用于化学机械平坦化的修整工具和技术制造技术

用于修整化学机械平坦化(CMP)垫的工具，其包含基材，所述基材的至少一个表面上连接有研磨粒子。该工具可结合多种粒子，且可采用多种结合方式。例如，研磨粒子可结合(例如钎焊接或其他金属结合技术)到一侧，或者结合到前后两侧。或者，研磨粒子结合到前侧，而填料粒子连接到后侧。研磨粒子可形成一定图案(例如六方图案)，其具有的粒径小到在修整过程中足以穿过CMP垫的孔，使得利用修整过的CMP垫抛光的晶片上形成较少的缺陷。颗粒结合到基材上可利用钎焊膜实现，但也可采用其他金属结合剂。此外，对结合材料进行平衡处理(例如在两侧均有钎焊料)可得到低不平整度值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及研磨技术，更具体地，涉及在微电子工业领域用于修整诸如CMP垫之类的抛光垫的工具和技术。
技术介绍
抛光垫修整器通常用于修整或整修抛光垫，以便抛光各种材料，包括半导体晶片、玻璃、硬盘基片、蓝宝石晶片和窗口以及塑料。这些抛光工艺通常要用到聚合物抛光垫和浆料，所述浆料包含多种松散研磨粒子和其他化学添加剂，用以改进在化学和机械作用下的清除过程。例如，集成电路(IC)制造工艺需要许多制造步骤，主要包括沉积、蚀刻、成图、清洁和清除过程。IC制造中的一种清除过程是指化学机械抛光或平坦化(CMP)过程。此CMP过程用于在晶片上产生平整(平坦)的表面。一般地，抛光采用聚合物垫，但在此过程中，抛光残余物将抛光垫磨光。因此，为了得到稳定的抛光性能，需要对被磨光的抛光垫表面进行修整。否则，工艺不稳定，晶片表面质量变差，这些通常会导致成本上升。因此，需要抛光垫修整工具和方法。
技术实现思路
本专利技术的一个实施方式是用于修整化学机械平坦化(CMP)垫的工具。该工具包括具有至少两侧(例如前侧和后侧)的支持件和多个研磨粒子，其中所述研磨粒子通过金属结合剂结合到支持件的至少一侧，且至少95% (基于重量)的研磨粒子的粒径小于约85微米。该工具上研磨粒子的浓度大于约4000个研磨粒子/英寸2 (620个研磨粒子/厘米2)，粒子间的间距使得基本上没有研磨粒子接触其他研磨粒子(例如，少于5体积％的研磨粒子接触其他研磨粒子)。在一些这样的情况下，研磨粒子浓度大于约10000个研磨粒子/英寸2 (1550个研磨粒子/厘米2)。该工具可具有例如小于约0.01英寸，在一些情况下小于约0.002英寸的不平整 度。在一种特定情况下，该支持件是不锈钢盘，研磨粒子是金刚石。在一种这样的情况下，金属结合剂是钎焊合金，金刚石通过钎焊合金焊接到支持件的第一侧。在另一种这样的情况下，通过钎焊合金将金刚石焊接到支持件的第一侧和第二侧。在另一种这样的情况下，通过钎焊合金将金刚石仅焊接到支持件的第一侧，而支持件的第二侧有钎焊料(无金刚石)。在一种这样的情况下，将惰性(相对于工具制造工艺)填料粒子焊接到第二侧。根据本说明书，这样的金属结合剂和研磨粒子的许多配置方式都是显而易见的。钎焊合金可以是例如钎焊膜(例如钎焊带或箔)。在一种特定情况下，钎焊合金包括铬含量至少约为2重量％的镍合金。研磨颗粒可以例如按照一种或多种图案形式定位。研磨颗粒的示例性图案和子图案包括SARD 图案、六方图案、面心立方图案、立方图案、斜方图案、螺旋图案和无规图案。粒子间的间距可以是对所有研磨粒子基本上都相同，但根据本说明书，显然也可以有变化。具体的粒子间距可以通过一定方式实现，例如通过采用具有开孔的研磨剂排位导具(placement guide),所述开孔具有相应的间距。一个示例性排位导具是钎焊膜(例如箔)，其具有按所需图案排位的多个开孔或穿孔。这种穿孔也可在钎焊过程中用于排出挥发的气态粘合剂，从而减少钎焊膜拱起的现象。在一个示例性情形下，金属结合剂可以是钎焊带或钎焊箔(前体态)，其中钎焊带或钎焊箔具有按一定图案排位的开孔，每个开孔可容纳一个研磨粒子，这样，焙烧之后，研磨颗粒就形成一个颗粒排位图案，其基本上类似于开孔图案。本专利技术的另一个实施方式提供了 CMP垫修整工具的制造方法。该方法包括提供具有第一侧和第二侧(例如基本上彼此平行的前侧和后侧，但它们不是必须平行)的支持件。该方法还包括用金属结合剂将研磨粒子结合到支持件的第一侧和第二侧中的至少一侧，其中至少95% (基于重量)的研磨粒子独立地具有小于约85微米的粒径。在所制造的工具上，研磨粒子的浓度大于约4000个研磨粒子/英寸2 (620个研磨粒子/厘米2)，粒子间的间距使得基本上没有研磨粒子接触其他研磨粒子。在一种这样的情况下，所制造的工具可具有小于约0.002英寸(50.8微米)的不平整度。用金属结合剂将研磨粒子连接到支持件的至少一侧上的步骤，包括例如将研磨粒子电镀、烧结、焊接(solder)或钎焊接(braze)到支持件的至少一侧上。在一种这样的情况中，连接研磨粒子包括用钎焊合金将研磨粒子钎焊接到支持件的至少一侧上。此处，钎焊接包括将钎焊膜连接到支持件的至少一侧上，将研磨粒子定位在钎焊膜的至少一部分上形成生坯部件，然后焙烧该生坯部件(以及随后冷却该部件)，从而利用钎焊合金通过化学作用将研磨粒子连接到支持件上。钎焊膜可以例如选自钎焊带、钎焊箔、带孔钎焊带和带孔钎焊箔。钎焊膜可具有一定厚度，例如在研磨粒子的最小粒径的约1%与约60%之间。定位研磨粒子的步骤可包括例如将研磨粒子施加到至少一部分钎焊膜之中或之上的多个开孔中，其中每个开孔适合接收一个研磨粒子。在一种这样的情况下，开孔形成 一定图案或子图案(例如SARD 图案、六方图案等)。此处，将研磨粒子施加到至少一部分钎焊膜之中或之上的多个开孔中的步骤，可包括例如将一层粘合剂施加到至少一部分钎焊膜上，将包含多个开孔中的至少一部分开孔的排位导具放置在粘合剂层上，然后使研磨粒子与粘合剂经由开孔接触。或者，定位研磨粒子的步骤可包括例如将粘合剂施加到至少一部分钎焊膜上，然后在粘合剂上随机分布研磨粒子。根据本说明书显然可以看到，将研磨粒子连接到支持件的至少一侧上的步骤，可包括用钎焊合金在支持件的第一侧和第二侧都钎焊接研磨粒子。或者，将研磨粒子连接到支持件的至少一侧上的步骤，可包括在支持件的第一侧和第二侧都施加钎焊合金，然后仅在支持件的第一侧借助钎焊合金钎焊接研磨粒子。在一种这样的情况下，该方法还包括用钎焊合金将一种或多种惰性填料粒子钎焊接到支持件的第二侧。这里所述的特征和优点不是面面俱到的，具体说来，根据附图、说明书和权利要求书，其他许多特征和优点对本领域的技术人员来说将是显而易见的。此外，应当指出，本说明书中所用语言主要是为阅读和指导的目的而选择的，不对本专利技术的主题范围构成限制。附图说明图1是本专利技术一个实施方式中CMP垫修整工具的截面示意图，所述工具前侧具有单层研磨粒子。图2是本专利技术另一个实施方式中CMP垫修整工具的截面示意图，所述工具前侧钎焊接有单层研磨粒子，后侧钎焊接有单层研磨粒子。图3是本专利技术另一个实施方式中CMP垫修整工具的截面示意图，所述工具前侧钎焊接有单层研磨粒子，后侧有钎焊合金层。图4是图1、2或3所示CMP垫修整工具的工作表面中任何一个工作表面的俯视图，根据本专利技术的一个实施方式，支持件上钎焊接有研磨粒子，所述粒子形成SARD 图案。图5是图1、2或3所示CMP垫修整工具的工作表面中任何一个工作表面的俯视图，根据本专利技术的一个实施方式，支持件上钎焊接有研磨粒子，所述粒子形成六方图案。图6是本专利技术一个实施方式中生坯部件的侧面示意图，所述生坯部件由氧化锆支持件支持，在炉子中焙烧，产生双侧钎焊接的抛光垫修整工具。具体实施例方式本专利技术披露了抛光垫修整工具和技术，所述工具和技术可用于许多应用，如修整CMP抛光垫。在修整过程中，仅通过修整磨光的垫表面维持工艺稳定性是不够的。修整器决定着垫纹理或形貌的产生，而垫纹理或形貌极大地影响着晶片表面质量。要形成最佳垫纹理，需要对制造修整器的各种参数进行优化，如研磨剂的尺寸、分布、形状、浓度和高度分布。若垫修整工具选择 不当，则所得垫纹理可能在抛光工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种工具，其包括：化学机械平坦化(CMP)垫的修整器，所述修整器包括；支持件，其具有第一侧和相对于所述第一侧的第二侧；单层研磨粒子，其连接到所述支持件的所述第一侧，并在所述第一侧的结合材料中；以及所述支持件的所述第二侧上的结合材料。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：T·普萨纳甘达，黄太郁，S·拉马纳坦，E·舒尔策，J·G·巴尔多尼，S·布利简，C·迪恩恩戈克，
申请(专利权)人：圣戈本磨料股份有限公司，圣戈本磨料公司，
类型：发明
国别省市：