[发明专利]CMP抛光垫

说明书

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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

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。

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。

发明内容

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

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。

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。

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。