专利名称：研磨垫、其制法和金属模以及半导体晶片抛光方法
技术领域：
本发明涉及一种研磨垫，一种用于制造研磨垫的方法和金属模，以及一种半导体晶片抛光方法。
更具体地，本发明涉及一种可以透光而不减小抛光效率的研磨垫，一种制造研磨垫的方法，一种用于制造研磨垫的金属模、一种可以透光的研磨层叠垫以及一种半导体晶片抛光方法。
本发明利用光学终点探测器来抛光半导体晶片。
现有技术的描述在半导体晶片的抛光中，完成抛光目的之后，可以根据经验获得的时间决定终止抛光的抛光终点。但是，各种材料用来形成待抛光的表面并且各种材料的抛光时间不同。可以设想形成待抛光表面的材料在将来将改变。而且，用于抛光和抛光机的浆料也会改变。因此，从各种抛光中经验上获得每种抛光时间效率极其低。为了解决这些问题，目前正在研究使用光学方法能直接观察待抛光表面状态的光学终点探测装置和工艺(JP-A 9-7985，JP-A 2000-326220和JP-A 11-512977)(在此使用的术语“JP-A”意味“未审查公开的日本专利申请”)。
在光学终点探测装置和工艺中，由硬和同类树脂组成的窗口一般形成在研磨垫中，窗口能透射用于终点探测的光和基本上没有能力吸收和运载浆料物质，且仅由这些窗口观察待抛光的表面(JP-A 11-512977)。
但是，由于窗口基本上没有能力保持和排放上述研磨垫中的浆料，因此应当理解通过形成窗口研磨垫的抛光效率可能被减小或变得不均匀。因此，形成大的环形窗口或增加窗口的数目是困难的。
发明概述已解决了上述问题的本发明的一个目的是，提供一种可以透射用于终点探测的光而不减小半导体晶片抛光的抛光效率的研磨垫、一种制造该研磨垫的方法、一种用于制造该研磨垫的金属模、一种研磨层叠垫以及一种半导体晶片抛光方法。
从下面的描述将使本发明的其它目的和优点变得明显。
本发明的发明人已研究了利用光学终点探测装置用于抛光的研磨垫，且已经发现当具有透光性能的透光组件用作窗口代替现有技术由没有保持和排放浆料能力的硬和同种树脂制造的窗口时，可以确保满意的透光性能以及还可以探测抛光终点。他们还发现当水溶性物质分散并包含在窗口的基质材料中时，在抛光的时候窗口具备保持和排放浆料的能力。而且，他们已经发现，当研磨基底和透光组件熔合并固定在一起时，浆料不会从抛光表面漏出。
就是说，首先，根据本发明，通过研磨垫获得本发明的上述目的和优点，该研磨垫包括具有抛光表面的研磨基底和熔合到研磨基底的透光组件并且包括不溶于水的基质材料和分散在不溶于水的基质材料中的水溶性物质。
其次，根据本发明，通过制造本发明的研磨垫的方法获得本发明的上述目的和优点，该方法包括在用于夹物模压的金属模空腔的预定放置处保持预先形成的用于研磨垫的透光组件，以及将研磨基底的材料注入到空腔的剩余空间中，以将透光组件熔合到研磨基底。
第三，根据本发明，通过制造本发明的研磨垫的方法获得本发明的上述目的和优点，该方法包括在用于夹物模压的金属模空腔中保持预先形成的具有用于接收透光组件的孔的研磨基底，以及将透光组件的材料注入到用于接收透光组件的孔中，以将研磨基底熔合到透光组件。
第四点，根据本发明，通过用于制造本发明的研磨垫的夹物模压的金属模获得本发明的上述目的和优点，该金属膜具有用于在空腔中保持用于研磨垫的透光组件或研磨基底的一个(或多个)凸起部分和/或一个(或多个)凹陷部分。
第五点，根据本发明，通过研磨层叠垫获得本发明的上述目的和优点，该研磨层叠垫包括本发明的研磨垫和形成在与研磨垫的抛光表面相反的背面上的具有透光性能的基板层。
第六点，根据本发明，通过研磨层叠垫获得本发明的上述目的和优点，该研磨层叠垫包括本发明的研磨垫、形成在与研磨垫的抛光表面相反的背面上的具有透光性能的基板层以及用于固定抛光机上的研磨垫的固定层，该固定层形成在与基板层的研磨垫相反的侧边上。
最后，根据本发明，通过用研磨垫抛光半导体晶片的方法获得本发明的上述目的和优点，其特征在于使用本发明的研磨垫或研磨层叠垫，以及通过穿过研磨垫或研磨层叠垫的透光组件的光学终点探测装置探测半导体晶片的抛光终点。
附图简述
图1示出了研磨基底和透光组件的形状和熔合状态的示意图；图2示出了研磨基底和透光组件的形状和熔合状态的示意图；图3示出了研磨基底和透光组件的形状和熔合状态的示意图；图4示出了研磨基底和透光组件的形状和熔合状态的示意图；图5示出了研磨基底和透光组件的形状和熔合状态的示意图；图6示出了研磨基底和透光组件的形状和熔合状态的示意图；图7示出了研磨基底和透光组件的形状和熔合状态的示意图；图8示出了研磨基底和透光组件的形状和熔合状态的示意图；图9是本发明的研磨垫的一个例子的平面图；图10是本发明的研磨垫的另一个例子的平面图；图11是本发明的研磨垫的又一个例子的平面图；图12是用于铸造本发明的研磨垫的金属模的部分剖面图；图13示出了固定在用于铸造研磨垫的金属模中的透光组件的剖面图；图14示出了注入到用于铸造研磨垫的金属模中的研磨基底分散体的剖面图，其中具有固定的透光组件；图15是本发明的研磨垫的剖面图；图16是本发明的具有凸起部分的金属模的部分剖面图；图17示出了在用于铸造研磨垫的具有凸起部分的金属模中固定研磨基底的剖面图；图18示出了注入到用于铸造研磨垫的金属模中的透光组件分散体的剖面图，其中具有固定的研磨基底；图19是具有凹陷部分的金属模的部分剖面图；图20示出了注入到用于铸造研磨垫的金属模中的研磨基底分散体的剖面图，其中具有固定的透光组件；图21是本发明的研磨垫的示图；图22是具有固定层的研磨垫的示图；图23是具有基板层的研磨垫的示图；图24是具有基板层和固定层的研磨垫的示图25是用于说明使用本发明的研磨垫或研磨层叠垫的抛光方法的示图；以及图26是适合于通过本发明的抛光方法的被抛光材料的剖面图。
图27是用于示出例4至7中形成至研磨垫基底的通孔位置的示图。
优选实施方案的详细说明下面将详细描述本发明。
研磨垫本发明的研磨垫包括研磨基底和透光组件。
研磨基底在临时抛光之后，研磨基底可以保持表面上的浆料并可以保留残余粉尘。该研磨基底具有透光性与否都没关系。研磨基底的平面形状不作特别限定，可以是圆形或多边形(四边形等)。研磨基底的尺寸也不作特别限定。
优选，在抛光过程中浆料可以被保持以及残留粉尘可以暂时地保留在研磨基底的表面上。因此，研磨基底可以具有从通过打磨(dressing)形成的微小孔(下面称为“微孔”)、凹槽以及绒毛(fluff)中选出的至少一种组件。它们可以预先形成或在抛光的时候形成。亦即，研磨基底选自(1)包括不溶于水的基质材料和分散在不溶于水的基质材料中的水溶性物质的研磨基底，(2)包括不溶于水的基质材料和在不溶于水的基质材料中分散的微孔的研磨基底(泡沫材料)，以及(3)仅仅由不溶于水的基质(非泡沫材料)组成且可以通过打磨起毛的研磨基底。
在上述研磨基底(1)至(3)中不溶于水的基质材料不作特别限定，可以使用各种材料。优选有机材料，因为它可以铸造为具有预定形状或性能以及可以提供适合的弹性。下面描述可以使用适用于研磨基底的基质材料的各种材料的有机材料。
用于形成研磨基底的材料可以是与用于形成透光组件的材料相同的或不同的类型。优选使用由与用于形成透光组件的材料不同类型的材料制造的研磨基底或由与用于形成透光组件的材料类型相同但是系数不同的材料制造的研磨基底。
为了防止在抛光的时候透光组件凸起或凹下，优选研磨基底的抗磨性不应该显著地不同于透光组件的抗磨性。
作为上述“不溶于水的基质材料”(下面也可以简单地称为“基质材料”)，优选单独使用或组合使用热塑性树脂、热固性树脂、弹性体和橡胶。
上述热塑性树脂的例子包括聚烯烃树脂、聚苯乙烯树脂、聚丙烯酸树脂例如{(甲基)丙烯酸树脂)}、乙烯基酯树脂(排除丙烯酸树脂)、聚酯树脂、聚酰胺树脂、氟树脂、聚碳酸树脂和聚缩醛树脂。
上述热固性树脂的例子包括酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、聚氨酯树脂、聚氨酯-脲树脂、尿素树脂以及硅树酯。
上述弹性体的例子包括苯乙烯弹性体如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物(SBS)以及其氢化的嵌段共聚物(SEBS)、热塑性弹性体如聚烯烃弹性体(TPO)、热塑性聚氨酯弹性体(TPU)、热塑性聚酯弹性体(TPEE)、聚酰胺弹性体(TPAE)以及二烯弹性体(如1，2-聚丁二烯)、硅树脂弹性体以及氟树脂弹性体。
上述橡胶的例子包括丁二烯橡胶、苯乙烯·丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、异丁烯·异戊二烯橡胶、丙烯酸橡胶、丙烯腈·聚丁橡胶、乙烯·丙烯橡胶、乙烯·丙烯·双烯烃橡胶、硅橡胶以及氟橡胶。
基质材料可以是交联聚合物或非交联聚合物。至少部分基质材料优选是交联聚合物。例如，基质材料是两种或更多种材料的混合物，以及至少一种材料的至少一部分是交联聚合物，或基质材料仅仅是一种材料和至少部分材料是交联聚合物。
当基质材料的至少一部分具有交联结构时，可以为基质材料提供弹性回复力。因此，就能够抑制在抛光的时候由施加到研磨垫的切变应力引起的位移并防止在抛光和打磨的时候当它被过度地伸展时由基质材料的塑性形变填充的微孔。也能够防止研磨垫的表面被过度地起毛。因此，抛光的时候浆料的保持性高，通过打磨容易恢复浆料的保持性，以及还可以防止刮擦。
上述交联聚合物的例子包括通过交联树脂获得的聚合物以及在交联剂存在的情况下通过交联聚乙烯或聚偏1，1-二氟乙烯或通过暴露于紫外辐射或电子束获得的聚合物，交联树脂如聚氨酯树脂、环氧树脂、聚丙烯酸树脂、非饱和聚酯树脂以及乙烯基酯树脂(排除聚丙烯酸树脂)、二烯-基弹性体(1，2-聚丁二烯)、丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、丙烯酸橡胶、丁腈橡胶、丁苯橡胶、乙丙橡胶、硅橡胶、氟橡胶以及苯乙烯-异戊二烯橡胶、上述热塑性树脂、热固性树脂、弹性体以及橡胶之中的交联树脂。也可以使用离子交联聚合物(ionomers)。
可以以两种或多种的组合使用这些基质材料。
而且，可以采用通过至少一种亲水的官能团如酸酐基、羧基、羟基、环氧或基氨基的改性以提高与浆料的亲水性的聚合物用作基质材料。
上述基质材料的例子包括聚合物如聚乙烯改性的顺丁烯二酸酐、聚丙烯改性的顺丁烯二酸酐、具有末端羟基的聚丁二烯以及具有末端羧基的聚丁二烯；以及通过聚合具有上述官能团的单体获得的聚合物和共聚物。优选具有末端羟基的聚丁二烯和具有末端羧基的聚丁二烯。它们可以单独使用或两种或多种组合使用。
而且，基质材料可以是具有上述官能团的任何一种聚合物和不具有上述官能团的聚合物的混合物。
例如，上述“改性”可以通过方法(a)或方法(b)进行，在方法(a)中，在具有酸酐基和过氧化物(双氧水、有机过氧化物等)的单体存在的情况下加热聚合物，以便将具有酸酐结构的侧链添加到没有酸酐结构的聚合物的主链中，在方法(b)中，在分子中至少具有两个酸酐和/或在分子中具有酸酐结构和羧基的化合物和催化剂如酸、碱或金属催化剂存在的情况下，加热聚合物，以便将具有酸酐结构的侧链添加到没有酸酐结构的聚合物的主链中。
方法(a)中使用的具有酸酐结构的单体例子包括顺丁烯二酸酐、衣康酸酐、柠康酐以及内亚甲基四氢酞酸酐。
方法(b)中使用的在分子中具有至少两个酸酐结构的化合物的例子包括苯均四酸酐以及3，3′，4，4′-二苯甲酮四羧二酸酐；在分子中具有酸酐结构和羧基的化合物的例子包括偏苯三酸酐。
构成上述研磨基底的组件还可以包括水溶性物质。
这些水溶性物质当它接触水时通过分开基质材料的表面可以形成用于保持抛光用的浆料的微孔。水溶性物质与研磨垫分开之后形成的微孔的平均直径，亦即，在它被除去之前包含在基质中的水溶性物质的平均直径可以是0.1至500微米，优选0.5至100微米，更优选5至50微米。
水溶性物质包括当它通过接触水它被胶凝时，可以被释放除水溶性物质如水溶性聚合物之外的任何物质如吸水树脂。这些水溶性物质可以溶解或胶凝在作为主成分和甲醇等的含水介质中。水溶性物质通常分散在基质材料中。
水溶性物质通常是固体，但是可以是液体。固态水可溶性物质通常是微粒，但是可以是纤维如腮须状其它线性形状或畸形如四脚体形状。水溶性物质优选是微粒，更优选是固体微粒，以致即使在热捏合温度时，它也可以保持它的形状。
水溶性微粒的平均粒径可以是0.1至500微米，优选0.5至100微米，更优选5至50微米。当这些平均粒径小于0.1微米时，形成的微孔小且不可能获得能完全保持研磨微粒的研磨垫。当平均粒径大于500微米时，获得的研磨垫的机械强度就会降低。平均粒径是在基质中含有的水溶性微粒的最大长度的平均值。
水溶性物质可以是无机物或有机物。在这些当中，优选是有机物。
有机水溶性物质的例子包括糊精、环糊精、甘露糖醇、糖类如乳糖、纤维素如羟丙基纤维素和甲基纤维素、淀粉、蛋白质、聚乙烯醇、聚乙烯基吡咯烷酮、聚乙烯磺酸、聚丙烯酸、聚环氧乙烷、水溶性感光树脂和磺化聚异戊二烯。它们可以单独使用或以两种或多种的混合物使用。
无机水溶性物质的例子包括乙酸钾、硝酸钾、碳酸钾、碳酸氢钾、溴化钾、磷酸钾、硫酸钾、硫酸镁以及硝酸钙。它们可以单独使用或以两种或多种的混合物使用。
液态水溶性物质不局限于具体的类型，但是优选在使用过程中当它溶于浆料时对抛光效率不具有坏影响的物质。液态水溶性物质包括本身是液体的水溶性物质以及也包括在常温下不是液体而是固体且溶于水变为水溶液的水溶性物质。液态水溶性物质的例子包括有机酸如甲酸、乙酸、酒石酸的水溶液、琥珀酸的水溶液以及丙二酸的水溶液，以及氧化剂如双氧水的水溶液、过乙酸以及硝酸的水溶液。
当水溶性物质包含在不溶于水的基质材料中时，它分散在整个基质材料中。通过接触水的研磨垫的最表层上存在的水溶性物质的溶解在研磨垫中形成的微孔，研磨垫包括包含这些水溶性物质的基质。微孔具有在临时抛光之后保持浆料和保留残余粉尘的功能。当它接触浆料时，水溶性物质溶解或胶凝，浆料是包含在研磨垫中的水分散体并从基质材料中分离。
优选水溶性物质只有当它暴露于研磨垫的表层时才溶解或胶凝在水中且在研磨垫中不吸收水分或胶凝。因此，水溶性物质优选具有用于抑制在其外表面的至少部分上吸湿的外壳。这些外壳可以物理上吸附到或化学地键合到水溶性物质，或可以通过物理吸附或化学键合与水溶性物质接触。形成这些外壳的材料的例子包括环氧树脂、聚酰亚胺、聚酰胺以及聚硅酸盐。即使当这些外壳仅仅形成在水溶性物质的一部分上，也可以完全获得上述效果。
在研磨垫中的这些水溶性物质除形成微孔的上述功能之外还具有增加研磨垫的压痕硬度的功能(依据Shore D硬度为35至100)。当这些压痕硬度高时，可以增加施加到通过研磨垫待抛光的表面的压力。因此，不仅可以提高抛光速率而且可以获得高的抛光平坦度。由此。这些水溶性物质特别优选是可以为研磨垫保持充分高的压痕硬度的固体材料。
根据不溶于水的基质材料和水溶性物质的总量的100体积％，在这些研磨基底中的水溶性物质的含量优选90体积％或更少，更优选80体积％或更少，更加优选0.1至80体积％，特别优选1至50体积％，理想是1至30体积％。当水溶性物质的含量高于90体积％时，完全防止包含于基质材料中的水溶性物质接二连三地胶凝或溶解且因此保持研磨垫的硬度和机械强度为适当的值是困难的。
在制造的时候分散上述亲水物质和水溶性物质在基质材料中的的方法不作特别限定。例如，基质材料、亲水物质以及水溶性物质和其它选择性添加剂搅拌一起以获得分散体。获得的分散体的形状没有特别限定。例如，它以小球(pellet)、碎片或粉末的形式获得。优选在受热的情况下搅拌基质材料，以便它可以容易地处理。在该加热温度时，亲水物质和水溶性物质优选是固体。
当它们是固体时，亲水物质容易分散，尽管它与基质材料有相容性，以及水溶性物质容易分散同时它显示出上述优选的平均粒径。因此，优选根据使用的基质材料的处理温度选择亲水物质和水溶性物质的种类。
透光组件透光组件指用于在部分研磨垫中形成具有透光性能的部分的组件。接下来参考附图给出透光组件的描述。
这些透光组件的形状不作特别限定。在研磨垫的抛光表面侧上的透光组件的平面形状可以是圆形、椭圆形、三角形、四边形或多边形。垂直于透光组件的抛光表面的剖面形状没有特别限定。只要光可以在抛光表面侧边和非抛光表面侧边之间透射，任何形状都可接受。例如，它可以具有图1至8中示出的剖面形状。该透光组件12和研磨基底11熔合在一起作为集成单元。
术语“熔合”指其中在不使用粘合剂的条件下通过至少熔合透光组件和研磨基底两个或其中之一的键合表面将透光组件和研磨基底键合在一起的状态。至于研磨垫的制造，不仅键合表面而且整个透光组件可以熔化键合，或整个研磨基底可以熔化键合。
将透光组件和研磨基底熔合在一起的方法不作特别限制。例如，它可以是(1)其中透光组件和研磨基底之一保持在金属模中以及注入并熔合另一组件的夹物模压方法，(2)其中以预定形状制造透光组件和研磨基底并啮合在一起，通过红外线焊接、高频焊接、微波焊接或超声波焊接将它们的接触面熔化键合在一起的方法，或(3)其中溶剂涂敷到透光组件和研磨基底的表面以将它们键合在一起的方法。
由于本发明的透光组件和研磨垫的研磨基底熔合在一起，在透光组件和研磨基底之间没有缝隙，由此浆料不会漏到研磨垫的背面。
该透光组件的厚度可以不小于如图1和3所示的研磨基底的厚度，可以小于如图2，4，5，6和8所示的研磨基底的最大厚度，或透光组件的部分透光部分可以比如图7所示的一样更薄。
为了使光透过透光组件，光衰减的强度与透光组件的厚度的平方成正比。因此，通过减小透光组件的厚度，透光性能就可以大大地提高。例如，即使当难于从该透光组件获得具有用于探测终点足够高强度的光时，通过减小透光组件的厚度可以确保用于终点探测的足够高的光强度，该透光组件具有与用于利用光学终点探测的抛光的研磨垫的其它部分同样的厚度。制得薄的透光组件的厚度优选是0.1毫米或更多、更优选是0.2毫米至4毫米、最好是0.3毫米至3毫米。当厚度小于0.1毫米时，它就难于保证透光组件的足够高的机械强度。
通过减小透光组件的厚度来形成的不存在透光组件的凹陷部分(例如，图2中的透光组件之下的部分)或透光组件的凹陷部分(例如图7中上侧、右侧和左侧由透光组件围绕的部分)可以形成在研磨垫的前背面的任意一侧上。当它形成在研磨垫的背面上时，就可以减小透光组件的厚度而不影响抛光效率。
透光组件的数目没有特别限制且可以是一个或多个。透光组件的位置没有特别限制。例如，当研磨垫具有一个透光组件时，它可以如图9和图10的平面图所示布置。而且，当研磨垫具有两个或更多透光组件时，它们可以如图11的平面图所示的彼此同心布置。
至于透光组件的透光性能，当透光组件的厚度是2毫米时，它优选具有0.1％或更多的100和3000纳米之间的波长的透射率，或具有0.1％或更多的100至3000纳米之间的波长的整体透射率。该透射率或整体透射率更优选是1％或更多，更加优选是2％或更多，特别优选是3％或更多，理想是4％或更多。透射率或整体透射率不必高于需要，且可以是50％或更小，优选是30％或更小，特别优选20％或更小。
在使用光学终点探测装置的抛光中所用的研磨垫中，透光组件优选具有400和800纳米波长范围的高透射率，400和800纳米的波长范围经常用于终点探测。因此，满足上述要求的400-800nm波长是优选的。
该透射率是用UL吸收计在各个波长下测量的值，UL吸收计在预定波长下可以测量2毫米厚样品的吸收率。通过求出在预定波长范围下同样测量的透射率的积分就可以获得整体透射率。
用于形成上述透光组件的“不溶于水的基质材料”(下面可以简单地称为“基质材料”)优选是可以提供透光性能的热塑性树脂、热固性树脂、弹性体、橡胶或其组合。尽管该基质材料不必是透明的或半透明的，只要它具有透光性能(不意味它仅透射可见光)，它优选具有更高的透光性能，更优选透明。
可以提供透光性能的热塑性树脂、热固性树脂、弹性体、橡胶等可以和用于上述研磨基底的不溶于水的基质材料列出的那些材料相同。这些基质材料可以以两种或多种的组合使用。而且，不溶于水的基质材料可以是如上述研磨基底所详细说明的具有官能团的聚合物和不具有官能团的聚合物的混合物。
优选地，根据需要这些基质材料包含具有官能团的亲水物质，以提高它与水溶性物质、研磨颗粒、水介质等的相容性。用于上述研磨基底的列举的所有物质可以用作亲水物质。
这些亲水物质可以以两种或多种的组合使用。
基质材料可以是交联聚合物或非交联聚合物。至少部分基质材料优选是交联聚合物。例如，基质材料是两种或更多种材料的混合物以及材料的至少一种的至少一部分是交联聚合物，或基质材料仅仅是一种材料且至少部分材料是交联聚合物。
当至少部分基质材料具有交联结构时，可以为基质材料提供弹性回复力。因此，在抛光的时候就能够抑制通过施加到研磨垫的切变应力引起的位移以及防止在抛光和打磨的时候当它过于伸展时由基质材料的塑性变形填充气孔。也可以防止研磨垫的表面过于起毛。因此，在抛光的时候浆料的保持性高。通过打磨容易恢复浆料的保持性以及还可以防止刮擦。
这些交联聚合物与上述研磨基底所列出的那些材料相同。
在这些交联聚合物当中，因为它可以提供足够高的透光性能，它稳定于包含在多种浆料中的强酸或强碱以及通过吸水还很少被软化，所以特别优选交联的1，2-聚丁二烯。该交联的1，2-聚丁二烯可以同其它橡胶如聚丁橡胶或异戊二烯橡胶混合。而且，1，2-聚丁二烯可以单独用作基质材料。
根据JIS K 6251，当基质材料样品在80℃下断裂时，至少部分是交联聚合物的基质材料断裂之后的剩余伸长量(下面简单地称为“断裂时的剩余伸长量”)可以设为100％或更小。这些意味断裂之后基质材料的样品的基准标记之间的总距离是断裂之前的基准标记之间的距离的2倍或更小。该断裂下的剩余伸长量优选30％或更小，更优选10％或更小，更加优选5％或更小以及0％或更多。当破裂时的剩余伸长高于100％时，从研磨垫的表面擦除的精细片或在抛光或表面更新的时候伸展的精细片易于填充气孔。
术语“断裂下的剩余伸长量”是根据“日本工业标准6251(JIS K 6251)规定的“硫化橡胶拉力试验法”，其中在500mm/min的拉伸速率和80℃的测试温度时断裂哑铃形样品第3号的拉伸测试中，通过在各个基准标记和断裂的断裂部分以及分开的样品之间的总距离的测试之前减去基准标记之间的距离获得的伸长量。测试温度是80℃，而在实际的抛光时候通过滑动接触到达的温度是约80℃。
水溶性物质分散在透光组件中。它是在如上所述的抛光的时候通过它与从外部提供的水介质接触能形成微孔的物质。
透光组件中的形状、尺寸、含量和水溶性物质的材料与上述研磨基底详细描述的水溶性物质相同。
优选地，暴露于透光组件的表面的水溶性物质在水中溶解或胶凝，包含在透光组件中的水溶性物质没有不吸收湿气的表面或在研磨垫中胶凝。因此，可以在水溶性物质的至少部分外表面上形成由用于抑制吸湿的环氧树脂、聚酰亚胺、聚酰胺或聚硅酸盐制成的外壳。
除形成微孔的功能之外，这些水溶性物质具有使透光组件的压痕硬度与研磨垫的其它部分的压痕硬度相匹配的功能。在抛光的时候，为了提高待施加的压力，提高抛光速率和获得高的平坦度，整个研磨垫的Shore D硬度优选是35至100。但是，仅仅由基质材料常常难以获得期望的Shore D硬度。在此情况下，通过包含水溶性物质，除形成微孔之外，Shore D硬度可以增加到与研磨垫的其它部分相同的水平。为此，水溶性物质优选能保证研磨垫的足够高的压痕硬度的固体材料。
在制造的时候在基质材料中分散上述亲水物质和水溶性物质的方法可以与上述研磨基底描述的方法相同。
在制造的时候选择性地添加相容剂如通过酸酐基、羧基、羟基、环氧基、恶唑啉基或氨基改性的同聚物、嵌段共聚物或随机共聚物，以提高基质材料和水溶性物质之间的相容性并提高水溶性物质的基质材料中的分散能力，除基质材料和水溶性物质之外可以包含非离子表面活性剂和偶联剂。
在本发明的研磨垫中除基质材料和水溶性物质之外，可以包含从研磨颗粒、氧化剂、多价金属离子、有机酸、氢氧化物或碱金属的酸、pH改性剂、表面活性剂以及刮擦防止剂中选出来的至少一种，亦即透光组件和研磨基底，所有的这些物质已包含在浆料中。由此，当使用该研磨垫时，可以通过仅提供水进行抛光。而且，本发明的研磨垫可以选择性地添加不损害本发明的效果的添加剂如填料、软化剂、抗氧化剂、紫外线吸收剂、抗静电剂、润滑剂和增塑剂。
上述研磨颗粒的例子包括无机颗粒如硅石微粒、氧化铝颗粒、氧化铈颗粒、氧化锆颗粒以及二氧化钛颗粒、有机颗粒如聚苯乙烯和有机/无机合成颗粒如聚苯乙烯/硅石。
上述氧化剂不作特别限制，只要它是水溶性的氧化剂。氧化剂的例子包括有机过氧化物如双氧水、过乙酸、过苯甲酸、以及叔丁基氢过氧化物、高锰酸化合物如高锰酸钾、重铬酸化合物如重铬酸钾、氢卤酸化合物如碘酸钾、硝酸化合物如硝酸和硝酸铁、全氯酸化合物如高氯酸、过渡金属盐如铁氰化钾、过硫酸盐如过硫酸铵、多价金属盐如硝酸铁和硝酸铵铈以及异聚酸如钨硅酸、钨磷酸、铅硅酸以及磷钼酸，它们可以单独使用或以两种或多种的组合使用。在这些氧化剂当中，特别优选双氧水和有机过氧化物，因为它们不包含任何基本金属且它们的分解产物无害。通过包含这些氧化剂的任何一种，当金属层如晶片的待处理膜被抛光时，可以大大地提高抛光速率。
基于所有研磨垫的质量的100份，只要不损害本发明的效果，氧化剂的含量可以是0至10质量份(下面可以简单地称为“份”)，特别优选0至5质量份。
上述多价金属离子的例子包括金属的离子如铝、钛、钒、铬、锰、铁。钴、镍、铜、锌、锗、锆、钼、锡、锑、钽、钨、铅以及铈。它们可以单独使用或以两种或更多种的组合使用。多价金属离子优选是从铝、钛、铬、锰、铁、铜、锌、锡以及铈中挑选出来的至少一种金属的离子，因为可以获得高抛光速率。在这些离子当中，特别优选铁离子和铜离子。在铝的硝酸盐、硫酸盐、醋酸盐和葡糖酸盐、铁的硝酸盐、硫酸盐、醋酸盐和葡糖酸盐(III)和铜的硝酸盐、硫酸盐、醋酸盐以及葡糖酸盐(II)当中可以用作构成上述多价金属离子的金属盐。这些硝酸铁(III)也用作氧化剂。在整个研磨垫中多价金属离子的含量是0至10质量％，特别优选0至5质量％。
上述有机酸可以使上述氧化剂稳定并进一步提高抛光速率。有机酸的优选例子包括对甲苯磺酸、十二烷苯磺酸、异戊二烯磺酸、葡糖酸、乳酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、羟基乙酸、丙二酸、蚁酸、草酸。琥珀酸、富马酸、马来酸和酞酸。在这些当中，葡糖酸、乳酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、羟基乙酸、丙二酸、蚁酸、草酸、琥珀酸、富马酸、马来酸和酞酸是优选的。特别优选酒石酸、苹果酸、琥珀酸和酞酸。这些有机酸性可以单独使用或以两种或多种的组合使用。在整个研磨垫中的有机酸的含量优选是0至10质量％，特别优选0至5质量％。
上述表面活性剂可以是阳离子、阴离子或非离子物质。阳离子表面活性剂的例子包括脂族胺盐和脂肪质铵盐。阴离子表面活性剂的例子包括脂肪酸肥皂、羧酸盐如烷基以太羧化物、磺酸盐如磺酸苯烷、萘磺酸和无烯烃磺酸、硫酸酯盐如高级醇硫酸酯盐、以太硫酸烷和聚氧化乙烯苯烷以太以及磷酸酯盐如磷酸烷。非离子表面活性剂的例子包括以太如聚氧化乙烯烷以太、醚酯如甘油酯的聚氧乙烯醚、以及酯如聚乙二醇脂肪酸酯、甘油酯以及山梨聚糖酯。在整个垫中表面活性剂的含量是0至10质量％，特别优选0至5质量％。
上述填料的例子包括提高硬度的材料如碳酸钙、碳酸镁、滑石和粘土以及具有抛光效果的材料如二氧化锰、三氧化锰以及碳酸钡。
本发明的研磨垫可以具有用于在抛光机上固定研磨垫的固定层13，抛光机用于在与图22所示的抛光表面相反的背面上抛光。固定层不作特别限制，只要它可以固定研磨垫本身。
该固定层可以是由通过使用粘合剂双面涂敷带形成的层，例如粘结层131和形成在粘结层131的外表面上的剥离层132或通过提供粘合剂而形成的粘结层131构成。通过提供粘合剂形成的粘结层的外表面上可以形成剥离层132。
用于形成固定层的粘合剂不作特别限制。例如，它是热塑性、热固性或光可固化的丙烯酸粘合剂或合成橡胶粘合剂。市场上可买到的粘合剂的产品包括3M有限公司的#442和Sekisui化学有限公司的#5511和#5516。
在这些固定层当中，优选通过使用粘合剂双面涂敷带形成的层，因为它预先具有剥离层。在使用之前具有剥离层的固定层可以保护粘结层，且在使用时通过除去剥离层可以容易地固定研磨垫在抛光机上。
固定层材料的透光性能不作特别限定。当固定层的材料不具有透光性能或具有低透光性能时，可以在对应于透光组件的位置处形成通孔。该通孔可以大于或小于或与透光组件的面积相同。
当在固定层中形成通孔时，优选固定层不应该形成在透光的通路中。
而且，当通过使用粘合剂双面涂敷带形成固定层时，可以在粘合剂双面涂敷带的预定位置处形成通孔。形成该通孔的方法不作特别限定。可以用激光切割机或冲压叶片形成通孔。当使用激光切割机时，在形成固定层之后可以通过使用粘合剂双面涂敷带形成固定层。
已经包含在浆料中的上述添加剂可以包含在本发明的整个研磨垫中，具体包含在它的研磨基底或透光组件中。还可以包含其它添加剂。可以以预定形状在抛光表面上形成沟槽或点图形。
研磨垫的平面形状不作特别限定，且可以是圆形(盘形)或多边形如四边形(带状，滚筒状)。研磨垫的尺寸不作特别限定，但当它是盘形时，可以是500至900毫米直径。
制造本发明的研磨垫的方法不作特别限定，但是可以通过主要使用用于夹物模压的下述金属模来制造本发明的研磨垫。
用于夹物模压的金属模本发明的用于夹物模压的金属模具有用于放置预先铸造的透光组件或研磨基底的一个(多个)凸起部分和/或一个(多个)凹陷部分。
用于放置透光组件或研磨基底的凸起部分和/或凹陷部分的位置、形状、尺寸和数目不作特别限定，只要它们可以放置透光组件或研磨基底。
至于用于放置透光组件的一个(多个)凸起部分，(1)布置多个例如3或4点状、尖端状或延长的凸起以围绕图12和图13所示的透光组件，(2)上述每个凸起固定在透光组件底部的中心中形成的凹陷部分中，或(3)布置环形凸起、部分环形凸起或四边形凸起例如延长的凸起，以环形或四边形形式围绕透光组件，以便它们与具有圆形底部或四边形底部的透光组件啮合。至于用于放置研磨基底的一个(多个)凸起部分，在如图16和图17所示的研磨基底中用于接收透光组件的孔中固定盘状或小的四边形柱状凸起，或在研磨基底中形成的凹陷部分中点固定点状、尖端状或延长的凸起。
由于用于固定研磨基底的凸起的表面是用于形成透光组件的表面层的表面，因此希望凸起的表面具有优良的平坦度，以提高透光组件的透光性能。特别优选镜面抛光表面。
至于用于放置研磨基底的一个(多个)凹陷部分，如图19和图20所示，形成将与透光组件啮合的圆形或四边形凹陷部分，或布置将与透光组件中形成的点状、尖端状或延长的凸起啮合的凹陷部分。
而且，至于用于放置研磨基底的一个(多个)凹陷部分，布置待与在研磨基底的底部上形成的点状、尖端状和延长的凸起啮合的凹陷部分。
制造研磨垫的方法本发明的制造研磨垫的方法不作特别限定，只要透光组件或研磨基底可以保持在金属模中并且用于形成透光组件或研磨基底的材料可以注入到空腔中。为了便于制造本发明的研磨垫，优选使用用于夹物模压的上述金属模。
该制造方法主要是以下方法(1)或(2)。
(1)通过预搅拌用于形成透光组件的基质、水溶性物质等获得分散体。在具有模腔的金属模中铸造获得的分散体，以制造透光组件。
然后，将该透光组件设置在具有空腔的金属模中并注入通过搅拌等获得的用于形成研磨基底的分散体，铸造以获得研磨垫。
下面参考图13-15详细描述上述方法(1)。铸造的透光组件夹持在用于夹物模压的金属模的凸起部分之间，金属膜具有用于定位的凸起部分721，如图13所示。此后，固定金属模71并从注射口(未示出)注入通过搅拌等获得的用于形成研磨基底的分散体，如图14可以理解。通过冷却使这些分散体固化以铸造研磨垫。在固定上述金属模之前，可以直接注入用于形成研磨基底的分散体，然后可以在铸造之前固定上述金属膜71。
由此，获得了具有图15所示的剖面形状的研磨垫。
(2)首先铸造具有用于接收透光组件的孔的研磨基底，然后设置在具有空腔的金属模中，注入通过搅拌等获得的用于形成透光组件的分散体到研磨基底的孔中，并在金属模中铸造以制造透光组件，由此获得研磨垫。上述孔可以是具有底部的孔或没有底部的通孔。通常使用具有通孔的研磨基底。
将参考图17描述上述方法(2)。如图17所示，在用于夹物模压的金属模的凸起部分721上夹持以预定形状铸造的研磨基底，金属模具有用于定位的凸起部分。此后，固定铸模71，并从注入口(未示出)注入待铸造的通过搅拌等获得的用于形成研磨基底的分散体。在固定上述金属模之前，可以直接注入用于形成研磨基底的分散体，并固定上述模71以铸造它。
由此获得图2所示的研磨垫。
在上述方法(1)和(2)中，用于夹物模压的金属模的内部温度优选30至300℃，更优选40至250℃，最好优选50至200℃。
透光组件的高度和研磨基底的厚度不必相同。而且，它们可以用砂纸等处理到希望的厚度。
通过该夹物模压法，可以容易地制造图1至8所示的具有复杂剖面的研磨垫。研磨基底和透光组件可以稳固地和容易地键合在一起。
为了便于使用浆料的排放，可以根据需要以预定形状在本发明的研磨垫的抛光表面上形成凹槽或点图形。当需要凹槽或点图形时，通过减小上述透光组件的厚度在研磨垫的正面上形成凹陷部分可以获得凹槽或点图形。
研磨层叠垫本发明的研磨层叠垫包括本发明的研磨垫和形成在研磨垫的背面上且层叠方向具有透光性能的基板层。
如图23所示，上述“基板层”是形成在与研磨垫的抛光表面相反的背面上的层81。基板层具有透光性能与否都没有关系。例如，由具有与透光组件相同的或比透光组件更高透光性能的材料制成的基板层用来保证研磨层叠垫的透光性能。在此情况下，可以形成切口(通孔)或可以不形成切口(通孔)。而且，当使用没有透光性能的基板层时，通过切掉部分用于透射光的基板层就可以保证研磨层叠垫的透光性能。
基板层的形状不作特别限定，且它的平面形状可以是正方形如四边形或圆形。通常，它可以形成为薄片。这些基板层可以与研磨垫的平面形状相同。当它具有用于保证透光性的切口部分时，除去该部分。
用于形成基板层的材料不作特别限定，可以使用各种材料。优选使用有机材料，因为它容易铸造以具有预定的形状和预定的性能，以及可以提供适合的弹性。与那些用作上述透光组件的基质材料相同的材料可以用作该有机材料。用于形成基板层的材料可以与透光组件和/或研磨基底的基质材料相同或不同。
基板层的数目不作特别限定，可以是一个或多个。当形成两个或更多基板层时，它们可以是相同的或不同的。基板层的硬度不作特别限定，但是优选低于研磨垫的硬度。由此，对于待抛光表面的不均匀研磨层叠垫总体上具有足够高的机动性和适当的相容性。
如图24所示，可以在本发明的研磨层叠垫上形成与研磨垫中一样的固定层131和132。它们通常形成在研磨层叠垫的基板层的背面，亦即，与抛光表面相反的表面。它们可以与上述研磨垫中使用的材料相同。
而且，研磨层叠垫不局限于具体的形状，可以是如上所述的相同的形状和尺寸。
抛光半导体晶片的方法本发明的抛光半导体晶片的方法将用本发明的研磨垫或研磨层叠垫来抛光半导体晶片，使用用于探测半导体晶片的抛光终点的光学终点探测装置。
上述“光学终点探测装置”通过从研磨垫的背面侧边的透光组件透射光到抛光表面，能从待抛光物体的表面反射的光探测待抛光表面的抛光终点。没有特别地限定其它测量原理。
在本发明的抛光半导体晶片的方法中，可以进行终点探测，而不会降低抛光效率。例如，当研磨垫或研磨层叠垫是圆盘形时，透光组件布置在一个环中和与圆盘的中心同心，以便在一直监控抛光终点的同时，可以进行抛光。因此，抛光可以在最优的抛光终点安全地结束。
在本发明的抛光半导体晶片的方法中，可以使用图25所示的抛光机。亦即，该机器包括可旋转机座2、可以在垂直与水平方向转动和移动的压头3、机座2上的浆料进料单元5以及安装在机座2下面的光终点检测单元6，浆料进料单元5每次以预定量滴落浆料。
在该抛光机中，本发明的研磨垫(包括研磨层叠垫)1固定在机座2上，半导体晶片4固定到压头3的下端面，且以预定压力压在研磨垫上。在机座2上浆料从浆料进料单元5每次以预定量滴落，机座2和压头3转动使得半导体晶片与用于抛光的研磨垫滑动接触。
来自光终点检测单元6的具有预定波长或波长范围的端点检测射线R1施加到半导体晶片4的待抛光表面，射线R1从机座2的背面穿过用于抛光的透光组件11。亦即，机座2本身具有透光性能或终点检测射线可以通过机座2的切口部分透射。通过从半导体晶片待抛光的表面反射该端点检测射线R1获得的反射射线R2被光终点检测单元6捕获，以致在由该反射光监控待抛光表面状态的同时就可以进行抛光。
通过本发明的抛光方法抛光的适合材料，是例如具有图26所示的结构的层叠基底。该层叠基底包括由硅等制成的基底、由氧化硅等制成的第一绝缘膜、具有凹槽的第二绝缘膜(绝缘材料是从TEOS氧化膜(使用四乙氧基硅烷作为原料，以化学汽相沉积法制得的氧化硅基绝缘膜)、具有低介电常数的绝缘膜(如sisequioxane、添加氟的SiO2、聚酰亚胺基树脂、苯环丁烷)等中选出来的)、阻挡金属膜和作为布线材料(纯铜膜、纯钨膜、纯铝膜、合金薄膜等)的金属膜。
待抛光的物体是例如包括掩埋材料的待抛光物体或不包括掩埋材料的待抛光物体。
包括掩埋材料的待抛光物体是例如包括通过CVD等淀积的所需材料的迭片以致所需材料掩埋在将成为半导体器件(通常包括至少一个晶片和形成在晶片的正面上的绝缘膜。还可以包括形成在绝缘膜上作为用于抛光停止的停止层)的基底的凹槽中，半导体器件在其正面上至少具有凹槽。至于这些待抛光物体的抛光，通过用本发明的研磨垫抛光除去过度地淀积的掩埋材料之后，其表面可以抛光为平坦的表面。当待抛光物体具有在掩埋材料之下的停止层时，在后续阶段可以同时抛光停止层。
掩埋材料是例如，(1)在STI(浅沟槽隔离)步骤中使用的绝缘材料，(2)在金属镶嵌步骤中使用的铝和铜中选出来的至少一种金属布线材料，(3)从形成通孔栓塞的步骤中使用的钨、铝和铜中选出来的至少一种通孔栓塞材料，或(4)形成层间绝缘膜的步骤中使用的绝缘材料。
形成上述停止层的停止层材料是氮化基材料如Si3N4、TaN或TIN或金属基材料如钽、钛或钨。
上述绝缘材料是氧化硅(SiO2)膜、包括SiO2和少量的硼和磷的硼磷硅酸膜(BPSG膜)、通过用氟掺杂SiO2形成的叫作“FSG(氟掺杂的硅玻璃)”的绝缘膜，或具有低介电常数的氧化硅绝缘膜。
氧化硅膜的例子包括通过热CVD获得的热氧化膜、PETEOS膜(等离子体增强-TEOS膜)、HDP膜(高密度等离子体增强-TEOS膜)以及氧化硅膜。
可以通过将高温硅暴露到氧化气氛以及使氧或硅与水化学地反应来形成上述热氧化膜。
可以通过利用等离子体作为促进方法的CVD由四乙基原硅酸酯(TEOS)形成上述PETEOS膜。
可以通过利用高密度等离子体作为促进方法的CVD由四乙基原硅酸酯(TEOS)形成上述HDP膜。
可以通过常压CVD(AP-CVD)或低压CVD(LP-CVD)获得由热CVD获得的上述氧化硅膜。
可以通过常压CVD(AP-CVD)或低压CVD(LP-CVD)获得由上述硼磷硅酸膜(BPSG膜)。
可以通过利用高密度等离子体作为加速剂的CVD形成叫作“FSG”的上述绝缘膜。
而且，通过旋转涂敷等涂敷原材料到基底并在氧化气氛中加热它可以获得具有低介电常数的上述氧化硅绝缘膜。氧化硅绝缘膜的例子包括由三乙氧基甲硅烷和包含四乙氧基硅烷和甲基三甲氧硅烷作为它的原材料的一种的MSQ膜(甲基Silsequioxane膜)制造的HSQ膜(氢Silsequioxane膜)。
还包括由有机聚合物如聚亚芳-基聚合物、聚亚芳基醚基聚合物、聚酰亚胺基聚合物或苯并环丁烯聚合物制成的具有低介电常数的绝缘膜。
图26示出了这些冲刷(flush)型迭片。亦即，层叠基底9包括由硅等制成的基底91、形成在硅基底91上由氧化硅等制成的绝缘膜92、形成在绝缘膜92上由氮化硅等形成的绝缘膜93、形成在绝缘膜93上由PTEOS(通过CVD由四乙氧基硅烷合成的材料)制成以形成凹槽的绝缘膜94、形成由钽等制成的覆盖绝缘膜94和凹槽的阻挡金属的薄膜95以及由布线材料如金属铜制成的、形成在上述阻挡金属膜95上以填充凹槽的薄膜96(凹槽形成在不均匀的表面上)。
不包括掩埋材料的待抛光物体是由多晶硅、裸硅等制成的基底。
实施例提供以下例子进一步说明本发明。
例1(1)透光组件的制造通过在120℃下加热的搅拌机将97体积％的1，2-聚丁二烯(JSR公司的JSRRB830)和作为水溶性物质的3体积％的β-环糊精(Yokohama的生物研究公司的Dexy Pearl β-100)搅拌在一起。此后，基于1，2-聚丁二烯和β-环糊精总质量的100份，以0.8质量份的量将过氧化双苯异丙基(NOF公司的Percumyl D)添加到搅拌的产品，并进一步搅拌，在170℃下在压模中进行交联反应20分钟，以铸造搅拌的产品，切割铸造的产品，以获得58毫米×21毫米×2.5毫米的透光组件。
(2)研磨基底材料的搅拌通过在120℃下加热的搅拌机将随后被交联成为基质材料的80体积％的1，2-聚丁二烯(JSR公司的JSR RB830)和作为水溶性物质的β-环糊精(Yokohama的生物研究公司的Dexy Pearl β-100)搅拌在一起。此后，基于1，2-聚丁二烯和B-环糊精的总质量的100份，以0.8质量份的量将过氧化双苯异丙基(NOF公司的PercumylD)添加到搅拌的产品中，再进行搅拌。
(3)研磨垫的制造在用于图13所示的夹物模压的金属模的凸起部分(721)之间设置上述(1)中获得的透光组件，用在上述(2)中搅拌的研磨基底材料填充上述金属模的空腔中剩下的空间，固定金属模(71)，在170℃下进行交联反应20分钟，以铸造具有60厘米直径和2.5毫米厚度的盘形研磨垫。
(4)研磨垫的评价如上所述制造的研磨垫具有70的Shore D硬度和2％的张力剩余伸长量。
在抛光机的机座上安装这些研磨垫以50rpm的基本转数和100cc/min的浆料流速抛光热氧化膜。当测量抛光速率时，是980/min。
用UV吸收计(日立有限公司的U-2010)在650纳米的波长测量上述例子(1)中获得的透光组件的透光率。结果，测量5次的平均综合透光率是30％。
比较例1通过在120℃下加热的搅拌机将80体积％的1，2-聚丁二烯(JSR公司的JSRRB830)和作为水溶性物质的20体积％的β-环糊精(Yokohama的生物研究公司的Dexy Pearl β-100)搅拌在一起。此后，基于1，2-聚丁二烯和β-环糊精总质量的100份，以0.8质量份的量将过氧化双苯异丙基(NOF公司的Percumyl D)添加到搅拌的产品，并进一步搅拌，在170℃下在压模中进行交联反应20分钟，以铸造具有60厘米直径和2.5毫米厚度的盘形研磨垫。
该研磨垫的抛光速率是1010/min。
比较例2指定市场上可买到的没有透光性性能的泡沫聚氨酯研磨垫(Nitta有限公司；Rohm及Haas electronic Materials的IC 1010)作为比较例子2。该研磨垫的抛光速率是950/min。
从比较例1和2的抛光速率和例1的抛光速率之间可以理解，本发明的研磨垫的抛光速率决不次于没有透光组件的研磨垫。
由于在本发明的研磨垫中透光组件和研磨基底熔合在一起，在使用研磨垫的同时，浆料不会漏到研磨垫的背面以及不污染图25中示出的光学终点探测单元(6)。
例2(1)透光组件的制造通过在160℃下加热的搅拌机将95体积％的1，2-聚丁二烯(JSR公司的JSRRB830)和作为水溶性物质的5体积％的β-环糊精(Yokohama的生物研究公司的Dexy Pearl β-100)搅拌在一起。此后，基于1，2-聚丁二烯和β-环糊精总质量的100份，以1.0质量份的量将过氧化双苯异丙基(NOF公司的Percumyl D)添加到搅拌的产品，并进一步搅拌，在170℃下在压模中进行交联反应20分钟，以铸造搅拌的产品，切割铸造的产品，以获得58毫米×21毫米×2.5毫米的透光组件。
(2)研磨基底材料的搅拌通过80重量％的1，2-聚丁二烯(JSR公司的JSR RB830)与20重量％的苯乙烯-丁二烯弹性体(JSR公司的JSR TR2827)干燥混合制备混合物。通过双螺旋挤压机将交联之后将变为基质材料的70体积％的混合物与作为水溶性物质的30体积％的β-环糊精(Yokohama的生物研究公司的DexyPearl β-100)搅拌。此后，基于1，2-聚丁二烯和B-环糊精的总质量的100份，以0.8质量份的量将过氧化双苯异丙基(NOF公司的Percumyl D)添加到搅拌的产品并进一步搅拌。
(3)研磨垫的制造在用于图13所示的夹物模压的金属模的凸起部分(721)之间设置上述(1)中获得的透光组件，用在上述(2)中搅拌的研磨基底材料填充上述金属模的空腔中剩下的空间，固定金属模(71)，在170℃进行交联反应20分钟，以铸造具有60厘米直径和2.5毫米厚度的盘形研磨垫。
(4)研磨垫的评价如上所述制造的研磨垫具有65的Shore D硬度和2％的张力剩余伸长量。例3除了使用硫酸钾(由Otsuka化学有限公司制造的)代替β-环糊精以外，用和例1一样的方法获得具有60厘米直径和2.5毫米厚度的盘形研磨垫。
这些研磨垫具有68的Shore D硬度和2％的张力剩余伸长量。
例4(1)研磨垫基底的制造通过在120℃加热的搅拌机将随后被交联成为基质材料的80体积％的1，2-聚丁二烯(JSR公司的JSR RB830)和作为水溶性物质的β-环糊精(Yokohama的生物研究公司的Dexy Pearl β-100)搅拌在一起。此后，基于1，2-聚丁二烯和β-环糊精总质量的100份，以0.8质量份的量将过氧化双苯异丙基(NOF公司的Percumyl D)添加到搅拌的产品，并进一步搅拌，在170℃下在压模中进行交联反应10分钟，以具有820毫米直径的研磨基底。在相距如图27所示的铸造产品的中心195毫米的位置处制成59.4毫米×21.0毫米的孔。在图27中，“a”是研磨垫基底的中点，“b”是形成的通孔到研磨垫基底的中心点的中心点。
(2)透光组件材料搅拌通过在120℃加热的搅拌机将97体积％的1，2-聚丁二烯(JSR公司的JSRRB830)和作为水溶性物质的β-环糊精(Yokohama的生物研究公司的Dexy Pearlβ-100)搅拌在一起。此后，基于1，2-聚丁二烯和β-环糊精总质量的100份，以0.8质量份的量将过氧化双苯异丙基(NOF公司的Percumyl D)添加到搅拌的产品，并进一步搅拌。
(3)研磨垫的制造在用于图17所示的夹物模压的金属模的凸起部分(721)上设置上述(1)中制造的研磨垫基底，以保证研磨基底的孔位于对应于透光组件的位置。
而且，将在上述(2)中搅拌的透光组件材料填充到金属模的空腔中的凸起部分上的空间中，固定金属模(71)，在170℃进行交联反应20分钟，以铸造具有820毫米直径的研磨垫，其中透光组件的背面从研磨基底的背面凹下。
(4)研磨垫的评价这些研磨垫具有70的Shore D硬度和2％的张力剩余伸长量。
例5(1)研磨垫基底的制造通过80重量％的1，2-聚丁二烯(JSR公司的JSR RB830)与20重量％的苯乙烯-丁二烯弹性体(JSR公司的JSR TR2827)干燥混合制备混合物。通过双螺旋挤压机将交联之后将变为基质材料的70体积％的混合物与作为水溶性物质的30体积％的β-环糊精(Yokohama的生物研究公司的Dexy Pearl β-100)搅拌。此后，基于1，2-聚丁二烯、苯乙烯-丁二烯弹性体和β-环糊精总质量的100份，以0.8质量份的量将过氧化双苯异丙基(NOF公司的Percumyl D)添加到搅拌的产品中，并进一步搅拌，在170℃下在用于具有上述透光组件的夹物模压的金属模中进行交联反应20分钟，以铸造具有820毫米直径研磨基底。在相距图27所示的铸造产品的中心195毫米的位置制成59.4毫米×21.0毫米孔。
(2)透光组件材料的搅拌通过在120℃加热的搅拌机将97体积％的1.2-聚丁二烯(JSR公司的JSRRB830)和作为水溶性物质的3体积％的(3-环糊精(Yokohama的Blo ResearchCorporation的Dexy Pearlp-100)搅拌在一起。此后，基于1，2-聚丁二烯和β-环糊精总质量的100份，以0.8质量份的量将过氧化双苯异丙基(NOF公司的Percumyl D)添加到搅拌的产品，并进一步搅拌。
(3)研磨垫的制造在用于图17所示的夹物模压的金属模的凸起部分(721)上设置上述(1)中制造的研磨基底，以保证上述(1)中制造的研磨基底的孔位于对应于透光组件的位置。
而且，将在上述(2)中搅拌的透光组件材料填充到金属模的空腔中的凸起部分上的空间中，固定金属模(71)，在170℃进行交联反应20分钟，以铸造具有820毫米直径的研磨垫，其中透光组件的背面从研磨基底的背面凹下。
(4)研磨垫的评价这些研磨垫具有70的Shore D硬度和2％的张力剩余伸长量。
例6在用和例子5中一样的方法制造研磨垫之后，在研磨垫的非抛光侧上形成基本上由泡沫聚乙烯组成的双褶带(Seklsui化学有限公司的双褶带#512)作为基板层。而且，在对应于透光组件的位置的基板层中制成60毫米×23毫米通孔以保证透光性能。
例7(1)研磨垫基底的制造通过将70重量％的1，2-聚丁二烯(JSR公司的JSR RB830)与市场上可买到的30重量％的聚苯乙烯(PS Japan有限公司的HF55)干混合制备混合物。通过双螺旋挤压机将交联之后将变为基质材料的95体积％的混合物与作为水溶性物质的30体积％的β-环糊精(Yokohama的生物研究公司的Dexy Pearl β-100)搅拌。此后，基于1，2-聚丁二烯和β-环糊精的总质量的100份，以0.8质量份的量将过氧化双苯异丙基(NOF公司的Percumyl D40)添加到搅拌的产品并进一步搅拌，在170℃下在用于具有上述透光组件的夹物模压的金属模中进行交联反应20分钟，以铸造具有820毫米直径研磨基底。在相距如图27所示的铸造产品的中心195毫米的位置处制成59.4毫米×21.0毫米矩形孔。
(2)透光组件材料的搅拌通过在160℃加热的双螺旋挤压机将交联之后将变为基质材料的98体积％的1，2-聚丁二烯(JSR公司的JSR RB830)与作为水溶性物质的2体积％的β-环糊精(Yokohama的生物研究公司的Dexy Pearl β-100)搅拌。此后，基于1，2-聚丁二烯和β-环糊精总质量的100份，以0.3质量份的量将过氧化双苯异丙基(NOF公司的Percumyl D40)添加到搅拌的产品，并进一步搅拌。
(3)研磨垫的制造在用于图17所示的夹物模压的金属模的凸起部分(721)上设置上述(1)中制造的研磨垫基底，以保证上述(1)中制造的研磨基底的孔位于对应于透光组件的位置。
而且，将在上述(2)中搅拌的透光组件材料填充到金属模的空腔中的凸起部分上的空间中，然后固定金属模(71)，在170℃下进行交联反应18分钟，以铸造具有820毫米直径的研磨垫，其中透光组件的背面从研磨垫基底的背面凹下。
在该例子中使用的金属模的凸起部分(721)的顶面是镜面抛光表面。
(4)研磨垫的评价这些研磨垫具有65的Shore D硬度和2％的张力剩余伸长量。
如上所述，当使用本发明的研磨垫时，可以进行光学终点探测，而不会降低抛光效率。不仅可以光学地监控抛光终点而且可以监控所有抛光状态。在研磨垫的使用过程中，浆料不会漏到研磨垫的背面。
当透光组件的至少部分不溶于水的基质材料是交联聚合物时，可以防止在抛光和打磨的时候填充微孔。也可以防止研磨垫的表面过度地起毛。因此，在抛光的时候浆料的保持性高，通过打磨容易恢复浆料的保持性，还可以防止刮擦。
当用于形成透光组件的交联聚合物是交联的1，2-聚丁二烯时，可以完全获得上述效果，且通过包含上述交联聚合物可以获得足够高的透光性能。交联的1.2-聚丁二烯稳定于多种浆料中包含的强酸或强碱，且还具有优良的耐用性，因为它通过水吸收而很少软化。
通过减小透光组件的厚度，可以提高透光性能。当用于形成透光组件和研磨基底的材料类型不同时或当它们是相同类型但是不同的系数时，因为用于形成透光组件的材料可以改变，因此根据需要可以提高透光组件的透光性能。
而且，用本发明的制造研磨垫的方法，可以容易制造具有复杂形状的研磨垫，因为通过使用金属模将透光组件和研磨基底制成集成单元，且因为透光组件和研磨基底熔合在一起，因此浆料不会漏到背面。
用于本发明的夹物模压的金属模使之便于制造包括研磨基底和透光组件的研磨垫。
当使用本发明的研磨垫时，可以进行光学终点探测而不会降低抛光效率。不仅可以光学地观察抛光终点而且可以观察所有抛光状态。对于不均匀的待抛光表面，研磨层叠垫具有足够高的机动性和适合的适应性。
而且，当研磨层叠垫具有固定层时，它可以容易地和很快地固定在抛光机上。由于它具有透光性能，因此它不会损害透光组件的透光性能。
利用本发明的抛光方法，可以进行光学终点探测而不会降低抛光效率。
权利要求
1.一种研磨垫包括具有抛光表面的研磨基底和透光组件，该透光组件熔合到研磨基底并包括不溶于水的基质材料和分散在不溶于水的基质材料中的水溶性物质。
2.如权利要求1的研磨垫，其中至少部分不溶于水的基质材料是交联聚合物。
3.如权利要求2的研磨垫，其中交联聚合物是交联的1，2-聚丁二烯。
4.如权利要求1的研磨垫，其中透光组件在垂直于研磨基底的抛光表面方向上制得薄。
5.如权利要求1的研磨垫，其中透光材料和研磨基底的材料彼此类型不同和/或系数不同。
6.如权利要求1的研磨垫，其具有用于将研磨垫固定到抛光机上的固定层，该固定层形成在与研磨垫的抛光表面相反的背面上。
7.一种制造权利要求1的研磨垫的方法，包括在用于夹物模压的金属模的空腔中的预定位置处，夹持预先形成的用于研磨垫的透光组件，以及将研磨基底的材料注入到空腔剩余空间中，以将透光组件熔合到研磨基底。
8.一种制造权利要求1的抛光垫的方法，包括在用于夹物模压的金属模的空腔中，夹持预先形成的具有用于接收透光组件的孔的研磨基底，以及将透光组件的材料注入到用于接收透光组件的孔中，以将研磨基底熔合到透光组件。
9.一种用于制造权利要求1的研磨垫的夹物模压的金属模，所述金属模具有用于在空腔中夹持用于研磨垫的透光组件或研磨基底的一个或多个凸起部分和/或一个或多个凹陷部分。
10.一种包括权利要求1的研磨垫和具有透光性的基板层的研磨层叠垫，所述研磨层叠垫形成在与研磨垫的抛光表面相反的背面上。
11.一种研磨层叠垫，包括权利要求1的研磨垫，形成在与研磨垫的抛光表面相反的背面上的基板层，以及形成在与基板层的研磨垫相反的侧面上、用于在抛光机上固定研磨垫的固定层。
12.一种利用研磨垫抛光半导体晶片的方法，其特征在于使用权利要求1的研磨垫或权利要求10或11的研磨层叠垫，以及通过穿过研磨垫或研磨层叠垫的透光组件的光学终点探测装置来探测半导体晶片的抛光终点。
全文摘要
一种能透射用于终点探测的光而不减小使用光学终点探测装置的半导体晶片的抛光中的抛光效率的研磨垫，一种制造该研磨垫的方法，一种用于制造研磨垫的金属模以及一种抛光半导体晶片的方法。该研磨垫包括研磨基底和透光组件。透光组件包括交联聚合物如交联的1，2－聚丁二烯和分散在交联聚合物中的水溶性物质如β－环糊精。由于透光组件和研磨基底熔合在一起作为集成单元，研磨垫在使用期间，浆料不会渗漏到研磨垫的背面。该制造方法包括在用于夹物模压的金属模中设置透光组件以及在该模子中交联用于形成研磨基底的基质分散体。使用该研磨垫的抛光方法采用光学终点探测装置。
文档编号B24B37/04GK1550288SQ200410043098
公开日2004年12月1日 申请日期2004年4月9日 优先权日2003年4月9日
发明者保坂幸生, 司, 志保浩司, 亨, 长谷川亨, 夫, 川桥信夫 申请人:Jsr株式会社