专利名称：研磨垫调节器的弧形刀刃状处理面及其制造模具结构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于化学机械研磨的领域，尤指一种研磨垫调节器的弧形刀刃状处理面及其制造模具结构。
背景技术：
随着时代的求新演进，以及高科技电子消费市场的竞争，直接牵动所有晶圆制程设计朝高密度化处理，所有晶圆制程都面临了高度的挑战。其中，因为晶片的集成电路随着线幅不断细小化，而产生对晶圆制程面的平坦化 (Planarization)的强烈需求，以解决微影制程中的高低差所产生的聚焦困难问题，故利用一般常见的化学性机械研磨法(Chemical Mechanical Polishing, CMP)来达成，其主要的消耗性材料包括一研磨垫、一研磨液及一研磨垫调节器(pad conditioner)，该研磨垫调节器与该研磨垫之间的相互作用，是影响CMP的技术成本的重要因素。目前，该研磨垫调节器为了追求精密配合的方式，大部分朝向增加该磨粒密度或使其更加平整的方式去处理制作，由于该研磨垫调节器在使用时，于该研磨垫的表面浅层处产生具有均勻粗糙度的该研磨面，配合该研磨液进行工件研磨时，而得以发挥其强劲且均勻的材料移除效果。然而，面对数万只磨粒于不等向面体的状态下作设置，无法确定该多个磨粒的尖锐端方向的一致性，并且涉及诸多无法确定的变化因素，因此，该研磨垫调节器的成品的功能应用，对于后续研磨垫的研磨处理品质稳定度系为重要关键，相对在生产品质不可能稳定又在无法确定筛选品质的状况下，当应用于晶圆制程面的平坦化制程时，自然无法有效地控制其生产时的品质稳定度。有鉴于此，本实用新型的设计人提供一种研磨垫调节器的弧形刀刃状处理面结构，其外缘具有弯弧形的多个凸部，该多个凸部间隔设置环绕设于该研磨垫调节器的外围而形成弧形刀刃状的结构，且该多个凸部的该多个磨粒的尖锐端高度的落差小于125 μ m。 研磨时，利用该多个凸部有规则且宽长的间隔设计，使得该研磨垫的表层材料与该多个凸部接触时而进行研磨，且研磨后随即在该多个凸部间的空隙作延伸反弹，反复交错此一过程而能得到确实且均勻的研磨效果。
发明内容本实用新型的一目的，旨在提供一种研磨垫调节器的弧形刀刃状处理面结构，利用位于其外围的多个弯弧形的凸部，形成多个弧形刀刃状的结构，以在研磨过程中，对同一区域以多重刀刃的方式进行反复研磨，而大幅提升研磨的效率。本实用新型的次一目的，旨在提供一种研磨垫调节器的弧形刀刃状处理面结构， 利用该多个凸部的造形且间隔设置，而使该研磨垫的表层材料于研磨过程中，得到延伸反弹的空间，而而获得确实且均勻的研磨效果。为达上述目的，本实用新型的研磨垫调节器的弧形刀刃状处理面结构包括一外框，是一圆盘状结构体，且其周缘设有一环挡墙；一结合层，填充设于该外框的内部而形成一圆盘状结构体，由该结合层的圆心向外依序设有一第一区域及一第二区域，该第二区域上具有弯弧形的多个凸部，且该多个凸部间隔设置而环绕设于该第一区域的外围；及多个磨粒，设于该第一区域及该第二区域，且该第二区域的该多个磨粒的分布密度小于该第一区域的该多个磨粒的分布密度，该第二区域的该多个磨粒的尖锐端高度落差小于125 μ m。 其中，该外框是由聚苯硫醚(Polyphenylene sulfide, PPS)而制成。其中，该多个磨粒选自如天然钻、人工钻、氮化硼或碳化硅其中之一。再者，该多个磨粒选自如树脂黏着、硬焊固结、高温烧结、电镀或陶瓷固结等方式而设置于该结合层上。于一实施例中，该多个凸部的剖面呈半圆形，于研磨时，该多个凸部仅有顶部与该研磨垫进行线接触，该多个凹部间则形成适度之间隔空间，故能够使该研磨垫的表层材料得到延伸反弹的空间，而获得更佳的研磨效果。本实用新型的另一目的，旨在提供一种研磨垫调节器的弧形刀刃状处理面结构的制造模具结构，利用于外围区域设置多个弧形凹槽的一底模，结合一塑型片及一抽气装置的设计，以快速制得该研磨垫调节器的弧形刀刃状处理面结构，据而维持其制造品质及提升其制造效率。为达上述目的，本实用新型的该制造模具结构包括一底模，对应该外框的形状而设置，该底模对应该第二区域而设有呈弧形的多个凹槽，该多个凹槽内分别具有一连通孔， 该多个连通孔并与一抽气装置相连接；一塑型片，设于该底模的一侧，且该塑型片上设有多个盲孔，该抽气装置运转时可对该多个凹槽产生真空吸力，并使该塑型片弯折变形而容置于该多个凹槽内；一黏胶层，设于该塑型片的一侧且位于该多个盲孔内；一不沾黏网板，设于该塑型片的一侧且具有多个开孔，且该多个开孔对应该多个盲孔的位置而设置，供以分隔布设于该不沾黏网板上方的该多个磨粒；及一弹性压片，设于该不沾黏网板的一侧，供以压制该多个磨粒的尖锐端而插入该塑型片内部；移去该弹性压片及该不沾黏网板后，将该外框包覆盖设于该底模上以形成一容置空间，且该结合层填充设于该容置空间内，待该结合层凝固成型后而于该第二区域上形成有凸出于表面的该凸部的环形处理面。其中，该多个盲孔选自小于90度的尖锥形孔或金字塔形孔其中任一种，以供容置该黏胶层及该多个磨粒，且使该多个磨粒容置后而更加直立。
图1为本实用新型较佳实施例的结构示意图；图2为本实用新型另一较佳实施例的结构示意图；图3为本实用新型较佳实施例的制造模具结构的结构示意图；图4为本实用新型制作时的状态示意图(一)；图5为本实用新型制作时的状态示意图(二)；图6为本实用新型制作时的状态示意图(三)；附图标记说明1-研磨垫调节器的弧形刀刃状处理面结构；11-外框；111-环挡墙；12-结合层；121-第一区域；122-第二区域；1221-凸部；13-磨粒；2-制造模具结构； 21-底模；211-凹槽；212-连通孔；22-塑型片；221-盲孔；23-黏胶层；24-不沾黏网板； 241-开孔；25-弹性压片；3-抽气装置。
具体实施方式
为使贵审查员能清楚了解本实用新型的内容，谨以下列说明搭配附图，敬请参阅。请参阅图1、图2为本实用新型各种较佳实施例的结构示意图。如图中所示，本实用新型的研磨垫调节器的弧形刀刃状处理面结构1包括一外框11、一结合层12及多个磨粒 13。其中该外框11是由聚苯硫醚(Polyphenylene sulfide, PPS)而制成的一圆盘状结构体，且该外框11的周缘设有一环挡墙111。该结合层12填充设于该外框11的内部而形成一圆盘状结构体，由该结合层12的圆心向外依序设有一第一区域121及一第二区域122，该第二区域上具有弯弧形的多个凸部1221，该多个凸部1221由剖面观之呈半圆形结构体，且该多个凸部1221间隔设置而环绕设于该第一区域121的外围，而形成周缘具有多个凸出于表面的弧形刀刃状凸部，且中央部位呈平面的处理面结构。或如图2所示，该多个凸部1221由剖面观之呈三角形结构体。 该多个磨粒13选自如天然钻、人工钻、氮化硼或碳化硅，其硬度高而能作为研磨的用途， 且该多个磨粒13选自如树脂黏着、硬焊固结、高温烧结、电镀或陶瓷固结等方式而设置于该结合层12的该第一区域121及该第二区域122，且该第二区域122的该多个磨粒13的分布密度小于该第一区域121的该多个磨粒13的分布密度，该第二区域122的该多个磨粒 13尖锐端的高度落差小于125 μ m。据而在研磨时，仅由顶部与一研磨垫(图中未显示)作线性的接触，由于该多个凸部1221之间形成有规则且宽长的间隔设计多个间隔区域，因此在研磨过程中，该研磨垫的浅层材料受到该多个凸部1221挤压变形并由该多个磨粒13进行研磨，当该浅层材料不与该多个凸部1221接触时，该浅层材料则利用该多个间隔设计所形成的延伸反弹空间，使该浅层材料利用其弹性而回复原状后方进行再次的研磨，故能反复进行此一过程而能得到确实且均勻的研磨效果。相较现有平面式的处理面，因平均压制该浅层材料而进行研磨，该浅层材料有可能无法回复其原有的弹性，亦有可能在回复弹性的后造成表面不平整，反倒无法获得确实且均勻的研磨效果，是以证实本实用新型确实能够有助于研磨效果的提升。为制造该研磨垫调节器的该弧形刀刃状处理面结构1，本实用新型的设计人更提供了一种真空压着设备专用的制造模具结构2，故请再一并参阅图3，为本实用新型较佳实施例的制造模具结构的结构示意图。如图中所示，该制造模具结构2包括一底模21、一塑型片22、一黏胶层23、一不沾黏网板M及一弹性压片25。其中该底模21对应该外框11的形状而设置，该底模21对应该第二区域122而设有呈弧形的多个凹槽211，该多个凹槽211内分别具有一连通孔212，该多个连通孔212并与一抽气装置3相连接。应注意的是，该多个凹槽211的剖面形状为矩形或半圆弧形的造形，且该多个凹槽211由该底模21的周缘向圆心作弯曲的设计，而形成复数到类似弧形刀刃形状的设置。该塑型片22覆设于该底模21的上方，且该塑型片22上设有多个盲孔221，该多个盲孔221的形状选自小于90度的尖锥形孔或金字塔形孔其中任一种，可供暂时容置该多个磨粒13且使其更为直立，该抽气装置3运转时可对该多个凹槽211产生真空吸力，由于该塑型片22本身具有一定的韧性，受真空吸力的吸附时，仅会造成该塑型片22的弯折变形并容置于该多个凹槽211内，应注意的是，其变形的形状并不限于凹入的圆弧形，亦有可能变成凹入的三角形。该黏胶层23设于该塑型片22的该多个盲孔221内，供以暂时固定该多个磨粒13 的尖锐端位置。该不沾黏网板M设于该塑型片22的上方，且该不沾黏网板M上具有多个开孔对1，且该多个开孔241对应该多个盲孔221的位置而设置。该弹性压片25设于该不沾黏网板M的上方，故当该多个磨粒13设于该不沾黏网板M上方时，该多个磨粒13落置于该多个开孔Ml内，且该多个磨粒13的尖锐端被暂时固定在该多个盲孔221的该多个黏胶层23上。另外，再请参阅图4 图6，为本实用新型制作时的状态示意图，请同时搭配图3。 如图4所示，是将该多个磨粒13设于该不沾黏网板M上；如图5所示，且利用该抽气装置 3透过该连通孔212对该凹槽211产生真空吸力，使该塑型片22对应该凹槽211位置的部分，被吸附容置于该凹槽211内而形成弯折，且该塑型片22顶面则对应该多个凹槽211的位置，而形成多个圆弧形的凹入态样，并使该多个磨粒13透过该多个开孔241而落置于该多个盲孔221内，接着再由该弹性压片25下压该多个磨粒13，使该多个磨粒13的尖锐端会被暂时固定于该黏胶层23内；如图6所示，移去该弹性压片25及该不沾黏网板M后，将该外框11包覆盖设于该底模21上以形成一容置空间，并将该结合层12填充设于该容置空间内，待该结合层12凝固成型后，并移去该底模21、该塑型片22及该黏胶层23，而于该结合层12的周缘产生多个凸出于表面的该凸部1221，形成多道类似弧形刀刃状的处理面。综上，本实用新型的该研磨垫调节器的弧形刀刃状处理面结构1利用在该塑型片 22的周缘设有多个90度以内的锥形金字塔形的盲孔221，结合该黏胶层23以暂时固定不同面体的该多个磨粒13，且受该弹性压片25下压力而被压入，随机进行定位并呈现出不等高的状态，其经过该外框11及该结合层12的固定后而形成所需的处理面。再者，由于该底模21具有该多个弧状造型的凹槽211，并制作出该研磨垫调节器的弧形刀刃状处理面结构 1上如锯齿般的弧型刀刃，而能有效抵挡该研磨垫上不确定性的钝化处理区域所造成的处理不均勻性及消除跳脱断层，并可依需求调整接触面积以控制处理深度，避免该研磨垫过度消耗与刮伤，且对于粗糙度的处理上会更加确实、均勻，故于CMP高阶制程中的作业应用时能够更安定快速顺畅。另外，本实用新型的该研磨垫调节器的弧形刀刃状处理面结构1， 透过一精心设计的制造模具结构2而制得，故能有效维持其制造品质及提升其制造效率。唯，以上所述者，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用以限定本实用新型实施的范围，故该所属技术领域中具有通常知识者，或是熟悉此技术所作出等效或轻易的变化者，在不脱离本实用新型的精神与范围下所作的均等变化与修饰，皆应涵盖于本实用新型的专利范围内。
权利要求1.一种研磨垫调节器的弧形刀刃状处理面结构，以旋转方式研磨处理一研磨垫的表面，其特征在于，包括一外框，是一圆盘状结构体，且其周缘设有一环挡墙；一结合层，填充设于该外框的内部而形成一圆盘状结构体，由该结合层的圆心向外依序设有一第一区域及一第二区域，该第二区域上具有弯弧形的多个凸部，且该多个凸部间隔设置而环绕设于该第一区域的外围；及多个磨粒，设于该第一区域及该第二区域，且该第二区域的该多个磨粒的分布密度小于该第一区域的该多个磨粒的分布密度，该第二区域的该多个磨粒的尖锐端高度的落差小于 125 μm。
2.如权利要求1所述的研磨垫调节器的弧形刀刃状处理面结构，其特征在于，该外框是由聚苯硫醚而制成。
3.如权利要求1所述的研磨垫调节器的弧形刀刃状处理面结构，其特征在于，该凸部的剖面呈半圆形。
4.如权利要求1所述的研磨垫调节器的弧形刀刃状处理面结构，其特征在于，该多个磨粒选自天然钻、人工钻、氮化硼或碳化硅。
5.如权利要求1至3中任一项所述的研磨垫调节器的弧形刀刃状处理面结构，其特征在于，该多个磨粒选自树脂黏着、硬焊固结、高温烧结、电镀或陶瓷固结的方式而设置于该结合层上。
6.一种用以制造如权利要求1所述的研磨垫调节器的弧形刀刃状处理面结构的制造模具结构，其特征在于，包括一底模，对应该外框的形状而设置，该底模对应该第二区域而设有呈弧形的多个凹槽， 该多个凹槽内分别具有一连通孔，该多个连通孔并与一抽气装置相连接；一塑型片，设于该底模的一侧，且该塑型片上设有多个盲孔，该抽气装置运转时能够对该多个凹槽产生真空吸力，并使该塑型片弯折变形而容置于该多个凹槽内；一黏胶层，设于该塑型片的一侧且位于该多个盲孔内；一不沾黏网板，设于该塑型片的一侧且具有多个开孔，且该多个开孔对应该多个盲孔的位置而设置，供以分隔布设于该不沾黏网板上方的该多个磨粒；及一弹性压片，设于该不沾黏网板的一侧，供以压制该多个磨粒的尖锐端而插入该塑型片内部；移去该弹性压片及该不沾黏网板后，将该外框包覆盖设于该底模上以形成一容置空间，且该结合层填充设于该容置空间内，待该结合层凝固成型后而于该第二区域上形成有凸出于表面的该凸部的环形处理面。
7.如权利要求6所述的制造模具结构，其特征在于，该多个盲孔选自小于90度的尖锥形孔或金字塔形孔。
专利摘要一种研磨垫调节器的弧形刀刃状处理面结构，包括一外框、一结合层及多个磨粒。其中该结合层设于该外框内，该多个磨粒设于该结合层表面，且该结合层由圆心向外依序设有一第一区域及一第二区域，该第二区域上并具有弯弧形的多个凸部，该多个凸部间隔设置而环绕设于该第一区域的外围，该第二区域的该多个磨粒的分布密度小于该第一区域，且尖锐端的高度落差小于125μm。本实用新型的特色是在研磨过程中，利用该多个凸部具有规则且宽长的间隔设置方式，使该研磨垫的表层材料被研磨后并有适度的延伸反弹空间，以获得确实且均匀的研磨效果。
文档编号B24D18/00GK202240962SQ20112033410
公开日2012年5月30日 申请日期2011年9月7日 优先权日2011年9月7日
发明者李政芳, 黄煌南 申请人:李政芳, 黄煌南