專利名稱：拋光墊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及拋光用墊及使用所述拋光用墊拋光半導(dǎo)體基板的方法。更詳細(xì)地說，涉及用于機(jī)械性平整半導(dǎo)體基板上形成的絕緣層的表面及金屬布線的表面的拋光墊。
CMP裝置一般地由保持被處理物半導(dǎo)體晶片的拋光頭、用于對被處理物進(jìn)行拋光處理的拋光墊、保持所述拋光墊的拋光平臺構(gòu)成。半導(dǎo)體晶片的拋光處理按如下進(jìn)行，即使用由拋光劑和藥液組成的漿液，使半導(dǎo)體晶片和拋光墊進(jìn)行相對運(yùn)動(dòng)，由此除去半導(dǎo)體晶片的表面的層突出的部分，從而使晶片表面層光滑。半導(dǎo)體晶片的拋光速度例如對半導(dǎo)體晶片的主面上成膜的二氧化硅(SiO2)膜，與半導(dǎo)體晶片和拋光墊的相對速度及負(fù)載大致成正比。因此，為了將半導(dǎo)體晶片的各部分均勻地進(jìn)行拋光加工，需要使半導(dǎo)體晶片均勻地負(fù)載。
在拋光加工半導(dǎo)體晶片的主面上形成的絕緣層等的情況下，拋光墊柔軟，局部的平整則變差。因此，現(xiàn)在使用肖氏A硬度90度以上的發(fā)泡聚氨酯薄片。但是，高硬度發(fā)泡聚氨酯臺在絕緣層等的凹凸密度不同部分，存在平整的程度不同產(chǎn)生全臺階狀變形的問題，并且，存在波形花紋產(chǎn)生的金屬布線的幅度寬的部分產(chǎn)生洼變(金屬布線的中央部分比邊緣部的高度低)的問題。另外，要么由于容易吸附拋光劑很快產(chǎn)生堵塞，要徑在拋光中墊表層部分產(chǎn)生應(yīng)變，導(dǎo)致拋光速度降低的問題。
發(fā)明的目的本發(fā)明的目的在于提供拋光墊，在用于機(jī)械性平整硅基板上形成的絕緣層或金屬布線的表面的拋光墊中，拋光速度快，全臺階狀變形小，難于發(fā)生金屬布線中的洼變，不易發(fā)生堵塞及表層部分的應(yīng)變，拋光速度穩(wěn)定。

首先，本發(fā)明中所述的微橡膠A硬度指高分子儀器(株)制微橡膠硬度計(jì)MD-1評價(jià)的值。微橡膠硬度計(jì)MD-1是一種可以測定利用以往的硬度計(jì)難于測定的薄物、小物硬度的儀器，由于作為彈簧式橡膠硬度計(jì)(小型攜帶式硬度計(jì))A型的約1/5的縮小模型進(jìn)行設(shè)計(jì)制作，所以可以得到和彈簧式橡膠硬度計(jì)A型的硬度相一致的測定值。通常的拋光墊由于拋光層及硬質(zhì)層的厚度為5mm，所以不能用彈簧式橡膠硬度計(jì)A型進(jìn)行評價(jià)，用該微橡膠硬度計(jì)MD-1進(jìn)行評價(jià)。
本發(fā)明的拋光墊需要微橡膠A硬度為80度以上，優(yōu)選90度以上。在微橡膠A硬度不足80度的情況，由于半導(dǎo)體基板的局部性凹凸的平整性不良故不可取。
本發(fā)明的拋光墊具有獨(dú)立氣泡，所以在厚度方向具有彈力，漿液的凝聚物及拋光屑即使夾在被拋光面和拋光墊之間也能防止擦傷。獨(dú)立氣泡直徑為平均值為1000μm以下是不產(chǎn)生局部的凹凸所必需的。優(yōu)選500μm以下，更優(yōu)選300μm以下。
本發(fā)明的拋光墊優(yōu)選密度為0.4-1.1的范圍。在密度不足0.4的情況，局部的平整性不良，全臺階狀變形大。密度超過1.1的情況，易發(fā)生擦傷。更優(yōu)選的密度為0.6-0.9，再優(yōu)選的密度為0.65-0.85的范圍。
本發(fā)明的拋光墊使用的聚氨酯為多異氰酸酯和含活性氫化合物、即由含有兩個(gè)以上的多羥基、或氨基化合物得到的聚合物。多異氰酸酯例如有甲苯撐二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、萘二異氰酸酯、聯(lián)甲苯胺二異氰酸酯、六甲撐二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯等，但不限于此。多羥基以多元醇為代表的例如有聚醚多元醇、聚丙二醇、聚亞丁基醚二醇、環(huán)氧樹脂改性多元醇、聚酯多元醇、丙烯酸多元醇、聚丁二烯多元醇、聚硅氧烷多元醇等。其中，將多異氰酸酯例如甲苯撐二異氰酸酯、二苯甲烷二異氰酸酯，多元醇例如聚丙二醇、聚亞丁基醚二醇混合得到的聚氨酯成形性好，而且廣泛使用，故優(yōu)選。
本發(fā)明的拋光墊含有聚氨酯和乙烯基化合物聚合得到的聚合物，具有獨(dú)立氣泡，聚氨酯當(dāng)提高硬度時(shí)變脆，另外，僅用乙烯基化合物得到的聚合物可以提高韌性和硬度，但是難于得到具有獨(dú)立氣泡的均勻的拋光墊。含有由聚氨酯和乙烯基化合物聚合得到的聚合物，由此可以得到含有獨(dú)立氣泡，韌性和硬度高的拋光墊。
本發(fā)明的乙烯基化合物為具有聚合性的碳碳雙鍵的化合物。具體地例如甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯、(α-乙基)丙烯酸甲酯、(α-乙基)丙烯酸乙酯、(α-乙基)丙烯酸丙酯、(α-乙基)丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己基酯、甲基丙烯酸異癸基酯、甲基丙烯酸正月桂基酯、甲基丙烯酸2-羥基乙基酯、甲基丙烯酸2-羥基丙基酯、丙烯酸2-羥基乙基酯、丙烯酸2-羥基丙基酯、甲基丙烯酸2-羥基丁基酯、甲基丙烯酸二甲基氨乙基酯、甲基丙烯酸二乙基氨乙基酯、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸縮水甘油基酯、二甲基丙烯酸乙二醇酯、富馬酸、富馬酸二甲酯、富馬酸二乙酯、富馬酸二丙酯、馬來酸、馬來酸二甲酯、馬來酸二乙酯、馬來酸二丙酯、丙烯腈、丙烯酰胺、氯乙烯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯等。其中優(yōu)選的乙烯基化合物為甲基丙烯酸甲基酯、甲基丙烯酸乙基酯、甲基丙烯酸丙基酯、甲基丙烯酸正丁基酯、甲基丙烯酸異丁基酯、(α-乙基)丙烯酸甲基酯、(α-乙基)丙烯酸乙基酯、(α-乙基)丙烯酸丙基酯、(α-乙基)丙烯酸丁基酯。所述優(yōu)選的乙烯基化合物易浸滲于聚氨酯中，在聚氨酯內(nèi)聚合時(shí)，由于可以得到高硬度高韌性的拋光墊，故優(yōu)選。由本發(fā)明中的乙烯基化合物聚合的聚合物(以下稱作乙烯基聚合物)，具體地例如有聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸異丁酯、聚(α-乙基)丙烯酸甲基酯、聚(α-乙基)丙烯酸乙基酯、聚(α-乙基)丙烯酸丙基酯、聚(α-乙基)丙烯酸丁基酯、聚(甲基丙烯酸2-乙基己基酯)、聚甲基丙烯酸異癸基酯)、聚(甲基丙烯酸正月桂酯)、聚(甲基丙烯酸2-羥基乙基酯)、聚(甲基丙烯酸2-羥基丙基酯)、聚(丙烯酸2-羥基乙基酯)、聚(丙烯酸2-羥基丙基酯)、聚(甲基丙烯酸2-羥基丁基酯)、聚(甲基丙烯酸2-甲基氨基乙基酯)、聚(甲基丙烯酸2-乙基氨基乙基酯)、聚甲基丙烯酸、聚甲基丙烯酸縮水甘油酯、聚二甲基丙烯酸乙二醇酯、聚富馬酸、聚富馬酸二甲酯、聚富馬酸二乙酯、聚富馬酸二丙酯、聚馬來酸、聚馬來酸二甲酯、聚馬來酸二乙酯、聚馬來酸二丙酯、聚丙烯腈、聚丙烯酰胺、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚(α-甲基苯乙烯)等。其中，優(yōu)選的聚合物聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸丙酯、聚(甲基丙烯酸正丁酯)、聚甲基丙烯酸異丁酯、聚(α-乙基)丙烯酸甲基酯、聚(α-乙基)丙烯酸乙基酯、聚(α-乙基)丙烯酸丙基酯、聚(α-乙基)丙烯酸丁基酯可以提高拋光墊的硬度，具有高韌性及平整特性良好。在本發(fā)明中優(yōu)選乙烯基聚合物的含有率為50重量％以上及90重量％以下。不足50％重量時(shí)拋光墊的硬度降低故不可取，超過90重量％時(shí)，有礙臺的彈性，故不可取。拋光墊中的聚氨酯或乙烯基聚合物的含有率可以利用熱分解氣相色譜/質(zhì)譜方法將拋光墊熱分解進(jìn)行測定。本方法使用的裝置中熱分解裝置為雙發(fā)射火焰激光-PY-2010D(邊緣[分子軌道](實(shí)驗(yàn)室公司制)，氣相色譜/質(zhì)譜裝置為TRIO-1(VG公司制)。
在本發(fā)明中，一體化地含有聚氨酯和乙烯基聚合物的意思是不含有聚氨酯相和由乙烯基化合物聚合得到的聚合體的相分離的狀態(tài)，定量地測定時(shí)，利用光點(diǎn)的大小為50μm的顯微紅外分光裝置觀察拋光墊，其紅外光譜具有聚氨酯的紅外吸收峰和由乙烯基化合物聚合得到的聚合物的紅外吸收峰，各處紅外光譜幾乎相同。這里使用的顯微紅外分光裝置例如有SPECTRA-TECH公司制的IRμs。
作為本發(fā)明的拋光墊的制作方法優(yōu)選如下的方法，即預(yù)先利用乙烯基化合物溶脹具有平均氣泡直徑為1000μm以下的獨(dú)立氣泡、而且密度為0.1-1.0的范圍的發(fā)泡聚氨酯薄片，之后在發(fā)泡聚氨酯內(nèi)聚合乙烯基聚合物。由此可以制成在具有獨(dú)立氣泡的結(jié)構(gòu)中聚氨酯和乙烯基聚合物一體化的拋光墊，可以減小局部的平整性及全臺階狀變形。而且，優(yōu)選的方法是作為發(fā)泡聚氨酯薄片材料使用平均氣泡直徑500μm以下、密度為0.4-0.9的范圍的物質(zhì)。當(dāng)然需要根據(jù)目的拋光墊的硬度和氣泡直徑和發(fā)泡倍數(shù)確定多異氰酸酯和多醇及催化劑、整泡劑、發(fā)泡劑的組合及最佳量。
作為在發(fā)泡聚氨酯薄片內(nèi)聚合乙烯基化合物的方法例如利用光分解性自由基引發(fā)劑曝光聚合的方法，使用熱分解性自由基引發(fā)劑加熱聚合的方法，利用電子束及放射線使其聚合的方法。
在本發(fā)明的拋光墊中也可以使其含有磨料。作為磨料例如有二氧化硅類拋光劑、氧化鋁類拋光劑、氧化鈰類拋光劑等。優(yōu)選使磨料預(yù)先含在發(fā)泡聚氨酯薄片內(nèi)。
本發(fā)明得到的拋光墊也可以和具有緩沖性的薄片層合作為復(fù)合拋光墊使用。半導(dǎo)體基板存在著和局部的凹凸不同的稍大的起伏，多數(shù)情況作為吸收該起伏的層將緩沖薄片置于硬的拋光墊的下面(拋光機(jī)平臺側(cè))進(jìn)行拋光。
下面對使用本發(fā)明拋光墊的半導(dǎo)體基板的拋光方法進(jìn)行說明。
利用本發(fā)明的拋光墊進(jìn)行拋光時(shí)，只要使用拋光劑二氧化硅類拋光劑、氧化鋁類拋光劑、氧化鈰類拋光劑等，就可以使晶片上的絕緣膜及金屬布線的凹凸局部地平整，減小全臺階狀變形，可以抑制洼變。將本發(fā)明的拋光墊固定在拋光機(jī)的旋轉(zhuǎn)平臺(臺板)，晶片利用真空夾盤固定在晶片保持試樣臺(托架)上，旋轉(zhuǎn)臺板使晶片保持試樣臺以相同方向旋轉(zhuǎn)，壓附拋光墊。這時(shí)，將拋光劑供給于拋光墊和晶片之間。壓附壓是對晶片保護(hù)試樣臺施加壓力而產(chǎn)生的。壓附壓優(yōu)選0.01-0.1Mpa可以得到局部的平整。
本發(fā)明的拋光墊在平整半導(dǎo)體基板的局部凹凸時(shí)，可以減小全臺階狀變形，可以抑制洼變，拋光速度快，難于產(chǎn)生墊表面上的堵塞及應(yīng)變，不容易發(fā)生拋光速度隨時(shí)間的降低，所以可以穩(wěn)定地進(jìn)行拋光。
微橡膠硬度計(jì)MD-1的構(gòu)成如下所示。
1.1傳感部(1)負(fù)載方式懸臂脊背模板彈簧(2)彈簧負(fù)載0點(diǎn)2.24gf100點(diǎn)33.85gf(3)彈簧負(fù)載誤差±0.32gf(4)壓針尺寸直徑0.16mm圓柱形高0.5mm(5)變位檢測方式應(yīng)變儀式(6)加壓腳尺寸外徑4mm內(nèi)徑1.5mm1.2傳感器驅(qū)動(dòng)部(1)驅(qū)動(dòng)方式由步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行的上下驅(qū)動(dòng)由氣體調(diào)節(jié)器進(jìn)行的下降速度控制(2)上下動(dòng)行程12mm(3)下降速度10-30mm/sec(4)高度調(diào)整范圍0-67mm(試樣臺和傳感器加壓面的距離)1.3試樣臺(1)試樣臺尺寸直徑80mm(2)微調(diào)機(jī)構(gòu)由XY臺及測微鼓進(jìn)行的微調(diào)行程X軸、Y軸均為15mm(3)水平調(diào)整器水平調(diào)整用主體腳及圓型水平儀2．全臺階狀變形(1)測試晶片在6英寸Si晶片中配置20mm見方的模頭。在該20mm見方的模頭上以40μm的間隔左半部線端間隔配置寬40μm、高1.2μm的鋁布線，以40μm的間隔右半部線端間隔配置寬400μm、高1.2μm的鋁布線。再在其上形成四乙氧基硅烷用CVD形成3μm厚的絕緣膜，用作全臺階狀變形評價(jià)用試驗(yàn)晶片。(2)評價(jià)方法將全臺階狀變形評價(jià)用試驗(yàn)晶片安裝于拋光機(jī)的拋光頭上使其以37rpm旋轉(zhuǎn)，將該復(fù)合拋光墊固定于拋光機(jī)的臺板上，使其以36rpm和拋光墊的旋轉(zhuǎn)方向相同的方向旋轉(zhuǎn)，以200ml/分邊供給二氧化硅系拋光劑邊以0.05Mpa的拋光壓力拋光預(yù)定時(shí)間，測定全臺階狀變形評價(jià)用試驗(yàn)晶片的40μm寬布線部分和400μm寬布線部分的全臺階狀變形。3．銅布線洼變(1)試驗(yàn)晶片在6英寸Si晶片中以100μm的間隔形成寬100μm深度為0.7μm的槽。在其上用電鍍法形成厚度為2μm的銅，做成銅布線洼變評價(jià)用試驗(yàn)晶片。(2)評價(jià)方法將銅布線洼變評價(jià)用試驗(yàn)晶片安裝于拋光機(jī)的拋光頭上，使其以37rpm旋轉(zhuǎn)，將該復(fù)合拋光墊固定于拋光機(jī)的臺板上，使其以36rpm和拋光墊的旋轉(zhuǎn)方向相同的方向旋轉(zhuǎn)，以180ml/分邊供給氧化鋁系拋光劑邊以0.04Mpa的拋光壓力拋光預(yù)定時(shí)間，將銅布線洼變評價(jià)用試驗(yàn)晶片的銅布線中央部的厚度和銅布線邊緣部的厚度差設(shè)定為洼變量。4．氧化膜拋光速度(1)試驗(yàn)晶片在6英寸二氧化硅晶片上形成1.2μm的熱氧化膜，做成氧化膜拋光速度評價(jià)用試驗(yàn)晶片。(2)評價(jià)方法將厚度為1.2mm的軟質(zhì)發(fā)泡聚氨酯薄片和該拋光墊貼合，做成復(fù)合拋光墊。將氧化膜拋光速度評價(jià)用試驗(yàn)晶片安裝于拋光機(jī)的拋光頭上以以37rpm旋轉(zhuǎn)，將該復(fù)合拋光墊固定于拋光機(jī)的臺板上，使其以36rpm和拋光墊的旋轉(zhuǎn)方向相同的方向旋轉(zhuǎn)，以225ml/分邊供給特定的拋光劑邊以0.05Mpa的拋光壓力拋光規(guī)定時(shí)間，測定氧化膜拋光速度。然后拋光處理10片所述氧化膜拋光速度評價(jià)用試驗(yàn)晶片，測定第10片的氧化膜拋光速度。再每拋光10片利用金剛石整形器對復(fù)合拋光墊表面進(jìn)行約0.5μm的修整，進(jìn)行1000片的拋光，測定1000片后的拋光速度。
實(shí)施例1利用RIM成型機(jī)將30重量份的聚丙二醇和40重量份的二苯基甲烷二異氰酸酯和0.8重量份的水和0.3重量份的三乙基胺和1.7重量份的硅整泡劑和0.09重量份的辛酸錫進(jìn)行混合，向模具排出，進(jìn)行加壓成型制成厚度為1.5mm的發(fā)泡聚氨酯片材(微橡膠A硬度=50度、密度0.51、獨(dú)立氣泡平均直徑40μm)。將該發(fā)泡聚氨酯薄片在添加有0.1重量份的偶氮二異丁腈的甲基丙烯酸甲酯中浸漬15小時(shí)。甲基丙烯酸甲脂溶脹的發(fā)泡聚氨酯薄片夾在玻璃板間在70℃加熱24小時(shí)。從加熱后的玻璃板上取下，在50℃進(jìn)行真空干燥。將得到的硬質(zhì)發(fā)泡薄片研消兩面，制成厚度為1.2mm的拋光墊。得到的拋光墊的微橡膠A硬度為98度、密度0.75、獨(dú)立氣泡平均直徑60μm、拋光墊中的聚甲基丙烯酸甲酯的含有率為82重量％。
使用二氧化硅系拋光劑，將拋光時(shí)間設(shè)定為10分鐘，這時(shí)氧化膜拋光速度為1020/分。1000片后的拋光速度為940/分，降低很少。
將拋光時(shí)間設(shè)定為7分鐘，評價(jià)全臺階狀變形，全臺階狀變形評價(jià)用試驗(yàn)晶片的40μm寬布線領(lǐng)域和400μm寬布線領(lǐng)域的全臺階狀變形為0.02μm，很小。
將拋光時(shí)間設(shè)定為10分鐘，評價(jià)銅布線洼變，銅布線洼變評價(jià)用試驗(yàn)晶片的銅布線中央部的厚度為0.65μm，銅布線邊緣部的厚度為0.70μm，洼變量為0.05μm，很小。
實(shí)施例2利用RIM成型機(jī)將30重量份的聚丙二醇和40重量份的二苯基甲烷二異氰酸酯和1重量份的水和0.2重量份的三乙基胺和1.8重量份的硅整泡劑和0.08重量份的辛酸錫進(jìn)行混合，向模具排出，進(jìn)行加壓成型制成厚度為2mm的發(fā)泡聚氨酯(微橡膠A硬度=50度、密度0.4、獨(dú)立氣泡平均直徑60μm)。將該發(fā)泡聚氨酯薄片添加有0.1重量份的偶氮二異丁腈的甲基丙烯酸甲酯80重量份和20重量份的二乙烯基苯單體液中浸漬24小時(shí)。將單體溶脹的發(fā)泡聚氨酯薄片夾在玻璃板間在70℃加熱24小時(shí)。從加熱后的玻璃板上取下，在50℃進(jìn)行真空干燥。將得到的硬質(zhì)發(fā)泡薄片研消兩面，制成厚度為1.5mm的拋光墊。得到的拋光墊的微橡膠A硬度為98度、密度0.81、獨(dú)立氣泡平均直徑80μm、甲基丙烯酸甲酯/二乙烯基苯共聚物的含有率為85重量％。
使用二氧化硅系拋光劑，將拋光時(shí)間設(shè)定為10分鐘，這時(shí)氧化膜拋光速度為1500/分。第10片的氧化膜拋光速度為1400/分。1000片后的拋光速度為1380/分，降低很少。
將拋光時(shí)間設(shè)定為4.5分鐘，評價(jià)全臺階狀變形，全臺階狀變形為0.01μm，小。
將拋光時(shí)間設(shè)定為6.5分鐘，評價(jià)銅布線洼變，銅布線洼變評價(jià)用試驗(yàn)晶片的銅布線中央部的厚度為0.66μm，銅布線邊緣部的厚度為0.68μm，洼變量為0.02μm，小。
實(shí)施例3利用RIM成型機(jī)將30重量份的聚亞丁基醚二醇和40重量份的甲苯二異氰酸酯和0.5重量份的水和0.2重量份的三丙基胺和1.8重量份的硅整泡劑和0.08重量份的辛酸錫進(jìn)行混合，向模具排出，進(jìn)行加壓成型制成厚度為3mm的發(fā)泡聚氨酯薄片(微橡膠A硬度=50度、密度0.7、獨(dú)立氣泡平均直徑40μm)。將該發(fā)泡聚氨酯薄片在添加有0.1重量份的偶氮二異丁腈的甲基丙烯酸甲酯80重量份和20重量份的二甲基丙烯酸二甘醇酯的單體液中浸漬24小時(shí)。將單體溶脹的發(fā)泡聚氨酯薄片夾在玻璃板間在70℃加熱24小時(shí)。從加熱后的玻璃板上取下，在50℃進(jìn)行真空干燥。將得到的硬質(zhì)發(fā)泡薄片研消兩面，制成厚度為1.0mm的拋光墊。得到的拋光墊的微橡膠A硬度為99度、密度0.85、獨(dú)立氣泡平均直徑60μm、甲基丙烯酸甲酯/二甲基丙烯酸二甘醇酯共聚物的含有率為72重量％。將厚度為1.2mm的軟質(zhì)發(fā)泡聚氨酯薄片和該拋光墊貼合，制成復(fù)合拋光墊。
使用二氧化硅系拋光劑，將拋光時(shí)間設(shè)定為10分鐘，這時(shí)氧化膜拋光速度為900/分。第10片的氧化膜拋光速度為850/分。1000片后的拋光速度為800/分，減小少。
將拋光時(shí)間設(shè)定為8分鐘，評價(jià)全臺階狀變形，全臺階狀變形為0.04μm小。
將拋光時(shí)間設(shè)定為11分鐘，評價(jià)銅布線洼變，銅布線洼變評價(jià)用試驗(yàn)晶片的銅布線中央部的厚度為0.66μm，銅布線邊緣部的厚度為0.69μm，洼變量為0.03μm，小。
實(shí)施例4利用RIM成型機(jī)將30重量份的聚丙二醇和40重量份的二苯甲烷二異氰酸酯和0.8重量份的水和0.3重量份的三乙基胺和1.7重量份的硅整泡劑和0.09重量份的辛酸錫和10重量份的平均粒徑為0.2的膠體二氧化硅進(jìn)行混合，向模具排出，進(jìn)行加壓成型制成厚度為1.5mm的發(fā)泡聚氨酯薄片(微橡膠A硬度=70度、密度0.91、獨(dú)立氣泡平均直徑50μm)。將該發(fā)泡聚氨酯薄片在添加有0.1重量份的偶氮二異丁腈的甲基丙烯酸甲酯中浸漬15小時(shí)。將甲基丙烯酸甲酯溶脹的發(fā)泡聚氨酯薄片夾在玻璃板間在70℃加熱24小時(shí)。從加熱后的玻璃板上取下，在50℃進(jìn)行真空干燥。將得到的硬質(zhì)發(fā)泡薄片研消兩面，制成厚度為1.2mm的拋光墊。得到的拋光墊的微橡膠A硬度為99度、密度1.0、獨(dú)立氣泡平均直徑70μm，拋光墊中的聚甲基丙烯酸甲酯的含有率為82重量％。
以225ml/分供給pH10的氫氧化鉀拋光劑，同時(shí)在0.05MPa拋光壓力下拋光10分鐘，這時(shí)氧化膜拋光速度為1300A/分。第10片的氧化膜拋光速度為1200/分。1000片后的拋光速度為1150/分，降低少。
以200ml/分供給pH10的氫氧化鉀，同時(shí)在0.05MPa拋光壓力下拋光5分鐘，全臺階狀變形為0.03μm，小。
實(shí)施例5利用RIM成型機(jī)將30重量份的聚丙二醇和40重量份的二苯甲烷二異氰酸酯和1.2重量份的水和0.3重量份的三乙基胺和1.7重量份的硅整泡劑和0.09重量份的辛酸錫混合，向模具排出，進(jìn)行加壓成型制成厚度為1.5mm的發(fā)泡聚氨酯薄片(微橡膠A硬度=50度、密度0.51、獨(dú)立氣泡平均直徑40μm)。將該發(fā)泡聚氨酯薄片在添加有0.1重量份的偶氮二異丁腈的甲基丙烯酸甲酯中浸漬10小時(shí)。將甲基丙烯酸甲酯溶脹的發(fā)泡聚氨酯薄片夾在玻璃板間在70℃加熱24小時(shí)。從加熱后的玻璃板上取下，在50℃進(jìn)行真空干燥。將得到的硬質(zhì)發(fā)泡薄片研消兩面，制成厚度為1.2mm的拋光墊。得到的拋光墊的微橡膠A硬度為85度、密度0.75、獨(dú)立氣泡平均直徑60μm，拋光墊中的聚甲基丙烯酸甲酯的含有率為75重量％。
使用二氧化硅系拋光劑，將拋光時(shí)間設(shè)定為10分鐘，這時(shí)氧化膜拋光速度為980/分。第10片的氧化膜拋光速度為930/分。1000片后的拋光速度為900/分，減小少。
將拋光時(shí)間設(shè)定7分鐘，評價(jià)全臺階狀變形，全臺階狀變形評價(jià)用試驗(yàn)晶片的40μm寬布線部分和400μm寬布線部分的全臺階狀變形為0.05μm，小。
將拋光時(shí)間設(shè)定為10分鐘，評價(jià)銅布線洼變，銅布線洼變評價(jià)用試驗(yàn)晶片的銅布線中央部的厚度為0.65μm，銅布線邊緣部的厚度為0.70μm，洼變量為0.10μm，小。
實(shí)施例6利用RIM成型機(jī)將30重量份的聚丙二醇和40重量份的二苯甲烷二異氰酸酯和1.5重量份的水和0.4重量份的三乙基胺和1.6重量份的硅整泡劑和0.10重量份的辛酸錫混合，向模具排出，進(jìn)行加壓成型制成厚度為1.5mm的發(fā)泡聚氨酯薄片(微橡膠A硬度=50度、密度0.40、獨(dú)立氣泡平均直徑150μm)。將該發(fā)泡聚氨酯薄片在添加有0.1重量份的偶氮二異丁腈的甲基丙烯酸甲酯中浸漬8小時(shí)。將甲基丙烯酸甲酯溶脹的發(fā)泡聚氨酯薄片夾在玻璃板間在70℃加熱24小時(shí)。從加熱后的玻璃板上取下，在50℃進(jìn)行真空干燥。將得到的硬質(zhì)發(fā)泡薄片研消兩面，制成厚度為2mm的拋光墊。得到的拋光墊的微橡膠A硬度為98度、密度0.70、獨(dú)立氣泡平均直徑200μm，拋光墊中的聚甲基丙烯酸甲酯的含有率為82重量％。
使用二氧化硅系拋光劑，將拋光時(shí)間設(shè)定為10分鐘，這時(shí)氧化膜拋光速度為1050/分。第10片的氧化膜拋光速度為980/分。1000片后的拋光速度為950/分，減小少。
將拋光時(shí)間設(shè)定7分鐘，評價(jià)全臺階狀變形，全臺階狀變形評價(jià)用試驗(yàn)晶片的40μm寬布線部分和400μm寬布線部分的全臺階狀變形為0.02μm，小。
將拋光時(shí)間設(shè)定為10分鐘，評價(jià)銅布線洼變，銅布線洼變評價(jià)用試驗(yàn)晶片的銅布線中央部的厚度為0.65μm，銅布線邊緣部的厚度為0.70μm，洼變量為0.04μm，小。
實(shí)施例7利用RIM成型機(jī)將30重量份的聚丙二醇和40重量份的二苯甲烷二異氰酸酯和1.8重量份的水和0.5重量份的三乙基胺和1.7重量份的硅整泡劑和0.09重量份的辛酸錫混合，向模具排出，進(jìn)行加壓成型制成厚度為1.5mm的發(fā)泡聚氨酯薄片(微橡膠A硬度=50度、密度0.51、獨(dú)立氣泡平均直徑240μm)。將該發(fā)泡聚氨酯薄片在添加有0.1重量份的偶氮二異丁腈的甲基丙烯酸甲酯中浸漬7小時(shí)。將甲基丙烯酸甲酯溶脹的發(fā)泡聚氨酯薄片夾在玻璃板間在70℃加熱24小時(shí)。從加熱后的玻璃板上取下，在50℃進(jìn)行真空干燥。將得到的硬質(zhì)發(fā)泡薄片研消兩面，制成厚度為1.2mm的拋光墊。得到的拋光墊的微橡膠A硬度為98度、密度0.70、獨(dú)立氣泡平均直徑300μm，拋光墊中的聚甲基丙烯酸甲酯的含有率為85重量％。
使用二氧化硅系拋光劑，將拋光時(shí)間設(shè)定為10分鐘，這時(shí)氧化膜拋光速度為1080/分。第10片的氧化膜拋光速度為990/分。1000片后的拋光速度為960/分，減小少。
將拋光時(shí)間設(shè)定7分鐘，評價(jià)全臺階狀變形，全臺階狀變形評價(jià)用試驗(yàn)晶片的40μm寬布線部分和400μm寬布線部分的全臺階狀變形為0.02μm，小。
將拋光時(shí)間設(shè)定為10分鐘，評價(jià)銅布線洼變，銅布線洼變評價(jià)用試驗(yàn)晶片的銅布線中央部的厚度為0.65μm，銅布線邊緣部的厚度為0.70μm，洼變量為0.04μm，小。
實(shí)施例8利用RIM成型機(jī)將30重量份的聚丙二醇和40重量份的二苯甲烷二異氰酸酯和2.0重量份的水和0.5重量份的三乙基胺和1.7重量份的硅整泡劑和0.09重量份的辛酸錫混合，向模具排出，進(jìn)行加壓成型制成厚度為1.5mm的發(fā)泡聚氨酯薄片(微橡膠A硬度=50度、密度0.45、獨(dú)立氣泡平均直徑350μm)。將該發(fā)泡聚氨酯薄片在添加有0.1重量份的偶氮二異丁腈的甲基丙烯酸甲酯中浸漬12小時(shí)。將甲基丙烯酸甲酯溶脹的發(fā)泡聚氨酯薄片夾在玻璃板間在70℃加熱24小時(shí)。從加熱后的玻璃板上取下，在50℃進(jìn)行真空干燥。將得到的硬質(zhì)發(fā)泡薄片研消兩面，制成厚度為1.2mm的拋光墊。得到的拋光墊的微橡膠A硬度為98度、密度0.77、獨(dú)立氣泡平均直徑480μm，拋光墊中的聚甲基丙烯酸甲酯的含有率為81重量％。
使用二氧化硅系拋光劑，將拋光時(shí)間設(shè)定為10分鐘，這時(shí)氧化膜拋光速度為1030/分。第10片的氧化膜拋光速度為960/分。1000片后的拋光速度為940/分，減小少。
將拋光時(shí)間設(shè)定7分鐘，評價(jià)全臺階狀變形，全臺階狀變形評價(jià)用試驗(yàn)晶片的40μm寬布線部分和400μm寬布線部分的全臺階狀變形為0.03μm，小。
將拋光時(shí)間設(shè)定為10分鐘，評價(jià)銅布線洼變，銅布線洼變評價(jià)用試驗(yàn)晶片的銅布線中央部的厚度為0.65μm，銅布線邊緣部的厚度為0.70μm，洼變量為0.04μm，小。
比較例1利用RIM成型機(jī)將78重量份的聚醚類聚氨酯聚合物(尤尼羅亞爾公司制アジプレンL-325)和20重量份的4,4-亞甲基-雙2-氯苯胺混合，再混合1.8重量份的中空高分子微小球體(膨脹晶粒551DE)，制成厚度為12mm的硬質(zhì)發(fā)泡聚氨酯薄片(微橡膠A硬度=92度、密度0.78、獨(dú)立氣泡平均直徑30μm)。切該硬質(zhì)發(fā)泡聚氨酯薄片制成厚度為12mm的拋光墊。
以225ml/分供給二氧化硅系拋光劑，同時(shí)拋光10分鐘，這時(shí)氧化膜拋光速度為1100/分。第10片的氧化膜拋光速度為500/分。1000片后的拋光速度為500/分，降低很多。
將拋光時(shí)間設(shè)定7分鐘，評價(jià)全臺階狀變形，全臺階狀變形為0.1μm，大。
評價(jià)銅布線洼變，銅布線洼變評價(jià)用試驗(yàn)晶片的銅布線中央部的厚度為0.40μm，銅布線邊緣部的厚度為0.68μm，洼變量為0.28μm，大。
比較例2利用RIM成型機(jī)將78重量份的聚醚類聚氨酯聚合物(尤尼羅亞爾公司制アジプレンL-325)和4.64重量份的乙二醇混合，再混合1.5重量份的中空高分子微小球體(膨脹晶粒551DE)，制成厚度為12mm的硬質(zhì)發(fā)泡聚氨酯薄片(微橡膠A硬度=50度、密度0.75、獨(dú)立氣泡平均直徑30μm)。切該發(fā)泡聚氨酯薄片制成厚度為1.2mm的拋光墊。
以225ml/分供給二氧化硅系拋光劑，同時(shí)拋光10分鐘，這時(shí)氧化膜拋光速度為400/分。第10片的氧化膜拋光速度為300/分。1000片后的拋光速度為200/分，降低很多。
將拋光時(shí)間設(shè)定19分鐘，評價(jià)全臺階狀變形，而40μm及400μm的線上的凸部沒有降到0.2μ程度以下，不平整。
比較例3利用RIM成型機(jī)將78重量份的聚醚類聚氨酯聚合物(尤尼羅亞爾公司制アジプレンL-325)和10重量份的4,4-亞甲基-雙2-氯苯胺2.32重量份的乙二醇混合，再混合1.6重量份的中空高分子微小球體(膨脹晶粒551 DE)，制成厚度為12mm的硬質(zhì)發(fā)泡聚氨酯薄片(微橡膠A硬度=70度、密度0.78、獨(dú)立氣泡平均直徑30μm)。切該發(fā)泡聚氨酯薄片制成厚度為1.2mm的拋光墊。
以225ml/分供給二氧化硅系拋光劑，同時(shí)拋光10分鐘，這時(shí)氧化膜拋光速度為800/分。第10片的氧化膜拋光速度為600/分。1000片后的拋光速度為400/分，降低很多。
將拋光時(shí)間設(shè)定9分鐘，評價(jià)全臺階狀變形，而40μm及400μm的線上的凸部沒有降到0.1μ程度以下，不平整。
工業(yè)實(shí)用性本發(fā)明可以提供一種拋光墊，該拋光墊通過機(jī)械性平整工序拋光，使硅基板上形成的絕緣層及金屬布線的表面平滑，拋光速度快，全臺階狀變形小，不易產(chǎn)生金屬布線上的洼變，難于發(fā)生堵塞及表面部分的應(yīng)變，拋光速度穩(wěn)定。
表1

MMA甲基丙烯酸甲酯DBV二乙烯基苯DEGDMA二甘醇二甲基丙烯酸酯表1(續(xù))

權(quán)利要求
1．一種拋光墊，微橡膠A硬度為80度以上，含有聚氨酯和乙烯基化合物聚合得到的聚合物，具有獨(dú)立氣泡。
2．如權(quán)利要求1所述的拋光墊，其特征在于，由聚氨酯和乙烯基化合物聚合得到的聚合物一體化地含有。
3．如權(quán)利要求1所述的拋光墊，其特征在于，由乙烯基化合物聚合得到的聚合物的含有比率為50重量％以上90重量％以下。
4．如權(quán)利要求1所述的拋光墊，其特征在于，乙烯基化合物為CH=CR1COOR2(R1甲基、乙基、R2甲基、乙基、丙基、丁基)。
5．如權(quán)利要求1所述的拋光墊，其特征在于，微橡膠A硬度為90度以上。
6．如權(quán)利要求1所述的拋光墊，其特征在于，密度為0.4-1.1。
7．如權(quán)利要求1所述的拋光墊，其特征在于，密度為0.6-0.9。
8．如權(quán)利要求1所述的拋光墊，其特征在于，密度為0.65-0.85。
9．如權(quán)利要求1所述的拋光墊，其特征在于，獨(dú)立氣泡的平均氣泡直徑為1000μm以下。
10．如權(quán)利要求1所述的拋光墊，其特征在于，獨(dú)立氣泡的平均氣泡直徑為500μm以下。
11．如權(quán)利要求1所述的拋光墊，其特征在于，獨(dú)立氣泡的平均氣泡直徑為300μm以下。
12．一種復(fù)合拋光墊，如權(quán)利要求1所述的拋光墊和緩沖片層積而成。
13．一種拋光墊的制造方法，其特征在于，使具有平均氣泡直徑為1000μm以下的獨(dú)立氣泡而且密度為0.1-1.0的范圍發(fā)泡聚氨酯薄片中浸滲乙烯基化合物，然后，聚合乙烯基化合物。
14．如權(quán)利要求13所述的拋光墊的制造方法，其特征在于，乙烯基化合物為CH2=CR1COOR2(R1甲基、乙基、R2甲基、乙基、丙基、丁基)。
15．一種復(fù)合拋光墊，權(quán)利要求1所述的拋光墊和緩沖片層積而成。
16．一種拋光半導(dǎo)體基板的方法，其特征在于，將權(quán)利要求1所述的拋光墊或以其為組成成分的復(fù)合拋光墊固定于拋光平臺上，將拋光劑助于固定于拋光頭的半導(dǎo)體基板和該拋光墊的之間，同時(shí)進(jìn)行拋光。
全文摘要
本發(fā)明涉及拋光墊,其特征在于,微橡膠A硬度為80度以上,具有平均氣泡直徑為1000μm以下的氣泡,而且密度為0.4－1.1的范圍,含有聚氨酯和乙烯基化合物聚合得到的聚合物。本發(fā)明涉及的拋光墊,在使半導(dǎo)體基板的局部性的凹凸平整時(shí),拋光速度快,全臺階狀變形小,難于產(chǎn)生金屬布線上的洼變,難于產(chǎn)生堵塞及表面部分的應(yīng)變,拋光速度穩(wěn)定。
文檔編號B24B37/20GK1315898SQ9981034
公開日2001年10月3日 申請日期1999年8月25日 優(yōu)先權(quán)日1998年8月28日
發(fā)明者城邦恭, 橋阪和彥, 岡哲雄 申請人:東麗株式會社