【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及化学机械平面化处理的抛光，具体而言，涉及一种抛光垫及半导体器件的制造方法。
技术介绍
1、cmp技术是一种将待加工器件表面朝下，给与一定压力向抛光垫施压，在抛光液的作用下，借助于抛光垫和待加工器件的相对运动，通过研磨粒子的机械磨削和氧化剂的化学腐蚀作用下对待加工器件表面的材料除去，从而获得平坦表面的技术。
2、随着半导体工业的发展，趋势加工工艺向着更高电流密度、更高的时钟频率和更多的互联层转移，由于期间尺寸的缩小、光刻设备焦深的减小，要求芯片表面可接收的分辨率的平整度达到了纳米级。而传统的平坦化技术如基于淀积技术的选择淀积、溅射玻璃sog、低压cvd、等离子体增强cvd等技术也能够提供光滑表面，但都是局部平坦化技术，无法做到全局平坦化，目前国际普遍认为，器件特征尺寸在0.35μm以下时，必须进行全局平坦化保证光刻影响传递的精确度和分辨率，而cmp技术是目前国际公认唯一可以做到全局平坦化的技术，cmp良率严重影响这芯片的收率。
3、抛光垫作为cmp耗材中最终的要耗材之一被广泛应用于集成电路制造中，目前使用的抛光垫主要由高分子材料制成，其主要成分是发泡固化的聚氨酯。这些抛光垫的表面不仅具有一定密度的微凸体，还有许多空心微孔，其表面结构特性(粗糙度、沟槽形状等)、材质(硬度、弹性模量等)都是影响cmp的重要因素。在实际应用中，抛光垫的表面粗糙度往往会随着材料的消耗而呈现出明显的变化，抛光垫与被抛光物的微观接触面积也影响着cmp抛光过程。
4、亟待开发一款适用于多种制程，且微观接触面积及
技术实现思路
1、为了解决现有技术中的问题，本专利技术第一方面提供一种抛光层，所述抛光层是由具有孔隙分隔连续的聚氨酯基材形成的均匀闭孔弹性体，所述抛光层表面包含微凸体，所述微凸体与被抛光物实质性接触从而形成微观接触面，所述抛光层在1psi～20psi压强条件下，所述抛光层与被抛光物的微观接触面积率介于0.01％～5％之间；
2、进一步的，所述抛光层在1psi～10psi压强条件下，所述接触系数ζ＝(抛光层与被抛光物的微观接触面积率/抛光层的密度)*100，所述接触系数ζ介于0.1～1.2之间；
3、作为优选方案，所述抛光层在1psi～5psi压强条件下，所述接触系数ζ＝(抛光层与被抛光物的微观接触面积率/抛光层的密度)*100，所述接触系数ζ介于0.1～0.7之间；
4、进一步的，所述抛光层的粗糙度介于1μm～30μm之间；
5、优选的，所述抛光层的粗糙度介于2μm～15μm之间；
6、进一步的，所述抛光层的密度介于0.4g/cm3～1.1g/cm3之间，所述抛光层的硬度介于10d～75d之间；
7、进一步的，所述抛光层包含异氰酸酯封端的预聚物与固化剂的反应产物，所述异氰酸酯封端的预聚物包含多官能异氰酸酯与多元醇的反应产物；
8、进一步的，所述多官能异氰酸酯包含2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、2,2’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、间苯二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯、间苯二亚甲基二异氰酸酯、亚乙基二异氰酸酯、2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯、1，4-环己烷二异氰酸酯、4，4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯中的一种或多种组合；
9、优选的，所述多官能异氰酸酯包含2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、4，4’-二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种组合；
10、进一步的，所述多元醇包含聚四亚甲基醚二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、乙二醇、丁二醇、二甘醇、新戊二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、己二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,4-环己烷二甲醇、环氧乙烷和环氧丙烷的均聚物和/或共聚物中的一种或多种组合；
11、优选的，所述多元醇包含聚四亚甲基醚二醇、聚丙二醇、二甘醇、环氧乙烷和环氧丙烷的均聚物和/或共聚物中的一种或多种组合；
12、进一步的，所述固化剂包含多元胺类固化剂；
13、所述多元胺类固化剂包含二乙基甲苯二胺(detda)、n,n’-二烷基二氨基二苯甲烷、3,5-二乙基-2,4-甲苯二胺及其异构体(例如,3,5-二乙基-2,6-甲苯二胺)、3,5-二甲硫基-2,4-甲苯二胺及其异构体、4,4’-亚甲基-双-(2-氯苯胺)(moca)、4,4’-双-(仲丁基氨基)-二苯甲烷、1,4-双-(仲丁基氨基)-苯、4,4’-亚甲基-双-(2-氯苯胺)、4,4’-亚甲基-双-(3-氯-2,6-二乙苯胺)(mcdea)、聚氧化四亚甲基-二-对氨基苯甲酸酯；p,p’-亚甲基双苯胺(mda)；间苯二胺(mpda)；4,4’-亚甲基-二-(2,6-二乙基苯胺)(mdea)、4,4’-亚甲基-二-(2,3-二氯苯胺)(mdca)、4,4’-二氨基-3,3’-二乙基-5,5’-二甲基二苯甲烷、2,2’,3,3’-四氯二氨基二苯甲烷、丙二醇-二-对氨基苯甲酸酯中的一种或多种组合；
14、特别优选的，所述多元胺类固化剂为4,4’-亚甲基-双-(2-氯苯胺)(moca)；
15、进一步的，所述异氰酸酯封端的预聚物未反应的nco介于8.0％～9.5％之间，所述异氰酸酯封端的预聚物具有的nh2与nco化学计量比介于80％～105％之间。
16、本专利技术第二方面提供一种抛光垫，所述抛光垫包含上述的抛光层，除此之外，所述抛光垫还包含中间胶层，缓冲层及离型膜层，所述抛光垫在1psi～20psi压强条件下，所述抛光垫与被抛光物的微观接触面积率介于0.01％～5％之间。
17、本专利技术第三方面提供一种抛光方法，提供一种被抛光物，所述被抛光物选自磁性基材、光学基材或半导体基材中的至少一种，提供上述的抛光垫，在抛光层的抛光表面和被抛光物之间形成动态接触，从而抛光被抛光物的表面，以及使用修整器修整抛光表面。
18、本专利技术通过将抛光层与被抛光物的微观接触面积控制在一定范围内，制备而成的抛光垫，在抛光半导体器件过程中可获得良好的抛光速率，较低的缺陷率，进一步的通过控制接触系数ζ介于一定范围内时，可有效提高研磨速率不均一性，该抛光抛光垫适用于多种半导体制程。
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1.一种抛光层，其特征在于，所述抛光层是由具有孔隙分隔连续的聚氨酯基材形成的均匀闭孔弹性体，所述抛光层表面包含微凸体，所述微凸体与被抛光物实质性接触从而形成微观接触面，所述抛光层在1psi～20psi压强条件下，所述抛光层与被抛光物的微观接触面积率介于0.01％～5％之间。
2.根据权利要求1所述的抛光层，其特征在于，所述抛光层在1psi～10psi压强条件下，所述接触系数ζ＝(抛光层与被抛光物的微观接触面积率/抛光层的密度)*100，所述接触系数ζ介于0.1～1.2之间。
3.根据权利要求1所述的抛光层，其特征在于，所述抛光层的粗糙度介于1μm～30μm之间；优选的，所述抛光层的粗糙度介于2μm～15μm之间。
4.根据权利要求1所述的抛光层，其特征在于，所述抛光层的密度介于0.4g/cm3～1.1g/cm3之间，所述抛光层的硬度介于10D～75D之间。
5.根据权利要求1所述的抛光层，其特征在于，所述抛光层包含异氰酸酯封端的预聚物与固化剂的反应产物，所述异氰酸酯封端的预聚物包含多官能异氰酸酯与多元醇的反应产物。
6.
7.根据权利要求5所述的抛光层，其特征在于，所述多元醇包含聚四亚甲基醚二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、乙二醇、丁二醇、二甘醇、新戊二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、己二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,4-环己烷二甲醇、环氧乙烷和环氧丙烷的均聚物和/或共聚物中的一种或多种组合；优选的，所述多元醇包含聚四亚甲基醚二醇、聚丙二醇、二甘醇、环氧乙烷和环氧丙烷的均聚物和/或共聚物中的一种或多种组合。
8.根据权利要求5所述的抛光层，其特征在于，所述固化剂包含多元胺类固化剂；所述多元胺类固化剂包含二乙基甲苯二胺(DETDA)、N,N’-二烷基二氨基二苯甲烷、3,5-二乙基-2,4-甲苯二胺及其异构体(例如,3,5-二乙基-2,6-甲苯二胺)、3,5-二甲硫基-2,4-甲苯二胺及其异构体、4,4’-亚甲基-双-(2-氯苯胺)(MOCA)、4,4’-双-(仲丁基氨基)-二苯甲烷、1,4-双-(仲丁基氨基)-苯、4,4’-亚甲基-双-(2-氯苯胺)、4,4’-亚甲基-双-(3-氯-2,6-二乙苯胺)(MCDEA)、聚氧化四亚甲基-二-对氨基苯甲酸酯；p,p’-亚甲基双苯胺(MDA)；间苯二胺(MPDA)；4,4’-亚甲基-二-(2,6-二乙基苯胺)(MDEA)、4,4’-亚甲基-二-(2,3-二氯苯胺)(MDCA)、4,4’-二氨基-3,3’-二乙基-5,5’-二甲基二苯甲烷、2,2’,3,3’-四氯二氨基二苯甲烷、丙二醇-二-对氨基苯甲酸酯中的一种或多种组合；优选的，所述多元胺类固化剂为4,4’-亚甲基-双-(2-氯苯胺)(MOCA)。
9.根据权利要求5所述的抛光层，其特征在于，所述异氰酸酯封端的预聚物未反应的NCO介于8.0％～9.5％之间，所述异氰酸酯封端的预聚物具有的NH2与NCO化学计量比介于80％～105％之间。
10.一种抛光垫，其特征在于，所述抛光垫包含如权利要求1～9中任意一项所述的抛光层，中间胶层，缓冲层及离型膜层，所述抛光垫在1psi～20psi压强条件下，所述抛光垫与被抛光物的微观接触面积率介于0.01％～5％之间。
11.一种抛光方法，其特征在于，提供一种被抛光物，所述被抛光物选自磁性基材、光学基材或半导体基材中的至少一种，提供如权利要求10所述的抛光垫，在抛光层的抛光表面和被抛光物之间形成动态接触，从而抛光被抛光物的表面，以及使用修整器修整抛光表面。
...【技术特征摘要】
1.一种抛光层，其特征在于，所述抛光层是由具有孔隙分隔连续的聚氨酯基材形成的均匀闭孔弹性体，所述抛光层表面包含微凸体，所述微凸体与被抛光物实质性接触从而形成微观接触面，所述抛光层在1psi～20psi压强条件下，所述抛光层与被抛光物的微观接触面积率介于0.01％～5％之间。
2.根据权利要求1所述的抛光层，其特征在于，所述抛光层在1psi～10psi压强条件下，所述接触系数ζ＝(抛光层与被抛光物的微观接触面积率/抛光层的密度)*100，所述接触系数ζ介于0.1～1.2之间。
3.根据权利要求1所述的抛光层，其特征在于，所述抛光层的粗糙度介于1μm～30μm之间；优选的，所述抛光层的粗糙度介于2μm～15μm之间。
4.根据权利要求1所述的抛光层，其特征在于，所述抛光层的密度介于0.4g/cm3～1.1g/cm3之间，所述抛光层的硬度介于10d～75d之间。
5.根据权利要求1所述的抛光层，其特征在于，所述抛光层包含异氰酸酯封端的预聚物与固化剂的反应产物，所述异氰酸酯封端的预聚物包含多官能异氰酸酯与多元醇的反应产物。
6.根据权利要求5所述的抛光层，其特征在于，所述多官能异氰酸酯包含2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、2,2’-二苯基甲烷二异氰酸酯、2,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、间苯二异氰酸酯、对苯二亚甲基二异氰酸酯、间苯二亚甲基二异氰酸酯、亚乙基二异氰酸酯、2,2,4-三甲基六亚甲基二异氰酸酯、1,6-六亚甲基二异氰酸酯、1，4-环己烷二异氰酸酯、4，4’-二环己基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、降冰片烷二异氰酸酯中的一种或多种组合；优选的，所述多官能异氰酸酯包含2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、4，4’-二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或多种组合。
7.根据权利要求5所述的抛光层，其特征在于，所述多元醇包含聚四亚甲基醚二醇、聚乙二醇、聚丙二醇、乙二醇、丁二醇、二甘醇、新戊二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、己二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,4...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗乙杰，毛丽华，高越，
申请(专利权)人：湖北鼎汇微电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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