[发明专利]化学机械抛光方法

说明书

本发明涉及一种化学机械抛光方法。更具体地，本发明涉及提供一种化学机械抛光方法，包括：提供衬底，其中所述衬底包括氧化硅和氮化硅；提供抛光浆料；提供抛光垫，包括：具有组合物的抛光层，所述组合物是多个成分的反应产物，包括多官能异氰酸酯和胺引发的多元醇固化剂，其中对胺引发的多元醇固化剂与多官能异氰酸酯的化学计量比进行选择以调节抛光层的去除率选择性；在抛光表面和衬底之间形成动态接触；将抛光浆料分散到在抛光表面和衬底之间的界面处或界面附近的抛光垫上；以及将至少一些氧化硅和氮化硅从衬底上去除。

在集成电路和其他电子设备的制造中，多层导电、半导电和介电材料被沉积在半导体晶片的表面上并从半导体晶体的表面上去除。可使用许多沉积技术沉积薄层导电、半导电和介电材料。现代晶片加工中的常见沉积技术包括物理气相沉积(PVD)，也称为溅射化学气相沉积(CVD)，等离子增强化学气相沉积(PECVD)和电镀法，及其它。常见的去除技术包括湿法和干法各向同性和各向异性蚀刻，及其它。

由于材料层被依次沉积和去除，晶片的最上层表面变得不平坦。因为后续半导体加工(例如金属化)要求晶片具有一平整表面，所以所述晶片需要平坦化。平坦化有益于去除非理想的表面形态和表面缺陷，诸如粗糙表面，团聚的材料，晶格损伤，刮痕和被污染的层或材料。

化学机械平坦化或化学机械抛光(CMP)为对诸如半导体晶片的工件进行平坦化或抛光的一般技术。在常规的CMP中，晶片载体或抛光头被安装在载体组件上。抛光头保持并定位晶片与抛光垫的抛光层接触，所述抛光垫被安装在CMP装置中的平台或压板上。所述载体组件在晶片和抛光垫之间提供可控制的压力。同时，抛光介质(例如浆料)被分散到抛光垫上并被吸入到晶片和抛光层之间的间隙中。为了使抛光起作用，抛光垫和晶片通常彼此相对旋转。当抛光垫在晶片下方旋转时，晶片清扫典型环形的抛光轨道或抛光区域，其中晶片表面直接面对抛光层。晶片表面通过表面上抛光层和抛光介质的化学和机械作用被抛光且变得平坦。

随着结构更加精细，设备变得日趋复杂。这一趋势要求抛光耗材改进性能，以提供材料间的可调选择性，所述材料用于在衬底上形成各种结构以便为设备设计者在设计中提供更大的灵活性。因此，为了支持用于制造半导体系统的设备设计的动态领域，存在对化学机械抛光耗材的持续需求，所述化学机械抛光耗材提供了抛光性能的理想平衡以适应变化的设计需求。例如，存在对显示氧化硅和氮化硅之间的去除率选择性的抛光耗材的持续需求。

以往，抛光耗材提供商关注浆料配方以提供不同衬底材料之间的理想去除率选择性。例如，在美国专利号7294576中，由Chen等人公开了用于化学机械抛光的可调选择性浆料。Chen等人公开了一种化学机械抛光衬底的方法，所述方法包括：(a)提供具有至少一个第一层和一个第二层的衬底，其中第一层和第二层未与化学机械抛光组合物接触；(b)制备最终的化学机械抛光组合物，包括步骤：(i)提供第一化学机械抛光组合物，其包括与第二层相比对，第一层具有第一选择性的研磨剂；(ii)提供第二化学机械抛光组合物，其包括与第二层相比对，第一层具有第二选择性的研磨剂，其中第二化学机械抛光组合物在第一化学机械抛光组合物存在下是稳定的，且第一和第二选择性不同；(iii)按比例将第一和第二化学机械抛光组合物混合以获得与第二层相比对，第一层具有第一选择性的最终化学机械抛光组合物；(c)将衬底与最终化学机械抛光组合物接触；(d)将衬底和最终化学机械抛光组合物之间的抛光垫相对衬底移动；(e)研磨衬底的第一和第二层的至少一部分以抛光所述衬底。

尽管如此，仍然持续需要抛光可消耗产品，其拓宽了设备设计者可用的去除率选择性的范围。因此，需要提供具有抛光层组合物的化学机械抛光垫，所述抛光层组合物被选择以提高半导体设备设计者可用的去除率选择性。