CN113070810A

CN113070810A - 晶圆抛光垫

Info

Publication number: CN113070810A
Application number: CN202010005399.8A
Authority: CN
Inventors: 李文华; 颜冠致; 曾焕铨
Original assignee: Quanke Photoelectric Material Co ltd
Current assignee: Quanke Photoelectric Material Co ltd
Priority date: 2020-01-03
Filing date: 2020-01-03
Publication date: 2021-07-06

Abstract

本发明提供一种晶圆抛光垫，供化学机械研磨(CMP)使用，以对晶圆进行研磨抛光。晶圆抛光垫的实施包括研磨片以及设于研磨片背面的压力调节片；其中，研磨片正面为研磨面，压力调节片具有一结合面结合在研磨片的背面，结合面的面积小于研磨面的面积，且压力调节片与研磨片的硬度不相同，前述所指硬度不相同，系指受到压力时可呈现出不同物性者，例如相同形状体积下，受到相同压力时可呈现出不同的压缩率者，如此调节研磨面上各区域所能呈现不同的压力反馈效果，以使得晶圆能获得更佳、更均匀的抛光效果。

Description

晶圆抛光垫

技术领域

本发明涉及关于化学机械研磨(CMP)的技术手段，尤指一种晶圆抛光垫。

背景技术

化学机械研磨是将晶圆表面进行全面性平坦化的一种技术手段，其主要是通过一个抛光头将晶圆固定，并将晶圆压持在一个大于晶圆片的抛光垫上。抛光头可使晶圆自转或更进一步使晶圆摆动，而此时抛光垫也会转动。又抛光垫上会喷洒含有化学添加剂的浆料(又称抛光液、研磨液)，而抛光垫上通常会设置若干沟槽以控制浆料的流场，如此以修整、抛光晶圆表面的多于材料，使晶圆能达到最佳的平坦状态。

但现有抛光垫于实施时，仍容易发生晶圆移除效率(研磨速率)不均匀的问题。主要是因为抛光垫的作动方式为旋转作动，而抛光垫靠近中心的部位与抛光垫靠近外围的部位，在相同的时间于同一旋转角度下会呈现不同的位移速度之外，也可能因为一些机械因素造成抛光垫中心与外围受到压力有些许落差而影响晶圆抛光的问题，也因此造成抛光垫靠近中心的部位与抛光垫靠近外围的部位具有不同的晶圆移除效率。除了影响晶圆产制的合格率之外，抛光垫的磨损也会不均匀，造成抛光垫外圈区域损耗大于内圈损耗而必须提早进行更换的问题。有鉴于此，现有技术往往会利用研磨垫表面的沟槽设计，配合浆料供给的流场状态来改善晶圆移除效率不均匀的问题，但改善的效果有限。

发明内容

有鉴于此现有技术所提及的问题，本发明针对影响抛光垫不同区域晶圆移除效率的各种原因进行研究与探讨，其中影响抛光垫各区域晶圆移除效率的重要参数，除了研磨介质、晶圆与研磨垫之间的相对移动速度之外，下压力也是一项影响晶圆移除效率的重要参数；而更重要的是，而当晶圆受到相同的下压力而作用在不同软硬、厚度的抛光垫时，其所呈现的晶圆移除效率也会不同。

本发明的主要目的，系在提供一种技术手段以调节同一晶圆抛光垫中各区域的软、硬度，以使同一晶圆抛光垫上不同区域的晶圆移除效率能获得调节。

为达上述目的，本发明提供一种晶圆抛光垫，其特征在于，包括：

一研磨片，其正面为一研磨面；以及

一压力调节片，具有一结合面，该结合面结合在该研磨片的背面，该结合面的面积小于该研磨面的面积，且该压力调节片与该研磨片的硬度不相同。

如此，使得研磨面对应于研磨片背面设有压力调节片的区域，所能呈现的晶圆移除效率就会产生不同的改变。其中，所述研磨片背面设有一第一凹部供压力调节片容置。

所述的晶圆抛光垫，其中：该研磨片背面设有一第一凹部，供该压力调节片容置。

所述的晶圆抛光垫，其中：还包含一底封片，该底封片接合在该研磨片背面且同时将该压力调节片遮蔽。

所述的晶圆抛光垫，其中：还包含一缓冲片，该缓冲片接合在该研磨片背面且同时将该压力调节片遮蔽，该缓冲片与该研磨片的硬度不相同。

所述的晶圆抛光垫，其中：该研磨片背面设有一第一凹部供该压力调节片容置。

所述的晶圆抛光垫，其中：该缓冲片设有一第二凹部供该压力调节片容置。

所述的晶圆抛光垫，其中：该研磨片背面设有一第一凹部，供该压力调节片容置，该缓冲片设有一第二凹部，供该一第二压力调节片容置，该第二压力调节片朝向该研磨片的方向设有一第二结合面，该第二结合面的面积小于该研磨面的面积。

所述的晶圆抛光垫，其中：该压力调节片呈圈环形。

所述的晶圆抛光垫，其中：该压力调节片呈圆形。

所述的晶圆抛光垫，其中：该研磨面设有若干沟槽。

所述的晶圆抛光垫，其中：该晶圆抛光垫的背面呈平整状态。

相较于现有技术，本发明在研磨片背面设置压力调节片，结合面的面积小于研磨面的面积的技术手段，可使研磨片的背面能呈现出具有压力调节片、以及不具有压力调节片两种不同的区域，而压力调节片与研磨片的硬度不相同能使得两种不同的区域呈现出不同的压力调节效果，进而使得抛光垫各区域晶圆移除效率能获得调节；因应不同的调节需求，压力调节片可视使用需求而设置成不同的形状，压力调节片与研磨片的硬度差别可视不同的使用需求而予以调整，如此使得晶圆抛光垫能因应各种使用需求，而呈现最佳的结构配置状态。

本发明具有局部、区域晶圆移除效率调节的功效，有别于一般研磨垫仅为硬度均匀的单层结构或仅单纯设置复层缓冲结构，并且在进行局部、区域晶圆移除效率调节时，还能使研磨片的正面(即研磨面)由均匀材质所构成，以确保研磨过程的稳定度。

附图说明

图1所示为本发明第一实施例的立体组合图。

图2所示为本发明第一实施例的立体剖视图。

图3所示为本发明第一实施例的剖视图。

图4所示为本发明第一实施例的结构说明示意图。

图5所示为本发明第二实施例的结构说明示意图。

图6所示为本发明第三实施例的结构说明示意图。

图7所示为本发明第四实施例的立体剖视图。

图8所示为本发明第四实施例的结构说明示意图。

图9所示为本发明第五实施例的结构说明示意图。

图10所示为本发明第六实施例的结构说明示意图。

图11所示为本发明第七实施例的结构说明示意图。

附图标记说明：10-研磨片；11-研磨面；12-第一凹部；13-沟槽；20-压力调节片；21-结合面；30-底封片；40-缓冲片；41-第二凹部；50-第二压力调节片；51-第二结合面。

具体实施方式

请参阅图1至图4所示，是本发明第一实施例的立体组合图、立体分解图、剖视图以及结构说明示意图，第一实施例揭示的晶圆抛光垫包括一研磨片10以及一压力调节片20。

研磨片10概呈一圆片状，研磨片10正面为一研磨面11，研磨片10背面设有一第一凹部12，研磨面11的表面设有若干沟槽13。

压力调节片20概呈一圈环状，其容置于第一凹部12。压力调节片20具有一结合面21结合在研磨片10的背面，此第一实施例的压力调节片20其外径恰好与研磨片10的外径相同。

结合面21的面积小于研磨面11的面积，且压力调节片20与研磨片10的硬度不相同。实施时压力调节片20的硬度可小于研磨片10的硬度，使压力调节片20相较于研磨片10呈现相对较软的硬度；或者，实施时压力调节片20的硬度可大于研磨片10的硬度，使压力调节片20相较于研磨片10呈现相对较硬的硬度，如此使得抛光垫具有压力调节片20的区域与不具有压力调节片20区域呈现不同的压力反馈效果，以调节各区域的晶圆移除效率。

由于晶圆抛光垫呈圆片状的扁平体，因此本实施例以及其他各实施例中所谓结构说明示意图，仅为相对位置的辅助示意说明，图式中所示相对宽度、相对厚度以及比例，仅供理解参考而为示意之用，合先叙明。如图3所称的剖视图，仅能揭示晶圆抛光垫大概的厚薄比例，因此进一步提供图4所称的结构说明示意图，以说明研磨片10、第一凹部12及压力调节片20的相对位置，并进一步示意研磨面11、沟槽13、结合面21的相对位置，。

请参阅图5所示，是本发明第二实施例的结构说明示意图；此实施例与第一实施例所采用的技术手段大致相同，其不同的处系第二实施例所示的压力调节片20的外径小于研磨片10的外径。

请参阅图6所示，是本发明第三实施例的结构说明示意图；此实施例与第一实施例所采用的技术手段大致相同，其不同的处系第二实施例的压力调节片20位于中心位置呈圆片状或其他形状，而非圈环状，其外径小于研磨片10的外径且较靠近中心位置。综上第一至第三实施例的说明可知，压力调节片20涵盖研磨片10背面的范围、大小以及形状可视使用需求而予以调整。

请参阅图7及图8所示，是本发明第四实施例的立体分解图以及结构说明示意图；此实施例与第一实施例所采用的技术手段大致相同，其不同的处系第四实施例系进一步包含一底封片30，底封片30接合在研磨片10背面且同时将压力调节片20遮蔽，以保护并遮蔽压力调节片20及研磨片10背面原先裸露的部份。

请参阅图9所示，是本发明第五实施例的结构说明示意图；此实施例与第一实施例所采用的技术手段大致相同，其不同的处系第五实施例系进一步包含一缓冲片40，缓冲片40接合在研磨片10背面且同时将压力调节片20遮蔽，以保护并遮蔽压力调节片20及研磨片10背面原先裸露的部份。缓冲片40不同于第四实施例所述的底封片30，缓冲片40系进一步具调节与分散压力的功能，且缓冲片40的硬度与研磨片10的硬度不相同。实施时缓冲片40的硬度可小于研磨片10的硬度，使压力调节片20相较于研磨片10呈现相对较软的硬度。

请参阅图10所示，是本发明第六实施例的结构说明示意图；此实施例与第五实施例所采用的技术手段大致相同，其不同的处系缓冲片40设有一第二凹部41供压力调节片20容置，而研磨片10背面并未设置如前揭实施例所揭示的第一凹部12。

请参阅图11所示，是本发明第七实施例的结构说明示意图；此实施例与第五、第六实施例所采用的技术手段大致相同，其不同的处系

该研磨片10背面设有一第一凹部12供该压力调节片20容置，该缓冲片40设有一第二凹部41供该一第二压力调节片50容置，该第二压力调节片50朝向该研磨片10的方向设有一第二结合面51，该第二结合面51的面积小于该研磨面11的面积；时实施该第二结合面51可直接或间接接合于该研磨片10。

实际实施时，前述各实施例所提及的研磨片10、压力调节片20、底封片30或缓冲片40均可由硬度不相同的PU材质所构成，其中底封片30或缓冲片40的实施可由其他不同于PU的材质所构成。压力调节片20、第二压力调节片50可呈圈环形、圆形或其他形状实施，压力调节片20、第二压力调节片50的设置数量也可为复数设置，以使得晶圆抛光垫的软、硬区域呈圈环形、圆形或其他形状分布；研磨面11设有若干沟槽13以供抛光作业添加的浆液获得良好的流场，又整体晶圆抛光垫的背面系呈平整状态，以使晶圆抛光垫能适用于各种研磨机台。

本发明所指的硬度不相同，是指受到相同压力时可呈现出不同物性者，例如相同形状体积下，受到相同压力时可呈现出不同的压缩率者；即便是相同类型的材质(例如：PU)也可通过不同的发泡状态、实施密度、材料结构或材料成分的不同而呈现出具有不同压缩率的硬度。

以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种晶圆抛光垫，其特征在于，包括：

一研磨片，其正面为一研磨面；以及

2.如权利要求1所述的晶圆抛光垫，其特征在于：该研磨片背面设有一第一凹部，供该压力调节片容置。

3.如权利要求1所述的晶圆抛光垫，其特征在于：还包含一底封片，该底封片接合在该研磨片背面且同时将该压力调节片遮蔽。

4.如权利要求1所述的晶圆抛光垫，其特征在于：还包含一缓冲片，该缓冲片接合在该研磨片背面且同时将该压力调节片遮蔽，该缓冲片与该研磨片的硬度不相同。

5.如权利要求4所述的晶圆抛光垫，其特征在于：该研磨片背面设有一第一凹部供该压力调节片容置。

6.如权利要求4所述的晶圆抛光垫，其特征在于：该缓冲片设有一第二凹部供该压力调节片容置。

7.如权利要求4所述的晶圆抛光垫，其特征在于：该研磨片背面设有一第一凹部，供该压力调节片容置，该缓冲片设有一第二凹部，供该一第二压力调节片容置，该第二压力调节片朝向该研磨片的方向设有一第二结合面，该第二结合面的面积小于该研磨面的面积。

8.如权利要求1至7中任一项所述的晶圆抛光垫，其特征在于：该压力调节片呈圈环形。

9.如权利要求1至7中任一项所述的晶圆抛光垫，其特征在于：该压力调节片呈圆形。

10.如权利要求1至7中任一项所述的晶圆抛光垫，其特征在于：该研磨面设有若干沟槽。

11.如权利要求1至7中任一项所述的晶圆抛光垫，其特征在于：该晶圆抛光垫的背面呈平整状态。