[发明专利]具有在低波长下具有透明度的窗口的化学机械抛光垫和用于这种窗口的材料

说明书

一种用于化学机械抛光的抛光垫。所述抛光垫包括具有顶部抛光表面和抛光材料的抛光部分。存在贯穿所述抛光垫的开口且开口内有透明窗口。所述透明窗口固定在所述抛光垫上。所述窗口包含聚氨酯组合物，所述聚氨酯组合物是使聚合多元醇、聚异氰酸酯和固化剂在用于减小硬链段域尺寸的硬链段抑制剂的存在下反应形成的。所述固化剂包含三个或更多个形成硬链段的羟基，并且所述聚氨酯组合物是软链段基质中的硬链段的无定形混合物并且不含碳碳双键。

技术领域

本发明总体上涉及用于衬底如磁性衬底、光学衬底和半导体衬底的化学机械抛光的抛光垫领域，包括存储器和逻辑集成电路的前段(FEOL)或后段(BEOL)处理，其中抛光垫具有便于终点检测的窗口。本发明还涉及用于此类窗口的材料。

背景技术

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在半导体晶片的表面上或从半导体晶片的表面上部分地或选择性地移除。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除其他之外，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)、以及电化学沉积(ECD)。常见的移除技术除其他之外包括湿蚀刻和干蚀刻；各向同性蚀刻和各向异性蚀刻。

随着材料层被依次地沉积和移除，晶片的形貌(即最上表面)变成非均匀或非平面的。因为后续的半导体加工(例如光刻、金属化等)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。另外，在镶嵌(damascene)工艺中，对材料进行沉积以填充由沟槽和过孔等图案化蚀刻产生的凹陷区域，但是填充步骤可能不精确并且凹陷的过度填充比填充不足是优选的。因此，需要去除凹陷之外的材料。

化学机械平坦化或化学机械抛光(CMP)是用于平坦化或抛光工件(例如半导体晶片)并除去镶嵌工艺、线前端(FEOL)工艺或线后端(BEOL)工艺中多余材料的常用技术。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表面接触，所述抛光垫安装在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，将浆料或其他抛光介质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，晶片越过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。通过抛光表面和表面上的抛光介质(例如，浆料)的化学和机械作用来抛光晶片表面并使之平坦。

可能期望对抛光中衬底的各个方面(例如层的厚度)进行精确控制。因此，已经提出了各种方法来检测抛光何时完成至期望水平。由于抛光垫通常由不透明材料制成，于是在抛光垫中插入透明窗口。这就可以实现以下光学检测系统，其中光源通过透明窗口将电磁辐射(例如期望波长的光)导向衬底，并且传感器检测从衬底反射并通过窗口回传的电磁辐射(例如光)。已提出的窗口设计多种多样。参见，例如，美国专利7,258,602；8,475,228；7,429,207；9,475,168；7,621,798；和5,605,760以及JP 2006021290。

一些终点检测方案已经使用单一波长进行检测(例如约600nm的波长)。然而，在多个波长范围运行的扫描激光干涉仪或具有广谱光源的系统也已被使用。这些可以是有利的，因为它们可以得到额外的数据(例如关于衬底上的层的厚度)。那么可以使用的波长可以是200至800nm。由于半导体缩放，膜厚度随着时间的推移而减小，因此需要提高较薄的膜的测量精度。测量精度的提高需要在干涉法中使用较低的波长。这导致需要在紫外区域(具体地在250-380nm的区域)具有提高的透射率的窗口材料。许多当前的窗口在这些波长的整个范围内都没有良好的透射率。尽管US 10,293,456公开了在低于325nm处具有UV截止的组合物，但这些组合物在某些应用中可能具有不期望的机械特性并且在250nm处不具有可接受的透射率。

发明内容