[发明专利]CMP抛光垫调节器

说明书

本发明提供一种处理化学机械抛光CMP垫调节器的方法，其包含：提供包含调节器衬底和浆料的所述CMP垫调节器，所述调节器衬底是具有接合到所述调节器衬底的顶面且维氏硬度大于3,000Kg/mm²的多个硬调节器粒子的金属、陶瓷或金属‑陶瓷材料，所述浆料包含含水介质和多个具有大于3,000Kg/mm²的硬度的硬浆料粒子。在CMP设备中使用抛光垫抛光所述垫调节器的表面。在所述抛光之后，每一调节器粒子具有至少一个暴露刻面，且所述多个硬调节器粒子具有20微米的最大平均突起部到突起部平坦度PPF差和通过切割边缘半径CER的值测量的最锐利边缘，所述最锐利边缘对于至少80％的所述刻面处于所述刻面的边缘处。

技术领域

所公开的实施例涉及调节用于化学机械抛光(CMP)的抛光垫的垫调节器。

背景技术

CMP抛光垫调节器(CMP垫调节器)广泛用于CMP过程中以使抛光垫的表面再生，其中抛光垫通常包括聚合材料。CMP垫调节器通常包括金属衬底，其包含固定于其上的多个表面突起部。

在应用于产品晶片的生产抛光过程期间，归因于CMP抛光垫、通常包含磨料粒子的浆料和正被抛光的衬底(例如，晶片)表面的连续摩擦学相互作用，CMP抛光垫变得更光滑并且可获得釉面。这可引起CMP移除速率随时间变化，并且引入抛光过程中的其它可变性。为解决抛光垫的此性能降级，CMP垫调节器紧贴CMP抛光垫进行摩擦，所述CMP垫调节器包括附接到通常是金属的垫调节器衬底的金刚石或其它硬材料突起表面。

通常，通过将多个金刚石粒子或其它硬粒子物理上附接到包括金属的调节器衬底的表面上，或通过在调节器衬底上生长多晶金刚石膜或其它硬材料膜(例如碳化物、氮化物、氧化物或这些的组合)，例如通过化学气相沉积或物理气相沉积在经图案化调节器衬底上或在未经图案化调节器衬底上形成膜，以此制造CMP垫调节器表面上的突起硬材料(例如金刚石)。可在硬材料层沉积之后使用烧结步骤。突起的硬材料粒子变得以机械方式接合和/或以化学方式键合到调节器衬底的顶面。

对于金刚石或其它硬粒子到调节器衬底上的物理附接，金刚石粒子或其它硬粒子的大小可在从10微米到5mm的范围内变化，同时金刚石粒子或其它硬粒子的表面密度可在从10/cm²到100,000/cm²的范围内变化。突起粒子之间或经图案化突起表面之间的平均距离可在1微米到10mm的范围内变化。经附接硬粒子或经图案化硬表面的高度可在从1微米到3mm的范围内变化。在金刚石膜或其它硬材料膜沉积于经图案化区域上的情况下，突起部的面积(从基底或从突起部的顶部测量)可在从1μm²到100mm²的范围内变化。

对于经图案化调节器衬底布置，图案固有地提供粗糙度。关于未经图案化CMP垫调节器布置，CMP垫调节器可具有硬材料的毯覆式粗糙膜，例如金属或陶瓷调节器衬底上的金刚石层，其中金刚石层提供突起的金刚石粒子。不管是否是未经图案化，即使衬底未经图案化，粗糙表面仍是可能的，这是因为例如通过化学气相沉积(CVD)沉积具有非常粗糙形态的金刚石层，粗糙度随着金刚石膜的厚度增加而增加。举例来说，通过CVD生长的金刚石膜的粗糙度(例如通过其Ra进行量化，是粗糙度分布曲线的算术平均值)范围可从1nm到200μm，通常0.1μm。

垫调节是由用于抛光生产晶片的抛光垫上的CMP垫调节器执行的过程。在典型CMP晶片抛光过程期间，聚合抛光垫归因于抛光垫与生产晶片(衬底)的摩擦学作用而变成釉面(即，其粗糙性消失)。这可引起晶片抛光过程的CMP移除速率和/或均匀性降低。因此，使用CMP垫调节器周期性地恢复抛光垫的粗糙度。在生产批量抛光运行之后，或在使用机械附接的生产抛光运行期间同时地，CMP垫调节器用浆料紧贴抛光垫进行摩擦。