CN100356515C - 抛光垫及使用该垫制造半导体衬底的方法 - Google Patents

Abstract

一种结构新颖的抛光垫，在抛光如晶片的半导体衬底的表面期间，能够积极并有效地控制浆料流，因此可以精确并稳定地进行所需的抛光工艺。在合成树脂材料的垫基板(12)的表面上形成近似圆周形延伸的沟槽(16)。将内圆周壁表面(20)与外圆周壁表面(22)制成彼此平行并相对于垫基板(12)的中心轴(18)倾斜。

Description

抛光垫及使用该垫制造半导体衬底的方法

技术领域

本发明涉及一种用于半导体制造工艺中的、用来抛光例如半导体晶片或半导体器件的半导体衬底的表面的抛光垫，本发明还涉及与抛光垫有关的技术，例如，使用该抛光垫制造半导体衬底的方法。

背景技术

在制造例如LSI器件的半导体器件的工艺中，例如通过各种工艺步骤，通常在硅晶片上形成包括金属层和绝缘层的各种薄层的叠层结构。作为用于抛光或平坦化晶片的外表面或最上表面、以获得具有高度平坦化的衬底表面的主要工艺之一，化学机械抛光(下文指“CMP”)是公知的，其中可使用合成树脂材料或其扩展材料的薄圆盘状抛光垫，并且为了有效抛光，当向晶片与垫之间供应包括良好的抛光粒与适合的液体种类的浆料时，将抛光垫和晶片(半导体衬底)进行相对旋转。

为了满足高度集成的、高精确度的半导体器件的巨大需求，需要制作多层的非常细线条的复杂图形。为了满足这一目的，CMP工艺必须确保：(a)“抛光精确度”，即以高度精确平坦化抛光整个晶片表面的能力，和(b)“抛光效率”，即以高工艺效率抛光晶片的能力。近年来在半导体器件中出现的高电路密度进一步提升了这两方面性能的难度。

为了满足这些需要，提出将抛光垫用于CMP工艺中，其中抛光垫的表面(即抛光晶片的表面)具有大量微小的孔、或线性延伸的沟槽或放射状延伸的沟槽。例如专利文件1、2、3中公开了这种垫。

但是，尽管使用这些常规设计的抛光垫，还是很难达到充分满足需要的“抛光精确度”和“抛光效率”的水平。特别是在超大LSI领域，在晶片上形成的金属互连或线条的金属化宽度(具有金属线的线条图形)非常窄，即0.18μm或更小，因此必须将表面抛光到非常低的表面粗糙度(Rz·)，即0.25μm或更小。同时，用于金属化的例如铜或金的新的软性金属的使用已进入致力于实际应用的研究状态。鉴于上述原因，抛光垫需要更进一步的改进以达到令人满意的抛光精确度和抛光效率的水平。

作为CMP工艺中用于改进抛光精确度的一种方法，专利文件4提供了一种具有沟槽的抛光垫，由横截面观察，该沟槽在朝抛光垫表面的维度上扩展。根据专利文件4，沟槽的倾斜侧壁引导浆料和抛光残渣，因此改进了抛光精确度。

但是，发明人进行的研究显示，当在抛光垫的表面上形成如专利文件4教导的沟槽时，包括抛光效率和抛光精确度的抛光性能不一致。因此，实际应用是非常困难的。认为该缺陷的主要原因在于沟槽在其深度方向上的宽度尺寸不同。

除了晶片抛光中产生的磨损，一般通过以预定的工艺时间间隔摩擦抛光垫表面的方式来进行垫的调整过程(修整)。但是由于抛光引起的磨损和表面修整，专利文件4中所述的沟槽的沟槽宽度不可避免地明显地改变，随之而来的是诸如应力分布的参量的重大变化。因此，不能达到一致的抛光特性。

(专利文件1)

美国专利No.5921855

(专利文件2)

美国专利No.5984769

(专利文件3)

美国专利No.6364749

(专利文件4)

美国专利No.6238271

发明内容

为了解决上述问题而开发本发明，因此本发明的一个目的是提供一种结构新颖的抛光垫，其中可使用CMP或相似工艺，对半导体衬底或相似材料的表面进行具有一致性地高水平的“抛光精确度”和“抛光效率”的处理。

本发明的另一目的是提供一种使用抛光垫的新颖的半导体衬底的制造方法，其中半导体制造工艺使用将例如CMP的适合方法用于抛光衬底表面，可制造具有一致性地高水平的“精确度”与“效率”的目标半导体衬底。

本发明的又一个目的是提供用于机器加工抛光垫中的沟槽的切割工具，其能够生产适合于本发明的结构新颖的抛光垫，以及用于抛光垫的可用的生产方法。

这里将描述已经开发的试图达到本发明的目的中的至少一个目的的发明的实施例。可将下述实施例中应用的每个元件适用于其它任何可能的结合。可以理解本发明的要素或技术特征不限于发明的下述实施例和技术特征的结合，而是基于本发明的整个说明书和附图中公开的思想或本领域技术人员根据本发明所认识到的。

(与抛光垫有关的本发明的第一实施例)

与抛光垫有关的本发明的第一实施例提供一种用于抛光半导体衬底的抛光垫，其中合成树脂的垫基板具有至少一个形成于其表面中的沟槽，其特征在于沟槽至少部分地由具有两个侧壁的倾斜沟槽构成，对于垫基板的中心轴，该倾斜侧壁在深度方向上基本彼此平行。

根据本发明，具有倾斜侧壁的倾斜沟槽使得由抛光垫的旋转引起的离心力对存在于沟槽中的浆料和其它材料起到与倾斜沟槽的倾斜角相应的分力的作用。这使得有可能控制存在于抛光垫与晶片或其它半导体衬底之间的浆料和其它材料的流动状态。在例如使用特种浆料的CMP的抛光工艺中，除了简单的机械抛光之外，化学抛光作用扮演着重要的角色。即，晶片与抛光垫之间的浆料抛光粉的运动对抛光的精确度和一致性具有重大影响。根据本发明，依靠抛光垫材料或所需的精确度，例如通过在抛光期间适当地控制晶片与垫之间的浆料抛光粉的运动，通过对倾斜沟槽的倾斜方向与角度的适当调整，可以适当地建立和调节抛光特性。可选择地，通过对倾斜沟槽的倾斜方向与角度的适当调整，可以将抛光期间产生的抛光残渣和其它杂质的负作用最小化，通过离心作用，也导致在倾斜沟槽中积极地阻止了抛光期间进入倾斜沟槽的抛光残渣或其它材料，由此进一步改进了抛光精确度的一致性。

根据本实施例的抛光垫，还可以设计一种包括与其深度方向交叉的具有基本恒定的宽度尺寸的倾斜沟槽的沟槽。由此，如果由于抛光过程中抛光垫的磨损、或抛光垫表面的修整，沟槽的深度改变，沟槽的宽度将保持基本不变，以保持所需的抛光性能，包括抛光效率和抛光精确度。

在本实施例中，用于垫基板的材料不具体限定，这样可以适当地使用任何选自有关被抛光物、所需抛光参量等的材料类型。优选使用例如膨胀性或非膨胀性的聚亚氨酯树脂的刚性材料。根据本发明制造的抛光垫可通过常规方法将其固定到旋转支撑板来用于抛光，自然地，固定到支撑板的方法不具体限定，这样可以确保抛光垫直接并置在例如金属的刚性材料的支撑板上，或可以确保其通过适当的弹性垫并置在支撑板的支撑面上。

(关于抛光垫的本发明的第二实施例)

关于抛光垫的本发明的第二实施例提供一种根据第一实施例的抛光垫，其中由基本上围绕垫基板的中心轴的圆周方向延伸的圆周形沟槽构成倾斜沟槽。该实施例中，由通过抛光垫围绕其旋转中心轴的旋转而产生的离心力，用于倾斜沟槽的圆周形沟槽的布置进一步增强了对位于倾斜沟槽中的浆料与抛光残渣的作用。

(关于抛光垫的本发明的第三实施例)

关于抛光垫的本发明的第三实施例提供一种根据第二实施例的抛光垫，其中所述圆周形沟槽的两个侧壁在垫基板直径的方向，朝开口的深度方向向外倾斜。根据该实施例的抛光垫能够积极地使存在于倾斜沟槽中的浆料、抛光残渣等的流动朝着从倾斜沟槽向外的方向，由此促使供应于抛光垫与晶片之间的浆料从抛光垫的中心部分循环，并有效地阻止了由于例如抛光残渣的入侵而产生的倾斜沟槽的阻塞。

(关于抛光垫的本发明的第四实施例)

关于抛光垫的本发明的第四实施例提供一种根据第二或第三实施例的抛光垫，其中在所述垫基板的直径线上以间隔隔开的多个片段中形成圆周形沟槽，圆周形沟槽的两个侧壁的倾斜角根据距垫基板的中心轴的直径距离而变化。根据本实施例的抛光垫能够对流过抛光垫的直径的浆料等的流量进行更多种的控制。考虑到倾斜沟槽中作用于浆料的离心力按照远离垫基板的中心轴的直径距离而改变，可以通过渐变或突变方式改变倾斜沟槽侧壁的倾斜角度，来保持整个抛光垫对在例如抛光垫的宽区域上的倾斜沟槽中的浆料的离心力水平尽可能的恒定。

(关于抛光垫的本发明的第五实施例)

关于抛光垫的本发明的第五实施例提供一种根据第一至第四实施例中任何一个的抛光垫，其中倾斜沟槽包括每一个都线性延伸的多个线性沟槽。在根据本实施例的抛光垫中，通过抛光垫围绕其中心轴的旋转而产生的离心力作用，使得存在于倾斜沟槽中的浆料或抛光残渣积极地流动或保留。同时，除了其倾斜角度以外，可通过倾斜沟槽的位置和数量控制浆料的流动等。通过将该实施例与第一至第四中的任何一个结合，可在单个抛光垫的表面上制造圆周形沟槽和线性沟槽的结合物。

(关于抛光垫的本发明的第六实施例)

关于抛光垫的本发明的第六实施例提供一种根据第五实施例的抛光垫，其中将线性沟槽形成为多个沟槽组，每一个沟槽组由相互平行的沟槽构成，沟槽组布置得彼此交叉成基本上网状的排列。在根据本实施例的抛光垫中，使用多个沟槽组使得在抛光垫的整个抛光表面上，线性沟槽基本均匀地运作，由此提供在抛光精确度和抛光效率上的更加一致性。

(关于抛光垫的本发明的第七实施例)

关于抛光垫的本发明的第七实施例提供一种根据第六实施例的抛光垫，其中构成每个沟槽组的多个线性沟槽具有这样的布置和倾斜方向，其中多个线性沟槽基本关于包含垫基板的中心轴并与多个线性沟槽平行延伸的单个平面的每一侧互相对称。在根据本实施例的抛光垫中，形成的线性沟槽在抛光垫的抛光表面上更加均匀地运作。优选，将在与抛光垫的中心轴直接相交的位置处延伸的线性沟槽设置成具有平行于垫基板的中心轴上升的侧壁的沟槽。

(关于抛光垫的本发明的第八实施例)

关于抛光垫的本发明的第八实施例提供一种根据第一至第七实施例中的任何一个的抛光垫，其中所述倾斜沟槽的宽度尺寸为0.005-2.0mm。在该实施例中，将倾斜沟槽的宽度尺寸制造得足够小，使得可以达到高度的抛光精确度。对此，由于倾斜沟槽的侧壁倾斜，可以有效地避免由于小宽度倾斜沟槽而引发的问题，例如由于抛光残渣而引起的沟槽内的浆料残留或沟槽的阻塞，由此有效并一致性地具有所需的抛光精确度。

不具体限定沟槽深度尺寸与直径间距，可由有关抛光垫的材料、被抛光的材料、使用的浆料的特性、所需的抛光精确度和其它参量来适当地选择。一般沟槽深度尺寸为0.1-2.0mm，特别是在基本地以圆周方向延伸的圆形沟槽中，将倾斜沟槽形成为基本以0.1-3.0mm的间隔平行。在线性沟槽中，即使沟槽之间彼此宽的间隔，由于抛光垫的旋转对被抛光物的局部作用比以圆周方向延伸的圆形沟槽所具有的要更小。因此，即使具有较大的沟槽间隔，例如可优选在0.1-60.0mm宽的范围内适当地设置，可简单地达到良好的抛光特性。

(关于抛光垫的本发明的第九实施例)

发明的第一方面的第九实施例提供一种根据第一至第八实施例中的任何一个的抛光垫，其中倾斜沟槽具有5％或更小的沟槽尺寸误差。根据本实施例，倾斜沟槽形成为将尺寸精确度提高到预定值，使得抛光垫抛光半导体衬底时，通过半导体衬底上的抛光垫施加的抛光压力具有最小的变化。例如，根据本实施例的抛光垫能够将抛光压力的变化减到理论目标值，即约为2％或更小。术语“沟槽尺寸误差”不仅指沟槽宽度，而且也指沟槽间距和沟槽深度。

(关于制造半导体衬底的方法的本发明的第一实施例)

关于制造半导体衬底的方法的本发明的第一实施例提供一种制造半导体衬底的方法，其特征在于根据上述的关于抛光垫的本发明，使用具有倾斜沟槽结构的抛光垫抛光半导体衬底的步骤。根据本方法，基于倾斜沟槽的倾斜角、抛光垫旋转速度等，可通过诸如上述形成在抛光垫表面上的倾斜沟槽的作用来控制半导体衬底与抛光垫之间的浆料的抛光粒的运动。这样能够制造具有优秀的抛光精确度和抛光效率的目标半导体衬底。根据本方法，半导体衬底具有不大于0.18μm的宽度的金属线的线条图形。

(关于制造半导体衬底的方法的本发明的第二实施例)

关于制造半导体衬底的方法的本发明的第二实施例提供一种根据第一实施例的半导体制造方法，其特征在于包括以下步骤：在保持其变化为约2％或更小的抛光压力下抛光半导体衬底。根据本方法，由于抛光压力的变化为约2％或更小，可制造具有优秀合格率的正在进行设计的半导体。具体地，通过使用根据上述的关于抛光垫的本发明的第9实施例形成的抛光垫可有效地影响本方法。

(关于抛光垫生产方法的本发明的第一实施例)

关于抛光垫生产方法的本发明的第一实施例提供一种制造抛光垫的方法，其特征在于包括以下步骤：将合成树脂的垫基板的表面切割成倾斜沟槽，该倾斜沟槽具有相对于垫基板的中心轴在深度方向倾斜的两个基本平行的侧壁，该切割工具具有切割部分，该切割部分将要被放置在其侧面处与垫基板的表面倾斜接触。根据本实施例的方法，与例如使用旋转工具制造的沟槽相比，易于在抛光垫表面上制造倾斜沟槽，因此能够有效地制造具有倾斜沟槽的抛光垫，并具有根据上述本发明的结构。

(关于抛光垫生产方法的本发明的第二实施例)

关于抛光垫生产方法的本发明的第二实施例提供一种根据第一实施例制造抛光垫的方法，其特征在于包括以下步骤：旋转倾斜沟槽以基本圆周形地延伸，与垫基板的表面接触放置切割工具，同时围绕其中心轴旋转合成树脂的垫基板。根据本实施例的方法，可以简单地制造多个圆形的、椭圆形的或花瓣形的倾斜沟槽，如美国专利No.5,984,769的图13中所公开，沿着抛光垫的圆周同心地延伸，或者倾斜沟槽以螺旋形结构延伸。

(关于抛光垫生产方法的本发明的第三实施例)

关于抛光垫生产方法的本发明的第三实施例提供一种根据其第一或第二实施例制造抛光垫的方法，其特征在于包括以下步骤：通过在相对于垫基板表面的倾斜方向上逐步推进切割工具的切割部分来切出倾斜沟槽，同时将制造于垫基板表面上的沟槽进行多个重复切割循环。根据本实施例的方法，可一致性地制造具有光滑内表面的倾斜沟槽，使所需的倾斜沟槽形成为具有足够小的沟槽宽度。将倾斜沟槽制造为线性沟槽、螺旋沟槽或其它限定的形状，当在一个方向或以往复的方式进行多个切割循环时，优选逐步小增量地增加刀刃伸出(blade projection)。更具体地描述，例如，用于每一个往复循环，可有规律递增地增加刀刃伸出，或者可选择地可无规律地增加适当的量。另一方面，将倾斜沟槽制造为如圆周形沟槽的环形形状，当在单个回路上连续进行多个切割循环时，可对每个完整的回路逐步地小增量地增加刀刃伸出或不管回路连续地增加。

(关于抛光垫生产方法的本发明的第四实施例)

关于抛光垫生产方法的本发明的第四实施例提供一种根据其第一至第三实施例中的任何一个制造抛光垫的方法，其特征在于包括以下步骤：为了防止碎片带电，在通过切割工具在垫基板中切出倾斜沟槽期间从切割部分的背面吹送电离气体；并从切割部分的前面吸取和收集碎片。根据本实施例的垫生产方法，适合用来中和由于切割期间的摩擦在垫基板和被切部分(碎片)中产生的静电电荷的离子，与压缩空气一起从切割工具的切割部分附近朝着垫基板放电，由此阻止碎片粘到沟槽切口的内侧。此外，可将由离子中和并保留在垫基板表面的碎片迅速地从垫基板的表面吸取和移去。本实施例的方法可消除例如过大地切割倾斜沟槽的侧壁的缺点，其可由粘在倾斜沟槽的侧壁或其它部分的碎片造成。因此本方法可以在垫基板上形成倾斜沟槽等，具有高度精确的尺寸。这里，通过用于使用电晕放电中和静电电荷的公知鼓风机装置、和公知的集尘器等，可分别有效地进行吹送电离气体和吸取及收集碎片。优选地，可以近似相等于倾斜沟槽的倾斜角来吹送电离气体。因此可将离子有效地施加至倾斜沟槽的内圆周表面和底面，其提供关于垫基板表面的底切结构，因此可以吸取和收集粘在倾斜沟槽的内圆周表面和底面的碎片。

(关于抛光垫生产方法的本发明的第五实施例)

关于抛光垫生产方法的本发明的第五实施例提供一种根据第一至第四实施例中的任何一个制造抛光垫的方法，其特征在于包括以下步骤：通过多边装置同时切出多个倾斜沟槽，在该多边装置中在切割方向上连续地排列多个切割部分；并通过多个切割部分之间的间隙从背部向多边工具的前面吹送电离气体。根据本实施例的方法，可以通过有效地利用多个切割部分之间的间隙将碎片前进到多边工具的前面，从而有利地阻止碎片粘在沟槽的侧壁上，即便是在使用多边工具的情况下。

(关于切割工具的本发明的第一实施例)

关于切割工具的本发明的第一实施例提供一种切割工具，包括：用于在合成树脂的垫基板表面切割沟槽的切割部分，其特征在于：切割部分包括切割边和在关于切割部分的切割边的相同横向方向倾斜的两个侧面。具有根据本实施例的结构的切割工具具有上述根据本发明实施制造抛光垫的方法的优点，并可以通过切割工艺进行倾斜沟槽的制造，该倾斜沟槽的两个侧壁相对于垫基板的中心轴倾斜，并且其底面与垫基板的中心轴垂直，如截面图所示。

(关于切割工具的本发明的第二实施例)

关于切割工具的本发明的第二实施例提供一种根据第一实施例的切割工具，其特征在于：该切割工具包括为了进行所述多样性沟槽的连续切割而具有相对于切割方向连续排列的多个所述切割部分的多边工具。本实施例通过有效地切出多个倾斜沟槽的能力来提供改进的生产率。

(关于切割工具的本发明的第三实施例)

关于切割工具的本发明的第三实施例提供一种切割工具，该切割工具包括用于将基本圆周形延伸的沟槽旋转到所述垫基板的所述表面的沟槽切割工具，同时围绕其中心轴旋转所述垫基板，所述沟槽切割工具具有至少一个齿宽为0.005-3.0mm、楔角为15-35度和副后角(front clearance angle)为65-45度的切割部分。

使用根据本实施例的结构的切割工具可以更有利地在抛光垫中生产沟槽(包括倾斜沟槽)，并改进沟槽内表面的精确度和形状一致性。具体地，由于副后角为65-45度，当切割具有足够接近于垫基板的内径的小曲率半径时，可减少或避免切割部分侧面的啮合(catching)，从而可以将沟槽的外径侧制造成具有高尺寸精确度或准确性，使得可以在具有高精确度的抛光垫上的广阔表面区域上生产基本上在圆周方向延伸的基本均匀的沟槽。

优选地，将沟槽-机械切割工具布置成具有0.005-2.0mm的齿宽。使用该窄工具。在根据本发明的沟槽机械工具中，有利于应用具有多个在齿宽方向排列的切割部分的多边工具，其中可有效地旋转多个同心沟槽。在具有多个在齿宽方向排列的切割部分的多边工具中，可将切割部分排列为与所需沟槽间距(间隔)的间距相同，或者可选择地通过将所需沟槽间距的切割部分间距制造为某种适当的倍数(两倍或更多)，将切割部分排列为之间具有宽间隙。可以使用后者的多边工具来同时切出多个沟槽，同时基于沟槽间距在小增量内偏移。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的抛光垫的平面图；

图2是根据本发明的另一个实施例的抛光垫的平面图；

图3是适用于图1或2的抛光垫中的优选沟槽结构的放大截面图的片段；

图4是用来解释用图3的沟槽抛光垫抛光衬底的工艺的截面图；

图5示出了在抛光垫上进行的用于测试抛光条件下抛光垫沟槽的宽度尺寸变化的效果的模拟；

图6示出了在抛光垫上进行的用于测试抛光条件下抛光垫沟槽的倾斜角的变化的效果的模拟；

图7示出了以沟槽具有α＝0的倾斜角α作为模拟结果的抛光垫与晶片的接触压力的分布曲线；

图8示出了以沟槽具有α＝-5的倾斜角α作为模拟结果的抛光垫与晶片的接触压力的分布曲线；

图9示出了以沟槽具有α＝-10的倾斜角α作为模拟结果的抛光垫与晶片的接触压力的分布曲线；

图10示出了以沟槽具有α＝+5的倾斜角α作为模拟结果的抛光垫与晶片的接触压力的分布曲线；

图11示出了以沟槽具有α＝+10的倾斜角α作为模拟结果的抛光垫与晶片的接触压力的分布曲线；

图12示出了适用于垫中的另一优选沟槽结构的图1或2的抛光垫的放大截面图的片段；

图13示出了适用于垫中的再一优选沟槽结构的图1或2的抛光垫的放大截面图的片段；

图14示出了适用于垫中的再一优选沟槽结构的图1或2的抛光垫的放大截面图的片段；

图15是根据本发明的再一优选实施例的抛光垫的正面图；

图16是沿着图15的16-16线的截面图；

图17是根据本发明的再一优选实施例的抛光垫的平面图；

图18是根据本发明的另一优选实施例的抛光垫的平面图；

图19是适用于制造根据本发明的抛光垫结构的一个旋转工具的实施例的正面图；

图20是适用于制造根据本发明的抛光垫结构的一个切割工具的实施例的正面图；

图21(a)是图20中的切割工具的侧面图，及(b)是附有多边工具碎片的图20的部分的放大背视图；

图22是适合切割工艺使用的用于在根据本发明的抛光垫中切出沟槽的切割工具的一个实施例的放大图的片段；

图23是适合切割工艺使用的用于在根据本发明的抛光垫中切出沟槽的切割工具的另一个实施例的放大图的片段；

图24示出了使用图22所示的切割工具在垫基板中切出沟槽的工艺；

图25是图22中所示的切割工具的侧视图。

具体实施方式

为了进一步解释本发明，将参照附图详细地描述本发明的优选实施例。

首先参照图1，示出了根据本发明的第一实施例的结构的抛光垫10。抛光垫10由整体具有恒定厚度尺寸T的薄圆盘垫基板12构成。例如，垫基板12有利地由刚性膨胀氨基甲酸乙酯形成。不具体限定垫的厚度尺寸，可不仅基于垫基板12的材料，而且可基于被抛光的晶片的材料、所需抛光精确度等来适当地选择。

作为被处理的表面，垫基板12的一个表面14具有形成于其上的沟槽16，以围绕垫基板12的中心轴18的圆周方向延伸，并在表面14中开口。

如图1所示，沟槽16可由多个圆形沟槽16、16、16......构成，每个沟槽以中心轴18作为其曲率中心，但以彼此不同的曲率半径延伸，或者如图2所示，单个或多个沟槽16可选择地以逐渐增大的曲率半径的螺旋形结构围绕中心轴18布置。不管是如图1中所示的将多个沟槽布置成同心，或是如图2中所示的将一个或若干个沟槽布置成螺旋形结构，径节可以是穿过整个直径的常数，或在部分表面或整个表面上逐渐地变化，该径节被定义为穿过直径绘制的单线上的、沟槽的直径线的交点之间的距离。

这里，将至少部分地穿过垫基板12的直径的沟槽16形成为具有根据本发明的倾斜结构的倾斜沟槽。

作为具体实施例，如图3中示出的放大纵向截面图，沟槽16具有内径侧壁(下文指“内壁”)20和外径侧壁(下文指“外壁”)22，它们是以相对于中心轴18的预定角α(α＝与平行于中心轴18的直线的交角)倾斜的环绕整个圆周的倾斜面。即，在如图3所示的沟槽16中，内壁20与外壁22为彼此平行的面，沟槽16不仅在圆周方向而且在深度方向具有在整个沟槽16上基本不变的宽度尺寸B。通向其开口的沟槽16进一步逐渐地从中心轴18向外径侧移动，以便在垫基板12的直径方向上对角地向外开口。

不限定沟槽16的底面形状，例如可以是曲线或平面的。本实施例中，沟槽1 6的底面是与抛光垫12的中心轴18垂直的平面。当沟槽16的底面是基本平行于抛光垫12的表面的平面时，即使沟槽16具有大的有效深度，也可在沟槽16的底面有效地保持间隙，以达到良好的强度特性。

对垫基板12的材料、厚度尺寸和外径尺寸，以及被抛光晶片的材料、淀积在晶片上的金属化的结构与材料、所需的抛光精确度等进行全面考虑，可选择用于沟槽16的用于各种尺寸、倾斜角等的具体设计值，并且不对其进行具体限定。但是，优选用于沟槽16的值，例如沟槽宽度B、深度D、径节P和倾斜角α落入下列范围内：

[常规圆形的圆周形沟槽]

0.005mm≤B≤3.0mm

0.1mm≤D≤2.0mm

0.1mm≤P≤10.0mm

0.5°≤α≤30°

[线性沟槽]

0.005mm≤B≤3.0mm

0.1mm≤D≤2.0mm

0.1mm≤P≤60.0mm

0.5°≤α≤30°

更优选地，上述用于沟槽16的某些值落入以下范围内：

[常规圆形的圆周形沟槽]

0.05mm≤B≤2.0mm

(更优选地，0.2 mm≤B≤1.0mm)

0.1 mm≤D≤1.0mm

0.2mm≤P≤5

1.0°≤α≤15°

[线性沟槽]

0.05mm≤B≤2.0mm

0.1 mm≤D≤1.0mm

0.2mm≤P≤30.0mm

1.0°≤α≤15°

应当理解如果沟槽的宽度B太小，难以实现通过沟槽16提供的浆料流量控制作用，并且沟槽16将易于被抛光残渣等阻塞，从而不易达到一致的效果。另一方面，如果沟槽宽度B太大，沟槽16的边缘部分(开口的边缘)将对晶片具有增大的接触压力，易于在抛光期间腐蚀工件，使得很难达到一致性抛光。

如果沟槽深度D太小，难以实现通过倾斜沟槽16提供的浆料流量控制作用，并且抛光垫10的表面14的过大的刚性对整个晶片产生均匀的接触压力，以至在沟槽16的边缘部分上对晶片的接触压力将不能达到足以进行有效抛光的高度。如果沟槽深度D太大，不仅难以制造垫，而且抛光垫10的表面14将易于变形，并且有滞塞(stick slip)的风险，由此抛光趋于不一致。

如果径节P太小，垫变得难以制造，并且抛光垫10的表面14将易于变形或变得易于损坏，使得很难达到一致性抛光。另一方面如果径节P太大，难以实现通过沟槽16提供的浆液流量控制作用。

如果外壁与内壁20、22的倾斜角α太小，难以实现后面所述的通过离心力产生的浆液流量控制作用。另一方面，如果外壁与内壁20、22的倾斜角α太大，不仅难以制造垫，而且在沟槽16的侧壁处的强度下降使得难以达到一致的平面压力分布，并且可能难以达到足够耐用的抛光垫10。

将具有沟槽16的抛光垫10用来以常规方式抛光晶片等。更具体地说，例如，如图4所示，将抛光垫10布置在抛光装置(未示出)的旋转板(支撑板)的支撑面上，并通过空气感应负压抽气机或其它装置夹住旋转板。接着，当围绕其中心轴18旋转抛光垫10时，晶片24与用于抛光的表面14接触的并置。通常，在该抛光工艺期间，向相对的表面，即抛光垫10的表面14和晶片24的工艺表面26，以常规方式的供应抛光液(下文指“浆料”)28，同时也围绕其中心轴旋转晶片24本身。例如，从抛光垫10的中心部分的附近向抛光垫10的表面提供浆料28，使得由于通过围绕中心轴1 8旋转抛光垫10产生的离心力的作用，将浆料扩展到抛光垫10的整个表面上。

在抛光垫10中，由于沟槽16在垫表面14中的开口在直径方向逐渐地从底面向其开口向外倾斜，抛光垫10围绕其中心轴18的旋转产生作用于沟槽16内存在的浆料28上的离心力，反过来在从沟槽16排出浆料28的方向上产生分压，因此当在抛光垫10与晶片24的相对面之间牵拉时，与抛光垫10的旋转速率相应的力产生积极地从开口向外径侧排出浆料28的流动。与此结合，在沟槽16的内径侧，与在沟槽16的外径侧排出的浆料相应量的浆料28积极地流入沟槽16。

结果，在沟槽16中产生浆料28的有效流入/流出，并在抛光垫10与晶片24的相对面之间产生活动的浆料流，借此可有效地实现浆料28的化学抛光作用和机械抛光作用，并且基本均匀地施加于整个界面上，由此提供一致的有效的抛光。

上述使用倾斜沟槽16的其它优点是：仅仅通过适当地调节沟槽16的倾斜角，就可有效地控制抛光期间浆料28的流动状态，因此考虑到使用的浆料28的特性、被处理的晶片的特性、各种抛光参数等，可通过调节沟槽16的倾斜角产生最佳的抛光条件。更具体地说，对于抛光温度调节，可将沟槽16向垫外侧倾斜，以增加浆料流的量，借此可保持或调节抛光温度。

在倾斜沟槽16中，除了在圆周方向，两个壁20、22在深度方向彼此平行，借此沟槽16的宽度尺寸B基本不变地穿过其整个深度。其提供的优点在于即使抛光垫10的表面被磨损或其表面通过修整被磨碎，表面14中的沟槽开口的宽度尺寸将仍然保持基本不变，因此在整个持续时间产生不变的抛光作用。

进行测试如果改变沟槽16的宽度尺寸B、晶片24上的抛光垫10对抛光性能改变的模拟。下面，表1中显示了模拟结果。对如图5所示的具有彼此以1.25mm间隔平行延伸形成的1.0mm深度的沟槽16的抛光垫10的样品进行模拟，沟槽16的沟槽宽度尺寸B从初始设置B＝0.25mm向-20％(B＝0.20mm)、-5％(B＝0.2375mm)、+5％(B＝0.2625mm)和+20％(B＝0.30mm)变化。为了模拟，将抛光垫10的截面尺寸制成具有3.75mm宽度和2mm厚度的矩形，晶片24的截面尺寸制成具有3.75mm宽度和3mm厚度的矩形。根据有限元方法应力分析静态条件，在此静态条件下，相对于抛光垫10的表面对晶片24施加5gf/mm2的静态应力负荷。抛光垫10中的每个沟槽16是纵向延伸或以抛光垫10与晶片24的直立方向延伸的非倾斜结构。表2中给出了用于晶片24和抛光垫10的物理特性。

[表1]

沟槽宽度误差	平均压力(gf/mm2)(从无误差[％]的偏移率)	峰压(gf/mm2)(从无误差[％]的偏移率)
			-20％	14.26(-4.40)	5.95(-4.80)
-5％	14.81(-0.74)	6.17(-1.30)
			无误差	14.92	6.25
5％	15.03(+0.74)	6.33(+1.30)
			+20％	15.47(+3.70)	6.58(+5.28)

[表2]

物理性能	抛光垫10	晶片24
			泊松比	0.4	0.4
弹性模量(gf/mm2)	2143.0	1.0×107

从表1中可知，在抛光期间，沟槽16的宽度尺寸B即使微小改变，将产生施加于晶片24上的峰压(压力)变化大约几个百分点。晶片抛光期间施加于晶片24上的峰压的量直接影响抛光效率，并极大地影响抛光精确度。这揭示了将沟槽宽度尺寸B尽可能地保持在不变的值对于晶片24的一致性工艺是至关重要的。这里，上述实施例的抛光垫10中的沟槽16是倾斜的，但是由于其宽度尺寸B在深度方向基本不变，即使当抛光垫10的表面被磨损或者其表面通过修整装置被磨碎时，抛光性能保持不变。相反，如上述美国专利No.6,238,271所述，其中沟槽具有在深度方向朝垫表面扩展的截面，在抛光垫10的表面被磨损或其表面通过修整装置被磨碎时，宽度尺寸不变。由上显而易见，很难一致性地达到晶片所需的抛光。

通过将沟槽16相对于中心轴18或抛光垫10倾斜，基于具体倾斜角α产生的离心力的分力改进了抛光垫10与晶片24的相对面之间的浆料28的流量，导致先前所述的抛光效率和抛光精确度的改进。除浆料流量的改进之外，还显示出倾斜沟槽16提高了在与晶片24接触的抛光垫10的接触面处的最大压力，并产生类似于边缘效应的现象，其进一步改进了抛光效率。进一步进行模拟用于测试该现象。将详细描述模拟结果。

如图6中所示，对具有以1.0mm的间隔彼此平行延伸的深1.0mm的沟槽16的抛光垫的样本进行模拟。随着将抛光垫10的底端面固定和将5.0gf/mm²的应力负荷施加到置于抛光垫10的表面14上的晶片24，通过以583.3mm/s的相对速度朝着相对于抛光垫10的水平方向(图6的右侧)轻微地移动晶片24，根据有限元方法模拟抛光工艺。该模拟以沟槽16的倾斜角α的5个不同值进行：α＝0°(开口平行于垫的中心轴)；α＝-5°(开口朝垫的中心轴倾斜)；α＝-10°；α＝+5°(开口朝外径倾斜)；以及α＝+10°。模拟的结果分别在图7-11的曲线中示出。

为了模拟，抛光垫10的截面尺寸是具有4.5mm宽度与2.5mm厚度的矩形，且晶片24的截面尺寸是具有4.5mm宽度与3.0mm厚度的矩形。抛光垫10中的每一个沟槽16具有不变的宽度尺寸B＝0.5mm。晶片24与抛光垫10的物理性能与前面描述的与沟槽宽度变化有关的静态模拟参数值(表2)一致。

如从存在于图7-11中的结果所看到的，通过改变沟槽16的倾斜角，可以较大地和有效地调节抛光期间与晶片24接触的抛光垫10的接触压力。发明者进行的试验已证实：接触压力的最大值越大，即在预定范围内沟槽16的倾斜角α的正值越大和朝着垫外径的倾斜越大，抛光效率的改进越大。这是由抛光垫的边缘效应或者如侵蚀等作用引起的。因此，考虑到抛光垫与晶片的材料、所需精确度等，通过调节抛光垫10的沟槽16的倾斜角，可以达到适当的抛光精确度和抛光效率。同时，也能将达到的优秀的抛光精确度和抛光效率保持在恒定的水平，而不因为抛光垫的磨损或修整而大大减小。

如果沟槽16的倾斜角α太大，可能发生类似于滞塞的现象，而导致不一致的抛光。由于这种原因，倾斜角α的值优选在-30°≤α≤+30°的范围内，以及更优选为-20°≤α≤+20°。考虑到前面描述的通过离心力的浆料流动的有效性，优选将倾斜角α的值设置为满足不等式0°＜α，因此沟槽朝着外径开口。而且，由于上述边缘效应，抛光效率有效地提高，使得与常规情况相比，可以减小用于达到所需抛光效率的抛光垫的总加工压力。即，如果加工压力太大，由于抛光垫材料的弹性，在其外圆周部分抛光垫将变钝。根据本发明，不是通过增加加工压力，而是通过沟槽16的边缘效应来达到所需的抛光效率。因此，本发明中应用的沟槽16可消除或缓和在抛光垫的外圆周部分的钝化问题。

下面参照图12-18，根据本发明的另一个具体实施例描述形成于抛光垫中的沟槽16。为了简洁和简单，将用于第一实施例中的相同的参考数字用于下面的实施例以表示相应的元件，不再对该元件进行多余的说明。

图12中所示的抛光垫41中的沟槽42具有内壁44和外壁46，这两个壁都具有在其内径方向朝着其开口延伸的倾斜结构，对应于图3所示的沟槽16。在本实施例中，内壁44与外壁46相对于中心轴18的倾斜角α是负数并相同，沟槽42在其平行的内、外壁42、46之间的圆周方向延伸。换句话说，沟槽42在其整个延伸中具有基本不变的沟槽宽度尺寸B。

在如图12所示的沟槽42中，作用于伴随抛光垫41的旋转进入沟槽的浆料28上的离心力在推动浆料28进入沟槽42中的方向上施加力。结果，将浆料28从沟槽42至抛光垫41与晶片42的相对面之间的间隔的流出控制在约束方向上，借此可调整离心力下从抛光垫12的旋转中心朝着外径扩散出来的浆料28的流量。

在如图12所示的沟槽42中，可将进入沟槽42的抛光残渣等有效地留在沟槽42的底面，由此有效地防止由进入抛光垫41与晶片42的相对面之间的间隔的抛光残渣等产生的任何问题。

在优选实施例中，将沟槽42的倾斜角α设置为列举用于图3中所示的沟槽16的倾斜角α的相同数值范围的绝对值。沟槽42的宽度尺寸、深度尺寸和径节将同样适当地位于图3中所示的沟槽16所给出的数值范围内。

图13中示出的抛光垫50的沟槽52和图14中示出的抛光垫54的沟槽56是在直径方向具有不同倾斜角α值的沟槽52、56的例子，其制造于单独给出的抛光垫50、54的表面14上。图13和14是直径截面，仅仅示出位于中心轴18的右侧的抛光垫50的一半直径。应当注意，图中直径左边的一半与中心轴18的直径右侧的一半相对称。

更具体地说，内径部分(靠近于中心轴18)与在直径方向的中间部分中，图13中所示的抛光垫50的沟槽52都朝着垫外径倾斜(朝着开口)，如图3中所示。但是，在直径方向上的中间部分(位于从内径部分中的沟槽52a直径向外)中沟槽52b的倾斜角α更小，以及沟槽52c以更小的α值，即近似0°形成在外径部分中，因此内壁与外壁都垂直，即基本平行于中心轴18上升。即，当沟槽52的宽度尺寸B基本恒定时，沟槽52的倾斜角α从中心部分朝外径部分逐渐地变小。

对于具有该沟槽52的抛光垫50，由于距旋转中心轴18的距离不同的点的圆周速度不同，可以通过调整沟槽52的倾斜角来减小或消除施加于沟槽52中的浆料28上的离心力差，因此在抛光垫50的整个表面14上可实现对部分倾斜沟槽52的均匀效果。

图14中所示的抛光垫54中的沟槽56包括在垫的内径部分(靠近中心轴18)中的沟槽56a，朝着开口移动，并向图3所示的外径侧倾斜，位于垫的直径中间部分中、进一步在直径方向位于沟槽56a外部的沟槽56b，具有垂直的内壁和外壁，即基本上平行于中心轴18上升，以及形成于距中心轴18最远的外径部分中的沟槽56c，具有如图12所示的朝着内径侧倾斜的开口。即，当沟槽宽度尺寸B基本上恒定时，沟槽倾斜角α从中心部分朝着外径部分从正值向负值变化，以逐渐地变小。

对于具有该沟槽56的抛光垫54，在位于距中心轴18(旋转中心)小距离的内径部分中，在沟槽56中的浆料流28将有效地排出，而在位于进一步远离中心轴18的外径部分中，在沟槽56中的浆料流28将被抑制排出。这样考虑到整个流量可以控制抛光垫10与晶片24的相对面之间的浆料28的流量。

在图15所示的抛光垫60中的沟槽62包括制造于抛光垫60的表面14上的多个线性沟槽。多个沟槽62由多个彼此平行延伸的第一组沟槽62a和多个彼此平行的第二组沟槽62b构成。第一组沟槽62a和第二组沟槽62b在抛光垫60的表面14上相互交叉为直角。

在本实施例中，构成每个组的多个沟槽62a，62b以基本相同的距离彼此分开相互平行。结果，构成两个组的多个沟槽62a与62b基本以直角彼此交叉，因此抛光垫60的整个表面具有基本布置成网格图形的多个沟槽62。

如在图16中示出的垫的纵向截面图显示，分别构成各个组的沟槽62a与沟槽62b都由相对于垫表面14在深度方向上倾斜的倾斜沟槽构成。具体地，沟槽62a与沟槽62b具有关于中心轴18和包含平行于沟槽62的垫直径线的单个对称平面(左/右)对称的布局和倾斜角。在图16中，只示出了第一组沟槽62a，但是例如将直径截面置于与图16示出的截面成直角，则在图16中只能示出第二组沟槽62b的结构。

例如，当如上述提及的美国专利No.5921855、5984769和6364749中公开的通过围绕其中心轴18旋转垫来抛光晶片时，具有多个该线性延伸沟槽62a、62b的抛光垫60可享有如上本发明所述的相同的优点。即，通过沟槽62a、62b的倾斜内、外壁64、66，相应于沟槽62a、62b的倾斜角的抛光效率调节作用和其它类似于具有图1所示的圆周形沟槽的抛光垫的作用，抛光垫60能够有效地对浆料28产生加速流动作用。

可将本实施例的抛光垫60设计为具有倾斜沟槽62a、62b以使得其开口面对直径内部，如图12中所示的抛光垫，或基于抛光垫10的表面14的位置而具有不同倾斜角的沟槽62a、62b，如图13或14中所示的抛光垫。该设置使得可以控制晶片的抛光精确度和抛光效率，并以调整浆料流动条件等。

当沟槽图形包括多个如上述实施例中的线性延伸的沟槽时，可任意地选择在抛光垫10基板12上制造的图形、节距、线的数量。具体地，可以使用第一、第二和第三沟槽组，每一个沟槽组由以相互不同方向延伸的多个沟槽62a、62b、62c构成，如图17和18所示，并可任意地选择由该多个沟槽组形成的网状图形的密度，如图17-18所示。虽然未在附图中示出，可结合图1或2中所示的在圆周方向延伸的沟槽16、在抛光垫10的表面上制造由单个或多个组构成的多个线性沟槽62。

可通过各种方法中的任一种，例如通过与用于抛光垫10的注模工艺同时形成沟槽，或者通过如图19所示的旋转工具70(例如铣刀)的切割工艺，在垫基板12上制造具有上述的各种结构的这些沟槽16、42、52、56和62。优选地，可通过切割工艺、使用装备有与沟槽截面相应形状的切割部分的切割工具形成这些沟槽。

如图20-21中具体描述，例如，可使用具有多边刀头82的切割工具来制造所需沟槽16、42、52、56或62，该多边刀头82具有以适当的节距布置在末边的与所需沟槽形状相应的切割部分80。将该多边刀头82可交换地固定到适当的工具支持器84，以切割垫基板12的表面14。

如图21(a)所示，工具支持器84具有直接通过其内部延伸的离子吹送通道90，由于工具支持器84的前侧朝着切割部分80突出，可连接真空吸取装置92。详细描述，将离子吹送通道90的顶端连接至用于中和静电电荷的外部鼓风机，同时将离子吹送通道90的底端在切割部分80的突出方向在切割部分80的背面开口。提供的离子连同来自外部鼓风机的压缩空气(下文指“离子风”(ion blow))以基本等于切割部分80的倾斜角的倾斜角向下吹。根据该布置，将离子风直接吹向由切割部分80切割的垫基板12和产生的被切部分(碎片)，有效地阻止了这些部分形成静电电荷，因此有利于防止碎片由于静电电荷而粘到垫基板上，特别是粘到沟槽的壁上。优选地，离子风的吹送方向在切割方向上向前倾斜。即，在垫基板上切割沟槽的同时，通过多边刀头82的刀刃之间的间隙，可将碎片传送到多边刀头82的前面。该布置使得进一步有效地防止碎片粘到沟槽的内侧。对此，可将各种公知的用于中和静电电荷的鼓风机作为连接至离子吹送通道90的外部鼓风机。

可将真空吸入装置92固定到工具支持器84，其开口部分打开并且位于切割部分80的前面附近。这使得真空吸入装置90可以迅速地将吸取并收集的碎片连续运送到切割部分80的前面。

此外，如图21(b)所示，离子吹送通道90的底端部分相对于垫基板12的中心轴18以基本等于切割部分80的倾斜角的倾斜角度倾斜。因此，可将离子风有效地施加到沟槽16的内圆周表面和底面，其具有相对于垫基板12的表面的底切结构，因此使得可以有效地防止碎片粘到表面。

如图22或图23所示，从工具伸出的切割部分80相对于工具支持器84的中心轴以相应于所需沟槽16等的倾斜角α的预定角度倾斜。具有以所给的倾斜伸出的切割部分80的切割工具使得可以以如图24中所示的方式有效地切割具有所需倾斜角α的沟槽16。即，当以所给的倾斜角α倾斜时，将切割部分80与垫基板12接触放置。详细地描述，切割部分80包括切割边缘81和以所给的倾斜角α、相对于切割部分80的切割边缘81以相同横向方向倾斜的两个侧面83、83。当在倾斜伸出方向进一步以预定的距离伸出时，切割部分80适合用来切割垫基板12，重复用于切割相同沟槽的切割工艺以沿着相同的切割位置。在限定的形状例如线性沟槽或螺旋形沟槽的情况下，该操作以间歇方式(即往复运动等)重复多次，或在环形圆周形沟槽的情况下，以连续开槽方式重复多次，从而有效地制造具有所需倾斜角α的沟槽16。具体地，当在圆周方向进行连续切割以形成循环圆周形沟槽时，在切割期间，而不是在每个循环之后，逐步并连续地升高切割部分80的伸出高度。这时，将切割部分80作为适于切割在垫基板12的表面上基本圆周形延伸的沟槽的沟槽工具。

当切割以圆周方向延伸的沟槽16等时，可通过将切割工具固定在车床上来有效地制造所需沟槽16，并将多边刀头82的切割部分80接近垫基板12并与之接触，同时围绕其中心轴18旋转垫基板12，以便以上述方式进行切割。在本申请中记载的、待决未审查日本专利申请2001-18164中描述了该旋转过程，在此引入其作为参考并不做详细描述。

图25中示出了用于切割工艺的切割部分80的优选结构的具体实施例，其中将齿轮宽度保持在0.005-3.0mm的范围内，相应于将要制造的沟槽的宽度B，将刀刃角β保持在15-35度的范围内，将副后角γ保持在65-45度的范围内。因此，由于垫基板12比金属或相似材料稍微更有弹性，如果副后角γ小于45°，则在切割期间刀刃80的背部将干扰垫基板12。这使得很难得到良好加工的沟槽面。具体地当切割如图1所示圆周形沟槽时，在切割具有小曲率半径的内径部分期间，刀刃80的背部将干扰垫基板12，因此将切割部分80的副后角γ设置在65-45度的范围内是很重要的。当副后角γ超过65度或刀刃角β在15-35度的范围之外，很难保证刀刃前表面的适当的刀面角θ，使得难以达到良好的切割特性、或确保适当的耐久度和强度。

虽然仅用于说明性目的在上面详细描述了本发明的优选实施例，应当理解本发明不限于描述的实施例，只要不脱离如下权利要求书限定的本发明的精神和范围，本领域技术人员还可以进行多种其它变化、修改和改进。

当将本发明的抛光垫形成为具有各种结构的沟槽，例如在抛光垫中以圆周方向延伸的沟槽或线性延伸的沟槽，可倾斜单个沟槽的一个或多个部分以制造倾斜沟槽，或者在其整个长度上倾斜一些或所有多个沟槽以制造沟槽。

用于本发明的倾斜沟槽的两个基本平行的侧壁不必具有严格意义上的相同的倾斜角，应当理解鉴于所需抛光精确度、垫基板材料、晶片材料及其它因素，倾斜沟槽的两个侧壁的平行度具有许可范围。如果倾斜沟槽的两个侧壁相对于垫基板的中心轴以相互相反的方向倾斜，则有随着垫的磨损或修正而产生的抛光特性重大变化的危险。因此应当理解除该情况以外，倾斜沟槽的两个侧壁相对于垫基板的中心轴在其深度方向以相同方向倾斜就足够了。

不具体限定使用根据本发明形成的抛光垫的实施例，本发明的抛光垫可用于各种不同的方式，包括用于各种工件的抛光的浆料供给方式，包括半导体衬底。本发明的抛光垫不限于使用CMP工艺。

从前面的说明看出，具有本发明的结构的抛光垫能够在基于沟槽的倾斜角的抛光期间，通过控制浆料流而适当地调整抛光条件，并近似不变地保持抛光条件。这使得可以抛光具有稳定的高精确度的目标抛光垫。

根据本发明的方法，可稳定地有效并精确地抛光被认为由于例如软或窄金属导线而难以抛光半导体衬底，并由此制造。

此外，根据本发明的抛光垫制造方法，具有本发明的结构的抛光垫可稳定地形成有具有高精确度的沟槽。

通过使用根据本发明的沟槽工具，可通过将其内表面变光滑而容易地形成抛光垫的沟槽，使得可以有效地制造本发明的结构的抛光垫。

工业适用性

将具有本发明的结构的抛光垫应用于半导体衬底的工业制造工艺，用于抛光半导体衬底，特别是用于CMP方法。本发明的抛光垫生产工艺可有效地应用于抛光垫的工业制造工艺，具有本发明的结构的切割工具也可有利地应用于抛光垫的工业沟槽工艺。由此看出本发明具有工业适用性。

Claims (19)

1、一种用于抛光半导体衬底的抛光垫，其中合成树脂的垫基板至少具有一个形成在其表面的沟槽，其特征在于：所述沟槽至少部分地由具有两个侧壁的倾斜沟槽构成，两个侧壁相对于所述垫基板的中心轴在深度方向彼此平行地倾斜，其中倾斜沟槽由围绕所述垫基板的所述中心轴在圆周方向延伸的圆周形沟槽构成。

2、根据权利要求1的抛光垫，其中所述圆周形沟槽的所述两个侧壁在所述垫基板的直径方向朝着开口在所述深度方向向外倾斜。

3、根据权利要求1或2的抛光垫，其中在所述垫基板的直径线上以间隔隔开的多个片段中形成所述圆周形沟槽，所述圆周形沟槽的所述两个侧壁的倾斜角根据距所述垫基板的所述中心轴的直径距离而变化。

4、根据权利要求1或2中任一项的抛光垫，其中所述倾斜沟槽包括多个每一个都线性延伸的线性沟槽。

5、根据权利要求4的抛光垫，其中所述线性沟槽形成为多个沟槽组，每一个沟槽组包括相互平行的沟槽，将所述沟槽组布置为在为网状的排列中彼此交叉。

6、根据权利要求5的抛光垫，其中构成每一个所述沟槽组的所述多个线性沟槽具有关于单个平面的任一侧彼此对称的布局和倾斜方向，该单个平面包含所述垫基板的所述中心轴并平行于所述多个线性沟槽延伸。

7、根据权利要求1或2中任一项的抛光垫，其中所述倾斜沟槽在宽度尺寸上为0.005-2.0mm。

8、根据权利要求1或2中任一项的抛光垫，其中所述倾斜沟槽具有5％或更小的沟槽尺寸误差。

9、一种制造半导体衬底的方法，其特征在于包括以下步骤：使用根据权利要求1或2中任一项的抛光垫抛光半导体衬底。

10、根据权利要求9的制造半导体衬底的方法，其特征在于包括以下步骤：在其变化被保持在约2％或更小的抛光压力下抛光半导体衬底。

11、一种制造抛光垫的方法，其特征在于包括以下步骤：在合成树脂的垫基板的表面切出倾斜沟槽，该倾斜沟槽具有相对于所述垫基板的中心轴的在深度方向上倾斜的两个平行的侧壁，切割工具具有切割部分，该切割部分将要被放置在其侧面处与所述垫基板的所述表面倾斜接触。

12、根据权利要求11的制造抛光垫的方法，其特征在于包括以下步骤：旋转所述倾斜沟槽以圆周形地延伸，与所述垫基板的所述表面接触放置所述切割工具，同时围绕其中心轴旋转合成树脂的所述垫基板。

13、根据权利要求11或12的制造抛光垫的方法，其特征在于包括以下步骤：通过在相对于所述垫基板的所述表面倾斜的方向上逐步推进所述切割工具的所述切割部分来切出所述倾斜沟槽，同时对制造于所述垫基板的所述表面上的沟槽进行多个重复的切割循环。

14、根据权利要求11或12中任一项的制造抛光垫的方法，其特征在于包括以下步骤：为了防止碎片带电，在通过所述切割工具在所述垫基板中切出所述倾斜沟槽的期间从所述切割部分的背面吹送离子空气；并吸取和收集到达所述切割部分前面的所述碎片。

15、根据权利要求14的制造抛光垫的方法，其中以近似等于倾斜沟槽的倾斜角吹送所述离子空气。

16、根据权利要求14或15的制造抛光垫的方法，其特征在于包括以下步骤：通过多边工具同时切出多个所述倾斜沟槽，其中多个所述切割部分相对于切割方向连续排列；并穿过所述多个切割部分之间的间隙，从所述多边工具的后面向前面吹送所述离子空气。

17、一种切割工具，包括：用于在合成树脂的垫基板的表面上切出沟槽的切割部分，其特征在于：所述切割部分包括切割边缘和相对于所述切割部分的所述切割边缘以相同的横向方向倾斜的两个侧面。

18、根据权利要求17的切割工具，其特征在于：为了能够同时切出多个所述沟槽，所述切割工具包括具有相对于切割方向连续排列的多个所述切割部分的多边工具。

19、如权利要求17或18的切割工具，其特征在于：所述切割工具包括用于将圆周形延伸的沟槽在所述垫基板的所述表面中旋转的沟槽切割工具，同时围绕其中心轴旋转所述垫基板，所述沟槽切割工具具有至少一个切割部分，该切割部分具有0.005-3.0mm的齿宽、15-35度的楔角和65-45度的副后角。

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