CN202225064U - 研磨垫调节器的环形处理面及其制造模具结构 - Google Patents

Abstract

一种研磨垫调节器的环形处理面结构，包括一外框、一结合层及多个磨粒。其中该结合层填充设于该外框内，且该多个磨粒设于该结合层的表面，该结合层由圆心向外依序设有一第一区域、一第二区域及一第三区域，该第二区域具有至少一凸部且面积占了总面积的1/20～1/30，经模具处理后，该第二区域的该多个磨粒的分布密度小于该第一区域及该第三区域。处理一研磨垫时，利用低面积比例的该第二区域切开该研磨垫的表层材料，再利用高面积比例的该第一区域及该第三区域进行细化整平，该研磨垫获得均匀承压值及粗糙度的平整细致的一研磨面。

Description

研磨垫调节器的环形处理面及其制造模具结构

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环形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，利用该研磨垫调节器对该研磨垫的研磨面粗糙度的细化调节整平处理时，存在着良率与制程速度的问题尚待解决，故无法满足该研磨垫处理完毕后的研磨面粗糙度稳定性需求。由于该研磨垫调节器主要是为了在该研磨垫的表面浅层处产生具有均匀粗糙度的该研磨面，配合该研磨液进行工件研磨时，而得以发挥其强劲且均匀的材料移除效果。 

然而，现有的该研磨垫调节器的处理面均呈现一致性平整的造形，期能配合CMP高阶制程的该研磨垫的细致性需求，但是该研磨垫调节器大多无法稳定地达到理想化的处理面，故无法均匀且有效地处理该研磨垫的表层材料，导致该研磨垫的该研磨面出现落差断层，造成该晶片的研磨表面产生许多连动性缺陷。 

有鉴于上述缺失，本实用新型的设计人提供一种研磨垫调节器的环形处理面，是在研磨处理该研磨垫时，利用低面积比例的一第二区域的凸部结构，且在该第二区域设有密度低且高度落差小于100μm的多个磨粒，有效切开该研磨垫 的表层材料，并以高面积比例的该第一区域及该第二区域的该多个磨粒，进行重复性的细化整平，使该研磨垫的表层材料得以被均匀地研磨，并活化成具有均匀承压值且有均匀粗糙度的研磨面，以消除CMP高阶制程中无法预期的缺陷，如：微刮伤、不均匀性、较低的研磨速率及不稳定性等，确实进行安定且快速的CMP高阶制程。再者，本实用新型的该研磨垫调节器的环形处理面，通过一精心设计的制造模具结构而制得，而能有效维持其制造品质及提升其制造效率。 

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环形处理面结构，于一结合层表面形成有一第一区域、一第二区域及一第三区域，通过该第二区域的低面积比例高点分布的多个磨粒，切开该研磨垫表层材料后，再利用该第一区域及该第三区域的高比例低点分布的多个磨粒，细化调节整平处理该研磨垫，以获得均匀、承压值高且粗糙度平整细致的一研磨面。 

为达上述目的，本实用新型的研磨垫调节器的环形处理面结构，以旋转方式研磨处理该研磨垫的表面，其包括：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、一第二区域及一第三区域，且该第二区域上具有至少一凸部，经旋转后而形成环形设置，该第二区域的面积A2占了总面积的1/20～1/30；及多个磨粒，设于该第一区域、该第二区域及该第三区域上，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，且该第二区域的该多个磨粒的分布密度小于该第三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100μm。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，其硬度高而能有效调节该研磨垫的发泡体表面。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，该凸部为一环形结构体而环绕该第一区域，更能有效地处理该研磨垫的研磨面。 

本实用新型的另一目的，旨在提供一种制造研磨垫调节器的环形处理面的制造模具结构，利用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环形处理面结构，而能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至少一凹槽，该凹槽内具有至少一连通孔，该连通孔连通至该底模的外缘且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锥形孔，该抽气装置运转时可对该凹槽产生真空吸力，并使该塑型片弯折变形而容置于该凹槽内；一黏胶层，设于该塑型片的一侧且位于该多个锥形孔内；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锥形孔的位置而设置，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，且被该黏胶层暂时固定；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该环形处理面。 

附图说明

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-研磨垫调节器的环形处理面结构；11-外框；111-环挡墙；12-结合层；121-第一区域；122-第二区域；1221-凸部；123-第三区域；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-锥形孔；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，本实用新型的该研磨垫调节器的环形处理面结构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、一第二区域122及一第三区域123，且该第二区域122上具有多个凸部1221，经旋转后而形成环形设置，该第二区域122的面积A2占了总面积的1/20～1/30。如图2所示，该凸部1221是一环形结构体而环绕该第一区域121。应注意的是，该凸部1221的数量及形状，举凡圆形、矩形或其他几何形状等，并不局限于本实用新型的该多个较佳实施例。 

该多个磨粒13是选自如：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，该多个磨粒13设于该第一区域121、该第二区域122及该第三区域123上，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及该第三区域123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的尖锐端高度落差小于100μm，由于该第二区域122仅占了总面积比例的1/20～1/30，因此该第二区域122的该凸部1221形成低面积比例的高点分布，而该第一区域121及该第三区域123则形成高面积比例的低点分布。应注意的是，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上。 

因此，利用本实用新型以旋转方式研磨处理一研磨垫(图中未显示)时，由于该第二区域122的该多个磨粒13的尖锐端高度落差小于100μm，亦不会有破坏该研磨垫的表层材料过深的问题。再者，由于该第二区域122的该多个磨粒13接触到该研磨垫的表面，会将其表层材料切开，复利用该第一区域121及第三区域123上的该多个磨粒13进行研磨，因此能够充分地达到将该研磨垫表面作细化调节整平，因此，再经过该第一区域121、该第二区域122及该第三区域123的该多个磨粒13不断重复地处理该研磨垫的表面，让该研磨垫的表层材料在研磨过程得以活化，并形成具有均匀承压值及粗糙度的研磨面。 

为制造该研磨垫调节器的环形处理面结构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24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而设有剖面呈弯弧形的一凹槽211，该凹槽211内具有一连通孔212，该连通孔212 连通至该底模21的外缘且与一抽气装置3相连接。应注意的是，该凹槽211的数量及形状亦对应该凸部1221的形状及数量，故该凹槽211可为一个或多个，且形状并不限于弯弧形。 

该塑型片22设于该底模21的一侧，且该塑型片22的顶面设有多个锥形孔221，该抽气装置3运转时可对该凹槽211产生真空吸力，并使该塑型片22弯折变形而容置于该凹槽211内。应注意的是，由于该塑型片22的材料本身即具有一定的韧性，受真空吸引而容置于该凹槽211内部时同样会呈现弯弧形的变形情况。 

该黏胶层23设于该塑型片22的一侧，且位于该多个锥形孔221内。 

该不沾黏网板24设于该塑型片22的一侧，且具有多个开孔241，且该多个开孔241对应该多个锥形孔221的位置而设置，供以分隔布设于该不沾黏网板24上方的该多个磨粒13。 

该弹性压片25设于该不沾黏网板24的一侧，供以压制该多个磨粒13的尖锐端而插入该塑型片22内部，且被该黏胶层23暂时固定。 

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24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顶面形成凹入的态样，该多个磨粒13落置于该多个开孔241内，接着，该弹性压片25下压后，而使该多个磨粒13暂时固定于该黏胶层23内；移去该弹性压片25及该不沾黏网板24后，如图6所示，将该外框11包覆盖设于该底模21上以形成一容置空间，且该结合层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及该塑型片22，而于该第二区域上122(图中未标号)形成有凸出于表面的该凸部1221的该环形处理面。 

综上，本实用新型是利用该结合层12表面形成有低比率高点分布设计的该凸部1221，而在细化调节整平处理一研磨垫时，获得均匀承压值及粗糙度的平整细致的一研磨面，且该制造模具结构2能快速制得该研磨垫调节器的环形处理面结构1，而能维持其制造品质及提升其制造效率。 

唯，以上所述，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。 

Claims (6)

1.一种研磨垫调节器的环形处理面结构，以旋转方式研磨处理该研磨垫的表面，其特征在于，包括：

一外框，为一圆盘状结构体，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、一第二区域及一第三区域，且该第二区域上具有至少一凸部，经旋转后而形成环形设置，该第二区域的面积占了总面积的1/20～1/30；及

多个磨粒，设于该第一区域、该第二区域及该第三区域上，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，且该第二区域的该多个磨粒的分布密度小于该第三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100μm。

2.如权利要求1所述的研磨垫调节器的环形处理面结构，其中，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环形处理面结构，其中，该凸部是一环形结构体而环绕该第一区域。

4.如权利要求1所述的研磨垫调节器的环形处理面结构，其中，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环形处理面结构，其中，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环形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至少一凹槽，该凹槽内具有至少一连通孔，该连通孔连通至该底模的外缘且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锥形孔，该抽气装置运转时可对该凹槽产生真空吸力，并使该塑型片弯折变形而容置于该凹槽内；

一黏胶层，设于该塑型片的一侧且位于该多个锥形孔内；

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锥形孔的位置而设置，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，且被该黏胶层暂时固定；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该环形处理面。

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