用于化学机械抛光的垫的制作方法

本发明的领域是化学机械抛光和可用于化学机械抛光的垫。

背景技术：

1、化学机械平坦化(cmp)是抛光工艺的变体，其广泛用于平面化或平坦化集成电路的构造层，以精确地构建多层三维电路。待抛光的层典型地是已沉积在下面的衬底上的薄膜(小于10,000埃)。cmp的目的是去除晶片表面上的多余材料，以产生厚度均匀的极其平的层，均匀性遍及整个晶片区域。控制去除速率和去除均匀性是至关重要的。

2、cmp使用含有纳米尺寸的颗粒的液体(通常称为浆料)。将其进料到安装在旋转压板上的旋转多层聚合物片或垫的表面上。晶片被安装到具有单独的旋转装置的单独的夹具或托架中，并在受控的负载下压在垫的表面上。这导致晶片与抛光垫之间的高相对运动速率(即，在衬底与垫表面处都具有高剪切速率)。捕获在垫/晶片接合处的浆料颗粒会研磨晶片表面，从而导致去除。为了控制速率，防止水滑并有效地将浆料输送到晶片下方，将各种类型的纹理结合到抛光垫的上表面中。通过用细尺度的金刚石阵列研磨垫来产生精细的纹理。这样做是为了控制和提高去除速率，并且通常称为修整。还结合了各种图案和尺寸的较大尺度的凹槽(例如，xy、圆形、径向)用于流体动力学和浆料输送调节。

3、广泛观察到cmp期间的去除速率遵循普雷斯顿方程，速率＝kp*p*v，其中p是衬底上垫的压力，v是垫相对于衬底的速度，并且kp是所谓的普雷斯顿系数。普雷斯顿系数是作为所使用的消耗品组的特征的总和常数。导致kp的几个最重要的影响如下：(a)垫接触面积(主要来自垫的纹理和表面机械特性)；(b)可用于工作的接触区域表面上的浆料颗粒浓度；以及(c)表面颗粒与待抛光层的表面之间的反应速率。影响(a)在很大程度上取决于垫的特性和修整过程。影响(b)取决于垫和浆料两者，而影响(c)在很大程度上取决于浆料特性。

4、高容量多层存储装置(例如3d nand闪存)的出现导致需要进一步提高去除速率。3d nand制造工艺的关键部分包括以金字塔形楼梯的方式交替地堆积sio2和si3n4膜的多层堆叠体。一旦完成，将该堆叠体用厚sio2覆盖层覆盖，其必须在完成装置结构之前进行平坦化。这种厚膜通常称为前金属电介质(pmd)。装置容量与分层堆叠体中的层数成比例。当前的商用装置使用32层和64层，并且行业正在迅速发展到128层。在堆叠体中每个氧化物/氮化物对的厚度为大约125nm。因此，堆叠体的厚度随层数而直接增加(32＝4,000nm，64＝8,000nm，128＝16,000nm)。对于pmd步骤，假设pmd共形沉积，待去除的覆盖电介质的总量大约等于堆叠体厚度的大约1.5倍。

5、常规的电介质cmp浆料具有大约250nm/min的去除速率。这对于pmd步骤会产生不希望的漫长的cmp工艺时间，这现在是3d nand制造工艺中的主要瓶颈。因此，在开发更快的cmp工艺方面已有许多工作。大多数改进都集中在工艺条件(较高的p和v)，改变垫修整工艺以及改进浆料设计，特别是基于二氧化铈的浆料。

6、某些垫示出了从较高的下压力高至特定压力(或下压力)的去除速率的益处，在该特定压力之后去除速率可趋于平稳或甚至降低。可以在较高压力下使用并且任选地与二氧化铈浆料配对以实现更高的去除速率而又不带来任何负面影响的改进的垫将构成cmp技术的重大改进。

技术实现思路

1、本文公开了一种适用于对半导体、光学、磁性或机电衬底中的至少一种进行抛光的抛光垫，其包含：包含具有软相和硬相的聚脲的抛光层，该软相为脂肪族无氟物质和氟化脂肪族物质的共聚物，该聚脲用固化剂试剂进行固化，其中该硬相包含结晶度，其中该聚脲由如通过动态扫描量热法对该聚脲所确定的至少230℃的熔点和至少3焦耳/克的δhf表征。

技术特征：

1.一种适用于对半导体、光学、磁性或机电衬底中的至少一种进行抛光的抛光垫，其包含：

2.如权利要求1所述的抛光垫，其中，所述抛光层的聚脲形成基质，并且所述抛光层进一步包含分散在所述基质中的气体或液体填充的聚合物微元件。

3.如权利要求1所述的抛光垫，其中，所述固化试剂包含基于固化试剂总摩尔不小于30摩尔百分比的具有式i的固化剂：

4.如权利要求3所述的抛光垫，其中，所述具有式i的固化剂是4,4'-亚甲基-双-(3-氯-2,6-二乙基苯胺)。

5.如权利要求3所述的抛光垫，其中，所述固化试剂进一步包含一种或多种选自以下的另外的固化剂：二乙基甲苯二胺(detda)；3,5-二甲硫基-2,4-甲苯二胺及其异构体；3,5-二乙基甲苯-2,4-二胺及其异构体(例如，3,5-二乙基甲苯-2,6-二胺)；4,4'-双-(仲丁基氨基)二苯基甲烷；1,4-双-(仲丁基氨基)-苯；4,4'-亚甲基-双-(2-氯苯胺)聚四氢呋喃-二-对氨基苯甲酸酯；n,n-二烷基二氨基二苯基甲烷；p,p'-亚甲基二苯胺(mda)；间苯二胺(mpda)；4,4'-亚苯基-双(2-氯苯胺)(mboca)；4,4'-亚甲基-双-(2,6-二乙基苯胺)(mdea)；4,4'-亚甲基-双-(2,3-二氯苯胺)(mdca)；4,4'-二氨基-3,3'-二乙基-5,5'-二甲基二苯基甲烷；2,2',3,3-四氯二氨基二苯基甲烷；三亚甲基二醇二-对氨基苯甲酸酯。

6.如权利要求1所述的抛光垫，其中，所述软相的共聚物具有含有氟化环氧烷和非氟化环氧烷的结构，

7.如权利要求1所述的抛光垫，其中，所述脂肪族无氟聚合物基团是聚四亚甲基醚，并且其中所述硬相包含二异氰酸酯硬链段和固化剂试剂的反应产物。

8.如权利要求1所述的抛光垫，其中，所述抛光层具有包含宏观纹理的抛光表面。

9.如权利要求1所述的抛光垫，其特征在于，在346百帕斯卡的压力下以120转/分钟的去除速率与在275百帕斯卡下的去除速率相同或比其更高。

10.如权利要求1所述的抛光垫，其特征在于，所述抛光层在剪切条件下在抛光期间仍然是亲水的。

技术总结
一种适用于对半导体、光学、磁性或机电衬底中的至少一种进行抛光的抛光垫，其包含：包含具有软相和硬相的聚脲的抛光层，该软相为脂肪族无氟物质和氟化脂肪族物质的共聚物，该聚脲用固化试剂进行固化，其中该硬相包含结晶度，其中该聚脲由如通过动态扫描量热法对该聚脲所确定的至少230℃的熔点和至少3焦耳/克的ΔH<subgt;f</subgt;表征。

技术研发人员：M·R·加丁斯基,J·索,D·M·奥尔登
受保护的技术使用者：罗门哈斯电子材料CMP控股股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15