[发明专利]研磨垫

说明书

技术领域

本发明涉及能够以稳定、且高研磨效率进行反射镜等光学材料或硅片、硬盘用玻璃基板、铝基板、及通常的金属研磨加工等需要高度表面平坦性的材料的平坦加工的研磨垫(研磨パツド)。本发明的研磨垫尤其适合使用于在硅片及其上形成有氧化物层、金属层等的器件进而层叠·形成这些氧化层或金属层之前对硅片及其上形成有氧化物层、金属层等的器件进行平坦化的工序。

背景技术

作为要求高度表面平坦性的材料的代表性材料，可以列举制造半导体集成电路(IC、LSI)的称作硅片的单晶硅圆盘。在IC、LSI等制造工序中，为了形成使用于电路形成的各种薄膜的可靠的半导体接合硅片，在层叠·形成氧化物层或金属层的各工序中，需要将表面高精度地精加工。在这样的研磨精加工工序中，通常，研磨垫固定在称作台板的能够旋转的支撑圆盘上，半导体晶片等加工物固定在研磨垫上。然后，通过两者的运动，在台板和研磨垫之间产生相对速度，进而向研磨垫上连续供给含有砂粒的研磨浆料，从而进行研磨操作。

作为研磨垫的研磨特性，要求研磨对象物的平坦性(平面性)及面内均匀性优越，研磨速度大。通过使研磨层具有高弹性率，某种程度上可以改善研磨对象物的平坦性、面内均匀性。

若考虑向下一代元件的发展，则需要能够进一步提高平坦性的高硬度的研磨垫。为了提高平坦性，还可以使用无发泡系的硬的研磨垫。但是，在使用这样的硬的研磨垫的情况下，产生在研磨垫对象物的被研磨面上留下划伤(划痕)的问题。另外，由于无发泡系的研磨垫在研磨操作时不能将浆料中的砂粒充分地保持于垫表面，因此，从研磨速度的观点来说也不优选。

另外，提出了在非水溶性热塑性聚合物中分散了水溶性物质的研磨垫(专利文献1)。所述研磨垫是无发泡体，但是研磨垫中分散的水溶性物质在研磨时溶解，使得研磨垫表面生成发泡体一样的孔，另外，研磨垫膨润，使得研磨垫表面的硬度下降，因此，在划伤的降低和研磨速度的提高方面是有效的。然而，该研磨垫由于垫表面膨润，硬度下降，因此，在平坦化特性方面不足够。

另外，为了同时实现平坦性提高和划伤的降低，公开有使含有有机聚异氰酸酯、水溶性高分子多元醇的高分子量多元醇、及低分子量多元醇而成的异氰酸酯末端预聚物、和链延长剂的聚合物构成的研磨垫(专利文献2)。然而，所述研磨垫也由于垫表面膨润，硬度下降，因此是不能充分满足今后要求的平坦化特性的研磨垫。

另一方面，通过使用含有气泡的发泡体增加浆料的保持量，能够提高研磨速度。

作为满足上述特性的研磨垫，提出了由聚氨酯树脂发泡体构成的研磨垫(专利文献3、4)。所述聚氨酯发泡体是通过使异氰酸酯末端预聚物和链延长剂(固化剂)反应来制造，作为异氰酸酯预聚物的高分子量多元醇成分，从耐水解性、弹性特性、耐磨损性等观点出发，将多元醇(尤其，数均分子量为500～1600的聚四亚甲基二醇)或聚碳酸酯作为适当的材料使用。

然而，若为了提高研磨垫的平坦化特性，使研磨层具有高弹性率化(高硬度化)，则比重变大，其结果，引起单位面积的气泡数减少，研磨速度降低的问题。

另外，作为进一步增大浆料的保持量的方法，可列举将研磨垫自身做成亲水性的方法，具体来说，(1)向基质材料中导入羟基等亲水性基团的方法、(2)混合基质材料和亲水性物质的方法。例如，公开有含有(A)交联弹性体、(B)具有羟基等官能团的物质的研磨垫用组合物(专利文献5)。另外，公开有向构成研磨工具的材料中进而加入亲水性物质或附加(改性)亲水性基团的研磨工具(专利文献6)。另外，公开有具有亲水性、且实质上含有不溶于水的片状物的热固化性高分子基质树脂构成的研磨垫(专利文献7)。进而公开有含有具有亲水性基团的化合物共聚而成的氨酯树脂、且含有亲水剂的聚氨酯组合物构成的研磨垫(专利文献8)。

但是，在(1)的方法中，基质材料为聚氨酯的情况下，含有羟基等活泼氢的亲水性基团在聚氨酯的合成时与异氰酸酯基团反应，其结果，存在未反应的多元醇残留于材料中之患。还有，由于所述残留的多元醇成分带来可塑性效果，因此，容易引起研磨垫的物性的降低。另外，(2)的方法中，难以将亲水性物质均匀地混合在基质材料中，从而，不能得到物性均匀的研磨垫。

另一方面，若研磨速度在刚使用后到结束使用为止的期间发生变动，则不得不研磨条件，还导致研磨效率差的问题。