具有閉孔結(jié)構(gòu)的超高空隙體積拋光墊的制作方法
【專利說明】具有閉孔結(jié)構(gòu)的超高空隙體積拋光墊
【背景技術(shù)】
[0001] 化學(xué)機(jī)械拋光（"CMP")工藝用于制造微電子器件W在半導(dǎo)體晶片、場發(fā)射顯示器 及許多其它微電子基板上形成平坦表面。例如，半導(dǎo)體器件的制造通常包括形成各種工藝 層、對運(yùn)些層的部分進(jìn)行選擇性移除或圖案化、及在半導(dǎo)體基板表面上方沉積另外的其它 工藝層W形成半導(dǎo)體晶片。舉例來說，所述工藝層可包括絕緣層、柵極氧化物層、導(dǎo)電層、W 及金屬或玻璃的層等。在晶片工藝的一些步驟中，通常期望的是，工藝層的最上部表面是平 面的（即平坦的），W用于沉積后續(xù)的層。CMP用于工藝層的平坦化，其中，將沉積的材料(例 如導(dǎo)電材料或絕緣材料)拋光W使晶片平坦化而用于后續(xù)的工藝步驟。
[0002] 在典型的CMP工藝中，晶片倒置安裝于CMP工具中的載體上。用力將載體及晶片朝 著拋光墊向下推動(dòng)。使載體及晶片在該CMP工具的拋光臺上的旋轉(zhuǎn)著的拋光墊上方旋轉(zhuǎn)。拋 光組合物(也稱作拋光漿料)在拋光過程期間加入到旋轉(zhuǎn)著的晶片和旋轉(zhuǎn)著的拋光墊之間。 該拋光組合物典型地含有與部分最上部晶片層相互作用或溶解部分最上部晶片層的化學(xué) 物質(zhì)，W及W物理方式移除部分所述層的研磨材料。晶片及拋光墊可W相同方向或相反方 向旋轉(zhuǎn)，對于正在進(jìn)行的特定拋光過程，無論哪一種旋轉(zhuǎn)方式均是合乎需要的。該載體還可 橫跨拋光臺上的拋光墊振蕩。
[0003] 由較硬的材料制成的拋光墊呈現(xiàn)高移除速率且具有長的可用墊壽命，但傾向于在 正在被拋光的基板上產(chǎn)生許多刮痕。由較軟的材料制成的拋光墊呈現(xiàn)低的基板刮傷，但傾 向于呈現(xiàn)較低的移除速率且具有較短的可用墊壽命。因此，本領(lǐng)域中仍需要提供有效的移 除速率且具有延長的墊壽命并且還產(chǎn)生有限刮傷的拋光墊。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明提供一種用于化學(xué)機(jī)械拋光的包含多孔聚合材料的拋光墊，其中該拋光墊 包含閉孔且其中該拋光墊具有70%或更大的空隙體積分?jǐn)?shù)。
[0005] 本發(fā)明還提供一種制備拋光墊的方法，該方法包括(a)提供包含聚合物樹脂的拋 光墊材料，（b)使拋光墊材料經(jīng)受處于第一升高的壓力下的惰性氣體，（C)通過使拋光墊材 料的溫度升高至高于拋光墊材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度且低于拋光墊材料的烙點(diǎn)的第一溫度 來使拋光墊材料發(fā)泡，（d)使拋光墊材料經(jīng)受處于第二升高的壓力下的惰性氣體，及(e)通 過使拋光墊材料的溫度升高至高于拋光墊材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的第二溫度來使拋光墊 材料發(fā)泡。
[0006] 本發(fā)明另外提供一種拋光基板的方法，該方法包括(a)提供待拋光的基板，（b)使 基板與包含前述拋光墊及拋光組合物的拋光系統(tǒng)接觸，及(C)用所述拋光系統(tǒng)磨除基板的 至少一部分W拋光基板。
【附圖說明】
[0007] 圖IA為拋光墊材料的橫截面的SEM圖像，該拋光墊材料包含經(jīng)受一次加壓/發(fā)泡循 環(huán)的具有42D肖氏D硬度的熱塑性聚氨醋。圖IB為前述工件在第二加壓/發(fā)泡循環(huán)后的放大 倍率低于圖IA的SEM圖像。圖IC為前述工件在第S加壓/發(fā)泡循環(huán)后的放大倍率與圖IB相同 的SEM圖像。
[0008] 圖2A為拋光墊材料的橫截面的沈M圖像，該拋光墊材料包含經(jīng)受一次加壓/發(fā)泡循 環(huán)的具有2加肖氏D硬度的熱塑性聚氨醋。圖2B為前述工件在第二加壓/發(fā)泡循環(huán)后的放大 倍率與圖2A相同的SEM圖像。圖2C為在更高放大倍率下的圖2B中所示的圖像。
[0009] 圖3A為拋光墊材料的橫截面的SEM圖像，該拋光墊材料包含經(jīng)受一次加壓/發(fā)泡循 環(huán)的具有72D肖氏D硬度的熱塑性聚氨醋。圖3B為前述工件在第二加壓/發(fā)泡循環(huán)后的如圖 3A的較低放大倍率的SEM圖像。圖3C為前述工件在第=加壓/發(fā)泡循環(huán)后的放大倍率低于圖 3A及圖3B的沈M圖像。
[0010] 圖4為拋光墊材料的橫截面的SBl圖像，該拋光墊材料包含經(jīng)受一次加壓/發(fā)泡循 環(huán)的具有42D肖氏D硬度的熱塑性聚氨醋。
【具體實(shí)施方式】
[0011] 本發(fā)明提供一種用于化學(xué)機(jī)械拋光的包含多孔聚合材料的拋光墊，其中該拋光墊 包含閉孔且其中該拋光墊具有70%或更大的空隙體積分?jǐn)?shù)。
[0012] 該拋光墊可包含任何適合的材料、基本上由任何適合的材料組成、或由任何適合 的材料組成。期望地，拋光墊包含聚合物樹脂、基本上由聚合物樹脂組成、或由聚合物樹脂 組成。聚合物樹脂可為任何適合的聚合物樹脂。典型地，聚合物樹脂選自：熱塑性彈性體、熱 塑性聚氨醋、聚締控、聚碳酸醋、聚乙締醇、尼龍、彈性體橡膠、苯乙締類聚合物、聚芳族化 物、含氣聚合物、聚酷亞胺、交聯(lián)聚氨醋、交聯(lián)聚締控、聚酸、聚醋、聚丙締酸醋、彈性體聚乙 締、聚四氣乙締、聚對苯二甲酸乙二醇醋、聚酷亞胺、聚芳酷胺、聚亞芳基、聚苯乙締、聚甲基 丙締酸甲醋、它們的共聚物和嵌段共聚物、W及它們的混合物和共混物。優(yōu)選地，聚合物樹 脂為聚氨醋，更優(yōu)選地為熱塑性聚氨醋。
[0013] 聚合物樹脂典型地為預(yù)成型聚合物樹脂;然而，聚合物樹脂還可根據(jù)任何適合方 法原位形成，其中許多方法為本領(lǐng)域中已知的（參見例如Szycher's Handbook of Polyurethanes CRC Press:New化rk,1999,第3章）。舉例而言，熱塑性聚氨醋可通過氨基 甲酸醋預(yù)聚物(諸如異氯酸醋、二-異氯酸醋及異氯酸醋預(yù)聚物)與含有異氯酸醋反應(yīng)性 部分的預(yù)聚物反應(yīng)而原位形成。適合的異氯酸醋反應(yīng)性部分包括胺及多元醇。
[0014] 典型地，拋光墊的空隙體積主要通過閉孔（即孔隙）形成;然而，拋光墊還可包含開 孔。優(yōu)選地，通過閉孔提供拋光墊的空隙體積的至少75%或更大，例如80%或更大、85%或 更大、90%或更大、95%或更大、98%或更大、99%或更大、或100%。
[0015] 聚合物樹脂可具有1加或更大，例如20D或更大、2加或更大、30D或更大、3加或更 大、40D或更大、42D或更大、4加或更大、50D或更大、5加或更大、60D或更大、6加或更大、或 70D或更大的肖氏D硬度。可選擇地，或者此外，聚合物樹脂可具有75D或更小，例如72D或更 小、70D或更小、6加或更小、60D或更小、5抓或更小、50D或更小、或45D或更小的肖氏D硬度。 因此，聚合物樹脂可具有由針對肖氏D硬度所列舉的端點(diǎn)中的任何兩個(gè)界定的肖氏D硬度。 舉例而言，聚合物樹脂可具有15D至75D、20D至75D、25D至75D、25D至72D、30D至72D、35D至 72D、40D至72D、42D至72D、15D至72D、15D至70D、15D至65D、15D至60D、15D至55D、15D至50D、 1抓至45D、20D至45D、2抓至45D、50D至75D、5抓至75D、60D至75D、6抓至75D、或70D至7加的肖 氏D硬度。所有肖氏D硬度值是使用ASTM 2240-05(2010)測量的。
[0016] 拋光墊典型地可具有5 %或更大，例如10%或更大、15%或更大、或20 %或更大的 壓縮性?？蛇x擇地，或者此外，拋光墊可具有25 %或更小，例如20 %或更小、15 %或更小、或 10%或更小的壓縮性。因此，拋光墊可具有由針對壓縮性所列舉的端點(diǎn)中的任何兩個(gè)界定 的壓縮性。舉例而言，拋光墊可具有5%至25%、5%至20%、5%至15%、5%至10%、10%至 25%、10%至20%、或10%至15%的壓縮性。
[0017] 拋光墊可具有70%或更大，例如72%或更大、74%或更大、76%或更大、78%或更 大、80%或更大、82%或更大、84%或更大、86%或更大、88%或更大、或90%或更大的空隙 體積分?jǐn)?shù)?？蛇x擇地，或者此外，拋光墊可具有90%或更小，例如88%或更小、86%或更小、 84%或更小、82%或更小、或80%或更小的空隙體積分?jǐn)?shù)。因此，拋光墊可具有由針對空隙 體積所列舉的端點(diǎn)中的任何兩個(gè)界定的空隙體積分?jǐn)?shù)。舉例而言，拋光墊可具有70%至 90%、70%至88%、70%至86%、70%至84%、70%至82%、70%至80%、72%至90%、72%至 88%、72%至86%、72%至84%、72%至82%、74%