[發(fā)明專利]互相連接的多元件柵格拋光墊

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810212660.0
• 申請日: 2008-08-15
• 公開（公告）號: CN101367190A
• 公開（公告）日: 2009-02-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 江波;G·P·馬爾多尼
• 申請（專利權(quán)）人: 羅門哈斯電子材料CMP控股股份有限公司
• 主分類號: B24B29/02
• 分類號: B24B29/02;H01L21/304
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 陳哲鋒

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明一般涉及用于化學(xué)機(jī)械拋光的拋光墊領(lǐng)域。具體來說，本發(fā)明涉及 具有用來對磁性基材、光學(xué)基材和半導(dǎo)體基材進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的拋光結(jié)構(gòu)的 化學(xué)機(jī)械拋光墊。

背景技術(shù)

在集成電路和其它電子器件的制造中，需要在半導(dǎo)體晶片的表面上沉 積多層的導(dǎo)電材料、半導(dǎo)體材料和介電材料，以及將這些材料層從半導(dǎo)體 晶片的表面除去?？梢允褂迷S多種沉積技術(shù)沉積導(dǎo)電材料、半導(dǎo)體材料和 介電材料的薄層。現(xiàn)代晶片加工中常規(guī)的沉積技術(shù)包括物理氣相沉積 (PVD)(也稱為濺射)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、等離子促進(jìn)的化學(xué)氣相沉積 (PECVD)和電化學(xué)鍍覆等。現(xiàn)代去除技術(shù)包括濕法和干法各向同性和各向 異性蝕刻等。

當(dāng)材料層被依次沉積和除去的時候，晶片最上層的表面變得不平。因 為隨后的半導(dǎo)體加工(例如鍍覆金屬)需要晶片具有平坦的表面，所以晶片需 要平面化。平面化可用來除去不希望出現(xiàn)的表面形貌和表面缺陷，例如粗 糙表面，團(tuán)聚材料，晶格破壞，劃痕和污染的層或材料。

化學(xué)機(jī)械平面化，即化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)是一種用來對半導(dǎo)體晶片之類的 工件進(jìn)行平面化或拋光的常規(guī)技術(shù)。在常規(guī)的CMP中，將晶片支架或拋光頭 安裝在支架組件上。所述拋光頭固定著所述晶片，將所述晶片置于與拋光墊的 拋光層接觸的位置，所述拋光墊安裝在CMP設(shè)備中的臺子或臺面上。所述支 架組件在晶片和拋光墊之間提供可以控制的壓力。同時，將漿液或其它拋光介 質(zhì)分散在拋光墊上，引入晶片和拋光層之間的間隙內(nèi)。為了進(jìn)行拋光，所述拋 光墊和晶片通常相對發(fā)生旋轉(zhuǎn)。當(dāng)拋光墊在晶片下面旋轉(zhuǎn)的同時，所述晶片掃 出一個大體為環(huán)形的拋光痕跡(polishing?track)，或拋光區(qū)域，使得所述晶片的 表面直接面對所述拋光層。通過拋光層和拋光介質(zhì)在晶片表面上的化學(xué)和機(jī)械 作用，對晶片表面進(jìn)行拋光，使其平面化。

在過去的十年間，人們進(jìn)行了越來越多的研究、分析和高等數(shù)學(xué)模擬，來 了解CMP過程中拋光層、拋光介質(zhì)和晶片表面之間的相互作用，以期對拋光 墊的設(shè)計進(jìn)行最優(yōu)化。自從將CMP開始作為半導(dǎo)體制造方法以來的大部分拋 光墊的研發(fā)本身是經(jīng)驗性的，包括試驗大量不同的多孔和無孔的聚合物材料。 拋光表面或拋光層的大多數(shù)設(shè)計主要是為這些層提供各種微結(jié)構(gòu)，或者提供空 心區(qū)域和實心區(qū)域的圖案，以及提供宏觀結(jié)構(gòu)，或者表面穿孔或凹槽的設(shè)置， 根據(jù)它們的權(quán)利要求，這些結(jié)構(gòu)會提高拋光速率、改進(jìn)拋光均一性，或者減少 拋光缺陷(劃痕、凹陷、脫層區(qū)域、以及其它表面破壞或表面下的破壞)。這些 年來，人們提出了許多不同的微結(jié)構(gòu)和宏觀結(jié)構(gòu)來提高CMP性能。

對于常規(guī)的拋光墊，拋光墊表面的修整(conditioning)或打磨(dressing)對于 保持固定的拋光表面，以獲得穩(wěn)定的拋光性能來說是很重要的。隨著時間的流 逝，拋光墊的拋光表面被磨損，消除了拋光表面的微織構(gòu)(microtexture)，這是 被稱為“磨鈍(glazing)”的現(xiàn)象。磨鈍現(xiàn)象的原因是因為在拋光墊和工件之間 的接觸點發(fā)生摩擦生熱和剪切造成的聚合物材料塑性流動而造成的。另外， CMP產(chǎn)生的碎屑可能會堵塞表面孔隙和微通道，所述孔隙和微通道是用來使 得漿液流過所述拋光表面的。當(dāng)發(fā)生這種情況的時候，CMP工藝的拋光速率 會降低，這會導(dǎo)致拋光的不同晶片之間以及同一晶片之內(nèi)的不均勻拋光。修整 可以在拋光表面上產(chǎn)生新的織構(gòu)結(jié)構(gòu)(texture)，用來在CMP工藝中保持所需的 拋光速率和均一性。

常規(guī)的拋光墊修整(conditioning)是通過修整盤對拋光表面進(jìn)行機(jī)械研 磨而完成的。所述修整盤具有粗糙的修整表面，該粗糙修整表面基本上由 嵌入的金剛石顆粒點組成。在CMP過程中，在拋光暫停的時候，在間歇的 間斷過程中使得修整盤與拋光表面接觸(外部)，或者在進(jìn)行CMP工藝的過 程中進(jìn)行該接觸(原位)。通常修整盤在相對于拋光墊旋轉(zhuǎn)軸固定的位置旋 轉(zhuǎn)，隨著拋光墊的旋轉(zhuǎn)掃出一個環(huán)形的修整區(qū)域。所述的修整工藝在拋光 墊表面內(nèi)切割出微型的溝道，對拋光墊的材料進(jìn)行研磨和犁耕，重新恢復(fù) 拋光墊的織構(gòu)結(jié)構(gòu)。