CN101663132B - 研磨垫的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供制造能够防止从研磨区域与光透过区域的间隙漏浆、并且光学检测精度优良的研磨垫的方法。本发明涉及一种研磨垫制造方法，包括：通过机械发泡法制备气泡分散的氨基甲酸酯组合物的工序；在输送面材的同时或者在使传送带移动的同时，在该面材上或传送带上的预定位置配置光透过区域的工序；将所述气泡分散的氨基甲酸酯组合物连续地排出到未配置所述光透过区域的所述面材上或传送带上的工序；在排出的所述气泡分散的氨基甲酸酯组合物上层压另一面材或传送带的工序；将厚度调节均匀的同时使所述气泡分散的氨基甲酸酯组合物固化，由此形成包含聚氨酯发泡体的研磨区域而制作研磨片的工序；在所述研磨片的单面上涂布包含脂肪族和/或脂环族多异氰酸酯的聚氨酯树脂涂料并使其固化而形成不透水膜的工序；和切割所述研磨片的工序。

Description

研磨垫的制造方法
技术领域
本发明涉及研磨垫的制造方法，所述研磨垫能够稳定且以高研磨效率进行透镜、反射镜等光学材料及硅晶片、硬盘用玻璃衬底、铝衬底以及一般的金属研磨加工等要求高度表面平坦性的材料的平坦化加工。本发明的研磨垫，特别适合用于将硅晶片及在其上形成氧化物层、金属层等的器件在进一步层压/形成这些氧化物层或金属层之前进行平坦化的工序。
背景技术
制造半导体装置时，进行在晶片表面形成导电膜并通过实施光刻、腐蚀等形成布线层的工序、在布线层上形成层间绝缘膜的工序等，由于这些工序而在晶片表面产生由金属等导体或绝缘体构成的凹凸。近年来，为了实现半导体集成电路的高密度化，布线的微细化和多层布线化不断进展，与此相伴，晶片表面凹凸平坦化的技术变得重要起来。
作为晶片表面凹凸平坦化的方法，一般采用化学机械研磨(以下称为CMP)。CMP是在将晶片的被研磨面挤压到研磨垫的研磨面的状态下，使用分散有磨粒的浆状研磨剂(以下称为浆料)进行研磨的技术。CMP中通常使用的研磨装置，例如，如图1所示，具有支撑研磨垫1的研磨平台2、支撑被研磨材料(半导体晶片)4的支撑台(研磨头)5、用于对晶片进行均匀加压的衬垫材料和研磨剂的供给机构。研磨垫1例如通过用双面胶带粘贴而安装到研磨平台2上。研磨平台2和支撑台5以使其各自支撑的研磨垫1和被研磨材料4相对的方式设置，并各自具有旋转轴6和7。另外，支撑台5一侧设置有用于将被研磨材料4挤压到研磨垫1的加压机构。
以往，这样的研磨垫通过1)将树脂材料注入模具制作树脂块并将该树脂块用切片机切割的制造方法、2)将树脂材料注入模具并进行挤压由此制成薄片状的制造方法、3)将原料树脂溶解并从T形模头挤出成形而直接成为片状的制造方法等间歇方式来制造。
另外，为了防止间歇方式的制造方法引起的硬度或气泡尺寸等的偏差，提出了连续制造聚氨酯-聚脲研磨片材的方法(专利文献1)。具体而言，是如下方法：将聚氨酯原料与具有300μm以下粒径的微粉或有机发泡剂混合，将该混合物排出到一对履带间进行流延。之后，通过加热手段进行该混合物的聚合反应，将生成的片状成形物从履带分离而得到研磨片材。
另外，在进行CMP上，存在判断晶片表面平坦度的问题。即，需要检测出达到所希望的表面特性和平面状态的时刻。以往，对于氧化膜的膜厚和研磨速度等，是定期对试验晶片进行处理，确认结果后对制品晶片进行研磨处理。
但是，该方法中，处理试验晶片的时间和成本是浪费的，另外，完全不进行预加工的试验晶片与制品晶片由于CMP特有的负载效应而研磨结果不同，如果不实际加工制品晶片，则难以正确预测加工结果。
因此，近来为了解决上述问题，希望有在进行CMP工艺时能够当时检测出得到所希望的表面特性和厚度的时刻的方法。对于这种检测使用了各种各样的方法，从测定精度和非接触测定的空间分辨率的观点考虑，在旋转平台内安装激光膜厚监测机构的光学检测方法(专利文献2、专利文献3)正在成为主流。
所述光学检测手段具体是指使光束透过窗(光透过区域)穿过研磨垫照射到晶片上，通过监测由其反射而产生的干涉信号来检测研磨终点的方法。
这种方法中，通过监测晶片表面层的厚度变化，了解表面凹凸的近似深度来确定终点。在这种厚度变化与凹凸深度相等的时刻结束CMP工艺。另外，关于通过这种光学手段检测研磨终点的方法以及该方法中使用的研磨垫，提出了各种方案。
例如，公开了一种研磨垫，其中至少一部分具有固体、均质且使波长190nm至3500nm的光透过的透明聚合物片(专利文献4)。另外，公开了一种研磨垫，其中插入了阶梯形透明塞柱(专利文献5)。另外，公开了一种研磨垫，其中具有与研磨面相同面的透明塞柱(专利文献6)。
另一方面，还提出了使浆料不从研磨区域与光透过区域的交界处(接缝)漏出的方案(专利文献7、8)。但是，专利文献7、8中，由于透明片或流体不渗透层是用双面胶带粘贴在研磨层上，因此存在研磨时浆料渗入而容易剥离的问题。
另外，公开了将第一树脂的棒或塞柱配置在液状的第二树脂中，使所述第二树脂固化而制作成形物，将该成形物切割而制造光透过区域和研磨区域一体化的研磨垫的方法(专利文献9)。根据该制造方法，由于光透过区域与研磨区域一体化，因此能够某种程度地防止浆料泄漏。
但是，专利文献9的制造方法的情况下，第一树脂的棒或塞柱配置到液状的第二树脂中时，两树脂的界面上产生空隙(孔)，有时从该空隙产生浆料泄漏。另外，专利文献9的方法在制作特长形(長尺状)研磨垫时无法采用。
专利文献1：日本特开2004-169038号公报
专利文献2：美国专利第5069002号说明书
专利文献3：美国专利第5081421号说明书
专利文献4：日本特表平11-512977号公报
专利文献5：日本特开平9-7985号公报
专利文献6：日本特开平10-83977号公报
专利文献7：日本特开2001-291686号公报
专利文献8：日本特表2003-510826号公报
专利文献9：日本特开2005-210143号公报
发明内容
本发明的目的在于提供制造能够防止从研磨区域与光透过区域的间隙漏浆、并且光学检测精度优良的研磨垫的方法。
本发明人为了解决上述问题进行了反复研究，结果发现，通过以下所示的研磨垫制造方法能够实现上述目的，并且完成了本发明。
即，本发明涉及一种研磨垫制造方法，包括：通过机械发泡法制备气泡分散的氨基甲酸酯(urethane)组合物的工序；在输送面材的同时或者在使传送带移动的同时，在该面材上或传送带上的预定位置配置光透过区域的工序；将所述气泡分散的氨基甲酸酯组合物连续地排出到未配置所述光透过区域的所述面材上或传送带上的工序；在排出的所述气泡分散的氨基甲酸酯组合物上层压另一面材或传送带的工序；将厚度调节均匀的同时使所述气泡分散的氨基甲酸酯组合物固化，由此形成包含聚氨酯发泡体的研磨区域而制作研磨片的工序；在所述研磨片的单面上涂布包含脂肪族和/或脂环族多异氰酸酯的聚氨酯树脂涂料并使其固化而形成不透水膜的工序；和切割所述研磨片的工序。
根据上述制造方法，能够连续地制造具有光透过区域的研磨片，从而能够生产率优良地制造研磨垫。另外，由于光透过区域与研磨区域一体成形，因此研磨时浆料难以从光透过区域与研磨区域的间隙泄漏。另外，由于研磨片的单面(研磨背面)上设置有不透水膜，因此能够完全防止浆料泄漏。该不透水膜由包含脂肪族和/或脂环族多异氰酸酯的聚氨酯树脂形成，光透过性及柔软性优良。因此，具有不对光学检测精度产生不良影响，并且在制作特长形研磨垫时容易卷绕的优点。得到的研磨片可以单独作为研磨垫，也可以在其单面上层压缓冲层而制成层压研磨垫。
所述不透水膜的厚度优选为20～100μm。不透水膜的厚度小于20μm时防止漏浆的效果减小，超过100μm时光透过性变差，或者刚性增高而具有难以卷取的倾向。
附图说明
图1是表示CMP研磨使用的研磨装置一例的示意构成图。
图2是表示本发明的特长研磨片制造工序的例子的示意图。
图3是表示使用腹板(web)型研磨装置研磨半导体晶片的方法的示意图。
图4是表示使用直线型研磨装置研磨半导体晶片的方法的示意图。
图5是表示使用往复型研磨装置研磨半导体晶片的方法的示意图。
符号说明
1：研磨垫
2：研磨平台
3：研磨剂(浆料)
4：被研磨材料(半导体晶片)
5：支撑台(研磨头)
6、7：旋转轴
8、13：面材
9：传送带
10：光透过区域
11：气泡分散的氨基甲酸酯组合物
12：混合头
14：辊
15：特长研磨垫
16a：供给辊
16b：回收辊
17：辊
具体实施方式
本发明的研磨区域，包含具有微小气泡的聚氨酯发泡体，可以通过使气泡分散的氨基甲酸酯组合物固化来形成。由于聚氨酯耐磨损性优良，并且通过改变原料组成能够容易地得到具有所需物性的聚合物，因此是作为研磨区域的形成材料的优选材料。
所述聚氨酯包含异氰酸酯成分、多元醇成分(高分子量多元醇、低分子量多元醇)和增链剂等作为原料。
作为异氰酸酯成分，可以没有特别限制地使用聚氨酯领域公知的化合物。作为异氰酸酯成分，可以列举例如：芳香族二异氰酸酯，如2，4-甲苯二异氰酸酯、2，6-甲苯二异氰酸酯、2，2’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、1，5-萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、间苯二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯、间苯二亚甲基二异氰酸酯等；脂肪族二异氰酸酯，如乙二异氰酸酯、2，2，4-三甲基己二异氰酸酯、1，6-己二异氰酸酯等；脂环式二异氰酸酯，如1，4-环己烷二异氰酸酯、4，4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯等。这些物质可以使用一种，也可以两种以上混合使用。
作为异氰酸酯成分，除上述二异氰酸酯化合物以外，也可以使用三官能以上的多官能多异氰酸酯化合物。作为多官能异氰酸酯化合物，市售的有デスモジュ一ル-N(バィェル公司制)或商品名デュラネ一ト(旭化成工业公司制)的一系列二异氰酸酯加成物化合物。
作为高分子量多元醇，可以列举：以聚四亚甲基醚二醇为代表的聚醚多元醇；以聚己二酸丁二醇酯为代表的聚酯多元醇；以聚己内酯多元醇、聚己内酯那样的聚酯二醇与碳酸亚烷酯的反应物等为例的聚酯聚碳酸酯多元醇；使碳酸亚乙酯与多元醇反应，然后使得到的反应混合物与有机二羧酸反应而得到的聚酯聚碳酸酯多元醇；以及通过多羟基化合物与碳酸芳酯的酯交换反应得到的聚碳酸酯多元醇等。这些物质可以单独使用，也可以两种以上组合使用。
作为多元醇成分，除上述高分子量多元醇以外，优选组合使用低分子量多元醇，如：乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-己二醇、新戊二醇、1，4-环己烷二甲醇、3-甲基-1，5-戊二醇、二乙二醇、三乙二醇、1，4-双(2-羟基乙氧基)苯等。也可以使用低分子量多元胺，如乙二胺、甲苯二胺、二苯基甲烷二胺和二亚乙三胺等。
多元醇成分中高分子量多元醇与低分子量多元醇的比，根据由它们制造的研磨区域所要求的特性来确定。
通过预聚物法制造聚氨酯发泡体时，在预聚物的固化中使用增链剂。增链剂是具有至少两个以上活性氢基的有机化合物，作为活性氢基，可以例示羟基、伯氨基或仲氨基、硫醇基(SH)等。具体而言，可以列举以4，4’-亚甲基双(邻氯苯胺)(MOCA)、2，6-二氯对苯二胺、4，4’-亚甲基双(2，3-二氯苯胺)、3，5-双(甲硫基)-2，4-甲苯二胺、3，5-双(甲硫基)-2，6-甲苯二胺、3，5-二乙基甲苯-2，4-二胺、3，5-二乙基甲苯-2，6-二胺、1，3-丙二醇二对氨基苯甲酸酯、1，2-双(2-氨基苯硫基)乙烷、4，4’-二氨基-3，3’-二乙基-5，5’-二甲基二苯基甲烷、N，N’-二仲丁基-4，4’-二氨基二苯基甲烷、3，3’-二乙基-4，4’-二氨基二苯基甲烷、间苯二甲胺、N，N’-二仲丁基对苯二胺、间苯二胺以及对苯二甲胺等为例的多胺类、或者上述低分子量多元醇或低分子量多胺。这些物质可以使用一种，也可以两种以上混合使用。
异氰酸酯成分、多元醇成分和增链剂的比可以根据各自的分子量和研磨区域所需的物性等进行各种改变。为了得到具有所需研磨特性的研磨区域，异氰酸酯成分的异氰酸酯基数相对于多元醇成分与增链剂的总活性氢基(羟基+氨基)数优选为0.80～1.20，更优选为0.99～1.15。异氰酸酯基数如果在所述范围以外，则产生固化不良，有得不到所要求的比重及硬度，研磨特性下降的倾向。
聚氨酯发泡体的制造可以通过预聚物法、一步(one shot)法的任一种方法进行，预先由异氰酸酯成分和多元醇成分合成异氰酸酯封端的预聚物并使增链剂与该预聚物反应的预聚物法，得到的聚氨酯树脂物理特性优良，因此优选。
聚氨酯发泡体通过将包含含异氰酸酯基化合物的第一成分和包含含活性氢基化合物的第二成分混合并使得到的气泡分散的氨基甲酸酯组合物固化来制造。预聚物法中，异氰酸酯封端的预聚物为含异氰酸酯基化合物，增链剂为含活性氢基化合物。一步法中，异氰酸酯成分为含异氰酸酯基化合物，增链剂和多元醇成分为含活性氢基化合物。
所述气泡分散的氨基甲酸酯组合物通过机械发泡法(包括机械起泡法)制备。特别优选使用作为聚烷基硅氧烷与聚醚共聚物的不含活性氢基的聚硅氧烷(silicone)类表面活性剂的机械发泡法。作为所述聚硅氧类表面活性剂，可以例示SH-192及L-5340(東レダゥコ一ニングシリコ一ン公司制)等作为优选的化合物。优选聚硅氧烷类表面活性剂在聚氨酯发泡体中的添加量为0.05～5重量％。聚硅氧烷类表面活性剂的量如果低于0.05重量％，则具有得不到微小气泡的发泡体的倾向。另一方面，如果超过5重量％，则由于聚硅氧烷类表面活性剂的增塑效果而具有难以得到高硬度的聚氨酯发泡体的倾向。
另外，根据需要，也可以添加抗氧化剂等稳定剂、润滑剂、颜料、填充剂、防静电剂及其它添加剂。
以下对气泡分散的氨基甲酸酯组合物的制备方法例进行说明。所述气泡分散的氨基甲酸酯组合物的制备方法包括以下工序。
1)制作异氰酸酯封端的预聚物的气泡分散液的发泡工序
在异氰酸酯封端的预聚物(第一成分)中添加聚硅氧烷类表面活性剂，并在非反应性气体的存在下进行搅拌，使非反应性气泡作为微小气泡分散，得到气泡分散液。所述预聚物在常温下为固体的情况下，预热至适当的温度使其熔融后使用。
2)固化剂(增链剂)混合工序
在上述的气泡分散液中添加增链剂(第二成分)并进行混合和搅拌，制备气泡分散的氨基甲酸酯组合物。
作为所述用于形成微小气泡的非反应性气体，优选非可燃性气体，具体地可以列举氮气、氧气、二氧化碳、氦或氩等惰性气体、以及它们的混合气体，从成本方面考虑最优选使用进行干燥除去水分后的空气。
作为使非反应性气体成为微小气泡状并分散至含有聚硅氧烷类表面活性剂的第一成分中的搅拌装置，可以没有特别限制地使用公知的搅拌装置，具体可以例示均化器、溶解器、双轴行星式混合机(planetarymixer)等。搅拌装置的搅拌叶片的形状也没有特别限制，使用搅打器型搅拌叶片能够得到微小气泡，因此优选。
气泡分散的氨基甲酸酯组合物中也可以添加叔胺类等公知的促进聚氨酯反应的催化剂。催化剂的种类及添加量考虑混合工序后将气泡分散的氨基甲酸酯组合物注入模具的流动时间或排出到面材上等后的固化时间进行选择。
光透过区域能够在进行研磨的状态下进行高精度的光学终点检测，优选在波长300～800nm的整个范围内光透过率为40％以上，更优选光透过率为50％以上。
作为光透过区域的材料，可以列举例如：聚氨酯树脂、聚酯树脂、酚树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂及丙烯酸树脂等热固性树脂；聚氨酯树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、纤维素类树脂、丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、含卤素树脂(聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯等)、聚苯乙烯及烯烃类树脂(聚乙烯、聚丙烯等)等热塑性树脂；通过紫外线或电子束等光进行固化的光固性树脂；以及感光性树脂等。这些树脂可以单独使用或者两种以上组合使用。
所述光透过区域例如可以通过挤出成形法或注模成形法来制作。另外，可以通过使用预定形状的切削刀具对由所述材料形成的圆筒状树脂块或圆柱状树脂块进行切割来制作目标形状的光透过区域。通过螺旋状切割可以制作特长形的光透过区域。
光透过区域可以是特长形(長尺状)，也可以是长方形(短冊状)，根据目标研磨垫的形状(特长形、圆形等)进行制造。特长形的情况下，长度通常为约5m，优选8m以上。另外，光透过区域的高度可以根据与研磨区域的关系适当调节，通常为约0.5mm～约3mm，优选0.8～2mm。
光透过区域的硬度没有特别限制，以Asker D硬度计优选为30～60度，更优选为30～50度。小于30度时，光透过区域容易变形，因此难以稳定地进行光学终点检测，超过60度时被研磨材料表面有容易产生划痕的倾向。
本发明中使用的面材没有特别限制，可以列举例如：纸、布、无纺布及树脂膜等，特别优选具有耐热性同时具有可挠性的树脂膜。
作为形成面材的树脂，可以列举例如：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚氯乙烯、聚氟乙烯等含氟树脂、尼龙、纤维素等。
面材的厚度没有特别限制，从强度和卷绕等观点考虑，优选为约20μm至约200μm。另外，面材的宽度也没有特别限制，如果考虑所要求的研磨垫的大小，优选为约60cm至约250cm。
另外，面材的表面优选进行脱模处理。由此，在制作研磨片后能够容易地进行面材的剥离操作。
以下，对本发明的制造研磨垫的方法进行说明。图2是表示本发明的研磨垫制造工序例的示意图。
由辊输送的面材8在传送带9上移动。另外，也可以不使用面材8，而使用经过脱模处理的传送带9。首先，通过用辊等输送在面材8或传送带9的预定位置配置光透过区域10。光透过区域10可以在面材8或传送带9的近似中央部设置1个，也可以按预定间隔设置2个以上。但是，如果光透过区域10的个数过多，则与研磨相关的研磨区域的面积相对变小，因此从研磨特性的观点考虑不优选。因此，例如在使用宽度约60cm～约100cm的面材8或传送带9时，光透过区域10的个数优选为1～3个。另外，特长形的光透过区域10如图2所示为连续配置，在使用长方形的光透过区域时为间断配置。
之后，在未配置光透过区域10的面材8上或传送带9上，从混合头12的排出喷嘴连续地排出所述气泡分散的氨基甲酸酯组合物11。面材8或传送带9的移动速度和气泡分散的氨基甲酸酯组合物11的排出量考虑研磨层的厚度适当调节。
之后，在排出的所述气泡分散的氨基甲酸酯组合物11上层压面材13或传送带(未图示)，将厚度调节均匀的同时使气泡分散的氨基甲酸酯组合物11固化，由此形成包含聚氨酯发泡体的研磨区域，从而得到特长形的研磨片。作为将厚度调节均匀的手段，可以列举例如：夹辊、涂布辊等辊14、刮刀等。另外，气泡分散的氨基甲酸酯组合物11的固化，例如在将厚度调节均匀后使其在设置于传送带上的加热烘箱(未图示)内通过来进行。加热温度为约40℃～约100℃，加热时间为约5分钟～约10分钟。将反应后的气泡分散的氨基甲酸酯组合物11加热、后固化至不流动，这样具有提高聚氨酯发泡体的物理特性的效果。
得到的特长形研磨片，例如通过切割机切割为数米的布匹状。长度根据使用的研磨装置适当调节，通常为约5m～约10m。通常在切割后进行后固化及面材剥离工序，但是也可以在切割前进行后固化及面材剥离工序。另外，可以在剥离面材前进行后固化，也可以在剥离面材后进行后固化，但由于通常面材与研磨片的热收缩率不同，因此从防止研磨片变形的观点考虑，优选在剥离面材后进行后固化。后固化后，为了调节长度及使厚度均匀，可以将研磨片的端部切割除去。
另外，得到的特长形研磨片例如可以通过切割机以比所需形状(例如，圆形、正方形、矩形等)稍大的形状进行一次切割，之后进行后固化及面材剥离工序等。通常在切割后进行后固化及面材剥离工序，但是也可以在切割前进行后固化及面材剥离工序。切割时，按照使光透过区域配置于研磨片的预定位置的方式进行切割。另外，可以在剥离面材前进行后固化，也可以在剥离面材后进行后固化，但由于通常面材与研磨片的热收缩率不同，因此从防止研磨层变形的观点考虑，优选在剥离面材后进行后固化。后固化后，根据所需的形状对研磨片进行二次切割。切割为圆形时，直径为约50cm～约200cm，优选50～100cm。
所述聚氨酯发泡体的平均气泡直径优选为30～80μm，更优选30～60μm。偏离该范围的情况下，具有研磨速度下降或者研磨后被研磨材料(晶片)的平坦性下降的倾向。
研磨区域的厚度没有特别限制，通常为约0.8mm～约4mm，优选1.2～2.5mm。
另外，研磨区域的比重优选为0.5～1.0。比重小于0.5时，研磨区域的表面强度下降，有被研磨材料的平坦性下降的倾向。另一方面，大于1.0时，研磨区域表面上的微小气泡数减少，平坦特性虽然良好但是有研磨速度下降的倾向。
另外，研磨区域的硬度，用Asker D硬度计测定优选为45～65度。D硬度低于45度的情况下，有被研磨材料的平坦性下降的倾向。另一方面，大于65度的情况下，平坦性虽然良好，但是有被研磨材料的均匀性下降的倾向。
另外，研磨片的厚度偏差优选为100μm以下。厚度偏差超过100μm时，研磨片具有大的起伏，形成对被研磨材料的接触状态不同的部分，对研磨特性产生不利影响。另外，为了消除研磨层的厚度偏差，一般在研磨初期使用金刚石磨粒电沉积、熔接而形成的修整剂对研磨表面进行修整，但是超过上述范围时修整时间变长，生产效率降低。
作为抑制研磨片的厚度偏差的方法，可以列举用抛光机对研磨片表面进行抛光的方法。另外，抛光时，优选用粒度等不同的研磨材料分阶段进行。
本发明的研磨片中，与被研磨材料(晶片)接触的研磨区域表面优选具有用于保持和更新浆料的凹凸结构。包含发泡体的研磨区域，在研磨表面具有许多开口，起到保持和更新浆料的作用，通过在研磨表面形成凹凸结构，能够更有效地进行浆料的保持和更新，并且还能够防止由于与被研磨材料吸附而造成的被研磨材料破坏。凹凸结构只要是能够保持和更新浆料的形状则没有特别限定，可以列举例如：XY格子沟、同心圆状沟、贯通孔、未贯通孔、多棱柱、圆柱、螺旋状沟、偏心圆状沟、放射状沟以及这些沟的组合。另外，这些凹凸结构一般具有规则性，但是为了得到期望的浆料保持和更新性能，也可以在某个预定范围中改变沟间距、沟宽度、沟深度等。
凹凸结构的制作方法没有特别限制，可以列举例如：使用预定尺寸的切削刀之类的工具进行机械切削的方法、使用具有预定表面形状的压板对树脂进行压制的方法、以及使用二氧化碳激光器等的激光制作方法等。
本发明中，在所述研磨片的单面(研磨背面)涂布包含脂肪族和/或脂环族多异氰酸酯的聚氨酯树脂涂料并使其固化而形成不透水膜，由此制作研磨层。不透水膜的形成可以在特长形的研磨片切割前进行也可以在切割后进行。
作为所述聚氨酯树脂涂料，可以没有特别限制地使用含有脂肪族和/或脂环族多异氰酸酯作为异氰酸酯成分的一液型或二液型聚氨酯树脂涂料。通过使用脂肪族和/或脂环族多异氰酸酯，能够形成光透过性及柔软性优良的不透水膜。
作为脂肪族多异氰酸酯，可以列举例如：乙二异氰酸酯、2，2，4-三甲基己二异氰酸酯和1，6-己二异氰酸酯(HDI)等。这些物质可以单独使用一种或者两种以上混合使用。
作为脂环族二异氰酸酯，可以列举例如：1，4-环己烷二异氰酸酯、4，4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯及降冰片烷二异氰酸酯等。这些物质可以单独使用一种或者两种以上混合使用。
所述脂肪族和/或脂环族多异氰酸酯，可以是缩二脲型、加成型或者异氰脲酸酯型等改性物，也可以是预聚物。
不透水膜需要以至少覆盖研磨区域和光透过区域的接触部分的方式形成，为了完全防止漏浆，优选在研磨片单面的整个面上形成。
不透水膜的厚度优选为20～100μm，更优选20～60μm。
从特长研磨垫的卷取性的观点考虑，不透水膜的硬度优选小于光透过区域的硬度，以Asker D硬度计优选为20～50度，更优选20～40度。
另外，为了能够进行高精度的光学终点检测，优选不透水膜在波长300～800nm的整个范围内光透过率为30％以上，更优选为40％以上。
研磨层的弯曲弹性模量优选为120MPa以下，更优选100MPa以下。弯曲弹性模量如果超过120MPa则在制成特长形研磨垫时具有难以卷取的倾向。
本发明的研磨垫，可以仅仅是所述研磨层，也可以是所述研磨层与其它层(例如缓冲层、胶粘层等)的层压体。
所述缓冲层用于补充研磨层的特性。缓冲层是为了在CMP中同时具有处于权衡关系的平坦性和均匀性所需要的。平坦性是指对具有形成图案时产生的微小凹凸的晶片进行研磨时图案部的平坦性，均匀性是指晶片整体的均匀性。通过发泡体片的特性改善平坦性，通过缓冲层的特性改善均匀性。本发明的研磨垫中，优选使用比研磨区域柔软的缓冲层。
作为所述缓冲层，可以列举例如：聚酯无纺布、尼龙无纺布、丙烯酸类无纺布等纤维无纺布或浸渍了聚氨酯的聚酯无纺布等树脂浸渍的无纺布、聚氨酯泡沫体、聚乙烯泡沫体等高分子树脂发泡体、丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶等橡胶树脂、感光树脂等。
作为将所述研磨层和缓冲层粘贴的手段，可以列举例如：用双面胶带夹住研磨层和缓冲层进行挤压的方法。另外，与光透过区域对应的部分优选不设置缓冲层。
双面胶带一般具有在无纺布或膜等基材的两面设置胶粘层的结构。如果考虑防止浆料渗透到缓冲层中等，则优选使用膜作为基材。另外，作为胶粘层的组成，可以列举例如橡胶类胶粘剂或丙烯酸类胶粘剂等。如果考虑金属离子的含量，则丙烯酸类胶粘剂因金属离子含量低而优选。
本发明的研磨垫，可以在与平台胶粘的面上设置双面胶带。作为该双面胶带，可以使用与上述同样一般具有在基材的两面设置胶粘层的结构的双面胶带。作为基材，可以列举例如无纺布或膜等。如果考虑研磨垫使用后从平台上剥离，则优选使用膜作为基材。另外，作为胶粘层的组成，可以列举例如：橡胶类胶粘剂或丙烯酸类胶粘剂等。如果考虑金属离子的含量，则丙烯酸类胶粘剂因金属离子含量低而优选。
半导体器件通过使用所述特长(長尺)研磨垫对半导体晶片表面进行研磨的工序来制造。半导体晶片一般是在硅晶片上层压布线金属及氧化膜的晶片。半导体晶片的研磨方法、研磨装置没有特别限制，例如可以通过下述方法进行研磨。
图3是表示使用腹板(web)型研磨装置研磨半导体晶片的方法的示意图。最开始特长研磨垫15主要卷绕在供给辊16a上。然后，对多个半导体晶片4进行研磨时，使用后区域的研磨垫由回收辊16b卷取，与此相伴未使用区域的研磨垫从供给辊16a输出。
图4是表示使用直线型研磨装置研磨半导体晶片的方法的示意图。特长研磨垫15以围绕辊17周围旋转的方式配置为带状。然后，在直线运动的研磨垫上依次研磨半导体晶片4。
图5是使用往复型研磨装置研磨半导体晶片的方法的示意图。特长研磨垫15以在辊17间往复的方式配置为带状。然后，在左右往复运动的研磨垫上依次研磨半导体晶片4。
另外，图中虽未显示，但是，通常上述研磨装置具有支撑特长研磨垫的研磨平台、支撑半导体晶片的支撑台(研磨头)、用于对晶片进行均匀加压的衬垫材料及研磨剂的供给机构。研磨平台和支撑台以使其各自支撑的特长研磨垫和半导体晶片相对的方式设置，支撑台具有旋转轴。研磨时，在使支撑台旋转的同时将半导体晶片按压在特长研磨垫上，一边供给浆料一边进行研磨。浆料的流量、研磨负荷及晶片转数等没有特别限制，适当调节后进行。
另外，半导体器件通过使用所述圆形研磨垫对半导体晶片表面的进行研磨的工序来制造。例如，如图1所示，可以使用具有支撑研磨垫1的研磨平台2、支撑半导体晶片4的支撑台(研磨头)5、用于对晶片进行均匀加压的衬垫材料和研磨剂3的供给机构的研磨装置等进行。研磨垫1例如通过用双面胶带粘贴而安装在研磨平台2上。研磨平台2和支撑台5以使其各自支撑的研磨垫1和半导体晶片4相对的方式设置，并各自具有旋转轴6和7。另外，支撑台5一侧设置有用于将半导体晶片4按压在研磨垫1上的加压机构。研磨时，在使研磨平台2和支撑台5旋转的同时将半导体晶片4按压在研磨垫1上，一边供给浆料一边进行研磨。浆料的流量、研磨负荷、研磨平台转数及晶片转数没有特别限制，适当调节后进行。
由此能够除去半导体晶片4表面的突出部分，研磨为平坦状。之后，通过切割、接合和封装等制造半导体器件。半导体器件用于运算处理装置或存储器等。
实施例
以下，列举实施例对本发明进行说明，但是本发明不限于这些实施例。
(Asker D硬度测定)
根据JIS K6253-1997进行。使用切割为2cm×2cm(厚度：任意)大小的光透过区域作为硬度测定用试样。另外，由实施例1、2和比较例1使用的聚氨酯树脂涂料制作不透水膜，切割为2cm×2cm(厚度：任意)的大小后作为硬度测定用试样。另外，将比较例2使用的PET基材切割为2cm×2cm(厚度：任意)的大小后作为硬度测定用试样。将这些测定用试样在温度23℃±2℃、湿度50％±5％环境中静置16小时。测定时，将试样重叠，使厚度为6mm以上。使用硬度计(高分子计器公司制，Asker D型硬度计)测定硬度。
(不透水膜或PET基材的光透过率的评价)
分别由实施例1、2和比较例1使用的聚氨酯树脂涂料制作不透水膜，切割为10mm×50mm(厚度：1mm)的大小后作为光透过率测定用试样。另外，将比较例2使用的PET基材切割为10mm×50mm的大小后作为光透过率测定用试样。将各试样放入填充有超纯水的玻璃池(光路长10mm×光路宽10mm×高45mm，相互理化学硝子制作所制)中，使用分光光度计(岛津制作所制，UV-1600PC)以300～800nm的测定波长测定光透过率。使用Lambert-Beer定律将得到的光透过率测定结果换算为厚度1mm的光透过率，以下述基准进行评价。
○：在波长300～800nm的整个范围内光透过率为30％以上
×：在波长300～800nm的范围内光透过率有时小于30％
(弯曲弹性模量的测定)
将制作的研磨垫切割成宽10mm×长30mm的大小作为试样。使用测定装置(ィンストロン公司制，5864桌上型试验机系统)在下述条件下测定弯曲弹性模量。
弯曲强度测定用夹具：支点间距22mm
十字头速度：0.6mm/分钟
移动位移量：4mm
[有无剥离(翘起)的评价]
将制作的研磨垫(宽700mm×长8m)卷绕在φ50mm的圆柱管上，观察研磨片与不透水膜之间或者与PET基材之间是否产生剥离(翘起)，以下述基准进行评价。
○：无剥离(翘起)
×：有剥离(翘起)
制造例
将32重量份甲苯二异氰酸酯(2，4-形式/2，6-形式＝80/20的混合物)、8重量份4，4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、54重量份聚丁二醇(数均分子量1006)和6重量份二乙二醇混合，在80℃加热搅拌120分钟，制作异氰酸酯封端的预聚物(异氰酸酯当量：2.1meq/g)。将100重量份该异氰酸酯封端的预聚物、3重量份聚硅氧烷类表面活性剂(東レダゥコ一ニングシリコ一ン公司制造，SH-192)混合，制备温度调节至80℃的混合物。将80重量份该混合物和20重量份在120℃熔融的4，4’-亚甲基双(邻氯苯胺)(ィハラケミカル公司制，ィハラキュァミンMT)在混合室内混合，同时通过机械搅拌使空气分散在混合物中，制备气泡分散的氨基甲酸酯组合物。
[光透过区域的制作]
在容器中加入770重量份1，6-己二异氰酸酯和230重量份1，3-丁二醇，在80℃下加热搅拌120分钟，制作异氰酸酯封端的预聚物。另外，将29重量份数均分子量650的聚丁二醇、13重量份三羟甲基丙烷和0.43重量份催化剂(花王制，Kao No.25)在80℃混合搅拌，得到混合液。之后，在温度调节至80℃的混合液中加入100重量份所述异氰酸酯封端的预聚物，用混合型混合器(キ一ェンス公司制)充分搅拌，之后脱泡。将该反应液滴到经脱模处理的模具上，在其上被覆经脱模处理的PET膜，用夹辊调节厚度。之后，将该模具放入100℃的烘箱中，进行16小时后固化，制作聚氨酯树脂片(宽150mm、厚1.4mm、长8m)。使用切削刀具将该聚氨酯树脂片切割为宽度10mm，得到特长光透过区域(D硬度：45度)。
[特长研磨片的制作]
在输送由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)制成的面材(厚度50μm、宽度100cm)的同时，在该面材的中央部配置所述特长光透过区域。之后，向未配置特长光透过区域的面材上连续地排出所述气泡分散的氨基甲酸酯组合物。然后，用由PET制成的另一面材(厚度50μm、宽度100cm)覆盖气泡分散的氨基甲酸酯组合物，使用夹辊将厚度调节均匀。之后，通过加热至80℃使该组合物固化，形成包含聚氨酯发泡体的特长研磨区域，从而得到特长研磨片。之后，将该研磨片切割为7m的长度，剥离面材，在110℃进行6小时后固化。然后，使用抛光机(ァミテック公司制)对该研磨片的表面进行抛光处理，调节厚度为1.27mm。之后，使用沟加工机(东邦钢机公司制)在该特长研磨片的研磨表面进行沟加工。
实施例1
将7重量份1，4-丁二醇、7重量份三羟甲基丙烷、21.1重量份数均分子量650的聚丁二醇和0.6重量份催化剂(花王制，Kao No.25)混合搅拌，得到混合液。在该混合液中加入100重量份HDI型预聚物(日本聚氨酯公司制，コロネ一ト2612)，用混合型混合器充分搅拌，之后进行脱泡，制作聚氨酯树脂涂料。在制作的特长研磨片的研磨背面整面上涂布所述聚氨酯树脂涂料，并在70℃进行加热固化，形成不透水膜(厚度：20μm、D硬度：20度)，制作特长研磨垫。
实施例2
将12.6重量份1，4-丁二醇、3.4重量份三羟甲基丙烷、6.9重量份数均分子量650的聚丁二醇和0.6重量份催化剂(花王制，Kao No.25)混合搅拌，得到混合液。在该混合液中加入100重量份HDI型预聚物(日本聚氨酯公司制，コロネ一ト2612)，用混合型混合器充分搅拌，之后进行脱泡，制作聚氨酯树脂涂料。在制作的特长研磨片的研磨背面整面上涂布所述聚氨酯树脂涂料，并在70℃进行加热固化，形成不透水膜(厚度：40μm、D硬度：39度)，制作特长研磨垫。
比较例1
将2.9重量份三羟甲基丙烷、56重量份数均分子量650的聚丁二醇、59重量份PCL305(Daicel化学工业公司制)、30重量份PCL205(Daicel化学工业公司制)和0.05重量份催化剂(花王制，Kao No.25)混合搅拌，得到混合液。在该混合液中加入100重量份4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯，用混合型混合器充分搅拌，之后进行脱泡，制作聚氨酯树脂涂料。在制作的特长研磨片的研磨背面整面上涂布所述聚氨酯树脂涂料，并在70℃进行加热固化，形成不透水膜(厚度：20μm、D硬度：40度)，制作特长研磨垫。
比较例2
在制作的特长研磨片的研磨背面整面上通过双面胶带(积水化学工业公司制，ダブルタックテ一プ)粘贴PET基材(厚度：75μm)，制作特长研磨垫。
表1
光透过率评价   弯曲弹性模量(MPa) 剥离(翘起)评价
 实施例1   ○   85.2   ○
 实施例2   ○   98.4   ○
 比较例1   ×   95.7   ○
 比较例2   ×   132.4   ×
从表1可以明显看出，本发明的研磨垫光学检测精度优良，在卷绕于圆柱管上时难以产生剥离(翘起)，且容易卷取。另外，本发明的研磨垫由于设有不透水膜，因此能够完全防止漏浆。

Claims (2)

1.一种研磨垫制造方法，包括：通过机械发泡法制备气泡分散的氨基甲酸酯组合物的工序；在输送面材的同时或者在使传送带移动的同时，在该面材上或传送带上的预定位置配置光透过区域的工序；将所述气泡分散的氨基甲酸酯组合物连续地排出到所述面材上或传送带上未配置所述光透过区域的区域的工序；在排出的所述气泡分散的氨基甲酸酯组合物上层压另一面材或传送带的工序；将厚度调节均匀的同时使所述气泡分散的氨基甲酸酯组合物固化，由此形成包含聚氨酯发泡体的研磨区域而制作研磨片的工序；在所述研磨片的单面上涂布包含脂肪族和/或脂环族多异氰酸酯的聚氨酯树脂涂料并使其固化而形成不透水膜的工序；和切割所述研磨片的工序。
2.如权利要求1所述的研磨垫制造方法，其中，不透水膜的厚度为20～100μm。
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