TW201628785A - 硏磨墊 - Google Patents

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TW201628785A
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Toshimitsu Tachibana
Tamao Fukushima
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Nitto Denko Corp
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Abstract

本發明提供一種能夠對晶圓整體均勻地進行研磨之研磨墊。本發明係關於一種研磨墊，其特徵在於：至少具備(A)表面研磨層、(B)接著劑層及(C)緩衝層，上述各層係以(A)/(B)/(C)之順序積層，上述(A)表面研磨層之壓縮率為0.3%以上、3.0%以下，滿足上述(C)緩衝層的壓縮率>上述(A)表面研磨層的壓縮率之關係。

Description

研磨墊
本發明係關於一種於藉由化學機械研磨(Chemical Mechanical Polishing：CMP)對用於半導體元件等之矽晶圓、水晶晶圓等被研磨材表面的凹凸進行研磨時所使用之積層研磨墊。
一直以來，例如於汽車、光學機器、電子材料或各種工作機器之領域中，進行各種零件或構件之研磨，對被研磨體所要求之精密度、均勻性變得更加嚴格。例如，於用以製造IC、LSI等半導體積體電路之矽晶圓、硬磁碟基板、磁頭基板、顯示器用玻璃基板、光罩基板、光學透鏡、光波導等領域中，要求高度之表面平坦性。尤其是進行資訊處理、資訊記錄之元件或碟片要求積體度飛躍性地提高，而推進形成於基板上之電路等圖案的微細化或多層配線化，但隨之使晶圓表面的凹凸平坦化之技術變得重要。
作為使晶圓表面之凹凸平坦化的方法，已知有化學機械研磨(Chemical Mechanical Polishing：CMP)。CMP係於將晶圓之被研磨面壓抵於研磨墊的研磨面之狀態下，使用分散有研磨粒(研磨材粒子)之漿料狀研磨材(以下，稱為漿料)進行研磨。CMP係如下之一種研磨技術：利用加 工液化學性地溶解晶圓之表面，並且利用研磨粒機械性地研削，即兼具利用加工液之化學溶解作用與利用研磨粒之機械去除作用，由於幾乎不會產生加工變質層(因加工而產生之與內部不同的表面之部分)，故而得以廣泛利用。
CMP中一般使用之研磨裝置具備：研磨定盤：支持研磨墊，且能夠旋轉；支持台(研磨頭)：支持被研磨對象物(晶圓)；襯底材：用以進行晶圓之均勻加壓；及研磨材之供給機構。研磨墊例如以雙面膠帶貼附，藉此安裝於研磨定盤。研磨定盤與支持台係以各自所支持之研磨墊與被研磨對象物對向之方式配置，且分別具備旋轉軸。又，於支持台設置有用以將被研磨對象物壓抵於研磨墊之加壓機構。
用以使矽晶圓等基板平滑且進行鏡面拋光之研磨係使用此種研磨裝置，一面將研磨墊固定於研磨定盤並使其旋轉，一面使與研磨定盤面對而設置之晶圓自轉公轉運動而相對地移動，並且向研磨墊與晶圓之間隙添加研磨漿料，藉此對晶圓表面進行研磨，而施行平坦化、平滑化。
作為研磨墊，可使用不織布型之研磨墊、麂皮型之研磨墊等。不織布型之研磨墊係使聚胺甲酸酯含浸於聚酯毛氈(組織為不規則之構造)而成者，具有多孔性，且彈性亦適度，具有高研磨速度且平坦性優異，能夠進行塌陷少之加工。於矽基板之1次研磨用中被廣泛使用。麂皮型研磨墊係於使聚胺甲酸酯含浸於聚酯毛氈而成之基材上，使發泡層於聚胺甲酸酯內成長，去除表面部位且於發泡層設置有開口部者(將該層稱為絨毛層(nap layer))，尤其用於精研磨用，保持於發泡層內之研磨材在工作物與發泡層內表面之間發揮作用，藉此推進研磨。多用於CMP，可獲得無 損傷之面，但若花上時間則易產生周邊塌陷。此外，亦有發泡胺基甲酸酯片等研磨墊。
該CMP研磨步驟中之研磨操作係藉由使懸浮有微細之粒子(研磨粒)的漿料中之研磨粒保持於所要使用的研磨墊而進行。因此，研磨墊的研磨粒之保持密度越高則研磨速度越高。因此，作為研磨墊，使用具有多個孔隙之多孔質材料，藉由以孔隙保持研磨粒而提高研磨粒之保持密度，從而提高研磨速度。於該多孔質材料中，為了加大研磨粒之保持密度，有效的是增多孔隙之數量，且縮小孔隙之直徑。
習知，作為上述高精度之研磨所使用的研磨墊，一般使用空隙含量為30~35%左右之聚胺甲酸酯發泡體片。又，揭示有於聚胺甲酸酯等基質樹脂中分散有中空微小球體或水溶性高分子粉末等之研磨墊的專利文獻1所記載之技術亦為公知。作為研磨墊之要求特性，除局部之平坦化能力以外，還需要對晶圓整體均勻地進行研磨之能力。
然而，作為習知之聚胺甲酸酯發泡體片，易變形(高壓縮率)者之局部平坦化為困難，難以變形(低壓縮率)者雖局部平坦化能力優異，但緩衝性不足，故而難以對晶圓整面賦予均勻之壓力。為了獲得充分之緩衝性，將聚胺甲酸酯發泡體片之壓縮率設為2%左右則必須提高空隙含量，若提高空隙含量，則無法避免壓縮恢復率、表面硬度下降。若壓縮恢復率、表面硬度下降，則因研磨步驟中之壓縮與負載的釋放之反覆進行而引起研磨墊之壓密化，從而產生加工精度下降之問題。為了防止此種研磨精度之下降，通常於聚胺甲酸酯發泡體片之背面另外設置柔軟之緩衝層而進行研磨加工。因此，聚胺甲酸酯發泡體片之晶圓表面的平坦化能力實質上被削 弱，從而加工精度之提高有限。
[專利文獻1]日本特表平8-500622號公報
本發明之目的之一在於提供一種能夠對晶圓整體均勻地進行研磨之研磨墊。又，本發明之另一目的在於提供一種能夠進行加工精度高之研磨之研磨墊。
本發明之研磨墊至少具備(A)表面研磨層、(B)接著劑層及(C)緩衝層，上述各層係以(A)/(B)/(C)之順序積層，上述(A)表面研磨層之壓縮率為0.3%以上、3.0%以下，滿足上述(C)緩衝層的壓縮率>上述(A)表面研磨層的壓縮率之關係。
本發明之研磨墊能夠對被研磨對象物(晶圓)整體均勻地進行研磨。又，本發明之研磨墊能夠進行加工精度高之研磨。進而，本發明之研磨墊藉由控制(A)表面研磨層之厚度而使所獲得之積層研磨墊的壓縮率之控制變得容易，即便不控制構成表面研磨層之材料的分子量、製造時之黏度、發泡方法(發泡倍率之控制等)，亦能夠進行壓縮率之微細控制。又，本發明之研磨墊亦能夠使被研磨對象物(晶圓)局部地平坦化。
1‧‧‧研磨墊
2‧‧‧(A)表面研磨層
3‧‧‧(B)接著劑層
4‧‧‧(C)緩衝層
5‧‧‧雙面膠帶
6‧‧‧研磨定盤
7‧‧‧研磨材
8‧‧‧被研磨材
9‧‧‧支持台
10、11‧‧‧旋轉軸
圖1表示本發明之一實施形態之研磨墊的構成圖。
圖2表示本發明之另一實施形態之研磨墊的構成圖。
圖3表示研磨墊、CMP裝置及CMP之概略圖。
圖4表示說明本發明中之壓縮率之測量方法的概略圖。
圖5表示本發明之研磨墊之壓縮率的測量結果。
將本發明之研磨墊之一態樣示於圖1。本發明之研磨墊1之特徵在於：至少具備(A)表面研磨層2、(B)接著劑層3及(C)緩衝層4，上述各層係以(A)/(B)/(C)之順序積層，上述(A)表面研磨層2之壓縮率為0.3%以上、3.0%以下，滿足上述(C)緩衝層4的壓縮率>上述(A)表面研磨層2的壓縮率之關係。根據該構成，本發明之研磨墊之緩衝性優異，能夠對被研磨對象物(晶圓)整體均勻地進行研磨。又，根據該構成，本發明之研磨墊能夠抑制表面硬度之下降，從而能夠提供加工精度高之研磨。進而，根據該構成，本發明之研磨墊藉由控制積層體中(A)表面研磨層之厚度而可進行壓縮率之微細控制，從而亦能夠使晶圓表面局部地平垣化。
(A)表面研磨層
本發明之表面研磨層(具有用以對被研磨材進行研磨加工之研磨面的研磨層)並無特別限定，但較佳為由超高分子量聚乙烯(UHMWPE)粉末之燒結多孔質片構成者。上述UHMWPE之黏度平均分子量(Mν)較佳為50萬~1500萬，更佳為100萬~1200萬。UHMWPE之黏度平均分子量(Mν) 只要藉由一般之測量方法即黏度法進行評價即可，例如，只要根據基於JIS K 7367-3：1999測量之極限黏度數[η]算出Mν即可。
上述UHMWPE粉末之燒結多孔質片例如可利用日本特開平8-169971號公報所記載之方法而製造。具體而言，能以如下方式製造。首先，將UHMWPE粉末填充至模具，繼而，將其於已加熱至UHMWPE之熔點以上的溫度之水蒸氣環境中燒結而製成塊狀成形體之後冷卻，並將該成形體切削成特定厚度之片。
於該方法中，首先，將UHMWPE粉末(平均粒徑通常為30~200μm)填充至模具，繼而，將其於已加熱至UHMWPE的熔點以上之水蒸氣環境中燒結而製成塊狀成形體。由於如此般將UHMWPE粉末填充至模具，並將其於經加熱之水蒸氣環境中燒結，故而使用至少具有一個開口部(加熱水蒸氣導入用)者作為模具。燒結所欲之時間根據粉末之填充量、水蒸氣之溫度等而變化，但通常為約1~12小時。
此時使用之水蒸氣係為了使其升溫至UHMWPE之熔點以上，而設為加壓狀態，從而能夠容易地進入至填充於模具中之UHMWPE粉末間。再者，為了使加熱水蒸氣更容易地進入至UHMWPE粉末間，亦可採取以下方法，即，將該粉末填充至模具，並將該模具放入耐壓容器中，實施成為減壓狀態之脫氣操作，其後於經加熱之水蒸氣環境中進行燒結。此時之減壓程度並無特別限定，但較佳為約1~100mmHg。
因此，填充至模具之UHMWPE粉末之燒結可藉由以下方法進行，即，於上述耐壓容器預先設置水蒸氣導入管及其開閉閥，對該粉末間之空氣進行脫氣之後，停止減壓或者一面繼續減壓一面打開水蒸氣閥而 導入加熱水蒸氣。
於該燒結時，UHMWPE粉末雖被加熱至熔點以上之溫度，但由於其熔融黏度高，故而不太流動，一部分或大部分維持該粉末形狀，鄰接之粉末相互於其接觸部位熱熔而形成多孔質之塊狀成形體(粉末相互之非接觸部成為該多孔質成形體之微孔)。再者，於燒結時，亦能夠根據目標而進行加壓，但其壓力通常較佳設為約10kg/cm2以下。
以上述方式進行燒結之後進行冷卻。於冷卻時，為了防止於塊狀成形體產生龜裂，較佳避免急冷，例如可採用放置於室溫進行冷卻之方法。再者，冷卻既可保持著將塊狀成形體放入至模具之狀態進行，或者亦可將塊狀成形體自模具中取出而進行。以此方式將塊狀成形體冷卻後，利用車床等將其切削成特定厚度，藉此可獲得多孔質片。
利用上述方法而獲得之多孔質片的微孔之孔徑、氣孔率係由使用之UHMWPE粉末的粒徑或燒結時加壓之有無決定。若其他條件相同，則所使用的粉末之粒徑越大則微孔之孔徑越大，從而可獲得氣孔率高之多孔質片。又，於燒結時不進行加壓之情形與進行有加壓之情形相比，可獲得微孔之孔徑較大、氣孔率較高之多孔質片。進而，於燒結時進行有加壓之情形時，其壓力越高則微孔之孔徑越小，從而可獲得氣孔率低之多孔質片。
利用上述方法而獲得之UHMWPE多孔質片具有如下微結構，即，如上所述般鄰接之UHMWPE粉末係一部分或大部分維持該形狀，並且粉末相互於其接觸部位熱熔而呈片形狀，且將粉末相互之非接觸部位作為微孔。關於該多孔質片之微結構，例如可將多孔質片沿厚度方向切斷， 使用掃描式電子顯微鏡觀察其切斷面(倍率可適當設定，但通常為約100~1000倍)。
亦可對利用上述方法而獲得之UHMWPE多孔質片實施親水化處理。作為上述親水化處理之方法，可列舉界面活性劑之含浸、電暈處理、電漿處理、磺化處理、親水性單體之接枝聚合處理等，其中接枝聚合處理於親水性方面優異，且其處理效果穩定，故而較佳。界面活性劑並無特別限定，可列舉例如陽離子系界面活性等。
(A)表面研磨層之壓縮率並無特別限定，但就所獲得之積層研磨墊能夠均勻地進行研磨並且平坦化能力變高之方面而言，較佳為0.3%以上、3.0%以下，可設為0.3%、0.4%、0.5%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%、1.1%、1.4%、1.5%、1.8%、2.0%、2.2%、2.3%、2.4%、2.5%、2.7%、2.8%、2.9%及3.0%中之任一值或自其等中任意地選擇之2個值的範圍(範圍之端點之值既可包含亦可排除)，更佳為0.8%以上、2.8%以下。所謂壓縮率係指對特定形狀之成形體施加一定之負載時收縮的比率。本發明中之壓縮率的測量方法如下述實施例中所記載。
(A)表面研磨層之厚度並無特別限定，但較佳為0.1mm以上、2.5mm以下，更佳為0.1mm以上、2.0mm以下。
(A)表面研磨層之平均孔徑並無特別限定，但就作為研磨層所要求的功能優異之方面而言，較佳為0.05~30μm，更佳為0.1~25μm，進而較佳為1.0~20μm。於本發明中，平均孔徑可依據ASTM(美國試驗材料協會)F316-86之規定而測量，例如可使用依據該規定之能夠進行自動測量之市售的測量裝置(Porous Material公司製造之Perm-Porometer (使用氟系溶劑(3M公司製造，商品名「FC-40」，表面張力1.6×10-2N/m)作為含浸用溶劑)等)進行測量。
(A)表面研磨層之氣孔率並無特別限定，但就研磨之均勻性及加工精度提高之方面而言，較佳為5~60%，更佳為10~50%，進而較佳為15~40%。即，其原因在於：若氣孔率未達5%，則研磨漿料之保持能力會下降，而無法提高研磨速度，相反，若氣孔率超過60%，則高分子多孔質片之機械強度會下降，因研磨時之壓力而導致片自身之變形大，從而難以獲得平滑之研磨面。
本發明中之氣孔率係指多孔質片(表面研磨層)中孔之部分的體積比率，其係由下式定義之值。
氣孔率=(1-(表觀密度/(表面研磨層材料之真比重))×100
此處，表觀密度係稱量試樣之重量與體積，根據重量(g)/體積(cm3)而算出。
(A)表面研磨層之硬度並無特別限定，就研磨的加工精度變高之方面而言，較佳為20以上、100以下，可設為20、25、29、30、31、35、39、40、41、45、49、50、51、55、59、60、61、65、70、75、80、81、85、89、90、95及100中之任一值或自其等中任意地選擇之2個值的範圍(範圍之端點之值既可包含亦可排除)，更佳為25以上、未達97，進而較佳為45以上、96以下。於本發明中，硬度係指JIS K 6253-3：2012所規定之硬度計硬度。硬度計硬度可使用橡膠硬度計(類型A，Teclock股份有限公司製造)進行測量。
(A)表面研磨層之表面粗糙度(算術平均粗糙度(Ra)) 並無特別限定，但較佳為0.1μm以上、5.0μm以下，可設為0.1μm、0.3μm、0.7μm、0.9μm、1.0μm、1.1μm、1.2μm、1.4μm、1.5μm、1.9μm、2.0μm、2.1μm、2.4μm、2.5μm、2.7μm、2.9μm、3.0μm、3.1μm、3.5μm、3.9μm、4.0μm、4.1μm、4.4μm、4.5μm、4.9μm及5.0μm中之任一值或自其等中任意地選擇的2個值之範圍(範圍之端點之值既可包含亦可排除)，更佳為1.0μm以上、3.0μm以下。認為藉由使上述表面粗糙度(Ra)為小，能夠使被研磨物側之粗糙度亦低。於本發明中，算術平均粗糙度係指JIS B 0601：2001所規定之值。算術平均粗糙度可使用觸針式表面粗糙度計(東京精密股份有限公司製品，Surfcom 550A)進行測量。測量條件可設為前端徑R250μm、速度0.3mm/sec、測量長度4mm。
上述(A)表面研磨層之壓縮率等物性於上述製造方法中，可藉由適當變更材料之樹脂粉末的粒徑或燒結時加壓之有無等而獲得。
上述UHMWPE粉末之燒結多孔質片亦可使用市售品。作為此種市售品，例如，可列舉Sunmap(註冊商標)系列(例如，Sunmap HP-5320(Mν：300萬，平均孔徑：24μm，氣孔率：38%，蕭氏D硬度：42，Ra：1.2μm)、Sunmap LC(Mν：300萬，平均孔徑：17μm，氣孔率：30%，蕭氏D硬度：48，Ra：2.0μm)等)(以上，日東電工製造)、Sunfine(註冊商標)AQ系列(例如，Sunfine AQ-100(Mν：330萬)、Sunfine AQ-800(Mν：450萬)等)(以上，旭化成化學公司製造)等。
(B)接著劑層
作為本發明中所使用之接著劑，並無特別限定，可列舉感壓接著劑、熱熔接著劑等，較佳為熱熔接著劑。上述接著劑既可單獨使用1種，亦可 將2種以上混合使用。
作為上述感壓接著劑，例如，可列舉將(甲基)丙烯酸酯系(共)聚合物；聚異戊二烯系、聚丁二烯系、氯丁二烯系等合成或天然橡膠等作為基劑聚合物，於該基劑聚合物中摻合黏著賦予劑、黏著調整劑、交聯劑、穩定劑等而獲得者等。又，只要不妨礙本發明之效果，則上述橡膠或聚合物亦可改質。
作為上述熱熔接著劑，並無特別限定，可無特別限制地使用公知者。作為上述接著劑，例如，可列舉由聚酯系樹脂、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)系樹脂(例如，乙烯-二甲基丙烯酸環氧丙酯(GMA)-乙酸乙烯酯共聚物)、聚醯胺系樹脂、聚胺甲酸酯系樹脂及聚烯烴系樹脂構成者等，較佳為由聚烯烴系樹脂構成者、由乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)系樹脂構成者。作為聚烯烴系樹脂，並無特別限定，例如，可列舉聚乙烯、聚丙烯等。又，上述樹脂只要不妨礙本發明之效果，則亦可改質。該等熱熔接著劑中，尤佳為由聚烯烴系樹脂構成之熱熔接著劑。
又，除上述熱熔接著劑及感壓接著劑以外，亦可代替上述熱熔接著劑及感壓接著劑而使用二液硬化型之環氧系接著劑、聚矽氧系接著劑等，或與上述熱熔接著劑及感壓接著劑併用而使用二液硬化型之環氧系接著劑、聚矽氧系接著劑等。
上述接著劑亦可使用市售品。作為市售品，例如，可列舉「Bondfast(住友化學工業製造)」、「Admer(三井化學製造)」等。
進而，(B)接著劑層亦可具有補強片作為芯材。於接著劑層中具有補強片之情形時，亦可以例如接著劑層/補強片/接著劑層之順 序積層(未圖示)。作為補強片，並無特別限定，但較佳為聚對酞酸乙二酯。補強片之厚度較佳為12~250μm，更佳為25~100μm。
(B)接著劑層之厚度並無特別限定，但較佳為0.01~0.5mm。
(C)緩衝層
作為本發明中所使用之(C)緩衝層的構成材料，並無特別限定，可列舉胺甲酸乙酯發泡體、聚乙烯發泡體等高分子樹脂發泡體；聚酯不織布、尼龍不織布、丙烯酸不織布等纖維不織布；丁二烯橡膠、異戊二烯橡膠等橡膠性樹脂及感光性樹脂等。其等既可單獨使用1種，亦可將2種以上混合使用。其等之中較佳為胺甲酸乙酯發泡體。緩衝層可使用市售品。緩衝層既可為單層，亦可將種類相同或不同之上述構成材料積層而使用，但較佳為單層。緩衝層之製造方法並無特別限定，可使用公知之方法。
(C)緩衝層之拉伸強度並無特別限定，但較佳為0.50~10.0MPa，可設為0.50Mpa、0.80Mpa、0.90Mpa、1.0Mpa、1.1Mpa、1.5Mpa、1.9Mpa、2.0Mpa、2.1Mpa、2.3Mpa、2.4Mpa、2.7Mpa、2.9Mpa、3.0Mpa、3.1Mpa、3.4Mpa、3.5Mpa、3.9Mpa、4.0Mpa、4.4Mpa、4.5Mpa、4.9Mpa、5.0Mpa、5.1Mpa、5.5Mpa、5.9Mpa、6.0Mpa、6.1Mpa、6.5Mpa、6.9Mpa、7.0Mpa、7.1Mpa、7.5Mpa、7.9Mpa、8.0Mpa、8.1Mpa、8.5Mpa、8.9Mpa、9.0Mpa、9.1Mpa、9.5Mpa、9.9MPa及10.0Mpa中之任一值或自其等中任意地選擇之2個值的範圍(範圍之端點之值既可包含亦可排除)，更佳為0.80~5.0MPa。於本發明中，拉伸強度係指JIS K 6251(2010)所規定之值。
(C)緩衝層之拉伸伸長率並無特別限定，但較佳為50~ 200%，更佳為100~180%。於本發明中，拉伸伸長率係指JIS K 6251(2010)所規定之值。
(C)緩衝層之壓縮率並無特別限定，但若壓縮率過小，則研磨層對被研磨材料之被研磨面造成的應力集中無法順利地擴散，而有被研磨面之面內均勻性變差之傾向，故而壓縮率較佳為1.0%以上、40.0%以下，可設為1.0%、2.0%、4.0%、5.0%、6.0%、7.0%、9.0%、10.0%、11.0%、12.0%、13.0%、15.0%、18.0%、19.0%、20.0%、21.0%、23.0%、25.0%、28.0%、29.0%、30.0%、31.0%、35.0%、38.0%、39.0%及40.0%中之任一值或自其等中任意地選擇之2個值的範圍(範圍之端點之值既可包含亦可排除)，就研磨墊可與形成有微細圖案之晶圓的波紋對應地變形從而獲得良好之均勻性之方面而言，更佳為1.0%以上、35.0%以下。
(C)緩衝層之硬度並無特別限定，但較佳為1以上、80以下，更佳為3以上、60以下，進而較佳為5以上、50以下。
關於上述各物性，例如於緩衝層係由胺甲酸乙酯樹脂構成之情形時，可藉由改變形成聚胺酯樹脂之聚異氰酸酯化合物、多元醇化合物及聚胺化合物的摻合比率等而調整。通常，於聚胺酯樹脂中，具有因聚異氰酸酯化合物及聚胺化合物之反應而形成的硬鏈段及由多元醇化合物形成之軟鏈段。於硬鏈段中，在胺甲酸乙酯鍵間形成氫鍵，從而凝聚力變強，因此，顯示剛直性而成為高晶質。相對於此，於軟鏈段中，難以形成氫鍵，凝聚力變弱，故而易變形而成為低晶質。因此，可藉由硬鏈段與軟鏈段之平衡而調整聚胺酯樹脂之壓縮率等物性。
(C)緩衝層可使用市售品。作為市售品，例如，可列舉胺 甲酸乙酯發泡體製之PORON(註冊商標)系列(例如，PORON H-24(拉伸伸長率：150%，拉伸強度：0.88MPa)、PORON H-32(拉伸伸長率：155%，拉伸強度：1.44MPa)、PORON H-48(拉伸伸長率：140%，拉伸強度：2.35MPa)等)(以上，羅捷士井上(Rogers Inoac)製造)等。
(C)緩衝層之厚度並無特別限定，但較佳為0.1mm以上、3.0mm以下，更佳為0.3mm以上、2.5mm以下。又，(C)緩衝層之厚度相對於上述(A)表面研磨層之厚度可為0.3~20倍左右，亦可為0.5~5倍左右，還可為0.8~2.5倍左右。
本發明之研磨墊於壓縮率方面滿足(C)緩衝層的壓縮率>(A)表面研磨層的壓縮率之關係，就研磨之均勻性及加工精度提高之方面而言，(C)緩衝層的壓縮率較佳為(A)表面研磨層的壓縮率之2.0倍以上，更佳為3.0倍以上，進而較佳為5.0倍以上。
於本發明之研磨墊中，積層後之積層體的壓縮率並無特別限定，但就防止若壓縮率過低則難以追隨於被研磨體之翹曲等，從而面內的均勻性下降之方面而言，以及就防止若壓縮率過高則附圖案之晶圓之局部階差處的平坦性下降之方面而言，較佳為1.0%以上、30.0%以下，可設為1.0%、2.0%、3.0%、5.0%、6.0%、7.0%、9.0%、10.0%、11.0%、12.0%、13.0%、15.0%、18.0%、19.0%、20.0%、21.0%、23.0%、25.0%、28.0%、29.0%及30.0%中之任一值或自其等中任意地選擇之2個值的範圍(範圍之端點之值既可包含亦可排除)，更佳為2.0%以上、35.0%以下，進而較佳為5.0%以上、30.0%以下。
本發明之積層研磨墊之厚度並無特別限定，但較佳為0.3mm 以上、7.0mm以下、更佳為0.5mm以上、6.0mm以下，進而較佳為1.0mm以上、4.0mm以下。
於本發明之研磨墊中，積層後之積層體的硬度並無特別限定，較佳為20以上、100以下，可設為20、25、29、30、31、35、39、40、41、45、49、50、51、55、59、60、61、65、70、75、80、81、85、89、90、95及100中之任一值或自其等中任意地選擇之2個值的範圍(範圍之端點之值既可包含亦可排除)，更佳為25以上，未達97。積層體之硬度為與表面研磨層之硬度相同的定義，可與表面研磨層之硬度同樣地進行測量。
研磨墊之製造方法並無特別限定，可按照公知之方法製造。作為製造方法，例如，可藉由在構成(A)表面研磨層之材料上塗佈接著劑，積層(C)緩衝層並使其等貼合而製造。作為製造方法之一態樣，可列舉如下方法，即，於構成(A)表面研磨層之材料上塗佈熱熔接著劑，積層(C)緩衝層，並進行加熱處理而使其等貼合。上述加熱處理之溫度並無特別限定，但較佳為50~200℃，更佳為70~180℃，進而較佳為90~150℃。加熱處理時間並無特別限定，但較佳為5~180分鐘，更佳為10~120分鐘，進而較佳為30~120分鐘。加熱處理中所使用之加熱裝置並無特別限定。於上述製造方法中，亦可視需要進而進行乾燥處理。乾燥處理之方法並無特別限定，亦可利用70~150℃左右之乾燥裝置進行乾燥。
將本發明之研磨墊之另一態樣示於圖2。為了固定於研磨定盤，本發明之研磨墊1如圖2所示般，亦可於(C)緩衝層4貼附雙面膠帶5。雙面膠帶5例如具備可撓性膜之基材，於該基材之兩面具備接著劑層。上述可撓性膜並無特別限定，例如，可列舉聚對酞酸乙二酯(以下，略記 為PET)製膜等。用於上述接著劑層之接著劑並無特別限定，例如亦可為與本發明之研磨墊1的(B)接著劑層相同者，但較佳為橡膠系接著劑或丙烯酸系接著劑。雙面膠帶5係藉由基材之一面側之接著劑層與緩衝層4貼合，另一面側之接著劑層由剝離紙覆蓋。
本發明之積層研磨墊並無特別限定，但較佳作為CMP裝置用。作為CMP裝置，並無特別限定，可使用CMP中一般所使用之研磨裝置。例如，如圖3所示，具備支持研磨墊1之能夠旋轉的研磨定盤6、支持被研磨材8(晶圓)之支持台9(研磨頭)、用以進行晶圓之均勻加壓之襯底材及研磨材7之供給機構。研磨墊1例如藉由以雙面膠帶貼附而安裝於研磨定盤6。研磨定盤6與支持台9係以各自所支持之研磨墊1與被研磨材8對向之方式配置，且分別具備旋轉軸10、11。又，於支持台9設置有用以將被研磨材8壓抵於研磨墊1之加壓機構。
於CMP中，作為與本發明之積層研磨墊一併使用之研磨粒(研磨材粒子)，只要不妨礙本發明之效果則無特別限定，例如，可列舉氧化矽、氧化鋁、鈰氧(氧化鈰)、氧化鋯、鈦白(氧化鈦)、及氧化鍺等。其等既可單獨使用，亦可將2種以上併用。
於CMP中，作為與本發明之積層研磨墊一併使用之研磨漿料，只要不妨礙本發明之效果則無特別限定，例如，可列舉使上述研磨粒分散於水或水基質之水溶液中，進而添加與晶圓表面的物質發生化學反應之反應液(例如氫氧化鈉、氨等)所得者。
本發明之積層研磨墊較佳將用於半導體元件等之矽晶圓、水晶晶圓等作為工作物(被研磨材)。
本發明只要發揮本發明之效果，則於本發明之技術範圍內，包含將上述構成進行各種組合而成之態樣。
[實施例]
其次，列舉實施例對本發明進一步具體地進行說明，但本發明不受該等實施例任何限定，於本發明之技術思想內具有本領域中通常知識者能夠進行多種變形。
[壓縮率之測量方法]
壓縮率係使用直徑5mm之圓筒狀壓頭(壓縮棒)，利用Bruker AXS公司製造之TMA於25℃以下述條件測量T1~T2，且利用下式求出。將測量方法之概略圖示於圖4。
<測量條件>
初始負載：200g/cm2
最大負載：2000g/cm2
負載速度：250g/cm2/分鐘
壓縮率(%)={(T1-T2)/T1}×100
(式中，T1表示負載為300g/cm2時之研磨墊剖面的厚度，T2表示負載為1800g/cm2時之研磨墊剖面的厚度)
[實施例1]
將超高分子量聚乙烯粉末之燒結多孔質片(商品名：Sunmap LC，Mν：300萬，平均孔徑：17μm，氣孔率：30%，蕭氏D硬度：48，Ra：2.0μm，厚度：2.0mm，日東電工製造)與微胞聚合物片(商品名：PORON(註冊商標)，型號：H-482.0mm，材質：胺甲酸乙酯發泡體，拉伸強度：2.35MPa， 拉伸伸長率：150%，厚度：2.0mm，羅捷士井上製造)以熱熔黏著劑貼合而獲得積層體。熱熔接著劑係使用將顆粒狀之Bondfast BF7B(乙烯-二甲基丙烯酸環氧丙酯(GMA)-乙酸乙烯酯共聚物，住友化學工業製造)於加熱至120℃之加壓機中熔融且膜化成厚度0.15mm者。將所獲得之積層體放入130℃之乾燥爐中加熱20分鐘而進行接著，從而獲得積層研磨墊。
[實施例2]
使用代替Sunmap LC而為使用分子量為300萬之超高分子量聚乙烯樹脂所製作之Sunmap，且氣孔率為50%、厚度為2.0mm之高氣孔率製品，除此以外，以與實施例1相同之方式獲得積層研磨墊。
於實施例1及2中，測量(A)表面研磨層單獨及(C)緩衝層單獨之壓縮率、硬度及膜厚。硬度係使用橡膠硬度計(類型A，Teclock股份有限公司製造)進行測量。將測量結果示於下述表1。
[實施例3~7]
僅將膜厚變更為表2所記載者，除此以外，使用具有相同之物性的超高分子量聚乙烯粉末之燒結多孔質片，以與實施例1相同之方式獲得積層研磨墊。對所獲得之各積層研磨墊測量壓縮率、硬度及膜厚。將結果示於 下述表2，且將使壓縮率與膜厚之測量結果圖表化所得者示於圖5。圖中，LC表示Sunmap LC，LC旁邊之數值表示Sunmap LC之厚度。
根據上述結果，可確認本發明之積層研磨墊於積層體中，藉由控制(A)表面研磨層之厚度而能夠進行壓縮率之微細控制。藉由能夠對積層研磨墊之壓縮率進行微細控制，而能夠均勻地研磨晶圓整體，並且亦能夠使晶圓表面局部地平坦化。
[研磨性之評價]
對Sunmap LC單獨體及實施例4之積層研磨墊的研磨性進行評價。
作為被研磨材，使用底面為15mm見方之正方形水晶基板。作為研磨材，將氧化鈰(CeO2)研磨粒(商品名：SHOROX(註冊商標)等級：NX23(T)，粒度分佈(μm)D50：0.9~1.1，昭和電工製造)以蒸餾水調整為10wt%，而獲得研磨漿料。研磨裝置係使用Tegramin-30(定盤徑(直徑)300mm，Marumoto Struers製造)，測量對象之研磨墊的尺寸係設為直徑300mm。
使用上述材料及裝置，首先將水晶基板放入直徑25mm之工件中並由環氧樹脂(商品名：EpoFix Kit，Struers公司製造)包埋後，利用SiC耐水研磨紙#200(FEPA規格，Struers公司製造)使水晶基板之面露出(旋轉速 度：300rpm，研磨壓力：30N，研磨時間：10秒)。此時，不添加研磨粒僅以水進行研磨。其次，將實施例4之積層研磨墊設置於定盤，並使其旋轉(旋轉速度：150rpm，壓力：20N，旋轉時間：5分鐘)作為試運轉。繼而，使用上述積層研磨墊對水晶基板進行研磨(旋轉速度：150rpm，研磨壓力：20N，研磨時間：5分鐘)。研磨時添加研磨粒(研磨漿料)之速度係設為2mL/分鐘。
於研磨後使用雷射顯微鏡(商品名：寬視角共焦雷射顯微鏡HD100D，Laser Tec公司製造)，觀察水晶基板之表面(倍率20倍)，測量水晶基板之表面粗糙度Ra(JIS B 0601：2001所規定之算術平均粗糙度)。又，關於研磨量，於研磨前(露出面後)，水晶基板上帶有損傷，藉由利用上述雷射顯微鏡測量其深度(倍率50倍)，而對深度方向之削減量進行測量。於研磨後，對於使用實施例4之積層研磨墊研磨後之水晶基板，經確認能夠對整體均勻地進行研磨。
代替上述實施例4之積層研磨墊而使用Sunmap LC單獨體，除此以外，以與上述相同之方法對研磨性進行評價。
若將Sunmap LC單獨體與本發明之積層研磨墊(實施例4)進行比較，則研磨量係Sunmap LC單獨體削減更多。又，研磨後之表面粗 糙度係於本發明之積層研磨墊變得平滑。因此，可確認本發明之積層研磨墊能以少量之研磨量使表面更平滑，能夠進行加工精度高之研磨。進而，本發明之積層研磨墊能夠對被研磨對象物整體均勻地進行研磨。
[產業上之可利用性]
本發明之研磨墊係於表面層使用硬之素材，進而，為了確保對晶圓表面之追隨性(tracking)，而於下層使用緩衝材，藉此，能夠獲得均勻性與平坦性之兩者的性能。又，藉由控制超高分子量聚乙烯粉末之燒結多孔質片的厚度，而能夠進行壓縮率之微細控制。進而，本發明之研磨墊能夠進行加工精度高之研磨。

Claims (8)

  1. 一種研磨墊，其至少具備(A)表面研磨層、(B)接著劑層及(C)緩衝層，該各層係以(A)/(B)/(C)之順序積層，該(A)表面研磨層之壓縮率為0.3%以上、3.0%以下，滿足該(C)緩衝層的壓縮率>該(A)表面研磨層的壓縮率之關係。
  2. 如申請專利範圍第1項之研磨墊，其中(C)緩衝層之壓縮率為1.0%以上、40.0%以下。
  3. 如申請專利範圍第1或2項之研磨墊，其中(A)表面研磨層之厚度為0.1mm以上、2.5mm以下，(C)緩衝層之厚度為0.1mm以上、3.0mm以下。
  4. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之研磨墊，其中(A)表面研磨層係由超高分子量聚乙烯粉末之燒結多孔質片構成。
  5. 如申請專利範圍第1至4項中任一項之研磨墊，其中(A)表面研磨層之算術平均粗糙度(Ra)為0.1μm以上、5.0μm以下。
  6. 如申請專利範圍第1至5項中任一項之研磨墊，其中(B)接著劑層係由熱熔接著劑構成。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項之研磨墊，其中，積層體之壓縮率為1.0%以上、30.0%以下。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中任一項之研磨墊，其用於CMP(Chemical Mechanical Polishing)裝置。
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