[发明专利]具有精确成形特征部的研磨元件前体及其制造方法

说明书

本发明涉及具有精确成形特征部的研磨元件前体及其制造方法。具体地，本发明提供了一种研磨元件前体，该研磨元件前体包括生坯陶瓷元件，生坯陶瓷元件具有第一主表面、第二主表面、多个无机粒子和粘结剂。至少第一主表面包括多个精确成形特征部。多个无机粒子是按重量计至少约99％的碳化物陶瓷。

本申请是PCT国际申请日为2013年7月31日，PCT国际申请号为PCT/US2013/052817、国家申请号为201380041096.X并且发明名称为“具有精确成形特征部的研磨元件前体及其制造方法”的申请的分案申请。

技术领域

本发明总体上涉及研磨制品。具体地，本发明包括研磨元件前体，该研磨元件前体包括按重量计至少99％的碳化物陶瓷。

背景技术

半导体和微芯片行业依赖装置制造期间的多种化学-机械平面化(CMP)工艺。在制造集成电路的过程中，这些CMP工艺被用于平面化晶片的表面。通常，他们使用研磨浆液和抛光垫。在CMP工艺期间，从晶片和抛光垫去除材料，并且形成副产品。所有这些都可累积在抛光垫表面上，使其表面变光滑并降低其性能，减少其寿命并且增加晶片的缺陷。为了解决这些问题，垫修整器被设计用于通过去除不期望的废物积累并且在抛光垫表面上重新产生粗糙的研磨机制再生抛光垫性能。

大多可商购获得的垫修整器具有粘合至基质的工业金刚石研磨。典型的基质材料包括包括镍铬、硬钎焊金属、电镀材料和CVD金刚石膜。由于金刚石的尺寸和形状分布不规则并且它们的取向是随机的，所以已发明各种专有的工艺来精确地对金刚石进行分选、取向或图案化并且控制它们的高度。然而，在给定金刚石粗粒的自然变型的情况下，通常仅2％～4％的金刚石实际研磨CMP垫(“加工金刚石”)。控制切削刀头和研磨边缘的分布在制造上是一个挑战，并且引起垫修整器性能的变化。

此外，当前的基质和粘合方法也可限制可嵌入的金刚石的尺寸。例如，如果不将小于约45微米的小金刚石埋进基质内，那么可难以粘合。

金属CMP的酸性混悬液也会给传统垫修整器带来挑战。酸性混悬液可以与金属粘合基质进行化学反应，从而减弱基质和磨粒之间的粘合。这可能导致金刚石粒子从修整器表面脱离，从而导致晶片缺陷率高并且有可能在晶片上形成刮痕。金属基质的溶蚀也可导致晶片的金属离子污染。

发明内容

在一个实施例中，本发明是一种研磨元件前体，包括生坯陶瓷元件，生坯陶瓷元件具有第一主表面、第二主表面、多个无机粒子和粘结剂。至少第一主表面包括多个精确成形特征部。多个无机粒子是按重量计至少约99％的碳化物陶瓷。

在另一个实施例中，本发明是一种制备研磨元件前体的方法。所述方法包括：提供具有多个精确成形腔体的模具；提供包括多个无机粒子和粘结剂的混合物，其中所述多个无机粒子是按重量计至少约99％的碳化物陶瓷；形成具有第一主表面和第二主表面的生坯陶瓷元件。至少所述第一主表面包括多个精确成形特征部，并且其中所述生坯陶瓷元件包括多个无机粒子和粘结剂。所述多个无机粒子是按重量计至少约99％的碳化物陶瓷，并且其中形成所述生坯陶瓷元件还包括用所述混合物填充所述腔体的大部分。

在另一个实施例中，本发明是一种形成研磨元件的方法。所述方法包括：提供具有多个精确成形腔体的模具；提供包括多个无机粒子和粘结剂的混合物，其中所述多个无机粒子是按重量计至少约99％的碳化物陶瓷；形成具有第一主表面和第二主表面的生坯陶瓷元件，其中至少所述第一主表面包括多个精确成形特征部，其中所述生坯陶瓷元件包括多个无机粒子和粘结剂，其中所述多个无机粒子是按重量计至少约99％的碳化物陶瓷，并且其中形成所述生坯陶瓷元件还包括用所述混合物填充所述腔体的大部分；从所述模具取出所述生坯陶瓷元件；加热所述生坯陶瓷元件，以致使烧结所述无机粒子。

附图说明

图1a是具有布置成一些实例中使用的网格图案的锥体精确成形特征部的正母模的顶视图。

图1b是具有布置成网格图案的锥体精确成形特征部的图1a的正母模的剖视图。