[发明专利]碱土金属氧化物-聚合物抛光垫

说明书

背景技术

本发明涉及用于化学机械抛光(CMP)的抛光垫，具体涉及适用于对半导体基片、磁性基片或光学基片中的至少一种基片进行抛光的聚合物复合抛光垫。

其上制作有集成电路的半导体晶片必须进行抛光，以提供极光滑和平坦的表面，该表面在特定平面内的变化必须在小于微米的范围内。此抛光通常在化学机械抛光(CMP)操作中完成。这些“CMP”操作使用化学活性浆液，通过抛光垫磨光晶片表面。化学活性浆液和抛光垫的组合结合起来抛光晶片表面或使晶片表面平面化。

CMP操作产生的一个问题是晶片划痕。某些抛光垫会含有外来物质，使晶片产生沟槽或划痕。例如，外来物质可能导致硬材料如TEOS电介质中产生颤痕。对本说明书来说，TEOS表示由四乙氧基硅酸盐/酯分解形成的硬玻璃状电介质。对电介质的这种损坏会导致晶片缺陷和较低的晶片产率。外来物质导致的另一个划痕问题是破坏非铁金属的互连，例如铜互连。如果抛光垫划擦得太深，进入互连连接线，则连接线的电阻将增加到半导体不能正常运作的数值。在极端情况下，这些外来物质会产生大量划痕，这会导致划伤整个晶片。

美国专利第5,572,362号(Reinhardt等)描述了一种抛光垫，该抛光垫用空心的聚合物微元件代替玻璃球，在聚合物基质中产生孔隙。此设计的优点包括均匀抛光、低缺陷度和增加的去除速率。Reinhardt等设计的IC1000^TM抛光垫优于之前用于划擦的IC60抛光垫，IC1000^TM抛光垫用聚合物壳代替玻璃壳。此外，Reinhardt等发现用较软的聚合物微球体代替硬玻璃球会令人意想不到地维持平面化效率。Reinhardt等的抛光垫被长期用作CMP抛光的工业标准，并在CMP的高级应用中继续起重要的作用。

CMP操作的另一系列问题是垫和垫之间的差异，例如密度变化和垫内的变化。为了解决这些问题，抛光垫制造商依赖于控制固化循环的仔细浇铸技术。这些努力集中在抛光垫的宏观性质上，但未解决与抛光垫材料相关的微抛光方面的问题。

存在对于抛光垫的下述工业需求，即该抛光垫能提供改进的平面化、去除速率和划痕的组合性质。此外，仍需要这样的一种抛光垫，该抛光垫能提供这些性质，并且该抛光垫中垫和垫之间差异较小。

发明内容

本发明的一个方面包括如下：用于对半导体基片、磁性基片以及光学基片中的至少一种进行抛光的抛光垫，所述抛光垫包含：聚合物基质，该聚合物基质具有抛光表面；分布在聚合物基质中和聚合物基质的抛光表面上的聚合物微元件；所述聚合物微元件具有外表面并且是流体填充的，用于在抛光表面产生纹理；以及分布在各聚合物微元件中的含碱土金属氧化物区域，所述含碱土金属氧化物被分隔开，以覆盖聚合物微元件小于50%的外表面；并且小于0.1重量%的聚合物微元件与以下组分相结合：i)粒度大于5μm的含碱土金属氧化物颗粒；ii)覆盖了聚合物微元件超过50%的外表面的含碱土金属氧化物区域；以及iii)聚合物微元件，所述聚合物微元件与含碱土金属氧化物颗粒团聚至平均簇尺寸大于120μm。

本发明的另一个方面包括如下：用于对半导体基片、磁性基片以及光学基片中的至少一种进行抛光的抛光垫，所述抛光垫包含：聚合物基质，该聚合物基质具有抛光表面；分布在聚合物基质中和聚合物基质的抛光表面上的聚合物微元件；所述聚合物微元件具有外表面并且是流体填充的，用于在抛光表面产生纹理；以及分布在各聚合物微元件中的含碱土金属氧化物区域，所述碱土金属氧化物是氧化钙、氧化镁或者它们的混合物，所述含碱土金属氧化物区域被分隔开，以覆盖聚合物微元件1-40%的外表面；并且小于0.05重量%的聚合物微元件与以下组分相结合：i)粒度大于5μm的含碱土金属氧化物颗粒；ii)覆盖了聚合物微元件超过50%的外表面的含碱土金属氧化物区域；以及iii)聚合物微元件，所述聚合物微元件与含碱土金属氧化物颗粒团聚至平均簇尺寸大于120μm。

附图简要说明

图1A显示柯安达块空气分级器（classifier）的截面侧视示意图。

图1B显示柯安达块空气分级器的截面前视示意图。

图2是嵌有镁-钙氧化物颗粒的聚丙烯腈/甲基丙烯腈壳的1,500倍SEM图。

图3是涂覆有镁-钙氧化物颗粒的精细聚丙烯腈/甲基丙烯腈壳的100倍SEM图。

图4是嵌有镁-钙氧化物颗粒的聚丙烯腈/甲基丙烯腈壳在分离了细粒部分和粗粒部分之后的100倍SEM图。

图5是聚丙烯腈/甲基丙烯腈壳团聚体与米粒状镁-钙氧化物颗粒的100倍SEM图。