TWM513087U - 平坦化之組合式化學機械研磨修整器 - Google Patents

Description

平坦化之組合式化學機械研磨修整器

本新型為有關一種化學機械研磨修整器，尤指一種平坦化之組合式化學機械研磨修整器。

化學機械研磨(Chemical Mechanical Polishing，簡稱CMP)是一種廣泛用於半導體製程中的平坦化技術，常見的化學機械研磨製程為使用一固定在一旋轉台的研磨墊(或拋光墊)，接觸並施力於一承載在一可自旋之載具上的矽晶圓，於研磨時，該載具與該旋轉台將進行轉動且提供一研磨漿料至該研磨墊。一般而言，研磨所造成的碎屑與研磨漿料將累積在研磨墊中的孔洞，令研磨墊產生耗損且導致其對於晶圓的研磨效果下降，因此，係需要使用一修整器(Conditioner)移除研磨墊中殘留的碎屑與研磨漿料。

為了使修整器可結合各種不同種類、尺寸、形狀的磨粒，遂有提出組合式修整器者，例如中華民國發明專利公告第I228066號，揭示一種研磨布用修整器，包括一圓盤狀金屬台，該圓盤狀金屬台具有複數個凹部，該凹部容置有一調節機構，該調節機構包括一承載磨石顆粒群的基台、一調整該基台高度的調節用螺絲，透過該調節機構，可調節磨石顆粒群之各基準面間相互的高低差。

或如中華民國發明專利公告第I383860號，揭示一種組合式修整器，包括一大基板以及複數研磨單元，該大基板包括一結合面、一底面及複數穿透孔或複數容置槽，該穿透孔及該容置槽呈一錐狀且孔徑為上寬下窄，該容置槽呈一錐狀，該複數容置槽的槽徑為上寬下窄的形狀，該研磨單元分別具有複數磨粒以及一小基板，該小基板的一面分別設有該磨粒，該磨粒分別具有複數切削端，該小基板相對於設有該磨粒的另一面分別卡固的嵌入該穿透孔的孔徑較窄的下端或嵌入該容置槽的槽徑較窄的下端，使該穿透孔或該容置槽分別容置該研磨單元，該切削端分別突出該結合面。

此外，本申請人申請中之中華民國發明專利申請第103112814號，揭示一種平坦化之化學機械研磨修整器，包括一底部基板、一結合層以及複數個研磨單元，該結合層設置於該底部基板上，該研磨單元設置於該結合層上，每一研磨單元具有一研磨層及一研磨單元基板，該研磨層為利用化學氣相沉積法所形成之鑽石鍍膜，以及該研磨層具有複數個研磨尖端，其中，該些研磨單元係具有相同高度，使該化學機械研磨修整器具有一平坦化表面。

在上述先前技術之中，中華民國發明專利公告第I228066號係需要複雜的機械結構，才能使磨石顆粒群之各基準面間的高低差得以降低，不僅製造繁雜，且成本高；中華民國發明專利公告第I383860號中，小基板和大基板之間雖可形成穩固的結合，但卻難以達成高平坦性；至於中華民國發明專利申請第103112814號，雖具有高平坦性之優點，但由於研磨單元僅透過結合層和底部基板結合，固定性欠佳，仍有待改善。

本新型的主要目的，在於解決習知平坦化之組合式化學機械研磨修整器，研磨單元和底部基板固定性固定性不佳的問題。

為達上述目的，本新型提供一種平坦化之組合式化學機械研磨修整器，包括一底部基板；一結合層，係設置於該底部基板上；以及複數個研磨單元，係設置於該結合層上，該些研磨單元各具有一研磨層以及一承載該研磨層的研磨單元基板，該研磨層具有遠離該結合層之至少一研磨尖端，該研磨單元基板具有一和該結合層接觸的圖案化結構。

綜上所述，本新型相較先前技術的功效為，利用在該研磨單元基板設置立體的該圖案化結構，可以增加該研磨單元基板對該結合層的附著性，使該研磨單元基板和該底部基板的結合效果更佳，延長該化學機械研磨修整器的壽命；其次，藉由該圖案化結構的設置，可易於將該研磨單元基板朝特定方位排列，提供該研磨單元基板定位之功能，特別是當該研磨單元基板上的該研磨層具有不同態樣的結構或分布時，方便該化學機械研磨修整器的設置；再者，當使用固定厚度的該些研磨單元和該結合層，或調整該些研磨單元和該結合層之厚度，可以達到高平坦度的表面，提升該化學機械研磨修整器的研磨效果。

有關本新型的詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：

請參閱『圖1』與『圖2』所示，分別為本新型第一實施例的立體組裝示意圖與剖面示意圖，如圖所示，本新型平坦化之組合式化學機械研磨修整器包括一底部基板10、一結合層20以及複數個研磨單元30。於本新型中，以材質來說，該底部基板10可為不鏽鋼基板、模具鋼基板、金屬合金基板、陶瓷基板或高分子基板；而以結構來說，該底部基板10可為一平面基板、一凹槽基板或一貫孔基板。該結合層20的材料可為陶瓷材料、硬銲材料、電鍍材料、金屬材料或高分子材料，該硬銲材料可為鐵、鈷、鎳、鉻、錳、矽或鋁，該高分子材料可為環氧樹脂、聚脂樹脂、聚丙烯酸樹脂或酚醛樹脂。

於本實施例中，如『圖1』與『圖2』所示，該底部基板10採用該平面基板，該些研磨單元30設置於該結合層20上，該些研磨單元30各具有一研磨層31以及一研磨單元基板32，該研磨單元基板32的排列形狀可為一同心圓或一輻射狀，而該研磨單元基板32承載該研磨層31，該研磨層31具有至少一研磨尖端311，該研磨尖端311位於遠離該結合層20之一側，該研磨單元基板32具有一和該結合層20接觸的圖案化結構321。於本實施例中，該研磨層31是利用一化學氣相沉積法所形成的鑽石鍍膜，且該研磨尖端311的外形可為刀刃狀、圓錐狀、圓弧狀、角錐狀或角柱狀。

請參『圖3』，為本新型第二實施例的剖面示意圖，於本實施例中，該底部基板10採用該凹槽基板，而該底部基板10具有一凹陷部11，用以容置該結合層20和該些研磨單元30；或如『圖4』，為本新型第三實施例的剖面示意圖，當該底部基板10採用該凹槽基板，該底部基板10可具有複數個凹陷部11，各個該凹陷部11對應至該些研磨單元30。請參『圖5』，為本新型第四實施例的剖面示意圖，於本實施例中，該底部基板10採用該貫孔基板，該底部基板10具有複數個貫孔12，用以容置該結合層20和該些研磨單元30，此外，於本實施例中，該平坦化之組合式化學機械研磨修整器更包括一底板40，該底板40與該底部基板10貼設。請續參『圖6』，為本新型第五實施例的剖面示意圖，於此實施例中，該研磨層31包括複數個研磨顆粒312，該些研磨單元30進一步包括一研磨顆粒結合層33，該研磨顆粒結合層33設置於該研磨顆粒312和該研磨單元基板32之間，以將該研磨顆粒312固定於該研磨單元基板32，該研磨顆粒312可為人造鑽石、天然鑽石、多晶鑽石或立方氮化硼。於本新型中，該圖案化結構321較佳地係一設置於該研磨單元基板32底面的凹槽結構，如『圖7』所示，為本新型一實施例中，該圖案化結構第一態樣示意圖，該研磨單元基板32呈圓形，該圖案化結構321a可包括一格子狀凹槽321a；如『圖8』所示，為本新型一實施例中，該圖案化結構第二態樣示意圖，該研磨單元基板32呈方形，該圖案化結構包括複數個呈一同心狀排列的環形凹槽321b，該環形凹槽為方形；如『圖9』所示，為本新型一實施例中，該圖案化結構第三態樣示意圖，該研磨單元基板32呈圓形，該圖案化結構包括複數個呈一同心狀排列的環狀凹槽321c，該環狀凹槽321c為圓形；如『圖10』所示，為本新型一實施例中，該圖案化結構第四態樣示意圖，該研磨單元基板32呈圓形，該圖案化結構包括複數個條彼此交錯且相交於一軸心的線形凹槽321d；如『圖11』所示，為本新型一實施例中，該圖案化結構第五態樣示意圖，該圖案化結構包括複數個條彼此交錯且相交於一軸心的線形凹槽321e以及一圍繞該線形凹槽321e的環形凹槽321f；如『圖12』所示，該圖案化結構包括複數個以一圖案排列的凹槽321g。除以上態樣外，該圖案化結構321尚可為一霧化表面或者為其它有助於和該結合層20之間接合的立體結構。

在製造上，首先，提供一不銹鋼材質的該底部基板10，該底部基板10的厚度為8公釐(mm)且為一平面基板，將一結合層20設置於該底部基板10上，之後，提供複數個研磨單元30，該些研磨單元30各具有一研磨層31以及一研磨單元基板32，該研磨單元基板32是由碳化矽組成的陶瓷基板，且其表面為一平坦表面，接著，利用化學氣相沉積法形成相同厚度的研磨層31，並加工使該研磨層31具有複數個研磨尖端311，該些研磨尖端311呈角錐狀，且該些研磨尖端311呈陣列排列於該研磨單元基板32且尖端方向性與角度為一致，最後，利用該結合層20將該些研磨單元30固定於該底部基板10。以形成該平坦化之組合式化學機械研磨修整器。

綜上所述，本新型利用在該研磨單元基板設置立體的該圖案化結構，可以增加該研磨單元基板對該結合層的附著性，使該研磨單元基板和該底部基板的結合效果更佳，延長該化學機械研磨修整器的壽命；其次，藉由該圖案化結構的設置，可易於將該研磨單元基板朝特定方位排列，提供該研磨單元基板定位之功能，特別是當該研磨單元基板上的該研磨層具有不同態樣的結構或分布時，方便該化學機械研磨修整器的設置；再者，當使用固定厚度的該些研磨單元和該結合層，或調整該些研磨單元和該結合層之厚度，可以達到高平坦度的表面，提升該化學機械研磨修整器的研磨效果。

以上已將本新型做一詳細說明，惟以上所述者，僅爲本新型的一較佳實施例而已，當不能限定本新型實施的範圍。即凡依本新型申請範圍所作的均等變化與修飾等，皆應仍屬本新型的專利涵蓋範圍內。

10‧‧‧底部基板
11‧‧‧凹陷部
12‧‧‧貫孔
20‧‧‧結合層
30‧‧‧研磨單元
31‧‧‧研磨層
311‧‧‧研磨尖端
312‧‧‧研磨顆粒
32‧‧‧研磨單元基板
321‧‧‧圖案化結構
321a‧‧‧格子狀凹槽
321b‧‧‧環形凹槽
321c‧‧‧環狀凹槽
321d‧‧‧線形凹槽
321e‧‧‧線形凹槽
321f‧‧‧環形凹槽
321g‧‧‧凹槽
33‧‧‧研磨顆粒結合層
40‧‧‧底板

『圖1』，為本新型第一實施例的立體組裝示意圖。 『圖2』，為本新型第一實施例的剖面示意圖。 『圖3』，為本新型第二實施例的剖面示意圖。 『圖4』，為本新型第三實施例的剖面示意圖。 『圖5』，為本新型第四實施例的剖面示意圖。 『圖6』，為本新型第五實施例的剖面示意圖。 『圖7』，為本新型一實施例中，該圖案化結構第一態樣示意圖。 『圖8』，為本新型一實施例中，該圖案化結構第二態樣示意圖。 『圖9』，為本新型一實施例中，該圖案化結構第三態樣示意圖。 『圖10』，為本新型一實施例中，該圖案化結構第四態樣示意圖。 『圖11』，為本新型一實施例中，該圖案化結構第五態樣示意圖。 『圖12』，為本新型一實施例中，該圖案化結構第六態樣示意圖。

10‧‧‧底部基板

20‧‧‧結合層

30‧‧‧研磨單元

31‧‧‧研磨層

32‧‧‧研磨單元基板

Claims (17)

1. 一種平坦化之組合式化學機械研磨修整器，包括： 一底部基板； 一結合層，係設置於該底部基板上；以及 複數個研磨單元，係設置於該結合層上，該些研磨單元各具有一研磨層以及一承載該研磨層的研磨單元基板，該研磨層具有遠離該結合層之至少一研磨尖端，該研磨單元基板具有一和該結合層接觸的圖案化結構。
2. 如申請專利範圍第1項所述的平坦化之組合式化學機械研磨修整器，其中該研磨層係利用一化學氣相沉積法所形成的鑽石鍍膜。
3. 如申請專利範圍第1項所述的平坦化之組合式化學機械研磨修整器，其中該研磨尖端的外形擇自於刀刃狀、圓錐狀、圓弧狀、角錐狀及角柱狀所組成之群組。
4. 如申請專利範圍第1項所述的平坦化之組合式化學機械研磨修整器，其中該研磨層包括複數個固定於該研磨單元基板的研磨顆粒。
5. 如申請專利範圍第4項所述的平坦化之組合式化學機械研磨修整器，其中該些研磨單元更包括一設置於該研磨顆粒和該研磨單元基板之間的研磨顆粒結合層。
6. 如申請專利範圍第4項所述的平坦化之組合式化學機械研磨修整器，其中該研磨顆粒擇自於人造鑽石、天然鑽石、多晶鑽石及立方氮化硼所組成之群組。
7. 如申請專利範圍第1項所述的平坦化之組合式化學機械研磨修整器，其中該結合層的材料擇自於陶瓷材料、硬銲材料、電鍍材料、金屬材料及高分子材料所組成之群組。
8. 如申請專利範圍第7項所述的平坦化之組合式化學機械研磨修整器，其中該硬銲材料擇自於鐵、鈷、鎳、鉻、錳、矽及鋁所組成的群組。
9. 如申請專利範圍第7項所述的平坦化之組合式化學機械研磨修整器，其中該高分子材料擇自於環氧樹脂、聚脂樹脂、聚丙烯酸樹脂及酚醛樹脂所組成之群組。
10. 如申請專利範圍第1項所述的平坦化之組合式化學機械研磨修整器，其中該底部基板具有至少一容置該結合層和該些研磨單元的凹陷部。
11. 如申請專利範圍第1項所述的平坦化之組合式化學機械研磨修整器，其中該底部基板具有複數個容置該結合層和該些研磨單元的貫孔。
12. 如申請專利範圍第1項所述的平坦化之組合式化學機械研磨修整器，其中該底部基板係一平面基板。
13. 如申請專利範圍第1項所述的平坦化之組合式化學機械研磨修整器，其中該底部基板擇自於不鏽鋼基板、模具鋼基板、金屬合金基板、陶瓷基板及高分子基板所組成之群組。
14. 如申請專利範圍第1項所述的平坦化之組合式化學機械研磨修整器，其中該研磨單元基板的排列形狀為一同心圓或一輻射狀。
15. 如申請專利範圍第1項所述的平坦化之組合式化學機械研磨修整器，其中該圖案化結構包括複數個呈一同心狀排列的環狀凹槽。
16. 如申請專利範圍第1項所述的平坦化之組合式化學機械研磨修整器，其中該圖案化結構包括一格子狀凹槽。
17. 如申請專利範圍第1項所述的平坦化之組合式化學機械研磨修整器，其中該圖案化結構係一霧化表面。