一种抛光垫及其设计方法与流程

本发明属于化学机械抛光，具体的，涉及一种抛光垫及其设计方法。

背景技术：

1、在超大规模集成电路制造中，化学机械抛光技术(chemical mechanicalpolishing，cmp)已成为最广泛使用的平坦化技术。目前，集成电路制造中所使用的抛光垫主要是高分子材料抛光垫，其主要成分是发泡体固化的聚氨酯以及无纺布材料，表面具有一定密度的微凸峰并且整体硬度均一。在对晶圆进行化学机械抛光之前，会采用减薄、化学蚀刻等各种技术，逐步去除晶圆表面的损坏层，在此过程中，每一步的加工误差会不断累积，导致晶圆各处的厚度不均匀。因此，在对晶圆进行化学机械抛光时，需要对晶圆表面各处的材料去除率(material removal rate，mrr)进行调整，以获得厚度均匀的晶圆。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明提供一种抛光垫及其设计方法，先将晶圆沿其径向分为多个区域，在一定的化学机械抛光工艺参数下，找到晶圆各个区域在抛光垫上的运动区域，根据该运动区域对抛光垫进行不同硬度区的划分，最后通过硬度与材料去除率的关系对抛光垫进行硬度设计。本发明通过对抛光垫进行分区硬度设计，能够在不改变抛光工艺参数的条件下，对晶圆表面各处的材料去除率进行调整，以获得厚度均匀的晶圆，解决了现有技术中无法准确调节晶圆各区域材料去除率的问题，扩大了工艺调整区间。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种抛光垫的设计方法，包括如下步骤：

3、s1：提供一待抛光的晶圆，根据所述晶圆径向上的厚度分布，得到所述晶圆表面各点的材料去除率在晶圆径向上的变化曲线；

4、s2：将所述晶圆沿其径向分为n个区域，由所述变化曲线得到各个相邻区域的边界，且所述边界与所述晶圆圆心之间的距离为ri，i＝1、2……n-1；

5、s3：在各个所述边界上选取一点ki，i＝1、2……n-1，在所述晶圆边缘选取一点kn，分别绘制出所述晶圆在抛光垫上进行抛光时，点ki在所述抛光垫上的运动区域zi，以及点kn在所述抛光垫上的运动区域zn；

6、s4：将所述抛光垫分为n个硬度不同的区域，其中，运动区域z1为第一硬度区，运动区域z2与z1相减得到第二硬度区……依次类推，运动区域zn与zn-1相减得到第n硬度区；

7、s5：分别对所述第一硬度区、所述第二硬度区……所述第n硬度区进行硬度设计，以获得具有硬度分区设计的所述抛光垫。

8、可选的，步骤s1中，所述晶圆圆心处的材料去除率为v0，所述晶圆表面其他点处的材料去除率为v，v＝c×v0，其中，c为大于1的常数。

9、可选的，步骤s2中，找到所述变化曲线中材料去除率的最大值vm，所述变化曲线中材料去除率i(vm-v0)/n+v0所对应的晶圆径向距离即为第i个所述边界与所述晶圆圆心之间的距离ri，i＝1、2……n-1。

10、可选的，步骤s4中，所述第一硬度区、所述第二硬度区……所述第n硬度区为同心分布的圆环形区域。

11、可选的，步骤s4中，所述第一硬度区包括一个圆环形区域，所述第二硬度区包括被所述第一硬度区分隔开的两个圆环形区域……所述第n硬度区包括包括被第n-1硬度区分隔开的两个圆环形区域。

12、可选的，自所述第一硬度区至所述第n硬度区，所述抛光垫的表面硬度逐渐增大。

13、本发明还提供一种抛光垫，所述抛光垫包括同心分布的第一硬度区、第二硬度区……第n硬度区，且自所述第一硬度区至所述第n硬度区，所述抛光垫的表面硬度逐渐增大，所述抛光垫由上述任一项所述的抛光垫的设计方法制成。

14、可选的，所述第一硬度区包括一个圆环形区域，所述第二硬度区包括被所述第一硬度区分隔开的两个圆环形区域……所述第n硬度区包括被第n-1硬度区分隔开的两个圆环形区域。

15、本发明提供的抛光垫及其设计方法，至少具有以下有益效果：

16、本发明通过对抛光垫进行分区硬度设计，能够在不改变抛光工艺参数的条件下，对晶圆表面各处的材料去除率进行调整，以获得厚度均匀的晶圆，解决了现有技术中无法准确调节晶圆各区域材料去除率的问题，扩大了工艺调整区间。

1.一种抛光垫的设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的抛光垫的设计方法，其特征在于，步骤s1中，所述晶圆圆心处的材料去除率为v0，所述晶圆表面其他点处的材料去除率为v，v＝c×v0，其中，c为大于1的常数。

3.根据权利要求2所述的抛光垫的设计方法，其特征在于，步骤s2中，找到所述变化曲线中材料去除率的最大值vm，所述变化曲线中材料去除率i(vm-v0)/n+v0所对应的晶圆径向距离即为第i个所述边界与所述晶圆圆心之间的距离ri，i＝1、2……n-1。

4.根据权利要求1所述的抛光垫的设计方法，其特征在于，步骤s4中，所述第一硬度区、所述第二硬度区……所述第n硬度区为同心分布的圆环形区域。

5.根据权利要求4所述的抛光垫的设计方法，其特征在于，步骤s4中，所述第一硬度区包括一个圆环形区域，所述第二硬度区包括被所述第一硬度区分隔开的两个圆环形区域……所述第n硬度区包括包括被第n-1硬度区分隔开的两个圆环形区域。

6.根据权利要求1所述的抛光垫的设计方法，其特征在于，自所述第一硬度区至所述第n硬度区，所述抛光垫的表面硬度逐渐增大。

7.一种抛光垫，其特征在于，所述抛光垫包括同心分布的第一硬度区、第二硬度区……第n硬度区，且自所述第一硬度区至所述第n硬度区，所述抛光垫的表面硬度逐渐增大，所述抛光垫由权利要求1～6中任一项所述的抛光垫的设计方法制成。

8.根据权利要求7所述的抛光垫，其特征在于，所述第一硬度区包括一个圆环形区域，所述第二硬度区包括被所述第一硬度区分隔开的两个圆环形区域……所述第n硬度区包括被第n-1硬度区分隔开的两个圆环形区域。