本发明专利技术涉及一种化学机械抛光垫基板，其包含多微孔性闭孔发泡体，该发泡体的特征为０．０１微米至１０微米的窄孔径分布。该抛光垫通过下列方法制得：以超临界气体在高温及高压下使实心聚合物薄片发泡，直至气体使该薄片饱和。本发明专利技术进一步涉及一种包含该抛光垫基板的抛光垫、一种包括使用该抛光垫基板的抛光方法、及一种包含该抛光垫基板的化学机械装置。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种化学机械抛光垫基板，其包含以窄孔径分布为特征的多 微孔性闭孔发泡体。
技术介绍
化学-机械抛光("CMP")过程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他微电子基板上形成平坦表面。举例而言，半导体器件的制造一般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，这些工艺层可包括绝缘层、栅极氧化层、导电层、及金属或玻璃的层等。在 该晶片制造过程的某些步骤中一般要求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用于抛光沉积材料(例如传导或绝缘材 料)的工艺层，以使晶片平面化而用于后续的处理步骤。在典型CMP过程中，晶片倒置安装于CMP工具的载体上。通过力，将 该载体及该晶片朝着抛光垫向下推动。将载体及晶片在位于该CMP工具的 抛光台上的旋转抛光垫上方旋转。抛光组合物(也称作抛光浆液)一般在抛光 过程期间加入至旋转晶片与旋转抛光垫之间。该抛光组合物通常含有与最上 部晶片层的部分相互作用或溶解最上部晶片层的部分的化学物质，以及物理 上移除这(或这些)层的部分的研磨材料。晶片及抛光垫可以相同方向或相 反方向旋转，为了进行特定抛光过程，无论哪一种旋转方式均是期望的。该 载体还可横跨抛光台上的抛光垫而振荡。在抛光晶片的表面时，原位监测抛光处理通常是有利的。原位监测抛光 处理的一个方法包括具有孔洞或窗口的抛光垫的使用。该孔洞或窗口提供光 可通过的入口，以容许在抛光处理期间检查晶片表面。具有孔洞及窗口的抛 光垫为已知的，并且被用来抛光基板，如半导体器件的表面。例如美国专 利5,605,760号提供具有由固体均匀聚合物形成的透明窗口的垫，其不具有 吸收或运送浆液的固有能力。美国专利5，433,651号公开了一种抛光垫，其中该垫的一部分被移除，以提供光可通过的孔洞。美国专利5,893,7%及 5,964,643号公开了移除抛光垫的一部分，以提供孔洞，并且将透明聚氨酯或 石英栓置于孔洞中，以提供透明窗口，或移除抛光垫的衬里的一部分，以在 该垫中提供半透明度。美国专利6,171,181及6,387,312号公开了一种具有透 明区域的抛光垫，该区域是通过以快的冷却速率对可流动材料(例如，聚氨 酉旨)进行固化而形成。只有一些材料已经被公开以用于抛光垫的窗口。美国专利5,605,760号 公开一种聚氨酯固体片的用途。美国专利5,893,796及5,964,643号公开聚氨 酯栓或石英插入物的用途。美国专利6,146,242号公开一种有窗口的抛光垫， 该窗口包含聚氨酯或透明塑料，如由Westlake销售的Clariflex 四氟乙烯 -共-六氟丙烯-共-偏二氟乙烯三元共聚物。由固体聚氨酯制成的抛光垫窗口 在化学-机械抛光期间容易被刮擦，造成在抛光垫的寿命期间光学透明度稳 定减少。这非常不利，因为终点检测系统的设定必须不断调整，以补偿光学 透明度的损失。另外，抛光垫窗口，如固体聚氨酯窗口， 一般比抛光垫的 剩余部分具有更慢的磨损速率，在抛光垫上造成"团块"的形成，其导致不想 要的抛光缺陷。为了解决一些这类问题，WO01/683222公开一种具有不连续 性的窗口，其增加在CMP期间的窗口磨损速度。通过在窗口中加入两种不 混溶聚合物的共混物、或固态、液态或气态颗粒的分散物，在窗口材料上产 生据称的不连续性。尽管多种已知窗口材料可用于其目标用途，但仍需要有效的抛光垫,'期 望该抛光垫具有可使用有效且不昂贵的方法生产并提供在整个抛光垫使用 期限中恒定的光透射率的半透明区域。高级CMP抛光应用中出现的另一问题是需要对消耗品进行最优化以获 得所需性能(诸如，较低缺陷度、较低凹陷及腐蚀)。市售的垫具有范围在几 微米至几百微米范围内的宽的孔径范围。据信研磨剂及金属颗粒在抛光期间 填充孔隙且难以洗除。已知这种污染物会导致晶片擦伤且对于65纳米或更 低节点尤其存在问题。具有多微孔开放或封闭结构、无孔结构及多孔性开孔互连结构的抛光垫 是本领域公知的。例如参见美国专利4，138，228、 4,239,567、 5,489,233、 6,017,265、 6,062,968、 6,022,268、 6,106,754、 6,120,353、 6,126,532、 6,203,407、 6,217,434、 6,231,434及6,287,185。这些现有技术的垫的缺点在于孔隙是随机分布的，其具有极广的孔隙或泡孔尺寸(cell size)分布且对互连孔隙形态无良好控制。较高缺陷度及对凹陷和腐蚀的不良控制造成了市售的垫的这些形 态特征。具有小且窄分布的孔径及闭孔形态的垫会使得残余物难以沉积于孔隙中且促进留在垫上的任何残余物的移除。在这种CMP抛光垫内的小孔隙的 窄的尺寸分布在降低65纳米或更低节点的缺陷度方面具有显著优势。本专利技术提供这种抛光垫、制造方法及其应用。由本文提供的本专利技术的描 述，将使本专利技术的这些及其他优势以及额外的专利技术特征变得明晰。
技术实现思路
本专利技术提供一种化学机械抛光垫基板，其包含平均孔径为0.01微米至1 微米的多孔材料，其中该抛光垫基板对于至少一种波长为200nm-35,000nm 的光具有至少10%的透光率。本专利技术还提供一种化学机械抛光装置及抛光工 件的方法。该CMP装置包含(a)旋转的压板，(b)包含本专利技术的抛光垫基板的 抛光垫，及(c)通过将工件与该旋转抛光垫进行接触而保持该待抛光工件的载 体。该抛光方法包括如下步骤(i)将工件与包含本专利技术的抛光垫基板的抛光 垫接触，及(ii)相对于工件移动抛光垫以对工件进行研磨，从而抛光该工件。本专利技术的特别优选的方面提供一种化学机械抛光垫基板，其包含多微孔 性闭孔发泡体，该发泡体的特征为0.01微米至IO微米的窄孔径分布。通过 将聚合物树脂挤出成实心聚合物薄片，将实心聚合物薄片与超临界气体在选 定的温度及压力下组合直至聚合物薄片饱和，且由该气体饱和的聚合物薄片 形成抛光垫基板，从而制造该抛光垫基板。本专利技术进一步提供一种使用该抛 光垫基板的化学机械抛光装置。该CMP装置包含旋转压板、本专利技术的抛光 垫基板、及通过将工件与该旋转抛光垫进行接触而保持该待抛光工件的载 体。附图说明图l展示商业Freudenberg FX-9垫与本专利技术的垫的Cu移除率的比较；及图2展示对于图1所示Cu抛光而言的晶片内不均一性数据。具体实施例方式本专利技术涉及一种化学机械抛光垫基板，其包含闭孔及多孔聚合材料。该 抛光垫基板可为抛光垫内的一部分，或该抛光垫基板可为整个抛光垫(例如， 整个抛光垫或抛光顶垫是透明的)。在一些实施方案中，抛光垫基板由多孔 聚合材料构成，或基本上由多孔聚合材料构成。抛光垫基板包含一定体积的抛光垫，其至少为0.5cm、例如，至少lcm3)。抛光垫基板的多孔聚合材料的平均孔径为0.01微米至10微米。优选地， 平均泡孔尺寸分布的范围为0.05微米至5微米。不希望受限于任何特定理论， 据信该孔径大于1微米会散射入射辐射，而孔径小于1微米会散射较少入射 辐射，或一点都不散射入射辐射，从而提供具有理想透明度的抛光垫基板。该抛光垫基板的多孔聚合材料具有高度均匀分布的孔径(即泡孔尺寸)。 一般地，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种化学机械抛光垫基板，其包含多微孔聚合发泡体，其中该多微孔聚合发泡体的至少７０％的孔为闭孔且平均孔径为０．０１μｍ至１０μｍ。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：阿巴内什沃普拉萨德，
申请(专利权)人：卡伯特微电子公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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