具有调整耐受性的化学机械抛光层调配物的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及包括具有调整耐受性的化学机械聚氨基甲酸醋抛光层的化学机械抛 光垫W及一种化学机械抛光衬底的方法。更具体地说，本发明设及一种化学机械抛光垫，其 包含具有组合物和抛光表面的聚氨基甲酸醋抛光层；其中所述聚氨基甲酸醋抛光层组合物 展现> 0. 5mg(K0H)/g的酸值；其中所述抛光表面被调适用于抛光衬底；且其中所述抛光表 面展现> 80%的调整耐受性。
【背景技术】
[0002] 半导体的生产通常设及数种化学机械平面化（CM巧工艺。在每一CMP工艺中，抛光 垫W及抛光溶液（如含研磨剂的抛光浆料或不含研磨剂的反应性液体）W平坦化或维持平 坦度W便接收后续层的方式去除过量物质。运些层的堆叠W形成集成电路的方式组合。运 些半导体装置的制造由于对操作速度更高、泄漏电流更低W及功率消耗降低的装置的需求 而不断变得更复杂。在装置架构方面，运相当于更精细的特征几何结构W及增加的金属化 水平。运些逐渐严格的装置设计需求驱使采用铜金属化W及介电常数更低的新介电材料。 减少的物理特性（时常与低k和超低k材料相关）W及装置增加的复杂性已产生对CMP消 耗品（如抛光垫和抛光溶液）的更大需求。
[0003] 具体来说，低k和超低k介电质与常规介电质相比倾向于机械强度较低且粘附力 较差，使得平坦化更困难。另外，由于集成电路的特征大小减小，故CMP诱发的缺陷（如刮 痕）变成更大的问题。此外，集成电路递减的膜厚度需要改进缺陷，同时为晶片衬底提供可 接受表面形态，运些表面形态要求需要越来越严格的平坦度、凹陷和侵蚀规格。
[0004] 聚氨基甲酸醋抛光垫是用于多种要求精密抛光应用的主要垫化学。聚氨基甲酸醋 抛光垫有效用于抛光娃晶片、图案化晶片、平板显示器和磁存储盘。具体来说，聚氨基甲酸 醋抛光垫为用于制造集成电路的大部分抛光操作提供机械完整性和耐化学性。举例来说， 聚氨基甲酸醋抛光垫具有较高的抗撕裂强度；避免抛光期间磨损问题的抗磨损性；W及抗 强酸性和强碱性抛光溶液侵蚀的稳定性。
[0005] 聚氨基甲酸醋抛光层家族由库尔普（Kulp)等人公开在美国专利第8, 697, 239号 中。库尔普等人公开一种适用于抛光含有铜、介电质、屏障和鹤中的至少一者的图案化半导 体衬底的抛光垫，所述抛光垫包含聚合基体，所述聚合基体由聚氨基甲酸醋反应产物组成， 所述聚氨基甲酸醋反应产物由多元醇渗合物、多元胺或多元胺混合物W及甲苯二异氯酸醋 组成，所述多元醇渗合物为15到77重量％总聚丙二醇与聚四亚甲基酸二醇的混合物，且聚 丙二醇与聚四亚甲基酸二醇的混合物具有20比1比率到1比20比率的聚丙二醇与聚四亚 甲基酸乙二醇的重量比，多元胺或多元胺混合物为8到50重量％于液体混合物中，且甲苯 二异氯酸醋为20到30重量％总甲苯二异氯酸醋单体或部分反应的甲苯二异氯酸醋单体， 所有均W聚合基体的总重量计。
[0006] 尽管如此，仍持续需要展现适当特性平衡、提供所需平坦化程度、同时使缺陷形成 减到最少、且展现较高调整耐受程度的化学机械抛光垫。
【发明内容】
[0007] 本发明提供一种化学机械抛光垫，其包含：具有组合物和抛光表面的聚氨基甲酸 醋抛光层；其中所述聚氨基甲酸醋抛光层组合物展现> 0. 5mg(K0H)/g的酸值；其中所述抛 光表面被调适用于抛光衬底；且其中所述抛光表面展现> 80%的调整耐受性。
[0008] 本发明提供一种化学机械抛光垫，其包含：具有组合物和抛光表面的聚氨基甲酸 醋抛光层；其中所述聚氨基甲酸醋抛光层组合物展现> 0. 5mg(K0H)/g的酸值；其中所述抛 光表面被调适用于抛光衬底，其中所述衬底选自由W下各者中的至少一者组成的群组：磁 性衬底、光学衬底和半导体衬底；且其中所述抛光表面展现> 80%的调整耐受性。
[0009] 本发明提供一种化学机械抛光垫，其包含：具有组合物和抛光表面的聚氨基甲酸 醋抛光层；其中所述聚氨基甲酸醋抛光层组合物展现> 0. 5mg(K0H)/g的酸值；其中所述抛 光表面被调适用于抛光衬底；其中所述抛光表面展现> 80%的调整耐受性；且其中所述聚 氨基甲酸醋抛光层展现大于0.6的比重、5到80的肖氏D硬度（ShoreDhar化ess)和100% 到450 %的断裂伸长率。
[0010] 本发明提供一种化学机械抛光垫，其包含：具有组合物和抛光表面的聚氨基甲酸 醋抛光层；其中所述聚氨基甲酸醋抛光层组合物是各成分的反应产物，其包含：(a)多官能 异氯酸醋；化）固化剂系统，其包含：（i)含有簇酸的多官能固化剂，其每分子平均具有至少 两个活性氨和至少一个簇酸官能团；和（C)任选的多个微元件；其中所述聚氨基甲酸醋抛 光层组合物展现> 0. 5mg(K0H)/g的酸值；其中所述抛光表面被调适用于抛光衬底；且其中 所述抛光表面展现> 80%的调整耐受性。
[0011] 本发明提供一种化学机械抛光垫，其包含：具有组合物和抛光表面的聚氨基甲酸 醋抛光层；其中所述聚氨基甲酸醋抛光层组合物是各成分的反应产物，其包含：(a)多官能 异氯酸醋；化）固化剂系统，其包含：（i)含有簇酸的多官能固化剂，其每分子平均具有至少 两个活性氨和至少一个簇酸官能团；和（ii)W下各项中的至少一者：二胺；二醇；胺引发 的多元醇固化剂；和高分子量多元醇固化剂，其数均分子量心为2, 000到100, 000且每分 子平均有3到10个径基；和（C)任选的多个微元件；其中所述聚氨基甲酸醋抛光层组合物 展现> 0. 5mg(K0H)/g的酸值；其中所述抛光表面被调适用于抛光衬底；且其中所述抛光表 面展现> 80%的调整耐受性。
[0012] 本发明提供一种化学机械抛光垫，其包含：具有组合物和抛光表面的聚氨基甲酸 醋抛光层；其中所述聚氨基甲酸醋抛光层组合物是各成分的反应产物，其包含：(a)异氯酸 醋封端的氨基甲酸醋预聚物，其中所述异氯酸醋封端的氨基甲酸醋预聚物是各成分的反应 产物，其包含：（i)多官能异氯酸醋；和（ii)含有簇酸的多官能物质，其每分子平均具有至 少两个活性氨和至少一个簇酸官能团；和（iii)预聚物多元醇；和化）固化剂系统，其包含 至少一种多官能固化剂；和（C)任选的多个微元件；其中所述聚氨基甲酸醋抛光层组合物 展现> 0. 5mg(K0H)/g的酸值；其中所述抛光表面被调适用于抛光衬底；且其中所述抛光表 面展现> 80%的调整耐受性。
[0013] 本发明提供一种化学机械抛光垫，其包含：具有组合物和抛光表面的聚氨基甲酸 醋抛光层；和端点检测窗；其中所述聚氨基甲酸醋抛光层组合物展现> 0. 5mg(K0H)/g的酸 值；其中所述抛光表面被调适用于抛光衬底；且其中所述抛光表面展现> 80%的调整耐受 性。
[0014] 本发明提供一种化学机械抛光衬底的方法，其包含：提供衬底；选择化学机械抛 光垫，所述化学机械抛光垫包含具有组合物和抛光表面的聚氨基甲酸醋抛光层；其中所述 抛光表面被调适用于抛光所述衬底；其中所述组合物经选择展现> 0. 5mg(K0H)/g的酸值； 且其中所述抛光表面展现> 80%的调整耐受性；在所述抛光表面与所述衬底之间形成动 态接触W抛光所述衬底的表面；且用研磨调整器调整所述抛光表面。
【具体实施方式】
[0015] 在常规化学机械抛光工艺中，选择调整圆盘可为促进在化学机械抛光垫的聚氨基 甲酸醋抛光层的抛光表面上形成且维持适当纹理W便抛光所必需的。对于常规聚氨基甲酸 醋抛光层，调整圆盘的选择对抛光期间实现的移除速率具有较大影响。也就是说，常规聚氨 基甲酸醋抛光层因调整耐受性有限而众人皆知。因此，在实践中可能难W获得稳定移除速 率。申请人已意外地发现聚氨基甲酸醋抛光层组合物经选择展现> 0. 5mg(K0H)/g的酸值， 提供>80%的调整耐受性。
[0016] 如本文中和所附权利要求书中所用的术语"聚（氨基甲酸醋）"涵盖（a)由（i)异 氯酸醋与（ii)多元醇（包括二醇）的反应形成的聚氨基甲酸醋；W及化）由（i)异氯酸醋 与（ii)多元醇（包括二醇）与（iii)水、胺（包括二胺和多元胺）或水与胺（包括二胺和 多元胺）的组合的反应形成的聚（氨基甲酸醋）。
[0017] 如本文中和所附权利要求书中关于聚氨基甲酸醋