TW469209B - Polishing pad conditioner - Google Patents

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蛵濟部智慧S,產局員Η消费合作社£'.'3;' -—--—-----B7______ 五、發明說明（） [發明所屬之技術領域] 本發明係關於一種用以修整磨光墊之磨光墊修整具。 [相關技術之說明] 第]圏係矽晶圓之最後研磨步驟所使用之CMP裝置 (Chemical Mechanical Po]]_sh!ng Apparatus :化學機械磨光 裝置）之模式圖。CMP裝置係由上面具有磨光墊2之旋轉 平台3 ’以及將矽晶圓1安裝於下面之旋轉板4所構成， 且係使旋轉平台3與旋轉板4以各自之軸心為中心進行旋 轉並於該期間供應含有膠狀矽石（colloidal silica)之泥漿 (sluiry)5，使膠狀矽石中的二氧化矽之超微粒子（粒徑為數 nm至數十ηΐΏ)與矽晶圓（Si)產生反應而軟化，同時以保持 於磨光塾上之膠狀矽石中的二氧化矽磨光（研磨）矽晶圓1 之下面^ CMP裝置所使用之磨光墊2之上面係在與矽晶圓1之 d保持適量的泥漿5，且需有適度的粗糙度以於其與矽 晶圓】之間產生適當的摩擦力t但是，若持續使用CMP 裝置’磨光餐上面的粗糙度將逐漸消失，而變得像鏡面一 樣光滑使研磨量大幅降低，而無法有效率地進行磨光， 因此、為了將磨光墊面再加工（稱為修整）成適度的粗 械度過去一直係採用第2圈所示之磨光墊修整具 第2 A圖係—種電著砂輪；係於底部金屬6下面以鍍 媒層'等固定磨舭8 (.例如粒徑為數十u m的金剛石磨粒） 者_沒是該磨光墊修整具Η能固定一層磨粒8旦有電 錢之係持"弱的問題..因此 Κ要+·+部分.磨粗8脱落.便 .., 1 -·*·*"·**~***--1~"Π II !| I I hi—ΙΙϋ1«·»ιι II «IL-||^,, 1,,, _ i... 尺.度遺申 t 闯國家，样卞：j_ 咬才夕..M厂 …-一.™〜一~—此 — — — — — — — * I I i I ! ί I ----ill!— I I ! I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) d692〇9 A7 ---------B7__ 五、發明說明（2 ) ί -------------裝--- <靖先閱讀背面之注意事項4人寫本ί 無法進行均勻的修整’所以不僅壽命短，反覆使用次數少， 脱落的磨粒還會埋入並殘留於磨光墊（例如塑膠材料）内 部’而有損傷梦晶® 1的問題。而且，有可能因電鍵處理 中所殘留的重金屬’而污染高純度的矽晶圓1。 另一方面’第2B圈係使底部金屬6下面事先形成適 度的凹凸’然後利用CVD(Chemicai Vapor Deposition:化學 氣相沉積）於該表面塗覆金剛石之薄膜9者《雖然薄族9的 密著力高’但是由於其長成費時，所以該磨光塾修整具有 製造成本非常高的問題。又由於不易形成均勻的族厚，且 膜厚極薄（數十/z m)，故有壽命短的問題β [發明之要旨] •線. 本發明係為解決上述種種問題而創作者β換句話說， 本發明之目的在於提供一種可將磨光墊面再加工（修整）成 適度的粗链度’壽命非常長，又可穩定地維持均勻的修整， 且製造成本比較低，更不會污染矽晶圓之磨光墊修整具。 經濟部智慧財產局員工消费合作杜印製 另一方面，隨著近年來科學技術之發展，對超精密加 工之要求激增，可滿足該要求之鏡面磨削方法中，有一種 由本案申請人等所開發並發表之電解過程中修整磨削法 (Electrolytic In-process Dressing :ELID 磨削法）（理研專題 討論會「鏡面磨削之最新技術動向」、平成3年3月5曰舉 辦）。 該EUD磨削法係使用導電性砂輪代替習知電解磨削 之電極，且設有與該砂輪隔有間隔而相對向之電極，又係 於砂輪與電極之間_邊流通導電性液體，一邊施加電壓於 本紙張尺度適用中國困家標準（CNS)A4規格（2】0 X 297公釐） 2 311694

AT AT 經濟^智慧財羞居—工消費合"·'11",^ —ϊ--------------B7 五'發明說' * " 砂輪與電極之間，以利用電解修整砂輪‘同時利用砂輪磨 削工件者^藉由該ELI0磨削法，即使使磨粒變細，透過 電解G版也不會產生因磨粒的修整而使砂輪的孔目祖塞 的情形，所以可藉由使磨粒變細而透過磨削加工獲得如鏡 面般極佳之加工面。因此，EUD磨削法由於係可作為可維 持高效率磨削至鏡面磨削為止之砂輪之磨削能力’且可於 .短時間内製成習知技術所不可能達成之高精度表面的方 法，而可適用於種種的磨削加工r 本發明係應用該ELID磨削法之原理，而大幅改善磨 光墊修整具之性能者。亦即，根據本發明’可提供一種磨 光塾修整具’其特徵在於：係由規則地配置成突出於加工 面之複數柱狀金剛石（】2)、以及使該柱狀金剛石固定成一 體之導電性黏接構件（U)所構成’其中該導電性黏接構件 係於與其隔有間隔而相對向之電極（22)之間流導電性液體 (24)，而可同時進行電解修整者η 根據上述本發明之構成，將柱狀金剛石（pnsmatic Djamond )固定成一體之導電性黏接構件（丨4.)係於與其隔有 .¾隔而相對向之電極（i 2丨之間流通導電性液體（2 4) ·而可同 時進行電解修整者.Μ以當枉狀金剛石（.丨幻前端磨損 '突 出於導電.ii點接構饵么X出量變小.而使修整狀態改變 I時·可藉由電解修螫衣除導電性黏接構件之表面' 並增太

I |柱狀金剛石之突出量：因此：可經常維持突岀量於最適當 I 化後a柱.狀金剛.石系端發.揮切射：.9之功能..而可蔣磨光 i Ht'，塑# :树再辞整丨成適境的粗糙瓚.並穩定地維| 1 ' ' ! 裝 訂---------線---- <讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4 6 92 0 9

五、發明說明（4 持均勻的修整。而且，由於可利用例如2mm左右長的人造 金剛石（Prismatic Diamond)作為柱狀金剛石，故可獲得習 知磨粒或薄膜厚度之數十倍之非常長的壽命。 根據本發明之最佳實施型態，前述導電性黏接構件（14) 係由具有用以埋設柱狀金剛石（12)之複數孔（15a)之導電性 金屬板（15) ’以及填充並燒結於該孔與柱狀金剛石之間隙 的導電性燒結金屬（16)所形成。 根據該構成’將柱狀金剛石（12)插入孔（I 5a)，使導電 性金屬粉末填充且燒結於該間隙，可形成穩固的保持著柱 狀金剛石（12)之導電性燒結金屬（16)，因此與長成緩慢且價 格高昂之CVD相較，可大幅縮減製造成本。又，可以高溫 保持於惰性氣體中，以進行金屬粉末之燒結，故不會混入 不純物，而可防止矽晶圓之污染。 前述導電性黏接構件（14)係圓板形狀，前述複數之柱 狀金剛石前端則位於圓板之底面。藉由該構成，可用來作 為圓板狀之磨光墊修整具。 由參照附圖之以下說明應可明瞭本發明之其他目的及 有利特徵。 [囷面之簡單說明] 第1囷係習知CMP裝置之構成圖。 第2A圖、第2B圖係習知磨光墊修整具之構成圖》 第3Α圖、第3Β囷係本發明之磨光墊修整具之構成 圖 第4Α圖、第4Β圖係第3Α圖、第3Β圖之磨光墊修 請 先 間 讀 背 面 之 注 意 事 項 聚裝 頁 訂 線 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） 4 311694 A7 B7 五、發明說明（5 ) 整具之部分構成圖。 第5圖係使用本發明之磨光墊修整具之CMP裝置之構 成蹰。 第6圖（A)至（C)係本發明之原理說明圖。 [符號之說明] Ϊ 矽晶圖 2 磨光墊 3 旋轉平台 4 旋轉板 5 泥漿 6 底層金屬 7 鍵鎳層 8 磨粒 9 薄膜 10 磨光墊修整具 12 柱狀金剛石 J4 導電性黏接構件 15 導電性金屬板 15a 孔（貫穿孔） 16 導電性燒結金屬 1 8 金屬台 21 第2旋轉板 22 電極 24 導電性液體 26 電源裝置 【最佳實施例之說明] 以下參照圖面說明本發明之最佳實施型態另外 經濟部智慧財產局員工消費合作?i"f.. 圖中共通之部分附以相同之符號，而省略重複之說明各 第3A圖' 第3B圖係本發明之磨光墊修整具之構成 圖、第.3A圖係惻面剖視圖第3B圖係件視圖、 X 6¾ (¾ ^ 示本發明之磨光墊修整具〗〇係由規則配置成突由於加r 面丨圖中之下面丨之複數柱狀金剛石u，以及將桎肤金剛2 t接 則iih --------------裝--- {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 線. i ?固定成"體之.導電性黏捿構俾：」邮構成專電括鉍‘’ 媾神m此,β中為®板形狀，複數，之祍狀金螂石 ****_二 ***»丨_ _ . 丨,·_|"丨_丨 _ _ a|[| ^.uW··»—, _. L後運筚P 樓遭.CNfWq規榀：2 K卜. 川694 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 .46 9209 A7 I----- B? 五、發明說明（6 ) 勻分布於圓板之下面’此例中為埋入有約2000支，其前端 則位於圓板之底面。 第4A圖、第4B圈係第3A圚、第3B圖之磨光墊修 整具之部份構成圖，第4A圖係第3B圈之單一柱狀金剛石 12周圍的放大圖’第4B圖係單一柱狀金剛石12之立體 圊。 第4B圖之柱狀金剛石12，在此例中係使用一邊約 0.2mm之角柱’且長度約2至2.5mm之人造金剛石 (Prismatic Diamond)。該人造金剛石已較為廉價地進行量 產。 如第3A圖、第3B圖及第4A圖所示，導電性黏接構 件14係由具有用以埋設柱狀金剛石12之複數孔15a之導 電性金屬板15’以及填充並燒結於孔〗5a與柱狀金剛石12 之間隙的導電性燒結金屬16所構成。 第3A圖、第3B圖之磨光墊修整具係如以下製造而 成。 首先第3A囷、第3B圖之例中，係於導電性金屬板15 使用厚度約2mm之鎳金屬板，並於該金屬板設置約2000 個直徑約為〇.5mm之貫穿孔15a，並於個別之孔埋設柱狀 金剛石12。 其次，於貫穿孔15a與柱狀金剛石12之間隙填充導電 性金屬粉末，並以高溫保持整個導電性金屬板15於惰性氣 體中，然後燒結所填充之金屬粉末，以形成穩固保持著柱 狀金剛石（12)之導電性燒結金眉（16)。 I-'I I I I ^-----^---- ^-----— 1]^. <請先閱讀背面之注意事項#冬寫本頁> 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210x297公釐） 6 311694 經濟躬智髮財產尽.¾ -------— Β7____ 五、發明說明（7 ) 再者，此例中，係將導電性金屬1 5以焊接等方法接合 並一體成形於金屬台18。另外，有關接合亦可使用其他方 法；例如擴散接合等方法t 第5圖係使用本發明之磨光墊修整具之cmP裝置之構 成圖=該圖中 '該CMP裝置與第1圖所示之習知CMP裝 置同樣具備：於上面具有磨光塾2之旋轉平台3，以及將 矽晶圓1安裝於下面之旋轉板4，且係使旋轉平台3與旋 轉板4以各自之軸心為中心進行旋轉，並於該期間供應包 含膠狀石夕石之泥漿 使踢狀石夕石中的二氧化5夕之超微粒 子（粒徑為數urn至數十nm)與矽晶圓（s])產生反應而軟 化，同時以保持於磨光墊上的膠狀矽石中的二氧化矽磨光 (研磨）矽晶圓】之下面。 第5圖之C.MP裝Ϊ又具備有將本發明之磨光塾修整呈 1〇安裝於下面之第2旋轉板21，該第2旋轉板21係以其 軸心為中心進行旋轉，且可朝垂吉 s罝力向及水平方向移動 再者，於第2旋轉板21偏移至水平 卞万向之位置（圖中兩點 虛線所示）上‘具有與磨光墊修整1 /龙具】0之導電性黏接構件 u( 1 s '丨n構成）隔有間隔而相f ' 對向之電極22 於其間供 應導電性液體24之導電性液體供 ^ ^ 您裝置、以及對導電性點 接構件1 4施加正電對電極？、 一施加負電之電源裝置26 : 根據㈣成編:降磨先墊修整具〗〇 .使之抿接仿 蜜先整2之上面並卫_可将磨光整面再加工‘修整、成 適度的翱麵度S叮因應i要，將笔 — 、 啊弟，祆轉板j丨偏移I夺 :i:.巧今使逸t 體’.4 :¾ i|沪逡t u u ’ 導％姓構件輿隱有間隔而 »·--1,^0. J, :.PM1 I I— I--I ---- ----- ------ I -------- (請先閱讀背面之江意事項再填寫本頁} 46 9209

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 相對向之電極2 2之間’以進行電解修整。 第ό圖係本發明之原理說明圖。該圖中，（A)顯示磨光 塾修整具之良好工具表面’各柱狀金剛石12係均勻地突出 於導電性黏接構件14(15、16所構成）^ (B)係柱狀金剛石 之磨損後之工具表面，（c)顯示利用電解修整之柱狀金 剛石12形成突出時之狀態。 (A)隨著使用上述磨光墊修整具持續進行磨光墊之 修整’柱狀金剛石12之前端部將會磨損。如（B)所示’當 柱狀金剛石12突出於導電性黏接構件14之突出量不足 時’由於加工阻力’負荷會上升’而無法進行穩定的修整。 為了避免該問題’如（C)所示，藉由電解修整以溶解導電性 黏接構件14’使各柱狀金剛石12之前端再度突出於導電 性黏接構件14，以恢復如（Α)之良好工具表面。 藉由反覆進行（Α)至（C)，可使工具表面經常保持於良 好的狀態，以作為磨光墊修整具。 根據上述本發明之構成，將柱狀金剛石（Prismatic Diamond)固定成一想之導電性黏接構件]4，係在與其隔有 間隔而相對向之電極22之間流通導電性液體24，而可同 時進行電解修整者，所以當柱狀金剛石12之前端磨損，突 出於導電性黏接構件之突出量減少，而使修整狀態改變 時’可藉由電解修整去除導電性黏接構件之表面，並增加 柱狀金剛石之突出量》因此，可經常維持突出量於最適當 化’使該柱狀金剛石之前端發揮切削刀之功能，而可將磨 光墊（例如塑膠材）再加工（修整）成適度的粗糙度，並穩定地 I,— Ί I 裝 *----η---訂------線 (請先閱讀背面之注意事項异4‘寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>A4規格（2]〇χ 297公釐） 8 311694 A7 A7 經濟部智慧財產局員工消費合η'"ίρ夂 五、發明說明（9 ) " " ' 一

維持均勻的修整e而B 而且，由於柱狀金剛石可利用例如長度 右之人造金剛石（Prismatic Diamond)，故可獲得 習沖磨粒及薄膜厚度之數十倍之非常長的壽命。 又，使導電性點接構件丨4由具有複數孔]53之導電性 金屬板]5以及填充並燒結於孔與柱狀金剛石之間隙之導 電座燒結金屬16構成；藉由將柱狀金剛石】2插入孔]5&， 且於該間隙填充並燒結導電性金屬粉末，可形成穩固保持 著柱狀金剛石1 2之導電性燒結金屬.丨5，因此與成長緩慢 且價格高昂之CVD相較’可大幅縮減製造成本。而且，可 以高溫保持於惰性氣體中，以進行金屬粉末之燒結，所以 不會混入不純物’而可防止矽晶圓之污染。 另外’本發明當然並非限定於上述實施型態，只要不 脫離本發明之要旨的範圍，即可作各種的變更β例如，上 述之實施例中，已對矽晶圖用之CMP裝置（Cheimcal Mechanical Polishing Apparatus)詳細說明，但亦可直接使 用於其他磨光裝置。 如上所述’本發明之磨光墊修整具具有可將磨光墊面 再加工(修整）成適度的粗糙度.'壽命非常長、可穩定地維 持均勻的修整 '製造成本較低以及不會污染矽晶圓等良 好的效果··· 又 '雖以幾個較佳實施例對本發明做了說明但本發 明所包含之權利範圍並非限定於該等實施例.相反的本 發明之權利範圍係包括添辦之.申諳專利範圍所包含之印有 改良、修正以及同等物者： |Μ1 |1·| MUM· I || l_l _11.丨.「 jal|. ... 適甲中 g國家規格（:¾ ..:.::.¾ -[1 I I I I — — — — — — — - I I----I — — It —--- {請先閱讀背面之注意事項再填寫本 ：^*694

Claims (1)

1. A8B8C8D8 46 9209 六、申請專利範圍 】一種磨光墊修整具’其特徵在於：係由規則配置成突出 於加工面之複數個柱狀金剛石（12)，以及使該枉狀金剛 石固定成一體之導電性黏接構件（14)所構成，該導電性 黏接構件係在與其隔有間隔而相對向之電極（2 2)之間 流通導電性液體（24) ’而可同時進行電解修整者β 2. 如申請專利範圍第I項之磨光墊修整具，其中，前述導 電性黏接構件（14)係由具有用以埋設柱狀金剛石（〗2)之 複數孔（15 a)之導電性金屬板（15)，以及填充並燒結於該 孔與柱狀金剛石之間隊之導電性燒結金屬（16)所構 成。 3. 如申請專利範圍第I項之磨光墊修整具，其中，前述導 電性黏接構件（14)係圃板形狀’前述複數之柱狀金剛石 之前端則位於圓板之底面。 ---Μ------------i-----訂· (請先閲讀背面之VI专？事項再¾¾本頁) It!·線 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公# ) 10 311694