拋光墊的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及可以穩定且以高拋光效率進行透鏡、反射鏡等光學材料或硅晶片、硬 盤用玻璃基板、鋁基板及一般的金屬拋光加工等要求高度表面平坦性的材料的平坦化加工 的拋光墊。本發明的拋光墊特別適合用于對硅晶片及其上形成了氧化物層、金屬層等的器 件在進一步層疊、形成這些氧化物層或金屬層之前進行平坦化的步驟。
【背景技術】
[0002] 作為要求高度表面平坦性材料的代表，可以列舉用于制造半導體集成電路（1C、 LSI)的稱為硅晶片的單晶硅圓盤。硅晶片在IC、LSI等的制造步驟中，為了形成用于形成電 路的各種薄膜的可靠的半導體連接，要求在層疊、形成氧化物層或金屬層的各步驟中，對表 面高精度地平坦地進行加工。在這種拋光加工步驟中，通常將拋光墊固定在稱為壓板的可 旋轉的支撐圓盤上，將半導體晶片等加工物固定在拋光頭上。然后，通過雙方的運動，在壓 板與拋光頭之間產生相對速度，進一步通過將包含磨粒的拋光漿料連續地供給至拋光墊， 從而實行拋光操作。
[0003] 作為拋光墊的拋光特性，要求被拋光材料的平坦性（平面性）及面內均勻性優異、 拋光速度大。被拋光材料的平坦性及面內均勻性可以通過使拋光層高彈性率化而在一定程 度上改善。另外，拋光速度可以通過含有氣泡的發泡體的漿料保持量增大而提高。
[0004]例如，專利文獻1公開了一種拋光布，其是為了將具有垂直錯位的被平坦化材料 進行平坦化所使用的拋光布，其特征在于，其具有拋光面部分表面硬度不同的部分，該部分 表面硬度不同的部分通過構成表面部的樹脂的相分離而形成。
[0005] 另外，專利文獻2公開了一種拋光墊，其為用于平坦化的拋光墊，其特征在于，其 含有彈性體性聚合物分散于當中的、具有超過室溫的玻璃化轉變溫度的聚合物基體，其中 所述彈性體性聚合物在至少一個方向具有至少〇. 1 ym的平均長度，構成拋光墊的1-45容 量％并具有不足室溫的玻璃化轉變溫度。
[0006] 若考慮向下一代元件擴展，則需要能夠進一步提高平坦性的高硬度的拋光墊。為 了提高平坦性，可以使用無發泡類的硬的拋光墊。但是，在使用這種硬的墊的情況下，存在 容易在被拋光材料的被拋光面產生劃痕（傷痕）的問題。
[0007] 專利文獻3公開了一種Cu膜拋光用拋光墊，其以抑制劃痕的產生為目的，為具有 包含聚氨酯樹脂發泡體的拋光層的Cu膜拋光用拋光墊，其特征在于，所述聚氨酯樹脂發泡 體為含有異氰酸酯成分和高分子量多元醇成分作為原料成分的異氰酸酯封端預聚物與增 鏈劑的反應固化物，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] 專利文獻4公開了一種拋光墊，其特征在于，拋光墊具有拋光層，其中，所述拋光 層由聚氨酯原料組合物的反應固化體形成，所述聚氨酯原料組合物含有：由異氰酸酯成分 及含有聚酯類多元醇的預聚物原料組合物（a)反應而得到的異氰酸酯封端預聚物（A)、由 異氰酸酯成分及含有聚醚類多元醇的預聚物原料組合物（b)反應而得到的異氰酸酯封端 預聚物（B)、及增鏈劑，所述反應固化體具有相分離結構。記載了該拋光墊拋光速度大，平坦 化特性優異，能夠抑制劃痕的產生。
[0009] 現有技術文獻：
[0010] 專利文獻
[0011] 專利文獻1 :特開平8-11050號公報
[0012] 專利文獻2 :特開2008-173760號公報
[0013] 專利文獻3 :特開2007-42923號公報
[0014] 專利文獻4 :特開2011-194563號公報
【發明內容】
[0015] 發明要解決的課題
[0016] 本發明的目的在于，提供一種拋光墊，其具備具有3相分離結構的拋光層，拋光速 度大，平坦化特性優異，能夠抑制劃痕的產生。另外，目的還在于提供一種使用該拋光墊的 半導體器件的制造方法。
[0017] 解決課題的方法
[0018] 本發明者們為了解決所述課題而反復努力研宄，結果發現通過以下所示的拋光墊 能夠達成上述目的，從而完成了本發明。
[0019] 即，本發明涉及一種拋光墊，其特征在于，拋光墊具有拋光層，其中，所述拋光層由 聚氨酯原料組合物的反應固化體形成，所述聚氨酯原料組合物含有：
[0020] 異氰酸酯封端預聚物（A)，其由異氰酸酯成分及含有聚酯類多元醇的預聚物原料 組合物（a)反應而得到；
[0021] 異氰酸酯封端預聚物（B)，其由異氰酸酯成分及含有聚醚類多元醇的預聚物原料 組合物（b)反應而得到；及
[0022] 增鏈劑，
[0023] 所述聚醚類多元醇包括數均分子量1000以下的聚醚類多元醇（C)及數均分子量 1900以上的聚醚類多元醇（D)，
[0024] 所述反應固化體具有3相分離結構。
[0025] 本發明者們發現，通過著眼于聚酯類多元醇和聚醚類多元醇互不相溶的性質，使 用分別合成的所述異氰酸酯封端預聚物（A)、所述異氰酸酯封端預聚物（B)作為原料，使其 與增鏈劑等反應并固化，可得到宏觀的具有3相分離結構的反應固化體。而且，發現通過用 該反應固化體形成拋光層，能夠得到與專利文獻4中記載的具有2相分離結構的拋光墊相 比，拋光速度大、平坦化特性優異、能夠抑制劃痕的產生的拋光墊。詳細地，所述拋光層通過 使用調節器的修整處理（切削處理）可以非常良好地進行表面打磨，由此提高拋光性能，因 此拋光速度非常大。另外，由于所述拋光層作為整體具有非常高的硬度，因此平坦化特性優 異，而且由于具有由部分相分離引起的低硬度的區域，因此能夠有效地抑制劃痕的產生。
[0026] 若聚醚類多元醇（C)的數均分子量超過1000,則由于不形成3相分離結構，表面打 磨性降低，因此無法使拋光速度增大。另外，在聚醚類多元醇（D)的數均分子量不足1900 的情況下，也由于不形成3相分離結構，表面打磨性降低，因此無法使拋光速度增大。
[0027] 優選地，所述3相分離結構具有第1島部和第2島部和海部，第1島部的平均最大 長度為〇. 05-100 y m，第2島部的平均最大長度為0. 05-100 y m。在3相分離結構為具有第 1島部和第2島部和海部的海島結構的情況下，會進一步提高上述效果。第1島部為軟質 相，第2島部為結晶相，海部為硬質相。認為由以異氰酸酯封端預聚物（A)為主成分的反應 固化體形成第1島部；在以異氰酸酯封端預聚物（B)為主成分的反應固化體之中，由聚醚類 多元醇（D)成分形成第2島部，在以異氰酸酯封端預聚物（B)為主成分的反應固化體之中， 由聚醚類多元醇（D)成分以外的固化部分形成海部。作為結晶相的第2島部非常脆，容易 脫離。因此，認為通過修整處理非常良好地進行了表面打磨，拋光速度變大。另外，認為由 于第1島部與海部相比為軟質的，因此有效地抑制了劃痕的產生。
[0028] 在第1島部的平均最大長度不足0. 05ym的情況下，存在劃痕的抑制效果變得不 充分的傾向。另一方面，在超過100 y m的情況下，存在平坦化特性惡化的傾向。
[0029] 在第2島部的平均最大長度不足0. 05 ym的情況下，由于修整獲得的表面打磨性 變得不充分，因此存在拋光速度難以變大的傾向。另一方面，在超過100 u m的情況下，由于 耐磨損性降低，因此存在墊壽命變短的傾向。
[0030] 聚醚類多元醇（D)的含量相對于所述預聚物原料組合物（a)及（b)中所含有的高 分子量多元醇總重量優選為4-50重量％。在聚醚類多元醇（D)的含量不足4重量％的情 況下，存在難以形成具有3相分離結構的反應固化體的傾向。另一方面，在超過50重量％ 的情況下，由于結晶相的比例變多、耐磨損性降低，因此存在墊壽命變短的傾向。
[0031] 聚醚類多元醇（C)的含量相對于100重量份聚醚類多元醇（D)優選為100-1000重 量份。在聚醚類多元醇（C)的含量不足100重量份的情況下，由于結晶相的比例變多、耐磨 損性降低，因此存在墊壽命變短的傾向，在超過1000重量份的情況下，存在難以形成具有3 相分離結構的反應固化體的傾向。
[0032] 就聚氨酯原料組合物而言，相對于100重量份異氰酸酯封端預聚物（A)，優選含有 50-500重量份異氰酸酯封端預聚物（B)。在異氰酸酯封端預聚物（B)不足50重量份的情 況下，難以形成具有3相分離結構的反應固化體，在超過500重量份的情況下，軟質相的比 例變多，存在平坦化特性惡化的傾向。
[0033] 聚酯類多元醇優選為選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種。另外，聚醚類多元醇（C)及（D)優選為聚四亞甲基醚 二醇。
[0034]進一步地，本發明涉及一種半導體器件的制造方法，包括使用所述拋光墊對半導 體晶片表面進行拋光的步驟。
【附圖說明】
[0035] 圖1是示出CMP拋光中使用的拋光裝置的一例的概略結構圖。
[0036] 圖2是用掃描型探針顯微鏡對實施例1中制作的拋光層的表面測定的圖像 (30ymX30iim及5ymX5iim)〇
[0037] 圖3是用掃描型探針顯微鏡對實施例2中制作的拋光層的表面測定的圖像 (30ymX30iim及5ymX5iim)〇
【具體實施方式】
[0038]本發明的拋光墊具有包含聚氨酯樹脂的拋光層。本發明的拋光墊可以僅是所述拋 光層，也可以是拋光層和其他的層（例如緩沖層等）的層疊體。
[0039] 聚氨酯樹脂由于