具有端點檢測窗的化學機械拋光墊的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種具有端點檢測窗的化學機械拋光墊。本發明還設及一種使用具有 端點檢測窗的化學機械拋光墊來化學機械拋光襯底的方法。
【背景技術】
[0002] 在集成電路和其它電子裝置的制造中，多個導電、半導電和介電材料層沉積在半 導體晶片的表面上或由其去除。薄的導電、半導電和介電材料層可W通過多種沉積技術 沉積。現代加工中的常見沉積技術包括也稱為瓣射的物理氣相沉積（PVD)、化學氣相沉積 (CVD)、等離子體增強的化學氣相沉積（PECVD)和電化學電鍛巧CP)。
[0003] 因為材料層依序沉積和去除，所W晶片的最上表面變得非平面的。因為后續半導 體加工（例如，金屬化）需要晶片具有平坦表面，所W晶片需要平面化。平面化適用于去除 非所要表面形狀和表面缺陷，例如粗糖表面、聚結材料、晶格損壞、刮痕和被污染的層或材 料。
[0004] 化學機械平面化或化學機械拋光（CM巧是一種用W平面化襯底（例如半導體晶 片）的常見技術。在常規CMP中，將晶片安裝在載具組件上并且與CMP設備中的拋光墊接 觸安置。載具組件向晶片提供可控壓力，將其抵著拋光墊按壓。使墊通過外部驅動力相對 于晶片移動（例如，旋轉）。與其同時，在晶片與拋光墊之間提供拋光介質（例如，漿料）。 因此，通過對墊表面和拋光介質進行化學和機械作用對晶片表面拋光并且使其成平面。
[0005] 化學機械拋光情況下呈現的一種挑戰是確定何時襯底已經拋光到所要程度。已經 開發了確定拋光端點的就地方法。就地光學端點指向技術可W分成兩種基本類別：（1)監 測單一波長下的反射的光學信號，或（2)監測多個波長的反射的光學信號。用于光學端點 指向的典型波長包括可見光譜（例如，400到700nm)、紫外光譜（315到400nm)和紅外光 譜（例如，700到100011111)中的波長。在美國專利第5,433,651號中，盧斯蒂格化113*王邑） 等人公開一種使用單一波長的聚合端點檢測方法，其中使來自激光源的光透射在晶片表面 上并且監測反射的信號。因為晶片表面處的組成從一種金屬到另一種金屬變化，所W反射 率變化。然后將運種反射率變化用W檢測拋光端點。在美國專利第6, 106, 662號中，畢比 度比by)等人公開使用分光計來獲得光譜的可見范圍中的反射光的強度光譜。在金屬CMP 應用中，畢比等人教示使用整個光譜來檢測拋光端點。
[0006] 為了適應運些光學端點指向技術，已經開發了具有窗的化學機械拋光墊。舉例來 說，在美國專利第5, 605, 760號中，羅伯茨（Robeds)公開一種拋光墊，其中墊的至少一部 分對于一系列波長內的激光是透明的。在一些所公開實施例中，羅伯茨教示一種拋光墊，其 在否則不透明的墊中包括透明窗零件。窗零件可W是模制的拋光墊中的透明聚合物的桿或 塞。桿或塞可W插入模制在拋光墊內（即，"整體窗"），或可W在模制操作之后安裝到拋光 墊中的切口中（即，"塞就位窗"）。
[0007] 基于脂肪族異氯酸醋的聚氨基甲酸醋材料，例如美國專利第6, 984, 163號中描述 的材料提供了廣泛光譜內的改進的光透射。不幸地，運些脂肪族聚氨基甲酸醋窗尤其傾向 于缺乏苛刻拋光應用所需的必需耐久性。
[0008] 常規基于聚合物的端點檢測窗在暴露于波長是330到425皿的光后通常展現非所 要降解。然而，對于出于端點檢測目的在半導體拋光應用中利用具有更短波長的光W促進 更薄材料層和更小裝置尺寸，日益存在壓力。
[0009] 另外，半導體裝置變得日益復雜，具有更精細特征和更多金屬化層。運種趨勢需要 拋光消費品有改進的性能W便維持平面度并且限制拋光缺陷。后者可能會引起導電線的電 斷路或短路，運將致使半導體裝置非功能性。通常已知一種減少拋光缺陷（例如微刮痕或 顫振痕跡）的方法將使用更軟的拋光層材料。因此，使用更軟拋光層材料W促進改進的缺 陷度性能是一種趨勢。盡管如此，常規窗調配物與此類更軟拋光層材料并不充分配對，傾向 于導致拋光缺陷度增加。
[0010] 因此，持續需要用于化學機械拋光墊的改進的聚合端點檢測窗調配物。具體來說， 持續需要如下聚合端點檢測窗調配物，其展現《65肖氏D(ShoreD)的硬度，結合< 300% 的斷裂伸長率和25到100 %的400nm下雙通透射率DPT4。。;其中窗調配物并不展現非所要 窗變形并且具有苛刻拋光應用所需的耐久性。
【發明內容】
[0011] 本發明提供一種化學機械拋光墊，其包含：具有拋光表面的拋光層；和端點檢測 窗；其中所述端點檢測窗包含包括W下的成分的反應產物：（i)具有5. 5到9. 5重量％的未 反應的NC0基團的異氯酸醋封端的氨基甲酸醋預聚物，其中所述異氯酸醋封端的氨基甲酸 醋預聚物是包含W下的成分的反應產物：(a)芳香族多官能異氯酸醋；和化）預聚物多元 醇；和（ii)固化劑系統，其包含：0到90重量％的雙官能固化劑；和10到100重量％的胺 起始的多元醇固化劑，其每分子具有至少一個氮原子并且每分子具有平均至少=個徑基。
[0012] 本發明提供一種化學機械拋光墊，其包含：具有拋光表面的拋光層；和端點檢測 窗；其中所述端點檢測窗包含包括W下的成分的反應產物：（i)具有5. 5到9. 5重量％的未 反應的NC0基團的異氯酸醋封端的氨基甲酸醋預聚物，其中所述異氯酸醋封端的氨基甲酸 醋預聚物是包含W下的成分的反應產物：(a)芳香族多官能異氯酸醋；和化）預聚物多元 醇；和（ii)固化劑系統，其包含：0到90重量％的雙官能固化劑；和10到100重量％的胺 起始的多元醇固化劑，其每分子具有至少一個氮原子并且每分子具有平均至少=個徑基； 并且其中所述拋光表面適于拋光選自由W下中的至少一者組成的群組的襯底：磁性襯底、 光學襯底和半導體襯底。
[0013] 本發明提供一種化學機械拋光墊，其包含：具有拋光表面的拋光層；和端點檢測 窗；其中所述端點檢測窗包含包括W下的成分的反應產物：（i)具有5. 5到9. 5重量％的未 反應的NC0基團的異氯酸醋封端的氨基甲酸醋預聚物，其中所述異氯酸醋封端的氨基甲酸 醋預聚物是包含W下的成分的反應產物：(a)芳香族多官能異氯酸醋；和化）預聚物多元 醇；和（ii)固化劑系統，其包含：0到90重量％的雙官能固化劑；和10到100重量％的胺 起始的多元醇固化劑，其每分子具有至少一個氮原子并且每分子具有平均至少=個徑基； 其中所述固化劑系統具有多個反應性氨基團并且所述異氯酸醋封端的氨基甲酸醋預聚物 具有多個未反應的NC0基團；并且其中所述反應性氨基團與所述未反應的NC0基團的化學 計量比是0. 7到1. 2。
[0014] 本發明提供一種化學機械拋光墊，其包含：具有拋光表面的拋光層；和端點檢測 窗；其中所述端點檢測窗包含包括W下的成分的反應產物：（i)具有5. 5到9. 5重量％的未 反應的NC0基團的異氯酸醋封端的氨基甲酸醋預聚物，其中所述異氯酸醋封端的氨基甲酸 醋預聚物是包含W下的成分的反應產物：(a)芳香族多官能異氯酸醋；和化）預聚物多元 醇；和（ii)固化劑系統，其包含：0到90重量％的雙官能固化劑；和10到100重量％的胺 起始的多元醇固化劑，其每分子具有至少一個氮原子并且每分子具有平均至少=個徑基； 并且其中所述端點檢測窗展現>Ig/cm3的密度；小于0. 1體積％的孔隙率；35到65的肖 氏D硬度；< 300%的斷裂伸長率；和25至Ij100%的400皿下雙通透射率DPTw。。
[0015] 本發明提供一種化學機械拋光墊，其包含：具有拋光表面的拋光層；和端點檢測 窗；其中所述端點檢測窗包含包括W下的成分的反應產物：（i)具有5. 5到9. 5重量％的未 反應的NC0基團的異氯酸醋封端的氨基甲酸醋預聚物，其中所述異氯酸醋封端的氨基甲酸 醋預聚物是包含W下的成分的反應產物：(a)芳香族多官能異氯酸醋；和化）預聚物多元 醇；和（ii)固化劑系統，其包含：0到90重量％的雙官能固化劑；和10到100重量％的胺 起始的多元醇固化劑，其每分子具有至少一個氮原子并且每分子具有平均至少=個徑基； 并且其中所述端點檢測窗展現>Ig/cm3的密度；小于0. 1體積％的孔隙率；35到65的肖 氏D硬度；< 300 %的斷裂伸長率；25到100 %的400皿下雙通透射率DPTw〇;40到1