[发明专利]一种高去除速率、低划伤化学机械抛光垫及其应用

说明书

本发明公开了一种高去除速率、低划伤化学机械抛光垫及其应用，所述抛光垫包括一种具有连续径向沟槽和不连续圆周向沟槽形式、所述沟槽底部为非平面形状的抛光层。本发明的化学机械抛光垫各沟槽形式结构相互配合，具有高移除速率、低表面划伤的特点。

技术领域

本发明属于化学机械抛光技术领域，具体涉及一种高去除速率、低表面划伤的化学机械抛光垫及其应用。

背景技术

在集成电路和其他电子器件的制造过程中，将多层导电、半导体材料沉积到晶片表面上，导致表面变得不平整，此后又从晶片表面将其清除。现代晶片加工过程中常规的沉积技术主要包括：物理气相沉积(PVD)、化学蒸气沉积(CVD)、等离子体辅助的化学蒸气沉积(PECVD)和电化学镀等。对半导体晶片表面的微细凹凸消除方法主要为化学机械平坦化或化学机械抛光(chemical mechanical polishing，CMP)。抛光过程以除去不希望有的表面形貌和表面缺陷，例如粗糙表面、成团材料、晶格破坏、划痕和被污染的各层。

化学机械抛光所使用的双轴旋转抛光机中，在支架组件上安装有抛光头，抛光头能够定位晶片，使晶片保持在与抛光垫相对应的位置。抛光垫直径大于晶片直径的两倍。抛光过程中，抛光垫和晶片围绕各自中心发生旋转，浆液或者其他抛光介质流到抛光垫上，随即流入晶片和抛光层之间的间隙，通过抛光层与抛光液对晶片表面的化学作用和机械作用，使晶片表面变得平坦。

专利CN101422882B涉及一种具有至少两沟槽的抛光层，沟槽配置于均匀轨迹区内，且满足下式：D_(i)max≌D_(i+n)min。D_(i)max表示自旋转轴线至第i个沟槽的最长距离；D_(i+n)min表示自旋转轴线至第(i+n)个沟槽的最短距离。该抛光垫能够提高抛光介质利用率，从而使基底表面获得较佳的研磨均匀度。

专利CN100419966C涉及一种表面具有大量凹槽的抛光垫。包括完全位于环形抛光轨迹中的第一凹槽组，其中每个凹槽与其他凹槽沿旋转轴径向、圆周向隔开，这些凹槽排列提高了抛光介质的利用率。

目前，在抛光过程中如何使抛光液能够更均匀的分布，同时抛光碎屑及时地移除，这对提高抛光速率具有至关重要的作用。如何通过沟槽的设计以达到以上的效果是现阶段研究的重要方向。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种具有特殊沟槽结构的化学机械抛光垫，在使用该抛光垫进行抛光过程时，保证抛光液在抛光层与晶片之间均匀分布，具有提高的抛光速率，同时兼具较低的表面划伤率。

本发明的另一方面在于提供这种高去除速率、低划伤化学机械抛光垫的应用。

为实现上述发明目的，本发明采用如下的技术方案：

一种高去除速率、低划伤化学机械抛光垫，所述抛光垫至少包括：

(1)抛光层；

(2)位于所述抛光层表面的第一沟槽，所述第一沟槽以抛光垫圆心为起点，呈发散状延伸至抛光垫外边缘，并将抛光垫划分为多个抛光区；

(3)位于所述抛光层表面的第二沟槽，所述第二沟槽呈圆周向各自独立地分布于各抛光区中，且各抛光区中的第二沟槽彼此独立，互不连通。

在一个具体的实施方案中，所述第一沟槽与第二沟槽的沟槽底部为非平面形状，优选为倒三角型或圆弧形。

在一个具体的实施方案中，所述沟槽底部为倒三角型，所述沟槽底部倒三角形的角度为θ，其中45°≤θ≤120°。

在一个具体的实施方案中，所述沟槽底部为圆弧形，所述圆弧形最底端距弧线起始处的距离小于等于沟槽宽度。