專利名稱：：化學(xué)機(jī)械拋光墊的制作方法化學(xué)機(jī)械拋光墊扭旦冃爾本說(shuō)明書涉及可用于拋光或平面化半導(dǎo)體基材的拋光墊。半導(dǎo)體生產(chǎn)通常涉及一些化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝。在各CMP工藝中，通過(guò)拋光墊與拋光液(例如包含磨料的拋光漿液或者不含磨料的活性液體)的組合，以一定的方式除去多余的材料，從而進(jìn)行平面化或保持平坦度，以便接納下一層。這些層以一定的方式組合成堆疊，形成集成電路。由于人們需要具有更高的運(yùn)行速度、更低的漏電流和減少的能耗的器件，所以這些半導(dǎo)體器件的制造一直在變得越來(lái)越復(fù)雜。對(duì)于器件的結(jié)構(gòu)，這意味著要求更精細(xì)的特征幾何結(jié)構(gòu)，以及更多的金屬化層次。這些越來(lái)越嚴(yán)格的器件設(shè)計(jì)要求促使人們釆用越來(lái)越小的線路間距，對(duì)應(yīng)于圖案密度的增大。器件的更小的規(guī)模以及增大的復(fù)雜性使得對(duì)CMP消耗品(例如拋光墊和拋光液)的要求更高。另外，隨著集成電路特征尺寸的減小，由CMP產(chǎn)生的缺陷，例如劃痕，變成了更大的問(wèn)題。另外，集成電路減小的膜厚度要求在改進(jìn)缺陷度的同時(shí)為晶片基材提供可接受的形貌；這些形貌方面的要求需要基材具有更加嚴(yán)格的平面度、線路凹陷和小特征陣列腐蝕拋光規(guī)格。歷史上，澆注聚氨酯拋光墊為用于制造集成電路的大多數(shù)拋光操作提供了機(jī)械整體性和耐化學(xué)性。例如，聚氨酯拋光墊具有足以抵抗撕裂的抗張強(qiáng)度和伸長(zhǎng)；避免在拋光過(guò)程中發(fā)生磨損問(wèn)題的耐磨性；耐受強(qiáng)酸和強(qiáng)苛性拋光液侵蝕的穩(wěn)定性。糟糕的是，這種硬的澆注聚氨酯拋光墊容易獲得改進(jìn)的平面化能力，也容易增加缺陷。M.J.Kulp在美國(guó)專利第7,169,030號(hào)中揭示了一類具有高抗張模量的聚氨酯拋光墊。這些拋光墊為拋光墊和拋光漿液的幾種組合提供極佳的平面化和缺陷度。例如，這些拋光墊在使用含氧化鈰的拋光漿液拋光氧化硅/氮化硅應(yīng)用(例如直接淺溝槽隔離(STI)拋光應(yīng)用)時(shí)能提供極佳的拋光性能。在該說(shuō)明書中，氧化硅指可用于在半導(dǎo)體器件中形成電介質(zhì)的氧化硅、氧化硅化合物和摻雜的氧化硅制劑；氮化硅指可用于半導(dǎo)體應(yīng)用的氮化硅、氮化硅化合物和摻雜的氮化硅制劑。糟糕的是，對(duì)于所有用于目前和將來(lái)的半導(dǎo)體晶片所包括的多個(gè)基材層的拋光漿液而言，這些拋光墊并非都能提高拋光性能。而且，隨著半導(dǎo)體器件成本的下降，仍然需要進(jìn)一步提高拋光性能。加快拋光墊的去除速率可以提高產(chǎn)量，從而減少半導(dǎo)體制造工廠的設(shè)備占地面積和花費(fèi)。因?yàn)檫@種提高性能的要求，仍然希望找到具有更高性能的除去基材層的拋光墊。例如，在層間電介質(zhì)("ILD")或金屬間電介質(zhì)("IMD")拋光中，除去電介質(zhì)的氧化物電介質(zhì)去除速率很重要。使用的電介質(zhì)氧化物的具體類型包括以下BPSG、通過(guò)四乙氧基硅酸酯分解形成的TEOS、HDP("高密度等離子體")和SACVD("低于大氣壓的化學(xué)氣相沉積")。人們一直需要這樣一種拋光墊，該拋光墊具有增加的去除速率以及可接受的缺陷度性質(zhì)和晶片均勻性。人們尤其希望一種適用于ILD拋光的拋光墊，該拋光墊具有加快的氧化物去除速率以及可接受的平面化和缺陷度拋光性質(zhì)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種適用于對(duì)圖案化的含有銅、電介質(zhì)、阻擋物和鴇中至少一種的半導(dǎo)體基材進(jìn)行拋光的拋光墊，所述拋光墊包含聚合物基質(zhì)和位于聚合物基質(zhì)內(nèi)的空心聚合物顆粒，所述聚合物基質(zhì)是固化劑與異氰酸酯封端的聚四亞甲基醚二醇在NH2與NCO的化學(xué)計(jì)量比為80-97%的條件下反應(yīng)的聚氨酯反應(yīng)產(chǎn)物，所述異氰酸酯封端的聚四亞甲基醚二醇的未反應(yīng)NCO含量范圍為8.75-9.05重量％，所述固化劑含有能固化異氰酸酯封端的聚四亞甲基醚二醇形成聚合物基質(zhì)的固化胺；所述空心聚合物顆粒的平均直徑為2-50微米，形成拋光墊的組分的重量n/。b和密度b如下重量^密度重量密度。其中密度a等于平均密度60克/升，其中密度b等于平均密度5克/升至500克/升，其中重量％3是3.25-4.25重量％，所述拋光墊的孔隙率為30-60體積％，聚合物基質(zhì)內(nèi)的閉孔結(jié)構(gòu)形成圍繞閉孔結(jié)構(gòu)的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)。本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方式提供一種適用于對(duì)圖案化的含有銅、電介質(zhì)、阻擋物和鎢中至少一種的半導(dǎo)體基材進(jìn)行拋光的拋光墊，所述拋光墊包含聚合物基質(zhì)和位于聚合物基質(zhì)內(nèi)的空心聚合物顆粒，所述聚合物基質(zhì)是固化劑與異氰酸酯封端的聚四亞甲基醚二醇在NH2與NCO的化學(xué)計(jì)量比為80-90%的條件下反應(yīng)的聚氨酯反應(yīng)產(chǎn)物，所述異氰酸酯封端的聚四亞甲基醚二醇的未反應(yīng)NCO含量范圍為8.75-9.05重量％，所述固化劑含有能固化異氰酸酯封端的聚四亞甲基醚二醇形成聚合物基質(zhì)的固化胺；所述空心聚合物顆粒的平均直徑為2-50微米，形成拋光墊的組分的重量y。b和密度b如下重量，:密度重量密度。其中密度a等于平均密度60克/升，其中密度b等于平均密度10克/升至300克/升，其中重量％3是3.25-3.6重量％，所述拋光墊的孔隙率為35-55體積％，聚合物基質(zhì)內(nèi)的閉孔結(jié)構(gòu)形成圍繞閉孔結(jié)構(gòu)的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)。圖1是本發(fā)明拋光墊的拋光表面的放大250倍的拋光后掃描電子顯微照片。圖2是本發(fā)明拋光墊的拋光表面的放大500倍的拋光后掃描電子顯微照片。圖3是圖1和圖2的拋光墊在與圖2相同的區(qū)域內(nèi)的500倍EDS圖像，說(shuō)明在用含二氧化硅的拋光漿液拋光后有高濃度硅存在。發(fā)明詳述本發(fā)明提供了一種適用于對(duì)半導(dǎo)體基材、光學(xué)基材和磁性基材中的至少一種進(jìn)行平面化的拋光墊，該拋光墊包含聚合物基質(zhì)。該拋光墊特別適合拋光和平面化ILD電介質(zhì)材料，例如在層間電介質(zhì)(ILD)應(yīng)用中，但是也可用于拋光銅或鎢之類的金屬。所述拋光墊具有比現(xiàn)有的拋光墊更快的去除速率，特別是在拋光開始的最初30秒內(nèi)。拋光初期更快的拋光墊響應(yīng)可以縮短除去晶片表面上一定量材料所需的拋光時(shí)間，從而增加晶片產(chǎn)量。用熱解法二氧化硅進(jìn)行ILD拋光在30秒時(shí)的去除速率可以大于3750A/分鐘。此外，在相同拋光測(cè)試中，使用本發(fā)明拋光墊在30秒時(shí)提供的去除速率比使用IC1010TM聚氨酯拋光墊高至少10%。(IC1010是羅門哈斯公司或其附屬公司的商標(biāo)。)較佳地，用含二氧化硅的磨料拋光TEOS片狀晶片時(shí)，本發(fā)明拋光墊在30秒時(shí)的去除速率等于或大于IC1000拋光墊在30秒和60秒時(shí)的去除速率。IC1000TM可增加TEOS去除速率，縮短拋光時(shí)間，因?yàn)樗苜x予由該組分制成的部件熱塑性的脂族異氰酸酯。(IC1000是羅門哈斯公司或其附屬公司的商標(biāo)。)IC1000拋光墊的熱塑性似乎有助于提高拋光墊與晶片之間的接觸，從而增加去除速率，直到去除速率達(dá)到最大值。增加拋光墊與晶片的接觸面積到更高的水平似乎會(huì)降低去除速率，因?yàn)榫植堪纪箤?dǎo)致晶片接觸壓下降。類似地，不包含脂族異氰酸酯的制劑由于交聯(lián)度或分子量下降而具有更高的熱塑性；它們表現(xiàn)出去除速率增加得更快和晶片拋光時(shí)間縮短得更快。但是，本發(fā)明的拋光墊具有足夠的孔隙率水平，從而使拋光墊與晶片的接觸在拋光過(guò)程的早期就最大化；較高程度的交聯(lián)似乎能使拋光墊具有足夠的局部剛性，從而有利于拋光過(guò)程。盡管調(diào)節(jié)磨料含量可加快去除速率，但是拋光性能的重要進(jìn)步在于，相對(duì)于IC1010拋光墊去除速率的改進(jìn)不依賴于磨料含量。例如，這有利于加快去除速率和降低缺陷度，并且可減少槳液成本。除了去除速率以外，晶片尺寸不一致也是要考慮的重要的拋光性能。通常，因?yàn)閽伖獾木某叽缫恢滦詫?duì)于獲得最大數(shù)目的良好拋光的芯片非常重要，所以晶片尺寸的不一致性應(yīng)該小于6%。在本說(shuō)明書中，"聚氨酯"是衍生自二官能或多官能異氰酸酯的產(chǎn)物，例如聚醚脲、聚異氰脲酸酯、聚氨酯、聚脲、聚氨酯脲、它們的共聚物和它們的混合物。澆注聚氨酯拋光墊適用于對(duì)半導(dǎo)體基材、光學(xué)基材和磁性基材進(jìn)行平面化。所述拋光墊特別的拋光性質(zhì)部分源于預(yù)聚物多元醇和多官能異氰酸酯的預(yù)聚物反應(yīng)產(chǎn)物。所述預(yù)聚物產(chǎn)物用選自固化多胺、固化多元醇、固化醇胺和它們的混合物的固化劑進(jìn)行固化，形成拋光墊。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，控制固化劑與預(yù)聚物反應(yīng)產(chǎn)物中未反應(yīng)NCO的比例可以改善多孔拋光墊在拋光過(guò)程中的缺陷度性質(zhì)。氨基甲酸酯的生產(chǎn)涉及由多官能芳族異氰酸酯和預(yù)聚物多元醇制備異氰酸酯封端的氨基甲酸酯預(yù)聚物。所述預(yù)聚物多元醇是聚四亞甲基醚二醇。多官能芳族異氰酸酯的例子包括2,4-甲苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、4，4'-二苯基甲垸二異氰酸酯、萘-l,5-二異氰酸酯、聯(lián)甲苯胺二異氰酸酯、對(duì)苯二異氰酸酯、二甲苯二異氰酸酯和它們的混合物。所述多官能芳族異氰酸酯包含小于20重量％的脂族異氰酸酯，例如4，4'-二環(huán)己基甲垸二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯和環(huán)己垸二異氰酸酯。較佳的是，所述多官能芳族異氰酸酯包含小于15重量％的脂族異氰酸酯，更優(yōu)選包含小于12重量％的脂族異氰酸酯。通常所述預(yù)聚物反應(yīng)產(chǎn)物與以下物質(zhì)反應(yīng)，或使用以下的物質(zhì)固化固化胺，例如多胺或含多胺的混合物。例如，可以將多胺與醇胺或單胺混合。在本說(shuō)明書中，多胺包括二胺和其它的多官能胺。示例性的固化多胺包括芳族二胺或多胺，例如4,4，-亞甲基-二鄰氯苯胺[MBCA]、4,4，-亞甲基-二-(3-氯-2,6-二乙基苯胺)(MCDEA);二甲硫基甲苯二胺；二對(duì)氨基苯甲酸-l,3-丙二酯；聚環(huán)氧丁烷二對(duì)氨基苯甲酸酯；聚環(huán)氧丁烷單對(duì)氨基苯甲酸酯；聚環(huán)氧丙烷二對(duì)氨基苯甲酸酯；聚環(huán)氧丙垸單對(duì)氨基苯甲酸酯；1,2-二(2-氨基苯硫基)乙烷；4，4，-亞甲基-二苯胺；二乙基甲苯二胺；5-叔丁基-2，4-和3-叔丁基-2,6-甲苯二胺；5-叔戊基-2，4-和3-叔戊基-2，6-甲苯二胺和氯代甲苯二胺。MBCA表示優(yōu)選的固化胺?？梢匀芜x地以單獨(dú)的混合步驟制造用于拋光墊的氨基甲酸酯聚合物，避免使用預(yù)聚物。優(yōu)選對(duì)用來(lái)制備所述拋光墊的聚合物的組分進(jìn)行選擇，使得制得的拋光墊具有穩(wěn)定的形貌，而且可以很容易地重現(xiàn)。例如，當(dāng)將4，4'-亞甲基-二-鄰氯代苯胺[MBCA]與二異氰酸酯混合起來(lái)形成聚氨酯聚合物的時(shí)候，經(jīng)常宜控制單胺、二胺和三胺的含量。對(duì)單胺、二胺和三胺的比例的控制有利于將化學(xué)比和所得的聚合物分子量保持在穩(wěn)定的范圍內(nèi)。另外，控制抗氧化劑之類的添加劑以及水之類的雜質(zhì)對(duì)于生產(chǎn)的穩(wěn)定性來(lái)說(shuō)常常是很重要的。例如，由于水與異氰酸酯反應(yīng)生成氣態(tài)二氧化碳，所以通過(guò)控制水的濃度可以影響在聚合物基質(zhì)中形成孔隙的二氧化碳?xì)馀莸臐舛?。異氰酸酯與外來(lái)的水的反應(yīng)也會(huì)減少可以與增鏈劑反應(yīng)的異氰酸酯，因此改變化學(xué)計(jì)量比、交聯(lián)(如果存在過(guò)量的異氰酸酯基)的程度以及所得的聚合物分子所述聚氨酯聚合物材料優(yōu)選由甲苯二異氰酸酯和聚四亞甲基醚二醇的預(yù)聚物反應(yīng)產(chǎn)物與芳族二胺形成。最優(yōu)選的芳族二胺是4,4'-亞甲基-二-鄰氯代苯胺或4，4'-亞甲基-二-(3-氯-2,6-二乙基苯胺)。較佳的是，所述未反應(yīng)預(yù)聚物的NCO范圍是8.75-9.05。/。。該未反應(yīng)NCO范圍內(nèi)的合適的預(yù)聚物的具體例子是馳姆特(Chemtura)制造的Adiprene⑧預(yù)聚物L(fēng)F750D。另外，LF750D表示具有低含量游離異氰酸酯的預(yù)聚物，其中包含小于0.1重量％的游離2，4-和2,6-TDI單體，其預(yù)聚物分子量分布比常規(guī)的預(yù)聚物更加穩(wěn)定。這種具有改進(jìn)的預(yù)聚物分子量穩(wěn)定性和低含量游離異氰酸酯單體的"低游離"預(yù)聚物有利于得到更規(guī)則的聚合物結(jié)構(gòu)，從而有利于改善拋光墊的穩(wěn)定性。除了控制未反應(yīng)的NCO的重量百分?jǐn)?shù)以外，所述固化劑和預(yù)聚物反應(yīng)產(chǎn)物中的OH或NH2與未反應(yīng)的NCO的化學(xué)計(jì)量比通常為80-97X，優(yōu)選為80-90%;最佳的是，其中OH或NH2與未反應(yīng)的NCO的化學(xué)計(jì)量比為83-87X。所述化學(xué)計(jì)量關(guān)系可以通過(guò)提供原料的化學(xué)計(jì)量含量直接獲得，或者通過(guò)有意使NCO與水反應(yīng)或使其接觸外來(lái)水分，反應(yīng)掉一部分的NCO，從而間接地獲得。如果拋光墊是聚氨酯材料，則完成的拋光墊的密度優(yōu)選為0.4-0.8克/厘米3。完成的聚氨酯拋光墊的密度最優(yōu)選為0.5-0.75克/厘米3。以全部拋光墊制劑為基準(zhǔn)計(jì)，標(biāo)稱20微米孔或空心聚合物顆粒的加載密度(澆注前)為3.25-4.25重量％、優(yōu)選為3.25-3.6重量％的空心聚合物顆粒能產(chǎn)生所需密度和極佳的拋光結(jié)果。尤其是空心聚合物顆粒能在整個(gè)聚合物基質(zhì)中產(chǎn)生無(wú)規(guī)孔分布。具體而言，所述拋光墊具有閉孔結(jié)構(gòu)，所述聚合物基質(zhì)圍繞閉孔結(jié)構(gòu)形成連續(xù)網(wǎng)絡(luò)。盡管具有該高孔隙率，但是拋光墊的肖氏D硬度(ShoreDhardness)通常為44-54。在本說(shuō)明書中，肖氏D測(cè)試包括將拋光墊樣品在50%相對(duì)濕度和25"C條件下放置5天來(lái)進(jìn)行調(diào)理，然后測(cè)試，使用ASTMD2240所述的方法以提高硬度測(cè)試的重復(fù)性?？招木酆衔镱w粒的重均直徑為2-50微米。在本說(shuō)明書中，重均直徑表示澆注前空心聚合物顆粒的直徑；所述顆?？删哂星蛐位蚍乔蛐蔚男螤睢Ｗ顑?yōu)選空心聚合物顆粒具有球形形狀。空心聚合物顆粒的重均直徑優(yōu)選為2-40微米?？招木酆衔镱w粒的重均直徑最優(yōu)選為10-30微米；這些空心聚合物顆粒的平均密度通常為60克/升。在本說(shuō)明書中，空心聚合物顆粒的平均密度表示在1升體積內(nèi)的空心顆粒的密堆積非擠壓密度。平均直徑為35-50微米的空心顆粒通常具有較低的密度，平均為42克/升，這是因?yàn)樗强缀捅诟俚牟牧稀Ｍㄟ^(guò)以下方式將不同尺寸和類型的空心顆粒以相同的孔體積加入用一種尺寸的空心聚合物顆粒的質(zhì)量除以其密度得到孔的體積。然后將該體積乘以另一種孔的密度來(lái)確定該尺寸和類型的空心聚合物顆粒的質(zhì)量，從而給出相同的孔體積。例如，含3重量％的密度為60克/升的20微米空心聚合物顆粒的制劑相當(dāng)于含2.1重量％的密度為40克/升的42微米空心聚合物顆粒，如以下方程式所示在形成本發(fā)明的拋光墊中，密度3等于平均密度60克/升，密度b是平均密度5克/升至500克/升，重量％3是3.25-4.25重量％。較佳地，密度b是平均密度10克/升至150克/升，重量％3是3.25-3.6重量％。膨脹型空心聚合物顆粒的重均直徑的標(biāo)稱范圍是15-90微米。此外，高孔隙率和小孔徑的組合特別有利于降低缺陷度。但是，如果孔隙率太高，則拋光墊喪失機(jī)械完整性和強(qiáng)度。例如，加入占拋光層30-60體積％的重均直徑為2-50微米的空心聚合物顆粒有利于降低缺陷度。而且，保持孔隙率在35-55體積％或35-50體積％有利于提高去除速率。在本說(shuō)明書中，孔隙率體積百分?jǐn)?shù)表示按照以下方式確定的孔的體積百分?jǐn)?shù)1)從無(wú)孔隙的聚合物的標(biāo)稱密度中減去測(cè)得的制劑密度，從而確定l厘米3制劑中"丟失的"聚合物的質(zhì)量；然后2)將"丟失的"聚合物的質(zhì)量除以無(wú)孔隙的聚合物的標(biāo)稱密度，以確定從1厘米3制劑中丟失的聚合物的體積，再乘以100，從而轉(zhuǎn)化為孔隙率體積百分?jǐn)?shù)。或者，可以按照以下方式確定制劑中孔的體積百分?jǐn)?shù)或孔隙率體積百分?jǐn)?shù)1)從100克中減去100克制劑中空心聚合物顆粒的質(zhì)量，以確定100克制劑中聚合物基質(zhì)的質(zhì)量；2)將聚合物基質(zhì)的質(zhì)量除以聚合物的標(biāo)稱密度，以確定100克制劑中聚合物的體積；3)將100克制劑中空心聚合物顆粒的質(zhì)量除以空心聚合物顆粒的標(biāo)稱密度，以確定100克制劑中空心聚合物顆粒的體積；4)將100克制劑中聚合物的體積與100克制劑中空心顆?；蚩椎捏w積相加，以確定100克制劑的體積；然后5)將100克制劑中空心顆?；蚩椎捏w積除以100克制劑的總體積，再乘以100，得到制劑中孔或孔隙率的體積百分?jǐn)?shù)。這兩種方法對(duì)于孔隙率或孔的體積百分?jǐn)?shù)將給出類似的結(jié)果，但是如果加工中的參數(shù)如反應(yīng)放熱將導(dǎo)致空心聚合物顆?；蛭⑶蚺蛎洺^(guò)它們的標(biāo)稱"膨脹體積"，則第二種方法給出的孔或孔隙率的體積百分?jǐn)?shù)將小于第一種方法。因?yàn)樵诰唧w的孔或孔隙率水平下，孔徑的減少往往增加拋光速率，所以控制澆注過(guò)程中的放熱非常重要，從而防止預(yù)膨脹的空心聚合物顆?；蛭⑶蜻M(jìn)一步膨脹。例如，澆注到室溫模具中、限制餅高度、降低預(yù)聚物溫度、降低固化胺溫度、減少NCO和限制游離TDI單體都有利于減少異氰酸酯反應(yīng)產(chǎn)生的放熱。對(duì)于大部分常規(guī)多孔拋光墊，拋光墊調(diào)理如金剛石盤調(diào)理有利于增加去除速率和改善晶片尺寸的不一致性。盡管調(diào)理可以以周期(例如各晶片加工后30秒)或連續(xù)的方式進(jìn)行，但是連續(xù)的調(diào)理有利于建立穩(wěn)定的拋光條件，從而提高對(duì)去除速率的控制。調(diào)理作用通常提高拋光墊去除速率，防止由于拋光墊表面磨損引起去除速率衰減。具體而言，磨料調(diào)理形成能在拋光過(guò)程中捕獲熱解法二氧化硅顆粒的粗糙表面。圖l-3顯示了二氧化硅顆粒能累積在與拋光墊孔相鄰的粗糙表面上。二氧化硅顆粒這樣累積到拋光墊中似乎能促進(jìn)高去除速率，從而增加拋光墊的效率。除了調(diào)理以外，凹槽和穿孔能進(jìn)一步促進(jìn)漿液分布、拋光均勻性、碎片去除和基材去除速率。實(shí)施例通過(guò)以下方法制備聚合物墊材料將不同量的作為氨基甲酸酯預(yù)聚物的異氰酸酯與4,4，-亞甲基-二-鄰氯苯胺[MBCA]混合，在本發(fā)明實(shí)施例中，預(yù)聚物為49。C，MBCA為115T(對(duì)比例中，預(yù)聚物為43-63°C)。具體而言，某些甲苯二異氰酸酯[TDI]與聚四亞甲基醚二醇[PTMEG]預(yù)聚物使拋光墊具有不同的性質(zhì)。在預(yù)聚物與增鏈劑混合之前或之后，將氨基甲酸酯/多官能胺混合物與空心聚合物微球(EXPANCEL⑧551DE20d60或551DE40d42，由埃左諾貝(AkzoNobel)制造)混合。在加入多官能胺之前將空心聚合物微球與預(yù)聚物以60rpm的轉(zhuǎn)速混合，然后將混合物以4500rpm的轉(zhuǎn)速混合，或者將空心聚合物微球加入到在3600rpm轉(zhuǎn)速的混合頭中的氨基甲酸酯/多官能胺混合物中。微球的重均直徑為15-50微米，范圍為5-200微米。將最終的混合物轉(zhuǎn)移到模具中，使其膠凝約15分鐘。然后，將模具放到固化箱中，按照以下的歷程固化在三十分鐘內(nèi)從環(huán)境溫度升高到設(shè)定的104°C，在104X:保持15.5個(gè)小時(shí)，在兩小時(shí)內(nèi)從設(shè)定的104"C降低到2TC。對(duì)比例F-K使用更短的固化歷程，在100'C保持約8小時(shí)。然后，將模塑制品"切割"為薄片，在室溫下在表面上加工宏觀通道或凹槽一在更高的溫度下切割會(huì)提高表面粗糙度和薄片厚度的均一性。如表中所示，樣品l-2表示本發(fā)明的拋光墊，樣品A-Z表示對(duì)比例。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>AdipreneLF600D、LF750D和Royalcast2505相當(dāng)于甲苯二異氰酸酯和由馳姆特(Chemtura)制造的PTMEG產(chǎn)品的摻混物。LF600D和LF750D是低游離異氰酸酯含量的預(yù)聚物，而Royalcast2505具有高含量的游離異氰酸酯單體。使用應(yīng)用材料公司(AppliedMaterials,Inc.)的Mirra⑧拋光機(jī)測(cè)試實(shí)施例的拋光墊，采用的臺(tái)板轉(zhuǎn)速為93rpm，晶片支架頭轉(zhuǎn)速為87rpm，下向力為5psi，對(duì)TEOS片狀晶片進(jìn)行拋光。所用的拋光漿液是ILD3225，作為與去離子水的1:1混合物使用，以150毫升/分鐘的速率施加在拋光墊表面上。使用DiagridAD3BG-150855調(diào)理盤，通過(guò)原位調(diào)理工藝對(duì)拋光墊進(jìn)行金剛石調(diào)理。將TEOS片狀晶片拋光30秒或60秒，用實(shí)施例墊進(jìn)行各測(cè)試還包括用IC1010墊拋光晶片作為基線。重點(diǎn)是相對(duì)于IC1010的30秒拋光速率，因?yàn)樗鼈兣c標(biāo)準(zhǔn)拋光墊相比在縮短拋光時(shí)間上具有最大的效應(yīng)。拋光結(jié)果列于下表2。<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>表3<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>表3說(shuō)明空心聚合物微球的加載含量為每立方厘米墊制劑中超過(guò)1000000個(gè)微球。下表4顯示了預(yù)聚物的。/。NCO，并比較了MBCA固化的彈性體的機(jī)械強(qiáng)度性質(zhì)，該彈性體無(wú)填料或孔隙，由使用ASTMD412方法進(jìn)行測(cè)試中所用的制劑例子中的預(yù)聚物制得。所示的抗張性質(zhì)如ASTMD1566-08A所定義。另外，表4顯示了如預(yù)聚物制造商所報(bào)的用MBCA固化的預(yù)聚物的標(biāo)稱密度。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>表4說(shuō)明，除了填料濃度以外，拋光墊的機(jī)械性質(zhì)似乎也能影響拋光性能。具體而言，含LF600D的對(duì)比例R的聚合物似乎不具備能夠在熱解法二氧化硅拋光中獲得高去除速率的足夠剛性，其100%模量是最好的證明；用Royalcast2505準(zhǔn)預(yù)聚物制備的對(duì)比例F-K對(duì)于熱解法二氧化硅拋光的高去除速率而言似乎剛性又過(guò)高。由Royalcast2505澆注的聚氨酯材料很脆，在伸長(zhǎng)到100%之前就破裂了?？傮w而言，所述拋光墊能有效地拋光銅、電介質(zhì)、阻擋物和鎢晶片。具體而言，所述拋光墊可用于ILD拋光，尤其是熱解法二氧化硅的ILD拋光應(yīng)用。拋光墊迅速進(jìn)入有效拋光階段，在30秒時(shí)具有高去除速率。本發(fā)明的拋光墊在30秒和60秒的去除速率都超過(guò)IC1000拋光墊在30秒和60秒的去除速率。與常規(guī)多孔拋光墊相比，本發(fā)明拋光墊的這種快速拋光響應(yīng)有利于高晶片生產(chǎn)量。權(quán)利要求1.一種適用于對(duì)圖案化的含有銅、電介質(zhì)、阻擋物和鎢中至少一種的半導(dǎo)體基材進(jìn)行拋光的拋光墊，所述拋光墊包含聚合物基質(zhì)和位于聚合物基質(zhì)內(nèi)的空心聚合物顆粒，所述聚合物基質(zhì)是固化劑與異氰酸酯封端的聚四亞甲基醚二醇在NH2與NCO的化學(xué)計(jì)量比為80-97％的條件下反應(yīng)的聚氨酯反應(yīng)產(chǎn)物，所述異氰酸酯封端的聚四亞甲基醚二醇的未反應(yīng)NCO含量范圍為8.75-9.05重量％，所述固化劑含有能固化異氰酸酯封端的聚四亞甲基醚二醇形成聚合物基質(zhì)的固化胺；所述空心聚合物顆粒的平均直徑為2-50微米，形成拋光墊的組分的重量％b和密度b如下其中密度a等于平均密度60克/升，其中密度b是平均密度5克/升至500克/升，其中重量％a是3.25-4.25重量％，所述拋光墊的孔隙率為30-60體積％，聚合物基質(zhì)內(nèi)的閉孔結(jié)構(gòu)形成圍繞閉孔結(jié)構(gòu)的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)。2.如權(quán)利要求l所述的拋光墊，其特征在于，所述連續(xù)網(wǎng)絡(luò)在用磨料調(diào)理后形成粗糙表面；所述粗糙表面能在拋光過(guò)程中捕獲熱解法二氧化硅顆粒。3.如權(quán)利要求l所述的拋光墊，其特征在于，所述拋光墊的肖氏D硬度為44-54。4.如權(quán)利要求l所述的拋光墊，其特征在于，所述拋光墊的孔隙率為35-55體積％。5.如權(quán)利要求l所述的拋光墊，其特征在于，所述空心聚合物顆粒的平均直徑為10-30微米。6.—種適用于對(duì)圖案化的含有銅、電介質(zhì)、阻擋物和鎢中至少一種的半導(dǎo)體基材進(jìn)行拋光的拋光墊，所述拋光墊包含聚合物基質(zhì)和位于聚合物基質(zhì)內(nèi)的空心聚合物顆粒，所述聚合物基質(zhì)是固化劑與異氰酸酯封端的聚四亞甲基醚二醇在NH2與NCO的化學(xué)計(jì)量比為80-90%的條件下反應(yīng)的聚氨酯反應(yīng)產(chǎn)物，所述異氰酸酯封端的聚四亞甲基醚二醇的未反應(yīng)NCO含量范圍為8.75-9.05重量％，所述固化劑含有能固化異氰酸酯封端的聚四亞甲基醚二醇形成聚合物基質(zhì)的固化胺；所述空心聚合物顆粒的平均直徑為2-50微米，形成拋光墊的組分的重量Mb和密度b如下重量^密度6=￡量密度。其中密度a等于平均密度60克/升，其中密度b等于平均密度10克/升至300克/升，其中重量％3是3.25-3.6重量％，所述拋光墊的孔隙率為35-55體積％，聚合物基質(zhì)內(nèi)的閉孔結(jié)構(gòu)形成圍繞閉孔結(jié)構(gòu)的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)。7.如權(quán)利要求6所述的拋光墊，其特征在于，所述連續(xù)網(wǎng)絡(luò)在用磨料調(diào)理后形成粗糙表面；所述粗糙表面能在拋光過(guò)程中捕獲熱解法二氧化硅顆粒。8.如權(quán)利要求6所述的拋光墊，其特征在于，所述拋光墊的肖氏D硬度為44-54。9.如權(quán)利要求6所述的拋光墊，其特征在于，所述拋光墊的孔隙率為35-50體積％。10.如權(quán)利要求6所述的拋光墊，其特征在于，所述空心聚合物顆粒的平均直徑為10-30微米。全文摘要拋光墊用于拋光圖案化的半導(dǎo)體基材。所述拋光墊包含聚合物基質(zhì)和位于聚合物基質(zhì)內(nèi)的空心聚合物顆粒。所述聚合物基質(zhì)是固化劑與異氰酸酯封端的聚四亞甲基醚二醇在NH₂與NCO的化學(xué)計(jì)量比為80-97％的條件下反應(yīng)的聚氨酯反應(yīng)產(chǎn)物。所述異氰酸酯封端的聚四亞甲基醚二醇的未反應(yīng)NCO含量范圍為8.75-9.05重量％。所述空心聚合物顆粒的平均直徑為2-50微米，形成拋光墊的組分的重量％_b和密度_b如上所示，其中密度_a等于平均密度60克/升，密度_b是平均密度5克/升至500克/升，重量％_a是3.25-4.25重量％。所述拋光墊的孔隙率為30-60體積％；聚合物基質(zhì)內(nèi)的閉孔結(jié)構(gòu)形成圍繞閉孔結(jié)構(gòu)的連續(xù)網(wǎng)絡(luò)。文檔編號(hào)B24D3/28GK101642897SQ20091016117公開日2010年2月10日申請(qǐng)日期2009年8月4日優(yōu)先權(quán)日2008年8月5日發(fā)明者M(jìn)·J·庫(kù)爾普,T·T·克韋納克申請(qǐng)人:羅門哈斯電子材料Cmp控股股份有限公司