CN113997201A - 一种新型抛光垫修整盘组装方法及制造工具 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种新型抛光垫修整盘组装方法，包括放置步骤、小锭放置步骤、注入可固化胶步骤、加热可固化胶、固定形成步骤，本发明极大的降低了生产成本，使用寿命，可以极大的提高生产效率。本发明所使用的钻石粒度较多，露出部分较小，具有不易脱落的特性。本发明所使用的方法较为简便，适合工业化的生产，具有较大的市场前景。

Description

一种新型抛光垫修整盘组装方法及制造工具

技术领域

本发明涉及抛光垫修整盘技术领域，具体涉及为一种新型抛光垫修整盘组装方法及制造工具。

背景技术

一般来说，在许多工业领域中使用化学机械抛光(chemical mechanicalpolishing；CMP)工艺来抛光特定工件的表面。化学机械抛光技术(Chemical MechanicalPolishing，CMP)是集成电路制造中获得全局平坦化的一种手段，这种工艺就是为了能够获得既平坦、又无划痕和杂质玷污的表面而专门设计的。因其可以达到大面积的平坦化的目的，因此使半导体工艺中最常见的技术之一。

在半导体的化学机械平坦化过程中，实际上是利用抛光垫(PAD)对晶圆或其他半导体接触，从而使抛光垫中储存的少量抛光液(Slurry)通过化学反应和物理机械力作用，移除晶圆表面杂质以及不平坦结构，使导线可以更密集而层数可以更多。

修整盘是化学机械平坦化所必须的重要耗材，其主要功能为休整抛光垫。所谓休整包括切削抛光垫表面，移除抛光垫表面累积的废弃物，由此保持抛光垫表面的粗糙度。此外，整修器亦可使表面产生微量的隆起及凹陷,其即所谓绒毛(Asperities)的高低差,这样触压抛光垫的面积可以大幅缩小一旦接触面积越小,接触压力就越大,接触点处的磨浆才能挤压晶圆的突出部位，磨浆内的化学药剂则会氧化而软化或侵蚀晶圆。

然而目前市场上主流的抛光垫修整盘是将金刚石通过结合剂固定在金属台盘表面，整盘布满钻石，虽然适用于休整抛光垫，但对于更精密化学机械平坦化工艺存在着金刚石易脱落，异位使晶圆出现刮伤、局部过抛、厚度不均匀等问题，无法满足45纳米以下的化学机械平坦化工艺的先进要求。同时由于传统的修整盘所有金刚石都在金属盘上，钻石的利用率只有5％左右，存在这成本过高、效率较低的问题。

已知技术中，如宋健民博士申请的中国台湾专利申请案第100133909号，是通过超研磨颗粒的排列,在该金属支持层的两侧上分布有相等或实质上相等的变形作用力，依此作用力可有效地去除彼此在金属支持层中产生的变形程度，因此可减少超研磨颗粒彼此之间相对高度的变动。

此外，如宋健民博士申请的专利申请案第2013202067026号，和本方法有相似的结构，但本方法所采用的组装方法以及金属盘和模具等与之不同，并解决了其纯在的工序复杂的问题，同时不会存在加热影响树脂稳定性的问题，是在其专利基础上的创新。

为此，提供一种新型抛光垫修整盘组装方法及制造工具。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型抛光垫修整盘组装方法，以解决成本过高、效率较低的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种新型抛光垫修整盘组装方法，包括：放置步骤、小锭放置步骤、注入可固化胶步骤、加热可固化胶、固定形成步骤，其中，

物料放置步骤，将组装模具置于加热台平面上，将金属盘置于组装模具之上；其中，整个组装模具呈“凸”字型结构，修整盘组装模具朝上设有凸部，金属盘设有多个通孔，通孔呈圆形分布排列，所述凸部接触所述金属盘并位于通孔所围成的圆内；

小锭放置步骤，小锭上设有金刚石，将小锭面向下放入金属盘的通孔内，并使小锭的金刚石面与组装模具的底座上端面接触；

注入可固化胶步骤，从金属盘背面的通孔注入可固化胶，使小锭初步固定在金属盘上。

加热可固化胶、固定形成步骤，加热金属盘及模具，加速可固化胶的固化，使小锭固定在金属盘上。

进一步地，在施加压力步骤中，施加压力的方法为于金属盘背部放置重物。

进一步地，在加热形成步骤中，采用加热装置加热固化，加热温度为75-100℃，加热时间不超过30分钟。

进一步地，所述凸部的高度H1为2cm-3cm。

进一步地，金属盘的通孔直径D1不大于45mm，孔数大于等于3。

进一步地，注入可固化胶步骤中，可固化胶为环氧结构胶或高分子胶。

进一步地，所述凸部为圆柱形。

进一步地，重物施加的压力为20N-40N。

进一步地，凸部的高度H1与金属盘高度H之和大于小锭高度h。

进一步地，本发明还提供本发明还提供一种新型抛光垫修整盘的制造工具，其特征在于包含：组装模具、加热台、金属盘、小锭、重物、可固化胶，其中，

组装模具，其朝上设有凸部，凸部用以限制小锭露出高度，同时使小锭面高度统一；

金属盘，其设有多个通孔，通孔沿着圆周均匀分布，凸部接触金属盘并位于通孔所围成的圆内，小锭面向下放入金属盘的通孔内，并使小锭上的金刚石面与组装模具的底座上端面接触；

加热装置，其上放置组装模具，用于加热加热金属盘及模具使可固化胶固化，

重物，用于在金属板背部施加一定压力，保证可固化胶固化过程中整个系统的稳定性；

可固化胶，其注入金属盘的通孔，用于加热固化后将小锭固定在金属盘之上，同时为小锭提供结构支撑。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明较为明显的提升了钻石利用率，平均在60％左右，极大的降低了生产成本。

2、本发明相较于传统修整盘，工作钻石数更多，平均在1000颗。在生产中具有更高的切削率(休整抛光垫表面的速率，包括移除抛光垫表面杂质、切削抛光垫产生新凹槽等)与使用寿命，可以极大的提高生产效率。

3、本发明可根据不同的生产需求更改小锭数目，受用面更加广泛。

4、本发明所使用的钻石粒度较多，露出部分较小，具有不易脱落的特性。

本发明所使用的方法较为简便，适合工业化的生产，具有较大的市场前景。

附图说明

图1为本发明的抛光垫修整盘组装方法流程图；

图2为本发明实施例的抛光垫修整盘结构简图；

图3为本发明实施例的组装模具简图；

图4为本发明实施例的金属盘简图；

图5为本发明实施例的小锭简图；

附图标号说明：

1-加热台，2-组装模具，21-凸部，3-金属盘，31-通孔，4-小锭，5-可固化胶，

d1-小锭的内径，d2-小锭的外径，d3-小锭底壁上的第一通孔的直径，L1-两横向和纵向第一通孔的圆心间距离，h-小锭高度，w-小锭底壁厚度，

D1-通孔直径，D2-金属盘的直径，H-金属盘的厚度，R-多个通孔沿着圆周均匀分布所形成的圆的半径，

D3-组装模具的直径，D4-凸部的直径，H1-凸部的高度，H2-组装模具底座高度；

S100：放置步骤；

S200：小锭放置步骤；

S300：注入可固化胶步骤；

S400：施加压力步骤；

S500：加热可固化胶、固定形成步骤。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明提供一种新型抛光垫修整盘组装方法，包括：放置步骤、小锭放置步骤、注入可固化胶步骤、加热可固化胶、固定形成步骤，其中，

物料放置步骤，将修整盘组装模具置于加热台平面上，将修整盘下部的金属盘置于组装模具之上；其中，整个组装模具呈“凸”字型结构，修整盘组装模具朝上设有凸部，金属盘设有多个通孔，通孔呈圆形分布排列，所述凸部接触所述金属盘并位于通孔所围成的圆周内；

小锭放置步骤，小锭上设有金刚石，将小锭面向下放入金属盘的通孔内，并使小锭的金刚石面与组装模具的底座上端面接触；如图2所示，具体作用为限制各小锭高度，将金刚石面统一到同一高度高度，小锭从通孔伸出的高度统一，每一小锭的最低点可连接形一研磨面。每一金属盘的通孔都可以容置固定有一颗小锭砂粒，小锭从金属盘的通孔突出并与修整盘组装模具的底座上端面接触。如图5所示，小锭为圆柱体槽形状，圆柱体槽的底部均匀设有多个第一通孔，第一通孔上安装有金刚石(金刚石未画出)，槽内装满可固化胶，装满可固化胶或高分子胶将金刚石固定，小锭的外径d1为17mm，内径d1为16mm，第一通孔的直径d3为0.45mm，两横向和纵向第一通孔的圆心间距离L1为0.85mm，本实施例中小锭高度h为6mm(小锭高度h包含小锭本身的高度和金刚石从第一通孔凸出来的高度，由于金刚石未画出，金刚石从第一通孔凸出来的高度未画出，用h表示)，底壁厚度w为0.3mm，如图5所示，可以根据需要设计小锭上最高点钻石以下60微米内钻石数为1000颗，10微米内钻石数目为100-150颗。

注入可固化胶步骤，从金属盘背面的通孔注入可固化胶，使小锭初步固定在金属盘上。如图2所示，金属盘背面为金属盘背上面，不与修整盘组装模具接触的另一面。可固化胶可以用树脂环氧结构胶或高分子树脂胶。修整盘包含金属盘、可固化胶和小锭。可固化胶固化后将组装模具移除。

加热可固化胶、固定形成步骤，加热金属盘及模具，加速可固化胶的固化，使小锭固定在金属盘上。可固化胶可以用树脂环氧结构胶或高分子树脂胶，具体作用是为将小锭固定在金属盘之上，同时为小锭提供结构支撑。

进一步地，金属盘的通孔直径D1不大于45mm，孔数大于等于3。当通孔孔径D1为17.2mm，通孔数目为12，当通孔孔径D1为22.2mm，通孔数目为8。如图4所示，可以根据需要设计金属盘尺寸，比如，金属盘上的通孔直径D1为17.4mm，金属盘的直径D2为108mm，金属盘的厚度H为6.5mm，多个通孔沿着圆周均匀分布所形成的圆的半径R为41.95mm，多个通孔沿着圆周均匀分布所形成的圆的圆心与金属盘的圆心为同一圆心，外径d1为17mm的小锭放置在直径D1为17.4mm的通孔内，金属盘上的通孔与小锭形状适配，中间配合的间隙可以注入可固化胶。

进一步地，组装模具可以根据需要设计金属盘尺寸，比如，组装模具的直径D3为108mm，与金属盘的直径D2对应，修整盘组装模具上的圆形凸部的直径D4为50mm，圆形凸部的高度H1为2.5mm，修整盘组装模具底座高度H2为5mm。

需要满足R-D1/2>D4/2，使凸部接触金属盘并位于通孔所围成的圆内，D4+H>h，使小锭上的金刚石面与组装模具的底座上端面接触，通孔可以注入可固化胶。

进一步地，在施加压力步骤中，施加压力的方法为于金属盘背部放置重物。重物位于通孔所围成的圆周内，重物不与通孔接触，不影响向通孔注入可固化胶。

进一步地，在加热形成步骤中，采用加热装置加热，加热温度为75-100℃，加热时间不超过30分钟。最佳温度为85度，加热温度越高，所需加热时间越短。加热时间目前常用10分钟，加热台加热的作用为加速树脂或高分子树脂胶的固化，同时避免损伤小锭。加热装置为加热台或烘箱或烘烤机，本申请用加热盘加热，事实上用烘箱、烘烤等方式都可以达到同样效果，只要温度相同即可。

进一步地，所述凸部的高度H1为2cm-3cm。

进一步地，金属盘的通孔直径D1不大于45mm，孔数大于等于3。

进一步地，注入可固化胶步骤中，可固化胶为环氧结构胶或高分子胶。

进一步地，所述凸部为圆柱形。圆柱形上端为圆形，可以使组装模具与金属盘的接触面积更大，利于金属盘的放置。组装模具为圆柱形，所述凸部为圆柱形，凸部还可以是别的形状。

进一步地，重物施加的压力为20N-40N。优选地，重物施加给金属盘的压力为30N。重物位于通孔所围成的圆周内，重物不与通孔接触，不影响向通孔注入可固化胶。

进一步地，凸部高度H1与金属盘高度H之和大于小锭高度h。

进一步地，注入可固化胶步骤中，可固化胶的成分为环氧结构胶或者其他高分子树脂胶类物质，具体作用是为将小锭固定在金属盘之上，同时为小锭提供结构支撑。

本发明还提供一种新型抛光垫修整盘的制造工具，其特征在于包含：组装模具、加热台、金属盘、小锭、重物、可固化胶，其中，

组装模具，其朝上设有凸部，凸部用以限制小锭露出高度，同时使小锭面高度统一；

金属盘，其设有多个通孔，通孔沿着圆周均匀分布，凸部接触金属盘并位于通孔所围成的圆内，小锭面向下放入金属盘的通孔内，并使小锭上的金刚石面与组装模具的底座上端面接触；

加热装置，其上放置组装模具，用于加热加热金属盘及模具使可固化胶固化，

重物，用于在金属板背部施加一定压力，保证可固化胶固化过程中整个系统的稳定性；重物位于通孔所围成的圆周内，重物不与通孔接触；

可固化胶，其注入金属盘的通孔，用于加热固化后将小锭固定在金属盘之上，同时为小锭提供结构支撑；

实施例1采用本发明方法制作新型抛光垫修整盘：

1、将组装模具的凸部朝向上并置于平整加热台之上。

将金属盘置于组装模具的凸部之上，其中金属盘的通孔直径D1为17.2mm、孔数为12，多个通孔沿着圆周均匀分布所形成的圆的半径R为41.95mm。

2、将小锭分别放置于金属盘12个通孔内，小锭的外径d1为17mm，使小锭面与通孔紧密接触，并使小锭的金刚石面与组装模具的底座上端面接触。

3、确认小锭面与模具充分接触后，将小锭背面与金属盘的空隙使用树脂胶填满。

4、将12个通孔全部注满树脂胶后，将3KG的重物置于金属盘背部，重物位于通孔所围成的圆周内，重物不与通孔接触，保证固化过程中整个系统的稳定。

5、开启加热装置，将整个系统加热到80℃，加热20分钟，使填充的树脂胶完全固化，测量其工作钻石数。

实施例2采用本发明方法制作新型抛光垫修整盘

与实施例1的区别在于使用的金属盘的通孔直径D1为22.2mm，小锭的外径d1为22mm，金属盘的通孔数目为10。

实施例3采用本发明方法制作新型抛光垫修整盘

与实施例1的区别在于使用的金属盘通孔数目为10。

传统的抛光垫修整盘上有10000颗金刚石，其中工作钻石仅有500颗，利用率为5％左右，本发明专利采用“反铸法”、通孔金属盘、特质小锭和模具相结合的方法，使提升工作钻石数的同时，能保障修整盘的强度，同时还可针对不同的生产需求较为便捷的对修整盘进行调整，降低了生产成本。此外，本方法制作的修整盘工作钻石数更多，且不易脱落可满足更高要求的化学机械平坦化需求。1、提高了金刚石的利用率，使修整盘的金刚石利用率60％左右，有效降低了制作成本。金刚石不易脱落，高度分布均匀。切削率更高且不会对抛光垫产生不利影响，满足更高工艺标准的需求。

本申请的实施例的反铸法如下：

a.在组装抛光垫修整盘的过程中先将特质模具置于金属盘下。其中金属盘带有若干通孔。整盘金属盘：一种特制的，带有若干通孔的金属圆盘，起到支撑固定小锭的作用，通孔是为了更好的配合反铸法的使用。其中金属通孔的尺寸可根据不同的需求进行调整。金属盘其材质为金属，主要作用为固定小锭。其上有贯穿金属盘的孔，可根据具体的产品需求进行更改。贯穿金属盘的通孔，通孔其直径一般为17.2mm，可根据具体的生产需求更改孔直径；同时孔的数目一般为12个，可根据具体的产品需求更改通孔数目。其作用为在方便组装小丁的同时，为小锭提供一定的支撑结构，也可使不同高度的小锭露出高度相同，达到有更高工作钻石数的目的。在组装过程中，将小锭金刚石面向下，分别放进金属盘孔中，使金刚石面与金属盘下面的模具接触。通孔的设计可以使小锭的组装过程更加简便，对于不同高度的小锭可以使其金刚石面露出高度统一，有较大的活动空间、可较为方便的调节小锭露出高度。金属盘放置在最上方，为修整盘的主体结构、同时为小锭提供结构支撑。

b.然后将特制小锭金刚石面向下放置于金属盘通孔内。

金属盘下方为特制组装模具。组装模具：对小锭的突出高度起到限制作用，同时为小锭在树脂固化过程中起到一定的支撑作用。针对不同的使用需求，可以对模具的限位高度进行修改。

利用模具的限位作用和小锭自身的重力实现对不同小锭金刚石面高度的统一，满足整个修整盘的工作钻石数要求。整个模具呈“凸”字型结构。其主要作用是限制小锭的露出高度，为小锭在固化过程中提供一定的结构支撑。

c.将小锭放置后余留空间，用以添加树脂，待将小锭放入后注入环氧树脂，树脂高度不超过大盘高度。

d.将重物位于通孔所围成的圆周内，重物不与通孔接触，在金属板背部施加一定压力，保证树脂固化过程中整个系统的稳定性；

e.加热金属盘及模具。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种新型抛光垫修整盘组装方法，其特征在于，包括：放置步骤、小锭放置步骤、注入可固化胶步骤、加热可固化胶、固定形成步骤，其中，

物料放置步骤，将组装模具置于加热台平面上，将金属盘置于组装模具之上；其中，整个组装模具呈“凸”字型结构，修整盘组装模具朝上设有凸部，金属盘设有多个通孔，通孔呈圆形分布排列，所述凸部接触所述金属盘并位于通孔所围成的圆内；

小锭放置步骤，小锭上设有金刚石，将小锭面向下放入金属盘的通孔内，并使小锭的金刚石面与组装模具的底座上端面接触；

注入可固化胶步骤，从金属盘背面的通孔注入可固化胶，使小锭初步固定在金属盘上。

加热可固化胶、固定形成步骤，加热金属盘及模具，加速可固化胶的固化，使小锭固定在金属盘上。

2.根据权利要求1所述的新型抛光垫修整盘组装方法，其特征在于：在施加压力步骤中，施加压力的方法为于金属盘背部放置重物。

3.根据权利要求1或2所述的新型抛光垫修整盘组装方法，其特征在于：在加热形成步骤中，采用加热装置加热固化，加热温度为75-100℃，加热时间不超过30分钟。

4.根据权利要求3所述的新型抛光垫修整盘组装方法，其特征在于：所述凸部的高度H1为2cm-3cm。

5.根据权利要求3所述的新型抛光垫修整盘组装方法，其特征在于：金属盘的通孔直径D1不大于45mm，孔数大于等于3。

6.根据权利要求4所述的新型抛光垫修整盘组装方法，其特征在于：注入可固化胶步骤中，可固化胶为环氧结构胶或高分子胶。

7.根据权利要求3所述的新型抛光垫修整盘组装方法，其特征在于：所述凸部为圆柱形。

8.根据权利要求2所述的新型抛光垫修整盘组装方法，其特征在于：重物施加的压力为20N-40N。

9.根据权利要求1所述的新型抛光垫修整盘组装方法，其特征在于：凸部的高度H1与金属盘高度H之和大于小锭高度h。

10.一种新型抛光垫修整盘的制造工具，其特征在于包含：本发明还提供一种新型抛光垫修整盘的制造工具，其特征在于包含：组装模具、加热台、金属盘、小锭、重物、可固化胶，其中，

组装模具，其朝上设有凸部，凸部用以限制小锭露出高度，同时使小锭面高度统一；

金属盘，其设有多个通孔，通孔沿着圆周均匀分布，凸部接触金属盘并位于通孔所围成的圆内，小锭面向下放入金属盘的通孔内，并使小锭上的金刚石面与组装模具的底座上端面接触；

加热装置，其上放置组装模具，用于加热加热金属盘及模具使可固化胶固化，

重物，用于在金属板背部施加一定压力，保证可固化胶固化过程中整个系统的稳定性；

可固化胶，其注入金属盘的通孔，用于加热固化后将小锭固定在金属盘之上，同时为小锭提供结构支撑。

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