用于化学机械抛光的多层抛光垫材料制造技术

本发明专利技术针对一种用于化学机械抛光的多层抛光垫（１０），其包含一抛光层（１２）和一底层（１４），其中所述抛光层和底层未使用一粘合剂而结合在一起。本发明专利技术还针对一种包含一光学透射多层抛光垫材料的抛光垫，其中所述抛光垫材料的所述各层未使用一粘合剂而结合在一起。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于化学机械抛光的无粘合剂的多层抛光垫材料。
技术介绍
化学机械抛光(“CMP”)制程用于微电子装置的制造，以在半导体晶片、场发射显示器和许多其它微电子衬底上形成平坦表面。例如，半导体装置的制造通常涉及形成各种处理层、选择性去除或图案化部分所述层且在一半导体衬底的表面上沉积其它处理层以形成半导体晶片。例如，所述处理层可包括绝缘层、闸氧化层、导电层和金属或玻璃层等。在晶片制程的某些步骤中，通常希望处理层的最上表面为平面(即，平坦的)，以用于随后各层的沉积。CMP用于平面化处理层，其中抛光一沉积的材料(诸如，导电或绝缘材料)来平面化所述晶片，以用于随后的制程步骤。在一典型CMP制程中，将一晶片上面朝下安装到CMP工具中的载具上。一个力推动所述载具和所述晶片向下移向一抛光垫。所述载具和所述晶片均在CMP工具的抛光台上的旋转抛光垫上方旋转。在抛光制程期间，通常将抛光组合物(也称为抛光浆料)引入旋转晶片与旋转抛光垫之间。所述抛光组合物通常含有一化学物质(其与部分晶片最顶层相互作用或将其溶解)和一研磨剂材料(其以物理方式去除部分所述层)。根据所实施的特定抛光制程的需要，所述晶片和所述抛光垫可在相同方向或相反方向上旋转。所述载具还可在抛光台上的整个抛光垫上振荡。CMP抛光垫通常包含两个或两个以上的层，例如，一抛光层和一底(例如，副垫)层，通过使用粘合剂(诸如，热熔融粘合剂或压敏粘合剂)将所述层结合在一起。此多层抛光垫揭示于(例如)美国专利第5,257,478号中。在抛光一工件的表面时，在原位监视所述抛光制程通常较有利。一种在原位监视所述抛光制程的方法涉及使用一具有一“窗”的抛光垫，所述窗提供一光可通过的入口以允许在抛光制程期间检查工件表面。所述具有窗的抛光垫已为所知，且已用于抛光工件，诸如，半导体装置。例如，美国专利第5,893,796号揭示如下内容去除抛光垫的一部分以提供一孔径，并将一透明聚氨酯或石英栓塞置于所述孔径中以提供一透明窗。类似地，美国专利第5,605,760号提供一具有透明窗的抛光垫，所述窗由浇铸为一棒或栓塞的固态均一聚合物材料形成。所述透明栓塞或窗通常在抛光垫形成期间(例如，在垫模制期间)整体粘结到抛光垫或通过使用粘合剂附装在抛光垫的孔径中。现有技术的抛光垫依靠粘合剂将抛光垫各层结合在一起或将窗附装在抛光垫内，其具有许多缺点。例如，粘合剂通常具有令人难以忍受的烟雾且固化时间通常超过24小时或更多。此外，粘合剂可易受抛光组合物组份的化学侵蚀的影响，且因而应基于将使用的抛光系统类型来选择用于结合各垫层或将窗附着到垫的粘合剂类型。而且，抛光垫各层间的粘结或窗到抛光垫的粘结往往随时间流逝出现缺陷或劣化。这可导致垫层剥层或翘曲和/或垫与窗之间的抛光组合物泄漏。在某些情况下，随时间流逝窗可从抛光垫移位。用于形成整体模制抛光垫窗的方法可成功地避免至少某些所述问题，但所述方法通常较昂贵且在可使用的垫材料类型和可制造的垫构造类型方面受限。因此，仍需要有效的多层抛光垫和包含半透明区域(例如，窗)的抛光垫，其可使用有效且廉价的方法来制造而无需依赖使用粘合剂。本专利技术提供所述抛光垫和其使用方法。从本文所提供的本专利技术的描述可明了本专利技术的这些和其它优点及另外的专利技术性特征。
技术实现思路
本专利技术提供一种用于化学机械抛光的多层抛光垫。所述抛光垫包含一抛光层和一底层，其中所述抛光层和底层大体上共延伸且未使用粘合剂而结合在一起。本专利技术还提供一种包含多层光学透射区域的抛光垫，其包含两个层或两个以上的层，所述层大体上共延伸且未使用粘合剂而结合在一起。本专利技术进一步提供一种化学机械抛光设备和抛光一工件的方法。所述CMP设备包含(a)一旋转压板；(b)本专利技术的一抛光垫；和(c)一载具，所述载具用以固持待通过接触所述旋转抛光垫来抛光的工件。所述抛光方法包含以下步骤(i)提供本专利技术的一抛光垫；(ii)用所述抛光垫接触一工件；和(iii)相对于所述工件移动所述抛光垫以研磨所述工件，且借此抛光所述工件。本专利技术进一步提供制造本专利技术的抛光垫的方法。第一方法包含(i)在超临界气体存在的情况下，将一聚合物板置于高压下保持一预定时段；(ii)允许聚合物板部分地解吸附所述超临界气体；和(iii)通过使所述板经受一比聚合物板的玻璃化转变温度高的温度，使所述部分解吸附的聚合物板发泡。第二方法包含(i)在超临界气体存在的情况下，将具有第一表面和第二表面的聚合物板置于高压下保持一预定时段；(ii)使聚合物板的第一表面经受一比聚合物板的玻璃化转变温度高的第一温度；(iii)使聚合物板的第二表面经受一比第一温度低的第二温度；和(iv)使聚合物板发泡。附图说明图1描绘现有技术的多层抛光垫的截面侧视图，所述多层抛光垫包含使用一粘合剂结合在一起的一抛光层和一底层。图2描绘本专利技术的一多层抛光垫的截面侧视图，所述多层抛光垫包含未使用粘合剂而结合在一起的一抛光层和一底层。图3描绘本专利技术的一多层抛光垫的截面侧视图，所述多层抛光垫包含一抛光层和一底层，其中所述底层为光学透射的且已去除部分抛光层以露出一光学检测口。图4描绘本专利技术的一多层抛光垫的截面侧视图，所述多层抛光垫包含未使用粘合剂而结合在一起的一抛光层、一中间层和一底层。图5描绘本专利技术的一多层抛光垫的截面侧视图，所述多层抛光垫包含一抛光层、一中间层和一底层，其中所述中间层为光学透射的且已去除部分抛光层和底层以露出一光学检测口。图6描绘一包含多层光学透射窗部分的抛光垫的截面侧视图，其中窗部分的所述层未使用粘合剂而结合在一起，且窗部分焊接到抛光垫中。图7为一用于固态聚氨酯板的CO2饱和的CO2浓度(毫克/克)与时间(小时)的曲线图。图8为一用于固态聚氨酯板的CO2解吸附的CO2浓度(毫克/克)与时间(小时)的曲线图。图9为一通过在93℃下CO2解吸附20分钟后发泡所制造的多层抛光垫(样品A))的SEM图像。图10为一通过在93℃下CO2解吸附120分钟后发泡所制造的多层抛光垫(样品B)的SEM图像。具体实施例方式本专利技术针对一种包含多层抛光垫材料的抛光垫，其中所述抛光垫材料包含两个或两个以上的层，所述层未使用粘合剂而结合在一起。视需要，所述抛光垫材料包含三个或三个以上(例如，四个或四个以上、六个或六个以上的层，或甚至八个或八个以上)的层，所述层未使用粘合剂而结合在一起。在第一实施例中，所述多层抛光垫材料用作多层抛光垫。在第二实施例中，所述多层抛光垫材料用作抛光垫内的光学透射区域。抛光垫材料层的层间不含有任何粘合剂。粘合剂是指所属领域中已知的任何常用粘合剂材料，例如，热熔粘合剂、压敏粘合剂、胶粘剂等。更确切地，所述抛光垫的各层通过每一层间的聚合物树脂的物理重叠、交替和/或缠结结合在一起。希望所述层大体共延伸。所述多层抛光垫材料的优点在于每一层可具有不同的物理或化学性质。例如，在某些应用中，可能希望每一层具有相同的聚合物组合物但具有不同的物理性质，诸如，硬度、密度、孔隙度、可压缩度、刚性、拉伸模量、松密度模量、流变、蠕变、玻璃化转变温度、熔融温度、粘度或透明度。在其它应用中，可能希望抛光垫的各层具有相似的物理性质但具有不同的化学性质(例如，不同的化学组成)。当然，抛光垫层可既具有不同的化学性质还具有不同的物理性质。优选地，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于化学机械抛光的多层抛光垫，其包含一抛光层和一底层，其中所述底层与所述抛光层大体共延伸，且其中所述抛光层和所述底层未使用一粘合剂而结合在一起。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿班纳沙瓦普拉萨德，罗兰K塞维利亚，迈克尔S莱西，
申请(专利权)人：卡博特微电子公司，
类型：发明
国别省市：US[]