制造化学机械抛光垫的方法
【技术领域】
[0001] 本发明大体上涉及制造化学机械抛光垫的领域。具体来说，本发明涉及一种制造 包含抛光层的化学机械抛光垫的方法。
【背景技术】
[0002] 在集成电路和其它电子装置的制造中，多个导电、半导电和介电材料层沉积在半 导体晶片的表面上或从其去除。导电、半导电和介电材料薄层可以通过多种沉积技术沉积。 现代加工中的常见沉积技术包括也称为溅镀的物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)、 等离子增强的化学气相沉积(PECVD)和电化学镀敷(ECP)。
[0003] 因为材料层依序沉积和去除，所以晶片的最上表面变得不平坦。因为后续半导体 加工（例如金属化）需要晶片具有平坦表面，所以晶片需要平面化。平面化适用于去除非所 要表面形状和表面缺陷，例如粗糙表面、聚结材料、晶格损坏、刮痕和被污染的层或材料。
[0004] 化学机械平面化或化学机械抛光(CMP)是一种用以使衬底(例如半导体晶片)平面 化的常见技术。在常规CMP中，晶片安装在载具组件上并且与CMP设备中的抛光垫接触安置。 载具组件向晶片提供可控压力，将其抵靠抛光垫按压。通过外部驱动力使垫相对于晶片移 动(例如旋转）。与此同时，在晶片与抛光垫之间提供化学组合物（"浆料"）或其它抛光溶液。 因此，通过对垫表面和浆料进行化学和机械作用对晶片表面抛光并且使其成平面。
[0005] 在美国专利第5,578,362号中，莱因哈特(Reinhardt)等人披露所属领域中已知的 示范性抛光垫。莱因哈特的抛光垫包含整体中分散有微球的聚合基质。一般来说，掺合微球 并且与液体聚合材料混合并且转移到模具用于固化。接着将模制物品切片形成抛光层。令 人遗憾的是，以此方式形成的抛光层可呈现非所需缺陷，当并入到抛光垫中时，所述缺陷可 引起用其抛光的衬底的缺陷。
[0006] 帕克(Park)等人在美国专利第7，027,640号中披露一种用于解决与化学机械抛光 垫的抛光层中的可能缺陷有关的问题的确证方法。帕克等人披露一种用于检测或检查用于 执行晶片化学机械抛光的垫上的缺陷的设备，其包含:相机，用于将垫装载于其上并且移动 垫的垫驱动装置;面向垫安装以将垫的图像转化成电信号并且输出所转化的电信号;数字 图像数据采集装置，用于将从相机传播的电信号转化成数字信号；以及图像数据处理单元， 用于处理图像数据并且检测垫上的缺陷，其中所述图像数据处理单元基于任一点上的图像 数据计算光的一个或多个定量特征值，所述数据获自所述图像数据获取装置，并且将垫上 的以下位置判断为缺陷，其中通过组合一个或多个所获取的定量特征值获得的层级值与从 垫的正常表面获得的层级值之间的差异大于预定值。
[0007] 然而，帕克等人描述的设备和方法设计成使用反射光检查准备好抛光配置中的完 成的化学机械抛光垫。具体来说，使用反射光检查化学机械抛光垫和并入到此类垫中的抛 光层具有显著缺点。使用反射光鉴别并入的抛光层中的表面下缺陷的能力有限，所述缺陷 不接近于抛光层的表面。尽管如此，因为使用化学机械抛光垫，抛光层的表面逐渐磨损。因 此，远离指定化学机械抛光垫的抛光层的表面的缺陷在垫使用寿命期间开始变得逐渐更接 近抛光表面。另外，准备好抛光配置中的化学机械抛光垫常规地包括改良抛光层的抛光表 面以促进抛光衬底(例如凹槽、穿孔），其使用帕克等人所述的灰度阶改善复杂自动缺陷检 测。
[0008] 因此，仍需要使用具有强化抛光层缺陷鉴别功能的自动检查方法制造具有抛光层 的低缺陷化学机械抛光垫的改良方法。
【发明内容】
[0009] 本发明提供一种制造具有抛光层的化学机械抛光垫的方法，其包含:提供由可固 化材料形成的固化饼状物;其中所述可固化材料包含液体预聚物和多种微量元素，其中所 述多种微量元素分散于所述液体预聚物中；切削所述固化饼状物形成多个切削薄片；提供 自动检查系统，其包含:暗匣;光源，其发射光束;光检测器;数字图像数据采集装置;以及图 像数据处理单元;将所述多个切削薄片装载到所述暗匣中；一次一个切削薄片在所述光源 与所述光检测器之间输送所述多个切削薄片;其中所述各切削薄片在其透射表面和冲击表 面之间具有厚度Ts;其中所述透射表面和所述冲击表面实质上平行;其中所述光源发射的 所述光束经定向以冲击到所述冲击表面上；以及其中所述光检测器经定向以检测来自所述 光束的透射光，所述透射光传播通过厚度Ts并且从所述透射表面传出；其中所述透射光具 有至少一种可检测特性;其中所述至少一种可检测特性包括所述透射光的强度;其中所述 至少一种可检测特性通过所述光检测器转化成电信号;其中来自所述光检测器的所述电信 号通过所述数字图像数据采集装置转化成数字信号;其中来自所述数字图像数据采集装置 的所述数字信号通过所述图像数据处理单元处理，其中所述图像数据处理单元经配置以检 测宏观不均匀性以及将切削薄片分类成可接受或待检;其中所述多个切削薄片分成可接受 薄片的群体和待检薄片的群体;其中所述可接受薄片的群体包括至少一个可接受薄片；以 及处理来自所述可接受薄片的群体的可接受薄片形成所述化学机械抛光垫的所述抛光层； 其中所述抛光层调适用于抛光衬底。
【附图说明】
[0010] 图1为切削薄片的透视图的描述。
[0011] 图2为切削薄片的透视图的描述。
[0012] 图3为并入切削薄片作为抛光层的化学机械抛光垫的横截面剖视图的描述。
[0013] 图4为模具空腔的透视图的描述。
【具体实施方式】
[0014] 本发明的方法提供成品(准备好使用)化学机械抛光垫的显著质量提高。本发明的 方法大大提高使用由聚合材料形成的切削薄片的化学机械抛光垫制造的质量控制方面，所 述聚合材料含有分散于其中的微量元素，其通过首先检查切削薄片以鉴别可接受薄片与多 个切削薄片并且映射待检薄片的透射表面以帮助聚焦目测含有宏观不均匀性的待检薄片 的部分来进行。以此方式，大大减轻了操作人员疲劳（即运营商不需要对可接受切削薄片耗 费无数小时来定位宏观不均匀性）。因此，使能够提高操作人员焦点来引入最大价值（即评 估切削薄片中的具体不均匀性来判断适用性）。
[0015] 如本文中和所附权利要求书中所用的术语"聚(氨酯)"涵盖(a)由（i)异氰酸酯和 (ii)多元醇(包括二醇）反应形成的聚氨酯；以及(b)由（i)异氰酸酯与（ii)多元醇(包括二 醇)和（iii)水、胺或水和胺的组合反应形成的聚(氨酯）。
[0016] 如本文中和所附权利要求书中所用的关于具有透射表面（14)和冲击表面（17)的 切削薄片（20)的术语"平均切削薄片厚度，Ts-平均"意思是在垂直于透射表面（14)的平面 (28)的方向中测量的从切削薄片(20)的透射表面（14)到冲击表面（17)的切削薄片（20)的 厚度Ts的平均值。（参看图3)。
[0017]如本文中和所附权利要求书中所用的关于具有与作为抛光层（120)并入并且具有 抛光表面（114)的切削薄片界接的子垫（125)的化学机械抛光垫（110)的术语"平均基层厚 度，Tb^f均"意思是在垂直于抛光表面（114)的方向中测量的从子垫（125)的底部表面（127)到 子垫（125)的顶部表面(126)的子垫（125)的厚度Tb的平均值。（参看图3)。
[0018]如本文中和所附权利要求书中所用的关于具有作为抛光层（120)并入并且具有抛 光表面(114)的切削薄片的化学机械抛光垫（110)的术语"平均总厚度，Tt^T意思是在垂直 于抛光表面（114)的方向中测量的从抛光表面（114)到子垫（125)的底部表面（127)的化学 机械抛光垫(110)的厚度Tt的平均值。（参看图3)。
[0019] 如本文中和所附权利要求书中关于切削薄片（20)所用的术语"实质上圆形截面" 意思是投射到切削薄片(20)的透射表面（14)的平面(28)上的从中心轴A到切削薄片(20)的 外周长（15)的切削薄片（20)的最长半径r比投射到切削薄片（20)的透射表面（14)的平面 (28)上的从中心轴A到切削薄片(20)的外周长(15)的切削薄片(20)的最短半径r长<20%。 (参看图1和2)。
[0020] 如本文中和所附权利要求书中关于切削薄片（20)所用的术语"实质上平行"意思 是与切削薄片(20)的冲击表面（17)的平面(30)垂直的中心轴A(以及与其平行的任何线)将 与透射表面(14)的平面(28)以角度y交叉;其中角度y为89到91°之间。（参看图1和2)。
[0021] 如本文中和所附权利要求书中关于模具空腔(200)所用的术语"实质上垂直"意思 是竖直内部边界(215)相对于x-y平面(230)以85和95°角度从底部内部边界(212)上升。（参 看图4)。
[0022] 如本文中和所附权利要求书中所用的术语"宏观不均匀性"意思是切削薄片的透 射表面上的局部区域被切削薄片的透射表面上的相邻区域包围，其中通过所述局部区域传 播的所检测的光强度比通过相邻区域传播的所检测的光强度高或低2 0.1 %光检测器的可 检测强度范围的的量；以及其中所述局部区域涵盖的透射表面的一部分足够大以在透射表 面的平面中