CN106163741A - 研磨垫及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够对被研磨物赋予高平坦性、且也能够抑制划痕的产生的研磨垫以及其制造方法。研磨垫在表面具有包含独立气泡和连续气泡的发泡聚氨酯片，所述发泡聚氨酯片以满足以下要件(1)～(3)的方式构成：(1)连续气泡率，即将独立气泡和连续气泡的合计体积设为100体积％时的连续气泡的体积比例为20～80体积％，(2)吸水状态下的损耗系数tanδ与干燥状态下的损耗系数tanδ的比[tanδ(湿/干)比]依照JIS K7244‑4以初期载荷20g、测定频率1Hz、温度26℃、拉伸模式、变形范围0.01～0.1％进行测定时为1.3～1.7，以及(3)肖氏DO硬度依照ASTM D2240测定时为60～80。

Description

研磨垫及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种能够对被研磨物赋予高平坦性、且也能够抑制划痕的产生的研磨垫(例如，化学机械研磨(CMP)用研磨垫)以及其制造方法。
背景技术
由硅晶片、玻璃面板等各种硬脆材料构成的基板，为了能够以双面完全平行地利用整个表面的方式实现高平坦度、低表面粗糙度，进行了使用游离磨粒的研磨加工。具体而言，在研磨垫的研磨面上开口的发泡在保持包含磨粒的浆料的状态下，通过磨合研磨垫与基板，从而通过上述浆料中的磨粒平坦地加工基板的被研磨面。在游离磨粒研磨中，由于研磨中的摩擦热导致基板的温度逐渐上升，浆料的化学作用被活性化，发现有研磨速度增大的倾向。另外，也容易产生局部发热，在基板面内引起研磨速度的不均匀，存在平坦度变差的问题。特别是，最近为了提高生产率，LSI制造用的晶片慢慢大型化，现在常用直径200mm以上的晶片，也制造直径300mm以上的晶片。伴随着这样晶片的大型化，在晶片的中央部与外周部变得容易产生研磨速度的差异，非常难以均匀地研磨晶片面。
为了改善基板的平坦性、表面粗糙度，提案有各种研磨垫。例如，日本特开2012-714号公报(专利文献1)公开了一种研磨垫，其为由压接在表面的被研磨物上的研磨层为包含多个气泡的发泡聚氨酯形成的研磨垫，在上述多个气泡中，上述气泡的内部空间彼此空间性地分离而形成的气泡存在90％以上。
但是，上述那样的几乎由独立气泡构成的研磨垫由于保持浆料的部分仅为表面开孔的部分，因此浆料的保持量少，无法充分地得到因被供给的浆料而产生的冷却效果，或者研磨温度分布有偏差，研磨温度高的部分促进研磨，不能均匀地研磨被研磨面。该倾向随着研磨时间变长越显著，经时平坦度变差。进一步，上述的研磨垫由于因研磨屑等异物导致的堵塞快速进行，因此浆料的保持量进一步减少且偏集化，基板变成锥形形状，基板的外周过剩地被研磨而产生外周松弛这样的问题。即使通过修整器(dresser)将研磨屑等异物修整除去(修整：dressing)，多次的研磨也立马产生同样的问题。
另外，日本特开2011-20234号公报(专利文献2)公开了一种研磨垫，压接在被研磨物上的研磨层由具有独立气泡和连续气泡的发泡体构成，作为将上述独立气泡和上述连续气泡合计的气泡整体的体积中独立气泡所占有的体积比例的独立气泡率为0.3～10％。
但是，上述的研磨垫由于气泡几乎连接，受到研磨载荷时树脂容易变形，虽然能够一定程度地抑制对被研磨物的划痕产生，但不能满足更高度的平坦度要求。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-714号公报
专利文献2：日本特开2011-20234号公报
发明内容
发明要解决的问题
因此，本发明的目的在于提供一种能够对被研磨物赋予高平坦性，且也能够抑制划痕的产生的研磨垫以及其制造方法。
另外，本发明的目的在于提供一种能够对被研磨物的中央部以及外周部这两者赋予高平坦性的研磨垫以及其制造方法。
进一步，本发明的目的在于提供一种即使反复研磨也能够抑制经时变化而稳定地赋予高平坦性的研磨垫以及其制造方法。
解决问题的方法
本发明人等为了实现上述课题进行了深入研究，结果发现：在表面具有包含独立气泡和连续气泡的发泡聚氨酯片的研磨垫中，通过将(1)连续气泡率(连续气泡相对于独立气泡和连续气泡合计的体积比例)，(2)吸水状态下的损耗系数tanδ与干燥状态下的损耗系数tanδ的比[以下，有时也称为“tanδ(湿/干)比”]，以及(3)肖氏DO硬度调整至各自特定的范围内并组合，从而不仅能够对被研磨物赋予高平坦性，而且能够降低划痕的产生率，由此完成了本发明。
具体而言，本发明包含以下形态。
[1]一种上述研磨垫，其为在表面具有包含独立气泡和连续气泡的发泡聚氨酯片的研磨垫，上述发泡聚氨酯片满足以下要件(1)～(3)：
(1)连续气泡率(将独立气泡和连续气泡的合计体积设为100体积％时的连续气泡的体积比例)为20～80体积％，
(2)吸水状态下的损耗系数tanδ与干燥状态下的损耗系数tanδ的比[tanδ(湿/干)比]依照JIS K7244-4进行测定(初期载荷20g、测定频率1Hz、温度26℃、拉伸模式、变形范围0.01～0.1％)时为1.3～1.7，以及
(3)肖氏DO硬度依照ASTM D2240测定时为60～80。
[2]如[1]所述的研磨垫，发泡聚氨酯片由15～35体积％的独立气泡、30～45体积％的连续气泡、以及35～45体积％的树脂部构成(其中，将独立气泡、连续气泡和树脂部的合计设为100体积％)。
[3]如[1]或[2]所述的研磨垫，发泡聚氨酯片的表面的平均开口直径为70～90μm。
[4]一种研磨垫的制造方法，其为在表面具有包含独立气泡和连续气泡的发泡聚氨酯片的研磨垫的制造方法，包含将含有聚氨酯预聚物的固化性组合物注入至金属模具中的工序(a)、和在上述金属模具内将上述固化性组合物发泡固化的工序(b)，在上述工序(b)中未使用上盖密封上述金属模具进行发泡固化、或在上述工序(b)中使用上盖密封上述金属模具进行发泡固化的情况下，在上述工序(a)中，以使得上述固化性组合物的发泡固化物不与上述金属模具的上盖接触的量注入上述固化性组合物。
[5]如[4]所述的制造方法，上述固化性组合物不含稳泡剂。
另外，在本说明书中，连续气泡率可以如下测定：通过将发泡聚氨酯片浸没在水中，进行减压，从而使连续气泡中的空气置换成水。另外，“独立气泡”是指，周围用树脂包围不与外部连接而存在的气泡，“连续气泡”是指，除独立气泡以外的气泡，即在发泡聚氨酯片的表面开口的气泡与内部的气泡3维地连接的、与外部连接而存在的气泡。
发明效果
本发明的研磨垫能够对被研磨物赋予高平坦性，且也能够有效地抑制划痕的产生。另外，本发明的研磨垫不仅能够对被研磨物的中央部，对外周部也能够赋予高平坦性。进一步，本发明的研磨垫即使反复研磨也能够抑制经时变化而赋予高平坦性。
具体实施方式
＜研磨垫＞
本发明的研磨垫在表面具有包含独立气泡和连续气泡的发泡聚氨酯片。上述发泡聚氨酯片满足以下要件(1)～(3)的全部。
(1)连续气泡率(将独立气泡和连续气泡的合计体积设为100体积％时的连续气泡的体积比例)为20～80体积％，
(2)吸水状态下的损耗系数tanδ与干燥状态下的损耗系数tanδ的比[tanδ(湿/干)比]依照JIS K7244-4进行测定(初期载荷20g、测定频率1Hz、温度26℃、拉伸模式、变形范围0.01～0.1％)时为1.3～1.7，
(3)肖氏DO硬度依照ASTM D2240测定时为60～80。
关于要件(1)，连续气泡率(将独立气泡和连续气泡的合计体积设为100体积％时的连续气泡的体积比例)优选为30～75体积％(例如40～75体积％)，进一步优选为50～70体积％(例如55～70体积％)。如果连续气泡率(连续气泡相对于气泡整体的体积比例)处于上述那样的范围内，则能够持续对被研磨物赋予高平坦性。具体而言，利用独立气泡的内压阻力抑制研磨垫的变形，能够抑制被研磨物的整面的平坦性的恶化，而且通过与研磨垫的多方向连通的连续气泡能够充分地保持浆料，能够持续地形成整面的平坦性。
连续气泡相对于独立气泡和连续气泡的合计的体积比例，例如可以根据式：100×[(W2-W1)/(Vb-Vt)][式中，W1表示发泡聚氨酯片的干燥质量(g)，W2表示发泡聚氨酯片吸水后的质量(g)，Vb表示发泡聚氨酯片的体积(cm3)，Vt表示树脂部的体积(cm3)，其为W1除以聚氨酯的真密度(1.2g/cm3)所得的值]算出。
发泡聚氨酯片由连续气泡、独立气泡以及树脂部构成。连续气泡的体积比例在将发泡聚氨酯片的体积设为100体积％时，例如为15～55体积％，优选为20～50体积％，进一步优选为25～45体积％(例如30～45体积％)。如果连续气泡相对于发泡聚氨酯片的体积比例过高，则有刚性变低，平坦性恶化的危险。另外，如果连续气泡相对于发泡聚氨酯片的体积比例过低，则有比研磨面在内部的发泡内进出的浆料量减少，容易产生因研磨屑等异物导致的堵塞，反复研磨时浆料的保持量减少，平坦性恶化的危险。
独立气泡的体积比例在将发泡聚氨酯片的体积设为100体积％时，例如为5～40体积％，优选为10～38体积％，进一步优选为15～35体积％。另外，树脂部的体积比例在将发泡聚氨酯片的体积设为100体积％时，例如为20～60体积％，优选为30～50体积％，进一步优选为35～45体积％。
优选的发泡聚氨酯片由15～35体积％的独立气泡、30～45体积％的连续气泡以及35～45体积％的树脂部构成(其中，将连续气泡、独立气泡以及树脂部的合计体积设为100体积％)。
在发泡聚氨酯片中，如果使连续气泡、独立气泡以及树脂部的体积比例分别处于上述那样的范围内，则保持在气泡内有助于研磨/已助于研磨的浆料与新供给的浆料高效地交换，因此推测即使相对于被研磨物滑动研磨垫，也能够一定地保持研磨温度分布，提高被研磨物的面内和经时的研磨速率的稳定性的同时，能够使被研磨面高度地平坦化。
发泡聚氨酯片中的连续气泡的体积比例例如可以根据式：100×[(W2-W1)/Vb]算出，发泡聚氨酯片中的独立气泡的体积比例例如可以根据式：100×{[(Vb-Vt)-(W2-W1)]/Vb}算出，发泡聚氨酯片中的树脂部的体积比例可以根据式：100×(Vt/Vb)算出。这些式中的各简称与上述同样的意思。
关于要件(2)，tanδ为损耗模量E”与储能模量E’的比(E”/E’)，如果tanδ越小，则意味着相对于机械变形回到原来的性质(弹性)越强，如果tanδ越大，则意味着相对于机械变形停在变形的状态的性质(粘性)越强。tanδ(湿/干)比优选为1.35～1.7，进一步优选为1.4～1.7。如果tanδ(湿/干)比过小，则相对于被研磨物的碰撞强，变得容易产生划痕。另外，如果tanδ(湿/干)比过大，则浆料中的磨粒沉入研磨垫侧变大，引起速率降低、或快速堵塞，有降低研磨特性的危险。因此，如果tanδ(湿/干)比处于上述那样的范围内，则保持研磨垫整体的硬度，且仅降低暴露于浆料中的研磨表面(该表面成为被研磨物划痕的原因，可能存在倒刺状的突起、研磨凝聚物)的弹性，能够抑制被研磨物的划痕的产生。另外，也能够提高磨粒的滞留性而改善研磨特性(被研磨物的中央部以及外周部的平坦性)。
吸水状态下的储能模量E’与干燥状态下的储能模量E’的比[E’(湿/干)比]例如为0.65～0.85，优选为0.7～0.8。另外，吸水状态下的损耗模量E”与干燥状态下的损耗模量E”的比[E”(湿/干)比]例如为0.8～1.2，优选为0.9～1.1。
关于要件(3)，肖氏DO硬度在与肖氏D硬度相同加压力下测定，但压头形状不同，相对于肖氏D硬度用的压头形状由尖锐的前端形成，肖氏DO硬度用的压头形状为半球形。肖氏DO硬度与肖氏D硬度的面压不同，肖氏D硬度是相对于更硬的材料而被使用。压入工具的构成和更正的弹簧力秤对测定产生影响，因此不同类型的硬度计所得到的测定结果不存在简单的关系。在具有本申请的开口和连通孔的发泡体中，通过进行比肖氏D硬度计更大接触面积的肖氏DO硬度的测定，从而能够高感度地读取材料的硬度。从兼顾被研磨物的高平坦度和低划痕产生率方面出发，肖氏DO硬度优选为65～80(例如66～75)。如果肖氏DO硬度过低，则研磨垫的下沉变大，难以将被研磨物高度地平坦化。另外，如果肖氏DO硬度过高，则研磨垫过硬，有对被研磨物产生划痕的危险。
根据被保持的浆料与参与研磨的浆料的交换能力等，发泡聚氨酯片的表面(例如，研磨面)的平均开口直径例如为50～120μm，优选为60～110μm，进一步优选为80～100μm。另外，平均开口直径可以通过惯用的方法，例如使用发泡聚氨酯片的表面的显微镜照片，由存在该照片中的气泡[具有规定阈值(例如，10μm)以上的开口直径的气泡]的个数以及开口面积算出圆当量直径的平均值，从而求出。
发泡聚氨酯片的密度通常为比聚氨酯的真密度更低的范围，例如为0.3～0.9g/cm3，优选为0.4～0.8g/cm3。
发泡聚氨酯片的厚度没有特别限制，但从强度方面出发，例如为0.5～2mm，优选为0.8～1.8mm，进一步优选为1～1.5mm程度。
另外，研磨垫只要是在表面具有上述的发泡聚氨酯片，就没有特别限制，可以单独为发泡聚氨酯片，也可以包含除发泡聚氨酯片以外的层。例如，研磨垫可以为基材层与发泡聚氨酯片层叠而成的层叠体。作为基材层，可以例示塑料膜(例如，丙烯酸树脂、乙烯系树脂、烯烃系树脂、苯乙烯系树脂、聚酯系树脂、聚碳酸酯系树脂、聚酰胺系树脂等热塑性树脂膜)、无纺布等。
＜研磨垫的制造方法＞
本发明的研磨垫可以通过干式成型法，例如包含将含有聚氨酯预聚物的固化性组合物注入金属模具的工序(a)和在上述金属模具内固化上述固化性组合物的工序(b)的方法，来制造。
工序(a)中使用的固化性组合物包含聚氨酯预聚物。聚氨酯预聚物为由聚异氰酸酯化合物与多元醇化合物的反应产物。
作为聚异氰酸酯化合物，只要在分子内具有2个以上的异氰酸酯基就没有特别限制。作为聚异氰酸酯化合物，可以例示脂肪族聚异氰酸酯[例如，四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、三甲基六亚甲基二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯、六亚甲基三异氰酸酯、十一烷基三异氰酸酯]、脂环族聚异氰酸酯[例如，环己烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、亚甲基双(环己基异氰酸酯)、氢化亚二甲苯基二异氰酸酯、氢化双(异氰酸苯基)甲烷、降冰片烯二异氰酸酯、三甲基异氰酸环己烷]、芳香族聚异氰酸酯[例如，亚苯基二异氰酸酯、亚萘基二异氰酸酯、亚二甲苯基二异氰酸酯、四甲基亚二甲苯基二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、甲苯二异氰酸酯、甲苯胺二异氰酸酯、二苯基醚二异氰酸酯、双(异氰酸苯基)丙烷、三异氰酸甲基苯、三苯基甲烷三异氰酸酯]、它们的衍生物(例如，二聚体、三聚体、缩二脲、脲基甲酸酯)。这些聚异氰酸酯化合物可以单独使用或二种以上组合使用。在这些聚异氰酸酯化合物中，优选为二异氰酸酯化合物，其中，优选为甲苯二异氰酸酯等芳香族二异氰酸酯。
作为多元醇化合物，只要在分子内具有2个以上的羟基就没有特别限制。作为多元醇化合物，可以例示脂肪族多元醇[例如，乙二醇、丙二醇、丁二醇等烷烃二醇；甘油、三羟甲基丙烷、季戊四醇等烷烃多元醇]、脂环族多元醇[例如，环己烷二醇等环烷烃二醇；氢化双酚A等氢化双酚类]、芳香族多元醇[例如，双酚A等双酚类；亚二甲苯基二醇]、聚醚多元醇[例如，聚乙二醇、聚丙二醇、聚四亚甲基二醇等聚亚烷基二醇]、聚酯多元醇[例如，乙二醇与己二酸的反应产物、丁二醇与己二酸的反应产物]、聚碳酸酯多元醇、聚丙烯酸多元醇等。这些多元醇化合物可以单独使用或二种以上组合使用。在这些多元醇化合物中，优选为聚醚多元醇，其中，优选为聚亚烷基二醇(例如，聚乙二醇、聚四亚甲基二醇等聚C2-10亚烷基二醇)，特别优选为聚乙二醇(例如，二乙二醇)与聚四亚甲基二醇(例如，数均分子量1000以下的聚四亚甲基二醇、优选为数均分子量500～800的聚四亚甲基二醇)的组合。
聚氨酯预聚物中的异氰酸酯含量没有特别限制，但将聚氨酯预聚物设为100质量％时，优选为5～10质量％。
固化性组合物可以包含惯用的添加剂，例如固化剂、发泡剂、催化剂等。作为固化剂只要具有活性氢基团就没有特别限制，除了上述的多元醇化合物以外，可以例示多胺化合物，例如脂肪族多胺[例如，乙二胺、丙二胺、六亚甲基二胺、羟乙基乙二胺、羟乙基丙二胺等亚烷基二胺]；脂环族多胺[例如异佛尔酮二胺、二环己基甲烷-4,4’-二胺]、芳香族多胺[例如，3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷(MOCA)]等。这些固化剂可以单独使用或二种以上组合使用。在这些固化剂中，优选为二胺化合物，其中，优选为MOCA等芳香族二胺化合物。固化剂的量相对于聚氨酯预聚物100质量份例如为10～40质量份，优选为15～35质量份，进一步优选为20～30质量份。另外固化剂的活性氢基团(氨基等)相对于聚氨酯预聚物的异氰酸酯基的当量比(R值)例如为0.6～1，优选为0.7～0.9。
发泡剂可以分类为挥发性发泡剂(物理发泡剂)与反应性发泡剂(化学发泡剂)。作为挥发性发泡剂，可以例示烃类，例如丁烷、丙烷、戊烷、己烷、环戊烷等。作为反应性发泡剂，可以例示水、低级羧酸等。这些发泡剂可以单独使用或二种以上组合使用。在这些发泡剂中，优选为反应性发泡剂，其中，优选为水。发泡剂的使用量可以根据发泡的程度适当选择，相对于聚氨酯预聚物100质量份，例如为0.001～1质量份，优选为0.01～0.5质量份，进一步优选为0.1～0.3质量份。
作为催化剂，可列举惯用的成分，例如胺化合物(三乙二胺等叔胺；醇胺；双(2-二甲基氨基乙基)醚等醚胺等)、乙酸盐(乙酸钾等)、锡化合物(二月桂酸二丁基锡等)、三烷基膦化合物(三乙基膦等)。这些催化剂可以单独使用或二种以上组合使用。在这些催化剂中，优选为胺化合物，其中优选为双(2-二甲基氨基乙基)醚等醚胺。催化剂的量没有特别限制，相对于聚氨酯预聚物100质量份，例如为0.001～1质量份，优选为0.01～0.5质量份。
在本发明中，固化性组合物优选不包含稳泡剂(有机硅系表面活性剂等)。通过使固化性组合物不包含稳泡剂，从而能够容易形成(特别是，增大连续气泡的比例)规定的发泡结构。
另外，在本发明中，通过考虑发泡反应与树脂化反应的平衡而适当调整固化性组合物中的聚氨酯树脂的构成成分以及添加剂(特别是，发泡剂、催化剂)的种类以及配合量，从而能够控制tanδ(湿/干)比以及肖氏DO硬度。
在本发明中，在工序(b)中未使用上盖密封金属模具进行发泡固化、或在工序(b)中使用上盖密封金属模具进行发泡固化的情况下，在工序(a)中，优选以使得固化性组合物的发泡固化物不与金属模具的上盖接触的量注入固化性组合物。通过这些特征(自由发泡)，即使发泡增加厚度也不会与金属模具的上盖接触，气泡稳定地生长，从而推测能够稳定地形成规定的发泡结构。
在工序(a)中，固化性组合物的注入量在未使用上盖密封金属模具的情况下没有特别限制。另一方面，在使用上盖密封金属模具的情况下，固化性组合物的注入量优选从使得固化性组合物的发泡固化物不与金属模具的上盖接触的量中选择。例如，在将金属模具的厚度设为100时，为了使发泡固化后小于100的高度，发泡固化前可以注入固化性组合物直到95以下、优选90以下(例如70～90)的高度。
在工序(b)中，可以在使用上盖密封金属模具的状态、或未使用上盖密封金属模具即开放的状态下发泡固化。从抑制金属模具内的温度不均匀的产生、提高发泡稳定性的观点考虑，优选在使用上盖密封金属模具的状态下进行发泡固化。
发泡固化温度可以根据发泡剂的种类、发泡的程度适当选择，例如为60～100℃，优选为70～90℃。发泡固化时间例如为10分钟～1小时，优选为15分钟～45分钟。
制造研磨垫的方法还可以进一步包含将工序(b)中得到的发泡固化物(一次固化物)进行固化(二次固化)的工序(c)。二次固化通常在将一次固化物从金属模具脱模的状态下进行。二次固化温度通常为比一次固化温度更高的范围，例如为90～150℃，优选为100～140℃。二次固化时间例如为1～15小时、优选为5～10小时。
实施例
下面，通过实施例进一步详细说明本发明，但本发明不限于这些实施例。
在以下的说明中，“份”只要没有特别说明就是指“质量份”。另外，各简称以惯用的意思使用。代表的简称以及其意思如下所述。
2,4-TDI：2,4-甲苯二异氰酸酯
PTMG：聚四亚甲基二醇
MOCA：3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷
PPG：聚丙二醇
[研磨垫的评价方法]
对于实施例以及比较例的研磨垫，通过以下方法评价独立气泡与连续气泡以及树脂部的体积比例、连续气泡率、tanδ(湿/干)比、肖氏DO硬度、平均开口直径以及研磨特性(平坦性、耐擦痕性)。
(连续气泡的体积比例)
将试样切出3cm×3cm的大小，测定干燥质量(初期质量)W1。向1L烧杯中加入20±2℃的水300mL，将系上夹子的上述试样投入烧杯中，盖上真空钟罩。在真空钟罩下放置磁力搅拌器，利用磁力使上述试样下沉。接着，在真空钟罩中使用抽吸器在负压下进行20分钟脱气·浸水。用吸水纸将取下夹子的上述试样包起，擦拭表面水分，测定吸水后的质量W2。通过式：W2-W1算出进入试样内的吸水量W3(连续气泡体积)。由吸水量W3相对于试样的体积Vb(3cm×3cm×试样厚度)的百分率[100×(W3/Vb)]算出连续气泡的体积比例。
(树脂部的体积比例)
通过试样的干燥质量W1除以聚氨酯真比重(1.2g/cm3)，从而算出树脂部的体积Vt。由树脂部的体积Vt相对于试样的体积Vb的百分率[100×(Vt/Vb)]算出树脂部的体积比例。
(独立气泡的体积比例)
由式：Vb-Vt算出发泡空间体积(独立气泡和连续气泡的合计体积)V。接着，由式：V-W3算出独立气泡体积。由独立气泡体积相对于试样的体积Vb的百分率[100×((V-W3)/Vb)]算出独立气泡的体积比例。
(连续气泡率)
由连续气泡的体积比例相对于独立气泡的体积比例和连续气泡的体积比例的合计的百分率算出连续气泡率。
(tanδ(湿/干)比)
供给tanδ测定的试样为将制造的厚度1.3mm的聚氨酯发泡体切出5×50mm的试样。另外，吸水状态的tanδ使用“连续气泡的体积比例”栏中记载的方法，在试样内部浸渍水后，进行测定。
吸水状态和干燥状态的tanδ依照JIS K7244-4，以初期载荷20g、测定频率1Hz、温度26℃、拉伸模式、变形范围0.01～0.1％，测定储能模量(E’)和损耗模量(E”)，由式：E”/E’算出。
(肖氏DO硬度)
以厚度为4.5mm以上的方式重叠多片切成10cm×10cm的试样，，依照ASTM D2240，用DO型硬度计进行测定。
(平均开口气泡)
用显微镜(VH-6300、KEYENCE公司制)将垫表面的约1.3mm见方的范围放大至175倍进行观察，并通过图像处理软件(Image Analyzer V20LAB Ver.1.3，尼康制)对得到的图像进行二值化处理并测定气泡个数，另外，由各个气泡的面积测定圆当量直径，算出其平均值。另外，将开口直径的临界值(下限)设定为10μm，噪音成分除外。
(平坦性)
对于实施例和比较例的研磨垫，在以下的研磨条件进行硅晶片的研磨加工，通过研磨批次的进行来比较晶片形状的变化。
研磨晶片：直径硅晶片
研磨装置：不二越机械工业公司制双面研磨装置
研磨液：株式会社富士股份有限公司，含有胶体二氧化硅的pH10.5碱溶液
研磨压力：15kPa
研磨头、研磨平台旋转数：30rpm
即，在研磨装置的上下平台分别粘贴研磨垫，将1批的研磨时间设为30分钟，在1批中将5片直径300mm硅单晶晶片的研磨加工进行10批，测定平坦度。关于平坦度的测定，使用平坦度测定装置(黑田精工公司制、Nanometoro 300TT-A)，来评价GBIR。GBIR(globalbacksurface-referenced ideal plane/range)是指对于半导体晶片表面侧的整个面从以背侧的面作为基准的理想平面的正与负的偏差的范围，用于有关除了周边部划定的整个晶片表面的平坦性的评价。
另外，从双面研磨的硅晶片的各批中选择1片，评价晶片外周部分的SFQRmax(sitefront least squares range)。SFQR是表示晶片的碾轧程度的数值。对于实施例和比较例的结果，以实施例1的结果为基准，将发现比实施例1改善10％以上的评价为◎，将发现以比实施例1小于10％的范围改善的评价为○，将以比实施例1小于10％的范围恶化的评价为△，将比实施例1恶化10％以上的评价为×，通过与各自相对比较进行评价。
(耐擦痕性)
用晶片表面检查装置(KLA-tencor公司制，Surfscan SP1DLS)测定存在于研磨后的硅晶片表面的0.16μm以上大小的划痕，比较评价基板表面上有无擦痕。
[实施例以及比较例的研磨垫的制作]
(实施例1)
作为第1成分的预聚物，使用使2,4-TDI、数均分子量约650的PTMG与二乙二醇反应得到的异氰酸酯含量为10.0％的含末端异氰酸酯基的聚氨酯预聚物，将其加热至35℃并在减压下进行脱泡。第2成分的MOCA在120℃使其溶解。第3成分的分散液，在50份数均分子量约3000的PPG中分别添加3份水、1份催化剂(Toyota Cat ET、东曹株式会公司制)并进行搅拌混合。将以第1成分/第2成分/第3成分＝100/26.2/2.95的质量比混合而成的混合液铸型直至模具(890mm×890mm×50mm)的高度45mm，在关闭上面上盖的状态下，以80℃进行30分钟1次固化后，将形成的聚氨酯树脂发泡体从模具取出，以120℃进行8小时2次固化。将该发泡体切成厚度1.3mm而制作发泡聚氨酯片，得到研磨垫。
(实施例2)
作为第1成分的预聚物，使用使2,4-TDI、数均分子量约650的PTMG与二乙二醇反应得到的异氰酸酯含量为10.0％的含末端异氰酸酯基的聚氨酯预聚物，将其加热至35℃并在减压下进行脱泡。第2成分的MOCA在120℃使其溶解。第3成分的分散液，在50份数均分子量约3000的PPG中分别添加3份水、1份催化剂(Toyota Cat ET、东曹株式会公司制)并进行搅拌混合。将以第1成分/第2成分/第3成分＝100/26.2/3.00的质量比混合而成的混合液铸型直至模具(890mm×890mm×50mm)的高度45mm，在关闭上面上盖的状态下，以80℃进行30分钟1次固化后，将形成的聚氨酯树脂发泡体从模具取出，以120℃进行8小时2次固化。将该发泡体切成厚度1.3mm而制作发泡聚氨酯片，得到研磨垫。
(实施例3)
作为第1成分的预聚物，使用使2,4-TDI、数均分子量约650的PTMG与二乙二醇反应得到的异氰酸酯含量为10.0％的含末端异氰酸酯基的聚氨酯预聚物，将其加热至35℃并在减压下进行脱泡。第2成分的MOCA在120℃使其溶解。第3成分的分散液，在50份数均分子量约3000的PPG中分别添加3.9份水、0.5份催化剂(Toyota Cat ET、东曹株式会公司制)并进行搅拌混合。将以第1成分/第2成分/第3成分＝100/24.9/2.80的质量比混合而成的混合液铸型直至模具(890mm×890mm×50mm)的高度45mm，在关闭上面上盖的状态下，以80℃进行30分钟1次固化后，将形成的聚氨酯树脂发泡体从模具取出，以120℃进行8小时2次固化。将该发泡体切成厚度1.3mm而制作发泡聚氨酯片，得到研磨垫。
(实施例4)
作为第1成分的预聚物，使用使2,4-TDI、数均分子量约650的PTMG与二乙二醇反应得到的异氰酸酯含量为10.0％的含末端异氰酸酯基的聚氨酯预聚物，将其加热至35℃并在减压下进行脱泡。第2成分的MOCA在120℃使其溶解。第3成分的分散液，在50份数均分子量约3000的PPG中分别添加3份水、1份催化剂(Toyota Cat ET、东曹株式会公司制)并进行搅拌混合。将以第1成分/第2成分/第3成分＝100/26.2/2.80的质量比混合而成的混合液铸型直至模具(890mm×890mm×50mm)的高度45mm，在关闭上面上盖的状态下，以80℃进行30分钟1次固化后，将形成的聚氨酯树脂发泡体从模具取出，以120℃进行8小时2次固化。将该发泡体切成厚度1.3mm而制作发泡聚氨酯片，得到研磨垫。
(实施例5)
作为第1成分的预聚物，使用使2,4-TDI、数均分子量约650的PTMG与二乙二醇反应得到的异氰酸酯含量为10.0％的含末端异氰酸酯基的聚氨酯预聚物，将其加热至35℃并在减压下进行脱泡。第2成分的MOCA在120℃使其溶解。第3成分的分散液，在50份数均分子量约3000的PPG中分别添加3份水、1份催化剂(Toyota Cat ET、东曹株式会公司制)并进行搅拌混合。将以第1成分/第2成分/第3成分＝100/26.2/2.80的质量比混合而成的混合液铸型直至模具(890mm×890mm×50mm)的高度45mm，在打开上面上盖的状态下，以80℃进行30分钟1次固化后，将形成的聚氨酯树脂发泡体从模具取出，以120℃进行8小时2次固化。将该发泡体切成厚度1.3mm而制作发泡聚氨酯片，得到研磨垫。
(实施例6)
作为第1成分的预聚物，使用使2,4-TDI、数均分子量约650的PTMG与二乙二醇反应得到的异氰酸酯含量为10.0％的含末端异氰酸酯基的聚氨酯预聚物，将其加热至35℃并在减压下进行脱泡。第2成分的MOCA在120℃使其溶解。第3成分的分散液，在50份数均分子量约2000的PTMG中分别添加2份水、1.5份催化剂(Toyota Cat ET、东曹株式会公司制)并进行搅拌混合。将以第1成分/第2成分/第3成分＝100/26.2/3.05的质量比混合而成的混合液铸型直至模具(890mm×890mm×50mm)的高度45mm，在打开上面上盖的状态下，以80℃进行30分钟1次固化后，将形成的聚氨酯树脂发泡体从模具取出，以120℃进行8小时2次固化。将该发泡体切成厚度1.3mm而制作发泡聚氨酯片，得到研磨垫。
(实施例7)
作为第1成分的预聚物，使用使2,4-TDI、数均分子量约1000的PTMG、数均分子量约650的PTMG与二乙二醇反应得到的异氰酸酯含量为9.2％的含末端异氰酸酯基的聚氨酯预聚物，将其加热至40℃并在减压下进行脱泡。第2成分的MOCA在120℃使其溶解。第3成分的分散液，在50份数均分子量约2000的PTMG中分别添加2份水、1.5份催化剂(Toyota Cat ET、东曹株式会公司制)并进行搅拌混合。将以第1成分/第2成分/第3成分＝100/21.8/3.10的质量比混合而成的混合液铸型直至模具(890mm×890mm×50mm)的高度45mm，在关闭上面上盖的状态下，以80℃进行30分钟1次固化后，将形成的聚氨酯树脂发泡体从模具取出，以120℃进行8小时2次固化。将该发泡体切成厚度1.3mm而制作发泡聚氨酯片，得到研磨垫。
(实施例8)
作为第1成分的预聚物，使用使2,4-TDI、数均分子量约650的PTMG与二乙二醇反应得到的异氰酸酯含量为10.0％的含末端异氰酸酯基的聚氨酯预聚物，将其加热至35℃并在减压下进行脱泡。第2成分的MOCA在120℃使其溶解。第3成分的分散液，在50份数均分子量约3000的PPG中分别添加3份水、1份催化剂(Toyota Cat ET、东曹株式会公司制)、1份稳泡剂(硅系表面活性剂SH193、东丽道康宁株式会公司制)并进行搅拌混合。将以第1成分/第2成分/第3成分＝100/25.9/3.00的质量比混合而成的混合液铸型直至模具(890mm×890mm×50mm)的高度45mm，在关闭上面上盖的状态下，以80℃进行30分钟1次固化后，将形成的聚氨酯树脂发泡体从模具取出，以120℃进行8小时2次固化。将该发泡体切成厚度1.3mm而制作发泡聚氨酯片，得到研磨垫。
(实施例9)
作为第1成分的预聚物，使用使2,4-TDI、数均分子量约650的PTMG与二乙二醇反应得到的异氰酸酯含量为10.0％的含末端异氰酸酯基的聚氨酯预聚物，将其加热至35℃并在减压下进行脱泡。第2成分的MOCA在120℃使其溶解。第3成分的分散液，在50份数均分子量约3000的PPG中分别添加3份水、1份催化剂(Toyota Cat ET、东曹株式会公司制)并进行搅拌混合。将以第1成分/第2成分/第3成分＝100/25.8/3.00的质量比混合而成的混合液铸型直至模具(890mm×890mm×50mm)的高度50mm，在关闭上面上盖的状态下，以80℃进行30分钟1次固化后，将形成的聚氨酯树脂发泡体从模具取出，以120℃进行8小时2次固化。将该发泡体切成厚度1.3mm而制作发泡聚氨酯片，得到研磨垫。
(比较例1)
作为第1成分的预聚物，使用使2,4-TDI、数均分子量约1000的PTMG份、数均分子量约650的PTMG与二乙二醇反应得到的异氰酸酯含量为9.2％的含末端异氰酸酯基的聚氨酯预聚物，将其加热至40℃并在减压下进行脱泡。第2成分的MOCA在120℃使其溶解。第3成分的分散液以数均分子量约2000的PTMG/水/催化剂(Toyota Cat ET、东曹株式会公司制)＝50/2/1.5的质量比配合而成。将以第1成分/第2成分/第3成分＝100/21.9/3.1的质量比混合第1成分、第2成分及第3成分而成的混合液铸型直至模具(890mm×890mm×50mm)的高度50mm，在关闭上面上盖的状态下，以80℃进行30分钟1次固化后，将形成的聚氨酯发泡体从模具取出，以120℃进行8小时2次固化。将该发泡体切成厚度1.3mm而制作发泡聚氨酯片，制造研磨垫。
(比较例2)
作为第1成分的预聚物，向将2,4-TDI、数均分子量约1000的PTMG与二乙二醇反应得到的异氰酸酯含量为10.0％的含末端异氰酸酯基的聚氨酯预聚物100份中添加2.1份球状微粒(在外壳丙烯腈-偏二氯乙烯共聚物中内包异丁烷)并进行搅拌混合后，将其加热至80℃并在减压下进行脱泡。第2成分的MOCA在120℃使其溶解。将以第1成分/第2成分＝100/26的质量比混合而成的混合液铸型直至模具(890mm×890mm×50mm)的高度50mm，在关闭上面上盖的状态下，以80℃进行30分钟1次固化后，将形成的聚氨酯树脂发泡体从模具取出，以120℃进行8小时2次固化。将该发泡体切成厚度1.3mm而制作发泡聚氨酯片，得到研磨垫。
(比较例3)
作为第1成分的预聚物，使用使2,4-TDI、数均分子量约650的PTMG与二乙二醇反应得到的异氰酸酯含量为10.6％的含末端异氰酸酯基的聚氨酯预聚物，将其加热至35℃并在减压下进行脱泡。第2成分的MOCA在120℃使其溶解。第3成分的分散液，在50份数均分子量约3000的PPG中分别添加3份水、1份催化剂(Toyota Cat ET、东曹株式会公司制)并进行搅拌混合后，在减压下进行脱泡。将以第1成分/第2成分/第3成分＝100/26.7/2.80的质量比混合而成的混合液铸型直至模具(890mm×890mm×50mm)的高度45mm，在关闭上面上盖的状态下，以80℃进行30分钟1次固化后，将形成的聚氨酯树脂发泡体从模具取出，以120℃进行8小时2次固化。将该发泡体切成厚度1.3mm而制作发泡聚氨酯片，得到研磨垫。
将实施例以及比较例得到的发泡聚氨酯片的结果示于以下的表1以及表2中。
[表1]
表1
[表2]
表2
由表2的结果可知：实施例1～9的研磨垫与比较例1～3的研磨垫相比，由于未观察到擦痕，因此能够有效地抑制对晶片产生划痕。可知：特别是实施例1～6以及8～9的研磨垫，GBIR Max良好，能够对晶片的中央部赋予高平坦性。另外，实施例1～5以及7的研磨垫，由于没有GBIR经时变化，因此即使反复研磨也不会产生堵塞，能够持续赋予高平坦性。进一步，实施例1～6以及8～9的研磨垫，由于SFQR Max良好，因此也能够对晶片的外周部赋予高平坦性。
工业实用性
本发明的研磨垫能够对被研磨物赋予高平坦性，且也能够抑制划痕的产生。因此，本发明的研磨垫能够适宜地用于研磨(特别是，一次研磨)各种被研磨物，例如半导体晶片[例如，直径200mm以上(优选为300mm以上)的半导体晶片(硅晶片等)]、玻璃[例如，光学镜头、液晶显示用玻璃]。

Claims (5)

1.一种研磨垫，其为在表面具有包含独立气泡和连续气泡的发泡聚氨酯片的研磨垫，
所述发泡聚氨酯片满足以下要件(1)～(3)：
(1)连续气泡率，即将独立气泡和连续气泡的合计体积设为100体积％时的连续气泡的体积比例为20～80体积％，
(2)吸水状态下的损耗系数tanδ与干燥状态下的损耗系数tanδ的比[tanδ(湿/干)比]依照JIS K7244-4以初期载荷20g、测定频率1Hz、温度26℃、拉伸模式、变形范围0.01～0.1％进行测定时为1.3～1.7，以及
(3)肖氏DO硬度依照ASTM D2240测定时为60～80。
2.如权利要求1所述的研磨垫，发泡聚氨酯片由15～35体积％的独立气泡、30～45体积％的连续气泡以及35～45体积％的树脂部构成，其中，将独立气泡、连续气泡以及树脂部的合计设为100体积％。
3.如权利要求1或2所述的研磨垫，发泡聚氨酯片的表面的平均开口直径为70～90μm。
4.一种研磨垫的制造方法，其为在表面具有包含独立气泡和连续气泡的发泡聚氨酯片的研磨垫的制造方法，
包含将含有聚氨酯预聚物的固化性组合物注入金属模具内的工序(a)，以及在所述金属模具内发泡固化所述固化性组合物的工序(b)，
在所述工序(b)中未使用上盖密封所述金属模具进行发泡固化、或
在所述工序(b)中使用上盖密封所述金属模具进行发泡固化的情况下，在所述工序(a)中，以使得所述固化性组合物的发泡固化物不与所述金属模具的上盖接触的量注入所述固化性组合物。
5.如权利要求4所述的制造方法，所述固化性组合物不包含稳泡剂。
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