CN115401601B - 抛光系统、抛光垫以及半导体器件的制造方法 - Google Patents

抛光系统、抛光垫以及半导体器件的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及抛光系统、抛光垫以及半导体器件的制造方法。涉及一种抛光系统和应用该抛光系统的半导体器件的制造方法，该抛光系统最大化抛光垫附着并拆卸于平板的准确性和容易性，包括在上部安装有抛光垫的平板和安装到所述平板上的抛光垫，所述抛光垫包括抛光面和作为所述抛光面的相反面的平板附着面，所述平板附着面包括至少一个阴刻部，所述平板包括至少一个阳刻部，并且所述阳刻部和所述阴刻部为相互互补结合结构。

Description

抛光系统、抛光垫以及半导体器件的制造方法
技术领域
涉及一种应用于抛光工艺的抛光系统，并且涉及一种应用于所述抛光系统的抛光垫和应用所述抛光系统的半导体器件的制造方法。
背景技术
化学机械平坦化(Chemical Mechanical Planarization，CMP)或者化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，CMP)工艺可以在各种技术领域中用于各种目的。CMP工艺在抛光对象的规定的被抛光面上进行，可以用于平坦化被抛光面、除去凝集的物质、解决晶格损伤、去除划痕与污染源等。
半导体工艺的CMP工艺技术可根据抛光对象膜质或者抛光后的表面的形状来进行分类。例如，可以按抛光对象膜质分为单晶硅(single silicon)或者多晶硅(polysilicon)，也可以按杂质的种类分为各种氧化膜或者钨(W)、铜(Cu)、铝(Al)、钌(Ru)、钽(Ta)等金属膜CMP工艺。并且，还可以按抛光后的表面的形状来分为改善基板表面的粗糙度的工艺、平坦化多层电路布线导致的段差的工艺、以及用于抛光后选择性形成电路布线的器件分离工艺。
可以在半导体器件的制造过程中多次应用CMP工艺。半导体器件包括多个层，并且每个层都包括复杂且微细的电路图案。另外，在最近的半导体器件中，单个芯片大小减小，且各层的图案都向着更复杂且微细的方向进化。因此，在半导体器件的制备过程中，CMP工艺的目的已经扩展到不仅包括电路布线的平坦化，还包括电路布线的分离及布线表面的改善等，其结果正在要求更加精密可靠的CMP性能。
这种用于CMP工艺的抛光垫作为通过摩擦来将被抛光面加工至目的水平的工艺用部件，在抛光后的被抛光对象的厚度均匀度、被抛光面的平坦度、抛光质量等方面可视为最重要的因素之一。
发明内容
发明要解决的问题
一实施例旨在提供一种抛光系统，其作为能够准确地附着并容易地拆卸抛光垫的抛光系统，在系统寿命(life time)延长的同时抛光效率大大提升，从而能够在抛光率、抛光平坦度以及缺陷防止方面最终实现优异的抛光性能。
另一实施例旨在提供一种抛光垫，其作为最适合应用于所述抛光系统的抛光垫，在自身的物性和结构方面，能够最大化所述抛光系统的效率。
又另一实施例旨在提供一种工艺方法，其作为应用所述抛光系统和所述抛光垫的半导体器件的制造方法，在需进行微细且精密的工艺控制(control)的半导体工艺中，应用最佳的所述抛光垫和利用该抛光垫的所述抛光系统，其结果，大大提升半导体器件制造工艺的效率，并且完成抛光的半导体基板的表面可以实现优异的物性。
用于解决问题的手段
在一实施例中，提供一种抛光系统，包括：平板，上部安装有抛光垫，以及抛光垫，安装于所述平板上；所述抛光垫包括抛光面和作为所述抛光面的相反面的平板附着面，所述平板附着面包括至少一个阴刻部，所述平板包括至少一个阳刻部，所述阳刻部和所述阴刻部为相互互补结合结构。
所述平板附着面包括至少两个阴刻部，对于至少两个所述阴刻部中的任意第一阴刻部和第二阴刻部，当将从各自的中心到所述平板附着面上所述抛光垫的中心的直线称为第一直线和第二直线时，所述第一直线和所述第二直线所形成的内角θ可以满足以下第1式，
第1式：
-1<cosθ<1。
所述抛光垫包括：抛光层，包括所述抛光面，以及缓冲层，包括所述平板附着面；所述阴刻部的深度D2与所述缓冲层的厚度D3和所述抛光垫的厚度D1可以满足以下第2式的相关关系，
第2式：
D3<D2<D1。
所述抛光垫包括：抛光层，包括所述抛光面，以及缓冲层，包括所述平板附着面；所述抛光面包括深度比所述抛光层的厚度小的至少一个凹槽，所述阴刻部的深度D2与所述抛光层的厚度D4、所述凹槽的深度d1以及所述抛光垫的厚度D1可以满足以下第3式的相关关系，
第3式：
所述平板附着面包括中心区域和边缘区域，所述边缘区域为从所述平板附着面的边缘向所述抛光垫的中心的直线距离为第一直线距离R1的区域，当从所述平板附着面的边缘到所述抛光垫的中心的直线距离为第二直线距离R2时，所述第一直线距离R1与所述第二直线距离R2之比为0.2：1至0.5：1，所述阴刻部可以位于所述边缘区域。
在另一实施例中，提供一种抛光垫，包括：抛光面和作为所述抛光面的相反面的平板附着面；所述平板附着面包括至少一个阴刻部，所述阴刻部与通过所述平板附着面安装的平板上的阳刻部具有互补结合结构。
所述抛光垫包括：抛光层，包括所述抛光面，以及缓冲层，包括所述平板附着面；所述阴刻部的深度D2与所述缓冲层的厚度D3和所述抛光垫的厚度D1可以满足以下第2式的相关关系，
第2式：
D3<D2<D1。
所述抛光垫包括：抛光层，包括所述抛光面，以及缓冲层，包括所述平板附着面；所述抛光面包括深度比所述抛光层的厚度小的至少一个凹槽，所述阴刻部的深度D2与所述抛光层的厚度D4，所述凹槽的深度d1以及所述抛光垫的厚度D1可以满足以下第3式的相关关系：
第3式：
在所述抛光垫中，所述抛光层包含含有氨基甲酸乙酯类预聚物的预备组合物的固化物，并且所述预备组合物中的异氰酸酯基含量可以为5重量％至11重量％。
所述抛光面包括两个以上所述凹槽，所述凹槽的深度为100μm至1500μm，宽度为100μm至1000μm，相邻的两个凹槽之间的间距可以为2mm至70mm。
在又另一实施例中，提供一种半导体器件的制造方法，其包括：将包括抛光面和作为所述抛光面的相反面的平板附着面的抛光垫结合于平板上的步骤，以及将抛光对象的被抛光面设置成与所述抛光面接触后，在加压条件下使所述抛光垫和所述抛光对象彼此相对旋转的同时抛光所述抛光对象的步骤；所述抛光对象包括半导体基板，所述平板附着面包括至少一个阴刻部，所述平板包括至少一个阳刻部，在将所述抛光垫结合于所述平板上的步骤中，使所述阳刻部和所述阴刻部相互接合。
所述抛光对象的被抛光面加压到所述抛光层的抛光面的荷重可以为0.01psi至20psi。
所述抛光垫和所述抛光对象的旋转速度分别可以为10rpm至500rpm。
发明效果
所述抛光系统具有可以通过所述阴刻部和所述阳刻部的互补结合结构来将抛光垫准确地附着于平板并容易地从所述平板拆卸的优点，由此防止平板的损伤和变形从而延长系统寿命，同时可以通过缩短工艺时间等大大提升工艺效率来在抛光率、抛光平坦度以及缺陷防止方面最终实现优异的抛光性能。
所述抛光垫通过其适当设计的结构和组成特性作为最适合所述抛光系统的抛光垫发挥功能，其结果，不仅能够极大化所述抛光系统的效率，还能够根据所述抛光垫本身提供的表面来大大提升应用抛光垫的半导体工艺的抛光合格率和性能。
所述半导体器件的制造方法作为应用所述抛光系统和所述抛光垫的制造工艺，能够通过所述抛光垫和应用该抛光垫的所述抛光系统来实现微细且精密的工艺控制。其结果，大大提升制造工艺的效率，并且完成抛光的半导体基板的表面在抛光平坦度和缺陷防止等方面实现优异的物性，从而半导体器件的质量可以大大提升。
附图说明
图1是概略性地示出所述一实施例的所述抛光系统的立体透视图。
图2是一实施例的所述阴刻部的放大立体图。
图3是概略性地示出一实施例的抛光垫的平板附着面的俯视图。
图4概略性地示出针对一实施例的抛光垫对应于图3的A-A'的厚度方向剖视图。
图5A和图5B概略性地示出对应于图3的A-A’的所述抛光垫的厚度方向剖视图。
图6是概略性地示出一实施例的所述半导体器件的制造方法的示意图。
图7A至图7F是概略性地示出根据阴刻部的位置的实施例的所述阴刻部之间形成的角度的图。
附图标记说明
200：抛光系统
110：抛光垫
111：阴刻部
101：第一阴刻部
102：第二阴刻部
120：平板
121：阳刻部
130：半导体基板
140：供给喷嘴
150：抛光浆料
160：抛光头
170：修整器
11：抛光面
12：平板附着面
L1：第一直线
L2：第二直线
D1：抛光垫的厚度
D2：阴刻部的深度
D3：缓冲层的厚度
10：抛光层
20：缓冲层
30：第一粘合层
40：第二粘合层
112：凹槽
d1：凹槽的深度
w1：凹槽的宽度
p1：凹槽的间距。
具体实施方式
根据下面的实施例，将更清楚地理解本发明的优点、特征以及其实现方法。然而，本发明不限于以下示例性实施方式，而是可按照各种不同的形式来实现，提供这些示例性实施方式仅为了使本发明更完整，并向本发明所属领域的普通技术人员充分地提供本发明的范畴，并且本发明将由所附权利要求来限定。
为了清楚地表达图中的各个层和区域，将厚度进行放大并示出。并且在附图中，为了方便说明，将部分层和区域的厚度夸大示出。在整个说明书中，相同的附图标记表示相同的构成要素。
另外，在本说明书中，当层、膜、区域、板等的一部分被称为在另一部分的“上面”或者“上方”时，这不仅包括直接位于另一部分“上方”的情况，还包括中间还有其他部分的情况。相反，当某个部分被称为直接位于另一部分“上方”时，意味着中间没有其他部分。同时，当层、膜、区域、板等的一部分被称为在另一部分的“下面”或者“下方”时，这不仅包括直接位于另一部分“下方”的情况，还包括中间还有其他部分的情况。相反，当某个部分被称为直接位于另一部分“下方”时，意味着中间没有其他部分。
在一实施例中，提供一种抛光系统，包括：平板，上部安装有抛光垫，以及抛光垫，安装于所述平板上；所述抛光垫包括抛光面和作为所述抛光面的相反面的平板附着面，所述平板附着面包括至少一个阴刻部，所述平板包括至少一个阳刻部，所述阳刻部和所述阴刻部为相互互补结合结构。
图1是概略性地示出抛光系统200的一实施例的立体透视图。参照图1，所述抛光系统200包括平板120和抛光垫110，所述抛光垫包括抛光面11和作为所述抛光面11的相反面的平板附着面12。
所述平板120包括至少一个阳刻部121，所述平板附着面12包括至少一个阴刻部111，并且所述阳刻部121和所述阴刻部111为相互互补结合结构。
这种抛光系统200可以应用于不同的技术领域，例如，可以应用于半导体器件的制造工艺从而实现优异的抛光性能。在应用所述阳刻部121和所述阴刻部111的互补结合结构的抛光系统200中，可以准确地拆卸和附着所述抛光垫110，与此同时，可以在抛光性能不因结构不均匀而降低的情况下实现优异的抛光平坦度和缺陷防止效果。
近来，随着半导体器件的高集成化，对其结构的精确性的要求水平大大提升。具体而言，由于最近需在半导体器件中形成数纳米(nm)水平的复杂电路，因此在制造工艺中需要进行精确且微细的控制。由此在半导体薄膜的平坦化工艺中，极其微小的差异也可能导致不良率发生较大的差异。
所述抛光系统200可以用作所述半导体器件制造工艺中各种薄膜的平坦化作业的工艺要素。所述抛光系统200中的所述抛光垫110以在半导体基板的表面实质上直接施加物理力的方式应用于工艺，因此其微细的结构差异也可能导致半导体器件的不良率发生较大差异。参照图1，所述抛光垫110的所述平板附着面12包括至少一个阴刻部111，所述阴刻部111可视为对所述抛光垫110的整体平面结构赋予不均匀性的要素。考虑到在加压条件下在所述抛光垫110的抛光面11上抛光半导体基板的工艺，这种局部上的结构不均匀要素可能对所述半导体基板的局部提供不同的物理影响力，这可能不利于应均匀地平坦化所述半导体基板的抛光表面整体的抛光工艺的目的。
然而，一实施例的所述抛光系统200的技术意义在于，通过下面详细说明的特征，使得所述阴刻部111和所述阳刻部121的互补结合结构仅对半导体基板的抛光工艺产生积极的影响力。具体而言，通过所述抛光系统200，可以在半导体制造工艺中准确地拆卸、附着所述抛光垫110，与此同时，所述抛光垫110和所述平板120在整体面积上向作为抛光对象的半导体基板提供均匀的弹力和刚性支撑，从而能够实现优异的抛光平坦度和缺陷防止效果。
参照图1和图3，在一实施例的所述抛光系统200中，所述抛光垫110的平板附着面12包括至少两个阴刻部111，对于至少两个所述阴刻部111中的任意第一阴刻部101和第二阴刻部102，当将从各自的中心到所述平板附着面12上所述抛光垫110的中心X的直线分别称为第一直线L1和第二直线L2时，所述第一直线L1和所述第二直线L2形成的内角θ可以满足以下第1式。
第1式：
-1<cosθ<1
所述阴刻部111的“中心”是指二等分所述阴刻部111的平面形状的中心线上的中点。例如，如图1和图3所示，当所述阴刻部111的平面形状为对称的扇形形状时，扇形的顶点可以为所述阴刻部111的中心。
所述平板附着面12上所述抛光垫110的“中心”是指从所述抛光垫110的重心到所述平板附着面12的垂直线与所述平板附着面12的交点。
所述第一直线L1和所述第二直线L2形成的“内角”是指以所述平板附着面12上的所述抛光垫110的中心为基准，两条直线所形成的两个角度中相对较小的角度。
例如，如图1所示，当所述抛光垫110在所述平板附着面12上包括3个阴刻部111时，在对其中任意两个阴刻部101、102取到达所述平板附着面12上的所述抛光垫110的中心的直线L1、L2时，这两条直线所形成的内角θ可以满足所述第1式的值。即在3个所述阴刻部111中的任意两个阴刻部101、102的情况下，对其的两条直线L1、L2所形成的内角θ不会是180°。通常，当将抛光垫附着于平板时，以如下方式进行附着：首先，通过剥离预先设置在所述抛光垫的平板附着面上的离型膜的一部分来将其附着于平板的相应位置处，然后通过剥离离型膜的剩余部分来将与进行剥离的部分相应的平板附着面附着于平板，这时对于至少两个以上的阴刻部111，在任意两个阴刻部位于相互对称的位置处，即两条直线L1、L2所形成的内角满足180°的位置处的情况下，可能发生将第一个阴刻部首先附着于平板后，难以准确地附着第二个阴刻部的位置的问题。即可以通过以所述第一直线L1和所述第二直线L2所形成的内角满足所述第1式的条件的方式设置多个阴刻部来提升与所述平板上多个阳刻部分别对应地附着的方面的准确性。
图2是一实施例的所述抛光垫110的放大立体图。参照图2，所述抛光垫110包括具有所述抛光面11的抛光层10和包括所述平板附着面12的缓冲层20，所述阴刻部的深度D2可以与所述缓冲层的厚度D3和所述抛光垫的厚度D1满足以下第2式的相关关系。
第2式：
D3<D2<D1。
如果所述阴刻部的深度D2过小，则因在所述抛光垫110、所述平板120以及所述半导体基板之间产生的剪切应力而发生结构变形，从而可能导致设置在所述平板120上的所述抛光垫110的位置变更并且可能在抛光均匀度改善方面造成不良的影响。在另一方面，如果所述阴刻部的深度D2小于或者等于所述缓冲层的厚度D3，则在所述抛光垫110、所述平板120以及所述半导体基板之间产生的剪切应力导致的结构变形程度与所述缓冲层20结构的支撑力之比变大，从而可能导致设置在所述平板120上的所述抛光垫110的位置变更并且可能在抛光均匀度改善方面造成不良的影响。相反，当所述阴刻部的深度D2过深，从而在厚度方向上贯通所述抛光垫110时，所述平板的阳刻部121暴露到外部，并且可能导致所述半导体基板的被抛光面的缺陷(Defect)发生以及抛光均匀度降低。在另一方面，如果所述阴刻部的深度D2等同于所述抛光垫的厚度D1，则所述平板的阳刻部121暴露到外部，并且可能导致所述半导体基板的被抛光面的缺陷发生以及抛光均匀度降低。
图3是概略性地示出一实施例的所述抛光垫110的所述平板附着面12的俯视图。参照图3，所述平板附着面12包括中心区域(Central Area，CA)和边缘区域(Edge Area，EA)，所述边缘区域EA是从所述平板附着面12的边缘向所述抛光垫的中心X的直线距离为第一直线距离R1的区域，所述阴刻部111可以位于所述边缘区域EA。这时，当从所述平板附着面12的边缘到所述抛光垫的中心X的直线距离为第二直线距离R2时，所述第一直线距离R1与所述第二直线距离R2之比可以为约0.01：1至约0.3：1，例如，约0.02：1至约0.25：1，例如，约0.03：1至约0.2：1，例如，约0.04：1至约0.15：1。所述阴刻部111位于所述平板附着面12的边缘区域EA，从而与位于所述中心区域CA的情况相比，有利于提升安装拆卸的准确性，最小化结构的不均匀对抛光性能造成的不良影响。
图4概略性地示出针对一实施例的所述抛光垫110对应于所述图3的A-A'的厚度方向剖视图。在图4中，省略了贯通所述阴刻部111内部的可视化区域。
参照图4，所述抛光垫110包括具有所述抛光面11的抛光层10和包括所述平板附着面12的缓冲层20，并且所述抛光面11可以包括深度d1小于所述抛光层10的厚度D4的至少一个凹槽112。这时，所述阴刻部的深度D2可以与所述抛光层的厚度D4，所述凹槽的深度d1以及所述抛光垫的厚度D1满足以下第3式的相关关系。
第3式：
在所述抛光系统中，所述凹槽112作为适当地确保施加到所述抛光面11上的抛光浆料等的流动性的结构，被切削加工为具有比所述抛光层的厚度D4小的深度d1。所述抛光垫的抛光面11随抛光工艺的持续进行被切削并磨损，从而所述凹槽的深度d1随通过所述抛光系统的抛光工艺的持续进行而逐渐变小。当所述阴刻部的深度D2等于或者大于所述第3式的上限时，在所述抛光面11被切削并磨损而达到所述抛光垫110的最大寿命前，所述阴刻部111的不均匀结构通过所述抛光面11对所述半导体基板的被抛光面造成影响，从而可能导致抛光均匀度降低的问题发生。另外，当所述阴刻部的深度D2等于或者小于所述第3式的下限时，无法以抵抗所述抛光垫110、所述平板120以及所述半导体基板之间的剪切应力的程度确保所述抛光垫110的阴刻部111和所述平板120的阳刻部121的互补结合结构的结构钢性，因此存在所述抛光垫110的位置变更以及在抛光均匀度降低等方面测得的结果不理想的隐患。
可以通过使所述凹槽112和所述阴刻部111的结构大小满足所述第3式的相关关系来在所述阴刻部111和所述阳刻部121的互补结合结构的机械结合准确性和通过所述抛光面11的抛光对象的抛光结果方面均获得优异的效果。更具体而言，所述抛光垫110在用于抛光工艺时在规定压力的加压环境下抛光抛光对象，根据需要，在施加抛光液或者抛光浆料等的湿润环境下使用以促进化学抛光作用。这时，所述凹槽112和所述阴刻部111的结构大小满足所述第3式的相关关系，从而通过所述抛光面11传递到抛光对象的弹力和刚性可以满足适当水平，与此同时，能够通过防止所述抛光液或者抛光浆料的渗透来提升长期耐久性。
所述抛光系统200还可以包括根据抛光浆料等的需要在所述抛光面11上施加流体的流体注入单元。抛光浆料可以通过所述流体注入单元施加到所述抛光面11上。例如，所述抛光垫110在所述抛光面11包括至少一个所述凹槽112，通过所述流体注入单元注入的抛光浆料的流速可以为约10ml/min至约1000ml/min，例如，约10ml/min至约800ml/min，例如，约50cm3/min至约500cm3/min。可以通过以上述流速将所述抛光浆料通过所述流体注入单元施加到具备所述凹槽112的抛光面11上来确保通过所述凹槽112的适当水平的流动性。例如，如果通过所述凹槽112的所述抛光浆料的流动性过慢，则所述抛光浆料在所述凹槽112中滞留的时间相应地变长，从而可能对需根据所述凹槽112的深度和所述阴刻部111的深度的有机联系，以适当水平确保的抛光均匀度造成不利影响。即通过以上述范围的流速通过所述流体注入单元注入所述抛光浆料可以更加有利于确保，使得所述阴刻部111和所述凹槽112满足上述第3式的相关关系从而获得的所述抛光系统的技术优点。
所述抛光系统200还可以包括在约2psi至约7psi的范围内调节所述抛光垫110对所述平板120的加压荷重的加压单元。所述加压单元可以是以所述范围的荷重对所述抛光垫110的抛光面11加压抛光对象的单元，或者在抛光工艺开始前，加压所述抛光垫110，使其贴紧所述平板120的单元。所述加压荷重可以根据工艺目的在上述范围内适当调节。可以通过在所述范围内调节加压荷重来在通过所述抛光系统200进行抛光时，最小化所述阴刻部111导致的抛光性能的不均匀性。
在所述抛光系统200中，所述抛光垫110所具备的特征中可以包括后面将要说明的有关抛光垫的结构、组成等所有特征。即应用于所述抛光系统200的抛光垫110作为具有由后面将要说明的具有规定层叠结构和/或规定化学组成的预备组合物形成的抛光层等的特征的抛光垫，可以保持最适合所述抛光系统200的特征。
在另一实施例中，提供一种抛光垫，包括：抛光面和作为所述抛光面的相反面的平板附着面；所述平板附着面包括至少一个阴刻部，所述阴刻部与通过所述平板附着面安装的平板上的阳刻部具有互补结合结构。
所述阴刻部和其结构特征相关事项均如上对所述抛光系统的说明所述。即参照图1、图2以及图3对所述抛光系统200进行说明的内容中，所述抛光垫110的特征均应被解释为包括在本实施例的所述抛光垫的特征中。
参照图1和图3，一实施例的所述抛光垫110的平板附着面12包括至少两个阴刻部111，对于至少两个所述阴刻部111中的任意第一阴刻部101和第二阴刻部102，当将从各自的中心到所述平板附着面12上所述抛光垫110的中心X的直线分别称为第一直线L1和第二直线L2时，所述第一直线L1和所述第二直线L2形成的内角θ可以满足以下第1式。
第1式：
-1<cosθ<1
所述阴刻部111的“中心”是指二等分所述阴刻部111的平面形状的中心线上的中点。例如，如图1和图3所示，当所述阴刻部111的平面形状为对称的扇形形状时，扇形的顶点可以为所述阴刻部111的中心。
所述平板附着面12上所述抛光垫110的“中心”是指从所述抛光垫110的重心到所述平板附着面12的垂直线与所述平板附着面12的交点。
所述第一直线L1和所述第二直线L2形成的“内角”是指以所述平板附着面12上的所述抛光垫110的中心为基准，两条直线所形成的两个角度中相对较小的角度。
例如，如图1所示，当所述抛光垫110在所述平板附着面12上包括3个阴刻部111时，在对其中任意两个阴刻部101、102取到达所述平板附着面12上的所述抛光垫110的中心的直线L1、L2时，这两条直线所形成的内角θ可以满足所述第1式的值。即在3个所述阴刻部111中的任意两个阴刻部101、102的情况下，对其的两条直线L1、L2所形成的内角θ不会是180°。通常，当将抛光垫附着于平板时，以如下方式进行附着：首先，通过剥离预先设置在所述抛光垫的平板附着面上的离型膜的一部分来将其附着于平板的相应位置处，然后通过剥离离型膜的剩余部分来将与进行剥离的部分相应的平板附着面附着于平板，这时对于至少两个以上的阴刻部111，在任意两个阴刻部位于相互对称的位置处，即两条直线L1、L2所形成的内角满足180°的位置处的情况下，可能发生将第一个阴刻部首先附着于平板后，难以准确地附着第二个阴刻部的位置的问题。即可以通过以所述第一直线L1和所述第二直线L2所形成的内角满足所述第1式的条件的方式设置多个阴刻部来提升与所述平板上多个阳刻部分别对应地附着的方面的准确性。
参照图2，一实施例的所述抛光垫110包括具有所述抛光面11的抛光层10和包括所述平板附着面12的缓冲层20，所述阴刻部的深度D2可以与所述缓冲层的厚度D3和所述抛光垫的厚度D1满足以下第2式的相关关系。
第2式：
D3<D2<D1。
如果所述阴刻部的深度D2过小，则因在所述抛光垫110、所述平板120以及所述半导体基板之间产生的剪切应力而发生结构变形，从而可能导致设置在所述平板120上的所述抛光垫110的位置变更并且可能在抛光均匀度改善方面造成不良的影响。在另一方面，如果所述阴刻部的深度D2小于或者等于所述缓冲层的厚度D3，则在所述抛光垫110、所述平板120以及所述半导体基板之间产生的剪切应力导致的结构变形程度与所述缓冲层20结构的支撑力之比变大，从而可能导致设置在所述平板120上的所述抛光垫110的位置变更并且可能在抛光均匀度改善方面造成不良的影响。相反，当所述阴刻部的深度D2过深，从而在厚度方向上贯通所述抛光垫110时，所述平板的阳刻部121暴露到外部，并且可能导致所述半导体基板的被抛光面的缺陷(Defect)发生以及抛光均匀度降低。在另一方面，如果所述阴刻部的深度D2等同于所述抛光垫的厚度D1，则所述平板的阳刻部121暴露到外部，并且可能导致所述半导体基板的被抛光面的缺陷发生以及抛光均匀度降低。
参照图3，在所述抛光垫110中，所述平板附着面12包括中心区域(Central Area，CA)和边缘区域(Edge Area，EA)，所述边缘区域EA是从所述平板附着面12的边缘向所述抛光垫的中心X的直线距离为第一直线距离R1的区域，所述阴刻部111可以位于所述边缘区域EA。这时，当从所述平板附着面12的边缘到所述抛光垫的中心X的直线距离为第二直线距离R2时，所述第一直线距离R1与所述第二直线距离R2之比可以为约0.01：1至约0.3：1，例如，约0.02：1至约0.25：1，例如，约0.03：1至约0.2：1，例如，约0.04：1至约0.15：1。所述阴刻部111位于所述平板附着面12的边缘区域EA，从而与位于所述中心区域CA的情况相比，有利于提升安装拆卸的准确性，最小化结构的不均匀对抛光性能造成的不良影响。
图4概略性地示出针对一实施例的所述抛光垫110对应于所述图3的A-A'的厚度方向剖视图。在图4中，省略了贯通所述阴刻部111内部的可视化区域。
参照图4，所述抛光垫110包括具有所述抛光面11的抛光层10和包括所述平板附着面12的缓冲层20，并且所述抛光面11可以包括深度d1小于所述抛光层10的厚度D4的至少一个凹槽112。这时，所述阴刻部的深度D2可以与所述抛光层的厚度D4，所述凹槽的深度d1以及所述抛光垫的厚度D1满足以下第3式的相关关系。
第3式：
所述凹槽112作为适当地确保施加到所述抛光面11上的抛光浆料等的流动性的结构，被切削加工为具有比所述抛光层的厚度D4小的深度d1。所述抛光垫的抛光面11随抛光工艺的持续进行被切削并磨损，从而所述凹槽的深度d1随抛光工艺的持续进行而逐渐变小。当所述阴刻部的深度D2等于或者大于所述第3式的上限时，在所述抛光面11被切削并磨损而达到所述抛光垫110的最大寿命前，所述阴刻部111的不均匀结构通过所述抛光面11对所述半导体基板的被抛光面造成影响，从而可能导致抛光均匀度降低的问题发生。另外，当所述阴刻部的深度D2等于或者小于所述第3式的下限时，无法以抵抗所述抛光垫110、所述平板120以及所述半导体基板之间的剪切应力的程度确保所述抛光垫110的阴刻部111和所述平板120的阳刻部121的互补结合结构的结构钢性，因此存在所述抛光垫110的位置变更以及在抛光均匀度降低等方面测得的结果不理想的隐患。
可以通过使所述凹槽112和所述阴刻部111的结构大小满足所述第3式的相关关系来在所述阴刻部111和所述阳刻部121的互补结合结构的机械结合准确性和通过所述抛光面11的抛光对象的抛光结果方面均获得优异的效果。更具体而言，所述抛光垫110在用于抛光工艺时在规定压力的加压环境下抛光抛光对象，根据需要，在施加抛光液或者抛光浆料等的湿润环境下使用以促进化学抛光作用。这时，所述凹槽112和所述阴刻部111的结构大小满足所述第3式的相关关系，从而通过所述抛光面11传递到抛光对象的弹力和刚性可以满足适当水平，与此同时，能够通过防止所述抛光液或者抛光浆料的渗透来提升长期耐久性。
参照图2，所述抛光垫110包括所述抛光层10和所述缓冲层20，并且可以包括用于附着所述抛光层10和所述缓冲层20的第一粘合层30。所述阴刻部111可以通过所述抛光层10、所述第一粘合层30以及所述缓冲层20形成。所述抛光垫110中各层的结构和组成等为决定各层的硬度、延伸率、抗拉强度等物性的主要因素之一，并且与通过各层形成的所述阴刻部111相关联，从而可以成为决定通过所述抛光面11传递到抛光对象的最终抛光性能的因素。
所述抛光层10对抛光对象提供所述抛光面11，并且作为向所述抛光对象提供适当弹力和物理机械刚性，从而发挥能够均匀地抛光抛光对象表面的功能的层，可以视为用于发挥所述抛光垫110主要功能的结构。
这时，所述抛光层10的材质和结构等可以与所述阴刻部111相关联，成为决定对抛光对象的最终影响力的主要因素。所述抛光层的材质和结构等可以根据抛光对象的种类而不同，可以将由用于最小化诸如所述阴刻部111等结构不均匀因素通过所述抛光面11传递到抛光对象的不利影响的最佳材质和结构设计视为是重要的。
在一实施例中，所述抛光层10可以包含含氨基甲酸乙酯类预聚物的预备组合物的固化物。在一实施例中，所述预备组合物还可以包含固化剂与发泡剂。所述“预聚物(prepolymer)”是指在制备固化物时，为了便于成型而在中间阶段中断聚合度的具有比较低的分子量的高分子。所述预聚物自身可以经过加热和/或加压等附加的固化工艺最终成型为固化物，或者与其他聚合性化合物，例如，不同种类的单体或者不同种类的预聚物等附加化合物混合并且反应来最终成型为固化物。
在一实施例中，可以通过使异氰酸酯化合物与多元醇化合物反应来制备所述氨基甲酸乙酯类预聚物。
制备所述氨基甲酸乙酯类预聚物时使用的所述异氰酸酯化合物可以为选自由芳香族二异氰酸酯、脂肪族二异氰酸酯、脂环族二异氰酸酯以及它们的组合组成的组中的一种。例如，所述异氰酸酯化合物可以包含芳香族二异氰酸酯。例如，所述异氰酸酯化合物可包含芳香族二异氰酸酯和脂环族二异氰酸酯。
所述异氰酸酯化合物，例如，可以包含选自由2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-toluenediisocyanate，2,4-TDI)、2,6-甲苯二异氰酸酯(2,6-toluenediisocyanate，2,6-TDI)、萘-1,5-二异氰酸酯(naphthalene-1,5-diisocyanate)、对苯二异氰酸酯(p-phenylenediisocyanate)、二甲基联苯二异氰酸酯(tolidinediisocyanate)、4,4’-二苯甲烷二异氰酸酯(4,4’-diphenylmethanediisocyanate)、六亚甲基二异氰酸酯(hexamethylenediisocyanate)、二环己基甲烷二异氰酸酯(dicyclohexylmethanediisocyanate)、4,4’-二环己基甲烷二异氰酸酯(4,4’-dicyclohexylmethanediisocyanate，H12MDI)、异佛尔酮二异氰酸酯(isophoronediisocyanate)以及它们的组合组成的组中的一种。
所述“多元醇(polyol)”是指每个分子至少含有两个以上羟基(-OH)的化合物。在一实施例中，所述多元醇化合物可以包含含有2个羟基的二元醇化合物，即，二醇(diol)或者乙二醇(glycol)；或具有三个羟基的三元醇化合物，即，三醇(triol)化合物。
所述多元醇化合物，例如，可以包含选自由聚醚类多元醇(polyether polyol)、聚酯类多元醇(polyester polyol)、聚碳酸酯类多元醇(polycarbonate polyol)、丙烯酸类多元醇(acryl polyol)以及它们的组合组成的组中的一种。
所述多元醇化合物，例如，可以包含选自由聚四亚甲基醚二醇(PTMG)、聚丙烯醚二醇、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、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、二乙二醇(DEG)、二丙二醇(DPG)、三丙二醇、聚丙烯乙二醇、聚丙烯三醇以及它们的组合组成的组中的一种。
所述多元醇化合物的重均分子量(Mw)可以为约100g/mol至约3000g/mol，例如，可以为约100g/mol至约2000g/mol，例如，可以为约100g/mol至约1800g/mol。
在一实施例中，所述多元醇化合物可以包含重均分子量(Mw)为约100g/mol以上且小于约300g/mol的低分子量多元醇以及重均分子量(Mw)为约300g/mol以上且为约1800g/mol以下的高分子量多元醇。所述高分子量多元醇的重均分子量(Mw)例如，可以为约500g/mol以上且约1800g/mol以下，例如，可以为约700g/mol以上且约1800g/mol以下。在这种情况下，所述多元醇化合物可以在所述氨基甲酸乙酯类预聚物中形成适当的交联结构，包含所述氨基甲酸乙酯类预聚物的预备组合物在规定的工艺条件下固化而形成的抛光层可以更有利于实现所述效果。
所述氨基甲酸乙酯类预聚物的重均分子量(Mw)可以为约500g/mol至约3000g/mol，例如，约600g/mol至约2000g/mol，例如，约800g/mol至约1000g/mol。在所述氨基甲酸乙酯类预聚物具有与所述重均分子量(Mw)相应的聚合度的情况下，所述预备组合物在规定的工艺条件下固化而形成的所述抛光层可以更有利于实现所述效果。
在一实施例中，用于制备所述氨基甲酸乙酯类预聚物的所述异氰酸酯化合物可以包含芳香族二异氰酸酯化合物。所述芳香族二异氰酸酯化合物例如可以包含2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-TDI)，例如可以包含2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-TDI)与2,6-甲苯二异氰酸酯(2,6-TDI)。另外，用于制备所述氨基甲酸乙酯类预聚物的所述多元醇化合物例如可以包含聚四亚甲基醚二醇(PTMG)与二乙二醇(DEG)。
在另一实施例中，用于制备所述氨基甲酸乙酯类预聚物的所述异氰酸酯化合物可以包含芳香族二异氰酸酯化合物与脂环族二异氰酸酯化合物。例如，所述芳香族二异氰酸酯化合物例如可以包含2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-TDI)，例如可以包含2,4-甲苯二异氰酸酯(2,4-TDI)与2,6-甲苯二异氰酸酯(2,6-TDI)。所述脂环族二异氰酸酯化合物例如可以包含4,4'-双环己基甲烷二异氰酸酯(H12MDI)。另外，用于制备所述氨基甲酸乙酯类预聚物的多元醇化合物例如可以包含聚四亚甲基醚二醇(PTMG)与二乙二醇(DEG)。
相对于所述异氰酸酯化合物总量100重量份，所述聚四亚甲基醚二醇(PTMG)的含量可以为约100重量份至约150重量份，例如，约105重量份至约140重量份，例如，110重量份至约140重量份，例如，约120重量份至约140重量份。
相对于所述异氰酸酯化合物总量100重量份，所述二乙二醇(DEG)的含量可以为约1重量份至约20重量份，例如，约1重量份至约15重量份。
在所述异氰酸酯化合物包含所述芳香族二异氰酸酯化合物，所述芳香族二异氰酸酯化合物包含2,4-TDI和2,6-TDI的情况下，所述2,6-TDI的含量相对于所述2,4-TDI 100重量份可以为约1重量份至约40重量份，例如，约1重量份至约30重量份，例如，约3重量份至约28重量份，例如，约1重量份至约10重量份，例如，约20重量份至约30重量份。
在所述异氰酸酯化合物包含所述芳香族二异氰酸酯化合物和所述脂环族二异氰酸酯化合物的情况下，所述脂环族二异氰酸酯化合物的含量相对于整个所述芳香族二异氰酸酯化合物100重量份，可以为约5重量份至约30重量份，例如可以为约10重量份至约25重量份。
在所述预备组合物满足所述组成特性的情况下，通过固化所述预备组合物来制备的所述抛光层可以确保适当的物理/机械性质，并且能够在有效防止所述阴刻部导致的不利影响通过所述抛光层的抛光面传递到抛光对象的同时，基于所述抛光面自身的物性实现优异的抛光性能。
所述预备组合物的异氰酸酯基含量(NCO％)可以为约5重量％至约11重量％，例如，约5重量％至约10重量％，例如，约5重量％至约8重量％，例如，约8重量％至约10重量％，例如，可以为约8.5重量％至约10重量％。所述“异氰酸酯基含量”是指，在所述预备组合物的总重量中，未进行氨基甲酸乙酯化反应，而是作为自由反应基存在的异氰酸酯基(-NCO)的重量百分比。所述预备组合物的异氰酸酯基含量(NCO％)，可以通过综合调节用于制备所述氨基甲酸乙酯类预聚物的单体的种类与含量，所述氨基甲酸乙酯类预聚物的制备工艺的温度和压力等工艺条件，以及制备所述氨基甲酸乙酯类预聚物时使用的添加剂的种类等来设计。在所述异氰酸酯基含量满足所述范围的情况下，可以通过固化所述预备组合物来确保所述抛光层适当的物性，并且能够有效防止所述阴刻部导致的不利影响通过所述抛光层的抛光面传递到抛光对象。
在一实施例中，所述预备组合物还可以包含固化剂和发泡剂。所述固化剂为用于与所述氨基甲酸乙酯类预聚物产生化学反应以形成所述抛光层10内的最终固化结构体的化合物，例如，可以包含胺化合物或者醇化合物。具体地，所述固化剂可以包含选自由芳香族胺、脂肪族胺、芳香族醇、脂肪族醇以及它们的组合组成的组中的一种。
例如，所述固化剂可以包含选自由4,4’-亚甲基双(2-氯苯胺)(4-4’-methylenebis(2-chloroaniline)，MOCA)、二乙基甲苯二胺(diethyltoluenediamine，DETDA)、二氨基二苯基甲烷(diaminodiphenylmethane)、二甲硫基甲苯二胺(dimethylthio-toluene diamine，DMTDA)、丙二醇双对氨基苯甲酸酯(propanediol bis p-aminobenzoate)、亚甲基双-邻氨基苯甲酸甲酯(Methylene bis-methylanthranilate)、二氨基二苯砜(diaminodiphenylsulfone)、间苯二甲胺(m-xylylenediamine)、异佛尔酮二胺(isophoronediamine)、乙二胺(ethylenediamine)、二亚乙基三胺(diethylenetriamine)、三亚乙基四胺(triethylenetetramine)、聚丙二胺(polypropylenediamine)、聚丙三胺(polypropylenetriamine)、双(4-氨基-3-氯苯基)甲烷(bis(4-amino-3-chlorophenyl)methane)以及它们的组合组成的组中的一种。
相对于所述预备组合物整体重量100重量份，所述固化剂的含量可以为约18重量份至约27重量份，例如，约19重量份至约26重量份，例如，约20重量份至约26重量份。在所述固化剂的含量满足所述范围的情况下，可以更有利于实现所期望的所述抛光垫的性能。
所述预备组合物中的异氰酸酯基(-NCO)和所述固化剂中的反应基团的摩尔比(NCO：反应基团)可以为约1：0.80至约1：1.20，例如，约1：0.90至约1：1.10，例如，约1：0.90至约1：1.00，例如，约1：0.90以上且小于约1：1.00。所述反应基团根据所述固化剂的种类而不同，例如，可以为氨基(-NH2)或者羟基(-OH)。在所述预备组合物中的异氰酸酯基和所述固化剂中的反应基团的摩尔比满足上述范围的情况下，可以通过所述预备组合物中的氨基甲酸乙酯类预聚物和所述固化剂的化学反应来形成合适的交联结构，其结果，能够在有效防止所述阴刻部导致的不利影响通过所述抛光层的抛光面传递到抛光对象的同时，基于所述抛光面自身的物性实现优异的抛光性能。
所述发泡剂为用于形成所述抛光层中的气孔结构的成分，可以包含选自由固体发泡剂、气体发泡剂、液体发泡剂以及它们的组合组成的组中的一种。在一实施例中，所述发泡剂可以包含固体发泡剂、气体发泡剂或者可以包含它们的组合。
所述固体发泡剂的平均粒径可以为约5μm至约200μm，例如，约20μm至约50μm，例如，约21μm至约50μm，例如，约21μm至约40μm。在所述固体发泡剂为下述的热膨胀的(expanded)粒子时，所述固体发泡剂的平均粒径指热膨胀的粒子本身的平均粒径，在所述固体发泡剂为后面将要说明的未膨胀的(unexpanded)粒子时，所述固体发泡剂的平均粒径指受到热或者压力而膨胀后的粒子的平均粒径。
所述固体发泡剂可以包含膨胀性粒子。所述膨胀性粒子作为具有可以通过热或者压力而膨胀的特性的粒子，其最终在抛光层中的大小取决于在制备所述抛光层的过程中施加的热或者压力等。所述膨胀性粒子可以包含热膨胀的粒子、未膨胀的粒子或它们的组合。所述热膨胀的粒子作为通过热而预先膨胀的粒子，指在通过制备所述抛光层的过程中施加的热或者压力所造成的大小变化小或者几乎没有变化的粒子。所述未膨胀的粒子作为没有预先膨胀的粒子，指在通过制备所述抛光层的过程中被施加热或者压力而膨胀且最终大小被确定的粒子。
所述膨胀性粒子可以包含：树脂材质的外皮；以及存在于被所述外皮包围的内部的膨胀诱发成分。
例如，所述外皮可以包含热塑性树脂，所述热塑性树脂可以为选自由偏二氯乙烯类共聚物、丙烯腈类共聚物、甲基丙烯腈类共聚物以及丙烯酸类共聚物组成的组中的一种以上。
所述膨胀诱发成分可以包含选自由碳化氢化合物、氟氯化合物、四烷基硅烷化合物以及它们的组合组成的组中的一种。
具体地，所述碳化氢化合物可以包含选自由乙烷(ethane)、乙烯(ethylene)、丙烷(propane)、丙烯(propene)、正丁烷(n-butane)、异丁烷(isobutene)、正丁烯(n-butene)、异丁烯(isobutene)、正戊烷(n-pentane)、异戊烷(isopentane)、新戊烷(neopentane)、正己烷(n-hexane)、庚烷(heptane)、石油醚(petroleumether)以及它们的组合组成的组中的一种。
所述氟氯化合物可以包含选自由三氯氟甲烷(trichlorofluoromethane，CCl3F)、二氯二氟甲烷(dichlorodifluoromethane，CCl2F2)、氯三氟甲烷(chlorotrifluoromethane，CClF3)、二氯四氟乙烷(dichlorotetrafluoroethane，CClF2-CClF2)以及它们的组合组成的组中的一种。
所述四烷基硅烷化合物可以包含选自由四甲基硅烷(tetramethylsilane)、三甲基乙基硅烷(trimethylethylsilane)、三甲基异丙基硅烷(trimethylisopropylsilane)、三甲基正丙基硅烷(trimethyl-n-propylsilane)以及它们的组合组成的组中的一种。
所述固体发泡剂可以选择性地包含无机成分处理粒子。例如，所述固体发泡剂可以包含经无机成分处理的膨胀性粒子。在一实施例中，所述固体发泡剂可以包含经二氧化硅(SiO2)粒子处理的膨胀性粒子。所述固体发泡剂的无机成分处理可以防止多个粒子间的聚集。所述经无机成分处理的固体发泡剂的发泡剂表面的化学、电学和/或物理特性可以不同于未经无机成分处理的固体发泡剂。
以所述氨基甲酸乙酯类预聚物100重量份为基准，所述固体发泡剂的含量可以为约0.5重量份至约10重量份，例如，约1重量份至约3重量份，例如，约1.3重量份至约2.7重量份，例如，约1.3重量份至约2.6重量份。
可以根据所期望的所述抛光层的气孔结构与物性来设计所述固体发泡剂的种类与含量。
所述气体发泡剂可以包含惰性气体。可以在所述氨基甲酸乙酯类预聚物与所述固化剂反应的过程中加入所述气体发泡剂以用作气孔形成要素。
所述惰性气体的种类没有特别的限制，只要是不参与所述氨基甲酸乙酯类预聚物与所述固化剂之间的反应的气体即可。例如，所述惰性气体可以包含选自由氮气(N2)、氩气(Ar)、氦气(He)以及它们的组合组成的组中的一种。具体地，所述惰性气体可以包含氮气(N2)或者氩气(Ar)。
可以根据所述抛光层的所期望气孔结构与物性来设计所述气体发泡剂的种类与含量。
在一实施例中，所述发泡剂可以包含固体发泡剂。例如，所述发泡剂可以仅由固体发泡剂形成。
所述固体发泡剂可以包含膨胀性粒子，所述膨胀性粒子可以包含热膨胀的粒子。例如，所述固体发泡剂可以仅由热膨胀的粒子组成。在不包含所述未膨胀的粒子而是仅由热膨胀的粒子组成的情况下，虽然气孔结构的可变性会下降，但是可预测性会上升，因此有利于在所述抛光层的所有区域实现均匀的气孔特性。
在一实施例中，所述热膨胀的粒子可以为具有约5μm至约200μm的平均粒径的粒子。所述热膨胀的粒子的平均粒径可以为约5μm至约100μm，例如，约10μm至约80μm，例如，约20μm至约70μm，例如，约20μm至约50μm，例如，约30μm至约70μm，例如，约25μm至45μm，例如，约40μm至约70μm，例如，约40μm至约60μm。将所述平均粒径定义为所述热膨胀的粒子的D50。
在一实施例中，所述热膨胀的粒子的密度可以为约30kg/m3至约80kg/m3，例如，约35kg/m3至约80kg/m3，例如，约35kg/m3至约75kg/m3，例如，约38kg/m3至约72kg/m3，例如，约40kg/m3至约75kg/m3，例如，约40kg/m3至约72kg/m3。
在一实施例中，所述发泡剂可以包含气体发泡剂。例如，所述发泡剂可以包含固体发泡剂与气体发泡剂。与所述固体发泡剂有关的事项如上所述。
所述气体发泡剂可以包含氮气。
可以在所述氨基甲酸乙酯类预聚物、所述固体发泡剂以及所述固化剂混合的过程中使用规定的注入线来注入所述气体发泡剂。所述气体发泡剂的注入速度可以为约0.8L/min至约2.0L/min，例如，约0.8L/min至约1.8L/min，例如，约0.8L/min至约1.7L/min，例如，约1.0L/min至约2.0L/min，例如，约1.0L/min至约1.8L/min，例如，约1.0L/min至约1.7L/min。
用于制备所述抛光层的组合物还可以包含如表面活性剂、反应速度调节剂等的其他添加剂。所述“表面活性剂”、“反应速度调节剂”等名称是基于相应物质的主要作用来任意命名的，并且每个相应的物质发挥的功能不限于所述物质的名称。
所述表面活性剂没有特别的限制，只要是发挥防止气孔聚集或者重叠等现象的作用的物质即可。例如，所述表面活性剂可以包含硅类表面活性剂。
以所述氨基甲酸乙酯类预聚物100重量份为基准，可以以约0.2重量份至约2重量份的含量使用所述表面活性剂。具体地，相对于所述氨基甲酸乙酯类预聚物100重量份，所述表面活性剂的含量可以为约0.2重量份至约1.9重量份，例如，约0.2重量份至约1.8重量份，例如，约0.2重量份至约1.7重量份，例如，约0.2重量份至约1.6重量份，例如，约0.2重量份至约1.5重量份，例如，约0.5重量份至1.5重量份。在表面活性剂的含量在所述范围内的情况下，气体发泡剂导致的气孔可以稳定地形成并维持在模具内。
所述反应速度调节剂作为发挥促进或者延迟反应的作用的调节剂，可以根据目的来使用反应促进剂、反应延迟剂或者两者都使用。所述反应速度调节剂可以包含反应促进剂。例如，所述反应促进剂可以为选自由叔胺类化合物和有机金属类化合物组成的组中的一种以上的反应促进剂。
具体地，所述反应速度调节剂可以包含选自由三亚乙基二胺、二甲基乙醇胺、四甲基丁二胺、2-甲基-三亚乙基二胺、二甲基环己胺、三乙基胺、三异丙醇胺，1,4-二氮杂双环(2,2,2)辛烷、双(2-甲基氨基乙基)醚、三甲基氨基乙基乙醇胺、N,N,N,N,N”-五甲基二亚乙基三胺、二甲氨基乙胺、二甲氨基丙胺、苄基二甲胺、N-乙基吗啉、N,N-二甲氨基乙基吗啉、N,N-二甲基环己胺、2-甲基-2-氮杂降莰烷、二月桂酸二丁基锡、辛酸亚锡、二乙酸二丁基锡、二乙酸二辛基锡，马来酸二丁基锡、二丁基二异辛酸锡以及二硫醇二丁基锡组成的组中的一种以上。具体地，所述反应速度调节剂可以包含选自由苄基二甲胺、N,N-二甲基环己胺以及三乙基胺组成的组中的一种以上。
基于所述氨基甲酸乙酯类预聚物100重量份，所述反应速率调节剂的用量可以为约0.05重量份至约2重量份。具体地，基于所述氨基甲酸乙酯类预聚物100重量份，所述反应速率调节剂的用量可以为约0.05重量份至约1.8重量份，例如，约0.05重量份至约1.7重量份，例如，约0.05重量份至约1.6重量份，例如，约0.1重量份至约1.5重量份，例如，约0.1重量份至约0.3重量份，例如，约0.2重量份至约1.8重量份，例如，约0.2重量份至约1.7重量份，例如，约0.2重量份至约1.6重量份，例如，约0.2重量份至约1.5重量份，例如，约0.5重量份至约1重量份。在上述的含量范围内使用所述反应速率调节剂时，可以适当地调节预备组合物的固化反应速度，从而可以形成具有期望的大小的气孔以及硬度的抛光层。
所述抛光层10包括源自适当选择的化合物的预备组合物的固化物，从而即使有诸如所述阴刻部111的背面的结构不均匀因素，也能够通过抛光面在整体面积上实现均匀的抛光性能，其结果，在抛光对象的抛光结果中，呈现优异的抛光平坦度和抛光率，并且能够呈现出最小化表面缺陷的发生的效果。另外，即使有所述阴刻部111等局部水分渗透因素，由于基于所述抛光层10本身的材质和结构的防湿功能极大化，因此能够实现即使在施加抛光浆料或者抛光液等的湿润环境下长时间进行抛光工艺的过程中，也无需进行替换的长期耐久性。
参照图4，所述抛光面11还可以包括深度被加工成小于所述抛光层10的厚度的槽或者凹槽112。所述抛光面11可以包括多个凹槽112。在一实施例中，所述抛光垫110的平面结构实质上可以为圆形，多个所述凹槽112可以为从所述抛光层10平面的中心向末端以规定间隔间隔设置的同心圆结构。在另一实施例中，多个所述凹槽112可以为从所述抛光层10平面的中心向末端连续形成的放射形结构。在又另一实施例中，多个所述凹槽112可以同时包括同心圆形状和放射形形状。所述凹槽112能够执行调节在利用所述抛光垫110的抛光工艺中，供给到所述抛光面11上的抛光液或者抛光浆料的流动性，或者通过调节所述抛光面11与抛光对象的被抛光面的直接接触面积的大小来调节物理抛光性能的功能。
在一实施例中，所述抛光层的厚度可以为约0.8mm至约5.0mm，例如，约1.0mm至约4.0mm，例如，约1.0mm至3.0mm，例如，约1.5mm至约3.0mm，例如，约1.7mm至约2.7mm，例如，约2.0mm至约3.5mm。
参照图4，在一实施例中，关于多个所述凹槽112，各凹槽的深度d1可以为约100μm至约1500μm。例如，各凹槽的深度d1可以为约200μm至约1400μm，例如，约300μm至约1300μm，例如，约400μm至约1200μm，例如，约500μm至约1200μm。
参照图4，在多个所述凹槽112中，各凹槽的宽度w1可以为约100μm至约1000μm。例如，各凹槽的宽度w1可以为约200μm至约700μm，例如，约300μm至约700μm，例如，约400μm至约600μm。
参照图4，在多个所述凹槽112包括同心圆凹槽的情况下，相邻两凹槽之间的间距(pitch)p1可以为约2mm至约70mm。例如，各凹槽的间距p1可以为约2mm至约60mm，例如，约2mm至约50mm，例如，约2mm至约10mm。
在所述抛光面11上多个凹槽112的结构满足上述范围内的深度d1、宽度w1以及间距p1的情况下，可以更加有利于在通过确保抛光浆料或者抛光液的流动性来实现优异的化学抛光作用的同时，防止作为所述平板附着面12上结构不均匀因素的所述阴刻部111通过所述抛光面11传递的机械性质等对抛光性能产生不利影响。
所述抛光层10可以是包括多个气孔的多孔结构。多个所述气孔的平均大小可以为约5μm至约50μm，例如，约5μm至约40μm，例如，约10μm至约40μm，例如，约10μm至约35μm，但不限于此。多个所述气孔可以显示为一部分从所述抛光层的抛光面暴露于外部并与所述凹槽112有区别的微细凹陷部(未图示)，其在所述抛光垫的使用过程中，与所述凹槽112一同决定抛光液或者抛光浆料的流动性和滞留空间，从而能够作为抛光性能的调节因素发挥作用。
所述抛光面11可以通过与所述凹槽112有区别的所述微细凹陷部具有规定的表面粗糙度。在一实施例中，所述抛光面11的表面粗糙度Ra可以为约1μm至约20μm。例如，所述抛光面11的表面粗糙度Ra可以为约2μm至约18μm，例如，约3μm至约16μm，例如，约4μm至约14μm。
参照图4，一实施例的所述抛光垫110可以在所述抛光层10的一表面上包括缓冲层20。所述缓冲层20能够在支撑所述抛光层10的同时发挥在抛光工艺过程中缓解传递到被抛光面的外部压力或者外部冲击的缓冲(buffer)作用。由此能够有助于在应用所述抛光垫110的抛光工艺中，防止抛光对象损伤以及发生缺陷。
所述缓冲层20可以包括无纺布或者绒面革(Suede)，但不限于此。
在一实施例中，所述缓冲层20可以包括无纺布。所述“无纺布”是指未织造纤维的三维网状结构体。具体而言，所述缓冲层20可以包括无纺布和含浸在所述无纺布中的树脂。
所述无纺布，例如，可以是包含选自由聚酯纤维、聚酰胺纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维以及它们的组合组成的组中的一种的纤维的无纺布。
含浸在所述无纺布中的树脂，例如，可以包含选自由聚氨酯树脂、聚丁二烯树脂、苯乙烯-丁二烯共聚物树脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂、丙烯腈-丁二烯共聚物树脂、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物树脂、硅橡胶树脂、聚酯类弹性体树脂、聚酰胺类弹性体树脂以及它们的组合组成的组中的一种。
在一实施例中，所述缓冲层20可以包括包含聚酯纤维的纤维的无纺布，其中，包含聚氨酯树脂的树脂含浸在所述聚酯纤维中。在这种情况下，可以有利于从所述平板附着面12以规定深度制造所述阴刻部111的过程中，形成内表面光滑的所述阴刻部111。
在一实施例中，所述缓冲层20的厚度可以为约0.5mm至约2.5mm，例如，约0.8mm至约2.5mm，例如，约1.0mm至约2.5mm，例如，约1.0mm至约2.0mm，例如，约1.2mm至约1.8mm。
参照图4，一实施例的所述抛光垫110可以包括用于附着所述抛光层10和所述缓冲层20的第一粘合层30。所述第一粘合层30，例如，可以包含热封(heat sealing)粘合剂。具体而言，所述第一粘合层30可以选自由氨基甲酸乙酯类粘合剂、丙烯酸类粘合剂、硅类粘合剂以及它们的组合组成的组中的一种，但不限于此。
一实施例的所述抛光垫110可以在所述平板附着面12上还包括第二粘合层40。所述第二粘合层40作为将所述抛光垫110附着于所述平板120上的介质，例如，可以源自压敏粘合剂(Pressure sensitive adhesive，PSA)，但不限于此。
在一实施例中，所述第二粘合层40如图5A所示，可以仅存在于除所述阴刻部111的内部表面之外的平板附着面12上，或者如图5B所示，还可以存在于包括所述阴刻部111的内部表面的平板附着面12上。在所述第二粘合层40如图5A所示存在于除所述阴刻部111的内部表面之外的所述平板附着面12上的情况下，与如图5B所示存在于包括所述阴刻部111的内部表面的平板附着面12上的情况相比，可以有利于形成所述第二粘合层40的工艺效率。
一实施例的所述抛光垫100可以包括贯通其最顶部表面和最底部表面的贯通区域(未示出)。所述贯通区域作为用于在所述抛光垫的使用过程中检测抛光终点的结构，对于具有规定的波长条件的光能够呈现出一定水平以上的透过率。在一实施例中，在所述贯通区域整体厚度的至少一部分可以设置有光透射窗口。例如，所述光透射窗口对约500nm至约700nm的波长中的任意一个波长的光的透过率可以超过约30％，例如，可以为约40％至约80％。
下面将说明所述抛光垫110的制备方法。
所述抛光垫110的制备方法包括制备包括抛光面11和平板附着面12的抛光垫的步骤；和在所述抛光垫的平板附着面12上形成至少一个阴刻部111的步骤，在形成所述阴刻部111的步骤中，所述阴刻部111可以以与附着有所述抛光垫110的平板上的至少一个阳刻部121具有互补结合结构的方式制备。
制备所述抛光垫的步骤可以包括制备抛光层10的步骤。
制备所述抛光层10的步骤可以包括如下步骤：制备包含预聚物的预备组合物；制备包含所述预备组合物、发泡剂以及固化剂的抛光层制备用组合物；以及通过固化所述抛光层制备用组合物来制备抛光层。
制备所述预备组合物的步骤可以是通过使二异氰酸酯化合物与多元醇化合物反应来制备氨基甲酸乙酯类预聚物的工序。关于所述二异氰酸酯化合物和所述多元醇化合物的事项与上述的关于所述抛光垫的说明中相同。
所述预备组合物的异氰酸酯基含量(NCO％)可以为约5重量％至约11重量％，例如，约5重量％至约10重量％，例如，约5重量％至约8重量％，例如，约8重量％至约10重量％，例如，约8.5重量％至约10重量％。在这种情况下，可以更有利于获得具有上述化学结合结构的抛光层。所述预备组合物的异氰酸酯基含量可以源自所述氨基甲酸乙酯类预聚物的末端异氰酸酯基、所述二异氰酸酯化合物中未反应的未反应异氰酸酯基等。
所述预备组合物在约80℃下的粘度，可以为约100cps至约1000cps，例如，约200cps至约800cps，例如，约200cps至约600cps，例如，约200cps至约550cps，例如，约300cps至约500cps。
所述发泡剂可以包含固体发泡剂或者气体发泡剂。与所述发泡剂的种类等有关的事项与上文中关于所述抛光垫的说明相同。
在所述发泡剂包含固体发泡剂的情况下，制备所述抛光层制备用组合物的步骤可以包括如下步骤：通过混合所述预备组合物与所述固体发泡剂来制备第一预备组合物；以及通过混合所述第一预备组合物与固化剂来制备第二预备组合物。
所述第一预备组合物在约80℃下的粘度可以为约1000cps至约2000cps，例如，约1000cps至约1800cps，例如，约1000cps至约1600cps，例如，约1000cps至约1500cps。
在所述发泡剂包含气体发泡剂的情况下，制备所述抛光层制备用组合物的步骤可以包括如下步骤：制备包含所述预备组合物与所述固化剂的第三预备组合物；以及通过在所述第三预备组合物中注入所述气体发泡剂来制备第四预备组合物。
在一实施例中，所述第三预备组合物还可以包含固体发泡剂。
在一实施例中，制备所述抛光层的工艺可以包括如下步骤：准备被预热至第一温度的模具；向被预热的所述模具中注入所述抛光层制备用组合物并固化；以及在比所述预热温度高的第二温度条件下，后固化所述抛光层制备用组合物。
在一实施例中，所述第一温度与所述第二温度的温度差可以为约10℃至约40℃，例如，约10℃至约35℃，例如，约15℃至约35℃。
在一实施例中，所述第一温度可以为约60℃至约100℃，例如，约65℃至约95℃，例如，约70℃至约90℃。
在一实施例中，所述第二温度可以为约100℃至约130℃，例如，约100℃至125℃，例如，约100℃至约120℃。
在所述第一温度下固化所述抛光层制备用组合物的步骤可以进行约5分钟至约60分钟，例如，约5分钟至约40分钟，例如，约5分钟至约30分钟，例如，约5分钟至约25分钟。
在所述第二温度下后固化在所述第一温度下固化的抛光层制备用组合物的步骤可以进行约5小时至约30小时，例如，约5小时至约25小时，例如，约10小时至约30小时，例如，约10小时至约25小时，例如，约12小时至约24小时，例如，约15小时至约24小时。
制备所述抛光垫的步骤可以包括加工所述抛光层10的至少一个表面的步骤。
加工所述抛光层的至少一个表面的步骤可以包括：在所述抛光层的至少一个表面上形成凹槽(groove)的第1步骤；对所述抛光层的至少一个表面进行车削(line turning)加工的第2步骤；以及对所述抛光层的至少一个表面进行粗糙化处理的第3步骤中的至少一个步骤。
在所述抛光层10中，加工对象表面可以是抛光面11。
在所述第1步骤中，所述凹槽可以包括从所述抛光层的中心以规定间距间隔形成的同心圆凹槽；和从所述抛光层的中心连续连接到所述抛光层的边缘的放射形凹槽中的至少一种。
在所述第2步骤中，所述车削加工可以以使用切削工具以规定厚度切削所述抛光层的方式进行。
在所述第3步骤中，所述粗糙化处理可以以使用刷辊(Sanding roller)来加工所述抛光层表面的方式进行。
制备所述抛光垫的步骤还可以包括在所述抛光层的抛光面的相反面上层叠缓冲层的步骤。所述缓冲层的有关事项与上文中关于所述抛光垫的说明相同。
所述抛光层和所述缓冲层可以以热封粘合剂为媒介层叠。
可以在所述抛光层的抛光面的相反面上涂覆所述热封粘合剂，在所述缓冲层的与所述抛光层接触的表面上涂覆所述热封粘合剂，层叠所述抛光层和所述缓冲层以使各个涂覆有热封粘合剂的表面相接触，然后利用加压辊来熔接两个层。
制备所述抛光垫的步骤还可以包括在所述缓冲层的抛光层附着面的相反面上形成粘合层的步骤。这时，所述粘合层可以源自压敏粘合剂。
所述抛光垫的制备方法包括在所述抛光垫的平板附着面12上形成至少一个阴刻部111的步骤。
所述阴刻部111可以以使用具有对应于目的形状的形状的切削工具来从所述平板附着面12以规定深度切削抛光垫的方式形成。
如上有关所述抛光系统200和所述抛光垫110的说明所述，所述阴刻部111可以形成在所述平板附着面12的边缘区域。
在一实施例中，所述阴刻部111可以形成有两个以上，任意一个阴刻部101和另一个阴刻部102的相对位置结构与上文中关于所述抛光系统200和所述抛光垫110的说明相同。
在又另一实施例中，提供一种半导体器件的制备方法，包括：将包括抛光面和作为所述抛光面的相反面的平板附着面的抛光垫结合于平板上的步骤，以及将抛光对象的被抛光面设置成与所述抛光面接触后，在加压条件下使所述抛光垫和所述抛光对象彼此相对旋转的同时抛光所述抛光对象的步骤；所述抛光对象包括半导体基板，所述平板附着面包括至少一个阴刻部，所述平板包括至少一个阳刻部，在将所述抛光垫结合于所述平板上的步骤中，使所述阳刻部和所述阴刻部相互接合。
图6是概略性地示出一实施例的所述半导体器件的制造方法的示意图。参照图6，所述抛光垫110包括抛光面11和平板附着面12，所述平板附着面12包括至少一个阴刻部101、102、111。另外，所述平板120包括与所述阴刻部101、102、111形成互补结合结构的至少一个阳刻部121。
参照图1至图5B对所述抛光垫进行的说明的所有事项均应包括在所述半导体器件的制造方法中抛光垫相关特征，并在此基础上进行解释。
在将所述抛光垫110结合于所述平板120上的步骤中，所述阴刻部111和所述阳刻部121可以以相互吻合的方式结合设置。从而可以将所述抛光垫110相对于所述平板120进行准确的拆装，其结果，能够大大提升所述半导体器件制造方法的工艺效率。
参照图6，所述抛光垫110的平板附着面12包括至少两个阴刻部111，对于至少两个所述阴刻部111中的任意第一阴刻部101和第二阴刻部102，当将从各自的中心到所述平板附着面12上所述抛光垫110的中心X的直线分别称为第一直线L1和第二直线L2时，所述第一直线L1和所述第二直线L2形成的内角θ可以满足以下第1式。
第1式：
-1<cosθ<1
所述阴刻部111的“中心”是指二等分所述阴刻部111的平面形状的中心线上的中点。例如，如图1和图3所示，当所述阴刻部111的平面形状为对称的扇形形状时，扇形的顶点可以为所述阴刻部111的中心。
所述平板附着面12上所述抛光垫110的“中心”是指从所述抛光垫110的重心到所述平板附着面12的垂直线与所述平板附着面12的交点。
所述第一直线L1和所述第二直线L2形成的“内角”是指以所述平板附着面12上的所述抛光垫110的中心为基准，两条直线所形成的两个角度中相对较小的角度。
例如，如图6所示，当所述抛光垫110在所述平板附着面12上包括3个阴刻部111时，在对其中任意两个阴刻部101、102取到达所述平板附着面12上的所述抛光垫110的中心的直线L1、L2时，这两条直线所形成的内角θ可以满足所述第1式的值。即在3个所述阴刻部111中的任意两个阴刻部101、102的情况下，对其的两条直线L1、L2所形成的内角θ不会是180°。通常，当将抛光垫附着于平板时，以如下方式进行附着：首先，通过剥离预先设置在所述抛光垫的平板附着面上的离型膜的一部分来将其附着于平板的相应位置处，然后通过剥离离型膜的剩余部分来将与进行剥离的部分相应的平板附着面附着于平板，这时对于至少两个以上的阴刻部111，在任意两个阴刻部位于相互对称的位置处，即两条直线L1、L2所形成的内角满足180°的位置处的情况下，可能发生将第一个阴刻部首先附着于平板后，难以准确地附着第二个阴刻部的位置的问题。即可以通过以所述第一直线L1和所述第二直线L2所形成的内角满足所述第1式的条件的方式设置多个阴刻部来提升与所述平板上多个阳刻部分别对应地附着的方面的准确性。
参照图2，一实施例的所述抛光垫110包括具有所述抛光面11的抛光层10和包括所述平板附着面12的缓冲层20，所述阴刻部的深度D2可以与所述缓冲层的厚度D3和所述抛光垫的厚度D1满足以下第2式的相关关系。
第2式：
D3<D2<D1。
如果所述阴刻部的深度D2过小，则因在所述抛光垫110、所述平板120以及所述半导体基板之间产生的剪切应力而发生结构变形，从而可能导致设置在所述平板120上的所述抛光垫110的位置变更并且可能在抛光均匀度改善方面造成不良的影响。在另一方面，如果所述阴刻部的深度D2小于或者等于所述缓冲层的厚度D3，则在所述抛光垫110、所述平板120以及所述半导体基板之间产生的剪切应力导致的结构变形程度与所述缓冲层20结构的支撑力之比变大，从而可能导致设置在所述平板120上的所述抛光垫110的位置变更并且可能在抛光均匀度改善方面造成不良的影响。相反，当所述阴刻部的深度D2过深，从而在厚度方向上贯通所述抛光垫110时，所述平板的阳刻部121暴露到外部，并且可能导致所述半导体基板的被抛光面的缺陷发生以及抛光均匀度降低。在另一方面，如果所述阴刻部的深度D2等同于所述抛光垫的厚度D1，则所述平板的阳刻部121暴露到外部，并且可能导致所述半导体基板的被抛光面的缺陷发生以及抛光均匀度降低。
如上关于所述抛光系统200和所述抛光垫110的说明所述，所述阴刻部111可以形成在所述平板附着面12的边缘区域。
另外，参照图4，如上关于所述抛光系统200和所述抛光垫110的说明所述，所述抛光垫110包括具有所述抛光面11的抛光层10和包括所述平板附着面12的缓冲层20，并且所述抛光面11可以包括深度d1小于所述抛光层10的厚度D4的至少一个凹槽112。这时，所述阴刻部的深度D2可以与所述抛光层的厚度D4，所述凹槽的深度d1以及所述抛光垫的厚度D1满足以下第3式的相关关系。
第3式：
所述凹槽112作为适当地确保施加到所述抛光面11上的抛光浆料等的流动性的结构，被切削加工为具有比所述抛光层的厚度D4小的深度d1。所述抛光垫的抛光面11随抛光工艺的持续进行被切削并磨损，从而所述凹槽的深度d1随抛光工艺的持续进行而逐渐变小。当所述阴刻部的深度D2等于或者大于所述第3式的上限时，在所述抛光面11被切削并磨损而达到所述抛光垫110的最大寿命前，所述阴刻部111的不均匀结构通过所述抛光面11对所述半导体基板的被抛光面造成影响，从而可能导致抛光均匀度降低的问题发生。另外，当所述阴刻部的深度D2等于或者小于所述第3式的下限时，无法以抵抗所述抛光垫110、所述平板120以及所述半导体基板之间的剪切应力的程度确保所述抛光垫110的阴刻部111和所述平板120的阳刻部121的互补结合结构的结构钢性，因此存在所述抛光垫110的位置变更以及在抛光均匀度降低等方面测得的结果不理想的隐患。
可以通过使所述凹槽112和所述阴刻部111的结构大小满足所述第3式的相关关系来在所述阴刻部111和所述平板上的所述阳刻部121的互补结合结构的机械结合准确性和通过所述抛光面11的抛光对象的抛光结果方面均获得优异的效果。更具体而言，所述抛光垫110在用于抛光工艺时在规定压力的加压环境下抛光抛光对象，根据需要，在施加抛光液或者抛光浆料等的湿润环境下使用以促进化学抛光作用。这时，所述凹槽112和所述阴刻部111的结构大小满足所述第3式的相关关系，从而通过所述抛光面11传递到抛光对象的弹力和刚性可以满足适当水平，与此同时，能够通过防止所述抛光液或者抛光浆料的渗透来提升长期耐久性。
在所述半导体器件的制造方法中，所述抛光对象可以包括半导体基板。所述半导体基板130可以被设置成其被抛光面与所述抛光垫110的抛光面11相接触。这时，所述半导体基板130的被抛光面与所述抛光面11可以直接接触，也可以隔着具有流动性的抛光液或抛光浆料等间接接触。
在一实施例中，所述半导体器件的制备方法还可以包括在所述抛光垫110的抛光面11上供给抛光浆料150的步骤。例如，可以通过供给喷嘴140来将所述抛光浆料150供给至所述抛光面11上。
通过所述供给喷嘴140喷射的所述抛光浆料150的流速可以为约10ml/min至约1000ml/min，例如，约10ml/min至约800ml/min，例如，约50cm3/min至约500cm3/min，但不限于此。例如，在所述抛光浆料150施加到具备所述凹槽112的抛光面11上时的流速满足所述范围的情况下，可以确保通过所述凹槽112的适当水平的流动性。例如，如果通过所述凹槽112的所述抛光浆料的流动性过慢，则所述抛光浆料在所述凹槽112中滞留的时间相应地变长，从而可能对需根据所述凹槽112的深度和所述阴刻部111的深度的有机联系，以适当水平确保的抛光均匀度造成不利影响。即通过以上述范围的流速注入所述抛光浆料可以更加有利于确保，使得所述阴刻部111和所述凹槽112满足上述第3式的相关关系从而获得的所述抛光系统的技术优点。
所述抛光浆料150可以包含二氧化硅颗粒或者二氧化铈颗粒，但不限于此。
可以通过在所述半导体基板130安装在抛光头(Polishing Head)160的状态下将所述半导体基板130以规定的荷重加压到所述抛光面11来进行抛光。通过所述抛光头160来将所述半导体基板130的被抛光面加压至所述抛光面11上的荷重，例如，可以根据目的来在约0.01psi至约20psi的范围内选择，例如，可以在约0.1psi至约15psi的范围内选择。在所述半导体基板130的被抛光面以上述荷重加压到所述抛光面11的情况下，所述抛光垫110也可以以相应荷重加压到所述平板120，在这种情况下，可以有利于所述抛光面11在整体面积上向所述半导体基板130的被抛光面传递均匀的抛光性能而不受所述阴刻部111和所述阳刻部121的结合结构的影响。
所述半导体基板130与所述抛光垫100可以在各自的被抛光面与抛光面相互接触的状态下相对旋转。这时，所述半导体基板130的旋转方向与所述抛光垫110的旋转方向可以是相同的，也可以是相反的。
可以根据目的来在约10rpm至约500rpm的范围内分别选择所述半导体基板130与所述抛光垫110的旋转速度，例如，所述范围可以为约30rpm至约200rpm。在所述半导体基板130和所述抛光垫110以上述范围的旋转速度旋转的同时各自的被抛光面和抛光面相接触从而开始抛光的情况下，可以有利于所述抛光面11在整体面积上向所述半导体基板130的被抛光面传递均匀的抛光性能而不受所述阴刻部111和所述阳刻部121的结合结构的影响。
参照图6，所述阴刻部111和所述阳刻部121的互补结合结构为在所述抛光垫110和所述平板120的界面中具有局部不均匀结构的部分。考虑到所述半导体基板130在加压条件下由所述抛光面11在整体面积上抛光的工艺，这种不均匀结构可能会成为所述半导体基板130的被抛光面发生缺陷，最终抛光平坦度降低的原因。尤其考虑到所述抛光垫110的厚度随抛光工艺的进行逐渐变浅，更是如此。这时，通过在上述工艺条件下所述半导体基板130的被抛光面相对于所述抛光面11被抛光，因此可以更加有利于最小化所述阴刻部111和所述阳刻部121的互补结合结构导致的所述不利因素。
在一实施例中，为了持续维持适合抛光所述抛光垫110的抛光面的表面粗糙度，所述半导体器件的制造方法还可以包括在抛光所述半导体基板130的同时，使用修整器170来加工所述抛光垫110的抛光面的步骤。
下面给出本发明的具体实施例。然而，下面所记载的实施例仅用于具体地例示或者说明本发明，而不用于限制本发明，并且本发明的权利范围由权利要求范围所确定。
<制备例>
制备例1：抛光垫的制备
混合二异氰酸酯成分和多元醇成分并将其投入四口烧瓶中，然后在80℃下使其反应来制备了包含氨基甲酸乙酯类预聚物的预备组合物。这时，通过反应来将所述预备组合物中的异氰酸酯基含量(NCO％)调节至9重量％。使用芳香族二异氰酸酯和脂环族二异氰酸酯作为所述二异氰酸酯成分，使用2,4-TDI和2,6-TDI作为所述芳香族二异氰酸酯，使用H12MDI作为所述脂环族二异氰酸酯。相对于100重量份的所述2,4-TDI，使用25重量份的所述2,6-TDI，相对于所述芳香族二异氰酸酯整体100重量份，使用11重量份的所述H12MDI。使用PTMG和DEG作为所述多元醇成分，相对于所述二异氰酸酯成分整体100重量份，使用129重量份的所述PTMG和14重量份的所述DEG。使用4,4’-亚甲基双(2-氯苯胺)(MOCA)作为固化剂，并进行混合以使所述固化剂中的氨基(NH2)与预备组合物中的异氰酸酯基(NCO基团)的摩尔比为0.96。另外，相对于所述预备组合物100重量份，混合了1.0重量份的固体发泡剂(Akzonobel公司)。以10kg/min的吐出速度将所述预备组合物注入宽1000mm、长1000mm、高3mm的被预热至90℃的模具中，并同时将氮气(N2)用作气体发泡剂以1.0L/min的注入速度注入于所述模具中。接着，在110℃的温度条件下后固化所述预备组合物，并经过凹槽形成与车削加工来制备了厚度为20mm的抛光层。
接着，使用多齿开槽机来在所述抛光层的一表面上形成了多个同心圆凹槽。各凹槽形成为深度d1为850μm，宽度w1为480μm以及间距p1为3.0mm。
准备在聚酯树脂无纺布中含浸有氨基甲酸乙酯类树脂的10mm厚度的缓冲层，并在所述抛光层的一表面涂覆热封粘合剂，在所述缓冲层的一表面也涂覆热封剂，然后利用加压辊来贴合各个粘合剂涂覆表面，以使所述粘合剂涂覆表面相互接触。接着，在所述缓冲层的另一表面上涂覆并干燥压敏粘合剂来制备了用于附着于平板上的粘合层。
<实施例和比较例>
I.根据阴刻部设置的特性
对于在所述制备例1中制备的抛光垫，在涂覆有所述压敏粘合剂的平板附着面上分别制备2个或3个阴刻部，以使如以下表1所示，任意选定的两个阴刻部之间的内角θ1、θ2以及θ3被设置成满足以下条件。图7A至图7F分别为概略性地示出实施例1-1至1-6的阴刻部的设置的图。这时，所述阴刻部的深度D2为17.5mm，所述抛光层的厚度D4为20mm，所述凹槽的深度d1为0.85mm，所述抛光垫的总厚度D1为32mm。
[表1]
II.根据阴刻部结构的特性
对于在所述制备例1中制备的抛光垫，在平板附着面上加工3个阴刻部，以使其中任意选定的两个阴刻部之间的内角θ1、θ2以及θ3的cosθ1、cosθ2以及cosθ3分别满足-0.5。这时，各个阴刻部被加工成所述阴刻部的深度D2，所述抛光层的厚度D4，所述凹槽的深度d1，所述缓冲层的厚度D3以及所述抛光垫的总厚度D1满足以下表2。
[表2]
D1 D4 d1 D3 D2
单位 mm mm mm mm mm
实施例2-1 32 20 0.85 12 17.5
实施例2-2 34 20 0.84 14 19.5
实施例2-3 36 20 0.86 16 21.5
实施例2-4 38 20 0.83 18 23.5
比较例2-5 32 20 0.85 12 10
比较例2-6 34 20 0.84 14 12
比较例2-7 36 20 0.86 16 14
<评价>
实验例1：抛光垫拆卸附着准确性评价
对于各所述实施例的抛光垫，在设置有具备与各阴刻部相应的互补结合结构的阳刻部的平板上附着、拆卸所述抛光垫，针对附着、拆卸所用时间；以是否使用工具等为基准的拆卸附着容易性和准确性的高低程度，以以下基准划分等级来进行了评价。
等级1：时间，10秒以下，作业容易性，上
等级2：时间，10秒至20秒，作业容易性，中
等级3：时间，大于20秒，作业容易性，下
实验例2：抛光率和抛光平坦度评价
对于各所述实施例的抛光垫，通过化学气体沉积(CVD)工艺来将氧化硅(SiO2)沉积到直径为300mm的硅晶片上。将所述抛光垫安装在CMP机器上，并设置硅晶片，使硅晶片的氧化硅层表面面向抛光垫的抛光面。以250ml/min的速度将煅烧的二氧化铈浆料供应到所述抛光垫上，同时以4.0psi的荷重将所述硅晶片加压到所述抛光面上，并且通过将所述抛光垫与所述硅晶片的旋转速度分别设定为150rpm来对所述二氧化硅膜进行了60秒的抛光。抛光结束后从载体取下硅晶片，并安装在旋转干燥器(spin dryer)上，然后用蒸馏水洗涤后用氮气干燥了15秒。
使用分光干涉式晶片厚度计(SI-F80R，Kyence公司)来测量了被干燥的硅晶片的抛光前后的膜厚度变化。然后使用以下式1来计算了抛光率，并利用1分钟的抛光结果来通过以下式2导出了抛光平坦度(WIWNU：Within Wafer Non Uniformity)。这时，共测量5次来以数平均值的形式表示。
式1：
式2：
实验例3：缺陷防止性能评价
以用于评价所述抛光率和抛光平坦度的抛光工艺相同的方式进行了抛光，然后用肉眼观察抛光对象的被抛光表面来得出了划痕(scratch)等缺陷的数量。具体而言，抛光结束后将硅晶片移动到清洁器(Cleaner)后，分别使用1％氟化氢(HF)与纯净水(DIW)，1％硝酸(H2NO3)与纯净水(DIW)来进行了10秒的洗涤。然后，将所述硅晶片移动到旋干机(spindryer)，使用纯净水(DIW)洗涤，并用氮气(N2)干燥了15秒。然后使用缺陷检测设备(Tenkor公司，XP+)来用肉眼观察了被干燥的硅晶片的抛光前后缺陷变化。
所述实验例1至3的结果如以下表3所示。
[表3]
参照所述表1至表3，可以确认，在所述实施例1-1至1-3、比较例1-4至1-6的抛光垫和所述实施例2-1至2-4、比较例2-5至2-7的抛光垫中，平板附着面均包括至少一个阴刻部，平板包括至少一个阳刻部，抛光垫作为应用于所述阳刻部与阴刻部相互形成互补结合结构的抛光系统的抛光垫，实现规定的抛光率和抛光平坦度。
更具体而言，可以确认，所述实施例1-1至1-3的抛光垫与所述比较例1-4至1-6的抛光垫相比，对于3个阴刻部中任意2个阴刻部，当将从各阴刻部的中心到平板附着面上所述抛光垫的中心的直线称为第一直线、第二直线时，所述第一直线与所述第二直线形成的内角θ满足-1<cosθ<1的范围，与包括至少一个cosθ＝-1的情况的所述比较例1-4至1-6的抛光垫相比，抛光垫拆卸、附着的准确性提升。进而可知，所述实施例1-1至1-3的抛光垫的抛光平坦度小于5％，相反，所述比较例1-4至1-6的抛光垫的抛光平坦度大于5％，并且所述实施例1-1至所述实施例1-3的抛光垫的缺陷数量小于10个，更具体而言，6个以下，相反，所述比较例1-4至1-6的抛光垫的缺陷数量大于10，从而可以确认在抛光平坦度和缺陷方面，所述实施例1-1至1-3的抛光垫的性能更加优异。
另一方面，可以确认，所述实施例2-1至2-4的抛光垫与所述比较例2-5至2-7的抛光垫相比，所述阴刻部的深度D2与所述缓冲层的厚度D3和所述抛光垫的厚度D1满足D3<D2<D1的关系，另外作为满足所述第3式的相关关系的抛光垫，抛光平坦度小于4％，因此非常优异，缺陷也为5个以下，因此非常优异，相反，所述比较例2-5至2-7作为不满足所述第2式和/或第3式的相关关系的抛光垫，抛光平坦度大于5％，缺陷也为20个以上，因此抛光性能差。
一实施例的所述抛光垫具有可以通过所述阴刻部和所述阳刻部的互补结合结构来将抛光垫准确地附着于平板并容易地拆卸于所述平板的优点，由此防止平板的损伤和变形从而延长系统寿命，同时可以通过缩短工艺时间等大大提升工艺效率来在抛光率、抛光平坦度以及缺陷防止方面最终实现优异的抛光性能。另外，在满足与多个所述阴刻部之间的相对位置有关的所述第1式和与所述阴刻部的深度有关的所述第2式、第3式等的情况下，这种技术优点更加极大化，从而能够实现优异的抛光性能。

Claims (16)

1.一种半导体工艺用抛光系统，其中，包括：
平板，上部安装有抛光垫，以及
抛光垫，安装于所述平板上；
所述抛光垫包括：
抛光层，包括抛光面，以及
缓冲层，包括作为所述抛光面的相反面的平板附着面；
在所述平板附着面上包括作为将所述抛光垫和所述平板附着的介质的第二粘合层，
所述平板附着面包括至少两个阴刻部，
所述平板包括至少一个阳刻部，
所述阳刻部和所述阴刻部为相互互补结合结构，
对于至少两个所述阴刻部中的任意第一阴刻部和第二阴刻部，当将从各自的中心到所述平板附着面上所述抛光垫的中心的直线称为第一直线和第二直线时，所述第一直线和所述第二直线所形成的内角θ满足以下第1式，
第1式：
-1<cosθ<1，
所述抛光面包括深度比所述抛光层的厚度小的至少一个凹槽，
所述阴刻部的深度D2与所述抛光层的厚度D4、所述凹槽的深度d1以及所述抛光垫的厚度D1满足以下第3式的相关关系，
第3式：
2.根据权利要求1所述的抛光系统，其中，
所述阴刻部的中心是二等分所述阴刻部的平面形状的中心线上的中点。
3.根据权利要求1所述的抛光系统，其中，
所述阴刻部的深度D2与所述缓冲层的厚度D3和所述抛光垫的厚度D1满足以下第2式的相关关系，
第2式：
D3<D2<D1。
4.根据权利要求1所述的抛光系统，其中，
所述平板附着面包括中心区域和边缘区域，
所述边缘区域为从所述平板附着面的边缘向所述抛光垫的中心的直线距离为第一直线距离R1的区域，
当从所述平板附着面的边缘到所述抛光垫的中心的直线距离为第二直线距离R2时，
所述第一直线距离R1与所述第二直线距离R2之比为0.2：1至0.5：1，
所述阴刻部位于所述边缘区域。
5.根据权利要求4所述的抛光系统，其中，
所述抛光面包括两个以上凹槽，
所述凹槽的深度为100μm至1500μm，宽度为100μm至1000μm，
相邻的两个凹槽之间的间距为2mm至70mm。
6.根据权利要求1所述的抛光系统，其中，还包括：
流体注入单元，用于根据需要在所述抛光面上施加流体。
7.根据权利要求1所述的抛光系统，其中，还包括：
加压单元，在2psi至7psi的范围内调节所述抛光垫对所述平板的加压荷重。
8.一种抛光垫，其中，包括：
抛光层，包括抛光面，以及
缓冲层，包括作为所述抛光面的相反面的平板附着面；
在所述平板附着面上包括作为将所述抛光垫和所述平板附着的介质的第二粘合层，
所述平板附着面包括至少两个阴刻部，
所述阴刻部与通过所述平板附着面安装的平板上的阳刻部具有互补结合结构，
对于至少两个所述阴刻部中的任意第一阴刻部和第二阴刻部，当将从各自的中心到所述平板附着面上所述抛光垫的中心的直线称为第一直线和第二直线时，所述第一直线和所述第二直线所形成的内角θ满足以下第1式，
第1式：
-1<cosθ<1，
所述抛光面包括深度比所述抛光层的厚度小的至少一个凹槽，
所述阴刻部的深度D2与所述抛光层的厚度D4、所述凹槽的深度d1以及所述抛光垫的厚度D1满足以下第3式的相关关系，
第3式：
9.根据权利要求8所述的抛光垫，其中，
所述阴刻部的深度D2与所述缓冲层的厚度D3和所述抛光垫的厚度D1满足以下第2式的相关关系，
第2式：
D3<D2<D1。
10.根据权利要求8所述的抛光垫，其中，
所述抛光层包含含有氨基甲酸乙酯类预聚物的预备组合物的固化物，并且所述预备组合物中的异氰酸酯基含量为5重量％至11重量％。
11.根据权利要求8所述的抛光垫，其中，
所述抛光面包括两个以上所述凹槽，
所述凹槽的深度为100μm至1500μm，宽度为100μm至1000μm，
相邻的两个凹槽之间的间距为2mm至70mm。
12.一种半导体器件的制造方法，其中，包括：
将包括抛光层和缓冲层的抛光垫结合于平板上的步骤，其中所述抛光层包括抛光面，所述缓冲层包括作为所述抛光面的相反面的平板附着面，在所述平板附着面上包括作为将所述抛光垫和所述平板附着的介质的第二粘合层，以及
将抛光对象的被抛光面设置成与所述抛光面接触后，在加压条件下使所述抛光垫和所述抛光对象彼此相对旋转的同时抛光所述抛光对象的步骤；
所述抛光对象包括半导体基板，
所述平板附着面包括至少两个阴刻部，
所述平板包括至少一个阳刻部，
在将所述抛光垫结合于所述平板上的步骤中，使所述阳刻部和所述阴刻部相互接合，
对于至少两个所述阴刻部中的任意第一阴刻部和第二阴刻部，当将从各自的中心到所述平板附着面上所述抛光垫的中心的直线称为第一直线和第二直线时，所述第一直线和所述第二直线所形成的内角θ满足以下第1式，
第1式：
-1<cosθ<1，
所述抛光面包括深度比所述抛光层的厚度小的至少一个凹槽，
所述阴刻部的深度D2与所述抛光层的厚度D4、所述凹槽的深度d1以及所述抛光垫的厚度D1满足以下第3式的相关关系，
第3式：
13.根据权利要求12所述的半导体器件的制造方法，其中，
所述抛光对象的被抛光面加压到所述抛光层的抛光面的荷重为0.01psi至20psi。
14.根据权利要求12所述的半导体器件的制造方法，其中，
所述抛光垫和所述抛光对象的旋转速度分别为10rpm至500rpm。
15.根据权利要求12所述的半导体器件的制造方法，其中，还包括：
根据需要在所述抛光面上施加流体的步骤。
16.根据权利要求12所述的半导体器件的制造方法，其中，
所述阴刻部的深度D2与所述缓冲层的厚度D3和所述抛光垫的厚度D1满足以下第2式的相关关系：
第2式：
D3<D2<D1。
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