[发明专利]形成硅酸盐抛光垫的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于化学机械抛光(CMP)的抛光垫，具体涉及适用于对半导体基片、磁性基片或光学基片中的至少一种基片进行抛光的聚合物复合抛光垫。

背景技术

其上装配有集成电路的半导体晶片必须进行抛光，以提供极光滑和平坦的表面，该表面在特定平面内的变化必须在微米的范围内。此抛光通常在化学机械抛光(CMP)操作中完成。这些“CMP”操作使用化学活性浆液，通过抛光垫磨光晶片表面。化学活性浆液和抛光垫的组合结合起来抛光晶片表面或使晶片表面平面化。

CMP操作产生的一个问题是晶片划痕。某些抛光垫可能包含外来物质，使晶片产生沟槽或划痕。例如，外来物质可能导致硬材料，如TEOS介电质中产生颤痕。对本说明书来说，TEOS表示由四乙氧基硅酸盐分解形成的硬玻璃状介电质。对介电质的这种损坏会导致晶片缺陷和较低的晶片产率。外来物质导致的另一个划痕问题是破坏非铁金属的互连，例如铜互连。如果抛光垫划擦得太深，进入互连连接线，连接线的电阻将增加到半导体不能正常运作的数值。在极端情况下，这些外来物质会产生上百万的划痕，导致划伤整个晶片。

美国专利第5,578,362号(Reinhardt等)描述了一种抛光垫，该抛光垫用空心的聚合物微元件代替玻璃球，在聚合物基质中产生孔隙。此设计的优点包括均匀抛光、低缺陷度和增加的去除速率。Reinhardt等设计的IC1000^TM抛光垫优于之前用于划擦的IC60抛光垫，IC60抛光垫用聚合物壳代替陶瓷玻璃相。此外，Reinhardt等发现用较软的聚合物微球代替硬玻璃球会使抛光速率意想不到的增加。Reinhardt等的抛光垫长期用作CMP抛光的工业标准，并在CMP的高级应用中继续起重要的作用。

CMP操作的另一个问题是垫和垫之间的差异，例如密度变化和垫内的变化。为了解决这些问题，抛光垫的制造依赖于仔细的浇铸(casting)技术，同时控制固化循环。这些努力集中在抛光垫的宏观性质上，但未解决与抛光垫材料相关的微抛光方面的问题。

存在对于抛光垫的下述工业需求，即该抛光垫能提供改进的平面化、去除速率和划痕的组合性质。此外，仍需要这样的一种抛光垫，该抛光垫能提供这些性质，并且该抛光垫中垫和垫之间差异较小。

发明内容

本发明的一个方面包括一种制备含硅酸盐的抛光垫的方法，所述抛光垫用于抛光半导体基片、磁性基片和光学基片中的至少一种，所述方法包括：向气体喷射流(jet)中引入气体填充的聚合物微元件的进料物流，所述聚合物微元件具有变化的密度、变化的壁厚度和变化的(varied)粒度，所述聚合物微元件具有分布在聚合物微元件的外表面上的含硅酸盐的区域，所述含硅酸盐的区域被分隔开，以覆盖所述聚合物微元件的1-40％的外表面；并且与以下组分的总量超过0.1重量％的组分相结合：i)硅酸盐颗粒，所述硅酸盐颗粒的粒度大于5μm；ii)含硅酸盐的区域，所述含硅酸盐的区域覆盖所述聚合物微元件超过50％的外表面；和iii)聚合物微元件，所述聚合物微元件与硅酸盐颗粒团聚至平均簇尺寸大于120μm；将气体喷射流中气体填充的微元件通入柯安达块(Coanda block)附近，所述柯安达块具有弯曲壁，通过柯安达效应、惯性和气流阻力来分隔所述聚合物微元件；将粗聚合物微元件与柯安达块的弯曲壁隔开，以清洁聚合物微元件；收集聚合物微元件，小于聚合物微元件总量的0.1重量％的聚合物微元件与以下组分结合：i)硅酸盐颗粒，所述硅酸盐颗粒的粒度大于5μm；ii)含硅酸盐的区域，所述含硅酸盐的区域覆盖所述聚合物微元件超过50％的外表面；和iii)聚合物微元件，所述聚合物微元件与硅酸盐颗粒团聚至平均簇尺寸大于120μm；以及将所述聚合物微元件插入聚合物基质中，形成抛光垫。