专利名称：：研磨垫整理器的制作方法
技术领域：
：本发明是有关于一种化学机械研磨(ChemicalMechanicalPolishing，简称CMP)装置，且特别是有关于一种研磨垫整理器(PadConditioner)。
背景技术：
：在半导体制作工艺中，随着元件尺寸持续缩减，微影曝光分辨率也相对增加，且伴随着曝光景深的缩减，对于晶圆表面的高低起伏程度的要求更为严苛。因此，目前晶圆的平坦化(Planarization)都是依赖化学机械研磨制作工艺来完成，它独特的非等向性磨除性质除了用于晶圆表面轮廓的平坦化之外，亦可应用于垂直及水平金属内联机(Interconnects)的镶嵌结构的制作、前段制作工艺中元件浅沟渠隔离制作及先进元件的制作、微机电系统平坦化和平面显示器制作等。公知进行化学机械研磨制作工艺时，通常分为旋转式平台(RotationalPlaten)研磨机或是线性移动式(Linear)研磨机。旋转式平台研磨装置大多使用研磨头(Carrier)抓住晶圆，然后把晶圆的正面压在铺有一层供有研浆(Slurry)的研磨垫(Pad)的研磨台(PolishingTable)上进行研磨(Polishing)；另外，线性移动式研磨机装置也是使用研磨头抓住晶圆，然后把晶圆的正面压在通过两滑轮传动的循环式研磨垫上进行研磨。然而在经过一段时间的研磨制作工艺之后，上述两种化学机械研磨机台的研磨垫上都会有残留颗粒(Particle)堆积，这些颗粒有的来自研浆中的研磨微粒，有的则可能是来自晶圆上被研磨去除的薄膜。因此，为保持研磨垫的清洁，必须使用一研磨垫整理器来去除研磨垫上的残留颗粒，以增加研磨垫的使用寿命及效能。公知的研磨垫整理器通常是由一不锈钢层、由电镀(Electroplating)或烧结(Sintering)方式形成于不锈钢层上的镍层(Nickellayer)以及镶嵌于镍层中的钻石颗粒(DiamondGrain)所构成。而一般使用研磨垫整理器刷除(Brushing)研磨垫的情况有两种，一种是临场(In-situ)刷除，也就是一边进行研磨制作工艺，一边使用研磨垫整理器作刷除处理，这种方式通常适用于研磨氧化物时进行，因为研磨氧化物所采用的研浆pH大于7，所以没有整理器被腐蚀的疑虑。然而，当研浆pH小于7时，为防止强酸性的研浆腐蚀研磨垫整理器上的镍层，需采取另一种称为外场(Ex-situ)刷除的方式，也就是在每一批研磨制作工艺前或研磨制作工艺后使用研磨垫整理器作刷除处理，而这种方式通常适用于研磨金属时进行。但是，因为外场刷除无法随时清除研磨过程中去除残留颗粒，所以其清除功效较临场刷除差，而且会增加制作工艺的复杂度。而且，习知的研磨垫整理器中所镶嵌的钻石颗粒常会因为应力(Stress)的关系而从研磨垫整理器上脱落，进而缩短其寿命。
发明内容因此，本发明的目的是提供一种研磨垫整理器，可在研浆pH小于7时，以临场刷除的方式进行研磨垫的清除。本发明的再一目的是提供一种研磨垫整理器，以防止钻石颗粒脱落。根据上述与其它目的，本发明提出一种研磨垫整理器，包括一底层、一部分相稳定化金属氧化层(PartiallyStabilizedMetallicOxide)与钻石颗粒，其中部分相稳定化金属氧化层的材质譬如是部分相稳定化氧化锆(PartiallyStabilizedZirconia，又称PSZ)。而其配置方式在底层上配置部分相稳定化金属氧化层，而在部分相稳定化金属氧化层中分布有钻石颗粒。本发明中的钻石颗粒分布方式是呈散乱分布(RandomDistribution)或是其它形式的分布，比如是环状分布或是均匀分布等。由于部分相稳定化金属氧化层具有抗酸腐蚀，故可延长研磨垫整理器的寿命。此外，以部分相稳定化氧化锆(PSZ)为例，其具有增进机械强度(MechanicalStrength)与韧性(Toughness)的特殊机制；也就是说，在应力集中(StressConcentration)的情况下，介稳的正方晶氧化锆(MetastableTetragonalZirconia)会发生相变化而成为稳定的单斜晶氧化锆(StableMonoclinicZirconia)，同时造成约4％的体积膨胀(VolumeExpansion)，因此在部分相稳定化氧化锆中裂缝(crack)的成长将被有效制止。上述情形即所谓的“相变韧化(TransformationalToughening)”，所以部分相稳定化氧化锆可有效避免因裂缝不断成长所导致的钻石颗粒脱落。为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下图1是依照本发明的一较佳实施例的研磨垫整理器的立体示意图；以及图2是依照本发明的一较佳实施例的研磨垫整理器中的部分相稳定化氧化锆与裂缝的相对变化示意图。标示说明100底层102，200部分相稳定化金属氧化层104钻石颗粒202裂缝尖端应力场204裂缝206介稳的氧化物208稳定的氧化物具体实施方式本发明提供一种研磨垫整理器(PadConditioner)，可以应用于各种化学机械研磨(ChemicalMechanicalPolishing，简称CMP)装置上，例如旋转式平台(RotationalPlaten)研磨机或是线性移动式(Linear)研磨机，然本发明可有相关不同的变型，凡符合本发明的精神，皆适用于本发明的范畴。图1是依照本发明的一较佳实施例的研磨垫整理器的立体示意图。请参照图1，研磨垫整理器包括一底层100、一部分相稳定化金属氧化层(PartiallyStabilizedMetallicOxide)102与钻石颗粒(DiamondGrain)104，其中部分相稳定化金属氧化层102的材质是部分相稳定化结构陶瓷，如部分相稳定化氧化锆(PartiallyStabilizedZirconia，又称PSZ)，而部分相稳定化金属氧化锆除了含有氧化锆(ZrO2)外，还包含有氧化钇(Yttria，化学式为Y2O3)，而且还尚可添加安定剂(Stabilizer)譬如氧化镁(Magnesia，化学式为MgO)，其中氧化镁的含量约在1％～10％之间。请继续参照图1，底层100、部分相稳定化金属氧化层102与钻石颗粒104的配置，包括在底层100上配置部分相稳定化金属氧化层102。在部分相稳定化金属氧化层102中分布有钻石颗粒104，其分布方式是呈散乱分布(RandomDistribution)或是其它形式的分布，比如是环状分布或是均匀分布等，然本发明并不局限于采用何种分布形式。另外，分布于部分相稳定化金属氧化层102上的钻石颗粒104亦可用一类钻石薄膜取代之，其形成方法譬如是利用化学气相沉积(ChemicalVaporDeposition，简称CVD)的方式将类钻石薄膜覆盖于部分相稳定化金属氧化层102上，并可依所需将类钻石薄膜图案化。而部分相稳定化金属氧化层102则可通过烧结的方式形成于底层100上。为详细说明本发明的研磨垫整理器在裂缝(crack)产生时的变化情形，请见图2。图2是依照本发明的一较佳实施例的研磨垫整理器中的部分相稳定化金属氧化层与裂缝的相对变化示意图。请参照图2，于部分相稳定化金属氧化层200中有介稳的氧化物(MetastableOxide)206。当部分相稳定化金属氧化层200中产生裂缝204时，在裂缝204周围会有裂缝尖端应力场202存在，而在裂缝尖端应力场202内原本是介稳的氧化物会发生相变化(PhaseTransformation)成为稳定的氧化物208，且其体积膨胀率约为4％。以部分相稳定化氧化锆(PSZ)为例，在应力集中(StressConcentration)的裂缝尖端应力场202内，介稳的正方晶氧化锆(TetragonalZirconia)会发生相变化而成为稳定的单斜晶氧化锆(MonoclinicZirconia)，同时造成约4％的体积膨胀(VolumeExpansion)，因此在部分相稳定化氧化锆中裂缝的成长将被有效制止。上述情形即所谓的“相变韧化(TransformationalToughening)”。综上所述，本发明的特点在于利用部分相稳定化金属氧化层取代公知研磨垫整理器上的电镀镍或其它合金。因为属于陶瓷材料的部分相稳定化金属氧化层具有抗酸腐蚀的特性，故可使研磨垫整理器用于临场研磨金属的情形下，并且可延长研磨垫整理器的寿命。而且，因为部分相稳定化金属氧化层与钻石颗粒均属于陶瓷材料的范畴，所以两者间的共价键结强，且无金属的污染。此外，由于本发明采用具有特殊“相变韧化”特性的部分相稳定化氧化层，因此可避免在钻石颗粒与部分相稳定化氧化锆中之间产生裂缝时，因为裂缝成长而导致钻石颗粒脱落。虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何熟悉此技术者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。权利要求1.一种研磨垫整理器，其特征在于包括一底层；一部分相稳定化金属氧化层，位于该底层上；以及复数个钻石颗粒，镶嵌于该部分相稳定化金属氧化层上。2.如权利要求1所述的研磨垫整理器，其特征在于该部分相稳定化金属氧化层的材质包括一部分相稳定化氧化锆。3.如权利要求2所述的研磨垫整理器，其特征在于该部分相稳定化金属氧化层的材质还包括氧化钇。4.如权利要求3所述的研磨垫整理器，其特征在于该部分相稳定化金属氧化层的材质还包括一安定剂。5.如权利要求4所述的研磨垫整理器，其特征在于该安定剂的材质更包括一氧化镁。6.如权利要求5所述的研磨垫整理器，其特征在于该氧化镁的含量在1％～10％之间。7.如权利要求1所述的研磨垫整理器，其特征在于该底层的材质包括不锈钢。8.一种研磨垫整理器，其特征在于包括一不锈钢底层；一部分相稳定化金属氧化层，位于该底层上；以及一图案化类钻石薄膜，形成于该部分相稳定化金属氧化层上。9.如权利要求8所述的研磨垫整理器，其特征在于该部分相稳定化金属氧化层的材质包括一部分相稳定化氧化锆。10.如权利要求9所述的研磨垫整理器，其特征在于该部分相稳定化金属氧化层的材质还包括氧化钇。11.如权利要求10所述的研磨垫整理器，其特征在于该部分相稳定化金属氧化层的材质还包括一安定剂。12.如权利要求11所述的研磨垫整理器，其特征在于该安定剂的材质还包括一氧化镁。13.如权利要求12所述的研磨垫整理器，其特征在于该氧化镁的含量在1％～10％之间。全文摘要一种研磨垫整理器，包括一底层、一部分相稳定化金属氧化层与钻石颗粒，其配置方式在底层上配置一层部分相稳定化金属氧化层，而在部分相稳定化金属氧化层中分布有钻石颗粒。由于部分相稳定化金属氧化层具有抗酸腐蚀以及相韧变化的特性，故可延长研磨垫整理器的寿命，并且避免钻石颗粒脱落。文档编号H01L21/304GK1516245SQ03100238公开日2004年7月28日申请日期2003年1月6日优先权日2003年1月6日发明者洪永泰,黄啟东申请人:旺宏电子股份有限公司