專利名稱：具有波形槽的化學(xué)機(jī)械拋光墊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于化學(xué)機(jī)械拋光工藝過程的拋光墊，具體來說，涉及一種形成在其拋光表面上的化學(xué)機(jī)械拋光墊，它帶有多個不同直徑的波形同心槽，各槽具有要求的深度、寬度和形狀。
背景技術(shù)：
一般來說，化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)是在半導(dǎo)體器件制造過程中用來獲得整體平面化的高精度/鏡面表面拋光方法。根據(jù)這樣的化學(xué)機(jī)械拋光，一種膏劑添加在拋光墊和被拋光的晶片之間，以便用化學(xué)方法蝕刻晶片表面。使用拋光墊，晶片的蝕刻表面被機(jī)械地拋光。
參照

圖1，示意地示出一典型的化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)1。再者，一使用化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)1的化學(xué)機(jī)械拋光方法示意地示于圖2中?；瘜W(xué)機(jī)械拋光方法包括一化學(xué)蝕刻反應(yīng)過程和一機(jī)械拋光過程，它們利用包含在化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)1內(nèi)的一拋光墊10來實(shí)施?；瘜W(xué)蝕刻反應(yīng)通過一膏劑42來執(zhí)行。即，膏劑42起作與被拋光的晶片30的表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，由此，在化學(xué)蝕刻反應(yīng)之后，才有可能使機(jī)械拋光過程容易進(jìn)行。在機(jī)械拋光過程中，固定地安裝在一壓盤20上的拋光墊10旋轉(zhuǎn)。被一保持器環(huán)32牢固地夾持的晶片30旋轉(zhuǎn)同時振動。含有研磨顆粒的膏劑通過一膏劑供應(yīng)裝置40供應(yīng)到拋光墊10上。供應(yīng)的膏劑引入到拋光墊10與晶片30之間。借助于拋光墊10與晶片30之間的相對的轉(zhuǎn)動速度差，引入的研磨顆粒與晶片30發(fā)生摩擦接觸，這樣，它們進(jìn)行機(jī)械拋光。膏劑42是含有具毫微米顆粒尺寸的研磨顆粒的膠狀液體。在拋光過程中，膏劑42散布在拋光墊10上。在拋光過程中，隨著拋光墊10的轉(zhuǎn)動，由于拋光墊10的轉(zhuǎn)動造成的離心力，使供應(yīng)到拋光墊10上的膏劑42從拋光墊10的周緣向外流出。為了達(dá)到一提高的拋光效率，許多研磨顆粒應(yīng)在一要求的時間段內(nèi)保持在拋光墊10的上表面上，以使它們參與晶片的拋光過程。即，拋光墊10應(yīng)使膏劑42在盡可能長的時間段內(nèi)保持在其表面上。
在化學(xué)機(jī)械拋光墊轉(zhuǎn)動過程中產(chǎn)生的離心力在越靠近拋光墊周緣的位置處越大。由于拋光墊上不同的徑向位置之間的這種離心力的差異，在拋光墊上的膏劑隨著其接近拋光墊的周緣而呈現(xiàn)一增加的流量。因此，膏劑沿拋光墊的徑向呈非均勻分布。由于膏劑的這種非均勻分布，晶片被非均勻地拋光，因?yàn)楦鶕?jù)拋光墊與晶片表面接觸的徑向位置，其拋光率發(fā)生變化。拋光率的這種變化影響晶片的平面化。其結(jié)果，拋光墊在其中心部分與其周緣部分之間顯現(xiàn)相當(dāng)大的拋光率差。由于這個原因，必須通過控制拋光墊上的膏劑的流動來均勻地將膏劑分布在拋光墊上。
在拋光過程中，晶片受壓抵靠在拋光墊上，以使它與研磨顆粒摩擦接觸。然而，由于該壓力，可使膏劑難于到達(dá)晶片的中心部分。為此原因，與在晶片周緣部分處的膏劑量相比，膏劑在晶片中心部分處的分布量相對地減小。其結(jié)果，晶片受到不均勻的拋光。
為了解決這樣一問題，有人提出一種方法，其中，具有要求的寬度、深度和形狀的孔或槽形成在一化學(xué)機(jī)械拋光墊上。這樣的孔或槽在拋光過程中用來控制連續(xù)供應(yīng)的膏劑的流動和分布。
現(xiàn)將結(jié)合附圖來描述用傳統(tǒng)方法在拋光墊上形成孔或槽。
圖3a是一示意圖，示出形成有對應(yīng)地具有同心圓形式的槽的拋光墊。圖3b是沿圖3a的線″A-A″截取的截面圖。如圖3a和3b所示，形成在拋光墊上的槽具有沿徑向彼此均勻間隔的同心圓的形式，同時分別具有不同的直徑。連續(xù)地供應(yīng)到拋光墊上的膏劑在隨著拋光墊旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的離心力的作用下，被迫使向外移動。其結(jié)果，在拋光的過程中，膏劑暫時被收集在同心的圓形槽內(nèi)，然后，從這些槽中向外排出。這樣同心圓的槽的實(shí)例公開在美國專利5,984,769中。
圖4a是一示意圖，示出形成有具有格子形式的槽的拋光墊。圖4b是示出圖4a的格子形狀的槽的截面圖。示于圖4a中的拋光墊具有多個沿X軸線延伸的槽和多個沿Y軸線延伸同時與X軸線槽交叉的槽，從而形成一方格子。這樣的格子形槽用來收集連續(xù)地供應(yīng)到拋光墊上的膏劑，從而阻礙由離心力造成的膏劑的排出。
在具有彼此均勻間隔的槽的傳統(tǒng)的拋光墊的情形中，供應(yīng)到拋光墊上的膏劑被阻礙流向在拋光墊與晶片接觸的區(qū)域處的、正在被拋光的晶片的中心部分。其結(jié)果，拋光率的下降發(fā)生在晶片的中心部分處。
由于格子形的槽在一敞開狀態(tài)中延伸到拋光墊的周緣，而不具有任何的關(guān)閉部分，供應(yīng)到拋光墊上的膏劑容易從拋光墊排出。其結(jié)果，與同心圓槽相比，格子形槽致使膏劑的消耗增加。還有結(jié)果報告與格子形槽相比，孔致使膏劑消耗增加，因?yàn)檫@些孔涉及到能夠儲存膏劑的橫截面面積減小了。在同心圓槽情形中，與其它結(jié)構(gòu)相比，它可獲得上好的膏劑儲存容量，因?yàn)楦鱾€槽具有局部的閉合結(jié)構(gòu)，它具有能夠抵抗離心力將膏劑保持在槽中的垂直的槽壁。然而，該結(jié)構(gòu)具有的缺點(diǎn)在于，各槽的深度對應(yīng)于拋光墊的厚度的1/4，因此不夠深。
由于用來在拋光墊上形成槽的傳統(tǒng)方法使用一由車床或銑床實(shí)施的切削工藝，所以，槽具有諸如同心圓或格子之類的固定的圖形。為此原因，難于形成能夠有效地控制膏劑流動的槽的圖形。
為了解決這樣一問題，有必要考慮諸如離心力和晶片位置的給定的拋光工藝條件、設(shè)計槽的形狀、密度和分布。
本發(fā)明的揭示本發(fā)明的一個目的是提供一種用于化學(xué)機(jī)械拋光工藝的化學(xué)機(jī)械拋光墊，它形成有能夠阻礙供應(yīng)到拋光表面上的膏劑流出的速率的波形槽，同時將膏劑均勻地分布在拋光表面上。
本發(fā)明的另一目的是提供一種形成有波形槽的化學(xué)機(jī)械拋光墊，該波形槽能夠在化學(xué)機(jī)械拋光工藝中有效地控制供應(yīng)到拋光墊上的膏劑的流動。
根據(jù)本發(fā)明，這些目的通過提供一種用于一化學(xué)機(jī)械拋光工藝的化學(xué)機(jī)械拋光墊來達(dá)到，其中，在墊的拋光表面上形成多個不同直徑的波形同心槽，各槽具有要求的深度、寬度和形狀。
附圖簡要說明圖1是示出一典型的化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)的結(jié)構(gòu)和使用該化學(xué)機(jī)械拋光機(jī)實(shí)施的拋光方法的示意圖；圖2是示出一化學(xué)機(jī)械拋光方法的概念的示意圖；圖3a是示出一形成有對應(yīng)地具有同心圓形式的槽的拋光墊的示意圖；圖3b是沿圖3a的線″A-A″截取的截面圖；圖4a是示出一形成有具有傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的格子形槽的拋光墊的示意圖；
圖4b是示出圖4a的格子形槽的截面圖；圖5和6是示意圖，分別示出根據(jù)本發(fā)明的拋光墊，各形成有多個波形的同心槽，它們具有相同的形狀、不同的直徑；圖7和8是示意圖，分別示出拋光墊，各形成有對應(yīng)于圖5和6中的一個的相同的槽，同時被分成具有不同槽間隔的兩種徑向區(qū)域；圖9是一示出圖7的拋光墊的示意圖，所示拋光墊還形成有多個不同直徑的同心圓，各圓包括有許多孔；以及圖10是一示出形成有多個波形同心槽的拋光墊的示意圖，所示拋光墊同時還形成有多個不同直徑的同心圓和沿直徑方向的直線。
實(shí)施本發(fā)明的最佳方式現(xiàn)將參照附圖，詳細(xì)地描述本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和功能。
根據(jù)本發(fā)明，設(shè)置一化學(xué)機(jī)械拋光墊，在其拋光表面上具有多個不同直徑的波形同心槽，各槽具有一要求的深度、寬度和形狀。
本發(fā)明的波形槽具有同心的正弦曲線的環(huán)的形式，各具有一要求的幅值和循環(huán)數(shù)。這樣的波形槽的各種實(shí)例分別示于圖5至10中。這樣的各具有正弦曲線的環(huán)形式的波形同心槽根據(jù)正弦曲線環(huán)的循環(huán)數(shù)和幅值可具有變化繁多的形狀。例如，波形同心槽可具有一星形狀。較佳地，正弦曲線環(huán)具有對應(yīng)于3至1,000的循環(huán)數(shù)。根據(jù)給定的條件通過調(diào)整正弦曲線環(huán)的循環(huán)數(shù)和幅值，槽的形狀可進(jìn)行變化。參照圖5、7和9，分別示出各具有循環(huán)數(shù)對應(yīng)于12的正弦曲線環(huán)形式的波形同心槽。再者，圖6和8分別示出各具有循環(huán)數(shù)對應(yīng)于6的正弦曲線環(huán)形式的波形同心槽。
根據(jù)本發(fā)明，具有相同波形的這樣的同心槽形成在拋光墊上而彼此間隔開。較佳地，各槽具有10Em至10mm的寬度。再者，相鄰槽之間限定的間距較佳地在10Em至100mm的范圍內(nèi)。
形成在拋光墊上的波形同心槽可以均勻地或非均勻地彼此間隔。參照圖5和6，圖中示出拋光墊，各墊具有多個彼此均勻間隔的波形同心槽。
槽的間隔可根據(jù)其半徑變化。較佳地，拋光墊具有至少兩組具有不同槽間隔的槽，以便在拋光過程中最大程度地減小由產(chǎn)生的離心力造成的膏劑的不均勻性。
例如，槽的間距可從拋光墊的中心部分到周緣部分逐漸減小，同時，與其半徑的增加成反比例。
根據(jù)本發(fā)明，拋光墊可分成多個徑向區(qū)域。拋光墊的各個徑向區(qū)域可形成有多個具有相同形狀的槽，而同時彼此均勻地間隔開。各個徑向區(qū)域可具有一不同于其余徑向區(qū)域的槽深度、槽寬度或槽。
如圖6或7所示，拋光墊可分別分成內(nèi)徑向區(qū)域和外徑向區(qū)域，形成在半徑為r0的圓的相對側(cè)。內(nèi)徑向區(qū)域的半徑小于半徑r0(r＜r0)，而外徑向區(qū)域的半徑大于半徑r0(r＞r0)。各個內(nèi)、外徑向區(qū)域具有均勻的槽間距。再者，內(nèi)徑向區(qū)域的槽間距比外徑向區(qū)域的大。
各包括孔、槽的同心圓或線，或其組合，可額外地形成在其上形成有上述的波形同心槽的拋光墊上。
參照圖9，圖中示出一拋光墊，它在其拋光表面上具有多個不同直徑的同心圓，除了如圖7所示的槽之外，各包括有許多孔。同心圓相鄰之間的間距可以是均勻的或非均勻的。再者，圓的間距可根據(jù)其半徑逐漸變化。
參照圖10，圖中示出一拋光墊，它在其拋光表面上具有多個不同直徑的同心圓，除了上述的波形同心孔之外，各包括有許多孔和四條各包括有許多孔的、沿直徑方向延伸的直線。較佳地，形成在拋光墊上的直線沿直徑方向是對稱的。當(dāng)然，形成的直線可呈格子或斜線形式。
如以上描述所闡明的，本發(fā)明提供一形成有多個同樣形狀而不同直徑的波形同心槽的拋光墊。通過變化波形、槽的寬度、槽的深度或槽的間距可使槽具有變化的圖形。如果拋光墊額外地形成有多個同心圓或直線，各包括槽、孔或它們的組合，則槽的圖形可進(jìn)一步多樣化。
為了允許膏劑在拋光過程中容易接近晶片的中心部分，也可調(diào)整在拋光墊最經(jīng)常接觸晶片的中心部分處的槽的間距、寬度或深度。
較佳地，根據(jù)本發(fā)明，利用激光金加工工藝來實(shí)現(xiàn)孔或槽的形成。激光金加工工藝提供的優(yōu)點(diǎn)在于它能夠精密地加工具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的孔或槽，使孔或槽具有光滑的內(nèi)表面，并且可容易地調(diào)整孔或槽的形狀、尺寸以及深度。
工業(yè)應(yīng)用性根據(jù)本發(fā)明，形成有多個具有相同形狀而不同直徑的波形同心槽的拋光墊，它具有的優(yōu)點(diǎn)在于拋光墊可具有能夠較佳地滿足給定的拋光工藝條件的各種槽和孔的圖形。
與具有同心圓形式的槽相比，根據(jù)本發(fā)明的拋光墊的波形槽提供了增加的區(qū)域，在拋光的過程中膏劑通過增加的區(qū)域之后才向外排出。因此，可阻礙膏劑的排出速率，同時均勻地將膏劑分布在拋光表面上，在拋光的過程中有效地控制膏劑的流動，從而保持了一穩(wěn)定的理想的拋光率，并達(dá)到一改進(jìn)的平面化效果。
盡管為了說明的目的結(jié)合具有波形槽的拋光墊揭示了本方法的優(yōu)選的實(shí)施例，但本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員將會認(rèn)識到，在不脫離由附后的權(quán)利要求書中揭示的本發(fā)明的范圍和精神的前提下，也可作出各種改型、添加和替代。
權(quán)利要求
1.一種用于化學(xué)機(jī)械拋光工藝的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其特征在于，各槽具有要求的深度、寬度和形狀的多個不同直徑的波形同心槽，形成在拋光墊的拋光表面上。
2.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其特征在于，各個波形同心槽具有對應(yīng)于循環(huán)數(shù)為3至1,000的正弦曲線環(huán)形式。
3.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其特征在于，各波形同心槽具有10Em至10mm的寬度。
4.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其特征在于，諸波形同心槽彼此間隔開，以具有10Em至100mm的槽間距。
5.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其特征在于，諸波形同心槽彼此均勻地或非均勻地間隔開。
6.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其特征在于，諸波形同心槽彼此非均勻地間隔開，以使相鄰槽之間形成的槽間距從墊的中心部分到墊的周緣部分逐漸減小。
7.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其特征在于，拋光墊分成多個形成有波形同心槽的徑向區(qū)域，各個徑向區(qū)域的槽具有相同的槽深度、槽寬度和槽間距，而各個徑向區(qū)域在槽深度、槽寬度和槽間距中的至少一個方面不同于其余徑向區(qū)域。
8.如權(quán)利要求1至7中任何一項(xiàng)所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其特征在于，各包括多個槽、孔或它們的組合的多個同心圓進(jìn)一步形成在拋光墊上。
9.如權(quán)利要求8所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其特征在于，諸同心圓彼此間隔開，以使它們分組成具有不同槽間距的至少兩組。
10.如權(quán)利要求8所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其特征在于，諸同心圓彼此間隔開，以使相鄰?fù)膱A之間的間距從墊的中心部分到墊的周緣部分逐漸減小。
11.如權(quán)利要求1至7中任何一項(xiàng)所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其特征在于，在拋光墊上還形成一個或多條直線，每條直線包括多個槽、孔或它們的組合。
12.如權(quán)利要求11所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其特征在于，諸直線分組成一組彼此間隔開的水平直線和一組彼此間隔開、同時交叉于水平直線的垂直直線，從而形成一格子結(jié)構(gòu)。
13.如權(quán)利要求11所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其特征在于，諸直線在拋光表面的中心處交叉在一起，以使它們沿直徑方向?qū)ΨQ地排列。
14.如權(quán)利要求1至7中任何一項(xiàng)所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其特征在于，各包括多個槽、孔或它們的組合的多個同心圓，以及各包括多個槽、孔或它們的組合的一個或多個直線，進(jìn)一步地形成在拋光墊上。
15.如權(quán)利要求1至7中任何一項(xiàng)所述的化學(xué)機(jī)械拋光墊，其特征在于，波形槽由一激光器機(jī)加工。
全文摘要
本發(fā)明公開一種形成在拋光表面上的化學(xué)機(jī)械拋光墊，它帶有多個具有不同半徑而相同形狀的同心波形槽。各槽具有一要求的深度、寬度和形狀。該化學(xué)機(jī)械拋光墊在拋光過程中提供了有效地控制膏劑流動的效果，從而在拋光過程中達(dá)到拋光率上的穩(wěn)定性，并提高了晶片平面化程度。
文檔編號B24B37/04GK1543670SQ01823541
公開日2004年11月3日 申請日期2001年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月16日
發(fā)明者樸仁河, 金載晰, 黃仁柱, 權(quán)太慶 申請人:株式會社Skc