[发明专利]具有整体识别特征的化学机械抛光垫

说明书

技术领域

本发明总体上涉及化学机械抛光领域。特别地，本发明涉及具有整体识别 特征的化学机械抛光垫及其制备和使用方法。

背景技术

化学机械平坦化，即化学机械抛光(CMP)，是用来对基材如半导体晶片进 行抛光的常用技术。在使用双轴旋转抛光机的常规CMP中，在载体组合件上 安装晶片载体或抛光头。抛光头夹持晶片，使其处于与抛光机内抛光垫的抛光 层相接触的位置。抛光垫的直径通常大于进行平坦化的晶片直径的两倍。在抛 光过程中，抛光垫和晶片分别绕各自的中心轴旋转，同时晶片与抛光层接触。 晶片中心轴与抛光垫中心轴之间的偏置距离大于晶片半径，因而抛光垫的旋转 扫出一个环形“晶片径迹”，即抛光期间抛光表面与晶片接触的区域。当晶片 只做旋转运动时，晶片径迹的宽度等于晶片直径。然而，在一些双轴抛光机中， 晶片在垂直于其旋转轴的平面内振动。在此情况中，晶片径迹的宽度超出晶片 直径，超出的量等于振动引起的位移量。

为了有利于更多不同的抛光方法在例如集成电路和其他电子器件的制造 过程中得以实现，人们已经开发出了许多不同的化学机械抛光垫，更多的抛光 垫还在积极开发中。当前可选的成套化学机械抛光垫包括含有多孔和无孔聚合 物的抛光层、基于微孔性合成材料的膜和毡以及各种可选的表面改性特征(例 如凹槽图案)。各种可选的抛光层可与各种可选的子垫(subpad)和中间层、不同 的堆叠黏合剂、可选的窗口等组合。上述各种可选特征中，每一种都有可能用 于改变所得化学机械抛光垫的抛光性质。要获得所需的抛光结果，对化学机械 抛光垫的恰当选择和安装非常重要。若不慎装错化学机械抛光垫，可能损失大 量时间，还可能损坏昂贵的设备，在产量上也可能造成损失。许多抛光性质显 著不同的化学机械抛光垫具有相似的外观，更是加剧了这方面的问题。因此， 如何让半导体生产设备的操作员有一个有效的手段，用以快速、方便地识别化 学机械抛光垫，成为一个越来越受关注的问题。

Shamouillan等在美国专利第5533923号和第5584146号中披露了一种 帮助识别抛光垫的方法。Shamouillan等披露了一种在化学机械抛光中可用 作抛光垫的结构，它包含：(1)多根导管；(2)与所述导管接触并支承所述导 管、可成形为抛光垫的材料基质；其中所述导管由第一材料制成，该材料 不同于用作所述支承基质的第二材料，其中所述导管以一定方式置于所述 支承基质中，使得所述导管的纵向中心线与所述抛光垫的工作表面主要成 约60°至约120°的角，其中抛光垫以颜色编码，用于识别抛光垫的化学相 容性，这样，使用者就容易根据其货物清单选择与所进行的抛光操作相适 应的抛光垫。

尽管如此，人们仍然需要经过改进的方法，用于识别和区分各种化学机械 抛光垫，减少在用于指定抛光操作的抛光器上装错化学机械抛光垫的可能性， 避免因不慎装错化学机械抛光垫而发生误操作事件的可能性。

发明内容

本发明一方面提供了一种化学机械抛光垫，用于抛光选自磁性基材、光学 基材和半导体基材的基材，它包含：具有适合抛光基材的抛光表面和独特整体 识别特征的抛光层；其中独特整体识别特征不具抛光活性，其中独特整体识别 特征包含至少两个视觉上可区分的特性，所述至少两个视觉上可区分的标记中 的至少一个是并非基于颜色的标记，所述至少两个视觉上可区分的标记之一是 基于颜色的标记，对所述至少两个视觉上可区分的特性进行选择，以唯一地识 别出化学机械抛光垫，作为从多个类型的化学机械抛光垫中选出的化学机械抛 光垫；所述抛光层具有适合抛光基材的抛光表面。

本发明另一方面提供了制备化学机械抛光垫的方法，它包括：提供一个整 体塞(integral plug)；提供一个模具；提供可流动化学机械抛光层前体材料；将 可流动化学机械抛光层前体材料引入模具；将整体塞引入可流动化学机械抛光 层前体材料；使可流动化学机械抛光层前体材料发生反应，形成凝固的块状物； 将凝固的块状物切成多个单独的化学机械抛光层，其中每个单独的化学机械抛 光层具有一个抛光表面和一个独特整体识别特征，所述特征具有至少两个视觉 上可区分的标记，其中所述至少两个视觉上可区分的标记对于所述多个化学机 械抛光层中的每一个层来说都是基本相同的；并且，所述抛光表面适合抛光基 材。