[发明专利]带有具有设计的开放空隙空间的突起结构的CMP抛光垫

说明书

一种可用于化学机械抛光的抛光垫包括具有顶侧的基垫和在所述基垫的所述顶侧上的多个突起结构，所述突起结构中的每一个具有主体，其中所述主体具有(i)限定所述突起结构的外部形状的外周表面，(ii)限定中心腔的内部表面以及(iii)限定初始抛光表面积的顶部表面，其中所述主体在其中进一步具有从所述腔至所述外周表面的开口。

技术领域

本发明总体上涉及用于化学机械抛光的抛光垫的领域。特别地，本发明涉及可用于磁性、光学和半导体衬底的化学机械抛光的具有抛光结构的化学机械抛光垫，所述化学机械抛光包括存储器以及逻辑集成电路的前道(FEOL)或后道(BEOL)加工。

背景技术

在集成电路以及其他电子装置的制造中，将多层导电材料、半导电材料以及介电材料沉积到半导体晶片的表面上和从所述表面上部分地或选择性地移除。可以使用许多沉积技术来沉积导电材料、半导电材料以及介电材料的薄层。在现代晶片加工中常见的沉积技术除其他之外包括物理气相沉积(PVD)(也称为溅射)、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强的化学气相沉积(PECVD)、以及电化学沉积(ECD)。常见的移除技术除其他之外包括湿蚀刻和干蚀刻；各向同性蚀刻和各向异性蚀刻。

随着材料层被依次地沉积和移除，晶片的最上表面变成非平面的。因为后续的半导体加工(例如光刻、金属化等)要求晶片具有平坦的表面，所以需要对晶片进行平坦化。平坦化可用于移除不希望的表面形貌和表面缺陷，如粗糙表面、团聚的材料、晶格损伤、划痕、以及被污染的层或材料。另外，在镶嵌(damascene)工艺中，沉积材料以填充由图案化蚀刻产生的凹进区域，但是填充步骤可能不精确并且相对于凹进的填充不足，过度填充是优选的。因此，需要移除凹进之外的材料。

化学机械平坦化或化学机械抛光(CMP)是用于平坦化或抛光工件(如半导体晶片)并移除镶嵌工艺中多余材料的常用技术。在常规CMP中，将晶片载体或抛光头安装在载体组件上。抛光头保持晶片并使晶片定位成与抛光垫的抛光表面接触，所述抛光垫安装在CMP设备内的工作台或压板上。载体组件在晶片与抛光垫之间提供可控制的压力。同时，将浆料或其他抛光介质分配到抛光垫上并吸入晶片与抛光层之间的间隙中。为了进行抛光，抛光垫和晶片典型地相对于彼此旋转。当抛光垫在晶片下方旋转时，晶片经过典型地环形抛光轨迹或抛光区域，其中晶片的表面直接面对抛光层。通过抛光表面和表面上的抛光介质(例如，浆料)的化学和机械作用来抛光晶片表面并使之平坦。

在CMP期间抛光层、抛光介质和晶片表面之间的相互作用在过去的几年中在努力优化抛光垫的设计中已经是越来越多的研究、分析和高级数值建模的主题。自从将CMP用作半导体制造工艺以来，大多数抛光垫的开发本质上都是经验性的，涉及对许多不同的多孔和无孔聚合物材料的试验以及此类材料的机械特性。一些方法涉及提供具有从垫的基部延伸的各种突起结构的抛光垫-参见例如，美国专利号6,817,925；7,226,345；7,517,277；9,649,742；美国专利公开号2014/0273777；美国专利号6,776,699。其他方法使用可以形成具有空隙的通常整体式结构的格子结构。参见例如，美国专利号7,828,634、7,517,277；或7,771,251。CN20190627407公开了具有凹进部分和中空突起的抛光结构，其中中空区域可以通过在抛光期间移除突起的顶部表面而在顶部开放。顶部开口可以允许收集可能导致抛光缺陷的浆料颗粒和抛光碎屑。

U.S.2019/0009458公开了增材制造(即，3D打印)用于制造复杂单个整体结构的用途，所述复杂单个整体结构如具有以下的那些：(a)在其上具有表面部分的主体部分；(b)在所述表面部分上形成的至少第一阵列的特征元件，所述特征元件中的每一个包括：(i)连接到所述表面部分上并由其向上延伸的支撑结构；和(ii)连接到所述支撑结构上的顶部区段，所述顶部结构和所述支撑结构一起限定在其中形成的内部腔。这些结构被公开为在压力下塌陷并且然后返回至先前的构造。所述结构被公开为可用于噪声和振动隔离以及皮肤身体接触应用。

发明内容