一种化学机械研磨垫制造技术

一种化学机械研磨垫，其特征在于，所述化学机械研磨垫至少包括：具有旋转中心的研磨垫本体，其由底层和表层两层构成；设于所述表层内的、用于分布抛光液的若干沟槽，所述沟槽截面为若干以研磨垫本体的旋转中心为圆心的同心圆环；位于研磨垫中部的沟槽的横截面为直角U型；位于研磨垫边缘的沟槽的横截面为倒直角梯形。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术提供一种化学机械研磨垫，所述化学机械研磨垫至少包括：研磨垫本体和位于所述研磨垫本体上的若干沟槽，所述沟槽截面为若干同心圆环，位于研磨垫中部的沟槽的横截面为直角U型，位于研磨垫边缘的沟槽的横截面为倒直角梯形。所述倒直角梯形沟槽的深度h1和直角U型沟槽的深度h2的大小根据需要设定。将研磨垫边缘的沟槽设计为倒直角梯形，即可以保持研磨液在倒直角梯形沟槽里面流通顺畅，提高了研磨的速率，又有利于研磨副产物的顺畅排除，可以提高研磨的质量；根据需要设计位于研磨垫边缘的倒直角梯形沟槽的深度h1和位于研磨垫中部的直角U型沟槽的深度h2，可以选择性地提高晶圆中部或者边缘的研磨速率。【专利说明】一种化学机械研磨垫
本技术涉及半导体工艺设备领域，特别是涉及一种化学机械研磨垫。
技术介绍
化学机械研磨也被成为化学机械平坦化(Chemical Mechanical Planarization,CMP)或者化学机械抛光(Chemical Mechanical Polishing, CMP)。在半导体制造工艺中，表面平坦化是处理高密度光刻的一项重要技术，在表面平坦化的过程中，控制晶片表面厚度的均匀性非常重要，因为只有没有高度落差的平坦表面才能避免曝光散射，而达成精密的图案转移；同时，晶片表面厚度的均匀性也将会影响到电子器件的电性能参数，厚度不均匀会使同一晶片上制作出的器件性能产生差异，影响成品率。随着半导体制造工艺的发展，化学机械抛光被认为是目前唯一能提供晶片全局和局部平坦化的工艺技术。化学机械抛光工艺已被广泛用于层间介质、金属层(如鹤栓塞、铜连线)、浅沟槽隔离的去除和平整，成为半导体制造工艺中发展最快的领域之一。图1a为现有技术中的化学机械研磨装置示意图。如图1a所示，所述化学机械研磨装置包括一研磨头Ia,进行研磨工艺时,将要研磨的晶圆Ib附着在研磨头Ia上，晶圆Ib的待研磨面向下并接触旋转的研磨垫本体1，研磨头Ia提供的下压力将晶圆Ib紧压在研磨垫本体I上，研磨垫本体I粘贴在研磨平台Id上，当研磨平台Id在马达的带动下旋转时,研磨头Ia也进行相应的旋转运动；同时，含有化学反应物和研磨颗粒的研磨液Ic也被同时滴加在研磨垫本体I上，并通过离心力均匀地分布在研磨垫本体I上。晶片Ib和研磨垫本体I之间通过自身旋转及晶片Ib在研磨垫本体I上的水平运动，利用晶片Ib表面沉积层与研磨垫本体I和研磨液Ic之间的机械作用和化学作用，达到沉积层的去除和平坦化。另外，为了使研磨垫表面性能持续保持良好，一般会使用修整器来对研磨垫进行修整。图1b为现有技术中的研磨垫示意图。如图1b所示，该研磨垫结构至少包括:研磨垫本体I和设置在所述研磨垫本体I上的若干沟槽13，所述沟槽13为多个以研磨垫本体I中心为圆心的同心圆环，且沟槽13之间的间距是相等的，即沟槽13均匀地分布在研磨垫本体I上。抛光的时候，所需的研磨液Ic通过沟槽13分布在研磨垫本体I上以供晶片Ib抛光使用。图1c为图1b沿AA’方向的截面图。由图1c可知，该研磨垫中的沟槽13的横截面为直角U型。现有技术中，将研磨垫的沟槽13设计为直角U型沟槽，由于其内层的角度为直角，分布在直角U型沟槽里面的研磨液就会被局限在特定的沟槽内，除了表面的研磨液以外，直角U型沟槽内部的研磨液都不能得以顺畅的流通，这就大大影响了研磨的速率。同时，研磨过程带有残留物的研磨废液也很容易被留在直角U型沟槽内，废液中的残留物在进一步的研磨过程中会对晶圆表面造成划伤，严重影响了研磨的质量。另外，在现有技术中，位于研磨垫中心和边缘的沟槽13的深度相同，由于在研磨过程中，研磨垫本体I随着研磨平台Id旋转，研磨垫本体I边缘的线速度远远大于其中心的线速度，这就会使得分布在边缘的研磨液在未被充分利用的情况下就被甩出，导致研磨液的利用率不高，进而造成研磨成本的升高；同时，研磨垫本体I边缘的研磨液被甩出，使得边缘的研磨液相较于中心较少，这就使得边缘的研磨不充分，影响了整个晶圆研磨的均匀性。因此，提供一种改进型的化学机械研磨垫非常必要。
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本技术的目的在于提供一种化学机械研磨垫，用于解决现有技术中由于沟槽横截面均为矩形而导致的研磨液流通不顺畅，影响研磨速率；研磨废液不能及时排出，影响研磨质量的问题以及由于研磨垫中心和边缘分布的沟槽之间的间距相同而导致的研磨液利用率不高，晶圆研磨的均匀性不好的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本技术提供一种化学机械研磨垫，所述化学机械研磨垫至少包括:具有旋转中心的研磨垫本体，其由底层和表层两层构成；设于所述表层内的、用于分布抛光液的若干沟槽，所述沟槽截面为若干以研磨垫本体的旋转中心为圆心的同心圆环；位于研磨垫中部的沟槽的横截面为直角U型；位于研磨垫边缘的沟槽的横截面为倒直角梯形。作为本技术的化学机械研磨垫的一种优选方案，所述位于研磨垫边缘、横截面为倒直角梯形的沟槽远离旋转中心的一侧为斜边。作为本技术的化学机械研磨垫的一种优选方案，所述位于研磨垫边缘的倒直角梯形的深度hi小于位于研磨垫中部的直角U型沟槽的深度h2。作为本技术的化学机械研磨垫的一种优选方案，所述倒直角梯形沟槽的深度Ii1为3?8密耳，上宽Cl1为6?15密耳，下宽d2为5?10密耳，斜边长L为5?12密耳。作为本技术的化学机械研磨垫的一种优选方案，所述直角U型沟槽的深度Ii1为5?10密耳，宽度d3为5?10密耳。作为本技术的化学机械研磨垫的一种优选方案，所述位于研磨垫边缘的倒直角梯形的深度h大于位于研磨垫中部的直角U型沟槽的深度h2。作为本技术的化学机械研磨垫的一种优选方案，所述倒直角梯形沟槽的深度4为5?10密耳，上宽Cl1为6?15密耳，下宽(12为5?10密耳，斜边长L为8?15密耳。作为本技术的化学机械研磨垫的一种优选方案，所述直角U型沟槽的深度Ii1为3?8密耳，宽度d3为5?10密耳。作为本技术的化学机械研磨垫的一种优选方案，所述位于研磨垫中部的直角U型沟槽为20?25条；所述位于研磨垫边缘的倒直角梯形沟槽为3?5条。如上所述，本技术的化学机械研磨垫，具有以下有益效果:将研磨垫边缘的沟槽设计为倒直角梯形，即可以保持研磨液在研磨垫边缘的倒直角梯形沟槽里面流通顺畅，提高了研磨的速率，又有利于研磨副产物的顺畅排除，可以提高研磨的质量；根据需要设计位于研磨垫边缘的倒直角梯形沟槽的深度Ii1和位于研磨垫中部的直角U型沟槽的深度h2，由于较深的沟槽中能够堆积大量的研磨液原液，这样就可以根据需要来设定倒直角梯形沟槽的深度h和直角U型沟槽的深度h2的大小，选择性地提高晶圆中部或者边缘的研磨速率；另外，对于厚度不均匀的晶圆，也可以根据此方法选择沟槽深度不同的研磨垫对其进行研磨，而提高其厚度的均匀性。【专利附图】【附图说明】图1a显示为现有技术中的化学机械研磨装置示意图。图1b显示为现有技术中的研磨垫示意图。图1c显示为图1b沿AA’方向的截面图。图2a显示为本技术的化学机械研磨垫示意图。图2b显示为图2a沿AA’方向的截面图。图2c显示为本技术另一实施例中的化学机械研磨垫示意图。元件标号说明1a 研磨头1b晶片1c 研磨液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学机械研磨垫，其特征在于，所述化学机械研磨垫至少包括：具有旋转中心的研磨垫本体，其由底层和表层两层构成；设于所述表层内的、用于分布抛光液的若干沟槽，所述沟槽截面为若干以研磨垫本体的旋转中心为圆心的同心圆环；位于研磨垫中部的沟槽的横截面为直角U型；位于研磨垫边缘的沟槽的横截面为倒直角梯形。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐强，马智勇，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：实用新型
国别省市：