CN1814410A

CN1814410A - 研磨片材及其制造方法与抛光装置

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Publication number: CN1814410A
Application number: CNA2005100048497A
Authority: CN
Inventors: 冯崇智; 赵征祥; 姚伊蓬; 李志仁; 洪永璋
Original assignee: San Fang Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: San Fang Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 2005-02-02
Filing date: 2005-02-02
Publication date: 2006-08-09

Abstract

一种研磨片材包含一不织布及一连通多孔性高分子弹性体。该不织布具有纤维，且该高分子弹性体具有复数个连通孔，并固化结合于该不织布中，其中该研磨片材一表面是由该不织布的纤维及该高分子弹性体所组成。

Description

研磨片材及其制造方法与抛光装置

技术领域

本发明是有关于一种研磨片材，更特别有关于一种研磨片材，其表面是由纤维及连通多孔性的高分子弹性体所组成。

背景技术

化学机械抛光(CMP)制程是一种目前实行于半导体及液晶显示器产业中，用以将半导体基板或玻璃基板的表面平坦化的方法。

中国专利公告第528646号，专利名称″化学机械平面化的抛光衬垫″，揭示以一热固化混合浆料予以置入至一具有沟渠铸模中，待该热固化混合浆料冷却后将其研磨切成薄片，或以机械化方式将其定型成薄片，即可得到用于化学机械抛光装置的抛光衬垫(亦即研磨垫)。然而，中国专利公告第528646号揭示将热塑性发泡聚合物，灌入一圆形铸模筒中，经切片所得的研磨垫，会因浆料浓度在圆形铸模中的分布较不易均匀，成型时该铸模各位置温度分布的差异性造成研磨垫的孔洞大小及分布不一，且不易控制，再经研磨切片制程后，会使该研磨垫的切片面的孔洞大小不一更为明显，且孔洞彼此不具相通性，使研磨液在抛光制程中流动性较差，进而使抛光研磨液中的研磨粒子不易有效扩散分布。再者，于抛光制程时残屑容易留在该抛光基材的表面上而造成排屑性较差，如此将刮伤该抛光基材。另外，生产研磨垫时，因浆料浓度及成型温度在圆形铸模中的分布较不易均匀而造成研磨垫的批次差，亦即每片研磨片材具有不同的抛光效果，进而影响抛光品质的控制。

因此，便有需要提供一种研磨片材，能够解决前述的缺点。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种研磨片材，其表面是由纤维及具连通多孔性的高分子弹性体所组成。

为达上述目的，本发明提供一种研磨片材，其包含一不织布及一连通多孔性高分子弹性体。该不织布具有纤维，且该高分子弹性体具有复数个连通孔，并固化结合于该不织布中，其中该研磨片材的一表面是由该不织布的纤维及该高分子弹性体所组成。

本发明另提供一种研磨片材制造方法，其包含下列步骤：提供一不织布，其具有纤维；形成一连通多孔性高分子弹性体树脂的含浸层于该不织布中；凝固、水洗及烘干该含浸层，以形成一研磨片材半成品；以及修整该研磨片材半成品的表面，以制得一研磨片材成品，其中该研磨片材成品的一表面是由该不织布的纤维及该连通多孔性高分子弹性体所组成。

本发明的研磨片材制造方法可调整高分子弹性体(polymer)特性及含量，进而控制研磨片材的硬度及可压缩性。本发明的研磨片材表层的纤维及连通多孔性高分子弹性体的连通孔，可使研磨液流动性佳；本发明的研磨片材其表层的纤维，可以是两成份或两成份以上的复合纤维，可藉由复合纤维调整纤维组成的刚性或柔软性以及亲水性或疏水性，如此以控制该研磨片材的刚性与弹性；以及可藉由所裸露出的纤维，将抛光后的残屑排出，又不易刮伤抛光基材的表面，利用本发明的研磨片材与被抛光基材的相对运动，来执行抛光及平坦化半导体基板或玻璃基板的表面。因此，本发明的研磨片材可有效使用于光电组件或半导体的抛光及平坦化制程。

另外，于制造过程中该不织布具有整卷连续的外形，用以大量生产。相较于先前技术，本发明的研磨片材利用连续式生产方式(Rollto roll)可改善单一片状生产方式或铸模灌浆生产方式的批次差，亦即每片研磨片材具有接近的抛光效果，进而增加抛光品质。另利用本发明之一抛光装置，诸如化学机械抛光(CMP)装置，用以抛光各种被抛光基材的表面，诸如半导体基板或玻璃基板的表面。前述该研磨片材是藉由粘胶固定于下平台。于执行被抛光基材的抛光制程前，先将该被抛光基材固定于该上平台上，诸如藉由吸附片材固定于该上平台上。然后，该上平台及该下平台是以相同方向旋转，且该上平台下降，使位于下平台的研磨片材接触被抛光基材。最后，藉由设定该研磨片材与被抛光基材的相对摩擦运动的时间及压力，以执行抛光制程。

为了让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显，下文将配合所附图标，作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明实施例的研磨片材制造方法的流程图；

图2为本发明抛光装置的剖面示意图。

【图号说明】

100抛光装置 111下平台

112粘胶 113吸附片材

116上平台 117研磨片材

120被抛光基材 121研磨液

202不织布 204含浸

206凝固 208水洗

212烘干 214半成品

222表面研磨 224研磨片材

具体实施方式

参考图1，根据本发明之一实施例的研磨片材制造方法，首先提供具有纤维之一不织布(步骤202)，并以高分子弹性体树脂溶液含浸该不织布以形成一含浸层于该不织布中(步骤204)，然后再对该含浸层加以凝固(步骤206)、水洗(步骤208)及烘干(步骤212)等处理以形成一研磨片材半成品(步骤214)。该研磨片材半成品包含该不织布及连通多孔性的高分子弹性体，其中该高分子弹性体具有连通孔，并固化结合于该不织布中。本发明所属技术领域中具有通常知识者可知，若该高分子弹性体的连通孔的孔径太大，则于抛光制程中研磨液粒子会聚集于该连通孔；若该高分子弹性体的连通孔的孔径太小，则于抛光制程中研磨液粒子无法被通过该连通孔，因此该高分子弹性体的连通孔的孔径较佳地是介于0.1μm与500μm之间。

然后，进行该研磨片材半成品的表面研磨(步骤222)，以制得一预定厚度及具有表面平坦性的研磨片材成品(步骤224)。该研磨片材成品是为本发明的研磨片材，其之一表面是由该不织布的纤维及该连通多孔性高分子弹性体所组成。

本发明所属技术领域中具有通常知识者可知，该不织布是可为单一纤维或复合纤维所针扎成，其中单一纤维的成份可选自聚醯胺树脂、对苯二甲酸醯胺树脂、聚酯树脂、聚压克力树脂及聚丙烯腈树脂中之一，且复合纤维的成份于聚醯胺树脂、对苯二甲酸醯胺树脂、聚酯树脂、聚压克力树脂及聚丙烯腈树脂中可任选出两种或两种以上予以复合。该高分子弹性体可任选出聚醯胺类树酯、聚碳酸酯、聚腈胺树脂、聚甲基丙烯酸树脂、环氧树脂、酚树脂、聚胺酯树脂、乙烯苯树脂、丙烯酸树脂及聚胺基甲酸酯树脂中的至少一种以上予以混合配制。

就一实验例而言，根据本发明的研磨片材制造方法，包含下列步骤：

(a)以细度3丹尼的复合纤维针扎成不织布(亦即非织物基布)，其中该复合纤维的成份比例为尼龙(Nylon)与对苯二甲酸乙二醇酯(Pet)分别为70％与30％，该不织布的厚度系2.25mm、密度为0.22g/cm³及重量为496g/m²。

(b)将该不织布含浸于高分子弹性体树脂溶液中，该高分子弹性体树脂溶液的成份是由聚氨基甲酸酯树酯50％、二甲基甲醯胺溶剂(DMF)49％、接口剂1％所组成，其中该聚氨基甲酸酯树脂系占有高分子弹性体树脂溶液约总量的50％，二甲基甲醯胺溶剂占有高分子弹性体树脂溶液约总量的49％。

(c)该不织布被含浸于高分子弹性体树脂溶液后，经过一凝固制程，使渗入不织布内的高分子弹性体树脂溶液凝固，使不织布与具连通多孔性高分子弹性体作固化结合，其中该凝固水槽内是可为水与二甲基甲醯胺(DMF)所配制成的25％二甲基甲醯胺(DMF)水溶液。

(d)凝固后再予以热水洗使不织布内的残留杂质及二甲基甲醯胺溶剂(DMF)水洗出来。水洗温度控制在于80℃利用高温水洗将二甲基甲醯胺溶剂(DMF)及接口剂水洗出来。

(e)经水洗完全后，再予以140℃干燥，以形成一研磨片材半成品。

(f)藉由一机械式研磨机，将该研磨片材半成品研磨的表面修整，以制得一厚度1.28mm及具有表面平坦性的研磨片材成品，其中该研磨机使用砂纸目数为150目与400目的砂纸，以转速1200与1300rpm，负载电流28安培作为研磨修整的参数。

(g)藉由一粘胶将该研磨片材成品固定于一化学机械抛光装置的上平台上，用以进行测试。

根据本发明的实验例所制得的研磨片材与先前技术所制得的研磨片材(市售商品罗戴尔(Rodel)公司所制造的型号IC-1000)，其不均匀性值、表面粗糙度(RMS)的资料比较表，如表1及表2：

表1

压力		5Psi
压力		5Psi	IC-1000	不均匀性值(NU；non-uniformity)	4.6％
本发明	不均匀性值(NU；non-uniformity)	1.32％	IC-1000	不均匀性值(NU；non-uniformity)	4.6％

表2

IC-1000	表面粗糙度RMS	0.335nm
IC-1000	表面粗糙度RMS	0.335nm	本发明	表面粗糙度RMS	0.158nm

其中，被抛光基材是作为六寸晶圆绝缘层的硅氧化物，研磨液是为SS25[二氧化硅(SiO₂)25+氢氧化钾(KOH)，PH值为11]，化学机械抛光(CMP)装置是为IPEC/Westech公司所制造的型号372M，以及平坦度量测仪器是为原子力学显微镜(AFM)，用以测量抛光后研磨片材的不均匀性值及表面粗糙度(RMS)。

如前所述，本发明的实验例的研磨片材的不均匀性值及表面粗糙度(RMS)均小于先前技术的研磨片材。因此，抛光后本发明的研磨片材的平坦化效果优于先前技术片材的研磨片材。

本发明的研磨片材制造方法将该具有纤维的不织布含浸于高分子弹性体溶液中，可调整高分子弹性体(polymer)特性及含量、固型份及模量，进而控制研磨片材的硬度及可压缩性；以及将具有纤维的不织布含浸于高分子弹性体树脂溶液后，该研磨片材的表面所裸露出的纤维，不易刮伤被抛光基材表面。

再者，本发明的研磨片材表层的纤维及连通多孔性高分子弹性体的连通孔洞，可使研磨液流动性佳；可藉由复合纤维调整纤维组成的刚性或柔软性以及亲水性或疏水性，诸如聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材质的疏水性及尼龙(Nylon)材质的亲水性，如此以控制该研磨片材的刚性与弹性；以及可藉由所裸露出的纤维，将抛光后的残屑排出，又不易刮伤抛光基材的表面，可有效使用于光电组件或半导体的抛光制程的稳定。

另外，本发明的制造方法可采用以连续式方式来生产研磨片材，亦即于制造过程中该不织布具有整卷连续的外形，用以大量生产。相较于先前技术，本发明的研磨片材利用连续式生产方式(Roll to roll)可改善单一片状生产方式或铸模灌浆生产方式的批次差，亦即每片研磨片材具有接近的抛光效果，进而稳定抛光品质。

参考图2，其显示根据本发明之一实施例的抛光装置，诸如化学机械抛光(CMP)装置，用以抛光各种被抛光基材120的表面，诸如半导体基板或玻璃基板的表面。研磨片材117是藉由粘胶112固定于下平台111。于执行被抛光基材120的抛光制程前，先将该被抛光基材120固定于该上平台116上，诸如藉由吸附片材113固定于该上平台116上。然后，该上平台116及该下平台111是以相同方向旋转，且该上平台116下降，使位于下平台111的研磨片材117接触被抛光基材120。含有研磨粒子的研磨液(aqueous solution)121是被使用于该研磨片材117与被抛光基材120之间。最后，藉由设定该研磨片材117与被抛光基材120的相对摩擦运动的时间及压力，以执行抛光制程。

虽然本发明已以前述实施例揭示，然其并非用以限定本发明，任何本发明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，当可作各种的更动与修改。因此本发明的保护范围当附之申请专利范围所界定为准。

Claims

1、一种研磨片材，其特征在于：其包含：

一不织布，具有纤维；以及

一连通多孔性的高分子弹性体，具有复数个连通孔，并固化结合于该不织布中，其中该研磨片材之一表面是由该不织布的纤维及该连通多孔性高分子弹性体所组成。

2、如权利要求1所述的研磨片材，其中该纤维是为单一纤维，其成份是为聚醯胺树脂、对苯二甲酸醯胺树脂、聚酯树脂、聚压克力树脂及聚丙烯腈树脂的族群中选出。

3、如权利要求1所述的研磨片材，其中该纤维为复合纤维。

4、如权利要求3所述的研磨片材，其中该复合纤维的成份是为聚醯胺树脂、对苯二甲酸醯胺树脂、聚酯树脂、聚压克力树脂及聚丙烯腈树脂的族群中任选两种或两种以上予以复合。

5、如权利要求1所述的研磨片材，其中该高分子弹性体是为聚醯胺类树酯、聚碳酸酯、聚腈胺树脂、聚甲基丙烯酸树脂、环氧树脂、酚树脂、聚胺酯树脂、乙烯苯树脂、丙烯酸树脂及聚胺基甲酸酯树脂的族群中任选至少一种以上予以混合配制。

6、如权利要求1所述的研磨片材，其中该高分子弹性体的连通孔径是介于0.1μm与500μm之间。

7、一种研磨片材制造方法，其特征在于：其包含下列步骤：

a、提供一具有纤维的不织布，将其含浸于一高分子弹性体树脂中，使该不织布形成一连通多孔性高分子弹性体树脂的含浸层于其中；

b、凝固、水洗及烘干该含浸层，以形成一研磨片材半成品；以及

c、修整该研磨片材半成品之一表面，以制得一研磨片材成品；

其中该研磨片材成品之一表面是由该不织布的纤维及该高分子弹性体所组成。

8、如权利要求7所述的研磨片材制造方法，其中该不织布是为纤维针扎成的不织布。

9、如权利要求7所述的研磨片材制造方法，其中于制造过程中该不织布具有整卷连续的外形。

10、一种研磨片材抛光装置，其特征在于：其包含：

一上平台及一下平台，其中该下平台相对于该上平台；

一被抛光基材，是固定于该上平台；以及

一研磨片材，固定于该下平台上，并面向该上平台的被抛光基材，其中该研磨片材包含：

一不织布，具有纤维；以及

一连通多孔性高分子弹性体，具有复数个连通孔，并固化结合于该不织布中，其中该研磨片材的表面是由该不织布的纤维及该高分子弹性体所组成。