TWI321078B - - Google Patents

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九、發明說明： 【發明所屬^技術領域】 技術領域 本發明係有關於一種研磨墊（粗研磨或精加工研磨用） 及其製造方法’該研磨㈣在雌鏡、反射鏡等光學材料； 石夕晶圓、硬__基板；以遞基板等表面進行研磨時 所使用者。本發明之研磨墊係特別適合做為精加工用研磨 墊來使用。 背景技術 一般而言，針對矽晶圓等半導體晶圓、透鏡以及玻璃 基板等進行之鏡面研磨，可分為以調整平坦度及表面内部 均勾度為主要目的之粗研磨，以及以改善表面粗縫與去除 刮痕為主要目的之精加工研磨。 刖述精加工研磨一般係在可旋轉之固定盤上貼附軟質 發泡胺甲酸酯構成之麂皮調人造皮革，並在其上一面供應 在鹼基水溶液含有矽酸膠之研磨劑，一面藉由摩擦晶圓來 進行者（專利文獻1)。 做為使用於精加工研磨之精加工用研磨塾，除了前述 之外，另提出了下列技術。 已有一種藉由在聚胺甲酸酯樹脂中利用發泡劑沿著厚 度方向形成多數細長微孔(nap)之絨毛層，以及用以補強該 絨毛層之基底布所構成的麂皮調精加工研磨墊（專利文獻 又，亦有一種為麂皮調且表面粗度為算術平均粗輪度 (Ra)之5μιη以下之精加工研磨用研磨布（專利文獻。 再者，已有一種具有基材部以及形成於該基材部上之 表面層（絨毛層），且前述表面層含有聚氣乙烯或氣乙烯共聚 物之精加工研磨用研磨布（專利文獻4)。 以往之精加工用研磨墊係藉由所謂的濕式硬化法加以 製造。濕式硬化法為一種將在二甲基甲醯胺等水溶性有機 ’谷劑溶解有胺甲酸酯樹脂之胺甲酸酯樹脂溶液塗布於基材 上’且在水中進行處理並使其濕式凝固，以形成多孔質銀 面層’並且在水洗烘乾之後研削該銀面層表面以形成表面 層（絨毛層）的方法’例如，在專利文獻5中，則藉由濕式硬 化法來製造具有平均直徑為丨~3〇μηι之大致球狀孔穴的精 加工用研磨布。 但是’由於以往之精加工用研磨墊會因為氣泡呈細長 構造’或是表面層材料本身之機械強度不高，故出現耐久 性缺乏’且平坦化特性隨著時間增加而劣化，研磨速度穩 定性降低等問題。 【專利文獻1】特開2003-37089號公報 【專利文獻2】特開2003-100681號公報 【專利文獻3】特開2004-291155號公報 【專利文獻4】特開2004-335713號公報 【專利文獻5】特開2006-75914號公報 t發明内容;J 發明之揭示 發明欲解決之課題 本發明之目的在於提供一種对久性優墊。 解決課題之手段 本發月人為了解決前述課題而專心致社 果，發現可_後述研磨㈣成前述目的，進而完成本發 明。 事實上，本發明係有關於一種在基特層上設有研磨層 之研磨塾’其特徵在於前述研磨層麵具有平均氣泡徑 35〜3〇〇μιη之大致球狀連續氣泡的熱硬化性聚胺甲酸酯發 泡體構成者。 由於以往之精加工用研磨塾會因為氣泡呈細長構造， 或者是研磨層材料本身之機械強度不高，因此，當重複地 在研磨層上加壓，會導致「彈性疲乏」且耐久性變差。另 -方面，如前述般，藉由具有平均氣泡後為35~3_m之大 致球狀連續氣泡的熱硬化性聚胺甲_發泡體來形成研磨 層，可提升研磨層之耐久性，因此’若使用本發明之研磨 塾，可長時間_高度平坦化特性’也會提高研磨速度之 穩定性，又，大致球狀意即球狀及橢圓埭狀。又橢圓球 狀氣泡意即長徑L與短徑S比(L/S)為5以下，最好為3以下， 又以1.5以下更佳。 又，由於本發明之熱硬化性聚胺甲酸酯發泡體呈連續 氣泡構造’並在氣泡表面形成微細孔，故具有適度保水性。 前述熱硬化性聚胺甲酸酯發泡體最好自黏於基材層， 藉此’可有效地防止研磨時研磨層及基材層剝離。 35~300μπι之大致球狀連續氣泡的熱硬化性聚胺甲酸酿發 泡體（以下稱為聚胺甲酸酯發泡體)所構成的研磨層，以及基 材層。 由於聚胺甲酸酯樹脂之耐磨損性優異，且由於可藉由 各種改變原料組成之方式以容易得到具有所欲物性的聚合 物，又，可藉由機械發泡法（包括機械、;包泳法⑽― frothing))，即可輕易地形成大致球狀之細微氣泡，因此， 特別適用於研磨層之形成材料。 前述聚胺甲_旨樹脂係由錢_旨成分、輯成分(高 分子量聚醇、低分子量聚醇裝、 寺）、及鏈增長劑所構成者。 異氰酸醋成分並無特殊行構成者 領域中之習知化合物，可舉例’可使用聚胺甲酸醋樹脂 甲苯二異氰酸酯、2,2，_二笨2,4曱笨一異氰酸醋、2,6- 烧二異氰㈣、4,4，·二笨甲^二異氰酸0旨、2,4’·二苯甲 二醯亞胺改質職（例異氰_、聚合應、碳 (MILIONATE)MTL，日本束 商名' 口才木一卜 t私甲酸酯工羋製造） 苽一 異氰酸酯、P-苯二異氰酸酯 秦一 二異氰_1苯二甲二異Λ笨二異^_、P-笨二甲 乙基二異氰麟、如·三^§_香族二異氛酸醋， 亞甲二異氰酸s旨等脂肪族二:、亞甲—異氰酸s旨、I6-六 、〜兵氰酸酯，ι，4-環己烷-里羞醢 醋、4,4-二環己基甲燒二異 《己说-異· 降冰片坑二異氰_等缺_^、㈣_二異氰酸醋、 單獨使用，亦可併用2軸^；^氰_，且該等成分可 異氰酸酯成分除了前述二 一異氰酸酯化合物之外，亦可 1321078 使用3官能以上之多官能聚異氰酸酯化合物，該多官能之異 氰酸酯化合物可舉例如：市售之宁只乇夕二一少 (DESMODUR)-N(ysV工少社伽％ AG)製）、商品名歹、二歹氺 一卜（DURANATE)(旭化成工業社(Asahi Kasei Corporation) 5製）等一系列之二異氰酸S旨加成體化合物。 前述異氰酸酯成分中，最好使用4,4’-二苯甲烷二異氰 酸酯或是碳二酿亞胺改質]VIDI。 高分子量聚醇可舉例如在聚胺甲酸酯之技術領域中一 般所使用者，例如，以聚四甲烯醚乙二醇、聚乙二醇為代 10表之聚醚聚醇，以聚丁烯己二酸酯為代表之聚酯聚醇，聚 己内酯聚醇，聚酯乙二醇(如聚己内酯聚酯）與烯碳酸酯之反 應物等聚酯聚碳酸酯聚醇，碳酸乙酯與多鍵醇產生反應再 將所得到之反應混合物與有機二羧酸產生反應所得之聚酯 聚碳酸酯聚醇，以及聚羥基化合物與芳基碳酸酯進行酯交 15換反應所得之聚碳酸酯聚醇，將聚合物分子分散於聚醚聚 醇之聚合物聚醇等，且該等成分可單獨使用，亦可併用2種 以上。 在使聚胺曱酸s曰發泡體形成連續氣泡構造時最好使用 聚合物輯，特別又以使用分散有由丙稀猜及/或苯乙稀一 20丙烯腈共聚物構成之聚合物粒子的聚合物聚醇更佳，且所 使用之所有高分子量聚醇中最好含有2(M⑽重量％之該聚 合物聚醇，又以30~60重量％為佳。又，在含活性氣化合 物中，前述高分子量聚醇（包括聚合物聚醇)最好含有6〇~85 重量％，又以7㈣G重量％為佳。再者，藉由使用特定量之 10 削述南分子S聚醇，氣泡膜會容易破裂並會輕易形成連續 氣泡構造® 前述高分子量聚醇中，最好使用經值為 mgK_g之高分子量聚醇，又以經值為 25〜6〇mgKOH/g者為佳。又，若經值低於2〇mgK〇H/g，聚 胺甲酸醋之硬鏈段含量會減少而有耐久性降低的傾向；若 經值超過1〇〇mgK〇H/g，聚胺甲酸酷發泡體之架橋度會過 高而有脆化之傾向。 向分子量聚醇之數平均分子量亦沒有特別限制，但就 所得聚胺曱酸s旨之雜特性顿點而言，則以15⑻〜麵 者為佳。絲平均分子4低於ls⑽，仙魏醇製成之聚 胺曱酸_不會具有充分的彈性特性，會變得脆弱之聚人 物’因此，該聚胺甲酸輸包體所製成之研磨層則會過硬口， 並容易在研磨對象表面產生刮傷。另—方面，若數平均八 子量高於畴，制姆_製叙雜甲_會過軟^ 化 故該聚胺甲酸S旨發泡體所製成之研磨層的耐久性: 之傾向。 4 …兴两分子量聚醇同時併用如：乙二醇、仏丙二 醇、U-丙二醇、u_丁二醇、13 丁二醇、认丁二醇、J 丁二醇]’6-己二醇、第三丁基乙二醇、14環己烷二甲醇、 3-甲基]’5-戊烷二醇、二乙二醇、三乙二醇、M雙叫基 乙乳基)苯、三煙甲基丙烧、丙三醇、1，2,6-己三醇、季戊: =、四烴甲基環己院、甲基葡萄糖苦、葡萄糖醇、甘露= 醇甜醇、庶糖、2,2’6’6-氯化四（經甲基)環己醇、二乙醇 1321078 胺、N-甲基二乙醇胺、及三乙醇胺等低分子量聚胺，又， 亦可併用乙二胺、甲苯二胺、二苯甲基二胺、及二甲基三 知等低分子量，再者，亦可併用單乙醇胺、2_(2_胺基 乙基胺）乙醇、及單丙醇胺等醇胺，且前述低分子量聚醇、 5低分子量聚胺可單獨使用或組合2種以上來使用。 該等成分中，最好使用羥值為4〇〇〜i830mgKOH/g之低 分子量聚醇及(/或）胺值在400〜1870mgKOH/g之低分子量 聚胺，又以經值為700〜1250mgKOH/g、胺值為 400〜950mgKOH/g者為佳。又，若羥值低於4〇〇mgK〇H/g 10或是胺值低於4〇〇mgKOH/g，會無法充分得到連續氣泡化 之提升效果。另一方面，若羥值超過1830mgKOH/g或是胺 值超過1870mgKOH/g，晶圓表面上會容易產生到痕。其中 又特別以使用二乙二醇、三乙二醇，或是1，4-丁二醇為佳。 為使聚胺甲酸酯發泡體呈連續氣泡構造，最好在含活 15性氫化合物中含有總計2~15重量％之低分子量聚醇、低分 子量聚胺及醇胺，又以5〜10重量％為佳。再者，藉由使用 特定量之前述低分子量聚醇，不只是氣泡膜會容易破裂並 會輕易形成連續氣泡，聚胺甲酸酯發泡體之機械特性亦會 相當優良。 2〇 若藉由預聚體法來製造聚胺甲酸酯樹脂時，會使用鏈 增長劑使異氰酸酯末端預聚體硬化，且該鏈增長劑為具有 至少2個以上之活性氫基的有機化合物。又，前述活性氫基 可舉例有：經基、第1級或第2級胺基、硫醇基(SH)等，具 體而言，可舉例有：4,4，-亞甲基-雙_(〇_氣笨胺)(M〇CA)、 12 1321078 2,6-二氣-?-苯二胺、4,4’-亞甲基-雙(2,3-二氣苯胺）、3,5-雙 (甲硫基)-2,4-甲苯二胺、3,5-雙（曱硫基)-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、三曱二醇 -二-P-胺苯甲酸酯、1,2-雙（2-胺苯硫基）乙烷、4,4’-二胺基 ' 5 -3,3’-二乙基-5,5’-二甲基二苯基甲烷、Ν,Ν’-二-第二丁基 -4,4’-二胺二苯基甲烷、3,3’-二乙基-4,4’-二胺二苯基甲烷、 m-求二曱胺、Ν，Ν -二-第·一 丁基-ρ-本二胺、m-苯二胺、及 P-苯二甲胺等聚胺類，或是前述低分子量聚醇、低分子量 # 聚胺等，且該等成分可單獨使用，亦可混合2種以上來使用。 10 異氰酸醋成分、聚醇成分、及鏈增長劑之比例可依各 個分子量、聚胺曱酸酯發泡體等之所欲物性等加以適當變 . 化。又，為了得到具有所欲物性之發泡體，異氰酸酯成分 之異氰酸酯基數相對於聚醇成分與鏈增長劑之合計活性氫 基（羥基+胺基）數最好為0.80~1·20,又以0.99~1.15更佳， 15 若異氰酸酯基數位於前述範圍之外，會產生硬化不良且有 得不到所欲比重、硬度及壓縮率等之傾向。 ® 此外，聚胺曱酸酯樹脂可使用熔融法、溶液法等習知 之胺曱酸酯化技術來製造，但若考慮到成本、作業環境等， - 最好利用熔融法來製造。 - 20 製造聚胺甲酸酯樹脂可採用預聚體法、一步發泡法任 一者皆可，但藉由事先由異氰酸酯成分與聚醇成分合成出 異氰酸酯末端預聚體，再使鏈增長劑產生反應之預聚體 法，所得到之聚胺甲酸酯樹脂的物理特性等最為優良而較 為合適。 13 又，若使用預聚體法，異氰酸酯末端預聚體之分子量 若為800〜5000左右，加工性、物理特性等最為優良而較為 合適。 製造前述聚胺曱酸酯樹脂係混合具有含異氰酸酿基化 合物之第1成分，以及具有含活性氫基化合物之第2成分並 加以硬化。在預聚體法中’異氰酸酯末端預聚體當作含異 氰酸酯基化合物，鏈增長劑則當作含活性氫基化合物；在 —步發泡法中，異氰酸酯成分當作含異氰酸酯基化合物’ 鏈增長劑及聚醇成分則當作含活性氫基化合物。 本發明之作為研磨層形成材料之聚胺曱酸酯發泡體可 藉由機械發泡法（包括機械泡珠法(mechanical frothing))來 製造。 特別是以使用聚雙甲基矽氧烷與聚醚之共聚物的矽氧 系界面活性劑的機械發泡法為佳，且該矽氧系界面活性劑 之適用化合物可舉例有SH-192及1^5340(東卜夕、、夕口 一二> 夕シ卩 口 v(Dow Corning Toray Silicone Co·, Ltd)製）等。 又’可依需要添加抗氧化劑等穩定劑、增滑劑、顏料、 充填劑、去靜電劑、其他添加劑等。 製造構成研磨層之聚胺甲酸酯發泡體的方法例子說明 如下。又，前述聚胺甲酸酯發泡體之製造方法包含有以下 步驟： 1)在非反應性氣體之中’以機械攪拌在使異氰酸酯成 刀及向分子量聚醇等產生反應而得之異氰酸酯末端預聚體 中添加有矽氧系界面活性劑之第1成分，使非反應性氣體分 散成細微氣泡以形成氣泡分散液，接著，在該氣泡分散液 中添加具有高分子量聚醇、低分子量聚醇等含活性氫化合 物之第2成分並混合，以調製出氣泡分散胺甲酸酯組成物， 又’亦可在第2成分中添加適當催化劑。 2) 在具有異氰酸酯成分（或是異氰酸酯末端預聚體）之 第1成分，以及具有含活性氫化合物之第2成分至少一者中 添加矽氧系界面活性劑’並在非反應性氣體中以機械攪拌 該添加有矽氧系界面活性劑之成分，使非反應性氣體分散 成細微氣泡以形成氣泡分散液，接著，在該氣泡分散液中 添加剩餘成分並混合，以調製出氣泡分散胺甲酸酯組成物。 3) 在具有異氰酸酯成分（或是異氰酸酯末端預聚體)之 第1成分，以及具有含活性氫化合物之第2成分至少一者中 添加矽氧系界面活性劑，並在非反應性氣體中以機械攪拌 前述第1成分及第2成分，使非反應性氣體分散成細微氣 泡，以調製出氣泡分散胺甲酸酯組成物。 又，該氣泡分散胺甲酸酯組成物亦可藉由機械泡沬法 (mechanical frothing)來調製，該機械泡沫法意即一種將原 料成分送入拌和頭之混調室内並同時混入非反應性氣體’ 並藉由Oakes Mixer(E.T. Oakes Corporation製造）等混合機 進行混合攪拌，以使非反應性氣體形成細微氣泡狀態進分 散至原料混合物中之方法。又，機械泡洙法係一種藉由調 節非反應性氣體之混入量，而可輕易地調整聚胺甲酸酯發 泡體之密度的優良方法，又，由於可連續成形出具有平均 氣泡徑35〜300μιη之細微氣泡的聚胺甲酸酯發泡體，故製造 1321078 效率優秀。 接著，將氣泡分散胺甲酸酯組成物注入模具（注模步 驟）’並加熱該氣泡分散胺甲酸酯組成物且使其反應硬化(硬 化步驟）。 5 前述用以形成細微氣泡之非反應性氣體以不具可燃性 者為佳’具體而言’可舉例有氮、氡、碳酸氣體、氦或氬 4稀有氣體’或是該等氣體之混合氣體，並且又以使用經 乾燥去除水分之空氣最為節省成本。 使非反應性氣體分散為細微氣泡狀之攪拌裝置，可不 10 限制地使用習知之攪拌裝置，具體可舉例有：均質機、溶 解器、雙軸行星型混合機（planetary mixer)、機械泡沫 (mechanical frothing)機等。又，攪拌裝置之攪拌葉片形狀 並沒有特別限制，又以使用可得到細微氣泡之授打型 (whipper)攪拌葉片為佳。為了得到所需之聚胺甲酯發泡 15 體，攪拌葉片之旋轉數最好為500~2000rpm，又以 800~1500rpm為佳，且攪拌時間可依所需密度加以適當調 整。 此外，在發泡步驟中，較佳態樣為用以調製氣泡分散 液之攪拌’以及混合第1成分及第2成分之攪拌使用不同的 20 攪拌裝置。混合步驟中之攪拌可不為形成氣泡之攪拌，且 最好使用不會捲入大氣泡之授拌裝置，而前述搜拌裝置以 行星型混合機為佳。又，亦可使用相同攪拌裝置來進行調 製氣泡分散液之發泡步驟以及混合各成分之混合步驟，且 最好依需要進行調整攪拌葉片旋轉速度等攪拌條件來使 16 1321078

在前述聚胺甲酸酯發泡體之製造方法中，對在模具注 入氣泡分散胺甲酸酯組成物且反應至不再流動之發泡體進 行加熱、後熱處理之步驟，因有提高發泡體物理特性之效 5 果而極為適合，並且亦可將氣泡分散液注入模具後直接放 入加熱爐中進行後熱處理，由於在前述條件下熱不會立刻 傳遞至反應成分中，故氣泡徑不會變大。此外，硬化反靡 若在常溫下進行’氣泡形狀則會穩定而相當適合。 在前述聚胺甲酸酯發泡體中，亦可使用如第3級胺系等 10習知之促進聚胺曱酸酯反應的催化劑，且催化劑種類、添 加量可考慮到混合步驟後注入預定形狀模具之流動時間而 加以選擇。 又，在預定大小之模具中注入氣泡分散胺甲酸醋組成 物以製作塊體，然後藉由刨刀狀或帶鋸狀之戴剪器裁斷其 15塊體之方法，或亦可在前述注模步驟時裁切成薄片狀。又，

為了抑制研磨層厚度差異，最好在片狀聚胺甲酸酿發泡體 之表面上進行拋光。 20 基材層私有将別限制，可舉例如聚乙歸、聚丙稀、 及聚胺曱酸衫發泡_膜，聚§旨不織布、耐隆不織布、 丙烯酸不織布等纖維不織布，浸透聚胺旨之聚醋不織 布等樹脂浸透不織布’ T二稀橡膠、異紅輯膠等橡膠 性樹脂，以及感光性樹脂等’其中最好使用含有至少^種琴 自於由聚乙稀、聚丙烯、及聚胺甲酸醋之群所構成之樹： 的發泡塑膠膜。 17 1321078 為了對精加工用研磨墊賦與韌性，基材層硬度最好與 聚胺甲酸酸發泡體相同，或是稍硬一些。又，基材層厚度 雖然’又有特別限制，但就強度、可撓性等觀點來看最好為 20~ΐ000μηι，又以50〜800μιη為佳。 5 貼合由聚胺甲酸酯發泡體構成之研磨層與基材層之方 法可舉例如利用雙面膠夾住研磨層與基材層並按壓之方 法。 則述雙面膠之一般構造係在不織布、薄膜等支撐材雙 • 有接著|。此外’若考慮到需防止研磨漿浸透至基 1〇材層，最好使用薄膜作為支撐材。又，該接著層構造可舉 例如.橡膠系接著劑、丙烯酸系接著劑等。 再者，在本發明中，最好將利用前述方法調製之氣泡 刀散胺甲S^S曰組成物塗布於基材層上，並使該氣泡分散胺 甲酸酯組成物硬化，以在基材層上直接形成聚胺甲酸酯發 15泡體(研磨層）。 • 將氣泡分散胺甲酸酯組成物塗布於基材層上之方法可 使用如：凹板式、吻合式、刮刀式等之輥塗布機，狹縫式、 噴'主式等之模頭塗布機，壓擠塗布機，簾塗布機等塗布方 法，但只要是可以在基材層上形成均勻塗膜之方法皆可使 ' 20 用。 在基材層上塗布氣泡分散胺甲酸酯組成物並且對反應 至不再流動之聚胺甲酸酯發泡體進行加熱、後熱處理之步 驟，因有提尚聚胺甲酸酯發泡體物理特性之效果而極為適 合。後熱處理步驟最好在4〇~7〇°c下進行1〇~6〇分鐘，又， 18 在常壓下進行該步驟會因氣泡形狀穩定而相當適用。 本發明之研磨墊的製造方法可採用計量各成分並投入 谷器加以機械攪拌之分批方式，又，亦可採用連續供應各 成分與非反應性氣體至攪拌裝置加以機械攪拌，並在基材 層上送出氣泡分散胺甲酸酯組成物以製造出成形品之連續 生產方式。 再者’最好在基材層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同時，將聚胺曱酸酯發泡體 之厚度調整均勻。又，將聚胺甲酸酯發泡體厚度調整均勻 之方法沒有特別限制，可舉例如：在研磨材拋光之方法， 利用壓板加壓之方法等。 另一方面，亦可將業經前述方法調製而成之氣泡分散 胺甲酸a旨组成物塗布於基材層上，並在該氣泡分散胺甲酸 酯組成物上積層離型片，然後，藉由按壓裝置一面使厚度 均勻一面使氣泡分散胺甲酸酯組成物硬化，以形成聚胺曱 酸酯發泡體。 離型片之形成材料沒有特別限制，可舉例如一般性的 樹脂、紙等，該_片之錢尺寸變化值絲，且該離型 片表面亦可進行離型處理。 材層氣泡分散胺甲酸酯組成物（氣泡分散胺甲酸 s曰層）及離型片所構成之夾層片厚度調整為均勻的按壓裝 置並沒有特別限制，可舉例如藉由塗核、軋輥等壓縮成 固定厚度之方法，7 ^ r- 又，考慮到在壓縮後發泡體中的氣泡會 擴張成1.2 2倍左右，在進行壓料，最好為(與塗布報或乾 1321078 輥之間距）一（基材層及離型片厚度）=(硬化後之聚胺甲酸 酯發泡體厚度的50〜80%)。 然而，在使前述夾層片厚度均勻化之後，對反應至不 再流動之聚胺甲酸醋發泡體進行加熱、後熱處理以形成研 5 磨層，且該後熱處理步驟之條件與浙述相同。 接著，剝下聚胺甲酸酯發泡體上之離型片以得到研磨 墊，此時，由於在聚胺甲酸酯發泡體上會形成表層，故會 藉由拋光機等去除該表層。 本發明之研磨塾形狀沒有特別限制，可為長度為數公 10尺左右之長條狀，亦可為直徑為數十公分之圓形狀。 此外’聚胺甲酸酯發泡體之平均氣泡徑需為 35 300μηι ’最好為35~100μιη，又以4〇~8〇μιη更佳。若位於 這個範圍之外，則會出現研磨速度降低，耐久性降低等情 形。 15 再者，聚胺曱酸酯發泡體之比重以0.2~0.5為佳。若比 重低於0.2，研磨層耐久性則會降低；若比重大於〇5，則為 了構成某一定之彈性率而必須將材料構成低架橋密度者， 此時，永久變形會增大且有耐久性變差之傾向。 又，藉由ASKER-C型硬度計測量聚胺甲酸酯發泡體之 20硬度宜為⑴〜5〇度，又以15〜35度為佳e*ASKER_c硬度小 於10度，則會有研磨層之耐久性降低或研磨後之被研磨材 表面之平滑性變差的傾向，另一方面，若大於50度，則於 被研磨材之表面容易產生刮傷。 研磨層表面上最好設有用以固持、更新研磨漿之凹凸 20 1321078 構造。由發泡體形成之訢磨層中，雖然已在研磨表面上設 有多數開口，且具有固搏、更新研磨漿之功能，但最好還 是在研磨表面上設置凹公構造’以更具研磨漿固持性並有 效率地更新研磨漿，並真避免因研磨對象吸附而導致破壞 5研磨對象。又，該凹凸構造沒有特別限制，只要是可固持、 更新研磨漿之形狀者即町，可舉例如：XY軸方格溝槽、同 心圓狀溝槽、貫通孔部、未貫穿孔穴、多角桂、圓柱、螺 旋狀溝槽、偏心圓狀溝槽、放射狀溝槽、及組合該等溝槽 者。此外，該等凹凸構造通常為具規則性者，亦可在某個 10範圍内改變溝距、溝寬、溝深以形成所欲之研磨漿固持、 更新性者。 前述凹凸構造之形成方法並沒有特別限制，可舉例 有：利用預定尺寸切削刀等夾具來進行機械切削的方法； 在具有預定表面形狀之模具中注入樹脂且硬化的方法；利 15用具有預定表面形狀之壓板來擠壓樹脂而形成的方法；利 用微影技術而形成之方法；利用印刷手法形成之方法；及 藉由使用碳酸氣體雷射等雷射光而形成之方法等。 研磨層厚度旅沒有特別限制，一般為〇.2~1.2mm左右， 又以0.3〜〇.8mm為隹。 20 本發明之研磨墊亦可在與壓板之粘著面上設置雙面 膠。 半導體裝置係業經使用前述研磨墊研磨半導體晶圓之 表面之步驟來製造’又’所謂半導體晶圓一般係於矽晶圓 上積層配線金屬及氧化膜者。半導體晶圓之研磨方法、研 21 1321078 、'复有特別限制，例如：如第3圖所示，用以支揮研 磨塾1之研磨固定盤2、用以支樓被半導體晶圓4之支樓台 (研磨頭)5、用以進行晶圓均勻加壓之襯材、及研磨劑3之供 應機構。X ’例如’研磨塾丨係構造成可利用雙面膠黏貼以 5女裝於研磨固定盤2上，且研磨固定盤2與支撑台錄配置成 分別與由其支撐之研磨墊1與被研磨體4對向，且該研磨固 定盤2與該支揮台5分別具有旋轉軸6、7，並且在支樓台5側 設置有用以推壓被研磨體4至研磨塾1之加壓機構。在研磨 時，一面使研磨固定盤2與支撐台旋轉一面將半導體晶圓4 10按壓至研磨塾1上，並—面供應研磨漿_面進行研磨。又， 研磨漿流量、研磨載重、研磨固定盤旋轉數、以及晶圓旋 轉數皆沒有特別限制，可調整適當者來進行。 藉此，可改善半導體晶圓4之表面的表面粗糙並去除到 痕，接著’彻切塊、壓焊、封裝等步驟製成半導體元件， 15且該半導體元件係使用於運算處理褒置、記憶體等。再者， 透鏡、硬碟用玻璃基板亦可藉由前述相同方法來進行精加 工研磨。 實施例 以下舉出實施例來說明本發明，但是本發明並不會為 20 該等實施例所限制。 【測量、評價方法】 (平均氣泡徑測定） 利用剌刀平行地切割所製作之聚胺甲酸賴發泡體，並 儘量厚度削薄至Μ"1以下以作為樣本，並將該樣本固定於 22 1321078 玻璃載片上，再使用SEM(S-3500N，日立寸彳工シスシステ 厶久（株）（Hitachi Science Systems Corporation)製）放大2〇〇 倍來觀察，並使用圖像解析軟體(winRoof，三谷商事（株） (Mitani-corp)製）針對所得圖像來測量任意範圍之所有氣 5泡徑，並且計算出平均氣泡徑，但是，若為橢圓球狀氣泡， 則會將其面積換算成圓面積，並將相當於圓形之直徑來作 為氣泡徑。 (比重測定） 比重測疋係依據JIS Z8807-1976來進行。將所製作之聚 10胺甲酸醋發泡體切出4cmx8.5cm之長方形狀（任意厚度）以 作為樣本，並在溫度23°C±2°C、澄度50%±5%之環境下靜置 16小時。此外，該比重測定係使用比重計（步小卜yクス社 (SARTORIUSK.K.)製）來測定比重。 (硬度測定） 15 該硬度測定係依據JIS K-7312來進行。將所製作的聚胺 甲酸酯發泡體切出5cmx5cm(任意厚度）之大小以作為樣 本’並在溫度23C±2C、屋度50%±5%之環境下靜置16小 時。此外，在測定時疊合該樣本以形成10mm以上之厚度， 並使用硬度計（高分子計器社(Koubunshi Keiki Co.，Ltd)製之 2〇 ASKER-C型硬度計，加壓面高度：3mm)，來測定接觸加壓 面30秒後之硬度。 (研磨速度穩定性評價） 研磨裝置為SPP600S(岡本工作機械社（〇KAM〇T〇 MACHINE TOOL WORK，LTD.)製），並進行針對已製成之研磨 23 墊的研磨速度穩定性評價。評價結果如第1表所示，且研磨 條件如下。 玻璃板：6英时穸，厚度1.1mm(光學玻璃，BK7) 研磨漿：二氧化鈽（Ce02)研磨漿（昭和電工（SHOWA DENKO K. K.)之GPLC1010) 研磨漿·量：l〇〇ml/min 研磨加工壓力：lOkPa 研磨固定盤旋轉數：55rpm 玻璃板旋轉數：50rpm 研磨時間：l〇min/片 經研磨之玻璃板片數：500片 首先，要計算出每1片業經研磨之玻璃板的研磨速度 (A/min)，計算方法如下。 研磨速度=〔研磨前後之玻璃板重量變化量[g]/(玻璃 板密度[g/cm3]x玻璃板研磨面積[cm2]x研磨時間[min])〕 xlO8 研磨速度穩定性(％)係先求出由第1片玻璃板至總處理 片數(100片、300片、或是500片）當中之最大研磨速度、最 小研磨速度、以及總平均研磨速度（由第1片至總處理片數 為止之各研磨速度平均值）’並將該值代入以下式子加以計 算而得，並會顯示出研磨速度穩定性之數值愈低，即使 研磨多數片玻璃板，研磨速度仍難以改變。在本發明中， 處理過500片玻璃板之後的研磨速度穩定性最好在10%以 内。 1321078 研磨速度穩定性(％)={(最大研磨速度—最小研磨速 度）/全平均研磨速度}><100 實施例1 在容器内放入並混合P〇P36/28(三井化学株式会社 5 (Mitsui Chemicals, Inc.)製，聚合物聚醇，羥值： 28mgKOH/g)45重量分、ED-37A(三井化学株式会社(Mitsui (：1^111^^18，111(：.)製，聚醚聚醇，羥值：3811^1(：〇1^)40重量 分，PCL305(夕、Vir/W化学（株）（DAICELCHEMICAL INDUSTRIES, LTD·)製’聚酯聚醇，羥值·· 305mgKOH/g)10 10重量分，二乙二醇5重量分’矽氧系界面活性劑（sh-192， 東レ·夕夕〕一二；y〆.シリ〕>社（D〇w Coming Toray

Silicone Co” Ltd)製）5.5重量分，及催化劑(ν〇·25，花王(KAO CORPORATION)製)0.25重量分，接著，使用攪拌葉片，以 旋轉數900rp m進行約4分鐘之激烈攪拌以在反應系統内混 15 入氣泡’並添加S y才才'—卜（MILIONATE)MTL(日本聚胺 甲酸酯工業製)31.57重量分，攪拌約1分鐘後調製出氣泡分 散胺甲酸酯組成物A。 接著，將所調製之氣泡分散胺甲酸酯組成物A塗布於以 拋光機調整為厚度0.8mm的基材層（東レ社（TORAY 20 INDUSTRIES, INC·)製，商品名夂7，聚乙婦發泡體，比重 0.18，ASKER-C硬度為50 )，以形成氣泡分散胺甲酸酯層， 接著，在該氣泡分散胺甲酸酯層上被覆業經離型處理之離 型片（聚對苯二甲酸乙二酯，厚度：〇.2mm)，再利用軋觀將 氣泡分散胺酸S旨層厚度壓縮成1 .〇mm後，以70°C進行40分 25 鐘之熱處理以形成聚胺曱酸酯發泡體(平均氣泡徑：70μιη， 平均長徑/平均短徑=1.3，比重：0.34，C硬度：23度）。接 著’剝下聚胺甲酸酯泡體上之離型片，並使用拋光機 亍夕夕社(AMITEC Corporation)製）對聚胺甲酸酯發泡體表 面進行拋光處理以使厚度為0.8mm，並調整厚度精確度， 接著，利用疊合機在基材層表面上貼合雙面膠（夕、、夂外夕y 夕亍一7。，積水化学工業社(SEKISUIChemical)製）而製成研 磨墊。又，第1圖係顯示該研磨墊截面之顯微鏡照片，由此 可知聚胺甲酸酯發泡體中形成有大致球狀之連續氣泡。 實施例2 在容器内放入並混合POP36/28(45重量分）、 ED-37A(37.5重量分），PCL305(10重量分），二乙二醇7.5重 量分，SH-192(5.6重量分）’碳黑0.5重量分，及催化劑 (Ν〇·25)0·22重量分，接著，使用攪拌葉片，以旋轉數9〇〇rpm 進行約4分鐘之激烈攪拌以在反應系統内混入氣泡，並添加 S y才氺一卜（MILIONATE)MTL (38.8重量分），擾拌約1分 鐘後調製出氣泡分散胺甲酸酯組成物B。 除了使用氣泡分散胺曱酸酯組成物B來代替氣泡分散 胺曱酸酯組成物A之外，皆利用與實施例1相同方法來製作 研磨墊。經以顯微鏡觀察該研磨塾截面，在聚胺曱酸g旨發 泡體(平均氣泡徑：66μιη ’平均長徑/平均短徑=1.4，比重： 0.35，C硬度：29度）中形成有大致球狀之連續氣泡。 實施例3 在容器内放入並混合Ρ〇Ρ36/28(45重量分）、ED-37A(35 重量分），PCL305(10重量分），二乙二醇10重量分， sh-192(6.2重量分），碳黑0.5重量分’及催化劑(N〇25)〇2 重量分，接著’使用攪拌葉片’以旋轉數900rpm進行約4 分鐘之激烈授拌以在反應系統内混入氣泡，並添加S 口才 氺一卜（MIUONATE)MTL (46.04重量分），攪拌約丨分鐘後調 製出氣泡分散胺甲酸酯組成物C。 除了使用氣泡分散胺甲酸酯組成物C來代替氣泡分散 胺甲酸酯組成物A之外，皆利用與實施例1相同方法來製作 研磨塾。經以顯微鏡觀察該研磨墊截面，在聚胺甲酸g旨發 泡體(平均氣泡徑：75M<m’平均長徑/平均短徑= 1.3，比重： 0.35，C硬度：32度）中形成有大致球狀之連續氣泡。 實施例4 在容器内放入並混合POP36/28(45重量分）、ED-37A(30 重量分），PCL305(10重量分），二乙二醇15重量分， SH-192(6.6重量分），碳黑0.5重量分，及催化劑(ν〇·25)0·15 重量分’接著’使用攪拌葉片，以旋轉數9〇〇rpm進行約4 分鐘之激烈稅摔以在反應糸統内混入氣泡，並添加s y才 氺一卜（MILIONATE)MTL (60.51重量分），攪拌約1分鐘後調 製出氣泡分散胺甲酸酯組成物D。 除了使用氣泡分散胺曱酸酯組成物D來代替氣泡分散 胺甲酸醋組成物A之外，皆利用與實施例1相同方法來製作 研磨墊。經以顯微鏡觀察該研磨墊截面，在聚胺甲酸酯發 泡體(平均氣泡徑：78μιη，平均長徑/平均短徑=1.3，比重： 0.35，C硬度：31度）中形成有大致球狀之連續氣泡。 比較例1 將熱可塑性胺甲酸酯（kS ^ 7285，大日精化 (Dainichiseika Color & Chemicals Mfg. Co.，Ltd.)製）10 重量 分溶解於二甲基甲醯胺90重量分中以調製出胺甲酸酯溶液， 且將該胺曱酸酯溶液塗布於以拋光機調整為厚度0.8mm之 基材層（東洋紡績社(TOYOBO.，Ltd)製，求歹^7 4211N， ASKER-C硬度為22)上，以形成胺曱酸酯膜，接著，將胺甲 酸酯膜-基材層浸潰於DMF-水混合液(DMF/水=3 0/70)中經 30分鐘，再浸潰於水中經24小時，以形成以水置換二甲基 甲醯胺之聚胺甲酸酯發泡體（比重：0.26，C硬度：27度）。 然後’使用拋光機對聚胺甲酸酯發泡體表面進行拋光處理 以使厚度為0_8mm，並調整厚度精確度，並利用疊合機在 基材層表面上貼合雙面膠（夂文小夕V夕于一7°，積水化学工 業社(SEKISUI Chemical)製）而製成研磨墊。又，第2圖係顯 示該研磨塾載面之顯微鏡照片，由此可知聚胺曱酸酯發泡 體中形成有細長水滴狀之氣泡。 【第1表】 處理500片時總平均研磨迷度 (A/min) 研磨速度穩定性（％) 100片 300片 500片 實施例1 1030 5 7 9 實施例2 980 5 6 7 實施例3 1050 6 7 9 實施例4 1000 5 6 8 比較例1 840 7 12 18 由第1表可知，本發明之研磨墊係一種氣泡呈大致球 狀，且由於使用熱硬化性聚胺曱酸酯作為研磨層材料，故 1321078 耐久性與研磨速度穩定性相當優異。 I：圖式簡單說明3 第1圖係顯示實施例1之研磨墊的顯微鏡照片（掃描電 子顯微鏡(SEM)照片）。 ' 5 第2圖係顯示比較例1之研磨墊的顯微鏡照片（掃描電 子顯微鏡(SEM)照片）。 第3圖係顯示C Μ P研磨中所使用之研磨裝置一例的概 略構造圖。 • 【主要元件符號說明】 1…研磨墊 5···支樓台(研磨頭） 2…研磨固定盤 6...旋轉軸 3.. .研磨劑(研磨漿） 7...旋轉軸 4.. .研磨對象(半導體晶圓、透 鏡、玻璃板） 29

Claims (1)

1321078 第96114785號申請案 申請專利範圍替換本 十、申請專利範圍： 1. 一種研磨墊’係在基材層上設有研磨層者’其特徵在 於：前述研磨層係由具有平均氣泡徑35〜300μιη之大致 球狀連續氣泡的熱硬化性聚胺甲酸酯發泡體構成’前述 熱硬化性聚胺甲酸酯發泡體係含有異氰酸酯成分與含 活性氫化合物之氣泡分散胺甲酸酯組成物的反應硬化 物，且前述含活性氫化合物至少含有高分子量聚醇，並 且前述高分子量聚醇含有20-100重量％之聚合物聚 醇，而該聚合物聚醇分散有由丙烯腈及/或苯乙烯-丙 10 稀腈共聚物構成之聚合物粒子。 2_ —種研磨墊，係在基材層上設有研磨層者，其特徵在 於：前述研磨層係由具有平均氣泡徑35〜300μιη之大致 球狀連續氣泡的熱硬化性聚胺甲酸酯發泡體構成，前述 熱硬化性聚胺甲酸酯發泡體係含有異氰酸酯成分與含 15 活性氫化合物之氣泡分散胺曱酸酯組成物的反應硬化 物，且前述含活性氫化合物含有60〜85重量％之經值為 20〜100mgKOH/g之高分子量聚醇、及2〜15重量％之羥值 為400〜1830mgKOH/g之低分子量聚醇。 3. 如申請專利範圍第1或2項之研磨墊，其中前述熱硬化性 2〇 聚胺曱酸酯發泡體係自黏於前述基材層者。 4. 如申請專利範圍第1或2項之研磨墊，其中前述基材層係 發泡塑膠膜，且該發泡塑膠膜係含有至少丨種選自於由 聚乙烯、聚丙烯、及聚胺甲酸酯之群所構成之樹脂。 5. 如申請專利範圍第1或2項之研磨墊，其中前述基材層之 30 1321078 牌(月#喷辦體:頁 厚度為20〜ΙΟΟΟμηι。 6. 如申請專利範圍第1或2項之研磨墊，其中前述熱硬化性 聚胺甲酸酯發泡體之ASKER-C型硬度為10〜50度。 7. —種半導體元件之製造方法，係包含有使用如申請專利 5 範圍第1至6項中任一項之研磨墊研磨半導體晶圓表面 之步驟者。 8. 一種硬碟用玻璃基板之製造方法，係包含有使用如申請 專利範圍第1至6項中任一項之研磨墊研磨玻璃基板表 面之步驟者。 10 31