[发明专利]一种研磨垫及其制备方法、使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺，特别是一种研磨垫及其制备方法、使用方法。

背景技术

在半导体制备工艺中，平整的晶圆表面对于器件的小型化和高密度化极其重要，传统平坦化晶圆表面的方法为化学机械研磨法(CMP)。该方法在晶圆表面与研磨垫之间加入研磨液，利用机械力的作用和研磨液与晶圆表面产生的化学反应，平坦化晶圆表面。由于在化学机械研磨法中研磨液随机分布，密度不均匀，研磨效果比较差，而且研磨液利用率低，研磨液废液容易污染环境，因此逐渐被固结磨料研磨法(Fixed Abrasive Polishing)取代。

固结磨料研磨法，是将磨料和研磨垫结合起来，形成表面具有规则凹凸形状的固结磨料研磨垫，如美国专利20020049027中所介绍的固结磨料研磨垫，然后将研磨垫放置在研磨台上，将晶圆放置在研磨垫的研磨面进行研磨。现有的固结磨料研磨法的研磨过程，如图1所示，输入滚筒1051和输出滚筒1052将研磨垫102输送到研磨台101上，并用研磨剂润湿研磨垫102表面；将晶圆103吸附固定在研磨头104上，并使其表面与研磨垫102表面相接触；启动动力驱动，研磨台101在轴承100的旋转带动下旋转，晶圆103也在旋转的研磨头104带动下旋转，其与研磨垫102作相对运动，使得晶圆103表面不断与研磨垫102表面摩擦而被研磨。

但是，在固结磨料研磨法中，随着研磨的进行，晶圆的研磨速率越来越慢，研磨速率变化很大。如图2所示，研磨速率从头60秒内的1050埃/分钟左右迅速下降到第180秒至第240秒间的190埃/分钟左右。由于研磨速率的下降快使得晶圆的研磨程度无法精确控制，导致晶圆的过研磨或研磨不够，引起晶圆报废。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种研磨垫及其制备方法、使用方法，解决现有研磨垫不能够保持均衡的晶圆研磨速率，易发生晶圆研磨不够或过研磨而导致晶圆报废的问题。

为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

一种研磨垫，包括：基底和固结在所述基底上的若干分立的磨料块，所述磨料块具有至少两种高度。

优选的，所述磨料块高度为10～50微米。

优选的，所述任意两种高度的磨料块高度至少相差3～5微米。

优选的，所述磨料块高度为2～20种。

优选的，所述磨料块的宽度为50～200微米。

一种研磨垫的制备方法，包括：将磨料颗粒与有机聚合物混合形成混合物；将所述混合物涂布在基底上；用模具压制混合物，形成具有至少两种高度的磨料块，所述模具具有与所述磨料块相匹配的至少两种深度的凹印图案；将所述磨料块进行固结。

优选的，所述磨料颗粒为二氧化铈、二氧化硅、金刚石、氧化锆、氧化铝和氮化硅中的一种或多种。

优选的，所述磨料块的高度为2～20种。

优选的，所述磨料块高度为10～50微米。

优选的，所述磨料块由高到低或由低到高或高低间隔周期性排列在所述基底上。

优选的，所述任意两种高度的磨料块高度至少相差3～5微米。

一种应用所述的研磨垫进行研磨的方法，包括如下步骤：提供研磨垫，所述研磨垫上的磨料块具有至少两种高度；将晶圆放置在所述研磨垫上，加入研磨液，进行研磨。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明的研磨垫，通过固结在基底上的具有至少两种高度的磨料块，使得研磨晶圆时，在最高高度的磨料块因研磨损耗而降低高度，引起研磨作用下降后，下一高度的磨料块能够补充研磨作用，从而稳定晶圆的研磨速率，易于精确控制晶圆的研磨程度，提高晶圆研磨效果及良率。

附图说明

图1是现有固结磨料研磨法的研磨装置示意图；

图2是现有固结磨料研磨法中研磨速率与研磨时间的关系图；

图3和图4是现有研磨垫研磨速率变化原因示意图；

图5和图6是本发明的研磨垫示意图；

图7至图10是本发明研磨垫的制备方法具体实施例示意图；

图11是使用本发明研磨垫进行研磨的具体实施例流程图；

图12是本发明研磨垫研磨过程的具体实施例示意图。

具体实施方式