CN101678527A - 用于抛光垫的衬垫和使用该衬垫的抛光垫 - Google Patents

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Abstract

本发明提供可实现抛光的抛光垫和用于该抛光垫的衬垫，该抛光可实现抛光表面的优异平坦性和在抛光后的膜厚度的均匀性，和同时实现高抛光速率，且还具有抛光物体如绝缘膜或金属膜的优异抛光均匀性。所述衬垫满足以下要求：在23℃、静载荷27.6kPa、频率11Hz和振幅1μm的条件下的动态压缩粘弹性测量中，(1)动应力和变形之间的相位差不超过4度，和(2)变形的最大值与动应力的最大值的比([变形的最大值]/[动应力的最大值])不小于0.5μm/kPa。所述抛光垫包括用于抛光垫的衬垫层和抛光层。

Description

用于抛光垫的衬垫和使用该衬垫的抛光垫
技术领域
本发明涉及用于抛光垫的衬垫和使用该衬垫的抛光垫，且该抛光垫可用于以良好精度和高抛光效率抛光待抛光的材料例如半导体晶片等。
背景技术
常规地，通过用聚氨酯树脂浸渍非织造织物得到的比较软的抛光垫和由发泡聚氨酯制成的硬抛光垫已用于处理用作形成集成电路的基板的半导体晶片的镜面的抛光垫或在半导体器件制造过程中将绝缘膜或电导体膜的不平坦处理成平坦的抛光垫(例如，参见专利文献1-3)。
特别地，为了具有伴随着近来半导体的小型化和多层结构的在局部尺度(模尺寸)上的高平坦性和在总尺度(晶片尺寸)上的膜厚度的均匀性两者，通常已使用具有作为表面层的硬抛光层和在背面上的软衬垫层的双层垫。在这种双层垫中，在背面上的衬垫层与存在于晶片表面中的待抛光的膜的具有比较长的波长的波动一致地使作为表面层的抛光层变形，并且由此用于使整个晶片均匀地抛光。已提出具有特定应变系数、体积弹性模量等的层作为用于双层结构的垫中的衬垫层(例如，参见专利文献4-6)。
近年来，半导体器件的小型化、高集成和多层布线已进一步发展，且也已要求抛光垫稳定地实现进一步更高的平坦性和在抛光后膜厚度的均匀性。但是，在专利文献4所示的抛光垫中，对于除当受到压缩压力时的应力常数之外的衬垫层所需的特性没有指示，并且由于太软的衬垫层，其中所示的应力常数容易导致抛光速率降低。此外，在许多情况下，在其中压缩压力恒定或单调增加(或单调减少)的状态下测量的变形量不对应于在其中压缩压力在非常短时间的循环例如实际抛光的时间中反复变化的情况下的变形量。
另一方面，在专利文献5或6中所示的抛光垫未必具有与在晶片表面上的膜的波动的足够一致性；结果，在抛光后膜厚度的均匀性可能不充分。另外，特别是作为表面层的抛光层由具有非发泡结构的树脂制成时，这种抛光层与具有发泡结构的抛光层相比具有高热导率，因此在因抛光过程中的发热引起的温度增加容易传输到在背面上的衬垫层，且由于温度增加而改变衬垫层的物理性质，这容易影响抛光特性如均匀性。特别地，待抛光的材料具有布线用金属膜，且该金属膜由铜等形成时，在抛光过程中的发热大，且容易出现上述影响。
通过使用具有50或更高且90或更小的微橡胶A硬度以及特定的滞后损耗和tanδ值的衬垫层得到的抛光垫是已知的(参见专利文献7)。但是，在专利文献7中所示的抛光垫不必具有对于晶片表面上的膜的波动的合适的衬垫层的变形量，且当衬垫层的变形量太小时，在抛光后膜厚度的均匀性变得不足，而另一方面，当衬垫层的变形量太大时，除抛光速率容易降低外，在抛光后膜厚度的均匀性也有降低的问题。以与专利文献5和6中所述的抛光垫相同的方式，特别地当作为表面层的抛光层由具有非发泡结构的树脂形成时，这种抛光层与具有发泡结构的抛光层相比具有高热导率，因此在抛光过程中因发热引起的温度增加容易传输到在背面上的衬垫层，且由于温度增加而改变衬垫层的物理性质，这容易影响抛光特性如均匀性。特别地，待抛光的材料具有布线用金属膜，且该金属膜由铜等形成时，在抛光过程中的发热大，且容易出现上述影响。
专利文献1：JP-A-5-8178
专利文献2：JP-A-2000-178374
专利文献3：JP-A-2001-89548
专利文献4：JP-A-5-505769
专利文献5：JP-A-2000-117619
专利文献6：JP-A-2000-202763
专利文献7：JP-A-2006-339570
发明内容
本发明所要解决的问题
本发明的目的是提供抛光垫和用于该抛光垫的衬垫，该抛光垫在待抛光的表面的平坦性和在抛光后膜厚度的均匀性方面优异，同时在抛光速率方面也优异，且对于待抛光的材料如绝缘膜、金属膜等可实现抛光均匀性优异的抛光。
解决问题的手段
本发明的发明人已重复深入研究以实现上述目的。结果，他们已发现，以上目的可通过如下实现：具有特定动态压缩粘弹性的衬垫，以及将所述衬垫的层和由具有非发泡结构的树脂制成的抛光层层叠得到的具有叠层结构的抛光垫，并且作为基于这些发现进一步研究的结果，完成了本发明。
即，本发明提供：
[1]用于抛光垫的衬垫，其中，
在23℃、27.6kPa的静载荷、11Hz的频率和1μm的振幅的条件下进行动态压缩粘弹性测量时，
(1)动应力和变形之间的相位差为4°或更小，并且
(2)变形量的最大值与动应力的最大值的比([变形量的最大值]/[动应力的最大值])为0.5μm/kPa或更大；
[2]上述[1]所述的用于抛光垫的衬垫，其中，
当在50℃、27.6kPa的静载荷、11Hz的频率和1μm的振幅的条件下进行动态压缩粘弹性测量时，
(3)动应力和变形之间的相位差为4°或更小，并且
(4)变形量的最大值与动应力的最大值的比([变形量的最大值]/[动应力的最大值])为0.5-1.5μm/kPa；
[3]上述[1]或[2]所述的用于抛光垫的衬垫，其中，
当在23℃、27.6kPa的静载荷、88Hz的频率和1μm的振幅的条件下进行动态压缩粘弹性测量时，
(5)动应力和变形之间的相位差为8°或更小，并且
(6)变形量的最大值与动应力的最大值的比([变形量的最大值]/[动应力的最大值])为0.5-1.5μm/kPa；
[4]抛光垫，其具有上述[1]-[3]中任一项所述的用于抛光垫的衬垫的层和抛光层；
[5]上述[4]所述的抛光垫，其中，所述抛光层为具有非发泡结构的树脂层；
[6]上述[4]或[5]所述的抛光垫，其中，所述抛光层包括用50℃的水饱和溶胀后在50℃下的拉伸弹性模量为130-800MPa、在50℃下的损耗角正切为0.2或更小、和与水的接触角为80°或更小的聚合物材料；
[7]上述[4]-[6]中任一项所述的抛光垫，其中，所述抛光层包括拉伸弹性模量的保持率(通过用50℃的水饱和溶胀后在50℃下的拉伸弹性模量除以在20℃和65％RH的条件下放置后在50℃下的拉伸弹性模量并乘以100得到的值)为55％或更大的聚合物材料；
[8]上述[4]-[7]中任一项所述的抛光垫，其中，所述抛光层包括在23℃下储能模量(E’23)和在50℃下储能模量(E’50)的比(E’23/E’50)为1.8或更小的聚合物材料；
[9]上述[4]-[8]中任一项所述的抛光垫，其中，所述抛光层包括通过将聚合物二醇、有机二异氰酸酯和扩链剂反应得到的聚氨酯；
[10]上述[9]所述的抛光垫，其中，所述聚氨酯为来自所述有机二异氰酸酯的氮原子的含有率为4.8质量％或更大，且小于6.0质量％的热塑性聚氨酯。
发明效果
本发明的抛光垫可用于对光在半导体基板(晶片)上形成的如氧化膜等绝缘膜或金属膜进行化学机械抛，在待抛光的表面的平坦性和抛光后膜厚度的均匀性方面优异，同时在抛光速率方面也优异，且因此在待抛光的材料如绝缘膜、金属膜等的抛光均匀性方面也优异。特别地，在这些绝缘膜和金属膜形成图案时，在图案的凸出部分中抛光速率和抛光均匀性优异。另外，在抛光层为具有非发泡结构的树脂层时，上述效果显著，特别是，在对形成有图案的绝缘膜或金属膜进行抛光时，即使在凹入部分中抛光速率和抛光均匀性也优异。此外，当抛光层由具有非发泡结构并具有特定物理性质的热塑性聚氨酯制成时，所述效果变得更显著。
具体实施方式
下面将详细描述本发明。
本发明的用于抛光垫的衬垫(cushion，下文中可简称为“衬垫”)当在23℃、27.6kPa的静载荷、11Hz的频率和1μm的振幅的条件下进行动态压缩粘弹性测量时，满足以下条件(1)和(2)：
(1)动应力和变形之间的相位差为4°或更小，并且
(2)变形量的最大值与动应力的最大值的比([变形量的最大值]/[动应力的最大值])为0.5μm/kPa或更大。
在动态粘弹性测量中，在加载某一恒定静载荷状态下，对样品赋予大小和方向以正切波的周期性变化的变形(应变)，来测量这种状态下的应力(动应力)。作为样品的变形模式，在本发明中是对衬垫进行压缩。在动态粘弹性测量中，动应力和变形之间的相位差是指在赋予动载荷后直到在样品中导致变形的时间间隙，且意味着其数字越小，则当改变动载荷时，越迅速地发生对应于动载荷的变形。
当在23℃、27.6kPa的静载荷、11Hz的频率和1μm的振幅的条件下进行动态压缩粘弹性测量时，本发明的衬垫的动应力和变形之间的相位差为4°或更小。因此，抛光垫能迅速与晶片表面上形成的膜的波动一致，并可在均匀地保持膜厚度的同时对材料进行抛光。相位差优选为3°或更小，且更优选2°或更小。而且，由于动应力和变形的正弦波的一个循环在11Hz的频率下为0.091秒，故动应力和变形之间的相位差为4°意味着，当动应力和变形的各正弦波变为最大值时的时间点彼此错开0.001秒(＝0.091秒×4°/360°)。
为了对应于晶片表面上形成的膜的波动使抛光垫变形是重要的，故要求在23℃、27.6kPa的静载荷、11Hz的频率和1μm的振幅的条件下进行动态压缩粘弹性测量时的本发明的衬垫的变形量的最大值与动应力的最大值的比([变形量的最大值]/[动应力的最大值])为0.5μm/kPa或更大。当变形量的最大值与动应力的最大值的比小于0.5μm/kPa时，抛光后的膜厚度的均匀性不足。另一方面，当该比超过1.5μm/kPa时，在抛光过程中的抛光压力不能充分地传输到待抛光的材料，且抛光速率容易降低，并且抛光后膜厚度的均匀性也趋于降低，因此该比优选在0.6-1.5μm/kPa范围内，更优选在0.7-1.4μm/kPa范围内，进一步优选在0.8-1.3μm/kPa范围内。
而且，在上述衬垫的动态压缩粘弹性测量中，作为测量条件的11Hz的频率是在许多情况下当使用常用的抛光装置时衬垫所受到的频率，所述抛光装置对晶片表面上形成的膜的波动的波长在相同的方向上旋转抛光垫和晶片。例如，该频率粗略地对应于如下情况：其中具有51cm直径的抛光垫在50rpm的速度下旋转，晶片的中心位于抛光垫的中心和外缘之间的中点处(距抛光垫的中心12.75cm的位置)，晶片以与抛光垫在相同的方向上以50rpm的速度旋转，并且在晶片表面上的波动的波长为60mm。当模尺寸为10mm时，60mm的波动的波长对应于6个模的长度。
27.6kPa的静载荷表示在通常的抛光中施加适用的典型抛光压力。
当在50℃、27.6kPa的静载荷、11Hz的频率和1μm的振幅的条件下进行动态压缩粘弹性测量时，本发明的衬垫优选的动应力和变形之间的相位差为4°或更小，即使在抛光垫的温度由于在抛光过程中的发热而显著增加的情况下，抛光后的膜厚度的均匀性仍然是良好的，故是优选的。该相位差更优选为3°或更小，且进一步优选2°或更小。
在50℃、27.6kPa的静载荷、11Hz的频率和1μm的振幅的条件下进行动态压缩粘弹性测量时，本发明的衬垫的变形量的最大值与动应力的最大值的比([变形量的最大值]/[动应力的最大值])优选为0.5-1.5μm/kPa，即使在抛光垫的温度由于在抛光过程中的发热而显著增加的情况下，抛光速率和抛光后的膜厚度的均匀性仍然良好，故是有利的。该比优选在0.6-1.45μm/kPa范围内，更优选在0.7-1.4μm/kPa范围内，且进一步更优选在0.8-1.3μm/kPa范围内。
本发明的衬垫在23℃、27.6kPa的静载荷、88Hz的频率和1μm的振幅的条件下进行动态压缩粘弹性测量时的动应力和变形之间的相位差优选为8°或更小，即使在待抛光的膜的波动的周期非常短时或在抛光过程中抛光垫和晶片之间的相对速度非常高的情况下，抛光后的膜厚度的均匀性仍然良好，故是有利的。该相位差更优选为7°或更小，且进一步优选6°或更小。
本发明的衬垫在23℃、27.6kPa的静载荷、88Hz的频率和1μm的振幅的条件下进行动态压缩粘弹性测量时，变形量的最大值与动应力的最大值的比([变形量的最大值]/[动应力的最大值])优选为0.5-1.5μm/kPa，即使在其中待抛光的膜的波动的周期非常短或在抛光过程中抛光垫和晶片之间的相对速度非常高的情况下，因为抛光速率和抛光后的膜厚度的均匀性都仍然良好的，故是有利的。该比优选在0.6-1.45μm/kPa范围内，更优选在0.7-1.4μm/kPa范围内，且进一步优选在0.8-1.3μm/kPa范围内。
而且，作为测量条件的88Hz的频率粗略地对应于例如如下的情况：其中具有76cm直径的抛光垫在90rpm的速度下旋转，晶片的中心位于抛光垫的中心和外缘之间的中点处(距抛光垫的中心19cm的位置)，晶片和抛光垫在相同的方向上以90rpm的速度旋转，和晶片表面的波动的波长为20mm。当模尺寸为10mm时，20mm的波动的波长对应于2个模的长度。
在23℃或50℃、27.6kPa的静载荷、11Hz或88Hz的频率和1μm的振幅的条件下对本发明的衬垫的动态压缩粘弹性的测量，可通过如下进行：在11Hz或88Hz的测量频率、27.6kPa的静载荷和1μm的振幅的条件下改变温度的同时使用动态压缩粘弹性测量装置在压缩模式下测量动态压缩粘弹性，并且使用在23℃或50℃的温度下的测量结果，如后面实施例部分所述的。
用于本发明的衬垫的材料不特别限制，例如，可使用具有非发泡结构或发泡结构的弹性体或通过用树脂浸渍非织造织物得到的材料。特别地，可选择显示上述动态压缩粘弹性的材料，且其可获得性也是优异的，因此合成橡胶如聚氨酯和氯丁橡胶等、弹性体如硅橡胶等是优选的，在这些材料中，具有非发泡结构的那些是更优选的。
这些弹性体的动态压缩粘弹性取决于构成所述弹性体的分子链的分子运动性。通常，弹性体由在载荷下赋予变形性质的软相和当除去所述载荷时恢复到原始形状的约束相(constrained phase)构成。弹性体的动态压缩粘弹性可通过如下控制：改变软相与约束相的比例或相分离程度、或者改变软相的玻璃化转变温度等。
例如，聚氨酯可通过使聚合物多元醇、有机二异氰酸酯和扩链剂反应而得到，在这种聚氨酯中，作为原料的聚合物多元醇形成软相，且有机二异氰酸酯和扩链剂形成约束相。当进行动态压缩粘弹性测量时，动应力和变形之间的相位差可例如通常通过如下减小其值：降低在聚氨酯材料中含有的聚合物多元醇的使用比例来降低聚氨酯中软相的比例，选择具有较大疏水性和较大分子量的聚合物多元醇作为原料以增加聚氨酯中软相和约束相的相分离程度，或选择具有低玻璃化转变温度的聚合物多元醇作为原料。
当进行动态压缩粘弹性测量时，变形量的最大值与动应力的最大值的比([变形量的最大值]/[动应力的最大值])例如通常可通过如下改变其值：改变在聚氨酯原料中含有的聚合物多元醇的使用比例，以改变聚氨酯中软相的比，使用具有与约束相不同的疏水性程度的聚合物多元醇作为原料，以改变聚氨酯中软相和约束相的相分离程度，或选择具有不同玻璃化转变温度的聚合物多元醇作为原料。通过适当地设定上述这些参数和选择材料，则可形成具有所期待的动态压缩粘弹性的聚氨酯，且优选，作为聚合物二醇，使用碳原子数(C)与氧原子数(O)的比(C/O)为2.5-5的聚合物二醇，例如，聚醚二醇类如聚1，4-丁二醇和聚(甲基四亚甲基二醇)等；和聚酯二醇类如聚己二酸丁二醇酯二醇、聚癸二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸1，6-己二醇酯二醇、聚(己二酸3-甲基-1，5-戊二醇酯)二醇、聚(癸二酸3-甲基-1，5-戊二醇酯)二醇、聚己二酸壬二醇酯二醇、聚(己二酸2-甲基-1，8-辛二醇酯)二醇和聚已内酯二醇等。聚氨酯原料中所含的聚合物二醇的比例，优选为60-85质量％的范围内，更优选65-80质量％的范围内。聚合物二醇的玻璃化转变温度优选为0℃或更小，且更优选-20℃或更小。上述聚合物二醇的数均分子量优选为2000-5000的范围内，更优选2500-4500的范围内，且进一步优选3000-4000的范围内。
构成约束相的有机二异氰酸酯的实例包括，例如异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、降冰片烯二异氰酸酯、2，4-甲苯二异氰酸酯、2，6-甲苯二异氰酸酯、4，4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、苯二甲基二异氰酸酯等，且可使用这些物质中的至少一种。在这些实例中，优选使用4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯。
对于构成约束相的扩链剂，可使用分子量为300或更小且在分子中包含能够与异氰酸酯基团反应的两个或多个活性氢原子的低分子化合物，且其实例包括二醇如乙二醇、二甘醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、新戊二醇、1，6-己二醇、3-甲基-1，5-戊二醇、1，4-二(β-羟基乙氧基)苯、1，4-环己烷二醇、1，4-环己烷二甲醇和1，9-壬二醇类；和二胺如乙二胺、三亚甲基二胺、四亚甲基二胺、六亚甲基二胺、九亚甲基二胺、肼、己二酸二酰肼(dihydrazide adipate)、二甲苯二胺、异佛尔酮二胺、哌嗪、4，4’-二氨基二苯基甲烷和4，4’-亚甲基-二(2-氯苯胺)等，且可使用这些物质中的至少一种。在这些实例中，优选使用1，4-丁二醇。
通过选择软相与约束相的比或软相的玻璃化转变温度等，则即使是硅橡胶、氯丁橡胶等也可将动态压缩粘弹性设定在所需范围内。即，当进行动态压缩粘弹性测量时的变形量的最大值与动应力的最大值的比([变形量的最大值]/[动应力的最大值])的值可通过改变约束相的比或软相的玻璃化转变温度而改变。进行动态压缩粘弹性测量时的动应力和变形之间的相位差的值，可通过增加约束相的比或降低软相的玻璃化转变温度而降低。另外，在氯丁橡胶中，软相的玻璃化转变温度，例如可通过增加分子的立体结构中反式-1，4键的比例(反式-1，4键、顺式-1，4键、1，2-键或3，4-键的比例)或将丁二烯等与作为主要原料的氯丁二烯共聚而降低，而且约束相的比可通过增加由硫、过氧化物等交联的量而增加。
在进行本发明中规定的动态压缩粘弹性测量时动应力和变形之间的相位差及变形量的最大值与动应力的最大值的比([变形量的最大值]/[动应力的最大值])，可通过使用后面在实施例部分中描述的动态压缩粘弹性测量装置很容易测量。因此，满足上述动应力和变形之间的相位差及变形量的最大值与动应力的最大值的比([变形量的最大值]/[动应力的最大值])的商购材料可用作本发明的衬垫的材料。
形成衬垫的方法不特别限制，例如，可通过任意已知的方法如挤压成型、注射成型、压延成型、平膜挤塑成型等形成片，再将该片作成衬垫层使用。
衬垫层的厚度不特别限制，但从动态压缩粘弹性容易设定在所需范围内和动态压缩粘弹性的值不波动、且容易稳定的角度考虑，该厚度优选为0.3-5.0mm，更优选0.5-4.0mm，且进一步优选0.7-3.0mm。
本发明的抛光垫具有本发明的上述衬垫层和起到抛光材料作用的抛光层。衬垫层和抛光层用已知的胶粘剂或粘合剂贴合。衬垫层还可以以贴合两种类型以上的层的叠层状态使用。在这种情况下，以层叠所有待使用的衬垫层的状态测量衬垫层的动态压缩粘弹性。
具有非发泡结构的树脂层优选用于构成本发明的抛光垫的抛光层，因为不发生由发泡不均匀性引起的抛光特性的波动，抛光垫的寿命也优异，此外，热导率高于发泡树脂的热导率，因此，抛光垫中温度的不均匀性较小并且抛光均匀性也优异。
以上抛光层优选由用50℃的水饱和溶胀后在50℃下的拉伸弹性模量为130-800MPa、在50℃下的损耗角正切(tanδ)为0.2或更小、并且与水的接触角为80°或更小的聚合物材料构成。
当构成抛光层的聚合物材料的拉伸弹性模量(在50℃下用水饱和溶胀后在50℃下的值)小于130MPa时，抛光垫变得太软，因此待抛光的表面的平坦性可能降低或抛光效率可能降低。另一方面，当构成抛光层的聚合物材料的拉伸弹性模量(用50℃的水饱和溶胀后在50℃下的值)大于800MPa时，刮痕的产生有增加的趋势。例如，从待抛光的表面的平坦性和抑制刮痕的观点来看，构成抛光层的聚合物材料的拉伸弹性模量(用50℃的水饱和溶胀后在50℃下的值)优选为180-750MPa的范围内，更优选230-700MP的范围内，且特别优选280-650MPa的范围内。
构成抛光层的聚合物材料的在50℃下的损耗角正切(tanδ)超过0.2时，抛光层变得太软，因此，待抛光的表面的平坦性可能降低或抛光效率可能降低，例如，从被抛光的表面的平坦性的观点来看，构成抛光层的聚合物材料在50℃下的损耗角正切(tanδ)优选为0.15或更小，且更优选0.10或更小。
另外，当构成抛光层的聚合物材料的与水的接触角超过80°时，刮痕容易产生。例如，从抑制刮痕的观点来看，构成抛光层的聚合物材料的与水的接触角优选为75°或更小。
而且，构成本发明的抛光垫的抛光层，优选由拉伸弹性模量的保持率(通过用50℃的水饱和溶胀后在50℃下的拉伸弹性模量除以在20℃和65％RH的条件下放置后在50℃下的拉伸弹性模量并乘以100得到的值)为55％或更大的聚合物材料构成。当拉伸弹性模量的保持率小于55％时，由水分引起抛光垫的抛光特性的变化大，例如，当抛光垫在完成抛光后以湿润状态放置几小时至几天时，可能导致如抛光速率降低等问题的发生。因此，例如，从由水分引起的影响的观点来看，拉伸弹性模量的保持率优选为60％或更大，且更优选75％或更大。
另外，构成本发明的抛光垫的抛光层优选由在23℃下的储能模量(E’23)和在50℃下的储能模量(E’50)的比(E’23/E’50)为1.8或更小的聚合物材料构成。当该比(E’23/E’50)大于1.8时，抛光特性如抛光垫的抛光速率等随温度变化而变化，因此，当抛光晶片时，有很难得到具有均匀质量的产品的趋势。因此，例如，从得到具有恒定抛光速率的抛光垫的观点来看，该比(E’23/E’50)优选为1.7或更小，且更优选1.4或更小。
另外，构成本发明的抛光垫的抛光层优选由通过将聚合物二醇、有机二异氰酸酯和扩链剂反应得到的聚氨酯构成。而且优选，该聚氨酯为能够熔融成型的热塑性聚氨酯，且来自所述有机二异氰酸酯的氮原子的含量为4.8质量％或更大且小于6.0质量％。当氮原子的含量小于4.8质量％时，抛光垫变软，且被抛光的表面的平坦性降低和抛光效率趋于降低。另一方面，当氮原子的含量为6.0质量％或更大时，趋于容易产生刮痕。因此，例如，从被抛光的表面的平坦性和抑制刮痕的观点来看，来自所述有机二异氰酸酯的氮原子的含量优选为4.9-5.8质量％的范围内。
对于用作构成抛光层的聚氨酯的原料的聚合物二醇，可使用在制造聚氨酯中常规使用的任何聚合物二醇，其实例包括聚醚二醇如聚1，4-丁二醇、聚(甲基四亚甲基二醇)、聚丙二醇和聚乙二醇等；聚酯二醇如聚己二酸丁二醇酯二醇、聚癸二酸丁二醇酯二醇、聚己二酸1，6-己二醇酯二醇、聚(己二酸3-甲基-1，5-戊二醇酯)二醇、聚(癸二酸3-甲基-1，5-戊二醇酯)二醇、聚己二酸壬二醇酯二醇、聚(己二酸2-甲基-1，8-辛二醇酯)二醇和聚己内酯二醇等；聚碳酸酯二醇如聚碳酸己二醇酯二醇和聚(碳酸3-甲基-1，5-戊二醇酯)二醇等；和上述二醇的共聚物二醇等，且可使用这些物质中的至少一种。在这些实例中，优选使用碳原子数(C)与氧原子数(O)的比(C/O)为3-5的聚合物二醇如聚1，4-丁二醇、聚己二酸壬二醇酯二醇和聚(己二酸2-甲基-1，8-辛二醇酯)二醇，因为构成抛光层的聚合物材料的与水的接触角和拉伸弹性模量的保持率(通过用50℃的水饱和溶胀后在50℃下的拉伸弹性模量除以在20℃和65％RH的条件下放置后在50℃下的拉伸弹性模量并乘以100得到的值)两者容易设定在所预定的范围内。在使用碳原子数(C)与氧原子数(O)的比(C/O)小于3的聚合物二醇的情况下，构成抛光层的聚合物材料的拉伸弹性模量的保持率容易降低，而另一方面，在使用碳原子数(C)与氧原子数(O)的比(C/O)大于5的聚合物二醇的情况下，构成抛光层的聚合物材料的与水的接触角容易增加。从将得到的聚氨酯的在23℃下储能模量(E’23)和在50℃下储能模量(E’50)的比(E’23/E’50)设定为1.8或更小的观点来看，聚合物二醇的数均分子量优选为1400-5000，和更优选2000-3500。另外，在本说明书中所指的聚合物二醇的数均分子量是指根据JIS K 1557测量的基于羟基值计算的数均分子量。
对于用作构成抛光层的聚氨酯的原料的有机二异氰酸酯，可使用在制造聚氨酯中常规使用的任何有机二异氰酸酯，其实例包括异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、降冰片烯二异氰酸酯、2，4-甲苯二异氰酸酯、2，6-甲苯二异氰酸酯、4，4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯和苯二甲基二异氰酸酯等，且可使用这些物质中的至少一种。在这些实例中，从得到的抛光垫的耐磨性等的观点来看，优选使用4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯。
对于用作构成抛光层的聚氨酯的原料的扩链剂，可使用在制造聚氨酯中常规使用的任何扩链剂。对于扩链剂，可使用分子量为300或更小且在分子中包含能够与异氰酸酯基团反应的两个或多个活性氢原子的低分子化合物，其实例包括二醇如乙二醇、二甘醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、新戊二醇、1，6-己二醇、3-甲基-1，5-戊二醇、1，4-二(β-羟基乙氧基)苯、1，4-环己烷二醇、1，4-环己烷二甲醇和1，9-壬二醇等；和二胺如乙二胺、三亚甲基二胺、四亚甲基二胺、六亚甲基二胺、九亚甲基二胺、肼、己二酸二酰肼(dihydrazide adipate)、二甲苯二胺、异佛尔酮二胺、哌嗪、4，4’-二氨基二苯基甲烷和4，4’-亚甲基-二(2-氯苯胺)，且可使用这些物质中的至少一种。
本发明的抛光垫可与已知的抛光浆料一起用于化学机械抛光中。所述抛光浆料包含，例如，液体介质如水和油；抛光剂如二氧化硅、氧化铝、氧化铈、氧化锆和碳化硅等；以及如碱、酸、表面活性剂、氧化剂、还原剂和螯合剂等成分。当进行化学机械抛光时，根据需要，还可将润滑剂、冷却剂等与所述抛光浆料一起组合使用。
化学机械抛光可如下进行：使用已知的化学机械抛光用装置，并通过在加压下以恒定速度使待抛光的表面和抛光垫经由抛光浆料彼此接触一定时间。尽管对于被抛光的材料不特别限制，但其实例包括水晶、硅、玻璃、光学基板、电子电路基板、多层布线基板、硬盘等。特别地，待抛光的物体优选为硅晶片或半导体晶片。半导体晶片的具体实例包括在其表面上具有绝缘膜如氧化硅、氟氧化硅和有机聚合物等，布线金属膜如铜、铝和钨等，阻挡金属膜如钽、钛、氮化钽、氮化钛等的那些，特别地，化学机械抛光可用于抛光其表面上具有由铜制成的布线金属膜的半导体晶片。抛光具有图案的这种布线金属膜也是可能的。在图案中布线的间距取决于产品而不同，在许多情况下通常为约50nm-100μm。
实施例
下面，通过实施例更具体地描述本发明；但是，本发明不受这些实施例的任何限制。而且，通过以下方法进行在实施例中描述的衬垫和抛光垫的物理性质和抛光特性的评价。
[衬垫的动态压缩粘弹性]
以压缩模式使用由Rheology Co.，Ltd.制造的动态粘弹性测量设备“FTRheospectoler DVE-V4”，在11Hz或88Hz的测量频率、27.6kPa的静载荷和1μm的振幅的条件下以3℃/分钟的升温速率进行测量。样品的形状为直径20mm的圆形，其厚度设定为用作衬垫层的实际厚度。
[在静载荷下衬垫的变形量]
使用由Bruker AXS K.K.制造的热机械分析仪“TMA-4000”，将具有直径5mm的圆形边缘(面积0.196cm2)的检测棒施加到处于没有载荷状态的样品(其厚度设定为用作衬垫层的实际厚度)，并在25℃下以50g/分钟的比例增加载荷，且在检测棒的前端的压力达到27.6kPa(载荷55.6g)的时间点处，在固定载荷的同时将样品保持60秒，测量样品的厚度。然后，再次以50g/分钟的比例增加载荷，且在检测棒的前端的压力达到41.4kPa(载荷83.4g)的时间点处，在固定载荷的同时将样品保持60秒，并测量样品的厚度。
通过将在压力为27.6kPa的时间点处的样品厚度和在压力为41.4kPa的时间点处的样品厚度之间的差除以13.8kPa(＝41.4kPa-27.6kPa)的压力差得到的数值定义为没有施加动应力时在静载荷下的变形量(单位μm/kPa)。
[在50℃下的拉伸弹性模量(在20℃和65％RH的条件下放置后和在用50℃的水饱和溶胀后)]
从通过热压法制备的厚度300μm的膜上冲裁出No.2型测试片(JIS K7113)，并将在20℃和65％RH的条件下放置3天后的测试片用作干燥样品，和将在50℃下在温水中浸渍3天的测试样品用作水溶胀样品。使用各个样品，并将样品以40mm的卡盘间距离安装在由SHIMADZU CORPORATION制造的自动绘图仪(Autograph)“AG5000”上，然后在50℃的大气温度下静置5分钟后，以50mm/分钟的拉伸速度测量拉伸弹性模量。通过使用干燥样品得到的拉伸弹性模量定义为“在20℃和65％RH的条件下放置后在50℃下的拉伸弹性模量”，和通过使用水溶胀样品得到的拉伸弹性模量定义为“用50℃的水饱和溶胀后在50℃下的拉伸弹性模量”。
[储能模量(23℃和50℃)和损耗角正切(50℃)]
制备宽度5mm、长度30mm且厚度2mm的注射成型片，并使用由在90℃下热处理5小时的该片得到的测试片，通过如下操作得到储能模量和损耗角正切：以拉伸模式使用由Rheology Co.，Ltd.制造的动态粘弹性测量设备“FT Rheospectoler DVE-V4”在11Hz的测量频率、自动静载荷、10μm的振幅、20mm的初始测量长度的条件下以3℃/分钟的升温速率进行测量。
[与水的接触角]
使用在20℃和65％RH的条件下放置3天的通过热压法制备的厚度为300μm的膜，使用由Kyowa Interface Science Co.，Ltd.制造的“Drop Master500”测量与水的接触角。
[氧化膜抛光性能]
将抛光垫放置在可得自MAT Co.，Ltd.的抛光装置“MAT-BC15”中，并使用可得自A.L.M.T.Corp.的金刚石打磨机(#100-覆盖率80％，直径19cm，质量1kg)，且在140rpm的打磨机旋转速度和100rpm的平台旋转速度下使抛光垫的表面进行研磨1小时(下文中称作“修整(conditioning)”)，同时以150mL/分钟的速度流动蒸馏水。
然后，将通过用蒸馏水稀释Cabot Corporation的抛光浆料“SS25”为2倍得到的液体以120mL/分钟的速度进料，同时，在100rpm的平台旋转速度、99rpm的打磨机头旋转速度和27.6kPa的抛光压力的条件下将在其表面上具有膜厚度为1000nm的热氧化膜的直径4英寸的硅晶片抛光60秒，随后再次在上述条件下进行修整30秒。然后，替换晶片以再次重复抛光和修整，每个抛光垫抛光总共9个晶片。
然后在上述条件下再次进行修整30秒，之后在与以上抛光条件相同的条件下抛光直径4英寸的硅晶片120秒，该硅晶片在其表面上具有通过化学气相沉积法制作的氧化膜(PETEOS；等离子增强的原硅酸四乙酯)的图案，其中凸起部分宽度为30μm，凹入部分宽度为70μm，间距为100μm，氧化膜的凸起部分的厚度为2000nm，及凹入部分和凸起部分之间的初始落差为800nm。
对于在其表面上具有无图案的氧化膜的九个抛光晶片中最后抛光的晶片(第九个抛光的晶片)，在晶片表面中各49个点处测量在抛光之前和之后的氧化膜厚度以得到各点处的抛光速率。在49个点处的抛光速率的平均值定义为抛光速率，并且由通过下式(1)得到的非均匀性评价抛光均匀性。非均匀性的值越小，晶片表面中氧化膜越均匀地被抛光，且因此抛光均匀性越优异。
非均匀性(％)＝(σ/R)×100         (1)
(条件是σ表示在49个点处抛光速率的标准偏差，并且R表示在49个点处抛光速率的平均值。)
另外，在距离晶片边缘10mm的位置的4个点和在晶片中心部分的位置的1个点的总共5个点处测量具有图案的第十个抛光晶片的抛光之前和之后的氧化膜的凸起部分和凹入部分的厚度。而且从氧化膜中凸起部分和凹入部分的膜厚的变化量得到各点的抛光速率，且对于凸起部分和凹入部分，分别以该5个点的平均值定义为抛光速率。优选凸起部分的抛光速率较大并且凹入部分的抛光速率较小，因为这样可以耗费较少的时间而且以较小的抛光量实现晶片表面的平坦化。通过由下式(2)得到的非均匀性评价凸起部分和凹入部分各自的抛光均匀性。随着非均匀性的值越小，晶片表面内氧化膜越会均匀地被抛光且因此抛光均匀性优异。
非均匀性(％)＝(σ/R)×100            (2)
(条件是σ表示在5个点处抛光速率的标准偏差，并且R表示在5个点处抛光速率的平均值。)
[铜膜抛光性能]
将抛光垫放置在可得自MAT Co.，Ltd.的抛光装置“MAT-BC15”中，并使用可得自A.L.M.T.Corp.的金刚石打磨机(#100-覆盖率80％，直径19cm，质量1kg)，在140rpm的打磨机旋转速度和100rpm的平台旋转速度下使抛光垫的表面进行修整1小时，同时以150mL/分钟的速度流动蒸馏水。
然后，将通过向100质量份可得自FUJIMI INCORPORATED的抛光浆料“PL7101”中添加3.5质量份浓度为30质量％的过氧化氢溶液进行混合得到的液体，以120mL/分钟的速度进料，同时在100rpm的平台旋转速度、99rpm的打磨机头旋转速度和27.6kPa的抛光压力的条件下，将其表面上具有膜厚度为1500nm的铜膜的直径4英寸的硅晶片抛光60秒，随后再次在上述条件下进行修整30秒。然后，替换晶片再次重复抛光和修整，每个抛光垫抛光总共9个晶片。
然后在上述条件下再次进行修整30秒，之后在与以上抛光条件相同的条件下抛光直径4英寸的硅晶片30秒，该硅晶片在表面上具有的铜膜的图案的凸起部分宽度为50μm，凹入部分宽度为50μm，间距为100μm，凸起部分的铜膜的厚度为600nm，及凸起部分和凹入部分之间的初始落差为400nm。
对于在其表面上具有无图案的铜膜的九个抛光晶片中最后抛光的晶片(第九个抛光的晶片)，在晶片表面中各49个点处测量在抛光之前和之后的铜膜的膜厚度以求出各点处的抛光速率。以49个点处的抛光速率的平均值定义为抛光速率，并且由通过下式(3)求出的非均匀性来评价抛光均匀性。随着非均匀性的值越小，晶片表面中铜膜越均匀地被抛光且因此抛光均匀性优异。
非均匀性(％)＝(σ/R)×100    (3)
(条件是σ表示在49个点处的抛光速率的标准偏差，并且R表示在49个点处的抛光速率的平均值。)
另外，在距离晶片边缘10mm的位置的4个点和在晶片中心部分的位置的1个点的总共5个点处测量具有图案的第十个抛光晶片的抛光之前和之后的铜膜的凸起部分和凹入部分的厚度。由凸起部分和凹入部分的铜膜厚度的变化量求出各点的抛光速率，且该5个点的平均值分别定义为凸起部分和凹入部分的抛光速率。优选凸起部分的抛光速率较大和凹入部分的抛光速率较小，因为这样则能以耗费较少的时间，且以较小的抛光量来实现晶片表面的平坦化。通过由下式(4)求出的非均匀性来评价凸起部分和凹入部分各自的抛光均匀性。非均匀性的值越小，晶片表面内铜膜越均匀地被抛光，且因此抛光均匀性越优异。
非均匀性(％)＝(σ/R)×100    (4)
(条件是σ表示在5个点处抛光速率的标准偏差，并且R表示在5个点处抛光速率的平均值。)
[参考实施例1]
具有非发泡结构的抛光层的制造
以PTMG2000∶PNOA∶CHDM∶BD∶MDI为21.3∶9.1∶5.4∶13.6∶50.6的质量比使用数均分子量2000的聚1，4-丁二醇[缩写：PTMG2000]、数均分子量2000的聚(2-甲基-1，8-亚辛基-共-亚壬基己二酸酯)二醇[缩写：PNOA；亚壬基单元与2-甲基-1，8-亚辛基的摩尔比＝7∶3]、1，4-环己烷二甲醇[缩写：CHDM]、1，4-丁二醇[缩写：BD]和4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯[缩写：MDI](来自有机二异氰酸酯的氮原子的含量：5.7质量％)，将这些材料通过计量泵连续进料到同轴旋转的双螺杆挤出机中，进行连续熔融聚合来生产热塑性聚氨酯。将所产生的热塑性聚氨酯的熔融产物以丝条(strand)状态连续挤出到水中，之后用造粒机细切割以得到颗粒(pellet)。将该颗粒在70℃下去湿干燥20小时，由此制造热塑性聚氨酯。得到的热塑性聚氨酯用50℃的水饱和溶胀后在50℃下的拉伸弹性模量为686MPa，拉伸弹性模量的保持率为77％，在50℃下的损耗角正切(tanδ)为0.035，在23℃下的储能模量(E’23)和在50℃下的储能模量(E’50)的比(E’23/E’50)为1.2，与水的接触角为71°。
将得到的热塑性聚氨酯投入单螺杆挤出成型机中，并从T-模头挤出，形成厚度2mm的片。然后，研磨得到的片的表面，形成厚度1.5mm的均匀片之后，在片上形成间隔15.0mm的宽度2.0mm且深度1.0mm的沟槽构成格子状态，从而制造出直径为38cm的圆形且具有非发泡结构的硬抛光层。
[参考实施例2]
具有发泡结构的抛光层的制造
以PTMG1400∶CHDM∶MDI为19.0∶28.3∶52.7的质量比的比例使用数均分子量1400的聚1，4-丁二醇[缩写：PTMG1400]、CHDM和MDI(来自有机二异氰酸酯的氮原子的含有率：5.9质量％)，将这些材料通过计量泵连续进料到同轴旋转的双螺杆挤出机中，进行连续熔融聚合来生产热塑性聚氨酯。将所产生的热塑性聚氨酯的熔融产物以丝条状态连续挤出到水中，之后用造粒机细切割而得到颗粒。将该颗粒在70℃下去湿干燥20小时，由此制造热塑性聚氨酯。得到的热塑性聚氨酯在50℃下用水饱和溶胀后在50℃下的拉伸弹性模量为565MPa，拉伸弹性模量的保持率为82％，在50℃下的损耗角正切(tanδ)为0.040，在23℃下的储能模量(E’23)和在50℃下的储能模量(E’50)的比(E’23/E’50)为1.1，与水的接触角为74°。
将得到的热塑性聚氨酯投入单螺杆挤出成型机中，并从T-模头挤出形成厚度2mm的片。然后，将得到的片装入耐压容器中，在110℃的温度和8MPa的压力的条件下溶解二氧化碳10小时，得到含有3.6质量％二氧化碳的气体-溶解片。在冷却至室温后，将压力设定为常压，并从耐压容器中取出该气体-溶解片。将得到的气体-溶解片在120℃下浸渍在硅油中3分钟，然后从硅油中取出，并冷却至室温而得到发泡体。得到的发泡体的密度为0.85g/cm3，和其气泡直径约为20μm。然后，研磨得到的发泡体片的表面，形成厚度1.5mm的均匀片之后，在片上形成间隔15.0mm的宽度2.0mm且深度1.0mm的沟槽构成格子状态，从而制造出直径为38cm的圆形且具有发泡结构的硬抛光层。
[参考实施例3]
衬垫层(1)的制造
以PMPA∶BD∶MDI为79.4∶4.0∶16.6的质量比的比例使用数均分子量3600的聚(己二酸3-甲基-1，5-亚戊基酯)二醇[缩写：PMPA]、BD和MDI(氮原子的含有率：1.9质量％)，将这些材料通过计量泵连续进料到同轴旋转的双螺杆挤出机中，进行连续熔融聚合来生产热塑性聚氨酯。将所产生的热塑性聚氨酯的熔融产物以丝条状态连续挤出到水中，之后用造粒机细切割而得到颗粒。将该颗粒在60℃下去湿干燥20小时，由此制造热塑性聚氨酯。
将得到的热塑性聚氨酯装入单螺杆挤出成型机中，并从T-模头挤出，形成厚度2.5mm的片。然后，研磨得到的片的表面，形成厚度2.0mm的均匀片之后，进行冲裁制造出直径38cm的圆形衬垫层(1)。
[参考实施例4]
衬垫层(5)的制造
以PMPA∶BD∶MDI为49.7∶12.4∶37.9的质量比的比例使用PMPA、BD和MDI(氮原子的含有率：4.2质量％)，将这些材料通过计量泵连续进料到同轴旋转的双螺杆挤出机中，进行连续熔融聚合来生产热塑性聚氨酯。将所产生的热塑性聚氨酯的熔融产物以丝条状态连续挤出到水中，之后用造粒机细切割而得到颗粒。将该颗粒在70℃下去湿干燥20小时，由此制造热塑性聚氨酯。
将得到的热塑性聚氨酯装入单螺杆挤出成型机中并从T-模头挤出，并成型为厚度2.0mm的片。然后，研磨得到的片的表面，形成厚度1.0mm的均匀片之后，进行冲裁制造出直径38cm的圆形衬垫层(5)。
[参考实施例5]
衬垫层(6)的制造
以PBA∶BD∶MDI为70.5∶3.2∶26.3的质量比的比例使用数均分子量1000的聚(己二酸1，4-丁二醇酯)二醇[缩写：PBA]、BD和MDI(氮原子的含有率：2.9质量％)，将这些材料通过计量泵连续进料到同轴旋转的双螺杆挤出机中，进行连续熔融聚合来生产热塑性聚氨酯。将所产生的热塑性聚氨酯的熔融产物以丝条状态连续挤出到水中，之后用造粒机细切割而得到颗粒。将该颗粒在50℃下去湿干燥20小时，由此制造热塑性聚氨酯。
将得到的热塑性聚氨酯投入单螺杆挤出成型机中并从T-模头挤出并成型为厚度2.0mm的片。然后，研磨得到的片的表面，形成厚度1.5mm的均匀片之后，进行冲裁制造出直径38cm的圆形衬垫层(6)。
[实施例1]
将参考实施例1中得到的具有非发泡结构的硬抛光层和参考实施例3中得到的衬垫层(1)用双面涂布由粘合剂的片叠层，从而生产直径38cm的抛光垫。衬垫层的动态压缩粘弹性如表1中所示。另外，作为参考值求出的衬垫层在静载荷下的变形量为0.71μm/kPa。
作为进行抛光测试(氧化膜抛光性能和铜膜抛光性能的测试)的结果，如表2和3中所示，无图案的晶片的抛光速率和抛光均匀性两者均是良好的(较大的抛光速率和较小的非均匀性是较好的)。另外，具有图案的晶片的凸起部分和凹入部分的抛光速率和抛光均匀性两者也均是良好的(较大的凸起部分的抛光速率和较小的凹入部分的抛光速率是较好的，而且凸起部分和凹入部分两者的较小的非均匀性是较好的)。
[实施例2]
将厚度2.0mm的可商购的氯丁橡胶片(由SOGO LABORATORY GLASSWORKS CO.，LTD.制造)冲裁形成直径38cm的圆形衬垫层[衬垫层(2)]，然后将衬垫层(2)和参考实施例1中得到的具有非发泡结构的硬抛光层用双面涂布由粘合剂的片叠层，从而生产直径38cm的抛光垫。衬垫层的动态压缩粘弹性如表1中所示。另外，作为参考值求出的衬垫层在静载荷下的变形量为0.82μm/kPa。
作为进行抛光测试(氧化膜抛光性能和铜膜抛光性能的测试)的结果，如表2和3中所示，无图案的晶片的抛光速率和抛光均匀性两者均是良好的(较大的抛光速率和较小的非均匀性是较好的)。具有图案的晶片的凸起部分和凹入部分的抛光速率和抛光均匀性两者也均是良好的(较大的凸起部分的抛光速率和较小的凹入部分的抛光速率是较好的，而且凸起部分和凹入部分两者的较小的非均匀性是较好的)。
[实施例3]
将厚度1.0mm的可商购的氯丁橡胶片(由SOGO LABORATORY GLASSWORKS CO.，LTD.制造)冲裁形成直径38cm的圆形衬垫层[衬垫层(3)]，然后将衬垫层(3)和参考实施例1中得到的具有非发泡结构的硬抛光层用双面涂布由粘合剂的片叠层，从而生产直径38cm的抛光垫。衬垫层的动态压缩粘弹性如表1中所示。另外，作为参考值求出的衬垫层在静载荷下的变形量为0.64μm/kPa。
作为进行抛光测试(氧化膜抛光性能和铜膜抛光性能的测试)的结果，如表2和3中所示，无图案的晶片的抛光速率和抛光均匀性两者均是良好的(较大的抛光速率和较小的非均匀性是较好的)。具有图案的晶片的凸起部分和凹入部分的抛光速率和抛光均匀性两者均是良好的(较大的凸起部分的抛光速率和较小的凹入部分的抛光速率是较好的，而且凸起部分和凹入部分两者的较小的非均匀性是较好的)。
[实施例4]
将厚度1.5mm的可商购的硅橡胶片(由KENIS，Ltd.制造)冲裁形成直径38cm的圆形衬垫层[衬垫层(4)]，然后将衬垫层(4)和参考实施例1中得到的具有非发泡结构的硬抛光层用双面涂布由粘合剂的片叠层，从而生产直径38cm的抛光垫。衬垫层的动态压缩粘弹性如表1中所示。
作为进行抛光测试(氧化膜抛光性能和铜膜抛光性能的测试)的结果，如表2和3中所示，无图案的晶片的抛光速率和抛光均匀性两者均是良好的(较大的抛光速率和较小的非均匀性是较好的)。具有图案的晶片的凸起部分和凹入部分的抛光速率和抛光均匀性两者均是良好的(较大的凸起部分的抛光速率和较小的凹入部分的抛光速率是较好的，而且凸起部分和凹入部分两者的较小的非均匀性是较好的)。
[比较例1]
将参考实施例1中得到的具有非发泡结构的硬抛光层和参考实施例4中得到的衬垫层(5)用双面涂布由粘合剂的片叠层，从而生产直径38cm的抛光垫。衬垫层的动态压缩粘弹性如表1中所示。
作为进行抛光测试(氧化膜抛光性能和铜膜抛光性能的测试)的结果，如表2和3中所示，尽管无图案的晶片的抛光速率和抛光均匀性是良好的，但是具有图案的晶片的凸起部分的抛光均匀性比实施例的情况差。
[比较例2]
将参考实施例1中得到的具有非发泡结构的硬抛光层和参考实施例5中得到的衬垫层(6)用双面涂布由粘合剂的片叠层，从而生产直径38cm的抛光垫。衬垫层的动态压缩粘弹性如表1中所示。
作为进行抛光测试(氧化膜抛光性能和铜膜抛光性能的测试)的结果，如表2和3中所示，尽管无图案的晶片的抛光速率和抛光均匀性是良好的，但是具有图案的晶片的凸起部分的抛光均匀性比实施例的情况差。
[比较例3]
将厚度2.0mm的可商购的天然橡胶片(由SOGO LABORATORY GLASSWORKS CO.，LTD.制造)冲裁形成直径38cm的圆形衬垫层[衬垫层(7)]，然后将衬垫层(7)和参考实施例1中得到的具有非发泡结构的硬抛光层用双面涂布由粘合剂的片叠层，从而生产直径38cm的抛光垫。衬垫层的动态压缩粘弹性如表1中所示。
作为进行抛光测试(氧化膜抛光性能和铜膜抛光性能的测试)的结果，如表2和3中所示，尽管无图案的晶片的抛光速率和抛光均匀性是良好的，但是具有图案的晶片的凸起部分的抛光均匀性比实施例的情况差。
[比较例4]
将厚度1.5mm的可商购的硅橡胶片(与在实施例4中所用的硅橡胶片比较看，为软型；由SANPLATEC CO.，LTD.制造)冲裁形成直径38cm的圆形衬垫层[衬垫层(8)]，然后将衬垫层(8)和参考实施例1中得到的具有非发泡结构的硬抛光层用双面涂布由粘合剂的片叠层，从而生产直径38cm的抛光垫。衬垫层的动态压缩粘弹性如表1中所示。
作为进行抛光测试(氧化膜抛光性能和铜膜抛光性能的测试)的结果，如表2和3中所示，尽管无图案的晶片的抛光速率和抛光均匀性是良好的，但是具有图案的晶片的凸起部分的抛光均匀性比实施例的情况差。
[比较例5]
将厚度1.5mm的可商购的发泡聚氨酯(密度0.32g/cm3)片(由INOACCORPORATION制造)冲裁形成直径38cm的圆形衬垫层[衬垫层(9)]，然后将衬垫层(9)和参考实施例1中得到的具有非发泡结构的硬抛光层用双面涂布由粘合剂的片叠层，从而生产直径38cm的抛光垫。衬垫层的动态压缩粘弹性如表1中所示。
作为进行抛光测试(氧化膜抛光性能和铜膜抛光性能的测试)的结果，如表2和3中所示，尽管无图案的晶片的抛光速率和抛光均匀性是良好的，但是具有图案的晶片的凸起部分的抛光均匀性比实施例的情况差。
[比较例6]
将厚度3.0mm的可商购的发泡聚氨酯(密度0.24g/cm3)片(由INOACCORPORATION制造)冲裁形成直径38cm的圆形衬垫层[衬垫层(10)]，然后将衬垫层(10)和参考实施例1中得到的具有非发泡结构的硬抛光层用粘合剂双面涂布片叠层生产直径38cm的抛光垫。衬垫层的动态压缩粘弹性如表1中所示。
作为进行抛光测试(氧化膜抛光性能和铜膜抛光性能的测试)的结果，如表2和3中所示，无图案的晶片的抛光速率比实施例的情况差，且抛光均匀性也差。具有图案的晶片的凸起部分的抛光速率和抛光均匀性比实施例的情况差。
[实施例5]
除了使用参考实施例2中得到的具有发泡结构的硬抛光层代替实施例4中使用的参考实施例1中得到的具有非发泡结构的硬抛光层以外，以与实施例4相同的方式制造直径38cm的抛光垫。
进行抛光测试的结果示于表2和3中。
[比较例7]
除了使用参考实施例2中得到的具有发泡结构的硬抛光层代替实施例4中使用的参考实施例1中得到的具有非发泡结构的硬抛光层以外，以与比较例4相同的方式制造直径38cm的抛光垫。
进行抛光测试的结果示于表2和3中。
Figure G2008800168772D00231
Figure G2008800168772D00241
Figure G2008800168772D00251
从表2和3可见，在实施例1-5中，特别是表面上具有图案的晶片可以均匀地被抛光。与这些实施例相反，与实施例1-5相比，比较例1-7，图案中凸起部分的抛光均匀性差，且在比较例6中，抛光速率也差。实施例4和比较例4之间的比较及实施例5和比较例7之间的比较表明，在使用具有非发泡结构的抛光层时，本发明的衬垫层的效果更明显地展现，特别是，在使用表面上具有氧化膜图案的晶片的情况下，在使用具有非发泡结构的抛光层时，图案的凹入部分的抛光速率和抛光均匀性也是优异的。
工业应用性
按照本发明，可提供可用于以良好的精度和高抛光效率抛光待抛光材料如半导体晶片等有用的抛光垫，和用于制造该抛光垫使用的抛光垫用的衬垫。
本申请基于在日本提交的专利申请No.2007-71975，其内容在本文中全部引入作为参考。

Claims (10)

1.一种用于抛光垫的衬垫，其中
在23℃、27.6kPa的静载荷、11Hz的频率和1μm的振幅的条件下进行动态压缩粘弹性测量时，
(1)动应力和变形之间的相位差为4°或更小，并且
(2)变形量的最大值与动应力的最大值的比[变形量的最大值]/[动应力的最大值]为0.5μm/kPa或更大。
2.权利要求1所述的用于抛光垫的衬垫，其中，
在50℃、27.6kPa的静载荷、11Hz的频率和1μm的振幅的条件下进行动态压缩粘弹性测量时，
(3)动应力和变形之间的相位差为4°或更小，并且
(4)变形量的最大值与动应力的最大值的比[变形量的最大值]/[动应力的最大值]为0.5-1.5μm/kPa。
3.权利要求1或2所述的用于抛光垫的衬垫，其中，
在23℃、27.6kPa的静载荷、88Hz的频率和1μm的振幅的条件下进行动态压缩粘弹性测量时，
(5)动应力和变形之间的相位差为8°或更小，并且
(6)变形量的最大值与动应力的最大值的比[变形量的最大值]/[动应力的最大值]为0.5-1.5μm/kPa。
4.一种抛光垫，其具有权利要求1-3中任一项所述的用于抛光垫的衬垫的层和抛光层。
5.权利要求4所述的抛光垫，其中，所述抛光层为具有非发泡结构的树脂层。
6.权利要求4或5所述的抛光垫，其中，所述抛光层包括聚合物材料，所述聚合物材料用50℃的水饱和溶胀后在50℃下的拉伸弹性模量为130-800MPa、在50℃下的损耗角正切为0.2或更小、并且与水的接触角为80°或更小。
7.权利要求4-6中任一项所述的抛光垫，其中，所述抛光层包括拉伸弹性模量的保持率为55％或更大的聚合物材料，所述拉伸弹性模量的保持率是通过用50℃的水饱和溶胀后在50℃下的拉伸弹性模量除以在20℃和65％RH的条件下放置后在50℃下的拉伸弹性模量并乘以100得到的值。
8.权利要求4-7中任一项所述的抛光垫，其中，所述抛光层包括在23℃下的储能模量E’23和在50℃下的储能模量E’50的比E’23/E’50为1.8或更小的聚合物材料。
9.权利要求4-8中任一项所述的抛光垫，其中，所述抛光层包括通过将聚合物二醇、有机二异氰酸酯和扩链剂反应得到的聚氨酯。
10.权利要求9所述的抛光垫，其中，所述聚氨酯为来自有机二异氰酸酯的氮原子的含有率为4.8质量％或更大且小于6.0质量％的热塑性聚氨酯。
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