一種化學(xué)機(jī)械研磨墊的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型提供一種化學(xué)機(jī)械研磨墊，所述化學(xué)機(jī)械研磨墊至少包括：研磨墊本體和位于所述研磨墊本體上的若干溝槽，所述溝槽截面為若干同心圓環(huán)，位于研磨墊中部的溝槽的橫截面為直角U型，位于研磨墊邊緣的溝槽的橫截面為倒直角梯形。所述倒直角梯形溝槽的深度h1和直角U型溝槽的深度h2的大小根據(jù)需要設(shè)定。將研磨墊邊緣的溝槽設(shè)計(jì)為倒直角梯形，即可以保持研磨液在倒直角梯形溝槽里面流通順暢，提高了研磨的速率，又有利于研磨副產(chǎn)物的順暢排除，可以提高研磨的質(zhì)量；根據(jù)需要設(shè)計(jì)位于研磨墊邊緣的倒直角梯形溝槽的深度h1和位于研磨墊中部的直角U型溝槽的深度h2，可以選擇性地提高晶圓中部或者邊緣的研磨速率。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種化學(xué)機(jī)械研磨墊
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及半導(dǎo)體工藝設(shè)備領(lǐng)域，特別是涉及一種化學(xué)機(jī)械研磨墊。
【背景技術(shù)】
[0002]化學(xué)機(jī)械研磨也被成為化學(xué)機(jī)械平坦化(Chemical Mechanical Planarization,CMP)或者化學(xué)機(jī)械拋光(Chemical Mechanical Polishing, CMP)。在半導(dǎo)體制造工藝中，表面平坦化是處理高密度光刻的一項(xiàng)重要技術(shù)，在表面平坦化的過(guò)程中，控制晶片表面厚度的均勻性非常重要，因?yàn)橹挥袥](méi)有高度落差的平坦表面才能避免曝光散射，而達(dá)成精密的圖案轉(zhuǎn)移；同時(shí)，晶片表面厚度的均勻性也將會(huì)影響到電子器件的電性能參數(shù)，厚度不均勻會(huì)使同一晶片上制作出的器件性能產(chǎn)生差異，影響成品率。
[0003]隨著半導(dǎo)體制造工藝的發(fā)展，化學(xué)機(jī)械拋光被認(rèn)為是目前唯一能提供晶片全局和局部平坦化的工藝技術(shù)?；瘜W(xué)機(jī)械拋光工藝已被廣泛用于層間介質(zhì)、金屬層(如鶴栓塞、銅連線)、淺溝槽隔離的去除和平整，成為半導(dǎo)體制造工藝中發(fā)展最快的領(lǐng)域之一。圖1a為現(xiàn)有技術(shù)中的化學(xué)機(jī)械研磨裝置示意圖。如圖1a所示，所述化學(xué)機(jī)械研磨裝置包括一研磨頭Ia,進(jìn)行研磨工藝時(shí),將要研磨的晶圓Ib附著在研磨頭Ia上，晶圓Ib的待研磨面向下并接觸旋轉(zhuǎn)的研磨墊本體1，研磨頭Ia提供的下壓力將晶圓Ib緊壓在研磨墊本體I上，研磨墊本體I粘貼在研磨平臺(tái)Id上，當(dāng)研磨平臺(tái)Id在馬達(dá)的帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)時(shí),研磨頭Ia也進(jìn)行相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；同時(shí)，含有化學(xué)反應(yīng)物和研磨顆粒的研磨液Ic也被同時(shí)滴加在研磨墊本體I上，并通過(guò)離心力均勻地分布在研磨墊本體I上。晶片Ib和研磨墊本體I之間通過(guò)自身旋轉(zhuǎn)及晶片Ib在研磨墊本體I上的水平運(yùn)動(dòng)，利用晶片Ib表面沉積層與研磨墊本體I和研磨液Ic之間的機(jī)械作用和化學(xué)作用，達(dá)到沉積層的去除和平坦化。另外，為了使研磨墊表面性能持續(xù)保持良好，一般會(huì)使用修整器來(lái)對(duì)研磨墊進(jìn)行修整。
[0004]圖1b為現(xiàn)有技術(shù)中的研磨墊示意圖。如圖1b所示，該研磨墊結(jié)構(gòu)至少包括:研磨墊本體I和設(shè)置在所述研磨墊本體I上的若干溝槽13，所述溝槽13為多個(gè)以研磨墊本體I中心為圓心的同心圓環(huán)，且溝槽13之間的間距是相等的，即溝槽13均勻地分布在研磨墊本體I上。拋光的時(shí)候，所需的研磨液Ic通過(guò)溝槽13分布在研磨墊本體I上以供晶片Ib拋光使用。圖1c為圖1b沿AA’方向的截面圖。由圖1c可知，該研磨墊中的溝槽13的橫截面為直角U型。現(xiàn)有技術(shù)中，將研磨墊的溝槽13設(shè)計(jì)為直角U型溝槽，由于其內(nèi)層的角度為直角，分布在直角U型溝槽里面的研磨液就會(huì)被局限在特定的溝槽內(nèi)，除了表面的研磨液以外，直角U型溝槽內(nèi)部的研磨液都不能得以順暢的流通，這就大大影響了研磨的速率。同時(shí)，研磨過(guò)程帶有殘留物的研磨廢液也很容易被留在直角U型溝槽內(nèi)，廢液中的殘留物在進(jìn)一步的研磨過(guò)程中會(huì)對(duì)晶圓表面造成劃傷，嚴(yán)重影響了研磨的質(zhì)量。另外，在現(xiàn)有技術(shù)中，位于研磨墊中心和邊緣的溝槽13的深度相同，由于在研磨過(guò)程中，研磨墊本體I隨著研磨平臺(tái)Id旋轉(zhuǎn)，研磨墊本體I邊緣的線速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其中心的線速度，這就會(huì)使得分布在邊緣的研磨液在未被充分利用的情況下就被甩出，導(dǎo)致研磨液的利用率不高，進(jìn)而造成研磨成本的升高；同時(shí)，研磨墊本體I邊緣的研磨液被甩出，使得邊緣的研磨液相較于中心較少，這就使得邊緣的研磨不充分，影響了整個(gè)晶圓研磨的均勻性。
[0005]因此，提供一種改進(jìn)型的化學(xué)機(jī)械研磨墊非常必要。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本實(shí)用新型的目的在于提供一種化學(xué)機(jī)械研磨墊，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中由于溝槽橫截面均為矩形而導(dǎo)致的研磨液流通不順暢，影響研磨速率；研磨廢液不能及時(shí)排出，影響研磨質(zhì)量的問(wèn)題以及由于研磨墊中心和邊緣分布的溝槽之間的間距相同而導(dǎo)致的研磨液利用率不高，晶圓研磨的均勻性不好的問(wèn)題。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本實(shí)用新型提供一種化學(xué)機(jī)械研磨墊，所述化學(xué)機(jī)械研磨墊至少包括:
[0008]具有旋轉(zhuǎn)中心的研磨墊本體，其由底層和表層兩層構(gòu)成；
[0009]設(shè)于所述表層內(nèi)的、用于分布拋光液的若干溝槽，所述溝槽截面為若干以研磨墊本體的旋轉(zhuǎn)中心為圓心的同心圓環(huán)；位于研磨墊中部的溝槽的橫截面為直角U型；位于研磨墊邊緣的溝槽的橫截面為倒直角梯形。
[0010]作為本實(shí)用新型的化學(xué)機(jī)械研磨墊的一種優(yōu)選方案，所述位于研磨墊邊緣、橫截面為倒直角梯形的溝槽遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)中心的一側(cè)為斜邊。
[0011]作為本實(shí)用新型的化學(xué)機(jī)械研磨墊的一種優(yōu)選方案，所述位于研磨墊邊緣的倒直角梯形的深度hi小于位于研磨墊中部的直角U型溝槽的深度h2。
[0012]作為本實(shí)用新型的化學(xué)機(jī)械研磨墊的一種優(yōu)選方案，所述倒直角梯形溝槽的深度Ii1為3?8密耳，上寬Cl1為6?15密耳，下寬d2為5?10密耳，斜邊長(zhǎng)L為5?12密耳。
[0013]作為本實(shí)用新型的化學(xué)機(jī)械研磨墊的一種優(yōu)選方案，所述直角U型溝槽的深度Ii1為5?10密耳，寬度d3為5?10密耳。
[0014]作為本實(shí)用新型的化學(xué)機(jī)械研磨墊的一種優(yōu)選方案，所述位于研磨墊邊緣的倒直角梯形的深度h大于位于研磨墊中部的直角U型溝槽的深度h2。
[0015]作為本實(shí)用新型的化學(xué)機(jī)械研磨墊的一種優(yōu)選方案，所述倒直角梯形溝槽的深度4為5?10密耳，上寬Cl1為6?15密耳，下寬(12為5?10密耳，斜邊長(zhǎng)L為8?15密耳。
[0016]作為本實(shí)用新型的化學(xué)機(jī)械研磨墊的一種優(yōu)選方案，所述直角U型溝槽的深度Ii1為3?8密耳，寬度d3為5?10密耳。
[0017]作為本實(shí)用新型的化學(xué)機(jī)械研磨墊的一種優(yōu)選方案，所述位于研磨墊中部的直角U型溝槽為20?25條；所述位于研磨墊邊緣的倒直角梯形溝槽為3?5條。
[0018]如上所述，本實(shí)用新型的化學(xué)機(jī)械研磨墊，具有以下有益效果:將研磨墊邊緣的溝槽設(shè)計(jì)為倒直角梯形，即可以保持研磨液在研磨墊邊緣的倒直角梯形溝槽里面流通順暢，提高了研磨的速率，又有利于研磨副產(chǎn)物的順暢排除，可以提高研磨的質(zhì)量；根據(jù)需要設(shè)計(jì)位于研磨墊邊緣的倒直角梯形溝槽的深度Ii1和位于研磨墊中部的直角U型溝槽的深度h2，由于較深的溝槽中能夠堆積大量的研磨液原液，這樣就可以根據(jù)需要來(lái)設(shè)定倒直角梯形溝槽的深度h和直角U型溝槽的深度h2的大小，選擇性地提高晶圓中部或者邊緣的研磨速率；另外，對(duì)于厚度不均勻的晶圓，也可以根據(jù)此方法選擇溝槽深度不同的研磨墊對(duì)其進(jìn)行研磨，而提高其厚度的均勻性。【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1a顯示為現(xiàn)有技術(shù)中的化學(xué)機(jī)械研磨裝置示意圖。
[0020]圖1b顯示為現(xiàn)有技術(shù)中的研磨墊示意圖。
[0021]圖1c顯示為圖1b沿AA’方向的截面圖。
[0022]圖2a顯示為本實(shí)用新型的化學(xué)機(jī)械研磨墊示意圖。
[0023]圖2b顯示為圖2a沿AA’方向的截面圖。
[0024]圖2c顯示為本實(shí)用新型另一實(shí)施例中的化學(xué)機(jī)械研磨墊示意圖。
[0025]元件標(biāo)號(hào)說(shuō)明
[0026]1a 研磨頭
[0027]1b晶片
[0028]1c 研磨液
[0029]1d研磨平臺(tái)
[0030]1、2 研磨墊本體
[0031]11,21 底層
[0032]12、22 表層
[0033]13、23 溝槽
[0034]231倒直角梯形溝槽
[0035]232直角U型溝槽
[0036]h: 倒直角梯形溝槽深度
[0037]h2 直角U型溝槽深度
[0038]d1 倒直角梯形溝槽上寬
[0039]d2 倒直角梯形溝槽下寬
[0040]d3 直角U型溝槽寬度
[0041]L 倒直角梯形溝槽斜邊長(zhǎng)
【具體實(shí)施方式】
[0042]以下由特定的具體實(shí)施例說(shuō)明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，熟悉此技術(shù)的人士可由本說(shuō)明書(shū)所揭露的內(nèi)容輕易地了解本實(shí)用新型的其他優(yōu)點(diǎn)及功效。
[0043]請(qǐng)參閱圖2a至圖2c。須知，本說(shuō)明書(shū)所附圖式所繪示的結(jié)構(gòu)、比例、大小等，均僅用以配合說(shuō)明書(shū)所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人士了解與閱讀，并非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的限定條件，故不具技術(shù)上的實(shí)質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾、比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本實(shí)用新型所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本實(shí)用新型所揭示的技術(shù)內(nèi)容得能涵蓋的范圍內(nèi)。同時(shí)，本說(shuō)明書(shū)中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中部”及“一”等的用語(yǔ)，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實(shí)用新型可實(shí)施的范圍，其相對(duì)關(guān)系的改變或調(diào)整，在無(wú)實(shí)質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本實(shí)用新型可實(shí)施的范疇。
[0044]實(shí)施例一
[0045]請(qǐng)參閱圖2a至圖2b，本實(shí)用新型提供一種化學(xué)機(jī)械研磨墊，所述化學(xué)機(jī)械研磨墊至少包括:具有旋轉(zhuǎn)中心的研磨墊本體2，其由底層21和位于所述底層21上方的表層22兩層構(gòu)成；設(shè)于所述表層內(nèi)的、用于分布拋光液的若干溝槽23。
[0046]所述研磨墊本體2的旋轉(zhuǎn)中心也是研磨墊本體的圓心。所述研磨墊本體2覆蓋于一研磨平臺(tái)上，所述研磨平臺(tái)帶動(dòng)研磨墊本體2以設(shè)定的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。所述研磨墊本體2可以是單層或雙層結(jié)構(gòu)。其中，單層結(jié)構(gòu)的研磨墊為硬質(zhì)研磨墊，用以直接與研磨液一起研磨置于其上的晶圓；雙層結(jié)構(gòu)的研磨墊上層為研磨墊表層，其為硬質(zhì)研磨墊，與研磨液一起研磨置于其上的晶圓；下層為研磨墊底層，其為軟質(zhì)研磨墊，可作為研磨平臺(tái)和研磨墊本體的界面。本實(shí)施例中，所述研磨墊本體2為雙層結(jié)構(gòu)。
[0047]所述溝槽23設(shè)于所述研磨墊本體2用于研磨的表層22中，研磨時(shí)研磨液在離心力的作用下均勻分布于研磨墊本體2與晶圓表面之間。
[0048]本實(shí)施例中，所述化學(xué)機(jī)械研磨墊中的溝槽23的橫截面形狀不盡相同，位于研磨墊邊緣的溝槽23的橫截面為倒直角梯形，位于研磨墊中部的溝槽23的橫截面為直角U型。具體的，位于研磨墊邊緣、橫截面為倒直角梯形的倒直角梯形溝槽231的斜邊可以設(shè)計(jì)在遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)中心的一側(cè)，也可以設(shè)計(jì)在靠近旋轉(zhuǎn)中心的一側(cè)，本實(shí)施例中，優(yōu)選地將倒直角梯形溝槽231的斜邊設(shè)計(jì)在遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)中心的一側(cè)。將研磨墊邊緣的溝槽23設(shè)計(jì)成倒直角梯形，即可以保持研磨液在研磨墊邊緣的倒直角梯形溝槽231里面流通順暢，提高了研磨的速率，又有利于研磨副產(chǎn)物的順暢排除，可以提高研磨的質(zhì)量。
[0049]需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中，位于研磨墊邊緣的倒直角梯形溝槽231的深度Ii1可以小于位于研磨墊中部的直角U型溝槽232的深度h2，更為優(yōu)選地，所述倒直角梯形溝槽的深度h為3?8密耳(I密耳=25 u m),上寬(I1為6?15密耳，下寬d2為5?10密耳，斜邊長(zhǎng)L為5?12密耳；所述直角U型溝槽的深度Ii1為5?10密耳，寬度d3為5?10密耳。將位于研磨墊邊緣的倒直角梯形溝槽231的深度Ii1設(shè)計(jì)的小于位于研磨墊中部的直角U型溝槽232的深度h2，使得研磨墊中部擁有較深的直角U型溝槽232，較深的直角U型溝槽232能夠堆積大量的研磨液原液，這樣就可以提高晶圓中部的研磨速率。該邊緣倒直角梯形溝槽231深度較淺、中部直角U型溝槽232深度較深的研磨墊優(yōu)選地適用于機(jī)臺(tái)特性為研磨盤(pán)中部性能不夠好的研磨機(jī)臺(tái)，或者優(yōu)選地適用于研磨中部性能不夠好，需要進(jìn)一步研磨的晶圓。
[0050]本實(shí)施例中，所述溝槽23是以研磨墊本體2的旋轉(zhuǎn)中心為圓心的至少兩個(gè)同心圓環(huán)，以保證其至少同時(shí)擁有倒直角梯形溝槽231和直角U型溝槽232兩種溝槽結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，分布于研磨墊中部的直角U型溝槽232可以為20?25條，分布于研磨墊邊緣的倒直角梯形溝槽231可以為3?5條。
[0051]實(shí)施例二
[0052]本實(shí)施例中，位于研磨墊邊緣的倒直角梯形溝槽231的深度h可以大于位于研磨墊中部的直角U型溝槽232的深度h2，如圖2c所示。更為優(yōu)選地，所述倒直角梯形溝槽的深度Ii1為5?10密耳，上寬Cl1為6?15密耳，下寬d2為5?10密耳，斜邊長(zhǎng)L為8?15密耳；所述直角U型溝槽的深度Ii1為3?8密耳，寬度d3為5?10密耳。將位于研磨墊邊緣的倒直角梯形溝槽231的深度Ii1設(shè)計(jì)的大于位于研磨墊中部的直角U型溝槽232的深度h2，使得研磨墊邊緣擁有較深的倒直角梯形溝槽231，較深的倒直角梯形溝槽231能夠堆積大量的研磨液原液，這樣就可以提高晶圓邊緣的研磨速率。該邊緣倒直角梯形溝槽231深度較深、中部直角U型溝槽232深度較淺的研磨墊優(yōu)選地適用于機(jī)臺(tái)特性為研磨盤(pán)邊緣性能不夠好的研磨機(jī)臺(tái)，或者優(yōu)選地適用于研磨邊緣性能不夠好，需要進(jìn)一步研磨的晶圓。
[0053]綜上所述，本實(shí)用新型提供一種化學(xué)機(jī)械研磨墊，將研磨墊邊緣的溝槽設(shè)計(jì)為倒直角梯形，即可以保持研磨液在研磨墊邊緣的倒直角梯形溝槽里面流通順暢，提高了研磨的速率，又有利于研磨副產(chǎn)物的順暢排除，可以提高研磨的質(zhì)量；根據(jù)需要設(shè)計(jì)位于研磨墊邊緣的倒直角梯形溝槽的深度h和位于研磨墊中部的直角U型溝槽的深度h2，由于較深的溝槽中能夠堆積大量的研磨液原液，這樣就可以根據(jù)需要來(lái)設(shè)定倒直角梯形溝槽的深度^和直角U型溝槽的深度h2的大小，選擇性地提高晶圓中部或者邊緣的研磨速率；另外，對(duì)于厚度不均勻的晶圓，也可以根據(jù)此方法選擇溝槽深度不同的研磨墊對(duì)其進(jìn)行研磨，而提高其厚度的均勻性。所以，本實(shí)用新型有效克服了現(xiàn)有技術(shù)中的種種缺點(diǎn)而具高度產(chǎn)業(yè)利用價(jià)值。
[0054]上述實(shí)施例僅例示性說(shuō)明本實(shí)用新型的原理及其功效，而非用于限制本實(shí)用新型。任何熟悉此技術(shù)的人士皆可在不違背本實(shí)用新型的精神及范疇下，對(duì)上述實(shí)施例進(jìn)行修飾或改變。因此，舉凡所屬【技術(shù)領(lǐng)域】中具有通常知識(shí)者在未脫離本實(shí)用新型所揭示的精神與技術(shù)思想下所完成 的一切等效修飾或改變，仍應(yīng)由本實(shí)用新型的權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種化學(xué)機(jī)械研磨墊，其特征在于，所述化學(xué)機(jī)械研磨墊至少包括: 具有旋轉(zhuǎn)中心的研磨墊本體，其由底層和表層兩層構(gòu)成； 設(shè)于所述表層內(nèi)的、用于分布拋光液的若干溝槽，所述溝槽截面為若干以研磨墊本體的旋轉(zhuǎn)中心為圓心的同心圓環(huán)；位于研磨墊中部的溝槽的橫截面為直角U型；位于研磨墊邊緣的溝槽的橫截面為倒直角梯形。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械研磨墊，其特征在于:所述位于研磨墊邊緣、橫截面為倒直角梯形的溝槽遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)中心的一側(cè)為斜邊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的化學(xué)機(jī)械研磨墊，其特征在于:所述位于研磨墊邊緣的倒直角梯形的深度h小于位于研磨墊中部的直角U型溝槽的深度h2。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的化學(xué)機(jī)械研磨墊，其特征在于:所述倒直角梯形溝槽的深度Ii1為3?8密耳，上寬Cl1為6?15密耳，下寬d2為5?10密耳，斜邊長(zhǎng)L為5?12密耳。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的化學(xué)機(jī)械研磨墊，其特征在于:所述直角U型溝槽的深度Ii1為5?10密耳，寬度d3為5?10密耳。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的化學(xué)機(jī)械研磨墊，其特征在于:所述位于研磨墊邊緣的倒直角梯形的深度h大于位于研磨墊中部的直角U型溝槽的深度h2。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的化學(xué)機(jī)械研磨墊，其特征在于:所述倒直角梯形溝槽的深度比為5?10密耳，上寬Cl1為6?15密耳，下寬(12為5?10密耳，斜邊長(zhǎng)L為8?15密耳。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的化學(xué)機(jī)械研磨墊，其特征在于:所述直角U型溝槽的深度Ii1為3?8密耳，寬度d3為5?10密耳。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的化學(xué)機(jī)械研磨墊，其特征在于:所述位于研磨墊中部的直角U型溝槽為20?25條；所述位于研磨墊邊緣的倒直角梯形溝槽為3?5條。
【文檔編號(hào)】B24B37/16GK203542340SQ201320649958
【公開(kāi)日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月21日
【發(fā)明者】唐強(qiáng), 馬智勇 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(北京)有限公司