[發(fā)明專利]具有柔軟且可修整的拋光層的多層化學機械拋光墊層疊體

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410238701.9
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN104209874B
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發(fā)明（設計）人: J·穆奈恩;B·錢;J·G·諾蘭;M·K·詹森;J·J·亨道恩;M·W·迪格魯特;D·B·詹姆斯;葉逢薊
• 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: B24D5/06
• 分類號: B24D5/06;B24D3/00;B24B29/00;C09K3/14
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 陳哲鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及多層化學機械拋光墊層疊體及其制備和使用方法。更具體而言，本發(fā)明涉及多層化學機械拋光墊層疊體，其包括拋光層、剛性層以及將所述拋光層與所述剛性層粘結(jié)的熱熔粘合劑；其中所述拋光層的密度大于0.6克/厘米³，肖氏D硬度為5-40，斷裂伸長率為100-450％，切割速率為25-150微米/小時；以及其中所述拋光層具有適合用來對基材進行拋光的拋光表面。

背景技術(shù)

在集成電路和其它電子器件的制造中，需要在半導體晶片的表面上沉積多層的導電材料、半導體材料和介電材料，以及將這些材料層從半導體晶片的表面除去。可以使用許多種沉積技術(shù)沉積導電材料、半導體材料和介電材料的薄層?，F(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)、化學氣相沉積(CVD)、等離子促進的化學氣相沉積(PECVD)和電化學鍍覆等。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。因為隨后的半導體加工(例如金屬化)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，團聚材料，晶格破壞，劃痕和污染的層或材料。

化學機械平面化，或化學機械拋光(CMP)，是一種用來對工件(例如半導體晶片)進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)分配在拋光墊上，并引入晶片和拋光層之間的間隙內(nèi)。為了進行拋光，所述拋光墊和晶片通常相對彼此發(fā)生旋轉(zhuǎn)。當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和機械作用，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)”對于獲得穩(wěn)定的拋光性能所需的穩(wěn)定拋光表面來說是很重要的。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。拋光墊修整通常是通過使用修整盤對拋光表面進行機械研磨而完成的。所述修整盤具有粗糙的修整表面，該粗糙修整表面通常包括嵌入的金剛石顆粒點。在CMP工藝中，當拋光暫停時，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，對拋光墊的材料進行研磨和刨刮，重新恢復拋光墊的織構(gòu)結(jié)構(gòu)。

半導體器件正變得越來越復雜，具有較精細的特征以及較多的金屬化層。這種趨勢需要拋光耗材改善性能，以保持平整度并限制拋光缺陷。后者能夠?qū)е聦Ь€電路斷路或短路，這將導致半導體器件不工作。眾所周知，一種減少拋光缺陷(例如微-劃傷或震痕)的方法是使用較軟的拋光墊。

James等人在美國專利第7,074,115號中公開了一類柔軟的聚氨酯拋光層。James等人公開了一種包含異氰酸酯封端的氨基甲酸酯預聚物和芳族二胺或多胺固化劑的反應產(chǎn)物的拋光墊，其中，所述反應產(chǎn)物的孔隙率至少為0.1體積％，在40℃和1弧度/秒條件下的KEL能量損耗因子為385-750l/Pa，以及在40℃和1弧度/秒條件下的模量E’為100-400MPa。

如上所述，為了獲得最佳的拋光性能，需要對化學機械拋光墊的表面進行金剛石修整，從而形成有利的微織構(gòu)。然而，在常規(guī)拋光層材料(例如James等人所述的材料)中難以形成這類織構(gòu)，這是因為這些材料具有高的延展性，所述延展性是通過斷裂拉伸伸長值來測定的。因此，當用金剛石修整盤對這些材料進行修整，而不是在該墊的表面切割溝道時，修整盤中的金剛石僅僅將墊材料推開，而沒有進行切割。因此，用金剛石修整盤進行修整的結(jié)果是，在這些常規(guī)材料的表面上形成極少的織構(gòu)。