TW201623381A - 製造化學機械拋光墊的方法 - Google Patents

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法蘭西斯 Ｖ 亞科拉
安德魯 汪克
馬克 蓋茲
張淵琮
蔡汶諺
威廉 Ａ 海斯成
詹姆士 大衛 泰特
蔣浩天
瑞婷 曾
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陶氏全球科技責任有限公司
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Abstract

提供一種製造化學機械拋光墊的方法，其中自動檢查系統經配置以偵測切削薄片的宏觀不均勻性且將所述切削薄片分類成可接受或待檢；其中所述可接受切削薄片進一步加工形成化學機械拋光墊的拋光層。

Description

製造化學機械拋光墊的方法
本發明大體上係關於製造化學機械拋光墊的領域。具體而言，本發明係關於一種製造包括拋光層的化學機械拋光墊的方法。
在集成電路及其他電子裝置的製造中，多個導電、半導電及介電材料層沈積在半導體晶圓的表面上或自其移除。導電、半導電及介電材料薄層可以藉由複數種沈積技術沈積。現代加工中的常見沈積技術包含亦稱為濺鍍的物理氣相沈積(PVD)、化學氣相沈積(CVD)、電漿增強的化學氣相沈積(PECVD)及電化學鍍敷(ECP)。
因為材料層依序沈積及移除，所以晶圓的最上表面變得不平坦。因為後續半導體加工(例如金屬化)需要晶圓具有平坦表面，所以晶圓需要平面化。平面化適用於移除非所要表面形狀及表面缺陷，諸如粗糙表面、聚結材料、晶格損壞、刮痕及經污染的層或材料。
化學機械平面化或化學機械拋光(CMP)是一種用以使基板(諸如半導體晶圓)平面化的常見技術。在常規CMP中，晶圓安裝在載具組件上且與CMP設備中的拋光墊接 觸安置。載具組件向晶圓提供可控壓力，將其抵靠拋光墊按壓。藉由外部驅動力使墊相對於晶圓移動(例如旋轉)。與此同時，在晶圓與拋光墊之間提供化學組合物(「漿料」)或其他拋光溶液。因此，藉由對墊表面及漿料進行化學及機械作用對晶圓表面拋光且使其成平面。
在美國專利第5,578,362號中，萊因哈特(Reinhardt)等人披露此項技術中已知的例示性拋光墊。萊因哈特的拋光墊包括整體中分散有微球的聚合基質。一般而言，摻合微球且與液體聚合材料混合且轉移至模具用於固化。接著將模製物品切片形成拋光層。令人遺憾的是，以此方式形成的拋光層可呈現非所需缺陷，當併入至拋光墊中時，所述缺陷可引起用其拋光的基板的缺陷。
帕克(Park)等人在美國專利第7,027,640號中披露一種用於解決與化學機械拋光墊的拋光層中的可能缺陷有關的問題的確證方法。帕克等人披露一種用於偵測或檢查用於執行晶圓化學機械拋光的墊上的缺陷的設備，其包括：相機，用於將墊裝載於其上且移動墊的墊驅動裝置；面向墊安裝以將墊的圖像轉化成電信號且輸出所轉化的電信號；數位圖像資料採集裝置，用於將自相機傳播的電信號轉化成數位信號；以及圖像資料處理單元，用於處理圖像資料且偵測墊上的缺陷，其中所述圖像資料處理單元基於任一點上的圖像資料計算光的一個或多個定量特徵值，所述資料獲自所述圖像資料獲取裝置，且將墊上的以下位置判斷為缺陷，其中藉由組合一個或多個所獲取的定量特徵值獲得的層級值與自墊的正常表面獲得的層級值之間的差異大於預定值。
然而，帕克等人描述的設備及方法設計成使用反射光檢查準備好拋光配置中的完成的化學機械拋光墊。具體而言，使用反射光檢查化學機械拋光墊及併入至此類墊中的拋光層具有顯著缺點。使用反射光鑑別併入的拋光層中的表面下缺陷的能力有限，所述缺陷不接近於拋光層的表面。儘管如此，因為使用化學機械拋光墊，拋光層的表面逐漸磨損。因此，遠離指定化學機械拋光墊的拋光層的表面的缺陷在墊使用壽命期間開始變得逐漸更接近拋光表面。另外，準備好拋光配置中的化學機械拋光墊常規地包含改良拋光層的拋光表面以促進拋光基板(例如凹槽、穿孔)，其使用帕克等人所述的灰度階改善複雜自動缺陷偵測。
因此，仍需要使用具有強化拋光層缺陷鑑別功能的自動檢查方法製造具有拋光層的低缺陷化學機械拋光墊的改良方法。
本發明提供一種製造具有拋光層的化學機械拋光墊的方法，其包括：提供由可固化材料形成的固化餅狀物；其中所述可固化材料包括液體預聚物及複數種微量元素，其中所述複數種微量元素分散於所述液體預聚物中；切削所述固化餅狀物形成複數個切削薄片；提供自動檢查系統，其包括：暗匣；光源，其發射光束；光偵測器；數位圖像資料採集裝置；以及圖像資料處理單元；將所述複數個切削薄片裝載至所述暗匣中；一次一個切削薄片在所述光源與所述光偵測器之間輸送所述複數個切削薄片；其中所述各切削薄片在其透射表面及衝擊表面之間具有厚度Ts；其中所述透射表面 及所述衝擊表面實質上平行；其中所述光源發射的所述光束經定向以衝擊至所述衝擊表面上；以及其中所述光偵測器經定向以偵測來自所述光束的透射光，所述透射光傳播通過厚度Ts且自所述透射表面傳出；其中所述透射光具有至少一種可偵測特性；其中所述至少一種可偵測特性包含所述透射光的強度；其中所述至少一種可偵測特性藉由所述光偵測器轉化成電信號；其中來自所述光偵測器的所述電信號藉由所述數位圖像資料採集裝置轉化成數位信號；其中來自所述數位圖像資料採集裝置的所述數位信號藉由所述圖像資料處理單元處理，其中所述圖像資料處理單元經配置以偵測宏觀不均勻性以及將切削薄片分類成可接受或待檢；其中所述複數個切削薄片分成可接受薄片的群體及待檢薄片的群體；其中所述可接受薄片的群體包含至少一個可接受薄片；以及處理來自所述可接受薄片的群體的可接受薄片形成所述化學機械拋光墊的所述拋光層；其中所述拋光層調適用於拋光基板。
14‧‧‧透射表面
15‧‧‧聚合薄片的外周長
17‧‧‧衝擊表面
20‧‧‧聚合薄片
28‧‧‧透射表面的平面
30‧‧‧衝擊表面的平面
110‧‧‧化學機械拋光墊
112‧‧‧中心軸
114‧‧‧拋光表面
117‧‧‧底表面
120‧‧‧拋光層
123‧‧‧黏著劑
125‧‧‧子墊
126‧‧‧頂部表面
127‧‧‧底部表面
170‧‧‧壓敏性壓板研磨劑層
175‧‧‧離型襯墊
200‧‧‧模具空腔
212‧‧‧底部內部邊界
215‧‧‧豎直內部邊界
221‧‧‧中心點
222‧‧‧中心軸C軸
224‧‧‧截面Cx-截面
230‧‧‧x-y平面
圖1為切削薄片的透視圖的描述。
圖2為切削薄片的透視圖的描述。
圖3為併入切削薄片作為拋光層的化學機械拋光墊的橫截面剖視圖的描述。
圖4為模具空腔的透視圖的描述。
本發明之方法提供成品(準備好使用)化學機械拋光墊的顯著品質提高。本發明之方法大大提高使用由聚合 材料形成的切削薄片的化學機械拋光墊製造的品質控制態樣，所述聚合材料含有分散於其中的微量元素，其藉由首先檢查切削薄片以鑑別可接受薄片與複數個切削薄片且映射待檢薄片的透射表面以幫助聚焦目測含有宏觀不均勻性的待檢薄片的部分來進行。以此方式，大大減輕了操作人員疲勞(即運營商不需要對可接受切削薄片耗費無數小時來定位宏觀不均勻性)。因此，使能夠提高操作人員焦點來引入最大價值(即評估切削薄片中的具體不均勻性來判斷適用性)。
如本文中及所附申請專利範圍中所用之術語「聚(胺基甲酸酯)」涵蓋(a)由(i)異氰酸酯及(ii)多元醇(包含二醇)反應形成的聚胺基甲酸酯；以及(b)由(i)異氰酸酯與(ii)多元醇(包含二醇)及(iii)水、胺或水及胺的組合反應形成的聚(胺基甲酸酯)。
如本文中及所附申請專利範圍中所用的關於具有透射表面(14)及衝擊表面(17)的切削薄片(20)的術語「平均切削薄片厚度，Ts -平均 」意謂在垂直於透射表面(14)的平面(28)的方向中量測的自切削薄片(20)的透射表面(14)至衝擊表面(17)的切削薄片(20)的厚度Ts的平均值。(參看圖3)。
如本文中及所附申請專利範圍中所用的關於具有與作為拋光層(120)併入且具有拋光表面(114)的切削薄片界接的子墊(125)的化學機械拋光墊(110)的術語「平均基層厚度，T B-平均 」意謂在垂直於拋光表面(114)的方向中量測的自子墊(125)的底部表面(127)至子墊(125)的頂部表面(126)的子墊(125)的厚度T B 的平均值。(參看 圖3)。
如本文中及所附申請專利範圍中所用的關於具有作為拋光層(120)併入且具有拋光表面(114)的切削薄片的化學機械拋光墊(110)的術語「平均總厚度，T T-平均 」意謂在垂直於拋光表面(114)的方向中量測的自拋光表面(114)至子墊(125)的底部表面(127)的化學機械拋光墊(110)的厚度T T 的平均值。(參看圖3)。
如本文中及所附申請專利範圍中關於切削薄片(20)所用之術語「實質上圓形截面」意謂投射至切削薄片(20)的透射表面(14)的平面(28)上的自中心軸A至切削薄片(20)的外周長(15)的切削薄片(20)的最長半徑r比投射至切削薄片(20)的透射表面(14)的平面(28)上的自中心軸A至切削薄片(20)的外周長(15)的切削薄片(20)的最短半徑r長20%。(參看圖1及2)。
如本文中及所附申請專利範圍中關於切削薄片(20)所用之術語「實質上平行」意謂與切削薄片(20)的衝擊表面(17)的平面(30)垂直的中心軸A(以及與其平行的任何線)將與透射表面(14)的平面(28)以角度γ交叉；其中角度γ為89至91°之間。(參看圖1及2)。
如本文中及所附申請專利範圍中關於模具空腔(200)所用之術語「實質上垂直」意謂豎直內部邊界(215)相對於x-y平面(230)以85及95°角度自底部內部邊界(212)上升。(參看圖4)。
如本文中及所附申請專利範圍中所用之術語「宏觀不均勻性」意謂切削薄片的透射表面上的局部區域被切削 薄片的透射表面上的相鄰區域包圍，其中通過所述局部區域傳播的所偵測的光強度比通過相鄰區域傳播的所偵測的光強度高或低0.1%光偵測器的可偵測強度範圍的的量；以及其中所述局部區域涵蓋的透射表面的一部分足夠大以在透射表面的平面中封閉直徑為15.875mm的空心圓。
如本文中及所附申請專利範圍中所用之術語「密度缺陷」係指微量元素濃度相對於切削薄片的周圍區域顯著降低的切削薄片中的宏觀不均勻性。密度缺陷相較於切削薄片的周圍區域展現顯著較高的透明度(即較高的透射光的偵測強度)。
如本文中及所附申請專利範圍中所用之術語「氣孔」係指納入空氣導致與切削薄片的周圍區域相比透明度顯著較高(即透射光的偵測強度較高)的切削薄片中的宏觀不均勻性。
如本文中及所附申請專利範圍中所用之術語「納入缺陷」係指具有外來污染物導致與切削薄片的周圍區域相比透明度顯著較低(即透射光的偵測強度較低)的切削薄片中的宏觀不均勻性。
較佳地，製造本發明之具有拋光層的化學機械拋光墊的方法包括：提供由可固化材料形成的固化餅狀物；其中所述可固化材料包括液體預聚物及複數種微量元素，其中所述複數種微量元素分散於所述液體預聚物中；切削所述固化餅狀物形成複數個切削薄片；提供自動檢查系統，其包括：暗匣(較佳地，其中所述暗匣具有用於固持至少10個切削薄片；更佳至少15個切削薄片；更佳至少20個切削薄片；最 佳至少30個切削薄片的容量)；光源，其發射光束；光偵測器；數位圖像資料採集裝置；以及圖像資料處理單元；將所述複數個切削薄片裝載至所述暗匣中；一次一個切削薄片在所述光源與所述光偵測器之間輸送所述複數個切削薄片；其中所述各切削薄片在其透射表面及衝擊表面之間具有厚度Ts；其中所述透射表面及所述衝擊表面實質上平行；其中所述光源發射的所述光束經定向以衝擊至所述衝擊表面上；以及其中所述光偵測器經定向以偵測來自所述光束的透射光，所述透射光傳播通過厚度Ts且自所述透射表面傳出(較佳地，其中所述光源發射的所述光束垂直於各切削薄片的所述衝擊表面衝擊至各切削薄片上)；其中所述透射光具有至少一種可偵測特性；其中所述至少一種可偵測特性包含所述透射光的強度(較佳地，其中所述至少一種可偵測特性進一步包含所述透射光的波長光譜)；其中所述透射光的所述強度藉由所述光偵測器轉化成電信號；其中來自所述光偵測器的所述電信號藉由所述數位圖像資料採集裝置轉化成數位信號；其中來自所述數位圖像資料採集裝置的所述數位信號藉由所述圖像資料處理單元處理，其中所述圖像資料處理單元經配置以偵測宏觀不均勻性以及將切削薄片分類成可接受或待檢(較佳地，其中所述分類是基於品質控制準則的選單進行)；其中所述複數個切削薄片分成可接受薄片的群體及待檢薄片的群體；其中所述可接受薄片的群體包含至少一個可接受薄片；以及處理來自所述可接受薄片的群體的可接受薄片形成所述化學機械拋光墊的所述拋光層；其中所述拋光層調適用於拋光基板。
較佳地，本發明之方法中所用的固化餅狀物在具有由底部內部邊界(212)及豎直內部邊界(215)界定的模具空腔(200)的模具中製備。(參看例如圖4)。較佳地，底部內部邊界(212)處於x-y平面(230)中且豎直內部邊界(215)實質上垂直於x-y平面(230)。
較佳地，模具空腔(200)具有中心軸C 軸 (222)，其與z軸一致且在中心點(221)處橫斷模具空腔(200)的底部內部邊界(212)。較佳地，中心點(221)位於模具空腔(200)投射於x-y平面(230)上的截面Cx-截面(224)的幾何中心處。(參看圖4)。
投射至x-y平面(230)上的模具空腔截面Cx-截面(224)可為任何規則或不規則二維形狀。較佳地，模具空腔截面C x-截面 選自多邊形及橢圓。更佳地，模具空腔截面C x-截面 (224)為具有平均半徑r C (較佳地，其中r C 為20至100cm；更佳地，其中r C 為25至65cm；最佳地，其中r C 為40至60cm)的實質上圓形截面。最佳地，模具空腔近似具有實質上圓形截面C x-截面 (224)的正圓柱形區域；其中模具空腔的對稱軸C x-對稱軸 與模具空腔中心軸C 軸 一致；其中正圓柱形區域具有如下定義的橫截面積C x-面積 ：C x-面積 =πr C 2
其中r C 為投射至x-y平面上的模具空腔橫截面C x-面積 的平均半徑；且其中r C 為20至100cm(更佳25至65cm；最佳40至60cm)。
較佳地，本發明之方法中用於提供固化餅狀物的可固化材料包括液體預聚物及複數種微量元素，其中所述複 數種微量元素分散於所述液體預聚物中。較佳地，可固化材料包括液體預聚物及複數種微量元素，其中所述複數種微量元素均勻分散於液體預聚物中。
較佳地，液體預聚物聚合(即固化)形成選自以下的材料聚(胺基甲酸酯)、聚碸、聚醚碸、耐綸(nylon)、聚醚、聚酯、聚苯乙烯、丙烯酸系聚合物、聚脲、聚醯胺、聚氯乙烯、聚氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯、聚乙烯亞胺、聚丙烯腈、聚氧化乙烯、聚烯烴、聚丙烯酸(烷基)酯、聚甲基丙烯酸(烷基)酯、聚醯胺、聚醚醯亞胺、聚酮、環氧樹脂、矽酮、由乙烯丙烯二烯單體形成的聚合物、蛋白質、多醣、聚乙酸酯以及前述中的至少兩個的組合。較佳地，液體預聚物聚合形成包括聚(胺基甲酸酯)的材料。更佳地，液體預聚物聚合形成包括聚胺基甲酸酯的材料。最佳地，液體預聚物聚合(固化)形成聚胺基甲酸酯。
較佳地，液體預聚物包括含有聚異氰酸酯的材料。更佳地，液體預聚物包括聚異氰酸酯(例如二異氰酸酯)與含有羥基的材料的反應產物。
較佳地，聚異氰酸酯選自雙4,4'-環己基-異氰酸亞甲酯；二異氰酸環己酯；異佛爾酮二異氰酸酯；二異氰酸六亞甲酯；丙烯-1,2-二異氰酸酯；四亞甲基-1,4-二異氰酸酯；1,6-六亞甲基-二異氰酸酯；十二烷-1,12-二異氰酸酯；環丁烷-1,3-二異氰酸酯；環己烷-1,3-二異氰酸酯；環己烷-1,4-二異氰酸酯；1-異氰酸酯基-3,3,5-三甲基-5-異氰酸酯基甲基環己烷；二異氰酸環己烯酯甲酯、二異氰酸六亞甲酯的三異氰酸酯；二異氰酸2,4,4-三甲基-1,6-己烷酯的三異氰酸酯；二異氰 酸六亞甲酯的脲二酮；二異氰酸乙烯酯；二異氰酸2,2,4-三甲基六亞甲酯；二異氰酸2,4,4-三-甲基六亞甲酯；二異氰酸二環己基甲烷酯；以及其組合。最佳地，聚異氰酸酯為脂族且具有少於14%未反應的異氰酸酯基。
較佳地，本發明所用的含有羥基的材料為多元醇。例示性多元醇包含例如聚醚多元醇、羥基封端的聚丁二烯(包含部分及完全氫化衍生物)、聚酯多元醇、聚己內酯多元醇、聚碳酸酯多元醇以及其混合物。
較佳多元醇包含聚醚多元醇。聚醚多元醇的實例包含聚四亞甲基醚乙二醇(「PTMEG」)、聚乙烯丙二醇、聚氧基丙二醇以及其混合物。烴鏈可具有飽和或不飽和鍵以及經取代或未經取代的芳族基團及環狀基團。較佳地，本發明之多元醇包含PTMEG。適合聚酯多元醇包含(但不限於)聚己二酸乙二醇酯二醇；聚己二酸丁二酯二醇；聚己二酸乙二酯丙二酯二醇；鄰苯二甲酸-1,6-己二醇酯；聚(己二酸六亞甲酯)二醇；以及其混合物。烴鏈可具有飽和或不飽和鍵，或經取代或未經取代的芳族基團及環狀基團。適合聚己內酯多元醇包含(但不限於)1,6-己二醇起始的聚己內酯；二乙二醇起始的聚己內酯；三羥甲基丙烷起始的聚己內酯；新戊二醇起始的聚己內酯；1,4-丁二醇起始的聚己內酯；PTMEG起始的聚己內酯；以及其混合物。烴鏈可具有飽和或不飽和鍵，或經取代或未經取代的芳族基團及環狀基團。適合聚碳酸酯包含(但不限於)聚鄰苯二甲酸酯碳酸酯及聚(碳酸六亞甲酯)二醇。
較佳地，所述複數種微量元素選自夾帶氣泡、空心聚合材料(即微球)、液體填充的空心聚合材料、水溶性材 料(例如環糊精)及不溶性相材料(例如礦物油)。較佳地，所述複數種微量元素為微球，諸如聚乙烯醇、果膠、聚乙烯吡咯啶酮、羥乙基纖維素、甲基纖維素、羥丙基甲基纖維素、羧甲基纖維素、羥基丙基纖維素、聚丙烯酸、聚丙烯醯胺、聚乙二醇、聚羥基醚丙烯酸酯、澱粉、順丁烯二酸共聚物、聚氧化乙烯、聚胺基甲酸酯、環糊精以及其組合(例如來自瑞典(Sweden)松茲瓦爾(Sundsvall)的阿克蘇諾貝爾公司(Akzo Nobel)的ExpancelTM)。微球可經化學改質以藉由例如支化、阻斷及交聯來改變溶解度、溶脹及其他特性。較佳地，微球的平均直徑小於150μm，且更佳的平均直徑小於50μm。最佳地，微球48的平均直徑小於15μm。注意，微球的平均直徑可為變化且不同的尺寸或可使用不同微球48的混合物。微球的最佳材料為丙烯腈及偏二氯乙烯(例如獲自阿克蘇諾貝爾公司的Expancel®)的共聚物。
用於本發明之方法的液體預聚物視情況進一步包括固化劑。較佳固化劑包含二胺。適合聚二胺包含一級胺及二級胺。較佳聚二胺包含(但不限於)二乙基甲苯二胺(「DETDA」)；3,5-二甲基硫基-2,4-甲苯二胺及其異構體；3,5-二乙基甲苯-2,4-二胺及其異構體(例如3,5-二乙基甲苯-2,6-二胺)；4,4'-雙-(仲丁胺基)-二苯基甲烷；1,4-雙-(仲丁胺基)-苯；4,4'-亞甲基-雙-(2-氯苯胺)；4,4'-亞甲基-雙-(3-氯-2,6-二乙基苯胺)(「MCDEA」)；聚四亞甲氧醚-二-對胺基苯甲酸酯；N,N'-二烷基二胺基二苯基甲烷；p,p'-亞甲基二苯胺(「MDA」)、間苯二胺(「MPDA」)；亞甲基-雙2-氯苯胺(「MBOCA」)；4,4'-亞甲基-雙-(2-氯苯胺)(「MOCA」)；4,4'- 亞甲基-雙-(2,6-二乙基苯胺)(「MDEA」)；4,4'-亞甲基-雙-(2,3-二氯苯胺)(「MDCA」)；4,4'-二胺基-3,3'-二乙基-5,5'-二甲基二苯基甲烷；2,2',3,3'-四氯二胺基二苯基甲烷；丙二醇二-對胺基苯甲酸酯；以及其混合物。較佳地，二胺固化劑選自3,5-二甲基硫基-2,4-甲苯二胺及其異構體。
固化劑亦可以包含二醇、三醇、四醇以及羥基封端的固化劑。適合二醇、三醇及四醇基團包含乙二醇；二乙二醇；聚乙二醇；丙二醇；聚丙二醇；較低分子量聚四亞甲基醚乙二醇；1,3-雙(2-羥基乙氧基)苯；1,3-雙-[2-(2-羥基乙氧基)乙氧基]苯；1,3-雙-{2-[2-(2-羥基乙氧基)乙氧基]乙氧基}苯；1,4-丁二醇；1,5-戊二醇；1,6-己二醇；間苯二酚-二-(β-羥基乙基)醚；氫醌-二-(β-羥基乙基)醚；以及其混合物。較佳羥基封端的固化劑包含1,3-雙(2-羥基乙氧基)苯；1,3-雙-[2-(2-羥基乙氧基)乙氧基]苯；1,3-雙-{2-[2-(2-羥基乙氧基)乙氧基]乙氧基}苯；1,4-丁二醇；以及其混合物。羥基封端的固化劑及二胺固化劑可包含一種或多種飽和、不飽和、芳族及環狀基團。另外，羥基封端的固化劑及二胺固化劑可包含一種或多種鹵素基團。
較佳地，在本發明之方法中，固化餅狀物使用具有切削刃的切削刀片切削成複數個具有所要厚度的切削薄片。較佳地，向切削刀片的切削刃施加磨刀化合物，且使用磨刀帶打磨切削刃，隨後將餅狀物切削成複數個切削薄片。本發明之方法中所用的磨刀化合物較佳包括分散於脂肪酸中的氧化鋁研磨劑。更佳地，本發明之方法中所用的磨刀化合物包括分散於18至35重量%脂肪酸中的70至82重量%氧化 鋁研磨劑。本發明之方法中所用的磨刀帶較佳為皮革磨刀帶。最佳地，本發明之方法中所用的磨刀帶為皮革磨刀帶，其經設計與迴轉工具(例如Dremel®迴轉工具)一起使用。
較佳地，在本發明之方法中，固化餅狀物經加熱以便於切削操作。較佳地，在切削操作期間使用紅外加熱燈加熱固化餅狀物，其中將固化餅狀物切削成複數個切削薄片。
較佳地，在本發明之方法中，切削固化餅狀物形成複數個切削薄片，其中切削薄片的平均厚度T S-平均 為500至5,000μm(較佳地，750至4,000μm；更佳地，1,000至3,000μm；最佳地，1,200至2,100μm)。
較佳地，在本發明之方法中，自動檢查系統包括經設計以固持、儲存及分配切削薄片的暗匣。較佳地，暗匣具有用於固持至少10個切削薄片(更佳至少15個切削薄片；更佳至少20個切削薄片；最佳至少30個切削薄片)的設計容量。暗匣設計容量使操作人員能夠向自動檢查系統裝載許多切削薄片。向暗匣裝載複數個切削薄片之後，操作人員能夠接著執行其他任務同時自動檢查系統工藝且將複數個切削薄片分類成可接受或待檢。
較佳地，在本發明之方法中，自動檢查系統包括一種機制，其自暗匣一次一個地轉移切削薄片；在光源及光偵測器之間一次一個地輸送切削薄片；以及使切削薄片一次一個地返回至暗匣中。較佳地，所述機制包含至少一個線性馬達。更佳地，所述機制包含至少一個線性標度分辨率1μm的線性馬達。
較佳地，在本發明之方法中，自動檢查系統包括 發射光束的光源。較佳地，所述光源發射的光束展現在可見光、紫外線及紅外線區域的波長的發射光譜。光源可為寬帶源(例如白光源)或窄帶源(例如窄帶藍光源)。較佳地，光源為窄帶藍光源。更佳地，光源為窄帶藍光源，其中光束展示460至490nm(較佳地460至480nm；更佳460至470；最佳463至467nm)峰值波長及半幅全寬FWHM 50nm(較佳地40nm；更佳35nm；最佳30nm)的發射光譜。一般技術者能夠選擇適當光源來提供發射光譜在所要區域的光束。較佳地，在本發明之方法中，自動檢查系統包括光源，其中光源為發光二極體。
較佳地，在本發明之方法中，自動檢查系統包括能夠轉化來自光束的透射光的至少一種可偵測特性的光偵測器，所述透射光傳播通過厚度Ts且自切削薄片的透射表面傳出。更佳地，在本發明之方法中，自動檢查系統包括能夠轉化來自光束的透射光的強度的光偵測器，所述透射光傳播通過厚度Ts且自切削薄片的透射表面傳出。最佳地，在本發明之方法中，自動檢查系統包括能夠轉化來自光束的透射光的強度及波長光譜的光偵測器，所述透射光傳播通過厚度Ts且自切削薄片的透射表面傳出。較佳地，光偵測器為將入射的所傳播的光的至少一種可偵測特性轉化成電信號的光電轉化裝置。較佳地，光偵測器為電荷耦合裝置(CCD)陣列。較佳地，所用電荷耦合裝置(CCD)選自單色及彩色CCD。更佳地，光偵測器包括至少5個(最佳地至少8個)光電轉化裝置的陣列。最佳地，光偵測器包括至少8個電荷耦合裝置(CCD)圖像傳感器的陣列，其分辨率20μm(較佳地16μm) 且視野100mm(較佳地120mm)。
數位圖像資料採集裝置將數位信號轉化成光偵測器的電信號輸出。在此項技術中熟知適於與本發明一起使用的數位圖像資料採集裝置。
來自含有複數種微量元素的聚合材料餅狀物的切削薄片的不均勻組成性質使得假設標準薄片不實用。亦即，此類切削薄片中存在複數種無害生產偽訊使得與標準值的簡單灰度比較對用於檢查作為拋光層併入化學機械拋光墊中的切削薄片的自動系統無效。
適於與本發明一起使用的一般目的及特殊目的圖像資料處理單元在此項技術中是熟知的。較佳地，用於本發明方法的自動檢查系統中的圖像資料處理單元包括耦接至非易失性資料存儲單元的中央處理單元。
較佳地，中央處理單元進一步耦接至一種或多種用戶輸入界面控制器(例如滑鼠、鍵盤)及至少一個輸出顯示器。
較佳地，圖像資料處理單元經配置以偵測切削薄片中的宏觀不均勻性且將切削薄片分類成可接受或待檢。較佳地，藉由圖像資料處理單元基於品質控制準則選單將切削薄片分類成可接受或待檢。製造切削薄片期間可能出現複數種缺陷，包含例如密度缺陷、氣孔缺陷及納入缺陷。應注意此等缺陷中的任一個或組合視透射表面的受影響部分的大小而定可構成切削薄片中的宏觀不均勻性。應注意，複數種缺陷類型將不同地呈現給光偵測器。對於密度缺陷及氣孔，有缺陷區域將比切削薄片的周圍區域更透明。對於納入缺陷， 有缺陷的區域將比切削薄片的周圍區域不透明。此類缺陷是否可接受將取決於許多條件，包含例如併入切削薄片的化學機械拋光墊將執行拋光任務的基板。某些基板比其他基板更精密，且因此需要更緊密控制針對其拋光製造的打算用作化學機械拋光墊中的拋光層的切削薄片的均勻性。
較佳地，在本發明之方法中，處理至少一個可接受薄片形成化學機械拋光墊(110)的拋光層(120)；其中拋光層(120)調適成用於拋光基板，其包括：藉由(a)在可接受薄片中機械加工至少一個凹槽形成凹槽圖案且(b)形成至少部分藉由可接受薄片的厚度T s 的通道延伸的穿孔中的至少一個形成拋光表面(114)。更佳地，在本發明之方法中，處理至少一個可接受薄片形成化學機械拋光墊(110)的拋光層(120)；其中拋光層(120)調適成用於拋光基板，其包括藉由在可接受薄片中機械加工至少一個凹槽形成凹槽圖案來形成拋光表面(114)。最佳地，在本發明之方法中，處理至少一種可接受薄片形成化學機械拋光墊(110)的拋光層(120)；其中拋光層(120)調適成用於拋光基板，其包括藉由在可接受薄片中機械加工至少一個凹槽形成凹槽圖案來形成拋光表面(114)；其中凹槽圖案調適成用於拋光基板。(參看圖3)。
較佳地，使用本發明之方法製造的化學機械拋光墊(110)較佳調適用於繞中心軸(112)旋轉。(參看圖3)。較佳地，至少一個凹槽經配置以形成拋光表面(114)，使得在拋光期間墊(110)繞中心軸(112)旋轉時，至少一個凹槽掃過基板。較佳地，至少一個凹槽選自曲面凹槽、線性凹 槽以及其組合。較佳地，至少一個凹槽呈現10mil(較佳地10至150mil)的深度。較佳地，至少一個凹槽形成包括至少兩個凹槽的凹槽圖案，其具有選自10mil、15mil以及15至150mil的深度組合；選自10mil及10至100mil的寬度；以及選自30mil、50mil、50至200mil、70至200mil以及90至200mil的間距。
較佳地，作為拋光層(120)併入至化學機械拋光墊(110)中的切削薄片含有併入其中的<1ppm的研磨粒子。
較佳地，其中處理可接受薄片進一步包括：提供具有頂部表面(126)及底部表面(127)的子墊(125)；提供黏著劑(123)(較佳地，其中黏著劑選自壓敏黏著劑、熱熔膠及接觸黏著劑中的至少一個；更佳其中所述黏著劑選自壓敏黏著劑及熱熔膠；最佳地，其中所述黏著劑為熱熔膠)；以及使用黏著劑(123)將子墊(125)的頂部表面(126)層壓至拋光層(120)的底表面(117)。(參看圖3)。
較佳地，在本發明之方法中，處理至少一個可接受薄片形成化學機械拋光墊(110)的拋光層(120)；其中拋光層(120)調適成用於拋光基板，其進一步包括：提供施加於子墊(125)的底部表面(127)的壓敏性壓板研磨劑層(170)。
較佳地，在本發明之方法中，處理至少一個可接受薄片形成化學機械拋光墊(110)的拋光層(120)；其中拋光層(120)調適成用於拋光基板，其進一步包括：提供施加於子墊(125)的底部表面(127)的壓敏性壓板研磨劑層(170)；以及提供施加於壓敏性壓板研磨劑層(170)上的離型襯墊(175)，其中壓敏性壓板研磨劑層(170)插入子墊(125) 的底部表面(127)與離型襯墊(175)之間。(參看圖3)。
某些拋光應用需要將子墊(125)併入至本發明之化學機械拋光墊(110)中。一般技術者將知道選擇適當構造材料及用於預期拋光方法的子墊(125)的子墊厚度T B 。較佳地，子墊(150)具有15mil(更佳30至100mil；最佳30至75mil)的平均子墊厚度T B-平均 。
較佳地，黏著劑(123)選自由以下各者組成的群：壓敏黏著劑、熱熔膠、接觸黏著劑以及其組合。更佳地，黏著劑(123)選自由以下各者組成的群：壓敏黏著劑及熱熔膠。最佳地，黏著劑(123)為反應性熱熔膠。
較佳地，在本發明之方法中，處理至少一個可接受薄片形成化學機械拋光墊(110)的拋光層(120)；其中拋光層(120)調適成用於拋光基板，其進一步包括：提供至少一個額外層(未示出)，其與拋光層(120)及壓敏性壓板研磨劑層(170)界接且插入其之間。至少一個額外層(未示出)可使用額外層黏著劑(未示出)併入至化學機械拋光墊(110)中。額外層黏著劑可選自壓敏黏著劑、熱熔膠黏著劑、接觸黏著劑以及其組合。較佳地，額外層黏著劑為熱熔膠或壓敏黏著劑。更佳地，額外層黏著劑為熱熔膠。
較佳地，本發明之化學機械拋光墊(110)經特定設計以幫助拋光選自磁性基板、光學基板及半導體基板中的至少一個的基板。較佳地，併入化學機械拋光墊(110)作為拋光層(120)的切削薄片調適用於拋光選自以下中的至少一個的基板：磁性基板、光學基板及半導體基板(更佳地，半導體基板；最佳地，半導體晶圓)。
在本發明之方法中，其中待檢薄片的群體包含至少一個待檢薄片且其中至少一個待檢薄片含有至少一種偵測到的宏觀不均勻性；圖像資料處理單元較佳進一步經配置以在非易失性記憶體中製造及儲存至少一個待檢薄片的圖譜，其中定位至少一個偵測到的宏觀不均勻性的位置。
較佳地，本發明之方法進一步包括：自待檢薄片的群體選擇選定薄片；其中待檢薄片的群體包含至少一個待檢薄片且其中至少一個待檢薄片含有至少一個偵測到的宏觀不均勻性；圖像資料處理單元較佳進一步經配置以在非易失性記憶體製造及儲存至少一個待檢薄片的圖譜，其中定位至少一個偵測到的宏觀不均勻性的位置。
較佳地，本發明之方法進一步包括：自待檢薄片的群體選擇選定薄片；其中待檢薄片的群體包含至少一個待檢薄片且其中至少一個待檢薄片含有至少一個偵測到的宏觀不均勻性；圖像資料處理單元較佳進一步經配置以在非易失性記憶體中製造及儲存至少一個待檢薄片的圖譜，其中定位至少一個偵測到的宏觀不均勻性的位置；以及其中自動檢查系統進一步包括：顯示器；其中選定薄片的圖像呈現於所述顯示器上。顯示器上呈現的選定薄片的圖像可為選定薄片的整個透射表面的圖像。較佳地，選定薄片的圖像為至少一個偵測到的宏觀不均勻性的放大的部分圖像。較佳地，顯示器上呈現的選定薄片的部分圖像包含全部宏觀不均勻性及選定薄片的透射表面的周圍區域。較佳地，顯示器上呈現的選定薄片的部分圖像可經放大以提高所呈現圖像的細節以便於目測選定薄片。較佳地，本發明之方法進一步包括：對選定薄 片進行目測，其中藉由顯示器上呈現的選定薄片的圖像促進目測；以及(i)基於目測將選定薄片重新分類成可接受，其中選定薄片接著添加至可接受薄片的群體；或(ii)基於目測將選定薄片分類成有缺陷的，其中選定薄片接著添加至有缺陷薄片的群體。
14‧‧‧透射表面
15‧‧‧聚合薄片的外周長
17‧‧‧衝擊表面
28‧‧‧透射表面的平面
30‧‧‧衝擊表面的平面

Claims (9)

  1. 一種製造具有拋光層的化學機械拋光墊的方法，其包括：提供由可固化材料形成的固化餅狀物；其中所述可固化材料包括液體預聚物及複數種微量元素，其中所述複數種微量元素分散於所述液體預聚物中；切削所述固化餅狀物形成複數個切削薄片；提供自動檢查系統，其包括：暗匣；光源，其發射光束；光偵測器；數位圖像資料採集裝置；以及圖像資料處理單元；將所述複數個切削薄片裝載至所述暗匣中；一次一個切削薄片在所述光源與所述光偵測器之間輸送所述複數個切削薄片；其中所述各切削薄片在其透射表面及衝擊表面之間具有厚度Ts；其中所述透射表面及所述衝擊表面實質上平行；其中所述光源發射的所述光束經定向以衝擊至所述衝擊表面上；以及其中所述光偵測器經定向以偵測來自所述光束的透射光，所述透射光傳播通過厚度Ts且自所述透射表面傳出；其中所述透射光具有至少一種可偵測特性；其中所述至少一種可偵測特性包含所述透射光的強度；其中所述透射光的所述強度藉由所述光偵測器轉化成電信號； 其中來自所述光偵測器的所述電信號藉由所述數位圖像資料採集裝置轉化成數位信號；其中來自所述數位圖像資料採集裝置的所述數位信號藉由所述圖像資料處理單元處理，其中所述圖像資料處理單元經配置以偵測宏觀不均勻性且將切削薄片分類成可接受或待檢；其中所述複數個切削薄片分成可接受薄片的群體及待檢薄片的群體；其中所述可接受薄片的群體包含至少一個可接受薄片；以及處理來自所述可接受薄片的群體的可接受薄片形成所述化學機械拋光墊的所述拋光層；其中所述拋光層調適用於拋光基板。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中所述待檢薄片的群體包含至少一個待檢薄片；其中所述至少一個待檢薄片含有至少一種偵測到的宏觀不均勻性；以及其中所述圖像資料處理單元進一步經配置以在非易失性記憶體中製造及儲存所述至少一個待檢薄片的圖譜，其中定位所述至少一種偵測到的宏觀不均勻性的位置。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的方法，其進一步包括：自所述待檢薄片的群體選擇選定薄片。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的方法，其中所述自動檢查系統進一步包括：顯示器；其中所述選定薄片的圖像呈現在所述顯示器上。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的方法，其進一步包括：對所述選定薄片進行目測，其中所述目測藉由在所述顯示器上呈現所述選定薄片的所述圖像來促進；以及(i)基於所述目測將所述選定薄片重新分類成可接受，其中所述選定薄片接著添加至所述可接受薄片的群體；或(ii)基於所述目測將所述選定薄片分類成有缺陷的，其中所述選定薄片接著添加至有缺陷薄片的群體。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的方法，其中所述選定薄片的所述圖像為顯示至少一種偵測到的宏觀不均勻性的放大的部分圖像。
  7. 如申請專利範圍第6項所述的方法，其進一步包括：對所述選定薄片進行目測，其中所述目測藉由在所述顯示器上呈現所述選定薄片的所述圖像來促進；以及(i)基於所述目測將所述選定薄片重新分類成可接受，其中所述選定薄片接著添加至所述可接受薄片的群體；或(ii)基於所述目測將所述選定薄片分類成有缺陷的，其中所述選定薄片接著添加至有缺陷薄片的群體。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的方法，其中處理所述可接受薄片，包括：藉由在所述可接受薄片中機械加工至少一個凹槽形成凹槽圖案來形成拋光表面；其中所述凹槽圖案調適用於拋光所述基板。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的方法，其中處理所述可接受薄片，進一步包括：提供子墊； 提供黏著劑；以及使用所述黏著劑將所述子墊層壓至所述可接受薄片。
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