使化学机械抛光垫的表面成形的方法技术

本发明专利技术提供用于制造预调节型化学机械(CMP)抛光垫的方法，所述CMP抛光垫具有有效抛光的垫表面微纹理，所述方法包含用旋转式研磨机研磨具有半径的所述CMP抛光垫的表面，此时其就位固持在平台式压板表面上，所述旋转式研磨机具有平行于或基本上平行于所述平台式压板表面安置并且由多孔性研磨材料制成的研磨表面，其中所得CMP抛光垫具有0.01μm到25μm Sq的表面粗糙度。本发明专利技术还提供一种在抛光层表面上具有一系列明显的交叉弧线的CMP抛光垫，所述交叉弧线的曲率半径等于或大于所述垫的曲率半径的一半，并且始终绕所述垫的所述表面以绕所述垫的中心点径向对称的方式延伸。

A method of forming the surface of a chemical mechanical polishing pad

【技术实现步骤摘要】
使化学机械抛光垫的表面成形的方法本专利技术涉及用于向抛光垫提供垫表面微纹理的方法，所述抛光垫用于衬底的化学机械平坦化(CMP)，所述衬底如半导体衬底、磁性衬底和光学衬底；以及涉及具有一致的垫表面微纹理的化学机械抛光垫。更确切地说，本专利技术涉及包含如下的方法：用具有多孔性研磨材料的研磨表面的旋转式研磨机研磨CMP抛光层表面，以形成CMP抛光层的表面与多孔性研磨材料的表面的界面，CMP抛光层材料如通过真空或压敏粘着剂就位固持在平坦压板表面上。用于化学机械平坦化的抛光垫的制造已知包括使泡沫或多孔性聚合物在具有最终抛光垫(如聚氨基甲酸酯)的期望直径的模具中模制和固化，随后使固化聚合物脱模并且在平行于模具顶部表面的方向上切割(例如通过切削)固化聚合物以形成具有期望厚度的层，以及随后例如通过研磨、刳槽(routing)或将最终表面设计压印到抛光垫顶部中使所得层成形。此前，使这类层成形为抛光垫的已知方法包括层注射模制、层挤出、用固定研磨带对层进行磨光和/或将层端面车削成期望的厚度和平坦度。这些方法实现一致的垫表面微纹理的能力有限，所述一致的垫表面微纹理是抛光衬底中的低缺陷度和从衬底均匀去除材料所必需的。事实上，所述方法通常形成可见设计，如具有指定宽度和深度的凹槽和可见但不一致的纹理。举例来说，由于模具硬度随着模具厚度而改变并且切削刀片连续磨损，因此切削工艺对于垫表面成形不可靠。由于连续的工具磨损和车床定位精度，因此单点端面车削技术已经不能够产生一致的垫表面微纹理。注射模制工艺所制造的垫由于穿过模具的材料流动不一致而缺乏均匀性；另外，由于固化剂和模制材料的剩余部分在注射到围束区域中的期间、尤其在高温下可以按不同的速率流动，因此当垫固定并且固化时，模制品倾向于变形。还已经使用磨光方法使具有较硬表面的化学机械抛光垫光滑。在磨光方法的一个实例中，West等人的美国专利第7,118,461号公开了用于化学机械平坦化的光滑垫和所述垫的制造方法，所述方法包含用从垫表面去除材料的研磨带磨光或抛光垫表面。在一个实例中，磨光之后使用较小研磨剂进行后续磨光步骤。所述方法的产品相较于未经修光的相同垫产品展现改善的平坦化能力。遗憾的是，虽然West等人的方法可以使垫光滑，但是其未能提供一致的垫表面微纹理并且无法用于处理较软的垫(垫或垫聚合物基质的根据ASTMD2240-15(2015)的肖氏D硬度是40或更小)。此外，West等人的方法去除的材料太多，以致所得抛光垫的使用寿命可能受到不利的影响。仍然期望提供一种具有一致的表面微纹理而不限制垫使用寿命的化学机械抛光垫。化学机械抛光垫的调节类似于磨光，其中所述垫在使用时通常用具有类似于细砂纸的表面的旋转式磨轮进行调节。进行‘磨合’期(在此期间，不使用垫进行抛光)之后，这类调节导致平坦化效率提高。仍期望消除磨合期并且提供可以立即用于抛光的预调节垫。本专利技术人已经致力于发现用于制造预调节型CMP垫的方法，所述预调节型CMP垫具有一致的垫表面微纹理，同时保持其原始表面构形。
技术实现思路
1.根据本专利技术，提供具有一种或多种聚合物、优选聚氨基甲酸酯的CMP抛光层的预调节型化学机械(CMP)抛光垫的方法，所述CMP抛光层具有半径，并且具有0.01μm到25μmSq的表面粗糙度，并且具有有效抛光的垫表面微纹理，所述方法包含用旋转式研磨机研磨聚合物CMP抛光层，优选地聚氨基甲酸酯或聚氨基甲酸酯泡沫CMP抛光层，更优选地多孔性CMP抛光层的表面，此时CMP抛光层如通过压敏粘着剂，或优选地真空就位固持在平台式压板表面上，所述旋转式研磨机包含转子并且具有平行于或基本上平行于平台式压板的表面安置并且由多孔性研磨材料制成的研磨表面，以形成CMP抛光层的表面与多孔性研磨材料的表面的界面。2.根据如上文条目1中所述的本专利技术的方法，其中CMP抛光层的半径从其中心点延伸到其外周并且旋转式研磨机的直径等于或大于CMP抛光层的半径，或优选地等于CMP抛光层的半径。3.根据如上文条目2中所述的本专利技术的方法，其中旋转式研磨机定位成在研磨期间其外周直接搁置在CMP抛光层的中心上。4.根据如上文条目1、2或3中任一项所述的本专利技术的方法，其中旋转式研磨机和CMP抛光层和平台式压板在CMP抛光层的研磨期间各自旋转。优选地，平台式压板的旋转方向与旋转式研磨机相反。5.根据如上文条目4中所述的本专利技术的方法，其中旋转式研磨机以50到500rpm，或优选地150到300rpm的速率旋转，并且平台式压板以6到45rpm，或优选地8到20rpm的速率旋转。6.根据如上文条目1、2、3、4或5中任一项所述的本专利技术的方法，其中旋转式研磨机在研磨期间定位于CMP抛光层和平台式压板上方，并且旋转式研磨机从刚好高于CMP抛光层表面的点以0.1到15微米/转或优选地0.2到10微米/转的速率向下馈送，即，使CMP抛光层表面与旋转式研磨机的研磨表面的界面损耗并且研磨CMP抛光层的顶部表面。7.根据如上文条目1、2、3、4、5或6中任一项的本专利技术的方法，其中在研磨之前，CMP抛光垫通过模制聚合物并且切削模制聚合物形成用作垫的CMP抛光层来形成，或优选地通过模制聚合物并且切削模制聚合物形成CMP抛光层，随后在直径与CMP抛光层相同的子垫或底层的顶部上堆叠CMP抛光层形成CMP抛光垫来形成。8.根据如上文条目1、2、3、4、5、6或7中任一项所述的本专利技术的方法，其中所述多孔性研磨材料是多孔性材料连续相的复合物，所述多孔性材料连续相已分散于其细粉状无孔磨料粒子内，如碳化硅、氮化硼或优选地金刚石粒子。9.根据如上文条目8中所述的本专利技术的方法，其中多孔性研磨材料的平均孔径是3到240μm，或优选地10到80μm。10.根据如上文条目8或9中任一项所述的本专利技术的方法，其中多孔性研磨材料的多孔性连续相包含陶瓷，优选地烧结陶瓷，如氧化铝或二氧化铈。11.根据如上文条目1、2、3、4、5、6、7、8、9或10中任一项所述的本专利技术的方法，其中在研磨期间，所述方法进一步包含将压缩惰性气体或空气间歇地或优选地持续地吹入CMP抛光层材料的表面和旋转式研磨机的研磨表面的界面中从而冲击多孔性研磨材料，优选地从CMP抛光层的中心点上方的点经CMP抛光层材料的表面与旋转式研磨机的研磨表面的界面吹入，或更优选地从CMP抛光层的中心点上方的点经CMP抛光层材料的表面与旋转式研磨机的研磨表面的界面吹入，并且分别将气体或空气从刚好低于旋转式研磨机的周缘的点向上吹，例如其中CMP抛光层的周缘和旋转式研磨机的周缘会合，从而冲击多孔性研磨材料。还可以在研磨之前或之后吹入压缩气体或空气。12.根据如上文条目1、2、3、4、5、6、7、8、9、10或11中任一项所述的本专利技术的方法，其中CMP抛光层包含多孔性聚合物或含有多孔性聚合材料的填充剂，其根据ASTMD2240-15(2015)的肖氏D硬度是20到80，或例如40或更低。13.根据如上文条目1、2、3、4、5、6、7、8、910、11或12中任一项所述的本专利技术的方法，其中CMP抛光层进一步包含一个或多个无孔透明窗口区段，如包含玻璃态转变温度(DSC)是75到105℃的无孔聚氨基甲酸酯的那些区段，如不延伸越过CMP抛光层的中心点的窗口区段。14.根据如上文条目1、2、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提供预调节型化学机械(CMP)抛光垫的方法，所述CMP抛光垫具有半径和一种或多种聚合物的CMP抛光层，所述CMP抛光层具有有效抛光的垫表面微纹理，所述方法包含：用旋转式研磨机研磨所述CMP抛光层的表面，此时所述CMP抛光层就位固持在平台式压板表面上，所述旋转式研磨机具有平行于或基本上平行于所述平台式压板表面安置并且由多孔性研磨材料制成的研磨表面，以形成所述CMP抛光层的所述表面与所述多孔性研磨材料的表面的界面，其中所得CMP抛光层具有0.01μm到25μmSq的表面粗糙度。

【技术特征摘要】
2016.09.29 US 15/2796451.一种提供预调节型化学机械(CMP)抛光垫的方法，所述CMP抛光垫具有半径和一种或多种聚合物的CMP抛光层，所述CMP抛光层具有有效抛光的垫表面微纹理，所述方法包含：用旋转式研磨机研磨所述CMP抛光层的表面，此时所述CMP抛光层就位固持在平台式压板表面上，所述旋转式研磨机具有平行于或基本上平行于所述平台式压板表面安置并且由多孔性研磨材料制成的研磨表面，以形成所述CMP抛光层的所述表面与所述多孔性研磨材料的表面的界面，其中所得CMP抛光层具有0.01μm到25μmSq的表面粗糙度。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述CMP抛光层通过真空就位固持在所述平台式压板表面上。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述CMP抛光层的半径从其中心点延伸到其外周，并且所述旋转式研磨机的直径等于或大于所述CMP抛光层的所述半径。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述旋转式研磨机定位成在研磨期间其外周直接搁置在所述CMP抛光层的所述中心上。5.根据权利要求1所述的方法，其中所述旋转式研磨机和所述CMP抛光层和平台式压板在所述CMP抛光层的所述研磨期间各自旋转。6.根据权利要求5所述的方法，其中所述平台式压板的旋转方向与所述旋转式研磨机相反。7.根据权利要求5所述的方法，其中所述旋转式研磨机以50到500rpm...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·J·亨德伦，J·R·斯塔克，
申请(专利权)人：罗门哈斯电子材料CMP控股股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US