[發(fā)明專利]拋光襯墊、制造拋光襯墊的方法以及拋光系統(tǒng)和拋光方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810129234.0
• 申請(qǐng)日: 2003-07-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101310929A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-11-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: B·A·斯威德克;M·比蘭恩
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 應(yīng)用材料有限公司
• 主分類號(hào): B24D13/14
• 分類號(hào): B24D13/14;B24B29/00;H01L21/304
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 趙蓉民

本申請(qǐng)是2003年7月23日提交的名稱為：“拋光襯墊、制造拋光襯墊的方法以及拋光系統(tǒng)和拋光方法”的中國(guó)專利申請(qǐng)03822308.2的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及在化學(xué)機(jī)械拋光過(guò)程中使用的拋光襯墊以及用來(lái)監(jiān)控拋光過(guò)程的方法和設(shè)備。

背景技術(shù)

集成電路典型地是通過(guò)將導(dǎo)電層、半導(dǎo)電層或絕緣層按順序沉積到硅晶片上，而被加工形成于襯底之上的。其中一個(gè)生產(chǎn)步驟包括將填料層沉積到非平面(non-planar)表面上，并磨平填料層直到露出非平面表面為止。例如，可將導(dǎo)電填料層沉積到一圖案化的絕緣層上以填充該絕緣層上的溝槽和開(kāi)口。然后將填料層拋光，直到露出絕緣層上凸起的圖案為止。在磨平(planarization)之后，遺留在絕緣層上的凸起圖案之間的導(dǎo)電層部分便形成了通開(kāi)口(vias)、插頭(plugs)、線路，提供在襯底上的薄膜回路之間的導(dǎo)電路徑。此外，平面化需要將襯底表面磨平以利于對(duì)其使用光刻法。

化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)是一種可采用的磨平方法。此種磨平方法的特色是需要將襯底固定在托架或拋光頭上。襯底所露出的表面緊貼在旋轉(zhuǎn)的盤(pán)狀拋光襯墊或帶形拋光襯墊上。拋光襯墊可以是“標(biāo)準(zhǔn)”襯墊或固定研磨墊(fixed?abrasive?pad)。標(biāo)準(zhǔn)襯墊有耐磨粗糙表面，而固定研磨墊則是將研磨微粒固定在一種容納介質(zhì)(containment?media)中。托架頭向襯底施加一定可控載荷，從而使其緊貼在拋光襯墊上。拋光液被提供到拋光襯墊的表面，如果使用標(biāo)準(zhǔn)襯墊，則拋光研磨漿至少含有一種化學(xué)反應(yīng)劑和研磨微粒。

化學(xué)機(jī)械拋光的一個(gè)問(wèn)題是，如何確定拋光過(guò)程是否完成，即襯背襯層是否已被磨至所需的平面度或厚度，或是確定在何時(shí)已除去了所要求的一定材料量。導(dǎo)電層或膜的拋光過(guò)度(去除過(guò)多)可導(dǎo)致電路電阻增加。另一方面，導(dǎo)電層或膜的拋光不足(去除過(guò)少)可導(dǎo)致短路。襯背襯層的初始厚度不同、拋光液的成份不同、拋光襯墊的條件不同、拋光襯墊和襯底之間的相對(duì)速度不同、及襯底上的載荷不同均可導(dǎo)致材料去除速率的不同。這些差異導(dǎo)致了達(dá)到拋光終點(diǎn)(polishing?endpoint)所需時(shí)間也不同。因此，拋光終點(diǎn)不能僅根據(jù)拋光時(shí)間來(lái)確定。

一種確定拋光終點(diǎn)的方法是在加工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控襯底的拋光，例如借助于光學(xué)或電子傳感器。一種監(jiān)控技術(shù)是用磁場(chǎng)在金屬層中感應(yīng)出渦流，并探測(cè)當(dāng)金屬層被去除時(shí)磁通量產(chǎn)生的變化。簡(jiǎn)單地說(shuō)，渦流產(chǎn)生的磁通量與勵(lì)磁磁通線方向相反。該磁通量與渦流成比例，而渦流與金屬層的電阻成比例，金屬層的電阻又與金屬層的厚度成比例。因此，金屬層厚度的變化可導(dǎo)致渦流所產(chǎn)生的磁通量的變化。磁通量的這一變化導(dǎo)致主線圈中電流的變化，而電流的變化可作為阻抗的變化來(lái)測(cè)量。因此，線圈阻抗的變化反映了金屬層厚度的變化。

發(fā)明內(nèi)容

一方面，本發(fā)明涉及一種拋光襯墊。該拋光襯墊包括一拋光層，該拋光層具有用來(lái)拋光的前表面及底面。在拋光層的前表面上形成有第一組(first?plurality)溝槽，而在其底面上則形成有一個(gè)凹槽。拋光面上對(duì)應(yīng)于底面上凹槽的區(qū)域沒(méi)有溝槽，或是有比第一組溝槽淺的第二組(second?plurality)溝槽。

本發(fā)明的實(shí)施方案可包括一個(gè)或多個(gè)如下特征：拋光面上對(duì)應(yīng)于凹槽的區(qū)域可以大體上是平的，例如其可以沒(méi)有溝槽。或者，拋光面上對(duì)應(yīng)于凹槽的區(qū)域可以有第二組溝槽。此外，此區(qū)域可以是不透明的或透明的。拋光層也可以是單元式結(jié)構(gòu)。在拋光層的第二部分上可形成空腔，該第二部分與第一部分實(shí)體上分離并可固定于第一部分上。第一和第二部分可以由大體上相同的材料構(gòu)成，且第二部分的頂面可與拋光面大體上齊平。可在第一部分上形成一開(kāi)口，并將第二部分固定于該開(kāi)口中。第二部分可以具有頂部和底部，頂部具有第一橫截面尺寸，底部具有不同的第二橫截面尺寸。例如，第一橫截面尺寸可以小于第二橫截面尺寸。第二組溝槽可以延伸到凹槽的內(nèi)表面之外。

襯墊可有一個(gè)位于拋光層的底面上的背襯層。背襯層可以比拋光層柔軟。背襯層可有一個(gè)穿通的開(kāi)口，而且該開(kāi)口可與拋光層底面上的凹槽對(duì)準(zhǔn)。背襯層可以是較薄的不可壓縮層。第一組溝槽可以形成于拋光層的第一部分，而空腔可以形成于拋光層的第二部分，其中第二部分可與第一部分實(shí)體上分離。在拋光層上可形成第二開(kāi)口，且第二部分可固定于第二開(kāi)口之中。第一開(kāi)口可以具有第一橫截面尺寸，且第二開(kāi)口可以具有不同(如更大或更小)的第二、橫截面尺寸。