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制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種可以用于玻璃基板、硅晶片、半導(dǎo)體器件等的玻璃研磨領(lǐng)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(shù)：
液晶顯示器(IXD)用玻璃基板、硬盤(HDD)用玻璃基板、記錄裝置用玻璃光盤、光學(xué)用透鏡、硅晶片、半導(dǎo)體器件等都要求高度的表面平坦性和面內(nèi)均勻性。對(duì)于半導(dǎo)體器件來(lái)說(shuō)，隨著半導(dǎo)體電路集成度的急劇增大，以高密度化為目的的微細(xì)化、多層線路化不斷發(fā)展，使加工面進(jìn)一步高度地平坦化的技術(shù)變得重要。另一方面，對(duì)于液晶顯示器用玻璃基板來(lái)說(shuō)，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(duì)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(dǎo)體器件、光器件的制造工藝中，作為能夠形成具有優(yōu)異平坦性的表面的研磨方法，廣泛采用了化學(xué)機(jī)械研磨法，即所謂的CMP (Chemical Mechanical Polishing)。CMP法中，通常采用在研磨加工時(shí)供給在堿溶液或酸溶液中分散磨粒(研磨粒子)而形成的漿料(研磨液)并進(jìn)行研磨的所謂游離磨粒方式。也就是說(shuō)，被研磨物(的加工面)通過(guò)漿料中磨粒的機(jī)械作用和堿溶液或酸溶液的化學(xué)作用而被平坦化。隨著對(duì)加工面所要求的平坦性的高度化，對(duì)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(wú)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(jīng)報(bào)道了使磨耗程度適當(dāng)化并實(shí)現(xiàn)研磨性能穩(wěn)定化的技術(shù)(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。另一方面，從廢液處理、成本問(wèn)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(xiàn)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(shè)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(shí)間達(dá)到數(shù)月等品質(zhì)不穩(wěn)定的問(wèn)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(wú)論怎樣也容易產(chǎn)生刮擦的問(wèn)題。綜上所述，從產(chǎn)業(yè)界出發(fā)，實(shí)際情況是雖然強(qiáng)烈需求滿足對(duì)精密研磨不斷要求的高研磨速率、無(wú)刮擦性、平坦性的研磨墊，但這種研磨墊尚未出現(xiàn)。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1:日本特開2010 - 76075號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本特開2011 — 142249號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問(wèn)題本發(fā)明要解決的問(wèn)題是提供一種研磨特性(高研磨速率、無(wú)刮擦性、平坦性)優(yōu)異的CMP法的研磨墊。
用于解決問(wèn)題的方法本發(fā)明人等在為了解決前述問(wèn)題而進(jìn)行研究的過(guò)程中，著眼于添加劑的種類進(jìn)行了積極研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過(guò)添加氣相二氧化硅，可以得到解決前述問(wèn)題的研磨墊，并由此完成本發(fā)明。S卩，本發(fā)明提供一種研磨墊用氨基甲酸酯樹脂組合物，其特征在于，在包含含有氨基甲酸酯預(yù)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(jìn)一步含有氣相二氧化硅(C)，所述氨基甲酸酯預(yù)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(yīng)的官能團(tuán)，并且提供一種聚氨酯研磨墊。發(fā)明效果本發(fā)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(wú)刮擦性、平坦性優(yōu)異的研磨墊。此外，即使經(jīng)時(shí)使用，其研磨特性也不易下降，并且耐久性優(yōu)異。因此，使用本發(fā)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(duì)于液晶顯示器(LCD)用玻璃基板、硬盤(HDD)用玻璃基板、記錄裝置用玻璃光盤、光學(xué)用透鏡、硅晶片、半導(dǎo)體器件、LED用藍(lán)寶石基板、碳化硅基板、砷化鎵基板等半導(dǎo)體基板、光學(xué)基板、磁性基板等要求高度的表面平坦性和面內(nèi)均勻性的高精度研磨加工是有用的。
具體實(shí)施例方式本發(fā)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(yù)聚物(A)(以下，簡(jiǎn)稱為“氨基甲酸酯預(yù)聚物(A)”。)的主劑、含有具有與異氰酸酯基反應(yīng)的官能團(tuán)的化合物(B)(以下，簡(jiǎn)稱為“化合物(B)”。)的固化劑和氣相二氧化硅(C)。首先，對(duì)前述氨基甲酸酯預(yù)聚物(A)進(jìn)行說(shuō)明。前述氨基甲酸酯預(yù)聚物是根據(jù)以往公知的方法，使多異氰酸酯 (al)與多元醇(a2)反應(yīng)所得的物質(zhì)。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(zhì)量比)、聯(lián)甲苯二異氰酸酯(T0DI)、二苯基甲烷二異氰酸酯(簡(jiǎn)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(huán)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(lián)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(jìn)一步提高研磨特性的觀點(diǎn)、更容易控制操作時(shí)的反應(yīng)性的觀點(diǎn)考慮，是優(yōu)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(jī)硅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(jù)所用的用途進(jìn)行適當(dāng)選擇，但是從耐水解性的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選使用聚醚多元醇，并特別優(yōu)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(huán)己烷二甲醇(例如，1，4 —環(huán)己烷二甲醇)、環(huán)己烷二醇(例如，1，3 —環(huán)己烷二醇、1，4 —環(huán)己烷二醇)、2 —雙(4 一羥基環(huán)己基)一丙烷等脂環(huán)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、鹵化物等)、內(nèi)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(duì)苯二甲酸、間苯二甲酸、萘二羧酸等)、脂環(huán)式二羧酸(例如，環(huán)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、鹵化物(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(jí)脂肪族酯)等。作為前述內(nèi)酯，例如，可以列舉Y —己內(nèi)酯、S —己內(nèi)酯、ε —己內(nèi)酯、二甲基一 ε —己內(nèi)酯、δ —戊內(nèi)酯、Υ —戊內(nèi)酯、Y —丁內(nèi)酯等。此外，前述羥基羧酸例如可以是前述內(nèi)酯開環(huán)所得的結(jié)構(gòu)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/或碳酰氯與后述的多元醇反應(yīng)所得的物質(zhì)。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(huán)碳酸酯、碳酸二苯酯等。此外，作為前述可以與碳酸酯、碳酰氯反應(yīng)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(huán)己烷二甲醇、1，4 一環(huán)己烷二甲醇、氫醌、間苯二酚、雙酚A、雙酚F、4，4’ 一聯(lián)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(nèi)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(shù)均分子量，從聚氨酯樹脂的優(yōu)異的強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、粘彈性的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選為500 5000的范圍，并特別優(yōu)選為500 2000的范圍。另外，前述多元醇(a2)的數(shù)均分子量表示由羥值、酸值所求出的數(shù)均分子量。數(shù)均分子量=(56100Xf)/ (羥值+酸值)其中，f:官能團(tuán)數(shù)制造前述預(yù)聚物(A)的方法可以使用以往公知的方法，但在制造時(shí)，可以根據(jù)需要使用叔胺催化劑、有機(jī)金屬系催化劑等來(lái)促進(jìn)反應(yīng)。作為前述預(yù)聚物(A)的異氰酸酯基當(dāng)量(NC0當(dāng)量)，優(yōu)選為200 750g/eq.的范圍，并更優(yōu)選為250 700g/eq.的范圍。接著，對(duì)前述固化劑進(jìn)行說(shuō)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(shí)，還含有作為發(fā)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(duì)于具有異氰酸酯基的化合物具有良好反應(yīng)性的官能團(tuán)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(huán)己基甲烷二胺、3，3’ 一二甲基一 4，4’ 一二環(huán)己基甲烷二胺、
I,4 一環(huán)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(biāo)DIC株式會(huì)社制造，聚氨基氯苯基甲烷化合物)等胺化合物；肼、?；碌入骂惖?。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(dú)使用，也可以將2種以上并用。即，可以使用將胺化合物溶解在多元醇類中所得的材料。當(dāng)并用2種以上前述化合物(B)時(shí)，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(zhì)中，從耐熱水性、耐磨耗性的觀點(diǎn)考慮，優(yōu)選聚氨基氯苯基甲燒化合物，并特別優(yōu)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(duì)于前述預(yù)聚物(A)IOO質(zhì)量份，優(yōu)選為15 80質(zhì)量份的范圍，并更優(yōu)選為20 60質(zhì)量份的范圍。此外，前述水(D)是為了起到水發(fā)泡法中發(fā)泡劑的作用而配合的。作為水的使用量，相對(duì)于前述化合物(B) 100質(zhì)量份,優(yōu)選為O. 05 3質(zhì)量份的范圍，并更優(yōu)選為O. 5 2質(zhì)量份的范圍。作為混合主劑和固化劑時(shí)前述水(D)的添加方法，例如，可以列舉如下方法預(yù)先加入并混合作為固化劑的化合物(B)、水(D)以及根據(jù)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(fā)泡、固化的方法；例如當(dāng)化合物(B)的熔點(diǎn)為100°C以上時(shí)，向熔點(diǎn)為100°C以下的其它化合物(B)中加入并混合水(D)以及根據(jù)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(fā)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(huán)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(huán)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 一二甲基芐基胺、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(yōu)選泡化特性強(qiáng)的叔胺。前述催化劑(E)的使用量相對(duì)于前述化合物(B) 100質(zhì)量份，優(yōu)選為O. 01 1. O質(zhì)量份的范圍，并更優(yōu)選為O. 05 O. 3質(zhì)量份的范圍。如果前述催化劑的配合量為該范圍的話，則研磨墊的發(fā)泡狀態(tài)更加穩(wěn)定。作為前述整泡劑(F)，只要可以穩(wěn)定地形成微細(xì)氣泡即可，并且可以優(yōu)選使用硅系表面活性劑。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(huì)社制造)等可以作為市售商
品獲得。接著，對(duì)前述氣相二氧化硅(C)進(jìn)行說(shuō)明。前述氣相二氧化硅(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(diǎn)考慮，更優(yōu)選與配合比較大的前述主劑配合。前述氣相二氧化硅(C)可以是非改性的氣相二氧化硅(親水性二氧化硅)以及通過(guò)各種表面處理劑對(duì)氣相二氧化硅的粒子表面進(jìn)行疏水改性所得的疏水性氣相二氧化硅中的任一種。其中，在可以進(jìn)一步提高研磨特性這一點(diǎn)上，優(yōu)選使用疏水性氣相二氧化硅。前述氣相二氧化硅是通`過(guò)干法所得的材料，具體來(lái)說(shuō)，是將四氯化硅氣化，并在高溫的火焰中進(jìn)行水解所得的二氧化硅。但是，在制造工序中，它們可形成凝集的材料。在前述凝集的二氧化硅的表面上存在有硅氧烷和硅醇基，顯示出親水性。另一方面，通過(guò)使表面處理劑與該硅醇基反應(yīng)，可賦予疏水性。另外，本發(fā)明中所謂的“疏水性”，表示在前述凝集的二氧化硅的表面上存在的硅氧烷和硅醇通過(guò)前述表面處理劑而反應(yīng)了 15%以上。作為前述表面處理劑，例如，可以列舉二甲基二氯硅烷、二甲基硅油、六甲基二硅氣燒、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(huán)四硅氧烷、聚二甲基硅氧烷等硅烷化合物。此外，作為前述氣相二氧化硅(C)通過(guò)BET法所得到的比表面積，優(yōu)選為30 300m2/g的范圍，更優(yōu)選為60 200m2/g的范圍，并進(jìn)一步優(yōu)選為120 200m2/g的范圍。作為前述氣相二氧化硅(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(huì)社制造)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(huì)社制造)等。作為前述氣相二氧化硅(C)的使用量，從液體粘度以及研磨特性的觀點(diǎn)考慮，更加優(yōu)選相對(duì)于前述氨基甲酸酯預(yù)聚物(A)IOO質(zhì)量份為O. 5 2. O質(zhì)量份的范圍。此外,如果為前述范圍，則前述氣相二氧化硅(C)有助于產(chǎn)生連續(xù)氣泡，因此所得的聚氨酯研磨墊為低獨(dú)立氣泡率。因此，聚氨酯研磨墊的漿料保持力提高，并且研磨特性提高。接著，對(duì)本發(fā)明的研磨墊用氨基甲酸酯樹脂組合物進(jìn)行說(shuō)明。用于得到本發(fā)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(yīng)的基團(tuán)的合計(jì)摩爾數(shù)]/[作為主劑的預(yù)聚物(A)中的異氰酸酯基的總摩爾數(shù)]，優(yōu)選為0. 7 1.1的范圍，并更優(yōu)選為0.8 1.0的范圍。本發(fā)明的研磨墊用氨基甲酸酯樹脂組合物可以在制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(rùn)滑劑、抗靜電齊U、耐熱穩(wěn)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、硅酸、硅酸鹽、氫氧化物、硫酸鹽、硼酸鹽、鈦酸鹽、金屬氧化物、碳化物、有機(jī)物等。接著，對(duì)本發(fā)明的聚氨酯研磨墊及其制造方法進(jìn)行說(shuō)明。本發(fā)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(jù)需要加入并混合前述添加劑，并注入到規(guī)定形狀的模具內(nèi)使其發(fā)泡、固化，再?gòu)哪＞咧腥〕霭l(fā)泡成型物，并進(jìn)行切片等加工而成為片狀等適當(dāng)形狀。作為本發(fā)明的聚氨酯研磨墊的制造方法，除了上述的水發(fā)泡法以外，例如，還可以采用添加中空珠的方法、機(jī)械起泡法、向混合腔室中導(dǎo)入并混合非反應(yīng)性氣體的機(jī)械發(fā)泡法、化學(xué)發(fā)泡法等公知慣用的方法，并且沒(méi)有特別限制。作為本發(fā)明的聚氨酯研磨墊的制造方法的具體例子，例如，可以列舉包含[工序I] [工序5]這一連串的制造方法。[工序I]主劑(第一成分)的調(diào)制工序向具備氮?dú)鈱?dǎo)入管、冷凝器、溫度計(jì)、冷卻機(jī)的反應(yīng)裝置中，分別加入例如多異氰酸酯(a I)和多元醇(a2 )，并在氮?dú)夥諊乱贿厰嚢瑁贿呍趦?yōu)選為70 90°C的范圍、更優(yōu)選為75 85°C的范圍下進(jìn)行反應(yīng)，合成氨基甲酸酯預(yù)聚物(A)，得到含有前述氨基甲酸酯預(yù)聚物(A)以及優(yōu)選含有的氣相二氧化硅(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(yù)聚物(A)的主劑(第一成分)和含有化合物(B)、優(yōu)選含有的水(D)以及催化劑(E)的固化劑(第二成分)，并攪拌，形成反應(yīng)液。但在化合物(B)的熔點(diǎn)為100°C以上時(shí)，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，并攪拌，形成反應(yīng)液。在混合時(shí)，將含 有氨基甲酸酯預(yù)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(jù)情況的前述第三成分加入到混合澆注機(jī)的各個(gè)罐中，并將前述含有氨基甲酸酯預(yù)聚物(A)的主劑(第一成分)加熱至優(yōu)選40 80°C，將前述固化劑(第二成分)加熱至優(yōu)選40 120°C，將根據(jù)情況的第三成分加熱至30 70°C，并在混合澆注機(jī)中將它們各自進(jìn)行混合。[工序3]澆注工序使用軟管等，將從混合澆注機(jī)中吐出的前述反應(yīng)液注入到預(yù)先加熱至優(yōu)選40 120°C的模具內(nèi)。[工序4]固化工序在注入到模具內(nèi)的狀態(tài)下將反應(yīng)液加熱保持在適當(dāng)?shù)臏囟确秶?例如，40 120°C的范圍)，使其發(fā)泡、固化，并優(yōu)選在40 120°C的模具內(nèi)放置30分鐘 2小時(shí)后，取出該成型品，并在優(yōu)選100 120°C、8 17小時(shí)的條件下進(jìn)行后固化，形成成型品。[工序5]切片工序?qū)⑶笆龀尚推非谐蛇m當(dāng)厚度的片狀。切片后的片厚度根據(jù)研磨目的進(jìn)行設(shè)定即可，其沒(méi)有特別限制，但例如，優(yōu)選為O. 6 2. Omm的范圍。使用例如雙面膠，將如上所制得的聚氨酯研磨墊固定在平臺(tái)上，使固定的聚氨酯研磨墊與平臺(tái)一起旋轉(zhuǎn)，并且不斷地向其上供給含有研磨磨粒的研磨漿料，同時(shí)將半導(dǎo)體基板、光學(xué)基板、磁性基板等按壓在聚氨酯研磨墊上，并進(jìn)行研磨。作為前述磨粒，可以列舉膠體二氧化硅、氧化鈰、氧化鋯、碳化硅、氧化鋁等。

實(shí)施例以下，使用實(shí)施例更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。[實(shí)施例1]《聚氨酯研磨墊(P-1)的制造》將具備氮?dú)鈱?dǎo)入管、冷卻用冷凝器、溫度計(jì)、攪拌機(jī)的4 口圓底燒瓶中，加入37質(zhì)量份甲苯二異氰酸酯(“TD1- 100”，日本聚氨酯工業(yè)株式會(huì)社制造)，開始攪拌。接著，加入63質(zhì)量份聚四亞甲基二醇(數(shù)均分子量為1000)并混合，在氮?dú)饬飨掠?0°C進(jìn)行8小時(shí)反應(yīng)，得到異氰酸酯基當(dāng)量為335的氨基甲酸酯預(yù)聚物(A — I)。向所得的氨基甲酸酯預(yù)聚物(A — I)中添加1. 25質(zhì)量份親水性二氧化硅(商品名“Reolosil QS20L”，比表面積=220m2/g，株式會(huì)社德山制造)，在Disper分散機(jī)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(dāng)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(jiǎn)稱為“MB0CA”。)在120°C下熔融，形成第二成分。接著，配合100質(zhì)量份聚丙二醇(以下，簡(jiǎn)稱為“PPG”。數(shù)均分子量為3000，f = 3)、
7.O質(zhì)量份離子交換水、O. 5質(zhì)量份雙(二甲基氨基乙基)醚和4質(zhì)量份表面張力為21. 3mN/m (25°C)的聚醚改性有機(jī)硅整泡劑，充分?jǐn)嚢杌旌?，形成第三成分。接著，向混合型彈性體澆注機(jī)(“EA - 408型”東邦機(jī)械工業(yè)株式會(huì)社制造)的3個(gè)罐中分別加入前述第一成分、第二成分、第三成分，并進(jìn)行減壓脫泡。接著，向溫度調(diào)節(jié)至60°C的模具(內(nèi)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(zhì)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(jī)轉(zhuǎn)數(shù)=3500rpm·混合腔室內(nèi)干燥空氣導(dǎo)入=無(wú)
然后，立即關(guān)閉模具的蓋子，在60°C下保持30分鐘后，取出成型品。進(jìn)一步將所得的成型品在110°c下進(jìn)行16小時(shí)的后固化。用切片機(jī)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(shí)施例2]《聚氨酯研磨墊(P-2)的制造》除了將親水性二氧化硅(商品名“Reolosil QS20L”)變更為用二甲基硅油進(jìn)行了疏水改性的氣相二氧化硅(商品名“AER0SIL RY200S”，比表面積=130m2/g，日本AEROSIL株式會(huì)社制造)以外，和實(shí)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)的制造》除了使第一成分未導(dǎo)入氣相二氧化硅而制成氨基甲酸酯預(yù)聚物(A — 1)，并且以配合比計(jì)為第一成分/第二成分/第三成分=73. 7/22. 3/3. 9 (質(zhì)量比)以外，和實(shí)施例1同樣地得到聚氨酯研磨墊(P’ -1)。[預(yù)聚物(A)的異氰酸酯基當(dāng)量(NC0當(dāng)量)的測(cè)定方法]預(yù)聚物(A)的NCO當(dāng)量的測(cè)定是根據(jù)JIS K7301，將試樣溶解在干燥甲苯中，加入過(guò)量的二正丁基胺溶液進(jìn)行反應(yīng)，并通過(guò)鹽酸標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)殘存的二正丁基胺進(jìn)行返滴定而求出。[數(shù)均分子量的測(cè)定方法]實(shí)施例和比較例中所使用的多元醇的數(shù)均分子量如下求出。數(shù)均分子量=(56100 Xf)/ (羥值+酸值)其中，f:官能團(tuán)數(shù)此外，羥值和酸值的測(cè)定方法是根據(jù)JIS K1557進(jìn)行測(cè)定的。[研磨墊厚度的測(cè)定方法]用千分表(dial indicator)(有效數(shù)字0. Olmm)進(jìn)行測(cè)定(n=8),并將平均值作為研磨墊的厚度。[研磨墊密度的測(cè)定方法]用卷尺測(cè)定長(zhǎng)度(有效數(shù)字0. lmm) (n=2)，用千分表測(cè)定厚度(有效數(shù)字
O.01mm) (n=8),用天平測(cè)定重量(有效數(shù)字0. Olg) (n=2),并通過(guò)下述式進(jìn)行計(jì)算。密度(g/cm3) =平均質(zhì)量/ (平均長(zhǎng)度IX平均長(zhǎng)度2X平均厚度)[研磨墊硬度的測(cè)定方法]按照J(rèn)IS A7312進(jìn)行測(cè)定。[研磨墊孔穴平均直徑的測(cè)定方法]使用圖像分析裝置測(cè)定孔徑。裝置PoreScan (Goldlucke 制造)條件位置(position)12Exposure IOOOGain 30ThreshouldAuto測(cè)定5次(分批處理)300μηι2以下不計(jì)數(shù)[有無(wú)巨大孔穴]目視觀察實(shí)施例和比較例中所得的聚氨酯研磨墊， 確認(rèn)有無(wú)巨大孔穴。
另外，當(dāng)聚氨酯研磨墊上存在哪怕I個(gè)直徑為Imm以上的孔穴時(shí)記為“有”，不存在時(shí)記為“無(wú)”。[研磨墊的獨(dú)立氣泡率的測(cè)定方法]從研磨墊上切下38X 250mm的2片，并將這2片卷成團(tuán)投入到“空氣式表觀容積測(cè)定器”(東京Science株式會(huì)社制造空氣比較式比重計(jì)1000型)中進(jìn)行測(cè)定。根據(jù)ASTMD —2856進(jìn)行測(cè)定。[研磨速率的評(píng)價(jià)方法]將實(shí)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，并將研磨機(jī)的平臺(tái)粘貼在雙面膠的另一面上，使用以下裝置、條件、計(jì)算式，測(cè)定研磨速率。研磨機(jī)FAM18GPAW(Speed Fam 制造平臺(tái)直徑=457. 2mm)研磨條件(研磨墊前處理)用金剛石打磨機(jī)進(jìn)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(duì)象)單晶娃晶片4英寸(102mmt=0. 45mm)(漿料)膠體二氧化硅溶液pH=11 (二氧化硅濃度=2%)(漿料流量)60ml/分鐘(平臺(tái)轉(zhuǎn)數(shù))50rpm(跟隨旋轉(zhuǎn)式)

(研磨壓力)3OkPa(研磨時(shí)間)20分鐘(研磨速率)由研磨前后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)—研磨后的娃晶片重量(g)) X 10000/ (單晶娃的密度(g/cm3) X娃晶片的面積(cm2) X研磨時(shí)間(分鐘))※單晶硅的密度=2. 329 (g/cm3)※硅晶片的面積=20. 4cm2[刮擦的評(píng)價(jià)方法]目視觀察在前述[研磨速率的評(píng)價(jià)方法]中研磨后的硅晶片上是否有擦傷，并如下進(jìn)行評(píng)價(jià)。無(wú)擦傷“〇”有擦傷“X”[平坦性的評(píng)價(jià)方法]對(duì)于平坦性的評(píng)價(jià)，使用表面粗糙度儀對(duì)前述[研磨速率的評(píng)價(jià)方法]中研磨后的單晶硅晶片進(jìn)行測(cè)定。裝置FormTalysurfil20 (Tayer Hobson 制造)條件掃描速度0. 5mm/分鐘測(cè)定部位評(píng)價(jià)直徑方向99mm至102mm以內(nèi)評(píng)價(jià)基準(zhǔn)將高低差落在±1.0μπι內(nèi)的線段的長(zhǎng)度為90mm以上的情況評(píng)價(jià)為“〇，，將高低差落在±1. O μ m內(nèi)的線段的長(zhǎng)度不到90mm的情況評(píng)價(jià)為“ X ”[表 I]
權(quán)利要求
1.一種研磨墊用氨基甲酸酯樹脂組合物，其特征在于，在包含含有氨基甲酸酯預(yù)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(jìn)一步含有氣相二氧化硅(C)，所述氨基甲酸酯預(yù)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(yīng)的官能團(tuán)。
2.如權(quán)利要求1所述的研磨墊用氨基甲酸酯樹脂組合物，所述氣相二氧化硅(C)的使用量相對(duì)于所述氨基甲酸酯預(yù)聚物(A) 100質(zhì)量份,為O. 5 2質(zhì)量份的范圍。
3.如權(quán)利要求1或2所述的研磨墊用氨基甲酸酯樹脂組合物，所述氣相二氧化硅(C)是疏水性氣相二氧化硅。
4.一種聚氨酯研磨墊，使用權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)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(fā)明要解決的課題是提供一種研磨特性(高研磨速率、無(wú)刮擦性、平坦性)優(yōu)異的CMP法的研磨墊。本發(fā)明涉及一種研磨墊用氨基甲酸酯樹脂組合物，其特征在于，在包含含有具有異氰酸酯基的氨基甲酸酯預(yù)聚物(A)的主劑和含有具有與異氰酸酯基反應(yīng)的官能團(tuán)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(jìn)一步含有氣相二氧化硅(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(hào)C08L75/04GK103059551SQ20121039791
公開日2013年4月24日 申請(qǐng)日期2012年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月19日
發(fā)明者小田善之, 須崎弘 申請(qǐng)人:Dic株式會(huì)社