[发明专利]互相连接的多元件栅格抛光垫

说明书

技术领域

本发明一般涉及用于化学机械抛光的抛光垫领域。具体来说，本发明涉及 具有用来对磁性基材、光学基材和半导体基材进行化学机械抛光的抛光结构的 化学机械抛光垫。

背景技术

在集成电路和其它电子器件的制造中，需要在半导体晶片的表面上沉 积多层的导电材料、半导体材料和介电材料，以及将这些材料层从半导体 晶片的表面除去。可以使用许多种沉积技术沉积导电材料、半导体材料和 介电材料的薄层。现代晶片加工中常规的沉积技术包括物理气相沉积 (PVD)(也称为溅射)、化学气相沉积(CVD)、等离子促进的化学气相沉积 (PECVD)和电化学镀覆等。现代去除技术包括湿法和干法各向同性和各向 异性蚀刻等。

当材料层被依次沉积和除去的时候，晶片最上层的表面变得不平。因 为随后的半导体加工(例如镀覆金属)需要晶片具有平坦的表面，所以晶片需 要平面化。平面化可用来除去不希望出现的表面形貌和表面缺陷，例如粗 糙表面，团聚材料，晶格破坏，划痕和污染的层或材料。

化学机械平面化，即化学机械抛光(CMP)是一种用来对半导体晶片之类的 工件进行平面化或抛光的常规技术。在常规的CMP中，将晶片支架或抛光头 安装在支架组件上。所述抛光头固定着所述晶片，将所述晶片置于与抛光垫的 抛光层接触的位置，所述抛光垫安装在CMP设备中的台子或台面上。所述支 架组件在晶片和抛光垫之间提供可以控制的压力。同时，将浆液或其它抛光介 质分散在抛光垫上，引入晶片和抛光层之间的间隙内。为了进行抛光，所述抛 光垫和晶片通常相对发生旋转。当抛光垫在晶片下面旋转的同时，所述晶片扫 出一个大体为环形的抛光痕迹(polishing track)，或抛光区域，使得所述晶片的 表面直接面对所述抛光层。通过抛光层和抛光介质在晶片表面上的化学和机械 作用，对晶片表面进行抛光，使其平面化。

在过去的十年间，人们进行了越来越多的研究、分析和高等数学模拟，来 了解CMP过程中抛光层、抛光介质和晶片表面之间的相互作用，以期对抛光 垫的设计进行最优化。自从将CMP开始作为半导体制造方法以来的大部分抛 光垫的研发本身是经验性的，包括试验大量不同的多孔和无孔的聚合物材料。 抛光表面或抛光层的大多数设计主要是为这些层提供各种微结构，或者提供空 心区域和实心区域的图案，以及提供宏观结构，或者表面穿孔或凹槽的设置， 根据它们的权利要求，这些结构会提高抛光速率、改进抛光均一性，或者减少 抛光缺陷(划痕、凹陷、脱层区域、以及其它表面破坏或表面下的破坏)。这些 年来，人们提出了许多不同的微结构和宏观结构来提高CMP性能。

对于常规的抛光垫，抛光垫表面的修整(conditioning)或打磨(dressing)对于 保持固定的抛光表面，以获得稳定的抛光性能来说是很重要的。随着时间的流 逝，抛光垫的抛光表面被磨损，消除了抛光表面的微织构(microtexture)，这是 被称为“磨钝(glazing)”的现象。磨钝现象的原因是因为在抛光垫和工件之间 的接触点发生摩擦生热和剪切造成的聚合物材料塑性流动而造成的。另外， CMP产生的碎屑可能会堵塞表面孔隙和微通道，所述孔隙和微通道是用来使 得浆液流过所述抛光表面的。当发生这种情况的时候，CMP工艺的抛光速率 会降低，这会导致抛光的不同晶片之间以及同一晶片之内的不均匀抛光。修整 可以在抛光表面上产生新的织构结构(texture)，用来在CMP工艺中保持所需的 抛光速率和均一性。

常规的抛光垫修整(conditioning)是通过修整盘对抛光表面进行机械研 磨而完成的。所述修整盘具有粗糙的修整表面，该粗糙修整表面基本上由 嵌入的金刚石颗粒点组成。在CMP过程中，在抛光暂停的时候，在间歇的 间断过程中使得修整盘与抛光表面接触(外部)，或者在进行CMP工艺的过 程中进行该接触(原位)。通常修整盘在相对于抛光垫旋转轴固定的位置旋 转，随着抛光垫的旋转扫出一个环形的修整区域。所述的修整工艺在抛光 垫表面内切割出微型的沟道，对抛光垫的材料进行研磨和犁耕，重新恢复 抛光垫的织构结构。