化學(xué)機(jī)械拋光方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種化學(xué)機(jī)械拋光襯底的方法。更具體地說，本發(fā)明涉及一種化學(xué)機(jī) 械拋光襯底的方法，其包含：提供具有壓板的拋光機(jī)；提供襯底，其中所述襯底具有暴露的 氧化硅表面；提供化學(xué)機(jī)械拋光墊，其包含：聚氨基甲酸酯拋光層；其中所述聚氨基甲酸酯 拋光層經(jīng)選擇具有組合物、底表面和拋光表面；其中所述聚氨基甲酸酯拋光層組合物展現(xiàn) 多0. 5mg(KOH)/g的酸值；其中所述拋光表面被調(diào)適用于拋光襯底；提供研磨劑漿料，其中 所述研磨劑漿料包含水和二氧化鈰研磨劑；將所述襯底和所述化學(xué)機(jī)械拋光墊安裝在所述 拋光機(jī)中；在所述化學(xué)機(jī)械拋光墊與所述襯底之間的界面處形成動(dòng)態(tài)接觸；以及將所述研 磨劑漿料分配到所述化學(xué)機(jī)械拋光墊的所述聚氨基甲酸酯拋光層的所述拋光表面上位于 或接近所述化學(xué)機(jī)械拋光墊與所述襯底之間的界面；且其中所述暴露的氧化硅表面中的至 少一些經(jīng)拋光離開所述襯底的所述表面。
【背景技術(shù)】
[0002] 半導(dǎo)體的生產(chǎn)通常涉及數(shù)種化學(xué)機(jī)械平面化（CMP)工藝。在每一 CMP工藝中，拋光 墊以及拋光溶液（如含研磨劑的拋光漿料或不含研磨劑的反應(yīng)性液體）以平坦化或維持平 坦度以便接收后續(xù)層的方式去除過量物質(zhì)。這些層的堆疊以形成集成電路的方式組合。這 些半導(dǎo)體裝置的制造由于對(duì)操作速度更高、泄漏電流更低以及功率消耗降低的裝置的需求 而不斷變得更復(fù)雜。在裝置架構(gòu)方面，這相當(dāng)于更精細(xì)的特征幾何結(jié)構(gòu)以及增加的金屬化 水平。這些逐漸嚴(yán)格的裝置設(shè)計(jì)需求驅(qū)使采用銅金屬化以及介電常數(shù)更低的新介電材料。 減少的物理特性（時(shí)常與低k和超低k材料相關(guān)）以及裝置增加的復(fù)雜性已產(chǎn)生對(duì)CMP消 耗品（如拋光墊和拋光溶液）的更大需求。
[0003] 聚氨基甲酸酯拋光墊是用于多種要求精密拋光應(yīng)用的主要墊化學(xué)。聚氨基甲酸酯 拋光墊有效用于拋光硅晶片、圖案化晶片、平板顯示器和磁存儲(chǔ)盤。具體來說，聚氨基甲酸 酯拋光墊為用于制造集成電路的大部分拋光操作提供機(jī)械完整性和耐化學(xué)性。舉例來說， 聚氨基甲酸酯拋光墊具有較高的抗撕裂強(qiáng)度；避免拋光期間磨損問題的抗磨損性；以及抗 強(qiáng)酸性和強(qiáng)堿性拋光溶液侵蝕的穩(wěn)定性。
[0004] 聚氨基甲酸酯拋光層家族由庫爾普（Kulp)等人公開在美國專利第8, 697, 239號(hào) 中。庫爾普等人公開一種適用于拋光含有銅、介電質(zhì)、屏障和鎢中的至少一者的圖案化半導(dǎo) 體襯底的拋光墊，所述拋光墊包含聚合基體，所述聚合基體由聚氨基甲酸酯反應(yīng)產(chǎn)物組成， 所述聚氨基甲酸酯反應(yīng)產(chǎn)物由多元醇摻合物、多元胺或多元胺混合物以及甲苯二異氰酸酯 組成，所述多元醇摻合物為15到77重量％總聚丙二醇與聚四亞甲基醚二醇的混合物，且聚 丙二醇與聚四亞甲基醚二醇的混合物具有20比1比率到1比20比率的聚丙二醇與聚四亞 甲基醚乙二醇的重量比，多元胺或多元胺混合物為8到50重量％于液體混合物中，且甲苯 二異氰酸酯為20到30重量％總甲苯二異氰酸酯單體或部分反應(yīng)的甲苯二異氰酸酯單體， 所有均以聚合基體的總重量計(jì)。
[0005] 盡管如此，仍持續(xù)需要展現(xiàn)適當(dāng)特性平衡、提供所需移除速率且提供較高調(diào)整耐 受程度（尤其當(dāng)使用二氧化鈰類研磨劑漿料時(shí)）的化學(xué)機(jī)械拋光方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明提供一種化學(xué)機(jī)械拋光襯底的方法，其包含：提供具有壓板的拋光機(jī)；提 供襯底，其中所述襯底具有暴露的氧化硅表面；提供化學(xué)機(jī)械拋光墊，其包含：聚氨基甲酸 酯拋光層；其中所述聚氨基甲酸酯拋光層經(jīng)選擇具有組合物、底表面和拋光表面；其中所 述聚氨基甲酸酯拋光層組合物展現(xiàn)多〇. 5mg(KOH)/g的酸值；其中所述拋光表面被調(diào)適用 于拋光襯底；提供研磨劑漿料，其中所述研磨劑漿料包含水和二氧化鈰研磨劑；將所述襯 底和所述化學(xué)機(jī)械拋光墊安裝在所述拋光機(jī)中；在所述化學(xué)機(jī)械拋光墊與所述襯底之間的 界面處形成動(dòng)態(tài)接觸；以及將所述研磨劑漿料分配到所述化學(xué)機(jī)械拋光墊的所述拋光層的 所述拋光表面上位于或接近所述化學(xué)機(jī)械拋光墊與所述襯底之間的界面；且其中所述暴露 的氧化硅表面中的至少一些經(jīng)拋光離開所述襯底的所述表面。
[0007] 本發(fā)明提供一種化學(xué)機(jī)械拋光襯底的方法，其包含：提供具有壓板的拋光機(jī)；提 供襯底，其中所述襯底具有暴露的氧化硅表面；提供研磨調(diào)整器；提供化學(xué)機(jī)械拋光墊，其 包含：聚氨基甲酸酯拋光層；其中所述聚氨基甲酸酯拋光層經(jīng)選擇具有組合物、底表面和 拋光表面；其中所述聚氨基甲酸酯拋光層組合物展現(xiàn)多〇. 5mg(KOH)/g的酸值；其中所述拋 光表面被調(diào)適用于拋光襯底；提供研磨劑漿料，其中所述研磨劑漿料包含水和二氧化鈰研 磨劑；將所述襯底和所述化學(xué)機(jī)械拋光墊安裝在所述拋光機(jī)中；在所述化學(xué)機(jī)械拋光墊與 所述襯底之間的界面處形成動(dòng)態(tài)接觸；將所述研磨劑漿料分配到所述化學(xué)機(jī)械拋光墊的所 述拋光層的所述拋光表面上位于或接近所述化學(xué)機(jī)械拋光墊與所述襯底之間的界面；其中 所述暴露的氧化硅表面中的至少一些經(jīng)拋光離開所述襯底的所述表面；以及用所述研磨調(diào) 整器調(diào)整所述拋光表面。
[0008] 本發(fā)明提供一種化學(xué)機(jī)械拋光襯底的方法，其包含：提供具有壓板的拋光機(jī)；提 供襯底，其中所述襯底具有暴露的氧化硅表面；提供研磨調(diào)整器；提供化學(xué)機(jī)械拋光墊，其 包含：聚氨基甲酸酯拋光層；其中所述聚氨基甲酸酯拋光層經(jīng)選擇具有組合物、底表面和 拋光表面；其中所述聚氨基甲酸酯拋光層組合物展現(xiàn)多〇. 5mg(KOH)/g的酸值；其中所述拋 光表面被調(diào)適用于拋光襯底且其中所述拋光表面展現(xiàn)多80%的調(diào)整耐受性；提供研磨劑 漿料，其中所述研磨劑漿料包含水和二氧化鈰研磨劑；將所述襯底和所述化學(xué)機(jī)械拋光墊 安裝在所述拋光機(jī)中；在所述化學(xué)機(jī)械拋光墊與所述襯底之間的界面處形成動(dòng)態(tài)接觸；將 所述研磨劑漿料分配到所述化學(xué)機(jī)械拋光墊的所述拋光層的所述拋光表面上位于或接近 所述化學(xué)機(jī)械拋光墊與所述襯底之間的界面；其中所述暴露的氧化硅表面中的至少一些經(jīng) 拋光離開所述襯底的所述表面；以及用所述研磨調(diào)整器調(diào)整所述拋光表面。
[0009] 本發(fā)明提供一種化學(xué)機(jī)械拋光襯底的方法，其包含：提供具有壓板的拋光機(jī)；提 供襯底，其中所述襯底具有暴露的氧化硅表面；提供化學(xué)機(jī)械拋光墊，其包含：聚氨基甲酸 酯拋光層；其中所述聚氨基甲酸酯拋光層經(jīng)選擇具有組合物、底表面和拋光表面；其中所 選擇的所述聚氨基甲酸酯拋光層的所述組合物是各成分的反應(yīng)產(chǎn)物，其包含：(a)多官能 異氰酸酯；(b)固化劑系統(tǒng)，其包含：（i)含有羧酸的多官能固化劑，其每分子平均具有至少 兩個(gè)活性氫和至少一個(gè)羧酸官能團(tuán)；以及（c)任選的多個(gè)微元件；其中所述聚氨基甲酸酯 拋光層組合物展現(xiàn)多〇. 5mg(KOH)/g的酸值；其中所述拋光表面被調(diào)適用于拋光襯底；提供 研磨劑漿料，其中所述研磨劑漿料包含水和二氧化鈰研磨劑；將所述襯底和所述化學(xué)機(jī)械 拋光墊安裝在所述拋光機(jī)中；在所述化學(xué)機(jī)械拋光墊與所述襯底之間的界面處形成動(dòng)態(tài)接 觸；以及將所述研磨劑漿料分配到所述化學(xué)機(jī)械拋光墊的所述拋光層的所述拋光表面上位 于或接近所述化學(xué)機(jī)械拋光墊與所述襯底之間的界面；且其中所述暴露的氧化硅表面中的 至少一些經(jīng)拋光離開所述襯底的所述表面。
[0010] 本發(fā)明提供一種化學(xué)機(jī)械拋光襯底的方法，其包含：提供具有壓板的拋光機(jī)；提 供襯底，其中所述襯底具有暴露的氧化硅表面；提供化學(xué)機(jī)械拋光墊，其包含：聚氨基甲酸 酯拋光層；其中所述聚氨基甲酸酯拋光層經(jīng)選擇具有組合物、底表面和拋光表面；其中所 選擇的所述聚氨基甲酸酯拋光層的所述組合物是各成分的反應(yīng)產(chǎn)物，其包含：(a)多官能 異氰酸酯；(b)固化劑系統(tǒng)，其包含：（i)含有羧酸的多官能固化劑，其每分子平均具有至少 兩個(gè)活性氫和至少一個(gè)羧酸官能團(tuán)；和（ii)以下各項(xiàng)中的至少一者：二胺；二醇；胺引發(fā) 的多元醇固化劑；和高分子量多元醇固化劑，其數(shù)均分子量MnS 2, 000到100, 000,且每分 子平均有3到10個(gè)羥基；以及（c)任選的多個(gè)微元件；其中所述聚氨基甲酸酯拋光層組合 物展現(xiàn)多0. 5mg(KOH)/g的酸值；其中所述拋光表面被調(diào)適用于拋光襯底；提供研磨劑漿 料，其中所述研磨劑漿料包含水和二氧化鈰研磨劑；將所述襯底和所述化學(xué)機(jī)械拋光墊安 裝在所述拋光機(jī)中；在所述化學(xué)機(jī)械拋光墊與所述襯底之間的界面處形成動(dòng)態(tài)接觸；以及 將所述研磨劑漿料分配到所述化學(xué)機(jī)械拋光墊的所述拋光層的所述拋光表面上位于或接 近所述化學(xué)機(jī)械拋光墊與所述襯底之間的界面；且其中所述暴露的氧化硅表面中的至少一 些經(jīng)拋光離開所述襯底的所述表面。
[0011] 本發(fā)明提供一種化學(xué)機(jī)械拋光襯底的方法，其包含：提供具有壓板的拋光機(jī)；提 供襯底，其中所述襯底具有暴露的氧化硅表面；提供化學(xué)機(jī)械拋光墊，其包含：聚氨基甲酸 酯拋光層；其中所述聚氨基甲酸酯拋光層經(jīng)選擇具有組合物、底表面和拋光表面；其中所 選擇的所述聚氨基甲酸酯拋光層的所述組合物是各成分的反應(yīng)產(chǎn)物，其包含：(a)異氰酸 酯封端的氨基甲酸酯預(yù)聚物，其中所述異氰酸酯封端的氨基甲酸酯預(yù)聚物是各成分的反應(yīng) 產(chǎn)物，其包含：（i)多官能異氰酸酯；和（ii)含有羧酸的多官能物質(zhì)，其每分子平均具有至 少兩個(gè)活性氫和至少一個(gè)羧酸官能團(tuán)；和（iii)預(yù)聚物多元醇；和（b)固化劑系統(tǒng)，其包含 至少一種多官能固化劑；和（c)任選的多個(gè)微元件；其中所述聚氨基甲酸酯拋光層組合物 展現(xiàn)多0. 5mg(KOH)/g的酸值；其中所述拋光表面被調(diào)適用于拋光襯底；提供研磨劑漿料， 其中所述研磨劑漿料包含水和二氧化鈰研磨劑；將所述襯底和所述化學(xué)機(jī)械拋光墊安裝在 所述拋光機(jī)中；在所述化學(xué)機(jī)械拋光墊與所述襯底之間的界面處形成動(dòng)態(tài)接觸；以及將所 述研磨劑漿料分配到所述化學(xué)機(jī)械拋光墊的所述拋光層的所述拋光表面上位于或接近所 述化學(xué)機(jī)械拋光墊與所述襯底之間的界面；且其中所述暴露的氧化硅表面中的至少一些經(jīng) 拋光離開所述襯底的所述表面。
[0012] 本發(fā)明提供一種化學(xué)機(jī)械拋光襯底的方法，其包含：提供具有壓板、光源和光傳感 器的拋光機(jī)；提供襯底，其中所述襯底具有暴露的氧化硅表面；提供化學(xué)機(jī)械拋光墊，其包 含：端點(diǎn)檢測(cè)窗；和聚氨基甲酸酯拋光層；其中所述聚氨基甲酸酯拋光層經(jīng)選擇具有組合 物、底表面和拋光表面；其中所述聚氨基甲酸酯拋光層組合物展現(xiàn)多0. 5mg(KOH)/g的酸 值；其中所述拋光表面被調(diào)適用于拋光襯底；提供研磨劑漿料，其中所述研磨劑漿料包含 水和二氧化鈰研磨劑；將所述襯底和所述化學(xué)機(jī)械拋光墊安裝在所述拋