[发明专利]抛光垫及其制备方法、化学机械研磨设备

说明书

本发明提供了一种抛光垫及其制备方法、化学机械研磨设备，属于半导体技术领域。抛光垫的制备方法包括：制备抛光垫过渡结构，所述抛光垫过渡结构形成有多个凹槽，所述多个凹槽的开口位于所述抛光垫过渡结构的同一侧表面；利用无机纳米粒子填充满所述抛光垫过渡结构的凹槽；在所述抛光垫过渡结构上浇筑液态聚合物与固化剂的混合物，抽去液态聚合物和所述凹槽内的空气；将所述抛光垫过渡结构置于高于等于第一温度阈值的环境中，固化后的液态聚合物与所述抛光垫过渡结构组成所述抛光垫。本发明能够降低抛光垫的热膨胀系数。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别是指一种抛光垫及其制备方法、化学机械研磨设备。

背景技术

在晶圆制备过程中，随着制程技术的升级，导线与栅极之间的尺寸不断缩小，光刻技术对晶圆表面的平坦程度要求越来越高。目前化学机械研磨(CMP)技术得到了快速发展，已广泛应用于半导体晶片、存储磁盘以及高精光学材料的平坦化应用中。化学机械研磨亦称为化学机械抛光，是将化学腐蚀同机械去除相结合的技术，是目前机械加工中唯一可以实现表面全局平坦化的技术。常规的CMP过程如下：将待加工材料固定在支架上，以待抛光表面朝下的方式在一定压力下压向固定在机台上的抛光垫上，借助于待加工材料和抛光垫的相对旋转，在抛光液存在下，利用磨粒的机械切削以及氧化剂的化学腐蚀，完成对工件表面的材料去除，并获得光洁表面。其中，抛光垫在化学机械抛光中与硅片和抛光液直接接触，它的性能与作用直接影响化学机械抛光的结果。在抛光过程中，硅片在抛光垫表面高速旋转，会产生大量的热量，抛光垫受热膨胀会发生变形，严重影响抛光效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种抛光垫及其制备方法、化学机械研磨设备，能够降低抛光垫的热膨胀系数。

为解决上述技术问题，本发明的实施例提供技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供一种抛光垫的制备方法，包括：

制备抛光垫过渡结构，所述抛光垫过渡结构形成有多个凹槽，所述多个凹槽的开口位于所述抛光垫过渡结构的同一侧表面；

利用无机纳米粒子填充满所述抛光垫过渡结构的凹槽；

在所述抛光垫过渡结构上浇筑液态聚合物与固化剂的混合物，抽去液态聚合物和所述凹槽内的空气；

将所述抛光垫过渡结构置于高于等于第一温度阈值的环境中，固化后的液态聚合物与所述抛光垫过渡结构组成所述抛光垫。

可选地，制备所述抛光垫过渡结构包括：

提供一模具，所述模具包括模具本体和设置在所述模具本体一侧表面上的多个凸起的T型圆盘结构，相邻所述圆盘结构之间形成间隙，所述模具在高于第二温度阈值的环境下能够融化；

利用至少两种不同粒径的无机纳米粒子填充满所述间隙；

在所述模具上浇筑液态聚合物与固化剂的混合物，抽去液态聚合物和所述间隙内的空气；

将所述模具置于低于等于第三温度阈值的环境中，使得液态聚合物固化；

将环境温度升至第二温度阈值之上，所述模具融化，固化后的液态聚合物形成所述抛光垫过渡结构。

可选地，所述至少两种不同粒径的无机纳米粒子中，一种粒径为500nm，另一种粒径为25nm。

可选地，所述无机纳米粒子采用二氧化钛纳米粒子或二氧化硅纳米粒子，所述液态聚合物采用聚二甲基硅氧烷PDMS。

可选地，所述液态聚合物与所述固化剂的摩尔比为1：10。

可选地，所述第一温度阈值为60℃，所述第二温度阈值为0℃，所述第三温度阈值为0℃。

可选地，所述模具采用冰。