專利名稱：化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種化學(xué)機(jī)械研磨(Chemical MechanicalPolishing，CMP)裝置，且特別是有關(guān)于一種化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具(Wafer Carrier)結(jié)構(gòu)。


圖1是公知的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的側(cè)視簡圖；圖2是公知的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的俯視簡圖。
請同時參照圖1與圖2。公知化學(xué)機(jī)械研磨裝置包括一研磨臺100(Polishing Table)、一晶圓載具106、一研磨墊(Polishing Pad)102、一管件110(Tube)以及一研磨墊調(diào)節(jié)器(Conditioner)108。其中晶圓載具106用來抓住被研磨的晶圓104，其具有一用以吸住晶圓104的真空孔洞(未繪示)以及用以支撐晶圓104的一晶圓邊緣壓覆環(huán)105(Retaining Ring)等其它構(gòu)件。研磨墊102鋪在研磨臺100上。管件110用來輸送研磨液(Slurry)110a到研磨墊102上。而研磨墊調(diào)節(jié)器108具有許多鉆石顆粒(Diamond Grits)，用以刮粗研磨墊102的表面，為了去除殘留于研磨墊中的研磨液。
當(dāng)進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨時，研磨臺100與晶圓載具106分別沿一定的方向旋轉(zhuǎn)，且晶圓載具106抓住晶圓104的背面104a，將晶圓104的正面104b壓在研磨墊102上。管件110將研磨液110a持續(xù)不斷地供應(yīng)到研磨墊102上。所以，化學(xué)機(jī)械研磨程序就是當(dāng)晶圓上凸出的部分和研磨墊接觸時，利用研磨液110a中的化學(xué)試劑，在晶圓104的正面104b上產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，再配合晶圓104在研磨墊102上通過研磨液110a中的研磨粒(Abrasive Particles)輔助的機(jī)械研磨，去除與研磨墊相接觸的凸出部份，反復(fù)上述化學(xué)反應(yīng)與機(jī)械研磨，即可形成平坦的表面。
一般研磨墊上有助于傳輸研磨液及研磨的孔洞，研磨墊的表面粗糙有1到2μm的凹凸不平，以幫助抓住和傳輸研磨液，在研磨幾片晶圓后，研磨墊表面的凹凸不平變平坦，以致抓研磨液的能力和壓力降低，而使研磨的速率降低；同時研磨墊中的孔洞會被一些研磨材料(例如研磨液里的研磨顆粒，或是來自晶圓中被研磨掉的物質(zhì))填滿，使得研磨特性有所改變，而影響研磨效果。因此需要以研磨墊調(diào)節(jié)器108來調(diào)節(jié)(Conditioning)研磨墊，以恢復(fù)凹凸不平的表面及去掉孔洞中的研磨材料。
然而，公知的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具與研磨墊調(diào)節(jié)器兩者是分開的，而占用了許多化學(xué)機(jī)械研磨機(jī)臺的空間。而且公知研磨墊調(diào)節(jié)器的構(gòu)造復(fù)雜、維護(hù)不易。
本發(fā)明的另一目的是提供一種化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)，利用將晶圓載具與研磨墊調(diào)節(jié)器結(jié)合在一起，以簡化機(jī)臺的耗材，而節(jié)省維護(hù)所需的成本與人力。
因此本發(fā)明提出一種化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)，包括一研磨頭與一研磨墊調(diào)節(jié)器，其中研磨頭具有一底部以及固放在底部的一晶圓邊緣壓覆環(huán)，用以固定一晶圓在研磨頭的底部，而研磨墊調(diào)節(jié)器固定在晶圓邊緣壓覆環(huán)的表面。此研磨墊調(diào)節(jié)器可與此化學(xué)機(jī)械研磨裝置的一研磨墊接觸。
本發(fā)明提出一種化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)，包括一研磨頭與一研磨墊調(diào)節(jié)器，其中研磨頭具有一底部以及固放在底部的一晶圓邊緣壓覆環(huán)，用以固定一晶圓在研磨頭的底部，而研磨墊調(diào)節(jié)器環(huán)繞在研磨頭的側(cè)邊，且研磨墊調(diào)節(jié)器的一刷面與晶圓邊緣壓覆環(huán)的表面大致平行。此研磨墊調(diào)節(jié)器可與此化學(xué)機(jī)械研磨裝置的一研磨墊接觸。
本發(fā)明提出一種化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)，包括一研磨頭與一研磨墊調(diào)節(jié)器，其中研磨頭具有一底部以及固放在底部的一晶圓邊緣壓覆環(huán)，用以固定一晶圓在研磨頭的底部，且研磨墊調(diào)節(jié)器嵌入在晶圓邊緣壓覆環(huán)的表面。此研磨墊調(diào)節(jié)器可與此化學(xué)機(jī)械研磨裝置的一研磨墊接觸。
本發(fā)明的晶圓載具將研磨頭與研磨墊調(diào)節(jié)器結(jié)合在一起，因此可使化學(xué)機(jī)械研磨機(jī)臺空間更有效的利用。
本發(fā)明的晶圓載具將研磨頭與研磨墊調(diào)節(jié)器結(jié)合在一起，因此可簡化機(jī)臺的耗材，而節(jié)省維護(hù)所需的成本與人力。
本發(fā)明的晶圓載具將研磨頭與研磨墊調(diào)節(jié)器結(jié)合在一起，因此晶圓載具中的晶圓在進(jìn)行研磨的過程中，可同時進(jìn)行研磨墊的調(diào)節(jié)，以提升研磨的功效。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。
圖1為公知化學(xué)機(jī)械研磨裝置側(cè)視簡圖；圖2為公知化學(xué)機(jī)械研磨裝置俯視簡圖；圖3是依照本發(fā)明第一實(shí)施例的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是依照本發(fā)明第一實(shí)施例的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是依照本發(fā)明第二佳實(shí)施例的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是依照本發(fā)明第二佳實(shí)施例的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是依照本發(fā)明第三實(shí)施例的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是依照本發(fā)明第三實(shí)施例的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)示意圖。標(biāo)號說明100研磨臺102研磨墊104、302、402、502晶圓104a晶圓的背面104b晶圓的正面105、307、407、507晶圓邊緣壓覆環(huán)301、401、501研磨頭106、300、400、500晶圓載具108、308、408、508研磨墊調(diào)節(jié)器110管件
110a研磨液304刷盤306、406、506顆粒404、504刷柄406、506刷面請參照圖3，本實(shí)施例的晶圓載具300結(jié)構(gòu)包括一研磨頭301與一研磨墊調(diào)節(jié)器308，其中一晶圓302固定在研磨頭301底部的一晶圓邊緣壓覆環(huán)307的內(nèi)部，而研磨墊調(diào)節(jié)器308固定在晶圓邊緣壓覆環(huán)307的表面。其中晶圓載具300結(jié)構(gòu)還包括貼附有一彈性多孔性載具膜(未繪示)的晶圓載具，以將晶圓302壓入已濕潤的載具膜內(nèi)，用以固定晶圓302。另一種晶圓載具300結(jié)構(gòu)還包括具有一真空孔洞(未繪示)，利用一真空負(fù)壓吸住晶圓302，而在研磨時通入氮?dú)庹龎?，以微調(diào)研磨時晶圓中心及邊緣磨除速率，并且采用浮動式導(dǎo)圈(Floating Retaining Ring)(未繪示)，以將晶圓302邊緣的應(yīng)力轉(zhuǎn)移至浮動式導(dǎo)圈上，并通過施加一氣壓于浮動式導(dǎo)圈上，使其與研磨墊接觸。
本實(shí)施例的研磨墊調(diào)節(jié)器308由刷盤304與數(shù)個堅(jiān)硬顆粒306所組成，其中刷盤304固定在晶圓邊緣壓覆環(huán)307的表面，且刷盤304的厚度相當(dāng)薄，因此并不會影響晶圓302的研磨。而數(shù)個堅(jiān)硬顆粒306鑲嵌在刷盤304上。其中數(shù)個堅(jiān)硬顆粒306的材質(zhì)例如為鉆石、陶瓷。
請參照圖4，本實(shí)施例還包括直接在研磨頭301底部的晶圓邊緣壓覆環(huán)307表面制作紋路或顆粒圖案，以作為研磨墊調(diào)節(jié)器之用。
本發(fā)明的研磨墊調(diào)節(jié)器308(或表面具有紋路或顆粒圖案的晶圓邊緣壓覆環(huán)307)可與一研磨墊接觸來調(diào)節(jié)研磨墊，當(dāng)進(jìn)行研磨晶圓的同時，可進(jìn)行研磨墊的調(diào)節(jié)，以使研磨墊恢復(fù)成凹凸不平的表面并去掉孔洞中的研磨材料。第二實(shí)施例圖5與圖6所示，其繪示依照本發(fā)明第二實(shí)施例的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)示意圖。
請參照圖5，本實(shí)施例的晶圓載具400結(jié)構(gòu)包括一研磨頭401以及一研磨墊調(diào)節(jié)器408，其中一晶圓402固定于研磨頭401底部的一晶圓邊緣壓覆環(huán)407的內(nèi)部，而研磨墊調(diào)節(jié)器408連接在研磨頭401的側(cè)邊，且研磨墊調(diào)節(jié)器408的一刷面405與晶圓邊緣壓覆環(huán)407的表面平行。其中晶圓載具400結(jié)構(gòu)還包括貼附有一彈性多孔性載具膜(未繪示)的晶圓載具，以將晶圓402壓入已濕潤的載具膜內(nèi)，用以固定晶圓402。另一種晶圓載具400結(jié)構(gòu)還包括具有一真空孔洞(未繪示)，利用一真空負(fù)壓吸住晶圓402，而在研磨時通入氮?dú)庹龎?，以微調(diào)研磨時晶圓中心及邊緣磨除速率，并且采用浮動式導(dǎo)圈(未繪示)，以將晶圓402邊緣的應(yīng)力轉(zhuǎn)移至浮動式導(dǎo)圈上，并通過施加一氣壓于浮動式導(dǎo)圈上，使其與研磨墊接觸。
本實(shí)施例的研磨墊調(diào)節(jié)器408由刷把404與數(shù)個堅(jiān)硬顆粒406所組成，其中刷把404連接在晶圓邊緣壓覆環(huán)407側(cè)邊，而數(shù)個堅(jiān)硬顆粒406鑲嵌在刷把404的刷面405上。其中數(shù)個堅(jiān)硬顆粒406的材質(zhì)例如為鉆石、陶瓷。
請參照圖6，本實(shí)施例還包括直接在研磨頭401底部的晶圓邊緣壓覆環(huán)407表面制作紋路或顆粒圖案，如此一來，表面具有紋路或顆粒圖案的晶圓邊緣壓覆環(huán)407與研磨墊調(diào)節(jié)器408可同時作為研磨墊調(diào)節(jié)器之用。
本發(fā)明的研磨墊調(diào)節(jié)器408(以及表面具有紋路或顆粒圖案的晶圓邊緣壓覆環(huán)407)可與一研磨墊接觸來調(diào)節(jié)研磨墊，當(dāng)進(jìn)行研磨晶圓的同時，可進(jìn)行研磨墊的調(diào)節(jié)，以使研磨墊恢復(fù)成凹凸不平的表面并去掉孔洞中的研磨材料。第三實(shí)施例圖7與圖8所示，其繪示依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)示意圖。
請參照圖7，本實(shí)施例的晶圓載具500結(jié)構(gòu)包括一研磨頭501，以及一研磨墊調(diào)節(jié)器508。其中一晶圓502固定于研磨頭501底部的一晶圓邊緣壓覆環(huán)507的內(nèi)部，而研磨墊調(diào)節(jié)器508嵌入在晶圓邊緣壓覆環(huán)507的表面。其中晶圓載具500結(jié)構(gòu)還包括貼附有一彈性多孔性載具膜(未繪示)的晶圓載具，以將晶圓502壓入以濕潤的載具膜內(nèi)，用以固定晶圓502。另一種晶圓載具500結(jié)構(gòu)還包括具有一真空孔洞(未繪示)，利用一真空負(fù)壓吸住晶圓502，而在研磨時通入氮?dú)庹龎海晕⒄{(diào)研磨時晶圓中心及邊緣磨除速率，并且采用浮動式導(dǎo)圈(未繪示)，以將晶圓502邊緣的應(yīng)力轉(zhuǎn)移至浮動式導(dǎo)圈上，并通過施加一氣壓于浮動式導(dǎo)圈上，使其與研磨墊接觸。
本實(shí)施例的研磨墊調(diào)節(jié)器508由刷把504與數(shù)個堅(jiān)硬顆粒506所組成，其中刷把504嵌入在晶圓邊緣壓覆環(huán)507的表面，而數(shù)個堅(jiān)硬顆粒506鑲嵌在刷把504的刷面505上。數(shù)個堅(jiān)硬顆粒506的材質(zhì)例如為鉆石、陶瓷。
請參照圖8，本實(shí)施例還包括直接在研磨頭501底部的晶圓邊緣壓覆環(huán)507表面制作紋路或顆粒圖案，如此一來，表面具有紋路或顆粒圖案的晶圓邊緣壓覆環(huán)507與研磨墊調(diào)節(jié)器508可同時作為研磨墊調(diào)節(jié)器之用。
本發(fā)明的調(diào)研磨墊調(diào)節(jié)器508(以及表面具有紋路或顆粒圖案的晶圓邊緣壓覆環(huán)507)可與一研磨墊接觸來調(diào)節(jié)研磨墊，當(dāng)進(jìn)行研磨晶圓的同時，可進(jìn)行研磨墊的調(diào)節(jié)，以使研磨墊恢復(fù)成凹凸不平的表面并去掉孔洞中的研磨材料。
本發(fā)明的晶圓載具，將研磨墊調(diào)節(jié)器固定在研磨頭底部的晶圓邊緣壓覆環(huán)的表面，也可將研磨墊調(diào)節(jié)器配置在研磨頭的側(cè)邊，也可將研磨墊調(diào)節(jié)器嵌入在晶圓邊緣壓覆環(huán)的表面，以使研磨頭與研磨墊調(diào)節(jié)器結(jié)合成一裝置。
綜合以上所述，本發(fā)明具有下列優(yōu)點(diǎn)1.本發(fā)明的晶圓載具將研磨頭與研磨墊調(diào)節(jié)器結(jié)合在一起，因此可使化學(xué)機(jī)械研磨機(jī)臺空間做更有效的利用。
2.本發(fā)明的晶圓載具將研磨頭與研磨墊調(diào)節(jié)器結(jié)合在一起，因此可簡化機(jī)臺的耗材，而節(jié)省維護(hù)所需的成本與人力。
3.本發(fā)明的晶圓載具將研磨頭與研磨墊調(diào)節(jié)器結(jié)合在一起，因此晶圓載具中的晶圓在進(jìn)行研磨的過程中，可同時進(jìn)行研磨墊的調(diào)節(jié)，以提升研磨的功效。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)，其特征在于包括一研磨頭，具有一底部以及固放在該底部的一晶圓邊緣壓覆環(huán)，用以固定一晶圓于該研磨頭的底部；一研磨墊調(diào)節(jié)器，該研磨墊調(diào)節(jié)器固定在該晶圓邊緣壓覆環(huán)的表面。
2.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該研磨墊調(diào)節(jié)器包括一刷盤；數(shù)個堅(jiān)硬顆粒，該些堅(jiān)硬顆粒鑲嵌于該刷盤的表面。
3.如權(quán)利要求2所述的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)，其特征在于該些堅(jiān)硬顆粒的材質(zhì)選自鉆石、陶瓷。
4.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)，其特征在于該研磨墊調(diào)節(jié)器是由形成在該晶圓邊緣壓覆環(huán)底部的紋路所構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)，其特征在于該研磨墊調(diào)節(jié)器是由形成在該晶圓邊緣壓覆環(huán)底部的顆粒圖案所構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)，其特征在于該晶圓載具結(jié)構(gòu)還包括位于該研磨頭內(nèi)的一真空孔洞，以利用真空負(fù)壓吸住該晶圓。
7.如權(quán)利要求1所述的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)，其特征在于該晶圓載具結(jié)構(gòu)還包括有一浮動式導(dǎo)圈，用以支撐該晶圓，并將該晶圓邊緣的應(yīng)力轉(zhuǎn)移該浮動式導(dǎo)圈上。
8.一種化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)，其特征在于包括一研磨頭，具有一底部以及固放在該底部的一晶圓邊緣壓覆環(huán)，用以固定一晶圓于該研磨頭的該底部；一研磨墊調(diào)節(jié)器，該研磨墊調(diào)節(jié)器環(huán)繞在該研磨頭的側(cè)邊，且該研磨墊調(diào)節(jié)器的一刷面與該晶圓邊緣壓覆環(huán)的表面大致平行。
9.如權(quán)利要求8所述的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)，其特征在于該研磨墊調(diào)節(jié)器包括具有該刷面的一刷柄；數(shù)個堅(jiān)硬顆粒，該些堅(jiān)硬顆粒鑲嵌于該刷柄的該刷面。
10.如權(quán)利要求9所述的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)，其特征在于該些堅(jiān)硬顆粒的材質(zhì)選自鉆石、陶瓷。
11.如權(quán)利要求8所述的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)，其特征在于還包括在該晶圓邊緣壓覆環(huán)的底部制作紋路，以作為該研磨墊調(diào)節(jié)器之用。
12.如權(quán)利要求8所述的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)，其特征在于其中還包括在該晶圓邊緣壓覆環(huán)的底部制作顆粒圖案，以作為該研磨墊調(diào)節(jié)器之用。
13.如權(quán)利要求8所述的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該晶圓載具結(jié)構(gòu)還包括位于該研磨頭內(nèi)的一真空孔洞，以利用真空負(fù)壓吸住該晶圓。
14.如權(quán)利要求8所述的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該晶圓載具結(jié)構(gòu)還包括有一浮動式導(dǎo)圈，用以支撐該晶圓，并使該晶圓邊緣的應(yīng)力轉(zhuǎn)移至該浮動式導(dǎo)圈上。
15.一種化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)，其特征在于包括一研磨頭，具有一底部以及固放在該底部的一晶圓邊緣壓覆環(huán)，用以固定一晶圓于該研磨頭的該底部；一研磨墊調(diào)節(jié)器，該研磨墊調(diào)節(jié)器嵌入在該晶圓邊緣壓覆環(huán)的表面。
16.如權(quán)利要求15所述的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該研磨墊調(diào)節(jié)器包括一刷柄，該刷柄具有與該晶圓邊緣壓覆環(huán)的表面平行的一刷面；數(shù)個堅(jiān)硬顆粒，該些堅(jiān)硬顆粒鑲嵌于該刷柄的該刷面。
17.如權(quán)利要求16所述的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)，其特征在于該些堅(jiān)硬顆粒的材質(zhì)選自鉆石、陶瓷。
18.如權(quán)利要求15所述的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)，其特征在于其中還包括在該晶圓邊緣壓覆環(huán)的底部制作紋路，以作為該研磨墊調(diào)節(jié)器之用。
19.如權(quán)利要求15所述的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)，其特征在于其中還包括在該晶圓邊緣壓覆環(huán)的底部制作顆粒圖案，以作為該研磨墊調(diào)節(jié)器之用。
20.如權(quán)利要求15所述的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)，其特征在于其中該晶圓載具結(jié)構(gòu)還包括位于該研磨頭內(nèi)的一真空孔洞，以利用真空負(fù)壓吸住該晶圓。
21.如權(quán)利要求15所述的化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)，其特征在于該晶圓載具結(jié)構(gòu)還包括有一浮動式導(dǎo)圈，用以支撐該晶圓，并使該晶圓邊緣的應(yīng)力轉(zhuǎn)移至該浮動式導(dǎo)圈上。
全文摘要
一種化學(xué)機(jī)械研磨裝置的晶圓載具結(jié)構(gòu)，包括一研磨頭與一研磨墊調(diào)節(jié)器，其中研磨頭具有一底部以及固放在底部的一晶圓邊緣壓覆環(huán)，用以固定一晶圓于研磨頭的底部。而研磨墊調(diào)節(jié)器固定在晶圓邊緣壓覆環(huán)的表面，或是環(huán)繞在研磨頭的側(cè)邊，或是嵌入在晶圓邊緣壓覆環(huán)的表面，以使研磨墊調(diào)節(jié)器與研磨頭結(jié)合成一裝置。
文檔編號B23Q3/06GK1416999SQ01131390
公開日2003年5月14日 申請日期2001年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2001年10月29日
發(fā)明者洪永泰, 黃啟東 申請人:旺宏電子股份有限公司