CN1548271A - 能个别调整磨粒的修整盘及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种能个别调整磨粒的修整盘及其制造方法，其是将每一颗独立的磨粒分别以焊材焊在一根金属杆杆顶端面上，并将焊好的金属杆分别插入金属盘的特定位置销孔内，再将金属盘反扣在一平板上，以平板控制各磨粒的顶点高度，最后以粘结材料把金属杆粘固在金属盘上，以制成一磨粒分布位置精确且磨粒高度均一的高精密度修整盘。

Description

能个别调整磨粒的修整盘及其制造方法
技术领域
本发明是关于一种能个别调整磨粒的修整盘及其制造方法，该修整盘上所附的磨粒高度可以金属杆的升降自由调整。而磨粒的个别位置是以金属杆在金属盘上的固定位置精确控制。
背景技术
1.抛光制程
许多精密组件的表面要非常平滑，才能符合使用需求。例如硬盘(Hard Drive)的表面高低差必须在数奈米(Nanometer)之内，否则磁头(Magnetic Head)在高速搜寻记录媒体时会刮坏硬盘。又如以硅晶圆制造集成电路(Integrated Circuit)时应将每次沉积的金属层或介电层抛平至数十奈米以内，才能在蚀刻线路时在光罩上聚焦。压电材料也一定要使表面平滑以免使传递的弹性波走样而使信号失真。
如图3所示，抛光时常使用一旋转的载台80。抛光垫82乃贴在载台80之上。工件90则反扣并压在抛光垫82面上。这时在抛光垫82的另侧注入磨浆84并使载台80及工件90旋转这样就可将工件90逐渐抛光。上述抛光法称为机械抛光。若磨浆84内除了悬浮的磨粒外也加入化学侵蚀液以加速抛光的速率，这种抛光法则称之化学机械平坦化(Chemical Mechanical Planarization或CMP)。CMP现已成半导体制程不可或缺的方法。
一般的抛光垫乃以聚尿脂(Polyurethane)制成。其表面必须有适度的粗糙才能积聚磨浆使其磨擦工件。但工件被抛光时其磨下的碎屑与抛光垫刮下的粉末会混合而涂布在抛光垫的表面上而逐渐形成一个硬化层(Glazing)。硬化层不仅无法吸附磨浆，更会降低抛光时的磨擦力以致不能有效的抛光工件。以CMP制程用以抛光晶圆为例，每抛光一片晶圆其抛光速率就会降低1％。通常在抛光50片晶圆后，抛光的速率已经太低，此时必须停机更换抛光垫。因此这种制程成本很高，而且常需停机，所以产能甚低。
在抛光时若以一修整盘(Dressing Disk)来不断刮除磨层并在抛光垫刻划出适度沟纹，这样不仅磨浆可以加厚而且磨擦力也能加大。工作就可以持续高速抛光，生产也不会停顿。例如以钻石的修整盘不断修整抛光垫可以持续抛光近千片晶圆才需要更换抛光垫。因此修整盘决定了工件抛光的成本及产能，是许多精密制造工业不可或缺的工具。设有修整盘与未设修整盘对晶圆抛光的数量统计如图4中的图表所示。
2.现有技术
修整盘为表面有钻石磨粒(如100/120筛目)附着的金属盘。附着的方法包括以电镀的镍镶崁在金属盘上(如日本Asahi公司所制的产品)。有些制程以金属粉末烧结将钻石粘住(如美国3M公司所制的产品)。另有些修整盘乃以特殊合金将钻石牢牢焊在金属盘上(如中华民国中国砂轮公司所制的产品)。大部份的产品其钻石磨粒的分布很不均匀。只有中国砂轮的钻石阵(DiaGrid)修整盘上的钻石具有规则的排列。
在修整抛光垫时，若钻石乃随机分布，它们在抛光垫上所刮出的纹路很不规则，工件抛光的速率会急速下降。这种制程控制不易，产品良率会因此降低。反之，若钻石排列整齐，抛光垫的刻纹均匀，抛光的速率一致，工件的品质就可保持稳定，产能也可以精确控制。因此具有规则排列的钻石磨粒为目前最好的抛光垫修整盘。
尤有进者，若钻石之间的距离分得太高，钻石在修整时的受力会加大，这时它就容易掉落。由于钻石的硬度远高于工件，掉落的钻石会把工作严重刮伤。因此具规则排列的钻石修整盘所产生的报废工件数会比随机排列者低很多。
上述三种附着钻石的方法中以硬焊法粘结钻石的强度最高，其次为烧结法，粘结强度最弱的则为电镀法。为了避免钻石脱落刮伤工件，最好是采用硬焊方法。然而硬焊必须经过高温制程(如1000℃)。在高温时金属盘容易变形使钻石的顶点落差加大。在修整抛光垫时，突出的钻石受力较大，因此容易崩裂。除此之外，钻石顶点高低落差太大时，会使低处的钻石碰不到抛光垫。这样钻石的工件颗粒数就会减少，以致使修整盘的使用寿命偏低。因此要使钻石修整盘发挥最大的效能最好使用硬焊技术并将钻石排列整齐。但这种方法不能个别调整钻石的高度以致它们的落差太大。
发明内容
因此本发明人乃针对这项缺点发展出了更具产业上利用价值的本发明，本发明的主要目的在于：提供一种能个别调整磨粒的修整盘，其可以个别调整钻石的高度，甚至控制每一颗钻石的方向，使其在刻划抛光垫时产生最适当的沟纹。这样就可以大幅提高抛光制程的效率及产品的良率。
为了达到前述的发明目的，本发明所采用的技术方案之一在于提供一种能个别调整磨粒的修整盘，其磨粒乃粘结在一金属杆顶端，而金属杆乃固定在金属盘上。
采用的技术方案之二在于提供一种能个别调整磨粒的修整盘的制造方法，其是将每一颗独立的磨粒分别以焊材焊在一根金属杆杆顶端面上，接着将焊好的金属杆分别插入金属盘的特定位置销孔内，再将金属盘反扣在一平板上，以平板控制各磨粒的顶点高度，最后以粘结材料把金属杆粘固在金属盘上。
为使贵审查员进一步了解前述目的及本发明的结构特征，兹附以图式详细说明如后：
附图说明
图1：是本发明的修整盘较佳实施例平面示意图。
图2：是本发明的图1之2-2剖面放大示意图。
图3：是现有机械抛光设备的配置示意图。
图4：是现有机械抛光设备设有修整盘与未设修整盘对晶圆抛光的数量统计图表。
附图中：
10--金属盘                       12--销孔
20--金属杆                       200--凹槽
22--焊材                         24--磨粒
30--料结材料                     40--平板
80--载台                         82--抛光垫
84--磨浆                         90--工件
具体实施方式
请参阅图1所示，其是为本发明的金属盘10较佳实施例平面示意图，其中可以看出本发明在金属盘10上设置的磨粒24可依选定位置设置，而能够排列成所需要的型式或密度；
配合图2的剖面放大示意图观之，本发明乃将每一颗独立的磨粒24〔该磨粒可为钻石或立方氮化硼Cubic Boron Nitride〕分别以焊材22焊在一根金属杆20杆顶端面上。如果在杆顶端面上预设一凹槽200，还可将磨粒24依其晶形以特定的方向固定后焊牢例如：以晶形的尖点朝上或棱线朝上。由于磨粒24乃焊在金属杆20上，所以金属盘10并不需要加热，因此其加工精度可以保持。这时将焊好的金属杆20分别插入金属盘10的特定位置销孔12内就可控制磨粒24的分布。这时将金属盘10反扣在一平板40上，可使所有的磨粒24顶点维持在同一高度上。最后以可硬化的塑料(如Epoxy)或焊锡等粘结材料30把金属杆20牢牢的粘在金属盘10上。这样制成的修整盘上的磨粒24不仅绝不脱落，而且排列有序。更重要的是所有的磨粒24顶点齐一。这种修整盘可使抛光垫使用时历久弥新，工作的抛光速率可以提高，修整器的使用寿命会大幅延长。工件的刮伤率会降到最低，产品的产量也会提到最高。
本发明的修整盘上所选用的磨粒24的粒度为20至200筛目，但同一修整盘所使用的磨粒24其最小者的直径为最大者的80％以上。

Claims (16)

1.一种能个别调整磨粒的修整盘，其特征在于，其磨粒乃粘结在一金属杆顶端，而金属杆乃固定在金属盘上。
2.如权利要求1所述的能个别调整磨粒的修整盘，其特征在于，其中该磨粒为钻石。
3.如权利要求1所述的能个别调整磨粒的修整盘，其特征在于，其中该磨粒为立方氮化硼(Cubic Boron Nitride)。
4.权利要求1所述的能个别调整磨粒的修整盘，其特征在于，其中该磨粒粘结在金属杆顶端的粘结法为硬焊。
5.如权利要求4所述的能个别调整磨粒的修整盘，其特征在于，其中该磨粒乃以一含铬的镍合金焊在金属杆上。
6.如权利要求1所述的能个别调整磨粒的修整盘，其特征在于，其中该金属杆为不锈钢所制。
7.如权利要求1所述的能个别调整磨粒的修整盘，其特征在于，其中该金属盘为不锈钢所制。
8.如权利要求1所述的能个别调整磨粒的修整盘，其特征在于，其中该金属杆乃以焊锡焊设固定在金属盘上。
9.如权利要求1所述的能个别调整磨粒的修整盘，其特征在于，其中该金属杆乃以硬胶粘设固定在金属盘上。
10.如权利要求1所述的能个别调整磨粒的修整盘，其特征在于，其中该磨粒的粒度为20至200筛目。
11.如权利要求10所述的能个别调整磨粒的修整盘，其特征在于，其中同一修整盘所使用的磨粒其最小者的直径为最大者的80％以上。
12.如权利要求1所述的能个别调整磨粒的修整盘，其特征在于，其中该磨粒乃具有特定方向者。
13.如权利要求12所述的能个别调整磨粒的修整盘，其特征在于，其中该特定方向为尖点朝上者。
14.如权利要求12所述的能个别调整磨粒的修整盘，其特征在于，其中该特定方向为棱线朝上者。
15.一种制造如权利要求1所述的修整盘的方法，其特征在于，其是将每一颗独立的磨粒分别以焊材焊在一根金属杆杆顶端面上，接着将焊好的金属杆分别插入金属盘的特定位置销孔内，再将金属盘反扣在一平板上，以平板控制各磨粒的顶点高度，最后以粘结材料把金属杆粘固在金属盘上。
16.如权利要求15所述的制造修整盘的方法，其特征在于，其中该等磨粒顶点的高度落差在50μm以内。
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