用于電化學機械拋光的拋光墊制造技術

本發明專利技術提供一種拋光墊，其包含一具有一頂部表面（１０）和一底部表面的主體，所述頂部表面（１０）包含一具有一第一深度和第一寬度的第一組凹槽（１２），所述底部表面包含一具有一第二深度和第二寬度的第二組凹槽（１６），其中所述第一組凹槽（１２）與第二組凹槽（１６）互連并以使其不對準的方式定向。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種用于電化學機械拋光的拋光墊。
技術介紹
將拋光加工用于微電子設備的制造中以在半導體晶圓、場發射顯示器和許多其它微電子襯底上形成平坦平面。舉例來說，半導體設備的制造通常涉及形成各種處理層、選擇性移除或圖案化那些層的幾個部分和在一半導體襯底的表面上沉積額外處理層來形成一半導體晶圓。舉例來說，所述處理層可包括絕緣層、閘極氧化層、導電層和金屬或玻璃層等。在晶圓加工的某些步驟中，通常需要所述處理層的最上表面為平面(也就是平坦)以供后續層沉積。諸如化學機械拋光(“CMP”)的拋光加工用于使處理層平面化，其中拋光諸如導電材料或絕緣材料的沉積材料以使晶圓平面化以供后續加工步驟使用。由于銅的令人合意的電性質，其逐漸被用于制造微電子設備。在銅襯底特征的制造中，目前使用諸如鑲嵌或雙鑲嵌加工的技術。在鑲嵌加工中，一特征定義于一介電材料中，障壁層材料沉積于所述特征的表面上方，且銅沉積于所述障壁層和周圍場上方。所述加工造成過多的銅沉積于襯底表面上，其必須在后續加工之前移除(例如，通過拋光)。過多銅的移除受到導電材料與障壁層之間的界面通常為非平面的事實的挑戰。殘留的銅可保留在非平面界面所形成的不規則物中。經常以不同速率從襯底表面移除導電和障壁材料，其可導致過多導電材料作為殘留物保留于襯底表面上。另外，襯底表面可具有視其中所形成的特征的密度或尺寸的不同而變化的表面構形，所述變化的表面構形導致沿所述襯底表面的不同表面構形的銅移除速率不同。所有這些方面使銅從襯底表面的有效移除和襯底表面的最終平面性難以達成。可通過過度拋光襯底表面來從襯底表面移除所有的所期望銅。然而，過度拋光可造成構形缺陷，諸如特征凹陷或下沉(“表面凹陷”)或介電材料過度移除(“腐蝕”)。來自表面凹陷和腐蝕的構形缺陷可進一步導致諸如其下方所沉積的障壁層的其它層的不均勻移除。使用低介電常數(低-k)材料在襯底表面中形成銅鑲嵌引起另一有關銅表面拋光的問題。在常規的拋光下壓力(也就是40kPa)下諸如碳摻雜二氧化硅的低-k介電材料可變形或破裂，其可不利地影響襯底拋光質量和設備形成。舉例來說，襯底與拋光墊之間的相對旋轉移動可沿著襯底表面引起一剪切力并使低-k材料變形而形成構形缺陷。一種將包含銅和低-k介電材料的襯底中的拋光缺陷最小化的方法是使用電化學機械拋光(ECMP)來拋光銅。與常規的CMP加工相比較，ECMP可通過電化學溶解同時以減小的機械磨損拋光襯底來從一襯底表面移除導電材料。電化學溶解通過在陰極與襯底表面之間施加一偏壓來進行以將導電材料從一襯底表面上移除進入周圍電解質溶液或漿液中。在ECMP系統的一個實施例中，所述偏壓通過與諸如襯底載體頭的襯底支撐設備中的襯底表面電連通的導電接觸環來施加。然而，已觀察到所述接觸環在襯底表面上展示電流不均勻分布，其導致不均勻溶解。機械磨損通過將襯底定位與常規拋光墊接觸并在其之間提供相對移動來進行。然而，常規拋光墊經常限制電解質溶液流入襯底表面。另外，拋光墊可包含絕緣材料，所述絕緣材料可妨礙偏壓施加到襯底表面并導致來自襯底表面的材料不均勻或可變溶解。結果，需要一種用于在EMCP期間移除襯底表面上的導電材料的經改善的拋光墊。本專利技術提供所述拋光墊。本專利技術的這些和其它優點以及額外的本專利技術特征將從本文中所提供的本專利技術描述而變得明顯。
技術實現思路
本專利技術提供一種拋光墊，其包含一具有一頂部表面和一底部表面的主體，所述頂部表面包含一第一組凹槽，所述底部表面包含一第二組凹槽，其中所述第一組凹槽與第二組凹槽互連并以使其不對準的方式定向。本專利技術進一步提供一種電化學機械拋光的方法，其包含使用所述拋光墊。附圖說明圖1A為描繪具有一頂部表面(10)和一底部表面(14)的本專利技術拋光墊的片段、部分截面透視圖，所述頂部表面(10)包含一第一組線性凹槽(12)且所述底部表面(14)包含一相對于所述第一組凹槽成90°定向的第二組線性凹槽(16)，其中所述第一組凹槽與第二組凹槽相交產生主要通道(20)。圖1B為描繪包含一第一組線性凹槽(12)和一相對于所述第一組凹槽成90°定向的第二組線性凹槽(16)的本專利技術拋光墊的片段俯視圖，其中所述第一組凹槽與第二組凹槽相交產生主要通道(20)。圖2為描繪包含一第一組彎曲凹槽(12)和一相對于所述第一組凹槽成45°定向的第二組彎曲凹槽(16)的本專利技術拋光墊的片段俯視圖，其中所述第一組凹槽與第二組凹槽相交產生主要通道(20)。圖3為描繪包含一第一組圓形凹槽(12)和一移置所述圓形凹槽直徑的一半距離的第二組圓形凹槽(16)的本專利技術拋光墊的片段俯視圖，其中所述第一組凹槽與第二組凹槽相交產生主要通道(20)。圖4為描繪包含第一組線性凹槽(12)、第二組線性凹槽(16)和次要通道(22)的本專利技術拋光墊的片段俯視圖。圖5A為描繪具有一頂部表面(10)和一底部表面(14)的本專利技術拋光墊的片段、部分截面透視圖，所述頂部表面(10)包含一第一組線性凹槽(12)且所述底部表面(14)包含一相對于所述第一組凹槽成90°定向的第二組線性凹槽(16)，其中所述第一組凹槽與第二組凹槽相交產生主要通道(20)，且所述拋光墊進一步包含次要通道(22)。圖5B為描繪包含一第一組線性凹槽(12)和一相對于所述第一組凹槽成90°定向的第二組線性凹槽(16)的本專利技術拋光墊的片段俯視圖，其中所述拋光墊進一步包含主要通道(20)和次要通道(22)。圖6為描繪包含一第一組線性凹槽(12)和一相對于所述第一組凹槽成90°定向的第二組線性凹槽(16)的本專利技術拋光墊的片段俯視圖，其中所述第一組凹槽和第二組凹槽的寬度從所述拋光墊的一側增大到另一側。圖7為包含本專利技術拋光墊的電化學機械拋光裝置的截面圖。具體實施例方式本專利技術是針對于一種用于電化學機械拋光(“EMCP”)的拋光墊。所述拋光墊包含一具有一頂部表面和一底部表面的主體。所述頂部表面和底部表面都有凹槽。所述頂部表面包含一第一組凹槽且所述底部表面包含一第二組凹槽。所述第一組凹槽與第二組凹槽互連。合意地，所述第一組凹槽與第二組凹槽關于彼此定向以便提供越過和通過拋光墊的主體的最大電解質流并提供流過整個拋光墊主體的最大電解質流均勻性。所述凹槽可具有任何合適的截面形狀。舉例來說，所述第一組凹槽和第二組凹槽的截面形狀可由線形(例如，平行線、XY交叉線)、曲線形、圓形(例如，同心圓)、橢圓形、正方形、矩形、三角形、菱形或其組合組成。所述第一組凹槽的截面形狀可與所述第二組凹槽的截面形狀相同或不同。另外，所述第一組凹槽和第二組凹槽可各包含不同截面凹槽形狀的組合。優選地，所述第一組凹槽和第二組凹槽的至少一組包含線性凹槽。更優選地，所述第一組凹槽和第二組凹槽都包含線性凹槽、基本上由或由線性凹槽組成。所述第一組凹槽與第二組凹槽以使其不對準的方式定向。因此，所述第一組凹槽與第二組凹槽不應大體上或完全彼此重疊。如果所述第一組凹槽和第二組凹槽占據拋光墊的相同平面，那么其應以使得其相交(例如，交叉)的方式相對于彼此定向。所述第一組凹槽與第二組凹槽的特定定向至少部分地取決于所述凹槽的形狀和數目。舉例來說，當第一組凹槽和第二組凹槽由線性凹槽組成時，第一組凹槽與第二組凹槽以使所述線不平行(例如，歪斜)的方式定向。通常，所述第一組凹槽與第二組凹槽以使得面本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種拋光墊，其包含一主體，所述主體具有：（ａ）一頂部表面，其包含一具有一第一深度和第一寬度的第一組凹槽；和（ｂ）一底部表面；其包含一具有一第二深度和第二寬度的第二組凹槽，其中所述第一組凹槽和第二組凹槽互連并以使其不對準的方式定向。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：羅蘭K塞維利亞，
申請(專利權)人：卡博特微電子公司，
類型：發明
國別省市：US[美國]