CN1241469A - 化学机械研磨机台 - Google Patents

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CN1241469A
CN1241469A CN 98115901 CN98115901A CN1241469A CN 1241469 A CN1241469 A CN 1241469A CN 98115901 CN98115901 CN 98115901 CN 98115901 A CN98115901 A CN 98115901A CN 1241469 A CN1241469 A CN 1241469A
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wafer
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牛保刚
黄文忠
林必窕
洪连嵘
李森楠
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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 (25)

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。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101249632B (zh) * 2008-03-20 2010-06-09 沈阳材佳机械设备有限公司 往复直线加旋转运动研磨抛光装置

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Applicant before: Shida Integrated Circuit Co., Ltd.

COR Change of bibliographic data

Free format text: CORRECT: APPLICANT; FROM: SHIDA INTEGRATED CIRCUIT CO., LTD. TO: TAIWAN SEMICONDUCTOR MFG

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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication