具有改进的粘着性的水基抛光垫及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种化学机械抛光垫，该抛光垫包含其中分散着微球体的聚合物基质，该聚合物基质由水基聚合物或其混合物形成，该聚合物基质被施加到渗透性基材上。本发明专利技术提供一种缺陷减少、抛光性能获得改进的水基抛光垫。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于化学机械平面化(CMP)的抛光垫，具体来说，本专利技术涉及水基抛光垫和制造水基抛光垫的方法。
技术介绍
在集成电路和其他电子器件的制造中，在半导体晶片的表面上沉积多层导电材料、半导体材料和介电材料，或者将多层导电材料、半导体材料和介电材料从半导体晶片的表面上除去。导电材料、半导体材料和介电材料的薄层可通过许多种沉积技术沉积。现代工艺中常规的沉积技术包括物理气相沉积(PVD，也称为溅射)、化学气相沉积(CVD)、等离子体辅助化学气相沉积(PECVD)和电化学镀敷(ECP)。随着各材料层按照顺序被沉积和除去，晶片的最上层表面变得不平坦。由于随后的半导体加工(例如金属化)要求该晶片具有平坦表面，所以需要对晶片进行平面化。平面化可用来除去不希望有的表面形貌和表面缺陷，例如粗糙表面、聚团材料、晶格损坏、划痕和被污染的层或材料。化学机械平面化，即化学机械抛光(CMP)是用来对半导体晶片等基材进行平面化的常用技术。在常规CMP中，将晶片载体安装在载体组件上，使晶片与CMP设备中的抛光垫接触。载体组件对晶片施加可控的压力，将其压在抛光垫上。在外界驱动力的作用下使抛光垫相对于晶片运动(例如旋转)。同时使化学组合物(“浆液”)或其他流体介质流到抛光垫上，流入晶片和抛光层之间的间隙中。从而通过浆液和抛光垫表面的化学作用和机械作用抛光晶片表面，使其变平坦。已经证明，将聚合物(例如聚氨酯)浇铸成块状体，并将此块状体切割(“切片”)形成几块薄的抛光垫是一种制造具有恒定可重现的抛光性质的“硬”抛光垫的有效的方法。不幸的是，使用这种浇注和切片法制得的聚氨酯抛光垫，由于其浇注位置的不同，抛光性质会发生差异。例如，从底部浇注位置和顶部浇注位置切割出的抛光垫的密度和孔隙率不同。另外，在由过大尺寸模制物切割而成的抛光垫中，从中心到边缘，其密度和孔隙率会有差异。这些差异会对要求很高的用途、例如低k图案化晶片的抛光造成负面影响。同样的，采用溶剂/非溶剂法凝固聚合物以带状(web)形式形成的抛光垫被证明是一种制造“软”抛光垫的有效方法。这种方法(即以带状形式)避免了上面讨论的在浇注切片法中出现的一些缺点。不幸的是，常用的(有机)溶剂(例如N，N-二甲基甲酰胺)处理起来可能很麻烦且成本高。另外，由于在凝固法过程中的随机放置和形成的孔隙结构，这种软垫的垫与垫之间可能有差别。另外，可通过将两个或更多个垫结合起来形成抛光垫。例如，Rutherford等人在美国专利第6007407号中揭示了一种通过将两层不同的材料层叠起来形成的用来进行CMP的抛光垫。上部抛光垫结合在由适合用来支承所述抛光层的材料形成的下层或“下垫(sub-pad)”上。下垫通常具有高于抛光层的可压缩性和低于抛光层的刚性。通常用压敏粘合剂(“PSA”)将这两个层粘合在一起。然而，PSA具有较低的粘结强度和勉强的抗化学腐蚀性。因此，使用PSA层叠形成的抛光垫容易在抛光过程中造成下垫与上部抛光层分离(“脱层”)，或者上部抛光层从下垫上分离(“脱层”)，使得抛光垫无法使用，阻碍抛光过程。因此，人们需要具有改进的密度和孔隙均匀性的抛光垫。具体来说，需要具有始终如一的抛光性能、缺陷更少、抗脱层而且制造成本低廉的抛光垫。
技术实现思路
在本专利技术第一方面，提供一种化学机械抛光垫，该抛光垫包含其中分散着微球体的聚合物基质，该聚合物基质由水基聚合物或其混合物形成，该聚合物基质被施加在渗透性基材上。在本专利技术第二方面，提供一种化学机械抛光垫，该抛光垫包含多孔性的或其中分散着填料的聚合物基质，该聚合物基质由重量百分比为100∶1至1∶100的氨基甲酸乙酯和丙烯酸类的分散体的混合物形成，该聚合物基质被施加在渗透性基材上。在本专利技术第三方面，提供一种制造化学机械抛光垫的方法，该方法包括向连续传送的渗透性基材上提供包含微球体的水基液相聚合物组合物；使所述聚合物组合物在所述传送的渗透性基材上成形，成为具有预定厚度的液相抛光层；并在固化烘箱内使传送的渗透性基材上的聚合物组合物固化，将该聚合物组合物转化为抛光垫的固相抛光层。附图说明图1显示用来连续制造本专利技术水基抛光垫的设备；图1A显示本专利技术的另一种制造设备；图2显示用来对本专利技术水基抛光垫进行连续加工(condition)的设备；图3显示使用图1所示设备制造的水基抛光垫的横截面；图3A显示使用图1所示设备制造的另一种水基抛光垫；图3B显示使用图1所示设备制造的另一种水基抛光垫。具体实施例方式本专利技术提供一种缺陷减少、抛光性能提高的水基抛光垫。较佳的是，该抛光垫制成带状形式(web-format)，减少了在浇注-切片制得的“硬”抛光垫中经常出现的垫与垫之间的差异。另外，该抛光垫优选为水基而非有机溶剂基的，比现有技术中通过凝固法形成的“软”垫更容易制造。所述抛光垫直接加在渗透性基材上，不需使用粘合剂，降低了成本，减少了抛光垫的脱层。本专利技术的抛光垫可用来抛光半导体基片、刚性存储碟片、光学产品，还可用来抛光各种半导体加工材料，例如ILD、STI、钨、铜、低k电介质和超低k电介质。下面参见附图，图1显示用来制造本专利技术水基抛光垫300的设备100。较佳的是，所述水基抛光垫300是以“卷”状形式制成的，从而能够“连续制造”，以减少分批法可能造成的不同抛光垫300之间的差异。设备100包括进料卷筒即解卷装置(unwind station)102，其上储存着以纵向连续形式螺旋缠绕的渗透性基材302。所述基材302由任何渗透性薄膜形成，所述渗透性薄膜可以是织造织物或非织造织物，例如纺粘型织物或针刺织物(例如购自德国，Newark的Rohm andHass Electronic Materials CMP Inc.的Suba IVTM)。在本专利技术中，基材302优选成为最终产品的整体部分。可使用包括聚酯、尼龙和其他纤维及其混合物的任何材料制备所述渗透性基材302。在下文中将会讨论到，至少一部分粘性液态的聚合物组合物渗透到基材302的渗透性薄膜，并与之粘结，相对于常规的粘合技术，这可以提高化学和机械粘着性质。基材302的厚度优选为2-100密耳(0.051-2.54毫米)。更佳的是，基材302的厚度优选为10-60密耳(0.254-1.52毫米)。最佳的是，基材302的厚度优选为20-30密耳(0.508-0.762密耳)。通过驱动装置104机械驱动进料辊102以控制的速度旋转。驱动装置104包括例如皮带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使驱动辊112转动，使传送装置110与连续基材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。辊形的支承部件110c沿传送装置110和基材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学机械抛光垫，该抛光垫包含其中分散着微球体的聚合物基质，该聚合物基质由水基聚合物或其混合物形成，所述聚合物基质被施加到渗透性基材上。

【技术特征摘要】
US 2005-9-19 60/718,4891.一种化学机械抛光垫，该抛光垫包含其中分散着微球体的聚合物基质，该聚合物基质由水基聚合物或其混合物形成，所述聚合物基质被施加到渗透性基材上。2.如权利要求1所述的抛光垫，其特征在于，所述聚合物基质是氨基甲酸乙酯分散体、丙烯酸类分散体、苯乙烯分散体或其混合物。3.如权利要求1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的氨基甲酸乙酯与丙烯酸类的分散体的混合物。4.如权利要求1所述的抛光垫，其特征在于，所述微球体选自聚乙烯醇、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。5.如权利要求1所述的抛光垫，其特征在于，所述微球体占抛光垫的至少0.3体积％。6.如权利要求1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...

【专利技术属性】
技术研发人员：CH杜昂，
申请(专利权)人：罗门哈斯电子材料CMP控股股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]