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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Aufbereitungsvorrichtung
für eine
Polierscheibe (Schwabbelscheibe) und ein Verfahren zur Herstellung
derselben und insbesondere auf eine Aufbereitungsvorrichtung für eine Polierscheibe,
die verwendet wird in einem chemisch-mechanischen Polierverfahren (CMP),
und ein Verfahren zum Herstellen derselben.
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Technischer
Hintergrund
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Im
allgemeinen wird chemisch-mechanisches Polieren weit verbreitet
verwendet bei den Herstellungsverfahren von Halbleitervorrichtungen,
um Wafer (Halbleiterscheiben) mit glatten und ebenen Oberflächen zu erhalten.
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Typischerweise
wird ein Wafer, der poliert werden soll, durch einen Träger gehalten,
welcher auf einer Polierscheibe positioniert ist, angeschlossen über einer
rotierenden Platte (nicht gezeigt). Dann wird durch Aufbringen von
Schlamm auf die Scheibe und Druck auf den Träger der Wafer poliert durch
relative Bewegungen der Platte und des Trägers. Eine herkömmliche
Polierscheibe, die verwendet wird für ein chemisch-mechanisches
Polierverfahren, umfasst im allgemeinen eine Vielzahl von feinen
Bohrungen mit einem Durchmesser von 30 bis 70 m zum Erzeugen eines
Pumpeffektes, wenn Druck auf die Polierscheibe angewendet wird,
um eine hohe Abtragrate zu erreichen. Nach einem längeren Gebrauch
nutzen sich die Bohrungen jedoch ab und werden abgelagert mit Politurrückständen, was
eine unebene Oberfläche
der Polierscheibe verursacht. Als ein Ergebnis nimmt ihre Fähigkeit
Wafer zu polieren, mit der Zeit ab und die Effektivität des CMP-Verfahrens
des Erreichens einer gleichförmigen
ebenen Wafer-Oberfläche
wird verkleinert.
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Um
die Polierleistung wiederzugewinnen und um die unebene Oberfläche der
Polierscheiben zu kompensieren, wird ein Aufbereitungsverfahren,
welches eine Aufbereitungsvorrichtung zum Entfernen der unebenen
Oberfläche
von den Polierscheiben verwendet, gewöhnlich implementiert durch
ein CMP-Verfahren.
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Die 1A bis 1C zeigen eine Struktur von einer Diamantaufbereitungsvorrichtung,
welche verwendet wird für
die Aufbereitung von Polierscheiben, welche hergestellt wird durch
konventionelle galvanische Metallabscheidungsverfahren (electro-deposition).
Solch eine Diamantaufbereitungsvorrichtung wird typischerweise hergestellt
aus einer galvanisch behandelten (electro-plated) Diamantscheibe,
in welcher Diamantpartikel 16 verstreut sind auf einen
Körperbereich 10 aus
rostfreiem Stahl und abgeschieden sind durch galvanische Metallabscheidung
durch ein Verbindungsmetall 18, wie zum Beispiel Nickel,
oder hergestellt aus einer hartgelöteten Diamantscheibe, in welcher
Diamantpartikel 18 befestigt sind auf dem Körperbereich 10 durch
Aufschmelzen des Verbindungsmetalls 18.
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Die
Aufbereitungseinrichtungen, welche hergestellt sind durch solch
eine galvanische Metallabscheidung und Hartlötverfahren weisen jedoch Schneidoberflächen auf
mit einer unebenen Höhe,
welche verursacht wird durch unregelmäßige Verteilung und variierende
Größen der
Diamantpartikel 16, wie dargestellt durch einen Schneidbereich 12 in 1C. Insbesondere das Vorhandensein
von Diamantpartikeln mit einer Durchmessergröße über dem Bereich von 150–250 m in
der Schneidoberfläche
der Aufbereitungsvorrichtung verursacht eine unwünschenswerte Oberflächenrauhigkeit.
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Weiterhin
ist, weil die Aufbereitungsvorrichtungen mit der obigen Struktur
die Wafer polieren durch Herstellen eines Teilpunktkontaktes und
wegen der stumpfen Schneidwinkel von Diamantpartikeln, die Schneideffizienz,
welche durch solche Aufbereitungsvorrichtungen erreicht wird, niedrig.
Daher ist es notwendig, um die Schneideffizienz zu verbessern, hohe
Drücke
anzuwenden in den herkömmlichen
Aufbereitungsverfahren. Bei herkömmlichen
Polierscheiben mit einer Dualscheibenstruktur, welche gewöhnlicherweise
hergestellt sind aus einem Polyurethanmaterial, wird CMP ausgeführt in der
Oberscheibe, während
die Unterscheibe den Druck herstellt, welcher gefordert ist für das Aufbereitungsverfahren.
Wenn der hohe Druck angewendet wird auf die Oberscheibe mittels
der Aufbereitungsvorrichtung während
des Aufbereitungsverfahrens, kann die Aufbereitung, aufgrund der
Kompressiblität
der Oberscheibe, nicht gleichmäßig ausgeführt werden.
Daher wird das Erreichen einer flachen und geebneten Polierscheibenoberfläche zu einer
schwierigen Aufgabe.
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Weiterhin
stellen die Aufbereitungsvorrichtungen, welche hergestellt sind
durch galvanische Metallabscheidungs- und Hartlötverfahren, keine Kerben oder
Rinnen zur Verfügung,
zum Abführen
von Partikeln von den Polierscheiben. Als Ergebnis lagern sich verbleibende
Partikel ab und sammeln sich an auf der Oberfläche der Aufbereitungsvorrichtung,
was weiterhin zu einer Verschlechterung der Aufbereitungseffektivität führt.
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Gewöhnlicherweise
kann das Aufbereitungsverfahren gleichzeitig mit dem CMP-Verfahren ausgeführt werden.
Solche An-Ort-und-Stelle-Aufbereitungsverfahren (in situ) werden
klassifiziert in Oxide oder Metall-CMP-Verfahren, anhand des Typs
von Schlamm der verwendet wird für
das Polierverfahren, welcher typischerweise zusammengesetzt ist
aus Silika-, Aluminium- oder Zerdioxid(ceria)-Poliermaterialien.
Der Schlamm, welcher für
Oxide CMP verwendet wird, hat im allgemeinen einen pH-Wert von 10–12, während der Schlamm,
welcher für
Metall-CMP verwendet wird, einen pH-Wert von weniger als 4 aufweist,
und das Verbindungsmetall 18, welches verwendet wird zum
Befestigen der Diamantpartikel 16 auf der Schneidoberfläche der
Aufbereitungsvorrichtung, ist Nickel, Chrom oder ein ähnliches
Metall. Beim Implementieren eines in situ Verfahrens mit entweder
Oxid- oder Metall-CMP-Aufbereitung, weil das Polierverfahren gleichzeitig
ausgeführt wird
mit dem Aufbereitungsverfahren, wird das Verbindungsmetall 18,
welches die Diamantpartikel 16 hält, ebenso beeinflusst durch
Schlamm, was in einer häufigen
Ablösung
von Diamantpartikeln 16 von der Oberfläche der Aufbereitungsvorrichtung
resultiert. Weiterhin weist, in Metall-CMP-an-Ort-und-Stelle-Aufbereitungsverfahren,
die stark saure Eigenschaft des Schlammes, welcher verwendet wird
für das
Verfahren, eine Tendenz zum Korrodieren des Verbindungsmetalls 18 auf,
um seine Bindungswirkung zu schwächen,
was letztendlich die Ablösung
der Diamantpartikel 16 verursacht.
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Die
abgelösten
Diamantpartikel 18 haften sich gewöhnlich an die Oberfläche der
Polierscheiben und verursachen fatale Kratzer auf den Waferoberflächen während des
Polierverfahrens, was hohe Fehlerraten bei dem Herstellungsprozess
der Halbleiter verursacht. Konsequenterweise müssen die Polierscheiben häufig ausgetauscht
werden.
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Weiterhin
hängen
sich die Metallionen von dem erodierten Verbindungsmetall 18 beim
Metall-CMP-an-Ort-und-Stelle-Aufbereitungsverfahren oft an die Metallleitungen
der Wafer-Schaltkreise an, was Kurzschlüsse verursacht. Zusätzlich tragen
die Metallionen von dem An-Ort-und-Stelle-Aufbereitungsverfahren wesentlich zu
der Metallionen-Verunreinigung der Wafer bei, und, weil der resultierende
Halbleiterschaden, welcher durch die Verunreinigung verursacht wird,
in späteren
Herstellungsstufen festgestellt wird, ist seine Auswirkung auf den
Verlust, welcher durch die Fehler hervorgerufen wird, in der Industrie
beachtlich.
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US 5 536 202 beschreibt
eine Aufbereitungsvorrichtung für
Polierscheiben, die regelmäßige Profile
auf der jeweiligen Arbeitsoberfläche
des Werkzeuges besitzen. Jedes Substrat weist bestimmte geometrische
Formen auf, zwischen denen V-förmige
oder U-förmige
Kerben vorgesehen sind. Die strukturierte Oberfläche ist dabei mit Siliziumcarbit
oder mit einer Diamantschicht versehen.
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JP 073 28 937 A beschreibt
eine Aufbereitungsvorrichtung für
Polierscheiben mit einer Vielzahl von Rillen, zwischen denen gleichmäßige Erhebungen
vorliegen. Diese Arbeitsoberfläche
läuft mittels
CVD mit einer Siliziumcarbitschicht beziehungsweise mit einer Diamantschicht überzogen.
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US 5 152 917 A beschreibt
ebenfalls eine Aufbereitungsvorrichtung für Polierscheiben mit regelmäßigen Profilen
auf der jeweiligen Arbeitsoberfläche
des Werkzeuges.
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JP 100 15 819 A beschreibt
eine Aufbereitungsvorrichtung, bei der die Ränder des Substrates gegenüber dem
Innenteil erhöht
sind. Auf den Erhöhungen
ist Schleifmaterial vorgesehen.
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Offenbarung
der Erfindung
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Im
Hinblick auf das Vorhergehende ist es eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Aufbereitungsvorrichtung für eine Polierscheibe zur Verfügung zu
stellen, welche einen exzellenten und gleichförmigen Grad an Oberflächenrauhigkeit
aufweist zum Verhindern von Defekten, welche verursacht werden durch
die Ablösung
von Diamantpartikeln und Metallionen- Verunreinigungen, und zum effektiven
Aufbereiten der Polierscheiben ohne hohen Druck in chemisch-mechanischen
Polierverfahren für
die Halbleiter-Wafer.
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Es
ist eine zweite Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren
zum Herstellen einer Aufbereitungseinrichtung für Polierscheiben darzustellen,
welche die Charakteristiken und Funktionen der oben beschriebenen
Aufbereitungseinrichtung aufweist.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wird eine Aufbereitungsvorrichtung für Polierscheiben dargestellt, welche
ein Substrat umfasst, das integral geformt wurde mit einer Vielzahl
von regelmäßigen geometrischen Vorsprüngen in
einer gleichförmigen
Höhe auf
wenigstens einer Seite des Substrates und einer Diamantschicht mit
einer gleichförmigen
Dicke, geformt im wesentlichen auf einer vollständigen Oberfläche der
Substratseite, welche die regelmäßigen Vorsprünge aufweist.
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Es
ist bevorzugt, dass die obigen regelmäßigen Vorsprünge eine
rechtwinklige oder zylindrische Form aufweisen und flache und ebene
obere Oberflächen
aufweisen. Optional können
die oberen Oberflächen
der regelmäßigen Vorsprünge eine
Vielzahl von kleineren regelmäßigen Vorsprüngen aufweisen,
die geformt sind durch ein Paar von diagonal gekreuzten Kerben mit
U- oder V-Querschnittsformen
oder durch eine Anzahl von gekreuzten Streifen von Kerben mit U-
oder V-Querschnittsformen. Die kleineren regelmäßigen Vorsprünge, welche
geformt sind auf der oberen Oberfläche der regelmäßigen Vorsprünge, weisen
in der Sichtebene eine Form eines Dreiecks, Rechtwinkels oder einer
rechtwinkligen Pyramide auf.
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Die
Vielzahl von regelmäßigen Vorsprüngen, welche
integral geformt sind auf der Oberfläche des Substrates weist ein
Muster aus gekreuzten Streifen auf, das realisiert ist durch kreuzende
Streifen von Rinnen mit U- oder V-Querschnittsformen, wobei die U- oder
V-Querschnittsformen gebildet werden durch einen Seitenbereich der
regelmäßigen Vorsprünge und
einen Bodenbereich der Rinnen. Die kreuzenden Streifen der Rinnen
haben alle dieselbe Breite und/oder Tiefe, oder alternativ kann
eine Rinne mit einer größeren Breite und/oder
Tiefe geformt werden in einem Intervall von einer bestimmten Anzahl
an Rinnen auf dem Muster aus gekreuzten Streifen als eine bereichsunterteilende
Rinne.
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Das
Substrat ist nicht begrenzt durch irgendwelche Formen, solange eine
Vielzahl von regelmäßigen Vorsprüngen auf
seiner Oberfläche
realisiert werden können.
Zum Beispiel kann das Substrat die Form einer Scheibe aufweisen,
einer Ringröhre
(Doughnut) oder eine Platte mit vielfachen Ecken, oder auf einer
Seite des Substrates kann ein äußerer Ringbereich
geformt werden, emporgehoben über
einen Mittelbereich, um ein Substrat zu erreichen, welches ein Querschnittsprofil
eines Bechers aufweist. Alternativ kann das Substrat mit einer Ringröhrenform
einen äußeren Gürtelbereich
aufweisen, der ausgebildet wurde mit einer Anzahl von segmentierten
Bereichen, welche getrennt sind durch Täler, die sich radial erstrecken
von einem Zentrum des Substrates, auf welchem eine Vielzahl von
regelmäßigen Vorsprüngen ausgebildet
werden können.
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Die
Diamantschicht ist dünn
und gleichmäßig abgeschieden
auf der Substratoberfläche
mittels Gasphasenabscheidung nach chemischem Verfahren (chemical
vapor deposition CVD).
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Es
ist vorzuziehen, dass das Substrat aus einem keramischen oder zementierten
Karbidmaterial hergestellt ist.
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Die
Aufbereitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung umfasst weiterhin
einen Körperbereich,
der geformt ist an einer Seite entgegengesetzt zu der Seite, welche
geformt wurde mit den regelmäßigen Vorsprüngen, welcher
dazu dient, die Aufbereitungsvorrichtung mit Aufbereitungsequipment
zu verbinden. Es ist vorzuziehen, dass der Körperbereich hergestellt ist
aus einem rostfreien Stahl, technischem Plastik oder Keramik.
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Gemäß eines
anderen vorzugsweisen Merkmals der vorliegenden Erfindung weist
die Aufbereitungsvorrichtung eine segmentierte Form auf, in welchem
der Körperbereich
eine Querschnittsform von einer Ringröhre mit abgeflachten oberen
und unteren Oberflächen
aufweist oder eine Querschnittsform von einem Becher. Die Aufbereitungsvorrichtung
umfasst außerdem
eine Anzahl von unabhängig
segmentierten Schneidbereichen, welche getrennt sind durch eine
bestimmte Distanz und fest angeschlossen sind an eine der Oberflächen des
Körperbereiches,
um die Form von einem Gürtel
anzunehmen, wobei die unabhängig
segmentierten Schneidbereiche realisiert sind auf ihren jeweiligen
Substraten, welche hergestellt sind aus keramischen oder zementierten
Karbidmaterialien. Weiterhin ist eine Diamantschicht mit einer gleichförmigen Dicke
im Wesentlichen auf der gesamten Oberfläche des Substrates ausgebildet.
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Die
Aufbereitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung weist eine Struktur von verschiedenen Formtypen auf, welche
hergestellt ist durch ein Verfahren, umfassend die Schritte a) Bilden
von gekreuzten Streifen von Rinnen auf einem Substrat mit einer
bestimmten Form, um eine Vielzahl von regelmäßigen Vorsprüngen in
einer gleichförmigen
Höhe auf
einer Oberfläche
des Substrates zu formen, durch Verwenden eines starken Schneidrades,
wie ein Diamantrad, und b) Bilden einer Diamantschicht einer gleichförmigen Dicke,
welche aufgetragen (coated) ist im Wesentlichen auf die gesamte
Oberfläche
des Substrates, welches hergestellt wurde durch Schritt a) mittels
Gasphasenabscheidung nach chemischem Verfahren (chemical vapor deposition
CVD).
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Vor
dem Ausführen
des Schrittes b) kann das Verfahren optional die Schritte des Bildens
einer bestimmten Anzahl von Kerben in vorbestimmten kreuzenden Richtungen
umfassen, um eine Vielzahl von kleineren regelmäßigen Vorsprüngen in
einer gleichförmigen
Höhe auf
den Oberflächen
der regelmäßigen Vorsprünge zu bilden,
durch Schleif- oder Schneidverfahren.
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Das
Substrat, welches geformt werden soll mit Rinnen, kann eine Vielzahl
von Formen aufweisen, wie bereits vorher beschrieben wurde und die
regelmäßigen Vorsprünge werden
realisiert durch eingelassene Vertiefungen von Rinnen, welche gebildet
werden durch Schleif- und/oder Schneidverfahren. Die Rinnen, welche gebildet
werden in einem Layout von gekreuzten Streifen, geben den resultierenden
regelmäßigen Vorsprüngen ein
Muster von gekreuzten Streifen auf der Substratoberfläche.
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Vor
dem Ausführen
des Schrittes a) ist es vorzuziehen, dass das Verfahren weiterhin
die Schritte des Aussetzens des Substrates einem Feinschleif- und
Läpp-Verfahrens
umfasst, um eine gleichförmige
Oberfläche
auf wenigstens einer Seite des Substrates zu erzielen und um im
wesentlichen parallele Substratoberflächen zu erzielen.
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Alternativ
kann der Schritt des Formens der regelmäßigen Vorsprünge auf
der Substratoberfläche,
wie beschrieben wurde in Schritt a), implementiert werden durch
ein Formgebungsverfahren, in welchem eine vorbestimmte Formteilzusammensetzung
eingespritzt wird und gekühlt
wird in einer Form mit der Gestalt eines Substrates mit regelmäßigen Vorsprüngen.
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Das
Verfahren kann weiterhin die Schritte des Anschließens eines
Körperbereiches
an das Substrat umfassen, an einer Seite entgegengesetzt zu der
Seite, die ausgebildet wurde mit regelmäßigen Vorsprüngen, zum
Anbinden der Aufbereitungsvorrichtung an eine Aufbereitungseinrichtung.
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Es
ist vorzuziehen, dass das Substrat hergestellt ist aus keramischen
oder zementierten Karbidmaterialien oder der Körperbereich hergestellt ist
aus rostfreiem Stahl, technischem Kunststoff, Keramik oder ähnlichem
Material.
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Kurze
Beschreibung der Zeichnungen
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Die
obigen Aufgaben und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
näher gebracht
durch eine detaillierte Beschreibung einer vorzugsweisen Ausführung von
dieser mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen,
in welchen:
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die 1A bis 1C eine
herkömmliche
Aufbereitungsvorrichtung für
Polierscheiben zeigen, wobei die 1A eine
Draufsicht ist, die 1B eine Querschnittsansicht
ist, gezogen entlang der Linie A-A' aus der 1A und
die 1C eine vergrößerte Querschnittsansicht
ist, welche einen Bereich der herkömmlichen Aufbereitungsvorrichtung
zeigt;
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die 2A bis 2D eine
Aufbereitungsvorrichtung für
Polierscheiben zeigen, hergestellt aus einem Substrat mit einer
Scheibenform, gemäß einer
ersten vorzugsweisen Ausführung
der vorliegenden Erfindung, wobei die 2A eine
Draufsicht ist, die 2B eine Querschnittsansicht
ist, gezogen entlang der Linie B-B' aus 2A, und
die 2C und 2D jeweils
eine vergrößerte Draufsicht
und Querschnittsansicht sind, welche den Körper und die Schneidbereiche
der Aufbereitungsvorrichtung zeigen;
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die 2E eine
Draufsicht auf eine Aufbereitungsvorrichtung ist, welche hergestellt
ist aus einem Substrat mit einer Scheibenform gemäß einer
anderen vorzugsweisen Ausführung
der vorliegenden Erfindung;
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die 2F eine
vergrößerte Draufsicht
ist und einen Körper
und Schneidbereiche von einer Aufbereitungsvorrichtung zeigt, welche
hergestellt ist aus einem Substrat mit einer Scheibenform gemäß noch einer anderen
vorzugsweisen Ausführung
der vorliegenden Erfindung;
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die 3A und 3B eine
Aufbereitungsvorrichtung zeigen, welche hergestellt ist aus einem
Substrat mit einer Ringröhrenform
gemäß der vorliegenden
Erfindung, wobei die 3A eine Draufsicht ist, und die 3B eine
Querschnittsansicht ist, gezogen entlang der Linie C-C' aus der 3A;
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die 4A und 4B eine
Aufbereitungsvorrichtung zeigen, hergestellt aus einem ringröhrenförmigen Substrat,
welches eine Anzahl von segmentierten Bereichen aufweist, die getrennt
sind durch Täler
auf einer von seinen Oberflächen
gemäß noch einer
weiteren vorzugsweisen Ausführung
der vorliegenden Erfindung, wobei die 4A eine
Draufsicht ist und die 4B eine Querschnittsansicht,
gezogen entlang der Linie D-D' aus
der 4A;
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die 5A und 5B eine
Aufbereitungsvorrichtung zeigen, welche eine Becherform aufweist,
hergestellt durch Anschließen
eines Körperbereiches
an ein ringröhrenförmiges Substrat,
gemäß noch einer
anderen vorzugsweisen Ausführung
der vorliegenden Erfindung, wobei die 5A eine
Draufsicht und die 5B eine Querschnittsansicht
ist, gezogen entlang der Linie E-E' aus der 5A;
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die 6A und 6B eine
Aufbereitungsvorrichtung zeigen, welche hergestellt ist durch Formen
eines segmentierten Schneidbereiches mit einer Form eines Gürtels auf
einer Oberfläche
von einem ringröhrenförmigen Substrat,
gemäß noch einer
anderen vorzugsweisen Ausführung
der vorliegenden Erfindung, wobei die 6A eine
Draufsicht und die 6B eine Querschnittsansicht
ist, gezogen entlang der Linie F-F' aus der 6A;
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die 7A und 7B eine
vergrößerte perspektivische
und Querschnittsansicht der Aufbereitungsvorrichtung, welche in 2E dargestellt
ist, sind, welche eine Oberflächenstruktur
von einem Schneidbereich zeigen, welcher ein gleichförmiges Layout
aus einer Vielzahl von rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprüngen aufweist;
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die 8A und 8B eine
vergrößerte perspektivische
und Querschnittsansicht der Aufbereitungsvorrichtung, welche in
der 2A dargestellt ist, sind, welche eine Oberflächenstruktur
von einem Schneidbereich zeigen, der regional gruppierte rechtwinklige
regelmäßige Vorsprünge aufweist;
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die 10A und 10B eine
vergrößerte perspektivische
und Querschnittsansicht von rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprüngen von
einer Aufbereitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
sind, welche eine Oberflächenstruktur
von den regelmäßigen Vorsprüngen zeigen,
die gebildet wurden mit einer Vielzahl von kleineren rechtwinkligen
regelmäßigen Vorsprüngen;
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die 11A und 11B eine
vergrößerte perspektivische
und eine Querschnittsansicht von rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprüngen von
einer Aufbereitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung sind, welche
eine Oberflächenstruktur
der regelmäßigen Vorsprünge zeigen,
die gebildet wurden mit einer Vielzahl von kleineren regelmäßigen Vorsprüngen, die
eine Form einer rechtwinkligen Pyramide aufweisen;
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die 12A und 12B eine
vergrößerte perspektivische
und Querschnittsansicht von rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprüngen von
einer Aufbereitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung sind,
welche eine Oberflächenstruktur
von den regelmäßigen Vorsprüngen zeigen,
die ausgebildet wurden mit kleineren dreieckigen regelmäßigen Vorsprüngen durch
ein Paar von diagonal gekreuzten Kerben;
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die 13A bis 13D Querschnittsansichten
sind, welche ein Verfahren zum Herstellen eines Schneidbereichs
einer Aufbereitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
darstellen;
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die 14 eine
Ansicht ist, welche ein Diamantrad zeigt, das angeschlossen ist
an ein Polierequipment zum Herstellen eines Substrats;
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15 eine
aktuelle Fotografie ist, welche einen Schneidbereich von einer Aufbereitungsvorrichtung zeigt,
die hergestellt wurde durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung;
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die 16A und 16B Elektronenmikroskop-Fotografien
sind, welche eine Seitenansicht und Draufsicht von einem rechtwinkligen
regelmäßigen Vorsprung
zeigen, der gebildet wurde auf einem Schneidbereich von einer Aufbereitungsvorrichtung,
die hergestellt wurde durch das Verfahren der vorliegenden Erfindung;
und
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die 16C eine Elektronenmikroskop-Fotografie ist, welche
eine Seitenansicht von einem rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprung
zeigt, auf welchem ein Bereich ausgebrochen wurde, um eine Diamantschicht zu
unterscheiden und darzustellen, welche auf einem Substrat gebildet
wurde, welches hergestellt wurde durch das Verfahren der vorliegenden
Erfindung.
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Best Mode
zum Ausführen
der Erfindung
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Die
vorzuziehende Ausführung
der vorliegenden Erfindung wird nun detailliert nachfolgend beschrieben
werden. Die nachfolgende Ausführung
wird zur Verfügung
gestellt, um die Erfindung weitergehend darzustellen und dient nicht
dazu, den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung zu begrenzen.
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Zunächst kann
eine Aufbereitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung realisiert
werden mit einer Struktur, die ausgewählt wurde, aus einem Bereich
von diversen Formen und Anordnungen, und die vorzuziehenden Ausführungen
einer Aufbereitungsvorrichtung mit verschiedenen strukturellen Formen,
die hergestellt wurden gemäß der vorliegenden
Erfindung, werden nun detailliert im Nachfolgenden beschrieben werden.
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Mit
Bezug auf die 2A wird ein Körperbereich 20,
hergestellt aus einem Material mit antikorrosiven und chemisch stabilen
Eigenschaften, wie zum Beispiel – aber nicht begrenzt auf – Teflon
oder rostfreier Stahl, und eine Form des Körperbereiches 20 wird
erzielt durch ein Dreh- oder Schleifverfahren oder durch ein Formgebungsverfahren.
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Der
Körperbereich 20,
der fest gekoppelt oder angeschlossen ist an einen Schneidbereich 22,
dient dazu, eine Aufbereitungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung
mit einem Motor-Drehbereich (nicht gezeigt) einer Aufbereitungseinrichtung
zu verbinden. Der Körperbereich 20 kann
einen weiten Bereich von Formen aufweisen. Wenn beispielsweise der
Körperbereich 20 an
den Schneidbereich 22, welcher regelmäßige Vorsprünge aufweist, die über die
Oberfläche
des Körperbereiches 20 angehoben
sind, angeschlossen ist, nimmt der Körperbereich 20 die
Form eines Bechers oder einer Ringröhre mit abgeflachten oberen
und unteren Oberflächen
ein. Der Körperbereich 20 und
seine Funktionen sind jedoch nicht notwendigerweise erfordert, um
die vorliegende Erfindung auszuführen.
Statt dessen kann in einer der vorzugsweisen Ausführungen
der Schneidbereich 22 direkt verbunden sein mit der Aufbereitungseinrichtung,
ohne den Körperbereich 20 aufzuweisen. Demgemäß sind die
vorzugsweisen Ausführungen
der vorliegenden Erfindung ausgeführt worden im Hinblick auf
die Struktur des Schneidbereiches 22 und insbesondere im
Hinblick auf die Formen und Anordnungen der Oberflächenstruktur.
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(1) Vorzuziehende Ausführung 1
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Die 2A bis 2F zeigen
eine Aufbereitungsvorrichtung, welche eine Scheibenform aufweist,
gemäß einer
ersten vorzugsweisen Ausführung
der vorliegenden Erfindung.
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Die
Aufbereitungsvorrichtung umfasst einen Körperbereich 20, einen
Schneidbereich 22 und ein Substrat 50.
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Wie
in den 2A bis 2D gezeigt
ist, weist der Schneidbereich 22 eine Vielzahl von rechtwinkligen
regelmäßigen Vorsprüngen 28 auf,
die in regionalen Einheiten von quergestreiften Mustern auf einer
Oberfläche
des Substrates 50 ausgebildet sind. Die 8A und 8B sind
vergrößerte perspektivische
und Querschnittsansichten, welche genau das quergestreifte Muster
der rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprünge 28 des
Schneidbereiches 22 zeigen.
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Das
Substrat 50 ist vorzugsweise hergestellt aus einem Keramikmaterial,
wie zum Beispiel Si oder Si3N4 oder
aus wenigstens einem Keramikmaterial, ausgewählt aus der Gruppe, welche
besteht aus Al2O3, AlN,
TiO2, ZrOx, SiO2,
SiC, SiOxNy, WNx, Wox, DLC (diamantähnliche Beschichtung), BN und
Cr2O3. Alternativ kann
das Substrat 50 hergestellt sein aus einem zementierten
Karbidmaterial, wie zum Beispiel Wolframkarbid (WC), ausgewählt aus
der Gruppe, die besteht aus Wolfram-Karbonid-Kobald (WC-Co), Wolfram-Karbonid-Karbon-Titan-Kobald
(WC-TiC-Co) und
Wolfram-Karbonid-Karbon-Titan-Karbon-Tantal-Kobald (WC-TiC-TaC-Co). Das Substrat 50 kann
ebenso hergestellt sein aus einem anderen zementierten Karbidmaterial,
wie zum Beispiel TiCN, B4C oder TiB2.
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Das
Substrat 50 weist vorzugsweise eine Scheibenform auf, aber
es kann die Form einer Platte mit vielen Ecken haben und es ist
wichtig, dass das Substrat 50 eine glatte Oberfläche aufweist,
welche einen gleichförmigen
Grad an Rauhigkeit aufweist, weil die Form der rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprünge 28 erhalten
bleiben muss, nachdem eine Diamantschicht 52 geformt wurde,
auf einer gesamten Oberfläche
des Substrates 50, um eine Aufbereitungsvorrichtung zu
erreichen, welche eine hocheffektive Schneidfähigkeit aufweist.
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Die
rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprünge 28,
welche eine gleichförmige
Höhe aufweisen,
sind auf einer Seite des Substrates 50 ausgebildet durch
eingelassene gekreuzte Streifen von Rinnen 24 und 26,
welche ein Querschnittsprofil einer U-Form aufweisen. Insbesondere weisen
die Seiten- und Bodenbereiche der eingelassenen Rinnen 24 und 26 eine
abgerundete Form auf und ihre Breite nimmt schrittweise ab in Richtung des
Bodenbereiches, um den rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprüngen 28 eine
größere und
dickere Basis zu geben. Als ein Ergebnis verstärken die rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprünge 28,
die solch eine Struktur aufweisen, eine starre und spröde Natur,
die gewünscht
ist für
die Substratoberfläche.
Alternativ weisen die Rinnen 24 und 26 eine Querschnittsansicht
einer V-Form auf.
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Die
Rinne 24 ist eine bereichsunterteilende Rinne und die Rinne 26 ist
eine zellenunterteilende Rinne, welche alle rechtwinkligen geometrischen
Vorsprünge 28 auf
der Substratoberfläche
unterteilt oder trennt. Wie durch die 2A bis 2D gezeigt
wird, ist die bereichsunterteilende Rinne 24, welche eine
größere Breite oder
Tiefe hat als die der zellenunterteilenden Rinne 26, auf
einem regelmäßigen Intervall
von einer bestimmten Anzahl von zellenunterteilenden Rinnen 28 angeordnet.
Wie durch die 2A bis 2D gezeigt
wird, kann die Rinne 24 beispielsweise an jeder vierten
Rinne angeordnet sein, in beiden kreuzenden Richtungen, um die rechtwinkligen
regelmäßigen Vorsprünge in eine
Gruppe von 4 × 4
regional zu unterteilen. Hier weisen die Rinnen 24 und 26 die
Funktion auf, dass sie Partikel ableiten, welche zurückbleiben
von Polierscheiben während
des Aufbereitungsverfahrens.
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Wie
durch die 2A gezeigt wird, kann eine bereichsunterteilende
Rinne 25, welche sogar eine größere Breite und/oder Tiefe
als die Rinnen 24 und 26 aufweist, angeordnet
werden in einem Zentrum der Substratoberfläche in gekreuzten Streifen,
um noch effektiver die verbleibenden Partikel abzuführen.
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Die
Diamantschicht 52, welche die gesamte Oberfläche des
Substrates 50 überdeckt,
ist dünn
und gleichförmig
gebildet auf den Oberflächen
der rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprünge 28 und
der Rinnen 24, 25 und 26 des Schneidbereiches 22.
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Die 15 ist
eine aktuelle Fotografie, welche den Schneidbereich 22 zeigt,
der hergestellt wurde durch das gerade oben beschriebene Verfahren.
Der Schneidbereich 22 hat einen Durchmesser und eine Dicke
von 100 × 4t.
Die 16A bis 16C sind
Elektronenmikroskop-Fotografien, welche die rechtwinkligen Vorsprünge 28 zeigen,
die überdeckt
wurden mit der Diamantschicht 52 des Schneidbereiches 22 der
vorliegenden vorzugsweisen Ausführung.
Die 16A und 16B zeigen
Seiten- und Draufsichten auf die rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprünge 28,
während
die 16C eine andere Seitenansicht
von dem rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprung 28 zeigt,
auf welchem ein Bereich ausgebrochen wurde, um visuell zu unterscheiden
und die Diamantschicht 52 darzustellen, welche auf der
Oberfläche
des Schneidbereiches 22 des Substrates 50 ausgebildet
wurde. Wie aus den Elektronenmikroskop-Fotografien entnommen werden kann, weist
die Diamantschicht 52, welche abgeschieden wurde auf den
Oberflächen
der rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprünge 28 und
den Rinnen 24 und 26 des Substrates 50,
eine dünne
und gleichförmige
Dicke auf.
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(2) Vorzugsweise Ausführung 2
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In
der vorliegenden Ausführung
werden verschiedene und alternative Anordnungen, die die regelmäßigen Vorsprünge auf
der Substratoberfläche
haben können,
realisiert durch Variieren des Layouts und der Struktur der Rinnen.
Wie in der 2E gezeigt wird, können die
Rinnen einer selben Form gebildet werden auf einem Schneidbereich 22A in
der Substratoberfläche,
durch Aufweisen einer selben Breite und/oder Tiefe. Die 7A und 7B zeigen
vergrößerte perspektivische
und Querschnittsansichten von einer Anordnung der regelmäßigen Vorsprünge, welche
geformt werden durch die Rinnen der 2E. Für diese
Anordnung wird vorgezogen, dass die Rinnen 26a eine größere Breite
und/oder Tiefe aufweisen als die der Rinnen 26, welche
in 2A gezeigt ist, zum effektiven Ableiten der Rückstände der
Polierscheibe von der Oberfläche des
Schneidbereiches 22a.
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(3) Vorzugsweise Ausführung 3
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In
den vorliegenden Ausführungen
werden verschiedene Formen der regelmäßigen Vorsprünge realisiert.
Die Form der regelmäßigen Vorsprünge 28 ist
nicht begrenzt auf rechtwinklige Form und alternativ, wie in der 2F gezeigt
ist, weisen die regelmäßigen Vorsprünge 28b,
welche auf einem Schneidbereich 22b gebildet sind, eine
zylindrische Form auf. Die 9A und 9B zeigen
vergrößerte perspektivische
und Querschnittsansichten des Schneidbereiches 22b, welcher
geformt wurde mit zylindrischen regelmäßigen Vorsprüngen 28b. Ähnlich zu
dem Substrat mit rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprüngen weist
das Substrat, welches gebildet wurde mit zylindrischen regelmäßigen Vorsprüngen 28b,
auf seinem Schneidbereich 22b eine Diamantschicht 52 auf,
die Layoutanordnung der zylindrischen regelmäßigen Vorsprünge 28b kann
dasselbe Muster haben wie dargestellt wurde in der ersten und zweiten
vorzugsweisen Ausführung
oder es kann realisiert werden durch Aufweisen eines radial gestreiften
Musters, welches sich von dem Zentrum des Substrates aus erstreckt.
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(4) Vorzugsweise Ausführung 4
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Die
regelmäßigen Vorsprünge der
vorhergehenden vorzugsweisen Ausführungen weisen eine flache und
ebene obere Oberfläche
auf, aber in der vorliegenden Ausführung sind die oberen Oberflächen der
regelmäßigen Vorsprünge ausgebildet
mit einer Vielzahl von kleineren rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprünge 40 mit
einem Muster aus gekreuzten Streifen. Die 10a und 10b zeigen perspektivische und Querschnittsansichten
der rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprünge 28a,
welche ausgebildet wurden mit kleineren rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprüngen 40 auf
ihren Oberflächen.
Wie gezeigt, sind die Rinnen 26 dieselben, wie dargestellt
in den vorhergehenden Ausführungen,
und eine Diamantschicht 52 ist ebenso beschichtet auf der Oberfläche des
Substrates 50.
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Die
kleineren rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprünge 40 sind
geformt auf den oberen Oberflächen der
rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprünge 28a des
Substrates 50 durch Bilden von gekreuzten Streifen von eingelassenen
Nuten 42. Ähnlich
zu den Rinnen weisen die Nuten 42, welche rund sind in
ihren Seiten- und Bodenbereichen, ein Querschnittsprofil von einer
U-Form auf. Eine Breite der Nuten 42 nimmt ab in Richtung ihres
Bodenbereiches, um den kleineren rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprüngen 40 eine
größere und
dickere Basis zu geben. Die rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprünge 28a und
die kleineren rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprünge 40 weisen
beide eine solche breitere Basisstruktur auf, welche dazu beiträgt, eine steife
Natur zu verstärken,
die gewünscht
ist für
die Substratoberfläche.
Alternativ können
die Nuten 42 eine Querschnittsansicht einer V-Form aufweisen.
Das Vorhandensein der kleineren rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprünge 40 wird
effektiver die Rückstände der
Polierscheibe abführen
von der Oberfläche
der resultierenden Aufbereitungsvorrichtung, um die Effizienz des
Aufbereitungsverfahrens zu steigern.
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Es
wird vorgezogen, dass die Rinnen und die Nuten ein U-förmiges Querschnittsprofil
aufweisen im Gegensatz zur V-Form. Im allgemeinen sind Rinnen und
Nuten, welche das U-förmige
Querschnittsprofil aufweisen, effizienter beim Ableiten von Aufbereitungsrückständen von
der Substratoberfläche,
einfach aufgrund ihrer breiteren Bodenbereiche. Weiterhin, zusätzlich zu
den Querschnittsformen der Rinnen und Nuten, wird die Ableitungseffizienz
ebenso beeinträchtigt
durch die Größe und das
Layoutmuster der Rinnen und Nuten. Daher können verschiedene Kombinationen
der obigen Faktoren realisiert werden, um eine gewünschte Ableitungseffizienz
zu erreichen.
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(5) Vorzugsweise Ausführung 5
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In
der vorliegenden Ausführung
ist eine Vielzahl von kleineren regelmäßigen Vorsprüngen 44,
welche eine Form einer rechtwinkligen Pyramide aufweisen, auf oberen
Oberflächen
der rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprünge 28b des
Substrates 50 ausgebildet. Wie durch die 11A und 11B gezeigt
wird, werden die punktförmigen
oberen Enden der kleineren rechtwinkligen pyramidischen regelmäßigen Vorsprünge 44 erreicht,
durch Formen von Kerben 42a benachbart zueinander in einem
Muster aus gekreuzten Streifen. Hier stellen die punktförmigen oberen
Enden der kleineren rechtwinkligen pyramidischen regelmäßigen Vorsprünge 44 einen
punktförmigen
Kontakt mit der Polierscheibenoberfläche während des Aufbereitungsverfahrens
her.
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Die
Schneideffizienz von einer Aufbereitungseinrichtung, welche rechtwinklige
regelmäßige Vorsprünge mit
flachen oberen Oberflächen
aufweist, ist höher
durch Herstellen von Linien- oder Flächenkontakten mit der Polierscheibenoberfläche, im
Gegensatz zu einer Aufbereitungseinrichtung, die einen Punktkontakt
herstellt. Wegen einer gleichförmigen
Höhe und
Größe der kleineren
rechtwinkligen pyramidischen regelmäßigen Vorsprünge 44,
welche auf den oberen Oberflächen
der rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprünge ausgebildet sind,
was unterschiedlich ist zu der unregelmäßigen Höhe der Schneidoberfläche von
herkömmlichen
Aufbereitungsvorrichtungen, wie sie in 1C gezeigt
werden, ist jedoch die Schneideffizienz von einer Aufbereitungsvorrichtung,
welche durch die vorliegende Erfindung ausgeführt ist und welche einen Punktkontakt
mit der Polierscheibenoberfläche
herstellt, nicht wesentlich kleiner als die der Aufbereitungsvorrichtungen,
welche Linien- oder Flächenkontakte
herstellen.
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(6) Vorzugsweise Ausführung 6
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In
der vorliegenden Ausführung
sind vier kleinere regelmäßige Vorsprünge 46,
welche eine dreieckige Form aufweisen, auf den oberen Oberflächen von
allen rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprüngen 28c des Substrates 50 ausgebildet,
durch diagonal gekreuzte Kerben 42b und 42c. Die 12A und 12B sind perspektivische
und Querschnittsansichten, welche die vorliegende Ausführung zeigen.
Im Sinne der Abführeffektivität und des
Herstellens eines Kontaktes mit der Polierscheibenoberfläche führt die
vorliegende Ausführung, welche
die rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprünge 28c mit
kleineren dreieckigen regelmäßigen Vorsprüngen 46 auf
ihren Oberflächen
ausgebildet hat, eine bessere Abführung als die rechtwinkligen
regelmäßigen Vorsprünge 28,
welche flache obere Oberflächen
aufweisen, aus und stellt mehr Kontakt her mit der Polierscheibenoberfläche als
die rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprünge 28a und 28b,
welche jeweils ausgebildet wurden mit kleineren rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprüngen 40 und
kleineren rechtwinkligen pyramidischen regelmäßigen Vorsprüngen 44.
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(7) Vorzugsweise Ausführung 7
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In
den vorhergehenden Ausführungen
wurden die regelmäßigen Vorsprünge 28, 28a, 28b und 28c auf einer
Oberflächenseite
des Substrates 50, welches die Form einer Scheibe oder
einer Platte mit vielfachen Ecken aufweist, ausgebildet. Die vorliegende
Erfindung kann jedoch auch realisiert werden durch Implementieren
von Substraten, welche unterschiedliche Formen aufweisen. In der
vorliegenden Ausführung
weist ein Substrat 50a eine Form von einer Ringröhre mit
abgeflachten oberen und unteren Oberflächen auf.
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Die 3A und 3B zeigen
Drauf- und Querschnittsansichten von dem Substrat 50a,
welches einen ringförmigen
Schneidbereich 22c aufweist, auf welchem die vorher beschriebenen
regelmäßigen Vorsprünge 28, 28a, 28b oder 28c ausgebildet
sind. Alternativ kann ein Substrat die Form einer Ringröhre aufweisen,
wobei eine ihrer offenen Oberflächen
umschlossen ist, um die Form eines Bechers einzunehmen. Die 5A und 5B sind
Draufsicht- und Querschnittsansichten, welche eine Aufbereitungsvorrichtung
zeigen, die die Form eines Bechers aufweist, in welchem ein Substrat 50c,
welches die Form einer Ringröhre
mit abgeflachten oberen und unteren Oberflächen aufweist, und ausgebildet
ist mit einer Diamantschicht 52c auf einer Oberfläche von
einem Schneidbereich 22e, angeschlossen ist an eine obere
Oberfläche
von einem Körperbereich 20e,
welcher die Form eines Bechers aufweist.
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(8) Vorzugsweise Ausführung 8
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In
der vorliegenden Ausführung
wird eine Aufbereitungsvorrichtung, welche segmentierte Schneidbereiche
aufweist, realisiert. Wie in den 4A und 4B gezeigt
ist, weist ein Substrat 52b, welches eine Form einer Ringröhre mit
abgeflachten oberen und unteren Oberflächen aufweist oder einer Ringröhre mit
einer ihrer geöffneten
Oberflächen
umschlossen, eine Anzahl von segmentierten Schneidbereichen 22d auf,
die ausgebildet sind durch eingelassene Täler, welche sich radial erstrecken
von einem Zentrum des Substrates 52b. Die segmentierten
Schneidbereiche 22d sind ausgebildet mit den regelmäßigen Vorsprüngen 28, 28a, 28b oder 28c,
und das Substrat 52b umfasst weiterhin eine Diamantschicht 52d.
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Die 6a und 6b zeigen
andere Variationen von segmentierten Schneidbereichen. Eine Anzahl von
unabhängig
segmentierten Schneidbereichen 22f, welche hergestellt
sind von ihren jeweiligen Substraten 50d und getrennt sind
voneinander in einem bestimmten Abstand, sind fest angeschlossen
an eine Oberfläche von
einem Körperbereich 20b,
um die Form eines Gürtels
einzunehmen. Der Körperbereich 20b weist
eine Form einer Ringröhre
mit abgeflachten oberen und unteren Oberflächen auf oder eine Form einer
Ringröhre mit
einer ihrer geöffneten
Oberflächen
umschlossen, und die Substrate 50d, welche alte segmentierte Schneidbereiche 22f aufweisen,
sind beschichtet mit einer Diamantschicht 52d.
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In
den obigen vorzugsweisen Ausführungen
wurden die regelmäßigen Vorsprünge, welche
rechtwinklige oder zylindrische Formen aufweisen, als Beispiel beschrieben.
Die regelmäßigen Vorsprünge können jedoch
realisiert werden mit einem weiten Bereich an Formen, wie zum Beispiel
Dreieck- oder Sechseck-Formen. Ähnlich
wurden in den vorzugsweisen Ausführungen
die rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprünge als Beispiel
beschrieben, dass sie eine rechteckige Form aufweisen, die regelmäßigen Vorsprünge können jedoch realisiert
werden mit verschiedenen Formen von vierseitigen Figuren, wie zum
Beispiel ein Rhombus. Weiter unten wird nun ein Verfahren zum Herstellen
der vorzugsweisen Ausführungen
von einer Aufbereitungsvorrichtung für Polierscheiben gemäß der vorliegenden
Erfindung detailliert beschrieben werden, mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen.
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Zuerst
wird ein Verfahren zum Herstellen einer ersten vorzugsweisen Ausführung von
einer Aufbereitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung
unten beschrieben werden.
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Die 13A bis 13D sind
Querschnittsansichten, welche ein Verfahren zum Herstellen eines Schneidbereiches 22 darstellen,
welcher in den 10A und 10B gezeigt
wurde, und welcher die rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprünge 28a ausgebildet
mit kleineren rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprüngen 40 auf
ihren Oberflächen
aufweist.
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Zuerst
wird ein Substrat 50, welches die Form einer Scheibe aufweist,
hergestellt aus den Keramik- oder zementierten Karbidmaterialien,
welche vorhergehend beschrieben wurden, dann wird das Substrat 50 einem
Fabrikationsprozess ausgesetzt, um einen Durchmesser und eine Dicke
von 100 × 40
zu erreichen.
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Danach
wird eine der Seiten des Substrates 50, welche mit einem
Schneidbereich ausgebildet werden soll, oberflächenbearbeitet durch Grob-
und Feinschleifverfahren, bei Verwendung einer Diamantradeinrichtung,
um einen gleichförmigen
und hohen Grad an Oberflächenrauhigkeit,
Flachheit und Parallelität
zu erzielen. Dann wird das Substrat einem doppelseitigen Läppungsverfahren
ausgesetzt, durch Verwendung einer Läppungseinrichtung (nicht gezeigt).
Hier wird eine Schneidoberfläche
des Substrates 50, welches mit rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprüngen ausgebildet
werden soll, fein geschliffen, bis ein hoher Grad an Flachheit von
1 m erreicht wird.
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Dann,
wie gezeigt in der 13B, werden gekreuzte Streifen
von bereichsunterteilenden Rinnen 24' und zellenunterteilenden Rinnen 26' ausgebildet
auf der Schneidoberfläche
des Substrates 50, durch Verwendung einer Diamantradeinrichtung,
welche in 14 gezeigt ist. Die Diamantradeinrichtung
umfasst einen Motor 152, Wellen 154a und 154b und
einen Radaufbau 156, umfassend Diamanträder 156a, Abstandhalter 156b,
welche zwischen die Diamanträder 156a eingebracht
sind, und Flansche 157a und 157b, welche platziert
sind an beiden Enden des Radaufbaues 156. Die Dicke der
Diamanträder 156a wird
bestimmt durch die Breite der Rinnen 24' und 26', welche gebildet werden sollen,
und die Form der Diamanträder 156a sollte
rund sein, um den Rinnen 24' und 26' einen U-förmigen Querschnitt
zu verleihen. Die Breite der Rinnen 24' und 26' nimmt ab in Richtung ihres Bodenbereiches
und gibt den resultierenden regelmäßigen Vorsprüngen 28a eine dickere
und größere Basis,
was darin resultiert, dass die steife und spröde Natur des Substrates 50,
welches hergestellt ist aus Keramik- oder zementierten Karbidmaterialien,
verstärkt
wird. Weiterhin stellen die runden U-förmigen Querschnitte der Rinnen 24' und 26' eine zusätzliche
Funktion des Abführens
von Polierscheibenrückständen von
der Schneidoberfläche
der Aufbereitungsvorrichtung dar.
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Typischerweise
weisen die Diamanträder 156a einen
Diamantschneidbereich mit Diamantpartikeln auf, angebunden an ein
Ende seines Scheibentypkörpers
durch Metall- oder Kunstharzbindung, und eine gewünschte runde
Krümmung
in der Diamantschicht der Diamanträder 156a wird besser
erzielt, wenn ein kunstharzgebundenes Diamantrad verwendet wird,
weil eine runde Krümmung
effektiver erreicht wird durch Entfernen von kunstharzgebundenen
Materialien und Diamantpartikeln während eines Drehprozesses,
bei Verwendung eines Schleifsteines.
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Die
Rinnen 24' und 26' sind ausgebildet
durch festes Platzieren des Substrates 50 auf eine Verarbeitungsplattform 164,
dann wird die Verarbeitungsplattform, welche das Substrat 50 aufweist,
nach oben bewegt in Richtung der rotierenden Diamanträder 156a,
um geschnitten zu werden. Nach dem Schleifen wird das Substrat um
90 Grad gedreht und wiederum auf der Verarbeitungsplattform 164 befestigt,
um den vorhergehenden Schneidprozess zu wiederholen, zum Formen
der gekreuzten Streifen der 24' und 26'. Hier wird zum Ausbilden der bereichsunterteilenden
Rinne 24' ein
Diamantrad 156a verwendet, das eine größere Dicke aufweist als das Diamantrad 156a,
welches benutzt wird zum Formen der zellenunterteilenden Rinne 26'. Die Breiten
der resultierenden rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprünge 28a werden
eingestellt durch eine Lücke
zwischen den Diamanträdern 156a.
Insbesondere, wenn die Lücke
zwischen den Diamanträdern 156a zunimmt,
können schmalere
rechtwinklige regelmäßige Vorsprünge 28a ausgebildet
werden. Es ist jedoch vorzuziehen, dass ein Abstand der Lücken nicht
kleiner sein sollte als die Dicke der Diamanträder 156a, um ein Abbrechen
der rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprünge 28 während des
Herstellungsverfahrens zu verhindern. Die 10A zeigt gleichförmig angeordnete
rechtwinklige regelmäßige Vorsprünge 28a (vor
dem Ausbilden mit einer Diamantschicht), welche durch das obige
Verfahren ausgebildet wurden. Die 15 ist
eine aktuelle Fotografie, welche die rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprünge zeigt,
die ausgebildet wurden auf einem Schneidbereich. Die rechtwinkligen
regelmäßigen Vorsprünge weisen
eine Dimension von 190μ (Länge) × 190μ (Breite) × 200μ (Höhe) auf.
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Mit
Bezug auf die 13C werden gekreuzte Streifen
von Kerben 42' ausgebildet
auf Oberflächen
der rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprünge 28', um eine Vielzahl
von kleineren rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprüngen 40' auszubilden,
wobei letztere jede eine Dimension von 30μ × 30μ × 30μ aufweist, durch Verwendung
eines Diamantrades 156a mit einer kleineren Dicke. Hier
weisen die Länge,
Breite und Höhe
der kleineren rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprüngen 28' haben die kleineren
rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprunge 24' eine dickere
und breitere Basis, um die schwache Sprödigkeit des Substrates, welches
aus einem Keramikmaterial hergestellt ist, zu verstärken und
zu kompensieren.
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Ecken
der kleineren rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprünge 40' mit gleichförmiger Höhe, hergestellt durch
das obige Verfahren, vergrößern weiterhin
die Schneidmöglichkeit
der resultierenden Aufbereitungsvorrichtung, durch Herstellen eines
Linienkontaktes mit der Polierscheibenoberfläche, und zu gleicher Zeit vergrößern die
kleineren rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprünge 40' auch die Abführeffizienz
der Aufbereitungsvorrichtung, durch Helfen bei der Ableitung von
Schlamm und Partikelrückständen von
der Schneidoberfläche. Weiterhin
sind die rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprünge 28' mit solchen
kleineren rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprüngen 40' effektiv beim
gleichmäßigen Verteilen
von Schlamm während
des An-Ort-und-Stelle-(in-situ)-Aufbereitungsverfahrens.
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Wie
durch die
13D gezeigt wird, wird das Substrat,
nachdem es ausgebildet wurde mit kleineren rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprüngen
40', einer Gasphasenabscheidung
nach chemischem Verfahren (chemical vapor deposition CVD) ausgesetzt,
um eine Diamantschicht
52 auszubilden. Eine weit verbreitet
verwendete herkömmliche
CVD-Einrichtung wird verwendet für
das CVD-Verfahren,
welches die folgenden Eigenschaften, welche in der Tabelle 1 aufgelistet
sind, aufweist. Ein 4 inch Si
3N
4-Substrat
wurde verwendet, um die Diamantschicht
52 abzuscheiden. Tabelle
1: Bedingungen für
das CVD-Verfahren
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Eine
Diamantschicht 52 mit einer dünnen und gleichförmigen Dicke,
welche stark an der Oberfläche des
Substrates 50 anhaftet, wurde erzielt. Wegen der dünnen und
gleichförmigen
Dicke der Diamantschicht 52 wurde die Oberflächenstruktur
des Substrates 50 erhalten nach dem Abscheidungsverfahren.
Die obigen Bedingungen, welche die Gasphasenabscheidung nach chemischem
Verfahren begleiteten, stellen eine von vielen geeigneten Bedingungen
dar, welche angewendet werden können
für das
CVD-Verfahren in der vorliegenden Erfindung.
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Nach
dem Ausbilden der Diamantschicht 52 auf der Substratoberfläche wird
ein vorgefertigter Körperbereich 20 fest
angeschlossen an das Substrat 50. Der Körperbereich 20 arbeitet,
um die resultierende Aufbereitungsvorrichtung mit der Aufbereitungseinrichtung
zu verbinden, zum besseren Steuern des Verfahrens des Schneidens
der Polierscheibe. Alternativ kann eine Aufbereitungsvorrichtung,
ohne die Funktion des Körperbereiches 20 zu
kompensieren, realisiert werden ohne den Körperbereich 20, wie
dargestellt durch die vorzugsweisen Ausführungen.
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Das
obige Verfahren zum Herstellen einer Aufbereitungsvorrichtung wurde
beschrieben für
die erste vorzugsweise Ausführung
der vorliegenden Erfindung. Der Fachmann kann jedoch andere vorzugsweise
Ausführungen
von einer Aufbereitungsvorrichtung herstellen, durch das oben beschriebene
Verfahren, wie zum Beispiel die vorzugsweisen Ausführungen,
welche gezeigt wurden und dargestellt wurden durch die 2E, 3A, 4A und 5A.
Insbesondere kann die vorzugsweise Ausführung einer Aufbereitungsvorrichtung
mit segmentierten Schneidbereichen, wie in 6A gezeigt
wird, realisiert werden, durch Aussetzen eines Substrates 50 einem
Feinschleifverfahren, um hochebene Oberflächen zu erreichen, welche die
gewünschte
gleichförmige
Rauhigkeit aufweisen, gefolgt durch das Beschichten einer Diamantschicht
auf das Substrat 50 mittels eines CVD-Verfahrens. Dann
wird das Substrat 50, welches die Diamantschicht aufweist, in
unabhängige
segmentierte Schneidbereiche geschnitten, welche fest angeschlossen
sind an der Oberfläche des
Körperbereiches 20 in
einer Anordnung, wie sie durch die 6A gezeigt
wird.
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Weiterhin
können
die kleineren rechtwinkligen pyramidischen regelmäßigen Vorsprünge 44,
wie sie in den 11A und 11B gezeigt
werden, erreicht werden durch Auswählen des Diamantrades 156a,
das eine geeignete Dicke und abgerundete Krümmung an seiner äußeren Diamantschicht
aufweist. Ähnlich
können
die kleineren dreieckigen regelmäßigen Vorsprünge 46 wie
sie in den 12A und 12B gezeigt
werden, erreicht werden, durch Verwenden eines geeigneten Diamantrades 156a.
Die rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprünge, welche
eine flache Oberfläche
aufweisen, wie in den 7A, 7B, 8A und 8B gezeigt
wird, können
direkt mit der Diamantschicht 52 beschichtet werden, ohne
einem Verfahren ausgesetzt zu werden, wie es in der 13C dargestellt ist.
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Auf
der anderen Seite können
die zylindrischen regelmäßigen Vorsprünge 28b,
welche in den 9A und 9B gezeigt
sind, effektiver erreicht werden, durch ein Formgebungsverfahren,
in welchem ein Substrat, welches schon integral ausgebildet wird
mit den zylindrischen regelmäßigen Vorsprüngen 28b,
erzielt wird durch Formen/Gießen
(molding). Die zylindrischen regelmäßigen Vorsprünge 28b des
Substrates werden dann einem Feinschleifverfahren ausgesetzt, direkt
gefolgt durch ein chemisches Gasphasenabscheidungsverfahren, um
beschichtet zu werden mit einer Diamantschicht. Ähnlich kann ein Substrat mit
den rechtwinkligen regelmäßigen Vorsprüngen erzielt
werden durch ein Formgebungsverfahren (molding process).
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Zudem
können
die Rinnen und Kerben der vorliegenden Erfindung, welche eine V-Querschnittsform aufweisen,
realisiert werden durch Verwenden eines Diamantrades mit einem rechtwinkligen
Ende und durch Drehen des Substrates, welches bearbeitet werden
soll um 45 Grad von seiner horizontalen Position aus.
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Eine
Aufbereitungsvorrichtung, die zur Verfügung gestellt wird durch die
vorliegende Erfindung, stellt Ausnahmeschneidfähigkeiten zur Verfügung, und
weil ihre Anti-Verschleiß-
und Anti-Korrosionseigenschaften ähnlich denen von Diamanten
sind, wird der Aufbereitungsvorrichtung eine verlängerte Lebensdauer
verliehen. Die regelmäßigen Vorsprünge des
Schneidbereiches arbeiten als Schneidmesser und erlauben, dass die Aufbereitungsvorrichtung
in Punkt- und Flächenkontakt
mit den Polierscheiben kommt, zusätzlich zu ihrer primären Funktion
des Herstellens eines Linienkontaktes. Die Diamantschicht, welche
auf der Schneidoberfläche ausgebildet
wird, versieht die Aufbereitungsvorrichtung mit Ausnahmesteifigkeits-
und Sprödeigenschaften. Insbesondere
verstärkt
die Diamantschicht die strukturelle Integrität der Schneidoberfläche, um
den Verschleiß der
scharten Ecken der Schneidmesser durch Polierpartikel, wie zum Beispiel
Aluminium, Silika und Zerdioxid (Ceria) vom Schlamm, zu vermindern.
Weiterhin, kann durch das Vorsehen der Diamantschicht auf der Schneidoberfläche das
Ablösen
von Diamantpartikeln von der Schneidoberfläche, wie es in den herkömmlichen
Aufbereitungsvorrichtungen auftrat, eliminiert werden, und die Metallionen-Verunreinigung
der Wafer-Schaltkreise, welche verursacht wird durch korrodierte
Bindungsmetalle von der Oberfläche
der herkömmlichen
Aufbereitungsvorrichtungen in Metall-CMP-Verfahren, kann verhindert
werden. Zusätzlich
stellt die Diamantschicht, welche eine dünne und gleichförmige Dicke
aufweist, eine andauernde Schneidperformance zur Verfügung, während sie
gleichzeitig die Schleiffähigkeit
der Aufbereitungsvorrichtung vergrößert. Zudem vergrößern die Rinnen
und Kerben mit U- oder V-Querschnittsformen weiterhin die Schneideffizienz
der Aufbereitungsvorrichtung durch effektives Abführen der
zurückbleibenden
Partikel von der Schneidoberfläche.
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Industrielle
Anwendbarkeit
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Die
Aufbereitungsvorrichtung, welche durch die vorliegende Erfindung
dargestellt wird, macht es möglich,
eine gewünschte
Schneidperformance zu erreichen und zu steuern, und stellt einen
Vorteil des Ausführens
einer hocheffektiven Aufbereitung ohne das Vorhandensein von einem
hohen Druck zur Verfügung.
Als ein Ergebnis kann eine Polierscheibe mit einer gleichförmig aufbereiteten
Oberfläche
erzielt werden, um das Auftreten von begleitenden Mikrokratzern
auf den Wafer-Oberflächen
zu vermindern, so dass die Mengenleistung an Halbleiterscheiben
vergrößert werden
kann, während
die Produktionskosten vermindert werden können durch eine vergrößerte Lebenszeit
der Polierscheiben, welche aufbereitet werden durch die Aufbereitungsvorrichtung
gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Ein
Verfahren des Herstellens einer Aufbereitungsvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung ist relativ einfach und hat einen ausgeprägten Vorteil,
nicht eingeschränkt
oder begrenzt zu sein bei der Herstellung von Aufbereitungsvorrichtungen,
welche Schneidbereiche von verschiedenen Formen und Größen aufweisen.
Im Hinblick auf unterschiedliche Grade an Oberflächenrauhigkeit der Polierscheiben,
welche gefordert werden, um Wafer-Schaltkreise und Wafer, die aus unterschiedlichen
Typen an Material hergestellt sind, zu polieren, ermöglicht das
Verfahren, welches zur Verfügung
gestellt wird durch die vorliegende Erfindung, die Herstellung von
Aufbereitungsvorrichtungen, geeignet für die Polierscheiben mit unterschiedlichen
Graden an Oberflächenrauhigkeit,
durch Einstellen und Steuern der Größe der regelmäßigen Vorsprünge, des
Abstandes zwischen den Rinnen, des Abstandes zwischen den Kerben
und der Dicke der Diamantschicht. Das Verfahren zur Herstellung
einer Aufbereitungsvorrichtung für
Polierscheiben gemäß der vorliegenden
Erfindung ist viel flexibler und anpassbarer als die herkömmlichen
Elektroabscheid- und Hartlötverfahren.
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Während die
vorliegende Erfindung insbesondere gezeigt wurde und beschrieben
wurde mit Bezug auf besondere Ausführungen derselben, soll verstanden
werden, dass die vorliegende Erfindung nicht begrenzt ist auf diese
vorzugsweisen Ausführungen,
sondern verschiedene Änderungen
und Modifikationen durch den Fachmann ausgeführt werden können innerhalb
des Erfindungsgedankens und der Offenbarung der Erfindung, wie sie
nachfolgend beansprucht wird.
