具有光稳定透光区的抛光垫制造技术

本发明专利技术提供一种抛光垫，其含有至少一个透光区及任选的抛光垫体。该透光区由包括(a)聚合树脂及(b)至少一种吸光化合物的材料构成，且该透光区在250nm至395nm范围内的一个或多个波长下具有25％或更大的总透光率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有光稳定透光区的抛光垫
技术介绍
化学-机械抛光(“CMP”)工艺用于制造微电子器件以在半导体晶片、场发射显示器及许多其它微电子基板上形成平坦表面。例如，半导体器件的制造通常包括形成各种工艺层、对这些层的部分进行选择性移除或图案化、及在半导体基板表面上方沉积额外的工艺层以形成半导体晶片。举例来说，所述工艺层可包括绝缘层、栅极氧化物层、导电层、金属或玻璃的层等。在晶片制造工艺的一些步骤中，期望工艺层的最上部表面为平面的(即平坦的)，以用于沉积后续的层。CMP用于工艺层的平坦化，其中，将沉积的材料(例如导电材料或绝缘材料)抛光以使晶片平坦化而用于后续的工艺步骤。在典型的CMP工艺中，晶片倒置安装于CMP工具中的载体上。通过力，将载体及晶片朝着抛光垫向下推动。使载体及晶片在该CMP工具的抛光台上的旋转着的抛光垫上方旋转。抛光组合物(也称作抛光浆料)通常在抛光过程期间加入到旋转着的晶片和旋转着的抛光垫之间。该抛光组合物典型地含有与部分最上部晶片层相互作用或溶解部分最上部晶片层的一种或多种化学物质，以及以物理方式移除部分所述层的一种或多种研磨材料。晶片及抛光垫可以相同方向或相反方向旋转，对于正在进行的特定抛光过程，无论哪一种旋转方式均是合乎需要的。该载体还可横跨抛光台上的抛光垫振荡。在抛光晶片表面时，经常有利地使用终点检测(EPD)系统原位监测抛光工艺，例如，以确定何时获得期望的平面化程度。原位监测抛光工艺的一种方法涉及使用具有对光具有半透明性的透光区(例如孔口或窗口)的抛光垫。该透光区提供可在抛光工艺期间通过光以允许检查晶片表面的入口。透光区必须在一个或多个波长下具有足够透光率以使光通过透光区并由EPD系统检测。具有透光区(例如孔口及窗口)的抛光垫是已知的且已用于抛光基板(例如半导体器件的表面)。举例而言，美国专利7,614,933公开了包括可由刚性的结晶材料(例如石英或玻璃)或较软的聚合(塑料)材料(例如聚氨酯)制得的窗口的抛光垫。当透光区接触待抛光的基板时，尤其优选聚合材料，以防止可在较硬的窗口材料(例如玻璃)接触基板时发生的问题，例如刮擦基板和/或透光区。抛光垫典型地由可与构成透光区的聚合材料相同或不同的聚合材料制得。常规的EPD系统典型地利用波长在400-690nm范围内的光，所述光大致相当于可见光谱中的光。较新的EPD系统通过采用由紫外部分及可见部分这两者构成的白光(例如300nm至800nm)而拥有较高精确度，例如可自AppliedMaterials,Inc.获得的FULLVISION原位终点检测(EPD)系统。然而，典型地用于CMP抛光垫中的常规的软聚合材料在紫外范围中具有差的透光性质。而且，这些常规的材料还高度地易于被紫外光降解，从而可随着时间推移发生黄化和/或变脆。举例而言，当将由常规的聚氨酯构成的抛光垫暴露于紫外光时，聚氨酯将逐渐降解和交联，从而导致聚氨酯发生黄化。甚至环境光也能够足以导致这些材料的黄化，从而在处置和/或储存包括常规的聚合材料的抛光垫时必须遵守特别的预防措施。构成抛光垫的透光区的聚合材料的黄化可尤其有害于利用光的EPD系统的运行，这是因为这些EPD系统依赖于准确监测通过透光区的光的波长和/或强度的变化。在这方面，透光区的任何黄化或颜色变化均可使得所检测的光的精确分析复杂化，由此需要例如频繁地重新校准EPD系统和/或使用新抛光垫替代劣化的抛光垫，由此增加了总生产时间及成本。因此，本领域仍需要用于EPD系统中的改善的抛光垫，所述抛光垫尤其包括具有足够白光(即，紫外光和可见光)透光性及改善的对紫外光的稳定性的聚合透光区。
技术实现思路
本专利技术提供包括至少一个透光区的抛光垫，其中透光区由包括以下物质、由以下物质组成、或者基本上由以下物质组成的材料构成：(a)聚合树脂及(b)至少一种吸光化合物，其中透光区在250nm至395nm范围内的一个或多个波长下具有25％或更大的总透光率。当抛光垫不是由透光区构成时，抛光垫进一步包括抛光垫体(polishingpadbody)。本专利技术还提供抛光工件的方法，其包括以下步骤：(a)提供待抛光的工件，(b)使工件与抛光垫及化学-机械抛光组合物接触，及(c)使该工件相对于该抛光垫移动，以便磨除该工件的该表面的至少一部分以抛光该工件，其中抛光垫包括至少一个透光区，透光区由包括以下物质、由以下物质组成、或者基本上由以下物质组成的材料构成：(i)聚合树脂及(ii)至少一种吸光化合物，且透光区在250nm至395nm范围内的一个或多个波长下具有25％或更大的总透光率。当抛光垫不是由透光区构成时，抛光垫进一步包括抛光垫体。附图说明图1A及图1B描绘了适用于构成本专利技术透光区的材料中的吸光化合物的紫外-可见光谱。图2描绘了并不适用于构成本专利技术透光区的材料中的吸光化合物的紫外-可见光谱。图3描绘了两个包括具有不同肖氏硬度透光区的抛光垫的紫外-可见光谱。透光区包括适用于本专利技术中的聚合树脂。透光区并不含有吸光化合物。图4描绘了两个包括透光区的抛光垫的紫外-可见光谱。两个抛光垫的透光区均包括适用于本专利技术中的聚合树脂，且仅一个透光区包括吸光化合物。图5A及图5B描绘了根据本专利技术制得的包括透光区的抛光垫的紫外-可见光谱。图6描绘了根据本专利技术制得的包括透光区的抛光垫在紫外光辐照之前及之后的紫外-可见光谱。图7描绘了两个包括透光区的抛光垫的紫外-可见光谱。两个抛光垫的透光区均包括并不适用于本专利技术中的聚合树脂。一个透光区包括并不适用于本专利技术中的常规的吸光化合物。图8描绘了包括透光区的抛光垫的紫外-可见光谱。透光区包括常规的聚合树脂及吸光化合物，这两者均不适用于本专利技术中。图9描绘了包括透光区的抛光垫的紫外-可见光谱。透光区包括并不适用于本专利技术中的常规的聚合树脂，且透光区并不包括吸光化合物。紫外-可见光谱是在紫外光辐照之前及之后记录。图10描绘了包括透光区的常规的商业抛光垫的紫外-可见光谱。透光区包括并不适用于本专利技术中的常规的聚合树脂，且透光区并不含有吸光化合物。所述光谱显示，透光区在紫外光辐照时发生褪色。图11描绘了根据本专利技术制得的抛光垫在多次实际晶片抛光之前及之后的紫外可见光谱。抛光是在使用白光原位终点检测系统的同时实施。具体实施方式本专利技术提供包括至少一个透光区的抛光垫，其中透光区由包括(a)聚合树脂及(b)至少一种吸光化合物的材料构成，且其中透光区在250nm至395nm范围内的一个或多个波长下具有25％或更大的总透光率。尽管抛光垫可由透光区组成，即整个抛光垫可均为透光区，但抛光垫典型地包括抛光垫体及至少一个透光区，即，除至少一个透光区外还包括不是透光区的部分。透光区可在250nm至395nm范围内的一个或多个波长下具有足够的总透光率以适于通过原位终点检测(EPD)系统进行观察及处理。举例而言，在250nm至395nm范围内的一个或多个波长下，透光区的总透光率为25％或更大，例如30％或更大、35％或更大、40％或更大、45％或更大、50％或更大、55％或更大、60％或更大、65％或更大、70％或更大、75％或更大、80％或更大、85％或更大、90％或更大、95％或更大、或100％。本文所列举的针对250nm至395nm范围的透光区的总透光率可应用于250nm至395nm范围本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抛光垫，其包括至少一个透光区，其中该透光区由包括(a)聚合树脂及(b)至少一种吸光化合物的材料构成，且其中该透光区在250nm至395nm范围内的一个或多个波长下具有25％或更大的总透光率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.11 US 13/444,6201.一种抛光垫，其包括至少一个透光区，其中该透光区由包括(a)聚合树脂及(b)至少一种吸光化合物的材料构成，且其中该透光区在250nm至395nm范围内的一个或多个波长下具有25％或更大的总透光率，根据ASTMD1148-95量测，该透光区当紫外光辐照时在395nm至800nm范围内的一个或多个波长下褪色45％或更小。2.权利要求1的抛光垫，其中在250nm至395nm和/或395nm至35,000nm范围内的一个或多个波长下，该透光区在紫外光辐照之前的总透光率与该透光区在紫外光辐照之后的总透光率相差30％或更小，且其中该紫外光辐照包括使用100瓦特汞蒸气灯在至少1,000mW/cm2的强度下辐照该透光区4分钟的持续时间。3.权利要求1的抛光垫，其中在将该透光区暴露于紫外光辐照之后该透光区在250nm至395nm和/或395nm至35,000nm范围内的一个或多个波长下具有25％或更大的总透光率，且其中该紫外光辐照包括使用100瓦特汞蒸气灯在至少1,000mW/cm2的强度下辐照该透光区4分钟的持续时间。4.权利要求1的抛光垫，其中由浓度为10mg/L的该吸光化合物组成的溶液在330nm至400nm范围内具有0.5或更小的吸光度。5.权利要求1的抛光垫，其中由该吸光化合物组成的溶液不具有位于335nm至400nm范围内的最大光吸收。6.权利要求1的抛光垫，其中该透光区在395nm至35,000nm范围内的一个或多个波长下具有25％或更大的总透光率。7.权利要求1的抛光垫，其中该透光区在360nm至380nm范围内的一个或多个波长下具有25％或更大的总透光率。8.权利要求1的抛光垫，其中该透光区占该抛光垫的表面积的50％或更多。9.权利要求8的抛光垫，其中该抛光垫由该透光区组成。10.权利要求1的抛光垫，其中该聚合树脂为热塑性聚合树脂。11.权利要求1的抛光垫，其中该聚合树脂包括至少一种选自以下的脂肪族聚合物：聚氨酯、基于聚碳酸酯的聚氨酯、基于聚碳酸酯的二醇或三醇聚氨酯、基于线型脂肪族聚碳酸酯的聚氨酯、基于支化脂肪族聚碳酸酯的聚氨酯、基于环烷烃的脂肪族聚氨酯、基于聚硅氧烷的聚氨酯、(烷基)丙烯酸酯、(烷基)丙烯酸、聚偏氟乙烯、聚偏二氟乙烯、聚三氟氯乙烯、聚硅氧烷、聚碳酸酯、线型脂肪族聚碳酸酯、聚甲基-1-戊烯、以及它们的组合。12.权利要求11的抛光垫，其中该脂肪族聚合物为热塑性聚合物、热固性聚合物、或者它们的任意组合。13.权利要求12的抛光垫，其中该热塑性聚合物选自：热塑性聚氨酯、基于聚碳酸酯的热塑性聚氨酯、基于环烷烃的热塑性聚氨酯、基于聚硅氧烷的热塑性聚氨酯、其无规共聚物、其嵌段共聚物、以及它们的共混物。14.权利要求11的抛光垫，其中该脂肪族聚合物为包括以下单体单元的聚氨酯：(a)一种或多种选自以下的二醇：多元醇、包括环状脂肪族环的多元醇、聚碳酸酯多元醇、包括1至1000个重复单元的聚碳酸六亚甲基酯二醇、包括1至1000个重复单元的聚亚乙基醚碳酸酯二醇、1,12-十二烷二醇、1,4-丁二醇、以及它们的组合；及(b)二环己基甲烷4,4’-二异氰酸酯。15.权利要求1的抛光垫，其中该吸光化合物选自：季戊四醇四(2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸酯)、对甲氧基肉桂酸2-乙基己基酯、2-氰基-3,3’-二苯基丙烯酸乙基酯、对甲氧基肉桂酸辛基酯、4-氨基苯甲酸酯-三烷基原甲酸酯、乙基(4-乙氧基羰基苯基)-N-甲基-N-苯基甲脒、N,N-双-(4-乙氧基羰基苯基)-N-甲基甲脒、N2-(4-乙氧基羰基苯基)-N1-甲基-N1-苯基甲脒、2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-丙烯酸-3-(4-甲氧基苯基)-2-乙基己基酯、2-氰基-3,3-二苯基丙烯酸乙基酯、3,3-二苯基丙烯酸2-乙基己基酯、3,3-双(4-甲氧基苯基)丙烯酸乙基酯、2-氰基-3,3-二苯基丙...

【专利技术属性】
技术研发人员：A普拉萨德，
申请(专利权)人：嘉柏微电子材料股份公司，
类型：发明
国别省市：美国;US