TW320593B - - Google Patents

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A7 B7 經濟部中央橾準局®：：工消費合作社印製 五、發明説明（1 ) 發明背醫 链明镅城 本發明係W於一種晶圓之拋光裝置，較詳言之，係W 於成形此項裝置之抛光墊。 相Μ抟蓊敘沫 最近，當晶圓的表面是製造LSI (大尺寸積雔電路）之 矽時，使用化學機械晶圓拋光方法（下文中稱為CMP )。 根據該方法，晶圓的表面係烴由櫬械與化學作用的脚合 予Μ拋光如第21圓與第22_中所示。 , 該拋光裝置具有一個圓形台11(其具有一平面之表面） 且能旋轉移動。該台11具有大約50至100厘米直徑的大 小而係由極硬材料所造成。將大約1屋3奄米厚度的拋 光垫1施加至該台11的表面上。 另外，該拋光裝置具有其大小相當於半導《晶圚15直 徑之載體12。-它係在台11上方並具有平行於台11的表面 之一個表面。載體12經由心输14予以旋轉式鼷動。另外 ，該抛光装置具有一個導瓌13在載體12的外圓周上以便 在拋光期間支持半導體晶圓15。 在安装半導體晶圓15至載體12的導環13内部後，拋光 络由降低載體12在抛光墊1上予Μ豳加，豳加大约300 至600克/平方厘米的負載至半導體晶圓15上同時供應 —種拋光漿體16及同時使台11和載體12Κ —個方向產生 大约20至5〇rPa(轉/分鐘）之旋轉移動。 基於應用，有各種的拋光漿體16。舉例而言，躭拋光 -3- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝- 訂 f 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A 7 B7 五、發明説明U ) 氧化物薄膜而言，通常使用含有大約10至20¾矽石 (Si〇2)粒子之摁光漿體並使用Κ0Η或ΝΗ40Η調節pH值 至 10-11 ° 作為使用於抛光半専體晶圓1 5之拋光墊，舉例而言， 將經浸濱Μ聚胺基甲酸酯之非绷造孅物或聚胺_塱料層 合在其上。 經配置在面上Μ便拋光半導體晶圓15之聚胺基甲酸_ 是期性。舉例而言，使用95的硬度它是肖氏A (Shore Α) 之.規定。為了拋光半導體晶圚15的表面平坦，必須是拋 ,光半導體畢圓15之面上的抛光墊1表面極具剛性。反之 ,如果該墊的硬度高，則如果晶圓鏞曲時不可能持均匀 拋光施加在半導體晶圓15之整個表面上。因此，舉例而 言，將Μ非孅造孅物所構成之钦材料嵌至較低層而使墊 子變形以便與半導體晶圓15的形狀一致。因此，可能將 烴由半導體晶圓15的形狀所造成之影響減至最少。 附帶言之，雖.然泡沫狀聚胺基甲酸醮是硬的，但是经 由予Μ施加來拋光晶圓15之負載其變形在微米的數盪级 。特別，因為泡沫狀聚胺基甲酸酷於吸收水時會膨脹， 所Μ變形量經由里複之拋光予以增加。因為晶圓15的周 _部份，由於抛光墊1的硬層之變形而使其周_部份與 硬臛之變形圼加深接觸，所Μ限制了供懕拋光漿體16。 另外，硬層7經由自半導體晶圓15所施加之負載而向 下位移。如第23圔中所示，藉Μ它甚大地變形。因此， 半専體晶圓15的邊緣與硬層7的表面間之接觸整力易於 -4- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) *1Τ Α7 Β7 320593 五、發明説明（5 ) 增加，經由此項增加，與半導體晶画15的中央部份相比 較，半導髖晶圓15的邊緣部份有變薄之傾向。 第23圈中，參考數字i7指示一個後面墊。該後面墊17 是經嵌人在用Μ施加負載之載體與半導體晶圓間之一個 彌性物體，經由該後面墊17來改良均匀性。 因此，將溝檷形成在墊1的泡沫狀聚胺基甲酸_的表 面上，如第24圈中及第25圈中所示。使用溝槽3便利於 供應拋光之漿體16並將此等溝槽在拋光墊1之硬餍7的 据光表面上Μ高密度予以形成。通常，將各溝槽3排列 ，成格子吠和高密度圈型。舉例而言，排列每溝懵2毫米 宽度和0.5至0.8奄米深度之各满榷每一者在15奄米節 距。 在此型的拋光墊中，如果施加負載，將強度降低在满 榷3的該部份上，因為Μ溝檐3所環编之各届區域有垂 直各自變形之趨向。此可暫時克脰下列問題：半導《晶 圆15的邊緣與硬層7表面間之接觸S力易於增加。 另外，改良了供應抛光之漿體16。但是在抛光期間褥 要大量的漿體16。尤其，如果該台11 Κ高速予Κ旋轉Μ 便達到高拋光率時，漿體16經由離心力而容易被排出。 為了克腋增加所需要之漿體16量之問題，日本特許公 開專利公告案平2-36066中揭示減少漿體16的必需量的 技術而不形成溝槽在抛光墊1的最外圓周上。然而，如 果旋轉速率高於大約20「ρβ ,則減少隳體16之敝悬並未 有效因為漿體的液體表面傾斜。 -5- 本紙張度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. 訂 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印製 經濟部中央揉準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（4 ) 因此，代替溝槽，將孔2形成在泡沫聚胺基甲酸酯的 表面上如第26圓與第27_中所示。舉例而言，將1.5毫 米直徑的孔形成在抛光墊1的整個表面上K 5毫米節距 。經設計：該漿體的數量與經常使用具有溝槽之墊的漿 體數量栢同。但是與溝槽不同，各孔保持較多拋光之漿 «16,因為漿趙16經由離心未被排出甚多。因此，在此 情況中，漿體16之數量較使用具有溝槽之墊時漿髓的數 鼉須要較少。 然而，具有此形狀之墊具有一個問鼸，當在完成»光 ，後，將載艚12自欲被移去之晶画15昇起時，因為晶圓15 與抛光墊1間之空間予Μ緊密密封，所Μ晶圓15變形像 一個吸管而造成負壓在拋光墊1與半導體晶圓15間，且 有時由於該負壓而使晶圆15與載體12分離。 發昍癧俅 因此，本發明的一個目的在提供一種拋光墊，此墊較 先前技藝消耗較少數量的抛光漿體且能減少拋光垫與半 導體晶圓間之緊密密封。 本發明之另外目的在提供一種抛光墊，當將負載自半 導體晶圓拖加時，對於半導體晶圓的一邊緣部份造成較 少過度負載。 根據本發明之拋光墊包括許多孔用Μ保持摁光漿體以 便抛光晶圖及經形成在該墊的表面上之許多溝檐Μ便減 少墊與晶圓間之緊密密封。 其结果是，因為許多孔之存在可能減少漿體的數量， -6- 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) Λ4規格（210Χ297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝· 訂 3^0593 A7 * 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 B7 五、發明説明（5 ) 且因為有溝槽#在而可能防止緊密密封和過度負載。 忒篛沭 本發明的上述和其他目的，特激和優點自連同附皤· 式所作之下列敘述將更顯然可見，其中： 第1圈是平面圔舉例說明根據本發明之第一實拖例； 第2圈是沿著第1圖中A-A’線所取之截面圖； 第3画是圈表舉例說明由於溝檐用以防止負壓本發明 的效果； 第4画是·表舉例說明台之旋轉速率與具有满槽之先 ，前技S及本發明中拋光漿體的流速間之闞係； 第5圖是圔表舉例說明溝槽深度與造成黏附至半導體 晶圓的可能性間之Μ係； 第6圓是圈表舉例說明在台的每種旋轉速率時，必須 之拋光漿S的流速與溝權深度之關係； 第7圈是平面圈舉例說明本發明之第二實施例； 第8圓是沿著第7圈中之Α-Α'線所取之截面圖； 第9函是平面圈舉例說明本發明之第三實施例； 第10圈是沿著第9 _中之Α-Α’線所取之截面圈； 第11圖是平面匾舉例說明本發明之第四實施例； 第12匾是沿著第11圈中之Α-Α’線所取之截面圏； 第13圏是片段截面園舉例說明：使用具有溝檐之抛光 墊，施加負載在拋光裝置中之半導體晶圓的狀態； 第14圓是圖表舉例說明：在具有或無溝播之每一情況 中，殘餘膜輪廊與自半導體晶圆邊緣之距離之闢係； -7- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） ---丨·——,——^--「裝------訂------"> (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央樣準局負工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（6 ) 第15圈是平面圈舉例說明本發明之第五實豳例； 第16·是沿著第15圓中之A-A’媒所取之截面圔； 第17_是平面圈舉例說明本發明之第六實施例； 第18_是沿著第17_中之A-A’線所取之截面_ ; 第19圔是平面圈舉例說明本發明之第七實施例； 第20圔是沿著第19圈中之A-A’媒所取之截面圔； 第21圜是習用之据光装置的片段側視 第22_是習用之拋光裝置的片段平面圖； 第23匾是片段截面圔舉例說明：使用具有連讀平面之 ,拋光墊施加負載在摁光裝置中之半専體晶圓上的吠戆； 第24圔是片段平面圈舉例說明先前技藝的拋光墊； 第25_是沿著第24圔中之B-B’線所取之截面圏； 第26圖是平面圔舉例說明先前技藝之另外拋光墊； 第27_是沿著第26圖中之B-B’線所取之截面圔。 於住窗life例說明 在作為本發明的較佳實施例之拋光墊中，將所.需要之 最少數量的溝播形成在具有多孔之拋光墊中以便保留抛 光漿體。使用溝槽係為了減少緊密密封及為了對於晶圓 之邊緣部份造成較少過度負載，因此節距較第24圈中之 先前技S的節距高數倍。換言之，本發明的溝檐提供抛 光漿體予晶圓並未有效但提供具有常懕之空氣至各孔則 有效。 除去拋光墊的形狀以外，該抛光裝置與第21團和第22· 圈中之先前技S相同。因此，在下列$釋中，對於相同 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（7 ) 部份，使用與先前技S相同數字說明。 如第1讕及第2圈中所示，作為本發明第一實施例之 抛光墊具有淺满槽311 ，彼等係被形成在拋光墊111之 硬層711的表面上。為了不造成負颳在拋光墊111與半 導體晶圓15間，數儷孔211經由溝懵311予以連，。溝 槽311的寬度可能小於各孔211之直徑，其為大約1.5 «米而深度可能是大約0.3奄米。另外，各溝槽311間 之距離是較各孔211間之距離大過數倍。舉例而言，此 具《實拖例中，各溝槽間之距離是30毫米至60奄米而各 ，孔間之距離是大約5.0奄米。 通常，使用一預定之容器，棋塑泡沫聚胺基甲酸酶成 為拋光墊1的硬層711丨另外，該硬曆711經由豳加熱 處理予Μ固化，然後切Η成為所需要之厚度。因為各孔 211係經由沖孔予Κ形成，所Μ通常所製造之孔211穿 » 透硬層711 。因此，因為將由聚酯所造成之一片薄膜 411使用膠511附著至硬曆711的較低表面上，所Μ將 各孔211在底部閉合。另外，通常使用一種非孅造孅物 材料作為軟層611並將它用繆511附著至薄膜411上。 因為將防水之薄膜411插置在硬層711與软曆611間， 所Μ第2 β中之構造提供不容許水滲透吹層611的效果 。因為软層611的櫬械性質經由吸收水而予退化，所以 必須能防水之一種材料例如聚酯薄膜。 根據本發明，因為將極淺溝播311形成在一部份的孔 211之表面上，所Μ可Μ減少拋光墊111輿半専SS晶圓 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4*格（210 X 297公釐） —--------^ ' 裝------訂------^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 320593 A7 B7 五、發明説明（8 ) 15間之密封性質而便利於在完成拋光後自拋光墊1上移 出半導體晶圓15。另外，此項構造能抑制降低拋光墊的 強度及拋光漿體16性能之退化。 第3圜顯示因為負壓，不能將半専體晶圓15容易移走 而被保留在抛光墊表面上的發生率。如自圔中可見，與 第26圖中之拋光墊相比較，可K顯著改良半導體晶圓15 的殘留。另外，當與第24團中之拋光墊相比較，可獲得 相等效果。 第4圖顏示為獲得經預定之拋光率所需要之拋光漿體 ,16數量之比較结果。第一實施例的拋光墊111可滅少使 用抛光漿體16的數量因為當與第24圖中之拋光墊1相比 較時，漿體16主要經由各孔211予以保留。 另外，雖然未舉例說明，因為抑制了降低拋光墊111 的硬層711之強度，所Μ減少作為拋光墊111的較低曆 之軟層611上之負載，此亦減少一段時間後之退化。 經濟部中央樣隼局貝工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 第5画顬示數據舉例說明：溝播的深度與半導通晶画 之黏附發生率間之藺係，而第6匾舉例說明在台的每一 旋轉速率時，所需要之拋光漿體的流速與溝播深度間之 閨係。自兩圖中可見：溝播的合宜深度是0.2奄米至0.5 奄米。特別，溝檷的最合宜深度是大約0.3奄米。 作為第二實施例之拋光墊係如第7画與第8圖中所見 。除去隧道的位置Μ外，致墊的形吠與第一實施例的墊 相同。因此，除去魅道Μ外，使用與第一實施例相同之 數字說明。將淺隧道3 22形成至硬層711與聚酷瞋411 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 經濟部中央橾準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（9 ) 間之接觸部份並將隧道連接至敝個孔211 。 像在第一K施例中一樣，形成隧道322係為了致使拋 光墊122與半導體晶圓15間·無負壓（存在）。此實施例中 之拋光墊具有與第一實施例中之拋光墊者相同效果。作 為第三實拖例之拋光墊顯示於第9圈與第10·中。除去 溝槽的位置外，該墊的形狀與第一實施例的墊栢同。因 此，除去溝褙外，使用與第一實_例相同之數宇說明。 將淺满榷333形成在硬曆711的表面上但避免各孔211 。換言之，各满«333並不連接至各孔211 。 r 形成各溝播333以便使拋光墊1與半導體晶圓15間無 負颸，溝播3 33的深度可能是大約0.3奄米。第三實施 例中之拋光墊122亦具有與第一實施例中之拋光墊者相 I . > 同效果。 作為第四實腌例之拋光墊係如第11圈與第12國中所示 。除去隧道的位置K外，該墊的形吠與第二實施例的墊 相同。因此，除去隧道3 44外，使用與第二賓施例相同 數字說明。將淺陡道344形成至硬層711與聚醱膜411 間之接觸部份及使隧道避免具有孔211 。換言之，不將 隧道344連接至各孔211 。 此等满槽344不具有防止負壓之效果。它與先前所敘 述之第一至第三實施例不同。然而，當與先前技S中僅 具有各孔2之抛光墊相比較時，Μ溝懵344所環鳊之區 域各自容易予以轉變如第13圓中所示。因此，使硬層 * 711像一掘平板與半導®晶圓15接«，因為將硬曆711 -11- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） -----^----^ A------il------f 〆 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（10). 的形狀變形而減少遇度負載在半導《晶圓15之邊緣部份 上0 第14_是一幅_表舉例說明在有及無溝權的每一情況 中，殘餘縝的輪廓與距半導糴晶画邊緣之距離間之Μ係 ，如自該_中可ί·,當與先前技藝中僅具有各孔之拋光 垫相比較，已獲得改良。不僅此實施例而且第一至第三 實施例均獲得此項效果。 作為第五實施例之拋光墊顯示於第15丽與第16圓中。 除去隧道的寬度Μ外，該墊的形吠與第二實施例之墊相 同。換言之，隧道355之寬度比第二寘施例中隧道344 ψ 寬度要寬些。因此，除去隧埴35 5外，使用與第二實雎 例相同數字說明。隧道355之寬度比孔211之直徑為篦。 此實施例具有與第二實胞例相同效果。 作為第六實施例之拋光墊予Κ顯示於第17圖與第18圃* 中。除去隧道的寬度以外，該熱的形狀與第一實施例的 墊相同。換言之，隧道366之寬度比第一霣施例的隧道 311寬度寬些。因此，除去_道366外，使用與第二實 «S例中相同數字說明。隧道366之兹度比孔211的直徑 寬些。 此實豳例具有與第一實施·例相同效果。 作為第t實施例之拋光II係如第19圈與第20圔中所示 者。此實施例具有與第三簧施例及第五實豳例相同特性 。因此使用與第三和第五實施例相同數字說明。 如果必須有效地防止負懕，此實施例更好。 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） i-I·——---f 袭------tr------f _ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貞工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（11 ) 在第二，第四和第五等實施例中，隧道322 , 344 , 355的形狀是畏方形或圆形，但它並不受此等形吠所限 制。如果形狀是圚形，則直徑是自0.2¾米至0.5 *米 。然而，直徑宜是大約0.3毫米。且可隨意製造隧埴在 硬暦711的中間部份中代替在硬曆711的表面上。 雖然本發明已Μ於其各種較佳實豳例予以詳述如上， 但是精於該項技«之人士懕了解：提供此等*拖例僅係 為了舉例說明之目的，決無意被認為係限制本發明，代 之者，各種變型和同等技術之取代（於取代時）將為精於 <該項技8人士顯然可見；此等變型和取代均被認為係鼷 於下列申讅專利範_的真正範_和要旨以内。 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） I. - - - n - - - -I - I ....... !: m - 1、1T- - n i—^n I HI 71 m : ...... i「mt I I n (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) _

Claims (1)

1. 320593 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 第85113037號「具有槽舆洞之拋光裝置的结案 .· W··-- -Ά* (86年7月2'3見，典正） λ申請專利範圍 ........... 1. 一種抛光墊，包含：一表面，具有複數之孔及後數之溝 楢，其中自該等溝槽之一第一溝槽至緊接該第一溝槽 之該等溝槽之一第二溝槽之距離像大於自該等孔之一 第一孔至緊接該第一孔之該等孔之一第二孔之距離。 2. 如申請專利範圍第1項之抛光墊，其中該等溝槽之深 度係自0.2亳米至0.5亳米。 3. 如申請專利範圍第2項之拋光墊，其中該等溝槽之寬 請 先 Μ 面 之 注 $ 再 旁 裝 經濟部中央樣率局負工消费合作社印氧 至 係 深 徑 該之接 孔 槽 之 直 自道緊 一 溝 槽 之 中隧至 第 一 構 孔 其等孔 該 第 等 等 ，該一 自 該 該 該 道之第 中 中 中 中 隧道 一 0 其 其 其 其 之隧之離 ， ， ， ， 數一孔距 墊 墊 墊 墊 複第等之 光 I 光 光 光 及該該孔 拋 Μ 拋 抛 抛 孔接自二1-。之 0 之 。之 之 之 緊於第 ~ 徑項5.項孔項 項 數至大一 直.3像4 數 5 6 複 道俗之 之第離第複第 第 有隧離孔 孔圍距 圍之圍 圍 具一距等 等範該範孔範 I 範 ，第之該 該利之利等利 利 I 墊一 道之 於專孔專該專3¾專 U 光之隧孔 小請二 請於請0.請 5 抛道二 一 偽申第申接申係申1.種隧第第 度如該如連如度如傺一等一該 45.6.7.8. 訂-----^~線 本紙張尺度逋用中國國家橾率（CNS ) A4規格（210X297公釐） 六、申請專利範圍 8 9 宫 0 & ^ S ^ 圍# 圍 範Μ範 利21利 專0,專 誚自請 申#申 如徑如 9.10 Α8 Β8 C8 D8 墊墊 光光 抛 C 抛 之米之 項毫項 直 之 道 隧 等 該 中 其 寬 之 道 隧 等 該 中 其 該 至 孔 1 第 該、 中 其 墊 光 抛 〇 之 徑項 直10 之第 孔圍 等範 該利 於專 小誚 像申 度如 11 係第 離圍 距範 該利 之專 孔誚 二 申 第如 12 米 亳 偽 道 隧 1 第 該 中 其 墊 光 抛 之 項 直 之 道 隧 等 該 中 其 墊 光 抛 0 之 孔項 數12 複第 之圍 孔範 等利 該專 至請 接申 連如 13 米 亳 (請先閲讀背面之注 I 填寫本頁) 徑 直 之 孔 等 該 中 其 墊 光 拋 之 項 3 1Χ 第 圍 範 利 專 0.請 僳申 徑如 Μ 米 亳 經濟部中央樣隼局貝工消費合作社印氧 面 來之第 之 表 墊槽一。數 一 光 溝之離 複 有 .据 一孔距 有 具及 該 第等之 具 墊以 著 該該孔 墊 光； ，頂 接自二 光 拋槽圖移 緊於第 抛 該溝晶推 至大一 該 , 之體體 槽係之 ， 台數導載 溝離孔 台 轉複半轉 一距等 轉 旋及一旋 第之該 旋 : 之孔定該及一槽之 .·之 含墊之固 ， ，之漕孔含墊 包光數以間圓槽二一包光 ，抛複用期晶溝第第 ，抛 置一有體光醱等一該置一 。裝有具載抛導該之接裝有 光備面轉在半自槽緊光備 抛具表旋中該中溝至抛具 5.種一該一其光其等孔種一 像一 ， 抛 該一一 151.Β 訂 f 線 衣紙浪尺度逍用中國國家揲率（CNS ) A4«t禧（；! 10 X 297公釐）