CN104369103A - 具有多重整粒组合的蓝宝石抛光垫修整器 - Google Patents
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Abstract
一种具有多重修整粒组合的蓝宝石抛光垫修整器，其结构包含：一具有特定轴向的蓝宝石晶圆，该特定轴向为a轴、c轴、r轴、m轴、n轴以及v轴的其中之一；多颗修整粒及多个刮刀部，该多个刮刀部是以预定的几何排列方式形成于该蓝宝石晶圆的至少一面，且该多颗修整粒分布于该多个刮刀部之间；其中，藉由该修整粒对一抛光垫的表面进行修整，以使该抛光垫的表面经过修整后产生新的孔洞及纤毛结构，同时移除该抛光垫表面上散布的不具有研磨效果的微粒，藉此维持该抛光垫的研磨效率。
Description
技术领域
本发明是关于一种可使用在抛光研磨制程中的抛光垫修整器，特别是关于一种具有多重整粒组合的蓝宝石抛光垫修整器。
背景技术
因为半导体及光电产业的蓬勃发展，对元件的线宽要求逐渐严苛，以及电路积体化的高度发展导致平坦化的制程日趋重要，主要原因为埋设集成电路时，晶圆表面需沈积多至十层的导电层(如Cu、Al、W)、绝缘层(如BlackDiamond)和抗磨层(如TaN)，而每次沈积之后必须将表面抛光使其平滑。其中，化学机械抛光法能够满足电子元件制程中高度平坦化的要求，现今的化学机械抛光法为使用一抛光垫以及使用抛光垫修整器，搭配涂布抛光浆而进行晶圆的抛光。如图1所示，该图为显示在进行晶圆平坦化时的示意图。如图所示，在晶圆1以及抛光垫修整器2的背面都接上一转轴5，转轴5使晶圆1以及抛光垫修整器2得以旋转而与抛光垫3彼此进行研磨，搭配涂布抛光浆而进行晶圆的抛光。
抛光垫修整器是以一钻石碟为主，钻石碟是为以钻石微粒硬焊于金属盘表面，其钻石表面大小高度不一以及外观形状不一，导致其整体钻石整修利用率约莫40％，且这些钻石微粒是藉由电镀或硬焊烧结的方式与金属盘结合，结合力与接触面积大小及状态成正相关，然而常见的不良问题有二，其一为钻石颗粒与金属盘存在结合接口的冷缩热胀及抛光浆腐蚀的问题，会导致该钻石颗粒脱落而使该抛光垫修整器良率下降，其二为该钻石颗粒的尖锐端因受力不均而造成断裂，导致抛光过程造成晶圆刮伤因而降低抛光良率。近来，采用高硬度的蓝宝石基材，制造出一外观形状及裸露高度均一的抛光垫修整器，以提升修整器使用寿命及抛光良率的方式已被提出，但因为其表面平整度高，与抛光面贴合过于良好，造成修整所产生的残屑移除不顺，进而影响到抛光的效率，而同时抛光垫所产生的新绒毛表面误差高度依然有10μm-20μm，而这些问题为现今技术所需要克服的问题，因此制作本发明。
发明内容
抛光垫修整器的先前技术存在的待克服问题如下：钻石碟的钻石由于硬焊于金属盘表面，而钻石颗粒与金属盘存在界面的冷缩热胀及抛光浆腐蚀脱落的问题、钻石碟的钻石颗粒的突出尖锐端受力不均造成断裂的问题、以及蓝宝石碟盘与抛光面贴合过于良好而导致修整所产生的残屑移除不顺的问题。
为了解决这些问题，本发明揭露一种具有多重修整粒组合的蓝宝石抛光垫修整器，用于刮除不利抛光的杂质以及产生涵养抛光浆的空洞与移除杂质的绒毛部，其结构包含：一具有特定轴向的蓝宝石晶圆，该特定轴向为a轴、c轴、r轴、m轴、n轴以及v轴的其中之一；多颗修整粒及多个刮刀部，该多个刮刀部是以预定的几何排列方式形成于该蓝宝石晶圆的至少一面，且该多颗修整粒分布于该多个刮刀部之间；其中，藉由该修整粒对一抛光垫的表面进行修整，以使该抛光垫的表面经过修整后产生新的孔洞及纤毛结构，同时移除该抛光垫表面上散布的不具有研磨效果的微粒，藉此维持该抛光垫的研磨效率。
较佳地，该多个刮刀部的分布是围绕该蓝宝石晶圆的中心位置或偏心位置。
较佳地，该刮刀部为直线形长条结构或曲线形长条结构。
较佳地，该修整粒的形状为对称平头锥柱、对称尖头锥柱、不对称平头锥柱、或不对称尖头锥柱。
较佳地，该修整粒及刮刀部之间具有一高度差，且该高度差介于3～15μm。
较佳地，该修整粒及刮刀部之间具有一高度差，且该高度差介于3～50μm。
较佳地，该修整粒及刮刀部的顶边具有一上边宽度。
较佳地，该上边宽度的范围为小于50μm。
较佳地，该多个刮刀部是以预定的几何排列方式形成于该蓝宝石晶圆的双面。
透过上述具有多重整粒组合的蓝宝石抛光垫修整器，将可以同时达到修整及刮除残屑、纤毛高度一致化以及提升抛光垫蓄储涵抛光浆含量的功效，大幅改善现今抛光研磨所面临的困难。
上述仅为各步骤的简述，各具体实施例及实施步骤细节将进一步揭露如后。
附图说明
图1为显示进行晶圆平坦化时的示意图；
图2为显示蓝宝石抛光垫修整器的第一实施例；
图3为显示单面制程的蓝宝石抛光垫修整器示意图；
图4为显示双面制程的蓝宝石抛光垫修整器示意图；
图5为显示蓝宝石抛光垫修整器的对称平头锥柱微结构示意图；
图6为显示蓝宝石抛光垫修整器的不对称平头锥柱微结构示意图；
图7为显示蓝宝石抛光垫修整器的对称尖头锥柱微结构示意图；
图8为显示蓝宝石抛光垫修整器的不对称尖头锥柱微结构示意图；
图9为显示蓝宝石抛光垫修整器的第二实施例；
图10为显示蓝宝石抛光垫修整器的第三实施例；
图11为显示蓝宝石抛光垫修整器的第四实施例；
图12为显示蓝宝石抛光垫修整器的第五实施例；
图13为显示蓝宝石抛光垫修整器的第六实施例；
图14为显示蓝宝石抛光垫修整器的第七实施例；
图15为显示蓝宝石抛光垫修整器的第八实施例。
其中，附图标记说明如下：
1晶圆
2抛光垫修整器
3抛光垫
4蓝宝石抛光垫修整器
40蓝宝石晶圆
401对称平头锥柱微结构
402不对称平头锥柱微结构
403对称尖头锥柱微结构
404不对称尖头锥柱微结构
41修整粒
42刮刀部
43内圆
44上边宽度
5转轴
6抛光浆
具体实施方式
第一实施例
请参考图2，图2为显示具有多重整粒组合的蓝宝石抛光垫修整器4的第一实施例，蓝宝石抛光垫修整器4的结构包含：一具有特定轴向的蓝宝石晶圆40，该特定轴向为a轴、c轴、r轴、m轴、n轴以及v轴的其中之一；多颗修整粒41及多个刮刀部42，该多个刮刀部42是以预定的几何排列方式形成于该蓝宝石晶圆40的至少一面，且该多颗修整粒41分布于该多个刮刀部42之间。其中，藉由修整粒41对抛光垫的表面进行修整，使该抛光垫的表面经过修整后产生新的孔洞及纤毛结构，同时移除该抛光垫3表面上散布的不具有研磨效果的微粒，藉此维持该抛光垫3的研磨效率。由于蓝宝石抛光垫修整器4需被机器的转轴5固定后带动旋转，所以修整器的中间部分需保留可供机器的转轴5固定的大小的内圆43。
本实施例中，修整粒41为均匀分布在蓝宝石抛光垫修整器4上的凸粒，不与刮刀部42重叠。刮刀部42为直线形长条结构，且平均地分布于蓝宝石抛光垫修整器4上，各个刮刀部42的延伸方向皆通过蓝宝石抛光垫修整器4的中心。如前所述，修整粒41的功能在于可修整抛光垫3的表面，使其经过修整后产生新的孔洞及纤毛结构，而藉由刮刀部42可同时移除该抛光垫3表面上散布的不具有研磨效果的微粒，即抛光垫在抛光过程中所产生的碎屑及微粒等。
关于蓝宝石抛光垫修整器4的制备，可透过长晶技术将蓝宝石经过一连串的长晶、经格方向定位、套钻、去头尾、断面磨平、晶棒滚圆、线切、双面研磨以及抛光等步骤，制作出具有特定轴向的蓝宝石晶圆40。上述作业完成后，将蓝宝石晶圆40涂布上一层光阻层、照光曝光、显影、硬烘烤、蚀刻等步骤完成该具有多重整粒组合的蓝宝石抛光垫修整器4。然而，该制程仅为例示，并非本发明的重点，蓝宝石抛光垫修整器亦可透过其它制程制备而成。
请参考图3，该图显示单面结构的抛光垫修整器4的示意图。如图所示，修整粒41的高度为H1、刮刀部42的高度为H2，彼此间具有的高度差较佳地介于3～15μm甚至3～50μm，其中高度差的选择关乎于使用者在应用抛光垫修整器4时的条件以及需要的效果。举例来说，3～15μm的高度差修整效果相较于3～50μm的高度差来的平缓，但修整过程较于稳定且结构较坚固；而3～50μm的高度差修整效果相较于3～15μm的高度差来的明显，但修整过程较于粗糙且结构较脆弱，一切端看使用者在修整效果上的需求而自行取决。
且刮刀部42的高度H2通常小于修整粒41的高度H1。其原因为修整粒41需要深入抛光垫产生新的绒毛/沟洞以涵养抛光浆6，而刮刀部42不需要深入抛光垫，只需要表面修整以及刮除/排除修整屑，故具有上述高度差范围的修整粒41及刮刀部42可达到较理想的修整、除屑效果。此外，为了最佳化蓝宝石抛光垫修整器4的修整效率，修整粒41的上边宽度44的W1及刮刀部42的上边宽度44的W2也有最佳区间为0μm～20μm。
请参考图4，该图为显示拥有双面结构的蓝宝石抛光垫修整器4的示意图，为了增加蓝宝石抛光垫修整器4的使用效率，可制作一双面皆具有修整粒41及刮刀部42的双面结构，可节省蓝宝石抛光垫修整器4的成本。其修整粒41及刮刀部42的排列方式、立体结构皆与前述实施例相似，在此不再赘述。
请参考图5～图8，图5～图8分别显示蓝宝石抛光垫修整器4上不同立体结构的修整粒41及刮刀部42。除了修整粒41以及刮刀部42的高度不同以外，修整粒41及刮刀部42可依需求形成各种不同的立体结构，例如图5～图8所示：对称平头锥柱微结构401、不对称平头锥柱微结构402、对称尖头锥柱微结构403、不对称尖头锥柱的微结构404。
而关于修整粒41与刮刀部42之间有高度差的制程，需要做涂布光阻层制程两次，第一次先经过涂布光阻层、照光曝光、显影、硬烘烤、蚀刻，先做出该刮刀部42与该修整粒41，此时该刮刀部42与该修整粒41的高度是相同的，但本发明的较佳实施例为该刮刀部42的高度需要小于该修整粒41的高度H1，因此需要再做一次涂布光阻层、照光曝光、显影、硬烘烤、蚀刻，只不过第二次的制程只在修整粒41之上涂布光阻层，目的是为了取得较高的修整粒41的高度，但上述制程仅为其中一种方式，亦可经由其它不同制程设计达成等效的目的。
第二实施例
请参考图9，图9为显示具有多重整粒组合的蓝宝石抛光垫修整器4的第二实施例，其构造主要包含：一蓝宝石晶圆40、多个修整粒41及多个刮刀部42，修整粒41及刮刀部42的立体结构变化及功能皆如前实施例所述，在此不再重复说明。本实施例与前述实施例的主要差异在于，直线形长条结构的刮刀部42是以交错排列的方式分布于蓝宝石晶圆40上，且各个刮刀部42的延伸方向大致相切于内圆43的圆边上，刮刀部42的长度及数目皆可视需求而变化，并非仅限于图中所示内容。
第三实施例
请参考图10，图10为显示具有多重整粒组合的蓝宝石抛光垫修整器4的第三实施例，其构造主要包含：一蓝宝石晶圆40、多个修整粒41及多个刮刀部42，修整粒41及刮刀部42的立体结构变化及功能皆如前实施例所述，在此不再重复说明。本实施例与前述实施例的主要差异在于，刮刀部42为曲线形长条结构，且以类似漩涡状的排列方式分布于蓝宝石晶圆40上，且各个刮刀部42的末端延伸方向大致指向蓝宝石晶圆40的中心点。刮刀部42的弧度、长度、数目等皆可视需求而变化，并非仅限于图中所示内容。
第四实施例
请参考图11，图11为显示具有多重整粒组合的蓝宝石抛光垫修整器4的第四实施例，其构造主要包含：一蓝宝石晶圆40、多个修整粒41及多个刮刀部42，修整粒41及刮刀部42的立体结构变化及功能皆如前实施例所述，在此不再重复说明。本实施例与第三实施例相似，刮刀部42为曲线形长条结构，且以类似漩涡状的排列方式分布于蓝宝石晶圆40上，但各个刮刀部42的末端延伸方向大致相切于内圆43的圆边上。刮刀部42的弧度、长度、数目等皆可视需求而变化，并非仅限于图中所示内容。
第五～八实施例
请参考图12～图15，其分别显示具有多重整粒组合的蓝宝石抛光垫修整器4的第五～八实施例。在这些实施例中，其构造主要包含：一蓝宝石晶圆40、多个修整粒41及多个刮刀部42，修整粒41及刮刀部42的立体结构变化、功能及其主要优点皆如前实施例所述，在此不再重复说明。这些实施例与前述实施例的差异在于，刮刀部42无论为直线形、曲线形结构，其分布方式主要围绕在蓝宝石晶圆40的偏心位置，偏离中心的距离仅为例示，并非仅限于图中所示内容。
这种偏心设计的目的为避免刮刀部42围绕在蓝宝石晶圆40的中心位置周围，进而造成在旋转除屑时微粒集中在中心区域，甚至使微粒难以排除。此外，这种设计亦可排除蓝宝石抛光垫修整器4在对晶圆进行修整时可能具有无法修整的死角，同时可简化修整机台的轨道移动轨迹。
综上所述，藉由蓝宝石抛光垫修整器4的修整粒41可对抛光垫的表面进行修整，而使抛光垫的表面经过修整后产生新的孔洞及纤毛结构，同时去除抛光垫的表面上散布的微粒，藉此维持该抛光垫的研磨效率。同时，藉由刮刀部42分布于偏心位置周围的不同结构设计，可使蓝宝石抛光垫修整器4具有更佳的排屑效果，但上述实施例中，修整粒41的立体结构、分布间隔、高度，各个刮刀部42的长度、弧度、数目、实际位置，分布于单面或双面等不同实施方式，皆可视需求而作不同变化，并非仅限于图中所示内容。
本发明所提供的具有多重修整粒41组合的蓝宝石抛光垫修整器4确具产业上的利用价值，但以上的叙述仅为本发明的较佳实施例说明，熟悉本领域的技术人员当可依据上述的说明而作其它种种改良，但这些改变仍属于本发明的精神及以下所界定的专利范围中。
Claims (12)
1.一种具有多重修整粒组合的蓝宝石抛光垫修整器，其特征在于，该结构包含：
一具有特定轴向的蓝宝石晶圆，该特定轴向为a轴、c轴、r轴、m轴、n轴以及v轴的其中之一；
多颗修整粒及多个刮刀部，该多个刮刀部是以预定的几何排列方式形成于该蓝宝石晶圆的至少一面，且该多颗修整粒分布于该多个刮刀部之间。
2.如权利要求1所述的具有多重修整粒组合的蓝宝石抛光垫修整器，其特征在于，该多个刮刀部的分布是围绕该蓝宝石晶圆的中心位置。
3.如权利要求1所述的具有多重修整粒组合的蓝宝石抛光垫修整器，其特征在于，该多个刮刀部的分布是围绕该蓝宝石晶圆的偏心位置。
4.如权利要求1所述的具有多重修整粒组合的蓝宝石抛光垫修整器，其特征在于，该刮刀部为直线形长条结构。
5.如权利要求1所述的具有多重修整粒组合的蓝宝石抛光垫修整器，其特征在于，该刮刀部为曲线形长条结构。
6.如权利要求1所述的具有多重修整粒组合的蓝宝石抛光垫修整器，其特征在于，该修整粒的形状为对称平头锥柱、对称尖头锥柱、不对称平头锥柱、或不对称尖头锥柱。
7.如权利要求1所述的具有多重修整粒组合的蓝宝石抛光垫修整器，其特征在于，该修整粒及刮刀部之间具有一高度差。
8.如权利要求7所述的具有多重修整粒组合的蓝宝石抛光垫修整器，其特征在于，该修整粒及刮刀部之间所具有的高度差介于3～15μm。
9.如权利要求7所述的具有多重修整粒组合的蓝宝石抛光垫修整器，其特征在于，该修整粒及刮刀部之间所具有的高度差介于3～50μm。
10.如权利要求1所述的具有多重修整粒组合的蓝宝石抛光垫修整器，其特征在于，该修整粒及刮刀部的顶边具有一上边宽度。
11.如权利要求10所述的具有多重修整粒组合的蓝宝石抛光垫修整器，其特征在于，该上边宽度的范围为小于50μm。
12.如权利要求1所述的具有多重修整粒组合的蓝宝石抛光垫修整器，其特征在于，该多个刮刀部是以预定的几何排列方式形成于该蓝宝石晶圆的双面。
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Application publication date: 20150225 |