专利名称：一体型研磨垫及其制造方法
技术领域：
本发明涉及研磨垫及其制造方法，特别是涉及弹性支持层和研磨层被一体化的研磨垫及其制造方法。
背景技术：
伴随着半导体的高集成化、微细化和配线结构的多层化，在为了半导体元件的整体平坦化而导入的化学机械研磨工序中，研磨速度和平坦化速度倍显重要，而这些取决于研磨装备的工程条件、研磨液的种类、垫的种类等。特别在研磨工序中与晶片直接进行接触且作为消耗性部件的研磨垫，作为决定研磨工序性能的重要因素而起作用。
在美国专利第5,257,478号，公开了在研磨工序中对于晶片向下的压力研磨垫进行弹性压缩和膨胀，以此将滞后损失最小化，提高晶片的平坦化效率的研磨垫。为了具有以上的作用，研磨垫构成为，将产生体积压缩的弹性底层和比弹性底层体积压缩小的上部平坦层用没有弹性的粘接剂连接。如果粘接剂的涂布不均匀，则因弹性底层不能完全发挥其作用，所以平坦化的效率差，而且，若要完成研磨垫则需要涂布粘接剂来粘接弹性底层和上部平坦层，所以存在制造工序变复杂的问题。
另外，在上述的研磨工序中，重要的是，正确而迅速地测定晶片到底被研磨到何种程度的平坦度(flatness)。为此，在美国专利第5,605,760号和美国专利第6,171,181号中提出了适合于在现场(in situ)用光学方法检测出平坦度的研磨垫。但是，美国专利第5,605,760号的研磨垫为了形成能够透过光束的透明窗，而需要有将垫冲孔之后再将透明窗安装在垫内的工序，从而制造工序复杂。并且，在研磨工序中由于透明窗和垫之间连接部位的空隙而防碍研磨料浆的移动和输送，与此同时沉积在空隙中的料浆成块，有可能在晶片的表面上产生划痕等。另外，由于透明窗和垫残余部的物质不同，所以有可能在研磨工序中以透明窗为中心产生划痕。在美国专利第6,171,181号中，公开了通过使铸模内的一定部分比其他部分更迅速地冷却而在垫中形成透明的部分的研磨垫，但若要制造这样的研磨垫，则因需要能够调节不同温度的特殊的铸模，所以成本会增加。并且，对于在美国专利第5,605,760号和美国专利6,171,181号中所公开的垫而言，由于不能够最小化滞后损失，所以还需要弹性支持层，为此在弹性支持层上也需要形成透明窗或透明的部分，从而研磨垫的制造工序变复杂。
发明内容
本发明的目的在于提供一种，提高了晶片的平坦化效率的研磨垫。
本发明的另一目的在于提供一种，可在现场(in-situ)用光学方法检查平坦度，且容易制造的研磨垫。
本发明的又一目的在于提供一种，适合于制造研磨垫的制造方法。
本发明是为了解决上述课题而完成的，根据为了实现本发明目的的本发明的研磨垫，具备弹性支持层和形成在弹性支持层的上方且硬度比所述弹性支持层的硬度更高的研磨层，所述弹性支持层和所述研磨层是由相互之间具有化学相溶性的材料构成，以使在所述弹性支持层和所述研磨层之间不存在结构性边界部。
根据为了实现本发明的另一目的的本发明的研磨垫，具备其至少一部分是对所述被研磨对象表面的状态检测用光源透明的弹性支持层，和具有与所述弹性支持层的透明部分重叠且对所述光源透明的透明区域和硬度比所述弹性支持层的硬度更高的所述透明区域以外的区域的研磨层；并且所述弹性支持层、所述透明区域和所述透明区域以外的区域是由化学相溶性的材料构成；在所述弹性支持层、所述透明区域和所述透明区域以外的区域相互之间不存在结构性边界部。
根据为了实现本发明的又一目的的本发明的研磨垫的制造方法，首先提供弹性支持层之后再向所述弹性支持层的上部提供与所述弹性支持层的材料具有化学相溶性且比所述弹性层的硬度高的研磨层材料，接着根据凝胶化和固化，形成与所述弹性支持层成为一体化的所述研磨层。
关于其他实施例的其他详细事项，记载于以下的说明和附图之中。
本发明的研磨垫，平坦化效率得到提高，研磨垫的物性均匀，可在被研磨对象的研磨工序中稳定地使用。另外，可以防止研磨料浆的积存和由此而引起的晶片的损伤，且研磨料浆的移动和输送容易。并且，由于是一体型的，所以不需要用于连接各结构部件的粘接剂或连接工序，从而制造工序简单。
图1是本发明实施例1的一体型研磨垫的截面图。
图2是安装有本发明实施例1的一体型研磨垫的研磨装置的示意图。
图3是本发明实施例2的一体型研磨垫的截面图。
图4是本发明实施例2的一体型研磨垫的截面图。
图5是本发明实施例2的变形例的一体型研磨垫的截面图。
图6是表示本发明实施例2的一体型研磨垫的制造工序的流程图。
图7是表示本发明实施例2的变形例的一体型研磨垫的制造工序的流程图。
图中100、200-研磨垫，110、210-弹性支持层，120、220-研磨层，125、225-流动通道、222-透明区域，224-透明区域以外的区域具体实施方式
下面参照
有关本发明的研磨垫及其制造方法的实施例。但是本发明并不限于本说明书中公开的实施例，可以进行各种变更。本实施例是为了充分公开本发明和有助于本领域技术人员的理解而提供的，而本发明的的真正思想是取决于本发明所要求保护的范围。另外，图中，为了说明的方便，对于支持层和研磨层的厚度、流动通道的大小和深度、液态微量成分的大小和形状等进行了放大或简略化。在整个说明书中相同的部件带有相同的参考符号。
图1是本发明实施例1的研磨垫100的截面图。图2是安装有本发明实施例1的研磨垫100的研磨装置1的示意图。在图2中，表示了适合于旋转形研磨装置1的圆形的研磨垫100。可以根据研磨装置的形态可以变为长方形、正方形等各种形态。
如图1所示，本发明的实施例1的研磨垫100具有一体型的弹性支持层110和研磨层120。所谓的一体型是指，弹性支持层110和研磨层120由相互之间具有化学相溶性的材料构成，以使在弹性支持层110和研磨层120之间不存在结构性边界部。因此，在图1中，用链状线表示了弹性支持层110和研磨层120之间的边界。因为象上述那样，弹性支持层110和研磨层120构成一体，所以不需要用于连接该2个层的粘接剂等其他材料或者粘接工序。
在研磨工序中，通过研磨垫对于晶片向下压的力进行弹性压缩和膨胀，研磨均匀度得到提高。因此，为了最小化滞后损失，弹性支持层110优选具有以硬度计A型计为40～80的硬度。并且，为了提高平坦化效率，研磨层120优选具有比弹性支持层110高的以硬度计D型计为40～80的硬度。
如图2所示，弹性支持层110是用于安装在台板3上的。当弹性支持层110具有象上述的硬度时，由于它对向被载置于与台板3相对的头部5上的作为被研磨对象的硅晶片7进行加压的向下的力具有复原性，所以能够对应于硅晶片7以均匀的弹性支持与作为研磨对象的晶片7直接接触的研磨层120。即，通过体积压缩大的弹性支持层110和体积压缩小的研磨层120之间的相互作用，研磨平坦化的效率提高。
由于弹性支持层110和研磨层120要构成一体，所以由具有化学相溶性的物质形成。并且，优选由能够铸造和挤压成形的物质形成。另外，作为用于平坦化的化学溶液的研磨料浆，优选由不溶性的物质形成。即，如图2所示，由通过研磨装备1的喷嘴11而供给的研磨料浆13所不能渗透的物质形成。作为弹性支持层110和研磨层120的材料，如可以例举选自由聚氨酯、聚醚、聚酯、聚砜、聚丙烯(polyacryl)、聚碳酸酯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯、聚乙烯亚胺、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚酮、蜜胺、尼龙和氟代烃构成的一组中的任意一种或者是它们的混合物等。其中，最好的是聚氨酯。聚氨酯是从由异氰酸酯预聚物和固化剂构成的双组分的低粘度液态氨基甲酸乙酯得到。预聚物作为对最终聚合物的前驱体包括齐聚物或单体。异氰酸酯预聚物平均具有2个以上的异氰酸酯官能团，且反应性异氰酸酯的含量为4～16重量％，该异氰酸酯预聚物是由聚醚、聚酯、聚丁二醇等多元醇和甲苯二异氰酸酯或二苯基甲烷-4，4’-二异氰酸酯的反应而得到。异氰酸酯预聚物与具有异氰酸酯反应性基团的固化剂进行反应最终形成聚氨酯。作为固化剂，可以使用亚甲基双(2-氯苯胺)(以下，简称为MOCA)等胺或者聚醚系和聚酯系的各种多元醇。对于聚氨酯，可以通过构成成分的各种组合，调节其物性。
研磨层120优选在其表面上形成有具有用于使研磨料浆的移动和输送容易进行的流动管道的组织或者图案125。作为流动管道的一例，可以例举以一定间隔或者是以不均匀的间隔进行排列的槽等。
另外，为了更容易地进行研磨料浆的捕集和供给以提高研磨均匀度，研磨层120优选由埋入有许多微量成分的聚合物基质构成。关于由具备被埋入的微量成分的聚合物基质来构成研磨层的内容，记载于由本申请人以“含有被埋入的液态微量成分的研磨垫及其制造方法”的发明名称同日申请的说明书中，上述申请的内容也属于本说明书。
具体地，如局部放大图A所示，研磨层120是由聚合物基质130和均匀地分布、埋入在聚合物基质130内的液态微量成分140构成，优选的是，在与晶片7直接进行接触的研磨层表面160上，均匀地排列有由所埋入的液态微量成分140确定、开孔的微细结构的多个气孔140′。这时，研磨层120，由于在聚合物基质130内仅埋入有液态微量成分140，所以对于能够用光学方法检测出作为被研磨对象的硅晶片7的表面状态即平坦度的光源300是透明或半透明的。因此，在弹性支持层110由非多孔性的固体均相聚合物弹性体材料构成，所以至少一部分是透明的情况下，当使用这样的研磨垫100进行研磨工序时，在研磨工序中可在现场用光学方法容易地检测出被研磨对象表面的平坦度。
另外，虽未图示，由于一体型研磨垫100的弹性支持层110由非多孔性的固体均相弹性体材料构成、至少一部分为透明，且研磨层120也与弹性支持层110同样由非多孔性的固体均相聚合物弹性体材料构成、至少一部分为透明，所以能够用光学的方法检测出被研磨表面对象表面的平坦度。
作为其他的例，如部分放大图B所示，可以在聚合物基质130内均匀地埋入有液态微量成分140和中空聚合物微量成分150，且在研磨层的表面160上排列有由液态微量成分140和由中空聚合物微量成分150所确定并开孔的气孔140′和150′。虽未图示，可以仅埋入有中空聚合物微量成分150。
如图2所示，排列在研磨表面160上的多个气孔140′和/或150′发挥以下作用，即在研磨垫100被安装在研磨装备1上并与晶片7的表面进行接触的状态下，通过喷嘴11向这些接触部位供给研磨料浆13时，捕集研磨料浆13，将其向晶片7的表面均匀地供给的作用。接着，晶片7和研磨垫100边相对移动边继续进行晶片7的表面平坦化工序，使研磨垫表面160的一部分被磨耗或者磨削，被埋入的液态微量成分140和/或中空聚合物微量成分150露到表层，再次生成可捕集和供给研磨料浆的气孔140′和/或150′。因此，研磨层表面160的气孔140′、150′、被埋入的液态微量成分140、和中空聚合物微量成分150优选均匀地分布在聚合物基质130内。
作为被埋入的液态微量成分140，可以由与聚合物基质130没有相溶性的液态物质形成。例如从由脂肪族矿物油、芳香族矿物油、分子末端上没有羟基的硅油、大豆油、椰子油、棕榈油、棉籽油、山茶油和硬化油所组成的一组中选择的任意一种或它们的混合物等可作为液态微量成分140的形成物质而使用。液态物质的分子量以200～5000为优选，更优选的是200～1000。若分子量在200以下，则在固化过程中液态物质流出而降低在聚合物基质130内生成的被埋入的液态微量成分140的密度。若分子量在5000以上，则粘度高，所以与聚合物基质130形成用物质之间的混合困难，难以形成均匀地被埋入的液态微量成分140。
被埋入的液态微量成分140，优选以微球分散在聚合物基质130内形成。微球的直径优选为5～60μm，更优选为10～30μm。若微球的直径在上述范围之内，则对研磨料浆的捕集和供给最适合。但是，根据所使用的研磨料浆的种类，微球直径可以变化，且所被埋入的液态微量成分140的大小也可以相应地变化。
被埋入的液态微量成分140的大小，即微球直径可以根据相对于聚合物基质130形成用物质的被埋入的液态微量成分140形成用液态物质的重量比而容易地调节为各种不同的值。以聚合物基质130形成用物质例如以聚氨酯基材的总重量为基准，优选以20～50％，更优选以30～40重量％混合液态物质，可达到所希望的大小。若液态物质的量在20重量％以下，则被埋入的液态微量成分140的尺寸增加，其结果，在垫表面160所形成的气孔140′的尺寸变大。这时，研磨料浆颗粒的捕集量变多而显示出相对较快的研磨速度，但因此无法进行精密研磨，研磨料浆不均匀，且当含有大颗粒时研磨料浆中的大颗粒被捕集，有时会发生晶片的刮痕。液态物质的量在50重量％以上时，过量的液态物质将在加工过程中流出，存在成形物的处理困难，得到的研磨垫的研磨速度低的缺点。
并且，被埋入的液态微量成分140的大小，可以根据分散剂的使用量而容易地调节成各种不同值。聚合物基质130形成用物质，例如以聚氨酯基材的总重量为基准，以1～5重量％混合分散剂是理想的。若分散剂的量在1重量％以下，则液态物质的分散能力降低，无法进行均匀的分散。若分散剂的量在5重量％以上，则存在由于反应体系的表面张力降低，所以在反应体系内存在的微量气体由反应热膨胀形成针孔的问题。作为分散剂，最好的是表面活性剂。
即，被埋入的液态微量成分140及由这些所确定的气孔140′的尺寸大小，能够通过液态物质的量和/或分散剂的量而调节为各种不同的值，所以具有可以根据被研磨对象的种类和/或研磨料浆的种类，制造具有各种不同研磨性能的研磨垫的优点。
中空聚合物微量成分150，可以由无机盐、糖、水溶性树胶、树脂等形成。聚乙烯醇、果胶、聚乙烯吡咯烷酮、羟乙基纤维素、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚羟基醚丙烯酸酯、淀粉、马来酸共聚物、聚氨酯及它们的混合物等可作为中空聚合物微量成分150形成用中空聚合物而使用。这些物质和其等同物可以用本领域技术人员所公知的方法制得。
图3是本发明实施例2的研磨垫的俯视图。图4是图3的IV-IV′向截面图。
实施例2的研磨垫200另具有对可用光学的方法检测出被研磨对象的表面状态即晶片表面的平坦度的光源300透明的透明区域222。在研磨垫200的表面上形成有具有使研磨料浆的移动和输送容易进行的流动管道的组织或图案225。如图4所示，实施例2的研磨垫200中，弹性支持层210、构成研磨层220的透明区域222和另一区域224成为一体型。所谓的一体型，如在实施例1进行的说明，是指弹性支持层210、研磨层220的透明区域222和另一区域224由相互具有化学相溶性的材料构成，使得在弹性支持层210和研磨层220的区域222、224之间不存在结构性边界部。因此，在图4中，对弹性支持层210、透明区域222和研磨层220的另一区域224全部用链状线表示。
弹性支持层210的至少一部分对于被研磨对象表面的状态检测用光源300是透明的。研磨层220的除了透明区域222的其他区域224是，在弹性支持层210上形成，且具有比弹性支持层210的硬度更高的硬度。研磨层的透明区域222被排列为与弹性支持层210的透明部位重叠，被研磨对象表面的状态检测用光源300能够贯穿被研磨对象而检测出如晶片的表面状态即平坦度。
弹性支持层210与实施例1同样具有以硬度计A型计为40～80的硬度，且在研磨工序中对于晶片向下的压力研磨垫反复进行弹性压缩和膨胀，以此将滞后损失最小化，提高研磨均匀度，研磨层220的除了透明区域222的其他区域224是具有以硬度计D型计为40～80的硬度，能够提高平坦化效率。
弹性支持层210和研磨层220的其他区域224的功能与形成材料，与实施例1的弹性支持层110和研磨层120相同，所以对该部分省略说明。
其中，弹性支持层210的一部分或全部需要对被研磨对象表面的状态检测用光源300具有透明性，所以优选由非多孔性的固体均相聚合物来形成。
研磨层220的除透明区域222以外的其他区域224，与实施例1的研磨层120同样，可由埋入有许多微量成分且在表面上排列有许多使研磨料浆的捕集和供给容易进行的气孔的聚合物基质构成。即，如部分放大图A所示，在聚合物基质130内含有埋入的液态微量成分140，且如部分放大图B所示，在聚合物基质130内含有埋入的液态微量成分140和中空的聚合物微量成分150，且虽未图示可以仅含有被埋入的中空的聚合物微量成分150。聚合物基质130的材料和被埋入的液态微量成分140以及中空的聚合物微量成分150的材料与实施例1相同，所以省略对其的说明。
研磨层220的透明区域222，与弹性支持层210以及研磨层220的其他区域244具有化学相溶性，是由对平坦度终点检查用光源300透明的有机聚合物或者是被涂有该有机聚合物的无机材料构成。作为有机聚合物，可以例举从由聚氨酯、聚酯、尼龙、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏1，1-二氟乙烯和聚醚砜构成的一组中选择的任意一种或它们的混合物。其中，最理想的是聚氨酯。作为无机材料，可以例举玻璃。在使用无机材料时，涂敷有机聚合物以防止对晶片的损伤，使透明区域222与其他的区域210、224形成一体。
图5是本发明实施例2的变形例的一体型研磨垫的截面图。与图4的实施例2不同，研磨层220的透明区域222构成从弹性支持层210伸出突出的形态以形成透明区域222被插入到研磨层220的其他区域224内的结构。这时，弹性支持层210和透明区域222是由相同的材料形成的结构物。
下面，参照图6流程图说明本发明实施例2的研磨垫的制造方法。
首先，制造支持层(S600)。将支持层形成材料混合为所形成的支持层的物性符合所述研磨垫的特性，然后利用铸造、挤压成形等聚合物薄片制造领域的技术人员所公知的方法形成支持层。
接着，将所制造的支持层安装在铸模内，向支持层的一部分区域上提供透明部件。透明部件的提供，是指把由透明区域形成用材料分别单独制造的透明窗提供给支持层上方(S610)，或者是向限定安装有支持层的铸模内的透明区域的型腔内注入透明区域形成用材料(S610B)。
接着，向铸模的其余空区域，即向弹性支持层的其余区域注入研磨层的其余区域形成用材料(S620)。对于研磨层的其余区域形成用物质的种类和它们的含量比，已在前叙述过，所以省略具体的说明。另外，在聚合物基质形成用物质中按照在前叙述的含量比混合液态物质和/或中空的聚合物。优选的混合方式是，使用分散剂将液态物质均匀地分散在聚合物基质形成用物质中。对于分散混合来讲，优选的是以搅拌的方式进行。
然后，进行一体化(S630)。一体化是通过凝胶化和固化反应进行。对于经上述步骤的结果物，在80～90℃进行凝胶化5～30分钟，然后在80～120℃进行20～24小时固化。可将具体的工序温度和时间改变为各种不同的值。研磨层和支持层具有化学相溶性，在制造过程中进行一体化的过程是指，因各层物质在化学上具有相同的结构所以在界面通过熔融或溶解而变成均匀的混合物，或者因为在化学结构内含有可形成物理键的官能基团，所以在层的界面上通过熔融或溶解而变成均匀的混合物，或者是即使是化学上互不相同的物质，但如果存在相溶化剂，则在界面上通过熔融或溶解而变成均匀的混合物，且这些混合物经过凝胶化过程和固化过程成为单相。由于支持层形成用材料、透明区域形成用材料和其余区域形成用材料是相互之间具有化学相溶性的材料，所以凝胶化和固化工序结束之后，如图4所示，支持层、研磨层的透明区域和其余区域成为一体，在它们之间不存在结构性边界部。
最后，加工硬化成为给定形状的结果物(S640)。加工包括脱模、裁断、表面加工处理、洗涤等过程。首先，将被固化的反应物从铸型中取出来将其切断为具有给定厚度和形状的物体。然后，在研磨层的整个表面上形成具有用于使研磨料浆均匀移动的各种形态流动通道的组织或图案。然后，经洗涤工序完成研磨层。洗涤工序时，如果在研磨层的透明区域以外的区域中存在液态微量成分，则表面的液态微量成分析出，从而开有孔的气孔被分布在研磨层表面上。这时，优选使用不使析出的液态微量成分残留于研磨层表面的洗涤液。
图7是表示本发明实施例2的变形例的研磨垫的制造方法的流程图。
首先，制造研磨层的透明区域以外的区域(S700)。将材料混合为形成的研磨层的透明区域以外的区域的物性满足所述特性，然后利用铸造、挤压成形等聚合物薄片制造领域的技术人员所公知的方法形成研磨层的透明区域以外的区域。这时，优选将形成为研磨层的透明区域的区域制造成空的空间。这是通过在研磨层形成用铸模内另区分透明区域形成的区域而容易进行。作为其他的方法，制造单一薄板之后，仅对透明区域形成的部分冲孔。
接着，向安装有研磨层的透明区域以外的区域的铸模内注入支持层形成用材料(S710)。注入时，通过支持层形成用材料填充铸模内的空的空间，与支持层一同形成透明区域。
在注入支持层材料之前，可以向研磨层的透明区域以外的区域内的空的空间提供透明部件而形成图4所示的实施例2的研磨垫。透明部件的提供是通过，注入透明区域形成用材料(S705B)、或者是提供由透明区域形成用材料分别制造的透明窗的方法(S705A)进行。
然后，进行为了实现一体化(S720)的凝胶化和固化，然后用在图6的制造方法中说明的方法相同的方法进行最后加工(S730)。对上述制造方法可以进行各种变更，以使之适合大批量的生产。
本领域技术人员由对上述实施例2和其变形例的研磨垫的制造方法的说明，可以充分地推出、适用实施例1的研磨垫的制造方法，所以省略对其的说明。
下面，例举实施例更详细地说明本发明。对于在这里没有公开的内容本领域技术人员完全可以进行技术类推，所以省略说明。当然，本发明的范围并不局限于以下的实施例。
(实施例1)在常温下混合聚醚系异氰酸酯预聚物(NCO含量16％)100g和聚丙二醇100g，并开始进行反应。在维持低粘度的状态下，将反应液以1.5mm厚度进行铸件加工，并使之凝胶化30分钟之后，在100℃的烘箱中固化20小时。而且，将得到的固化物切断成一定的大小，制造了支持层。用与支持层的制造方法相同的方法制作厚度为1mm的薄片，并将其切断成20mm×50mm大小形成了透明窗。
将预先制造的支持层安装在一定大小的铸模内，并在支持层的表面上载置透明窗，且为了制造研磨层而将铸模的温度调整为50℃。
混合聚醚系异氰酸酯预聚物(NCO含量11％)100g、矿物油(以下，称为KF-70)(Seojin化学社制)23.3g、壬基苯酚乙氧基化物(NP-2)(韩国Polyol株式会社制)5g，并在其中加入内部气孔大小为30～130μm的中空聚合物粉末EXPANCEL 091 DE 1.2g，然后利用均质混合机以2000rpm的速度搅拌2小时，使之均匀地分散。接着在常温下向上述的混合物混合MOCA33g，并立刻注入到在上述准备的铸模内，凝胶化30分钟之后，在100℃烘箱固化20小时。然后从铸模中取出得到的固化物进行加工，完成了研磨垫。
(实施例2)除了没有使用EXPANCEL而使用了KF-70 46g以外，与实施例1相同。其他工序与实施例1相同地完成了研磨垫。
(实施例3)与实施例1相同的方法制造了研磨层。对于得到的研磨层，将其一定的部分冲孔为20mm×50mm大小而形成空的空间之后，安装在一定大小的铸模内，并将铸模温度调整为50℃。
将按照实施例1的透明窗的形成方法制造的氨基甲酸乙酯注入到位于上述铸模内的研磨层的空的空间内。然后，将形成实施例1的支持层的氨基甲酸乙酯反应物注入到研磨层的上方进行了铸件加工。进行了30分钟的凝胶化之后，在100℃烘箱中固化20小时，然后从铸模脱模，进行加工，完成了研磨垫。
根据本发明的研磨垫，由于弹性支持层和研磨层成为一体型，所以被研磨对象的平坦化效率得到提高，而且由于整体形成一个薄的薄板，且研磨垫的物性均匀，所以可稳定地在研磨工序中使用。另外，由于垫和透明区域成为一体而不会在研磨层和透明区域的连接部位上存在空隙，所以研磨料浆的积存和由此而引起的晶片的损伤明显减少。且在透明区域的表面上可以进行使料浆的移动和输送容易的槽加工，所以在垫的表面上料浆能够进行均匀的流动。另外，在使用本发明的垫的研磨工序中，在现场用光学方法容易地检测出被研磨对象的平坦化度。
另外，由于弹性支持层、研磨层的透明区域及研磨层的除该透明区域以外的区域均被一体化，所以不需要用于粘接各层和用于形成透明区域的垫的冲孔和粘接等工序。因此，能够用简单的工序制造。
权利要求
1.一种一体型研磨垫，是用于在与被研磨对象的表面接触的状态下边移动边进行研磨工序的研磨垫，其特征在于，具备弹性支持层和形成在所述弹性支持层的上方且硬度比所述弹性支持层的硬度更高的研磨层，且所述弹性支持层和所述研磨层是由相互之间具有化学相溶性的材料构成，以使在所述弹性支持层和所述研磨层之间不存在结构性边界部。
2.根据权利要求1所述的一体型研磨垫，其特征在于，所述弹性支持层具有以硬度计A型计为40～80的硬度。
3.根据权利要求1所述的一体型研磨垫，其特征在于，所述研磨层具有以硬度计D型计为40～80的硬度。
4.根据权利要求1所述的一体型研磨垫，其特征在于，构成所述弹性支持层和所述研磨层的材料是选自由聚氨酯、聚醚、聚酯、聚砜、聚丙烯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯、聚乙烯亚胺、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚酮、蜜胺、尼龙和氟代烃构成的一组中的任意一种或者是它们的混合物等。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的一体型研磨垫，其特征在于，所述弹性支持层的至少一部分对所述被研磨对象表面的状态检测用光源是透明的，且所述研磨层的至少一部分对所述被研磨对象表面的状态检测用光源是透明或者半透明的。
6.根据权利要求5所述的一体型研磨垫，其特征在于，所述弹性支持层是由非多孔性固体均相聚合物构成，且所述研磨层具备由所述具有化学相溶性的材料构成的聚合物基质和包埋在所述聚合物基质内的液态微量成分，且在所述研磨层的表面上分布有由所述液态微量成分确定并开孔的气孔。
7.根据权利要求6所述的一体型研磨垫，其特征在于，所述研磨层的表面一旦经研磨工序被磨耗或者磨削，所述被埋入的液态微量成分就会暴露到表面上，连续地形成所述开放的气孔。
8.根据权利要求6所述的一体型研磨垫，其特征在于，所述液态微量成分的材料是，与所述聚合物基质没有化学相溶性的液态物质。
9.根据权利要求8所述的一体型研磨垫，其特征在于，所述液态物质是从由脂肪族矿物油、芳香族矿物油、分子末端上没有羟基的硅油、大豆油、椰子油、棕榈油、棉籽油、山茶油和硬化油所组成的一组中选择的任意一种或它们的混合物。
10.根据权利要求9所述的一体型研磨垫，其特征在于，相对于所述聚合物基质形成用物质的全体总量，含有所述液态物质20～50重量％。
11.根据权利要求1～4的任意一项所述的一体型研磨垫，其特征在于，所述研磨层具有由所述具有化学相溶性的材料构成的聚合物基质、包埋在所述聚合物基质内的液态微量成分、和中空的聚合物成分，且在所述研磨层的表面上分布有由所述液态微量成分和所述中空的聚合物微量成分所确定并开孔的气孔。
12.根据权利要求1所述的一体型研磨垫，其特征在于，在所述研磨层的表面上还形成有包含使研磨料浆移动和输送容易进行的流动通道的组织或图案。
13.一种一体型研磨垫，是用于在与被研磨对象的表面接触的状态下边移动边进行研磨工序的研磨垫，在与被研磨对象的表面接触的状态下边移动边进行研磨工序的研磨垫，其特征在于，具备其至少一部分是对所述被研磨对象表面的状态检测用光源透明的弹性支持层，和具有与所述弹性支持层的透明部分重叠且对所述光源透明的透明区域和硬度比所述弹性支持层的硬度更高的所述透明区域以外的区域的研磨层；并且所述弹性支持层、所述透明区域和所述透明区域以外的区域是由化学相溶性的材料构成；在所述弹性支持层、所述透明区域和所述透明区域以外的区域相互之间不存在结构性边界部。
14.根据权利要求13所述的一体型研磨垫，其特征在于，所述弹性支持层具有以硬度计A型计为40～80的硬度。
15.根据权利要求13所述的一体型研磨垫，其特征在于，所述研磨层具有以硬度计D型计为40～80的硬度。
16.根据权利要求13所述的一体型研磨垫，其特征在于，构成所述弹性支持层和所述透明区域以外的区域的材料是从由聚氨酯、聚醚、聚酯、聚砜、聚丙烯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯、聚乙烯亚胺、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚酮、蜜胺、尼龙和氟代烃所构成的一组中选择的任意一种或者是它们的混合物。
17.根据权利要求13～16的任意一项所述的一体型研磨垫，其特征在于，所述透明区域的材料是，有机聚合物或者是被涂有所述有机聚合物的无机材料。
18.根据权利要求17所述的一体型研磨垫，其特征在于，所述有机聚合物是从由聚氨酯、聚酯、尼龙、丙烯酸树脂、环氧树脂、聚乙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏1，1-二氟乙烯和聚醚砜构成的一组中选择的任意一种或它们的混合物。
19.根据权利要求18所述的一体型研磨垫，其特征在于，所述弹性支持层是由非多孔性固体均相聚合物弹性体材料构成。
20.根据权利要求13～16的任意一项所述的一体型研磨垫，其特征在于，所述透明区域以外的区域具备由具有化学相溶性的材料所构成的聚合物基质和被包埋在所述聚合物基质内的液态微量成分和/或中空的聚合物微量成分，且在所述研磨层的表面上分布有由所述液态微量成分和/或所述中空的聚合物微量成分所确定并开孔的气孔。
21.根据权利要求20所述的一体型研磨垫，其特征在于，所述研磨层的表面一旦经研磨工序被磨耗或者磨削，所述被埋入的液态微量成分和/或聚合物微量成分就会暴露到表面上，连续地形成所述开放的气孔。
22.根据权利要求20所述的一体型研磨垫，其特征在于，所述液态微量成分的材料是，与所述聚合物基质没有化学相溶性的液态物质。
23.根据权利要求22所述的一体型研磨垫，其特征在于，所述液态物质是从由脂肪族矿物油、芳香族矿物油、分子末端上没有羟基的硅油、大豆油、椰子油、棕榈油、棉籽油、山茶油和硬化油所组成的一组中选择的任意一种或它们的混合物。
24.根据权利要求22所述的一体型研磨垫，其特征在于，相对于所述聚合物基质形成用物质的全体总量，含有所述液态物质20～50重量％。
25.根据权利要求13所述的一体型研磨垫，其特征在于，在所述研磨层的表面上还形成有包含用于使研磨料浆移动容易进行的流动通道的组织或图案。
26.一种研磨垫的制造方法，包括提供弹性支持层的步骤；向所述弹性支持层的上部提供与所述弹性支持层的材料具有化学相溶性且比所述弹性支持层的硬度高的研磨层材料的步骤；通过凝胶化和固化，形成与所述弹性支持层成为一体化的所述研磨层的步骤。
27.根据权利要求26所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，在所述提供研磨层材料的步骤之前，还包括向所述弹性支持层的一部分区域提供对于被研磨对象表面的状态检测用光源透明的透明部件的步骤，而所述提供研磨层材料的步骤是在所述弹性支持层的其他区域上提供所述研磨层的材料的步骤，且所述一体化的步骤是通过凝胶化和固化形成与所述弹性支持层成为一体化的所述透明部件和所述研磨层的步骤，所述弹性支持层的材料、所述透明部件和所述研磨层的材料相互之间具有化学相溶性。
28.根据权利要求27所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，所述弹性支持层的至少一部分对所述光源是透明的，且将所述透明部件提供给对所述光源透明的所述至少一部分的区域上。
29.一种研磨垫的制造方法，包括提供其一部分区域为空的空间的研磨层的步骤；向所述研磨层的上方提供与所述研磨层的材料具有化学相溶性，且硬度比所述研磨层低，且对被研磨对象表面的状态检测用光源透明的弹性支持层材料的步骤；通过凝胶化和固化，形成与所述研磨层成为一体化的所述弹性支持层的步骤。
30.根据权利要求29所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，在所述提供弹性支持层的材料的步骤之前还包括向所述研磨层的空的空间提供对所述光源透明的透明部件的步骤，且所述一体化的步骤是，通过凝胶化和固化，形成与所述研磨层成为一体化的所述透明部件和所述弹性支持层的步骤，且所述研磨层的材料、所述透明部件和所述弹性支持层的材料相互之间具有化学相溶性。
全文摘要
一种一体型研磨垫，包括弹性支持层和形成在所述弹性支持层的上方且硬度比所述弹性支持层的硬度更高的研磨层，且所述弹性支持层和所述研磨层是由相互之间具有化学相溶性的材料构成，在所述弹性支持层和所述研磨层之间不存在结构性边界部。另外，本发明的研磨垫具备对被研磨对象的表面状态检测用光源透明且与其他的研磨垫的结构部件成为一体型的透明区域。由于本发明的研磨垫的平坦化效率高、研磨垫的物性均匀，所以在研磨工序中可稳定地使用。另外，不会发生研磨料浆的沉积，移动和输送容易，并成为一体型，所以不需要用于连接各结构部件的粘接剂或连接工序，从而制造工序变简单。
文档编号B24B37/24GK1494986SQ0315860
公开日2004年5月12日 申请日期2003年9月17日 优先权日2002年9月17日
发明者铉 许, 许铉, 李尚目, 宋基千, 金承根, 孙镀权 申请人:韩国珀利尔有限公司