[发明专利]研磨工具及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及研磨工具及其制作方法，尤指一种使用具有活化金属及焊料而无须使用有机粘结剂的焊片层，以提升超硬研磨颗粒与焊片层间稳定性的研磨工具及其制作方法。

背景技术

近年来，半导体产业因在信息、通讯、民生电子、国防等领域的广泛应用而蓬勃发展，亦使得集成电路技术发展快速增加。而在其中，硅晶圆为其至为重要的脚色，然而，硅晶圆必须要在其表面经过研磨使其平整方可进行后续如芯片制造等工艺，最常用的方式，就是通过化学机械研磨。但在长期研磨过程时，研磨工具所附着的研磨颗粒会因与焊片层的焊料间结合力不足而导致脱落，使得产品的良率无法提升。

传统研磨工具中粘结研磨颗粒的焊料多以金属粉末为其组成，在其粉末中尚须添加有机粘结剂(如PVA或PVB)混成浆料后使用。然而，在后续的工艺中，这些残余混胶仍需使用如真空加热挥发或低温氧化而加以排除。现有在研磨颗粒的移除残余混胶步骤时因混胶挥发、沸腾或焦黑进而导致超硬研磨颗粒位置的移动或翻转，进而导致残余混胶因移除过程而造成残余碳的污染。再者，部分现有技术以在焊片层上预先形成孔洞的方式以防止研磨颗粒的移动或翻转，但，该方式仍使用含有有机粘结剂的浆料，无法避免残余混胶造成残余碳污染等问题。相关专利前案如美国公开专利第2008271384号、美国公开专利第2008053000号、中国台湾专利申请第96116111号等揭露内容。

因此，目前亟需一种无须使用有机粘结剂的焊片层，以便能提升超硬研磨颗粒与焊片层间稳定性的研磨工具及其制作方法。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种研磨工具的制作方法，其使用具有活化金属及焊料而无须使用有机粘结剂的焊片层，以便能提升超硬研磨颗粒与焊片层间稳定性的研磨工具及其制作方法。

本发明的另一目的是提供一种无须使用有机粘结剂等混胶的焊片层，以便能避免现有在研磨工具制作过程中，其在移除残余混胶步骤时因混胶挥发、沸腾或焦黑进而导致超硬研磨颗粒位置的移动或翻转，进而避免残余混胶因移除过程而造成残余碳的污染。

为达成上述目的，本发明研磨工具的制作方法，包括：提供一基材；形成一焊片层于基材的一表面上，焊片层系具有至少一活化金属及一焊料；将多个超硬研磨颗粒以一图案排列于焊片层上；以及于一真空炉中以真空及加热反应的硬焊方式，使焊片层熔化以附着超硬研磨颗粒的图案排列；其中，该具有至少一活化金属及焊料的该焊片层不包括有机粘结剂，且前述多个超硬研磨颗粒以一图案排列种类没有限制，较佳可为一矩阵排列。

本发明亦提供一种根据前述制作方法所制作的研磨工具，其包括一基材；一焊片层，其具有至少一活化金属及一焊料，且形成于基材的一表面上；以及多个超硬研磨颗粒，其以一图案排列于基材及焊片层上；其中，具有至少一活化金属及焊料的焊片层不包括有机粘结剂。

根据本发明，其中基材的材质至少一选自由硼碳化物、硅碳化物、铝氮化物、硼氮化物、硅氮化物、硅氧化物、硼氧化物、碳化钨、钨钢、模具钢材、不锈钢、高硬度合金钢、及高碳钢所组成的群组。此外，亦可依所需，基材亦可为一金属基板。

根据本发明，其中焊片层可由至少一焊片所形成；换句话说，本发明的焊片层可为一层或多层焊片的结构，而当以多层焊片为其结构时，可由点焊方式结合多个焊片以形成多层焊片结构的焊片层。

根据本发明，其中超硬研磨颗粒没有限制，只要可作为研磨及可耐硬焊高温而不会产生变化的材料皆可，较佳为钻石或立方氮化硼。

根据本发明的制作方法，其中于该真空炉中的真空较佳为约10^-3～10^-6torr；反应加热温度没有限制，只要能使焊片层或焊片层中所包含的焊料熔化即可，较佳为约800℃以上。

根据本发明，其中形成于基材上的焊片层的厚度与超硬研磨颗粒的粒径没有限制，只要焊片层的厚度小于超硬研磨颗粒的粒径以露出超硬研磨颗粒即可；根据本发明，焊片层的厚度较佳约为20至120μm间，而超硬研磨颗粒的粒径较佳约为40至250μm(400～60mesh)。