CN101681825A - 金属膜抛光用垫和使用该金属膜抛光用垫的金属膜的抛光方法 - Google Patents

金属膜抛光用垫和使用该金属膜抛光用垫的金属膜的抛光方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种抛光垫和使用该抛光垫的金属膜抛光方法，使用所述抛光垫对在半导体基本上等形成的金属膜进行抛光时，可以提高被抛光面的平坦性和平坦化效率，并且，产生的划痕少。所述金属膜抛光用垫在80℃下的储能模量为200～900MPa，且在110℃下的储能模量为40MPa以下。

Description

金属膜抛光用垫和使用该金属膜抛光用垫的金属膜的抛光方法
技术领域
本发明涉及金属膜抛光用垫以及使用该金属膜抛光用垫的金属膜的抛光方法，例如本发明在以高精度且高抛光效率对半导体基板上的铜膜等金属膜进行抛光方面是有用的。
背景技术
作为用作形成集成电路的基体材料而使用的半导体晶片的平坦化加工(例如，化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing；CMP))中采用的抛光垫，通常大多使用天鹅绒那样的和仿麂皮那样的纤维和树脂的复合材料，或者用热塑性聚氨酯树脂对非织造布进行浸渍并使之湿式凝固而得到的压缩变形特性较大且比较柔软的片材。
近年来，随着半导体晶片的高集成化、多层布线化，不仅要求半导体晶片在高平坦化等品质上要有进一步的提高，而且进一步降低价格的要求也在提高。为此，对于抛光垫，也要求可以实现比以往更高的平坦化等高功能化，且可以长时间使用。
以往的比较柔软的非织造布型的抛光垫与晶片的接触性好，抛光时使用的抛光浆料的保持性也良好，但是，正是由于其柔软的性质，而使被抛光面的平坦化性能不充分。而且，抛光浆料或抛光时产生的抛光屑堵塞非织造布的空隙，由于这些原因，使得晶片表面容易产生损伤。另外，抛光浆料和抛光屑发生堵塞时，它们深深地侵入到非织造布的空隙中，因此，很难通过洗净将它们除去，结果，产生抛光垫的寿命缩短的问题。
另一方面，使用高分子发泡体的抛光垫也是已知的，其与非织造布型抛光垫相比，刚性高，因此，经常使用于要求更高平坦化的用途。另外，使用具有独立气泡结构的高分子发泡体的抛光垫不会发生抛光浆料或抛光屑侵入非织造布型抛光垫的空隙深处的情况，因此，抛光垫的清洗比较容易，可以经受长时间的使用。作为这类高分子发泡体，从耐磨损性优异方面考虑，特别优选使用发泡聚氨酯。
发泡聚氨酯制造的抛光垫通常通过对发泡聚氨酯进行适当的研磨或者切削而制造。以往，抛光垫中使用的发泡聚氨酯是通过使用双液固化型聚氨酯进行注模发泡固化而制造的(参见专利文献1～4)。但是，在该方法中，反应和发泡的均匀化非常困难，而且得到的发泡聚氨酯的高硬度化也有限。另外，以往的发泡聚氨酯制造的抛光垫存在被抛光面的平坦性或平坦化效率等抛光特性发生变动的问题，认为导致该问题的原因之一是发泡聚氨酯中的发泡结构的不均。
另外，为了提高平坦化效率，希望更高硬度的抛光垫(参照非专利文献1)，另一方面，特别是在对半导体基板上的铜膜等金属膜进行抛光时，为了减少晶片表面的划痕，希望降低硬度，这是一对相互矛盾的要求。通常认为，抛光垫总体的硬度影响到平坦化效率，但晶片表面发生划痕受到抛光垫表面局部硬度的影响。因此，提高抛光垫在比较低的温度下的弹性模量来确保平坦化效率，另一方面，优选抛光垫与晶片表面过度摩擦而导致温度上升时，抛光垫的弹性模量会急剧降低，从而防止晶片表面产生划痕。但是，在使用上述的双液固化型聚氨酯时，由于其弹性模量不易随温度的上升而急剧变化，结果难以兼顾既提高平坦化效率，又抑制划痕。
另一方面，还已知由双液固化型聚氨酯以外的发泡聚氨酯形成的抛光垫，例如，提出了下述的由聚氨酯发泡体形成的抛光垫：其密度为0.5～1.0g/cm3，气泡大小为5～20μm，硬度(JIS-C硬度)为90以上，所述聚氨酯发泡体由热塑性聚氨酯构成，所述热塑性聚氨酯通过使高分子二醇、有机二异氰酸酯以及扩链剂反应而得到，来自异氰酸酯基团的氮原子含有率为6重量％以上，并且，在50℃下的动态粘弹性模量为5×109dyn/cm3以上(参照专利文献5)。但是，使用由来自异氰酸酯的氮原子含有率为6重量％以上的热塑性聚氨酯形成的抛光垫时，由于硬度过高，因此，对晶片进行抛光时，有可能频繁在晶片表面产生划痕。
专利文献1：日本特开2000-178374号公报
专利文献2：日本特开2000-248034号公报
专利文献3：日本特开2001-89548号公报
专利文献4：日本特开平11-322878号公报
专利文献5：日本特开2002-371154号公报
非专利文献1：柏木正弘等《CMP的科学》株式会社科学论坛，1997年8月20日发行，113～119页。
发明内容
发明要解决的技术问题
本发明是鉴于上述情况而进行的，特别地，目的在于提供一种抛光垫和使用该抛光垫对金属膜的抛光方法，使用所述抛光垫尤其对半导体基本上等形成的金属膜进行抛光时，可以实现被抛光面的平坦性和平坦化效率的提高，并且，划痕的产生也少。
解决问题的方法
为达到上述目的，本发明的发明人反复进行研究的结果发现，使用热塑性聚氨酯等高分子材料制成的具有特定的储能模量的抛光垫可以表现出目标特性，进一步反复研究后，完成了本发明。
即，本发明涉及：
1.一种金属膜抛光用垫，其在80℃下的储能模量为200～900MPa，且在110℃下的储能模量为40MPa以下。
2.上述1所述的金属膜抛光用垫，其包含非发泡结构的树脂。
3.上述1或2所述的金属膜抛光用垫，其包含热塑性聚氨酯，所述热塑性聚氨酯通过使高分子二醇、有机二异氰酸酯以及扩链剂反应而得到。
4.上述3所述的金属膜抛光用垫，其中，上述高分子二醇包含30～100质量％的聚四亚甲基二醇。
5.上述4所述的金属膜抛光用垫，其中，上述聚四亚甲基二醇的数均分子量为1200～4000。
6.上述3～5中任意一项所述的金属膜抛光用垫，其中，上述扩链剂由1，4-丁二醇(BD)构成，或者由1，4-环己烷二甲醇(CHDM)和1，4-丁二醇(BD)构成，且CHDM和BD的摩尔比([CHDM摩尔数]/[BD摩尔数])为0/100～50/50。
7.上述1～6中任意一项所述的金属膜抛光用垫，其中，上述金属膜是布线用金属膜和/或阻隔金属膜。
8.上述7所述的金属膜抛光用垫，其中，上述布线用金属膜是铜膜。
9.上述1～8中任意一项所述的金属膜抛光用垫，其中，上述金属膜是形成有图案的金属膜。
10.一种金属膜的抛光方法，该方法使用上述1～9中任意一项所述的垫。
11.上述10所述的抛光方法，其中，上述金属膜为布线用金属膜和/或阻隔金属膜。
12.上述11所述的抛光方法，其中，上述布线用金属膜是铜膜。
13.上述10～12中任意一项所述的抛光方法，其中，上述金属膜是形成有图案的金属膜。
发明效果
按照本发明，可以达到以下效果：例如，在对半导体基板上的铜膜等金属膜进行化学机械抛光时，实现优异的抛光速度，良好的抛光均匀性以及抑制划痕的产生。
具体实施方式
本发明的金属膜抛光用垫[以下，有时简称为“垫”]在80℃下的储能模量为200～900MPa，并且在110℃下的储能模量为40MPa以下。
如果垫在80℃下的储能模量比200MPa小，垫则会变得过于柔软，因此，对半导体基板上的铜膜等金属膜进行化学机械抛光时，被抛光面的平坦性下降，且抛光效率降低。另一方面，如果垫在80℃下的储能模量大于900MPa时，则对半导体基板上的铜膜等金属膜进行化学机械抛光时，被抛光面上划痕的发生会增加。例如，从对半导体基板上的铜膜等金属膜进行化学机械抛光时被抛光面的平坦性和抑制划痕产生的观点来看，垫在80℃下的储能模量优选220～880MPa的范围内，更加优选240～860MPa的范围内，进一步优选260～840MPa的范围内，从现实更为优异的抛光性能来看，特别优选550～840MPa的范围内。
另外，垫在110℃下的储能模量超过40MPa时，正如对半导体基板上的铜膜等金属膜进行化学机械抛光时可以看到的，在由于垫和晶片间的摩擦产生温度上升的时候，由于垫过硬，因此，被抛光面容易产生划痕。例如，从对半导体基板上的铜膜等金属膜进行化学机械抛光时的抑制被抛光面产生划痕的观点来看，垫在110℃下的储能模量优选38MPa以下，更加优选36MPa以下。
本发明的金属膜抛光用垫通过由高分子材料(树脂)构成而可以容易地制造，所述高分子材料是在80℃下的储能模量为200～900MPa(优选220～880MPa，更加优选240～860MPa，进一步优选260～840MPa，特别优选550～840MPa)，并且，在110℃下的储能模量为40MPa以下(优选38MPa以下，更加优选36MPa以下)的高分子材料。另外，本发明的金属抛光用垫由非发泡结构的树脂构成时，作为垫的刚性变高，另外，由于垫表面的粗糙度通常会变小，因此，被抛光面的平坦性提高，故是优选的。
另外，本发明的金属膜抛光用垫由使高分子二醇、有机二异氰酸酯以及扩链剂反应而得到的热塑性聚氨酯构成时，可以容易地将80℃和110℃下垫的储能模量设定在期望的范围，因此优选。
作为上述高分子二醇，可以列举，例如，聚醚二醇，聚酯二醇，聚碳酸酯二醇等。这些高分子二醇可以单独使用，也可以组合两种以上使用。这些之中，优选使用聚醚二醇和/或聚酯二醇。作为高分子二醇的数均分子量，优选在1200～4000的范围内，更加优选1300～3500的范围内。需要说明的是，本说明书中所说的高分子二醇的数均分子量都是指基于按照JIS K 1557测定的羟值算出的数均分子量。
作为聚醚二醇，可以列举，例如，聚乙二醇、聚丙二醇、聚四亚甲基二醇、聚(甲基四亚甲基二醇)、甘油为基础的(グリセリンベ-ス，glycerin-base)聚亚烷基醚二醇等。这些聚醚二醇可以单独使用也可以组合使用2种以上。这些之中，优选使用聚乙二醇和/或聚四亚甲基二醇，更加优选聚四亚甲基二醇。
聚酯二醇可以通过常规方法制造，例如，使二羧酸或其酯、酸酐等可形成酯的衍生物与低分子二醇进行直接酯化反应或酯交换反应而制得。
作为构成聚酯二醇的二羧酸，可以列举，例如，草酸、琥珀酸、戊二酸、己二酸、庚二酸、辛二酸、壬二酸、癸二酸、十三烷二羧酸、2-甲基琥珀酸、2-甲基己二酸、3-甲基己二酸、3-甲基戊二酸、2-甲基辛二酸、3，8-二甲基癸二酸、3，7-二甲基癸二酸等碳原子数2～12的脂肪族二羧酸；将通过甘油三酸酯的分馏而得到的不饱和脂肪酸进行二聚化而得到的碳原子数14～48的二聚化脂肪族二羧酸(二聚物酸)以及它们的加氢物(加氢二聚物酸)等脂肪族二羧酸；1，4-环己烷二羧酸等脂环族二羧酸；对苯二甲酸、间苯二甲酸、邻苯二甲酸等芳香族二羧酸等。这些二羧酸可以单独使用，也可以2种以上组合使用。作为二聚物酸以及加氢二聚物酸可以使用UNICHEMA(ユニケマ)制造的商品名为“PRIPOL(プリポ一ル)1004”、“PRIPOL 1006”、“PRIPOL1009”、“PRIPOL 1013”。
作为构成聚酯二醇的低分子二醇，可以列举，例如，乙二醇、1，3-丙二醇、1，2-丙二醇、2-甲基-1，3-丙二醇、1，4-丁二醇、新戊二醇、1，5-戊二醇、3-甲基-1，5-戊二醇、1，6-己二醇、1，7-庚二醇、1，8-辛二醇、2-甲基-1，8-辛二醇、1，9-壬二醇、1，10-癸二醇等脂肪族二醇；环己烷二甲醇、环己二醇等脂环族二醇等。这些低分子二醇可以单独使用，也可以组合2种以上使用。它们之中，优选使用的二醇是碳原子数为6～12的二醇，更加优选为碳原子数为8～10的二醇，更加优选为碳原子数9的二醇。
作为聚碳酸酯二醇，可以使用如下得到的聚碳酸酯二醇，即，使低分子二醇与碳酸二烷基酯、碳酸亚烷基酯、碳酸二芳基酯等碳酸酯化合物反应得到的聚碳酸酯二醇。作为构成聚碳酸酯二醇的低分子二醇，可以使用前面列举的作为聚酯二醇的构成成分的低分子二醇。作为碳酸二烷基酯，可以列举，碳酸二甲酯、碳酸二乙酯等。作为碳酸亚烷基酯，可以列举，碳酸亚乙酯等。作为碳酸二芳基酯，可以列举，碳酸二苯酯等。
上述之中，当使用含有30～100质量份的聚四亚甲基二醇的高分子二醇作为高分子二醇时，在得到的热塑性聚氨酯中，来自该高分子二醇的链段和来自有机二异氰酸酯和扩链剂的链段的相分离程度比较合适，可以容易地制造出在80℃下的储能模量为200～900MPa的热塑性聚氨酯。聚四亚甲基二醇在高分子二醇中所占比例为小于30质量％时，上述相分离有可能变得不充分，得到的热塑性聚氨酯在80℃下的储能模量有可能小于200MPa。聚四亚甲基二醇在高分子二醇中所占比例更加优选50～100质量％的范围内，更加优选75～100质量％的范围内，特别优选85～100质量％的范围内。
另外，上述聚四亚甲基二醇的数均分子量优选为1200～4000。由此，在得到的热塑性聚氨酯中，来自该高分子二醇的链段和来自有机二异氰酸酯和扩链剂的链段的相分离程度比较合适，从而可以容易地将80℃和110℃下的储能模量设定在期望的范围。聚四亚甲基二醇的数均分子量更加优选1300～3500，更加优选1400～3000，特别优选1700～3000。
作为上述的有机二异氰酸酯，可以使用通常制造聚氨酯中以往使用的任意有机二异氰酸酯，可以列举，例如，亚乙基二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、五亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、2，2，4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、2，4，4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、十二亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、异丙叉双(4-环己基异氰酸酯)、环己基甲烷二异氰酸酯、甲基环己烷二异氰酸酯、4，4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、枸杞碱(リジン)二异氰酸酯、2，6-二异氰酸基己酸甲酯、双(2-异氰酸基乙基)富马酸酯、双(2-异氰酸基乙基)碳酸酯、2-异氰酸基乙基-2，6-二异氰酸基己酸酯、亚环己基二异氰酸酯、甲基亚环己基二异氰酸酯、双(2-异氰酸基乙基)-4-环己烯等脂肪族或脂环式二异氰酸酯；2，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2，4-甲苯撑二异氰酸酯、2，6-甲苯撑二异氰酸酯、间亚苯基二异氰酸酯、对亚苯基二异氰酸酯、间亚甲苯基二异氰酸酯、对亚甲苯基二异氰酸酯、1，5-亚萘基二异氰酸酯、4，4’-二异氰酸基联苯、3，3’-二甲基-4，4’-二异氰酸基联苯、3，3’-二甲基-4，4’-二异氰酸基二苯基甲烷、氯代亚苯基-2，4-二异氰酸酯、四甲基亚甲苯基二异氰酸酯等芳香族二异氰酸酯。这些有机二异氰酸酯可以单独使用，也可以2种以上组合使用。这些之中，从得到的垫的耐磨损性的观点考虑，优选4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯。
作为上述的扩链剂，可以使用在制造通常的聚氨酯中以往使用的任意扩链剂。作为扩链剂，优选使用分子中具有2个以上能够与异氰酸酯基团反应的活泼氢原子且分子量为300以下的低分子化合物，例如，乙二醇、一缩二乙二醇、1，2-丙二醇、1，3-丙二醇、2，2-二乙基-1，3-丙二醇、1，2-丁二醇、1，3-丁二醇、2，3-丁二醇、1，4-丁二醇、1，5-戊二醇、新戊二醇、1，6-己二醇、3-甲基-1，5-戊二醇、1，4-双(β-羟基乙氧基)苯、1，4-环己烷二醇、环己烷二甲醇(1，4-环己烷二甲醇等)、双(β-羟基乙基)对苯二甲酸酯、1，9-壬二醇、间亚甲苯基二醇、对亚甲苯基二醇等二醇类；亚乙基二胺、三亚甲基二胺、四亚甲基二胺、六亚甲基二胺、七亚甲基二胺、八亚甲基二胺、九亚甲基二胺、十亚甲基二胺、十一烷亚甲基二胺、十二亚甲基二胺、2，2，4-三甲基六亚甲基二胺、2，4，4-三甲基六亚甲基二胺、3-甲基五亚甲基二胺、1，2-环己烷二胺、1，3-环己烷二胺、1，4-环己烷二胺、1，2-二胺基丙烷、肼、亚甲苯基二胺、异佛尔酮二胺、哌啶、邻亚苯基二胺、间亚苯基二胺、对亚苯基二胺、甲苯撑二胺、亚甲苯基二胺、己二酰肼、间苯二甲酸二酰肼、4，4’-二胺基二苯基甲烷、4，4’-二胺基二苯基醚、4，4’-双(4-氨基苯氧基)联苯、4，4’-双(3-氨基苯氧基)联苯、1，4-双(4-氨基苯氧基)苯、1，3-双(4-氨基苯氧基)苯、1，3-双(3-氨基苯氧基)苯、3，4’-二胺基二苯基醚、4，4’-二胺基二苯基砜、3，4-二胺基二苯基砜、3，3’-二胺基二苯基砜、4，4’-亚甲基-双(2-氯代苯胺)、3，3’-二甲基-4，4’-二胺基联苯、4，4’-二胺基二苯基硫醚、2，6-二胺基甲苯、2，4-二胺基氯苯、1，2-二胺基蒽、1，4-二胺基蒽、3，3’-二胺基二苯甲酮、3，4-二胺基二苯甲酮、4，4’-二胺基二苯甲酮、4，4’-二胺基联苄、2，2’-二胺基-1，1’-联奈、1，3-双(4-氨基苯氧基)链烷、1，4-双(4-氨基苯氧基)链烷、1，5-双(4-氨基苯氧基)链烷等1，n-双(4-氨基苯氧基)链烷(n为3～10)、1，2-双[2-(4-氨基苯氧基)乙氧基]乙烷、9，9-双(4-氨基苯基)芴、4，4’-二胺基苯甲酰苯胺等二胺类等。这些扩链剂可以单独使用，也可以组合2种以上使用。
上述之中，优选扩链剂由1，4-丁二醇(BD)构成，或者由1，4-环己烷二醇(CHDM)和1，4-丁二醇(BD)构成，CHDM/BD的摩尔比([CHDE的摩尔数]/[BD的摩尔数])为0/100～50/50，此时，在得到的热塑性聚氨酯中，来自该高分子二醇的链段和来自有机二异氰酸酯和扩链剂的链段的相分离程度比较合适，从而可以容易地将80℃和110℃下的储能模量没定在期望的范围，故是优选的。CHDM/BD的摩尔比更加优选5/95～45/55，进一步优选10/90～40/60.
从可以容易地将得到的热塑性聚氨酯在80℃和110℃下的储能模量设定在期望的范围的观点来看，热塑性聚氨酯中来自异氰酸酯基的氮原子的含有率优选4.6～6.2质量％的范围内，更加优选4.8～6.0质量％的范围内，进一步优选5.0～5.8质量％的范围内。
热塑性聚氨酯的制造方法没有特别的限制，例如，可以通过将高分子二醇、有机二异氰酸酯以及扩链剂按照规定的比例进行熔融混合来制造。各成分的混合比例可以在考虑想要对热塑性聚氨酯赋予的物性、耐磨损性等的基础上适当决定，优选各成分的使用量使得，相对于高分子二醇和扩链剂中所含的活泼氢原子1摩尔，有机二异氰酸酯所含的异氰酸酯基为0.95～1.3摩尔。异氰酸酯基的上述比例小于0.95摩尔时，得到的热塑性聚氨酯的机械强度以及耐磨损性降低，作为垫的寿命有变短的倾向，另一方面，超过1.3摩尔时，热塑性聚氨酯的生产性、保存稳定性降低，垫的制造有时会变得困难。例如，从得到的热塑性聚氨酯的机械强度、耐磨损性、热塑性聚氨酯的生产性、保存稳定性等观点来看，各成分的使用量优选使得相对于高分子二醇和扩链剂所含的活泼氢原子1摩尔，有机二异氰酸酯中含有的异氰酸酯基较优选为0.96～1.10摩尔的比例，更优选为0.97～1.05摩尔的比例。
就与上述高分子二醇、有机二异氰酸酯以及扩链剂相关规定的比例而言，为了得到具有期望物性的热塑性聚氨酯，高分子二醇的质量与有机二异氰酸酯和扩链剂的总质量的比例优选[高分子二醇的质量]/[有机二异氰酸酯和扩链剂的总质量]＝15/85～45/55，更加优选20/80～40/60，进一步优选25/75～35/65，特别优选27/73～35/65.
本发明的金属膜抛光用垫还可以含有交联剂、填充剂、交联促进剂、交联助剂、软化剂、粘合赋予剂、防老化剂、发泡剂、加工助剂、紧密贴合性赋予剂、无机填充剂、有机填料、结晶成核剂、耐热稳定剂、耐候稳定剂、防静电剂、着色剂、润滑剂、阻燃剂、阻燃助剂(氧化锑等)、防起霜剂(ブル一ミング防止剤，antiblooming agents)、脱模剂、增粘剂、防氧化剂、导电剂等添加剂。垫中添加剂的含量优选50质量％以下，更加优选20质量％以下，进一步优选5质量％以下。
本发明的金属膜抛光用垫可以如下制造：将上述热塑性聚氨酯等高分子材料和视需要添加在该高分子材料中混合了添加剂的材料通过挤出成型法、注塑成型法、吹塑成型法、压延成型法等各种成型方法制成成形体，然后，根据需要，通过切削、切片、冲裁等加工成期望的尺寸和形状。另外，垫的表面还可以通过切削或激光等形成沟槽或凹坑等。再者，本发明的金属膜抛光用垫可以与作为衬垫层的材料叠层之后再使用。
作为衬垫层的材料，例如，没有特别的限制，可以采用现在广泛使用的用聚氨酯浸渍过的非织造布(例如，Suba400(NITTA HAAS(株)制造))，以及天然橡胶、丁腈橡胶、聚丁二烯橡胶、硅橡胶等橡胶；聚酯类热塑性弹性体、聚酰胺类热塑性弹性体、氟类热塑性弹性体等热塑性弹性体；发泡塑料；聚氨酯等，从容易得到作为衬垫层所必需的柔韧性或发泡结构的观点来看，优选聚氨酯。
本发明的金属膜抛光用垫的厚度，没有特别的限制，从抛光性能的安全性、生产和操作的容易性观点来看，优选厚度为0.3～5mm。另外，与衬垫层叠层后使用时，抛光层的厚度优选0.3～5mm，衬垫层的厚度优选0.5～5mm。
本发明的金属膜抛光用垫可以与公知的抛光浆料一起用于化学机械抛光。抛光浆料可以包含例如，水或油等液态介质；二氧化硅、氧化铝、氧化铈、氧化锆、碳化硅等抛光剂；碱、酸、表面活性剂、氧化剂、还原剂、螯合剂等成分。另外，进行化学机械抛光时，视需要，还可以将抛光浆料与润滑油、冷却剂等组合使用。
化学机械抛光可以如下实施：使用公知的化学机械抛光用装置，通过抛光浆料在加压下以一定速度使被抛光面和垫接触一定时间。作为抛光对象的金属膜，可以列举，例如，在本导体基板上形成的铜、铝、钨等布线用金属膜；钽、钛、氮化钽、氮化钛等阻隔金属膜等，特别是，对于抛光铜或者铜和阻隔金属膜是有用的。也可以对以金属膜形式形成了布线图案或虚拟图形(dummy pattern)。上述图案的线间距根据产品的不同而不同，但通常大多为50nm～100μm左右。
实施例
以下，通过实施例来具体说明本发明，但本发明不受这些实施例的任何限定。另外，各评价按照以下方法实施。
[80℃和110℃下的储能模量]
使用在以下参考例1～6中得到的热塑性聚氨酯，制作宽5mm、长30mm、厚2mm的注塑成型片，在90℃下对该片进行5小时热处理，得到试验片，使用该试验片，采用动态粘弹性测定装置(“DVE Rheospectra(レオスペクトラ一)”，株式会社Rheology(レオロジ)制造)，在11Hz的频率下测定80℃和110℃下的动态粘弹性模量，从而求出各个温度下的储能模量。
[抛光性能]
将在以下的实施例和比较例中得到的垫设置在株式会社MAT制造的抛光装置“MAT-BC15”中，使用株式会社Allied-Material(アライドマテリアル)制造的金刚石修整器(Diamond Doressa，ダイヤモンドドレツサ一)(#100-包覆率80％，直径19cm，质量1kg)，以150mL/分钟的速度流通蒸馏水，同时在修整器的转速140rpm，台板(プラテン)转速100rpm的条件下，对垫表面进行1小时的修整。
接着，在台板转速100rpm、抛光头转速99rpm、抛光压力27.6kPa的条件下，在100质量份的FUJIMI公司制造的抛光浆料“PL7101”中添加3.5质量份浓度为30质量％的过氧化氢水，并进行混合，以120mL/分钟的速度供给得到的液体，同时，对表面上具有厚度为1500nm的铜膜(未形成图案的铜膜)且直径为4英寸的硅晶片进行60秒抛光，接着，在上述条件下，再进行30秒的修整。然后，更换晶片，再次重复进行抛光和修正，每个垫上抛光9片晶片。
接着，再次在上述条件下进行30秒修整，然后，在与上述抛光条件相同的条件下对表面具有铜膜且直径为4英寸的硅晶片进行30秒抛光，所述铜膜形成有凸部宽度50μm、凹部宽度50μm、间距100μm、凸部的铜膜厚度600nm、凸部和凹部的初期高低差异为400nm的图案(形状：线和间距)。
针对表面上具有未形成图案的铜膜的9片晶片中最后抛光的晶片(第9片抛光的晶片)，在晶片面内测定49处在抛光前和抛光后的铜膜厚度，求出各点的抛光速度。将49处的抛光速度平均值作为抛光速度，抛光均匀性通过下式(1)求出的不均匀性来评价。不均匀性的值越小，晶片面内铜膜的抛光越均匀，抛光均匀性越好。
不均匀性(％)＝(σ/R)×100    (1)
(其中，σ：49处抛光速度的标准偏差，R：49处抛光速度的平均值)
另外，使用KEYENCE株式会社制造的彩色激光显微镜“VK-9500”对该晶片，以500倍的倍率观察确认划痕。
另外，测定第10片抛光的具有形成了图案的铜膜的晶片中心部抛光前和抛光后凸部和凹部的铜膜厚度，由凸部和凹部的铜膜的膜厚的变化量求出各个抛光速度。优选凸部的抛光速度大，凹部的抛光速度小，因为这种情况下，晶片表面的平坦化时间短，而且可以以较少的抛光量实现平坦化。
[参考例1]
热塑性聚氨酯(PU-1)的制造
使用数均分子量为2000的聚四亚甲基二醇[简写：PTMG2000]、数均分子量为1400的聚四亚甲基二醇[简写：PTMG1400]、1，4-环己烷二甲醇[简写：CHDM]、1，4-丁二醇[简写：BD]以及4，4’-二苯基甲烷二异氰酸酯[简写：MDI]，使用比例为：PTMG2000∶PTMG1400∶CHDM∶BD∶MDI的质量比为17.3∶12.1∶6.7∶12.8∶51.1(CHDM和BD的摩尔比为25/75)，通过定量泵连续地供给到同轴旋转的双螺杆挤出机，进行连续熔融聚合，从而制造热塑性聚氨酯。将生成的热塑性聚氨酯的熔融物连续地挤出至水中，并使之成为丝条状，然后，在造粒机中细细切碎为颗粒状，将得到的颗粒在70℃下进行20小时除湿干燥，由此，制造了热塑性聚氨酯(以下，将其称为PU-1)。PU-1在80℃和110℃下的储能模量示于表1。
[参考例2]
热塑性聚氨酯(PU-2)的制造
以PTMG1400∶CHDM∶BD∶MDI的质量比为30.9∶5.3∶13.0∶50.8(CHDM和BD的摩尔比为20/80)的比例，使用PTMG1400、CHDM、BD、MDI，通过定量泵连续地供给到同轴旋转的双螺杆挤出机，进行连续熔融聚合，从而制造热塑性聚氨酯。将生成的热塑性聚氨酯的熔融物连续地挤出至水中，并使之成为丝条状，然后，在造粒机中细细切碎为颗粒状，将得到的颗粒在70℃下进行20小时除湿干燥，由此，制造了热塑性聚氨酯(以下，将其称为PU-2)。PU-2在80℃和110℃下的储能模量示于表1。
[参考例3]
热塑性聚氨酯(PU-3)的制造
以PTMG2000∶CHDM∶BD∶MDI的质量比为30.6∶5.4∶13.7∶50.3(CHDM和BD的摩尔比为20/80)的比例，使用PTMG2000、CHDM、BD、MDI，通过定量泵连续地供给到同轴旋转的双螺杆挤出机，进行连续熔融聚合，从而制造热塑性聚氨酯。将生成的热塑性聚氨酯的熔融物连续地挤出至水中，并使之成为丝条状，然后，在造粒机中细细切碎为颗粒状，将得到的颗粒在70℃下进行20小时除湿干燥，由此，制造了热塑性聚氨酯(以下，将其称为PU-3)。PU-3在80℃和110℃下的储能模量示于表1。
[参考例4]
热塑性聚氨酯(PU-4)的制造
使用数均分子量为2000的聚(2-甲基-1，8-八亚甲基-共-九亚甲基己二酸酯)[简写：PNOA2000，九亚甲基单元与2-甲基-1，8-八亚甲基单元的摩尔比为7∶3]、数均分子量为600的聚乙二醇[简写：PEG600]、CHDM、BD以及MDI，使用比例为：PNOA2000∶PEG600∶CHDM∶BD∶MDI的质量比为31.0∶5.0∶2.4∶13.6∶48.0(CHDM和BD的摩尔比为10/90)，通过定量泵连续地供给到同轴旋转的双螺杆挤出机，进行连续熔融聚合，从而制造热塑性聚氨酯。将生成的热塑性聚氨酯的熔融物连续地挤出至水中，并使之成为丝条状，然后，在造粒机中细细切碎为颗粒状，将得到的颗粒在70℃下进行20小时除湿干燥，由此，制造了热塑性聚氨酯(以下，将其称为PU-4)。PU-4在80℃和110℃下的储能模量示于表1。
[参考例5]
热塑性聚氨酯(PU-5)的制造
以PTMG1400∶CHDM∶MDI的质量比为19.0∶28.3∶52.7(CHDM和BD的摩尔比为100/0)的比例，使用PTMG2000、CHDM以及MDI，通过定量泵连续地供给到同轴旋转的双螺杆挤出机，进行连续熔融聚合，从而制造热塑性聚氨酯。将生成的热塑性聚氨酯的熔融物连续地挤出至水中，并使之成为丝条状，然后，在造粒机中细细切碎为颗粒状，将得到的颗粒在70℃下进行20小时除湿干燥，由此，制造了热塑性聚氨酯(以下，将其称为PU-5)。PU-5在80℃和110℃下的储能模量示于表1。
[参考例6]
热塑性聚氨酯(PU-6)的制造
使用数均分子量为3600的聚(3-甲基-1，5-五亚甲基己二酸酯)[简写：PMPA3600]、CHDM、BD以及MDI，使用比例为：PMPA3600∶CHDM∶BD∶MDI的质量比为32.1∶8.1∶11.8∶48.0(CHDM和BD的摩尔比为30/70)，通过定量泵连续地供给到同轴旋转的双螺杆挤出机，进行连续熔融聚合，从而制造热塑性聚氨酯。将生成的热塑性聚氨酯的熔融物连续地挤出至水中，并使之成为丝条状，然后，在造粒机中细细切碎为颗粒状，将得到的颗粒在70℃下进行20小时除湿干燥，由此，制造了热塑性聚氨酯(以下，将其称为PU-6)。PU-6在80℃和110℃下的储能模量示于表1。
[参考例7]
热塑性聚氨酯(PU-7)的制造
以PTMG1400∶CHDM∶MDI的质量比为20.9∶27.8∶51.3(CHDM和BD的摩尔比为100/0)的比例，使用PTMG1400、CHDM以及MDI，通过定量泵连续地供给到同轴旋转的双螺杆挤出机，进行连续熔融聚合，从而制造热塑性聚氨酯。将生成的热塑性聚氨酯的熔融物连续地挤出至水中，并使之成为丝条状，然后，在造粒机中细细切碎为颗粒状，将得到的颗粒在70℃下进行20小时除湿干燥，由此，制造了热塑性聚氨酯(以下，将其称为PU-7)。PU-7在80℃和110℃下的储能模量示于表1。
[参考例8]
热塑性聚氨酯(PU-8)的制造
以PTMG1400∶BD∶MDI的质量比为25.5∶18.7∶55.8(CHDM和BD的摩尔比为0/100)的比例，使用PTMG1400、BD以及MDI，通过定量泵连续地供给到同轴旋转的双螺杆挤出机，进行连续熔融聚合，从而制造热塑性聚氨酯。将生成的热塑性聚氨酯的熔融物连续地挤出至水中，并使之成为丝条状，然后，在造粒机中细细切碎为颗粒状，将得到的颗粒在70℃下进行20小时除湿干燥，由此，制造了热塑性聚氨酯(以下，将其称为PU-8)。PU-8在80℃和110℃下的储能模量示于表1。
[实施例1]
将参考例1得到的PU-1供给到单螺杆挤出机中，从T模头挤出，形成厚度为2mm的片。对得到的片的表面进行切削，制成厚度为1.5mm的均匀片，然后，以15.0mm的间隔形成宽度为2.0mm，深度为1.0mm的沟槽构成格子状，并制作直径为38cm的圆形垫。
使用得到的垫，通过上述方法对抛光性能进行评价，结果如表2所示，具有未形成图案的铜膜的晶片的抛光速度、抛光均匀性均为良好(抛光速度越大，并且不均匀性越小则越好)，而且没有确认到划痕。另外，具有形成有图案的铜膜的晶片的凸部和凹部的抛光速度也良好(凸部的抛光速度越大，凹部的抛光速度越小，则越是良好)。
[实施例2]
将参考例2得到的PU-2供给到单螺杆挤出机中，从T模头挤出，形成厚度为2mm的片。对得到的片的表面进行切削，制成厚度为1.5mm的均匀片，然后，以15.0mm的间隔形成宽度为2.0mm，深度为1.0mm的沟槽构成格子状，并制作直径为38cm的圆形垫。
使用得到的垫，通过上述方法对抛光性能进行评价，结果如表2所示，具有未形成图案的铜膜的晶片的抛光速度、抛光均匀性均为良好(抛光速度越大，并且不均匀性越小则越好)，而且没有确认到划痕。另外，具有形成有图案的铜膜的晶片的凸部和凹部的抛光速度也良好(凸部的抛光速度越大，凹部的抛光速度越小，则越是良好)。
[实施例3]
将参考例3得到的PU-3供给到单螺杆挤出机中，从T模头挤出，形成厚度为2mm的片。对得到的片的表面进行切削，制成厚度为1.5mm的均匀片，然后，以15.0mm的间隔形成宽度为2.0mm，深度为1.0mm的沟槽构成格子状，并制作直径为38cm的圆形垫。
使用得到的垫，通过上述方法对抛光性能进行评价，结果如表2所示，具有未形成图案的铜膜的晶片的抛光速度、抛光均匀性均为良好(抛光速度越大，并且不均匀性越小则越好)，而且没有确认到划痕。另外，具有形成有图案的铜膜的晶片的凸部和凹部的抛光速度也良好(凸部的抛光速度越大，凹部的抛光速度越小，则越是良好)。
[比较例1]
将参考例4得到的PU-4供给到单螺杆挤出机中，从T模头挤出，形成厚度为2mm的片。对得到的片的表面进行切削，制成厚度为1.5mm的均匀片，然后，以15.0mm的间隔形成宽度为2.0mm，深度为1.0mm的沟槽构成格子状，并制作直径为38cm的圆形垫。
使用得到的垫，通过上述方法对抛光性能进行评价，结果如表2所示，具有未形成图案的铜膜的晶片的抛光速度、抛光均匀性均为良好(抛光速度越大，并且不均匀性越小则越好)，但确认到少许划痕。另外，具有形成有图案的铜膜的晶片的凸部和凹部的抛光速度也较为良好(凸部的抛光速度越大，凹部的抛光速度越小，则越是良好)。
[比较例2]
将参考例5得到的PU-5供给到单螺杆挤出机中，从T模头挤出，形成厚度为2mm的片。对得到的片的表面进行切削，制成厚度为1.5mm的均匀片，然后，以15.0mm的间隔形成宽度为2.0mm，深度为1.0mm的沟槽构成格子状，并制作直径为38cm的圆形垫。
使用得到的垫，通过上述方法对抛光性能进行评价，结果如表2所示，具有未形成图案的铜膜的晶片的抛光速度、抛光均匀性均为良好(抛光速度越大，并且不均匀性越小则越好)，但确认到很多划痕。另外，具有形成有图案的铜膜的晶片的凸部和凹部的抛光速度也良好(凸部的抛光速度越大，凹部的抛光速度越小，则越是良好)。
[比较例3]
将参考例6得到的PU-6供给到单螺杆挤出机中，从T模头挤出，形成厚度为2mm的片。对得到的片的表面进行切削，制成厚度为1.5mm的均匀片，然后，以15.0mm的间隔形成宽度为2.0mm，深度为1.0mm的沟槽构成格子状，并制作直径为38cm的圆形垫。
使用得到的垫，通过上述方法对抛光性能进行评价，结果如表2所示，具有未形成图案的铜膜的晶片的抛光速度、抛光均匀性较为良好(抛光速度越大，并且不均匀性越小则越好)，而且也没有确认到划痕。但是，具有形成有图案的铜膜的晶片的凸部和凹部的抛光速度中，凸部的抛光速度比较小，另一方面，凹部的抛光速度比较大，凸部和凹部的抛光速度比小，稍有不良。
[比较例4]
将参考例7得到的PU-7供给到单螺杆挤出机中，从T模头挤出，形成厚度为2mm的片。对得到的片的表面进行切削，制成厚度为1.5mm的均匀片，然后，以15.0mm的间隔形成宽度为2.0mm，深度为1.0mm的沟槽构成格子状，并制作直径为38cm的圆形垫。
使用得到的垫，通过上述方法对抛光性能进行评价，结果如表2所示，具有未形成图案的铜膜的晶片的抛光速度、抛光均匀性均为良好(抛光速度越大，并且不均匀性越小则越好)，但确认到了划痕。另外，具有形成有图案的铜膜的晶片的凸部和凹部的抛光速度良好(凸部的抛光速度越大，凹部的抛光速度越小，则越是良好)。
[比较例5]
将参考例8得到的PU-8供给到单螺杆挤出机中，从T模头挤出，形成厚度为2mm的片。对得到的片的表面进行切削，制成厚度为1.5mm的均匀片，然后，以15.0mm的间隔形成宽度为2.0mm，深度为1.0mm的沟槽构成格子状，并制作直径为38cm的圆形垫。
使用得到的垫，通过上述方法对抛光性能进行评价，结果如表2所示，具有未形成图案的铜膜的晶片的抛光速度、抛光均匀性均为良好(抛光速度越大，并且不均匀性越小则越好)，但确认到了划痕。另外，具有形成有图案的铜膜的晶片的凸部和凹部的抛光速度良好(凸部的抛光速度越大，凹部的抛光速度越小，则越是良好)。
Figure G2008800167873D00191
从表2可以看出，实施例1～3的情况是，晶片抛光时产生的划痕少，抛光速度、抛光均匀性以及表面具有形成了图案的铜膜的晶片的平坦性也良好。与此相反，比较例1～5的情况是，晶片抛光时大多产生划痕，或者，表面具有形成了图案的铜膜的晶片的平坦性差。
工业实用性
按照本发明，提供抛光垫以及使用该抛光垫的金属膜的抛光方法，所述抛光垫可以用于以高精度和高抛光效率对半导体基板上的铜膜等金属膜进行抛光。
本申请以在日本提出申请的日本特愿2007-71976为基础，该日本申请的内容全部包含在本说明书中。

Claims (13)

1.一种金属膜抛光用垫，其在80℃下的储能模量为200～900MPa，且在110℃下的储能模量为40MPa以下。
2.根据权利要求1所述的金属膜抛光用垫，其包含非发泡结构的树脂。
3.根据权利要求1或2所述的金属膜抛光用垫，其包含热塑性聚氨酯，所述热塑性聚氨酯通过使高分子二醇、有机二异氰酸酯以及扩链剂进行反应而得到。
4.根据权利要求3所述的金属膜抛光用垫，其中，上述高分子二醇包含30～100质量％的聚四亚甲基二醇。
5.根据权利要求4所述的金属膜抛光用垫，其中，上述聚四亚甲基二醇的数均分子量为1200～4000。
6.根据权利要求3～5中任意一项所述的金属膜抛光用垫，其中，上述扩链剂由1，4-丁二醇(BD)构成，或者由1，4-环己烷二甲醇(CHDM)和1，4-丁二醇(BD)构成，且CHDM和BD的摩尔比[CHDM摩尔数]/[BD摩尔数]为0/100～50/50。
7.根据权利要求1～6中任意一项所述的金属膜抛光用垫，其中，上述金属膜是布线用金属膜和/或阻隔金属膜。
8.根据权利要求7所述的金属膜抛光用垫，其中，上述布线用金属膜是铜膜。
9.根据权利要求1～8中任意一项所述的金属膜抛光用垫，其中，上述金属膜是形成有图案的金属膜。
10.金属膜的抛光方法，该方法使用权利要求1～9中任意一项所述的垫。
11.根据权利要求10所述的抛光方法，其中，上述金属膜为布线用金属膜和/或阻隔金属膜。
12.根据权利要求11所述的抛光方法，其中，上述布线用金属膜是铜膜。
13.根据权利要求10～12中任意一项所述的抛光方法，其中，上述金属膜是形成有图案的金属膜。
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