專(zhuān)利名稱(chēng)：具有孔和/或槽的化學(xué)機(jī)械拋光墊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于化學(xué)機(jī)械拋光工藝過(guò)程的拋光墊，具體來(lái)說(shuō)，涉及一種形成在其拋光表面上的化學(xué)機(jī)械拋光墊，它帶有多個(gè)同心圓，各圓具有槽、孔，或它們的組合。
背景技術(shù)：
一般來(lái)說(shuō)，化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)是在半導(dǎo)體器件制造過(guò)程中用來(lái)獲得整體平面化的高精度/鏡面表面拋光方法。根據(jù)這樣的化學(xué)機(jī)械拋光，一種膏劑添加在拋光墊和被拋光的晶片之間，以便用化學(xué)方法蝕刻晶片表面。使用拋光墊，晶片的蝕刻表面被機(jī)械地拋光。
參照

圖1，示意地示出一典型的化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)1。再者，一使用化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)1的化學(xué)機(jī)械拋光方法示意地示于圖2中?；瘜W(xué)機(jī)械拋光方法包括一化學(xué)蝕刻反應(yīng)過(guò)程和一機(jī)械拋光過(guò)程，它們利用包含在化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)1內(nèi)的一拋光墊10來(lái)實(shí)施?；瘜W(xué)蝕刻反應(yīng)通過(guò)一膏劑42來(lái)執(zhí)行。即，膏劑42起作與被拋光的晶片30的表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，由此，在化學(xué)蝕刻反應(yīng)之后，才有可能使機(jī)械拋光過(guò)程容易進(jìn)行。在機(jī)械拋光過(guò)程中，固定地安裝在一壓盤(pán)20上的拋光墊10旋轉(zhuǎn)。被一保持器環(huán)32牢固地夾持的晶片30旋轉(zhuǎn)同時(shí)振動(dòng)。含有研磨顆粒的膏劑通過(guò)一膏劑供應(yīng)裝置40供應(yīng)到拋光墊10上。供應(yīng)的膏劑引入到拋光墊10與晶片30之間。借助于拋光墊10與晶片30之間的相對(duì)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度差，引入的研磨顆粒與晶片30發(fā)生摩擦接觸，這樣，它們進(jìn)行機(jī)械拋光。膏劑42是含有具毫微米顆粒尺寸的研磨顆粒的膠狀液體。在拋光過(guò)程中，膏劑42散布在拋光墊10上。在拋光過(guò)程中，隨著拋光墊10的轉(zhuǎn)動(dòng)，由于拋光墊10的轉(zhuǎn)動(dòng)造成的離心力，使供應(yīng)到拋光墊10上的膏劑42從拋光墊10的周緣向外流出。為了達(dá)到一提高的拋光效率，許多研磨顆粒應(yīng)在一要求的時(shí)間段內(nèi)保持在拋光墊10的上表面上，以使它們參與晶片的拋光過(guò)程。即，拋光墊10應(yīng)使膏劑42在盡可能長(zhǎng)的時(shí)間段內(nèi)保持在其表面上。
在化學(xué)機(jī)械拋光墊轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中產(chǎn)生的離心力在越靠近拋光墊周緣的位置處越大。由于拋光墊上不同的徑向位置之間的這種離心力的差異，在拋光墊上的膏劑隨著其接近拋光墊的周緣而呈現(xiàn)一增加的流量。因此，膏劑沿拋光墊的徑向呈非均勻分布。由于膏劑的這種非均勻分布，晶片被非均勻地拋光，因?yàn)楦鶕?jù)拋光墊與晶片表面接觸的徑向位置，其拋光率發(fā)生變化。拋光率的這種變化影響晶片的平面化。其結(jié)果，拋光墊在其中心部分與其周緣部分之間顯現(xiàn)相當(dāng)大的拋光率差。由于這個(gè)原因，必須通過(guò)控制拋光墊上的膏劑的流動(dòng)來(lái)均勻地將膏劑分布在拋光墊上。
在拋光過(guò)程中，晶片受壓抵靠在拋光墊上，以使它與研磨顆粒摩擦接觸。然而，由于該壓力，可使膏劑難于到達(dá)晶片的中心部分。為此原因，與在晶片周緣部分處的膏劑量相比，膏劑在晶片中心部分處的分布量相對(duì)地減小。其結(jié)果，晶片受到不均勻的拋光。
為了解決這樣一問(wèn)題，有人提出一種方法，其中，具有要求的寬度、深度和形狀的孔或槽形成在一化學(xué)機(jī)械拋光墊上。這樣的孔或槽在拋光過(guò)程中用來(lái)控制連續(xù)供應(yīng)的膏劑的流動(dòng)和分布。
現(xiàn)將結(jié)合附圖來(lái)描述用傳統(tǒng)方法在拋光墊上形成孔或槽。
圖3a是一示意圖，示出形成有對(duì)應(yīng)地具有同心圓形式的槽的拋光墊。圖3b是沿圖3a的線″A-A″截取的截面圖。如圖3a和3b所示，形成在拋光墊上的槽具有沿徑向彼此均勻間隔的同心圓的形式，同時(shí)分別具有不同的直徑。連續(xù)地供應(yīng)到拋光墊上的膏劑在隨著拋光墊旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力的作用下，被迫使向外移動(dòng)。其結(jié)果，在拋光的過(guò)程中，膏劑暫時(shí)被收集在同心的圓形槽內(nèi)，然后，從這些槽中向外排出。這樣同心圓的槽的實(shí)例公開(kāi)在美國(guó)專(zhuān)利5,984,769中。美國(guó)專(zhuān)利No.5,984,769公開(kāi)一形成有多個(gè)同心圓的槽或螺旋形槽的拋光墊。拋光墊分成多個(gè)其中分別形成有具不同寬度和不同長(zhǎng)度的槽的槽區(qū)域。然而，這樣一具有圓形或螺旋形槽的拋光墊不能滿足在化學(xué)機(jī)械拋光過(guò)程中所要求的各種條件，因?yàn)樗哂兄挥刹坌纬傻墓潭ǖ膱D形。
圖4a是一示意圖，示出一形成有具有傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的孔的拋光墊。圖4b是示出圖4a所示孔的截面圖。在圖4a的拋光墊中，規(guī)則地排列多個(gè)孔。排列在拋光墊上的諸孔儲(chǔ)存供應(yīng)到其上的膏劑，由此，阻礙由離心力造成的儲(chǔ)存的膏劑的流出。美國(guó)專(zhuān)利5,853,317公開(kāi)壓盤(pán)上的第二表面上形成多個(gè)槽，其中，形成在第二表面上槽的尺寸大于形成在第一表面上槽的尺寸。還有，美國(guó)專(zhuān)利5,329,734公開(kāi)了一拋光墊，它具有形成有多個(gè)孔的第一區(qū)域和形成有多個(gè)開(kāi)口的第二區(qū)域。
在具有彼此均勻間隔的槽或孔的傳統(tǒng)的拋光墊的情形中，供應(yīng)到拋光墊上的膏劑被阻礙流向在拋光墊與晶片接觸的區(qū)域處的、正在被拋光的晶片的中心部分。其結(jié)果，拋光率的下降發(fā)生在晶片的中心部分處。
另一方面，在具有同心圓槽的傳統(tǒng)的拋光墊的情形中，與其它傳統(tǒng)的拋光墊相比，它可獲得上好的膏劑儲(chǔ)存容量，因?yàn)楦鱾€(gè)槽具有局部的閉合結(jié)構(gòu)，它具有能夠抵抗離心力將膏劑保持在槽中的垂直的槽壁。然而，該結(jié)構(gòu)具有的缺點(diǎn)在于各槽的深度對(duì)應(yīng)于拋光墊的厚度的1/4，因此不夠深。
由于形成在上述傳統(tǒng)拋光墊上的諸槽或孔具有諸如同心圓或格子之類(lèi)的固定的圖形，所以，難于形成能夠有效地控制膏劑流動(dòng)的槽的圖形。根據(jù)使用打孔的銷(xiāo)來(lái)形成穿孔的方法所形成的穿孔具有一固定的形狀。由于諸孔具有一簡(jiǎn)單的和固定的圖形，所以，難于將它們布置成具有在化學(xué)機(jī)械拋光過(guò)程中所要求的各種孔的圖形。
為了解決這樣一問(wèn)題，因此，有必要考慮諸如離心力和晶片位置的給定的拋光工藝條件、設(shè)計(jì)槽或孔的形狀、密度和分布。
本發(fā)明的揭示因此，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種用于化學(xué)機(jī)械拋光工藝的化學(xué)機(jī)械拋光墊，它形成有能夠阻礙供應(yīng)到拋光表面上的膏劑流出率的孔、槽或它們的組合，同時(shí)將膏劑均勻地分布在拋光表面上。
本發(fā)明的另一目的是提供一種形成有孔、槽或它們的組合的化學(xué)機(jī)械拋光墊，它們能夠在化學(xué)機(jī)械拋光工藝中有效地控制供應(yīng)到拋光墊上的膏劑的流動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明，這些目的通過(guò)提供一用于一化學(xué)機(jī)械拋光工藝的化學(xué)機(jī)械拋光墊來(lái)達(dá)到，其中，在墊的拋光表面上形成多個(gè)各具有槽、孔或它們的組合的同心圓。
附圖簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1是示出一典型的化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)的結(jié)構(gòu)和使用該化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)實(shí)施的拋光方法的示意圖；
圖2是示出一化學(xué)機(jī)械拋光方法的概念的示意圖；圖3a是示出一形成有對(duì)應(yīng)地具有同心圓形式的槽的拋光墊的示意圖；圖3b是沿圖3a的線″A-A″截取的截面圖；圖4a是示出一形成有具有傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的孔的拋光墊的示意圖；圖4b是示出圖4a所示的孔的截面圖；圖5是一示意圖，示出根據(jù)本發(fā)明形成的諸槽、孔或它們的組合的各種形狀；圖6a至6d是示意圖，分別示出由諸槽、孔，或它們的組合形成的同心圓的各種實(shí)例；圖7是一示意圖，示出具有多個(gè)各形成有多個(gè)孔的不同直徑的同心圓的拋光墊；圖8是一示出一分成兩個(gè)徑向區(qū)域的拋光墊的示意圖，各區(qū)域具有多個(gè)不同直徑的同心圓，各圓包括多個(gè)孔；以及圖9和10是分別示出化學(xué)機(jī)械拋光墊的示意圖，各拋光墊具有多個(gè)不同直徑的同心圓，各圓包括有許多槽、孔，或它們的組合。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式現(xiàn)將參照附圖，詳細(xì)地描述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和功能。
根據(jù)本發(fā)明，設(shè)置一化學(xué)機(jī)械拋光墊，在其拋光表面上它具有多個(gè)同心圓，各具有槽、孔，或它們的組合。參照?qǐng)D5，圖中示出根據(jù)本發(fā)明以同心圓的形式排列的這種槽、孔，或它們的組合的各種形狀。
根據(jù)本發(fā)明，各具有一要求寬度和一要求深度的連續(xù)的諸槽可分別形成具有同心圓的形式。這樣連續(xù)的槽公開(kāi)在美國(guó)專(zhuān)利5,984,769中。在美國(guó)專(zhuān)利5,984,769中公開(kāi)的拋光墊的情形中，形成有多個(gè)均勻間隔的同心圓槽。
根據(jù)本發(fā)明，可形成各具有一要求寬度、深度和長(zhǎng)度的不連續(xù)的諸槽，它們規(guī)則地排列，同時(shí)彼此間隔開(kāi)。這些槽彼此可均勻地間隔開(kāi)一預(yù)定的距離?；蛘撸T槽可規(guī)則地或不規(guī)則地排列，同時(shí)彼此均勻地或不均勻地間隔開(kāi)。再者，諸槽可分別具有不同的深度、寬度或長(zhǎng)度。一般地，各槽可具有一矩形的橫截面形狀。當(dāng)然，各槽可具有其它的橫截面形狀，例如，一倒置的三角形形狀。
或者，具有要求的深度和直徑的多個(gè)孔可排列成在根據(jù)本發(fā)明的相鄰孔的中心之間具有均勻的間距。在相鄰孔之間的間距小于孔的半徑的情形下，諸孔具有一連續(xù)的排列。相鄰孔之間的間距可調(diào)整為增加或減小。此外，本發(fā)明的拋光墊可具有多個(gè)孔組，各組具有的至少兩個(gè)孔彼此間隔距離為r1。在此情形中，諸孔組可以規(guī)則地排列，同時(shí)，彼此均勻地間隔一要求的距離r2(r2＞r1)。在此情形中，諸孔彼此也可如槽那樣非均勻地間隔。再者，諸孔可分別具有不同的深度、直徑或形狀。
根據(jù)本發(fā)明，可形成孔和槽的組合?？缀筒鄣慕M合可包括具有不同圖形的槽和孔的組合。即，本發(fā)明的拋光墊可具有多個(gè)各由孔和槽的組合形成的不同的圖形。例如，各具有要求深度和直徑的孔，以及各具有要求深度、寬度和長(zhǎng)度的槽，可交替地排列，同時(shí)彼此間隔。
由槽、孔或它們的組合形成的各圖形形成一同心圓。由槽、孔或它們的組合形成的這樣的同心圓的各種實(shí)例分別地示于圖6a至6d中。
圖6a示出一由多個(gè)槽形成的同心圓，諸槽具有要求的寬度和長(zhǎng)度，同時(shí)彼此均勻地間隔。圖6b示出一由多個(gè)孔形成的同心圓，諸槽具有要求的寬度和長(zhǎng)度，同時(shí)彼此均勻地間隔。圖6c和6d分別示出各由槽和孔組合形成的同心圓。在圖6c的同心圓中，諸槽和孔規(guī)則地排列，以使一槽與一孔交替，同時(shí)，彼此均勻地間隔。在圖6d的同心圓中，諸槽和孔規(guī)則地排列，以使兩個(gè)孔與一槽交替，同時(shí)彼此均勻地間隔。
分別示于圖6a至6d中的同心圓只是為了說(shuō)明的目的。根據(jù)本發(fā)明，可形成具有不同圖形的同心圓，各包括具有各種形狀的孔、槽或它們的組合。
因此，本發(fā)明的化學(xué)機(jī)械拋光墊可形成有多個(gè)不同直徑的同心圓，各具有槽、孔或它們的組合。
根據(jù)本發(fā)明，形成在拋光墊上的同心圓可具有各包括槽、孔或它們的組合的相同的或不同的圖形。再者，同心圓可在拋光墊的某一區(qū)域具有相同的圖形，而在另外的區(qū)域具有不同的圖形。
形成在拋光墊上的相鄰?fù)膱A之間的間距可以是均勻的或不均勻的。再者，圓的間距可根據(jù)圓半徑逐漸地變化。例如，諸圓的間距可從拋光墊的中心部分到周緣部分逐漸減小，同時(shí)，與圓半徑的增加成反比例。
圖7示出形成有多個(gè)各具有多個(gè)孔的不同直徑的同心圓。在此情形中，同心圓的諸孔具有相同的直徑和相同的孔間距。諸同心圓還具有相同的圓間距。當(dāng)然，通過(guò)調(diào)整深度、直徑，或形成各同心圓的孔的間距或圓的間距可作出各種改型，從而變化拋光墊的孔的圖形。
根據(jù)本發(fā)明，拋光墊可分成多個(gè)徑向區(qū)域。參照?qǐng)D8，圖中示出一分成兩個(gè)徑向區(qū)域的拋光墊。
拋光墊的各個(gè)徑向區(qū)域可形成有多個(gè)具有不同直徑同時(shí)具有相同圖形的同心圓。徑向區(qū)域可具有不同的圖形或不同的深度、寬度，或槽或孔的間距。
例如，拋光墊可分成分別形成在半徑為r0的圓的相對(duì)側(cè)的內(nèi)和外徑向區(qū)域。內(nèi)徑向區(qū)域具有的半徑小于半徑r0(r＜r0)，而外徑向區(qū)域具有的半徑大于半徑r0(r＞r0)。各個(gè)內(nèi)和外徑向區(qū)域形成有具有不同半徑的同心圓，而同時(shí)包括具有相同直徑和相同孔間距的諸孔。外徑向區(qū)域可具有一比內(nèi)徑向區(qū)域大的孔直徑和孔間距。
圖9和10示出與化學(xué)機(jī)械拋光墊相關(guān)的本發(fā)明的實(shí)施例，各墊形成有多個(gè)不同直徑、具有槽、孔，或它們的組合的同心圓。
在任一情形中，諸孔和/或槽可形成具有能較佳地滿足給定的拋光工藝的條件的各種圖形。
較佳地，形成孔、槽或它們的組合，利用激光金加工工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)。激光金加工工藝提供的優(yōu)點(diǎn)在于它能夠精密地加工具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的孔或槽，使孔和/或槽具有光滑的內(nèi)表面，并且可容易地調(diào)整孔和/或槽的形狀、尺寸以及深度。
當(dāng)然，孔、槽或它們的組合的金加工可通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的機(jī)械裝置進(jìn)行切削或銑切來(lái)實(shí)現(xiàn)。另外，金加工工藝可利用激光金加工方法和機(jī)械金加工方法的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。
工業(yè)應(yīng)用性從以上描述中可見(jiàn)，本發(fā)明提供一用于化學(xué)機(jī)械拋光工藝的拋光墊，它形成有多個(gè)孔、槽或它們的組合，它們具有不同形狀、尺寸和圖形而同時(shí)能夠阻礙供應(yīng)到拋光表面上的膏劑的流出率，均勻地將膏劑分布在拋光表面上，并有效地在化學(xué)機(jī)械拋光工藝中控制膏劑的流動(dòng)，由此，穩(wěn)定地保持一理想的拋光率，并達(dá)到一改進(jìn)的平面化效果。
盡管為了說(shuō)明的目的結(jié)合形成在用于化學(xué)機(jī)械拋光過(guò)程的拋光墊上的孔和/或槽圖形揭示了本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施例，但本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將會(huì)認(rèn)識(shí)到，在不脫離由附后的權(quán)利要求書(shū)中揭示的本發(fā)明的范圍和精神的前提下，也可作出各種改型、添加和替代。
權(quán)利要求
1.一種用于化學(xué)機(jī)械拋光工藝的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其特征在于，多個(gè)各具有槽、孔或它們的組合的同心圓形成在拋光墊的拋光表面上。
2.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其特征在于，各個(gè)同心圓具有多個(gè)布置成彼此間隔的不連續(xù)的槽，各槽具有一要求的深度、一要求的寬度以及一要求的長(zhǎng)度。
3.如權(quán)利要求2所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其特征在于，諸槽至少在其深度、寬度和長(zhǎng)度之一上不相同。
4.如權(quán)利要求2所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其特征在于，相鄰槽之間形成的間距是均勻的或不均勻的。
5.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其特征在于，各個(gè)同心圓具有多個(gè)排列成彼此間隔的孔，各孔具有一要求的深度和一要求的直徑。
6.如權(quán)利要求5所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其特征在于，諸孔至少在其深度、其直徑和其相鄰孔之間形成的間距之一上不相同。
7.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其特征在于，各個(gè)同心圓具有一諸孔和諸槽的組合，諸孔具有一要求的深度、一要求的直徑以及一要求的相鄰孔之間形成的間距，諸槽具有一要求的深度、一要求的寬度以及一要求的長(zhǎng)度，諸孔和槽交替地排列，同時(shí)彼此間隔開(kāi)，以使諸孔中的至少一個(gè)與諸槽中的一個(gè)交替。
8.如權(quán)利要求1至7中任何一項(xiàng)所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其特征在于，諸同心圓彼此均勻地間隔。
9.如權(quán)利要求1至7中任何一項(xiàng)所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其特征在于，諸同心圓彼此非均勻地間隔開(kāi)，以使相鄰?fù)膱A之間形成的間距從墊的中心部分到墊的周緣部分逐漸地減小。
10.如權(quán)利要求1至7中任何一項(xiàng)所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其特征在于，槽、孔，或它們的組合用激光進(jìn)行金加工。
11.一種用于化學(xué)機(jī)械拋光工藝的化學(xué)機(jī)械拋光墊，該墊被分成至少兩個(gè)徑向區(qū)域，各形成有多個(gè)不同直徑的同心圓，它們具有諸相同圖形的槽、孔或它們的組合，各個(gè)徑向區(qū)域的圖形不同于其余徑向區(qū)域的圖形。
12.一種用于化學(xué)機(jī)械拋光工藝的化學(xué)機(jī)械拋光墊，該墊被分成至少兩個(gè)徑向區(qū)域，各區(qū)域形成有多個(gè)均勻地間隔的不同直徑的同心圓，各具有槽、孔或它們的組合，各個(gè)徑向區(qū)域內(nèi)的相鄰?fù)膱A之間的間距不同于其余徑向區(qū)域的相鄰?fù)膱A之間的間距。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種形成有孔、槽或它們的組合的化學(xué)機(jī)械拋光墊。該化學(xué)機(jī)械拋光墊的特征在于，各具有孔、槽或它們的組合的多個(gè)同心圓形成在該拋光墊的拋光表面上。該化學(xué)機(jī)械拋光墊在拋光過(guò)程中提供有效地控制膏劑流動(dòng)的效果，由此，在拋光過(guò)程中達(dá)到拋光率的穩(wěn)定性，并達(dá)到晶片平面化程度的提高。
文檔編號(hào)H01L21/306GK1543669SQ01823540
公開(kāi)日2004年11月3日 申請(qǐng)日期2001年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月16日
發(fā)明者樸仁河, 金載晰, 權(quán)太慶 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Skc