專利名稱：研磨墊調節器及研磨墊的調節方法
技術領域：
本發明涉及一種化學機械拋光設備及其維持方法，且特別涉及一種研磨 墊調節器及研磨墊的調節方法。
背景技術：
隨著半導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。
在半導體工藝中，化學機械拋光法(chemical mechanical polishing, CMP) 是現今較常使用的全面性平坦化的技術。 一般而言，在化學機械拋光的過程 中，是在供應含有化學助劑(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 動時，晶片表面與研漿中的研磨顆粒會彼此接觸而產生摩擦，如此會使得晶 片表面產生耗損，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 材料所生成的副產品(by-product)。因此，為了確保化學機械拋光工藝的質量， 必須使用研磨墊調節器(conditioner)使研磨墊恢復適當的粗糙度，以維持研磨 墊對晶片的研磨速率與穩定度。
圖1A是以已知的研磨墊調節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，在經過長時間的化學機械拋光 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， 研磨墊調節器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。當使用研磨墊調節器110修整研磨墊100時，通過分別使研磨墊100與研磨墊調節器110沿著特 定方向轉動，而使旋轉的金剛石顆粒114對研磨墊100進行機械式摩擦，以 移除研磨墊100表面上已形變的區域，并使研磨墊100恢復對研漿的抓取能 力。然而，研磨墊100在經過多次研磨墊調節器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是使用經由已知的研磨墊調節器處理后的研磨墊對晶片進行化學 機械拋光的剖面示意圖。研磨墊IOO在經過多次調節修整后，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構及機械性質對于晶片表面平坦化是十分重要的。

發明內容
有鑒于此，本發明提供一種研磨墊調節器，可以在修整研磨墊的同時，
將聚集的殘留顆粒一并刷除。
本發明提供一種研磨墊的調節方法，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。
本發明提出一種研磨墊調節器，其包括底層、至少一個表面調節單元以
及至少一個溝槽清除單元。表面調節單元與溝槽清除單元皆配置于底層的表
面上。此外，表面調節單元與溝槽清除單元為一體成形的構形。 在本發明的一實施例中，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)。 在本發明的一實施例中，上述的溝槽清除單元例如是任意的構形，散布
于底層的表面上。
在本發明的一實施例中，上述的溝槽清除單元例如是環繞于表面調節單
元的周圍。
在本發明的一實施例中，上述的溝槽清除單元與表面調節單元例如是呈交錯分布。
在本發明的一實施例中，上述的表面調節單元例如是多個金剛石顆粒。 本發明另提出一種研磨墊的調節方法。首先，提供具有至少一個表面調 節單元與至少一個溝槽清除單元的研磨墊調節器。表面調節單元與溝槽清除 單元是以一體成形的方式配置于此研磨墊調節器的表面。之后，使研磨墊調 節器與研磨墊接觸。接著，使研磨墊調節器與研磨墊產生相對運動，以表面 調節單元修整研磨墊，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。 在本發明的一實施例中，上述的刷狀物的材料例如是尼龍。 在本發明的一實施例中，上述的表面調節單元例如是多個金剛石顆粒。 在本發明的 一 實施例中，上述使研磨墊調節器與研磨墊產生相對運動的 方法例如是分別使研磨墊調節器與研磨墊轉動。
本發明的研磨墊調節器采用將溝槽清除單元與表面調節單元以一體成 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，使用本發明的研磨墊 調節器可以有效地清除研磨墊的表面，以防止待研磨晶片發生微刮痕的情 況。
此外，本發明的研磨墊的調節方法，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，而能夠更有效地調控研磨墊的使用狀態，并延長研磨墊的使用壽命。
為讓本發明之上述特征和優點能更明顯易懂，下文特舉優選實施例，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節器處理研磨墊的剖面示意圖。 圖1B是使用經由已知的研磨墊調節器處理后的研磨墊對晶片進行化學 機械拋光的剖面示意圖。
圖2A是依照本發明的 一 實施例的研磨墊調節器的底視示意圖。 圖2B是沿著圖2A中I-I，線段的剖面示意圖。
圖3A至圖3E分別是依照本發明其它實施例的研磨墊調節器的底視示意圖。圖4為利用本發明一實施例的研磨墊調節器處理研磨墊的剖面示意圖
圖5為依照本發明一實施例的研磨墊調節方法的步驟流程圖。
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:研磨墊調節器 252:底層
表面調節單元 溝槽清除單元
S510、 S520、 S530:步驟
具體實施例方式
圖2A是依照本發明的一實施例的研磨墊調節器的底視示意圖。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，研磨墊調節器200可以應用于各種化學機械 拋光裝置上，用以調節修整研磨墊(未繪示)，使研磨墊能夠恢復適當的粗糙 度，進而維持高且穩定的研磨速率。研磨墊調節器200包括底層202、至少 一個表面調節單元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成的圓盤狀物體。而表面調節單元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，表面調節單元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域，而恢復適當的粗糙度。表面調節單元204例 如是由多個堅硬顆粒散布在底層202表面所構成。而上述的堅硬顆粒可以是 金剛石顆粒或陶瓷顆粒，且其例如是利用電鍍或燒結的方式鑲嵌于底層202 的表面。而構成表面調節單元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，表面調節單元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例如是環繞于表面調節單 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， 而呈現環狀分布。
在本實施例中，如圖2A所示，表面調節單元204是由多個堅硬顆粒散 布在底層202表面而呈現實心圓形的分布范圍，而溝槽清除單元206則在底 層202表面呈現為圓形環狀的分布范圍。此外，溝槽清除單元206環繞在表 面調節單元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表面上共同構成一個同心圓的構形。因此，使用研磨墊 調節器200調節處理研磨墊，可以在利用表面調節單元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環繞在表面 調節單元204的外圍為例來進行說明，然而本發明并不限于此。在其它實施 例中，研磨墊調節器上的溝槽清除單元可以是以任意的構形而散布在底層的 表面上。
圖3A至圖3E分別是依照本發明其它實施例的研磨墊調節器的底視示意圖。
請參照圖3A,在研磨墊調節器210中，溝槽清除單元216例如是圓形 的構形。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， 與表面調節單元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，研磨墊調節器220的溝槽清除單元226 與表面調節單元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,研磨墊調節器230的底層232表面例如是被分成四等分， 而溝槽清除單元236與表面調節單元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,在研磨墊調節器240中，溝槽清除單元246與表 面調節單元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，在研磨墊調節器250中，溝槽清除單元256例如是在底 層252的表面上形成連續的螺旋狀分布。而表面調節單元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，表面調節單元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，研磨墊調節器的表面調節單元與溝槽清除單元的式樣、材料、數 量及分布方式并不局限于上述實施例中所述。本發明除了上述實施例之外， 尚具有其它的實施型態，只要研磨墊調節器的表面調節單元以及溝槽清除單 元符合一體成形的構形即可，熟知本領域的技術人員當可知其應用及變化，
故于此不再贅述。
接著，將繼續說明利用上述的研磨墊調節器應用于本發明的研磨墊的調 節方法。為了詳述本發明的研磨墊的調節方法，以下將利用上述圖2A所繪 示的研磨墊調節器200為例來進行說明。然以下的說明是用來詳述本發明以 使此熟習此項技術者能夠據以實施，但并非用以限定本發明的范圍。
圖4為利用本發明一實施例的研磨墊調節器處理研磨墊的剖面示意圖。 圖5為依照本發明一實施例的研磨墊調節方法的步驟流程圖。
請同時參照圖4與圖5，步驟S510，提供具有至少一個表面調節單元 204與至少一個溝槽清除單元206的研磨墊調節器200。溝槽清除單元206
8例如是環繞在表面調節單元204的外圈，且表面調節單元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,使研磨墊調節器200的表面調節單元204與溝槽清除單元 206與研磨墊400接觸。
接著，使研磨墊調節器200與研磨墊400分別依特定方向而轉動，亦即 使互相接觸的研磨墊調節器200與研磨墊400產生相對運動，以調節研磨墊 400。研磨墊調節器200與研磨墊400的旋轉方向例如是相同或不相同。在 研磨墊調節器200與研磨墊400進行相對運動的時候，旋轉的表面調節單元 204例如是會修整移除研磨墊400表面上發生形變的區域。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，經過研磨墊調節器200的調節之后，可以使研磨墊400 形成具有適當粗糙度的表面而恢復對研漿的抓取能力，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，使用調節 后的研磨墊400對晶片進行化學機械拋光，能夠提供高且穩定的研磨速率， 且可有效地避免晶片上出現微刮痕的情況發生。
綜上所述，本發明的研磨墊調節器通過在其底層表面配置一體成形的表 面調節單元與溝槽清除單元，而能夠在利用表面調節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，使用本發明的研磨墊調節器調節研磨墊，可有助于研磨墊恢復適當的 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生微刮痕的 情況。
再者，本發明的研磨墊的調節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，本發明的方法能夠確保經調節后的研磨墊質量，并延長研磨墊的使用壽 命，進而避免刮傷晶片的情況發生。
另一方面，本發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備成本。
雖然本發明已以優選實施例披露如上，然其并非用以限定本發明，任何 所屬技術領域中普通技術人員，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作些 許更動與潤飾，因此本發明的保護范圍當視所附的權利要求所界定者為準。
權利要求
1. 一種研磨墊調節器，包括底層；至少一表面調節單元，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，其中該表面調節單元與該溝槽清除單元為一體成形的構形。
2. 如權利要求1所述的研磨墊調節著物。
3. 如權利要求2所述的研磨墊調節器
4. 如權利要求1所述的研磨墊調節器 形，散布于該底層的該表面上。
5. 如權利要求1所述的研磨墊調節器 面調節單元的周圍。
6. 如權利要求1所述的研磨墊調節器 節單元呈交錯分布。
7. 如權利要求1所述的研磨墊調節器 剛石顆粒。
8. —種研磨墊的調節方法，包括 提供研磨墊調節器，該研磨墊調節器具有至少一表面調節單元與至少一溝槽清除單元，該表面調節單元與該溝槽清除單元以一體成形的方式配置于 該研磨墊調節器的表面；使該研磨墊調節器與該研磨墊接觸；以及使該研磨墊調節器與該研磨墊產生相對運動，以該表面調節單元修整該 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. 如權利要求8所述的研磨墊的調節方法，其中該溝槽清除單元包括刷狀物。
10. 如權利要求9所述的研磨墊的調節方法，其中該刷狀物的材料包括尼龍。
11. 如權利要求8所述的研磨墊的調節方法，其中該表面調節單元包括多個金剛石顆粒。
12. 如權利要求8所述的研磨墊的調節方法，其中使該研磨墊調節器與 該研磨墊產生相對運動的方法包括分別使該研磨墊調節器與該研磨墊轉動。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，其中該溝槽清除單元環繞于該表,其中該溝槽清除單元與該表面調，其中該表面調節單元包括多個金
全文摘要
本發明公開了一種研磨墊調節器，其包括底層、至少一個表面調節單元以及至少一個溝槽清除單元。表面調節單元與溝槽清除單元皆配置于底層的表面上。此外，表面調節單元與溝槽清除單元為一體成形的構形。
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 優先權日2007年11月23日
發明者劉慶冀, 張雙燻, 王大仁, 陳順鎰 申請人:力晶半導體股份有限公司