TWI413572B - 化學機械研磨（ｃｍｐ）研磨墊整理器 - Google Patents

Description

化學機械研磨(CMP)研磨墊整理器 發明領域

本申請案主張日本專利申請案No.2006－068855(在2006年3月14日提出申請)的優先權。

本發明是關於一種被用於一CMP裝置中的CMP墊整理器，該CMP裝置用於使一矽晶片或諸如此類的表面平坦。

發明背景

作為一種使矽晶片或諸如此類的表面平坦的方法，近年來常常使用化學機械研磨(在下文被縮寫為”CMP”)。

第2圖顯示了傳統上使用的一CMP裝置的結構。

在第2圖中，一CMP裝置51包括在一轉臺53上提供的一拋光頭54和一整理器55，轉臺53圍繞一轉臺軸52旋轉。在該轉臺53的上表面形成一拋光墊56。

該拋光頭54包括一拋光頭軸57和一圓盤狀晶片載具58。一晶片59被吸入到晶片載具58的下表面上。該圓盤狀晶片載具58圍繞該拋光頭軸57旋轉。

該整理器55包括一整理器軸60和一圓盤狀整理盤61。該整理盤61圍繞該整理器軸60旋轉。

在該拋光墊56上，一漿體供應單元62提供作為研磨材料的漿體63。該漿體63被併入在該晶片59和該拋光墊56之間的接觸表面。在該轉臺53的表面上，該晶片59的表面與該拋光墊56接觸，並且由漿體63研磨。

由金剛石或諸如此類組成的硬磨顆粒被固定在該整理盤61的外周下表面上。然後，該等硬磨顆粒對著該拋光墊56摩擦，並且因此研磨該拋光墊56的表面。由於這點，該狀態係被維持為該拋光墊56的表面是鬆動的，藉此可常常保持拋光條件。

該CMP墊整理器的各種改進已經被完成。這樣的技術的一個例子是在專利檔1、2和3中描述。

[專利檔1]日本公開未審查專利申請案No.2003－305644[專利檔2]日本公開未審查專利申請案No.2005－161440[專利檔3]日本公開未審查專利申請案No.2001－113456

在專利文件1中描述的一用於CMP加工的整理器中，在一圓盤狀金屬基底的一側面的外周部分內集中地形成數個隆起緣的線。那麼，在該等數個隆起緣的線之間的一外周面上該隆起緣形成的高度低於在中間部分的隆起緣的高度，而一層硬磨顆粒是透過焊接在這些隆起緣的上表面上而被固定的。此外，在專利檔2中描述的墊整理器中，使用具有彼此不同的顆粒大小的兩種超硬磨顆粒。那麼，在一頂部的超硬磨顆粒具有更大的顆粒大小，而那些在底部的硬磨顆粒具有較小的顆粒大小。

在一CMP墊整理器中，該拋光墊要求被平穩地和平坦地研磨。然而，這兩種性能的要求是彼此矛盾的，並且因此這些是很難同時確保的。

此外，在專利檔3中描述的一用於CMP裝置的整理器中，在一與一研磨墊表面接觸的一端面的內周面上提供一具有鈍邊緣的超硬磨顆粒表面，而在一外周面上提供一具有尖銳邊緣的超硬磨顆粒。在該CMP裝置的這種整理器中，在該內周面上提供一具有鈍邊緣的超硬磨顆粒表面，藉此該墊的平坦度可被有效地改進。與此同時，在該外周面上提供一具有尖銳邊緣的硬磨顆粒表面，藉此該墊可被有效地被整理。

然而，甚至當在該外周面上提供一具有一尖銳邊緣的硬磨顆粒表面時，因為該等硬磨顆粒本身不具有尖銳的邊緣，位於最外周的該等硬磨顆粒在研磨中是唯一地有效的。這個阻止穩定的研磨。

發明概要

為了解決該等上面提到的問題，設計了本發明。本發明的一目的是提供一能平穩地和平坦地研磨一拋光墊的CMP墊整理器。

該上面提到的目的可根據本發明的第一方面來實現，本發明的第一方面提供一CMP墊整理器，它具有一研磨部分，該研磨部分是透過焊接使硬磨顆粒固定在一金屬基底上而形成的，其中該研磨部分具有一接近內周的平坦部分和一接近外周的傾斜部分，其中具有規則形狀的硬磨顆粒被固定在該平坦部分上，並且其中具有尖銳形狀的硬磨顆粒被固定在該傾斜部分上。

因為具有規則形狀的硬磨顆粒被固定在該平坦部分上，該拋光墊可被平坦地研磨。與此同時，因為具有尖銳形狀的硬磨顆粒被固定在該傾斜部分上，該拋光墊可被平穩地研磨。因此，在研磨中的平坦度和穩定性可同時被滿足。

此外，如果該等具有尖銳形狀的硬磨顆粒是透過電沉積固定，該等硬磨顆粒只是透過電鍍被機械地填隙。因此，出現如下的問題。即，因為該等硬磨顆粒具有扭曲的形狀，除非該電鍍具有一充足的厚度，該等硬磨顆粒不能被支撐。相反地，在一過量的厚度的情況下，這樣阻止了透過具有尖銳形狀的該等硬磨顆粒而達到的穩定的和高的可磨性。與此相反，當該等硬磨顆粒透過焊接被固定時，甚至用一小的厚度的焊料，該等硬磨顆粒可被牢固地支撐。這允許該等具有尖銳形狀的硬磨顆粒有效地作用。

上面提到的目的可根據本發明的一第二方面來達到，本發明的第二方面提供根據本發明第一方面的該CMP墊整理器，其中該傾斜部分具有一厚度朝向該外周面減少的形狀，並且其中在該傾斜部分的最外周和最內周之間的厚度差別是大於或等於該等硬磨顆粒的平均顆粒大小的10%並且小於或等於該等硬磨顆粒的平均顆粒大小的50%。

當在該傾斜部分的最外周和最內周之間的厚度差別小於該等硬磨顆粒的平均顆粒大小的10%時，因為在該等硬磨顆粒的顆粒大小中的變化大體上是該等硬磨顆粒的平均顆粒大小的10%，所以在該等硬磨顆粒的顆粒大小中的變化超過了厚度的差別。因此，在該傾斜部分中的該等硬磨顆粒不會一致地作用。這種情況不是較佳的。另一方面，在差別超過該等硬磨顆粒的平均顆粒大小的50%的情況下，當切割深度變大時，藉此在最外周的該等硬磨顆粒應作用，在內周面上對該等硬磨顆粒的負載變得過度。這種情況不是較佳的。

上面提到的目的可根據本發明的一第三方面達到，本發明的一第三方面提供根據本發明第一方面的該CMP墊整理器，其中在被固定在該平坦部分的該等硬磨顆粒的尖高值中變化是小於或等於該等硬磨顆粒的平均顆粒大小的10%。

當適當的變化被給予該等硬磨顆粒的尖高值時，在加工中的平坦度達到一研磨作用被保持到某些程度的狀態中。

當在被固定在該平坦部分的該等硬磨顆粒的尖高值中的變化超過該等硬磨顆粒的平均顆粒大小的10%時，該等硬磨顆粒不會一致地作用。因此，在該墊中不能得到平滑性。這種情況不是較佳的。

根據本發明，實現一CMP墊整理器，它能使一拋光墊穩定地和平坦地研磨。

圖式簡單說明

第1圖的(a)、(b)是一顯示根據本發明的一具體例的CMP墊整理器結構的圖。

第2圖是一顯示傳統上使用的一CMP裝置的結構的圖。

較佳實施例之詳細說明

本發明是參考如下的一具體例而被描述的。

本發明的一CMP墊整理器是參考如下的一具體例而被描述的。

第1圖顯示了根據本發明的一具體例的CMP墊整理器的結構。第1圖(a)顯示了該CMP墊整理器的整理盤，其中在一整理盤1的外周面上提供一研磨部分2。

第1圖(b)顯示了該研磨部分2的細節。該研磨部分2是以透過使用一焊料材料(諸如Ni－Ci)在由一金屬材料(諸如鋼和銅的合金)組成的金屬基底3上焊接固定硬磨顆粒4的方式而形成的。該等硬磨顆粒4可由金剛石或諸如此類組成。該金屬基底3包括一接近內周的平坦部分3a和一接近外周的傾斜部分3b。具有規則形狀的硬磨顆粒4a被固定在該平坦部分3a上，而具有尖銳形狀的硬磨顆粒4b被固定在該傾斜部分3b上。

具有規則形狀的該等硬磨顆粒4a顯示它們的平均形係數是大於或等於1並且小於1.2。具有尖銳形狀的該等硬磨顆粒4b顯示它們的平均形係數是大於或等於1.2。特別地，較佳的是該等具有尖銳形狀的硬磨顆粒4b具有大於或等於1.3的形係數。在這點上，當在一二維投影平面上查看一硬磨顆粒的形狀時，該形係數表示一數值(＝L² /4πS)，該數值是透過用圓周長L的平方除以面積S乘以4π的積而得到。形係數是1顯示了一完整的圓周(完整的球體)。

該傾斜部分3b具有一朝向該外周面的厚度變薄的形狀。在該傾斜部分3b的最外周和最內周之間的厚度差別是大於或等於該等硬磨顆粒的平均顆粒大小的10%並且小於或等於該等硬磨顆粒的平均顆粒大小的50%。此外，在被固定於該平坦部分3a的具有規則形狀的該等硬磨顆粒4a的尖高值中的變化是小於或等於該等硬磨顆粒的平均顆粒大小的10%。

一測試的具體的實施例如下被描述。

透過使用具有下列說明書的一整理器在下列測試條件下進行研磨測試。

整理器說明書尺度：Φ100×10W硬磨顆粒的顆粒大小：#100/120軟焊料：Ni－Cr測試條件機器：拋光機襯墊：泡沫聚胺酯Φ300整理器旋轉速度：90min^－1 轉臺旋轉速度：100min^－1 加工壓力：30N加工時間：30Hr該研磨測試的結果在表1中顯示。

在表1中，在比較實施例1中，具有尖銳形狀的形係數是1.21的硬磨顆粒僅僅排列在該研磨部分中。在比較實施例2中，具有規則形狀的形係數是1.15的硬磨顆粒2僅僅排列在該研磨部分中。在比較實施例3中，具有在1.25和1.3之間的形係數的硬磨顆粒的排列如專利檔2所描述。在實施例1和2中，硬磨顆粒的排列如本發明的第1圖中所顯示的。在實施例1中，使用的該等尖銳硬磨顆粒的形係數是1.21，而使用的規則硬磨顆粒的形係數是1.15。在實施例2中，使用的該等尖銳硬磨顆粒的形係數是1.33，而使用的該等規則硬磨顆粒的形係數是1.15。在表1中的每一個數值在正規化下被表示，在比較實施例1中的平均值被採納為100。該墊可磨性被定義為每單位時間內移動的墊的量。該墊平坦度被定義為一較小的數值顯示出的一較平坦的表面的量。

當與比較實施例1對比時，在比較實施例2中，因為僅僅使用具有規則形狀的硬磨顆粒，墊平坦度被改進，但是墊可磨性下降。此外，在比較實施例3中，墊可磨性被改進，但是墊平坦度下降。

相反地，當與比較實施例1對比時，在實施例1中，墊平坦度和墊可磨性都被改進。即，同時實現墊平坦度和墊可磨性的改進。此外，在實施例2中，當進一步與實施例1對比時，墊可磨性被改進。

本發明是合適於一能夠使一研磨墊平穩地和平坦地研磨的CMP墊整理器。

1．．．整理盤

2．．．研磨部分

3．．．金屬基底

3a．．．平坦部分

3b．．．傾斜部分

4．．．硬磨顆粒

4a．．．具有規則形狀的硬磨顆粒

4b．．．具有尖銳形狀的硬磨顆粒

51．．．CMP裝置

52．．．轉臺軸

53．．．轉臺

54．．．拋光頭

55．．．整理器

56．．．拋光墊

57．．．拋光頭軸

58．．．晶片載具

59．．．晶片

60．．．整理器軸

61．．．整理盤

62．．．漿體供應單元

63．．．漿體

第1圖的(a)、(b)是一顯示根據本發明的一具體例的CMP墊整理器結構的圖。

第2圖是一顯示傳統上使用的一CMP裝置的結構的圖。

1．．．整理盤

2．．．研磨部分

3．．．金屬基底

3a．．．平坦部分

3b．．．傾斜部分

4．．．硬磨顆粒

4a．．．具有規則形狀的硬磨顆粒

4b．．．具有尖銳形狀的硬磨顆粒

Claims (5)

1. 一種CMP墊整理器，是由一研磨部分提供，該研磨部分是透過使硬磨顆粒經由焊接而固定在一金屬基底上而形成的，其中該研磨部分具有一接近內周的平坦部分和一接近外周的傾斜部分，並且其中具有尖銳形狀的硬磨顆粒被固定在該傾斜部分上，其中該傾斜部分具有一厚度朝向該外周面減少的形狀，並且其中在該傾斜部分的最外周和最內周之間的厚度差別是大於或等於該等硬磨顆粒的平均顆粒大小的10%並且小於或等於該等硬磨顆粒的平均顆粒大小的50%。
2. 根據申請專利範圍第1項所述之CMP墊整理器，其中在被固定在該平坦部分的該等硬磨顆粒的尖高值中的變化是小於或等於該等硬磨顆粒的平均顆粒大小的10%。
3. 根據申請專利範圍第1項所述之CMP墊整理器，其中被固定在該平坦部分的具有規則形狀的該等硬磨顆粒具有一小於1.2的形係數，並且其中被固定在該傾斜部分的具有尖銳形狀的該等硬磨顆粒具有一大於或等於1.2的形係數。
4. 根據申請專利範圍第3項所述之CMP墊整理器，其中被固定在該傾斜部分的具有尖銳形狀的該等硬磨顆粒具有一大於或等於1.3的形係數。
5. 根據申請專利範圍第1項所述之CMP墊整理器，其中該等硬磨顆粒是透過使用Ni-Cr被焊接到該金屬基底的金剛石硬磨顆粒。