[发明专利]一种化学机械抛光垫的制造方法及其产品和模具

说明书

本发明提供了一种化学机械抛光垫的制造方法，和其制造的带有终点检测窗口的化学机械抛光垫，及配合使用的单片或多片组合式浇注模具。本工艺中，将成型好且为固体的终点检测窗口利用一次性一体化浇注成型工艺包埋嵌合于化学机械抛光垫抛光层中，从而直接制得牢固粘结有窗口的抛光层抛光层。利用单片或多片组合式浇注模具，对每片带窗口的抛光层的浇注工艺参数控制精确，所得产品抛光垫本体具有优异的密度分布、空穴率和空穴大小的均匀性，进而取得了抛光垫整体的工艺和质量稳定性。所得产品的窗口与抛光层本体的接触面在物理和化学的双重作用下进行粘合，粘合效果极佳，消除了使用过程中接触面裂缝而致的渗漏现象。因此，具有显著的实际推广价值。

技术领域

本发明涉及化学机械抛光领域，具体涉及一种化学机械抛光垫的制造方法及其产品和模具。

背景技术

随着半导体制程工艺的不断升级，光刻技术对圆晶表面的平坦化程度的要求越来越高。化学机械抛光技术，也称作化学机械平坦化技术，作为目前晶圆集成电路加工中唯一能够实现表面全局平坦化的技术，在圆晶的表面处理过程中起到了关键性的作用。

化学机械抛光垫作为化学机械抛光技术中的重要耗材，其作用如下：把抛光液有效均匀地输送到抛光垫的不同区域；将抛光后便化学反应充分进行的反应物、碎屑等顺利排出，达到去除效果；维持抛光垫表面的抛光液薄膜，以便化学反应充分进行；保持抛光过程的平稳、表面不变形，以便获得较好的晶片表面形貌。因此，其密度、硬度、压缩比、涵养量、表面粗糙度、孔洞尺寸大小等直接影响到半导体圆晶的加工成品质量。目前，化学机械抛光垫按其抛光层的材质分，主要分为聚氨酯抛光垫、无纺布抛光垫、复合型抛光垫等。聚氨酯抛光垫因其优异的性能，被广泛用于化学机械抛光领域。通常，聚氨酯抛光垫可以采用浇注工艺进行制备，即将聚氨酯预聚体和辅料组分通过浇注机浇注至模具中进行成型。这里的浇注机是指树脂浇注机，其为一种广泛应用于二组分或多组分热固型树脂成型生产的浇注设备。

除抛光垫本身性能外，在圆晶抛光工艺中抛光终点的检测和控制同样重要，良好的终点检测和控制能够避免晶片抛光过渡或不足的情况发生，从而保证和提高产品的良率。通常的抛光终点检测方法是在抛光垫的抛光层上安装一个光学透明的窗口，抛光过程中利用光波穿过此窗口并被晶片表面反射回来的光学效应来判断晶片厚度的变化，进而判定抛光过程的终点。

通常，有两种方式来实现上述带终点检测窗口的化学机械抛光垫。一种是在已成型好的抛光层中开一个与检测窗口尺寸匹配的通孔，然后通过胶黏剂、双面胶等在通孔处固定一个光学透明的窗口；这种方式下能够保证抛光层本身的性能带到要求，但其窗口是后固定上去的，随着使用常常发生窗口与抛光层粘合不紧的问题，严重时甚至产生抛光液的渗漏、干扰终点检测的进行。另一种是先浇注出一个厚度相当几十至近百片抛光层累加厚度的、其中插有一个柱状的窗口材料嵌入物的预制料，然后再用切片机从预制料中切出一片一片的带有嵌入窗口的抛光层；这种方式下，由于窗口窗口材料是在浇注过程中嵌入进去的，抛光层在固化成型的过程中与之产生化学和物理上的结合力，其间的粘合能力强且可靠，远优于第一种方式中的固定手段；但是，又由于浇注料黏度高、成型过程中黏度上升极快、流动性差、导热系数低，而通过传统浇注工艺成型尺寸规格较大的预制料是，因传质、传热控制上的困难易导致预制料内部的温度、密度、空穴率和空穴大小的均匀性都比较差，进而影响成型后抛光层本身的抛光性能；此外，在切片机切割预制料时，也存在对抛光层厚度和其均匀性进行精确控制的难点，还存在造成窗口切割面破坏而导致材料报废的风险。

发明内容

本发明提供了一种化学机械抛光垫的制造方法及其产品和模具，以解决带终点检测窗口的化学抛光垫中，抛光层整体的工艺和质量稳定性差、抛光层本体的内部结构均匀性差以及窗口与抛光层本体的粘合可靠性差的问题。

本发明提供的技术方案如下：

一种化学机械抛光垫的制造方法，其为一次性一体化浇注成型工艺包括以下步骤：

(1)按所形状和尺寸将耐浇注温度、光学透明的且为固体的窗口材料经机加工得到终点检测窗口；