化学机械抛光垫双面修整盘的制作方法

专利名称：化学机械抛光垫双面修整盘的制作方法
化学机械抛光垫双面修整盘技术领域
本发明是一种用于对化学机械抛光垫(Chemical Mechanical Polishing Pad,CMP Pad)进行修整的双面修整盘。
背景技术：
化学机械抛光(CMP)是用于集成电路(IC, Integrated Circuit)制造的一种工 艺。随着半导体产业的发展，特别是半导体晶片集成度的提高，对其表面精加工的要求也随 之提高，化学机械抛光就是通常采用的技术。化学机械抛光采用的抛光垫(Pad)通常为有 机材料(如聚氨酯类)，表面呈纤维状或多孔状结构，贴附于旋转的工作台上，工作时含有 研磨颗粒的化学研磨液持续添加在抛光垫上，工件以一定压力接触抛光垫并做相对运动， 研磨颗粒对半导体晶片等工件起到机械研磨作用，研磨液中的化学成分起到化学腐蚀作 用，工件在化学与机械双重作用下，达到被抛光的目的。
化学机械抛光垫的顶部表面通常是由纤维状或小孔洞结构来承载研磨颗粒，这种 结构可以提供摩擦力以防止研磨颗粒因为抛光垫旋转的离心力而脱离抛光垫，因此需要有 措施保持抛光垫顶部的性能，尽量维持纤维竖立或维持有足够数量的开口小孔能接受新的 研磨颗粒。而由于来自工件、研磨液的研磨碎屑的不断累积，化学机械抛光垫的表面逐渐 产生气孔堵塞和压缩变形，表面硬化(hardening),变得光滑(glazing),不能承载研磨液 中的研磨颗粒，使抛光效率下降，同时工件会产生不均匀抛光。化学机械抛光垫修整盘就 是用来对抛光垫表面进行梳理(combing)或切削(cutting),达到修整(dressing)或调整 (conditioning)之作用，以维持化学机械抛光垫的表面状态。
目前，公知的化学机械抛光垫修整盘，通常是采用多个超硬磨料颗粒作为修整刃， 超硬磨料颗粒耦合于盘形基体的盘面上形成工作面，另一个相对的盘面作为安装面，安装 面上有定位孔和螺纹安装孔，工作时连接于抛光机上。基体与超硬磨料颗粒之间的耦合材 料是金属镍、钴、钛、铁、铜等及其合金，也可以是其它结合剂如树脂类结合剂。图2及图3 是两种传统的化学机械抛光垫修整盘的纵剖面图。发明内容
本发明的目的是提供一种使用寿命更长，并可具备多种性能的化学机械抛光垫修整盘。
本发明是一种化学机械抛光垫双面修整盘，有一个扁平圆盘状基体，基体的两个 盘面上耦合超硬磨料颗粒，形成正反两个工作面。超硬磨料颗粒是金刚石、立方氮化硼、多 晶金刚石、多晶立方氮化硼、CVD气相生长金刚石的一种，或两种以上的组合。盘的两个面 上都设计加工有定位孔和螺纹安装孔，每个盘面既能作为工作面，也可作为安装面。一个面 作为工作面使用时，另一个面即作为安装面。当一个工作面经过一段时间使用，已不能满足 修整需要时，将盘拆下换面安装，即可再次使用。
本发明的化学机械抛光垫双面修整盘，其两面可以设计为性能完全相同，正反两个盘面上的超硬磨料颗粒具有相同的种类、粒度、晶形、分布排列方式、分布密度，换面使用 以获得增加一倍的单盘使用寿命；另一方面，也可以通过调整表面所耦合超硬磨料颗粒的 种类、粒度、晶形、分布排列方式、分布密度等因素中的至少一个，使两个工作面的修整性能 不同，以使两个面满足不同的修整需要。
传统的化学机械抛光垫修整盘是单面的，如图3和图4是两种传统型修整器的纵 截面图。双面使用的修整盘制造成本增加不大，有效使用寿命则增加约一倍，从而可以降低 抛光垫修整成本。当修整盘采用钎焊或烧结技术制造时，传统单面盘经过高温加工过程，由 于钎焊或烧结层与基体材质不同，盘体会产生热应力变形，从而使工作面上的磨粒高度产 生变化，影响到修整器工作面的平整度，进而影响到抛光垫修整的效果。本发明的抛光垫修 整盘的钎焊或烧结层是在基体两面对称分布的，相反方向的应力互相抵消，可使盘的热应 力变形减小，从而对改善磨粒高度一致性起到一定的效果。


图1是一种本发明化学机械抛光垫双面修整盘的纵截面示意图；其中I是不锈钢 的盘形基体，2是超硬磨料层，3是磨料与基体间的耦合介质。
图2是一种本发明化学机械抛光垫双面修整盘的盘面示意图；图中4和5是螺纹 安装孔，6是定位孔。
图3是一种传统型化学机械抛光垫修整盘的纵截面示意图4是另一种传统型化学机械抛光垫修整盘的纵截面示意图5是本发明另一种化学机械抛光垫双面修整盘的纵截面示意图6是本发明图5化学机械抛光垫双面修整盘一个盘面的示意图；具体实施方式
下面是本发明的一个实施例子
将含铬2%的镍合金粉末与有机结合剂混合搅拌均匀，压制成薄片，冲裁成圆形， 直径与基体相当，制作为焊片。基体是直径为约100-110mm，厚约7mm的不锈钢圆盘，两个盘 面都加工有定位孔、安装孔。通过一带孔模板将平均尺寸为100-120微米的人造金刚石磨 粒植入焊片，植砂后的焊片用聚氨酯胶粘剂粘贴于不锈钢圆盘基体的两面，将定位孔及安 装孔位置的焊片和胶去除。以上的组件置于真空炉中，抽真空加热，在1000°C钎焊。得到的 成品为一种本发明的化学机械抛光垫双面修整盘。
权利要求
1.一种化学机械抛光垫双面修整盘，其特征是修整盘有一个盘形基体，其两个盘面上耦合有超硬磨料颗粒，形成正反两个工作面；在两个工作面上都有安装孔和定位孔；当一个盘面作为工作面使用时，另一个面是安装面。
2.根据权利要求1所述的化学机械抛光垫双面修整盘，其特征是其盘面上耦合的超硬磨料颗粒是金刚石、立方氮化硼、多晶金刚石、多晶立方氮化硼、CVD气相生长金刚石的至少一种。
3.根据权利要求1所述的化学机械抛光垫双面修整盘，其特征是正反两个盘面上的超硬磨料颗粒具有相同的种类、粒度、晶形、分布排列方式、分布密度，在修整中表现同样的性能。
4.根据权利要求1所述的化学机械抛光垫双面修整盘，其特征是正反两个盘面上的超硬磨料颗粒，其种类、粒度、晶形、分布排列方式、分布密度至少有一项是不相同的，在修整中表现不同的性能。
全文摘要
一种化学机械抛光垫双面修整盘，有一个扁平圆盘状基体，基体的两个盘面上耦合超硬磨料颗粒，形成正反两个工作面。盘的两个面上都设计加工有定位孔和螺纹安装孔，每个盘面既能作为工作面，也可作为安装面。一个面作为工作面使用时，另一个面即作为安装面。
文档编号B24D3/00GK102990529SQ20111026689
公开日2013年3月27日 申请日期2011年9月9日 优先权日2011年9月9日
发明者杨宗庆, 宋健民, 王伟东, 钱卫, 董光乾 申请人:深圳嵩洋微电子技术有限公司