[发明专利]高速率CMP抛光方法

说明书

本发明提供一种用于抛光或平坦化半导体、光学和磁性衬底中的至少一种的晶片的方法。所述方法包括旋转抛光垫，所述抛光垫在抛光层中具有径向馈料槽，所述径向馈料槽将所述抛光层分成抛光区域。所述径向馈料槽包括连接一对相邻径向馈料槽的一系列偏置沟槽。大多数偏置沟槽向内偏向所述抛光垫的中心或向外偏向所述抛光垫的外边缘。在所述抛光垫多次旋转的情况下，使所述晶片抵压在所述旋转抛光垫上、以距所述抛光垫的中心固定的距离旋转，从而提高所述晶片的抛光或平坦化去除速率。

技术领域

本发明涉及化学机械抛光垫的沟槽。更具体地说，本发明涉及用于在化学机械抛光期间提高去除速率、提高整体均匀性和减少缺陷的沟槽设计。

背景技术

制造集成电路和其它电子器件时，可以在半导体晶片上的表面上沉积和去除导体、半导体和介电材料的多个层。可以使用多种沉积技术沉积导体、半导体和介电材料的薄层。现代晶片加工中的常见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)；等离子体增强化学气相沉积(PECVD)和电化学电镀等。常见的去除技术包括湿法和干法各向同性和各向异性刻蚀等等。

随着材料层依次沉积和去除，晶片的最上表面变得不平坦。由于随后的半导体加工(例如金属化)需要晶片具有平坦的表面，因此晶片需要被平坦化。平坦化适用于去除非所期望的表面形貌和表面缺陷，如粗糙表面、聚结材料、晶格损坏、刮痕和被污染的层或材料。

化学机械平坦化或化学机械抛光(CMP)是用于平坦化或抛光如半导体晶片的工件的常见技术。在传统CMP中，晶片载体或抛光头安装在载体组合件上。抛光头固持晶片且将晶片定位成与安装在CMP装置内部的台板或压板上的抛光垫的抛光层接触。载体组合件提供晶片和抛光垫之间的可控压力。同时，将抛光介质(例如浆液)分配到抛光垫上且吸入晶片与抛光层之间的间隙中。抛光垫和晶片典型地相对于彼此旋转以抛光衬底。随着抛光垫在晶片下方旋转，晶片扫出典型的环形抛光轨道或抛光区域，其中晶片表面直接面对抛光层。通过抛光层和抛光介质对所述表面的化学和机械作用，晶片表面被抛光且平坦化。

Reinhardt等人，美国专利第5,578,362号公开了使用沟槽向衬垫提供宏观纹理。具体地说，其公开了各种图案、轮廓、沟槽、螺旋形、放射状、点或其它形状。Reinhardt中所包括的具体实例是同心圆和与X-Y沟槽叠置的同心圆。由于同心圆形沟槽图案未提供通向衬垫边缘的直接流径，因此同心圆形沟槽已证明是最流行的沟槽图案。

Lin等人，在美国专利第6,120,366号图2中公开了圆形与径向进料槽的组合。这个实例说明了将24个径向进料槽添加到同心圆形沟槽图案。这个沟槽图案的缺点在于，由于抛光垫上的着落区域较小，因此其提供的抛光改进有限，浆液使用量大幅增加并且衬垫寿命缩短。

尽管如此，仍然继续需要具有抛光性能和浆液用量的更好组合的化学机械抛光垫。此外，需要在化学机械抛光期间使去除速率增加、降低浆液用量、改进整体均匀性且减少缺陷的沟槽。

发明内容

本发明的一个方面提供一种用于抛光或平坦化半导体、光学及磁性衬底中的至少一种的晶片的方法，所述方法包含以下：旋转抛光垫，所述抛光垫具有：具有聚合物基质和厚度的抛光层，所述抛光层包括所述抛光垫的中心、外边缘和从所述中心延伸至所述外边缘的半径；位于所述抛光层中的径向馈料槽，所述径向馈料槽将所述抛光层分离成抛光区域，所述径向馈料槽从邻近于所述中心的位置至少延伸至邻近于所述外边缘的位置；和各抛光区域，各抛光区域包括连接一对相邻径向馈料槽的一系列偏置沟槽，大多数偏置沟槽向内偏向所述抛光垫的中心或向外偏向所述抛光垫的外边缘，所述向内偏置凹槽和向外偏置凹槽使抛光液向所述抛光垫的外边缘移动且移向所述晶片或远离所述晶片取决于向内偏置或向外偏置和所述抛光垫的旋转方向；将抛光液分配至所述旋转抛光垫上并且进入所述径向馈料槽和一系列偏置凹槽；和在抛光垫多次旋转的情况下，使所述晶片抵压在所述旋转抛光垫上、以距所述抛光垫的中心固定的距离旋转，所述晶片接近所述抛光垫的外边缘，然后接近所述抛光垫的中心，以提高所述晶片中的至少一种组件的去除速率。