專利名稱：預(yù)熱裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是關(guān)于一種預(yù)熱裝置，尤指為使化學(xué)機(jī)械研磨裝置中所使用的研磨墊達(dá)到預(yù)定溫度的預(yù)熱裝置。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體制程不斷精進(jìn)，半導(dǎo)體元件的線寬進(jìn)入次微米，甚至更細(xì)微的領(lǐng)域時，集成電路制作所需的制程步驟就越來越多。然而也就是因為如此，使得芯片表面的平坦度產(chǎn)生劇烈的變化。為了提高產(chǎn)品的可靠性，而提高芯片表面的平坦度，使得化學(xué)機(jī)械研磨(chemical mechanical polish，CMP)已成為先進(jìn)半導(dǎo)體制程中的平坦化的關(guān)鍵技術(shù)?；瘜W(xué)機(jī)械研磨裝置再進(jìn)行研磨芯片表面之前，通常都會利用摩擦生熱的原理，用3或4片尚未沉積任何材質(zhì)的芯片與研磨墊接觸摩擦，而使得研磨墊的表面溫度達(dá)到預(yù)定溫度。這樣做的原因是，已達(dá)到預(yù)定溫度的研磨墊在研磨芯片時，化學(xué)機(jī)械研磨裝置可以產(chǎn)生穩(wěn)定的研磨品質(zhì)。
然而，由于芯片成本并不算低，尤其現(xiàn)今在12英寸的制程中需使用12英寸芯片來進(jìn)行研磨墊的預(yù)熱，成本更是大幅提高。因此，以芯片摩擦研磨墊，而使其表面溫度達(dá)到預(yù)定溫度的方法，是種高成本的方法。也由于現(xiàn)有方法需要采用多個芯片，需要更換多個芯片摩擦研磨墊，所以，此種方法也頗耗費時間。因此，是需要提供一種新的方法，以較低成本且快速的達(dá)成提高研磨墊的表面溫度的目的。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于提供一種低成本且快速的方法，使得研磨墊的表面溫度達(dá)到預(yù)定溫度，進(jìn)而使得化學(xué)機(jī)械研磨裝置在研磨芯片時可以產(chǎn)生穩(wěn)定的研磨品質(zhì)。
本實用新型的目的在于使化學(xué)機(jī)械研磨裝置進(jìn)行研磨時，研磨漿已穩(wěn)定地被供應(yīng)。
為達(dá)成上述目的，本實用新型是提供一種應(yīng)用于化學(xué)機(jī)械研磨裝置的中的預(yù)熱裝置。前述化學(xué)機(jī)械研磨裝置是至少包含轉(zhuǎn)盤和研磨墊，其中轉(zhuǎn)盤的上表面緊密地結(jié)合此研磨墊，并且化學(xué)機(jī)械研磨是用于研磨芯片表面。
本實用新型所揭露的預(yù)熱裝置至少包含一摩擦元件，此摩擦元件是借著懸吊元件而置于該研磨墊的上方。摩擦元件的材質(zhì)是選用與芯片上待研磨材質(zhì)相同的材質(zhì)，例如，若欲研磨銅材質(zhì)時，則選用銅材質(zhì)的摩擦元件，而欲研磨氧化硅時則選用氧化硅材質(zhì)的研磨錠。
本實用新型所揭露的預(yù)熱裝置及其實施方法為，在進(jìn)行研磨制程之前，將研磨錠置于研磨墊的表面，使摩擦元件與研磨墊摩擦來取代使用芯片進(jìn)行研磨墊的預(yù)熱，進(jìn)而使得研磨墊的表面溫度到達(dá)一預(yù)定溫度，以利后續(xù)化學(xué)機(jī)械研磨制程的進(jìn)行。另外，由于研磨錠可以持續(xù)使用，在預(yù)熱過程中無須更換，相較現(xiàn)有技術(shù)需更換兩至三次芯片來進(jìn)行研磨墊的預(yù)熱，可以大幅減少預(yù)熱研磨墊所需的時間而能提高生產(chǎn)量(Throughput)。
關(guān)于本實用新型的優(yōu)點與精神可以藉由以下的實用新型詳述及所附圖式得到進(jìn)一步的了解。


圖1為本實用新型第一實施例的預(yù)熱裝置側(cè)視的示意圖；圖2為本實用新型第一實施例的預(yù)熱裝置與研磨墊的相對位置的示意圖；圖3為本實用新型第一實施例的預(yù)熱裝置俯視的示意圖；圖4A至4B為本實用新型第一實施例的研磨墊與摩擦元件相對運動方向的示意圖；圖5為本實用新型第二實施例的預(yù)熱裝置側(cè)視的示意圖；圖6為本實用新型第二實施例的預(yù)熱裝置與研磨墊的相對位置的示意圖；圖7為本實用新型第二實施例的預(yù)熱裝置俯視的示意圖；圖8A至8B為本實用新型第二實施例的研磨墊與摩擦元件相對運動方向的示意圖。
具體實施方式
第一實施例請參閱圖1，圖1為本實用新型第一實施例的預(yù)熱裝置側(cè)視的示意圖。如圖1所示，本實用新型所揭露的預(yù)熱裝置1是主要由摩擦元件14、懸吊元件16以及驅(qū)動元件18組成，其中驅(qū)動元件18于第一實施例中為一旋轉(zhuǎn)柱，并且該旋轉(zhuǎn)柱是旋轉(zhuǎn)的方式驅(qū)動摩擦元件14和懸吊元件16。由于，懸吊元件16的一端與摩擦元件14水平地結(jié)合，懸吊元件16的另一端則與驅(qū)動元件18垂直地結(jié)合，因此當(dāng)驅(qū)動元件18旋轉(zhuǎn)時，驅(qū)動元件18會帶摩擦元件14和動懸吊元件16。
本實用新型所揭露的預(yù)熱裝置1是應(yīng)用于化學(xué)機(jī)械研磨裝置中，并且預(yù)熱裝置1與化學(xué)機(jī)械研磨裝置中用以固定芯片的芯片固定裝置(未描繪)分立兩處。
請參閱圖2，圖2為本實用新型第一實施例的預(yù)熱裝置與研磨墊的相對位置的示意圖。如圖2所示，化學(xué)機(jī)械研磨裝置至少包含有轉(zhuǎn)盤10和研磨墊12，并且如圖1所示的預(yù)熱裝置1的摩擦元件14是借著懸吊元件16而置于研磨墊12上方。
請參閱圖3，圖3為圖2的本實用新型第一實施例的預(yù)熱裝置俯視的示意圖。如圖3所示，由于轉(zhuǎn)盤10與研磨墊12是緊密結(jié)合，因此當(dāng)轉(zhuǎn)盤10順著旋轉(zhuǎn)方向21而旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)盤10將會帶動研磨墊12一起旋轉(zhuǎn)。在研磨墊12旋轉(zhuǎn)的同時，驅(qū)動元件18以固定中心點24為軸心以一適當(dāng)角度范圍(例如0度～270度)來回轉(zhuǎn)動而帶動懸吊元件16于研磨墊12的中心30與研磨墊12的邊緣32之間往復(fù)的擺動，并且由于摩擦元件14位于懸吊元件16的擺動端，因此會同時地以箭頭22的運動方向來回運動。底下將詳細(xì)地描述研磨墊12與摩擦元件14相對運動方向，并說明上述驅(qū)動元件18所旋轉(zhuǎn)的適當(dāng)角度范圍。
請參閱第圖4A和圖4B，圖4A和圖4B為本實用新型第一實施例的研磨墊12與摩擦元件14相對運動方向的示意圖。請參照圖4A，當(dāng)驅(qū)動元件18旋轉(zhuǎn)而帶動懸吊元件16和摩擦元件14時，會使得摩擦元件14由如圖3所示的接近研磨墊12中心點30的位置以箭頭41的運動方向掃過至如圖4A所示的研磨墊12的邊緣32，因此，摩擦元件14于研磨墊12上摩擦出如圖4A所示的摩擦區(qū)塊42。于下一瞬間，轉(zhuǎn)盤10持續(xù)順著旋轉(zhuǎn)方向21，請參照圖4B，摩擦元件14則以箭頭53的運動方向再掃過回接近研磨墊12的中心點30，因此，摩擦元件14于研磨墊12上再摩擦出摩擦區(qū)塊52以及部分與摩擦區(qū)塊42重疊的摩擦區(qū)塊51。
依據(jù)以上所描述的研磨墊12與摩擦元件14相對運動方向的說明，不難發(fā)現(xiàn)由于轉(zhuǎn)盤10會持續(xù)順著旋轉(zhuǎn)方向21而帶動研磨墊12旋轉(zhuǎn)，并且由于驅(qū)動元件18持續(xù)使摩擦元件14于接近中心點30至研磨墊12的邊緣32來回與研磨墊12摩擦，所以摩擦元件14將會于研磨墊12上掃過出更多的摩擦區(qū)域，進(jìn)而完全掃過研磨墊12的上表面。
所以，基于摩擦生熱的原理，于第一實施例中，整個研磨墊12的表面溫度將會逐漸地升高，直至研磨墊12的表面溫度達(dá)到約75°F～80°F的預(yù)定溫度。不過，由于在開始進(jìn)行上述程序的同時，化學(xué)機(jī)械磨裝置于研磨墊12的表面上開始通入研磨漿?，F(xiàn)有技術(shù)會將導(dǎo)入研磨墊的研磨漿調(diào)整到研磨制程所需的溫度，所以在預(yù)熱程序中所通入的研磨漿會持續(xù)和研磨墊12表面進(jìn)行熱交換，待研磨墊表面溫度達(dá)到預(yù)定溫度后，將可保持溫度的穩(wěn)定，溫度并不會持續(xù)上升。
一般而言，轉(zhuǎn)盤10約以60rpm～90rpm的轉(zhuǎn)速與預(yù)熱裝置1進(jìn)行約60秒至90秒的摩擦，即可將研磨墊12的表面溫度達(dá)到上述的預(yù)定溫度。因此，藉由本實用新型以上所揭露的方法，可使化學(xué)機(jī)械研磨裝置中的研磨墊12的表面溫度在較短的時間內(nèi)達(dá)到預(yù)定溫度，而于研磨的后續(xù)制程將可獲得穩(wěn)定的研磨品質(zhì)，并且研磨漿也能于化學(xué)機(jī)械研磨裝置研磨芯片前被穩(wěn)定地供應(yīng)。
此外，在先前所述的驅(qū)動元件18以固定中心點24于一適當(dāng)角度范圍內(nèi)來回轉(zhuǎn)動而帶動懸吊元件16于研磨墊12的中心30與研磨墊12的邊緣32間往復(fù)的擺動，其所謂的適當(dāng)角度范圍是依據(jù)摩擦元件14于接近中心點30至研磨墊12的邊緣32來回與研磨墊12摩擦而完全掃過研磨墊12的上表面所定義出。
本實用新型的另一個特點在于，研磨錠的材質(zhì)可選用與芯片表面待研磨的材質(zhì)相同或相似的材質(zhì)，由于預(yù)熱程序時幾乎所有的條件都和接續(xù)的研磨制程相同，因此，可以使研磨墊得到最佳的調(diào)整，更進(jìn)一步在接續(xù)研磨制程中獲得較佳的研磨品質(zhì)。因此，本實用新型所提供的摩擦元件14是可依據(jù)芯片表面待研磨的材質(zhì)而做相對應(yīng)的更換，例如，若欲研磨銅材質(zhì)時，則選用銅材質(zhì)的摩擦元件；欲研磨氧化硅時則選用氧化硅材質(zhì)的研磨錠；而欲研磨鎢時時則選用鎢材質(zhì)的研磨錠，而摩擦元件的材質(zhì)也可以選用鋁。
第二實施例請參閱圖5，圖5為本實用新型第二實施例的預(yù)熱裝置側(cè)視的示意圖。如圖5所示，本實用新型所揭露的預(yù)熱裝置2是主要由摩擦元件14、懸吊元件52以及驅(qū)動元件51組成，其中驅(qū)動元件51于第二實施例中為一伸縮柱，并且該伸縮柱是以伸縮的方式驅(qū)動摩擦元件14和懸吊元件52。由于，懸吊元件52的一端與摩擦元件14垂直地結(jié)合，懸吊元件52的另一端則與驅(qū)動元件51垂直地結(jié)合，因此當(dāng)驅(qū)動元件51伸縮時，驅(qū)動元件51會帶摩擦元件14和動懸吊元件52。
請參閱圖6，圖6為本實用新型第二實施例的預(yù)熱裝置與研磨墊的相對位置的示意圖。如圖6所示，化學(xué)機(jī)械研磨裝置至少包含有轉(zhuǎn)盤10和研磨墊12，并且如圖6所示的預(yù)熱裝置2的摩擦元件14是借著懸吊元件52而置于研磨墊12上方。
請參閱圖7，圖7為圖6的本實用新型第二實施例的預(yù)熱裝置俯視的示意圖。如圖7所示，由于轉(zhuǎn)盤10與研磨墊12，因此當(dāng)轉(zhuǎn)盤10順著旋轉(zhuǎn)方向21而旋轉(zhuǎn)時，轉(zhuǎn)盤10將會帶動研磨墊12一起旋轉(zhuǎn)。在研磨墊12旋轉(zhuǎn)的同時，驅(qū)動元件51以伸縮運動而驅(qū)動懸吊元件52于研磨墊12的中心點30與研磨墊的邊緣32間往復(fù)的移動。底下將詳細(xì)地描述研磨墊12與摩擦元件14相對運動方式。
請參閱圖8A和圖8B，圖8A和圖8B為本實用新型第二實施例的研磨墊與摩擦元件相對運動方向的示意圖。請參照圖8A，當(dāng)驅(qū)動元件51伸縮而帶動懸吊元件52和摩擦元件14時，會使得摩擦元件14由如圖7所示的接近研磨墊12中心點30的位置以箭頭83的運動方向掃過至如圖8A所示的研磨墊12的邊緣32，因此，摩擦元件14于研磨墊12上摩擦出如圖8A所示的摩擦區(qū)塊81。于下一瞬間，轉(zhuǎn)盤10持續(xù)順著旋轉(zhuǎn)方向21，請參照圖8B，摩擦元件14則以箭頭89的運動方向再掃回接近研磨墊12的中心點30，因此，摩擦元件14于研磨墊12上再摩擦出摩擦區(qū)塊85以及部分與摩擦區(qū)塊81重疊的摩擦區(qū)塊87。
依據(jù)以上所描述的研磨墊12與摩擦元件14相對運動方向的說明，不難發(fā)現(xiàn)由于轉(zhuǎn)盤10會持續(xù)順著旋轉(zhuǎn)方向21而帶動研磨墊12旋轉(zhuǎn)，并且由于驅(qū)動元件51持續(xù)使摩擦元件14于接近中心點30至研磨墊12的邊緣32來回與研磨墊12摩擦，所以摩擦元件14將會于研磨錠12上掃過出更多的摩擦區(qū)域，進(jìn)而完全掃過研磨墊12的上表面。
所以，同樣基于摩擦生熱的原理，于第二實施例中，整個研磨墊12的表面溫度將會逐漸地升高，直至研磨墊12的表面溫度達(dá)到約75°F～80°F的預(yù)定溫度。
綜合以上所述，由于本實用新型預(yù)熱裝置1和2中所采用的摩擦元件14摩擦研磨墊12的方法，并不需要像現(xiàn)有技術(shù)需要更換數(shù)片芯片才能達(dá)到相同效果，因此，預(yù)熱程序所需的時間可以大幅縮短。再者，摩擦元件14的成本遠(yuǎn)低于芯片，因此，預(yù)熱程序的成本也大幅下降。所以，本實用新型的預(yù)熱裝置1和2可達(dá)成相同效果，特別的是，是以低成本且快速的方法達(dá)成。
藉由以上較佳具體實施例的詳述，是希望能更加清楚描述本實用新型的特征與精神，而并非以上述所揭露的較佳具體實施例來對本實用新型的范疇加以限制。相反地，其目的是希望能涵蓋各種改變及具相等性的安排于本實用新型所欲申請的專利范圍的范疇內(nèi)。
以上所述，僅是本實用新型較佳可行的實施例之一而已，不能因此即局限本實用新型的權(quán)利范圍，對熟悉本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，舉凡運用本實用新型的技術(shù)方案和技術(shù)構(gòu)思作出其他各種相應(yīng)的改變和變形，而所有這些改變和變形都應(yīng)屬在本實用新型權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種預(yù)熱裝置，是應(yīng)用于一化學(xué)機(jī)械研磨裝置之中，對一研磨墊進(jìn)行預(yù)熱程序，其特征在于所述裝置至少包含一驅(qū)動元件；一懸吊元件，該懸吊元件的第一端連接該驅(qū)動元件；以及一摩擦錠摩擦元件，該摩擦錠摩擦元件懸掛于該懸吊元件的第二端并能與該研磨墊表面接觸；其中，該驅(qū)動元件來回轉(zhuǎn)動以帶驅(qū)動該懸吊元件而使該摩擦錠該摩擦元件摩擦掃過轉(zhuǎn)動中的該研磨墊表面而使得該研磨墊表面溫度到達(dá)一預(yù)定溫度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)熱裝置，其特征在于，所述摩擦錠摩擦元件的材質(zhì)可依據(jù)該芯片表面的待研磨材質(zhì)而定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)熱裝置，其特征在于，所述摩擦錠摩擦元件的材質(zhì)可為二氧化硅、鋁、鎢、銅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)熱裝置，其特征在于，所述化學(xué)機(jī)械研磨裝置進(jìn)一步包含一芯片固定裝置，該芯片固定裝置是用以于研磨該芯片時固定該芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)熱裝置，其特征在于，所述預(yù)定溫度為75°F～80°F。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)熱裝置，其特征在于，所述驅(qū)動元件為一旋轉(zhuǎn)柱，而該旋轉(zhuǎn)柱與該懸吊元件之間呈約90度的夾角并該旋轉(zhuǎn)柱是以一固定中心點內(nèi)來回轉(zhuǎn)動而驅(qū)動該懸吊元件于該研磨墊的一中心點與該研磨墊的一邊緣間往復(fù)的擺動。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)熱裝置，其特征在于，所述驅(qū)動元件為一伸縮柱，而該伸縮柱與該懸吊元件之間呈約90度的夾角并該伸縮柱是以伸縮運動而驅(qū)動懸吊元件于該研磨墊的一中心點與該研磨墊的一邊緣間往復(fù)的擺動。
專利摘要本實用新型是提供一種應(yīng)用于化學(xué)機(jī)械研磨裝置之中的預(yù)熱裝置?；瘜W(xué)機(jī)械研磨裝置是至少包含轉(zhuǎn)盤和研磨墊，而轉(zhuǎn)盤的上表面緊密地結(jié)合此研磨墊。本實用新型所揭露的預(yù)熱裝置至少包含一摩擦元件，此摩擦元件是借著懸吊元件而置于該研磨墊的上方。當(dāng)摩擦元件與研磨墊摩擦生熱時，使得研磨墊的表面溫度到達(dá)一預(yù)定溫度。
文檔編號B24B37/04GK2724922SQ200420084860
公開日2005年9月14日 申請日期2004年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月4日
發(fā)明者莊佳哲, 邱文智, 呂新賢, 陳亮光 申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司