[发明专利]化学机械抛光垫双面修整盘

说明书

技术领域

本发明是一种用于对化学机械抛光垫(Chemical Mechanical Polishing Pad，CMP Pad)进行修整的双面修整盘。 

背景技术

化学机械抛光(CMP)是用于集成电路(IC，Integrated Circuit)制造的一种工艺。随着半导体产业的发展，特别是半导体晶片集成度的提高，对其表面精加工的要求也随之提高，化学机械抛光就是通常采用的技术。化学机械抛光采用的抛光垫(Pad)通常为有机材料(如聚氨酯类)，表面呈纤维状或多孔状结构，贴附于旋转的工作台上，工作时含有研磨颗粒的化学研磨液持续添加在抛光垫上，工件以一定压力接触抛光垫并做相对运动，研磨颗粒对半导体晶片等工件起到机械研磨作用，研磨液中的化学成分起到化学腐蚀作用，工件在化学与机械双重作用下，达到被抛光的目的。 

化学机械抛光垫的顶部表面通常是由纤维状或小孔洞结构来承载研磨颗粒，这种结构可以提供摩擦力以防止研磨颗粒因为抛光垫旋转的离心力而脱离抛光垫，因此需要有措施保持抛光垫顶部的性能，尽量维持纤维竖立或维持有足够数量的开口小孔能接受新的研磨颗粒。而由于来自工件、研磨液的研磨碎屑的不断累积，化学机械抛光垫的表面逐渐产生气孔堵塞和压缩变形，表面硬化(hardening)，变得光滑(glazing)，不能承载研磨液中的研磨颗粒，使抛光效率下降，同时工件会产生不均匀抛光。化学机械抛光垫修整盘就是用来对抛光垫表面进行梳理(combing)或切削(cutting)，达到修整(dressing)或调整(conditioning)之作用，以维持化学机械抛光垫的表面状态。 

目前，公知的化学机械抛光垫修整盘，通常是采用多个超硬磨料颗粒作为修整刃，超硬磨料颗粒耦合于盘形基体的盘面上形成工作面，另一个相对的盘面作为安装面，安装面上有定位孔和螺纹安装孔，工作时连接于抛光机上。基 体与超硬磨料颗粒之间的耦合材料是金属镍、钴、钛、铁、铜等及其合金，也可以是其它结合剂如树脂类结合剂。图2及图3是两种传统的化学机械抛光垫修整盘的纵剖面图。 

发明内容

本发明的目的是提供一种使用寿命更长，并可具备多种性能的化学机械抛光垫修整盘。 

本发明是一种化学机械抛光垫双面修整盘，有一个扁平圆盘状基体，基体的两个盘面上耦合超硬磨料颗粒，形成正反两个工作面。超硬磨料颗粒是金刚石、立方氮化硼、多晶金刚石、多晶立方氮化硼、CVD气相生长金刚石的一种，或两种以上的组合。盘的两个面上都设计加工有定位孔和螺纹安装孔，每个盘面既能作为工作面，也可作为安装面。一个面作为工作面使用时，另一个面即作为安装面。当一个工作面经过一段时间使用，已不能满足修整需要时，将盘拆下换面安装，即可再次使用。 

本发明的化学机械抛光垫双面修整盘，其两面可以设计为性能完全相同，正反两个盘面上的超硬磨料颗粒具有相同的种类、粒度、晶形、分布排列方式、分布密度，换面使用以获得增加一倍的单盘使用寿命；另一方面，也可以通过调整表面所耦合超硬磨料颗粒的种类、粒度、晶形、分布排列方式、分布密度等因素中的至少一个，使两个工作面的修整性能不同，以使两个面满足不同的修整需要。 

传统的化学机械抛光垫修整盘是单面的，如图3和图4是两种传统型修整器的纵截面图。双面使用的修整盘制造成本增加不大，有效使用寿命则增加约一倍，从而可以降低抛光垫修整成本。当修整盘采用钎焊或烧结技术制造时，传统单面盘经过高温加工过程，由于钎焊或烧结层与基体材质不同，盘体会产生热应力变形，从而使工作面上的磨粒高度产生变化，影响到修整器工作面的平整度，进而影响到抛光垫修整的效果。本发明的抛光垫修整盘的钎焊或烧结层是在基体两面对称分布的，相反方向的应力互相抵消，可使盘的热应力变形减小，从而对改善磨粒高度一致性起到一定的效果。 

附图说明

图1是一种本发明化学机械抛光垫双面修整盘的纵截面示意图；其中1是不锈钢的盘形基体，2是超硬磨料层，3是磨料与基体间的耦合介质。 

图2是一种本发明化学机械抛光垫双面修整盘的盘面示意图；图中4和5是螺纹安装孔，6是定位孔。 

图3是一种传统型化学机械抛光垫修整盘的纵截面示意图； 

图4是另一种传统型化学机械抛光垫修整盘的纵截面示意图； 

图5是本发明另一种化学机械抛光垫双面修整盘的纵截面示意图； 

图6是本发明图5化学机械抛光垫双面修整盘一个盘面的示意图； 

具体实施方式

下面是本发明的一个实施例子： 

将含铬2％的镍合金粉末与有机结合剂混合搅拌均匀，压制成薄片，冲裁成圆形，直径与基体相当，制作为焊片。基体是直径为约100-110mm，厚约7mm的不锈钢圆盘，两个盘面都加工有定位孔、安装孔。通过一带孔模板将平均尺寸为100-120微米的人造金刚石磨粒植入焊片，植砂后的焊片用聚氨酯胶粘剂粘贴于不锈钢圆盘基体的两面，将定位孔及安装孔位置的焊片和胶去除。以上的组件置于真空炉中，抽真空加热，在1000℃钎焊。得到的成品为一种本发明的化学机械抛光垫双面修整盘。