拋光墊及使用該墊製造半導體襯底的方法

2023-09-19 19:35:55

專利名稱：拋光墊及使用該墊製造半導體襯底的方法
技術領域：
本發明涉及一種用於半導體製造工藝中的、用來拋光例如半導體晶片或半導體器件的半導體襯底的表面的拋光墊，本發明還涉及與拋光墊有關的技術，例如，使用該拋光墊製造半導體襯底的方法。
背景技術：
在製造例如LSI器件的半導體器件的工藝中，例如通過各種工藝步驟，通常在矽晶片上形成包括金屬層和絕緣層的各種薄層的疊層結構。作為用於拋光或平坦化晶片的外表面或最上表面、以獲得具有高度平坦化的襯底表面的主要工藝之一，化學機械拋光(下文指「CMP」)是公知的，其中可使用合成樹脂材料或其擴展材料的薄圓盤狀拋光墊，並且為了有效拋光，當向晶片與墊之間供應包括良好的拋光粒與適合的液體種類的漿料時，將拋光墊和晶片(半導體襯底)進行相對旋轉。
為了滿足高度集成的、高精確度的半導體器件的巨大需求，需要製作多層的非常細線條的複雜圖形。為了滿足這一目的，CMP工藝必須確保(a)「拋光精確度」，即以高度精確平坦化拋光整個晶片表面的能力，和(b)「拋光效率」，即以高工藝效率拋光晶片的能力。近年來在半導體器件中出現的高電路密度進一步提升了這兩方面性能的難度。
為了滿足這些需要，提出將拋光墊用於CMP工藝中，其中拋光墊的表面(即拋光晶片的表面)具有大量微小的孔、或線性延伸的溝槽或放射狀延伸的溝槽。例如專利文件1、2、3中公開了這種墊。
但是，儘管使用這些常規設計的拋光墊，還是很難達到充分滿足需要的「拋光精確度」和「拋光效率」的水平。特別是在超大LSI領域，在晶片上形成的金屬互連或線條的金屬化寬度(具有金屬線的線條圖形)非常窄，即0.18um或更小，因此必須將表面拋光到非常低的表面粗糙度(Rz)，即0.25μm或更小。同時，用於金屬化的例如銅或金的新的軟性金屬的使用已進入致力於實際應用的研究狀態。鑑於上述原因，拋光墊需要更進一步的改進以達到令人滿意的拋光精確度和拋光效率的水平。
作為CMP工藝中用於改進拋光精確度的一種方法，專利文件4提供了一種具有溝槽的拋光墊，由橫截面觀察，該溝槽在朝拋光墊表面的維度上擴展。根據專利文件4，溝槽的傾斜側壁引導漿料和拋光殘渣，因此改進了拋光精確度。
但是，發明人進行的研究顯示，當在拋光墊的表面上形成如專利文件4教導的溝槽時，包括拋光效率和拋光精確度的拋光性能不一致。因此，實際應用是非常困難的。認為該缺陷的主要原因在於溝槽在其深度方向上的寬度尺寸不同。
除了晶片拋光中產生的磨損，一般通過以預定的工藝時間間隔摩擦拋光墊表面的方式來進行墊的調整過程(修整)。但是由於拋光引起的磨損和表面修整，專利文件4中所述的溝槽的溝槽寬度不可避免地明顯地改變，隨之而來的是諸如應力分布的參量的重大變化。因此，不能達到一致的拋光特性。
(專利文件1)美國專利No.5921855(專利文件2)美國專利No.5984769(專利文件3)美國專利No.6364749(專利文件4)美國專利No.6238271

發明內容
為了解決上述問題而開發本發明，因此本發明的一個目的是提供一種結構新穎的拋光墊，其中可使用CMP或相似工藝，對半導體襯底或相似材料的表面進行具有一致性地高水平的「拋光精確度」和「拋光效率」的處理。
本發明的另一目的是提供一種使用拋光墊的新穎的半導體襯底的製造方法，其中半導體製造工藝使用將例如CMP的適合方法用於拋光襯底表面，可製造具有一致性地高水平的「精確度」與「效率」的目標半導體襯底。
本發明的又一個目的是提供用於機器加工拋光墊中的溝槽的切割工具，其能夠生產適合於本發明的結構新穎的拋光墊，以及用於拋光墊的可用的生產方法。
這裡將描述已經開發的試圖達到本發明的目的中的至少一個目的的發明的實施例。可將下述實施例中應用的每個元件適用於其它任何可能的結合。可以理解本發明的要素或技術特徵不限於發明的下述實施例和技術特徵的結合，而是基於本發明的整個說明書和附圖中公開的思想或本領域技術人員根據本發明所認識到的。
(與拋光墊有關的本發明的第一實施例)與拋光墊有關的本發明的第一實施例提供一種用於拋光半導體襯底的拋光墊，其中合成樹脂的墊基板具有至少一個形成於其表面中的溝槽，其特徵在於溝槽至少部分地由具有兩個側壁的傾斜溝槽構成，對於墊基板的中心軸，該傾斜側壁在深度方向上基本彼此平行。
根據本發明，具有傾斜側壁的傾斜溝槽使得由拋光墊的旋轉引起的離心力對存在於溝槽中的漿料和其它材料起到與傾斜溝槽的傾斜角相應的分力的作用。這使得有可能控制存在於拋光墊與晶片或其它半導體襯底之間的漿料和其它材料的流動狀態。在例如使用特種漿料的CMP的拋光工藝中，除了簡單的機械拋光之外，化學拋光作用扮演著重要的角色。即，晶片與拋光墊之間的漿料拋光粉的運動對拋光的精確度和一致性具有重大影響。根據本發明，依靠拋光墊材料或所需的精確度，例如通過在拋光期間適當地控制晶片與墊之間的漿料拋光粉的運動，通過對傾斜溝槽的傾斜方向與角度的適當調整，可以適當地建立和調節拋光特性。可選擇地，通過對傾斜溝槽的傾斜方向與角度的適當調整，可以將拋光期間產生的拋光殘渣和其它雜質的負作用最小化，通過離心作用，也導致在傾斜溝槽中積極地阻止了拋光期間進入傾斜溝槽的拋光殘渣或其它材料，由此進一步改進了拋光精確度的一致性。
根據本實施例的拋光墊，還可以設計一種包括與其深度方向交叉的具有基本恆定的寬度尺寸的傾斜溝槽的溝槽。由此，如果由於拋光過程中拋光墊的磨損、或拋光墊表面的修整，溝槽的深度改變，溝槽的寬度將保持基本不變，以保持所需的拋光性能，包括拋光效率和拋光精確度。
在本實施例中，用於墊基板的材料不具體限定，這樣可以適當地使用任何選自有關被拋光物、所需拋光參量等的材料類型。優選使用例如膨脹性或非膨脹性的聚亞氨酯樹脂的剛性材料。根據本發明製造的拋光墊可通過常規方法將其固定到旋轉支撐板來用於拋光，自然地，固定到支撐板的方法不具體限定，這樣可以確保拋光墊直接並置在例如金屬的剛性材料的支撐板上，或可以確保其通過適當的彈性墊並置在支撐板的支撐面上。
(關於拋光墊的本發明的第二實施例)關於拋光墊的本發明的第二實施例提供一種根據第一實施例的拋光墊，其中由基本上圍繞墊基板的中心軸的圓周方向延伸的圓周形溝槽構成傾斜溝槽。該實施例中，由通過拋光墊圍繞其旋轉中心軸的旋轉而產生的離心力，用於傾斜溝槽的圓周形溝槽的布置進一步增強了對位於傾斜溝槽中的漿料與拋光殘渣的作用。
(關於拋光墊的本發明的第三實施例)關於拋光墊的本發明的第三實施例提供一種根據第二實施例的拋光墊，其中所述圓周形溝槽的兩個側壁在墊基板直徑的方向，朝開口的深度方向向外傾斜。根據該實施例的拋光墊能夠積極地使存在於傾斜溝槽中的漿料、拋光殘渣等的流動朝著從傾斜溝槽向外的方向，由此促使供應於拋光墊與晶片之間的漿料從拋光墊的中心部分循環，並有效地阻止了由於例如拋光殘渣的入侵而產生的傾斜溝槽的阻塞。
(關於拋光墊的本發明的第四實施例)關於拋光墊的本發明的第四實施例提供一種根據第二或第三實施例的拋光墊，其中在所述墊基板的直徑線上以間隔隔開的多個片段中形成圓周形溝槽，圓周形溝槽的兩個側壁的傾斜角根據距墊基板的中心軸的直徑距離而變化。根據本實施例的拋光墊能夠對流過拋光墊的直徑的漿料等的流量進行更多種的控制。考慮到傾斜溝槽中作用於漿料的離心力按照遠離墊基板的中心軸的直徑距離而改變，可以通過漸變或突變方式改變傾斜溝槽側壁的傾斜角度，來保持整個拋光墊對在例如拋光墊的寬區域上的傾斜溝槽中的漿料的離心力水平儘可能的恆定。
(關於拋光墊的本發明的第五實施例)關於拋光墊的本發明的第五實施例提供一種根據第一至第四實施例中任何一個的拋光墊，其中傾斜溝槽包括每一個都線性延伸的多個線性溝槽。在根據本實施例的拋光墊中，通過拋光墊圍繞其中心軸的旋轉而產生的離心力作用，使得存在於傾斜溝槽中的漿料或拋光殘渣積極地流動或保留。同時，除了其傾斜角度以外，可通過傾斜溝槽的位置和數量控制漿料的流動等。通過將該實施例與第一至第四中的任何一個結合，可在單個拋光墊的表面上製造圓周形溝槽和線性溝槽的結合物。
(關於拋光墊的本發明的第六實施例)關於拋光墊的本發明的第六實施例提供一種根據第五實施例的拋光墊，其中將線性溝槽形成為多個溝槽組，每一個溝槽組由相互平行的溝槽構成，溝槽組布置得彼此交叉成基本上網狀的排列。在根據本實施例的拋光墊中，使用多個溝槽組使得在拋光墊的整個拋光表面上，線性溝槽基本均勻地運作，由此提供在拋光精確度和拋光效率上的更加一致性。
(關於拋光墊的本發明的第七實施例)關於拋光墊的本發明的第七實施例提供一種根據第六實施例的拋光墊，其中構成每個溝槽組的多個線性溝槽具有這樣的布置和傾斜方向，其中多個線性溝槽基本關於包含墊基板的中心軸並與多個線性溝槽平行延伸的單個平面的每一側互相對稱。在根據本實施例的拋光墊中，形成的線性溝槽在拋光墊的拋光表面上更加均勻地運作。優選，將在與拋光墊的中心軸直接相交的位置處延伸的線性溝槽設置成具有平行於墊基板的中心軸上升的側壁的溝槽。
(關於拋光墊的本發明的第八實施例)關於拋光墊的本發明的第八實施例提供一種根據第一至第七實施例中的任何一個的拋光墊，其中所述傾斜溝槽的寬度尺寸為0.005-2.0mm。在該實施例中，將傾斜溝槽的寬度尺寸製造得足夠小，使得可以達到高度的拋光精確度。對此，由於傾斜溝槽的側壁傾斜，可以有效地避免由於小寬度傾斜溝槽而引發的問題，例如由於拋光殘渣而引起的溝槽內的漿料殘留或溝槽的阻塞，由此有效並一致性地具有所需的拋光精確度。
不具體限定溝槽深度尺寸與直徑間距，可由有關拋光墊的材料、被拋光的材料、使用的漿料的特性、所需的拋光精確度和其它參量來適當地選擇。一般溝槽深度尺寸為0.1-2.0mm，特別是在基本地以圓周方向延伸的圓形溝槽中，將傾斜溝槽形成為基本以0.1-3.0mm的間隔平行。在線性溝槽中，即使溝槽之間彼此寬的間隔，由於拋光墊的旋轉對被拋光物的局部作用比以圓周方向延伸的圓形溝槽所具有的要更小。因此，即使具有較大的溝槽間隔，例如可優選在0.1-60.0mm寬的範圍內適當地設置，可簡單地達到良好的拋光特性。
(關於拋光墊的本發明的第九實施例)發明的第一方面的第九實施例提供一種根據第一至第八實施例中的任何一個的拋光墊，其中傾斜溝槽具有5％或更小的溝槽尺寸誤差。根據本實施例，傾斜溝槽形成為將尺寸精確度提高到預定值，使得拋光墊拋光半導體襯底時，通過半導體襯底上的拋光墊施加的拋光壓力具有最小的變化。例如，根據本實施例的拋光墊能夠將拋光壓力的變化減到理論目標值，即約為2％或更小。術語「溝槽尺寸誤差」不僅指溝槽寬度，而且也指溝槽間距和溝槽深度。
(關於製造半導體襯底的方法的本發明的第一實施例)
關於製造半導體襯底的方法的本發明的第一實施例提供一種製造半導體襯底的方法，其特徵在於根據上述的關於拋光墊的本發明，使用具有傾斜溝槽結構的拋光墊拋光半導體襯底的步驟。根據本方法，基於傾斜溝槽的傾斜角、拋光墊旋轉速度等，可通過諸如上述形成在拋光墊表面上的傾斜溝槽的作用來控制半導體襯底與拋光墊之間的漿料的拋光粒的運動。這樣能夠製造具有優秀的拋光精確度和拋光效率的目標半導體襯底。根據本方法，半導體襯底具有不大於0.18μm的寬度的金屬線的線條圖形。
(關於製造半導體襯底的方法的本發明的第二實施例)關於製造半導體襯底的方法的本發明的第二實施例提供一種根據第一實施例的半導體製造方法，其特徵在於包括以下步驟在保持其變化為約2％或更小的拋光壓力下拋光半導體襯底。根據本方法，由於拋光壓力的變化為約2％或更小，可製造具有優秀合格率的正在進行設計的半導體。具體地，通過使用根據上述的關於拋光墊的本發明的第9實施例形成的拋光墊可有效地影響本方法。
(關於拋光墊生產方法的本發明的第一實施例)關於拋光墊生產方法的本發明的第一實施例提供一種製造拋光墊的方法，其特徵在於包括以下步驟將合成樹脂的墊基板的表面切割成傾斜溝槽，該傾斜溝槽具有相對於墊基板的中心軸在深度方向傾斜的兩個基本平行的側壁，該切割工具具有切割部分，該切割部分將要被放置在其側面處與墊基板的表面傾斜接觸。根據本實施例的方法，與例如使用旋轉工具製造的溝槽相比，易於在拋光墊表面上製造傾斜溝槽，因此能夠有效地製造具有傾斜溝槽的拋光墊，並具有根據上述本發明的結構。
(關於拋光墊生產方法的本發明的第二實施例)關於拋光墊生產方法的本發明的第二實施例提供一種根據第一實施例製造拋光墊的方法，其特徵在於包括以下步驟旋轉傾斜溝槽以基本圓周形地延伸，與墊基板的表面接觸放置切割工具，同時圍繞其中心軸旋轉合成樹脂的墊基板。根據本實施例的方法，可以簡單地製造多個圓形的、橢圓形的或花瓣形的傾斜溝槽，如美國專利No.5,984,769的圖13中所公開，沿著拋光墊的圓周同心地延伸，或者傾斜溝槽以螺旋形結構延伸。
(關於拋光墊生產方法的本發明的第三實施例)關於拋光墊生產方法的本發明的第三實施例提供一種根據其第一或第二實施例製造拋光墊的方法，其特徵在於包括以下步驟通過在相對於墊基板表面的傾斜方向上逐步推進切割工具的切割部分來切出傾斜溝槽，同時將製造於墊基板表面上的溝槽進行多個重複切割循環。根據本實施例的方法，可一致性地製造具有光滑內表面的傾斜溝槽，使所需的傾斜溝槽形成為具有足夠小的溝槽寬度。將傾斜溝槽製造為線性溝槽、螺旋溝槽或其它限定的形狀，當在一個方向或以往復的方式進行多個切割循環時，優選逐步小增量地增加刀刃伸出(blade projection)。更具體地描述，例如，用於每一個往復循環，可有規律遞增地增加刀刃伸出，或者可選擇地可無規律地增加適當的量。另一方面，將傾斜溝槽製造為如圓周形溝槽的環形形狀，當在單個迴路上連續進行多個切割循環時，可對每個完整的迴路逐步地小增量地增加刀刃伸出或不管迴路連續地增加。
(關於拋光墊生產方法的本發明的第四實施例)關於拋光墊生產方法的本發明的第四實施例提供一種根據其第一至第三實施例中的任何一個製造拋光墊的方法，其特徵在於包括以下步驟為了防止碎片帶電，在通過切割工具在墊基板中切出傾斜溝槽期間從切割部分的背面吹送電離氣體；並從切割部分的前面吸取和收集碎片。根據本實施例的墊生產方法，適合用來中和由於切割期間的摩擦在墊基板和被切部分(碎片)中產生的靜電電荷的離子，與壓縮空氣一起從切割工具的切割部分附近朝著墊基板放電，由此阻止碎片粘到溝槽切口的內側。此外，可將由離子中和並保留在墊基板表面的碎片迅速地從墊基板的表面吸取和移去。本實施例的方法可消除例如過大地切割傾斜溝槽的側壁的缺點，其可由粘在傾斜溝槽的側壁或其它部分的碎片造成。因此本方法可以在墊基板上形成傾斜溝槽等，具有高度精確的尺寸。這裡，通過用於使用電暈放電中和靜電電荷的公知鼓風機裝置、和公知的集塵器等，可分別有效地進行吹送電離氣體和吸取及收集碎片。優選地，可以近似相等於傾斜溝槽的傾斜角來吹送電離氣體。因此可將離子有效地施加至傾斜溝槽的內圓周表面和底面，其提供關於墊基板表面的底切結構，因此可以吸取和收集粘在傾斜溝槽的內圓周表面和底面的碎片。
(關於拋光墊生產方法的本發明的第五實施例)關於拋光墊生產方法的本發明的第五實施例提供一種根據第一至第四實施例中的任何一個製造拋光墊的方法，其特徵在於包括以下步驟通過多邊裝置同時切出多個傾斜溝槽，在該多邊裝置中在切割方向上連續地排列多個切割部分；並通過多個切割部分之間的間隙從背部向多邊工具的前面吹送電離氣體。根據本實施例的方法，可以通過有效地利用多個切割部分之間的間隙將碎片前進到多邊工具的前面，從而有利地阻止碎片粘在溝槽的側壁上，即便是在使用多邊工具的情況下。
(關於切割工具的本發明的第一實施例)關於切割工具的本發明的第一實施例提供一種切割工具，包括用於在合成樹脂的墊基極表面切割溝槽的切割部分，其特徵在於切割部分包括切割邊和在關於切割部分的切割邊的相同橫向方向傾斜的兩個側面。具有根據本實施例的結構的切割工具具有上述根據本發明實施製造拋光墊的方法的優點，並可以通過切割工藝進行傾斜溝槽的製造，該傾斜溝槽的兩個側壁相對於墊基板的中心軸傾斜，並且其底面與墊基板的中心軸垂直，如截面圖所示。
(關於切割工具的本發明的第二實施例)關於切割工具的本發明的第二實施例提供一種根據第一實施例的切割工具，其特徵在於該切割工具包括為了進行所述多樣性溝槽的連續切割而具有相對於切割方向連續排列的多個所述切割部分的多邊工具。本實施例通過有效地切出多個傾斜溝槽的能力來提供改進的生產率。
(關於切割工具的本發明的第三實施例)關於切割工具的本發明的第三實施例提供一種切割工具，該切割工具包括用於將基本圓周形延伸的溝槽旋轉到所述墊基板的所述表面的溝槽切割工具，同時圍繞其中心軸旋轉所述墊基板，所述溝槽切割工具具有至少一個齒寬為0.005-3.0mm、楔角為15-35度和副后角(front clearance angle)為65-45度的切割部分。
使用根據本實施例的結構的切割工具可以更有利地在拋光墊中生產溝槽(包括傾斜溝槽)，並改進溝槽內表面的精確度和形狀一致性。具體地，由於副后角為65-45度，當切割具有足夠接近於墊基板的內徑的小曲率半徑時，可減少或避免切割部分側面的嚙合(catching)，從而可以將溝槽的外徑側製造成具有高尺寸精確度或準確性，使得可以在具有高精確度的拋光墊上的廣闊表面區域上生產基本上在圓周方向延伸的基本均勻的溝槽。
優選地，將溝槽-機械切割工具布置成具有0.005-2.0mm的齒寬。使用該窄工具。在根據本發明的溝槽機械工具中，有利於應用具有多個在齒寬方向排列的切割部分的多邊工具，其中可有效地旋轉多個同心溝槽。在具有多個在齒寬方向排列的切割部分的多邊工具中，可將切割部分排列為與所需溝槽間距(間隔)的間距相同，或者可選擇地通過將所需溝槽間距的切割部分間距製造為某種適當的倍數(兩倍或更多)，將切割部分排列為之間具有寬間隙。可以使用後者的多邊工具來同時切出多個溝槽，同時基於溝槽間距在小增量內偏移。


圖1是根據本發明的一個實施例的拋光墊的平面圖；圖2是根據本發明的另一個實施例的拋光墊的平面圖；圖3是適用於圖1或2的拋光墊中的優選溝槽結構的放大截面圖的片段；圖4是用來解釋用圖3的溝槽拋光墊拋光襯底的工藝的截面圖；圖5示出了在拋光墊上進行的用於測試拋光條件下拋光墊溝槽的寬度尺寸變化的效果的模擬；圖6示出了在拋光墊上進行的用於測試拋光條件下拋光墊溝槽的傾斜角的變化的效果的模擬；
圖7示出了以溝槽具有α＝0的傾斜角α作為模擬結果的拋光墊與晶片的接觸壓力的分布曲線；圖8示出了以溝槽具有α＝-5的傾斜角α作為模擬結果的拋光墊與晶片的接觸壓力的分布曲線；圖9示出了以溝槽具有α＝-10的傾斜角α作為模擬結果的拋光墊與晶片的接觸壓力的分布曲線；圖10示出了以溝槽具有α＝+5的傾斜角α作為模擬結果的拋光墊與晶片的接觸壓力的分布曲線；圖11示出了以溝槽具有α＝+10的傾斜角α作為模擬結果的拋光墊與晶片的接觸壓力的分布曲線；圖12示出了適用於墊中的另一優選溝槽結構的圖1或2的拋光墊的放大截面圖的片段；圖13示出了適用於墊中的再一優選溝槽結構的圖1或2的拋光墊的放大截面圖的片段；圖14示出了適用於墊中的再一優選溝槽結構的圖1或2的拋光墊的放大截面圖的片段；圖15是根據本發明的再一優選實施例的拋光墊的正面圖；圖16是沿著圖15的16-16線的截面圖；圖17是根據本發明的再一優選實施例的拋光墊的平面圖；圖18是根據本發明的另一優選實施例的拋光墊的平面圖；圖19是適用於製造根據本發明的拋光墊結構的一個旋轉工具的實施例的正面圖；圖20是適用於製造根據本發明的拋光墊結構的一個切割工具的實施例的正面圖；圖21(a)是圖20中的切割工具的側面圖，及(b)是附有多邊工具碎片的圖20的部分的放大背視圖；圖22是適合切割工藝使用的用於在根據本發明的拋光墊中切出溝槽的切割工具的一個實施例的放大圖的片段；
圖23是適合切割工藝使用的用於在根據本發明的拋光墊中切出溝槽的切割工具的另一個實施例的放大圖的片段；圖24示出了使用圖22所示的切割工具在墊基板中切出溝槽的工藝；圖25是圖22中所示的切割工具的側視圖。
具體實施例方式
為了進一步解釋本發明，將參照附圖詳細地描述本發明的優選實施例。
首先參照圖1，示出了根據本發明的第一實施例的結構的拋光墊10。拋光墊10由整體具有恆定厚度尺寸T的薄圓盤墊基板12構成。例如，墊基板12有利地由剛性膨脹氨基甲酸乙酯形成。不具體限定墊的厚度尺寸，可不僅基於墊基板12的材料，而且可基於被拋光的晶片的材料、所需拋光精確度等來適當地選擇。
作為被處理的表面，墊基板12的一個表面14具有形成於其上的溝槽16，以圍繞墊基板12的中心軸18的圓周方向延伸，並在表面14中開口。
如圖1所示，溝槽16可由多個圓形溝槽16、16、16……構成，每個溝槽以中心軸18作為其曲率中心，但以彼此不同的曲率半徑延伸，或者如圖2所示，單個或多個溝槽16可選擇地以逐漸增大的曲率半徑的螺旋形結構圍繞中心軸18布置。不管是如圖1中所示的將多個溝槽布置成同心，或是如圖2中所示的將一個或若干個溝槽布置成螺旋形結構，徑節可以是穿過整個直徑的常數，或在部分表面或整個表面上逐漸地變化，該徑節被定義為穿過直徑繪製的單線上的、溝槽的直徑線的交點之間的距離。
這裡，將至少部分地穿過墊基板12的直徑的溝槽16形成為具有根據本發明的傾斜結構的傾斜溝槽。
作為具體實施例，如圖3中示出的放大縱向截面圖，溝槽16具有內徑側壁(下文指「內壁」)20和外徑側壁(下文指「外壁」)22，它們是以相對於中心軸18的預定角α(α＝與平行於中心軸18的直線的交角)傾斜的環繞整個圓周的傾斜面。即，在如圖3所示的溝槽16中，內壁20與外壁22為彼此平行的面，溝槽16不僅在圓周方向而且在深度方向具有在整個溝槽16上基本不變的寬度尺寸B。通向其開口的溝槽16進一步逐漸地從中心軸18向外徑側移動，以便在墊基板12的直徑方向上對角地向外開口。
不限定溝槽16的底面形狀，例如可以是曲線或平面的。本實施例中，溝槽16的底面是與拋光墊12的中心軸18垂直的平面。當溝槽16的底面是基本平行於拋光墊12的表面的平面時，即使溝槽16具有大的有效深度，也可在溝槽16的底面有效地保持間隙，以達到良好的強度特性。
對墊基板12的材料、厚度尺寸和外徑尺寸，以及被拋光晶片的材料、澱積在晶片上的金屬化的結構與材料、所需的拋光精確度等進行全面考慮，可選擇用於溝槽16的用於各種尺寸、傾斜角等的具體設計值，並且不對其進行具體限定。但是，優選用於溝槽16的值，例如溝槽寬度B、深度D、徑節P和傾斜角α落入下列範圍內[常規圓形的圓周形溝槽]0.005mm≤B≤3.0mm0.1mm≤D≤2.0mm0.1mm≤P≤10.0mm0.5°≤α≤30°[線性溝槽]0.005mm≤B≤3.0mm0.1mm≤D≤2.0mm0.1mm≤P≤60.0mm0.5°≤α≤30°更優選地，上述用於溝槽16的某些值落入以下範圍內[常規圓形的圓周形溝槽]0.05mm≤B≤2.0mm(更優選地，0.2mm≤B≤1.0mm)0.1mm≤D≤1.0mm0.2mm≤P≤5.0mm
1.0°≤α≤15°[線性溝槽]0.05mm≤B≤2.0mm0.1mm≤D≤1.0mm0.2mm≤P≤30.0mm1.0°≤α≤15°應當理解如果溝槽的寬度B太小，難以實現通過溝槽16提供的漿料流量控制作用，並且溝槽16將易於被拋光殘渣等阻塞，從而不易達到一致的效果。另一方面，如果溝槽寬度B太大，溝槽16的邊緣部分(開口的邊緣)將對晶片具有增大的接觸壓力，易於在拋光期間腐蝕工件，使得很難達到一致性拋光。
如果溝槽深度D太小，難以實現通過傾斜溝槽16提供的漿料流量控制作用，並且拋光墊10的表面14的過大的剛性對整個晶片產生均勻的接觸壓力，以至在溝槽16的邊緣部分上對晶片的接觸壓力將不能達到足以進行有效拋光的高度。如果溝槽深度D太大，不僅難以製造墊，而且拋光墊10的表面14將易於變形，並且有滯塞(stick slip)的風險，由此拋光趨於不一致。
如果徑節P太小，墊變得難以製造，並且拋光墊10的表面14將易於變形或變得易於損壞，使得很難達到一致性拋光。另一方面如果徑節P太大，難以實現通過溝槽16提供的漿液流量控制作用。
如果外壁與內壁20、22的傾斜角α太小，難以實現後面所述的通過離心力產生的漿液流量控制作用。另一方面，如果外壁與內壁20、22的傾斜角α太大，不僅難以製造墊，而且在溝槽16的側壁處的強度下降使得難以達到一致的平面壓力分布，並且可能難以達到足夠耐用的拋光墊10。
將具有溝槽16的拋光墊10用來以常規方式拋光晶片等。更具體地說，例如，如圖4所示，將拋光墊10布置在拋光裝置(未示出)的旋轉板(支撐板)的支撐面上，並通過空氣感應負壓抽氣機或其它裝置夾住旋轉板。接著，當圍繞其中心軸18旋轉拋光墊10時，晶片24與用於拋光的表面14接觸的並置。通常，在該拋光工藝期間，向相對的表面，即拋光墊10的表面14和晶片24的工藝表面26，以常規方式的供應拋光液(下文指「漿料」)28，同時也圍繞其中心軸旋轉晶片24本身。例如，從拋光墊10的中心部分的附近向拋光墊10的表面提供漿料28，使得由於通過圍繞中心軸18旋轉拋光墊10產生的離心力的作用，將漿料擴展到拋光墊10的整個表面上。
在拋光墊10中，由於溝槽16在墊表面14中的開口在直徑方向逐漸地從底面向其開口向外傾斜，拋光墊10圍繞其中心軸18的旋轉產生作用於溝槽16內存在的漿料28上的離心力，反過來在從溝槽16排出漿料28的方向上產生分壓，因此當在拋光墊10與晶片24的相對面之間牽拉時，與拋光墊10的旋轉速率相應的力產生積極地從開口向外徑側排出漿料28的流動。與此結合，在溝槽16的內徑側，與在溝槽16的外徑側排出的漿料相應量的漿料28積極地流入溝槽16。
結果，在溝槽16中產生漿料28的有效流入/流出，並在拋光墊10與晶片24的相對面之間產生活動的漿料流，藉此可有效地實現漿料28的化學拋光作用和機械拋光作用，並且基本均勻地施加於整個界面上，由此提供一致的有效的拋光。
上述使用傾斜溝槽16的其它優點是僅僅通過適當地調節溝槽16的傾斜角，就可有效地控制拋光期間漿料28的流動狀態，因此考慮到使用的漿料28的特性、被處理的晶片的特性、各種拋光參數等，可通過調節溝槽16的傾斜角產生最佳的拋光條件。更具體地說，對於拋光溫度調節，可將溝槽16向墊外側傾斜，以增加漿料流的量，藉此可保持或調節拋光溫度。
在傾斜溝槽16中，除了在圓周方向，兩個壁20、22在深度方向彼此平行，藉此溝槽16的寬度尺寸B基本不變地穿過其整個深度。其提供的優點在於即使拋光墊10的表面被磨損或其表面通過修整被磨碎，表面14中的溝槽開口的寬度尺寸將仍然保持基本不變，因此在整個持續時間產生不變的拋光作用。
進行測試如果改變溝槽16的寬度尺寸B、晶片24上的拋光墊10對拋光性能改變的模擬。下面，表1中顯示了模擬結果。對如圖5所示的具有彼此以1.25mm間隔平行延伸形成的1.0mm深度的溝槽16的拋光墊10的樣品進行模擬，溝槽16的溝槽寬度尺寸B從初始設置B＝0.25mm向-20％(B＝0.20mm)、-5％(B＝0.2375mm)、+5％(B＝0.2625mm)和+20％(B＝0.30mm)變化。為了模擬，將拋光墊10的截面尺寸製成具有3.75mm寬度和2mm厚度的矩形，晶片24的截面尺寸製成具有3.75mm寬度和3mm厚度的矩形。根據有限元方法應力分析靜態條件，在此靜態條件下，相對於拋光墊10的表面對晶片24施加5gf/mm2的靜態應力負荷。拋光墊10中的每個溝槽16是縱向延伸或以拋光墊10與晶片24的直立方向延伸的非傾斜結構。表2中給出了用於晶片24和拋光墊10的物理特性。



從表1中可知，在拋光期間，溝槽16的寬度尺寸B即使微小改變，將產生施加於晶片24上的峰壓(壓力)變化大約幾個百分點。晶片拋光期間施加於晶片24上的峰壓的量直接影響拋光效率，並極大地影響拋光精確度。這揭示了將溝槽寬度尺寸B儘可能地保持在不變的值對於晶片24的一致性工藝是至關重要的。這裡，上述實施例的拋光墊10中的溝槽16是傾斜的，但是由於其寬度尺寸B在深度方向基本不變，即使當拋光墊10的表面被磨損或者其表面通過修整裝置被磨碎時，拋光性能保持不變。相反，如上述美國專利No.6,238,271所述，其中溝槽具有在深度方向朝墊表面擴展的截面，在拋光墊10的表面被磨損或其表面通過修整裝置被磨碎時，寬度尺寸不變。由上顯而易見，很難一致性地達到晶片所需的拋光。
通過將溝槽16相對於中心軸18或拋光墊10傾斜，基於具體傾斜角α產生的離心力的分力改進了拋光墊10與晶片24的相對面之間的漿料28的流量，導致先前所述的拋光效率和拋光精確度的改進。除漿料流量的改進之外，還顯示出傾斜溝槽16提高了在與晶片24接觸的拋光墊10的接觸面處的最大壓力，並產生類似於邊緣效應的現象，其進一步改進了拋光效率。進一步進行模擬用於測試該現象。將詳細描述模擬結果。
如圖6中所示，對具有以1.0mm的間隔彼此平行延伸的深1.0mm的溝槽16的拋光墊的樣本進行模擬。隨著將拋光墊10的底端面固定和將5.0gf/mm2的應力負荷施加到置於拋光墊10的表面14上的晶片24，通過以583.3mm/s的相對速度朝著相對於拋光墊10的水平方向(圖6的右側)輕微地移動晶片24，根據有限元方法模擬拋光工藝。該模擬以溝槽16的傾斜角α的5個不同值進行α＝0°(開口平行於墊的中心軸)；α＝-5°(開口朝墊的中心軸傾斜)；α＝-10°；α＝+5°(開口朝外徑傾斜)；以及α＝+10°。模擬的結果分別在圖7-11的曲線中示出。
為了模擬，拋光墊10的截面尺寸是具有4.5mm寬度與2.5mm厚度的矩形，且晶片24的截面尺寸是具有4.5mm寬度與3.0mm厚度的矩形。拋光墊10中的每一個溝槽16具有不變的寬度尺寸B＝0.5mm。晶片24與拋光墊10的物理性能與前面描述的與溝槽寬度變化有關的靜態模擬參數值(表2)一致。
如從存在於圖7-11中的結果所看到的，通過改變溝槽16的傾斜角，可以較大地和有效地調節拋光期間與晶片24接觸的拋光墊10的接觸壓力。發明者進行的試驗已證實接觸壓力的最大值越大，即在預定範圍內溝槽16的傾斜角α的正值越大和朝著墊外徑的傾斜越大，拋光效率的改進越大。這是由拋光墊的邊緣效應或者如侵蝕等作用引起的。因此，考慮到拋光墊與晶片的材料、所需精確度等，通過調節拋光墊10的溝槽16的傾斜角，可以達到適當的拋光精確度和拋光效率。同時，也能將達到的優秀的拋光精確度和拋光效率保持在恆定的水平，而不因為拋光墊的磨損或修整而大大減小。
如果溝槽16的傾斜角α太大，可能發生類似於滯塞的現象，而導致不一致的拋光。由於這種原因，傾斜角α的值優選在-30°≤α≤+30°的範圍內，以及更優選為-20°≤α≤+20°。考慮到前面描述的通過離心力的漿料流動的有效性，優選將傾斜角α的值設置為滿足不等式0°＜α，因此溝槽朝著外徑開口。而且，由於上述邊緣效應，拋光效率有效地提高，使得與常規情況相比，可以減小用於達到所需拋光效率的拋光墊的總加工壓力。即，如果加工壓力太大，由於拋光墊材料的彈性，在其外圓周部分拋光墊將變鈍。根據本發明，不是通過增加加工壓力，而是通過溝槽16的邊緣效應來達到所需的拋光效率。因此，本發明中應用的溝槽16可消除或緩和在拋光墊的外圓周部分的鈍化問題。
下面參照圖12-18，根據本發明的另一個具體實施例描述形成於拋光墊中的溝槽16。為了簡潔和簡單，將用於第一實施例中的相同的參考數字用於下面的實施例以表示相應的元件，不再對該元件進行多餘的說明。
圖12中所示的拋光墊41中的溝槽42具有內壁44和外壁46，這兩個壁都具有在其內徑方向朝著其開口延伸的傾斜結構，對應於圖3所示的溝槽16。在本實施例中，內壁44與外壁46相對於中心軸18的傾斜角α是負數並相同，溝槽42在其平行的內、外壁42、46之間的圓周方向延伸。換句話說，溝槽42在其整個延伸中具有基本不變的溝槽寬度尺寸B。
在如圖12所示的溝槽42中，作用於伴隨拋光墊41的旋轉進入溝槽的漿料28上的離心力在推動漿料28進入溝槽42中的方向上施加力。結果，將漿料28從溝槽42至拋光墊41與晶片42的相對面之間的間隔的流出控制在約束方向上，藉此可調整離心力下從拋光墊12的旋轉中心朝著外徑擴散出來的漿料28的流量。
在如圖12所示的溝槽42中，可將進入溝槽42的拋光殘渣等有效地留在溝槽42的底面，由此有效地防止由進入拋光墊41與晶片42的相對面之間的間隔的拋光殘渣等產生的任何問題。
在優選實施例中，將溝槽42的傾斜角α設置為列舉用於圖3中所示的溝槽16的傾斜角α的相同數值範圍的絕對值。溝槽42的寬度尺寸、深度尺寸和徑節將同樣適當地位於圖3中所示的溝槽16所給出的數值範圍內。
圖13中示出的拋光墊50的溝槽52和圖14中示出的拋光墊54的溝槽56是在直徑方向具有不同傾斜角α值的溝槽52、56的例子，其製造於單獨給出的拋光墊50、54的表面14上。圖13和14是直徑截面，僅僅示出位於中心軸18的右側的拋光墊50的一半直徑。應當注意，圖中直徑左邊的一半與中心軸18的直徑右側的一半相對稱。
更具體地說，內徑部分(靠近於中心軸18)與在直徑方向的中間部分中，圖13中所示的拋光墊50的溝槽52都朝著墊外徑傾斜(朝著開口)，如圖3中所示。但是，在直徑方向上的中間部分(位於從內徑部分中的溝槽52a直徑向外)中溝槽52b的傾斜角α更小，以及溝槽52c以更小的α值，即近似0°形成在外徑部分中，因此內壁與外壁都垂直，即基本平行於中心軸18上升。即，當溝槽52的寬度尺寸B基本恆定時，溝槽52的傾斜角α從中心部分朝外徑部分逐漸地變小。
對於具有該溝槽52的拋光墊50，由於距旋轉中心軸18的距離不同的點的圓周速度不同，可以通過調整溝槽52的傾斜角來減小或消除施加於溝槽52中的漿料28上的離心力差，因此在拋光墊50的整個表面14上可實現對部分傾斜溝槽52的均勻效果。
圖14中所示的拋光墊54中的溝槽56包括在墊的內徑部分(靠近中心軸18)中的溝槽56a，朝著開口移動，並向圖3所示的外徑側傾斜，位於墊的直徑中間部分中、進一步在直徑方向位於溝槽56a外部的溝槽56b，具有垂直的內壁和外壁，即基本上平行於中心軸18上升，以及形成於距中心軸18最遠的外徑部分中的溝槽56c，具有如圖12所示的朝著內徑側傾斜的開口。即，當溝槽寬度尺寸B基本上恆定時，溝槽傾斜角α從中心部分朝著外徑部分從正值向負值變化，以逐漸地變小。
對於具有該溝槽56的拋光墊54，在位於距中心軸18(旋轉中心)小距離的內徑部分中，在溝槽56中的漿料流28將有效地排出，而在位於進一步遠離中心軸18的外徑部分中，在溝槽56中的漿料流28將被抑制排出。這樣考慮到整個流量可以控制拋光墊10與晶片24的相對面之間的漿料28的流量。
在圖15所示的拋光墊60中的溝槽62包括製造於拋光墊60的表面14上的多個線性溝槽。多個溝槽62由多個彼此平行延伸的第一組溝槽62a和多個彼此平行的第二組溝槽62b構成。第一組溝槽62a和第二組溝槽62b在拋光墊60的表面14上相互交叉為直角。
在本實施例中，構成每個組的多個溝槽62a，62b以基本相同的距離彼此分開相互平行。結果，構成兩個組的多個溝槽62a與62b基本以直角彼此交叉，因此拋光墊60的整個表面具有基本布置成網格圖形的多個溝槽62。
如在圖16中示出的墊的縱向截面圖顯示，分別構成各個組的溝槽62a與溝槽62b都由相對於墊表面14在深度方向上傾斜的傾斜溝槽構成。具體地，溝槽62a與溝槽62b具有關於中心軸18和包含平行於溝槽62的墊直徑線的單個對稱平面(左/右)對稱的布局和傾斜角。在圖16中，只示出了第一組溝槽62a，但是例如將直徑截面置於與圖16示出的截面成直角，則在圖16中只能示出第二組溝槽62b的結構。
例如，當如上述提及的美國專利No.5921855、5984769和6364749中公開的通過圍繞其中心軸18旋轉墊來拋光晶片時，具有多個該線性延伸溝槽62a、62b的拋光墊60可享有如上本發明所述的相同的優點。即，通過溝槽62a、62b的傾斜內、外壁64、66，相應於溝槽62a、62b的傾斜角的拋光效率調節作用和其它類似於具有圖1所示的圓周形溝槽的拋光墊的作用，拋光墊60能夠有效地對漿料28產生加速流動作用。
可將本實施例的拋光墊60設計為具有傾斜溝槽62a、62b以使得其開口面對直徑內部，如圖12中所示的拋光墊，或基於拋光墊10的表面14的位置而具有不同傾斜角的溝槽62a、62b，如圖13或14中所示的拋光墊。該設置使得可以控制晶片的拋光精確度和拋光效率，並以調整漿料流動條件等。
當溝槽圖形包括多個如上述實施例中的線性延伸的溝槽時，可任意地選擇在拋光墊10基板12上製造的圖形、節距、線的數量。具體地，可以使用第一、第二和第三溝槽組，每一個溝槽組由以相互不同方向延伸的多個溝槽62a、62b、62c構成，如圖17和18所示，並可任意地選擇由該多個溝槽組形成的網狀圖形的密度，如圖17-18所示。雖然未在附圖中示出，可結合圖1或2中所示的在圓周方向延伸的溝槽16、在拋光墊10的表面上製造由單個或多個組構成的多個線性溝槽62。
可通過各種方法中的任一種，例如通過與用於拋光墊10的注模工藝同時形成溝槽，或者通過如圖19所示的旋轉工具70(例如銑刀)的切割工藝，在墊基板12上製造具有上述的各種結構的這些溝槽16、42、52、56和62。優選地，可通過切割工藝、使用裝備有與溝槽截面相應形狀的切割部分的切割工具形成這些溝槽。
如圖20-21中具體描述，例如，可使用具有多邊刀頭82的切割工具來製造所需溝槽16、42、52、56或62，該多邊刀頭82具有以適當的節距布置在末邊的與所需溝槽形狀相應的切割部分80。將該多邊刀頭82可交換地固定到適當的工具支持器84，以切割墊基板12的表面14。
如圖21(a)所示，工具支持器84具有直接通過其內部延伸的離子吹送通道90，由於工具支持器84的前側朝著切割部分80突出，可連接真空吸取裝置92。詳細描述，將離子吹送通道90的頂端連接至用於中和靜電電荷的外部鼓風機，同時將離子吹送通道90的底端在切割部分80的突出方向在切割部分80的背面開口。提供的離子連同來自外部鼓風機的壓縮空氣(下文指「離子風」(ion blow))以基本等於切割部分80的傾斜角的傾斜角向下吹。根據該布置，將離子風直接吹向由切割部分80切割的墊基板12和產生的被切部分(碎片)，有效地阻止了這些部分形成靜電電荷，因此有利於防止碎片由於靜電電荷而粘到墊基板上，特別是粘到溝槽的壁上。優選地，離子風的吹送方向在切割方向上向前傾斜。即，在墊基板上切割溝槽的同時，通過多邊刀頭82的刀刃之間的間隙，可將碎片傳送到多邊刀頭82的前面。該布置使得進一步有效地防止碎片粘到溝槽的內側。對此，可將各種公知的用於中和靜電電荷的鼓風機作為連接至離子吹送通道90的外部鼓風機。
可將真空吸入裝置92固定到工具支持器84，其開口部分打開並且位於切割部分80的前面附近。這使得真空吸入裝置90可以迅速地將吸取並收集的碎片連續運送到切割部分80的前面。
此外，如圖21(b)所示，離子吹送通道90的底端部分相對於墊基板12的中心軸18以基本等於切割部分80的傾斜角的傾斜角度傾斜。因此，可將離子風有效地施加到溝槽16的內圓周表面和底面，其具有相對於墊基板12的表面的底切結構，因此使得可以有效地防止碎片粘到表面。
如圖22或圖23所示，從工具伸出的切割部分80相對於工具支持器84的中心軸以相應於所需溝槽16等的傾斜角α的預定角度傾斜。具有以所給的傾斜伸出的切割部分80的切割工具使得可以以如圖24中所示的方式有效地切割具有所需傾斜角α的溝槽16。即，當以所給的傾斜角α傾斜時，將切割部分80與墊基板12接觸放置。詳細地描述，切割部分80包括切割邊緣81和以所給的傾斜角α、相對於切割部分80的切割邊緣81以相同橫向方向傾斜的兩個側面83、83。當在傾斜伸出方向進一步以預定的距離伸出時，切割部分80適合用來切割墊基板12，重複用於切割相同溝槽的切割工藝以沿著相同的切割位置。在限定的形狀例如線性溝槽或螺旋形溝槽的情況下，該操作以間歇方式(即往復運動等)重複多次，或在環形圓周形溝槽的情況下，以連續開槽方式重複多次，從而有效地製造具有所需傾斜角α的溝槽16。具體地，當在圓周方向進行連續切割以形成循環圓周形溝槽時，在切割期間，而不是在每個循環之後，逐步並連續地升高切割部分80的伸出高度。這時，將切割部分80作為適於切割在墊基板12的表面上基本圓周形延伸的溝槽的溝槽工具。
當切割以圓周方向延伸的溝槽16等時，可通過將切割工具固定在車床上來有效地製造所需溝槽16，並將多邊刀頭82的切割部分80接近墊基板12並與之接觸，同時圍繞其中心軸18旋轉墊基板12，以便以上述方式進行切割。在本申請中記載的、待決未審查日本專利申請2001-18164中描述了該旋轉過程，在此引入其作為參考並不做詳細描述。
圖25中示出了用於切割工藝的切割部分80的優選結構的具體實施例，其中將齒輪寬度保持在0.005-3.0mm的範圍內，相應於將要製造的溝槽的寬度B，將刀刃角β保持在15-35度的範圍內，將副后角γ保持在65-45度的範圍內。因此，由於墊基板12比金屬或相似材料稍微更有彈性，如果副后角γ小於45°，則在切割期間刀刃80的背部將幹擾墊基板12。這使得很難得到良好加工的溝槽面。具體地當切割如圖1所示圓周形溝槽時，在切割具有小曲率半徑的內徑部分期間，刀刃80的背部將幹擾墊基板12，因此將切割部分80的副后角γ設置在65-45度的範圍內是很重要的。當副后角γ超過65度或刀刃角β在15-35度的範圍之外，很難保證刀刃前表面的適當的刀面角θ，使得難以達到良好的切割特性、或確保適當的耐久度和強度。
雖然僅用於說明性目的在上面詳細描述了本發明的優選實施例，應當理解本發明不限於描述的實施例，只要不脫離如下權利要求書限定的本發明的精神和範圍，本領域技術人員還可以進行多種其它變化、修改和改進。
當將本發明的拋光墊形成為具有各種結構的溝槽，例如在拋光墊中以圓周方向延伸的溝槽或線性延伸的溝槽，可傾斜單個溝槽的一個或多個部分以製造傾斜溝槽，或者在其整個長度上傾斜一些或所有多個溝槽以製造溝槽。
用於本發明的傾斜溝槽的兩個基本平行的側壁不必具有嚴格意義上的相同的傾斜角，應當理解鑑於所需拋光精確度、墊基板材料、晶片材料及其它因素，傾斜溝槽的兩個側壁的平行度具有許可範圍。如果傾斜溝槽的兩個側壁相對於墊基板的中心軸以相互相反的方向傾斜，則有隨著墊的磨損或修正而產生的拋光特性重大變化的危險。因此應當理解除該情況以外，傾斜溝槽的兩個側壁相對於墊基板的中心軸在其深度方向以相同方向傾斜就足夠了。
不具體限定使用根據本發明形成的拋光墊的實施例，本發明的拋光墊可用於各種不同的方式，包括用於各種工件的拋光的漿料供給方式，包括半導體襯底。本發明的拋光墊不限於使用CMP工藝。
從前面的說明看出，具有本發明的結構的拋光墊能夠在基於溝槽的傾斜角的拋光期間，通過控制漿料流而適當地調整拋光條件，並近似不變地保持拋光條件。這使得可以拋光具有穩定的高精確度的目標拋光墊。
根據本發明的方法，可穩定地有效並精確地拋光被認為由於例如軟或窄金屬導線而難以拋光半導體襯底，並由此製造。
此外，根據本發明的拋光墊製造方法，具有本發明的結構的拋光墊可穩定地形成有具有高精確度的溝槽。
通過使用根據本發明的溝槽工具，可通過將其內表面變光滑而容易地形成拋光墊的溝槽，使得可以有效地製造本發明的結構的拋光墊。
工業適用性將具有本發明的結構的拋光墊應用於半導體襯底的工業製造工藝，用於拋光半導體襯底，特別是用於CMP方法。本發明的拋光墊生產工藝可有效地應用於拋光墊的工業製造工藝，具有本發明的結構的切割工具也可有利地應用於拋光墊的工業溝槽工藝。由此看出本發明具有工業適用性。
權利要求
1.一種用於拋光半導體襯底的拋光墊，其中合成樹脂的墊基板至少具有一個形成在其表面的溝槽，其特徵在於所述溝槽至少部分地由具有兩個側壁的傾斜溝槽構成，兩個側壁相對於所述墊基板的中心軸在深度方向彼此基本平行地傾斜。
2.根據權利要求1的拋光墊，其中傾斜溝槽由圍繞所述墊基板的所述中心軸基本在圓周方向延伸的圓周形溝槽構成。
3.根據權利要求2的拋光墊，其中所述圓周形溝槽的所述兩個側壁在所述墊基板的直徑方向朝著開口在所述深度方向向外傾斜。
4.根據權利要求2或3的拋光墊，其中在所述墊基板的直徑線上以間隔隔開的多個片段中形成所述圓周形溝槽，所述圓周形溝槽的所述兩個側壁的傾斜角根據距所述墊基板的所述中心軸的直徑距離而變化。
5.根據權利要求1-4中任一項的拋光墊，其中所述傾斜溝槽包括多個每一個都線性延伸的線性溝槽。
6.根據權利要求5的拋光墊，其中所述線性溝槽形成為多個溝槽組，每一個溝槽組包括相互平行的溝槽，將所述溝槽組布置為在基本為網狀的排列中彼此交叉。
7.根據權利要求6的拋光墊，其中構成每一個所述溝槽組的所述多個線性溝槽具有關於單個平面的任一側彼此基本對稱的布局和傾斜方向，該單個平面包含所述墊基板的所述中心軸並平行於所述多個線性溝槽延伸。
8.根據權利要求1-7中任一項的拋光墊，其中所述傾斜溝槽在寬度尺寸上為0.005-2.0mm。
9.根據權利要求1-8中任一項的拋光墊，其中所述傾斜溝槽具有5％或更小的溝槽尺寸誤差。
10.一種製造半導體襯底的方法，其特徵在於包括以下步驟使用根據權利要求1-9中任一項的拋光墊拋光半導體襯底。
11.根據權利要求10的製造半導體襯底的方法，其特徵在於包括以下步驟在其變化被保持在約2％或更小的拋光壓力下拋光半導體襯底。
12.一種製造拋光墊的方法，其特徵在於包括以下步驟在合成樹脂的墊基板的表面切出傾斜溝槽，該傾斜溝槽具有相對於所述墊基板的中心軸的在深度方向上傾斜的兩個基本平行的側壁，切割工具具有切割部分，該切割部分將要被放置在其側面處與所述墊基板的所述表面傾斜接觸。
13.根據權利要求12的製造拋光墊的方法，其特徵在於包括以下步驟旋轉所述傾斜溝槽以基本圓周形地延伸，與所述墊基板的所述表面接觸放置所述切割工具，同時圍繞其中心軸旋轉合成樹脂的所述墊基板。
14.根據權利要求12或13的製造拋光墊的方法，其特徵在於包括以下步驟通過在相對於所述墊基板的所述表面傾斜的方向上逐步推進所述切割工具的所述切割部分來切出所述傾斜溝槽，同時對製造於所述墊基板的所述表面上的溝槽進行多個重複的切割循環。
15.根據權利要求12-14中任一項的製造拋光墊的方法，其特徵在於包括以下步驟為了防止碎片帶電，在通過所述切割工具在所述墊基板中切出所述傾斜溝槽的期間從所述切割部分的背面吹送離子空氣；並吸取和收集到達所述切割部分前面的所述碎片。
16.根據權利要求15的製造拋光墊的方法，其中以近似等於傾斜溝槽的傾斜角吹送所述離子空氣。
17.根據權利要求15或16的製造拋光墊的方法，其特徵在於包括以下步驟通過多邊工具同時切出多個所述傾斜溝槽，其中多個所述切割部分相對於切割方向連續排列；並穿過所述多個切割部分之間的間隙，從所述多邊工具的後面向前面吹送所述離子空氣。
18.一種切割工具，包括用於在合成樹脂的墊基板的表面上切出溝槽的切割部分，其特徵在於所述切割部分包括切割邊緣和相對於所述切割部分的所述切割邊緣以相同的橫向方向傾斜的兩個側面。
19.根據權利要求18的切割工具，其特徵在於為了能夠同時切出多個所述溝槽，所述切割工具包括具有相對於切割方向連續排列的多個所述切割部分的多邊工具。
20.如權利要求18或19的切割工具，其特徵在於所述切割工具包括用於將基本圓周形延伸的溝槽在所述墊基板的所述表面中旋轉的溝槽切割工具，同時圍繞其中心軸旋轉所述墊基板，所述溝槽切割工具具有至少一個切割部分，該切割部分具有0.005-3.0mm的齒寬、15-35度的楔角和65-45度的副后角。
全文摘要
一種結構新穎的拋光墊，在拋光如晶片的半導體襯底的表面期間，能夠積極並有效地控制漿料流，因此可以精確並穩定地進行所需的拋光工藝。在合成樹脂材料的墊基板(12)的表面上形成近似圓周形延伸的溝槽(16)。將內圓周壁表面(20)與外圓周壁表面(22)製成彼此平行並相對於墊基板(12)的中心軸(18)傾斜。
文檔編號B24B37/26GK1647255SQ03807720
公開日2005年7月27日 申請日期2003年4月1日 優先權日2002年4月3日
發明者鈴木辰俊 申請人:東邦工程株式會社