FR2907700A1 - Patin de polissage a rainurage radialement constant - Google Patents

Abstract

Un patin de polissage chimique-mécanique circulaire comprend une surface de polissage (108) ayant une origine disposée de manière concentrique. La surface de polissage (108) comprend des ensembles de rainures (128, 132) contenant chacun des rainures (128A, 132A) disposées suivant un dessin dans lequel des premières rainures dans un ensemble de rainures croisent des rainures dans un autre ensemble. Les rainures dans chaque ensemble de rainures (128, 132) sont configurées et agencées de telle sorte que la fraction de la surface de polissage (108) qui est rainurée, telle que mesurée le long d'un cercle quelconque qui est concentrique à l'origine et croise les rainures, est sensiblement constante, c'est-à-dire dans la limite d'environ 25% de sa moyenne.

Description

La présente invention se rapporte d'une manière générale au domaine du

polissage chimique-mécanique (CMP). En particulier, la présente invention se rapporte à un patin CMP ayant des rainures en spirale à surface constante superposées. Dans la fabrication de circuits intégrés et d'autres dispositifs électroniques sur une rondelle de semi-conducteur, de multiples couches de matière conductrice, semi-conductrice et diélectrique sont déposées sur et gravées dans la rondelle. Des couches minces de ces matières peuvent être déposées par plusieurs techniques de dépôt. Des techniques de dépôt courantes dans le traitement de rondelle moderne comprennent le dépôt physique en phase vapeur (PVD) (également connu sous le nom de projection), le dépôt chimique en phase vapeur (CVD), le dépôt chimique en phase vapeur assisté par plasma (PECVD) et le plaquage électrochimique. Des techniques de gravure courantes comprennent la gravure isotrope et anisotrope humide et à sec, entre autres.

Lorsque des couches de matières sont déposées et gravées de manière séquentielle, la surface de la rondelle devient non plane. Du fait qu'un traitement de semi-conducteur consécutif (par exemple une photolithographie) exige que la rondelle ait une surface plate, la rondelle doit être aplanie de manière périodique. L'aplanissement est utile afin d'enlever une topographie de surface indésirable ainsi que des défauts de surface, tels que des surfaces rugueuses, des matières agglomérées, un endommagement de réseau cristallin, des rayures et des couches ou des matières contaminées. L'aplanissement chimique-mécanique, ou polissage chimique-mécanique (CMP), est une technique courante utilisée pour aplanir des rondelles de semi-conducteur et d'autres pièces. Dans le patin CMP conventionnel utilisant 2907700 2 un dispositif de polissage rotatif à axe double, un support de rondelle, ou tête de polissage, est monté sur un ensemble de support. La tête de polissage maintient la rondelle et la positionne en contact avec une couche de 5 polissage d'un patin de polissage à l'intérieur du dispositif de polissage. Le patin de polissage a un diamètre plus grand que le double du diamètre de la rondelle qui est aplanie. Pendant le polissage, le patin de polissage et la rondelle sont entraînés en rotation autour 10 de leurs centres concentriques respectifs alors que la rondelle est engagée avec la couche de polissage. L'axe de rotation de la rondelle est décalé par rapport à l'axe de rotation du patin de polissage d'une distance plus grande que le rayon de la rondelle de telle sorte que la rotation 15 du patin balaye une piste de rondelle annulaire sur la couche de polissage du patin. Lorsque le seul mouvement de la rondelle est de rotation, la largeur de la piste de rondelle est égale au diamètre de la rondelle. Toutefois, dans certains dispositifs de polissage à axe double, la 20 rondelle est amenée à osciller dans un plan perpendiculaire à son axe de rotation. Dans ce cas, la largeur de la piste de rondelle est plus grande que le diamètre de la rondelle d'une valeur qui tient compte du déplacement dû à l'oscillation. L'ensemble de support procure une pression 25 pouvant être commandée entre la rondelle et le patin de polissage. Pendant le polissage, une pâte, ou un autre agent de polissage, s'écoule sur le patin de polissage et dans l'espace entre la rondelle et la couche de polissage. La surface de rondelle est polie et rendue plane par action 30 chimique et mécanique de la couche de polissage et de l'agent de polissage sur la surface. L'interaction entre les couches de polissage, les agents de polissage et les surfaces de rondelle pendant le polissage chimique-mécanique est de plus en plus étudiée, 2907700 3 dans un effort d'optimisation des conceptions de patin de polissage. La plupart des développements de patin de polissage des dernières années ont été d'une nature empirique. Une majeure partie de la conception des surfaces 5 de polissage, ou des couches, s'est focalisée sur le fait de pourvoir ces couches de différents dessins de vides et d'agencements de rainures qui sont censés améliorer l'utilisation de la pâte et l'uniformité du polissage. Avec les années, assez peu de dessins et agencements de rainure 10 et de vide différents ont été mis en œuvre. Les dessins de rainure de l'art antérieur comprennent des dessins radiaux, circulaires concentriques, à grille cartésienne et en spirale, entre autres. Les configurations de rainure de l'art antérieur comprennent des configurations dans 15 lesquelles la largeur et la profondeur de toutes les rainures sont uniformes parmi toutes les rainures et des configurations dans lesquelles la largeur ou la profondeur des rainures varie d'une rainure à l'autre. Plus particulièrement, plusieurs dessins de 20 rainure de l'art antérieur pour des patins de polissage rotatifs comprennent des rainures qui se croisent l'une l'autre une ou plusieurs fois. Par exemple, le brevet U.S. numéro 5 650 039 au nom de Talieh décrit dans sa figure 3 un patin de polissage circulaire ayant des segments de 25 rainure en spirale ou circulaire courbe disposés de telle sorte que des segments immédiatement adjacents s'enroulent dans des directions opposées et se croisent l'un l'autre. La publication de brevet japonais numéro 2001-138212 au nom de Doi et autres décrit un patin de polissage circulaire 30 ayant deux ensembles de rainures en spirale qui s'étendent depuis la proximité du centre concentrique du patin jusqu'au bord du patin et se croisent l'un l'autre plusieurs fois sur leurs longueurs. Bien que ces dessins de rainure soient connus, les concepteurs de patin de 2907700 4 polissage recherchent de manière continue des dessins de rainure qui rendent les patins de polissage plus efficaces et utiles par rapport aux patins connus. 5 Dans un aspect de l'invention, un patin de polissage comprend une couche de polissage configurée afin de polir au moins un substrat magnétique, optique ou à semi-conducteur en présence d'un agent de polissage, la couche de polissage comprenant une surface de polissage 10 circulaire ayant un centre concentrique et une périphérie extérieure; au moins une première rainure formée dans la surface de polissage circulaire; et au moins une deuxième rainure formée dans la surface de polissage circulaire de façon à croiser la au moins une première rainure au moins 15 deux fois de façon à définir au moins une zone à quatre côtés ayant quatre côtés courbes; chaque rainure de la au moins une première rainure et de la au moins une deuxième rainure pourvoyant la surface de polissage circulaire de (ou occupant sur celle-ci) une fraction respective de 20 circonférence rainurée depuis un premier emplacement à proximité du centre concentrique jusqu'à un deuxième emplacement à proximité de la périphérie extérieure, la fraction respective de circonférence rainurée ayant une moyenne et restant dans la limite d'environ 25% de la 25 moyenne. De plus, de préférence la première rainure représente une partie d'un premier ensemble de rainures ayant un premier rayon de départ et contenant une pluralité de premières rainures formées dans la surface de polissage 30 circulaire, chaque rainure de la pluralité de premières rainures étant disposée en fonction d'un ensemble d'équations de fraction constante de circonférence rainurée en fonction du premier rayon de départ de façon à procurer une première fraction de circonférence rainurée ayant une 2907700 5 première moyenne et restant dans la limite d'environ 5% de la première moyenne; et la deuxième rainure représente une partie d'un deuxième ensemble de rainures ayant un deuxième rayon de départ et contenant une pluralité de deuxièmes 5 rainures formées dans la surface de polissage circulaire de telle sorte que des rainures de la pluralité de premières rainures croisent des rainures de la pluralité de deuxièmes rainures au moins une fois de façon à définir une pluralité de zones à quatre côtés ayant chacune quatre côtés courbes, 10 chaque rainure de la pluralité de deuxièmes rainures étant disposée en fonction de l'ensemble d'équations de fraction constante de circonférence rainurée en fonction du deuxième rayon de départ afin de procurer une deuxième fraction de circonférence rainurée ayant une deuxième moyenne et 15 restant dans la limite d'environ 5% de la deuxième moyenne. La figure 1 est une vue en plan d'un patin de polissage fabriqué selon la présente invention de façon à avoir deux ensembles de rainures qui se croisent. 20 La figure 2 est une vue en coupe agrandie du patin de polissage de la figure 1 le long de la ligne 2-2 de la figure 1. La figure 3 est une vue schématique du patin de polissage de la figure 1 montrant une rainure de chacun des 25 deux ensembles de rainures qui se croisent. La figure 4 est une vue en plan d'une variante de patin de polissage fabriquée selon la présente invention de façon à avoir deux ensembles de rainures qui se croisent. La figure 5 est une vue schématique du patin de 30 polissage de la figure 4 montrant une rainure de chacun des deux ensembles de rainures qui se croisent. La figure 6 est une vue en plan d'une autre variante de patin de polissage fabriquée selon la présente 2907700 6 invention de façon à avoir deux ensembles de rainures qui se croisent. La figure 7 est une vue schématique du patin de polissage de la figure 6 montrant une rainure de chacun des 5 deux ensembles de rainures qui se croisent. La figure 8 est une vue en plan d'encore une autre variante de patin de polissage fabriquée selon la présente invention de façon à avoir deux ensembles de rainures qui se croisent. 10 La figure 9 est une vue schématique du patin de polissage de la figure 8 montrant une rainure de chacun des deux ensembles de rainures qui se croisent. La figure 10 est une vue en plan d'une autre variante de patin de polissage fabriquée selon la présente 15 invention de façon à avoir deux ensembles de rainures qui se croisent, les rainures dans chaque ensemble ayant un pas angulaire variable; La figure 11 est une vue schématique partielle agrandie du patin de polissage de la figure 10 montrant 20 plusieurs rainures de chacun des deux ensembles de rainures qui se croisent. La figure 12 est un dessin schématique d'un système de polissage selon la présente invention. 25 Si l'on se réfère aux dessins, les figures 1 à 3 illustrent un patin de polissage 100 fabriqué selon la présente invention qui, comme cela est décrit plus en détail ci-dessous, peut être utilisé avec une machine de polissage CMP. Comme cela est représenté dans la figure 2, 30 un patin de polissage 100 comprend une couche de polissage 104 ayant une surface de polissage 108. La couche de polissage 104 peut être supportée par une couche de support 112, qui peut être formée intégralement avec la couche de polissage ou bien peut être formée séparément de la couche 2907700 7 de polissage. La couche de polissage 104 peut être fabriquée dans n'importe quelle matière appropriée pour le polissage de l'article qui est poli, tel qu'une rondelle de semi-conducteur (indiquée par le contour 114 dans la figure 5 1), un article de support magnétique, par exemple un disque d'un disque dur d'ordinateur ou une optique, par exemple une lentille de réfraction, une lentille de réflexion, un réflecteur plan ou un article plan transparent, entre autres. Des exemples de matières pour la couche de 10 polissage 104 comprennent, par souci d'illustration et non pas de limitation, différentes matières plastiques polymères, telles que du polyuréthanne, du polybutadiène, du polycarbonate et du polyméthylacrylate, parmi de nombreux autres. 15 Comme cela se voit dans les figures 1 et 3, un patin de polissage 100 a de manière typique une forme de disque circulaire de telle sorte qu'une surface de polissage 108 a un centre concentrique, ou origine O, et une périphérie extérieure circulaire 120 disposée à une 20 distance RO (figure 3) de l'origine O. Pendant l'utilisation, l'article qui est poli (ici une rondelle comme cela est indiqué par le contour 114), qui est de manière typique, mais pas nécessairement, une rondelle de semi-conducteur, balaye une piste de polissage (rondelle) 25 circulaire 124 sur la surface de polissage 108 lorsque le patin de polissage 100 est entraîné en rotation autour de l'origine O. La piste de polissage 124 est la partie de la surface de polissage face à l'article poli pendant le polissage. La piste de polissage 124 est définie d'une 30 manière générale par une limite intérieure 124A et une limite extérieure 124B. Comme les gens du métier l'apprécieront facilement, les limites intérieure et extérieure 124A et B de la piste de rondelle 124 sont principalement circulaires, mais peuvent être considérées 2907700 8 comme étant ondulées dans le cas d'un dispositif de polissage qui applique un mouvement orbital ou oscillant à l'article poli ou au patin de polissage 100. Si l'on se réfère aux figures 1 à 3, un patin de 5 polissage 100 comprend deux ensembles de rainures 128, 132 contenant chacun une pluralité de rainures respectives correspondantes 128A, 132A. De manière importante, et comme cela est discuté en détail ci-dessous, chaque rainure 128A est configurée et positionnée afin de croiser certaines des 10 rainures 132A, et chaque rainure 128A, 132A est sensiblement une rainure à `surface constante'. Dans une rainure à surface vraiment constante, le rapport de la longueur du segment ou arc d'un cercle qui croise la rainure depuis un côté de la rainure jusqu'à l'autre sur la 15 longueur du segment complémentaire ou arc du cercle à l'extérieur de la rainure a la même valeur indépendamment du rayon du cercle. Par conséquent, la fraction de surface de polissage 108 qui est rainurée par chaque ensemble 128, 132 de rainures 128A, 132A, telle que mesurée le long d'un 20 cercle quelconque qui est concentrique à l'origine O et croise les rainures dans cet ensemble, est sensiblement constante, c'est-à-dire dans la limite d'environ 25% de la moyenne, dans tout cet ensemble. Ce concept est appelé ici fraction de circonférence rainurée , ou simplement 25 CF . Chaque rainure 128A, 132A peut avoir virtuellement n'importe quelle forme en coupe et taille en coupe souhaitées afin de s'adapter à un ensemble particulier de critères de conception. Ainsi, la forme en coupe rectangulaire des rainures 128A, 132A, comme cela est 30 illustré plus particulièrement dans la figure 2, et la taille en coupe relative représentée sont simplement des illustrations. Les gens du métier comprendront la large plage de formes et de tailles de rainures 128A, 132A qu'un concepteur peut prévoir pour un patin de polissage de la 2907700 9 présente invention, tel que le patin 100. Les gens du métier comprendront également facilement que les formes en coupe et les tailles des rainures 128A, 132A peuvent varier sur la longueur de chaque rainure ou d'une rainure à 5 l'autre, ou bien les deux. Les rainure 132A dans l'ensemble de rainures 132 s'étendent à travers la piste de polissage 124, en croisant à la fois la limite intérieure 124A et la limite extérieure 124B, alors que les rainures 128A dans l'ensemble 128 croisent seulement la limite extérieure 10 124B. Comme les gens du métier l'apprécieront facilement, le fait que les rainures 128A, 132A de chaque ensemble 128, 132 s'étendent ou non sur l'une ou bien les deux limites 124A et B est une fonction des besoins de polissage que le patin de polissage 100 est prévu pour satisfaire. 15 Une CF constante peut être obtenue pour chaque ensemble 128, 132 de rainures 128A, 132A en disposant les rainures respectives correspondantes sur la base des équations suivantes, qui définissent une forme en spirale : X = R cos y (R); et équation (1) 20 Y = R sin y et (R), équation (2) où R est la distance depuis le centre du patin et y est l'angle dans un système de coordonnées polaires fixé au niveau de ce centre, et R y(R) (ù )'- 1 Rs Rs + sin_' () - équation (3) R 25 avec Rs qui est le rayon de départ de la spirale. Les équations (1) à (3) sont appelées ci-après ensemble d'équations de fraction constante de circonférence rainurée ou simplement équations CF . Comme cela se voit d'après les équations CF ci- 30 dessus, la variable qui définit la courbure des rainures 128A, 132A est Rs, qui est le rayon intérieur ou de départ pour l'ensemble de rainures correspondant. Comme cela se voit facilement dans la figure 3 dans laquelle R1 est le 2907700 10 rayon de départ pour chaque rainure 132A et R2 est le rayon de départ pour chaque rainure 128A, plus le rayon de départ est petit, plus le nombre de tours d'enroulement que les rainures respectives font autour de l'origine 0 est grand. 5 Avec le rayon de départ relativement petit R1, chaque rainure 132A fait plus de trois tours d'enroulement autour de l'origine 0, alors que chaque rainure I28A, qui a un rayon de départ relativement grand R2, balaye environ un douzième d'un tour d'enroulement autour de l'origine. Alors 10 que le rayon de départ de chaque ensemble de rainures 128, 132 (figure 1) peut être une valeur quelconque depuis zéro, où les rainures partent au niveau de l'origine 0, jusqu'à moins que le rayon extérieur RO du patin de polissage 100, pour parler d'une manière pratique, un des rayons de départ 15 (R1 dans la figure 3) est de manière typique, quoique pas nécessairement, inférieur au rayon de la limite intérieure 124A (figure 1) de la piste de polissage 124 et un autre des rayons de départ (R2 dans la figure 3) est de manière typique, quoique pas nécessairement, inférieur au rayon de 20 la limite extérieure 124B (figure 1) de la piste de rondelle. Afin d'ajuster l'uniformité de rondelle, le petit rayon de départ R1 est de préférence à l'extérieur de la piste de rondelle et le relativement grand rayon de départ R2 est à l'intérieur de la piste de rondelle. Ceci permet 25 l'ajustement et l'accord fin du polissage afin d'améliorer l'uniformité de rondelle. Dans un ensemble d'exemple de formes de réalisation de patins de polissage fabriqués selon la présente invention, on peut souhaiter que les rainures d'au 30 moins un ensemble de rainures s'enroulent sur au moins deux tours complets autour de l'origine O. En utilisant les équations CF ci-dessus, ceci exige que le rayon de départ de ces rainures soit inférieur à environ 1/12 du rayon de patin RO. Pour un dispositif de polissage de rondelle de 2907700 11 300 mm, le rayon de patin peut être d'approximativement 381 , donc le rayon de départ doit être d'environ 31,7 mm afin d'avoir pour résultat deux tours complets de la rainure en spirale. Dans un autre ensemble d'exemple de 5 formes de réalisation, on peut souhaiter que les rainures dans au moins un ensemble de rainures s'enroulent sur pas plus d'un tour autour de l'origine O. Ceci exige que le rayon de départ dans les équations CF ne soit pas inférieur à 1/3 du rayon RO, ou pour le patin de 300 mm noté ci-10 dessus, 127 mm. Dans encore d'autres formes de réalisation, il peut être souhaitable que les rainures dans un ensemble de rainures s'enroulent sur au moins deux tours complets alors que les rainures dans l'autre ensemble de rainures ne s'enroulent pas plus d'un tour. Bien sûr, les gens du 15 métier apprécieront facilement que d'autres formes de réalisation encore peuvent satisfaire d'autres exigences d'enroulement lorsque cela est souhaité. Des rainures formées d'une manière sensiblement en rapport avec les équations CF ont pour résultat les 20 rainures en spirale à CF constante 128A, 132A, ce qui se traduit par le fait de prévoir une surface sensiblement constante de la surface de polissage 108 en fonction du rayon R pour chaque ensemble de rainures 128, 132 (figure 1), ce qui, à son tour, peut se traduire en une performance 25 de polissage plus uniforme qu'un patin de polissage ayant des ensembles de rainures avec une CF non constante ou sensiblement non constante. L'avantage principal d'une CF constante est l'établissement d'un film de pâte entre la rondelle et le patin qui a une épaisseur sensiblement 30 uniforme d'un point à l'autre, ce qui amène des forces sur la rondelle à s'équilibrer avec la rondelle d'une manière exactement parallèle au plan moyen du patin. Au contraire, une CF non constante conduit à des variations d'un point à l'autre dans l'état hydrodynamique entre le patin et la 2907700 12 rondelle, avec pour résultat une inclinaison de rondelle et un enlèvement de matière non uniforme correspondant. Le pourcentage réel de la CF pour chaque ensemble de rainures 128, 132 dépend du nombre de rainures 128A, 132A à un rayon 5 donné quelconque, des largeurs des rainures au niveau de ce rayon et de la courbure des rainures au niveau de ce rayon. Il est à noter que, alors que la CF peut être virtuellement n'importe quel pourcentage, l'expérience à ce jour a montré qu'une CF combinée, c'est-à-dire la somme de la CF pour 10 l'ensemble de rainures 128 et de la CF pour l'ensemble de rainures 132, dans la plage d'environ 10% à environ 45%, procure de bonnes performances pour le polissage de rondelle à semi-conducteur. De plus, comme cela a été mentionné, la présente divulgation permet à des rainures 15 d'avoir une large plage de courbures. Dans le patin de polissage 100, chaque rainure 128A balaye seulement environ 1/12ème d'un tour d'enroulement autour de l'origine 0, alors que chaque rainure 132A balaye trois tours d'enroulement. Bien sûr, des balayages plus petits et plus grands peuvent 20 être utilisés lorsque cela est nécessaire afin de s'adapter à une conception particulière. D'autres variables pour la configuration et la disposition des rainures 128A, 132A dans des ensembles respectifs correspondants 128, 132 comprennent le nombre de 25 rainures, la direction de courbure des rainures, et les points de départ et de fin des rainures dans chaque ensemble. En ce qui concerne le nombre de rainures 128A, 132A, un concepteur peut prévoir aussi peu qu'une rainure dans chaque ensemble 128, 132 et autant que cela est 30 souhaité dans chaque ensemble. Bien sûr, il y a des limites pratiques au nombre maximum de rainures 128A, 132A qui peuvent être prévues physiquement sur la surface de polissage 108. La direction de courbure des rainures, dans cet exemple des rainures 128A, 132A, entre les deux 2907700 13 ensembles, ici les ensembles 128, 132, est à l'appréciation du concepteur. En fonction de la conception, un ensemble de rainures peut s'enrouler dans la même direction autour de l'origine O que l'autre ensemble ou peut s'enrouler dans la 5 direction opposée par rapport à l'autre ensemble. Si les deux ensembles s'enroulent dans la même direction, ils peuvent s'enrouler dans le sens des aiguilles d'une montre ou dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Dans ce but, il est à noter que, du fait de la 10 nature des équations CF précédentes, si les deux ensembles de rainures s'enroulent dans la même direction, par exemple comme dans les ensembles de rainures 304, 308 des figures 6 et 7, les rainures dans les ensembles respectifs doivent démarrer à des rayons de départ différents. Si les rayons 15 de départ sont identiques, les rainures s'enroulant dans la même direction ont la même courbure et ne se croisent ainsi pas l'une l'autre. Bien sûr, le croisement d'enroulement de rainure dans des directions opposées est une caractéristique intrinsèque tant que les extensions 20 radiales des zones rainurées des ensembles de rainures respectifs se chevauchent suffisamment. Alors que, dans le patin de polissage 100 d'exemple des figures 1 à 3, la valeurs de CF pour chaque ensemble de rainures 128, 132 est constante sur la base des 25 dispositions des rainures 128A, 132A en utilisant les équations CF, dans d'autres formes de réalisation, CF peut être relativement non constante. Dans ces formes de réalisation, on préfère que la CF de chaque ensemble de rainures reste dans la limite d'environ 25% de sa valeur 30 moyenne en fonction du rayon de patin et, de préférence, reste dans la limite d'environ 10% de sa valeur moyenne. De préférence encore, la CF reste dans la limite de 5% de sa valeur moyenne en fonction du rayon de patin; et de manière idéale, la CF reste constante par rapport à sa valeur 2907700 14 moyenne en fonction du rayon de patin. Il est plus important de maintenir la CF stable dans sa zone de polissage prévue. Par exemple, lors du polissage de rondelles, la CF reste de préférence stable à l'intérieur 5 de la piste de rondelle. Ces limites de CF permettent, entre autres choses, des variations par rapport à une formation de rainure idéale (par exemple un relâchement de la tolérance de conception de rainure afin de rendre le processus de formation des rainures moins coûteux et moins 10 long), et une compensation d'effets de polissage quelconques qui sont une fonction du rayon du patin de polissage (par exemple l'enlèvement de matière en fonction de la distribution de pâte). Comme cela peut se voir facilement dans la figure 15 1, les ensembles de rainures qui se croisent 128, 132 définissent une pluralité de zones à quatre côtés 136 délimitées chacune par quatre segments de rainures respectives correspondantes des rainures 128A, 132A. Dans les formes de réalisation représentées, dans lesquelles les 20 rainures 128A, 132A sont d'une forme en spirale, chacun des quatre côtés de chaque zone à quatre côtés 136 est courbe. On voit également facilement que les surfaces des zones à quatre côtés 136 augmentent avec une augmentation de la distance radiale entre les zones et le centre O du patin de 25 polissage 100. Les figures 4 à 11 illustrent certaines variantes d'exemple de patins de polissage 200, 300, 400, 450 selon la présente invention. Les figures 4 et 5 illustrent un patin de polissage 200 ayant deux ensembles 204, 208 de 30 rainures 204A, 208A dans lesquelles les rainures s'enroulent dans des directions opposées l'une par rapport à l'autre. Par souci de clarté, la figure 5 montre plus particulièrement chacune des rainures 204A, 208A. Comme les rainures 128A, 132A, chaque rainure 204A, 208A peut avoir 2907700 15 n'importe quelle configuration en coupe transversale adaptée à une application particulière. Egalement comme les rainures 128A, 132A des figures 1 à 3, les rainures 204A, 208A sont des rainures en spirale disposées en fonction des 5 équations CF, ci-dessus, de façon à procurer une CF constante pour chaque ensemble de rainures 204, 208. Comme dans le patin de polissage 100 de la figure 1, les rainures qui se croisent 204A, 208A de la figure 4 définissent une pluralité de zones 212 ayant chacune quatre côtés courbes 10 définis par des segments courbes de rainures respectives correspondantes 204A, 208A. Egalement comme dans le patin de polissage 100 de la figure 1, les surfaces des zones 312 de la figure 4 augmentent avec l'augmentation de la distance radiale par rapport au centre 0 du patin de 15 polissage 200. Les figures 6 et 7 montrent un patin de polissage 300 ayant deux ensembles 304, 308 de rainures 304A, 308A qui sont globalement les mêmes que les rainures respectives correspondantes 128A, 132A de la figure 1 et les rainures 20 204A, 208A de la figure 4. Toutefois, dans le cas du patin de polissage 300, comme cela a été mentionné ci-dessus, les rainures 304A et les rainures 308A s'enroulent chacune dans la même direction autour de l'origine 0 du patin. Par souci de clarté, la figure 7 montre une rainure 304A, 308A de 25 chaque ensemble 304, 308. Afin de compléter chaque ensemble 304, 308, chacune des rainures 304A, 308A représentées est simplement répétée à un pas angulaire constant dans une direction circonférentielle autour du patin de polissage. Les rainures 304A, 308A ont été prévues selon les équations 30 CF ci-dessus, de façon à procurer une CF constante pour chaque ensemble de rainures 304, 308. Comme cela peut se voir dans la figure 6, les rainures qui se croisent 304A, 308A définissent une pluralité de zones 312 ayant chacune quatre côtés courbes définis par dessegments courbes de 2907700 16 rainures respectives correspondantes 304A, 308A. De nouveau, les surfaces des zones 312 augmentent avec l'augmentation de la distance radiale par rapport au centre 0 du patin de polissage 300. 5 Les figures 8 et 9 montrent un patin de polissage 400. Le dessin de rainure du patin de polissage 400 est basé essentiellement sur une forme de rainure en spirale unique qui est répétée à un pas angulaire constant de façon à procurer un premier ensemble 404 de rainures 404A et 10 ensuite en miroir afin de procurer une rainure 408A qui s'enroule dans la direction opposée et est répété à un pas angulaire constant de façon à procurer un deuxième ensemble 408 de rainures. Le patin de polissage 400 illustre spécialement le fait que les différents ensembles de 15 rainures, ici les ensembles 404, 408, n'ont pas besoin d'avoir des limites intérieure et extérieure différentes comme dans les patins de polissage 100, 200, 300 des figures 1 à 7. En fait, les deux ensembles 404, 408 peuvent partager les mêmes limites intérieure et extérieure 412, 20 416. Chacune des rainures 404A, 408A dans chaque ensemble 404, 408 est disposée en fonction des équations CF ci-dessus, en procurant ainsi une CF sensiblement constante pour chaque ensemble de rainures 404, 408. D'autres aspects des rainures 404A, 408A, tels que la profondeur, la forme 25 en coupe transversale et la largeur, peuvent être comme cela a été décrit ci-dessus par rapport aux rainures 128A, 132A des figures 1 à 3. Comme cela peut se voir dans la figure 8, des rainures qui se croisent 404A, 408A définissent une pluralité de zones 412 ayant chacune quatre 30 côtés courbes définis par des segments courbes de rainures respectives correspondantes 404A, 408A. Les surfaces des zones 412 augmentent avec l'augmentation de la distance radiale depuis le centre concentrique du patin de polissage 400. 2907700 17 Bien que le patin de polissage 400 illustre le fait que deux ensembles 404, 408 de rainures d'enroulement opposé peuvent bien sûr avoir le même rayon de départ intérieur, dans de nombreuses formes de réalisation, il est 5 souhaitable à des fins d'écoulement d'agent de polissage que les rainures dans un ensemble de rainures s'étendent depuis un rayon intérieur plus petit que la limite intérieure de la piste de rondelle jusqu'à un rayon extérieur plus grand que la limite extérieure de la piste 10 de rondelle, alors que les rainures dans un autre ensemble de rainures s'étendent depuis un rayon intérieur disposé à l'intérieur de la piste de rondelle jusqu'à un rayon extérieur disposé à l'extérieur de la piste de rondelle. De cette manière, les rainures d'un ensemble s'étendent 15 totalement à travers la piste de rondelle et les rainures dans l'autre ensemble s'étendent depuis l'intérieur de la piste de rondelle vers la périphérie extérieure du patin de polissage. Cette situation est représentée dans chacun des patins de polissage 100, 200, 300, 450 des figures 1 à 7, 20 10 et 11. Les figures 10 et 11 montrent un patin de polissage 450, qui a deux ensembles 454, 458 de rainures à CF constante qui se croisent 454A, 458A respectivement. Les ensembles de rainures 454, 458 sont similaires aux 25 ensembles de rainures 208, 204 respectivement, du patin de polissage 200 des figures 4 et 5, excepté que les rainures 204A, 208A des figures 4 et 5 dans les ensembles 204, 208 respectifs du patin de polissage 200 sont disposés autour du patin à un pas angulaire constant, alors que les 30 rainures 454A, 458A des figures 10 et 11 sont disposées autour du patin de polissage 450 à un pas angulaire variable. Dans le patin de polissage 200 d'exemple, il y a 20 rainures 208A dans l'ensemble de rainures 208 (et par conséquent 20 zones entre des rainures immédiatement 2907700 18 adjacentes des rainures 208A), ce qui donne un pas angulaire constant de 3600/20 18 . D'une manière similaire, il y a 127 rainures 204A dans l'ensemble de rainures 204 (et par conséquent 127 zones entre des 5 rainures immédiatement adjacentes des rainures 204A), ce qui donne un pas angulaire constant de 360 /127 ,,,-. 2,84 . Bien sûr, dans des variantes de formes de réalisation, le nombre de rainures 454A, 458A dans chaque ensemble 454, 458 peut être différent du nombre représenté et peut être 10 choisi comme plus grand ou plus faible lorsqu'une conception particulière l'exige. Si l'on se réfère aux figures 10 et 11, dans l'ensemble de rainures 454 du patin de polissage 450, d'autre part, les rainures 454A ont un pas angulaire 15 variable qui alterne entre a = 9 et [3 = 27 . Puisque a est relativement plus petit que P, une perception visuelle humaine tend à regrouper les rainures faiblement espacées, dans ce cas à amener l'ensemble de rainures 454 à apparaître comme contenant dix ensembles de deux rainures 20 454A chacun. D'une manière similaire, des rainures 458A dans un ensemble de rainures 458 ont un pas variable qui est une série répétitive de trois angles a', [3', y, ou a' = P' = 2 et y = 4 . Ici également, la perception visuelle humaine tend à grouper les rainures plus faiblement 25 espacées 458A de telle sorte que l'ensemble 458 parait contenir 45 ensembles de trois rainures 458A chacun. Bien sûr, les gens du métier apprécieront facilement que ces deux pas angulaires variables sont simplement des exemples et que de nombreux dessins de rainure à pas variable 30 peuvent être envisagés par un homme du métier en utilisant deux angles de pas différents ou plus dans chaque ensemble de rainures 454, 458. Bien sûr, dans d'autres formes de réalisation, un seul des ensembles de rainures 454, 458 2907700 19 peut être pourvu d'un pas de rainure variable alors que l'autre est pourvu d'un pas constant. Comme avec les rainures 128A, 132A du patin de polissage 100 des figures 1 à 3, chaque rainure 454A, 458A 5 dans chaque ensemble de rainures respectif 454, 458 est disposée en fonction des équations CF discutées ci-dessus, c'est-à-dire les équations (1) à (3), en procurant ainsi une CF sensiblement constante pour chaque ensemble de rainures 454, 458. Si l'on se réfère plus particulièrement 10 à la figure 11, le point 462 représente le centre concentrique du patin de polissage 450, le cercle 466 indique le point de départ pour les rainures 454A de l'ensemble de rainures 454 et le cercle 470 indique le point de départ pour les rainures 458A de l'ensemble de 15 rainures 458. Les cercles 466, 470 sont concentriques au point 462, avec le cercle 466 qui a un rayon R1 et le cercle 470 qui a un rayon R2. Il est à noter que, bien que le rayon R1 soit représenté comme étant plus petit que le rayon R2, les gens du métier apprécieront que, dans 20 d'autres formes de réalisation, R1 peut être plus grand que R2 et, puisque les rainures 454A s'enroulent dans la direction opposée par rapport aux rainures 458A, dans encore d'autres formes de réalisation, R1 peut être égal à R2. En ce qui concerne ce dernier, il est à noter que, 25 puisque les rainures 454A, 458A sont définies par les mêmes équations, si elles s'enroulaient dans la même direction et avaient le même rayon de départ, elles auraient des formes de spirale identiques et ne se croiseraient par l'une l'autre. D'autres aspects des rainures 454A, 458A, tels que 30 la profondeur, la forme en coupe transversale et la largeur, peuvent être comme cela a été décrit ci-dessus en rapport avec les rainures 128A, 132A des figures 1 à 3. De plus, comme cela peut se voir dans la figure 10, les rainures qui se croisent 454A, 458A définissent une 2907700 20 pluralité de zones 474 ayant chacune quatre côtés courbes définis par des segments courbes de rainures respectives correspondantes 454A, 458A. Dans les patins de polissage 100, 200, 300, 400 représentés dans les figures 1, 4, 6 et 5 8, respectivement, les surfaces des zones 474 augmentent avec l'augmentation de la distance radiale depuis le centre concentrique 462 du patin de polissage 450. Il est à noter que, alors que les exemples précédents étaient caractérisés par des ensembles de 10 rainures dans lesquels les rainures individuelles sont espacées de manière égale dans la direction angulaire, ceci n'est pas nécessaire. Il est généralement souhaitable qu'une certaine périodicité soit présente dans les espacements des rainures individuelles des premier et 15 deuxième ensembles de rainures en spirale à surface constante, mais ceci peut être réalisé en groupe de deux ou trois rainures ou plus de chaque ensemble plutôt qu'un unique pas de rainure autour du patin complet. La figure 12 illustre un dispositif de polissage 20 500 adapté à une utilisation avec un patin de polissage 504, qui peut être l'un des patins de polissage 100, 200, 300, 400, 450 des figures 1 à 11, ou un autre patin de polissage fabriqué selon la présente invention, afin de polir un article, tel qu'une rondelle 508. Le dispositif de 25 polissage 500 peut comprendre un plateau 512 sur lequel est monté le patin de polissage 504. Le plateau 512 peut tourner autour d'un axe de rotation Al grâce à un dispositif d'entraînement de plateau (non représenté). Le dispositif de polissage 500 peut en outre comprendre un 30 support de rondelle 520 qui peut tourner autour d'un axe de rotation A2 parallèle à, et espacé de, l'axe de rotation Al du plateau 512 et supporte la rondelle 508 pendant le polissage. Le support de rondelle 520 peut présenter une liaison articulée (non représentée) qui permet à la 2907700 21 rondelle 508 de prendre un aspect très légèrement non parallèle à la surface de polissage 524 du patin de polissage 504, auquel cas les axes de rotation Al, A2 peuvent être légèrement décalés l'un par rapport à l'autre. 5 La rondelle 508 comprend une surface polie 528 qui fait face à la surface de polissage 524 et est aplanie pendant le polissage. Le support de rondelle 520 peut être supporté par un ensemble de support (non représenté) prévu pour entraîner en rotation la rondelle 508 et procurer une force 10 vers le bas F afin de pousser la surface polie 524 contre le patin de polissage 504 de telle sorte qu'une pression souhaitée existe entre la surface polie et le patin pendant le polissage. Le dispositif de polissage 500 peut également comprendre une entrée d'agent de polissage 532 destinée à 15 délivrer un agent de polissage 536 à la surface de polissage 524. Comme les gens du métier l'apprécieront, le dispositif de polissage 500 peut comprendre d'autres composants (non représentés) tels qu'un dispositif de 20 commande d'un système, un système de stockage et de distribution d'agent de polissage, un système de chauffage, un système de rinçage et différentes commandes destinées à commander différents aspects du processus de polissage tels que : (1) des dispositifs de commande de vitesse et des 25 sélecteurs pour une ou bien les deux vitesses de rotation de la rondelle 508 ou du patin de polissage 504; (2) des dispositifs de commande et des sélecteurs destinés à modifier la vitesse et l'emplacement de sortie de l'agent de polissage 536 sur le patin; (3) des dispositifs de 30 commande et des sélecteurs destinés à commander l'amplitude de la force F appliquée entre la rondelle et le patin de polissage, et (4) des dispositifs de commande, des dispositifs d'actionnement et des sélecteurs destinés à commander l'emplacement de l'axe de rotation A2 de la 2907700 22 rondelle par rapport à l'axe de rotation Al du patin, entre autres. Les gens du métier comprendront comment ces composants sont construits et mis en œuvre de telle sorte qu'une explication détaillée de ceux-ci n'est pas 5 nécessaire pour que les gens du métier comprennent et mettent en œuvre la présente invention. Pendant le polissage, le patin de polissage 504 et la rondelle 508 sont entraînés en rotation autour de leurs axes de rotation Al, A2 respectifs et l'agent de 10 polissage 536 est distribué depuis l'entrée d'agent de polissage 532 sur le patin de polissage en rotation. L'agent de polissage 536 s'étale sur la surface de polissage 524, y compris l'espace entre la rondelle 508 et le patin de polissage 504. Le patin de polissage 504 et la 15 rondelle 508 sont de manière typique, mais pas nécessairement, entraînés en rotation à des vitesses sélectionnées de 0,1 tour par minute à 150 tours par minute. La force vers le bas F est de manière typique, mais pas nécessairement, d'une amplitude choisie afin d'induire 20 une pression souhaitée de 6,9 à 103 kPa entre la rondelle 508 et le patin de polissage 504. La conception de rainure en spirale de fraction de circonférence complémentaire de l'invention facilite l'uniformité de la rondelle. En particulier, en initiant 25 une première rainure de fraction de circonférence à l'extérieur de la piste de rondelle et une deuxième rainure en spirale de fraction de circonférence dans la piste de rondelle, on peut améliorer encore l'uniformité de la rondelle. Par ailleurs, l'augmentation de la densité de 30 rainure peut améliorer la distribution de pâte des patins de polissage. Finalement, le deuxième ensemble de rainures peut augmenter ou diminuer le taux d'enlèvement, en

fonction du comportement de polissage de la pâte. Par exemple, le comportement de pâte varie largement avec les 2907700 23 conditions de polissage; et certaines pâtes augmentent le taux d'enlèvement avec un débit accru et certaines pâtes diminuent le taux d'enlèvement avec un débit accru.

Claims (10)

REVENDICATIONS

1. Patin de polissage, caractérisé en ce qu'il comprend : une couche de polissage (104) configurée afin de polir au moins un substrat magnétique, optique ou à semi-conducteur en présence d'un agent de polissage, la couche de polissage (104) comprenant une surface de polissage circulaire {108) ayant un centre concentrique et une périphérie extérieure (120); au moins une première rainure (128A) formée dans la surface de polissage circulaire (108); et au moins une deuxième rainure (132A) formée dans la surface de polissage circulaire (108) de façon à croiser la au moins une première rainure (128A) au moins deux fois de façon à définir au moins une zone à quatre côtés (136) ayant quatre côtés courbes; chaque rainure de la au moins une première rainure (128A) et de la au moins une deuxième rainure (132A) pourvoyant la surface de polissage circulaire (108) d'une fraction respective de circonférence rainurée depuis un premier emplacement à proximité du centre concentrique jusqu'à un deuxième emplacement à proximité de la périphérie extérieure (120), la fraction respective de circonférence rainurée ayant une moyenne et restant dans la limite d'environ 25% de la moyenne.

2. Patin de polissage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la au moins une première rainure (128A) a un premier rayon de départ (R2) et une première forme en spirale définie par un ensemble d'équations de 2907700 25 fraction constante de circonférence rainurée en fonction du premier rayon de départ et la au moins une deuxième rainure (132A) a un deuxième rayon de départ (Rl) et une deuxième forme en spirale définie par l'ensemble d'équations de 5 fraction constante de circonférence rainurée en fonction du deuxième rayon de départ.

3. Patin de polissage selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la surface de polissage (108) a une 10 piste de rondelle annulaire (124) lorsque le patin de polissage est utilisé pour le polissage, le premier rayon de départ (Rl) étant disposé entre le centre concentrique (0) de la surface de polissage (108) et la piste de rondelle (124) et le deuxième rayon de départ (R2) 15 s'étendant à l'intérieur de la piste de rondelle (124).

4. Patin de polissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la au moins une première rainure (128A) s'enroule dans une première 20 direction autour du centre concentrique de la surface de polissage circulaire (108) et la au moins une deuxième rainure (132A) s'enroule dans une deuxième direction autour du centre concentrique (0) opposée à la première direction. 25

5. Patin de polissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une pluralité de premières rainures constituant respectivement des rainures à fraction constante de circonférence, la pluralité de premières rainures (454A) 30 ayant un pas angulaire variable (c() parmi la pluralité de premières rainures.

6. Patin de polissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la fraction de 2907700 26 circonférence rainurée de chaque rainure de la au moins une première rainure (128A) et de la au moins une deuxième rainure (132A) a une moyenne et reste dans la limite d'environ 10% de la moyenne. 5

7. Patin de polissage selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la au moins une première rainure fait partie d'un premier ensemble de rainures (128) ayant un premier rayon de départ 10 (R2) et contenant une pluralité de premières rainures formées dans la surface de polissage circulaire (108), chaque rainure de la pluralité de premières rainures étant disposée en fonction d'un ensemble d'équations de fraction constante de circonférence rainurée en fonction du premier 15 rayon de départ de façon à obtenir une première fraction de circonférence rainurée ayant une première moyenne et restant dans la limite d'environ 5% de la première moyenne; et la au moins une deuxième rainure fait partie d'un 20 deuxième ensemble de rainures (132) ayant un deuxième rayon de départ (Rl) et contenant une pluralité de deuxièmes rainures formées dans la surface de polissage circulaire {108) de telle sorte que des rainures de la pluralité de premières rainures croisent des rainures de la pluralité de 25 deuxièmes rainures au moins une fois de façon à définir une pluralité de zones à quatre côtés (136) ayant chacune quatre côtés courbes, chaque rainure de la pluralité de deuxièmes rainures étant disposée en fonction de l'ensemble d'équations de fraction constante de circonférence rainurée 30 en fonction du deuxième rayon de départ de façon à obtenir une deuxième fraction de circonférence rainurée ayant une deuxième moyenne et restant dans la limite d'environ 5% de la deuxième moyenne. 2907700 27

8. Patin de polissage selon la revendication 7, caractérisé en ce que ledit premier rayon de départ est inférieur à environ 1/12" du rayon extérieur de patin afin que chaque rainure de spirale dans le premier ensemble de 5 rainures (128) fasse au moins deux tours.

9. Patin de polissage selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que ledit deuxième rayon de départ est supérieur à environ 1/3 du rayon extérieur de patin afin 10 que chaque rainure en spirale dans le deuxième ensemble de rainures (132) ne fasse pas plus d'un tour complet.

10. Patin de polissage selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que ledit deuxième rayon de départ est 15 inférieur à environ 1/12" du rayon extérieur de patin afin que chaque rainure en spirale dans le deuxième ensemble de rainures (132) fasse au moins deux tours complets.