[發明專利]一種拋光墊修整器的制造方法和制造設備

有效

• 申請號: 201611242132.0
• 申請日: 2016-12-29
• 公開（公告）號: CN106493639B
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 陳銓祥
• 申請（專利權）人: 廈門佳品金剛石工業有限公司
• 主分類號: B24B53/017
• 分類號: B24B53/017;B24B19/02;B24B41/02;B24B41/06;B24B53/07
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技術領域

本發明涉及一種拋光墊修整器的制造方法和制造設備。

背景技術

晶圓制造過程中，化學機械拋光(CMP)是關鍵制程之一，CMP越平坦，能制造的線寬越細。隨晶圓線寬的需求越來越細，對CMP的要求也越高。晶圓CMP工藝是利用多孔拋光墊及拋光液(內含研磨粒子)來拋光晶圓，拋光墊的孔洞有助于拋光液的流動，使晶圓拋光得更平坦，但拋光過程中的異物(拋光液中的研磨粒子、晶圓粒子)會逐步填滿拋光墊孔洞，使拋光效能降低，因此拋光過程中需同時使用修整器對拋光墊修整以去除孔洞內的異物。

過去修整器是由矩陣排列的金剛石通過電鍍法(electroplating)或釬焊法(brazing)方式固定于一圓平板上，利用金剛石凸出的尖角來修整拋光墊，但此類工藝有許多缺陷，比如(1)電鍍法對金剛石把持力較弱，金剛石容易脫落造成晶圓刮傷；(2)釬焊法雖對金剛石把持力明顯較高，但因制作過程中產生的高溫會破壞金剛石強度，使用時金剛石容易破裂，掉落的金剛石碎片亦會造成晶圓刮傷；(3)金剛石顆粒大小及形狀有別，造成每顆金剛石凸出量不一致(高低差可達40μm)，使得只有約20％的金剛石能有效參與修整拋光墊，且個別修整器也存在一定程度的不穩定。

近期有種以陶瓷材料制成的修整器，將陶瓷粉末通過模具壓制燒結成具三維結構化表面的圓錠，此結構化表面具有大量等凸出高的尖角，大幅改善過去尖角高度不一致的問題，但仍存在一些缺陷，如因尖角部分屬于高深寬比的結構特征，在模具壓制燒結工藝中因粉末與模具間存在磨擦力，壓力無法傳遞至尖部，進而使尖部組織松散，在使用中導致尖部容易破裂，使晶圓刮傷。

發明內容

針對上述現有技術存在的缺陷，本發明所要解決的技術問題是提供一種拋光墊修整器的制造方法和制造設備，該制造方法以研磨工藝為主，以制造出等高尖角的三維結構化表面，同時提升尖部組織強度，解決現有修整器的陶瓷尖部組織松散的問題。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案一是：一種拋光墊修整器的制造方法，包括以下步驟：

(1)將陶瓷粉等靜壓燒結制成組織均勻致密的陶瓷錠；

(2)將陶瓷錠頂部研磨形成具有等高尖角的正四棱錐陣列；

(3)將磨好的陶瓷錠尖端表面涂覆金剛石膜，即得到拋光墊修整器。

在進一步優選的技術方案中，步驟(2)中的研磨的方法包括以下步驟：

(2.1)使用V型砂輪對陶瓷錠頂部的表面進行第一方向研磨，形成多條第一方向V型溝槽；其中，任意相鄰的兩條第一方向V型溝槽的相鄰斜面相交于陶瓷錠頂部的表面之下，形成等高的尖頂；

(2.2)使用V型砂輪對陶瓷錠頂部的表面進行垂直于第一方向的第二方向研磨，形成多條第二方向V型溝槽；其中，任意相鄰的兩條第二方向V型溝槽的相鄰斜面相交于尖頂，形成等高的尖角；垂直交錯的第一方向V型溝槽和第二方向V型溝槽將陶瓷錠頂部分隔形成具有等高尖角的正四棱錐陣列。

在進一步優選的技術方案中，步驟(2.1)和步驟(2.2)中的V型砂輪研磨時的槽寬大于槽距，設槽寬為W、研磨深度為D、槽距為P、砂輪夾角為θ，因且W＞P，則

在進一步優選的技術方案中，步驟(2.1)和步驟(2.2)中的V型砂輪在研磨時自動加深加工量，以補償V型砂輪在研磨中磨損導致的尺寸變化，保證尖角等高。

在進一步優選的技術方案中，步驟(1)中的陶瓷粉為氮化硅粉、碳化硅粉或碳化鎢粉。

在進一步優選的技術方案中，步驟(3)中的金剛石膜的厚度為3-20微米。

在進一步優選的技術方案中，步驟(3)用化學氣相沉積法涂覆金剛石膜。

為了解決上述技術問題，本發明的技術方案二是：一種拋光墊修整器的制造設備，包括：

一等靜壓燒結裝置，用于將陶瓷粉等靜壓燒結制成組織均勻致密的陶瓷錠；

一數控平面磨床，用于將陶瓷錠頂部研磨形成具有等高尖角的正四棱錐陣列；以及

一涂膜裝置，用于將磨好的陶瓷錠尖端表面涂覆金剛石膜；

其中，所述數控平面磨床采用V型砂輪對陶瓷錠進行研磨，所述數控平面磨床設置有用于修整V型砂輪的在線自動修整機構。

在進一步優選的技術方案中，所述在線自動修整機構包括一修整座和兩個金剛石磨塊，兩個金剛石磨塊對稱固定在修整座的上部，兩個金剛石磨塊的工作面分別設置有一金剛石磨料層，兩個金剛石磨料層之間形成V型夾角。