層狀拋光墊的成形方法
2023-10-19 13:37:02 2
專利名稱：層狀拋光墊的成形方法
技術領域：
本發明涉及化學機械拋光(CMP)用的拋光墊，以及具體地涉及層狀拋光墊的成形方法，包括具有窗口的這種墊子。
背景技術：
具有集成電路製造在其上的半導體晶片必須拋光，以提供一個非常光滑和平坦的晶片表面，在某些情況下此表面可以從一個給定的平面變化小至1微米的幾分之一。這種拋光通常是在一個化學機械拋光(CMP)工序中完成，它使用一種化學活性料漿，它藉助拋光墊對著晶片表面研磨。
與化學機械拋光工序有關的一個問題是拋光墊的性能。某些拋光墊是由多層材料製造的，經一定時間，由於拋光過程的磨損和撕裂，不同材料層之間的連接可能變弱。它可能導致層狀墊的分層。
與化學機械拋光工序有關的另一個問題是確定什麼時間晶片拋光過程應該停止。普通的測定拋光結束點的方法要求拋光工序停止，以及從拋光裝置取下晶片才能測定尺寸性能。然而，停止化學機械拋光工序使得晶片生產減慢。再者，如果一個重要的晶片尺寸發現小於一個預定的最小值，晶片可能是無用的，因此導致較高的碎屑率和增加生產成本。
已經發展在處理中測定拋光結束點用的方法，例如，U.S.No.5,413,941公開了一種光學檢測法，它使用雷射幹涉儀測量一個晶片尺寸。
已經發展帶窗口的拋光墊以便於進行在化學機械拋光時的光學檢測法，例如，U.S.No.5,605,760公開了一種拋光墊，它包括一個透明窗口。此窗口是一個透明聚合物材料的杆或塞。杆或塞是用插入成形在拋光墊中，或在模型工序之後安裝在拋光墊的一個切口內。
帶有窗口的現有技術的拋光墊具有一系列的缺點，例如，一組製造步驟要求安裝一個窗口件進入墊子的一個孔內，或者進入製造墊子的模具腔內。在一些情況下，一個接收窗口件的孔必須切割在墊子內。還有，在墊子和窗口之間料漿的洩漏經常也是一個問題。
U.S.6,524,146(簡稱專利164)公開了一個拋光墊，具有一個透明窗口，以及它設計為減輕洩漏。拋光墊包括在拋光墊和底墊之間的一個不滲透的透明板材，以防止料漿洩漏。為了製造墊子，透明板材需要在每個側面上具有一個粘接劑層，以及板材需要疊層到拋光墊的下表面。這樣留下一個雙側面粘接劑層在墊子窗口的下側面。
雖然專利164的墊子開始表現良好，但窗口上的粘接劑層的透明性經一段時間後降級。這樣可能降低光學檢測過程的有效性。
發明內容
本發明的第一方面是一個層狀拋光墊的成形方法，包括形成一個第一雙側面粘接劑層在底墊的一個底面上；形成一個第二雙側面粘接劑層在底墊的一個頂面上；提供一個具有下表面的拋光墊層；以及藉助壓緊拋光墊層下表面頂住第二粘接劑層把拋光墊層粘結到底墊上。
本發明的第二方面是一個層狀拋光墊的成形方法，包括疊層一個第一雙側面粘接劑層到底墊的一個底面上；疊層一個第二雙側面粘接劑層到底墊的一個頂面上；形成一個開口通過第一粘接劑層，底墊和第二粘接劑層；以及固定具有一個窗口形成在其上的拋光墊到帶有第二粘接劑層的底墊上，這樣使窗口與開口對準。
圖1是一個底墊的一個側視圖，示出相對的頂面和底面；圖2是圖1底墊的一個側視圖，進一步示出一個第一粘接劑層形成在底墊的底面上；圖3是類似於圖2的一個側視圖，進一步示出一個第二粘接劑層形成在底墊的頂面上；圖4是使用在一個實例的實施例中的疊層裝置的一個示意圖，該裝置用來形成第一和第二粘接劑層在底墊的表面上，如圖3所示；圖5是一個雙層疊層板材的頂下視圖，是使用圖4的疊層裝置成形的，示出一個雙層疊層底墊是如何從板材切割出的，以及還示出一個任選的開口和對準標記，用於帶窗口的層狀拋光墊實施例；圖6是一個雙層疊層底墊的橫剖面圖，是沿著圖5內直線6-6切取的，示出任選的開口通過雙層疊層底墊，以及還示出拋光墊與底墊共界面，並且使窗口與開口對準；以及圖7是最終層狀拋光墊結構的一個橫剖面圖，是按照本發明的方法成形的，說明一個實例實施例，它包括一個窗口和一個光學路徑，沒有粘接劑層通過它。
具體實施例方式
本發明是一個層狀拋光墊的一種成形方法，本發明包括層狀拋光墊的一種成形方法，該拋光墊具有一個無粘接劑層的窗口。
本發明的方法在下面結合圖1-6說明，圖中示出沿著產生最終層狀拋光墊的路徑形成的各種結構。按照本發明的方法成形的最終的層狀拋光結構示於圖7內。在圖7內所示的拋光墊結構包括一個窗口。然而，本發明的層狀拋光墊不一定需要包括窗口。
參見圖1，本方法包括提供一個拋光墊底墊10，具有一個底面12和一個頂面14。底墊10是由任何已知底墊材料製造的，比如SUBA IV松孔聚氨基甲酸酯，製造商為Rohm and Haas Electronic MaterialsTechnologies，Newark，Delaware。在一個實例實施例中，底墊是以滾壓好的形式(「roll-good」form)提供的，即由一卷材料提供的，詳見下述。
現參見圖2，方法還包括形成一個第一粘接劑層20在底墊10的底面12上。在一個實例實施例中，粘接劑層20是使用雙側面的壓敏粘接劑(PSA)。在一個實例實施例中，粘接劑層20的形成是藉助提供滾壓好形狀的粘接劑材料，以及疊層此材料到底墊10上，底墊也是以滾壓好的形狀提供的。在舉例的實施例中，底墊10加粘接劑層20的組合是在重卷鼓筒上收集的，以及以滾壓好的形狀存儲，詳見下述。
在一個實例實施例中，粘接劑層20是PSA II或PSA IV橡膠基粘接劑(5至9mils或0.13至0.23mm)與墊子一起出售，銷售商為Rohmand Haas Electronic Materials CMP Technologies。粘接劑層20用於粘接最終的拋光墊到化學機械拋光工具平臺(圖中未示出)，以及因此最好能提供一種可釋放的(即非永久性)連接。粘接劑層20包括一個可剝離的薄蓋層或薄膜(圖中未示出)，比如紙或MYLAR薄膜(杜邦公司的商標)，薄膜隨後剝離以暴露粘接劑。
參見圖3，本方法還包括形成一個第二粘接劑層30在底墊10的頂面14上。在一個實例實施例中，第二粘接劑層30是雙側面壓敏粘接劑，以滾壓好的形狀提供。再者，在此實例實施例中，本發明的方法包括提供底墊材料，帶有粘接劑層20以滾壓好的形狀形成在它的上面，如以上所述，以及疊層粘接劑層30到底墊的頂面14。
在一個實例實施例中，粘接劑層30是PSAV(丙烯基粘接劑)或PSA8(橡膠基粘接劑)以疊層墊形狀銷售，銷售商為Rohm and HaasElectronic Materials CMP Technologies，每個具有厚度為4至9mils(0.1至0.2mm)。如以下所述，粘接劑層30用於粘接底墊到上拋光墊層，以及因此最好能提供一個永久性連接。與粘接劑層20類似，粘接劑層30也包括一個薄的可剝離覆蓋薄膜(圖中未示出)，薄膜可隨後剝離以暴露粘接劑。
使用粘接劑20和30與底墊10的雙層疊層與底墊的一個側面的簡單疊層比較，是更困難和更複雜的過程。在底墊上現有粘接劑層的存在引起底墊材料的拉伸，以及在粘接劑層和底墊的界面上差別的應力。此外，各粘接層的不正確的疊層能夠產生應力，它導致底墊翹曲和一個和兩個粘接劑層起皺。再者，在某些粘接劑層上使用於形成粘接劑層30的可剝離覆蓋最好是非彈性的(或基本上如此)，以減少在雙層疊層底墊上的應力。因此，對本發明的雙層疊層過程的一個實例實施例在下面更詳細地說明。
圖4是一個疊層裝置50的一個示意的側視圖，示出粘接劑層20和30在底墊10的相對的側面12和14上的疊層的一個實例安排。裝置50包括一個材料解卷的轉軸54，它保持材料56在滾壓好的形狀。材料56的供給角α(相對於一個中心軸線A1測量的)是可調節的，以及通過可調節的供給滾子58A和58B確定和保持。材料56可以是底墊10用的材料，或者是底墊10與粘接劑層20的單獨疊層組合。裝置50還包括一個卷材清潔器59，比如一個真空清潔器，用於在疊層之前材料56的上表面56a的清潔。
裝置50包括在供給滾子58B下遊的兩個壓緊滾子60和62，安排在軸線A1的任一側面上彼此相鄰，以及被一個小間隙G，即所謂的「壓緊間隙」分離。壓緊滾子60有助於存儲在一個粘接劑解卷轉軸70上的粘接劑材料68的分配。壓緊滾子60是可調節的，從而使施加至滾壓好的材料的粘接劑壓力可以調節。粘接劑材料是組成粘接劑層20或30的那種材料，取決於疊層過程的階段。壓緊滾子60加熱以便於粘接劑疊層到特定的底墊表面，而壓緊滾子62不加熱。粘接劑材料68以一個角度β供給進入壓緊間隙，該角度可以藉助調節壓緊滾子60的位置而調節。
當形成粘接劑層30時，裝置50包括一個惰輪杆76，安排在壓緊滾子的下遊，惰輪杆76安排為接收和水平引導來自壓緊滾子的現在疊層材料83，其理由解釋如下。一個重卷鼓筒80安排在惰輪杆76的下遊，以及是可調節的，從而使疊層材料83排出惰輪杆(相對於軸線A1)的卷取角θ可以調節。重卷鼓筒80在形成粘接劑層20時參與，以及在沒有惰輪杆76時在材料83排出，壓緊滾子時直接地卷取材料83。
惰輪杆76是可以調節的，從而使疊層材料83移動一個長度L(「移動長度」)，以及保持疊層材料以一個(相對於軸A1測量的)壓緊排出角γ越過移動長度L，如以下所述。圖4示出優選的γ角度為0°。
繼續參見圖4，底墊材料56是以滾壓好的形狀提供和放置在解卷轉軸54上。類似地，適合於形成粘接劑層20的粘接劑材料68是以滾壓好的形式提供，以及放置在粘接劑解卷轉軸70上。底墊材料56移動越過供給滾子58A和58B，以及以一個選擇的供給角度α供給進入壓緊間隙G。
類似地，粘接劑材料68引導越過加熱壓緊滾子60的一部分，以及供給進入壓緊間隙G。底墊材料56和粘接劑材料68以一個選擇的速度S(稱為「直線速度」，如箭頭S所示)供給，以及藉助粘接劑材料的加熱和壓緊滾子的壓力的結合而疊層。現在疊層的材料83排出壓緊滾子和隨後在重卷鼓筒80上收集為滾壓好的形狀。
在此點，滾壓好的疊層材料83，它現在是由底墊10和粘接劑層20組成，以一種允許底墊未疊層的側面準備疊層的方式，從重卷鼓筒取下和放置在材料解卷轉軸54上，代替地，滾壓好的疊層材料83可以重新滾壓，以提供正確的解卷取向。適合於形成粘接劑層30的粘接劑材料以滾壓好的形狀提供和放置在粘接劑解卷轉軸70上。
以上所述的在底墊底面上形成粘接劑層20的疊層過程現在重複以便在底墊的頂面上形成粘接劑層30，但有惰輪杆參與，從而使疊層材料83在被重卷鼓筒80卷取前以一個選擇的壓緊排出角度γ移動一個移動長度L。
在以上所述的雙層疊層過程中，重要的是由於粘接劑層20和30任何之一或兩者疊層引起的差應力應最小或在兩層中相等，從而不會產生翹曲或起皺。為此目的，過程的參數，比如直線速度S，供給角度α和β，排出角度θ，壓緊排出角度γ和移動長度L應正確地選擇。在這些參數之中，壓緊排出角度γ和移動長度L是尤其重要的。
移動長度L，如取決於惰輪杆76，是這樣選擇，使疊層材料83在被重卷鼓筒80卷取之前是正確固化的。類似地，壓緊排出角度γ是藉助排列惰輪杆76選擇的，這樣使粘接劑層20在材料56的頂上正確固化(即在底墊的頂面14上)。在一個實例實施例中，壓緊排出角度γ＝0°至約+1-3°範圍內。
重要的是指出，在底墊10上形成粘接劑層30的這種安排對於一個典型的疊層裝置是不常見的。大多數疊層裝置具有一個大的壓緊排出角度，以保持當材料移動通過裝置時的拉伸控制。
使用裝置50疊層粘接劑層30用的過程參數最好是通過試驗一系列的給定的底墊和粘接劑材料組合後獲得的。
表1列出在底墊10的頂面14上形成粘接劑層30用的實例經驗推導的參數。
表1實例過程參數
參見圖5，使用以上所述的疊層方法，與裝置50相結合，雙層疊層結構包括帶有粘接劑層20和30的底墊10(圖3)，(在下文稱「雙層疊層底墊」)以滾壓好的形式作為板材100分配。因此，本發明的方法包括藉助由板材100切割出形成具有希望形狀(例如圓)的雙層疊層底墊110。以下的說明為了簡便起見稱為切割雙層疊層底墊110。
繼續參見圖5和參見圖6，本發明的一個實例實施例包括形成一個層狀的拋光墊的一種方法，拋光墊具有一個窗口。因此，本發明的方法任選地包括形成一個開口124，該開口穿過雙層疊層底墊110，即穿過粘接劑層20，底墊10和粘接劑層30。本方法還包括形成對準標記(例如，缺口或凸起)112在粘接劑層30上，以輔助在形成最終的層狀拋光墊時與拋光墊頂層對準，如以下所述。在一個實例實施例中，由板材100切割雙層疊層底墊110，形成窗口124以及形成對準標記112是藉助一個單獨的切割工具操作在板材100上實現的。
繼續參見圖6，本方法還包括提供一個拋光墊頂層200(在下文稱拋光墊)，具有一個基體部分201，一個下表面202和一個上表面204。在本發明的包括形成具有一個窗口的一個層狀的拋光墊的此實施例中，拋光墊200還包括一個窗口210，與基體部分201製成整體，並從下表面202延伸至上表面204。在一個實例實施例中，基體部分201是由一種聚氨基甲酸酯材料形成的，比如一種IC 1000TM拋光墊，製造商為Rohm and Haas Electronic Materials CMP Technologies。窗口210適合於在一個化學機械拋光工序中拋光一個基片時傳送一個光學檢測裝置(未示出)使用的光束的光線。
還有在一個實例實施例中，窗口201最好是使用一種聚氨基甲酸酯材料與基體部分一起澆注和與基體部分一起加工的。由於窗口210是與拋光墊的基體部分製造成整體，這裡沒有洩漏的問題，這種問題比如與柱塞窗口有關，或與其它類型非整體成形的拋光墊窗口有關。任選地，原地密封的柱塞型或板材型窗口也可以使用本發明的方法工作。還有在一個實例實施例中，窗口210稍大於開口124，從而使窗口被一個凸邊支承在最終的層狀拋光墊內(圖7)。
在一個實例實施例中，拋光墊200包括一個或多個對準標記(圖中未示出)它使用於與對準標記112結合，以便在最終的層狀拋光墊結構內使窗口210與開口124對準。窗口210和開口124的正確對準有助於當雙層疊層底墊110與拋光拋光墊200共界面時防止空氣洩漏。
繼續參見圖6，拋光墊200安排為鄰接雙層疊層底墊110，並使拋光墊下表面202面對粘接劑層30。在粘接劑層30是PSA層的情況下，可剝離的覆蓋層(圖中未示出)從粘接劑層30移去。
再者，對於帶窗口的拋光墊實施例，窗口210與開口124對準(例如，通過以上所述的對準標記)。拋光墊200和雙層疊層底墊110隨後連接到一起(如小箭頭221所示)以及彼此壓緊(如箭頭222A和222B所示)，從而使粘接劑層30連接，(粘接或固定)到一起。在一個實例實施例中，要求的壓緊是藉助拋光墊200與雙層疊層底墊共界面而實現，如以上所述，以及隨後通過壓緊滾子壓緊複合的結構，該壓緊滾子將拋光墊和底墊壓緊到一起。
由於底墊包括連接的粘接劑層30，施加的壓力較均勻地跨過墊子頂面和底面分布，導致更持久的和預期的連接。這點依次地導致一個最終的拋光墊結構，它較不容易經一定時間分層。
最終的層狀的拋光墊結構250示於圖7。注意，這裡沒有粘接劑層在任選的窗口210上。因此，通過最終的層狀墊結構的光學路徑「(通過光學路徑)」用箭頭OP表示，不包括粘接劑層。這是有利的，如以上所述，這樣一個粘接劑層已知可以減少窗口的有效光學透射，以及最後，化學機械過程的光學監控。如以上所述，圖7所示的最終拋光墊結構250不需要包括窗口210或開口124。
權利要求
1.一種層狀拋光墊的成形方法，包括a)形成一個第一雙側面粘接劑層在一個底墊的一個底面上；b)形成一個第二雙側面粘接劑層在底墊的一個頂面上；c)提供具有一個下表面的一個拋光墊層；以及d)藉助壓緊拋光墊層下表面頂住第二粘接劑層把拋光墊層粘接到底墊上。
2.按照權利要求1的方法，其特徵在於還包括在步驟b)之後a)形成一個開口，它延伸通過第一粘接劑層，底墊和第二粘接劑層；b)給拋光墊層提供一個窗口，以及c)在上述粘接時對準窗口與開口。
3.按照權利要求1的方法，其特徵在於，形成第一和第二雙側面粘接劑層包括分別地疊層第一和第二雙側面粘接劑層作為壓敏粘接劑(PSA)層疊層到底墊的底面和頂面。
4.按照權利要求1的方法，其特徵在於，包括分別地提供滾壓好形狀的底墊用材料和第一和第二雙側面粘接劑層用材料。
5.按照權利要求1的方法，其特徵在於，其中的各步驟是按出現的順序進行的。
6.一種層狀拋光墊的成形方法，包括a)疊層一個第一雙側面粘接劑層到底墊的一個底面上；b)疊層一個第二雙側面粘接劑層到底墊的一個頂面上；c)形成一個開口，通過第一粘接劑層，底墊和第二粘接劑層；以及d)固定一個具有一個窗口形成在其上的拋光墊到帶有第二粘接劑層的底墊，這樣使窗口對準開口。
7.按照權利要求6的方法，其特徵在於包括以滾壓好的形狀提供相應的材料用於底墊，第一雙側面粘接劑層和第二雙側面粘接劑層。
8.按照權利要求6的方法，其特徵在於步驟b)是在步驟c)之前進行，以及其中，疊層第二雙側面粘接劑層到底墊包括a)供送底墊材料和第一雙側面粘接劑層材料通過壓緊滾子，以形成一個疊層結構；以及b)保持疊層結構排出壓緊滾子基本上是水平地經過一個移動長度，足夠使疊層結構固化。
9.一種層狀拋光墊成形方法，包括a)順序地形成相應的粘接劑層在底墊的相對的表面上，以形成一個雙層的疊層底墊；b)形成一個開口通過雙層的疊層底墊；以及c)固定具有一個窗口的一個拋光墊到雙層的疊層底墊，這時藉助壓緊一個拋光墊下表面頂住粘接劑層的一個，從而使窗口和開口形成一個不包括粘接劑層的通過的光學路徑。
10.一種層狀拋光墊的成形方法，包括a)順序地形成相應的粘接劑層在底墊的相對的表面上，以形成一個雙層疊層底墊；以及b)固定一個拋光墊到雙層疊層底墊，這時藉助壓緊拋光墊下表面頂住粘接劑層之一。
全文摘要
公開一種層狀拋光墊的成形方法，此方法包括使用相應的粘接劑層雙層疊層在一個底墊的相對側面上，以及通過上粘接劑層連接一個拋光墊頂層到底墊。拋光墊任選地包括一個窗口。由於底墊是雙層疊層的，一個開口能夠形成通過頂面和底面粘接劑層兩者以及底墊。因此，當連接至帶有一個窗口的頂拋光墊層時，其結果是形成一個層狀的拋光墊，帶有一個不包括一個粘接劑層的通過光學路徑。
文檔編號B24B37/04GK1660543SQ200510052409
公開日2005年8月31日 申請日期2005年2月25日 優先權日2004年2月27日
發明者馬克·J·博爾迪扎, 羅伯特·T·甘布爾, 文森特·M·赫德裡克, 賈森·M·勞霍恩, 艾倫·H·塞金, 凱薩琳·L·託梅 申請人:Cmp羅姆和哈斯電子材料控股公司