[發明專利]拋光墊修整器結構及其制作方法

有效

• 申請號: 201310603381.8
• 申請日: 2013-11-26
• 公開（公告）號: CN104097146A
• 公開（公告）日: 2014-10-15
• 發明（設計）人: 沈汶諺;鐘潤文;魏匡靈;戴子軒;呂權浪
• 申請（專利權）人: 鑫晶鑽科技股份有限公司
• 主分類號: B24B53/017
• 分類號: B24B53/017;H01L21/30
• 代理公司: 北京華夏博通專利事務所(普通合伙) 11264
• 代理人: 劉俊

技術領域

本發明涉及一種拋光墊修整器結構及其制作方法，尤其是在具有特定軸向的藍寶石芯片上形成磨擦系數低及耐腐蝕的微結構。

背景技術

隨著半導體及光電產業的蓬勃發展，科技日新月異的進展，對元件線寬的要求逐漸變小，以及電路積體化的高度發展，在整個半導體制程中，平坦化的制程日趨重要。現今以化學機械拋光法(Chemical?Mechanical?Polishing，CMP)最能夠滿足電子元件制程中，高度平坦化的需求。

在化學機械拋光法中，所使用的拋光墊表面具有孔洞及纖毛兩個結構，孔洞的目的是用以涵養拋光漿(slurry)，而纖毛用以與工件機磨擦，如此，藉由化學力與機械力的結合，去除表面不平整的部位。然而，拋光墊在拋光的過程中也會被鈍化，可能產生的現象包含孔洞被移除的顆粒(particle)或研磨粒(abrasive)填塞空隙、纖毛因長時間的摩擦有磨耗等，這都會導致拋光效率的降低。

為了維持一定的拋光效率，而避免制程的停止，目前采用的方式是一邊進行化學機械拋光，同時一邊使用拋光墊修整器刮除表面顆粒及刮痕整理，而使得在拋光墊的表面產生新的孔洞以含養拋光液，以及產生新的纖毛以移除材料。

現今來說，拋光墊修整器的結構是以鉆石微粒硬焊于金屬盤表面，由于其鉆石裸露的高低不一、外觀形狀不一及大小不一，而使得整體鉆石微粒在修整時的利用率約只有10％左右，且由于鉆石微粒是藉由電鍍或硬焊燒結的方式與金屬盤結合，結合力與接觸面積大小及狀態呈正相關，鉆石顆粒與焊層間依舊存在接口間熱漲冷縮至鉆石脫落失效狀態，當熱漲冷縮嚴重或是接著層的金屬遭受拋光漿的腐蝕而使得鉆石粒脫落時，可能會導致加工物的局部或大面積的刮傷與破片損失，這時產生的問題就比定期維修更為嚴重。

另外，雖然近年來已經發展出以陶瓷材料形成一體成型的拋光墊修整器，而能夠避免鉆石的脫離的問題，然而，整體的硬度仍然遠低于鉆石，且對于晶圓用的拋光液，仍然有被腐蝕的現象，因此，需要一種能夠耐機械、化學的磨損，同時面微結構高低相同、大小一致，且不易脫落的拋光墊修整器。

發明內容

本發明的主要目的是提供一種拋光墊修整器結構，該拋光墊修整器結構包含一藍寶石芯片本體以及一保護膜，藍寶石芯片本體為具有一特定軸向，且其上表面上具有多個微結構，而該保護層為鉆石膜或類鉆碳膜，覆蓋該藍寶石本體的上表面，其中特定軸向為a軸向、c軸向、r軸向、m軸向、n軸向以及v軸向的其中之一，且所述微結構的高度誤差小于一平均高度的5％。

進一步地，藍寶石芯片本體及保護層之間還包含一緩沖層，以增加保護層的附著力，其中該緩沖層為鈦、鉑、銅、摻雜鈦的氧化鋁、氧化鈦、氧化鋁氧化鈦混合物，以及石墨的至少其中之一。

本發明的另一目的是提供一種本發明拋光墊修整器的制作方法，該方法包含芯片單元形成步驟、影像轉移步驟、熱處理步驟以及保護層形成步驟。芯片單元形成步驟是在將原料在高溫爐熔料后，在特定軸向對晶種拉晶，而形成特定軸向的晶棒，再藉由切片，得到具有特定軸向的藍寶石芯片。影像轉移步驟是在該具有特定軸向的藍寶石芯片，以半導體制程的影像轉移方式，使得在該具有特定軸向的藍寶石芯片的表面上形成多個微結構，形成該藍寶石芯片本體。

熱處理步驟是將影像轉移步驟該藍寶石芯片本體，放入高溫爐中，升溫至1000℃～1800℃維持1～8小時后爐冷，而使藍寶石的晶格重整，減少晶格缺陷。保護層形成步驟是在藍寶石芯片本體上形成一保護層，而完成拋光墊修整器結構。此外，在熱處理步驟后、保護層形成步驟之前，還可先進行一緩沖層形成步驟，在藍寶石芯片本體上先形成一緩沖層以增加保護層的附著力。

藉由以廣泛應用、技術成熟的藍寶石晶圓，以半導體的影像轉移方式在其上形成具有微結構的藍寶石芯片本體，由于藍寶石芯片本體具有特定軸向。

藍寶石晶圓，且經熱處理減少晶格缺陷，并在其上形成保護層，達到微結構高度均勻、不易脫落的優點，更藉由保護層達到機械及化學的抗磨耗、抗蝕效果，而有效地解決現有技術上所面臨的問題。

附圖說明

圖1為本發明拋光墊修整器結構的剖面示意圖；

圖2A至圖2D為圖1中藍寶石芯片本體的立體及放大剖視圖；以及

圖3至圖6為本發明拋光墊修整器的制作方法的流程圖。

其中，附圖標記說明如下：

1拋光墊修整器結構

10藍寶石芯片

15微結構

20保護層

30緩沖層

S1拋光墊修整器的制作方法