[發明專利]錐形多孔性拋光墊

有效

• 申請號: 201710645534.3
• 申請日: 2017-08-01
• 公開（公告）號: CN107685295B
• 公開（公告）日: 2019-06-04
• 發明（設計）人: 吉田光一;宮本一隆;川端克昌;H·桑福德-克瑞;H·B·黃;G·C·雅各布;羅水源
• 申請（專利權）人: 羅門哈斯電子材料CMP控股股份有限公司
• 主分類號: B24D11/00
• 分類號: B24D11/00
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳哲鋒;胡嘉倩

多孔聚氨基甲酸酯拋光墊包含具有從基底表面向上延伸并且對拋光表面開放的大孔隙的多孔聚氨基甲酸酯基質。一系列枕塊結構由包含所述大孔隙和小孔隙的所述多孔基質形成。所述枕塊結構具有從頂部拋光表面向下延伸的表面以便形成從所述拋光表面成30到60度角度向下傾斜的側壁。對所述向下傾斜的側壁開放的大孔隙比對所述拋光表面開放的所述大孔隙垂直度更小。所述大孔隙在與所述傾斜側壁更正交的方向上從垂直方向抵消10到60度。

技術領域

本發明涉及化學機械拋光墊和形成所述拋光墊的方法。更具體來說，本發明涉及多孔性化學機械拋光墊和形成多孔性拋光墊的方法。

背景技術

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到半導體晶片的表面上并且從其去除。薄的導電、半導電和介電材料層可以使用多種沉積技術沉積。現代晶片加工中的常見沉積技術尤其包含也稱為濺射的物理氣相沉積(PVD)、化學氣相沉積(CVD)、等離子體增強的化學氣相沉積(PECVD)和電化學電鍍(ECP)。常見去除技術尤其包含濕式和干式各向同性和各向異性蝕刻。

因為依序沉積和去除材料層，所以晶片的最上表面變成非平面的。因為后續半導體加工(例如，光刻)需要晶片具有平坦表面，所以晶片需要平面化。平坦化可用于去除非所期望的表面形狀和表面缺陷，例如粗糙表面、聚結材料、晶格損壞、刮痕和被污染的層或材料。

化學機械平面化或化學機械拋光(CMP)是一種用以平面化或拋光工件(例如半導體晶片)的常見技術。在常規CMP中，晶片載具或拋光頭安裝在載具組合件上。拋光頭固持晶片并且將晶片定位得與安裝在CMP設備內的平臺或臺板上的拋光墊的拋光層接觸。載具組合件在晶片與拋光墊之間提供可控壓力。同時，將拋光介質(例如，漿料)分配到拋光墊上并且抽取到晶片與拋光層之間的間隙中。為了實現拋光，拋光墊和晶片典型地相對于彼此旋轉。隨著拋光墊在晶片下面旋轉，晶片掃除典型地環形的拋光軌跡或拋光區域，其中晶片的表面直接面對拋光層。通過對拋光層和表面上的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。

CMP工藝通常在單個拋光工具上在兩個或三個步驟中進行。第一步驟平面化晶片并且去除大部分過量材料。在平面化之后，后續步驟去除在平面化步驟期間引入的刮痕或顫痕。用于這些應用的拋光墊必須柔軟并且保形以在不刮擦的情況下拋光襯底。此外，用于這些步驟的這些拋光墊和漿料常常需要選擇性去除材料，例如較高的TEOS比金屬去除速率。出于本說明書的目的，TEOS是氧硅酸四乙酯的分解產物。因為TEOS是比例如銅的金屬硬的材料，所以這是多年來制造商在處理的一個困難的問題。

在過去幾年中，半導體制造商日益轉向多孔性拋光墊(例如Politex^TM和Optivision^TM聚氨基甲酸酯墊)來進行精整或最終拋光操作，其中低缺陷度是更重要的需求(Politex和Optivision是陶氏電子材料(Dow Electronic Materials)或其附屬公司的商標。)。出于本說明書的目的，術語多孔性是指通過從水溶液、非水溶液、或水溶液與非水溶液的組合凝結而制造的多孔聚氨基甲酸酯拋光墊。這些拋光墊的優點在于，它們提供高效去除與低缺陷度。這種缺陷度降低可以導致晶片產率顯著增加。

特別重要的拋光應用是銅-阻擋層拋光，其中需要低缺陷度以及能夠同時去除銅和TEOS電介質兩者，使得TEOS去除速率高于銅去除速率以滿足先進的晶片集成設計。商業墊(例如Politex拋光墊)對于未來設計并未提供足夠低的缺陷度，并且TEOS:Cu選擇性比率也不夠高。其它商業墊含有表面活性劑，所述表面活性劑在拋光期間瀝濾產生過量泡沫，所述泡沫干擾拋光。此外，表面活性劑可能含有堿金屬，所述堿金屬可能會使電介質中毒并且降低半導體的功能性能。

盡管低TEOS去除速率與多孔性拋光墊相關，但一些先進的拋光應用轉向全多孔性墊CMP拋光操作，因為多孔性墊對比其它墊類型(例如IC1000^TM拋光墊)有可能實現更低缺陷度。盡管這些操作提供低缺陷，但仍存在進一步減少墊誘導的缺陷和增加拋光速率的挑戰。

發明內容