TW201924862A - 拋光墊修整方法 - Google Patents

Abstract

本發明公開一種拋光墊修整裝置、拋光墊修整裝置的製造方法及拋光墊修整方法。拋光墊修整裝置用以修整一拋光墊，且包括底座、第一研磨組件以及第二研磨組件。底座具有一結合面以及和結合面相對的底面。第一研磨組件設置於結合面上，並具有一第一研磨結構，且第一研磨結構具有多個第一研磨刃部。第二研磨組件設置於結合面上並具有一第二研磨結構，且第二研磨結構具有多個第二研磨刃部。第二研磨結構對拋光墊的材料移除率大於第一研磨結構對拋光墊的材料移除率，且第二研磨刃部的尖端相對於底面的高度低於第一研磨刃部的尖端相對於底面的高度。

Description

拋光墊修整裝置及其製造方法以及拋光墊修整方法

本發明涉及一種拋光墊修整裝置及其製造方法及拋光墊修整方法，特別是涉及一種應用於化學機械研磨製程的拋光墊修整裝置、拋光墊修整裝置的製造方法及拋光墊修整方法。

化學機械研磨是目前平坦化半導體晶圓表面最常用的手段之一。在化學機械研磨製程中，通常會使用拋光墊配合拋光液，來拋光半導體晶圓表面。在化學機械研磨製程中，會利用修整器來修整拋光墊表面，移除拋光晶圓時產生的廢料，並回復拋光墊的粗糙度，以維持拋光品質的穩定。

現有的修整器通常包括基板以及設置於基板其中一側的鑽石研磨層。隨著晶片尺寸縮小，對晶圓表面平坦度的要求也越來越高。因此，拋光墊的表面粗糙度不能太高，通常需小於8微米(μm)，最好是能夠低於5微米，以免影響晶圓表面的平坦度。

為了使拋光墊具有較低的表面粗糙度，修整器的鑽石研磨層的鑽石顆粒尺寸也要進一步降低，並增加鑽石顆粒的密度。然而，降低鑽石顆粒的尺寸以及增加鑽石顆粒的密度雖有助於降低拋光墊的表面粗糙度，但也會造成在修整拋光墊的過程中，材料移除率大幅下降，從而拉長了修整拋光墊的時間。因此，使用現有的修整器，無法在得到較低的拋光墊表面粗糙度的情況下，又縮短修整拋光墊的時間。

反過來說，若是為了增加拋光墊的材料移除率，而使用具有較大鑽石顆粒的修整器，就無法使拋光墊具有較低的表面粗糙度。

本發明所要解決的技術問題在於，解決現有的拋光墊修整裝置無法兼顧使拋光墊具有低表面粗糙度以及高移除率縮短修整拋光墊時間的問題。

為了解決上述的技術問題，本發明所採用的其中一技術方案是，提供一種拋光墊修整裝置、拋光墊修整裝置的製造方法以及拋光墊的修整方法。拋光墊修整裝置用以修整一拋光墊，且包括底座、第一研磨組件以及第二研磨組件。底座具有一結合面以及和結合面相對的底面。第一研磨組件設置於結合面上，並具有一第一研磨結構，且第一研磨結構具有多個第一研磨刃部。第二研磨組件設置於結合面上並具有一第二研磨結構，且第二研磨結構具有多個第二研磨刃部。第二研磨結構對拋光墊的材料移除率大於第一研磨結構對拋光墊的材料移除率，且第二研磨刃部的尖端相對於底面的高度低於第一研磨刃部的尖端相對於底面的高度。

在本發明其中一實施例中，第一研磨組件包括第一本體部以及覆蓋第一本體部的第一鑽石層。第一本體部包括第一基底部以及多個凸出於第一基底部表面的第一凸出部，且多個第一凸出部與第一鑽石層共同配合，以形成多個第一研磨刃部。另外，第二研磨組件包括第二本體部以及覆蓋第二本體部的第二鑽石層。第二本體部包括第二基底部以及多個凸出於第二基底部表面的第二凸出部，且多個第二凸出部與第二鑽石層共同配合，以形成多個第二研磨刃部。

本發明所採用的另外一技術方案是，提供一種拋光墊修整方法。首先，提供如前所述的拋光墊修整裝置。在一第一修整階段，通過拋光墊修整裝置對一拋光墊施加一第一拋光壓力，以使拋光墊的一拋光面被第一研磨結構與第二研磨結構所接觸；以及在一 第二修整階段，通過拋光墊修整裝置對拋光墊施加小於第一拋光壓力的一第二拋光壓力，以使拋光面只被第一研磨結構所接觸而不被第二研磨結構所接觸。

本發明所採用的另一技術方案是，提供一種拋光墊修整裝置的製造方法。首先，提供一底座，底座具有一結合面以及和結合面相反的底面。隨後，形成一第一研磨組件，其中，形成第一研磨組件的步驟至少包括：形成一第一本體部，且第一本體部包括一第一基底部以及多個凸出於第一基底部表面的第一凸出部；及形成一覆蓋於第一本體部表面的第一鑽石層，以與多個第一凸出部共同配合而形成多個第一切削刃部。隨後，形成一第二研磨組件，且形成第二研磨組件的步驟至少包括：形成一第二本體部，且第一二體部包括一第二基底部以及多個凸出於第二基底部表面的第二凸出部；及形成一覆蓋於第二本體部表面的第二鑽石層，以與多個第二凸出部共同配合而形成多個第二切削刃部，其中，第二切削刃部的鋒利度大於第一切削刃部，或者第二切削刃部的分布密度小於第一切削刃部。之後，將第一研磨組件與第二研磨組件設置於結合面上，其中，第二研磨刃部的尖端相對於底面的高度低於第一研磨刃部的尖端相對於底面的高度。

本發明的有益效果在於，在本發明技術方案所提供的拋光墊修整裝置、拋光墊修整裝置的製造方法及拋光墊修整方法中，拋光墊修整裝置的第一研磨組件以及第二研磨組件分別具有第一研磨結構以及第二研磨結構，第二研磨結構對拋光墊的材料移除率大於第一研磨結構對拋光墊的材料移除率，且任一個第二研磨刃部的尖端所在的高度位置低於任一個第一研磨刃部的尖端所在的高度位置。

據此，在應用本發明實施例的拋光墊修整裝置來修整拋光墊的拋光面時，在第一修整階段拋光墊會和第二研磨結構以及第一研磨結構同時接觸，以增加材料移除率。在第二修整階段拋光墊 只與第一研磨結構接觸，以降低拋光面的表面粗糙度。如此，本發明實施例的拋光墊修整裝置以及應用其的修整方法可以解決既可以縮短修整拋光墊的時間，又可使拋光墊的拋光面具有較低的表面粗糙度。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而所提供的附圖僅用於提供參考與說明，並非用來對本發明加以限制。

P1‧‧‧拋光墊修整裝置

10‧‧‧底座

101‧‧‧結合面

101a‧‧‧第一預設區

101b‧‧‧第二預設區

102‧‧‧底面

11‧‧‧第一研磨組件

11A、11B‧‧‧第一研磨單元

11S‧‧‧第一研磨結構

111t‧‧‧尖端

110‧‧‧第一結合層

L1‧‧‧第一參考面

111‧‧‧第一研磨刃部

110’‧‧‧第一本體部

110a‧‧‧第一基底部

110b‧‧‧第一凸出部

112‧‧‧第一鑽石層

113‧‧‧第一底盤

12‧‧‧第二研磨組件

12A、12B‧‧‧第二研磨單元

12S‧‧‧第二研磨結構

121‧‧‧第二研磨刃部

121t‧‧‧尖端

L2‧‧‧第二參考面

120‧‧‧第二結合層

120’‧‧‧第二本體部

120a‧‧‧第二基底部

120b‧‧‧第二凸出部

122‧‧‧第二鑽石層

123‧‧‧第二底盤

H‧‧‧垂直高度差值

H1、H2‧‧‧高度

D1、D2‧‧‧間距

G1‧‧‧拋光墊

G11‧‧‧拋光面

20‧‧‧載台

21‧‧‧轉動軸

22‧‧‧自轉軸

23‧‧‧移動臂

24‧‧‧升降單元

25‧‧‧控制單元

26‧‧‧清潔單元

圖1為本發明一實施例的拋光墊修整裝置的局部放大剖面示意圖。

圖2為本發明又一實施例的拋光墊修整裝置的局部放大剖面示意圖。

圖3為本發明另一實施例的拋光墊修整裝置的局部放大剖面示意圖。

圖4為本發明另一實施例的拋光墊修整裝置的局部放大剖面示意圖。

圖5為本發明另一實施例的拋光墊修整裝置的局部放大剖面示意圖。

圖6為本發明一實施例的拋光墊修整裝置的局部放大剖面示意圖。

圖7為本發明一實施例的拋光墊修整裝置的俯視示意圖。

圖8為本發明另一實施例的拋光墊修整裝置的俯視示意圖。

圖9為本發明又一實施例的拋光墊修整裝置的俯視示意圖。

圖10為本發明再一實施例的拋光墊修整裝置的俯視示意圖。

圖11為本發明實施例的拋光墊修整裝置修整拋光墊的側視示意圖。

圖12為在第一修整階段利用本發明實施例的拋光墊修整裝置修整拋光墊的局部放大示意圖。

圖13為在第二修整階段利用本發明實施例的拋光墊修整裝置修整拋光墊的局部放大示意圖。

圖14A至圖14C為本發明一實施例的拋光墊修整裝置在製造方法的各步驟中的局部放大剖面示意圖。

圖15A至圖15B為本發明另一實施例的拋光墊修整裝置在製造方法的各步驟中的局部放大剖面示意圖。

圖16A至圖16B為本發明另一實施例的拋光墊修整裝置在製造方法的各步驟中的局部放大剖面示意圖。

以下是通過特定的具體實施例來說明本發明所公開有關“拋光墊修整裝置及其製造方法以及拋光墊修整方法”的實施方式。本發明實施例所提供的拋光墊修整裝置可用以修整一用來拋光晶圓的拋光墊。

先說明的是，在利用拋光墊修整裝置修整拋光墊的流程中，大致可分為第一修整階段以及第二修整階段。在第一修整階段中，主要是通過拋光墊修整裝置移除拋光墊拋光晶圓後的廢料。在第二修整階段中，主要是通過拋光墊修整裝置修整拋光墊的拋光面，以使拋光面具有較低的粗糙度，從而使拋光墊適用於拋光具有細線寬(約小於45nm)的晶圓。

請參閱圖1。圖1為本發明其中一實施例的拋光墊修整裝置的局部放大剖面示意圖。本發明實施例的拋光墊修整裝置P1包括底座10、第一研磨組件11以及第二研磨組件12。底座10具有一結合面101以及和結合面101相反的一底面102。構成底座10的材料可為不鏽鋼、模具鋼、金屬合金、陶瓷、高分子或複合材料。在本實施例中，底座10的外觀是呈圓盤狀，但本發明並未限制底座10的形狀。

在本實施例中，結合面101定義一第一預設區101a以及一第二預設區101b。結合面101在第一預設區101a相對於底面102 的高度，可大於或等於結合面101在第二預設區101b相對於底面102的高度。在本實施例中，結合面101在第一預設區101a相對於底面102的高度是大於結合面101在第二預設區101b相對於底面102的高度，從而使結合面101具有一階梯結構。

第一研磨組件11與第二研磨組件12共同設置在底座10的結合面101，用以修整拋光墊的一拋光面。具體而言，本實施例第一研磨組件11設置於第一預設區101a，而第二研磨組件12是設置在第二預設區101b。另外，第一研磨組件11具有一第一研磨結構11S。相似地，第二研磨組件12也具有一第二研磨結構12S。

第一研磨結構11S對拋光墊的材料移除率和第二研磨結構12S對拋光墊的材料移除率不同。換句話說，通過第一研磨結構11S修整後的拋光墊的表面粗糙度與通過第二研磨結構12S修整後的拋光墊的表面粗糙度不同。

在本實施例中，第二研磨結構12S對拋光墊的材料移除率會大於第一研磨結構11S對拋光墊的材料移除率。但是，第一研磨結構11S對拋光墊的表面研磨精度會大於第二研磨結構12S對拋光墊的表面研磨精度。據此，在本實施例中，通過第一研磨結構11S修整後的拋光墊的表面粗糙度會小於通過第二研磨結構12S修整後的拋光墊的表面粗糙度。

也就是說，在本發明實施例的拋光墊修整裝置P1中，在結合面101的不同區域，會設置至少兩個或者更多對拋光墊的材料移除率不同的研磨組件(但本實施例中以第一研磨組件11與第二研磨組件12為例)，以在不同的修整階段對拋光墊進行修整。

在通過本發明實施例的拋光墊修整裝置P1修整拋光墊時，第二研磨結構12S對拋光墊具有較高的材料移除率，主要可在第一修整階段移除拋光墊的拋光面的廢料，並增加移除材料的速度。第一研磨結構11S對拋光墊具有較低的材料移除率，但可使拋光墊具有較低的表面粗糙度，並使拋光墊適用於拋光具有細線寬的 晶圓。因此，第一研磨結構11S主要是在第二修整階段修整拋光墊的拋光面。

請參照圖1，在本發明實施例中，第一研磨結構11S具有多個第一研磨刃部111，第二研磨結構12S具有多個第二研磨刃部121。

此外，第二研磨刃部121的尖端121t所在的高度位置和第一研磨刃部111的尖端111t所在的高度位置不相同。具體而言，第二研磨刃部121的尖端121t相對於底面102的高度H2，會小於第一研磨刃部111的尖端111t相對於底面102的高度H1。

更進一步而言，定義三個最高的第一研磨刃部111的尖端111t所形成的面為一第一參考面L1，而其他的第一研磨刃部111的尖端111t相對於第一參考面L1的垂直高度差值不超過20微米(μm)。也就是說，第一研磨刃部111的多個尖端111t具有大致相同的高度位置。

另外，定義三個最高的第二研磨刃部121的尖端121t所形成的面為一第二參考面L2。相似地，其他的第二研磨刃部121的尖端121t相對於第二參考面L2的垂直高度差值H不超過20微米(μm)。在本實施例中，第一參考面L1與第二參考面L2之間的垂直高度差值H是介於20微米(μm)至50微米(μm)之間。

在圖1的實施例中，第一研磨組件11包括一第一結合層110，而多個第一研磨刃部111分散設置在第一結合層110內。另外，第二研磨組件12包括第二結合層120，多個第二研磨刃部121分散設置在第二結合層120內。第一研磨刃部111與第二研磨刃部121可以是單晶鑽石、多晶鑽石、化學氣相沈積(CVD)鑽石或者物理氣相沈積(PVD)鑽石或者是氮化硼(BN)。

先說明的是，可以通過調整多個第一研磨刃部111以及多個第二研磨刃部121的形貌、密度以及尺寸等參數，可以使第一研磨結構11S與第二研磨結構12S對拋光墊具有不同的材料移除 率，並且使第一參考面L1與第二參考面L2之間具有垂直高度差。以下將以多種不同的實施例來進行說明。

舉例而言，在本實施例中，第一研磨刃部111的鋒利度和第二研磨刃部121的鋒利度大致相同。但是，第一研磨刃部111的密度比第二研磨刃部121的密度大。另外，多個第一研磨刃部111的平均粒徑小於多個第二研磨刃部121的平均粒徑。如此，使第一研磨刃部111的密度更高，從而可使拋光墊具有較低的表面粗糙度。

因此，每兩個相鄰的第二研磨刃部121的底部之間的間距D2會大於每兩個相鄰的第一研磨刃部111的底部之間的間距D1。但是，相較於第一研磨結構11S，第二研磨結構12S會具有較大的表面粗糙度，從而對拋光墊具有較高的材料移除率。另一方面，在本發明實施例中，使第一研磨結構11S對拋光墊的表面加工精度較高。

請參照圖2，其顯示本發明又一實施例的拋光墊修整裝置的局部放大剖面示意圖。本實施例中，多個第一研磨刃部111的平均粒徑和多個第二研磨刃部121的平均粒徑大致相同，而第一研磨刃部111的鋒利度也和第二研磨刃部121的鋒利度大致相同。但是，本實施的多個第二研磨刃部121的密度小於多個第一研磨刃部111的密度。因此，第二研磨結構12S對拋光墊有較高的材料移除率，但是第一研磨結構11S對拋光墊的表面加工精度較高，拋光墊表面粗糙度較低。

請繼續參照圖3，其為本發明另一實施例的拋光墊修整裝置局部放大剖面示意圖。在本實施例中，第一研磨刃部111的平均粒徑和第二研磨刃部121的平均粒徑大致相同，且第一研磨刃部111的密度也和第二研磨刃部121的密度大致相同。然而，第一研磨刃部111的鋒利度小於第二研磨刃部121的鋒利度。在一實施例中，第一研磨刃部111可以選擇結晶型態較完整的鑽石，而 第二研磨刃部121可以選擇結晶型態較破碎的鑽石。在這個條件下，可以使第二研磨結構12S對拋光墊的材料移除率大於第一研磨結構11S對拋光墊的材料移除率，以及使第一研磨結構11S對拋光墊的表面加工精度較高，拋光墊表面粗糙度較低。

另一方面，在本實施例中，底座10的結合面101為一平坦表面，並定義出第一預設區101a以及第二預設區101b。第一研磨組件11與第二研磨組件12是分別組裝於第一預設區101a與第二預設區101b。

具體而言，第一研磨組件11還包括第一底盤113，而第一研磨結構11S(包括第一結合層110與多個第一研磨刃部111)是形成於第一底盤113上。另外，第二研磨組件12包括第二底盤123，而第二研磨結構12S(包括第二結合層120與多個第二研磨刃部121)是形成於第二底盤123上。在本實施例中，第一底盤113的厚度是大於第二底盤123的厚度，從而使第一研磨刃部111的尖端111t相對於底面102的高度會大於第二研磨刃部121的尖端121t相對於底面102的高度。

請參照圖4，顯示本發明另一實施例的拋光墊修整裝置的局部放大剖面示意圖。在圖4的實施例中，底座10的結合面101為一平坦表面。第一研磨組件11與第二研磨組件12都設置在結合面101上。

在本實施例中，第一研磨組件11的第一結合層110的厚度與第二結合層120的厚度相同。但是，第一研磨刃部111的平均粒徑大於第二研磨刃部121的平均粒徑，從而使第一研磨刃部111的尖端111t相對於底面102的高度大於第二研磨刃部121的尖端121t相對於底面102的高度。

除此之外，通過調整多個第一研磨刃部111埋入第一結合層110內的深度，以及調整多個第二研磨刃部121埋入第二結合層120內的深度，也可以使第一切削尖端111t相對於底面102的高 度高於第二切削尖端121t相對於底面102的高度。

在本實施例中，第一研磨刃部111的分布密度等於多個第二研磨刃部的分布密度。但是，第一研磨刃部111的鋒利度會小於第二研磨刃部121的鋒利度。在一實施例中，可以選擇結晶型態較完整的鑽石顆粒來做為第一研磨刃部111，並選擇結晶型態較破碎的鑽石顆粒來做為第二研磨刃部121。

相較於第一研磨刃部111而言，即便第二研磨刃部121的粒徑較小而使第二研磨結構12S具有較低的表面粗糙度，但由於第二研磨刃部121的鋒利度較高，因此第二研磨結構12S對於拋光墊會具有較高的材料移除率。反過來說，第一研磨刃部111的鋒利度較小(較鈍)，因此對拋光墊的材料移除率較低，但是卻可以使拋光墊具有較低的表面粗糙度。

請參照圖5，顯示本發明另一實施例的拋光墊修整裝置的局部放大剖面示意圖。本實施例中，結合面101也是平坦表面，且第一研磨刃部111的平均粒徑也大於第二研磨刃部121的平均粒徑。本實施例和圖4的實施例不同的是，第一研磨刃部111的鋒利度和第二研磨刃部121的鋒利度相同，而第二研磨刃部121的分布密度小於第一研磨刃部111的分布密度。據此，兩相鄰的第二研磨刃部121的底部之間的間距D2會大於兩相鄰的第一研磨刃部111的底部之間的間距D1。

須說明的是，相較於第一研磨刃部111而言，即便第二研磨刃部121的粒徑較小而使第二研磨結構12S具有較低的表面粗糙度，但由於第二研磨刃部121的密度較低，間距D2較大，因此第二研磨結構12S對於拋光墊會具有較高的材料移除率，而第一研磨結構11S對拋光墊的表面研磨精度較大(也就是使拋光墊具有較低的表面粗糙度)。

須說明的是，上述實施例僅為舉例說明如何在底座10的結合面101上設置對拋光墊具有不同材料移除率的研磨組件，並非用 以限制本發明的權利範圍。事實上，在使第二研磨結構12S對拋光墊的材料移除率大於第一研磨結構11S對拋光墊的材料移除率，並使第二研磨刃部121的尖端121t的高度位置低於第一研磨刃部111的尖端111t的高度位置的前提之下，可以任意選擇或調整第一研磨組件11與第二研磨組件12所使用的研磨刃部的粒徑(或尺寸)、研磨刃部埋入結合層的深度、研磨刃部的結晶型態、研磨刃部的分布密度、間距以及結合層的厚度等參數。原則上，研磨結構的研磨刃部的分布密度越高、研磨刃部的鋒利度越低或是研磨刃部的粒徑越小，可使研磨結構對拋光墊具有較高的表面研磨精度，也就是使拋光墊具有較低的表面粗糙度。

接著，請參照圖6，顯示本發明另一實施例的拋光墊修整裝置的局部放大剖面示意圖。在圖6的實施例中，第一研磨組件11包括第一本體部110’以及覆蓋第一本體部110’的一第一鑽石層112。

具體而言，第一本體部110’的材料可以是陶瓷或是金屬，其中陶瓷例如是碳化矽。另外，第一本體部110’具有一第一基底部110a以及多個突出於表面的第一凸出部110b，以做為第一研磨刃部111的一部分。第一鑽石層112覆蓋於第一本體部110’上，以增加第一研磨組件11的耐磨耗性以及抗腐蝕性。因此，第一鑽石層112可做為第一研磨結構11S。另外，多個第一凸出部110b與第一鑽石層112共同配合，以形成多個第一研磨刃部111。

相似地，第二研磨組件12包括第二本體部120’以及覆蓋第二本體部120’的第二鑽石層122。第二本體部120’也包括第二基底部120a以及凸出於第二基底部120a表面的多個第二凸出部120b。第二鑽石層122做為第二研磨結構12S，而多個第二凸出部120b與第二鑽石層122共同配合，而形成多個第二研磨刃部121。前述的第一鑽石層112與第二鑽石層可通過化學氣相沉積或者物理氣相沉積來形成。

在本實施例中，通過調整第一凸出部110b的以及第二凸出部120b的鋒利度、分布密度以及尺寸，也可以使第二研磨組件12對拋光墊具有較高的材料移除率，以及使第一研磨組件11對拋光墊具有較高的表面加工精度。在本實施例中，是使第二凸出部120b的分布密度較小，以提高第二研磨組件12對拋光墊的材料移除率。

另外，本實施例中，第一本體部110’的總厚度會大於第二本體部120’的總厚度，以使第一切削刃部111的尖端111t相對於底面的高度大於第二切削刃部121的尖端121t相對於底面的高度。

由於本發明實施例的拋光墊修整裝置P1具有兩種不同表面粗糙度的研磨表面，為了避免在修整拋光墊的過程中，對於拋光墊不同區域移除材料的速度不均，從而導致拋光墊不平整或是在不同區域具有不同的表面粗糙度，第一研磨組件11的俯視圖案與第二研磨組件12的俯視圖案可以是點對稱圖案或線對稱圖案。以下將列舉不同的實施例來進行說明。

請先參照圖7，圖7為本發明一實施例的拋光墊修整裝置的俯視示意圖。從圖7的俯視圖來看，第一研磨組件11的俯視圖案與第二研磨組件12的俯視圖案相互配合而形成一同心圓圖案。具體而言，第二研磨組件12的俯視圖案呈圓形，且位於底座10的中央區域。第一研磨組件11的俯視圖案為環形，且環繞第二研磨組件12。在另一實施例中，第一研磨組件11與第二研磨組件12的位置以及形狀可以相互對調。

當第一研磨結構11S和第二研磨結構12S之間的分布面積比小於1，也就是第二研磨結構12S的分布面積大於第一研磨結構11S的分布面積時，代表在第一修整階段處理拋光墊時，可以較快地清除拋光墊表面的廢料。相對地，在後續的第二修整階段處理拋光墊時，會需要花較久的時間來平整化拋光墊的拋光面。

反過來說，當第一研磨結構11S和第二研磨結構12S之間的 面積比大於1，也就是第一研磨結構11S的面積大於第二研磨結構的分布面積時，在第一修整階段處理拋光墊時，材料移除率較低，但是在後續的第二修整階段處理拋光墊時，可以花較少的時間來平整化拋光墊的拋光面。因此，可以根據實際應用需求，調整第一研磨結構11S與第二研磨結構12S之間的分布面積比。在一實施例中，第一研磨結構11S和第二研磨結構12S之間的分布面積比可以介於0.5至1.5之間。

請參照圖8，圖8為本發明另一實施例的拋光墊修整裝置的俯視示意圖。在圖8的俯視圖中，第二研磨組件12位於結合面101的中央區域。和圖7的實施例不同的是，本實施例的第一研磨組件11包括多個彼此分散設置的第一研磨單元11A，且多個第一研磨單元11A圍繞第二研磨組件12設置。在本實施例中，第二研磨組件12的俯視圖案以及每一個第一研磨單元11A的俯視圖案也是圓形。

也就是說，在本實施例中，多個第一研磨單元11A的表面共同配合而形成第一研磨結構11S。因此，本實施例中的第一研磨結構11S並不是一連續表面。

請參照圖9，圖9為本發明又一實施例的拋光墊修整裝置的俯視示意圖。在圖9的實施例中，第一研磨組件11包括多個彼此分散設置的第一研磨單元11A，而第二研磨組件12也包括多個彼此分散設置的第二研磨單元12A。換句話說，本實施例中的第一研磨結構11S與第二研磨結構12S都不是連續表面。

此外，在本實施例中，多個第一研磨單元11A與多個第二研磨單元12A環繞底座10的中心排列，並交替地設置。在本實施例中，第一研磨單元11A的數量與第二研磨單元12A的數量相同，以使第一研磨結構11S與第二研磨結構12S的分布面積比介於0.5至1.5之間。多個第一研磨單元11A以及多個第二研磨單元12A所排列而成的俯視圖案呈點對稱。

在本實施例中，每一個第一研磨單元11A的俯視圖案以及每一個第二研磨單元12A的俯視圖案都是圓形，但本發明並不限制。

請參照圖10，圖10為本發明再一實施例的拋光墊修整裝置的俯視示意圖。在本實施例中，每一個第一研磨單元11B的俯視圖案以及每一個第二研磨單元12B的俯視圖案為條形圖案，且這些第一研磨單元11B與第二研磨單元12B呈放射狀排列。

也就是說，每一個第一研磨單元11B及每一個第二研磨單元12B是由結合面101的中心朝向結合面101的邊緣延伸，以使第一研磨結構11S與第二研磨結構12S的俯視圖案形成放射狀圖案。

在另一實施例中，第一研磨組件11的俯視圖案或第二研磨組件12的俯視圖案並未呈點對稱或線對稱，而是螺線狀圖案。

另外，本發明提供一種應用前述的拋光墊修整裝置修整拋光墊的方法。請先參照圖11。圖11顯示利用本發明實施例的拋光墊修整裝置修整拋光墊的側視示意圖。

如圖11所示，拋光墊G1設置在一載台20上，載台20連接一轉動軸21，以帶動拋光墊G1產生自轉。拋光墊G1具有拋光面G11，用以拋光或研磨固持在晶圓座(圖中未繪示)上的晶圓(圖中未繪示)。當拋光墊G1在研磨或拋光晶圓時，漿料配送單元(圖中未繪示)會將研磨漿料分布至拋光墊G1的拋光面G11上。

拋光墊修整裝置P1可用來使拋光墊G1的拋光面G11維持預定的粗糙度，並移除拋光面G11上的廢料及殘留物。在一實施例中，會在晶圓表面被拋光時或拋光後，利用拋光墊修整裝置P1對拋光面G11進行修整。拋光墊修整裝置P1可以是前述圖1至圖7中所述的拋光墊修整裝置P1的其中一種。

本實施例中，拋光墊修整裝置P1通過一自轉軸22設置在一移動臂23上，其中自轉軸22與移動臂23都電性連接至一控制單 元25。當拋光墊修整裝置P1修整拋光面G11時，控制單元25同步地通過移動臂23帶動拋光墊修整裝置P1在拋光面G11徑向移動，以通過自轉軸22帶動拋光墊修整裝置P1自轉，以修整拋光面G11。

除此之外，移動臂23連接於一升降單元24，且升降單元24也和控制單元25電性連接。控制單元25可通過升降單元24控制拋光墊修整裝置P1上下移動，以調整拋光墊修整裝置P1對拋光墊G1施加的拋光壓力，從而控制拋光墊修整裝置P1接觸拋光墊G1的研磨表面。

另外，在拋光墊修整裝置P1修整拋光墊G1的過程中，可通過一清潔單元26對拋光面G11噴灑清潔液(如：水)至拋光面G11，以去除在修整過程中所產生的碎屑或殘渣。

如前所述，在通過拋光墊修整裝置P1修整拋光墊G1的過程中，大致地分為第一修整階段以及第二修整階段。請參照圖12。圖12為在第一修整階段利用本發明實施例的拋光墊修整裝置修整拋光墊的局部放大示意圖。

在第一修整階段，通過拋光墊修整裝置P1對拋光墊施加一第一拋光壓力，以使拋光墊G1的拋光面G11被第一研磨結構11S與第二研磨結構12S所接觸。具體而言，控制單元25通過升降單元24帶動拋光墊修整裝置P1下降至較低的第一位置，以使拋光面G11可同時接觸表面粗糙度較高的第二研磨結構12S以及表面粗糙度較低的第一研磨結構11S。

也就是說，在第一修整階段，拋光墊修整裝置P1是通過第一研磨單元11與第二研磨單元12共同修整拋光墊G1。由於第二研磨組件12的第二研磨結構12S的表面粗糙度較高，可輔助第一研磨組件11，來增加移除材料的速度。

另外要說明的是，雖然本發明實施例中，第二研磨結構12S只占結合面101的局部面積，但控制單元25可通過移動臂23以 及自轉軸22控制拋光墊修整裝置P1移動的範圍以及轉速。因此，在第一修整階段中，第二研磨結構12S會依序接觸並修整拋光面G11的所有區域，以移除殘留於拋光面G11上的廢料。

接著，請參照圖13。圖13為在第二修整階段利用本發明實施例的拋光墊修整裝置修整拋光墊的局部放大示意圖。

在第二修整階段，通過拋光墊修整裝置P1對拋光墊G1施加小於第一拋光壓力的第二拋光壓力，以使拋光墊G1的拋光面G11只被第一研磨結構11S所接觸而不被第二研磨結構12S所接觸。

相似地，控制單元25通過升降單元24帶動拋光墊修整裝置P1下降至較高的第二位置，以使拋光墊G1的拋光面G11只接觸表面粗糙度較低的第一研磨結構11S。

在第二修整階段中，只使用表面粗糙度較小的第一研磨結構11S來修整拋光面G11，以進一步降低拋光面G11的表面粗糙度，從而使拋光墊適用於拋光具有細線寬的晶圓。因此，在第二修整階段，較適合使拋光面G11繼續接觸第二研磨結構12S。

相似地，控制單元25可通過移動臂23以及自轉軸22控制拋光墊修整裝置P1移動的範圍以及轉速。因此，在第一修整階段中，第一研磨結構11S會依序接觸並修整拋光面G11的所有區域，以使整個拋光面G11在不同區域都具有低表面粗糙度。

另外，要說明的是，在第一修整階段以及在第二修整階段，拋光墊G1都會通過轉動軸21而產生自轉。另外，如前所述，控制單元25會通過移動臂23控制拋光墊修整裝置P1沿著拋光墊G1的徑向方向往復移動，並通過自轉軸22控制拋光墊修整裝置P1產生自轉。此外，清潔單元26會持續噴灑一清潔液於所述拋光面G11，以輔助去除殘留於拋光面G11上的廢料。

接著，請參照圖14A至圖14C，其分別顯示本發明一實施例的拋光墊修整裝置在製造方法的各步驟中的局部放大剖面示意圖。

如圖14A所示，先提供一底座10，且底座10具有結合面101以及和結合面101相對的底面102。在本實施例中，結合面101具有一階梯結構。也就是說，結合面101定義出第一預設區101a以及第二預設區101b，結合面101在第一預設區101a相對於底面102的高度是大於結合面101在第二預設區101b相對於底面102的高度。

接著，如圖14B以及圖14C所示，在第一預設區101a形成第一研磨組件11的第一研磨結構11S以及在第二預設區101b形成第二研磨組件12的第二研磨結構12S。

具體而言，在本實施例中，如圖14B所示，先分別在第一預設區101a與第二預設區101b內形成第一結合層110以及第二結合層120。接著，將多個第一研磨刃部111分散設置於第一結合層110內，以及將多個第二研磨刃部121分散設置第二結合層120內。

隨後，如圖14C所示，通過高溫硬焊(Brazing)或者樹脂膠合(Resin bonding)或者金屬、陶瓷燒結(Sintering)或者電鍍(Electorplate)處理，從而使多個第一研磨刃部111通過第一結合層110固定在第一預設區101a，並且使多個第二研磨刃部121通過第二結合層120固定在第二預設區101b。

在一實施例中，在分散設置多個第一研磨刃部111以及多個第二研磨刃部121的步驟中，可以通過使第一研磨刃部111具有較高的分布密度，以及使第二研磨刃部121具有較低的分布密度，以第二研磨組件12對拋光墊具有較高的材料移除率。

另外，也可以通過選擇粒徑較小或結晶型態較完整的鑽石顆粒作為第一研磨刃部111，並選擇粒徑較大或結晶型態較不完整的鑽石顆粒作為第二研磨刃部121，來達到相同的目的。在這個實施例中，第一研磨刃部111與第二研磨刃部121的俯視圖案可以呈一螺旋狀圖案。

在另一實施例中，是先分別對第一預設區101a以及對第二預 設區101b進行加工，以形成第一研磨刃部111或第二研磨刃部121的主體之後，再以化學氣相沉積方式鍍上鑽石膜，以形成第一研磨結構11S與第二研磨結構12S。

請參照圖15A至圖15B，其分別顯示本發明一實施例的拋光墊修整裝置在製造方法的各步驟中的局部放大剖面示意圖。在本實施例中，是先形成第一研磨組件11與第二研磨組件12之後，再將第一研磨組件11與第二研磨組件12組裝到底座10上。

具體而言，如圖15A所示，在本實施例中，底座10的結合面101為平坦表面，並預先定義出第一預設區101a與第二預設區101b。本實施例中，第一研磨組件11包括一第一底盤113、形成於第一底盤113上的第一結合層110以及分散設置在第一結合層110內的多個第一研磨刃部111。另外，第二研磨組件12包括第二底盤123、形成於第二底盤123上的第二結合層120以及分散設置在第二結合層120內的多個第二研磨刃部121。

如圖15A所示，第一底盤113的厚度會大於第二底盤123的厚度。在一實施例中，形成第一研磨組件11(或第二研磨組件12)的方法可以是通過高溫硬焊來形成第一結合層110(或第二結合層120)以及分散設置在第一結合層110(或第二結合層120)內的多個第一研磨刃部111(或第二研磨刃部121)。

在其他實施例中，形成第一研磨組件11(或第二研磨組件12)的方法也可以是先對第一底盤113(或第二底盤123)的表面進行加工，以形成第一研磨刃部111(或第二研磨刃部121)之後，再以化學氣相沉積方式鍍上鑽石膜。

隨後，如圖15B所示，將第一研磨組件11與第二研磨組件12分別組裝在結合面101的第一預設區101a以及第二預設區101b。在一實施例中，可以通過鎖固元件或者膠材或者樹脂，將第一研磨組件11與第二研磨組件12分別組裝在結合面101上，以形成本發明實施例的拋光墊修整裝置。

另外，第一底盤113的厚度會大於第二底盤123的厚度，以在第一研磨組件11與第二研磨組件12分別組裝在結合面101之後，使多個第一研磨刃部111的尖端111t相對於底面102的高度也會大於多個第二研磨刃部121的尖端121t相對於底面102的高度。

請參照圖16A至圖16B，其分別顯示本發明一實施例的拋光墊修整裝置在製造方法的各步驟中的局部放大剖面示意圖。

如圖16A所示，本實施例的底座10和圖15A的實施例相同。另外，本實施例的拋光墊修整裝置的製造方法也是先形成第一研磨組件11與第二研磨組件12之後，再將第一研磨組件11與第二研磨組件12分別組裝在第一預設區101a與第二預設區101b。

本實施例中的製造方法可用以製造圖6所示的拋光墊修整裝置。形成第一研磨組件11的步驟與形成第二研磨組件12的步驟相似，以下以形成第一研磨組件11為例詳細說明。

具體而言，在形成第一研磨組件11的步驟中，先形成第一本體部110’。第一本體部110’具有第一基底部110a以及多個凸出於第一基底部110a表面的第一凸出部110b。多個第一凸出部110b分別作為多個第一研磨刃部111的主體。

用於形成第一本體部110’的材料可以是陶瓷或是金屬，其中陶瓷例如是碳化矽。當第一本體部110’的材料是陶瓷時，可以通過粉末冶金以及燒結製程來形成第一本體部110’。當第一本體部110’的材料是金屬時，可以通過粉末冶金或者是金屬加工方式來形成第一本體部110’。

之後，再形成覆蓋在第一本體部110’上的第一鑽石層112，以增加第一研磨組件11的耐磨耗性以及抗腐蝕性。第一鑽石層112可做為第一研磨結構11S，並且與多個第一凸出部110b共同配合而形成多個第一切削刃部111。在一實施例中，當第一本體部110’的材料是陶瓷時，可以通過微波電漿化學氣相沉積法(MPCVD)來 形成第一鑽石層112。在另一實施例中，當第一本體部110’的材料是金屬時，可以通過熱燈絲化學氣相沉積法(HFCVD)來形成第一鑽石層112。

相似地，在形成第二研磨組件12時，也是先形成第二本體部120’，之後再形成第二鑽石層122覆蓋於第二本體部120’上，且第二本體部120’也包括第二基底部120a以及多個凸出於第二基底部120a表面的第二凸出部120b。第二鑽石層122與多個第二凸出部120b共同配合而形成多個第二切削刃部121t。

在本實施例中，使第二切削刃部121的鋒利度大於第一切削刃部111，或者是使第二切削刃部121的分布密度小於第一切削刃部111，都可以達到使第二研磨組件12對拋光墊具有較高的材料移除率。另外，第一本體部110’的總厚度會大於第二本體部120’的總厚度。

之後，如圖16B所示，將第一研磨組件11與第二研磨組件12分別組裝於第一預設區101a與第二預設區101b，以形成拋光墊修整裝置P1。由於第一本體部110’的總厚度會大於第二本體部120’的總厚度，而使第一切削刃部111的尖端111t相對於底面的高度大於第二切削刃部121的尖端121t相對於底面的高度。

據此，本發明實施例的拋光墊修整裝置的製造方法有不同的實施例。只要可以讓第二研磨組件12對拋光墊的材料移除率大於第一研磨組件11對拋光墊的材料移除率，並使第一研磨刃部111的尖端111t相較於第二研磨刃部121的尖端121t凸出，本發明並不限制拋光墊修整裝置的製造方法。

基於上述，本發明的有益效果在於，在本發明技術方案所提供的拋光墊修整裝置P1、拋光墊修整裝置的製造方法及拋光墊修整方法中，通過”使拋光墊修整裝置P1具有第一研磨結構11S以及第二研磨結構12S，且第一研磨結構11S對拋光墊G1的材料移除率小於第二研磨結構12S對拋光墊G1的材料移除率”以及”使 第二切削刃部121的尖端121t相對於底面102的高度低於第一切削刃部111的尖端111t相對於底面102的高度”，使本發明實施例的拋光墊修整裝置P1在修整拋光墊G1時，可在增加材料移除率的情況下，又可使拋光面G11具有較低的表面粗糙度，以使拋光墊適用於拋光具有細線寬的晶圓。

另一方面，在應用本發明實施例的拋光墊修整裝置P1來修整拋光墊G1的拋光面G11時，在第一修整階段拋光墊G1會和第二研磨結構12S以及第一研磨結構11S同時接觸，以增加材料移除率。在第二修整階段拋光墊G1只與第一研磨結構11S接觸，以降低拋光面G11的表面粗糙度。如此，本發明實施例的拋光墊修整裝置P1以及應用其的修整方法既可以縮短修整拋光墊G1的時間，又可使拋光墊G1的拋光面G11具有較低的表面粗糙度。

以上所公開的內容僅為本發明的優選可行實施例，並非因此侷限本發明的申請專利範圍，所以凡是運用本發明說明書及附圖內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的申請專利範圍內。

Claims (15)

1. 一種拋光墊修整裝置，其用以修整一拋光墊，所述拋光墊修整裝置包括：一底座，其具有一結合面及和所述結合面相對的一底面；以及一第一研磨組件，其設置於所述結合面上並具有一第一研磨結構，且所述第一研磨結構具有多個第一研磨刃部；以及一第二研磨組件，其設置於所述結合面上並具有一第二研磨結構，且所述第二研磨結構具有多個第二研磨刃部；其中，所述第二研磨結構對所述拋光墊的材料移除率大於所述第一研磨結構對所述拋光墊的材料移除率，且所述第二研磨刃部的尖端相對於所述底面的高度低於所述第一研磨刃部的尖端相對於所述底面的高度。
2. 如請求項1所述的拋光墊修整裝置，其中，所述第一研磨結構對所述拋光墊的表面研磨精度高於所述第二研磨結構對所述拋光墊的表面研磨精度。
3. 如請求項1所述的拋光墊修整裝置，其中，所述第一研磨單元的俯視圖案與所述第二研磨單元的俯視圖案呈點對稱圖案或線對稱圖案。
4. 如請求項1所述的拋光墊修整裝置，其中，所述第二研磨組件位於所述結合面的中央區域，所述第一研磨組件包括多個彼此分散設置的第一研磨單元，且多個所述第一研磨單元圍繞所述第二研磨組件。
5. 如請求項1所述的拋光墊修整裝置，其中，所述第一研磨組件包括多個彼此分散設置的第一研磨單元，所述第二研磨組件包 括多個彼此分散設置的第二研磨單元，且多個所述第一研磨單元與多個所述第二研磨單元交替地設置且環繞所述底座的中心排列。
6. 如請求項1所述的拋光墊修整裝置，其中，所述第二研磨刃部的鋒利度大於所述第一研磨刃部的鋒利度。
7. 如請求項1所述的拋光墊修整裝置，其中，多個所述第一研磨刃部的分布密度大於多個所述第二研磨刃部的分布密度。
8. 如請求項1所述的拋光墊修整裝置，其中，所述結合面定義一用以設置所述第一研磨組件的第一預設區以及一用以設置所述第二研磨組件的第二預設區，所述結合面在所述第一預設區相對於所述底面的高度大於所述結合面在第二預設區相對於所述底面的高度。
9. 如請求項1所述的拋光墊修整裝置，其中，三個最高的所述第一研磨刃部的尖端形成一第一參考面，三個所述第二研磨刃部的尖端形成一第二參考面，且所述第一參考面與所述第二參考面之間的垂直高度差是介於20微米(μm)至50微米(μm)之間。
10. 如請求項1所述的拋光墊修整裝置，其中，所述結合面為平坦表面，所述結合面定義一第一預設區以及一第二預設區，所述第一研磨組件與所述第二研磨組件通過組裝方式分別設置所述第一預設區與所述第二預設區，所述第一研磨組件包括一第一底盤以及位於所述第一底盤上的所述第一研磨結構，所述第二研磨組件包括一第二底盤以及位於所述第二底盤上的所述第二研磨結構，且所述第一底盤的厚度大於所述第二底盤的厚 度。
11. 一種拋光墊修整裝置，其用以修整一拋光墊，所述拋光墊修整裝置包括：一底座，其具有一結合面及和所述結合面相對的一底面；一第一研磨組件，其設置於所述結合面上，並具有第一本體部以及覆蓋所述第一本體部的第一鑽石層，其中，所述第一本體部包括一第一基底部以及多個凸出於所述第一基底部表面的第一凸出部，且多個所述第一凸出部與所述第一鑽石層共同配合，以形成多個第一研磨刃部；以及一第二研磨組件，其設置於所述結合面上，並具有第二本體部以及覆蓋所述第二本體部的第二鑽石層，其中，所述第二本體部包括一第二基底部以及多個凸出於所述第二基底部表面的第二凸出部，且多個所述第二凸出部與所述第二鑽石層共同配合，以形成多個第二研磨刃部；其中，所述第二研磨組件對所述拋光墊的材料移除率大於所述第一研磨組件對所述拋光墊的材料移除率，且所述第二研磨刃部的尖端相對於所述底面的高度低於所述第一研磨刃部的尖端相對於所述底面的高度。
12. 一種拋光墊修整方法，其包括：提供如請求項1至11中的任一項所述的拋光墊修整裝置；在一第一修整階段，通過所述拋光墊修整裝置對一拋光墊施加一第一拋光壓力，以使所述拋光墊的一拋光面被所述第一研磨結構與所述第二研磨結構所接觸；以及在一第二修整階段，通過所述拋光墊修整裝置對所述拋光墊施加小於所述第一拋光壓力的一第二拋光壓力，以使所述拋光面只被所述第一研磨結構所接觸而不被所述第二研磨結構 所接觸。
13. 如請求項12所述的拋光墊修整方法，其中，在所述第一修整階段以及在所述第二修整階段，所述的拋光墊修整方法還進一步包括：通過一轉動軸控制所述拋光墊產生自轉；控制所述拋光墊修整裝置沿著所述拋光墊的一徑向方向移動，並通過一自轉軸控制所述拋光墊修整裝置產生自轉，以修整所述拋光面；以及持續噴灑一清潔液於所述拋光面，以去除殘留於所述拋光面上的廢料。
14. 一種拋光墊修整裝置的製造方法，其包括：提供一底座，所述底座具有一結合面以及和所述結合面相反的底面；形成一第一研磨組件，其中，形成所述第一研磨組件的步驟至少包括：形成一第一本體部，且所述第一本體部包括一第一基底部以及多個凸出於所述第一基底部表面的第一凸出部；及形成一覆蓋於所述第一本體部表面的第一鑽石層，以與多個所述第一凸出部共同配合而形成多個第一切削刃部；形成一第二研磨組件，其中，形成所述第二研磨組件的步驟至少包括：形成一第二本體部，且所述第一二體部包括一第二基底部以及多個凸出於所述第二基底部表面的第二凸出部；及形成一覆蓋於所述第二本體部表面的第二鑽石層，以與多個所述第二凸出部共同配合而形成多個第二切削刃部，其中，所述第二切削刃部的鋒利度大於所述第一切削刃 部，或者所述第二切削刃部的分布密度小於所述第一切削刃部；以及將所述第一研磨組件與所述第二研磨組件設置於所述結合面上，其中，所述第二研磨刃部的尖端相對於所述底面的高度低於所述第一研磨刃部的尖端相對於所述底面的高度。
15. 如請求項14所述的拋光墊修整裝置的製造方法，其中，所述第一本體部以及所述第二本體部的材料為陶瓷或金屬，且所述第一鑽石層與所述第二鑽石層是通過化學氣相沉積製程來形成。