[發(fā)明專利]氟化聚脲共聚物墊

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202211099624.4
• 申請日: 2022-09-07
• 公開（公告）號: CN115805519A
• 公開（公告）日: 2023-03-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: M·R·加丁科;J·索
• 申請（專利權(quán)）人: 羅門哈斯電子材料CMP控股股份有限公司
• 主分類號: B24B37/24
• 分類號: B24B37/24;B24B37/26;C08L75/02
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 陳哲鋒;樂洪詠

本發(fā)明提供了一種適用于對半導(dǎo)體、光學(xué)、磁性或機(jī)電襯底中的至少一種進(jìn)行拋光的拋光墊。所述墊包含含聚脲的拋光層，所述拋光層具有含聚脲的基質(zhì)。所述含聚脲的基質(zhì)包含軟相，所述軟相是由兩個(gè)或更多個(gè)脂肪族無氟聚合物基團(tuán)形成的，所述基團(tuán)封端至少一個(gè)脂肪族氟化聚合物基團(tuán)的兩端。所述含聚脲的基質(zhì)還包含硬相，所述硬相含有由封端所述脂肪族無氟聚合物基團(tuán)的外端的異氰酸酯基團(tuán)與含胺的固化劑反應(yīng)形成的脲基團(tuán)。縮二脲交聯(lián)基團(tuán)將所述軟鏈段中的一些與硬鏈段連接。所述拋光層在剪切條件下在拋光期間是親水的。

背景技術(shù)

化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)是拋光工藝的變體，其廣泛用于平面化或平坦化集成電路的構(gòu)造層，以精確地構(gòu)建多層三維電路。待拋光的層典型地是已沉積在下面的襯底上的薄膜(小于10,000埃)。CMP的目的是去除晶片表面上的多余材料，以產(chǎn)生厚度均勻的極其平的層，均勻性遍及整個(gè)晶片區(qū)域。控制去除速率和去除均勻性是至關(guān)重要的。

CMP使用包含納米尺寸的顆粒的液體(通常稱為漿料)。將其進(jìn)料到安裝在旋轉(zhuǎn)壓板上的旋轉(zhuǎn)多層聚合物片或墊的表面上。晶片被安裝到具有單獨(dú)的旋轉(zhuǎn)裝置的單獨(dú)的夾具或托架中，并在受控的負(fù)載下壓在墊的表面上。這導(dǎo)致晶片與拋光墊之間的高相對運(yùn)動速率(即，在襯底與墊表面處都具有高剪切速率)。捕獲在墊/晶片接合處的漿料顆粒會研磨晶片表面，從而導(dǎo)致去除。為了控制速率，防止水滑并有效地將漿料輸送到晶片下方，將各種類型的紋理結(jié)合到拋光墊的上表面中。通過用細(xì)小的金剛石陣列研磨墊來產(chǎn)生精細(xì)的紋理。這樣做是為了控制和提高去除速率，并且通常稱為修整。還結(jié)合了各種圖案和尺寸的較大比例的凹槽(例如，XY、圓形、徑向)用于流體動力學(xué)和漿料輸送調(diào)節(jié)。

廣泛觀察到CMP期間的去除速率遵循普雷斯頓方程，速率＝K_p*P*V，其中P是壓力，V是速度，并且K_p是所謂的普雷斯頓系數(shù)。普雷斯頓系數(shù)是作為所使用的消耗品組的特征的總和常數(shù)。導(dǎo)致K_p的幾個(gè)最重要的影響如下：(a)墊接觸面積(主要來自墊的紋理和表面機(jī)械特性)；(b)可用于工作的接觸區(qū)域表面上的漿料顆粒濃度；以及(c)表面顆粒與待拋光層的表面之間的反應(yīng)速率。影響(a)很大程度上取決于墊的特性和修整過程。影響(b)取決于墊和漿料，而影響(c)在很大程度上取決于漿料特性。

高容量多層存儲設(shè)備(例如3D NAND閃存)的出現(xiàn)導(dǎo)致需要進(jìn)一步提高去除速率。3D NAND制造工藝的關(guān)鍵部分包括以金字塔形樓梯的方式交替地堆積SiO₂和Si₃N₄膜的多層堆疊體。一旦完成，將所述堆疊體以厚SiO₂覆蓋層覆蓋，其必須在完成裝置結(jié)構(gòu)之前進(jìn)行平坦化。這種厚膜通常稱為前金屬電介質(zhì)(PMD)。裝置容量與分層堆疊體中的層數(shù)成比例。當(dāng)前的商用裝置使用32層和64層，并且行業(yè)正在迅速發(fā)展到128層。在堆疊體中每個(gè)氧化物/氮化物對的厚度為約125nm。因此，堆疊體的厚度隨層數(shù)而直接增加(32＝4,000nm，64＝8,000nm，128＝16,000nm)。對于PMD步驟，假設(shè)PMD共形沉積，待去除的覆蓋電介質(zhì)的總量大約等于堆疊體厚度的約1.5倍。

常規(guī)電介質(zhì)CMP漿料的去除速率為約250nm/min。這對于PMD步驟會產(chǎn)生不希望的漫長的CMP處理時(shí)間，這現(xiàn)在是3D NAND制造工藝中的主要瓶頸。因此，在開發(fā)更快的CMP工藝方面已有許多工作。大多數(shù)改進(jìn)都集中在工藝條件(較高的P和V)，改變墊修整工藝以及改進(jìn)漿料設(shè)計(jì)，特別是基于CeO₂的漿料。如果可以開發(fā)一種可以與現(xiàn)有工藝和CeO₂漿料配對的改進(jìn)的墊，以實(shí)現(xiàn)更高的去除速率而又不帶來任何負(fù)面影響，那么它將構(gòu)成CMP技術(shù)的重大改進(jìn)。

電介質(zhì)CMP中最常用的頂墊層是IC1000^TM聚氨酯拋光墊。這種墊具有許多希望的特性，包括其在水中的表面電荷。如在Sokolov等人(J.Colloid Interface Sci[膠體與界面科學(xué)雜志],300(2),p.475-81,2006)的文章中所示，當(dāng)pH值大于2時(shí)，IC1000^TM拋光墊的表面電荷越來越負(fù)。由于拋光墊在拋光期間處于移動狀態(tài)，因此在剪切下墊粗糙物的物理特性至關(guān)重要。