專利名稱：：化學(xué)機(jī)械拋光用的化學(xué)改性拋光墊的制作方法化學(xué)機(jī)械拋光用的化學(xué)改性拋光墊發(fā)明背景1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及用于先進(jìn)半導(dǎo)體器件的制造的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)。更具體地說本發(fā)明涉及化學(xué)改性CMP墊、制造化學(xué)改性CMP墊的方法、和先進(jìn)半導(dǎo)體器件的化學(xué)機(jī)械拋光方法。2.
背景技術(shù)：
化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)已經(jīng)成為制造先進(jìn)半導(dǎo)體器件如半導(dǎo)體晶片中的促成技術(shù)。在通常實(shí)施的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝中，旋轉(zhuǎn)的晶片夾持器使得該晶片與拋光墊或CMP墊進(jìn)行接觸。常規(guī)CMP工藝中的關(guān)鍵消耗品之一是CMP墊或拋光墊。該CMP墊裝配在旋轉(zhuǎn)臺板上。拋光介質(zhì)，如研磨漿料，施涂在晶片和墊之間。金屬CMP所用的研磨漿料一般含有氧化劑、磨料顆粒、配位劑、和鈍化劑。無磨料的CMP工藝也是已知的。在無磨料的體系中，該磨料顆粒從拋光介質(zhì)中省去。理想的CMP墊是扁平的并具有平衡的硬度和可壓縮性，以使碟形凹陷、腐蝕和其它缺陷減到最少。市場上買得到的拋光墊典型地成型為均勻聚氨酯的拋光層。在現(xiàn)有的聚氨酯CMP墊的一種制造方案中，將反應(yīng)活性組合物置于模具中。在固化該組合物以成型聚氨酯之后，將該墊材料切成片用作CMP墊的拋光層。在另一種制造方法中，首先制備聚氨酯珠粒。然后，在鑄塑過程中將珠粒用合適的材料和添加劑膠合在一起。現(xiàn)有CMP墊還可以在拋光層的背后具有一個(gè)或多個(gè)背村層，如防止?jié){料通過拋光層的阻隔層或改進(jìn)拋光層的接觸區(qū)域的軟性背襯層。另一類型的現(xiàn)有CMP墊在拋光層中具有固定的或可分散的磨料顆粒，它一般需要粘結(jié)材料來保持該磨料顆粒(永久地或按照在使用中釋放的方式)。CMP墊的目標(biāo)之一是具有高的材料除去速率(MRR),同時(shí)仍然保持足夠的平面化特性。如果CMP墊能夠在所要拋光的基材的所選擇部分(即它的提高部分)上使墊的材料除去速率最大化，以便為已構(gòu)圖的晶片提供提高的臺階高度降低效率，則是有利的。本發(fā)明的目的是以成本有效的方式解決這些CMP墊設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中的至少一些。發(fā)明概述應(yīng)該指出，正如在說明書中和所附權(quán)利要求書中所使用，單數(shù)開式"a"，"an"和"the"包括復(fù)數(shù)指代物，除非特意地和明確地限于一個(gè)指代物。對于本說明書的目的，除非另有說明，否則表達(dá)成分的量、反應(yīng)在一切情況下被術(shù)語"約"修飾。因此，除非有相反指示，否則在下的所需性能來變化的近似。至少，并且不試圖將等同原則的應(yīng)用限于權(quán)利要求的范圍，各數(shù)值參數(shù)應(yīng)該至少按照報(bào)道的有效數(shù)字的數(shù)值并釆用尋常的舍入技術(shù)來解釋。在這里的全部數(shù)值范圍包括全部數(shù)值和在記載的數(shù)值范圍之內(nèi)的全部數(shù)值的各個(gè)范圍。盡管表達(dá)本發(fā)明的寬范圍的數(shù)值范圍和參數(shù)是近似的，但是在特定實(shí)施例中給出的數(shù)值盡可能準(zhǔn)確地報(bào)道。然而，任何數(shù)值固有地含有從在它們各自的試驗(yàn)測量中發(fā)現(xiàn)的標(biāo)準(zhǔn)偏差所產(chǎn)生的某些誤差。在這里給出的本發(fā)明的各種實(shí)施方案和實(shí)施例應(yīng)理解為本發(fā)明的舉例說明并且不是對本發(fā)明的限制，并且相對于本發(fā)明的范圍來說是非限制性的。根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)以上所述目的中的至少一個(gè)目的的一個(gè)方面，將括提供拋光墊，該拋光墊具有基本上不含磨料顆粒的拋光層和具有以化學(xué)鍵鍵接于拋光層上的官能基團(tuán)，和提供拋光漿料與拋光墊的拋光層的至少一部分接觸和與基材表面的至少一部分接觸。該方法包括在拋光漿料的存在下將基材表面的至少一部分與基材的拋光層的至少一部分保持滑動(dòng)式摩擦接觸，直至基材表面的所選擇部分被除去為止。該官能基團(tuán)用作拋光漿料化合物的活化劑或催化劑以顯示出，與在基月匕更高的除去基材表面的所選擇部分的材料除去速率。在本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光的方法的非限制性實(shí)施方案中，該官能基團(tuán)衍生自包括多胺、聚電解質(zhì)、和/或氨基酸的化合物。根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)以上所述目的中的至少一個(gè)目的的一個(gè)方面，本發(fā)明包括用于將基材表面拋光以除去基材表面的所選擇部分的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其中墊具有拋光層和以化學(xué)鍵鍵接于拋光層上的多胺，該表面的所選擇部分。根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)以上目的中的至少一個(gè)目的的一個(gè)方面，本發(fā)明墊和漿料。拋光漿料被構(gòu)造成在拋光過程中與墊的至少一部分接觸和與基材表面的至少一部分接觸。該墊包括構(gòu)造成在拋光漿料存在下與基材表面接觸以除去基材表面的所選擇部分的墊拋光層，其中墊的拋光層基本上不含磨料顆粒，和以化學(xué)鍵鍵接于墊拋光層上的官能基團(tuán)，其中官能基團(tuán)用作拋光漿料中化合物的活化劑或催化劑以顯示出，有該官能.的相比，更高的除去基材表面的所選擇部分的材料除去速率。根據(jù)本發(fā)明實(shí)現(xiàn)以上所述目的中的至少一個(gè)目的的一個(gè)方面，本發(fā)明包括改性化學(xué)機(jī)械拋光墊的方法，該墊適合于在拋光漿料的存在下將基材表面拋光以除去基材表面的所選擇部分，其中墊具有構(gòu)造成拋光層。該方法包括讓拋光層與含有具有官能基團(tuán)的化合物的溶液接觸一段足以使化合物與拋光層發(fā)生化學(xué)鍵接的時(shí)間，其中官能基團(tuán)用作拋光漿料中化合物的活化劑或催化劑以顯示出，與在基本上相同的拋光漿料和拋光墊(其中基本上相同的拋光層不具有該官能基團(tuán))存在下在基本上相同的基材的化學(xué)機(jī)械拋光中所顯示的相比，更高的除去基材表面的所選擇部分的材料除去速率。本發(fā)明的另一個(gè)方面包括由這一方法生產(chǎn)的產(chǎn)品。本發(fā)明進(jìn)一步在與附圖相結(jié)合的優(yōu)選實(shí)施方案的敘述中進(jìn)行說明，其中在整個(gè)文本中類似的附圖標(biāo)記表示類似的要素。附圖簡述圖1是化學(xué)機(jī)械拋光方法的示意圖；圖2是用于圖1的方法中的根據(jù)本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光墊的示意性側(cè)面剖^L圖；圖3a和b是使用根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的化學(xué)機(jī)械拋光墊的化學(xué)機(jī)械拋光工藝的示意圖；圖4是現(xiàn)有化學(xué)機(jī)械拋光墊的IR譜圖；圖5是按照根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的第一加工階段的圖4的化學(xué)機(jī)械拋光墊的IR譜圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的化學(xué)機(jī)械拋光墊的IR譜圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面的化學(xué)機(jī)械拋光墊的IR譜圖；圖8是另一個(gè)現(xiàn)有化學(xué)機(jī)械拋光墊的IR譜圖；圖9是按照根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的第一加工階段的圖8的化學(xué)機(jī)械拋光墊的IR譜圖；圖IO是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面的化學(xué)機(jī)械拋光墊的IR譜圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面的化學(xué)機(jī)械拋光墊的IR譜圖；圖12是在圖4中示出的現(xiàn)有CMP墊和在圖6中示出的根據(jù)本發(fā)明的CMP墊的臺階高度降低與拋光時(shí)間相互關(guān)系的對比圖；和圖13a-c是用本發(fā)明的另一個(gè)方面的化學(xué)機(jī)械拋光墊的化學(xué)機(jī)械拋光方法的示意圖。優(yōu)選實(shí)施方案的4又述本發(fā)明化學(xué)改性CMP墊的拋光層表面以使CMP墊具有增加的官能形成兩個(gè)造型空間。同時(shí)，氣缸210伸長，將型砂擠壓機(jī)構(gòu)209繞支承軸208順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，以將上下砂箱3，6和雙面模板205垂直放置，并將型砂吹入口上移，直至它們連接到氣罐的下部。一個(gè)大氣缸和一個(gè)定位銷的組合可以代替氣缸224和224，或者225和225的使用。型砂吹入機(jī)構(gòu)221隨后將型砂通過型砂吹入口吹入到兩個(gè)造型空間中。上下砂箱3，6和雙面模板205返回到水平位置，而擠壓板206，207進(jìn)一步推進(jìn)，擠壓兩個(gè)造型空間中的型砂。隨后朝上和朝下的氣缸222，223伸長，以分離上下升降框架220，221。鑄型旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)213的氣缸238隨后伸長，使得容納了由擠壓型砂得到的鑄型的上砂箱3自上嚙合元件237懸掛下來，并與雙面模板205分離，而下砂箱6被放置于鑄型旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)213的下嚙合元件239上。氣缸216隨后收縮，使得成對的臂217，217將雙面模板205從上下砂箱3，6之間的位置取出。鑄型旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)213的馬達(dá)234隨后驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)軸233旋轉(zhuǎn)一理想角度，將容納了鑄型的上下砂箱3，6運(yùn)至鑄型起出機(jī)構(gòu)212。如果有必要，可以將一型芯放置于鑄型中，通過收縮氣缸238，將容納鑄型的上砂箱3下降，放置于下砂箱6上。鑄型起出機(jī)構(gòu)212的氣缸231隨后伸長，提升鑄型接收臺230用于接收容納鑄型的上下砂箱3，6。鑄型起出機(jī)構(gòu)212的氣缸229伸長，使得起出板228與上砂箱3中的鑄型接觸。氣缸231隨后收縮，降低鑄型接收臺230，同時(shí)起出板228與鑄型接收臺一起降低。因此，鑄型被從上下砂箱3，6中起出，放置在鑄型接收臺上。隨后鑄型被鑄型排出裝置240自鑄型接收臺上推出。如果想要在旋轉(zhuǎn)容納了鑄型的上下砂箱3，6至鑄型起出機(jī)構(gòu)212的步驟之前的任一步驟中放置一型芯于鑄型中，該型芯即可以在那個(gè)步驟中放入，隨后用與上述相類似的方法將上下砂箱3，6層疊，鑄型被起出。氨酸。已知的配位劑能夠是可溶性或不溶性的。建議的或已知的不溶性的配位劑包括苯并三唑、6-二氧雜螺[4，4]壬烷2，7-二酮、二肟，和它們的組合。此外，已知的或建議的可溶性配位劑包括2，4-戊二酮二肟、檸檬酸、銅-配合兒茶酚衍生物、銅-配合ot有機(jī)酸、銅-配合異羥將酸、銅-配合氨基酸、銅-配合二羧酸，和它們的組合。其它配位劑是已知的并且可以使用。CMP拋光介質(zhì)24的鈍化劑(即，腐蝕抑制劑)的代表性非限制性例子包括甲苯基三唑(TTA)、巰基苯并噻唑和苯并三唑(BTA)和它們的衍生物(已知為唑衍生物)的用于銅的眾所周知的和最廣泛使用的抑制劑。其它建議的或已知的鈍化劑也能夠使用。用于半導(dǎo)體基材的拋光中的商購漿料的例子包括但不限于從Dupont獲得的CopperReady牌和從CabotMicroelectronicsMaterialsDivision,Aurora,111獲得的iCUeep-c600y。如下所述，本發(fā)明允許定制漿料以利用在本發(fā)明中增加到的墊上的官能團(tuán)。例如，用配位劑官能化的墊能夠使用沒有或減少配位劑的漿料。通常在本發(fā)明中，該拋光介質(zhì)24包括常規(guī)的材料但是可以省略與增加到墊上的官能基團(tuán)有關(guān)的某些成分，或可具有一些成分來補(bǔ)充在墊中的官能基團(tuán)。在本發(fā)明中，官能基團(tuán)30如活化劑能夠通過化學(xué)鍵接方式嵌入到CMP墊20的拋光層26中，如在圖2中示意示出的那樣。官能基團(tuán)30與墊20的拋光層26的共價(jià)鍵鍵接允許官能基團(tuán)保持在墊20上用于墊的再使用。以下討論的官能基團(tuán)30與拋光層26的離子鍵合允許墊20用作官能基團(tuán)30的分配器，但是這需要在每一次使用之前裝載墊20(和需要在拋光層中包含一成分以便讓官能基團(tuán)與之形成離子鍵)。在圖2中所示的CMP墊10包括多孔性拋光層26(它能夠如本領(lǐng)域已知的那樣由聚氨酯形成)，和本領(lǐng)域通常也已知的背襯層或副層28。該CMP墊10也可以是本領(lǐng)域已知的單層結(jié)構(gòu)、或多層結(jié)構(gòu)。本發(fā)明致力于官能基團(tuán)30在CMP墊20的拋光層26上的包含，而CMP墊30的剩余結(jié)構(gòu)可以呈本領(lǐng)域已知的許多構(gòu)型。在本發(fā)明的非限制性實(shí)施方案中，官能基團(tuán)衍生自包括多胺、聚對于上模41配置在同軸的下方的下模(lowerdie)50組成。上模41包括上模心軸(mandrel)42和上型沖頭43(參照圖9)。上模心軸42形成為圓筒狀，配置在上模41內(nèi)的中央下部，其外徑Rll小于原材料20a的內(nèi)徑Rl而大致等于工件部件20b的內(nèi)壁部24b的外徑R4。上模沖頭43形5成為按照內(nèi)周面與上模心軸42的外徑R13的圓外周面接觸的方式形成中空軸，并且外周面的下端部為外徑R12的圓的一部分和外徑R13的圓的一部分交替而成的形狀，其中外徑R2大致等于工件部件20b的腿部26b的內(nèi)徑R5，外徑R13大致等于連接部27b的內(nèi)徑R7。下模50包括下型心軸51、下型沖頭52、第1沖模53和第2沖模54。下型心軸51被配置10在下模50內(nèi)的中央上部，上端部形成為外徑R14的圓形，并且從離開上端部的長度L1的位置起、向下方形成的外徑階段性增大至大致等于工件部件20b的輪轂部28b的內(nèi)徑R9的外徑R17，其中外徑R14大致等于工件部件20b的孔23b的外徑(內(nèi)壁部24b的內(nèi)徑)R3。下型沖頭52被形成為內(nèi)徑R17的中空軸，并且形成外徑R18大致等于工件部件20b的輪15轂部28b的外直徑R10的圓筒狀，且用于載置原材料20a。第1沖模53(參照圖10)，其內(nèi)周面按照與下型沖頭52的外周面接觸的方式形成為中空軸，且外周為外徑R15大致等于工件部件20b的底部22b的外徑R6的圓的一部分與外徑R16大致等于連接部27b的外徑R8的圓的一部分交互而成的形狀。第2沖模54的內(nèi)周面按照與第1沖模53的外周面接觸的20方式形成為中空軸的圓筒狀。這里，下型沖頭52可以沿上下方向移動(dòng)。還有，第1沖模53的上端部處于比第2沖模54的上端部低長度L2的位置，其外周中的形成為外徑R15的部分與形成為上模沖頭43的外徑R12的部分相向配置，形成為外徑R16的部分與形成為上模沖頭43的外徑R13的部分相向配置。25圖11為說明利用加工裝置40形成工件部件20b時(shí)的情況的說明圖。圖12為圖11的加工裝置40的E-E截面的截面圖。這里，圖11的右側(cè)上部的加工裝置40的截面圖相當(dāng)于圖12的加工裝置F-F截面的圖。圖11的右側(cè)下部的加工裝置40的截面為右側(cè)上部的加工裝置40的截面進(jìn)一步擴(kuò)大而成。從原材料20a形成工件部件20b時(shí)，首先在下型沖頭52的上30端部的上部載置環(huán)狀的原材料20a，使其與下型心軸51同軸。在此狀態(tài)鑄型起出機(jī)構(gòu)212中，一朝下的氣缸229安裝于機(jī)臺201的上部，一起出板228連接在朝下的氣缸229的活塞桿的下端。起出板228通過氣缸229的伸縮而垂直運(yùn)動(dòng)，故其可插入水平層疊的上下砂箱3，6中。一可垂直移動(dòng)的鑄型接收臺230設(shè)置于起出板228的正下方，用于接收從上下砂箱3，6中起出的上下鑄型。該鑄型接收臺230通過一由一氣缸231驅(qū)動(dòng)的縮放器232垂直運(yùn)動(dòng)。該鑄型接收臺230也可以通過一由一普通氣缸驅(qū)動(dòng)的升降臺垂直運(yùn)動(dòng)。運(yùn)用縮放器可以省去凹坑的設(shè)置。(見圖8)在鑄型旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)213中，一垂直延伸的旋轉(zhuǎn)軸233可旋轉(zhuǎn)地安裝于機(jī)臺201上。旋轉(zhuǎn)軸233的上部連接于安裝在機(jī)臺201上部的馬達(dá)234的輸出軸上。旋轉(zhuǎn)軸233可利用馬達(dá)234順時(shí)針旋轉(zhuǎn)180度和逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)180度。馬達(dá)也可以用氣缸代替。一支撐元件235連接在旋轉(zhuǎn)軸233的上部，兩對導(dǎo)桿236，236垂設(shè)于支撐元件233上。該兩對導(dǎo)桿236，236以旋轉(zhuǎn)軸為中心左右相對設(shè)置。一與上砂箱3上的突出物3a，3a嚙合的上嚙合元件237用于在導(dǎo)桿236，236的每一對上垂直滑動(dòng)。每個(gè)嚙合元件237與安裝于旋轉(zhuǎn)軸233上的朝上氣缸238的活塞桿上端連接。每個(gè)嚙合元件237通過氣缸238的伸縮實(shí)現(xiàn)垂直移動(dòng)。另外，一下嚙合元件239連接于兩對導(dǎo)桿236，236的下端，用于嚙合兩個(gè)下砂箱6，6的突出物6a，6a。圖7和圖8中的數(shù)字240表示鑄型排出裝置，用于將從上下砂箱3，6中起出的鑄型從鑄型接收臺230上移除。利用上述的無箱造型裝置，從圖7所示的狀態(tài)開始制造無箱上下鑄型的過程描述如下。首先，傳送機(jī)構(gòu)204的氣缸216伸長，使得一對臂217，217將雙面模板205置于水平位置的上下砂箱3，6之間。型砂擠壓機(jī)構(gòu)209中朝上的氣缸222和朝下的氣缸223隨后收縮，使得上砂箱3和下砂箱6通過上下升降框架220，221互相靠近，直至將雙面模板205夾持于砂箱之間。型砂擠壓機(jī)構(gòu)210的一系列氣缸224，224，225，225隨后伸長一理想距離，使得上下擠壓板206，207插入上下砂箱3，6中，能基團(tuán)30選自能夠與銅離子形成配合物、進(jìn)而能夠與過氧化氫反應(yīng)得到甚至更強(qiáng)的氧化劑-羥基的化合物。該更強(qiáng)的氧化劑能夠加速基材IO中金屬表面的除去。在這一實(shí)施例的實(shí)施方案中，該官能基團(tuán)衍生于氨基酸。它們的合適實(shí)例在以上進(jìn)行了討論。在本發(fā)明的另一個(gè)非限制性實(shí)施方案中，所選擇的官能基團(tuán)30為CMP墊20提供能夠防止臺階高度產(chǎn)生的官能團(tuán)，該防止通過在基材10的較高區(qū)域中選擇性除去拋光介質(zhì)24的鈍化層同時(shí)在基材10的較低區(qū)域中保持鈍化層或膜未受觸碰實(shí)現(xiàn)。一個(gè)此類的例子是在拋光介質(zhì)24中使用聚電解質(zhì)如聚亞乙基亞胺(PEI)來涂覆在所要拋光的基材10的金屬表面。該聚電解質(zhì)能夠通過無磨料的拋光介質(zhì)24來輸送。該墊20則可用有負(fù)電荷的聚電解質(zhì)作為該官能基團(tuán)30來構(gòu)造。通過接觸，在電解質(zhì)之間的強(qiáng)相互作用會(huì)導(dǎo)致保護(hù)層的除去和基材10上層的暴露。暴露的上層區(qū)域因此經(jīng)歷更高的除去速率。這一方法能夠容易地應(yīng)用于銅CMP并且在圖6a和b中示意地說明。此外，該墊20能夠用形成官能基團(tuán)30的帶正電荷的聚電解質(zhì)浸漬。在用于保護(hù)被拋光的基材10的金屬表面的拋光介質(zhì)24中的電解質(zhì)可以因此帶負(fù)電荷。這一設(shè)計(jì)的一個(gè)明顯的有利應(yīng)用是貴金屬CMP。在該貴金屬CMP中，被拋光的金屬能夠用帶負(fù)電荷的聚電解質(zhì)如聚丙烯酸鹽來鈍化。該鈍化用層的除去將使新鮮的金屬表面暴露于氧化劑并在基材的更高層區(qū)域中導(dǎo)致更高的除去速率。下面是根據(jù)本發(fā)明的制造CMP墊20的方法的代表性非限制性例子。目前制造的CMP墊的拋光層26的表面處理僅僅是將官能基團(tuán)30的額外官能團(tuán)引入到最終墊20中的許多可能的路線中的一種。根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)造CMP墊20的其它方式是在將它們鑄塑成墊20之前將聚合物官能化。換句話說，在墊20的最初制造時(shí)以共價(jià)鍵方式將官能基團(tuán)30引入到墊20的拋光層24中。在下面的實(shí)施例中，該墊2G具有8英寸的尺寸。雖然使用相同的程序帶來改性大于8英寸的墊將遇到更大的挑戰(zhàn)，但是在本公開物不限于墊20的尺寸。對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說顯而易見的是，伴隨著以共價(jià)鍵鍵接于墊20上的官能基團(tuán)30，該基團(tuán)30的官能團(tuán)與拋光介質(zhì)24根據(jù)形貌(例如僅在拋光墊20、晶片IO和漿料相遇的高點(diǎn)，而不是在低區(qū)域中)提供，這不同于在拋光介質(zhì)24中提供的相似可溶性官能基團(tuán)的各向同性(在晶片IO的高和低區(qū)域中操作)。這一構(gòu)造的另一特征是它允許通過官能基團(tuán)在所選擇區(qū)域中提供官能團(tuán)，而該官能團(tuán)不能在拋光介質(zhì)中提供(例如它使拋光介質(zhì)不穩(wěn)定)。例如，聚亞乙基亞胺或它的衍生物會(huì)在常規(guī)的漿料中隨著貯存時(shí)間引起磨料絮凝，但是，能夠作為官能基團(tuán)加成到墊20上但不干擾該漿料，就象沒有與漿料一起貯存一樣。本發(fā)明的墊20的另一特征允許使用某些官能基團(tuán)，當(dāng)溶于現(xiàn)有技術(shù)漿料中時(shí)已知該官能基團(tuán)在該晶片上留下無法接受的色斑等。本發(fā)明的這一性能是因?yàn)楣倌芑鶊F(tuán)30鍵接于墊20上(即，當(dāng)在拋光的后期將墊20與晶片IO脫離時(shí)它停留在墊20上而不是在晶片IO上)。實(shí)施例1所制造的墊的改性能夠分成兩個(gè)階段，實(shí)施例l是它的第一個(gè)步驟。第一步驟是通過使用草酰氯將C1C0基團(tuán)引入到拋光表面24上<formula>formulaseeoriginaldocumentpage14</formula>墊表面現(xiàn)有CMP墊，即從Rodel，Inc.商購的IC1400"'牌CMP墊(以下稱IC1400墊)，首先在室溫下浸入草酰氯在乙酸乙酯中的1.OM溶液之中約60min。該墊然后通過乙酸乙酯、乙醇、水和然后丙酮來洗滌。在真空中于約3(TC下干燥一夜之后，該改性的墊用FT-IR/ATR來表征。圖4顯示了最初IC1400拋光層24表面的IR譜。圖5顯示了由草酰氯改性的IC1400拋光層24表面的IR譜。與最初的墊相比(圖4)，(i)在改性之后在3287cnfi處的頻帶(歸屬于C-0基團(tuán))消失；(n)在改性之后在1741cnT'處(歸屬于C-O基團(tuán))的強(qiáng)頻帶出現(xiàn)。因此推斷，Cl-C-O基團(tuán)已經(jīng)成功地引入到該拋光層24表面之上。實(shí)施例2這是形成根據(jù)本發(fā)明的墊20的第二階段。在這一實(shí)施例中，該墊通過使用在實(shí)施例1中描述的程序來改性并且進(jìn)一步通過使用乙二胺(EDA)來官能化以便將NHCH2CH2NH2基團(tuán)引入到墊表面上NH2CH2CH2NH-C=0墊表面+NH2CH2CH2NH2墊表面將實(shí)施例1的墊在室溫下浸入EDA在乙酸乙酯中的1.0M溶液中達(dá)到約45min。該墊然后通過乙酸乙酯、乙醇、水和然后丙酮來洗滌。在真空中于約3(TC下干燥一夜之后，改性的墊20用FT-IR/ATR來表征。圖6顯示由EDA改性的IC1400墊的IR譜。與圖4相比，(i)在3291cm]處的頻帶(歸屬于NH基團(tuán))出現(xiàn)；和(ii)在1741cnT1的C=0頻帶位移到1651cnf1。因此推斷，墊20的拋光層24成功地用-NHCH2CH2NH2基團(tuán)改性。實(shí)施例3這是形成根據(jù)本發(fā)明的墊20的第二階段。在這一實(shí)施例中，使用在實(shí)施例1中描述的程序所改性的墊進(jìn)一步官能化，以便引入含有NH2基團(tuán)的聚合物。更具體地說，聚亞乙基亞胺(PEI600)用來改性表面。將實(shí)施例1的墊在室溫下浸入PEI600在異丙醇中的10.0%溶液中達(dá)到約75min。該墊然后通過乙醇、水和然后丙酮來洗滌。在IR測量之前，改性墊在真空中在大約30。C下干燥一夜。圖7顯示墊20，即由PEI600改性的IC1400墊的IIH普。在PEI60Q改性之后，(i)在3274cm—!處頻帶(歸屬于NH基團(tuán))出現(xiàn)；和(ii)在1741cnT1的C=0頻帶位移到1664cm\據(jù)推斷，墊20的拋光層24成功地用PEI600改性。實(shí)施例4現(xiàn)有的所制造的CMP墊的改性能夠分成兩個(gè)階段，實(shí)施例4是它的第一步驟。在這一實(shí)施例中，現(xiàn)有CMP墊，即從PPGIndustries,Inc.商購的FastPadTM牌CMP墊(以下稱為PPG墊)，通過使用與在實(shí)施例1所述程序類似的程序用草酰氯來改性。PPG墊首先在室溫下浸入草酰氯在乙酸乙酯中的1.0M溶液中達(dá)到約60min。該墊然后通過乙酸乙酯、乙醇、水和然后丙酮來洗滌。在真空中于在大約3(TC下干燥一夜之后，改性的墊用FT-IR/ATR來表征。圖8顯示最初PPG墊拋光層表面的IR語。圖9顯示由草酰氯改性的PPG墊拋光層表面的IR譜。與最初PPG墊相比，(i)在1737cm—強(qiáng)頻帶(歸屬于C-0基團(tuán))出現(xiàn)；和(ii)在3271cnf1處的0H頻帶幾乎消失。因此推斷，C1-C-0基團(tuán)已經(jīng)成功地引入到該拋光層墊表面之上。實(shí)施例5在這一實(shí)施例中，使用在實(shí)施例4中所述的程序改性的PPG墊進(jìn)一步官能化而引入氨基官能基團(tuán)30。改性PPG墊在室溫下浸入EDA在乙酸乙酯中的0.5M溶液中達(dá)到約45min。該墊然后通過乙酸乙酯、乙醇、水和然后丙酮來洗滌。在真空中于在大約3(TC下干燥一夜之后，改性的墊用FT-IR/ATR來表征。圖10顯示由EDA改性的PPG墊的IR謙。在EDA改性后，(i)在3271cii^處的頻帶更強(qiáng)地出現(xiàn)；和(ii)在1737cm"'的C-O頻帶遷移到1665cm—、因此推斷，墊表面成功地用-NHCH2CH2NH2基團(tuán)改性。實(shí)施例6在這一實(shí)施例中，使用在實(shí)施例4中描述的程序改性的PPG墊進(jìn)一步用聚合物(PEI600)來改性，以便引入氨基官能基團(tuán)30。改性PPG墊在室溫下浸入PEI600在異丙醇中的10.0%溶液中達(dá)到約60min。該墊用乙醇、水和然后丙酮來洗滌。在IR測量之前，改性墊在真空中在大約30。C下干燥一夜。圖11顯示由PEI600改性的PPG墊的IR譜。在PEI600改性之后，(i)在3271cm—處頻帶(歸屬于NH基團(tuán))出現(xiàn)；和(ii)由草酰氯引起的在1737cm—M立移的C=0頻帶到1654cnT1。因此推斷，PPG墊表面成功地用PEI600改性。試驗(yàn)1在這一試^r中，對于最初CMP墊(IC400墊)和改性墊(在實(shí)施例2中描述的墊20)進(jìn)行一組的拋光實(shí)驗(yàn)，以證實(shí)反應(yīng)活性官能基團(tuán)30在墊表面上的引入，具體地說在拋光層26上的引入。通過簡單地將包括過硫酸鹽在內(nèi)的全部成分加入到裝有磁力攪拌系統(tǒng)的容器中來制備含有氧化劑的水溶液。在容器中，在攪拌過程中也添加去離子水。溶液的pH然后使用稀KOH或HC1來調(diào)節(jié)以達(dá)到所需的pH。具有1英寸直徑的銅盤片附著于不銹鋼承載體上和然后安裝在單側(cè)拋光機(jī)上(StruersLabopol-5GrindingTable和StruersLaboForceArm,Westlake，Ohio)。聚氨酯IC1400拋光墊用于該研究。典型的拋光通過在晶片和墊之間以60mL/分鐘的速率供應(yīng)漿料，在6psi的壓力下持續(xù)3-5分鐘。晶片和該墊具有150rpm的相對轉(zhuǎn)速。在拋光和清洗后，以凈重?fù)p失和拋光表面積為基礎(chǔ)，計(jì)算材料除去速率。對于銅材料除去速率(MRR)，在改性和最初墊之間的對比示于表1中。對于樣品1#和4#，當(dāng)僅僅去離子水提供給拋光器時(shí)，最初和改性墊兩者都得到最小MRR(5.2和9.1nm/min)。這與化學(xué)改性沒有顯著地改變墊的物理結(jié)構(gòu)的事實(shí)是一致的。對于樣品2#(MRR=79.0nm/min)，氧化劑單獨(dú)與未改性的墊會(huì)導(dǎo)致MRR的顯著提高。象期望的那樣，氧化劑和活化劑在溶液中的組合得到甚至更高的MRR，這歸因于在氧化劑和活化劑之間的相互作用。對于樣品5#(MRR=255.5液，在沒有使用自由溶解型活化劑的情況下獲得了與樣品并3(MRR=240.9nm/min)相當(dāng)?shù)某ニ俾?。這是墊的表面官能化成功的直接驗(yàn)證。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>試驗(yàn)2在這一試驗(yàn)中，進(jìn)行一組的拋光實(shí)驗(yàn)以測試在墊20上新引入的官能基團(tuán)30的壽命。PEI-改性IC1400墊(實(shí)施例3)的試驗(yàn)結(jié)果示于表2中。除去速率(MRR)對于開始兩次實(shí)驗(yàn)是高的(~375nm/min)。這可能由一些游離PEI殘留物所引起的。在此之后(第3次到第8次實(shí)驗(yàn))，在大約250nm/min下MRR幾乎是恒定的，它大大高于使用未改性的墊(MRR=79.0nm/min)的對照實(shí)驗(yàn)。這表明用PEI600改性的墊20將官能基團(tuán)30活性地保持在墊20上?？梢灶A(yù)計(jì)，這一墊20能夠再使用32次以上，而不會(huì)損失在表面上的活性基團(tuán)。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>試驗(yàn)3在這一試驗(yàn)中，說明根據(jù)本發(fā)明的墊20使形貌平面化的能力。更具體地說，測量在原始墊和本發(fā)明的改性墊20上標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)用已構(gòu)圖的晶片的臺階高度降低效率。如圖12中所示，當(dāng)原始墊(IC1400墊)與過硫酸鹽氧化劑和作為活化劑的DEA的溶液相結(jié)合時(shí)，在1英寸已構(gòu)圖的晶片上的50%金屬密度區(qū)域中100jam銅線的臺階高度在整個(gè)拋光過程中保持基本上相同。然而，當(dāng)在拋光過程中使用根據(jù)本發(fā)明的表面處理墊20(實(shí)施例2)時(shí)，在已構(gòu)圖的晶片上的同一區(qū)域中銅線的臺階高度顯著降低。因此推斷，墊20的表面改性能夠具有為已構(gòu)圖的晶片所需要的臺階高度降低效率?？傊~外的官能基團(tuán)3Q能夠引入拋光墊20中，它允許墊20與在漿料或拋光介質(zhì)24中的組分發(fā)生化學(xué)相互作用。該化學(xué)相互作用根據(jù)形貌部位引起從被拋光基材的金屬膜上更大的材料除去(速率)，換句話說有增強(qiáng)的臺階高度降低效率。該拋光介質(zhì)24可以是無磨料的體系。官能基團(tuán)30的官能團(tuán)可以是在如上所述的漿料中的氧化劑的催化劑或活化劑。催化劑或活化劑可以是胺或與金屬離子配位的胺。該氧化劑可是有各種抗衡離子的過氧化物或過硫酸鹽。官能基團(tuán)30的官能團(tuán)可以是聚離子的基團(tuán)，它在墊20和如上所述的被拋光基材10的金屬膜之間引起靜電荷差異。該官能團(tuán)30可以是低分子量胺如乙二胺、烷基胺類、芳基胺類、氨基醇類，等等。官能基團(tuán)30可以占總墊表面化學(xué)鍵的1-10%。官能基團(tuán)30的官能團(tuán)可以是與在漿料中存在的一組聚合物一起工作的聚離子的基團(tuán)。該官能基團(tuán)30可以引入到預(yù)先制造的墊中。官能基團(tuán)20的引入的程序可以包括通過使用草酰氯將C1C0基團(tuán)引入到拋光層24上。改性墊然后用胺類如乙二胺(EDA)或聚亞乙基亞胺來改性。在墊的形成之前該官能基團(tuán)30可以引入到聚合物材料中。該官能基團(tuán)可以以共價(jià)鍵連接于在拋光層26中的基礎(chǔ)聚合物上?；蛘?，該官能基團(tuán)可以以離子鍵連接于如下所述的在拋光層中的基團(tuán)上。本發(fā)明的一個(gè)非限制性實(shí)施方案提供自調(diào)節(jié)墊20。在這一途徑中，該墊20用作受控釋放設(shè)備。取決于工藝參數(shù)，該塾20預(yù)先負(fù)栽固定量的用于形成官能基團(tuán)30的活化劑，該活化基團(tuán)以離子鍵連接于官能化拋光層24上。拋光層24具有嵌入的組分與官能基團(tuán)30鍵接，如在圖13a-c中所示的嵌入的聚陰離子。在拋光過程中，該墊20將活化劑以官能基團(tuán)30的形式供應(yīng)給被拋光基材的金屬表面。此外，該墊20將僅讓所需金屬表面的較高區(qū)域接受此類化學(xué)物，如總體上在圖13a-c中所示和如上所述。在所需金屬表面的清洗之后，墊20有效地停止它對于官能基團(tuán)30的活化成分的輸送，僅提供預(yù)定的固定量。在圖13a-c中所示的實(shí)施例中，在銅和墊之間的相同電荷應(yīng)該用作嵌入端點(diǎn)檢測以保護(hù)銅線免受進(jìn)一步的碟形凹陷。類似地，在墊和氧化物電介質(zhì)層之間的相同電荷也能夠減少腐蝕的產(chǎn)生。雖然在圖13a-c中示出的策略用聚電解質(zhì)和電荷工藝路線來說明，但是其它包封和釋放工藝路線可以包括膠束、微乳液滴、聚合物袋、和其它超分子結(jié)構(gòu)。這些工藝路線可以確定地用于為自停止CMP提供智能的受控釋放體系。在這一非限制性實(shí)施方案中描述的墊20，其中官能基團(tuán)以膠束、嚢、微液滴、包封的形式添加。這一設(shè)計(jì)能夠包括嚢、微包封媒介物，等等。例如，包封在聚合物殼中形成粉末或微珠粒體系的固體或液體官能化組分然后在其制備過程中被添加到墊中。盡管以上為了舉例說明的目的描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方案，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員知道，在不脫離在所附權(quán)利要求中定義的本發(fā)明的前提下本發(fā)明的細(xì)節(jié)有許多變化。本發(fā)明的范圍應(yīng)認(rèn)為由所附權(quán)利要求和其等同范圍來定義。權(quán)利要求1.除去基材表面的所選擇部分的基材表面化學(xué)機(jī)械拋光方法，包括A)提供拋光墊，它具有基本上不含磨料顆粒的拋光層和具有化學(xué)鍵接于該拋光層上的官能基團(tuán)；B)提供與拋光墊的拋光層的至少一部分接觸和與基材表面的至少一部分接觸的拋光漿料；C)在拋光漿料的存在下將基材的表面的至少一部分與基材的拋光層的至少一部分保持滑動(dòng)式摩擦接觸，直至基材的表面的所選擇部分被除去為止，其中官能基團(tuán)用作拋光漿料的化合物的活化劑或催化劑以顯示出，與在基本上相同的拋光漿料和拋光墊的存在下，其中基本上相同的拋光層不具有官能基團(tuán)，在基本上相同的基材的化學(xué)機(jī)械拋光中所顯示的相比，更高的除去基材表面的所選擇部分的材料除去速率。2.權(quán)利要求1的化學(xué)機(jī)械拋光方法，其中該官能團(tuán)衍生自包括多胺、聚電解質(zhì)、和/或氨基酸的化合物。3.權(quán)利要求1的方法，其中該拋光漿料包括過硫酸鹽或聚電解質(zhì)，和其中基材表面包括銅。4.權(quán)利要求1的機(jī)械拋光方法，其中該拋光層包括多孔聚氨酯，其中該官能團(tuán)衍生自乙二胺，和其中拋光漿料包括過硫酸鉀。5.權(quán)利要求1的機(jī)械拋光方法，其中該拋光層包括多孔聚氨酯，和其中該官能基團(tuán)衍生自聚亞乙基亞胺。6.用于拋光基材表面以除去基材表面的所選擇部分的化學(xué)機(jī)械拋光墊，該墊包4舌A)拋光層，它被構(gòu)造成與基材表面在拋光漿料的存在下進(jìn)行接觸以除去基材表面的所選擇部分；和B)化學(xué)鍵接于拋光層上的多胺。7.權(quán)利要求6的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其中多胺包括脂族或芳族二胺。8.權(quán)利要求6的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其中多胺包括亞烷基二胺。9.權(quán)利要求6的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其中多胺包括乙二胺。10.權(quán)利要求9的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其中拋光層包括多孔聚氨酯和拋光層基本上不含磨料顆粒。11.用于拋光基材表面以除去基材表面的所選擇部分的化學(xué)機(jī)械拋光墊和漿料，該墊和漿料包括A)拋光漿料，它被構(gòu)造成在拋光過程中與墊的至少一部分接觸和與基材表面的至少一部分接觸；B)墊的拋光層，它被構(gòu)造成在拋光漿料的存在下與基材表面接觸以除去基材表面的所選擇部分，其中墊拋光層基本上不含磨料顆粒；和C)化學(xué)鍵接于墊拋光層上的官能基團(tuán)，其中該官能基團(tuán)用作拋光漿料的化合物的活化劑或催化劑以顯示出，與在基本上相同的拋光漿料和拋光墊的存在下，其中基本上相同的拋光層不具有官能基團(tuán)，在基本上相同的基材的化學(xué)機(jī)械拋光中所顯示的相比，更高的除去基材表面的所選擇部分的材料除去速率。12.權(quán)利要求11的化學(xué)機(jī)械拋光墊和漿料，其中該官能團(tuán)衍生自包括多胺、聚電解質(zhì)、和/或氨基酸的化合物。13.權(quán)利要求11的化學(xué)機(jī)械拋光墊和漿料，其中拋光層包括多孔聚氨酯，其中該官能團(tuán)衍生自乙二胺，和其中拋光漿料包括過硫酸鉀。14.權(quán)利要求11的化學(xué)機(jī)械拋光墊和漿料，其中該拋光層包括多孔聚氨酯，和其中該官能基團(tuán)衍生自聚亞乙基亞胺。15.權(quán)利要求11的化學(xué)機(jī)械拋光墊和漿料，其中該拋光層包括多孔聚氨酯，和其中該官能基團(tuán)衍生自氨基酸。16.權(quán)利要求11的化學(xué)機(jī)械拋光墊和漿料，其中該拋光層包括多孔聚氨酯，和其中漿料包括聚丙烯酸鹽。17.改性化學(xué)機(jī)械拋光墊的方法，該墊適合于在拋光漿料的存在下將基材表面拋光以除去基材表面的所選擇部分，其中該墊具有被構(gòu)造成在拋光漿料的存在下與基材表面接觸以除去基材表面的所選擇部分的拋光層，該方法包括讓該拋光層與含有具有官能基團(tuán)的化合物的溶液接觸一段足以使該化合物與該拋光層發(fā)生化學(xué)鍵接的時(shí)間，其中官能基團(tuán)用作拋光漿料中的化合物的活化劑或催化劑以顯示出，與在基本上相同的拋光漿料和拋光墊的存在下，其中基本上相同的拋光層不具有官能基團(tuán)，在基本上相同的基材的化學(xué)機(jī)械拋光中所顯示的相比，更高的除去基材表面的所選擇部分的材料除去速率。18.權(quán)利要求17的方法，其中該拋光層與包括具有官能團(tuán)的化合物的溶液之間接觸的步驟包括讓該拋光墊與包括草酰氯的溶液接觸一段時(shí)間的預(yù)先步驟，該時(shí)間足以讓-C(Cl)-O基團(tuán)鍵接于該拋光層上。19.權(quán)利要求18的改性化學(xué)機(jī)械拋光墊的方法，其中該拋光層基本上不含磨料顆粒和其中該官能團(tuán)衍生自包括多胺、聚電解質(zhì)、和/或氨基酸的化合物。20.由權(quán)利要求17的方法制備的產(chǎn)品。全文摘要基材表面的CMP方法，包括提供拋光墊(20)，該拋光層具有基本上不含磨料顆粒的拋光層(26)，官能基團(tuán)(30)化學(xué)鍵接于(共價(jià)或離子鍵)拋光層(26)上。官能基團(tuán)(30)用作拋光漿料(24)中的化合物的活化劑或催化劑以顯示出，與在基本上相同的拋光漿料(24)和拋光墊(20)的存在下，其中基本上相同的拋光層(26)不具有官能基團(tuán)(30)，在基本上相同的基材(10)的CMP中所顯示的相比，更高的除去基材(10)表面的所選擇部分的材料除去速率。該官能基團(tuán)(30)可以衍生自包括多胺、聚電解質(zhì)、和/或氨基酸的化合物。還公開制造CMP墊(20)的方法和所形成的CMP墊(20)。文檔編號B24B37/04GK101232970SQ200680027886公開日2008年7月30日申請日期2006年7月13日優(yōu)先權(quán)日2005年8月12日發(fā)明者J·凱勒赫爾,S·D·希爾林,T·張,Y·李申請人:Ppg工業(yè)俄亥俄公司