[发明专利]用于低压研磨的多层研磨垫

说明书

技术领域

本发明是有关于化学机械研磨期间的研磨垫。

背景技术

集成电路通常是以连续沉积导电层、半导体层或绝缘层于硅晶圆上的 方式形成。制造步骤的一包括沉积填充层于非平坦表面上，并平坦化该填 充层直至暴露出非平坦表面。例如，导电性填充层可沉积于一经图案化的 绝缘层上，以填充该绝缘层中的沟槽或孔洞。接着研磨该填充层直至暴露 出该绝缘层的凸起图案。在平坦化之后，残留在绝缘层凸起图案之间导体 层的部分会形成介层洞、插塞及金属线，以形成基材上薄层电路间的导电 路径。此外，制程亦需要平坦化以提供可续行微影的平坦化基材表面。

化学机械研磨(CMP)即为可接受的平坦化方法之一。此平坦化方法通 常需将基材放置在承载头或研磨头上，并使基材的暴露表面靠抵研磨垫的 研磨表面，例如旋转研磨碟形垫或线性步进带。承载头可提供可控制的负 载于基材上，以将之压抵于研磨垫。可包含研磨粒子的研磨液则供应至研 磨垫表面，并于该表面及研磨垫之间形成相对移动，以研磨并使的平坦化。

习知研磨垫包括「标准」研磨垫或一固定式研磨垫。典型的标准研磨 垫具有耐磨表面的聚氨酯研磨层，且也可包括可压缩的背衬层。反之，固 定式研磨垫则有许多研磨粒子固定在封围媒介中，并支撑在通常无法压缩 的背衬层上。

化学机械研磨制程的目的之一在于使基材上的剖面轮廓均匀。另一目 的则是使研磨均匀。若基材上不同区域以不同速率研磨，则基材某些区域 很可能会被移除掉过多的材料(称为过度研磨)、或仅有少数材料遭移除(称 为研磨不足)，因而导致基材上有不均匀的剖面轮廓。

发明内容

本发明的一态样是关于一研磨垫，其具有一研磨层及一固定于该研磨 层的背衬层。该研磨层具有一研磨表面、一第一厚度、一第一压缩度、一 萧氏硬度D介约40至80的硬度、以及一厚度不均匀度。该背衬层具有一 等于或小于该第一厚度的第二厚度以及一大于该第一压缩度的第二压缩 度。该第一厚度、第一压缩度、第二厚度及第二压缩度在施加1.5psi或更 小的压力时可使研磨表面偏斜，且其偏斜度大于研磨层的厚度不均匀度。

本发明的实施可包括下列一或多种特征。第二厚度可大于第一厚度、 或约等于第一厚度。该背衬层的萧式硬度A可介约1至10间。该背衬层 的第二厚度介约30至200密尔，例如介约30至90密尔。数个沟槽可形 成于研磨表面中。凹槽可形成在研磨层的底表面，而孔径可形成在背衬层 中与该凹槽对齐。导电薄片可固定至背衬层上与研磨层相对的一面上。数 个孔洞可穿通该研磨层及背衬层以暴露出该导电薄片。一固态光可穿透部 (light-transmissive portion)可位在研磨层中。孔径可形成在该与光可穿透 部对齐的背衬层中。一光可穿透的黏着层可设在背衬层上与研磨层相对的 一面上，且该黏着层可横跨背衬层的孔径。一不透水透明薄片可位于背衬 层及研磨层之间。研磨层的外缘可突出该背衬层的外缘。在施加压力为 1.5psi或更少时，该背衬层第二厚度及第二压缩度的乘积为2密尔或更多。 背衬层也可包括聚氨酯、聚醚或聚硅化物泡沫塑料。

本发明另一态样是关于一研磨垫，其具有一研磨表面、一位于该研磨 层中的固态光可穿透部、一背衬层(位于该研磨层上与研磨表面相对的一面 上)、以及一光可穿透黏着层(位于该背衬层上与该研磨层相对的一面上)， 其中该背衬层具有一与该光可穿透部对齐的孔径，且该光可穿透黏着层横 跨该背衬层的孔径。

实施本发明包括下列一或多种特征。黏着层是邻靠着该背衬层。该背 衬层可藉黏着剂直接连接至该研磨层。导电层可位于该黏着层与该背衬层 相对的一面上，例如，该导电层可邻靠着该黏着层。该背衬层可较研磨层 更具压缩性。黏着层可包括双面黏着带。黏着层可包括聚乙烯对苯二甲酸 酯薄膜。窗口可一体形成在研磨层中、或可藉黏着层固定在研磨层的孔径 中。不透水透明薄片可设于该背衬层及研磨层之间。

本发明另一态样是关于一研磨垫，其含有一具研磨表面的研磨层，以 及一背衬层(位于该研磨层上与该研磨表面相对的一面上)。研磨层的外缘 突出该背衬层的外缘。

本发明的实施方式可包括下列一或多种特征。该研磨层及背衬层可大 致呈圆形，且该背衬层的直径可小于研磨层的直径。该背衬层可较研磨层 更具压缩性。该研磨层的外缘可突出该背衬层的外缘约四分之一英寸。该 研磨层及背衬层可以黏着物固定。