公开了用于CMP抛光垫的垫修整器，其包括具有第一组突起和第二组突起的基板，第一组突起具有第一平均高度，第二组突起具第二平均高度，第一平均高度不同于第二平均高度，在第一组突起中的每个突起顶部具有非平坦表面，在第二组突起中的每个突起顶部具有非平坦表面，所述第一组突起和所述第二组突起具有至少在其顶表面上的多晶金刚石层。例如，所述突起集可通过它们的高度确定，或可选择地通过它们的预定位置或它们的基准尺寸确定。示出了测量该突起高度的各种方式，包括从垫修整器的背面测量平均高度、峰谷高度或突出高度。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利摘要】公开了用于CMP抛光垫的垫修整器，其包括具有第一组突起和第二组突起的基板，第一组突起具有第一平均高度，第二组突起具第二平均高度，第一平均高度不同于第二平均高度，在第一组突起中的每个突起顶部具有非平坦表面，在第二组突起中的每个突起顶部具有非平坦表面，所述第一组突起和所述第二组突起具有至少在其顶表面上的多晶金刚石层。例如，所述突起集可通过它们的高度确定，或可选择地通过它们的预定位置或它们的基准尺寸确定。示出了测量该突起高度的各种方式，包括从垫修整器的背面测量平均高度、峰谷高度或突出高度。【专利说明】化学机械抛光垫修整器相关申请本申请要求2011年3月7日提交的美国临时专利申请N0.61/449，851、2011年7月11日提交的美国临时专利申请N0.61/506，483以及2011年7月29日提交的美国临时专利申请N0.61/513，294的权益，其公开的全部内容通过引用并入本文。
本公开通常涉及半导体制造设备。更具体地，本公开涉及用于清洁半导体制造中所使用的抛光垫的修整装置。
技术介绍
化学机械抛光(CMP)在半导体芯片和存储设备的制造中广泛使用。在CMP过程中，通过抛光垫、抛光浆料和任选地化学试剂的作用从晶片基板去除材料。随着时间的推移，抛光垫变得没有光泽，并且充满了来自CMP过程的碎屑。使用垫修整器定期修复抛光垫，垫修整器磨蚀该抛光垫的表面并开孔，并在抛光垫的表面上创建微凸物。垫修整器的功能是维持CMP过程中的去除率。CMP代表了半导体和存储设备制造中的主要生产成本。这些CMP成本包括那些涉及抛光垫、抛光浆料、钻石轮以及在平坦化和抛光操作过程中受到磨损的各种CMP零件的成本。CMP过程中的额外费用包括为了更换抛光垫的工具停机时间以及测试晶片来重新校准CMP抛光垫的成本。典型的抛光垫包括约0.16cm厚的闭孔聚氨酯泡沫。在垫修整过程中，该垫受到机械磨损以物理穿透该垫表面的多孔层。该垫的暴露表面包含开孔，其可在CMP过程中使用以捕获由废抛光浆料组成的磨粉浆和从晶片去除的材料。在以后的每个垫修整步骤中，垫修整器去除了包含嵌入材料的多孔外层并最大限度地减少了该外层以下层的去除。抛光垫的过多纹理(texturing)导致寿命缩短，而纹理不足导致CMP步骤中的材料去除率不足以及缺乏晶片均匀性。—种CMP垫修整器是具有固定金刚石磨料的四英寸盘。金刚石涂层盘旋转并压到抛光垫表面上以切割和去除顶层。该金刚石通常嵌入环氧树脂或金属基材料中。然而，来自这些垫修整器的金刚石可能脱落，由于抛光操作过程中的晶片磨损，这可导致收得率损失。对于CMP垫修整工具有持续的需要，该CMP垫修整工具减少或消除了脱落的磨料颗粒，并具有用于修整CMP抛光垫的不同表面高度。
技术实现思路
在本专利技术的各种实施方式中，提供了一种垫修整器，其从基板加工以具有所希望的特征高度分布和台面粗糙度特性。该垫修整器不需要超硬磨料颗粒，例如附着在基板上的金刚石颗粒，其消除了颗粒从垫修整器脱落的问题。取而代之的是，成形陶瓷上的突起作为几何特征，其提供了在垫表面上的应力集中。这些特征的切割性能和寿命通过在表面突起之上生长的多晶CVD金刚石涂层而大大提高。本专利技术包括垫修整器和制造该垫修整器的方法。在一个实施方式中，加工工艺利用多孔基板材料的特性来提供分布和粗糙度特性。因为这些特征是由基板加工的，因此不需要将颗粒粘结到基板上。在一个实施方式中，以预定的图案设置特征。该图案可以是矩阵式的，也就是说，重复地均匀分布的矩阵模式。该特征可包括双峰或者多峰高度分布，其中各种特征高度是散布的。化学机械抛光(CMP)是结合化学和机械力的平滑表面过程，并且周期性地利用垫修整器来修复抛光垫。该垫修整器的功能是维持CMP过程中的去除率。该垫修整器也可称为CMP抛光垫修整器或抛光垫修整头。垫修整器具有均匀高度特征的高密度(每单位面积的数量)，往往每个靠着CMP抛光垫的特征易于产生基本上均勻的力。例如，这样的垫修整器实施例由Myoung (Myoung)的美国专利N0.6439986 (公开了均勻高度的加工特征)、Lawing (Lawing)的美国专利申请公布N0.2002/0182401 (公开了使用临时保温层使粒子定位，从而粒子限定均匀接触平面)、Slutz等人(Slutz)的美国专利N0.7367875 (公开了其上应用CVD金刚石涂层于陶瓷材料的复合基板的复合材料和各种配置的未反应碳化物成形材料)所公开。其它的垫修整器不包括凸起特征，而是依靠表面粗糙度来完成修整。例如，参见Cornelius等人(Cornelius)的EP0540366A1 (公开了由大小在2 μ m至50 μ m范围的结合碳化硅颗粒构成的基板，该基板具有在其上结合的金刚石层)、Zimmer等人(Zimmer)的美国专利N0.6632127 (公开了基板和结合在基板上的细颗粒化学汽相沉积多晶金刚石层，或可选择的，结合到CMP修整盘基板上的多晶金刚石薄片)。这种“少凸起”的基板，当用作垫修整器上的切割表面时，也往往会在整个垫修整器的切割表面产生基本均匀的力。一般来说，例如由均匀凸起高度和少凸起表面所产生的均匀力分布还在标准的工作压力下产生最低的切割率。另一方面，在具有结合到基部的不规则形状或取向的磨料颗粒的垫修整器的最突出特征上产生的力可导致该颗粒受到较大的力而从垫修整器脱落。例如，参见Sung(Sung)的美国专利N0.7201645 (公开了具有附着到基板的多个超硬磨料颗粒的波状CMP垫修整器)和An等人(An)的美国专利申请公布N0.2006/0128288 (公开了将磨料颗粒固定在金属基板上的金属粘合剂层，较小和较大磨料颗粒之间的直径差范围为10%至40%)。可导致在抛光操作过程中划伤晶片的脱落的颗粒可由抛光垫捕获。这个难题可通过产生具有不同高度的机械加工特征的垫修整器的机器加工工艺克服。在一个实施方式中，该特征是从产生特征高度的多峰分布的蚀刻工艺制作的。基板材料的多孔性特征还可提供所需的分布特征，也就是说，高孔隙度基板或具有较宽孔尺寸分布的基板相比密集基板或具有更均匀分布的孔尺寸的基板会在更广的范围产生特征高度总数(populations)。多孔基板材料还可提供具有峰值区域或具有随孔径和孔径分布变化的粗糙度的“台面”特征。在一个实施方式中，化学机械抛光垫修整器包括具有前表面和后表面的陶瓷基板，该陶瓷基板的前表面包括或包含从该陶瓷基板一体形成的第一组陶瓷突起和从该陶瓷基板一体形成的第二组陶瓷突起，第一组陶瓷突起的特征在于从参考表面测量的第一平均高度，第二组陶瓷突起的特征在于从参考表面测量的第二平均高度，该第一平均高度不同于该第二平均高度。在本专利技术的某些形式中，第一组陶瓷突起和第二组陶瓷突起各自具有顶表面。该突起可进一步包括多晶金刚石层。在垫修整器的某些形式中，第一组陶瓷突起中的每个突起顶部具有粗糙的、非平坦表面，第二组陶瓷突起中的每个突起顶部具有粗糙的、非平坦表面。该垫修整器切割CMP垫以开孔并创建表面微凸体。在垫修整器的某些形式中，各平均高度的突起以重复的图案形成在垫修整器的切割表面中。在垫修整器的另一个形式中，该基板包括第二平均高度的陶瓷突起，其小于第一平均高度的陶瓷突起，本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种化学机械抛光垫修整器，包括：基板，所述基板包括一个前表面，所述前表面具有与其整体形成的多个突起，所述多个突起在基本上垂直于所述前表面的正面方向上延伸，所述多个突起的每一个包括远侧末端，所述多个突起包括：具有所述远侧末端的所述多个突起的子集，该远侧末端在对准平面的变量内，所述对准平面基本平行于所述前表面，所述多个突起的所述子集的突起以相对于彼此的固定和预定关系位于所述对准平面上；以及覆盖所述多个突起的所述子集的至少所述远侧末端的多晶金刚石涂层，其中所述基板具有至少10％的孔隙度。
【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：约瑟夫·史密斯，安德鲁·加尔平，克里斯托弗·沃戈，
申请(专利权)人：恩特格里公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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