CN1931522A - 修整晶圆研磨垫的修整器及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种修整晶圆研磨垫的修整器，包含：一基板，在该基板的上表面具有多个凹槽；固着材料，充填在该多个凹槽中；以及多个磨粒，该多个磨粒被该固着材料固着在该多个凹槽中。其中该多个凹槽规则排列，该多个凹槽的每一个凹槽尺寸仅能容纳一颗磨粒。该多个凹槽可是碗形或其它形状。本发明也提供此种修整器的制造方法。

Description

修整晶圆研磨垫的修整器及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种修整晶圆研磨垫的修整器及其制造方法，尤其涉及一种修整晶圆研磨垫的修整器及其制造方法，其中磨粒均匀地分布在修整器上，并稳固地固着在基板上。

背景技术

在目前半导体制造程序中，随着制造工艺的进步，芯片的线宽与面积都愈来愈小，而导线则愈来愈密集且需要堆栈愈来愈多层，此时芯片表面的平坦化也就越发重要，而化学机械研磨法(Chemical Mechanical Polishing，CMP)是目前唯一能提供全面性平坦化的一种技术。

在进行CMP时，硅晶圆由一旋转或移动的研磨头压持在一旋转的研磨垫上，研磨垫上注入有研磨液，研磨液一般除了细微研磨粒之外，还包含有酸性或碱性溶液，酸性或碱性溶液的选用视所被研磨的材质而调整，如介电质一般是氧化物，此时研磨液通常选用碱性溶液，若研磨金属材料如钨或铜时，研磨液通常选用酸性溶液。研磨垫的材料一般是聚胺脂(Polyurethane resin)，并且研磨垫的表面粗糙且具有孔洞，因此在进行CMP时，虽然硅晶圆研磨所造成的碎屑大部分会被水带走，然而仍有少部分的碎屑会渐渐累积在研磨垫的孔洞中，使得研磨垫表面愈来愈不粗糙，研磨速率降低，造成CMP制程的不稳定性，并使研磨垫快速耗损。

因此，需要有一修整器，其能将研磨垫表面的碎屑移除，再次活化研磨垫，使制程稳定，此外，修整器也能使研磨液均匀地分布在研磨垫上，使制程更加稳定。

现有的修整器较常见的有两种：电镀修整器与合金硬焊修整器，其中电镀修整器的磨粒是以电镀固着于基板上，此种物理性固着的固着力不佳，极易造成磨粒脱落而刮伤晶圆，再者电镀层必需盖住大半个磨粒，才能卡住磨粒，如此则磨粒的凸出高度有限，不能有效修整研磨垫，并常阻塞排屑，因此目前CMP制程较少使用电镀修整器；另外，在合金硬焊修整器中，磨粒是以合金硬焊固着于基板上，此种化学性固着的固着力优选，因此磨粒脱落的情况有大幅改善，但是仍有一些缺点，如磨粒在基板上的分布不均匀，不论是磨粒之间的间隔不均匀或磨粒所在高度的不均匀，均使得磨粒不均匀地施力于研磨垫，极易使部分承受较大力量的磨粒整个脱落或是部分尖角碎裂，仍会造成晶圆刮伤，另外，磨粒分布的间隔太近也极易造成碎屑的堆积，一则使修整器工作效率变差，再则碎屑积累过多，掉落之后也极易刮伤晶圆，因此改良上述问题的各种合金硬焊修整器已被提出。

在美国专利第6368198号中，揭露有一种修整器及其制造方法，如图1所示，其中以焊料层2将磨粒3固着在基板1上，而磨粒3能够较均匀地分布的原因在于使用一有孔洞的模板(未显示)来将磨粒3导入焊料层2中定位，再进行硬焊，此外，更可以在其上以物理气相沉积一层耐酸碱的类钻碳DLC(Diamond-Like Carbon)5。然而，在此种现有修整器中，磨粒分布的均匀性仍有进一步改善的空间，并且磨粒脱落的情形还是偶有发生。因此，如何提供一个磨粒分布均匀且稳固地固着在基板的修整器仍是半导体制造工艺目前所急需的。

发明内容

因此，本发明的一个目的在于提供一种均匀地修整晶圆研磨垫的修整器及其制造方法。

本发明的另一个目的在于提供一种修整晶圆研磨垫的修整器，其中磨粒稳固地固着在基板上，及此种修整器的制造方法。

在本发明中，磨粒是指所有超高硬度的晶体，包含天然钻石、人造单晶钻石、人造多晶钻石(PCD)、立方氧化硼(cBN)、多晶立方氧化硼(PcBN)等。

在本发明中，基板是指由各种材料构成的一种底材，如金属、合金、陶瓷等等。

在本发明中，凹槽是用以容纳与固着磨粒，凹槽可以是各种形状，如半圆球形、碗形、筒形、锥形等。

在本发明中，固着材料是各种可以固着基板与磨粒的任何材料，包含金属、合金等等。

本发明提供一种修整晶圆研磨垫的修整器，包含：一基板，在该基板的上表面具有多个凹槽；固着材料，充填在该多个凹槽中；以及多个磨粒，该多个磨粒被该固着材料固着在该多个凹槽中。其中该多个凹槽优选规则排列，该多个凹槽的每一个凹槽尺寸优选仅能容纳一颗磨粒，该多个凹槽优选是碗形。该固着材料以硬焊方式固着该多个磨粒于该多个凹槽内。

上述修整晶圆研磨垫的修整器优选更包含一润滑层，其中该润滑层为聚对二甲苯(Parylene)、碳化钨碳膜(WC/C)、钻石膜或类钻碳膜(DLC)。此润滑层可提高排屑速度，减少碎屑堆积，并降低修整时间。

此外，本发明提供一种用以修整晶圆研磨垫的修整器的制造方法，包含：提供一基板；在该基板的上表面形成多个凹槽；充填固着材料在该多个凹槽中；置放多个磨粒在该固着材料中；以及使该固着材料稳固地固着该多个磨粒与该基板。

其中该多个凹槽优选规则排列。该多个凹槽的每一个凹槽尺寸优选仅能容纳一颗磨粒。该多个凹槽优选是碗形。该固着材料以硬焊方式固着该多个磨粒于该多个凹槽内。

上述修整器的制造方法，更包含：形成一润滑层在该基板、该固着材料与该多个磨粒上面。该润滑层为聚对二甲苯(Parylene)、碳化钨碳膜(WC/C)、钻石膜或类钻碳膜。

通过本发明，可以增进修整器修整晶圆研磨垫的效率及均匀性，并使研磨垫的寿命延长，此外，本发明更可以增进化学机械研磨制程的稳定性，减少修整时间，降低设备维修的次数及时间，减少晶圆刮伤缺陷的产生，并因此增进晶圆的良率及产出。

附图说明

图1显示一现有修整器的侧面图；

图2显示如本发明第一实施例的修整器的侧面图；

图3显示如本发明第二实施例的修整器的侧面图；

图4显示如本发明第三实施例的修整器的侧面图；

图5显示如本发明第四实施例的修整器的侧面图；

图6A-6E显示如本发明第一实施例的修整器的制造方法。

具体实施方式

现在将参照附图来说明本发明的优选实施例，其中相同的组件将以相同的附图标记来加以说明。注意所述的本发明实施例仅仅是用作于说明性，而非限制性，除非在实施例中有特别指出有此种限制存在。

参照图2，图2显示如本发明第一实施例的修整器的侧面图，其中以固着材料12将磨粒13固着在基板11上多个平底碗形的凹槽14中，在此实施例中，基板11是不锈钢SUS 316，磨粒尺寸是100至250μm，优选是130至200μm，凹槽14的深度是50μm，然而凹槽14的深度是可以依磨粒的尺寸与所需磨粒外露的程度而调整变化，凹槽14的孔径大小设计成仅能容纳一颗磨粒，使得磨粒可以依照凹槽14的位置均匀分布。凹槽14是一平底碗形，能够在结构上更为稳固地固着磨粒13，使得磨粒更不容易脱落。

接着参照图3来说明如本发明第二实施例，图3显示如本发明第二实施例的修整器的侧面图，此实施例的修整器是在如上述第一实施例的修整器上更沉积一层润滑层15。润滑层15可以是钻石、类钻碳、聚对二甲苯(Parylene)、碳化钨碳膜(WC/C)，优选是聚对二甲苯(Parylene)、碳化钨碳膜(WC/C)。润滑层不但可以耐酸碱以适应不同制程条件的考验，更可以填补修整器表面的缺陷，使得修整器表面更为平稳滑顺，增加排屑速度，如此一来，在进行化学机械研磨时，减少因为表面缺陷造成受力不平均而导致磨粒脱落或是部分尖角碎裂的情形发生，因此减少晶圆刮伤的产生。

接着参照图4来说明如本发明第三实施例，图4显示如本发明第三实施例的修整器的侧面图，此实施例的修整器是将上述第一实施例的修整器的平底碗形凹槽14变更为筒形。

图5显示如本发明第四实施例的修整器的侧面图，此实施例的修整器是将上述第一实施例的修整器的平底碗形凹槽14变更为锥形。

本发明的凹槽形状并不限于上述各实施例的形状，其它各种形状的凹槽亦可达成本发明的效果。

接着将参考图6A-6E说明本发明修整器的制造方法，图6A-6E显示如本发明第一实施例的修整器的制造方法。如图6A所示，首先提供一基板11，然后在基板11上形成一光阻层16，再以预先定义好的图案(未显示)去曝光、显影光阻层16，得到一形成有图案的光阻层16a，如图6B所示。接着如图6C，以湿蚀刻方法在基板11上形成碗形凹槽14，并去除光阻层16a，然后如图6D，将固着材料12填充到凹槽14中，最后，如图6E将磨粒13置放在固着材料12中，并进行真空硬焊，使固着材料12稳固地固着磨粒13与基板11。

在本发明修整器的制造方法中，形成上述凹槽的方法，并不局限于湿蚀刻，也可以采用雷射凿蚀(Laser Drill)、电铸(Galvono)或其它方式。

本发明已以例证方式叙述说明，应了解上述的说明仅是描述性而非限制性。本领域技术人员可根据上述说明而为本发明的各种变更修改。

Claims (17)

1.一种修整晶圆研磨垫的修整器，包含：

一基板，在该基板的上表面具有多个凹槽；

固着材料，充填在该多个凹槽中；以及

多个磨粒，该多个磨粒被该固着材料固着在该多个凹槽中。

2.如权利要求1的修整晶圆研磨垫的修整器，其中该多个凹槽规则排列。

3.如权利要求2的修整晶圆研磨垫的修整器，其中该多个凹槽的每一个凹槽尺寸仅能容纳一颗磨粒。

4.如权利要求3的修整晶圆研磨垫的修整器，其中该多个凹槽是平底碗形、锥形或筒形。

5.如权利要求4的修整晶圆研磨垫的修整器，其中该固着材料以硬焊方式固着该多个磨粒与该多个凹槽。

6.如权利要求1的修整晶圆研磨垫的修整器，还包含一润滑层。

7.如权利要求6的修整晶圆研磨垫的修整器，其中该润滑层为聚对二甲苯。

8.如权利要求6的修整晶圆研磨垫的修整器，其中该润滑层为碳化钨碳膜。

9.一种修整器的制造方法，该修整器用以修整晶圆研磨垫，该修整器的制造方法包含：

提供一基板；

在该基板的上表面形成多个凹槽；

充填固着材料在该多个凹槽中；

置放多个磨粒在该固着材料中；以及

使该固着材料稳固地固着该多个磨粒与该基板。

10.如权利要求9的修整器的制造方法，其中该多个凹槽规则排列。

11.如权利要求9的修整器的制造方法，其中该多个凹槽的每一个凹槽尺寸仅能容纳一颗磨粒。

12.如权利要求9的修整器的制造方法，其中该多个凹槽是平底碗形、锥形或筒形。

13.如权利要求9的修整器的制造方法，其中该固着材料以硬焊方式固着该多个磨粒与该多个凹槽。

14.如权利要求9的修整器的制造方法，还包含：

形成一润滑层在该基板、该固着材料与该多个磨粒上面。

15.如权利要求14的修整器的制造方法，其中该润滑层为聚对二甲苯。

16.如权利要求14的修整器的制造方法，其中该润滑层为碳化钨碳膜。

17.如权利要求9的修整器的制造方法，其中形成该多个凹槽的方法为蚀刻法、雷射法或电铸法。

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