改进缺陷度的多层抛光垫及其制造方法

专利名称：改进缺陷度的多层抛光垫及其制造方法
技术领域：
本发明涉及用于化学机械抛光(CMP)的抛光垫，具体来说，本发明涉及多层抛光垫，以及能够进行低缺陷度抛光的多层抛光垫的制造方法。
背景技术：
在集成电路和其它电子器件的制造中，要在半导体晶片表面沉积或去除多层导电材料、半导体材料和电介质材料。可以用很多种沉积技术沉积导电材料、半导体材料和电介质材料薄层。在现代方法中常用的沉积技术包括物理蒸气沉积(PVD，也被称作溅射)、化学蒸气沉积(CVD)、等离子体增强的化学蒸气沉积(PECVD)和电化学镀敷(ECP)。
随着材料层的顺次沉积和去除，晶片的最上表面变得不平。由于随后的半导体加工(例如金属化)要求晶片有平的表面，需要对晶片进行平面化处理。平面化处理可有效地除去不希望存在的表面外形和表面缺陷，例如粗糙表面、团聚材料、晶格损坏、划痕和受污染的层或材料。
化学机械平面化处理，即化学机械抛光(CMP)，是用于对半导体晶片之类的基材进行平面化处理的常用技术。在常规的CMP中，晶片安装在支架装置上，并使晶片与CMP设备中的抛光垫接触。所述支架装置对晶片提供可控的压力，将晶片压在抛光垫上。外加驱动力使抛光垫相对于晶片运动(例如旋转)。与此同时，使一种化学组合物(“浆液”)或其它流体介质流到抛光垫上或流入晶片和抛光垫之间的间隙。由此，通过抛光垫表面和浆液的化学作用和机械作用，使晶片的表面抛光变平。
将聚合物(例如聚氨酯)浇铸成块、并将此块状体切割成(切成)几个薄抛光垫的方法已经被证明是一种行之有效的制造具有稳定的可再现性抛光性质的“硬”抛光垫的方法。不幸的是，使用浇铸切割法制造的聚氨酯抛光垫会由于抛光垫的浇铸位置而在抛光时产生一些不同。例如，从底部浇铸和顶部浇铸位置切割的抛光垫会具有不同的密度和孔隙率。另外，从过大尺寸的模制物上切割下的抛光垫，从中心到边缘，密度和孔隙率会有不同。这些不同会对要求很高的用途，例如含多孔的脆性低k电介质材料的成图晶片造成负面影响。
另外，已经证明使用溶剂/非溶剂法使聚合物凝固，形成网状形式的抛光垫的方法，是一种有效制造“软”抛光垫的方法。该方法(即网状形式)消除了上文讨论的一些在浇注切割法中发现的缺点。不幸的是，通常使用的(有机)溶剂(例如N，N-二甲基甲酰氨)处理起来可能很不方便，而且成本昂贵。另外，这些软抛光垫可能会由于在凝固过程中形成的空隙的随机定位和结构而造成垫与垫之间的差异。
另外，可通过将两个或更多个垫结合起来以形成抛光垫。例如，Pierce等人在美国专利第5287663号中揭示了通过将三层不同的材料结合起来，形成用于CMP的抛光垫。上部的相对不可压缩的抛光层结合在一刚性层上，该刚性层由适于为所述不可压缩的抛光层提供刚性的材料形成。所述刚性层位于一弹性层上，该弹性层由可压缩材料制成，用来为刚性层提供弹性压力。Pierce的三层抛光垫设计成以“弹性弯曲模式”操作。换言之，刚性层和弹性层依次工作，对抛光面造成受控挠曲，使其与晶片表面的球状外形相符，同时在晶片表面的局部外形上保持受控的刚性。
不幸的是，Pierce的复合抛光垫无法满足未来对缺陷度更为苛刻的要求。例如，Pierce的坚硬而相对不可压缩的抛光层在被抛光的表面(具体来说是Cu低K材料)形成无法接收的缺陷度。尽管如此，人们仍然需要硬抛光垫，尤其在低K抛光下可能用到的极低作用力(例如小于1psi)的情况下达到所需的抛光速率。
因此，需要能够提供恒定的抛光性能、缺陷度低而且具有低制造成本的抛光垫。另外，人们需要具有改进的密度和孔隙率的抛光垫。

发明内容
在本发明一方面中，提供了一种用来抛光半导体基材的复合化学机械抛光垫，所述抛光垫包括具有第一可压缩性的抛光层；具有小于第一可压缩性的第二可压缩性的中间层；具有第三可压缩性的底层，所述第三可压缩性大于第二可压缩性，且小于第一可压缩性；所述抛光层的孔隙率至少为50体积％。


图1显示用来连续制造本发明的多层抛光垫的设备；
图1A显示本发明另一制造设备；图2显示用来连续精整本发明多层抛光垫的设备；图3显示由图1所示的设备制造的多层抛光垫的截面图；图3A显示由图1所示的设备制造的另一多层抛光垫；图3B显示由图1所示的设备制造的另一多层抛光垫。
具体实施例方式
本发明提供了一种减少缺陷度而且提高抛光性能的多层抛光垫。较佳的是，所述抛光垫以网状形式制得，减少了浇注-切割制得的“硬”抛光垫中经常伴随的垫与垫之间的差异。另外，所述抛光垫优选是水基的而不是有机溶剂基的，比通过凝固法制成的现有技术的“软”抛光垫更容易制造。而且，所述抛光垫具有高孔隙率，而且是多层的，减少了缺陷度，同时不会损害去除速率、外形控制和抛光垫寿命之类的其它的抛光性能。本发明的抛光垫可用来抛光半导体基材、刚性磁盘、光学产品和用来抛光半导体加工中的各种材料，例如ILD、STI、钨、铜、低k电介质和超低k电介质。
下面来看附图，图1显示用来制造本发明的多层抛光垫300的设备100。较佳的是，抛光垫300具有高孔隙率，以尽可能多地保持抛光浆液或活性液与晶片接触。本发明人意识到，对于未来的抛光要求，抛光的化学贡献将比机械贡献重要得多。因此，本发明的抛光垫300是一种多层多孔(“多孔性”)抛光垫，该抛光垫具有孔隙率至少等于或大于50体积％的抛光层304。更佳的是，本发明的抛光垫300是一种多孔性抛光垫，该抛光垫具有孔隙率至少等于或大于65体积％的顶垫。最佳的是，本发明的抛光垫300是一种多孔性抛光垫，该抛光垫具有孔隙率至少等于或大于75体积％的顶垫。所述多孔性顶部抛光层304与“双”子垫结合起来，提供了减少缺陷度，同时不会损害去除速率、外形控制和抛光垫寿命之类的其它抛光特性的本发明的多层抛光垫。
另外，本发明的抛光垫300具有在抛光层304的厚度中互连的空隙。通过这种方式，抛光碎屑会被吸收到抛光层304之内，通过分散离开抛光层(界面)，移动到顶部抛光层304的下表面。另外，所述顶层由于具有高孔隙率而具有可压缩性，而且被抛光液所浸润饱和，因此在晶片之下的反复循环过渡阶段，顶层可以将抛光液压向晶片表面。另外，在抛光层304的厚度中，抛光垫300的互连孔结构很均匀，使得在抛光垫磨损的时候，孔的截面结构和与晶片接触的表面区域仍然保持恒定。所述孔结构可以是互连的微孔或圆柱形孔。
所述抛光垫300的抛光层304可通过各种方法形成，这些方法包括烧结、拉伸、径迹蚀刻、模板蚀刻和相转化。具体来说，相转化的方法包括例如通过溶剂蒸发沉积，气相沉积，受控的蒸发沉积，热沉积和浸渍沉积。其它的制造互连孔的方法包括使用超临界流体或低密度泡沫技术。
在本发明一实施方式中，多层抛光垫300以“卷状”形式形成，使得可以“连续制造”，以减少在分批工艺中可能造成的不同抛光垫300之间的差异。设备100包括供料盘或解卷装置(unwind station)102，上面储存着以纵向连续形式螺旋缠绕的基材302。再来看图3至图3B，基材具有“双”子垫构造，包括中间的硬层312和底部的可压缩层314。通过这种方式，硬中间层312在模头范围的长度上平衡了硬度，但是在晶片范围的长度上与可压缩性更高的层314结合发挥作用，成为挠性的。
通过驱动装置104机械驱动进料辊102以受控制的速度旋转。驱动装置104包括例如带106和马达驱动的滑轮108。所述驱动装置104任选包括马达驱动的挠性轴或马达驱动的齿轮系(未显示)。
仍然参见图1，由进料辊102向连续传送装置110上提供连续基材302，所述传送装置110(例如不锈钢带)环绕在互相隔开的驱动辊112上。可用马达以一定的速度驱动驱动辊112，使传送装置110与连续背衬层302同步地线性传送。通过传送装置110在各驱动辊112和相应的惰辊112a之间的空间传送基材302。惰辊112a与传送装置110相啮合，用来主动循迹控制基材302。传送装置110具有支承在工作台支架110b的平坦水平表面上的平坦部分110a，该平坦部分110a支承着基材302，将基材302传送经过连续的制造位点114、122和126。辊形式的支承部件110c沿传送装置110和基材302的侧边分布，用来主动循迹控制传送装置110和基材302。
第一制造位点114还包括储存容器116和容器116出口处的喷嘴118。向容器116提供粘性流态聚合物组合物，通过喷嘴118将该组合物施加在连续基材302上。在容器116出口处使用泵120控制喷嘴118的流量。喷嘴118的宽度可与连续基材302相等，从而能覆盖整个基材302。当传送装置110将连续基材302传送经过制造位点114时，在基材302上就施加了连续的流体相抛光层304。所述流态聚合物组合物可以通过常规的粘着技术粘着在基材302上。
由于原料可在大的均匀供应源内混合，然后反复装入容器116，这就减少了最终产物组成和性质的差异。换言之，本发明提供了一种能够克服现有技术中浇注和切片法缺点的制造水基抛光垫的网状方法。该方法的连续特性使得能够精确控制多层多孔性抛光垫300的制造，可切割出具有所需区域图案和尺寸的许多单独的抛光垫300。所述许多单独的抛光垫300减少了组成和性质上的差异。
较佳的是，所述流态聚合物组合物是水基组合物。例如，该组合物可包含水基氨基甲酸乙酯分散体(例如购自位于美国康涅狄格州Middlebury的Crompton有限公司的W-290H、W-293、W-320、W-612和A-100，以及购自位于美国新泽西州West Paterson的Cytec Industries有限公司的HP-1035和HP-5035)和丙烯酸类分散体(例如购自位于美国宾夕法尼亚州费城的罗门哈斯公司的RhoplexE-358)。另外，也可使用丙烯酸类/苯乙烯分散体(例如位于美国宾夕法尼亚州费城的罗门哈斯公司的RhoplexB-959和E-693)之类的混合物。另外，也可使用水基氨基甲酸乙酯和丙烯酸类分散体的混合物。
在本发明优选实施方式中，水基氨基甲酸乙酯和丙烯酸类分散体的混合物的重量百分比为100∶1至1∶100的。更佳的是，水基氨基甲酸乙酯和丙烯酸类分散体的混合物的重量百分比为10∶1至1∶10。最佳的是，水基氨基甲酸乙酯和丙烯酸类分散体的混合物的重量百分比为3∶1至1∶3。
所述水基聚合物能够有效地形成多孔填充型抛光垫。出于本说明书的目的，用于抛光垫的填料包括能够在抛光过程中脱落或溶解的固体颗粒，以及液体填充的颗粒或球体。出于本说明书的目的，孔隙结构包括气体填充的颗粒、气体填充的球体以及由其它方式形成的空穴，所述其它方式是例如使用气体使粘性体系机械发泡，向聚氨酯熔体内注入熔体，通过产生气态产物的化学反应原位引入气体，或通过减压使溶解的气体形成气泡。另外，可通过例如改变pH值、改变离子强度或改变温度使聚合物水分散体变得不稳定，从而形成孔。
所述流态聚合物组合物可任选地包含其它添加剂，包括消泡剂(例如购自Cognis的Foamaster111)和流变改性剂(例如购自罗门哈斯公司的AcrysolASE-60、Acrysol I-62、Acrysol RM-12W、Acrysol RM-825和AcrysolRM-8W)。也可使用防结皮剂(例如购自Lanxess有限公司的Borchi-NoxC3和Borchi-Nox M2)和聚结剂(例如购自Eastman Chemicals的TexanolEster醇)之类的其它添加剂。另外，所述抛光垫应由软聚合物或至少一个相的玻璃化转变温度低于室温的聚合物混合物制得。还可加入添加剂，例如可加入炭黑以提高耐磨性，加入PTFE以减少摩擦，或加入表面活性剂以提高润湿性。
第二制造位点122包括例如刮片124，它距离连续背衬层302有预定距离，在它们之间形成一定余隙空间。当传送装置110将连续基材302和流态抛光层304输送过制造位点122的刮片124时，刮片124连续地对流态抛光层304进行成形，将其制成预定的厚度。
第三制造位点126包括一固化烘箱128，例如传送所述连续基材302和抛光层304的加热通道。烘箱128使流体相抛光层304固化生成粘着在连续基材302上的连续固相抛光层304。应缓慢除去水分，以免例如表面起泡。通过控制温度和通过烘箱128的传送速度来控制固化时间。烘箱可以是燃料加热或电加热的，采用辐射加热或强制对流加热，或者二者皆采用。
较佳的是，烘箱128的温度可为50-150℃。更佳的是，烘箱128的温度可为55-130℃。最佳的是，烘箱128的温度可为60-120℃。另外，抛光层304可以5-20fpm(1.52-6.10mps)的速度通过烘箱128。较佳的是，抛光层304可以5.5-15fpm(1.68-4.57mps)的速度通过烘箱128。更佳的是，抛光层304可以6-12fpm(1.83-3.66mps)的速度通过烘箱128。
现在参见图1A，当离开烘箱128后，连续基材302粘着在连续的固相抛光层304上，构成连续多层多孔抛光垫300。所述多层抛光垫300被螺旋缠绕在位于制造位点126后面的收集卷轴130上。该收集卷轴130由第二驱动装置104驱动。收集卷轴130和第二驱动装置104包括选择性地位于制造设备100内的独立的制造位点。
现在参见图2，任选地提供了对连续多层抛光垫300进行表面精整或表面修饰的设备200。该设备200可包括与图1所示类似的传送装置110，或包括相同传送装置110的延长部分。设备200的传送装置110包括驱动辊112，以及用来支承离开烘箱126的多层抛光垫300的平坦部分110a。抛光垫300在烘箱126内固化之后，设备200的传送装置110将连续抛光垫300传送经过一个或多个制造位点201、208和212，在这些位点对其进行进一步的加工。设备200具有另外的平台支架110b和另外的支承部件110c，这些支架和部件如图1所示进行操作。
可以用金刚石而不是用砂纸抛光固化的抛光层304，使抛光层304具有所需的表面抛光度和表面平整度。优选可以使抛光层304裂开，以暴露出所需的表面抛光度。通过这种方式，将抛光垫表面的粗糙结构高度严格控制在一定的范围，在抛光垫的整个使用寿命内保持此高度分布。从而使得磨粒/抛光垫粗糙结构和晶片表面之间的缺陷、特别是微小划痕和振颤痕、局部点接触压力都最小化。换言之，抛光作用力均匀地分布在大量的接触点上，而不是集中在较少的接触点上。因此，对于聚合物混合和加入“弹性”聚合物，本发明人发现某些聚合物可打开抛光层的表面，这有助于液体交换和在抛光层的厚度中提供更均匀的孔结构(例如Paraloid EXLTM2691)。
尽管对导体凹陷和氧化物腐蚀之类的参数的特征水平的外形控制很大程度上取决于浆液，但是人们认为抛光垫表面粗糙结构的分布也具有很重要的影响，对特征凹陷的影响尤为显著。如上所讨论的，对粗糙结构高度分布的控制是很重要的，以减少高点压力点。在类似的形式中，如果粗糙结构的尺寸与导体线宽接近或小于导体线宽，则粗糙结构会划擦掉特征结构，增大凹陷程度。这一现象可通过确保粗糙结构的高度均匀分布，使粗糙结构的有效尖端直径大于特征尺寸来最小化。尖端应是圆滑的，而不是尖锐的，粗糙结构应具有低纵横比而非高纵横比。在抛光压力和条件下，所述粗糙结构应具有良好的弹性，使得在与晶片接触过程中发生的变形是可逆的。这可减少使用金刚石精整。
在抛光过程中，磨粒与抛光垫的粗糙结构结合起来产生机械清除作用，清除晶片材料。如果硬磨粒与晶片表面之间的作用力过高，晶片表面上会产生微小划痕。为使得微小的划痕最小化，所述粗糙结构应具有这样的物理性质，即使得磨粒能够部分或完全地渗入粗糙结构中。这与玻璃抛光是类似的，在玻璃抛光中，磨粒沉入凹凸结构(pitch)的表面中。为了渗入，粗糙结构最重要的性质是低屈服强度和模量。
本发明另一任选的特征是在顶层中具有肉眼可见的凹槽。这减小了抛光垫和晶片之间的吸附力，使得在抛光之后晶片得以释放，并且在抛光过程中控制抛光垫表面上的流体输送。后者可确保更有效地进行抛光，可用来控制晶片表面上的抛光曲线，作为一种另外的降低缺陷度的方法。凹槽可以是圆形、交叉网状、螺旋状或辐射状的，或者它们的组合，包括为特殊应用而最优化的某些改良的径向或螺旋状凹槽构造。
根据需要在抛光层304的表面中加工制造凹槽形式或其它凹陷形式的粗糙结构。例如，工作位点201包括一对压制成形压模，这对压模包括一个往复压模202和一个固定模204，在压印过程中这对压模互相闭合。往复压模202朝向连续抛光层304的表面。该往复压模202上的多个齿205穿透连续抛光层304的表面。该压印操作提供了表面精整操作。例如，齿205在抛光层304的表面中形成了凹槽图案。当模202、204互相闭合时，传送装置110可间断性地停止，静止不动。或者当模202和204互相闭合时，模202和204沿传送方向与传送装置作同步运动。
制造位点208包括例如用来在连续抛光层304的表面切割凹槽的旋转锯210。该旋转锯210由(例如)正交运动绘迹仪驱动沿预定路线移动，切割出具有所需图案的凹槽。另一制造位点212包括用来将连续抛光层304的表面抛光或研磨成平坦表面的旋转研磨头214，所述抛光或研磨后的表面具有选择性粗糙化或平滑化的所需表面光洁度。
制造位点202、210和212的排列顺序可与图2所示的顺序不同。可根据需要省去制造位点202、210和212中的一个或多个。收集卷轴130和第二驱动装置104构成了选择性地位于制造设备200中传送装置110端、用来收集固相连续抛光垫300的独立的制造位点。
下面参见图3，图中提供了由本发明的设备100制造的多层多孔抛光垫300的截面图。如上文所讨论的，在烘箱128中固化的时候，液相聚合物形成了固化的多孔抛光垫300。在一个实施方式中，抛光垫300可包括柱状物306。柱状物306提供了可以在抛光层304的厚度中互连的空隙。通过这种方式，可以将抛光碎屑吸收入抛光层304内，使碎屑离开抛光层(界面)，朝向顶部抛光层304的底面扩散。另外，顶层由于具有高孔隙率而呈可压缩性，且浸饱了抛光液，因此在晶片之下的反复循环过渡阶段，顶层可以将抛光液压向晶片表面。另外，在抛光层304的整个厚度中，抛光垫300的互连孔结构可以是均匀的，使得当抛光垫磨损的时候，孔的横截面几何形状以及与晶片接触的表面积保持恒定。
较佳的是，所述抛光层304在抛光条件下基本为“弹性的”，本体聚合物(bulkpolymer)的肖氏硬度小于40D。更优选抛光层的本体聚合物肖氏硬度小于30D。最优选抛光层的本体聚合物肖氏硬度小于25D。所述抛光层304的厚度小于0.5毫米。更优选抛光层的厚度小于0.4毫米。最优选抛光层的厚度小于0.25毫米。
如上文所讨论的，基材302具有“双”子垫构型，包括中间硬层312和可压缩层314。通过这种方式，硬中间层312在模头范围的长度上平衡了硬度，但是在晶片范围的长度上与可压缩性更高的层314结合发挥作用，成为挠性的。这使得所述抛光垫适应于非平面型晶片。适用于中间层的材料是聚合物膜，如聚对苯二甲酸乙二酯和聚碳酸酯或其混合物。优选中间层312的厚度小于0.38毫米，优选为0.13-0.26毫米。
底部可压缩层314的可压缩性应大于中间层312，但是小于顶部的抛光层304。适用于顶层314的材料包括例如非多孔性弹性片材和高密度闭合室聚合物泡沫体。另外，为了防止液体侵入泡沫体，该聚合物应该是疏水性的。优选的聚合物包括例如具有极佳水解稳定性、耐化学性和耐热性以及回弹特征的硅氧烷高弹体。底层314应具有足够的可压缩性，以提高晶片直径上的抛光均一性，但是其可压缩性不应过高，以免影响其平面化和修整边缘的效果。优选下层的厚度小于1毫米，优选小于0.64毫米，最优选小于0.25毫米。可压缩性数值应小于10％、优选小于5％，最优选约为3％。可根据ASTM F36-99程序(“衬垫料的可压缩性和恢复能力的标准测试法(Standard Test Method for Compressibilityand Recovery of Gasket Materials)”)测量可压缩性。回弹数值应大于90％，优选大于95％，最优选大于98％。
下面来看图3A，在本发明抛光垫300的另一实施方式中，在聚合物混合物中含有发泡剂或气泡剂或气体形式的夹带组分，所述聚合物混合物作为夹带这些组分的基质。在固化的时候，所述发泡剂或气泡剂或气体作为挥发性物质离开，形成分散于连续抛光层304中的开放孔308。图3A的抛光垫300还包括基材302。同样如上所述，孔308提供了可以在抛光层304的厚度中互连的空隙结构。通过这种方式，抛光层304与基材302相结合，使得抛光碎屑被吸收进抛光层304中，通过分散离开抛光层(界面)，移动到顶部抛光层304的下表面。另外，所述顶层由于具有高孔隙率而具有可压缩性，而且被抛光液所浸润饱和，因此在晶片之下的反复循环过渡阶段，顶层可以将抛光液压向晶片表面。另外，在抛光层304的厚度中，抛光垫300的互连孔结构很均匀，使得在抛光垫磨损的时候，孔的截面结构和与晶片接触的表面区域仍然保持恒定。
下面来看图3B，揭示了抛光垫300的另一实施方式，该抛光垫300包括位于聚合物混合物之内，分散在连续抛光层304中的微球或聚合物微型组元310。所述微型组元310可填充有气体。或者微球体310中可填有抛光液，在使用抛光垫300进行抛光操作的过程中，研磨作用打开了微球体310时，这些抛光液就逸出。或者所述微球体310是水溶性聚合物微型组元，在抛光操作过程中溶于水中。图3B所示的抛光垫300还包括基材302。通过这种方式，抛光层304与基材302相结合，使得抛光碎屑被吸收进抛光层304中，通过分散离开抛光层(界面)，移动到顶部抛光层304的下表面。另外，所述顶层由于具有高孔隙率而具有可压缩性，而且被抛光液所浸润饱和，因此在晶片之下的反复循环过渡阶段，顶层可以将抛光液压向晶片表面。另外，在抛光层304的整个厚度中，抛光垫300的互连孔结构很均匀，使得在抛光垫磨损的时候，孔的截面结构和与晶片接触的表面区域仍然保持恒定。
较佳的是，至少一部分微型组元310大体上是挠性的。合适的微型组元310包括无机盐、糖和水溶性颗粒。这种聚合物微型组元310的例子包括聚乙烯醇、果胶、聚乙烯吡咯烷酮、羟乙基纤维素、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧基甲基纤维素、羟丙基纤维素、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚羟基醚丙烯酸酯(polyhydroxyetheracrylite)、淀粉、马来酸共聚物、聚环氧乙烷、聚氨酯、环糊精和它们的组合。可以通过例如接枝、嵌段、交联对微球体310进行化学改性，改变其溶解度、溶胀性等性质。优选用作微球体的材料是聚丙烯腈和聚偏二氯乙烯的共聚物(例如购自位于瑞典Sundsvall的Akzo Nobel公司的ExpancelTM)。
优选的是，如上文所讨论的，所述多层多孔抛光垫300中孔隙或填料的浓度至少为50体积％。这些孔隙结构或填料有助于提高抛光垫在抛光过程中传送抛光液的能力。换言之，孔隙结构含量的增加使得抛光垫可以互连。更佳的是，抛光垫中孔隙结构或填料的浓度至少为65体积％。最佳的是，抛光垫中孔隙结构或填料的浓度至少为75体积％。较佳的是，所述孔隙结构或填料的重均直径为10-100微米。最佳的是，所述孔隙结构或填料的重均直径为15-90微米。膨胀的中空聚合物微型组元的重均直径的标称范围为15-50微米。
因此，本发明提供了一种减少缺陷、提高抛光性能的多层抛光垫。本发明的抛光垫是一种多层多孔抛光垫，其孔隙结构含量至少等于或大于50体积％。较佳的是，所述抛光垫以网状形式制得，减少了浇注-切割制得的“硬”抛光垫中经常伴随的垫与垫之间的差异。另外，所述抛光垫优选是水基的而不是有机溶剂基的，比通过凝固法制成的现有技术的“软”抛光垫更容易制造。因此，这种多层抛光垫提供了具有低缺陷的出众性能，在晶片、压模和特征尺寸范围长度上产生了平坦的构型。
权利要求
1.一种用来抛光半导体基板的复合化学机械抛光垫，该抛光垫包括具有第一可压缩性的抛光层；具有第二可压缩性的中间层，所述第二可压缩性小于第一可压缩性；具有第三可压缩性的底层，所述第三可压缩性大于第二可压缩性，小于第一可压缩性；所述抛光层中孔隙结构的含量至少为50体积％。
2.如权利要求1所述的抛光垫，其特征在于，所述抛光层的肖氏D硬度小于40D。
3.如权利要求1所述的抛光垫，其特征在于，所述抛光层的厚度小于0.5毫米。
4.如权利要求1所述的抛光垫，其特征在于，所述抛光层包含由水基聚合物或其混合物形成的聚合物基质。
5.如权利要求4所述的抛光垫，其特征在于，所述聚合物基质是聚氨酯分散体、丙烯酸类分散体、苯乙烯分散体或其混合物。
6.如权利要求4所述的抛光垫，其特征在于，所述聚合物基质包含重量百分比为100∶1至1∶100的聚氨酯与丙烯酸类分散体的混合物。
7.如权利要求4所述的抛光垫，其特征在于，所述聚合物基质还包含消泡剂、流变改性剂、防结皮剂或聚结剂。
8.如权利要求4所述的抛光垫，其特征在于，所述聚合物基质包含分散于其中的微型组元，所述微型组元选自聚乙烯醇、果胶、聚乙烯吡咯烷酮、羟乙基纤维素、甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、羧基甲基纤维素、羟丙基纤维素、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚乙二醇、聚羟基醚丙烯酸酯、淀粉、马来酸共聚物、聚环氧乙烷、聚氨酯、环糊精、聚偏二氯乙烯、聚丙烯腈和它们的组合。
9.如权利要求1所述的抛光垫，其特征在于，所述中间层的厚度小于0.4毫米。
10.如权利要求1所述的抛光垫，其特征在于，所述底层的厚度小于1毫米。
全文摘要
本发明提供了一种用来抛光半导体基板的复合化学机械抛光垫，该抛光垫包括具有第一可压缩性的抛光层；具有第二可压缩性的中间层，所述第二可压缩性小于第一可压缩性；具有第三可压缩性的底层，所述第三可压缩性大于第二可压缩性，小于第一可压缩性；所述抛光层中孔隙结构的含量至少为50体积％。本发明提供了减少缺陷且提高抛光性能的多层水基抛光垫。
文档编号H01L21/304GK1986162SQ200610171190
公开日2007年6月27日 申请日期2006年12月20日 优先权日2005年12月21日
发明者D·B·詹姆斯 申请人:罗门哈斯电子材料Cmp控股股份有限公司