[發明專利]一種拋光墊及其制備方法、應用

有效

• 申請號: 202011163365.8
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112338820B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 王騰;羅乙杰;王磊;劉敏;楊浩
• 申請（專利權）人: 湖北鼎匯微電子材料有限公司;湖北鼎龍控股股份有限公司
• 主分類號: B24D3/28
• 分類號: B24D3/28;B24D11/00;B24D11/02;B24D11/04;B24D18/00
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本發明公開一種拋光墊及其制備方法、應用。該拋光墊具有不同壓縮比和回彈率的組合片共同形成的緩沖層及疊合在緩沖層上的拋光層；不同組合片形成中心圓心緩沖區、環繞中心緩沖區依次設置的一個或一個以上的中間環形緩沖區以及環繞中間緩沖區設置的外緣環形緩沖區。緩沖層的組合片沿拋光墊中心至外緣的方向壓縮比和回彈率的不同設置，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

半導體芯片主要由隔離結構、晶體管、金屬層與介電層堆疊而成。在芯片制造過程中，在新結構堆疊之前，需要對原有結構進行平坦化處理，得到全局平坦化的平面，這個工藝被稱為化學機械拋光(Chemical Mechanical Polishing，簡稱CMP)。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。

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，則拋光層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。

拋光層的材料與研磨盤及拋光液存在一定的適配性，在研磨過程中不同的拋光層材料可能會造成研磨粒子在拋光層表面表現出不同的團聚程度，會造成晶圓表面產生缺陷；不同的拋光層材料對與研磨盤相互磨損程度不一，會造成研磨去除率波動，影響拋光墊的使用壽命。

發明內容

為解決現有的拋光技術中，延拋光墊半徑方向線速度逐漸增大，研磨去除率逐步增大，進而在晶圓表面形成研磨程度不一造成的缺陷；軟硬墊疊合層數越多，則拋光層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；研磨盤及拋光液對不同材料的拋光層的適配性造成缺陷。相對現有技術所揭露的方法，本發明在不改變拋光層的結構及性質的情況下，在拋光墊拋光層底層貼合不同組合片組成的緩沖層，拋光墊的緩沖層沿所述中心緩沖區至所述外緣緩沖區的不同組合片的壓縮比和回復率不同，在使用該緩沖墊進行機械拋光的過程中，研磨去除率基本保持一致，進而避免晶圓表面形成研磨程度不一造成的缺陷，同時避免因為研磨盤及拋光液對不同材料的拋光層的適配性造成缺陷。

本發明通過以下技術方案解決上述技術問題：

本發明提供的一種拋光墊，其特征在于：該拋光墊具有不同壓縮比和回復率的組合片共同形成的緩沖層及拋光層，所述拋光層疊合在緩沖層上，所述緩沖層具有組合片形成的中心緩沖區、環繞所述中心緩沖區依次設置的一個或一個以上的中間緩沖區以及環繞所述中間緩沖區設置的外緣緩沖區，且所述中心緩沖區為圓形，所述中間緩沖區為環形，所述外緣緩沖區為環形；不同緩沖區之間密切貼合或環狀縫隙的寬度不超過1mm。