专利名称：研磨垫片恢复器的结构及其应用的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种应用于半导体制作过程的装置结构及其应用，特别是涉及一种研磨垫片恢复器(Polishing Pad Conditioner)的结构及其应用，此研磨垫片恢复器利用水刀(Water Knife)来清洁化学机械研磨制作工艺(ChemicalMechanical Polishing，CMP)中所使用的研磨垫片(Polishing Pad)。
背景技术：
在半导体制作工艺进入次微米领域后，化学机械研磨已成为一项不可或缺的制作工艺技术，例如是在铜导线的制作工艺中。这是因为在铜的蚀刻技术尚未成熟前，铜导线的制作工艺仍是以金属镶嵌法(Damascene)配合化学机械研磨制作工艺为主。
化学机械研磨制作工艺的基本作法如下首先提供具有粗糙表面的研磨垫片，然后将晶片压在旋转的研磨垫片上，同时配合具有研磨颗粒的研浆来磨平晶片的表面。研磨垫片一般可区分为硬质研磨垫片与软质研磨垫片，前者的材料是以聚胺基甲酸酯(Polyurethane，PU)为主，而后者的材料则是以不织布为主。由于研磨垫片在使用一段时间后，其粗糙表面会嵌附许多研磨废料而降低其研磨速率，故一般会使用研磨垫片恢复器来清除研磨垫片上的研磨废料。常用的研磨垫片恢复器可区分为钻石颗粒型与刷毛型两种，其中钻石颗粒型常用来清洁硬质研磨垫片，而刷毛型常用来清洁软质研磨垫片。
然而，由于材料硬度的关系，上述两种研磨垫片恢复器都会伤害研磨垫片的表面，并减短其使用时间。此外，研磨垫片恢复器上的钻石颗粒与刷毛也有可能脱落在研磨垫片上，使此研磨垫片在往后的CMP制作工艺中造成晶片表面的缺陷，如刮伤(Scratching)之类的缺陷。
发明内容
本发明的目的在于提供一种研磨垫片恢复器的结构及其应用，以解决上述问题。
本发明的目的是这样实现的，即提供一种研磨垫片恢复器的结构，其中包括一高压水输入管、一超音波振荡器(Ultrasonic Oscillator)、一储水槽与一水刀射出构造。其中，高压水输入管用来供应一高压水流，且超音波振荡器连接在高压水输入管的末端，并供应能量给高压水流。储水槽与超音波振荡器连接，且用来储存流经超音波振荡器的高压水流。水刀射出构造位于储水槽上，此水刀射出构造用来喷出高压水流，从而形成一水刀以清洁研磨垫片。
本发明并提出一种清洁研磨垫片的方法，其通过上述本发明的研磨垫片恢复器来达成。此方法使研磨垫片恢复器与研磨垫片作相对运动，使研磨垫片恢复器产生的水刀得以扫过研磨垫片全区，以达成全面清洁的目的。
如上所述，由于本发明的研磨垫片恢复器通过高压水流所形成的水刀来清洁研磨垫片，而非如现有研磨垫片恢复器般有一实体与研磨垫片直接接触，故不会损伤研磨垫片的表面，且不会有钻石颗粒或刷毛等杂物脱落至研磨垫片上而造成晶片的缺陷。
图1为本发明实施例的第一种研磨垫片恢复器，其中喷嘴开口呈点状；图2为本发明实施例的第二种研磨垫片恢复器，其中喷嘴开口呈狭缝状；图3为本发明实施例的第一种研磨垫片清洁方法的示意图，其中移动者为研磨垫片恢复器；图4为本发明实施例的第二种研磨垫片清洁方法的示意图，其中转动者为研磨垫片；图5为本发明实施例的第三种研磨垫片清洁方法的示意图，其中被卷动者为一回带式研磨垫片。
具体实施内容首先说明本实施例的两种研磨垫片恢复器。
请参照图1，其为本发明实施例的第一种研磨垫片恢复器。如图1所示，研磨垫片恢复器100包括高压水输入管110、超音波振荡器120、狭长形储水槽130，以及排成一列的点状开口喷嘴140。上述高压水输入管110用来输入高压水流10，此高压水流10的压力例如约为100psi(pound per squareinch)。超音波振荡器120连接在高压水输入管110末端，此超音波振荡器120的频率例如介于20kHz至60kHz之间，且用来供给能量给高压水流10，此能量以“气泡”的状态储存起来，其原理将在以下说明。
狭长形储水槽130的一端与超音波振荡器120连接，且狭长形储水槽130用来贮存流经超音波振荡器120的高压水流10。点状开口喷嘴140位于狭长形储水槽130的另一端，且用来射出高压水流10而成为水刀150，并由此清洁研磨垫片。这些点状开口喷嘴140以排列必须足够紧密，且较佳的情形使射出的水刀150成为连续且各处流量平均的水幕，如此才能均匀地去除研磨垫片上的研磨废料。
请参照图2，其为本发明实施例的另一种研磨垫片恢复器。如图2所示，研磨垫片恢复器200包括高压水输入管210、超音波振荡器220、狭长形储水槽230，以及狭缝状开口喷嘴240，其中只有狭缝状开口喷嘴240与研磨垫片恢复器100中对应部分相异，而狭缝状开口喷嘴240所喷出的水刀250很容易成为连续且各处流量平均的水幕，并得以均匀地去除研磨垫片上的研磨废料。
上述两种研磨垫片恢复器都是通过水刀150/250的冲击力，以及超音波振荡器120/220所提供的能量来移除研磨垫片上的研磨废料，其中超音波振荡器120/220提供能量的原理简述如下。超音波振荡器120/220会在水中造成液压的扰动，从而产生许多气泡，当这些气泡崩渍时即会产生能量；也就是说，超音波的能量会以气泡的型态储存起来。由于这些气泡有一定的生命期(Lifetime)，所以高压水流10由超音波振荡器120/220提供能量之后，再经过狭长形储水槽130/230与点状/狭缝状开口喷嘴140/240而成为水刀150/250时，气泡仍会继续存在，并将在喷洒至研磨垫片上时崩溃而释出能量，使得研磨垫片上的研磨废料松动而易于去除。
另一方面，本实施例的三种研磨垫片的清洁方法说明如下，这三种方法的共同点都是令研磨垫片恢复器与研磨垫片作相对运动，以使研磨垫片恢复器制造的水刀能够全面性地清洁研磨垫片。
请参照图3，其显示本发明实施例的第一种研磨垫片清洁方法。此方法为固定研磨垫片300，并以长形储水槽130的长轴(如虚线所示)附近的一点为圆心，在平行研磨垫片300表面的一平面上旋转研磨垫片恢复器100，以使水刀(被研磨垫片恢复器100遮住，故未图示)扫过研磨垫片300全区，而达成全面清洁的目的。
请参照图4，其显示本发明实施例的第二种研磨垫片清洁方法。此方法固定研磨垫片恢复器100，并使研磨垫片300旋转，以使水刀(被研磨垫片恢复器100遮住，故未图示)扫过研磨垫片300全区，而达成全面清洁的目的。在实际应用上，可将研磨垫片300置于一旋转型CMP机台上，再将研磨垫片恢复器100移至一定位，然后转动研磨垫片300。另外，图4中并绘出晶片摆放位置310，以比较出研磨垫片恢复器100的大小。
请参照图5，其显示本发明实施例的第三种研磨垫片清洁方法，其中研磨垫片500为一回带式研磨垫片，其与前两种清洁方法中的清洁对象不同。此方法固定研磨垫片恢复器100，再将研磨垫片500套置在二滚轮520上，并通过滚轮520滚动研磨垫片500，以水刀150扫过研磨垫片500全区，达成全面清洁的目的。在实际应用上，可将研磨垫片500置于一回带式CMP机台上，再将研磨垫片恢复器500移至一定位，然后卷动研磨垫片500。另外，图5中并绘出晶片摆放位置510，以比较出研磨垫片恢复器100的大小。
如上所述，由于本发明实施例的研磨垫片恢复器100/200通过高压水流10所形成的水刀150/250来清洁研磨垫片，而非如现有研磨垫片恢复器般有一实体与研磨垫片直接接触，故不会损伤研磨垫片的表面，且不会有钻石颗粒或刷毛等杂物脱落至研磨垫片上而造成晶片的缺陷。
虽然结合以上一较佳实施例揭露了本发明，然而其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围应以权利要求所界定的为准。
权利要求
1.一种研磨垫片恢复器的结构，适用于清洁一研磨垫片，该结构包括一高压水输入管，其用来输入一高压水流；一超音波振荡器，其连接在该高压水输入管末端，该高压水流系流经该超音波振荡器，并由该超音波振荡器供给能量；一储水槽，其与该超音波振荡器连接，该储水槽用来储存流经该超音波振荡器的该高压水流；以及一水刀射出构造，其系位在该储水槽上，且系用来射出该高压水流而成为一水刀，该水刀系为用来清洁该研磨垫片者。
2.如权利要求1所述的研磨垫片恢复器的结构，其中该高压水流的压力约为100psi。
3.如权利要求1所述的研磨垫片恢复器的结构，其中该超音波振荡器的频率介于20kHz至60kHz之间。
4.如权利要求1所述的研磨垫片恢复器的结构，其中该储水槽包括一狭长形储水槽。
5.如权利要求4所述的研磨垫片恢复器的结构，其中该狭长形储水槽上的该水刀射出构造包括至少排成一列的多个点状开口喷嘴。
6.如权利要求5所述的研磨垫片恢复器的结构，其中该各点状开口喷嘴的排列足够紧密，使喷出的该水刀成为连续且各处流量平均的一水幕。
7.如权利要求4所述的研磨垫片恢复器的结构，其中该水刀射出构造包括至少一狭缝状开口喷嘴，且该狭缝状开口喷嘴的走向与该狭长形储水槽平行。
8.一种清洁研磨垫片的方法，包括下列步骤提供待清洁的一研磨垫片；以及使用一研磨垫片恢复器来清洁该研磨垫片，其中该研磨垫片恢复器与该研磨垫片作一相对运动，由此全面性地清洁该研磨垫片，而该研磨垫片恢复器包括一高压水输入管，其用来输入一高压水流；一超音波振荡器，其连接在该高压水输入管末端，该高压水流流经该超音波振荡器，并由该超音波振荡器供给能量；一狭长形储水槽，其与该超音波振荡器连接，且用来储存流经该超音波振荡器的该高压水流；以及一狭长形水刀射出构造，其位于该狭长形储水槽上，且用来射出该高压水流而成为一水刀，以清洁该研磨垫片。
9.如权利要求8所述的清洁研磨垫片的方法，其中进行该相对运动的方法包括固定该研磨垫片；将该研磨垫片恢复器的该水刀对准该研磨垫片；以及以该长形储水槽的一长轴附近的一特定点为圆心，在平行该研磨垫片表面的一特定平面上旋转该研磨垫片恢复器，并使该水刀能够扫过该研磨垫片全区。
10.如权利要求8所述的清洁研磨垫片的方法，其中进行该相对运动的方法包括固定该研磨垫片恢复器，并使该水刀对准该研磨垫片；以及使该研磨垫片旋转，使该水刀能够扫过该研磨垫片全区。
11.如权利要求10所述的清洁研磨垫片的方法，其中进行该相对运动的方法包括将该研磨垫片置在一旋转式化学机械研磨机台上；将该研磨垫片恢复器移至该研磨垫片上方的一定位；以及使该旋转式化学机械研磨机台带动该研磨垫片旋转。
12.如权利要求8所述的清洁研磨垫片的方法，其中该研磨垫片为一回带式研磨垫片，且进行该相对运动的方法包括将该回带式研磨垫片套置于多个滚轮上；固定该研磨垫片恢复器，并使该水刀对准该回带式研磨垫片；以及以该各滚轮卷动该回带式研磨垫片，使该水刀扫过该研磨垫片全区。
13.如权利要求12所述的清洁研磨垫片的方法，其中进行该相对运动的方法包括将该回带式研磨垫片置于一回带式化学机械研磨机台上，该回带式化学机械研磨机台上具有该各滚轮；将该研磨垫片恢复器移至该研磨垫片上方的一定位；以及以该各滚轮卷动该回带式研磨垫片。
14.如权利要求8所述的清洁研磨垫片的方法，其中该高压水流的压力约为100psi。
15.如权利要求8所述的清洁研磨垫片的方法，其中该超音波振荡器的频率介于20kHz至60kHz之间。
16.如权利要求8所述的清洁研磨垫片的方法，其中该狭长形水刀射出构造包括排成至少一列的多个点状开口喷嘴。
17.如权利要求16所述的清洁研磨垫片的方法，其中该各点状开口喷嘴的排列足够紧密，使射出的该水刀成为连续且流量各处平均的一水幕。
18.如权利要求8所述的清洁研磨垫片的方法，其中该狭长形水刀射出构造包括至少一狭缝状开口喷嘴，且该狭缝状开口喷嘴的走向与该狭长形储水槽平行。
全文摘要
本发明还提供一种研磨垫片恢复器的结构及其应用，其中结构包括用来供应高压水流的一高压水输入管、连接在高压水输入管末端的超音波振荡器、与超音波振荡器连接的一储水槽，以及位于该储水槽上的一水刀射出构造。其中，超音波振荡器用来供应能量给高压水流，且水刀射出构造用来射出高压水流，由此形成一水刀以清洁研磨垫片。在使用此研磨垫片恢复器清洁一研磨垫片时，使研磨垫片恢复器与研磨垫片作一相对运动，使研磨垫片恢复器制造的水刀得以扫过研磨垫片全区。
文档编号H01L21/304GK1402313SQ0214092
公开日2003年3月12日 申请日期2002年7月10日 优先权日2001年8月2日
发明者许嘉麟, 蔡腾群, 胡绍中, 陈俊盛 申请人:联华电子股份有限公司