本發(fā)明涉及化學機械拋光墊，尤其涉及一種化學機械拋光墊的拋光層的制備方法和化學機械拋光墊。

背景技術：

1、在集成電路和其他電子器件的制造中，多層導電介質、半導體和介電材料沉積在晶圓的表面上，并部分或選擇性地從半導體晶片表面去除。導電介質、半導電和介電材料的薄層可以使用多種沉積技術來沉積?，F(xiàn)代晶圓加工中常見的沉積技術包括物理氣相沉積（pvd，也稱為濺射）、化學氣相沉積（cvd）、等離子體增強化學氣相沉積（pecvd）和電化學沉積（ecd）等。常見的去除技術包括濕法和干法蝕刻等。

2、隨著晶圓堆疊材料層的順序沉積和去除，晶圓的最上表面變得不再平坦。由于隨后的半導體處理（例如，光刻、金屬化等）要求晶片具有平坦的表面，因此需要對晶片進行平坦化。

3、平坦化可用于去除不期望的表面形貌和表面缺陷，例如粗糙表面、團聚材料、晶格損傷、劃痕和污染層或材料。此外，在鑲嵌工藝中，沉積材料以填充通過圖案化蝕刻產生的凹陷區(qū)域，但填充步驟不可能十分精確，會出現(xiàn)過填充現(xiàn)象。因此，需要去除凹陷區(qū)域外的材料。

4、化學機械拋光（cmp）通常用于高密度集成電路的制造，以使沉積在基板上的材料層平整并在鑲嵌工藝中去除多余材料。在傳統(tǒng)cmp工藝中，基材保留在拋光頭上。拋光頭在拋光液存在的情況下將基材的背面壓向旋轉的拋光墊。通過由拋光液提供的化學和機械作用力的組合以及基材和拋光墊的相對運動，將與拋光墊接觸的基材表面的材料去除。通常在一次薄膜沉積后，拋光的基材需要一個或多個cmp加工過程。一旦cmp操作完成后，基板就可以從cmp加工區(qū)發(fā)送到下一個器件制造工序中，例如光刻、蝕刻、或沉積工藝。

5、cmp過程中拋光層、拋光介質和晶片表面之間的相互作用一直是越來越多的研究、分析的主題，其中對于拋光墊的開發(fā)又是其中的重點。

6、早在1993年h·f·萊因哈特（reinhardt）等人在專利cn?1059219c中提出將混有微球的聚氨酯澆鑄成塊、并將此塊體切割成幾個薄拋光墊的方法。這已經(jīng)被證明是可行的制備多孔拋光墊的方法。自cmp作為半導體制造關鍵工藝開始以來，大多數(shù)拋光墊的開發(fā)都是類似的，涉及許多不同多孔和非多孔聚合物材料的試驗以及這些材料的機械性能。其中cn101239457b、cn104551977a、cn101642897b等拋光墊就不斷在改變拋光墊的制備組分，以其改變其機械性能，cn1082567a、cn105382680b、?cn102950550b等專利著重于澆注方法的研究，但不論制備的原料如何改變，制備的工藝如何變化，對拋光墊的均一性要求都是不變的。

7、但實際使用時發(fā)現(xiàn)，均一的拋光墊在對晶圓的拋光過程中，拋頭與拋盤同向差速旋轉，slurry（拋光液）在拋光墊上的分布存在一定的不均勻性，從而造成晶圓profile（徑向方向各點拋光速率）的edge（邊緣）出現(xiàn)拋光速率過快的情況。這一現(xiàn)象將影響晶圓的后段加工，從而影響晶圓的成品率和產量。

技術實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術中存在的至少一種不足，本發(fā)明提供一種化學機械拋光墊的拋光層的制備方法和化學機械拋光墊。在拋光墊中采用本發(fā)明制備的拋光層，能夠有效改善拋光墊拋光晶圓時的拋光速率不一致等問題。

2、本發(fā)明為達到其目的，提供如下技術方案：

3、本發(fā)明一方面提供一種化學機械拋光墊的拋光層的制備方法，所述制備方法用于制備沿著拋光層的橫截面包括多個密度和硬度不同的拋光層區(qū)域的拋光層；

4、所述拋光層的制備步驟包括：

5、（1）將包括聚氨酯預聚體、固化劑和部分膨脹的聚合物膨脹微球的混合料澆注于模具的澆注腔內，所述部分膨脹的聚合物膨脹微球經(jīng)加熱能二次膨脹；所述模具具有溫度調節(jié)功能，并且沿著所述模具的澆注腔的橫截面具有多個溫度調節(jié)區(qū)域；

6、（2）調節(jié)各個所述溫度調節(jié)區(qū)域的溫度以使至少兩個所述溫度調節(jié)區(qū)域的溫度不同，并且使得與溫度不同的所述溫度調節(jié)區(qū)域的位置相對應的澆注腔內的所述部分膨脹的聚合物膨脹微球發(fā)生不同程度的二次膨脹；

7、（3）將經(jīng)過步驟（2）處理的混合料進行包括硫化的后處理，得到所述拋光層，且所述拋光層的各個所述拋光層區(qū)域之間的密度極差為0.05-0.3g/cm3，硬度極差為5-10d。

8、本發(fā)明第二方面提供一種適用于半導體的化學機械拋光墊所述拋光墊中設有上文所述制備方法制得的拋光層。

9、本發(fā)明第三方面提供上文所述的化學機械拋光墊在化學機械拋光中的應用。

10、本發(fā)明提供的技術方案具有如下有益效果：

11、通過本發(fā)明方法制備包含多個密度和硬度不同的拋光層區(qū)域的拋光層，并使不同拋光層區(qū)域的密度極差為0.05-0.3?g/cm3，硬度極差為5-10d，相比于不滿足該要求的拋光層，能夠顯著降低拋光墊在化學機械拋光中應用時的拋光不一致性。

技術特征：

1.一種化學機械拋光墊的拋光層的制備方法，其特征在于，所述制備方法用于制備沿著拋光層的橫截面包括多個密度和硬度不同的拋光層區(qū)域的拋光層；

2.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，相鄰的所述拋光層區(qū)域之間的密度和硬度不同。

3.根據(jù)權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述拋光層包括兩個或三個以上的拋光層區(qū)域；

4.根據(jù)權利要求1-3任一項所述的制備方法，其特征在于，所述模具的澆注腔的各個所述溫度調節(jié)區(qū)域的劃分與所述拋光層的各個所述拋光層區(qū)域的分布相匹配。

5.根據(jù)權利要求1-3任一項所述的制備方法，其特征在于，所述部分膨脹的聚合物膨脹微球的初始膨脹溫度為60-70℃，且在80-100℃達到最大膨脹能力并停止膨脹。

6.根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述部分膨脹的聚合物膨脹微球為未膨脹的聚合物膨脹微球經(jīng)加熱發(fā)生了部分膨脹的具有體積v0的聚合物膨脹微球，并且所述部分膨脹的聚合物膨脹微球達到最大膨脹能力時的體積為所述體積v0的1.2-2倍。

7.根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其特征在于，步驟（2）中，各個所述溫度調節(jié)區(qū)域的溫度不超過100℃，并且至少部分所述溫度調節(jié)區(qū)域的溫度大于等于所述部分膨脹的聚合物膨脹微球的初始膨脹溫度。

8.根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述部分膨脹的聚合物膨脹微球在加熱膨脹過程中達到最大膨脹能力后，經(jīng)繼續(xù)加熱，發(fā)生破裂漏氣的溫度不低于120℃；

9.根據(jù)權利要求5所述的制備方法，其特征在于，所述部分膨脹的聚合物膨脹微球在加熱至初始膨脹溫度時起以呈線性膨脹或基本呈線性膨脹的方式進行二次膨脹，直至達到最大膨脹能力。

10.根據(jù)權利要求1-3任一項所述的制備方法，其特征在于，經(jīng)所述步驟（1）-（3）得到單片的用于制備拋光墊的所述拋光層；

11.一種適用于半導體的化學機械拋光墊，其特征在于，所述拋光墊中設有權利要求1-10任一項所述制備方法制得的拋光層。

12.權利要求11所述的化學機械拋光墊在化學機械拋光中的應用。

技術總結
本發(fā)明涉及化學機械拋光墊技術領域，提供一種化學機械拋光墊的拋光層的制備方法和化學機械拋光墊，在拋光墊中采用本發(fā)明制備的拋光層，能夠有效改善拋光墊拋光晶圓時的拋光速率不一致等問題。所述拋光層的制備步驟包括：（1）將包括聚氨酯預聚體、固化劑和部分膨脹的聚合物膨脹微球的混合料澆注于模具的澆注腔內，部分膨脹的聚合物膨脹微球經(jīng)加熱能二次膨脹；所述模具具有溫度調節(jié)功能，并且沿著模具的澆注腔的橫截面具有多個溫度調節(jié)區(qū)域；（2）調節(jié)各個溫度調節(jié)區(qū)域的溫度以使至少兩個所述溫度調節(jié)區(qū)域的溫度不同；（3）將混合料進行包括硫化的后處理，得到拋光層，且所述拋光層的各個拋光層區(qū)域之間的密度極差為0.05?0.3g/cm<supgt;3</supgt;，硬度極差為5?10D。

技術研發(fā)人員：梅英杰,魯航,王凱,田騏源,袁文杰,高彥升,閆晨凱
受保護的技術使用者：萬華化學集團電子材料有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/10/10