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TWI482789B - 化學機械研磨墊 - Google Patents

化學機械研磨墊 Download PDF

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TWI482789B
TWI482789B TW098123685A TW98123685A TWI482789B TW I482789 B TWI482789 B TW I482789B TW 098123685 A TW098123685 A TW 098123685A TW 98123685 A TW98123685 A TW 98123685A TW I482789 B TWI482789 B TW I482789B
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TW
Taiwan
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polishing pad
density
isocyanate
polymer matrix
polishing
Prior art date
Application number
TW098123685A
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English (en)
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TW201006854A (en
Inventor
瑪莉 喬 庫普
泰德 卡凡尼Ｔ
Original Assignee
羅門哈斯電子材料Ｃｍｐ控股公司
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Publication date
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First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=41203879&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=TWI482789(B) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 羅門哈斯電子材料Ｃｍｐ控股公司 filed Critical 羅門哈斯電子材料Ｃｍｐ控股公司
Publication of TW201006854A publication Critical patent/TW201006854A/zh
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    • B24B37/11—Lapping tools
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    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
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Description

化學機械研磨墊
本說明書係關於適用於研磨或平面化半導體基板之研磨墊。
半導體之製備典型係涵蓋若干化學機械研磨(CMP)製程。於各CMP製程中，研磨墊與研磨溶液(如含有研磨劑之研磨漿料或不含研磨劑之反應性液體)之組合會以平面化或保持用於接收後續層之平整度的方式移除過量材料。此等層之積疊係以形成積體電路之方式組合。由於對具有更高操作速度、更低漏電流及降低能耗有要求，此等半導體裝置之製造持續變得更複雜。於裝置構造方面，可說是為對更精細之特徵幾何學及增加金屬化表面有要求。此等愈加嚴格之裝置設計要求造成越來越小之線間距及相應增加之圖案密度。裝置之小型化及增加之複雜度已經導致對於CMP消耗品(如研磨墊及研磨溶液)有更大需求。此外，隨著積體電路之特徵的尺寸下降，由CMP引致之缺陷(如擦傷，變成更大問題。再者，降低積體電路之膜厚度係要求改善缺陷並同時為晶片基板提供可接受之形貌；此等形貌之要求係需要愈加嚴格之平面性、線凹陷(line dishing)以及小特徵陣列侵蝕研磨規格。
歷史上，澆鑄之聚胺酯研磨墊已經對用以製造積體電路之大部份研磨操作提供機械完整性及化學抗性。舉例而言，聚胺酯研磨墊具有足以抵抗撕裂之拉伸強度及延長性；用於避免研磨過程中磨損問題之抗研磨性；以及用於抵抗由強酸性及強鹼性研磨溶液造成之腐蝕的安定性。不幸的是，有助於改善平面化的澆鑄硬聚胺酯研磨墊也助長缺陷的增加。
M.J.Kulp於美國專利案第7,169,030號中揭露具有高拉伸模數之聚胺酯研磨墊家族。此等研磨墊係向若干研磨墊及研磨漿料之組合提供傑出的平面化及缺陷。舉例而言，此等研磨墊可為研磨氧化矽/氮化矽(如用於直接淺溝槽隔離(shallow trench isolation,STI)研磨)之應用的含有氧化鈰之研磨漿料提供傑出研磨效能(performance)。為了本說明書之目的，氧化矽係指適用於形成半導體裝置之介電材料之氧化矽(silica)、氧化矽化合物以及經摻雜氧化矽配方；而氮化矽係指適用於半導體應用之氮化矽、氮化矽化合物及經摻雜氮化矽配方。不幸的是，此等墊對於以用於現今及未來半導體晶片中所含有之多層基板層之所有研磨漿料改善研磨效能並不具有普遍適用性。再者，隨著半導體裝置之成本下降，仍需要不斷進一步增加研磨效能。
增加研磨墊之移除速度可增加產量，而降低半導體製造廠之設備檯面面積及財政支出。因為這種用於增加效能之需求，仍對具有增加之效能之用以移除基板層之研磨墊有需求。舉例而言，氧化物介電材料之移除速度對於層問介電材料(inter-layer dielectric,ILD)或金屬間介電材料(inter-metallic dielectric,IMD)之研磨過程中移除介電材料係重要者。所使用之介電氧化物之具體類型包括 下列者：BPSG、自四乙氧基矽酸酯之分解形成之TEOS、高密度電漿(high-density plasma,HDP)以及低壓化學氣相沈積物(sub-atmospheric chemical vapor deposition,SACVD)。目前存在對於具有增加之移除速度以及可接受之缺陷效能與晶片一致性之研磨墊的需要。更具體地，對具有加快之氧化物移除速度以及可接受之平面化與缺陷研磨效能之適用於ILD研磨之研磨墊有需求。
本發明係提供一種適用於研磨含有至少下列之一者之圖形化半導體基板的研磨墊：銅、介電材料、阻擋物以及鎢，其中該研磨墊係包括聚合物基質及位於該聚合物基質內之中空聚合物顆粒，該聚合物基質係NH2 對NCO之化學計量比率為80%至97%之固化劑與異氰酸酯封端之聚四伸甲基醚二醇之聚胺酯反應產物，該異氰酸酯封端之聚四伸甲基醚二醇具有8.75重量%至9.05重量%範圍之未反應NCO，該固化劑含有將該異氰酸酯封端之聚四伸甲基醚二醇固化以形成該聚合物基質之固化胺；以及該中空聚合物顆粒具有2至50μm之平均直徑，及如下式所示之形成該研磨墊之成份的wt%b 及密度b ：
其中，『密度a 』等於60g/L之平均密度，『密度b 』係5g/L至500g/L之平均密度，『wt%a 』係3.25重量%至4.25重量%， 該研磨墊具有30體積%至60體積%之孔隙率，以及位於該聚合物基質內之閉合單元結構，該聚合基質形成環繞該閉合單元結構之連續網。
本發明之另一具體實施例係提供一種適用於研磨含有至少下列之一者之圖形化半導體基板的研磨墊：銅、介電材料、阻擋物以及鎢，其中該研磨墊係包括聚合物基質及位於該聚合物基質內之中空聚合物顆粒，該聚合物基質係NH2 對NCO之化學計量比率為80%至97%之固化劑與異氰酸酯封端之聚四伸甲基醚二醇之聚胺酯反應產物，該異氰酸酯封端之聚四伸甲基醚二醇具有8.75重量%至9.05重量%範圍之未反應NCO，該固化劑含有將該異氰酸酯封端之聚四伸甲基醚二醇固化以形成該聚合物基質之固化胺；以及該中空聚合物顆粒具有2至50μm之平均直徑，及如下式所示之形成該研磨墊之成份的wt%b 及密度b ：
其中，『密度a 』等於60g/L之平均密度，『密度b 』係10g/L至300g/L之平均密度
『wt%a 』係3.25重量%至3.6重量%，該研磨墊具有35體積%至55體積%之孔隙率，以及位於該聚合物基質內之閉合單元結構，該聚合基質形成環繞該閉合單元結構之連續網。
本發明係提供適用於平面化半導體、光學及磁性基板之至少一者的研磨墊，該研磨墊係包含聚合物基質。該研磨墊尤其適用於研磨及平面化層間介電材料(ILD)應用中之ILD介電材料，但也可用於研磨金屬如銅或鎢。該墊係提供較目前所用之墊增加的移除速度，尤其於研磨之最初30秒。於研磨之早期過程中該墊之加速回應使得藉由縮短自晶片表面移除特定量之材料所需時間來增加晶片產量成為可能。
燻矽(fumed silica)之ILD研磨之30秒移除速度可超過3,750埃(Å)/分。再者，本發明可提供較IC1010TM 聚胺酯研磨墊於相同研磨測試中所給出之30秒移除速度高出至少10%之移除速度(IC1010係羅門哈斯公司或其附屬公司之商標)。有利的是，使用本發明之研磨墊並以含氧化矽之研磨劑研磨TEOS片狀晶片30秒之移除速度係等於或高於使用IC1000研磨墊並以含氧化矽之研磨劑研磨TEOS片狀晶片30秒之移除速度及60秒之移除速度。IC1000TM 可隨著研磨時間而增加TEOS移除速度，蓋因其係包含可賦予自該成份製作之零件熱塑性特點的脂肪族異氰酸酯(IC1010係羅門哈斯公司或其附屬公司之商標)。IC1000研磨墊之熱塑性特點似可促進該研磨墊與該晶片間之接觸隨著移除速度之增加而增加，直到某一最大移除速度出現為止。將墊對晶片之接觸面積增加至更高程度似乎使得移除速度降低，這是因為為部粗糙度對晶片接觸壓力的降低。同樣，由於交聯度或分子量之降低，不包含脂肪族異氰酸酯之配方將更具熱塑性特點；且其可顯示隨著研磨時間而增加更多之移除速度。然而，本發明之該墊具有足夠之孔隙度程度，以於該研磨製程非常早之時期最大化墊與晶片之接觸；且相對高度之交聯似可向該墊提供足夠之局部剛性，以促進該研磨製程。
儘管移除速度可隨研磨劑含量而增加，與研磨劑無關之IC1010研磨墊移除速度的改善係表示研磨效能之重要進展。舉例而言，此促進以低缺陷增加移除速度並可降低漿料成本。除了移除速度外，晶片規格之不一致性亦為重要研磨效能之考量。典型地，因為經研磨晶片之一致性對於獲得最大數目之良好研磨的晶粒(die)係重要者，故該晶片規格之不一致性應低於6%。
為了本說明書之目的，『聚胺酯』係自雙官能異氰酸酯或多官能異氰酸酯所衍生之產物，如聚醚脲(polyetherureas)、聚異氰酸酯、聚胺酯、聚脲、聚胺酯脲、其共聚物及混合物。澆鑄聚胺酯研磨墊係適用於平面化半導體、光學及磁性基板。該墊之特殊研磨性能係部份源於預聚物二醇與多官能異氰酸酯之預聚物反應產物。該預聚物產物係以選自包含固化多胺、固化多元醇、固化醇胺及其混合物之群組之固化劑固化，以形成研磨墊。已經發現，控制該固化劑與該預聚物反應產物中未反應NCO之比例可改善研磨過程中多孔墊之缺陷效能。
胺甲酸酯之製備係涵蓋自多官能芳香異氰酸酯及預聚物多元醇製備異氰酸酯封端之胺甲酸酯預聚物。該預聚物多元醇係聚四伸甲基醚二醇(PTMEG)。該多官能芳香異氰酸酯之實例係包括2,4-甲苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、4,4’-二苯甲烷二異氰酸酯、萘-1,5-二異氰酸酯、二異氰酸聯甲苯胺、對伸苯基二異氰酸酯、伸二甲苯基二異氰酸酯及其混合物。該多官能芳香異氰酸酯係含有少於20重量%之脂肪族異氰酸酯如4,4’-二環己基甲烷二異氰酸酯、異佛酮二異氰酸酯及環己烷二異氰酸酯。較佳者，該多官能芳香異氰酸酯係含有少於15重量%之脂肪族異氰酸酯，更佳者，含有少於12重量%之脂肪族異氰酸酯。
典型地，該預聚物反應產物係以固化胺(如多胺或含有多胺之混合物)反應或固化。舉例而言，可將該多胺與醇胺或單胺混合。為了本說明書之目的，多胺係包括二胺及其他多官能胺。固化多胺之實例係包括芳香二胺或多胺(如4,4’-亞甲基-雙-鄰-氯苯胺[MBCA]、4,4’-亞甲基-雙-(3-氯-2,6-二乙基苯胺)[MCDEA]；二甲基硫基甲苯二胺；三伸甲基二醇二-對-胺基苯甲酸酯；聚四伸甲基氧化物二-對-胺基苯甲酸酯；聚四伸甲基氧化物單-對-胺基苯甲酸酯；聚伸丙基氧化物二-對-胺基苯甲酸酯；聚伸丙基氧化物單-對-胺基苯甲酸酯；1,2-雙(2-胺基苯基硫基)乙烷；4,4’-亞甲基-雙-苯胺；二乙基甲苯二胺；5-第三丁基-2,4-甲苯二胺及3-第三丁基-2,6-甲苯二胺；5-第三戊基-2,4-甲苯二胺及3-第三戊基-2,6-甲苯二胺；以及氯甲苯二胺。此外，MBCA添加係表示較佳固化胺。視需要而定，可以避免使用預聚物而以單一混合步驟來製造用於研磨墊之胺甲酸酯。
較佳係對用以作成該研磨墊之聚合物組成份作選擇，故所得墊之形態係安定且可輕易複製者。舉例而言，當混合4,4’-亞甲基-雙-鄰-氯苯胺[MBCA]與二異氰酸酯以形成聚胺酯聚合物時，控制單胺、二胺與三胺之量一般係有利者。控制單胺、二胺及三胺之比例可將該化學比例及所得聚合物分子量保持於一致的範圍。此外，一般來說控制添加劑(如抗氧化劑)及雜質(如水)對於一致的製造是重要的。舉例而言，因為水與異氰酸酯反應形成氣態二氧化碳，控制水濃度可影響於該聚合物基質內形成孔之二氧化碳氣泡的濃度。異氰酸酯與偶發的水反應還減少用於與鏈伸長劑反應之可用異氰酸酯，故除了交聯程度(如果存在過量異氰酸酯基)及所得聚合物之分子量之外，其改化學計量學。
該聚胺酯聚合物材料較佳係自甲苯二異氰酸酯與聚四伸甲基醚二醇之預聚物及芳香二胺形成。該芳香二胺最佳係4,4’-亞甲基-雙-鄰-氯苯胺或4,4’-亞甲基-雙-(3-氯-2,6-二乙基苯胺)。未反應預聚物%NCO之較佳範圍係8.75至9.05。具有此未反應NCO範圍之適宜預聚物之具體實例係Chemtura製造之預聚物LF750D。此外，LF750D係表示低遊離(low-free)異氰酸酯預聚物，該預聚物中，遊離2,4 TDI及2,6 TDI單體各自係少於0.1重量%，且該預聚物係具有比傳統預聚物更一致之預聚物分子量分布。具有改善之預聚物分子量一致性及低遊離異氰酸酯單體之此『低遊離』預聚物促進更規則之聚合物結構且可改善研磨墊之一致性。除了控制未反應NCO之重量百分率外，該固化及預聚物反應產物中，OH或NH2 與未反應NCO的化學計量比典型係80%至97%，較佳係80%至90%；更佳者，OH或NH2 與未反應NCO的化學計量比係83%至87%。此化學計量學可藉由直接提供該化學計量程度之原料達成，亦或是故意或是曝露於偶發濕氣而間接藉由使某些NCO與水反應而達成。
若該研磨墊係聚胺酯材料，則該完成之研磨墊之密度較佳係0.4至0.8公克(g)/平方公分(cm3 )。更佳者，完成之聚胺酯研磨墊之密度係0.5至0.75g/cm3 。以墊的總配方為基準計，中空聚合物顆粒負載密度(澆鑄前)為3.25重量%至4.25重量%、較佳3.25重量%至3.6重量%之公稱20μm孔或中空聚合物顆粒，可以產生具傑出研磨結果之該所欲密度。特別地，該中空聚合物顆粒於整個聚合物基質中提供隨機之孔分佈。特別地，該研磨墊具有閉合單元結構，且該聚合物基質形成環繞該閉合單元結構之連續網。儘管具有如此高之孔隙度，該研磨墊之蕭氏(Shore)D硬度典型係44至54。為了本說明書之目的，該蕭氏D硬度之測試係包括於測試前將墊樣本置於相對濕度50%之25℃環境中5天進行條件處理，並使用ASTM D2240略述之方法，以改善該硬度測試之再現性。
中空聚合物顆粒之重量平均直徑係2至50微米(μm)。為了本說明書之目的，重量平均直徑係表示該中空聚合物顆粒於澆鑄前之平均直徑；且該顆粒可具有球狀或非球狀之形狀。該中空聚合物顆粒最佳係具有球狀形狀。該中空聚合物顆粒之重量平均直徑較佳係2至40μm。該中空聚合物顆粒之重量平均直徑最佳係10至30μm；此等中空聚合物顆粒典型係具有60g/公升(L)之平均密度。為了本說明書之目的，該中空聚合物顆粒之平均密度係表示於1公升體積內，該中空顆粒之緊密封裝未破碎密度(close-packed-non-crushed density)。平均直徑為35至50μm之中空顆粒典型係具有平均為42g/L之較低密度，蓋因其存在更多孔及更少壁材。不同尺寸及類型之中空顆粒可藉由下述方式而以等量孔體積加入：取一種尺寸之中空聚合物顆粒之質量除以其密度來確定孔之體積。此體積可隨後乘以其他種孔之密度，以確定該其他尺寸及類型之中空聚合物顆粒之質量，從而給出等量孔體積。舉例而言，如下述等式所顯示般
含有3重量%且密度為60g/L之20μm中空聚合物顆粒的配方將與2.1重量%且密度為40g/L之42μm中空聚合物顆粒等量。於形成本發明之研磨墊過程中，『密度a 』等於60g/L之平均密度，『密度b 』係5g/L至500g/L之平均密度以及『wt%a 』係3.25重量%至4.25重量%。較佳者，『密度b 』係10g/L至150g/L之平均密度以及『wt%a 』係3.25重量%至3.6重量%。
膨脹之中空聚合物顆粒之重量平均直徑的公稱範圍係15至90μm。再者，高孔隙度與小孔尺寸之組合可具有減少缺陷之特殊益處。不過，如果該孔隙度程度變得過高，該研磨墊失去機械完整性及強度。舉例而言，加入構築研磨層30體積%至60體積%之重量平均直徑為2至50μm的中空聚合物顆粒，促進缺陷之減少。再者，將孔隙度保持於35體積%與55體積%之間，或更具體而言35體積%與50體積%之間，可促進移除速度之增加。為了本說明書之目的，體積%孔隙度係表示如下述方式決定之孔的體積百分率：1)自無孔隙度之聚合物公稱密度中減去所測量之該配方密度以確定自立方公分配方中『消失』之聚合物的質量；以及2)將『消失』之聚合物的質量除以無孔隙度之聚合物的公稱密度，以確定自cm3 配方中消失之聚合物的體積，再乘以100將其轉化為體積%孔隙度。或者，配方中孔體積百分率或體積%孔隙度可藉由下述方法決定之：1)自100g減去100g配方中該中空聚合物顆粒之質量以確定100g配方中聚合物基質之質量；2)將聚合物基質之質量除以該聚合物之公稱密度以確定100g配方中該聚合物之體積；3)將100g配方中該中空聚合物顆粒之質量除以該中空聚合物顆粒之公稱密度以確定100g配方中該中空聚合物顆粒之體積；4)將100g配方中該聚合物之體積加上100g配方中該中空聚合物顆粒或孔之體積，以確定100g配方之體積；以及5)將100g配方中該中空聚合物顆粒或孔之體積除以100g配方之總體積，再乘以100，給出該配方中孔之體積百分率或孔隙度。對於孔隙度或孔之體積%，兩種方法將得到相似值，儘管第二種方法將顯示較第一種方法低之孔隙度或孔之體積%，於第一種方法中，製程過程之參數如反映放熱量可造成中空聚合物顆粒或微球膨脹至超出其公稱『膨脹體積』。因為對於特定之孔或孔隙度程度而言，孔尺寸之下降傾向於增加研磨速度，故控制澆鑄過程之放熱量以防止該預膨脹之中空聚合物顆粒或微球的進一步膨脹係重要者。舉例而言，澆鑄入室溫模具、限制塊高度、降低預聚物溫度、降低固化胺溫度、減少NCO及限制遊離TDI單體全部可減少由異氰酸酯之反應產生的放熱量。
如同大多數傳統有孔研磨墊一樣，研磨墊之修整(如鑽石盤修整)用於增加移除速度並改善晶片規格之非一致性。儘管修整可以週期方式(如各晶片修整30秒後)予以作用)或以連續方式予以作用，連續修整係提供建立穩態研磨條件的優點，以改善控制移除速度。修整典型係增加該研磨墊之移除速度並防止典型與研磨墊之表面磨損相關聯之移除速度的衰減。特別地，該研磨劑修整係形成可於研磨過程中捕獲燻矽顆粒之粗糙表面。第1圖至第3圖係氧化矽顆粒可於與該研磨墊之孔相鄰之該粗糙表面內積累之圖解。此氧化矽顆粒積累於該研磨墊內似可藉由導致高移除速度而增加該研磨墊之效率。除了修整外，槽及穿孔可對於漿料之分布、研磨一致性、碎屑之移除及基板之移除速度提供進一步之益處。
實施例
對於本發明之實施例，該聚合物墊材料係藉由將作為胺甲酸酯預聚物之各種量之異氰酸酯(49℃，比較例包括43℃至63℃預聚物)與4,4’-亞甲基-雙-鄰-氯苯胺[MBCA](115℃)混合而製備之。特別地，特定甲苯二異氰酸酯[TDI]與聚四伸甲基醚二醇[PTMEG]預聚物提供具有不同性能之研磨墊。該胺甲酸酯/多官能胺混合物係與中空聚合物微球(AkzoNobel製造之551DE20d60或551DE40d42)於將該預聚物與鏈伸長劑混合之前或之後混合。該中空聚合物微球可於加入該多官能胺之前與該預聚物於60rpm混合，隨後將該混合物於4500rpm混合；或該中空聚合物微球可加入至位於3600rpm之混合頭內的該胺甲酸酯/多官能胺混合物中。該微球之重量平均直徑為15至50μm，其範圍為5至200μm。將最終混合物轉移至模具並准許其凝膠化約15分鐘。
隨後將該模具置於固化爐中，且以如下之循環固化：於30分鐘內自環境溫度均勻升溫至設定溫度104℃，於104℃保持15.5小時，再於2小時內自該設定溫度降溫至21℃。比較例F至比較例K使用更短之固化循環，於100℃保持約8小時。隨後將該模製件『切削』成薄片，且於室溫下於該表面上機械加工出大通道或槽；於較高溫度切削可改善表面粗糙度及片厚度一致性。如表中所示，樣本1至樣本2係表示本發明之研磨墊，而樣本A至樣本Z係表示比較例。
Adiprene LF600D、LF750D及Royalcast 2505係對應於甲苯二異氰酸酯與由Chemtura製造之PTMEG產品的混合物。LF600D及LF750D係低遊離異氰酸酯預聚物，而Royalcast 2505係具有高度之遊離異氰酸酯單體。
於來自應用材料公司(Applied Materials,Inc.)之研磨機上使用93rpm之檯板轉動速度、87rpm之晶片載體頭轉動速度以及5磅/平方英吋(psi)之下壓力研磨TEOS片狀晶片，從而測試各實施例之研磨墊。該研磨漿料係ILD3225與DI水之1:1混合物，並以150毫升(ml)/分鐘(min)之速度提供至該研磨墊之表面上。使用原位修整製程而使用AD3BG150855修整盤對該研磨墊進行鑽石修整。研磨TEOS片狀晶片30秒或60秒，使用實施例墊之各測試還包括使用IC1010墊之晶片作為基線。最重要者係相對於IC1010之30秒研磨速度，蓋因其將對降低該標準研磨墊之研磨時間具有最大效果。該研磨結果係顯示於下表2。
此等數據說明，負載有3.36重量%之中空聚合物微球係提供未預期之移除速度的增加。特別地，樣本1及樣本2具有傑出之30秒移除速度及60秒移除速度。該樣本1及樣本2之30秒移除速度說明，該研磨墊於支援更高產量的縮短研磨製程的早期具有高移除速度。負載有3.01重量%(相同預聚物為2.94重量%)或3.66重量%或更多之中空聚合物微球的比較例得到較低之30秒移除速度及較低之整體移除速度。此外，第1圖至第3圖說明，該研磨墊之表面似可於研磨優勢位置處捕獲燻矽。此對於燻矽之親和性似乎導致研磨效能增加。
表3係說明該中空聚合物微球達成超過每立方公分之墊配方中一百萬個微球的負載程度。
下表4係顯示預聚物%NCO，並比較多個無填料或孔隙度之經MBCA-固化之彈性體的機械強度性能，該彈性體係自以ASTM D412方法測試之該實施例配方中所使用之預聚物作成者。所顯示之彈性性能係ASTM D1566-08A中定義。此外，表4係顯示如該預聚物製造商所報告之以MBCA固化之該預聚物的公稱密度。
表4係說明，除了填料濃度外，該研磨墊之機械性能似乎亦可影響研磨效能。具體而言，使用LF600D之比較例R之該聚合物之剛性(藉由其100%模數作為最佳指示者)似乎不足以支援用於燻矽研磨之高移除速度；而使用2505準預聚物作成之比較例F至比較例K之剛性似乎超過支援燻矽研磨之高移除速度所需者。自Royalcast 2505澆鑄之聚胺酯材料係如此之脆，以至於其於達到100%延長之前即已破碎。
總之，該研磨墊係有效用於研磨銅、介電材料、阻擋物及鎢晶片。特別地，該研磨墊係適用於ILD研磨，尤其適用於燻矽之ILD研磨應用。該研磨墊係具有用以有效研磨之快速斜面(ramp)，該斜面於30秒提供高移除速度。本發明之研磨墊之30秒移除速度及60秒移除速度兩者均可超出IC1000研磨墊之30秒移除速度及60秒移除速度。本發明之墊之此種快速研磨回應促進高於傳統多孔研磨墊之晶片產量。
第1圖係本發明之墊之研磨表面的250X放大之研磨後掃描電子顯微照片(post-polishing scanning electron photomicrograph)。
第2圖係本發明之墊之研磨表面的500X放大之研磨後掃描電子顯微照片。
第3圖係第1圖及第2圖中該研磨墊於第2圖相同區域之500X EDS圖像，係說明以含氧化矽之研磨漿料研磨後之高濃度矽。
由於本案的圖皆為結果數據，並非適當的代表圖。故本案無指定代表圖。

Claims (8)

  1. 一種適用於研磨含有銅、介電材料、阻擋物以及鎢之至少一者之圖形化半導體基板的研磨墊，該研磨墊係包括聚合物基質及位於該聚合物基質內之中空聚合物顆粒，該聚合物基質係NH2 對NCO之化學計量比率為80%至97%之固化劑與異氰酸酯封端之聚四伸甲基醚二醇之聚胺酯反應產物，該異氰酸酯封端之聚四伸甲基醚二醇具有8.75重量%至9.05重量%範圍之未反應NCO，該固化劑含有將該異氰酸酯封端之聚四伸甲基醚二醇固化以形成該聚合物基質之固化胺；以及該中空聚合物顆粒具有2至50μm之平均直徑，及如下式所示之形成該研磨墊之成份的wt%b 及密度b ： 其中，密度a 等於60g/L之平均密度，密度b 係5g/L至500g/L之平均密度，wt%a 係3.25重量%至3.6重量%，該研磨墊具有30體積%至60體積%之孔隙率，以及位於該聚合物基質內之閉合單元結構，該聚合基質形成環繞該閉合單元結構之連續網，其中，該連續網具有粗糙化表面；以及該粗糙化表面能於研磨過程中捕獲燻矽顆粒且該中空聚合物顆粒的體積百分比孔隙率及平均直徑減少研磨缺陷。
  2. 如申請專利範圍第1項之研磨墊，其中，該研磨墊係具 有44至54之蕭氏D硬度。
  3. 如申請專利範圍第1項之研磨墊，其中，該研磨墊係具有35體積%至55體積%之孔隙率。
  4. 如申請專利範圍第1項之研磨墊，其中，該中空聚合物顆粒係具有10至30μ m之平均直徑。
  5. 一種適用於研磨含有銅、介電材料、阻擋物以及鎢之至少一者之圖形化半導體基板的研磨墊，該研磨墊係包括聚合物基質及位於該聚合物基質內之中空聚合物顆粒，該聚合物基質係NH2 對NCO之化學計量比率為80%至90%之固化劑與異氰酸酯封端之聚四伸甲基醚二醇之聚胺酯反應產物，該異氰酸酯封端之聚四伸甲基醚二醇具有8.75重量%至9.05重量%範圍之未反應NCO，該固化劑含有將該異氰酸酯封端之聚四伸甲基醚二醇固化以形成該聚合物基質之固化胺；以及該中空聚合物顆粒具有2至50μ m之平均直徑，及如下式所示之形成該研磨墊之成份的wt%b 及密度b ： 其中，密度a 等於60g/L之平均密度，密度b 係10g/L至300g/L之平均密度，wt%a 係3.25重量%至3.6重量%，該研磨墊具有35體積%至55體積%之孔隙率，以及位於該聚合物基質內之閉合單元結構，該聚合基質形成環繞該閉合單元結構之連續網，其中，該連續網具有粗 糙化表面；以及該粗糙化表面能於研磨過程中捕獲燻矽顆粒且該中空聚合物顆粒的體積百分比孔隙率及平均直徑減少研磨缺陷。
  6. 如申請專利範圍第5項之研磨墊，其中，該研磨墊係具有44至54之蕭氏D硬度。
  7. 如申請專利範圍第5項之研磨墊，其中，該研磨墊係具有35體積%至50體積%之孔隙率。
  8. 如申請專利範圍第5項之研磨墊，其中，該中空聚合物顆粒係具有10至30μ m之平均直徑。
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