CN101500756A - 具有表面粗糙度的抛光垫 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种包含抛光层的抛光垫，所述抛光层具有表面粗糙度介于约200至300微英寸间的抛光表面。该抛光垫可通过如下的方法制造：通过挤出成型或模铸成型法形成一抛光层；以及打磨所述抛光层的抛光表面使其表面粗糙度介于约200至300微英寸之间。

Description

具有表面粗糙度的抛光垫

相关申请的交叉引用

本申请要求2005年11月30日递交的美国专利申请60/741417的优先权。

发明背景

本发明涉及用于化学机械抛光的抛光垫。

集成电路典型地藉由一连串的沉积导体、半导体或绝缘层于硅晶圆上而形成在基材上。其中的一个制造步骤包括：沉积一填充层覆盖住一不平坦的表面，并平坦化该填充层直到该不平坦表面暴露出来为止。举例而言，可沉积一导电填充层于一已图案化的绝缘层上，以填满该绝缘层中的沟槽或孔洞。经平坦化后，该导电层的多个部分留在该绝缘层的突起图案之间，而形成用来在基材上多个薄膜电路之间提供导电通路的通孔(vias)、插塞与导线。此外，还需要平坦化工艺来平坦该基材表面以进行光刻工艺。

化学机械抛光(CMP)是一种已广为接受的平坦化方法。此平坦化方法通常需要将基材安置于一承载头或抛光头上。该基材的暴露表面面对着抛光垫的抛光表面，例如面对着一旋转抛光盘或线性移动带。该承载头于基材上提供一可控制的负载来推压基材，而使基材抵靠于抛光垫上。将可能含有抛光颗粒的抛光液体供应至抛光垫表面，并使基材与抛光垫之间做相对运动而进行抛光与平坦化。

化学机械抛光工艺的一个目标是要达到晶圆与晶圆之间的抛光一致性。如果不同的基材以不同的抛光速率进行抛光，便很难使多个晶圆具有一致的目标膜层厚度。化学机械抛光工艺的另一目标是要达到晶圆内部的抛光一致性。若以不同速率来抛光基材上的多个不同区域，则基材的某些区域可能被移除掉过多的材料(过度抛光)或是移除太少材料(抛光不足)，而造成整个基材上高低起伏不一致。

发明内容

在一个方面，本发明涉及一种具有抛光层的抛光垫。该抛光层的抛光表面的表面粗糙度介于200至300微英寸之间。

本发明的实施例可能包含一个或多个下列特征。所述抛光表面可能具有介于250至300微英寸间的表面粗糙度。一背衬层可连接至所述抛光层的与抛光表面相反的一侧。所述抛光层可包含多孔的聚氨酯(polyurethanewith voids)。所述抛光表面可能是一新鲜表面。

在一个方面，本发明涉及一种制造抛光垫的方法，该方法包括藉由挤出成型或模铸成型形成一抛光层，以及打磨该抛光层的抛光表面使其表面粗糙度介于约200至300微英寸之间。

本发明的实施例包含一个或多个下列特征。打磨所述抛光表面的步骤可包含打磨所述抛光表面至介于约250至300微英寸之间的表面粗糙度。一背衬层可连接至所述抛光层的与所述抛光表面相反的一侧。所述抛光层可包含多孔的聚氨酯。该打磨步骤可使用除了用于抛光基材之抛光机以外的机器来执行。可在该打磨步骤之后，使用所述抛光垫来抛光基材。打磨所述抛光表面的步骤包括一第一打磨步骤以及一第二打磨步骤，该第二打磨步骤使用比第一打磨步骤更细的打磨粒度。形成所述抛光层的步骤可包括将所述抛光层切割成所需的形状、将所述抛光层形成为输送带上的薄片材或注射成型。

本发明一个或多个实施例的详细描述参阅下述内容与附图。本发明的其它特征、目的与优点将可根据说明内容、附图与权利要求书而更加清楚。

附图说明

图1示出了一抛光垫的示意性侧面剖示图。

发明详述

参考图1，抛光垫20可包含覆盖层或抛光层22，该抛光层22具有一耐用的粗糙抛光表面26与一可压缩的背衬层24。该背衬层24应比该抛光层22更具可压缩性。在一实施例中，该抛光垫具有一较薄的覆盖层与一较厚的背衬层。在另一实施例中，该背衬层与该覆盖层具有大致相同的厚度。在另一实施例中，该抛光垫不包含背衬层。

该抛光层22可由一种耐用聚合物形成，例如聚氨酯。该抛光层22包含多个孔隙。例如，该抛光层可以是发泡聚氨酯，该发泡聚氨酯具有密封巢结构(closed-cell structure)但实质不含诸如抛光颗粒或中空微粒球体等其它填充料。可在该抛光层22的抛光表面26上形成沟槽。

该抛光层22的抛光表面26可以具有约等于或大于(但通常不超过一个数量级)200微英寸的表面粗糙度(Ra)。举例而言，该抛光层22可以具有介于约200至300微英寸之间的表面粗糙度(Ra)，例如250至300微英寸之间。在此范围内的初始表面粗糙度展现出在最初使用该抛光垫时以及在抛光垫寿命即将结束时皆提供工艺稳性的能力，使得在该抛光垫使用寿命的整个期间内，能维持相对稳定的晶圆与晶圆之间的抛光一致性。该抛光垫可立即用来进行抛光，且无需进行抛光前处理或磨合处理(break-in)，从而减少抛光系统的停机时间。

需在“新鲜”抛光垫上，即在一尚未用于抛光操作的垫上，为该抛光表面26提供所需表面粗糙度。大体来说，可藉由以下一个或多个特征来辨识“新鲜的”抛光垫，该等特征为：如果有沟槽的话，沟槽会符合供货商所提供的厚度规格；抛光颗粒未包埋在该抛光表面中；以及，该表面粗糙度在整个抛光垫上实质上均匀分布。

大体来说，可按下列方法来形成该抛光垫。利用模铸成型或挤出成型法来形成一抛光层。该抛光层可比最终所需的垫形状要大，并可切割成想要的大小及/或形状。例如，可藉由诸如挤出成型法在一输送带系统上形成如连续薄片材的抛光层，随后以诸如印刻(stamped)等方式切割成圆形垫。或者，该抛光层可以形成为所需的最终垫型状。例如，可藉由注射模铸成型法注射入一圆形铸模中而形成该抛光层。

对该抛光层进行第一打磨工艺，以将该抛光层打磨至接近目标厚度的约略厚度。

随后，对该抛光层进行第二打磨工艺，通常其打磨粒度较第一打磨工艺要细致，该第二打磨工艺将该抛光层打磨至约等于目标厚度的最终厚度。在此第二打磨工艺中，整个打磨过程中的粒度(grit)大小可加以选择以便为该抛光表面提供所需的表面粗糙度。举例而言，可使用100粒度的材料来进行所述第二打磨工艺。需注意的是，打磨工艺是在专用的打磨机上执行，而不是在用来抛光基材的抛光机器上执行。

可将一背衬层固定至该抛光层，例如在第一打磨工艺前、在第一打磨工艺与第二打磨工艺之间或在第二打磨工艺之后，例如使用粘结剂来固定。

将具有所需表面粗糙度的完成抛光垫加以包装，例如在送货给客户之前，将完成的抛光垫置于一塑料包覆物中，随后密封该塑料包覆物。

本发明的多个实施例已详述于上。然而需了解到，可在不偏离本发明精神与范围的情况下，做出各种变化修饰。例如，在某些实施方式中，可能可以省略第一打磨步骤。因此，其它实施方式也被权利要求所涵盖。

Claims (16)

1.一种抛光垫，包含：

一抛光层，其具有表面粗糙度介于约200至300微英寸间的抛光表面。

2.如权利要求1所述的抛光垫，其中所述抛光表面具有介于250至300微英寸之间的表面粗糙度。

3.如权利要求1所述的抛光垫，还包括一背衬层，位于所述抛光层的与所述抛光表面相反的一侧上。

4.如权利要求1所述的抛光垫，其中所述抛光表面包含多孔聚氨酯。

5.如权利要求1所述的抛光垫，其中所述抛光表面是一新鲜表面。

6.一种制造抛光垫的方法，包括：

通过挤出成型或模铸成型法形成一抛光层；以及

打磨所述抛光层的抛光表面使其表面粗糙度介于约200至300微英寸之间。

7.如权利要求6所述的方法，其中打磨所述抛光表面的步骤包括打磨所述抛光表面使其表面粗糙度介于250至300微英寸之间。

8.如权利要求6所述的方法，还包括连接一背衬层至所述抛光层的与所述抛光表面相反的一侧。

9.如权利要求8所述的方法，其中在所述打磨步骤之后，将所述背衬层连接至所述抛光层。

10.如权利要求6所述的方法，其中所述抛光层包含多孔聚氨酯。

11.如权利要求6所述的方法，其中所述打磨步骤使用除了用于抛光基材之抛光机以外的机器来执行。

12.如权利要求6所述的方法，还包括在所述打磨步骤之后，使用所述抛光垫抛光一基材。

13.如权利要求6所述的方法，其中打磨所述抛光表面的步骤包括一第一打磨步骤，以及使用比第一打磨步骤更细的打磨粒度的第二打磨步骤。

14.如权利要求6所述的方法，其中形成所述抛光层的步骤包括形成一抛光层，以及将所述抛光层切割成所需形状。

15.如权利要求6所述的方法，其中形成所述抛光层的步骤包括将所述抛光层形成为输送带上的薄片材。

16.如权利要求6所述的方法，其中形成所述抛光层的步骤包括注射成型法。

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