專利名稱：修整晶圓研磨墊的修整器及其制造方法
技術領域：
本發明涉及一種修整晶圓研磨墊的修整器及其制造方法，尤其涉及一種修整晶圓研磨墊的修整器及其制造方法，其中磨粒均勻地分布在修整器上，并穩固地固著在基板上。
背景技術：
在目前半導體制造程序中，隨著制造工藝的進步，芯片的線寬與面積都愈來愈小，而導線則愈來愈密集且需要堆棧愈來愈多層，此時芯片表面的平坦化也就越發重要，而化學機械研磨法(Chemical Mechanical Polishing，CMP)是目前唯一能提供全面性平坦化的一種技術。
在進行CMP時，硅晶圓由一旋轉或移動的研磨頭壓持在一旋轉的研磨墊上，研磨墊上注入有研磨液，研磨液一般除了細微研磨粒之外，還包含有酸性或堿性溶液，酸性或堿性溶液的選用視所被研磨的材質而調整，如介電質一般是氧化物，此時研磨液通常選用堿性溶液，若研磨金屬材料如鎢或銅時，研磨液通常選用酸性溶液。研磨墊的材料一般是聚胺脂(Polyurethane resin)，并且研磨墊的表面粗糙且具有孔洞，因此在進行CMP時，雖然硅晶圓研磨所造成的碎屑大部分會被水帶走，然而仍有少部分的碎屑會漸漸累積在研磨墊的孔洞中，使得研磨墊表面愈來愈不粗糙，研磨速率降低，造成CMP制程的不穩定性，并使研磨墊快速耗損。
因此，需要有一修整器，其能將研磨墊表面的碎屑移除，再次活化研磨墊，使制程穩定，此外，修整器也能使研磨液均勻地分布在研磨墊上，使制程更加穩定。
現有的修整器較常見的有兩種電鍍修整器與合金硬焊修整器，其中電鍍修整器的磨粒是以電鍍固著于基板上，此種物理性固著的固著力不佳，極易造成磨粒脫落而刮傷晶圓，再者電鍍層必需蓋住大半個磨粒，才能卡住磨粒，如此則磨粒的凸出高度有限，不能有效修整研磨墊，并常阻塞排屑，因此目前CMP制程較少使用電鍍修整器；另外，在合金硬焊修整器中，磨粒是以合金硬焊固著于基板上，此種化學性固著的固著力優選，因此磨粒脫落的情況有大幅改善，但是仍有一些缺點，如磨粒在基板上的分布不均勻，不論是磨粒之間的間隔不均勻或磨粒所在高度的不均勻，均使得磨粒不均勻地施力于研磨墊，極易使部分承受較大力量的磨粒整個脫落或是部分尖角碎裂，仍會造成晶圓刮傷，另外，磨粒分布的間隔太近也極易造成碎屑的堆積，一則使修整器工作效率變差，再則碎屑積累過多，掉落之后也極易刮傷晶圓，因此改良上述問題的各種合金硬焊修整器已被提出。
在美國專利第6368198號中，揭露有一種修整器及其制造方法，如圖1所示，其中以焊料層2將磨粒3固著在基板1上，而磨粒3能夠較均勻地分布的原因在于使用一有孔洞的模板(未顯示)來將磨粒3導入焊料層2中定位，再進行硬焊，此外，更可以在其上以物理氣相沉積一層耐酸堿的類鉆碳DLC(Diamond-Like Carbon)5。然而，在此種現有修整器中，磨粒分布的均勻性仍有進一步改善的空間，并且磨粒脫落的情形還是偶有發生。因此，如何提供一個磨粒分布均勻且穩固地固著在基板的修整器仍是半導體制造工藝目前所急需的。
發明內容
因此，本發明的一個目的在于提供一種均勻地修整晶圓研磨墊的修整器及其制造方法。
本發明的另一個目的在于提供一種修整晶圓研磨墊的修整器，其中磨粒穩固地固著在基板上，及此種修整器的制造方法。
在本發明中，磨粒是指所有超高硬度的晶體，包含天然鉆石、人造單晶鉆石、人造多晶鉆石(PCD)、立方氧化硼(cBN)、多晶立方氧化硼(PcBN)等。
在本發明中，基板是指由各種材料構成的一種底材，如金屬、合金、陶瓷等等。
在本發明中，凹槽是用以容納與固著磨粒，凹槽可以是各種形狀，如半圓球形、碗形、筒形、錐形等。
在本發明中，固著材料是各種可以固著基板與磨粒的任何材料，包含金屬、合金等等。
本發明提供一種修整晶圓研磨墊的修整器，包含一基板，在該基板的上表面具有多個凹槽；固著材料，充填在該多個凹槽中；以及多個磨粒，該多個磨粒被該固著材料固著在該多個凹槽中。其中該多個凹槽優選規則排列，該多個凹槽的每一個凹槽尺寸優選僅能容納一顆磨粒，該多個凹槽優選是碗形。該固著材料以硬焊方式固著該多個磨粒于該多個凹槽內。
上述修整晶圓研磨墊的修整器優選更包含一潤滑層，其中該潤滑層為聚對二甲苯(Parylene)、碳化鎢碳膜(WC/C)、鉆石膜或類鉆碳膜(DLC)。此潤滑層可提高排屑速度，減少碎屑堆積，并降低修整時間。
此外，本發明提供一種用以修整晶圓研磨墊的修整器的制造方法，包含提供一基板；在該基板的上表面形成多個凹槽；充填固著材料在該多個凹槽中；置放多個磨粒在該固著材料中；以及使該固著材料穩固地固著該多個磨粒與該基板。
其中該多個凹槽優選規則排列。該多個凹槽的每一個凹槽尺寸優選僅能容納一顆磨粒。該多個凹槽優選是碗形。該固著材料以硬焊方式固著該多個磨粒于該多個凹槽內。
上述修整器的制造方法，更包含形成一潤滑層在該基板、該固著材料與該多個磨粒上面。該潤滑層為聚對二甲苯(Parylene)、碳化鎢碳膜(WC/C)、鉆石膜或類鉆碳膜。
通過本發明，可以增進修整器修整晶圓研磨墊的效率及均勻性，并使研磨墊的壽命延長，此外，本發明更可以增進化學機械研磨制程的穩定性，減少修整時間，降低設備維修的次數及時間，減少晶圓刮傷缺陷的產生，并因此增進晶圓的良率及產出。
圖1顯示一現有修整器的側面圖；圖2顯示如本發明第一實施例的修整器的側面圖；圖3顯示如本發明第二實施例的修整器的側面圖；圖4顯示如本發明第三實施例的修整器的側面圖；圖5顯示如本發明第四實施例的修整器的側面圖；圖6A-6E顯示如本發明第一實施例的修整器的制造方法。
具體實施例方式
現在將參照附圖來說明本發明的優選實施例，其中相同的組件將以相同的附圖標記來加以說明。注意所述的本發明實施例僅僅是用作于說明性，而非限制性，除非在實施例中有特別指出有此種限制存在。
參照圖2，圖2顯示如本發明第一實施例的修整器的側面圖，其中以固著材料12將磨粒13固著在基板11上多個平底碗形的凹槽14中，在此實施例中，基板11是不銹鋼SUS 316，磨粒尺寸是100至250μm，優選是130至200μm，凹槽14的深度是50μm，然而凹槽14的深度是可以依磨粒的尺寸與所需磨粒外露的程度而調整變化，凹槽14的孔徑大小設計成僅能容納一顆磨粒，使得磨粒可以依照凹槽14的位置均勻分布。凹槽14是一平底碗形，能夠在結構上更為穩固地固著磨粒13，使得磨粒更不容易脫落。
接著參照圖3來說明如本發明第二實施例，圖3顯示如本發明第二實施例的修整器的側面圖，此實施例的修整器是在如上述第一實施例的修整器上更沉積一層潤滑層15。潤滑層15可以是鉆石、類鉆碳、聚對二甲苯(Parylene)、碳化鎢碳膜(WC/C)，優選是聚對二甲苯(Parylene)、碳化鎢碳膜(WC/C)。潤滑層不但可以耐酸堿以適應不同制程條件的考驗，更可以填補修整器表面的缺陷，使得修整器表面更為平穩滑順，增加排屑速度，如此一來，在進行化學機械研磨時，減少因為表面缺陷造成受力不平均而導致磨粒脫落或是部分尖角碎裂的情形發生，因此減少晶圓刮傷的產生。
接著參照圖4來說明如本發明第三實施例，圖4顯示如本發明第三實施例的修整器的側面圖，此實施例的修整器是將上述第一實施例的修整器的平底碗形凹槽14變更為筒形。
圖5顯示如本發明第四實施例的修整器的側面圖，此實施例的修整器是將上述第一實施例的修整器的平底碗形凹槽14變更為錐形。
本發明的凹槽形狀并不限于上述各實施例的形狀，其它各種形狀的凹槽亦可達成本發明的效果。
接著將參考圖6A-6E說明本發明修整器的制造方法，圖6A-6E顯示如本發明第一實施例的修整器的制造方法。如圖6A所示，首先提供一基板11，然后在基板11上形成一光阻層16，再以預先定義好的圖案(未顯示)去曝光、顯影光阻層16，得到一形成有圖案的光阻層16a，如圖6B所示。接著如圖6C，以濕蝕刻方法在基板11上形成碗形凹槽14，并去除光阻層16a，然后如圖6D，將固著材料12填充到凹槽14中，最后，如圖6E將磨粒13置放在固著材料12中，并進行真空硬焊，使固著材料12穩固地固著磨粒13與基板11。
在本發明修整器的制造方法中，形成上述凹槽的方法，并不局限于濕蝕刻，也可以采用雷射鑿蝕(Laser Drill)、電鑄(Galvono)或其它方式。
本發明已以例證方式敘述說明，應了解上述的說明僅是描述性而非限制性。本領域技術人員可根據上述說明而為本發明的各種變更修改。
權利要求
1.一種修整晶圓研磨墊的修整器，包含一基板，在該基板的上表面具有多個凹槽；固著材料，充填在該多個凹槽中；以及多個磨粒，該多個磨粒被該固著材料固著在該多個凹槽中。
2.如權利要求1的修整晶圓研磨墊的修整器，其中該多個凹槽規則排列。
3.如權利要求2的修整晶圓研磨墊的修整器，其中該多個凹槽的每一個凹槽尺寸僅能容納一顆磨粒。
4.如權利要求3的修整晶圓研磨墊的修整器，其中該多個凹槽是平底碗形、錐形或筒形。
5.如權利要求4的修整晶圓研磨墊的修整器，其中該固著材料以硬焊方式固著該多個磨粒與該多個凹槽。
6.如權利要求1的修整晶圓研磨墊的修整器，還包含一潤滑層。
7.如權利要求6的修整晶圓研磨墊的修整器，其中該潤滑層為聚對二甲苯。
8.如權利要求6的修整晶圓研磨墊的修整器，其中該潤滑層為碳化鎢碳膜。
9.一種修整器的制造方法，該修整器用以修整晶圓研磨墊，該修整器的制造方法包含提供一基板；在該基板的上表面形成多個凹槽；充填固著材料在該多個凹槽中；置放多個磨粒在該固著材料中；以及使該固著材料穩固地固著該多個磨粒與該基板。
10.如權利要求9的修整器的制造方法，其中該多個凹槽規則排列。
11.如權利要求9的修整器的制造方法，其中該多個凹槽的每一個凹槽尺寸僅能容納一顆磨粒。
12.如權利要求9的修整器的制造方法，其中該多個凹槽是平底碗形、錐形或筒形。
13.如權利要求9的修整器的制造方法，其中該固著材料以硬焊方式固著該多個磨粒與該多個凹槽。
14.如權利要求9的修整器的制造方法，還包含形成一潤滑層在該基板、該固著材料與該多個磨粒上面。
15.如權利要求14的修整器的制造方法，其中該潤滑層為聚對二甲苯。
16.如權利要求14的修整器的制造方法，其中該潤滑層為碳化鎢碳膜。
17.如權利要求9的修整器的制造方法，其中形成該多個凹槽的方法為蝕刻法、雷射法或電鑄法。
全文摘要
本發明提供一種修整晶圓研磨墊的修整器，包含一基板，在該基板的上表面具有多個凹槽；固著材料，充填在該多個凹槽中；以及多個磨粒，該多個磨粒被該固著材料固著在該多個凹槽中。其中該多個凹槽規則排列，該多個凹槽的每一個凹槽尺寸僅能容納一顆磨粒。該多個凹槽可是碗形或其它形狀。本發明也提供此種修整器的制造方法。
文檔編號B24B53/12GK1931522SQ20051010283
公開日2007年3月21日 申請日期2005年9月13日 優先權日2005年9月13日
發明者施瑩哲 申請人:巨擘科技股份有限公司