专利名称：用于cmp的研磨垫的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于化学机械研磨的研磨垫，并且更具体而言涉及可以在研磨过程中使浆料均匀分散于整个区域以提供改善的研磨均匀性，并且适当地控制浆料的停留时间以提高研磨速率的用于CMP的研磨垫。
背景技术：
近来，用于半导体装置(例如DRMA、闪存装置等)的装置间的电绝缘，已经使用浅沟槽隔离(Shallow Trench Isolation, STI)方法。STI方法包括蚀刻半导体基底，在其上形成垫氮化物膜等以形成沟槽，形成由二氧化硅膜组成的用于填充沟槽的氧化物膜，然后进行平坦化方法用于除去由过量氧化物膜而产生的陆度(step height)。以前，用于平坦化方法，已经使用各种方法例如回流(reflow)、SOG和回蚀等，然而，根据半导体装置的高集成和高性能的趋势，这些方法无法显示出满意的结果。基于此原因，化学机械研磨(CMP)方法已最广泛地应用于平坦化方法。CMP方法是将半导体基底与研磨装置的研磨垫接触，并且所述半导体基底和研磨垫相对移动，同时在研磨垫和半导体基底之间供给包括研磨颗粒和各种化学成分的浆料组合物，从而机械研磨膜的方法。—般而言，在化学机械研磨方法中，将待研磨的膜固定于载具头(carrier head)并将其设置为与旋转的研磨垫相对。载具头对旋转的研磨垫施加压力，同时固定待研磨的膜，从而能够进行研磨。此外，载具头可以旋转以在基底与研磨表面之间提供额外的移动。在化学机械研磨方法中，可以通过选择合适的研磨垫和浆料以产生高研磨速度从而提供平坦的基底表面。然而，在化学机械研磨方法中，由研磨垫的旋转产生离心力，并且因此研磨浆料的排放速度朝向研磨垫的边缘而增加。此外，在CMP方法中，将压力施加至待研磨的膜并且该膜与研磨垫接触，然而研磨浆料不易移动至待研磨的膜的中心，因此中心研磨不充分。也就是说，现有的CMP研磨垫由于待研磨的膜的中心和边缘的研磨速度不同而可能产生不均匀的研磨，并且由于研磨过程中浆料的不均匀分布而可能导致无效的研磨。因此，需要开发一种方法，其可以使浆料均匀分散于整个区域并且在待研磨的膜的整个区域均能够均匀研磨。发明详述技术目的本发明的目的在于提供一种用于CMP的研磨垫，所述研磨垫可以在研磨过程中使浆料均匀分散于整个区域以提供改善的研磨均匀性，并且适当地控制浆料的停留时间以提高研磨速率，并且提供包括所述研磨垫的CMP装置。技术方案本发明提供用于CMP的研磨垫，其具有如下形状:其中在平面上连接2个相邻凹处(valley)的3个或3个以上半椭圆或半圆曲线相连接，并且所述研磨垫包括2个或2个以上在研磨垫上形成预定厚度的改良图案，其中一个改良图案的尖端(peak)和与其相邻的另一个改良图案的凹处连续地位于相同的线上。本发明还提供配备有用于CMP的研磨垫的CMP装置。在下文中，根据本发明具体实施方案，将对用于CMP的研磨垫和CMP装置进行描述。根据本发明的一个实施方案，提供了用于CMP的研磨垫，其具有如下形状:其中在平面上连接2个相邻凹处的3个或3个以上半椭圆或半圆曲线相连接，并且所述研磨垫包括2个或2个以上在研磨垫上形成预定厚度的改良图案，其中一个改良图案的尖端和与其相邻的另一个改良图案的凹处连续地位于相同的线上。通过在研磨垫上形成由相连的半椭圆或半圆曲线组成的改良图案，在研磨和排放过程中浆料通过的图案的总面积会大大提高，因此与现有的包括同心图案的研磨垫相比，其可以容易地控制浆料的停留时间，并且浆料在研磨过程中可以均匀分散于整个区域以实现改善的研磨均勻性和高研磨速率。术语“图案”是指在研磨垫上所形成的具有预定深度和宽度的凹痕(dent)。半椭圆或半圆曲线是指在椭圆或圆形中用位于距离研磨垫中心相同距离的两点作为起点和终点所连接的曲线。半椭圆和圆形并非必须是完整的半椭圆或半圆，其可以是半椭圆或半圆的一部分。可以连接3个或3个以上半椭圆或半圆曲线以形成改良图案，并且每个曲线的起点或终点可以彼此连接以形成图案。图1示意性地示出了由8个彼此相连的半椭圆曲线形成的改良图案。然而，图1示出了改良图案的一个实例，但是改良图案并不限于此，并且可以对其进行各种改良。例如，如图1所示，半椭圆或半圆曲线连接的凹处可以是不连续的线相连接的一个点，或者如图2所示，其可以为连续的线通过的一个点。在一个改良图案中曲线的形状可以相同或不同，但是优选相同形状的半椭圆或半圆曲线可以连续连接。术语“凹处”是指在一个改良图案中位于距离研磨垫中心最短距离的点，半椭圆或半圆曲线可以通过该点相连。术语“尖端”是指在一个改良图案中位于距离研磨垫中心最长距尚的点。同时，在用于CMP的研磨垫上，可以形成多个改良图案以使一个改良图案的尖端和与其相邻的另一个改良图案的凹处可以连续地位于来自中心的相同线上。在该多个改良图案中，一个改良图案的尖端和与其相邻的另一个改良图案的凹处可以在由研磨垫中心的最外层方向上排列于一条线上。具体而言，如图3所示，尽管每个改良图案具有相同的中心，如果研磨垫的中心与位于最内层的改良图案的尖端之间的直线延伸，其可以连接至围绕改良图案的另一个改良图案的凹处，并且然后与下一个改良图案的尖端连接，重复进行该步骤，从而在研磨垫上形成多个改良图案。具体而言，包括多个改良图案——即2个或2个以上图案——的研磨垫，其中一个改良图案的尖端和与其相邻的另一个改良图案的凹处在来自中心的线上重复排列——与现有的图案相比可以使浆料在研磨垫上更均匀地分散，这是因为尖端和凹处连续地并且交替地排列于线上，并且这可以防止浆料在某些部位长时间停留，因此实现了改善的研磨均匀性和研磨速率。
当使用现有的包括同心图案的研磨垫时，研磨浆料可能不易移至待研磨膜的中心，并且因此中心的研磨可能过少。相反，因为改良图案的尖端和凹处交替地重复排列在用于CMP的研磨垫上，浆料可以容易地在相邻的改良图案之间移动，并且浆料甚至在研磨垫的中心也可以均匀分布，并且因此可以提高待研磨膜中心的研磨速率从而大大地改善研磨均匀性。此外，根据本发明一个实施方案的用于CMP的研磨垫，尖端和凹处的密度朝向研磨垫的中心而增加，并且因此浆料在研磨垫中心的停留时间可以在研磨过程中增加，因而防止由待研磨膜的中心的研磨较少而产生的不均匀的研磨。具体而言，由于改良图案的尖端和凹处交替地重复排列于线中，用于CMP的浆料在研磨过程中可以从一个图案的尖端在向外移至与其相邻的另一个图案的凹处，并且经移动的浆料沿着图案的槽(在半椭圆或半圆曲线中的凹处和尖端之间的线)移动，然后再次从尖端移动至相邻图案的凹处，重复该步骤。因此，在本发明一个实施方案的用于CMP的研磨垫中，用于CMP的浆料可以具有较长的排放路径，并且可以在所有方向上均匀排放，同时确保合适的停留时间。相反，如图5所示，在每个图案的尖端(或凹处)均排列于来自中心的线上的研磨垫中，CMP浆料可以沿着直线方向排放，其中相邻图案的尖端(或凹处)通过在研磨过程中所产生的离心力而排列，并且因此可以具有较短的排放路径，并且可以产生具有较短的浆料停留时间的一个部分。用于CMP的研磨垫可以包括第一至第η个改良图案，并且其可以具有第k个改良图案在平面上围绕第k-1个改良图案的形状。其中，η可以为2或2以上的整数，优选5至
1000的整数，并且k可以为2≤k≤n的整数。因此，如果的来自研磨垫中心的线-其中
通过第k-Ι个改良图案的尖端(或凹处)一延伸，则其可以通过第k个改良图案的凹处。同时，改良图案的宽度和深度以及改良图案之间的距离可以根据待研磨膜的种类、材料或使用领域而适当地控制。例如，改良图案可以具有10 μ m至Icm的宽度，并且其可在研磨垫上形成10 μ m至2mm的深度。如果图案形成得过深，则其在研磨过程中可能妨碍浆料的流动，并且由研磨膜材料和浆料凝结所产生的大颗粒可能保留在图案中从而导致划痕。在研磨垫中，一个改良图案的尖端和与其相邻的另一个改良图案的凹处之间的距离可以为Imm至10mm。如果尖端和凹处之间的距离变得过窄，则可能不确保浆料可以在研磨垫上停留充足的时间，并且如果距离变得过远，研磨均匀性的改善可能不明显并且研磨性能可能劣化。考虑到研磨性能或改良图案的数量等，研磨垫中心与每个改良图案之间的距离可以适当地进行控制。改良图案深度的横截面的形状可以包括任何形状而没有具体限制，只要其已知适用于用于CMP的研磨垫，例如其可以为长方形、正方形或U形，但是并不局限于此。同时，研磨垫还包括形成的具有预定深度的同心图案。根据研磨性能、研磨均匀性和待研磨膜的特性，至少一个同心图案可以在研磨垫的某一部分上形成，例如，其可以形成于相邻的改良图案之间或与改良图案的某一部分重叠时形成。图4示意性地示出了研磨垫的一个实例，其中一个改良图案和一个同心图案重叠。
具体而言，至少一个同心图案可以在来自研磨垫中心的研磨垫1/2半径的外侧形成，以控制由于研磨过程中离心力所导致的朝向研磨垫边缘的较高的浆料排放速度。同心图案可以是圆形或椭圆形，并且优选为圆形，即研磨垫中心和在同心图案上的所有点之间的距离是相同的图案。此外，同心图案可以形成为连续连接的线，或形成为由某些点或一部分图案组成的虚线。同心图案的宽度和深度以及改良图案之间的距离可以根据待研磨膜的种类、材料或使用领域而适当地控制。例如，同心图案可以具有10 μ m至Icm的宽度，并且其可以形成10 μ m至2_的深度。同时，根据本发明的另一个实施方案，提供了一种CMP装置，其包括上述用于CMP的研磨垫、用于将研磨浆料供给至研磨垫的供给部件、用于将待研磨的晶片导引至垫上的研磨头部件，和用于移除由晶片研磨所产生的残留物并且保持研磨垫为恒定状态的垫调节器。本发明的有益效果根据本发明，可提供一种用于CMP的研磨垫，其在研磨过程中可以使浆料均匀分散于整个区域以提供改善的研磨均匀性，并且可以适当地控制浆料的停留时间以提高研磨速率。
图1示意性地示出了由8个相连的半椭圆曲线组成的改良图案。 图2示出了一个实例，其中排列有2个改良图案，每个改良图案由8个连续连接的半椭圆曲线组成。图3示意性地示出了实施例1的研磨垫，其中形成了多个改良图案。图4示意性地示出了实施例2的研磨垫，其中形成了多个改良图案和一个同心图案。图5示意性地示出了对比实施例1的研磨垫，其中形成了具有相同中心并且以规则间隔排列的图案。
具体实施例方式在下文中，将参考以下实施例对本发明进行解释。然而，这些实施例仅仅是为了阐述本发明，但是本发明的范围不限于此。<实施例和对比实施例:研磨垫的制备>实施例1如图3所示，在用于CMP的研磨垫上，多个改良图案形成Imm的深度。一个改良图案的尖端和另一个相邻的改良图案的凹处之间的距离设定为2mm。实施例2如图4所示，通过与实施例1相同的方法制备研磨垫，不同之处在于在来自研磨垫中心的研磨垫半径的2/3点处另外形成了一个同心图案(深度Imm)。对比实施例如图5所示，制备了一种研磨垫，其中具有相同的中心并且以规则间隔排列的多个图案形成Imm的深度。<试验实施例>使用实施例和对比实施例的研磨垫进行研磨，因此确定:与对比实施例的研磨垫相比，实施例的研磨垫可以使浆料均匀分散于整个区域从而证实了研磨均匀性得到更多改善，并且可以适当地控制浆料的停留时间从而进一步提高研磨速率。*研磨条件将通过HDP沉积至6000人的8英寸SiO2晶片在以下研磨条件下研磨I分钟。[研磨条件]研磨装置:GnpTechnology Pol1-5008 英寸机器压板速度:87rpm载具速度:93rpm压力:1.5psi衆料流速:200ml/min
权利要求
1.一种用于化学机械研磨的研磨垫，其具有如下形状:其中在平面上连接2个相邻凹处的3个或3个以上半椭圆或半圆曲线相连接，并且所述研磨垫包括2个或2个以上在研磨垫上形成预定厚度的改良图案， 其中一个改良图案的尖端和与其相邻的另一个改良图案的凹处连续地位于相同的线上。
2.权利要求1的用于化学机械研磨的研磨垫，其中由研磨垫的中心至每个改良图案的凹处的距离相同，并且 研磨垫的中心至每个改良图案的尖端的距离相同。
3.权利要求1的用于化学机械研磨的研磨垫，其中所述研磨垫包括第一至第η个改良图案，并且第k个改良图案围绕第k-Ι个改良图案，条件是η为2或2以上的整数，并且k为2彡k彡η的整数。
4.权利要求3的用于化学机械研磨的研磨垫，其中第k-Ι个改良图案的尖端和第k个改良图案的凹处位于来自研磨垫中心的相同的线上。
5.权利要求1的用于化学机械研磨的研磨垫，其中一个改良图案的尖端和与其相邻的另一个改良图案的凹处之间的距离为Imm至10mm。
6.权利要求1的用于化学机械研磨的研磨垫，其中所述改良图案具有ΙΟμπι至Icm的览度。
7.权利要求1的用于化学机械研磨的研磨垫，其中所述改良图案具有ΙΟμπι至2mm的深度。
8.权利要求1的用于化学机械研磨的研磨垫，其还包括形成的具有预定深度的同心图案。
9.一种CMP装置，包括: 权利要求1的用于CMP的研磨垫； 用于将研磨浆料供给至研磨垫的供给部分； 用于将待研磨的晶片导引至垫上的研磨头部分；和 用于移除晶片研磨所产生的残留物，并且保持研磨垫为恒定状态的垫调节器。
全文摘要
本发明涉及用于CMP的研磨垫，所述研磨垫具有如下形状其中在平面上连接2个相邻凹处的3个或3个以上半椭圆或半圆曲线彼此相连接。所述研磨垫还包括具有预定厚度的改良图案。在所述研磨垫中，浆料可以在研磨过程中均匀地分散从而改善研磨均匀性，并且通过适当地调节浆料的停留时间从而提高研磨速率。
文档编号H01L21/304GK103109355SQ201180043809
公开日2013年5月15日 申请日期2011年9月9日 优先权日2010年9月15日
发明者金雅然, 安秉寅, 申东穆 申请人:株式会社Lg化学