TWM588351U - 晶圓用之化學機械研磨機台 - Google Patents

Abstract

本創作提供一種晶圓用之化學機械研磨機台，包含：一基座，為金屬圓盤狀，中心位置開設有一軸孔，供以固定插設一旋轉軸芯，且該軸孔之環側設有至少三個導流孔，該等導流孔係貫穿該基座；其中該等導流孔分別與該軸孔等距，且相鄰之二個該等導流孔相互連成線係可成形為一正多邊形；一研磨墊，係對應設置於該基座一側，該研磨墊具有複數個溝槽與對應該導流孔數量設有至少三個漿料孔，該等漿料孔分別對應該等導流孔設置而形成導通狀態，該等漿料孔與該等溝槽亦相互連通，且該等溝槽係分別延伸至該研磨墊側邊而形成開放導流狀態；及一晶圓固定座，對應設置於該研磨墊下方，該晶圓固定座供以設置並固定一晶圓。

Description

晶圓用之化學機械研磨機台

本創作係與化學機械研磨領域相關，尤其是一種可使研磨液由研磨墊中間區域流入再均勻擴散至外側，據此提高平坦化效果之晶圓用之化學機械研磨機台。

化學機械研磨(Chemical Mechanical Polishing)為現今最為廣泛使用之晶圓平坦化方式。顧名思義地，此製程原理主要係利用研磨的機械原理，搭配研磨用之化學藥劑，進一步將晶圓表面因製程長晶過程所造成之高低輪廓，例如半導體製程中於正面金屬化後之晶背研磨需求，進一步加壓研磨輪至晶圓，使之呈現平坦化並符合終端產品之電性需求。簡單來說，化學機械研磨之目的係為將製作完成之積體電路表面磨平，以方便下一層金屬導線具有較佳之成長良率。

傳統來說，化學機械研磨設備大致由設有研磨墊之高速旋轉基台上，搭配一晶圓乘載座將晶圓固定，而使晶圓由上而下地加壓至該研磨墊，並輔以一側之研磨漿料噴嘴將研磨液噴至研磨墊上，反覆旋轉、加壓、噴料，直至預定晶圓厚度。因此，影響化學機械研磨之功效者不外乎上述之各種設備條件。其中任一條件之設定差異，都將可能導致晶圓破片進而影響良率表現。是以，為避免犧牲過多已部分完成金屬化之晶圓因製程參數不佳導致破片，進而衍生有利用將使用過後之晶圓予以再生利用之需求，據此將研磨後之再生晶圓作為測試片之用。

以研磨機台而言，習知多使晶圓由上而下地加壓至該研磨墊，並輔以一側之研磨漿料噴嘴將研磨液噴至研磨墊上，然此種作法研磨液無法均勻分佈至晶圓表面，且研磨墊與晶圓間係加壓至一定壓力，故更難以使研磨液均勻分佈至研磨墊各處，據此影響研磨後之平坦化功效。

有鑑於此，為了達到較佳之研磨功效，本創作人竭其心智苦心研究，並憑其從事該項產業多年之累積經驗，進而提出一種晶圓用之化學機械研磨機台，以利有效改善習知技術之缺失。

本創作之一目的，旨在提供一種晶圓用之化學機械研磨機台，藉此可使研磨液由研磨墊中間區域流入再均勻擴散至外側，據此提高研磨之平坦化功效。

為達上述目的，本創作揭露一種晶圓用之化學機械研磨機台，包含：一基座，為金屬圓盤狀，中心位置開設有一軸孔，供以固定插設一旋轉軸芯，且該軸孔之環側設有至少三個導流孔，該等導流孔係貫穿該基座；其中該等導流孔分別與該軸孔等距，且相鄰之二個該等導流孔相互連成線係可成形為一正多邊形；一研磨墊，係對應設置於該基座一側，該研磨墊具有複數個溝槽與對應該導流孔數量設有至少三個漿料孔，該等漿料孔分別對應該等導流孔設置而形成導通狀態，該等漿料孔與該等溝槽亦相互連通，且該等溝槽係分別延伸至該研磨墊側邊而形成開放導流狀態；及一晶圓固定座，對應設置於該研磨墊下方，該晶圓固定座供以設置並固定一晶圓。

較佳者，其中該軸孔係為盲孔態樣，據此可實現設備組裝時之防呆功效。

較佳者，為提升研磨液於研磨墊之導流及擴散均勻度，該導流孔數量可設置為四個。

較佳者，為使研磨墊於工作時較為穩固，對應組裝之該基座係可設置為鑄鐵材質。

較佳者，為靈活設備之組裝或更換，其中該基座與研磨墊係透過黏合方式固定。

綜上所述，本創作之晶圓用之化學機械研磨機台，有別於習知技術而改採利用上方之研磨墊加壓至下方晶圓研磨方式，同時透過特殊設計之基座將研磨液由研磨墊之中間區域流入並均勻擴散，再於研磨後由該研磨墊之邊緣將研磨液排出，並同步移除製程廢料及研磨熱能，而排出後之研磨液亦可循環利用，據此可大幅降低製程成本，提高製程良率。

為使貴審查委員能清楚了解本創作之內容，謹以下列說明搭配圖式，敬請參閱。

請參閱第1及2圖，其係分別為本創作較佳實施例之化學機械研磨機台分解示意圖及化學機械研磨機台應用示意圖。本創作係提出一種晶圓用之化學機械研磨機台，包含一基座10、一研磨墊12及一晶圓固定座14。

該基座10係為金屬圓盤狀，且中心位置開設有一軸孔101，供以插設一旋轉軸芯2，且該軸孔101之環側設有至少三個導流孔102，該等導流孔102係貫穿該基座10。其中，該等導流孔102係分別與該軸孔101等距，且相鄰之任二個該等導流孔102相互連成線係可成形為一正多邊形。例如當該基座10開設有三個該導流孔102時，相鄰之任二個該等導流孔102相互連成線可形成正三角形，該基座10開設有四個該導流孔102時，該等導流孔102相互連成線後可形成正四邊形，以此類推。於本實施例中，係以該基座具有四個該導流孔102為例，透過四個對稱設置之該等導流孔102，係可提升研磨液注入後的擴散與導流均勻度。

該研磨墊12對應設置於該基座10一側，該研磨墊12具有複數個溝槽121與對應該導流孔102數量而設有至少三個漿料孔122，該等漿料孔122分別對應該等導流孔102設置而形成導通狀態，該等漿料孔122與該等溝槽121亦相互連通，且該等溝槽121係分別延伸至該研磨墊12側邊而形成開放導流狀態。於本實施例中，該研磨墊12對應該等導流孔102而具有四個該漿料孔122，且該等溝槽121係呈放射狀排列設置，並延伸至該研磨墊12邊側而為開放狀態，使得研磨液可沿著該等溝槽121向外排出。同時，透過此種該等溝槽121設置狀態，係更易排除讓研磨時產生的熱能與廢料，提升研磨效率與效能。該晶圓固定座14則對應設置於該研磨墊12下方，且該晶圓固定座14供以設置並固定一晶圓3。藉此，於研磨時可使研磨液係由該研磨墊12中間區域流入，再均勻擴散至外側，而可避免如習知技術使晶圓由上而下加壓至研磨墊所帶來的諸多缺失，有效地提高研磨之平坦化功效。

進一步地，該軸孔101較佳可為盲孔態樣，以於組設時達到防呆功效。此外，該基座10係可設置為鑄鐵材質，以提升其結構剛性與強度，並使研磨墊於研磨作業時更為穩固。又為增進零組件之更換與組設速度及便利性，該基座10與該研磨墊12係可透過黏合方式固定，如第2圖所示，如此在組設與拆卸更換該研磨墊12及該基座10時，係更為簡易且便利。

應用上，該研磨墊12係組設於該基座10之一側，並可如前述透過黏合方式相互固定，該基座10之該軸孔101處則與該旋轉軸芯2相互組合，以利透過該旋轉軸芯2帶動該基座10及該研磨墊12。該晶圓固定座14則對應設於該研磨墊12之下方，並供以放置與固定欲研磨之該晶圓3。研磨時，係使該基座10及該研磨墊14由上而下地加壓至該晶圓3上以針對該晶圓3表面進行研磨，研磨液則由該等導流孔102注入並流往連通之該等漿料孔122，使研磨液由該研磨墊12中間位置受該等溝槽121導引，朝向四周均勻擴散，進而均勻地分佈於該研磨墊12上，大幅提升研磨品質與該晶圓3之平坦化效果。於研磨過程中產生的廢料與熱能，則可受研磨液帶動，並藉由該等溝槽121於該研磨墊12邊緣之開放區域向外排出，避免影響研磨作業，同時排出的研磨液也可再次循環利用，降低製程所需成本。

綜上所述，本創作之晶圓用之化學機械研磨機台，有別於習知技術而改採利用上方之研磨墊加壓至下方晶圓研磨方式，同時透過特殊設計之基座將研磨液由研磨墊之中間區域流入並均勻擴散，再於研磨後由該研磨墊之邊緣將研磨液排出，並同步移除製程廢料及研磨熱能，而排出後之研磨液亦可循環利用，據此可大幅降低製程成本，提高製程良率。

以上所述者，僅為本創作之較佳實施例而已，並非用以限定本創作之權利範圍；故在不脫離本創作之均等範圍下所做之變化、修飾或替換相同功能之元件，仍皆應涵蓋於本創作之專利範圍內。

10‧‧‧基座
101‧‧‧軸孔
102‧‧‧導流孔
12‧‧‧研磨墊
121‧‧‧溝槽
122‧‧‧漿料孔
14‧‧‧晶圓固定座
2‧‧‧旋轉軸芯
3‧‧‧晶圓

第1圖，為本創作較佳實施例之化學機械研磨機台分解示意圖。
第2圖，為本創作較佳實施例之化學機械研磨機台應用示意圖。

Claims (5)

1. 一種晶圓用之化學機械研磨機台，包含：
   一基座，為金屬圓盤狀，中心位置開設有一軸孔，供以固定插設一旋轉軸芯，且該軸孔之環側設有至少三個導流孔，該等導流孔係貫穿該基座；其中該等導流孔分別與該軸孔等距，且相鄰之二個該等導流孔相互連成線係可成形為一正多邊形；
   一研磨墊，係對應設置於該基座一側，該研磨墊具有複數個溝槽與對應該導流孔數量設有至少三個漿料孔，該等漿料孔分別對應該等導流孔設置而形成導通狀態，該等漿料孔與該等溝槽亦相互連通，且該等溝槽係分別延伸至該研磨墊側邊而形成開放導流狀態；及
   一晶圓固定座，對應設置於該研磨墊下方，該晶圓固定座供以設置並固定一晶圓。
2. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓用之化學機械研磨機台，其中，該軸孔係為盲孔態樣。
3. 如申請專利範圍第2項所述之晶圓用之化學機械研磨機台，其中，該導流孔數量為四個。
4. 如申請專利範圍第3項所述之晶圓用之化學機械研磨機台，其中，該基座係為鑄鐵材質。
5. 如申請專利範圍第4項所述之晶圓用之化學機械研磨機台，其中，該基座與研磨墊係透過黏合方式固定。