TWI287485B - Retaining ring with dresser for CMP - Google Patents

Description

1287485 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本案係麵用於[匕學#鐵研贬研雜整裝置(J)res㈣，雜 一種附則匕學機械研磨固定環(Retaining Ring)之研磨修整裝置。 曰 【先前技術】 隨著半领製程線寬愈來愈細，晶圓製程中對於薄膜_的平坦^ 求也愈來愈高，_製雜用也日益獻，化學機M_((taicai MotoicBi Polish，am備成為近年來半賴製程中日益關鍵的製造步 驟，設備市場需求也快速成長。OIP設備這幾年市場快速成長主要是由 於CMP製程處理與傳統晶圓平坦蜮理方式树交有主要幾項優勢··卜由於 W研磨後表面更為平坦，達成更好品質的曝絲侧效果及良率；2、更 好的清理絲’減低由於之前製減理不完全對接下絲面敏感雜高製 程的影響。由於01P的處理可使微影照射區域更精確對準所需雜，並可 以紐金屬_綠與層間堆疊時產生嫩崎線或贿現象，也因此使金 屬層數可從之前2至3層推升至6至9層。 隨著半賴製程技術不斷朝向深次微米推進，晶圓平坦化的重要性也 不__各家晶圓廠。由於近年來》設備市場成長快速·的樹、零 組件與製程中所需的研磨劑等也相對的急速發展。在化學麵平坦化⑽ (Chenucal Mechanical Planarization)精密的抛光製程中，其係於抛光時 晶圓膽在-舰轉的拋光氣⑽上。拋光塾通常為p〇lyurethgne所製 而且也f含有航。抛魅只紗職晶_「縣」。麟晶目表面突出 處乃以塗佈在拋光塾表面的磨漿(sluny)拋光。磨装内含有與線細近的 5 1287485 懸厚磨粒。磨漿的液體通常也含氧化劑氣g儀劑。液體會^晶圓表面反^ 生成#撒的氧似勿’ 1^是⑽的化學聽。磨粒以抛光塾支樓就可^擊 晶圓的表面，這I尤是CMP的;^〇 請參閱第一圖’其係揭示一習知QJP衡戒研磨結構示意圖。如圖所示， 該CMP機台包含一平台n，其上設置有一轉動之抛光塾12，而該抛_12 之表面具有一自研磨漿輸配器13流下之研磨液14。而在進行晶圓15表面 研磨時’該晶圓15係由一晶圓夾具16 jg定，而該晶圓15：^卜圍即係以一 固定壞(RetainingRing)i7固定；利用晶圓夾具16施加壓力並相對該拋光 塾12轉動’即可進行晶圓之表面機械研磨。一般而言，施加的壓力及相對 ，》的磨除速率就越高。為了使拋光液能均勻的分佈於抛光塾 12表面，拋光塾12的表面通常具有不同形式的溝槽(約2〇卿深)以利於 達到拋光液的均勻分佈。但在研磨時，碎層獅的磨漿也會累積在拋光 墊12的表面使其變得既硬又滑(Glazing)。拋光翻口晶圓15的接 就降低了磨粒的接觸壓力，這樣晶圓的拋光速率就會大減。更 有甚者，骯髒的拋光塾12會污染晶圓15的表面使其缺陷增加。為了維持拋 絲率及保持晶圓乾淨，拋光墊12必須以「鑽石碟」（Diamond Disk)18修 整(Dressing或Conditioning)，這樣CMP才能持續進行。 然而在實際使用時，01P拋光塾12研磨晶圓所使用到的區域，與鑽石 碟18進行抛光墊12的修整區域並非一致。因此，如何研發一種應用化學機 械研磨之修整器，以最精簡的結構及處理流程即可達到有效整修拋光勢的目 的’這的確是目前此一相關領·斤需雜發展研究之目標。本案發明人等， 爰精心研究，並以其從事該項研究領域之多年經驗，遂提出本案附於|匕學機 1287485 械研磨固定環(Retaining Ring)之修整裝置，解決習知之問題，同時増進製 程能力，實為一不可多得之發明。 【發明内容】 本案之主要目的為提供一種附於化學機械研磨固定環^j^) 之修整裝置’以农精間的結構即可達到有效整修拋光塾的目的。由於本案將 特定修整器固定於CMP之研磨固定環(Retaining Ring)上，故可於進行晶圓 拋光時，同日梅整拋光墊以維持其良好的拋銳率。且可有效避免〇^固 tif(RetainingRing)於壽命#到時使拋光液較不易流入晶圓中心處，而造成 晶圓内外抛光速度不同的缺點。 為:社i4目的’本案之一鑛義實雌態為提供一種附於化學麵研磨 固定環(RetainingRing)之研磨修整裝置，其整體結構至少包含一固定夾具， 用以嵌固一晶圓，以於一拋光塾上進行化學機械研磨，其中該固定失具更具 有一接觸環面，用以定置維持該晶圓底面之抛光液，避免過少之抛光液流入 晶圓底面中心處而造成晶圓内外拋光速度不同；以及一修整單元，設置於該 固定夾面，形成一修整面，用以衡于該晶圓抛光時，同日梅整該抛光 墊，以維持該拋光墊良好的抛光放率。 構想’其中該固定夾具更包Ug定環(RdainingRing) ，以形 成該接觸環面。 根攄上述構想’其中该修整單元係包含複數個修整器，平均環設於該固 定環之底面。 根據上述構想，其中該修整器係為一鑽石碟〇

^^48S "^據^案另一態樣，本案更提供一麵用於化學麵研磨之研磨修整I ，包含：一固定環(RetainingRing)，用以嵌固一晶圓，以方卜一拋光墊上進 研磨；以及複數個修整器’環設於該固定環底面，用以進行該晶 抛光時’同日播整該拋光墊，以維持該拋光塾良好的拋銳率。 構想’其中該修整器係為一鑽石碟(DiamondDisk)。 telhit構想’其中該固定環係設置於一晶圓失具之上。 為達上述目的，本案之一較廣義實施樣態為提供一纖用於化學機械研 磨之研磨修整裝置，包含：一雜體，用以嵌固一晶圓，峨_拋光墊上 進行化學顯研磨，其中該雜體更具有-接觸環面，設置於該職體技 以定量維持該晶圓底面之拋光液，避免過少之拋光液流入晶圓底面中 心處而造成晶圓内外拋妇^不同；以及一修整面，設置於該底 面’用似键行該晶圓拋光時，同雜整該搬光墊，以維持該拋光墊良好的 拋起鱗。 根據上述構想’其中該修整面係環設於該接觸環面之外圍。 根據上述構想，其中該環狀體係由一固定所^成。 根據上述構想，其中該修整面係由複數個修整器平均環設於該固定環之 底面所形成。 "^據上^述構想’其中該修整器係為一鑽石碟（DiamondDisk) 〇 【實施方式】 案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應 在不同的態壯具有各種的變化，其皆不脫鉢案的範 8 •1287485 園，^其中，說明及圖質上係當作說明之用，而非用以限制本案。 明參閱第一圖，其係揭示本案較佳實施例之 定環(Retainhg _之研雜整裝置。如圖所示，包含一固定環取―g 啊)2卜用以嵌固一晶圓，以於^抛光塾上進行化學麵研磨；以及^ 個修整器22，環設於該固定環21底面，用以進形亥晶圓抛光時，同日梅整 雜光墊’以維持該拋光塾良好的拋纽率。在實際應用時，該複數悃修整 器22部份可由複數個鑽^碟所構成。當然，該固定環21係 設置於一晶圓夾具之上。 為進一步清楚說明本案之發明結構，請再參閱第3圖。其係揭示第2 圖之研磨修整裝置於應用時之示意圖。如圖所示，前述之固定環21即為一 固定夾具20之部份，用以嵌固一晶圓23，並於一拋光墊24上對該晶圓23 進行化學機械研磨，其中該固定環21所形成之一接觸環面，係用以定量維 持該晶圓23底面德絲25，並避免過少德规25济八晶圓底面中心 處而造成晶圓23内外拋光速度不同。另一方面，本案最主要之特色即在於 將複數個修整器22環設於該固定環21之底面，以形成一具修整面之修整單 元’用以在進行該晶圓23拋光之時，同時以修整單元修整該拋光墊24，以 維持吞亥抛光塾良好的抛文率。 而本案之研磨修整裝置在實際進行化學機械研磨時，該拋光墊24會於 先固定於一旋轉平台26，在旋轉的同時，自一研磨漿輸配器27流下之拋光 液25可平均散佈於該拋光墊24之上。另一方面，透過該固定環21戶斤嵌固 之該晶圓23，因該固定夾具20之旋轉與加壓而與其下方之拋光液25和拋 光墊24進行化學機械之研磨。當然最重要的是環設於該固定環21底面之修 9 1287485 整器22，可同時_固定爽具20域類加壓而向w 維持其良好的拋瓣。故本案之研磨修整結構可觸晶圓拋光時，同時 修整拋光墊以維持麵良好的拋級率。 請參閱第四圖，其係揭示本案另-雛實_<1_^__ 固定環(RetainingRing)之研磨修整裝置。包^淨獻體41，用以嵌固一晶圓 (請同時參閱第三圖），以於一拋光墊上進行化學機赫研磨，其中該環狀體 41更具有一接觸環面411，設置於該環狀軸面，用以定量維持該晶圓底 面之拋絲’避免過少之抛絲流入晶圓底面中心處而造成晶圓内外抛光速 度不同；以及一修整面421，設置於該剩大體^面，用^^^断該晶圓拋 &時’ 整該拋光墊’以維持該拋光塾良好的抛光效率。其中該修整面 421可由複數個鑽石碟(piamondDisk)所構成，而於該接觸環面411外圍形 成特殊圖樣之修整單元42。於實際應用時，該修整單元42之圖樣並不受限， 而在本實施例中，修整單元42所形成之修整面421為一環狀面，與接觸環 面411相似，如此於使用時，可更平均分散由固定夾具所施加之壓力，且有 效避免CMP固定環(Retaining Ring)於壽命陕到時使抛光液不易流入晶圓中 心處而造成晶圓内外抛光速度不同的缺點 綜上所述，本案提供一種附於化學機械研磨固定環(RetainingRing)之研 磨修整裝置，以最精簡的結構即可達到有效整修拋光墊的目的。其中本案更 將特定修整器固定於CMP之研磨固定環(Retaining Ring)上，故可於進行晶 圓拋光時，同時修整拋光墊以維持其良好的拋光效率。且可有效避免_ 固定環(Retaining Ring)於壽命陕到時使拋光液不易流入晶圓中心處而造成 晶圓内外拋光速度不同的缺點，此為習知技藝無法達成。本案技術具有實用 1287485 性、新穎性與進步性，細蛾出申請。 縱使本發明已由上述之實施例詳細敘述而可由熟悉枯敗人士 匠思而為諸般鑛，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。 ^ ^ 【圖式簡單說明】 第1圖··其係揭示-習知CMP顧研磨賴示細。 第2圖··其係揭示其係揭示本案較佳實施例之一種附於^學機械研磨固定環 • 靖磨修整裝置。 第3圖：其係揭示第2圖之研磨修整裝置於應用時之示意圖。 第.其係揭示其係揭示本案另一較佳實施例之一種_匕學機械研磨固 定環(RetainingRing)之研磨修整裝置。 【主要元件符號說明】 11 ·平台 12 ··拋光墊 13 ··研磨漿輸配器 14:研§液 15 ·晶圓 16 ·晶圓夹具 17 :固定環 18 :鑽石碟 20 :固定夾具 21 :固定環 22 :修整器 23 :晶圓 24 :拋光墊 25 :拋光液 26 :旋轉平台 27 ··研磨漿輸配器 41 ： mm 411 :接觸環面 42 :修整單元 421 :修整面

Claims (1)

1. ^1287485 Pn^ 修正 補充 十、申請專利範圍： 1· 一纖用糾匕學_研磨之研磨修整裝置，H -固定夾具，用以嵌固-晶圓，峨-拋光塾上斯化學編卿，其中該固 定夾具更具有一接觸環面，用以定量維持該晶圓底面之抛光液；以及 一修整單元，設置於該固定夾面，形成一修整面，用以進行該晶圓抛光 時’同日梅整該拋光墊，以維持該拋光墊良好的拋級率。 2·如申請專利範圍第1項所述之研磨修整裝置，其中該固定夾具更包含一固定 環(RetainingRing)】以形成該接觸環面。 3·如申請專利範圍第2項所述之研磨修整裝置，其中該修整單元係包含概個 修整器，平均環設於該固定環之底面。 4·如申請專利範圍第3項所述之研磨修整裝置，其中該修整器係為一鑽石碟 (Diamond Disk) 〇 5· —種應用於化學機械研磨之研磨修整裝置，包含： 一固定環(RetainingRing)，用以嵌固一晶圓，以於一拋光整上進行化學__ 磨；以及 複數個修整器，環設於該固定環底面，用以進行該晶圓拋光時，同時修整 光塾，以維持該拋光墊良好的抛級率。 6·如申請專利範圍第5項所述之研磨修整裝置，其中該修整器係為一鑽石碟 (Diamond Disk) 〇 7·如申請專利範圍第5項所述之研磨修整裝置，其中該固定環係設置於一晶圓 夾〇 8. —種應用於化學機械研磨之研磨修整裝置，包含: 12 * 1287485 T|riii 匕體，用以嵌固一晶圓，，、，认、 袖无 日圓n抛光 補充 體I、有-接觸環面’設置物細⑽用以定量維持該晶圓底光 液；以及 一 一修整面，設置於該劇大體魏面，用 -，以麵麵的咖率。、晶圓拋光時,日梅麵 9·如申請勒!J範圍第8 環面之外圍。 夕正褒置，其中娜整面係環設於該接觸 10·如申請專利範圍第8項所述之研磨修整裝 ▲班，少 (RetakiingRingMf^^。 U疋衣 其中該修整面係由複數個$ 11·如申請專利範圍第10項所述之研磨修整裝置 整器平均J裒言曼於該固定ί裒之底面戶斤形成。 置，其中該修整器係為一鑽石碟 12如申請專利範圍第11項所述之研磨修整t (Diamond Disk) °