專利名稱：用于電化學(xué)機(jī)械拋光的拋光墊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于電化學(xué)機(jī)械拋光的拋光墊。
背景技術(shù)：
將拋光加工用于微電子設(shè)備的制造中以在半導(dǎo)體晶圓、場發(fā)射顯示器和許多其它微電子襯底上形成平坦平面。舉例來說，半導(dǎo)體設(shè)備的制造通常涉及形成各種處理層、選擇性移除或圖案化那些層的幾個(gè)部分和在一半導(dǎo)體襯底的表面上沉積額外處理層來形成一半導(dǎo)體晶圓。舉例來說，所述處理層可包括絕緣層、閘極氧化層、導(dǎo)電層和金屬或玻璃層等。在晶圓加工的某些步驟中，通常需要所述處理層的最上表面為平面(也就是平坦)以供后續(xù)層沉積。諸如化學(xué)機(jī)械拋光(“CMP”)的拋光加工用于使處理層平面化，其中拋光諸如導(dǎo)電材料或絕緣材料的沉積材料以使晶圓平面化以供后續(xù)加工步驟使用。
由于銅的令人合意的電性質(zhì)，其逐漸被用于制造微電子設(shè)備。在銅襯底特征的制造中，目前使用諸如鑲嵌或雙鑲嵌加工的技術(shù)。在鑲嵌加工中，一特征定義于一介電材料中，障壁層材料沉積于所述特征的表面上方，且銅沉積于所述障壁層和周圍場上方。所述加工造成過多的銅沉積于襯底表面上，其必須在后續(xù)加工之前移除(例如，通過拋光)。
過多銅的移除受到導(dǎo)電材料與障壁層之間的界面通常為非平面的事實(shí)的挑戰(zhàn)。殘留的銅可保留在非平面界面所形成的不規(guī)則物中。經(jīng)常以不同速率從襯底表面移除導(dǎo)電和障壁材料，其可導(dǎo)致過多導(dǎo)電材料作為殘留物保留于襯底表面上。另外，襯底表面可具有視其中所形成的特征的密度或尺寸的不同而變化的表面構(gòu)形，所述變化的表面構(gòu)形導(dǎo)致沿所述襯底表面的不同表面構(gòu)形的銅移除速率不同。所有這些方面使銅從襯底表面的有效移除和襯底表面的最終平面性難以達(dá)成。
可通過過度拋光襯底表面來從襯底表面移除所有的所期望銅。然而，過度拋光可造成構(gòu)形缺陷，諸如特征凹陷或下沉(“表面凹陷”)或介電材料過度移除(“腐蝕”)。來自表面凹陷和腐蝕的構(gòu)形缺陷可進(jìn)一步導(dǎo)致諸如其下方所沉積的障壁層的其它層的不均勻移除。
使用低介電常數(shù)(低-k)材料在襯底表面中形成銅鑲嵌引起另一有關(guān)銅表面拋光的問題。在常規(guī)的拋光下壓力(也就是40kPa)下諸如碳摻雜二氧化硅的低-k介電材料可變形或破裂，其可不利地影響襯底拋光質(zhì)量和設(shè)備形成。舉例來說，襯底與拋光墊之間的相對旋轉(zhuǎn)移動可沿著襯底表面引起一剪切力并使低-k材料變形而形成構(gòu)形缺陷。
一種將包含銅和低-k介電材料的襯底中的拋光缺陷最小化的方法是使用電化學(xué)機(jī)械拋光(ECMP)來拋光銅。與常規(guī)的CMP加工相比較，ECMP可通過電化學(xué)溶解同時(shí)以減小的機(jī)械磨損拋光襯底來從一襯底表面移除導(dǎo)電材料。電化學(xué)溶解通過在陰極與襯底表面之間施加一偏壓來進(jìn)行以將導(dǎo)電材料從一襯底表面上移除進(jìn)入周圍電解質(zhì)溶液或漿液中。在ECMP系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例中，所述偏壓通過與諸如襯底載體頭的襯底支撐設(shè)備中的襯底表面電連通的導(dǎo)電接觸環(huán)來施加。然而，已觀察到所述接觸環(huán)在襯底表面上展示電流不均勻分布，其導(dǎo)致不均勻溶解。機(jī)械磨損通過將襯底定位與常規(guī)拋光墊接觸并在其之間提供相對移動來進(jìn)行。然而，常規(guī)拋光墊經(jīng)常限制電解質(zhì)溶液流入襯底表面。另外，拋光墊可包含絕緣材料，所述絕緣材料可妨礙偏壓施加到襯底表面并導(dǎo)致來自襯底表面的材料不均勻或可變?nèi)芙狻?br> 結(jié)果，需要一種用于在EMCP期間移除襯底表面上的導(dǎo)電材料的經(jīng)改善的拋光墊。本發(fā)明提供所述拋光墊。本發(fā)明的這些和其它優(yōu)點(diǎn)以及額外的本發(fā)明特征將從本文中所提供的本發(fā)明描述而變得明顯。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種拋光墊，其包含一具有一頂部表面和一底部表面的主體，所述頂部表面包含一第一組凹槽，所述底部表面包含一第二組凹槽，其中所述第一組凹槽與第二組凹槽互連并以使其不對準(zhǔn)的方式定向。本發(fā)明進(jìn)一步提供一種電化學(xué)機(jī)械拋光的方法，其包含使用所述拋光墊。


圖1A為描繪具有一頂部表面(10)和一底部表面(14)的本發(fā)明拋光墊的片段、部分截面透視圖，所述頂部表面(10)包含一第一組線性凹槽(12)且所述底部表面(14)包含一相對于所述第一組凹槽成90°定向的第二組線性凹槽(16)，其中所述第一組凹槽與第二組凹槽相交產(chǎn)生主要通道(20)。
圖1B為描繪包含一第一組線性凹槽(12)和一相對于所述第一組凹槽成90°定向的第二組線性凹槽(16)的本發(fā)明拋光墊的片段俯視圖，其中所述第一組凹槽與第二組凹槽相交產(chǎn)生主要通道(20)。
圖2為描繪包含一第一組彎曲凹槽(12)和一相對于所述第一組凹槽成45°定向的第二組彎曲凹槽(16)的本發(fā)明拋光墊的片段俯視圖，其中所述第一組凹槽與第二組凹槽相交產(chǎn)生主要通道(20)。
圖3為描繪包含一第一組圓形凹槽(12)和一移置所述圓形凹槽直徑的一半距離的第二組圓形凹槽(16)的本發(fā)明拋光墊的片段俯視圖，其中所述第一組凹槽與第二組凹槽相交產(chǎn)生主要通道(20)。
圖4為描繪包含第一組線性凹槽(12)、第二組線性凹槽(16)和次要通道(22)的本發(fā)明拋光墊的片段俯視圖。
圖5A為描繪具有一頂部表面(10)和一底部表面(14)的本發(fā)明拋光墊的片段、部分截面透視圖，所述頂部表面(10)包含一第一組線性凹槽(12)且所述底部表面(14)包含一相對于所述第一組凹槽成90°定向的第二組線性凹槽(16)，其中所述第一組凹槽與第二組凹槽相交產(chǎn)生主要通道(20)，且所述拋光墊進(jìn)一步包含次要通道(22)。
圖5B為描繪包含一第一組線性凹槽(12)和一相對于所述第一組凹槽成90°定向的第二組線性凹槽(16)的本發(fā)明拋光墊的片段俯視圖，其中所述拋光墊進(jìn)一步包含主要通道(20)和次要通道(22)。
圖6為描繪包含一第一組線性凹槽(12)和一相對于所述第一組凹槽成90°定向的第二組線性凹槽(16)的本發(fā)明拋光墊的片段俯視圖，其中所述第一組凹槽和第二組凹槽的寬度從所述拋光墊的一側(cè)增大到另一側(cè)。
圖7為包含本發(fā)明拋光墊的電化學(xué)機(jī)械拋光裝置的截面圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明是針對于一種用于電化學(xué)機(jī)械拋光(“EMCP”)的拋光墊。所述拋光墊包含一具有一頂部表面和一底部表面的主體。所述頂部表面和底部表面都有凹槽。所述頂部表面包含一第一組凹槽且所述底部表面包含一第二組凹槽。所述第一組凹槽與第二組凹槽互連。合意地，所述第一組凹槽與第二組凹槽關(guān)于彼此定向以便提供越過和通過拋光墊的主體的最大電解質(zhì)流并提供流過整個(gè)拋光墊主體的最大電解質(zhì)流均勻性。
所述凹槽可具有任何合適的截面形狀。舉例來說，所述第一組凹槽和第二組凹槽的截面形狀可由線形(例如，平行線、XY交叉線)、曲線形、圓形(例如，同心圓)、橢圓形、正方形、矩形、三角形、菱形或其組合組成。所述第一組凹槽的截面形狀可與所述第二組凹槽的截面形狀相同或不同。另外，所述第一組凹槽和第二組凹槽可各包含不同截面凹槽形狀的組合。優(yōu)選地，所述第一組凹槽和第二組凹槽的至少一組包含線性凹槽。更優(yōu)選地，所述第一組凹槽和第二組凹槽都包含線性凹槽、基本上由或由線性凹槽組成。
所述第一組凹槽與第二組凹槽以使其不對準(zhǔn)的方式定向。因此，所述第一組凹槽與第二組凹槽不應(yīng)大體上或完全彼此重疊。如果所述第一組凹槽和第二組凹槽占據(jù)拋光墊的相同平面，那么其應(yīng)以使得其相交(例如，交叉)的方式相對于彼此定向。
所述第一組凹槽與第二組凹槽的特定定向至少部分地取決于所述凹槽的形狀和數(shù)目。舉例來說，當(dāng)?shù)谝唤M凹槽和第二組凹槽由線性凹槽組成時(shí)，第一組凹槽與第二組凹槽以使所述線不平行(例如，歪斜)的方式定向。通常，所述第一組凹槽與第二組凹槽以使得面向頂部或底部表面(也就是，以垂直于所述頂部或底部表面的視線)觀看時(shí)，所述第一組凹槽相對于所述第二組凹槽旋轉(zhuǎn)10°到90°角的方式定向。優(yōu)選地，所述第一組凹槽相對于所述第二組凹槽旋轉(zhuǎn)45°到90°(例如，60°到90°)角。所述拋光墊描繪于圖1A和圖1B中。所述拋光墊具有一包含一第一組凹槽(12)的頂部表面(10)和一包含一第二組凹槽(16)的底部表面(14)，其中所述第一組凹槽(12)相對于所述第二組凹槽(16)旋轉(zhuǎn)90°角。當(dāng)所述第一組凹槽和第二組凹槽是彎曲凹槽時(shí)，所述第一組凹槽與第二組凹槽優(yōu)選地以不同方向定向。舉例來說，所述第一組凹槽可相對于所述第二組凹槽旋轉(zhuǎn)10°到180°(例如，90°、120°或180°)角。包含相對于第二組彎曲凹槽(16)旋轉(zhuǎn)45°的第一組彎曲凹槽(12)的所述拋光墊描繪于圖2中。
當(dāng)所述第一組凹槽和第二組凹槽各包含具有圓形、橢圓形、正方形、矩形或三角形的截面形狀的凹槽時(shí)，所述凹槽可以使得第一組凹槽從第二組凹槽橫向移置一合適距離的方式定向。舉例來說，所述第二組凹槽可從所述第一組凹槽移置個(gè)別凹槽對稱軸之間距離的10％或更大(例如，20％或更大或40％或更大)的距離?；蛘?，所述第一組凹槽可相對于所述第二組凹槽旋轉(zhuǎn)10°到180°(例如，90°、120°或180°)角。圖3描繪一包含一第一組圓形凹槽(12)和一第二組圓形凹槽(16)的拋光墊，其中所述第一組圓形凹槽從所述第二組圓形凹槽移置個(gè)別凹槽對稱軸之間距離的50％的距離。
所述凹槽可具有任何合適的寬度。第一凹槽組或第二凹槽組內(nèi)的每一凹槽的寬度可相同或不同。通常，所述凹槽寬度應(yīng)為0.1mm到2mm。所述凹槽寬度可沿著拋光墊表面隨凹槽不同而變化。第一組凹槽的平均寬度定義為第一凹槽寬度。類似地，第二組凹槽的平均寬度定義為第二凹槽寬度。所述第一凹槽寬度與第二凹槽寬度可相同或不同。
所述凹槽可具有任何合適的深度。第一凹槽組或第二凹槽組內(nèi)的每一凹槽的深度可相同或不同。第一組凹槽的平均深度定義為第一凹槽深度。類似地，第二組凹槽的平均深度定義為第二凹槽深度。所述第一凹槽深度與第二凹槽深度可相同或不同。舉例來說，第一凹槽深度可大于第二凹槽深度，或第二凹槽深度可大于第一凹槽深度。
所述第一凹槽深度與第二凹槽深度的總和給出總凹槽深度。在一實(shí)施例中，總凹槽深度等于或大于拋光墊的總厚度(也就是，從拋光墊的頂部表面到底部表面的總距離)。舉例來說，第一凹槽深度和第二凹槽深度可各等于拋光墊厚度的一半?；蛘?，第一凹槽深度可為拋光墊厚度的55％或更大(例如，60％或更大，或65％或更大)，而第二凹槽深度為拋光墊厚度的45％或更小(例如，40％或更小，或35％或更小)。在另一實(shí)施例中，總凹槽深度小于拋光墊的總厚度。舉例來說，總凹槽深度可為拋光墊厚度的90％或更大(或甚至80％或更大，70％或更大，或60％或更大)。
優(yōu)選地，總凹槽深度等于或大于拋光墊總厚度。當(dāng)總凹槽深度等于或大于拋光墊厚度時(shí)，所述第一組凹槽與第二組凹槽通過主要通道互連，所述主要通道垂直于拋光墊的頂部表面和底部表面定向。這些主要通道的尺寸通過第一凹槽組和第二凹槽組來界定。所述主要通道允許電解質(zhì)流過拋光墊主體。所述主要通道(20)顯示于圖1A、圖1B、圖2和圖3中。
如果總凹槽深度小于拋光墊總厚度，使得拋光墊的頂部表面和底部表面開槽后不形成主要通道，那么第一組凹槽與第二組凹槽可通過次要通道互連以促進(jìn)電解質(zhì)流過拋光墊厚度。類似于主要通道，所述次要通道從拋光墊的頂部表面延伸到底部表面且垂直于所述頂部表面和底部表面定向。所述次要通道可具有任何合適的截面形狀(例如，圓形、橢圓形、正方形、三角形、菱形和其類似形狀)和任何合適的尺寸。所述次要通道的直徑可為任何合適的直徑。舉例來說，次要通道的直徑可與主要通道的直徑相同或不同。所述次要通道可置于拋光墊的任何合適位置處。舉例來說，次要通道可置于凹槽內(nèi)或凹槽外(例如，凹槽之間)。次要通道的數(shù)目和尺寸至少部分地取決于拋光襯底的類型。圖4中描繪包含一第一組凹槽(12)、一第二組凹槽(16)和復(fù)數(shù)個(gè)定位于所述第一組凹槽與第二組凹槽相交處的次要通道(22)的本發(fā)明拋光墊。
當(dāng)然，次要通道可與主要通道組合使用。在一優(yōu)選實(shí)施例中，第一組凹槽和第二組凹槽都包含具有總凹槽深度等于或大于拋光墊厚度的線性凹槽以使得所述凹槽通過主要通道互連，其中所述組凹槽定向形成90°角。圖5A和圖5B描繪另一包含一頂部表面(10)和一底部表面(14)的優(yōu)選拋光墊，所述頂部表面(10)包含一第一組凹槽(12)，所述底部表面(14)包含一第二組凹槽，其中所述第一組凹槽與第二組凹槽相交產(chǎn)生主要通道(20)且所述拋光墊進(jìn)一步包含復(fù)數(shù)個(gè)次要通道(22)。
合意地，所述拋光墊具有高空隙體積以便最大化流過拋光墊的電解質(zhì)流。舉例來說，所述空隙體積可為30％或更大(例如，50％或更大，70％或更大或甚至80％或更大)。通常，拋光墊的空隙體積為95％或更小(例如，90％或更小)。拋光墊的空隙體積由拋光墊主體內(nèi)的第一組凹槽和第二組凹槽、主要通道和次要通道以及任何空隙空間(也就是，微孔)構(gòu)成。所述拋光墊主體內(nèi)的空隙空間的空隙體積可大于、等于或小于凹槽的空隙體積。優(yōu)選地，所述拋光墊主體包含一能吸收和傳送電解質(zhì)的開室微孔結(jié)構(gòu)。
優(yōu)選地，優(yōu)化第一組凹槽和第二組凹槽的數(shù)目、寬度、深度和定向以產(chǎn)生流過拋光墊x、y和z方向的每一個(gè)方向的均勻電解質(zhì)流。電解質(zhì)流流過拋光墊可通過拋光期間拋光墊的抽吸動作來輔助。舉例來說，多孔拋光墊在拋光期間可吸收電解質(zhì)且接著在拋光工具的增大下壓力下釋放電解質(zhì)漿液。所述抽吸動作將使流過拋光墊的電解質(zhì)流作為拋光墊(和陰極)和/或襯底載體的旋轉(zhuǎn)速度的函數(shù)周期性地變化。優(yōu)化第一組凹槽和第二組凹槽的數(shù)目、寬度、深度和定向以最大化與拋光裝置抽吸動作的這種共振。電解質(zhì)流流過拋光墊也可通過電解質(zhì)中存在氣泡來輔助。這些氣泡可包含任何合適的氣體且優(yōu)選地包含空氣。
在一實(shí)施例中，凹槽的寬度和/或深度且因此凹槽的體積容量從拋光墊的一側(cè)到拋光墊的另一(例如，相對)側(cè)逐漸變小。圖6描繪這種實(shí)施例的拋光墊，其具有一第一組線性凹槽(12)和一關(guān)于所述第一組凹槽成90°定向的第二組線性凹槽(16)，其中所述第一組凹槽和第二組凹槽的寬度從拋光墊的一側(cè)增大到另一側(cè)，進(jìn)而產(chǎn)生凹槽體積梯度。具有梯度凹槽配置的拋光墊特別合意地用于采用一個(gè)或一個(gè)以上泵來將電解質(zhì)局部地引入到拋光墊表面上的ECMP裝置中。當(dāng)電解質(zhì)局部地引入具有較小電解質(zhì)容量的拋光墊區(qū)域時(shí)，拋光墊的設(shè)計(jì)將限制電解質(zhì)流且迫使電解質(zhì)在離開拋光墊之前流入拋光墊的其它區(qū)域。在不存在所述墊阻力的情況下，所述電解質(zhì)只可流過拋光墊的一個(gè)小區(qū)域。電解質(zhì)流過拋光墊的電解質(zhì)流均勻性對于達(dá)成襯底移除的均勻性是重要的。
第一組凹槽與第二組凹槽可成角度。凹槽的角度可為任何合適的角度，舉例來說，凹槽角度相對于拋光墊平面可為75°、60°、45°或30°。合意地，所述第一組凹槽和第二組凹槽的角度使得電解質(zhì)流被引導(dǎo)至整個(gè)拋光墊上。優(yōu)選地，所述第一組凹槽和第二組凹槽具有使得主要通道(如果存在)不筆直延伸通過拋光墊的主體、而是具有一可起限制電解質(zhì)流作用的彎曲的對頂角。
本發(fā)明拋光墊主體可包含任何合適的材料。通常，所述拋光墊主體包含聚合物樹脂。優(yōu)選地，所述聚合物樹脂選自由下列各聚合物組成的群組熱塑性彈性體、熱塑性聚氨基甲酸酯、熱塑性聚烯烴、聚碳酸酯、聚乙烯醇、尼龍、彈性體橡膠、彈性體聚乙烯、聚四氟乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚酰亞胺、聚芳酰胺、聚亞芳基(polyarylene)、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、其共聚物和其混合物。更優(yōu)選地，所述聚合物樹脂為熱塑性聚氨基甲酸酯樹脂。
由于拋光墊高度開槽本質(zhì)和伴隨的高空隙體積，聚合物樹脂的類型和所述聚合物樹脂的物理性質(zhì)對于維持拋光墊的物理完整性是重要的。拋光墊的主體可為固體材料、閉孔材料或開孔材料。拋光墊中所存在的孔隙率程度和類型至少部分地取決于被拋光襯底的類型。
在一些實(shí)施例中，拋光墊的主體導(dǎo)電。由此，拋光墊主體可包含導(dǎo)電聚合物或非導(dǎo)電聚合物，所述非導(dǎo)電聚合物包含埋置于或形成于其中的導(dǎo)電元件。所述導(dǎo)電聚合物可為任何合適的導(dǎo)電聚合物。所述導(dǎo)電元件可為任何合適的元件。舉例來說，所述導(dǎo)電元件可由均勻分散在整個(gè)聚合物樹脂中的粒子、纖維、線、線圈或薄片組成。所述導(dǎo)電元件可包含任何合適的導(dǎo)電材料，包括碳、諸如銅、鉑、涂覆鉑的銅和鋁等導(dǎo)電金屬和其它類似物。合適的導(dǎo)電拋光墊元件的實(shí)例描述于美國專利申請公開案第2002/0119286 A1號中。
拋光墊的主體可包含兩個(gè)或兩個(gè)以上拋光墊層。舉例來說，第一組凹槽可包含于第一拋光墊層內(nèi)而第二組凹槽可包含于第二拋光墊層內(nèi)。不同的拋光墊層可具有不同的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)。在一些實(shí)施例中，第一拋光墊層比第二拋光墊層硬可能較為合意。多個(gè)拋光墊層可使用粘接劑或通過焊接或擠壓結(jié)合在一起。
合意地，本發(fā)明的拋光墊用于通過ECMP拋光襯底的方法中。所述方法包含(i)提供包含本發(fā)明拋光墊的ECMP裝置，(ii)提供待拋光的襯底，(iii)給所述ECMP裝置供應(yīng)電解導(dǎo)電流體，(iv)施加電化學(xué)電勢到所述襯底的表面，和(v)相對于所述襯底移動所述拋光墊以研磨所述襯底且進(jìn)而拋光所述襯底。施加到所述襯底上的電化學(xué)電勢可固定或可隨時(shí)間變化，其取決于應(yīng)用。
所述ECMP裝置可為任何合適的ECMP裝置，其許多裝置在此項(xiàng)技術(shù)中已知。通常，ECMP裝置包含ECMP站和載體組件。所述ECMP站優(yōu)選地包含電解質(zhì)腔室、陰極、陽極、參考電極、可半滲透膜和本發(fā)明拋光墊。如圖7中所示，載體組件(36)支撐于ECMP站上方。陰極(32)優(yōu)選地安置于電解質(zhì)腔室(30)的底部且浸沒于電解質(zhì)(42)中。陽極可為導(dǎo)電盤(34)，在所述導(dǎo)電盤(34)上靜置有本發(fā)明拋光墊(40)?；蛘撸枠O可為本發(fā)明的導(dǎo)電拋光墊。陰極可具有任何合適的形狀和尺寸，且可包含任何合適的電極材料。通常，陰極為包含除通過陽極溶解來移除的沉積材料外的材料的不可消費(fèi)電極。舉例來說，陰極可包含鉑、銅、鋁、金、銀、鎢和其類似物。優(yōu)選地，陰極包含鉑。參考電極(44)可包含任何合適的電極材料且合意地安置于電解質(zhì)(42)內(nèi)。
可半滲透膜(38)合意地安置于陽極盤(34)與陰極(32)之間?？砂霛B透膜具有允許電解質(zhì)通過但阻止拋光碎片和拋光期間從陰極放出的空氣氣泡(例如，氫氣泡)通過的微孔尺寸。優(yōu)選地，所述可半滲透膜為具有5微米到150微米微孔尺寸的玻璃粉。
電解導(dǎo)電流體(也就是，電解質(zhì))通常包含一液體載體和一種或一種以上電解質(zhì)鹽。液體載體可為任何合適的溶劑且優(yōu)選地包含水或者其是水。電解質(zhì)鹽可為任何合適的電解質(zhì)鹽且可以任何合適的量存在于液體載體中。通常，電解鹽以硫酸、磷酸、高氯酸或乙酸為主。合適的電解質(zhì)鹽包括那些選自由下列各物組成的群組硫酸氫鹽、鹽酸、磷酸氫鹽、磷酸鉀和其組合。優(yōu)選地，電解質(zhì)鹽是磷酸鉀。電解質(zhì)也可包含基底化合物，例如氫氧化鉀。電解質(zhì)合意地具有0.2M或更高(例如0.5M或更高，或1.0M或更高)的濃度。電解質(zhì)可具有任何合適的pH值。通常，電解質(zhì)具有2到11(例如，3到10，或4到9)的pH值。
電解質(zhì)視情況包含研磨劑粒子和拋光添加劑。研磨劑可為任何合適的研磨劑，且可選自由下列各物組成的群組二氧化硅、氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、氧化鍺、氧化鎂、氧化鈰和其組合。拋光添加劑可選自由下列各物組成的群組腐蝕抑制劑、成膜劑、界面活性劑和其組合。
本發(fā)明的拋光墊適用于拋光多種類型襯底(例如，晶圓)和襯底材料的方法。舉例來說，拋光墊可用于拋光包括以下各物的襯底記憶體存儲設(shè)備、玻璃襯底、記憶體或硬磁盤、金屬(例如，貴金屬)、磁頭、層間介電(ILD)層、聚合膜、低和高介電常數(shù)膜、鐵電體、微電機(jī)械系統(tǒng)(MEMS)、半導(dǎo)體晶圓、場發(fā)射顯示器和其它微電子襯底，尤其是包含絕緣層(例如，金屬氧化物、氮化硅或低介電材料)和/或含導(dǎo)電材料層(例如，含金屬層)的襯底。術(shù)語“記憶體或硬磁盤”是指任何以電磁形式保留信息的磁盤、硬盤、硬磁盤或記憶體磁盤。記憶體或硬磁盤通常具有包含鎳-磷的表面，但所述表面可包含任何其它合適的材料。通常，襯底包含至少一種導(dǎo)電材料。合適的導(dǎo)電材料包括(例如)銅、鉭、鎢、鋁、鎳、鈦、鉑、釕、銠、銥、其合金和其混合物。襯底通常也含有金屬氧化物絕緣層。合適的金屬氧化物絕緣層包括(例如)氧化鋁、氧化硅、氧化鈦、氧化鈰、氧化鋯、氧化鍺、氧化鎂和其組合。另外，襯底可包含任何合適的金屬復(fù)合物、基本上由或由任何合適的金屬復(fù)合物組成。合適的金屬復(fù)合物包括(例如)金屬氮化物(例如，氮化鉭、氮化鈦和氮化鎢)、金屬碳化物(例如，碳化硅和碳化鎢)、鎳-磷、硼硅酸鋁、硼硅酸玻璃、磷硅酸玻璃(PSG)、硼磷硅酸玻璃(BPSG)、硅/鍺合金和硅/鍺/碳合金。襯底也可包含任何合適的半導(dǎo)體基底材料、基本上由或由任何合適的半導(dǎo)體基底材料組成。合適的半導(dǎo)體基底材料包括單晶硅、多晶硅、非晶硅、絕緣物上硅和砷化鎵。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員容易了解本發(fā)明的拋光墊可用于其它涉及電化學(xué)活性或另外需要流過拋光墊的顯著量拋光組合物流(例如，液體載體和拋光添加劑)的制造方法中。舉例來說，本發(fā)明的拋光墊可用于電化學(xué)沉積和包括電化學(xué)沉積和化學(xué)機(jī)械拋光組合的電化學(xué)機(jī)械電鍍加工(ECMPP)中。
權(quán)利要求
1.一種拋光墊，其包含一主體，所述主體具有(a)一頂部表面，其包含一具有一第一深度和第一寬度的第一組凹槽；和(b)一底部表面；其包含一具有一第二深度和第二寬度的第二組凹槽，其中所述第一組凹槽和第二組凹槽互連并以使其不對準(zhǔn)的方式定向。
2.如權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中所述第一組凹槽和第二組凹槽具有一選自由以下形狀組成的群組的截面形狀線形、曲線形、圓形、橢圓形、正方形、矩形、三角形、菱形和其組合。
3.如權(quán)利要求2所述的拋光墊，其中所述凹槽是線性凹槽。
4.如權(quán)利要求3所述的拋光墊，其中所述第一組凹槽和第二組凹槽不平行。
5.如權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中所述拋光墊具有30％或更大的空隙體積。
6.如權(quán)利要求5所述的拋光墊，其中所述拋光墊具有70％或更大的空隙體積。
7.如權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中所述第一組凹槽相對于所述第二組凹槽旋轉(zhuǎn)10°到90°角度。
8.如權(quán)利要求7所述的拋光墊，其中所述角度為90°。
9.如權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中所述第一組凹槽的第一深度和所述第二組凹槽的第二深度組合以具有等于或大于所述拋光墊的厚度的總凹槽深度。
10.如權(quán)利要求9所述的拋光墊，其中所述第一組凹槽和第二組凹槽通過垂直于所述拋光墊的所述頂部表面定向的主要通道互連。
11.如權(quán)利要求10所述的拋光墊，其進(jìn)一步包含延伸穿過所述拋光墊的所述厚度的復(fù)數(shù)個(gè)次要通道。
12.如權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中所述第一組凹槽的第一凹槽深度和所述第二組凹槽的第二凹槽深度組合以具有小于所述拋光墊的所述厚度的總凹槽深度。
13.如權(quán)利要求12所述的拋光墊，其中所述第一組凹槽和第二組凹槽通過延伸穿過所述拋光墊的所述厚度的復(fù)數(shù)個(gè)次要通道互連。
14.如權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中所述第一組凹槽、所述第二組凹槽或其組合具有0.1mm到2mm的平均凹槽寬度。
15.如權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中所述第一凹槽寬度和所述第二凹槽寬度從所述拋光墊的一側(cè)增大到所述拋光墊的另一側(cè)。
16.如權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中所述主體包含一選自由以下各物組成的群組的聚合物樹脂熱塑性彈性體、熱塑性聚氨基甲酸酯、熱塑性聚烯烴、聚碳酸酯、聚乙烯醇、尼龍、彈性體橡膠、彈性體聚乙烯、聚四氟乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚酰亞胺、聚芳酰胺、聚亞芳基(polyarylene)、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、其共聚物和其混合物。
17.如權(quán)利要求16所述的拋光墊，其中所述聚合物樹脂為熱塑性聚氨基甲酸酯樹脂。
18.如權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中所述拋光墊的所述主體進(jìn)一步包含研磨劑粒子。
19.如權(quán)利要求1所述的拋光墊，其中所述拋光墊導(dǎo)電。
20.如權(quán)利要求19所述的拋光墊，其中所述拋光墊的所述主體進(jìn)一步包含導(dǎo)電元件。
21.如權(quán)利要求19所述的拋光墊，其中所述拋光墊的所述主體進(jìn)一步包含一導(dǎo)電聚合物。
22.一種通過電化學(xué)機(jī)械拋光來拋光一襯底的方法，其包含(i)提供一包含如權(quán)利要求1所述的拋光墊的電化學(xué)機(jī)械拋光(ECMP)裝置，(ii)提供一待拋光的襯底，(iii)給所述ECMP裝置供應(yīng)一電解導(dǎo)電流體，(iv)施加一電化學(xué)電勢到所述襯底的一表面，和(v)相對于所述襯底移動所述拋光墊以研磨所述襯底且進(jìn)而拋光所述襯底。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述電化學(xué)電勢隨時(shí)間變化。
24.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述電解導(dǎo)電流體通過一個(gè)或一個(gè)以上泵來供應(yīng)。
25.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述電解導(dǎo)電流體包含氣泡。
26.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述拋光墊導(dǎo)電。
全文摘要
本發(fā)明提供一種拋光墊，其包含一具有一頂部表面(10)和一底部表面的主體，所述頂部表面(10)包含一具有一第一深度和第一寬度的第一組凹槽(12)，所述底部表面包含一具有一第二深度和第二寬度的第二組凹槽(16)，其中所述第一組凹槽(12)與第二組凹槽(16)互連并以使其不對準(zhǔn)的方式定向。
文檔編號B24B37/04GK1809445SQ200480017653
公開日2006年7月26日 申請日期2004年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月23日
發(fā)明者羅蘭·K·塞維利亞 申請人:卡博特微電子公司