阅读说明：本技术 窗口的硬度类似于抛光层的抛光垫 (Polishing pad having window with hardness similar to polishing layer ) 是由 尹晟勋 柳俊城 徐章源 安宰仁 于 2018-07-10 设计创作，主要内容包括：实施例涉及抛光垫,其包括硬度与其抛光层类似的窗口。因为抛光垫包括硬度和抛光率与其抛光层类似的窗口,所以它能产生防止CMP工艺期间划伤晶片的效果。另外,抛光垫的抛光层和窗口相对于温度具有类似的硬度改变率,因此它们可保持类似的硬度,而与CMP工艺期间温度的改变无关。(Embodiments relate to polishing pads that include a window having a hardness similar to the polishing layer thereof. Because the polishing pad includes a window having a hardness and polishing rate similar to that of its polishing layer, it can produce an effect of preventing scratching of the wafer during the CMP process. In addition, the polishing layer and the window of the polishing pad have similar hardness change rates with respect to temperature, and thus they can maintain similar hardness regardless of temperature changes during the CMP process.)

窗口的硬度类似于抛光层的抛光垫

技术领域

实施例涉及抛光垫，其包括硬度与其抛光层类似的窗口。因为抛光垫包括硬度和抛光率与其抛光层类似的窗口，所以它可产生防止在化学机械平面化(CMP)工艺期间划伤晶片的效果。

背景技术

用于CMP工艺的抛光垫是在用于半导体制造的CMP工艺中起重要作用的基本元件。它在实现CMP工艺的性能上起重要作用。CMP工艺是指用于平面化半导体晶片表面的步骤以便给后续的加工步骤带来便利。已经提出了各种方法来决定在这样的CMP工艺中半导体晶片何时已经抛光到所希望的程度。例如，已经提出了这样的技术，其中光学检测半导体晶片以决定抛光的终点。光学检测可通过在抛光垫中形成透明窗口来实现，这能检查抛光状态等，并且利用通过窗口的诸如激光的光学信号。在平面化工艺期间通过表面反射率的变化决定终点。

与抛光层不同，窗口通常制造为透明的而没有微结构和图案以便提高透射比(见韩国专利No.0707959)。但是，这样的窗口结构特征由于在CMP工艺中抛光层和窗口之间的抛光率和硬度可能引起这样物理性能上的差别，这可能导致在CMP工艺期间晶片表面划伤的缺陷。

发明内容

技术问题

因此，实施例的目标是提供一种抛光垫，其包括硬度和抛光率与其抛光层类似的窗口，并且能防止在CMP工艺期间晶片表面划伤的缺陷。

问题的解决方案

根据实施例，提供一种抛光垫，其包括具有贯穿孔的抛光层；以及***贯穿孔中的窗口，其中窗口和抛光层之间的湿硬度之差为0.1邵氏D硬度至12邵氏D硬度，并且湿硬度为在水中浸渍30分钟时测得的表面硬度。

本发明的有益效果

根据实施例的抛光垫包括硬度和抛光率与其抛光层类似的窗口，并且它能防止在CMP工艺期间晶片表面划伤的缺陷。

另外，根据实施例的抛光垫的抛光层和窗口相对于温度具有类似的硬度改变率，从而它们保持类似的硬度而与CMP工艺期间温度上的变化无关。

附图说明

图1和2示出了根据实施例的抛光垫的截面图。

<附图标记>

101:抛光层 102:窗口

103:粘合剂层 104:支撑层

201:贯穿孔或第一贯穿孔

202:第二贯穿孔 203:第三贯穿孔

具体实施方式

根据实施例的抛光垫包括具有贯穿孔的抛光层；以及***贯穿孔中的窗口，其中窗口和抛光层之间的湿硬度之差为0.1邵氏D硬度至12邵氏D硬度，并且湿硬度是在水中浸渍30分钟时测得的表面硬度。

参见图1，根据实施例的抛光垫包括具有贯穿孔(201)的抛光层(101)和***贯穿孔中的窗口(102)。

窗口

窗口在30℃至70℃的温度范围内可具有50邵氏D硬度至75邵氏D硬度的湿硬度。具体而言，窗口在30℃至70℃的温度范围内可具有50邵氏D硬度至65邵氏D硬度、52邵氏D硬度至65邵氏D硬度、52邵氏D硬度至63邵氏D硬度或60邵氏D硬度至75邵氏D硬度的湿硬度。

窗口在30℃的温度下可具有60邵氏D硬度至75邵氏D硬度的湿硬度。另外，窗口在50℃的温度下可具有56邵氏D硬度至68邵氏D硬度的湿硬度。此外，窗口在70℃的温度下可具有50邵氏D硬度至66邵氏D硬度的湿硬度。具体而言，窗口在30℃的温度下可具有60邵氏D硬度至63邵氏D硬度的湿硬度，在50℃的温度下可具有55邵氏D硬度至58邵氏D硬度的湿硬度，并且在70℃的温度下可具有50邵氏D硬度至53邵氏D硬度的湿硬度。

窗口在30℃至70℃的温度范围内可具有20邵氏D硬度/℃至25邵氏D硬度/℃的湿硬度降低率。湿硬度降低率可通过下面的方程1计算。具体而言，窗口在30℃至70℃的温度范围内可具有21邵氏D硬度/℃至23邵氏D硬度/℃的湿硬度降低率。

[方程1]

湿硬度降低率＝(30℃的湿硬度–70℃的湿硬度)×100/(70℃–30℃)

窗口可由这样的窗口成分形成，其包括第二聚氨酯基预聚物和硬化剂。第二聚氨酯基预聚物中未反应的异氰酸酯基(NCO)的含量可为8.1％重量至9.0％重量。具体而言，第二聚氨酯基预聚物中未反应的异氰酸酯基(NCO)的含量可为8.5％重量至9.0％重量。

预聚物通常是指具有相对低分子量的聚合物，其中聚合度调整到中等水平，以方便在生产产品的工艺中模制产品。预聚物自身或在与其它可聚合化合物反应后模制。具体而言，聚氨酯基预聚体物通过反应异氰酸盐化合物与多羟基化合物而制备，并且可包括未反应的异氰酸酯基(NCO)。

硬化剂可为选自胺化合物和醇类化合物中的至少一个。具体而言，硬化剂可包括至少一种化合物，选自芳族胺、脂肪胺、芳族醇和脂族醇中的一种或多种。例如，硬化剂可为选自由4,4'-亚甲基双(2-氯苯胺)(MOCA)、二乙甲苯二胺、二氨基二苯甲烷、二氨基二苯砜、间苯二甲胺、异佛尔酮二胺、乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、聚丙二胺、聚丙三胺、乙二醇、二甘醇、二丙二醇、丁二醇、己二醇、甘油、三羟甲基丙烷和二(4-氨基-3-氯苯基)甲烷中的一种或多种。

窗口与贯穿孔可具有相同的尺寸。

窗口可为非泡沫的。因为窗口中没有微泡，所以能减少抛光液体渗入抛光垫的可能性，导致改善光学检测终点的精度和防止损坏透光区域。

窗口对于400nm至700nm的光可具有20％或更高或者30％或更高的透光率。

抛光层

抛光层在30℃至70℃的温度范围内可具有45邵氏D硬度至65邵氏D硬度的湿硬度。具体而言，抛光层在30℃至70℃的温度范围内可具有50邵氏D硬度至65邵氏D硬度或50邵氏D硬度至61邵氏D硬度的湿硬度。

抛光层在30℃的温度下可具有55邵氏D硬度至65邵氏D硬度的湿硬度。另外，抛光层在50℃的温度下可具有50邵氏D硬度至60邵氏D硬度的湿硬度。此外，抛光层在70℃的温度下可具有45邵氏D硬度至55邵氏D硬度的湿硬度。具体而言，抛光层在30℃的温度下可具有55邵氏D硬度至61邵氏D硬度的湿硬度，在50℃的温度下可具有53邵氏D硬度至56邵氏D硬度的湿硬度，并且在70℃的温度下可具有50邵氏D硬度至53邵氏D硬度的湿硬度。

抛光层在30℃至70℃的温度范围内可具有20邵氏D硬度/℃至30邵氏D硬度/℃的湿硬度降低率。湿硬度降低率可通过下面的方程1计算。具体而言，抛光层在30℃至70℃的温度范围内可具有23邵氏D硬度/℃至27邵氏D硬度/℃的湿硬度降低率。

[方程1]

湿硬度降低率＝(30℃的湿硬度–70℃的湿硬度)×100/(70℃–30℃)

抛光层可由抛光层成分形成，其包括第一聚氨酯基预聚物、硬化剂和发泡剂。第一聚氨酯基预聚物中未反应的异氰酸酯基(NCO)的含量可为7.5％重量至9.5％重量。具体而言，第一聚氨酯基预聚物中未反应的异氰酸酯基(NCO)的含量可为8.0％重量至8.5％重量。

聚氨酯基预聚物可通过反应异氰酸盐化合物与多羟基化合物而制备，并且可包括未反应的异氰酸酯基(NCO).

第一聚氨酯基预聚物和第二聚氨酯基预聚物之间未反应的异氰酸酯基(NCO)的含量之差可为0.4％重量至1.0％重量。具体而言，第一聚氨酯基预聚物和第二聚氨酯基预聚物之间未反应的异氰酸酯基(NCO)的含量之差可为0.5％重量至0.8％重量。

硬化剂如上面关于窗口的描述。

发泡剂没有特别限制，只要它通常用于在抛光垫中形成空隙(voids)。例如，发泡剂可选自具有空隙的固体发泡剂、填充有挥发液体的液体发泡剂和惰性气体中的一种或多种。

抛光层的厚度没有特别限制。例如，它可为0.8mm至5.0mm、1.0mm至4.0mm或1.0mm至3.0mm。

作为具体的示例，抛光层可由这样的抛光层成分形成，其包括第一聚氨酯基预聚物、硬化剂和发泡剂；并且窗口可由这样的窗口成分形成，其包括第二聚氨酯基预聚物和硬化剂，其中第一聚氨酯基预聚物和第二聚氨酯基预聚物之间的未反应的异氰酸酯基(NCO)的含量可为0.4％重量至1.0％重量。

另外，第一聚氨酯基预聚物中未反应的异氰酸酯基(NCO)的含量可为7.5％重量至9.5％重量；并且第二聚氨酯基预聚物中未反应的异氰酸酯基(NCO)的含量可为8.1％重量至9.0％重量。

窗口和抛光层的特性

窗口和抛光层之间的湿硬度之差可为0.1邵氏D硬度至12邵氏D硬度。具体而言，窗口和抛光层之间的湿硬度之差可为0.1邵氏D硬度至10邵氏D硬度。更具体而言，窗口的湿硬度可大于抛光层的湿硬度0.1邵氏D硬度至10邵氏D硬度、0.1邵氏D硬度至8邵氏D硬度、0.5邵氏D硬度至8邵氏D硬度、或1邵氏D硬度至5邵氏D硬度。

如果窗口和抛光层之间的湿硬度之差在上述范围内，则它有利于防止在CMP工艺期间晶片表面上的缺陷，并且它能最小化由于窗口变形引起的抛光液体渗入抛光垫中导致终点检测上错误的可能性。

另外，抛光层在30℃至70℃的温度范围内可具有45邵氏D硬度至65邵氏D硬度的湿硬度；并且窗口在30℃至70℃的温度范围内可具有50邵氏D硬度至75邵氏D硬度的湿硬度。

另外，窗口和抛光层之间的湿硬度降低率之差在30℃至70℃的温度范围内可为1邵氏D硬度/℃至5邵氏D硬度/℃。这里，湿硬度降低率可通过上面的方程1计算。具体而言，窗口和抛光层之间的湿硬度降低率之差可为1邵氏D硬度/℃至3邵氏D硬度/℃、2邵氏D硬度/℃至4邵氏D硬度/℃、或3邵氏D硬度/℃至5邵氏D硬度/℃。

抛光垫在30℃至70℃的温度范围内可具有窗口和抛光层之间的硬度偏差0.1％至13％。硬度偏差可通过下面的方程2计算。具体而言，抛光垫在30℃至70℃的范围内可具有窗口和抛光层之间的硬度偏差0.1％至10％、0.5％至10％、1％至8％、或2％至7％。

[方程2]

硬度偏差＝(窗口的湿硬度–抛光层的湿硬度)×100/(抛光层的湿硬度)

如果窗口和抛光层之间的硬度偏差在上述范围内，则它能保持类似的硬度而与CMP工艺期间温度上的变化无关，因此进一步防止在CMP工艺期间晶片表面上划伤的缺陷。

窗口与抛光层的磨损率相同，或者窗口的磨损率略大于抛光层的磨损率。在此情况下，它能防止在执行抛光一定时间周期后仅窗口部分突出，因此在被抛光的晶片上产生划伤的问题。具体而言，抛光层磨损率可为窗口磨损率的80％至100％。更具体而言，抛光层磨损率可为窗口磨损率的90％至100％。

这里，磨损率测量为抛光磨损重量相对于抛光前的重量的百分比，而抛光在如下条件下进行：负荷1,000g、H-22的砂轮、随磨损试验机(例如，模型174试验台)旋转1,000转。

本发明的模式

在下文，通过下面的示例说明本发明。然而，阐述这些示例是说明本发明，并且本发明的范围不限于此。

示例1：抛光垫的生产

1-1：抛光层的制备

在配备有聚氨酯基预聚物、硬化剂、惰性气体和反应率控制剂供给线的铸造机器中，具有未反应NCO含量8.0％重量的PUGL-550D(SKC)装载到预聚物罐，并且二(4-氨基-3-氯苯基)甲烷(石原)装载到硬化剂罐。制备作为反应率控制剂的A1(Air Product)和作为惰性气体的氩气(Ar)。

搅拌聚氨酯基预聚物、硬化剂、反应率控制剂和惰性气体，同时它们以不变的速率通过各自的供给线被供给到混合头。在此情况下，聚氨酯基预聚物中的NCO基团与硬化剂中的反应基团的摩尔当量比调整到1:1，并且总供量保持在10kg/min的速率。另外，反应率控制剂以100份聚氨酯基预聚物的重量配0.5份重量的量比供给。氩气以聚氨酯基预聚物的总体积配20％的体积比供给。混合原材料注入到模具(宽1,000mm、长1,000mm、高3mm)中且固化以获得片状的抛光层。

其后，研磨抛光层的表面以调整平均厚度至2mm。

1-2：窗口的制备

除了具有未反应NCO含量8.5％重量的PUGL-500D(SKC)用作聚氨酯基预聚物，蛋糕形状的窗口以与上面步骤1-1中相同的方式获得，，不供给惰性气体，并且搅拌的原材料注入模具(宽1,000mm、长1,000mm、高50mm)中。

切割且研磨蛋糕以生产二十个片状的窗口，平均厚度1.9mm。片状的窗口打孔以获得宽20mm、长60mm、厚1.9mm的窗口。

1-3：支撑层

采用厚度为1.1T的无纺布型支撑层(制造商:PTS、产品名称:ND-5400H)。

1-4：抛光垫的制备

上面步骤1-1中获得的抛光层以宽20mm和长60mm打孔以形成第一贯穿孔，并且上面步骤1-3中获得的支撑层以宽16mm和长56mm打孔以形成第二贯穿孔。然后，抛光层用热熔膜(制造商SKC、产品名称:TF-00)在120℃下热结合到支撑层的一侧。双面胶带(制造商:3M、产品名称:442JS)粘附到支撑层的另一侧。对应于第二贯穿孔的双面胶带被切割且去除以形成第三贯穿孔。上面步骤1-2中获得的窗口***第一贯穿孔中且粘附到双面胶带以制备抛光垫(如图2)。

示例2

除了具有未反应NCO含量9.1％重量的PUGL-550D(SKC)用作窗口生产中的聚氨酯基预聚物外，以与示例1相同的方式制备抛光垫。

比较示例1

除了具有未反应NCO含量8.0％重量的PUGL-450D(SKC)用作窗口生产中的聚氨酯基预聚物外，抛光垫以与示例1相同的方式制备。

试验示例:相对于温度的湿硬度测量

示例1和2以及比较示例1中制备的抛光层和窗口的每一个切割成2cm×2cm(厚度:2mm)的尺寸，浸渍在30℃、50℃或70℃的水中30分钟，并且采用硬度仪(D-型硬度仪)测量硬度。测量结果示出在下面的表1中。

从测量的湿度硬度值对每个温度计算窗口和抛光层之间的湿硬度差。硬度偏差通过下面的方程2计算，并且湿硬度降低率通过下面的方程1计算。计算结果示出在下面的表1中。

[方程1]

湿硬度降低率＝(30℃的湿硬度–70℃的湿硬度)×100/(70℃–30℃)

[方程2]

硬度偏差＝(窗口的湿硬度–抛光层的湿硬度)×100/(抛光层的湿硬度)

[表1]

如表1所示，示例1和2的抛光垫的每一个在抛光层和窗口之间的湿硬度之差小于12邵氏D硬度。特别是，示例1的抛光垫在抛光层和窗口之间具有明显很低的湿硬度差，3邵氏D硬度或更低。相反，比较示例1的抛光垫在抛光层和窗口之间的湿硬度之差最大达16.4邵氏D硬度。如果比较示例1的抛光垫用于CMP工艺，则可能的问题是在晶片的表面上产生划伤的缺陷。

另外，示例1的抛光垫在抛光层和窗口之间的硬度偏差明显很低，小于6％，而比较示例1的抛光垫在抛光层和窗口之间的硬度偏差非常高，最大达30％或更大。

此外，在示例1和2的抛光垫中，抛光层与窗口的湿硬度降低率类似。因此，能保持类似的硬度而与CMP工艺期间温度上的变化无关，因此防止在晶片表面划伤的缺陷。相反，比较示例1的抛光垫在抛光层和窗口之间的湿硬度降低率之差为20邵氏D硬度/℃或更高。