本發明專利技術涉及用于襯底的化學機械平整化（ＣＭＰ）的拋光墊、該拋光墊的制造方法及其應用。本發明專利技術描述的墊針對拋光規范被定制，其中規范包括（但不局限于）被拋光的材料、芯片設計和結構、芯片密度和圖案密度、設備平臺以及使用的漿料類型。這些墊可設計成具有專門的具有長程有序或短程有序的聚合物納米結構，該結構允許進行分子水平調節以實現非常好的熱－機械特性。更具體地，墊可設計和制造成使得在墊內存在化學和物理特性的均勻和非均勻的空間分布。另外，這些墊可設計成通過表面工程設計（通過添加固體潤滑劑）以及形成具有多個聚合物材料層－這形成平行于拋光面的界面－的低剪切力一體式墊來調節摩擦系數。該墊還具有受控的孔隙率、嵌入磨料、用于漿料傳輸的拋光面上的新穎凹槽（該凹槽是原位生成的）以及用于終點檢測的透明區域。
【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】用于化學機械平整化的定制拋光墊和制造方法及其應用相關申請的交叉引用本申請要求2005年10月14日提交的美國專利申請No.11/251547的 優先權。本申請要求2005年7月15日提交的PCT申請No.US2005/025330 的權益。本申請要求2005年2月18日提交的美國專利申請No.11/060898 的優先權。本申請要求2005年2月18日提交的美國專利申請No.60/654104 的優先權。本申請要求2005年2月18日提交的美國專利申請No.60/654173 的優先權。本申請要求2005年5月2日提交的美國專利申請No.60/677062 的優先權。美國專利申請No.ll/251547是2004年3月25日提交的美國專 利申請No.10/810070的部分繼續申請。美國專利申請No. 10/810070要求 2003年3月25日提交的美國臨時申請No.60/457273的優先權，并且是2005 年2月18日提交的美國專利申請No.11/060898以及2004年6月3日提交 的PCT申請US2004/017638的部分繼續申請。PCT申請US2004/017638 要求2003年6月3日提交的美國臨時申請No.60/457305的優先權，并且 是2004年7月21日提交的美國專利申請No.10/897192的部分繼續申請。 上述申請整體引入作為參考。下列申請整體引入作為參考，如同下文充分7>開一樣。 2004年3月25日提交的PCT申請No.US2004/009535,其要求2003 年3月25日提交的美國申請No.60/457273的優先權。 2003年6月3日提交的美國臨時申請No.60/475374。 2003年6月3日提交的美國臨時申請No.60/475283。2003年6月3日提交的美國臨時申請No.60/475307。 2005年7月15提交的PCT申請No.US2005/025330,其要求2004年 7月21日提交的美國專利申請10/897192的優先權。2003年4月28日提交的美國臨時申請No.60/486306。 2004年5月3日提交的美國臨時申請No.60/567893。
技術介紹
CMP作，以便在平整化處理過程中從襯底表面除去材料。例如，CMP應用的 一個領域是用于在半導體襯底上制造集成電路(IC )的過程中對單個層(電 介質層或金屬層)進行平整化。CMP去除IC層的不希望的形貌特征，例 如金屬鑲嵌工藝之后的多余的金屬沉積物，去除在淺溝槽隔離(STI)步 驟中產生的過量氧化物，或者使層間電介質(ILD)和金屬層間電介質 (IMD)層平整化。IC制造中使用的CMP的主要目的是在沉積連續的介 質和金屬層并對該層進行照相平版印刷成像的每個步驟中保持平整性。在CMP工藝中，漿料與襯底的化學相互作用在拋光表面處形成化學 改性層。同時，漿料內的磨料與所述化學改性表面層進行機械相互作用， 從而導致材料去除。拋光墊通常由剛性的微孔聚合物材料例如聚氨酯制成， 并執行一些功能，包括提供均勻的漿料傳輸、提供反應產物的分布和去除、 以及提供施加到晶片上的壓力的均勻分布。在納米到微米尺度，在薄表面 層的形成和去除中墊與漿料的相互作用決定去除速率(RR)、表面平整性、 表面不均勻性、表面缺陷以及材料去除的選擇性。這樣，墊局部的材料特 性/摩擦學特性/機械特性對于CMP工藝過程中的局部和整體平整化是關 鍵的。如上文提到的，CMP應用的一個領域是半導體工業，其中CMP用于 不同的工藝步驟。現有技術的CMP墊都是開孔和閉孔的聚合物墊，不適 合獲得定制的摩擦學、化學和摩擦特性。盡管這樣的墊適合傳統IC的處 理，但是對于新的發展中的亞90nm的CMOS技術，使用這些墊無法實現 高產量。這些挑戰源于設計[即芯片上系統(SOC)卜工藝[即絕緣體上的 硅(SOI)I的復雜性提高以及材料的不同和改變即STI;銅和低k電介質I、 芯片圖案密度的變化和芯片尺寸的增加。這些挑戰的與亞卯nm技術的處 理有關的影響在于芯片產量、器件性能和器件可靠性顯著下降。常規的CMP工藝能夠除去半導體制造過程中的過量電介質。由于設 計復雜，第一個受到影響的方面是被同時拋光的材料的數量增加。例如， STI和銅CMP (Cu CMP)代表不同材料的CMP的難題。在STI CMP 過程中，通常可觀察到氧化物的碟形凹陷(dishing)和氮化物的侵蝕，材 料的不同要求CMP工藝能夠選擇這種材料的去除速率(RR)。同樣，對 于發展中的亞卯nm技術的Cu CMP，當通過機械操作——例如墊彎曲和 磨料刨削_一不均勻地去除銅時會發生碟形凹陷，而由于局部過量地去除 電介質侵蝕會導致表面異常。過多的碟形凹陷和侵蝕危及高度的平整化， 這會導致難以滿足在不同圖案密度中的電阻要求。目前，由于因碟形凹陷 和侵蝕產生的平整化損失導致的特征損失的問題占亞卯nm技術產量損失 的50%以上。碟形凹陷和侵蝕受墊的特性例如硬度、韌度和孔隙率影響。作為另一個示例，圖案密度的變化也是對IC的CMP的挑戰。例如， 圖案密度與芯片尺寸相關，因此較低的圖案密度與較小的芯片尺寸相關， 相反，較大的芯片尺寸存在較高的圖案密度。希望才艮據圖案密度的變化改 變墊的特征例如石更度、表面構造和表面紋理。因為單個芯片內的圖案密度 通常也會變化，所以會更加復雜。拋光參數例如去除速率取決于芯片圖案 密度。
技術實現思路
考慮到IC制造中的許多變量例如IC設計、材料差別和圖案密度，本領域內需要一種拋光墊，該拋光墊能夠在考慮拋光工藝的各種最終輸出的 情況下系統性地解決這些問題以便實現高質量拋光。這種定制拋光方法需要多種墊工程設計(墊加工，pad engineering)技術。考慮到大小尺度，墊工程設計可被看作是在納-微米長度尺度以及宏觀長度尺度(宏觀長度尺度在大約為lcm的數量等級上)的定制工藝。例如，在納米長度尺度，希 望具有特制的墊納米結構(即整個墊的硬區(domain)的分布、尺寸和類 型)。在宏觀長度尺度，存在多種工程設計的可能。CMP墊可被設計和 制造成針對適合于特定類型的襯底的性能定制墊的化學和物理特性的空間 分布。這樣，希望具有這樣的拋光墊，其中在制造之前選擇性地設計該拋 光墊的特性(例如材料類型)以及物理特性(例如硬度、孔隙率、韌度和 可壓縮性)。還希望墊包括附加的特征。 一個特征是通過向墊體部內添加 固體潤滑劑的墊的表面工程設計。另 一個特征是通過使用不同數量和尺寸 的成孔劑以及制造處理溫度來控制整個墊的孔隙率。另一個特征是通過調 節沿拋光面的不同區域內的墊的聚合物組分對墊進行功能分級。另一個特 征是制造低剪切力墊，其中在墊體部內有意地添加界面。另一個特征是通 過在墊內分配選定的磨料在墊內添加嵌入磨料(embedded abrasive)。另 一個特征是在拋光面上制造原位凹槽以優化漿料傳輸。另一個特征是在墊 內制造光學透明區域以便進行終點檢測。此處公開的各種定制拋光墊解決 了本領域內對這種具有定制設計的墊的需求，以及在實現這種定制設計時 進行制造控制的需求。這種定制設計和制造控制可制成單個統一標準的墊， 從而尤其適合于提供目標襯底的優良的CMP性能。一般而言，對于CM本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種包括用于拋光襯底的單一式拋光墊的制品，所述拋光墊包含這樣的聚合物，即該聚合物在墊內的第一和第二區域具有不同的特性，與在相同操作條件下的比較單一式墊相比，所述墊能夠使所述襯底的平整性或產量提高，該比較單一式墊在與所述單一式拋光墊的所述不同區域相對應的區域內是均勻的，而在其他方面與所述單一式拋光墊相同。
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...
【專利技術屬性】
技術研發人員：PK羅伊，M德奧普拉，S米斯拉，
申請(專利權)人：尼歐派德技術公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]
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