本发明专利技术提供抛光垫和用于生产该抛光垫的方法，该抛光垫能够同时解决问题如划痕出现、抛光速率变化或劣化、在晶片面内抛光量的大量变化、抛光浆料过量消耗和不可能在抛光对象和抛光垫之间保持适当浆料，该抛光垫对将抛光速率保持在适当值和对改进抛光后抛光对象的面内均匀性尤其有用，且对例如半导体晶片等的化学机械抛光在生产上非常有用。该抛光垫由在抛光面内具有凹槽的聚氨酯泡沫体形成。凹槽形成面，即，凹槽的侧面和底面的表面粗糙度（Ｒａ）不大于１０。用于生产该抛光垫的方法包括逐步改变凹槽加工刀片的进给速度和进给量，以在抛光面内形成截面为矩形的同心圆形凹槽。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于抛光待抛光材料的抛光垫、生产该抛光垫 的方法和通过使用该抛光垫生产半导体器件的方法。更具体地说，本专利技术涉及在半导体器件的制造过程中用于通过CMP(化学 机械抛光)使层间电介质(inter layer dielectrics)等平坦化的抛光 垫、生产该抛光垫的方法和通过使用该抛光垫生产半导体器件 的方法。
技术介绍
最近，在半导体集成电路中，器件尺寸已按比例缩小和集 成已得到改进，并且已需要微细加工。另外，器件结构已变得 复杂并且是三维的。按比例缩小已通过改进半导体器件制造过 程中的微处理技术，特别是在将电路图案转印到硅晶片上所涂 覆的光敏有机膜(光致抗蚀剂)的光刻法中的高分辨率而得以实 现。在光刻法中，已经开发了通过使用短波长光源的曝光技术。 已尝试通过尽可能地在器件结构中减少不平整度来补偿焦点深 度的不足以确保分辨率而无微型图案散焦的方法。作为使器件结构中的不平整度平坦化的方法，已使用应用 了硅晶片的镜面处理的CMP法。CMP法中通用的设备参照图1 所示。CMP法中^f吏用的CMP设备设置有用于支承抛光垫l的抛 光压盘2和用于支承待抛光材料4 (例如半导体晶片)的支承台 5 (抛光头)。对抛光压盘2和支承台5进行布置以使由它们支承的 抛光垫1和待抛光材料4彼此相对，并且将抛光压盘和支承台配 置成能够绕转轴6和7旋转。待抛光材料4粘在支承台5上，所述支承台5设置有在抛光时将待抛光材料4推到抛光垫1上的加压 机构(未示出)。研磨剂(浆料)3的进给机构8将具有研磨磨粒的研磨悬浮液如分散在石威性溶液中的二氧化硅颗粒进给至抛光压盘2上的抛光垫1。另外，CMP设备包括在其上含有电沉积或熔融 粘结的金刚石研磨磨粒的修整器(未示出)以将抛光垫的表面修 整(dress)。作为上述方法的实例，存在 一种将抛光垫通过修整器修整， 使轴6和7旋转，将晶片4通过加压机构推至抛光垫1上，同时将 来自研磨浆料进给机构8的研磨浆料进给至抛光垫的中心部分 以抛光晶片的方法。在CMP法中，待抛光层如晶片的层间电介 质上的微小划痕、研磨速率的不均匀性(dispersion)和硅晶片表 面内研磨量的均匀性差均是问题。为了抑制微小划痕的形成，必要的是将在修整抛光垫、层 间电介质的过程中形成的抛光垫研磨粉尘和修整器的金刚石、 晶片的研磨粉尘和用过的研磨浆料(统称研磨废料)排出到抛光 垫的外面。在常身见CMP设备中，研磨废料通过将足量的研磨浆 料连续进给到抛光垫的中心部分而排出。在通过修整形成抛光 垫上的修整层并且随后在将上述研磨浆料进给的同时抛光晶片 的情况下，研磨浆料通过来自抛光垫旋转的离心力和通过将晶 片推到抛光垫上而推出。因此，研磨浆料几乎排出到抛光垫的 外面而没有考虑到抛光消耗过量的的研磨浆料，而这是昂贵的。为了解决上述问题，在抛光方法中已进行了各种尝试以改 进待抛光材料的研磨性能。其中，已存在关于用于在抛光表面 保留研磨浆料并将其排出的凹槽的各种尝试。在曰本专利No.2647046中，公开了 一种包含在抛光垫表面 的内部和外部中形成的使研磨剂流动的凹槽和除形成凹槽的部 分之外在抛光垫表面上形成的保留研磨剂的多个孔的抛光垫。作为该抛光垫的一个实施方案，在图l中描述了包含在抛光塾表 面的中心部分和周边部分中形成的格子图案的凹槽和在中心部 分和外围部分之间的部分中形成的孔的抛光垫。孔通过使用排 成一行或多行的打孔机在大面积内同时形成。通过使用通常用 于此目的的加工设备难以形成该孔。未特別公开基于研磨浆料 进给与排出之间的平衡来减少研磨浆料异常保留的技术效果。 此处所用术语异常保留意思是研磨浆料的保留在抛光垫的抛 光表面上呈大量不均勻的状态，这对于抛光待抛光材料具有不 利影响。在曰本专利特开公布(Kokai Publication)249710/1998中，抛光垫包含如此形成的凹槽几何学上具有中心的凹槽形状相对 于抛光垫是偏心的。描述了通过同心圆形凹槽相对于抛光垫的 偏心，解决凹槽形状转印至加工的硅晶片使均匀性降低的问题。 另外，未特別公开基于研磨浆料进给与排出之间的平衡来减少 研磨浆料的异常保留的技术效果。在曰本专利特开公布70463/1999中，抛光垫包含具有多个 同心圆形凹槽的第 一 区和具有第二间距的第二区。描述了抛光 垫具有两个区，所述两个区具有不同的凹槽间距以改善抛光的 均匀性。但是，未特别公开基于研磨浆料进给与排出之间的平 衡来减少研磨浆料的异常保留的技术效果，并且难以改善抛光 的均匀性。在日本专利特开公布198061/2000中，公开了包含多个环形凹槽和多个流线型凹槽的抛光垫。在该抛光垫中，尝试通过使 凹槽形成流线型来主动控制研磨浆料的流动。但是，在抛光垫 中，拋光所必需的研磨浆料沿流线型凹槽的流出却是问题。另 外，未具体公开基于研磨浆料进给与排出之间的平衡来减少研 磨浆料的异常保留的技术效果，并且未充分获得抛光的均勻性。 在日本专利特开公布224950/2002中，抛光垫包含具有弧形 底部的凹槽以抑制研磨浆料停滞。在该抛光垫中，尝试通过使 凹槽形成弧形底部形状来平稳地控制研磨浆料的流动。在该抛 光垫中，要考虑凹槽的形状及其表面粗糙度。但是，考虑到抛 光表面材料是圆形石墨铸铁，因此其与本专利技术是不同的。另夕卜， 考虑到待抛光材料是棵的晶片或玻璃基材，其与本专利技术是不同 的。此外，在如本专利技术所述的使用多孔材料作为抛光层的情况 下，并未讨论基于研磨浆料进给与排出之间的平衡的研磨浆料 的异常保留。在日本专利净争开公布9156/2004中，抛光垫在抛光表面上包 含凹槽，所述凹槽内表面具有表面粗糙度不大于20jim。在该拋 光垫中，考虑凹槽内表面的表面粗糙度。对于通过切割抛光表 面材料或在模具中将其模制形成的凹槽，获得凹槽的表面粗糙 度。在通过上述方法于多孔材料上形成凹槽的情况下，本专利技术 人由补充的试验已发现凹槽内表面难以具有不大于20^m的表 面粗糙度。因此，该专利技术的主要目的是抛光层材料的选择而不 是形成凹槽的方法，这与本专利技术不同。另外，在如本专利技术所述 的使用多孔材料作为抛光层的情况下，并未讨论基于研磨浆料 进给与排出之间的平衡的研磨浆料的异常保留。为了解决上述问题，在日本专利特开乂^布No. 181649/2001 和184730/2002中公开了用于加工半导体器件的抛光垫和凹槽 加工工具，在凹4曹上边》彖部分形成具有直角边》彖的同心圆形凹 槽，并且在日本专利特开公布No. 11630/2002中公开了在用于 CMP加工中的半导体抛光垫上形成同心圆形凹槽或格子图案 凹槽的精细凹槽力。工机、力口工工具和加工方法。在曰本专利特开公布No. 181649/2001和184730/2002中公 开的抛光垫中，通过在横截面内于上拐角部分处形成具有直角边缘的同心圆形凹槽并将凹槽的宽度、深度和间距调节至特定 范围，可容易地控制待抛光的器件表面与该垫的上表面之间研 磨浆料的流动，预期可抑制打滑，器件的软金属表面通过CMP 加工法有效地平坦化。但是，凹槽的横截面形状并不稳定，且 研磨浆料的流动性因抛光垫不同而不同。因此，并不足以获得 稳定的研磨性能。工工具形成的精细凹槽的抛光垫中，凹槽的横截面形状不稳定， 并且研磨浆料本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种在抛光表面中具有凹槽且由发泡聚氨酯形成的半导体晶片抛光垫，其中包含侧面和底面的凹槽的加工面具有表面粗糙度Ｒａ不大于１０。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】JP 2005-5-18 145599/20051.一种在抛光表面中具有凹槽且由发泡聚氨酯形成的半导体晶片抛光垫，其中包含侧面和底面的凹槽的加工面具有表面粗糙度Ra不大于10。2. 根据权利要求l所述的抛光垫，其中该凹槽的加工面具 有表面粗糙度Ra 1-9。3. —种包含抛光层的半导体晶片抛光垫，其中该抛光层由 多孔材料形成，该抛光层的抛光表面具有凹槽，并且该凹槽的 内表面的至少一部分具有无孔表面。4. 根据权利要求3所述的抛光垫，其中该无孔表面具有粗 糙度曲线的中心线平均粗4造度Ra 1.0-5.0jLim。5. 根据权利要求3或权利要求4所述的抛光垫，其中该凹槽 具有深度0.5-1.5mm。6. 根据权利要求3 由具有平均泡孔直径207. 根据权利要求3 具有比重0.5-1.0g/cm3。8. 根据权利要求3 具有压缩率O.5-5.0%。9. 根据权利要求3-8任一项所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：木村毅，中井良之，渡边公浩，
申请(专利权)人：东洋橡胶工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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