具有帶具有漸變側壁的連續(xù)突起的拋光表面的拋光墊的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明的實施例屬于化學機械拋光(CMP)、特別是具有帶具有漸變側壁的連續(xù)突起的拋光表面的拋光墊的領域。
【背景技術】
[0002]化學-機械平面化或化學-機械拋光(通常簡寫為CMP)是一種在半導體制作中用于使半導體晶片或其它襯底平面化的技術。
[0003]該工藝包括與拋光墊和直徑典型地大于晶片的擋圈相結合地使用研磨和腐蝕性的化學漿狀物(通常稱為膠質)。拋光墊和晶片由動態(tài)拋光頭迫壓在一起并由塑料擋圈保持在適當位置。在拋光期間動態(tài)拋光頭旋轉。該方法有助于材料的移除并趨于使任何不規(guī)則的形貌平坦，從而使晶片平直或平坦。該方法對于設置晶片以形成另外的電路元件可能是必要的。例如，可能需要該方法來使整個表面位于光刻系統的景深內，或基于其位置選擇性地去除材料。對于最近的低于50納米技術節(jié)點，典型的景深要求低至埃級。
[0004]材料去除的過程并非僅僅是像砂紙在木材上那樣的研磨刮擦過程。漿體中的化學制品也與待去除的材料反應和/或弱化待去除的材料。磨料加速了該弱化過程并且拋光墊有助于從表面擦除反應后的材料。除在漿體技術中的進步外，拋光墊還對日益復雜的CMP操作起到重要作用。
[0005]然而，在CMP墊技術的進化中需要另外的改進。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的實施例包括具有帶具有漸變/傾斜/楔形側壁的連續(xù)突起的拋光表面的拋光墊。
[0007]在一實施例中，一種用于拋光襯底的拋光墊包括拋光主體，該拋光主體具有與背面相對的拋光側。該拋光墊還包括具有與拋光主體的拋光側連續(xù)/相連的多個突起的拋光表面。每個突起都具有遠離拋光主體的平坦表面和從該平坦表面朝向拋光主體向外漸變/傾斜的側壁。
[0008]在另一實施例中，一種用于拋光襯底的拋光墊包括拋光主體，該拋光主體具有與背面相對的拋光側。該拋光墊還包括具有與拋光主體的拋光側連續(xù)/相連的多個突起的拋光表面。每個突起都在拋光表面的最外部平面中具有變型的四邊形形狀并具有從最外部的平面朝向拋光主體向外漸變的側壁。
【附圖說明】
[0009]圖1示出了設置在傳統拋光墊的拋光表面中的同心圓形槽圖案的自上至下的平面圖。
[0010]圖2A示出了根據本發(fā)明一實施例的設置在拋光墊的拋光表面中的突起圖案的自上至下的平面圖。
[0011]圖2B是根據本發(fā)明一實施例的圖2的一部分的突起圖案的放大視圖。
[0012]圖2C是根據本發(fā)明一實施例的沿圖2B的a-a’軸線截取以將圓柱形突起與圖2D-2G所示的示例進行對比的對比剖視圖。
[0013]圖2D是根據本發(fā)明一實施例的用于具有平坦側壁的突起的沿圖2B的a-a’軸線截取的剖視圖。
[0014]圖2E是根據本發(fā)明另一實施例的用于具有彎曲側壁的突起的沿圖2B的a-a’軸線截取的剖視圖。
[0015]圖2F是根據本發(fā)明另一實施例的用于具有階梯狀側壁的突起的沿圖2B的a-a’軸線截取的剖視圖。
[0016]圖2G是根據本發(fā)明另一實施例的用于具有帶底切部/沉割部的總體地向外的側壁的突起的沿圖2B的a-a’軸線截取的剖視圖。
[0017]圖3A示出根據本發(fā)明一實施例的用于圖2A-2G的拋光墊的示例性中央區(qū)域，其中拋光表面包括按鈕區(qū)域，該按鈕區(qū)域在按鈕的六邊形形狀的一條邊上具有三角形時鐘標記。
[0018]圖3B示出根據本發(fā)明一實施例的用于圖2A-2G的拋光墊的示例性外部區(qū)域，其中拋光表面包括在拋光主體的拋光側的最外緣處圍繞多個突起的實心環(huán)。
[0019]圖4示出根據本發(fā)明一實施例的用于突起的拋光表面形狀如圓形(“A”)、橢圓形(“B”)、三角形(“C”)、五邊形(“D”)和六邊形(“E”)的選擇，每個突起都具有漸變側壁。
[0020]圖5A示出根據本發(fā)明一實施例的采用六邊形組合布置結構的突起圖案。
[0021]圖5B示出根據本發(fā)明一實施例的采用正方形組合布置結構的突起圖案。
[0022]圖5C示出根據本發(fā)明一實施例采用大致正方形組合布置結構的突起圖案，其中突起組群之間的間距較大。
[0023]圖6A示出根據本發(fā)明一實施例的采用大致六邊形組合布置結構的突起圖案，其中大致正方形或長方形的突起組群之間的間距較大。
[0024]圖6B示出根據本發(fā)明一實施例的采用大致六邊形組合布置結構的突起圖案，其中菱形突起組群之間的間距較大。
[0025]圖6C示出根據本發(fā)明一實施例采用大致六邊形組合布置結構的突起圖案，其中三角形突起組群之間的間距較大。
[0026]圖6D示出根據本發(fā)明一實施例的采用大致六邊形組合布置結構的突起圖案，其中帶形突起組群之間的間距較大。
[0027]圖7示出根據本發(fā)明一實施例的采用大致六邊形組合布置結構的突起圖案，其中菱形突起群組之間的間距較大，菱形群組成子圖案布置。
[0028]圖8A示出根據本發(fā)明一實施例的設置在拋光墊的拋光表面中的變型的四邊形突起圖案的成角度的平面圖。
[0029]圖SB示出根據本發(fā)明一實施例的用于圖8A的拋光墊的示例性中央區(qū)域，其中拋光表面包括具有變型的正方形形狀的按鈕區(qū)域。
[0030]圖SC示出根據本發(fā)明一實施例的用于圖8A的拋光墊的示例性外部區(qū)域，其中拋光表面包括在拋光主體的拋光側的最外緣處圍繞多個變型的四邊形突起的實心環(huán)。
[0031]圖9A示出根據本發(fā)明一實施例的用于變型的四邊形拋光突起的拋光表面形狀的選擇，例如具有四個圓角的正方形、具有四個缺口角的正方形和具有四條圓弧形邊的正方形。
[0032]圖9B示出根據本發(fā)明一實施例的用于被用作用于變型的四邊形拋光突起的基礎的四邊形的選擇，例如變型的正方形、變型的長方形、變型的菱形和變型的梯形。
[0033]圖10示出了根據本發(fā)明一實施例的設置在拋光墊的拋光表面中的突起圖案的自上至下的平面圖，所述圖案被局部透明(LAT)區(qū)域和/或指示區(qū)域中斷。
[0034]圖11A-11F示出了根據本發(fā)明一實施例的用于制作拋光墊的操作的剖視圖。
[0035]圖12示出根據本發(fā)明一實施例的與具有帶具有漸變側壁的連續(xù)突起的拋光表面的拋光墊兼容的拋光設備的等軸側視圖。
【具體實施方式】
[0036]本文中描述了具有帶具有漸變側壁的連續(xù)突起的拋光表面的拋光墊。在以下描述中，闡述了許多具體細節(jié)，諸如具體的拋光墊設計和組合物，以便提供對本發(fā)明的實施例的透徹理解。對本領域的技術人員來說將顯而易見的是，本發(fā)明的實施例可在沒有這些具體細節(jié)的情況下實施。在另一些情形中，未詳細描述公知的加工技術，諸如與漿體與拋光墊組合以執(zhí)行半導體基底的化學機械拋光(CMP)有關的細節(jié)，以便不會不必要地使本發(fā)明的實施例難以理解。此外，應理解的是，圖中所示的各種實施例是說明性的表示且不一定按比例繪制。
[0037]用于在CMP操作中拋光襯底的拋光墊通常包括其中形成有物理槽或突起的至少一個表面。所述槽或突起可以被布置成平衡用于拋光襯底的適量表面積，同時提供用于在CMP操作中使用的漿體的儲器。根據本發(fā)明的實施例，突起圖案是針對拋光墊的拋光表面描述的。在一個實施例中，每個突起都具有遠離拋光墊的拋光主體的平坦表面或平面，帶有從該平坦表面或平面朝向拋光主體向外漸變的側壁。
[0038]本文描述的突起圖案對于使用漿體在CMP操作中拋光襯底可以提供益處，或者與現有技術拋光墊相比可以有利于使用漿體在CMP操作中拋光襯底。例如，本文中描述的突起圖案的優(yōu)點可以包括:(a)隨著拋光墊相對于被拋光襯底旋轉，基于漿體的拋光過程跨被拋光襯底的改善的均化，和(b)對于帶有傳統槽或突起圖案的墊，拋光墊上改善的漿體保持。此外，(突起的)向外漸變的側壁在拋光墊的制作期間可協助脫模過程，如下文結合圖11A-11F更詳細地描述的。通常，本發(fā)明的實施例包括對于拋光表面的拋光平面內的所有尺寸而言具有比較相似的值的突起特征的使用。突起可通過模制工藝形成，因為此類突起形狀否則通常將不切實際地通過在拋光表面中切割圖案來形成。
[0039]為了提供上下文，傳統拋光墊通常具有帶穿過其中的徑向槽的同心圓形槽圖案。例如，圖1示出了設置在傳統拋光墊的拋光表面中的同心圓形槽圖案的自上至下的平面圖。
[0040]參照圖1，拋光墊100包括具有拋光表面102和背面(未不出)的拋光主體。拋光表面102具有同心圓104的槽圖案。該槽圖案還包括從最內部的圓到最外部的圓連續(xù)的多個徑向槽106，如圖1所示。這樣一個槽圖案的潛在缺點可包括跨大的同心槽的漿體分布的不良平均和/或由于沿徑向槽排出而引起的漿體損失。
[0041]與圖1形成對比，并且如下文在圖2A中例示的，本發(fā)明的實施例包括相對于傳統槽間距狹窄地間隔開的突起圖案。此外，突起在拋光表面的平面中的所有尺寸比較相似，因此每個突起都可有效地用于提供恒定的局部拋光特性。通過避免傳統開槽，可通過此類突起的使用來改善拋光墊上的漿體保持。
[0042]在本發(fā)明的一個方案中，拋光墊可被制作成帶其上具有連續(xù)突起圖案的拋光表面，每個突起都具有漸變側壁。作為示例，圖2A示出了根據本發(fā)明一實施例的設置在拋光墊的拋光表面中的突起圖案的自上至下的平面圖。圖2B是圖2A的一部分的突起圖案的放大視圖，示出了從平面圖視角看的漸變側壁。
[0043]參照圖2B的放大視圖，每個突起202都在拋光墊的主體處較大(例如，參見外圓250)且在背離拋光墊的主體處較小(例如，參見內圓252)。也就是說，內圓252是突起202的最外表面。因此，每個突起202都不是圓柱形的。出于比較目的，圖2C是在突起呈圓柱形的情況下——即，在內圓250和外圓252分別在圖2B的平面圖中將看不到的情況下——沿圖2B的a-a’軸線截取的假想剖視圖。圓柱形突起是貫穿突起在豎直方向上維持相同形狀和形狀尺寸(例如，具有基本上或精確地豎直的側壁)的突起。
[0044]通過與圖2C對比，結合本發(fā)明的實施例描述的突起可被看作非圓柱形的。也就是說，盡管各突起202在豎直方向上維持相同形狀，但各突起202未貫穿突起維持相同的形狀尺寸(例如，具有基本上或精確地豎直的側壁)且因此不具有完全豎直的側壁。此類非圓柱形突起的示例性實施例包括圖2D-2G所示的突起，它們是具有向外漸變的側壁的突起。
[0045]在第一示例中，圖2D是根據本發(fā)明一實施例的用于具有平坦側壁的突起的沿圖2B的a-a’軸線截取的剖視圖。參照圖2D，每個突起202都具有上平坦表面(即，遠離拋光主體的平坦表面)和從該平坦表面朝向拋光主體向外漸變的平坦側壁。平坦側壁相對于拋光主體的拋光