[发明专利]CMP抛光垫及其制造方法

说明书

技术领域

本公开涉及化学机械抛光(CMP)抛光垫及其制造方法，更具体涉及表面上具有由激光束形成的孔以改善CMP工艺稳定性的CMP抛光垫以及其制造方法。

背景技术

半导体器件是通过在半导体衬底如硅上高密度集成电子器件如晶体管或电容器而形成并且利用沉积、光刻和蚀刻技术制造的。这样的沉积、光刻和蚀刻工艺的反复进行导致形成具有特定形状的图案。当在层状结构中反复形成图案时，在所得结构的顶部，高度差逐渐变得严重。结构顶部的这种严重的高度差使得在后续光刻工艺中的光掩模图案聚焦不清，由此导致难以形成微细图案。

包括减少衬底上的高度差以增加光刻法分辨率的技术之一是化学机械抛光(CMP)。CMP包括以机械和化学方式抛光具有高度差的衬底以使衬底顶部平坦化。图1是说明CMP工艺的示意图。参考图1，CMP工艺通过使晶片103在旋转的同时与旋转的CMP抛光垫102接触来进行，使得在晶片103顶部上形成的层可被抛光。CMP抛光垫102固定在旋转平台101上，并且晶片103在通过载体104旋转的同时与CMP抛光垫102接触。在此，从浆料供应喷嘴105向CMP抛光垫102的顶部供应浆料106。

CMP抛光垫是用于抛光晶片表面的消耗品并且对于CMP工艺是必不可少的。在CMP期间，在CMP抛光垫和晶片表面之间存在浆料以进行晶片表面的化学机械抛光。然后，将使用过的浆料排放到外部。为了使浆料在CMP抛光垫上保留预定时间，需要在CMP抛光垫上贮存该浆料。CMP抛光垫的这种浆料贮存性可通过在抛光垫上形成的孔或洞获得。换句话说，将浆料引入形成在CMP抛光垫上的孔或洞中，使得半导体表面可长时间有效抛光。为了确保CMP抛光垫抑制浆料泄漏以及提供高抛光效率，需要良好地控制孔或洞的形状，并且将抛光垫的物理性质如硬度保持在最佳状态。

常规CMP抛光垫通过利用物理或化学方法在抛光垫内部形成不规则尺寸和布置的孔来获得。图2是示出根据相关技术获得的CMP抛光垫的截面图。参考图2，具有各种形状和尺寸的孔102a以无规分布形式布置在聚合物制成的抛光垫102的表面或内部。

在CMP抛光垫上形成孔或洞的常规方法中的一种物理方法是将微米尺寸材料与形成抛光垫的材料混合。在这种情况下，需要将多孔微米尺寸材料设置为使得其可以在抛光垫制造的初始时刻与抛光垫材料混合良好。但是，难以通过物理方法使得微米尺寸材料与抛光垫材料良好混合。此外，微米尺寸材料的尺寸并不均匀。通常，物理方法形成的孔的平均孔直径为约100微米，但每个孔的直径范围从几十微米到几百微米不等。这源于成孔的技术限制。另外，当制造抛光垫时，由于重力导致孔随机分布在不同的位置。因此，难以获得具有均一品质的抛光垫。当在CMP抛光垫上形成的孔的尺寸或分布不均匀时，在高精度抛光晶片时，抛光效率随位置或时间而变化。

用于在CMP抛光垫上形成孔的一种化学方法使用水或能够转化成气体的液体。当水或这类液体被引入聚氨酯溶液并然后加热时，在液体转化为气体的同时形成孔。然而，这种利用气体形成孔的方法仍然是有问题的，其问题在于难以保持均匀的孔尺寸。因此，需要开发一种方法，用以保持在CMP抛光垫上形成的孔或洞的均匀形状并且根据需要控制孔或洞的分布。

发明内容

技术问题

本公开涉及提供一种在其表面上形成有孔的CMP抛光垫，其中所述孔具有控制为预定尺寸的直径。

本公开还涉及提供一种用于制造在其表面上形成有孔的CMP抛光垫的方法，其中所述孔具有控制为预定尺寸的直径。

技术方案

在一个一般方面，本公开提供一种在其至少一个表面上形成有多个孔的CMP抛光垫，其中所述孔通过将吸光材料分散在CMP抛光垫的表面内或表面上并用激光束照射所述吸光材料而形成。

根据一个实施方案，所述孔可具有由所述激光束的波长所确定的直径。

根据另一个实施方案，所述孔的直径可与所述激光束的波长成比例。

根据另一个实施方案，所述激光束可具有300-20000nm的中值波长。

根据另一个实施方案，所述孔可具有1-200μm的直径。

根据另一个实施方案，所述吸光材料可吸收波长范围为300-15000nm的光。