[发明专利]具有密封窗口的化学机械抛光垫

说明书

本申请是申请人于2009年10月15日提交的申请号为200910208017.5、发明名称为“具有密封窗口的化学机械抛光垫”的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明总体上涉及用于化学机械抛光的抛光垫领域。特别地，本发明涉及具有密封窗口的化学机械抛光垫。

背景技术

化学机械平坦化，即化学机械抛光(CMP)，是用来对工件如半导体晶片进行平坦化即抛光的常用技术。在常规CMP中，在载体组合件上安装晶片载体或抛光头。抛光头夹持晶片，使其处于与抛光垫的抛光层相接触的位置，所述抛光垫安装在CMP装置内的台面或台板上。载体组合件在晶片与抛光垫之间提供可控压力。抛光介质任选分散到抛光垫上，流入晶片与抛光层之间的空隙。为了实现抛光，抛光垫与晶片通常彼此相对旋转。晶片表面借助抛光层和表面上抛光介质的化学和机械作用得到抛光，因而变得平坦。

对晶片进行平坦化的重要一步是确定工艺的终点。一种原位检测终点的常用方法涉及提供具有窗口的抛光垫，所述窗口可透过选定波长的光。在抛光过程中，通过窗口将光束导向晶片表面，光束发生反射，通过窗口回传到检测器(例如分光光度计)。基于返回的信号，可确定晶片表面的性质(例如膜厚度)，用以检测终点。在抛光垫中使用窗口所遇到的问题是抛光液在窗口周围发生泄漏，进入多孔子垫层，可导致在抛光垫表面上以及在抛光垫的使用寿命内抛光性质发生不利的变化。

Tolles在美国专利第6524164号中披露了用来缓解抛光垫发生窗口泄漏的一种方法。Tolles披露了一种用于化学机械抛光装置的抛光垫及其制备方法，其中抛光垫具有底层、位于顶层上的抛光表面以及夹在这两层之间的透明片材。根据Tolles的介绍，所述透明片材可防止化学机械抛光工艺中的浆液渗入抛光垫的底层。

为了缓解与一些多层抛光垫相关的脱层问题(即抛光层在抛光过程中从子垫层上分离)，有人直接将抛光层结合到多孔子垫层上，由此制成一些多层化学机械抛光垫，其中多孔子垫层可渗透在抛光过程中所用的各种抛光介质(例如浆液)。Tolles所披露的缓解窗口泄漏问题的方法不能用于这种抛光垫，因为这样的结构不适合在抛光层与多孔子垫层之间加入非渗透性材料层。

美国专利第7163437号(Swedek等)披露了用来缓解抛光垫发生窗口泄漏的另一种方法。Swedek等披露了一种抛光垫，该抛光垫包含抛光层、背衬层和密封剂，所述抛光层具有抛光表面，所述背衬层具有孔和可渗透液体的第一部分，所述密封剂透过背衬层靠近并包围该孔的第二部分，因而该第二部分基本上不能渗透液体。透入密封材料的第二部分比背衬层余下部分具有更低的可压缩性。若窗口密封区域处于抛光径迹内，则厚度相同、可压缩性更低的第二部分在抛光操作中所起的作用就像减速障碍一样，导致产生抛光缺陷的可能性增加。

因此，人们仍然需要具有低缺陷率的新型多层窗口抛光垫结构，其中自窗口向子垫层的泄漏得到缓解。

发明内容

本发明一方面提供了一种用于抛光基材的多层化学机械抛光垫，所述基材选自磁性基材、光学基材和半导体基材中的至少一种，所述抛光垫包含：具有抛光表面、平行于抛光表面的抛光层界面区域和外周边的抛光层；具有底表面、平行于底表面的子垫层界面区域和外周边的多孔子垫层；压敏粘合剂层；以及透光性窗口元件，其中抛光层界面区域和子垫层界面区域形成同延区域；该同延区域将抛光层固定到多孔子垫层上而无须使用层压粘合剂；压敏粘合剂层施加于多孔子垫层的底表面；一个内口延伸通过多层化学机械抛光垫，其边界由多孔子垫层的内周缘和抛光层的相应内周缘限定；透光性窗口元件设置在内口之内，接触多孔子垫层的内周缘；透光性窗口元件粘附到压敏粘合剂层上；多孔子垫层已经沿周缘受到第一临界压缩力作用，沿多孔子垫层内周缘形成多孔子垫层的第一不可逆坍缩的致密化区域；多孔子垫层已经沿多孔子垫层外周边受到第二临界压缩力作用，沿多孔子垫层外周边形成多孔子垫层的第二不可逆坍缩的致密化区域；抛光表面适合抛光基材。