CN115816292A - 一种具有偏移沟槽的抛光垫 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有偏移沟槽的抛光垫，包括抛光层，所述抛光层表面设置有同心圆沟槽和径向沟槽，所述同心圆沟槽的圆心偏置设于所述抛光垫的圆心的一旁，所述同心圆沟槽包括位于中央的无沟槽区域和包围无沟槽区域的环形槽，所述径向沟槽分布于所述无沟槽区域的边缘和所述抛光垫的圆周边缘之间。与现有技术相比，本发明在进行抛光作业时，无沟槽区域会和晶圆片的边缘接触，从而减小晶圆片边缘区域的抛光液流量，避免晶圆片边缘区域过度磨损，提高晶圆片抛光后的平坦度。

Description

一种具有偏移沟槽的抛光垫

技术领域

本发明涉及一种化学机械抛光技术领域，尤其是涉及一种具有偏移沟槽的抛光垫。

背景技术

化学机械抛光技术(Chemical Mechanical Polishing，CMP)是集成电路制造中获得全局平坦化的一种手段，是半导体晶圆片表面加工的关键技术之一。CMP属于化学腐蚀和机械摩擦相结合的工艺，首先是介于工件表面和抛光垫之间的抛光液中的氧化剂、催化剂等于工件表面材料进行化学反应，在工件表面产生一层化学反应薄膜；然后由抛光液中的磨粒和由高分子材料制成的抛光垫通过机械作用将这一层化学反应薄膜去除，使工件表面重新裸露出来，然后再进行化学反应。其中，抛光垫承担机械摩擦及承载抛光液等功能，其结构对抛光效果影响较大。

现有技术中，抛光垫会在同心圆沟槽的基础上设置由圆心到圆周边缘的经向沟槽，来优化抛光垫上的沟槽分布，使抛光垫上的抛光液分布更加均匀、液体流动更为顺畅。但是，在实际生产过程中，还存在以下问题：待抛光的晶圆片是被抛光头真空吸附后按压在抛光垫上，抛光头的是一个环形的结构，其环形边接触晶圆片的边缘，这就导致晶圆片的边缘会比中央区域磨损的更为严重，抛光后的晶圆片无法满足平坦度需求，降低了良品率。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种具有偏移沟槽的抛光垫，用以提升晶圆片的抛光平坦度。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种具有偏移沟槽的抛光垫，包括抛光层，所述抛光层表面设置有同心圆沟槽和径向沟槽，所述同心圆沟槽的圆心偏置设于所述抛光垫的圆心的一旁，所述同心圆沟槽包括位于中央的无沟槽区域和包围无沟槽区域的环形槽，所述径向沟槽分布于所述无沟槽区域的边缘和所述抛光垫的圆周边缘之间。

在另一优选的实例中，所述径向沟槽的起点位于从沟槽圆心由内向外第n条环形槽，n为1～8的正整数。

在另一优选的实例中，所述径向沟槽的终点位于所述抛光垫的圆周边缘或者距离圆周边缘一定间隙。

在另一优选的实例中，所述径向沟槽为直线沟槽或者曲线沟槽。

在另一优选的实例中，所述径向沟槽在所述无沟槽区域的外圈均匀分布。

在另一优选的实例中，所述径向沟槽的数量为4～10根。

在另一优选的实例中，所述无沟槽区域在抛光垫旋转时形成无沟槽圆环区域，待抛光的晶圆片边缘区域和所述无沟槽圆环区域重合。

在另一优选的实例中，所述同心圆沟槽的圆心距离抛光垫的圆心0～25mm。

在另一优选的实例中，所述同心圆沟槽内无沟槽区域的半径为15～55mm。

在另一优选的实例中，所述同心圆沟槽之间的间隙由沟槽圆心向圆周边缘逐渐加宽。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

1、本发明在抛光层上设置了偏置的同心圆沟槽，并且在同心圆沟槽中保留了一块无沟槽区域，在进行抛光作业时，无沟槽区域会和晶圆片的边缘接触，从而减小晶圆片边缘区域的抛光液流量，避免晶圆片边缘区域过度磨损，提高晶圆片抛光后的平坦度。

2、径向沟槽的起点位于内圈环形槽，不会影响中央的无沟槽区域。

3、径向沟槽可以为直线沟槽或者曲线沟槽，便于抛光液在抛光过程中均匀涂布。

4、同心圆沟槽的槽宽由圆心向圆周边缘逐渐变窄，使得靠近圆周边缘线速度较大的沟槽内抛光液不易甩出，使抛光液分布更加均匀，抛光后的晶圆片更加平坦。

附图说明

图1为本发明实施例一的结构示意图。

图2为本发明实施例一的工作原理示意图。

图3为本发明实施例二的结构示意图。

图4为本发明实施例三的结构示意图。

图5为本发明实施例四的结构示意图。

图6为本发明抛光机的结构示意图。

附图标记：1、抛光垫，11、同心圆沟槽，12、径向沟槽，13、无沟槽区域，2、晶圆片，3、抛光头，4、抛光液加料口。

具体实施方式

除非另作定义，在本说明书和权利要求书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

本文中列举的所有的从最低值到最高值之间的数值，是指当最低值和最高值之间相差两个单位以上时，最低值与最高值之间以一个单位为增量得到的所有数值。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合具体实施例来详细说明本发明。需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。

下述的抛光垫都是应用于抛光机。如图6所示，抛光机具体展开为：抛光机台板通过台板驱动器围绕其旋转轴线旋转。晶圆片2由抛光头3真空吸附，并围绕其旋转轴线旋转。晶圆片2包括抛光的表面，该表面朝向抛光垫3，在抛光过程中被平面化，并且会产生碎屑。抛光头3可以被载体支承组件所支承，该组件适于在抛光过程中使晶圆片2旋转，并提供向下的作用力，将晶圆片2抛光的表面压向抛光垫1，使得晶圆片2被抛光表面和抛光垫1之间存在所需的压力。抛光机上还装备用来向抛光垫输送抛光液的抛光液加料口4。

实施例一

本实施例提供了一种抛光垫，抛光垫材料包含由预聚物反应形成的浇铸聚氨酯聚合材料，预聚物反应是指预聚物多元醇和多官能芳香族异氰酸酯反应生成的异氰酸酯封端反应产物，其中多官能芳香族异氰酸中脂族异氰酸酯的含量应小于11重量％，而异氰酸酯封端的反应产物包含4.5～9.6重量％的未反应NCO，的固化剂为多按，多元醇类或醇胺混合物的固化剂进行固化；抛光垫至少含0.01％的微球填料。

抛光垫至少具有一个抛光层，在抛光层的表面开有沟槽，沟槽作用是增加抛光液在离心力作用下的分布均匀性以及在抛光区域的使用效率。本实施例中，如图1所示，抛光垫为圆垫，其圆心为点o。沟槽具体为同心圆沟槽11和径向沟槽12。同心圆沟槽11包括多个同心设置的环形槽，中央的圆形区域为的无沟槽区域13，其圆心为点a。同心圆沟槽11在抛光层表面偏置设置，一般是点o设置在点a边上0.1～25mm，优选采用10mm。无沟槽区域13的半径一般为15～55mm，本实施例中配合偏置的距离，半径采用15mm。径向沟槽12为分布于无沟槽区域13的边缘和抛光垫的圆周边缘之间的直线沟槽。直线沟槽采用八根直线沟槽均匀分布。每根径向沟槽12的起点位于从沟槽圆心由内向外第n条环形槽，n一般为1～8的正整数，本实施例优选是起点位于第一条环形槽；每根径向沟槽12的终点位于抛光垫的圆周边缘。

本实施例在抛光层上设置了偏置的同心圆沟槽11，并且在同心圆沟槽11中保留了一块无沟槽区域13。如图2所示，在进行抛光作业时，无沟槽区域13在抛光垫自旋转过程中会形成无沟槽圆环区域，待抛光的晶圆片边缘区域和无沟槽圆环区域重合。如此，晶圆片在抛光时，无沟槽区域13会和晶圆片2的边缘接触，从而减小晶圆片边缘区域的抛光液流量，晶圆片边缘区域就可以减小磨损，从而整体上提高晶圆片抛光后的平坦度。

实施例二

本实施例提供了一种抛光垫，抛光垫至少具有一个抛光层，在抛光层的表面开有沟槽，沟槽作用是增加抛光液在离心力作用下的分布均匀性以及在抛光区域的使用效率。本实施例中，如图3所示，抛光垫为圆垫，其圆心为点o。沟槽具体为同心圆沟槽11和径向沟槽12。同心圆沟槽11包括多个同心设置的环形槽，中央的圆形区域为的无沟槽区域13，其圆心为点a。同心圆沟槽11在抛光层表面偏置设置，一般是点o设置在点a边上0.1～25mm，优选采用15mm。无沟槽区域13的半径一般为15～55mm，本实施例中配合偏置的距离,半径采用15mm。径向沟槽12为分布于无沟槽区域13的边缘和抛光垫的圆周边缘之间的直线沟槽。直线沟槽采用八根直线沟槽均匀分布。每根直线沟槽的起点位于从沟槽圆心由内向外第n条环形槽，n一般为1～8的正整数，本实施例优选是起点位于第二条环形槽；每根直线沟槽的终点距离抛光垫的圆周边缘一定间隙，该结构可以提高边缘处的抛光液的存留。

实施例三

本实施例提供了一种抛光垫，抛光垫至少具有一个抛光层，在抛光层的表面开有沟槽。本实施例中，如图4所示，抛光垫为圆垫，其圆心为点o。沟槽具体为同心圆沟槽11和径向沟槽12。同心圆沟槽11包括多个同心设置的环形槽，中央的圆形区域为的无沟槽区域13，其圆心为点a。同心圆沟槽11在抛光层表面偏置设置，一般是点o设置在点a边上0.1～25mm，优选采用20mm。无沟槽区域13的半径一般为15～55mm，本实施例中配合偏置的距离,半径采用17mm。径向沟槽12为分布于无沟槽区域13的边缘和抛光垫的圆周边缘之间的曲线沟槽。径向沟槽12采用四根S形的曲线沟槽，每根径向沟槽12的起点位于从沟槽圆心由内向外第一条环形槽，终点位于抛光垫的圆周边缘。S形的曲线沟槽可以在抛光时更有效地分散抛光液，并且减小径向沟槽12的数量。

实施例四

本实施例的基本结构和实施例一相同，其区别点在于：如图6所示，同心圆沟槽11的间隙P保持不变，同心圆沟槽11的槽宽D由圆心向圆周边缘逐渐变窄。同心圆沟槽11的槽宽由圆心向圆周边缘逐渐变窄，使得靠近圆周边缘线速度较大的沟槽内抛光液不易甩出，使抛光液分布更加均匀，抛光后的晶圆片更加平坦。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种具有偏移沟槽的抛光垫，其特征在于，包括抛光层，所述抛光层表面设置有同心圆沟槽和径向沟槽，所述同心圆沟槽的圆心偏置设于所述抛光垫的圆心的一旁，所述同心圆沟槽包括位于中央的无沟槽区域和包围无沟槽区域的环形槽，所述径向沟槽分布于所述无沟槽区域的边缘和所述抛光垫的圆周边缘之间。

2.根据权利要求1所述的一种具有偏移沟槽的抛光垫，其特征在于，所述径向沟槽的起点位于从沟槽圆心由内向外第n条环形槽，n为1～8的正整数。

3.根据权利要求1所述的一种具有偏移沟槽的抛光垫，其特征在于，所述径向沟槽的终点位于所述抛光垫的圆周边缘或者距离圆周边缘一定间隙。

4.根据权利要求1所述的一种具有偏移沟槽的抛光垫，其特征在于，所述径向沟槽为直线沟槽或者曲线沟槽。

5.根据权利要求1所述的一种具有偏移沟槽的抛光垫，其特征在于，所述径向沟槽在所述无沟槽区域的外圈均匀分布。

6.根据权利要求1或5所述的一种具有偏移沟槽的抛光垫，其特征在于，所述径向沟槽的数量为4～10根。

7.根据权利要求1所述的一种具有偏移沟槽的抛光垫，其特征在于，所述无沟槽区域在抛光垫旋转时形成无沟槽圆环区域，待抛光的晶圆片边缘区域和所述无沟槽圆环区域重合。

8.根据权利要求1所述的一种具有偏移沟槽的抛光垫，其特征在于，所述同心圆沟槽的圆心距离抛光垫的圆心0.1～25mm。

9.根据权利要求1所述的一种具有偏移沟槽的抛光垫，其特征在于，所述同心圆沟槽内无沟槽区域的半径为15～55mm。

10.根据权利要求1所述的一种具有偏移沟槽的抛光垫，其特征在于，所述同心圆沟槽的间隙保持不变，所述同心圆沟槽的槽宽由圆心向圆周边缘方向逐渐变窄。

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