拋光墊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及可以穩(wěn)定且以高拋光效率進(jìn)行透鏡、反射鏡等光學(xué)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(fā)明的拋光墊特別適合用于對(duì)硅晶片及其上形成了氧化物層、金屬層等的器 件在進(jìn)一步層疊或形成這些氧化物層或金屬層之前進(jìn)行平坦化的步驟。
【背景技術(shù)】
[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(dǎo)體集成電路（1C、 LSI)的稱為硅晶片的單晶硅圓盤。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(dǎo)體連接，要求在層疊、形成氧化物層或金屬層的各步驟中，對(duì)硅晶片表 面高精度地平坦地進(jìn)行加工。在這種拋光加工步驟中，通常將拋光墊固定在稱為平臺(tái)的可 旋轉(zhuǎn)的支撐圓盤上，將半導(dǎo)體晶片等加工物固定在拋光頭上。然后，通過雙方的運(yùn)動(dòng)，在平 臺(tái)與拋光頭之間產(chǎn)生相對(duì)速度，進(jìn)一步通過將包含磨粒的拋光漿料連續(xù)地供給至拋光墊， 從而實(shí)行拋光操作。
[0003] 作為拋光墊的拋光特性，要求拋光對(duì)象物的平坦性（平面性）及面內(nèi)均勻性優(yōu)異、 拋光速度大。關(guān)于拋光對(duì)象物的平坦性、面內(nèi)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，關(guān)于拋光速度，可以通過對(duì)含有氣泡的發(fā)泡體增大漿料的保持量而提 尚。
[0004] 作為滿足上述特性的拋光墊，提出一種由聚氨酯發(fā)泡體構(gòu)成的拋光墊（專利文獻(xiàn) 1、2)。該聚氨酯發(fā)泡體通過使異氰酸酯封端預(yù)聚物與增鏈劑（固化劑）反應(yīng)而制造，作為 異氰酸酯預(yù)聚物的高分子多元醇成分，從耐水解性、彈性特性、耐磨損性等觀點(diǎn)來看，聚醚 (數(shù)均分子量為500-1600的聚丁二醇）或聚碳酸酯可作為合適的材料使用。
[0005] 但是，上述拋光墊在吸濕或吸水時(shí)硬度會(huì)降低，由此存在平坦化特性逐漸降低的 問題。
[0006] 另外，若為了抑制在吸濕或吸水時(shí)的拋光墊的硬度降低而提高拋光墊的彈性率， 則存在耐磨損性降低從而壽命降低的傾向。這樣，難以兼顧對(duì)拋光墊硬度降低的抑制和耐 磨損性。
[0007] 專利文獻(xiàn)3中為了得到耐磨損性、機(jī)械性質(zhì)優(yōu)異的聚氨酯彈性體注塑品，提出了 含有NCO基封端氨基甲酸酯預(yù)聚物（A液）和固化劑（B液）的注塑用聚氨酯彈性體組合物， 其中所述NCO基封端氨基甲酸酯預(yù)聚物（A液）通過使用甲苯二異氰酸酯作為異氰酸酯成 分、數(shù)均分子量為500-4000的聚四亞甲基醚二醇及不具有側(cè)鏈的低分子量二元醇作為二 元醇成分，使其反應(yīng)而得到。
[0008] 專利文獻(xiàn)4中提出了一種拋光墊，其具有拋光層，所述拋光層包含具有微細(xì)氣泡 的聚氨酯樹脂發(fā)泡體，該拋光墊特征在于，就作為所述聚氨酯樹脂發(fā)泡體的原料成分的高 分子量多元醇成分而言，以A/B = 10/90-50/50的重量比含有數(shù)均分子量為550-800的疏 水性高分子量多元醇A及數(shù)均分子量為950-1300的疏水性高分子量多元醇B。記載了該拋 光墊的拋光速度良好、不發(fā)生中心緩慢（夕一只口一），另外壽命特性優(yōu)異。
[0009] 專利文獻(xiàn)5中提出了一種拋光墊，其具有包含無發(fā)泡聚氨酯的拋光層，該拋光墊 的特征在于，所述無發(fā)泡聚氨酯為聚氨酯原料組合物的反應(yīng)固化體，其中所述聚氨酯原料 組合物包含：異氰酸酯封端預(yù)聚物，其由包含二異氰酸酯、高分子量多元醇、及低分子量多 元醇的預(yù)聚物原料組合物而得到；異氰酸酯改性體，其通過附加三個(gè)以上二異氰酸酯進(jìn)行 多聚化后而得到；及增鏈劑，所述異氰酸酯改性體的添加量相對(duì)于100重量份異氰酸酯封 端預(yù)聚物為5-30重量份。記載了該拋光墊不易在拋光對(duì)象物的表面產(chǎn)生劃痕，并且修整性 優(yōu)異。
[0010] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)：
[0011] 專利文獻(xiàn)
[0012] 專利文獻(xiàn)1 :特開2000-17252號(hào)公報(bào)
[0013] 專利文獻(xiàn)2 :日本國(guó)專利第3359629號(hào)
[0014] 專利文獻(xiàn)3 :特開2000-72844號(hào)公報(bào)
[0015] 專利文獻(xiàn)4 :特開2007-61928號(hào)公報(bào)
[0016] 專利文獻(xiàn)5 :特開2010-240769號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0017] 發(fā)明要解決的課題
[0018] 本發(fā)明的目的在于提供一種在吸濕環(huán)境下不易吸水劣化、拋光特性和壽命特性優(yōu) 異、并且拋光速度大的拋光墊及其制造方法。另外，目的還在于提供使用該拋光墊的半導(dǎo)體 器件的制造方法。
[0019] 解決課題的方法
[0020] 本發(fā)明者為了解決所述課題而反復(fù)努力研宄，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過以下所示的拋光墊可 以達(dá)成上述目的，從而完成了本發(fā)明。
[0021] 本發(fā)明涉及一種拋光墊，其具有拋光層，所述拋光層包含具有微細(xì)氣泡的聚氨酯 發(fā)泡體，其特征在于，
[0022] 所述聚氨酯發(fā)泡體為異氰酸酯封端預(yù)聚物和增鏈劑的反應(yīng)固化體，其中所述異氰 酸酯封端預(yù)聚物由包含異氰酸酯成分、高分子量多元醇、及脂肪族二元醇的預(yù)聚物原料組 合物反應(yīng)而得到，
[0023] 所述高分子量多元醇包括：聚亞烷基二醇A，其在200-300的范圍內(nèi)具有分子量分 布的峰；及聚亞烷基二醇B，其在800-1200的范圍內(nèi)具有分子量分布的峰。
[0024] 本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，通過合用在200-300的范圍內(nèi)具有分子量分布的峰的聚亞烷基二 醇A和在800-1200的范圍內(nèi)具有分子量分布的峰的聚亞烷基二醇B (即，使用分子量分布 具有2個(gè)峰的聚亞烷基二醇）作為高分子量多元醇（作為聚氨酯的原料），可以得到可強(qiáng)韌 地伸長(zhǎng)的聚氨酯。由該聚氨酯形成的拋光墊（拋光層）由于耐磨損性優(yōu)異，因此壽命特性 優(yōu)異。
[0025] 在聚亞烷基二醇A的分子量分布的峰在200-300的范圍外的情況下，強(qiáng)度（硬度 或斷裂強(qiáng)度）變得過度不足。若強(qiáng)度過高，則聚氨酯發(fā)泡體變硬脆，拋光墊的壽命降低。若 強(qiáng)度過低，則在吸濕環(huán)境下容易吸水劣化，從而拋光墊的拋光特性及壽命降低。另外，聚亞 烷基二醇B的分子量分布的峰在800-1200的范圍外的情況下，伸長(zhǎng)、即彈性變得過度不足。 若伸長(zhǎng)過大，則難以對(duì)拋光墊表面進(jìn)行修整，因此表面更新性變差。若伸長(zhǎng)過小，則聚氨酯 發(fā)泡體變硬脆，拋光墊的壽命降低。
[0026] 另外，由于在預(yù)聚物原料組合物中調(diào)配脂肪族二元醇，因此即使在吸濕或吸水時(shí)， 聚氨酯的硬度也不容易降低。因此，由該聚氨酯形成的拋光墊（拋光層）由于拋光速度（拋 光量）大，而且在吸濕環(huán)境下不容易吸水劣化，因此平坦化特性不容易降低。
[0027] 聚亞烷基二醇A的調(diào)配量相對(duì)于100重量份聚亞烷基二醇B優(yōu)選為25-35重量份。 在聚亞烷基二醇A的調(diào)配量不足25重量份的情況下，強(qiáng)度（硬度或斷裂強(qiáng)度）變低，會(huì)產(chǎn) 生與上述同樣的不良情況。另一方面，在超過35重量份的情況下，彈性變得過大，會(huì)產(chǎn)生與 上述同樣的不良情況。
[0028] 脂肪族二元醇優(yōu)選為1，4- 丁二醇。另外，脂肪族二元醇在預(yù)聚物原料組合物中的 調(diào)配量?jī)?yōu)選為1-7重量％。在脂肪族二元醇的調(diào)配量不足1重量％的情況下，在吸濕環(huán)境 下容易吸水劣化，在超過7重量％的情況下，由于鏈延長(zhǎng)的比例變大，因此存在彈性變得過 大的傾向。
[0029] 異氰酸酯成分優(yōu)選含有芳香族二異氰酸酯、和脂肪族和/或脂環(huán)族二異氰酸酯。 通過合用這些物質(zhì)，在異氰酸酯封端預(yù)聚物與增鏈劑反應(yīng)時(shí)，在保持強(qiáng)度的同時(shí)也容易控 制固化反應(yīng)速度。
[0030] 聚氨酯發(fā)泡體相對(duì)于100重量份異氰酸酯封端預(yù)聚物，優(yōu)選含有3-10重量份硅酮 類表面活性劑。通過調(diào)配3-10重量份硅酮類表面活性劑，能夠藉由粘彈性效果抑制拋光墊 的表面壓力變化，從而能夠提高平坦化特性。另外，由于能夠給聚氨酯發(fā)泡體提供可塑性， 因此會(huì)提高聚氨酯發(fā)泡體的耐磨損性。在硅酮類表面活性劑的調(diào)配量不足3重量份的情況 下，存在無法得到微細(xì)氣泡的發(fā)泡體的傾向。另一方面，在超過10重量份的情況下，存在表 面活性劑的可塑效果導(dǎo)致難以得到高硬度的聚氨酯發(fā)泡體的傾向。
[0031] 另外，優(yōu)選地，聚氨酯發(fā)泡體的平均氣泡直徑為20-70 μ m，切削速度為2 μ m/min 以下。在平均氣泡直徑脫離上述范圍的情況下，存在拋光速度降低或拋光后的拋光對(duì)象物 的平面性（平坦性）降低的傾向。另外，在切削速度超過2 μ m/min的情況下，由于拋光墊 的壽命變短，因此不優(yōu)選。
[0032] 另外，優(yōu)選地，聚氨酯發(fā)泡體吸水時(shí)的硬度降低率為20%以下，吸水時(shí)的斷裂強(qiáng)度 降低率為20%以下。若吸水時(shí)的硬度降低率超過20%，則拋光墊的平坦化特性逐漸降低。 若吸水時(shí)的斷裂強(qiáng)度降低率超過20%，則拋光墊的壽命特性明顯變差（壽命變短），并且拋 光速度逐漸降低。
[0033] 另外，本發(fā)明還涉及一種拋光墊的制造方法，其包括步驟C，用于合成異氰酸酯封 端預(yù)聚物；及步驟D，其將包含所述異氰酸酯封端預(yù)聚物的第1成分和包含增鏈劑的第2成 分混合、固化，從而制作聚氨酯發(fā)泡體，其特征在于，
[0034] 所述步驟C為，使異氰酸酯成分與脂肪族二元醇及在200-300的范圍內(nèi)具有分 子量分布的峰的聚亞烷基二醇A反應(yīng)，從而合成預(yù)聚物前體，其后，使預(yù)聚物前體與在 800-1200的范圍內(nèi)具有分子量分布的峰的聚亞烷基二醇B反應(yīng)，從而合成異氰酸酯封端預(yù) 聚物的步驟，
[0035] 所述步驟D為，在包含所述異氰酸酯封端預(yù)聚物的第1成分中相對(duì)于100重量份 異氰酸酯封端預(yù)聚物添加3-10重量份硅酮類表面活性劑，進(jìn)一步將所述第1成分和非反應(yīng) 性氣體攪拌，制備使所述非反應(yīng)性氣體分散為微細(xì)氣泡的氣泡分散液后，在所述氣泡分散 液中混合包含增鏈劑的第2成分、固化，從而制作聚氨酯發(fā)泡體的步驟。
[0036] 進(jìn)一步地，本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件的制造方法，所述半導(dǎo)體器件的制造方法 包括使用所述拋光墊對(duì)半導(dǎo)體晶片表面進(jìn)行拋光的步驟。
[0037] 發(fā)明的效果
[0038] 由于本發(fā)明的拋光墊由可強(qiáng)韌地伸長(zhǎng)的聚氨酯形成，因此耐磨損性優(yōu)異、壽命特 性優(yōu)異。另外，由于本發(fā)明的拋光墊由即使在吸濕或吸水時(shí)硬度也不容易降低的聚氨酯形 成，因此拋光速度大、而且平坦化特性不容易降低。
【附圖說明】
[0039] 圖1是示出CMP拋光中使用的拋光裝置的一例的概略結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式