孔隙度受控的抛光垫形成法制造技术

本发明专利技术为一种制造适合于对半导体、光学和磁性衬底中的至少一种进行平坦化的抛光垫的方法。所述方法包括将液体聚合物液滴紧靠衬底涂覆以形成多个孔隙。液体聚合物含有非离子表面活性剂和离子表面活性剂，所述非离子表面活性剂具有足以促进液体聚合物内孔隙生长的浓度，所述离子表面活性剂具有足以限制液体聚合物内孔隙生长的浓度。使所述固体聚合物固化形成所述多个孔隙的最终尺寸由非离子表面活性剂和离子表面活性剂的浓度控制的抛光垫。

The polishing pad formation and controlled porosity

The present invention is a method of making a polishing pad suitable for at least one kind of planarization in a semiconductor, optical and magnetic substrate. The method includes coating a liquid polymer droplet on a substrate to form a plurality of pores. The liquid polymer contains non-ionic surfactant and ionic surfactant. The non-ionic surfactant has enough concentration to promote pore growth in the liquid polymer, and the ionic surfactant has enough concentration to limit the pore growth in the liquid polymer. The solid polymer is solidified to form the final size of the plurality of pores, which is controlled by the concentration of non-ionic surfactants and ionic surfactants.

【技术实现步骤摘要】
孔隙度受控的抛光垫形成法
本专利技术涉及一种形成化学机械抛光垫的方法。更确切地说，本专利技术涉及一种使用表面活性剂形成化学机械抛光垫的方法。
技术介绍
在集成电路和其它电子装置的制造中，多个导电、半导电和介电材料层沉积到半导体晶片的表面上并且从其去除。薄的导电、半导电和介电材料层可使用多种沉积技术沉积。现代晶片加工中常见的沉积技术尤其包括又称为溅镀的物理气相沉积(physicalvapordeposition，PVD)、化学气相沉积(chemicalvapordeposition，CVD)、等离子体增强的化学气相沉积(plasma-enhancedchemicalvapordeposition，PECVD)和电化学电镀。常见的去除技术尤其包括湿式和干式各向同性和各向异性蚀刻。因为材料层依序沉积和去除，所以晶片的最上表面变得不平坦。因为后续半导体加工(例如金属化)需要晶片具有平坦表面，所以晶片需要平坦化。平坦化可用于去除非所期望的表面形状和表面缺陷，如粗糙表面、聚结材料、晶格损坏、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)是一项用以平坦化或抛光如半导体晶片等工件的常见技术。在常规CMP中，晶片载具或抛光头安装在载具组件上。抛光头固持晶片并且将晶片定位成与安装在CMP设备内的台子或压板上的抛光垫的抛光层接触。载具组件在晶片与抛光垫之间提供可控压力。同时，将抛光介质(例如浆料)分配到抛光垫上并且抽取到晶片与抛光层之间的间隙中。为了实现抛光，抛光垫和晶片典型地相对于彼此旋转。随着抛光垫在晶片下面旋转，晶片扫除典型环形的抛光轨迹或抛光区域，其中晶片的表面直接面对抛光层。通过抛光层和表面上的抛光介质的化学和机械作用，对晶片表面进行抛光并且使其成平坦。在美国专利第8,314,029号中希罗斯(Hirose)等人公开了一种制备抛光层的方法。具体地说，希罗斯等人公开了一种用于制造含大体上球形孔并具有高厚度精确性的抛光垫的方法，其包括通过机械发泡方法制备孔分散的氨基甲酸酯组合物；从单个排出口不断地将孔分散的氨基甲酸酯组合物排出到在面材A的宽度方向上大体上中心部分，同时馈送面材A；在孔分散的氨基甲酸酯组合物上层压面材B；然后通过厚度调节构件均匀地调节孔分散的氨基甲酸酯组合物的厚度；固化厚度在前述步骤中调节的孔分散的氨基甲酸酯组合物，而不需施加任何附加负荷到所述组合物，从而形成包括聚氨酯泡沫的抛光片材；以及切割所述抛光片材。此工艺在控制孔径和孔径分配上可有困难。并且，所述复杂的工艺可产生积垢问题，这些问题可降低制造功效。尽管如此，仍然持续需要改良的制造抛光层用于化学机械抛光垫的方法，其对孔径和孔径分配具有更好的控制。尤其需要减少所需工艺步骤的总数并提高完成的抛光垫的质量的方法。因此，需要一种改良的提供抛光层用于化学机械抛光垫的方法，其具有增强的抛光性能和可制造性。
技术实现思路
本专利技术的一方面提供一种制造适合于对半导体、光学和磁性衬底中的至少一种进行平坦化的抛光垫的方法，所述方法包含以下∶将液体聚合物液滴紧靠衬底涂覆以在所述液体聚合物中形成多个孔隙，所述液体聚合物含有非离子表面活性剂和离子表面活性剂，所述非离子表面活性剂具有足以促进所述液体聚合物内孔隙生长的浓度，所述离子表面活性剂具有足以限制所述液体聚合物内孔隙生长的浓度；使紧靠所述衬底的液体聚合物液滴固化成含有多个孔隙的固体聚合物；重复液滴涂覆和液体聚合物液滴固化多次以增加固体衬底的厚度；以及使固体聚合物固化成多个孔隙的最终尺寸由非离子表面活性剂和离子表面活性剂的浓度控制的抛光垫。本专利技术的另一方面提供一种制造适合于对半导体、光学和磁性衬底中的至少一种进行平坦化的抛光垫的方法，所述方法包含以下∶将液体聚合物液滴紧靠衬底涂覆以在所述液体聚合物中形成多个孔隙，所述液体聚合物含有非离子表面活性剂和离子表面活性剂，所述非离子表面活性剂具有足以促进所述液体聚合物内孔隙生长的浓度，所述离子表面活性剂具有足以限制所述液体聚合物内孔隙生长的浓度；将相邻孔隙连接以在所述液体聚合物中形成互连孔隙网；使紧靠所述衬底的液体聚合物液滴固化成含有多个孔隙的固体聚合物；重复液滴涂覆、相邻孔隙连接和液体聚合物液滴固化多次以增加固体衬底的厚度；以及使固体聚合物固化成多个孔隙的最终尺寸由非离子表面活性剂和离子表面活性剂的浓度控制的抛光垫。附图说明图1是用于本专利技术的方法中的模具的透视图的描绘。图2是用于本专利技术的方法中的轴向混合装置的侧面正视图的描绘。图3是沿着图2中的线A-A获取的截面视图。图4是在本专利技术的模具中形成的化学机械抛光垫抛光层的侧面正视图的描绘。图5是本专利技术的化学机械抛光垫抛光层的透视图的描绘。图6是在化学机械抛光垫抛光层的抛光表面中形成的凹槽图案的俯视图的描绘。图7是在化学机械抛光垫抛光层的抛光表面中形成的凹槽图案的俯视图的描绘。图8是沿着图7中的线C-C获取的截面视图。图9是在化学机械抛光垫抛光层的抛光表面中形成的凹槽图案的俯视图的描绘。图10是在化学机械抛光垫抛光层的抛光表面中形成的凹槽图案的俯视图的描绘。图11是沿着图2中的线B-B获取的截面视图。图12是用本专利技术的非离子与阳离子表面活性剂的组合形成的抛光垫的SEM截面视图。图13是用本专利技术的非离子和阳离子表面活性剂的组合形成的抛光垫的SEM截面视图。图14是用非离子表面活性剂形成的抛光垫的SEM横截视图。图15是用本专利技术的非离子和阳离子表面活性剂的组合形成的抛光垫的SEM截面视图。具体实施方式用于形成化学机械抛光层的各种常规工艺，例如浇铸工艺(即，形成饼状物以切削成多个抛光层)和起泡工艺，需要足够长的胶凝时间来帮助加工。起泡与浇铸工艺都需要最终凹槽图案机械加工到所形成的抛光层的表面中。本专利技术的方法大大增强了在抛光层的抛光表面中形成的凹槽图案的质量，并且消除了许多常规的抛光层制造方法所需的将凹槽图案机械加工到完成的抛光层中的需要。本专利技术的方法还能够实现比适合于常规的抛光层制造方法(假定常规技术中固有限制，即胶凝时间限制)宽的组成窗口。如本文中和所附权利要求书中关于模具空腔(20)所用的术语“大体上圆形截面”意指从模具空腔的中心轴C轴(22)到周围壁(15)的垂直内部边界(18)的模具空腔(20)投射到x-y平面(30)上的最长半径rc比从模具空腔的中心轴C轴(22)到垂直内部边界(18)的模具空腔(20)投射到x-y平面(30)上的最短半径rc长不到20％。(参见图1)。如本文中和所附权利要求书中所用的术语“模具空腔”是指由基底(12)和周围壁(15)的垂直内部边界(18)界定的体积。(参见图1和4)。如本文中和所附权利要求书中关于第一特征(例如水平内部边界；垂直内部边界)相对于第二特征(例如轴、x-y平面)所用的术语“大体上垂直”意指第一特征相对于第二特征成80°到100°的角度。如本文中和所附权利要求书中关于第一特征(例如水平内部边界；垂直内部边界)相对于第二特征(例如轴、x-y平面)所用的术语“基本上垂直”意指第一特征相对于第二特征成85°到95°的角度。如本文中和所附权利要求书中关于具有抛光表面(95)的化学机械抛光垫抛光层(90)所用的术语“平均厚度，Tp-平均”意指在与抛光表面(95)正交的方向上从抛光表面(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造适用于对半导体、光学和磁性衬底中的至少一种进行平坦化的抛光垫的方法，所述方法包含以下：a.将液体聚合物液滴紧靠衬底涂覆以在所述液体聚合物中形成多个孔隙，所述液体聚合物含有非离子表面活性剂和离子表面活性剂，所述非离子表面活性剂具有足以促进所述液体聚合物内孔隙生长的浓度，所述离子表面活性剂具有足以限制所述液体聚合物内所述孔隙生长的浓度；b.使所述液体聚合物液滴紧靠所述衬底固化成含有多个孔隙的固体聚合物；c.重复所述液滴涂覆和所述液体聚合物液滴的所述固化多次以增加所述固体衬底的厚度；以及d.使所述固体聚合物固化成所述多个孔隙的最终尺寸由非离子表面活性剂和离子表面活性剂的浓度控制的抛光垫。

【技术特征摘要】
2015.06.26 US 14/7513281.一种制造适用于对半导体、光学和磁性衬底中的至少一种进行平坦化的抛光垫的方法，所述方法包含以下：a.将液体聚合物液滴紧靠衬底涂覆以在所述液体聚合物中形成多个孔隙，所述液体聚合物含有非离子表面活性剂和离子表面活性剂，所述非离子表面活性剂具有足以促进所述液体聚合物内孔隙生长的浓度，所述离子表面活性剂具有足以限制所述液体聚合物内所述孔隙生长的浓度；b.使所述液体聚合物液滴紧靠所述衬底固化成含有多个孔隙的固体聚合物；c.重复所述液滴涂覆和所述液体聚合物液滴的所述固化多次以增加所述固体衬底的厚度；以及d.使所述固体聚合物固化成所述多个孔隙的最终尺寸由非离子表面活性剂和离子表面活性剂的浓度控制的抛光垫。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述液滴冲击模具以在所述抛光垫中形成凹槽图案。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述非离子表面活性剂是硅酮表面活性剂并且所述离子表面活性剂是阳离子表面活性剂。4.根据权利要求1所述的方法，其包括减少阳离子表面活性剂的量以增加孔径并形成子垫的额外步骤。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述固化形成密度为0.3到0.9g/cm3...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y·童，A·旺克，D·卢戈，M·R·斯塔克，D·M·韦内齐亚莱，M·W·德格鲁特，G·C·雅各布，J·B·米勒，
申请(专利权)人：陶氏环球技术有限责任公司，罗门哈斯电子材料CMP控股股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US