化学机械抛光方法技术

本发明专利技术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；其中对所述胺引发的多元醇固化剂与所述多官能异氰酸酯的化学计量比进行选择以调节所述抛光层的去除率选择性；在抛光表面和所述衬底之间形成动态接触；将所述抛光浆料分散到在所述抛光表面和所述衬底之间的界面处或界面附近的所述抛光垫上；并且，将至少一些所述氧化硅和所述氮化硅从所述衬底上去除。

Chemical mechanical polishing method

The present invention provides a chemical mechanical polishing method includes providing a substrate, wherein the substrate comprises silicon oxide and silicon nitride; polishing slurry; polishing pad, including polishing layer has a composition, the composition is a reaction product of a plurality of components, including: polyol polyfunctional isocyanate and amine curing agent lead; which triggered the amine polyol curing agent with the polyfunctional isocyanate stoichiometric ratio were selected to adjust the polishing layer removal rate selectivity; forming dynamic contact between the polishing surface and the substrate; the polishing slurry to between the polishing surface and the substrate near the interface and the interface of the polishing pad; and, at least some of the silicon oxide and the silicon nitride removal from the substrate.

【技术实现步骤摘要】
化学机械抛光方法本专利技术涉及一种化学机械抛光方法。更具体地，本专利技术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。本专利技术提供一种化学机械抛光衬底的方法，包括：提供衬底，其中所述衬底包括氧化硅和氮化硅；提供一种抛光浆料，包括：水；和二氧化硅研磨剂，其中二氧化硅研磨剂具有在抛光pH为1到6时测得的正表面电荷；提供化学机械抛光垫，包括：具有组合物的抛光层、抛光表面和氧化硅材料与氮化硅材料之间的去除率选择性，其中组合物为多个成分的反应产物，包括：(a)平均每分子具有至少两个未反应的异氰酸酯(NCO)基的多官能异氰酸酯；(b)胺引发的多元醇固化剂，其中所述胺引发的多元醇固化剂每个分子至少包含一个氮原子，且其中所述胺引发的多元醇固化剂平均每个分子具有至少三个羟基；和(c)可选地，多个微量元素；其中对(b)的胺引发的多元醇固化剂中的活性氢基与(a)的多官能异氰酸酯中的至少两个未反应的异氰酸酯(NCO)基的化学计量比进行选择以调节去除率选择性；且其中(b)的胺引发的多元醇固化剂中的活性氢基与(a)的多官能异氰酸酯中的至少两个未反应的异氰酸酯(NCO)基的化学计量比为1.25到1.8；在抛光表面和衬底之间的界面处形成动态接触以抛光衬底的表面；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化学机械抛光垫上；并且，将至少一些氧化硅和氮化硅从衬底上去除。本专利技术提供一种化学机械抛光衬底的方法，包括：提供衬底，其中所述衬底包括氧化硅和氮化硅；提供抛光机，其具有旋转压板，旋转头和旋转调节器；提供一种抛光浆料，包括：水；和二氧化硅研磨剂，其中二氧化硅研磨剂具有在抛光pH为1到6时测得的正表面电荷；提供化学机械抛光垫，包括：具有组合物的抛光层、抛光表面和氧化硅材料与氮化硅材料之间的去除率选择性，其中组合物为多个成分的反应产物，包括：(a)平均每分子具有至少两个未反应的异氰酸酯(NCO)基的多官能异氰酸酯；(b)胺引发的多元醇固化剂，其中所述胺引发的多元醇固化剂每个分子至少包含一个氮原子，且其中所述胺引发的多元醇固化剂平均每个分子具有至少三个羟基；和(c)可选地，多个微量元素，其中对(b)的胺引发的多元醇固化剂中的活性氢基与(a)的多官能异氰酸酯中的至少两个未反应的异氰酸酯(NCO)基的化学计量比进行选择以调节去除率选择性，且其中(b)胺引发的多元醇固化剂中的活性氢基与(a)多官能异氰酸酯中的至少两个未反应的异氰酸酯(NCO)基的化学计量比为1.25到1.8；抛光层被安装到旋转压板上，且衬底被固定到旋转头上；在抛光表面和衬底之间的界面处形成动态接触以抛光衬底的表面；其中旋转压板以93转/分钟的压板速度旋转；其中旋转头以87转/分钟的杆头速度旋转；以3psi的下压力将衬底压靠在抛光层的抛光表面上；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化学机械抛光垫上；其中抛光浆料以200mL/min的流速施用到抛光表面；并且，将至少一些氧化硅和氮化硅从衬底上去除。本专利技术提供一种化学机械抛光垫，包括：具有组合物的抛光层、抛光表面和氧化硅材料与氮化硅材料之间的去除率选择性，其中组合物为多个成分的反应产物，包括：(a)平均每分子具有至少两个未反应的异氰酸酯(NCO)基的多官能异氰酸酯；和(b)胺引发的多元醇固化剂，其中胺引发的多元醇固化剂每分子包含至少一个氮原子，且胺引发的多元醇固化剂平均每分子具有至少三个羟基；(b)胺引发的多元醇固化剂中的活性氢基与(a)多官能异氰酸酯中的至少两个未反应的异氰酸酯(NCO)基的化学计量比为1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学机械抛光衬底的方法，包括：提供所述衬底，其中所述衬底包括氧化硅和氮化硅；提供抛光浆料，包括：水；和二氧化硅研磨剂，其中所述二氧化硅研磨剂具有在抛光pH为1至6时测得的正表面电荷；提供化学机械抛光垫，包括：具有组合物的抛光层、抛光表面和氧化硅材料与氮化硅材料之间的去除率选择性，其中所述组合物为多个成分的反应产物，包括：(a)平均每分子具有至少两个未反应的异氰酸酯(NCO)基的多官能异氰酸酯；(b)胺引发的多元醇固化剂，其中所述胺引发的多元醇固化剂每分子包含至少一个氮原子，且其中所述胺引发的多元醇固化剂平均每分子具有至少三个羟基；和(c)可选的多个微量元素；其中，对(b)的所述胺引发的多元醇固化剂中的活性氢基与(a)的所述多官能异氰酸酯中的所述至少两个未反应的异氰酸酯(NCO)基的化学计量比进行选择以调节所述去除率选择性；并且其中，(b)的所述胺引发的多元醇固化剂中的活性氢基与(a)的所述多官能异氰酸酯中的所述至少两个未反应的异氰酸酯(NCO)基的化学计量比为1.25到1.8；在所述抛光表面和所述衬底之间的界面处形成动态接触以抛光所述衬底的表面；将所述抛光浆料分散到所述抛光表面和所述衬底之间的界面处或界面附近的所述化学机械抛光垫上；并且将至少一些所述氧化硅和所述氮化硅从所述衬底上去除。...

【技术特征摘要】
2015.10.30 US 14/9277041.一种化学机械抛光衬底的方法，包括：提供所述衬底，其中所述衬底包括氧化硅和氮化硅；提供抛光浆料，包括：水；和二氧化硅研磨剂，其中所述二氧化硅研磨剂具有在抛光pH为1至6时测得的正表面电荷；提供化学机械抛光垫，包括：具有组合物的抛光层、抛光表面和氧化硅材料与氮化硅材料之间的去除率选择性，其中所述组合物为多个成分的反应产物，包括：(a)平均每分子具有至少两个未反应的异氰酸酯(NCO)基的多官能异氰酸酯；(b)胺引发的多元醇固化剂，其中所述胺引发的多元醇固化剂每分子包含至少一个氮原子，且其中所述胺引发的多元醇固化剂平均每分子具有至少三个羟基；和(c)可选的多个微量元素；其中，对(b)的所述胺引发的多元醇固化剂中的活性氢基与(a)的所述多官能异氰酸酯中的所述至少两个未反应的异氰酸酯(NCO)基的化学计量比进行选择以调节所述去除率选择性；并且其中，(b)的所述胺引发的多元醇固化剂中的活性氢基与(a)的所述多官能异氰酸酯中的所述至少两个未反应的异氰酸酯(NCO)基的化学计量比为1.25到1.8；在所述抛光表面和所述衬底之间的界面处形成动态接触以抛光所述衬底的表面；将所述抛光浆料分散到所述抛光表面和所述衬底之间的界面处或界面附近的所述化学机械抛光垫上；并且将至少一些所述氧化硅和所述氮化硅从所述衬底上去除。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：提供具有旋转压板、旋转头和旋转调节器的抛光机；其中将所述抛光层安装在所述旋转压板上；其中将所述衬底固定到所述旋转头上；其中所述旋转压板以93转/分钟的压板速度旋转；其中所述旋转头以87转/分钟的杆头速度旋转；其中所述衬底以3psi的下压力压靠所述抛光层的抛光表面；其中所述抛光浆料以200mL/min的流速施用到所述抛光表面。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述旋转调节器为金刚石磨盘；其中利用所述旋转调节器研磨所述抛光表面；其中所述旋转调节器以垂直于所述抛光表面的7lbs的调节力压靠所述抛光表面。4.根据权利要求1所述的方法，其中所提供的所述抛光层的组合物为包含所述胺引发的多元醇固化剂的所述多个成分的反应产物；其中所述胺引发的多元醇固化剂平均每分子包含两个氮原子和四个羟基；并且其中所述胺引发的多元醇固化剂的数均分子量MN为200到400。5.根据权利要求1所述的方法，其中所提供的所述抛光层的组合物为...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱百年，郭毅，M·W·德格鲁特，G·C·雅各布，
申请(专利权)人：罗门哈斯电子材料CMP控股股份有限公司，陶氏环球技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US