具有同心或大致同心多边形槽图案的抛光垫的制作方法
【专利说明】具有同心或大致同心多边形槽图案的抛光垫
[0001 ] 本申请是申请日为2012年I月19日、申请号为201280013062.5、发明名称为“具有同心或大致同心多边形槽图案的抛光垫”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
[0002]本发明的实施例属于化学机械抛光(CMP)、特别是具有同心或大致同心的多边形槽图案的抛光垫的领域。
【背景技术】
[0003]化学-机械平面化或化学-机械抛光(通常简写为CMP)是一种在半导体制作中用于使半导体晶片或其它衬底平面化的技术。
[0004]该工艺与抛光垫和直径典型地大于晶片的挡圈相结合地使用研磨和腐蚀性的化学浆状物(通常称为胶质)。抛光垫和晶片由动态抛光头迫压在一起并由塑料挡圈保持在适当位置。在抛光期间动态抛光头旋转。该方法有助于材料的移除并趋于使任何不规则的形貌平坦，从而使晶片平直或平坦。该方法对于设置晶片以形成另外的电路元件可能是必要的。例如，可能需要该方法来使整个表面位于光刻系统的景深内，或基于其位置选择性地去除材料。对于最近的低于50纳米技术节点，典型的景深要求低至埃级。
[0005]材料去除的过程并非仅仅是像砂纸在木材上那样的研磨刮擦过程。浆体中的化学制品也与待去除的材料反应和/或弱化待去除的材料。磨料加速了该弱化过程并且抛光垫有助于从表面擦除反应后的材料。除在浆体技术中的进步外，抛光垫还对日益复杂的CMP操作起到重要作用。
[0006]然而，在CMP垫技术的进化中需要另外的改进。
【发明内容】
[0007]本发明的实施例包括具有同心或大致同心的多边形槽图案的抛光垫。
[0008]在一实施例中，一种用于抛光衬底的抛光垫包括抛光主体。该抛光主体具有抛光表面和背面。抛光表面具有包括同心或大致同心的多边形的槽图案。槽图案不具有从最内部多边形到最外部多边形连续的径向槽。
[0009]在另一实施例中，一种制作用于抛光衬底的抛光垫的方法包括在成型模的基部中将预聚物/预聚合物与固化剂混合以形成混合物。使成型模的盖移动到混合物中。所述盖上设置有包括同心或大致同心的多边形的突起图案。突起图案不具有从最内部多边形到最外部多边形连续的径向突起。在所述盖被布置在混合物中的情况下，使混合物至少部分地固化以形成包括抛光表面的模制均质抛光主体，所述抛光表面中设置有与盖的突起图案对应的槽图案。
[0010]在另一实施例中，一种用于抛光衬底的抛光垫包括抛光主体。该抛光主体具有抛光表面和背面。该抛光表面具有槽图案，该槽图案包括正交于抛光表面的半径的离散线段/节段/部段并且形成同心或大致同心的多边形布置的一部分但不是全部。
[0011]在另一实施例中，一种用于抛光衬底的抛光垫包括抛光主体。该抛光主体具有抛光表面和背面。该抛光表面具有包括嵌套的不完整多边形的槽图案，在所述不完整多边形之间具有连续性。
【附图说明】
[0012]图1示出了设置在传统抛光垫的抛光表面中的同心圆形槽图案的自上至下的平面图。
[0013]图2示出了设置在传统抛光垫的抛光表面中的具有从最内部多边形到最外部多边形连续的径向槽的同心多边形槽图案的自上至下的平面图。
[0014]图3示出了根据本发明一实施例的设置在抛光垫的抛光表面中的不具有从最内部多边形到最外部多边形连续的径向槽的同心多边形槽图案的自上至下的平面图。
[0015]图4A示出了设置在传统抛光垫的抛光表面中的具有从最内部多边形到最外部多边形连续的径向槽的同心多边形槽图案的自上至下的平面图。
[0016]图4B示出了根据本发明一实施例的设置在抛光垫的抛光表面中的不具有从最内部多边形到最外部多边形连续的径向槽的同心多边形槽图案的自上至下的平面图。
[0017]图4C示出了根据本发明一实施例的设置在抛光垫的抛光表面中的在接连/相继的多边形之间具有径向槽的同心多边形槽图案的自上至下的平面图。
[0018]图5A示出了用于设置在传统抛光垫的抛光表面中的同心圆形槽图案的圆形槽的轨迹的自上至下的平面图。
[0019]图5B示出了根据本发明一实施例的用于设置在抛光垫的抛光表面中的同心多边形槽图案的多边形槽的轨迹的自上至下的平面图。
[0020]图6A示出了根据本发明一实施例的设置在抛光垫的抛光表面中的同心十二边形槽图案的自上至下的平面图。
[0021]图6B示出了根据本发明一实施例的设置在抛光垫的抛光表面中的同心八边形槽图案的自上至下的平面图。
[0022]图7A示出了根据本发明一实施例的设置在抛光垫的抛光表面中的具有旋转相继多边形的同心多边形槽图案的自上至下的平面图。
[0023]图7B示出了根据本发明一实施例的设置在抛光垫的抛光表面中的具有交替的旋转相继多边形的同心多边形槽图案的自上至下的平面图。
[0024]图8示出了根据本发明一实施例的设置在抛光垫的抛光表面中的具有偏离的中心的同心多边形槽图案的自上至下的平面图。
[0025]图9A示出了根据本发明一实施例的设置在抛光垫的抛光表面中的具有中断的非多边形槽的同心多边形槽图案的自上至下的平面图。
[0026]图9B示出了根据本发明一实施例的设置在抛光垫的抛光表面中的多边形槽图案的自上至下的平面图，其中一个多边形具有与另一个多边形不同数量的边。
[0027]图10示出了根据本发明一实施例的设置在抛光垫的抛光表面中的同心多边形槽图案的自上至下的平面图，所述图案被局部透明(LAT)区域和/或指示区域中断。
[0028]图11A-11F示出了根据本发明一实施例的用于制作抛光垫的操作的剖视图。
[0029]图12示出了根据本发明一实施例的设置在抛光垫的抛光表面中的具有变形的相继多边形的同心多边形槽图案的自上至下的平面图。
[0030]图13示出了根据本发明一实施例的设置在抛光垫的抛光表面中的在具有同心多边形的大体外观的不完整多边形之间具有连续性的槽图案的自上至下的平面图。
[0031]图14A示出了根据本发明一实施例的设置在抛光垫的抛光表面中的具有不带转折部位的同心多边形的大体外观的线段槽图案的自上至下的平面图。
[0032]图14B示出了根据本发明一实施例的设置在抛光垫的抛光表面中的具有每隔一个边缺失一个边的大体外观的线段槽图案的自上至下的平面图。
[0033]图15示出了根据本发明一实施例的与具有同心多边形槽图案的抛光垫兼容的抛光设备的等轴侧视图。
【具体实施方式】
[0034]本文中描述了具有同心或大致同心的多边形槽图案的抛光垫。在以下描述中，阐述了许多具体细节，诸如具体的抛光垫组合物和设计，以便提供对本发明的实施例的透彻理解。对本领域的技术人员来说将显而易见的是，本发明的实施例可在没有这些具体细节的情况下实施。在另一些情形中，未详细描述公知的加工技术，诸如与浆体和抛光垫组合以执行半导体衬底的CMP有关的细节，以便不会不必要地使本发明的实施例难以理解。此外，应理解的是，图中所示的各种实施例是说明性的表示且不一定按比例绘制。
[0035]用于在CMP操作中抛光衬底的抛光垫通常包括其中形成有物理槽的至少一个表面。所述槽可以布置成平衡用于抛光衬底的适量表面积，同时提供用于在CMP操作中使用的浆体的储器。根据本发明的实施例，基于一系列同心多边形的槽图案被描述为用于抛光垫的抛光表面。作为示例，直径为约20英寸的抛光垫具有带基于同心的十边形槽的槽图案的抛光表面。
[0036]本文描述的槽图案对于使用浆体在CMP操作中抛光衬底可以提供益处，或者与现有技术抛光垫相比可以有利于使用浆体在CMP操作中抛光衬底。例如，文中描述的槽图案的优点可以包括:(a)随着抛光垫旋转并且单独的槽向内和向外径向平移，基于浆体的抛光过程跨被抛光衬底的改善的均化，(b)对于带有径向槽的垫，抛光垫上改善的浆体保持。下文例如分别结合图5B和2更详细地描述这两种概念。
[0037]本发明的基本实施例包括基于形成类似的多边形的一系列槽的槽图案，所述多边形全部具有同一个中心点，并且全部以角度Θ(角Θ为零)对齐，使得它们的直线段平行并且它们的角以径向方式对齐。嵌套的三角形、方形、五边形、六边形等全部都被认为包含在本发明的精神和范围内。可以存在最大数量的直线段，高于该数量多边形将变成大致圆形。优选实施例可以包括将槽图案限制为多边形具有的边的数量小于这样的直线段数量。这种方案的一个原因可以是改善抛光效益的均化，所述抛光效益否则可能随着每个多边形的边数增加并接近圆形而削弱。另一实施例包括具有同心多边形的槽图案，所述同心多边形具有与抛光垫中心不在同一个位置的中心。
[0038]更复杂的实施例可以包括具有定