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TWI808485B - 拋光墊、該拋光墊的製備方法及半導體器件的製備方法 - Google Patents

拋光墊、該拋光墊的製備方法及半導體器件的製備方法 Download PDF

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TWI808485B
TWI808485B TW110133753A TW110133753A TWI808485B TW I808485 B TWI808485 B TW I808485B TW 110133753 A TW110133753 A TW 110133753A TW 110133753 A TW110133753 A TW 110133753A TW I808485 B TWI808485 B TW I808485B
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window
polishing
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light
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尹鍾旭
徐章源
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南韓商Ｓｋｃ索密思有限公司
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Abstract

本發明作為一種在拋光製程中使用的拋光墊的終點檢測用窗口，在進行拋光製程終點檢測時，防止因拋光裝置的雷射光的不同而導致的終點檢測性能的偏差，從而可以防止終點檢測發生錯誤。另外，本發明可以提供一種使用所述拋光墊的製造半導體器件的方法。

Description

拋光墊、該拋光墊的製備方法及半導體器件的製備方法
本發明涉及一種拋光墊和使用該拋光墊的半導體器件的製造方法，所述拋光墊用於化學機械拋光(Chemical Mechanical Planarization，CMP)製程。
半導體製備製程中的化學機械拋光(CMP)製程如下，將晶片(wafer)附著在頭部上，與形成在壓盤(platen)上的拋光墊表面接觸的狀態下，提供漿料，從而使晶片表面接受化學處理，與此同時使壓盤和頭部相對運動，機械地拋光晶片表面的凹凸部分。
所述化學機械拋光製程是使用拋光墊的，然而所述拋光墊不僅可以用於半導體製備製程，也可以用於儲存盤、磁盤、光學透鏡或反射鏡等光學材料、玻璃板、金屬等要求高度表面平坦性的材料的拋光處理。
隨著半導體電路的小型化，CMP製程的重要性進一步得到強調。拋光墊作為在半導體製備製程中用於CMP製程的必不可少的原材料之一，在實現CMP性能方面發揮著重要的作用。
近來，提出了通過檢測晶片的厚度來檢測出CMP製程的結束時間的各種方法。
例如，為了原位(in-situ)確定晶片表面的平坦度，已經提出了一種方法，該方法將窗口安裝在拋光墊，並通過雷射干涉儀產生的反射光束來測量晶片的厚度。在所述原位方法中，所述窗口需保持入射光的強度恆定且拋光 前後的透光率偏差小，才能夠最小化檢測終點時的誤差。
然而，在所述原位方法中，進行拋光製程終點檢測時，可能會發生由於通過拋光墊的窗口的雷射光的性能偏差。因此需要開發一種能夠防止這種問題的拋光墊。
本發明的目的在於提供一種拋光墊和使用該拋光墊的半導體器件的製造方法。
本發明的另一目的在於提供一種拋光墊，其能夠在進行拋光製程的終點檢測時，防止因拋光裝置的雷射光差異而導致的終點檢測的性能偏差，從而防止終點檢測發生錯誤。
本發明的另一目的在於提供一種拋光墊，所述拋光墊的終點檢測用窗口的吸光度變化率恆定指數(ACU)滿足特定範圍，在一定的波長範圍內的吸光度變化率恆定，且吸光度偏差小，因此可以具有滿足感測範圍的高的通用性，而與測量光的波長無關。
本發明的另一目的在於提供一種製造半導體器件的方法，所述半導體器件適用了防止終點檢測性能發生偏差的所述拋光墊。
為了實現上述目的，本發明的一實施例的拋光墊包括拋光層與終點檢測用窗口，所述窗口的由下式1表示吸光度變化率恆定指數(ACU)可以為1.5至2.5：
Figure 110133753-A0305-02-0004-1
其中，Ax是以波長為x的光測得的吸光度， Ay是以波長為y的光測得的吸光度，Az是以波長為z的光測得的吸光度，所述x為550nm，所述y為750nm，所述z為650nm。
本發明的另一實施例的半導體器件的製造方法包括：步驟1，提供包括拋光層以及終點檢測用窗口的拋光墊，步驟2，通過相對旋轉使所述拋光層的拋光面和半導體基板的被拋光面接觸，同時拋光所述半導體基板，以及步驟3通過所述拋光墊內的終點檢測用窗口來檢測半導體基板的厚度並檢測出拋光製程的終點；所述窗口的由下式1表示的吸光度變化率恆定指數(ACU)可以為1.5至2.5：
Figure 110133753-A0305-02-0005-2
其中，Ax是以波長為x的光測得的吸光度，Ay是以波長為y的光測得的吸光度，Az是以波長為z的光測得的吸光度，所述x為550nm，所述y為750nm，所述z為650nm。
本發明是一種用於在拋光製程中使用的拋光墊的終點檢測用窗口，在檢測拋光製程的終點時，可以防止因拋光裝置的雷射光的不同而導致的終點檢測性能的偏差，從而可以防止終點檢測結果出現錯誤。
另外，由於所述拋光墊的終點檢測用窗口的所述吸光度變化率恆定指數(ACU)滿足所述範圍，因此，在一定波長範圍內，吸光度變化率恆定，因此即使拋光裝置中的感測器部的感測光的波長發生變化，也能夠容易預測所述窗口的吸光度，從而所述終點檢測用窗口能夠用於具有不同的感測器部的各 種拋光裝置。
另外，當所述拋光墊的終點檢測用窗口出現一定範圍內的吸光度偏差時，隨測量光的波長的變化而變化的所述吸光度的變化小，因此即使使用感測光不同的拋光裝置，其透射率的變化相對於測量光的波長的變化而言較小，從而所述終點檢測用窗口可以具有滿足感測範圍的高的通用性，而與測量光的波長變化無關。
另外，可以提供一種使用所述拋光墊的半導體器件的製造方法。
10:拋光層
11:第一表面
12:第二表面
20:支撐層
21:第三表面
22:第四表面
30:第一黏合層
40:第二黏合層
100:拋光墊
101:第一貫通孔
102:窗口
120:平板
130:半導體基板
140:供給噴嘴
150:拋光漿料
160:拋光頭
170:修整器
180:光源
201:第二貫通孔
圖1是本發明的一實施例的拋光墊的截面圖。
圖2是本發明的一實施例的半導體器件製造製程的示意性製程圖。
下面，對本發明的實施例進行詳細說明，以使本發明所屬技術領域的普通技術人員能夠容易實施。然而，本發明可以以各種形式實現，並不限於這裡所說明的實施例。
應理解，本發明中用到的表示如成分、分子量等特性、反應條件等量的數在所有事例中均由術語“約”修飾。
除非在本發明中另有說明，所有百分比、份數、比率等均按重量計。
在本發明中，除非另有說明，否則“包括”是指進一步包括其他的構成要素而不是排除其他的構成要素。
在本發明中“多個”是指超過一個。
根據本發明的一實施例的拋光墊可以包括拋光層和終點檢測用窗口，所述窗口可以具有由下式1表示的吸光度變化率恆定指數(ACU)：
Figure 110133753-A0305-02-0006-3
其中，Ax是以波長為x的光測得的吸光度，Ay是以波長為y的光測得的吸光度，Az是以波長為z的光測得的吸光度，其中，在所述x為550nm且所述y為750nm且所述z為650nm的情況下，所述吸光度變化率恆定指數(ACU)可以為約1.5至約2.5。
通常，拋光墊在機械性地摩擦半導體基板的同時使用拋光漿料來對半導體晶片的拋光目標層進行化學拋光。通過所述拋光墊與漿料的機械化學作用拋光的半導體基板的拋光目標層，應拋光至具有規定的厚度為止。即，需檢測出中斷拋光的拋光終點，為此，通過利用光來檢測出被拋光的拋光目標層的厚度來檢測拋光終點。
普通的化學機械拋光設備的拋光終點檢測裝置，具體而言包括：圓盤狀的壓盤(platen)上板，其周圍設置有貫通孔；光感測器部，插入所述壓盤上板的貫通孔；以及拋光墊，位於所述壓盤上板的上部，以提供半導體基板的拋光目標層和研磨面，且具備對應於所述光感測器部的終點檢測用窗口。
所述光感測器部發射設置在與上板分開的位置的發光部的光，並將從半導體基板的拋光目標層反射的光傳遞至設置在不同的位置的受光部。
從所述光感測器部發出的光的波長可能根據拋光設備的種類而不同，且由於光的波長，穿過拋光墊的窗口時，終點檢測性能可能會出現差異。
因此，本發明的拋光墊可以包括終點檢測用窗口，並且所述終點檢測用窗口可以防止由於光導致的終點檢測性能偏差，所述光取決於拋光設備而產生差異。
具體地，將參照圖1說明本發明的拋光墊。
所述圖1是示意性地示出一實施例的所述拋光墊100的截面圖，具體地，示意性地示出了拋光墊100內形成有窗口102的部分的截面。參照圖1，所述 拋光墊100包括拋光層10，所述拋光層10包括作為拋光面的第一表面11和作為所述第一表面11的另一面的第二表面12。另外，所述拋光層10包括從所述第一表面11貫通至所述第二表面12的第一貫通孔101，所述窗口102被配置在所述第一貫通孔101內。
另外，所述拋光墊100還包括支撐層20，該支撐層20被配置在所述拋光層10的所述第二表面12側。所述支撐層20包括：第三表面21，在所述拋光層10側；第四表面22，作為所述第三表面21的另一面；以及第二貫通孔201，從所述第三表面21貫通至所述第四表面22，並且與所述第一貫通孔101連接。由於所述第二貫通孔201形成為與所述第一貫通孔101連接，因此所述拋光墊100包括從最上端面至最下端面貫通整個厚度的光路徑(Light-pass)，從而可以有效地適用用於所述窗口102的光學終點檢測方法。
在所述拋光墊100中，所述第二貫通孔201可以小於所述第一貫通孔101，所述窗口102的最下端面可以由所述第三表面21支撐。由於所述第二貫通孔201形成為小於所述第一貫通孔101，因此所述第三表面21會形成有可以支撐所述窗口102的支撐面。這時，所述窗口最下端面與所述第三表面21之間包括第一黏合層30。另外，所述第二表面12與所述第三表面21之間以及所述窗口的最下端面與所述第三表面21之間包括第二黏合層40。從而，所述窗口最下端面與所述第三表面21之間會包括多段黏合層，所述多段黏合層包括所述第一黏合層30和所述第二黏合層40，並且通過這種多段黏合結構，能夠大大提升防漏水的效果。具體地，利用所述拋光墊100的拋光製程是在所述第一表面11上供給液狀漿料等流體的同時進行的，這時，源自這些流體的成分可能會流入所述窗口102的側表面與所述第一貫通孔101的側表面之間的界面。以這種方式滲透的流體成分經過所述第二貫通孔201流入所述拋光墊100底部的拋光裝置時，可能會導致拋光裝置故障，或者可能會存在影響所述窗口102的準確的終點檢測的風險。由此看來，所述拋光墊100將所述第二貫通孔201形成為小於所述第一貫通孔101， 從而確保所述第三表面21上的所述窗口102的支撐面，與此同時，通過在所述支撐面上形成包括所述第一黏合層30和所述第二黏合層40的多段黏合層，可以大大提升防漏水效果。
另外，為最大化防漏水效果，所述拋光墊100在所述支撐層20中局部包括壓縮部(compressed region，CR)。具體地，參照圖2，所述壓縮部CR形成在所述支撐層20中所述窗口102的最下端面對應區域。這時，所述窗口102的最下端面對應區域是指，在所述支撐層20中包括與所述窗口102的最下端面對應的部分的規定區域，所述窗口102的側表面的延長線與所述壓縮部CR的內端不必重合。即，所述壓縮部CR以從所述第二貫通孔201的側面向所述支撐層20的內部包括與所述窗口102的最下端面對應的部分的形式，形成在規定的區域即可。
所述本發明的拋光墊的窗口102可以根據光的波長來測量吸光度，並且所述窗口102可以具有由下述式1表示的吸光度變化率恆定指數(ACU)。
Figure 110133753-A0305-02-0009-4
其中，Ax是以波長為x的光測得的吸光度，Ay是以波長為y的光測得的吸光度，Az是以波長為z的光測得的吸光度，其中，在所述x為約550nm且所述y為約750nm且所述z為約650nm的情況下，所述吸光度變化率恆定指數(ACU)可以為約1.5至約2.5。
在所述x為約400nm且所述y為約800nm且所述z為約600nm的情況下，所述吸光度變化率恆定指數(ACU)可以為約2至約3.5。
在所述x為約600nm且所述y為約750nm且所述z為約675nm的情況下，所述吸光度變化率恆定指數(ACU)可以為約1.5至約2.5。
所述吸光度是指表示光吸收強度的量，一般來說，根據光的波長不同，所述吸光度會有所不同。
如上所述，終點檢測用窗口102用於透過從光感測器部射出的光，直到半導體基板的目標層在拋光製程中達到規定的厚度，即，以檢測需要停止拋光時的拋光終點。
在這樣的窗口102中，根據波長吸收的光量不同時，取決於使用拋光墊的拋光設備的種類，拋光終點的檢測性能會有所差異。
所述吸光度變化率恆定指數(ACU)表示終點檢測用窗口102的吸收光的強度的程度，通過在一定的波長範圍內的吸光度變化程度，確認利用終點檢測用窗口102來檢測拋光製程停止時間的性能的程度的指標。
用於拋光製程的拋光裝置，通過拋光墊的終點檢測用窗口102來照射特定波長的光，所述照射的光到達半導體基板的被拋光面，並且被所述被拋光面反射的光再次被感測器部檢測，從而檢測拋光製程的終點。
然而，在所述拋光裝置中，感測器部的光的波長根據進行拋光製程的使用者而不同，且在根據所述光的波長的拋光墊的終點檢測用窗口102的吸光度的變化大時，在通過終點檢測用窗口102檢測拋光製程的終點的性能方面表現出很大的差異。
為客觀化對這種拋光製程終點的檢測性能，在本發明中，將通過導入吸光度變化率恆定指數(ACU)這一概念來客觀評價拋光墊的終點檢測用窗口102的性能。
所述吸光度變化率恆定指數(ACU)是指，在不同的波長下測得的窗口的吸光度值之和與在基準波長下測得的窗口的吸光度的比值。
就所述基準波長而言，可以使用與本發明不同的波長範圍內的吸光度，不限於本發明中ACU計算時使用的吸光度。
所述吸光度變化率恆定指數(ACU)是通過如下的方式得出的，將 在不同的波長下分別測得的窗口吸光度值相加，並確認所述相加的值與在基準波長下的窗口吸光度的比值。如下所述，由於窗口包含含有預聚物的組合物的固化物，因此，由於所述固化物內部的化合物結構，在光的波長範圍內，吸光度可能會有所不同。
由於這種特性，在特定的波長下，可以具有更高的吸光度值，或者非常低的吸光度值。利用這種特性，測量基準波長下的吸光度後，分別測量具有與基準波長不同的波長的光的吸光度，並通過利用所述基準波長下的吸光度值確認它們的比值來作出如下判斷：在滿足本發明的吸光度變化率恆定指數的範圍的情況下，意味著終點檢測用窗口的吸光度的變化恆定，且在所述吸光度變化率恆定指數過小或者過大的情況下，意味著吸光度變化率不恆定。
由於所述拋光墊的終點檢測用窗口102的所述吸光度變化率恆定指數(ACU)滿足所述範圍，因此在一定的波長範圍內吸光度變化率恆定，即使拋光裝置中的感測器部的感測光的波長不同，也能夠容易地預測所述窗口的吸光度，從而可以廣泛地適用於具有不同的感測器部的多種拋光裝置。
即，在使用包括在所述本發明範圍內的終點檢測用窗口102的情況下，可以廣泛地用於拋光裝置，然而在根據每個波長來測量終點檢測用窗口102的吸光度且在所述吸光度變化率恆定指數(ACU)不包括在本發明的範圍內的情況下，不能夠廣泛地適用於拋光裝置。
根據本發明的另一實施例的終點檢測用窗口102可以具有由下述式2表示的吸光度偏差(AD)：
Figure 110133753-A0305-02-0011-5
其中，Ax是以波長為x的光測得的吸光度， Ay是以波長為y的光測得的吸光度。
在所述x為約550nm且所述y為約750nm的情況下，根據所述式2的吸光度偏差可以為0.0004至0.0008，較佳地，可以為0.0004至0.0006，更佳地，可以為0.00042至0.00055。
在所述拋光墊的終點檢測用窗口中，吸光度偏差在一定範圍內，因測量光的波長變化而導致的所述吸光度的變化小，即使適用於感測光的波長不同的拋光裝置，與測量光的波長的變化相比，透射率變化很小，因此可以具有滿足感測範圍的高的通用性，而與測量光的波長變化無關。
如上所述，由於所述窗口沒有因光的波長導致的吸光度差異，從而表現出一定性能的終點檢測結果，在將本發明的拋光墊適用於拋光製程的情況下，在檢測半導體基板的拋光目標層是否具有規定的厚度時幾乎不會發生誤差，因此，可以實現高收率的拋光製程。
在一實施例中，終點檢測用窗口可以包含固化物，所述固化物是將包含氨基甲酸乙酯基預聚物的窗口組合物固化而成的。
另外，在一實施例中，所述拋光層可以包括包含固化物的拋光層，所述固化物由包含氨基甲酸乙酯基預聚物、固化劑以及發泡劑形成。
下面所述終點檢測用窗口除製造拋光層時包含的發泡劑之外，具有與拋光層組合物相同的組成，關於這一點，下面分別對窗口以及拋光層的成分進行說明。
“預聚物(prepolymer)”是指分子量較低的聚合物，其聚合度在中間階段停止以易於在固化物製備過程中的成型。預聚物可以自身成型，或者與其他聚合性化合物反應後形成為最終固化物。
在一實施例中，可以通過將異氰酸酯化合物與多元醇進行反應來製備所述氨基甲酸乙酯基預聚物。
製備所述氨基甲酸乙酯基預聚物時使用的異氰酸酯化合物，可以選 自由芳香族二異氰酸酯、脂肪族二異氰酸酯、脂環族二異氰酸酯以及它們的組合組成的組中的一種。
所述異氰酸酯化合物可以包含如選自由2,4-甲苯二異氰酸酯(2,4-toluenediisocyanate，2,4-TDI)、2,6-甲苯二異氰酸酯(2,6-toluenediisocyanate，2,6-TDI)、萘-1,5-二異氰酸酯(naphthalene-1,5-diisocyanate)、對苯二異氰酸酯(p-phenylenediisocyanate)、二甲基聯苯二異氰酸酯(tolidinediisocyanate)、4,4’-二苯甲烷二異氰酸酯(4,4’-diphenylmethanediisocyanate)、六亞甲基二異氰酸酯(hexamethylenediisocyanate)、二環己基甲烷二異氰酸酯(dicyclohexylmethanediisocyanate)、異佛爾酮二異氰酸酯(isoporonediisocyanate)以及它們的組合組成的組中的一種。
“多元醇”是指分子中含有至少兩個以上羥基(-OH)的化合物。所述多元醇可以包含如選自由聚醚類多元醇(polyether polyol)、聚酯類多元醇(polyester polyol)、聚碳酸酯多元醇(polycarbonate polyol)、丙烯酸類多元醇(acryl polyol)以及它們的組合組成的組中的一種。
例如，所述多元醇可以包含選自由聚四亞甲基醚二醇、聚丙烯醚二醇、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二乙二醇、二丙二醇、三丙二醇以及它們的組合組成的組中的一種。
所述多元醇可以具有約100g/mol至約3000g/mol的重均分子量(Mw)。例如，所述多元醇可以具有約100g/mol至約3000g/mol，例如，約100g/mol至約2000g/mol，例如，約100g/mol至約1800g/mol的重均分子量(Mw)。
在一實施例中，所述多元醇可以包含：重均分子量(Mw)為約100g/mol以上且低於約300g/mol的低分子量多元醇；以及重均分子量(Mw)為約300g/mol以上且低於約1800g/mol以下的高分子量多元醇。
所述氨基甲酸乙酯基預聚物可以具有約500g/mol至約3000g/mol的重均分子量(Mw)。例如，所述氨基甲酸乙酯基預聚物可以具有約600g/mol至約2000g/mol的重均分子量(Mw)，例如，約800g/mol至約1000g/mol的重均分子量(Mw)。
在一實施例中，用於製備所述氨基甲酸乙酯基預聚物的異氰酸酯化合物可以包含芳香族二異氰酸酯化合物，例如，所述芳香族二異氰酸酯化合物可以包含2,4-甲苯二異氰酸酯(2,4-TDI)以及2,6-甲苯二異氰酸酯(2,6-TDI)。用於製備所述氨基甲酸乙酯基預聚物的多元醇化合物可以包含聚四亞甲基醚二醇(PTMEG)以及二乙二醇(DEG)。
在另一實施例中，用於製備所述氨基甲酸乙酯基預聚物的異氰酸酯化合物可以包含芳香族二異氰酸酯化合物以及脂環族二異氰酸酯化合物，例如，所述芳香族二異氰酸酯化合物可以包含2,4-甲苯二異氰酸酯(2,4-TDI)以及2,6-甲苯二異氰酸酯(2,6-TDI)，所述脂環族二異氰酸酯化合物可以包含雙環己基甲烷二異氰酸酯(H12MDI)。用於製備所述氨基甲酸乙酯基預聚物的多元醇化合物可以包含聚四亞甲基醚二醇(PTMEG)以及二乙二醇(DEG)。
所述氨基甲酸乙酯基預聚物的異氰酸酯基含量(NCO%)可以為約5重量%至約11重量%，例如，約5重量%至約10重量%，例如，約5重量%至約8重量%，例如，約8重量%至約10重量%。在具有所述範圍內的NCO%的情況下，由於表現出了拋光墊中拋光層的適當的物理性質，因此可以維持如拋光速率、拋光輪廓的拋光製程所需的拋光性能，並且最小化拋光製程中可能發生在晶片上的缺陷。可以通過調節氧化膜(Oxide)和氮化膜(Nitride)的拋光選擇性(OxRR/NtRR)來防止凹陷(dishing)、凹進(recess)以及腐蝕(erosion)現象並且實現晶片內的表面平坦化。
另外，用於終點檢測用窗口時，不會因光的波長導致吸光度不會表現出差異，因此終點檢測的性能不存在差異。
所述氨基甲酸乙酯基預聚物的異氰酸酯基的含量(NCO%)，可以通過綜合調節用於製備所述氨基甲酸乙酯基預聚物的異氰酸酯化合物以及多元醇化合物的種類以及含量和製備所述氨基甲酸乙酯基預聚物的製程的溫度、壓力、時間等的製程條件以及在製備所述氨基甲酸乙酯基預聚物的過程中用到的添加劑的種類以及含量等來設計。
所述固化劑是通過與所述氨基甲酸乙酯基預聚物發生化學反應來形成所述拋光層內的最終固化結構的化合物，例如，可以包含胺化合物或醇化合物。具體地，所述固化劑可以包含選自由芳香族胺、脂肪族胺、芳香族醇、脂肪族醇以及它們的組合組成的組中的一種。
例如，所述固化劑可以包含選自由4,4’-亞甲基雙(2-氯苯胺)(4-4’-methylenebis(2-chloroaniline)，MOCA)、二乙基甲苯二胺(diethyltoluenediamine，DETDA)、二氨基二苯基甲烷(diaminodiphenylmethane)、二甲硫基甲苯二胺(dimethyl thio-toluene diamine，DMTDA)、丙二醇雙對氨基苯甲酸酯(propanediolbis p-aminobenzoate)、亞甲基雙-鄰氨基苯甲酸甲酯(Methylene bis-methylanthranilate)、二氨基二苯碸(diaminodiphenylsulfone)、間苯二甲胺(m-xylylenediamine)、異佛爾酮二胺(isophoronediamine)、乙二胺(ethylenediamine)、二亞乙基三胺(diethylenetriamine)、三亞乙基四胺(triethylenetetramine)、聚丙二胺(polypropylenediamine)、聚丙三胺(polypropylenetriamine)、雙(4-氨基-3-氯苯基)甲烷(bis(4-amino-3-chlorophenyl)methane)以及它們的組合組成的組中的一種。
所述固化劑的含量基於所述氨基甲酸乙酯基預聚物100重量份，可以為約18重量份至約27重量份，例如，約19重量份至約26重量份，例如，約20重量份至約26重量份。在所述固化劑的含量滿足所述範圍的情況下，更有利於實現所期望的拋光墊的性能。
所述發泡劑作為用於形成所述拋光層內的氣孔結構的成分，可以包含選自由固體發泡劑、氣體發泡劑、液體發泡劑以及它們的組合組成的組中的一種。
如上所述，製備終點檢測用窗口時與製備拋光層時不同，不形成氣孔結構，因此不包含單獨的發泡劑。
在一實施例中，所述發泡劑可以包含固體發泡劑、氣體發泡劑或者它們的組合。
所述固體發泡劑的平均粒徑可以為約5μm至約200μm，例如，約20μm至約50μm，例如，約21μm至約50μm，例如，約25μm至約45μm。在所述固體發泡劑為後述的熱膨脹的(expanded)粒子的情況下，所述固體發泡劑的平均粒徑可以是指所述熱膨脹的粒子本身的平均粒徑，在所述固體發泡劑為後述的未膨脹的(unexpanded)粒子的情況下，所述固體發泡劑的平均粒徑可以是指被施加熱或者壓力而膨脹之後的平均粒徑。
所述固體發泡劑可以包含膨脹性粒子。所述膨脹性粒子作為具有通過熱或壓力而膨脹的特性的粒子，在製備所述拋光層的過程中，通過施加的熱或者壓力等因素可以決定最終拋光層中的大小。所述膨脹性粒子可以包含熱膨脹的(expanded)粒子、未膨脹的(unexpanded)粒子或者它們的組合。所述熱膨脹的粒子作為通過熱量而預先膨脹的粒子，指在通過製備所述拋光層的過程中施加的熱或者壓力所造成的大小變化小或者幾乎沒有變化的粒子。所述未膨脹的粒子作為沒有預先膨脹的粒子，指在通過製備所述拋光層的過程中施加熱或者壓力而膨脹且最終大小被確定的粒子。
所述膨脹性粒子可以包含：樹脂材質的外皮；以及存在於被所述外皮包圍的內部的誘發膨脹成分。
例如，所述外皮可以包含熱塑性樹脂，所述熱塑性樹脂可以為選自由氯乙烯系共聚物、丙烯腈系共聚物、甲基丙烯腈系共聚物以及丙烯酸系共聚 物組成的組中的一種以上。
所述誘發膨脹成分可以包含選自由碳化氫化合物、氟氯化合物、三烷基矽烷化合物以及它們的組合組成的組中的一種。
具體地，所述碳化氫化合物可以包含選自由乙烷(ethane)、乙烯(ethylene)、丙烷(propane)、丙烯(propene)、正丁烷(n-butane)、異丁烷(isobutene)、正丁烯(n-butene)、異丁烯(isobutene)、正戊烷(n-pentane)、異戊烷(isopentane)、新戊烷(neopentane)、正己烷(n-hexane)、正庚烷(heptane)、石油醚(petroleumether)以及它們的組合組成的組中的一種。
所述氟氯化合物可以包含選自由三氯氟甲烷(trichlorofluoromethane，CCl3F)、二氯二氟甲烷(dichlorodifluoromethane，CCl2F2)、三氟氯甲烷(chlorotrifluoromethane，CClF3)、四氟二氯乙烷(tetrafluoroethylene，CClF2-CClF2)以及它們的組合組成的組中的一種。
所述三烷基矽烷化合物可以包含選自由四甲矽烷(tetramethylsilane)，三甲基乙基矽烷(trimethylethylsilane)、三甲基異丙基矽烷(trimethylisopropylsilane)、三甲基正丙基矽烷(trimethyl-n-propylsilane)以及它們的組合組成的組中的一種。
所述固體發泡劑可以選擇性地包含無機成分處理粒子。例如，所述固體發泡劑可以包含無機成分處理的膨脹性粒子。在一實施例中，所述固體發泡劑可以包含二氧化矽(SiO2)粒子處理的膨脹性粒子。所述固體發泡劑的無機成分處理可以防止多個粒子間的聚集。所述無機成分處理的固體發泡劑表面的化學、電學以及/或者物理特性可能不同於未進行無機成分處理的固體發泡劑。
所述固體發泡劑的含量基於所述氨基甲酸乙酯基預聚物100重量份，可以為約0.5重量份至約10重量份，例如，約1重量份至約3重量份，例如，約1.3重量份至約2.7重量份，例如，約1.3重量份至約2.6重量份。
可以根據所述拋光層所期望的氣孔結構以及物理性質來設計所述 固體發泡劑種類以及含量。
所述氣體發泡劑可以包含惰性氣體。可以在所述氨基甲酸乙酯基預聚物與所述固化劑反應的過程中投入所述氣體發泡劑以用作氣孔形成要素。
所述惰性氣體的種類沒有特別的限制，只要是不參與所述氨基甲酸乙酯基預聚物與所述固化劑之間的反應的氣體即可。例如，所述惰性氣體可以包含選自由氮氣(N2)、氬氣(Ar)、氦氣(He)以及它們的組合組成的組中的一種。具體地，所述惰性氣體可以包含氮氣(N2)或者氬氣(Ar)。
可以根據所述拋光層所期望的氣孔結構以及物理性質來設計所述氣體發泡劑的種類以及含量。
在一實施例中，所述發泡劑可以包含固體發泡劑。例如，所述發泡劑可以僅由固體發泡劑形成。
所述固體發泡劑可以包含膨脹性粒子，所述膨脹性粒子可以包含熱膨脹的粒子。例如，所述固體發泡劑可以僅由熱膨脹的粒子組成。在不包含所述未膨脹的粒子而是僅由熱膨脹的粒子組成的情況下，雖然氣孔結構的可變性會下降，但是可預測性會上升，因此有利於在所述拋光層的所有區域實現均勻的氣孔特性。
在一實施例中，所述熱膨脹的粒子可以為具有約5μm至約200μm的平均粒徑的粒子。所述熱膨脹的粒子的平均粒徑可以為約5μm至約100μm，例如，約10μm至約80μm，例如，約20μm至約70μm，例如，約20μm至約50μm，例如，約30μm至約70μm，例如，約25μm至45μm，例如，約40μm至約70μm，例如，約40μm至約60μm。將所述平均粒徑定義為所述熱膨脹的粒子的D50。
在一實施例中，所述熱膨脹的粒子的密度可以為約30kg/m3至約80kg/m3，例如，約35kg/m3至約80kg/m3，例如，約35kg/m3至約75kg/m3，例如，約38kg/m3至約72kg/m3，例如，約40kg/m3至約75kg/m3，例如，約40kg/m3至約72kg/m3。
在一實施例中，所述發泡劑可以包含氣體發泡劑。例如，所述發泡劑可以包含固體發泡劑與氣體發泡劑。與所述固體發泡劑有關的事項如上所述。
所述氣體發泡劑可以包含氮氣。
可以在所述氨基甲酸乙酯基預聚物、所述固體發泡劑以及所述固化劑混合的過程中使用規定的注入線來注入所述氣體發泡劑。所述氣體發泡劑的注入速率可以為約0.8L/min至約2.0L/min，例如，約0.8L/min至約1.8L/min，例如，約0.8L/min至約1.7L/min，例如，約1.0L/min至約2.0L/min，例如，約1.0L/min至約1.8L/min，例如，約1.0L/min至約1.7L/min。
用於製備所述拋光層以及窗口的組合物還可以包含如表面活性劑、反應速率調節劑等的其他添加劑。所述“表面活性劑”、“反應速率調節劑”等名稱是基於相應物質的主要作用來任意命名的，並且每個相應的物質發揮的功能不限於所述物質的名稱。
所述表面活性劑沒有特別的限制，只要是發揮防止氣孔聚集或者重疊等現象的作用的物質即可。例如，所述表面活性劑可以包含矽類表面活性劑。
以所述氨基甲酸乙酯基預聚物100重量份為基準，可以以約0.2重量份至約2重量份的含量使用所述表面活性劑。具體地，所述表面活性劑的含量以所述氨基甲酸乙酯基預聚物100重量份為基準，可以為約0.2重量份至約1.9重量份，例如，約0.2重量份至約1.8重量份，例如，約0.2重量份至約1.7重量份，例如，約0.2重量份至約1.6重量份，例如，約0.2重量份至約1.5重量份，例如，約0.5重量份至1.5重量份。在以所述範圍內的含量包含表面活性劑的情況下，源自氣體發泡劑的氣孔可以穩定地形成並維持在模具內。
所述反應速率調節劑作為發揮促進或者延遲反應的作用的調節劑，可以根據使用目的來使用反應促進劑、反應延遲劑或者兩者都使用。所述反應速率調節劑可以包含反應促進劑。例如，所述反應促進劑可以為選自由叔胺化合物和有機金屬類化合物組成的組中的一種以上的反應促進劑。
具體地，所述反應速率調節劑可以包含選自由三亞乙基二胺、二甲基乙醇胺、四甲基丁二胺、2-甲基-三亞乙基二胺、二甲基環己胺、三乙基胺、三異丙醇胺，1,4-二氮雜雙環(2,2,2)辛烷、雙(2-甲基氨基乙基)醚、三甲基氨基乙基乙醇胺、N,N,N,N,N”-五甲基二亞乙基三胺、二甲氨基乙胺、二甲氨基丙胺、苄基二甲胺、N-乙基嗎啉、N,N-二甲氨基乙基嗎啉、N,N-二甲基環己胺、2-甲基-2-氮雜降莰烷、二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、二乙酸二丁基錫、二乙酸二辛基錫、馬來酸二丁基錫、雙(2-乙基己酸)二丁基錫以及二硫醇二丁基錫組成的組中的一種以上。具體地，所述反應速率調節劑可以包含選自由苄基二甲胺、N,N-二甲基環己胺以及三乙基胺組成的組中的一種以上。
基於所述氨基甲酸乙酯基預聚物100重量份，所述反應速率調節劑的用量可以為約0.05重量份至約2重量份。具體地，基於所述氨基甲酸乙酯基預聚物100重量份，所述反應速率調節劑的用量可以為約0.05重量份至約1.8重量份，例如，約0.05重量份至約1.7重量份，例如，約0.05重量份至約1.6重量份，例如，約0.1重量份至約1.5重量份，例如，約0.1重量份至約0.3重量份，例如，約0.2重量份至約1.8重量份，例如，約0.2重量份至約1.7重量份，例如，約0.2重量份至約1.6重量份，例如，約0.2重量份至約1.5重量份，例如，約0.5重量份至約1重量份。在上述的含量範圍內使用所述反應速率調節劑時，可以適當地調節預聚物組合物的固化反應速率，從而可以形成具有期望的大小的氣孔以及硬度的拋光層。
在所述拋光墊包含緩衝層的情況下，所述緩衝層發揮支撐所述拋光層並吸收並分散施加在所述拋光層上的外部衝擊的作用，從而可以最小化拋光對象在使用所述拋光墊的拋光製程中受損以及發生缺陷。
所述緩衝層可以包括無紡布或者絨面革，但不限於此。
在一實施例中，所述緩衝層可以是含浸樹脂的無紡布。所述無紡布可以包含選自由聚酯纖維、聚醯胺纖維、聚丙烯纖維、聚乙烯纖維以及它們的 組合組成的組中的一種。
含浸在所述無紡布中的樹脂可以包含選自由聚氨酯樹脂、聚丁二烯樹脂、苯乙烯-丁二烯共聚物樹脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物樹脂、丙烯腈-丁二烯共聚物樹脂、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物樹脂、矽橡膠樹脂、聚酯類彈性體樹脂、聚醯胺類彈性體樹脂以及它們的組合組成的組中的一種。
以下，詳細說明製備所述拋光墊的方法。
在根據本發明的另一實施例中，可以提供製備拋光墊的方法，所述製備拋光墊的方法包括：製備氨基甲酸乙酯基預聚物組合物的步驟；製備包含所述預聚物組合物和固化劑的窗口製備用的組合物的步驟；通過固化所述窗口製備用組合物來製備終點檢測用窗口的步驟；製備預聚物組合物的步驟；製備包含所述預聚物組合物、發泡劑以及固化劑的拋光層製備用組合物的步驟；通過固化所述拋光層製備用組合物來製備拋光層的步驟；以及在所述拋光層形成貫通孔，並且將形成的窗口插入並黏附在所述貫通孔中的步驟。
所述製備預聚物組合物的步驟可以是通過使二異氰酸酯化合物與多元醇化合物反應來製備氨基甲酸乙酯基預聚物的工序。關於所述二異氰酸酯化合物和所述多元醇化合物的事項與上述的關於所述拋光墊的說明中相同。
所述預聚物組合物的異氰酸酯基(NCO基團)含量可以為約5重量%至約15重量%，例如，約5重量%至約8重量%，例如，約5重量%至約7重量%，例如，約8重量%至約15重量%，例如，約8重量%至約14重量%，例如，約8重量%至約12重量%，例如，8重量%至約10重量%。
所述預聚物組合物的異氰酸酯基含量可以源自所述氨基甲酸乙酯基預聚物的末端異氰酸酯基、所述二異氰酸酯化合物中未反應的未反應異氰酸酯基等。
在約80℃下，所述預聚物組合物的黏度可以為約100cps至約1000cps，例如，約200cps至約800cps，例如，約200cps至約600cps，例如，約200cps 至約550cps，例如，約300cps至約500cps。
所述發泡劑可以包含固體發泡劑或者氣體發泡劑。
在所述發泡劑包含固體發泡劑的情況下，製備所述拋光層製備用組合物的步驟可以包括：通過混合所述預聚物組合物與所述固體發泡劑來製備第一預組合物的步驟；以及通過混合所述第一預組合物與固化劑來製備第二預組合物的步驟。
在約80℃下，所述第一預組合物的黏度可以為約1000cps至約2000cps，例如，約1000cps至約1800cps，例如，約1000cps至約1600cps，例如，約1000cps至約1500cps。
在所述發泡劑包含氣體發泡劑的情況下，製備所述拋光層製備用組合物的步驟可以包括：製備包含所述預聚物組合物與所述固化劑的第三預組合物的步驟；以及通過在所述第三預組合物中注入所述氣體發泡劑來製備第四預組合物的步驟。
在一實施例中，所述第三預組合物還可以包含固體發泡劑。
在一實施例中，製備所述窗口的工序可以包括：準備被預熱至第一溫度的模具的步驟；在被預熱的所述模具中注入並固化所述窗口製備用組合物的步驟；以及將已固化的所述窗口製備用組合物，在比所述預熱溫度高的第二溫度條件下後固化的步驟。
在一實施例中，製備所述拋光層的工序可以包括：準備被預熱至第一溫度的模具的步驟；在被預熱的所述模具中注入並固化所述拋光層製備用組合物的步驟；以及將已固化的拋光層製備用組合物，在比所述預熱溫度高的第二溫度條件下後固化所述的步驟。
在一實施例中，所述第一溫度可以為約60℃至約100℃，例如，約65℃至約95℃，例如，約70℃至約90℃。
在一實施例中，所述第二溫度可以為約100℃至約130℃，例如，約 100℃至125℃，例如，約100℃至約120℃。
在所述第一溫度下固化所述窗口製造用組合物和拋光層製備用組合物的步驟，可以進行約5分鐘至約60分鐘，例如，約5分鐘至約40分鐘，例如，約5分鐘至約30分鐘，例如，約5分鐘至約25分鐘。
將已在所述第一溫度下固化的組合物在所述第二溫度下後固化的步驟，可以進行約5個小時至約30個小時，例如，約5個小時至約25個小時，例如，約10個小時至約30個小時，例如，約10個小時至約25個小時，例如，約12個小時至約24個小時，例如，約15個小時至約24個小時。
所述拋光墊的製備方法可以包括加工所述拋光層的至少一個表面的步驟。所述加工步驟可以是形成溝(groove)的步驟。
在另一實施例中，加工所述拋光層的至少一個表面的步驟可以包括下述步驟中的至少一個步驟：在所述拋光層的至少一個表面上形成溝(groove)的步驟1；對所述拋光層的至少一個表面進行車削(line turning)加工的步驟2；以及粗糙化所述拋光層的至少一個表面的步驟3。
在所述步驟1中，所述溝(groove)可以包括下述溝中的至少一種：從所述拋光層的中心隔開規定間隔形成的同心圓狀的溝；從所述拋光層的中心連續連接到所述拋光層的邊緣(edge)的放射狀的溝。
在所述步驟2中，所述車削(line turning)加工可以以使用切削工具將所述拋光層切削規定厚度的方式進行。
在所述步驟3中，所述粗糙化可以以使用打磨刷輥(Sanding roller)來加工所述拋光層的表面的方式進行。
所述拋光墊的製備方法還可以包括在所述拋光層的拋光面的背面上層疊支撐層的步驟。
所述支撐層是在包含聚酯樹脂纖維的無紡布中含浸有氨基甲酸乙酯類樹脂的結構。
第一貫通孔形成為從作為所述拋光層的拋光面的第一表面貫通至作為拋光面的背面的第二表面，並且所述第一貫通孔形成為長方體形狀。
接著，在所述支撐層的一個表面(第三表面)上設置包含熱塑性氨基甲酸乙酯類黏合劑的膠黏薄膜後，通過彼此層壓以與所述拋光層的第二表面接觸，然後使用壓力輥熱封來形成第二黏合劑層。接著，通過從所述支撐層的最下端面進行切割來形成沿厚度方向貫通所述支撐層的第二貫通孔，並將所述第二貫通孔形成在與所述第一貫通孔對應的區域內，以使與所述第一貫通孔連接，所述第二貫通孔形成為長方體形狀。
由於所述第二貫通孔形成為小於所述第一貫通孔，因此暴露於外部的所述第二黏合層的上部具有足以與窗口寬度和長度接觸的寬度。在所述第二黏合層的上寬部分塗抹濕固化黏合劑組合物後，實施了2小時的老化(aging)處理。這時，所述濕固化黏合劑組合物利用具備直徑為100μm的供給噴嘴的塗膠機(dispenser)來進行塗抹。接著，將所述窗口設置在所述第一貫通孔內，以被塗抹有所述濕固化黏合劑組合物的表面支撐，然後以100N的荷重加壓1秒後，再以900N的荷重進一步加壓10秒。從而，在可以與所述窗口寬度和長度接觸的第二黏合層的上寬部分形成了第一黏合層。這時，製造成所述第一黏合層以不在所述窗口的側面與所述第一貫通孔的側面之間。
接著，通過加壓所述支撐層的最下端面(第四表面)，從所述第二貫通孔的側面向所述支撐層內部的方向，在規定區域形成了壓縮部CR。加壓至所述壓縮部CR具有一定厚度。
其結果，製備了如下的拋光墊，在所述窗口的最下端面側包括所述第一黏合層與所述第二黏合層的多段黏合層，並且所述支撐層包括壓縮部。
根據又一實施例的製造半導體器件的方法包括：提供包括拋光層的拋光墊的步驟；通過相對旋轉使所述拋光層的拋光面和拋光對象的被拋光面接觸，同時拋光所述拋光對象的步驟；以及通過所述拋光墊內的終點檢測用窗口 來檢測半導體基板的厚度並檢測拋光製程的終點的步驟。
圖2是一實施例的半導體器件製造製程的示意性製程圖。所述拋光墊100可以以所述拋光層10的所述第二表面12側朝向所述平板120的形式設置在所述平板120上。換個角度來說，所述拋光墊100可以設置在所述平板120上，使得所述窗口102的最上端面與作為拋光面的所述第一表面11作為最外側面暴露。
所述拋光對象包括半導體基板130。所述半導體基板130可以設置成其被拋光面與所述第一表面11以及所述窗口102的最上端面接觸。所述半導體基板130的被拋光面可以與所述第一表面11以及所述窗口102的最上端面直接接觸或者以流動性漿料等為中間物質間接接觸。在本說明書中“接觸”被解釋為包括直接接觸或者間接接觸的所有情況。
將所述半導體基板130以其被拋光面面向所述拋光墊100的方式安裝到拋光頭160上，在此狀態下加壓規定的荷重，同時使所述第一表面11和所述窗口102的最上端面接觸，從而對其旋轉拋光。所述半導體基板130的被拋光面對所述第一表面11施加的荷重，例如，可以根據目的來選擇使用約0.01psi至約20psi範圍內的壓力，例如，可以為約0.1psi至約15psi，但不限於此。所述半導體基板130的被拋光面在以所述範圍內的荷重與所述第一表面11和所述窗口102的最上端面接觸的同時被旋轉拋光，從而可以在所述第一表面11與所述窗口102的最上端面反復往返的過程中，更有利於通過所述第一表面11與所述窗口102的最上端面之間的界面來確保防漏水效果。
所述半導體基板130與所述拋光墊100可以在各自的被拋光面與拋光面相互接觸的狀態下相對旋轉。這時，所述半導體基板130的旋轉方向與所述拋光墊100的旋轉方向可以相同，也可以相反。在本說明書中“相對旋轉”被解釋為包括彼此向相同的方向旋轉或者彼此向不同的方向旋轉所有情況。所述拋光墊100以被安裝在所述平板120上的狀態隨著所述平板120的旋轉而被旋轉，所述半導體基板130以被安裝在所述拋光頭160的狀態隨著所述拋光頭160的旋轉而 被旋轉。所述拋光墊100的旋轉速度可以在約10rpm至約500rpm的範圍中根據目的選擇，例如，可以為約30rpm至約200rpm，但不限於此。所述半導體基板130的旋轉速度可以為約10rpm至約500rpm，例如，約30rpm至約200rpm，例如，約50rpm至約150rpm，例如，約50rpm至約100rpm，例如，約50rpm至約90rpm，但不限於此。所述半導體基板130與所述拋光墊100的旋轉速度滿足所述範圍時，與用於防止通過所述窗口102的最上端面和第一表面11之間的界面防漏水效果對應地，可以適當地確保由於其離心力而產生的漿料的流動性。即，所述拋光漿料以適當的流量在所述第一表面11與所述窗口102的最上端面上移動時，從而通過所述窗口102的最上端面與所述第一表面11之間的界面的拋光漿料的量有利於最大化所述拋光墊100的防漏水效果，所述拋光墊100同時具有所述第一黏合層30與所述第二黏合層40的多段黏合層結構以及所述支撐層20的壓縮部結構。
所述半導體器件的製造方法還可以包括在所述第一表面11上供給拋光漿料150的步驟。例如，可以通過供給噴嘴140將所述拋光漿料150噴射到所述第一表面11上。通過所述供給噴嘴140噴射的所述拋光漿料150的流量，例如，可以為約10ml/分鐘至約1000ml/分鐘，例如，可以為約10ml/分鐘至約800ml/分鐘，例如，可以為約50ml/分鐘至約500ml/分鐘，但不限於此。所述拋光漿料150噴射流量滿足所述範圍時，所述拋光漿料以適當的流量在所述第一表面11以及所述窗口102的最上端面上移動，從而通過所述窗口102的最上端面與所述第一表面11之間的界面的拋光漿料的量有利於最大化所述拋光墊100的防漏水效果，所述拋光墊100同時具有所述第一黏合層30與所述第二黏合層40的多段黏合層結構以及所述支撐層20的壓縮部結構。
所述拋光漿料150可以包含拋光粒子，並且作為所述拋光粒子，例如，可以包含二氧化矽粒子或者二氧化鈰粒子，但不限於此。
所述半導體器件的製造方法還可以包括使用修整器170來加工所述 第一表面11的步驟。使用所述修整器170來加工所述第一表面11的步驟可以與拋光所述半導體基板130的步驟同時進行。
所述修整器170可以在旋轉的同時加工所述第一表面11。所述修整器170的旋轉速度，例如，可以為約50rpm至約150rpm，例如，可以為約50rpm至約120rpm，例如，可以為約90rpm至約120rpm。
所述修整器170可以加壓所述第一表面11的同時加工所述第一表面11。所述修整器170施加在所述第一表面11上的荷重，例如，可以為約1lb至約10lb，例如，可以為約3lb至約9lb。
所述修整器170可以在往返於所述拋光墊100的中心與所述拋光墊100的末端的路徑上做振動運動的同時加工所述第一表面11。當將所述修整器170的振動運動從所述拋光墊100的中心到所述拋光墊100的末端往返一次作為一回時，所述修整器170的振動運動速度可以為約10回/分鐘(min)至約30回/分鐘，例如，可以為約10回/分鐘至約25回/分鐘，例如，可以為約15分鐘/分至約25回/分鐘。
由於作為拋光面的所述第一表面11在拋光過程是在所述半導體基板130對所述拋光面加壓的條件下進行拋光，因此露於表面的氣孔結構會被按壓，從而導致逐漸變為不適合進行拋光的狀態，如表面粗糙度降低等。為了防止這種情況，可以使用能夠進行粗糙化的表面的所述修整器170來切削所述第一表面11的同時維持適合進行拋光的表面狀態。這時，所述第一表面11的被切削的部分未能被快速排出並作為殘留物(debris)殘留於拋光面上時，可能會在所述半導體基板130的被拋光面上產生如劃痕等的缺陷。由此看來，當所述修整器170的驅動條件，即旋轉速度與加壓條件等滿足所述範圍時，能夠使所述第一表面11的表面結構持續維持所述拋光墊100優異的防漏水效果，並且同時有利於確保防止所述半導體基板130的被拋光面發生缺陷的效果。
製造所述半導體器件的方法還可以包括從光源180發出的光往返穿 過所述窗口102，從而檢測出所述半導體基板130的被拋光面的拋光終點的步驟。參照圖2，所述第二貫通孔201與所述第一貫通孔101連接，從而可以確保從所述光源180發出的光貫通所述拋光墊100最上端面至最下端面的整個厚度的光路徑，並且可以適用通過所述窗口102的光學終點檢測方法。
這時，由於通過窗口102的光的波長的不同，因此被窗口102吸收的吸光度也會表現出差異，然而照射光的波長根據拋光裝置的不同，可能會有所變化，考慮到這一點，可以認為根據不同波長的吸光度的差異會影響拋光製程的終點的檢測。
本發明的終點檢測用窗口102的特徵在於，因波長不同導致的吸光度的變化小，不存在終點檢測性能因拋光裝置而變化的情況。
所述窗口102的由下述式1表示的吸光度變化率恆定指數(ACU)可以為1.5至2.5：
Figure 110133753-A0305-02-0028-6
其中，Ax是以波長為x的光測得的吸光度，Ay是以波長為y的光測得的吸光度，Az是以波長為z的光測得的吸光度。
其中，在所述x為約550nm且所述y為約750nm且所述z為約650nm的情況下，所述吸光度變化率恆定指數(ACU)可以為約1.5至約2.5。
在所述x為約400nm且所述y為約800nm且所述z為約600nm的情況下，所述吸光度變化率恆定指數(ACU)可以為約2至約3.5。
在所述x為約600nm且所述y為約750nm且所述z為約675nm的情況下，所述吸光度變化率恆定指數(ACU)可以為約1.5至約2.5。
在檢測所述拋光製程的終點的步驟中，將具有550nm至750nm中的 任意一種波長的光照射到所述被拋光面上，並檢測從所述被拋光面反射的光，從而能夠通過終點檢測用窗口檢測出拋光製程的終點。
在一實施例中，將具有400nm至800nm中的任意一種波長的光照射到所述被拋光面上，並通過檢測從所述被拋光面反射的光，從而能夠通過所述終點檢測用窗口來檢測出拋光製程的終點，因此，在x為400nm且所述y為800nm且所述z為600nm的情況下，所述終點檢測用窗口的吸光度變化率恆定指數(ACU)可以為2至3.5。
在一實施例中，將具有600nm至750nm中的任意一種波長的光照射到所述被拋光面230上，並通過檢測從所述被拋光面230反射的光，從而能夠通過所述終點檢測用窗口102來檢測出拋光製程的終點，因此，在x為600nm且所述y為750nm且所述z為675nm的情況下，所述終點檢測用窗口102的吸光度變化率恆定指數(ACU)可以為1.5至2.5。
如上所述，本發明的終點檢測用窗口102的吸光度不會隨照射光的波長的變化而發生變化，因此可提供為可在各種拋光裝置中通用的拋光墊。
所述本發明包括拋光層與終點檢測用窗口，所述終點檢測用窗口可以如上所述地用於各種拋光裝置，並且可以提供為不影響拋光性能的拋光墊。
下面公開本發明的具體實施例。然而，下面所記載的實施例僅用於具體地例示或者說明本發明，因此，本發明不能限於此。
實施例1
拋光墊的製造
1-1.拋光層的製造
在設置有氨基甲酸乙酯基預聚物、固化劑、固體發泡劑的混合物注入線的澆鑄設備中，向預聚物箱填充了以9重量%包含未反應NCO的氨基甲酸乙酯基預聚物，並且向固化劑箱填充了雙(4-氨基-3-氯苯基)甲烷(bis(4-amino-3-chlorophenyl)methane，石原公司(Ishihara)產品)。另外，相對於100重量份的所述氨基甲酸乙酯基預聚物預先混合3重量份的固體發泡劑後， 將其注入到了預聚物箱中。
通過各個注入線，以一定的速度向攪拌頭部投入氨基甲酸乙酯基預聚物以及MOCA並進行攪拌。這時，氨基甲酸乙酯基預聚物的NCO基團的莫耳當量與固化劑的反應性基團的莫耳當量調節為1：1，合計投入量維持10kg/分鐘的速度。
向被預熱至120℃的模具投入經攪拌的原料，從而製備了一張多孔性聚氨酯薄片。然後經過利用磨削機對所製備的多孔性聚氨酯薄片的表面進行磨削，並經過利用尖頭(tip)在所述多孔性聚氨酯薄片的表面上形成溝(groove)的過程，製造成平均厚度為2mm，平均直徑為76.2cm的大小。
1-2.窗口的製造
將未反應NCO的含量為8.5重量%的PUGL-500D(SKC公司產品)用作氨基甲酸乙酯基預聚物，並且將4,4’-亞甲基雙(2-氯苯胺)(MOCA)用作固化劑進行了混合，其中，相對於100重量份的所述氨基甲酸乙酯基預聚物混合了28重量份的固化劑。除了將原料注入到(寬1000mm，長1000mm，高50mm)模具以外，其他步驟與實施例1-1相同，以此方法製造了窗口，所述原料為混合原料時未注入惰性氣體而被注入的原料。通過對所述片狀窗口衝壓來製備了寬20mm、長60mm以及厚度1.9mm的窗口。
1-3.支撐層
準備了支撐層，其具有在包含聚酯樹脂纖維的無紡布中含浸有氨基甲酸乙酯類樹脂的結構，並且具有1.4mm的厚度。
1-4.拋光墊的製造
形成了第一貫通孔，以使從作為所述拋光層的拋光面的第一表面貫通至其背面的第二表面，其中，所述第一貫通孔形成為其橫向長度(寬)與縱向長度(長度)分別為20mm與60mm的長方體形狀。
接著，在所述支撐層的一個表面(第三表面)上設置包含熱塑性氨 基甲酸乙酯類黏合劑的膠黏薄膜後，彼此層壓以與所述拋光層的所述第二表面接觸，然後利用加壓輥在140℃的溫度下進行熱熔合，形成了厚度為約27(±5)μm的第二黏合層。接著，通過從所述支撐層的最下端面進行切割加工，形成了向厚度方向貫通所述支撐層的第二貫通孔，同時製造成形成在與所述第一貫通孔對應的區域內以與所述第一貫通孔連接，並且所述第二貫通孔形成為橫向長度與縱向長度分別為52mm以及14mm的長方體形狀。
在暴露於外部的所述第二黏合層40的上部，與所述窗口橫向對應的部分的寬(W2)為4mm，與所述窗口縱向對應的部分的寬為3mm。在此處部分塗抹了濕固化黏合劑組合物後，實施了2小時的老化(aging)處理。接著，將在所述1-2中製備的窗口設置在所述第一貫通孔中，以使所述窗口被塗抹有所述濕固化黏合劑組合物的表面支撐，然後以100N的荷重加壓1秒鐘後以900N的重量附加加壓了10秒鐘。從而，製備了與所述窗口橫向對應的部分的寬(W3)為4mm且與所述窗口縱向對應的部分的寬為3mm的第一黏合層。
接著，通過加壓所述支撐層的最下端面(第四表面)，從所述第二貫通孔的側面到所述支撐層內部的方向，在規定區域形成了壓縮部CR。將所述壓縮部CR的厚度加壓至0.48μm，將所述壓縮部CR寬形成為7.5mm，從而製備了總厚度為3.4mm的拋光墊。
實施例2
窗口的製造
將未反應NCO的含量為8.5重量%的PUGL-500D(SKC公司產品)用作氨基甲酸乙酯基預聚物，並且混合4,4’-亞甲基雙(2-氯苯胺)(MOCA)用作固化劑，其中，相對於所述氨基甲酸乙酯基預聚物100重量份混合了25重量份的所述固化劑。除了將原料注入到(寬1000mm，長1000mm，高50mm)模具以外，以與實施例1-1相同的方法製造了窗口，所述原料為混合原料時未注入惰性氣體而被注入的原料。通過對所述片狀窗口衝壓來製備了寬20mm、長60mm以 及厚度1.9mm的窗口。
拋光墊的製備
除了使用所述實施例2的窗口之外，以與實施例1的1-4的拋光墊的製備方法相同的方法製備了拋光墊。
實施例3
窗口的製備
將未反應NCO的含量為8.5重量%的PUGL-500D(SKC公司產品)用作氨基甲酸乙酯基預聚物，並且混合4,4’-亞甲基雙(2-氯苯胺)(MOCA)用作固化物，其中，相對於所述氨基甲酸乙酯基預聚物100重量份混合了23重量份的所述固化劑。除了將原料注入到(寬1000mm，長1000mm，高50mm)模具以外，以與實施例1-1相同的方法製造了窗口，所述原料為混合原料時未注入惰性氣體而被注入的原料。通過對所述片狀窗口衝壓來製備了寬度20mm、長度60mm以及厚度1.9mm的窗口。
拋光墊的製備
除了使用所述實施例3的窗口之外，以與實施例1的1-4的拋光墊的製備方法相同的方法製備了拋光墊。
實施例4
窗口的製備
將未反應NCO的含量為8.5重量%的PUGL-500D(SKC公司產品)用作氨基甲酸乙酯基預聚物，並且混合4,4’-亞甲基雙(2-氯苯胺)(MOCA)用作固化劑，其中，相對於所述氨基甲酸乙酯基預聚物100重量份混合了20重量份的所述固化劑。除了將原料注入到(寬1000mm，長1000mm，高50mm)模具以外，以與實施例1-1相同的方法製造了窗口，所述原料為混合原料時未注入惰性氣體而被注入的原料。通過對所述片狀窗口打孔來製備了寬度20mm、長度60mm以及厚度1.9mm的窗口。
拋光墊的製備
除了使用所述實施例4的窗口之外，以與實施例1的1-4的拋光墊的製備方法相同的方法製備了拋光墊。
實施例5
窗口的製備
將未反應NCO的含量為8.5重量%的PUGL-500D(SKC公司產品)用作氨基甲酸乙酯基預聚物，並且混合4,4’-亞甲基雙(2-氯苯胺)(MOCA)用作固化劑，其中，相對於所述氨基甲酸乙酯基預聚物100重量份混合了15重量份的所述固化劑。除了將原料注入到(寬1000mm，長1000mm，高50mm)模具以外，以與實施例1-1相同的方法製造了窗口，所述原料為混合原料時未注入惰性氣體而被注入的原料。通過對所述片狀窗口打孔來製備了寬度20mm、長度60mm以及厚度1.9mm的窗口。
拋光墊的製備
除了使用所述實施例5的窗口之外，以與實施例1的1-4的拋光墊的製備方法相同的方法製備了拋光墊。
比較例1
除了將羥值(OH value)為約700mKOH/g的胺基多元醇(amine based polyol)用作固化劑之外，以與實施例2相同的方法進行了製備。
比較例2
窗口的製備
將未反應NCO的含量為8.5重量%的PUGL-500D(SKC公司產品)用作氨基甲酸乙酯基預聚物，並且混合雙(4-氨基-3-氯苯基)甲烷(雙(4-氨基-3-氯苯基)甲烷)用作固化劑，其中，相對於所述氨基甲酸乙酯基預聚物100重量份混合了28重量份的固化劑。除了將原料注入到(寬1000mm，長1000mm，高50mm)模具以外，以與實施例1-1相同的方法製造了窗口，所述原料為混合原 料時未注入惰性氣體而被注入的原料。通過對所述片狀窗口衝壓來製備了寬度20mm、長度60mm以及厚度1.9mm的窗口。
拋光墊的製備
除了使用所述比較例2的窗口之外，以與實施例1的1-4的拋光墊的製備方法相同的方法製備了拋光墊。
比較例3
窗口的製備
將未反應NCO的含量為8.5重量%的PUGL-500D(SKC公司產品)用作氨基甲酸乙酯基預聚物，並且將以相同的比例混合4,4’-亞甲基雙(2-氯苯胺)與二甲基硫-甲苯二胺(Dimethyl thio-toluene diamine)用作固化劑，其中，相對於所述氨基甲酸乙酯基預聚物100重量份混合了28重量份的固化劑。除了將原料注入到(寬1000mm，長1000mm，高50mm)模具以外，以與實施例1-1相同的方法製造了窗口，所述原料為混合原料時未注入惰性氣體而被注入的原料。通過對所述片狀窗口衝壓來製備了寬度20mm、長度60mm以及厚度1.9mm的窗口。
拋光墊的製備
除了使用所述比較例3的窗口之外，以與實施例1的1-4的拋光墊的製備方法相同的方法製備了拋光墊。
實驗例1
吸光度的測量
將窗口切成2cmX6cm(厚度：2mm)大小後，在25℃的溫度與50±5%的濕度環境下，靜置了16小時。然後使用了T60V(PG INSTRUMENTS公司)。將測量狀態固定成帶寬(bandwidth)為1.0nm，掃描速度(scan speed)為200nm/min，並且將測量範圍設置成起始波長為800nm，終止波長為400nm後進行了測量。
代表性的各波長的吸光度值如下表1所示。
Figure 110133753-A0305-02-0035-7
將實施例1至5與比較例1至3的窗口的吸光度測量值代入下列式3至式5來進行了計算，其結果如表2所示：
Figure 110133753-A0305-02-0035-8
Figure 110133753-A0305-02-0035-9
Figure 110133753-A0305-02-0035-10
其中， 400A是在400mm的波長下測得的吸光度，550A是在550mm的波長下測得的吸光度，600A是在600mm的波長下測得的吸光度，650A是在650mm的波長下測得的吸光度，675A是在675mm的波長下測得的吸光度，750A是在750mm的波長下測得的吸光度。
另外，在下面的式6中計算了吸光度偏差，並且其結果如下表2所示：
Figure 110133753-A0305-02-0036-12
其中，550A是在550mm的波長下測得的吸光度，750A是在750mm的波長下測得的吸光度。
Figure 110133753-A0305-02-0036-11
根據所述表2，在實施例1至5中，確認了各個波長的吸光度測量結果中的吸光度偏差保持較小，並且通過式3至式5得出的吸光度變化率恆定指數(ACU)值在本發明的範圍內。具體地，表示在使用所述實施例1至5的終點檢 測用窗口的情況下，能夠將所述終點檢測用窗口廣泛地用於拋光裝置。
另外，在實施例1至5中，吸光度偏差為4至8，可以確認所述吸光度偏差在本發明的範圍內。當出現一定範圍內的吸光度偏差時，根據測量光的波長的變化，所述吸光度的變化小，因此即使使用感測光的波長不同的拋光裝置，其相比於測量光的波長具有低透過率，因此可以具有滿足感測範圍的較高的通用性，而與測量光的波長變化無關。
相反，比較例1至3中的吸光度偏差值較大，通過式2以及式3得出的值不在本發明的範圍內，這意味著不能夠將比較例1至3中的終點檢測用窗口通用於拋光裝置。
實驗例2
拋光層的拋光性能確認
(1)拋光率的測量
通過化學氣相沉積(CVD)製程來將氧化矽沉積到了直徑為300mm的矽晶片。將拋光墊安裝在CMP機器上，並設置矽晶片，使矽晶片的氧化矽層面向拋光墊的拋光面。以250ml/分鐘的速率將煆燒的氧化矽漿料供應到拋光墊上，並以4.0psi的負荷以及150rpm的速度拋光60秒的氧化矽層。完成拋光後，將矽晶片從載體上分離，安裝在旋轉乾燥器(spin dryer)，用蒸餾水洗滌，然後用氮氣乾燥了15秒。使用光譜反射計式厚度測量儀(SI-F80R，Kyence公司)測量了在拋光之前和之後乾燥的矽晶片的膜厚度的變化。之後使用以下等式計算了拋光率。
[式7]拋光率(Å/秒)=矽晶片的拋光厚度(Å)/拋光時間(秒)
分別對實施例以及比較例的拋光墊的拋光率進行了2次測量。
(2)拋光墊的磨除率的測量
使用去離子水來對拋光墊進行10分鐘的預調整後，通過噴射1個小時的去離子水來進行了調整。通過測出在調整過程中變化的厚度來算出了拋光 墊的磨除率。
進行調整時使用的裝備為CTS公司的AP-300HM，進行調整時的壓力為6lbf、旋轉速度為100~110rpm，並且進行調整時使用的盤墊為Saesol LPX-DS2。
Figure 110133753-A0305-02-0038-13
根據測量拋光墊的平均拋光率與磨除率所獲得的結果，確認了實施例與比較例的拋光層沒有顯著的差異，處於同一水平。
這如上所述，本發明的終點檢測用窗口不對平均拋光率與拋光墊磨除率造成影響，不僅沒有拋光性能下降的問題，還可以具有滿足感測範圍的高的通用性，而與測量光的波長變化無關，從而可以普通地用於拋光裝置。
雖然上面已經對本發明的較佳實施例進行了詳細的說明，但是本發明的申請專利範圍不限於此，本領域技術人員基於下面的申請專利範圍中定義的本發明的基本概念做出的各種變形與改進形式也應屬於本發明的申請專利範圍之內。
10:拋光層
11:第一表面
12:第二表面
20:支撐層
21:第三表面
22:第四表面
30:第一黏合層
40:第二黏合層
101:第一貫通孔
102:窗口
201:第二貫通孔

Claims (10)

  1. 一種拋光墊，包括：拋光層；以及用於終點檢測的窗口，用於終點檢測的所述窗口的吸光度變化率恆定指數ACU由以下第一式表示，
    Figure 110133753-A0305-02-0040-15
     其中，Ax是以波長為x的光測得的吸光度，Ay是以波長為y的光測得的吸光度，Az是以波長為z的光測得的吸光度，在所述x為550nm，所述y為750nm且所述z為650nm的情況下，用於終點檢測的所述窗口的吸光度變化率恆定指數ACU為1.5至2.5，在所述x為400nm，所述y為800nm且所述z為600nm的情況下，用於終點檢測的所述窗口的吸光度變化率恆定指數ACU為2至3.5。
  2. 如請求項1所述之拋光墊，其中，在所述x為600nm且所述y為750nm且所述z為675nm的情況下，用於終點檢測的所述窗口的吸光度變化率恆定指數ACU為1.5至2.5。
  3. 如請求項1所述之拋光墊，其中，用於終點檢測的所述窗口具有由以下第二式表示的吸光度偏差AD，所述吸光度偏差AD為0.0004至0.0008，
    Figure 110133753-A0305-02-0040-16
     其中，Ax是以波長為x的光測得的吸光度，Ay是以波長為y的光測得的吸光度，所述x為550nm，所述y為750nm。
  4. 如請求項1所述之拋光墊，其中，用於終點檢測的所述窗口包含對含有氨基甲酸乙酯基預聚物的窗口組合物進行固化而得的固化物，在所述氨基甲酸乙酯基預聚物中，未反應NCO%占8至10%，通過照射波長為400nm至800nm的光來測量吸光度，測得的所述吸光度的平均吸光度為0.61至0.80。
  5. 一種製備拋光墊的方法，包括以下步驟：製備氨基甲酸乙酯基預聚物組合物的步驟；製備包含所述預聚物組合物以及固化劑的窗口製備用組合物的步驟；通過固化所述窗口製備用組合物來製備用於終點檢測的窗口的步驟；製備所述預聚物組合物的步驟；製備包含所述預聚物組合物、發泡劑以及固化劑的拋光層製備用組合物的步驟；通過固化所述拋光層製備用組合物來製備拋光層的步驟；以及在所述拋光層中形成貫通孔，並且在所述貫通孔中插入並黏合成型的窗口的步驟，用於終點檢測的所述窗口的吸光度變化率恆定指數ACU由以下第一式表示，
    Figure 110133753-A0305-02-0041-17
     其中， Ax是以波長為x的光測得的吸光度，Ay是以波長為y的光測得的吸光度，Az是以波長為z的光測得的吸光度，在所述x為550nm，所述y為750nm且所述z為650nm的情況下，用於終點檢測的所述窗口的吸光度變化率恆定指數ACU為1.5至2.5，在所述x為400nm，所述y為800nm且所述z為600nm的情況下，用於終點檢測的所述窗口的吸光度變化率恆定指數ACU為2至3.5。
  6. 如請求項5所述之製備拋光墊的方法，其中，用於終點檢測的所述窗口具有由以下第二式表示的吸光度偏差AD，所述吸光度偏差AD為0.0004至0.0008，
    Figure 110133753-A0305-02-0042-18
     其中，Ax是以波長為x的光測得的吸光度，Ay是以波長為y的光測得的吸光度，所述x為550nm，所述y為750nm。
  7. 如請求項5所述之製備拋光墊的方法，其中，通過照射波長為400nm至800nm的光來測量用於終點檢測的所述窗口的吸光度，測得的所述吸光度的平均吸光度為0.61至0.80。
  8. 一種製造半導體器件的方法，包括以下步驟：第一步驟，提供包括拋光層以及用於終點檢測的窗口的拋光墊；第二步驟，通過相對旋轉使所述拋光層的拋光面與半導體基板的被拋光面接觸，同時拋光所述半導體基板；以及第三步驟，通過所述拋光墊內的用於終點檢測的所述窗口來檢測所述半導體基板的厚度，並且檢測出拋光製程的終點， 並且，用於終點檢測的所述窗口的吸光度變化率恆定指數ACU由以下第一式表示，
    Figure 110133753-A0305-02-0043-19
     其中，Ax是以波長為x的光測得的吸光度，Ay是以波長為y的光測得的吸光度，Az是以波長為z的光測得的吸光度，在所述x為550nm，所述y為750nm且所述z為650nm的情況下，用於終點檢測的所述窗口的吸光度變化率恆定指數ACU為1.5至2.5，在所述x為400nm，所述y為800nm且所述z為600nm的情況下，用於終點檢測的所述窗口的吸光度變化率恆定指數ACU為2至3.5。
  9. 如請求項8所述之製造半導體器件的方法，其中，在所述第三步驟中，通過用於終點檢測的所述窗口來將具有550nm至750nm中的任意波長的光照射到所述被拋光面，通過檢測從所述被拋光面反射的光來檢測出所述拋光製程的終點。
  10. 如請求項8所述之製造半導體器件的方法，其中，在所述第三步驟中，通過用於終點檢測的所述窗口來將具有400nm至800nm中的任意波長的光照射到所述被拋光面，通過檢測從所述被拋光面反射的光來檢測出所述拋光製程的終點，用於終點檢測的所述窗口的平均吸光度為0.61至0.80，在所述x為600nm且所述y為750nm且所述z為675nm的情況下，根據所述第一式的用於終點檢測的所述窗口的吸光度變化率恆定指數ACU為1.5至2.5。
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