專利名稱：微孔化學(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)械拋光過程中的拋光墊，具體地說涉及一種表面上具有微孔的拋光墊。
背景技術(shù)：
通常，化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)是一種在半導(dǎo)體裝置加工過程中用來獲得球面的高精度/鏡面拋光方法。按照這種CMP方法，在拋光墊和要拋光的晶片之間提供漿液，目的是對(duì)晶片表面進(jìn)行化學(xué)腐蝕。拋光墊則對(duì)經(jīng)腐蝕的晶片進(jìn)行機(jī)械拋光。


圖1顯示了一種典型的CMP機(jī)示意圖，數(shù)字1表示這種CMP機(jī)。圖2顯示了用CMP機(jī)1進(jìn)行CMP加工的示意圖。CMP方法包括化學(xué)腐蝕反應(yīng)過程和機(jī)械拋光兩個(gè)過程，這兩個(gè)過程是使用CMP機(jī)1中的拋光墊10來進(jìn)行的?；瘜W(xué)腐蝕反應(yīng)是通過漿液42來實(shí)現(xiàn)的。也就是，用漿液42來與要拋光的晶片表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，從而使化學(xué)腐蝕反應(yīng)之后的機(jī)械拋光過程容易進(jìn)行。在機(jī)械拋光過程中，固定在臺(tái)板20的拋光墊10旋轉(zhuǎn)。由固定環(huán)32緊緊固定的晶片30在振動(dòng)的同時(shí)旋轉(zhuǎn)。含有拋光顆粒的漿液由漿液供應(yīng)裝置40供應(yīng)到拋光墊10上。供應(yīng)的漿液在拋光墊10和晶片30之間加入。由于拋光墊10和晶片30之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)速度的差別，加入的拋光顆粒就與晶片30產(chǎn)生摩擦接觸，這樣使得拋光顆粒進(jìn)行機(jī)械拋光。漿液42是一種含有納米級(jí)粒徑的拋光顆粒的膠態(tài)液體。漿液42在拋光過程中散布在拋光墊10上。由于拋光墊10在拋光過程中旋轉(zhuǎn)，提供到拋光墊10上的漿液42由于拋光墊10旋轉(zhuǎn)造成的離心力而從拋光墊10周圍向外流。為了提高拋光效率，應(yīng)該有很多拋光顆粒在所需要的時(shí)間內(nèi)保留在拋光墊10的上表面上，使它們參與晶片的拋光。也就是說，拋光墊10應(yīng)該使其表面保留有漿液42的時(shí)間盡可能長。
為了使?jié){液長時(shí)間的保持在拋光墊上，人們提出了一種能形成具有微米級(jí)直徑的球形微胞的方法。在拋光過程中提供到拋光墊中的漿液貯存在微胞中，在晶片所形成的壓力作用下從微胞中流出。這樣，漿液中的顆粒參與晶片的拋光。微胞也承擔(dān)儲(chǔ)存拋光過程中從晶片中分離下來碎屑的作用。在調(diào)透拋光墊時(shí)儲(chǔ)存在微胞中的碎屑則被排出。
常規(guī)的是，形成拋光墊上的微胞是通過在聚合物基體中物理加入都含有空穴的中空微量成分的物理方法來得到的，或者通過形成氣泡來形成微胞的發(fā)泡方法來得到的。
在聚合物基體中加入微量成分，是通過能使微量成分在聚合物基體中均勻分布的方式往聚合物基體中浸漬大量具有空穴的微量成分來實(shí)現(xiàn)的，從而形成微胞。制備聚合物基體是將固化劑與樹脂，如氨基甲酸乙酯、聚酯、氟化烴或其組合進(jìn)行，混合的方法來制備。關(guān)于微量成分，主要用有機(jī)鹽、糖類、水溶性樹膠或樹脂。這種微量成分是由聚乙烯醇、果膠、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、聚氨酯或其組合組成的。這種微量成分的平均直徑約為150□m。在高剪切混合過程的作用下，微量成分在聚合物基體上均勻分布，形成均勻的微胞。圖3表示用空腔體形成的微胞。然后將用上述方法制得的具有微胞的板切成具有所需厚度的晶片得到拋光墊。在切好的每一塊板中，混亂分布在板中的微胞在切割表面上都是開口的，這樣它們以圓形或橢圓形截面形式外露在切割表面上。在每個(gè)拋光墊拋光面上的外露微胞截面大小和位置都是混亂的。外露微胞截面大小和位置的這種混亂性降低了所期望的拋光墊均勻性。
利用發(fā)泡方法形成微胞的化學(xué)方法，聚合物基體是通過將固化劑與一種能形成低沸點(diǎn)物質(zhì)的液相聚氨酯混合來得到的。直接參與化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氣體的水或液化氣體也被用作發(fā)泡劑，產(chǎn)生氣泡從而在聚合物基體中形成微胞。氣泡的產(chǎn)生是由于高剪切混合操作過程造成的成核作用。用來降低表面張力的表面活性劑也被用來調(diào)節(jié)微胞大小，從而得到所要的均勻微胞。利用發(fā)泡方法制得的微胞如圖4所示。從圖4可以看到，這種方法的缺陷是不可能在拋光墊上形成具有大小均勻的微胞。由于按照發(fā)泡方法形成的微胞表現(xiàn)出隨它們所受溫度變化而變化的膨脹性能，所以微胞大小可能隨著固化過程產(chǎn)生的熱量而變化。
利用含有空穴的微量成分或發(fā)泡方法形成的微胞具有圓形或橢圓形截面形狀的球形結(jié)構(gòu)。由于微胞具有這種形狀，它的截面在拋光墊的厚度上變化。因此，外露在拋光墊拋光面上的每個(gè)微胞截面都隨拋光過程中拋光墊的磨損而變化。也就是說，在拋光墊拋光面上暴露的圓形或橢圓形微胞的直徑隨拋光過程的繼續(xù)而減小，最后消失。最后，在拋光墊表面下沒有露出的微胞重新外露在拋光墊的拋光面上。
這樣，拋光墊拋光面上外露的每一個(gè)微胞截面都隨拋光過程中拋光墊厚度的變化而變化。因此，就存在拋光速率不均勻的問題。
本發(fā)明簡述所以，本發(fā)明旨在為了解決有關(guān)使用具有空穴的微量成分或發(fā)泡方法制成的微胞問題。本發(fā)明提出了一種拋光墊，這種拋光墊具有能夠有效貯存并釋放漿液保持所需拋光速率，同時(shí)發(fā)揮與微胞作用相同的微孔。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種具有大小均勻微孔的拋光墊，這種拋光墊的微孔分布方式選自使用者給出的各種方式，不管拋光過程中拋光墊厚度如何變化，微孔都保持所需的截面積。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種具有大小、形狀和密度都可以控制的微孔的拋光墊，從而能夠得到最優(yōu)的加工條件以提高拋光效率。
為了達(dá)到這些目的，本發(fā)明提供一種在其拋光面上具有截面積均勻并且具有所需深度的微孔的CMP板，附圖簡要描述結(jié)合附圖來看下面詳細(xì)的描述就會(huì)更清楚本發(fā)明的上述目的、其它特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，附圖中圖1是表示一種典型CMP機(jī)的結(jié)構(gòu)和用這種CMP機(jī)進(jìn)行拋光的示意圖；圖2是表示CMP方法構(gòu)思的示意圖；圖3是用具有空穴的微量成分形成的微胞照晶片；圖4是用發(fā)泡方法形成的微胞照晶片；圖5a是按照本發(fā)明形成的微孔截面結(jié)構(gòu)的照晶片；圖5b是按照本發(fā)明形成的微孔平面結(jié)構(gòu)圖；圖6是對(duì)于按照本發(fā)明形成的拋光墊拋光面成一定角度的微孔示意圖；圖7a是表示本發(fā)明中微孔排列的示意圖；圖7b和圖7c分別表示本發(fā)明中微孔排列的例子；圖8是具有輻射狀微孔區(qū)域的拋光墊，其微孔分布分別具有不同的密度。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式在此，本發(fā)明將參考附圖對(duì)其構(gòu)成和作用進(jìn)行詳細(xì)的描述。
本發(fā)明提供了一種用于CMP過程中的CMP板，其特征在于，在其拋光面上有一些微孔。根據(jù)本發(fā)明，每個(gè)微孔在其上端開口，具有均勻的截面積。從圖5a和5b可分別看出本發(fā)明中微孔的截面和平面結(jié)構(gòu)。
如圖5a和5b所示，根據(jù)本發(fā)明所形成的微孔具有均勻的直徑和均勻的分布。圖5a和5b中微孔具有圓形截面。但是，這些微孔的形狀可能不同，如為橢圓形、多角形如三角形或長方形或正方形和星形。當(dāng)微孔具有圓形截面時(shí)，直徑優(yōu)選約為10-200‘Em。
微孔沿一般垂直于拋光墊拋光面的方向延伸。但是，它們可能與拋光面有一定的角度。參考圖6，微孔與拋光墊x，y和z軸的夾角分別為α，β和γ。這里，角α，β和γ大于0°，但是小于90°(0°＜α，β，γ＜90°)。
優(yōu)選的是，每個(gè)微孔的截面積約為10m2-10mm2，每個(gè)微孔的深度與拋光墊的厚度之比為0.01∶1-1∶1。
根據(jù)本發(fā)明，這些微孔可能具有以底a、高b和兩邊夾角β的三角形排列，如圖7a所示。圖7b和圖7c所示是以這樣的三角形排列為基礎(chǔ)的微孔排列。
根據(jù)本發(fā)明，在拋光墊上所形成的微孔可能具有按照使用者所需的大小、密度和形狀所形成的不同排列。按照使用含有空穴微量成分來形成微胞的常規(guī)方法或形成微胞的常規(guī)發(fā)泡方法，無法調(diào)節(jié)這些微胞的大小、形狀和密度。但是，根據(jù)本發(fā)明，有可能調(diào)節(jié)微孔的形狀、大小和密度，這樣就能夠滿足使用者所需的優(yōu)化條件。
圖8是按照本發(fā)明所形成的具有微孔拋光墊的示意圖。如圖8所示，圓形拋光墊具有四個(gè)微孔密度不同的環(huán)形區(qū)域。在每個(gè)環(huán)形區(qū)域中，微孔分布具有均勻的密度、均勻的形狀和均勻的截面積。拋光墊也可以按照一個(gè)方向而不是徑向被分成幾個(gè)微孔區(qū)域。例如，拋光墊可能具有按照?qǐng)A周方向排列的微孔區(qū)域。這樣，本發(fā)明的拋光墊優(yōu)點(diǎn)在于微孔可以具有各種不同的排列，從而能獲得優(yōu)化的加工條件。
根據(jù)本發(fā)明，利用激光、穿洞針或鉆削方法可以在拋光墊上形成微孔。
按照本發(fā)明，優(yōu)選使用激光加工原理。激光加工方法優(yōu)點(diǎn)在于它具有減小產(chǎn)生熱變形區(qū)域的面積。另外，激光加工方法是以非接觸方式進(jìn)行的，這樣就不會(huì)對(duì)工具造成磨損。激光加工方法也能夠精確加工形狀復(fù)雜的部件，消除噪音和振動(dòng)，保持清潔的工作環(huán)境。另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于用激光加工方法形成的每個(gè)微孔都有一個(gè)平滑和精確的內(nèi)表面。激光加工方法提供的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)，在于有可能方便地改變和調(diào)節(jié)微孔的形狀、大小、深度和分布密度。
本發(fā)明的微孔在拋光過程中儲(chǔ)存著向拋光墊供應(yīng)的漿液，在晶片所施加的壓力作用下向外將儲(chǔ)存的漿液擠出。這樣，漿液就參與對(duì)晶片的拋光。雖然本發(fā)明的拋光墊隨拋光過程的厚度產(chǎn)生變化，但因?yàn)槊總€(gè)微孔具有均勻的截面積而能夠保持所需的拋光速率。特別是，微孔一直處于開口狀態(tài)。所以，與常規(guī)的微胞不同的是，沒有必要人工開啟微胞。微孔也承擔(dān)儲(chǔ)存拋光過程中從晶片上分離出的碎屑，在調(diào)適拋光墊時(shí)可將儲(chǔ)存的碎屑排出。
工業(yè)用途從上面的描述可以看出，本發(fā)明提供了一種具有能有效吸收漿液并在拋光過程中釋放漿液從而保持所需拋光率的微孔的CMP板。
根據(jù)本發(fā)明，有可能方便地改變和調(diào)節(jié)微孔的形狀、大小、深度和分布密度，從而能夠得到最優(yōu)的加工條件。這樣，提高了拋光效率。
雖然為了對(duì)具有微孔的CMP板進(jìn)行說明，已經(jīng)將本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了公開，但是對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以進(jìn)行各種不同的改進(jìn)、擴(kuò)充和變換，只要不偏離在所附加權(quán)利要求書中所述的本發(fā)明范圍和精神。
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)機(jī)械拋光墊，在其拋光表面上形成具有所需深度和所需均勻截面積的微孔。
2.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其特征在于每個(gè)微孔具有與圓形、橢圓形、三角形、長方形或正方形、多邊形或星形對(duì)應(yīng)的截面形狀。
3.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其特征在于每個(gè)微孔的截面積范圍為10m2-10mm2。
4.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其特征在于每個(gè)微孔沿垂直于或傾斜于拋光面的方向延伸。
5.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其特征在于每個(gè)微孔的深度與板厚度的比例范圍為0.01∶1-1∶1。
6.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其特征在于該拋光墊被分成至少兩個(gè)微孔區(qū)域，所分布的微孔分別具有不同截面積、不同形狀和/或不同分布密度。
7.如權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其特征在于微孔是用激光加工形成的。
全文摘要
公開了一種在其拋光表面上具有所需截面積和所需深度微孔的化學(xué)機(jī)械拋光墊。微孔的形狀、大小和分布密度可以優(yōu)化調(diào)節(jié)。此化學(xué)機(jī)械拋光墊在拋光過程中能夠有效地保持所需的拋光速率。根據(jù)本發(fā)明，微孔能夠按照所給出的加工條件具有不同的排列。
文檔編號(hào)H01L21/304GK1559082SQ01823680
公開日2004年12月29日 申請(qǐng)日期2001年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月2日
發(fā)明者樸仁河, 權(quán)太慶, 金載晰 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Skg