CN1241469A

CN1241469A - 化学机械研磨机台

Info

Publication number: CN1241469A
Application number: CN 98115901
Authority: CN
Inventors: 牛保刚; 黄文忠; 林必窕; 洪连嵘; 李森楠
Original assignee: SHIDA INTEGRATED CIRCUIT CO Ltd
Current assignee: SHIDA INTEGRATED CIRCUIT CO Ltd
Priority date: 1998-07-06
Filing date: 1998-07-06
Publication date: 2000-01-19

Abstract

一种化学机械研磨机台,包括一研磨台,其沿一方向旋转。一研磨垫,其设于研磨台上。一晶片,其置于研磨垫上,此晶片具有背面与正面,而此晶片的正面与研磨垫相接触。一分送管,其置于研磨垫上方,用以输送研浆至研磨垫上。以及一滚筒,其置于研磨垫上方,用以滚平研磨轨上的研浆。

Description

化学机械研磨机台

本发明涉及一种化学机械研磨机台，且特别是涉及一种具有滚筒结构的化学机械研磨机台。

在半导体制造工艺中，表面平坦化是处理高密度光刻的一项重要技术，因为只有没有高低落差的平坦表面才能避免产生曝光散射，从而达成精密的图案转移(pattern transfer)。平坦化技术主要有旋涂式玻璃法(Spin-OnGlass；SOG)与化学机械研磨法二种；但在半导体工艺技术进入毫微米(sub-half-micron)之后，旋涂式玻璃法已无法满足所需求的平坦度，所以化学机械研磨技术是现在唯一能在超大规模集成电路(Very-Large ScaleIntegration；VLSI)，甚至极大规模集成电路(Ultra-Large Scale Integration；ULSI)制造过程中，实现“全面性平坦化(g1obal planarization)”的一种技术。

参照图1A与图1B，其分别示出了一种已知化学机械研磨机台的俯视与侧视图。其中包括；一研磨台10(polishing table)；一握柄11(holder)，用以抓住被研磨的晶片12；一研磨垫13(polishing pad)，铺在研磨台10上；一管件14(tube)，用以输送研浆15(slurry)到研磨垫13上；以及一液泵16，用以将研浆15抽送到管件14中。当进行化学机械研磨时，研磨台10与握柄11分别沿一定的方向旋转，如图中的箭号18a与18b所示，且握柄11抓住晶片12的背面19，将晶片12的正面20压在研磨垫13上。管件14将液泵16所泵入的研浆15持续不断地供应到研磨垫13上。所以，化学机械研磨程序就是利用研浆15中的化学助剂，在晶片12的正面20上产生化学反应，使之形成一易研磨层，再配合晶片12在研磨垫13上借助研浆15中的研磨粒(abrasiveparticles)的辅助进行机械研磨，将易研磨层上的凸出部分研磨掉；反复进行上述化学反应与机械研磨过程，即可形成平坦的表面。基本上说，化学机械研磨技术是一种利用机械抛光的原理，配合适当的化学助剂(reagent)与研磨粒，将表面高低起伏不一的轮廓一并加以“抛光”的平坦化技术。

但是众所周知，此种化学机械研磨机台的缺点在于，需要将大量的研浆15输入于研磨垫13上，才能维持研磨垫13上研浆的使用量。而研浆15是控制化学机械研磨法中关键的工艺参数，假若研浆15在研磨垫13上的分布不够均匀的话，或是流量不够的话，研磨率(polishing rate)就会降低，且研浆15的价格非常昂贵，如果研磨率太低的话，会更浪费研浆15。

有鉴于此，本发明提供一种化学机械研磨机台，引入一种滚筒(roller)结构，其可以增强研浆在研磨垫上分布的均匀性，以提高研磨率，同时节省研浆的用量，降低此工艺的成本。

为完成本发明的目的，提供了一种化学机械研磨机台，包括一研磨台，其以一方向旋转。一研磨垫，其设于研磨台上。一晶片，其置于研磨垫上，此晶片具有背面与正面，正面与研磨垫相接触。一分送管，其置于研磨垫上方，此分送管不与研磨垫相接触，用来输送研浆至研磨垫上。一握柄，用以抓住晶片的背面，将晶片的正面压在研磨垫上。一液泵，连接于分送管上，用以将研浆抽送到分送管中。以及至少一滚筒，其置于研磨垫上方，用以滚平研磨垫上的研浆。顺着研磨台的旋转方向，上述晶片、滚筒与分送管在研磨台上的相对位置为：依照分布的先后顺序依次是分送管、滚筒、晶片。此滚筒具有平滑的表面，且其材料包括塑料、橡胶或是金属等等。此外，滚筒的转动方向是在研磨台上的切线方向，与研磨台的旋转方向是相同的。

为使本发明的上述和其他目的、特征、及优点能更明显易懂，下面结合一最佳实施例并配合所示附图作详细说明。

在附图中：

图1A所示为现有技术的一种化学机械研磨台整体结构的俯视图；

图1B所示为现有技术的一种化学机械研磨台整体结构的侧视图；

图2A所示为本发明的一个最佳实施例，一种化学机械研磨机台整体结构的俯视图；以及

图2B所示为本发明的一个最佳实施例，一种化学机械研磨机台整体结构的透视图。

附图中的参考标号说明：

10，30：研磨台

11，31：握柄

12，32：晶片

13，33：研磨垫

14，34：分送管

15，35：研浆

16，36：液泵

19，39：晶片的背面

20，40：晶片的正面

42：滚筒棒

43；支撑轴

44：滚筒

本发明的特征在于，在原来的化学机械研磨系统中，加入一滚筒(roller)结构，其材料例如为塑料或是橡胶，且滚筒转动方向为：研磨垫(polishing pad)上的切线方向，与研磨垫本身的旋转方向是相同的。此滚筒结构的功能为磨平在研磨垫上的研浆(slurry)，增强研浆在研磨垫上分布的均匀性(uniform)与分送效率(dispensng efficiency)，并使研浆在研磨垫上维持一较薄且均匀的厚度，以便提高研磨率，同时节省研浆的用量，降低工艺成本。

请同时参照图2A与图2B，其中示出了本发明的一个最佳实施例，一种化学机械研磨机台整体结构的俯视图与透视图。其中包括：一研磨台30(polishing table)；一握柄31(holder)，用以抓住被研磨的晶片32；一研磨垫33，铺在研磨台30上；一分送管34(dispensing tube)，用以输送研浆35到研磨垫33上，其置于研磨垫33上方，且未与研磨垫33相接触；一滚筒44，其亦置于研磨垫33上方，且未与研磨垫33相接触，用以使得研浆35的分布较薄且更均匀；以及一液泵36，用以将研浆35抽送到分送管34中。

当进行化学机械研磨时，研磨台30与握柄31分别沿一定的方向旋转，如图中的箭号38a与38b所示，按顺着研磨垫33的旋转方向38a排列，滚筒44的俯视位置通常在晶片32与分送管34之间，例如按顺着旋转方向38a排列，滚筒44位于分送管34之后，以及晶片32之前。其目的在于先让研浆35经过滚筒44的滚压，然后才让均匀的研浆35参与研磨晶片32的动作。分送管34将液泵36所打进来的研浆35，持续不断地供应到研磨垫33上。所以，化学机械研磨程序就是利用研浆35中的化学助剂，在晶片32的正面40上产生化学反应，使之形成一易研磨层，再配合晶片32在研磨垫33上借助研浆35中的研磨粒(abrasive particles)辅助进行机械研磨，将易研磨层的凸出部分研磨；反复进行上述化学反应与机械研磨，即可形成平坦的表面。若各工艺参数，例如研磨浆分布的均匀度与用量控制得当的话，化学机械研磨法可以提供被研磨表面高达94％以上的平坦度。研磨步骤完成之后，本发明的滚筒44结构只要用普通的DI清洗，即可重复使用，非常方便。

上述的滚筒44结构设计为本发明的特征，其详细结构描述如下。滚筒44包括滚筒棒42与支撑轴43两部分。其中滚筒棒42以一定方向41转动，而支撑轴43则用以支撑滚筒棒42。滚筒棒42具有平滑的表面，其材料可以为任何较坚硬或具弹性的物质，例如塑料、橡胶或是金属材料都可以。值得注意的是，滚筒棒42的转动方向41在研磨垫33上的切线方向，与研磨垫33的旋转方向38a是相同的。此外，本发明的滚筒44结构，其形状与尺寸并没有任何限制，且亦不限定只用一根滚筒44结构，多根滚筒结构同时共用也是可以的，只要能达到使研浆均匀的目的即可。

综上所述，本发明所提出的化学机械研磨机台，具有以下的特点：

(1)本发明所提出的滚筒44结构，其可用来增强研浆(slurry)在研磨垫(polishing pad)上分布的均匀性(uniform)与分送效率(dispensing efficiency)，并使研浆在研磨垫上维持一合理的厚度，大大提高了研磨的效率。

(2)本发明所提出的滚筒44结构，可以节省研浆的用量，减低工艺成本。一般来说，本发明实际的研浆用量约可减少到现有技术下研浆用量的2/3左右。

(3)本发明所提出的滚筒44结构，其形状与尺寸并没有任何限制，且亦不限定只用一根滚筒结构，多根滚筒结构同时共用也是可以的。

综上所述，虽然本发明以一最佳实施例揭露如上，但不以此来限定本发明，本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可作出各种更动与变化，因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定的内容为准。

Claims

1.一种化学机械研磨机台，所述机台包括：

一研磨台，以一方向旋转；

一研磨垫，设于所述研磨台上；

一晶片，置于所述研磨垫上，所述晶片具有一背面与一正面，而所述晶片的正面与所述研磨垫相接触；

一分送管，置于所述研磨垫上方，所述分送管未与所述研磨垫相接触，用以输送研浆至所述研磨垫上；以及

一滚筒，置于所述研磨垫上，未与所述研磨垫接触，用以滚平所述研磨垫上的研浆。

2.如权利要求1中所述的化学机械研磨机台，其中还包括一握柄，用以抓住所述晶片的背面，将所述晶片的正面压在所述研磨垫上。

3.如权利要求1中所述的化学机械研磨机台，其中还包括一液泵，连接于所述分送管上，用以将所述研浆抽送到所述分送管中。

4.如权利要求1中所述的化学机械研磨机台，其中顺着所述研磨台的所述旋转方向，所述晶片、所述滚筒与所述分送管在所述研磨台上分布的相对位置为，依照先后顺序依次是分送管、滚筒、晶片。

5.如权利要求1中所述的化学机械研磨机台，其中所述滚筒的材料包括塑料。

6.如权利要求1中所述的化学机械研磨机台，其中所述滚筒的材料包括橡胶。

7.如权利要求1中所述的化学机械研磨机台，其中所述滚筒的材料包括金属。

8.如权利要求1中所述的化学机械研磨机台，其中所述滚筒具有平滑的表面。

9.如权利要求1中所述的化学机械研磨机台，其中所述滚筒结构包括：

一滚筒棒，以一方向转动；以及

一支撑轴，用以支撑所述滚筒棒。

10.如权利要求9中所述的化学机械研磨机台，其中所述滚筒棒的转动方向为所述研磨台上的切线方向，与所述研磨台本身的旋转方向是相同的。

11.一种化学机械研磨机台，所述机台包括：

一研磨台，以一方向旋转；

一研磨垫，设于所述研磨台上；

一分送管，置于所述研磨垫上方，所述分送管未与所述研磨垫相接触，用来输送研浆至所述研磨垫上；以及

至少一滚筒，置于所述研磨垫上，未与所述研磨垫接触，用以滚平所述研磨垫上的所述研浆，其方向顺着所述研磨台的所述旋转方向，所述晶片、所述滚筒与所述分送管在所述研磨台上分布的相对位置为，依照先后顺序依次是所述分送管、滚筒、晶片。

12.如权利要求11所述的化学机械研磨机台，其中还包括一握柄，用以抓住所述晶片的背面，将所述晶片的正面压在所述研磨垫上。

13.如权利要求11中所述的化学机械研磨机台，其中还包括一液泵，连接于所述分送管上，用以将所述研浆抽送到所述分送管中。

14.如权利要求11中所述的化学机械研磨机台，其中所述滚筒的材料包括塑胶。

15.如权利要求11中所述的化学机械研磨机台，其中所述滚筒的材料包括橡胶。

16.如权利要求11中所述的化学机械研磨机台，其中所述滚筒的材料包括金属。

17.如权利要求11中所述的化学机械研磨机台，其中所述滚筒具有平滑的表面。

18.如权利要求11中所述的化学机械研磨机台，其中所述滚筒结构包括：

一滚筒棒，以一方向转动；以及

一支撑轴，用以支撑所述滚筒棒。

19.如权利要求18中所述的化学机械研磨机台，其中所述滚筒棒的转动方向为所述研磨台上的切线方向，与所述研磨台本身的所述旋转方向相同。

20.一种滚筒结构，用于一化学机械研磨机台中，所述化学机械研磨机台包括一研磨垫，而所述滚筒置于所述研磨垫上方，且所述滚筒未与所述研磨垫相接触，所述滚筒结构包括：

一滚筒棒，以一方向转动；以及

一支撑轴，用来支撑所述滚筒棒。

21.如权利要求20中所述的滚筒结构，其中所述滚筒棒的材料包括塑料。

22.如权利要求20中所述的滚筒结构，其中所述滚筒棒的材料包括橡胶。

23.如权利要求20中所述的滚筒结构，其中所述滚筒棒的材料包括金属。

24.如权利要求20中所述的滚筒结构，其中所述滚筒棒具有平滑的表面。

25.如权利要求20中所述的滚筒结构，其中所述滚筒棒的转动方向为所述研磨台上的切线方向，与所述研磨台本身的所述旋转方向相同。