双层CMP抛光子垫的制作方法

背景技术：

1、本发明涉及化学机械抛光子垫。更特别地，本发明涉及具有微孔的化学机械抛光子垫。

2、在集成电路以及其他电子装置的制造中，将多层导电材料、半导电材料以及介电材料沉积到半导体晶片的表面上以及从半导体晶片的表面上移除。可以使用许多沉积技术来沉积导电材料、半导电材料以及介电材料的薄层。在现代晶片加工中常见的沉积技术包括尤其物理气相沉积(pvd)(也称为溅射)、化学气相沉积(cvd)、等离子体增强的化学气相沉积(pecvd)、以及电化学镀覆。常见的移除技术包括尤其湿法和干法各向同性和各向异性刻蚀。

3、随着材料层被依次地沉积和去除，晶片的最上表面变成非平面的。因为后续的半导体加工(例如，光刻)要求晶片具有平坦的表面，所以需要对晶片进行平坦化。平坦化用于移除不期望的表面形貌和表面缺陷，比如粗糙表面、附聚的材料、晶格损伤、划痕、以及被污染的层或材料。

4、化学机械平坦化、或化学机械抛光(cmp)是用于将工件(比如半导体晶片)平坦化或抛光的常见技术。在常规cmp中，将晶片托架或抛光头安装在托架组件上。抛光头保持晶片并使晶片定位成与抛光垫的抛光层接触，该抛光垫安装在cmp设备内的工作台或压板上。托架组件在晶片和抛光垫之间提供可控制的压力。同时，将抛光介质(例如，浆料)分配到抛光垫上并吸入晶片和抛光层之间的间隙中。为了进行抛光，抛光垫和晶片典型地相对于彼此旋转。当抛光垫在晶片下方旋转时，晶片扫出典型地环形抛光轨迹或抛光区域，其中晶片的表面直接面对抛光层。通过抛光层和表面上的抛光介质的化学和机械作用来抛光晶片表面并使之平坦。

5、cmp过程通常在单个抛光工具上在两个步骤或三个步骤中发生。第一步骤是将晶片平坦化并移除大部分的多余材料。在平坦化之后，随后的一个或多个步骤移除在平坦化步骤期间引入的划痕或擦痕。用于这些应用的抛光垫必须柔软且共形，以在不刮划的情况下抛光基材。此外，抛光垫必须以均匀的速率提供平坦化的整体抛光以获得优异的晶片产量。传统上，cmp设备设置，比如下压力、晶片速度、压板速度、抛光垫厚度、子垫可压缩性、浆料流速和晶片头部压力设置相结合以改进整体平坦化。尽管如此，邻近晶片边缘的最后几毫米至数毫米典型地受制于边缘快或边缘慢移除速率。

6、尽管努力了数年，但进一步减少与边缘快和边缘慢抛光或平坦化相关的产量损失仍然存在挑战。因此，仍然需要努力减少边缘效应并提高晶片产量。

技术实现思路

1、本发明的一个方面提供了一种化学机械抛光垫，其包含：抛光层，该抛光层具有聚合物基质，用于抛光半导体、磁性和光学基材中的至少一种的抛光表面以及底表面；粘附到该抛光垫的底表面的多孔子垫，该多孔子垫包括：用于将该抛光垫固定到该多孔子垫的无孔层，该无孔层具有聚合物基质并且具有该抛光垫的该底表面的微米级负压痕并且该无孔层与该抛光层的该底表面邻接；以及多层闭孔、开孔或闭孔和开孔的混合物或闭孔和开孔微孔的混合物，其中该多层闭孔或开孔微孔是充气的并且该多层在该抛光垫的整个抛光寿命期间保持充气，并且其中该多层闭孔、开孔或闭孔和开孔微孔的混合物具有与该无孔层相同的聚合物基质和大于该无孔层的柔性。

2、本发明的另一个方面提供了一种化学机械抛光垫，其包含：抛光垫，该抛光垫具有聚合物基质，用于抛光半导体、磁性和光学基材中的至少一种的抛光表面以及底表面；粘附到该抛光垫的该底表面的多孔子垫，该多孔子垫包括：用于将该抛光垫固定到该多孔子垫的无孔层，该无孔层具有聚合物基质并且具有该抛光垫的该底表面的微米级负压痕并且该无孔层与抛光层的底表面邻接；以及多层闭孔、开孔或闭孔和开孔微孔的混合物，其中该多层闭孔、开孔或闭孔和开孔微孔的混合物是充气的并且该多层在该抛光垫的整个抛光寿命期间保持充气，并且其中该多层闭孔、开孔或闭孔和开孔微孔的混合物具有与低孔隙率层相同的聚合物基质和大于该无孔层的柔性并且该抛光垫具有孔隙率并且该多孔子垫具有的孔隙率大于该抛光垫的孔隙率。

技术特征：

1.一种化学机械抛光垫，其包含：

2.如权利要求1所述的抛光垫，其中，所述无孔微层具有聚合物网络内的闭孔微孔的平均直径的至少两百百分比的平均厚度。

3.如权利要求1所述的抛光垫，其中，所述多层包括所述闭合和开口微孔的混合物并且所述闭孔是球形的并且卵形微孔包括开孔。

4.如权利要求1所述的抛光垫，其中，所述多层包括所述闭孔和开孔微孔的混合物并且所述闭孔是球形的并且所述开孔的孔包括卵形微孔。

5.如权利要求1所述的抛光垫，其中，所述抛光层具有底表面并且所述底表面包括环形凹槽，所述环形凹槽在不穿透所述抛光层的抛光表面的情况下延伸到所述抛光层中，并且所述子垫填充所述环形凹槽。

6.一种化学机械抛光垫，其包含：

7.如权利要求6所述的抛光垫，其中，所述无孔微层具有聚合物网络内的闭孔微孔的平均直径的至少两百百分比的平均厚度。

8.如权利要求6所述的抛光垫，其中，所述多层包括所述闭合和开口微孔的混合物并且所述闭孔是球形的并且卵形微孔包括开孔。

9.如权利要求6所述的抛光垫，其中，所述多层包括所述闭孔和开孔微孔的混合物并且所述闭孔是球形的并且所述开孔的孔包括卵形微孔。

10.如权利要求6所述的抛光垫，其中，所述多层包括延伸到所述子垫中用于调节所述化学机械抛光垫的抛光轮廓的宏观特征。

技术总结本发明提供了一种用于化学机械抛光垫的多孔子垫，该化学机械抛光垫包含抛光层，该抛光层具有聚合物基质，用于抛光半导体、磁性和光学基材中的至少一种的抛光表面以及底表面。该多孔子垫包括具有聚合物基质的无孔层和具有该抛光垫的底表面的微米级负压痕的多层。该多层是充气的闭孔、开孔或闭孔和开孔微孔的混合物；并且该多层在该抛光垫的整个抛光寿命期间保持充气。技术研发人员：侯冠华,A·旺克,王德纯,N·A·瓦斯克斯,J·R·麦考密克受保护的技术使用者：罗门哈斯电子材料CMP控股股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5