CN116604469A - 研磨修整器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种研磨修整器，包括一器件基底、多个研磨颗粒以及一金属基多层结构。所述器件基底具有一研磨面，多个所述研磨颗粒分布于所述研磨面上，所述金属基多层结构形成于所述研磨面上，且具有多个凸状物以分别固定住多个所述研磨颗粒，其中每一个所述研磨颗粒具有一与其外形共形的所述凸状物所包覆的内端部以及一外露于其对应的所述凸状物的外端部。借此，能够减少研磨颗粒结合材料的用量，并同时兼顾研磨修整器的使用效能和可靠度。
Description
技术领域
本发明涉及一种研磨器具，特别是涉及一种研磨修整器，可用于晶圆研磨垫的修整。
背景技术
在半导体制造工艺中，晶圆上不断的经过沉积、曝光、显影与蚀刻，以形成一层层的微电路；若每层微电路都凹凸不平，势必会影响层间的叠加，因此须达到相当程度的平坦化，才有办法制作出性能佳的集成电路。
化学机械研磨(Chemical Mechanical Polishing,CMP)是半导体制造工艺中常见的平坦化技术之一，其是利用研磨垫(Pad)对晶圆(或其他半导体组件)接触，并视需要搭配使用研磨液，使研磨垫透过化学反应与物理机械力将晶圆表面的杂质或不平坦结构移除。而当研磨垫使用一段时间后，研磨过程产生的磨屑容易积滞于研磨垫的表面，造成研磨效果及效率降低，此时须利用修整器(Conditioner)对研磨垫的表面进行修整，使研磨垫维持在最佳的使用状态。
修整器是借由研磨颗粒来发挥作用，一般是利用结合层来将研磨颗粒抓牢而有效地固定于修整器的基底上。一旦结合层无法将研磨颗粒抓牢，在修整过程中容易发生研磨颗粒掉落；另外，虽然增加结合层的厚度可以提高研磨颗粒与基底的结合力，但这样一来便会增加结合层材料的消耗，并将增加废料的产生。
发明内容
本发明着重于减少研磨颗粒结合材料的用量，所采用的技术手段是：利用电镀方式形成一金属基多层结构，将研磨颗粒固定在研磨面上。
为了解决上述的技术问题，本发明所采用的其中一技术方案是提供一种研磨修整器，其包括一器件基底、多个研磨颗粒以及一金属基多层结构。所述器件基底具有一研磨面，多个所述研磨颗粒分布于所述研磨面上，所述金属基多层结构形成于所述研磨面上，且具有多个凸状物以分别固定住多个所述研磨颗粒，其中每一个所述研磨颗粒具有一与其外形共形的所述凸状物所包覆的内端部以及一外露于其对应的所述凸状物的外端部。
在本发明的一实施例中，每一个所述凸状物的一最小宽度与所包覆的所述研磨颗粒的一平均粒径的比值为0.5-5:10。
在本发明的一实施例中，每一个所述研磨颗粒的所述外端部的高度小于其总高度的40％。
在本发明的一实施例中，在所述基底的所述研磨面与所述金属基多层结构的多个所述凸状物之间形成有多个凹陷区域，且多个所述凹陷区域界定出研磨液与磨屑的流动空间。
在本发明的一实施例中，所述金属基多层结构包括一或多个镍基层、一或多个铜基层或它们的任意组合。
在本发明的一实施例中，所述金属基多层结构由内向外包括一第一镍基层、一铜基层以及一第二镍基层。
在本发明的一实施例中，所述金属基多层结构由内向外包括一第一铜基层、一第二铜基层以及一镍基层。
在本发明的一实施例中，所述金属基多层结构由内向外包括一第一镍基层、一第一铜基层、一第二铜基层、一第三铜基层以及一第二镍基层。
在本发明的一实施例中，多个所述研磨颗粒是选自于钻石研磨粒、立方氮化硼研磨粒或它们的组合。
本发明的其中一有益效果在于，本发明的研磨修整器，其能通过“所述金属基多层结构形成于所述研磨面上，且具有多个凸状物以分别固定住多个所述研磨颗粒，其中每一个所述研磨颗粒具有一与其外形共形的所述凸状物所包覆的内端部以及一外露于其对应的所述凸状物的外端部”的技术手段，以减少研磨颗粒结合材料的用量，从而减少废料的产生，并同时兼顾研磨修整器的使用效能和可靠度。更进一步来说，本发明的研磨修整器可用于对晶圆研磨垫进行修整，且在修整过程中碎屑不易在研磨修整器的研磨面上堆积而影响加工精度。
为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
图1为本发明的研磨修整器的其中一结构示意图。
图2为本发明的研磨修整器的另外一结构示意图。
图3为图1中III部分的其中一局部放大图。
图4为图1的III部分的另外一局部放大图，显示金属基多层结构的另外一种组成。
图5为本发明的研磨修整器的局部区域的电子扫描显微镜照片。
图6为本发明的研磨修整器的变化实施方式的结构示意图。
具体实施方式
以下是通过特定的具体实施例来说明本发明所公开有关“研磨修整器”的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本发明的构思下进行各种修改与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。另外，本文中所使用的术语“或”，应视实际情况可能包括相关联的列出项目中的任一个或者多个的组合。
请参阅图1及图2，显示本发明的研磨修整器1的主要实施方式的构造。如图1及图2所示，本发明的研磨修整器1包括一器件基底11、多个研磨颗粒12及一金属基多层结构13。器件基底11具有一研磨面110，多个研磨颗粒12分布于研磨面110上，金属基多层结构13形成于研磨面110上，且具有多个凸状物以分别固定住多个研磨颗粒12。其中每一个研磨颗粒12具有一与其外形共形的凸状物13a所包覆的内端部121及一外露于其对应的凸状物13a的外端部122。本文中术语“共形”指的是凸状物13a的垂直厚度或其他特征根据所包覆的研磨颗粒12的内端部121的外形轮廓而变化。
本发明的研磨修整器1可用于晶圆研磨垫(抛光垫)的修整，以维持高抛光效率并提高晶圆的良率，但并不以此为限。下文中将配合图式来描述器件基底11、研磨颗粒12与金属基多层结构13的技术细节。
器件基底11可为一金属基板或一覆金属层的基板，以提供良好的支撑性和导电性。作为金属基板，可举出不锈钢基板；作为覆金属层的基板，可举出覆金属层的陶瓷基板。然而，本发明不以上述所举的例子为限。并且，器件基底11的形状可为圆盘状或其他几何形状，器件基底11的厚度可依据实际应用的需要而任意变化。
多个研磨颗粒12可选自于微米(micro)等级或奈米(nano)等级的钻石研磨粒、立方氮化硼研磨粒或它们的组合，且多个研磨颗粒12可以尖端朝上的方式分布于器件基底11的研磨面110上，其中颗粒尖端的外形可为刀刃状、圆锥状、圆柱状、角锥状或角柱状。实际应用时，多个研磨颗粒12可以呈规则排列或不规则排列分布，且可具有相同或不同的尖端方向性。以上所述只是可行的实施方式，而非用以限制本发明。
请配合参阅图3至图5，金属基多层结构13是利用电镀方式形成于器件基底11的研磨面110上，其中凸状物13a包覆住研磨颗粒12的内端部121外侧。为了同时达到良好的包覆固定效果与所需的研磨性能，凸状物13a的包覆厚度(凸状物13a的宽度)需达到一定程度，且研磨颗粒12的露出率(研磨颗粒12的露出高度)需达到一定比例。若凸状物13a的包覆厚度未达到一定程度，将导致凸状物13a对研磨颗粒12的包覆不足，而在研磨过程中容易发生颗粒掉落的问题；另一方面，若研磨颗粒12的露出率未达到一定比例，将导致研磨性能变差。较佳地，每一个凸状物13a的最小宽度W与所包覆的研磨颗粒12的平均粒径D的比值为0.5-5:10，且每一个研磨颗粒12的外端部122的高度小于其总高度的40％。关于研磨颗粒12的粒径、凸状物13a的包覆厚度(宽度)与凸状物13a的露出高度，可借由本领域技术人员惯常使用的方法量测或分析得到。
从导电性、包覆性、结合强度、物理性能、兼容性等方面综合考虑，金属基多层结构13可为一铜镍基多层结构，即金属基多层结构13包括一或多个镍基层、一或多个铜基层或它们的任意组合。更进一步来说，金属基多层结构13可为三层结构，如图3所示，其由内向外可包括一第一镍基层131a、一第一铜基层132a及一第二镍基层131b，或者可包括一第一铜基层132a、一第二铜基层132b及一第一镍基层131a。另外，金属基多层结构13也可为五层结构，如图4所示，其由内向外可包括一第一镍基层131a、一第一铜基层132a、一第二铜基层132b、一第三铜基层132c及一第二镍基层132b。以上所述只是可行的实施方式，而非用以限制本发明。
实际应用时，金属基多层结构13可以是对器件基底11的研磨面110连同多个研磨颗粒12一起进行多阶段电镀处理而形成。多阶段电镀处理可使用一连续式电镀设备并在预定的操作条件(如温度、电流密度等)下来实施，其中各阶段可采用相同配方或不同配方的镀液。举例来说，在图4所示的实施例中，各镀层可采用表1中所示的条件来形成。
表1
请复参阅图1，根据实际需要，如为了提高加工精度，在器件基底11的研磨面110与金属基多层结构13的多个凸状物13a之间可形成有多个凹陷区域R，其中多个凹陷区域R界定出研磨液与碎屑的流动空间；这样一来，在修整过程中碎屑就不容易在研磨面110上发生堆积。需要说明的是，两个相邻的凸状物13a可以彼此分开或彼此紧邻，本发明对此并无特别限制。
请参阅图6，显示本发明的研磨修整器1另外一种可行的实施方式的构造。如上述图式所示，考虑到可两面使用的需求，本发明的研磨修整器1可进一步设置为：器件基底11具有相对的一第一研磨面110a及一第二研磨面110b，其中第一研磨面110a及第二研磨面110b上均有多个研磨颗粒12分布，且第一研磨面110a及第二研磨面110b上各形成有一金属基多层结构13，以使两面上的多个研磨颗粒12与器件基底11牢固地结合成一体。
实施例的有益效果
本发明的其中一有益效果在于，本发明的研磨修整器，其能通过“所述金属基多层结构形成于所述研磨面上，且具有多个凸状物以分别固定住多个所述研磨颗粒，其中每一个所述研磨颗粒具有一与其外形共形的所述凸状物所包覆的内端部以及一外露于其对应的所述凸状物的外端部”的技术手段，以减少研磨颗粒结合材料(镀料)的用量，从而减少废料的产生，并同时兼顾研磨修整器的使用效能和可靠度。更进一步来说，本发明的研磨修整器可用于对晶圆研磨垫进行修整，且在修整过程中碎屑不易在研磨修整器的研磨面上堆积而影响加工精度。
以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的权利要求书的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的权利要求书的保护范围内。
Claims (9)
1.一种研磨修整器，其特征在于，所述研磨修整器包括：
一器件基底，具有一研磨面；
多个研磨颗粒，分布于所述研磨面上；以及
一金属基多层结构，利用电镀方式形成于所述研磨面上，其中所述金属基多层结构具有多个凸状物以分别固定住多个所述研磨颗粒；
其中，每一个所述研磨颗粒具有一与所述研磨颗粒的外形共形的所述凸状物所包覆的内端部以及一外露于所述研磨颗粒的对应的所述凸状物的外端部。
2.根据权利要求1所述的研磨修整器，其特征在于，每一个所述凸状物的一最小宽度与所包覆的所述研磨颗粒的一平均粒径的比值为0.5-5:10。
3.根据权利要求1所述的研磨修整器，其特征在于，每一个所述研磨颗粒的所述外端部的高度小于所述研磨颗粒的总高度的40％。
4.根据权利要求1所述的研磨修整器，其特征在于，在所述器件基底的所述研磨面与所述金属基多层结构的多个所述凸状物之间形成有多个凹陷区域，且多个所述凹陷区域界定出研磨液与磨屑的流动空间。
5.根据权利要求1所述的研磨修整器，其特征在于，所述金属基多层结构包括一或多个镍基层、一或多个铜基层或它们的任意组合。
6.根据权利要求5所述的研磨修整器，其特征在于，所述金属基多层结构由内向外包括一第一镍基层、一铜基层以及一第二镍基层。
7.根据权利要求5所述的研磨修整器，其特征在于，所述金属基多层结构由内向外包括一第一铜基层、一第二铜基层以及一镍基层。
8.根据权利要求5所述的研磨修整器，其特征在于，所述金属基多层结构由内向外包括一第一镍基层、一第一铜基层、一第二铜基层、一第三铜基层以及一第二镍基层。
9.根据权利要求1所述的研磨修整器，其特征在于，多个所述研磨颗粒是选自于钻石研磨粒、立方氮化硼研磨粒或它们的组合。
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