TWI542444B - A polishing pad dresser with a brush holder - Google Patents

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jia-qun Wang
Jia-Feng Qiu
Wen-Ren Liao
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China Grinding Wheel Corp
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    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B53/00—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces
    • B24B53/017—Devices or means for dressing, cleaning or otherwise conditioning lapping tools

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Polishing Bodies And Polishing Tools (AREA)

Description

具有刷拭件之拋光墊修整器
本創作係關於一種拋光墊修整器，特別指一種具有刷拭件之拋光墊修整器。
化學機械研磨係各領域製程常利用之平坦化技術，因其適合大面積的平坦化，故被廣泛的應用於積體電路的層疊後的矽表面或是銅表面的平坦化。而化學機械研磨的設備通常包含一拋光墊與一拋光墊修整器，其操作時係先將研磨液利用旋轉塗佈的方式塗佈於拋光墊上，並將待研磨物品的表面壓於拋光墊上，藉由拋光墊對待研磨物品的表面進行研磨，而在研磨過程中將因研磨而產生碎屑，碎屑會累積於拋光墊的孔隙當中並與研磨液混合形成一硬化層，導致其研磨效率下降，進而縮短拋光墊的使用壽命。因此在研磨過程中需利用拋光墊修整器持續對拋光墊之表面進行修整，以延長拋光墊的使用時限。然而，若利用一般之拋光墊修整器對拋光墊表面進行修整僅能破壞該硬化層，並無法將碎屑自孔隙中移除，因此所能夠延長之拋光墊使用的時限相當有限。
有鑑於此，如圖11、圖12所示，目前有一種拋光墊修整器，其包含一承載體70、複數磨料80與複數清潔部90，該承載體70具有複數個研磨區域71和複數個刷拭區域72，該研磨區域71及該刷拭區域72於一環形方向上呈交錯排序，該等磨料80係鋪灑固定於該等研磨區域71，該等清潔部90係設置於該等刷拭區域72，各清潔部90包含複數個固定於刷拭區域72的刷毛91，該拋光墊 修整器利用該等刷毛91能於研磨過程中將含碎屑之研磨液掃除並一併清除孔隙中的碎屑，進而恢復拋光墊的研磨效率並延長拋光墊的使用時限。
然而如圖12所示，該拋光墊修整器因該等磨料80係鋪灑於該承載體70之上，各磨料80之末端81的高度不一，並無法形成統一的基準，因此各刷毛91末端911相對於磨料80之末端81的高度也是有高有低，若是刷毛91末端911相對於磨料80末端81來得低，刷毛91將無法有效的清除孔隙內碎屑；又若刷毛91末端911相對於磨料80末端81來得高，則可能會造成磨料80對於拋光墊表面的研磨效率降低，因此該拋光墊修整器的刷毛91末端911相對於磨料80之末端81的高度不一致將導致拋光墊部分區域的孔隙內碎屑未有效被清除或是各區域的磨料研磨效率不一致的問題，故其仍有改善之空間。
有鑑於此，本創作係對現有之拋光墊修整器加以改良，以克服拋光墊修整器的刷毛末端相對於磨料之末端的高度不一致和其所衍生之孔隙內碎屑清除不完全或磨料研磨效率不一致的問題。
本創作係提供一種具有刷拭件之拋光墊修整器，其包含：一基板，其包含一表面與複數內凹部，該等內凹部係內凹成形於該表面；複數金屬柱磨料，該等金屬柱磨料係裝設於該表面，各金屬柱磨料包含一金屬柱與一磨料，該金屬柱包含相對之一連接端與一切削端，該連接端係裝設固定於對應之內凹部內，該磨料包含一尖端，該磨料係裝設於該金屬柱之切削端並露出該尖端，且各磨料之尖端與該表面之水平面的垂直距離皆相等；複數叢刷拭件，該等刷拭件係裝設於該表面，而各叢刷拭件之末端相對於該等磨料之尖端係較遠離該表面，且各叢刷拭件之末端與該等磨料之尖端所形成之水平面的垂直距離皆相等，且其係介於0.1毫米至1毫米之間。
本創作之具有刷拭件之拋光墊修整器因精確的控制各磨料之尖端與該表面之水平面的垂直距離以及該等刷拭件之末端與該等磨料之尖端所形成之水平面的垂直距離係得以進一步提升對於拋光墊表面孔隙內的碎屑的清除效果，並避免拋光墊部分區域的孔隙內碎屑未有效被清除或是各區域的磨料研磨效率不一致的問題。
較佳的是，該具有刷拭件之拋光墊修整器更包含一第二基板，該第二基板係裝設固定於該表面，而該等刷拭件係裝設於該第二基板。更佳的是，該第二基板之材質係為聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚對苯二甲酸乙二酯或聚乳酸。
另擇的是，該基板更包含複數鑽孔，該等鑽孔係內凹成形於該表面，各叢刷拭件係裝設於對應之鑽孔當中。
較佳的是，該等刷拭件係分為複數叢軟質刷毛與複數叢硬質刷毛，該等軟質刷毛與該等硬質刷毛係交錯排列。更佳的是，該等軟質刷毛之材質係為聚丙烯或耐龍，該等硬質刷毛之材質係為聚丙烯或耐龍。
較佳的是，該基板係呈圓形片狀，該表面係能劃分為呈同心圓之一外圍區與一中心區，該外圍區係環繞該中心區；該等內凹部係內凹成形於該表面之外圍區，該等刷拭件係裝設固定於該表面之中心區。
更進一步的是，該外圍區係進一步區分成交錯排列之研磨區域與清除區域，該等內凹部係內凹成形於該表面之外圍區的研磨區域，該等刷拭件係裝設固定於該表面之中心區以及該表面之外圍區的清除區域。
另擇的是，該基板係呈圓形片狀，該表面係能劃分為呈同心圓之一外圍區與一中心區，該外圍區係環繞該中心區並進一步區分成交錯排列之研磨區域與清除區域；該等內凹部係內凹成形於該表面之外圍區的研磨區域，該等刷拭件係裝設固定於該表面之外圍區的清除區域。
10、10A、10B、10C‧‧‧基板
11、11D‧‧‧表面
111、111A、111B、111C‧‧‧外圍區
1111B、1111C‧‧‧研磨區域
1112B、1112C‧‧‧清除區域
112、112A、112B、112C、112D‧‧‧中心區
12、12B、12C‧‧‧內凹部
13、13B、13C‧‧‧鑽孔
20、20A‧‧‧金屬柱磨料
21、21A‧‧‧金屬柱
211‧‧‧連接端
212‧‧‧切削端
22、22A、22D‧‧‧磨料
221、221A、221D‧‧‧尖端
30‧‧‧刷拭件
31、31A、31D‧‧‧軟質刷毛
311、311A、311D‧‧‧末端
32、32A、32D‧‧‧硬質刷毛
321、321A、321D‧‧‧末端
40A‧‧‧第二基板
60‧‧‧精密治具
61‧‧‧磨料平面
62‧‧‧刷毛平面
70‧‧‧承載體
71‧‧‧研磨區域
72‧‧‧刷拭區域
80‧‧‧磨料
81‧‧‧末端
90‧‧‧清潔部
91‧‧‧刷毛
911‧‧‧末端
d1‧‧‧垂直距離
d2‧‧‧垂直距離
d3‧‧‧垂直距離
d4‧‧‧垂直距離
d5‧‧‧垂直距離
d6‧‧‧垂直距離
圖1為本創作實施例1之上視示意圖。
圖2為本創作實施例1之剖面示意圖。
圖3為本創作實施例1之製備過程示意圖。
圖4為本創作實施例2之剖面示意圖。
圖5為本創作實施例3之上視示意圖。
圖6為本創作實施例4之上視示意圖。
圖7為本創作對照例之剖面示意圖。
圖8為利用本創作實施例1研磨後之拋光墊的電子顯微鏡圖。
圖9為利用本創作對照例研磨後之拋光墊的電子顯微鏡圖。
圖10為利用現有之拋光墊修整器研磨後之拋光墊的電子顯微鏡圖。
圖11為現有之拋光墊修整器之上視示意圖。
圖12為現有之拋光墊修整器之剖面示意圖。
實施例1
如圖1、圖2所示，本實施例中係提供一種具有刷拭件之拋光墊修整器，其包含：一基板10、複數金屬柱磨料20與複數叢刷拭件30。
所述之基板10係成圓形片狀並包含一表面11、複數內凹部12與複數鑽孔13，該表面11係劃分為呈同心圓之一外圍區111與一中心區112，該外圍區111係環繞於該中心區112之外，換言之，該外圍區111係位於外圈，而該 中心區112係位於內圈，該等內凹部12係內凹成形於該表面11之外圍區111，該等鑽孔13係內凹成形於該表面11之中心區112。
各金屬柱磨料20包含一金屬柱21與一磨料22，該金屬柱21之兩端係為一連接端211與一切削端212，該連接端211係對應固設於該等內凹部12內，該磨料22包含一尖端221，該磨料22係裝設於該金屬柱21之切削端212並露出該尖端221，而各磨料20之尖端221與該外圍區111之水平面的垂直距離d1皆相等。
該等刷拭件30係分為複數叢軟質刷毛31與複數叢硬質刷毛32，該等軟質刷毛31之材質係為聚丙烯並係裝設於對應之鑽孔13內，且該等軟質刷毛31之線徑係為0.15毫米至0.25毫米(與長度有關，此處僅為舉例說明)，該等硬質刷毛32之材質係為聚丙烯並係裝設於對應之鑽孔13內，且該等硬質刷毛32之線徑係為0.4毫米至0.6毫米(與長度有關，此處僅為舉例說明)，相同材質下，硬質刷毛之線徑較粗，而該等軟質刷毛31與該等硬質刷毛32係交錯排列，該等軟質刷毛31之末端311相對於該等磨料之尖端221係較遠離該表面11，且該等軟質刷毛31之末端311與該等磨料22之尖端221所形成之水平面的垂直距離d2係為0.1毫米，該等硬質刷毛32之末端321相對於該等磨料22之尖端221係較遠離該表面11，且該等硬質刷毛32之末端321與該等磨料22之尖端221所形成之水平面的垂直距離d3係為0.1毫米。
本實施例之具有刷拭件之拋光墊修整器的該等金屬柱磨料20之製備如下。準備一下模具，並於該下模具之表面上放置一矽膠墊，將該基板10放置於該矽膠墊上，而該矽膠墊則於該基板10之內凹部12中形成緩衝墊；注入黏合膠於各內凹部12內，並將各金屬柱磨料20之金屬柱21的連接端211設置於內凹部12中；放置調整該等金屬柱磨料20之磨料22尖端高度之墊片於該等磨料22之尖端，並放置於一上模具於該墊片相對於該等金屬柱磨料20的一側，施壓 固定壓力夾緊上下模具已使得各磨料22之尖端與該基板10表面11之水平面的垂直距離皆相等，加熱使黏合膠固化，卸除上模具、下模具、墊片以及矽膠墊，並於基板10之內凹部12注入黏合膠填平，即完成該等金屬柱磨料22之製備。以上所述僅是本創作的較佳實例而已，並非對本創作做任何形式上的限制。
再配合圖3所示，本實施例之具有刷拭件之拋光墊修整器製作係透過一精密治具60使得該等軟質刷毛31或該等硬質刷毛32之末端311,321與該等磨料22之尖端221所形成之水平面的垂直距離為0.1毫米。
該精密治具60包含兩平面，即一磨料平面61與一刷毛平面62，該磨料平面61係相對於該等磨料22，該刷毛平面62係對應抵頂於該等軟質刷毛31與該等硬質刷毛32之末端311,321，且該磨料平面61係相對高於該刷毛平面62，該磨料平面61與該刷毛平面62之段差d4係為0.1毫米。製作該具有刷拭件之拋光墊修整器時，係將其基板10之表面11朝下使得該等軟質刷毛31與該等硬質刷毛32之末端311,321抵於該刷毛平面62，藉此可確保該等軟質刷毛31或該等硬質刷毛32之末端311,321與該等磨料22之尖端221所形成之水平面的垂直距離相距0.1毫米。
實施例2
如圖4所示，本實施例之具有刷拭件之拋光墊修整器與實施例1大致相同，其不同之處在於該基板10A不包含該等鑽孔，而該具有刷拭件之拋光墊修整器更包含一第二基板40A，該第二基板40A之材質為聚丙烯，該第二基板40A係裝設固定於該中心區112A，而該等軟質刷毛31A係裝設於該第二基板40A上，該等軟質刷毛31A之材質係為耐龍，該等軟質刷毛31A之末端311A與該等磨料22A之尖端221A所形成之水平面的垂直距離係為0.5毫米，而該等硬質刷毛32A係裝設於該第二基板40A上，且該等硬質刷毛32A之材質係為耐龍，該等硬質刷毛32A之末端321A與該等磨料22A之尖端221A所形成之水平面的垂直 距離係為0.5毫米；將該等軟質刷毛31A及硬質刷毛32A裝設於該第二基板40A，再將該第二基板40A裝設於該基板10A上，此種組合式的結構係能增加製作上的便利性。
實施例3
如圖5所示，本實施例之具有刷拭件之拋光墊修整器與實施例1大致相同，其不同之處在於該外圍區111B更進一步區分成交錯排列之研磨區域1111B與清除區域1112B，該等內凹部12B係內凹成形於該表面之外圍區111B的研磨區域1111B，該等鑽孔13B係內凹成形於該表面之中心區112B以及該表面之外圍區111B的清除區域1112B，而該等軟質刷毛之末端與該等磨料之尖端所形成之水平面的垂直距離係為1毫米，該等硬質刷毛之末端與該等磨料之尖端所形成之水平面的垂直距離係為1毫米，藉由調整軟質/硬質刷毛與該等磨料之間的比例來能調整該具有刷拭件之拋光墊修整器之清潔能力與切削力，以適用於不同的製程當中。
實施例4
如圖6所示，本實施例之具有刷拭件之拋光墊修整器與實施例3大致相同，其不同之處在於該等鑽孔13C僅內凹形成於該表面之外圍區111C的清除區域1112C，本實施例藉由調整軟質/硬質刷毛與該等磨料之間的比例來能調整該具有刷拭件之拋光墊修整器之清潔能力與切削力，以適用於不同的製程當中。
對照例
如圖7所示，本對照例之具有刷拭件之拋光墊修整器與實施例1大致相同，其不同之處在於該等軟質刷毛31D之末端311D相對於該等磨料22D之尖端221D係較靠近該表面11D，且該等軟質刷毛31D之末端311D與該等磨料22D之尖端221D所形成之水平面的垂直距離d5係為0.1毫米，該等硬質刷毛32D 之末端321D相對於該等磨料22D之尖端221D係較靠近該表面11D，且該等硬質刷毛32D之末端321D與該等磨料22D之尖端221D所形成之水平面的垂直距離d6係為0.1毫米。
試驗例
係將實施例1、對照例之具有刷拭件之拋光墊修整器與先前技術之拋光墊修整器分別對拋光墊進行修整，再透過電子顯微鏡確認修整後之拋光墊表面的孔隙內之碎屑是否被清除，其結果分別為圖8(實施例1)、圖9(對照例)與圖10(先前技術)。
比較圖8(實施例1)與圖9(對照例)可以發現當該等軟質刷毛或該等硬質刷毛相對於該中心區之末端係低於該等磨料之尖端時，對於拋光墊表面孔隙內的碎屑的清除效果不彰。
而比較圖8(實施例1)與圖10(先前技術)可以得知，本創作之具有刷拭件之拋光墊修整器因精確的控制各磨料之尖端與該外圍區之水平面的垂直距離以及該等軟質刷毛之末端或該等硬質刷毛之末端與該等磨料之尖端所形成之水平面的垂直距離，因此對於拋光墊表面孔隙內的碎屑能夠獲得相對於先前技術之拋光墊修整器更佳的清除效果，並避免拋光墊部分區域的孔隙內碎屑未有效被清除或是各區域的磨料研磨效率不一致的問題。
本創作之具有刷拭件之拋光墊修整器因精確的控制各磨料之尖端與該外圍區之水平面的垂直距離以及該等軟質刷毛之末端或該等硬質刷毛之末端與該等磨料之尖端所形成之水平面的垂直距離係得以進一步提升對於拋光墊表面孔隙內的碎屑的清除效果，並避免拋光墊部分區域的孔隙內碎屑未有效被清除或是各區域的磨料研磨效率不一致的問題，且透過該等刷拭件與該等金屬柱磨料不同的排列方式亦得以適用於不同情況之拋光墊。
以上所述僅是本創作的較佳實例而已，並非對本創作做任何形式上的限制，雖然本創作已以較佳實施例揭露如上，然而並非用以限定本創作，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本創作技術方案的範圍內，當可利用上述揭示的技術內容做出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本創作之技術方案的內容，依據本創作的技術實質對以上實施例作任何簡單修改、等同變化與修改，均仍屬於本創作技術方案的範圍內。
11‧‧‧表面
111‧‧‧外圍區
112‧‧‧中心區
12‧‧‧內凹部
13‧‧‧鑽孔
21‧‧‧金屬柱
211‧‧‧連接端
212‧‧‧切削端
22‧‧‧磨料
221‧‧‧尖端
30‧‧‧刷拭件
31‧‧‧軟質刷毛
311‧‧‧末端
32‧‧‧硬質刷毛
321‧‧‧末端
d1‧‧‧垂直距離
d2‧‧‧垂直距離
d3‧‧‧垂直距離

Claims (10)

  1. 一種具有刷拭件之拋光墊修整器，其包含： 一基板，其包含一表面與複數內凹部，該等內凹部係內凹成形於該表面； 複數金屬柱磨料，該等金屬柱磨料係裝設於該表面，各金屬柱磨料包含一金屬柱與一磨料，該金屬柱包含相對之一連接端與一切削端，該連接端係對應固設於該等內凹部內，該磨料包含一尖端，該磨料係裝設於該金屬柱之切削端並露出該尖端，且各磨料之尖端與該表面之水平面的垂直距離皆相等； 複數叢刷拭件，該等刷拭件係裝設於該表面，而各叢刷拭件之末端相對於該等磨料之尖端係較遠離該表面，且各叢刷拭件之末端與該等磨料之尖端所形成之水平面的垂直距離係介於0.1毫米至1毫米之間。
  2. 依據請求項1所述之具有刷拭件之拋光墊修整器，該等刷拭件係分為複數叢軟質刷毛與複數叢硬質刷毛，該等軟質刷毛與該等硬質刷毛係交錯排列。
  3. 依據請求項2所述之具有刷拭件之拋光墊修整器，該等軟質刷毛之材質係為聚丙烯或耐龍，該等硬質刷毛之材質係為聚丙烯或耐龍。
  4. 依據請求項1所述之具有刷拭件之拋光墊修整器，該基板更包含複數鑽孔，該等鑽孔係內凹成形於該表面，各叢刷拭件係對應裝設於該等鑽孔當中。
  5. 依據請求項1所述之具有刷拭件之拋光墊修整器，其更包含一第二基板，該第二基板係裝設固定於該表面，而該等刷拭件係裝設於該第二基板。
  6. 依據請求項5所述之具有刷拭件之拋光墊修整器，該第二基板之材質係為聚丙烯。
  7. 依據請求項1所述之具有刷拭件之拋光墊修整器，該基板係呈圓形片狀，該表面係能劃分為呈同心圓之一外圍區與一中心區，該外圍區係環繞該中心區；該等內凹部係內凹成形於該表面之外圍區，該等刷拭件係裝設固定於該表面之中心區。
  8. 依據請求項1所述之具有刷拭件之拋光墊修整器，該基板係呈圓形片狀，該表面係能劃分為呈同心圓之一外圍區與一中心區，該外圍區係係環繞該中心區並區分成交錯排列之研磨區域與清除區域；該等內凹部係內凹成形於該表面之外圍區的研磨區域，該等刷拭件係裝設固定於該表面之中心區以及該表面之外圍區的清除區域。
  9. 依據請求項1所述之具有刷拭件之拋光墊修整器，該基板係呈圓形片狀，該表面係能劃分為呈同心圓之一外圍區與一中心區，該外圍區係環繞該中心區並區分成交錯排列之研磨區域與清除區域；該等內凹部係內凹成形於該表面之外圍區的研磨區域，該等刷拭件係裝設固定於該表面之外圍區的清除區域。
  10. 依據請求項1所述之具有刷拭件之拋光墊修整器，各叢刷拭件之末端與該等磨料之尖端所形成之水平面的垂直距離皆相等。
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