專利名稱：化學(xué)機(jī)械拋光墊修整器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明大體來說是關(guān)于一種用于修整或調(diào)整一化學(xué)機(jī)械拋光(chemicalmechanical polishing，CMP)墊的裝置和方法，因此本發(fā)明涵蓋化學(xué)以及材料科學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
許多產(chǎn)業(yè)使用化學(xué)機(jī)械拋光(chemical mechanical polishing，CMP)以拋光某種工作件，特別是電腦制造產(chǎn)業(yè)為了拋光以陶材材料、硅材、玻璃、石英、金屬及其混合材料所制成的晶圓，皆已大大地仰賴CMP制程。此種拋光制程通常必須將晶圓抵靠著以耐久型有機(jī)物質(zhì)(如聚氨基甲酸酯)所制成的旋轉(zhuǎn)墊。使用含有能夠破壞晶圓物質(zhì)以及一些研磨顆粒(用于物理研磨晶圓表面)的化學(xué)研磨液，且該研磨液持續(xù)地加在旋轉(zhuǎn)CMP拋光墊上，雙重的化學(xué)與機(jī)械力量施加在晶圓上，以用想要的方式拋光該晶圓。
欲達(dá)成的拋光品質(zhì)特別注重于研磨顆粒在拋光墊上的分布，該拋光墊的頂部通常借由如纖維或小孔洞等機(jī)械結(jié)構(gòu)來保持顆粒，該機(jī)械結(jié)構(gòu)提供足以防止顆粒因拋光墊旋轉(zhuǎn)的離心力而脫離拋光墊的摩擦力，因此，盡量保持拋光墊頂部的韌性、盡量保持纖維豎立或確保有充足的開口與孔洞能接受新供應(yīng)的研磨顆粒，這些都是很重要的。
然而，關(guān)于維持拋光墊表面的問題是在工作件、研磨液以及拋光墊修整器的研磨碎屑的累積，因?yàn)檫@種累積會(huì)造成拋光墊頂部變得“光滑(glazing)”或硬化(hardening)，并且讓纖維糾結(jié)而攤平，因此使該拋光墊不太能夠保持保持該研磨液的研磨顆粒，也因此嚴(yán)重地降低拋光墊整體的拋光效能。再者，很多拋光墊用于保持保持研磨液的孔洞會(huì)變得阻塞，且拋光墊拋光表面的整體表面粗糙度下降而無光澤(matted不是無光澤的意思)。一CMP拋光墊修整器可借由“梳理(combing)”或“切削(cutting)”拋光墊表面以試圖恢復(fù)拋光墊表面。這種流程可為已知的“修整(dressing)”或“調(diào)整(conditioning)”CMP拋光墊，多種裝置與方法已被使用以達(dá)到此目的，其中一種裝置是一個(gè)具有復(fù)數(shù)個(gè)附著于金屬基質(zhì)表面的超硬結(jié)晶顆粒(如鉆石顆粒)的圓盤。
超大積體電路(ULSI)是一種放置至少一百萬個(gè)電路元件在單一半導(dǎo)體晶片上的技術(shù)。除了已存在的極大的密度問題外，目前尚有朝向尺寸縮小的傾向，ULSI無論在尺寸或材料上都變得比以前更為精密。因此，CMP產(chǎn)業(yè)需要借由研磨材料與科技的配合以適應(yīng)這些進(jìn)步。例如，CMP研磨壓力越低，則在研磨液中的研磨顆粒越小，且必須使用尺寸及性質(zhì)不能過度研磨晶圓的研磨顆粒。再者，還必須使用能借由較小的研磨顆粒切割拋光墊上的粗糙部份，且不會(huì)過度修整該拋光墊的拋光墊修整器。
但在試圖提供這樣的拋光墊修整器時(shí)有許多問題，第一，超研磨顆粒一定會(huì)明顯地比目前一般已知修整裝置的研磨顆粒小。通常超研磨顆粒是小到使傳統(tǒng)金屬基質(zhì)常常不適合支撐或保留它們。再者，該超研磨顆粒的較小尺寸是指顆粒頂端高度必須精準(zhǔn)地對齊，以均勻地修整拋光墊。傳統(tǒng)的CMP拋光墊修整器具有尖端高度差大于50微米(μm)的顆粒，且不會(huì)破壞修整效能，然而，這樣的差距會(huì)使得，例如需要修整一CMP拋光墊并且達(dá)到深度在20微米(μm)或以下的均勻表面粗糙度時(shí)使得修整器無法使用。
除了適當(dāng)?shù)刂畏浅Ｐ〉某心ヮw粒的問題之外，金屬在加熱過程中會(huì)趨于彎曲及皺折，導(dǎo)致在獲得一具有超研磨顆粒尖端于窄小容忍范圍中對齊的CMP拋光墊修整器時(shí)會(huì)產(chǎn)生額外的問題。當(dāng)其他基質(zhì)材料如已知的高分子樹脂，無法保存足以適用于CMP拋光墊修整器的數(shù)量程度的超研磨顆粒。
結(jié)果，一個(gè)足以修整CMP拋光墊且符合CMP產(chǎn)業(yè)的要求以因應(yīng)持續(xù)縮小的半導(dǎo)體尺寸的CMP拋光墊修整器仍在尋找中。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供化學(xué)機(jī)械拋光墊(CMP拋光墊)修整器以及適合修飾用于精細(xì)研磨上述應(yīng)用的CMP拋光墊。一方面，這樣的CMP拋光墊修整器可包括一樹脂層以及保持于該樹脂層中的超研磨顆粒。該超研磨顆粒于該樹脂層中的保持率被發(fā)現(xiàn)可借由將一金屬涂布層設(shè)置在各超研磨顆粒至少一部份以及該樹脂層之間而被改善，并優(yōu)于缺少如此的金屬涂布層的超研磨顆粒。該超研磨顆粒的一暴露部是至少部分突出于樹脂層，且實(shí)質(zhì)上突出于一預(yù)先決定的高度。該金屬涂布層可實(shí)質(zhì)上沿著各超研磨顆粒以及樹脂層之間的界面而延伸，并且該超研磨顆粒的突出部份可實(shí)質(zhì)上不與金屬涂布層接觸。再者，該金屬涂布層能夠化學(xué)性鍵結(jié)于各超研磨顆粒至少一部份，而該金屬涂布層可接著以機(jī)械鍵結(jié)的方式連接至少部分的樹脂層。
本發(fā)明另外包括改善根據(jù)一預(yù)先決定的圖案而保持于一固化樹脂層的超研磨顆粒保持率的方法。此方法可包括將一金屬涂布層設(shè)置在各超研磨顆粒至少一部份以及該樹脂層之間，使得各超研磨顆粒包括一至少部分突出于樹脂層的暴露部，該暴露部可實(shí)質(zhì)上不與金屬涂布層接觸，該金屬涂布層可具有一表面，以提供與樹脂層之間有加強(qiáng)的機(jī)械鍵結(jié)。
本發(fā)明尚包括制造一具有這里所述的改善顆粒保持率以及效率特性的CMP拋光墊修整器的方法。一方面，這樣的方法包括將超研磨顆粒設(shè)置在樹脂層中，以使得各超研磨顆粒具有至少一部分突出于該樹脂層的一暴露部。該超研磨顆粒是包括設(shè)置在至少部分超研磨顆粒與該樹脂層之間的一金屬涂布層。各超研磨顆粒的暴露部可實(shí)質(zhì)上不與金屬涂布層接觸，而且，該超研磨顆?？杀辉O(shè)置以使其實(shí)質(zhì)上突出一預(yù)先決定的高度。
各種不同的方法皆可被使用于影響該超研磨顆粒根據(jù)一預(yù)先決定的圖案的設(shè)置。然而，一方面，該超研磨顆?？山栌梢痪哂泄ぷ鞅砻娴臅簳r(shí)基板而設(shè)置在樹脂層中，并且在暫時(shí)基板的工作表面提供一間隔層，而超研磨顆粒至少部分設(shè)置在該間隔層中，且可至少部分突出于該間隔層異于暫時(shí)基板的工作表面的一側(cè)。至少部分未硬化的樹脂材料可施加在該間隔層異于暫時(shí)基板的工作表面的一側(cè)，并接著被硬化以固定該超研磨顆粒，該暫時(shí)基板以及間隔層會(huì)被移除以暴露突出的超研磨顆粒。
因此，現(xiàn)在本發(fā)明僅描述初一個(gè)初步、廣大的概念以及較重要的特色，因此在接下來的詳細(xì)說明中可更進(jìn)一步地理解，并且在本領(lǐng)域所做的貢獻(xiàn)可能會(huì)有更佳的領(lǐng)會(huì)，而本發(fā)明的其他特征將會(huì)從接下來的詳細(xì)說明及其附圖和權(quán)利要求書中變得更為清晰，也可能在實(shí)行本發(fā)明時(shí)得之。


圖1是本發(fā)明一實(shí)施例的超研磨顆粒嵌入一樹脂層的剖視圖。
圖2是以本發(fā)明一實(shí)施例所制作的CMP拋光墊修整器的剖視圖。
圖3是本發(fā)明一實(shí)施例的金屬涂布的超研磨顆粒設(shè)置在暫時(shí)基板上的剖視圖。
圖4是本發(fā)明一實(shí)施例的金屬涂布的超研磨顆粒設(shè)置在暫時(shí)基板上的剖視圖。
圖5是本發(fā)明一實(shí)施例的金屬涂布的超研磨顆粒設(shè)置在暫時(shí)基板上的剖視圖。
圖6是本發(fā)明一實(shí)施例的金屬涂布的超研磨顆粒設(shè)置在一樹脂層上的剖視圖。
圖7是本發(fā)明一實(shí)施例的CMP拋光墊修整器的剖視圖。
圖8是本發(fā)明一實(shí)施例的金屬涂布的超研磨顆粒沿著一層樹脂材料而設(shè)置的剖視圖。
圖9是本發(fā)明一實(shí)施例的金屬涂布的超研磨顆粒壓入一層樹脂材料中的剖視圖。
12超研磨顆粒14樹脂層16金屬涂布層18鍵結(jié)表面19強(qiáng)化材料 20CMP拋光墊修整器22支撐基板 26突出表面積
32工作表面34暫時(shí)基板36間隔層 38超研磨顆粒42壓掣物 62樹脂材料64樹脂層 66模具68永久基板72金屬涂布層74凸出端 82暫時(shí)基座84樹脂材料層 86超研磨顆粒88模板92壓掣物具體實(shí)施方式
定義以下是在本發(fā)明的說明及權(quán)利要求書中所出現(xiàn)的專有名詞的定義。
單數(shù)型態(tài)字眼如“一”、“該”和“其”，皆僅為先行詞，除非在上下文中清楚明白的指示為單數(shù)，不然這些單數(shù)型態(tài)的先行詞亦包括復(fù)數(shù)對象，因此，舉例來說，如“一顆粒”包括一或多個(gè)這種顆粒，如“一樹脂”可指一或多個(gè)這種樹脂。
“樹脂(resin)”是指有機(jī)化合物的半固體或固體復(fù)合物的不定型混雜物。所述的“樹脂層”是指一層半固體或固體復(fù)合物無定型混雜的有機(jī)化合物。較佳的是該樹脂是一從一個(gè)或多個(gè)單體聚合的聚合物或共聚物。
“超硬(superhard)”以及“超研磨(superabrasive)”可相互替換使用，其是指具有大約或大于400kg/mm2的維氏硬度(Vicker′s hardness)的結(jié)晶、多晶材料或這種材料的混合物，這種材料可能包括但不限制在鉆石、四方氮化硼(cBN)以及其他在所屬技術(shù)領(lǐng)域具有通常知識(shí)者可得知的材料。雖然超研磨材料為非常惰性時(shí)會(huì)不容易與某種眾所周知的活性元素形成化學(xué)鍵，該活性元素(如鉻(chromium)以及鈦(titanium))，但是該活性元素仍然可在某種溫度下與超研磨材料進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。
“金屬涂布層”和“金屬層”可交換使用，其是指一連續(xù)或不連續(xù)涂布在至少一部份的超研磨顆粒的金屬涂布。
“金屬材”是指一金屬或以包括兩種或更多金屬的合金，于本領(lǐng)域具有通常知識(shí)者能夠知道廣泛種類的金屬材料，如鋁、銅、鉻、鐵、鋼、不銹鋼、鈦、鎢、鋅、鋯、鉬等，并包括其合金以及化合物。
“顆粒(particle)”以及“磨粒(grit)”可交換使用，當(dāng)用于有關(guān)超研磨材料的時(shí)候，是指這種材料的微粒狀型態(tài)。這樣的顆?；蚰チ？删哂懈鞣N不同的形狀，包括球形、橢圓形、方形、自然形態(tài)等，并具有許多特定的篩孔尺寸。如習(xí)知技術(shù)，“篩孔”指的是數(shù)個(gè)每單位面積如同美國篩孔一般的孔洞。
“金屬鍵”是指在兩個(gè)或更多金屬之間的鍵結(jié)。這種鍵可能為在金屬間簡單的機(jī)械固定或鍵結(jié)，例如借由液態(tài)金屬的糾結(jié)以及其固化所產(chǎn)生的鍵結(jié)。再者，這樣的鍵結(jié)可能為自然的化學(xué)鍵結(jié)，例如一般在金屬間發(fā)生的離子鍵。
“化學(xué)鍵(chemical bond)”以及“化學(xué)鍵結(jié)(chemical bonding)”可交替使用，并且是指原子之間的吸引力足夠在原子之間的間隙中產(chǎn)生二元固體化合物的分子鍵，關(guān)于本發(fā)明的化學(xué)鍵典型如鉆石超研磨粒的碳化物、氮化物或如立方氮化硼等硼化物。
“機(jī)械鍵(mechanical bond)”以及“機(jī)械鍵結(jié)(mechanical bonding)”可互換使用，是指主要借由磨擦力所形成的兩個(gè)物體或?qū)訝罱Y(jié)構(gòu)之間的鍵結(jié)界面。在一些情形中，界于被鍵結(jié)的物體的摩擦力可借由擴(kuò)大物體間的接觸表面積而，以及借著施加其他特定幾何和物理結(jié)構(gòu)，例如實(shí)質(zhì)上以另一個(gè)物體包圍一個(gè)物體而增加。
“黃銅合金(braze alloy)”以及“黃銅焊接合金(brazing alloy)”可互換使用，是指包括足量的反應(yīng)元素以在其與超研磨粒子之間形成化學(xué)鍵的合金，該合金可為具有反應(yīng)元素溶質(zhì)溶于金屬載體溶劑的固態(tài)或液態(tài)溶液。而且“以黃銅焊接的(brazed)”這個(gè)詞可用來指超研磨粒子以及黃銅之間化學(xué)鍵的形成。
有關(guān)于超研磨磨粒或顆粒的”涂布(coat)”、”涂層(coating)”以及”被涂布的(coated)”，是指沿著顆粒外表面至少一部分的面積，該顆粒是與一反應(yīng)金屬或反應(yīng)金屬合金緊密接觸，且該顆粒包括在顆粒與合金之間的化學(xué)鍵，或包括反應(yīng)金屬或作用合金在液化和固化過程之中的化學(xué)鍵。在一些方面，該涂層可為實(shí)質(zhì)上將整個(gè)超研磨顆粒包圍或圈住的一層狀結(jié)構(gòu)，所要了解的是這樣的層狀結(jié)構(gòu)受限于某些情況而有最小厚度。再者，所要了解的是這樣的涂層可施加在個(gè)別部分的顆?；蛞蝗侯w粒，這樣的涂層可被在超研磨顆粒的合并至一工具之前所做的分離步驟所影響，例如，為了形成一可與支撐基質(zhì)合并而成為特定工具的工具前驅(qū)物。而且一些被涂布的顆?？赡莒柟淘谝黄?，其中包含或不包含額外的研磨顆粒，使其內(nèi)部或本身無需與支撐基質(zhì)合并即可做為工具。
濃度、數(shù)量、溶解度以及其他數(shù)值上的資料可能是以范圍的形式來加以表示，而需要了解的是這種范圍形式的使用僅基于方便性以及簡潔，因此在解釋時(shí)，應(yīng)具有相當(dāng)?shù)膹椥?，不僅包括在范圍中明確顯示出來以作為限制的數(shù)值，同時(shí)亦可包含所有個(gè)別的數(shù)值以及在數(shù)值范圍中的次范圍，如同每一個(gè)數(shù)值以及次范圍被明確地引述出來一般。
例如一個(gè)數(shù)值范圍“約一到約五”應(yīng)該解釋成不僅僅包括明確引述出來的大約一到大約五，同時(shí)還包括個(gè)別的數(shù)值，如2、7、3.6、4.2，以及近似范圍1-2.5、1.8-3.2、2.6-4.9等，這樣的闡明應(yīng)該能應(yīng)用在無論是一范圍的幅度或所述的特征中，并且能夠應(yīng)用于只列舉一個(gè)端點(diǎn)的開放端(open-ended)范圍，如“大于25”或“小于10”。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供樹脂基材的CMP拋光墊修整器，是包括其使用以及制造方法。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)樹脂層中超研磨顆粒的保持率可借著于超研磨顆粒與樹脂層之間配置一金屬涂布層而改善。請參看圖1所示，其是顯示一超研磨顆粒12嵌入一樹脂層14中，而一金屬涂布層16是設(shè)置在該超研磨顆粒12與該樹脂層14之間，該金屬涂布層16與樹脂層14的鍵結(jié)比與超研磨材料(如鉆石)相對平坦和惰性的表面較能提供強(qiáng)化的機(jī)械鍵結(jié)。一方面，該金屬涂布層16可具有一鍵結(jié)表面18，比該樹脂層直接鍵結(jié)于超研磨顆粒的表面具有增加的機(jī)械鍵結(jié)強(qiáng)度。借由使用具有相對粗糙質(zhì)地于鍵結(jié)表面的金屬涂布層，在超研磨顆粒以及金屬涂布層之間的機(jī)械鍵結(jié)能進(jìn)一步被改善。一方面，保持率也可借由根據(jù)預(yù)先決定的圖案排列的超研磨磨粒而改善，這樣的排列可分配足夠量的樹脂層材料給每一個(gè)超研磨磨粒以改善保持率。本發(fā)明的另一方面，一強(qiáng)化材料19可添加到至少一部分的樹脂層以增加超研磨顆粒的保持率。
在某種工作環(huán)境可能高度期盼或甚至吹毛求疵地避免金屬污染工作件，因此，在本發(fā)明一方面，涂布于超研磨顆粒的金屬涂布層無法實(shí)質(zhì)上延伸至該樹脂層的表面，換句話說，每一個(gè)超研磨磨粒從樹脂層突出的暴露部分可能實(shí)質(zhì)上不與金屬涂布層接觸，因此讓超研磨磨粒的表面來接觸工作件，而非接觸金屬涂布層。這種結(jié)構(gòu)對于金屬片可能導(dǎo)致正在拋光的晶圓損壞的CMP應(yīng)用可能特別有用。
值得注意的是，本發(fā)明并沒有限制在特別的金屬或金屬組合，一般借著使用一中間金屬涂布層以改善超研磨顆粒在樹脂層的保持率的想法，可能自然包括許多所屬領(lǐng)域具有通常知識(shí)者所顯而易知的不同變化都必須包含在本發(fā)明的范疇中，并且應(yīng)該被視為包括于此。本發(fā)明另一方面，該金屬涂布層可能是在超研磨顆粒上的涂層，該涂層可能實(shí)現(xiàn)于單一層狀結(jié)構(gòu)，或是形成復(fù)數(shù)層狀結(jié)構(gòu)。一種情形中，該金屬涂布層可能借由氣相沉積技術(shù)、電鍍、燒結(jié)、以黃銅焊接或任何其他于本領(lǐng)域具有通常知識(shí)者所知道的金屬涂布方法所完成。金屬可為純金屬、金屬復(fù)合物或金屬合金。因?yàn)樵S多型態(tài)的超研磨顆?？赡軙?huì)因?yàn)榉浅８叩臏囟榷鴵p壞，所以具有較低熔點(diǎn)溫度的金屬合金會(huì)很有用。在一方面，該金屬涂布層可能是一完全包圍該超研磨顆粒的涂層，該金屬涂布層可能接著從該超研磨磨粒外露的部分蝕刻除去。另一方面，該金屬涂布層可能為一連續(xù)涂布層，但可能實(shí)質(zhì)上僅沿著單一超研磨磨粒以及樹脂層的界面延伸，因而幫助在樹脂層中的保持率增加。又本發(fā)明另一方面，該金屬涂布層可包括任何實(shí)質(zhì)上純金屬、金屬復(fù)合物以及金屬合金的結(jié)合的復(fù)數(shù)金屬涂布層。
于本領(lǐng)域具有通常知識(shí)者所知能夠改善在樹脂層中保持率的任何金屬或含金屬化合物皆能視為在本領(lǐng)域的范疇中。對于本發(fā)明有用的金屬范例能包括但不限制在銅(Cu)、鈷(Co)和鎳(Ni)，以及其相關(guān)的合金和混合物，例如鎳-磷混合物(Ni-P)、鎳-硼混合物(Ni-B)，該磷或硼可能表現(xiàn)為溶液型態(tài)，以用于電涂飾(electroless coating)。金屬涂層可能也包括鎳-鎢(Ni-W)和鈷-鉬(Co-Mo)共沉淀混合物。在一方面，可利用復(fù)數(shù)層的涂層，例如借由真空氣相沉積以具有鈦(Ti)、鉻(Cr)或硅(Si)薄層結(jié)構(gòu)(例如0.5微米(micron))的第一涂層，以及接下來以電涂飾方式涂布的鎳-磷(Ni-P)或鎳-鎢-磷(Ni-W-P)。再者，內(nèi)部碳化物形成涂布可借由熱處理而與超研磨顆粒反應(yīng)，以形成化學(xué)鍵，因此能夠增加附著力。在另一方面，一熔解的黃銅涂布可被使用，如同還在審理當(dāng)中而于2002年9月24日申請的美國專利申請案第10/254,057號(hào)以及于2003年7月25日申請的第10/627,441號(hào)所描述的，其是以整體合并作為參考文獻(xiàn)。有機(jī)金屬耦合劑可能也用來作為加強(qiáng)金屬涂布以及該樹脂層之間的鍵結(jié)。本發(fā)明一方面，在金屬涂布層以及樹脂層的間使用機(jī)械鍵結(jié)，有用的金屬涂布層可能包括粗糙的表面，一個(gè)這樣粗糙表面的例子是尖狀鎳。具有相對平滑的表面的金屬涂布層也可借由化學(xué)或機(jī)械方法粗糙化。
許多機(jī)械和/或化學(xué)鍵的調(diào)整是預(yù)期能夠改善超研磨顆粒在樹脂層中的保持率。然而，相似的機(jī)械結(jié)構(gòu)不需要作用于樹脂層/金屬層的界面以及金屬層/超研磨顆粒的界面。例如，該金屬涂布層主要借著化學(xué)鍵結(jié)而能夠鍵結(jié)于超研磨顆粒，同時(shí)主要借著機(jī)械鍵鍵結(jié)于樹脂層。在其他方面，化學(xué)鍵可在將金屬涂布層與超研磨顆粒及樹脂層二者鍵結(jié)時(shí)扮演主要的角色。如同此處所述，復(fù)數(shù)金屬涂布層可能使用于改善超研磨顆粒在樹脂層中的保持率。一方面，尖狀鎳可能使用于在至少一部分的樹脂層上產(chǎn)生強(qiáng)的機(jī)械鍵，以鈦(titanium)、鎢(tungsten)、鉻(chromium)或任何其他有用的金屬所制成的中間層可能在電鍍該尖狀鎳前沈積在超研磨顆粒上。該中間層能以化學(xué)鍵結(jié)于至少一部分的超研磨顆粒，并且以冶金學(xué)的方式鍵結(jié)于至少一部分的尖狀鎳層，因而改善超研磨顆粒在樹脂層中的保持率。
在這些使用金屬黃銅合金作為主體或一中間金屬涂布層的實(shí)施例中，一些反應(yīng)性元素可能包括在金屬黃銅合金中，以在超研磨顆粒和/或任何額外的金屬涂布層間達(dá)到所想要的鍵結(jié)?？膳c金屬載體(carrier)鑄成合金的范圍廣泛的反應(yīng)性元素是于本領(lǐng)域具有通常知識(shí)者所知的，特別的反應(yīng)元素可依照各種不同的因素來選擇，適合涵蓋在本發(fā)明所使用的黃銅合金的反應(yīng)元素例子是包括但不限制在選自于以下群組的元素鋁(Al)、硼(B)、鉻(Cr)、鋰(Li)、鎂(Mg)、鉬(Mo)、錳(Mn)、鈮(Nb)、硅(Si)、鉭(Ta)、鈦(Ti)、釩(V)、鎢(W)、鋯(Zr)以及其混合物。除了反應(yīng)元素、用于形成本發(fā)明的涂層的黃銅合金可能包括至少一其他金屬以作為載體或溶劑，任何于本領(lǐng)域具有通常知識(shí)者可知，特別是那些已知能夠用來制作超研磨工具的金屬可能用作載體或溶劑。然而，本發(fā)明一情形所利用的金屬范例為(非限制性的)鈷(Co)、銅(Cu)、鐵(Fe)、鎳(Ni)及其合金。
如上所提，將一活反應(yīng)性元素與另一金屬形成合金的目的是在于降低該反應(yīng)性元素的有效熔點(diǎn)，并同時(shí)保有其與超研磨顆?；瘜W(xué)鍵結(jié)的能力。如所屬技藝人士所知，許多如鉆石的超研磨顆粒的熱穩(wěn)定性的極限范圍是從大約900℃至1200℃。因此，本發(fā)明一情形中，可選擇成分以及反應(yīng)性金屬合金的正確比值以提供具有在所用特定超研磨材料的熱穩(wěn)定性極限以內(nèi)或以下的熔點(diǎn)的合金。實(shí)際上，一溶質(zhì)金屬可被篩選并與適量的反應(yīng)性元素結(jié)合，以降低二者的熔點(diǎn)，得到一具有小于約1200℃的熔化溫度的金屬黃銅合金。另一方面，該熔化溫度可能小于900℃。再者，將實(shí)質(zhì)上非反應(yīng)性金屬材料加入熔化的黃銅合金可減少超研磨顆粒的劣質(zhì)化，因而增加該涂布的超研磨顆粒的整體強(qiáng)度。額外關(guān)于可保存被涂布的超研磨顆粒強(qiáng)度的方法討論可參照正在審查而于2002年9月24日申請的美國第10/254,057號(hào)申請案、2003年7月25日申請的美國第10/627,441號(hào)申請案，以及在2004年12月9日申請而名稱為“熔化的黃銅涂布的超研磨顆粒及其相關(guān)方法”的申請案中，其被編入律師編號(hào)20303.CIP2，此三件申請案皆可合并參考。
如同于本領(lǐng)域具有通常知識(shí)者所能了解的，特定反應(yīng)性金屬與其他特定載體金屬的數(shù)種結(jié)合物可能以不同比例或總量被合金化，以完成與超研磨顆?；瘜W(xué)鍵結(jié)且具有一適當(dāng)熔點(diǎn)的合金。然而，在一方面，該反應(yīng)性元素的含量可能至少約占合金的1％，另一方面，反應(yīng)性元素的含量可能至少約占合金的5％。
說回樹脂層，許多本領(lǐng)域具有通常知識(shí)者所知的樹脂材料在使用于本發(fā)明實(shí)施例中是有用的，且皆視為包括于此本發(fā)明領(lǐng)域中。該樹脂材料可為任何可硬化的樹脂材料，或具有足夠強(qiáng)度以保持本發(fā)明的超研磨顆粒的樹脂。使用相對硬且保持一平坦且?guī)缀趸蛲耆珱]有變形(warping)的樹脂層是有利的，其是可讓該修整器的至少一部份包含非常小的超研磨顆粒在其中，以保持這些小尺寸的超研磨顆粒在一相對平坦且一致的高度。硬化的方法可為于本領(lǐng)域具有通常知識(shí)者所知的任何讓樹脂材料從至少一柔軟的狀態(tài)相變化到至少一堅(jiān)硬狀態(tài)的方法。硬化能夠借由但不限制于以熱能、電磁輻射(如紫外線、紅外線以及微波輻射)、粒子撞擊(如電子束)、有機(jī)觸媒、無機(jī)觸媒或任何其他于本領(lǐng)域具有通常知識(shí)者所知的其他硬化方法來接觸樹脂材料而發(fā)生。本發(fā)明的一方面，該樹脂層可為熱塑性材料，該熱塑性材料能夠借由冷卻及加熱分別進(jìn)行可逆性的硬化以及軟化。另一方面，該樹脂層可能為熱固性材料，熱固性材料無法像熱塑性材料一樣可逆性地硬化及軟化，換句話說，一旦硬化情形產(chǎn)生，此流程實(shí)質(zhì)上就是不可逆的。
可用于本發(fā)明的實(shí)施例的樹脂材料是包括但不限制在氨基樹脂(包括烷基尿素甲醛樹脂(alkylated urea-formaldehyde resins)、三聚氰胺甲醛樹脂(melamine-formaldehyde resins)以及烷基苯代三聚氰胺甲醛樹脂(alkylatedbenzoguanamine-formaldehyde resins))、丙烯酸樹脂(包括聚丙烯酸酯(vinylacrylates)、環(huán)氧丙烯酸酯(acrylated epoxies)、丙烯酸氨基甲酸酯(acrylatedurethanes)、丙烯酸聚酯(acrylated polyesters)、聚丙烯酸丙烯酸酯(acrylatedacrylics)、丙烯酸聚醚(acrylated polyethers)、乙烯基醚(vinyl ethers)、丙烯酸油(aerylated oils)、含硅丙烯酸樹脂(acrylated silicons)以及相關(guān)甲基丙烯酸酯類(methacrylates))、醇酸樹脂(alkyd resins，例如氨基醇酸樹脂(urethane alkydresins)、聚酯樹脂(polyester resins)以及活性聚氨酯樹脂(reactive urethaneresins))、苯酚類樹脂(例如熱固性酚醛樹脂(Resol)和熱塑性酚醛樹脂(Novolac))、苯酚類/乳膠樹脂(phenolic/latex resins)、環(huán)氧樹脂(例如雙酚環(huán)氧樹脂(bisphenol epoxy resins)、異氰酸酯樹脂(isocyanate resins)以及異氰尿酸樹脂(isocyanurate resins))、聚硅氧烷樹脂(polysiloxane resins，其是包括烷基烷氧基硅烷((alkylalkoxysilane resins))、活性乙烯基樹脂(reactive vinylresins)、由BakeIite公司所出售的樹脂(包括聚乙烯樹脂(polyethylene resins)、聚丙烯樹脂(polypropylene resins)、環(huán)氧樹脂(epoxy resins)、苯酚樹脂(phenolic resins)、聚苯乙烯樹脂(polystyrene resins)、苯氧基樹脂(phenoxyresins)、二萘嵌苯樹脂(perylene resins)、聚砜樹脂(polysulfone resins)、乙烯共聚合物樹脂(ethylene copolymer resins)、丙烯睛-丁二烯-苯乙烯樹脂(acrylonitrile-butadienestyrene(ABS)resins)、丙烯酸樹脂(acrylic resins)、乙烯基樹脂(vinyl resins))、丙烯酸樹脂(acrylic resins)、聚碳酸樹脂(polycarbonate resins)及其混合物或結(jié)合物。在本發(fā)明的一方面，該樹脂可為環(huán)氧樹脂。于另一方面，該樹脂材料可為聚酰亞胺樹脂。又一方面，該樹脂材料可為聚碳酸樹脂。再一方面，該樹脂材料可為聚氨基樹脂。
許多添加劑能包括在樹脂材料中以幫助其使用，例如，額外的交聯(lián)劑以及填充物可被用于改善樹脂層的硬化特性。除此之外，溶劑也可用于改變處于硬化狀態(tài)的樹脂層的特性。一方面，金屬涂布層連接于該樹脂層的鍵結(jié)可借由在至少一部份的樹脂層中包括有機(jī)金屬化合物而有所幫助。
用于本發(fā)明實(shí)施例中的超研磨顆粒是選自各種特定型態(tài)的鉆石(例如多晶鉆石)以及立方氮化硼(cBN)(例如多晶cBN)，選擇能夠與如上述的活性材料化學(xué)鍵結(jié)的超研磨材料是有用的。再者，這些顆?？赡懿捎迷S多不同形狀以使得工具符合所預(yù)期的特定目的，其形狀皆包括于本發(fā)明領(lǐng)域范圍中。然而，一方面，該超研磨顆?？赡苁倾@石，其包括自然鉆石、合成鉆石以及多晶鉆石(PCD)。又另一方面，該超研磨顆?？赡苁橇⒎降?cBN)，其可為單晶或多晶。再另一方面，該超研磨顆?？赡苁沁x自于以下的群組，其是包括碳化硅(SiC)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鋯(ZrO2)以及碳化鎢(WC)。
本發(fā)明情形中的許多用法明顯地為于本領(lǐng)域具有通常知識(shí)者了解本發(fā)明的揭示，被涂布的超研磨顆?？梢愿鞣N形狀與尺寸排列于工具中，包括一維、二維及三維的工具。工具可能包括單層或多層被涂布的超研磨顆粒。在樹脂基質(zhì)中包括單一層超研磨顆粒的工具實(shí)施例是一CMP拋光墊修整器。
如這里所述，傳統(tǒng)的金屬基質(zhì)CMP拋光墊修整器并不適合和非常小尺寸的超研磨顆粒鍵結(jié)，而本發(fā)明領(lǐng)域的目的就是要包括任何對于修整CMP拋光墊有用的可接受尺寸的超研磨顆粒。然而，本發(fā)明方向是明確地讓先前尺寸無法適用于具有暴露且排列成圖形的粒子的金屬工具中的超研磨顆粒保持在CMP拋光墊修整器中。一方面，超研磨顆?？赡芫哂凶约s30微米(microns)至約200微米(microns)的尺寸。另一方面，超研磨顆?？赡芫哂凶约s100微米(microns)至約150微米(microns)的尺寸。
本發(fā)明的實(shí)施例也提供具有如這里所述的改善超研磨顆粒保持率的CMP拋光墊修整器。請參看圖2所示，該CMP拋光墊修整器20可包括樹脂層14、依照預(yù)先決定的圖形而保持于該樹脂層14的超研磨顆粒12，以及配置在各超研磨顆粒12以及該樹脂層14之間的金屬涂布層16。如這里所述，該金屬涂布層16比起不具有該金屬涂布層更增加該超研磨顆粒在樹脂層中的保持率。該樹脂層14的一種情形是可耦合于一支撐基板22上。
為了讓CMP拋光墊修整器20去調(diào)整一CMP拋光墊，該超研磨顆粒12至少部份突出于該樹脂層14，該突出的超研磨顆粒12可切入CMP拋光墊中至一實(shí)質(zhì)上等于突出的距離的深度。本發(fā)明的一情形中，該超研磨顆?？赏怀鲋烈活A(yù)先決定的高度，各超研磨顆粒的高度實(shí)質(zhì)上是一樣的，或者它們可依照修整器特別的應(yīng)用而有所不同。例如，接近CMP拋光墊修整器中央的超研磨顆?？赡鼙冉咏撔拚鬟吘壍某心ヮw粒具有較高的高度。
若突出的超研磨顆粒12是于至少部份暴露，例如不與該金屬涂布層16接觸，則該CMP拋光墊修整器的調(diào)整動(dòng)作可增強(qiáng)。本發(fā)明的一情形中，各超研磨顆粒12的至少部份的突出表面積26可能實(shí)質(zhì)上不與該金屬涂布層16接觸。另一情形，各超研磨顆粒12實(shí)質(zhì)上所有的突出表面積26實(shí)質(zhì)上不與該金屬涂布層16接觸。該金屬涂布層16可用任何于本領(lǐng)域具有通常知識(shí)者所知的方法(包括磨光(grinding)、拋光(buffing)、酸性蝕刻(acidetching)、以噴砂清除(sandblasting)等)從突出表面積26移除。
根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的制造CMP拋光墊修整器的各種方法可被于本領(lǐng)域具有通常知識(shí)者所預(yù)期。通常，制造CMP拋光墊修整器的一方法可能包括將超研磨顆粒以一預(yù)先決定的圖形配置在一樹脂層上，以使得該超研磨顆粒至少部份突出于該樹脂層。如這里所述，該超研磨顆粒涂布有一至少設(shè)置在該超研磨顆粒與該樹脂層之間的金屬涂布層，以改善保持率。本發(fā)明的一方面，一強(qiáng)化材料可在硬化該樹脂層前施加在該樹脂層至少接近該超研磨顆粒的部份，該強(qiáng)化材料可保護(hù)該樹脂層與酸接觸，并且提供耐磨損性。一方面，該強(qiáng)化材料是一陶材粉末，該陶材粉末可能是任何于本領(lǐng)域具有通常知識(shí)者所知的陶材粉末，包括氧化鋁(alumina)、碳化鋁(aluminumcarbide)、硅土(silica)、碳化硅(silicon carbide)、氧化鋯(zirconia)、碳化鋯(zirconium carbide)以及其混合物。一方面，該陶材粉末為碳化硅。另一方面，該陶材粉末為碳化鋁。又另一方面，該陶材粉末為硅土。
依照預(yù)先決定的圖形配置超研磨顆?？山栌稍诨迳咸峁┥倭康哪z、借由在基板上產(chǎn)生凹陷部以容納該顆粒、或借由任何于本領(lǐng)域具有通常知識(shí)者所知的方法所完成。額外的方法可能可以在美國第6,039,641號(hào)專利案以及第5,380,390號(hào)中發(fā)現(xiàn)，這些皆可合并在此參考。
各種逆澆鑄(reverse casting)方法能夠使用在制造本發(fā)明的CMP拋光墊修整器。請參看圖3所示，一間隔層(spacer layer)36可實(shí)施于一暫時(shí)基板34的工作表面32，該間隔層36具有至少一部分設(shè)置該間隔層36中的金屬涂布的超研磨顆粒38，該超研磨顆粒38至少部分是突出于該間隔層36異于暫時(shí)基板34的工作表面32的另側(cè)。任何將金屬涂布的超研磨顆粒設(shè)置在間隔層中，以使得該超研磨顆粒突出有一預(yù)先決定高度的方法可被用于本發(fā)明。請參看圖4所示，一方面，該間隔層36是設(shè)置在暫時(shí)基板34的工作表面32上，一固定劑可選擇性地實(shí)施于該工作表面32以幫助該間隔層36附著于該暫時(shí)基板34。該超研磨顆粒38是沿著間隔層36異于該工作表面32的一側(cè)而設(shè)置，一固定劑可選擇性地實(shí)施于間隔層36以承置該超研磨顆粒38，使其實(shí)質(zhì)上沿著該間隔層36固定，使用在該間隔層的表面的該固定劑可為任何于本領(lǐng)域具有通常知識(shí)者所知的黏著劑，例如但不限制在聚乙烯乙醇(polyvinyl alcohol，PVA)、聚乙烯醇縮丁醛(polyvinyl butyral，PVB)、聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)、石蠟、酚類樹脂(phenolic resin)、臘乳化物(wax emulsion)、丙烯酸樹脂(acrylic resin)或其組合物。一方面，該固定劑可為噴霧型丙烯酸膠。
一壓掣物42可用于施力在超研磨顆粒38上，以將該超研磨顆粒38設(shè)置在該間隔層32中(如圖3所示)。該壓掣物42可用任何于本領(lǐng)域具有通常知識(shí)者所知可施力于超研磨顆粒38的材料所制成，例如但不限制在金屬、木材、塑膠、橡膠、聚合物、玻璃、復(fù)合物、陶材以及其組合物。依照實(shí)用情形，較軟的材料可能比較硬的材料提供較多的益處，例如，若使用具有不相等尺寸的超研磨顆粒，一硬的壓掣物可能只會(huì)推動(dòng)較大尺寸的超研磨顆粒經(jīng)由該間隔層36至工作表面中32。本發(fā)明一方面，該壓掣物42是由多孔橡膠所構(gòu)成。一壓掣物42是由如硬橡膠的較軟材料所構(gòu)成，可稍微符合超研磨顆粒38的形狀，因此能夠如同推動(dòng)較大尺寸的超研磨顆粒一樣有效地推動(dòng)較小尺寸的超研磨顆粒經(jīng)由該間隔層36至工作表面中32。
該間隔層可由任何軟且可變形的材料所制造，以具有相對一致的厚度，有用的材料的例子是包括但不限制在橡膠、塑膠、臘、石墨、黏土、膠布、柔性石墨(grafoil)、金屬、粉末以及其混合物。一方面，該間隔層可能為一包括金屬或其他粉末以及黏接劑的滾壓層，例如，該金屬可為不銹鋼粉末以及聚乙二醇(polyethylene glycol)黏接劑?？墒褂玫母鞣N黏接劑為于本領(lǐng)域具有通常知識(shí)者所知，例如但不限制在聚乙烯乙醇(polyvinyl alcohol，PVA)、聚乙烯醇縮丁醛(polyvinyl butyral，PVB)、聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)、石蠟、酚類樹脂、臘乳化物、丙烯酸樹脂以及其組合物。
請參看圖5所示，另一方面，該金屬涂布的超研磨顆粒38可沿著暫時(shí)基板34的工作表面32而設(shè)置。一黏著劑可選擇性地實(shí)施于工作表面32以承置該超研磨顆粒38，使其實(shí)質(zhì)上沿著該工作表面32固定。一間隔層36可能接著被實(shí)施于工作表面32以使得該超研磨顆粒38設(shè)置在其中(如圖3所示)?？墒褂靡粔撼肝?2以更有效地使該間隔層36結(jié)合該工作表面32與該超研磨顆粒38。
請參看圖6所示，至少部份未硬化的樹脂材料62可實(shí)施于該間隔層36異于暫時(shí)基板34的工作表面32的一側(cè)?？墒褂靡荒＞?6以在制造過程中容納該未硬化的樹脂材料62。在硬化該樹脂材料62之后，一樹脂層64形成且結(jié)合于各超研磨顆粒38的至少一部份。一永久基板68可連接(couple)于該樹脂層64以幫助其修整一CMP拋光墊。一方面，該永久基板68可借由適當(dāng)固定劑的使用而連接于該樹脂層64。此種連接的程度可借由將該永久基板68與該樹脂層64之間的接觸表面粗糙化而加以促進(jìn)。又一方面，該永久基板68可和該樹脂材料62結(jié)合，因此硬化之后的結(jié)果就能使永久基板68與該樹脂材料62連接一體。該模具66以及暫時(shí)基板34接著會(huì)從CMP拋光墊修整器中移除。
請參看圖7所示，該間隔層已經(jīng)從該樹脂層64移除，此移除可借由削去(peeling)、磨光(grinding)、噴砂清除(sandblasting)、刮落(scraping)、摩擦(rubbing)、磨蝕(abrasion)等完成。部份的金屬涂布層72位于超研磨顆粒38的凸出端74可借由酸蝕(acid etching)、磨光、噴砂清除或其他于本領(lǐng)域具有通常知識(shí)者所知的方法而移除。該超研磨顆粒38距離樹脂層64的距離是大約等于現(xiàn)在移除的間隔層的厚度。該樹脂層64可借由酸蝕而使該超研磨顆粒38露出部分更多。
在各種將超研磨顆粒設(shè)置在間隔層的方法的差別可能是出現(xiàn)在移除間隔層時(shí)。將超研磨顆粒壓入間隔層的情形中，非常接近超研磨顆粒的間隔層材料將會(huì)輕微地轉(zhuǎn)向于暫時(shí)基板的工作表面，換句話說，在各超研磨顆粒周圍的間隔層材料可能因?yàn)槌心ヮw粒被壓入間隔層中而輕微地凹陷于異于工作表面的一側(cè)，這種凹陷處會(huì)在制作修整器時(shí)被樹脂材料所填充，因此一旦樹脂層被硬化，該樹脂材料將會(huì)漫布超研磨顆粒的側(cè)邊。反之在將間隔層往超研磨顆粒壓迫時(shí)的情況也是如此。在這些情形中，非常接近超研磨顆粒的間隔層材料將會(huì)輕微轉(zhuǎn)移于暫時(shí)基板的工作表面，換句話說，在各超研磨顆粒周圍的間隔層材料可能因?yàn)殚g隔層被施力，而圍繞超研磨顆粒且輕微地突出于異于工作表面的一側(cè)，該突出部份可能在各超研磨顆粒周圍的樹脂層中產(chǎn)生輕微的凹陷處，這種輕微的凹陷處可能降低保持率，而導(dǎo)致不成熟的超研磨顆粒從該樹脂層中被消除。從這些情形看來，促進(jìn)保持率的各種方法可能被于本領(lǐng)域具有通常知識(shí)者所運(yùn)用，例如，該間隔層可被加熱以減少在硬化該樹脂層之前于超研磨顆粒周圍之間隔層產(chǎn)生輕微突出部，額外的樹脂材料也可被施加于超研磨顆粒周圍的樹脂層的輕微凹陷處。
該暫時(shí)基板可由能夠支撐該樹脂層并抵擋這里所述的壓入力量的任何材料所制成，材料范例包括玻璃、金屬、木材、陶材、聚合物、橡膠、塑膠等。再請參看圖3所示，該暫時(shí)基板34具有供間隔層36設(shè)置于其上的工作表面32，該工作表面32可為水平、傾斜、平坦、彎曲或任何其他形狀以適用于制造一CMP拋光墊修整器。該工作表面32可能粗糙化以促進(jìn)該超研磨顆粒38的定位，當(dāng)一超研磨顆粒被壓在非常平坦的暫時(shí)基板上，該超研磨顆粒很有可能具有一平行于暫時(shí)基板的平坦表面，在這種情況下，當(dāng)該間隔層被移除時(shí)，該超研磨顆粒的平坦表面可能會(huì)突出于樹脂層。讓暫時(shí)基板的表面粗糙化將會(huì)產(chǎn)生凹槽(pit)和低洼處(valley)以可能幫助該超研磨顆粒對準(zhǔn)，必使得各超研磨顆粒的尖端(tip)能夠突出于該樹脂層。
本發(fā)明又一方面是包括將超研磨顆粒設(shè)置在樹脂層中的方法，該方法可能包括提供排列成層狀的樹脂材料、將超研磨顆粒設(shè)置在樹脂層材料上、壓掣該超研磨顆粒至樹脂材料中以及硬化該樹脂材料以形成一樹脂層。請參看圖8所示，其是顯示供一層樹脂材料施加于其上的一暫時(shí)基座82，金屬涂布的超研磨顆粒86是沿著該樹脂材料層84表面而設(shè)置；一固定劑可被使用以至少部份固定該超研磨顆粒86于樹脂材料層84；該超研磨顆粒86可根據(jù)一預(yù)先決定的圖案以任何于本領(lǐng)域具有通常知識(shí)者所知的方法所排列，圖8顯示超研磨顆粒是利用設(shè)置一模板88的方式而排列。
請參看圖9所示，一壓掣物92可被用于將超研磨顆粒86至少部份設(shè)置在樹脂材料層84中。一方面，該超研磨顆粒86突出于該樹脂材料層84至一預(yù)先決定的高度，該樹脂材料層84接著被硬化以形成一固化的樹脂層。該樹脂層的一種情形是可為熱塑性樹脂，在這種情況下，該熱塑性樹脂可借由加熱而軟化，以容納該超研磨顆粒86，并隨之被冷卻以硬化該熱塑性樹脂為一硬化樹脂層。至少部分樹脂層尚可加入一有機(jī)金屬耦合劑。該樹脂材料層84可為任何于本領(lǐng)域具有通常知識(shí)者所知的樹脂材料，但附帶條件為未硬化的樹脂材料必須具有在硬化前足以支撐該超研磨顆粒的黏性，或任何物理性支撐所提供的超研磨顆粒的形式。在硬化該樹脂材料層84之后，至少一部分的金屬涂布可從這里所述的至少部份突出的超研磨顆粒86移除。
以下的實(shí)施例顯示用于制造本發(fā)明被涂布的超研磨顆粒以及工具的各種方法，這種例子僅為了說明，而非有意限制本發(fā)明。
實(shí)施例實(shí)施例1具有平均尺寸在65微米(microns)的鉆石顆粒是以電涂飾方式(具有次磷酸鹽還原劑)將鎳涂布，以形成一大約130微米的尖銳外表面。被涂布的鉆石顆粒是安排在一模板以黏著在100毫米(mm)寬、10毫米厚的平坦基座板體上。該被涂布的鉆石顆粒形成一格網(wǎng)圖案，其具有一500毫米的內(nèi)鉆石距(inter-diamond pitch)。該板體是放置在一不銹鋼模具的底部，且以聚酰亞胺(polyimide)樹脂粉末所覆蓋。接著，整個(gè)組成以50百萬帕(MPa)的壓力以及350℃的溫度重壓10分鐘。以聚酰亞胺結(jié)合的板體具有7毫米的厚度，且具有在一側(cè)形成格網(wǎng)的涂布鎳的鉆石顆粒。一習(xí)用具有碳化硅顆粒的研磨輪是用于拋光該表面，以使得涂布鎳的鉆石顆粒露出約60微米，接下來，用王水溶液溶解剩下而暴露在聚酰亞胺樹脂表面之上的鎳。最終產(chǎn)物是一暴露有鉆石的拋光墊調(diào)整器，該鉆石是穩(wěn)固地嵌入該尖銳鎳涂層，并依次借由聚酰亞胺穩(wěn)固地結(jié)合。
實(shí)施例2其是與實(shí)施例1一樣的制作流程，然而，用酚類樹脂取代聚酰亞胺樹脂，且形成溫度降低至200℃。
實(shí)施例3其是與實(shí)施例1一樣的制作流程，然而，該基座板體預(yù)先涂布一層厚度約60微米(microns)的黏土，經(jīng)過熱壓后刮去該黏土，使得從該聚酰亞胺樹脂突出的涂布鎳的鉆石暴露在外，接著借由酸將鎳蝕刻，以令該鉆石暴露于外。
實(shí)施例4其是與實(shí)施例1一樣的制作流程，然而，該鉆石預(yù)先涂布有0.5毫米的鈦，并將其置于700℃的環(huán)境下熱處理30分鐘，以于界面形成碳化鈦(TiC)，以在涂布鎳之后增加鍵結(jié)強(qiáng)度。
實(shí)施例5其是與實(shí)施例1一樣的制作流程，然而，該被重壓的聚酰亞胺樹脂盤為1毫米厚，并且被膠結(jié)在420不銹鋼上以形成拋光墊調(diào)整器。
實(shí)施例6尺寸大約65毫米的鉆石磨粒是涂布有尖銳鎳，以達(dá)到平均尺寸為大約130毫米，該被涂布的磨粒與一環(huán)氧黏接劑混合以形成研磨液，該研磨液涂覆于一聚對苯二甲酸乙二酯(PET)；一片狀物是將研磨液變薄，以令其包含一層被涂布的鉆石，該環(huán)氧物接著用紫外光硬化而結(jié)實(shí)，接著，圓形盤從該環(huán)氧板中沖出，該圓形盤是以丙烯酸膠結(jié)于不銹鋼基板上，該基板具有與膠對向設(shè)置的鉆石，用一微細(xì)砂紙拋光暴露的表面，并且移除環(huán)氧物，直到大約一半高度的鎳涂層暴露在外，再用王水溶液石刻除去暴露的鎳，因此使鉆石暴露；而最終的產(chǎn)物為具有穩(wěn)固地嵌入環(huán)氧基質(zhì)的鉆石顆粒的一拋光墊調(diào)整器。
實(shí)施例7尺寸大約65毫米的鉆石磨粒是涂布有尖銳鎳，以達(dá)到平均尺寸為大約130毫米，該涂布鎳的鉆石磨粒接著借由一模板排列在一PET片上，接下來，一環(huán)氧樹脂是設(shè)置于罩蓋該單層的顆粒，而當(dāng)硬化后，該P(yáng)ET片沖出一圓盤，該圓盤接著膠連在一不銹鋼基板上，且其頂面是借由酸而被磨蝕。
當(dāng)然，需要了解的是，以上所述的排列皆僅是在描述本發(fā)明原則的應(yīng)用，許多改變及不同的排列亦可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下被于本領(lǐng)域具通常知識(shí)者所設(shè)想出來，而申請范圍也涵蓋上述的改變和排列。因此，盡管本發(fā)明被特定及詳述地描述呈上述最實(shí)用和最佳實(shí)施例，于本領(lǐng)域具通常知識(shí)者可在不偏離本發(fā)明的原則和觀點(diǎn)的情況下做許多如尺寸、材料、形狀、樣式、功能、操作方法、組裝和使用等變動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種改善超研磨顆粒承置于硬化樹脂層上的保持率的方法，其特征在于包括于每一超研磨顆粒至少部份區(qū)域和該樹脂層之間設(shè)置一金屬涂布層，以使得各超研磨顆粒包括至少部份突出于該樹脂層的一暴露部，該暴露部實(shí)質(zhì)上不與該金屬涂布層接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中該金屬涂布層為單一層結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中該金屬涂布層為合金。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中該金屬涂布層包括有復(fù)數(shù)層結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中至少部份的金屬涂布層是化學(xué)鍵結(jié)于各超研磨顆粒，且至少部份的金屬涂布層是機(jī)械性地結(jié)合于該樹脂層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中至少部份的金屬涂布層具有提供比該樹脂層結(jié)合于超研磨顆粒表面還強(qiáng)的機(jī)械性結(jié)合于樹脂層的一表面。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，其中至少部份金屬涂布層具有一粗糙的表面。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，其中該粗糙表面為尖銳的鎳。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中該金屬涂布層為鈷、銅、鎳及其合金和混合物。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中該超研磨顆粒是依照一預(yù)先決定的圖形而承置在該樹脂層上。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中該金屬涂布層是為一涂層。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中該超研磨顆粒為鉆石。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中該超研磨顆粒為立方氮化硼。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，其中該超研磨顆粒的尺寸是從約30毫米至200毫米。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，其中該超研磨顆粒的尺寸是從約100毫米至150毫米。
16.一種如權(quán)利要求1所述的具有改善超研磨顆粒保持率的化學(xué)機(jī)械拋光墊(CMP拋光墊)修整器，其包括一樹脂層；承置在樹脂層上的超研磨顆粒，各超研磨顆粒包括一至少部分突出于該樹脂層的暴露部；一金屬涂層，其是設(shè)置在各超研磨顆粒至少部分區(qū)域以及該樹脂層之間，以使得各超研磨顆粒的暴露部實(shí)質(zhì)上不與該金屬涂布層接觸，而該金屬涂布層的存在比無該金屬涂布層存在時(shí)增加了超研磨顆粒的保持率。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的CMP拋光墊，其特征在于，其中該金屬涂布層實(shí)質(zhì)上是沿著超級顆粒與樹脂層的介面延伸。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的CMP拋光墊，其特征在于，其中該超研磨顆粒實(shí)質(zhì)上是以一預(yù)先決定的高度而突出。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的CMP拋光墊，其特征在于，其中該金屬涂布層是一單層結(jié)構(gòu)。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的CMP拋光墊，其特征在于，其中該金屬涂布層是為合金。
21.根據(jù)權(quán)利要求16所述的CMP拋光墊，其特征在于，其中該金屬涂布層是包括復(fù)數(shù)層結(jié)構(gòu)。
22.根據(jù)權(quán)利要求16所述的CMP拋光墊，其特征在于，其中該金屬涂布層是一涂層。
23.根據(jù)權(quán)利要求16所述的CMP拋光墊，其特征在于，其中至少部分的金屬涂布層是化學(xué)鍵結(jié)于各超研磨顆粒，且至少部份的金屬涂布層是機(jī)械性地結(jié)合于該樹脂層。
24.根據(jù)權(quán)利要求16所述的CMP拋光墊，其特征在于，其中至少部分金屬涂布層具有一粗糙的表面。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的CMP拋光墊，其特征在于，其中該粗糙的表面為尖銳的鎳。
26.根據(jù)權(quán)利要求16所述的CMP拋光墊，其特征在于，其中該金屬涂布層為鈷、銅、鎳及其合金和混合物。
27.根據(jù)權(quán)利要求16所述的CMP拋光墊，其特征在于，其中該樹脂層是選自以下群組氨基樹脂、丙烯酸樹脂、醇酸樹脂、苯酚類樹脂、苯酚類/乳膠樹脂、環(huán)氧樹脂、異氰酸酯樹脂、異氰尿酸樹脂、聚硅氧烷樹脂、活性乙烯基樹脂、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚酯樹脂、活性聚氨酯樹脂、聚苯乙烯樹脂、苯氧基樹脂、二萘嵌苯樹脂、聚砜樹脂、丙烯睛-丁二烯-苯乙烯樹脂、聚碳酸樹脂、丙烯酸樹脂、聚酰亞胺樹脂及其混合物。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的CMP拋光墊，其特征在于，其中該樹脂層為環(huán)氧樹脂。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的CMP拋光墊，其特征在于，其中該樹脂層為聚碳酸樹脂。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的CMP拋光墊，其特征在于，其中該樹脂層為聚酰亞胺樹脂。
31.根據(jù)權(quán)利要求16所述的CMP拋光墊，其特征在于，其中該超研磨顆粒為鉆石。
32.根據(jù)權(quán)利要求16所述的CMP拋光墊，其特征在于，其中該超研磨顆粒為立方氮化硼。
33.根據(jù)權(quán)利要求16所述的CMP拋光墊，其特征在于，其中該超研磨顆粒的尺寸是從約30毫米至200毫米。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的CMP拋光墊，其特征在于，其中該超研磨顆粒的尺寸是從約100毫米至150毫米。
35.一種制造如權(quán)利要求16所述的CMP拋光墊修整器的方法，其包括將超研磨顆粒設(shè)置在樹脂層中，以使得各超研磨顆粒具有至少突出于樹脂層的暴露部，該超研磨顆粒包括設(shè)置在至少一部分的超研磨顆粒以及樹脂層之間的金屬涂布層，以令各超研磨顆粒的暴露部實(shí)質(zhì)上不與金屬涂布層接觸。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，其中該超研磨顆粒是根據(jù)一預(yù)先決定的圖案設(shè)置在樹脂層中。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，其中該超研磨顆粒實(shí)質(zhì)上是突出一預(yù)先決定的高度。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，其特征在于，其中將超研磨顆粒設(shè)置在樹脂層中尚包括提供一具有工作表面的暫時(shí)基座；將一間隔層施加在該暫時(shí)基座的工作表面，該間隔層具有至少部分設(shè)置在該間隔層中的超研磨顆粒，該超研磨顆粒是至少部分突出于間隔層異于暫時(shí)基座工作表面的一側(cè)；將至少部分未硬化的樹脂材料施加在該間隔層異于暫時(shí)基座工作表面的一側(cè)；硬化至少部分未硬化的樹脂材料以形成一樹脂層；將該暫時(shí)基座自間隔層移除；以及將該間隔層自樹脂層移除。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，其中施加一間隔層尚包括將該間隔層施加在暫時(shí)基座的工作表面；以及將超研磨顆粒壓入間隔層中。
40.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，其中施加一間隔層尚包括將超研磨顆粒沿著暫時(shí)基座的邊緣而設(shè)置；以及將超研磨顆粒壓入間隔層中，以使得該超研磨顆粒至少部分設(shè)置在間隔層中。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的方法，其特征在于，其尚包括將一固定劑施加在暫時(shí)基座的工作表面，以令復(fù)數(shù)個(gè)被涂布的超研磨顆粒實(shí)質(zhì)上在該間隔層設(shè)置時(shí)被固定。
42.根據(jù)權(quán)利要求38所述的方法，其特征在于，其尚包括將該暫時(shí)基座的工作表面在該間隔層以及超研磨顆粒設(shè)置前粗糙化。
43.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，其中將超研磨顆粒設(shè)置在樹脂層中尚包括提供一排列如一層狀結(jié)構(gòu)的樹脂材料；將超研磨顆粒設(shè)置在樹脂材料上；將該超研磨顆粒壓入樹脂材料中；以及將該樹脂材料硬化以形成一樹脂層。
44.根據(jù)權(quán)利要求43所述的方法，其特征在于，其中硬化該樹脂材料尚包括將該樹脂材料加壓，以使得該樹脂材料至少部分圍繞著該超研磨顆粒流動(dòng)；以及將該樹脂材料冷卻以形成一樹脂層。
45.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，其尚包括將金屬涂布層以蝕刻該樹脂層的方法從暴露部移除，以暴露該超研磨顆粒。
46.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，其尚包括將一強(qiáng)化材料施加在至少接近該超研磨顆粒部分的樹脂層。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的方法，其特征在于，其中該強(qiáng)化材料為陶材粉末。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，其特征在于，其中該陶材粉末包括一選自于以下物質(zhì)所組成的群組氧化鋁、碳化鋁、硅土、碳化硅、氧化鋯、碳化鋯以及其混合物。
49.根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，其特征在于，其中該陶材粉末為碳化硅。
50.根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，其特征在于，其中該陶材粉末為碳化鋁。
51.根據(jù)權(quán)利要求48所述的方法，其特征在于，其中該陶材粉末為硅土。
52.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，其尚包括加入一有機(jī)金屬耦合劑到至少部分樹脂層。
53.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，其中該樹脂層是選自以下群組氨基樹脂、丙烯酸樹脂、醇酸樹脂、苯酚類樹脂、苯酚類/乳膠樹脂、環(huán)氧樹脂、異氰酸酯樹脂、異氰尿酸樹脂、聚硅氧烷樹脂、活性乙烯基樹脂、聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚酯樹脂、活性聚氨酯樹脂、聚苯乙烯樹脂、苯氧基樹脂、二萘嵌苯樹脂、聚砜樹脂、丙烯睛-丁二烯-苯乙烯樹脂、聚碳酸樹脂、丙烯酸樹脂、聚酰亞胺樹脂及其混合物。
54.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其特征在于，其中該樹脂層為環(huán)氧樹脂。
55.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其特征在于，其中該樹脂層為聚碳酸樹脂。
56.根據(jù)權(quán)利要求53所述的方法，其特征在于，其中該樹脂層為聚酰亞胺樹脂。
57.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，該超研磨顆粒為鉆石。
58.根據(jù)權(quán)利要求35所述的方法，其特征在于，其中該超研磨顆粒為立方氮化硼。
全文摘要
本發(fā)明是揭露一CMP拋光墊修整器及其制造方法，本發(fā)明的一方面是提供超研磨顆粒在樹脂層中具有改善的保持率的CMP拋光墊修整器(20)，該CMP拋光墊包括一樹脂層(14)、保持在樹脂層(14)中的超研磨顆粒(12)以及設(shè)置在每一個(gè)超研磨顆粒(12)以及該樹脂層(14)之間的一金屬涂布層(16)，每一個(gè)超研磨顆粒(12)的暴露部(26)是突出于該樹脂層(14)且實(shí)質(zhì)上不與金屬涂布層(16)接觸。使用該金屬涂布層(16)比沒有使用時(shí)增加了超研磨顆粒(12)在該樹脂層(14)的保持率。
文檔編號(hào)B24D11/00GK101094746SQ200580045345
公開日2007年12月26日 申請日期2005年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月30日
發(fā)明者宋健民 申請人:宋健民