CN101850541B

CN101850541B - 具有阻绝层的抛光垫和其制造方法

Info

Publication number: CN101850541B
Application number: CN 200910130360
Authority: CN
Inventors: 冯崇智; 姚伊蓬; 洪永璋; 王俊达; 刘玮得
Original assignee: BEDA ADVANCED MATERIAL Co Ltd
Current assignee: BEDA ADVANCED MATERIAL Co Ltd; BESTAC ADVANCED MATERIAL Co Ltd
Priority date: 2009-04-02
Filing date: 2009-04-02
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2029-04-02
Also published as: CN101850541A

Abstract

本发明涉及一种具有阻绝层的抛光垫和其制造方法，所述抛光垫包括底材、阻绝层和研磨层。所述底材是以高分子体包覆纤维层而成。所述阻绝层位于所述底材上。所述研磨层位于所述阻绝层上，所述研磨层为高分子弹性体且具有多个长柱状孔隙。因而，所述阻绝层可防止研磨液在抛光过程中渗透到底材，以提高抛光研磨效果和质量。

Description

具有阻绝层的抛光垫和其制造方法

技术领域

本发明涉及一种抛光垫和其制造方法，具体来说，涉及一种具有阻绝层的抛光垫和其制造方法。

背景技术

一般抛光为化学机械研磨(CMP)工艺，对于粗糙表面的研磨，其是利用含有研磨粒子的研磨液平均分布于抛光垫的表面上，同时将待抛光组件抵住所述抛光垫后，进行重复和规律的搓磨动作。所述待抛光组件为诸如半导体、存储媒体衬底、集成电路、LCD平板玻璃、光学玻璃和光电面板等物体。

在传统技术中，是以多层贴合方式制成抛光垫，例如：研磨层与底材利用背胶贴合(请参考中国台湾新型专利公告第M269996号的多层研磨垫)；或由多个薄层贴合而成的研磨层与底材以背胶贴合(请参考中国台湾专利公开第200513348号的用于化学机械抛光的多层抛光垫)。

当上述的所述传统抛光垫浸入研磨液后，不同材质的研磨层和底材、以及接合用的背胶具有不同的收缩率，故容易会有应力产生。另外，所述背胶长时间浸入所述研磨液中，会逐渐降低接合能力，而造成抛光垫表面的平坦度不佳。此外，在进行抛光作业，经由抛光机施加压力以抛光待抛光物时，抛光垫表面较突出地方容易造成研磨层严重的损耗，并且容易刮伤待抛光组件的表面。

参考图1，显示传统抛光垫的示意图。所述抛光垫1包括底材10和研磨层30。所述底材10是由聚氨酯(Polyurethanes，PU)树脂11包覆无纺布12而成。所述研磨层30涂布于所述底材10上，所述研磨层30的材质为聚氨酯(Polyurethanes，PU)树脂31，且其具有多个水滴状孔隙32。所述传统抛光垫1虽然不使用任何背胶或粘胶，但是其缺点如下，由于所形成的所述水滴状孔隙32呈现较短的水滴状外型，其深度不会超过所述研磨层30总厚度的二分之一，导致所能存储的研磨液和研磨后产生的残屑有限，容易造成所述水滴状孔隙32被研磨后产生的残屑填充而逐渐变小，因此降低研磨效果或刮伤待抛光组件的表面，且减少所述抛光垫1的使用寿命。此外，当遇到较大的下压力(Down Force)时，所述抛光垫1的缓冲效果较差。

因此，有必要提供一种创新且具进步性的具有阻绝层的抛光垫和其制造方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明提供一种具有阻绝层的抛光垫，其包括底材、阻绝层和研磨层。所述底材是以高分子体包覆纤维层而成。所述阻绝层位于所述底材上。所述研磨层位于所述阻绝层上，所述研磨层为高分子弹性体且具有多个长柱状孔隙。

本发明另提供一种制造抛光垫的方法，其包括以下步骤；(a)提供底材，所述底材是以高分子体包覆纤维层而成，所述底材具有表面；(b)在所述底材的表面上形成阻绝层；(c)于所述阻绝层上形成高分子弹性体；(d)固化所述高分子弹性体，以形成研磨层，所述研磨层具有多个长柱状孔隙；和(e)研磨所述研磨层的表面，使得所述研磨层具有多个表面开孔。

在本发明中，所述阻绝层可防止研磨液在抛光研磨过程中渗透到底材，以提高抛光研磨效果和质量。在一较佳实施例中，所述长柱状孔隙分布的厚度为所述研磨层总厚度的至少二分之一，而且所述长柱状孔隙的深度大于所述研磨层总厚度的二分之一。因此，当所述抛光垫应用在抛光过程中，可以蕴含大量研磨液和研磨后产生的残屑，其可提高研磨效率且可防止待抛光组件的表面被刮伤。此外，当遇到较大的下压力(Down Force)时，所述抛光垫的缓冲效果较佳。

附图说明

图1显示传统抛光垫的示意图；

图2显示本发明抛光垫的较佳实施例示意图；和

图3显示本发明抛光垫的制造方法的较佳实施例的流程图。

具体实施方式

本发明提供一种抛光垫，所述抛光垫是应用于化学机械研磨(CMP)工艺中对待抛光组件进行研磨或抛光。所述待抛光组件包括但不限于半导体、存储媒体衬底、集成电路、LCD平板玻璃、光学玻璃和光电面板等物体。

参考图2，其显示本发明抛光垫的较佳实施例示意图。所述抛光垫4包括底材50、阻绝层60和研磨层70。所述底材50是以高分子体51包覆纤维层52而成。在本实施例中，所述纤维层52为无纺布，且其材质为聚丙烯(Polyproylene，PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、尼龙(Nylon)或其混合物。所述高分子体51为连续发泡体，其材质为聚氨酯(Polyurethanes，PU)、聚丙烯(Polyproylene，PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、高分子树脂或其混合物。在本实施例中，所述纤维层52的材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate，PET)，所述高分子体51的材质为聚氨酯(Polyurethanes，PU)。

所述阻绝层60位于所述底材50上。所述阻绝层60的材质为聚氨酯(Polyurethanes，PU)、聚丙烯(Polyproylene，PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、高分子树脂、金属薄层、金属粉末或其它可作为阻绝的材质。在本实施例中，所述阻绝层60包括聚氨酯(Polyurethanes，PU)、二甲基甲酰胺(Dimethylformamide，DMF)和甲基乙基酮(Methyl Ethyl Ketone，MEK)。所述阻绝层60涂布(例如涂布轮或涂布刮刀)于底材50上，然而，可以理解的是，也可以利用印刷轮、转写或其它方式将所述阻绝层60形成于所述底材50上。因此，所述阻绝层60与所述底材50之间并不使用粘胶作结合。较佳地，所述底材50具有表面53，所述表面53为经平坦化的表面，所述纤维层52的部分纤维54显露于所述表面53，使得所述阻绝层60更包覆显露的部分纤维54，故所述阻绝层60与所述底材50之间具有更佳的结合性。

所述研磨层70位于所述阻绝层60上，且所述研磨层70具有多个长柱状孔隙72。所述研磨层70为高分子弹性体71，其涂布(例如用涂布轮或涂布刮刀)于所述阻绝层60上，然而，可以理解的是，也可以利用印刷轮、转写或其它方式形成所述研磨层70于所述阻绝层60上。因此，所述研磨层70与所述阻绝层60之间并不使用粘胶作结合。所述研磨层70的材质为聚氨酯(Polyurethanes，PU)、聚丙烯(Polyproylene，PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、高分子树脂或其混合物。在本实施例中，所述研磨层70的材质为聚氨酯(Polyurethanes，PU)。所述长柱状孔隙72分布的厚度为所述研磨层70总厚度的至少二分之一。在本实施例中，所述长柱状孔隙72为长柱状，且其深度大于所述研磨层70总厚度的二分之一。所述长柱状孔隙72间有适当的连通。

在本实施例中，所述抛光垫4的压缩率为5％至50％，所述抛光垫4的压缩回复率大于80％，所述抛光垫4的厚度为0.5至3.0公厘，所述抛光垫4的密度为0.2至0.6克/立方厘米。

参参考图3，显示本发明抛光垫的制造方法的较佳实施例的流程图。配合参考图2和图3，首先，参考步骤S31，提供底材50。所述底材50是以高分子体51包覆纤维层52而成，所述底材50具有表面53。在本实施例中，所述底材50是经由以下步骤所形成。首先，提供纤维层52，所述纤维层52可以是一般纤维无纺布或是超细纤维无纺布，且其材质为聚丙烯(Polyproylene，PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PolyethyleneTerephthalate，PET)、尼龙(Nylon)或其混合物。在本实施例中，所述纤维层52的材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate，PET)。

接着，将所述纤维层52浸置于高分子溶液中，使所述高分子溶液包覆所述纤维层52。所述高分子溶液可以是聚氨酯(Polyurethanes，PU)液、聚丙烯(Polyproylene，PP)液、聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate，PET)液、高分子树脂液或其混合物。在本实施例中，所述高分子溶液为聚氨酯(Polyurethanes，PU)液，其组成份为13％聚氨酯树脂、3％表面活性剂、9％颜料和75％二甲基甲酰胺(Dimethylformamide，DMF)。最后，固化所述高分子溶液，以形成所述底材50。

参考步骤S32，形成阻绝层60于所述底材50的表面53。在本实施例中，是以涂布方式(例如用涂布轮或涂布刮刀)将所述阻绝层60形成于所述底材50上。然而，可以理解的是，也可以利用印刷轮、转写或其它方式将所述阻绝层60形成于所述底材50上。所述阻绝层60的材质为聚氨酯(Polyurethanes，PU)、聚丙烯(Polyproylene，PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate，PET)、高分子树脂、金属薄层、金属粉末或其它可以作为阻绝的材质。在本实施例中，所述阻绝层60包括17％聚氨酯(Polyurethanes，PU)和83％甲基乙基酮(Methyl Ethyl Ketone，MEK)。

较佳地，在所述步骤S31中所述纤维层52的部分纤维54显露于所述表面53，因此在步骤S32中所述阻绝层60更包覆显露的部分纤维54，使得所述阻绝层60与所述底材50之间具有更佳的结合性。要注意的是，所述阻绝层60与所述底材50之间并不使用粘胶作结合。

参考步骤S33，形成高分子弹性体71于所述阻绝层60上。在本实施例中，是以涂布方式(例如涂布轮或涂布刮刀)将所述高分子弹性体71形成于所述阻绝层60上，然而，可以理解的是，也可以利用印刷轮、转写或其它方式将所述高分子弹性体71形成于所述阻绝层60上。所述高分子弹性体71可以是聚氨酯(Polyurethanes，PU)液、聚丙烯(Polyproylene，PP)液、聚对苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate，PET)液、高分子树脂液或其混合物。在本实施例中，所述高分子弹性体71为聚氨酯(Polyurethanes，PU)液，其组成份为15％聚氨酯树脂、3％表面活性剂、15％颜料和67％二甲基甲酰胺(Dimethylformamide，DMF)。

参考步骤S34，将所述底材50、所述阻绝层60和所述高分子弹性体71一起浸置于固化液中，以固化所述高分子弹性体71而形成研磨层70，同时于所述研磨层70上产生多个长柱状孔隙72，所述长柱状孔隙72间有适当的连通。在本实施例中，所述固化液包括二甲基甲酰胺(Dimethylformamide，DMF)和水，其浓度为15％。

参考步骤S35，以热水洗去二甲基甲酰胺(Dimethylformamide，DMF)。接着，参考步骤S36，进行干燥的步骤，以得到未裸露表面开孔的抛光垫半成品。最后，参考步骤S37，研磨所述研磨层70的表面，使得所述研磨层70具有多个表面开孔，并以真空吸力清除残屑，以制得所述抛光垫4。

根据本实施例所制得的所述抛光垫4的压缩率为28.30％，其压缩回复率为95.56％，其厚度为1.6公厘，其密度为0.29克/立方厘米，其硬度为36肖氏A(ShoreA)。

在本发明中，所述阻绝层60可防止研磨液在抛光研磨过程中渗透到底材50，以提高抛光研磨效果和质量。此外，所述长柱状孔隙72分布的厚度为所述研磨层70总厚度的至少二分之一，而且所述长柱状孔隙72的深度大于所述研磨层70总厚度的二分之一。因此，当所述抛光垫4应用在抛光过程中，可以蕴含大量研磨液和研磨后产生的残屑，其可提高研磨效率且可防止待抛光组件的表面被刮伤。此外，当遇到较大的下压力(Down Force)时，所述抛光垫4的缓冲效果较佳。

但上述实施例仅为说明本发明的原理和其功效，而非用以限制本发明。因此，所属领域的技术人员对上述实施例进行修改和变化仍不脱离本发明的精神。本发明的权利范围应如后述的权利要求书所列。

Claims

1.一种抛光垫，其包括：

底材，其以高分子体包覆纤维层而成，所述底材具有表面，所述纤维层的部分纤维显露于所述表面；

阻绝层，其位于所述底材上，且包覆显露的部分纤维，所述阻绝层防止研磨液在抛光研磨过程中渗透到所述底材，所述阻绝层的材质为聚氨酯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、金属薄层或金属粉末；和

研磨层，其位于所述阻绝层上，所述研磨层为高分子弹性体且具有多个长柱状孔隙。

2.如权利要求1所述的抛光垫，其中所述纤维层为无纺布，所述纤维层的材质为聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、尼龙或其混合物，所述高分子体的材质为聚氨酯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、高分子树脂或其混合物。

3.如权利要求1所述的抛光垫，其中所述阻绝层涂布于底材上，所述研磨层涂布于所述阻绝层上，且所述研磨层的材质为聚氨酯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、高分子树脂或其混合物。

4.如权利要求1所述的抛光垫，其中所述长柱状孔隙分布的厚度大于所述研磨层总厚度的二分之一，所述长柱状孔隙的深度大于所述研磨层总厚度的二分之一，所述抛光垫的压缩率为5％至50％，且所述抛光垫的回复率大于80％。

5.一种制造抛光垫的方法，其包括以下步骤；

(a)提供底材，所述底材是以高分子体包覆纤维层而制成，所述底材具有表面，所述纤维层的部分纤维显露于所述表面；

(b)在所述底材的表面上形成阻绝层，所述阻绝层防止研磨液在抛光研磨过程中渗透到所述底材，且包覆显露的部分纤维，所述阻绝层的材质为聚氨酯、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、金属薄层或金属粉末；

(c)在所述阻绝层上形成高分子弹性体；

(d)固化所述高分子弹性体，以形成研磨层，所述研磨层具有多个长柱状孔隙；和

(e)研磨所述研磨层的表面，使得所述研磨层具有多个表面开孔。

6.如权利要求5所述的制造方法，其中步骤(a)包括以下步骤：

(a1)提供纤维层；

(a2)将所述纤维层浸置于高分子溶液中，使所述高分子溶液包覆所述纤维层；和

(a3)固化所述高分子溶液，以形成所述底材。

7.如权利要求5所述的制造方法，其中在步骤(b)中，以涂布、印刷轮或转写方式将所述阻绝层形成于所述底材上，在步骤(c)中，以涂布、印刷轮或转写方式将所述高分子弹性体形成于所述阻绝层上，所述步骤(e)是研磨所述研磨层的表面，并以真空吸力去除残屑。

8.如权利要求5所述的制造方法，其中所述步骤(d)是将所述底材、所述阻绝层和所述高分子弹性体浸置于固化液中，以固化所述高分子弹性体而形成研磨层，且于所述研磨层中产生所述长柱状孔隙，其中所述固化液包括二甲基甲酰胺和水。