TW200817136A - Compressible abrasive article - Google Patents

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200817136 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本揭示案係關於具有可壓縮複合層之研磨物件，該可壓 縮複合層包括可壓縮黏合劑及研磨黏聚物。亦揭示利用此 等研磨物件修飾工件邊緣之方法。 【先前技術】 剛性圓柱形圓盤為多種商業企業中之通用中間物。舉例 而言，在半導體設備之製造中，藉由將實心圓柱鍵切成片 而獲取矽晶圓。 一般而言，圓柱形圓盤之周邊邊緣可能具有若干缺陷， 包括較小表面下裂痕或缺口。此等缺陷可能在後續處理步 驟中產生若干問題，例如，-些缺陷可能自周邊邊緣擴大 至圓盤内部。另外’在剛製成時，圓柱形圓盤可能具有銳 邊，該等銳邊易碎且可能在操作上帶來危險。又，在一或 多個處理步驟之後，不合需要的碎屑可能存在於圓盤邊緣 上或圓盤邊緣附近。 。業已利用多種類型之打磨機來修飾此等周邊邊緣，以便 最小化或消除缺陷並修圓、削平或以其他方式勾勒銳邊。 已利用包含固定於金屬或樹脂基質中之研磨顆粒之打磨輪 及13固定於基質中且黏附至可撓性襯底之研磨顆粒之固 疋研磨網來進行打磨。另外，業已利用拋光漿料，其中圓 盤邊緣在有研磨顆粒於液體介質中之漿料的情況下接觸拋 光墊。 【發明内容】 121769.doc 200817136 在一恶樣中，本揭示案提供一種包含可壓縮複合層之研 磨物件’料壓縮複合層包含可壓縮黏合劑及研磨黏聚 物。在一些貫施例中’可壓縮複合層包含體積百分比為約 〇至、、々1 0 /。之研磨黏聚物。在一些實施例中，可壓縮複合 層具有約7 GPa至約70 GPa之壓縮模數。

在一些實施例中，可壓縮複合層包含體積百分比為至少 :%之可壓縮黏合劑。在一些實施例中，可壓縮黏合劑包 ^一選自由以下各物組成之群之材料：胺基曱_、聚醚 月女基甲酸酯、聚酯胺基甲酸酯、環氧化物及其組合。在一 些實施例中，複合層進一步包含無機填充劑。 在一些實施例中，研磨黏聚物具有約2.45至約2.75克每 立方公分（g/CC)之密度。在一些實施例中，研磨黏聚物具 有、力2.15至約2·35 g/cc之密度。在一些實施例中，金剛石 研磨顆粒之平均最大橫截面尺寸小於約2微米。 在些貫施例中，研磨黏聚物包含分散於無機基質中之 研磨顆粒。在—些實施例中，無機基質選自由玻璃、陶曼 及玻璃陶瓷組成之群。在一些實施例中，無機基質包含二 氧化石夕。 4：/- J t 丄 二具e例中，研磨黏聚物包含金剛石研磨顆粒。在 -汽施例中’黏聚物包含重量百分比為25%至50%之金 剛石研磨凄g & 乂 貝粒。在一些實施例中，研磨黏聚物包含重量百 刀比為約〇.1%至約5〇%之氧化鋁研磨顆粒。在一些實施 中 ，/feij L 、 〇 ’在物件用於清潔之實施例中，研磨黏聚物包含 重量百分Ε , 刀叱為至少約95%、99%或甚至1〇〇%之無機基質， I21769.doc 200817136 例如，二氧化矽。 “在另心檢中，研磨物件進一步包含鄰近於複合層之支 撐件。在一 4b竇尬γ丨士 杏^ κ他例中，複合層直接黏結至支撐件。在一 二1例中點結層数置於複合層與支撑件之間。在一 些只知例中，支撺件選自由剛性圓柱體、剛性環 ，之群。在-些實施例中，可挽性網為環形㈠一 些貝施例中’支撐件為剛性平面體。 在另’悲樣中’本揭示案提供—種修飾BJ盤之邊緣的方 展在一些實施例中，該方法包含：提供包含可I缩複合 :研磨物件，其中可壓縮複合層包含可壓縮黏合劑及研 :黏聚物；使圓盤之邊緣與可壓縮複合層之主表面相接 :二提供圓盤之邊緣與可麼縮複合層之主表面之間的相 ㈣。在-些實施例中’使圓盤之邊緣與可壓縮複合層 =表面相接觸包含施加足夠的接觸力以將可壓縮複 2心％至約5.5%。在—些實施例中，接觸力範圍為圓 2母宅米厚度約1 5千香$的R + * ^ 八 、、、千克。在一些實施例中，複 ^之主表面相對於圓盤之邊緣的速度處於約8米每秒斑 ，心未每：之間，包括約8米每秒及約16米每秒。 在-些實施例中，產生圓盤之邊緣與複合層之主表面之 :目對運動包含使圓盤圍繞第—旋轉轴線旋轉並使研磨 物件圍繞第二旋轉軸線旋轉。在一此 4, „ 一貝靶例中，第一旋轉 Λ弟二旋轉軸線形成約5度與約75度之間的角度。 在-些實施例中，該修飾圓盤之邊緣的方法進：步包含 將工作流體塗覆於複合層之主表面。 121769.doc 200817136 下文之說明中將閣述本揭示案之—或多個 節。自該說明及申請專利範圍將清楚地看到並他=之細 標及優點。 ,徵、目 【實施方式】 在一些實施例中，本揭示豪 不叙木之研磨物件we (例如’圓盤，例如，剛性圓柱形圓盤）之周邊邊緣： 些實施例中，修飾包含改變工件邊緣之輪廓，（例如）以: 小化或4除缺陷及/或修圓、削平或以其他方式勾勒金、 邊。在一些實施例中，修飾 '兄 U 3 Θ /糸工件之邊緣（例如， 自工件之邊緣移除碎屑）。在—些實施例中，工件 如）藉由將固體圓柱鍵切成片而獲取之石夕晶圓。其他有用 工件材料包括玻璃、玻璃陶_亮、陶究、，化鎵、藍寶石及 複合半導體基板。 胃及 圖1中展不根據本揭示案之一些實施例之例示性研 件⑽。研磨物件⑽包括複合層12〇，複合層12〇包含分散 於黏合齊"40中之研磨黏聚物13〇。與關聯於典型研磨物件 之獲合層大不相同’本揭示案之複合層在典型操作條件 例^外加負載）下可較易壓縮。可利用諸如塵縮模數及 壓縮形變之參數來描述材料之可壓縮性。 ★壓縮模數定義為材料中壓縮應力與壓縮應變之比率。壓 可藉由以下方式量測：施加固定逢縮應力（亦即， 母單=積負載）至材料，及量測材料厚度之減小量。隨 戸里、θ加母早位面積負載，並針對每一負載增量而量測 厚度之減小量。 I21769.doc 200817136 :每-外加負載下可計算材料中之 里除Μ初始厚度（亦即，無外加負载時義為厚度減 子度））；亦即：

SL 其中sL為外加負載 而丁灸、 應又Tl為外加負戴L下之戽庚 而Ti為初始厚唐戎 r <与度， X次無負載厚度。應注意， 比壓縮（pc)僅僅兔备着τ 丁 产， 、戰匕下之百分 L為負载L下之應變的1 〇〇倍·

PC = ΙΟΟχ ^lzIl Tt

-及而言’可壓縮層之所要壓縮度(亦即，所關注之應 變範圍）將視被修飾工件之組份、厚度及強度而定。另“ 外’所要修飾（例如，修圓或削平）及卫件之邊緣與可壓縮 層之表面之間的角度關係亦可影響所要壓縮度。 在一些實施例中，本揭示案之複合層被壓縮自約2.5%至 約5.5%。在一些實施例中，複合層之壓縮為至少約。 在一些實施例中，複合層之壓縮不大於約4%。 在一些實施例中，複合層之壓縮模數在約2·5%至約5 5% 之壓縮範圍内處於約7 GPa與約7〇 Gpa之間。在一些實施 例中，低於約7 GPa之壓縮模數可導致移除速率減小。在 一些實施例中，若壓縮模數高於約7〇 GPa，則壓靠於複合 層上之工件可能會破碎’及/或均勻的邊緣修飾行為可能 121769.doc -10- 200817136 …広達成。在一些貫施例中，壓縮模數在約2 · 5 %至約$ . % 之壓縮範圍内為至少約2〇 GPa，或甚至至少約3〇 Gpa。在 二貝轭例中，壓縮模數在約2.5%至約5·5%之壓縮範圍内 不大於约55 GPa。 .· 在一些貫施例中，本揭示案之複合層可彈性壓縮，且因 ‘ 此具有低壓縮形變。壓縮形變（cs)定義為： C5 = l〇〇x -iZl/ • KTi^TLj ； 其中Tf為壓縮負載移除之後材料之厚度。在一些實施例 中，本揭示案之可壓縮層具有小於約50%之壓縮形變，在 一些實施例中，小於約25%，在一些實施例中，小於約 10%或甚至小於约5%。一般而言，若壓縮形變過高，則可 壓細層在第二及後續壓縮循環中於所要壓縮範圍内將不會 顯現所要的壓縮模數位準。 一般而言，複合層之壓縮性質受到複合層中所包括的黏 • 合劑之壓縮性質及複合層中所包括的黏聚物之類型及量的 影響。填充劑之存在亦可影響壓縮性質。舉例而言，在一 .些實施例中，相對於無填充劑之黏合劑之壓縮模數而言， 存在於複合層之黏合劑中之研磨黏聚物及/或填充劑的體 積或重量百分比之增加將增加複合層之壓縮模數。 在一些實施例中，複合層包含體積百分比為至少約5〇% 之黏合劑。在一些實施例中，複合層包含體積百分比為至 少約60%、（在一些實施例中）至少約75%及甚至至少約卯％ 之黏合劑。 121769.doc -11 - 200817136 例示性黏合劑包括聚胺基甲酸§|(例如，聚醚聚胺基甲 酸酯及聚_胺基甲酸酯）及環氧化物。在_些實施例中， 黏合劑之壓縮模數在約2·5%至約5·5%之壓縮範圍内為至少 約5 GPa、（在一些實施例中）至少約1〇 Gpa或甚至至少約 GPa。在一些實施例中，黏合劑之壓縮模數在約2·5%至約 5.5%之壓縮範圍内不大於約4〇 Gpa、（在一些實施例中）不 大於約30 GPa或甚至不大於約25 Gpa。在一些實施例中， 黏合劑在約2.5%至約5·5%之壓縮範圍内具有約1〇 Gpa至約 30 GPa之壓縮模數。 般而ϋ，相對於僅利用研磨顆粒之類似研磨物件而 吕，將研磨黏聚物用於研磨物件中會產生較高且較為一致 的切削速率及較長的有效壽命。儘管表面修整之精細度幾 乎沒有或沒有降低，但一般仍看出此等優點。 在一些貫施例中，複合層包含體積百分比為約2%至約 1 0%之研磨黏聚物。在一些實施例中，體積百分比低於約 20/〇之研磨黏聚物可導致邊緣修飾（例如，邊緣拋光）之速率 減小’而在一些實施例中，若具有體積百分比高於約1 0% 之研磨黏聚物’則所得之複合層可能過於剛硬，此可對工 件造成損壞（例如，破碎）及/或導致不均勻的邊緣修飾行 為°在一些實施例中，複合層包含體積百分比不大於 6%、（在一些實施例中）不大於4%或甚至不大於約3%之研 磨黏聚物。在一些實施例中，複合層包含體積百分比為至 少約2.5%之研磨黏聚物。 在一些實施例中，複合層包含除黏合劑及研磨黏聚物之 121769.doc 200817136 外的材科。在-些實施例中，複合層包括一或 充劑。例示性a避播* ^ 1無機填 無機填充劑包括二氧切、黏土、破壤珠粒 (例如，空心破璃珠粒）及其組合。 在—些實施例中，研磨黏聚物包含分散於無機基f中之 研磨顆粒。無機基質可為結晶的、半結晶的或非晶的。例 不性無機基質包括玻璃、陶究及玻璃㈣材料。在—些實 施例中，無機基質包含二氧化石夕。 '

參見圖2，例示性研磨黏聚物13〇包含分散於基質丨⑼中 之研詞㈣0。研磨黏聚物可具有不規則形狀，或可具 有預定形狀，例如，球形研磨黏聚物。美國專利第 M52’275號、第4’799,939號及第5,5〇〇,273號中進—步描 述了例示性研磨黏聚物。 鈸而S，可利用任何已知的研磨顆粒。例示性研磨顆 粒包括金心、碳切、氧仙及氮化㈣粒。另外， Bruxvoort等人在美國專利第5,958,794號（第a欄第μ列至 第21搁第25列）中描述了有用的研磨顆粒。在-些實施例 中，金剛石研磨顆粒係較佳的。 在&貝施例中’黏聚物包含重量百分比為約25%至約 50❶/〇之研磨顆粒，例如，金剛石研磨顆粒。在一些實施例 中’在研磨顆粒重量百分比低於約25%的情況下，黏聚物 可能產生較低的邊緣修飾行為位準。在黏聚物含有重量百 刀比南於、、’9 5 0 /〇之研磨顆粒的一些實施例中，黏聚物可能 易於在使用過程中釋放研磨顆粒，此可導致不穩定的修飾 速率。在一些實施例中，黏聚物包含重量百分比為至少約 121769.doc 13 200817136 30%之研磨顆粒，且在一些實施例中包含重量百分比為至 少約3 5 %之研磨顆粒。在一些實施例中，黏聚物包含重量 百分比不大於約45%之研磨顆粒，且在一些實施例中包含 重量百分比不大於約40%之研磨顆粒。 在一些實施例中，研磨顆粒包括氧化鋁研磨顆粒。在一 些實施例中，研磨黏聚物包括重量百分比為至少約 (在一些實施例中）重量百分比為至少约1%或甚至重量百分

比為至少約5%之氧化鋁研磨顆粒。在一些實施例中，研 磨黏聚物包含重量百分比不大於約5〇%、（在一些實施例 中）重置百分比不大於40%或甚至重量百分比不大於％%之 氧化鋁研磨顆粒。 在-些實施例中，例如’當需要工件清潔而非邊緣修飾 時’研磨黏聚物可含有(若有的話)極少研磨顆粒。在一些 實：例中’研磨黏聚物可基本上由.無機基質材料(例如7 氧化夕)、、且$在些貫施例中，黏聚物包含至少約95% 之'^切”例如，至少約98%之二氧切，或甚至100% 之-氧化碎。 -般而言，研磨顆粒之最大橫截面尺寸為顆粒大小之 知量度，而平均最大橫截面 人之羽i灸叙士丄 勹用於杬述研磨顆粒 口之白知麥數。在本揭示案之一此者 平&⑸+ f H 二只她例中，研磨顆粒 广广k截面尺寸小於約2微米，在一些實施例中， “約1微米’或甚至小於約0 5微米。▲讲 之羋的昙I伊典 男又而έ ’研磨顆 之千均最大k截面尺寸越小 τ <辰面修整便越精么田 在一些實施例中，研磨黏聚物 更（精、.、田 、’約2·45至約2.75克 121769.doc -14- 200817136 9:公分(g/CC)之密度。在-些實施例中，密度不大於約 …或甚至不大於約2.55心。在一些實施例中， 研：黏聚物具有約2.15至約2.35心之密度。在一”施 密度為至少約2.2G咖。在-些實施例中，密度不 大於約2.30 g/ec。 在—些實施例中，本揭示案之研磨物件包括鄰近於複合 :之支按件。支撐件可為剛性或可撓性的。在—些實施例 :，支樓件可包括一可壓縮層’例如，發泡體。然而，本 揭：案之包括可壓縮複合層之研磨物件可與具有不可壓縮 ^層及可壓縮支撐件之研磨物件相區別。舉例而言，在 =貫施例中’複合層自身在修飾過程中符合工件邊緣之 邊、、象形狀。 可用於建構支撐件之例示性材料包括金屬（例如，不錄 ^鎳、黃銅、銅及鐵）、聚合物（例如，聚酉旨、聚稀煙、 耐綸及聚胺基曱酸醋)、聚合膜及編織或非編 =另外’B~等人在美國專利第购㈣第 /第12列至¥18欄第15列）中描述了有用的支樓件 定選擇在此項技術之技藝範圍内。 、 支撐件可呈任何已知形狀。在—些實施财，支樓 剛性圓柱體。在-些實施例中’支標件為剛性環。在一此 ^施例中，支樓件為可撓性網。在—些實施例中，可_ :罔為爾。在一些實施例中，支撐件為剛性平面

如，平盤。 J 在一些實施例中，複合層直接黏結至支撐件之主表面。 121769.doc -15- 200817136 在些貫施例中，一 介於複合層與支抒件、°層（例如，底塗層及/或黏著層）可 維織品之額外層 主衣面之間。亦可存在諸如加固纖 選擇在-—般而言’適#底塗劑及/或黏著劑之 包括壓敏.:二：術者之能力範圍内。例示性黏著劑 刹及熱活化黏著劑。 一般而言，本揭一 在 L不木之研磨物件可在存在支撐件或不存 :牛的“下用於任何已知拋光操作中。舉例…

、生和 /亥寺研磨物件可用於拋光、勾勒及/或 〉月 >糸工件之邊緣。 ▲ ' 件可為剛性圓盤，例如，晶圓。工件 可=任二已知材料製成，包括（例如）玻璃、陶瓷、矽、砷 化鍊i貝石、金屬（例如，銅）或其組合。在-些實施例 中’工件包含兩個或兩個以上的層，該等層包含相同或不 同材料。 瓜而。，使工件之周邊邊緣與複合層之主表面相接 觸。在一些實施例中，利用足夠的力使邊緣與複合層相接 觸而壓縮複合層。 0 3a及圖3b展示根據本揭示案之一實施例的對圓盤2⑽ 之邊緣210之修飾。參見圖3a，邊緣210接觸安裝於研磨物 件支撐件340上之研磨物件3〇〇之複合層3 1〇。在圓盤之邊 緣與複合層之間產生相對旋轉運動。圓盤2〇〇之邊緣21〇接 觸複合層3 10 ’以便圓盤2〇〇大體上垂直於複合層31〇之表 面。在此方位中，圓盤旋轉軸線230大體上平行於研磨物 件旋轉轴線3 3 0。一般而言，施加接觸力ρ以將圓盤之邊緣 推入至可壓縮複合層中（參見圖3 b)。 121769.doc -16> 200817136 圖4a展示根據本揭示案之另一實施例的對圓盤2〇〇之邊 緣210之修飾。參見圖4a，圓盤200之邊緣210接觸複合層 310 ’以便圓盤旋轉軸線23〇相對於研磨物件旋轉軸線 形成角度X。一般而言，旋轉軸線之間的角度可自〇度（亦 即，平行）變化至89度。在一些實施例中，該角度處於約5 度與75度之間。在一些實施例中，該角度為至少約$度， 在一些實施例中，至少約3〇度，或甚至至少約4〇度。在一

些實施例中，該角度不大於約75度，在一些實施例中，不 大於力60度，或甚至不大於約5〇度。一般而言，施加接觸 力G以將圓盤之邊緣推入至可壓縮複合層中（參見圖4b)。 麥見圖3b及圖4b，一般而言，接觸力足以壓縮複合層 31〇 ’以使得其至少部分地符合圓盤2⑽之邊緣21〇之輪 廓。在一些實施例中，複合層壓縮量為圓盤之厚度之至少 約5%，在一些實施例中，至少約15%，或甚至至少約 25%。在一些實施例申，複合層壓縮不超過圓盤之厚度之 約 100%， 或甚至不超過 在一些實施例中，不超過約6〇0/〇， 約50%。在-些實施例中，複合層壓縮程度處於圓盤之厚 度的約20%與約30%之間。在一些實施例巾，複合層壓縮 知度處於圓盤之厚度的約4〇%與約5〇%之間。 一般而言，達成複合層之所要壓縮度所需之接觸力應足 夠地高以達成所要的均勻邊緣修飾度。然@，達成複合層 =所要壓縮度所需之接觸力毅夠地低以最小化或防止^ 複合層及/或玉件之損壞。所要接觸力將視可塵縮層之愿 縮模數、被修飾工件之厚度及材料、處理時間以及工件之 12I769.doc -17- 200817136 邊緣與可壓縮層之表面接觸時之角度而定。 在一些實施例中，所加之接觸力處於每毫米工件厚度 1.5千克至8千克（kg/mm)之範圍中，儘管在適當選擇可壓 縮層及工件的情況下，此範圍之外的值亦可能係適用的。 在一些實施例中，接觸力為至少約2 kg/mm，且在一些實 施例中，至少約3 kg/mm。在一些實施例中，接觸力不大 於約6kg/mm’且在一些實施例中，不大於約4¥咖。 在一些實施例中，小於！.5 kg/mm之外加力可能導致工 件邊緣之不均勻及/或不充分的修飾。在一些實施例中， 大於8 kg/mm之外加力可能導致工件破裂。在—些實施例 中，大於6 kg/mm之外加力可能導致工件邊緣切入至複合 層中。 為了修飾工件之邊緣，在工件之邊緣與複合層之間產生 相對旋轉運動。參見圖33及圖4a，在一些實施例中，圓盤 可如箭頭A所示相對於複合層進行旋轉。在—些實施例 中，研磨物件可相對於圓盤之邊緣進行旋轉。舉例而言， 在一些實施例中，複合層鄰近於支撐件（例如，圓柱^支 撑件350)，且，如箭頭崎示，支料及研磨物件相對於 圓盤之邊緣進行旋轉。在圖3a及圖％中，圓盤與複合層進 行反向旋轉。在-些實關巾，㈣與複合層可進行 轉。 、 無論是研磨物件移動、圓盤移動還是兩者均移動，常常 皆需要控制研磨物件與圓盤之邊緣之間的相對速度。在: 些實施例中’相對速度處於約8米每秒(m/s)與約Μ米每秒 121769.doc -18- 200817136 之間。在一些實施例中，相對速度為至少約10 m/s，且在 一些貫施例中，至少約12 m/s。在一些實施例中，相對速 度不大於約15 m/s。 如 一些實施例中，在圓盤之邊緣與複合層被迫接觸時其 間之相對旋轉運動可能導致複合層中之不當磨蝕痕跡。舉 5 ’對應於圓盤邊緣尺寸之凹槽可能經磨蝕於複合層 中。 你一些貫施例中

，， q浴^，丨丁从/乳丄你货p避程甲可 Λ/ —;研磨物件旋轉軸線而移動。舉例而言，在一些實施 例中j研磨物件可進行振盪，以便線性振盪速度之分量垂 直於圓盤之邊緣。在一些實施例中，圓盤之邊緣可相對於 研磨物件之表面進行振一 、 姊祕&、 二貝鈿例中，線性振盪可 、、，工工制以使得研磨物件、^ ^ ^ ^ ^ ^ 之邊緣之間的相對線性運動 在大肢上恆定之速度下進行。 在一些實施例中，工件毐 磨物件相技雜 邊、、彖之修飾可在存在與工件及研 :物：相接觸之工作流體的情況下進 ： 中，基於工件之性質（例士D，組份 二^例 提供所要之修鋅，而且不合 、擇工作流體，以 些實施例中，工作流體可與固定研磨物1貝褒工件。在一 機械拋光過程而幫助處理。 件相組合藉由化學 在一些工件之處理中，較佳的係，工 截刻劑（諸如，氧化材料或氧化劑）之A &體為包括化學 施例中，工作流體含有1多㈣合^f液。在一些實 劑及/或多牙錯合劑。在一 M ，例如，單牙錯合 二貫施例中， Ύ利用胺基酸， 121769.doc -J9. 200817136 包括（例如）α-胺基酸（例如，L_脯胺酸、甘胺酸、丙胺酸、 釦fe酸及離胺酸）。在一些實施例中，液體介質之pH可影 響效能，且係基於被修飾基板之性質而選擇。在一些實施 例中’緩衝劑可添加至工作流體，以控制_，且因此減小 由於漂洗水之輕度稀釋而引起之？11變化及/或去離子水之 pH差異，此視來源而定。在一些實施例中，工作流體可含 令添加劑，諸如，界面活性劑、濕潤劑、防銹劑、潤滑

=、肥4及其類似物。舉例而言，潤滑劑可包括於工作流 體中’用以在處理中減小研磨物件與工件之間的摩擦。 在工件邊緣之修飾完成之後，可視需要利用此項技術中 已知的程序進一步處理工件。 下文之特定但非限制性的實例將用於說明本發明。在此 等實例中，所有百分比均為重量#，除非另有指示。 測試方法 測試方法A-邊緣撖光 牡圆）所示之邊緣修飾裝置上執行測試。參見圖5，邊 修飾裝置400包括圓盤固持單元 付平兀3⑽及®盤邊緣修飾嚴 6 0 0 〇 圓盤固持單元500包括具有圓盤安裝表面515 ^510。藉由在圓盤安裝表面上產生足以在邊緣修飾: 作中將圓盤固持於適當位置的真空，而以可釋 圓盤別以抵靠圓盤安褒表面。圓盤固持單元包括= 總成520。定位總成用於使圓盤55〇之邊緣555與研二 ㈣相接觸，並在圓盤之邊緣與研磨物件之表面之間施: 12I769.doc »20. 200817136 所要之接觸力。 圓盤固持單元500亦包括機械耦接至馬達53〇之驅動軸 525。如箭頭D所示，馬達530使驅動軸525且最終使圓盤失 盤5 10及圓盤550圍繞圓盤夾盤旋轉軸線5〇5旋轉。邊緣佟 飾早元600包括機械耦接至驅動軸6丨5之研磨物件支撐件 610，驅動軸615機械耦接至馬達63〇。如箭頭£所示，馬達 630使驅動軸615且最終使研磨物件支撐件61〇圍繞支撐件 旋轉軸線605旋轉。 研磨物件支撐件與圓盤進行反向旋轉。如圖5所示，共 面的圓盤夾盤旋轉軸線505與支撐件旋轉軸線6〇5交又而形 成角度Y。在該等實例之每一者中，角度γ均為45度。 參見圖5，展示馬達63〇安裝至執道635上之框架ο〗。馬 達630機械耦接至凸輪從動件64〇，凸輪從動件“ο機械耦 接至凸輪645之周《邊緣646。凸輪軸⑷將凸輪⑷機械麵 接至馬達649。當馬達649經由凸輪軸647而使凸輪645旋轉 2，凸輪從動件640便循凸輪645之邊緣646而運動。凸輪 從動件64G將凸輪645之旋轉運動轉變成線性運動，此最終 使研磨物件支撐件61〇及研磨物件_相對於圓盤⑽進行 線性振盪（如箭頭C所示）。 建立了-凸輪以將大體上恆定之振盈速度傳遞至研磨物 件上。為了設計此凸輪’確定與凸輪驅動件及凸輪從動件 ^機械組件相容之凸輪的橫向距離及最小半徑。隨後產生 炉為角度之函數之所要半徑，並將極座標轉換成x-y座 “表工所示’表】係針對最小親“毫米(mm)(〇.25 121769.d〇c 200817136 忖）且最大半徑為 將表1所提供凸輪 ^座標輸入至AutoCad LT掣F1浐彳士 該製圖程式剎田分 Ud 圖私式中， 形函數產生凸輪之形狀。仿形擬合在〇 度下修圓凸輪形狀。列印出AutoCad LT程式所產 生的所得貫際尺寸圖式，將其黏附至一塊金屬薄板，並利 用帶鋸遵照圖式之線進行切除，以產 生心形凸輪。 表1:產生大體上恆定振盪速度之凸輪之作為角度之函數

的半徑。 毫米 毫米 角度 半徑 X y 角度 半徑 X y 0 6.4 6.4 0.0 190 54.3 -53.5 -9.4 10 9.2 9.0 1.6 200 51.5 -48.4 -17.6 20 12.0 11.3 4.1 210 48.7 -42.2 -24.3 30 14.8 12.8 7.4 220 45.9 -35.1 -29.5 40 17.6 13.5 11.3 230 43.0 -27.7 -33.0 50 20.5 13,2 15.7 240 40.2 -20.1 -34.8 60 23.3 11.6 20.2 250 37.4 -12.8 -35.1 70 26.1 8.9 24.5 260 34.6 -6.0 -34.0 80 28.9 5.0 28.5 270 3L8 0.0 -31.8 90 31.8 0.0 31.8 280 28.9 5.0 -28.5 100 34.6 -6.0 34.0 290 26.1 8.9 -24.5 110 37.4 -12.8 35.1 300 233 11.6 -20.2 120 40.2^1 -20.1 34.8 310 20.5 13.2 -15.7 130 43.0 -27.7 33.0 320 17.6 13.5 -11.3 140 45.9 ^35.1 29.5 330 14.8 12.8 -7.4 150 48.7 -42.2 24.3 340 12.0 11.3 -4.1 160 5L5 -48.4 17.6 350 9.2 9.0 -L6 170 54.3 -53.5 9.4 「360 6.4 6.4 0.0 180 57.2 -57.2 〇.〇 1 12I769.doc •22- 200817136 利用壓敏黏著劑將寬7.62 cm(3.0吋）之可撓性研磨物件 安裝至直徑為35.6 cm(14吋）、寬為8·9 Cm(3.5吋）之鼓形圓 筒（亦即，研磨物件支撐件61〇)。在第一調節步驟中，用去 離子水潤濕可撓性研磨物件，並使鼓形圓筒在7〇〇卬瓜（每 分鐘轉數）下旋轉，同時使安置於直徑為5 〇111(2吋）、長為 15.25 cm(6忖)之金屬棒上之268χΑ A35磨料（自㈣

MmneS〇ta之3M c〇mpany獲得）與可撓性研磨物件保持接觸 1分鐘。在此第一調節步驟之後，用異丙醇擦洗可撓性研 磨物件。用覆盍有268XA A10A磨料之棒進行第二調節步 驟，持續1分鐘，隨後用異丙醇擦洗。268又八入1〇磨料係自

Maplewood，Minnesota之 3M Company獲得。 藉由真空圓盤夾盤固持經拋光至8〇〇微米最終厚度的直 徑為200 mm之矽晶圓（自st卜丈⑽，奶“〇把之 = rP〇ration獲得），並使其在2 rpm下旋轉’同時使鼓形圓 筒在900 rpm下旋轉。在3〇毫升/分鐘下施配去離子水，並 將藉由氣壓缸所施加之力設定為3 63 Kg(8磅），除非另有 _藉由在15么鐘後§己下自石夕晶圓移除的總質量而量測 切削速率。 測試方法壓縮及壓縮形變 藉由將一塊直徑為2.54 cm之可撓性磨料置放於一塊平 坦花崗岩上而量測百分比壓縮及百分比壓縮形變。經由面 積為1’27平方公分之圓形爽具施加4·35 Kg之負載，持續％ > 在3 〇秒、、Ό束時記錄百分比摩縮。屋縮形變計算為 1〇〇%減去移除外加負載之後恢復3G秒所記錄的初始厚度 121769.doc -23- 200817136 (caliper)之百分比。 測試方法C-壓縮模數 根據ASTM測試方法D695量測壓縮模數，但作出以下變 動。將直徑為20 mm且厚度為1 · 〇 mm的樣本置放於壓縮夾 具（與TE.STWORKS 4軟體介接的MTS Q-TEST機電測試框 架）之頂表面與底表面之間。將底表面保持固定，同時使 頂表面以0.25 mm/分鐘之速度降低。施加200千克之峰值 負載。用500千克壓縮測力計量測負載。直接自資料獲得 軟體（MTS TESTWORKS 4)獲得位移資料。將每一測試之 負載-位移曲線轉換成應力-應變曲線，其中應力等於負載 除以試樣之原始面積，而應變等於位移除以試樣之原始高 度。根據應力應變曲線求出壓縮模數。 製備可壓縮研磨物件之方法 表2中概述了用於下文實例中之材料。 表2:所用材料及來源之概述

〇·5微米金剛石 Tomel Corp. of America, Cedar Park, TX 〇·25微米金剛石 Tomel Corp. of America, Cedar Park, TX Z-6020 矽烷 Dow Coming Corporation, Midland, MI ARCQLPPG-2025 聚醚二醇 Bayer AG5 Leverkusen, Germany LHT-112 聚醚二醇 Bayer AQ Leverkusen，Germany KAOLIN Hi-White 黏土 Evans Clay Company, McIntyre, GA TONE 0301 多元醇 Union Carbide, Houston, TX OX-50 乾燥煙霧狀二氧化矽 Degussa, Dtisseldorf, Germany SnCl2 催化劑 Atofina Chemicals，Philadelphia，PA PG425 聚丙二醇 Bayer AG, Leverkusen, Germany LUPRANATE MM103 碳化二醯亞胺改質之 亞甲基雙(異腈化苯） BASF Corp.，Florham Park，NJ 121769.doc •24- 200817136 利用美國專利第6,645,624號之實例1中所述之方法(除了 利用0.25微米及〇.5微米金剛石之外）產生含有〜25微米及 〇·5微米金剛石顆粒之研磨黏聚物。針對實例5製備不含金 剛石之研磨黏聚物。按下文所述進行進—步處理。

利用購自纽⑽職細之Accupyc 133〇比重瓶在ι〇毫升 容器中執行密度確定。對於含有金剛石之黏聚物而言，樣 本大小狀5克，而對於：氧切黏聚物而言，樣本大小 从5克。量測方法利用在用氦氣填充樣本腔室且隨後將 礼體排放至第二腔室中時所觀測到的塵力纟，來計算樣本 之固相體積°儀器自動清除來自樣本之水及任何揮發物， 且重複分析，直至連續量測集中於一致的結果。 藉由用重置除以測定體積而獲取所報告的密度值。含有 〇.5微米金剛石之研磨黏聚物之密度為2·555 。含有 〇_25微米金剛石之研磨黏聚物之密度為2·567 。不含金 剛石之研磨黏聚物之密度為2.252 g/cc。 製備150克異丙醇與48克去離子水混合之溶液。在十分 麵的％間内，將2克Z-6020添加至此溶液，同時進行攪 拌利用乙酸將該溶液之pH調整至4.0 在攪拌的同時， 將100克所要研磨黏聚物添加至矽烷溶液，且允許所得之 '忌浮液靜置1 5分鐘。在利用Whatman 54濾紙的情況下，收 集經矽烷處理之研磨黏聚物，用去離子水進行漂洗，並在 烘箱中於11 5。(：下乾燥24小時。 根據表3所述之組份製造含有研磨黏聚物之預混物。 121769.doc -25- 200817136 表3 :研磨黏聚物預混物之組份 成分 實例1 實例2 實例3 實例4 聚黏土預混物 268,01 g 264.15 g 264.15 g 264.15 g 0 · 5微米金剛石研磨黏聚物 41.64 g 41.61 g 50.00 g — 0.25微米金剛石研磨黏聚物 ·· — — 41.61 g 乾燥煙霧狀二氧化石夕 (0X^50) 2.14 g 2.14 g 齡輸 2.14 g SCOTCHLITE S60/10000空心玻璃球 — —* 13.21 g .-- TONE 0301 1 6.50 1039 g i 10.39 g 10.39 g SnCl2溶液 2.75 g 5.49 g 5.49 g 5.49 g LUPRANATEMM103 49.02 g — — PU1 — 60.36 g 60.36 g 60.36 g 曱基乙基酮 4.64 g — 4.64 g — 藉由將重量百分比（wt%)為大約33%之ARCOL PPG-2025、27 wt%之 LHT-112A、39 wt%之 KAOLIN Hi-White 以 及每一者小於1 wt%之環氧化物、烧羧酸鈣溶液、紫外線 吸收劑及溶劑混合而產生分散劑溶液。利用配備有雙行星 混合器之PL5-5型真空混合器（Premier Mill Corporation (Reading，Pennsylvania))在不佔用真空的情況下將分散劑溶 液與TONE 0301混合，以產生樹月旨預混物。將所要之研磨 黏聚物添加至樹脂預混物，並混合十分鐘。停止混合，以 刮擦容器皿之側面，從而將任何未混合之材料併入至混合 物中。需要再混合十分鐘，以產生均勻混合物。添加ox-50，並允許混合十分鐘。當混合物均勻時，佔用真空且在 真空下繼續混合十分鐘。 在塗佈之前，將多元醇預聚物及PG425中20% SnCl2之溶 液以多元醇上存在2% SnCl2之位準下添加至混合物，並進 I21769.doc -26- 200817136 彳亍良好混合，以甚斗ΪΞ7从 、 產生取終的塗佈漿料。藉由利用趨并几^ 塗佈器將上述之f料+佑 、戒化刀 之水枓塗佈至50微米（2密 烯膜上以產生丨臺半夕弘广广 ^子幻有底塗？K乙 八乾餘厚度，而形成研磨物件。# @ 速設定為〇.61米/分鐘㈣/八w 名料將線 烘!W 刀里），以使得研磨物件在關聯 ^目★路於95(：下持續總共9分鐘。利用後固化步驟（勺 #存放在8〇。。下24小時)進行研磨物件之進一步固化。匕 實例1至4

根據前述方法產生可撓性固定研磨物件。 1醇^物mupranatem则。在實例…中，多 物為二異氰酸甲苯醋(TDI)及丙二醇與丙三醇之 乳化丙：％加合物之TDI封端預繫物。柄 預聚物根據測試方法A量測 刀則速率，並在表4中進行報告。 表4 :實例1至4之切削速率

根據測試方法B量測百分比壓縮(pc)及壓縮形變（cs) 在表5中報告平均值及標準差。 12l769.doc -27. 200817136 表5 :百分比壓縮及壓縮形變

Ά 按照實例2製備可撓性研磨物件，除了用不含金剛石之

卿聚物替代〇.5微米金剛石研磨黏聚物外。在利用刻 忒方法A所述之方法（除了時間減少至％秒外）的情況下， 將來自實例4之200 _晶圓用於邊緣清潔實驗。清潔之前 及清潔之後，在顯微鏡下對晶圓執行視覺檢查”:

後’晶圓邊緣較為光滑，且觀測到極少H 對於只例1至5而έ，根據測試方法c量測壓 在表6中進行報告。 淮杈數’並 表6 :壓縮模數（GI>a)

在不脫離本發明之範嘴及精神的情況下，熟 者將清楚地看到本發明之多種變更及改變。 項技術 【圖式簡單說明】 圖1說明根攄太；4 1L . 像丰揭不案之一些實施例之例示 件。 &研磨物 圖2說明根據太揭安 ^ 像丰揭不案之一些貫施例之例 &研磨黏聚 121769.doc -28- 200817136 物 圖3a說明根據本揭示案之圓盤邊緣修飾之一實施例。 圖3b說明在如圖3&所示之圓盤邊緣修飾過程中研磨物件 之壓縮。 圖4a說明根據本揭示案之圓盤邊緣修飾之另—實施例。 圖4b說明在如圖43所示之圓盤邊緣修飾過程中研磨物件 之壓縮。 圖5 ,兒明用於測試方法A中之邊緣修飾裝置。 【主要元件符號說明】 100 研磨物件 120 複合層 130 研磨黏聚物 140 黏合劑 150 研磨顆粒 160 基質 200 圓盤 210 邊緣 230 圓盤旋轉軸線 300 研磨物件 310 複合層 330 研磨物件旋轉軸線 340 研磨物件支標件 400 邊緣修飾裝置 500 圓盤固持單元 121769.doc -29- 200817136 505 圓盤爽盤旋轉轴線 510 真空圓盤夾盤 515 圓盤安裝表面 520 定位總成 525 驅動軸 530 馬達 550 圓盤 555 邊緣 • 600 邊緣修飾單元 605 支撐件旋轉軸線 610 研磨物件支撐件 615 驅動軸 620 研磨物件 630 馬達 633 框架 • 635 軌道 640 凸輪從動件 645 凸輪 ^ 646 周邊邊緣 ， 647 凸輪軸 649 馬達 A 箭頭 B 箭頭 C 箭頭 121769.doc -30- 200817136 D . 箭頭 E 箭頭 F 接觸力 G 接觸力 X 角度 γ 角度

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Claims (1)

1. 200817136 十、申請專利範圍： 1 ·種研磨物件’其包含一可壓縮複合層，其中該可壓縮 ’义口層包s —可壓縮黏合劑及體積百分比為約2%至約 10/。之研磨黏聚物；且其中該可壓縮複合層在約5%至 約5·5 /(>之壓縮範圍内具有約7 GPa至約70 GPa之壓縮模 數。

   如咕求項1之研磨物件，其中該可壓縮複合層包含體積 百刀比為約2.5%至約3%之該等研磨黏聚物。 如明求項1之研磨物件，其中該可壓縮複合層在該約 2·5/〇至約5.5%之壓縮範圍内具有約35 GPa至約5〇 GPa之 壓縮模數。

   如巧求項1之研磨物件，其中該等研磨黏聚物具有約2·45 克每立方公分至約2.75克每立方公分之密度。 如明求項1之研磨物件，其中該等研磨黏聚物具有約2:15 克每立方公分至約2·35克每立方公分之密度。 如晴求項1之研磨物件，其中該可壓縮黏合劑在該約 2·5/°至約5.5%之壓縮範圍内具有約10 GPa至約30 GPa之 壓縮模數。 如明求項1之研磨物件，其中該可壓縮複合層包含體積 百分比為至少50%之該可壓縮黏合劑。 8·如睛求項1之研磨物件，其中該可壓縮黏合劑包含一選 自由以下各物組成之群之材料：胺基甲酸酯、聚醚胺基 甲I酉曰、聚酯胺基曱酸酯、環氧化物及其組合。 9 ·如明求項1之研磨物件，其中該可壓縮複合層進一步包 121769.doc 200817136 含一無機填充劑。 10.如請求項1之研磨物件，其中該等研磨黏聚物包含八， 於一無機基質中之金剛石研磨顆粒。 月 u.如請求項10之研磨物件’其中該無機基質係選自由破 璃、陶瓷及玻璃陶瓷組成之群。 坡 12.如請求項10之研磨物件，其中該無機基質包含二^ 石夕。 一氣化

   13.如請求項Π)之研磨物件’纟中該等金剛石研磨顆粒 均最大橫截面尺寸小於約2微米。 如請求項13之研磨物件，纟中該等金剛石研磨顆粒之平 均最大橫截面尺寸小於約〇·5微米。 15·如請求項10之研磨物件，其中該等研磨黏聚物包含重量 百分比為约25%至5〇%之金剛石研磨顆粒。 16·如請求項1之研磨物件，其中該等研磨黏聚物包含二氧 化矽黏聚物。 1 7·如請求項16之研磨物件，其中該等二氧化矽黏聚物包含 重量百分比為至少約95%之二氧化矽。 1 8·如請求項1 6之研磨物件，其中該等研磨黏聚物進—步包 含重量百分比為約〇· 1 %至約50%之氧化铭研磨顆粒。 19·如請求項1之研磨物件，其進一步包含一鄰近於該可壓 縮複合層之支撐件。 20.如請求項19之研磨物件，其中該可壓縮複合層包含一第 一主表面及一第二主表面，且其中該可壓縮複合層之該 第一主表面直接黏結至該支撐件。 121769.doc 200817136 21.如請求項19之研磨物件，其中該複合層包含一第一主表 一 表面’且其中一黏結層介於該可壓縮複合 層之該第一主表面與該支撐件之間。 22·如清求項19之研磨物件，其中該支樓件為剛性圓柱體、 剛性锿、剛性平面體、環形帶或可撓性網。 23. 士明求項1之研磨物件，其中，如在移除一足以產生約

   胃/〇至、、4 5.5 /〇之壓縮的外加壓縮負載後3〇秒所量測，該 可壓縮複合層具有小於約50%之壓縮形變。 24. —種修飾工件邊緣之方法，其包含： 提供一研磨物件，該研磨物件包含一具有第一主表面 及第一主表面之可壓縮複合層，其中該可壓縮複合層包 含一可壓縮黏合劑及體積百分比為約2%至約10%之研磨 黏艰物’且其中該可壓縮複合層在約2·5%至約5.5%之壓 縮fe圍内具有約7 GPa至約7〇 Gpa之壓縮模數； 使该工件之該邊緣與該可壓縮複合層之該第二主表面 相接觸；及 提供在該工件之該邊緣與該可壓縮複合層之該第二主 表面之間的相對運動。 25·如明求項24之方.法’其中使該工件之該邊緣與該可壓縮 複合層之該第二主表面相接觸包含施加足夠的接觸力以 將該可壓縮複合層壓縮約2·5%至約5.5%。 ' 26·如清求項25之方法，其中該接觸力之範圍為該工件之每 宅米厚度約1.5千克至約8千克。 27.如#求項24之方法，其中該可壓縮複合層之該第二主表 121769.doc 200817136 面相對於該工件之該邊緣的速度在約8米每秒與約16米 每秒之間，包括8米每秒及約16米每秒。 28.如請求項24之方法，其中產生在該工件之該邊緣與該可 壓縮複合層之該第二主表面之間的相對運動包含使該工 件圍繞第一旋轉軸線旋轉且使該研磨物件圍繞第二旋轉 軸線旋轉。 29·如請求項28之方法，其中該第一旋轉軸線與該第二旋轉 軸線形成在約5度與約75度之間的角度。 3〇·如明求項24之方法，其進一步包含將一工作流體塗覆於 該複合層之該第二主表面。 3 1 ·如巧求項24之方法，其進一步包含改變該工件之該邊緣 之輪靡。 121769.doc