[发明专利]聚氨酯研磨垫及其制造方法、及化学机械研磨装置

说明书

本公开提供了一种由一组成制成的聚氨酯研磨垫。该组成包括5～15wt％的MBCA、25～45wt％的异氰酸酯、45～55wt％的多元醇以及1～5wt％的导电添加剂。导电添加剂选自包括炭黑、碳纤维以及铝颗粒或任意几者的组分的组合。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年12月13日提交的第62/778994号美国临时专利申请的权益，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本公开总体涉及一种聚氨酯研磨垫。更具体而言，本公开涉及一种具有导电材料的聚氨酯研磨垫，可使垫表面为可导电的并且去除晶圆表面上积聚的静电荷。

背景技术

化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing，简称CMP)是通过在受控的温度、压力和化学成分条件下，将半导体晶圆抵靠在旋转研磨表面上或者将晶圆相对于研磨表面旋转来完成的。研磨表面可以是由柔软的多孔材料(例如发泡聚氨酯)形成的平面状的垫。在CMP期间，研磨表面用具有化学活性和研磨性的水性浆料润湿。水性浆料可以是酸性或碱性的，通常包括磨料颗粒、反应性化学试剂(诸如过渡金属螯合盐或氧化剂)以及助剂(诸如溶剂、缓冲剂和/或钝化剂)。具体而言，化学蚀刻通过浆料中的反应性化学试剂执行，而机械研磨通过磨料颗粒与CMP垫的配合执行。

在CMP过程中，特别是在使具有金属层的晶圆平坦化的过程中，由于晶圆和CMP垫之间的摩擦，导致静电荷趋于积聚在晶圆表面上。静电荷被认为是导致产量降低的因素，并可能导致电路短路和/或引起缺陷。集中在晶圆表面上特定区域中的静电荷也可能导致局部不规则性，这可能会影响平坦化过程的选择性或均匀性。

因此，仍然需要提供一种克服上述问题的CMP装置、其包括的聚氨酯研磨垫及研磨垫的制造方法。

发明内容

鉴于上述内容，本公开的目的在于提供一种具有导电材料的聚氨酯研磨垫，使得垫表面为可导电的并且去除晶圆表面上积聚的静电荷。

为了实现上述目的，本公开的实施方式提供了一种用于制造聚氨酯研磨垫的组成。该组成包括5至15重量百分比(wt％)的MBCA，25～45wt％的异氰酸酯，45～55wt％的多元醇，以及1～5wt％的导电添加剂。导电添加剂选自包括炭黑、碳纤维以及铝颗粒的组。

为了实现上述目的，本公开的另一种实施方式提供了一种由组成制成的聚氨酯研磨垫。组成包括5～15wt％的MBCA，25～45wt％的异氰酸酯，45～55wt％的多元醇，以及1～5wt％的导电添加剂。导电添加剂选自包括炭黑、碳纤维以及铝颗粒的组。

为了实现上述目的，本公开的另一种实施方式提供了一种制造聚氨酯研磨垫的方法。方法包括步骤S201至S203。在步骤S201中，提供了一种制造聚氨酯研磨垫的组成。组成该组成可以参考之前的实施方式。组成该组成包括5～15wt％的MBCA，25～45wt％的异氰酸酯，45～55wt％的多元醇，以及1～5wt％的导电添加剂。导电添加剂选自包括炭黑、碳纤维以及铝颗粒的组。在步骤S202中，组成浇注成敞模。在步骤203中，加热组成该组成以固化并产生聚氨酯树脂泡沫。

为了实现上述目的，本公开的又一种实施方式提供了一种用于研磨晶圆的CMP装置。CMP装置包括平台、固定环和研磨头。平台具有用于通过浆料研磨晶圆的研磨垫。研磨垫是聚氨酯研磨垫，由包括以下的组分组成制成：5～15wt％的MBCA，25～45wt％的异氰酸酯，45～55wt％的多元醇，以及1～5wt％的导电添加剂。导电添加剂选自包括炭黑、碳纤维以及铝颗粒的组。固定环配置成固定住晶圆。研磨头连接至固定环并且配置成旋转固定环。

如上所述，本公开的实施方式中的聚氨酯研磨垫是由具有聚氨酯预聚物和导电添加剂的组分组成制成的。研磨垫中的导电材料可使垫表面为可导电的并且去除积聚在晶圆表面上的静电荷。因此，可以减少由静电荷引起的电路短路和/或晶圆缺陷。

附图说明