[发明专利]具有多微孔区域的抛光垫

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于化学-机械抛光的抛光垫。

背景技术

机械-化学抛光(″CMP″)方法用在微电子器件制造中以在半导体晶片、场发射显示器及许多其它微电子基板上形成平整表面。例如，半导体器件的制造通常涉及各种加工层的形成、那些层部分的选择性移除或图案化、及在半导体基板表面上沉积额外的加工层以形成半导体晶片。该加工层可包含，例如，绝缘层、栅氧化层、导电层及金属或玻璃层等。通常期望在晶片加工的某些步骤中，为了沉积后继层，该加工层的最上层表面为平坦的，即，平整的。CMP用于平坦化加工层，其中诸如导电或绝缘材料的沉积材料被抛光以平坦化该晶片而用于后继加工步骤。

在典型CMP方法中，晶片倒置安装于CMP工具中的载体上。力将该载体及该晶片向下推向抛光垫。在CMP工具的抛光台上，在旋转的抛光垫上旋转该载体及该晶片。在抛光过程中，通常在旋转晶片及旋转抛光垫之间引入抛光组合物(亦称为抛光浆料)。该抛光组合物通常含有与部分最上层晶片层相互作用或溶解部分最上层晶片层的化学物及在物理上移除部分该层的磨料。可以相同方向或相反方向旋转该晶片及该抛光垫，无论哪种对于进行的特定抛光过程都是期望的。载体亦可在抛光台上横过抛光垫振荡。

在化学-机械抛光过程中所用的抛光垫是使用软及硬垫材料制造的，其包括聚合物浸渍的织物、多微孔膜、多孔聚合物泡沫、非多孔聚合物片及烧结的热塑性颗粒。包含浸渍到聚酯无纺织物中的聚氨酯树脂的垫为聚合物浸渍的织物抛光垫的说明。多微孔抛光垫包含涂覆于基底材料上的多微孔氨基甲酸酯膜，其常为浸渍的织物垫。这些抛光垫为闭孔多孔膜。多孔聚合物泡沫抛光垫含有闭孔结构，其在所有三维上随机及均匀地分布。非多孔聚合物片抛光垫包含由不具传送浆料颗粒的固有能力的固体聚合物片制得的抛光表面(参见，例如，美国专利5,489,233)。这些固体抛光垫据称用插入该垫表面的大和/或小凹槽外部改性，以提供在化学-机械抛光过程中用于浆料通过的通道。该非多孔聚合物抛光垫公开在美国专利6,203,407中，其中该抛光垫的抛光表面包括凹槽，该凹槽以据称改善在化学-机械抛光中的选择性的方式来定向。亦以类似方式，美国专利6,022,268、6,217,434及6,287,185公开了不具有吸收或传送浆料颗粒的固有能力的亲水性抛光垫。据称该抛光表面具有随机表面构形，其包含：具有10μm或更小尺寸且通过使该抛光表面凝固而形成的微观粗糙(microaspersities)和具有25μm或更大尺寸且通过切割而形成的宏观缺陷(或宏观结构)。包括多孔开孔结构的烧结的抛光垫可自热塑性聚合物树脂来制备。例如，美国专利6,062,968及6,126,532公开了通过烧结热塑性树脂制造的具有开孔的多微孔基板的抛光垫。所得抛光垫优选具有介于25与50％之间的空隙体积及0.7至0.9g/cm³的密度。类似地，美国专利6,017,265、6,106,754及6,231,434公开了具有均匀、连续互连的孔结构的抛光垫，其通过在超过689.5kPa(100psi)的高压下在具有所要最终垫尺寸的模具中烧结热塑性聚合物而产生。

除凹槽图案外，抛光垫可具有其它表面特征以向该抛光垫的表面提供纹理。例如，美国专利5,609,517公开了一种复合抛光垫，其包括支持层、节点及上层，均具有不同的硬度。美国专利5,944,583公开了一种具有交替可压缩性的圆环的复合抛光垫。美国专利6,168,508公开了一种具有第一抛光区及第二抛光区的抛光垫，该第一抛光区具有物理属性(例如，硬度、比重、可压缩性、磨损性、高度等)的第一值且该第二抛光区具有该物理属性的第二值。美国专利6,287,185公开了一种具有通过热成型工艺产生的表面构形的抛光垫。在压力或应力下加热该抛光垫的表面导致形成表面特征。美国专利申请公开2003/0060151 A1公开了一种具有连续空隙体积的隔离区域的抛光垫，其通过非多孔基质而分离。

具有多微孔泡沫结构的抛光垫是本领域中通常已知的。例如，美国专利4,138,228公开了一种多微孔及亲水的抛光物品。美国专利4,239,567公开了一种用于抛光硅晶片的平整的微孔聚氨酯抛光垫。美国专利6,120,353公开了一种使用具有低于9％的可压缩性及150孔/cm²或更高的高孔密度的类绒面泡沫聚氨酯抛光垫的抛光方法。EP 1108 500 A1公开了一种具有平均直径小于1000μm的闭孔及密度0.4至1.1g/ml的微橡胶A型硬度为至少80的抛光垫。