[发明专利]具有高模量比的聚氨酯化学机械抛光垫

说明书

公开了一种化学机械抛光垫，其包含在低温下具有高储能模量且在高温下具有低储能模量的聚氨酯抛光层。举例而言，所公开的垫的实施方案可自25℃下的储能模量与80℃下的储能模量的比率为50或更大的热塑性聚氨酯制造。该热塑性聚氨酯抛光层可进一步任选地具有70或更大的肖氏D硬度、320％或更小的拉伸伸长率、1200MPa或更大的25℃下的储能模量和/或15MPa或更小的80℃下的储能模量。

技术领域

所公开的实施方案涉及化学机械抛光垫且更具体而言涉及自在低温下具有高储能模量且在高温下具有低储能模量的聚氨酯材料制造的垫。

背景技术

多种化学机械抛光(CMP)操作用于半导体器件的前段(FEOL)及后段(BEOL)处理这二者中。举例而言，通常采用以下CMP操作。浅沟槽隔离(STI)是在晶体管形成之前使用的FEOL制程。将诸如原硅酸四乙酯(TEOS)的电介质沉积于硅晶片中形成的开口中。然后使用CMP制程移除过量的TEOS，产生其中TEOS的预定图案嵌入硅晶片中的结构。钨插塞及互连及铜互连及双镶嵌制程是用于形成连接器件晶体管的金属线网络的BEOL制程。在这些制程中，钨或铜金属沉积于介电材料(例如，TEOS)中所形成的开口中。CMP制程用于自电介质移除过量的钨或铜以便在其中形成钨或铜插塞和/或互连。层间介电(ILD)材料(例如TEOS)沉积于金属互连层级之间以在这些层级之间提供电绝缘。通常采用ILD CMP步骤以使所沉积的绝缘材料平滑和平面化，然后构建后续的互连层级。

在常规CMP操作中，将待抛光的基板(晶片)安装于载体(抛光头)上，该载体进而安装于载体总成上且经定位与CMP装置(抛光工具)中的抛光垫接触。载体总成将可控压力提供至基板，按压基板抵靠抛光垫。通常将化学机械抛光组合物施加至垫的表面，同时基板及垫相对于彼此移动。基板及垫(及所施加的抛光组合物)的相对运动自基板表面研磨并移除一部分材料，从而抛光该基板。基板的抛光通常藉由抛光组合物的化学活性(例如，通过化学促进剂)和/或悬浮于抛光组合物中的研磨剂的机械活性的帮助。

相较于由较软的材料制得的抛光垫，由较硬的材料制得的抛光垫倾向于展现较高的移除速率、优良的平面化效率及较长的可用的垫寿命。然而，与较软的垫相比，较硬的垫还倾向于将更多的缺陷(例如刮擦)赋予晶片表面。工业中仍需要能够实现高的移除速率及平面化效率、长的垫寿命及降低的缺陷率的抛光垫。目前可得到的垫在这些范畴中的至少一者中有缺陷。

发明内容

公开了这样的化学机械抛光垫，其包含在低温下具有高储能模量且在高温下具有低储能模量的聚氨酯抛光层。举例而言，在25℃下的储能模量与在80℃下的储能模量的比率可为30或更大。聚氨酯抛光层可进一步任选地具有70或更大的肖氏(Shore)D硬度、320％或更小的拉伸伸长率、1200MPa或更大的25℃下的储能模量和/或15MPa或更小的80℃下的储能模量。

所公开的垫可提供各种优点，例如，包括高的平面化效率及低的缺陷率。在与温和的调节程序一起使用时，所公开的垫可进一步提供稳定的CMP移除速率。温和的调节程序的使用可进一步促进垫寿命的显著增加。

附图说明

为了更完整地理解所公开的主题及其优点，现在结合附图进行以下描述。

图1描绘了针对5个所公开的垫实施方案及对照实施方案的储能模量E'随温度变化的曲线图。

图2描绘了针对本发明的垫实施方案1DS及1DF(X2003、X2003F)及对照(D100-JT46)的铜移除速率对所抛光的晶片数目的曲线图。

图3描绘了针对本发明的垫试样1A(DOE211)及对照的垫实施方案(D100)的跨越铜图案化晶片上的9μm×1μm结构体表面的表面光洁度仪扫描。

图4描绘了针对若干所公开的垫实施方案的凹陷的曲线图。

图5描绘了针对若干所公开的垫实施方案的隐含(implied)刮擦的曲线图。