[实用新型]一种化学机械研磨垫

说明书

技术领域

本实用新型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。

背景技术

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（如钨栓塞、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1a，进行研磨工艺时，将要研磨的晶圆1b附着在研磨头1a上，晶圆1b的待研磨面向下并接触相对旋转的研磨垫本体1，研磨头1a提供的下压力将晶圆1b紧压在研磨垫本体1上，研磨垫本体1粘贴在研磨平台1d上，当研磨平台1d在马达的带动下旋转时，研磨头1a也进行相应的运动；同时，含有化学反应物和研磨颗粒的研磨液1c也被同时滴加在研磨垫本体1上，并通过离心力均匀地分布在研磨垫本体1上。晶片1b和研磨垫本体1之间通过自身旋转及晶片1b在研磨垫本体1上的水平运动，利用晶片1b表面沉积层与研磨垫本体1和研磨液1c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1和设置在所述研磨垫本体1上的若干沟槽13，所述沟槽13为多个以研磨垫本体1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1上。抛光的时候，所需的研磨液1c通过沟槽13分布在研磨垫本体1上以供晶片1b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的横截面为矩形，且沟槽13的宽度相同。现有技术中，将研磨垫的沟槽13的横截面设计成矩形，由于其内层的角度为直角，分布在沟槽13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，沟槽13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矩形沟槽内，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，位于研磨垫中间区域和边缘区域的沟槽13的宽度相同，且沟槽13之间的间距也都是相同的，由于在研磨过程中，研磨垫本体1随着研磨平台1d旋转，研磨垫本体1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1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。

实用新型内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型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，本实用新型提供一种化学机械研磨垫，所述化学机械研磨垫至少包括：

具有一个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，所述沟槽的截面为若干以研磨垫本体的旋转中心为圆心的同心圆环，所述沟槽的横截面为设有倒角的U型沟槽。

作为本实用新型的化学机械研磨垫的一种优选方案，所述设于研磨垫中间区域的沟槽的宽度d₁小于研磨垫边缘区域的沟槽的宽度d₂。

作为本实用新型的化学机械研磨垫的一种优选方案，所述宽度d₁为5～15密耳，所述d₂为15～50密耳；所述倒角的斜长L为1～3密耳。