超音波輔助鑽石修整器與高壓噴射修整CMP拋光墊技術開發研究

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Title:	超音波輔助鑽石修整器與高壓噴射修整CMP拋光墊技術開發研究
Authors:	楊緯政蔡明義
Contributors:	機械工程系
Keywords:	化學機械拋光拋光墊高壓水噴射鑽石修整器超音波
Date:	2011
Issue Date:	2013-07-22 15:05:47 (UTC+8)
Publisher:	台中;國立勤益科技大學
Abstract:	本研究提出利用超音波輔助化學機械拋光(Ultrasonic vibration chemical mechanical polishing；UV-CMP)方法來改善化學機械拋光製程及加工效率。並利用超音波輔助鑽石修整器(Ultrasonic vibration diamond disk；UV-DD)修整拋光墊，以提高鑽石工作顆粒數，進而延長鑽石修整器之使用壽命。文中亦與傳統化學機械拋光(Chemical mechanical polishing；CMP)方法及傳統鑽石修整器(Traditional diamond disk；TDD)修整方法做一比較，並探討銅試片之拋光率、拋光墊之修整率、摩擦力及拋光墊之表面形貌。此外，並於拋光機台上加裝高壓噴射機構，利用高壓噴射純水來清除填塞孔洞或溝槽的磨屑與反應生成物，之後再使用鑽石修整器修整其表面，以恢復拋光墊表面粗糙度，進而減少鑽石修整器修整拋光墊的時間，亦達到節省鑽石修整器磨耗與拋光墊消耗。實驗中探討高壓水噴射修整(High-pressure water jet conditioning；HPWJC)、鑽石修整器修整(Diamond disk conditioning；DDC)與高壓水噴射加鑽石修整器修整(High-pressure water jet conditioning and diamond disk conditioning；HPWJC+DDC) 三種不同修整方法之比較。本研究實驗所用之化學拋光機台由本研究室自行設計，機台含拋光墊修整裝置、晶圓拋光裝置、超音波輔助系統、可控制流量添加高pH值拋光劑系統、摩擦力與扭力量測系統、高壓水噴射裝置、位移感測器(LVDT)量測裝置。實驗結果顯示：加入超音波輔助拋光及修整，UV-CMP之銅試片拋光率明顯高於CMP；UV-DD之修整率明顯高於TDD之修整率約2倍左右，並可得到較佳之移除率及減少拋光墊修整時間，進而延長鑽石修整器之壽命。實驗中亦發現，使用HPWJC修整僅能沖走表面較大的碎屑，但無法將填塞於拋光墊孔洞上的細小雜質帶走及去除拋光墊表面上之硬化層。而若單純使用DDC修整，僅可將拋光墊上之硬化層去除，但無法將較大的表面碎屑及生成物帶離拋光墊表面。而使用HPWJC+DDC修整不僅可將拋光墊表面上之硬化層去除，亦可將較大之表面碎屑及生成物帶離拋光墊表面。HPWJC+DDC輔助修整可快速恢復其表面形貌，亦可有效去除拋光墊因長時間拋光表面所產生之硬化層，快速及有效的提升拋光墊對晶圓之拋光率。UV-CMP、UV-DD及HPWIC+DDC是未來值得推薦的拋光及修整方法。
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