[發明專利]具有磨料在其中的打印的化學機械拋光墊

有效

• 申請號: 202010106777.1
• 申請日: 2014-10-22
• 公開（公告）號: CN111300261B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: K·克里希南;N·B·帕蒂班德拉;P·格帕蘭
• 申請（專利權）人: 應用材料公司
• 主分類號: B24B37/22
• 分類號: B24B37/22;B24B37/24;B29C64/20;B29C64/209;B29C64/393;B29C64/314;B33Y30/00;B33Y40/10;B33Y50/02
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 楊學春;侯穎媖

一種制造拋光墊的拋光層的方法包括以下步驟：確定將嵌入在所述拋光層的聚合物母體內的顆粒的期望的分布。利用3D打印機相繼地沉積所述聚合物母體的多個層，所述聚合物母體的所述多個層中的每一個層通過從噴嘴噴出聚合物母體前體來沉積。根據所述期望的分布、利用所述3D打印機來相繼地沉積所述顆粒的多個層。使聚合物母體前體凝固成具有以所述期望的分布嵌入的顆粒的聚合物母體。

本申請是申請日為2014年10月22日、申請號為201480060461.6、名稱為“具有磨料在其中的打印的化學機械拋光墊”的中國專利申請(PCT申請號為PCT/US2014/061838)的分案申請。

技術領域

本發明關于用于化學機械拋光中的拋光墊。

背景技術

集成電路通常通過將導體層、半導體成或絕緣層相繼地沉積在硅晶片上而形成在基板上。各種制造工藝需要對基板上的層的平坦化。例如，對于某些應用(例如，對金屬層的拋光以在經圖案化的層的溝槽中形成通孔、插塞與線)，上覆的層經平坦化直到經圖案化的層的頂表面被暴露為止。在其他應用(例如，對電介質層的平坦化以進行光刻)中，上覆層經拋光直到期望的厚度保持在下置層上方為止。

化學機械拋光(CMP)是一種可接受的平坦化方法。此平坦化方法通常要求將基板裝設在載具頭上。基板的暴露的表面通常放置成抵靠旋轉的拋光墊。載具頭在基板上提供可控的負載以推擠基板抵靠拋光墊。拋光液(諸如，具有磨料顆粒的漿料)通常被供應至拋光墊的表面。

化學機械拋光工藝的一個目標是拋光均勻性。如果以不同的速率來拋光基板上的不同區域，則基板的一些區域使過多的材料被去除(“過度拋光(overpolishing)”)或過少的材料被去除(“拋光不足(underpolishing)”)是可能的。

常規的拋光墊包括“標準的”的墊與固定磨料的墊。標準的墊具有聚氨基甲酸酯(polyurethane)拋光層，并且也可包括可壓縮的背托層，所述聚氨基甲酸酯拋光層具有耐久的粗糙化表面。相比之下，固定磨料的墊具有被固持在容納介質中的磨料顆粒，并且可被支撐在總體上不可壓縮的背托層上。然而，商業上可取得的固定磨料的墊通常限于特定的材料，例如，氧化鈰。

通常通過模鑄、澆鑄或燒結聚氨基甲酸酯材料來制作拋光墊。在模鑄的情況下，可(例如，通過注射模鑄)一次制造一個拋光墊。在澆鑄的情況下，將液體前體澆鑄并固化(cure)成餅，所述餅后續被切割成單個的墊片。隨后，可將這些墊片機械加工至最終的厚度。可通過機械加工使凹槽形成在拋光表面中，或者可作為注射模鑄工藝的部分來形成凹槽。

除了平坦化之外，拋光墊還可用于擦光操作(finishing operations)，諸如，磨光(buffing)。

發明內容

化學機械拋光設備的最終用戶通常從一個或更多個銷售方獲得耗材(諸如，拋光墊與拋光漿料)。拋光漿料通常含有在流體中的磨料顆粒的懸濁液。流體通常包括附加的化學品以確保磨料顆粒適當地懸置在流體中且不形成不期望的磨料顆粒的結塊，所述結塊會造成刮傷或其他缺陷且使拋光漿料不適于拋光。

為了降低最終用戶的擁有成本(cost of ownership)，并且為了減少廢棄物處理，可通過將磨料顆粒嵌入在墊本身中來將拋光墊與磨料顆粒組合成單個實體。然而，將顆粒嵌入到墊中引起各種問題。因此，嵌入在拋光墊中的磨料材料已經被限于諸如氧化鈰之類的材料。盡管已經提議氧化鋁磨料顆粒，但是具有氧化鋁顆粒的拋光墊對于商業化是不實際的。在制造具有氧化鋁磨料顆粒的拋光墊時的至少一個問題是使氧化鋁磨料顆粒懸置在用于制造拋光墊的聚合物(例如，熱固型聚合物)中的困難。例如，氧化鋁磨料顆粒在聚合物溶液中的懸置不均勻地分布。此不均勻的分布導致氧化鋁磨料顆粒的結塊，并且此結塊在拋光墊用于經拋光的基板時導致缺陷。