TWI429504B - A polishing pad and a method for manufacturing the same, and a method for manufacturing the glass substrate - Google Patents

A polishing pad and a method for manufacturing the same, and a method for manufacturing the glass substrate Download PDF

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TWI429504B TW100110347A TW100110347A TWI429504B TW I429504 B TWI429504 B TW I429504B TW 100110347 A TW100110347 A TW 100110347A TW 100110347 A TW100110347 A TW 100110347A TW I429504 B TWI429504 B TW I429504B
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Description

研磨墊及其製造方法以及玻璃基板之製造方法 發明領域
本發明係有關於一種在研磨透鏡、反射鏡等的光學材料和矽晶圓、硬碟用的玻璃基板及鋁基板等研磨對象物的表面時所使用之研磨墊(粗研磨用或精加工研磨用)。本發明的研磨墊係特別適合使用作為玻璃基板之粗研磨用的研磨墊。
 發明背景
通常，在矽晶圓等的半導體晶圓、透鏡及玻璃基板等研磨對象物之鏡面研磨，有將調整平坦度及面內均勻度設作主要目的之粗研磨；以及將改善表面粗糙度及除去擦傷設作主要目的之精加工研磨。通常，在粗研磨時被要求之研磨特性及精加工研磨時被要求之研磨特性，因有如上述有重大的不同，所以有必要將粗研磨用的研磨墊及精加工研磨用的研磨墊分別使用。
作為在粗研磨所使用的研磨墊，有提案揭示如以下者。
例如在下述的專利文獻1，係提案揭示一種具有在30℃～90℃之E’的比為約1～3.6之研磨墊。又，在下述的專利文獻2，係提案揭示一種化學機械研磨墊，其研磨基體在30℃之儲存彈性模數E’(30℃)為120MPa以下，且在30℃之儲存彈性模數E’(30℃)與在60℃之儲存彈性模數E’(60℃)的比(E’(30℃)/E’(60℃))為2.5以上。
在上述的專利文獻1所記載之研磨墊，因為任一者均是非常硬者，使用該等作為粗研磨用時，雖然研磨對象物係亦包含端部為大略平坦者，但是因為其加工精細度低，所以有使用精加工研磨用的研磨墊進行再次研磨之必要。但是，使用精加工研磨用的研磨墊對具有亦包含端部為大略平坦之研磨對象物進行研磨時，因為會對研磨對象物的端部施加重大的推壓力，在端部的研磨量係比中央部大，其結果，有產生稱為「邊緣下垂」之端部過研磨現象之問題。
先前技術文獻 專利文獻
[專利文獻1]　日本專利特表2004-507076號公報
[專利文獻2]　日本專利特開2006-114885號公報
本發明係鑒於上述實際情形而進行，其目的係藉由使粗研磨後之研磨對象物的端部形狀成為突起形狀，能夠提供使精加工研磨後的研磨對象物亦包含端部成為平坦之研磨墊及使用該研磨墊之玻璃基板半導體之製造方法。
為了解決上述課題，本發明者等對粗研磨後之研磨對象物的端部形狀與精加工研磨後之研磨對象物的端部形狀之關係，進行專心研討。其結果，發現藉由使粗研磨後之研磨對象物的端部形狀，係端部的厚度比中央部部的厚度厚之形狀、亦即所謂「突起形狀」，能夠使精加工研磨後的研磨對象物亦包含端部成為平坦。
本發明係進行上述研討之結果，係藉由如下述的結構，來達成上述的目的。
亦即，本發明之研磨墊，係一種具有由熱硬化性聚胺甲酸酯發泡體所構成的研磨層者，其特徵在於：前述熱硬化性聚胺甲酸酯發泡體之在水中浸漬24小時後的ASKER C硬度值在60秒值為82以下，且在頻率1.6Hz中之拉伸儲存彈性模數E’(30℃)的值係滿足下述式(1)：
Y<5X-150　(1)
(式(1)中，Y係拉伸儲存彈性模數E’(MPa)，X係在水中浸漬24小時後的ASKER C硬度值(60秒值))。
因為本發明之研磨墊係將熱硬化性聚胺甲酸酯發泡體，以使在水中浸漬24小時後的ASKER C硬度值在60秒值為82以下，且ASKER C硬度值與拉伸儲存彈性模數係以滿足上述式(1)的方式調整，將如此的研磨墊特別是使用作為粗研磨用時，粗研磨後的研磨對象物的端部形狀係成為突起形狀。將端部形狀為突起形狀之研磨對象物使用精加工研磨用的研磨墊進行精加工研磨時，能夠使亦包含端部之研磨對象物的表面整體成為平坦者。又，將本發明之研磨墊特別是作為粗研磨用使用時，雖然粗研磨後之研磨對象物的端部形狀係成為突起形狀之理由並不明確，但是認為其理由如以下。
使用硬度高的研磨墊作為粗研磨用的研磨墊時，研磨對象物係亦包含端部有成為大略平坦之傾向。另一方面，使研磨墊的硬度適度地柔軟，具體上係以使在水中浸漬24小時後的ASKER C硬度值在60秒值為82以下，且ASKER C硬度值與拉伸儲存彈性模數為滿足上述式(1)的方式調整時，在將研磨對象物研磨時，研磨墊係容易往拉伸方向變形，其結果，在研磨對象物的端部之推壓力降低且在研磨對象物的端部亦產生研磨速度低的區域。其結果，認為相較於在中央部的研磨量，在研磨對象物的端部之研磨量係比較低，使得端部形狀成為突起形狀。
在上述研磨墊，前述熱硬化性聚胺甲酸酯發泡體係以將含活性氫的化合物及異氰酸酯成分設作原料成分而含有者為佳，該含活性氫的化合物係含有5～20重量%之官能基數為2且羥值為1100～1400mgKOH/g之多元醇化合物，及10～40重量%之官能基數為3且羥值為200～600mgKOH/g之多元醇化合物。藉由將如此的調配組成設作原料成分來構成熱硬化性聚胺甲酸酯發泡體，能夠以使在水中浸漬24小時後的ASKER C硬度值在60秒值為82以下之同時，ASKER C硬度值與拉伸儲存彈性模數係滿足下述式(1)的方式確實地調整。其結果，能夠確實地使粗研磨後的研磨對象物之端部形狀成為突起形狀。
在上述研磨墊，前述熱硬化性聚胺甲酸酯發泡體之在水中浸漬24小時後的ASKER C硬度值係以在60秒值為75以下為佳，且在頻率1.6Hz之拉伸儲存彈性模數E’(30℃)的值係以100(MPa)以下為更佳。藉由將前述熱硬化性聚胺甲酸酯發泡體的ASKER C硬度值和拉伸儲存彈性模數E’(30℃)的值調整在如此的範圍內，能夠使粗研磨後之研磨對象物的端部形狀更確實地成為突起形狀。
在上述研磨墊，前述熱硬化性聚胺甲酸酯發泡體係以具有平均氣泡徑為20～300μm之大略球狀的連續氣泡為佳。藉由使用具有平均氣泡徑為20～300μm之大略球狀的連續氣泡之熱硬化性聚胺甲酸酯發泡體來構成研磨層，能夠使研磨層的耐久性提升。因此，使用本發明的研磨墊之情況，能夠長期間維持平坦化特性且研磨速度的安定性亦能夠提升。在此，所謂大略球狀，係指球狀及橢圓球狀。所謂橢圓球狀，係長徑L與短徑S的比(L/S)為5以下者，以3以下為佳，以1.5以下為更佳。
而且，本發明係有關於一種玻璃基板之製造方法，其係包含使用在上述任一者所記載之研磨墊來研磨玻璃基板的表面。在玻璃基板之製造方法，係包含：粗研磨步驟，其係通常將調整平坦度及面內均勻度設作主要目的；及精加工研磨步驟，其係將改善表面粗糙度及除去擦傷設作主要目的，藉由在粗研磨步驟使用本發明的研磨墊，能夠製造不僅是中央部而且亦包含端部均具有優良的平坦性之玻璃基板。
圖式簡單說明
第1圖係顯示在玻璃基板之製造方法所使用的研磨裝置之一個例子之概略構成圖。
第2圖係顯示拉伸儲存彈性模數E’(MPa)與在水中浸漬24小時後的ASKER C硬度(60秒值)的關係之圖表。
 用以實施發明之形態
本發明的研磨墊係具有由熱硬化性聚胺甲酸酯發泡體(以下亦稱為「聚胺甲酸酯發泡體」所構成之研磨層。
聚胺甲酸酯係耐磨耗性優良，且藉由將原料組成各種改變，能夠容易地得到具有所需要的物性之聚合物，又，因為使用機械發泡法(包含機械泡沫法)能夠容易地形成大略球狀的微細氣泡，作為研磨層的構成材料係特佳的材料。
聚胺甲酸酯係主要含有異氰酸酯成分及含活性氫的化合物(高分子量多元醇、低分子量多元醇、低分子量多元胺、鏈延長劑等)。
作為異氰酸酯成分，係沒有特別限定而能夠使用在聚胺甲酸酯領域眾所周知的化合物。可舉出例如2,4-甲苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、2,2’-二苯基甲烷二異氰酸酯、2,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、聚合MDI、碳二醯亞胺改性MDI(例如商品名MILLIONATE MTL、日本POLYURETHANE工業製)、1,5-萘二異氰酸酯、對苯二異氰酸酯、間苯二異氰酸酯、對苯二甲基二異氰酸酯、間苯二甲基二異氰酸酯等的芳香族二異氰酸酯、伸乙基二異氰酸酯、2,2,4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯、1,6-六亞甲基二異氰酸酯等的脂肪族二異氰酸酯、1,4-環己烷二異氰酸酯、4,4’-二環己基甲烷二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、降烷二異氰酸酯等的脂環式二異氰酸酯。該等係可使用1種，亦可併用2種以上。
上述的異氰酸酯成分之中，以使用芳香族二異氰酸酯為佳，以使用甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯及碳二醯亞胺改性二苯基甲烷二異氰酸酯的至少1種為特佳。
作為含活性氫的化合物，可舉出高分子量多元醇、低分子量多元醇、低分子量多元胺、鏈延長劑等在聚胺甲酸酯的技術領域通常所使用者。
作為高分子量多元醇，可舉出例如以聚四亞甲基醚二醇為代表之聚醚多元醇；以聚己二酸丁二酯(polybutylene adipate)為代表之聚酯多元醇；聚己內酯多元醇；如聚己內酯之聚酯二醇與碳酸伸烷酯之反應物等所例示之聚酯聚碳酸酯多元醇；使碳酸伸乙酯與多元醇反應，隨後使所得到的反應混合物與有機二羧酸反應而成之聚酯聚碳酸酯多元醇；藉由多羥基化合物與碳酸芳酯的酯交換反應所得到的聚碳酸酯多元醇；使聚合物粒子分散而成之聚醚多元醇亦即聚合物多元醇等。該等可單獨使用，亦可併用2種以上。
作為低分子量多元醇，可舉出例如三羥甲基丙烷、甘油、二甘油、1,2,6-己三醇、三乙醇胺、新戊四醇、四羥甲基環己烷、甲基糖苷(methyl glycoside)及該等的環氧烷(EO、PO等)加成物。該等可單獨使用，亦可併用2種以上。
作為低分子量多元胺，可舉出例如伸乙二胺、甲苯二胺、二苯基甲烷二胺及該等環氧烷(EO、PO等)加成物。該等可單獨使用，亦可併用2種以上。
又，亦可併用乙二醇、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-環己烷二甲醇、3-甲基-1,5-新戊二醇、二伸乙甘醇、三伸乙甘醇等的低分子量多元醇。又，亦可併用一乙醇胺、二乙醇胺、2-(2-胺基乙胺基)乙醇及一丙醇胺等的醇胺等。
鏈延長劑係具有至少2個以上的活性氫基之有機化合物，作為活性氫基，可例示羥基、第1級或第2級胺基、硫醇基(SH)等。具體上可舉出4,4’-亞甲雙(鄰氯苯胺)(MOCA)、2,6-二氯-對苯二胺、4,4’-亞甲雙(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-對胺基苯甲酸酯、1,2-雙(2-胺基苯硫基)乙烷、4,4’-二胺基-3,3’-二乙基-5,5’-二甲基二苯基甲烷、N,N’-二-第二丁基-4,4’-二胺基二苯基甲烷、3,3’-二乙基-4,4’-二胺基二苯基甲烷、間苯二甲基二胺、N,N’-二-第二丁基-對苯基二胺、間苯二胺、及對苯二甲基二胺等所例示之多元胺類、或是上述低分子量多元醇和低分子量多元胺等。該等可使用1種，混合2種以上亦無妨。
而且，作為添加劑，可併用二伸乙甘醇一乙基醚、二伸乙甘醇一甲基醚、二伸丙甘醇一乙基醚、二伸丙甘醇一甲基醚、2-甲氧基乙醇、乙二醇一乙基醚、乙二醇一甲基醚、乙二醇一丁基醚、乙二醇一第三丁基醚、乙二醇一苯基醚、二伸乙甘醇一丁基醚、三伸乙甘醇一丁基醚、聚乙二醇一對異辛基苯基醚；乙酸、丙烯酸、甲基丙烯酸等羧酸類的環氧烷加成物等的一元醇化合物、或是聚乙二醇等。
本發明之聚胺甲酸酯發泡體係以將含活性氫的化合物及異氰酸酯成分設作原料成分而含有者為佳，該含活性氫的化合物係含有5～20重量%之官能基數為2且羥值為1100～1400mgKOH/g之多元醇化合物；及10～40重量%之官能基數為3且羥值為200～600mgKOH/g之多元醇化合物。藉由將如此的調配組成設作原料成分來構成熱硬化性聚胺甲酸酯發泡體，能夠確實地使粗研磨後的研磨對象物之端部形狀成為突起形狀。
異氰酸酯成分、含活性氫的化合物之比係取決於各自的分子量和聚胺甲酸酯發泡體所需要的物性等而可以有各種改變。為了得到具有所需要的特性之發泡體，相對於含活性氫的化合物的合計活性氫基(羥基+胺基)數之異氰酸酯成分的異氰酸酯基數(NCO INDEX)係以0.80～1.20為佳，以0.90～1.15為更佳。異氰酸酯基數為前述範圍外時，有產生硬化不良而無法得到所要求的比重、硬度及壓縮率等之傾向。
聚胺甲酸酯係能夠應用熔融法、溶液法等眾所周知的胺甲酸酯化技術來製造，考慮成本、作業環境時，以使用熔融法來製造為佳。又，聚胺甲酸酯的製造係預聚合物法、單發(one-shot)法之任一者均可。
研磨層的形成材料亦即熱硬化性聚胺甲酸酯發泡體係使用機械發泡法(亦包含機械泡沫法)來製造。
特別是使用了聚烷基矽氧烷與聚醚的共聚物亦即矽系界面活性劑之機械發泡法為佳。作為此種矽系界面活性劑，可例示SH-192及L-5340(TORAY-DOWCORNING SILICONE公司製)、B8443(Goldschmidt公司製)、B8465(Goldschmidt公司製)等作為較佳化合物。
又，按照必要亦可添加抗氧化劑等的安定劑、滑劑、顏料、填料、抗靜電劑及其他的添加劑。
以下說明製造構成研磨層之熱硬化性聚胺甲酸酯發泡體之方法的例子。如此的聚胺甲酸酯發泡體之製造方法係具有以下的步驟。
(1)在使異氰酸酯成分與多元醇化合化等反應而成之異氰酸酯末端預聚合物，添加矽系界面活性劑而成為第1成分，將該第1成分在非反應性氣體的存在下進行機械攪拌，來使非反應性氣體以微細氣泡的方式分散而成為氣泡分散液。而且，在該氣泡分散液添加含有低分子量多元醇和低分子量多元胺等含活性氫的化合物作為第2成分且混合來調製氣泡分散胺甲酸酯組成物。在第2成分亦可添加適當的觸媒。
(2)在含有異氰酸酯成分(或異氰酸酯末端預聚合物)之第1成分及含有含活性氫的化合物之第2成分的至少一方添加矽系界面活性劑，且將已添加矽系界面活性劑之成分在非反應性氣體的存在下進行機械攪拌，來使非反應性氣體以微細氣泡的方式分散而成為氣泡分散液。然後，在該氣泡分散液添加剩餘的成分且混合來調製氣泡分散胺甲酸酯組成物。
(3)在含有異氰酸酯成分(或異氰酸酯末端預聚合物)之第1成分及含有含活性氫的化合物之第2成分的至少一方添加矽系界面活性劑，且將第1成分及第2成分在非反應性氣體的存在下進行機械攪拌，來使非反應性氣體以微細氣泡的方式分散而成為氣泡分散胺甲酸酯組成物。
又，氣泡分散胺甲酸酯組成物亦可使用機械泡沫法來調製。所謂機械泡沫法，係在混合頭的混合室添加原料成分之同時使非反應性氣體混入，並藉由使用奧克斯混合機(Oaks mixer)等的混合機混合攪拌，來使非反應性氣體成為微細氣泡狀態而分散至原料混合物中之方法。因為機械泡沫法係藉由調節非反應性氣體的混入量，能夠容易地調整聚胺甲酸酯發泡體的密度，乃是較佳方法。又，因為能夠連續成形具有平均氣泡徑為20～300μm的大略球狀的微細氣泡之聚胺甲酸酯發泡體，製造效率良好。
隨後，將使用上述方法所調製的氣泡分散胺甲酸酯組成物塗布在面材上，並使該氣泡分散胺甲酸酯組成物硬化而在面材上直接形成熱硬化性聚胺甲酸酯發泡體(研磨層)。
作為用以形成微細氣泡所使用之非反應性氣體，係以非可燃性者為佳，具體上可例示氮氣、氧氣、二氧化碳氣、氦氣和氬氣等的稀有氣體和該等的混合氣體，以使用乾燥而除去水分之空氣在成本上為最佳。
作為使非反應性氣體分散成為微細氣泡之攪拌裝置，係沒有特別限定而可以使用眾所周知的攪拌裝置，具體上可例示均化器、溶解器(dissolver)、雙軸行星型混合機(行星齒輪混合機)、機械泡沫發泡機等。雖然攪拌裝置的攪拌葉的形狀亦沒有特別限定，但是使用起泡器型的攪拌葉能夠得到微細氣泡，乃是較佳。
又，在發泡步驟調製氣泡分散液之攪拌與混合第1成分及第2成分之攪拌，使用不同的攪拌裝置亦是較佳態樣。在混合步驟之攪拌亦可以不是形成氣泡之攪拌，但是以使用不會將大氣泡卷入之攪拌裝置為佳。作為此種攪拌裝置，係以行星型混合機為佳。將調製氣泡分散液之發泡步驟與將各成分混合之混合步驟的攪拌裝置使用相同的攪拌裝置亦無妨，而且按照必要進行調整如調整攪拌葉的旋轉速度等之攪拌條件而使用亦佳。
本發明之研磨墊係在研磨層積層基材層亦無妨。使研磨層積層基材層時之基材層係沒有特別限制，可舉出例如耐綸、聚丙烯、聚乙烯及聚氯乙烯等的塑膠薄膜、聚胺甲酸酯發泡體、聚乙烯發泡體等的高分子樹脂發泡體、丁二烯橡膠、異戊二烯橡膠等的橡膠性樹脂、感光性樹脂等。該等之中，以使用耐綸、聚丙烯、聚乙烯、聚酯及聚氯乙烯等的塑膠薄膜、聚胺甲酸酯發泡體、聚乙烯發泡體等的高分子樹脂發泡體為佳。又，作為基材層，亦可使用雙面膠帶、單面膠黏帶(單面膠黏帶係用以貼合在研磨轉盤(platen)者)。
為了對研磨墊賦予韌性，基材層係與聚胺甲酸酯發泡體同等的硬度或更硬為佳。又，基材層(雙面膠帶及單面膠黏帶的情況為基材)的厚度係沒有特別限制，從強度、撓性等之觀點，以20～1000μm為佳，以50～800μm為更佳。
作為將氣泡分散胺甲酸酯組成物塗布在面材上之方法，係例如能夠採用凹版、吻合、刮刀等的輥塗布機、縫口、噴泉等的模頭塗布機、擠壓塗布機、簾流塗布機等的塗布方法，能夠在基材層上形成均勻的塗膜之任何方法均可。
將氣泡分散胺甲酸酯組成物塗布在面材上且反應至不流動而成為聚胺甲酸酯發泡體，將該聚胺甲酸酯發泡體加熱且後熟化係具有使聚胺甲酸酯發泡體的物理特性提升之效果，乃是非常適合。後熟化係以在40～70℃進行10分鐘～24小時為佳，又，因為氣泡形狀安定，以在常壓進行為佳。
在製造聚胺甲酸酯發泡體，亦可使用第3級胺系等眾所周知之促進聚胺甲酸酯反應之觸媒。觸媒的種類和添加量係可以考慮各成分的混合步驟後，用以在面材上塗布之流動時間而選擇。
聚胺甲酸酯發泡體的製造係可以是將各成分計量而投入容器，並且進行機械攪拌之分批方式，又，亦可以是將各成分及排反應性氣體連續地供給至攪拌裝置而進行機械攪拌，並且將氣泡分散胺甲酸酯組成物送出而製造成形品之連續生產方式。
在本發明之研磨墊的製造方法，在面材上形成聚胺甲酸酯發泡體之後或是在形成聚胺甲酸酯發泡體之同時，均勻地調整聚胺甲酸酯發泡體的厚度係必要的。均勻地調整聚胺甲酸酯發泡體的厚度之方法係沒有特別限制，可舉出例如使用研磨材研磨(buffing)之方法、使用加壓板加壓之方法等。研磨後的情況係能夠得到在聚胺甲酸酯發泡體的表面沒有皮層之研磨層，而加壓的後的情況係能夠得到在聚胺甲酸酯發泡體的表面具有皮層之研磨層。加壓時之條件係沒有特別限制，以溫度調節至玻璃轉移點以上為佳。
另一方面，將使用上述方法調製而成之氣泡分散胺甲酸酯組成物塗布在脫模片上，且在該氣泡分散胺甲酸酯組成物上積層基材層。隨後，亦可藉由邊推壓手段使厚度均勻，邊使氣泡分散胺甲酸酯組成物硬化而形成聚胺甲酸酯發泡體。因為該方法能夠非常均勻地控制研磨層的厚度，乃是特佳。
脫模片的形成材料係沒有特別限制，可舉出與前述基材層同樣的樹脂和紙等。脫模片係以熱引起的尺寸變化小者為佳。又，在脫模片的表面亦可施行脫模處理。
使由脫模片、氣泡分散胺甲酸酯組成物(氣泡分散胺甲酸酯層)及基材層所構成之夾層結構的厚度均勻之推壓手段係沒有特別限制，可舉出例如使用塗布輥、夾輥等壓縮至一定厚度之方法。考慮壓縮後在發泡層中的氣泡係增大成為1.2～2倍左右，在壓縮時係以(塗布器或夾輥的間隙)-(基材層及脫模片的厚度)=(硬化後的聚胺甲酸酯發泡體的厚度之50～85%)為佳。又，為了得到比重為0.2～0.5的胺甲酸酯發泡體，通過輥之前的氣泡分散胺甲酸酯組成物的比重係以0.24～1為佳。
然後，使夾層結構的厚度均勻之後，將反應後的聚胺甲酸酯發泡體加熱至不流動為止而且進行後熟化，後熟化的條件係與前述同樣。
隨後，將聚胺甲酸酯發泡體下的脫模片剝離。此時，在聚胺甲酸酯發泡體上係形成有皮層。如上述，使用機械發泡法形成聚胺甲酸酯發泡體時，氣泡的偏差係聚胺甲酸酯發泡體下側面比上面側小。如此，藉由將所形成之聚胺甲酸酯發泡體的下面側設作研磨表面，因為成為氣泡偏差小的研磨表面，能夠更提升研磨速度的安定性。又，將脫模片剝離後，亦可藉由研磨聚胺甲酸酯發泡體來除去皮層。
聚胺甲酸酯發泡體係沒有特別限制，以0.2～3mm為佳，以0.5～2mm為更佳。
使用上述的製造方法所製成之聚胺甲酸酯發泡體，係具有大略球狀的氣泡。又，本發明之聚胺甲酸酯發泡體係可具有連續氣泡，亦可具有獨立氣泡。
聚胺甲酸酯發泡體中的氣泡之平均氣泡徑係20～300μm，以50～100μm為佳。又，連續氣泡的情況，氣泡表面之圓形孔的平均直徑係以100μm以下為佳，50μm以下為更佳。
聚胺甲酸酯發泡體的比重係以0.3～0.65為佳，以0.3～0.5為更佳。比重為小於0.3時，氣泡率變為太高而耐久性有變差之傾向。另一方面，比重超過0.65時，為了使其具有某一定的彈性模數，有必要使材料為低交聯密度。此時，永久應變增大且耐久性有變差之傾向。
在本發明，構成研磨層的聚胺甲酸酯發泡體之在水中浸漬24小時後的ASKER C硬度值，係在60秒值為82以下為重要的，以75以下為佳。ASKER C硬度值超過82時，使粗研磨後之研磨對象物的端部形狀成為突起形狀係不可能的。
又，在本發明，構成研磨層的聚胺甲酸酯發泡體之在頻率1.6Hz的拉伸儲存彈性模數E’(30℃)的值係滿足下述式(1)的方式為重要的，
Y<5X-150　(1)
(式(1)中，Y係拉伸儲存彈性模數E’(MPa)，X係在水中浸漬24小時後的ASKER C硬度值(60秒值)，拉伸儲存彈性模數E’的值係以100(MPa)以下為佳。構成研磨層之聚胺甲酸酯發泡體之在頻率1.6Hz的拉伸儲存彈性模數E’(30℃)的值不滿足上述式(1)時，使粗研磨後之研磨對象物的端部形狀成為突起形狀係不可能的。
本發明之研磨墊的形狀係沒有特別限制，可以是長度為5～10m左右的長條狀，亦可以是直徑為50～150cm左右的圓狀。
研磨層的表面係亦可以具有用以將漿體保持-更新之凹凸構造。雖然由發泡體構成之研磨層係在研磨表面具有許多開口，而具有將漿體保持-更新之作用，但是藉由在研磨表面形成凹凸構造，能夠效率更良好地進行漿體的保持及更新，而且能夠防止與研磨對象物吸附引起研磨對象物破壞。凹凸構造係只要會保持-更新漿體之形狀，沒有特別限定，可舉出例如X(條紋)溝、XY格子溝、同心圓狀溝、貫穿孔、未貫穿之孔穴、多角柱、圓柱、螺旋狀溝、偏心圓狀溝、放射狀溝及組合該等溝而成者。又，通常該等凹凸構造係具有規則性，為了使漿體的保持-更新成為所希望者，亦能夠在每一某範圍都使溝間距、溝寬及溝深度等變化。
凹凸構造的製造方法係沒有特別限定，可舉出例如使用如預定尺寸的切削刀具之治具來進行機械切削之方法；藉由在具有預定表面形狀之模具流入樹脂且使其硬化來製造之方法；使用具有預定表面形狀之加壓板加壓樹脂來製造之方法；使用微影術來製造之方法；使用印刷手法來製造之方法；及使用二氧化碳氣雷射等之藉由雷射光來製造之方法等。
本發明的研磨墊係亦可以是在研磨層側的非研磨面側貼合緩衝材而成者。在研磨層積層基材層之情況，係以研磨層、基材層、緩衝片之順序來積層為佳。
緩衝片(緩衝層)係補充研磨層的特性者。在化學機械研磨(Chemical Mechanical Polishing)，緩衝片係用以使具有對立關係之平坦性(planarity)與一致性的兩者兼具而必要者。所謂平坦性係指將圖案形成時所產生之具有微小凹凸的被研磨材研磨後之圖案部的平坦性，而所謂一致性係指被研磨材整體的均勻性。藉由研磨層的特性來改善平坦性且藉由緩衝片的特性來改善一致性。在本發明的研磨墊，緩衝片係以使用比研磨層柔軟者為佳。
作為緩衝片，可舉出例如聚酯不織布、耐綸不織布、丙烯酸不織布等的纖維不織布和浸漬聚胺甲酸酯而成的聚酯不織布之浸漬樹脂的不織布、聚胺甲酸酯發泡體、聚乙烯發泡體等的高分子樹脂發泡體、丁二烯橡膠、異戊二烯橡膠等的橡膠性樹脂、感光性樹脂等。
作為貼合緩衝片之手段，可舉出例如使用雙面膠帶夾住研磨層與緩衝片且加壓之方法。
又，本發明之研磨墊亦可以在與研磨轉盤接著的面設置雙面膠帶。
玻璃基板係能夠使用上述的研磨墊而經由研磨玻璃基板的表面之步驟、特別是經由粗研磨步驟及精加工研磨步驟來製造。玻璃基板的研磨方法、研磨裝置係沒有特別限制，如第1圖所示，例如能夠使用具備研磨轉盤2、支撐座(研磨頭)5、襯墊材及供給機構來進行，該研磨轉盤2係支撐研磨墊1；該支撐座5係支撐玻璃基板4；該襯墊材係用以對晶圓進行均勻的加壓；而該供給機構係供給研磨劑3。研磨墊1係例如藉由使用雙面膠帶貼合而被安裝在研磨轉盤2。研磨轉盤2與支撐座5係以被各自支撐的研磨墊1與玻璃基板4係相向的方式配置，且各自具備旋轉軸6、7。又，在支撐座5側，係設置有用以將玻璃基板4往研磨墊1推壓之加壓機構。在研磨時，係邊使研磨轉盤2與支撐座5旋轉、邊將玻璃基板4往研磨墊1推壓且供給漿體來進行研磨。漿體的流量、研磨荷重、研磨轉盤轉數及晶圓轉數係沒有特別限制，可適當地調整來進行。
經過玻璃基板4的粗研磨步驟，玻璃基板4的端部形狀係成為突起形狀。而且，經過將改善表面粗糙度及除去擦傷設作主要目的之精加工研磨，能夠製造不僅是中央部而且亦包含端部均具有優良的平坦性之玻璃基板4。因為使用本發明之研磨墊所製造的玻璃基板，係具有優良的平坦性，作為透鏡和硬碟用的玻璃基板係有用的。
實施例
以下，舉出實施例來說明本發明，但是本發明係不被該等實施例限定者。
(突起形狀的測定方法)
使用非接觸式表面形狀測定機(ZYGO公司製NewView6300)且以透射倍率2.5倍、放縮倍率(zoom magnification)為0.5倍的條件來測定玻璃基板的外周部(從玻璃基板的端部0.9mm～4.5mm的區域)。將從玻璃基板的端部0.9mm、3.5mm及4.5mm的點依照順序設作A點、B點及C點且將連結B點與C點之延長線設作基準線。將在測定區域內之玻璃基板的厚度方向的直線與至基準線的距離成為最大的點設作測定點且將其距離設作戳磨(Dub off(nm))。端部突起形狀時，該值為正。
(研磨速度的測定)
使用雙面研磨機(SpeedFam公司製9B型雙面研磨機)作為研磨裝置，來測定所製得之研磨墊的研磨速度。研磨條件係如以下。
加工壓力：100g/cm2
轉盤轉數：50rpm
研磨劑：SHOROX A-10(鈰氧研磨粒：昭和電工公司製)
漿體比重：1.06～1.09(水與研磨劑的混合物)
漿體供給量：4L/min
投入的玻璃基板：OHARA製TS-10SX
投入的玻璃基板之片數：25片
研磨速度的算出方法係如以下。
研磨速度(/min)=[研磨前後之玻璃板的重量變化量[g]/(玻璃板密度[g/cm3 ]×玻璃板的研磨面積[cm2 ]×研磨時間[min])]×108
(微小起伏)
使用非接觸式表面形狀測定機(ZYGO公司製NewView6300)且以透射倍率2.5倍、放縮倍率(zoom magnification)為0.5倍、而且將帶通濾波鏡設定為200～1250μm，來測定研磨對象物之表面5點的Ra值，並將其平均值(nm)設作微小起伏。
(比重的測定)
依據JIS Z8807-1976來進行。將所製造的聚胺甲酸酯發泡體切取4cm×8.5cm的薄長方形(厚度：任意)者設作試樣，並在溫度為23℃±2℃、濕度為50%±5%的環境下靜置16小時。測定係使用比重計(SARTORIUS公司製)來測定比重。(在水中浸漬24小時後的ASKER C硬度值(60秒值))
依據JIS K-7312來進行。將所製造的聚胺甲酸酯發泡體切取5cm×5cm的大小者設作試樣，並在溫度為22℃±2℃的水中浸漬24小時，隨後取出試樣，在溫度為22℃±2℃、濕度為65%±5%的環境下進行測定。測定時係使試樣重疊且厚度為10mm以上。使用硬度計(高分子計器公司製、ASKER C型硬度計、加壓面高度：3mm)，測定使其接觸加壓面60秒後之硬度。
(拉伸儲存彈性模數E’)
使用動態黏彈性測定裝置(METTLER TOLEDO公司製、DMA861e)來測定。測定條件係如以下。
頻率：1.6Hz
升溫速度：2.0℃/min
測定溫度範圍：0℃～90℃
試樣形狀：19.5mm(長度)×3.0mm(寬度)×1.0mm(厚度)
(原料)
所使用的各原料係如以下。
(i)含活性氫的化合物
聚四亞甲基醚二醇「PTMG1000」、官能基數：2、羥值：110mgKOH/g、三菱化學公司製
聚四亞甲基醚二醇「PTMG2000」、官能基數：2、羥值：56mgKOH/g、三菱化學公司製
聚四亞甲基醚二醇「PTMG3000」、官能基數：2、羥值：37mgKOH/g、三菱化學公司製
聚己內酯二醇「PLACCEL210N(PCL210N)、官能基數：2、羥值：110mgKOH/g、DAICEL化學公司製
聚己內酯二醇「PLACCEL220(PCL220)、官能基數：2、羥值：56mgKOH/g、DAICEL化學公司製
聚己內酯二醇「PLACCEL305(PCL305)、官能基數：3、羥值：305mgKOH/g、DAICEL化學公司製
甘油的環氧丙烷加成物「T400」、官能基數：3、羥值：405mgKOH/g、三井化學公司製
三羥甲基丙烷的環氧丙烷加成物「EXCENOL 400MP」、官能基數：3、羥值：410mgKOH/g、旭硝子公司製
1,4-丁二醇(1,4-BD)官能基數：2、羥值：1247mgKOH/g、NACALAI TESQUE公司製
二伸乙甘醇(DEG)官能基數：2、羥值：1057mgKOH/g、NACALAI TESQUE公司製
丙二醇(PG)官能基數：2、羥值：1472mgKOH/g、NACALAI TESQUE公司製
三羥甲基丙烷官能基數：3、羥值：1254mgKOH/g、NACALAI TESQUE公司製
三羥甲基丙烷的環氧丙烷加成物「EXCENOL 890MP」、官能基數：3、羥值：865mgKOH/g、旭硝子公司製(ii)氣泡穩定劑(foam stabilizer)
「B8443」、Goldschmidt公司製
「B8465」、Goldschmidt公司製
「L-5340」、TORAY-DOWCORNING公司製
(iii)異氰酸酯成分
碳二醯亞胺改性二苯基甲烷二異氰酸酯(MDI)、「MILLIONATE MTL」、日本POLYURETHNE工業公司製
聚合MDI、「MILLIONATE MR200」、日本POLYURETHNE工業公司製
(iv)添加劑
聚乙二醇(PEG1000)、官能基數2、羥值110mgKOH/g、第一工業製藥公司製
二伸乙甘醇一乙基醚(EtODEG)官能基數：1、羥值：418mgKOH/g、NACALAI TESQUE公司製
實施例1～22及比較例1～22
以成為表1～表4上段所記載之調配比率(數值係將含活性氫的化合物總量設為100重量份時之重量份)的方式，將含活性氫的化合物、氣泡穩定劑及添加劑加入容器，使用攪拌葉以轉數為900rpm且在反應系統內將氣泡包含的方式進行激烈地攪拌約4分鐘。隨後添加異氰酸酯成分(數值係將含活性氫的化合物總量設為100重量份時之重量份)，攪拌約1分鐘來調製氣泡分散胺甲酸酯組成物。
將所調製之氣泡分散胺甲酸酯組成物，塗布在經脫模處理之PET薄膜(東洋紡公司製、厚度75μm)所構成之脫模片上而形成氣泡分散胺甲酸酯層。然後，使該氣泡分散胺甲酸酯層上被覆由PET薄膜(東洋紡公司製、厚度188μm)所構成之基材層。使用夾輥使氣泡分散胺甲酸酯層成為1.3mm的厚度，且於40℃一次熟化30分鐘後，於70℃進行二次熟化2小時而形成聚胺甲酸酯發泡體(發泡層)。又，因為如此的製造方法係使含活性氫的化合物、異氰酸酯成分直接反應來製造聚胺甲酸酯發泡體，所以相當於單發(one-shot)法。
隨後，將脫模片剝離。其次，使用切片機(FECKEN公司製)而使聚胺甲酸酯發泡體的厚度成為1.0mm且調整厚度精確度。隨後，在基材層的表面使用層壓機貼合雙面膠帶(雙面膠黏帶、積水化學工業製)來製造研磨墊。使用所製得之研磨墊來進行玻璃基板的粗研磨。在如第2圖所表示之圖表，縱軸「30℃E’(MPa)」係表示「在頻率為1.6Hz之拉伸儲存彈性模數E’30℃E’(MPa)」，橫軸「wet C硬度係表示「在水中浸漬24小時之ASKER C硬度值(60秒值)」。又，「突起」係表示粗研磨後之玻璃基板的端部為具有「突起形狀」者，「下垂」係表示精加工研磨後之玻璃基板的端部為具有「邊緣下垂」者。
從第2圖的結果，使用實施例1～22的研磨墊來粗研磨而成之玻璃基板，因為端部形狀係成為「突起形狀」，藉由精加工研磨，能夠製造不僅是中央部而且亦包含端部均具有優良的平坦性之玻璃基板。另一方面，使用比較例1～22的研磨墊來粗研磨而成之玻璃基板，因為端部形狀係大略平坦，藉由精加工研磨，端部係成為「邊緣下垂」。
1．．．研磨墊
2．．．研磨轉盤
3．．．研磨劑(漿體)
4．．．研磨對象物(玻璃基板)
5．．．支撐座(研磨頭)
6、7．．．旋轉軸
第1圖係顯示在玻璃基板之製造方法所使用的研磨裝置之一個例子之概略構成圖。
第2圖係顯示拉伸儲存彈性模數E’(MPa)與在水中浸漬24小時後的ASKER C硬度(60秒值)的關係之圖表。
1．．．研磨墊
2．．．研磨轉盤
3．．．研磨劑(漿體)
4．．．研磨對象物(玻璃基板)
5．．．支撐座(研磨頭)
6、7．．．旋轉軸

Claims (6)

  1. 一種研磨墊，係具有由熱硬化性聚胺甲酸酯發泡體所構成的研磨層者，其特徵為：前述熱硬化性聚胺甲酸酯發泡體之在水中浸漬24小時後的ASKER C硬度值在60秒值為82以下，且在頻率1.6Hz之拉伸儲存彈性模數E’(30℃)的值係滿足下述式(1)：Y<5X-150　(1)(式(1)中，Y係拉伸儲存彈性模數E’(MPa)，X係在水中浸漬24小時後的ASKER C硬度值(60秒值)。
  2. 如申請專利範圍第1項之研磨墊，其中前述熱硬化性聚胺甲酸酯發泡體係將含活性氫的化合物及異氰酸酯成分設作原料成分而含有，該含活性氫的化合物係含有5～20重量%之官能基數為2且羥值為1100～1400mgKOH/g的多元醇化合物，及10～40重量%之官能基數為3且羥值為200～600mgKOH/g的多元醇化合物。
  3. 如申請專利範圍第1項之研磨墊，其中前述熱硬化性聚胺甲酸酯發泡體之在水中浸漬24小時後的ASKER C硬度值在60秒值為75以下。
  4. 如申請專利範圍第1項之研磨墊，其中在頻率1.6Hz中之拉伸儲存彈性模數E’(30℃)的值為100(MPa)以下。
  5. 如申請專利範圍第1項之研磨墊，其中前述熱硬化性聚胺甲酸酯發泡體係具有平均氣泡徑為20～300μm之略球狀的連續氣泡。
  6. 一種玻璃基板之製造方法，其係包含使用如申請專利範圍第1項之研磨墊而研磨玻璃基板的表面之步驟。
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