[發明專利]高速率CMP拋光方法

有效

• 申請號: 201810445350.7
• 申請日: 2018-05-11
• 公開（公告）號: CN109079648B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: J·V·阮;T·Q·陳;J·J·亨德倫;J·R·斯塔克
• 申請（專利權）人: 羅門哈斯電子材料CMP控股股份有限公司
• 主分類號: B24B37/26
• 分類號: B24B37/26;H01L21/306;H01L21/3105
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 陳哲鋒;胡嘉倩

本發明提供一種用于拋光或平坦化半導體、光學和磁性襯底中的至少一種的晶片的方法。所述方法包括旋轉拋光墊，所述拋光墊在拋光層中具有徑向饋料槽，所述徑向饋料槽將所述拋光層分成拋光區域。所述徑向饋料槽包括連接一對相鄰徑向饋料槽的一系列偏置溝槽。大多數偏置溝槽向內偏向所述拋光墊的中心或向外偏向所述拋光墊的外邊緣。在所述拋光墊多次旋轉的情況下，使所述晶片抵壓在所述旋轉拋光墊上、以距所述拋光墊的中心固定的距離旋轉，從而提高所述晶片的拋光或平坦化去除速率。

技術領域

本發明涉及化學機械拋光墊的溝槽。更具體地說，本發明涉及用于在化學機械拋光期間提高去除速率、提高整體均勻性和減少缺陷的溝槽設計。

背景技術

制造集成電路和其它電子器件時，可以在半導體晶片上的表面上沉積和去除導體、半導體和介電材料的多個層。可以使用多種沉積技術沉積導體、半導體和介電材料的薄層。現代晶片加工中的常見沉積技術包括物理氣相沉積(PVD)，也稱為濺射；化學氣相沉積(CVD)；等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)和電化學電鍍等。常見的去除技術包括濕法和干法各向同性和各向異性刻蝕等等。

隨著材料層依次沉積和去除，晶片的最上表面變得不平坦。由于隨后的半導體加工(例如金屬化)需要晶片具有平坦的表面，因此晶片需要被平坦化。平坦化適用于去除非所期望的表面形貌和表面缺陷，如粗糙表面、聚結材料、晶格損壞、刮痕和被污染的層或材料。

化學機械平坦化或化學機械拋光(CMP)是用于平坦化或拋光如半導體晶片的工件的常見技術。在傳統CMP中，晶片載體或拋光頭安裝在載體組合件上。拋光頭固持晶片且將晶片定位成與安裝在CMP裝置內部的臺板或壓板上的拋光墊的拋光層接觸。載體組合件提供晶片和拋光墊之間的可控壓力。同時，將拋光介質(例如漿液)分配到拋光墊上且吸入晶片與拋光層之間的間隙中。拋光墊和晶片典型地相對于彼此旋轉以拋光襯底。隨著拋光墊在晶片下方旋轉，晶片掃出典型的環形拋光軌道或拋光區域，其中晶片表面直接面對拋光層。通過拋光層和拋光介質對所述表面的化學和機械作用，晶片表面被拋光且平坦化。

Reinhardt等人，美國專利第5,578,362號公開了使用溝槽向襯墊提供宏觀紋理。具體地說，其公開了各種圖案、輪廓、溝槽、螺旋形、放射狀、點或其它形狀。Reinhardt中所包括的具體實例是同心圓和與X-Y溝槽疊置的同心圓。由于同心圓形溝槽圖案未提供通向襯墊邊緣的直接流徑，因此同心圓形溝槽已證明是最流行的溝槽圖案。

Lin等人，在美國專利第6,120,366號圖2中公開了圓形與徑向進料槽的組合。這個實例說明了將24個徑向進料槽添加到同心圓形溝槽圖案。這個溝槽圖案的缺點在于，由于拋光墊上的著落區域較小，因此其提供的拋光改進有限，漿液使用量大幅增加并且襯墊壽命縮短。

盡管如此，仍然繼續需要具有拋光性能和漿液用量的更好組合的化學機械拋光墊。此外，需要在化學機械拋光期間使去除速率增加、降低漿液用量、改進整體均勻性且減少缺陷的溝槽。

發明內容

本發明的一個方面提供一種用于拋光或平坦化半導體、光學及磁性襯底中的至少一種的晶片的方法，所述方法包含以下：旋轉拋光墊，所述拋光墊具有：具有聚合物基質和厚度的拋光層，所述拋光層包括所述拋光墊的中心、外邊緣和從所述中心延伸至所述外邊緣的半徑；位于所述拋光層中的徑向饋料槽，所述徑向饋料槽將所述拋光層分離成拋光區域，所述徑向饋料槽從鄰近于所述中心的位置至少延伸至鄰近于所述外邊緣的位置；和各拋光區域，各拋光區域包括連接一對相鄰徑向饋料槽的一系列偏置溝槽，大多數偏置溝槽向內偏向所述拋光墊的中心或向外偏向所述拋光墊的外邊緣，所述向內偏置凹槽和向外偏置凹槽使拋光液向所述拋光墊的外邊緣移動且移向所述晶片或遠離所述晶片取決于向內偏置或向外偏置和所述拋光墊的旋轉方向；將拋光液分配至所述旋轉拋光墊上并且進入所述徑向饋料槽和一系列偏置凹槽；和在拋光墊多次旋轉的情況下，使所述晶片抵壓在所述旋轉拋光墊上、以距所述拋光墊的中心固定的距離旋轉，所述晶片接近所述拋光墊的外邊緣，然后接近所述拋光墊的中心，以提高所述晶片中的至少一種組件的去除速率。