[发明专利]一种抛光垫及其制备方法、应用

说明书

本发明公开一种抛光垫及其制备方法、应用。该抛光垫具有不同压缩比和回弹率的组合片共同形成的缓冲层及叠合在缓冲层上的抛光层；不同组合片形成中心圆心缓冲区、环绕中心缓冲区依次设置的一个或一个以上的中间环形缓冲区以及环绕中间缓冲区设置的外缘环形缓冲区。缓冲层的组合片沿抛光垫中心至外缘的方向压缩比和回弹率的不同设置，在机械抛光过程中，其磨损率基本维持一致，故能够使得所要抛光的晶片表面变得平坦，且平坦化效率较高。

技术领域

本发明涉及一种抛光垫及其制备方法、应用。

背景技术

半导体芯片主要由隔离结构、晶体管、金属层与介电层堆叠而成。在芯片制造过程中，在新结构堆叠之前，需要对原有结构进行平坦化处理，得到全局平坦化的平面，这个工艺被称为化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing，简称CMP)。化学机械抛光垫是一种直径为50-100cm的圆形片状复合材料，它是CMP系统的重要组成部分，也是CMP的主要消耗品。化学机械抛光垫的表面结构和组织直接影响抛光垫的性能，进而影响CMP过程及加工效果。

在典型CMP法中，晶片倒转安装在CMP工具的托架(carrier)上，力量推动托架和晶片向下朝向抛光垫。托架与晶片在CMP工具抛光台上的旋转抛光垫上方旋转，晶片与抛光垫可以相同方向或相反方向旋转。因此在旋转过程中，抛光垫表面任一个点角速度相同，但不同直径位置线速度却不同，即直径越大，其线速度越大。问题在于，在抛光垫物理性质(如：硬度、密度、孔隙率或可压缩性等)相同的条件下，其线速度越大，其抛光磨损率越高。由此可见，同一抛光垫物理性质相同，其磨损率会随直径变化，不同的磨损率极易使得抛光材料平坦化效率降低，随着材料层一层层堆栈和蚀刻，晶片的表面将变得不平坦。

正如我们所知，硬度高的抛光垫可以增加晶片抛光的平坦度，而孔隙率大的抛光垫可压缩性高则可以增加晶片研磨的均匀度。因此为了兼顾上述的硬度与孔隙率的要求，现有技术中多以至少一层硬垫与至少一层软垫叠合在一起来组成所需的抛光垫，例如US5212910与US 5257478所揭露的研磨垫。然而这类由于软硬垫对于压力的传播方式不同，有时反而会让研磨的均匀度变得更差。若抛光垫所使用的叠合层数越多，则抛光层垫物理性能的变量也就越多，造成越难控制晶片研磨的平坦度与均匀度。而且这类抛光垫并没有直接解决同一抛光垫磨损率不同的问题。

抛光层的材料与研磨盘及抛光液存在一定的适配性，在研磨过程中不同的抛光层材料可能会造成研磨粒子在抛光层表面表现出不同的团聚程度，会造成晶圆表面产生缺陷；不同的抛光层材料对与研磨盘相互磨损程度不一，会造成研磨去除率波动，影响抛光垫的使用寿命。

发明内容

为解决现有的抛光技术中，延抛光垫半径方向线速度逐渐增大，研磨去除率逐步增大，进而在晶圆表面形成研磨程度不一造成的缺陷；软硬垫叠合层数越多，则抛光层垫物理性能的变量也就越多，造成越难控制晶片研磨的平坦度与均匀度；研磨盘及抛光液对不同材料的抛光层的适配性造成缺陷。相对现有技术所揭露的方法，本发明在不改变抛光层的结构及性质的情况下，在抛光垫抛光层底层贴合不同组合片组成的缓冲层，抛光垫的缓冲层沿所述中心缓冲区至所述外缘缓冲区的不同组合片的压缩比和回复率不同，在使用该缓冲垫进行机械抛光的过程中，研磨去除率基本保持一致，进而避免晶圆表面形成研磨程度不一造成的缺陷，同时避免因为研磨盘及抛光液对不同材料的抛光层的适配性造成缺陷。

本发明通过以下技术方案解决上述技术问题：

本发明提供的一种抛光垫，其特征在于：该抛光垫具有不同压缩比和回复率的组合片共同形成的缓冲层及抛光层，所述抛光层叠合在缓冲层上，所述缓冲层具有组合片形成的中心缓冲区、环绕所述中心缓冲区依次设置的一个或一个以上的中间缓冲区以及环绕所述中间缓冲区设置的外缘缓冲区，且所述中心缓冲区为圆形，所述中间缓冲区为环形，所述外缘缓冲区为环形；不同缓冲区之间密切贴合或环状缝隙的宽度不超过1mm。