[發(fā)明專利]丙烯酸酯聚氨酯化學(xué)機(jī)械拋光層

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210370017.7
• 申請日: 2012-09-27
• 公開（公告）號: CN103072099A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: J·謝;D·B·詹姆斯;C·H·董
• 申請（專利權(quán)）人: 羅門哈斯電子材料CMP控股股份有限公司;陶氏環(huán)球技術(shù)有限公司
• 主分類號: B24D13/14
• 分類號: B24D13/14;B24D18/00
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 朱黎明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及化學(xué)機(jī)械拋光墊及其制備和使用方法。更具體地，本發(fā)明涉及包含丙烯酸酯-聚氨酯拋光層的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其中，所述拋光層的拉伸模量為65-500MPa；斷裂伸長率為50-250％；儲能模量G'為25-200MPa；肖氏D硬度為25-75；濕切割速率（wet?cut?rate）為1-10微米/分鐘。

技術(shù)背景

在集成電路和其它電子器件的制造中，需要在半導(dǎo)體晶片的表面上沉積多層的導(dǎo)電材料、半導(dǎo)體材料和介電材料，以及將這些材料層從半導(dǎo)體晶片的表面除去。可以使用許多種沉積技術(shù)沉積導(dǎo)電材料、半導(dǎo)體材料和介電材料的薄層。現(xiàn)代晶片加工中常規(guī)的沉積技術(shù)包括物理氣相沉積(PVD)(也稱為濺射)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、等離子促進(jìn)的化學(xué)氣相沉積(PECVD)和電化學(xué)鍍覆等。現(xiàn)代去除技術(shù)包括濕法和干法各向同性和各向異性蝕刻等。

當(dāng)材料層被依次沉積和除去時，晶片的最上層表面變得不平。因為隨后的半導(dǎo)體加工（例如鍍覆金屬）需要晶片具有平坦的表面，所以所述晶片需要被平面化。平面化可用來除去不希望出現(xiàn)的表面形貌和表面缺陷，例如粗糙表面，團(tuán)聚材料，晶格破壞，劃痕和污染的層或材料。

化學(xué)機(jī)械平面化，或化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)，是一種用來對工件（例如半導(dǎo)體晶片）進(jìn)行平面化或拋光的常規(guī)技術(shù)。在常規(guī)的CMP中，將晶片支架或拋光頭安裝在支架組件上。所述拋光頭固定著所述晶片，將所述晶片置于與拋光墊的拋光層接觸的位置，所述拋光墊安裝在CMP設(shè)備中的臺子或臺面上。所述支架組件在晶片和拋光墊之間提供可以控制的壓力。同時，將拋光介質(zhì)（例如漿液）分散在拋光墊上，并引入晶片和拋光層之間的間隙內(nèi)。為了進(jìn)行拋光，所述拋光墊和晶片通常相對彼此發(fā)生旋轉(zhuǎn)。當(dāng)拋光墊在晶片下面旋轉(zhuǎn)的同時，所述晶片掃出一個通常為環(huán)形的拋光痕跡(polishing?track)，或拋光區(qū)域，其中所述晶片的表面直接面對所述拋光層。通過拋光層和拋光介質(zhì)在晶片表面上的化學(xué)和機(jī)械作用，晶片表面被拋光并且變得平坦。

拋光墊表面的“修整”(“conditioning”)或“打磨”(“dressing”)對于保持固定的拋光表面以獲得穩(wěn)定的拋光性能來說是很重要的。隨著時間的流逝，拋光墊的拋光表面被磨損，磨平了拋光表面的微織構(gòu)(microtexture)，這是被稱為“磨鈍(glazing)”的現(xiàn)象。拋光墊修整(conditioning)通常是通過使用修整盤對拋光表面進(jìn)行機(jī)械研磨而完成的。所述修整盤具有粗糙的修整表面，該粗糙修整表面通常由嵌入的金剛石顆粒點(diǎn)組成。在CMP工藝中，當(dāng)拋光暫停時，在間歇的間斷時間段內(nèi)使修整盤與拋光表面接觸(“外部”)，或者在CMP工藝進(jìn)行過程中使修整盤與拋光表面接觸(“原位”)。通常所述修整盤在相對于拋光墊旋轉(zhuǎn)軸固定的位置旋轉(zhuǎn)，隨著拋光墊的旋轉(zhuǎn)掃出一個環(huán)形的修整區(qū)域。所述的修整工藝在拋光墊表面內(nèi)切割出微型的溝道，對拋光墊的材料進(jìn)行研磨和刨刮，重新恢復(fù)拋光墊的織構(gòu)結(jié)構(gòu)。

美國專利第7,169,030號中Kulp揭示了一類具有極佳的平面化和缺陷性能的聚氨酯拋光層。Kulp揭示了一種包含聚合物基質(zhì)的拋光墊，所述聚合物基質(zhì)具有頂部拋光表面，所述頂部拋光表面具有聚合物拋光凹凸結(jié)構(gòu)或用磨料在修整時形成聚合物拋光凹凸結(jié)構(gòu)，所述聚合物拋光凹凸結(jié)構(gòu)從聚合物基質(zhì)延伸并成為在拋光過程中可接觸基片的頂部拋光表面的一部分，所述拋光墊通過對頂部拋光表面進(jìn)行磨損或修整，從而由聚合物材料形成另外的聚合物拋光凹凸結(jié)構(gòu)，來自聚合物材料的聚合物拋光凹凸結(jié)構(gòu)的整體極限拉伸強(qiáng)度至少為6,500psi(44.8MPa)，整體撕裂強(qiáng)度至少為250磅/英寸(4.5×10³g/mm)。

在半導(dǎo)體晶片的拋光過程中實現(xiàn)低缺陷的常規(guī)拋光層材料相對柔軟，且具有高斷裂伸長值(>250%)。這種性質(zhì)的平衡通過金剛石修整來抑制織構(gòu)和凹凸結(jié)構(gòu)的形成。

因此，人們不斷需要具有能與低缺陷制劑相關(guān)的物理性質(zhì)很好地相關(guān)聯(lián)的物理性質(zhì)的拋光層制劑，并且其還可使所述拋光層具有增強(qiáng)的可修整性（conditionability）。

發(fā)明內(nèi)容