CN103747918A - 抛光垫 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种抛光垫，其能够防止浆料泄漏，并且具有优异的光学检测精度。其特征在于，依次层叠有抛光区、缓冲层、以及支撑膜，在贯通抛光区以及缓冲层的开口部内且在支撑膜上设置有透光区，所述透光区在抛光平台侧的表面具有周围部和凹陷部，在所述周围部层叠有支撑膜，在所述凹陷部处并未层叠支撑膜而是形成开口。

Description

抛光垫
技术领域
本发明涉及在通过化学机械抛光（CMP）使半导体晶片等被抛光体表面的凹凸平坦化时使用的抛光垫，具体涉及具有用于通过光学手段来检测抛光情况等的窗口（透光区域）的抛光垫、以及使用该抛光垫的半导体设备的制备方法。
背景技术
在制造半导体装置时，进行在半导体晶片（以下称为晶片）的表面形成导电膜，通过光刻、蚀刻等形成布线层的步骤，和在布线层上形成层间绝缘膜的步骤等，通过这些步骤在晶体表面产生由金属等导电体或绝缘体组成的凹凸。近年来，为了实现半导体集成电路的高密度化，正在进行布线微细化或多层布线化，与此同时，使晶片表面的凹凸平坦化的技术变得很重要。
作为使晶片表面凹凸平坦化的方法，通常采用CMP法。CMP是在将晶片的被抛光面压在抛光垫的抛光面上的状态下，使用磨粒分散的浆料状抛光剂（以下称为浆料）进行抛光的技术。
CMP通常使用的抛光装置，例如，如图1所示，具有支撑抛光垫1的抛光平台2、支撑被抛光体（晶片等）4的支撑台（抛光头）5、用于对晶片进行均匀加压的衬材、和抛光剂3的供给设备。抛光垫1例如通过用双面胶带粘合而安装在抛光平台2。抛光平台2和支撑台5以使各自支撑的抛光垫1和被抛光体4相对的方式配置，并分别具有旋转轴6、7。此外，在支撑台5的一侧，还设置了用于将被抛光体4压在抛光垫1上的加压设备。
在进行这类CMP时，存在晶片表面平坦度的判定问题。即，需要检测出达到所需表面特性或平面状态的时刻。现有技术中，关于氧化膜的膜厚或抛光速度等，定期处理试验晶片并确认结果后才对将成为产品的晶片进行抛光处理。
然而，这种方法中，会浪费处理试验晶片的时间和成本，此外，对于完全未进行预处理的试验晶片和产品晶片，根据CMP特有的加载效果，抛光效果也不同，如果不实际上对产品晶片进行处理，则难以正确预测处理结果。
因此，最近为了解决上述问题，希望采用在进行CMP过程时可当场检测出获得所需表面特性或厚度的时刻的方法。关于这种检测，可使用各种各样的方法，但因为测定精度或非接触测定的空间分辨率方面，光学检测手段正在成为主流。
光学检测手段，具体而言，是指通过窗口（透光区域）越过抛光垫向晶片照射光束，通过监测由其反射产生的干涉信号来检测抛光终点的方法。
在此方法中，监测晶片的表面层的厚度变化，通过知道表面凹凸的近似的深度而决定终点。在这种厚度变化与凹凸深度相等的时刻，结束CMP过程。另外，关于这类根据光学手段检测抛光终点的方法以及该方法中使用的抛光垫，已经提出了各种各样的方案。
另一方面，还提出了不使浆料从抛光区和透光区的边界（接缝）泄漏出来的方案（专利文献1、2）。
另外，公开了为了防止浆料泄漏，在上层垫和下层垫之间配置上下表面涂布有粘合剂的透明膜的方法（专利文献3）。但是，若透光区和透明膜之间存在粘合层，有可能因透光率降低导致光学检测精度也降低。
另外，公开了为了防止浆料泄漏，将抛光层和多孔子垫层层叠，在抛光层以及多孔子垫层的内部开口内设置有透光性窗口，在所述多孔子垫层以及透光性窗口的下表面粘合有感压粘合剂层的抛光垫（专利文献4）。但是，若透光性窗口的下表面存在感压粘合剂层，会发生与所述相同的问题。
另外，公开了为了防止浆料泄漏，并且提高光学检测精度，在透光区和透明支撑膜之间设置空间部的长条抛光垫（专利文献5）。但是，若透光区的下面存在透明支撑膜，会发生与所述相同的问题。
现有技术文献：
专利文献
专利文献1:日本国特开2001-291686号公报
专利文献2:日本国特表2003-510826号公报
专利文献3:日本国特开2003-68686号公报
专利文献4:日本国特开2010-99828号公报
专利文献5:日本国特开2008-101089号公报
发明内容
发明要解决的课题
本发明的目的在于提供一种抛光垫，其能够防止浆料泄漏，并且具有优异的光学检测精度。
解决课题的方法
本案发明人为解决上述问题进行反复仔细研究，结果发现，通过以下所示的抛光垫可实现上述目的，从而完成本发明。
即，本发明涉及一种抛光垫，为依次层叠有抛光区、缓冲层、以及支撑膜的抛光垫，其特征在于，
在贯通抛光区以及缓冲层的开口部内且在支撑膜上设置有透光区，所述透光区在抛光平台侧的表面具有周围部和凹陷部，在所述周围部层叠有支撑膜，在所述凹陷部处并未层叠支撑膜而是形成开口。
优选地，在所述凹陷部的侧面设置有被覆构件。另外，优选地，所述被覆构件通过把层叠在周围部的支撑膜的端部折弯而形成。由此，能够可靠地防止浆料泄漏。
另外，本发明涉及一种半导体器件的制备方法，其包含使用所述抛光垫对半导体晶片的表面进行抛光的步骤。
发明的效果
由于本发明的抛光垫具有在透光区的抛光平台侧表面设置的周围部以及在缓冲层的抛光平台侧表面层叠的支撑膜的结构，因此，即使发生浆料从抛光区和透光区的边界、以及缓冲层和透光区的边界泄漏的情况，也能够通过支撑膜防止浆料泄漏。另外，由于在透光区的抛光平台侧表面设置有凹陷部，在该凹陷部中并未层叠粘合剂层以及膜等构件而是形成开口，因此，能够防止透光率的降低，由此能够提高光学检测精度。另外，能够将光学检测装置从抛光平台的表面突出，靠近透光区的凹陷部内。由此，能够缩短被抛光体（晶片）和光学检测装置的距离，因此，能够进一步提高光学检测精度。
附图说明
图1是表示CMP抛光中所使用的抛光装置的一例的示意结构图。
图2是表示本发明的抛光垫结构的一例的示意剖面图。
图3是表示本发明的抛光垫结构的另一例的示意剖面图。
具体实施方式
图2是表示本发明的抛光垫的结构的一例的示意剖面图。如图2所示，就本发明的抛光垫1而言，抛光区8、缓冲层11、以及支撑膜12依次层叠，在贯通抛光区8以及缓冲层11的开口部10内且在支撑膜12上设置有透光区9。就透光区9而言，在抛光平台侧表面具有周围部13和凹陷部14，在周围部13层叠有支撑膜12，在凹陷部14处并未层叠支撑膜12而是形成开口。
对于形成透光区9的材料没有特殊限制，但优选使用在进行抛光的状态下可进行高精度的光学终点检测、并在波长为400-700nm的整个范围内透光率为20%以上的材料，进一步优选透光率为50%以上的材料。作为这类材料，可以列举例如聚氨酯树脂、聚酯树脂、酚醛树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、环氧树脂和丙烯酸树脂等的热固性树脂，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、卤素类树脂（聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯等）、聚苯乙烯和烯烃类树脂（聚乙烯、聚丙烯等）等热塑性树脂，丁二烯橡胶或异戊二烯橡胶等橡胶，通过紫外线或电子束等光而固化的光固化树脂，以及光敏树脂等。这些树脂可单独使用，也可将两种以上结合使用。
在透光区9上所使用的材料优选为与抛光区8所使用的材料相比可磨性相同或更大的材料。可磨性是指在抛光过程中，由被抛光体或修整物（ドレッサー）削磨的程度。在上述情况中，不使透光区9从抛光区8的表面突出，便可防止对被抛光体的划伤或抛光过程中的检测（デチャック）误差。
另外，优选使用在抛光区8的形成中所使用的材料，或与抛光区8的物性类似的材料。特别地，优选使用可通过在抛光过程中的修整瘢痕抑制透光区9的光散射的具有高耐磨性的聚氨酯树脂。
所述聚氨酯树脂可由异氰酸酯组分、多元醇组分（高分子量多元醇、低分子量多元醇等）和扩链剂组成。
作为异氰酸酯组分，可以列举2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、2,2’-二苯甲烷二异氰酸酯、2,4’-二苯甲烷二异氰酸酯、4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、间苯二异氰酸酯、对二甲苯二异氰酸酯、间二甲苯二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、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等。这些化合物可单独使用，也可将两种以上结合使用。
作为高分子量多元醇，可以列举聚四亚甲基醚二醇代表的聚醚多元醇、聚己二酸丁二醇酯代表的聚酯多元醇、聚己内酯多元醇、用聚己内酯等聚酯二醇和碳酸亚烷基酯的反应物等例示的聚酯聚碳酸酯多元醇、碳酸亚乙酯与多元醇反应之后使得到的反应混合物与有机二元羧酸反应所得的聚酯聚碳酸酯多元醇、和通过多羟基化合物与芳基碳酸酯的酯交换反应得到的聚碳酸酯多元醇等。这些化合物可单独使用，也可将两种以上结合使用。
此外，除了上述作为多元醇的高分子量多元醇之外，还可结合使用乙二醇、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、二甘醇、三甘醇、1,4-双（2-羟基乙氧基）苯等低分子量多元醇。
作为扩链剂，可以列举乙二醇、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、二甘醇、三甘醇、1,4-双（2-羟基乙氧基）苯等低分子量多元醇类，或2,4-甲苯二胺、2,6-甲苯二胺、3,5-二乙基-2,4-甲苯二胺、4,4’-二-仲丁基-二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基二苯基甲烷、3,3’-二氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷、2,2’3,3’-四氯-4,4’-二氨基二苯基甲烷、4,4’-二氨基-3,3’-二乙基-5,5’-二甲基二苯基甲烷、3,3’-二乙基-4,4’-二氨基二苯基甲烷、4,4’-亚甲基-双-甲基邻氨基苯甲酸酯、4,4’-亚甲基-双-邻氨基苯甲酸、4,4’-二氨基二苯基砜、N,N’-二-仲丁基-对苯二胺、4,4’-亚甲基-双（3-氯-2,6-二乙基苯胺）、4,4’-亚甲基双（邻氯苯胺）、3,3’-二氯-4,4’-二氨基-5,5’-二乙基二苯基甲烷、1,2-双（2-氨基苯基硫代）乙烷、二对氨基苯甲酸丙二醇酯、3,5-双（甲基硫代）-2,4-甲苯二胺等例示的多胺类。它们可以使用一种、也可以将两种以上混合使用。但是，多胺类本身可着色，因此使用其的树脂发生着色的情况较多，因此优选以不损害物性或透光性的程度进行混合。此外，如果使用含有芳族烃基的化合物，则在短波长侧的透光率有下降的趋势，因此特别优选不使用这类化合物。此外，将卤素基团或硫基团等供电子基团或吸电子基团与芳香环结合的化合物的透光率有下降的趋势，因此特别优选不使用这类化合物。但是，在不损害短波长侧所需的透光性的程度下进行混合也可。
在所述聚氨酯树脂中，异氰酸酯组分、多元醇组分和扩链剂组分的比例可根据各自的分子量或由其制备的透光区所希望的物性等进行适当的改变。相对于多元醇和扩链剂的总官能团（羟基+氨基）数目，有机异氰酸酯的异氰酸酯基的数目优选为0.95-1.15，进一步优选为0.99-1.10。所述聚氨酯树脂可使用熔融法、溶液法等公知的氨基甲酸酯化技术而制备，但在考虑成本、工作环境等的情况下，优选以熔融法制备。
作为所述聚氨酯树脂的聚合过程，预聚物法、一步法都是可以的，但从抛光时聚氨酯树脂的稳定性和透明度角度考虑，优选预先由有机异氰酸酯和多元醇合成异氰酸酯封端的预聚物，然后使扩链剂与其反应的预聚物法。此外，所述预聚物的NCO重量%优选为2-8重量%的程度、进一步优选为3-7重量%的程度。NCO重量%小于2重量%时，因为反应固化的时间过长而产生产率降低的趋势；另一方面，NCO重量%大于8重量%时，因为反应速度变得过快而发生空气夹带等，使聚氨酯树脂的透明度或透光率等物理特性产生变差的趋势。此外，透光区有气泡的情况下，由光散射引起的反射光的衰减变大，抛光终点检测精度或膜厚度测定精度产生降低的趋势。因此，为了除去这样的气泡而使透光区成为无发泡体，在混合所述材料前，优选通过减压至10托（Torr）以下而充分地除去材料中所含的气体。此外，为了在混合后的搅拌步骤中不混入气泡，在通常使用的搅拌叶片式混合机的情况下，优选在转速100rpm以下进行搅拌。此外，搅拌过程也优选在减压状态下进行。另外，由于自转公转式混合机即使高速旋转也难以混入气泡，因此使用该混合机进行搅拌、脱泡也是优选的方法。
对于透光区9的制备方法没有特殊限制，可通过公知方法制备。例如可以使用将通过上述方法制备的聚氨酯树脂块用带锯方式或刨机方式的切片机切割为指定厚度的方法、将树脂注入具有指定厚度的腔室的模具中并使其固化的方法、注射模塑成形法、使用涂布技术或片材成形技术的方法。
透光区9的一面具有周围部13和凹陷部14。对于凹陷部14的形成方法没有特殊限制，例如，可以列举通过切削用上述方法制备的透光区的表面而形成的方法、通过注射模塑成形法或浇铸成形法而直接制备具有凹陷部的透光区的方法等。
对于透光区9的形状、大小没有特殊限制，但优选制成与抛光区8以及缓冲层11的开口部10相同的形状和大小。在制备长条状的抛光垫情况下，使用长条状的透光区也可。
周围部13以及凹陷部14的形状、大小，可考虑透光区9的形状、大小而做适当地调整，但由于需要在支撑膜12上通过周围部13固定透光区9，因此周围部13的宽度优选为1mm以上。
对于透光区9的厚度没有特殊限制，但设置在开口部10内时优选调整成抛光区8的表面以下的厚度。在透光区9从抛光区8的表面突出的情况下，在抛光过程中有可能由突出的部分损伤晶片。另一方面，在过薄的情况下，在透光区9的上表面产生大的凹形部分而使大量浆料积存，有可能使光学终点检测精度降低。因此，透光区9设置在开口部10内时，抛光区8的表面和透光区9的表面的高度差优选为500μm以下。
对于凹陷部14的深度没有特殊限制，为了使透光区9的寿命与抛光区8的寿命相同，优选为缓冲层11的厚度以下。
为了抑制光的漫反射，凹陷部14的表面粗糙度Ra优选为10μm以下。
透光区9的Asker-Ｄ硬度优选为30-60度。通过使用该硬度的透光区，能够抑制晶片表面划伤的发生或透光区的变形。此外，还能抑制透光区表面伤痕的发生，从而可以稳定地进行高精度的光学终点检测。透光区的Asker-Ｄ硬度优选为30-50度。
在透光区9的抛光面侧的表面、以及凹陷部14的表面预先实施粗糙化处理也可。由此，能够抑制使用时的透光区的透光率变化，通过与初期的透光率（光反射率）对应的程序而进行终点检测的情况下，能够防止从抛光垫的使用初期到末期伴随透光率的变化而发生的终点检测错误。
作为粗糙化的方法，可以列举例如，1）在树脂片的一面进行喷沙处理、纹理处理（压纹处理）、蚀刻处理、电晕放电处理、或激光照射处理等方法，2）使用纹理加工过的模型来注射模塑成形或铸型成形的方法，3）挤压成形树脂片时在一面形成图案的方法，4）使用具有规定的表面形状的金属辊、橡胶辊、或压纹辊在树脂片的一面形成图案的方法，以及5）使用砂纸等抛光材料进行抛光的方法等。
作为抛光区8的形成材料，可以列举例如聚氨酯树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂、丙烯酸树脂、聚碳酸酯树脂、卤素类树脂（聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯等）、聚苯乙烯、烯烃类树脂（聚乙烯、聚丙烯等）、环氧树脂和光敏树脂等。这些材料可单独使用，也可将两种以上结合使用。此外，抛光区的形成材料可以是与透光区相同的组成，也可以是不同的组成，但优选使用与在透光区使用的形成材料相同的材料。
聚氨酯树脂的耐磨损性优异，且通过对原料组成进行各种变化，可容易地得到具有所需特性的聚合物，因此是作为抛光区的形成材料的特别优选的材料。
对于使用的异氰酸酯组分没有特殊的限制，可以列举例如上述异氰酸酯组分。
对于使用的高分子多元醇没有特殊的限制，可以列举例如上述高分子量多元醇。此外，对于这些高分子多元醇的数均分子量没有特殊的限制，但从得到的聚氨酯的弹性特性等的角度考虑，数均分子量优选为500-2000。如果数均分子量小于500，则使用其的聚氨酯不具有足够的弹性特性，成为脆的聚合物。因此，由这种聚氨酯制备的抛光区变得过硬，从而造成晶片表面的划痕。此外，由于变得易磨损，从垫寿命的角度考虑也不是优选的。另一方面，如果数均分子量大于2000，则使用其的聚氨酯变得过软，因此由这种聚氨酯制备的抛光区具有平坦化特性变差的趋势。
此外，作为多元醇，除了高分子量多元醇之外，还可结合使用上述低分子量多元醇。
作为扩链剂，可以列举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（甲基硫代）-2,4-甲苯二胺、3,5-双（甲基硫代）-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、二对氨基苯甲酸丙二醇酯、聚四亚甲基氧二对氨基苯甲酸酯、1,2-双（2-氨基苯基硫代）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、4,4’-二氨基-3,3’-二乙基二苯基甲烷、4,4’-二氨基-3,3’-二乙基-5,5’-二甲基二苯基甲烷、4,4’-二氨基-3,3’-二异丙基-5,5’-二甲基二苯基甲烷、4,4’-二氨基-3,3’5,5’-四乙基二苯基甲烷、4,4’-二氨基-3,3’5,5’-四异丙基二苯基甲烷、间二甲苯二胺、N,N’-二-仲丁基-对苯二胺、间苯二胺和对二甲苯二胺等例示的多胺类，或上述低分子量多元醇组分。这些材料可以使用一种，也可将两种以上混合使用。
在聚氨酯树脂中，异氰酸酯组分、多元醇组分和扩链剂组分的比例可根据各自的分子量和由其制备的透光区所希望的物性等进行各种改变而得到。为了得到抛光特性优异的抛光区，相对于多元醇组分和扩链剂的总官能团（羟基+氨基）数目，异氰酸酯组分的异氰酸酯基的数目优选为0.95-1.15，进一步优选为0.99-1.10。
聚氨酯树脂可通过与上述方法相同的方法进行制备。此外，根据需要，也可向聚氨酯树脂添加抗氧化剂等稳定剂、表面活性剂、润滑剂、颜料、固体珠或水溶性颗粒或乳液颗粒等填料、抗静电剂、磨粒、其他的添加剂。
抛光区优选为微小发泡体。通过制成微小发泡体，能够在表面的微孔中保持浆料，并能够提高抛光速度。
对于聚氨酯树脂微小发泡的方法没有特殊限制，可以列举例如通过添加空心微珠的方法、机械发泡法和化学发泡法等使其发泡的方法等。此外，可结合使用各方法，但特别优选使用作为聚烷基硅氧烷与聚醚的共聚物的硅氧烷类表面活性剂的机械发泡法。作为该硅氧烷类表面活性剂，可以例示SH-192、L-5340（東レダウコーニングシリコン（Dow CorningToray Co.,Ltd.）制造）等作为优选的化合物。
以下对微小气泡类型的聚氨酯发泡体的制备方法的实例进行说明。采用的聚氨酯发泡体的制备方法具有以下步骤。
1）制备异氰酸酯封端的预聚物的气泡分散液的发泡步骤
向异氰酸酯封端的预聚物（第1组分）中添加硅氧烷类表面活性剂，在非反应性气体存在的状态下进行搅拌，使非反应性气体作为微小气泡分散而成为气泡分散液。所述预聚物在常温下为固体的情况下，预热至合适的温度、熔融后使用。
2）固化剂（扩链剂）混合步骤
在上述气泡分散液中添加扩链剂（第2组分），混合、搅拌后成为发泡反应液。
3）铸造步骤
将上述发泡反应液注入模具中。
4）固化步骤
将注入模具中的发泡反应液加热，使其反应固化。
作为用于形成微小气泡的非反应性气体，优选非可燃性气体，具体可以例示氮气、氧气、二氧化碳、氦气或氩气等惰性气体或它们的混合气体，使用经干燥除去了水分的空气在成本上也是最优选的。
作为使非反应性气体成为微小气泡状并分散至含有硅氧烷类表面活性剂的异氰酸酯封端的预聚物中的搅拌设备，可没有特殊限制地使用公知的搅拌设备，具体可以例示均化器、溶解器、双轴行星式混合器(planetary mixer)等。对于搅拌设备的搅拌叶片的形状没有特殊的限制，但如果使用搅打器（whipper）型搅拌叶片，可以得到微小气泡，因此优选。
此外，在搅拌步骤中制备气泡分散液的搅拌和在混合步骤中添加扩链剂后混合的搅拌，优选使用不同的搅拌设备。特别是在混合步骤中的搅拌可以不是形成气泡的搅拌，优选使用不会卷入大气泡的搅拌设备。作为这种搅拌设备，优选为行星式混合器。搅拌步骤和混合步骤的搅拌设备可以使用相同的搅拌设备，根据需要在进行搅拌叶片的转速调整等搅拌条件的调整后使用也是优选的。
在聚氨酯发泡体的制备方法中，对发泡反应液注入模具中并反应至不能流动的发泡体进行加热并后固化，具有使发泡体的物理特性得到改善的效果，非常优选。也可为通过将发泡反应液注入模具中后立即放入加热烘箱中来进行后固化的条件，在这种条件下不能立即向反应组分传输热量，因此气泡直径不会变大。如果固化反应是在常压下进行，则气泡形状稳定，因此优选。
在聚氨酯树脂的制备中，也可使用叔胺类、有机锡类等公知的促进聚氨酯反应的催化剂。对于催化剂的种类和添加量，在混合过程后考虑注入指定形状的模具的流动时间而进行选择。
聚氨酯发泡体的制备，可以为向容器中计量加入各组分并搅拌的间歇式，也可以为向搅拌设备连续地供应各组分和非反应性气体并搅拌、送出气泡分散液后制备成形品的连续生产式。
聚氨酯发泡体的平均气泡直径优选为30-80μm，更优选为30-60μm。在脱离该范围的情况下，有抛光速度降低、抛光后的被抛光材料（晶片）的平面性（平坦性）降低的趋势。
聚氨酯发泡体的比重优选为0.5-1.3。比重不足0.5的情况下，有抛光区的表面强度降低、被抛光材料的平面性降低的趋势。另外，大于1.3的情况下，抛光区表面的气泡数变少，虽然平面性良好，但是抛光速度有降低的趋势。
聚氨酯发泡体的硬度优选为以Asker-Ｄ硬度计测量的45-70度。Asker-Ｄ硬度不足45度的情况下，被抛光材料的平面性降低，另外，大于70度的情况下，虽然平面性良好，但是被抛光材料的均匀性（均一性）有下降的趋势。
抛光区8通过将如上所述制备的聚氨酯发泡体切割成指定的尺寸而制备。
抛光区8优选在与晶片接触的抛光侧表面上设置用于保持和更新浆料的凹凸结构（槽或孔）。在抛光区通过微小发泡体而形成的情况下，抛光表面上有多个开口，具有保持浆料的作用，但为了更有效地进行浆料的保持和浆料的更新，而且为了防止由晶片的吸附导致的检测误差的诱发或晶片的破坏或抛光效率的降低，优选在抛光侧表面上具有凹凸结构。凹凸结构为保持和更新浆料的表面形状即可，没有特殊限制，可以列举例如XY格子槽、同心圆形槽、通孔、非通孔、多边棱柱、圆柱、螺旋形槽、偏心圆形槽、放射形槽、和这些槽的组合的形状。此外，对于槽间距、槽宽度、槽深等也没有特殊限制，可适当地选择而形成。此外，这些凹凸结构通常具有规则性，但为了得到期望的浆料的保持和更新性，也可以每隔一定范围改变槽间距、槽宽度、槽深等。
对于抛光区8的厚度没有特殊的限制，通常为0.8-4mm，优选为1.5-2.5mm。作为制备所述厚度的抛光区的方法，可以列举使用带锯方式或刨机方式的切片机将所述微小发泡体块切割成指定厚度的方法，将树脂注入具有指定厚度腔室的模具中使其固化的方法，和使用涂布技术或片材成形技术的方法等。
缓冲层11补充抛光区的特性。在CMP中，为了兼备处于折中关系的平面性和均匀性二者，缓冲层是必须的。平面性是指，具有在图案形成时产生的微小凹凸的被抛光体在进行抛光时，图案部分的平坦性；均匀性是指被抛光体整体的均一性。通过抛光区的特性，进行平面性改善，通过缓冲层的特性，进行均匀性改善。在本发明的抛光垫中，优选使用比抛光区柔软的缓冲层。
对于缓冲层11的形成材料没有特殊限制，可以列举例如聚酯无纺布、尼龙无纺布、丙烯酸无纺布等纤维无纺布，浸渍了聚氨酯的聚酯无纺布等树脂浸渍无纺布，聚氨酯泡沫、聚乙烯泡沫等高分子树脂发泡体，丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶等橡胶性树脂，和光敏树脂等。
支撑膜12是在树脂膜的一面或两面设置粘合层的膜。作为树脂膜的材料，能够列举例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯等聚酯树脂、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、聚碳酸酯等通用工程塑料、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、以及聚醚砜等特殊工程塑料等。作为粘合层的组成，能够列举例如，橡胶类粘合剂，丙烯酸类粘合剂等。该粘合层是用于将支撑膜12粘合于缓冲层11或抛光平台2，以及将透光区9的周围部13粘合于支撑膜12而设置的。
对于树脂膜的厚度没有特殊限制，从强度等角度考虑优选为20-200μm左右。
对于本发明的抛光垫1的制备方法没有特殊的限制，可以考虑多种方法，以下对具体的示例进行说明。
示例1
粘合抛光区8和缓冲层11，然后，形成贯通抛光区8以及缓冲层11的开口部10。之后，在缓冲层11的一面粘合支撑膜12。接着，在开口部10内嵌入透光区9，将透光区9的周围部13粘合于支撑膜12。另外，切除与透光区9的凹陷部14对应的部分的支撑膜12，使凹陷部14开口。
示例2
粘合抛光区8和缓冲层11，然后，形成贯通抛光区8以及缓冲层11的开口部10。之后，在缓冲层11的一面粘合支撑膜12。接着，在开口部10内并且在支撑膜12上注入并加热透光性树脂组合物，通过光照射或湿气等使其硬化从而形成透光区9。另外，切除与透光区9的凹陷部14对应的部分的支撑膜12，凹陷部14通过切削等而形成。
如图3所示，在凹陷部14的侧面设置被覆构件15也可。对于设置被覆构件15的方法没有特殊的限制，可以列举例如，粘合树脂片的方法、在凹陷部的侧面涂布树脂组合物或粘合剂并使其硬化的方法等，但为了可靠地防止浆料泄漏，以及从制造效率的角度出发，优选把层叠在周围部13处的支撑膜12的端部折弯并粘合在凹陷部14的侧面的方法。
作为粘合抛光区和缓冲层的手段，可以列举例如，使用双面胶带夹住抛光区和缓冲层，进行加压的方法。双面胶带具有在无纺布或膜等基材的两面设置有粘合层的一般结构。作为粘合剂层的组成，可以列举例如橡胶类粘合剂或丙烯酸类粘合剂等。若考虑金属离子的含量，则优选金属离子含量少的丙烯酸类粘合剂。另外，由于抛光区和缓冲层也有不同的组成，所以也可以使双面胶带的各粘合层的组成不同，调解各层的粘合力。
对于在抛光区以及缓冲层形成开口部的手段没有特殊的限制，可以列举例如通过使用切削工具进行加压或磨削而开口的方法，通过碳酸激光等的利用激光的方法。另外，对于开口部的大小或形状没有特殊限制。
半导体器件经使用所述抛光垫对半导体晶片的表面进行抛光的步骤而制备。半导体晶片一般是指，在硅晶片上层叠布线金属和氧化膜而形成的材料。对于半导体晶片的抛光方法、抛光设备没有特殊限制，例如可以使用如图1所示具有支撑抛光垫1的抛光平台2、支撑半导体晶片4的支撑台5（抛光头）和用于对晶片进行均匀加压的背衬材料、以及抛光剂3的供给机构的抛光设备等进行。抛光垫1例如通过双面胶带粘合而安装于抛光平台2上。抛光平台2和支撑台5以使各自支撑的抛光垫1和半导体晶片4相对的方式设置，并分别具有旋转轴6、7。此外，在支撑台5的侧面设置用于将半导体晶片4压在抛光垫1上的加压机构。抛光时，使抛光平台2和支撑台5旋转的同时，将半导体晶片4压在抛光垫1上，一边供给酸性浆料一边进行抛光。对于酸性浆料的流量、抛光负荷、抛光平台旋转数和晶片旋转数没有特殊限制，可进行适当调整。
由此，将半导体晶片4的表面的突出部分除去而抛光成平坦状。其后，通过切割、粘结、包装等制备半导体器件。半导体器件可用于运算处理设备或存储器等。
【实施例】
以下，对本发明的实施例进行说明，但本发明并不限定于这些实施例。
［测定、评价方法］
（平均气泡直径测定）
将制备的聚氨酯发泡体用切片机尽可能薄地平行切割至厚度1mm以下并作为平均气泡直径测定用样品。将样品固定在载玻片上，使用SEM（S-3500N，日立科学系统股份有限公司）在100倍下进行观察。对于得到的图像，使用图像分析软件（WinRoof，三谷商事股份有限公司），测定任意范围的所有气泡直径，算出平均气泡直径。
（比重测定）
根据JIS Z8807-1976进行以下步骤。将制备的聚氨酯发泡体切出4cm×8.5cm的短条状（厚度：任意）并作为比重测定用样品，在温度23℃±2℃、湿度50％±5％的环境下静置16小时。测定时使用比重计（Sartorius公司制造）来测定比重。
（硬度测定）
根据JIS K6253-1997进行以下步骤。将制备的聚氨酯发泡体或透光区切出2cm×2cm（厚度：任意）的大小并作为硬度测定用样品，在温度23℃±2℃、湿度50％±5％的环境下静置16小时。测定时，重叠样品，使厚度为6mm以上。使用硬度计（高分子计器公司制造，Asker-D型硬度计）来测定硬度。
实施例1
〔透光区的制备〕
使用热塑性聚氨酯A1098A（东洋纺织公司制造），进行注射成型来制备聚氨酯片（长59.5mm、宽19.5mm、厚度2.0mm、D硬度48度），进一步切削聚氨酯片而形成凹陷部（长54mm，宽14mm，深度0.8mm）来制备透光区。
〔抛光区的制备〕
在反应容器内，将100重量份的聚醚类预聚物（ユニロイヤル（UniRoyal）公司制造、アジプレンＬ-325，NCO浓度：2.22meq/g）和3重量份的硅氧烷类表面活性剂（東レダウコーニングシリコーン公司（DowCorning Toray Silicone Co.,Ltd.）制造，SH-192）混合，调节温度至80℃。使用搅拌叶片，以转速900rpm剧烈搅拌约4分钟以在反应体系内混入气泡。向其中加入26重量份的预先在120℃下熔融的4,4’-亚甲基双（邻氯苯胺）（イハラケミカル公司（Ihara Chemical Industry Co.,Ltd.）制造，イハラキュアミンMT）。其后，继续搅拌约1分钟，然后将反应溶液注入盘型敞口模具中。在该反应溶液的流动性消失的时候放入烘箱内，在110℃下进行6小时的后固化，得到聚氨酯发泡体块。使用带锯型切片机（フェッケン(Fecken-Kirfel)公司制造）切割该聚氨酯发泡体块，得到聚氨酯发泡体片（平均气泡直径50μm，比重：0.82、D硬度：55度）。然后使用磨光机（アミテック（AMITECK）公司制造）将该片进行表面磨光至指定厚度，成为厚度精度经调节的片材（片厚度：2mm）。将该抛光处理过的片材冲压成直径为61cm，并使用槽加工机（东邦钢机公司制造）在表面进行同心圆状的槽加工。在与该片的槽加工面相反一侧的表面上使用覆膜机，粘合双面胶带（积水化学工业公司制造，ダブルタックテープ）来制备具有双面胶带的抛光区。
〔抛光垫的制备〕
使用覆膜机，将表面经磨光、并由电晕处理过的聚乙烯泡沫（東レ公司(Toray Industries,Inc.)制造，トーレペフ，厚度：0.8mm）所形成的缓冲层，粘合在制备的具有双面胶带的抛光区的粘合面而制备抛光片。接着，在抛光片上形成60mm×20mm大小的开口部。然后，将在一面具有粘合剂层的支撑板（聚对苯二甲酸乙二醇酯，厚度：50μm）粘合于抛光片的缓冲层得到层叠体。接着，在该层叠体的开口部内嵌入透光区，将透光区的背面侧的周围部粘合于支撑板。之后，切除在透光区的背面侧的凹陷部处层叠的支撑板，把支撑膜的端部折弯并粘合在凹陷部的侧面而制备图3所述的结构的抛光垫。即使抛光了15张样品晶片该抛光垫也没有发生浆料泄漏。
附图标记说明
1        抛光垫
2        抛光平台
3        抛光剂（浆料）
4        被抛光材料（半导体晶片）
5        支撑台（抛光头）
6、7     旋转轴
8        抛光区
9        透光区
10       开口部
11       缓冲层
12       支撑板
13       周围部
14       凹陷部
15       被覆构件

Claims (4)

1.一种抛光垫，为依次层叠有抛光区、缓冲层、以及支撑膜的抛光垫，其特征在于，
在贯通抛光区以及缓冲层的开口部内且在支撑膜上设置有透光区，所述透光区在抛光平台侧的表面具有周围部和凹陷部，在所述周围部层叠有支撑膜，在所述凹陷部处并未层叠支撑膜而是形成开口。
2.权利要求1所述的抛光垫，其中，在凹陷部的侧面设置有被覆构件。
3.权利要求2所述的抛光垫，其中，被覆构件通过把层叠在周围部处的支撑膜的端部折弯而形成。
4.一种半导体设备的制备方法，其包含使用权利要求1-3中任意一项所述的抛光垫对半导体晶片的表面进行抛光的步骤。
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