用于抛光垫的衬垫和使用该衬垫的抛光垫制造技术

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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。
技术介绍
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，并且由于太软的村垫层，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tan3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
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题本专利技术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勻性方面优异，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。解决问题的手段本专利技术的专利技术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，完成了本专利技术。即，本专利技术提供用于抛光塾的衬垫，其中，在23 。C 、 27.6kPa的静载荷、11 Hz的频率和1 pm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0.5pm/kPa或更大；上述[l]所述的用于抛光垫的衬垫，其中，当在50°C 、 27.6kPa的静载荷、11Hz的频率和lpm的振幅的条件下进行动态压缩粘弹'性观'J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0.5-1.5fim/kPa;上述[1]或[2]所述的用于抛光垫的衬垫，其中，当在23 。C 、 27.6kPa的静载荷、88Hz的频率和1 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0.5-1.5^im/kPa;抛光垫，其具有上述[l]-[3]中任一项所述的用于抛光垫的衬垫的层和抛光层；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；上述[4]或[5]所述的抛光垫，其中，所述抛光层包括用50。C的水饱和溶胀后在50。C下的拉伸弹性模量为130-800MPa、在50。C下的损耗角正6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；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。C的水饱和溶胀后在5(TC下的拉伸弹性模量除以在20。C和65%RH的条件下放置后在50。C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；上迷[4]-[7]中任一项所述的抛光垫，其中，所述抛光层包括在23。C下储能模量(E，23)和在50。C下储能模量(E，50)的比(E，23/E，5Q)为1.8或更小的聚合物材料；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；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。专利技术效果本专利技术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专利技术。本专利技术的用于抛光垫的村垫(cushion，下文中可简称为衬垫)当在23°C、 27.6kPa的静载荷、11H本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2007-3-20 071975/20071.一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°C 、 27.6kPa的静载荷、11Hz的频率和lpm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0.5-1.5pm/kPa。3. 权利要求1或2所述的用于抛光垫的衬垫，其中，在23。C、 27.6kPa的静载荷、88Hz的频率和l|am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0.5-1.5|im/kPa。4. 一种抛光垫，其具有权利要求1-3中任一项所述的用...

【专利技术属性】
技术研发人员：加藤充，菊池博文，加藤晋哉，
申请(专利权)人：可乐丽股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]