非平面的化学机械抛光垫修整器及其相关方法技术

本发明专利技术揭露并描述了在修整ＣＭＰ抛光垫过程中增加位于中央的研磨颗粒（３１０）修整工作负荷的ＣＭＰ抛光垫修整器，以及其相关方法。位于中央的颗粒（３１０）工作负荷的增加改善了抛光垫修整效能，也延长了抛光垫修整器的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术主要是关于一种用于修整或调整化学机械抛光(chemicalmechanical polishing，CMP)垫的装置与方法，因此本专利技术涉及化学与材料科学领域。
技术介绍
许多产业目前使用化学机械抛光(CMP)以抛光某种工作件，特别是计算机制造产业为了抛光以陶瓷材料、硅材、玻璃、石英、金属及其混合材料所制成的晶片，已经开始大大地仰赖CMP工艺。这样的抛光工艺通常必须将晶片抵靠着以耐久型有机物质(如聚氨基甲酸酯)所制成的旋转垫，将含有能够破坏晶片物质以及一些研磨颗粒(用于物理研磨晶片表面)的化学研磨液加到抛光垫上，该研磨液持续地加在旋转CMP抛光垫上，双重的化学与机械力量施加在晶片上，以希望的方式抛光该晶片。欲达成抛光品质特别注重于研磨颗粒在抛光垫上的分布。该抛光垫的顶部通常藉由如纤维或小孔洞等机械结构来承载颗粒，该机械结构提供足以防止颗粒因抛光垫旋转的离心力而脱离抛光垫的摩擦力，因此，尽量保持抛光垫顶部的韧性、尽量保持纤维竖立或确保有充足的开口与孔洞能接受新的研磨颗粒，这些都是很重要的。维持抛光垫顶部的问题是由在工作件、研磨液以及修整盘的研磨碎屑的累积所引起，因为这种累积会造成抛光垫顶部变得“光滑(glazing)”或硬化(hardening)，并且让纤维纠结而摊平，因此使该抛光垫不太能够承载该研磨液的研磨颗粒，也因此严重地降低抛光垫整体的抛光效能。再者，很多抛光垫用于承载研磨液的孔洞会变得阻塞，且抛光垫抛光表面的整体表面粗糙度下降而无光泽，因此会藉由各种不同的装置“梳理(combing)”或“切削(cutting)”抛光垫顶部以试图恢复抛光垫顶部。这种流程已经是已知的“修整(dressing)”或“调整(conditioning)”CMP抛光垫。多种装置与方法已被使用以达到此目的，其中一种装置是一个具有多个附着于表面或基板的超硬结晶颗粒(如钻石颗粒)的圆盘。不幸的是，用传统方法所制造的研磨盘存在有许多问题第一，研磨颗粒可能从该研磨盘的基板剥落并被CMP抛光垫的纤维卡住，使得被研磨的工作件产生刮痕并损坏；第二，以前的制造方法倾向于制造具有研磨颗粒的研磨盘，该研磨颗粒是在基板表面聚集成不均匀的间隔群组，在颗粒之间所产生的非均匀间隔导致CMP抛光垫一些部分被过度修整，而产生磨损的记号，而其它部分则是修整不足而产生光滑层；第三，这些研磨盘的研磨颗粒无法被调整成在穿过抛光垫时具有一致的深度，这种不一致的深度使得CMP抛光垫额外产生不均匀的修整；最后，根据CMP抛光垫的弹性程度，在修整器最初的前缘前方因为该修整器朝下施加的力量而可能出现凸块或泡状物，这样的凸块可能导致抛光垫的凹陷，而当该抛光垫通过该修整器其它部分时，可能接着会使剩下的研磨颗粒(特别是那些位于抛光垫修整器中央的研磨颗粒)穿入抛光垫时无法深入或甚至完全略过该抛光垫，故在修整器研磨颗粒的不均匀的工作负荷可能会造成抛光垫不均匀地被修整，也可能会导致修整器不均匀地磨损，而使其过早损坏。而另一个目前CMP抛光垫修整器的缺点就是该抛光垫调整器寿命的减少，一个CMP抛光垫调整器的有效性以及有效寿命决定于其工作研磨颗粒的数量以及每一个颗粒的工作负荷。如上所述，抛光垫调整器的使用寿命会因在研磨颗粒上不均匀分布的工作负荷而减少。当一个弹性CMP工作垫承受一个修整器的压力下，过度研磨可能会产生在抛光垫调整器的前缘的结晶，该结晶承受大部分的工作负荷。再者，位于中央的研磨颗粒是被避免接受相等的工作负荷，此工作负荷的错误分配增加了前缘颗粒的磨损率，并且造成该修整器早在位于中央的颗粒损耗前就变为无法使用。关于颗粒的保持，有两个因素导致研磨颗粒从传统抛光垫修整盘剥落第一，剥落行为常常因为研磨颗粒以较差的方法附着于抛光垫而产生，研磨颗粒只借着电镀的镍维持在基板上，或其它覆盖物仅仅凭靠着微弱的机械力量稳固着，而非借着任何形式的化学键，因此这些颗粒很容易因暴露在如磨擦力等强机械力下而剥落。第二，因为化学研磨液造成电镀材料的化学冲击往往助长颗粒的移除。相反地，当研磨颗粒以黄铜焊接在基板上，化学键则会较稳固地抓住颗粒，然而，化学研磨液的酸性物质将迅速地减弱该以黄铜焊接的颗粒的键结，并且在抛光垫修整时的摩擦力下而使该研磨颗粒剥落。因此，将黄铜暴露在化学物的机会最小化以延长抛光垫修整器的使用寿命，必须在进行修整时就暂停研磨流程，因此导致一连串交替的研磨与修整会浪费时间，且没有效率。当抛光垫修整器的工作面在经过黄铜焊接过程时的变形也时常造成研磨颗粒的剥落。在黄铜焊接的过程中，该抛光垫修整器一定会暴露在非常高的温度下。此暴露于极高的温度会导致抛光垫修整器的工作面变形，因此危及到抛光垫修整器工作面的平滑度以及平坦度。结果，该工作面具有黄铜的部分变得粗糙且具有高高低低的斑点。这样的斑点是不被期望的，因为这些斑点可能会导致该黄铜剥落，且在工作件的研磨表面上产生微刮痕(micro-scratches)。再者，这种不平坦可能会导致该修整器的再加工以及研磨颗粒保持的问题。有鉴于此，目前正持续寻找一种CMP抛光垫修整器，其是被制造且调整成可达到伴随着最大效率以及使用寿命的最佳研磨效果。
技术实现思路
因此，本专利技术的一方面是提供一种调整在修整CMP抛光垫(CMP pad)的过程中增加CMP抛光垫修整器位于中央的超研磨颗粒的工作负荷的方法以及CMP抛光垫修整器。在这种方法中，提供了一CMP抛光垫修整器，其具有多个耦合于基板的超研磨颗粒，且依照一预先决定的图形而维持在特定的位置。该超研磨颗粒可配置形成一种可降低位于边缘的颗粒穿入CMP抛光垫的穿透力、且增加位于中央的颗粒穿入CMP抛光垫的穿透力的图形，因此最佳化位于中央的超研磨颗粒的工作负荷。一般而言，该颗粒为超硬物质，如钻石或为单晶型态或多晶型态的立方氮化硼(cBN)。本专利技术的一实施例中，增加位于中央的超研磨颗粒的工作负荷的方法是包括一CMP抛光垫的使用，该CMP抛光垫包括具有排列成图形的超研磨颗粒的基板，该图形提供从位于边缘的颗粒工作端往位于中央的颗粒工作端渐增的斜率。再者，所运用的斜率的确切程度被调整以控制位于中央的颗粒承受的工作负荷。这样的斜率可以各种不同的方式产生，例如，在一种情况下，一斜率可藉由将超研磨颗粒调整在一基本上平坦的基板上或基板内，且藉由该超研磨颗粒从位于边缘的颗粒至位于中央的颗粒增加高于工作面的高度。在一些情形中，该斜率的较佳程度可藉由抛光垫速度以及弹性的测量而决定。在本专利技术的另一实施例中，增加位于中央的颗粒工作负荷的方法可包括提供一CMP抛光垫修整器，其具有多个耦合于基板上的超研磨颗粒，且排列成位于边缘的超研磨颗粒比位于中央的颗粒具有较高的密度的图形。已发现群集在高密度区域的颗粒比彼此分开较远的颗粒比较无法深入穿透抛光垫。因此，由于在基板上的颗粒密度的不同，让工作负荷会从一区域转移至另一区域。本专利技术的又一实施例是一种可藉由将位于中央的颗粒定向于一姿态而增加位于中央的颗粒工作负荷的方法，所述姿态使得位于中央的颗粒穿透CMP抛光垫的穿透力高于位于边缘的颗粒姿态的穿透力。一方面，位于中央的颗粒的姿态在其工作端可为尖顶部，而位于边缘的颗粒的姿态在其工作端可表现为平面或棱部(边缘，edge)。另一方面，位于中央的颗粒在其工作端可表现本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在修整器修整ＣＭＰ抛光垫过程中增加位于ＣＭＰ抛光垫修整器中央的超研磨颗粒工作负荷的方法，该方法包括：配置超研磨颗粒形成减少位于边缘的颗粒穿透ＣＭＰ抛光垫的穿透力、并增加位于中央的颗粒穿透ＣＭＰ抛光垫的穿透力的图形。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋健民，
申请(专利权)人：宋健民，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]