[發明專利]拋光墊及其制備方法、應用

有效

• 申請號: 201810896688.4
• 申請日: 2018-08-08
• 公開（公告）號: CN110815037B
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 朱順全;車麗媛;張季平;吳曉茜
• 申請（專利權）人: 湖北鼎龍控股股份有限公司;湖北鼎匯微電子材料有限公司
• 主分類號: B24B37/20
• 分類號: B24B37/20;B24B37/24;B24B37/26;B24D18/00
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本發明公開一種拋光墊及其制備方法、應用。所述拋光墊具有拋光層，所述拋光層具有中心拋光區、環繞所述中心拋光區依次設置的一個或一個以上的中間拋光區以及環繞所述中間拋光區設置的外緣拋光區，且所述中心拋光區為圓形，所述中間拋光區為環形，所述外緣拋光區為環形；所述拋光層的肖氏硬度沿所述中心拋光區至所述外緣拋光區的方向依次減小，相鄰兩個拋光區肖氏硬度梯度為0.5?5D。該拋光墊的硬度沿直徑方向逐步減小，在機械拋光過程中，其磨損率基本維持一致，故能夠使得所要拋光的晶片表面變得平坦，且平坦化效率較高。

技術領域

本發明涉及一種拋光墊及其制備方法、應用。

背景技術

隨著半導體內存(Memory)與邏輯元件(Logic device)的發展，為了提高電子元件密度與降低生產成本，在元件制作工藝上有提升深寬比(Aspect ratio)及增加導線層數的趨勢。在半導體集成電路的制造過程中，隨著隔離結構、晶體管、金屬層與介電層一層層堆棧上去之后，晶片的表面也跟著越來越不平坦。而化學機械拋光(Chemical MechanicalPolishing，簡稱CMP)成為硅片加工和多層布線層間平坦化的最有效工藝方法，也是能夠實現局部和全局部平坦化的實用技術。化學機械拋光墊是一種直徑為50-100cm的圓形片狀復合材料，它是CMP系統的重要組成部分，也是CMP的主要消耗品。化學機械拋光墊的表面結構和組織直接影響拋光墊的性能，進而影響CMP過程及加工效果，其制備材料包括聚合物浸漬的織物、多微孔膜、多孔聚合物泡沫等。

由于化學機械拋光的首要目標為能讓晶片均勻地全面平坦化，而且還要能讓同一批次晶片的平坦化結果具有重復性。而拋光墊的硬度(rigidity或stiffness)以及孔隙率(poriness或void ratio)與晶片拋光后的平坦度有相當大的關系。在典型CMP法中，晶片倒轉安裝在CMP工具的托架(carrier)上，力量推動托架和晶片向下朝向拋光墊。托架與晶片在CMP工具拋光臺上的旋轉拋光墊上方旋轉，晶片與拋光墊可以相同方向或相反方向旋轉。因此在旋轉過程中，拋光墊表面任一個點角速度相同，但不同直徑位置線速度卻不同，即直徑越大，其線速度越大。問題在于，在拋光墊物理性質(如：硬度、密度、孔隙率或可壓縮性等)相同的條件下，其線速度越大，其拋光磨損率越高。由此可見，同一拋光墊物理性質相同，其磨損率會隨直徑變化，不同的磨損率極易使得拋光材料平坦化效率降低，隨著材料層一層層堆棧和蝕刻，晶片的表面將變得不平坦。

正如我們所知，硬度高的拋光墊可以增加晶片拋光的平坦度，而孔隙率大的拋光墊可壓縮性高則可以增加晶片研磨的均勻度。因此為了兼顧上述的硬度與孔隙率的要求，現有技術中多以至少一層硬墊與至少一層軟墊疊合在一起來組成所需的拋光墊，例如US5212910與US 5257478所揭露的研磨墊。然而這類由于軟硬墊對于壓力的傳播方式不同，有時反而會讓研磨的均勻度變得更差。若拋光墊所使用的疊合層數越多，則拋光墊物理性能的變量也就越多，造成越難控制晶片研磨的平坦度與均勻度。而且這類拋光墊并沒有直接解決同一拋光墊磨損率不同的問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是為了克服現有技術中的拋光墊沿直徑方向的磨損率逐步增大進而使得所要拋光的晶片表面變得不平坦的缺陷，而提供一種新型的拋光墊及其制備方法、應用。該拋光墊的硬度沿直徑方向逐步減小，在機械拋光過程中，其磨損率基本維持一致，故能夠使得所要拋光的晶片表面變得平坦，且平坦化效率較高。

本發明通過以下技術方案解決上述技術問題：

本發明提供一種拋光墊，所述拋光墊具有拋光層，所述拋光層具有中心拋光區、環繞所述中心拋光區依次設置的一個或一個以上的中間拋光區以及環繞所述中間拋光區設置的外緣拋光區，且所述中心拋光區為圓形，所述中間拋光區為環形，所述外緣拋光區為環形；所述拋光層的肖氏硬度沿所述中心拋光區至所述外緣拋光區的方向依次減小，相鄰兩個拋光區肖氏硬度梯度為0.5-5D。

上述拋光墊的拋光層的肖氏硬度沿所述中心拋光區至所述外緣拋光區的方向依次減小，且肖氏硬度的減小能夠補償拋光墊的線性速度的差異，不會造成基板有差異的拋光。