改进的化学机械抛光垫及其制造和使用方法

专利名称：：改进的化学机械抛光垫及其制造和使用方法
技术领域：
：本发明通常涉及用于化学机械抛光的抛光^4页域。特别地，本发明涉及一种具有压縮抛光层的形状记忆化学机械抛光垫，其用磁性、光学、半导体基片进行化学机械抛光。
背景技术：
：随着多层材料依序沉积和去除，晶片最上层表面变得不再平坦。由于随后的半导体加工过程(例如金属化(metallization))需要晶片具有平坦的表面，因此需要将晶片平整(planarized)。平整对于去除不需要的表面形貌和表面缺陷(例如粗糙平面，团聚材料，晶格缺陷，划痕和污染层或材料)是有利的。化学机械平整或化学机l^旭光(CMP)是一种用于平整或抛光工件如半导体晶片的一种常见技术。在传统的CMP中，晶片载体或抛光头安装在载体组件上。抛光头固定晶片并使晶片与抛光垫的抛光层接触，所述抛光垫安装在CMP装置中的平台(table)或压板(platen)上。载体组件在晶片和抛光垫之间提供可控压力。同时，抛光介质(例如浆液)分配到抛光垫上，并且被引入到晶片和抛光层之间的间隙中。为了实现抛光，通徵地光垫与晶片彼此相对转动。随着抛光垫在晶片下面的转动，晶片上扫出了典型的环形抛光轨迹或抛光区，在该区域内，晶片表面直接面对抛光层。通过抛光层和表面上的抛光介质的化学和机械作用，使晶片表面被抛光并变的平整。对于传统的抛光垫，抛光垫表面的"修整(conditioning)"或"打磨(dressing)"对于保持一致的抛光表面以获得稳定的抛光性能是至关重要的。随着时间的延长，抛光垫的抛光表面发生磨损，抛光表面的微观纹理变得光滑，这种现象称为"釉化(glazing)"。釉化的起初是由于在抛光垫与工件之间的接触点处的摩擦热和剪切作用而产生的聚合材料的塑性流动。此外，CMP过程中产生的碎片堵塞了表面空穴以及微通道，抛光介质通过该微通道流过抛光表面。当这种5膽发生时，CMP过程的抛^3I率会下降，并且这也会导致晶片之间或晶片内部抛光不匀。修整使抛光表面上产生了一种新的纹理，这种纹理对于在CMP过程中保持理想的抛率和一致性是有利的。传统的抛光垫修整主要是通过修整m抛光表面机械研磨(abrade)实现的。修整盘具有粗糙的修整面，该修整面通常包含内嵌的金刚石颗粒。当抛光暂停(外部(exsitu))时的CMP工艺间歇点或者CMP工艺进行过程(原位)中，修整盘与抛光面接触。通常，修整盘在相对抛光垫旋转轴固定的位置旋转，并且随着抛光垫的旋转，产生了环形的修整区域。上述修整过程对垫的材料进行研磨和刮削，重构抛光纹理，使得抛光垫表面上产生一些微观的沟槽。传统修離表面的金冈U石颗粒随着^顿^M渐变钝，因此修整盘{顿一段时间后必须更换。而且，修整盘在有效使用期中的效力也不断变化。传统的修整过程大大加快了CMP抛光垫的磨损速率。一般而言，抛光垫大约95X的磨损'是由于金刚石修整器的研磨，大约仅有5%的磨损是来自于与工件的实际接触(如半导体晶片)。在授予Sato的美国专利号5736463中，提出了一种提高CMP过程效率的方法。Sato披露了一种用于化学机光的方法，该方纟跑括使用一种包含由形状记忆材料制成的结构体的抛光垫，其中，该结构体在抛光垫用于抛光前相对抛光垫处于直立(upright)状态，抛光后处于疲劳(fatigue)状态，当抛光结束后，上述由照犬记忆材料审喊的结构恢S^M直立状态。不断需要通过最小量的研磨修整来重构CMP抛光垫的抛光表面，这样可以延长抛光垫的4OT寿命。
发明内容本发明另一方面提供了一种用于制造形状记忆化学机械抛光垫的方法，包括提供一种可在初始微和设定形状之间转化的形状记忆基质材料；制备处于具有初始厚度OT的初始状态的抛光层，戶/M抛光层包括处于初始形状的形状记忆基质材料；对该抛光层施加外力；使该形状记忆基质材料达到设定形状，以使该抛光层处于压縮状态，此时该抛光层具有压縮厚度DT;移除该外力；其中DTS80^OT;并且该抛光层具有适合于对选自磁性基片、光学基片和半导体基片中的至少一种进行抛光的抛光表面。本发明另一方面提供了一种生产开邻记忆化学机MI旭光垫的方法，包括提供可在初始形状和设定形状之间转化的形状记忆基质材料制备处于具有初始厚度OT的初始状态的抛光层，所述抛光层包括处于初始形状的形状记忆基质材料；对该抛光层施加外力；使该形状记忆基质材料达到设定形状，以使该抛光层处于压縮状态，此时该抛光层具有压縮厚度DT;移除该外力；其中DT^80%OT;并且其中该抛光层具有适合对选自磁性基片，光学基片和半导体基片中的至少一种基片进行抛光的抛光表面。本发明另一方面提供了一种制造微记忆化学机|光垫的方法，包括提供可在初始形状和设定照犬之间转化的形状记忆基质材料；制备处于具有初始厚度OT的初始状态的抛光层，所述抛光层包括处于初始形状的形状记忆基质材料；将至少一部分抛光层力口热至'k(Tg-l(TC)的^^，这里Tg为形状记忆基质材料的玻璃化转变温度；对该抛光层施加外力，该外力是轴向压紧抛光层的轴向力；使该形状记忆基材达到设定形状，以使该抛光层处于压縮状态，此时该抛光层具有压縮厚度DT;其中通过将抛光层冷却至^Tg-10。C)的温度同时保持轴向力，使该抛光层处于压縮状态；移除该外力；其中DT^80^OT;并且其中该抛光层具有适合对选自磁性基片，光学基片和半导体基片中的至少一种基片进行抛光的抛光表面。本发明另一方面提供了一种制造皿记忆化学机繊地光垫的方法，包括提供可在初始形状和设定形状之间转化的形状记忆基质材料；提供多种微元件(microelement);将这些微元件分散在形状记忆基质材料中；制备处于具有初始厚度OT的初始状态的抛光层，所述抛光层包括处于初始形状的形状记忆基质材料；将抛光层加热魏过形状记忆基质材料的玻璃化转变温度Tg的温度；对该抛光层施加一轴向力，将抛光层压紧到压縮厚度DT，并同时夂纷旭光层的^鹏维持在超过靴记忆基质材料的Tg的鹏；通过将抛光层冷却到氐于形状记忆基材的Tg荆呆持轴向九以使该形状记忆基质材料处于设定开娥；移除该外力；其中DT^80XOT;并且该抛光层具有适合对选自磁性基片，光学基片和半导体基片中的至少一种基片进行抛光的抛光表面。本发明另一方面樹共了一种抛光基片的方法，包括樹共一种基片，其选自磁性基片，光学基片和半导体基片中的至少一种；提供形状记忆化学机械抛光垫，该抛光垫包含处于压縮状态的抛光层，该抛光层包含可在初始形状和设定形状之间转化的形状记忆基质材料；其中当该形状记忆基质材料处于初始形状时，该抛光层处于初始状态，具有初始厚度OT;当该开邻记忆基质材料处于设定形状时，该抛光层处于压縮状态，并具有压縮厚度DT;其中DTSO%OT;在抛光层的抛光面与基片之间建立动态接触从而X寸基片表面进行抛光；并且在工作状态(insitu)或停止状态(exsitu)，ail将最接近抛光表面的抛光层的至少一部分暴露于激活刺激(activatingstimulus),重构抛光表面；与暴露于活j絲職使得最舰抛光表面的一部分抛光层转变为原始状态。图1是本发明的抛光层处于初始状态和压縮状态的正视图的对比图。图2是本发明的抛光层处于初始状态、压縮状态和部分回复状态的正视图的对比图。图3是本发明一实施例中的制犬记忆化学机術地光垫的正视图。图4是本发明一实施例中的形状记忆化学机MI旭光垫的侧视图。图5是本发明一实施例中的形状记忆化学机MM光垫的俯视图，其示出了抛光表面上的沟槽图案。图6是本发明一实施例中的幵邻记卜乙化学机術旭光垫的俯视图，其示出了抛光表面上的沟槽图案。图7是本发明一实施例中的形状记忆化学机械抛光垫的俯视图，其示出了抛光表面上的沟槽图案。图8是本发明一实施例中的微记忆化学机嫩旭光垫的俯视图，其示出了抛光表面上的孔和沟槽图案的组合。图9是本发明一实施例中的制犬记IZ化学树淑旭光垫的俯视图，其示出了抛光表面上的M孔。图10是应用本发明的皿记忆化学机術旭光垫来抛光半导体晶片的抛光机的示意图。图11是将本发明的形状记忆化学机WI旭光垫与抛光浆液联合作用来抛光半导体晶片的抛光装置的示意图。图12是市售IC1000⑧抛光垫中所用组合物的储能模量与温度曲线的图。图13是两种抛光垫组合吻的储能模量X^剧窆曲线的图。图14是初始状态下用金刚石修整器修整的市售IC1000⑧抛光垫抛光的晶片数量与去除率之间的图表。图15是压缩状态下用热修整的市售IC1000⑧抛光S^旭光的晶片数量与去除率之间的图表。具体实施例方式此处以及所附权利要求书中使用的术语"纤维形态(fibrillarmorphology)"是指一禾中相形态，其中相域(phasedomain)具有三维，，其中一维的尺寸3^大于另外两维尺寸。此处以及所附权利要求书中使用的术语"抛光介质"包括含颗粒的抛光液和不含颗粒的抛光液，例如不含颗粒的抛光液和反应液術旭光液。此处以及所附权利要求书中f糊的术语"充分松弛(relaxation)"是指在抛光层中形状记忆基质材料充分松弛，使ll^光层的平均厚度增加大于等于2%，该厚度是用花岗岩基座比较仪(granitebasecomparator,例如芝加哥数字指示器产品号井6066—10(ChicagoDialIndicatorCat#6066-10))测得的。此处以及所附权利要求书中使用的有关抛光表面的术语"基本圆截面"是指从中心轴线至,光表面的外圆周的截面的半径r相对于截面的变^^20%(如图4所示)。本发明涉及的形状记tZ^质慈爱来的玻璃化转变^Jt(，g")M过差示扫描量热仪(DSC)测量的，取热流外，转变曲线的中点作为Tg值。此处以及所附权利要求书中使用的关于本发明的形状记忆化学机械抛光垫的抛光层的术语"初始状态"是指施加外力产生"锁定(lock-in)"的可逆形状变形以使抛光层处于压縮状态前的已有(asmade)状态。此处以及所附权利要求书中使用的有关抛光面的术语"微观纹理"是指经过加工后的抛光表面上的固有的微观整体纹理(bulktexture)。影响抛光表面静态形态或微观整体纹理的因素有自然因素和纹理因素，包括波形、孑L穴、褶皱、脊岭、裂缝、凹陷、突起和缝隙，以及单个功能元件(feature)^A3t制品的尺寸、形状和分布、频率或节距。微观纹理通常具有很大的无规性，并且是抛光层加工过程中的内在因素的产物。此处以及所附权利要求书中使用的有关抛光面的术语"宏观纹理"是指抛光表面经过压花，车削，冲孔和/^m器加工后的大尺寸纹理的Ax产物。此处以及所附权利要求书中使用的术语"形状记忆基质材料"是指具有形状记忆功能的材料。g卩任何具有以下特性的材料或材料组合(1)当施力口外力时能在至少一个空间尺寸上产生变形，(2)在去除外部力后能在至少一个空间尺寸上锁定并傲寺一定的变形程度，以及(3)当施加激活刺激时肯侄少在一个空间尺寸上回复。形状记忆基质材料是一种智能材料，其被设计并制造成可以根据所处环境的改变按设定方式作用。形状记忆基材可以从初始形状变形并固定到暂时的(设定的)形状，并且在施加激活刺激后回复到与初始开m相近的形状。"形状记忆功能"包括在形状记忆基质材料上实现"设定形状"的程序以及之后通过对形状记忆基质材料施加激活刺激使形状记忆基质材料回复到"回复的形状"(其接近初始幵娥)。制犬记[Z基质材料依靠传统的方法加工出初始形状。随后施加外部作用力后产生变形，并固定为期望的设定形状。后面的加工过程在这里被称为"，旨加工(programming)"。在本发明的一些实施例中，形状记忆基质材料的组份并没有特别限制。在本发明的一些实施例中，形状记卜乙基质材料包括至少一种聚合物。在上述实施例中，形状记忆基质材料包括选自嵌段共聚物的至少一种聚合物，所述嵌段共聚物包括至少一个硬嵌段和至少一个软嵌段。在上述实施例中，形状记忆基质材料包括至少一种聚合物，所述聚合物选自聚酯基热塑性聚氨酯；聚醚基聚氨脂；聚环氧乙烷；聚(醚酯)嵌段共聚物；聚酰胺；聚(翻安酯)；聚(醚酉划安)共聚物；聚乙烯醇；聚乙烯基吡咯烷酮；聚乙烯基吡P定；聚丙烯酸；聚甲基丙烯酸；聚天冬氨酸；马来酸酐甲基乙烯基醚共聚物；聚丙烯酸和聚丙烯酸酯的聚乙烯基甲基醚共聚物；苯乙烯聚合物；环氧基聚合物；聚氰尿酸酯(polycyanurate);及上述物质的组合(如共聚物和共混物)。在上述实施例中，形状记忆基质材料包括含有至少一个硬嵌段和至少一个软嵌段的嵌段共聚物，其中不管是软嵌段，硬片段或者是两者均包貪'刺激响应'的官能团或受体位点，即当施加激活刺激时形状會隨成一定量的微回复。在本发明的一些实施例中，开沐记忆基质材料包括一种嵌段共聚物。在所述实施例中，嵌段共聚物选自聚氨酯弹性体；聚醚弹性体；聚(醚翻安)弹性体；聚醚聚酯弹性体；聚鹏安基弹性体；热塑性聚氨酯，聚(醚翻安)嵌段共聚物，热塑性橡胶(例如，未交联的聚烯烃)，苯乙烯一丁二烯共聚物，硅橡胶，合成橡胶(例如腈l繊和丁纖胶)，乙烯—醋酸乙烯酯共聚物，苯乙烯一异戊二烯共聚物，苯乙烯一乙烯一丁烯共聚物和上述物质的组合。在战实施例中，形状记忆基质材料还包括一种非弹性体聚合物。在上述实施例中，上述非弹性体聚合物选自聚环氧乙烷，聚乳酸的共聚物和它们的组合。在本发明的一些实施例中，形状记忆基质材料包括聚氨酯。在上述实施例中，聚氨酯选自聚酯基芳香族聚氨酯；聚酯基脂肪族聚氨酯；聚醚基脂肪族和芳香族聚氨酯和它们的组合。1在本发明的一些实施例中，戶，的形状记忆基质材料具有玻璃化转变^itTg，使得抛光层在用于抛光基片时经受的条件足以激活,抛光表面的抛光层中的一些形状记忆基质材料从设计形状变到回复开刻犬(recoveredshape)。在上述实施例中，这种部分回复导致抛光表面再生。在上述实施例中，这种部分回复有利于修整过程，使积极修整的需要最小。在本发明的一些实施例中，抛光层是一种闭孔泡沫材料。在本发明的一些实施例中，抛光层是一种闭孑L和开孔泡沫材料的复合在本发明的一些实施例中，抛光层还包括多种微元件，其中这些微元件包括气体充满空心的聚合材料。在上述实施例中，至少部分空心聚合材料是挠性的。在本发明的一些实施例中，抛光层还包括多种微元件，其中这些微元件包括液体充满空心的聚合颗粒。在上述实施例中，当抛光过程中使用抛光垫时通过研磨破坏戶脱微元件时，抛光液分散并填充戶腐微元件。在本发明的一些实施例中，抛光层中的形状记忆基质材料形成为网状网络。在上述实施例中，所述网状网络呈示为螺旋形态。在上述实施例中，所述网状网络呈现为纤维形态。在上述实施例中，所述网状网络包括结构单元的互连网络。在上述实施例中，所述的结构单元的互连的网络包含开放的互连网络，其中单个元件设置在完全水平到完全垂直的所有角度上。在上述实施例中，所述的互连网络包含互连细长(slender)元件的完全无规阵列，其中，其中它们所形成的空隙部分没有明显重复的尺寸或形状。在这些实施例中，所述抛光层包括形成为互连细长元件的完全无规阵列的形状记忆基质材料，其中空隙部分没有明显重复的尺寸或形状，或者许多元件是高度弯曲、分支或缠绕的。在上述实施例中，互连网络类似桥桁架(bridgetrusses),杆状大分子，和互连人j桐申经细胞。在上述实施例中，当抛光层处于初始状态时，抛光层具有0.2-80体积%的孔隙和/或微元件的复合体。在上述实施例中，当抛光层处于初始状态时，抛光层具有0.3-80体积％的孔隙和/或的微元件的复合体。在，实施例中，当抛光层处于初始状态时，抛光层具有0.55-70体积％的孔隙和/或微元件的复合体。在上述实施例中，当抛光层处于初始状态时，抛光层具有0.6-60体积％的孔隙和/或微元件的复合体。[0059旌本发明的一些实施例中，用来抛鹏自磁性基片、光学基片和半导体基片中的至少一种基片的形状记忆化学机械抛光垫包括处于压縮状态的抛光层；其中该抛光层包括可在初始形状(即现有形状)和设定形状之间转换的形状记忆基质材料；其中当该形状记忆基质材料处于初始形状时，该抛光层具有初始厚度OT;其中当该幵m记忆基质材料处于设定形状时，该抛光层处于压縮状态，具有压縮厚度DT;其中DT^80^OT;并且其中该抛光层有适合抛光基片的抛光表面。在，实施例中，压縮厚度DT^70X的初始厚度OT。在JiM实施例中，压縮厚度DT为70Q/^至40X的初始厚度OT。在上述实施例中，基片是半导体基片。在上述实施例中，基片是半导体晶片。在本发明的一些实施例中，抛光层的压縮厚度为20至150密耳。在上述实施例中，抛光层的压缩厚度为30至125密耳。在上述实施例中，抛光层的压縮厚度为40至120密耳。在本发明的一些实施例中，形状记忆化学机^l旭光垫适合与抛光机的压盘相连接。在上述实施例中，形状记忆化学机械抛光垫附着在抛光机的压盘上。在上述实施例中，形状记忆化学机t淑旭光垫通过压敏粘合剂和真空中的至少一种附着在抛光机的压盘上。在本发明的一些实施例中，形状记忆化学机M^光垫包括与基层接触的抛,光层。在上述实施例中，抛光层依辯占合剂粘在基层上。在，实施例中，粘合剂选自压敏粘合剂、热熔粘合剂、接触粘合剂(contactadhesive)和上述物质的组合。在上述实施例中，粘合剂为热熔粘合剂。在上述实施例中，粘合剂为接触粘合剂。在上述实施例中，粘合剂为压敏粘合剂。在本发明的一些实施例中，形状记忆化学机f淑旭光垫包括抛光层，基层和至少一层位于基层和抛光层之间的附加层。在本发明的一些实施例中，形状记忆化学机光垫具有抛光表面，该抛光表面至少具有宏观纹理和^H纹理中的至少一禾中以利于抛光基片。在本发明的一些实施例中，皿记忆化学机MJ旭光垫具有带有宏观纹理的抛光表面。在，实施例中，宏观纹理设计成可以减少至少一种打滑fl^;可以影响抛光介质流动；可以改变抛光层的硬度；可以减少边缘效应；并且，可以有禾盱抛光碎片从抛光表面和基片之间的区域中排出。在本发明的一些实施例中，形状记忆化学机l^地光垫具有带有宏观纹理的抛光表面，该宏观纹理选自孔和槽中的至少一种。在上述实施例中，所述的孔可以从抛光表面起部分地或全部穿过抛光层的厚度。在上述实施例中，所述的槽设置在抛光表面上，这样在抛光过程中垫旋转时，至少一个槽可以扫过基片。在上述实施例中，戶腿的槽选自曲线槽、线性槽和上述槽的组合。在本发明的一些实施例中，抛光层具有宏观纹理，戶;M宏观纹理包括槽图案。在上述实施例中，槽图案包括至少一条槽。在上述实施例中，槽图案包括多条槽。在上述实施例中，至少一条槽选自曲线槽、直线槽和它们的组合。在上述实施例中，槽图案选自包含例如同心槽(可以是环形或螺旋形的)、曲线槽、十字开口槽(cross-hatchgroove)(例如，布置为穿31t旭光垫表面的X—Y栅格样式)、其它规则设计(例如六角形，三角形)、胎面型图案、不规则设计(例如碎片形图案)，及其组合的槽设计。在上述实施例中，槽图,自无规、同心的、螺旋的、十字开口的、X—Y栅格的、六角形的、三角形的、碎片形的，和上述图案的组合。在上述实施例中，槽轮廓选自具有垂直侧边的矩形或槽的横截面可以为T'形、'TJ'形、三角形、锯齿形，和它们的混合。在战实施例中，槽图案设计为沿抛光表面变化。在上述实施例中，槽被设计为特定用途。在上述实施例中，经过特定设计的槽尺寸可以沿抛光垫表面变化以产生槽密度不同的区域。在本发明的一些实施例中，形状记忆化学机械抛光垫具有至少含一条槽的宏观纹理。在，实施例中，至少一条槽的深fe20密耳。在上述实施例中，至少一条槽的深度在20至100密耳之间。在上述实施例中，至少一条槽的深度在20至60密耳之间。在上述实施例中，至少一条槽的深度在20至50密耳之间。在本发明的部分实施例中，糊犬记忆化学机械抛光垫具有含槽图案的宏观纹理，该槽图案包括至少两个深fe15密耳，宽felO密耳，间Sfe50密耳的槽。在上述实施例中，，槽图案包括至少两个深fe20密耳，宽fel5密耳，间距270密耳的槽。在上述实施例中，，槽图案包括至少两个深险20密耳，宽fel5密耳，间足^90密耳的槽。在本发明的一些实施例中，形状记忆化学机l^旭光垫具有抛光表面，所述抛光表面具有微观纹理。在本发明的一些实施例中，该用于制造形状记忆化学机術地光垫的方法还包括将抛光层与基层相连。在上述实施例中，抛光层依辯占合剂粘在基层上。在上述实施例中，粘合剂选自压敏粘合剂、接触粘合剂、热熔粘合剂和它们的组合。在本发明的一些实施例中，该用于制造形状记忆化学机1光垫的方跑括提供可在初始形状和设定形状之间转化的靴记忆基质材料；制备处于初始状态的包含处于初始形状的形状记忆基质材料的抛光层，其初始厚度为OT;将至少部分的抛光层加热至^fe(Tg-l(TCh对该抛光层施加外力；其中该外力是轴向压紧抛光层的轴向力；使该形状记忆基质材料达到设定形状，以使该抛光层处于压縮状态，其中该抛光层具有压縮厚度DT;)|光层7转卩至温度^Tg-l(TC)同时保持轴向力，使该抛光层处于压縮状态；移除该外力；其中Tg为形状记忆基质材料的玻璃化转变温度；其中DT^0%OT;并且该抛光层具有适合于抛光磁性基片、光学基片、半导体基片中的至少一种基片的抛光表面。在上述实施例中，将抛光层加热至温te(Tg-l(T。，但低于该形状记忆基质材料的分角對，。在上述实施例中，上述基片是半导体基片。在上述实施例中，上述基片是半导体晶片。在上述实施例中，上述方法还包括将抛光层与基层相连。在上述实施例中，将抛光层加热并在厚度方向上压縮以利于实现该形状记忆基质材料的禾醉加工(progmmming)以別鄉光层从初始状态向压縮状态转变。在本发明的一些实施例中，该用于制造形状记忆化学机光垫的方法还包括在抛光层上设置宏观纹理。在上述实施例中，该宏观纹理包括至少一条槽。在上述实施例中，该宏观纹理包括多个孔。在上述实施例中，该宏观纹理包括至少一条槽和多个孔的组合。在上述实施例中，当抛光层处于压縮状态时，在抛光层上设置宏观纹理。在上述实施例中，当抛光层处于初始状态时，在抛光层上设置宏观纹理。在上述实施例中，当抛光层处于初始状态时，在抛光层上设置宏观纹理，并且当抛光层处于压縮状态时，在抛光层上设置一部分宏观纹理。在本发明的一些实施例中，当抛光层处于压縮状态时，在抛光层上设置宏观纹理。在上述实施例中，在抛光层上用切割刀片(cuttingbit)设置宏观纹理。在上述实施例中，可以冷却上述切割刀片或抛光层或上述两者，使宏观纹理加工过程中从设定形状转变为回复形状的形状记忆基质材料的数量最小化。在上述实施例中，在抛光层上设置宏观纹理的过程包括冷却切割刀片，冷却抛光层上靠近切割刀片的区域，或者同时冷却上述两者。在上述实施例中，可以通过不同的方法实现冷却，例如，将压縮空气吹到切割刀片上以加快对流，将冷空气吹送到切割刀片上，向切割刀片喷水或吹送冷气。在上述实施例中，冷却可以通过直接向切割刀片，抛光层上靠近切害i」刀片的区域，或上述两者一起吹送冷的、液化的或低温气体(例如，氩气，二氧化碳，氮气)来实现。在上述实施例中，上述冷的、液化的或低温气体通过一个或多个专门喷嘴喷到上述区±或内，其中气体快速膨胀，冷却，并形成固体晶体或液体以利于热传递。在上述实施例中，冷却技术包括形成材半4(例如，气体，液体或晶体)流，并且引导该材料流接触切割刀片，抛光层上靠近切割刀片的区域，或上述两者。在上述实施例中，在抛光层上靠近切割刀片的区域的材料流还具有附加作用，即去除宏观纹理加工过程中产生的碎片。去除战碎片有利于斷氏碎片重亲淋占附(例如，通过;)^[七，熔融或焊接)抛光层的可能。在宏观纹理加工过程中去除碎片，减少重新粘附到抛光层的碎片，上述过程中可以避免随后地使用抛光层进行抛光的不利影响。在上述实施例中，整个抛光层可以被低温冷却。在上述实施例中，齡抛光层和用来乡針刀害1J刀片劍糊糧的机鹏置可以被低温冷却。在本发明的一些实施例中，施加在抛光层上的外力使幵沐记忆基质材料处于设定形状，i亥外力为i^尔轴向力，其在抛光层上施加的标称压力^150psi。在上述实施例中，施加在抛光层上的标称压力2300psi。在上述实施例中，施加在抛光层上的标称压力在150至10,000psi之间。在战实施例中，施加在抛光层上的标称压力在300至5，000psi之间。在上述实施例中，施加在抛光层上的标称压力在300至2,500psi之间。在本发明的一些实施例中，可以fflii任何己知的方法制备包括处于初始形状的形状记忆基质材料的抛光层，以提供处于初始状态且具有初始厚度OT的抛光层。在战实施例中，抛光层的加工方法选自于流延(casting),注塑(包括反应注塑)，挤出，f剷莫(webcasting),光聚合，烧结，印刷(包括喷墨印刷和丝网印刷)，旋涂，编织，车削(skieving)及其上述方法的组合。在上述实施例中，抛光层通过流延和车削的组合来制备。当处于设定状态的抛光层上的形状记忆基Mt才料受到激活束微时，它作出反应，转换到回复形状。在本发明的一些实施例中，当抛光基片时形状记忆化学机械抛光垫在使用过程中需要定期修整以再生抛光表面。在上述实施例中，上述修整过程包括对至少部分抛光层施加激活刺激。在上述实施例中，上述激活刺、自施加热，光，电场，磁场，超声波，水和它们的组合。施加激活束微时，被激活的抛光层部分的厚度提到到回复厚度RT。理想地，在齡压縮厚度暴露在激活刺激时抛光层的总回复厚度TRT(下文称为"最大总回复厚度，MTRT")近似于抛光层的初始厚度。但是实际中，最大总回复厚度不可能等于初始厚度。在上逸实施例中，最大总回复厚度MTRI^:80^的初始厚度OTo在上述实施例中，最大总回复厚度MTRT^85Q/^的初始厚度OT。在上述实施例中，最大总回复厚度MTRT^90^的初始厚度OT。在本发明的一些实施例中，制犬记忆化学柳淑旭光垫的抛光层在使用时需要定期修整，所述修整方法如将接近抛光表面的至少部分抛光层加热至或高于形状记忆基质材料的玻璃化转变，Tg。加热的结果是，抛光层上TO抛光表面的部分形状记忆基质材料转变为回复形状，这改变并重新修整了抛光表面。在上述实施例中，也可对抛光表面进行传统的修整加工。但是，靠近抛光表面的抛光层上的至少部分形状记忆基质材料转变为回复形状的响应可以相似抛光特性对一些基片进行抛光，并且减少或消除了使用传统修整方法定期修理或修整抛光垫的需求。传统修整的减少有助于延长形状记忆化学机械抛光垫的使用寿命，斷氐了4顿成本。而且，穿过垫的孔，弓间导线槽或导线例如导电纤维，导电网络，金属网格或金属导线，可以将形状记忆化学机械抛光垫转变为eCMP(电化学机械修整)抛光垫。在本发明的一些实施例中，可以选择形状记忆基Mt才料的转变温度使得标准抛光修整不会弓l起抛光层从其压縮状态充分松弛。在本发明的一些实施例中，可以选择开邻记忆基质材料的转变鹏，以促进靠近抛光表面的抛光层中的部分,记忆基质在抛光过程中，通过已有的修整激励实现从设定状态到回复状态的转变。在上述实施例中，上述转变依靠加热浆液来激发。在上述实施例中，上述转变通过精密(rigor)加工抛光表面而产生的热量来激发。在本发明的一些实施例中，抛光*#的方、飽括:提供选自磁性基片、光学基片和半导体基片中的至少一种基片；提供形状记忆化学机械抛光垫，其中该抛光垫包含处于压縮状态的抛光层，其中该抛光层包含可在初始形状和设定形状之间转化的形状记忆基质材料；其中当该形状记忆基质材料处于初始形状时，该处于初始状态的抛光层具有初始厚度OT;其中该糊犬记忆基J^才料处于设定形状时，该抛光层处于压縮状态，具有压缩厚度DT;并且其中DT30%OT;并且在抛光层的抛光表面与基片之间^z:动态接触以对基片表面进行抛光。在上述实施例中，上述方法还包括通过将靠近抛光表面的至少部分抛光层暴露在激活刺激，使抛光表面原位(insitu)或抛光暂停时(exsitu)再生，其中上述激活剌激可使部分靠近抛光表面的抛光层转变为回复状态。在上述实施例中，压縮厚度m^70X的初始厚度OT。在±3^实施例中，压縮厚度DT在初始厚度0丁的70%至40%之间。在战实施例中，上述方法还包括将微记忆化学机械抛光垫与抛光机的压盘相连。在上述实施例中，该方法还包括使用压敏粘合齐,真空中的至少一种方法将形状记忆化学机械抛光垫与抛光机械的压盘相连；在上述实施例中，上述基片是半导体基片。在上述实施例中，，基片是半导体晶片。在上述实施例中，上述基片是一系列图案化的半导体晶片。在本发明的一些实施例中，抛光基片的方法还包括在抛光表面和基片之间的界面处劍光液。在本发明的实施例中，抛光基片的方法还包括修整抛光层的抛光表面。在上述实施例中，上述修整包括将靠近抛光表面的至少部分抛光层暴露在激活刺激下，其中暴露在激活刺激的靠近抛光表面的部分抛光层从压縮状态转变为回复状态。在上述实施例中，上述激活刺激选自暴露于热，光，电场，磁场，水和它们的组合。在上述实施例中，上述激活刺激为暴露于热。在上述实施例中，上述激活刺激为暴露于热，并m抛光层的抛光表面的修整包括提高Iffi抛光表面的部分抛光层的温度^Tg，这里Tg指形状记r乙基质材料的玻璃化转变温度。在上述实施例中，靠近抛光表面的部分抛光层的温度加热经Tg+10"的纟鹏。在战实施例中，誕抛光表面的部分抛光层的^t加热经Tg十2(tc的t驢。在上述实施例中，对抛光层的修整包括将靠近抛光表面的抛光层的55%的厚度加热经形状记忆基质材料的玻璃化转变鹏Tg。在上述实施例中，对抛光层的修整包括将抛光表面的抛光层的^2%的厚度加热经皿记忆基质材料的玻璃化转变^j^Tg。在，实施例中，对抛光层的修整包括将靠近抛光表面的抛光层的3%的厚度加热l形状记忆基质材料的玻璃化转变^itTg。在上述实施例中，对靠3fil旭光表面的抛光层的修整包括将lliaM光表面的抛光层的0.1至5%的厚度加热1形状记忆基质材料的玻璃化转变^^Tg。只对Hifi抛光表面的的部分抛光层加热的这种方法足以使得这部分抛光层中的一些形状记忆基质材料转变为回复状态，同时抛光层中剩余部分的形状记忆基质材料仍保持为设定开别犬。在本发明的一些实施例中，对抛光层的抛光表面的修整包括传统的修整方法。在上述实施例中，对抛光表面的修整包括用修整盘，例如，金刚石修整盘来修磨。下面结合附图所示出的特定实施例中，激活刺激为暴露于热。虽然这里给出了示例，但是任何一个本领域的普通技术人员可知如何应用其它激活刺激，例如4顿光，磁场，电场，和域水。在图1中，劍共了本发明一实施例的抛光层的正视图的对比图。尤其是，图1提供了具有初始厚度ot的处于初始状态的抛光层10与具有压縮厚度dt的处于压縮状态的相同抛光层20的对比。在图2中，掛共了本发明一实施例的抛光层的正视图的对比图。尤其是图2表示的是具有初始厚度ot的处于初始状态的抛光层30，与具有压縮厚度dt的处于压縮状态的相同抛光层40，具有总回复厚度mr并且^3S旭光表面32的回复部分具有回复厚度TR的的处于部分回复状态的相同抛光层50之间的对比。图2所示的抛光层包括分散在形状记忆基质材料36内的许多微元件34。在图3中，提供了本发明一实施例的形状记t乙化学机械抛光垫的正视图。尤其是，图3所示的形状记忆化学机lft旭光垫60包含一层具有抛光表面72的抛光层70，其中戶腿抛光层包含很多均匀地分布在开沐记忆基质材料74中的微元件76，图3所示的形状记忆化学机MI旭光垫60还包括一层与抛光层70相连接的基层90。特别的是，基层90通过粘合剂层80粘在抛光层70上。在图4中，提供了本发明一实施例的形状记忆化学机械抛光垫的侧视图。尤其是，图4所示的是具有压縮厚度DT的处于压縮状态的单层开别犬记忆化学机l^旭光垫210。所述形状记忆化学机械抛光垫210具有抛光表面214和中轴线212。所述抛光表面214具有从中轴线212到与中轴线212成角度e的抛光表面215的外圆周的半纟5为r的基本圆幵M面。在图5中，提供了本发明一实施例的形状记忆化学机l^旭光垫的俯视图。尤其是，图5所示的是形状记忆化学机tit旭光垫300，其具有抛光表面302，抛光表面302上具有由很多曲线槽305构成的槽图案。在图6中，樹共了本发明一实施例的糊犬记忆化学机繊地光垫的俯视图，尤其是，图6所示的是具有抛光表面312的微记忆化学机櫥地光垫310，抛光表面312上具有由很多同心槽315构成的槽图案。在图7中，提供了本发明一实施例的形状记忆化学机M光垫的俯视图，尤其是，图7所示的是具有抛光表面322的糊犬记忆化学机MM光垫320，抛光表面322上具有由很多以X—Y栅翻咧的线性槽325构成的槽图案。在图8中，提供了本发明一实施例的开沐记忆化学机1光垫的俯视图。尤其是，图8所示的是具有抛光表面332的形状记忆化学机Wfi光垫330，该抛光表面332上具有许多孔338和同心环槽335的组合。在图9中，提供了本发明一实施例的微记忆化学树鹏光垫的俯视图。尤其是，图9所示的是具有抛光表面342的形状记忆化学机綱光垫340，该抛光表面342上具有许多孔348。在图10中，掛共了应用本发明一实施例的幵娥记忆化学机術旭光垫抛光半导体晶片的抛光机的视图。尤其是，图10所示的是具有糊犬记忆化学机械抛光垫110的抛光装置100，所述糊犬记忆化学机光垫110具有中轴线112、带抛光表面118和基层114的抛光层116。图10中还示出了附着基层114的抛光压盘120。抛光压盘120的中轴线125与抛光垫110的中轴线112对应。抛光装置100还包括具有中轴线135的晶片载体130。晶片载体130承载半导体晶片150。晶片载体130安装在移动臂140上，该移动臂带动晶片载体相对抛光垫110横向移动。晶片载体130和压盘120(带有附着在其上的抛光垫IIO)被设计成可绕它们各自的中轴线旋转，这样在抛光表面118与半导体晶片150之间建立起动态接触。在图11中，掛共了应用本发明的糊犬记忆化学机嫩旭光垫与抛光液(例如抛光浆)齢作用的抛光机的示意图。尤其是，图11所示的抛光體200包括带有抛光表面214和外圆周215的单层形状记fc化学机嫩旭光垫210。抛光垫210与压盘220相连。抛光垫210具有与压盘220的中轴线225同轴的中轴线212。抛光装置200还包括具有中轴线235的晶片载体230。晶片载体230承载半导体晶片250。抛光装置200还包括抛光介质260和浆液分配器270以用来将抛光介质分配到抛光表面214上。在半导体晶片250的抛舰程中，压盘220和抛光垫210绕它们各自的中轴线旋转，晶片载体也绕其中轴线旋转。在抛光过程中，抛光垫与晶片处于动态接触，并且在该系统中引入抛光介质，这样介质可以在半导体晶片与抛光垫的抛光层之间流动。下面的例子中将对本发明的一些实施例做详细描述。例l.鹏己忆抛光垫测i对羊本为^ffi于市场上的i真充聚氨酯的抛光垫(罗门哈斯电子材料CMP公司的IC1000S)。测试样本具有圆形盘，该盘直径约为12.7mm，并由IC1000⑧抛光垫冲压出来。例2.制备开m记忆抛光垫材料形状记忆聚合基质材料是将227克丙氧基化丙三醇(glycerolpropoxylate)(平均Mn266)，279克聚四氢呋喃(平均Mn450)，和494克聚碳化二亚胺改性的二苯基甲烷二异氰酸酯(陶氏化学公司Isonate143L)在大约5(TC和大气压力下混合所得。然后向上述混合物中加入18克中空弹性聚合微球体(阿克苏诺贝尔公司的微球膨胀布,551DE)，用非接触式行星高剪切混和器以2000ipm的,将微球体均匀分散在形状记IZ基质材料中。将最终混合物浇注在间距为2.54mm的两平板玻璃面之间，然后将形成的直径为254mm的浇注片胶凝(gel)10併中左右。将上述2.54mm厚的浇注片连同玻璃面置于固化炉中，在约105'C固化约16-18小时；然后将固化片在室温冷却约8小时直至片温达到25。C左右。例3.制备形状记忆抛光垫材料形状记忆聚合基材是将216克丙化丙三醇(平均Mn266)，315克聚(己内酯)二醇(平均Mn775)，禾口469克聚碳化二亚胺改性的二苯基甲烷二异氰酸酯(陶氏化学公司Isonate143U在大约5(TC和大气压力混合所得。然后向i^混合物中加入18克中空弹性聚合微球体(阿克苏诺贝尔公司的微球膨胀齐，551DE)，用非接触式行星高剪切混和器以2000ipm的魏将该微球体均匀分散在形状记忆^t才中。将最终混合物浇注在间距为2.54mm的两平板玻璃面之间，然后将形成的直径在254mm的浇注片胶凝10倂中左右。该片的固化处理同例2。例4.储能模量对温度测量对于用于市场上的罗门哈斯电子材料CMP公司的IC1000⑧抛光垫(但未加入微球膨胀齐l,材料)中的形状记忆聚合体基质材料组合物，由(Mpa)表示的储存模数与用(。C)表示的温度的曲线图可以用一动态力学分析仪(DMA,TA仪器公司的Q800型号)纟魏咄。图12即为上述曲线图。例5.储存模i(X啦显度测量对于例2和例3中制备的糊犬记忆基材的组合物(但未加入微球膨胀齐，材料)，可以用一动态力学分析仪(DMA，TA仪器公司的Q800型号)纟魏U出用(Mpa)标的储存模数与用(°C)表示的^Jt的曲线图。图13即为该曲线图。—例6.制备压缩状态的抛光垫根据例1制备的形状记忆化学机繊旭光垫样本被放置在一英斯特朗测试器(Ins加nTester)的2"直径顶压盘和底压盘之间。加热的腔(其内部^it是可控的)密封压盘与样本之间的间隙。将样本垫加热到12(TC保持20^H中，且用压盘在样本垫上施加轴向力。施加在样本垫上的标称轴向力足以将该样本垫压至初始厚度的约50%。施加在样本垫上的标称轴向力大约为1,000-5,000psi。在保持该轴向力的同时，将样本垫冷却至室温以使该形状记忆基质材料处于设定形状并使该样本垫处于压縮状态。例7.制备压縮状态的抛光垫在由例2和例3的方法审恪出的片上冲压出直径为12.5mm的样本垫。然后将该样本垫置于英斯特朗测试器的直径为2、'的顶压盘和底压盘之间。加热的腔(其内部温度是可控的)密封压盘与样本垫之间的间隙。将样本垫加热到9(TC保持20併中，且用压盘在样本垫上施加轴向力。施加在样本垫上的标称轴向力足以将该样本垫压至初始厚度的约50%。施加在样本垫上的标称轴向力大约为1，000-5,000psi。在保持该轴向力的同时，将样本垫冷却至室温以使该开刻犬记忆基质材料处于设定开别犬并使该样本垫处于压縮状态。例S.将抛光垫转变到回复状态将由例6中制备的处于压縮状态的样本垫置于炉中加热到12(TC保持10-206H中。然后测m个样本垫的厚度。每个样本垫转变到〉初始厚度的99%的最大总回复厚度的回复状态。例9.将抛光垫转变到回复状态将由例7中希恪的处于压縮状态的样本垫置于炉中加热到9(TC保持10-206H巾。然后测:W个样本垫的厚度。每个抛光垫样本转变到>初始厚度的99%的最大总回复厚度的回复状态。例10.制备压缩状态的形状记忆抛光垫从市场上的IC100肿抛光垫中冲压出直径为203mm的形状记忆抛光垫。然后将该照犬记忆抛光垫置于两i央直径为254mm，厚度为12.7mm的平面硬质钢盘之间，并且置于150吨Hannifin、37、36"向下作用、4柱液压机的底压盘上。将顶压盘和底压盘电加热60^l中以上，直至形状记忆化学柳鹏光垫的温度达到120°C。然后在施加在皿记忆抛光垫上的l，000-5,000psi的轴向力的作用下，将该抛光垫压至初始厚度的50%。在保持该轴向力的同时，将形状记忆抛光垫冷却到室温，使该形状记忆基材处于设定形状并使该形状记忆抛光垫处于压縮状态。例ll.用热修整方法抛光皿记忆抛光垫下述实验是在特里波劳格(Triboloyg)技术中心生产的化学机械实验台式顶面抛光lHJl完成的。该抛光机设有2,4psi的向下九抛光液、ttt为50cc/力H中，压盘(platen)转速为160RPM，并且载皿速为160RPM。使用的抛光介质为罗门哈斯电子材料CMP公司的用于铜化学机械抛光的EPL2362浆液。这些实验中使用的晶片为SilyB公司生产的具有电镀铜厚度为15,000埃的100mm硅基片。将晶片抛光去除铜，这里铜的去除率(纷分)是在上述^j牛下将晶片抛光2女H中后用亚S^分析天平(AINSWORTH型#0>204)根据晶片重量的损M确定的。抛光实验是用从市面上的IC100OS抛光垫切割出的直径为203mm的对照垫模进行的。该对照垫具有初始状态(即，其未转变为压縮状态)。注意在抛光13个晶片后，用金刚石修整盘再生对照垫的表面。图14为用金刚石修整盘再生的使用处于初始状态的对照垫进行实验的去除率与晶片数据之间的比值图。[0116撚后用例10中描述的方法将转变为压縮状态后的IC100Q8的抛光垫材料进行实验。M将处于压縮状态的抛光层的抛光表面与直径为254mm，厚度为6.4mm的加热至120"的黄铜修接触1^H中来实现抛光层的抛光表面的加热。经过一勿H中后，用电控热盘(康宁井PC-220)维持黄铜盘的热量，并控制与抛光表面接触的黄铜盘表面的温度。试验垫的抛光表面的加热导致靠近抛光表面的抛光层转变为回复状态，而剩余厚度的抛光垫则仍保持为压縮状态。然后用抛光垫抛光13个晶片。用上述方法将抛光垫的表面再次加热，使其另一部分靠逝旭光表面的抛光层转变为回复状态。然后用抛光垫抛光晶片14。图15为使用处于最初状态的并经热修整的对照垫进行实验的去除率与晶片数据之间的比值图。权利要求1.一种用于抛光基片的形状记忆化学机械抛光垫，所述基片选自磁性基片、光学基片和半导体基片中的至少一种；所述抛光垫包括处于压缩状态的抛光层；其中所述抛光层包括一种能在初始形状与设定形状之间转换的形状记忆基质材料；其中在形状记忆基质材料处于初始形状时，所述抛光层具有初始厚度OT；其中在形状记忆基质材料处于设定形状时，所述抛光层处于压缩状态，且具有压缩厚度DT；其中DT≤80％OT；并且其中所述抛光层具有适合抛光基片的抛光表面。2.如权利要求1所述的开别犬记忆化学机MM光垫，其中所述抛光层的压缩厚度在20-150密耳之间。3.如权利要求1戶服的形状记忆化学机術旭光垫，其中戶服抛光表面具有促进抛光基片的宏观纹理，其中所^观纹理包括孔和槽中的至少一种。4.如权利要求1所述的糊犬记忆化学机術旭光垫，其中戶，开沐记忆基质材料形成网状网络。5.如权利要求1戶欣的形状记忆化学机嫩旭光垫，其中戶脱抛光层还包括多种微元件，所述微元件选自中空的聚合材料，液体填充的中空聚合材料，水溶性材料和不溶性相材料。6.如权利要求5所述的形状记忆化学机MI旭光垫，其中所述多种微元件包括均匀分布在抛光层中的中空聚合材料。7.—种用于制造皿记忆化学机術旭光垫的方法，戶，方^括提供能在初始开，和设定形状之间转换的形状记忆基质材料；制备具有初始厚度OT的处于初始状态的抛光层，其包括处于初始微的形状记忆基质材料；对所述抛光层施加外力；将戶腿开邻记忆基Mt才料设置为设定形状，以^f共处于压縮状态的抛光层，其中所述抛光层具有压縮厚度DT;移除所述外力；其中DT^80XOT;并且其中所述抛光层具有适合于抛光选自磁性基片、光学基片和半导体基片中的至少一种的抛光表面。8.如权利要求7所述的方法，还包括提供多个微元件；将所述微元件分散在戶皿形状记忆基质材料中；将所述抛光层加热至鹏过所述形状记忆基质材料的玻璃化转变温度Tg的驗T;其中所述外力是将戶;M抛光层轴向压縮到压縮厚度dt的轴向力，并同时将抛光层的温度保持在超过所述形状记fc基质材料的玻璃化转变温度Tg的温度；并且其中通过将戶诚抛光层冷却到低于形状记IZ基J^才料的Tg温度并保持戶,诚轴向力，以使戶/M形状记忆基M^才料设置成设定形状。9.一种抛光基片的方法，戶舰方》跑括提供选自磁性基片、光学基片和半导体基片中的至少一种的基片；提供一种形状记f乙化学机械抛光垫，其中所述抛光垫包含处于压缩状态的抛光层，其中所述抛光层包含能在初始形状和设定形状之间转换的形状记r乙基质材料；其中当所述形状记忆基质材料处于初始形状时，所述抛光层处于初始状态，具有初始厚度OT;其中当戶腿形状记忆基M^料处于设定形状时，戶脱抛光层处于压縮状态，具有压縮厚度DT;并且其中DT^80^OT;并且在所述抛光层的抛光表面与所述基片之间建立动态接触以对戶;M基片进行抛光。10.如权利要求9所述的方法，还包括通过将接近所述抛光表面的至少一部分抛光层暴露于激活刺激以对所述抛光层的抛光表面进行修整；其中暴露于激活刺激的接近所述抛光表面的部分抛光层可以实现从压縮状态转换到回复状态。全文摘要本发明涉及一种形状记忆化学机械抛光垫，其中该形状记忆化学机械抛光垫包括一处于压缩状态的抛光层。本发明还提供了一种制造形状记忆化学机械抛光垫的方法和使用形状记忆化学机械抛光垫抛光基片的方法。文档编号H01L21/02GK101417411SQ20081017786公开日2009年4月29日申请日期2008年8月15日优先权日2007年8月15日发明者R·V·帕拉帕思申请人:罗门哈斯电子材料Cmp控股股份有限公司