[发明专利]填充有机颗粒的抛光垫及其制造和使用方法

说明书

相关专利申请的交叉引用

本申请要求2009年12月30日提交的美国临时专利申请No.61/291,182的优先权，该专利的公开内容以引用方式全文并入本文中。

技术领域

本发明涉及抛光垫，并且涉及制造和在抛光处理中(例如，在化学-机械平面化处理中)使用这种抛光垫的方法。

背景技术

在半导体装置和集成电路的制造过程中，通过一系列的沉积和蚀刻步骤来反复地处理硅片，以形成重叠的材料层和装置结构。可使用被称为化学-机械平面化(CMP)的抛光技术来移除在沉积和蚀刻步骤之后留下的表面不平度（例如隆起、具有不等高度的区域、槽和沟），目标为获得不具有划痕和凹陷（被称为碟形凹陷）的平滑晶片表面，其中在整个晶片表面上具有高度均一性。

在典型的CMP抛光处理中，将诸如晶片之类的基底在存在工作液体的情况下压贴于抛光垫上并且相对于抛光垫进行相对移动，所述工作液体通常为磨料粒子在水中的浆液和/或蚀刻化学成分。与磨料浆液结合使用的各种CMP抛光垫已公开于例如美国专利No.5,257,478；No.5,921,855；No.6,126,532；No.6,899,598B2；和No.7,267,610中。固定的磨料抛光垫也为已知的，如通过美国专利No.6,908,366B2所举例说明的，其中磨料粒子通常以从垫表面延伸的精确成形的磨料复合物的形式固定到垫的表面。进来，在PCT国际公布No.WO 2006/057714中描述了一种具有多个抛光元件的抛光垫，所述多个抛光元件从可压缩垫层延伸并通过导向板固定到该垫层上。尽管多种抛光垫为已知的并且得以使用，但本领域仍继续寻找新型和改善的抛光垫，以用于CMP，尤其是用于下述CMP处理中：其中使用较大的晶粒直径，或者其中需要较高水平的晶片表面平坦度和抛光均匀度。

发明内容

在一个方面，本发明描述了一种抛光垫，其包括：片材，其具有第一主侧面以及与所述第一主侧面相对的第二主侧面；多个抛光元件，其沿着基本上垂直于所述第一主侧面的第一方向从所述第一主侧面向外延伸，其中所述抛光元件的至少一部分与所述片材一体地形成并横向连接，以限制所述抛光元件相对于一个或多个其它抛光元件的横向移动，但仍可沿基本上垂直于所述抛光元件的抛光表面的轴线移动，其中所述多个抛光元件的至少一部分包括分散于连续聚合物相中的有机颗粒填料。

在另一方面，本发明描述了一种抛光垫，其包括：支承层，其具有第一主侧面以及与所述第一主侧面相对的第二主侧面；以及多个抛光元件，其粘结到所述支承层的第一主侧面，其中每个抛光元件具有暴露的抛光表面，其中所述抛光元件沿着基本上垂直于所述第一主侧面的第一方向从所述支承层的第一主侧面延伸，并且其中所述多个抛光元件的至少一部分包括分散于连续聚合物相中的有机颗粒填料。在一些示例性实施例中，每一抛光元件通过粘结至所述支承层而固定到所述第一主侧面上，优选使用直接热粘结。在一些示例性实施例中，所述抛光元件在所述第一主侧面上以二维阵列图案排列。

在另外的示例性实施例中，至少一个抛光元件为多孔抛光元件，其中每一多孔抛光元件包括多个孔。在某些示例性实施例中，基本上所有的抛光元件均为多孔抛光元件。在一些具体的示例性实施例中，孔遍及基本上整个多孔抛光元件分布。

在某些目前优选的实施例中，至少一个抛光元件为透明抛光元件。在一些示例性实施例中，支承层、可选的导向板、可选的抛光组合物分布层、可选的适形层、可选的粘合剂层、至少一个抛光元件或它们的组合为透明的。在某些示例性实施例中，至少一个透明抛光元件固定到所述片材的透明部分。

在如上所述抛光垫的其它示例性实施例中，所述抛光垫包括固定到第二主侧面的可选的适形层。在如上所述抛光垫的其它示例性实施例中，所述抛光垫包括固定到与所述第二主侧面相对的适形层的可选压敏粘合剂层。在另外的示例性实施例中，所述抛光垫包括覆盖所述片材或支承层的第一主侧面的抛光组合物分布层。

在如上所述抛光垫的其它示例性实施例中，所述抛光元件还包括中值直径小于一微米的磨料颗粒。在另外的示例性实施例中，抛光元件的至少一部分基本上不含磨料颗粒。在另外的示例性实施例中，如上所述的抛光垫基本上不含磨料颗粒。

在另一方面，本发明描述了一种使用上述抛光垫的方法，所述方法包括：使基底的表面与抛光垫的抛光表面接触；使所述抛光垫相对于所述基底相对地移动，以研磨所述基底的表面。在一些示例性实施例中，所述方法还包括括将抛光组合物提供到所述抛光垫表面和所述基底表面之间的界面处。