TWI599446B - Sapphire polishing pad dresser production methods - Google Patents

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    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B53/00—Devices or means for dressing or conditioning abrasive surfaces
    • B24B53/017—Devices or means for dressing, cleaning or otherwise conditioning lapping tools

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Description

藍寶石拋光墊修整器的製作方法
本發明係涉及一種拋光墊修整器的製作方法，尤其是利用特定軸向之藍寶石，以影像轉移方式產生表面微結構。
隨著半導體及光電產業的蓬勃發展，在科技日新月異的進展，對元件線寬的要求逐漸變小，以及電路積體化的高度發展，整個半導體製程中，平坦化的製程日趨重要。現今以化學機械拋光法(Chemical Mechanical Polishing，CMP)最能夠滿足電子元件製程中，高度平坦化的需求。
在化學機械拋光法中，所使用的拋光墊表面具有孔洞及纖毛兩個結構，孔洞的目的是用以涵養拋光漿(slurry)，而纖毛用以與工件機磨擦，如此，藉由學力與機械力的結合，去除表面不平整的部位。然而，拋光墊在拋光的過程中也會被鈍化，可能產生的現象包含孔洞被移除的顆粒(particle)或研磨粒(abrasive)填塞空隙、纖毛因長時間的摩擦有磨耗等，這都會導致拋光效率的降低。
為了維持一定之拋光效率，而避免製程的停止，目前採用的方式是一邊進行化學機械拋光，同時一邊使用拋光墊修整器刮除表面顆粒及刮痕整理，而使得在拋光墊的表面產生新的孔洞以含養拋光液，以及產生新的纖毛以移除材料。
現今來說，拋光墊修整器的結構是以鑽石微粒硬焊於金屬盤表面，由於其鑽石裸露之高低不一、外觀形狀不一及大小不一，而使得整體鑽石微粒在修整時的利用率約只有10%左右，且由於鑽石微粒是藉由電鍍或硬焊燒結之方式與金屬盤結合，結合力與接觸面積大小及狀態呈正相關，鑽石顆粒與焊層間依舊存在介面間熱漲冷縮至鑽石脫落失效狀態，當 熱漲冷縮嚴重或是接著層之金屬遭受拋光漿的腐蝕而使得鑽石粒脫落時，可能會導致加工物之局部或大面積之刮傷與破片損失，這時產生的問題就比定期維修更為嚴重。
為了改善上述問題，需要一種表面微結構高低相同、大小一致，且不易脫落的拋光墊修整器。
本發明的主要目在在於提供一種藍寶石拋光墊修整器的製作方法，該方法包含晶片單元產生步驟、影像轉移步驟以及熱處理步驟。該晶片單元產生步驟是將原料在高溫爐熔料後，在特定軸向對晶種拉晶，而形成特定軸向的晶棒，再將晶棒切片得到具有該特定軸向的藍寶石晶片。影像轉移步驟是在該藍寶石晶片的表面上以影像轉移的方式形成複數個微結構。熱處理步驟是將具有該等微結構之該藍寶石晶片放入一高溫爐中進行一熱處理，而修復該藍寶石晶片上的晶格缺陷。
該特定軸向可以是a軸向(包括[]、[]、[]、[]、[]以及[])、c軸向[0001]、r-軸向包括[]、[]、[]、[]、[]以及[])、m-軸向(包括[]、[]、[]、[]、[]以及[])、v軸向[]以及n軸向[]的其中之一，可依照實際的需求選擇，該等微結構的外觀形狀為對稱平頭錐柱、對稱尖頭錐柱、不對稱平頭錐柱，或不對稱尖頭錐柱，且該等微結構的高度差在小於5%。
10‧‧‧藍寶石晶片
15‧‧‧微結構
S1‧‧‧藍寶石拋光墊修整器的製作方法
S10‧‧‧晶片單元產生步驟
S20‧‧‧影像轉移步驟
S30‧‧‧熱處理步驟
第一圖為藍寶石拋光墊修整器的製作方法的流程圖。
第二圖為經過影像轉移步驟後之結構的立體圖。
第三A圖至第三D圖為所形成之微結構的剖面示意圖。
以下配合圖式及元件符號對本發明之實施方式做更詳細的說明，俾使熟習該項技藝者在研讀本說明書後能據以實施。
參閱第一圖，本發明藍寶石拋光墊修整器的製作方法的流程圖。如第一圖所示，本發明藍寶石拋光墊修整器的製作方法S1包含晶片單元產生步驟S10、影像轉移步驟S20以及熱處理步驟S30，晶片單元產生步 驟S10是在將原料在高溫爐熔料後，在特定軸向對晶種拉晶，而形成特定軸向的晶棒，再藉由切片，得到具有特定軸向的藍寶石晶片，其中該特定軸向可以為a軸向(包括[]、[]、[]、[]、[]以及[])、c軸向[0001]、r-軸向(包括[]、[]、[]、[]、[]以及[])、m-軸向(包括[]、[]、[]、[]、[]以及[])、v軸向[]以及n軸向[]的其中之一，又其中a軸向(包括[]、[]、[]、[]、[]以及[])、c軸向[0001]及m-軸向(包括[]、[]、[]、[]、[]以及[])主要用於側向，而r-軸向(包括[]、[]、[]、[]、[]以及[])、v軸向[]以及n軸向[]主要用於正向。
影像轉移步驟S20是在該具有特定軸向的藍寶石晶片，以半導體製程的影像轉移方式，而形成如第二圖所示之結構，使得在該具有特定軸向的藍寶石晶片10的表面上形成複數個微結構15，該等微結構15的高度差在5%以下，而能解決傳統利用率太低的問題，也避免過度地磨損特定的微結構，同時也因為此微結構並非以硬焊方式連接於表面，接合效果極佳，而可以避免脫落所造成的問題。影像轉移步驟S20可以包含傳統的塗佈光阻、曝光、顯影、濕蝕刻、移除光阻等細部步驟，也可以將濕蝕刻、移除光阻改為乾蝕刻及光阻灰化。
參閱第三A圖至第三D圖，為所形成之微結構的剖面示意圖。如第三A圖所示，該等微結構15為對稱平頭錐柱；如第三B圖所示，該等微結構15為不稱平頭錐柱；如第三C圖所示，該等微結構15為對稱尖頭錐柱；以及；如第三D圖所示，該等微結構15為不對稱尖頭錐柱。在此僅為示例，而不用以限定，可依實際使用形成各種微結構的形狀。
熱處理步驟S30是將影像轉移步驟S20後的結構，放入一高溫爐中，升溫至1000℃~1800℃維持1~8小時後爐冷，如此，使得藍寶石的晶格重整，而減少晶格缺陷。
本發明的技術特徵主要在於，藉由應用硬度僅次於鑽石且具有特定軸向的藍寶石晶片，以半導體的影像轉移方式形成拋光墊修整器， 而能夠在其上得到高度較為均勻的微結構，並藉由熱處理減少缺陷，由於微結構是由藍寶石晶片本質所形成，加上特定軸向的使用及本質內的缺陷減少，本發明的拋光墊修整器具有微結構不易損毀脫落、修整效果均勻，不易磨損等優點，而解決習用技術上所面臨的問題。
以上所述者僅為用以解釋本發明之較佳實施例，並非企圖據以對本發明做任何形式上之限制，是以，凡有在相同之發明精神下所作有關本發明之任何修飾或變更，皆仍應包括在本發明意圖保護之範疇。。
S1‧‧‧藍寶石拋光墊修整器的製作方法
S10‧‧‧晶片單元產生步驟
S20‧‧‧影像轉移步驟
S30‧‧‧熱處理步驟

Claims (7)

  1. 一種藍寶石拋光墊修整器的製作方法，包含：一晶片單元產生步驟，將原料在高溫爐熔料後，在特定軸向對晶種拉晶，而形成一特定軸向的一晶棒，再將該晶棒切片得到具有該特定軸向的一藍寶石晶片；一影像轉移步驟，在該藍寶石晶片的表面上以影像轉移的方式，形成複數個微結構；以及一熱處理步驟，將具有該等微結構之該藍寶石晶片放入一高溫爐中進行一熱處理，而修復該藍寶石晶片上的晶格缺陷，其中該特定軸向可以為a軸向、c軸向、r軸向、m軸向、n軸向以及v軸向的其中之一。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該等微結構的高度差小於5%。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該等微結構的外觀形狀為對稱平頭錐柱、對稱尖頭錐柱、不對稱平頭錐柱，或不對稱尖頭錐柱。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該影像轉移步驟包含塗佈光阻、曝光、顯影、濕蝕刻，以及移除光阻。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該影像轉移步驟包含塗佈光阻、曝光、顯影、乾蝕刻以及光阻灰化。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該熱處理步驟是將完成該影像轉移步驟後的該藍寶石晶片，放入一高溫爐中，升溫至1000℃~1800℃ 維持1~8小時後爐冷。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該a軸向包括、、、、以及、該c軸向為[0001]該r軸向包括、、、、以及、m-軸向(包括、、、、以及、該v軸向為，以及該n軸向為。
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