CN2724922Y - 预热装置 - Google Patents

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CN2724922Y CNU200420084860XU CN200420084860U CN2724922Y CN 2724922 Y CN2724922 Y CN 2724922Y CN U200420084860X U CNU200420084860X U CN U200420084860XU CN 200420084860 U CN200420084860 U CN 200420084860U CN 2724922 Y CN2724922 Y CN 2724922Y
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    • B24B49/16—Measuring or gauging equipment for controlling the feed movement of the grinding tool or work; Arrangements of indicating or measuring equipment, e.g. for indicating the start of the grinding operation taking regard of the load

Abstract

本实用新型是提供一种应用于化学机械研磨装置之中的预热装置。化学机械研磨装置是至少包含转盘和研磨垫，而转盘的上表面紧密地结合此研磨垫。本实用新型所揭露的预热装置至少包含一摩擦元件，此摩擦元件是借着悬吊元件而置于该研磨垫的上方。当摩擦元件与研磨垫摩擦生热时，使得研磨垫的表面温度到达一预定温度。

Description

预热装置
技术领域
本实用新型是关于一种预热装置，尤指为使化学机械研磨装置中所使用的研磨垫达到预定温度的预热装置。
背景技术
随着半导体制程不断精进，半导体元件的线宽进入次微米，甚至更细微的领域时，集成电路制作所需的制程步骤就越来越多。然而也就是因为如此，使得芯片表面的平坦度产生剧烈的变化。为了提高产品的可靠性，而提高芯片表面的平坦度，使得化学机械研磨(chemical mechanical polish，CMP)已成为先进半导体制程中的平坦化的关键技术。化学机械研磨装置再进行研磨芯片表面之前，通常都会利用摩擦生热的原理，用3或4片尚未沉积任何材质的芯片与研磨垫接触摩擦，而使得研磨垫的表面温度达到预定温度。这样做的原因是，已达到预定温度的研磨垫在研磨芯片时，化学机械研磨装置可以产生稳定的研磨品质。
然而，由于芯片成本并不算低，尤其现今在12英寸的制程中需使用12英寸芯片来进行研磨垫的预热，成本更是大幅提高。因此，以芯片摩擦研磨垫，而使其表面温度达到预定温度的方法，是种高成本的方法。也由于现有方法需要采用多个芯片，需要更换多个芯片摩擦研磨垫，所以，此种方法也颇耗费时间。因此，是需要提供一种新的方法，以较低成本且快速的达成提高研磨垫的表面温度的目的。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种低成本且快速的方法，使得研磨垫的表面温度达到预定温度，进而使得化学机械研磨装置在研磨芯片时可以产生稳定的研磨品质。
本实用新型的目的在于使化学机械研磨装置进行研磨时，研磨浆已稳定地被供应。
为达成上述目的，本实用新型是提供一种应用于化学机械研磨装置的中的预热装置。前述化学机械研磨装置是至少包含转盘和研磨垫，其中转盘的上表面紧密地结合此研磨垫，并且化学机械研磨是用于研磨芯片表面。
本实用新型所揭露的预热装置至少包含一摩擦元件，此摩擦元件是借着悬吊元件而置于该研磨垫的上方。摩擦元件的材质是选用与芯片上待研磨材质相同的材质，例如，若欲研磨铜材质时，则选用铜材质的摩擦元件，而欲研磨氧化硅时则选用氧化硅材质的研磨锭。
本实用新型所揭露的预热装置及其实施方法为，在进行研磨制程之前，将研磨锭置于研磨垫的表面，使摩擦元件与研磨垫摩擦来取代使用芯片进行研磨垫的预热，进而使得研磨垫的表面温度到达一预定温度，以利后续化学机械研磨制程的进行。另外，由于研磨锭可以持续使用，在预热过程中无须更换，相较现有技术需更换两至三次芯片来进行研磨垫的预热，可以大幅减少预热研磨垫所需的时间而能提高生产量(Throughput)。
关于本实用新型的优点与精神可以藉由以下的实用新型详述及所附图式得到进一步的了解。
附图说明
图1为本实用新型第一实施例的预热装置侧视的示意图；
图2为本实用新型第一实施例的预热装置与研磨垫的相对位置的示意图；
图3为本实用新型第一实施例的预热装置俯视的示意图；
图4A至4B为本实用新型第一实施例的研磨垫与摩擦元件相对运动方向的示意图；
图5为本实用新型第二实施例的预热装置侧视的示意图；
图6为本实用新型第二实施例的预热装置与研磨垫的相对位置的示意图；
图7为本实用新型第二实施例的预热装置俯视的示意图；
图8A至8B为本实用新型第二实施例的研磨垫与摩擦元件相对运动方向的示意图。
具体实施方式
第一实施例
请参阅图1，图1为本实用新型第一实施例的预热装置侧视的示意图。如图1所示，本实用新型所揭露的预热装置1是主要由摩擦元件14、悬吊元件16以及驱动元件18组成，其中驱动元件18于第一实施例中为一旋转柱，并且该旋转柱是旋转的方式驱动摩擦元件14和悬吊元件16。由于，悬吊元件16的一端与摩擦元件14水平地结合，悬吊元件16的另一端则与驱动元件18垂直地结合，因此当驱动元件18旋转时，驱动元件18会带摩擦元件14和动悬吊元件16。
本实用新型所揭露的预热装置1是应用于化学机械研磨装置中，并且预热装置1与化学机械研磨装置中用以固定芯片的芯片固定装置(未描绘)分立两处。
请参阅图2，图2为本实用新型第一实施例的预热装置与研磨垫的相对位置的示意图。如图2所示，化学机械研磨装置至少包含有转盘10和研磨垫12，并且如图1所示的预热装置1的摩擦元件14是借着悬吊元件16而置于研磨垫12上方。
请参阅图3，图3为图2的本实用新型第一实施例的预热装置俯视的示意图。如图3所示，由于转盘10与研磨垫12是紧密结合，因此当转盘10顺着旋转方向21而旋转时，转盘10将会带动研磨垫12一起旋转。在研磨垫12旋转的同时，驱动元件18以固定中心点24为轴心以一适当角度范围(例如：0度～270度)来回转动而带动悬吊元件16于研磨垫12的中心30与研磨垫12的边缘32之间往复的摆动，并且由于摩擦元件14位于悬吊元件16的摆动端，因此会同时地以箭头22的运动方向来回运动。底下将详细地描述研磨垫12与摩擦元件14相对运动方向，并说明上述驱动元件18所旋转的适当角度范围。
请参阅第图4A和图4B，图4A和图4B为本实用新型第一实施例的研磨垫12与摩擦元件14相对运动方向的示意图。请参照图4A，当驱动元件18旋转而带动悬吊元件16和摩擦元件14时，会使得摩擦元件14由如图3所示的接近研磨垫12中心点30的位置以箭头41的运动方向扫过至如图4A所示的研磨垫12的边缘32，因此，摩擦元件14于研磨垫12上摩擦出如图4A所示的摩擦区块42。于下一瞬间，转盘10持续顺着旋转方向21，请参照图4B，摩擦元件14则以箭头53的运动方向再扫过回接近研磨垫12的中心点30，因此，摩擦元件14于研磨垫12上再摩擦出摩擦区块52以及部分与摩擦区块42重叠的摩擦区块51。
依据以上所描述的研磨垫12与摩擦元件14相对运动方向的说明，不难发现由于转盘10会持续顺着旋转方向21而带动研磨垫12旋转，并且由于驱动元件18持续使摩擦元件14于接近中心点30至研磨垫12的边缘32来回与研磨垫12摩擦，所以摩擦元件14将会于研磨垫12上扫过出更多的摩擦区域，进而完全扫过研磨垫12的上表面。
所以，基于摩擦生热的原理，于第一实施例中，整个研磨垫12的表面温度将会逐渐地升高，直至研磨垫12的表面温度达到约75°F～80°F的预定温度。不过，由于在开始进行上述程序的同时，化学机械磨装置于研磨垫12的表面上开始通入研磨浆。现有技术会将导入研磨垫的研磨浆调整到研磨制程所需的温度，所以在预热程序中所通入的研磨浆会持续和研磨垫12表面进行热交换，待研磨垫表面温度达到预定温度后，将可保持温度的稳定，温度并不会持续上升。
一般而言，转盘10约以60rpm～90rpm的转速与预热装置1进行约60秒至90秒的摩擦，即可将研磨垫12的表面温度达到上述的预定温度。因此，藉由本实用新型以上所揭露的方法，可使化学机械研磨装置中的研磨垫12的表面温度在较短的时间内达到预定温度，而于研磨的后续制程将可获得稳定的研磨品质，并且研磨浆也能于化学机械研磨装置研磨芯片前被稳定地供应。
此外，在先前所述的驱动元件18以固定中心点24于一适当角度范围内来回转动而带动悬吊元件16于研磨垫12的中心30与研磨垫12的边缘32间往复的摆动，其所谓的适当角度范围是依据摩擦元件14于接近中心点30至研磨垫12的边缘32来回与研磨垫12摩擦而完全扫过研磨垫12的上表面所定义出。
本实用新型的另一个特点在于，研磨锭的材质可选用与芯片表面待研磨的材质相同或相似的材质，由于预热程序时几乎所有的条件都和接续的研磨制程相同，因此，可以使研磨垫得到最佳的调整，更进一步在接续研磨制程中获得较佳的研磨品质。因此，本实用新型所提供的摩擦元件14是可依据芯片表面待研磨的材质而做相对应的更换，例如，若欲研磨铜材质时，则选用铜材质的摩擦元件；欲研磨氧化硅时则选用氧化硅材质的研磨锭；而欲研磨钨时时则选用钨材质的研磨锭，而摩擦元件的材质也可以选用铝。
第二实施例
请参阅图5，图5为本实用新型第二实施例的预热装置侧视的示意图。如图5所示，本实用新型所揭露的预热装置2是主要由摩擦元件14、悬吊元件52以及驱动元件51组成，其中驱动元件51于第二实施例中为一伸缩柱，并且该伸缩柱是以伸缩的方式驱动摩擦元件14和悬吊元件52。由于，悬吊元件52的一端与摩擦元件14垂直地结合，悬吊元件52的另一端则与驱动元件51垂直地结合，因此当驱动元件51伸缩时，驱动元件51会带摩擦元件14和动悬吊元件52。
请参阅图6，图6为本实用新型第二实施例的预热装置与研磨垫的相对位置的示意图。如图6所示，化学机械研磨装置至少包含有转盘10和研磨垫12，并且如图6所示的预热装置2的摩擦元件14是借着悬吊元件52而置于研磨垫12上方。
请参阅图7，图7为图6的本实用新型第二实施例的预热装置俯视的示意图。如图7所示，由于转盘10与研磨垫12，因此当转盘10顺着旋转方向21而旋转时，转盘10将会带动研磨垫12一起旋转。在研磨垫12旋转的同时，驱动元件51以伸缩运动而驱动悬吊元件52于研磨垫12的中心点30与研磨垫的边缘32间往复的移动。底下将详细地描述研磨垫12与摩擦元件14相对运动方式。
请参阅图8A和图8B，图8A和图8B为本实用新型第二实施例的研磨垫与摩擦元件相对运动方向的示意图。请参照图8A，当驱动元件51伸缩而带动悬吊元件52和摩擦元件14时，会使得摩擦元件14由如图7所示的接近研磨垫12中心点30的位置以箭头83的运动方向扫过至如图8A所示的研磨垫12的边缘32，因此，摩擦元件14于研磨垫12上摩擦出如图8A所示的摩擦区块81。于下一瞬间，转盘10持续顺着旋转方向21，请参照图8B，摩擦元件14则以箭头89的运动方向再扫回接近研磨垫12的中心点30，因此，摩擦元件14于研磨垫12上再摩擦出摩擦区块85以及部分与摩擦区块81重叠的摩擦区块87。
依据以上所描述的研磨垫12与摩擦元件14相对运动方向的说明，不难发现由于转盘10会持续顺着旋转方向21而带动研磨垫12旋转，并且由于驱动元件51持续使摩擦元件14于接近中心点30至研磨垫12的边缘32来回与研磨垫12摩擦，所以摩擦元件14将会于研磨锭12上扫过出更多的摩擦区域，进而完全扫过研磨垫12的上表面。
所以，同样基于摩擦生热的原理，于第二实施例中，整个研磨垫12的表面温度将会逐渐地升高，直至研磨垫12的表面温度达到约75°F～80°F的预定温度。
综合以上所述，由于本实用新型预热装置1和2中所采用的摩擦元件14摩擦研磨垫12的方法，并不需要像现有技术需要更换数片芯片才能达到相同效果，因此，预热程序所需的时间可以大幅缩短。再者，摩擦元件14的成本远低于芯片，因此，预热程序的成本也大幅下降。所以，本实用新型的预热装置1和2可达成相同效果，特别的是，是以低成本且快速的方法达成。
藉由以上较佳具体实施例的详述，是希望能更加清楚描述本实用新型的特征与精神，而并非以上述所揭露的较佳具体实施例来对本实用新型的范畴加以限制。相反地，其目的是希望能涵盖各种改变及具相等性的安排于本实用新型所欲申请的专利范围的范畴内。
以上所述，仅是本实用新型较佳可行的实施例之一而已，不能因此即局限本实用新型的权利范围，对熟悉本领域的普通技术人员来说，举凡运用本实用新型的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1、一种预热装置，是应用于一化学机械研磨装置之中，对一研磨垫进行预热程序，其特征在于：所述装置至少包含：
一驱动元件；
一悬吊元件，该悬吊元件的第一端连接该驱动元件；以及
一摩擦锭摩擦元件，该摩擦锭摩擦元件悬挂于该悬吊元件的第二端并能与该研磨垫表面接触；
其中，该驱动元件来回转动以带驱动该悬吊元件而使該摩擦锭该摩擦元件摩擦扫过转动中的该研磨垫表面而使得该研磨垫表面温度到达一预定温度。
2、根据权利要求1所述的预热装置，其特征在于，所述摩擦锭摩擦元件的材质可依据该芯片表面的待研磨材质而定。
3、根据权利要求1所述的预热装置，其特征在于，所述摩擦锭摩擦元件的材质可为二氧化硅、铝、钨、铜。
4、根据权利要求1所述的预热装置，其特征在于，所述化学机械研磨装置进一步包含：
一芯片固定装置，该芯片固定装置是用以于研磨该芯片时固定该芯片。
5、根据权利要求1所述的预热装置，其特征在于，所述预定温度为75°F～80°F。
6、根据权利要求1所述的预热装置，其特征在于，所述驱动元件为一旋转柱，而该旋转柱与该悬吊元件之间呈约90度的夹角并该旋转柱是以一固定中心点内来回转动而驱动该悬吊元件于该研磨垫的一中心点与该研磨垫的一边缘间往复的摆动。
7、根据权利要求1所述的预热装置，其特征在于，所述驱动元件为一伸缩柱，而该伸缩柱与该悬吊元件之间呈约90度的夹角并该伸缩柱是以伸缩运动而驱动悬吊元件于该研磨垫的一中心点与该研磨垫的一边缘间往复的摆动。
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