專利名稱：研磨墊片恢復器的結構及其應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種應用于半導體制作過程的裝置結構及其應用，特別是涉及一種研磨墊片恢復器(Polishing Pad Conditioner)的結構及其應用，此研磨墊片恢復器利用水刀(Water Knife)來清潔化學機械研磨制作工藝(ChemicalMechanical Polishing，CMP)中所使用的研磨墊片(Polishing Pad)。
背景技術：
在半導體制作工藝進入次微米領域后，化學機械研磨已成為一項不可或缺的制作工藝技術，例如是在銅導線的制作工藝中。這是因為在銅的蝕刻技術尚未成熟前，銅導線的制作工藝仍是以金屬鑲嵌法(Damascene)配合化學機械研磨制作工藝為主。
化學機械研磨制作工藝的基本作法如下首先提供具有粗糙表面的研磨墊片，然后將晶片壓在旋轉的研磨墊片上，同時配合具有研磨顆粒的研漿來磨平晶片的表面。研磨墊片一般可區(qū)分為硬質研磨墊片與軟質研磨墊片，前者的材料是以聚胺基甲酸酯(Polyurethane，PU)為主，而后者的材料則是以不織布為主。由于研磨墊片在使用一段時間后，其粗糙表面會嵌附許多研磨廢料而降低其研磨速率，故一般會使用研磨墊片恢復器來清除研磨墊片上的研磨廢料。常用的研磨墊片恢復器可區(qū)分為鉆石顆粒型與刷毛型兩種，其中鉆石顆粒型常用來清潔硬質研磨墊片，而刷毛型常用來清潔軟質研磨墊片。
然而，由于材料硬度的關系，上述兩種研磨墊片恢復器都會傷害研磨墊片的表面，并減短其使用時間。此外，研磨墊片恢復器上的鉆石顆粒與刷毛也有可能脫落在研磨墊片上，使此研磨墊片在往后的CMP制作工藝中造成晶片表面的缺陷，如刮傷(Scratching)之類的缺陷。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種研磨墊片恢復器的結構及其應用，以解決上述問題。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，即提供一種研磨墊片恢復器的結構，其中包括一高壓水輸入管、一超音波振蕩器(Ultrasonic Oscillator)、一儲水槽與一水刀射出構造。其中，高壓水輸入管用來供應一高壓水流，且超音波振蕩器連接在高壓水輸入管的末端，并供應能量給高壓水流。儲水槽與超音波振蕩器連接，且用來儲存流經超音波振蕩器的高壓水流。水刀射出構造位于儲水槽上，此水刀射出構造用來噴出高壓水流，從而形成一水刀以清潔研磨墊片。
本發(fā)明并提出一種清潔研磨墊片的方法，其通過上述本發(fā)明的研磨墊片恢復器來達成。此方法使研磨墊片恢復器與研磨墊片作相對運動，使研磨墊片恢復器產生的水刀得以掃過研磨墊片全區(qū)，以達成全面清潔的目的。
如上所述，由于本發(fā)明的研磨墊片恢復器通過高壓水流所形成的水刀來清潔研磨墊片，而非如現(xiàn)有研磨墊片恢復器般有一實體與研磨墊片直接接觸，故不會損傷研磨墊片的表面，且不會有鉆石顆?；蛩⒚入s物脫落至研磨墊片上而造成晶片的缺陷。


圖1為本發(fā)明實施例的第一種研磨墊片恢復器，其中噴嘴開口呈點狀；圖2為本發(fā)明實施例的第二種研磨墊片恢復器，其中噴嘴開口呈狹縫狀；圖3為本發(fā)明實施例的第一種研磨墊片清潔方法的示意圖，其中移動者為研磨墊片恢復器；圖4為本發(fā)明實施例的第二種研磨墊片清潔方法的示意圖，其中轉動者為研磨墊片；圖5為本發(fā)明實施例的第三種研磨墊片清潔方法的示意圖，其中被卷動者為一回帶式研磨墊片。
具體實施內容首先說明本實施例的兩種研磨墊片恢復器。
請參照圖1，其為本發(fā)明實施例的第一種研磨墊片恢復器。如圖1所示，研磨墊片恢復器100包括高壓水輸入管110、超音波振蕩器120、狹長形儲水槽130，以及排成一列的點狀開口噴嘴140。上述高壓水輸入管110用來輸入高壓水流10，此高壓水流10的壓力例如約為100psi(pound per squareinch)。超音波振蕩器120連接在高壓水輸入管110末端，此超音波振蕩器120的頻率例如介于20kHz至60kHz之間，且用來供給能量給高壓水流10，此能量以“氣泡”的狀態(tài)儲存起來，其原理將在以下說明。
狹長形儲水槽130的一端與超音波振蕩器120連接，且狹長形儲水槽130用來貯存流經超音波振蕩器120的高壓水流10。點狀開口噴嘴140位于狹長形儲水槽130的另一端，且用來射出高壓水流10而成為水刀150，并由此清潔研磨墊片。這些點狀開口噴嘴140以排列必須足夠緊密，且較佳的情形使射出的水刀150成為連續(xù)且各處流量平均的水幕，如此才能均勻地去除研磨墊片上的研磨廢料。
請參照圖2，其為本發(fā)明實施例的另一種研磨墊片恢復器。如圖2所示，研磨墊片恢復器200包括高壓水輸入管210、超音波振蕩器220、狹長形儲水槽230，以及狹縫狀開口噴嘴240，其中只有狹縫狀開口噴嘴240與研磨墊片恢復器100中對應部分相異，而狹縫狀開口噴嘴240所噴出的水刀250很容易成為連續(xù)且各處流量平均的水幕，并得以均勻地去除研磨墊片上的研磨廢料。
上述兩種研磨墊片恢復器都是通過水刀150/250的沖擊力，以及超音波振蕩器120/220所提供的能量來移除研磨墊片上的研磨廢料，其中超音波振蕩器120/220提供能量的原理簡述如下。超音波振蕩器120/220會在水中造成液壓的擾動，從而產生許多氣泡，當這些氣泡崩漬時即會產生能量；也就是說，超音波的能量會以氣泡的型態(tài)儲存起來。由于這些氣泡有一定的生命期(Lifetime)，所以高壓水流10由超音波振蕩器120/220提供能量之后，再經過狹長形儲水槽130/230與點狀/狹縫狀開口噴嘴140/240而成為水刀150/250時，氣泡仍會繼續(xù)存在，并將在噴灑至研磨墊片上時崩潰而釋出能量，使得研磨墊片上的研磨廢料松動而易于去除。
另一方面，本實施例的三種研磨墊片的清潔方法說明如下，這三種方法的共同點都是令研磨墊片恢復器與研磨墊片作相對運動，以使研磨墊片恢復器制造的水刀能夠全面性地清潔研磨墊片。
請參照圖3，其顯示本發(fā)明實施例的第一種研磨墊片清潔方法。此方法為固定研磨墊片300，并以長形儲水槽130的長軸(如虛線所示)附近的一點為圓心，在平行研磨墊片300表面的一平面上旋轉研磨墊片恢復器100，以使水刀(被研磨墊片恢復器100遮住，故未圖示)掃過研磨墊片300全區(qū)，而達成全面清潔的目的。
請參照圖4，其顯示本發(fā)明實施例的第二種研磨墊片清潔方法。此方法固定研磨墊片恢復器100，并使研磨墊片300旋轉，以使水刀(被研磨墊片恢復器100遮住，故未圖示)掃過研磨墊片300全區(qū)，而達成全面清潔的目的。在實際應用上，可將研磨墊片300置于一旋轉型CMP機臺上，再將研磨墊片恢復器100移至一定位，然后轉動研磨墊片300。另外，圖4中并繪出晶片擺放位置310，以比較出研磨墊片恢復器100的大小。
請參照圖5，其顯示本發(fā)明實施例的第三種研磨墊片清潔方法，其中研磨墊片500為一回帶式研磨墊片，其與前兩種清潔方法中的清潔對象不同。此方法固定研磨墊片恢復器100，再將研磨墊片500套置在二滾輪520上，并通過滾輪520滾動研磨墊片500，以水刀150掃過研磨墊片500全區(qū)，達成全面清潔的目的。在實際應用上，可將研磨墊片500置于一回帶式CMP機臺上，再將研磨墊片恢復器500移至一定位，然后卷動研磨墊片500。另外，圖5中并繪出晶片擺放位置510，以比較出研磨墊片恢復器100的大小。
如上所述，由于本發(fā)明實施例的研磨墊片恢復器100/200通過高壓水流10所形成的水刀150/250來清潔研磨墊片，而非如現(xiàn)有研磨墊片恢復器般有一實體與研磨墊片直接接觸，故不會損傷研磨墊片的表面，且不會有鉆石顆?；蛩⒚入s物脫落至研磨墊片上而造成晶片的缺陷。
雖然結合以上一較佳實施例揭露了本發(fā)明，然而其并非用以限定本發(fā)明，任何本領域技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍應以權利要求所界定的為準。
權利要求
1.一種研磨墊片恢復器的結構，適用于清潔一研磨墊片，該結構包括一高壓水輸入管，其用來輸入一高壓水流；一超音波振蕩器，其連接在該高壓水輸入管末端，該高壓水流系流經該超音波振蕩器，并由該超音波振蕩器供給能量；一儲水槽，其與該超音波振蕩器連接，該儲水槽用來儲存流經該超音波振蕩器的該高壓水流；以及一水刀射出構造，其系位在該儲水槽上，且系用來射出該高壓水流而成為一水刀，該水刀系為用來清潔該研磨墊片者。
2.如權利要求1所述的研磨墊片恢復器的結構，其中該高壓水流的壓力約為100psi。
3.如權利要求1所述的研磨墊片恢復器的結構，其中該超音波振蕩器的頻率介于20kHz至60kHz之間。
4.如權利要求1所述的研磨墊片恢復器的結構，其中該儲水槽包括一狹長形儲水槽。
5.如權利要求4所述的研磨墊片恢復器的結構，其中該狹長形儲水槽上的該水刀射出構造包括至少排成一列的多個點狀開口噴嘴。
6.如權利要求5所述的研磨墊片恢復器的結構，其中該各點狀開口噴嘴的排列足夠緊密，使噴出的該水刀成為連續(xù)且各處流量平均的一水幕。
7.如權利要求4所述的研磨墊片恢復器的結構，其中該水刀射出構造包括至少一狹縫狀開口噴嘴，且該狹縫狀開口噴嘴的走向與該狹長形儲水槽平行。
8.一種清潔研磨墊片的方法，包括下列步驟提供待清潔的一研磨墊片；以及使用一研磨墊片恢復器來清潔該研磨墊片，其中該研磨墊片恢復器與該研磨墊片作一相對運動，由此全面性地清潔該研磨墊片，而該研磨墊片恢復器包括一高壓水輸入管，其用來輸入一高壓水流；一超音波振蕩器，其連接在該高壓水輸入管末端，該高壓水流流經該超音波振蕩器，并由該超音波振蕩器供給能量；一狹長形儲水槽，其與該超音波振蕩器連接，且用來儲存流經該超音波振蕩器的該高壓水流；以及一狹長形水刀射出構造，其位于該狹長形儲水槽上，且用來射出該高壓水流而成為一水刀，以清潔該研磨墊片。
9.如權利要求8所述的清潔研磨墊片的方法，其中進行該相對運動的方法包括固定該研磨墊片；將該研磨墊片恢復器的該水刀對準該研磨墊片；以及以該長形儲水槽的一長軸附近的一特定點為圓心，在平行該研磨墊片表面的一特定平面上旋轉該研磨墊片恢復器，并使該水刀能夠掃過該研磨墊片全區(qū)。
10.如權利要求8所述的清潔研磨墊片的方法，其中進行該相對運動的方法包括固定該研磨墊片恢復器，并使該水刀對準該研磨墊片；以及使該研磨墊片旋轉，使該水刀能夠掃過該研磨墊片全區(qū)。
11.如權利要求10所述的清潔研磨墊片的方法，其中進行該相對運動的方法包括將該研磨墊片置在一旋轉式化學機械研磨機臺上；將該研磨墊片恢復器移至該研磨墊片上方的一定位；以及使該旋轉式化學機械研磨機臺帶動該研磨墊片旋轉。
12.如權利要求8所述的清潔研磨墊片的方法，其中該研磨墊片為一回帶式研磨墊片，且進行該相對運動的方法包括將該回帶式研磨墊片套置于多個滾輪上；固定該研磨墊片恢復器，并使該水刀對準該回帶式研磨墊片；以及以該各滾輪卷動該回帶式研磨墊片，使該水刀掃過該研磨墊片全區(qū)。
13.如權利要求12所述的清潔研磨墊片的方法，其中進行該相對運動的方法包括將該回帶式研磨墊片置于一回帶式化學機械研磨機臺上，該回帶式化學機械研磨機臺上具有該各滾輪；將該研磨墊片恢復器移至該研磨墊片上方的一定位；以及以該各滾輪卷動該回帶式研磨墊片。
14.如權利要求8所述的清潔研磨墊片的方法，其中該高壓水流的壓力約為100psi。
15.如權利要求8所述的清潔研磨墊片的方法，其中該超音波振蕩器的頻率介于20kHz至60kHz之間。
16.如權利要求8所述的清潔研磨墊片的方法，其中該狹長形水刀射出構造包括排成至少一列的多個點狀開口噴嘴。
17.如權利要求16所述的清潔研磨墊片的方法，其中該各點狀開口噴嘴的排列足夠緊密，使射出的該水刀成為連續(xù)且流量各處平均的一水幕。
18.如權利要求8所述的清潔研磨墊片的方法，其中該狹長形水刀射出構造包括至少一狹縫狀開口噴嘴，且該狹縫狀開口噴嘴的走向與該狹長形儲水槽平行。
全文摘要
本發(fā)明還提供一種研磨墊片恢復器的結構及其應用，其中結構包括用來供應高壓水流的一高壓水輸入管、連接在高壓水輸入管末端的超音波振蕩器、與超音波振蕩器連接的一儲水槽，以及位于該儲水槽上的一水刀射出構造。其中，超音波振蕩器用來供應能量給高壓水流，且水刀射出構造用來射出高壓水流，由此形成一水刀以清潔研磨墊片。在使用此研磨墊片恢復器清潔一研磨墊片時，使研磨墊片恢復器與研磨墊片作一相對運動，使研磨墊片恢復器制造的水刀得以掃過研磨墊片全區(qū)。
文檔編號H01L21/304GK1402313SQ0214092
公開日2003年3月12日 申請日期2002年7月10日 優(yōu)先權日2001年8月2日
發(fā)明者許嘉麟, 蔡騰群, 胡紹中, 陳俊盛 申請人:聯(lián)華電子股份有限公司