多孔性抛光垫的锥形化方法技术

方法通过以下方式形成多孔聚氨基甲酸酯抛光垫：使热塑性聚氨基甲酸酯凝结产生多孔基质，所述多孔基质具有从基底表面向上延伸并且对上表面开放的大孔隙。所述大孔隙与小孔隙互连。加热压机到低于或高于所述热塑性聚氨基甲酸酯的软化起始温度的温度形成一系列枕块。使所述枕块结构的侧壁塑性变形形成向下倾斜的侧壁。所述向下倾斜的侧壁从所述枕块结构的所有侧面延伸。对所述向下倾斜的侧壁开放的大孔隙比对顶部抛光表面开放的大孔隙垂直度更小，并且从垂直方向偏移10到60度。

Cone-shaped method for porous polishing pad

The porous polyurethane polyurethane polishing pad is formed through the following ways: the thermoplastic polyurethane can be condensed to form porous matrix, and the porous matrix has large pores which extend upward from the base surface and open to the upper surface. The macropores are interconnected with small pores. A series of occipital blocks are formed by the temperature of the heating press to lower or higher than the temperature of the softening of the thermoplastic polyurethane. The plastic deformation of the side wall of the structure of the occipital block is formed to form a downward inclined side wall. The downward inclined side wall extends from all sides of the pillow block structure. The large pore ratio open to the downward inclined side wall is smaller than the large pore verticality at the top of the polished surface and is 10 to 60 degrees offset from the vertical direction.

【技术实现步骤摘要】
多孔性抛光垫的锥形化方法
本专利技术涉及化学机械抛光垫和形成所述抛光垫的方法。更具体来说，本专利技术涉及多孔性化学机械抛光垫和形成多孔性抛光垫的方法。
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以使用多种沉积技术沉积。现代晶片加工中的常见沉积技术尤其包含也称为溅射的物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)和电化学电镀(ECP)。常见去除技术尤其包含湿式和干式各向同性和各向异性蚀刻。因为依序沉积和去除材料层，所以晶片的最上表面变成非平面的。因为后续半导体加工(例如，光刻)需要晶片具有平坦表面，所以晶片需要平面化。平坦化可用于去除非所期望的表面形状和表面缺陷，例如粗糙表面、聚结材料、晶格损坏、刮痕和被污染的层或材料。化学机械平面化或化学机械抛光(CMP)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CMP中，晶片载具或抛光头安装在载具组合件上。抛光头固持晶片并且将晶片定位得与安装在CMP设备内的平台或台板上的抛光垫的抛光层接触。载具组合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，晶片扫除典型地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。通过对抛光层和表面上的抛光介质进行化学和机械作用，对晶片表面抛光并且使其成平面。CMP工艺通常在单个抛光工具上在两个或三个步骤中进行。第一步骤平面化晶片并且去除大部分过量材料。在平面化之后，后续步骤去除在平面化步骤期间引入的刮痕或颤痕。用于这些应用的抛光垫必须柔软并且保形以在不刮擦的情况下抛光衬底。此外，用于这些步骤的这些抛光垫和浆料常常需要选择性去除材料，例如较高的TEOS比金属去除速率。出于本说明书的目的，TEOS是氧硅酸四乙酯的分解产物。因为TEOS是比例如铜的金属硬的材料，所以这是多年来制造商在处理的一个困难的问题。在过去几年中，半导体制造商日益转向多孔性抛光垫(例如PolitexTM和OptivisionTM聚氨基甲酸酯垫)来进行精整或最终抛光操作，其中低缺陷度是更重要的需求(Politex和Optivision是陶氏电子材料(DowElectronicMaterials)或其附属公司的商标。)。出于本说明书的目的，术语多孔性是指通过从水溶液、非水溶液、或水溶液与非水溶液的组合凝结而制造的多孔聚氨基甲酸酯抛光垫。这些抛光垫的优点在于，它们提供高效去除与低缺陷度。这种缺陷度降低可以导致晶片产率显著增加。特别重要的抛光应用是铜-阻挡层抛光，其中需要低缺陷度以及能够同时去除铜和TEOS电介质两者，使得TEOS去除速率高于铜去除速率以满足先进的晶片集成设计。商业垫(例如Politex抛光垫)对于未来设计并未提供足够低的缺陷度，并且TEOS:Cu选择性比率也不够高。其它商业垫含有表面活性剂，所述表面活性剂在抛光期间沥滤产生过量泡沫，所述泡沫干扰抛光。此外，表面活性剂可能含有碱金属，所述碱金属可能会使电介质中毒并且降低半导体的功能性能。尽管低TEOS去除速率与多孔性抛光垫相关，但一些先进的抛光应用转向全多孔性垫CMP抛光操作，因为多孔性垫对比其它垫类型(例如IC1000TM抛光垫)有可能实现更低缺陷度。尽管这些操作提供低缺陷，但仍存在进一步减少垫诱导的缺陷和增加抛光速率的挑战。
技术实现思路
本专利技术的一方面提供一种形成多孔聚氨基甲酸酯抛光垫的方法，其包括：使热塑性聚氨基甲酸酯凝结产生多孔基质，所述多孔基质具有从基底表面向上延伸并且对上表面开放的大孔隙，所述大孔隙与小孔隙互连，一部分所述大孔隙对顶部抛光表面开放，所述大孔隙延伸到具有基本上垂直定向的所述顶部抛光表面，并且所述热塑性聚氨基甲酸酯具有软化起始温度；加热压机到比所述热塑性聚氨基甲酸酯的所述软化起始温度低10K到高10K的温度，所述软化起始温度由初始热机械分析(TMA)斜率变化定义，并且抵着所述热塑性聚氨基甲酸酯按压所述热压机以形成由包含所述大孔隙和所述小孔隙的所述多孔基质形成的一系列枕块结构；使所述枕块结构的侧壁塑性变形以形成向下倾斜的侧壁，所述向下倾斜的侧壁从所述枕块结构的所有侧面延伸，一部分所述大孔隙对所述向下倾斜的侧壁开放，对所述向下倾斜的侧壁开放的所述大孔隙比对所述顶部抛光表面开放的所述大孔隙垂直度更小，并且在与所述倾斜侧壁更正交的方向上从所述垂直方向偏移10到60度；以及在所述倾斜侧壁的底部使所述热塑性聚氨基甲酸酯熔化和凝固以封闭大部分所述大和小孔隙并且形成凹槽通道。本专利技术的另一方面提供一种形成多孔聚氨基甲酸酯抛光垫的方法，其包括：使热塑性聚氨基甲酸酯凝结产生多孔基质，所述多孔基质具有从基底表面向上延伸并且对上表面开放的大孔隙，所述大孔隙与小孔隙互连，一部分所述大孔隙对顶部抛光表面开放，所述大孔隙延伸到具有基本上垂直定向的所述顶部抛光表面，并且所述热塑性聚氨基甲酸酯具有软化起始温度；加热压机到比所述热塑性聚氨基甲酸酯的所述软化起始温度低5K到高5K的温度，所述软化起始温度由初始TMA斜率变化定义，并且抵着所述热塑性聚氨基甲酸酯按压所述热压机以形成由包含所述大孔隙和所述小孔隙的所述多孔基质形成的一系列枕块结构；使所述枕块结构的侧壁塑性变形以形成向下倾斜的侧壁，所述向下倾斜的侧壁从所述枕块结构的所有侧面延伸，一部分所述大孔隙对所述向下倾斜的侧壁开放，对所述向下倾斜的侧壁开放的所述大孔隙比对所述顶部抛光表面开放的所述大孔隙垂直度更小，并且在与所述倾斜侧壁更正交的方向上从所述垂直方向偏移10到60度；以及在所述倾斜侧壁的底部使所述热塑性聚氨基甲酸酯熔化和凝固以封闭大部分所述大和小孔隙并且形成凹槽通道。附图说明图1是绘示用本专利技术的抛光垫获得的刮痕和颤痕的改进的抛光刮痕图。图2是绘示本专利技术的抛光垫的铜去除速率稳定性的图。图3是绘示本专利技术的抛光垫的TEOS去除速率稳定性的图。图4绘示测定软化起始温度的TMA方法。图5A是在低于平均软化起始温度的温度下压花的低放大率SEM。图5B是在高于平均软化起始温度的温度下压花的低放大率SEM。图6A是在低于平均软化起始温度的温度下压花的高放大率SEM。图6B是在高于平均软化起始温度的温度下压花的高放大率SEM。图7A是在低于平均软化起始温度的温度下压花的低放大率SEM，其绘示光滑凹槽底部表面。图7B是在高于平均软化起始温度的温度下压花的低放大率SEM，其绘示光滑凹槽底部表面。图8绘示用图5A、6A和7A对比5B、6B和7B的结构实现的较低缺陷。具体实施方式本专利技术的抛光垫可用于抛光磁、光学和半导体衬底中的至少一个。具体来说，聚氨基甲酸酯垫可用于抛光半导体晶片；并且具体来说，垫可用于抛光先进的应用，例如铜-阻挡层应用，其中极低缺陷度比平面化能力更重要，并且其中有必要同时去除多种材料，例如铜、阻挡层金属和电介质材料(包含但不限于TEOS、低k和超低k电介质)。出于本说明书的目的，“聚氨基甲酸酯”是衍生自双官能或多官能异氰酸酯的产物，例如聚醚脲、聚异氰脲酸酯、聚氨基甲酸酯、聚脲、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成多孔聚氨基甲酸酯抛光垫的方法，其包括：使热塑性聚氨基甲酸酯凝结产生多孔基质，所述多孔基质具有从基底表面向上延伸并且对上表面开放的大孔隙，所述大孔隙与小孔隙互连，一部分所述大孔隙对顶部抛光表面开放，所述大孔隙延伸到具有基本上垂直定向的所述顶部抛光表面，并且所述热塑性聚氨基甲酸酯具有软化起始温度；加热压机到比所述热塑性聚氨基甲酸酯的所述软化起始温度低10K到高10K的温度，所述软化起始温度由初始TMA斜率变化定义，并且抵着所述热塑性聚氨基甲酸酯按压所述热压机以形成由包含所述大孔隙和所述小孔隙的所述多孔基质形成的一系列枕块结构；使所述枕块结构的侧壁塑性变形以形成向下倾斜的侧壁，所述向下倾斜的侧壁从所述枕块结构的所有侧面延伸，一部分所述大孔隙对所述向下倾斜的侧壁开放，对所述向下倾斜的侧壁开放的所述大孔隙比对所述顶部抛光表面开放的所述大孔隙垂直度更小，并且在与所述倾斜侧壁更正交的方向上从所述垂直方向偏移10到60度；以及在所述倾斜侧壁的底部使所述热塑性聚氨基甲酸酯熔化和凝固以封闭大部分所述大和小孔隙并且形成凹槽通道。

【技术特征摘要】
2016.08.04 US 15/2290091.一种形成多孔聚氨基甲酸酯抛光垫的方法，其包括：使热塑性聚氨基甲酸酯凝结产生多孔基质，所述多孔基质具有从基底表面向上延伸并且对上表面开放的大孔隙，所述大孔隙与小孔隙互连，一部分所述大孔隙对顶部抛光表面开放，所述大孔隙延伸到具有基本上垂直定向的所述顶部抛光表面，并且所述热塑性聚氨基甲酸酯具有软化起始温度；加热压机到比所述热塑性聚氨基甲酸酯的所述软化起始温度低10K到高10K的温度，所述软化起始温度由初始TMA斜率变化定义，并且抵着所述热塑性聚氨基甲酸酯按压所述热压机以形成由包含所述大孔隙和所述小孔隙的所述多孔基质形成的一系列枕块结构；使所述枕块结构的侧壁塑性变形以形成向下倾斜的侧壁，所述向下倾斜的侧壁从所述枕块结构的所有侧面延伸，一部分所述大孔隙对所述向下倾斜的侧壁开放，对所述向下倾斜的侧壁开放的所述大孔隙比对所述顶部抛光表面开放的所述大孔隙垂直度更小，并且在与所述倾斜侧壁更正交的方向上从所述垂直方向偏移10到60度；以及在所述倾斜侧壁的底部使所述热塑性聚氨基甲酸酯熔化和凝固以封闭大部分所述大和小孔隙并且形成凹槽通道。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述侧壁塑性变形以及所述熔化和凝固步骤形成互连凹槽栅格。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述侧壁塑性变形形成从所述抛光表面通向所述向下倾斜的侧壁具有5到30的初始锥度区间的向下倾斜的侧壁。4.根据权利要求1所述的方法，其中热压机引发所述侧壁塑性变形以及在所述倾斜侧壁的所述底部的所述热塑性聚氨基甲酸酯的所述熔化和凝固。5.根据权利要求1所述的方法，其中如从所述抛光表面处所述侧壁的顶部所测量，所述塑性变形侧壁中的大部分所述小...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉田光一，宫本一隆，川端克昌，H·桑福德克瑞，H·B·黄，G·C·雅各布，罗水源，
申请(专利权)人：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