CMP抛光垫制造技术

一种抛光垫，其具有包含聚合物基质和不含氯的微元件的抛光层，该聚合物基质包含异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物与不含氯的芳香族多胺固化剂的反应产物。这些微元件可以是膨胀的中空微元件。这些微元件可以具有测量为0.01至0.2的比重。这些微元件可以具有1至120或15至30微米的体积平均粒度。该抛光层不含氯。该抛光层不含氯。

【技术实现步骤摘要】
CMP抛光垫


[0001]本专利技术总体上涉及用于衬底的化学机械抛光，特别包括在微电子制造中含有氧化硅的衬底的抛光的抛光垫。

技术介绍

[0002]在集成电路以及其他电子装置的制造中，将多层导电材料、半导电材料以及介电材料沉积在半导体晶片的表面上并且从半导体晶片的表面上部分地或选择性地去除。可以使用多种沉积技术来沉积导电材料、半导电材料以及介电材料的薄层。此外，在镶嵌工艺中，沉积材料以填充由沟槽和通孔的图案化蚀刻产生的凹陷区域。由于填充是保形的，这可能导致不规则的表面形貌。此外，为了避免填充不足，可以沉积额外的材料。因此，需要去除凹陷之外的材料。在现代晶片加工中常见的沉积技术尤其包括物理气相沉积(PVD)(也称为溅射)、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)以及电化学沉积(ECD)。常见的去除技术尤其包括湿蚀刻和干蚀刻；各向同性蚀刻和各向异性蚀刻。
[0003]随着材料被顺序地沉积和去除，衬底的形貌可能变成不均匀或非平面的。因为后续的半导体加工(例如光刻、金属化等)要求晶片具有平坦的表面，所以需要对晶片进行平坦化。平坦化用于去除不期望的表面形貌和表面缺陷，如粗糙表面、附聚的材料、晶格损伤、划痕、以及被污染的层或材料。
[0004]化学机械平坦化(也称为化学机械抛光(CMP))是用于平坦化或抛光工件(如半导体晶片)并去除镶嵌工艺、生产线前端(FEOL)工艺或生产线后端(BEOL)工艺中多余材料的常用技术。在常规CMP中，将晶片托架或抛光头安装在托架组件上。抛光头保持晶片并使晶片定位成与抛光垫的抛光表面接触，该抛光垫安装在CMP设备内的工作台或压板上。托架组件在晶片和抛光垫之间提供可控制的压力。同时，将浆料或其他抛光介质分配到抛光垫上并吸入晶片和抛光层之间的间隙中。为了进行抛光，抛光垫和晶片典型地相对于彼此旋转。当抛光垫在晶片下方旋转时，晶片越过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。通过抛光表面和表面上的抛光介质(例如，浆料)的化学和机械作用将晶片表面抛光并使其平坦。

技术实现思路

[0005]本文公开了一种可用于化学机械抛光的具有抛光层的抛光垫，该抛光层包含聚合物基质和分布在所述聚合物基质内的不含氯的微元件，所述聚合物基质包含异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物与不含氯的芳香族多胺固化剂的反应产物。微元件可以是中空微元件(例如膨胀微元件)。微元件可以具有0.01至0.2的比重。微元件可以具有1至120或15至30微米的体积平均粒度。中空微元件可以具有30至300纳米的平均壁厚。抛光层不含氯。
具体实施方式
[0006]在此公开的抛光垫包含聚合物基质和不含氯的微元件，该聚合物基质包含异氰酸
酯封端的氨基甲酸酯预聚物与不含氯的芳香族多胺固化剂的反应产物。
[0007]与化合物(例如固化剂)相关的“不含氯的”意指用作固化剂的一种或多种化合物在化学式中不包含氯原子。
[0008]与组合物、制品或部件相关的“不含氯的”意指在组合物中检测不到氯。优选地，整个抛光层意指部件(例如微元件或抛光层)具有如ASTM D7359
‑
18中所示如通过能量色散X射线光谱法(EDS)或通过燃烧离子色谱法(CIC)确定的基于抛光层的总重量小于0.1wt％的氯含量。最优选地，整个抛光层意指部件(例如微元件或抛光层)具有如ASTM D7359
‑
18中所示如通过燃烧离子色谱法(CIC)确定的基于抛光层的总重量小于0.01wt％的氯含量。CIC表示测量氯浓度的更精确的方法。
[0009]“体积平均粒度”意指D50或D(v，0.5)粒度。这是累积分布中50％处的粒径值。例如，如果D50＝15微米，则样品中50％的颗粒大于15微米，并且50％小于15微米。可以通过激光衍射(例如，使用来自马尔文公司(Malvern)的Mastersizer
TM
仪器)确定粒度和分布。
[0010]与具有含有氯的微元件和/或具有由含有氯的固化剂形成的聚合物基质的类似垫相比，本文公开的抛光垫产生出乎意料地改善的去除速率(例如，含有氧化硅的衬底、特别是基于四乙氧基硅烷(TEOS)的那些)。另外，垫具有不含氯的益处。
[0011]抛光层包含不含氯的聚合物基质。聚合物基质可以是异氰酸酯封端的氨基甲酸酯与不含氯的固化剂的反应。
[0012]异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物可以具有2至15wt％、5至13w％、6
‑
12wt％、7至11wt％、或8至10wt％的未反应的异氰酸酯(NCO)基团。预聚物可以通过多异氰酸酯(例如二异氰酸酯)与多元醇的反应形成。合适的多异氰酸酯的实例包括2,4
‑
甲苯二异氰酸酯；2,6
‑
甲苯二异氰酸酯；4,4
’‑
二苯基甲烷二异氰酸酯；萘
‑
1,5
‑
二异氰酸酯；甲苯胺二异氰酸酯；对亚苯基二异氰酸酯；苯二甲基二异氰酸酯；异佛尔酮二异氰酸酯；六亚甲基二异氰酸酯；4,4'
‑
二环己基甲烷二异氰酸酯；环己烷二异氰酸酯；及其混合物。用于形成多官能异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物的多元醇可以选自由以下组成的组：二醇、多元醇、多元醇二醇、其共聚物及其混合物。例如，预聚物多元醇可以选自由以下组成的组：聚醚多元醇(例如，聚(氧四亚甲基)二醇、聚(氧亚丙基)二醇、及其混合物)；聚碳酸酯多元醇；聚酯多元醇；聚己内酯多元醇；其混合物；以及其与一种或多种选自由以下组成的组的低分子量多元醇的混合物：乙二醇；1,2
‑
丙二醇；1,3
‑
丙二醇；1,2
‑
丁二醇；1,3
‑
丁二醇；2
‑
甲基
‑
1,3
‑
丙二醇；1,4
‑
丁二醇；新戊二醇；1,5
‑
戊二醇；3
‑
甲基
‑
1,5
‑
戊二醇；1,6
‑
己二醇；二甘醇；二丙二醇；以及三丙二醇。多异氰酸酯和多元醇可以不含氯。
[0013]固化剂可以是不含氯的芳香族二胺。例如，固化剂可以具有下式：
[0014][0015]其中R1和R3或者R1和R4是胺基团(即
‑
NH2)或具有1至5个碳原子的烷基胺基团、优选胺基团，并且R2、R5、R6以及R3或R4中不是含胺的基团的任一个在每次出现时独立地选自H，具有1
‑
4个、优选1
‑
2个碳原子的
‑
L
‑
烷基，其中L是直接键或连接基团，优选O或S、最优选S。
[0016]固化剂的实例包括二乙基甲苯二胺(DETDA)、二甲基硫代甲苯二胺(DMTDA)、或其组合。
[0017]相对于预聚物所使用的固化剂的量可以是基于预聚物和固化剂的总重量5至40wt％。固化剂的量可以根据固化剂和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可用于化学机械抛光的具有抛光层的抛光垫，所述抛光层包含以下项：聚合物基质，其包含异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物与不含氯的芳香族多胺固化剂的反应产物以及分布在所述聚合物基质内的具有0.01至0.2的比重的不含氯的微元件。2.如权利要求1所述的抛光垫，其中，所述抛光层具有如通过能量色散X射线光谱法确定的基于所述抛光层的总重量小于0.1wt％的氯含量。3.如权利要求1所述的抛光垫，其中，所述固化剂是芳香族二胺。4.如权利要求1所述的抛光垫，其中，所述芳香族二胺具有下式：其中R1和R3或者R1和R4是胺基团或具有1至5个碳原子的烷基胺基团，并且R2、R5、R6以及R3或R4中不含有含胺的基团的任一个在每次出现时独立地选自H、具有1
‑
4个碳原子的
‑
L
‑
烷基，其中L是直接键、或选自O或S的连接基团。5.如权利要求1所述的抛光垫，其中，所述固化剂包括二乙基甲苯二胺(DE...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱百年，D，
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：