TWI720485B - 化學機械研磨墊之修整器及其相關方法 - Google Patents

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Abstract

本發明描述含有經高精度塑形之表面之研磨表面及墊修整器，包含可用於修整一化學機械處理(CMP)墊之墊修整器，及其相關方法。

Description

化學機械研磨墊之修整器及其相關方法
以下描述係關於用於製備研磨表面之方法、器件及裝置，包含在用於修整一化學機械研磨墊(CMP墊)之一墊修整器中有用之研磨表面，該化學機械研磨墊(CMP墊)用於製造諸如一半導體或數位記憶體工件之微電子器件或記憶體基板。
電子器件、微電子器件及資料儲存產業依賴於用於製備微電子及記憶體器件產品之程序中組件之經高度研磨或拋光之表面之化學機械研磨(CMP)技術。此等類型之產品之實例係：現代電子、微電子、磁性及光學器件，其等包含依賴於矽或另一半導體材料之微處理器及其他積體電路；數位(例如，固態及硬碟)記憶體器件；光學材料及器件；及各種其他商業及消費型電子物項。如已知，化學機械研磨係用於研磨或拋光經處理以用作此等類型之產品之一者之一功能組件之一工件之一表面之一程序。工件(亦稱為「基板」)可係一程序中微電子、半導體、記憶體儲存或光學器件或基板等。
針對一典型CMP程序，必須藉由「修整」接觸一工件之一CMP墊之一表面而製備該表面以供初始使用。一CMP墊由聚合物材料製成，該聚合物材料在內部包含小空隙或氣泡，但在一原始及未使用條件下，包含在墊之兩個相對主表面之各者處之實質上固體聚合物材料之一薄外層。在CMP墊之使用之一開始，必須移除在表面處之非多孔(固體)材料之薄層以曝露在化學機械研磨期間使用之墊之內部(多孔)部分。為了移除薄固體外表面層，使用一墊修整器(或「修整器」)以研磨地移除表面處之固體材料以曝露具有氣泡或空隙之內部聚合物材料。
在此初始修整步驟之後，CMP墊可用於處理工件。在CMP墊之一使用時段內，歸因於在化學機械處理期間發生之材料在表面處之磨損及累積，CMP墊表面之品質降級或以其他方式變得較不有效且必須定期刷新(即，「修整」)。在使用CMP墊以處理微電子器件工件期間，在存在含有研磨粒子及化學材料之一漿液之情況下在接觸一工件之同時移除拋光墊。在於化學機械研磨期間使用時，CMP墊之表面變得磨損或以其他方式受可在墊表面處累積之研磨及化學材料影響。結果可係「墊施釉(pad glazing)」，此降低CMP墊表面用於移除材料以研磨或拋光一工件表面之有效性。另外，在持續使用之情況下，一CMP墊之一表面可經歷不均勻磨損，此導致非所要表面不規則。變得有必要修整所使用CMP墊之表面以將表面恢復至一有用形式。恢復墊表面之程序被稱為墊修整。修整一CMP墊可在墊之一初始使用之前執行(以移除外部固體層)、在一拋光程序期間執行(原位修整)或在拋光步驟之間執行(非原位修整)。一CMP墊之修整對於將一CMP墊之一表面製備或恢復至具有包含容許墊表面以一所設計及所預期方式起作用之摩擦性質及表面紋理之性質的表面係有必要的。
熟知且市售CMP墊修整器之許多實例及種類。最低限度地，一墊修整器(亦稱為「修整器」)包含至少一個研磨表面，在一CMP墊之一表面與研磨表面接觸時，使用墊修整器之研磨表面與CMP墊之表面之間之移動，該研磨表面可修正(true)並整修(dress) CMP墊之表面。例示性墊修整器可包含在修整器之一個面上之研磨表面，且其他實例可包含在兩個相對面上之研磨表面。較佳修整器可經設計以適配於一CMP工具之一載體之一開口內以容許在修整一CMP墊表面之一步驟期間將修整器放置於載體中(代替一工件)。與此等考量一致，製造、銷售或使用大量各種不同類型之墊修整器以調節與應用至不同類型之工件之CMP步驟相關聯之CMP墊。
根據本發明，申請者已識別由高密度碳化矽製成之高精度研磨表面。研磨表面可用作視情況且較佳使用一CVD金剛石塗層塗佈之一墊修整器之一表面。用作一墊修整器之一表面之較佳高精度研磨表面可展現有用或所要研磨性質，包含對於墊修整器之研磨性質之一商業上有利之控制位準，諸如對於一墊修整器之研磨切割速率之一有利控制位準。經改良控制位準可經展示為經產生以具有研磨表面之相同物理特徵(例如，突部之相同大小、形狀及形式及突部之相同間隔)之本發明之墊之切割速率之減少之墊間可變性。研磨性質之經改良控制係歸因於研磨表面之物理特徵之高精度位準，諸如經塑形突部之大小、形狀及形式(例如，角度)及一研磨表面上之突部之一圖案之突部之精確間隔。
一墊修整器之一量測係其在自一CMP墊移除材料方面之「侵略性(aggressiveness)」位準。一墊修整器之一侵略性位準可量化為一「墊切割速率」(PCR)，即，在一修整步驟期間自CMP墊移除材料之一速率。由經塑形表面或研磨塗佈表面製成之先前墊修整器可通常具有如由墊切割速率量測之一廣範圍之侵略性。甚至在墊修整器之商業版本中，墊切割速率仍被證明難以控制，意謂墊切割速率可在墊修整器當中，甚至在由相同材料及方法製備之墊修整器當中變動。
申請者已判定，由高密度碳化矽製成之研磨表面可形成為展現可期望或有利研磨性質(包含一良好受控研磨侵略性位準，例如，具有低墊間可變性之可預測受控墊切割速率)之高精度研磨表面。高密度碳化矽可有效增加對一修整墊之切割速率之控制，此係因為高密度碳化矽能夠形成為一研磨表面，該研磨表面包含具有高度精確形狀之經塑形突部、突部之間之高度精確間隔、視情況及較佳一高精度(例如，低粗糙度)平台表面或此等之一組合。
可藉由使用任何適合技術(例如，提供一研磨表面(例如，突部及平台表面之物理特徵)之一所要精度位準之任何機械加工、蝕刻或切割技術)由高密度碳化矽形成一高精度研磨表面。用於形成高度精確形狀及平台表面之一當前較佳技術係藉由雷射切割，即，藉由使用一精確及可重複雷射機械加工程序。
在一個態樣中，本發明係關於一種研磨表面，其包含一平坦平台表面及自該平坦平台表面延伸之複數個高密度碳化矽突部，其中該等突部具有高精度形狀。
在另一態樣中，本發明係關於一種在碳化矽本體上形成一研磨表面之方法。該方法包含：形成具有一高密度碳化矽表面之碳化矽塊，自該表面移除高密度碳化矽以產生自一平坦平台表面延伸之複數個高密度碳化矽突部，該等突部具有高精度形狀。
在又一態樣中，本發明係關於一種使用一CMP工具修整一CMP墊之一表面之方法。該CMP工具包含固持具有一頂部CMP墊表面之一CMP墊之一旋轉壓板，及具有至少一個開口之至少一個載體。該方法包含將一或多個墊修整器放置於該至少一個開口中，該一或多個墊修整器之各者包括如本文中描述之一研磨表面。該方法亦包含提供該研磨表面與該CMP墊表面之間之接觸及運動。
相關申請案之交叉參考
本申請案根據35 USC 119主張2018年5月17日申請之美國臨時專利申請案第62/672,938號之權利，該案之揭示內容之全文為了全部目的藉此以引用的方式併入本文中。
根據本發明，申請者已識別由高密度碳化矽製成之高精度研磨表面。研磨表面可用作視情況且較佳使用一CVD金剛石塗層塗佈之一墊修整器之一表面。用作一墊修整器之一表面之較佳高精度研磨表面可展現有用或所要研磨性質，包含墊修整器之一研磨性質之位準之一商業上有利之控制位準，諸如對於一墊修整器之研磨切割速率之一有利控制位準。一研磨性質(諸如切割速率)之經改良控制係指展現減少量之可變性(例如，經製備以展現一特定切割速率之墊修整器之間之切割速率之減少之可變性)之一研磨性質。研磨性質之經改良控制係歸因於研磨表面之物理特徵之高精度位準，諸如以下項之一或多者：經塑形突部之精確大小、形狀及形式(例如，角度)；一研磨表面上之突部之一圖案之突部之精確間隔；一研磨表面之一平台表面之平整度之一精確位準；或此等之一組合。
高精度碳化矽研磨表面包含通常在一x-y平面中延伸之一平坦表面(被稱為一「平台表面」)，及自平台表面延伸之複數個高密度碳化矽突部。突部由高密度碳化矽製成且歸因於碳化矽之高密度而能夠形成為高精確(高精度)形狀；可在本文中使用諸如「高精度突部」之術語來提及此等突部。較佳地，平台表面亦可由高密度碳化矽製成，且較佳地與高密度碳化矽突部成一體。個別經高精度塑形之突部自平台表面在垂直於平台表面之平面之一方向上延伸，且突部可視需要諸如以在x-y平面中在突部之間具有規則(及有利地精確)間隔之一高精度圖案配置於平坦表面上方。
如所述，申請者已識別高密度碳化矽可形成為包含以下項之有用或有利經高精度塑形之研磨表面：一高精度平台表面、自平台表面延伸之高精度三維突部、突部在平台表面上之高精度放置(例如，突部之間之間隔)或此等之一組合。經塑形突部及較佳平台表面由高密度碳化矽(其意謂具有一低孔隙率或非常低的孔隙率(例如，低於5%、2%或1%之孔隙率)之碳化矽)製成。高密度碳化矽亦可特性化為具有每一立方公分至少2.5公克之一密度。適用於形成如所述之一研磨表面之高密度碳化矽及高密度碳化矽本體係市售且可藉由熟習陶瓷及碳化矽技術者熟知之方法(包含(例如)汽相沈積、燒結及反應結合方法)製備。
雖然突部由高密度碳化矽製成，且平台表面亦可較佳由高密度碳化矽製成，但在一側上包含研磨表面之碳化矽本體(例如，碳化矽「墊」或「段」)之剩餘材料可由高密度碳化矽製成，或可替代地由非高密度(例如，多孔)碳化矽製成。例如，在包含研磨表面之一表面處之碳化矽本體之一厚度之一部分可由高密度碳化矽製成，且該本體之一剩餘部分(即，本體厚度之平衡)可由非高密度碳化矽製成。一非高密度碳化矽材料可具有(例如)在自10%至80%之一範圍中之一孔隙率。
申請者已判定，自一平台表面延伸且由高密度碳化矽製成之經塑形突部之一研磨表面可以展現研磨表面之各種物理特徵(諸如突部之形狀、大小、形式(例如，角度)及放置(分離距離)以及平台表面之平整度)之一非常高精度程度之一方式形成。研磨表面之此等物理特徵之高精度位準可在被包含作為(例如)一CMP墊修整器之一研磨表面之特徵時尤其有用及有利。
高精度研磨表面可包含(例如)由研磨表面之一或多個尺寸或形狀特徵量測之各經塑形突部之高度精確物理特徵。一突部之高精度物理特徵之實例可包含(但不限於)以下項之一或多者：自一平台表面算起之各突部之一高度；一基底處之各突部之一寬度；各突部之一尖端之一形狀，諸如側壁之相交線之間形成之一角度或一尖端之一寬度；一側壁相對於一平台表面之一角度；一突部之一側壁之一形狀，例如，相較於彎曲、鋸齒狀或非一緊密相關性，一側壁之一輪廓是否與一線良好相關等。
視情況且較佳地，經高精度塑形之研磨表面亦包含突部在平台表面上方之一高度精確圖案化配置，意謂突部之放置之圖案及突部之間之間隔高度精確。
另外視情況，高精度研磨表面可包含一高精度平台表面，意謂在高度上具有一低可變性(例如一非常精確粗糙度(例如，藉由雷射輪廓測定法量測之在自2 µm至10 µm之一範圍中之一粗糙度)及經量測小於50微米之一平整度)之一平台表面。
如所述之例示性研磨表面包含自碳化矽本體之一平台表面延伸之複數個個別三維結構(例如，突部)。三維突部可與平台表面及碳化矽本體成一體。突部自平台表面在垂直於平台表面之x-y平面之一方向上延伸。三維結構可以一重複、圖案化、非圖案化(例如，明顯隨機)或叢集配置位於平台表面上。某些較佳三維結構可諸如以一組類似及重複三維幾何形狀之形式重複(例如，圖案化)。
各突部可特性化為具有在一z方向上量測之一高度，該高度經量測為在一垂直方向上自平台表面至一突部之一上表面之一距離。各突部亦包含在突部與平台表面相交之一位置處(即，在突部之一水平基底處)量測之一寬度尺寸。各突部亦可包含垂直於寬度且亦在平台表面之平面中之一長度尺寸。
一突部之一形狀可係將對於一研磨表面有效(例如，將有效作為用於執行如本文中描述之一修整步驟之一墊修整器之一研磨表面之部分)之任何形狀。一突部之一特定形狀可係可基於偏好、基於一研磨表面之一所要應用(例如，作為一墊修整器)且基於所要效能(諸如研磨表面之一所要侵略性位準)選擇之任何有用或所要三維形狀。一突部可經塑形以包含係修圓、彎曲、對稱、不對稱、傾斜、成隅角或筆直(線性)之任何一或多個形式。例示性形狀可為金字塔形(具有任何形狀之基底，例如，三角形、正方形、矩形、五角形、六角形、八角形等)、圓錐形(具有一圓形或橢圓形基底)、稜柱形（例如，具有一幾何橫截面及一長形長度）、脊狀、梯形、半球形、平頂、三角形、六角形、八角形、星爆狀、鋸齒形、正方形、矩形、長形(線性或彎曲)或其等之兩者或兩者以上之一組合等。
可藉由任何適合量測技術(諸如藉由已知雷射輪廓測定法技術)量測一突部之一尺寸或形式(例如，角度、平整度、與一線之對應性等)。如本文中呈現，由高密度碳化矽製成之研磨表面之尺寸及形式(例如，角度)能夠以高精度及可重複性(例如，以相對於已藉由形成具有一較低密度及較高孔隙率(例如，高於20%之孔隙率)之碳化矽之可比較結構而達成之精度及可重複性改良之精度及可重複性)在包含在一平台表面上方分佈且間隔之複數個突部之一研磨表面上方產生。各種技術可用於量測此等尺寸及形式，且各種已知分析及統計方法可用於比較本發明之研磨表面之精度與非發明性研磨表面之精度。
本發明之研磨表面之一經改良精度係指一研磨表面之一物理特徵(突部或平台表面)之大小(尺寸)、形式(角度、平整度、與一線之對應性等)或放置之經改良準確度。可相對於研磨表面之物理特徵之大小、形式或放置之可變性評估在此方面之準確度。可經評估以判定一研磨表面之特徵之形成及放置之精度之一研磨表面之物理特徵之實例可包含(但不限於)以下項之任何一或多者：一突部之一尺寸，例如，一突部之一高度或寬度；一突部之一形狀或形式，例如，一側壁相對於一平台表面之一角度；一圓錐形或金字塔形突部之一尖端之一「寬度」，意謂相對於較佳以一微小尺度(例如，以一微米級)銳化，尖端經修圓之程度；相對於彎曲或缺乏強相關性，突部之線性(如預期)側壁與直線相關之程度；一研磨表面之類似特徵之間之距離(在一x-y平面中)，例如，突部之一重複圖案之突部(鄰近或非鄰近突部)之尖端、中間或類似基底位置之間之距離。
當量測一突部之一尺寸或突部之間隔之一尺寸以在一研磨表面之多個突部當中評估尺寸之精度時，所量測之尺寸應係各突部之一類似尺寸。為了量測間隔，可量測一對突部之相同位置之間之一間隔(距離)且突部應類似地定位作為研磨表面之突部之一圖案之部分。針對任何量測，經量測以評估精度之特定尺寸或間隔非一量測之一關鍵特徵，但量測之一樣本之各量測之端點必須在量測之間一致。
一般來說，一突部可具有對於達成研磨表面之所要研磨性質有效之高度、寬度及長度尺寸。突部尺寸之尺度可為一微米尺度，例如，數十微米或數百微米。各種形狀及形式之突部之例示性高度可在自20微米至100微米(例如，自25微米至75微米)之一範圍中。一突部之一基底處之例示性寬度(例如，一圓形或修圓基底之一直徑)可在自10微米至200微米(例如，自20微米至150微米)之一範圍中。(包含一圓形基底之一突部之一寬度可係基底之直徑。其他寬度尺寸亦可用於評估一研磨表面之精度，諸如一正方形或矩形基底之一對角線之一尺寸。)例示性長度可取決於所要研磨表面之類型而變動，且可係與(例如)一長形突部之一寬度相當或大於或實質上大於(例如)一長形突部之一寬度之一量值。通常言之，針對個別非長形突部，一長度可通常在類似於一基底處之一突部之寬度之量級之一範圍中，例如，在自20微米至1000微米(例如，自20微米至75微米)之一範圍中。在一研磨表面上之突部之一圖案化配置中，一對兩個相鄰或鄰近突部之間之間隔可取決於所要研磨表面之類型而變動；鄰近突部之間之有用間隔之實例可(例如)在1,000微米至10,000微米之間(例如，自1,500微米至7,000微米，或自2,000微米至6,000微米)。
相對於由非高密度碳化矽製成之另外相當的研磨表面，使用本發明之研磨表面達成之經改良精度位準可藉由熟習分析及統計方法者已知及可用之量測及統計方法展示。藉由如所述之一研磨結構達成之一經改良精度位準可藉由展示一研磨表面之一物理特徵(諸如以下項之一或多者)之變動之一統計上顯著之改良(減少)而證實：一突部之一尺寸、角度或形式；一圖案中之兩個單獨突部之類似位置之間之間隔；一平台表面之平整度(例如，粗糙度)；或任何其他可量測物理特徵。
作為用於證實可藉由本發明之一方法或結構達成之一有用或經改良精度位準之一個實例，一單一研磨表面之突部之一樣本之一物理特徵之可變性可相對於物理特徵之樣本之經量測值之標準差陳述。如本文中使用，參考一經量測值群組之術語標準差(即，相對於一「群體標準差」之「樣本標準差」)(「SD」，亦由希臘字母西格瑪σ或拉丁字母s表示)在統計學領域中被給定其普通意義，即，係用於基於樣本之值及一樣本中之值之總數量化一組數據值(量測值)之變動或分散之量之一經計算值。
參考本文中針對突部寬度(基底寬度)、突部高度及突部間隔提及之例示性值，例示性或較佳標準差可係如下：一突部基底之一寬度(一基底寬度)之一較佳標準差可小於7 µm，例如，小於6 µm或小於5 µm。一突部之一高度之一較佳標準差可小於5.0 µm，例如，小於1.2 µm，或小於1.0 µm。突部對之位置之間之一間隔之一較佳標準差可小於10 µm，例如，小於4 µm，或小於1 µm。
現參考圖1A (俯視圖)及圖1B (圖1A之側視-透視放大)，其等繪示碳化矽本體20 (例如，一墊修整器之碳化矽「墊」或「段」)之例示性研磨表面10。研磨表面10包含在一x方向及一y方向上(在一「x-y平面」中)延伸之平坦平台表面24。碳化矽本體20亦包含在一z方向上(圖1A中未展示)之一深度或厚度及在與平坦平台表面24相對之本體20之一第二側上之一實質上平行x-y平面中之一第二表面(未展示)。經三維塑形之突部22在z方向上自平坦平台表面24延伸且以一規則重複圖案配置，在x及y方向上由空間(例如，26、28)分離。如繪示，突部22係具有一圓形基底之圓錐形，但亦可用其他形狀。
作為一研磨表面之某些高精度物理特徵之一實例，圖2A及圖2B (圖2A之放大)示意性地展示包含研磨表面50之碳化矽本體52之側視圖，該研磨表面50包含以一重複圖案在平台表面56上方配置之圓錐形突部54。針對圓錐形(或金字塔形)之個別突部，突部被視為具有具備自基底58 (定位於一突部54與平台表面56之間之一連接處)至尖端60之一高度(h，在一z方向上)之一尺寸，其中尖端60係各突部54之上表面結構，相對於形成於對應於圓錐形突部之兩個側壁之線之一相交點處之一角度之一頂點之一位置。形成於對應於一圓錐形突部54之兩個側壁(62)之線之一相交點處之一角度(α)可量測為側壁之間之一角度。另一角度(β)可係側壁與平台表面56之間之一角度。一圓錐形突部之一基底寬度(Wb)係在基底之一直徑處之基底58之一寬度。一圓錐形(或金字塔形)突部之一尖端寬度(Wt)係一尖端之一寬度，其在以一足夠大的放大率觀察時可被發現並非精確地尖；熟習此項技術者將理解用於為了評估尖端寬度之可變性之目的(例如)藉由判定一標準差而在一研磨表面上之突部之一樣本之不同突部當中進行尖端寬度之一一致量測之一技術。
可藉由量測任何兩個突部之任何兩個位置而評估一配置之突部之間之一距離(d)或分離，例如，兩個圓錐形突部之相同側上之一基底之邊緣之間之一距離。可藉由執行突部對之一樣本上方之相同兩個位置之間之多個量測而進行用於評估可變性(諸如用於識別一標準差)之距離量測之一比較。如繪示，例示性研磨表面50之一距離可在自1,000埃至10,000埃之一範圍中，其中一研磨表面之樣本間隔具有小於0.5埃、0.4埃或0.3埃之一標準差。
一研磨表面50之一圓錐形突部54之一高度(h)之一實例可在自20微米至100微米(例如，自25微米至75微米)之一範圍中，其中一研磨表面之經量測高度之一樣本具有小於1.5微米(例如，小於1.2微米或小於1.0微米)之一標準差。
一研磨表面50之一圓錐形突部54之一基底寬度(Wb)之一實例可在自10微米至200微米(例如，自50微米至150微米)之一範圍中，其中一研磨表面之經量測基底寬度之一樣本具有小於7微米(例如，小於6微米或小於5微米)之一標準差。
形成於對應於一圓錐形突部54之兩個側壁(62)之線之一相交點處之一角度(α)之一實例可在自30度至70度(例如，自40度至60度)之一範圍中，其中一研磨表面之經量測基底角度之一樣本具有小於5度(例如，小於1度)之一標準差。
一側壁62與平台表面56之間之一角度(β)之一實例可在自30度至70度(例如，自40度至60度)之一範圍中，其中一研磨表面之經量測角度之一樣本具有小於1 (例如，小於0.5度、0.4度或0.3度)之一標準差。
一研磨表面50之一圓錐形突部54之一尖端寬度(Wt)之一實例可在自10微米至30微米之一範圍中，其中一研磨表面之經量測尖端寬度之一樣本具有小於5 µm (例如，小於2 µm或小於1 µm)之一標準差。
相較於作為不展示突部之表面之瑕疵及輪廓之示意圖之圖2A及圖2B，圖3A及圖3B展示本發明之圓錐形(或金字塔形)突部(例如，圖2A及圖2B之一突部54)之橫截面形式(藉由雷射輪廓測定法產生)之實例。相較於圖2A及圖2B處之突部54之示意性表示，圖3A及圖3B之突部54之輪廓繪示雖然非完美線，但具有與平台表面與突部之尖端之間之一線之一強相關性之側壁。圖3A之突部54之尖端非一單一銳角，但與藉由通過側壁之線形成之一角之一頂點具有一良好相關性。突部54之尖端經稍微修圓，且包含一平坦頂部，該平坦頂部包含一可辨別尖端寬度。因而，圖3A及圖3B之各者之突部54被視為具有對應於具有一選用平坦頂部(圖3B)之一圓錐形或金字塔形突部之一橫截面輪廓之高精度形式。
相比之下，圖3C展示比較下未由高密度碳化矽製成之一突部之一橫截面形式之一實例。圖3C之突部包含較不精確形成之表面，該等表面包含具有一不可辨別尖端及實質上非線性(彎曲)側壁之一修圓頂部及側壁。
各種製造方法可用於處理陶瓷材料(諸如碳化矽)以形成包含自一平台表面延伸之突部之一研磨陶瓷表面。例示性方法包含：放電線機械加工(EDM)、帶遮罩研磨機械加工、水刀機械加工、光研磨機械加工、雷射機械加工及諸如藉由機械加工或蝕刻技術之習知銑削。此等技術之任何者可用於在碳化矽上形成三維表面，包含自高密度碳化矽形成高精度結構化研磨表面。對於如本文中描述之在碳化矽上形成高精度研磨表面而言較佳之技術係產生具有如本文中描述之精度物理特徵之研磨表面及突部之技術，其中一較佳技術之一個實例係雷射切割。
如所述之碳化矽研磨表面之較佳實例可進一步經處理以將經化學汽相沈積之金剛石(即，「CVD金剛石」)之一塗層放置於高精度碳化矽研磨表面上。放置於研磨表面上方之一CVD金剛石塗層可有效改良研磨表面之效能及有用壽命。已知將一CVD金剛石塗層放置於一表面上之方法。藉由一個例示性方法，使用微波功率及/或電功率、一熱細絲、一雷射、一電子束或類似者在非常高的溫度下離子化碳化氣(carbon gas)，且離子化碳沈積至一基板(例如，如所述之碳化矽段之一三維結構化表面)上作為一較佳連續金剛石塗層。在此程序期間，基板可達到約攝氏800度之溫度，因此陶瓷段之陶瓷材料必須係將經受此高溫之一類型。
一旦經形成，包含如本文中描述之一研磨表面之碳化矽本體可被併入一墊修整器中作為附接至一平坦及剛性基底板之一研磨碳化矽「墊」、「段」或「嵌件」。例示性墊修整器結構包含支撐具有一高精度碳化矽研磨表面之一或多個碳化矽本體之一剛性盤狀板(或基底)。剛性板包含一頂板表面、一底板表面及在頂板表面與底板表面之間延伸之一板厚度。一或多個碳化矽段附接至板以提供研磨表面。
一較佳修整器包含一個或較佳多個研磨段(或「墊」或「修整段」)附接其上之一平坦剛性板(例如，圓盤、支撐件、基板或類似者)，該等研磨段之各者包含如本文中描述之包含高密度碳化矽突部之一研磨表面。在圖4中展示一實例。墊修整器26包含剛性基底板24，其中碳化矽段20附接至板24之一個面。各碳化矽段20包含本發明之一研磨表面。基底板24係實質上平坦、高度剛性且強固、具有實質上均勻厚度且以容許墊修整器26用於以有效結果修整一CMP工具之一墊表面之一方式有效支撐研磨段20。可用作一板之材料之實例包含金屬及陶瓷材料。可用於一平坦剛性板之材料之特定但非限制性實例包含：不鏽鋼、鉬、鋁及陶瓷(例如，氧化鋁、滑石或氧化鋯)或其他類似金屬(包含合金)及陶瓷材料。為了提供一墊修整器之一研磨表面之目的，一研磨段可以任何方式(諸如藉由黏著性地結合至板之一表面)固定至板。
在使用中，本發明之一墊修整器(例如，圖4之墊修整器26)可結合用於修整一化學機械研磨墊(CMP墊)之一表面之一CMP工具使用。一有用CMP工具之一實例可包含固持具有一曝露表面之CMP墊之一旋轉壓板。一載體通常鄰近曝露墊表面(例如，在曝露墊表面之一上表面上)放置。載體中之一開口經調適以適配墊修整器。當墊修整器被放置於開口中(其中墊修整器之研磨表面面對CMP墊之表面)時，提供研磨表面與CMP墊表面之間之接觸及運動。接觸及運動在研磨表面與CMP墊表面之間產生摩擦，從而引起研磨表面自CMP墊表面磨蝕材料。
如所述之一墊修整器可展現有用研磨效能，或可較佳地展現如由相對於另外相當但不包含如當前描述之一高精度碳化矽研磨表面之一墊修整器更精確地受控(例如，具有減少之可變性)之一切割速率證實之經改良研磨效能。已發現，基於本發明，可製備一高精度碳化矽研磨表面以相對於切割速率實現研磨表面之一所要及良好受控(相對於其他墊修整器)侵略性位準。相較於使用一修整步驟之類似設備及條件(時間、溫度、速度等)之類似CMP墊(具有類似組合物、表面磨損等之墊)之切割速率，本發明之修整墊可經製備以具有一所要切割速率，其中相較於使用非發明性研磨表面製造之墊，多個此墊修整器之個別切割速率(即，墊間可變性)展示較少可變性。
10‧‧‧研磨表面 20‧‧‧碳化矽本體/碳化矽段 22‧‧‧突部 24‧‧‧平坦平台表面/剛性基底板 26‧‧‧空間/墊修整器 28‧‧‧空間 50‧‧‧研磨表面 52‧‧‧碳化矽本體 54‧‧‧圓錐形突部 56‧‧‧平台表面 58‧‧‧基底 60‧‧‧尖端 62‧‧‧側壁 α‧‧‧角度 β‧‧‧角度 d‧‧‧距離 h‧‧‧高度 Wb‧‧‧基底寬度 Wt‧‧‧尖端寬度
圖1A係本發明之一研磨表面之一俯視圖示意性圖解。
圖1B係圖1A之研磨表面之一放大側視透視圖。
圖2A及圖2B (圖2A之放大)展示本發明之一研磨表面之側視圖。
圖3A及圖3B係藉由雷射輪廓測定法製備之如所述之一研磨表面之個別突部之輪廓。
圖3C係藉由雷射輪廓測定法製備之一非發明性研磨表面之一個別突部之一輪廓。
圖4展示如所述之一墊修整器之一實例。
圖1A、圖1B、圖2A、圖2B及圖4係示意性的且不一定按比例。
10‧‧‧研磨表面
20‧‧‧碳化矽本體/碳化矽段
22‧‧‧突部
24‧‧‧平坦平台表面/剛性基底板
26‧‧‧空間/墊修整器
28‧‧‧空間

Claims (9)

  1. 一種墊修整器，其用於修整一化學機械處理(CMP)墊，該墊修整器包括具有一平坦平台表面及自該平坦平台表面延伸之複數個高密度碳化矽突部之一研磨表面，該等突部具有高精度形狀，其中各突部包含在自10微米至200微米之一範圍中之一基底寬度且該研磨表面之突部之一樣本之該等基底寬度之一標準差小於7微米。
  2. 一種墊修整器，其用於修整一化學機械處理(CMP)墊，該墊修整器包括具有一平坦平台表面及自該平坦平台表面延伸之複數個高密度碳化矽突部之一研磨表面，該等突部具有高精度形狀，其中突部之一圖案化配置之突部之間之間隔在自1,000微米至10,000微米之一範圍中且該研磨表面之間隔之一標準差小於5微米。
  3. 一種墊修整器，其用於修整一化學機械處理(CMP)墊，該墊修整器包括具有一平坦平台表面及自該平坦平台表面延伸之複數個高密度碳化矽突部之一研磨表面，該等突部具有高精度形狀，其中該等突部包含尖端及相對於該平台表面傾斜之側壁，且其中該等側壁相對於該平台表面之角度在自30度至70度之一範圍中且該等側壁之該等角度之一標準差小於5度。
  4. 如請求項1至3中任一項之墊修整器，其中該高密度碳化矽具有小於5%之一孔隙率。
  5. 如請求項1至3中任一項之墊修整器，其中各突部包含在一垂直方向上在該平台表面與該突部之一最遠表面之間延伸之一高度，其中該等突部之高度在自20微米至100微米之一範圍中且該研磨表面之突部之一樣本之該等高度之一標準差小於5微米。
  6. 如請求項1至3中任一項之墊修整器，其中該研磨表面進一步包括沈積於該平台表面上方之一金剛石塗層及複數個高密度碳化矽突部。
  7. 如請求項6之墊修整器，其中該金剛石塗層係藉由化學汽相沈積進行沈積。
  8. 一種在碳化矽本體上形成一研磨表面之方法，該方法包括：形成具有一高密度碳化矽表面之碳化矽塊，自該表面移除高密度碳化矽以產生自一平坦平台表面延伸之複數個高密度碳化矽突部，其中，該等突部具有如下所述任一者之高精度形狀：(1)各突部包含在自10微米至200微米之一範圍中之一基底寬度且該研磨表面之突部之一樣本之該等基底寬度之一標準差小於7微米；(2)突部之一圖案化配置之突部之間之間隔在自1,000微米至10,000微米之一範圍中且該研磨表面之間隔之一標準差小於5微米；(3)該等突部包含尖端及相對於該平台表面傾斜之側壁，且其中該等側壁相對於該平台表面之角度在自30度至70度之一範圍中且該等側壁之該等角度之一標準差小於5度。
  9. 一種使用一CMP工具修整一CMP墊之一表面之方法，該CMP工具包括固持具有一頂部CMP墊表面之一CMP墊之一旋轉壓板，及具有至少一個開口之至少一個載體，其中該方法包括：將如請求項1至3中任一項之一或多個墊修整器放置於該至少一個開口中，該一或多個墊修整器包括具有一平坦平台表面及自該平坦平台表面延伸之複數個高密度碳化矽突部之一研磨表面；及提供該研磨表面與該CMP墊表面之間之接觸及運動。
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