抛光垫的制作方法

专利名称：抛光垫的制作方法
技术领域：
本发明涉及在通过化学机械抛光(CMP)使半导体晶片等被抛光材料表面的凹凸平坦化时使用的抛光垫，具体涉及具有用于通过光学手段来检测抛光情况等的窗ロ(透光区域)的抛光垫、以及使用该抛光垫的半导体晶片的制备方法。
背景技术：
在制造半导体装置时，进行在半导体晶片(以下称为晶片)的表面形成导电膜，通过光刻、蚀刻等形成布线层的步骤，在布线层上形成层间绝缘膜的步骤，这些步骤在晶体表面产生由金属等导电体或绝缘体组成的凹凸。近年来，为了实现半导体集成电路的高密度化，正在进行布线微细化或多层布线化，与此同时，使晶片表面的凹凸平坦化的技术变得很 重要。作为使晶片表面凹凸平坦化的方法，通常采用CMP法。CMP是在将晶片的被抛光面压在抛光垫的抛光面上的状态下，使用磨粒分散的浆料状抛光剂(以下称为浆料)进行抛光的技术。CMP通常使用的抛光设备，例如，如图I所示，具有支撑抛光垫I的抛光平台2、支撑被抛光材料(晶片等)4的支撑台(抛光头)5、用于对晶片进行均匀加压的衬材、和抛光剂3的进料设备。抛光垫I例如通过用双面胶带粘贴而安装于抛光平台2上。抛光平台2和支撑台5以使各自支撑的抛光垫I和被抛光材料4相対的方式放置，并分别具有旋转轴6、7。此外，在支撑台5的ー侧，还设置了用于将被抛光材料4压在抛光垫I上的加压设备。在进行这类CMP时，存在晶片表面平坦度的判定问题。即，需要检测出达到所需表面特性或平面状态的时刻。现有技术中，关于氧化膜的膜厚或抛光速度等，定期处理试验晶片并确认结果后才对将成为产品的晶片进行抛光处理。然而，这种方法中，会浪费处理试验晶片的时间和成本，此外，对于完全未进行预处理的试验晶片和产品晶片，根据CMP特有的加载效果，抛光效果也不同，如果不实际上对产品晶片进行处理，则难以正确预测处理結果。因此，最近为了解决上述问题，希望采用在进行CMP过程时可当场检测出获得所需表面特性或厚度的时刻的方法。关于这种检测，可使用各种各样的方法，但因为測定精度或非接触測定的空间分辨率方面，光学检测手段正在成为主流。光学检测手段，具体而言，是指通过窗ロ(透光区)越过抛光垫向晶片照射光束，通过监测由其反射产生的干渉信号来检测抛光終点的方法。关于这类根据光学手段检测抛光終点的方法以及该方法中使用的抛光垫，已经提出了各种各样的方案。例如，提出了ー种抛光垫，其具有抛光层、和用于光学測定抛光状态的在该抛光层的局部上整体形成的ー个以上的透光窗ロ构件，其特征为该透光窗ロ构件至少层叠了微型橡胶A硬度为60度以下的软质透光层和微型橡胶A硬度为80度以上的硬质透光层，且所述软质透光层位于抛光面ー侧的最外层(专利文献I)。
此外，还提出了ー种抛光垫，其特征为具有对被抛光材料进行抛光的抛光层和支撑所述抛光层的衬底层，在所述抛光层上形成沿厚度方向透光的第I窗ロ构件，在所述衬底层上在与所述第I窗ロ构件对应的位置上形成沿厚度方向透光的第2窗ロ构件(专利文献2)。另ー方面，还提出了一种使浆料不会从抛光层ー侧泄漏至缓冲层一侧的方案。例如，提出了ー种抛光垫，所述抛光垫以覆盖垫下层的开ロ部分和垫上层的开ロ部分的形式，在这些垫层之间放置有透明片(专利文献3)。
此外，还提出了ー种抛光垫，其在上层垫和下层垫之间放置有透明膜(专利文件4)。作为上述透明片(透明膜)，使用两面含有粘合剂层的片(膜)，但是如果在具有透光区的抛光层和缓冲层之间设置这种片(膜)，则存在光学終点的检测精度变差的问题。现有技术文献专利文献专利文献I :特开2003-285259号公报专利文献2 :特开2007-44814号公报专利文献3 :特开2001-291686号公报专利文献4 :特开2003-68686号公报

发明内容
发明所要解决的问题本发明的目的在于提供ー种抛光垫，其能在进行抛光的状态下进行高精度的光学終点检测，即使在长期使用的情况下，也能防止浆料从抛光层ー侧泄漏至缓冲层ー侧。此夕卜，本发明的目的还在于提供使用该抛光垫的半导体器件的制备方法。解决问题的手段本案发明人等为解决上述问题进行反复仔细研究，结果发现，通过以下所示的抛光垫可实现上述目的，从而实现本发明。S卩，本发明涉及ー种抛光垫，其特征为在使具有抛光区和透光区的抛光层和具有通孔的缓冲层以所述透光区和所述通孔重合的方式通过双面胶带而层叠的抛光垫中，透光构件被粘贴于所述通孔内的双面胶带的粘合剂层上。图2为示出现有的抛光垫的结构的示意剖面图。具体而言，将具有抛光区8和透光区9的抛光层10与具有通孔11的缓冲层12以所述透光区9和所述通孔11重合的方式通过双面胶带15而层叠。双面胶带15在透明片13的两个面上具有粘合剂层14，通常在使用前在粘合剂层14的表面上设置剥离片。现有的抛光垫I通过将设置在双面胶带15的各粘合剂层14的表面的剥离片剥离，并使露出的各粘合剂层14粘附于抛光层10和缓冲层12而制备。这种现有的抛光垫的光学終点检测精度较差的原因被认为如下所述。认为通孔11内的粘合剂层14的粘合面是暴露的，因此在制作抛光垫时以及进行抛光操作时，细尘等会粘附于该粘合面，这样使透光率下降或引起光反射，从而使光学終点检测精度变差。此外，认为当将抛光垫粘附于台板吋，该粘合面将接触台板，使粘合面变粗糙，从而使光学终点检测精度变差。此外，在抛光操作中对透光区9施加压カ时，该粘合面贴在台板上，使透光区9变形，从而使光学終点检测精度变差。在制作抛光垫后，如果完全去除通孔11内的粘合剂层14则可解决上述问题，但是将粘合剂层14完全去除在事实上是不可能的。本发明的抛光垫如图3所示，在所述通孔11内的粘合剂层14上粘贴了透光构件，因此不会发生上述问题，可防止光学終点检测精度下降。所述透光构件优选为经抗反射处理和/或光散射处理的树脂膜。通过使用该树脂膜，可防止入射測量光的直接反射，因此能高度維持光学終点检测精度。此外，所述透光构件优选为经防污处理的树脂膜。通过使用该树脂膜，灰尘等难以在膜表面上粘附，因此能高度維持光学終点检测精度。此外，作为所述透光构件，可根据需要使用具有通带功能的树脂膜。如果使用该树脂膜，则能够截住不需要的波长的光，而只透过所需波长的光，因此能在光学終点检测中只检测所需波长的光，所以很方便。另外，本发明还涉及半导体器件的制备方法，其包含使用所述抛光垫对半导体晶片的表面进行抛光的步骤。


[图I]为示出ー个CMP抛光中所使用的抛光设备的实例的示意图。[图2]为示出现有的抛光垫的结构的示意剖面图。[图3]为示出本发明的抛光垫的结构的示意剖面图。符号说明
I :抛光垫2 :抛光平台3:抛光剂(浆料)4 :被抛光材料(半导体晶片)5 :支撑台(抛光头)6、7 :旋转轴8 :抛光区9 :透光区10 :抛光层11 :通孔12 :缓冲层13 :透明片14 :粘合剂层15:双面胶带16 :透光构件实施发明的方式图3为示出本发明的抛光垫的结构的示意剖面图。如图3所示，本发明的抛光垫I的特征是，具有抛光区8和透光区9的抛光层10与具有通孔11的缓冲层12以所述透光区9和所述通孔11重合的方式通过双面胶带15而层叠，透光构件16粘贴于所述通孔11内的粘合剂层14上。对于形成透光区的材料没有特殊限制，但优选使用在进行抛光的状态下可进行高精度的光学终点检测、并在波长为400-700nm的整个范围内透光率为20%以上的材料，进ー步优选透光率为50%以上的材料。作为这类材料，可以列举例如聚氨酯树脂、聚酯树脂、酚醛树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂和丙烯酸树脂等的热固性树脂，聚氨酯树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、纤维素类树脂、丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、南素类树脂(聚氯こ烯、聚四氟こ烯、聚偏ニ氟こ烯等)、聚苯こ烯和烯烃类树脂(聚こ烯、聚丙烯等)等的热塑性树脂，丁ニ烯橡胶或异戊ニ烯橡胶等橡胶，通过紫外线或电子束等光而固化的光固化树脂，以及光敏树脂等。这些树脂可単独使用，也可将两种以上结合使用。此外，优选热固性树脂在相对低的温度下固化。在使用光固化树脂的情况下，优选结合使用光聚合引发剂。对于光固化树脂没有特殊限制，只要是可通过光发生反应而固化的树脂即可。可以列举例如具有烯键式不饱和烃基的树脂。具体可以列举ニ甘醇ニ甲基丙烯酸酯、四甘醇ニ丙烯酸酯、六丙ニ醇ニ丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酷、1,6-己ニ醇ニ丙烯酸酷、1，9-壬ニ醇ニ丙烯酸酯、ニ季戊四醇五丙烯酸酯、三羟甲基丙烷 三甲基丙烯酸酯和低聚丁ニ烯ニ醇ニ丙烯酸酯等的多元醇类的(甲基)丙烯酸酷，2，2-双(4-(甲基)丙烯酰氧基こ氧基苯基)丙烷、双酚A或表氯醇类环氧树脂的(甲基)丙烯酸加合物等的环氧(甲基)丙烯酸酯，邻苯ニ甲酸酐-新戊ニ醇-丙烯酸的缩合物等的低分子量不饱和聚酯、三羟甲基丙烷三缩水甘油醚的(甲基)丙烯酸加合物、三甲基己ニ异氰酸酯和ニ元醇与(甲基)丙烯酸单酯发生反应得到的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯化合物、甲氧基聚こニ醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚丙ニ醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚こニ醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚丙ニ醇(甲基)丙烯酸酯、壬基苯氧基聚こニ醇(甲基)丙烯酸酯和壬基苯氧基聚丙ニ醇(甲基)丙烯酸酯等。这些化合物可単独使用，也可将两种以上组合使用。为了提高光固化树脂的光固化性能，可添加光聚合引发剂或增敏剂等。对于这些没有特殊的限制，可根据所使用的光源、波长范围进行选择使用。在使用i线(365nm)附近的紫外线作为光源的情况下，可以列举例如ニ苯甲酮、4，4’ -双(ニ甲氨基)ニ苯甲酮、4，4’ -双(ニこ氨基)ニ苯甲酮、4-甲氧基-4’ - ニ甲氨基ニ苯甲酮、2-苄基-2- ニ甲氨基-I- (4-吗啉基苯基)-丁 -I-酮、2-こ基蒽醌和菲醌等芳香酮类，甲基苯偶姻、こ基苯偶姻等苯偶姻类，苄基ニ甲基缩酮等苄基衍生物，2-(邻氯苯基)-4，5-ニ苯基咪唑ニ聚体、2-(邻氯苯基)-4，5-ニ(间甲氧基苯基)咪唑ニ聚体、2-(邻氟苯基)-4，5-苯基咪唑ニ聚体、2-(邻甲氧基苯基)-4，5-ニ苯基咪唑ニ聚体、2-(对甲氧基苯基)-4，5- ニ苯基咪唑ニ聚体、2- (2，4- ニ甲氧基苯基)-4，5- ニ苯基咪唑ニ聚体等咪唑类，9-苯基吖啶、1，7-双(9，9’ -吖啶)庚烷等吖啶衍生物，N-苯基甘氨酸等。这些化合物可単独使用，也可将两种以上组合使用。作为光敏树脂没有特殊限制，只要是可通过光而发生化学反应的树脂即可。具体为(I)在高分子主链或侧链上引入含有活性こ烯基的化合物或芳族多环化合物的物质；可以列举聚こ烯基肉桂酸酷、对亚苯基ニ丙烯酸与こニ醇缩聚的不饱和聚酯、亚肉桂基こ酸用聚こ烯醇酯化的物质、肉桂基、亚肉桂基、查尔酮残基、异香豆素残基、2，5-ニ甲氧基芪残基、苯こ烯基吡啶鎗残基、胸腺嘧啶残基、a -苯基马来酰亚胺、蒽残基和2-吡喃酮等在高分子主链或侧链上引入光敏官能团的物质。
(2)在高分子主链或侧链上引入重氮基或叠氮基的物质；可以列举对重氮基ニ苯胺的多聚甲醛缩合物、苯重氮钠(ベンゼンヅァゾヅウム)-4-(苯氨基)-磷酸盐的甲醛缩合物、甲氧基苯重氮钠-4-(苯氨基)的盐加合物的甲醛缩合物、聚こ烯基-对叠氮基苯亚甲基树脂、置氣基丙稀酸酷等。(3)在主链和侧链中引入了苯酚酯的高分子；可以列举引入了(甲基)丙烯酰基等不饱和碳-碳双键的高分子、不饱和聚酯、不饱和聚氨酯、不饱和聚酰胺、在侧链上通过酯键引入了不饱和碳-碳双键的聚(甲基)丙烯酸、环氧(甲基)丙烯酸酯和酚醛(甲基)丙烯酸酷等。此外，可以将各种光敏聚酰亚胺、光敏聚酰胺酸、光敏聚酰胺酰亚胺以及苯酚树脂与叠氮化合物组合使用。此外，可以将环氧树脂或引入了化学交联部分的聚酰胺与阳离子光聚合引发剂组合使用。另外，还可以将天然橡胶、合成橡胶或环化橡胶与ニ叠氮化合物组合使用。在透光区上所使用的材料优选为，与抛光区所使用的材料相比，可磨性相同或更大的材料。可磨性是指在抛光过程中，被抛光材料被修整工具(ドレッサ一)削磨的程度。在上述情况中，不用使透光区比抛光区突出，便可防止被抛光材料的划伤或抛光过程中的检测(デチヤック)错误。此外，优选使用在抛光区所使用的形成材料或与抛光区的物性类似的材料。特别地，优选使用可通过在抛光过程中的修整瘢痕抑制透光区的光散射的具有高耐磨性的聚氨酯树脂。所述聚氨酯树脂可由异氰酸酯组分、多元醇组分(高分子量多元醇或低分子量多元醇等)和扩链剂组成。作为异氰酸酯组分，可以列举2，4-甲苯ニ异氰酸酷、2，6-甲苯ニ异氰酸酷、2，2’ - ニ苯甲烷ニ异氰酸酷、2，4’ - ニ苯甲烷ニ异氰酸酷、4，4’ - ニ苯甲烷ニ异氰酸酷、1，5-萘ニ异氰酸酯、对苯ニ异氰酸酷、间苯ニ异氰酸酷、对ニ甲苯ニ异氰酸酯、间ニ甲苯ニ异氰酸酷、己ニ异氰酸酷、1，4-环己烷ニ异氰酸酷、4，4’ - ニ环己基甲烷ニ异氰酸酯、异佛尔酮ニ异氰酸酯等。这些化合物可単独使用，也可将两种以上结合使用。作为高分子量多元醇，可以列举聚四亚甲基醚ニ醇代表的聚醚多元醇、聚己ニ酸丁ニ醇酯代表的聚酯多元醇、聚己内酷多元醇、用例如聚己内酯的聚酯ニ醇和碳酸亚烷基酯的反应物等例示的聚酯聚碳酸酯多元醇、碳酸亚こ酯与多元醇反应之后使得到的反应混合物与有机ニ元羧酸反应所得的聚酯聚碳酸酯多元醇、和通过多羟基化合物与芳基碳酸酯的酯交换反应得到的聚碳酸酯多元醇等。这些化合物可単独使用，也可将两种以上结合使用。此外，除了上述作为多元醇的高分子量多元醇之外，还可结合使用こニ醇、
I,2-丙ニ醇、1，3-丙ニ醇、1，4- 丁ニ醇、1，6-己ニ醇、新戊ニ醇、1，4-环己烷ニ甲醇、3-甲基-1，5-戊ニ醇、ニ甘醇、三甘醇、1，4-双(2-羟基こ氧基)苯等低分子量多元醇。作为扩链剂，可以列举こニ醇、1，2-丙ニ醇、1，3-丙ニ醇、1，4- 丁ニ醇、1，6 -己ニ醇、新戊ニ醇、1，4-环己烷ニ甲醇、3-甲基-1，5-戊ニ醇、ニ甘醇、三甘醇、1，4-双(2-羟基こ氧基)苯等低分子量多元醇类，或2，4-甲苯ニ胺、2，6-甲苯ニ胺、3，5- ニこ基-2，4-甲苯ニ胺、4，4’ - 二-仲丁基-ニ氨基ニ苯基甲烧、4,4’ - ニ氨基ニ苯基甲烧、3，3’ _ニ氯-4，4’ - ニ氨基ニ苯基甲烧、2，2’ 3，3’ -四氯-4，4’ - ニ氨基ニ苯基甲烧、4，4’ - ニ氨基-3，3’ - ニこ基-5，5’ - ニ甲基ニ苯基甲烷、3，3’ - ニこ基-4，4’ - ニ氨基ニ苯基甲烷、4，4’ -亚甲基-双-甲基邻氨基苯甲酸酷、4，4’ -亚甲基-双-邻氨基苯甲酸、4，4’ - ニ氨基ニ苯基讽、N，N’ - ニ -仲丁基_对苯ニ胺、4，4’ _亚甲基-双(3_氣_2，6- ニこ基苯胺)、3，3’ -ニ氯-4，4’ -ニ氨基-5，5’ - ニこ基ニ苯基甲烷、1,2-双(2-氨基苯基硫代)こ烷、ニ对氨基苯甲酸丙ニ醇酷、3，5-双(甲基硫代)-2，4-甲苯ニ胺等例示的多胺类。它们可以使用ー种、也可以将两种以上混合使用。但是，多胺类本身可着色，因此使用其的树脂发生着色的情况较多，优选以不损害物性或透光性的程度进行混合。此外，如果使用含有芳族烃基的化合物，则在短波长侧的透光率有下降的趋势，因此特别优选不使用这类化合物。此夕卜，将卤素基团或硫代基团等供电子基团或吸电子基团与芳香环结合的化合物的透光率有下降的趋势，因此特别优选不使用这类化合物。但是，可以在不损害短波长侧所需的透光性的程度下进行混合。在所述聚氨酯树脂中，异氰酸酯组分、多元醇组分和扩链剂组分的比例可根据各自的分子量或由其制备的透光区所希望的物性等进行适当的改变。相对于多元醇和扩链剂的总官能团(羟基+氨基)数目，有机异氰酸酯的异氰酸酯基的数目优选为0. 95-1. 15，进ー 步优选为0. 99-1. 10。所述聚氨酯树脂可使用熔融法、溶液法等公知的氨基甲酸酯化技术而制备，但在考虑成本、工作环境等的情况下，优选以熔融法制备。作为所述聚氨酯树脂的聚合过程，预聚物法、一歩法都是可以的，但从抛光时聚氨酯树脂的稳定性和透明度角度考虑，优选预先由异氰酸酯和多元醇合成异氰酸酯封端的预聚物，然后使扩链剂与其反应的预聚物法。此外，所述预聚物的NCO重量％优选为2-8重量％的程度、进ー步优选为3-7重量％的程度。NCO重量％小于2重量％时，因为反应固化的时间过长而产生产率降低的趋势；另一方面，NCO重量％大于8重量％吋，因为反应速度变得过快而发生空气夹带等，使聚氨酯树脂的透明度或透光率等物理特性产生变差的趋势。此夕卜，透光区有气泡的情况下，由光散射引起的反射光的衰减变大，抛光終点检测精度或膜厚度測定精度产生降低的趋势。因此，为了除去这样的气泡而使透光区成为无发泡体，在混合所述材料前，优选通过减压至10托(Torr)以下而充分地除去材料中所含的气体。此外，为了在混合后的搅拌步骤中不混入气泡，在通常使用的搅拌叶片式混合机的情况下，最好在转速IOOrpm以下进行搅拌。此外，搅拌过程也优选在减压状态下进行。另外，由于自转公转式混合机即使高速旋转也难以混入气泡，因此使用该混合机进行搅拌、脱泡也是优选的方法。对于透光区的制作方法没有特殊限制，可通过公知方法制作。例如可以使用将通过所述方法制备的聚氨酯树脂块用带锯方式或刨机方式的切片机切割为指定厚度的方法、或将树脂注入具有指定厚度的腔室的模具中并使其固化的方法、或使用涂布技术或片材成形技术的方法。对于透光区的形状、大小没有特殊限制，但优选制成与抛光区的开ロ部分相同的形状和大小。此外，透光区可与缓冲层的通孔具有同样的大小、也可比通孔大或可比通孔小。对于透光区的厚度没有特殊限制，但优选制成与抛光区的厚度相同的厚度、或其以下的厚度。透光区比抛光区厚的情况下，在抛光过程中有可能由突出的部分损伤被抛光材料。此外，在抛光时伴随的应カ导致透光区变形并发生较大光学扭曲，因此有可能使抛光的光学終点检测精度降低。另ー方面，在过薄的情况下有可能有耐久性不足，在透光区的上面产生大的凹形部分而使大量浆料积存，使光学終点检测精度降低的现象。透光区的Asker (ァス力) 一 D硬度优选为30-75度。通过使用该硬度的透光区，能够抑制晶片表面划伤的发生或透光区的变形。此外，还能抑制透光区表面伤痕的发生，从而可以稳定地进行高精度的光学終点检测。透光区的Asker — D硬度优选为40-60度。作为抛光区的形成材料，可以列举例如聚氨酯树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、卤素类树脂(聚氯こ烯、聚四氟こ烯、聚偏ニ氟こ烯等)、聚苯こ烯、烯烃类树脂(聚こ烯、聚丙烯等)、环氧树脂和光敏树脂等。这些材料可単独使用，也可将两种以上结合使用。此外，抛光区的形成材料可为与透光区相同的组成，也可为不同的组成，但优选使用与在透光区使用的形成材料相同的材料。聚氨酯树脂的耐磨损性优异，通过对原料组成进行各种变化，可容易地得到具有所需特性的聚合物，因此是作为抛光区的形成材料的特别优选的材料。对于使用的异氰酸酯组分没有特殊的限制，可以列举例如所述异氰酸酯组分。对于使用的高分子多元醇没有特殊的限制，可以列举例如所述高分子量多元醇。此外，对于这些高分子多元醇的数均分子量没有特殊的限制，但从得到的聚氨酯的弹性特性等的角度，数均分子量优选为500-2000。如果数均分子量小于500，则使用其的聚氨酯不具有足够的弹性特性，成为易碎的聚合物。因此，由这种聚氨酯制备的抛光区变得过硬，从而造成晶片表面的划痕。此外，因为变得易磨损，从垫寿命的角度考虑也不是优选的。另ー方面，如果数均分子量大于2000，则使用其的聚氨酯变得过软，因此由这种聚氨酯制备的抛光区具有平坦化特性变差的趋势。此外，作为多元醇，除了高分子量多元醇之外，还可结合使用所述低分子量多元醇。作为扩链剂，可以列举4，4’ -亚甲基双(邻氯苯胺)(M0CA)、2，6_ ニ氯-对苯ニ胺、4，4’ -亚甲基双(2，3- ニ氯苯胺)、3，5-双(甲基硫代)-2，4-甲苯ニ胺、3，5-双(甲基硫代)-2, 6-甲苯ニ胺、3，5- ニこ基甲苯_2，4- ニ胺、3，5- ニこ基甲苯_2，6- ニ胺、ニ对氨基苯甲酸丙ニ醇酷、聚四亚甲基氧化物ニ对氨基苯甲酸酷、1，2-双(2-氨基苯基硫代)乙烷、4，4’ -ニ氨基-3，3’ - ニ こ基-5，5’ - ニ 甲基ニ苯基甲烷、N，N’ - ニ-仲丁基-4，4’ - ニ氛基ニ苯基甲烧、4，4’ _ ニ氛基-3，3’ _ ニこ基ニ苯基甲烧、4，4’ _ ニ氛基-3，3’ - ニ乙基-5，5’ - ニ甲基ニ苯基甲烷、4，4’ - ニ氨基-3，3’ - ニ异丙基-5，5’ - ニ甲基ニ苯基甲烷、4，4’ - ニ氨基-3，3’ 5，5’ -四こ基ニ苯基甲烷、4，4’ - ニ氨基_3，3’ 5，5’ -四异丙基ニ苯基甲烷、间ニ甲苯ニ胺、N，N’ - ニ -仲丁基-对苯ニ胺、间苯ニ胺和对ニ甲苯ニ胺等例示的多胺类，或上述低分子量多元醇组分。这些材料可以使用ー种，也可将两种以上混合使用。在所述聚氨酯树脂中，异氰酸酯组分、多元醇组分和扩链剂组分的比例可根据各自的分子量或由其制备的透光区所希望的物性等进行各种改变而得到。为了得到抛光特性优异的抛光区，相对于多元醇组分和扩链剂的总官能团(羟基+氨基)数目，异氰酸酯组分的异氰酸酯基的数目优选为0. 95-1. 15，进ー步优选为0. 99-1. 10。所述聚氨酯树脂可通过与所述方法相同的方法进行制备。此外，根据需要，也可向聚氨酯树脂添加抗氧化剂等的稳定剂、表面活性剤、润滑剂、顔料、固体珠或水溶性颗粒或乳液颗粒等填料、抗静电剂、磨粒、其他的添加剤。抛光区优选为微小发泡体。通过制成微小发泡体，能够在表面的微孔中保持浆料，井能够提高抛光速度。对于所述聚氨酯树脂微小发泡的方法没有特殊限制，可以列举例如通过添加空心微珠的方法、机械发泡法和化学发泡法等使其发泡的方法等。此外，可结合使用各方法，但特别优选使用作为聚烷基硅氧烷与聚醚的共聚物的硅氧烷类表面活性剂的机械发泡法。作为该硅氧烷类表面活性剂，可以例示SH-192、L-5340 (東レダウコーニングシリコン(DowCorning Toray Co.，Ltd.)制造)等作为优选的化合物。以下对微小气泡类型的聚氨酯发泡体的制备方法的实例进行说明。采用的聚氨酯发泡体的制备方法具有以下步骤。
I)制作异氰酸酯封端的预聚物的气泡分散液的发泡步骤向异氰酸酯封端的预聚物(第I组分)中添加硅氧烷类表面活性剤，在非反应性气体存在的状态下进行搅拌，使非反应性气体作为微小气泡分散而成为气泡分散液。所述预聚物在常温下为固体的情况下，预热至合适的温度、熔融后使用。2 )固化剂(扩链剂)混合步骤在上述气泡分散液中添加扩链剂(第2组分)，混合、搅拌后成为发泡反应液。3)铸造步骤将上述发泡反应液注入模具中。4)固化步骤将注入模具中的发泡反应液加热，使其反应固化。作为用于形成微小气泡而使用的非反应性气体，优选非可燃性气体，具体可以例示氮气、氧气、ニ氧化碳、氦气或氩气等惰性气体或它们的混合气体，使用经干燥除去了水分的空气在成本上也是最优选的。作为使非反应性气体成为微小气泡状并分散至含有硅氧烷类表面活性剂的异氰酸酯封端的预聚物中的搅拌设备，可没有特殊限制地使用公知的搅拌设备，具体可以例示均化器、溶解器、双轴行星式混合器(planetary mixer)等。对于搅拌设备的搅拌叶片的形状没有特殊的限制，但如果使用ホィッパー型搅拌叶片，可以得到微小气泡，因此优选。此外，在搅拌步骤中制作气泡分散液的搅拌和在混合步骤中添加扩链剂后混合的搅拌，优选的方式是使用不同的搅拌设备。特别是在混合步骤中的搅拌可以不是形成气泡的搅拌，优选使用不会卷入大气泡的搅拌设备。作为这种搅拌设备，优选为行星式混合器。搅拌步骤和混合步骤的搅拌设备可以使用相同的搅拌设备，根据需要在进行搅拌叶片的转速调整等搅拌条件的调整后使用也是优选的。在所述聚氨酯发泡体的制备方法中，对发泡反应液注入模具中并反应至不能流动的发泡体进行加热并后固化，具有使发泡体的物理特性得到改善的效果，非常优选。也可作为通过将发泡反应液注入模具中后立即放入加热烘箱中来进行后固化的条件，在这种条件下不能立即向反应组分传输热量，因此气泡直径不会变大。如果固化反应是在常压下进行，则气泡形状稳定，因此优选。在所述聚氨酯树脂的制备中，也可使用叔胺类、有机锡类等公知的促进聚氨酯反应的催化剂。对于催化剂的种类和添加量，在混合过程后考虑注入指定形状的模具的流动时间而进行选择。所述聚氨酯发泡体的制备，可以为向容器中计量加入各组分并搅拌的间歇式，也可以为向搅拌设备连续地供应各组分和非反应性气体并搅拌、送出气泡分散液后制备成形品的连续生产式。抛光区通过将如上所述制作的聚氨酯发泡体切割成指定的尺寸而制备。抛光区优选在与晶片接触的抛光侧表面上设置用于保持和更新浆料的凹凸结构(沟、孔)。在抛光区通过微小发泡体而形成的情况下，抛光表面上有多个开ロ，具有保持浆料的作用，但为了更有效地进行浆料的保持和浆料的更新，而且为了防止由晶片的吸附导致的检测错误的诱发或晶片的破坏或抛光效率的降低，优选在抛光侧表面上具有凹凸结构。凹凸结构为保持和更新浆料的表面形状即可，没有特殊限制，可以列举例如XY格子沟、同心圆形沟、通孔、非通孔、多边棱柱、圆柱、螺旋形沟、偏心圆形沟、放射形沟、和这些沟的组合的形状。此外，对于沟间距、沟宽度、沟深等也没有特殊限制，可适当地选择而形成。此夕卜，这些凹凸结构的规则性中有些是普遍的，但为了得到期望的浆料的保持和更新性，也可 以每隔一定范围改变沟间距、沟宽度、沟深等。对于抛光区的厚度没有特殊的限制，通常为0. 8-4mm，优选为I. 5-2. 5mm。作为制作所述厚度的抛光区的方法，可以列举使用带锯方式或刨机方式的切片机将所述微小发泡体块切割成指定厚度的方法，将树脂注入具有指定厚度腔室的模具中使其固化的方法，和使用涂布技术或片材成形技术的方法等。缓冲层补充抛光区的特性。在CMP中，为了兼备处于折中关系的平面性和均匀性二者，缓冲层是必须的。平面性是指，具有在图案形成时产生的微小凹凸的被抛光材料在进行抛光吋，图案部分的平坦性；均匀性是指，被抛光材料整体的均匀性。通过抛光区的特性，进行平面性改善，通过缓冲层的特性，进行均匀性改善。在本发明的抛光垫中，优选使用比抛光区柔软的缓冲层。对于所述缓冲层的形成材料没有特殊限制，可以列举例如聚酯无纺布、尼龙无纺布、丙烯酸无纺布等纤维无纺布，浸溃了聚氨酯的聚酯无纺布等树脂浸溃无纺布，聚氨酯泡沫、聚こ烯泡沫等高分子树脂发泡体，丁ニ烯橡胶、异戊ニ烯橡胶等橡胶性树脂，和光敏树月旨等。对于本发明抛光垫的制备方法没有特殊的限制。例如，可通过下述方法制备将设有开ロ部的抛光区和设有通孔的缓冲层以开ロ部和通孔重合的方式分别粘合于双面胶带的粘合剂层上，其后，将透光区粘合于抛光区开ロ部内的粘合剂层上，并将透光构件粘合于缓冲层的通孔内的粘合剂层上。在所述抛光垫的制备方法中，对于在抛光区形成开ロ部、在缓冲层形成通孔的手段没有特殊的限制，可以列举例如借助切割工具的加压或研磨方法，借助碳酸激光等的利用激光的方法，将原料注入具有开ロ部或通孔形状的模具中并使其固化而形成的方法等。另外，对于开ロ部和通孔的大小或形状没有特殊限制。双面胶带具有在无纺布或膜等基材的两面上设置粘合剂层的一般结构，一般被称为双面胶带。作为粘合剂层的组成，可以列举例如橡胶类粘合剂或丙烯酸类粘合剂等。通常，在双面胶带的粘合剂层上设置剥离片。为了使光学終点检测精度不会降低，透光构件优选由与透光区具有相同透光率的材料形成，可以列举例如玻璃、透光树脂膜等。特别优选使用由与透光区相同的材料形成的树脂膜。对于透光构件的厚度没有特殊限制，但如果考虑透光率，则优选尽可能薄的。作为透光构件，优选使用经抗反射处理和/或光散射处理的树脂膜。抗反射处理可通过例如在膜上施用折射率低于该膜的抗反射膜而进行。作为抗反射膜的形成材料，可以列举例如紫外线固化型丙烯酸树脂等树脂类材料、胶体ニ氧化硅等无机颗粒分散于树脂中的混合类材料、使用四こ氧基硅烷、四こ醇钛等金属醇盐的溶胶-凝胶类材料等。此外，还可使用为了赋予膜表面防污性而含有氟基的各材料。光散射处理可通过例如借助喷沙方式或轧纹加工方式的粗糙化方法、透明颗粒的混合方式等适合的方式在膜表面上形成微小凹凸结构而进行。此外，也可在膜上另外设置光散射膜。作为所述微粒，可以列举例如平均粒径为0. 5-50 u m的ニ氧化硅、氧化铝、ニ氧化钛、氧化锆、氧化錫、氧化铟、氧化镉、氧化锑等无机类微粒，由交联或未交联的聚合物等形成的有机类微粒(含有微珠)等。
此外，作为透光构件，可以使用经防污处理的树脂膜。防污处理可通过例如在膜上施用氟树脂被膜而进行。此外，作为透光构件，可以使用具有通带功能的树脂膜。通带功能是指，使多色光中特定波长的光选择性地透过，其他波长的光被阻挡(反射、吸收)的功能。作为具有通带功能的树脂膜，可以列举例如玻璃纸等有色膜。在缓冲层的与台版粘合的面上可以设置双面胶带。半导体器件经使用所述抛光垫对半导体晶片的表面进行抛光的步骤而制备。半导体晶片一般是指，在硅晶片上层叠布线金属和氧化膜而形成的材料。对于半导体晶片的抛光方法、抛光设备没有特殊限制，例如可以使用如图I所示具有支撑抛光垫I的抛光平台2、支撑半导体晶片4的支撑台5 (抛光头)和用于对晶片进行均匀加压的背衬材料、以及抛光剂3的供给机构的抛光设备等进行。抛光垫I例如通过双面胶带粘贴而安装于抛光平台2上。抛光平台2和支撑台5，以使各自支撑的抛光垫I和半导体晶片4相対的方式设置，并分别具有旋转轴6、7。此外，在支撑台5的侧面设置用于将半导体晶片4压在抛光垫I的加压机构。抛光时，使抛光平台2和支撑台5旋转的同吋，将半导体晶片4压在抛光垫I上，一边供给浆料ー边进行抛光。对于浆料的流量、抛光负荷、抛光平台旋转数和晶片旋转数没有特殊限制，可进行适当调整。由此，将这种半导体晶片4的表面的突出部分除去而抛光为平坦状。其后，通过切害I]、粘结、包装等制备半导体器件。半导体器件可用于运算处理设备或存储器等。
实施例以下，对具体地示出本发明构成和效果的实施例等进行说明。实施例I[透光区的制作]将128重量份的由己ニ酸和己ニ醇和こニ醇组成的聚酯多元醇(数均分子量2400)和30重量份的1，4- 丁ニ醇混合，调节温度至70°C。向该混合液中加入100重量份的预先调节温度至70°C的4，4’ - ニ苯基甲烷ニ异氰酸酷，搅拌约I分钟。然后，向温度保持为100°C的容器中注入该混合液，在100°C下进行8小时的后固化而制备聚氨酯树脂。使用制备的聚氨酯树脂进行注射成型来制备透光区(长56mm、宽20mm、厚I. 25mm)。[抛光区的制作]在反应容器内，将100重量份的聚醚类预聚物(ュニ ロイヤル(Uni Royal)公司制造、アジプレンL -325，NCO浓度2. 22meq/g)和3重量份的硅氧烷类表面活性剂(東レダウコ 一ニングシリコ一ン公司(Dow Corning Toray Silicone Co. , Ltd.)制造，SH-192)混合，调节温度至80°C。使用搅拌叶片，以转速900rpm剧烈搅拌约4分钟以在反应体系内混入气泡。向其中加入26重量份的预先在120°C下熔融的4，4’-亚甲基双(邻氯苯胺)(イハラケミ力ル公司(Ihara Chemical Industry Co. , Ltd.)制造，イハラキユアミンMT)。其后，继续搅拌约I分钟，然后将反应溶 液注入盘型敞ロ模具中。在该反应溶液的流动性消失的时候放入烘箱内，在110°C下进行6小时的后固化，得到聚氨酯发泡体块。使用带锯型切片机(フュッヶン(Fecken-Kirfel)公司制造)切割该聚氨酯发泡体块，得到聚氨酯发泡体片(比重0.86、D硬度52度)。然后使用磨光机(アミテック(AMITECK)公司制造)将该片进行表面磨光至指定厚度，成为厚度精度经调解的片材(片厚度1. 27mm)。在该经磨光处理的片表面上，使用沟加工机(东邦钢机公司制造)进行同心圆状的沟加工(沟宽度0. 25mm、沟深度0. 45mm、沟间距1. 5mm)。将该片冲压至直径60cm大小，然后，在距离经冲压的片中心约12cm位置处形成开ロ部(56mm x 20mm)而制备抛光区。[抛光垫的制作]在与制备的抛光区的沟加工面相反ー侧的表面上使用覆膜机，粘贴双面胶带(积水化学エ业公司制造，ダブルタックテープ)来制作具有双面胶带的抛光区。在表面经磨光、并由经过电晕处理的聚こ烯泡沫(東レ公司(TorayIndustries, Inc.)制造、トーレぺフ、厚度0. 8mm)所形成的缓冲层的一面(抛光平台侧的表面)上使用覆膜机，粘贴双面胶带以使其粘贴于抛光平台，并冲压至直径60cm大小而制作具有双面胶带的缓冲层。在距离具有双面胶带的缓冲层中心约12cm位置处形成通孔(50_X14mm)n将具有双面胶带的抛光区和具有双面胶带的缓冲层以开ロ部和通孔重合的方式进行粘合，进而将制作的透光区粘合在开ロ部内的粘合剂层上。之后，将透光构件(聚对苯ニ甲酸こニ醇酯膜,长50mm、宽14mm、厚50 y m)粘合在通孔内的粘合剂层上来制作抛光垫。实施例2[抛光垫的制作]将在两面上具有由聚对苯ニ甲酸こニ醇酯形成的脱模膜(厚38i!m)的双面胶带(积水化学エ业公司制造，ダブルタックテープ)的一面的脱模膜剥离而使粘合剂层露出，使用覆膜机将该粘合剂层粘合于在实施例I中制作的抛光区的沟加工面的相反侧的表面上来制作具有双面胶带的抛光区。在具有双面胶带的抛光区的开ロ部内的粘合剂层上，粘合实施例I中制作的透光区来制作具有双面胶带的抛光层。之后，在与所述双面胶带的另一面的脱模膜的所述透光区对应的部分上，使用汤姆森刀片对其进行切割而形成透光构件(50mm X 14mm),剥离透光构件之外的脱模膜而使粘合剂层露出。在表面经磨光、并由经过电晕处理的聚こ烯泡沫(東レ公司(TorayIndustries, Inc.)制造、トーレぺフ、厚度0. 8mm)所形成的缓冲层的一面(抛光平台侧的表面)上使用覆膜机，并粘贴双面胶带以使其粘贴于抛光平台，冲压至直径60cm大小而制作具有双面胶带的缓冲层。在距离具有双面胶带的缓冲层中心约12cm位置处形成通孔(50_X14mm)n然后，在所述具有双面胶带的抛光层露出的粘合剂层上，以透光构件和通孔重合的方式粘合所述具有双面胶带的缓冲层来制作抛光垫。
实施例3除了使用抗反射膜(日油(股份有限)公司制造，リァルック)作为透光构件之外，用与实施例I相同的方法制作抛光垫。对比例I除了未将透光构件粘合于通孔内的粘合剂层上之外，用与实施例I相同的方法制作抛光垫。评价方法使用作为抛光设备的SPP600S (网本工作机械公司制造)，将制作的抛光垫粘合于抛光平台上。随后，将8英寸的样品晶片进行I小时抛光。抛光条件为，在抛光过程中以150ml/分钟的流量添加作为浆料的ニ氧化硅浆料(SS12，キャボッ卜(Ca bot)公司制造)。抛光负荷为350g/cm2,抛光平台转速为35rpm,晶片转速为30rpm。之后,将抛光垫从抛光平台上剥离，目测观察在缓冲层的通孔内的透光构件或粘合剂层上是否有废料粘附，以及该表面是否粗糙。在实施例1-3的抛光垫上，未观察到有废料粘附或表面粗糙的现象。另ー方面，在对比例I的抛光垫上，观察到有废料粘附和表面粗糙的现象。认为是在制作抛光垫时和进行抛光操作时，细尘等粘附在粘合剂层上。此外，也认为是在将抛光垫粘附于抛光平台时或在抛光操作中，粘合剂层接触或粘贴于抛光平台，使该表面变粗糙。エ业的可利用性本发明的抛光垫可用于对透镜、反射镜等光学材料或硅晶片、硬盘用的玻璃基板、铝基板和常规的金属抛光加工等要求高度表面平坦性的材料的平坦化加工中。本发明的抛光垫可特别合适地用于将硅晶片以及在其上形成氧化层、金属层等的器件在进ー步层叠并形成这些氧化层或金属层之前的平坦化过程。
权利要求
1.一种抛光垫，其特征为在使具有抛光区和透光区的抛光层与具有通孔的缓冲层以所述透光区和所述通孔重合的方式通过双面胶带而层叠的抛光垫中，透光构件粘贴于所述通孔内的双面胶带的粘合剂层上。
2.权利要求I的抛光垫，所述透光构件为经抗反射处理和/或光散射处理的树脂膜。
3.权利要求I的抛光垫，所述透光构件为经防污处理的树脂膜。
4.权利要求I的抛光垫，所述透光构件为具有通带功能的树脂膜。
5.半导体器件的制备方法，其包括使用权利要求I的抛光垫对半导体晶片表面进行抛光的步骤。
全文摘要
本发明的目的在于提供一种抛光垫(1)，其可在抛光状态下高精度地进行光学终点检测，即使在长时间使用的情况下也能防止浆料从抛光层(10)一侧泄漏至缓冲层(12)一侧。此外，本发明的目的还在于提供使用该抛光垫的半导体器件的制备方法。本发明抛光垫的特征为，在使具有抛光区(8)和透光区(9)的抛光层与具有通孔(11)的缓冲层以所述透光区和所述通孔重合的方式通过双面胶带(15)而层叠的抛光垫中，透光构件(16)粘贴于所述通孔内的双面胶带的粘合剂层(14)上。
文档编号B24B37/20GK102712074SQ201180006998
公开日2012年10月3日 申请日期2011年4月7日 优先权日2010年4月15日
发明者木村毅 申请人:东洋橡胶工业株式会社