[發(fā)明專(zhuān)利]拋光墊、其制備方法及使用其制備半導(dǎo)體器件的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011179547.4
• 申請(qǐng)日: 2020-10-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112743450B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-09-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭恩先;尹鐘旭;尹晟勛;徐章源
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: SKC索密思株式會(huì)社
• 主分類(lèi)號(hào): B24B37/24
• 分類(lèi)號(hào): B24B37/24;B24B37/10;C08L75/04;C08J9/04;H01L21/306
• 代理公司: 上海弼興律師事務(wù)所 31283
• 代理人: 王衛(wèi)彬

本發(fā)明提供了一種拋光墊、其制備方法及使用其制備半導(dǎo)體器件的方法。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案的拋光墊可調(diào)節(jié)存在于拋光層中的元素的含量，從而控制拋光墊與拋光顆粒之間的結(jié)合強(qiáng)度，并增加拋光顆粒和半導(dǎo)體襯底之間的結(jié)合強(qiáng)度，從而提高拋光速率。不僅可以提高拋光墊的機(jī)械性能，例如硬度、拉伸強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率和模量，而且可以提高鎢層或氧化層的拋光速率。因此，可以使用拋光墊有效地制造高質(zhì)量的半導(dǎo)體器件。

技術(shù)領(lǐng)域

實(shí)施方案涉及用于半導(dǎo)體的化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)工藝中的拋光墊、其制備方法以及使用其制備半導(dǎo)體器件的方法。

背景技術(shù)

制備半導(dǎo)體的工藝中的化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)工藝，是指將半導(dǎo)體襯底例如晶圓固定在磁頭上，并與安裝在壓板上的拋光墊表面接觸，然后在壓板和磁頭相對(duì)移動(dòng)的同時(shí)，通過(guò)供給漿料對(duì)半導(dǎo)體襯底的表面進(jìn)行化學(xué)處理，從而對(duì)半導(dǎo)體襯底上的不規(guī)則部分進(jìn)行機(jī)械平坦化的步驟。

拋光墊是在這種CMP工藝中起重要作用的必須部件。一般來(lái)說(shuō)，拋光墊由聚氨酯類(lèi)樹(shù)脂構(gòu)成，其通過(guò)包含由二異氰酸酯和多元醇反應(yīng)獲得的預(yù)聚物、固化劑、發(fā)泡劑等的組合物制備而成。

氨基甲酸酯類(lèi)預(yù)聚物的性質(zhì)和物理性質(zhì)可能隨聚合時(shí)使用的二異氰酸酯化合物和多元醇的種類(lèi)和含量而變化，其物理性質(zhì)可能顯著影響CMP工藝的性能。因此，二異氰酸酯化合物和多元醇的種類(lèi)和含量是影響CMP工藝中的拋光墊性能的關(guān)鍵因素，其不僅影響聚氨基甲酸酯預(yù)聚物的物理性質(zhì)，還影響拋光墊的物理性質(zhì)。

此外，由于在CMP工藝中，由上述組分制備的拋光墊的拋光層直接與半導(dǎo)體襯底的表面相互作用，因此可能會(huì)影響半導(dǎo)體襯底表面的加工質(zhì)量。特別地，CMP工藝中的拋光速率敏感地隨拋光層的成分和物理性質(zhì)而變化。

因此，為了提高CMP工藝中的拋光速率，迫切需要開(kāi)發(fā)一種通過(guò)調(diào)節(jié)拋光層的成分和物理性質(zhì)，設(shè)計(jì)出具有最佳物理性質(zhì)范圍和拋光速率的拋光墊。

發(fā)明內(nèi)容

技術(shù)問(wèn)題

基于對(duì)以下認(rèn)識(shí)的持續(xù)研究的結(jié)果：在拋光墊的制備中使用的組分的種類(lèi)和含量對(duì)半導(dǎo)體襯底的表面的加工質(zhì)量有影響，這可能會(huì)敏感地改變拋光速率。研究發(fā)現(xiàn)，包括拋光墊的硬度在內(nèi)的物理性質(zhì)隨著拋光層中各個(gè)元素的含量的變化而顯著變化，并且拋光墊與拋光顆粒之間的結(jié)合強(qiáng)度，以及拋光顆粒與半導(dǎo)體襯底之間的結(jié)合強(qiáng)度也會(huì)發(fā)生改變，從而對(duì)拋光速率等CMP性能產(chǎn)生影響。

因此，本實(shí)施方案的一個(gè)目的是提供一種拋光墊，通過(guò)調(diào)節(jié)拋光層中氧(O)元素的含量和氮(N)和氧(O)元素的總含量，可以顯著提高拋光速率。

本實(shí)施方案的另一個(gè)目的是提供一種拋光墊，通過(guò)調(diào)節(jié)拋光層中氮(N)元素的含量以及氮(N)、碳(C)、氧(O)和氫(H)元素的總含量，可以顯著提高其物理性質(zhì)。

本實(shí)施方案的另一個(gè)目的是提供一種制備拋光墊的方法和使用該拋光墊制備半導(dǎo)體器件的方法。

技術(shù)問(wèn)題的解決方案

根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，提供了一種拋光墊，其包括拋光層，所述的拋光層包括包含氨基甲酸酯類(lèi)預(yù)聚物(urethane-based?prepolymer)、固化劑和發(fā)泡劑的組合物的固化產(chǎn)物，其中，基于拋光層的總重量，所述的拋光層中氧(O)元素的含量為15％～19％(重量％)，基于拋光層的總重量，所述的拋光層中氮(N)和氧(O)元素的總含量為的20％～27％(重量％)。

根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，提供了一種拋光墊，其包括拋光層，所述的拋光層包括包含氨基甲酸酯類(lèi)預(yù)聚物、固化劑和發(fā)泡劑的組合物的固化產(chǎn)物，其中，基于拋光層的總重量，所述的拋光層中氮(N)元素的含量為7％以上(重量％)，基于拋光層的總重量，所述的拋光層中氮(N)、碳(C)、氧(O)和氫(H)元素的總含量為90％～96％(重量％)。