具有二次窗密封的抛光垫的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明大体涉及具有窗的抛光垫、包含这些抛光垫的系统及用于制造和使用这些所述抛光垫的工艺。
【背景技术】
[0002]在制造现代半导体集成电路(integrated circuit ;IC)的工艺中，常常必须平坦化基板的外表面。例如，可能需要平坦化以抛光掉导电填充物层，直至暴露下层的顶表面为止，在绝缘层的凸起图案之间留下导电材料以形成过孔、插塞及接线，这些通孔、插塞及接线在基板上的薄膜电路之间提供导电路径。此外，可能需要平坦化以平面化且薄化氧化层，以提供适用于光刻的平坦表面。
[0003]用于实现半导体基板平坦化或表面构形移除的一种方法为化学机械抛光(chemical mechanical polishing ;CMP)。习知化学机械抛光(CMP)工艺涉及在存在研磨浆料的情况下，使基板抵靠旋转抛光垫而按压基板。
[0004]通常，需要检测何时已达到所需表面平面度或层厚度或何时已暴露下层以确定是否停止抛光。为了在CMP工艺期间原位检测终点，已开发若干技术。例如，已使用在层抛光期间用于原位测量基板上的层的均匀性的光学监测系统。光学监测系统可包括:光源，所述光源在抛光期间将光束导向基板；检测器，所述检测器测量自基板反射的光；及计算机，所述计算机分析来自检测器的信号且计算是否已检测到终点。在一些CMP系统中，光束穿过抛光垫中的窗被导向基板。
【发明内容】
[0005]在一个方面中，用于化学机械抛光设备的抛光垫包括抛光制件，所述抛光制件具有抛光表面及穿过所述抛光制件形成的孔。所述孔包括与所述抛光表面相邻的第一区段及与所述第一区段相邻的第二区段。抛光制件包括向内延伸至孔中的突出部，以使得第一区段具有与第二区段不同的横向尺寸。突出部具有大体上平行于抛光表面的第一表面。抛光制件在远离抛光表面的第一表面的侧上包括下部。抛光制件包括窗，所述窗具有位于孔的第一区段中的第一部分及延伸至孔的第二区段中的第二部分，所述窗具有大体上平行于抛光表面的第二表面。抛光制件包括第一黏合剂和第二黏合剂，第一黏合剂将突出部的第一表面黏合至窗的第二表面以将窗固定至突出部，第二黏合剂具有与第一黏合剂不同的材料成分，所述第二黏合剂横向地位于窗的第二部分与抛光制件的下部之间。
[0006]实施方式可包括以下特征中的一或更多特征。孔的第一区段可比孔的第二区段宽，且突出部与孔的第二区段横向地相邻。第一表面可为突出部的上表面，且第二表面可为窗的下表面。孔的第一区段可比孔的第二区段窄，且突出部横向地相邻于孔的第一区段。第一表面可为突出部的下表面，且第二表面可为窗的上表面。抛光制件可包括抛光层及背托层，所述抛光层具有抛光表面，背托层提供下部。背托层可比抛光层软。第二黏合剂对窗可具有比第一黏合剂更大的黏合力。第一黏合剂可包括压敏黏合剂。第一黏合剂可包括双面粘合带。第二黏合剂可为紫外线(ultrav1let ；UV)固化黏合剂。第二黏合剂可横向地位于第一黏合剂与窗的第二区段之间。抛光垫可包括在窗的第二区段中形成的凹槽。窗的顶表面可大体上与抛光表面共面。
[0007]在另一方面中，在抛光垫中形成窗的方法包括在抛光制件中形成孔，以使得抛光制件包括向内延伸至孔中的突出部，且孔的第一区段具有与孔的第二区段不同的横向尺寸。突出部具有第一表面，所述第一表面大体上平行于抛光制件的抛光表面。抛光制件在远离抛光表面的第一表面的侧上包括下部。使用第一黏合剂将窗固定于孔中，所述第一黏合剂将抛光制件的第一表面黏合至窗的第二表面。液体前驱物被分配至窗与抛光制件的下部之间的间隙中，且固化液体前驱物以形成具有与第一黏合剂不同的成分的第二黏合剂。
[0008]实施方式可包括以下特征中的一或更多特征。第一表面可为突出部的上表面，且第二表面可为窗的下表面。第一表面可为突出部的下表面，且第二表面可为窗的上表面。固化液体前驱物可包括施加紫外线(UV)光。固定窗可包括将压敏黏合剂施加于上表面和底表面中至少之一，且使上表面抵靠底表面而按压上表面。施加压敏黏合剂可包括施加双面粘合带。形成孔可包括抛光制件的切割或模制中至少之一。形成孔可包括在抛光层中形成孔的第一区段和在背托层中形成孔的第二区段。固化液体前驱物可形成第二黏合剂，所述第二黏合剂对窗具有比第一黏合剂更大的黏合力。
[0009]实施方式可提供以下优点中的一或更多优点。除第一黏合剂之外还使用的第二黏合剂能在窗与抛光垫之间提供较佳黏合力。第二黏合剂能比第一黏合剂更缓慢地劣化，且第二黏合剂能更加耐热，提供更长的窗寿命。第二黏合剂可在窗与抛光垫之间形成二次窗密封而防止抛光液泄漏至窗之下的区域中，灵敏的光学测量设备位于所述区域中。
[0010]本发明的一或更多个实施方式的细节阐述于附图及以下描述中。本发明的其他特征、目的及优点将从所述描述及附图，及从权利要求书而显而易见。
【附图说明】
[0011]图1为含有抛光垫的CMP设备的截面图。
[0012]图2A为具有窗的抛光垫的截面的透视俯视图；
[0013]图2B为在置放窗之前的抛光垫的截面的透视俯视图；
[0014]图2C为在固定窗之前的抛光垫的截面侧视图；
[0015]图3为具有窗的抛光垫的截面的透视俯视图；
[0016]图4A为图3中所示的抛光垫的截面的透视底视图；
[0017]图4B为图3中所示的抛光垫的透视底视图；
[0018]图5A为具有窗的抛光垫的截面的透视俯视图；
[0019]图5B为图5A中所示的抛光垫的截面的透视底视图；
[0020]图5C为图5B中所示的抛光垫的特写底部透视图；及
[0021]图为图5A中所示的抛光垫在固定窗之前的截面侧视图；
[0022]在各图中的相同标记符号表示相同元件。
【具体实施方式】
[0023]如图1中所示，CMP设备10包括抛光头12，抛光头12用于抵靠平台16上的抛光垫18而保持半导体基板14。CMP设备可如美国专利第5，738，574号中所述而建构，以引用的方式将该专利的全部公开内容并入本文。
[0024]基板可为例如产品基板(例如，包括多个存储器或处理器小晶片的基板)、测试基板、裸基板及门控基板(gating substrate)。基板可处于集成电路制造的不同阶段，例如，基板可为裸晶片，或基板可包括一或更多个沉积和/或图案化的层。术语基板可包括圆盘和矩形板。
[0025]抛光垫18的有效部分可包括抛光层20，抛光层20具有接触基板的抛光表面24及与背托层I1的顶表面112接触的底表面22，背托层110具有通过黏合层28固定至平台16的底表面，所述黏合层例如黏合带。亦在抛光层20的底表面22与背托层110的顶表面112之间提供黏合层113。抛光层20可包括例如在抛光表面24上具有至少一些开孔的泡沫聚氨基甲酸酯(polyurethane)。在一些实施方式中，背托层110比抛光层20软。例如，背托层110可由相对可压缩层形成，比如Suba-1V层(来自Rodel, Phoenix Ariz.)。黏合层28可为在双面具有黏合剂(例如压敏黏合剂)的双面黏合带，所述双面黏合带例如聚对苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate ；PET)的薄层，例如 Mylar?。
[0026]抛光垫18具有固体材料的窗40 (图示于图2A中)，所述窗被设置在穿过抛光垫18形成的孔45中且所述窗通过黏合层130固定就位。
[0027]在平台16的顶表面中形成光学孔34。包括光源36及检测器38的光学监测系统可位于平台16的顶表面之下，所述光源36比如激光器或白光源，所述检测器38比如光检测器或分光计。例如，光学监测系统可位于平台16内部的腔室中且能与平台一起旋转，所述腔室与光学孔34光学连通。一或更多个光纤50可从光源36输送光至基板14，且从基板14输送光至检测器38。例如，光纤50可为分叉光纤，所述分叉光纤具有: