醇、1，4 一丁二醇、2，3 一丁二醇、1，5 一戊二醇、1，5 一己二醇、1，6 —己二醇、2，5 —己二醇、1，7 —庚二醇、1，8 —辛二醇、1，9 —壬二醇、1，10 —癸二醇、1，11 —i^一烷二醇、1，12 一十二燒二醇、2 —甲基一 1，3 —丙二醇、新戍二醇、2 — 丁基一 2 —乙基一 1，3 —丙二醇、3—甲基一1，5 —戊二醇、2 —乙基一1，3 —己二醇、2 —甲基一1,8—辛二醇、1,4 —環己烷二甲醇、1，4 一環己烷二甲醇、氫醌、間苯二酚、雙酚A、雙酚F、4，4』 一聯苯酚等較低分子量的二羥基化合物，或聚乙二醇、聚丙二醇、聚四亞甲基二醇等聚醚多元醇，或聚六亞甲基己二酸酯、聚六亞甲基琥珀酸酯、聚己內酯等聚酯多元醇等。作為除了低分子量多元醇以外的前述多元醇(a2)的數均分子量，從聚氨酯樹脂的優異的強度、伸長率、粘彈性的觀點考慮，優選為500 5000的範圍，並特別優選為500 2000的範圍。另外，前述多元醇(a2)的數均分子量表示由羥值、酸值所求出的數均分子量。數均分子量=(56100Xf)/ (羥值+酸值)其中，f:官能團數製造前述預聚物(A)的方法可以使用以往公知的方法，但在製造時，可以根據需要使用叔胺催化劑、有機金屬系催化劑等來促進反應。作為前述預聚物(A)的異氰酸酯基當量(NC0當量)，優選為200 750g/eq.的範圍，並更優選為250 700g/eq.的範圍。接著，對前述固化劑進行說明。前述固化劑可以在含有作為必要成分的化合物(B)的同時，還含有作為發泡劑的水(D)、催化劑(E)以及整泡劑(F)等。前述化合物(B)只要具有對於具有異氰酸酯基的化合物具有良好反應性的官能團即可，例如，可以列舉胺化合物、多元醇類。作為前述胺化合物，例如，可以列舉乙二胺、1，6 —己二胺、哌嗪、2，5 —二甲基哌嗪、異佛爾酮二胺、4，4』 一二環己基甲烷二胺、3，3』 一二甲基一 4，4』 一二環己基甲烷二胺、
I,4 一環己烷二胺、1，2 一丙二胺、二乙二胺、二乙四胺、3，3』 一二氯一 4，4』 一二氨基二苯基甲烷、聚氨基氯苯基甲烷化合物、PANDEXE - 50 (商標DIC株式會社製造，聚氨基氯苯基甲烷化合物)等胺化合物；肼、醯基肼等肼類等。作為前述多元醇類，可以列舉前述的聚四亞甲基二醇、聚丙二醇等聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇、低分子量多元醇等。上述化合物(B)可以單獨使用，也可以將2種以上並用。即，可以使用將胺化合物溶解在多元醇類中所得的材料。當並用2種以上前述化合物(B)時，可以形成前述主劑和含有2種以上化合物(B)的固化劑的2液系的氨基甲酸酯樹脂組合物，也可以將固化劑分為2液以上(例如，化合物(B)以及與前述(B)不同的化合物(B))。作為前述化合物(B)，在前述物質中，從耐熱水性、耐磨耗性的觀點考慮，優選聚氨基氯苯基甲燒化合物，並特別優選3，3』 一二氯一 4,4』 一二氨基二苯基甲燒。作為前述化合物(B)的使用量，相對於前述預聚物(A)IOO質量份，優選為15 80質量份的範圍，並更優選為20 60質量份的範圍。此外，前述水(D)是為了起到水發泡法中發泡劑的作用而配合的。作為水的使用量，相對於前述化合物(B) 100質量份,優選為O. 05 3質量份的範圍，並更優選為O. 5 2質量份的範圍。作為混合主劑和固化劑時前述水(D)的添加方法，例如，可以列舉如下方法預先加入並混合作為固化劑的化合物(B)、水(D)以及根據需要的催化劑(E)、整泡劑(F)等添加劑，接著混合第一成分(A)和第二成分((B) + (D) +其它添加劑)，使其發泡、固化的方法；例如當化合物(B)的熔點為100°C以上時，向熔點為100°C以下的其它化合物(B)中加入並混合水(D)以及根據需要的催化劑(E)、整泡劑(F)等其它添加劑，接著混合第一成分(A)、第二成分(B )和第三成分((B ) + (D ) +其它添加劑)，使其發泡、固化的方法。作為前述催化劑(E)，例如，可以列舉三乙二胺、N，N，N』，N』 一四甲基己二胺、N，N，N』，N』 一四甲基丙二胺、N，N，N』，N」，N」 一五甲基二乙三胺、N，N』，N』 一三甲基氨基乙基哌嗪、N, N 一二甲基環己基胺、N, N，N』，N』 一四甲基乙二胺、雙(3 —二甲基氨基丙基)一N, N —二甲基丙二胺、N，N —二環己基甲基胺、雙(二甲基氨基乙基)醚、N，N』，N」 一三(3 —二甲基氨基丙基)六氫一 S —三嗪、N, N 一二甲基苄基胺、N, N 一二甲基氨基乙氧基乙氧基乙醇、N, N 一二甲基氨基己醇、N, N 一二甲基氨基乙氧基乙醇、N, N, N』 一三甲基氨基乙基乙醇胺、N，N，N』 一三甲基一 2 —羥基乙基丙二胺、I 一甲基咪唑、I 一異丁基一 2 —甲基咪唑、1，2 —二甲基咪唑、二甲基乙醇胺、三乙醇胺等胺系催化劑；二丁基二月桂酸錫、二辛基二月桂酸錫、辛酸錫2 —乙基己酸、辛酸鉀、二丁基錫月桂基硫醇鹽、三(2 —乙基己酸)鉍等金屬系催化劑等。其中，優選泡化特性強的叔胺。前述催化劑(E)的使用量相對於前述化合物(B) 100質量份，優選為O. 01 1. O質量份的範圍，並更優選為O. 05 O. 3質量份的範圍。如果前述催化劑的配合量為該範圍的話，則研磨墊的發泡狀態更加穩定。作為前述整泡劑(F)，只要可以穩定地形成微細氣泡即可，並且可以優選使用矽系表面活性劑。作為前述整泡劑(F)，例如，「SZ - 1919」、「SH— 192」、「SH— 190」、「SZ —580」、「SRX — 280A」、「SZ — 1959」、「SZ — 1328E」、「SF — 2937F」、「SF — 2938F」、「SZ —1671」、「SH — 193」、「SZ — 1923」(以上，東麗 道康寧株式會社製造)等可以作為市售商
品獲得。接著，對前述氣相二氧化矽(C)進行說明。前述氣相二氧化矽(C)可以與前述主劑或前述固化劑中的任一種配合，但是從包含較多配合量的觀點考慮，更優選與配合比較大的前述主劑配合。前述氣相二氧化矽(C)可以是非改性的氣相二氧化矽(親水性二氧化矽)以及通過各種表面處理劑對氣相二氧化矽的粒子表面進行疏水改性所得的疏水性氣相二氧化矽中的任一種。其中，在可以進一步提高研磨特性這一點上，優選使用疏水性氣相二氧化矽。前述氣相二氧化矽是通`過幹法所得的材料，具體來說，是將四氯化矽氣化，並在高溫的火焰中進行水解所得的二氧化矽。但是，在製造工序中，它們可形成凝集的材料。在前述凝集的二氧化矽的表面上存在有矽氧烷和矽醇基，顯示出親水性。另一方面，通過使表面處理劑與該矽醇基反應，可賦予疏水性。另外，本發明中所謂的「疏水性」，表示在前述凝集的二氧化矽的表面上存在的矽氧烷和矽醇通過前述表面處理劑而反應了 15%以上。作為前述表面處理劑，例如，可以列舉二甲基二氯矽烷、二甲基矽油、六甲基二矽氣燒、羊基娃燒、TK癸基娃燒、氣基娃燒、甲基丙稀酸基娃燒(methacryl silane)、八甲基環四矽氧烷、聚二甲基矽氧烷等矽烷化合物。此外，作為前述氣相二氧化矽(C)通過BET法所得到的比表面積，優選為30 300m2/g的範圍，更優選為60 200m2/g的範圍，並進一步優選為120 200m2/g的範圍。作為前述氣相二氧化矽(C)的親水性類型的市售商品，可以獲得「AER0SIL50」、「AER0SIL90G」、「AER0SIL130」、「AER0SIL200」、「AER0SIL200CF」、「AER0SIL200V」、「AER0SIL300」、「AER0SIL300CF」(以上，日本 AER0SIL 株式會社製造)等。此外，作為疏水性類型的市售商品，可以獲得「AEROSIL DT4」、「AER0SILNA200Y」、「AEROSIL NA50H」、「AEROSIL NA50Y」、「AEROSIL NAX50」、「AEROSIL R104」、「AEROSILR106」、「AEROSIL R202」、「AER0SILR202W90」、「AEROSIL R504」、「AEROSIL R7II」、「AEROSILR700」、「AER0SIL R7200」、「AEROSIL R805」、「AEROSIL R805VV90」、「AER0SILR812」、「AER0SIL812S」、「AER0SIL R816」、「AER0SIL R8200」、「AER0SILR972」、「AEROSIL R972V」、「AEROSIL R974」、「AEROSIL RA200HS」、「AEROSIL RX200」、「AEROSIL RX300」、「AEROSILRX50」、「AER0SILRY200」、「AER0SIL RY200S」、「AER0SIL RY300」、「AEROSIL RY50」 (以上，日本AEROSIL株式會社製造)等。作為前述氣相二氧化矽(C)的使用量，從液體粘度以及研磨特性的觀點考慮，更加優選相對於前述氨基甲酸酯預聚物(A)IOO質量份為O. 5 2. O質量份的範圍。此外,如果為前述範圍，則前述氣相二氧化矽(C)有助於產生連續氣泡，因此所得的聚氨酯研磨墊為低獨立氣泡率。因此，聚氨酯研磨墊的漿料保持力提高，並且研磨特性提高。接著，對本發明的研磨墊用氨基甲酸酯樹脂組合物進行說明。用於得到本發明的研磨墊用氨基甲酸酯樹脂組合物的前述主劑和前述固化劑的配合比，即R值[R] = [包含化合物(B)和水(D)的固化劑中可以與異氰酸酯基反應的基團的合計摩爾數]/[作為主劑的預聚物(A)中的異氰酸酯基的總摩爾數]，優選為0. 7 1.1的範圍，並更優選為0.8 1.0的範圍。本發明的研磨墊用氨基甲酸酯樹脂組合物可以在製造工序的任意階段中使用抗氧劑、脫泡劑、紫外線吸收劑、磨粒、填充劑、顏料、增粘劑、阻燃劑、增塑劑、潤滑劑、抗靜電齊U、耐熱穩定劑等公知慣用的添加劑。作為前述填充材料，例如，可以列舉碳酸鹽、矽酸、矽酸鹽、氫氧化物、硫酸鹽、硼酸鹽、鈦酸鹽、金屬氧化物、碳化物、有機物等。接著，對本發明的聚氨酯研磨墊及其製造方法進行說明。本發明的聚氨酯研磨墊使用前述研磨墊用氨基甲酸酯樹脂組合物而得到，例如，可以如下得到向前述研磨墊用氨基甲酸酯樹脂組合物中根據需要加入並混合前述添加劑，並注入到規定形狀的模具內使其發泡、固化，再從模具中取出發泡成型物，並進行切片等加工而成為片狀等適當形狀。作為本發明的聚氨酯研磨墊的製造方法，除了上述的水發泡法以外，例如，還可以採用添加中空珠的方法、機械起泡法、向混合腔室中導入並混合非反應性氣體的機械發泡法、化學發泡法等公知慣用的方法，並且沒有特別限制。作為本發明的聚氨酯研磨墊的製造方法的具體例子，例如，可以列舉包含[工序I] [工序5]這一連串的製造方法。[工序I]主劑(第一成分)的調製工序向具備氮氣導入管、冷凝器、溫度計、冷卻機的反應裝置中，分別加入例如多異氰酸酯(a I)和多元醇(a2 )，並在氮氣氛圍下一邊攪拌，一邊在優選為70 90°C的範圍、更優選為75 85°C的範圍下進行反應，合成氨基甲酸酯預聚物(A)，得到含有前述氨基甲酸酯預聚物(A)以及優選含有的氣相二氧化矽(C)的主劑。[工序2]主劑和固化劑的混合工序接著，混合前述含有氨基甲酸酯預聚物(A)的主劑(第一成分)和含有化合物(B)、優選含有的水(D)以及催化劑(E)的固化劑(第二成分)，並攪拌，形成反應液。但在化合物(B)的熔點為100°C以上時，例如，也可以將水(D)和催化劑(E)溶解在與前述不同的化合物
(B)中而形成第三成分，再混合第一成分/第二成分/第三成分，並攪拌，形成反應液。在混合時，將含 有氨基甲酸酯預聚物(A)的主劑(第一成分)、含有化合物(B)的固化劑(第二成分)以及根據情況的前述第三成分加入到混合澆注機的各個罐中，並將前述含有氨基甲酸酯預聚物(A)的主劑(第一成分)加熱至優選40 80°C，將前述固化劑(第二成分)加熱至優選40 120°C，將根據情況的第三成分加熱至30 70°C，並在混合澆注機中將它們各自進行混合。[工序3]澆注工序使用軟管等，將從混合澆注機中吐出的前述反應液注入到預先加熱至優選40 120°C的模具內。[工序4]固化工序在注入到模具內的狀態下將反應液加熱保持在適當的溫度範圍(例如，40 120°C的範圍)，使其發泡、固化，並優選在40 120°C的模具內放置30分鐘 2小時後，取出該成型品，並在優選100 120°C、8 17小時的條件下進行後固化，形成成型品。[工序5]切片工序將前述成型品切成適當厚度的片狀。切片後的片厚度根據研磨目的進行設定即可，其沒有特別限制，但例如，優選為O. 6 2. Omm的範圍。使用例如雙面膠，將如上所製得的聚氨酯研磨墊固定在平臺上，使固定的聚氨酯研磨墊與平臺一起旋轉，並且不斷地向其上供給含有研磨磨粒的研磨漿料，同時將半導體基板、光學基板、磁性基板等按壓在聚氨酯研磨墊上，並進行研磨。作為前述磨粒，可以列舉膠體二氧化矽、氧化鈰、氧化鋯、碳化矽、氧化鋁等。

實施例以下，使用實施例更詳細地說明本發明。[實施例1]《聚氨酯研磨墊(P-1)的製造》將具備氮氣導入管、冷卻用冷凝器、溫度計、攪拌機的4 口圓底燒瓶中，加入37質量份甲苯二異氰酸酯(「TD1- 100」，日本聚氨酯工業株式會社製造)，開始攪拌。接著，加入63質量份聚四亞甲基二醇(數均分子量為1000)並混合，在氮氣流下於60°C進行8小時反應，得到異氰酸酯基當量為335的氨基甲酸酯預聚物(A — I)。向所得的氨基甲酸酯預聚物(A — I)中添加1. 25質量份親水性二氧化矽(商品名「Reolosil QS20L」，比表面積=220m2/g，株式會社德山製造)，在Disper分散機中充分混合,形成第一成分。所得的第一成分的異氰酸酯基當量為342。接著，將3，3』 一二氯一4，4』 一二氨基苯基甲烷(以下，簡稱為「MB0CA」。)在120°C下熔融，形成第二成分。接著，配合100質量份聚丙二醇(以下，簡稱為「PPG」。數均分子量為3000，f = 3)、
7.O質量份離子交換水、O. 5質量份雙(二甲基氨基乙基)醚和4質量份表面張力為21. 3mN/m (25°C)的聚醚改性有機矽整泡劑，充分攪拌混合，形成第三成分。接著，向混合型彈性體澆注機(「EA - 408型」東邦機械工業株式會社製造)的3個罐中分別加入前述第一成分、第二成分、第三成分，並進行減壓脫泡。接著，向溫度調節至60°C的模具(內部尺寸為500 X 500 X 20_)中，以R值=0.9的方式，以第一成分/第二成分/第三成分=74. 1/22. 0/3. 9 (質量比)的配合比注入3350g (第一 +第二 +第三成分)。 吐出量=7500g/min (第一 +第二 +第三成分)·混合機轉數=3500rpm·混合腔室內乾燥空氣導入=無
然後，立即關閉模具的蓋子，在60°C下保持30分鐘後，取出成型品。進一步將所得的成型品在110°c下進行16小時的後固化。用切片機將所得的成型品切成1. 4mm的厚度，得到片狀的聚氨酯研磨墊(P — I)。[實施例2]《聚氨酯研磨墊(P-2)的製造》除了將親水性二氧化矽(商品名「Reolosil QS20L」)變更為用二甲基矽油進行了疏水改性的氣相二氧化矽(商品名「AER0SIL RY200S」，比表面積=130m2/g，日本AEROSIL株式會社製造)以外，和實施例1同樣地得到聚氨酯研磨墊(P - 2)。[比較例I]《聚氨酯研磨墊(P』-1)的製造》除了使第一成分未導入氣相二氧化矽而製成氨基甲酸酯預聚物(A — 1)，並且以配合比計為第一成分/第二成分/第三成分=73. 7/22. 3/3. 9 (質量比)以外，和實施例1同樣地得到聚氨酯研磨墊(P』 -1)。[預聚物(A)的異氰酸酯基當量(NC0當量)的測定方法]預聚物(A)的NCO當量的測定是根據JIS K7301，將試樣溶解在乾燥甲苯中，加入過量的二正丁基胺溶液進行反應，並通過鹽酸標準溶液對殘存的二正丁基胺進行返滴定而求出。[數均分子量的測定方法]實施例和比較例中所使用的多元醇的數均分子量如下求出。數均分子量=(56100 Xf)/ (羥值+酸值)其中，f:官能團數此外，羥值和酸值的測定方法是根據JIS K1557進行測定的。[研磨墊厚度的測定方法]用千分表(dial indicator)(有效數字0. Olmm)進行測定(n=8),並將平均值作為研磨墊的厚度。[研磨墊密度的測定方法]用捲尺測定長度(有效數字0. lmm) (n=2)，用千分表測定厚度(有效數字
O.01mm) (n=8),用天平測定重量(有效數字0. Olg) (n=2),並通過下述式進行計算。密度(g/cm3) =平均質量/ (平均長度IX平均長度2X平均厚度)[研磨墊硬度的測定方法]按照JIS A7312進行測定。[研磨墊孔穴平均直徑的測定方法]使用圖像分析裝置測定孔徑。裝置PoreScan (Goldlucke 製造)條件位置(position)12Exposure IOOOGain 30ThreshouldAuto測定5次(分批處理)300μηι2以下不計數[有無巨大孔穴]目視觀察實施例和比較例中所得的聚氨酯研磨墊， 確認有無巨大孔穴。
另外，當聚氨酯研磨墊上存在哪怕I個直徑為Imm以上的孔穴時記為「有」，不存在時記為「無」。[研磨墊的獨立氣泡率的測定方法]從研磨墊上切下38X 250mm的2片，並將這2片捲成團投入到「空氣式表觀容積測定器」(東京Science株式會社製造空氣比較式比重計1000型)中進行測定。根據ASTMD —2856進行測定。[研磨速率的評價方法]將實施例和比較例中所得的聚氨酯研磨墊粘貼在雙面膠的一面上，並將研磨機的平臺粘貼在雙面膠的另一面上，使用以下裝置、條件、計算式，測定研磨速率。研磨機FAM18GPAW(Speed Fam 製造平臺直徑=457. 2mm)研磨條件(研磨墊前處理)用金剛石打磨機進行打磨處理(研磨墊的平坦化)，直至用紅色鉛筆在研磨墊表面上以2cm的間隔縱橫畫出的線消失。給水量為200ml/分鐘。(研磨對象)單晶娃晶片4英寸(102mmt=0. 45mm)(漿料)膠體二氧化矽溶液pH=11 (二氧化矽濃度=2%)(漿料流量)60ml/分鐘(平臺轉數)50rpm(跟隨旋轉式)

(研磨壓力)3OkPa(研磨時間)20分鐘(研磨速率)由研磨前後的聚氨酯研磨墊的重量差算出。SP， 研磨速率(μ m/分鐘)=(研磨前的娃晶片重量(g)—研磨後的娃晶片重量(g)) X 10000/ (單晶娃的密度(g/cm3) X娃晶片的面積(cm2) X研磨時間(分鐘))※單晶矽的密度=2. 329 (g/cm3)※矽晶片的面積=20. 4cm2[刮擦的評價方法]目視觀察在前述[研磨速率的評價方法]中研磨後的矽晶片上是否有擦傷，並如下進行評價。無擦傷「〇」有擦傷「X」[平坦性的評價方法]對於平坦性的評價，使用表面粗糙度儀對前述[研磨速率的評價方法]中研磨後的單晶矽晶片進行測定。裝置FormTalysurfil20 (Tayer Hobson 製造)條件掃描速度0. 5mm/分鐘測定部位評價直徑方向99mm至102mm以內評價基準將高低差落在±1.0μπι內的線段的長度為90mm以上的情況評價為「〇，，將高低差落在±1. O μ m內的線段的長度不到90mm的情況評價為「 X 」[表 I]
權利要求
1.一種研磨墊用氨基甲酸酯樹脂組合物，其特徵在於，在包含含有氨基甲酸酯預聚物(A)的主劑和含有化合物(B)的固化劑的研磨墊用氨基甲酸酯樹脂組合物中，進一步含有氣相二氧化矽(C)，所述氨基甲酸酯預聚物(A)具有異氰酸酯基，所述化合物(B)具有與異氰酸酯基反應的官能團。
2.如權利要求1所述的研磨墊用氨基甲酸酯樹脂組合物，所述氣相二氧化矽(C)的使用量相對於所述氨基甲酸酯預聚物(A) 100質量份,為O. 5 2質量份的範圍。
3.如權利要求1或2所述的研磨墊用氨基甲酸酯樹脂組合物，所述氣相二氧化矽(C)是疏水性氣相二氧化矽。
4.一種聚氨酯研磨墊，使用權利要求1 3中任一項所述的研磨墊用氨基甲酸酯樹脂組合物而獲得。
全文摘要
本發明要解決的課題是提供一種研磨特性(高研磨速率、無刮擦性、平坦性)優異的CMP法的研磨墊。本發明涉及一種研磨墊用氨基甲酸酯樹脂組合物，其特徵在於，在包含含有具有異氰酸酯基的氨基甲酸酯預聚物(A)的主劑和含有具有與異氰酸酯基反應的官能團的化合物(B)的固化劑的研磨墊用氨基甲酸酯樹脂組合物中，進一步含有氣相二氧化矽(C)。此外，還提供一種使用該組合物所得的聚氨酯研磨墊。
文檔編號C08L75/04GK103059551SQ20121039791
公開日2013年4月24日 申請日期2012年10月18日 優先權日2011年10月19日
發明者小田善之, 須崎弘 申請人:Dic株式會社