專利名稱：用于制造增強(qiáng)晶片研磨墊的方法以及實(shí)施該方法的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)技術(shù)，尤其是涉及高效、具有成本效益的改進(jìn)CMP操作。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體裝置的制造中，需要進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)操作。通常，集成電路裝置成多層結(jié)構(gòu)。在基質(zhì)層，形成具有擴(kuò)散區(qū)域的晶體管裝置。在隨后的層中，相互連接的金屬噴鍍線形成一定圖形，并與晶體管裝置電連接，以便確定合適的功能裝置。眾所周知，形成圖形的導(dǎo)體層通過(guò)電介質(zhì)材料例如二氧化硅而與其它導(dǎo)體層絕緣。當(dāng)形成更多金屬噴鍍層和相應(yīng)的電介質(zhì)層時(shí)，更加需要使電介質(zhì)材料平坦化(planarize)。如果沒(méi)有平坦化，隨后另外金屬噴鍍層的制造將在實(shí)質(zhì)上更困難，因?yàn)楸砻娴匦?topography)變化。在其他的應(yīng)用中，金屬噴鍍線圖形形成于電介質(zhì)材料中，然后進(jìn)行金屬CMP操作以除去過(guò)多噴鍍金屬。
化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)系統(tǒng)通常用于對(duì)上述晶片研磨。CMP系統(tǒng)通常包括用于處理和研磨晶片表面的系統(tǒng)部件。該部件，例如，可以是軌道研磨墊或者線性帶研磨墊。該墊自身通常由聚氨酯(polyurethane)材料或者聚氨酯結(jié)合其它材料，例如不銹鋼帶，而制成。在工作時(shí)，帶研磨墊進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，然后，漿料施加和散布在該帶研磨墊的表面上。當(dāng)在其上面有漿料的帶研磨墊以所需的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，晶片降低到該帶研磨墊的表面上。這樣，希望被平坦化的晶片表面基本變平滑，很象砂紙可以用于砂磨木頭。然后，該晶片可以在晶片清潔系統(tǒng)中進(jìn)行清潔。
圖1A表示了線性研磨裝置10，它通常用于CMP系統(tǒng)中。該線性研磨裝置10將磨去半導(dǎo)體晶片16表面上的材料。被除去的材料可以是晶片16的基質(zhì)材料，或者是形成于晶片16上的一層或多層。這樣的層通常包括在CMP處理過(guò)程中形成或存在的一種或多種任意類型的材料，例如電介質(zhì)材料、氮化硅、金屬(例如鋁和銅)、金屬合金、半導(dǎo)體材料等。通常，CMP可以用于對(duì)晶片16上的一層或多層進(jìn)行研磨，以便使晶片16的表面層平坦化。
在現(xiàn)有技術(shù)中，線性研磨裝置10利用相對(duì)于晶片16的表面作線性運(yùn)動(dòng)的研磨帶12。該帶12是繞輥?zhàn)?或心軸)20旋轉(zhuǎn)的連續(xù)帶。該輥?zhàn)油ǔＳ神R達(dá)驅(qū)動(dòng)，這樣，輥?zhàn)?0的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)研磨帶12相對(duì)于晶片16作線性運(yùn)動(dòng)22。通常，研磨帶12有在其不同部分處的接縫14。
晶片16由晶片載體18保持。晶片16通常通過(guò)機(jī)械保持環(huán)和/或通過(guò)真空被保持就位。晶片載體將晶片定位在研磨帶12上面，這樣，晶片16的表面將與研磨帶12的研磨表面進(jìn)行接觸。
圖1B表示了線性研磨裝置10的側(cè)視圖。如上面參考圖1A所述，晶片載體18使晶片16在研磨帶12上保持就位。研磨帶12是連續(xù)帶，通常由聚合物材料制成，該聚合物材料例如由Rodel，Inc.制造的IC 1000，它層疊在支承層上。支承層通常由堅(jiān)硬的材料例如不銹鋼制成。研磨帶12通過(guò)輥?zhàn)?0而旋轉(zhuǎn)，該輥?zhàn)?0驅(qū)動(dòng)研磨帶相對(duì)于晶片16作線性運(yùn)動(dòng)22。在一個(gè)實(shí)施例中，空氣支承臺(tái)板(platen)24支承著位于晶片16所處的區(qū)域下面的研磨帶的一部分。這時(shí)，臺(tái)板24用于向著支承層的底表面施加空氣。因此，該施加的空氣形成可控制的空氣支承，該空氣支承有助于控制研磨帶12施加在晶片16的表面上的壓力。如上所述，研磨帶12的接縫14通常位于研磨帶12的幾個(gè)不同位置。因此，研磨帶由多片聚合物材料制成，這些聚合物材料例如通過(guò)粘結(jié)、縫合等而連接起來(lái)，以便形成連續(xù)帶。接縫部分30表示了接縫14中的一個(gè)，它將在圖1C中更詳細(xì)地介紹。因此，在CMP處理過(guò)程中，例如來(lái)自漿料的水汽可以通過(guò)接縫14引入研磨帶12的內(nèi)部。然后，該水汽侵襲將研磨帶和支承層保持在一起的粘接劑，從而使研磨帶與支承層發(fā)生層離。因此，由于水汽侵入接縫14中，現(xiàn)有技術(shù)有嚴(yán)重的層離問(wèn)題。此外，當(dāng)在輥?zhàn)?0上運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生于支承層和研磨帶12之間的剪切力可能是很嚴(yán)重的破壞因素，也會(huì)引起層離。因此，研磨帶的壽命可能明顯縮短。研磨帶壽命的縮短再可能導(dǎo)致晶片產(chǎn)量大幅度減小。這個(gè)問(wèn)題將參考圖1C進(jìn)一步介紹。
圖1C表示了在開(kāi)始發(fā)生層離之后一個(gè)接縫部分30實(shí)例的放大圖。該接縫部分30包括接縫38、通過(guò)粘接劑42連接在支承層36頂上的聚合物研磨層32。當(dāng)流體開(kāi)始侵襲粘接劑材料的完整性時(shí)，在聚合物研磨層32和支承層36之間開(kāi)始出現(xiàn)層離40，這樣，當(dāng)進(jìn)行關(guān)鍵的CMP操作時(shí)，粘接劑42自身將開(kāi)始離開(kāi)支承層36，和/或使研磨層32能夠逐漸層離。此外，當(dāng)聚合物研磨層32和支承層42在輥?zhàn)?0上運(yùn)動(dòng)時(shí)(參考圖1C所示)，可以產(chǎn)生剪切力，從而引起嚴(yán)重的層離損害。
在CMP處理過(guò)程中，漿料通常施加在圖1A和1B的研磨帶12上。這時(shí)，來(lái)自漿料的水汽可以滲入接縫38。更詳細(xì)地說(shuō)，因?yàn)樗麖难心У谋砻嫦蛳陆?jīng)過(guò)接縫38滲入粘接劑膜42，因此，在連續(xù)使用研磨帶后將形成層離40。然后，水汽滲透將破壞粘接劑膜42。當(dāng)發(fā)生這種情況時(shí)，如上所述，因?yàn)檎辰觿p失導(dǎo)致層離40，研磨帶12的不同層32和36可以開(kāi)始剝離。此外，在CMP處理過(guò)程中施加在研磨帶上的壓力和剪切力可以加劇該問(wèn)題，并可能會(huì)大大增加層離40的發(fā)生。當(dāng)接縫部分30越過(guò)輥?zhàn)舆\(yùn)動(dòng)時(shí)，支承層36的伸長(zhǎng)并不大，從而確定了中性軸。當(dāng)在支承層36頂上的研磨帶12在輥?zhàn)由蠌澢鷷r(shí)，因?yàn)橥鈱拥纳扉L(zhǎng)將比內(nèi)層更大，因此通常將拉長(zhǎng)該研磨帶12。當(dāng)接縫部分30不再在輥?zhàn)由蠒r(shí)，伸長(zhǎng)消失，接縫部分30壓縮。這種持續(xù)拉伸和壓縮的循環(huán)將在材料中引起應(yīng)力，從而在支承層36和研磨帶12之間產(chǎn)生剪切應(yīng)力。經(jīng)過(guò)一定時(shí)間，該剪切應(yīng)力可能導(dǎo)致層離。層離40將使研磨墊不穩(wěn)定，并顯著降低該研磨墊的效率和壽命。因此，現(xiàn)有技術(shù)的研磨墊具有減小的使用壽命，由于需要時(shí)間來(lái)更換研磨墊，晶片生產(chǎn)的產(chǎn)量將顯著降低。研磨墊的使用壽命減小還導(dǎo)致制造商使用更多的研磨墊，從而導(dǎo)致成本更高。此外，當(dāng)發(fā)生不希望的層離時(shí)，通過(guò)層離的研磨帶進(jìn)行研磨的晶片可能有缺陷，從而使晶片制造商的成本更高。
如上所述，更換研磨帶上的墊可能是非常昂貴和費(fèi)時(shí)間的處理。當(dāng)更換墊時(shí)，研磨帶通常必須送回制造商，并將該墊從基帶上剝離。這可能導(dǎo)致長(zhǎng)時(shí)間停止晶片處理，并可能嚴(yán)重降低晶片生產(chǎn)。因此，對(duì)晶片的恒定和持續(xù)生產(chǎn)的實(shí)際要求，研磨帶結(jié)構(gòu)在較短時(shí)間后發(fā)生破壞和層離可能產(chǎn)生極大的問(wèn)題。
不幸的是，參考圖1A、1B和1C所述的、CMP操作的現(xiàn)有方法和裝置有甚至更多的問(wèn)題?，F(xiàn)有技術(shù)裝置還有氧化物去除的問(wèn)題，其中，晶片的地形性質(zhì)包括金屬和電介質(zhì)層的厚度變化，例如當(dāng)在施加這些層的過(guò)程中產(chǎn)生間隙時(shí)而出現(xiàn)的厚度變化。還有因?yàn)橛捎谘心|沒(méi)有緩沖而不能合適地控制施加在晶片表面上的研磨壓力，因此，這些現(xiàn)有技術(shù)將很困難。因此，現(xiàn)有技術(shù)的研磨帶設(shè)計(jì)由于在研磨墊中沒(méi)有緩沖而不能合適控制研磨動(dòng)力，從而產(chǎn)生這些問(wèn)題。
因此，需要一種方法和裝置，它通過(guò)使研磨墊結(jié)構(gòu)更耐久、更能夠在CMP處理中一致和有效進(jìn)行研磨，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
廣義地說(shuō)，本發(fā)明通過(guò)提供一種制造研磨墊結(jié)構(gòu)的改進(jìn)方法和一種使用該研磨墊來(lái)在化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)處理中研磨晶片的裝置。該方法涉及產(chǎn)生新的、更高效的改進(jìn)CMP墊和帶結(jié)構(gòu)，它能夠更換地防止降級(jí)，并更有效地研磨晶片。應(yīng)當(dāng)知道，本發(fā)明可以以多種方式實(shí)施，包括作為處理、裝置、系統(tǒng)、設(shè)備或方法。下面將介紹本發(fā)明的各種實(shí)施例。
在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于化學(xué)機(jī)械研磨的無(wú)縫研磨裝置。該無(wú)縫研磨裝置包括研磨墊，該研磨墊的形狀類似帶，且沒(méi)有接縫。該無(wú)縫研磨裝置還包括基帶，該基帶包括增強(qiáng)層和緩沖層。該緩沖層是在研磨帶墊和基帶之間的中間層。
在另一實(shí)施例中，公開(kāi)了一種用于生成研磨墊結(jié)構(gòu)的方法，該研磨墊結(jié)構(gòu)用于化學(xué)機(jī)械研磨。首先提供增強(qiáng)層。然后將第一粘接劑膜施加在該增強(qiáng)層上。然后將緩沖層粘附在該第一粘接劑膜上。然后將第二粘接劑膜施加在該緩沖層上。然后將無(wú)縫研磨墊粘附在該第二粘接劑膜上。然后固化該研磨墊結(jié)構(gòu)。
在又一實(shí)施例中，公開(kāi)了一種用于化學(xué)機(jī)械研磨的無(wú)縫研磨裝置。該無(wú)縫研磨裝置包括基帶，該基帶有增強(qiáng)層和緩沖層。該無(wú)縫研磨裝置還包括研磨墊，該研磨墊因?yàn)橹苯訉⒕酆衔锬阁w(polymeric precursor)澆鑄在緩沖層的頂表面上而粘附在該基帶上。此外，該緩沖層是在研磨帶墊和基帶之間的中間層。
本發(fā)明有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。首先，通過(guò)根據(jù)本發(fā)明任意一個(gè)實(shí)施例構(gòu)成研磨墊和支承結(jié)構(gòu)，該研磨墊和支承結(jié)構(gòu)將能夠在晶片表面(即金屬和氧化物表面)上更高效和更有效地進(jìn)行研磨操作。而且，因?yàn)橥ㄟ^(guò)使用改進(jìn)研磨墊的CMP操作而放置的晶片能夠以重復(fù)性更好且更一致的方式進(jìn)行研磨，因此，該CMP操作也將導(dǎo)致提高晶片產(chǎn)量。本發(fā)明的研磨結(jié)構(gòu)還可以通過(guò)動(dòng)態(tài)固化粘接劑和/或熔合而牢固保持在一起。因此，該研磨結(jié)構(gòu)比現(xiàn)有技術(shù)可以更好地抗剪切力，從而大大降低了研磨墊層離的可能性。此外，因?yàn)檠心|沒(méi)有接縫，它將比現(xiàn)有技術(shù)更好地防止層離。還有，因?yàn)樵黾恿藢?duì)層離的抵抗力，本發(fā)明的研磨墊可以使用更久，并可以使更換頻率更低。因此，由于大大增加了研磨墊的壽命，CMP操作必須停止以更換研磨墊的頻率更低。因?yàn)楝F(xiàn)有技術(shù)的帶研磨系統(tǒng)經(jīng)常需要時(shí)間來(lái)更換研磨墊，因此，本發(fā)明的、明顯更耐久的研磨墊結(jié)構(gòu)可以明顯增加晶片產(chǎn)量。通過(guò)下面結(jié)合附圖的詳細(xì)說(shuō)明，可以清楚本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)，附圖中通過(guò)實(shí)例表示了本發(fā)明的原理。


通過(guò)下面的詳細(xì)說(shuō)明并結(jié)合附圖，將更好地了解本發(fā)明。為了便于說(shuō)明，相同的參考標(biāo)號(hào)表示相同的結(jié)構(gòu)元件。
圖1A表示了通常用于CMP系統(tǒng)中的線性研磨裝置。
圖1B表示了該線性研磨裝置的側(cè)視圖。
圖1C表示了在開(kāi)始發(fā)生層離之后接縫部分的一個(gè)實(shí)例的放大圖。
圖2A表示了根據(jù)一個(gè)本發(fā)明實(shí)施例的CMP系統(tǒng)的側(cè)視圖。
圖2B表示了根據(jù)一個(gè)本發(fā)明實(shí)施例的研磨部分。
圖2C表示了根據(jù)一個(gè)本發(fā)明實(shí)施例的研磨部分的剖視圖，表示熔合到基帶上的聚合物研磨墊。
圖3A表示了根據(jù)一個(gè)本發(fā)明實(shí)施例的研磨部分的剖視圖，該研磨部分被蓋帽(capped)有聚合物折片。
圖3B表示了根據(jù)一個(gè)本發(fā)明實(shí)施例的研磨部分的剖視圖，該研磨部分被蓋帽有蓋體。
圖4表示了根據(jù)一個(gè)本發(fā)明實(shí)施例的研磨部分的剖視圖。
圖5A表示了根據(jù)一個(gè)本發(fā)明實(shí)施例的用于生成一粘附在基帶上的無(wú)縫聚合物研磨墊的方法的流程圖。
圖5B表示了根據(jù)一個(gè)本發(fā)明實(shí)施例的用于生成一熔合在基帶上的無(wú)縫聚合物研磨墊的方法的流程圖。
圖6A表示了根據(jù)一個(gè)本發(fā)明實(shí)施例的兩件聚合物研磨墊模制容器。
圖6B表示了根據(jù)一個(gè)本發(fā)明實(shí)施例的、完成的聚合物研磨墊模制容器，其中，外側(cè)模具套裝在內(nèi)側(cè)模具上。
圖7表示了根據(jù)一個(gè)本發(fā)明實(shí)施例的、用于制造無(wú)縫聚合物研磨帶的方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于制造研磨墊結(jié)構(gòu)的方法以及一種采用該方法的裝置。在下面的說(shuō)明中，對(duì)多個(gè)特定細(xì)節(jié)進(jìn)行了介紹，以便完全理解本發(fā)明。不過(guò)，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)知道，在沒(méi)有某些或所有這些特定細(xì)節(jié)的情況下也可以實(shí)施本發(fā)明。在其它實(shí)例中，公知的處理操作并不進(jìn)行詳細(xì)介紹，以免不必要地模糊了本發(fā)明。
總的來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及一種研磨墊結(jié)構(gòu)和用于制造該結(jié)構(gòu)的方法。該研磨墊結(jié)構(gòu)包括支承層、緩沖層和墊層。在優(yōu)選實(shí)施例中，墊層設(shè)計(jì)和制成為連續(xù)(contiguous)的無(wú)縫單元，并優(yōu)選是粘附在緩沖層上，以便能夠在CMP操作過(guò)程中使晶片的研磨更一致和更高效。成為連續(xù)和無(wú)縫單元的墊層也用于使墊結(jié)構(gòu)更耐久，該墊結(jié)構(gòu)將更好地防止層離。
如本文所述，研磨墊結(jié)構(gòu)可以包括研磨墊(或墊層)以及可以用于與該研磨墊連接的任何其它層，例如緩沖層、支承層、增強(qiáng)層、聚合物母體層、聚合物母體、液體聚合物母體層等。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，支承層是不銹鋼帶。在研磨墊結(jié)構(gòu)中的研磨墊可以是普通的墊形狀、帶形狀、或者可以用于CMP處理的任何其它形狀。該研磨墊還可以稱為無(wú)縫聚合物研磨墊、無(wú)縫聚合物研磨帶、聚合物研磨墊、線性帶聚合物研磨墊、聚合物研磨帶、研磨層、研磨帶或在本發(fā)明中說(shuō)明的任何其它術(shù)語(yǔ)。而且，本發(fā)明的研磨墊結(jié)構(gòu)可以用于任何類型的操作，該操作可以要求可控、高效和準(zhǔn)確地研磨任意類型材料的任意表面。下面所述的研磨墊結(jié)構(gòu)的一個(gè)實(shí)施例包括兩個(gè)基本結(jié)構(gòu)部件無(wú)縫聚合物研磨墊和基帶。這里所用的基帶包括至少一個(gè)緩沖層，以及增強(qiáng)層例如前述不銹鋼帶。該無(wú)縫聚合物研磨墊通過(guò)粘接劑膜而粘附在基帶上。通過(guò)使用無(wú)縫研磨墊，可以減小在現(xiàn)有技術(shù)中通常有的水汽導(dǎo)致變?nèi)醯奈ｋU(xiǎn)和由此導(dǎo)致的層離，從而增加研磨墊壽命。此外，基帶增加了晶片研磨效率。而且，通過(guò)使裝置具有無(wú)縫聚合物研磨墊以及增強(qiáng)層和緩沖層的獨(dú)特組合，該研磨晶片的裝置和方法優(yōu)化了CMP效率，并增加了晶片處理產(chǎn)量。
圖2A表示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的CMP系統(tǒng)114的側(cè)視圖。研磨頭150可以用于在處理過(guò)程中使晶片101固定和保持就位。聚合物研磨墊156(也稱為無(wú)縫聚合物研磨帶或聚合物研磨帶)優(yōu)選是固定在基帶157上，該基帶157形成環(huán)繞旋轉(zhuǎn)鼓160a和160b旋轉(zhuǎn)的連續(xù)環(huán)。該聚合物研磨墊156可以通過(guò)使用已知的膠水或其它粘接劑材料而固定在基帶157上。在另一實(shí)施例中，聚合物研磨墊156可以通過(guò)直接將聚氨酯澆鑄在基帶157的頂上而固定在基帶157上。該處理將參考圖2C和5B進(jìn)一步介紹。優(yōu)選是，聚合物研磨墊156自身由聚合物材料制成。包括聚合物研磨墊156和基帶157的研磨部分180將參考圖2B進(jìn)一步介紹。
聚合物研磨墊156通常沿箭頭所示方向以大約400英尺每分鐘的速度旋轉(zhuǎn)。不過(guò)，該速度可以根據(jù)特定的CMP操作而改變。當(dāng)帶旋轉(zhuǎn)時(shí)，研磨漿料154可以施加和散開(kāi)到聚合物研磨墊156的表面156a上。然后，研磨頭150用于將晶片101降低到旋轉(zhuǎn)的聚合物研磨墊156的表面156a上。這樣，晶片101的、希望平坦化的表面將基本變平滑。
在某些情況下，CMP操作用于使例如銅(或其它金屬)的材料平坦化，在另外情況中，它可以用于除去電介質(zhì)層或電介質(zhì)和銅的組合。平坦化的速度(rate)可以通過(guò)調(diào)節(jié)研磨壓力152而改變。研磨速度通常與朝著研磨墊穩(wěn)定器158而施加在聚合物研磨墊156上的研磨壓力152的大小成正比。研磨墊穩(wěn)定器158也稱為臺(tái)板(platen)。在一個(gè)實(shí)施例中，研磨墊穩(wěn)定器可以使用空氣支承。應(yīng)當(dāng)知道，該研磨墊穩(wěn)定器158可以使用任意類型的支承，例如流體支承等。在將合適量的材料從晶片101表面去除之后，研磨頭150可以用于使晶片101升高而離開(kāi)聚合物研磨墊156。然后該晶片準(zhǔn)備前進(jìn)到晶片清潔系統(tǒng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，CMP系統(tǒng)114可以通過(guò)調(diào)節(jié)聚合物研磨墊156的表面而更好地用于下一個(gè)晶片。墊的調(diào)節(jié)可以通過(guò)從阻塞的帶墊上除去多余的漿料和積累的殘?jiān)鴮?shí)現(xiàn)。當(dāng)更多晶片進(jìn)行平坦化時(shí)，該帶墊將收集更多的積累殘?jiān)?，這些積累殘?jiān)赡苁沟秒y以高效進(jìn)行CMP操作。調(diào)節(jié)帶墊的一個(gè)方法是使用墊調(diào)節(jié)系統(tǒng)166。調(diào)節(jié)頭170優(yōu)選是用于保持(并且在某些實(shí)施例中旋轉(zhuǎn))調(diào)節(jié)盤172，同時(shí)調(diào)節(jié)軌168保持該調(diào)節(jié)頭170。當(dāng)調(diào)節(jié)盤172擦過(guò)研磨墊156上時(shí)，優(yōu)選地是通過(guò)鍍鎳菱形調(diào)節(jié)盤進(jìn)行，調(diào)節(jié)軌168使調(diào)節(jié)頭170來(lái)回運(yùn)動(dòng)。
在一個(gè)實(shí)施例中，聚合物研磨墊156是沒(méi)有任何接縫的單件研磨帶。在另一實(shí)施例中，聚合物研磨墊形成為帶狀，并為連續(xù)單元。通過(guò)使用單件研磨帶，將不存在能夠使水汽侵入粘接劑膜的接縫。因此，本發(fā)明可以顯著增加聚合物研磨墊156的使用壽命。如下面參考圖2B所述，基帶157包括增強(qiáng)層和緩沖層。通過(guò)使用雙層基帶，聚合物研磨墊156的研磨運(yùn)動(dòng)可以以更精確和合格的方式進(jìn)行控制。
圖2B表示了根據(jù)一個(gè)本發(fā)明實(shí)施例的研磨部分180。應(yīng)當(dāng)知道，本發(fā)明的研磨部分180可以包括任何數(shù)目的、由任何材料組成的層或帶，只要所形成的研磨帶結(jié)構(gòu)能精確地研磨晶片和防止層離和變形。在一個(gè)實(shí)施例中，研磨部分180包括通過(guò)粘接劑層185粘附在基帶157上的聚合物研磨墊156。該聚合物研磨墊156可以是任意類型的、由任意材料例如聚合物制成的無(wú)縫研磨墊。在一個(gè)實(shí)施例中，該聚合物研磨墊156由例如美國(guó)專利申請(qǐng)No.09/596,842中所述的聚合物研磨材料制成，該專利申請(qǐng)的標(biāo)題為“Improved Polishing Pad with Reduced MoistureAbsorption”，該文獻(xiàn)在此被本文參引。
應(yīng)當(dāng)知道，聚合物研磨墊156可以為任何厚度，并希望它能夠在所期望的動(dòng)力中，均勻、有效和一致地對(duì)晶片進(jìn)行研磨。在一個(gè)實(shí)施例中，研磨墊156的厚度在大約30密耳(1密耳等于1×10-3英寸)和大約100密耳之間。在另一實(shí)施例中，研磨墊156的厚度為大約40密耳。
在一個(gè)實(shí)施例中，聚合物研磨墊156并沒(méi)有接縫，是單件材料。因此，本發(fā)明的研磨部分180能夠耐水汽，例如來(lái)自漿料的。應(yīng)當(dāng)知道，本發(fā)明可以耐任何來(lái)源的水汽，例如來(lái)自化學(xué)物質(zhì)、水等。在現(xiàn)有技術(shù)的研磨帶中，水汽將通過(guò)接縫進(jìn)入研磨結(jié)構(gòu)到達(dá)粘接劑區(qū)域，并破壞或瓦解在研磨墊和下面的層之間的粘結(jié)劑膜，因此引起層離。這一不希望的特性降低了現(xiàn)有技術(shù)研磨帶的使用壽命。相反，本發(fā)明因?yàn)閮?yōu)越和有效的研磨結(jié)構(gòu)而可以防止層離和比現(xiàn)有技術(shù)裝置使用更長(zhǎng)時(shí)間。
此外，由于無(wú)縫設(shè)計(jì)，聚合物研磨墊156可以比現(xiàn)有技術(shù)更好地抵抗剪切。當(dāng)聚合物研磨墊156和基帶157越過(guò)旋轉(zhuǎn)鼓160a和160b運(yùn)動(dòng)時(shí)，由該動(dòng)作產(chǎn)生的彎曲在聚合物研磨墊156和基帶157兩者上產(chǎn)生拉伸力。然后，當(dāng)聚合物研磨墊156和基帶157在離開(kāi)旋轉(zhuǎn)鼓160a、160b之后再次變直時(shí)，產(chǎn)生壓縮力。上述拉伸和壓縮將剪切力施加在聚合物研磨墊156和基帶157上。幸運(yùn)的是，本發(fā)明由于它的獨(dú)特結(jié)構(gòu)而抵抗可能引起層離的剪切力(下面將參考圖2B、2C、3A、3B、4、5A、5B介紹)。因此，本發(fā)明可以明顯延長(zhǎng)使用壽命，并且在必須更換該墊之前可以用于研磨更多晶片。相信在需要更換研磨部分180之前，本發(fā)明實(shí)施例將能夠一致地研磨大約3000晶片或更多。
基帶157包括兩個(gè)分開(kāi)的層，這些層包括通過(guò)粘接劑膜183粘附在增強(qiáng)層182上的緩沖層184。應(yīng)當(dāng)知道，粘接劑膜183可以為任何厚度，只要能在緩沖層184和增強(qiáng)層182之間產(chǎn)生強(qiáng)烈粘接。在越過(guò)實(shí)施例中，該粘接劑為8密耳厚。通常，可以使用能提供良好粘接的任意粘接劑。例如包括3M 442膠帶、3M467MP、3M447、基于橡膠的粘接劑等。在一個(gè)實(shí)施例中，可以使用基于橡膠的永久性粘接劑作為粘接劑。
應(yīng)當(dāng)知道，緩沖層184可以由任意類型的材料制成，只要它的緩沖特性能夠有效進(jìn)行晶片研磨，例如開(kāi)孔聚氨酯材料(open-celledpolyurethane material)等。在一個(gè)實(shí)施例中，緩沖層184有海綿狀特性。在另一實(shí)施例中，緩沖層184可以是由California的Thomas West，Inc.制成的TW-817緩沖層。在另一實(shí)施例中，該緩沖層184可以為由Rodel，Inc.制成的Suba IV緩沖層。
應(yīng)當(dāng)知道，緩沖層184和增強(qiáng)層182可以是能優(yōu)化晶片的研磨的任意厚度。在一個(gè)實(shí)施例中，緩沖層184的厚度在大約10密耳和大約100密耳之間。在另一實(shí)施例中，緩沖層184的厚度為大約20密耳。在一個(gè)實(shí)施例中，增強(qiáng)層182的厚度在大約5密耳和大約50密耳之間。在另一實(shí)施例中，增強(qiáng)層182的厚度為大約20密耳。
通過(guò)使用增強(qiáng)層182，基帶157可以提供堅(jiān)強(qiáng)的支承結(jié)構(gòu)，這樣，聚合物研磨墊156將不會(huì)很容易彎曲或屈服。應(yīng)當(dāng)知道，任何類型的、足夠硬的材料都可以用作增強(qiáng)層182，例如鋼、KevlarTM等。在一個(gè)實(shí)施例中，增強(qiáng)層182由不銹鋼制成。此外，堅(jiān)強(qiáng)支承結(jié)構(gòu)的增強(qiáng)層182與緩沖層184結(jié)合使用，這能夠更好地控制研磨處理，并可以導(dǎo)致增加晶片研磨的準(zhǔn)確性和一致性。通過(guò)使用該多層聚合物墊結(jié)構(gòu)，研磨部分180可以構(gòu)成為這樣，即防止降級(jí)，并能夠在研磨晶片時(shí)有更高的晶片研磨產(chǎn)量。此外，由于晶片研磨產(chǎn)量更大，研磨墊壽命的顯著增加可以減小晶片制造的總成本。
圖2C表示了根據(jù)一個(gè)本發(fā)明實(shí)施例的研磨部分180的剖視圖，表示熔合到基帶157上的聚合物研磨墊156。研磨部分180包括連接到基帶157上的聚合物研磨墊156。基帶157有通過(guò)粘接劑膜183而粘附在增強(qiáng)層182上的緩沖層184。
在一個(gè)實(shí)施例中，聚合物研磨墊156熔合到基帶157上。當(dāng)聚合物材料直接澆鑄到基帶157的緩沖層184的頂表面186上時(shí)，熔合發(fā)生。熔合可以通過(guò)采用直接澆鑄方法來(lái)產(chǎn)生，該直接澆鑄方法通常是將研磨墊的聚合物母體(通常成液體或半固體的形式)施加在一表面上。應(yīng)當(dāng)知道，聚合物母體可以是能夠有效形成研磨墊的任意材料。然后，聚合物母體固化成聚合物研磨墊。在一個(gè)實(shí)施例中，在直接澆鑄處理過(guò)程中，研磨墊母體，例如液化(或半固體)聚合物，被施加到緩沖層184的頂表面186上。在一個(gè)實(shí)施例中，該緩沖墊母體是液化聚氨酯。在該處理過(guò)程中，液化聚合物流入緩沖層184的孔結(jié)構(gòu)中。應(yīng)當(dāng)知道，液化聚合物可以透入緩沖層184中任何深度，以便使聚合物研磨墊156和基帶157的緩沖層184能夠形成粘合單元。
在另一實(shí)施例中，液化聚合物流入緩沖層184的頂表面186下面的深度為大約21密耳。液化聚合物流入緩沖層184內(nèi)的深度表示為邊界187。在邊界187和頂表面186之間的部分是熔合部分，在該熔合部分處，聚合物研磨墊156的聚合物材料(由液體聚合物固化而形成)與緩沖層184進(jìn)行熔合(或粘附)。在該實(shí)施例中，因?yàn)橛扇酆袭a(chǎn)生良好的粘合，并不需要使用粘接劑來(lái)將研磨墊156粘附在基帶157上。
通過(guò)熔合產(chǎn)生的粘合通過(guò)在聚合物研磨墊156和基帶157固化時(shí)利用固化來(lái)得到增強(qiáng)。在一個(gè)實(shí)施例中，固化在大約212F(這里，F(xiàn)是指華氏度)溫度下進(jìn)行大約18小時(shí)。應(yīng)當(dāng)知道，可以利用任意固化方法(在任意溫度下持續(xù)任意時(shí)間)，其中，在聚合物研磨墊156和基帶157之間可以產(chǎn)生或加強(qiáng)粘合結(jié)合。另外，使層熔合能夠?qū)⒕酆衔镅心|直接粘附在緩沖墊上，從而避免使用粘接劑膜。因此，該類型的熔合使得本發(fā)明的研磨結(jié)構(gòu)能夠抵抗水汽和剪切應(yīng)力，從而大大降低了在聚合物研磨墊156和基帶157之間發(fā)生層離的機(jī)會(huì)。圖3A表示了根據(jù)一個(gè)本發(fā)明實(shí)施例的研磨部分180的剖視圖，該研磨部分180被蓋帽(capped)有聚合物折片188。應(yīng)當(dāng)知道，該實(shí)施例的研磨部分180可以用于參考圖2A所述的CMP系統(tǒng)114中。在一個(gè)實(shí)施例中，研磨部分180有在基帶157上面的聚合物研磨墊156。如上面參考圖2B所述，基帶157包括通過(guò)使用粘接劑膜183而粘附在增強(qiáng)層182上的緩沖層184。另外，聚合物研磨墊156通過(guò)粘接劑185粘附在緩沖層184的頂上。在一個(gè)實(shí)施例中，除了聚合物研磨墊156，該研磨部分180有覆蓋基帶157的聚合物折片188。聚合物研磨層折片188通過(guò)插入基帶157內(nèi)的增強(qiáng)層182中的銷釘189而安裝在基帶157上。聚合物研磨層折片188也可以稱為帽。應(yīng)當(dāng)知道，可以采用能減少水汽透入聚合物研磨層下面的層中的任何方法，例如通過(guò)聚合物密封劑密封聚合物研磨層的側(cè)面。
圖3B表示了根據(jù)一個(gè)本發(fā)明實(shí)施例的研磨部分180，該研磨部分180被蓋帽有蓋體196。在該實(shí)施例中，研磨部分180有通過(guò)使用粘接劑185而粘附在基帶157上的聚合物研磨墊156。該基帶157包括通過(guò)使用粘接劑膜183而粘附在增強(qiáng)層182頂上的緩沖層184。研磨部分180有保護(hù)粘接劑膜185和183的蓋體196。該蓋體196的一端通過(guò)銷釘198與聚合物研磨墊156相連，另一端通過(guò)銷釘192連接。
通過(guò)使用蓋體196，粘接劑膜183、185可以防止側(cè)面水汽侵入，例如來(lái)自漿料的液體。應(yīng)當(dāng)知道，蓋體196可以為任意材料，只要該材料能防止水汽侵入。該蓋體還可以稱為帽。在一個(gè)實(shí)施例中，，該蓋體196由聚合物材料例如聚氨酯制成。應(yīng)當(dāng)知道，蓋體196可以保護(hù)粘接劑膜183和185免受任意形式的液體狀物質(zhì)的侵害。因此，粘接劑膜183和185可以保持完整，并防止研磨部分180的側(cè)面遭受水汽造成的粘接劑降級(jí)。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，聚合物研磨墊156為無(wú)縫的，因此減小了水汽從聚合物研磨墊156頂部的侵入。應(yīng)當(dāng)知道，可以采用能減小水汽侵入的任何方法，除了利用折片188(如圖3A所示)或蓋體196外，也可以使用其它方法。例如，整個(gè)研磨結(jié)構(gòu)可以涂覆有聚合物材料或密封劑。因此，可以采用任何方法來(lái)密封研磨結(jié)構(gòu)中水汽易于侵害的部分。因此，與現(xiàn)有技術(shù)研磨帶相比，研磨部分180可以更好地抗水汽侵入，并因此能夠使用更長(zhǎng)時(shí)間，并可以用于研磨更多晶片。
圖4表示了根據(jù)一個(gè)本發(fā)明實(shí)施例的研磨部分180的剖視圖。在該實(shí)施例中，聚合物研磨墊156通過(guò)粘接劑膜185粘附在基帶157的頂上?；鶐?57有三個(gè)不同層，其包括緩沖層184a和連接到增強(qiáng)層182上的緩沖層184b。該緩沖層184a和緩沖層184b通過(guò)粘接劑膜186連接，同時(shí)該緩沖層184b通過(guò)粘接劑膜183而粘附在增強(qiáng)層182上。
根據(jù)所希望的研磨動(dòng)力，緩沖層184a可以比緩沖層184b更軟或更硬。在一個(gè)實(shí)施例中，緩沖層184a可以是由Thomas West，Inc.制造的緩沖層。在另一實(shí)施例中，緩沖層184a比緩沖層184b更軟。該結(jié)構(gòu)能夠使研磨部分180從頂部到底部逐漸變硬，以便能使聚合物研磨墊156更好地與晶片表面相符。在再一實(shí)施例中，緩沖層184a可以較硬，而緩沖層184b可以較軟。這時(shí)，緩沖層184a可以增加聚合物研磨墊156的張力。這可以是所期望的，以在研磨部分180失效(例如層離)時(shí)能保持緩沖層184a的密封。還可以知道，研磨部分180可以有多個(gè)具有不同柔韌特性的緩沖層，以便更好地定制CMP處理。在一個(gè)實(shí)施例中，緩沖層184a和184b可以由相同材料制成，在另一實(shí)施例中，緩沖層184a和184b可以由不同材料制成。在又一實(shí)施例中，緩沖層184a和184b可以由任意緩沖或較硬的層制成，例如聚合物材料、聚氨酯、由Rodel Inc.制造的SubaIV、由California的Thomas West公司制造的TW-817、不銹鋼、KevlarTM等。
在另一實(shí)施例中，在聚合物研磨墊156的頂上，可以采用不同類型的研磨材料，例如固定研磨劑材料。在該實(shí)施例中，聚合物研磨墊156可以作為該固定研磨劑材料的支承層。
圖5A表示了根據(jù)一個(gè)本發(fā)明實(shí)施例用于生成安裝在基帶上的無(wú)縫聚合物研磨墊的方法的流程圖200。在操作202中，本方法開(kāi)始于提供增強(qiáng)層。在一個(gè)實(shí)施例中，采用增強(qiáng)層例如不銹鋼，這樣，研磨墊可以適當(dāng)?shù)刂С校瑥亩鶆蜓心ゾ?。時(shí)常地，如果沒(méi)有增強(qiáng)層，研磨墊可能在晶片的壓力下變形，從而不能適當(dāng)?shù)匮心ゾ?。?yīng)當(dāng)知道，在增強(qiáng)層中可以使用任何數(shù)量的材料或金屬，例如KevlarTM等。在一個(gè)實(shí)施例中，增強(qiáng)層為不銹鋼帶的形狀，以便與帶形的研磨墊的形狀相適應(yīng)。
在操作202后，本方法前進(jìn)到操作204，其中，第一粘接劑膜施加在增強(qiáng)層上。應(yīng)當(dāng)知道，該操作中可以采用任何類型的粘接劑，例如3M 442膠帶、基于橡膠的粘接劑等。在一個(gè)實(shí)施例中，粘接劑采用覆蓋增強(qiáng)層的薄膜，這樣，下一層可以進(jìn)行粘附。在另一實(shí)施例中，基于橡膠的永久性粘接劑，由于在固化時(shí)它的流動(dòng)特性，也可以采用，如后面所述。
然后，該方法前進(jìn)到操作206，其中，緩沖層布置在第一粘接劑膜上。應(yīng)當(dāng)知道，在該操作中，可以由采用任意材料制成的任何類型的緩沖層。在一個(gè)實(shí)施例中，該緩沖層可以由一種聚合物例如聚氨酯制成。在另一實(shí)施例中，緩沖層可以是帶，該帶可以裝在增強(qiáng)帶上?？梢圆捎萌我饩彌_層厚度，只要獲得的材料的緩沖特性與所希望的研磨特性相適應(yīng)。
在操作206之后，本方法前進(jìn)到操作208，其中，第二粘接劑膜施加在緩沖層上。需要該第二粘接劑膜，從而可以將研磨墊粘附在基帶(該基帶包括增強(qiáng)層和緩沖層)上。應(yīng)當(dāng)知道，象第一粘接劑膜那樣，也可以采用任意類型的粘接劑，例如防水粘接劑等。
然后，在操作210中，將研磨墊布置在第二粘接劑膜上。在一個(gè)實(shí)施例中，該研磨墊形成為帶狀的聚合物研磨帶，且沒(méi)有接縫。在另一實(shí)施例中，研磨墊形成為帶狀，并可以是連續(xù)單元。應(yīng)當(dāng)知道，在本操作中可以采用由任意材料制成的具有任意形狀的任何類型研磨墊，只要該材料可以有效地研磨晶片。
在操作210后，本方法前進(jìn)到操作212，其中，研磨結(jié)構(gòu)被固化。應(yīng)當(dāng)知道，研磨結(jié)構(gòu)可以指任何結(jié)構(gòu)，包括任何類型的研磨墊(包括研磨墊母體例如聚合物母體)以及任何類型的基帶。在一個(gè)實(shí)施例中，研磨結(jié)構(gòu)包括在操作202、204、206、208和210中都通過(guò)所述粘接劑進(jìn)行粘附的聚合物研磨墊、緩沖層和增強(qiáng)層。固化處理包括將研磨結(jié)構(gòu)加熱至一定溫度并持續(xù)一定時(shí)間。應(yīng)當(dāng)知道，研磨結(jié)構(gòu)可以加熱至任意溫度并持續(xù)任意時(shí)間長(zhǎng)度，只要能加強(qiáng)該研磨結(jié)構(gòu)的粘合。在一個(gè)實(shí)施例中，研磨結(jié)構(gòu)在大約200F(F是指華氏溫度)下加熱大約20小時(shí)。在另一實(shí)施例中，當(dāng)采用基于橡膠的永久性粘接劑時(shí)，該粘接劑在固化過(guò)程中軟化和流動(dòng)，從而增加在橡膠粘接劑和緩沖層之間的接觸面積，從而增加粘接強(qiáng)度4倍。
通過(guò)使用無(wú)縫聚合物研磨墊，水汽從研磨墊的表面侵入第一和第二粘接劑層中的機(jī)會(huì)大大減小。此外，無(wú)縫聚合物研磨墊也能抵抗由于在CMP系統(tǒng)中越過(guò)輥?zhàn)舆\(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的剪切力，從而減小該力使研磨墊結(jié)構(gòu)破裂的可能性。因此，研磨墊的層離將明顯降低。因此，本發(fā)明的研磨墊壽命和生產(chǎn)能力比現(xiàn)有技術(shù)研磨墊的生產(chǎn)能力明顯增加。這樣，很大的研磨帶最大壽命減小了CMP系統(tǒng)的停機(jī)時(shí)間，并進(jìn)而明顯增加晶片生產(chǎn)效率和產(chǎn)量。
圖5B表示了根據(jù)一個(gè)本發(fā)明實(shí)施例用于生成熔合在基帶上的無(wú)縫聚合物研磨墊的方法的流程圖230。操作232、234和236分別基本與參考圖5A所述的操作202、204、206相同。應(yīng)當(dāng)知道，與圖5A所示方法不同，在圖5B中所示方法并不利用粘接劑來(lái)將研磨墊粘附在基帶上。在參考圖5B所述方法的實(shí)施例中，主要的區(qū)別從操作238開(kāi)始，其中，液體聚合物材料施加在緩沖層的頂表面上。應(yīng)當(dāng)知道，該液體聚合物材料可以是任意類型的聚合物母體，該聚合物母體可以固化形成能夠研磨晶片的材料。在一個(gè)實(shí)施例中，液體聚合物材料是液化聚氨酯。在操作238中，液體聚合物材料透入緩沖層的孔中。如參考圖2C所述，液體聚合物材料可以透入能夠在所形成的聚合物研磨墊和緩沖層之間產(chǎn)生粘合熔合的任意深度。在一個(gè)實(shí)施例中，液體聚合物材料透入緩沖層中的深度為大約21密耳。因此，在將要參考操作240介紹的固化處理過(guò)程中，液體聚合物材料形成熔合在緩沖層上的無(wú)縫聚合物研磨墊。
在操作238之后，本方法前進(jìn)到操作240，其中，對(duì)研磨結(jié)構(gòu)進(jìn)行固化。該固化處理可以為任意溫度或任意時(shí)間長(zhǎng)度，只要可以增強(qiáng)緩沖層和聚合物研磨墊之間的熔合。在一個(gè)實(shí)施例中，研磨結(jié)構(gòu)可以在大約212F的溫度下固化大約18小時(shí)。在另一實(shí)施例中，研磨結(jié)構(gòu)可以在大約200F的溫度下固化大約20小時(shí)。
除了增強(qiáng)聚合物研磨墊和緩沖層之間的熔合，操作240還使粘接劑明顯軟化(如上面參考圖5A所述)，這使緩沖層和增強(qiáng)層保持在一起。該軟化導(dǎo)致粘接劑在固化過(guò)程中的流動(dòng)，并在加熱循環(huán)后使粘接劑的強(qiáng)度提高約4倍。在一個(gè)實(shí)施例中，粘接劑強(qiáng)度可以通過(guò)剝離試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)量，在該試驗(yàn)中來(lái)確定將緩沖層從增強(qiáng)層上剝離所需的力。據(jù)認(rèn)為，粘接劑膜的軟化和流動(dòng)將導(dǎo)致粘接劑和緩沖層之間的表面面積接觸增加。
也可選擇，在操作240之后，保護(hù)襯墊可以添加在增強(qiáng)層的底表面上。應(yīng)當(dāng)知道，保護(hù)襯墊可以為能夠減小對(duì)CMP系統(tǒng)中的臺(tái)板的損害的任意材料。在一個(gè)實(shí)施例中，聚乙烯襯墊可以用于保護(hù)CMP系統(tǒng)上的臺(tái)板在CMP處理過(guò)程中免受增強(qiáng)層的擦傷。應(yīng)當(dāng)知道，聚乙烯層可以為將不會(huì)明顯增加作用在研磨結(jié)構(gòu)上的剪切力，但是能保護(hù)臺(tái)板的任意厚度。在一個(gè)實(shí)施例中，保護(hù)襯墊的厚度在大約5密耳和大約50密耳之間。在另一實(shí)施例中，保護(hù)襯墊的厚度可以為大約20密耳。
因此，研磨結(jié)構(gòu)形成為使所有層都以比現(xiàn)有技術(shù)的研磨裝置更強(qiáng)的方式連接在一起。因此，本發(fā)明的研磨結(jié)構(gòu)可以承受剪切，從而比現(xiàn)有技術(shù)更好地防止層離。此外，本發(fā)明的聚合物研磨墊較薄，且沒(méi)有接縫，因此能防止水汽進(jìn)入研磨結(jié)構(gòu)的內(nèi)部部分。該特征還減小了層離，延長(zhǎng)了研磨結(jié)構(gòu)的使用壽命。而且，本發(fā)明的研磨結(jié)構(gòu)較薄，因此作用在它上面的剪切力更小(因?yàn)楫?dāng)越過(guò)輥?zhàn)舆\(yùn)動(dòng)時(shí)，更大的剪切力出現(xiàn)在朝著研磨結(jié)構(gòu)的外側(cè)處)。因此，本發(fā)明的研磨結(jié)構(gòu)使用時(shí)間可以更長(zhǎng)，并增加晶片產(chǎn)量，且明顯降低晶片處理的成本。
圖6A表示了根據(jù)一個(gè)本發(fā)明實(shí)施例的兩件聚合物研磨墊模制容器300。在本實(shí)施例中，外側(cè)模具302套裝在內(nèi)側(cè)模具304上。外側(cè)模具302可以以能夠防止液體在安裝接頭處溢出的任意方式安裝在內(nèi)側(cè)模具304上。在一個(gè)實(shí)施例中，粘接劑可以用于將模具302安裝到模具304的底部。在外側(cè)模具302和內(nèi)側(cè)模具304之間內(nèi)部的空間可以充滿凝膠狀物質(zhì)，以便產(chǎn)生研磨墊，例如聚合物研磨帶，如參考圖7進(jìn)一步詳細(xì)介紹的。應(yīng)當(dāng)知道，該凝膠可以是聚合物墊的任意類型母體，例如聚氨酯凝膠等。通過(guò)使外側(cè)模具302有連續(xù)的內(nèi)表面以及使內(nèi)側(cè)模具304有連續(xù)的外表面，形成為帶狀且無(wú)縫的聚合物研磨墊可以被生成。在另一實(shí)施例中，可以生成這樣的聚合物研磨墊，它形成為帶狀，并為連續(xù)單元。
圖6B表示了根據(jù)一個(gè)本發(fā)明實(shí)施例當(dāng)外側(cè)模具302套裝在內(nèi)側(cè)模具304上時(shí)形成的聚合物研磨墊模制容器306。在該實(shí)施例中，聚合物凝膠分配器312將聚合物凝膠308輸入到外側(cè)模具302和內(nèi)側(cè)模具304之間的空間中。聚合物凝膠308可以為能夠用于生成研磨墊的任意物質(zhì)，例如聚氨酯凝膠。分配作用可以通過(guò)管310伸入輸入孔316中來(lái)完成，該輸入孔316在所形成的聚合物研磨墊模制容器306的基部。應(yīng)當(dāng)知道，可以利用任意數(shù)目的孔來(lái)向形成的聚合物研磨墊模制容器306內(nèi)部進(jìn)行充裝，例如為1個(gè)、2個(gè)、3個(gè)、4個(gè)等。在一個(gè)實(shí)施例中，在形成的聚合物研磨墊模制容器306底部具有四個(gè)輸入孔316。通過(guò)合適地利用模制容器306，可以生成無(wú)縫聚合物研磨墊，它能減小水汽引入研磨結(jié)構(gòu)180的內(nèi)部結(jié)構(gòu)中(圖2A-4所示)。
圖7是表示根據(jù)一個(gè)本發(fā)明實(shí)施例用于制造無(wú)縫聚合物研磨帶的方法的流程圖500。盡管這里的操作表示了用于制造無(wú)縫研磨帶的方法，但是通過(guò)下面所述的操作也可以生成任何其它類型的研磨墊。該方法開(kāi)始于操作502，其中，準(zhǔn)備聚合物，以便模制成無(wú)縫研磨帶。在一個(gè)實(shí)施例中，利用如上面參考圖6B所述的形成的聚合物研磨墊模制容器，來(lái)制備用于模制成無(wú)縫聚合物研磨帶的聚合物材料。優(yōu)選是，使用雙組分聚氨酯混合物(two-part polyurethane mixture)，盡管根據(jù)研磨要求也可以使用任何類型的聚合物。通常，希望柔性、耐久、不易磨損(tough)的材料用于無(wú)縫聚合物研磨帶的研磨層，從而可以研磨晶片表面。而且，研磨層應(yīng)當(dāng)足夠軟，以便在沒(méi)有擦傷的情況下進(jìn)行研磨。選定的聚合物并不需要完全是彈性的，但是在使用過(guò)程中不應(yīng)當(dāng)變松或松弛。可以選擇不同的聚合物，以便增強(qiáng)研磨或平坦化處理的某些性質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施例中，聚合物材料可以為尿烷混合物，它生成所形成的帶的研磨材料，該研磨材料是微小蜂窩狀聚氨酯，有大約0.4-1.0p的比重和大約2.5-90的肖氏硬度D。液體樹(shù)脂和液體固化劑被混合以形成聚氨酯混合物。在另一實(shí)施例中，聚合物凝膠可以用于形成如上面參考圖6B所述的研磨墊。應(yīng)當(dāng)知道，該操作可以利用任意數(shù)目的聚合物凝膠母體來(lái)形成無(wú)縫聚合物研磨帶。
在操作502后，本方法前進(jìn)到操作504，其中，制備的聚合物注入模具中。在一個(gè)實(shí)施例中，尿烷或其它聚合物材料分配到熱的圓柱形模具中。應(yīng)當(dāng)知道，其它類型和形狀的模具也可以合適使用。
然后，在操作506中，所制備的聚合物被加熱和固化。應(yīng)當(dāng)知道，任何聚合物可以以任何方式進(jìn)行加熱和固化，以便生成最終研磨墊所希望的物理性能。在一個(gè)實(shí)施例中，尿烷混合物在預(yù)定溫度下加熱和固化預(yù)定時(shí)間，以便形成尿烷研磨層。在一個(gè)實(shí)施例中，尿烷混合物在大約150-300華氏度F(大約65-150℃)下固化大約12-48小時(shí)。在另一實(shí)施例中，聚合物凝膠母體可以在大約200華氏度F(大約93℃)下固化大約20小時(shí)。也可以采用適于其它聚合物材料和其它合適特性的其它時(shí)間和溫度。例如，熱塑性材料進(jìn)行熱處理并通過(guò)冷卻而凝固。在操作506后，本方法前進(jìn)到操作508，其中，無(wú)縫聚合物研磨帶通過(guò)將該帶從模具中取出而進(jìn)行去模。在一個(gè)實(shí)施例中，模具是參考圖6B進(jìn)一步詳細(xì)介紹的聚合物研磨帶模制容器。然后，在操作510中通過(guò)車床將無(wú)縫聚合物研磨帶加工成合適尺寸。在操作510中，無(wú)縫聚合物研磨帶切割至所期望的厚度和尺寸，以便優(yōu)化晶片研磨。
在操作510后，本方法前進(jìn)到操作512，其中，在無(wú)縫聚合物研磨帶的研磨表面上形成復(fù)數(shù)個(gè)槽。該槽可以在模制過(guò)程中通過(guò)在模具內(nèi)部提供合適圖形而形成。在一個(gè)實(shí)施例中，使粗鑄件(raw casting)旋轉(zhuǎn)，并在車床形成槽，以便產(chǎn)生具有方形槽的光滑研磨表面。
然后對(duì)研磨帶進(jìn)行精加工以便使用。在操作512之后，本方法前進(jìn)到操作514，其中，對(duì)無(wú)縫聚合物研磨帶的邊緣進(jìn)行修剪。然后，操作516清潔該無(wú)縫聚合物研磨帶，并準(zhǔn)備使用。在一個(gè)實(shí)施例中，無(wú)縫聚合物研磨帶為90-110英寸長(zhǎng)，8-16英寸寬，0.020-0.2英寸厚。因此，適用于由Lam Research Corporation制造的TeresTM線性研磨裝置。因此，無(wú)縫聚合物研磨帶減小了水汽侵入到研磨帶下面的基帶中，從而大大增加了研磨材料的使用壽命。因此，晶片產(chǎn)量可以增加，晶片生產(chǎn)的一致性可以增強(qiáng)。因?yàn)楸景l(fā)明的該增強(qiáng)和優(yōu)化的性質(zhì)，晶片制造成本可以最終減小。
盡管已經(jīng)通過(guò)幾個(gè)優(yōu)選實(shí)施例介紹了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)知道，本領(lǐng)域技術(shù)人員通過(guò)閱讀前面的說(shuō)明書(shū)和研究附圖，可以進(jìn)行各種變化、添加、改變和等效替換。因此，當(dāng)它們落在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)時(shí)，本發(fā)明將包括所有這些變化、添加、改變和等效替換。
權(quán)利要求
1.一種用于化學(xué)機(jī)械研磨的無(wú)縫研磨裝置，包括研磨墊(156)，該研磨墊的形狀為帶狀，且沒(méi)有接縫；以及基帶(157)，該基帶包括增強(qiáng)層(182)和緩沖層(184)；其中，該緩沖層是在研磨帶墊和基帶之間的中間層。
2，根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)機(jī)械研磨的無(wú)縫研磨裝置，其特征在于該研磨墊是聚合物材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于化學(xué)機(jī)械研磨的無(wú)縫研磨裝置，其特征在于該聚合物材料是聚氨酯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)機(jī)械研磨的無(wú)縫研磨裝置，其特征在于該緩沖層是海綿狀材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)機(jī)械研磨的無(wú)縫研磨裝置，其特征在于該緩沖層是開(kāi)孔聚氨酯材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)機(jī)械研磨的無(wú)縫研磨裝置，其特征在于該增強(qiáng)層是鋼層。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)機(jī)械研磨的無(wú)縫研磨裝置，其特征在于該研磨墊的厚度為大約40密耳。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)機(jī)械研磨的無(wú)縫研磨裝置，其特征在于該緩沖層的厚度為大約20密耳。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)機(jī)械研磨的無(wú)縫研磨裝置，其特征在于還包括帽，該帽覆蓋在基帶和研磨墊之間的粘接劑膜。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的用于化學(xué)機(jī)械研磨的無(wú)縫研磨裝置，其特征在于該帽是聚合物材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)機(jī)械研磨的無(wú)縫研磨裝置，其特征在于還包括蓋體，該蓋體設(shè)置成密封位于基帶和研磨墊之間的粘接劑膜，以防止水汽侵入。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于化學(xué)機(jī)械研磨的無(wú)縫研磨裝置，其特征在于基帶和研磨墊通過(guò)第一粘接劑膜進(jìn)行粘附，而增強(qiáng)層和緩沖層通過(guò)第二粘接劑膜進(jìn)行粘附。
13.一種生成用于化學(xué)機(jī)械研磨的研磨墊結(jié)構(gòu)的方法，包括提供增強(qiáng)層(182)；將第一粘接劑膜(183)施加在該增強(qiáng)層上；將緩沖層(184)粘附在該第一粘接劑膜上；將第二粘接劑膜(185)施加在該緩沖層上；將無(wú)縫研磨墊(156)粘附在該第二粘接劑膜上；以及固化該研磨墊結(jié)構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的生成用于化學(xué)機(jī)械研磨的研磨墊結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于該增強(qiáng)層為鋼層。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的生成用于化學(xué)機(jī)械研磨的研磨墊結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于該第一粘接劑層和第二粘接劑層是基于橡膠的粘接劑。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的生成用于化學(xué)機(jī)械研磨的研磨墊結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于該無(wú)縫研磨墊通過(guò)將聚合物凝膠澆鑄到模具中而生成的。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的生成用于化學(xué)機(jī)械研磨的研磨墊結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于該無(wú)縫研磨墊是聚合物材料。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的生成用于化學(xué)機(jī)械研磨的研磨墊結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于該固化包括加熱該研磨墊結(jié)構(gòu)。
19.一種用于化學(xué)機(jī)械研磨的無(wú)縫研磨裝置，包括基帶(157)，該基帶有增強(qiáng)層(182)和緩沖層(184)；研磨墊(156)，該研磨墊因?yàn)橹苯訉⒕酆衔锬阁w澆鑄在緩沖層的頂表面上而粘附在該基帶上；其中，該緩沖層是在研磨帶墊和基帶之間的中間層。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的用于化學(xué)機(jī)械研磨的無(wú)縫研磨裝置，其特征在于還包括保護(hù)襯墊，該保護(hù)襯墊連接在基帶的底表面上。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的用于化學(xué)機(jī)械研磨的無(wú)縫研磨裝置，其特征在于該保護(hù)襯墊是聚乙烯。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的用于化學(xué)機(jī)械研磨的無(wú)縫研磨裝置，其特征在于該保護(hù)襯墊的厚度在大約5密耳到大約40密耳之間。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的用于化學(xué)機(jī)械研磨的無(wú)縫研磨裝置，其特征在于該保護(hù)襯墊的厚度為大約20密耳。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的用于化學(xué)機(jī)械研磨的無(wú)縫研磨裝置，其特征在于該聚合物母體為半固體形式、液化形式和凝膠形式中的至少一種。
25.根據(jù)權(quán)利要求19所述的用于化學(xué)機(jī)械研磨的無(wú)縫研磨裝置，其特征在于該聚合物母體為液體聚氨酯。
26.根據(jù)權(quán)利要求19所述的用于化學(xué)機(jī)械研磨的無(wú)縫研磨裝置，其特征在于該增強(qiáng)層為鋼層，并且其厚度為大約5密耳和50密耳之間。
27.根據(jù)權(quán)利要求19所述的用于化學(xué)機(jī)械研磨的無(wú)縫研磨裝置，其特征在于該研磨墊為聚氨酯，且該研磨墊的厚度在大約30密耳和100密耳之間。
28.根據(jù)權(quán)利要求19所述的用于化學(xué)機(jī)械研磨的無(wú)縫研磨裝置，其特征在于該緩沖層由開(kāi)孔聚氨酯形成，并在大約10密耳和大約100密耳之間。
全文摘要
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種用于化學(xué)機(jī)械研磨的無(wú)縫研磨裝置。該無(wú)縫研磨裝置包括研磨墊，該研磨墊的形狀類似帶，且沒(méi)有接縫。該無(wú)縫研磨裝置還包括基帶，該基帶包括增強(qiáng)層和緩沖層。該緩沖層是在研磨帶墊和基帶之間的中間層。
文檔編號(hào)B24D18/00GK1482958SQ01821518
公開(kāi)日2004年3月17日 申請(qǐng)日期2001年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月27日
發(fā)明者許蒼山, 趙岳星, 戴芬 申請(qǐng)人:拉姆研究公司