TW201313388A - 研磨墊 - Google Patents

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TW201313388A
TW201313388A TW101125282A TW101125282A TW201313388A TW 201313388 A TW201313388 A TW 201313388A TW 101125282 A TW101125282 A TW 101125282A TW 101125282 A TW101125282 A TW 101125282A TW 201313388 A TW201313388 A TW 201313388A
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TW101125282A
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Nana Takeuchi
Seiji Fukuda
Ryoji Okuda
Original Assignee
Toray Industries
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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

研磨墊係至少具有研磨層之研磨墊，其特徵為：前述研磨層係在研磨面具備具有側面的溝；前述側面的至少一者係由自前述研磨面連續且與前述研磨面所成的角度為α之第1側面、及自該第1側面連續且與前述研磨面呈平行的面所成的角度為β之第2側面所構成；與前述研磨面所成的角度α係大於95度，與前述研磨面呈平行的面所成的角度β係大於95度，而且與前述研磨面呈平行的面所成的角度β係比與前述研磨面所成的角度α小；自前述研磨面至前述第1側面與前述第2側面之彎曲點為止的彎曲點深度係大於0.2mm且3.0mm以下。

Description

研磨墊
本發明關於研磨墊。更詳細地，本發明關於為了在半導體、介電/金屬複合體及積體電路等中形成平坦面而較宜使用之研磨墊。
隨著半導體裝置的高密度化，多層配線與此所伴隨的層間絕緣膜形成，或插塞、金屬鑲嵌(damascene)等之電極形成等的技術係增加重要度。伴隨著其，此等層間絕緣膜或電極的金屬膜之平坦化製程的重要度係增加，作為此平坦化製程用之有效率的技術，稱為CMP(化學機械研磨)的研磨技術係普及。
一般地，CMP裝置係由保持被處理物的半導體晶圓之研磨頭、進行被處理物的研磨處理用之研磨墊、保持前述研磨墊之研磨平台所構成。而且，半導體晶圓之研磨處理係使用漿體，藉由使半導體晶圓與研磨墊相對地運動，而去除半導體晶圓表面之層的突出部分，將晶圓表面之層平坦化。墊表面係藉由使用鑽石修整器等的修整(dressing)來更新，進行堵塞防止及銼磨。
以往，已知藉由使施予研磨層表面之溝的圖案成為同心圓狀，使前述溝的截面形狀成為略矩形，而謀求晶圓的平坦性或研磨速率之升高之技術(例如參照專利文獻1)。
然而，於此技術中，起因於溝的截面形狀中之角部或在研磨前後或研磨中所進行的修整等而在角部所形成 的毛刺狀物，會產生刮痕。為了消除此問題，有揭示在研磨面與溝的邊界部設置傾斜面之技術(例如參照專利文獻2、3)。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1 特開2002-144219號公報
專利文獻2 特開2004-186392號公報
專利文獻3 特開2010-45306號公報
[發明之概要]
此處，本發明者們發現：藉由在研磨面與溝的邊界部設置傾斜面，不僅減低刮痕，而且在晶圓與研磨墊之間在展現吸引力或漿體流動的改善，研磨速率變高。然而，亦發現取決於傾斜面的角度，無法抑制研磨速率之變動。又，也發現由於設置傾斜面而研磨表面積減少，墊切削速率變大，墊的壽命變短。
本發明係鑒於如此以往技術的問題，目的在於提供在研磨特性之中，尤其可邊保持高的研磨速率邊抑制研磨速率的變動之長壽命的研磨墊。
本發明者們考慮自研磨面至溝底為止的傾斜係對墊切削速率造成影響，研磨面與溝的邊界部之角度係對研磨速率造成變動。為了兼顧它，考慮藉由組合墊切削速率變小的角度與研磨速率變動變小的角度，是否可消除問題。
因此，本發明為了解決上述問題，採用如以下的手段。即，一種研磨墊，其係至少具有研磨層之研磨墊，其特徵為：前述研磨層係在研磨面具備具有側面的溝；前述側面的至少一者係由自前述研磨面連續且與前述研磨面所成的角度為α之第1側面、及自該第1側面連續且與前述研磨面呈平行的面所成的角度為β之第2側面所構成；與前述研磨面所成的角度α係大於95度，與前述研磨面呈平行的面所成的角度β係大於95度，而且與前述研磨面呈平行的面所成的角度β係比與前述研磨面所成的角度α小；自前述研磨面至前述第1側面與前述第2側面之彎曲點為止的彎曲點深度係大於0.2mm且3.0mm以下。
依照本發明，可提供能邊保持高的研磨速率邊抑制研磨速率的變動之長壽命的研磨墊。
[用以實施發明的形態]
以下，說明實施本發明的形態。
本發明者對於能邊保持高的研磨速率邊抑制研磨速率的變動之長壽命的研磨墊，進行專心致力的檢討。結果，本發明者查明藉由構成一種研磨墊，可一舉解決上述問題，該研磨墊係至少具有研磨層之研磨墊，其特徵為：前述研磨層係在研磨面具備具有側面的溝；前述側面的至少一者係由自研磨面連續且與研磨面所成的角度為α之第1側面、及自該第1側面連續且與研磨面呈平 行的面所成的角度為β之第2側面所構成；與前述研磨面所成的角度α係大於95度，與前述研磨面呈平行的面所成的角度β係大於95度，而且與前述研磨面呈平行的面所成的角度β係比與前述研磨面所成的角度α小；自前述研磨面至前述第1側面與前述第2側面之彎曲點為止的彎曲點深度係大於0.2mm且3.0mm以下。
於本發明中，研磨墊較佳為至少具有與研磨層不同的緩衝層。無緩衝層時，由於無法緩衝因研磨層的吸水等所致的應變，故被研磨材的研磨速率或面內均一性係不安定地變動。緩衝層的應變常數較佳為7.3×10-6μm/Pa以上4.4×10-4μm/Pa以下之範圍。從被研磨材的研磨速率變動及局部平坦性之觀點來看，上限較佳為3.0×10-4μm/Pa以下，更佳為1.5×10-4μm/Pa以下。又，下限較佳為1.0×10-5μm/Pa以上，更佳為1.2×10-5μm/Pa以上。研磨速率的變動大時，由於被研磨材的研磨量變動，結果被研磨材的膜厚變動，對半導體裝置的性能造成不良影響，故研磨速率變動率較佳為20%以下，更佳為15%以下。
再者，本發明中的應變常數，係將使用尖端的直徑為5mm之壓頭，藉由針盤量規(dial gage)施加27kPa的壓力60秒時之厚度當作(T1)μm，將接著施加177kPa的壓力60秒時之厚度當作(T2)μm，依照下式來算出。
應變常數(μm/Pa)=(T1-T2)/(177-27)/1000
作為如此的緩衝層，可舉出天然橡膠、腈橡膠、“Neoprene(註冊商標)”橡膠、聚丁二烯橡膠、熱硬化性聚 胺甲酸酯橡膠、熱塑性聚胺甲酸酯橡膠、聚矽氧橡膠、“Hytrel(註冊商標)”等之無發泡的彈性體、“Toraypef(註冊商標，東麗(股)製PEF)”等之聚烯烴發泡體、Nitta-Haas(股)製“suba400”等之不織布，惟並非受此等所限定。
緩衝層的應變常數，係可按照材質來調整。例如，當緩衝層為發泡體時，若增大發泡的程度則有變柔軟的傾向，故應變常數有變大的傾向。又，當緩衝層為無發泡時，藉由調整緩衝層內的交聯程度，可調節硬度。
緩衝層的厚度較佳為0.1~2mm之範圍。從半導體基板全面的面內均一性之觀點來看，較佳為0.25mm以上，更佳為0.3mm以上。又，從局部平坦性之觀點來看，較佳為2mm以下，更佳為1mm以下。
本發明中的研磨墊之研磨層表面(研磨面)具有溝。作為從研磨層表面所見到的溝之形狀，可舉出格子狀、放射狀、同心圓狀、螺旋狀等，惟不受此等所限定。從在圓周方向中延伸的開放系者可有效率地更新漿體，溝最佳為格子狀。
本發明中的溝之側面的至少一者，係由自研磨面連續，與研磨面所成的角度為α之第1側面，及自該第1側面連續，與研磨面呈平行的面所成的角度為β之第2側面所構成。第1側面、第2側面各自可為平面(溝的截面形狀中直線狀)，也可為曲面(溝的截面形狀中曲線狀)。
而且，於本發明中，角度α係大於95度，角度β係大於95度，而且角度β係比角度α小。藉此，可一邊保 持高的研磨速率，一邊抑制研磨速率的變動。此係如以下地說明。一般地，研磨速率的變動係在研磨初期~中期為大，藉由在研磨面與溝的邊界部設置大於95度的傾斜面，則不僅研磨速率變高，而且亦可有效果地抑制在如此初期~中期的研磨速率之變動。
另一方面，如此的構造係擔心被研磨材與研磨墊表面之接觸面積小、墊切削速率大。因此，較佳為溝在一定的深度以下，接觸面積變大之構造。藉由如上述地調整角度α及角度β，可達成那樣之目的。角度α與角度β之差更佳為55度以下，尤佳為50度以下。
從漿體的保持性與流動性之觀點來看，角度α之下限較佳為105度以上，更佳為115度以上。又，角度α之上限較佳為150度以下，更佳為140度以下。形成溝之相對的兩側面係可為同樣的形狀，但從藉由離心力使漿體流動來看，在形成溝之相對的側面中，至少在圓周側的側面具有傾斜者係更有效果。只要角度β小於角度α，則沒有特別的限制，上限更佳為小於150度，尤佳為小於140度。
此處，自側面2起，在與側面1相反的方向中，亦可具有連續的側面(側面3)，於該情況下，側面3與研磨面所成的角度(角度3)較佳為大於95度小於角度β。
同樣地，n為3以上之自然數，相對於側面n，在與側面(n-1)相反的方向中，亦可具有連續的側面(側面(n+1))，於該情況下，側面(n+1)與研磨面所成的角度(角度(n+1))較佳為大於95度小於角度n。
隨著被研磨材的研磨而削減研磨層，在研磨面通過第1側面與第2側面的邊界之彎曲點時，看見研磨速率的變動。又，最淺部的溝側面由於在第1側面與第2側面中，墊切削速率不同，故自研磨面至彎曲點為止的深度，較佳為不減低研磨面側的傾斜之溝部分的效果之程度的深度以上。根據此點與研磨墊的壽命長之點，自研磨面至彎曲點為止的深度，具體地較佳為溝全體的深度之10%以上95%以下，更佳為20%以上90%以下。
由於使墊的壽命長、抑制研磨速率變動者並存係重要，自研磨面至第1側面與第2側面的彎曲點為止的彎曲點深度係在大於0.2mm且3.0mm以下之範圍。此處所言的研磨面，就是研磨層被削減前之研磨面。當彎曲點深度深時，墊的壽命變短。當彎曲點深度淺時，研磨速率係變動。自研磨面至第1側面與第2側面的彎曲點為止之彎曲點深度的上限，較佳為2.5mm以下，更佳為2.0mm以下，尤佳為1.8mm以下。又，自研磨面至第1側面與第2側面的彎曲點為止之彎曲點深度的下限，較佳為0.3mm以上，更佳為0.4mm以上，尤佳為0.5mm以上。
藉由圖式來說明如以上的本發明中之溝的具體形狀。第1圖係顯示本發明的一實施形態之研磨墊的主要部分之構成的部分截面圖。同圖中所示的研磨墊1具有研磨層10。在研磨層10的研磨面11中形成溝12。溝12具有：與研磨面11連續且對研磨面11成角度α傾斜之第1側面13，與該第1側面13連續且對第1側面13 通過彎曲點14彎曲之第2側面15，及溝最深部16。第2側面對與研磨面11呈平行的面之角度β，係比第1側面13對研磨面11之角度α小。
再者，溝的第2側面15與最深部16所構成的形狀，係不限於第1圖中所示的形狀。例如，如第2圖中所示的研磨墊2之溝17，最深部18亦可具有與研磨面11略平行之底面。又，如第3圖中所示的研磨墊3之溝19，第2側面15與最深部20的邊界部分也可形成曲面。另外，如第4圖中所示的研磨墊4之溝21，第2側面15與最深部22的截面形狀亦可形成U字狀。
作為構成研磨墊的研磨層，較佳為具有獨立氣泡的構造者，因為在半導體、介電/金屬複合體及積體電路等中形成平坦面。又，研磨層的硬度之藉由阿斯卡(Asker)D硬度計所測定者較佳為45~65度。當阿斯卡D硬度低於45度時，隨著被研磨材的研磨速率之晶圓面內均勻性(均一性)的降低，晶圓面內的平坦化特性(平面性)之均一性(均勻性)有降低的傾向。
雖然沒有特別的限定，但作為形成該構造體的材料，可舉出聚乙烯、聚丙烯、聚酯、聚胺甲酸酯、聚脲、聚醯胺、聚氯乙烯、聚縮醛、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚四氟乙烯、環氧樹脂、ABS樹脂、AS樹脂、酚樹脂、三聚氰胺樹脂、“Neoprene(註冊商標)”橡膠、丁二烯橡膠、苯乙烯丁二烯橡膠、乙烯丙烯橡膠、矽橡膠、氟橡膠及以此等為主成分之樹脂等。亦可使用2種以上的此等。於如此的樹脂中，在獨立氣泡直徑亦可比較容易地控制之點，較佳為以聚胺甲酸酯作為主成分之素材。
所謂的聚胺甲酸酯，就是藉由聚異氰酸酯的聚加成反應或聚合反應而合成之高分子。作為聚異氰酸酯之對稱所使用的化合物，係含活性氫化合物，即含有二個以上的多羥基或胺基的化合物。作為聚異氰酸酯，可舉出甲苯二異氰酸酯、二苯基甲烷二異氰酸酯、萘二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯等，惟不受此所限定。亦可使用2種以上的此等。
作為含有多羥基的化合物，多元醇係代表，可舉出聚醚多元醇、聚四亞甲基醚二醇、環氧樹脂改性多元醇、聚酯多元醇、丙烯酸多元醇、聚丁二烯多元醇、聚矽氧多元醇等。亦可使用2種以上的此等。較佳為按照硬度、氣泡直徑及發泡倍率，決定聚異氰酸酯與多元醇及觸媒、發泡劑、泡沫穩定劑(form stabilizer)之組合或最合適量。
作為在此等聚胺甲酸酯中形成獨立氣泡之方法，一般為在聚胺甲酸酯製造時，藉由在樹脂中摻合各種發泡劑之化學發泡法，亦較佳可使用藉由機械的攪拌而使樹脂發泡後，使硬化之方法。
獨立氣泡的平均氣泡直徑，從減低刮痕之觀點來看，較佳為30μm以上。另一方面，從被研磨材的局部凹凸之平坦性的觀點來看，平均氣泡直徑較佳為150μm以下，更佳為140μm以下，尤佳為130μm以下。再者，平均氣泡直徑係對於樣品截面，使用Keyence製VK-8500的超深度顯微鏡，以400倍的倍率觀察時，在一個視野內所觀察的氣泡之中，去掉在視野端部看到有缺損的圓 狀之氣泡，藉由影像處理裝置自圓狀氣泡的截面面積來測定圓等效直徑，算出數平均值而求得。
作為本發明中的研磨墊之一實施態樣，較佳者為含有乙烯系化合物的聚合物及聚胺甲酸酯，具有獨立氣泡之墊。雖然在僅由乙烯系化合物所成的聚合物中，可提高韌性與硬度，但難以得到具有獨立氣泡的均質研磨墊。又，聚胺甲酸酯若提高硬度則變脆。藉由在聚胺甲酸酯中含浸乙烯系化合物，可成為含有獨立氣泡，韌性與硬度高之研磨墊。
乙烯系化合物係具有聚合性的碳-碳雙鍵之化合物。具體地，可舉出丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸異癸酯、甲基丙烯酸正月桂酯、甲基丙烯酸2-羥基乙酯、甲基丙烯酸2-羥基丙酯、甲基丙烯酸2-羥基丁酯、甲基丙烯酸二甲基胺基乙酯、甲基丙烯酸二乙基胺基乙酯、甲基丙烯酸環氧丙酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、丙烯酸、甲基丙烯酸、富馬酸、富馬酸二甲酯、富馬酸二乙酯、富馬酸二丙酯、馬來酸、馬來酸二甲酯、馬來酸二乙酯、馬來酸二丙酯、苯基馬來醯亞胺、環己基馬來醯亞胺、異丙基馬來醯亞胺、丙烯腈、丙烯醯胺、氯乙烯、偏二氯乙烯、苯乙烯、α-甲基苯乙烯、二乙烯基苯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯等。亦可使用2種以上的此等。
於上述的乙烯系化合物之中，較佳為CH2=CR1COOR2(R1：甲基或乙基，R2：甲基、乙基、丙基或丁基)。其中，甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸正丁酯、甲基丙烯酸異丁酯，係在對聚胺甲酸酯容易形成獨立氣泡之點，在單體的含浸性良好之點，在聚合硬化容易之點，在含有經聚合硬化的乙烯系化合物之聚合物與聚胺甲酸酯的發泡構造體之硬度高且平坦化特性良好之點較佳。
為了得到此等的乙烯系化合物之聚合物，作為所較佳使用的聚合引發劑，可舉出偶氮雙異丁腈、偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)、偶氮雙環己烷甲腈、苯甲醯基過氧化物、月桂醯基過氧化物、異丙基過氧二碳酸酯等之自由基引發劑。亦可使用2種以上的此等。又，亦可使用氧化還原系的聚合引發劑，例如過氧化物與胺類之組合。
作為乙烯系化合物在聚胺甲酸酯中的含浸方法，可舉出在裝有乙烯系化合物的容器中浸漬聚胺甲酸酯之方法。再者，於當時以加快含浸速度為目的，亦較佳為施予加熱、加壓、減壓、攪拌、振盪、超音波振動等之處理。
乙烯系化合物在聚胺甲酸酯中的含浸量，係應按照所使用的乙烯系化合物及聚胺甲酸酯之種類或所製造的研磨墊之特性來決定，不能一概言之，但例如經聚合硬化的發泡構造體中之由乙烯系化合物所得的聚合物與聚胺甲酸酯之含有比率以重量比計較佳為30/70~80/20。由乙烯系化合物所得的聚合物之含有比率以重量比計若 為30/70以上，則可充分提高研磨墊的硬度。又，含有比率若為80/20以下，則可充分提高研磨層的彈力性。
再者，聚胺甲酸酯中之由聚合硬化的乙烯系化合物所得的聚合物及聚胺甲酸酯之含有率，係可藉由熱分解氣相層析術/質量分析手法來測定。作為本手法可使用的裝置，於熱分解裝置中可舉出雙注射熱解器“PY-2010D”(Frontier-Lab(股)製)，於氣相層析儀．質量分析裝置中可舉出“TRIO-1”(VG公司製)。
於本發明中，從半導體基板的局部凹凸之平坦性的觀點來看，較佳為在不分離下含有由乙烯系化合物所得的聚合物之相與聚胺甲酸酯之相。若定量地表現，以光點大小為50μm的顯微紅外分光裝置所觀察的研磨墊之紅外光譜，係具有由乙烯系化合物所聚合的聚合物之紅外吸收峰與聚胺甲酸酯之紅外吸收峰，各地方的紅外光譜較佳為大致相同。作為此處所使用的顯微紅外分光裝置，可舉出SPECTRA-TEC公司製的IRμs。
以特性改良為目的，研磨墊亦可含有研磨劑、抗靜電劑、潤滑劑、安定劑、染料等的各種添加劑。
於本發明中，從減低局部的平坦性不良或全體階差之觀點來看，研磨層的密度較佳為0.3g/cm3以上，更佳為0.6g/cm3以上，尤佳為0.65g/cm3以上。另一方面，從減低刮痕之觀點來看，較佳為1.1g/cm3以下，更佳為0.9g/cm3以下，尤佳為0.85g/cm3以下。再者，本發明中的研磨層之密度，係使用哈佛德(Harvard)型比重瓶(JIS R-3503基準)，在水為介質中測定之值。
作為本發明中所研磨的被研磨材，例如可舉出在半導體晶圓之上所形成的絕緣層或金屬配線之表面。作為絕緣層，可舉出金屬配線的層間絕緣膜或金屬配線的下層絕緣膜或元件分離所使用的淺溝渠隔離。作為金屬配線，可舉出鋁、鎢、銅及彼等的合金等，構造上有金屬鑲嵌、雙金屬鑲嵌、插塞等。以銅作為金屬配線時，氮化矽等的障壁金屬亦成為研磨對象。絕緣膜現在係氧化矽為主流，但亦可使用低介電常數絕緣膜。除了半導體晶圓以外，亦可使用於磁頭、硬碟、藍寶石、SiC、MEMS(Micro Electro Mechanical Systems；微機電系統)等之研磨。
本發明的研磨方法係可合適地使用於在玻璃、半導體、介電/金屬複合體及積體電路等上形成平坦面。
[實施例]
以下，藉由實施例來進一步說明本發明的詳細。然而，並非被本實施例所限定及解釋本發明。再者，測定係如以下進行。
<氣泡直徑測定>
用Keyence製VK-8500的超深度顯微鏡，以400倍的倍率觀察樣品截面時，在一個視野內所觀察的氣泡之中，去掉在視野端部看到有缺損的圓狀之氣泡，藉由影像處理裝置自圓狀氣泡的截面面積來測定圓等效直徑，將所算出的數平均值當作平均氣泡直徑。
<硬度測定>
依照JIS K6253-1997來進行。將由所製作的聚胺甲酸酯樹脂中切出2cm×2cm(厚度：任意)的大小者當作硬度測定用試料，在溫度23℃±2℃、濕度50%±5%的環境中靜置16小時。測定時，疊合試料，成為厚度6mm以上。使用硬度計(高分子計器(股)製，阿斯卡D型硬度計)，測定硬度。
<微橡膠A硬度測定>
將由緩衝層切出3cm×3cm之大小者當作硬度測定用試料，在溫度23℃±2℃、濕度50%±5%的環境中靜置16小時。使用高分子計器(股)製微橡膠硬度計MD-1，測定試料1片中不同的3點，將所算出的平均值當作微橡膠A硬度。
<傾斜角度測定>
將在研磨層表面中形成有溝的墊，以剃刀刀刃對溝方向呈垂直的方式配置，在溝深度方向中切片，用Keyence製VK-8500的超深度顯微鏡來觀察溝的截面，測定研磨面與前述溝之和研磨面連續之側面所成的角度(角度α)。在自墊的中心起半徑之1/3的位置與2/3之位置，測定最近的溝，將各1處合計2點之平均當作傾斜角度。角度β亦同樣地測定。
<彎曲點深度測定>
將在研磨層表面形成有溝的墊，以剃刀刀刃對溝方向呈垂直的方式配置，在溝深度方向中切片，用Keyence製VK-8500的超深度顯微鏡來觀察溝的截面，測定自研 磨面起至由第1側面與第2側面所成的相對2個彎曲點之中點為止之垂直距離。於自墊的中心起半徑的1/3之位置與2/3之位置，測定最近的溝，將各1處合計2點之平均當作彎曲點深度。
<初期彎曲點間距離測定>
將在研磨層表面中形成有溝的墊，以剃刀刀刃對溝方向呈垂直的方式配置，在溝深度方向中切片，用Keyence製VK-8500的超深度顯微鏡來觀察溝的截面，測定具有角度α的研磨面與側面1之相對2個彎曲點之距離，當作彎曲點距離。又，將研磨初期的彎曲點間距離當作初期彎曲點間距離。
<應變常數算出>
使用尖端的直徑為5mm之壓頭，將以針盤量規施加27kPa的壓力60秒時之厚度當作(T1)μm，將接著以177kPa的壓力施加60秒時之厚度當作(T2)μm，依照下式來算出應變常數。
應變常數(μm/Pa)=(T1-T2)/(177-27)/1000
<平均研磨速率算出>
使用Applied Materials(股)製的Mirra 3400，在指定的研磨條件下邊進行終點檢測邊進行研磨。研磨特性係將8吋晶圓的最外周10mm除外，在直徑方向中測定。在自中心起半徑90mm以內之面內，每5mm測定37點，算出平均研磨速率(nm/分鐘)。
<研磨速率變動率算出>
研磨1000片的晶圓，在測定每晶圓的平均研磨速率後，依照下式算出自1片起至第700片為止的研磨速率變動率。
研磨速率變動率(%)={(最大晶圓平均研磨速率)-(最小晶圓平均研磨速率)}/(第1000片晶圓平均研磨速率)
當研磨速率的變動大時，由於研磨不足或研磨過多，會發生裝置的不良狀況，故研磨速率變動率宜小，較佳為30%以下，更佳為20%以下。
<平均墊切削速率測定>
使用Applied Materials(股)的Mirra 3400，在指定的研磨條件下邊進行終點檢測邊進行研磨，以深度計測定30片研磨後的溝深度(D1)mm、1000片研磨後的溝深度(D2)mm，由修整器的修整時間(td)分鐘來算出。
平均墊切削速率(μm/分鐘)=(D1-D2)×1000/td
又，平均墊切削速率係依賴於彎曲點間距離與角度α及角度β。彎曲點間距離係隨著研磨的進行而變化。自研磨初期至研磨終期為止平均彎曲點間距離愈小，平均墊切削速率愈小。
平均彎曲點間距離(mm)={(研磨初期截面積)-(研磨終期截面積)}/{(研磨初期最深部溝深度)-(研磨終期最深部溝深度)}
<研磨墊之壽命算出>
測定研磨初期的溝深度，算出自最深部起0.3mm淺的有效溝深度(D3)mm，自研磨晶圓的時間(tp)分鐘與前述平均墊切削速率來算出。
研磨墊之壽命(時間)=D3×1000/(平均墊切削速率)×tp/60
研磨墊之壽命較佳為15小時以上。
以下，說明實施例1~12、比較例1~4。
(實施例1)
藉由RIM成型機來混合30重量份的聚丙二醇、40重量份的二苯基甲烷二異氰酸酯、0.5重量份的水、0.3重量份的三乙胺、1.7重量份的聚矽氧泡沫穩定劑及0.09重量份的辛酸錫，吐出至模具中，進行加壓成型，以製作獨立氣泡的發泡聚胺甲酸酯片。
將前述發泡聚胺甲酸酯片浸漬在加有0.2重量份的偶氮雙異丁腈之甲基丙烯酸甲酯中60分鐘。其次，藉由將前述發泡聚胺甲酸酯片浸漬在由15重量份的聚乙烯醇“CP”(聚合度：約500，NACALAI TESQUE(股)製)、35重量份的乙醇(試藥特級，片山化學(股)製)、水50重量份所成之溶液中後，進行乾燥，而以聚乙烯醇被覆前述發泡聚胺甲酸酯片表層。
接著，將前述發泡聚胺甲酸酯片，隔著氯乙烯製墊片，夾入2片玻璃板間，在65℃加熱6小時，在120℃加熱3小時而使聚合硬化。自玻璃板間脫模，水洗後，在50℃進行真空乾燥。藉由將如此所得之硬質發泡片切 片加工成厚度2.00mm，以製作研磨層。研磨層中的甲基丙烯酸甲酯含有率為66重量%。又，研磨層的D硬度為54度，密度為0.81g/cm3，獨立氣泡的平均氣泡直徑為45μm。
將所得之硬質發泡片予以兩面磨削，以製作厚度為2.4mm的研磨層。
於由上述方法所得之研磨層上，使用輥塗機，隔著三井化學聚胺甲酸酯(股)製MA-6203黏著層，積層應變常數0.15×10-4μm/Pa(微橡膠A硬度89)的日本MATAI(股)製之熱塑性聚胺甲酸酯(緩衝層厚度：0.3μm)作為緩衝層，再於背面上貼合積水化學工業(股)製雙面膠帶5604TDM作為背面膠帶。將此積層體沖切成508mm的直徑之圓，在研磨層表面上，將溝間距15mm、角度α為135度、角度β為120度、溝深度1.9mm的溝形成XY格子狀，而成為研磨墊。此時，彎曲點深度為0.69mm，初期彎曲點間距離為3mm。
將由上述方法所得之研磨墊貼附在研磨機(Applied Materials(股)製“Mirra 3400”)之平台上。對於氧化膜的8吋晶圓，在固定環(retainer ring)壓力=41kPa(6psi)、內管壓力=28kPa(4psi)、薄膜壓力=28kPa(4psi)、壓板旋轉數=76rpm、研磨頭旋轉數=75rpm，以150mL/分鐘的流量流動漿體(CABOT公司製、SS-25)下，用Saesol製修整器，進行荷重17.6N(4lbf)、研磨時間1分鐘、自研磨開始起30秒現場修整，研磨1000片。
第1000片的氧化膜之平均研磨速率為192.2nm/分鐘。1000片中的研磨速率變動率為8.5%。平均墊切削速率為1.22μm/分鐘，研磨墊壽命為22小時，為良好的結果。
(實施例2)
除了將研磨層表面的溝之角度α變更為145度，將研磨層厚度變更為2.25mm，將溝深度變更為1.75mm以外，與實施例1同樣地研磨。此時，彎曲點深度為0.46mm，初期溝彎曲點間距離為3mm。平均研磨速率為195.2nm/分鐘，研磨速率變動率為13.2%。平均墊切削速率為1.15μm/分鐘，研磨墊壽命為21小時，為良好的結果。
(實施例3)
除了將研磨層表面的溝之角度β變更為100度，將研磨層厚度變更為3.15mm，將溝深度變更為2.65mm以外，與實施例1同樣地研磨。此時，彎曲點深度為1.37mm，初期彎曲點間距離為3.4mm。平均研磨速率為184.1nm/分鐘，研磨速率變動率為17.2%。平均墊切削速率為1.22μm/分鐘，研磨墊壽命為32小時，為良好的結果。
(實施例4)
除了將研磨層表面的溝之角度α變更為100度，將角度β變更為98度，將研磨層厚度變更為2.0mm，將溝深度變更為1.5mm以外，與實施例1同樣地研磨。此時，彎曲點深度為0.3mm，初期彎曲點間距離為3mm。平均 研磨速率為187.8nm/分鐘，研磨速率變動率為17.8%。平均墊切削速率為1.20μm/分鐘，研磨墊壽命為16小時，為良好的結果。
(實施例5)
除了將研磨層表面的溝之角度α變更為150度，將角度β變更為145度，將研磨層厚度變更為2.0mm，將溝深度變更為1.5mm以外，與實施例1同樣地研磨。此時，彎曲點深度為0.27mm，初期彎曲點間距離為5mm。平均研磨速率為201.9nm/分鐘，研磨速率變動率為18.9%。平均墊切削速率為1.24μm/分鐘，研磨墊壽命為16小時，為良好的結果。
(實施例6)
除了將研磨層表面的溝之角度α變更為160度，將角度β變更為110度，將研磨層厚度變更為2.5mm，將溝深度變更為2.05mm以外，與實施例1同樣地研磨。此時，彎曲點深度為0.79mm，初期彎曲點間距離為5mm。平均研磨速率為183.8nm/分鐘，研磨速率變動率為16.4%。平均墊切削速率為1.35μm/分鐘，研磨墊壽命為21小時，為良好的結果。
(實施例7)
除了將研磨層表面的溝之角度α變更為115度，將角度β變更為100度，將研磨層厚度變更為2.0mm，將溝深度變更為1.5mm以外，與實施例1同樣地研磨。此時，彎曲點深度為0.27mm，初期彎曲點間距離為3mm。平均研磨速率為182.5nm/分鐘，研磨速率變動率為 17.5%。平均墊切削速率為1.22μm/分鐘，研磨墊壽命為16小時，為良好的結果。
(實施例8)
除了將研磨層表面的溝之角度α變更為165度，將角度β變更為155度，將研磨層厚度變更為2.2mm，將溝深度變更為1.7mm以外，與實施例1同樣地研磨。此時，彎曲點深度為0.5mm，初期彎曲點間距離為5mm。平均研磨速率為190.2nm/分鐘，研磨速率變動率為15.6%。平均墊切削速率為1.36μm/分鐘，研磨墊壽命為17小時，為良好的結果。
(實施例9)
除了將研磨層厚度變更為2.9mm，將溝深度變更為2.4mm以外，與實施例1同樣地研磨。此時，彎曲點深度為2.1mm，初期彎曲點間距離為3mm。平均研磨速率為185.7nm/分鐘，研磨速率變動率為14.4%。平均墊切削速率為1.23μm/分鐘，研磨墊壽命為28小時，為良好的結果。
(實施例10)
除了將研磨層厚度變更為3.5mm，將溝深度變更為3.0mm以外，與實施例1同樣地研磨。此時，彎曲點深度為2.6mm，初期彎曲點間距離為3mm。平均研磨速率為183.3nm/分鐘，研磨速率變動率為15.1%。平均墊切削速率為1.24μm/分鐘，研磨墊壽命為36小時，為良好的結果。
(實施例11)
除了將夾住研磨層表面的溝之相對2個角度α變更成不同的135度與130度之相對二個角度以外，與實施例1同樣地研磨。此時，彎曲點深度為0.69mm，初期彎曲點間距離為3mm。平均研磨速率為191.8nm/分鐘，研磨速率變動率為9.0%。平均墊切削速率為1.20μm/分鐘，研磨墊壽命為22小時，為良好的結果。
(實施例12)
除了在研磨層背面，隔著黏著劑貼合厚度188μm的聚酯薄膜，在聚酯薄膜面貼合緩衝層以外，與實施例1同樣地研磨。此時，彎曲點深度為0.69mm，初期彎曲點間距離為3mm。平均研磨速率為192.8nm/分鐘，研磨速率變動率為9.3%。平均墊切削速率為1.22μm/分鐘，研磨墊壽命為22小時，為良好的結果。
(比較例1)
除了將研磨層表面的溝之角度α變更為93度，將角度β變更為90度，將研磨層厚度變更為2.0mm，將溝深度變更為1.5mm以外，與實施例1同樣地研磨。此時，彎曲點深度為0.27mm，初期彎曲點間距離為1.5mm。平均研磨速率為180.1nm/分鐘，研磨速率變動率為45.1%，研磨速率變動係大。平均墊切削速率為1.12μm/分鐘，研磨墊壽命為18小時，為良好的結果。
(比較例2)
除了將研磨層表面的溝之角度α變更為93度，將角度β變更為90度，將研磨層厚度變更為2.0mm，將溝深 度變更為1.5mm以外，與實施例1同樣地研磨。此時，彎曲點深度為0.27mm，初期彎曲點間距離為3mm。平均研磨速率為189.5nm/分鐘，研磨速率變動率為30.8%，研磨速率變動係大。平均墊切削速率為1.5μm/分鐘，研磨墊壽命為13小時，壽命短。
(比較例3)
除了將角度β變更為98度，將研磨層厚度變更為2.0mm，將溝深度變更為1.5mm以外，與實施例1同樣地研磨。此時，彎曲點深度為0.15mm，初期彎曲點間距離為3mm。平均研磨速率為190.1nm/分鐘，研磨速率變動率為36.2%，研磨速率變動係大。平均墊切削速率為1.42μm/分鐘，研磨墊壽命為14小時，壽命短。
(比較例4)
除了將研磨層表面的溝之角度α變更為160度，將角度β變更為100度，將研磨層厚度變更為2.5mm，將溝深度變更為2.0mm以外，與實施例1同樣地研磨。此時，彎曲點深度為0.60mm，初期彎曲點間距離為4mm。平均研磨速率為184.6nm/分鐘，研磨速率變動率為31.0%，研磨速率變動係大。平均墊切削速率為1.32μm/分鐘，研磨墊壽命為21小時，為良好的結果。
表1中顯示以上說明的實施例1~12、比較例1~4所得之結果。
1、2、3、4‧‧‧研磨墊
10‧‧‧研磨層
11‧‧‧研磨面
12、17、19、21‧‧‧溝
13‧‧‧第1側面
14‧‧‧彎曲點
15‧‧‧第2側面
16、18、20、22‧‧‧最深部
第1圖係顯示本發明的一實施形態之研磨墊的主要部分之構成的部分截面圖。
第2圖係顯示本發明的一實施形態之研磨墊的主要部分之構成(第2例)的部分截面圖。
第3圖係顯示本發明的一實施形態之研磨墊的主要部分之構成(第3例)的部分截面圖。
第4圖係顯示本發明的一實施形態之研磨墊的主要部分之構成(第4例)的部分截面圖。
1‧‧‧研磨墊
10‧‧‧研磨層
11‧‧‧研磨面
12‧‧‧溝
13‧‧‧第1側面
14‧‧‧彎曲點
15‧‧‧第2側面
16‧‧‧最深部

Claims (9)

  1. 一種研磨墊，其係至少具有研磨層之研磨墊，其特徵為：該研磨層係在研磨面具備具有側面的溝；該側面的至少一者係由與該研磨面連續且與該研磨面所成的角度為α之第1側面、及與該第1側面連續且與該研磨面呈平行的面所成的角度為β之第2側面所構成；與該研磨面所成的角度α係大於95度，與該研磨面呈平行的面所成的角度β係大於95度，而且，與該研磨面呈平行的面所成的角度β係比與該研磨面所成的角度α小；及自該研磨面至該第1側面與該第2側面之彎曲點為止的彎曲點深度係大於0.2mm且3.0mm以下。
  2. 如申請專利範圍第1項之研磨墊，其中與該研磨面所成的角度α和與該研磨面呈平行的面所成的角度β之差為55度以下。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之研磨墊，其中與該研磨面所成的角度α為105度以上150度以下。
  4. 如申請專利範圍第1或2項之研磨墊，其中與該研磨面呈平行的面所成的角度β係大於95度小於150度。
  5. 如申請專利範圍第3項之研磨墊，其中與該研磨面呈平行的面所成的角度β係大於95度小於150度。
  6. 如申請專利範圍第1或2項之研磨墊，其中該研磨面的溝之圖案為格子狀。
  7. 如申請專利範圍第3項之研磨墊，其中該研磨面的溝之圖案為格子狀。
  8. 如申請專利範圍第4項之研磨墊，其中該研磨面的溝之圖案為格子狀。
  9. 如申請專利範圍第5項之研磨墊，其中該研磨面的溝之圖案為格子狀。
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