[发明专利]抛光垫及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种抛光垫及其制造方法，更具体而言，涉及一种包含气孔的抛光垫及其制造方法，所述抛光垫能够有效收集和供给抛光液(polishing slurry)。

背景技术

化学机械平面化/抛光(CMP)工艺已在全世界范围内用于半导体器件的平面化，并因具有增加晶片直径、高集成度、微线宽和多层布线结构的倾向而变得重要。

在CMP工艺中，晶片的抛光速度和平整度很重要，并且这种CMP工艺的性能取决于CMP设备的条件和作为易耗件的抛光液和抛光垫的性能。具体而言，抛光垫能够以与晶片表面接触的状态供给抛光液，以使其均一地分散至晶片上，从而使抛光液中包含的磨粒和抛光垫的凸起物引起物理摩擦。

在此情形中，直接接触晶片的抛光垫表面需要用抛光液浸透，以使抛光液平滑流动。关于这一点，美国专利5,578,362号等中已经公开了在抛光垫表面中形成微穴(micro holes)(例如，孔(pores))的技术。

在这种方式中，非常重要的是保持抛光垫表面用抛光液浸透，从而提高抛光垫在CMP工艺中的作用和性能。因此，抛光垫中可形成各种形状的沟槽，以形成较大的液流，并通过打开上述微孔材料而在抛光垫表面中形成微穴。

但是，当通过引入微液成分(liquid microelements)而形成孔时，存在能够稳定地形成孔和降低CMP工艺温度的优点。然而，还存在下述缺点：微液成分处于液态，因而CMP工艺过程中将泄露少量微液成分。

由于CMP工艺的发展，通过向抛光液中引入微细添加剂来控制多个事件的尝试正日益增多。因此，需要抛光垫中不会进入可能影响CMP工艺的添加剂材料。作为一种仅形成纯孔而不使添加剂材料进入聚氨酯基体中的方法，气孔的引入已经受到关注。

其具备以下优点：气孔垫不具有可能影响CMP工艺的排出材料。不过，在气孔垫中，气孔不容易控制，因而制造工艺应当得到优化。而且，还会出现以下问题。

首先，当通过将气体直接注入形成抛光垫的聚氨酯基体中或者通过引入发泡剂而形成孔时，难以精确控制孔的尺寸和密度。具体而言，与其他方法相比，不容易制造具有小于50μm的尺寸均一的孔。

其次，在不改变聚氨酯基体组成的情况下，非常难以改变孔的尺寸和密度。

第三，在纯聚氨酯基体中，由于使用金刚石盘进行修整时不能平滑地进行摩擦，因此出现诸如可能使孔堵塞的孔釉化(pore glazing)等现象。

发明内容

本发明提供了一种抛光垫及其制造方法，所述抛光垫可以保持通过引入气孔形成多孔结构(porosity)的化学机械平面化/抛光(CMP)垫的优点，并可以解决或改善上述常见问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种抛光垫的制造方法，通过该方法，使抛光层形成用材料混合并通过化学反应固化，从而制造抛光垫，所述方法包括：(a)采用物理法研磨有机材料以形成有机微粒(micro-organic particle)；(b)将(a)中形成的有机微粒与抛光层形成用材料混合；(c)将选自由能够控制孔尺寸的惰性气体、胶囊型发泡剂和化学发泡剂组成的组中的至少一种与(b)中的混合物混合，以形成气孔；(d)对(c)中生成的混合物进行凝胶化和硬化，以形成抛光层；和(e)加工该抛光层，以使通过打开气孔而限定出的开孔分布在抛光层表面上。

根据本发明的另一个方面，提供了一种抛光垫的制造方法，通过该方法，使抛光层形成用材料混合并通过化学反应固化，从而制造抛光垫，所述方法包括：(a)使抛光层形成用材料中包含有机微粒形成用单体，并通过在进行搅拌后使单体聚合，来形成有机微粒并使其分散；(b)将选自由能够控制孔尺寸的惰性气体、胶囊型发泡剂和化学发泡剂组成的组中的至少一种与(a)中的混合物混合，以形成气孔；(c)对(b)中生成的混合物进行凝胶化和硬化，以形成抛光层；和(d)加工该抛光层，以使通过打开气孔而限定出的开孔分布在抛光层表面上。

根据本发明的另一个方面，提供了一种抛光垫，所述抛光垫通过与抛光对象表面的接触移动而进行抛光过程，所述抛光垫包含抛光层，其中，所述抛光层包含：通过物理研磨有机材料而形成的有机微粒和通过单体的化学聚合而形成的有机微粒中的至少一种；和通过选自由惰性气体、胶囊型发泡剂和化学发泡剂组成的组中的至少一种形成的气孔，并且通过打开气孔而限定出的开孔分布在抛光层表面上。

附图说明

通过参照附图详细描述本发明的示例性实施方式，使本发明的上述以及其他特征和优点对于本领域技术人员而言将更为明显，附图中：