抛光垫的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及可以稳定且以高抛光效率进行透镜、反射镜等光学材料或硅晶片、硬 盘用玻璃基板、铝基板及一般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 的抛光垫。本发明的抛光垫特别适合用于对硅晶片及其上形成了氧化物层、金属层等的器 件在进一步层叠、形成这些氧化物层或金属层之前进行平坦化的步骤。
【背景技术】
[0002] 作为要求高度表面平坦性材料的代表，可以列举用于制造半导体集成电路（1C、 LSI)的称为硅晶片的单晶硅圆盘。硅晶片在IC、LSI等的制造步骤中，为了形成用于形成电 路的各种薄膜的可靠的半导体连接，要求在层叠、形成氧化物层或金属层的各步骤中，对表 面高精度地平坦地进行加工。在这种抛光加工步骤中，通常将抛光垫固定在称为压板的可 旋转的支撑圆盘上，将半导体晶片等加工物固定在抛光头上。然后，通过双方的运动，在压 板与抛光头之间产生相对速度，进一步通过将包含磨粒的抛光浆料连续地供给至抛光垫， 从而实行抛光操作。
[0003] 作为抛光垫的抛光特性，要求被抛光材料的平坦性（平面性）及面内均匀性优异、 抛光速度大。被抛光材料的平坦性及面内均匀性可以通过使抛光层高弹性率化而在一定程 度上改善。另外，抛光速度可以通过含有气泡的发泡体的浆料保持量增大而提高。
[0004]例如，专利文献1公开了一种抛光布，其是为了将具有垂直错位的被平坦化材料 进行平坦化所使用的抛光布，其特征在于，其具有抛光面部分表面硬度不同的部分，该部分 表面硬度不同的部分通过构成表面部的树脂的相分离而形成。
[0005] 另外，专利文献2公开了一种抛光垫，其为用于平坦化的抛光垫，其特征在于，其 含有弹性体性聚合物分散于当中的、具有超过室温的玻璃化转变温度的聚合物基体，其中 所述弹性体性聚合物在至少一个方向具有至少〇. 1 ym的平均长度，构成抛光垫的1-45容 量％并具有不足室温的玻璃化转变温度。
[0006] 若考虑向下一代元件扩展，则需要能够进一步提高平坦性的高硬度的抛光垫。为 了提高平坦性，可以使用无发泡类的硬的抛光垫。但是，在使用这种硬的垫的情况下，存在 容易在被抛光材料的被抛光面产生划痕（伤痕）的问题。
[0007] 专利文献3公开了一种Cu膜抛光用抛光垫，其以抑制划痕的产生为目的，为具有 包含聚氨酯树脂发泡体的抛光层的Cu膜抛光用抛光垫，其特征在于，所述聚氨酯树脂发泡 体为含有异氰酸酯成分和高分子量多元醇成分作为原料成分的异氰酸酯封端预聚物与增 链剂的反应固化物，且所述高分子量多元醇成分含有30重量％以上聚酯多元醇。
[0008] 专利文献4公开了一种抛光垫，其特征在于，抛光垫具有抛光层，其中，所述抛光 层由聚氨酯原料组合物的反应固化体形成，所述聚氨酯原料组合物含有：由异氰酸酯成分 及含有聚酯类多元醇的预聚物原料组合物（a)反应而得到的异氰酸酯封端预聚物（A)、由 异氰酸酯成分及含有聚醚类多元醇的预聚物原料组合物（b)反应而得到的异氰酸酯封端 预聚物（B)、及增链剂，所述反应固化体具有相分离结构。记载了该抛光垫抛光速度大，平坦 化特性优异，能够抑制划痕的产生。
[0009] 现有技术文献：
[0010] 专利文献
[0011] 专利文献1 :特开平8-11050号公报
[0012] 专利文献2 :特开2008-173760号公报
[0013] 专利文献3 :特开2007-42923号公报
[0014] 专利文献4 :特开2011-194563号公报
【发明内容】
[0015] 发明要解决的课题
[0016] 本发明的目的在于，提供一种抛光垫，其具备具有3相分离结构的抛光层，抛光速 度大，平坦化特性优异，能够抑制划痕的产生。另外，目的还在于提供一种使用该抛光垫的 半导体器件的制造方法。
[0017] 解决课题的方法
[0018] 本发明者们为了解决所述课题而反复努力研宄，结果发现通过以下所示的抛光垫 能够达成上述目的，从而完成了本发明。
[0019] 即，本发明涉及一种抛光垫，其特征在于，抛光垫具有抛光层，其中，所述抛光层由 聚氨酯原料组合物的反应固化体形成，所述聚氨酯原料组合物含有：
[0020] 异氰酸酯封端预聚物（A)，其由异氰酸酯成分及含有聚酯类多元醇的预聚物原料 组合物（a)反应而得到；
[0021] 异氰酸酯封端预聚物（B)，其由异氰酸酯成分及含有聚醚类多元醇的预聚物原料 组合物（b)反应而得到；及
[0022] 增链剂，
[0023] 所述聚醚类多元醇包括数均分子量1000以下的聚醚类多元醇（C)及数均分子量 1900以上的聚醚类多元醇（D)，
[0024] 所述反应固化体具有3相分离结构。
[0025] 本发明者们发现，通过着眼于聚酯类多元醇和聚醚类多元醇互不相溶的性质，使 用分别合成的所述异氰酸酯封端预聚物（A)、所述异氰酸酯封端预聚物（B)作为原料，使其 与增链剂等反应并固化，可得到宏观的具有3相分离结构的反应固化体。而且，发现通过用 该反应固化体形成抛光层，能够得到与专利文献4中记载的具有2相分离结构的抛光垫相 比，抛光速度大、平坦化特性优异、能够抑制划痕的产生的抛光垫。详细地，所述抛光层通过 使用调节器的修整处理（切削处理）可以非常良好地进行表面打磨，由此提高抛光性能，因 此抛光速度非常大。另外，由于所述抛光层作为整体具有非常高的硬度，因此平坦化特性优 异，而且由于具有由部分相分离引起的低硬度的区域，因此能够有效地抑制划痕的产生。
[0026] 若聚醚类多元醇（C)的数均分子量超过1000,则由于不形成3相分离结构，表面打 磨性降低，因此无法使抛光速度增大。另外，在聚醚类多元醇（D)的数均分子量不足1900 的情况下，也由于不形成3相分离结构，表面打磨性降低，因此无法使抛光速度增大。
[0027] 优选地，所述3相分离结构具有第1岛部和第2岛部和海部，第1岛部的平均最大 长度为〇. 05-100 y m，第2岛部的平均最大长度为0. 05-100 y m。在3相分离结构为具有第 1岛部和第2岛部和海部的海岛结构的情况下，会进一步提高上述效果。第1岛部为软质 相，第2岛部为结晶相，海部为硬质相。认为由以异氰酸酯封端预聚物（A)为主成分的反应 固化体形成第1岛部；在以异氰酸酯封端预聚物（B)为主成分的反应固化体之中，由聚醚类 多元醇（D)成分形成第2岛部，在以异氰酸酯封端预聚物（B)为主成分的反应固化体之中， 由聚醚类多元醇（D)成分以外的固化部分形成海部。作为结晶相的第2岛部非常脆，容易 脱离。因此，认为通过修整处理非常良好地进行了表面打磨，抛光速度变大。另外，认为由 于第1岛部与海部相比为软质的，因此有效地抑制了划痕的产生。
[0028] 在第1岛部的平均最大长度不足0. 05ym的情况下，存在划痕的抑制效果变得不 充分的倾向。另一方面，在超过100 y m的情况下，存在平坦化特性恶化的倾向。
[0029] 在第2岛部的平均最大长度不足0. 05 ym的情况下，由于修整获得的表面打磨性 变得不充分，因此存在抛光速度难以变大的倾向。另一方面，在超过100 u m的情况下，由于 耐磨损性降低，因此存在垫寿命变短的倾向。
[0030] 聚醚类多元醇（D)的含量相对于所述预聚物原料组合物（a)及（b)中所含有的高 分子量多元醇总重量优选为4-50重量％。在聚醚类多元醇（D)的含量不足4重量％的情 况下，存在难以形成具有3相分离结构的反应固化体的倾向。另一方面，在超过50重量％ 的情况下，由于结晶相的比例变多、耐磨损性降低，因此存在垫寿命变短的倾向。
[0031] 聚醚类多元醇（C)的含量相对于100重量份聚醚类多元醇（D)优选为100-1000重 量份。在聚醚类多元醇（C)的含量不足100重量份的情况下，由于结晶相的比例变多、耐磨 损性降低，因此存在垫寿命变短的倾向，在超过1000重量份的情况下，存在难以形成具有3 相分离结构的反应固化体的倾向。
[0032] 就聚氨酯原料组合物而言，相对于100重量份异氰酸酯封端预聚物（A)，优选含有 50-500重量份异氰酸酯封端预聚物（B)。在异氰酸酯封端预聚物（B)不足50重量份的情 况下，难以形成具有3相分离结构的反应固化体，在超过500重量份的情况下，软质相的比 例变多，存在平坦化特性恶化的倾向。
[0033] 聚酯类多元醇优选为选自聚己二酸乙二醇酯二醇、聚己二酸丁二醇酯二醇、及聚 己二酸己二醇酯二醇中的至少一种。另外，聚醚类多元醇（C)及（D)优选为聚四亚甲基醚 二醇。
[0034]进一步地，本发明涉及一种半导体器件的制造方法，包括使用所述抛光垫对半导 体晶片表面进行抛光的步骤。
【附图说明】
[0035] 图1是示出CMP抛光中使用的抛光装置的一例的概略结构图。
[0036] 图2是用扫描型探针显微镜对实施例1中制作的抛光层的表面测定的图像 (30ymX30iim及5ymX5iim)〇
[0037] 图3是用扫描型探针显微镜对实施例2中制作的抛光层的表面测定的图像 (30ymX30iim及5ymX5iim)〇
【具体实施方式】
[0038]本发明的抛光垫具有包含聚氨酯树脂的抛光层。本发明的抛光垫可以仅是所述抛 光层，也可以是抛光层和其他的层（例如缓冲层等）的层叠体。
[0039] 聚氨酯树脂由于