化學(xué)機(jī)械拋光墊的檢測(cè)窗及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種化學(xué)機(jī)械拋光墊的檢測(cè)窗及其制備方法，技術(shù)方案包括將異氰酸根封端的預(yù)聚物與固化劑混合均勻固化而成，其中，所述異氰酸根封端的預(yù)聚物由以下三種原料混合反應(yīng)而成，原料A為異氰酸根不與苯環(huán)直接相連的異氰酸酯；原料B為分子量為500?1500的多元醇；原料C為雙官能度硫醇化合物，其中原料B和C合計(jì)100wt％計(jì)，原料C占1?99wt％。本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低，制得的檢測(cè)窗透光性好、性能穩(wěn)定、使用壽命長(zhǎng)。
【專利說明】
化學(xué)機(jī)械拋光墊的檢測(cè)窗及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及化學(xué)機(jī)械拋光領(lǐng)域，具體的說是一種化學(xué)機(jī)械拋光墊的檢測(cè)窗及其制 備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在集成電路和其它電子器件的制造中，需要在半導(dǎo)體晶片的表面沉積或從其上除 去多個(gè)導(dǎo)電，半導(dǎo)電和電介質(zhì)材料層?？梢酝ㄟ^如物理氣相沉積（PVD)，化學(xué)氣相沉積 (CVD )，等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD )，和電化學(xué)電鍍(ECP)等許多沉積技術(shù)來沉積導(dǎo) 電，半導(dǎo)電，和電介質(zhì)材料的薄層。
[0003] 當(dāng)依次沉積或去除材料層時(shí)，晶片最上面的表層會(huì)變得不平坦。由于隨后的半導(dǎo) 體加工（如鍍覆金屬）要求該晶片具有平坦的表面，因此需要對(duì)晶片進(jìn)行平坦化處理，去除 不需要的表面形貌和表面缺陷，例如粗糙表面，團(tuán)聚的材料，晶格損傷，劃痕，以及被污染的 層或材料。
[0004] 化學(xué)機(jī)械平坦化，或化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)是用于對(duì)基底如半導(dǎo)體晶片進(jìn)行平坦化 的常見技術(shù)。在傳統(tǒng)的CMP中，將晶片安置在托架組件上并置于與CMP儀器中的拋光墊接觸 的位置。該托架組件可以向晶片提供可控的壓力，從而將其壓在拋光墊上?？梢酝ㄟ^外部驅(qū) 動(dòng)力使該墊相對(duì)于晶片移動(dòng)(例如旋轉(zhuǎn)）。與此同時(shí)，在晶片和拋光墊之間提供拋光介質(zhì)。由 此，通過拋光墊片表面和拋光介質(zhì)的化學(xué)和機(jī)械作用將晶片表面拋光并使其平坦。
[0005] 化學(xué)機(jī)械拋光晶片中的一個(gè)難點(diǎn)在于測(cè)定基板何時(shí)拋光到預(yù)想的程度。因此，開 發(fā)了拋光終點(diǎn)原位檢測(cè)法。該原位光學(xué)拋光終點(diǎn)檢測(cè)法可分為兩個(gè)基本類型：1)監(jiān)測(cè)以單 一波長(zhǎng)反射的光信號(hào)，如美國專利5433651，或2)監(jiān)測(cè)從多個(gè)波長(zhǎng)反射的光信號(hào)，如美國專 利6106662。為了與這些的光學(xué)終點(diǎn)化技術(shù)相匹配，已經(jīng)開發(fā)了帶窗的化學(xué)機(jī)械拋光墊。如 美國專利5605760,公開了一種拋光墊，其中至少一部分對(duì)于一定范圍波長(zhǎng)的激光是透明 的。在其中一些公開的實(shí)施方式中，透明檢測(cè)窗嵌入不透明墊片中，該窗體可以是嵌入模塑 到拋光墊中（即，整體窗），也可以在模塑后裝載入拋光墊的切口中（即，插入窗）。遺憾的是， 傳統(tǒng)的聚合物基終點(diǎn)檢測(cè)窗暴露在可見光中通常會(huì)具有不期望的降解和變色，并且在使用 過程中，由于修整器或漿液的摩擦產(chǎn)生的磨損模糊而影響終點(diǎn)的判斷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提供一種透光性好、耐候性和耐磨性好、 使用壽命長(zhǎng)的化學(xué)機(jī)械拋光墊的檢測(cè)窗。
[0007] 本發(fā)明還提供一種工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低的化學(xué)機(jī)械拋光墊的檢測(cè)窗制備方法。
[0008] 本發(fā)明化學(xué)機(jī)械拋光墊的檢測(cè)窗的制備方法為，將以異氰酸根封端的預(yù)聚物與固 化劑混合均勻固化而成，其中，所述以異氰酸根封端的預(yù)聚物由以下三種原料混合反應(yīng)而 成，原料A為異氰酸根不與苯環(huán)直接相連的異氰酸酯;原料B為分子量為500-1000的多元醇； 原料C為雙官能度硫醇化合物，其中原料B和C合計(jì)IOOwt %計(jì)，原料C占 l-99wt %。
[0009] 將以異氰酸根封端的預(yù)聚物與固化劑混合均勻固化而成，其中，所述異氰酸根封 端的預(yù)聚物由以下三種原料混合反應(yīng)而成:A)異氰酸根不與苯環(huán)直接相連的異氰酸酯;B) 分子量為500-1500的多元醇;C)雙官能度硫醇化合物，其中，原料B和C合計(jì)IOOwt%計(jì)，原料 C 占 l-99wt%。
[0010] 所述原料C占9_99wt%。
[0011 ]控制反應(yīng)后所述異氰酸根封端的預(yù)聚物中NCO的含量為2-15wt%。
[0012]所述異氰酸根不與苯環(huán)直接相連的異氰酸酯為苯二亞甲基二異氰酸酯(XDI)。 [0013]所述雙官能度硫醇化合物具有以下結(jié)構(gòu)通式:HS-[R]_SH，其中R為飽和碳?xì)滏?、?飽和碳?xì)滏?、取代或未取代的芳香基團(tuán)中的至少一種。
[0014] 所述固化劑為為4，4' -亞甲基-雙-(2-氯苯胺）(MOCA)，控制含量5-36wt %。
[0015] 本發(fā)明化學(xué)機(jī)械拋光墊的檢測(cè)窗，由上述制備方法制得。
[0016] 所述檢測(cè)窗在635納米的波長(zhǎng)下具有多90%的透光率。
[0017] 針對(duì)【背景技術(shù)】中存在的問題，發(fā)明人對(duì)現(xiàn)有拋光墊上的檢測(cè)窗的原料進(jìn)行改進(jìn)， 特別是異氰酸根封端的預(yù)聚物的原料進(jìn)行了改進(jìn)：1)原料A使用異氰酸根不與苯環(huán)直接相 連的異氰酸酯，主要是防止異氰酸酯基團(tuán)與苯環(huán)共振現(xiàn)象的出現(xiàn)，使材料光穩(wěn)定性好，不黃 變，所述原料A的添加量可根據(jù)異氰酸根封端的預(yù)聚物中NCO含量進(jìn)行合理調(diào)整，以控制預(yù) 聚物中NCO的含量為2-15wt%為好;具體的異氰酸根不與苯環(huán)直接相連的異氰酸酯可以列 舉出苯二亞甲基二異氰酸酯(XDI)、苯二（1，2_亞乙基)二異氰酸酯、苯二異丙基二異氰酸酯 等。2)原料C特別選擇了從未在檢測(cè)窗制造中使用過的雙官能度硫醇化合物，這類化合物具 有反應(yīng)速率慢的特點(diǎn)，用于反應(yīng)生成異氰酸根封端的預(yù)聚物時(shí)，能夠控制反應(yīng)進(jìn)度，生成結(jié) 構(gòu)穩(wěn)定均一的化合物，從而控制材料性能穩(wěn)定均勻;并且，雙官能度硫醇化合物還具有控制 光折射率的技術(shù)效果，保證材料對(duì)各種光的適應(yīng)性和穩(wěn)定性。以原料B和C合計(jì)lOOwt%計(jì)， 原料C占 l-99wt%，更為優(yōu)選9-99wt%，過多會(huì)導(dǎo)致反應(yīng)時(shí)間過長(zhǎng)和生產(chǎn)能耗增加，過少會(huì) 減低光的透過率;所述雙官能度硫醇化合物優(yōu)選為具有以下結(jié)構(gòu)通式:HS-[R]-SH，其中R為 飽和碳?xì)滏溔鏮[CH 2]n-，n= (1-150);不飽和碳?xì)滏溔?[CH=CH]n-，n=( 1-50)、-[C(CH3) = CH]n-，n= (1-30)、-[C(CH3) =C(CH3) ]n-，n=( 1-20)等；取代或未取代的芳香基團(tuán)如-[C6H4]_，（C6H4為苯環(huán)雙取代基）中的至少一種。更為優(yōu)選R為飽和碳?xì)滏湥鏮[CH 2]n-，n = (50-80)，該化合物可以烯類單體與二硫醇為原料，通過加成聚合方法制備而成;所述固化 劑優(yōu)選為4,4'_亞甲基-雙-(2-氯苯胺），控制5-36wt%，過低會(huì)導(dǎo)致材料難以成型，過高則 會(huì)導(dǎo)致材料剛性過大，色變較大。
[0018] 有益效果：
[0019] 本發(fā)明工藝簡(jiǎn)單、生產(chǎn)成本低，制備異氰酸根封端的預(yù)聚物的原料中加入了雙官 能度硫醇化合物，配合固化劑可以得到透光性好、在635納米的波長(zhǎng)下具有多90%的優(yōu)異透 光率，耐候性和耐磨性好、使用壽命長(zhǎng)的檢測(cè)窗，所述檢測(cè)窗用于化學(xué)機(jī)械拋光墊時(shí)，具有 良好透光性，不易被磨損、耐酸堿環(huán)境，使用壽命長(zhǎng)、非常適用于拋光終點(diǎn)原位檢測(cè)法。
【具體實(shí)施方式】
[0020] 本說明書中使用的術(shù)語"拋光介質(zhì)"涵蓋了含顆粒的拋光液和不含顆粒的拋光液。
[0021] 本說明書中關(guān)于具有高透光率檢測(cè)窗的術(shù)語"透光率"由以下公式定義：
[0022]透光率=放入檢測(cè)窗時(shí)的激光功率/未放入檢測(cè)窗時(shí)的激光功率使用儀器為 635nm，功率20mW的激光功率計(jì)。
[0023] 實(shí)施例1
[0024] 將25.85g XDI(苯二亞甲基二異氰酸酯）投入到三口瓶中，在30分鐘內(nèi)升高反應(yīng)溫 度至75°C，開動(dòng)攪拌器，攪拌速度為300轉(zhuǎn)/分鐘。將90g分子量為1000的PTMEG(聚四亞甲基 醚二醇)與IOg硫醇化合物HS-[CH 2]n-SH，（n = 50-80,分子量1000-1200)的混合物滴加到XDI 中，滴加時(shí)間控制在0.5小時(shí)。滴加完畢后，繼續(xù)滴加在80°C條件下保溫反應(yīng)2小時(shí)，然后將 對(duì)反應(yīng)物進(jìn)行脫泡處理，控制脫泡的真空度為_0.0961〇^，80°(：，30分鐘，即得預(yù)聚物1， NC0%=2.5wt%.
[0025] 同樣的方法可以得到預(yù)聚物實(shí)施例2-8。（見表一）
[0026] 表一
[0028]高透光率檢測(cè)窗的制備方法 [0029] 實(shí)施例9
[0030] 稱取100g實(shí)施例1中的預(yù)聚物和6 · 36g M0CA(4，4'-亞甲基-雙-(2-氯苯胺）），放入 燒杯中并升溫到110°C，待MOCA融化后并開動(dòng)攪拌，使其混合均勻，最終的混合物澆筑到模 具中，并同模具一起置于固化烘箱中，在90°C保持16小時(shí)，然后在0.5小時(shí)內(nèi)降至室溫，脫 模，即得高透光率檢測(cè)窗實(shí)施例9。
[0031] 透過率檢測(cè)：在硬質(zhì)平面上開出一個(gè)直徑不小于5cm的孔，在孔的上方放置一塊載 玻片，然后將635nm，20mW的激光功率計(jì)的光源發(fā)射器置于孔下方IOcm處，將功率接收器置 于孔下方。
[0032] 將光源發(fā)射器打開，讀出未放入高透光率檢測(cè)窗時(shí)的激光功率WO，然后將高透光 率檢測(cè)窗實(shí)施例9放到載玻片上，讀出放入高透光率檢測(cè)窗時(shí)的激光功率Wl，然后計(jì)算出透 光率!1(11/10，以百分?jǐn)?shù)表示)95.2%。
[0033]將實(shí)施例中檢測(cè)窗安裝到IC1000檢測(cè)窗位置進(jìn)行拋光機(jī)測(cè)試，使用Celexis CX2000的拋光漿液，使用Diagrid AD3BG-150855修整盤，通過原位調(diào)理工藝對(duì)拋光墊進(jìn)行 金剛石調(diào)理5小時(shí)，然后將檢測(cè)窗取下，洗凈，擦干，放到載玻片上，讀出激光功率W2,然后計(jì) 算出透光率T2 (W2/W0，以百分?jǐn)?shù)表示)90.8 %。
[0034]使用同樣的方法制備出高透光率檢測(cè)窗實(shí)施例10-16,并檢測(cè)計(jì)算出TI和T2透過 率(見表二）。
[0035]表二
[0037]備注:比較例為市場(chǎng)上主流的陶氏拋光墊IClOOO的檢測(cè)窗口。
[0038]從表中可以看出，本發(fā)明中的檢測(cè)窗在635納米的波長(zhǎng)下具有多90%的透光率，要 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于目前主流產(chǎn)品。這主要可能是因?yàn)榱虼蓟衔镆耄档土苏w反應(yīng)速率，減少了 反應(yīng)中熱量的釋放速率，從而減弱了聚合反應(yīng)中高分子鏈的重排與結(jié)晶，增加了材料的透 光性。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種化學(xué)機(jī)械拋光墊的檢測(cè)窗的制備方法，其特征在于，將異氰酸根封端的預(yù)聚物 與固化劑混合均勻固化而成，其中，所述異氰酸根封端的預(yù)聚物由以下三種原料混合反應(yīng) 而成，原料A為異氰酸根不與苯環(huán)直接相連的異氰酸酯；原料B為分子量為500-1500的多元 醇;原料C為雙官能度硫醇化合物，其中原料B和C合計(jì)IOOwt %計(jì)，原料C占 l-99wt %。2. 如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊的檢測(cè)窗的制備方法，其特征在于，所述原料C 占 9_99wt%。3. 如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊的檢測(cè)窗的制備方法，其特征在于，控制反應(yīng)后 所述異氰酸根封端的預(yù)聚物中NCO的含量為2-15wt%。4. 如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊的檢測(cè)窗的制備方法，其特征在于，所 述異氰酸根不與苯環(huán)直接相連的異氰酸酯為苯二亞甲基二異氰酸酯。5. 如權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊的檢測(cè)窗的制備方法，其特征在于，所 述雙官能度硫醇化合物具有以下結(jié)構(gòu)通式:HS-[R] -SH，其中R為飽和碳?xì)滏?、不飽和碳?xì)?鏈、取代或未取代的芳香基團(tuán)中的至少一種。6. 如權(quán)利要求1-3所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊的檢測(cè)窗的制備方法，其特征在于，所述固化 劑為4，4 ' -亞甲基-雙-(2-氯苯胺）。7. 如權(quán)利要求6所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊的檢測(cè)窗的制備方法，其特征在于，控制固化劑 含量 5-36wt%。8. -種化學(xué)機(jī)械拋光墊的檢測(cè)窗，其特征在于，由權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)制備方法制得。9. 如權(quán)利要求8所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊的檢測(cè)窗，其特征在于，所述檢測(cè)窗在635納米 的波長(zhǎng)下具有多90 %的透光率。
【文檔編號(hào)】C08G18/76GK105922126SQ201610390615
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年6月3日
【發(fā)明人】朱順全, 梅黎黎
【申請(qǐng)人】湖北鼎龍化學(xué)股份有限公司