[发明专利]提高抛光平坦度的化学机械抛光垫及其应用

说明书

本发明公开了一种提高抛光平坦度的化学机械抛光垫及其应用，所述抛光垫的抛光层表面包含有两种不同微孔尺寸的区域：具有孔径1～50μm的I区小孔区和具有孔径为200～1000nm的II区微孔区。本发明的化学机械抛光垫具有特殊孔径分布的微孔，可以保证在更先进制程、更窄线宽的抛光条件下，得到最佳的表面平整度以及不产生较大的划伤。

技术领域

本发明属于化学机械抛光技术领域，具体涉及一种提高抛光平坦度的化学机械抛光垫及其应用。

背景技术

在集成电路和电子器件的制造过程中，晶片的加工需要各层材料按序沉积到半导体晶片表面，此过程会使晶片表面变得不平整，此时通常需要将半导体晶片表面的微细凹凸消除并达到平坦化。化学机械平面化或化学机械抛光(chemical mechanicalpolishing，CMP)则是一种用以平面化或抛光工件(例如半导体晶片)的常见技术。在常规抛光过程中，抛光头固定着晶片，晶片置于与抛光垫的抛光层的接触的位置，抛光垫安装在基台上，支架组件在晶片和抛光垫之间提供可以控制的压力。此时，抛光介质分散在抛光垫表面，进入晶片与抛光层之间的间隙内。通过抛光层和介质在晶片表面上的化学和机械作用，对晶片表面抛光，以达到平坦化的目的。

但是随着科技的发展，对更先进的抛光制程提出了更高的要求，半导体刻蚀线宽已逐渐发展到7nm、5nm，甚至是3nm。这就对抛光垫的抛光平整度提出了更高的要求。

专利CN107813219B通过选用特定的配方得到了聚氨酯抛光垫，抛光垫是由含有特定比例的亲水部分的聚氨酯构成，所述抛光垫提供改善的缺陷率而平坦化效率不相应下降。

专利CN108115554A同样通过公开了一种双组分不含溶剂且大体上不含水的调配物得到了聚氨酯抛光垫，使所得的抛光垫具有改进的拉伸模数同时保持所希望的伸长率和可接受的缺陷度性能。

目前常见的提高平坦化的方法大多通过改变抛光垫配方来对性能进行调节，也有通过向抛光层中添加微球的方法，而常见微球直径尺寸基本都介于20至60微米之间。但以上方法都存在一定的弊端：通过改变配方来调节研磨平坦度的方法在调整研磨平坦度的同时无法保证其他性能不会降低，而添加20～60微米的微球对改善平坦化具有局限性。

发明内容

为解决现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种平坦化效果更佳的化学机械抛光垫，该抛光垫在应用于更先进制程的条件下，能够提供较高研磨平坦性的同时不会产生较多的划伤。

本发明的另一目的在于提供这种提高抛光平坦度的化学机械抛光垫的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

一种提高抛光平坦度的化学机械抛光垫，所述抛光垫的抛光层分为I区和II区两部分，抛光层直径为R，II区为中间圆形结构直径为R₁，I区为中间圆形结构之外的环形结构，尺寸为R-R₁；其中，I区内抛光层具有小孔结构，孔径为1～50μm；II区内抛光层具有微孔结构，孔径为200～1000nm，I区和II区孔隙率差值的绝对值≤3％。

在一个具体的实施方案中，所述I区、II区的孔隙率为40～45％。

在一个具体的实施方案中，所述抛光层中包含微球，所述微球为空心微球或内部包含液体的微球；优选地，I区中微球占I区抛光层总质量的百分比为a％，II区中微球占II区抛光层总质量的百分比为b％，满足ab2a，优选地，3≤a≤6。

在一个具体的实施方案中，II区中间圆形结构直径R₁满足2/3R≤R₁≤3/4R。

在一个具体的实施方案中，I区、II区对应的抛光表面的压缩率差值的绝对值≤0.5％。

在一个具体的实施方案中，I区、II区对应的抛光表面的硬度差值的绝对值≤邵氏硬度3D。