[发明专利]制造研磨垫的研磨层的方法及设备

说明书

一种制造研磨垫的研磨层的方法及设备，该方法包括使用3D印刷机相继地沉积多个层，通过从喷头喷出垫材料前驱物、并固化该垫材料前驱物以形成固化的垫材料的方式来沉积该多个研磨层的每一层。

本申请是申请日为2013年4月5日、申请号为201380023299.6、名称为“印刷式化学机械研磨垫”的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明关于化学机械研磨期间所使用的研磨垫。

背景

通常通过在硅晶圆上循序沉积导体层、半导体层或绝缘层而在基板上形成集成电路。许多不同制造工艺皆需要对基板上的层进行平坦化。举例言之，就某些应用而言，例如欲研磨金属材料以在图案化层的沟槽中形成通孔、插销和线路时，会对上层进行平坦化直到暴露出图案化层的顶表面。在其它应用上，例如介电层平坦化以用于光微影技术中，则会研磨上层，直到在下层上保留期望厚度的上层。

化学机械研磨(CMP)是公认的平坦化方法之一。此平坦化方法通常要求将基板安装在承载头上。通常使基板的暴露表面抵靠着旋转中的研磨垫放置。承载头在基板上提供可控制的负载(load)以推挤基板使该基板抵靠着研磨垫。通常会供应研磨液(例如，含有研磨粒的浆料)至研磨垫的表面。

化学机械研磨工艺的一个目标是使研磨均匀一致。若以不同速率研磨基板的不同区域，则基板的某些区域可能被去除过多材料(“过度研磨”)或去除太少材料(“研磨不足”)。

习知的研磨垫包括“标准”垫和固定研磨粒垫。标准垫具有聚胺甲酸乙酯(polyurethane)研磨层，且该聚胺甲酸乙酯研磨层具有耐磨的粗糙表面，且该标准垫亦可包含可压缩背托层(compressible backing layer)。相较之下，固定研磨粒垫具有固定在固定介质(containment media)中的研磨粒，且该固定研磨粒垫通常可支撑在不可压缩背托层(incompressible backing layer)上。

一般利用模塑(molding)、浇铸(casting)或烧结(sintering)聚胺甲酸乙酯材料制成研磨垫。对于模塑的情形，例如利用射出成形法一次可生产一个研磨垫。在浇铸法的例子中，使液体前驱物注模并硬化成块，随后将该硬块切割成个别垫片。随后此等垫片可加工至最终厚度。可在研磨表面中加工形成沟槽，或作为射出成形工艺的一部分在研磨表面中形成沟槽。

除了平坦化之外，研磨垫亦可用于完成作业，例如用于抛光。

概要

为提供研磨的均匀一致性，研磨垫需与正进行研磨的基板形成均匀接触，从而能够在整个基板表面上施加均匀的压力。垫的厚度差异可能在整个基板表面上产生不均匀的压力。即使是厚度上的小差异也会导致所施加压力的变化，且从而造成不均匀的去除作用以及较多的缺陷，例如在基板表面上造成微细刮痕。此种效应对于硬研磨垫而言更加严重，并且在低压力研磨制程中亦较为严重。尽管软研磨垫可容适较大的厚度差异，但在垫中形成沟槽的工艺对于软研磨垫而言更容易产生不均匀性。

能改善厚度均匀性的研磨垫制造技术是使用3D印刷工艺。在3D印刷工艺中，以渐进方式沉积垫前驱物(例如，粉末)的薄层，并使垫前驱物薄层融合(fused)成完整的三维(3D)研磨垫。

在一方面中，制造研磨垫的研磨层的方法包括使用三维(3D)印刷机相继地沉积多个层，通过从喷嘴喷出垫材料前驱物、且固化该垫材料前驱物以形成固化的垫材料的方式来沉积该多个研磨层的每一层。