化学机械研磨机台制造技术

一种化学机械研磨机台，有一履带式调节刷，其至少包括：一长轴主体结构；一履带，其上分布有多个硬颗粒及多个滚轮，履带包覆于长轴主体外侧，以一固定速率转动，滚轮轴向均平行排列，其均位于履带内侧且与履带相接触，滚轮由履带带着转动，在履带上还有多个硬颗粒，其分布于履带的表面，用以刮平研磨垫的表面，去除残留在研磨垫上的杂质，在履带式调节刷上还包括一清洗装置，其可在调节刷刮平时，清洗残留在履带上的杂质。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种化学机械研磨机台，特别是涉及一种具有履带式调节刷结构的化学机械研磨机台。在半导体制造工艺技术中，表面平坦化是处理高密度光刻的一项重要技术，因为没有高低落差的平坦表面才能避免曝光散射，而形成精密的图案转移(pattern transfer)。平坦化技术主要有旋涂式玻璃法(Spin-OnGlass-SOG)与化学机械研磨法(CMP)等两种，但在半导体制造工艺技术进入毫微米(sub-half-micron)之后，旋涂式玻璃法已无法满足所需求的平坦度，所以化学机械研磨技术是现在唯一能提供超大型集成电路(Very-LargeScale Integration-VLSI)，甚至极大型集成电路(Ultra-Large ScaleIntegration-ULSI)制造工艺，“全面性平坦化(global planarization)”的一种技术。请同时参照附图说明图1A与图1B，其分别绘出一种现有化学机械研磨机台(Chemical-Mechanical Polishing-CMP)的俯视与侧视图。其中包括一研磨台(polishing table)10；一握柄(holder)11，用以抓住被研磨的晶片12；一研磨垫13(polishing pad)，铺在研磨台10上；一管件14(tube)，用以输送研磨液15(slurry)到研磨垫13上；一液泵16，用以将研磨液15抽送到管件14中；以及一调节刷(Conditioner)17，用以刮平研磨垫13的表面。当进行化学机械研磨时，研磨台10与握柄11分别沿一定的方向旋转，如图中箭号18a与18b所示，且握柄11抓住晶片12的背面19，将晶片12的正面20压在研磨垫13上。管件14将液泵16所打进来的研磨液15，持续不断地供应到研磨垫13上。所以，化学机械研磨程序就是利用研磨液15中的化学试剂，在晶片12的正面20上产生化学反应，使之形成一易研磨层，再配合晶片12在研磨垫13上由研磨液15中的研磨粒(abrasive particles)辅助的机械研磨，将易研磨层的凸出部分研磨，反覆上述化学反应与机械研磨，即可形成平坦的表面。基本上，化学机械研磨技术是利用机械抛光的原理，配合适当的化学试剂(reagent)与研磨粒，将表面高低起伏不一的轮廓，同时加以“抛光”的平坦化技术。上述现有化学机械研磨机台的缺点在于，传统的调节刷17无法有效且均匀地刮平研磨垫13的表面。请参照图2A，其绘出现有第一种化学机械研磨机台的俯视图与侧视图。此机台的型号为IPEC-472，其中有一研磨垫30，其位于研磨台32上，在研磨垫30上有晶片34与调节刷36等结构，当晶片34被研磨时，调节刷36会以箭头方向38做来回反覆的运动，用以刮平研磨垫30的表面。又，请参照图3A和图3B，其绘出现有第二种化学机械研磨机台的俯视图与侧视图。此机台的型号为AMAT-Mirra，其中有一研磨垫40，其位于研磨台42上，而研磨垫40上有晶片44与调节刷46等结构。当晶片44被研磨时，调节刷46会以箭头方向48做来回反覆的运动，用以刮平研磨垫40的表面，然后，再参照图4，其绘出上述两种化学机械研磨机台调节刷的刮平轨迹示意图。可以看到，刮平的轨迹分布得并不均匀，有些部分几乎没有被刮磨，容易产生弱刮的现象(under conditioning)，例如在空白轨迹54处。有些部分则因容易重复刮磨，而产生过刮的现象(overconditioning)，例如在轨迹交点56处。只有少数地方才有正常的刮平情形(normal conditioning)，例如在轨迹52处。接着，请参照图5A和图5B，其绘出现有第三种化学机械研磨机台的俯视图与侧视图。此机台的型号为SpeedFam Auriga，其中有研磨垫60，其位于研磨台62上，而在研磨垫60上有晶片64与调节刷66等结构。此处调节刷66的结构例如为钻石环(diamond ring)。当晶片64被研磨时，调节刷66会在研磨台62的周缘运动，用以刮平研磨垫60的表面。再参照图6，其绘出图5A和图5B调节刷的刮平结果示意图。其中，横轴的单位为公分(cm)，可以看到，调节刷66刮过一段时间之后，在研磨台62上的研磨垫60的剖面(pad profile)高低落差会很大，例如研磨垫60的中央部分较高，边缘部分研磨较低。如此一来，晶片64的研磨也会跟着不均匀，例如晶片64中央部分会被研磨较多，而边缘部分被研磨较少。接着，请参照图7A和图7B，其绘出现有第四种化学机械研磨机台的俯视图与侧视图。此机台的型号为Cybeq-IP8000，其中有研磨垫70，其位于研磨台72上，在研磨垫70上有晶片74与调节刷76等结构。当晶片74被研磨时，调节刷76会在研磨台72的周缘运动，用以刮平研磨垫70的表面。再参照图8，其绘出图7A和图7B的调节刷的刮平结果示意图。可以看到，刮过一段时间之后的研磨垫剖面78高低落差很大，如此一来，晶片74的研磨也会跟着不均匀，例如晶片74中央部分会被研磨较少，而边缘部分则被研磨较多(此情形与上述的结构相反)。综上所述，不论是现有哪种型号的调节刷结构，因为刮平轨迹结果分布都不均匀(如图4所示)，因此都具有刮磨不均匀的缺点。只要使用一段时间，就会造成研磨垫的剖面很差，高低落差非常明显(如图6与图8所示)。如此一来，晶片的研磨也会跟着不均匀，严重降低化学机械研磨的质量与效果。本专利技术的目的是提供一种化学机械研磨机台，引进一种改进的履带式调节刷结构，其具有钻石履带以及履带内的多个轴向平行排列的滚轮，其中钻石履带以一固定速率转动，且会带动滚轮跟着转动。所以，可以使调节刷的刮平轨迹非常均匀，且调节刷使用一段时间后，研磨垫的剖面也会维持得较平坦。本专利技术的另一目的是提供一种化学机械研磨机台，其具有履带式调节刷结构，且在此调节刷结构上，还包括有一清洗装置，其可以在调节刷进行刮平动作的同时，进行冲洗调节刷的步骤，将残留在履带上的杂质去除，提高调节刷的刮除质量。本专利技术的目的是这样实现的，即提供一种化学机械研磨机台，该机台包括一研磨台，以一固定方向旋转；一研磨垫，设于该研台上；一握柄，用以抓住一晶片的背面，将该晶片的正面压在该研磨垫上；一履带式调节刷，置于该研磨垫上，用以刮平该研磨垫的表面，去除残留在该研磨垫上的杂质；以及一管件，置于该研磨垫上方，用以输送一研磨液至该研磨垫上。其中，还包括一液泵，连接于管件的管件柄上，用以将研磨液抽送到管件中。本专利技术还提供一种调节刷结构，用于一化学机械研磨机台中，该化学机械研磨机台包括一研磨台、一研磨垫与一管件，其中，该研磨台以一固定方向旋转，该研磨垫位于该研磨台上，且该管件位于该研磨垫上方，用以输送一研磨液至该研磨垫上，该调节刷结构包括一长轴主体；一履带，包覆于该长轴主体的外侧，以一固定速率转动；复数个滚轮，该各滚轮的轴向平行排列，该各滚轮位于该履带内侧且与该履带接触，该各滚轮会被该履带带动而跟着转动；以及复数个硬颗粒，分布于该履带的表面，用以刮平该研磨垫的表面，去除残留在该研磨垫上的杂质。上述履带式调节刷的结构为本专利技术的特点，其为一长条型的结构，包括一长轴主体结构；一履带，例如为皮带，包覆于长轴结构的外侧，以一固定速率转动；多个滚轮，滚轮的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种化学机械研磨机台，其特征在于，该机台包括： 一研磨台，以一固定方向旋转； 一研磨垫，设于该研磨台上； 一握柄，用以抓住一晶片的背面，将该晶片的正面压在该研磨垫上； 一履带式调节刷，置于该研磨垫上，用以刮平该研磨垫的表面，去除残留在该研磨垫上的杂质；以及 一管件，置于该研磨垫上方，用以输送一研磨液至该研磨垫。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘尹智，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]