经表面处理的研磨垫窗口及包含该窗口的研磨垫的制作方法

实施方案涉及用于研磨垫的经表面处理的窗口，其能够防止在cmp工艺中由于窗口的磨损而在检测终点时可能发生的误差，以及包含该窗口的研磨垫。

背景技术：

化学机械平坦化(cmp)工艺的研磨垫是必不可少的要素，在制造半导体的cmp工艺中起着重要作用。它在实现cmp工艺的性能中起重要作用。用于cmp工艺的研磨垫用于去除晶片上不必要的部分，并且通过在cmp工艺中的均匀研磨操作使晶片的表面光滑。

近年来，已经提出了各种方法来测量晶片的厚度和检测cmp工艺的终止点。例如，为了原位确定晶片表面的平坦度，已经提出了一种方法，该方法将窗口安装在研磨垫中，并通过激光穿过窗口产生的反射光束来测量晶片的厚度。在所述原位方法中，所述窗口必须保持入射光的强度恒定，并且研磨前后的透光率偏差必须很小，以最小化检测终点时的误差。

作为替代方案，韩国专利号10-1109156公开了一种研磨垫，其包括防散射层，用于减少在窗口下侧发生的光散射。

技术实现要素：

技术问题

因此，实施方案的一个目的是提供用于研磨垫的经表面处理的窗口，其能够防止在cmp工艺中由于窗口的磨损而在检测终点时可能发生的误差，以及包含该窗口的研磨垫。

解决技术问题的技术方案

为了实现上述目的，一个实施方案提供了一种用于研磨垫的经表面处理的窗口，其在研磨前对于400nm的光具有0.1％-1.5％的透射率且对于670nm的光具有4.5％-7.5％的透射率。

另一个实施方案提供了一种研磨垫，其包括所述用于研磨垫的经表面处理的窗口。

另一个实施方案提供了一种制备用于研磨垫的经表面处理的窗口的方法，其包括：(1)通过混合氨基甲酸酯类预聚物(urethane-basedprepolymer)、固化剂和反应速率控制剂来制备用于研磨垫的窗口；以及

(2)对窗口的一侧进行表面处理，

其中，所述窗口在研磨前对于400nm的光具有0.1％-1.5％的透射率且对于670nm的光具有4.5％-7.5％的透射率。

本发明的有益效果

所述实施方案的窗口具有经表面处理的侧面，使得其具有防止在cmp工艺中由于窗口的磨损而在检测终点时可能发生的误差的效果。

附图说明

图1是一个实施方案的研磨垫的剖视图。

具体实施方式

一个实施方案提供了一种用于研磨垫的经表面处理的窗口，其在研磨前对于400nm的光具有0.1％-1.5％的透射率且对于670nm的光具有4.5％-7.5％的透射率。

所述窗口在研磨前对于800nm的光可以具有5.5％-9.5％的透射率。具体地，所述窗口在研磨前对于400nm的光可以具有0.5％-1.0％的透射率、对于670nm的光可以具有4.5％-6.5％的透射率、以及对于800nm的光可以具有6.5％-8.5％的透射率。

所述窗口对于400nm的光的透射率变化在±10％以内。所述透射率变化可以通过下式1计算。

[式1]

在上式1中，所述研磨后的透射率是在以150rpm的速度研磨氧化硅20小时后测得的透射率。

具体地，所述窗口对于400nm的光的透射率变化可以为5％-10％。

另外，所述窗口对于670nm的光的透射率变化可以在±5％以内。具体地，所述窗口对于670nm的光的透射率变化可以为0.1％-5％。

进一步地，所述窗口对于800nm的光的透射率变化可以在±10％以内。具体地，所述窗口对于800nm的光的透射率变化可以为-10％至-1％。

宽度为20mm、长度为60mm、厚度为2.3mm的所述窗口的雾度可以为85％-98％。具体地，宽度为20mm、长度为60mm、厚度为2.3mm的所述窗口的雾度可以为90％-98％。

所述窗口在研磨前可以具有1.0-5.0μm、2.0-4.0μm或2.0-3.5μm的表面粗糙度(ra)。

所述窗口可以由窗口组合物形成，所述窗口组合物包含氨基甲酸酯类预聚物、固化剂和反应速率控制剂。它可以包含未反应的异氰酸酯基团(nco)。

预聚物通常是指具有相对较低分子量的聚合物，其中聚合度被调节至中间水平，以方便地模制将在其制备过程中最终生产的模制品。预聚物可以单独成型，也可以在与其他可聚合化合物反应后成型。具体地，氨基甲酸酯类预聚物可以通过使异氰酸酯化合物与多元醇反应来制备，并且可以包含未反应的异氰酸酯基团(nco)。

所述固化剂可以是胺化合物和醇化合物中的至少一种。具体地，所述固化剂可以包含选自由芳族胺、脂族胺、芳族醇和脂族醇组成的组中的至少一种化合物。

所述反应速率控制剂可以是选自叔胺类化合物(tertiaryamine-basedcompound)和有机金属类化合物(organometallic-basedcompound)中的至少一种。另外，所述反应速率控制剂可以是反应促进剂或反应阻滞剂。

所述窗口可以是非泡沫的。由于所述窗口中没有微气泡，因此可以减少研磨液渗入研磨垫的可能性，从而提高光学检测终点的精度，并防止损坏透光区。

研磨垫

另一个实施方案提供了一种研磨垫，其包括如上所述的用于研磨垫的经表面处理的窗口。

所述研磨垫可以包括：研磨层，所述研磨层具有形成在其中的通孔；以及插入所述通孔中的经表面处理的窗口。

参照图1，根据一个实施方案的研磨垫包括一研磨层(101)，所述研磨层具有形成在其中的第一通孔(201)；一支撑层(102)，所述支撑层(102)具有在形成有第一通孔(201)的区域中形成的第二通孔(203)；一粘合剂层(103)，所述粘合剂层(103)介于所述研磨层和所述支撑层之间，并具有在形成有第一通孔的区域中形成的第三通孔(203)；以及一窗口(104)，所述窗口(104)插入到所述第一通孔中并粘附到所述粘合剂层。

所述研磨层可以由包含氨基甲酸酯类预聚物、固化剂、反应速率控制剂和发泡剂的研磨层组合物形成。所述氨基甲酸酯类预聚物可以通过使异氰酸酯化合物与多元醇反应来制备，并且可以包含未反应的异氰酸酯基团(nco)。

所述固化剂和反应速率控制剂如上面关于窗口的部分中所述。

所述发泡剂没有特别限制，只要其通常用于在研磨垫中形成孔隙(voids)即可。例如，所述发泡剂可以是选自具有孔隙的固体发泡剂、填充有挥发性液体的液体发泡剂和惰性气体中的至少一种。

所述研磨层的厚度没有特别限制。例如，其可以为0.8mm-5.0mm、1.0mm-4.0mm或1.0mm-3.0mm。

所述窗口可以具有与所述研磨层中的通孔相同的尺寸。另外，所述窗口的厚度可以等于或小于所述研磨层的厚度。具体地，所述窗口的厚度可以小于所述研磨层的厚度。

所述窗口可以具有与所述研磨层的磨损率相同或稍高的磨损率。在这种情况下，可以防止进行一定时间的研磨后仅窗口部分突出，从而在要研磨的晶片上产生划痕的问题。

所述窗口可优选具有与所述研磨垫的研磨层相似的硬度。在这种情况下，可以防止在cmp工艺中出现突出部分从而损坏晶片表面的问题。

制备用于研磨垫的经表面处理的窗口的方法

另一个实施方案提供了一种制备用于研磨垫的经表面处理的窗口的方法，其包括：(1)通过混合氨基甲酸酯类预聚物、固化剂和反应速率控制剂来制备用于研磨垫的窗口；以及

(2)对窗口的一侧进行表面处理，

其中，所述窗口在研磨前对于400nm的光具有0.1％-1.5％的透射率且对于670nm的光具有4.5％-7.5％的透射率。

步骤(1)

在该步骤中，通过混合氨基甲酸酯类预聚物、固化剂和反应速率控制剂来制备用于研磨垫的窗口。

所述氨基甲酸酯类预聚物、固化剂和反应速率控制剂如上面关于窗口的部分中所述。

步骤(2)

在此步骤中，对所述窗口的一侧进行表面处理。

所述表面处理可以包括在窗口的一侧进行喷砂处理(sandblastingtreatment)、皱纹处理(wrinkletreatment)(或压花处理(embossingtreatment))、蚀刻处理(etchingtreatment)、电晕放电处理(coronadischargetreatment)、激光照射处理(laserirradiationtreatment)等方法；使用具有预定表面形状的金属辊、橡胶辊或压花辊在窗口的一侧上形成图案的方法；以及用磨料例如砂纸研磨的方法。具体地，所述表面处理可以用磨料进行。更具体地，所述表面处理可以是使用磨料在100rpm-1,000rpm的旋转速度和0.1psi-3.0psi的压力下对窗口的一侧进行10-60秒的处理。

所述表面处理可以使所述窗口的表面粗糙度为1.0-5.0μm的方式进行。具体地，所述表面处理可以使所述窗口的表面粗糙度为2.0-4.0μm的方式进行。

所述经表面处理的窗口在研磨前对于800nm的光可以具有5.5％-9.5％的透射率。

具体地，所述经表面处理的窗口在研磨前对于400nm的光可以具有0.5％-1.0％的透射率、对于670nm的光可以具有4.5％-6.5％的透射率、以及对于800nm的光可以具有6.5％-8.5％的透射率。

所述经表面处理的窗口对于400nm的光的透射率变化可以在±10％以内。所述透射率变化可以通过下式1计算。

[式1]

在上式1中，所述研磨后的透射率是在以150rpm的速度研磨氧化硅20小时后测得的透射率。

具体地，所述经表面处理的窗口对于400nm的光的透射率变化可以为5％-10％。

另外，所述经表面处理的窗口对于670nm的光的透射率变化可以在±5％以内。具体地，所述经表面处理的窗口对于670nm的光的透射率变化可以为0.1％-5％。

进一步地，所述经表面处理的窗口对于800nm的光的透射率变化可以在±10％以内。具体地，所述经表面处理的窗口对于800nm的光的透射率变化可以为-10％至-1％。

实施例

在下文中，通过以下实施例详细解释本发明。然而，这些实施例是为了说明本发明，本发明的范围不限于此。

实施例1：研磨垫的制备

1-1：研磨层的制备

在配备有用于氨基甲酸酯类预聚物、固化剂、惰性气体和反应速率控制剂的进料管线的浇铸机中，将未反应的nco含量为8.0wt.％的pugl-450d(skc)加入预聚物罐中，将双(4-氨基-3-氯苯基)甲烷(ishihara)装入固化剂罐中。准备作为反应速率控制剂的a1(叔胺类化合物，airproduct)和作为惰性气体的氩气(ar)。

边搅拌边将氨基甲酸酯类预聚物、固化剂、反应速率控制剂和惰性气体经由各自的进料管线以恒定速率进料至混合头。在这种情况下，将氨基甲酸酯类预聚物中的nco基团与固化剂中的反应性基团的摩尔当量比调节为1:1，并且总进料量保持在10kg/min的速率。另外，反应速率控制剂的进料量为0.5重量份，以100重量份的氨基甲酸酯类预聚物为基准。氩气的进料量为20vol.％，以氨基甲酸酯类预聚物的总体积为基准。将混合后的原料注入到模具中(宽度为1000mm、长度为1000mm、高度为3mm)并固化，以获得片状的研磨层。

之后，将研磨层的表面进行研磨，使其平均厚度为2mm。

1-2：窗口的制备

除了使用未反应的nco含量为8.5wt.％的pugl-500d(skc)作为氨基甲酸酯类预聚物，在原料的混合步骤中未供给惰性气体，以及将混合的原料注入到模具中(宽度为1000mm、长度为1000mm、高度为50mm)以外，采用与上述步骤1-1相同的方法制备饼状的窗口。

然后，将饼状的窗口切割并研磨以制得平均厚度为1.9mm的二十个片状窗口。将片状窗口打孔以获得宽度为20mm、长度为60mm、厚度为1.9mm的窗口。

然后，将窗口和1000粒度(1,000-grit)的砂纸安装在设有垫层的研磨机上。用砂纸在300rpm的旋转速度和3.0psi的压力下对窗口的一侧进行表面处理30秒。

1-3：支撑层的制备

将支撑层(制造商：pts，产品名称：nd-5400h，厚度：1.1mm)切成1000mm的宽度、1000mm的长度。

1-4：研磨垫的制备

将上述步骤1-1的研磨层以20mm的宽度和60mm的长度打孔，以形成第一通孔。将上述实施例1-3的支撑层以16mm的宽度和56mm的长度打孔以形成第二通孔。然后，将支撑层和研磨层在120℃下以1.5mm的间隙与热熔膜(hot-meltfilm，制造商：skc，产品名称：tf-00，平均厚度：40μm)层压并熔融粘合。将双面胶带(制造商：3m，产品名称：442js)粘附至支撑层的另一侧。切割并去除双面胶带中对应于第二通孔的部分。然后，将上述步骤1-2的经表面处理的窗口插入第一通孔中并使其一个侧面暴露于研磨层。将其在130℃和0.5mpa下热熔结合3分钟以制备研磨垫(见图1)。

对比例1

除了未对窗口的侧面进行表面处理以外，以与实施例1相同的方法制备研磨垫。

测试例：物理性质的测量

通过以下方法分别测量在实施例1和2以及对比例1中制备的窗口的光透射率、表面粗糙度和雾度。结果显示在下表1中。

(1)光透射率

将窗口切成10mm×50mm(厚度：2.3mm-2.4mm)的尺寸，并用作测量光透射率的样品。将样品置于充有超纯水的玻璃比色皿(光路长度10mm×光路宽度10mm×高度45mm)中，并使用分光光度计(shimadzucorporation生产的uv-1600pc)测定波长400nm、670nm、800nm的光透射率和总光透射率(totallighttransmittance)。

然后，将具有通过cvd工艺形成的氧化硅层的直径为300mm的硅晶片放置在cmp研磨机中。将硅晶片放置在安装在平台上的研磨垫上，其中硅晶片的氧化硅层面向下(即非研磨侧)。之后，将平台以150rpm的速度旋转20小时，并且以250ml/min的速度将煅烧的二氧化硅研磨液供给到研磨垫上，在4.0psi的研磨负荷下对氧化硅层进行研磨。然后，以与上述相同的方式测量经表面处理的窗口的光透射率。另外，通过下式1计算研磨前后的透射率变化。

[式1]

(2)表面粗糙度

将窗口切成20mm×60mm的尺寸(厚度：2.3mm-2.4mm)，并按照iso-1997标准使用粗糙度仪(制造商：mitutoyo，型号：sj-400)测量平均表面粗糙度(ra)。

(3)雾度

将窗口切成20mm×60mm的尺寸(厚度：2.3mm-2.4mm)，并使用具有65d光源的雾度计(制造商：nippondenshoku，型号：ndh5000w)测量雾度。

[表1]

如表1所示，实施例1的经表面处理的窗口在研磨前后的透射率变化很小，这表明该窗口可以有效地防止在cmp工艺中由于窗口的磨损而在检测终点时可能发生的误差。相反地，对比例1的窗口在研磨前后的透射率有较大变化，这表明由于在cmp工艺中窗口的磨损，在检测终点时可能会出现误差。

<附图编号>

101：研磨层102：经表面处理的窗口

103：粘合剂层104：支撑层

201：通孔或第一通孔

202：第二通孔

203：第三通孔。