[发明专利]具有经控制的孔隙形态的抛光垫

说明书

相关申请案交叉参考

本申请案主张基于2008年4月1日提出申请的美国临时专利申请案第61/041,422号的优先权，该美国临时专利申请案的全部内容以引用方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及一种用于抛光材料的化学/机械抛光垫，其例如用于由诸如硅等相对平坦或薄的半导体材料形成的半导体装置。该抛光垫可包括含有孔隙的纤维聚合物基质，其中通过制造协议将孔隙几何形状、分布、大小等调节至目标水平。

背景技术

当在诸如半导体晶片、毯覆聚硅酮晶片(blanket silicone wafer)及计算机硬盘等微电子装置的制造中应用化学机械平坦化(Chemical Mechanical Planarization；CMP)作为工艺步骤时，可将抛光垫与含磨料或不含磨料的浆料搭配使用来实现装置表面的平坦化。为在装置表面上实现高度平坦化(通常以埃数量级进行衡量)，浆料流应均匀地分布于装置表面与垫之间。为有利于浆料的此种均匀分布，可在抛光垫上提供多个凹槽或凹陷结构。这多个凹槽可分别具有0.010英寸至0.050英寸的凹槽宽度、0.010英寸至0.080英寸的深度、以及相邻凹槽间具有0.12英寸至0.25英寸的间距。

尽管凹槽可提供上述有益效果，然而其可能不足以在半导体晶片上实现芯片(或单个微芯片)层次的局部的平坦化。此可能是由于凹槽与微芯片上各种表征(例如互连线)之间相对大的差别。例如，先进ULSI及VLSI微芯片可具有约0.35微米(0.000014英寸)的表征尺寸，这要比抛光垫上各个凹槽的宽度及深度小许多倍。另外，微芯片上的表征尺寸也比相邻凹槽间的间距小上千倍，此可导致浆料在表征尺寸水平上不均匀分布。

为努力提高局部均匀性(表征尺寸等级的平坦化)，在某些情形中，CMP垫制造商会在垫的表面上提供凹凸或高低不平的区域。这些凹凸可具有自20微米至100微米以上的尺寸。尽管与凹槽相比，这些凹凸在尺寸上可更接近于微芯片的表征，然而凹凸的形状及尺寸可能会在抛光过程中发生变化，并可能需要通过用带有金刚石研磨颗粒的调节器砥磨抛光垫表面来进行连续再生。调节器上的金刚石研磨颗粒会连续地擦掉由于抛光垫、浆料与装置表面之间的摩擦接触而变形的表面凹凸，并暴露出新的凹凸以维持持续的平坦化。然而，调节过程可能不稳定，因为其可能会利用锐利的金刚石颗粒来切断已变形的凹凸。对已变形凹凸的切断无法被很好地控制，致使凹凸的尺寸、形状及分布发生变化，而此又可能导致平坦化的均匀性发生变化。此外，因进行调节而产生的摩擦热也可能会通过改变垫的表面特性(包括诸如剪切模量、硬度及可压缩性等特性)而造成平坦化的不均匀性。

发明内容

本发明的目的是提供一种化学机械平坦化抛光垫及形成化学机械平坦化抛光垫的方法，以获得抛光垫平坦化的均匀性。

本发明提供第一种形成化学机械平坦化抛光垫的方法，包括：提供组合物，所述组合物包含网络构件，以及聚合物与反应性预聚合物中的至少一者。然后，可将气体导入所述组合物中，并使用所述气体在所述组合物中制造多个孔隙。

本发明提供第二种形成化学机械平坦化抛光垫的方法，包括：提供组合物，所述组合物包含网络构件，以及聚合物与反应性聚合物中的至少一者。所述网络构件具有长度、宽度及/或厚度的尺寸，且在所述聚合物或反应性预聚合物中的一者的存在下，所述长度、宽度或厚度尺寸中的一者通过施加力而改变。当所述力被移除时，所述长度、宽度或厚度中的至少一者的值随之发生改变，从而形成一或多个孔隙。第二种方法可单独使用及/或与第一种方法结合使用。也可使用聚合物与反应性预聚合物的组合。

本发明还提供一种化学机械平坦化抛光垫，包括：分散在聚合物内的网络构件、多个形成在所述垫中的孔隙，且至少一部分的所述网络构件连结到至少一部分的所述孔隙。

本发明的有益技术效果是：可利用织物的弹性恢复来将气体吸入所形成的聚合物中，从而在化学机械抛光垫内形成孔隙，从而获得抛光垫平坦化的均匀性。

附图说明

通过结合附图阅读下文对本文所述实施例的说明，将更明显地得知及更佳地理解本发明的上述及其他特征以及其实现方式，附图中：

图1为聚合物基质中的孔隙的实例；

图2为聚合物基质中的孔隙的另一实例；

图3为在聚合物基质堆叠中用于形成孔隙的凹陷的实例；

图4为显示水的含量对孔隙含量的影响的表；

图5为显示预加热织物对孔隙含量的影响的表；

图6为显示铸具内的间隙高度对孔隙含量的影响的表；

图7为垫横截面的扫描电子显微照片，其显示在铸具间隙高度为40密耳时的孔隙含量；以及