TW474850B - Dresser for polishing cloths and its manufacturing method - Google Patents

Description

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 474850 A7 B7___ 五、發明說明（1 ) 〔發明之技術領域〕 ’ 本發明係有關一種在化學機械平面化硏磨（Chemical and Mechanical Polishing ，以下簡稱爲CMP )之步驟中 ，在消除硏磨布之孔洞阻塞或除去異物時，所使用之 CMP硏磨布用修整器及其製造方法。 〔習用技術之說明〕 一般而言，在製造積體電路等集成度高的電子電路之 步驟中，爲了除去基板或晶圓表面上所形成之導電體層、 介電體層及絕緣層之高形隆起或晶格缺陷、搔刮傷痕及粗 糙等表面缺陷，係採用C Μ P加工。在C Μ P加工中，晶 圚係以一定之荷重壓在貼附於圓盤狀台盤上的由發泡胺基 甲酸酯等所構成的硏磨布上，在一面供給稱爲化學漿液之 硏磨液下，一面將晶圓與硏磨布二者迴轉，藉而進行硏磨 。化學漿液係採用將氧化鐵、碳酸鋇、氧化鋸、膠態二氧 化矽等之硏磨粒子，懸浮於氫氧化鉀、稀鹽酸、雙氧水、 硝酸鐵等之硏磨液中所成之物，而賦與更大之硏磨速度及 晶圚上之上述各層間之高選擇性。 由於C Μ Ρ加工係在各種電子電路積層之步驟中重複 多次，因此，伴隨著CMP加工次數之增加，硏磨粒子或 硏磨屑等會進入硏磨布之微細孔洞內引起孔洞阻塞，導致 硏磨速度降低。因此’有經常或定期實施將硏磨布之表面 再生以恢復硏磨速度之所謂修整的操作，此種操作中，會 用到稱爲CMP硏磨布用修整器此種工具。 ^--------------I l· I--訂---------. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -4 - 474850 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消費合作杜印製 五、發明說明（2) 金剛鑽磨粒因係優異之修整材料之故，利用金剛鑽磨 粒之C Μ P硏磨布用修整器已爲人所硏討。例如，業界曾 提案一種將金剛鑽磨粒鎳電鍍沈積於不銹鋼上之方法。又 ’曰本特開平號公報中，曾提案一種使 用金屬焊料將金剛鑽磨粒焊接於不銹鋼上之方法。 然而，由於高酸性化學漿液之故，此等鎳電鍍材及金 屬焊材會溶出，造成化學漿液污染，此外，還會有金剛鑽 磨粒脫落之現象’以致在C Μ P加工中，會有搔刮傷晶圓 表面之虞。故而，業界乃期盼能有一種在使用高酸性化學 漿液之CMP加工中，並無金屬溶出或金剛鑽磨粒脫落之 虞的C Μ Ρ硏磨用修整器。 〔發明之槪要〕 本發明係爲解決此等問題開發而成者，其技術課題係 在提供一種CMP硏磨布用修整器及其製造方法，其可使 積體電路等集成度高之電子電路用材的CMP加工中，保 持金剛鑽磨粒之結合材並無被侵蝕之虞，而且不會產生導 因於金屬溶出之化學漿液的污染或金剛鑽磨粒的脫落。 又’本發明之其他技術課題，係在提供一種可以簡單 之手段即獲得的不會因上述化學漿液而使結合材有被侵蝕 之虞的硏磨布用修整器及其製造方法。 爲了解決上述課題，本發明之第一硏磨布用修整器’ 其特徵在於：由混合矽及/或矽合金所構成之結合材與金 剛鑽磨粒，並予成形、燒結所得之燒結體構成修整面；上 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) « -裝 · 本紙張又度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） -5- 474850 A7 B7 i、發明說明（3) 述金剛鑽磨粒之表面備有由結合材中之矽與金剛鑽之反應 燒成所生成的碳化物膜，藉而使上述燒結體中之金剛鑽磨 粒與結合材強固地結合而成。 又，本發明之第二硏磨布用修整器，係由混合矽及/ 或矽合金所構成之結合材與經被覆週期表IV、V或VI族金 屬的碳化物膜之金剛鑽磨粒，並予成形、燒結所得之燒結 體構成修整面；藉由上述碳化物膜使上述燒結體中之金剛 鑽磨粒與結合材強固地結合而成。 於上述硏磨布用修整器中，可將燒結體接著於台盤之 表面，就該燒結體之修整面作平面化及銳化加工予以加工 成一定之尺寸，並令金剛鑽磨粒突出。 另，本發明之第一硏磨用修整器之製造方法，其特徵 在於：將矽或矽合金所構成之結合材與金剛鑽磨粒混合， 並予成形、燒結，藉而在上述金剛鑽磨粒之表面生成由其 金剛鑽與結合材中之矽的反應燒結所形成之碳化物膜，而 獲得藉由該碳化物膜使上述金剛鑽磨粒與結合材強固結合 之修整用燒結體。 本發明之第二硏磨布用修整器之製造方法，其特徵在 於：將矽或矽合金所構成之結合材與經被覆週期表IV、V 或VI族金屬的碳化物膜之金剛鑽磨粒混合，並予成形、燒 結，藉而獲得以上述碳化物膜使上述金剛鑽磨粒與結合材 強固結合之修整用燒結體。 根據具有上述構成之硏磨布用修整器及其製造方法’ 在積體電路等集成度高之電子電路用材的CMP加工中’ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） _ g _ ·----------up— 裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) m n n n · I 1· n n I . 言 474850 經濟部智慧財產笱員工消費合作 A7 B7 五、發明說明（4) 由於矽及/或矽合金所構成之結合材/在以硝酸爲代表之 酸性液中顯現優異之耐酸性，故而不會造成導因於結合材 溶出之硏磨液污染，而且可使c μ p加工後之晶圓的洗淨 步驟簡略化。 又’根據本發明，可以簡單的手段獲得不會因上述化 學漿液而令結合材有受侵蝕之虞的硏磨布用修整器及其製 造方法。 〔圖面之簡單說明] 圖1係本發明硏磨布用修整器的實施例之斜視圖。 圖2係於上述修整器之迴轉中心以平行的平面切斷而 成之要部斷面圖。 圖3係本發明實施例1之硏磨布用修整器及比較例的 酸性耐久試驗結果之曲線圖。 圖4係觀察本發明實施例1之硏磨布用修整器的修整 前表面之代替圖面用光學顯微鏡照片。 圖5係觀察實施例1硏磨布用修整器中與圖4同一位 置的修正後表面之代替圖面用光學顯微鏡照片。 圖6係本發明實施例2之硏磨布用修整器的酸性耐久 試驗結果之曲線圖。 / 〔符號說明〕 1 台盤 la 作用面 中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------_裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) l· I________II —^^^1 . 474850 A7 B7 五、發明說明（5) 2 燒結體 2 a 修整面 3 金剛鑽磨粒 4 結合材 5 碳化物膜 6 接著劑 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 〔發明之細節說明〕 本發明CMP硏磨布用修整器，係以混合由矽及/或 矽合金所構成之結合材、金剛鑽磨粒或經週期表IV、V或 VI所示之金屬所生成的碳化物膜被覆處理之金剛鑽磨粒’ 並予成形、燒結所獲得的燒結體，構成修整面；具體而言 ，係將上述燒結體接著於由金屬、陶瓷或塑膠等所構成之 台盤的表面後，再就其修整面作平面化及銳化加工予以加 工成一定尺寸後，再令金剛鑽磨粒突出而構成。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在將由矽及/或矽合金所構成之結合材與金剛鑽磨粒 混合，並予成形及燒結而獲得燒結體之場合，在其燒結中 ，金剛鑽磨粒之表面會形成由結合材中之矽與金剛鑽的反 應燒結所生成之碳化物膜，藉此，上述燒結體中之金剛鑽 磨粒與結合材將會強固地結合。 茲佐以圖面說明之。圖1及圖2中所示的是本發明硏 磨布用修整器之實施例’圖1係表示該修整器之整體構成 ’圖2係表示圖1修整器以通過迴轉中心軸的平面切斷成 之斷面。 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 474850 A7 B7 五、發明說明（6) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 此實施例之CMP硏磨布用修整韹中，由金屬、陶瓷 或塑膠等所構成之杯型台盤1周圍的作用面1 a上，接著 有多數之上述燒結體2。如圖2所示，此燒結體2中之金 剛鑽磨粒3的表面生成有碳化物膜5，藉由此碳化物膜5 ，金剛鑽磨粒3與由矽及/或矽合金所構成之結合材4係 強固地結合。 上述碳化物膜5，係在將由矽及/或矽合金所構成之 結合材4與金剛鑽磨粒3混合，並予成形及燒結之場合， 藉由結合材4中之矽與金剛鑽磨粒3之反應燒結，在金剛 鑽磨粒3之表面生成。又，上述碳化物膜5，也可爲在金 剛鑽磨粒3之表面，預先施以週期表IV、V、VI族所示之 金屬的碳化物膜之被覆處理而形成。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 上述燒結體2中所使用之金剛鑽磨粒3的粒度並無限 制，一般而言，較佳的是J I S B 4 1 3 0中所規定之 粒度#325/#400〜#30/#40之磨粒。當金 剛鑽磨粒之粒徑未達# 3 2 5/# 4 0 0時，金剛鑽磨粒 之自修整面的突出面低，而會有無法作充份之CMP硏磨 布的修整，或是修整速度變慢之虞。當金剛鑽磨粒之粒徑 超過# 3 0/# 4 0時，修整之際，會有CMP硏磨布粗 面化、硏磨布之除去速度極快而不耐使用之虞。 當至少部分使用矽合金作爲結合材4時，矽成份宜含 有1 5重量％以上，作爲合金金屬，可使用週期表IV、V 或VI族所示之金屬，特別適用的是鈦、鉻、鉬、鎢、鉬等 之。當上述矽成份未達1 5重量％時，所獲得之燒結體2 -9 - 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 474850 A7 B7 五、發明說明（7) 的耐酸性有不充份之虞。 本發明中可利用之燒結法，以利用石墨模具之一般熱 壓、通電加壓燒結、放電加壓燒結、熱間靜水壓燒結（ Η I P )、利用超商壓裝置之燒結等爲首，可採多種方法 ;本發明中之燒結，不限於特定之燒結法等，可適當選擇 適當之燒結法利用。 又，作爲對於金剛鑽磨粒3被覆碳化物膜5之被覆法 ，可爲Ρ V D法、C V D法、鍍敷法、使用熔融鹽浴之浸 漬法等，可適當地選擇妥適之方法利用。 在將上述燒結體2作爲修整器使用時，如圖1及圖2 所示，係於將其以接著劑6固定於台盤1周圍之作用面 1 a上之後，藉由針對其修整面2 a之平面化及銳化加工 ，予以加工成一定之尺寸，再將金剛鑽磨粒突出成適於修 整。 如此所構成之本發明CMP硏磨布用修整器，由於結 合材係使用耐酸性矽及矽合金，因此，即使是使用強酸性 化學漿液之場合，也不會有金屬溶出及金剛鑽磨粒脫落之 情事。是以，可使C Μ P加工後之晶圓洗淨步驟簡略化’ 可避免因金剛鑽磨粒之自修整面2 a脫落所造成的工作面 之擦刮傷痕。 以下，茲以實施例將本發明作更詳細之說明’但本發 明不受此等實施例之任何限制。 〔實施例〕 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----------«i (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂---------# 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -10- 474850

五、發明說明（8) 實施例1 ' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 將粒度# 1 0 0/# 1 2 0之金剛鑽磨粒與重量比1 :1之鈦—矽合金粉末，以體積比1:3混合，將所得之 混合粉末充塡於石墨模具中，在燒結溫度1 2 0 0°C、壓 力5 0 Μ P a之條件下作1小時之熱壓燒結。將所獲得之 燒結體以環氧樹脂接著於不銹鋼（SUS 3 1 6 )製之台 盤（參見圖1 )上後，將燒結體之修整面，以粒度 # 2 4 0之G C硏削磨石，以燒結體厚及自複合體之金剛 鑽磨粒的突出高度分別爲2mm、 50之方式，予以 平面化及銳化加工，製成修整器。 針對該製成之修整器，進行以下之酸性耐久試驗及硏 磨粒脫落耐久試驗。 有關酸性耐久試驗，係將切出之燒結體，浸漬於 5 0 0 m 1之1 〇重量％硝酸水溶液中1 0 0小時，再使 用電子天平（測定感度1 m g )測定。圖3中所示的是相 對浸漬時間（橫軸），測定的燒結體之重量變化率（縱軸 )。由圖可知，並無燒結體之重量減少，顯示良好之耐酸 性。 經濟部智慧財產局員工消費合作钍印製 又，爲比較起見，就將粒度# 1 0 0/# 1 2 0之金 剛鑽磨粒以N i電鑄之試料，實施相同之酸性耐久試驗， 發現其30小時後之重量變化率爲4.0%。 另，脫落耐久試驗係將製作之修整器以面壓2 0 . k P a壓接於發泡胺基甲酸酯製之CMP硏磨布的表面， 再將含粒度# 4 0 0 0之氧化銘硏磨粒2重量％之純水漿 -11 - 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 474850 A7 B7 五、發明說明（9) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 液以每分鐘約1 2 m 1之量流布，並一面作連續1 0 0小 時之修整。金剛鑽磨粒之脫落及突出高度之變化’係在修 整前後，於修整器上之四個位置，以光學顯微鏡觀察其表 面。圖4及圖5中分別所示的是，修整前及修整後之觀察 結果例。根據此等圖（照片）可確認，在修整前後，並未 觀察到金剛鑽磨粒之脫落，同時，測定之金剛鑽磨粒的突 出高度也無變化，顯示具有良好之磨粒保持耐久性。 實施例2 將以CVD法被覆約2 Am碳化鈦之粒度# 1 〇 〇/ # 1 2 0的金剛鑽磨粒，與重量比1 : 1之鈦一矽合金粉 末，以體積比1 : 3之比例混合，將所獲得之混合粉末充 塡於矽墨模具中，以燒成溫度1 2 0 0 °C、壓力5 0 Μ P a之條件作1小時之熱壓燒結。將所獲得之燒結體以 環氧樹脂接著於不銹鋼（SUS 3 1 6 )製之台盤1上後 ，將燒結體之修整面，以粒度# 2 4 0之G C硏削磨石， 以燒結體厚及自複合體之金剛鑽硏磨粒的突出高度分別爲 2mm、5 0 之方式，予以平面化及銳化加工，製成 經濟部智慧財產鬲員工消費合作钍印别代 修整器。 針對該製成之修整器，進行與實施例1同條件之酸性 耐久試驗及磨粒脫落耐久試驗。 耐酸耐久試驗之結果係示於圖6中。同圖中所示的是 相對浸漬時間（橫軸）’測定的燒結體之重量變化率（縱 軸），由同圖可知，並無燒結體之重量減少，顯示良好之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） .12 - 474850 A7 __B7 五、發明說明（10) 耐酸性。另外，又依同於實施例1之方式’在脫落耐久試 驗中，在修整前後，就修整器上之四個位置’以光學顯微 鏡觀察金剛鑽磨粒之脫落及突出高度之變化’同樣在修整 前後並未觀察到金剛鑽磨粒之脫落’而且測定之金剛鑽磨 粒之突出高度也無變化，確認其顯示良好之磨粒保持耐久 性。 根據以上所詳述之本發明CMP硏磨布用修整器’即 使是使用於硏磨液（化學漿液）造成強酸性條件下之 C Μ P加工，金屬也不會自結合材溶出，金剛鑽磨粒也無 脫落之虞，可安定地作修整。又，根據本發明之製造方法 ，可以簡單之手段獲得上述CMP硏磨布用修整器。 -----------裝-----„----訂---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) # 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 X 297公楚〉 -13-

Claims (1)

1. 474850 ABCD 六、申請專利範圍 (請先閱讀背面之注意事寫本頁) 1 · 一種硏磨布用修整器，係由混’合矽及/或矽合金 所構成之結合材與金剛鑽磨粒，並予成形、燒結所得之燒 結體構成修整面；上述金剛鑽磨粒之表面備有由結合材中 之矽與金剛鑽之反應燒成所生成的碳化物膜，藉而使上述 燒結體中之金剛鑽磨粒與結合材強固地結合而成。 2 . —種硏磨布用修整器，係由混合矽及/或矽合金 所構成之結合材與經被覆週期表IV、V或VI族金屬的碳化 物膜之金剛鑽磨粒’並予成形、燒結所得之燒結體構成修 整面；藉由上述碳化物膜使上述燒結體中之金剛鑽磨粒與 結合材強固地結合而成。 3 ·—種硏磨布用修整器，其特徵在於： 將上述申請專利範圍第1項或第2項之燒結體接著於 台盤之表面，就該燒結體之修整面作平面化及銳化加工予 以加工成一定之尺寸，並令金剛鑽磨粒突出而成。 4 . 一種硏磨布用修整器之製造方法，其特徵在於： 將矽或矽合金所構成之結合材與金剛鑽磨粒混合，並 經濟部智"'財4局員工消費合作社印製 予成形、燒結，藉而在上述金剛鑽磨粒之表面生成由其金 剛鑽與結合材中之矽的反應燒結所形成之碳化物膜，而獲 得藉由該碳化物膜使上述金剛鑽磨粒與結合材強固結合之 修整用燒結體。 5 . ~種硏磨布用修整·器之製造方法，其特徵在於： 將矽或矽合金所構成之結合材與經被覆週期表IV、V 或VI族金屬的碳化物膜之金剛鑽磨粒混合，並予成形、燒 結，藉而獲得以上述碳化物膜使上述金剛鑽磨粒與結合材 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐）“ -14 474850 ABCD 六、申請專利範圍 強固結合之修整用燒結體。 (請先閱讀背面之注意事寫本頁) .裝 •11 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2!OX297公釐） -15-