TWI717183B

TWI717183B - 晶圓拋光墊

Info

Publication number: TWI717183B
Application number: TW109100121A
Authority: TW
Inventors: 李文華; 顏冠緻; 曾煥銓
Original assignee: 銓科光電材料股份有限公司
Priority date: 2020-01-03
Filing date: 2020-01-03
Publication date: 2021-01-21
Also published as: TW202127529A

Abstract

本晶圓拋光墊係供化學機械研磨(CMP)使用，以對晶圓進行研磨拋光。晶圓拋光墊之實施包括研磨片以及設於研磨片背面的壓力調節片；其中，研磨片正面為研磨面，壓力調節片具有一結合面結合在研磨片的背面，結合面的面積小於研磨面的面積，且壓力調節片與研磨片之硬度不相同，前述所指硬度不相同，係指受到壓力時可呈現出不同物性者，例如相同形狀體積下，受到相同壓力時可呈現出不同的壓縮率者，藉此調節研磨面上各區域所能呈現不同的壓力反饋效果，以使得晶圓能獲得更佳、更均勻的拋光效果。

Description

晶圓拋光墊

本創作係提供關於化學機械研磨(CMP)之技術手段，尤指一種晶圓拋光墊。

化學機械研磨是將晶圓表面進行全面性平坦化的一種技術手段，其主要是透過一個拋光頭將晶圓固定，並將晶圓壓持在一個大於晶圓片的拋光墊上。拋光頭可使晶圓自轉或更進一步使晶圓擺動，而此時拋光墊也會轉動。又拋光墊上會噴灑含有化學添加劑的漿料(又稱拋光液、研磨液)，而拋光墊上通常會設置若干溝槽以控制漿料之流場，藉此以修整、拋光晶圓表面之多於材料，使晶圓能達到最佳的平坦狀態。

但習知拋光墊於實施時，仍容易發生晶圓移除效率(研磨速率)不均勻的問題。主要是因為拋光墊的作動方式為旋轉作動，而拋光墊靠近中心的部位與拋光墊靠近外圍的部位，在相同的時間於同一旋轉角度下會呈現不同的位移速度之外，也可能因為一些機械因素造成拋光墊中心與外圍受到壓力有些許落差而影響晶圓拋光的問題，也因此造成拋光墊靠近中心的部位與拋光墊靠近外圍的部位具有不同的晶圓移除效率。除了影響晶圓產製的良率之外，拋光墊的磨損也會不均勻，造成拋光墊外圈區域損消耗大於內圈損耗而必須提早進行更換的問題。有鑑於此，先前技術往往會利用研磨墊表面的溝槽設計，配合漿料供給之流場狀態來改善晶圓移除效率不均勻的問題，但改善的效果有限。

有鑑於此先前技術所提及之問題，本創作係針對影響拋光墊不同區域晶圓移除效率的各種原因進行研究與探討，其中影響拋光墊各區域晶圓移除效率的重要參數，除了研磨介質、晶圓與研磨墊之間的相對移動速度之外，下壓力亦是一項影響晶圓移除效率的重要參數；而更重要的是，而當晶圓受到相同的下壓力而作用在不同軟硬、厚度的拋光墊時，其所呈現的晶圓移除效率亦會不同。

本創作之主要目的，係在提供一種技術手段以調節同一晶圓拋光墊中各區域的軟、硬度，以使同一晶圓拋光墊上不同區域的晶圓移除效率能獲得調節，為達上述目的，本創作晶圓拋光墊包括：一研磨片，其正面為一研磨面；以及一壓力調節片，具有一結合面結合在研磨片的背面，結合面的面積小於研磨面的面積，且壓力調節片與研磨片之硬度不相同。使得研磨面對應於研磨片背面設有壓力調節片的區域，所能呈現的晶圓移除效率就會產生不同的改變。其中，所述研磨片背面設有一第一凹部供壓力調節片容置。

本創作所提供之另一技術手段，係於前述晶圓拋光墊時實施，進一步包含一底封片，底封片接合在研磨片背面且同時將壓力調節片遮蔽。

本創作所提供之又一技術手段，係於前述晶圓拋光墊時實施，令其進一步使其包含一緩衝片，緩衝片接合在研磨片背面且同時將壓力調節片遮蔽，緩衝片與研磨片之硬度不相同。所述研磨片背面設有一第一凹部供壓力調節片容置，或者於緩衝片設有一第二凹部供壓力調節片容置。又或者，該研磨片背面設有一第一凹部供該壓力調節片容置，該緩衝片設有一第二凹部供該一第二壓力調節片容置，該第二壓力調節片朝向該研磨片的方向設有一第二結合面，該第二結合面的面積小於該研磨面的面積。

前揭各技術手段中所述之壓力調節片可呈圈環形或圓形實施，以使晶圓拋光墊的軟、硬區域呈圈環形或圓形分佈；研磨面設有若干溝槽以供拋光作業添加之漿液獲得良好的流場；晶圓拋光墊的背面呈平整狀態，以使晶圓拋光墊能適用於各種研磨機台。

相較於先前技術，本創作在研磨片背面設置壓力調節片，結合面的面積小於研磨面的面積之技術手段，可使研磨片的背面能呈現出具有壓力調節片、以及不具有壓力調節片兩種不同的區域，而壓力調節片與研磨片之硬度不相同能使得兩種不同的區域呈現出不同的壓力調節效果，進而使得拋光墊各區域晶圓移除效率能獲得調節；因應不同的調節需求，壓力調節片可視使用需求而設置成不同的形狀，壓力調節片與研磨片之硬度差別可視不同的使用需求而予以調整，藉此使得晶圓拋光墊能因應各種使用需求，而呈現最佳的結構配置狀態。

本創作具有局部、區域晶圓移除效率調節之功效，有別於一般研磨墊僅為硬度均勻的單層結構或僅單純設置複層緩衝結構，並且在進行局部、區域晶圓移除效率調節時，還能使研磨片的正面(即研磨面)由均勻材質所構成，以確保研磨過程的穩定度。

請參閱第一圖至第四圖所示，係本創作第一實施例之立體組合圖、立體分解圖、剖視圖以及結構說明示意圖，第一實施例揭示之晶圓拋光墊包括一研磨片10以及一壓力調節片20。

研磨片10概呈一圓片狀，研磨片10正面為一研磨面11，研磨片10背面設有一第一凹部12，研磨面11的表面設有若干溝槽13。

壓力調節片20概呈一圈環狀，其係容置於第一凹部12。壓力調節片20具有一結合面21結合在研磨片10的背面，此第一實施例之壓力調節片20其外徑恰好與研磨片10之外徑相同。

結合面21的面積小於研磨面11的面積，且壓力調節片20與研磨片10之硬度不相同。實施時壓力調節片20的硬度可小於研磨片10的硬度，使壓力調節片20相較於研磨片10呈現相對較軟的硬度；或者，實施時壓力調節片20的硬度可大於研磨片10的硬度，使壓力調節片20相較於研磨片10呈現相對較硬的硬度，藉此使得拋光墊具有壓力調節片20的區域與不具有壓力調節片20區域呈現不同的壓力反饋效果，以調節各區域之晶圓移除效率。

由於晶圓拋光墊呈圓片狀之扁平體，因此本實施例以及其他各實施例中所謂結構說明示意圖，僅為相對位置之輔助示意說明，圖式中所示相對寬度、相對厚度以及比例，僅供理解參考而為示意之用，合先敘明。如第三圖所稱之剖視圖，僅能揭露晶圓拋光墊大概之厚薄比例，因此係進一步提供第四圖所稱之結構說明示意圖，以說明研磨片10、第一凹部12及壓力調節片20之相對位置，並進一步示意研磨面11、溝槽13、結合面21之相對位置，。

請參閱第五圖所示，係本創作第二實施例之結構說明示意圖；此實施例與第一實施例所採用之技術手段大致相同，其不同之處係第二實施例所示之壓力調節片20之外徑小於研磨片10之外徑。

請參閱第六圖所示，係本創作第三實施例之結構說明示意圖；此實施例與第一實施例所採用之技術手段大致相同，其不同之處係第二實施例之壓力調節片20位於中心位置呈圓片狀或其他形狀，而非圈環狀，其外徑小於研磨片10之外徑且較靠近中心位置。綜上第一至第三實施例之說明可知，壓力調節片20涵蓋研磨片10背面之範圍、大小以及形狀可視使用需求而予以調整。

請參閱第七圖及第八圖所示，係本創作第四實施例之立體分解圖以及結構說明示意圖；此實施例與第一實施例所採用之技術手段大致相同，其不同之處係第四實施例係進一步包含一底封片30，底封片30接合在研磨片10背面且同時將壓力調節片20遮蔽，以保護並遮蔽壓力調節片20及研磨片10背面原先裸露的部份。

請參閱第九圖所示，係本創作第五實施例之結構說明示意圖；此實施例與第一實施例所採用之技術手段大致相同，其不同之處係第五實施例係進一步包含一緩衝片40，緩衝片40接合在研磨片10背面且同時將壓力調節片20遮蔽，以保護並遮蔽壓力調節片20及研磨片10背面原先裸露的部份。緩衝片40不同於第四實施例所述之底封片30，緩衝片40係進一步具調節與分散壓力的功能，且緩衝片40的硬度與研磨片10之硬度不相同。實施時緩衝片40的硬度可小於研磨片10的硬度，使壓力調節片20相較於研磨片10呈現相對較軟的硬度。

請參閱第十圖所示，係本創作第六實施例之結構說明示意圖；此實施例與第五實施例所採用之技術手段大致相同，其不同之處係緩衝片40設有一第二凹部41供壓力調節片20容置，而研磨片10背面並未設置如前揭實施例所揭示之第一凹部12。

請參閱第十一圖所示，係本創作第七實施例之結構說明示意圖；此實施例與第五、第六實施例所採用之技術手段大致相同，其不同之處係該研磨片10背面設有一第一凹部12供該壓力調節片20容置，該緩衝片40設有一第二凹部41供該一第二壓力調節片50容置，該第二壓力調節片50朝向該研磨片10的方向設有一第二結合面51，該第二結合面51的面積小於該研磨面11的面積；時實施該第二結合面51可直接或間接接合於該研磨片10。

實際實施時，前述各實施例所提及之研磨片10、壓力調節片20、底封片30或緩衝片40均可由硬度不相同的PU材質所構成，其中底封片30或緩衝片40之實施可由其他不同於PU的材質所構成。壓力調節片20、第二壓力調節片50可呈圈環形、圓形或其他形狀實施，壓力調節片20、第二壓力調節片50之設置數量亦可為複數設置，以使得晶圓拋光墊的軟、硬區域呈圈環形、圓形或其他形狀分佈；研磨面11設有若干溝槽13以供拋光作業添加之漿液獲得良好的流場，又整體晶圓拋光墊的背面係呈平整狀態，以使晶圓拋光墊能適用於各種研磨機台。

本創作所指之硬度不相同，係指受到相同壓力時可呈現出不同物性者，例如相同形狀體積下，受到相同壓力時可呈現出不同的壓縮率者；即便是相同類型之材質(例如：PU)亦可透過不同的發泡狀態、實施密度、材料結構或材料成分之不同而呈現出具有不同壓縮率之硬度。

以上所述，僅為舉例說明本創作可能的較佳實施例，不能以此限定本創作實施的範圍，凡是依本創作申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單置換及等效變化，皆屬本創作之專利申請範疇。

10:研磨片 11:研磨面 12:第一凹部 13:溝槽 20:壓力調節片 21:結合面 30:底封片 40:緩衝片 41:第二凹部 50:第二壓力調節片 51:第二結合面

第一圖所示為本創作第一實施例之立體組合圖。第二圖所示為本創作第一實施例之立體剖視圖。第三圖所示為本創作第一實施例之剖視圖。第四圖所示為本創作第一實施例之結構說明示意圖。第五圖所示為本創作第二實施例之結構說明示意圖。第六圖所示為本創作第三實施例之結構說明示意圖。第七圖所示為本創作第四實施例之立體剖視圖。第八圖所示為本創作第四實施例之結構說明示意圖。第九圖所示為本創作第五實施例之結構說明示意圖。第十圖所示為本創作第六實施例之結構說明示意圖。第十一圖所示為本創作第七實施例之結構說明示意圖。

10:研磨片

11:研磨面

12:第一凹部

13:溝槽

20:壓力調節片

21:結合面

Claims

一種晶圓拋光墊，包括：一研磨片，其正面為一研磨面；以及一壓力調節片，具有一結合面結合在該研磨片的背面，該結合面的面積小於該研磨面的面積，且該壓力調節片與該研磨片之硬度不相同。
如請求項1所述之晶圓拋光墊，其中該研磨片背面設有一第一凹部供該壓力調節片容置。
如請求項1所述之晶圓拋光墊，其進一步包含一底封片，該底封片接合在該研磨片背面且同時將該壓力調節片遮蔽。
如請求項1所述之晶圓拋光墊，其進一步包含一緩衝片，該緩衝片接合在該研磨片背面且同時將該壓力調節片遮蔽，該緩衝片與該研磨片之硬度不相同。
如請求項4所述之晶圓拋光墊，其中該研磨片背面設有一第一凹部供該壓力調節片容置。
如請求項4所述之晶圓拋光墊，其中該緩衝片設有一第二凹部供該壓力調節片容置。
如請求項4所述之晶圓拋光墊，其中該研磨片背面設有一第一凹部供該壓力調節片容置，該緩衝片設有一第二凹部供該一第二壓力調節片容置，該第二壓力調節片朝向該研磨片的方向設有一第二結合面，該第二結合面的面積小於該研磨面的面積。
如請求項1至7任一項所述之晶圓拋光墊，其中該壓力調節片呈圈環形。
如請求項1至7中任一項所述之晶圓拋光墊，其中該壓力調節片呈圓形。
如請求項1至7中任一項所述之晶圓拋光墊，其中該研磨面設有若干溝槽。
如請求項1至7中任一項所述之晶圓拋光墊，其中該晶圓拋光墊的背面呈平整狀態。