专利名称：研磨方法、研磨垫及研磨系统的制作方法
技术领域：
本发明是有关于一种研磨垫、研磨系统及研磨方法，且特别是有关于一种 可以使物件表面获得较佳研磨均匀度的研磨垫、研磨系统及研磨方法。
背景技术：
随着产业的进步，平坦化制程经常被采用为生产各种元件的制程。在平坦 化制程中，研磨制程经常为产业所使用。 一般来说，研磨制程是对被固定的物 件施加一压力以将其压置于研磨垫上，并在物件及研磨垫表面彼此进行相对运 动。借由此相对运动所产生的摩擦，移除部分物件表面，而使其表面逐渐平坦。图1是现有的一种圆形研磨垫的俯视示意图。圆形研磨垫110包括多个同 心圆沟槽120。同心圆沟槽120是用来容纳或排除研磨所产生的残屑或副产物， 并可使物件130于研磨完毕时较容易自圆形研磨垫110上移开。在进行研磨时，除了圆形研磨垫110转动，与圆形研磨垫110表面相接触 的物件130本身亦会自转，以期望物件130表面各部分都可以与同心圆沟槽120 接触。然而，由于传统圆形研磨垫110上的同心圆沟槽120是正圆形沟槽且物 件130是以通过其中心点的轴线作为旋转轴而自转。因此当物件130的特定点 与其中心点间的方向，垂直于沟槽切线方向位置时，此特定点将固定处于沟槽 处或非沟槽处，若以处于沟槽处为例，则此特定点相邻的点则固定处于非沟槽 处，因此造成研磨均匀度不佳。而且，物件130越靠近其中心部分之处，此问 题越显严重，因为在整个研磨过程，物件130靠近中心的部分几乎会固定地与 圆形研磨垫110上的特定位置(例如沟槽处或是非沟槽处)接触。因此造成物件 130靠近中心部分之处，其研磨率会较其余部分的研磨率低或高(视中心部分固 定于沟槽处或是非沟槽处)。物件130的研磨率不均匀的问题，可能进而影响元 件的可靠度。因此，需要一种研磨垫及研磨方法以提供较佳的研磨均匀度。200810 发明内容有鉴于此，本发明提供一种研磨方法，可有助于获得具有较平坦表面的物件。本发明另提供一种研磨垫，能够提供物件表面较均匀的研磨率。 本发明又提供一种研磨系统，能够使物件表面各部分的研磨率具有较佳的 均匀度。本发明提出一种研磨方法。首先，提供一研磨垫，其中此研磨垫上具有多个沟槽，每一沟槽的宽度(width)为W，且相邻两沟槽之间的间距(pitch)为P。 之后，设定一物件在此研磨垫上的一摆动距离(oscillatory movement distance), 其中此摆动距离使物件上任一特定点与其中心点间的方向，垂直于沟槽切线方 向位置时，经过的沟槽次数相同。接着，以此摆动距离对物件进行研磨步骤。本发明另提出一种研磨方法。首先，提供一研磨垫，其中此研磨垫上具有 多个沟槽，每一沟槽的宽度为W，且相邻两沟槽之间的间距为P。之后，设定 一物件在此研磨垫上的一摆动距离D = PXN-W，其中N为正整数。接着， 以此摆动距离对物件进行研磨步骤。本发明另提出一种研磨垫，用于对一物件进行研磨制程，且在研磨制程过 程中，物件在此研磨垫上有一摆动距离D。此研磨垫包括多个沟槽，每一沟槽 的宽度W以及相邻两沟槽之间的间距P满足D ; PXN-W，其中N为正整数。本发明又提出一种研磨系统，其包括研磨垫以及物件。研磨垫上具有多个 沟槽，且每一沟槽的宽度为W，且相邻两沟槽之间的间距为P。物件设置在研 磨垫上，且物件在研磨垫上有一摆动距离D，其中此摆动距离D s PXN-W， N为正整数。本发明的研磨方法、研磨垫及研磨系统，借由调整物件在研磨垫上的摆动 距离、沟渠的宽度、两沟渠间的间距三个参数之间的相对关系，因而可以使被 研磨物件表面的研磨率具有更佳的均匀度。
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式
作详细说明，其中图1是现有的一种圆形研磨垫的俯视示意图。 图2为依照本发明的一实施例的研磨系统的剖面示意图。 图3为依照本发明的一实施例的研磨垫的俯视示意图。 图4为依照本发明的另一实施例的研磨垫的俯视示意图。 图5为依照本发明的其他实施例的研磨系统的剖面示意图。 图6为依照本发明的其他实施例的研磨垫的俯视示意图。主要元件符号说明 110:圆形研磨垫 120:同心圆沟槽130、 330、 630:物件 640:移动方向 300、 600:研磨系统 302、 602:承载台 304、 604:物件载具 310、 610:研磨垫 320、 620:沟槽331、 332、 631、 A" A2、 B,、 B2、 X)、 Yl:位置606:传动轮A、 B、 X、 Y:特定点D:摆动距离P:间距W:宽度具体实施方式
图2为依照本发明的一实施例的硏磨系统的剖面示意图。图3为依照本发 明的一实施例的研磨垫的俯视示意图。须注意的是，为简化图示，故于图3中省略物件本身旋转的情况，并省略物件载具的结构，但并非用以限定本发明的范围。请参照图2，研磨系统300包括承载台302、物件载具304、研磨垫310 及物件330。承载台302例如是用以承载研磨垫310。物件载具304例如是用 以固持物件330于研磨垫310的表面上。此外，在一实施例中，研磨系统300 更可选择性地于研磨过程中供应研浆或溶液，使此研磨系统300可以应用于化 学机械研磨(chemical mechanical polishing, CMP)制程中。本发明的研磨垫、研 磨系统及研磨方法可应用于如半导体、集成电路、微机电、能源转换、通讯、 光学、储存碟片、及显示器等元件的制作中所使用的研磨制程，制作这些元件所使用的物件33o可包括半导体晶圆、mv族晶圆、储存元件载体、陶瓷基底、高分子聚合物基底、及玻璃基底等，但并非用以限定本发明的范围。研磨垫310例如是贴附于承载台302的表面上，用以研磨物件330。研磨 垫310例如是由聚合物基材所构成，聚合物基材可以是热固性树脂 (thermosetting resin)或热塑性树脂(thermoplastic resin)所合成的聚合物基材。研 磨垫310除聚合物基材外，另可包含导电材料、研磨颗粒、微球体(micro-sphere) 或可溶解添加物于此聚合物基材中。请同时参照图2与图3，研磨垫310上具有多个沟槽320。在此实施例中， 承载台302为圆形转盘，研磨垫310为圆形研磨垫，沟槽320例如为同心圆沟 槽。每一个沟槽320具有宽度W，且相邻两个沟槽320之间具有间距P。当承 载台302旋转时，会同时带动贴附于承载台302表面的研磨垫310，而使研磨 垫310可以旋转。物件载具304配置于承载台302上，用以固持物件330并对物件330施加 一压力以将物件330压置于研磨垫310的表面上，而使物件330的待研磨面可 以与研磨垫310相接触。物件载具304除了可以使物件330于研磨垫310上旋 转外，还可以使物件330于研磨垫310上来回平移摆动，以使物件330与研磨 垫310之间的接触不会局限在某一特定的区域，可有助于使研磨速率和均匀度 更平稳，并使研磨过程能够更均匀。特别说明的是，物件330在研磨垫310上来回平移会具有一个摆动距离D， 且摆动距离D会满足下式D s PXN-W，N为正整数。具体地说，物件330可以借由物件载具304的带动而在研磨垫310上进行 来回平移的摆动，摆动的方向为垂直于沟槽320切线方向，以同心圆沟槽为例 摆动的方向即为同心圆沟槽的径向，其中物件330的摆动距离D约略相等于研 磨垫310上相邻两沟槽320之间的间距P的整数倍减掉沟槽320的宽度W。举例来说，当物件330的特定点与其中心点间的方向，垂直于沟槽切线方 向位置时，如图3中区域M,的局部放大图所示，在物件330还未进行摆动时， 物件330上的特定点A与研磨垫310相接触的位置会位于沟槽处，而物件330 上的特定点B与研磨垫310相接触的位置会位于非沟槽处。当N=l时，亦即物 件330在研磨垫310上的摆动距离D s p-w，物件330例如是会平移至位置 331处，而物件330上的特定点A会随着物件330的摆动而移动到位置AP同 时特定点B也会随物件330的摆动而移动到位置B,。在此种情况下，物件330 上原先位于沟槽处的特定点A会移动到位于非沟槽处的位置A"物件330上 原先位于非沟槽处的特定点B会经过一沟槽移动到相邻的非沟槽处位置B,。因 此，物件330上的特定点A与特定点B在随着物件330的摆动而移动到位置 331处的过程中，会各与研磨垫310上的沟槽320接触一次。因此可以使物件 330的特定部分交互经过沟槽处及非沟槽处，而非固定处于沟槽处或非沟槽处。图4为依照本发明的另一实施例的研磨垫的俯视示意图。在图4中，与图 3相同的构件则使用相同的标号并省略其说明。在另一实施例中，当以N:2为 例时，物件330在研磨垫310上的摆动距离D s 2P-W。当物件330的特定点 与其中心点间的方向，垂直于沟槽切线方向位置时，如图4中区域M2的局部 放大图所示，当物件330平移至位置332时，物件330上原先位于沟槽处的特 定点A会经过另一沟槽而移动到位于非沟槽处的位置A2，而物件330上原先 位于非沟槽处的特定点B会经过二沟槽移动到相邻的非沟槽处位置B2。而且， 物件330上的特定点A在随着物件330的摆动而移动到位置A2的过程中，物 件330上的特定点A会与研磨垫310上的沟槽320接触两次；物件330上的特 定点B在随着物件330的摆动而移动到位置B2的过程中，物件330上的特定 点B亦会与研磨垫310上的沟槽320接触两次。因此，可有助于使物件330上 的特定部分均匀地交互经过沟槽处及非沟槽处，而非固定处于沟槽处或非沟槽 处。同理，当N=3、 4、…等任意正整数时，物件330上原先位于沟槽处的特 定点A可以随着物件330的摆动，经过另外N-l个沟槽而移动到位于非沟槽处 的位置A"未绘示)，而物件330上原先位于非沟槽处的特定点B也可以随着物 件330的摆动，经过N个沟槽而移动到位于非沟槽处的位置Bn(未絵示)。此外， 在物件330上的特定点A、 B摆动平移到位置AN、 Bw的过程中，物件330上 的特定点A、 B分别与研磨垫310上的沟槽320经过的次数会相等，即N次， 因此可以使物件330上的各特定部分均匀地经过沟槽处及非沟槽处，而非固定 处于沟槽处或非沟槽处。如此一来，在整个研磨过程中，借由调整物件330在研磨垫310上的摆动 距离D，可以使物件330特定点与其中心点间的方向，垂直于沟槽切线方向位 置时，此特定点不会固定处于沟槽处或非沟槽处。特别是物件330靠近中心的 部分在整个研磨过程，就不会一直固定地与研磨垫310上的特定位置(例如沟槽 处或非沟槽处)接触。因此，可有助于使物件330靠近中心的部分与其余部分的 研磨率较为一致，而使物件330的表面获得较佳的研磨均匀度。在上述实施例中是以圆形的承载台、研磨垫以及同心圆沟槽为例来进行说 明，然而本发明并不限于此。本发明除了上述实施例之外，尚具有其他的实施 型态。图5为依照本发明的其他实施例的研磨系统的剖面示意图。图6为依照 本发明的其他实施例的研磨垫的俯视示意图。在图5与图6中，与图2相似的 构件则省略其说明。此外，为简化图示，故于图6中省略物件本身旋转的情况， 并省略物件载具的结构，但并非用以限定本发明的范围。请同时参照图5与图 6，在其他实施例中，研磨系统600包括承载台602、物件载具604、传动轮606、 研磨垫610及物件630。此外，在一实施例中，研磨系统600更可选择性地于 研磨过程中供应研浆或溶液，使此研磨系统600可以应用于化学机械研磨制程 中。承载台602例如是固定的平台。研磨垫610例如是带状研磨垫，而贴附于 承载台602的表面上。借由配置在研磨垫610两侧的传动轮606转动，可以带 动研磨垫610以输送带的形式往直线方向移动，亦即如图5与图6所示的移动 方向640。而且，研磨垫610上具有多个沟槽620。在一实施例中，沟槽620 为直线形沟槽，且各沟槽620的纵向例如是平行于研磨垫610的移动方向640。各沟槽620例如是以彼此平行的方式排列，每一个沟槽620具有宽度W，且相 邻两个沟槽620之间具有间距P。用以固持物件630于研磨垫610的表面上的物件载具604配置于承载台602 上。物件载具604除了可以使物件630于研磨垫610上旋转外，还可以使物件 630于研磨垫610上来回平移摆动，以改善研磨均匀度。物件630在研磨垫610 上来回摆动的方向例如是垂直于沟槽620切线方向，亦即垂直于此实施例中直 线形沟槽620的纵向，且物件630在研磨垫610上具有摆动距离D会满足下式D三PXN-W,N为正整数。详言之，当以NH为例时，请参照图6，在进行研磨过程中，当物件630 以摆动距离D s P-W在研磨垫610上进行来回平移时，物件630会平移至位 置631处。当物件630的特定点与其中心点间的方向，垂直于沟槽620切线方 向位置时，如图6中区域M3的局部放大图所示，物件630上原先位于沟槽处 的特定点X会随着物件630的摆动而移动到位于非沟槽处的位置X1;而另一 方面，物件630上原先位于非沟槽处的特定点Y也会随物件630的摆动，经过 一沟槽而移动到位于相邻非沟槽处位置Y,。因此，物件630上的特定点X与 特定点Y在随着物件630的摆动而移动到位置631处的过程中，各会与研磨垫 610上的沟槽620接触一次。因此可以使物件630的特定部分交互经过沟槽处 及非沟槽处，而非固定处于沟槽处或非沟槽处。同理，当N=2、 3、…等任意正整数时，物件630上原先位于沟槽处的特 定点X可以随着物件630的摆动，经过另外N-l个沟槽而移动到位于非沟槽处 的位置X^未绘示)，而物件630上原先位于非沟槽处的特定点Y也可以随着物 件630的摆动，经过N个沟槽而移动到位于非沟槽处的位置Y"未绘示)。此外， 在物件630上的特定点X、 Y摆动平移到位置XN、 YN的过程中，物件630上 的特定点X、 Y分别与研磨垫610上的沟槽620经过的次数会相等，即N次， 因此可以使物件630上的各特定部分均匀地经过沟槽处及非沟槽处，而非固定 处于沟槽处或非沟槽处。此外，上述实施例中，若物件630在研磨垫610上来回摆动的方向不是垂 直于沟槽620切线方向，例如是与直线形沟槽620的纵向夹一角度e ，则物件630在研磨垫610上具有摆动距离D会满足下式 DXsin0 s PXN-W，N为正整数。如此一来，在研磨系统600中，亦可以借由调整物件630在研磨垫610上 的摆动距离D，使物件630的特定部分交互经过沟槽处及非沟槽处，进而使物 件630的表面获得较佳的研磨均匀度。此外，本发明所提出的研磨方法，适于用以研磨一物件的表面。首先，提 供一研磨垫，此研磨垫上具有多个沟槽，每一沟槽的宽度为W,且相邻两沟槽 之间的间距为P。研磨垫例如是圆形研磨垫或是带状研磨垫。当使用圆形研磨 垫时，研磨垫上的沟槽可为同心圆沟槽；当使用带状研磨垫时，研磨垫上的沟 槽可为直线型沟槽。值得一提的是，在本发明的研磨方法中所使用的研磨垫也 可以是上述实施例所述的研磨系统中的任一研磨垫，本发明于此不作特别的限 定。之后，设定物件在此研磨垫上的摆动距离，使物件上任一特定点与其中心 点间的方向，垂直于这些沟槽切线方向位置时，经过的沟槽次数相同。在一实 施例中，摆动距离D s PXN-W，其中N为正整数。接着，以此摆动距离对 物件进行一研磨步骤。由于调整摆动距离能够有助于物件上特定点不会固定处 于沟槽处或非沟槽处。特别是物件靠近中心的部分在整个研磨过程，就不会一 直固定地与研磨垫上的特定位置(例如沟槽处或非沟槽处)接触。因此使用本发 明的研磨方法可以获得较佳的研磨均匀度。在此说明的是，本发明除了可以根据现有研磨垫的沟槽配置来调整物件在 研磨垫上的摆动距离D夕卜，还可以应用于物件在研磨垫上的摆动距离D己固定 的研磨系统中。在一实施例中，当摆动距离D固定设为25.4mm时，可以利用 物件在研磨垫上的固定摆动距离D来制造合适的硏磨垫，也就是使制造出来的 研磨垫，其沟槽的宽度W且相邻两沟槽之间的间距P可以满足公式D = P XN-W，其中N为正整数。以固定沟槽的宽度W=0.6 mm为例，当N=4时， 相邻两沟槽之间的间距约为P=6.5 mm;当N=5时，相邻两沟槽之间的间距约 为P=5.2 mm。综上所述，本发明的研磨方法、研磨垫及研磨系统，借由调整物件在研磨 垫上的摆动距离与研磨垫上的沟槽配置关系，可以使物件上的特定部分均匀地12交互经过沟槽处及非沟槽处，进而使被研磨物件的表面具有更佳的研磨均匀 度。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本 领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善， 因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
权利要求
1.一种研磨方法，包括提供一研磨垫，其中该研磨垫上具有多个沟槽，每一沟槽的宽度为W，且相邻两沟槽之间的间距为P；设定一物件在该研磨垫上的一摆动距离，其中该摆动距离使该物件上任一特定点与其中心点间的方向，垂直于该些沟槽切线方向位置时，经过的沟槽次数相同；以及以该摆动距离对该物件进行一研磨步骤。
2. 如权利要求1所述的研磨方法，其特征在于，该摆动距离D ; PXN-W， 其中N为正整数。
3. 如权利要求1所述的研磨方法，其特征在于，该研磨垫为圆形研磨垫。
4. 如权利要求3所述的研磨方法，其特征在于，该些沟槽为多个同心圆沟槽。
5. 如权利要求4所述的研磨方法，其特征在于，该摆动的方向为该些同心 圆沟槽的径向。
6. 如权利要求1所述的研磨方法，其特征在于，该研磨垫为带状研磨垫。
7. 如权利要求6所述的研磨方法，其特征在于，该些沟槽为多个直线型沟槽。
8. 如权利要求7所述的研磨方法，其特征在于，该摆动的方向为垂直于该 些直线型沟槽的纵向。
9. 一种研磨方法，包括提供一研磨垫，其中该研磨垫上具有多个沟槽，每一沟槽的宽度为W，且 相邻两沟槽之间的间距为P;设定一物件在该研磨垫上的一摆动距离D s PXN-W，其中N为正整数；以及以该摆动距离对该物件进行一研磨步骤。
10. 如权利要求9所述的研磨方法，其特征在于，该研磨垫为圆形研磨垫。
11. 如权利要求IO所述的研磨方法，其特征在于，该些沟槽为多个同心圆沟槽。
12. 如权利要求11所述的研磨方法，其特征在于，该摆动的方向为该些同 心圆沟槽的径向。
13. 如权利要求9所述的研磨方法，其特征在于，该研磨垫为带状研磨垫。
14. 如权利要求13所述的研磨方法，其特征在于，该些沟槽为多个直线型 沟槽。
15. 如权利要求14所述的研磨方法，其特征在于，该摆动的方向为垂直于 该些直线型沟槽的纵向。
16. —种研磨垫，用于对一物件进行一研磨制程，且在该研磨制程过程中， 该物件在该研磨垫上有一摆动距离D，该研磨垫包括多个沟槽，每一沟槽的宽度W以及相邻两沟槽之间的间距P满足D s p XN-W，其中N为正整数。
17. 如权利要求16所述的研磨垫
18. 如权利要求16所述的研磨垫
19. 如权利要求18所述的研磨垫槽。
20. 如权利要求19所述的研磨垫 圆沟槽的径向。
21. 如权利要求16所述的研磨垫
22. 如权利要求21所述的研磨垫槽。
23. 如权利要求22所述的研磨垫 些直线型沟槽的纵向。
24. —种研磨系统，包括 一研磨垫，该研磨垫上具有多个沟槽，且每一沟槽的宽度为W，且相邻两沟槽之间的间距为P;以及一物件，设置在该研磨垫上，且该物件在该研磨垫上有一摆动距离D，其 中该摆动距离D s PXN-W， N为正整数。
25. 如权利要求24所述的研磨系统，其特征在于，还包括一物件载具，用其特征在于，该摆动距离D为25.4 mm。 其特征在于，该研磨垫为圆形研磨垫。 其特征在于，该些沟槽为多个同心圆沟其特征在于，该摆动的方向为该些同心其特征在于，该研磨垫为带状研磨垫。 其特征在于，该些沟槽为多个直线型沟其特征在于，该摆动的方向为垂直于该以固持该物件于该研磨垫的表面上，并且使该物件于该研磨垫上摆动以及旋 转。
26. 如权利要求24所述的研磨系统，其特征在于，还包括一承载台，用以 承载该研磨垫，并且使该研磨垫旋转或移动。
27. 如权利要求24所述的研磨系统，其特征在于，该摆动距离D为25.4 mm。
28. 如权利要求24所述的研磨系统，其特征在于，该研磨垫为圆形研磨垫。
29. 如权利要求28所述的研磨系统，其特征在于，该些沟槽为多个同心圆 沟槽。
30. 如权利要求29所述的研磨系统，其特征在于，该摆动的方向为该些同 心圆沟槽的径向。
31. 如权利要求24所述的研磨系统，其特征在于，该研磨垫为带状研磨垫。
32. 如权利要求31所述的研磨系统，其特征在于，该些沟槽为多个直线型 沟槽。
33. 如权利要求32所述的研磨系统，其特征在于，该摆动的方向为为垂直 于该些直线型沟槽的纵向。
全文摘要
本发明公开一种研磨方法、研磨垫及研磨系统，此研磨方法首先提供具有多个沟槽的研磨垫，每一沟槽的宽度为W，且相邻两沟槽之间的间距为P。设定一物件在此研磨垫上的摆动距离，此摆动距离使物件上任一特定点与其中心点间的方向，垂直于沟槽切线方向位置时，经过的沟槽次数相同。接着，以此摆动距离对此物件进行研磨步骤，此摆动距离可以使物件表面获得较佳的研磨均匀度。
文档编号B24D13/00GK101579838SQ20081009917
公开日2009年11月18日 申请日期2008年5月13日 优先权日2008年5月13日
发明者王裕标 申请人:智胜科技股份有限公司