借研磨抛光系统制造存储盘或半导体器件,和抛光垫技术方案

存储盘或半导体器件的制造方法，所利用的是带有基体和固定式研磨垫（６）的抛光设备（１００），固定式研磨垫（６）具备立体、固定式的研磨抛光层，其具有大量的凸起（１６）、凸起（１６）间的凹陷（１４）以及大量的纳米组粗糙度，研磨抛光层包含大量的粒子（１８），平均粒径乘以粒子最小摩擦数小于３００，抛光层进一步包含抛光面。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般地涉及借助赫兹刻蚀、液体磨削和/或任何相近类型的非精研机械对一种基体进行整饬的化学—机械抛光系统；本专利技术的抛光系统特别适用于制造半导体器件、存储盘等。更特别地，本专利技术的组合物和方法涉及包含有水基抛光液和固定式研磨抛光垫的抛光系统。1.抛光。“抛光”指的是化学—机械抛光(与精研相对)并可包括表面整平及其相应的其它形式。本专利技术所希望的抛光基体包括硅、二氧化硅、砷化镓、氮化硅、钨、钽、铝、铜等半导体器件基体，以及其它任何的半导体器件基体，无论是导体、半导体还是绝缘性的；2.修整。在化学—机械抛光
中，传统抛光垫一般必须经过修整或者以其它方式粗糙化以最初生成，然后定期更新垫的抛光面。在本专述的全文中，“修整”指的是垫抛光面经机械和/或化学的表面处理以生成纳米级粗糙度。3.纳米级粗糙度。在本专述的全文当中，“纳米级粗糙度”指的是i.垫表面上的凸起；和/或ii.从垫表面脱落的粒子，imputed半径(曲率)约0.5～约0.1μm并对小于25％、更优选小于10％的永久变形(测定抛光过程中曲率的永久性变化)具备足够的回弹性。4.宏观缺陷。在本专述的全文当中，“宏观缺陷”指的是垫抛光面上任何尺度超过0.5μm的毛刺或相近类型的凸起。5.粒子。针对本专利技术的目的，“粒子”指的是抛光界面处物质的离散团。因此，“粒子”指的可以是单个、离散的初级粒子、形成离散团的初级粒子聚集体以及/或者是聚在一起形成离散团的初级粒子。粒子有时在文中称为“高模量相物质”或“高模量区”。6.自修磨。自修磨指的是抛光层在抛光操作过程中发生磨蚀、溶解、磨损或以其它方式缩小，并且当其缩小时，于抛光界面上形成新的纳米级粗糙度，不管垫在其使用期内经不经过定期的修整。7.预—聚物。“预聚物”指的是任何聚合物母体，包括低聚物、单体、反应性聚合物(包括可交联或可固化的聚合物)等。一般来讲，基体研磨或精研采用的是传统的固定式研磨抛光系统。已发现这种抛光方式一般不适于在半导体器件或存储盘制造中用以改进基体的平整度。故半导体器件或存储盘制造中所采用的传统抛光系统一般包含抛光液中的自由磨料以及不具固定式磨料的抛光垫。为了提高整个抛光界面上粒子的均匀度，传统抛光系统一般会在抛光界面上施以大量的抛光浆并选用磨粒填充量高的浆液。但是对这类传统抛光系统而言，基体和抛光设备在抛光处理后一般均需深度的清洗。清洗步骤会降低生产能力，工人易于出错并且还会有环保之虞。因此现有技术需要的是一种抛光系统，其沿抛光界面能给出改进的抛光均匀度，却无需将大量的抛光浆(粒子填充量高)流至抛光界面上。现有技术例可举Bush，Jr.等的U.S.4,343,910。此参考例给出的是有着精粉磨料的聚合物发泡材料。磨料有其粒径和最小摩擦数，二者之积必须符合一定的预置范围；其它可行的抛光法据说还尚未获得。此现有技术参考例的组合物在半导体器件基体的抛光中遇到了困难。因此，现有技术需要一种固定式研磨抛光系统，能满足半导体工业精密抛光的性能要求。本专利技术一般地涉及一种改良的化学—机械抛光法，针对的是在半导体器件、存储盘等，包括其前体制造中有用的一种或多种基体。实施本专利技术时，一种水性液体(含或不含磨粒)处于基体和固定式研磨垫之间。抛光过程中液体的pH值优选基本恒定。待抛光的基体是存储盘的前体或者是半导体器件的前体。此垫有着立体、固定式研磨抛光层。抛光层带有许多凸起和凸起间的凹陷。抛光层的凸起包含有大量的纳米级粗糙度。抛光层也含有平均粒径小于1μm、优选小于0.6μm的大量粒子，而平均粒径与粒子最小摩擦数之积则小于300。抛光面和基体表面相对移动，并且与彼此相向偏压，以表面间至少存有一部分液体为度。表面间的液体可起到不让平均至少20％的表面在抛光过程中与彼此接触的作用。通过施以小于25psi的均匀压力将表面偏压在一起。抛光面在抛光过程中的压缩量小于25μm，更优选小于10μm而最优选小于5μm。经最终的化学和机械抛光作用提高了基体表面的表面平整度。至少一部分粒子在抛光过程中从固定式研磨垫上脱落下来(到抛光界面上)，从而在抛光界面上形成纳米级粗糙度。抛光操作过程中，抛光界面处固定式研磨垫表面积的改变量不能超过10％。抛光层以基质物为连续相并以粒子为非连续相，而基质物具有如下的性能i密度大于0.5g/cm3；ii临界表面张力大于或等于34mN/m；iii抗张模量为0.02～5Gpa；iv 30℃抗张模量与60℃抗张模量之比为1.0～2.5；v邵氏硬度D 25～80；vi屈服应力300～6000psi；vii抗张强度1000～15,000psi；及viii断裂伸长率小于或等于500％。基质物至少包含如下的一部分1.氨酯和/或脲；2.碳酸酯；3.酰胺；4.酯；5.醚；6.丙烯酸酯；7.甲基丙烯酸酯；8.丙烯酸；9.甲基丙烯酸；10.砜；11.丙烯酰胺；12.卤化物；13.酰亚胺；14.羧基；15.羰基；16.氨基；17.醛基；18.羟基。已发现特定的乘积值(粒径乘以最小摩擦数)是可靠的抛光效率指数。若此值太高(高于300)，一般不会得到好的抛光效果；优选地，此乘积值小于300，更优选小于200并且最优选小于100。小于1μm的粒子其最小摩擦数一般也小于300，更典型地小于200并且最典型地小于100。因此，亚微粒子的积值(粒径乘以最小摩擦数)多数都小于100，更典型地小于200而最典型地小于300。为了满足上述的参数(即粒径乘以最小摩擦数必须小于300，等等)，1μm以上粒子的最小摩擦数必须非常低。换句话说，尺寸大于1μm的粒子一般必得是非常柔软的或者是非研磨性的，以符合此参数。如此低的最小摩擦数所给出的是在典型抛光条件下易碎的粒子，从而使这么大的粒子在抛光过程中碎裂成小于1μm的碎片。因为(为本专利技术目的)，“粒子”指的是抛光界面处物质的离散团，本专利技术粒子在抛光界面上一般表现出或者是能够转变成亚微尺寸。因此，本专利技术使本领域的熟练人员能够选择粒径适宜和最小摩擦数适宜的研磨化合物，当将此化合物引入特定的高分子基质中并利用此组合物对半导体器件(或集成电路)或其前体的表面进行抛光处理时，能够得到令人满意的抛光效果。本专利技术的抛光作用旨在通过切断凸起与表面间的化学键来除去表面的凸起。此机理是从分子水平进行的并且与精研过程的差别很大。精研所发生的级别较高，比如靠的是表面碎裂、切削或磨损，于是能形成所不希望的宏观缺陷。借以粒径与最小摩擦数之积作为本专利技术的临界参数，本专利技术的抛光系统能实现可靠的化学机械抛光效果，几乎能完全避免所不希望的研磨或精研现象。本专利技术的抛光垫包含有一个抛光层，其至少一部分是通过可流动性物质硬化(包括可流动性固体的熔结)成亲水性抛光层基质的方式而形成的。大量的粒状物质粘结在抛光层基质的内部或表面上。抛光液优选是水基的并也可包含抛光性粒子(除从垫上露出或脱落下来的任何粒子以外的)。抛光液优选包含pH值改性剂并可选pH值缓冲剂、表面活性剂、螯合剂和/或氧化剂。为了提供稳定的抛光性能，抛光垫的形貌应该具有这种结构，当垫在其使用期内逐渐磨损时，能与基体接触的表面积其数值变化要小于30％，更优选小于10％而最优选小于5％。附图说明图1是放大的横截面视图，是于本专利技术工艺有用的一种立体、构造化的、固定式研本文档来自技高网...

【技术保护点】
存储盘或半导体器件的制造方法，包含：在基体和固定式研磨垫间放上水性液体，液体的ｐＨ值恒定而抛光过程中ｐＨ值的变化小于±３，基体是存储盘的前体或半导体器件的前体，基体进一步包含基体表面，固定式研磨垫具有立体、固定式的研磨抛光层，其中立体、 固定式研磨抛光层有着大量的凸起以及凸起间的凹陷，固定式研磨抛光层有大量的纳米级粗糙度，固定式研磨抛光层包含大量的粒子，而平均粒径乘以粒子最小摩擦数则小于３００，抛光层进一步包含抛光面；抛光面与基体表面相对运动并且彼此相向偏压，以表面间至 少留有一部分液体为度，表面间的液体起到不让平均至少２０％的表面在抛光过程中与彼此接触的作用；通过施以小于２５ｐｓｉ的均匀压力将表面偏压在一起，且抛光面的压缩量小于１５μｍ，借此化学和机械地抛光基体表面以提高基体表面的平整度；至少一部 分粒子在抛光过程中从固定式研磨垫上脱落到抛光界面上，从而在抛光界面上生成许多新的纳米级粗糙度；抛光操作过程中，抛光界面上固定式研磨垫表面积的改变量不超过１０％。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：DB詹姆斯，WD布迪格，JVH罗伯茨，MR奥利弗，NG彻奇克，RM小勒威林歌，HF雷那德特，
申请(专利权)人：罗德尔控股公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]