CN110177655A - 抛光垫及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生产抛光垫的方法，该方法包括如下步骤：提供抛光层；形成穿透抛光层的第一通孔；提供面向抛光层的支撑层；在具有第一通孔的抛光层和支撑层之间插入粘接层，且通过该粘接层将抛光层和支撑层彼此粘接；以第一通孔为参考点，形成穿透粘接层在其设定区域上的第三通孔，以及形成穿透支撑层在其设定区域上的第二通孔；以及在第一通孔内部嵌入窗口。
Description
技术领域
下文中的实施例涉及一种用于半导体的化学机械平坦化(CMP)工艺中的抛光垫，及其制备方法。
背景技术
在制备半导体工艺中的化学机械平坦化(CMP)工艺涉及以下步骤：将晶圆固定至抛光头(head)并与安装在压板(platen)上的抛光垫表面接触，且通过提供浆液(slurry)对该晶圆进行化学处理，同时相对移动压板和抛光头，从而机械地使晶圆表面的不规则部分(irregularities)平坦化(planarize)。
同样重要的是，在CMP工艺中，通过检测获取晶圆理想表面特性或厚度的点从而确定终止CMP工艺的终点。因此，发展了用于确定终止平坦化的终点的各种方法；例如，一种将透明窗口嵌入抛光垫中并进行光学检测的技术已经广为人知。特别地，将一光束通过窗口指向正在进行平坦化的晶圆表面，且一旦反射光束通过窗口返回，则可在探测器上分析晶圆表面特征。
具有窗口的传统层压抛光垫通常通过以下方式制成：形成通过抛光层和支撑层中每一者的孔，且然后结合各层。然而，这种传统方法有一个弊端，该弊端是指需要执行较为繁琐的对准步骤，其中需要以抛光层中形成的凹槽(notch)和支撑层中形成的凹槽所在的位置对齐。
另外，发展了一种在对应于光传输区域的部分上形成可释放的保护构件并移除所需位置的底端部分的方法；然而，由于粘接层仍残留在光传输区域的底端，因此还涉及透光率降低的问题(参见韩国专利号No.1633766)。
发明内容
技术问题
在具有窗口的层压抛光垫中，孔通常分别形成在而后彼此结合的抛光层和支撑层中。因此，在制造抛光垫时，很难在预定位置形成光传输区域。还具有的问题是由于存在粘接层使得透光率降低。
因此，下文中的实施例旨在提供一种用于制造抛光垫的方法以及由此而制造的抛光垫，其在预定位置处容易形成光传输区域而不形成凹槽，并且在不降低透光率的情况下防止各层间的分层。
解决办法
根据实施例，提供了一种制造抛光垫的方法，其包括：
(a)提供抛光层；
(b)形成通过该抛光层的第一通孔；
(c)提供与该抛光层相对的支撑层；
(d)在具有第一通孔的抛光层和支撑层之间插入粘接层，通过该粘接层将抛光层和支撑层彼此结合；
(e)基于第一通孔，在粘接层的预定区域中形成通过粘接层的第三通孔，并且在支撑层的预定区域中形成通过支撑层的第二通孔；以及
(f)将窗口嵌入至第一通孔中。
根据另一实施例，提供了一种抛光垫，其包括：
抛光层，其具有形成其中的第一通孔；
支撑层，其与抛光层相对，且具有在形成第一通孔的区域中形成的第二通孔；
粘接层，其插入至抛光层和支撑层之间，且具有在形成第一通孔的区域中形成的第三通孔；以及
窗口，其嵌入至第一通孔中并结合至粘接层。
其中第一通孔和第二通孔彼此对齐，同时抛光层和支撑层中不形成用于对齐第一通孔和第二通孔的凹槽。
发明的有益效果
根据实施例制造抛光垫的方法可在不形成凹槽的情况下容易在预定位置处形成光传输区域。
此外，根据上述方法，由于窗口底端不存在粘接层，因此可提供具有良好透光率的抛光垫。
此外，由于上述方法使用热熔粘接剂用以结合抛光层和支撑层，而非使用双面粘接带，因此所制造的抛光垫能防止各层间的分层。
附图说明
图1根据实施例示意性地示出用于制造抛光垫的方法。
图2根据实施例示意性地示出切割方法。
图3根据另一实施例示意性地示出切割方法。
图4根据实施例示出采用制造抛光垫的方法而制造的抛光垫。
<附图的附图标记>
101:抛光层 102:支撑层
103:粘接层 104:窗口
201:第一通孔 202:第二通孔
203:第三通孔 301:导向构件
302:导向构件 303:切割构件
304:切割构件
WA:抛光垫横截面上第一通孔的宽度或窗口的宽度
WB:抛光垫横截面上第二通孔的宽度或第三通孔的宽度
具体实施方式
下文将参照附图详细描述根据上述实施例的制造抛光垫的方法。在附图中，相同的附图标记表示相同的元件，且为便于解释，可放大每个元件的尺寸和厚度。同时，下面所描述的实施例是示例性的，且可对这些实施例进行各种修改。
图1根据实施例示意性地示出用于制造抛光垫的方法。
由制备抛光垫的方法制造的抛光垫包含：抛光层(101)，其具有形成在该抛光层(101)中的第一通孔(201)；支撑层(102)；粘接层(103)，其插入至该抛光层(101)和该支撑层(102)之间；以及窗口(104)，其嵌入至第一通孔(201)中。
首先，设置抛光层(101)(如图1(a)所示)。
抛光层(101)可以是泡沫或非泡沫，且优选地是具有微泡(microbubbles)的泡沫。
抛光层(101)可包括：聚氨酯基树脂，聚酯基树脂，聚酰胺基树脂、丙烯酸基树脂、聚碳酸酯基树脂、卤素基树脂、聚苯乙烯基树脂、聚烯烃基树脂、环氧基树脂、感光树脂或其任意组合，但不限于此。
聚氨酯树脂是用于形成抛光层(101)的优选材料，因为它具有优异的耐磨性，并且可通过改变原材料的构成而较容易地(readily)获得所需的物理性能。
抛光层(101)的表面优选地具有凹凸结构，以便保持和更换浆液。此外，凹凸结构一般具有规律性(regularity)；然而，为了保持和更换浆液，可在特定位置改变槽距、槽宽及槽深等。
抛光层(101)的形状没有特别限制，且抛光层(101)的尺寸可根据所使用的抛光设备进行适当地调整。
抛光层(101)的厚度没有特别限制，且可以是0.8至5.0mm，优选地是1.0至3.0mm。
然后，形成通过抛光层(101)的第一通孔(201)(见图1(b))。
形成通过抛光层(101)的第一通孔(201)的方法包括：采用刀具挤压或磨削的方法；使用激光器(如碳酸激光器)的方法；以及将原材料注入具有符合第一通孔(201)的形状的模具中并对其进行固化的方法等，但不限于此。
第一通孔(201)的平面形状不受特别限制，且可以是圆形、椭圆形、正方形、矩形或多边形。
接着，设置与抛光层(101)相对的支撑层(102)(见图1(c))。
支撑层(102)可以是浸有(impregnated)聚氨酯树脂的聚酯非织造布类型、聚氨酯树脂的绒面革类型、聚氨酯树脂的泡沫类型或其任意组合，但不限于此。
支撑层(102)的厚度没有特别限制，且可以是0.1至3.0mm，优选地是0.4至1.5mm。
然后，在具有第一通孔(201)的抛光层(101)与支撑层(102)之间插入粘接层(103)，抛光层(101)与支撑层(102)通过粘接层(103)彼此结合(见图1(d))。
粘接层(103)可包括：聚氨酯基树脂、聚酯基树脂、乙烯-醋酸乙烯基树脂、聚酰胺基树脂、聚烯烃基树脂或其任意组合，但不限于此。优选地，粘接层(103)可以是聚氨酯基树脂、聚酯树脂基树脂或其组合。
粘接层(103)可包括附接至抛光层(101)一侧的第一粘接层以及附接至支撑层(102)一侧的第二粘接层。
例如，粘接层(103)可由第一粘接层和第二粘接层组成。
第一粘接层和第二粘接层的材料可以与上述所列举的粘接层材料相同。
粘接层(103)的厚度可以是10至400μm，优选地是20至250μm。
此外，第一粘接层的厚度可以是5至200μm，优选地是10至125μm。
此外，第二粘接层的厚度可以是5至200μm，优选地是10至125μm。
如果粘接层(103)的厚度在上述范围内，可在低温下通过熔化(melting)该粘接层而结合抛光层和支撑层，且其优点是粘接强度高。
第一粘接层和第二粘接层可受热使其部分或全部熔化，且然后第一粘接层和第二粘接层可通过接触而彼此粘接，从而形成粘接层(103)。
第一粘接层和第二粘接层的熔化温度可为80至170℃。
如果第一粘接层和第二粘接层的熔化温度是在上述范围内，则粘接层(103)的粘附性很好，且能够防止抛光层(101)和支撑层(102)彼此轻易地脱离(delaminated)，并防止抛光层(101)或支撑层(102)变形或变质。
在抛光层(101)与支撑层(102)通过粘接层(103)彼此结合的情况下，该抛光层(101)和支撑层(102)不容易脱离，并且即使经过长时间的抛光，防止浆液渗透的能力也依然很好。
接下来，基于第一通孔(201)，在粘接层(103)的预定区域中形成通过该粘接层(103)的第三通孔(203)，并且在支撑层(102)的预定区域中形成通过该支撑层(102)的第二通孔(202)(见图1(e))。
优选地，第三通孔(203)形成在第一通孔(201)所形成的区域中，且第三通孔(203)的平面面积可小于第一通孔(201)的平面面积。
此外，第二通孔(202)形成在第一通孔(201)所形成的区域中，且第二通孔(202)的平面面积可小于第一通孔(201)的平面面积。
第三通孔(203)的平面形状不受特别限制，且可以是圆形、椭圆形、正方形、矩形或多边形。
此外，第二通孔(202)的平面形状不受特别限制，且可以是圆形、椭圆形、正方形、矩形或多边形。
如果第三通孔(203)的平面面积以及第二通孔(202)的平面面积构造为小于第一通孔(201)的平面面积，则可以有效地将窗口固定至第一通孔(201)中，这是因为能够支撑窗口的粘接层(103)和支撑层(102)位于第一通孔(201)的底端处。
优选地，第三通孔(203)和第二通孔(202)可同时形成，从而使第三通孔(203)和第二通孔(202)彼此对应。
第三通孔(203)和第二通孔(202)可通过使用导向构件对其切割而形成。
具体而言，基于第一通孔(201)，形成第三通孔(203)和第二通孔(202)的步骤包括：将导向构件插入第一通孔(201)中；通过导向构件将切割构件对准在预定位置处；并由该切割构件切割粘接层的一部分和支撑层的一部分。
切割构件可固定至导向构件，也可由该导向构件进行导向。
导向构件可与第一通孔(201)的内壁接触，以导向该切割构件。
切割构件可同时切割粘接层(103)和支撑层(102)。
如上所述的形成第三通孔(203)和第二通孔(202)的方法是简单的，这是因为与在抛光层与支撑层中分别形成通孔然后将这些层彼此结合的传统方法相比，本方法容易在预定位置形成光传输区域而不形成凹槽。此外，如果基于第一通孔(201)同时形成第三通孔(203)和第二通孔(202)，以使他们彼此对应，则在光传输区域不存在粘接层(103)，因此可制造具有良好光学检测精度的抛光垫。
然后，将窗口(104)插入第一通孔(201)中(见图1(f))。
窗口(104)的大小可与第一通孔(201)的大小相同
窗口(104)可以是泡沫塑料或非泡沫塑料，优选的是非泡沫塑料。如果窗口(104)为非泡沫塑料，则窗口(104)中没有微泡，从而有降低浆液渗透的可能性，进而提高光学检测的精度并防止对光传输区域的破坏。
窗口(104)可包括：聚酯基树脂、聚酰胺基树脂、丙烯酸基树脂、聚碳酸酯基树脂、卤素基树脂、聚苯乙烯基树脂、聚烯烃基树脂、环氧基树脂、光敏树脂或其任意组合，但不限于此。
优选地，窗口(104)的磨损率相同于或稍高于抛光层(101)所用材料的磨损率。如果窗口(104)的磨损率低于抛光层(101)的磨损率，那么窗口部分只能在抛光一定时间后才能突出，由此，在待抛光的晶圆上可能会产生划痕，或更糟的是晶圆可能会断裂。
在400至700nm的波长下，窗口(104)的透光率可以是20％或大于20％，更优选地，在670至680nm的波长下，窗口(104)的透光率可以是30％或大于30％。
制造抛光垫的方法还可包括：将窗口(104)结合至粘接层(103)。
在将窗口(104)结合至粘接层(103)的步骤中，可熔化粘接层(103)的一部分或全部，然后附接至窗口(104)。
在这种情况下，粘接层(103)的熔化温度可为80至170℃。
如果粘接层(103)的熔化温度在上述范围内，则粘接层(103)和窗口(104)的粘合情况良好，并可防止粘接层(103)、抛光层(101)和支撑层(102)变形或损坏。此外，即使经过长时间的抛光，也仍然可以防止浆液渗透到粘接层(103)和窗口(104)之间。
为了将窗口(104)结合至粘接层(103)，可采用加热或振动的方法，但结合的方法不限于此。具体而言，可使用热熔合方法(heat fusion method)或超声熔合方法(ultrasonic fusion method)，从而将窗口(104)结合并固定至粘接层(103)。
同时，根据另一实施例制造抛光垫的方法还可包括：将粘接带提供至支撑层。
在这种情况下，可将粘接带附接至其上形成粘接层的支撑层的相对侧。
粘接带可以是双面粘接带。
粘接带用于将抛光垫安装在压板上。
此外，制造抛光垫的方法还可包括：基于第一通孔，在粘接带的预定区域中形成通过该粘接带的第四通孔。
第四通孔形成在第一通孔所形成的区域中，且第四通孔的平面面积可小于第一通孔的平面面积。
优选地，可同时形成第三通孔、第二通孔和第四通孔。具体而言，可同时形成第三通孔、第二通孔和第四通孔，从而使第三通孔、第二通孔和第四通孔彼此对应。
在这种情况下，由于在光传输区域中既不存在粘接层，也不存在粘接带，因此可以得到具有良好光学检测精度的抛光垫。
参照图2，下面将描述根据实施例的切割方法。
具体而言，图2示意性地示出了以下实施例：形成通过粘接层(103)的第三通孔和通过支撑层(102)的第二通孔。
可使用与切割构件(303)耦接的导向构件(301)，以形成第三通孔和第二通孔。
将导向构件(301)插入通过抛光层(101)的第一通孔中，通过导向构件(301)将切割构件(303)对准在预定位置处，将压力垂直施加至导向构件(301)的上端，从而切割粘接层(103)的一部分和支撑层(102)的一部分。
导向构件(301)可与第一通孔的内壁接触，从而引导切割构件，且切割构件可同时切割粘接层(103)和支撑层(102)。
同时，参照图3，下面将描述根据另一实施例的切割方法。
具体而言，图3示意性地示出了另一实施例：形成通过粘接层(103)的第三通孔和通过支撑层(102)的第二通孔。
切割构件(304)可由导向构件(302)导向，以形成第三通孔和第二通孔。
将导向构件(302)插入通过抛光层(101)的第一通孔中，通过导向构件(302)将切割构件(304)对准在预定位置处，将压力垂直施加至导向构件(302)的上端，从而切割粘接层(103)的一部分和支撑层(102)的一部分。
导向构件(302)可与第一通孔的内壁接触，从而引导切割构件，且切割构件可同时切割粘接层(103)和支撑层(102)。
参照图4，下面将描述根据实施例的抛光垫。
该抛光垫包括：抛光层(101)，其具有第一通孔；支撑层(102)，其与抛光层(101)相对，且具有位于形成第一通孔所在区域中的第二通孔(202)；粘接层(103)，其插入在抛光层(101)与支撑层(102)之间，且具有位于形成第一通孔区域所在区域中的第三通孔(203)；以及窗口(104)，其嵌入至第一通孔中，并与粘接层(103)结合，其中第一通孔与第二通孔(202)彼此对齐，同时抛光层(101)和支撑层(102)不形成用以对准第一通孔和第二通孔(202)的凹槽。
优选地，熔化粘接层(103)的一部分或全部，然后附接至窗口(104)上。
抛光垫可以是通过如上所述的用于制造抛光垫的方法所制造的抛光垫。
图4示出根据实施例的抛光垫的横截面。具体而言，图4为抛光垫所在区域的横截面，其中窗口(104)、第三通孔(203)和第二通孔(202)均在该区域中。
在图4中，WA代表在抛光垫横截面上第一通孔的宽度或窗口(104)的宽度，且WB代表在抛光垫横截面上第二通孔(202)的宽度或第三通孔(203)的宽度。
WA可以是10至100mm，但不限于此。
WB可以是5至95mm，但不限于此。
同时，优选的是WB小于WA。
例如，WB可以是WA的17％至95％，但不限于此。
如果WB是WA的17％至95％，就能防止支撑层由于光束传输和反射的干扰而产生的误差，并且这可能更有利于将窗口(104)稳固地固定至抛光垫。
由于抛光垫在窗口(104)底端既没有薄膜也没有粘接层，因此抛光垫具有优异的透光性。
如上所述的抛光垫可用于检测基板是否达到所要求的表面平整度或所要求的层厚，或检测底层是否暴露，从而确定是否终止在CMP过程中的抛光。
在CMP过程中，存在着多种用于原位检测(in-situ detection)终点的技术。
例如，可使用一种光学监测系统，用以在抛光过程中原位测量基板上的层间均匀性。
这种光学监控系统可包括：光源，其在抛光期间将光指向基板；检测器，其测量由基板反射的光；以及计算机，其分析检测器的信号并计算是否检测到终点。
Claims (12)
1.一种制造抛光垫的方法，其包括：
(a)提供抛光层；
(b)形成通过所述抛光层的第一通孔；
(c)提供与所述抛光层相对的支撑层；
(d)在具有所述第一通孔的所述抛光层与所述支撑层之间插入粘接层，且通过所述粘接层将所述抛光层和所述支撑层彼此结合；
(e)基于所述第一通孔，在所述粘接层的预定区域中形成通过所述粘接层的第三通孔，且在所述支撑层的预定区域中形成通过所述支撑层的第二通孔；以及
(f)在所述第一通孔中嵌入窗口。
2.根据权利要求1所述的制造抛光垫的方法，其中，所述第三通孔形成在所述第一通孔所形成的区域中，且所述第三通孔的平面面积小于所述第一通孔的平面面积；且
所述第二通孔形成在所述第一通孔所形成的区域中，所述第二通孔的平面面积小于所述第一通孔的平面面积。
3.根据权利要求2所述的制造抛光垫的方法，其中，同时形成所述第三通孔和所述第二通孔，使所述第三通孔与所述第二通孔彼此对应。
4.根据权利要求3所述的制造抛光垫的方法，其进一步包括将所述窗口结合至所述粘接层。
5.根据权利要求4所述的制造抛光垫的方法，其中，在将所述窗口结合至所述粘接层的步骤中，熔化所述粘接层的一部分或全部，然后附接至窗口。
6.根据权利要求5所述的制造抛光垫的方法，其中，通过加热或振动将所述窗口结合至所述粘接层。
7.根据权利要求1所述的制造抛光垫的方法，其中，步骤(e)包括将导向构件插入所述第一通孔中；由所述导向构件将切割构件对准在预定位置处；且通过所述切割构件切割所述粘接层的一部分和所述支撑层的一部分，且所述切割构件固定至所述导向构件或由所述导向构件导向。
8.根据权利要求7所述的制造抛光垫的方法，其中，所述导向构件与所述第一通孔的内壁接触，以导向所述切割构件。
9.根据权利要求8所述的制造抛光垫的方法，其中，所述切割构件同时切割所述粘接层和所述支撑层。
10.根据权利要求3所述的制造抛光垫的方法，其进一步包括将粘接带粘接至所述支撑层；且在所述第一通孔的基础上，在所述粘接带的预定区域中形成通过所述粘接带的第四通孔，
其中，所述粘接带附接至其上形成所述粘接层的所述支撑层的相对侧，同时形成所述第三通孔、所述第二通孔和所述第四通孔。
11.一种抛光垫，其包括：
抛光层，所述抛光层中形成有第一通孔；
支撑层，其与所述抛光层相对，且其具有第二通孔，所述第二通孔形成在所述第一通孔所形成的区域中；
粘接层，其插入在所述抛光层和所述支撑层之间，且其具有第三通孔，所述第三通孔形成在所述第一通孔所形成的区域中；以及
窗口，其嵌入在所述第一通孔中，并结合至所述粘接层，
其中，所述第一通孔和所述第二通孔彼此对齐，同时在所述抛光层和所述支撑层中不形成用于对齐所述第一通孔和所述第二通孔的凹槽。
12.根据权利要求11所述的抛光垫，其中，所述粘接层的一部分或全部被熔化，然后附接至所述窗口。
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