[发明专利]制造气体夹杂物缺陷减少的化学机械抛光垫抛光层的方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及化学机械抛光领域。具体来说，本发明涉及一种用来制造气体夹杂物缺陷减少的化学机械抛光垫抛光层的方法，还涉及用于所述制造的混合头组件。

背景技术

在集成电路和其它电子器件的制造中，在半导体晶片的表面上沉积多层的导电材料、半导体材料和介电材料，或者将这些材料层从半导体晶片的表面除去。可以使用许多沉积技术沉积导电材料、半导体材料和介电材料的薄层。现代晶片加工中常用的沉积技术包括物理气相沉积(PVD)(也称为溅射)、化学气相沉积(CVD)、等离子增强的化学气相沉积(PECVD)和电化学电镀(ECP)等。

当材料层被依次沉积和除去的时候，晶片最上面的表面变得不平。因为随后的半导体加工(例如镀覆金属)需要晶片具有平坦的表面，所以晶片需要平面化。平面化可用来除去不希望出现的表面形貌和表面缺陷，例如粗糙表面，聚集的材料，晶格损坏，划痕和污染的层或材料。

化学机械平面化，即化学机械抛光(CMP)是一种用来对半导体晶片之类的基片进行平面化的常用技术。在常规的CMP中，将晶片安装在支架组件上，设置在与CMP设备中的抛光垫接触的位置。所述支架组件为晶片提供可以控制的压力，将其压向抛光垫。通过外界驱动力使得抛光垫相对于晶片运动(例如转动)。与此同时，在晶片和抛光垫之间提供化学组合物(“浆液”)或者其它的抛光溶液。因而通过抛光垫表面以及浆液的化学作用和机械作用，对晶片的表面进行抛光使其平面化。

Reinhardt等在美国专利第5,578,362号中揭示了一种本领域已知的示例性的抛光垫。Reinhardt的化学机械抛光垫抛光层包含聚合物基质，在整个聚合物基质中分散着微球体。一般来说，例如在质量流量进料输送系统中，将所述微球体与液体聚合物材料掺混和混合起来，转移到模具中进行固化。然后对模塑的制品进行切割以形成抛光垫。不幸的是，通过这种方式形成的抛光垫抛光层可能存在不希望有的夹带的气体夹杂物缺陷(即在抛光垫抛光层中夹带有气泡，在抛光垫中引入了密度变化)。

夹带的气体夹杂物缺陷是由于在将聚合物材料混合物加入模具中之前，夹带的气体未完全从所述聚合物材料混合物中排出而造成的。人们不希望存在这些夹带的气体夹杂物缺陷，因为它们会导致不同的抛光垫抛光层之间抛光性能上的不可预见的，也许是不利的差异。另外，这些夹带的气体夹杂物缺陷可能在特定抛光垫抛光层的使用寿命过程中，对该抛光垫抛光层的抛光性能带来不利的影响(即因为抛光过程中以及对抛光层进行精整的的时候，表面材料被侵蚀掉)。现有技术的制造设备和方法无法充分而有效地满足CMP工业越来越多的质量控制要求。

因此，人们需要一种设备和高效的方法，用来形成包含最少的气体夹杂物缺陷的化学机械抛光垫抛光层。

发明内容

在本发明的一个方面，提供一种用来形成化学机械抛光垫抛光层的方法，其包括：提供模具；提供液体预聚物材料；提供处于惰性载气中的大量微球体；提供惰性吹扫气体；提供混合头组件，所述混合头组件包括外壳，该外壳具有至少一个外壳入口和一个外壳出口；提供旋转混合器，该混合器具有延伸到所述外壳以外的轴；所述轴具有从中穿过的通道，该通道包括轴通道入口和轴通道出口，以便于所述惰性载气和惰性吹扫气体从外壳排出；在所述旋转混合器的作用下，在所述外壳中将所述液体预聚物材料与处于惰性载气中的大量微球体混合，形成液体预聚物和微球体的混合物；通过所述轴通道将所述惰性载气和惰性吹扫气体从外壳排出；通过所述外壳出口将所述液体预聚物和微球体的混合物转移到模具；使得所述液体预聚物和微球体的混合物在所述模具中固化，形成饼状物；由所述饼状物得到化学机械抛光垫抛光层。