抗蠕变抛光垫窗制造技术

抗蠕变抛光垫窗。本发明专利技术的抛光垫可以用来对磁性基片、光学基片和半导体基片中的至少一种进行抛光。所述抛光垫包括抛光层，所述抛光层包括聚氨酯窗。所述聚氨酯窗包括由预聚物混合物中的脂族或脂环族异氰酸酯和多元醇形成的交联结构。所述预聚物混合物与包含OH或NH2基团的增链剂反应，其中OH或NH2与未反应的NCO的化学计量比小于95％。当在60℃的恒定温度下，在140分钟，以1千帕的恒定轴向张力负荷测量的时候，所述聚氨酯窗的随时间变化的应变小于或等于0.02％，肖氏D硬度为45-90，对于厚度为1.3毫米的样品，在400纳米波长下的双程透光率至少为15％。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于抛光垫的聚合物窗，所述抛光垫用于包括光学终点检测设备的抛光。例如，所述抛光垫特别可用于对磁性基材、光学基材和半导体基材中的至少一种进行抛光终点检测。
技术介绍
通常，半导体制造商在化学机械抛光(CMP)工艺中采用终点检测。在各CMP工艺中，通过抛光垫与抛光液(例如包含磨料的抛光浆液或者不含磨料的活性液体)的组合，以一定的方式除去多余的材料，从而进行平面化或保持平坦度，以便接纳下一层。这些层以一定的方式组合成堆叠，形成集成电路。由于人们需要具有更高的运行速度、更低的漏电流和降低功率消耗的器件，所以这些半导体器件的制造一直在变得越来越复杂。对于器件的结构，这意味着要求更精细的特征几何结构，以及更多的金属化层次。这些越来越严格的器件设计要求促使人们对应于图案密度的增大采用越来越小的线路间距。器件的更小的规模以及增大的复杂性使得对CMP消耗品(例如抛光垫和抛光液)的要求更高。另外，随着集成电路特征尺寸的减小，由CMP产生的缺陷，例如划痕，变成了更大的问题。另外，集成电路的膜厚度的减小要求半导体制造商不会由于过度抛光而引入缺陷。半导体层之间的过度抛光会导致铜互连的“凹陷，，和电介质的“侵蚀”。凹陷表示从互连上除去了过多的金属，凹陷的金属互连具有在抛光过程中磨损掉的碟形的轮廓。凹陷会造成电阻增大的负面影响，过度的凹陷会导致器件立刻出现故障或过早出现故障。电介质侵蚀表示在过度抛光过程中可能出现的电介质的一般损失。电介质，特别是低k电介质在没有被硬掩模保护的时候，容易发生磨损。在过去的数年中，硅集成电路的制造商们已经在利用终点检测来防止过高程度的过度抛光。如John V. H. Roberts 在美国专利第 5，605，760 号(Roberts ‘760)中所述，终点检测通常依赖于穿过聚合物片材传送的激光或光信号，来提供精确的抛光终点。尽管 Roberts ‘760所述的抛光垫的聚氨酯窗现在仍在使用，但是其缺乏高要求的应用所需的透光性。另外，当通过在固体的聚氨酯窗周围浇铸聚氨酯抛光材料而原位形成这些窗的时候， 它们可能会在抛光过程中凸出而造成问题。窗凸出表示窗从抛光台向上或向外弯曲；凸出的窗会以增大的作用力压在所述半导体晶片上，导致抛光缺陷显著增加。在2009年早期采用的第二代的窗具有热膨胀系数，即CTE，所述窗的CTE与抛光垫的CTE相匹配。尽管此种窗解决了凸出的问题，但是这种窗同样缺乏高要求的抛光应用所需的透光性。美国专利第6，984，163号中描述的那些基于脂族异氰酸酯的聚氨酯材料，在很宽的光谱范围内提供了改进性透光性。不幸的是，这些脂族聚氨酯窗缺乏高要求的抛光应用所需的严格的耐久性。人们需要一种抛光窗，其具有高透光性，不会发生窗的外凸，具有高要求的抛光应用所需的耐久性。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面，提供了一种抛光垫，所述抛光垫可以用来对磁性基材、光学基材和半导体基材中的至少一种进行抛光，所述抛光垫包括抛光层，所述抛光层具有聚氨酯窗，所述聚氨酯窗具有预聚物混合物中的脂族或脂环族异氰酸酯和多元醇形成的交联结构，所述预聚物混合物与包含OH或NH2基团的增链剂反应，其中OH或NH2与未反应的NCO的化学计量比小于95%，当在60°C的恒定温度下，在140分钟，以1千帕的恒定轴向张力负荷测量的时候，所述聚氨酯窗的随时间变化的应变小于或等于0. 02%，肖氏D硬度为45-80， 对于厚度为1. 3毫米的样品进行测量，发现在400纳米波长下的双程透光率至少为15%。在本专利技术的另一个方面，提供了一种抛光垫，所述抛光垫可以用来对磁性基材、光学基材和半导体基材中的至少一种进行抛光，所述抛光垫包括抛光层，所述抛光层具有聚氨酯窗，所述聚氨酯窗具有预聚物混合物中的脂族或脂环族异氰酸酯和多元醇形成的交联结构，所述预聚物混合物与包含OH或NH2基团的增链剂反应，其中OH或NH2与未反应的NCO 的化学计量比小于90%，所述聚氨酯窗是亚稳态的，当在60°C的恒定温度下，在140分钟，以 1千帕的恒定轴向张力负荷测量的时候，所述聚氨酯窗具有负的随时间变化的应变，肖氏D硬度为50-80，对于厚度为1. 3毫米的样品，在400纳米波长下的双程透光率至少为15%。附图说明图1显示未交联的粘弹性聚合物的典型的随时间变化的应变响应的曲线示意图。图2显示制造而未经处理的比较窗A的随时间变化的应变响应的曲线图。图3显示退火后的比较窗A的随时间变化的应变响应的曲线图。图4显示制造而未经处理的比较窗B的随时间变化的应变响应的曲线图。图5显示退火后的比较窗B的随时间变化的应变响应的曲线图。图6显示制造而未经处理的比较窗C的随时间变化的应变响应的曲线图。图7显示退火后的比较窗C的随时间变化的应变响应的曲线图。图8显示制造而未经处理的比较窗D的随时间变化的应变响应的曲线图。图9显示退火后的比较窗D的随时间变化的应变响应的曲线图。图10显示制造而未经处理的窗1的随时间变化的应变响应的曲线图。图11显示退火后的窗1的随时间变化的应变响应的曲线图。具体实施例方式本专利技术的抛光垫可以用来对磁性基片、光学基片和半导体基片中的至少一种进行抛光。具体来说，所述聚氨酯垫可以用来对半导体晶片进行抛光；具体来说，所述垫可以用来对需要终点检测的高等的应用，例如铜阻挡层或浅沟槽隔离结构(STI)应用进行抛光。 在本说明书中，“聚氨酯”是衍生自二官能或多官能异氰酸酯的产物，例如聚醚脲、聚异氰脲酸酯、聚氨酯、聚脲、聚氨酯脲、它们的共聚物和它们的混合物。所述抛光层包括聚氨酯窗，可以对被抛光的表面进行光学终点检测。成功的聚氨酯窗必须满足一些工艺要求，包括可以接受的透光性，在抛光表面上引入较少的缺陷，并且能够耐受抛光工艺条件。具体来说，本专利技术描述了抗蠕变性的透明的窗。出于本说明书的目的，“透明的窗”定义为一种聚氨酯窗，其对于400纳米波长的光的双程透光率等于或大于15%，“抗蠕变的”窗定义为聚氨酯窗，在60°C的恒定温度下，在1千帕的恒定的轴向张力负荷之下，在140分钟测得所述聚氨酯窗随时间变化的应变小于或等于0. 02%。类似地，“蠕变响应”定义为在60°C的恒定温度下，在1千帕的恒定轴向张力负荷条件下测得的随时间变化的应变。出于本说明书的目的，“随时间变化的应变”和“蠕变响应”可以互换使用。通过至少一种增链剂和一种预聚物反应形成所述聚氨酯窗。用于透明窗的预聚物是通过预聚物混合物中的脂族或脂环族二异氰酸酯和多元醇反应制得的。优选的脂族多异氰酸酯包括但不限于亚甲基-二环己异氰酸酯)(“H12MDI”)，环己基二异氰酸酯，异佛尔酮二异氰酸酯(“IPDI”)，1，6-己二异氰酸酯(“HDI”)，1，2-丙二异氰酸酯，1，4_ 丁二异氰酸酯，1，6-己二异氰酸酯，1，12-十二烷二异氰酸酯，环丁烷-1，3- 二异氰酸酯，环己烷-1，3- 二异氰酸酯，环己烷-1，4- 二异氰酸酯，1-异氰酸根合-3，3，5-三甲基-5-异氰酸根合甲基环己烷，甲基环己烷二异氰酸酯，1，6_己二异氰酸酯的三异氰酸酯，2，4，4_三甲基-1，6-己烷二异氰酸酯的三异氰酸酯，1，6-己二异氰酸酯的脲二酮，乙二异氰酸酯，2，2， 4-三甲基-1，6-己二异氰酸酯，2，4，4-三甲基-1，6-己二异氰酸本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种抛光垫，所述抛光垫可以用来对磁性基材、光学基材和半导体基材中的至少一种进行抛光，所述抛光垫包括抛光层，所述抛光层具有聚氨酯窗，所述聚氨酯窗具有预聚物混合物中的脂族或脂环族异氰酸酯和多元醇形成的交联结构，所述预聚物混合物与包含ＯＨ或ＮＨ２基团的增链剂反应，其中ＯＨ或ＮＨ２与未反应的ＮＣＯ的化学计量比小于９５％，当在６０℃的恒定温度下，在１４０分钟，以１千帕的恒定轴向张力负荷测量的时候，所述聚氨酯窗的随时间变化的应变小于或等于０．０２％，肖氏Ｄ硬度为４５－８０，对于厚度为１．３毫米的样品，在４００纳米波长下的双程透光率至少为１５％。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：A·洛亚克，A·纳卡塔尼，M·J·库尔普，D·G·凯利，
申请(专利权)人：罗门哈斯电子材料CMP控股股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US