專利名稱：研磨墊調(diào)節(jié)器及研磨墊的調(diào)節(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種化學(xué)機械拋光設(shè)備及其維持方法，且特別涉及一種研磨 墊調(diào)節(jié)器及研磨墊的調(diào)節(jié)方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體元件特征的尺寸逐漸縮小至深次微米的范圍，為了確保元件 的可靠度，在制作集成電路或其它電子裝置時，提供極度平坦的晶片表面或 基底表面是十分重要的。
在半導(dǎo)體工藝中，化學(xué)機械拋光法(chemical mechanical polishing, CMP) 是現(xiàn)今較常使用的全面性平坦化的技術(shù)。 一般而言，在化學(xué)機械拋光的過程 中，是在供應(yīng)含有化學(xué)助劑(reagent)與研磨顆粒的研漿(slurry)的情況下，將 被固定的晶片表面朝向轉(zhuǎn)速受到控制的研磨墊上，通過晶片與研磨墊之間的 相對運動來達成平坦化的目的。換言之，當晶片以按壓的方式于研磨墊上轉(zhuǎn) 動時，晶片表面與研漿中的研磨顆粒會彼此接觸而產(chǎn)生摩擦，如此會使得晶 片表面產(chǎn)生耗損，而使其表面逐漸平坦。
然而，在進行一段長時間的化學(xué)機械拋光工藝之后，研磨墊的表面會變 得光滑化(glazing)，且研磨墊上容易會有殘留顆粒堆積聚集。這些顆粒有的 是來自研漿中的研磨顆粒，有的則可能是來自晶片表面上被研磨去除的薄膜 材料所生成的副產(chǎn)品(by-product)。因此，為了確?；瘜W(xué)機械拋光工藝的質(zhì)量， 必須使用研磨墊調(diào)節(jié)器(conditioner)使研磨墊恢復(fù)適當?shù)拇植诙?，以維持研磨 墊對晶片的研磨速率與穩(wěn)定度。
圖1A是以已知的研磨墊調(diào)節(jié)器處理研磨墊的剖面示意圖。研磨墊100 中形成有多個溝槽102。溝槽102是用來使散布于研磨墊100上的研漿均勻 分布在研磨墊100與待研磨晶片之間。此外，在經(jīng)過長時間的化學(xué)機械拋光 后，研磨墊100上以及溝槽102底部會散布有許多殘留顆粒120。另一方面， 研磨墊調(diào)節(jié)器110包括底層112以及多個金剛石顆粒114。金剛石顆粒114 配置于底層112的表面，用以刮除研磨墊100的表面。當使用研磨墊調(diào)節(jié)器110修整研磨墊100時，通過分別使研磨墊100與研磨墊調(diào)節(jié)器110沿著特 定方向轉(zhuǎn)動，而使旋轉(zhuǎn)的金剛石顆粒114對研磨墊100進行機械式摩擦，以 移除研磨墊100表面上已形變的區(qū)域，并使研磨墊100恢復(fù)對研漿的抓取能 力。然而，研磨墊100在經(jīng)過多次研磨墊調(diào)節(jié)器110修整處理后，研磨墊100 表面的材料會有所損耗，造成研磨墊100上的溝槽102的深度會減少，由殘 留顆粒120所聚集而成的聚集顆粒122因而容易從變淺的溝槽102中逸出。
圖1B是使用經(jīng)由已知的研磨墊調(diào)節(jié)器處理后的研磨墊對晶片進行化學(xué) 機械拋光的剖面示意圖。研磨墊IOO在經(jīng)過多次調(diào)節(jié)修整后，其溝槽102中 已堆積有大型的聚集顆粒122，且溝槽102的深度會減少。在使用研磨墊100 對晶片130進行化學(xué)機械拋光時，聚集顆粒122會從變淺溝槽102中逸出， 而移動至研磨墊100的表面與晶片130的表面之間。如此，這些聚集顆粒122 往往會在研磨的過程中在晶片130的表面造成微刮痕(micro-scratch)140,進 而嚴重影響后續(xù)工藝。
由于晶片表面的薄膜平坦度及均勻度會取決于研磨墊的特性，因此如何 有效地控制研磨墊的結(jié)構(gòu)及機械性質(zhì)對于晶片表面平坦化是十分重要的。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種研磨墊調(diào)節(jié)器，可以在修整研磨墊的同時，
將聚集的殘留顆粒一并刷除。
本發(fā)明提供一種研磨墊的調(diào)節(jié)方法，有助于改善殘留顆粒堆積于研磨墊
上的情況，并能夠使研磨墊的使用壽命增長。
本發(fā)明提出一種研磨墊調(diào)節(jié)器，其包括底層、至少一個表面調(diào)節(jié)單元以
及至少一個溝槽清除單元。表面調(diào)節(jié)單元與溝槽清除單元皆配置于底層的表
面上。此外，表面調(diào)節(jié)單元與溝槽清除單元為一體成形的構(gòu)形。 在本發(fā)明的一實施例中，上述的溝槽清除單元例如是刷狀物。 在本發(fā)明的一實施例中，上述的刷狀物的材料例如是尼龍(Nylon)。 在本發(fā)明的一實施例中，上述的溝槽清除單元例如是任意的構(gòu)形，散布
于底層的表面上。
在本發(fā)明的一實施例中，上述的溝槽清除單元例如是環(huán)繞于表面調(diào)節(jié)單
元的周圍。
在本發(fā)明的一實施例中，上述的溝槽清除單元與表面調(diào)節(jié)單元例如是呈交錯分布。
在本發(fā)明的一實施例中，上述的表面調(diào)節(jié)單元例如是多個金剛石顆粒。 本發(fā)明另提出一種研磨墊的調(diào)節(jié)方法。首先，提供具有至少一個表面調(diào) 節(jié)單元與至少一個溝槽清除單元的研磨墊調(diào)節(jié)器。表面調(diào)節(jié)單元與溝槽清除 單元是以一體成形的方式配置于此研磨墊調(diào)節(jié)器的表面。之后，使研磨墊調(diào) 節(jié)器與研磨墊接觸。接著，使研磨墊調(diào)節(jié)器與研磨墊產(chǎn)生相對運動，以表面 調(diào)節(jié)單元修整研磨墊，并同時以溝槽清除單元刷除研磨墊上的殘留顆粒。
在本發(fā)明的一實施例中，上述的溝槽清除單元例如是刷狀物。 在本發(fā)明的一實施例中，上述的刷狀物的材料例如是尼龍。 在本發(fā)明的一實施例中，上述的表面調(diào)節(jié)單元例如是多個金剛石顆粒。 在本發(fā)明的 一 實施例中，上述使研磨墊調(diào)節(jié)器與研磨墊產(chǎn)生相對運動的 方法例如是分別使研磨墊調(diào)節(jié)器與研磨墊轉(zhuǎn)動。
本發(fā)明的研磨墊調(diào)節(jié)器采用將溝槽清除單元與表面調(diào)節(jié)單元以一體成 形的方式配置于底層的表面，而能夠移除修整研磨墊表面形變的區(qū)域，并同 時掃除堆積在研磨墊表面或溝槽中的殘留顆粒。因此，使用本發(fā)明的研磨墊 調(diào)節(jié)器可以有效地清除研磨墊的表面，以防止待研磨晶片發(fā)生微刮痕的情 況。
此外，本發(fā)明的研磨墊的調(diào)節(jié)方法，通過在修整研磨墊的同時， 一并刷 除研磨墊上的殘留顆粒，因此可有助于避免在研磨墊的溝槽中形成聚集顆 粒，而能夠更有效地調(diào)控研磨墊的使用狀態(tài)，并延長研磨墊的使用壽命。
為讓本發(fā)明之上述特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實施例，并
配合所附圖示，作詳細^L明如下。


圖1A是以已知的研磨墊調(diào)節(jié)器處理研磨墊的剖面示意圖。 圖1B是使用經(jīng)由已知的研磨墊調(diào)節(jié)器處理后的研磨墊對晶片進行化學(xué) 機械拋光的剖面示意圖。
圖2A是依照本發(fā)明的 一 實施例的研磨墊調(diào)節(jié)器的底視示意圖。 圖2B是沿著圖2A中I-I，線段的剖面示意圖。
圖3A至圖3E分別是依照本發(fā)明其它實施例的研磨墊調(diào)節(jié)器的底視示意圖。圖4為利用本發(fā)明一實施例的研磨墊調(diào)節(jié)器處理研磨墊的剖面示意圖
圖5為依照本發(fā)明一實施例的研磨墊調(diào)節(jié)方法的步驟流程圖。
附圖標記說明
100、400:研磨墊
102、402:溝槽
110、200、 210、 220、230、240、
112、202、 212、 222、232、242、
114:金剛石顆粒
120、410:殘留顆粒
122:聚集顆粒
130:曰tt 曰曰巧
140:微刮痕
204、214、 224、 234、244、254:
206、216、 226、 236、246、256:
250:研磨墊調(diào)節(jié)器 252:底層
表面調(diào)節(jié)單元 溝槽清除單元
S510、 S520、 S530:步驟
具體實施例方式
圖2A是依照本發(fā)明的一實施例的研磨墊調(diào)節(jié)器的底視示意圖。圖2B 是沿著圖2A中I-I，線段的剖面示意圖。
請同時參照圖2A與圖2B，研磨墊調(diào)節(jié)器200可以應(yīng)用于各種化學(xué)機械 拋光裝置上，用以調(diào)節(jié)修整研磨墊(未繪示)，使研磨墊能夠恢復(fù)適當?shù)拇植?度，進而維持高且穩(wěn)定的研磨速率。研磨墊調(diào)節(jié)器200包括底層202、至少 一個表面調(diào)節(jié)單元204以及至少一個溝槽清除單元206。底層202例如是由 陶瓷材料或是不繡鋼材料所構(gòu)成的圓盤狀物體。而表面調(diào)節(jié)單元204與溝槽 清除單元206例如是以一體成形的方式配置于底層202的表面上。
承上述，表面調(diào)節(jié)單元204例如是用來對研磨墊進行機械性摩擦，以刮 除研磨墊表面上已形變的區(qū)域，而恢復(fù)適當?shù)拇植诙?。表面調(diào)節(jié)單元204例 如是由多個堅硬顆粒散布在底層202表面所構(gòu)成。而上述的堅硬顆粒可以是 金剛石顆?；蛱沾深w粒，且其例如是利用電鍍或燒結(jié)的方式鑲嵌于底層202 的表面。而構(gòu)成表面調(diào)節(jié)單元204的堅硬顆粒的分布方式可以是呈隨機分布(random distribution)、均勻分布或是其它的分布形式。
在其它實施例中，表面調(diào)節(jié)單元204也可以是類金剛石薄膜 (diamond-like carbon, DLC)，且其形成方法例如是以化學(xué)氣相沉積法于底層 202上形成一層類金剛石薄膜，接著再依所需的分布范圍將類金剛石薄膜圖案化。
請繼續(xù)參照圖2A與圖2B，溝槽清除單元206例如是用來將堆積在研磨 墊表面或溝槽中的殘留顆粒掃除，以達到徹底清潔研磨墊的效果。溝槽清除 單元206例如是以刷狀物的形式，而整齊排列在底層202表面上。溝槽清除 單元206可以是利用尼龍、人造纖維、植物纖維或碳纖維等材料進行加工， 而形成類似刷毛或刷片。此外，溝槽清除單元206例如是環(huán)繞于表面調(diào)節(jié)單 元204的周圍。亦即，溝槽清除單元206是固定在底層202的外圏表面上， 而呈現(xiàn)環(huán)狀分布。
在本實施例中，如圖2A所示，表面調(diào)節(jié)單元204是由多個堅硬顆粒散 布在底層202表面而呈現(xiàn)實心圓形的分布范圍，而溝槽清除單元206則在底 層202表面呈現(xiàn)為圓形環(huán)狀的分布范圍。此外，溝槽清除單元206環(huán)繞在表 面調(diào)節(jié)單元204的外圈，且上述兩者的分布范圍例如是以一體成形的形式相 鄰接，而在底層202表面上共同構(gòu)成一個同心圓的構(gòu)形。因此，使用研磨墊 調(diào)節(jié)器200調(diào)節(jié)處理研磨墊，可以在利用表面調(diào)節(jié)單元204刮除修整研磨墊 表面的同時， 一并利用溝槽清除單元206掃除研磨墊表面及溝槽中的殘留顆 粒，而使研磨墊的使用壽命及效能獲得改善。
值得注意的是，在上述實施例中，是以將溝槽清除單元206環(huán)繞在表面 調(diào)節(jié)單元204的外圍為例來進行說明，然而本發(fā)明并不限于此。在其它實施 例中，研磨墊調(diào)節(jié)器上的溝槽清除單元可以是以任意的構(gòu)形而散布在底層的 表面上。
圖3A至圖3E分別是依照本發(fā)明其它實施例的研磨墊調(diào)節(jié)器的底視示意圖。
請參照圖3A,在研磨墊調(diào)節(jié)器210中，溝槽清除單元216例如是圓形 的構(gòu)形。在此實施例中，圓形的溝槽清除單元216是以對稱均勻配置的方式， 與表面調(diào)節(jié)單元214共同配置在底層212的表面上。當然，在其它實施例中， 溝槽清除單元216還可以是橢圓形、矩形、三角形、菱形、鋸齒狀或是其它 不規(guī)則的任意形狀，且溝槽清除單元216的配置方式亦可以是以隨機配置的方式任意散布于底層212表面。
請參照圖3B，在一實施例中，研磨墊調(diào)節(jié)器220的溝槽清除單元226 與表面調(diào)節(jié)單元224也可以是彼此平行的條狀分布，而交錯排列在底層222 的表面上。
請參照圖3C,研磨墊調(diào)節(jié)器230的底層232表面例如是被分成四等分， 而溝槽清除單元236與表面調(diào)節(jié)單元234則分別以交替的方式配置在各等份 的底層232表面上。
此外，請參照圖3D,在研磨墊調(diào)節(jié)器240中，溝槽清除單元246與表 面調(diào)節(jié)單元244例如是以——交^"的方式，分別從底層242的幾何中心向底 層242的邊緣發(fā)散延伸，而在底層242的表面上形成漩渦狀的分布。
請參照圖3E，在研磨墊調(diào)節(jié)器250中，溝槽清除單元256例如是在底 層252的表面上形成連續(xù)的螺旋狀分布。而表面調(diào)節(jié)單元254則例如是填滿 剩余的底層252表面。
特別說明的是，如圖3A至圖3E所示，表面調(diào)節(jié)單元214、 224、 234、 244、 254與溝槽清除單元216、 226、 236、 246、 256皆是以一體成形的構(gòu)形 分別配置于底層212、 222、 232、 242、 252的表面上，因此能夠移除修整研 磨墊表面，并同時掃除殘留顆粒，進而改善研磨墊的研磨特性，并延長研磨 墊的使用壽命。
此外，研磨墊調(diào)節(jié)器的表面調(diào)節(jié)單元與溝槽清除單元的式樣、材料、數(shù) 量及分布方式并不局限于上述實施例中所述。本發(fā)明除了上述實施例之外， 尚具有其它的實施型態(tài)，只要研磨墊調(diào)節(jié)器的表面調(diào)節(jié)單元以及溝槽清除單 元符合一體成形的構(gòu)形即可，熟知本領(lǐng)域的技術(shù)人員當可知其應(yīng)用及變化，
故于此不再贅述。
接著，將繼續(xù)說明利用上述的研磨墊調(diào)節(jié)器應(yīng)用于本發(fā)明的研磨墊的調(diào) 節(jié)方法。為了詳述本發(fā)明的研磨墊的調(diào)節(jié)方法，以下將利用上述圖2A所繪 示的研磨墊調(diào)節(jié)器200為例來進行說明。然以下的說明是用來詳述本發(fā)明以 使此熟習(xí)此項技術(shù)者能夠據(jù)以實施，但并非用以限定本發(fā)明的范圍。
圖4為利用本發(fā)明一實施例的研磨墊調(diào)節(jié)器處理研磨墊的剖面示意圖。 圖5為依照本發(fā)明一實施例的研磨墊調(diào)節(jié)方法的步驟流程圖。
請同時參照圖4與圖5，步驟S510，提供具有至少一個表面調(diào)節(jié)單元 204與至少一個溝槽清除單元206的研磨墊調(diào)節(jié)器200。溝槽清除單元206
8例如是環(huán)繞在表面調(diào)節(jié)單元204的外圈，且表面調(diào)節(jié)單元204與溝槽清除單 元206例如是以一體成形的方式配置于底層202的表面。
步驟S520,使研磨墊調(diào)節(jié)器200的表面調(diào)節(jié)單元204與溝槽清除單元 206與研磨墊400接觸。
接著，使研磨墊調(diào)節(jié)器200與研磨墊400分別依特定方向而轉(zhuǎn)動，亦即 使互相接觸的研磨墊調(diào)節(jié)器200與研磨墊400產(chǎn)生相對運動，以調(diào)節(jié)研磨墊 400。研磨墊調(diào)節(jié)器200與研磨墊400的旋轉(zhuǎn)方向例如是相同或不相同。在 研磨墊調(diào)節(jié)器200與研磨墊400進行相對運動的時候，旋轉(zhuǎn)的表面調(diào)節(jié)單元 204例如是會修整移除研磨墊400表面上發(fā)生形變的區(qū)域。同時，溝槽清除 單元206例如是會刷除在研磨墊400表面上或是積聚在其溝槽402中的殘留 顆粒410(步驟S530)。
值得一提的是，經(jīng)過研磨墊調(diào)節(jié)器200的調(diào)節(jié)之后，可以使研磨墊400 形成具有適當粗糙度的表面而恢復(fù)對研漿的抓取能力，并同時清除掉多余的 殘留顆粒410而避免殘留顆粒410聚集堆積在溝槽402中。因此，使用調(diào)節(jié) 后的研磨墊400對晶片進行化學(xué)機械拋光，能夠提供高且穩(wěn)定的研磨速率， 且可有效地避免晶片上出現(xiàn)微刮痕的情況發(fā)生。
綜上所述，本發(fā)明的研磨墊調(diào)節(jié)器通過在其底層表面配置一體成形的表 面調(diào)節(jié)單元與溝槽清除單元，而能夠在利用表面調(diào)節(jié)單元刮除研磨墊表面的 同時，亦可以利用溝槽清除單元掃除在研磨墊表面或是溝槽中的殘留顆粒。 因此，使用本發(fā)明的研磨墊調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)研磨墊，可有助于研磨墊恢復(fù)適當?shù)?粗糙度并有效地清除研磨墊上的殘留顆粒，以防止待研磨晶片發(fā)生微刮痕的 情況。
再者，本發(fā)明的研磨墊的調(diào)節(jié)方法采用同時進行修整研磨墊表面以及清 除殘留顆粒的步驟，用以避免殘留顆粒聚集堆積在研磨墊的溝槽中。如此一 來，本發(fā)明的方法能夠確保經(jīng)調(diào)節(jié)后的研磨墊質(zhì)量，并延長研磨墊的使用壽 命，進而避免刮傷晶片的情況發(fā)生。
另一方面，本發(fā)明能夠有效地延長研磨墊的使用壽命，而減少研磨墊的 汰換率，因此可有助于降低設(shè)備成本。
雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實施例披露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何 所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作些 許更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視所附的權(quán)利要求所界定者為準。
權(quán)利要求
1. 一種研磨墊調(diào)節(jié)器，包括底層；至少一表面調(diào)節(jié)單元，配置于該底層的一表面上；以及至少一溝槽清除單元，配置于該底層的該表面上，其中該表面調(diào)節(jié)單元與該溝槽清除單元為一體成形的構(gòu)形。
2. 如權(quán)利要求1所述的研磨墊調(diào)節(jié)著物。
3. 如權(quán)利要求2所述的研磨墊調(diào)節(jié)器
4. 如權(quán)利要求1所述的研磨墊調(diào)節(jié)器 形，散布于該底層的該表面上。
5. 如權(quán)利要求1所述的研磨墊調(diào)節(jié)器 面調(diào)節(jié)單元的周圍。
6. 如權(quán)利要求1所述的研磨墊調(diào)節(jié)器 節(jié)單元呈交錯分布。
7. 如權(quán)利要求1所述的研磨墊調(diào)節(jié)器 剛石顆粒。
8. —種研磨墊的調(diào)節(jié)方法，包括 提供研磨墊調(diào)節(jié)器，該研磨墊調(diào)節(jié)器具有至少一表面調(diào)節(jié)單元與至少一溝槽清除單元，該表面調(diào)節(jié)單元與該溝槽清除單元以一體成形的方式配置于 該研磨墊調(diào)節(jié)器的表面；使該研磨墊調(diào)節(jié)器與該研磨墊接觸；以及使該研磨墊調(diào)節(jié)器與該研磨墊產(chǎn)生相對運動，以該表面調(diào)節(jié)單元修整該 研磨墊，并同時以該溝槽清除單元刷除該研磨墊上的殘留顆粒。
9. 如權(quán)利要求8所述的研磨墊的調(diào)節(jié)方法，其中該溝槽清除單元包括刷狀物。
10. 如權(quán)利要求9所述的研磨墊的調(diào)節(jié)方法，其中該刷狀物的材料包括尼龍。
11. 如權(quán)利要求8所述的研磨墊的調(diào)節(jié)方法，其中該表面調(diào)節(jié)單元包括多個金剛石顆粒。
12. 如權(quán)利要求8所述的研磨墊的調(diào)節(jié)方法，其中使該研磨墊調(diào)節(jié)器與 該研磨墊產(chǎn)生相對運動的方法包括分別使該研磨墊調(diào)節(jié)器與該研磨墊轉(zhuǎn)動。f，其中該溝槽清除單元包括刷狀,其中該刷狀物的材料包括尼龍。 ，其中該溝槽清除單元為任意的構(gòu)，其中該溝槽清除單元環(huán)繞于該表,其中該溝槽清除單元與該表面調(diào)，其中該表面調(diào)節(jié)單元包括多個金
全文摘要
本發(fā)明公開了一種研磨墊調(diào)節(jié)器，其包括底層、至少一個表面調(diào)節(jié)單元以及至少一個溝槽清除單元。表面調(diào)節(jié)單元與溝槽清除單元皆配置于底層的表面上。此外，表面調(diào)節(jié)單元與溝槽清除單元為一體成形的構(gòu)形。
文檔編號B24B37/34GK101439496SQ200710193630
公開日2009年5月27日 申請日期2007年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月23日
發(fā)明者劉慶冀, 張雙燻, 王大仁, 陳順鎰 申請人:力晶半導(dǎo)體股份有限公司