CN103707210B - 切割装置、研磨垫的制造方法以及研磨垫 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种切割装置、研磨垫的制造方法以及研磨垫；切割装置用于切割研磨垫半成品，以去除研磨垫半成品的一部分成为研磨层，或将研磨垫半成品以面呈平行的方式切割为至少两片研磨层，来制造研磨垫。上述切割装置包括输入机构以及可移动刀具。输入机构用于输入研磨垫半成品，可移动刀具用于切割研磨垫半成品。当进行切割时，可移动刀具沿着第一方向运动，研磨垫半成品沿着第二方向运动，且第一方向与第二方向之间具有一夹角。
Description
技术领域
本发明涉及一种切割装置、研磨垫的制造方法以及研磨垫，尤其涉及一种生产具有较均匀特性的研磨垫的切割装置、研磨垫的制造方法以及研磨垫。
背景技术
随着产业的进步，平坦化制程经常被采用为生产各种元件的过程。在平坦化制程中，化学机械研磨制程经常为产业所使用；一般来说，化学机械研磨(chemical mechanical polishing，CMP)制程是通过供应具有化学品混合物的研磨液于研磨垫上，并对被研磨物件施加压力以将其压置于研磨垫上，且使物件及研磨垫彼此进行相对运动。通过相对运动所产生的机械摩擦及研磨液的化学作用下，移除部分物件表层，而使其表面逐渐平坦，来达成平坦化的目的。
以研磨垫的制作而言，通常会先形成研磨垫半成品，研磨垫半成品为柱状，例如是圆柱状(cake)。研磨垫半成品静置成形后进行切割成片状的研磨层，再进行挖槽或开孔、贴合等程序，以完成研磨垫的制作。其中切割程序主要利用一切割装置将研磨垫半成品切割成研磨层，已知的切割装置主要是由一定型切刀(blade)以及一可移动的工作台所组成；其中可移动的工作台用以承载研磨垫半成品，并将其快速移动使定型切刀将研磨垫半成品切割成研磨层。
在上述的切割过程中，定型切刀是处于固定的位置(亦即是静止不动的)，研磨垫半成品是通过可移动工作台的快速移动，进而切割成预定尺寸的研磨层。经过连续的切割程序，研磨垫半成品与定型切刀间的摩擦力产生热量累积，这些热量累积会导致定型切刀产生热变形(thermaldistortion)，进而使所切割出来的研磨层产生不均匀的特性，例如是厚度、均匀性等特性，在日后使用此研磨垫的CMP制程中会影响研磨品质。
此外，由于定型切刀是处于固定的位置，因此所得的研磨层表面会产生完全平行刀痕，完全平行刀痕会造成所制造的研磨垫具有缺陷，这些缺陷包括研磨层表面不正常的突起(protrusions)，尤其是当定型切刀钝化时，会造成研磨垫具有更多的缺陷，进而影响CMP制程的研磨品质。
发明内容
本发明提供一种切割装置、研磨垫的制造方法以及研磨垫。
本发明提供一种切割装置，其使所生产的研磨垫具有较均匀的特性。
本发明提供一种研磨垫的制造方法，其使用上述切割装置，因此所生产的研磨垫具有较均匀的特性。
本发明提供一种研磨垫，其是透过上述切割装置切割而制成。
本发明提出一种切割装置，其用于切割研磨垫半成品，以去除研磨垫半成品的一部分成为研磨层，或将研磨垫半成品以面呈平行的方式切割为至少两片研磨层，来制造研磨垫。切割装置包括输入机构以及可移动刀具。输入机构用于输入研磨垫半成品。可移动刀具用于切割研磨垫半成品。当进行切割时，可移动刀具沿着第一方向运动，研磨垫半成品沿着第二方向运动，且第一方向与第二方向之间具有一夹角。
本发明提出一种研磨垫的制造方法，其包括以下的步骤：首先，提供研磨垫半成品；之后，传送研磨垫半成品至切割装置，且切割装置具有可移动刀具。可移动刀具用于去除研磨垫半成品的一部分成为一研磨层，或将研磨垫半成品以面呈平行的方式切割为至少两片研磨层。当进行切割时，可移动刀具沿着第一方向运动，研磨垫半成品沿着第二方向运动，且第一方向与第二方向之间具有一夹角。
本发明提出一种研磨垫，其通过切割装置去除研磨垫半成品的一部分或将研磨垫半成品以面呈平行的方式切割为至少两片的片状研磨垫半成品所制成；研磨垫包括研磨层，研磨层具有至少一切割面，切割面具有多个线状不完全平行的刀痕。
基于上述，本发明的研磨垫的制造方法是透过使切割装置的可移动刀具与研磨垫半成品在切割程序的进行过程中保持进行相对运动的方式，来切割研磨垫半成品。由于可移动刀具并非固定不动，可以减少摩擦所产生的热量累积，而可移动刀具不会因为热量累积导致热变形，因此能使研磨垫具有较均匀的特性。此外，本发明的研磨垫的研磨层切割面具有线状不完全平行的刀痕，对于某些特定的研磨制程而言，可解决先前技术中完全平行刀痕所产生的问题。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明实施例的切割装置的结构示意图；
图2为本发明实施例的研磨垫的研磨层的切割面示意图。
附图标记说明：
100：研磨垫半成品；
101：研磨层；
102A：中心区域；
102B：周围区域；
106：刀痕；
200：切割装置；
210：输入机构；
212：第一滚轮；
220：可移动刀具；
222：循环刀片；
224：转轴；
226：转动方向；
240：磨利机构；
250：输出机构；
252：输出平台；
D1：第一方向；
D2：第二方向；
θ：夹角。
具体实施方式
图1为本发明实施例的切割装置的结构示意图。请参照图1，本实施例的切割装置200包括输入机构210以及可移动刀具220，可移动刀具220例如是循环刀片222，其可用以机械切割方式来切割研磨垫半成品100，而循环刀片222例如是带状刀片。在本实施例中，循环刀片222可被转轴224带动并沿着转动方向226进行循环地卷动，其中循环刀片222是沿第一方向D1运动。输入机构210例如是第一滚轮212，输入机构210可将研磨垫半成品100沿着第二方向D2传送。
此外，切割装置200可以选择性地还包括磨利机构240，磨利机构240例如是砂轮。当可移动刀具220切割研磨垫半成品100后，可移动刀具220的切割端可能会有磨损的情形发生，此时，可透过磨利机构240研磨可移动刀具220并使可移动刀具220的切割端维持锐利的状态。
以下将详细介绍使用切割装置200制作研磨垫的制造流程。首先，提供研磨垫半成品100，其可用压出成型法或模铸法形成。在图1中所示的研磨垫半成品100的形状以方形柱体的形状为例说明。然而，本发明不限于此。在其他实施例中，研磨垫半成品100的形状也可以是圆柱状或是其他任意形状。
接着，透过第一滚轮212将研磨垫半成品100沿第二方向D2传送至循环刀片222以进行切割程序，其中循环刀片222沿第一方向D 1移动。在切割过程中，循环刀片222与研磨垫半成品100之间会以各自沿着第一方向D1以及第二方向D2进行相对运动的方式，来切割研磨垫半成品100。其中上述第一方向D1与第二方向D2之间具有夹角θ，且夹角θ是介于60至120度角之间(夹角θ例如是介于75至105度角之间，更例如是90度角)。
因应不同需求的研磨垫制品，切割装置200可以随之调整并设定适当的切割程序，切割程序例如包括：(一)去除研磨垫半成品100的一部分，例如为去除研磨垫半成品100上下表面不平整的部分，使切割后的研磨垫半成品具有平整的上下表面，此切割后的研磨垫半成品可作为一研磨层；或(二)将研磨垫半成品100以面呈平行的方式切割为至少两片研磨层，例如为将研磨垫半成品100等分切割为两片研磨层，且此两片研磨层具有对应的切割面，或例如为将研磨垫半成品100切割为两片以上的研磨层(例如为五片、十片、二十片，视原研磨垫半成品100及切割后的研磨层的厚度而定)；或(三)同时包括上述两种切割程序。
本实施例的切割装置200可以控制研磨垫半成品100以及循环刀片222以进行相对运动的方式，来切割研磨垫半成品100。由于循环刀片222并非固定不动，可以减少摩擦所产生的热量累积，而循环刀片222不会因为热量累积导致热变形，因此能使研磨垫具有较均匀的特性。
在一实施例中，使用切割装置200制作研磨垫的制造流程可以选择性地包括一加热步骤，将待研磨垫半成品100先加热至软化状态，接着才进行切割程序。切割装置200可以选择性地包括一加热机构(未示出)配置于第一滚轮212中，加热机构的加热媒介例如是电热方式或是热流体方式。加热机构也可以是其他适当的加热装置，例如是热风加热装置或是红外线加热装置。加热机构可选择配置于切割装置200的第一滚轮212之前，或是额外独立于切割装置200。上述加热步骤可以使研磨垫半成品100的温度上升并软化，以使循环刀片222能够较为轻易地切割研磨垫半成品100。较佳地是，透过加热步骤将研磨垫半成品100的温度加热至接近其玻璃转换温度(glass transition temperature，Tg)，使研磨垫半成品100达到较软化的状态，将有助于后续切割程序的进行。
在一实施例中，切割装置200可包括输出机构250；输出机构250配置于循环刀片222之后，输出机构250例如是输出平台252，用于承接切割后的研磨垫半成品，并将切割后的研磨垫半成品输出离开循环刀片222。图1中的输出机构250虽以输出平台252为例说明，但本发明不限于此。在其他实施例中，输出机构的250也可以是以第二滚轮(类似第一滚轮)取代输出平台252，或者是两者并存。
此外，使用切割装置200制作研磨垫的制造流程可以选择性地包括一压纹步骤，例如为使用表面具有压纹图样的第一滚轮212，将研磨垫半成品100在切割程序之前进行压纹。经此程序切割所得的研磨层具有一切割面及一压纹面，此切割面可作为后续制成的研磨垫的研磨面，而压纹面可作为与背胶的贴合面。由于压纹面具有第一滚轮212所转印的压纹图样，使贴合面的表面粗糙度增加，有助于研磨层与背胶的粘着性。
图2为本发明实施例的研磨垫的研磨层的切割面示意图。当研磨垫半成品100被上述切割装置200切割成片状研磨垫半成品，再经过裁切成为预定形成的研磨垫尺寸，并且经后续制造程序后，可制得研磨垫的研磨层101，如图2所示。由于切割装置200的输入机构210及可移动刀具220皆会相对运动，且输入机构210(即第一滚轮212)对研磨垫半成品100中心及周围施加压力不同，使得研磨层101的切割面(即经过切割装置200切割研磨垫半成品100所得的上表面及/或下表面)具有多个线状不完全平行的刀痕106。
具体而言，研磨层101的切割面包括中心区域102A及周围区域102B，在一实施例中，靠近中心区域102A的刀痕106趋近为直线形，而靠近周围区域102B的刀痕106则趋近为非直线形。特别是，靠近中心区域102A的刀痕106趋近平行于图1所示的第一方向D1，即循环刀片222的运动方向，而靠近周围区域102B的刀痕愈趋近不平行于图1所示的第一方向D1。在另一实施例中，靠近中心区域102A的刀痕106彼此趋近平行，靠近周围区域102B的刀痕106则彼此趋近不平行。然而，研磨层101切割面的刀痕106不限于上述两种实施例的态样。在其他实施例中，通过控制输入机构210及可移动刀具220个别的移动速度，或控制输入机构210对研磨垫半成品100施加压力的分布，使得研磨层101切割面的线状不完全平行的刀痕106具有不同的态样。
此外，图2中的线状不完全平行的刀痕106虽以连续形式示出，但本发明不限于此，线状不完全平行的刀痕106也可以是不连续形式，例如是经过后续挖槽或开孔程序，使线状不完全平行的刀痕106成为不连续形式。
综上所述，本发明的切割装置包括可移动刀具，且可移动刀具会沿预定方向运动。研磨垫半成品会透过输入机构传送至切割装置，其中研磨垫半成品与可移动刀具之间会以进行相对运动的方式来切割研磨垫半成品。由于可移动刀具并非固定不动，可以减少摩擦所产生的热量累积，而可移动刀具不会因为热量累积导致热变形，因此能使研磨层具有较均匀的特性。此外，本发明的研磨垫的研磨层切割面具有线状不完全平行的刀痕，对于某些特定的研磨制程而言，可解决先前技术中完全平行刀痕所产生的问题。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (33)
1.一种切割装置，用于切割一研磨垫半成品，以去除该研磨垫半成品的一部分成为一研磨层，或将该研磨垫半成品以面呈平行的方式切割为至少二片研磨层，来制造一研磨垫，其特征在于，该切割装置包括：
一输入机构，用于输入该研磨垫半成品；以及
一可移动刀具，用于切割该研磨垫半成品，
其中，当进行切割时，该可移动刀具沿着一第一方向运动，该研磨垫半成品沿着一第二方向运动，且该第一方向与该第二方向之间具有一夹角。
2.根据权利要求1所述的切割装置，其特征在于，该可移动刀具为一循环刀片。
3.根据权利要求2所述的切割装置，其特征在于，该循环刀片为一带状刀片。
4.根据权利要求1所述的切割装置，其特征在于，还包括一加热机构，用以加热该研磨垫半成品。
5.根据权利要求1所述的切割装置，其特征在于，该输入机构为一滚轮A。
6.根据权利要求5所述的切割装置，其特征在于，该滚轮A配置有一加热机构，用以加热该研磨垫半成品。
7.根据权利要求1所述的切割装置，其特征在于，还包括一输出机构，用于输出已完成切割的该研磨垫半成品。
8.根据权利要求7所述的切割装置，其特征在于，该输出机构为一输出平台或一滚轮B。
9.根据权利要求1所述的切割装置，其特征在于，还包括一磨利机构，用于磨利该可移动刀具。
10.根据权利要求9所述的切割装置，其特征在于，该磨利机构为一砂轮。
11.根据权利要求1所述的切割装置，其特征在于，该夹角介于60至120度角。
12.一种研磨垫的制造方法，其特征在于，该方法包括：
提供一研磨垫半成品；以及
传送该研磨垫半成品至一切割装置，该切割装置具有一可移动刀具，用于去除该研磨垫半成品的一部分成为一研磨层，或将该研磨垫半成品以面呈平行的方式切割为至少二片研磨层，
其中，当进行切割时，该可移动刀具沿着一第一方向运动，该研磨垫半成品沿着一第二方向运动，且该第一方向与该第二方向之间具有一夹角。
13.根据权利要求12所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该可移动刀具为一循环刀片。
14.根据权利要求13所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该循环刀片系为一带状刀片。
15.根据权利要求12所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该切割装置还包含有一加热机构，用以加热该研磨垫半成品。
16.根据权利要求12所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该切割装置还包括有一输入机构，用于输入该研磨垫半成品。
17.根据权利要求16所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该输入机构为一滚轮A。
18.根据权利要求17所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该滚轮A配置有一加热机构，用以加热该研磨垫半成品。
19.根据权利要求12所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该切割装置还包括一输出机构，用于输出已完成切割的该研磨垫半成品。
20.根据权利要求19所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该输出机构为一输出平台或一滚轮B。
21.根据权利要求12所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该切割装置还包括一磨利机构，用于磨利该可移动刀具。
22.根据权利要求21所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该磨利机构为一砂轮。
23.根据权利要求12所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该夹角介于60至120度角。
24.根据权利要求12所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该研磨垫半成品的形成方法包括压出成型法或模铸法。
25.根据权利要求12所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，还包含一加热步骤，以提高该研磨垫半成品的温度。
26.一种研磨垫，由一切割装置去除该研磨垫的半成品的一部分或将该研磨垫的半成品以面呈平行的方式切割为至少二片的片状研磨垫半成品所制成；其特征在于，该研磨垫包括：
一研磨层，该研磨层具有至少一切割面，该切割面具有多个线状不完全平行的刀痕。
27.根据权利要求26所述的研磨垫，其特征在于，该切割装置具有一可移动刀具。
28.根据权利要求27所述的研磨垫，其特征在于，该可移动刀具为一循环刀片。
29.根据权利要求28所述的研磨垫，其特征在于，该循环刀片为一带状刀片。
30.根据权利要求26所述的研磨垫，其特征在于，该研磨层的一表面还包括有一压纹图样。
31.根据权利要求26所述的研磨垫，其特征在于，该切割面包括一中心区域及一周围区域，靠近该中心区域的这些线状不完全平行的刀痕趋近为直线形，而靠近该周围区域的这些线状不完全平行的刀痕趋近为非直线形。
32.根据权利要求26所述的研磨垫，其特征在于，该切割面包括一中心区域及一周围区域，靠近该中心区域的这些线状不完全平行的刀痕趋近平行，而靠近该周围区域的这些线状不完全平行的刀痕趋近不平行。
33.根据权利要求26所述的研磨垫，其特征在于，这些线状不完全平行的刀痕为连续形式或不连续形式。
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| CN103707210A (zh) | 2014-04-09 |
| TW201414573A (zh) | 2014-04-16 |
| TWI562856B (en) | 2016-12-21 |
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