[发明专利]使化学机械抛光垫的表面成形的方法

说明书

本发明提供用于制造预调节型化学机械(CMP)抛光垫的方法，所述CMP抛光垫具有有效抛光的垫表面微纹理，所述方法包含用旋转式研磨机研磨具有半径的所述CMP抛光垫的表面，此时其就位固持在平台式压板表面上，所述旋转式研磨机具有平行于或基本上平行于所述平台式压板表面安置并且由多孔性研磨材料制成的研磨表面，其中所得CMP抛光垫具有0.01μm到25μm Sq的表面粗糙度。本发明还提供一种在抛光层表面上具有一系列明显的交叉弧线的CMP抛光垫，所述交叉弧线的曲率半径等于或大于所述垫的曲率半径的一半，并且始终绕所述垫的所述表面以绕所述垫的中心点径向对称的方式延伸。

本发明涉及用于向抛光垫提供垫表面微纹理的方法，所述抛光垫用于衬底的化学机械平坦化(CMP)，所述衬底如半导体衬底、磁性衬底和光学衬底；以及涉及具有一致的垫表面微纹理的化学机械抛光垫。更确切地说，本发明涉及包含如下的方法：用具有多孔性研磨材料的研磨表面的旋转式研磨机研磨CMP抛光层表面，以形成CMP抛光层的表面与多孔性研磨材料的表面的界面，CMP抛光层材料如通过真空或压敏粘着剂就位固持在平坦压板表面上。

用于化学机械平坦化的抛光垫的制造已知包括使泡沫或多孔性聚合物在具有最终抛光垫(如聚氨基甲酸酯)的期望直径的模具中模制和固化，随后使固化聚合物脱模并且在平行于模具顶部表面的方向上切割(例如通过切削)固化聚合物以形成具有期望厚度的层，以及随后例如通过研磨、刳槽(routing)或将最终表面设计压印到抛光垫顶部中使所得层成形。此前，使这类层成形为抛光垫的已知方法包括层注射模制、层挤出、用固定研磨带对层进行磨光和/或将层端面车削成期望的厚度和平坦度。这些方法实现一致的垫表面微纹理的能力有限，所述一致的垫表面微纹理是抛光衬底中的低缺陷度和从衬底均匀去除材料所必需的。事实上，所述方法通常形成可见设计，如具有指定宽度和深度的凹槽和可见但不一致的纹理。举例来说，由于模具硬度随着模具厚度而改变并且切削刀片连续磨损，因此切削工艺对于垫表面成形不可靠。由于连续的工具磨损和车床定位精度，因此单点端面车削技术已经不能够产生一致的垫表面微纹理。注射模制工艺所制造的垫由于穿过模具的材料流动不一致而缺乏均匀性；另外，由于固化剂和模制材料的剩余部分在注射到围束区域中的期间、尤其在高温下可以按不同的速率流动，因此当垫固定并且固化时，模制品倾向于变形。

还已经使用磨光方法使具有较硬表面的化学机械抛光垫光滑。在磨光方法的一个实例中，West等人的美国专利第7,118,461号公开了用于化学机械平坦化的光滑垫和所述垫的制造方法，所述方法包含用从垫表面去除材料的研磨带磨光或抛光垫表面。在一个实例中，磨光之后使用较小研磨剂进行后续磨光步骤。所述方法的产品相较于未经修光的相同垫产品展现改善的平坦化能力。遗憾的是，虽然West等人的方法可以使垫光滑，但是其未能提供一致的垫表面微纹理并且无法用于处理较软的垫(垫或垫聚合物基质的根据ASTMD2240-15(2015)的肖氏D硬度是40或更小)。此外，West等人的方法去除的材料太多，以致所得抛光垫的使用寿命可能受到不利的影响。仍然期望提供一种具有一致的表面微纹理而不限制垫使用寿命的化学机械抛光垫。

化学机械抛光垫的调节类似于磨光，其中所述垫在使用时通常用具有类似于细砂纸的表面的旋转式磨轮进行调节。进行‘磨合’期(在此期间，不使用垫进行抛光)之后，这类调节导致平坦化效率提高。仍期望消除磨合期并且提供可以立即用于抛光的预调节垫。

本发明人已经致力于发现用于制造预调节型CMP垫的方法，所述预调节型CMP垫具有一致的垫表面微纹理，同时保持其原始表面构形。

发明内容