CN100580885C - 研磨垫、研磨装置、研磨装置用保护膜以及研磨方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种研磨垫及研磨装置，所述研磨垫用于在玻璃、半导体、电介质/金属复合体及集成电路等上形成平坦面，在衬底表面不易产生划痕，研磨过程中能够光学性良好地测定研磨状态，同时能够测定是否能均匀地研磨被研磨材料的整个表面。为了解决上述课题，本发明采用以下方法。即，本发明的研磨垫的特征在于，研磨过程中在通过晶圆中心的位置设置连通研磨面和背面的贯通孔，该贯通孔的靠近研磨垫中心的一端距离研磨垫中心为半径的35%以上，该贯通孔在朝向研磨垫中心方向的长度等于或小于与朝向研磨垫中心方向垂直的方向的长度，该贯通孔在朝向研磨垫中心方向的长度为半径的10%以下，与朝向研磨垫中心方向垂直的方向的长度为半径的12.5%以下。

Description

研磨垫、研磨装置、研磨装置用保护膜以及研磨方法
技术领域
本发明涉及用于在半导体、电介质/金属复合体及集成电路等上形成平坦面的研磨用垫及研磨装置。
背景技术
随着半导体装置的高密度化，多层布线、和伴随多层布线的层间绝缘膜的形成、或插塞(plug)、镶嵌(damascene)等电极形成技术越发重要。同时上述层间绝缘膜或电极的金属膜平坦化操作的重要性增加，作为用于此平坦化操作的有效技术，普遍使用被称为CMP(化学机械研磨，Chemical Mechanical Polishing)的研磨技术。
使用此CMP技术的研磨装置如图1所示，一边研磨晶圆等衬底，一边从研磨垫的背侧(定盘侧)向衬底的被研磨面照射激光或可见光，测定研磨状态，上述装置作为重要的技术受到注目(参见专利文献1)。
作为用于上述研磨装置的终点检测用研磨垫，介绍如下研磨垫，所述研磨垫对于研磨搭载集成电路的晶圆有用，其至少一部分由无浆料粒子吸收、输送的基本功能的硬质均匀树脂片材构成，此树脂片材可透过波长为190～3500纳米范围的光线(参见专利文献2)。
此研磨垫以罗门哈斯(Rohm & Haas)公司的IC-1000为代表，由含有微球囊(微囊)的发泡结构体构成的研磨层本身的透光率不充分，所以具有研磨层、和通过双面粘合胶带等层合在上述研磨层上的缓冲层(cushion layer)，在上述研磨垫的规定位置形成贯通上述研磨层、双面粘合胶带及缓冲层三者的开口部，在上述开口部的研磨面侧嵌入实心且由透明的热固性硬质均匀树脂构成的窗部件。其为图2所示的结构。
然而，以上述透明的硬质均匀树脂为窗部件的研磨垫存在以下问题：由于窗部件与作为被研磨面的衬底表面接触，所以衬底表面易于产生划痕的问题或窗部件剥离导致的浆料泄漏的问题、或由于研磨过程中温度升高导致窗部件和定盘包围的空气膨胀，窗部件向研磨面的上面突出，导致终点检测不良的问题。另外，还存在由于在研磨层和缓冲层制成不同形状的开口部故制造过程变得繁杂的问题。进而，还具有在热固性硬质均匀树脂的制造中成型周期时间变长等操作方面的问题。
另一方面，已知在研磨垫上设置贯通孔，观察晶圆研磨面上光的反射状态，进而判定研磨状态的晶圆研磨方法(参见专利文献3)。但是，此处介绍的2种贯通孔，其中一种贯通孔存在由于该贯通孔的一端靠近研磨垫中心，所以从研磨垫中心供给的浆料进入贯通孔，浆料滞留，光难以充分通过的问题，另一种贯通孔存在由于贯通孔在与垫中心方向垂直的方向的长度相对于晶圆过大，所以不能均匀地研磨被研磨材料的问题。
专利文献1：特开平9-7985号公报
专利文献2：特表平11-512977号公报
专利文献3：特开2000-254860号公报
发明内容
鉴于上述现有技术的背景，本发明提供一种研磨垫及研磨装置，所述研磨垫是为了在玻璃、半导体、电介质/金属复合体及集成电路等上形成平坦面而使用的研磨用垫，在衬底表面不易产生划痕，研磨过程中能够光学性良好地测定研磨状态，同时能够测定是否能够均匀研磨被研磨材料的整个表面。
为了解决上述课题，本发明采用以下手段。即，本发明的研磨垫的特征在于，设置连通研磨面和背面的贯通孔，该贯通孔的靠近研磨垫中心的一端距离研磨垫中心为半径的35％以上，该贯通孔在朝向研磨垫中心方向的长度等于或小于与朝向研磨垫中心方向垂直的方向的长度，该贯通孔的朝向研磨垫中心方向的长度为半径的10％以下，与朝向研磨垫中心方向垂直的方向的长度为半径的12.5％以下。
根据本发明，能够在玻璃、半导体、电介质/金属复合体及集成电路等上形成平坦面时，减少在被研磨材料表面产生划痕，并在研磨过程中光学性良好地测定研磨状态，同时能够提供采用可以测定是否均匀地研磨被研磨材料的整个表面的简略化方法的半导体装置。
附图说明
[图1]此图为使用研磨装置的一例说明光学测定研磨状态的原理的简图。
[图2]此图为表示具有现有的窗部件的终点检测用研磨垫的平面图。
[图3]此图为本发明的设置有贯通孔的研磨垫的平面图。
[图4]此图为本发明的设置有贯通孔的研磨垫的剖面图。
[图5]此图为本发明的设置有贯通孔和连通侧面和贯通孔的通路的研磨垫的平面图。
[图6]此图为本发明的设置有贯通孔和连通侧面和贯通孔的通路的研磨垫的剖面图。
符号说明
1 研磨层
2 透光材料
3 终点检测用研磨垫
4 缓冲层
5 被研磨材料(晶圆)
6 研磨头
7 激光或白色光
8 分光器(beamsplitters)
9 光源
10 光检测部
11 入射光
12 反射光
13 定盘
14 孔
15 贯通孔
16 背面胶带
17 中间胶带
18 通路
具体实施方式
本发明人对上述课题、即在被研磨材料表面不易产生划痕，研磨过程中能够光学性良好地测定研磨状态，同时能够测定是否均匀地研磨被研磨材料的整个表面的研磨垫，进行了潜心研究，结果发现一种研磨垫能够一并解决上述课题，所述研磨垫设置了连通研磨面和背面的贯通孔，该贯通孔的靠近研磨垫中心的一端距离研磨垫中心为半径的35％以上，该贯通孔在朝向研磨垫中心方向的长度等于或小于与朝向研磨垫中心方向垂直的方向的长度，该贯通孔在朝向研磨垫中心方向的长度为半径的10％以下，与朝向研磨垫中心方向垂直的方向的长度为半径的12.5％以下。
本发明的研磨垫优选具有研磨层和缓冲层。作为构成本发明研磨垫的研磨层，微橡胶(microgum)A硬度为70度以上且具有独立气泡的结构的研磨层，由于在半导体、电介质/金属复合体及集成电路等上形成平坦面，故优选。作为形成上述结构体的材料，没有特殊的限定，可以举出聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚氨酯、聚脲、聚酰胺、聚氯乙烯、聚缩醛、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、环氧树脂、ABS树脂、AS树脂、酚树脂、蜜胺树脂、氯丁二烯橡胶、丁二烯橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、硅橡胶、氟橡胶及以上述化合物为主要成分的树脂等。上述树脂中，从能够较容易地控制独立气泡直径方面考虑，较优选以聚氨酯为主要成分的原料。
所谓本发明的聚氨酯，是基于聚异氰酸酯的加聚反应或聚合反应而合成的高分子。被用作聚异氰酸酯的反应对象的化合物为含活性氢化合物，即，含有2个以上多羟基或者氨基的化合物。作为聚异氰酸酯，可以举出甲苯二异氰酸酯、二苯基甲烷二异氰酸酯、萘二异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯等，但并不限定于此。作为含有多羟基的化合物，以多元醇为代表，可以举出聚醚型多元醇、聚四亚甲基醚乙二醇、环氧树脂改性多元醇、聚酯多元醇、丙烯酸多元醇、聚丁二烯多元醇、硅氧烷多元醇等。优选根据硬度、气泡直径及发泡倍率来确定聚异氰酸酯和多元醇、及催化剂、发泡剂、整泡剂的组合或最适量。
作为上述在聚氨酯中形成独立气泡的方法，通常为在聚氨酯制造时通过在树脂中配合各种发泡剂进行的化学发泡法，但也可以优选使用通过机械搅拌使树脂发泡后使其固化的方法。
从能够实现划痕少、半导体衬底的局部凹凸的平坦性良好两方面的观点考虑，优选上述独立气泡的平均气泡直径为30μm以上150μm以下。更优选平均气泡直径为140μm以下、进而为130μm以下。平均气泡直径低于30μm时，有时划痕增多，不优选。另外，平均气泡直径超过150μm时，半导体衬底的局部凹凸的平坦性变差，故不优选。需要说明的是，平均气泡直径是以200倍的倍率对样品剖面进行SEM观察，然后用图像处理装置对记录的SEM照片的气泡直径进行测定，取其平均值，将其称为测定值。
作为本发明优选实施方案之一的研磨垫含有聚氨酯和由乙烯类化合物聚合的聚合物，具有独立气泡。聚氨酯在提高硬度时变脆，另外，只使用由乙烯类化合物聚合的聚合物时，虽然能够提高韧性和硬度，但难以得到具有独立气泡的均质的研磨垫。通过含有聚氨酯和由乙烯类化合物聚合的聚合物，能够形成含有独立气泡、韧性和硬度高的研磨垫。
本发明中的乙烯类化合物，为具有聚合性的碳碳双键的化合物。具体而言，可以举出丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸异癸基酯、甲基丙烯酸正十二烷基酯、甲基丙烯酸2-羟基乙酯、甲基丙烯酸2-羟基丙基酯、甲基丙烯酸2-羟基丁基酯、甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、富马酸、富马酸二甲酯、富马酸二乙酯、富马酸二丙酯、马来酸、马来酸二甲酯、马来酸二乙酯、马来酸二丙酯、苯基马来酰亚胺、环己基马来酰亚胺、异丙基马来酰亚胺、丙烯腈、丙烯酰胺、氯乙烯、1，1-二氯乙烯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、二乙烯基苯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二甘醇二甲基丙烯酸酯等。上述单体可以单独使用，也可以2种以上混合使用。
上述乙烯类化合物中，优选CH2＝CR1COOR2(R1：甲基、乙基，R2：甲基、乙基、丙基、丁基)。其中，从在聚氨酯中易于形成独立气泡、单体含浸性良好、容易聚合固化、含有聚合固化的聚氨酯和由乙烯类化合物聚合的聚合物的发泡结构体的硬度高且平坦化特性良好的方面考虑，优选甲基丙烯酸甲酯，甲基丙烯酸乙酯，甲基丙烯酸正丁基酯，甲基丙烯酸异丁基酯。
作为上述乙烯类化合物的聚合引发剂，可以使用偶氮二异丁腈、偶氮二(2，4-二甲基戊腈)、偶氮二环己烷腈、过氧化苯甲酰、月桂酰过氧化物、过氧化二碳酸二异丙酯等自由基引发剂。另外，也可以使用氧化还原类聚合引发剂例如过氧化物和胺类的组合。上述聚合引发剂，不仅可以单独使用，也可以2种以上混合使用。
作为乙烯类化合物含浸到聚氨酯中的方法，可以举出在加入单体的容器中浸渍聚氨酯，使其含浸的方法。需要说明的是，此时，为了加快含浸速度，优选进行加热、加压、减压、搅拌、振荡、超声波振动等处理。
乙烯类化合物在聚氨酯中的含浸量取决于使用的单体及聚氨酯的种类、或制造的研磨垫的特性，不能一概而论，例如在使用乙烯类化合物的情况下，聚合固化的发泡结构体中由乙烯类化合物得到的聚合物和聚氨酯的含有比率按重量比计优选为30/70～80/20。由乙烯类化合物得到的聚合物的含有比率按重量比计不足30/70的情况下，有时研磨垫的硬度降低，故不优选。另外，含有比率超过80/20时，有时研磨层具有的弹力性被破坏，故不优选。
需要说明的是，聚合固化的聚氨酯中由乙烯类化合物得到的聚合物及聚氨酯的含有率可以通过热解气相色谱法/质谱法测定。作为该方法中可以使用的装置，作为热解装置可以举出Double-Shot Pyrolyzer“PY-2010D”(Frontier Laboratories Ltd制)，作为气相色谱·质谱装置，可以举出”TRIO-1”(VG社制)。
本发明中一体化含有聚氨酯和乙烯聚合物(vinyl polymer)的含义是指不以聚氨酯相和由乙烯类化合物聚合得到的聚合物相被分离的状态而被含有，但如果定量地表示，则用光斑大小为50μm的显微红外分光装置观察研磨垫得到的红外光谱具有聚氨酯的红外吸收峰和由乙烯类化合物聚合的聚合物的红外吸收峰，各处的红外光谱大致相同。作为此处使用的显微红外分光装置，可以举出SPECTRA-TECH社制的IRμs。
需要说明的是，为了改良制造的研磨垫的特性，也可以添加研磨剂、防带电剂、润滑剂、稳定剂、染料等各种添加剂。
本发明的研磨层的微橡胶A硬度，是指用高分子计器(株)制微橡胶硬度计MD-1评价的值。微橡胶A硬度计MD-1能够测定用现有硬度计难以测定的薄物品·小物品的硬度，被设计·制作成弹簧式橡胶硬度计(Durometer)A型的约1/5的缩小型，因此，能够得到与弹簧式硬度计A型的硬度一致的测定值。通常的研磨垫的研磨层或硬质层的厚度薄于5mm，不能用弹簧式橡胶硬度计A型进行评价，因此用上述微橡胶MD-1进行评价。
本发明的研磨层的微橡胶A硬度为70度以上，优选为80度以上。微橡胶A硬度不足70度时，有时半导体衬底局部凹凸的平坦性不良，故不优选。
本发明的研磨层的密度是用Hubbard型比重瓶(Hubbard-typepycnometer)(以JIS R-3503为基准)以水为介质测定的值。
本发明的研磨层优选密度在0.3～1.1g/cm3的范围内。密度不足0.3g/cm3时，有时局部的平坦性不良，整体(global)阶差增大。密度超过1.1g/cm3时，易于产生划痕。进而优选密度为0.6～0.9g/cm3，另外，更优选密度为0.65～0.85g/cm3的范围。
为了抑制滑行(hydroplane)现象，可以在本发明的研磨垫的研磨层表面形成拉沟形状、波纹形状、螺旋形状、同心圆形状等通常研磨垫能够得到的沟(槽)后进行使用。
理想情况为在穿过该贯通孔中心位置的研磨垫的同心圆的内侧区域，沟(槽)不与贯通孔接触。所谓贯通孔的中心位置，是指由从研磨垫中心通过贯通孔两端的两条直线所描绘的角度的二等分线和连接贯通孔两端的直线的交点。当在通过该贯通孔中心位置的研磨垫的同心圆内侧区域内沟(槽)与贯通孔接触时，浆料易于流入贯通孔中，易于发生光散射，有可能导致终点检测不良，故不优选。
本发明的研磨垫，通常在研磨前或研磨过程中用通过电沉积固定金刚石磨粒的调节器修整(dressing)研磨层表面。作为修整方法，可采用于研磨前进行的ex-situ修整(ex-situ dressing)和与研磨同时进行的in-situ修整中的任一种。
在本发明的研磨层上层合体积弹性模量为40MPa以上且拉伸弹性模量为1MPa以上20MPa以下的缓冲层，面内均匀性良好，故较理想。所谓体积弹性模量，是指对预先测定体积的被测定物施加各向同性的压力，测定其体积变化。其定义如下：体积弹性模量＝施加压力/(体积变化/原来体积)。
本发明的体积弹性模量如下进行测定。向内容积为约40mL的不锈钢制的测定池中加入试样片和23℃的水，装入容量0.5mL的硼硅酸玻璃制计量吸管(最小刻度0.005mL)。另外，作为压力容器使用聚氯乙烯树脂制管(内径
Figure C20078000364800101
壁厚5mm)，向其中投入加入了上述试样片的测定池，在压力P下氮加压，测定体积变化V1。然后，不向测定池中加入试样，在表1所示的压力P下氮加压，测定体积变化V0。计算压力P除以ΔV/Vi＝(V1-V0)/Vi得到的值，作为上述试样的体积弹性模量。
本发明的体积弹性模量是在23℃下对样品施加0.04～0.14MPa压力时的体积弹性模量。
本发明的缓冲层的体积弹性模量优选为40MPa以上。不足40MPa时，有时半导体衬底整个表面的面内均匀性被破坏，故不优选，另一个原因在于，流入贯通研磨垫表面和背面的孔中的浆料或水含浸在缓冲层中，使缓冲特性经时地变化，故不优选。进而，优选体积弹性模量的范围为200MPa以上。
本发明的拉伸弹性模量如下定义：形成哑铃形状，施加拉伸应力，测定拉伸变形(＝拉伸长度变化/原长度)在0.01至0.03的范围内的拉伸应力，拉伸弹性模量＝((拉伸变形为0.03时的拉伸应力)-(拉伸变形为0.01时的拉伸应力))/0.02。作为测定装置，可以给出ORIENTEC社制TENSILON万能试验机RTM-100等。作为测定条件，试验速度为5cm/分钟、试验片形状为宽5mm、试样长50mm的哑铃形状。
本发明的缓冲层的拉伸弹性模量优选为1MPa以上20MPa以下。拉伸弹性模量不足1MPa时，有时半导体衬底整个表面的面内均匀性被破坏，故不优选。拉伸弹性模量超过20MPa时，有时也会发生半导体衬底整个表面的面内均匀性被破坏，故不优选。更优选拉伸弹性模量的范围为1.2MPa以上10MPa以下。
本发明的缓冲层的吸水率优选为5％以下。吸水率超过5％时，研磨过程中使用的水被缓冲层吸收，研磨垫的贯通孔的周边部分膨润，贯通孔的边缘高于研磨层表面的其他部分，阻碍均匀研磨，或导致产生划痕，故不优选。
作为上述缓冲层，可以举出天然橡胶、丁腈橡胶、氯丁二烯橡胶、聚丁二烯橡胶、热固化聚氨酯橡胶、热塑性聚氨酯橡胶、硅橡胶等无发泡的弹性体，但并不特别限定于此。缓冲层的厚度优选为0.3～2mm的范围。不足0.5mm时，有时半导体衬底整个表面的面内均匀性被破坏，故不优选。超过2mm时，有时局部平坦性被破坏，故不优选。进而优选厚度范围为0.5mm以上2mm以下。更优选范围为0.75mm以上1.75mm以下。
本发明的研磨垫设置连通研磨垫的研磨面和背面的贯通孔。
该贯通孔的靠近研磨垫中心的一端距离研磨垫中心为半径的35％以上是必要的。该贯通孔的靠近研磨垫中心的一端距离研磨垫中心小于半径的35％时，供给到定盘中心的浆料易于流入该贯通孔，该贯通孔中易于滞留大量浆料，光学终点检测信号由于浆料的散射而减小，故不优选。进而优选距离为半径的38％以上。
另外，通过使贯通孔的靠近研磨垫中心的一端距离研磨垫中心为半径的35％以上，使被研磨剂不接近研磨垫中心，通过将上述连通研磨面和背面的贯通孔设置在研磨过程中通过晶圆中心的位置，能够终点检测晶圆整个表面是否被均匀研磨。
上述研磨垫的贯通孔的截面形状可以采取正方形、椭圆形、圆形、长方形等多种形状，但理想形状为：在朝向研磨垫中心方向的长度等于或小于与朝向研磨垫中心方向垂直的方向的长度。朝向研磨垫中心方向的长度长于与朝向研磨垫中心方向垂直的方向的长度时，晶圆不能均匀地研磨，面内均匀性变差，故不优选。
本发明的研磨垫的贯通孔的大小为研磨过程中能够光学测定研磨状态程度的大小，必须使贯通孔的朝向研磨垫中心方向的长度为半径的10％以下。超过半径的10％时，浆料大量地流入，流入贯通孔的浆料的散射导致光学的终点检测信号减小，故不优选。另外，贯通孔在朝向研磨垫中心方向的长度优选为5mm以上20mm以下。不足5mm时，光学的终点检测信号减小，不优选。
该贯通孔的与朝向研磨垫中心方向垂直的方向的长度为半径的12.5％以下是必要的。超过半径的12.5％时，作为被研磨材料的晶圆不能均匀地研磨，故不优选。另外，贯通孔的与朝向研磨垫中心方向垂直的方向的长度优选为5mm以上25mm以下。不足5mm时，光学的终点检测信号减小，不优选。
本发明中所谓的连通，是指连续地开口连接。图3、图4中的14表示连通研磨面和背面的贯通孔。
本发明的连通研磨面和背面的贯通孔的形成方法，可以举出使用规定的金属模进行冲裁的方法、或用NC刻纹机(NC router)等使用刀具打穿的方法。
本发明的该缓冲层为1.5mm以上2mm以下时，由于研磨屑易于滞留，所以设置将连通研磨面和背面的贯通孔与研磨垫侧面连通的通路，由于能够减少划痕，故优选。图3、图4中的14表示连通研磨面和背面的贯通孔。图5、图6中的17表示将连通该研磨面和背面的贯通孔和研磨垫侧面连通的通路。在将连通研磨面和背面的贯通孔和研磨垫侧面连通的通路的接触面，上述通路和上述背面的距离优选为研磨垫厚度的1/2以下。
上述贯通孔和上述通路的接触面，是上述贯通孔和上述通路交差的位置，上述通路和上述背面的距离，是在上述交差位置中最靠近背面的位置和背面的距离。在上述贯通孔和上述通路的接触面，上述通路和上述背面的距离超过研磨垫厚度的1/2时，滞留在贯通孔中的浆料或研磨屑不能充分地排出，因此有时导致晶圆产生划痕，不优选。
本发明的将连通研磨面和背面的贯通孔和研磨垫侧面连通的通路截面的形状，可以采取正方形、椭圆形、圆形、长方形等多种形状，但从不易对研磨垫表面变形产生影响的方面考虑，优选正方形或长方形。使通路截面在厚度方向的长度为研磨垫厚度的1/2以下，由于不易对研磨垫表面变形产生影响，故优选。
本发明的将连通研磨面和背面的贯通孔和研磨垫侧面连通的通路的截面的大小优选为连通研磨面和背面的贯通孔的大小的0.05％以上10％以下。不足0.05％时，有时不能充分地排出浆料或研磨屑，故不优选。超过10％时，有时对研磨垫表面造成影响，使研磨特性变差，故不优选。更优选范围为0.1％以上5％以下。
本发明的连通研磨面和背面的贯通孔的形成方法，可以举出使用规定的金属模进行冲裁的方法、或用NC刻纹机等使用刀具进行打穿的方法。
作为形成从研磨垫侧面连通贯通孔的通路的方法，所述贯通孔连通研磨垫表面和背面，可以举出以下方法。
研磨层为单层垫时，可以举出在研磨层背面预先形成连通贯通孔和研磨层侧面的沟，在其上贴合背面胶带形成研磨垫的方法。
研磨垫至少由研磨层和缓冲层构成时，可以举出以下方法：在缓冲层上预先形成沟使贯通孔和侧面连通，然后在该缓冲层上贴附中间胶带和背面胶带，贴合研磨层，进而开通贯通孔的方法、或贴合研磨层、中间胶带、缓冲层和背面胶带后，开通贯通孔，在缓冲层部分用NC刻纹机等从背面胶带侧刻出连通贯通孔和侧面的沟的方法。
接下来，说明本发明的研磨装置。
本发明的研磨装置至少具有以下部件：上述研磨垫、和向研磨垫和被研磨材料之间供给浆料的部件、将上述研磨垫和衬底接触使其相对移动进行研磨的部件、及通过设置在上述研磨垫中的贯通孔光学测定研磨状态的部件。研磨垫以外的部件可以组合现有公知的部件构成。使用上述装置，在使研磨垫和衬底之间存在浆料的状态下，在上述研磨垫和上述衬底之间施加负荷，使上述衬底和上述研磨垫相对移动，由此可以研磨被研磨材料，并且通过对上述被研磨材料照射光能够以光学方式获得被研磨材料的研磨状态。
具体而言，例如可以举出如图1所示结构的装置。在定盘13上形成孔14，设置上述研磨垫的贯通孔使其位于孔14上。将透光材料2嵌入孔14中，以使浆料滴入后不与定盘下的分光器8等接触，并发挥防止浆料泄漏的作用。确定此孔的位置，以使定盘13旋转的一部分之间能够从被保持在研磨头6上的被研磨材料5看到。光源9位于定盘13的下方，其固定位置为，使得当孔接近被研磨材料5时，由光源9发射的激光或白色光7的入射光11通过定盘13的孔、研磨层1后照射到存在于其上的被研磨材料5的表面。被研磨材料5表面的反射光12经分光器8导入光检测部10中，通过对光检测部10检测到的光强度的波形进行分析，可以测定被研磨材料表面的研磨状态。
担心嵌入本发明研磨装置的孔中的透明材料发生浆料泄漏的情况下，最好在将研磨垫贴附在定盘上前贴附能够被覆定盘表面的孔部分的保护膜。保护膜是在厚度为10～50μm的透明基膜上以10～30μm的厚度形成粘合层而得到的，其大小为孔面积的2倍以上，能够防止浆料与孔部分液体接触，故优选。
该保护膜中的粘合层部分用大于基膜的端部的隔离膜被覆，隔离膜分成2个以上，剥离分割的部分隔离膜，使露出的粘合层与定盘的孔部分粘结，然后剥离残留的隔离膜，将粘合层固定在定盘上，如果如上所述进行贴附，则能够在不产生褶皱的前提下，良好地贴附，故优选。作为分割的方法，优选3分割，其原因在于：首先剥离中央部，使露出的粘合层与定盘孔粘合，然后剥离残留的隔离膜，在定盘上固定粘合层，如果如上所述进行贴附，则能够在不产生褶皱、也不引入空气的前提下，良好地贴合。通过在贴附该保护膜后贴附该研磨垫，能够减少浆料从孔的透明材料泄漏的可能。隔离膜与基膜的端部相比至少大3mm以上，由此易于剥离隔离膜，故优选。
可以使用本发明的研磨垫，并使用二氧化硅类浆料、氧化铝类浆料、氧化铈类浆料等作为浆料，使半导体晶圆上的绝缘膜的凹凸或金属布线的凹凸局部平坦化，或者减小整体阶差，或者抑制凹状扭曲。作为浆料的具体例，可以举出卡博特公司(Cabot Corporation)制的CMP用CAB-O-SPERSE(注册商标)SC-1、CMP用CAB-O-SPERSE(注册商标)SC-112、CMP用SEMI-SPERSE(注册商标)AM100、CMP用SEMI-SPERSE(注册商标)AM100C、CMP用SEMI-SPERSE 12、CMP用SEMI-SPERSE(注册商标)25、CMP用SEMI-SPERSE(注册商标)W2000、CMP用SEMI-SPERSE(注册商标)W-A400等，但并不限定于此。
本发明的研磨垫的对象，例如为半导体晶圆上形成的绝缘层或金属布线的表面，作为绝缘层，可以举出金属布线的层间绝缘膜或金属布线的下层绝缘膜或用于分离元件的浅沟槽隔离层(Shallow TrenchIsolation)，作为金属布线，为铝、钨、铜等，结构上有镶嵌(damascene)、双镶嵌(dual damascene)、插塞等。以铜为金属布线时，氮化硅等势垒金属(barrier metal)也成为研磨对象。目前，绝缘膜以氧化硅为主流，但由于迟延时间的问题，可以使用低介电常数绝缘膜。本发明的研磨垫，可以在不易产生划痕的状态下一边研磨一边良好地测定研磨状态。除半导体晶圆以外，也可以用于磁头、硬盘、蓝宝石等的研磨。
本发明的研磨垫适合用于在玻璃、半导体、电介质/金属复合体及集成电路等上形成平坦面。
实施例
以下，利用实施例进一步详细地说明本发明。但是，并不能理解为本发明限定于这些实施例。另外，测定如下进行。
微橡胶A硬度：
用高分子计器(株)制的微橡胶硬度计“MD-1”测定。微橡胶硬度计”MD-1”的结构如下所述。
1.1传感器(sensor)部
(1)荷重方式：悬臂梁式板弹簧
(2)弹簧荷重：0点/2.24gf。100点/33.85gf
(3)弹簧荷重误差：±0.32gf
(4)押针尺寸：直径：0.16mm圆柱形。高度0.5mm
(5)位移检测方式：应变仪式(Strain Gauge-Type)
(6)加压脚尺寸：外径4mm内径1.5mm
1.2传感器驱动部
(1)驱动方式：由步进电动机上下驱动。由空气阻尼器(airdamper)控制下降速度
(2)上下动作行程(stroke)：12mm
(3)下降速度：10～30mm/秒
(4)高度调整范围：0～67mm(试样台面和传感器加压面的距离)
1.3试样台
(1)试样台尺寸：直径80mm
(2)微动机构：由XY台及测微头进行微动。行程：X轴、Y轴均为15mm
(3)水平调整器：水平调整用本体脚座及圆型水平器。
气泡直径测定：使用日立制作所(株)制SEM2400扫描型电子显微镜，用图像解析装置解析以200倍倍率观察的照片，由此计测照片中存在的所有气泡直径，以其平均值作为平均气泡直径。
体积弹性模量的测定：在内容积约为40mL的不锈钢制测定池中加入NBR橡胶片材27g(比重1.29、初始体积21ml)和23℃的水，如图5所示在其上安装容量0.5mL的硼硅酸玻璃制计量吸管(最小刻度0.005mL)。另外，作为压力容器使用聚氯乙烯树脂制管(内径
Figure C20078000364800171
壁厚5mm)，向其中加入装有上述试样片的测定池，在如表1所示的压力P下氮加压，测定体积变化V1。接下来，测定池中不加入试样，在如表1所示的压力P下氮加压，仅测定水的体积变化V0。计算压力P除以ΔV/Vi＝(V1-V0)/Vi得到的值，作为上述试样的体积弹性模量。
在研磨过程中能够光学性良好地测定研磨状态的研磨装置：使用应用材料(Applied Materials)(公司)的Mirra(注册商标)3400或Reflexion(注册商标)，在规定的研磨条件下一边进行终点检测一边研磨。关于研磨特性，测定8英寸晶圆或12英寸晶圆的除去最外周3mm之外的研磨速率(埃/分钟)和面内均匀性＝(最大研磨速率-最小研磨速率)/平均研磨速率×100(％)。
缺陷检查：使用KLA-Tencol(株)制SP-1或应用材料(公司)制缺陷检查装置Complus，测定0.18μm以上的缺陷。
吸水率的测定：测定缓冲层试验片的干燥重量，在水中浸渍24小时后，测定吸水的试验片重量，按照(吸水的试验片重量-干燥重量)÷干燥重量×100(％)的定义计算，所得值即为吸水率。
实施例1
用RIM成型机混合30重量份聚丙二醇、40重量份二苯基甲烷二异氰酸酯、0.5重量份水、0.3重量份三乙基胺、1.7重量份硅氧烷整泡剂和0.09重量份辛酸锡，注入金属模中，进行加压成型，制成厚度2.6mm的具有独立气泡的发泡聚氨酯片材(微橡胶A硬度：42，密度：0.76g/cm3、独立气泡的平均气泡直径：34μm)。
将上述发泡聚氨酯片材在添加了0.2重量份偶氮二异丁腈的甲基丙烯酸甲酯中浸渍60分钟。接下来，通过将上述发泡聚氨酯片材浸渍在由15重量份聚乙烯醇“CP”(聚合度：约500、NACALAI TESQUE(株)制)、35重量份乙醇(特级试剂、片山化学(株)制)、50重量份水构成的溶液中，然后进行干燥，由此用聚乙烯醇被覆上述发泡聚氨酯片材表层。然后通过氯乙烯制垫片在2片玻璃板间夹持上述发泡聚氨酯片材，通过在65℃下加热6小时、在120℃下加热3小时使其聚合固化。从玻璃板间脱模，水洗后，在50℃下真空干燥。
切割加工如上所述得到的硬质发泡片材，使厚度为2.00mm，由此制作研磨层。研磨层中的甲基丙烯酸甲酯含有率为66重量％。另外，研磨层的微橡胶A硬度为98度、密度为0.81g/cm3、独立气泡的平均气泡直径为45μm。
作为缓冲层，利用积水化学工业(株)制5782W粘合层(中间胶带)将日本MATAI(株)制的热塑性聚氨酯的微橡胶A硬度为65度的1.0mm制品(体积弹性模量＝65MPa、拉伸弹性模量＝4MPa、吸水率＝0.2％)制成层合体，再在背面贴合积水化学工业(株)双面胶带5604TDX作为背面胶带。
将此层合体冲裁成直径508mm的圆，在贯通孔的靠近研磨垫中心的一端距离研磨垫中心为半径的46.5％(118mm)的位置，用冲裁机形成长为半径的4.8％(12mm)、宽为半径的9.4％(24mm)的贯通孔。所得结构体的形状如图3、图4所示。贯通孔的靠近研磨垫中心的一端，位于距离研磨垫中心为半径的46.5％的位置。用NC刻纹机在上述研磨垫的研磨层表面形成槽宽1mm、槽深0.825mm、槽节距(gloovepitch)20mm的格子状XY-槽，进而形成研磨垫。
在具有终点检测功能的研磨机(应用材料制“MIRRA(注册商标)3400”)的定盘上安装用于激光透过的透明材料，在此透明材料上贴合在聚酯膜上涂布粘附材料的保护膜，使透明材料不与浆料接触。在上述定盘上贴附上述研磨垫，使贯通孔与定盘的透明材料相通。将具有氧化膜的8英寸晶圆在卡环(retainer ring)压力＝8psi、内管压力＝5psi、薄膜(membrane)压力＝7psi、平台旋转数＝45rpm、研磨头旋转数＝45rpm、以200cc/分钟的流量流入浆料(卡博特公司制、SS-12)的条件下，进行研磨，此时可以清楚地观察到伴随膜厚变化的由激光干涉导致的强度变化，最大为23.5，最小为20.0，具有充分大的强度变化，可以进行终点检测。氧化膜的研磨速率为2500埃/分钟。面内均匀性良好，为12％。
用KLA-Tencol社制商品名“SP-1”的缺陷检查装置测定研磨晶圆上0.18μm以上的划痕时，划痕数为4个，良好。
进而，连续研磨9小时，可清楚地观察伴随膜厚变化的由激光干涉导致的强度变化，最大为23.5，最小为20.0，能够维持充分大的强度变化，可以进行终点检测。氧化膜的研磨速率为2400埃/分钟。面内均匀性良好，为13％。
对研磨的晶圆用KLA-Tencol社制商品名“SP-1”的缺陷检查装置测定0.18μm以上的划痕时，划痕数为6个，良好。
实施例2
用RIM成型机混合30重量份聚丙二醇、40重量份二苯基甲烷二异氰酸酯、0.5重量份水、0.4重量份三乙基胺、1.8重量份硅整泡剂和0.09重量份辛酸锡，注入金属模中进行加压成型，制成厚度2.2mm的发泡聚氨酯片材(微橡胶A硬度＝23度、密度：0.47g/cm3、独立气泡平均直径：72μm)。
将上述发泡聚氨酯片材浸渍在添加了0.1重量份偶氮二异丁腈的甲基丙烯酸甲酯中10分钟。用玻璃板夹持被甲基丙烯酸甲酯膨润的发泡聚氨酯片材，在65℃下加热6小时后，在100℃下加热3小时。加热后从玻璃板中取出，在50℃下真空干燥。
将所得的硬质发泡片材双面磨削，制成厚度为2.00mm的研磨层。研磨层的聚甲基丙烯酸甲酯含有率为65重量％。另外，研磨层的微橡胶A硬度为87度、密度为0.50g/cm3、独立气泡平均直径为109μm。
将日本MATAI(株)制的热塑性聚氨酯的微橡胶A硬度为75度的2.0mm制品(体积弹性模量＝100MPa、拉伸弹性模量＝7MPa)预先用具有宽2mm的圆刃的NC刻纹机刻出宽2mm、深1mm的沟，将其作为缓冲层，然后利用积水化学工业(株)制550D粘合层(中间胶带)与研磨层制成层合体，进而在背面贴合积水化学工业(株)双面胶带5604TDX作为背面胶带。
将此层合体冲裁成直径508mm的圆，在贯通孔的靠近研磨垫中心的一端距离研磨垫中心为半径的46.5％(118mm)的位置，用冲裁机形成长为半径的4.8％(12mm)、宽为半径的9.4％(24mm)的贯通孔。所得的结构体的形状为图5、图6所示的结构。贯通孔的靠近研磨垫中心的一端，位于距离研磨垫中心为半径的46.5％的位置。采用NC刻纹机在上述研磨垫的研磨层表面形成槽宽1mm、槽深0.6mm、槽节距30mm的格子状XY-槽，进而形成研磨垫。
在具有终点检测功能的研磨机(应用材料制“MIRRA(注册商标)3400”)的定盘上安装用于透过激光的透明材料，在此透明材料上贴合保护膜，所述保护膜是在聚酯膜上涂布粘附材料形成的，使透明材料不与浆料接触。在上述定盘上贴附上述研磨垫，使贯通孔与定盘的透明材料相通。将具有氧化膜的8英寸晶圆在卡环压力＝8psi、内管压力＝5psi、薄膜压力＝7psi、平台旋转数＝45rpm、研磨头旋转数＝45rpm、以200cc/分钟的流量流入浆料(卡博特公司制、SS-12)的条件下，进行研磨，此时，能够清楚地观察到伴随膜厚变化由激光干涉导致的强度变化，最大为23.6，最小为20.2，具有充分大的强度变化，可以进行终点检测。氧化膜的研磨速率为2600埃/分钟。面内均匀性良好为9％。
对于研磨的晶圆，用KLA-Tencol社制商品名“SP-1”的缺陷检查装置测定0.18μm以上的划痕时，划痕数为2个，良好。
进而，继续研磨9小时，能够清楚地观察到伴随膜厚变化由激光干涉导致的强度变化，最大为23.7，最小为20.1，能够维持充分大的强度变化，可以进行终点检测。氧化膜的研磨速率为2650埃/分钟。面内均匀性良好，为8％。
对研磨的晶圆，用KLA-Tencol社制商品名“SP-1”的缺陷检查装置测定0.18μm以上的划痕时，划痕数为3个，良好。
实施例3
采用与实施例1相同的方法制作层合体。
将此层合体冲裁成直径为508mm的圆，在贯通孔的靠近研磨垫中心的一端距离研磨垫中心为半径的37.8％(96mm)的位置，用冲裁机形成长为半径的4.8％(12mm)、宽为半径的9.4％(24mm)的贯通孔。贯通孔的靠近研磨垫中心的一端位于距离研磨垫中心为半径的37.8％的位置。用NC刻纹机在上述研磨垫的研磨层表面上形成槽宽1mm、槽深度0.6mm、槽节距30mm的格子状XY-槽，进而形成研磨垫。
在具有终点检测功能的研磨机(应用材料制“MIRRA(注册商标)3400”)的定盘上安装用于透过激光的透明材料，在此透明材料上贴合保护膜，所述保护膜是在聚酯膜上涂布粘附材料形成的，使透明材料不与浆料接触。在上述定盘上贴合上述研磨垫，使贯通孔与定盘的透明材料相通。将具有氧化膜的8英寸晶圆在卡环压力＝8psi、内管压力＝5psi、薄膜压力＝7psi、平台旋转数＝45rpm、研磨头旋转数＝45rpm、以200cc/分钟的流量流入浆料(卡博特公司制、SS-12)的条件下，进行研磨，此时，能够清楚地观察到伴随膜厚变化的由激光干涉导致的强度变化，最大为22.6、最小为19.2，存在较大的强度变化，可以进行终点检测。氧化膜的研磨速率为2600埃/分钟。面内均匀性良好，为9％。
对于研磨的晶圆，用KLA-Tencol社制商品名“SP-1”的缺陷检查装置测定0.18μm以上的划痕时，划痕数为3个，良好。
进而，继续研磨9小时，能够清楚地观察到伴随膜厚变化由激光干涉导致的强度变化，最大为22.7，最小为19.1，能够维持较大的强度变化，可以进行终点检测。氧化膜的研磨速率为2650埃/分钟。面内均匀性良好，为8％。
对于研磨的晶圆，用KLA-Tencol社制商品名“SP-1”的缺陷检查装置测定0.18μm以上的划痕时，划痕数为5个，良好。
实施例4
采用与实施例1相同的方法，制作层合体。
将此层合体冲裁成直径775mm的圆，在贯通孔的靠近研磨垫中心的一端距离研磨垫中心为半径的49.2％(191mm)的位置，用冲裁机形成长为半径的3.01％(12mm)、宽为半径的4.90％(19mm)的贯通孔。贯通孔的靠近研磨垫中心的一端位于距离研磨垫中心为半径的49.2％的位置。用NC刻纹机在上述研磨垫的研磨层表面形成槽宽1mm、槽深0.825mm、槽节距20mm的格子状XY-槽，进而形成研磨垫。
在具有终点检测功能的研磨机(应用材料制“Reflexion(注册商标)”)的定盘上安装用于透过激光的透明材料，在此透明材料上贴合保护膜，所述保护膜是在聚酯膜上涂布粘附材料形成的，使透明材料不与浆料接触。在上述定盘上贴合上述研磨垫，使贯通孔与定盘的透明材料相通。将具有氧化膜的12英寸晶圆在卡环压力＝10.4psi、Z1＝8psi、Z2＝4.4psi、Z3＝4psi、平台旋转数＝51rpm、研磨头旋转数＝49rpm、以150cc/分钟的流量流入浆料(卡博特公司制、SS-12)的条件下，进行研磨，此时，能够清楚地观察到伴随膜厚变化的由激光干涉导致的强度变化，最大为20.6，最小为18.2，存在较大的强度变化，可以进行终点检测。氧化膜的研磨速率为2300埃/分钟。面内均匀性良好，为10％。
对于研磨的晶圆，用应用材料社制商品名“Complus”的缺陷检查装置测定0.18μm以上的划痕时，划痕数为5个，良好。
进而，继续研磨9小时，能够清楚地观察到伴随膜厚变化由激光干涉导致的强度变化，最大为20.5，最小为18.3，能够维持较大的强度变化，可以进行终点检测。氧化膜的研磨速率为2450埃/分钟。面内均匀性良好，为9％。
对于研磨的晶圆，用应用材料社制商品名“Complus”的缺陷检查装置测定0.18μm以上的划痕时，划痕数为6个，良好。
实施例5
采用与实施例1相同的方法，制作层合体。
将此层合体冲裁成直径为508mm的圆，在贯通孔的靠近研磨垫中心的一端距离研磨垫中心为半径的54.3％(138mm)的位置，用冲裁机形成长为半径的7.4％(19mm)、宽为半径的9.4％(24mm)的贯通孔。贯通孔的靠近研磨垫中心的一端，位于距离研磨垫中心为半径的54.3％的位置。用NC刻纹机在上述研磨垫的研磨层表面形成槽宽1mm、槽深0.6mm、槽节距30mm的格子状XY-槽，进而形成研磨垫。
在具有终点检测功能的研磨机(应用材料制“MIRRA(注册商标)3400”)的定盘上安装用于透过激光的透明材料，在此透明材料上贴合保护膜，所述保护膜是在聚酯膜上涂布粘附材料形成的，使透明材料不与浆料接触。在上述定盘上贴合上述研磨垫，使贯通孔与定盘的透明材料相通。将具有氧化膜的8英寸晶圆在卡环压力＝8psi、内管压力＝5psi、薄膜压力＝7psi、平台旋转数＝45rpm、研磨头旋转数＝45rpm、以200cc/分钟的流量流入浆料(卡博特公司制、SS-12)的条件下，进行研磨，此时，能够清楚地观察到伴随膜厚变化由激光干涉导致的强度变化，最大为19.6，最小为17.2，存在较大的强度变化，可以进行终点检测。氧化膜的研磨速率为2400埃/分钟。面内均匀性良好，为11％。
对于研磨的晶圆，用KLA-Tencol社制商品名“SP-1”的缺陷检查装置测定0.18μm以上的划痕时，划痕数为4个，良好。
进而，继续研磨9小时，能够清楚地观察到伴随膜厚变化由激光干涉导致的强度变化，最大为19.7，最小为17.3，能够维持较大的强度变化，可以进行终点检测。氧化膜的研磨速率为2430埃/分钟。面内均匀性良好，为10％。
对于研磨的晶圆，用KLA-Tencol社制商品名“SP-1”的缺陷检查装置测定0.18μm以上的划痕时，划痕数为4个，良好。
实施例6
采用与实施例1相同的方法，制作层合体。
将此层合体冲裁成直径为508mm的圆，在贯通孔的靠近研磨垫中心的一端距离研磨垫中心为半径的35.4％(90mm)的位置用冲裁机形成长为半径的4.8％(12mm)、宽为半径的4.8％(12mm)的贯通孔。贯通孔的靠近研磨垫中心的一端位于距离研磨垫中心为半径的35.4％的位置。用NC刻纹机在上述研磨垫的研磨层表面形成槽宽1mm、槽深0.6mm、槽节距30mm的格子状XY-槽，进而形成研磨垫。
在具有终点检测功能的研磨机(应用材料制“MIRRA(注册商标)3400”)的定盘上安装用于透过激光的透明材料，在此透明材料上贴合保护膜，所述保护膜是在聚酯膜上涂布粘附材料形成的，使透明材料不与浆料接触。在上述定盘上贴附上述研磨垫，使贯通孔与定盘的透明材料相通。将具有氧化膜的8英寸晶圆在卡环压力＝8psi、内管压力＝5psi、薄膜压力＝7psi、平台旋转数＝45rpm、研磨头旋转数＝45rpm、以200cc/分钟的流量流入浆料(卡博特公司制、SS-12)的条件下，进行研磨，此时，能够清楚地观察到伴随膜厚变化由激光干涉导致的强度变化，最大为20.6，最小为18.3，存在较大的强度变化，可以进行终点检测。氧化膜的研磨速率为2550埃/分钟。面内均匀性良好，为9％。
对于研磨的晶圆，用KLA-Tencol社制商品名″SP-1”的缺陷检查装置测定0.18μm以上的划痕，划痕数为3个，良好。
进而，继续研磨9小时，能够清楚地观察到伴随膜厚变化的由激光干涉导致的强度变化，最大为20.7，最小为18.5，能够维持较大的强度变化，可以进行终点检测。氧化膜的研磨速率为2430埃/分钟。面内均匀性良好，为8％。
对于研磨的晶圆，用KLA-Tencol社制商品名“SP-1”的缺陷检查装置测定0.18μm以上的划痕，划痕数为6个，良好。
比较例1
代替实施例1的研磨层，在市售的含有微球囊的发泡聚氨酯IC-1000(NITTA HAAS社制)(密度：0.82g/cm3、平均气泡直径：23μm)(厚度：1.25mm、大小：直径508mm)上，在开口部的靠近研磨垫中心的一端距离研磨垫中心为118mm的位置形成长12mm、宽24mm的开口部。在东丽(株)制的进行了易粘合放电处理的4倍发泡聚乙烯泡沫的0.8mm制品(吸水率＝0.5％)上形成开口部，使其稍小于上述IC-1000上形成的开口部，使用住友3M(株)制双面胶带442J作为中间胶带进行贴合。贴合积水化学工业(株)双面胶带5604TDX作为背面胶带。将预先准备的与上述IC-1000的开口部相同的大小、厚度为1.25mm的硬质聚氨酯(硬度：微橡胶A硬度＝99度)的窗部件嵌入上述研磨垫的研磨层开口部。
用NC刻纹机在上述研磨垫的研磨层表面形成槽宽1mm、槽深0.6mm、槽节距20mm的格子状XY-槽，进而形成终点检测用研磨垫。
在具有终点检测功能的研磨机(应用材料制“MIRRA(注册商标)3400”)的定盘上安装用于透过激光的透明材料，在此透明材料上贴合上述研磨垫，使窗部材料与其相通。将具有氧化膜的8英寸晶圆在卡环压力＝8psi、内管压力＝5psi、薄膜压力＝7psi、平台旋转数＝45rpm、研磨头旋转数＝45rpm、以200cc/分钟的流量流入浆料(卡博特公司制、SS-12)的条件下，进行研磨，此时，能够清楚地观察到伴随膜厚变化的由激光干涉导致的强度变化，最大为23.0，最小为21.0，具有充分大的强度变化，可以进行终点检测。氧化膜的研磨速率为2450埃/分钟。面内均匀性良好，为12％。
对于研磨的晶圆，用KLA-Tencol社制商品名“SP-1”的缺陷检查装置测定0.18μm以上的划痕，划痕数为45个，不良。
进而，继续研磨9小时，伴随膜厚变化由激光干涉导致的强度变化降低，最大为22.1，最小为21.1，难以精度良好地进行终点检测。氧化膜的研磨速率为2300埃/分钟。面内均匀性稍稍变差，为15％。
对于研磨的晶圆，用KLA-Tencol社制商品名“SP-1”的缺陷检查装置测定0.18μm以上的划痕时，划痕数为90个，不良。
比较例2
在与实施例1相同的层合研磨垫中，在贯通孔的靠近研磨垫中心的一端位于距离研磨垫中心为半径的29％(74mm)处，用冲裁机形成长为半径的22.8％(58mm)、宽为半径的7.4％(19mm)的贯通孔。贯通孔的靠近研磨垫中心的一端位于距离研磨垫中心为半径的29％的位置。
在具有终点检测功能的研磨机(应用材料制“MIRRA(注册商标)3400”)的定盘上安装用于透过激光的透明材料，在此透明材料上贴合保护膜，所述保护膜是在聚酯膜上涂布粘附材料形成的，使透明材料不与浆料接触。在上述定盘贴合上述研磨垫，使贯通孔与定盘的透明材相通。将具有氧化膜的8英寸晶圆在卡环压力＝8psi、内管压力＝5psi、薄膜压力＝7psi、平台旋转数＝45rpm、研磨头旋转数＝45rpm、以200cc/分钟的流量流入浆料(卡博特公司制、SS-12)的条件下，进行研磨，此时，伴随膜厚变化的由激光干涉导致的强度变化，最大为21.5，最小为20.0，强度变化小，难于终点检测。氧化膜的研磨速率为2800埃/分钟。面内均匀性良好，为7％。
对于研磨的晶圆，用KLA-Tencol社制商品名“SP-1”的缺陷检查装置测定0.18μm以上的划痕时，划痕数为10个，良好。
进而，继续研磨9小时，伴随膜厚变化的由激光干涉导致的强度变化最大为21.5，最小为20.0，强度变化小，难以终点检测。氧化膜的研磨速率为2750埃/分钟。面内均匀性良好，为6％。
对于研磨的晶圆，用KLA-Tencol社制商品名“SP-1”的缺陷检查装置测定0.18μm以上的划痕，划痕数为30个，不良。
比较例3
在与实施例1相同的层合研磨垫中，在贯通孔的靠近研磨垫中心的一端位于距离研磨垫中心为半径的46.5％(118mm)处，用冲裁机形成长为半径的4.8％(12mm)、宽为半径的19.6％(50mm)的贯通孔。贯通孔的靠近研磨垫中心的一端位于距离研磨垫中心为半径的46.5％的位置。
在具有终点检测功能的研磨机(应用材料制“MIRRA(注册商标)3400”)的定盘上安装用于透过激光的透明材料，在此透明材料上贴合保护膜，所述保护膜是在聚酯膜上涂布粘附材料形成的，使透明材料不与浆料接触。在上述定盘上贴合上述研磨垫，使贯通孔与定盘的透明材相通。将具有氧化膜的8英寸晶圆在卡环压力＝8psi、内管压力＝5psi、薄膜压力＝7psi、平台旋转数＝45rpm、研磨头旋转数＝45rpm、以200cc/分钟的流量流入浆料(卡博特公司制、SS-12)的条件下，进行研磨，此时能够清楚地观察到伴随膜厚变化的由激光干涉导致的强度变化，最大为23.6，最小为20.2，具有充分大的强度变化，可以进行终点检测。氧化膜的研磨速率为2500埃/分钟，面内均匀性不良，为25％。
对于研磨的晶圆，用KLA-Tencol社制商品名“SP-1”的缺陷检查装置测定0.18μm以上的划痕时，划痕数为2个，良好。
进而，继续研磨9小时，能够清楚地观察到伴随膜厚变化由激光干涉导致的强度变化，最大为23.7，最小为20.1，能够维持充分大的强度变化、可以进行终点检测。氧化膜的研磨速率为2400埃/分钟。面内均匀性不良，为30％。
对于研磨的晶圆，用KLA-Tencol社制商品名“SP-1”的缺陷检查装置测定0.18μm以上的划痕时，划痕数为10个，良好。
比较例4
在与实施例1相同的层合研磨垫中，在贯通孔的靠近研磨垫中心的一端位于距离研磨垫中心为半径的29.1％(73.9mm)处，用冲裁机形成长为半径的4.8％(12mm)、宽为半径的9.4％(24mm)的贯通孔。贯通孔的靠近研磨垫中心的一端位于距离研磨垫中心为半径的29.1％的位置。
在具有终点检测功能的研磨机(应用材料制“MIRRA(注册商标)3400”)的定盘上安装用于透过激光的透明材料，在此透明材料上贴合保护膜，所述保护膜是在聚酯膜上涂布粘附材料形成的，使透明材料不与浆料接触。在上述定盘上贴合上述研磨垫，使贯通孔与定盘的透明材相通。将具有氧化膜的8英寸晶圆在卡环压力＝8psi、内管压力＝5psi、薄膜压力＝7psi、平台旋转数＝45rpm、研磨头旋转数＝45rpm、以200cc/分钟的流量流入浆料(卡博特公司制、SS-12)的条件下，进行研磨，此时，伴随膜厚变化的由激光干涉导致的强度变化最大为21.5，最小为20.0，强度变化小，难以进行终点检测。氧化膜的研磨速率为2400埃/分钟，面内均匀性良好，为8％。
对于研磨的晶圆，用KLA-Tencol社制商品名“SP-1”的缺陷检查装置测定0.18μm以上的划痕时，划痕数为2个，良好。
比较例5
在与实施例1相同的层合研磨垫中，在贯通孔的靠近研磨垫中心的一端位于距离研磨垫中心为半径的46.5％(118mm)处，用冲裁机形成长为半径的9.4％(24mm)、宽为半径的7.4％(19mm)的贯通孔。贯通孔的靠近研磨垫中心的一端位于距离研磨垫中心为半径的46.5％的位置。
在具有终点检测功能的研磨机(应用材料制“MIRRA(注册商标)3400”)的定盘上安装用于透过激光的透明材料，在此透明材料上贴合保护膜，所述保护膜是在聚酯膜上涂布粘附材料形成的，使透明材料不与浆料接触。在上述定盘上贴合上述研磨垫，使贯通孔与定盘的透明材料相通。将具有氧化膜的8英寸晶圆在卡环压力＝8psi、内管压力＝5psi、薄膜压力＝7psi、平台旋转数＝45rpm、研磨头旋转数＝45rpm、以200cc/分钟的流量流入浆料(卡博特公司制、SS-12)的条件下，进行研磨，此时，能够清楚地观察到伴随膜厚变化的由激光干涉导致的强度变化，最大为23.6，最小为20.2，具有充分大的强度变化，可以进行终点检测。氧化膜的研磨速率为2400埃/分钟，面内均匀性不良，为20％。
对于研磨的晶圆，用KLA-Tencol社制商品名″SP-1”的缺陷检查装置测定0.18μm以上的划痕，划痕数为2个，良好。
比较例6
在与实施例1相同的层合研磨垫中，在贯通孔的靠近研磨垫中心的一端位于距离研磨垫中心为半径的46.5％(118mm)处，用冲裁机形成长为半径的22.8％(58mm)、宽为半径的7.4％(19mm)的贯通孔。贯通孔的靠近研磨垫中心的一端位于距离研磨垫中心为半径的46.5％的位置。
在具有终点检测功能的研磨机(应用材料制“MIRRA(注册商标)3400”)的定盘上安装用于透过激光的透明材料，在此透明材料上贴合保护膜，所述保护膜是在聚酯膜上涂布粘附材料形成的，使透明材料不与浆料接触。在上述定盘上贴合上述研磨垫，使贯通孔与定盘的透明材料相通。将具有氧化膜的8英寸晶圆在卡环压力＝8psi、内管压力＝5psi、薄膜压力＝7psi、平台旋转数＝45rpm、研磨头旋转数＝45rpm、以200cc/分钟的流量流入浆料(卡博特公司制、SS-12)的条件下，进行研磨，此时，伴随膜厚变化由激光干涉导致的强度变化最大为21.5，最小为20.0，强度变化小，难于进行终点检测。氧化膜的研磨速率为2450埃/分钟，面内均匀性不良，为25％。
对于研磨的晶圆，用KLA-Tencol社制商品名“SP-1”的缺陷检查装置测定0.18μm以上的划痕，划痕数为2个，良好。
比较例7
在与实施例4相同的层合研磨垫中，在贯通孔的靠近研磨垫中心的一端位于距离研磨垫中心为半径的29.1％(113mm)处，用冲裁机形成长为半径的4.9％(19mm)、宽为半径的6.2％(24mm)的贯通孔。贯通孔的靠近研磨垫中心的一端距离研磨垫中心为半径的29.1％。
在安装在具有终点检测功能的研磨机(应用材料制“Reflexion(注册商标)”)的定盘上的用于透过激光的透明材料上贴合保护膜，所述保护膜是在聚酯膜上涂布粘附材料形成的，使透明材料不与浆料接触。在上述定盘上贴合上述研磨垫，使贯通孔与定盘的透明材料相通。将具有氧化膜的12英寸晶圆在卡环压力＝10.4psi、Z1＝8psi、Z2＝4.4psi、Z3＝4psi、平台旋转数＝51rpm、研磨头旋转数＝49rpm、以150cc/分钟的流量流入浆料(卡博特公司制、SS-12)的条件下，进行研磨，此时，伴随膜厚变化的由激光干涉导致的强度变化最大为21.5，最小为20.1，强度变化小，难于进行终点检测。氧化膜的研磨速率为2320埃/分钟。面内均匀性良好，为10％。
对于研磨的晶圆，用应用材料社制商品名″Complus”的缺陷检查装置测定0.18μm以上的划痕时，划痕数为5个，良好。
比较例8
在与实施例4相同的层合研磨垫中，在贯通孔的靠近研磨垫中心的一端位于距离研磨垫中心为半径的46.5％(180mm)处，用冲裁机形成长为半径的15.0％(58mm)、宽为半径的6.2％(24mm)的贯通孔。贯通孔的靠近研磨垫中心的一端位于距离研磨垫中心为半径的46.5％的位置。
在具有终点检测功能的研磨机(应用材料制“Reflexion(注册商标)”)的定盘上安装用于透过激光的透明材料，在此透明材料上贴合保护膜，所述保护膜是在聚酯膜上涂布粘附材料形成的，使透明材料不与浆料接触。在上述定盘上贴合上述研磨垫，使贯通孔与定盘的透明材相通。将具有氧化膜的12英寸晶圆在卡环压力＝10.4psi、Z1＝8psi、Z2＝4.4psi、Z3＝4psi、平台旋转数＝51rpm、研磨头旋转数＝49rpm、以150cc/分钟的流量流入浆料(卡博特公司制、SS-12)的条件下，进行研磨，此时，伴随膜厚变化的由激光干涉导致的强度变化最大为21.5，最小为20.2，强度变化小，难以进行终点检测。氧化膜的研磨速率为2250埃/分钟。面内均匀性不良，为24％。
对于研磨的晶圆，用应用材料社制商品名“Complus”的缺陷检查装置测定0.18μm以上的划痕时，划痕数为5个，良好。
比较例9
在与实施例4相同的层合研磨垫中，在贯通孔的靠近研磨垫中心的一端位于距离研磨垫中心为半径的46.5％(180mm)处，用冲裁机形成长为半径的15.0％(58mm)、宽为半径的6.2％(24mm)的贯通孔。贯通孔的靠近研磨垫中心的一端位于距离研磨垫中心为半径的46.5％的位置。
在具有终点检测功能的研磨机(应用材料制“Reflexion(注册面标)”)的定盘上安装用于透过激光的透明材料，在此透明材料上贴合保护膜，所述保护膜是在聚酯膜上涂布粘附材料形成的，使透明材料不与浆料接触。在上述定盘上贴合上述研磨垫，使贯通孔与定盘的透明材料相通。将具有氧化膜的12英寸晶圆在卡环压力＝10.4psi、Z1＝8psi、Z2＝4.4psi、Z3＝4psi、平台旋转数＝51rpm、研磨头旋转数＝49rpm、以150cc/分钟的流量流入浆料(卡博特公司制、SS-12)的条件下，进行研磨，此时，能够清楚地观察到伴随膜厚变化的由激光干涉导致的强度变化，最大为23.6，最小为20.2，具有充分大的强度变化，可以进行终点检测。氧化膜的研磨速率为2230埃/分钟。面内均匀性不良，为21％。
对于研磨的晶圆，用应用材料社制商品名“Complus”的缺陷检查装置测定0.18μm以上的划痕，划痕数为5个，良好。
实施例1～6、比较例1～9的结果如表1所示。对于终点检测，能检测为A、略微能检测为B、不能检测则为C。对于面内均匀性，初期和9小时后均良好时为A，初期良好而9小时后有变差倾向时为B，初期和9小时后均不良时为C。对于划痕，良好时为A、稍好时为B、不良时为C。
[表1]
  贯通孔的中心方向   从研磨垫中心至贯通孔的靠近研磨垫中心的一端的距离的半径比(％)   贯通孔的朝向研磨垫中心方向的长度的半径比(长度)(％(mm))   贯通孔的与朝向研磨垫中心方向垂直的方向的长度的半径比(长度)(％(mm))   终点检测   面内均匀性   划痕
  实施例1   46.5   4.8(12)   9.4(24)   A   A   A
  实施例2   46.5   4.8(12)   9.4(24)   A   A   A
  比较例1   46.5   4.8(12)   9.4(24)   A   B   C
  比较例2   29.1   22.8(58)   7.4(19)   C   A   C
  比较例3   46.5   4.8(12)   19.6(50)   A   C   A
  实施例3   37.8   4.8(12)   9.4(24)   A   A   A
  实施例4   49.2   3.01(12)   4.9(19)   A   A   A
  实施例5   54.3   7.4(19)   9.4(24)   A   A   A
  实施例6   35.4   4.8(12)   4.8(19)   A   A   A
  比较例4   29.1   4.8(12)   9.4(24)   C   A   A
  比较例5   46.5   9.4(24)   7.4(19)   A   C   A
  比较例6   46.5   22.8(58)   7.4(19)   C   C   A
  比较例7   29.1   4.9(19)   6.2(24)   C   A   A
  比较例8   46.5   15.0(58)   6.2(24)   C   A   A
  比较例9   46.5   6.2(24)   12.9(50)   A   C   A

Claims (8)

1、一种研磨垫，其特征在于，设置有连通研磨面和背面的贯通孔，所述贯通孔的靠近研磨垫中心的一端距离研磨垫中心为研磨垫半径的35％以上，所述贯通孔的朝向研磨垫中心方向的长度等于或小于与朝向研磨垫中心方向垂直的方向的长度，所述贯通孔的朝向研磨垫中心方向的长度为研磨垫半径的10％以下，与朝向研磨垫中心方向垂直的方向的长度为研磨垫半径的12.5％以下。
2、如权利要求1所述的研磨垫，其特征在于，具有连通所述贯通孔和研磨垫侧面的通路。
3、如权利要求1所述的研磨垫，研磨垫具有缓冲层，所述缓冲层的吸水率为5％以下。
4、如权利要求3所述的研磨垫，缓冲层为无发泡的弹性体层。
5、如权利要求1所述的研磨垫，其特征在于，在研磨面形成沟，所述沟在通过所述贯通孔中心位置的研磨垫的同心圆内侧区域不与所述贯通孔接触。
6、一种研磨装置，所述研磨装置至少具备下述部件：
如权利要求1所述的研磨垫，所述研磨垫具有研磨层；
使所述研磨垫和衬底接触、使二者相对移动进行研磨的部件；
及向上述研磨垫和被研磨材料之间供给浆料的部件；
以及通过上述研磨垫的研磨层光学测定研磨状态的部件。
7、一种研磨装置用保护膜，是用于权利要求6所述研磨装置的保护膜，具有固定研磨垫的定盘、且所述定盘具有用于光学测定研磨状态的孔及嵌入该孔中的透明材料，其特征在于，所述保护膜由基膜、粘合层和隔离膜三层构成，粘合层上的隔离膜大于基膜的端部，被分割成2个以上。
8、一种研磨方法，所述方法使用权利要求1所述的研磨垫，一边研磨绝缘膜或金属布线一边光学测定研磨状态。
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