研磨工具及其制造方法技术

一种研磨工具的制造方法，其特征在于，该步骤包括：首先，提供一基材，利用机械加工（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓ）方法在基材表面形成一规则形状的凹凸部，利用镀膜（ｃｏａｔｉｎｇ）方法在凹凸部表面均匀地附着一磨料层，利用成型方法（ｆｏｒｍｉｎｇ）在磨料层表面均匀地附着一保护层。另外，本发明专利技术一种研磨工具，包括：一基材、一磨料层及一保护层，基材表面具有一规则形状的凹凸部，磨料层均匀地附着于凹凸部表面且对应该凹凸部的形状，保护层均匀地附着于磨料层表面且对应该凹凸部的形状，形成一具有耐腐蚀、高耐磨性、高硬度、热稳定性高、耐化学性及规则形状的研磨工具。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术关于一种，尤指一种于基材表面形成 有一凹凸部，磨料层及保护层分别地附着在凹凸部表面，形成具有耐腐 蚀、高耐磨性、高硬度、热稳定性高、耐化学性及规则形状的研磨工具 及其制造方法。
技术介绍
目前，研磨工具不论在工业制造、工艺、居家生活使用或艺术创作 的领域上，都广泛地为大众使用，并且自从研磨工具专利技术以来，其已拥 有相当一段时间的历史、年代，其运用范围诸如金属切削、板件钻孔、 工件研磨或镜面的抛光等等应用。然而，随着科技化的日新月异发展下，研磨工具原本运用在工业制 造上的情况，也随之大量地应用在高科技产品上，举例来说应用在半 导体晶科技产业中，晶圆片为半导体产业中的最核心的材料，用以制造 成各种半导体芯片，由于晶圆片的表面必须加以平滑化以制造成芯片，因此，在半导体产业的晶圆制程中，是利用化学机械研磨制程(Chemical Mechanical Polishing, CMP)对晶圆片来进行研磨及抛光作业。在进行该 晶圆片的化学机械研磨制程(CMP)的过程中，晶圆片是藉由圆盘封盖 且压在旋转的抛光垫(Pad)上，并且注入酸性或碱性的研磨液于该抛光 垫上，藉以达到快速抛光及微细研磨的精密加工。其中在化学机械研磨制程(CMP)中，需利用一研磨工具(所谓的抛光垫修整器(Pad Conditioner))来进行抛光垫修整作业，该抛光垫修 整器乃是将钻石颗粒设于圆盘状或圆环状的金属基材的磨粒结合面上， 而将该研磨工具用于抛光垫修整也被称为"钻石碟(DiamondDisk)",该 钻石碟的功能是用来使其修整抛光垫表面，提高硅晶圆抛光的效率及平 坦化的质量的作业，也可以进行排除CMP制程后积屑的作业。在习知抛光垫修整器的制造方法中，是藉由金属粉末的固相烧结方 式于基材上形成金属结合液层，并且透过将多数颗钻石颗粒以镶嵌或埋 入方式设置于该金属结合液层中，藉以将钻石固定于该基材上。然而， 此习知的制造方法是利用固相烧结制法以机械或化学力的结合方式，将 该钻石颗粒卡持或黏着于基材上，因而仍无法提供有效的固持力或黏着 力。因此，习知抛光垫修整器的钻石颗粒有脱落的可能性，致残留于抛 光垫上，使得晶圆片在研磨抛光的过程中，刮伤损坏该晶圆片表面，并 且钻石分布不均，而大为降低抛光垫的修整效率。请参阅图l所示，为习知另一种抛光垫修整器la的制造方法，其藉 由合金硬焊方式以将钻石颗粒lla形成于该钻石碟金属基材lOa上的焊料 层12a中，此方式虽然可提高钻石颗粒11a固定于该钻石碟金属基材10a 上的黏着能力，但仍然无法解决该钻石颗粒lla于该钻石碟金属基材10a 上排列与分布不均的问题；况且，假若该钻石颗粒11a于该合金硬焊过 程中被融熔的焊料层12a聚成堆状，以使得由于钻石颗粒11a的聚集而影 响该抛光垫修整器la的研磨、抛光效率；况且，由于钻石颗粒lla的聚 集作用将加厚整个结构厚度，使得研磨时的排屑困难；再者，利用此合 金硬焊方式所附着的钻石颗粒lla也无法避免焊料层12a于抛光垫修整的 过程中，受到酸性研磨液的侵蚀，而容易导致该钻石颗粒11a脱落的可 能性。请参阅图2所示，为习知另一种抛光垫修整器2a的制造方法，其藉 由电镀方式以将钻石颗粒21a镶埋或卡固于该钻石碟金属基材20a上的 镍层22a上，然而，此做法所形成的钻石颗粒21a于研磨修整的过程中， 极为容易脱落而刮伤晶圆片的表面；再者，该镍层22a于研磨时接触到 酸性溶液时，也将加速该钻石颗粒21a的脱落，而造成晶圆片的刮伤。由上述可知，习知抛光垫修整器具有下列缺点(1) 、透过上述的方法，钻石颗粒无法有效地黏着固定于钻石碟金 属基材上，因此将有脱落以刮伤硅晶圆的问题。(2) 、钻石排列及分布无法均匀、 一致，进而无法有效刮除磨研累 积的排屑。(3) 、附着钻石颗粒的结合剂容易被酸性研磨液溶蚀，使得固定于 基材的钻石颗粒仍然有脱落的可能性。(4) 、在高温烧结过程后，钻石颗粒会因劣化而变脆，并易在抛光 垫修整过程中断裂进而造成晶圆的刮伤。本专利技术有鉴于习知抛光垫修整器未能达到及符合使用者的需求，进 而发展出钻石颗粒均匀分布、结合牢固性强、并且形成具耐腐蚀、高耐 磨性、高硬度、热稳定性高及耐化学性的。因此，本专利技术人有感上述缺失的可改善，且依据多年来从事此方面 的相关经验，悉心观察且研究，并配合学理的运用，而提出一种设计合 理且有效改善上述缺失的本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种，透过基材 表面形成凹凸部，在对应于凹凸部的表面上分别附着一磨料层及一保护层，藉以提供使用者不同形状的凹凸部，并利用磨料层及保护层，形成 一均匀分布、结合牢固性强且具有耐腐蚀性、高耐磨性、高润滑度、高 负荷度、高化学阻隔度特色的研磨工具，藉以提升研磨工具的研磨性能， 并且可用于高速、高温、高摩擦的研磨下，而不受温度、摩擦力或酸性 溶液侵蚀而发生脱落现象；本专利技术的另一目的在于，利用于基材表面以机械加工方法，形成特 定良好的规则形状及阵列排列的凹凸部，用以克服习知钻石排列分布不均匀而导致磨研时排屑不良的问题；本专利技术的另二目的在于，透过本专利技术制造方法所形成的研磨工具， 可不因为用于黏固钻石颗粒的结合剂发生研磨液溶蚀现象，而发生钻石 颗粒脱落的现象；本专利技术的另三目的在于，提供使用者在进行晶圆研磨制程时，不须 另外测试研磨工具的稳定度，节省测试材料的耗费及成本。为了达到上述目的，本专利技术提供一种研磨工具的制造方法，其步骤 如下提供一基材；藉由机械加工方法，于该基材的表面形成一规则形状 的凹凸部；藉由镀膜方法，在该凹凸部的表面均匀地附着一磨料层，且 该磨料层对应该凹凸部的形状；藉由成型方法，在该磨料层的表面均匀 地附着一保护层，且该保护层对应该凹凸部的形状。为了达到上述目的，本专利技术还提供一种研磨工具，其包括 一基材、 一磨料层及一保护层。其中基材的表面具有一凹凸部，该磨料层均匀地 附着于该凹凸部的表面且对应该凹凸部的形状；该保护层均匀地附着于 该磨料层的表面且对应该凹凸部的形状。藉此，磨料层及保护层可稳固地附着在凹凸部表面上，使磨料层具 有良好的研磨特性，并且不因高摩擦力、高温或酸性溶液侵蚀而发生脱 落情况，造成晶圆片刮伤、损坏等问题，有助使用者在抛光垫修整过程 中，可以不需要另外测试研磨工具上磨料是否黏着固合等问题，以节省 工具及材料上的耗费。为了能更进一步了解本专利技术为达成预定目的所采取的技术、手段及 功效，请参阅以下有关本专利技术的详细说明与附图，相信本专利技术的目的、 特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而所附图式仅提供参 考与说明用，并非用来对本专利技术加以限制。附图说明图1为另一习知方法所形成的抛光垫修整器的示意图。图2为另二习知方法所形成的抛光垫修整器的示意图。 图3为本专利技术的流程方块图。 图4为本专利技术的结构示意图。 图4A为本专利技术图4中A处的局部视图。 图5为本专利技术另一实施例的结构示意图。 图6为本专利技术中，该研磨工具的立体图。 图7为本专利技术中，该研磨工具另一立体图。 图8为本专利技术中，该研磨工具另一实施例的 立体图。图9为本专利技术中，该研磨工具另一实施例的 另一立体图。主要组件符号说明一、 习知la 抛光垫修整器 10a钻石碟金属基材 12a焊料层 2a 抛光垫修整器 20a钻石本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种研磨工具的制造方法，其特征在于，包括下列步骤：　（ａ）、提供一基材；　（ｂ）、藉由一机械加工（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓ）方法，于该基材的表面形成一规则形状的凹凸部；　（ｃ）、藉由一镀膜（ｃｏａｔｉｎｇ）方法，于该凹凸部的表面上均匀地附着一磨料层，该磨料层对应该凹凸部的形状；以及　（ｄ）、藉由一成型（ｆｏｒｍｉｎｇ）方法，于该磨料层的表面上均匀地附着一保护层，该保护层对应该凹凸部的形状。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈佳佩，
申请(专利权)人：钻面奈米科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]