TWM595561U - 具偵測器之整平研磨頭 - Google Patents

Abstract

一種具偵測器之整平研磨頭，包括本體及偵測器。本體包括固定盤、伸縮軸、驅動機構及控制部，固定盤設於伸縮軸，固定盤用以固定一鑽石盤，伸縮軸連接驅動機構，驅動機構電性連接控制部，控制部用以控制驅動機構驅動伸縮軸旋轉及伸縮，使鑽石盤於一初始位置及一研磨墊之間移動。偵測器設於本體，電性連接控制部；當鑽石盤觸碰到研磨墊時，偵測器傳送複數個移動訊號給一電腦，電腦依據該等移動訊號的差距計算一研磨墊厚度值。藉此，本創作可偵測研磨墊之磨損情形，以供使用者在適當時機更換研磨墊，避免不必要的浪費及提升研磨的品質。

Description

具偵測器之整平研磨頭

本創作係關於一種半導體技術領域，特別是一種可依據研磨墊磨損情形來傳送訊號的具偵測器之整平研磨頭。

隨著科技的進步，半導體零件尺寸的縮小，對於晶圓表面的尺寸要求相對地也越來越高；其中，化學機械研磨（Chemical Mechanical Polishing，CMP）為一種常見的晶圓加工手段，其可透過化學腐蝕作用和機械研磨之方式以去除晶圓表面的厚度和折射率，故，化學機械研磨在半導體器件製作過程中已成為不可或缺的製作加工技術。

在化學機械研磨過程中，係透過將晶圓放置於化學機械研磨機台的工作台上，工作台上更包括一研磨墊、一研磨頭、一研磨液輸送臂及一整平研磨頭；該研磨頭用以真空吸附一晶圓，並且移動使該晶圓放置於該研磨墊上；研磨液輸送臂設置於研磨墊上；該整平研磨頭設置於研磨墊上，整平研磨頭上更鑲有鑽石，用以保持研磨墊的平整性。

在對晶圓進行研磨時，藉由研磨頭利用抽真空的方式吸附晶圓的背面，使晶圓的正面壓在研磨墊上，並且帶動晶圓旋轉以及對研磨頭施加壓力，使晶圓的正面與研磨墊相互接觸以進行研磨；其中，研磨液輸送臂用以提供研磨時的研磨液，並且可於研磨過程結束後，噴灑清潔研磨液的液體，去除研磨墊上之研磨液及雜質。再者，藉由將整平研磨頭下降至研磨墊上，透過整平研磨頭上所安裝的一鑽石盤，以修整及整平研磨墊。

其中，習知的研磨墊替換標準係透過電腦來計算整平研磨頭的下降次數，當整平研磨頭的下降次數達到一預定值時，便立即更換研磨墊；然而，有時被更換的研磨墊尚未達到替換的標準，只因整平研磨頭的下降次數達到了預定值而被替換，造成了不必要的浪費，也增加了成本的支出；再者，由於各個研磨墊所損耗的程度不同，有時會出現研磨墊已過度磨損，而整平研磨頭的下降次數還尚未達到預定值的情形發生，此時，若使用者未發現而繼續進行研磨時，便會使得晶圓研磨的品質下降，大幅降低產品的良率。

本創作的主要目的在於提供一種具偵測器之整平研磨頭，可依據研磨墊之磨損情形，傳送訊號給電腦計算研磨墊之厚度，供使用者判斷更換研磨墊之時機，避免研磨墊尚未達到替換標準而被更換時所造成的浪費，或研磨墊達到替換標準而未被更換所造成之晶圓研磨的品質下降情形。

為了達成前述的目的，本創作將提供一種具偵測器之整平研磨頭，包括：一本體及一偵測器。

本體包括一固定盤、一伸縮軸、一驅動機構及一控制部；固定盤設置於伸縮軸之一端，固定盤用以固定一鑽石盤，伸縮軸之另一端連接驅動機構，驅動機構電性連接控制部，控制部用以控制驅動機構驅動伸縮軸旋轉及伸縮，進而使鑽石盤於一初始位置及一研磨墊之間移動。

偵測器設置於本體，電性連接控制部，當鑽石盤觸碰到研磨墊時，偵測器傳送複數個移動訊號給一電腦，電腦依據該等移動訊號的差距計算一研磨墊厚度值。

在本創作較佳實施例中，研磨墊包括一初始厚度狀態及一變薄厚度狀態；當偵測器偵測到鑽石盤從初始位置移動至初始厚度狀態的研磨墊時，偵測器傳送一第一移動訊號給電腦，當偵測器偵測到鑽石盤從初始位置移動至變薄厚度狀態的研磨墊時，偵測器傳送一第二移動訊號給電腦，電腦依據第一移動訊號及第二移動訊號的差距計算研磨墊厚度值。

在本創作較佳實施例中，本體更包括一殼體；驅動機構及控制部設置於殼體內，伸縮軸之一端凸出於殼體外，伸縮軸之另一端伸入殼體內與驅動機構連接，殼體用以與一臂桿連接。

較佳地，偵測器設置於殼體之一側，且偵測器之底部凸出於殼體之底部。

其中，殼體更包括一嵌槽，嵌槽開設於殼體之一側，偵測器設置於嵌槽中。

本創作的功效在於，藉由偵測器偵測鑽石盤所移動之複數個移動訊號，並且回傳給電腦，透過電腦比對複數個移動訊號以計算出研磨墊厚度值，讓使用者掌控研磨墊之磨損情形，可於第一時間替換研磨墊，以避免研磨墊尚未達到替換標準而被更換所造成的浪費，或研磨墊達到替換標準而未被更換所造成之晶圓研磨的品質下降情形，大幅降低產品的良率。

以下配合圖式及元件符號對本創作的實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。

圖1、圖2及圖3分別本創作較佳實施例之具偵測器之整平研磨頭的立體圖及立體分解圖。如圖1、圖2及圖3所示，本創作提供一種具偵測器之整平研磨頭，包括：一本體10及一偵測器20。以下針對各個零件進行細部解說。

本體10包括一固定盤11、一伸縮軸12、一驅動機構13及一控制部(圖中未示)；固定盤11設置於伸縮軸12之一端，呈圓形盤狀，固定盤11用以固定一鑽石盤50(顯示於圖5)，其下表面設有複數個鑽石顆粒(圖中未示)。當本創作之具偵測器之整平研磨頭設置於化學機械研磨機台的工作台上時，鑽石盤50(顯示於圖5)之具有複數個鑽石顆粒的下表面將朝向一研磨墊30(顯示於圖6)設置，以供研磨時，可透過複數個鑽石顆粒去除滯留在研磨墊30(顯示於圖6)表面上的雜質。

伸縮軸12之另一端連接驅動機構13，驅動機構13電性連接控制部，控制部用以控制驅動機構13驅動伸縮軸12旋轉及伸縮，進而使設置於固定盤11上的鑽石盤50(顯示於圖5)於一初始位置及一研磨墊30(顯示於圖6)之間移動。具體而言，在本創作較佳實施例中，當控制部未控制驅動機構13驅動伸縮軸12伸長時，即為固定盤11的初始位置，如圖3所示。

圖4為本創作較佳實施例之具偵測器之整平研磨頭的固定盤11移動示意圖。如圖4所示，當進行研磨時，控制部便控制驅動機構13驅動伸縮軸12旋轉及伸縮，使設置於伸縮軸12之一端的固定盤11可依照箭頭方向上下移動。具體而言，固定盤11將從伸縮軸12未伸長的初始位置，移動至研磨墊30(顯示於圖6)的表面，並於固定盤11觸碰到研磨墊30(顯示於圖6) 的表面時停止。其中，在鑽石盤50(顯示於圖5)固定於固定盤11後，係以鑽石盤50(顯示於圖5) 觸碰到研磨墊30(顯示於圖6) 的表面時停止。

請參考圖2、圖3及圖5，圖5為本創作較佳實施例之具偵測器之整平研磨頭組裝於臂桿40的組裝示意圖，在本創作較佳實施例中，本體10更包括一殼體14；驅動機構13及控制部分別設置於殼體14內，伸縮軸12之一端凸出於殼體14外，伸縮軸12之另一端伸入殼體14內，並且與驅動機構13連接，殼體14用以與一臂桿40連接。

具體而言，殼體14包括一連接部141，設置於相對伸縮軸12從殼體14凸出之另一端，用以與臂桿40連接；在本創作較佳實施例中，連接方式可為螺絲及螺紋組合，或者透過卡榫卡合，然而連接方式不限於此，可依照使用者的需求更改。

偵測器20設置於本體10，電性連接控制部，並且用以偵測固定盤11的移動距離；具體而言，殼體14更包括一嵌槽142，嵌槽142開設於殼體14之一側，偵測器20設置於嵌槽142中，且偵測器20之底部凸出於殼體14之底部，介於殼體14之底部以及固定盤11之間。

其中，偵測器20依據固定盤11的移動距離的變化傳送複數個移動訊號給一電腦(圖中未示)，電腦依據該等移動訊號的差距計算一研磨墊厚度值。

圖6為本創作較佳實施例之具偵測器之整平研磨頭對初始厚度狀態的研磨墊30的研磨的示意圖。如圖6所示，使用時，先將本創作之具偵測器之整平研磨頭組裝於臂桿40，使殼體14之連接部141與臂桿40連接，將鑽石盤50固定於固定盤11上，並且使鑽石盤50之具有複數個鑽石顆粒的下表面朝向研磨墊30，便可啟動化學機械研磨機台；啟動後，控制部便控制驅動機構13驅動伸縮軸12旋轉及伸縮，使鑽石盤50觸碰至研磨墊30的表面，並且透過旋轉對研磨墊30進行研磨，以去除研磨墊30表面的雜質。

其中，隨著伸縮軸12的伸長，固定於固定盤11上的鑽石盤50將從初始位置移動至研磨墊30的表面，當偵測器20感測到鑽石盤50觸碰到研磨墊30時，偵測器20便會傳送一個移動訊號給電腦；在長時間的研磨後，研磨墊30的厚度會逐漸變薄，伸縮軸12的伸長距離也會相對增加，依照研磨墊30厚度的不同，偵測器20便會傳送複數個移動訊號給電腦，以供電腦依據該等移動訊號的差距來計算研磨墊厚度值。

具體而言，在本創作較佳實施例中，研磨墊30包括一初始厚度狀態及一變薄厚度狀態。請參考圖6，圖6的研磨墊30即為初始厚度狀態，當偵測器20偵測到固定於固定盤11上的鑽石盤50從初始位置移動至初始厚度狀態的研磨墊30時，偵測器20便會傳送一第一移動訊號給電腦。

圖7為本創作較佳實施例之具偵測器之整平研磨頭對變薄厚度狀態的研磨墊30的研磨的示意圖。如圖7所示，在長時間研磨後，研磨墊30因不斷磨損消耗而使厚度逐漸變薄，圖7即為研磨墊30的變薄厚度狀態。

當偵測器20偵測到固定於固定盤11上的鑽石盤50從初始位置移動至變薄厚度狀態的研磨墊30時，偵測器20則傳送一第二移動訊號給電腦，電腦便依據第一移動訊號及第二移動訊號的差距計算研磨墊厚度值。

具體而言，固定於固定盤11上的鑽石盤50從初始位置移動至初始厚度狀態的研磨墊30表面後，偵測器20則傳送一第一移動訊號給電腦；固定於固定盤11上的鑽石盤50從初始位置移動至變薄厚度狀態的研磨墊30後，偵測器20則傳送一第二移動訊號給電腦；電腦將第二移動訊號及第一移動訊號相減，便可推算出研磨墊30變薄的量，進而推算出變薄後的研磨墊30厚度。

本創作的功效在於，藉由偵測器20偵測固定盤11所移動之複數個移動訊號，並且回傳給電腦，透過電腦比對複數個移動訊號以計算出研磨墊厚度值，讓使用者掌控研磨墊30之磨損情形，可於第一時間替換研磨墊30，以避免避免研磨墊30尚未達到替換標準而被更換所造成的浪費，或研磨墊30達到替換標準而未被更換所造成之晶圓研磨的品質下降情形，大幅降低產品的良率。

以上所述者僅為用以解釋本創作的較佳實施例，並非企圖據以對本創作做任何形式上的限制，是以，凡有在相同的創作精神下所作有關本創作的任何修飾或變更，皆仍應包括在本創作意圖保護的範疇。

10:本體

11:固定盤

12:伸縮軸

13:驅動機構

14:殼體

141:連接部

142:嵌槽

20:偵測器

30:研磨墊

40:臂桿

50:鑽石盤

圖1為本創作較佳實施例之具偵測器之整平研磨頭的立體圖； 圖2為本創作較佳實施例之具偵測器之整平研磨頭的立體分解圖； 圖3為本創作較佳實施例之具偵測器之整平研磨頭的前視圖； 圖4為本創作較佳實施例之具偵測器之整平研磨頭的固定盤移動示意圖； 圖5為本創作較佳實施例之具偵測器之整平研磨頭組裝於臂桿的組裝示意圖； 圖6為本創作較佳實施例之具偵測器之整平研磨頭對初始厚度狀態的研磨墊的研磨的示意圖；以及 圖7為本創作較佳實施例之具偵測器之整平研磨頭對變薄厚度狀態的研磨墊的研磨的示意圖。

10:本體

11:固定盤

12:伸縮軸

13:驅動機構

14:殼體

141:連接部

142:嵌槽

20:偵測器

Claims (5)

1. 一種具偵測器之整平研磨頭，包括： 一本體，包括一固定盤、一伸縮軸、一驅動機構及一控制部，該固定盤設置於該伸縮軸之一端，該固定盤用以固定一鑽石盤，該伸縮軸之另一端連接該驅動機構，該驅動機構電性連接該控制部，該控制部用以控制該驅動機構驅動該伸縮軸旋轉及伸縮，進而使該鑽石盤於一初始位置及一研磨墊之間移動；以及 一偵測器，設置於該本體，電性連接該控制部； 當該鑽石盤觸碰到該研磨墊時，該偵測器傳送複數個移動訊號給一電腦，該電腦依據該等移動訊號的差距計算一研磨墊厚度值。
2. 如申請專利範圍第1項所述的具偵測器之整平研磨頭，其中，該研磨墊包括一初始厚度狀態及一變薄厚度狀態，當該偵測器偵測到該鑽石盤從該初始位置移動至該初始厚度狀態的該研磨墊時，該偵測器傳送一第一移動訊號給該電腦，當該偵測器偵測到該鑽石盤從該初始位置移動至該變薄厚度狀態的該研磨墊時，該偵測器傳送一第二移動訊號給該電腦，該電腦依據該第一移動訊號及該第二移動訊號的差距計算該研磨墊厚度值。
3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述的具偵測器之整平研磨頭，其中，該本體更包括一殼體，該驅動機構及該控制部設置於該殼體內，該伸縮軸之一端凸出於該殼體外，該伸縮軸之另一端伸入該殼體內與該驅動機構連接，該殼體用以與一臂桿連接。
4. 如申請專利範圍第3項所述的具偵測器之整平研磨頭，其中，該偵測器設置於該殼體之一側，且該偵測器之底部凸出於該殼體之底部。
5. 如申請專利範圍第4項所述的具偵測器之整平研磨頭，其中，該殼體更包括一嵌槽，該嵌槽開設於該殼體之一側，該偵測器設置於該嵌槽中。

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