TW201634182A - 拋光墊窗 - Google Patents
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Abstract
拋光墊適合於拋光或平坦化半導體、光學及磁性基板中的至少一個。拋光墊具有一拋光表面、經由拋光墊的一開口及在拋光墊中的開口內的一透明窗。透明窗具有一凹表面，其具有隨著拋光墊的使用而增大的一深度。一信號區域向下傾斜至中心區域內，用於促進殘渣移除，且一殘渣排放凹槽延伸穿過中心區域至拋光墊內。將拋光墊與殘渣排放凹槽中的拋光流體一起旋轉將殘渣自中心區域經由殘渣排放凹槽發送至拋光墊內。
Description
本說明書是關於可用於監視拋光率和偵測拋光端點的拋光墊窗。詳言之，其關於一種可用於限制拋光缺陷或可用於減小信號傳輸的變化的窗組態。
聚氨酯拋光墊為用於多種高要求精密拋光應用的主要墊類型。舉例而言，聚氨酯拋光墊具有高的抗撕裂強度；避免拋光期間磨損問題的耐磨性；以及抗強酸性及強鹼性拋光溶液侵蝕的穩定性。此等聚氨酯拋光墊有效地用於拋光包含以下各者的多個基板：矽晶圓、砷化鎵及其他第III至V族半導體晶圓、SiC、經圖案化晶圓、平板顯示器、諸如藍寶石的玻璃及磁性儲存碟。特定言之，聚氨酯拋光墊為用於製造集成電路的多數拋光操作提供機械完整性及耐化學性。遺憾地，此等聚氨酯拋光墊傾向於缺乏足夠用於在拋光期間的雷射或光學端點偵測的足夠透明度。
自從20世紀90年代中期以來，具有端點偵測的光學監視系統已用以判定用於半導體應用的藉由雷射或光學端點的拋光時間。此等光學監視系統提供在藉由光源及光偵測器的拋光期間的晶圓基板的原位端點偵測。光源導引光
束，使其穿過透明窗朝向正被拋光的基板。光偵測器量測自晶圓基板反射的光，光又一次返回穿過透明窗。光學路徑自光源形成，穿過透明窗，至正被拋光的基板上，經反射光再次穿過透明窗且至光偵測器內。
通常，透明窗與拋光墊的拋光表面共平面。然而，替代性設計含有在窗與晶圓基板之間的凹座。在拋光期間，此凹座填充有漿料。若凹座過深，則漿料與拋光殘渣一起可阻塞或擴散光學路徑且可能存在不足夠的信號強度來達成可靠的端點偵測。在凹進的窗表面上的累積的拋光殘渣可刮擦晶圓基板且在所得半導體中創造缺陷。
存在對於具有改良的光學信號強度伴有減小的在晶圓中創造拋光缺陷的風險的窗的需求。
本發明的一態樣提供一種適合於拋光或平坦化半導體、光學及磁性基板中的至少一個的拋光墊，所述拋光墊具有一拋光表面、穿過所述拋光墊的一開口、自所述拋光墊的一中心延伸至所述拋光墊的一周邊的一半徑及在所述拋光墊中的所述開口內的一透明窗，所述透明窗緊固至所述拋光墊且對磁性及光學信號中的至少一個透明，所述透明窗具有關於所述拋光表面的一凹表面，所述凹表面在所述透明窗的一中心區域中具有如自所述拋光表面的一平面量測的一最大深度，其隨著所述拋光墊的使用而增大；在所述透明窗中鄰近所述中心區域且在最靠近所述拋光墊的中心的一側上的一信號區域，用於將光學及/或磁性信號中的至少一個傳輸至
一晶圓，所述信號區域向下傾斜至所述中心區域內用於促進殘渣移除且一殘渣排放凹槽延伸穿過所述中心區域至所述拋光墊內，其中將所述拋光墊與所述殘渣排放凹槽中的拋光流體一起旋轉將殘渣自所述中心區域經由所述殘渣排放凹槽發送至所述拋光墊內，且其中所述殘渣排放凹槽的深度大於所述中心區域的所述深度。
本發明的另一態樣提供一種適合於拋光或平坦化半導體、光學及磁性基板中的至少一個的拋光墊，所述拋光墊含有流體填充的微粒且具有一拋光表面、穿過所述拋光墊的一開口、自所述拋光墊的一中心延伸至所述拋光墊的一周邊的一半徑及在所述拋光墊中的所述開口內的一透明窗，所述透明窗緊固至所述拋光墊，具有小於所述流體填充的微粒的一平均直徑的一側向間距且對磁性及光學信號中的至少一個透明，所述透明窗具有關於所述拋光表面的一凹表面，所述凹表面在所述透明窗的一中心區域中具有如自所述拋光表面的一平面量測的一最大深度，其隨著所述拋光墊的使用而增大；在所述透明窗中鄰近所述中心區域且在最靠近所述拋光墊的中心的一側上的一信號區域，用於將光學及/或磁性信號中的至少一個傳輸至一晶圓，所述信號區域向下傾斜至所述中心區域內用於促進殘渣移除且一殘渣排放凹槽延伸穿過所述中心區域至所述拋光墊內，其中將所述拋光墊與所述殘渣排放凹槽中的拋光流體一起旋轉將殘渣自所述中心區域經由所述殘渣排放凹槽發送至所述拋光墊內，且其中所述殘渣排放凹槽的深度大於所述中心區域的所述深度。
10、110、210‧‧‧拋光墊
12、212‧‧‧圓形凹槽
12A、212A‧‧‧弧形殘渣排放凹槽
16、116、216‧‧‧拋光表面
18、118、218‧‧‧開口
20、120、220‧‧‧透明窗/窗
22、122、222‧‧‧中心
24、124、224‧‧‧周邊
30、130、230‧‧‧平表面
32、132、232‧‧‧凹表面
34、134、234‧‧‧下墊
36、136、236‧‧‧中心區域
38、138、238‧‧‧信號區域
40、140、240‧‧‧晶圓
42、142、242‧‧‧晶圓載體
50、150、250‧‧‧端點檢測器
52、152、252‧‧‧信號
114、214‧‧‧徑向凹槽
114A、214A‧‧‧徑向殘渣排放凹槽
R1、R2、R2‧‧‧半徑
D1、D2、D3‧‧‧最大深度
圖1為具有與圓周拋光墊凹槽鄰接的圓周凹槽的本發明的排放窗的示意圖。
圖1A為圖1的排放窗的放大示意圖。
圖1B為在拋光前的具有與圓周拋光墊凹槽鄰接的圓周凹槽的圖1的排放窗的徑向橫截面。
圖1C為在拋光多個晶圓後的具有與圓周拋光墊凹槽鄰接的圓周凹槽的圖1的排放窗的徑向橫截面。
圖2為具有與徑向拋光墊凹槽鄰接的徑向凹槽的本發明的排放窗的示意圖。
圖2A為圖2的排放窗的放大示意圖。
圖2B為在拋光前的具有與徑向拋光墊凹槽鄰接的徑向凹槽的圖2的排放窗的徑向橫截面。
圖2C為在拋光多個晶圓後的具有與徑向拋光墊凹槽鄰接的徑向凹槽的圖2的排放窗的徑向橫截面。
圖3為具有與圓周及徑向拋光墊凹槽兩者鄰接的圓周及徑向凹槽的本發明的排放窗的示意圖。
圖3A為圖3的排放窗的放大示意圖。
圖3B為在拋光前的具有與圓周及徑向拋光墊凹槽兩者鄰接的圓周及徑向凹槽的圖3的排放窗的徑向橫截面。
圖3C為在拋光多個晶圓後的具有與圓周及徑向拋光墊凹槽兩者鄰接的圓周及徑向凹槽的圖3的排放窗的徑向橫截面。
本發明的拋光墊適合於拋光或平坦化半導體、光學及磁性基板中的至少一個。較佳地，所述墊拋光或平坦化半導體基板。所述拋光墊可為多孔或無孔基板。多孔基板的實例包含發泡墊、含有溶解氣體的擠壓墊及嵌有中空聚合微粒的基體。對磁性及光學信號中的至少一個透明的透明窗緊固至拋光墊。較佳地，窗對光學信號透明。對於拋光半導體基板，未填充的聚氨酯材料可具有透明度、拋光能力與低缺陷度的優異組合。通常此等聚氨酯表示針對透明度的脂族聚氨酯與針對強度的芳香族聚氨酯的摻合。
在於窗與拋光墊之間無充分襯墊形成的CMP墊中，當窗變得更凹時，形成淺空腔。在製造或拋光期間，透明窗形成關於拋光表面的凹表面。凹表面在透明窗的一中心區域中具有如自拋光表面的平面量測的最大深度，其隨著拋光墊的使用而增大。窗與拋光墊之間小的間距或無間距可加大凹透明窗的深度。此外，拋光墊中流體填充的聚合微粒可進一步加大凹透明窗的深度。舉例來說，壓縮填充有氣體、液體或氣體-液體混合物的微粒可使與窗相抵而施加的力集中。此淺空腔可填充有妨礙經由窗的信號強度的漿料和拋光殘渣。隨著窗變得更凹，空腔變得更深，且額外漿料及拋光殘渣傾向於聚積，從而進一步減小信號強度。在本發明的拋光墊中，信號區域向下傾斜至中心區域內，用於促進漿料及拋光殘渣移除，且殘渣排放凹槽經由中心區域延伸至拋光墊內。將拋光墊與殘渣排放凹槽中的拋光流體一起旋轉將拋光
殘渣自透明窗的中心區域發送至拋光墊凹槽內。雖然所述圖說明矩形窗，但替代地，窗可具有圓形、正方形、橢圓形或其他形狀。
參看圖1及圖1A，具有圓形凹槽12的拋光墊10可拋光或平坦化半導體、光學或磁性基板(未說明)。拋光墊通常包含多孔聚氨酯基質，但基質可為其他聚合物。視情況，拋光墊10的聚合基質包含流體填充的微粒(未說明)。替代地，可將凹槽與螺旋、低流動性凹槽、X-Y凹槽、同心六邊形、同心十二邊形、同心十六邊形、多邊形或其他已知凹槽形狀組合。拋光墊10具有與半導體、光學或磁性基板相互作用的拋光表面16。穿過拋光墊10的開口18提供用於緊固透明窗20的位置。當拋光墊10的聚合基質包含流體填充的微粒時，將其較佳地按小於流體填充的微粒的平均直徑的側向間距緊固。舉例而言，在適當位置處鑄造窗提供透明窗20與拋光墊10之間的直接結合，在透明窗20與拋光墊10之間基本上無空間。半徑R1自中心22延伸至拋光墊10的周邊24。參看圖1A，圓形凹槽12延伸至弧形殘渣排放凹槽12A內以促進殘渣移除。弧形殘渣排放凹槽12A在透明窗20的全部寬度上延行。
參看圖1B及圖1C，拋光墊10的窗20可具有與拋光表面16或凹表面32平行的平表面30，如關於拋光表面16所量測。下墊34支撐拋光墊10及窗20的外周邊。在拋光期間，窗20變形且變凹。通常，隨著拋光繼續，窗20變得愈來愈凹。墊10視情況開始於凹表面32。凹表面32在透明
窗20的中心區域36中具有如自拋光表面16的平面量測的最大深度D1。在拋光期間，窗20變形以增大D1的高度。透明窗20中的信號區域38鄰近中心區域36且在最靠近拋光墊10的中心22(圖1)的側上。信號區域38將光學及/或磁性信號中的至少一個傳輸至由晶圓載體42固持的晶圓40。信號區域38向下傾斜至中心區域36，用於促進殘渣移除。弧形殘渣排放凹槽12A延伸穿過中心區域36至拋光墊10內，其中將拋光墊10與弧形殘渣排放凹槽12A中的拋光流體一起旋轉將殘渣自中心區域36經由弧形殘渣排放凹槽12A發送至拋光墊10內。弧形殘渣排放凹槽12A的深度大於如自拋光表面16的平面量測的中心區域36的深度D1。
在拋光期間，端點檢測器50經由透明窗20的信號區域38發送信號52，其中信號撞擊晶圓40。信號52接著經由信號區域38返回，其中端點檢測器50判定繼續或是停止晶圓40的拋光。
參看圖2及圖2A，具有徑向凹槽114的拋光墊110可拋光或平坦化半導體、光學或磁性基板(未說明)。拋光墊通常包含多孔聚氨酯基質，但基質可為其他聚合物。視情況，拋光墊110的聚合基質包含流體填充的微粒(未說明)。替代地，可將凹槽與同心圓形、螺旋、低流動性凹槽、X-Y凹槽、同心十二邊形、同心六邊形、同心十六邊形、多邊形或其他已知凹槽形狀組合。拋光墊110具有與半導體、光學或磁性基板相互作用的拋光表面116。穿過拋光墊110的開口118提供用於緊固透明窗120的位置。當拋光墊110的聚合基
質包含流體填充的微粒時，將其較佳地按小於流體填充的微粒的平均直徑的側向間距緊固。舉例而言，在適當位置處鑄造窗提供透明窗120與拋光墊110之間的直接結合，在透明窗120與拋光墊110之間基本上無空間。半徑R2自中心122延伸至拋光墊110的周邊124。參看圖2A，圓形凹槽114自徑向殘渣排放凹槽114A延伸以促進殘渣移除。徑向殘渣排放凹槽114A的長度延伸透明窗120的長度的約一半。
參看圖2B及圖2C，拋光墊110的窗120可具有與拋光表面116或凹表面132平行的平表面130，如關於拋光表面116所量測。下墊134支撐拋光墊110及窗120的外周邊。在拋光期間，窗120變形且變凹。通常，隨著拋光繼續，窗120變得愈來愈凹。墊110視情況開始於凹表面132。凹表面132在透明窗120的中心區域136中具有如自拋光表面116的平面量測的最大深度D2。在拋光期間，窗120變形以增大D2的高度。透明窗120中的信號區域138鄰近中心區域136且在最靠近拋光墊110的中心122(圖2)的側上。信號區域138將光學及/或磁性信號中的至少一個傳輸至由晶圓載體142固持的晶圓140。信號區域138向下傾斜至中心區域136，用於促進殘渣移除。殘渣排放凹槽114A延伸穿過中心區域136至拋光墊110內，其中將拋光墊110與徑向殘渣排放凹槽114A中的拋光流體一起旋轉將殘渣自中心區域136經由徑向殘渣排放凹槽114A發送至拋光墊110內。徑向殘渣排放凹槽114A的深度大於如自拋光表面116的平面量測的中心區域136的深度D2。
在拋光期間，端點檢測器150經由透明窗120的信號區域138發送信號152，其中信號撞擊晶圓140。信號152接著經由信號區域138返回，其中端點檢測器150判定繼續或是停止晶圓140的拋光。
參看圖3及圖3A，具有同心圓形212及徑向凹槽214的拋光墊210可拋光或平坦化半導體、光學或磁性基板(未說明)。拋光墊通常包含多孔聚氨酯基質，但基質可為其他聚合物。視情況，拋光墊210的聚合基質包含流體填充的微粒(未說明)。替代地，可將凹槽與同心圓形、螺旋、低流動性凹槽、X-Y凹槽、同心十二邊形、同心六邊形、同心十六邊形、多邊形或其他已知凹槽形狀組合。拋光墊210具有與半導體、光學或磁性基板相互作用的拋光表面216。穿過拋光墊210的開口218提供用於緊固透明窗220的位置。當拋光墊210的聚合基質包含流體填充的微粒時，將其較佳地按小於流體填充的微粒的平均直徑的側向間距緊固。舉例而言，在適當位置處鑄造窗提供透明窗220與拋光墊210之間的直接結合，在透明窗220與拋光墊210之間基本上無空間。半徑R3自中心222延伸至拋光墊210的周邊224。參看圖3A，圓形凹槽212延伸至弧形殘渣排放凹槽212A內以促進殘渣移除。弧形殘渣排放凹槽212A在透明窗220的全部寬度上延行，且與徑向殘渣排放凹槽214A連接以允許殘渣在殘渣移除通道之間流動。徑向凹槽214自徑向殘渣排放凹槽214A延伸以促進殘渣移除。徑向殘渣排放凹槽214A的長度延伸透明窗220的長度的約一半。
參看圖3B及圖3C，拋光墊210的窗220可具有與拋光表面216或凹表面232平行的平表面230，如關於拋光表面216所量測。下墊234支撐拋光墊210及窗220的外周邊。在拋光期間，窗220變形且變凹。通常，隨著拋光繼續，窗220變得愈來愈凹。墊210視情況開始於凹表面232。凹表面232在透明窗220的中心區域236中具有如自拋光表面216的平面量測的最大深度D3。在拋光期間，窗220變形以增大D3的高度。透明窗220中的信號區域238鄰近中心區域236且在最靠近拋光墊210的中心222(圖3)的側上。信號區域238將光學及/或磁性信號中的至少一個傳輸至由晶圓載體242固持的晶圓240。信號區域238向下傾斜至中心區域236，用於促進殘渣移除。殘渣排放凹槽212A及214A延伸穿過中心區域236至拋光墊210內，其中將拋光墊210與殘渣排放凹槽212A及214A中的拋光流體一起旋轉將殘渣自中心區域236經由殘渣排放凹槽212A及214A發送至拋光墊210內。殘渣排放凹槽212A及214A的深度大於如自拋光表面216的平面量測的中心區域236的深度D3。
在拋光期間，端點檢測器250經由透明窗220的信號區域238發送信號252，其中信號撞擊晶圓240。信號252接著經由信號區域238返回，其中端點檢測器250判定繼續或是停止晶圓240的拋光。
以上實例是針對圓形、徑向及組合圓形加徑向。此等實例藉由將殘渣排放凹槽與拋光墊凹槽對準來操作。此概念亦將對其他形狀的凹槽行得通，諸如，螺旋、低流動性
凹槽、X-Y凹槽、同心六邊形、同心十二邊形、同心十六邊形、多邊形或其他已知凹槽形狀或此等形狀的組合。在此等凹槽型樣中，殘渣排放凹槽與拋光墊凹槽對準以用於有效的殘渣移除。
本發明的窗提供用以為凹形拋光墊窗移除殘渣的凹槽通道。因為凹槽削弱了窗結構以促使彎曲，所以削弱窗結構是違反直覺的。本發明的窗設計移除殘渣，同時維持透明度以用於有效的信號強度及端點偵測。
10‧‧‧拋光墊
12‧‧‧圓形凹槽
12A‧‧‧弧形殘渣排放凹槽
16‧‧‧拋光表面
20‧‧‧透明窗/窗
32‧‧‧凹表面
34‧‧‧下墊
36‧‧‧中心區域
38‧‧‧信號區域
40‧‧‧晶圓
42‧‧‧晶圓載體
50‧‧‧端點檢測器
52‧‧‧信號
D1‧‧‧最大深度
Claims (10)
- 一種適合於拋光或平坦化半導體、光學及磁性基板中的至少一個的拋光墊，所述拋光墊具有一拋光表面、穿過所述拋光墊的一開口、自所述拋光墊的一中心延伸至所述拋光墊的一周邊的一半徑及在所述拋光墊中的所述開口內的一透明窗，所述透明窗緊固至所述拋光墊且對磁性及光學信號中的至少一個透明，所述透明窗具有關於所述拋光表面的一凹表面，所述凹表面在所述透明窗的一中心區域中具有如自所述拋光表面的一平面量測的一最大深度，其隨著所述拋光墊的使用而增大；在所述透明窗中鄰近所述中心區域且在最靠近所述拋光墊的中心的一側上的一信號區域，用於將光學及/或磁性信號中的至少一個傳輸至一晶圓，所述信號區域向下傾斜至所述中心區域內用於促進殘渣移除且一殘渣排放凹槽延伸穿過所述中心區域至所述拋光墊內，其中將所述拋光墊與所述殘渣排放凹槽中的拋光流體一起旋轉將殘渣自所述中心區域經由所述殘渣排放凹槽發送至所述拋光墊內，且其中所述殘渣排放凹槽的深度大於所述中心區域的所述深度。
- 如申請專利範圍第1項所述的拋光墊，其中所述殘渣排放凹槽沿著所述半徑自所述拋光墊的所述中心延伸至所述拋光墊的所述周邊。
- 如申請專利範圍第1項所述的拋光墊，其中所述殘渣排放凹槽延伸穿過所述拋光墊的一圓周。
- 如申請專利範圍第1項所述的拋光墊，其中所述窗為一光學透明聚合物。
- 如申請專利範圍第1項所述的拋光墊，其中所述拋光墊為多孔的，所述透明窗為無孔，且圍繞所述透明窗的所述拋光墊的鑄造將所述透明窗緊固至所述拋光墊。
- 一種適合於拋光或平坦化半導體、光學及磁性基板中的至少一個的拋光墊，所述拋光墊含有流體填充的微粒且具有一拋光表面、穿過所述拋光墊的一開口、自所述拋光墊的一中心延伸至所述拋光墊的一周邊的一半徑及在所述拋光墊中的所述開口內的一透明窗，所述透明窗緊固至所述拋光墊，具有小於所述流體填充的微粒的一平均直徑的一側向間距且對磁性及光學信號中的至少一個透明，所述透明窗具有關於所述拋光表面的一凹表面，所述凹表面在所述透明窗的一中心區域中具有如自所述拋光表面的一平面量測的一最大深度，其隨著所述拋光墊的使用而增大；在所述透明窗中鄰近所述中心區域且在最靠近所述拋光墊的中心的一側上的一信號區域，用於將光學及/或磁性信號中的至少一個傳輸至一晶圓，所述信號區域向下傾斜至所述中心區域內用於促進殘渣移除且一殘渣排放凹槽延伸穿過所述中心區域至所述拋光墊內，其中將所述拋光墊與所述殘渣排放凹槽中的拋光流體一起旋轉將殘渣自所述中心區域經由所述殘渣排放凹槽發送至所述拋光墊內，且其中所述殘渣排放凹槽的深度大於所述中心區域的所述深度。
- 如申請專利範圍第6項所述的拋光墊，其中所述殘渣排放凹槽沿著所述半徑自所述拋光墊的所述中心延伸至所述拋光墊的所述周邊。
- 如申請專利範圍第6項所述的拋光墊，其中所述殘渣排放凹槽延伸穿過所述拋光墊的一圓周。
- 如申請專利範圍第6項所述的拋光墊，其中所述窗為一光學透明聚合物。
- 如申請專利範圍第6項所述的拋光墊，其中所述拋光墊為多孔的，所述透明窗為無孔，且圍繞所述透明窗的所述拋光墊的鑄造將所述透明窗緊固至所述拋光墊。
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