專利名稱：具有復(fù)合透明窗口的化學(xué)機(jī)械拋光墊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于與原位化學(xué)機(jī)械拋光檢測(cè)方法使用的包含復(fù)合窗口材料的拋光墊。
背景技術(shù)：
化學(xué)機(jī)械拋光(″CMP″)方法用于制造微電子器件，以在半導(dǎo)體晶片、場(chǎng)發(fā)射顯示器及很多其它微電子基材上形成平表面。例如，制造半導(dǎo)體器件一般包括形成各種處理層、選擇性除去或圖案化這些層的部分，并在半導(dǎo)電基材表面上沉積額外處理層，以形成半導(dǎo)體晶片。例如，處理層可包括絕緣層、柵氧化物層、導(dǎo)電層及金屬或玻璃層等。一般在某些晶片處理步驟需要處理層的最上表面為用于隨后層沉積的平面狀，即，平坦。CMP用于使處理層平面化，其中將經(jīng)沉積材料(如導(dǎo)電或絕緣材料)拋光，以使用于隨后處理步驟的晶片平面化。
在典型CMP方法中，晶片在CMP工具中在載體上倒置安置。力將載體和晶片向下推向拋光墊。載體和晶片在CMP工具的拋光臺(tái)上在旋轉(zhuǎn)拋光墊上旋轉(zhuǎn)。在拋光處理期間一般在旋轉(zhuǎn)晶片和旋轉(zhuǎn)拋光墊之間引入拋光組合物(也稱為拋光漿料)。拋光組合物一般包含與最上晶片層部分相互作用或使最上晶片層部分溶解的化學(xué)物質(zhì)以及物理除去該層部分的研磨材料。晶片和拋光墊可以相同或相反方向旋轉(zhuǎn)，無(wú)論哪種均為進(jìn)行特定拋光處理所需。載體也可在拋光臺(tái)上跨拋光墊振動(dòng)。
在晶片表面拋光中，通常有利地原位監(jiān)控拋光處理。原位監(jiān)控拋光處理的一種方法包括使用具有孔或窗口的拋光墊?？谆虼翱谔峁┕饩€能夠通過(guò)以允許在拋光處理期間檢視晶片表面的入口。具有孔和窗口的拋光墊已知，且已用于使基材拋光，如半導(dǎo)體器件的表面。例如，美國(guó)專利第5,605,760號(hào)提供具有自固態(tài)、均勻聚合物形成的透明窗的墊，該透明窗沒(méi)有吸收或傳輸漿料的內(nèi)在能力。美國(guó)專利第5,433,651號(hào)公開(kāi)一種拋光墊，其中部分墊已除去，以提供能夠透光的孔。美國(guó)專利第5,893,796號(hào)及第5,964,643號(hào)公開(kāi)除去一部分拋光墊以提供孔，并將透明聚氨酯或石英塞放入孔中，以提供透明窗口，或除去部分拋光墊襯材(backing)，以在墊中提供半透明性。美國(guó)專利第6,171,181號(hào)及第6,387,312號(hào)公開(kāi)具有透明區(qū)域的拋光墊，該透明區(qū)域由使可流動(dòng)材料(例如，聚氨酯)以快速冷卻速率固化形成。
目前僅公開(kāi)數(shù)種材料用于拋光墊窗口。美國(guó)專利第5,605,760號(hào)公開(kāi)使用固體聚氨酯片。美國(guó)專利第5,893,796號(hào)及第5,964,643號(hào)公開(kāi)使用聚氨酯塞或石英插入物。美國(guó)專利第6,146,242號(hào)公開(kāi)具有窗口的拋光墊，該窗口包括聚氨酯或透明塑料，如由西湖(Westlake)銷售的ClariflexTM四氟乙烯-共聚-六氟丙烯-共聚-偏二氟乙烯三元共聚物。由固態(tài)聚氨酯制成的拋光墊窗口在化學(xué)機(jī)械拋光期間易于劃傷，這導(dǎo)致在拋光墊壽命期間光透射率持續(xù)降低。由于在終點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)中的設(shè)置必須不斷調(diào)節(jié)，以補(bǔ)償光透射率的損失，這特別不利。此外，墊窗口(如固體聚氨酯窗口)一般比拋光墊的其余部分具有較慢磨損率，導(dǎo)致在拋光墊中形成“團(tuán)塊”，這產(chǎn)生不期望的拋光缺陷。為解決這些問(wèn)題的一些問(wèn)題，WO01/683222號(hào)公開(kāi)具有在CMP期間增加窗磨損率的間斷性的窗。該間斷性據(jù)稱通過(guò)將兩種不溶混聚合物的共混物或固態(tài)、液態(tài)或氣態(tài)顆粒的分散加入窗口在窗材料中產(chǎn)生。
雖然很多已知窗材料適用于其預(yù)期用途，但仍需要能夠用有效和廉價(jià)方法產(chǎn)生的具有半透明區(qū)域的有效拋光墊。本發(fā)明提供這種拋光墊及其使用方法。自本文提供的本發(fā)明說(shuō)明，本發(fā)明的這些及其它優(yōu)點(diǎn)及額外發(fā)明特征將顯而易見(jiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用于化學(xué)機(jī)械拋光的拋光墊，其包括由復(fù)合材料制成的透明窗口。在一個(gè)實(shí)施方式中，透明窗口包含至少一種無(wú)機(jī)材料及至少一種有機(jī)材料，其中以透明窗口的總重量計(jì)，該無(wú)機(jī)材料占透明窗口的約20重量％或更多。在另一實(shí)施方式中，透明窗口包含至少一種無(wú)機(jī)材料及至少一種有機(jī)材料，其中該無(wú)機(jī)材料分散在整個(gè)有機(jī)材料中，且具有5納米至1000納米的大小，且其中該透明窗口在200納米至10,000納米的范圍中的至少一個(gè)波長(zhǎng)處具有30％或更大的總透光率。在另一實(shí)施方式中，透明窗口包含無(wú)機(jī)/有機(jī)雜化溶膠-凝膠材料。在一額外實(shí)施方式中，透明窗口包括至少一種聚合物樹(shù)脂及至少一種澄清劑，使該透明窗口具有基本高于僅包含聚合物樹(shù)脂的窗口的總透光率。
本發(fā)明進(jìn)一步提供一種化學(xué)機(jī)械拋光裝置及使工件拋光的方法。CMP裝置包括(a)旋轉(zhuǎn)的壓板，(b)本發(fā)明的拋光墊，及(c)通過(guò)接觸旋轉(zhuǎn)拋光墊而保持待拋光工件的載體。該拋光方法包括以下步驟，(i)提供本發(fā)明的拋光墊，(ii)使工件與拋光墊接觸，及(iii)相對(duì)于工件使拋光墊運(yùn)動(dòng)，以研磨工件并由此使工件拋光。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及一種用于化學(xué)機(jī)械拋光的包含透明窗口的拋光墊，其中該透明窗口由二或多種材料的復(fù)合材料制成。二或多種材料一般在物理和/或化學(xué)上相互不同。該透明窗口可為拋光墊內(nèi)的部分，或者，該透明窗口可為整個(gè)拋光墊(例如，整個(gè)拋光墊或拋光上墊透明，且包括二或多種材料的復(fù)合材料)。
在第一實(shí)施方式中，透明窗口包含至少一種無(wú)機(jī)材料及至少一種有機(jī)材料。該無(wú)機(jī)材料可為任何適用的無(wú)機(jī)材料。例如，該無(wú)機(jī)材料可為無(wú)機(jī)纖維或無(wú)機(jī)顆粒。適合的無(wú)機(jī)材料包括金屬氧化物顆粒(例如，硅石、氧化鋁及鈰土顆粒)、碳化硅顆粒、玻璃纖維、玻璃珠、金剛石顆粒、碳纖維及層狀硅酸鹽材料(如，云母(例如，氟化云母)及具有50或更大(例如，100至200)長(zhǎng)寬比的粘土)。適合的粘土包括蒙脫土、高嶺土及滑石，其中粘土的表面已用鎓離子處理。無(wú)機(jī)材料優(yōu)選選自硅石顆粒、氧化鋁顆粒、鈰土顆粒、金剛石顆粒、玻璃纖維、碳纖維、玻璃珠、云母顆粒及其組合。無(wú)機(jī)材料一般具有1微米或更小的大小(例如，0.1納米或900納米，1納米至800納米或甚至10納米至700納米)。
有機(jī)材料可為任何適用的有機(jī)材料。有機(jī)材料一般為選自熱塑性彈性體、熱塑性聚氨酯、熱塑性聚烯烴、聚碳酸酯、聚乙烯醇、尼龍、彈性體橡膠、彈性體聚乙烯、聚四氟乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(polyethyleneteraphthalate)、聚酰亞胺、聚芳酰胺、聚芳撐(polyarylene)、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、其共聚物及其混合物的聚合物樹(shù)脂。有機(jī)材料優(yōu)選為熱塑性聚氨酯聚合物樹(shù)脂。
以透明窗口的總重量計(jì)，無(wú)機(jī)材料以透明窗口的20重量％或更多的量(例如，30重量％或更多，40重量％或更多，或甚至50重量％或更多)存在于透明窗口中。以透明窗口的總重量計(jì)，無(wú)機(jī)材料優(yōu)選占透明窗口的95重量％或更少(例如，90重量％或更少，或甚至85重量％或更少)。
無(wú)機(jī)材料可由任何適用的方法及任何適合的圖案分布在整個(gè)有機(jī)材料中。例如，無(wú)機(jī)材料可在整個(gè)有機(jī)材料、整個(gè)有機(jī)材料的表面(例如，在拋光期間與基材接觸的表面，即，″拋光表面″)或其組合中分散。無(wú)機(jī)材料優(yōu)選均勻分散在整個(gè)有機(jī)材料中。
無(wú)機(jī)材料包入有機(jī)材料不應(yīng)使透明窗口具有增強(qiáng)的研磨性。相反，包含無(wú)機(jī)材料應(yīng)改良透明窗口的機(jī)械性能(例如，強(qiáng)度)或透光性能。存在無(wú)機(jī)材料優(yōu)選不應(yīng)基本改變透明窗口的研磨性。
無(wú)機(jī)材料包入有機(jī)材料可能只單獨(dú)使透光率相對(duì)于有機(jī)材料的總透光率降低。透光率損失的程度可由用加入透明窗口的無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料的相對(duì)量來(lái)平衡無(wú)機(jī)材料的大小而進(jìn)行控制。這些因素的平衡將至少部分依賴所用無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料的類型。
包含無(wú)機(jī)材料和有機(jī)材料的透明窗口在200納米至10,000納米范圍(例如，200納米至5,000納米或甚至200納米至2,000納米)中的至少一個(gè)波長(zhǎng)處具有10％或更大的總透光率(例如，20％或更大或甚至30％或更大)。這意味，在所述范圍內(nèi)有至少一個(gè)光波長(zhǎng)用于使本發(fā)明透明窗口具有10％或更大的總透光率(例如，20％或更大或甚至30％或更大)。可有一個(gè)以上波長(zhǎng)或甚至波長(zhǎng)范圍，用于使本發(fā)明的透明窗口具有10％或更大的總透光率(例如，20％或更大或甚至30％或更大)。透明窗口優(yōu)選在200納米至1000納米的范圍(例如，200納米至800納米)中的至少一個(gè)波長(zhǎng)處具有10％或更大的總透光率(例如，20％或更大或甚至30％或更大)。在一些實(shí)施方式中，該窗口在200納米至10,000納米的范圍(例如，200納米至5,000納米，或甚至200納米至1000納米)在一個(gè)或多個(gè)波長(zhǎng)具有90％或更小的總透光率(例如，80％或更小或甚至70％或更小)。
在第二實(shí)施方式中，透明窗口包含至少一種無(wú)機(jī)材料及至少一種有機(jī)材料，其中該無(wú)機(jī)材料具有5納米至1000納米(例如，10納米至700納米)的大小，且該透明窗口在200納米至10,000納米范圍(例如，200納米至1,000納米，或甚至200納米至800納米)中的至少一個(gè)波長(zhǎng)處具有30％或更大的總透光率(例如，40％或更大，或甚至50％或更大)。無(wú)機(jī)材料分散在整個(gè)有機(jī)材料中，優(yōu)選均勻分散。
該第二實(shí)施方式的無(wú)機(jī)材料及有機(jī)材料可為任何與第一實(shí)施方式有關(guān)的上述材料。無(wú)機(jī)材料可以任何適用的量存在。以透明窗口的總重量計(jì)，無(wú)機(jī)材料一般占透明窗口的1重量％至95重量％(例如，5重量％至75重量％，或甚至5重量％至50重量％)。無(wú)機(jī)材料可由關(guān)于第一實(shí)施方式所述的任何適用的方法及以任何適合的圖案在整個(gè)有機(jī)材料中進(jìn)行分布。
在第三實(shí)施方式中，透明窗口包含雜化有機(jī)-無(wú)機(jī)溶膠-凝膠材料。溶膠-凝膠為具有可控制孔徑大小、表面積及孔徑大小分布的三維金屬氧化物網(wǎng)絡(luò)(例如，硅氧烷網(wǎng)絡(luò))。溶膠-凝膠可用多種方法制備，其很多是本領(lǐng)域已知的。適合方法包括單步驟(例如，″單釜(one-pot)″)方法及二步驟方法。典型方法包括使用金屬醇鹽前體(例如，M(OR)4，其中M為Si、Al、Ti、Zr或其組合，且R為烷基、芳基或其組合)，且該前體在放入含水和醇的溶劑中時(shí)經(jīng)歷醇鹽配位體水解和縮合(例如，縮聚)，導(dǎo)致形成M-O-M鍵(例如，Si-O-Si硅氧烷鍵)。當(dāng)M-O-M鍵數(shù)增加時(shí)，形成具有微胞狀孔隙結(jié)構(gòu)的三維網(wǎng)絡(luò)。雜化溶膠-凝膠材料為這種溶膠凝膠材料的子類。有機(jī)-無(wú)機(jī)雜化材料用既含無(wú)機(jī)基團(tuán)又含有機(jī)基團(tuán)的化學(xué)前體制備。在由這種前體形成三維網(wǎng)絡(luò)時(shí)，有機(jī)基團(tuán)可能變得捕集于孔隙結(jié)構(gòu)內(nèi)?？讖酱笮】赏ㄟ^(guò)選擇適合有機(jī)基團(tuán)控制。這些雜化有機(jī)-無(wú)機(jī)材料可透明，并具有類似于玻璃的性能。適合雜化溶膠-凝膠材料的實(shí)例包括粘土-聚酰胺雜化材料及金屬氧化物-聚合物樹(shù)脂雜化材料(例如，硅石-聚合物雜化物)。這些溶膠-凝膠復(fù)合材料可用任何適用的前體試劑及遵循任何適用的方法制備，很多是本領(lǐng)域已知的。例如，硅石-聚合物納米復(fù)合材料可由二嵌段共聚物與有機(jī)改性的鋁硅酸鹽或硅石-類型陶瓷材料的水解及縮合制備。
在第四實(shí)施方式中，拋光墊包括含至少一種聚合物樹(shù)脂及至少一種澄清材料的透明窗口。包含澄清材料與聚合物樹(shù)脂導(dǎo)致窗口的透光率相對(duì)于缺乏澄清材料的含聚合物樹(shù)脂的材料的透光率增加。該透明窗口在200納米至10,000納米范圍(例如，200納米至1,000納米)中的至少一個(gè)波長(zhǎng)處具有30％或更大的總透光率(例如，40％或更大，或甚至50％或更大)。
聚合物樹(shù)脂可為任何適用聚合物樹(shù)脂。聚合物樹(shù)脂一般選自熱塑性彈性體、熱塑性聚氨酯、熱塑性聚烯烴、聚碳酸酯、聚乙烯醇、尼龍、彈性體橡膠、彈性體聚乙烯、聚四氟乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺、聚芳酰胺、聚芳撐、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、其共聚物及其混合物。聚合物樹(shù)脂優(yōu)選為熱塑性聚氨酯、尼龍、聚丙烯或聚乙烯聚合物樹(shù)脂。
澄清材料可為任何適用澄清材料。澄清材料一般選自層狀硅酸鹽(例如，粘土及云母)、金屬氧化物、無(wú)機(jī)鹽、糖類(例如，由密理根化學(xué)公司(MillikenChemical)銷售的Millad多糖澄清劑和山梨糖醇)、聚合物纖維(聚酰胺纖維)及其組合。當(dāng)澄清材料為粘土?xí)r，粘土優(yōu)選選自滑石、高嶺土、蒙脫土、鋰蒙脫石(hectorite)及其組合。更優(yōu)選，上述粘土的表面用鎓離子處理(例如，鏻離子、銨離子、锍離子等)。當(dāng)澄清材料為云母時(shí)，云母優(yōu)選為氟化云母。當(dāng)澄清材料為金屬氧化物時(shí)，金屬氧化物可為任何適用金屬氧化物，且優(yōu)選為二氧化鈦。當(dāng)澄清材料為無(wú)機(jī)鹽時(shí)，無(wú)機(jī)鹽可為任何適用金屬鹽，且優(yōu)選為碳酸鈣或苯甲酸鈉。
澄清材料的選擇至少部分依賴所用的聚合物樹(shù)脂。當(dāng)聚合物樹(shù)脂為尼龍時(shí)，澄清材料優(yōu)選為滑石、蒙脫土、氟化云母或其組合。當(dāng)聚合物樹(shù)脂為聚丙烯時(shí)，澄清材料優(yōu)選為滑石、二氧化鈦、苯甲酸鈉、脫水山梨糖醇(sorbital)、多糖、碳酸鈣或其組合。當(dāng)聚合物樹(shù)脂為聚丙烯時(shí)，澄清材料優(yōu)選為滑石。
可用任何適用技術(shù)使澄清材料和聚合物樹(shù)脂相組合以形成窗口材料，其很多是本領(lǐng)域已知的。例如，可使澄清材料(如層狀硅酸鹽粘土或云母)與聚合物樹(shù)脂的熔融物組合并共混，以使澄清材料變得分散在整個(gè)聚合物樹(shù)脂中。在此組合步驟期間，優(yōu)選至少部分聚合物樹(shù)脂插入粘土或云母層之間。然后可擠出聚合物樹(shù)脂和澄清材料的混合物，以形成能夠由其切割成窗的透明或基本透明片。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，透明窗口材料可由多種技術(shù)制備，這些技術(shù)包括擠出、鑄模、燒結(jié)、熱成形等。
澄清材料一般具有1納米至10微米(例如，5微米或更小，或3微米或更小)的大小(例如，平均顆粒大小)。當(dāng)澄清材料為粘土?xí)r，粘土優(yōu)選具有50或更大的長(zhǎng)寬比(例如，100至200)。這種粘土一般具有10納米至20納米的厚度及100納米至1000納米的長(zhǎng)度。當(dāng)澄清材料為云母時(shí)，云母優(yōu)選具有50或更大的長(zhǎng)寬比(例如，100至200)、10納米至20納米的厚度及100納米至1000納米的長(zhǎng)度。
第四實(shí)施方式的透明窗口可包括任何適用量的澄清材料。以透明窗口的總重量計(jì)，該澄清材料的量一般為0.0001重量％或更多(例如，0.001重量％或更多，或甚至0.01重量％或更多)。以透明窗口的總重量計(jì)，該澄清材料的量?jī)?yōu)選為10重量％或更少(例如，5重量％或更少，2重量％或更少，或甚至0.5重量％或更少)。透明窗口中存在的澄清材料的量部分依賴所用的聚合物樹(shù)脂。例如，當(dāng)聚合物樹(shù)脂為聚丙烯時(shí)，一般使用0.2重量％或更少的山梨糖醇或多糖。同樣，當(dāng)聚合物樹(shù)脂為尼龍時(shí)，一般使用0.2重量％或更少的滑石、蒙脫土或氟化云母。加入較大量的澄清材料可理想地改良所得聚合物材料的強(qiáng)度或剛性。
本發(fā)明拋光墊的任何實(shí)施方式的透明窗口任選地進(jìn)一步包括能夠使基材選擇性透射特定波長(zhǎng)光的染料(或顏料)。染料用于濾出不需要波長(zhǎng)的光(例如，背景光)并因此改良檢測(cè)的信號(hào)-噪音比。透明窗口可包括任何適用染料或可包括染料的組合。適合染料包括聚次甲基染料、二-及三-芳基次甲基染料、二芳基次甲基染料的氮雜類似物、氮雜(18)輪烯染料、天然染料、硝基染料、亞硝基染料、偶氮染料、蒽醌染料、硫化染料等。期望地，染料的透射光譜與原位終點(diǎn)檢測(cè)所用光線的波長(zhǎng)匹配或重迭。例如，當(dāng)終點(diǎn)檢測(cè)(EPD)系統(tǒng)所用的光源為產(chǎn)生具有633納米波長(zhǎng)的可見(jiàn)光的HeNe激光器時(shí)，染料優(yōu)選為紅色染料，該染料能夠透射具有633納米波長(zhǎng)的光線。
當(dāng)本發(fā)明拋光墊的任何實(shí)施方式的透明窗口僅構(gòu)成部分拋光墊時(shí)，可用任何適合的技術(shù)將窗口裝入拋光墊。例如，可通過(guò)使用粘著劑將窗口裝入拋光墊?？蓪⒋翱谘b入拋光墊上部(例如，拋光表面)，或可裝入拋光墊底部(例如，子墊)。透明窗口可具有任何適合的大小，并可為圓形、橢圓形、方形、長(zhǎng)方形、三角形等?？刹贾猛该鞔翱谂c拋光墊的拋光表面齊平，或可自拋光墊的拋光表面凹入。拋光墊可包括一個(gè)或多個(gè)本發(fā)明的透明窗口。相對(duì)于拋光墊的中心及/或周邊，透明窗口可放置在拋光墊的任何適合的位置上。
放入透明窗口的拋光墊可由任何適用的拋光墊材料制成，很多是本領(lǐng)域已知的。拋光墊一般為不透明或僅部分半透明。拋光墊可包括任何適用的聚合物樹(shù)脂。例如，拋光墊一般包括選自熱塑性彈性體、熱塑性聚氨酯、熱塑性聚烯烴、聚碳酸酯、聚乙烯醇、尼龍、彈性體橡膠、彈性體聚乙烯、聚四氟乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺、聚芳酰胺、聚芳撐、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、其共聚物及其混合物的聚合物樹(shù)脂。拋光墊可由任何適用的方法制造，包括燒結(jié)、注模、吹模、擠出等。拋光墊可為固體及非孔性，可包含微孔閉孔，可包含開(kāi)孔，或可包含在上已模制聚合物的纖維網(wǎng)。
本發(fā)明的拋光墊具有拋光表面，該拋光表面任選地進(jìn)一步包括促進(jìn)拋光組合物跨拋光墊表面?zhèn)认騻鬏數(shù)牟?、溝?或穿孔。這些槽、溝或穿孔可以為任何適用的圖案形式，且可具有任何適合的深度及寬度。拋光墊可具有二種或多種不同槽圖案，例如，如美國(guó)專利第5,489,233號(hào)所述的大槽和小槽的組合。槽可為傾斜槽、同心槽、螺旋或圓形槽、XY交叉口圖案(XY cross-hatchpattern)形式，并可在連通性上連續(xù)或非連續(xù)。拋光墊優(yōu)選至少包括由標(biāo)準(zhǔn)墊調(diào)節(jié)方法產(chǎn)生的小槽。
除透明窗口外，本發(fā)明的拋光墊可包括一個(gè)或多個(gè)其它特性或組件。例如，拋光墊可任選地包括不同密度、硬度、孔隙度及化學(xué)組合物的區(qū)域。拋光墊可任選地包含包括研磨顆粒(例如，金屬氧化物顆粒)的固體顆粒、聚合物顆粒，水溶性顆粒、水吸收性顆粒、空心顆粒等。
本發(fā)明的拋光墊可特別適用于與化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)裝置結(jié)合使用。裝置一般包括壓板(壓板在使用時(shí)運(yùn)動(dòng)，且具有由軌道、線性或圓周運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的速度)、與壓板接觸且在運(yùn)動(dòng)時(shí)與壓板移動(dòng)的本發(fā)明的拋光墊以及通過(guò)相對(duì)于拋光墊表面進(jìn)行接觸和運(yùn)動(dòng)以保持待拋光工件的載體。
為進(jìn)行工件的拋光，將工件放置與拋光墊接觸，然后使拋光墊相對(duì)于工件運(yùn)動(dòng)(一般在其間具有拋光組合物)，以研磨至少部分工件，從而使工件拋光。拋光組合物一般包括液態(tài)載體(例如，含水載體)、pH調(diào)節(jié)劑及任選的磨料。依賴所拋光的工件的類型，拋光組合物可任選地進(jìn)一步包括氧化劑、有機(jī)酸、絡(luò)合劑、pH緩沖劑、界面活性劑、腐蝕抑制劑、防泡劑等。CMP裝置可為任何適用的CMP裝置，很多是本領(lǐng)域已知的。本發(fā)明的拋光墊也可與線性拋光工具使用。
期望地，CMP裝置進(jìn)一步包括原位拋光終點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)，很多是本領(lǐng)域已知的。通過(guò)分析自工件表面反射的光或其它輻射檢查及監(jiān)控拋光處理的技術(shù)是本領(lǐng)域已知的。這些方法描述于，例如，美國(guó)專利第5,196,353號(hào)、第5,433,651號(hào)、第5,609,511號(hào)、第5,643,046號(hào)、第5,658,183號(hào)、第5,730,642號(hào)、第5,838,447號(hào)、第5,872,633號(hào)、第5,893,796號(hào)、第5,949,927號(hào)及第5,964,643號(hào)。期望地，檢查或監(jiān)控與所拋光工件有關(guān)的拋光處理進(jìn)程使得能夠決定拋光終點(diǎn)，即，決定何時(shí)終止與特定工件有關(guān)的拋光處理。
本發(fā)明所述的拋光墊可單獨(dú)使用，或任選地用作多層堆疊拋光墊中的一層。例如，拋光墊可與子墊組合使用。子墊可為任何適用的子墊。適合的子墊包括聚氨酯發(fā)泡子墊(例如，自羅格公司(Rogers Corporation)的Poron發(fā)泡子墊)、浸透的毛氈子墊、微孔性聚氨酯子墊或燒結(jié)的氨基甲酸酯子墊。子墊一般比本發(fā)明的拋光墊軟，因此更具壓縮性，且比本發(fā)明的拋光墊具有更低的肖氏(Shore)硬度值。例如，子墊可具有35至50的肖氏A硬度。在一些實(shí)施方式中，子墊較硬、較不易壓縮且比拋光墊具有更高的肖氏硬度。子墊可任選地包括槽、溝、空心區(qū)域、窗、孔等。當(dāng)本發(fā)明的拋光墊與子墊結(jié)合使用時(shí)，一般有與拋光墊和子墊共延(coextensive)且介于其間的中間襯材層，如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯粘著性薄膜。
本發(fā)明的拋光墊適用于使很多類型的工件(例如，基材或晶片)及工件材料拋光。例如，可用拋光墊使包括記憶存儲(chǔ)器件、半導(dǎo)體基材及玻璃基材的工件拋光。用拋光墊拋光的適合的工件包括存儲(chǔ)器或硬磁盤、磁頭、MEMS器件、半導(dǎo)體晶片、場(chǎng)發(fā)射顯示器及其它微電子基材，尤其為包括絕緣層(例如，二氧化硅、氮化硅或低介電材料)和/或含金屬層(例如，銅、鉭、鎢、鋁、鎳、鈦、鉑、釕、銠、銥或其它貴金屬)的微電子基材。
權(quán)利要求
1.一種用于化學(xué)機(jī)械拋光的包含透明窗口的拋光墊，其中該透明窗口包含至少一種無(wú)機(jī)材料及至少一種有機(jī)材料，且其中以透明窗口的總重量計(jì)，該無(wú)機(jī)材料占透明窗口的20重量％或更多。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的拋光墊，其中該透明窗口在200納米至10,000納米范圍中的至少一個(gè)波長(zhǎng)處具有10％或更大的總透光率。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的拋光墊，其中該透明窗口在200納米至1,000納米范圍中的至少一個(gè)波長(zhǎng)處具有10％或更大的總透光率。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的拋光墊，其中該無(wú)機(jī)材料為無(wú)機(jī)纖維或無(wú)機(jī)顆粒。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的拋光墊，其中該無(wú)機(jī)材料選自硅石顆粒、氧化鋁顆粒、鈰土顆粒、金剛石顆粒、玻璃纖維、碳纖維、玻璃珠、云母顆粒及其組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的拋光墊，其中該無(wú)機(jī)材料具有1微米或更小的大小。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的拋光墊，其中該無(wú)機(jī)材料具有0.1納米至700納米的大小。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的拋光墊，其中該有機(jī)材料為選自熱塑性彈性體、熱塑性聚氨酯、熱塑性聚烯烴、聚碳酸酯、聚乙烯醇、尼龍、彈性體橡膠、彈性體聚乙烯、聚四氟乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺、聚芳酰胺、聚芳撐、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、其共聚物及其混合物的聚合物樹(shù)脂。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的拋光墊，其中該聚合物樹(shù)脂為熱塑性聚氨酯。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的拋光墊，其中以透明窗口的總重量計(jì)，該無(wú)機(jī)材料占透明窗口的30重量％或更多。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的拋光墊，其中以透明窗口的總重量計(jì)，該無(wú)機(jī)材料占透明窗口的95重量％或更少。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的拋光墊，其中該無(wú)機(jī)材料分散在整個(gè)有機(jī)材料中。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的拋光墊，其中該無(wú)機(jī)材料在整個(gè)有機(jī)材料的表面分散。
14.一種化學(xué)機(jī)械拋光裝置，其包括(a)旋轉(zhuǎn)的壓板；(b)根據(jù)權(quán)利要求1的拋光墊；及(c)通過(guò)接觸旋轉(zhuǎn)拋光墊而保持待拋光基材的載體。
15.根據(jù)權(quán)利要求14的化學(xué)機(jī)械拋光裝置，其進(jìn)一步包括原位拋光終點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)。
16.一種拋光工件的方法，其包括(i)提供根據(jù)權(quán)利要求1的拋光墊；(ii)使工件與拋光墊接觸；及(iii)相對(duì)于工件使拋光墊運(yùn)動(dòng)，以研磨工件并由此使工件拋光。
17.一種用于化學(xué)機(jī)械拋光的包含透明窗口的拋光墊，其中該透明窗口包含至少一種無(wú)機(jī)材料及至少一種有機(jī)材料，其中該無(wú)機(jī)材料分散在整個(gè)有機(jī)材料中且具有5納米至1000納米的大小，且其中該透明窗口在200納米至10,000納米范圍中的至少一個(gè)波長(zhǎng)處具有30％或更大的總透光率。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的拋光墊，其中該透明窗口在200納米至1,000納米范圍中的至少一個(gè)波長(zhǎng)處具有30％或更大的總透光率。
19.根據(jù)權(quán)利要求17的拋光墊，其中該無(wú)機(jī)材料具有10納米至700納米的大小。
20.根據(jù)權(quán)利要求17的拋光墊，其中以透明窗口的總重量計(jì)，該無(wú)機(jī)材料占透明窗口的5重量％至75重量％。
21.根據(jù)權(quán)利要求17的拋光墊，其中該有機(jī)材料為選自熱塑性彈性體、熱塑性聚氨酯、熱塑性聚烯烴、聚碳酸酯、聚乙烯醇、尼龍、彈性體橡膠、彈性體聚乙烯、聚四氟乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺、聚芳酰胺、聚芳撐、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、其共聚物及其混合物的聚合物樹(shù)脂。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的拋光墊，其中該聚合物樹(shù)脂為熱塑性聚氨酯。
23.一種化學(xué)機(jī)械拋光裝置，其包括(a)旋轉(zhuǎn)的壓板；(b)根據(jù)權(quán)利要求17的拋光墊；及(c)通過(guò)接觸旋轉(zhuǎn)拋光墊而保持待拋光基材的載體。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的化學(xué)機(jī)械拋光裝置，其進(jìn)一步包括原位拋光終點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)。
25.一種拋光工件的方法，其包括(i)提供根據(jù)權(quán)利要求17的拋光墊；(ii)使工件與拋光墊接觸；及(iii)相對(duì)于工件使拋光墊運(yùn)動(dòng)，以研磨工件并由此使工件拋光。
26.一種用于化學(xué)機(jī)械拋光的包含透明窗口的拋光墊，其中該透明窗口包含無(wú)機(jī)/有機(jī)雜化溶膠-凝膠材料。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的拋光墊，其中該透明窗口在200納米至10,000納米范圍中的至少一個(gè)波長(zhǎng)處具有10％或更大的總透光率。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的拋光墊，其中該雜化溶膠-凝膠材料為金屬氧化物-聚合物雜化材料或粘土-聚酰胺雜化材料。
29.一種化學(xué)機(jī)械拋光裝置，其包括(a)旋轉(zhuǎn)的壓板；(b)根據(jù)權(quán)利要求26的拋光墊；及(c)通過(guò)接觸旋轉(zhuǎn)拋光墊而保持待拋光基材的載體。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的化學(xué)機(jī)械拋光裝置，其進(jìn)一步包括原位拋光終點(diǎn)檢測(cè)系統(tǒng)。
31.一種拋光工件的方法，其包括(i)提供根據(jù)權(quán)利要求26的拋光墊；(ii)使工件與拋光墊接觸；及(iii)相對(duì)于工件使拋光墊運(yùn)動(dòng)，以研磨工件并由此使工件拋光。
32.一種用于化學(xué)機(jī)械拋光的包含透明窗口的拋光墊，其中該透明窗口包含至少一種聚合物樹(shù)脂及至少一種澄清材料，其中該透明窗口具有基本高于僅包含聚合物樹(shù)脂的窗口的總透光率。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的拋光墊，其中該透明窗口在200納米至10,000納米范圍中的至少一個(gè)波長(zhǎng)處具有30％或更大的總透光率。
34.根據(jù)權(quán)利要求33的拋光墊，其中該透明窗口在200納米至1,000納米范圍中的至少一個(gè)波長(zhǎng)處具有30％或更大的總透光率。
35.根據(jù)權(quán)利要求32的拋光墊，其中該澄清材料選自層狀硅酸鹽粘土、云母、金屬氧化物、無(wú)機(jī)鹽、多糖、聚合物纖維及其組合。
36.根據(jù)權(quán)利要求35的拋光墊，其中該澄清材料為具有100至200的長(zhǎng)寬比的層狀硅酸鹽粘土，且選自滑石、高嶺土、蒙脫土、鋰蒙脫石及其組合。
37.根據(jù)權(quán)利要求35的拋光墊，其中該金屬氧化物為二氧化鈦。
38.根據(jù)權(quán)利要求35的拋光墊，其中該無(wú)機(jī)鹽為碳酸鈣或苯甲酸鈉。
39.根據(jù)權(quán)利要求32的拋光墊，其中該聚合物樹(shù)脂選自熱塑性彈性體、熱塑性聚氨酯、熱塑性聚烯烴、聚碳酸酯、聚乙烯醇、尼龍、彈性體橡膠、彈性體聚乙烯、聚四氟乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亞胺、聚芳酰胺、聚芳撐、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、其共聚物及其混合物。
40.根據(jù)權(quán)利要求39的拋光墊，其中該聚合物樹(shù)脂為尼龍，且該澄清材料為滑石、蒙脫土、氟化云母或其組合。
41.根據(jù)權(quán)利要求39的拋光墊，其中該聚合物樹(shù)脂為聚丙烯，且該澄清材料為滑石、二氧化鈦、苯甲酸鈉、多糖、碳酸鈣或其組合。
42.根據(jù)權(quán)利要求39的拋光墊，其中該聚合物樹(shù)脂為聚乙烯，且該澄清材料為滑石。
43.根據(jù)權(quán)利要求32的拋光墊，其中以透明窗口的總重量計(jì)，該澄清材料的量為0.0001重量％或更多。
全文摘要
本發(fā)明涉及包含透明窗口的化學(xué)機(jī)械拋光墊。在一個(gè)實(shí)施方式中，透明窗口包含無(wú)機(jī)材料及有機(jī)材料，其中該無(wú)機(jī)材料占透明窗口的20重量％或更多。在另一實(shí)施方式中，透明窗口包含無(wú)機(jī)材料及有機(jī)材料，其中該無(wú)機(jī)材料分散在整個(gè)有機(jī)材料中，且具有5至1000納米的大小，且其中該透明窗口在200至10,000納米的范圍中的至少一個(gè)波長(zhǎng)處具有30％或更大的總透光率。在另一實(shí)施方式中，透明窗口包含無(wú)機(jī)/有機(jī)雜化溶膠－凝膠材料。在一額外實(shí)施方式中，透明窗口包括聚合物樹(shù)脂及澄清材料，其中該透明窗口具有基本高于僅包含聚合物樹(shù)脂的窗口的總透光率。
文檔編號(hào)B24D13/14GK1744968SQ200480003033
公開(kāi)日2006年3月8日 申請(qǐng)日期2004年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月10日
發(fā)明者阿巴尼什沃爾·普拉薩德 申請(qǐng)人:卡伯特微電子公司