[发明专利]具有受控孔隙率的打印化学机械抛光垫

说明书

一种制造抛光垫的方法，包括确定待引入所述抛光垫的抛光层的聚合物基质内的期望空隙分布。生成电子控制信号，所述电子控制信号配置为由三维打印机所读取，且所述电子控制信号指定待沉积聚合物基质前驱物的位置，以及指定无材料待沉积的期望空隙分布的位置。使用所述三维打印机连续沉积与所述多个第一位置相对应的多层的所述聚合物基质。所述多层的所述聚合物基质的每一层是通过从喷嘴射出聚合物基质前驱物而沉积。所述聚合物基质前驱物经固化而形成具有期望空隙分布的固化聚合物基质。

本申请是申请日为2014年11月24日、申请号为201480073643.7、发明名称为“具有受控孔隙率的打印化学机械抛光垫”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明关于用在化学机械抛光中的抛光垫。

现有技术

集成电路一般是通过在硅晶片上顺序沉积导电、半导体、或绝缘层而形成在基板上。各种制造工艺需要基板上的层的平面化。例如，对于某些应用(例如抛光金属层以形成在图案化层的沟槽中的通孔、插塞、与接线)而言，上覆层被平面化，直到图案化层的顶表面暴露为止。其他应用中(例如，用于光刻的介电层的平面化)，上覆层受到抛光，直到整个上覆层留下期望的厚度为止。

化学机械抛光(CMP)是一种被接受的平面化方法。此平面化方法一般要求基板安装在承载头上。基板的暴露表面一般是放置成抵靠旋转抛光垫。所述承载头在基板上提供可控制的负载，以将所述基板推抵抛光垫。抛光液(诸如具有研磨颗粒的浆料)一般被供应至抛光层的表面。

化学机械抛光工艺的一个目标是抛光均匀性。若基板上不同区域以不同速率抛光，则对于所述基板的某些区域可能会有过多材料被移除(“过度抛光”)或过少材料被移除(“抛光不足”)。

习知的抛光垫包括“标准”垫与固定的研磨垫。标准垫具有聚氨酯(polyurethane)抛光层(所述层具有耐用的粗糙化表面)且也可包括可压缩的背层。相较下，固定的研磨垫具有保持在容纳媒介中的研磨颗粒，且可被支撑在大体上不可压缩的背层上。

抛光垫一般是通过模制、浇铸、或烧结聚氨酯材料而制成。在模制的情况中，可例如通过注射模制一次制作一个抛光垫。在浇铸的情况中，将液体前驱物浇铸且硬化(cure)成糕状物(cake)，接着切片成单独的垫状片材。这些垫状片材随后机械切削(machine)至最终厚度。可将槽机械切削至抛光表面中，或者可将槽形成为注射模制工艺的一部分。

除了平面化之外，抛光垫可用于诸如磨光(buffing)之类的修整操作。

发明内容

抛光垫的材料性质对抛光有所影响。抛光层的主体中的孔隙率影响抛光层的可压缩性，且抛光层表面处的孔隙率可对浆料分布有所贡献。孔隙率可量测为材料中空隙的百分体积。

一般而言，抛光层中的孔隙率是通过将与垫材料不同的材料纳入抛光垫而引入。然而，在垫材料与不同材料之间的界面处，两种材料的硬度差异可导致在正在抛光的基板上的次级刮痕。

一些抛光层中，气泡注入液体前驱物中以产生空隙。获得气泡的均匀局部分布是困难的，这可能导致遍及抛光层的不同区域上有硬度的差异。垫硬度的变化可能影响抛光基板的晶片内均匀度。习知上，将槽机械切削至抛光层中，以助于沿着垫的抛光表面输送浆料。然而，抛光层中的槽的剖面由铣削加工、车削加工、或机械切削工艺所限制。此外，抛光层材料的纤维可能在铣削加工后留在槽侧面上。这些机械切削的纤维可能导致局部的对浆料流动的阻力。

三维打印(3D print)容许对抛光层中孔隙分布有更好的控制。以替代方式或以额外方式，可使用三维打印以产生特定的槽剖面及/或减少(例如消除)槽内由抛光层的习知机械切削产生的纤维。