一種含有多孔結構的cmp拋光墊修整器的制造方法
【專利摘要】本發明公開了一種含有多孔結構的CMP拋光墊修整器，其特征在于：包括盤型基體和位于所述盤型基體上的多孔結構，所述多孔結構的上表面具有向外延伸的多個微凸起切削刃或粘結有多個金剛石切削凸起，工作狀態下，修整液可通過所述多孔結構流出。本發明的一種含有多孔結構的CMP拋光墊修整器所包含的多孔結構可以解決修整過程中的堵塞問題，減少殘屑對拋光墊的損傷；本發明提出了具有一定錐度的微凸起切削刃和金剛石切削凸起，該結構能起到對修整過程的殘屑的容屑作用，可實現對拋光墊的低損傷修整。
【專利說明】
一種含有多孔結構的CMP拋光墊修整器
技術領域
[0001]本發明涉及一種含有多孔結構的CMP(化學機械拋光)拋光墊修整器，可以實現對拋光墊的高效、低損傷修整，提高化學機械拋光的拋光質量。
【背景技術】
[0002]化學機械拋光(chemical mechanical polishing，簡稱CMP)技術幾乎是迄今唯一的可以提供全局平面化的表面精加工技術，可廣泛用于集成電路芯片、計算機硬磁盤、微型機械系統(MEMS)、光學玻璃等表面的平整化。隨著科學技術的發展，超光滑、平整、無微觀缺陷的高精表面已成為關系這些高技術產品性能的重要因素。
[0003]CMP工藝的基本原理是將待拋光工件在一定的下壓力及拋光液(由超細顆粒、化學氧化劑和液體介質組成的混合液)的存在下相對于一個拋光墊作旋轉運動，借助磨粒的機械磨削及化學氧化劑的腐蝕作用來完成對工件表面的材料去除，并獲得光潔表面。它利用了磨損中的“軟磨硬”原理，即用較軟的材料來進行拋光以實現高質量的表面拋光。區別于傳統的純機械或純化學的拋光方法，CMP通過化學的和機械的綜合作用，從而避免了由單純機械拋光造成的表面損傷和由單純化學拋光易造成的拋光速度慢、表面平整度和拋光一致性差等缺點。
[0004]拋光墊是CMP中的關鍵部件，其表面是一層具有多孔性結構的高分子材料。拋光墊表面的高分子材料一般為生長法得到的聚氨酯(PU)、聚碳酸酯(PC)等，拋光墊起著儲存拋光液以及將拋光液中的磨蝕粒子送入工件表面并去除晶片上那些微突起部分。
[0005]拋光墊的機械性能，如硬度、彈性和剪切模量、毛孔的大小及分布、可壓縮性、粘彈性、表面粗糙度以及拋光墊使用的不同時期對拋光速度及最終平整度起著重要作用。事實上，拋光墊表面的結構、化學和機械性能隨著拋光墊的使用時間延長會發生變化。大量的實驗研究表明，使用后的拋光墊的物理改變(如毛孔尺寸、粗糙度等)比化學改變更大，并認為這些改變對拋光墊的CMP性能有重要影響。同時，拋光墊使用過程中表面會逐漸變平，出現“釉化”現象，使去除速度下降，造成拋光速率不均勻。因此，需要用修整器對拋光墊進行實時的修整，恢復拋光墊的粗糙面，改善其容納漿料的能力，從而使去除速度得到維持并可延長拋光墊的壽命。
[0006]修整器是與拋光墊進行直接接觸，其對拋光墊的表面形狀、物理特性具有直接影響，所以對修整器表面形狀及結構進行優化對提高晶圓的表面質量是必要的。
[0007]現有的修整器以金剛石修整器為主，通常根據在金剛石修整器制造中胎體類型的不同，分為四種:電鍍型、釬焊型、金屬燒結型和化學氣相沉積(CVD)金剛石型，其性能的好壞直接關系到拋光墊的表面狀況，從而影響晶片的去除率、非均勻性等拋光質量。但現有的修整器存在著諸多不足，如金剛石顆粒容易脫落，從而會劃傷拋光墊;殘肩容易堵塞修整器切削表面，降低其切削效率;大顆粒殘肩不易及時排除，劃傷已加工拋光墊表面;金剛石顆粒的裸露量小，切削點少，切削壽命不足等。
[0008]目前，CMP拋光墊修整器的應用較多。其中，專利《化學機械拋光墊調整器及相關方法》(專利號為CN 101557904A)中提出了一種含有表面的角度為90度或更小超硬切割元件的調整器，此專利的發明雖然能降低對拋光墊的刺穿破裂性，但此結構不利于加工過程中殘肩的容肩作用，有時殘肩對拋光墊表面的擦傷后果會比切割元件對拋光墊的損傷后果更加嚴重。此外，在專利《CMP墊調整器》(專利號為CN 103688344A)中提出了一種具有基板且涉及一種具有切削刀片圖形的CMP墊調整器，其中的切削刀片為突出的具有相同或不同高度的多邊形柱體，每個柱體之間通過凹坑相間隔，且在其表面鍍金剛石薄膜。雖然該發明可以減小調整處理期間產生的碎片的尺寸，但各切削刀片間容易被殘肩堵塞，會削弱對拋光墊的修整效果。
【發明內容】
[0009 ]為解決當前CMP拋光墊修整器存在的問題，本發明提供一種含有多孔結構的CMP拋光墊修整器。
[0010]本發明采用的技術手段如下:
[0011]—種含有多孔結構的CMP拋光墊修整器，其特征在于:包括盤型基體和位于所述盤型基體上的多孔結構，所述多孔結構的上表面具有向外延伸的多個微凸起切削刃或粘結有多個金剛石切削凸起，所述盤型基體內設有與所述多孔結構下表面相匹配的腔體，
[0012]工作狀態下，修整液可通過所述多孔結構流出。
[0013]所述多孔結構為盤型多孔結構或環形多孔結構等。
[00? 4]所述盤型基體的材質為招合金、40Cr等金屬材料，或如不銹鋼等的耐腐蝕材料。
[0015]所述多孔結構的材質為內部含有大量微小氣孔的材料，如微孔陶瓷真空吸盤材料。
[0016]所述多個微凸起切削刃矩陣式的分布在所述多孔結構上。
[0017]所述微凸起切削刃的外表面設有金剛石涂層。所述金剛石涂層對所述微凸起切削刃起到穩固作用，提高了修整過程的穩定性，并與所述微凸起切削刃一起承擔對拋光墊的修整作用。
[0018]所述微凸起切削刃為四棱錐形、圓錐形或多邊形棱錐。
[0019]所述多個金剛石切削凸起呈網格狀分布于所述多孔結構的上表面上。
[0020]所述金剛石切削凸起包括與所述多孔結構粘結的硬質顆粒和位于所述硬質顆粒外表面的金剛石涂層。所述金剛石涂層對所述硬質顆粒起到穩固作用，提高了修整過程的穩定性，并與所述硬質顆粒一起承擔對拋光墊的修整作用。
[0021]所述腔體的下部設有密封蓋板，所述密封蓋板與所述腔體之間設有密封圈，所述密封蓋板上至少設有一個與所述腔體連通的流道，在一定壓力下，修整液通過所述流道進入所述腔體，再通過所述多孔結構流出，可清洗堵塞在所述微凸起切削刃之間或所述金剛石切削凸起之間、以及所述多孔結構表面上的殘肩，降低殘肩對拋光墊的損傷。
[0022]本發明的一種含有多孔結構的CMP拋光墊修整器所包含的多孔結構可以解決修整過程中的堵塞問題，減少殘肩對拋光墊的損傷;本發明提出了具有一定錐度的微凸起切削刃和金剛石切削凸起，該結構能起到對修整過程的殘肩的容肩作用，可實現對拋光墊的低損傷修整。
[0023]基于上述理由本發明可在拋光等領域廣泛推廣。
【附圖說明】
[0024]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細的說明。
[0025]圖1是本發明的實施例1中一種含有多孔結構的CMP拋光墊修整器的結構示意圖。
[0026]圖2是圖1中A-A向示意圖。
[0027]圖3是圖1中I部放大示意圖(主要接觸面的局部放大圖)。
[0028]圖4是圖2中II部放大示意圖(多孔結構和微凸起切削刃的局部剖面放大圖)。
[0029]圖5是本發明的實施例2中一種含有多孔結構的CMP拋光墊修整器的主要接觸面的局部放大圖。
[0030]圖6是本發明實施例2中一種含有多孔結構的CMP拋光墊修整器的多孔結構和金剛石切削凸起的局部剖面放大圖。
[0031]圖7是圖6的局部放大圖。
【具體實施方式】
[0032]—種含有多孔結構的CMP拋光墊修整器，包括盤型基體和位于所述盤型基體上的多孔結構，所述多孔結構的上表面具有向外延伸的多個微凸起切削刃或粘結有多個金剛石切削凸起，
[0033]工作狀態下，修整液可通過所述多孔結構流出。
[0034]所述多孔結構的材質為內部含有大量微小氣孔的材料，如微孔陶瓷真空吸盤材料。
[0035]所述多個微凸起切削刃矩陣式的分布在所述多孔結構上。
[0036]所述微凸起切削刃的外表面設有金剛石涂層。
[0037]所述微凸起切削刃為四棱錐形、圓錐形或多邊形棱錐。
[0038]所述多個金剛石切削凸起呈網格狀分布于所述多孔結構的上表面上。
[0039]所述金剛石切削凸起包括與所述多孔結構粘結的硬質顆粒和位于所述硬質顆粒外表面的金剛石涂層。
[0040]實施例1
[0041]如圖1-圖4所示，一種含有多孔結構的CMP拋光墊修整器，包括盤型基體I和位于所述盤型基體I上的多孔結構，所述多孔結構為環形多孔結構2，所述環形多孔結構2的上表面具有向外延伸的多個微凸起切削刃3，所述盤型基體I內設有與所述環形多孔結構2下表面相匹配的腔體，即環形腔體4，
[0042]工作狀態下，修整液可通過所述環形腔體4和所述環形多孔結構2流出。
[0043]所述環形多孔結構2的材質為微孔陶瓷真空吸盤材料。
[0044]所述多個微凸起切削刃3矩陣式的分布在所述環形多孔結構2上。
[0045]所述微凸起切削刃3的外表面設有金剛石涂層5，所述金剛石涂層5的厚度為幾十微米。
[0046]所述微凸起切削刃3為四棱錐形，其底邊長1mm，其高度為1mm，每四個所述微凸起切削刃3之間具有小于Imm X Imm的平面區域。
[0047]所述環形腔體4的下部設有密封蓋板6，所述密封蓋板6與所述環形腔體4之間設有密封圈7，所述密封蓋板6上至少設有一個與所述環形腔體4連通的流道8，在一定壓力下，修整液通過所述流道8進入所述環形腔體4，再通過所述環形多孔結構2流出，可清洗堵塞在所述微凸起切削刃3之間以及所述環形多孔結構2表面上的殘肩，降低殘肩對拋光墊的損傷。
[0048]所述環形腔體4與所述盤型基體I之間設有套筒9。
[0049]所述密封蓋板6通過螺釘10與所述盤型基體I固定連接。
[0050]所述修整器可通過所述盤型基體I上的孔11固定在拋光機上。
[0051 ]所述微凸起切削刃3可通過激光加工、微制造技術、模具成型、化學刻蝕以及3D打印技術等方法來實現。所述金剛石涂層5可通過化學氣相沉積法和掩膜方法等進行涂布。
[0052]實施例2
[0053]如圖5-圖7所示，一種含有多孔結構的CMP拋光墊修整器，其與實施例1中公開的一種含有多孔結構的CMP拋光墊修整器的區別特征在于:所述環形多孔結構2的上表面粘結有多個金剛石切削凸起12，所述多個金剛石切削凸起12呈網格狀分布于所述環形多孔結構2的上表面上。
[0054]所述金剛石切削凸起12包括與所述環形多孔結構2粘結的硬質顆粒13和位于所述硬質顆粒13外表面的金剛石涂層14。所述硬質顆粒13通過粘結層15與所述環形多孔結構2粘結。所述硬質顆粒13的大小與實施例1中的所述微凸起切削刃3的大小相當，所述硬質顆粒13為金剛石顆粒或其他硬質的顆粒。
[0055]所述多個金剛石切削凸起12與多孔結構2的粘接和金剛石涂層14的涂布可用掩膜方法等進行實施。
[0056]以上所述，僅為本發明較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本技術領域的技術人員在本發明揭露的技術范圍內，根據本發明的技術方案及其發明構思加以等同替換或改變，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種含有多孔結構的CMP拋光墊修整器，其特征在于:包括盤型基體和位于所述盤型基體上的多孔結構，所述多孔結構的上表面具有向外延伸的多個微凸起切削刃或粘結有多個金剛石切削凸起， 工作狀態下，修整液可通過所述多孔結構流出。2.根據權利要求1所述的一種含有多孔結構的CMP拋光墊修整器，其特征在于:所述多孔結構為內部含有大量微小氣孔的材料。3.根據權利要求1所述的一種含有多孔結構的CMP拋光墊修整器，其特征在于:所述多個微凸起切削刃矩陣式的分布在所述多孔結構上。4.根據權利要求3所述的一種含有多孔結構的CMP拋光墊修整器，其特征在于:所述微凸起切削刃的外表面設有金剛石涂層。5.根據權利要求3所述的一種含有多孔結構的CMP拋光墊修整器，其特征在于:所述微凸起切削刃為四棱錐形、圓錐形或多邊形棱錐。6.根據權利要求1所述的一種含有多孔結構的CMP拋光墊修整器，其特征在于:所述多個金剛石切削凸起呈網格狀分布于所述多孔結構的上表面上。7.根據權利要求6所述的一種含有多孔結構的CMP拋光墊修整器，其特征在于:所述金剛石切削凸起包括與所述多孔結構粘結的硬質顆粒和位于所述硬質顆粒外表面的金剛石涂層。
【文檔編號】B24B53/017GK106041741SQ201610451507
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月21日
【發明人】康仁科, 董志剛, 段佳冬, 周平, 朱祥龍
【申請人】大連理工大學