CN107398828B - 基底层、具有基底层的研磨垫及研磨方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基底层、具有基底层的研磨垫及研磨方法。研磨垫包括研磨层以及基底层。基底层配置于研磨层下方，系为立体三维织物，包括上织物层、下织物层以及支撑织物层。支撑织物层位于上织物层以及下织物层之间，其中，上织物层与下织物层分别是由多条第一组纱及多条第二组纱互相交织而形成，支撑织物层是由多条支撑纱所形成且穿梭配置于上织物层与下织物层之间，以使上织物层与下织物层之间具有空间。
Description
技术领域
本发明涉及一种基底层、具有基底层的研磨垫及研磨方法，尤其涉及一种具有立体三维织物的基底层、具有前述基底层的研磨垫及研磨方法。
背景技术
随着产业的进步，平坦化处理经常被采用为生产各种元件的处理。在平坦化处理中，研磨处理经常为产业所使用。研磨处理是将研磨物件吸附于研磨系统的研磨头，并施加一压力以将其压置于研磨垫上，且让研磨物件与研磨垫彼此进行相对运动，而使其表面逐渐平坦，来达到平坦化的目的。此外，也可选择于研磨过程中，供应具有化学品混合物的研磨液于研磨垫上，在机械效应与化学效应共同作用下，达成平坦化研磨物件表面。
目前产业所使用的研磨垫中，因应特定研磨处理需求所选择的研磨垫具有多层构造，研磨垫包括有研磨层与基底层，其中基底层黏着于研磨层下方并固定于研磨平台上。为了使研磨处理得到较佳的研磨均匀度，研磨垫的基底层通常选择具有较大压缩性的材料，基底层的材料例如为具有多孔性结构。一般产业所使用的研磨垫包括的基底层大致上可分为两大类：不织布含浸树脂材料以及发泡材料。然而，这些传统基底层平行于研磨面方向(也就是X-Y轴方向)的抗拉强度(Tensile Strength)与垂直于研磨面方向(也就是Z轴方向)的压缩率无法兼顾。举例而言，压缩率较大的基底层可提供较佳的缓冲能力，但其抗拉强度相对较小，也就是说，当研磨垫受研磨处理的应力作用时，基底层在X-Y轴方向的形变量较高，因此可能在研磨层与基底层的界面或是基底层与研磨平台的界面造成脱层，或在界面产生气泡而影响研磨垫的稳定性，甚至是造成研磨物件刮伤或破损。
因此，仍需要有一种研磨垫，其基底层能兼顾压缩率与抗拉强度，以提高研磨的稳定性，以提供产业所选择。
发明内容
本发明提供一种基底层、具有基底层的研磨垫及研磨方法，使研磨垫的研磨稳定性提高。
本发明所提供的基底层，适用于衬垫研磨垫的研磨层，基底层系为立体三维织物，包括上织物层、下织物层以及支撑织物层。支撑织物层位于上织物层以及下织物层之间，其中，上织物层与下织物层分别是由多条第一组纱及多条第二组纱互相交织而形成，支撑织物层是由多条支撑纱所形成且穿梭配置于上织物层与下织物层之间，以使上织物层与下织物层之间具有空间。
本发明所提供的基底层，适用于衬垫研磨垫的研磨层，基底层系为立体三维织物，其中，基底层的平均抗拉强度大于50kgf/cm2且压缩率大于11％。
本发明所提供的研磨垫，包括研磨层以及基底层。基底层配置于研磨层下方，系为立体三维织物，包括上织物层、下织物层以及支撑织物层。支撑织物层位于上织物层以及下织物层之间，其中，上织物层与下织物层分别是由多条第一组纱及多条第二组纱互相交织而形成，支撑织物层是由多条支撑纱所形成且穿梭配置于上织物层与下织物层之间，以使上织物层与下织物层之间具有空间。
本发明所提供的研磨垫，包括研磨层以及基底层。基底层配置于研磨层下方，系为立体三维织物，其中，基底层的平均抗拉强度大于50kgf/cm2且压缩率大于11％。
本发明所提供的研磨方法，适于用以研磨物件，包括提供以上所述的研磨垫；对物件施加压力以压置于研磨垫上；以及对物件及研磨垫提供相对运动。
基于上述，由于本发明的研磨垫包括研磨层以及基底层，且基底层是由立体三维织物所构成，以提高研磨的稳定性。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1是将本发明一实施方式的具有基底层的研磨垫应用于研磨系统的示意图；
图2A是本发明一实施方式的基底层的局部放大示意图，图2B是本发明一实施方式的基底层的局部放大侧视剖面图，图2C是本发明另一实施方式的基底层的局部放大侧视剖面图；
图3是本发明一实施方式的研磨方法的流程图。
附图标记说明：
100：研磨垫
102：研磨层
104：基底层
106：第一黏着层
108：第二黏着层
120：研磨平台
202：上织物层
204：下织物层
206、206a、206b：支撑织物层
S301、S302、S303：步骤
具体实施方式
有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图之一较佳实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本发明。
图1是将本发明一实施方式的具有基底层的研磨垫应用于研磨系统的示意图。根据本实施方式，研磨垫100包括研磨层102以及基底层104，且基底层104配置于研磨层102下方。
在本实施方式中，研磨层102例如是由聚合物基材所构成，其中聚合物基材可以是聚酯(polyester)、聚醚(polyether)、聚氨酯(polyurethane)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚丙烯酸酯(polyacrylate)、聚丁二烯(polybutadiene)、或其余经由合适的热固性树脂(thermosetting resin)或热塑性树脂(thermoplastic resin)所合成的聚合物基材。研磨层102除聚合物基材外，另可包含导电材料、研磨颗粒、微球体(micro-sphere)或可溶解添加物于此聚合物基材中。
基底层104的材料例如是一种立体三维织物，其例如为具有规则性重复排列的三维结构，为了更清楚描述本发明实施方式，接下来请先参考图2A、图2B及图2C。
图2A是本发明一实施方式的基底层的局部放大示意图。在本实施方式中，基底层104包括上织物层202、下织物层204以及位于上织物层202与下织物层204之间的支撑织物层206。上织物层202与下织物层204分别是由多条第一组纱及多条第二组纱互相交织而形成，支撑织物层206是由多条支撑纱所形成且穿梭配置于上织物层202与下织物层204之间，以使上织物层202与下织物层204之间具有空间。上织物层202与下织物层204是经由多条第一组纱及多条第二组纱交织成的网状平面结构。具体而言，在织造的过程中，第一组纱与第二组纱分别在X-Y轴所构成平面方向上延伸，并以具有规则性重复排列方式互相交织成一网格。本发明所谓多条第一组纱、多条第二组纱、或多条支撑纱系指具有多数在相同延伸方向分布的纱，也就是说，此具有多数在相同延伸方向分布的纱甚至可由一条纱来回所构成，并不以此限定本发明。
在一实施例中，如图2A所示的上织物层202与下织物层204是由第一组纱与第二组纱，例如为经纱(warp yarn)与纬纱(weft yarn)，分别在X-Y轴所构成平面方向上延伸而交织成的网状平面结构。进一步而言，上织物层202与下织物层204是经由多条相互平行的经纱及多条相互平行的纬纱以具有规则性重复排列方式，互相垂直交织成方格形的网格。在另一实施例中，第一组纱与第二组纱之间相邻的夹角也可不互相垂直，而交织成菱形或平行四边形的网格，但本发明不限于此。此外，上织物层202与下织物层204也可具有第三组或以上的纱互相交织而成三角形、六角形、八角形、或其他形状的网格，甚至可以是具有上述所提形状中组合而成形状的网格，但本发明不限于此，可视需求而选择适合的形状。
图2A所示的上织物层202与下织物层204具有相同形状的网格，且上织物层202与下织物层204为非紧密交织而使网格中间具有孔洞，但本发明不限于此。在另一实施例中，上织物层202与下织物层204可分别经由不同的织法而具有不同形状的网格排列。在另一实施例中，上述各形状网格的上织物层202与下织物层204也可为紧密交织而不具有网格中间的孔洞。
支撑织物层206是由多条支撑纱所形成，支撑纱介于上织物层202与下织物层204之间而在Z轴方向上延伸。在一实施例中，支撑织物层206中的支撑纱与上织物层202与下织物层204的部份第一组纱或第二组纱交织。在另一实施例中，支撑织物层206中的支撑纱与上织物层202与下织物层204的所有第一组纱和/或所有第二组纱交织。具体来说，相对于在X-Y轴平面上延伸的第一组纱与第二组纱，支撑织物层206中的支撑纱是以Z轴方向上延伸，并以具有规则性的方式重复排列，因而能支撑起上织物层202与下织物层204，使得上织物层202与下织物层204之间具有空间而不互相接触。
图2B是本发明一实施方式的基底层的局部放大侧视剖面图。由图2B中可看出，配置于上织物层202与下织物层204之间的支撑织物层206a，其是由支撑纱在Z轴上以多方向弧状所构成的排列方式，支撑织物层206a也可以同方向弧状所构成的排列方式，支撑织物层206a也可以为其他形状所构成的排列方式，例如环状、螺旋状、不规则状、直线状、或其组合，但本发明不限于此。
此外，除了上述配置于上织物层202与下织物层204之间、不具有内部交织型态的支撑织物层206a的支撑纱之外，在另一实施例中，如图2C所示，支撑织物层206b的支撑纱也可选择为具有内部交织型态，例如为交织成X形，支撑纱内部交织的形状也可以是S形、三角形、四角形、六角形、或其组合，但本发明不限于此。
在本实施方式中，立体三维织物的材料例如是包括聚酯纤维、耐龙纤维、弹性纤维、玻璃纤维、碳纤维、凯芙拉纤维、或其组合，此外天然纤维或其它适合的纤维也可选择为此立体三维织物的材料，但本发明不限于此。将前述纤维经过纺纱、编织即可形成一立体三维织物，织造而成的立体三维织物例如是具有双面网孔，呈现上下前后左右六面透气的中空立体结构，但本发明不限于此。
值得一提的是，由于基底层104是由立体三维织物所构成，立体三维织物的上织物层202与下织物层204使基底层104具有较大的抗拉强度，基底层104的平均抗拉强度为大于50kgf/cm2(例如为大于60kgf/cm2或大于70kgf/cm2)。此外，立体三维织物的支撑织物层206使基底层104具有较大的压缩率，基底层104的压缩率为大于11％(例如为大于13％、大于15％或大于17％)。因此，本发明的基底层可兼具较大的压缩率与较大的抗拉强度，以提高研磨的稳定性。
请继续参考图1。在本实施方式中，研磨垫100还包括第一黏着层106及第二黏着层108。第一黏着层106配置于研磨层102与基底层104之间，也就是说，第一黏着层106将研磨层102的底部与基底层104的上织物层202(此处未显示)相黏。第一黏着层106的材料例如是UV硬化胶、热熔胶、或湿气硬化胶，但本发明不限于此。第二黏着层108配置于基底层104的底部，也就是说，第二黏着层108将基底层104的下织物层204(此处未显示)贴合于研磨平台120上，第二黏着层108例如是双面胶层。此外，在基底层104的底部与第二黏着层108之间可另包含一第三黏着层(未显示)，此第三黏着层的材料例如是UV硬化胶、热熔胶、或湿气硬化胶，但本发明不限于此。
下列表1为对于传统基底层的不织布含浸树脂材料以及发泡材料，与本发明基底层立体三维织物材料的物性测量比较表。
表1
由上述表1中可知，本发明基底层立体三维织物材料的压缩率分别为29.1％和17.1％。传统基底层的不织布含浸树脂材料的压缩率为10.8％，另外传统基底层发泡材料的压缩率分别为5.9％和4.7％。由于本发明基底层立体三维织物材料具有较高的压缩率，因此本发明的基底层可提供研磨垫具有较佳的缓冲能力。此外，本发明基底层立体三维织物材料的平均抗拉强度分别为77.6kgf/cm2和84.5kgf/cm2。传统基底层的不织布含浸树脂材料的平均抗拉强度为41.1kgf/cm2，另外传统基底层发泡材料的平均抗拉强度分别为40.5kgf/cm2和9.9kgf/cm2。由于本发明基底层立体三维织物材料具有较高的平均抗拉强度，因此当研磨垫受研磨处理的应力作用时，基底层在X-Y轴方向的形变量较小，可避免在研磨层与基底层的界面或是基底层与研磨平台的界面造成脱层，或可避免在界面产生气泡而造成研磨物件刮伤或破损。综上所述，本发明的基底层能兼具有较高的压缩率与较高的抗拉强度，因此可以提供较佳的研磨稳定性。
另外，根据本发明提出的研磨方法，其是将本发明所揭示的研磨垫应用于研磨程序中，适于用以研磨一物件，请参照图3。首先，进行步骤S301，提供研磨垫。研磨垫包括研磨层以及基底层，基底层配置于研磨层下方，系为立体三维织物，其具有规则性重复排列的三维结构。接着，进行步骤S302，对物件施加压力以压置于所述研磨垫上，使物件与研磨垫进行接触。之后，进行步骤S303，对物件及研磨垫提供相对运动，以利用研磨垫对物件进行研磨，而达到平坦化的目的。此处有关研磨垫的相关叙述请参考前述实施方式，在此不再重复赘述。
上述各实施例中的研磨垫可应用于如半导体、积体电路、微机电、能源转换、通讯、光学、存储硬盘、及显示器等元件的制作中所使用的研磨设备及处理，制作这些元件所使用的研磨物件可包括半导体晶圆、ⅢⅤ族晶圆、存储元件载体、陶瓷基底、高分子聚合物基底、及玻璃基底等，但并非用以限定本发明的范围。
综上所述，根据本发明所提供的基底层、具有基底层的研磨垫及研磨方法，通过在研磨垫上提供以立体三维织物作为材料的基底层，以提高研磨的稳定性。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更改与润饰，故本发明的保护范围当视权力要求所界定的为准。
Claims (37)
1.一种基底层，适用于衬垫研磨垫的研磨层，其特征在于：所述基底层系为立体三维织物，包括：
上织物层；
下织物层；以及
支撑织物层，位于所述上织物层以及所述下织物层之间，
其中，所述上织物层与所述下织物层分别是由多条第一组纱及多条第二组纱互相交织而形成，所述支撑织物层是由多条支撑纱所形成且穿梭配置于所述上织物层与所述下织物层之间，以使所述上织物层与所述下织物层之间具有空间。
2.根据权利要求1所述的基底层，其特征在于，所述立体三维织物具有规则性重复排列的三维结构。
3.根据权利要求1所述的基底层，其特征在于，所述多个第一组纱及所述多个第二组纱分别在X-Y轴所构成平面方向上延伸，并以具有规则性重复排列方式互相交织成网格。
4.根据权利要求3所述的基底层，其特征在于，所述网格的形状包括方格形、菱形、平行四边形、三角形、六角形、八角形、或其组合。
5.根据权利要求1所述的基底层，其特征在于，所述上织物层与所述下织物层为紧密交织或非紧密交织。
6.根据权利要求1所述的基底层，其特征在于，所述多个支撑纱与所述上织物层与所述下织物层的至少部份所述多个第一组纱或所述多个第二组纱交织。
7.根据权利要求1所述的基底层，其特征在于，所述多个支撑纱在Z轴方向上延伸，并以具有规则性的方式重复排列。
8.根据权利要求1所述的基底层，其特征在于，所述多个支撑纱为不具有内部交织型态或具有内部交织型态。
9.根据权利要求8所述的基底层，其特征在于，所述多个支撑纱为不具有内部交织型态，且其所构成的排列方式为多方向弧状、同方向弧状、环状、螺旋状、直线状、或其组合。
10.根据权利要求8所述的基底层，其特征在于，所述多个支撑纱为具有内部交织型态，且其内部交织的形状为X形、S形、三角形、四角形、六角形、或其组合。
11.根据权利要求1所述的基底层，其特征在于，所述立体三维织物的材料包括聚酯纤维、耐龙纤维、弹性纤维、玻璃纤维、碳纤维、凯芙拉纤维、天然纤维、或其组合。
12.一种基底层，适用于衬垫研磨垫的研磨层，其特征在于：所述基底层系为立体三维织物，包括：
上织物层；
下织物层；以及
支撑织物层，位于所述上织物层以及所述下织物层之间，且所述基底层的平均抗拉强度大于50kgf/cm2且压缩率大于11％。
13.根据权利要求12所述的基底层，其特征在于，所述立体三维织物具有规则性重复排列的三维结构。
14.根据权利要求12所述的基底层，其特征在于，所述立体三维织物的材料包括聚酯纤维、耐龙纤维、弹性纤维、玻璃纤维、碳纤维、凯芙拉纤维、天然纤维、或其组合。
15.一种研磨垫，其特征在于，包括：
研磨层；以及
基底层，配置于所述研磨层下方，所述基底层系为立体三维织物，包括：
上织物层；
下织物层；以及
支撑织物层，位于所述上织物层以及所述下织物层之间，
其中，所述上织物层与所述下织物层分别是由多条第一组纱及多条第二组纱互相交织而形成，所述支撑织物层是由多条支撑纱所形成且穿梭配置于所述上织物层与所述下织物层之间，以使所述上织物层与所述下织物层之间具有空间。
16.根据权利要求15所述的研磨垫，其特征在于，所述立体三维织物具有规则性重复排列的三维结构。
17.根据权利要求15所述的研磨垫，其特征在于，所述多个第一组纱及所述多个第二组纱分别在X-Y轴所构成平面方向上延伸，并以具有规则性重复排列方式互相交织成网格，其中所述网格的形状包括方格形、菱形、平行四边形、三角形、六角形、八角形、或其组合。
18.根据权利要求15所述的研磨垫，其特征在于，所述上织物层与所述下织物层为紧密交织或非紧密交织。
19.根据权利要求15所述的研磨垫，其特征在于，所述多个支撑纱与所述上织物层与所述下织物层的至少部份所述多个第一组纱或所述多个第二组纱交织。
20.根据权利要求15所述的研磨垫，其特征在于，所述多个支撑纱在Z轴方向上延伸，并以具有规则性的方式重复排列。
21.根据权利要求15所述的研磨垫，其特征在于，所述多个支撑纱为不具有内部交织型态，且其所构成的排列方式为多方向弧状、同方向弧状、环状、螺旋状、直线状、或其组合。
22.根据权利要求15所述的研磨垫，其特征在于，所述多个支撑纱为具有内部交织型态，且其内部交织的形状为X形、S形、三角形、四角形、六角形、或其组合。
23.根据权利要求15所述的研磨垫，其特征在于，所述立体三维织物的材料包括聚酯纤维、耐龙纤维、弹性纤维、玻璃纤维、碳纤维、凯芙拉纤维、天然纤维、或其组合。
24.根据权利要求15所述的研磨垫，其特征在于，还包括第一黏着层，配置于所述研磨层与所述基底层之间，所述第一黏着层将所述研磨层的底部与所述基底层的所述上织物层相黏。
25.根据权利要求24所述的研磨垫，其特征在于，所述第一黏着层包括UV硬化胶、热熔胶、或湿气硬化胶。
26.根据权利要求15所述的研磨垫，其特征在于，还包括第二黏着层，配置于所述基底层的底部，所述第二黏着层将所述基底层的所述下织物层贴合于研磨平台上。
27.根据权利要求26所述的研磨垫，其特征在于，所述第二黏着层系为双面胶层。
28.根据权利要求27所述的研磨垫，其特征在于，还包括第三黏着层，配置于所述基底层的底部与所述第二黏着层之间，所述第三黏着层包括UV硬化胶、热熔胶、或湿气硬化胶。
29.一种研磨垫，其特征在于，包括：
研磨层；以及
基底层，配置于所述研磨层下方，所述基底层系为立体三维织物，包括：
上织物层；
下织物层；以及
支撑织物层，位于所述上织物层以及所述下织物层之间，且所述基底层的平均抗拉强度大于50kgf/cm2且压缩率大于11％。
30.根据权利要求29项所述的研磨垫，其特征在于，所述立体三维织物具有规则性重复排列的三维结构。
31.根据权利要求29项所述的研磨垫，其特征在于，所述立体三维织物的材料包括聚酯纤维、耐龙纤维、弹性纤维、玻璃纤维、碳纤维、凯芙拉纤维、天然纤维、或其组合。
32.根据权利要求29项所述的研磨垫，其特征在于，还包括第一黏着层，配置于所述研磨层与所述基底层之间。
33.根据权利要求32项所述的研磨垫，其特征在于，所述第一黏着层包括UV硬化胶、热熔胶、或湿气硬化胶。
34.根据权利要求29项所述的研磨垫，其特征在于，还包括第二黏着层，配置于所述基底层的底部。
35.根据权利要求34项所述的研磨垫，其特征在于，所述第二黏着层系为双面胶层。
36.根据权利要求35项所述的研磨垫，其特征在于，还包括第三黏着层，配置于所述基底层的底部与所述第二黏着层之间，所述第三黏着层包括UV硬化胶、热熔胶、或湿气硬化胶。
37.一种研磨方法，适于用以研磨物件，其特征在于，所述研磨方法包括：
提供根据权利要求15至36中任一项所述的研磨垫；
对所述物件施加压力以压置于所述研磨垫上；以及
对所述物件及所述研磨垫提供相对运动。
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