[发明专利]CMP 垫调整器

说明书

技术领域

本发明涉及具有基板及形成于该基板的至少一个表面上的切削刀片图形的化学机械抛光（CMP）垫调整器，具体涉及一种具有切削刀片图形的CMP垫调整器，其中，该切削刀片图形具有可增加CMP垫调整器的生产率且可充分确保切削刀片图形的强度及安全的改进的结构。

背景技术

目前，半导体电路的速度及集成密度逐渐增加，且因此半导体芯片的尺寸逐渐增加。此外，为了提供多层互连结构，互连的宽度逐渐小型化，且晶圆直径变得更大。

然而，在装置的集成密度增加且最小线宽减少的情况下，以至于遭遇到无法根据相关技术借助局部平坦化来克服的限制。为了增进处理效率或质量，借助化学机械抛光（CMP,chemical mechanical planarization）来执行晶圆的整体平坦化（global planarization）。利用CMP的整体平坦化是现有晶圆处理的必要部分。

CMP是其中半导体晶圆借助化学及机械处理而加以平坦化的抛光处理。

原理上，CMP抛光是借助按压抛光垫及晶圆而彼此抵住并使其彼此相对移动、同时对抛光垫供给由研磨粒子及化学品的混合物组成的研磨浆。在此，由聚氨酯制成的抛光垫的表面上的许多孔洞用来接收新鲜抛光液，因此可获得晶圆表面的高的抛光效率及均匀抛光。

然而，由于在抛光处理期间施加压力及相对速度，因此抛光垫的表面在抛光期间随时间经过而不均匀地变形，且抛光垫上的孔洞变得被抛光残留物所阻塞，使得抛光垫无法执行其预期功能。针对此理由，无法完成借助整体平坦化来均匀抛光晶圆表面。

为了克服CMP抛光垫的不均匀变形及孔洞阻塞，因此借助使用CMP垫调整器对抛光垫的表面精细抛光来执行CMP垫调整处理，以形成新的孔洞。

CMP垫调整处理可在与CMP处理相同时间执行，以增加生产率。此即所谓“原位调整（in-situ conditioning）”。

用于CMP处理的抛光液含有例如二氧化硅、氧化铝或氧化铈的研磨粒子，且CMP处理根据所使用的抛光处理种类而大致上分类为氧化物CMP及金属（metal）CMP。用于氧化物CMP的抛光液一般具有10-12的pH值，且用于金属CMP的抛光液具有4或更低的酸性pH值。

传统的CMP垫调整器包括借助电镀处理而制造的电镀型CMP垫调整器、及借助在高温下熔化CMP垫调整器及金属粉末而制造的熔化型CMP垫调整器。

然而，这些传统的电镀型及熔化型CMP垫调整器在以下方面具有问题：当将其使用于金属CMP处理中的原位调整时，附着于CMP垫调整器的表面的钻石粒子借助利用CMP浆的抛光粒子及酸性溶液所致的表面侵蚀的抛光动作而变得自该表面分离。

当分离的钻石粒子在CMP抛光处理期间卡在CMP抛光垫时，其刮伤晶圆表面而增加处理瑕疵率，且使得必须更换CMP抛光垫。

此外，借助侵蚀而从金属粘接剂释放的金属离子在金属CMP处理期间移动至半导体电路的金属线路，而导致金属离子污染（metal ion contamination），其造成短路。因为金属离子污染所造成的短路仅在已完成所有处理之后显现，所以由金属离子污染所致的制造成本的损失显著。

在解决上述发生于已知CMP垫调整器中的问题的尝试中，韩国专利公开公报第2000-24453号公开一种抛光垫调整器及其制造方法。此专利公开公报公开处理具有多个多边形柱体的基板，这些多边形柱体利用CVD处理而自该基板的至少一个表面突出至大致上相同的高度，因而在该表面上形成钻石薄膜。在此，这些多边形柱体为突出的切削刀片。

此抛光垫调整器包括突出大致上相同距离的多个切削刀片。这些刀片可在调整处理期间在聚氨酯抛光垫上产生小刻痕，但无法微细地压碎调整处理期间所产生的大碎片、或有效率地清除自晶圆产生的泥浆。

针对如这些功能，除了用以切削抛光垫的切削刀片之外，抛光垫调整器还应具有不同高度的切削刀片，其减小调整处理期间产生的碎片（debris）的尺寸，并使泥浆的流动顺畅。

图1显示已知的具有切削刀片的CMP垫调整器101。如图1所示，为了在基板110上形成多个个独立的切削刀片图形120，故在基板110上淀积钻石，且然后使用蚀刻屏蔽使其图案化。然后，在切削刀片图形120上淀积钻石涂层130。

然而，此CMP垫调整器具有以下两问题。首先，为了借助第一钻石淀积处理而在基板上形成切削刀片图形，因此必须在基板上使钻石层形成为对应至切削刀片的高度的高度。