用于铜和硅通孔(TSV)的化学机械平面化(CMP)的瓶中垫(PIB)技术制造技术

本发明专利技术公开了一种用于铜或硅通孔(TSV)的先进化学机械平面化(CMP)、CMP组合物、系统和方法的新型瓶中垫(PIB)技术。常规抛光垫微凸体的作用通过与抛光垫中的孔和微凸体的尺寸相当的高质量微米级聚氨酯(PU)珠粒发挥。相当的高质量微米级聚氨酯(PU)珠粒发挥。相当的高质量微米级聚氨酯(PU)珠粒发挥。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于铜和硅通孔(TSV)的化学机械平面化(CMP)的瓶中垫(PIB)技术
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2020年7月29日提交的美国临时专利申请号63/058,289的权益，该专利申请在此引入作为参考，如同完全阐述一样。

技术介绍

[0003]本专利技术总体上涉及一种用于先进化学机械平面化(CMP)的组合物、系统和工艺的新型的瓶中垫(pad
‑
in
‑
a
‑
bottle)(PIB)技术。具体地，本专利技术涉及一种用于先进的铜和TSV CMP的组合物、系统和工艺的PIB技术。
[0004]在CMP中，聚氨酯(PU)垫上的微凸体(asperities)因晶片接触而发生不可逆的变形，且也被组合物颗粒磨损。因此，垫表面必须用金刚石盘连续更新以确保工艺稳定性。由于金刚石盘必须切削垫表面以消除旧的微凸体并且产生新的微凸体，因此其也使垫逐渐变薄，迫使其更换(图1)。
[0005]因此，常规的CMP具有若干缺点，例如(a)产生大量浪费(由于频繁更换垫和修整器)，(b)垫微凸本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种化学机械抛光(CMP)组合物，其包含：磨料；聚氨酯(PU)珠粒；含硅氧烷的分散剂；水；以及任选地螯合剂，其选自氨基酸及其衍生物、有机胺及其组合；腐蚀抑制剂；有机季铵盐；杀生物剂；pH调节剂；氧化剂；其中所述组合物的pH为3.0至12.0；5.5至7.5；或6.0至7.5。2.根据权利要求1所述的CMP组合物，其中所述磨料是选自以下的磨料颗粒：胶体二氧化硅；胶体二氧化硅的晶格内掺杂其他金属氧化物的胶体二氧化硅颗粒；选自α
‑
、β
‑
和γ
‑
型氧化铝的胶体氧化铝；胶体和光活性二氧化钛；氧化铈；胶体氧化铈；选自氧化铝、二氧化钛、氧化锆和氧化铈的无机金属氧化物颗粒；金刚石颗粒；氮化硅颗粒；单峰、双峰或多峰胶体磨料颗粒；基于有机聚合物的软磨料颗粒；表面涂覆或改性的磨料颗粒；及其组合；并且所述磨料的范围为0.0025重量％至25重量％；0.0025重量％至2.5重量％；0.005重量％至0.5重量％；或0.005重量％至0.15重量％。3.根据权利要求1所述的CMP组合物，其中所述聚氨酯(PU)珠粒具有2至100μm、10至80μm、20至70μm或30至50μm的尺寸；并且所述聚氨酯(PU)珠粒的范围为0.01重量％至2.0重量％、0.025重量％至1.0重量％或0.05重量％至0.5重量％。4.根据权利要求1所述的CMP组合物，其中所述含硅氧烷的分散剂包含含有水不溶性硅氧烷主链和水溶性聚醚侧基的硅氧烷聚醚，并且所述含硅氧烷的分散剂的范围为0.01重量％至2.0重量％、0.025重量％至1.0重量％或0.05重量％至0.5重量％。5.根据权利要求1所述的CMP组合物，其中所述含硅氧烷的分散剂包含含有水不溶性硅氧烷主链和侧基的硅氧烷聚醚，所述侧基包含n个环氧乙烷(EO)和环氧丙烷(PO)(EO
‑
PO)官能团的重复单元，其中n为2至25。6.根据权利要求1所述的CMP组合物，其中所述CMP组合物包含选自以下的螯合剂：甘氨酸、D
‑
丙氨酸、L
‑
丙氨酸、DL
‑
丙氨酸、β
‑
丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯胺、脯氨酸、丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸、谷氨酰胺、天冬酰胺、谷氨酸、天冬氨酸、色氨酸、组氨酸、精氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、半胱氨酸、亚氨基二乙酸、2,2
‑
二甲基
‑
1,3
‑
丙二胺和2,2
‑
二甲基
‑
1,4
‑
丁二胺、乙二胺、1,3
‑
二胺丙烷、1,4
‑
二胺丁烷及其组合；并且所述螯合剂的范围为0.1重量％至18重量％；0.5重量％至15重量％；1.0重量％至10.0重量％；或2.0重量％至10.0重量％。7.根据权利要求1所述的CMP组合物，其中所述CMP组合物包含选自以下的腐蚀抑制剂：1,2,4
‑
三唑、3
‑
氨基
‑
1,2,4
‑
三唑、苯并三唑和苯并三唑衍生物、四唑和四唑衍生物、咪唑和咪唑衍生物、苯并咪唑和苯并咪唑衍生物、吡唑和吡唑衍生物、四唑和四唑衍生物及其组合；并且所述腐蚀抑制剂的范围为0.005重量％至1.0重量％；0.01重量％至0.5重量％；或
0.025重量％至0.25重量％。8.根据权利要求1所述的CMP组合物，其中所述CMP组合物包含：所述磨料，其选自：胶体二氧化硅；胶体二氧化硅的晶格内掺杂其他金属氧化物的胶体二氧化硅颗粒；选自α
‑
、β
‑
和γ
‑
型氧化铝的胶体氧化铝；胶体和光活性二氧化钛；氧化铈；胶体氧化铈；选自氧化铝、二氧化钛、氧化锆和氧化铈的无机金属氧化物颗粒；金刚石颗粒；氮化硅颗粒；单峰、双峰或多峰胶体磨料颗粒；基于有机聚合物的软磨料颗粒；表面涂覆或改性的磨料颗粒；及其组合；所述聚氨酯(PU)珠粒，其具有2至100μm、10至80μm、20至70μm或30至50μm的尺寸；所述含硅氧烷的分散剂，其包含含有水不溶性硅氧烷主链和侧基的硅氧烷聚醚，所述侧基包含n个环氧乙烷(EO)和环氧丙烷(PO)(EO
‑
PO)官能团的重复单元，其中n为2至25；所述螯合剂，其选自甘氨酸、D
‑
丙氨酸、L
‑
丙氨酸、DL
‑
丙氨酸、β
‑
丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯胺、脯氨酸、丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸、谷氨酰胺、天冬酰胺、谷氨酸、天冬氨酸、色氨酸、组氨酸、精氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、半胱氨酸、亚氨基二乙酸、2,2
‑
二甲基
‑
1,3
‑
丙二胺和2,2
‑
二甲基
‑
1,4
‑
丁二胺、乙二胺、1,3
‑
二胺丙烷、1,4
‑
二胺丁烷及其组合；以及所述腐蚀抑制剂，其选自1,2,4
‑
三唑、3
‑
氨基
‑
1,2,4
‑
三唑、苯并三唑和苯并三唑衍生物、四唑和四唑衍生物、咪唑和咪唑衍生物、苯并咪唑和苯并咪唑衍生物、吡唑和吡唑衍生物、四唑和四唑衍生物及其组合。9.根据权利要求1所述的CMP组合物，其中所述CMP组合物包含具有选自5
‑
氯
‑2‑
甲基
‑4‑
异噻唑啉
‑3‑
酮、2
‑
甲基
‑4‑
异噻唑啉
‑3‑
酮及其组合的活性成分的杀生物剂；并且所述杀生物剂的范围为0.0001重量％至0.05重量％；0.0001重量％至0.025重量％；或0.0001重量％至0.01重量％。10.根据权利要求1所述的CMP组合物，其中所述CMP组合物包含选自以下的氧化剂：高碘酸、过氧化氢、碘酸钾、高锰酸钾、过硫酸铵、钼酸铵、硝酸铁、硝酸、硝酸钾及其组合；并且所述氧化剂的范围为0.1重量％至10重量％；0.25重量％至3重量％；或0.5重量％至2.0重量％。11.根据权利要求1所述的CMP组合物，其中所述CMP组合物包含：所述磨料，其选自：胶体二氧化硅；胶体二氧化硅的晶格内掺杂其他金属氧化物的胶体二氧化硅颗粒；选自α
‑
、β
‑
和γ
‑
型氧化铝的胶体氧化铝；胶体和光活性二氧化钛；氧化铈；胶体氧化铈；选自氧化铝、二氧化钛、氧化锆和氧化铈的无机金属氧化物颗粒；金刚石颗粒；氮化硅颗粒；单峰、双峰或多峰胶体磨料颗粒；基于有机聚合物的软磨料颗粒；表面涂覆或改性的磨料颗粒；及其组合；所述聚氨酯(PU)珠粒，其具有2至100μm、10至80μm、20至70μm或30至50μm的尺寸；所述含硅氧烷的分散剂，其包含含有水不溶性硅氧烷主链和侧基的硅氧烷聚醚，所述侧基包含n个环氧乙烷(EO)和环氧丙烷(PO)(EO
‑
PO)官能团的重复单元，其中n为2至25；所述螯合剂，其选自甘氨酸、D
‑
丙氨酸、L
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丙氨酸、DL
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丙氨酸、β
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丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯胺、脯氨酸、丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸、谷氨酰胺、天冬酰胺、谷氨酸、天冬氨酸、色氨酸、组氨酸、精氨酸、赖氨酸、甲硫氨酸、半胱氨酸、亚氨基二乙酸、2,2
‑
二甲基
‑
1,3
‑
丙二胺和2,2
‑
二甲基
‑
1,4
‑
丁二胺、乙二胺、1,3
‑
二胺丙烷、1,4
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二胺丁烷及其组合；所述氧化剂，其选自高碘酸、过氧化氢、碘酸钾、高锰酸钾、过硫酸铵、钼酸铵、硝酸铁、硝酸、硝酸钾及其组合；以及所述腐蚀抑制剂，其选自1,2,4
‑
三唑、3
‑
氨基
‑
1,2,4
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三唑、苯并三唑和苯并三唑衍生物、四唑和四唑衍生物、咪唑和咪唑衍生物、苯并咪唑和苯并咪唑衍生物、...

【专利技术属性】
技术研发人员：史晓波，M，
申请(专利权)人：弗萨姆材料美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：