[發明專利]用于化學機械拋光的多層拋光墊材料

有效

• 申請號: 200680018565.6
• 申請日: 2006-04-19
• 公開（公告）號: CN101184582A
• 公開（公告）日: 2008-05-21
• 發明（設計）人: 阿巴內施沃·普拉薩德;邁克爾·萊西
• 申請（專利權）人: 卡伯特微電子公司
• 主分類號: B24D3/32
• 分類號: B24D3/32;B24B37/04;B24D13/14
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 宋莉

技術領域

本發明涉及用于化學機械拋光的多層拋光墊材料。

背景技術

在微電子器件的制造中使用化學機械拋光(“CMP”)處理以在半導體晶片、場發射顯示器及許多其它微電子基板上形成平坦的表面。例如，半導體器件的制造通常涉及形成各種處理層，選擇性移除或圖案化這些層的一部分，以及在半導體基板表面上沉積額外的處理層以形成半導體晶片。這些處理層可包括例如絕緣層、柵極氧化層、導電層以及金屬層或玻璃層等。在晶片處理的某些步驟中，通常需要這些處理層的最上表面成平面，即是平坦的，以用于后續層的沉積。使用CMP來平坦化處理層，其中沉積材料例如導電或絕緣材料進行拋光用于后續處理步驟。

在典型CMP工藝中，將晶片以上端朝下的方式安放在CMP工具內的夾持器(carrier)上。施加力將夾持器和晶片向下推向拋光墊。在該CMP工具的拋光臺上的旋轉拋光墊的上方旋轉載體和晶片。在拋光處理過程中，通常在旋轉晶片與旋轉拋光墊之間引入拋光組合物(也稱為拋光漿料)。拋光組合物一般含有與最上面的晶片層的一部分發生相互作用或將其溶解的化學藥品及物理性移除這層或這些層的一部分的研磨材料。晶片與拋光墊可以同向或反向旋轉，無論哪種方式均是實施特殊的拋光處理所需要的。夾持器還可以振動越過拋光臺上的拋光墊。CMP拋光墊通常包含兩層或更多層，例如拋光層和底(例如副墊)層，其通過使用例如熱熔性粘合劑或壓敏粘合劑的粘合劑而接合在一起。這種多層拋光墊公開在例如美國專利5257478中。

在工件表面的拋光中，原位監控拋光過程通常是有利的。一種原位監控拋光過程的方法涉及使用具有“窗口”的拋光墊，該“窗口”提供光可通過其以允許在拋光過程中檢測工件表面的入口。這種具有窗口的拋光墊在本領域中是已知的，并且已用于拋光工件，例如半導體器件。例如，美國專利5893796公開了移除拋光墊的一部分以提供孔并將透明的聚氨酯或石英塞子放置到該孔中以提供透明窗口。類似地，美國專利5605760提供了具有透明窗口的拋光墊，該窗口由鑄成桿或塞子的固體均一聚合物材料形成。該透明塞子或窗口一般在形成拋光墊的過程中(例如在該墊的模制過程中)與拋光墊整體結合，或通過使用粘合劑固定在拋光墊的孔中。

依靠粘合劑將拋光墊層接合在一起或固定拋光墊內窗口的現有技術中的拋光墊具有許多不足之處。例如，這些粘合劑通常具有與其關聯的刺激性氣味，并且一般需要固化24小時或更長時間。此外，粘合劑易于受到拋光組合物的組分的化學侵蝕，因此用于接合墊層或將窗口連接到該墊上的粘合劑的類型得以使用何種類型的拋光系統為基礎進行選擇。而且，這些墊層的結合或窗口與拋光墊的結合有時是不完全的或隨時間而退化。這可以導致墊層的分層和彎曲和/或墊與窗口之間拋光組合物的泄漏。在某些情況下，窗口可隨時間而從該拋光墊移開。形成整體模制拋光墊窗口的方法可成功避免這些問題中的至少一些，然而這些方法通常成本高，并且受到可使用的墊材料的類型以及可制造的墊結構的類型的限制。

因此，仍然需要可以使用高效且便宜的方法不依靠使用粘合劑進行制造的有效多層拋光墊以及包含半透明區域(例如窗口)的拋光墊。本發明提供這種拋光墊及其使用方法。從此處提供的對本發明的描述中，本發明的這些和其它優點以及另外的發明特點將變得明顯。

發明內容

本發明提供一種用于化學機械拋光的多層拋光墊。該拋光墊包含多孔拋光層和多孔底層，其中該拋光層與底層基本上共同擴張，并且未使用粘合劑而接合在一起。該拋光層具有平均表面粗糙度Ra，其大于該底層的平均表面粗糙度。本發明還提供一種包含多層光學可透射區域的拋光墊，該區域包含兩層或更多層基本上共同擴張并且未使用粘合劑而接合在一起的層。

本發明進一步提供一種化學機械拋光裝置以及一種拋光工件的方法。該CMP裝置包含：(a)旋轉的工作臺、(b)本發明的拋光墊、以及(c)夾持待通過接觸該旋轉的拋光墊而進行拋光的工件的夾持器。該拋光方法包含以下步驟：(i)提供本發明的拋光墊，(ii)使工件與該拋光墊接觸，以及(iii)相對于該工件移動該拋光墊以磨損該工件，從而拋光該工件。