最後更新:2026年10月8日CMP・平坦化CMP・平坦化中國大陸:抛光垫修整

研磨墊修整(Pad Conditioning)是什麼

Pad Conditioning

研磨墊修整是以鑽石電鍍盤磨削 CMP 研磨墊表面,持續再生其性能的處理。研磨反覆進行後,研磨墊表面的微小突起會被壓平而平滑化(釉化),使研磨液保持能力與研磨速率急遽下降,因此需恢復突起,以維持 CMP 的穩定性與再現性。

目錄4 項
  1. 定義與原理
  2. 常見問題
  3. 相關用語
  4. 比較文章

定義與原理

研磨墊修整(Pad Conditioning)是在 CMP(化學機械研磨)製程中,持續再生與維持研磨墊表面狀態的製程。CMP 反覆研磨晶圓時,研磨墊表面的微小突起(asperity)會被壓扁而平坦化,即所謂「釉化(Glazing)」,使研磨液的保持能力與研磨速率急遽下降。研磨墊修整是以鑽石電鍍盤(修整器)磨削研磨墊表面,恢復微小突起的製程。

研磨墊修整的運作原理是:將電鍍、燒結鑽石磨粒的修整盤(直徑100~300mm)一邊加壓於研磨墊表面、一邊旋轉與擺動,微量磨削研磨墊表層,使新鮮的多孔質表面(微小突起)露出。研磨液(研磨液中的磨粒與化學藥劑)保持在這些微小突起上並供應給晶圓,維持高研磨速率與均勻性。

修整的時機有「原位修整(In-situ:研磨中同時進行)」與「非原位修整(Ex-situ:停止研磨後進行)」。原位修整讓研磨與修整同時進行,產出量高,也容易使研磨墊狀態保持一定,但由於修整器與晶圓在同一腔體內運作,控制較為複雜。非原位修整則是在晶圓處理後再生研磨墊,可進行更均勻的修整。

研磨墊修整的控制參數有下壓力(按壓壓力)、修整器轉速、擺動速度與模式(sweep)、修整時間與頻率(recipe)。透過最佳化這些參數,可在研磨墊消耗速率與微小突起恢復之間取得平衡,在處理100~500片晶圓的過程中維持穩定的研磨速率(MRR:Material Removal Rate)。修整過度會縮短研磨墊壽命,修整不足則會導致研磨速率下降。

在先進 CMP 製程中,研磨墊修整的課題是在 Low-k 絕緣膜 CMP 或銅 CMP 等研磨選擇比要求嚴格的製程中確保均勻性。在3D NAND 的鎢(W)字元線 CMP 中,研磨墊修整不均會直接導致晶圓面內研磨速率差異→層間電容變動→記憶胞特性差異。研磨墊修整器的主要廠商有3M(舊 Rodel)、中國砂輪(Kinik)、Saesol(韓國)與 A.L.M.T.(日本)。

研磨墊修整(Pad Conditioning)的常見問題

不進行研磨墊修整會怎樣?
研磨墊表面的微小突起會被壓平而平滑化(釉化),無法保持研磨液,研磨速率急遽下降。同時面內均勻性也會惡化,每片晶圓的研磨量出現差異,製程變得不穩定。
何時進行修整?
有與晶圓研磨同時進行的 in-situ 方式,以及在晶圓與晶圓之間進行的 ex-situ 方式。in-situ 的研磨速率穩定性較佳,但研磨墊消耗較快,需依生產力與耗材成本的平衡來選擇。
修整器使用什麼?
使用在基座上以電鍍或硬焊固定鑽石磨粒的圓盤(鑽石修整器)。磨粒的尺寸、分布與突出量決定研磨墊表面的粗糙度,因此修整器的規格與壽命管理會左右 CMP 的穩定性。

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