CN1270356C - 化学机械研磨垫 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于化学机械研磨的研磨垫，包括基底、形成于该基底之上的多个凸出岛、及形成于该多个凸出岛之间的多个沟槽，其中，该多个凸出岛的形状及排列符合流体动力学，以致于流体流过每一凸出岛后可实质均匀地朝向二侧相邻沟槽分流。凸出岛的角落经过圆化，以进一步降低刮伤。此外，凸出岛的型态比设定在1∶2与1∶20之间，以致于研磨时能视待研磨物的表面的地形变化而弹性变形，因而实质均匀地研磨该待研磨表面。

Description

化学机械研磨垫

技术领域

本发明关于化学机械研磨时所使用的研磨垫，特别关于具有使泥浆容易流动及减少微米级刮伤的研磨垫。

背景技术

化学机械研磨法是用以平坦化例如硅圆片等物体的表面。举例而言，其作用方式是以含有研磨剂及蚀刻剂的泥浆置于研磨垫与诸如圆片等待研磨物的表面之间，藉由研磨垫与待研磨物表面之间的相对运动，而产生化学机械作用，以使表面平坦化。另外，也能以含有研磨剂的研磨垫实施例，执行化学机械研磨法。在化学机械研磨期间，研磨泥浆必须能在研磨垫与待研磨表面之间平顺地流动，以免因泥浆凝结或阻塞而造成局部不均匀，而对研磨表面产生伤害。为保持泥浆的顺畅流动，需要充份的液体以使泥浆保持足够湿度，以及具有符合流动动力学构造的化学研磨垫。再者，由于待研磨表面的地形变化，在研磨时也会造成局部不均匀及刮伤等现象。因此，也需要能够随着地形表面弹性变化的化学研磨垫。

根据本案发明人的研究，研磨垫的构造会影响研磨时泥浆的流动。举例而言，在已知的具有矩阵排列的多个凸出岛状物的研磨垫中，由于凸出岛的形状及配置关系未符合流体动力学，所以，在研磨时，流经凸出岛之间的沟槽的流体的速度大于流经凸出岛的流体的速度，而由于流速的不同，相对地造成二处的压力不同，亦即，流经沟槽的流体(泥浆)压力小于流经凸出岛的压力，而导致流体朝向沟槽方向弯曲流动。因此，由于各处的流体朝向沟槽集结，以致于造成沟槽中流体速度减缓，因而，流体中的粒子物质(特别是较大的粒子)会因流速减缓而可能造成凝姞，以致于研磨时产生刮伤等不利现象。又如图4B所示，可知凸出岛的角落形状为近乎直角的尖锐状，所以，当流体流过角落时时，会造成较大区域的涡流，因而使得流体中的粒子损失较大能量而致流速减缓，因而可能造成角落刮伤。

再者，由于圆片表面上通常具有不同的微结构形成于其上，而造成表面起伏，而已知的研磨垫上的凸出岛因坚硬而无法视诸如圆片表面等待研磨表面上的地形而变化，以致于无法与表面啮合，所以，容易造成研磨不均。

由于上述已知技术的问题，需要可以增加研磨时泥浆的平顺流动、及随着待研磨表面的局部不平整表面弹性变形的化学机械研磨垫。

发明内容

考虑到上述问题，本发明的一目的在于提供符合流体动力学的化学机械研磨垫，可以增进泥浆的湿性及流动性，因而显著地降低微米级的研磨刮伤。

本发明的又一目的在于提供可以减少角落刮伤的化学机械研磨垫。

本发明的又另一目的在于提供化学机械研磨垫，其可以随着待研磨表面的地形变化而弹性变形，因而增进研磨的均匀性。

根据本发明的一态样，用于化学机械研磨的研磨垫，包括：基底；多个凸出岛，形成于该基底之上；及多个沟槽，形成于该多个凸出岛之间，其中，该多个凸出岛的形状及排列符合流体动力学，以致于流体流过每一凸出岛后可实质均匀地朝向二侧相邻沟槽分流。

根据本发明的另一态样，用于化学机械研磨的研磨垫，包括：基底；多个凸出岛，形成于该基底之上；及多个沟槽，形成于该多个凸出岛之间，其中，该凸出岛的角落经过圆化。

根据本发明的又另一态样.用于化学机械研磨的研磨垫，包括：基底；多个凸出岛，形成于该基底之上；及多个沟槽，形成于该多个凸出岛之间，其中，该凸出岛的型态比在1∶2与1∶20之间，以致于研磨时能视待研磨物的表面的地形变化而弹性变形，因而实质均匀地研磨该待研磨表面。

此外，根据本发明，多个凸出岛可以以矩阵方式排列、螺旋方式排列、或同心圆方式排列，配置于基底上。

再者，根据本发明，每一凸出岛的形状是一端呈凸出的箭头状，相对的一端为与凸出箭头状相对应的凹陷状，以致于流体流过凸出岛时会朝向该凸出岛的二侧相邻的沟槽分流。

根据本发明的研磨垫，在执行化学机械研磨时，可以增进泥浆的流动及湿性、显著地减少微米级的刮痕、以及增进研磨的均匀性。

附图说明

从参考附图的下述说明中，将可更清楚了解本发明的上述及其它目的、以及优点，其中：

图1是俯视图，显示根据本发明的实施例的化学机械研磨垫；

图2是图1的部分放大视图，显示根据本发明的实施例的研磨垫上的凸出岛的形状及配置方式；

图3是图2的A-A剖面图，显示根据本发明的实施例的凸出岛的剖面形状；

图4A及4B是剖面图，分别显示根据本发明的凸出岛与已知的凸出岛研磨时所造成的涡流现象；及

图5是俯视图，用以说明已知技术的研磨垫研磨时的流体流动情形。

具体实施方式

将于下参考附图，详述根据本发明的较佳实施例，然而，此处的说明仅为举例说明的用并非用以限定本发明。

图1显示了根据本发明的实施例的研磨垫1。研磨垫1具有基底10及设于基底10上的多个凸出岛20。图2是图1的部分放大视图，放大显示设在基底10上的多个凸出岛20。虽然图1所示，多个凸出岛20是以圆形方式配置在基底10上，但是，多个凸出岛可以以螺旋排列或矩阵排列的方式配置于基底10上。

现在参考图2，说明多个凸出岛20的形状与排列方式。每个凸出岛20的形状实质上相同。凸出岛20的一端为凸出箭头部21，而另一端呈现为对应的凹陷部22，且其凸出的箭头状是圆化而非尖锐的箭头。在基底10上，一凸出岛20的箭头部会对应地接续在排列在前的另一凸出岛20的凹陷部22，二者之间以预定间隔相隔离。凸出岛20依此方式一个接一个地形成一圈，以基底10的中心为圆心，由内向外地形成多个圈，每一圈均由多个凸出岛20依上述方式排列而成。相邻的圈与圈之间会以预定距离相间隔，此间隔空间在下述中统称为沟槽。如此形成的研磨垫10，由于配置于其上的凸出岛的形状及配置方式符合流体动力学，所以，在执行化学研磨时，泥浆(未显示)流过凸出岛20时，会实质均匀地朝向二侧相邻的沟槽分流。由于研磨时，泥浆可快速分流，所以，不会因较大粒子流速缓慢或淤塞而对待研磨物的表面造成刮伤，特别是微米级的刮伤。因而显著地提升产品良率，降低成本。

图3是图2中的A-A剖面图，显示根据本发明的实施例的凸出岛20的形状。凸出岛的型态比(宽高比)在1/2至1/20之间。由于凸出岛的型态比设定成其在受压时可以在垂直方向(亦即高度方向上)弹性变形。所以，使用根据本发明的化学研磨垫1以执行化学研磨时，由于凸出岛20会随着被研磨物的表面地形起伏而适当地变形，所以，可更加均匀地研磨待研磨物的表面，而不会造成局部不平整的研磨结果，因而能够均匀地研磨待研磨物的表面。

此外，如图3所示，凸出岛20的角落形状经过圆化。于此，参考图4A及4B，说明此角落圆化的构造对于研磨所产生的显著功效。图4A用于解释根据本发明的实施例的研磨垫1研磨时泥浆中粒子的流动情形，而图4B显示了已知的研磨垫2研磨时粒子的流动情形。如图4A所示，在对诸如圆片等待研磨物40执行研磨时，当泥浆于待研磨物40与凸出岛20之间流动通过凸出岛20时，会形成涡流，在图4A中的涡流距离为d₁，而在图4B中的涡流距离为d₂。由于根据本发明的实施例的凸出岛20的角落经过圆化，而已知的凸出岛未经过圆化，所以，d₁＜d₂。此涡流距离的显著降低，代表泥浆中的粒子流过凸出岛时损耗较少的能量，换言之，更加平顺快速地流动，因此，显著地降低待研磨物表面上因研磨造成的微米级刮痕，进一步地提高生产良率及降低成本。

在上述说明中，以举例方式说明本发明，但是本发明并不限于上述的详细说明，熟悉本技术领域者在了解上述说明之后，在不悖离本发明的精神及范围下，可以实施不同的变化及修改。应了解本发明的范围及精神是由后述的权利要求书范围所界定。

Claims (6)

1.一种用于化学机械研磨的研磨垫，包括：

基底；

多个凸出岛，形成于该基底之上；及

多个沟槽，形成于该多个凸出岛之间，

其中每一该凸出岛的形状是一端呈凸出的箭头状，相对的一端为与该凸出箭头状相对应的凹陷状，以致于流体流过该凸出岛时会朝向该凸出岛的二侧相邻的沟槽分流。

2.如权利要求1所述的用于化学机械研磨的研磨垫，其特征在于，该凸出岛的角落经过圆化。

3.如权利要求1所述的用于化学机械研磨的研磨垫，其特征在于，该凸出岛的宽高比在1∶2与1∶20之间，以致于研磨时能视待研磨物的表面的地形变化而弹性变形，因而实质均匀地研磨该待研磨表面。

4.如权利要求1至3之一所述的用于化学机械研磨的研磨垫，其特征在于，该多个凸出岛是以矩阵方式排列于该基底上。

5.如权利要求1至3之一所述的用于化学机械研磨的研磨垫，其特征在于，该多个凸出岛以螺旋方式配置于该基底上。

6.如权利要求1至3之一所述的用于化学机械研磨的研磨垫，其特征在于，该多个凸出岛以多个同心圆方式配置于该基底上。

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