制作用于抛光半导体衬底的抛光垫的方法技术

本发明专利技术描述了用于利用涡电流终点检测来抛光半导体衬底的抛光垫。本发明专利技术还描述了制作用于利用涡电流终点检测来抛光半导体衬底的抛光垫的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制作用于抛光半导体衬底的抛光垫的方法
本专利技术的实施例属于化学机械抛光（CMP）且特别是用于涡电流终点检测的抛光垫的领域。
技术介绍
化学—机械平坦化/平面化或化学—机械抛光（通常缩写为CMP）是一种在半导体制作中用于使半导体晶片或其它衬底平坦化的技术。该过程与直径典型地大于晶片的挡圈和抛光垫相结合地使用研磨和腐蚀性的化学浆体（通常称为胶质）。抛光垫和晶片由动态抛光头迫压在一起并由塑料挡圈保持在适当位置。在抛光期间动态抛光头旋转。该方法有助于材料的去除并趋于使任何不规则的形貌平坦，从而使晶片平直或平坦。该方法对于设置晶片以形成另外的电路元件可能是必要的。例如，可能需要该方法来使整个表面位于光刻系统的场深内，或基于其位置选择性地去除材料。对于最近的低于50纳米技术节点，典型的场深要求低至埃级。材料去除的过程并非仅仅是像砂纸在木材上那样的研磨刮擦过程。浆体中的化学制品也与待去除的材料反应和/或使待去除的材料弱化。磨料加速了该弱化过程并且抛光垫有助于从表面擦除反应后的材料。CMP的一个问题是判断抛光过程是否完成，例如，衬底层是否已被平坦化至期望平整度或厚度，或者何时已去除期望的材料量。导电层或薄膜的过度抛光引起电路电阻增大。另一方面，导电层的抛光不足可能引起电气短路。衬底层的初始厚度、浆体成分、抛光垫状况、抛光垫与衬底之间的相对速度和衬底上的负荷的变化可能导致材料去除速度的变化。这些变化导致到达抛光终点所需的时间的变化。因此，不能仅仅根据抛光时间来确定抛光终点/端点（end-point）。一种确定抛光终点的方式是例如利用光或电传感器现场监视衬底上的金属层的抛光。一种监视技术是利用磁场在金属层上感生涡电流，并随着金属层被去除而检测磁通量的变化。由涡电流产生的磁通量位于与励磁通线相反的方向上。该磁通量与涡电流成比例/正比，该涡电流与金属层的电阻成比例/正比，该金属层的电阻与层厚度成比例/正比。因此，金属层厚度的变化引起由涡电流产生的通量的变化。该通量的变化诱发主线圈中的电流的变化，可将该电流作为阻抗的变化来测量。因此，线圈阻抗的变化反映金属层厚度的变化。然而，抛光垫可能必须进行更改以适应在衬底上的金属层的实时抛光期间的涡电流测量。因此，除在浆体技术中的进步外，抛光垫还对日益复杂的CMP操作起到重要作用。然而，在CMP垫技术的进化中需要另外的改进。
技术实现思路
本专利技术的实施例包括用于涡电流终点检测的抛光垫。在一实施例中，一种用于抛光半导体衬底/基底的抛光垫包括模制均质抛光主体。模制均质抛光主体具有抛光表面和背面。该抛光垫还包括设置在模制均质抛光主体中并与其共价结合的终点检测区域。终点检测区域由与模制均质抛光主体不同的材料构成，其至少一部分相对于模制均质抛光主体的背面凹进。在另一实施例中，一种用于制作用于抛光半导体衬底的抛光垫的方法包括形成模制均质抛光主体。该模制均质抛光主体具有抛光表面和背面。该方法包括形成设置在模制均质抛光主体中并与其共价结合的终点检测区域。终点检测区域由与模制均质抛光主体不同的材料构成，其至少一部分相对于模制均质抛光主体的背面凹进。在一实施例中，一种用于抛光半导体衬底的抛光垫包括具有抛光表面和背面的模制的均质抛光主体。槽图案设置在抛光表面中，该槽图案具有底深。该抛光垫还包括形成在模制均质抛光主体中的终点检测区域。终点检测区域具有与抛光表面同向地定向的第一表面和与背面同向地定向的第二表面。第一表面的至少一部分与槽图案的底深共平面并中断槽图案。第二表面相对于背面凹进到模制的均质抛光主体中。在另一实施例中，一种制作抛光垫的方法包括在成形模中形成抛光垫前体混合物。成形模的盖定位在抛光垫前体混合物中。该盖具有设置在其上的槽图案，该槽图案具有中断区域。使抛光垫前体混合物固化，以提供具有抛光表面和背面的模制均质抛光主体。盖的槽图案设置在抛光表面中，该槽图案具有底深。终点检测区域设置在模制均质抛光主体中，该终点检测区域具有与抛光表面同向地定向的第一表面和与背面同向地定向的第二表面。第一表面的至少一部分与槽图案的底深共平面并包括槽图案的中断区域。同时，第二表面相对于背面凹进到模制的均质抛光主体中。在一实施例中，一种制作用于抛光半导体衬底的抛光垫包括在模制过程中形成抛光垫，该抛光垫包括具有抛光表面和背面的模制均质抛光主体。槽图案设置在抛光表面中，该槽图案具有底深。该抛光垫还包括形成在模制均质抛光主体中的终点检测区域。终点检测区域具有与抛光表面同向地定向的第一表面和与背面同向地定向的第二表面。第一表面的至少一部分与槽图案的底深共平面并中断槽图案。第二表面相对于背面凹进到模制的均质抛光主体中。在一实施例中，一种制作抛光垫的方法包括在第一成形模中形成部分地固化的终点检测区域前体。该部分固化的终点检测区域前体定位在第二成形模的盖的接纳区域上。在第二成形模中提供抛光垫前体混合物。通过使第二成形模的盖和基部靠拢来使部分地固化的终点检测区域前体移动到抛光垫前体混合物中。然后将抛光垫前体混合物和部分地固化的终点检测区域前体加热，以提供与固化的终点检测区域前体共价结合的模制均质抛光主体，该模制均质抛光主体具有抛光表面和背面。固化的终点检测区域前体然后相对于模制均质抛光主体的背面凹进，以提供设置在模制均质抛光主体中并与其共价结合的终点检测区域。在另一实施例中，一种制作抛光垫的方法包括将支承结构置于第一成形模中。在支承结构上方在第一成形模中提供检测区域前体混合物。通过加热第一成形模中的检测区域前体混合物来形成部分地固化的终点检测区域前体，该部分地固化的终点检测区域前体联接到支承结构。通过将支承结构联接到盖的凹的接纳区域来将支承结构和部分地固化的终点检测区域前体定位在第二成形模的盖的凹的接纳区域上。在第二成形模中提供抛光垫前体混合物。通过使第二成形模的盖和基部靠拢来使部分地固化的终点检测区域前体移动到抛光垫前体混合物中。然后将抛光垫前体混合物和部分地固化的终点检测区域前体加热，以提供与固化的终点检测区域前体共价结合的模制均质抛光主体，该模制均质抛光主体具有抛光表面和背面，并且终点检测区域联接到支承结构。从终点检测区域去除支承结构。附图说明图1A示出了根据本专利技术一实施例的用于抛光半导体衬底并适用于涡电流终点检测的抛光垫的剖视图。图1B示出了根据本专利技术一实施例的图1A的抛光垫的俯视图。图2A示出了根据本专利技术一实施例的用于抛光半导体衬底并适用于涡电流终点检测的抛光垫的剖视图。图2B示出了根据本专利技术一实施例的图2A的抛光垫的俯视图。图3A示出了根据本专利技术一实施例的用于抛光半导体衬底并适用于涡电流终点检测的抛光垫的剖视图。图3B示出了根据本专利技术一实施例的用于抛光半导体衬底并适用于涡电流终点检测的抛光垫的剖视图。图4A示出了根据本专利技术一实施例的用于抛光半导体衬底并适用于涡电流终点检测的抛光垫的剖视图。图4B示出了根据本专利技术一实施例的图4A的抛光垫的俯视图。图5A示出了根据本专利技术一实施例的用于抛光半导体衬底并适用于涡电流终点检测的抛光垫的剖视图。图5B示出了根据本专利技术一实施例的图5A的抛光垫的俯视图。图6A-6T示出根据本专利技术一实施例的用于制作抛光垫的操作的剖视图。图7A-7D示出根据本专利技术一实施例的用于制作抛光垫的操作的剖视图。图8A-8本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.09.30 US 12/895,479;2010.09.30 US 12/895,529;1.一种制作用于抛光半导体衬底的抛光垫的方法，所述方法包括：在第一成形模中形成部分地固化的终点检测区域前体；将所述部分地固化的终点检测区域前体定位在第二成形模的盖的接纳区域上；在所述第二成形模中提供抛光垫前体混合物；通过使所述第二成形模的所述盖和基部靠拢来使所述部分地固化的终点检测区域前体移动到所述抛光垫前体混合物中；加热所述抛光垫前体混合物和所述部分地固化的终点检测区域前体，以提供与固化的终点检测区域前体共价结合的模制均质抛光主体，所述模制均质抛光主体具有抛光表面和背面；以及使所述固化的终点检测区域前体相对于所述模制均质抛光主体的所述背面凹进，以提供设置在所述模制均质抛光主体中并与其共价结合的终点检测区域。2.根据权利要求1所述的方法，其中，通过移除所述固化的终点检测区域前体的一部分来实现所述凹进。3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述部分地固化的终点检测区域前体包括牺牲层，并且通过去除所述牺牲层来实现所述凹进。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述终点检测区域包括与所述模制均质抛光主体不同的材料。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述终点检测区域是局部透明(LAT)区域。6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述终点检测区域是具有与所述模制均质抛光主体的硬度不同的硬度的不透明区域。7.根据权利要求1所述的方法，其中，整个所述终点检测区域相对于所述模制均质抛光主体的所述背面凹进。8.根据权利要求1所述的方法，其中，仅所述终点检测区域的内部相对于所述模制均质抛光主体的所述背面凹进。9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述模制均质抛光主体包括热固性闭孔聚氨酯材料。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述抛光表面包括设置在所述抛光表面中并由所述第二成形模的所述盖形成的槽图案。11.一种制作用于抛光半导体衬底的抛光垫的方法，所述方法包括：将支承结构安置在第一成形模中；在所述支承结构上方在所述第一成形模中提供检测区域前体混合物；通过加热所述第一成形模中的所述检测区域前体混合物来形成部分地固化的终点检测区域前体，所述部分地固化的终点检测区域前体联接到所述支承结构；通过将所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·C·阿里森，D·斯科特，P·黄，R·弗伦泽尔，A·W·辛普森，
申请(专利权)人：内克斯普拉纳公司，
类型：
国别省市：