晶片研磨盘与其使用方法与流程

本发明涉及半导体制作工艺，尤其是涉及一种用于化学机械研磨制作工艺的磨盘或抛光垫(pad)结构。

背景技术：

在半导体制作工艺中，化学机械研磨(cmp)是相当常见的步骤，用以研磨各种元件。其中在cmp过程中需使用磨盘(或称为抛光垫，polishingpad)对晶片等半导体元件进行研磨、抛光等步骤，此磨盘属于耗材，每过一段时间就需要更换。

然而，根据不同制作工艺参数，可能会加速磨盘的损耗程度，导致在预定时间以前，磨盘就已经损耗言中而需要更换的情形发生。但是使用者无法仅通过肉眼观察判断磨盘是否需要更换。若使用者拆开机台以触摸的方式检查磨盘损耗状况，无论最终是否更换磨盘，都需要花费许多时间重新校正机台，也降低了生产速率。

技术实现要素：

本发明提供一种晶片研磨盘(或是称作抛光垫)，包含一研磨材料层，该研磨材料层的一顶面包含有多个凹槽，以及一警示标记元件，位于该研磨材料层内，其中该警示标记元件与该研磨材料层的颜色不同。

本发明另提供一种晶片研磨盘的使用方法，首先，提供一晶片，并提供一晶片研磨盘，其中该晶片研磨盘包含一研磨材料层，该研磨材料层的一顶面包含有多个凹槽，以及一警示标记元件，位于该研磨材料层内，其中该警示标记元件与该研磨材料层的颜色不同，以及使用该晶片研磨盘对该晶片进行一研磨步骤，在该研磨步骤过程中，该警示标记元件至少被部分移除。

本发明特征在于，形成一警示标记元件在晶片研磨盘中，当警示标记元件的可见状态改变(例如出现、消失或形状改变)时，代表需要更换晶片研磨盘。如此一来使用者将可简单地确认晶片研磨盘的损耗状况，增进整体制作工艺效率。

附图说明

图1中分别为本发明第一优选实施例的晶片研磨盘进行研磨之前的结构上视示意图，以及晶片研磨盘被损耗后，需要更换前的结构上视示意图；

图2则分别为图1的晶片研磨盘的部分剖视图；

图3中分别为本发明第二优选实施例的晶片研磨盘进行研磨之前的结构上视示意图，以及晶片研磨盘被损耗后，需要更换前的结构上视示意图；

图4则分别为图2的晶片研磨盘的部分剖视图；

图5中分别为本发明第三优选实施例的晶片研磨盘进行研磨之前的结构上视示意图，以及晶片研磨盘被损耗后，需要更换前的结构上视示意图；

图6则分别为图5的晶片研磨盘的部分剖视图；

图7中分别为本发明第四优选实施例的晶片研磨盘进行研磨之前的结构上视示意图，以及晶片研磨盘被损耗后，需要更换前的结构上视示意图；

图8则分别为图7的晶片研磨盘的部分剖视图；

图9至图10为本发明的晶片研磨盘的其他可能的实施例的结构上视示意图。

主要元件符号说明

1晶片

10磨盘

10’磨盘

12凹槽

12a底面

12a凹槽

12b凹槽

14警示标记元件

14a顶面

14a警示标记元件

14b警示标记元件

20磨盘

20’磨盘

22凹槽

22a底面

24警示标记元件

24a底面

30磨盘

30’磨盘

32凹槽

32a底面

34警示标记元件

34a顶面

35上半部

36下半部

40磨盘

40’磨盘

40”磨盘

42凹槽

42a底面

44警示标记元件

44a底面

45第一部分

46第二部分

具体实施方式

为使熟悉本发明所属技术领域的一般技术人员能更进一步了解本发明，下文特列举本发明的优选实施例，并配合所附的附图，详细说明本发明的构成内容及所欲达成的功效。

为了方便说明，本发明的各附图仅为示意以更容易了解本发明，其详细的比例可依照设计的需求进行调整。在文中所描述对于图形中相对元件的上下关系，在本领域技术人员都应能理解其是指物件的相对位置而言，因此都可以翻转而呈现相同的构件，此都应同属本说明书所揭露的范围，在此容先叙明。

请参考图1～图2，图1绘示本发明第一实施例的晶片研磨盘的上视图，其中图1中又分别绘示了本发明的晶片研磨盘进行研磨之前的结构示意图，以及被损耗后，需要更换前的结构示意图。图2则分别绘示图1的晶片研磨盘的部分剖视图。如图1与图2所示，在本发明的第一实施例中，提供至少一晶片1，以及一磨盘(或称作抛光垫)10用于研磨晶片1，其中左方的磨盘10为使用前的全新状态，右方的磨盘10’则是磨盘10使用一段时间后，需要更换前的状态。图2则分别绘示磨盘10与磨盘10’的部分剖视图。一般来说，磨盘10由一研磨材料层11所构成，例如由聚亚胺脂(polyurethane)所构成，顶部包含有多个凹槽12。从上视图来看，各凹槽12例如呈现同心圆排列，但不限于此。在进行化学机械研磨步骤过程中，研磨液(图未示)容纳于该些凹槽12内，以利于研磨晶片。随着磨盘10的使用时间经过，或研磨晶片的次数增加，磨盘10会逐渐损耗，也就是该些凹槽12会逐渐变浅，并无法再有效容纳研磨液，降低研磨效率，因此磨盘10在损耗到一定程度时就需要更换。

本发明的特征在于，在磨盘10的研磨材料层11中埋入一警示标记元件14，该警示标记元件14较佳与研磨材料层11具有相同材质但是颜色不同，例如同为聚亚胺脂，但不限于此。在实际应用上，制作磨盘的过程中，即可以色素等材料对部分的研磨材料层11进行加工，以制作警示标记元件14。警示标记元件14与研磨材料层11的颜色无特定限制，只要对比度足以用肉眼或光学检测元件(例如照相机)分辨即可，例如，若警示标记元件为黄色，研磨材料层可为黑色，或者，若警示标记元件为浅红色，研磨材料层可为深红色。如图1与图2所示，警示标记元件14原先是完全被研磨材料层11所覆盖，因此从上视图中看不到警示标记元件14。但是当磨盘损耗一定程度而需要更换时(请见右方的磨盘10’)，原先位于警示标记元件14上方的研磨材料层11被完全移除，因此曝露出警示标记元件14(此时警示标记元件14也可能被小部分磨损)。由于警示标记元件14与材料层颜色不同，因此从上视图可明显看见警示标记元件14。意味着当使用者看见警示标记元件14时即需要更换磨盘。此外值得注意的是，警示标记元件14的顶面14a需要高于凹槽12的底部12a，以确保在凹槽12被完全磨平前即更换磨盘。

请参考图3～图4，图3绘示本发明第二实施例的晶片研磨盘的上视图，其中图3中又分别绘示了本发明的晶片研磨盘进行研磨之前的结构示意图，以及被损耗后，需要更换前的结构示意图。图4则分别绘示图3的晶片研磨盘的部分剖视图。如图3与图4所示，在本发明的第二实施例中，提供至少一晶片1，以及一磨盘20用于研磨晶片1，其中左方的磨盘20为使用前的全新状态，右方的磨盘20’则是磨盘20使用一段时间后，需要更换前的状态。图4则分别绘示磨盘20与磨盘20’的部分剖视图。本实施例特征在于，在磨盘20的研磨材料层21中埋入一警示标记元件24，该警示标记元件24较佳与研磨材料层21具有相同材质但是颜色不同，例如同为聚亚胺脂，但不限于此。在实际应用上，制作磨盘的过程中，即可以色素等材料对部分的研磨材料层21进行加工，以制作警示标记元件24。与第一优选实施例不同之处在于，本实施例中警示标记元件24即设置在磨盘20的顶部，且警示标记元件24被曝露出来。换句话说，从上视图来看一开始即可看见警示标记元件24。然后，当磨盘损耗一定程度而需要更换时(请见右方的磨盘20’)，原先的警示标记元件24被完全移除而无法再被看见，意味着当使用者发现警示标记元件24消失时即需要更换磨盘。此外值得注意的是，警示标记元件24的底面24a需要高于凹槽22的底部22a，以确保在凹槽12被完全磨平前即更换磨盘。

上述第一实施例与第二实施例中，虽然仅绘示单一个警示标记元件14或警示标记元件24，但本发明不限于此。本发明中可能一个磨盘包含有多个警示标记元件，也属于本发明涵盖范围内。另外警示标记元件的形状、大小、排列方式等也可随实际需求而调整，本发明并不限于此。

请参考图5～图6，图5绘示本发明第三实施例的晶片研磨盘的上视图，其中图5中又分别绘示了本发明的晶片研磨盘进行研磨之前的结构示意图，以及被损耗后，需要更换前的结构示意图。图6则分别绘示图5的晶片研磨盘的部分剖视图。如图5与图6所示，在本发明的第三实施例中，提供至少一晶片1，以及一磨盘30用于研磨晶片1，其中左方的磨盘30为使用前的全新状态，右方的磨盘30’则是磨盘30使用一段时间后，需要更换前的状态。图6则分别绘示磨盘30与磨盘30’的部分剖视图。本实施例特征在于，在磨盘30的研磨材料层31中埋入一警示标记元件34，该警示标记元件34较佳与研磨材料层31具有相同材质但是颜色不同，例如同为聚亚胺脂，但不限于此。在实际应用上，制作磨盘的过程中，即可以色素等材料对部分的研磨材料层31进行加工，以制作警示标记元件34。另外，在本实施例中，警示标记元件34具有一上半部35以及一下半部36，上半部35与下半部36具有不同形状。更具体而言，至少从上视图来看具有不同形状。以本实施例为例，警示标记元件34的上半部35呈现多个同心环状结构，而警示标记元件34的下半部36则为一个具有较粗线径的环状结构。但本发明不限于此，警示标记元件可为其他任何形状。

请继续参考图5与图6，警示标记元件34的上半部35原先完全被研磨材料层31所覆盖，因此从上视图中来看，仅能看到部分的下半部36，却无法看到上半部35。以本实施例为例，从上视图来看，可看见多个同心环状结构。但是当磨盘损耗一定程度而需要更换时(请见右方的磨盘30’)，原先位于警示标记元件34的上半部35上方的研磨材料层31被完全移除，因此曝露出警示标记元件34的上半部35(此时警示标记元件34也可能被小部分移除)。以本实施例为例，此时从上视图来看，原先的多个同心环状结构将会变成一个具有较粗线径的环状结构。意味着当使用者从上视图看，发现警示标记元件34的形状改变时即需要更换磨盘。此外值得注意的是，警示标记元件34的顶面34a需要高于凹槽32的底部32a，以确保在凹槽32被完全磨平前即更换磨盘。

请参考图7～图8，图7绘示本发明第四实施例的晶片研磨盘的上视图，其中图7中又分别绘示了本发明的晶片研磨盘进行研磨之前的结构示意图，损耗过程中的晶片研磨盘结构示意图，以及被损耗后，需要更换前的结构示意图。图8则分别绘示图7的晶片研磨盘的部分剖视图。如图7与图8所示，在本发明的第四实施例中，提供至少一晶片1，以及一磨盘40用于研磨晶片1，其中左方的磨盘40为使用前的全新状态，中央的磨盘40’则是在使用过程中但仍不需要更换，右方的磨盘40”则是磨盘40需要更换前的状态。图8则分别绘示磨盘40与磨盘40’的部分剖视图。本实施例特征在于，在磨盘40的研磨材料层41中埋入一警示标记元件44，该警示标记元件44较佳与研磨材料层41具有相同材质但是颜色不同，例如同为聚亚胺脂，但不限于此。在实际应用上，制作磨盘的过程中，即可以色素等材料对部分的研磨材料层41进行加工，以制作警示标记元件44。另外，在本实施例中，警示标记元件44具有一第一部分以及一第二部分，其中第一部分45可能横跨多个凹槽的范围，从剖视图来看，具有至少一斜面，例如为一梯形或是三角形的剖面结构，第二部分46则是一具有垂直侧壁的结构。本实施例的特点在于，一开始仅有一部分的第一部分45被曝露，随着磨盘40的损耗，第一部分45被曝露的部分会逐渐变大，因此，从上视图来看，第二部分46可当作一基准参考位置，当第一部分45愈靠近第二部分46，代表愈接近更换磨盘的时间点。然后，当磨盘损耗一定程度而需要更换时(请见右方的磨盘40”)，原先的警示标记元件44可能会被完全移除而无法再被看见，意味着当使用者发现警示标记元件44消失时即需要更换磨盘。此外值得注意的是，警示标记元件44的底面44a需要高于凹槽42的底部42a，以确保在凹槽42被完全磨平前即更换磨盘。

此外，上述实施例中，第一部分45也可取代成阶梯状的结构，也就是包含有多个高低不同的平坦顶面结构，也属于本发明的涵盖范围内。

在本发明的其他实施例中，可以改变警示标记元件或是凹槽的形状。举例来说，警示标记元件例如为环形、矩形、三角形、圆形或其他不规则形状等，而凹槽也不限于同心环状排列，其他可能包含例如为波浪状、锯齿状、格状、放射线状等变化。图9至图10绘示绘示本发明的磨盘的其他可能的实施例，其中警示标记元件14a与14b的形状、位置、数量各异，且凹槽12a与12b的形状也都不相同。可理解的是本发明不限于此，其他数量、尺寸与排列方式的变化也都属于本发明的涵盖范围内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，都应属本发明的涵盖范围。