[发明专利]抛光垫、研磨设备及半导体器件的制造方法

说明书

本发明公开了涉及半导体的化学机械抛光技术领域的抛光垫、研磨设备及半导体器件的制造方法。所述抛光垫具有抛光面，在抛光面上至少设置：一条以上的环形沟槽和一条以上的放射状沟槽，所述环形沟槽与放射状沟槽连通，所述环形沟槽两两不相交；沿抛光面中心向外周缘方向，环形沟槽的深度逐渐减小，放射状沟槽的深度逐渐减小。利用本发明所提供抛光垫，抛光液利用率高、抛光速率高，且研磨速率不均一性小；同时能保证抛光过程产生的废屑和废液等的及时排出以及新抛光液的及时进入。

技术领域

本发明涉及半导体的化学机械抛光技术领域，具体地说，涉及抛光垫、研磨设备及半导体器件的制造方法。

背景技术

化学机械平面抛光或化学机械抛光(CMP)是目前用于工件表面抛光最常用的技术。CMP是将化学侵蚀和机械去除进行结合后得到的复合技术，也是对半导体晶片之类平面化最常用的技术。

目前，常规的CMP过程中，晶片被安装在研磨设备的支架组件上，通过调节相关参数来设置抛光过程中晶片与抛光垫接触的位置。在抛光过程中，晶片被施加了可控压力压向抛光垫，通过外驱力使抛光垫与晶片以相同或相反方向转动。在相对转动过程中，抛光液被持续性地滴入到抛光垫上，从而通过抛光垫表面的机械作用以及抛光液的化学作用，对晶片表面进行平坦化研磨，实现晶片的抛光。

抛光垫的表面沟槽形状及尺寸作为决定抛光垫性能的关键参数之一，对抛光的化学及机械过程产生重要影响：在化学氧化过程中，抛光垫的表面沟槽会影响抛光液的运送及均布，从而影响化学反应速度、产物及其浓度；在机械去除过程中，抛光垫的表面沟槽会改变抛光垫与晶片之间接触区域、摩擦力及薄膜厚度，从而影响机械去除速率及加工质量，对抛光液的平均驻留时间也会产生重要影响。

抛光垫在旋转过程中会产生较大的离心力，这就导致滴到抛光垫上的抛光液向抛光垫边缘流动，且抛光垫旋转速度越快，抛光液驻留时间越短。虽然抛光垫的表面沟槽可以减小抛光液流出抛光垫的量，但是仍存在抛光液被甩出所导致的抛光液利用率低、研磨速率低且生产成本增加的问题。此外，抛光产物即抛光过程产生的废屑和废液等的及时排出以及新抛光液的及时进入也会影响抛光效率。因此，如何在提高抛光液利用率和研磨速率的同时保证新旧抛光液的及时替换是目前需要解决的问题。

同时，离心力还会影响抛光液的分布均匀性，进而影响抛光均匀度和平坦化效率；在提高抛光液利用率的同时还要满足现今技术对抛光均匀度和平坦化效率的要求。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述技术问题，提供抛光垫、研磨设备及半导体器件的制造方法。

本发明提供一种半导体器件的制造方法，包括使用抛光垫对半导体晶片表面进行研磨的工序，所述抛光垫具有抛光面，在抛光面上至少设置：一条以上的环形沟槽和一条以上的放射状沟槽，所述环形沟槽与放射状沟槽连通，所述环形沟槽两两不相交；

沿抛光面中心向外周缘方向，环形沟槽的深度逐渐减小，放射状沟槽的深度逐渐减小。

本发明第一方面提供一种抛光垫，所述抛光垫具有抛光面，在抛光面上至少设置：一条以上的环形沟槽和一条以上的放射状沟槽，所述环形沟槽与放射状沟槽连通；所述环形沟槽两两不相交；

沿抛光面中心向外周缘方向，环形沟槽的深度逐渐减小，放射状沟槽的深度逐渐减小。

进一步地，所述环形沟槽为以抛光面中心为圆心，优选地，环形沟槽数量≥2，相邻环形沟槽间距相等；和/或，

所述放射状沟槽为自抛光面中心向抛光垫外周缘方向以直线、折线或曲线延伸的放射性沟槽；优选为直线型放射性沟槽。放射状沟槽均匀分布在抛光面上，放射状沟槽数量为4-40，优选为4-24，更优选为8-16。

具体地，放射状沟槽外端与抛光垫的外周缘连通，放射状沟槽内端距离抛光面中心的距离大于、小于或等于最靠近抛光面中心的环形沟槽半径。