TWI508820B - 扣環以及化學機械研磨之方法 - Google Patents

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TWI508820B TW102134319A TW102134319A TWI508820B TW I508820 B TWI508820 B TW I508820B TW 102134319 A TW102134319 A TW 102134319A TW 102134319 A TW102134319 A TW 102134319A TW I508820 B TWI508820 B TW I508820B
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
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    • B24B37/27—Work carriers
    • B24B37/30—Work carriers for single side lapping of plane surfaces
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    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
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Description

扣環以及化學機械研磨之方法
本發明大體而言係關於一種積體電路製程工具，更特定而言係關於一種用於化學機械研磨(CMP)製程或者其他製程之扣環。
在CMP製程中，具有較弱機械強度結構之一晶圓，該結構例如是圖案密度低於10%之單鑲嵌介層窗結構，在CMP製程過程中，可能由於該晶圓邊緣持續撞擊一攜帶頭的扣環的內側而遭受嚴重的邊緣剝落或損壞。舉例而言，具有介電常數k介於1.5-2.5之間的一極低k介電材料之間的弱介面可能發生分層而導致嚴重缺陷。
本發明提供一種環扣，包含：一外環以及一內環，附著於該外環，其中該內環之硬度低於該外環。以蕭氏A硬度標度測量的內環之硬度的範圍為15至105。以洛氏M硬度標度測量的外環之一硬度範圍為95至110。
在本發明一較佳實施例中，扣環之一高度的範圍為10毫米至20毫米。內環之一厚度的範圍為0.2毫米至5 毫米而外環之一厚度範圍為5毫米至20毫米。內環的材質包含聚胺基甲酸酯、聚酯、聚醚、聚碳酸酯，或上述物質之任意組合而外環的材質包含聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、上述物質之任意組合。
在本發明一較佳實施例中，外環與該內環之間的一黏著劑層。
本發明提供一種化學機械研磨之方法，包含：使用具有一扣環之一攜帶頭抓取一晶圓，其中該扣環包括一外環及硬度低於該外環之一內環；及研磨該晶圓。該晶圓在該研磨期間圍束於該內環內。扣環係使用一機械扣件裝於該攜帶頭上，且該攜帶頭藉由真空吸力抓取該晶圓。該攜帶頭內部具有一薄膜，薄膜向晶圓施壓，藉以將該晶圓推向一研磨墊。
運用本發明所提供的扣環進行化學機械研磨，晶圓圍束於內環內。藉由扣環硬度較低之內環吸收衝擊/接觸能量，降低扣環與晶圓之間在CMP製程期間的震動，且防止晶圓上發生損壞或剝落。此外，扣環之壽命亦可得到延長。
100‧‧‧扣環
102‧‧‧外環
104‧‧‧內環
106‧‧‧線
108‧‧‧部份
110‧‧‧介面
112‧‧‧凹槽
114‧‧‧凸起部份
202‧‧‧攜帶頭
204‧‧‧薄膜
206‧‧‧晶圓
208‧‧‧承載臺
210‧‧‧研磨墊
現請參考結合附圖所進行的以下描述，附圖中：第1A圖係根據某些實施例用於CMP之示例性扣環的示意圖；第1B圖係根據一些實施例第1A圖中之示例性扣環100，沿線106截取的剖面示意圖；第1C圖係根據一些實施例第1B圖中之示例性扣環的一部 份之橫截面示意圖；第1D圖係根據另一實施例第1B圖中之示例性扣環的一部份之橫截面示意圖；及第2A-2D圖係根據一些實施例，使用第1A圖中之示例性扣環100用於CMP方法之中間步驟。
下面詳細討論各種實施例之製作與使用。但應瞭解，本揭示案提供許多適用之發明概念，該等發明概念可在廣泛的特定上下文中得以實施。所討論之該等特定實施例僅說明製作及使用之特定方法，並不限制本揭示案之範疇。
此外，本揭示案可能於多個實例中重複元件符號及/或字母。該重複之目的為簡化及清晰，而該重複本身並不規定所討論之各種實施例與/或配置之間的關係。再者，若本揭示案之下文中有一特徵結構位於另一特徵結構之上，連接至該另一特徵結構及/或耦接至該另一特徵結構，則該特徵結構之構造可能包括之實施例有：該等特徵結構為直接接觸；亦可能有其他特徵結構插入該等特徵結構之間，使得該等特徵結構可能不直接接觸。此外，本揭示案中使用與空間方位相關之術語，例如「下」、「上」、「水平」、「垂直」、「以上」、「超過」、「以下」、「之下」、「上方」、「下方」、「頂部」、「底部」等，以及該等術語之衍生詞(例如，「水平地」、「向下」、「向上」等)以便於說明某一特徵結構與另一特徵結構之關係。該等與空間方位相關之術語旨在涵蓋包括該等特徵結構之設備的不同方位。
第1A圖係根據一些實施例用於CMP之示例性扣環100的示意圖。扣環100包括外環102及附著於外環102之內環104。第1B圖係根據一些實施例第1A圖中之示例性扣環100，沿線106截取的剖面示意圖。在硬度上內環104比外環102軟。在一些實施例中，以蕭氏A硬度標度(Shore A hardness scale)測量的內環104之硬度範圍為15至105，以洛式M硬度標度(Rockwell M hardness scale)測量的外環102之硬度範圍為95至110。
蕭氏硬度為一材料對一已校彈簧裝載的針狀壓頭之穿透阻力的一種量度，該硬度係使用硬度計測量得出的。聚合物(橡膠、塑膠)之硬度通常係根據蕭氏標度測量得出的。洛氏硬度係使用鑽石圓錐壓頭或硬化鋼球壓頭對測試材料進行壓痕測量得出的。在初步輕負載下將該壓頭壓入該測試材料；用該壓頭施加另一強負載，並撤除該強負載，產生壓入深度的永久增加，該增加深度用於計算洛氏硬度數。
在某些實施例中，扣環100之內徑(inside diameter,ID)範圍為300毫米至303毫米，外徑(outside diameter,OD)範圍為329毫米至333毫米。在其他實施例中，扣環100可具有其他尺寸，例如，調整扣環100之尺寸可容納直徑為450毫米之晶圓以在CMP製程中或於其他製程中需要在製程步驟中握持該晶圓。
第1C圖係根據一些實施例第1B圖中之示例性扣環的一部份108之橫截面示意圖。在一些實施例中，內環104之厚度Ti的範圍為0.2毫米至5毫米，且內環104的材質包含聚胺基甲酸酯、聚酯、聚醚、聚碳酸酯、上述物 質之任意組合，或任何其他適合之材料。在一些實施例中，外環102之厚度範圍為5毫米至20毫米，且外環102的材質包含聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、上述物質之任意組合，或任何其他適合之材料。在一些實施例中，包括內環104及外環102之扣環100的總厚度保持與不含內環104之習用扣環之厚度相等。
在一些實施例中，在外環102與內環104之間的介面110上所塗覆之一黏著劑(膠)層而使內環104附著於外環102之內側。在其他實施例中，內環104可藉由塗佈塗層而形成於外環102內。在其他實施例中，外環102內側可能包括凹槽112，凹槽112沿外環102內表面延伸；內環104可能包括一凸起部份114，凸起部份114與凹槽112嚙合且含在凹槽112之內，凸起部份114的最大寬度係大於凹槽112之入口寬度，如第1D圖所圖示。由於內環104相對較軟，因此凸起部份114可充分變形以配合插入凹槽112，且形成一緊實的磨擦配合。儘管第1D圖中僅圖示一個凹槽112對應之凸起部份114，但是亦可使用兩個或兩個以上之凹槽/凸起部份對。在某些實施例中，扣環100之高度H的範圍為10毫米至20毫米。
第2A-2D圖係根據一些實施例，使用第1A圖中之示例性扣環100用於CMP方法之中間步驟。在第2A圖中，扣環100包括外環102，且扣環100使用諸如螺釘之一機械扣件或藉由任何其他適用手段裝於一攜帶頭202上。攜帶頭202具有薄膜204，薄膜204介面接合晶圓206。攜帶頭202向置於承載臺208上之晶圓206降低。
內環104的硬度低於外環102。在一些實施例中， 以蕭氏A硬度標度測量的內環104之硬度範圍為15至105；以洛氏M硬度標度測量的外環102之硬度範圍為95至110。
在一些實施例中，內環104之厚度Ti的範圍為0.2毫米至5毫米，且內環104的材質包含聚胺基甲酸酯、聚酯、聚醚、聚碳酸酯、上述物質之任意組合，或任何其他適合之材料。在一些實施例中，外環102之厚度範圍為5毫米至20毫米，且外環102的材質包含聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、上述物質之任意組合，或任何其他適合之材料。
在第2B圖中，托架頭部202使用薄膜204上之真空吸力從承載臺208上抓取晶圓206。
在第2C圖中，攜帶頭202將晶圓206載至研磨墊210，且攜帶頭202向研磨墊210降低以研磨晶圓206。在一些實施例中，扣環100與研磨墊210之間的間隙範圍為0.5毫米至2.5毫米。
在第2D圖中，攜帶頭202內部之薄膜204受壓，藉以將晶圓206推向研磨墊210。晶圓206藉由旋轉攜帶頭202(及/或研磨墊210)進行研磨。在研磨期間，晶圓206圍束於內環104內。藉由扣環100，硬度較低之內環104吸收衝擊/接觸能量，降低扣環100與晶圓206之間在CMP製程期間的震動，且防止晶圓206上發生損壞或剝落。此外，扣環100之壽命亦可得到延長。
雖然圖示之製程為CMP製程，但熟習該項技術者應認識到所述扣環可在其他製程中，尤其是需要提供硬度較低之介面以於處理及/或搬運步驟期間保護晶圓之邊緣 的製程中，提供有利特徵。
根據某些實施例，用於化學機械研磨之扣環包括外環及附著於該外環之內環。該內環之硬度低於該外環。
根據某些實施例，化學機械研磨之方法包括使用具有扣環之攜帶頭抓取晶圓。該扣環包括外環及硬度低於該外環之內環。對該晶圓進行研磨。
熟習該項技術者應瞭解，本揭示案可具有許多實施例變化情況。儘管已詳述該等實施例及該等實施例之特徵結構，但是應瞭解，在不脫離該等實施例之精神及範疇之情況下，本揭示案中可對該等實施例進行各種更改、替代及修改。再者，本申請案之範疇並非限制於製程、機器、製造及本「說明書」內所述之物質組分、手段、方法及步驟之特定實施例。一般技術者應將從所揭示實施例瞭解，可根據本揭示案利用所揭示之現存或將於日後開發之製程、機器、製造、物質組分、手段、方法或步驟，且上述製程、機械、製造、物質組分、手段、方法或步驟執行與本揭示案中所述之對應實施例幾乎完全相同之功能，或實現與本揭示案中所述之對應實施例幾乎完全相同之結果。
上述方法實施例說明示例性步驟，但該等步驟未必按所說明之順序執行。可根據本揭示案實施例之精神及範疇酌情添加、替換、更改順序及/或去除步驟。與不同請求項及/或不同實施例相結合之實施例屬於本揭示案之範疇，且熟悉該項技術者在閱讀本揭示案之後應清晰理解該等實施例。
102‧‧‧外環
104‧‧‧內環
108‧‧‧部份
110‧‧‧介面

Claims (9)

  1. 一種環扣，包含：一外環；及一內環，附著於該外環，其中該內環之硬度低於該外環，該外環包含至少一凹槽，該內環包含至少一凸起部份，該凸起部份與該凹槽形成摩擦配合，其中該凸起部份的最大寬度係大於該凹槽之入口寬度。
  2. 如請求項1所述之扣環，其中該內環之一厚度的範圍為0.2毫米至5毫米且以蕭氏A硬度標度測量的內環之一硬度的範圍為15至105。
  3. 如請求項1所述之扣環，其中該內環的材質包含聚胺基甲酸酯、聚酯、聚醚、聚碳酸酯，或上述物質之任意組合。
  4. 如請求項1所述之扣環，其中該外環之一厚度範圍為5毫米至20毫米且以洛氏M硬度標度測量的外環之一硬度範圍為95至110。
  5. 如請求項1所述之扣環，其中該外環的材質包含聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、上述物質之任意組合。
  6. 如請求項1所述之扣環，其中該扣環之一高度的範圍為10毫米至20毫米。
  7. 一種化學機械研磨之方法，包含：使用具有一扣環之一攜帶頭抓取一晶圓，其中該扣環包括一外環及硬度低於該外環之一內環，該外環包含至少一凹槽，該內環包含至少一凸起部份，該凸起部份與該凹槽形成摩擦配合，其中該凸起部份的最大寬度係大於該凹槽之入口寬度；及研磨該晶圓。
  8. 如請求項7所述之方法，其中該晶圓在該研磨期間圍束於該內環內。
  9. 如請求項7所述之方法，進一步包含：使用一機械扣件將該扣環裝於該攜帶頭且該攜帶頭藉由真空吸力抓取該晶圓。
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