CN201516579U

CN201516579U - 精密研磨工具

Info

Publication number: CN201516579U
Application number: CN2009201665011U
Authority: CN
Inventors: 陈佳佩
Original assignee: Zuanmian Nano Technologies Co ltd
Current assignee: Zuanmian Nano Technologies Co ltd
Priority date: 2009-07-29
Filing date: 2009-07-29
Publication date: 2010-06-30
Anticipated expiration: 2019-07-29

Abstract

本实用新型提供了一种精密研磨工具，包括：一基板；多个规则排列于该基板上的研磨颗粒；多个成型于该基板上的第一固定基座，每一这些研磨颗粒藉由其所对应的第一固定基座而规则地固设于该基板上；以及一第二固定层，其披覆这些第一固定基座以及该基板的表面，且使这些研磨颗粒裸露出来而形成一研磨面。本实用新型并不利用烧结等高温工艺将研磨颗粒固定于基板表面上，以避免研磨颗粒易发生断裂的问题。另一方面，本实用新型可调整上述容置部的态样，或是将容置部以区域的方式成型于该基板表面上，以使研磨颗粒在形成研磨面时可具有分布密度的变化、颗粒大小的变化、或是形成研磨区与裸空区的组合，因此，本实用新型具有较佳的研磨能力。

Description

精密研磨工具

技术领域

本实用新型涉及一种精密研磨工具，尤指一种具有较佳研磨特性的研磨工具。

背景技术

随着半导体工艺的发展，已大量地应用在半导体制造的流程中，举例来说：由于晶圆的表面必须平滑以利后续的工艺的进行，因此，在半导体产业的晶圆工艺中，研磨工具广泛用于化学机械研磨工艺(Chemical Mechanical Polishing，CMP)，以针对晶圆进行研磨及抛光作业。在化学机械研磨工艺的过程中，晶圆藉由圆盘封盖且下压在旋转的抛光垫上，并且注入酸性或碱性的研磨液于该抛光垫上，藉以进行抛光及研磨的作业。

在化学机械研磨工艺中，需利用一研磨工具进行抛光垫修整作业，该抛光垫修整器乃是将钻石颗粒设于圆盘状或圆环状的金属基板上，而将该研磨工具用于抛光垫修整，该研磨工具亦被称为「钻石碟(Diamond Disk)」，该钻石碟的功能用来使其修整抛光垫表面，提高硅晶圆抛光的效率及平坦化的作业质量，亦可以进行排除化学机械研磨工艺后的积屑问题。

请参阅图1所示，其为现有的一种研磨工具1a的示意图，其藉由合金硬焊方式以将钻石颗粒11a结合于该金属基板10a上的焊料层12a中，此方式虽然可将钻石颗粒11a固定于该金属基板10a上，但却会出现钻石颗粒11a的排列杂乱与分布不均的问题。

而另一传统的研磨工具将具有网目的固定网架设于一基板上，并将钻石颗粒依照网目的排列规则地定位于该基板上，再藉由合金粉的烧结工艺将钻石颗粒固定于基板上。上述的方法虽然可以达成钻石颗粒的规则排列，但该固定网的网目大小具有一定的物理限制，因此，利用固定网的方式并无法适用于小尺寸的钻石颗粒；再一方面，上述工艺必须经过烧结工艺，而烧结温度(约为1050℃)使得钻石颗粒产生碳化现象，而造成钻石颗粒容易发生断裂的问题。再者，固定网的网目排列为固定的态样，且网目均为矩形，因此，钻石颗粒的大小分布、排列态样或是分布的密度均仅具有单一的形式，并无法随着应用面而调整。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种精密研磨工具，该精密研磨工具采用低温工艺所制成，可避免研磨用的钻石微粒发生因高温烧结而产生的高温碳化的问题，因此本实用新型的精密研磨工具可具有较佳的研磨能力。

为了达成上述的目的，本实用新型提供一种精密研磨工具，包括：一基板；多个规则排列于该基板上的研磨颗粒；多个成型于该基板上的第一固定基座，每一这些研磨颗粒藉由其所对应的第一固定基座而规则地固设于该基板上；以及一第二固定层，其披覆这些第一固定基座以及该基板的表面，且使这些研磨颗粒裸露出来而形成一研磨面。

本实用新型具有以下有益的效果：

本实用新型提出的精密研磨工具，利用钻石植入图阵对位排列法将研磨颗粒固定于基板表面，再利用第二固定层强化研磨颗粒与基板之间的固接力，因此，本实用新型并不利用烧结等高温工艺将研磨颗粒固定于基板表面上，以避免研磨颗粒易发生断裂的问题。另一方面，本实用新型可调整上述容置部的态样，如分布的密度、容置部的开口大小的不同、或是将容置部以区域的方式成型于该基板表面上，以使研磨颗粒在形成研磨面时可具有分布密度的变化、颗粒大小的变化、或是形成研磨区与裸空区的组合，而上述变化均是传统制造方法所无法达成，因此，本实用新型所提出的精密研磨工具具有较佳的研磨能力。

附图说明

图1为现有的研磨工具的示意图。

图2为本实用新型的精密研磨工具的示意图。

图3为本实用新型第一实施例的精密研磨工具的立体示意图。

图4为本实用新型第二实施例的精密研磨工具的立体示意图。

【主要组件符号说明】

【现有】

1a 研磨工具

10a 金属基板

11a 钻石颗粒

12a 焊料层

【本实用新型】

1 精密研磨工具

10 基板

20 研磨颗粒

200 研磨面

201 研磨区

202 裸空区

30 第一固定基座

40 第二固定层

具体实施方式

请参阅图2与图4，本实用新型提供一种精密研磨工具1，其具有多个规则地固定于基板10表面的研磨颗粒20，使其可用于高精密的研磨作业，且该精密研磨工具1利用低温工艺所制作，以避免研磨颗粒20因高温烧结所产生的劣化。该精密研磨工具1包括：基板10、研磨颗粒20、第一固定基座30以及第二固定层40。以下将详细说明本实用新型的精密研磨工具1的结构。

在一具体实施例中，该基板10为一不锈钢材质，但不以上述为限，例如该基板10可为铝合金或钛合金或合金钢等金属材质，或是氧化物陶瓷、碳化物陶瓷或氮化物陶瓷等陶瓷材质，或高硬度塑料材质。换言之，该基板10的材质不限，但该基板10必须具有一定的硬度，以抵抗研磨作业时研磨对象所产生的相对正向压力。

接下来，利用钻石植入图阵对位排列法(DIAMAP)将钻石等研磨颗粒20固定于具有特定排列结构的基板10的表面上。而上述钻石植入图阵对位排列法包括以下步骤：成型多个容置部于该基板10的表面，换言之，该基板10的表面可利用半导体工艺方法、微机电方法、压印、网印、点墨、雷射加工或放电加工方法等低温加工方式形成多个规则排列的容置部，以将研磨颗粒20置放于上述容置部，进而达成研磨颗粒20的规则排列；或者，这些容置部可为成型于该基板10表面上的一辅助层上。而上述的这些容置部可以在该基板10表面上成型为规则排列、形状可自由调整、或是间距小的特点，例如每一容置部的开口大小可根据应用面而调整，在本实用新型中，该容置部的开口大小大致上为10至500um；且这些容置部可具有不同的开口大小。

接着将研磨颗粒20植入于这些容置部。此步骤主要将研磨颗粒20规则地置放于这些容置部中，该研磨颗粒20的大小为根据上步骤中该容置部的开口大小而选择，在本具体实施例中，该研磨颗粒20为微米(micro)等级或纳米(nano)等级的钻石微粒，且利用钻石植入图阵对位排列法等方式将研磨颗粒20置放于这些容置部中，并使每一容置部均容设有至少一个研磨颗粒20。而上述的研磨颗粒20可为钻石、碳化物陶瓷粉末、氧化物陶瓷粉末或氮化物陶瓷粉末，这些研磨颗粒20的粒径范围介于100纳米(nm)至500微米(μm)。

接下来，成型一第一固定基座30于这些容置部，以将研磨颗粒20固定于该基板10的表面。换言之，故本步骤主要藉由第一固定基座30将上述的研磨颗粒20固定于该基板10的表面。在本具体实施例中，利用电铸方法成型一镍基座于该钻石微粒(即研磨颗粒20)与该基板10的接触位置，利用该镍基座包覆该钻石微粒的下底部，并使其连接固定于该基板10上，而电铸过程中所必须进行的电隔离步骤为公知常识，在此不加以赘述。但本实用新型并不限定上述的方法，其它例如：电镀方法、化学镀方法、物理气相沈积方法(PVD)或化学气相沈积方法(CVD)等低温工艺均可用以实施本实用新型，且根据各种实际的应用，这些第一固定基座30可为金属(如钛、铜、铝等)、陶瓷、复合材料或钻石等材质。接着以适当的方法去除这些容置部。

再成型一第二固定层40于该基板10的表面。在此步骤中，成型该第二固定层40以披覆这些第一固定基座30以及该基板10的表面且使这些研磨颗粒20裸露出来而形成一研磨面200，而该第二固定层40的目的在于加强这些研磨颗粒20与该基板10之间的固接力，以使这些研磨颗粒20得以抵抗研磨作业时的剪切力；而同于第一固定基座30，第二固定层40可利用电镀方法或化学镀方法或物理气相沈积方法或化学气相沈积方法成型，而该第二固定层40可为一金属层或一陶瓷层或一复合材料层或一气相成长的钻石层。因此，第一固定基座30、第二固定层40可用于将研磨颗粒20稳固地接附于基板10上。

本实用新型藉由上述步骤后，则可以得到一精密研磨工具1，如图4所示，该精密研磨工具1包括：一基板10以及多个规则排列于该基板10的表面的研磨颗粒20，每一个该研磨颗粒20与该基板10的接触位置包覆有一第一固定基座30，且这些第一固定基座30上与该基板10的表面更成型有一第二固定层40，其中这些研磨颗粒20规则地固设于该基板10的表面，以形成一研磨面200，以便于进行研磨作业。而该基板10、研磨颗粒20、第一固定基座30与第二固定层40的材质等具体实施态样同于上述说明，在此不再赘述。

再者，本实用新型更可以调整该研磨面的态样，例如调整规划这些容置部于该基板10上的排列态样，使该基板10某些区域不具有容置部，藉由容置部的变化，该研磨面200即可包括研磨区201及裸空区202，而这些研磨颗粒20规则地固设于该研磨区201，而这些裸空区202的基板表面上并无设有研磨颗粒20；在研磨作业的操作中，这些裸空区202即可用于提高研磨的排屑能力。再一方面，可将这些容置部以不同密度的方式形成于该基板10上，使这些研磨颗粒20亦同样以不同密度的方式固接于该基板10上。

综上所述，本实用新型具有下列诸项优点：

1、由于本实用新型所使用的工艺步骤均属于低温工艺的范畴，因此本实用新型可避免高温烧结对磨料微粒(研磨颗粒)的碳化影响，进而可使本实用新型的精密研磨工具具有较佳的研磨特性。

2、另一方面，本实用新型可以根据实际的应用面制作不同态样的精密研磨工具，例如可调整磨料微粒之间的间距大小、可固接尺寸较小的磨料微粒于该基板上或是具有各种变化的磨料微粒分布，以提高研磨的能力。

3、由于本实用新型对于磨料微粒的排列态样及露出多寡均为可控制，因此其研磨效率及速度均可加以准确预测；对于量产而言，每批产出的质量也可达到有效控制。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种精密研磨工具，其特征在于，包括：

一基板；

多个规则排列于该基板上的研磨颗粒；

多个成型于该基板上的第一固定基座，每一这些研磨颗粒藉由其所对应的第一固定基座而规则地固设于该基板上；以及

一第二固定层，其披覆这些第一固定基座以及该基板的表面，且使这些研磨颗粒裸露出来而形成一研磨面。

2.如权利要求1所述的精密研磨工具，其特征在于，该基板为金属材质或陶瓷材质或高硬度塑料材质。

3.如权利要求2所述的精密研磨工具，其特征在于，该陶瓷材质为氧化物陶瓷或碳化物陶瓷或氮化物陶瓷；该金属材质为不锈钢或铝合金或钛合金或合金钢。

4.如权利要求1所述的精密研磨工具，其特征在于，这些第一固定基座为金属或陶瓷或复合材料或钻石材质。

5.如权利要求4所述的精密研磨工具，其特征在于，这些第一固定基座以电铸方法或电镀方法或化学镀方法或物理气相沈积方法或化学气相沈积方法成型于研磨颗粒与该基板的接触位置。

6.如权利要求1所述的精密研磨工具，其特征在于，该第二固定层为金属或陶瓷或复合材料或钻石材质。

7.如权利要求6所述的精密研磨工具，其特征在于，该第二固定层以电镀方法或化学镀方法或物理气相沈积方法或化学气相沈积方法成型于该基板的表面，以披覆这些第一固定基座以及该基板的表面。

8.如权利要求1所述的精密研磨工具，其特征在于，该研磨面包括一裸空区及一研磨区，这些研磨颗粒规则地固设于该研磨区，而这些裸空区的基板表面上并没设有研磨颗粒。

9.如权利要求8所述的精密研磨工具，其特征在于，这些研磨颗粒以不同密度的排列方式固接于该基板上，且这些研磨颗粒为钻石或碳化物陶瓷粉末或氧化物陶瓷粉末或氮化物陶瓷粉末，这些研磨颗粒的粒径范围介于100纳米(nm)至500微米(μm)。