发明名称 研磨工具及其制造方法
摘要 本发明提供一种可适用各种形态之研磨物件的研磨工具,其能够稳定研磨速度和减少缺陷(像是在研磨表面之刮痕)的形成而获得优良的表面细部。该工具是以摇摆运动藉由在研磨物件上加压并滑动的方式操作,该表面是以研磨料粒子来研磨,该粒子是埋在主要是由热塑性树脂所组成的基体(matrix)中,该热塑性树脂系例如丁二烯-苯乙烯、聚丁二烯或压克力橡胶类MBS树脂。该研磨工具包含其中含有研磨料粒子之固定研磨料研磨工具或含有非固定研磨料粒子的研磨垫。
申请公布号 TW519506 申请公布日期 2003.02.01
申请号 TW090118119 申请日期 2001.07.25
申请人 荏原制作所股份有限公司 发明人 广川一人;桧山浩国;和田雄高;松尾尚典
分类号 B24D7/06 主分类号 B24D7/06
代理机构 代理人 洪武雄 台北市中正区博爱路八十号六楼;陈昭诚 台北市中正区博爱路八十号六楼
主权项 1.一种研磨工具,用以研磨物件,其中该研磨工具主要是由热塑性树脂所组成。2.如专利申请范围第1项之研磨工具,其中该研磨工具是其中含有研磨料粒子之固定研磨料研磨工具。3.如专利申请范围第1项之研磨工具,其中该研磨工具是非固定研磨料研磨垫。4.如专利申请范围第2项之研磨工具,其中该研磨料粒子包含氧化铈(CeO2)、矾土(Al2O3)、碳化矽(SiC)、二氧化矽(SiO2)、氧化锆(ZrO2)、氧化铁(FeO,Fe3O4)、氧化锰(MnO2,Mn2O3)、氧化镁(MgO)、氧化钙(CaO)、氧化钡(BaO)、氧化锌(ZnO)、碳酸钡(BaCO3)、碳酸钙(CaCO3)、钻石(C)或由上面所列举之项目所组成的复合材料。5.如专利申请范围第1项之研磨工具,其中该研磨工具是藉由射出成形在压力下填充供给材料到特定形状的模子内而成形者。6.如专利申请范围第1项之研磨工具,其中组成研磨工具之材料更进一步包含界面活性剂。7.如专利申请范围第1项之研磨工具,其中组成研磨工具之材料更进一步包含亲水性物质或该材料藉由添加亲水性物质来改质。8.一种固定研磨料研磨工具,用以研磨物件,该研磨工具包含:研磨料粒子;以及用以将该研磨料粒子黏结在其基体(matrix)内之树脂,其中该树脂系由热塑性树脂所组成。9.如专利申请范围第8项之固定研磨料研磨工具,其中该研磨料粒子包含氧化铈(CeO2)、矾土(Al2O3)、碳化矽(SiC)、二氧化矽(SiO2)、氧化锆(ZrO2)、氧化铁(FeO,Fe3O4)、氧化锰(MnO2,Mn2O3)、氧化镁(MgO)、氧化钙(CaO)、氧化钡(BaO)、氧化锌(ZnO)、碳酸钡(BaCO3)、碳酸钙(CaCO3)、钻石(C)或由上面所列举之项目所组成的复合材料。10.如专利申请范围第8项之固定研磨料研磨工具,其中该研磨工具中形成有空孔。11.如专利申请范围第10项之固定研磨料研磨工具,其中以体积百分比(Vol%)表示,固定研磨料之成分范围(研磨料粒子(Vg)、黏结剂(Vb)和气孔(Vp)的百分比)是:10%<研磨料粒子(Vg)<50%、30%<黏结剂(Vb)<80%及0%<气孔(Vp)<40%。12.一种制造固定研磨料研磨工具之方法,包含:使用研磨料粒子和热塑性树脂作为原料;将成形固定具(forming fixture)连同研磨料粒子和热塑性树脂的混合物装入模子内;以及使该固定研磨料研磨工具成形。13.如专利申请范围第12项之方法,其中上述的成形是以加热-冷却该混合物及/或对该混合物加压的方式进行。14.如专利申请范围第12项之方法,其中该研磨料粒子和热塑性树脂的混合是在将成形固定具连同原料装入之前、期间或之后进行。15.一种制造固定研磨料研磨工具之方法,该方法包含:混合粉末状的研磨料粒子或研浆和热塑性树脂之原料以形成一散布液体(dispersion liquid);聚合或制造热塑性树脂;以及在聚合或制造该热塑性树脂的步骤期间,于该散布之液体内生成包含聚合的热塑性树脂和该研磨料粒子的混合物。16.如专利申请范围第15项之方法,该方法另外包含:进行该聚合的混合物的喷雾乾燥之步骤。17.如专利申请范围第16项之方法,其中该喷雾乾燥步骤(mist drying step)包括一喷洒乾燥步骤(spray drying step)。18.如专利申请范围第16项之方法,其中该混合物是藉由喷雾乾燥步骤而形成粒子,且粒子的直径是在1至500微米范围内。19.一种制造固定研磨料研磨工具之方法,包含:混合研磨料粒子和树脂在一液体中;乾燥该混合液体以获得乾燥的混合材料;以及使该乾燥的混合材料成形为固定研磨料研磨工具。20.如专利申请范围第19项之方法,其中该研磨料粒子是在研浆状态下被提供。21.如专利申请范围第19项之方法,其中该树脂是在粉末状态下被提供且与研磨料粒子混合在水或溶剂中。22.如专利申请范围第19项之方法,其中该树脂是在液体状态下被提供,其中该树脂是散布或溶解在水或溶剂中。23.如专利申请范围第l9项之方法,其中该乾燥步骤包括一喷雾乾燥步骤。24.如专利申请范围第23项之方法,其中该喷雾乾燥步骤由一喷洒乾燥器所执行。25.如专利申请范围第19项之方法,其中该研磨工具是藉由将该混合粉末填充入模子而成形者。26.如专利申请范围第19项之方法,其中该磨碎是在乾燥该混合液体的期间或之后进行以获得范围在1-500微米内的粉末。27.一种制造固定研磨料研磨工具之方法,包含:混合研磨料粒子和液体树脂来形成混合液体;乾燥该混合液体并使之成粉状来获得乾燥的混合材料;以及使该乾燥的混合材料成形为固定研磨料研磨工具。28.如专利申请范围第27项之方法,其中研磨料粒子是以粉末或乾燥之研浆来提供的。29.如专利申请范围第28项之方法,其中该研浆乾燥步骤包括一喷洒乾燥步骤。30.一种制造固定研磨料研磨工具之方法,包含:在液体中混合研磨料粒子的粉末和树脂粉末来形成混合液体;乾燥该混合液体并使之成粉状来获得乾燥的混合材料;以及使该乾燥的混合材料成形为固定研磨料研磨工具。31.如专利申请范围第30项之方法,其中该液体是由水或溶剂所组成。32.如专利申请范围第31项之方法,其中该研磨料粒子的粉末是将研浆乾燥而获得者。33.如专利申请范围第32项之方法,其中上述研浆的乾燥步骤包括一喷洒乾燥步骤。34.一种制造固定研磨料研磨工具之方法,包含:混合包含研磨料粒子和液体树脂之研浆来形成一混合液体;乾燥该混合液体来获得乾燥的混合材料;以及使该乾燥的混合材料成形为固定研磨料研磨工具。35.如专利申请范围第34项之方法,其中上述的成形以在模子中模制该乾燥混合材料的方式进行。36.如专利申请范围第34项之方法,其中该乾燥步骤包括一喷雾乾燥步骤。37.如专利申请范围第34项之方法,其中该乾燥步骤包括一喷洒乾燥步骤。38.一种用以研磨半导体晶圆之研磨装置,包含:用以保持晶圆的顶环;以及研磨工具,此研磨工具主要是由热塑性树脂所组成。39.如专利申请范围第38项之研磨装置,其中该半导体晶圆有由高的部分和低的部分所组成之图案。40.一种用以研磨半导体晶圆之研磨装置,包含:用以保持晶圆的顶环;以及固定研磨料研磨工具,此研磨工具包含研磨料粒子和用以将该研磨料粒子黏结在其基体(matrix)内之树脂,此树脂由热塑性树脂所组成。41.如专利申请范围第40项之研磨装置,其中,以体积百分比(Vol%)表示,固定研磨料研磨工具之成分范围(研磨料粒子(Vg)、黏结剂(Vb)和气孔(Vp)的百分比)是:10%<研磨料粒子(Vg)50%、30%<黏结剂(Vb)<80%及0%<气孔(Vp)<40%。42.如专利申请范围第40项之研磨装置,其中该半导体晶圆有由高的部分和低的部分所组成之图案。43.如专利申请范围第40项之研磨装置,其中更进一步包含:用以修整固定研磨料研磨工具之研磨表面的修整器。44.如专利申请范围第40项之研磨装置,其中该固定研磨料研磨工具是被装设在基座上。45.如专利申请范围第44项之研磨装置,其中由该固定研磨料研磨工具和该基座所组成的研磨工具是以可拆装方式安装在研磨台上。46.如专利申请范围第45项之研磨装置,其中该研磨工具是藉由夹子而固定在该研磨台上。47.一种用以研磨半导体晶圆之研磨装置,包含:至少一个用以保持晶圆的顶环;以及至少两个研磨台,各自具有研磨表面,其中该研磨台中的一个具有固定研磨料研磨工具,此研磨工具包含研磨料粒子和用以黏结该研磨料粒子之热塑性树脂。48.一种研磨基板的方法,包含:首先,藉由固定研磨料研磨工具来研磨基板,该研磨工具包含研磨料粒子和用以黏结该研磨料粒子之热塑性树脂;以及其次,藉由精磨垫(finishing pad)来精磨该基板。49.如专利申请范围第48项之方法,其中该第一次研磨是藉由供入不含研磨料粒子的液体来完成的。50.如专利申请范围第48项之方法,其中该第一次研磨是藉由供入含添加剂的水来进行。51.如专利申请范围第48项之方法,其中该精磨步骤是藉由供入水来进行。图式简单说明:第1A和1B图是固定研磨料之研磨工具的概要图,第1A图显示由热塑性树脂所制之工具,第1B图显示一包含弹性填充料之工具。第2图是用以说明射出成形法之图面。第3A和3B图是研磨垫的结构之概要图。第4图是(a)研磨速度和(b)由各种树脂材料制成之固定研磨料所产生的缺陷数量之实验资料比较。第5图是(a)研磨速度和(b)由未包含研磨料粒子之研磨垫所产生的缺陷数量之实验资料比较。第6图是显示根据喷洒乾燥法使用喷洒乾燥机(spraydryer)来制造粒子之一例的图。第7A图到7C图是用以解释藉由热压来制造固定研磨料研磨工具之方法的图。第8图是一研磨设备之全视图。第9A和9B图是研磨装置之一些关键部分的上视图和剖视图。第10图是显示一种将固定研磨料研磨工具安装到固定圆盘的夹持方法之图。第11图是显示另一种将固定研磨料研磨工具安装到固定圆盘之夹持方法的图。第12图是显示使用研浆之研磨装置之结构的一个实例的概要图。第13图是显示本发明之研磨装置的另一种实施形态的图。
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