TWM526940U - 高效率拋光墊刻整與梳理裝置 - Google Patents

Description

高效率拋光墊刻整與梳理裝置

本創作係有關於一種拋光墊修整器，特別是一種高效率拋光墊刻整與梳理裝置。

化學機械研磨是半導體器械製造工藝中的一種技術，其利用化學腐蝕及機械力對加工過程中的矽晶圓或其他襯底材料進行平坦化處理，故又被稱作化學機械平坦化。在化學機械研磨技術尚未問世前，曾有反刻、玻璃迴流、旋塗膜層等平坦化技術，但效果並不理想，直到80年代末期，IBM公司發展化學機械研磨技術，使表面平坦化達到更為精細的處理，奠定其於大規模積體電路製造中關鍵的地位。

化學機械研磨是結合化學蝕刻與機械研磨的加工方法，其主要分為拋光與修整兩個部分。

拋光是由一個用來進行晶片研磨的拋光平台，及一個用來固定晶片的承載器握柄與一個供應拋光液的裝置所組成，首先承載器利用真空將晶片吸住並且施加壓力於舖有一層拋光墊的拋光平台上，藉由晶片承載器及拋光平台兩者同方向旋轉所產生的相對運動進行拋光加工，在拋光的同時，於晶片表面與拋光墊兩者之間加入拋光研磨液，拋光研磨液內含研磨粒及化學藥液具有潤滑及侵蝕的作用，使晶片表面凸出部分加以移除，達到全面性平坦化的目標。

刻整與梳理是指利用鑲嵌入有數千顆以上的鑽石磨粒之鑽石修整器對拋光墊表面進行自轉或來回擺動，以清除拋光後的廢屑(梳理)及於拋光墊表面刻出溝紋(刻整)，提升拋光墊對晶圓的摩擦阻力，進而維持拋光速率與保持晶圓乾淨。

為了在拋光墊壽命期間獲得穩定的化學機械研磨性能，會使用鑽石修整器刻整拋光墊表面的紋理常態，並梳理去除拋光副產品(如磨屑)。然而請參閱圖1，其為習知的拋光墊修整器結構示意圖，拋光墊修整器是以鑽石磨粒A燒結或黏著於金屬基材B的表面所製成。由於鑽石磨粒A裸露於金屬基材B表面，其高度、外觀形狀及尺寸不一致，使得鑽石磨粒A可利用率非常低，造成鑽石修整器刻整效果不佳，以及被拋光工作物拋光移除率偏低及移除後的表面均勻度不佳。

此外，由於該等鑽石磨粒A是以亂數的狀態分布於拋光墊修整器上，或是約略的矩陣分布,其間所形成的供拋光後的廢屑排出的溝槽的寬度與深度不一，而且，溝槽到一半可能被其他鑽石磨粒A所阻擋，造成凹槽無法頭尾貫通。此狀況會造成廢屑卡在溝槽中，而無法順利被排出，也就是梳理的效果與效率是不好的。

因此如何製造具有均一性、高效率與效果的刻整與梳理、提升化學機械拋光製程良率與可靠度之拋光墊修整器，實為一重要課題。

本創作之目的在於提供一種高效率拋光墊刻整與梳理裝置，可以達到提高被拋光工作物拋光移除率，及提高被拋光工作物移除後的表面均勻度，達成提升整體化學機械拋光製程良率與可靠度的拋光良率。 本新型為一種高效率拋光墊刻整與梳理裝置，包含：

一載盤；以及

一刻整層，設置於該載盤；該刻整層具有複數個交錯設置的凹溝，使該刻整層具有複數個呈規則排列的凸部，各該凸部概呈等高，且該等凹溝概呈等深。

該刻整層可選擇以硬度大於待拋光物及研磨粒的硬度的單一材料所構成，例如：藍寶石、碳化矽、氮化鋁與其他類似之材料；經過加工該刻整層之後，使該刻整層具有複數個交錯設置且具有斜邊的凹溝，且各該凹溝的底面為一個平面。該等凹溝具有複數個沿一第二方向延伸的凹溝，該第一方向與該第二方向之夾角能夠為垂直，該第一方向凹溝與該第二方向凹溝形成具有側面斜邊之凸部,該等凸部呈四邊形，且經由該呈等高的凸部，得到更佳的拋光墊刻整效果。經由為直線延伸頭尾貫通的概呈等深，寬度一致的凹溝，得到更佳的拋光墊梳理效果。

本創作之高效率拋光墊刻整與梳理裝置可以達到提高被拋光物拋光移除率，及提高被拋光工作物移除後的表面均勻度，達成提升整體化學機械拋光製程良率與可靠度的拋光良率。

請參閱圖2及圖3，本新型為一種高效率拋光墊刻整與梳理裝置，包含：

一載盤10；以及

一刻整層20，設置於該載盤10，該刻整層20可選擇以硬度大於待拋光物及研磨粒的硬度的單一材料所構成，例如：藍寶石、碳化矽、氮化鋁與其他類似之材料；利用加工該刻整層20之後，使該刻整層20具有複數個交錯設置且具有斜邊211的凹溝21，且各該凹溝21的底面為一個平面。該等凹溝21概呈直線延伸，且其深度L概呈相同、寬度W1 也概呈相同，使該刻整層20具有複數個呈規則排列的凸部22，每一個凸部22具有一上表面221，各該凸部22的上表面221為概呈等高H且寬度W2概呈一致，且各該凸部22的側面具有斜邊211，其中該等凹溝21具有複數個沿一第一方向X延伸的第一凹溝21；該等凹溝21具有複數個沿一第二方向Y延伸的凹溝21，該第一方向X與該第二方向Y之夾角能夠為垂直，使該等凸部22呈四邊形。請參閱圖4，在另一個實施例中，該第一方向X與該第二方向Y之夾角不等於90°，使該等凸部22呈菱形。

圖5顯示另一種實施態樣，各該凸部22為一尖端P，且各該尖端P是由各該凸部22的斜邊211延伸之相交點，且該等尖端P概呈等高。

本新型所提供的該等凸部22主要是與刻整部份有關，藉由該等凸部22高度、寬度一致且呈規則排列，相對於習用裝置的鑽石磨粒具有高低不一的問題，如此可大幅改善有效率的問題，以使拋光的效果與效率大幅提高。另外要特別提出說明的是，該等凸部22的高度與寬度可配合待拋光物及所使用的研磨粒的粒徑大小而調整，如此可使拋光的效果與效率進一步提高。

再者，本新型所提供的該等凹溝21主要是與梳理部份有關，藉由該等直線延伸的凹溝21，可使拋光後所產生的廢屑，可順利地沿著該等凹溝21而被排出，此點對於後續的刻整與拋光程序的效果與效率有極大的幫助。另外要特別提出說明的是，該等凹溝21的寬度與深度可配合待拋光物於拋光後所產生的廢屑程度以及所使用研磨粒做調整，以期使拋光後所產生的廢屑可順利地被排出。

綜上所述，本新型提供了高度H、寬度W2一致且呈規則排列的凸部22以及寬度W1、深度L一致且頭尾貫通的凹溝21，讓拋光墊能夠提供高拋光效率與高拋光效果。而且，本新型的結構簡單、容易加工，實具有產業競爭價值，特此提出申請。

《習知》
A‧‧‧鑽石磨粒
B‧‧‧金屬基材
《本創作》
10‧‧‧載盤
20‧‧‧刻整層
21‧‧‧凹溝
211‧‧‧斜邊
22‧‧‧凸部
221‧‧‧上表面
P‧‧‧尖端
L‧‧‧深度
W1‧‧‧寬度
W2‧‧‧寬度
H‧‧‧高度
X‧‧‧第一方向
Y‧‧‧第二方向

圖1       為習知的拋光墊刻整與梳理裝置。 圖2       為本新型於一較佳實施例之平面圖。 圖3       為沿圖2中3-3剖線之剖面圖。 圖4       為本新型於另一較佳實施例之平面圖。 圖5       為本新型於又一較佳實施例之剖面圖。

20‧‧‧刻整層

21‧‧‧凹溝

22‧‧‧凸部

221‧‧‧上表面

X‧‧‧第一方向

Y‧‧‧第二方向

Claims (10)

1. 一種高效率拋光墊刻整與梳理裝置，包含： 一載盤；以及 一刻整層，設置於該載盤；該刻整層具有複數個交錯設置的凹溝，使該刻整層具有複數個呈規則排列的凸部，各該凸部概呈等高且各該凹溝概呈等深。
2. 如請求項１所述之高效率拋光墊刻整與梳理裝置，其中該等凹溝具有複數個沿一第一方向延伸的第一凹溝；該等凹溝具有複數個沿一第二方向延伸的凹溝，該第一方向與該第二方向之夾角為垂直。
3. 如請求項１所述之高效率拋光墊刻整與梳理裝置，其中該等凹溝具有複數個沿一第一方向延伸的第一凹溝；該等凹溝具有複數個沿一第二方向延伸的凹溝，該第一方向與該第二方向之夾角不等於90°。
4. 如請求項１所述之高效率拋光墊刻整與梳理裝置，其中各該凸部的側面具有斜邊。
5. 如請求項１所述之高效率拋光墊刻整與梳理裝置，其中各該凹溝的底面為一個平面。
6. 如請求項１所述之高效率拋光墊刻整與梳理裝置，其中各該凸部為一尖端，且該等尖端概呈等高。
7. 如請求項１所述之高效率拋光墊刻整與梳理裝置，其中該等凸部的側面寬度概呈一致，且可配合研磨粒的粒徑而調整。
8. 如請求項１所述之高效率拋光墊刻整與梳理裝置，其中該等凹溝的寬度概呈一致，且可配合待拋光物與待拋光物於拋光後所產生的廢屑程度以及研磨粒而調整。
9. 如請求項１所述之高效率拋光墊刻整與梳理裝置，其中該等凸部分別具有一上表面，該等上表面概呈等高。
10. 如請求項１所述之高效率拋光墊刻整與梳理裝置，該刻整層以硬度大於待拋光物及研磨粒的硬度的單一材料所構成。