凸缘光学端点检测窗口和含有其的CMP抛光垫制造技术

本发明专利技术提供一种化学机械(CMP)抛光垫，其具有顶部表面、经调适以接收端点检测窗口的一个或多个孔口、具有凹陷部分且具有一个或多个凸缘端点检测窗口(窗口)的下侧，每个窗口具有经调适以紧密地装配到所述抛光层的下侧的凹陷部分中的凸缘，所述凸缘具有略微小于所述抛光层的凹陷部分的深度的厚度(以允许粘着剂)，具有紧密地装配到所述抛光层中的孔口中的检测区域以使得其顶部表面大体上与所述抛光层的所述顶部表面齐平。

Flange Optical Endpoint Detection Window and CMP Polishing Pad Containing it

The invention provides a chemical mechanical (CMP) polishing pad, which has a top surface, one or more orifices adapted to receive an endpoint detection window, a depression part and a lower side of one or more flange endpoint detection windows (windows). Each window has flanges adapted to be tightly assembled in the depression part of the lower side of the polishing layer, and the flange has a slight edge. A thickness less than the depth of the depressed portion of the polishing layer (to allow adhesives) has a detection area tightly assembled into the hole in the polishing layer so that the top surface of the polishing layer is roughly level with the top surface of the polishing layer.

【技术实现步骤摘要】
凸缘光学端点检测窗口和含有其的CMP抛光垫本专利技术涉及一种具有一个或多个凸缘端点检测窗口的化学机械抛光(CMP抛光)垫和其制造方法。更确切地说，本专利技术涉及一种CMP抛光垫，其包含：(i)CMP抛光层，在其中具有(a)对于顶部表面，其具有用于一个或多个端点检测窗口中的每一个的一系列凹槽、孔口和任选的排除区域，和(b)以及下侧，其含有用于一个或多个端点检测窗口中的每一个的凹陷部分，其具有与每个排除区域横向相连延伸的深度；(ii)子垫或子层；以及(iii)一个或多个端点检测窗口，各自具有：经调适以紧密地装配到抛光层的下侧的凹陷部分中且厚度等于或略微小于抛光层的凹陷部分的深度的凸缘；紧密地装配到抛光层中的孔口中的检测区域；以及与抛光层的顶部表面齐平的顶部表面。在集成电路和其它电子装置的制造中，导体、半导体以及介电材料的多个薄层沉积于半导体晶片的表面上且随后至少部分地从半导体晶片的表面上去除。随着材料层依序沉积和去除，晶片的最上表面变得不平坦。由于后续半导体加工(例如金属化)需要晶片具有平坦表面，所以晶片需要平坦化。化学机械平坦化或化学机械抛光(CMP)通常用于在制造期间使集成电路和其它电子装置衬底，如半导体晶片平坦化。在常规CMP中，衬底安装在载体组合件上且定位成与CMP设备中的抛光垫接触。载体组合件通过将其抵着CMP抛光垫按压向衬底中施加可控的压力，同时通过外部动力相对于衬底移动(例如旋转)垫。与其同时，晶片与CMP抛光垫之间提供的抛光介质(例如浆料)用以通过垫表面和抛光介质的化学和机械活动使衬底表面抛光和平坦化。当衬底已抛光到所需程度时，测定CMP抛光中呈现的一个刺激。已研发用于测定抛光端点的就地光学方法，其中所述方法包含在可见光谱(例如400到700nm)、紫外线光谱(200到400nm)或红外线光谱(例如700到1100nm)中的一个或多个波长处监测反射的光学信号。在监测光学信号时，当衬底表面处的组合物从一种材料改变为另一种材料时，衬底的反射性改变。此反射性改变随后用于检测CMP抛光端点。为了适应这些光学端点测量技术，已研发具有端点检测窗口的CMP抛光垫。端点检测窗口的透明度意指由与用于制得CMP抛光垫的材料不同的材料形成的窗口。因此，在模制或浇铸材料以制得CMP抛光垫期间或之后，端点检测窗口必须与CMP抛光垫的其余部分固定或密封接合。举例来说，端点检测窗口可胶合到CMP抛光垫材料、焊接到CMP抛光垫材料、与CMP抛光垫材料一起浇铸且甚至与CMP抛光垫材料反应。然而，任何端点检测窗口与CMP抛光垫材料之间的不佳粘着性可导致抛光介质泄漏或可造成窗口从垫松开。泄漏存在问题，因为泄漏的抛光介质可能干扰端点检测且改变子垫的压缩特性。解决泄漏的一种方法为用CMP抛光垫材料的其余部分浇铸窗口材料。然而，已经证明使具有端点检测窗口的浇铸CMP抛光垫成形是困难的，因为材料不同且它们对成形方法的耐受性，如将材料切割或刮削成层会导致不希望的表面缺陷或变形和窗口弯曲。在制造插入适当位置的窗口的替代方法中，包含使窗口直接粘着到子垫或底层。然而，粘着区域较小且已知子垫粘着剂未经充分加工，足以预防窗口周围的泄漏或窗口和垫分离。Birang等人的美国专利第5,893,796(A)号公开位于子垫凸缘上的端点检测窗口(查看图3A)和粘着到顶垫下侧的凸缘窗口或栓塞(查看图3D)。在凸缘窗口中，两个水平栓塞的顶部表面与CMP抛光垫的顶部表面共面。不幸的是，栓塞(600)的下部部分(604)粘着到顶部抛光层(22)的下侧且高度取决于栓塞的较小部分对抛光层中的底部表面的粘着性以在使用时预防泄漏。另外，背衬层或子垫具有容纳两个水平栓塞的整个下侧且不支撑其的较大凹槽。较大凹槽可能不利地影响抛光速率或一致性。本专利技术人致力于提供具有一个或多个端点检测窗口的CMP抛光垫以确保无泄漏发生以及其制造方法。
技术实现思路
1.根据本专利技术，用于抛光选自磁性衬底、光学衬底和半导体衬底中的至少一个的衬底的化学机械(CMP)抛光垫包含(i)CMP抛光层或聚合材料的顶层，优选聚氨基甲酸酯泡沫层，其中具有：(a)顶部表面，其中具有一系列凹槽，优选连续同心凹槽，具有用于一个或多个，优选一个到三个端点检测窗口中的每一个的孔口A，一直延伸通过抛光层且当在使用时朝着抛光层顶部正常向下的方向观察时具有中心点，且优选排除区域，其中一个或多个端点检测窗口中的每一个无凹槽；和(b)以及大体上平坦的下侧，其含有用于一个或多个端点检测窗口中的每一个的凹陷部分，其具有与每个排除区域的横向尺寸相连横向延伸的恒定深度；(ii)聚合材料的子垫或子层，如聚合物，优选聚氨基甲酸酯，互相贯通的非编织网或聚合泡沫，如聚氨基甲酸酯，具有大体上平坦的顶部表面，具有平坦下侧表面且具有一直延伸通过子垫的用于一个或多个端点检测窗口中的每一个的孔口，具有中心点对准以匹配抛光层中的每个孔口A的中心点，优选且具有相同或更优选较小横向尺寸作为孔口A；以及(iii)一个或多个，如一个到六个，或优选一个到三个端点检测窗口，如透明聚合物窗口，优选聚氨基甲酸酯，每个窗口具有经调适以紧密地装配到抛光层的下侧的凹陷部分中且厚度等于或容纳粘着剂层，略微小于(i)抛光层的凹陷部分的深度的凸缘，且具有紧密地装配到抛光层中的孔口中的检测区域以使得其顶部表面大体上与抛光层的顶部表面齐平。2.根据如上述项目1中的本专利技术的化学机械抛光垫，其中(ii)子垫包含硬度在肖氏O标度(ASTMD2240-15(2015))内且小于抛光层的硬度的聚合材料。3.根据如上述项目1中的本专利技术的化学机械抛光垫，其中经由超声波焊接或选自压敏粘着剂、热熔粘着剂、接触粘着剂和其组合的粘着剂，(iii)一个或多个端点检测窗口中的每一个粘着到(i)抛光层和(ii)子垫中的每一个。4.根据如上述项目3中的本专利技术的化学机械抛光垫，其中(iii)一个或多个端点检测窗口中的每一个用压敏性粘着剂粘着到(i)抛光层且用压敏性粘着剂或热熔粘着剂粘着到(ii)子垫。5.根据如上述项目1、2、3或4中的任一项中的本专利技术的化学机械抛光垫，其中CMP抛光垫在任何维度中在一个或多个排除区域内或在与(iii)一个或多个端点检测窗口的凸缘结合的横向区域内且在子垫的下侧与抛光层的顶部表面之间不含大于150μm或优选50μm的缺口或开放空间。6.在另一个方面中，本专利技术提供用于制造具有一个或多个端点检测窗口的化学机械(CMP)抛光垫的方法，其包含形成(i)具有中心点的抛光层，(a)顶部表面，其具有一系列凹槽，优选连续同心凹槽且优选用于一个或多个，如一个到六个，或优选一个到三个端点检测窗口中的每一个的排除区域，其中一个或多个端点检测窗口中的每一个无凹槽，和(b)大体上平坦的下侧，其可或可不含有恒定深度的凹陷部分且如通过铸造和切削(其中抛光层将不含有凹陷部分)或通过喷涂和固化聚合材料，优选聚氨基甲酸酯泡沫经调适以接收一个或多个端点检测窗口中的每一个的凸缘以及(b)大体上平坦的下侧；如果(i)抛光层不具有凹陷部分，那么将(b)用于一个或多个端点检测窗口中的每一个的下侧抛光层研磨到恒定深度和横向尺寸以接收一个或多个端点检测窗口中的每一个的凸缘且如果使用的话任何粘着剂，因此形成凹陷部分；如通过研磨孔口A，在具有给定本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种化学机械(CMP)抛光垫，其用于抛光选自磁性衬底、光学衬底和半导体衬底中的至少一个的衬底，所述抛光垫包含(i)CMP抛光层或聚合材料的顶层，其中具有(a)顶部表面，其具有一系列凹槽，具有用于一个或多个端点检测窗口中的每一个的孔口A，一直延伸通过所述抛光层，当在使用时朝着所述抛光层顶部正常向下的方向观察时具有中心点，和(b)大体上平坦的下侧，其含有用于所述一个或多个端点检测窗口中的每一个的凹陷部分，其具有与每个排除区域的横向尺寸相连横向延伸的恒定深度；(ii)聚合材料的子垫或子层，其具有大体上平坦的顶部表面，具有平坦下侧表面且具有一直延伸通过所述子垫的用于一个或多个端点检测窗口中的每一个的孔口，且具有中心点对准以匹配所述抛光层中的每个孔口A的中心点；以及(iii)；以及(iii)一个或多个端点检测窗口，每个窗口具有经调适以紧密地装配到所述抛光层的下侧的凹陷部分中且厚度等于或容纳粘着剂层，略微小于所述(i)抛光层的凹陷部分的深度的凸缘，具有紧密地装配到所述(i)抛光层中的孔口中的检测区域以使得其顶部表面大体上与所述(i)抛光层的顶部表面齐平。

【技术特征摘要】
2017.09.15 US 15/7055611.一种化学机械(CMP)抛光垫，其用于抛光选自磁性衬底、光学衬底和半导体衬底中的至少一个的衬底，所述抛光垫包含(i)CMP抛光层或聚合材料的顶层，其中具有(a)顶部表面，其具有一系列凹槽，具有用于一个或多个端点检测窗口中的每一个的孔口A，一直延伸通过所述抛光层，当在使用时朝着所述抛光层顶部正常向下的方向观察时具有中心点，和(b)大体上平坦的下侧，其含有用于所述一个或多个端点检测窗口中的每一个的凹陷部分，其具有与每个排除区域的横向尺寸相连横向延伸的恒定深度；(ii)聚合材料的子垫或子层，其具有大体上平坦的顶部表面，具有平坦下侧表面且具有一直延伸通过所述子垫的用于一个或多个端点检测窗口中的每一个的孔口，且具有中心点对准以匹配所述抛光层中的每个孔口A的中心点；以及(iii)；以及(iii)一个或多个端点检测窗口，每个窗口具有经调适以紧密地装配到所述抛光层的下侧的凹陷部分中且厚度等于或容纳粘着剂层，略微小于所述(i)抛光层的凹陷部分的深度的凸缘，具有紧密地装配到所述(i)抛光层中的孔口中的检测区域以使得其顶部表面大体上与所述(i)抛光层的顶部表面齐平。2.根据权利要求1所述的化学机械(CMP)抛光垫，其中所述CMP抛光层的聚合材料为聚氨基甲酸酯泡沫层。3.根据权利要求1所述的化学机械(CMP)抛光垫，其中所述(ii)聚合材料的子垫或子层为聚氨基甲酸酯泡沫材料。4.根据权利要求1所述的化学机械(CMP)抛光垫，其中所述(iii)一个或多个端点检测窗口为透明聚合物窗口。5.根据权利要求1所述的化学机械(CMP)抛光垫，其中所述(iii)一个或多个端点检测窗口中的每一个经由超声波焊接或用选自压敏粘着剂、热熔胶粘着剂、接触粘着剂和其组合的粘着剂粘着到所述(i)抛光层和所述(ii)子垫中的每一个。6.根据权利要求4所述的化学机械(CMP)抛光垫，其中所述(iii)一个或多个端点检测窗口中的每一个用压敏性粘着剂粘着到所述(i)抛光层且用压敏性粘着剂或热熔粘着剂粘着到所述(ii)子垫。7.根据权利要求1所述的化学机械(CMP)抛光垫，其中所述一个或多个端点检测窗口，其中所述CMP抛光垫在任何维度中在与...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·G·皮斯克拉克，J·J·亨德伦，
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