研磨垫及其制造方法技术

本发明专利技术以提供研磨速度快且平坦化特性优异的研磨垫及其制造方法作为目的。在具有由聚氨酯树脂发泡体形成的研磨层的研磨垫中，作为所述聚氨酯树脂发泡体的形成材料的聚氨酯树脂通过异氰酸酯末端预聚物的氨基甲酸酯基或者脲基与下式(1)所示的包含烷氧基甲硅烷基的异氰酸酯的异氰酸酯基的反应，在侧链导入烷氧基甲硅烷基：(式中，X为OR1或OH，R1分别独立为碳原子数1～4的烷基，R2为碳原子数1～6的亚烷基)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及能稳定且高研磨效率对透镜、反射镜等的光学材料或者硅晶片、硬盘用的玻璃基板、铝基板以及要求一般的金属研磨加工等的高度的表面平坦性的材料进行平坦化加工的研磨垫。本专利技术的研磨垫特别适用于对硅晶片及其上面形成了氧化物层、金属层等的器件在这些氧化物层和金属层进行积层和形成之前实施平坦化的工序。
技术介绍
作为要求有高度的表面平坦性的材料的代表，列举有制造半导体集成电路(IC、LSI)的称为硅晶片的单晶硅的圆盘。对于硅晶片，为了在IC、LSI等的制造工序中，形成用在电路形成的各种薄膜的可信赖的半导体接合，积层和形成氧化物层和金属层的各个工序中，要求对其表面进行高精度且平坦地加工。在这样的研磨加工工序中，通常将研磨垫固定在被称为台板的能旋转的支持圆盘上，半导体晶片等的加工物被固定在研磨垫上，然后通过双方运动，在台板和研磨垫之间产生相对速度，再连续供给含有研磨粒的研磨浆液到研磨垫上，实施研磨操作。作为研磨垫的研磨特性，要求优异的研磨对象物的平坦性(可平面性)和表面内的均匀性，研磨速度快的特性。对于研磨对象物的平坦性、表面内均匀性，可通过将研磨层高弹性率化得到一定程度的改善。对于研磨速度，通过将研磨层形成发泡体，大量保持浆液量，或者将研磨层形成为亲水性以提高浆液的保持能力等进行提升。例如，在专利文献1中，为了提高研磨垫对水的浸润性，提出了含有(A)交联弹性体、(B)具有选自羧基、氨基、羟基、环氧基、磺酸基以及磷酸基中的至少一种官能团的物质、和水溶性物质，并且所述(A)交联弹性体是使1,2-聚丁二烯交联而成的聚合体的研磨垫用组合物的方案。在专利文献2中，为了使浆液易于浸入研磨垫中，提出了如下的研磨垫：它是由含有具有亲水性基团的化合物共聚而成的聚氨酯树脂、且含有亲水剂的聚氨酯组合物形成的研磨垫，该亲水剂为选自2，4，7，9－四甲基－5－癸炔－4，7－二醇－二聚氧乙烯醚、以及2，4，7，9－四甲基－5－癸炔－4，7－二醇中的至少一种，该具有亲水性基团的化合物为环氧乙烷单体。在专利文献3中，为了获得平坦性、表面内均匀性、研磨速度都良好的，研磨速度变化少且寿命特性优异的研磨垫，提出了如下方案：作为聚氨酯树脂发泡体的原料成分之一，使用包含具有25重量％以上的环氧乙烷单元(－CH2CH2O－)的数均分子量为500以上的亲水性高分子量多元醇成分和异氰酸酯成分作为原料成分而形成的亲水性异氰酸酯末端预聚物(B)。在专利文献4中，为了提高研磨层的亲水性，提出了如下的研磨层：即，可将构成研磨层的树脂溶解在可溶解其的有机溶剂中、该研磨层含有难溶或不溶于水的部分酰化多糖类成分。但是，存在将研磨层形成亲水性的话，虽然研磨速度增大了，但是研磨对象物的平坦性变差的问题。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第3826702号说明书；专利文献2：日本专利第3851135号说明书；专利文献3：日本专利第4189963号说明书；专利文献4：日本专利第5189440号说明书。
技术实现思路
专利技术所要解决的技术问题本专利技术以提供研磨速度快且平坦化特性优异的研磨垫及其制造方法作为目的。解决技术问题所采用的技术方案本专利技术人对解决前述课题进行了反复研究，结果发现通过下述研磨垫就能够解决前述课题，从而完成了本专利技术。本专利技术关于一种研磨垫，它是具有由聚氨酯树脂发泡体形成的研磨层的研磨垫，作为所述聚氨酯树脂发泡体的形成材料的聚氨酯树脂通过异氰酸酯末端预聚物的氨基甲酸酯基或者脲基与下式(1)所示的包含烷氧基甲硅烷基的异氰酸酯的异氰酸酯基的反应，在侧链导入烷氧基甲硅烷基：(式中，X为OR1或OH，R1分别独立为碳原子数1～4的烷基，R2为碳原子数1～6的亚烷基)。如上所述，本专利技术具有在聚氨酯树脂的侧链上导入烷氧基甲硅烷基的特征。研磨层表面所存在的烷氧基甲硅烷基在研磨中被浆液中的水水解，研磨层表面生成硅烷醇基。该硅烷醇基因是亲水性，所以研磨层表面的亲水性被提高。其结果是能提高浆液的保持能力，提高研磨速度。另一方面，烷氧基甲硅烷基因被导入聚氨酯树脂的侧链上，所以聚氨酯树脂难以被浆液膨胀。研磨层内部所存在的烷氧基甲硅烷基因难以与浆液中的水接触，所以难以被水解。因此能仅将研磨层表面亲水化，抑制研磨层整体的硬度的下降。其结果是研磨垫的平坦化特性难以降低。所述包含烷氧基甲硅烷基的异氰酸酯较好为3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷。相对于100重量份的异氰酸酯末端预聚物，所述包含烷氧基甲硅烷基的异氰酸酯的添加量较好为1～10重量份。因烷氧基甲硅烷基被导入聚氨酯树脂的侧链，所以通过少量的烷氧基甲硅烷基的导入显现亲水性。包含烷氧基甲硅烷基的异氰酸酯的添加量不到1重量份的情况下，研磨层表面的亲水化难以产生；如果超过10重量份时，存在难以制作研磨特性优异的研磨层的倾向。本专利技术关于一种研磨垫的制造方法，该制造方法是包括将含有异氰酸酯末端预聚物的第一成分和含有链增长剂的第二成分进行混合、固化，制得聚氨酯树脂发泡体的工序的制造方法，所述工序是以相对于第一成分和第二成分合计重量为0.05～10重量％的条件将聚硅氧烷类表面活性剂添加到含有异氰酸酯末端预聚物的第一成分中，再将所述第一成分与非反应性气体搅拌，调制以所述非反应性气体作为气泡分散的气泡分散液后，在所述气泡分散液中混合含有链增长剂的第二成分，固化，制得聚氨酯树脂发泡体的工序；所述第二成分含有下式(1)所示的包含烷氧基甲硅烷基的异氰酸酯：(式中，X为OR1或OH，R1分别独立为碳原子数1～4的烷基，R2为碳原子数1～6的亚烷基)。前述制造方法中，通过异氰酸酯末端预聚物的氨基甲酸酯基或者脲基与包含烷氧基甲硅烷基的异氰酸酯的异氰酸酯基的反应，形成脲基甲酸酯结构或者缩二脲结构，能够获得侧链导入了烷氧基甲硅烷基的聚氨酯树脂。所述包含烷氧基甲硅烷基的异氰酸酯较好为3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷。相对于100重量份的异氰酸酯末端预聚物，所述包含烷氧基甲硅烷基的异氰酸酯的添加量较好为1～10重量份。本专利技术关于一种半导体器件的制造方法，包含使用前述的研磨垫，研磨半导体晶片的表面的工序。专利技术效果本专利技术的研磨垫是研磨速度快且平坦化特性优异的研磨垫。另外，本专利技术的研磨垫因在研磨操作时通过浆液将研磨层表面变为亲水性，所以浆液中的研磨粒子的凝集变难，能有效抑制在研磨对象物上产生划痕。附图说明图1是显示在CMP研磨中使用的研磨装置一例的示意结构图。具体实施方式本专利技术的研磨垫可为仅由聚氨酯树脂发泡体构成的研磨层，也可以是研磨层和其他层(例如缓冲层等)的积层体。作为前述聚氨酯树脂发泡体的形成材料的聚氨酯树脂通过异氰酸酯末端预聚物的氨基甲酸酯基或者脲基与下式(1)所示的包含烷氧基甲硅烷基的异氰酸酯的异氰酸酯基的反应，在侧链导入烷氧基甲硅烷基：(式中，X为OR1或OH，R1分别独立为碳原子数1～4的烷基，R2为碳原子数1～6的亚烷基)。前述聚氨酯树脂较好是含有异氰酸酯末端预聚物、上式(1)所示的包含烷氧基甲硅烷基的异氰酸酯和链增长剂的聚氨酯原料组合物的反应固化体。异氰酸酯末端预聚物通过使含有异氰酸酯成分、多元醇成分(高分子量多元醇、低分子量多元醇)等的预聚物原料组合物反应而得。作为异氰酸酯成分，可使用聚氨酯领域中被公知的化合物，无特别限定。作为异氰酸酯成分，可例举2，4－甲苯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种研磨垫，它是具有由聚氨酯树脂发泡体形成的研磨层的研磨垫，作为所述聚氨酯树脂发泡体的形成材料的聚氨酯树脂通过异氰酸酯末端预聚物的氨基甲酸酯基或者脲基与下式(1)所示的包含烷氧基甲硅烷基的异氰酸酯的异氰酸酯基的反应，在侧链导入烷氧基甲硅烷基：式中，X为OR1或OH，R1分别独立为碳原子数1～4的烷基，R2为碳原子数1～6的亚烷基。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.14 JP 2014-0519541.一种研磨垫，它是具有由聚氨酯树脂发泡体形成的研磨层的研磨垫，作为所述聚氨酯树脂发泡体的形成材料的聚氨酯树脂通过异氰酸酯末端预聚物的氨基甲酸酯基或者脲基与下式(1)所示的包含烷氧基甲硅烷基的异氰酸酯的异氰酸酯基的反应，在侧链导入烷氧基甲硅烷基：式中，X为OR1或OH，R1分别独立为碳原子数1～4的烷基，R2为碳原子数1～6的亚烷基。2.如权利要求1所述的研磨垫，其特征在于，所述包含烷氧基甲硅烷基的异氰酸酯为3-异氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷。3.如权利要求1或2所述的研磨垫，其特征在于，相对于100重量份的异氰酸酯末端预聚物，所述包含烷氧基甲硅烷基的异氰酸酯的添加量为1～10重量份。4.一种研磨垫的制造方法，该制造方法是包括将含有异氰酸酯末端预聚物的第一成分和含有链增长剂的第二成分进行混合、固化，制得聚氨酯树脂发泡体的工序的制造方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：清水绅司，
申请(专利权)人：罗门哈斯电子材料CMP控股股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US