[发明专利]具有多孔单元的抛光垫以及制造和使用该抛光垫的方法

说明书

技术领域

本公开涉及具有多孔抛光单元的抛光垫，以及在抛光过程中，例如在化学机械抛光过程中制造和使用该抛光垫的方法。

背景技术

在半导体装置和集成电路的制造期间，通过一系列的沉积和蚀刻步骤对硅片进行反复地处理以形成叠加材料层和装置结构。总所周知的化学机械抛光(CMP)的抛光技巧可用来移除在沉积和蚀刻步骤后保留的表面不平整(比如凸起、不等高度的区域、槽以及沟，目的是得到不具有划痕或沉陷(称为凹陷)的平滑晶圆表面，并在整个晶圆表面具有高的均匀性。

在典型的CMP抛光过程中，当工作流体在水和/或蚀刻化学中通常以磨粒浆的形式存在时，比如是晶片的衬底抵靠在并相对地相对于抛光垫移动。用于磨粒浆的不同CMP抛光垫已被公开，例如美国专利号5,257,478、5,921,855、6,126,532、6,899,598B2以及7,267,610。固定的磨粒抛光垫也是已知的，如美国专利号6,908,366B2所例证表示，其中，磨粒通常以精确成型的自垫表面延伸的研磨合成物的形式大体上固定到垫的表面。近来，具有多个自可压缩底层延伸的抛光单元的抛光垫在WO/2006057714中公开。尽管各种各样的抛光垫是已知的并被使用，本领域人员继续寻找用于CMP的新的、改进的抛光垫，尤其是在使用更大模直径的CMP过程中，或者是需要更高级别的晶片表面光滑度和抛光均匀性的CMP过程中。

发明内容

在一个示例性实施例中，本公开描述了包括多个抛光单元的抛光垫，各个抛光单元固定到支撑层，以便限制抛光单元相对于一个或多个其他抛光单元的横向运动，但是仍保持在正交于抛光单元的抛光表面的轴线上的可运动性，其中抛光单元的至少一部分包括多孔抛光单元，并且其中，各多孔抛光单元的至少一个表面包括多个小孔。

在某些实施例中，小孔可分布在大体上整个多孔抛光单元上。在其他示例性实施例中，小孔可大体上分布在单元的抛光表面上。在一些特定示例性实施例中，大体上分布在单元的抛光表面上的小孔包括多个槽，该槽具有选自下列形状组成的横截面外形：圆柱形、三角形、矩形、梯形、半球形以及它们的组合。

在另一个示例性实施例中，本公开描述了抛光垫，该抛光垫包括：支撑层，该支撑层具有第一主侧和与第一主侧对立的第二主侧；固定到支撑层的第一主侧的多个抛光单元；导向板，其具有第一主表面和对立于第一主表面的第二主表面，该导向板布置成将多个抛光单元放置在第一主侧上，并使第一主表面远离支撑层，其中，抛光单元自导向板的第一主表面沿大体上正交于第一主侧的第一方向延伸，其中，抛光单元的至少一部分包括多个抛光单元，并且其中，各多孔抛光单元的至少一部分包括多个小孔。

在某些示例性实施例中，小孔可分布在大体上整个多孔抛光单元上。在其他示例性实施例中，小孔可大体上分布在单元的抛光表面上。在一些特定示例性实施例中，大体上分布在单元的抛光表面上的小孔包括多个槽，该槽具有选自下列形状组成的横截面外形：圆柱形、三角形、矩形、梯形、半球形以及它们的组合。

在另外的示例性实施例中，本公开涉及使用上述的用于抛光过程的抛光垫，该方法包括：将衬底的表面与包括多个抛光单元的抛光垫的抛光表面接触，抛光单元的至少一些是多孔的；以及相对地相对于衬底移动抛光垫，以磨光衬底的表面。在某些示例性实施例中，工作流体可提供到抛光垫表面和衬底表面之间的接触面上。

在进一步的示例性实施例中，提供了制造抛光垫的方法，该方法包括：形成多个多孔抛光单元；以及将多孔抛光单元固定到支撑层上。在某些实施例中，方法包括通过如下物质的喷射造型形成多孔抛光单元：饱和气聚合物溶体的喷射造型；使气体在反应时进化以形成聚合物的反应混合物的喷射造型；包括溶入超临界气体的聚合物的混合物的喷射造型；溶剂中的不相容聚合物的混合物的喷射造型；分散在热塑性聚合物内的多孔热固性微粒的喷射造型，以及上述物质的组合。

根据本公开的具有多孔抛光单元的抛光垫的示例性实施例具有不同的使其用于多种抛光应用中的特征和特性。在一些当前优选的实施例中，本公开的抛光垫可尤其适合用于制造集成电路和半导体设备的晶片的化学-机械抛光(CMP)。在某些示例性实施例中，本公开所描述的抛光垫可提供下述优点的一些或全部。