TW380078B - Surface polishing pad - Google Patents
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經濟部中央標準局—工消费合作社印製
A7 HI 五.、發明説明(1 ) . 〔本ί明所屬之技術領域〕 本發明係有關於一種被使用在半導體晶圓的平面硏磨 之墊片者,更詳細係有關使用在晶圓的機械化學拋光所適 合的雙層構造之墊片者。 〔習知之技術〕 近年來隨著半導體裝置的高集成化或高密度化,多半 製造具有積層構造的裝置,連帶要求將被設在晶圓上面的 絕緣保護膜等表面加以高精度平坦化之技術》 此種晶圓平坦化技辦.之一,具有機械化學拋光(化學 式機械硏磨);此乃,於被貼在旋轉的定盤之硏磨墊片, 以止動器來推壓被保持的晶圓,邊供給化學硏磨液邊以上 述墊片來硏磨晶圓的表面;此時,若使用壓縮率小的硬質 墊片,由於墊片面不易變形,所以晶圓表面的平坦性良好 ,但因墊片與晶圓的密貼性差,就晶圓整體而言,具有硏 磨均勻性(Unifority )降低之問題,反之,若使用壓縮率 大的軟質墊片,由於墊片與晶圓的密貼性良好,故均勻性 佳,但會因墊片變形而產生平坦性降低之問題。 因此,如第第5圖所示,使用將硬質的上層構件2與 軟質的下層構件3,以雙面貼紙等的接著層4加以接著的 雙層構造之墊片1^ 該硏磨墊片1係利用組合硬質的墊片與軟質的墊片來 提高平坦性與均勻性兩者精度之做法。 但就上述習知雙層硏磨墊片1而言,具有因硏磨液浸 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐)-4 - (请先W讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 -滅·-· A7 B7 五_、發明説明(2 ) 透而i易產生硏磨精度降低之問題:即,如上述的硏磨墊 片1而言,硏磨液會從外周面浸透到下層構件3,但不易 從覆蓋在上層構件2的上面浸透,故就下層構件3的外周 部分與中央部而言,具有因浸透硏磨液而容易產生硏磨精 度降低之問題;即,如上述的硏磨墊片1而言,硏磨液會 從外周面浸透到下層構件3,但不易從覆蓋在上層構件2 的上面浸透,故就下層構件3的外周部分與中央部而言, 會因硏磨液的浸透狀態的壓縮率產生差異,此乃造成硏磨 精度,尤其是均勻性下降的原因:因此,希望出現硏磨液 能均等浸透的雙層硏磨墊片。 、 ·· , 習知之硏磨墊片中,如第5圖以假想線所示,爲了在 硏磨加工時防止墊片從吸附在墊片面的止動器飛出之目的 ,而在該墊片面以格子狀切割複數個溝5,但因該溝5深 度非常淺,相互間的間隔也寬,所以不具有將硏磨液浸透 到下層構件3的功能。 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製 (请先W讀背面之注意事項再蛾寫本頁) 又,如上所述,表面被硏磨的晶圓會被分割成複數個 晶片,由於該晶圓非常昂貴,所以重點在於可將晶圓有效 良好的使用到外周附近,藉此,儘量提高晶片回收率;於, 是,一般硏磨後的晶圓W表面會顯示如第7圖所示的膜厚 分佈7,由於從外周到5mm左右的範圍,膜厚變厚,所 以該外周部分會成爲除外部分(Edge-Exclusion ) 6無法使 用,此乃造成晶片收率低的原因;因而’即使上述膜厚厚 的範圍減少1 mm,光是減少除外部分’就會關係到晶片 收回率的提昇,故認爲晶圓非常昂貴,藉此的經濟效果大 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(BOX297·公釐)-5- 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A? _ __ 五.、發明説明(3 ) ο 如上所述,在晶圓的外周部分得不到均勻膜厚的原因 之一,被認爲是硏磨墊片造成的;即,如第6圖所示’只 要硏磨時,雙層的硏磨墊片1是利用晶圓W被壓繁的,就 該晶圓W的外周部分而言,墊片面會做曲面狀變形,其壓 緊的程度,由內側到外側,會從最大限度壓緊狀態連續變 化到非壓緊狀態,且在面方向也會產生與伸長的部分一起 收縮的部分;此結果,面對晶圓W的墊片1的接觸壓會愈 向該晶圓的外周逐漸減小,所以晶圓外周部分的硏磨不足 ,被視爲造成如第7圖所示的膜厚分佈7。 於是,本發明人,就上述雙層墊片方面,重新刻意硏 究的結果,發現在墊片面以窄間隔切設深度深的細溝,藉 此,不僅能通過該細溝,使硏磨液均等地浸透到下層構件 ,還可利用藉由細溝所畫分的小區域做局部變形,將晶圓 均等地硏磨到靠近外周部分,完成本發明。 〔本發明欲解決之課題〕 本發明之技術課題,乃提供一能使墊片整體均等地浸 透硏磨液,同時能將晶圓均等地硏磨到靠近外周部分的雙 層構造之硏磨墊片》 〔用以解決課題之手段〕 爲解決上述課題,按本發明,其特徵爲:由具有硏磨 液浸透性的素材所製成的壓縮率小的硬質上層構件11、 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐)~~^Q~.—" (婧先閲讀背面之注意事項再4寫本頁) 訂 經濟部中央標準局f工消费合作社印製 A7 B7 五.、發明説明(4 ) ♦ 和以同~樣素材的壓縮率大的軟質下層構件1 2、和介設在 兩構件間並將該些構件相互黏貼之接著層13所形成的, 在墊片面將爲了促進對下層構件12浸透硏磨液以及爲了 可將該墊片面局部變形畫分成複數個小區域15之複數個 細溝1 4,切設到小區域的一邊最大長度爲1 Omm以下 的間隔,而上層構件1 1的厚度至少被切到1/2以上的 深度。 具有上述構成之硏磨墊片,由於在其表面切割表層構 件厚度1/2以上的深細溝,所以通過該細溝,硏磨液很 容易浸透到下層溝件、:因.此,能使墊片整體在短時間內均 等地浸透硏磨液,解決硏磨液浸透不勻的部分的壓縮性相 同,來提高硏磨精度。 又,利用上述細構將墊片面畫分成一邊的最大長度爲 1 Omm以下的複數個小區域,由於該些小區域不會互相 干涉合在一起,可做局部性變性,所以當硏磨時將晶圓按 壓在墊片面時,僅接觸在該晶圓墊片部分會被局部性壓縮 ,其他部分不會受干涉,以均等的接觸壓來接觸晶圓整體 ,因此,該晶圓會被均等地硏磨到外周部分,膜厚厚的部 分只在靠近外周非常小的範圍,分割晶片之際的除外部分 減少,晶片回收率提高。 就本發明而言,最好上述細溝是被切到到達接著層或 到達之前的深度,更理想是上述細溝被切到到達下層構件 的深度;藉此,對下層構件的硏磨液浸透性更爲良好。 針對本發明之一的具體實施形態中,上述細溝爲格子 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210X297公釐)-7- (请先W讀背而之注意事項再填寫本頁)
.»T 經濟、邵中央標準局員工消費合作杜印製 A7 __B? 五_、發明説明(5 ) 狀切,藉此,墊片面會被畫分成矩形狀的小區域》 針對本.發明之一的具體實施形態中,上述細溝爲放射 狀及同心圓狀切割,藉此,墊片面被畫分成扇形的小區域 0 就本發明而言,最好上述接著層是利用尿烷系接著劑 或環氧系接著劑所形成的。 〔本發明之實施形態〕 第1圖係表示有關本發明之硏磨墊片之第1實施例之 俯視圖,該墊片1 0△,.由第2圖可知,利用以具有硏磨 液浸透性的素材所製成的壓縮率小的硬質上層構件11、 和以具有硏磨液浸透性的素材所製成的壓縮率大的軟質下 層構件12、和介設在該兩構件11,12間,將該些構 件相互接著之接著層1 3所形成的、又,在墊片面1 0A 的表面整體,爲了促進對下層構件1 2浸透硏磨液以及爲 了將該墊片面可局部變形畫分成複數個小區域15之複數 個細溝14是以一定間隔切設成格子狀。 因上述細溝14的理想溝幅Η必須不使墊片面的特性 下降,能確保良好的硏磨液流入性及浸透性,所以做成 0 . 5至1 . 5mm的範圍,但更理想的溝幅約爲lmm 左右:又,細溝1 4的理想深度D爲上層構件1 1厚度的 1/2以上,但更理想是至少被切割至到達接著層1 3或 到達之前的深度,圖面所示之例,係超過上層構件1 1以 及接著層13而切設至到達下層構件12的深度;將細溝 本紙張尺度適用中國國家榇準(CNS ) A4規格< 210X297公釐)-Λ- --^---„-------------訂------^1 (誚先閱讀背面之注意事項再^将本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A7
IT 五.、發明説明(6 ) 1 4 ώ設至此種深度,藉此,可得到對下層構件1 2浸透 硏磨液的良好浸透性,同時,硏磨時,即使定盤旋轉,硏 磨液亦不會向外周方向流出,可得到優秀的硏磨液保持效 果。 —方面,上述縱橫細溝1 4的間距,係定在被該些細 溝間畫分的小區域1 5得以局部變形,同時兼備適度柔軟 性與剛性的大小,滿足此種條件的理想間距爲各小區域 1 5的一邊長度爲4至7mm的大小;小區域1 5過大, 局部變形性愈差,得不到必要的柔軟性,反之,柔軟過大 ,與晶圓接觸就易裂開。 ' · 又,也可在上述接著層1 3使用雙面貼紙,但因硏磨 液使用鹼性或酸性物質的關係,則希望使用對鹼性或酸性 而言,具耐久性的物質,譬如環氧系或尿烷系的接著劑。 甚至,上述上層構件1 1適合使用譬如硬質聚氨酯發 泡體製的墊片(ICIOOO/RODERU公司製), 下層構件1 2適合使用軟質不織布製的拋光布( SUBA400/RODERU公司製)或軟質聚氨酯塑 料發泡體製的墊片(UF/RODERU公司製)等,但 除此以外的素材當然也可。 具有上述構成的硏磨墊片1 0A,與公知者相同,黏 貼在旋轉的定盤,用於硏磨晶圓:此時,供給至墊片面的 硏磨液會流入墊片面整體被格子狀切割的細溝1 4內,通 過該細溝1 4浸透到下層構件1 2,藉此,在該下層構件 1 2整體做快速且均等地擴散,由於墊片1 〇 A經常保持 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(2丨0X297公釐)-9- -------Γ-----,------1T—-----Μ , (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 ____ 五·、發明説明(7 ) ♦ •· 均勻的~彈性,所以不會產生硏磨液浸透不勻的部分的壓縮 性不同,得以保持高硏磨精度。 尤其是將上述細溝14切割至到達下層構件12深度 的情形下,由於硏磨液會通過該細溝1 4直接浸透到下層 構件1 2,其浸透是以非常短的時間迅速完成。 並且,如上所述,流入上述細溝1 4的硏磨液,由於 被保持在該細溝1 4內,即使定盤旋轉硏磨液噴出來,硏 磨材的保持能力還是很優秀,可得到高硏磨效果。 又,墊片面利用上述細溝1 4被畫分成複數個小區域 1 5,藉此,墊片1 A會在該些小區域1 5的部分局部變 形,如第3圖所示,晶圓W被推壓在墊片1 〇 A時,接觸 該晶圓W的小區域1 5的部分會被局部壓縮,其他部分不 會受干涉,在晶圓W整體以均等的接觸壓加以接觸;因此 ,該晶圓會被均等地硏磨到外周部分,保護膜厚厚的部分 只在外周邊非常小的範圍,分割晶片之際,不能用的除外 部分6 (參照第6圖)減少,晶片收回率提高。 且利用畫分成複數個小區域15的墊片1A之柔軟性 增大,各小區域1 5爲依存在每個軟質的下層構件1 2的 形狀,可良好的壓縮變形,面對晶圓W的該墊片1 A的密 著性增大,硏磨的均勻性也提高。 又,此種將墊片面畫分成複數個小區域的情形,如上 所述,墊片的壓縮變形是通過各小區域1 5來提高依存在 軟質的下層構件的程度,上層構件1 1可使用厚度比習知 硏磨墊片的上層構件厚2至4倍者,藉此,可減少墊片的 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐)-10- (婧先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 R7 R7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五.、發明説明(8 ) 更換頻~率;即,一般就雙層構造的硏磨墊片而言,以墊片 硏磨附圖案的晶圓時,與硏磨一同摩耗的上層構件的厚度 變化,會大幅的影響到晶圓的平坦性,硬質的上層構件摩 耗到0.3至0.5mm時就必須更換新的墊片,但如利 用上述實施例的構成,使用厚度厚的上層構件,硏磨墊片 的更換頻率會大幅的減少。 第4圖係表示本發明之第2實施例,該第2實施例之 墊片1 Ο B,乃利用切成放射狀的細溝1 4 a與同心圓狀 的細溝1 4 b·,藉此,墊片面會被畫分成扇形的小區域 1 5 ;此時,小區域5.愈位於墊片1 b的外周側的形狀 愈大,但即使最大者也希望一邊最大長度是形成1 Omm 以下。 〔實施例〕 以下,就本發明之實施例方面加以說明。 此例所用的硏磨墊片,是使用硬質聚氨酯發泡體製的 墊片(IC1000,厚度 1 . 27mm/RODERU 公司製)作爲上層構件,同時,使用軟質聚氨酯泡沬塑料 發泡體製的墊片(UF,厚度1 . 27mm/ RODERU公司製)作爲下層構件,將其用環氧系的接 著劑加以接著,形成在墊片面的細溝溝幅爲1 mm,溝距 爲6mm,小區域的形狀爲正方形,而大小爲5 X 5mm ,細溝深度爲1.6mm。 將上述硏磨墊片安裝在單面硏磨機的定盤,使得在表 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)—-11 - -----------^ '------.π -------妓! (請先閲讀背面之注意事項再^寫本頁) Λ7B:__五.、發明説明(9 ) 面形€熱氧化膜的6吋定向平面型晶圓保持在夾頭,—邊 旋轉一邊按壓在墊片面加以硏磨:此時的硏磨條件如下所 不° 硏磨墊片旋轉數: 夾頭旋轉數 : 加工壓力 : 硏磨液流量 : 硏磨時間' : 7 0 r . ρ 5 9 r . P 0 . 5 K g 10 0ml m 將被硏磨的晶圓表面均勻性,根據自該晶圓的4 9處 所得的硏磨速率,利用以下式子求得時爲5 . 1 3% ;又 ,晶圓外周的膜厚厚的範圍(除外部分)爲3mm。 均勻性(Uniformity) 硏磨速率(最大)-硏磨速率(最小) 硏磨速率(平均)χ 2 ------Γ-----------訂-------嫁. (诉先M·讀背而之注意事項再填巧本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 另一方面,比較例是使用與本發明同素材所製成的雙 層墊片,在墊片面不具有細溝者進行同樣的硏磨,測定均 勻性與膜厚厚的除外部分時,均勻性約爲1 0%,除外部 分爲5 m m。 此結果,可知使用本發明之墊片,藉此,均勻性改善 ,同時,晶圓外周的膜厚厚的除外部分的範圍減少,晶片 回收率提高;又,因均勻性改善,所以也可理解,硏磨時 ,硏磨液會均等的浸透到下層構件,墊片的壓縮性爲整體 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐)-12- 經濟部中央標準局負工消費合作'杜印製 A? B7 五、發明説明(10 ) ♦ 均勻ΐ被保持》 〔本發明之效果〕 此種按本發明,針對以硬質的上層構件與軟質的下層 構件製成的雙層硏磨墊片中,在其墊片面以窄間隔來切設 深度深的細溝,藉此,可通過該細溝,使下層構件均等地 浸透硏磨液,同時,利用在各細溝間被畫分形成的複數個 小區域,來改善墊片的變形性以及柔軟性,將晶圓均等地 硏磨到靠近外周的部分,藉此,實現提高硏磨精度與晶圓 外周膜厚厚的除外部分之範圍:且流入上述細溝的硏磨液 ,即使定盤旋轉噴出來,硏磨材的保持能力還是很優秀, 可得到高硏磨效率。 〔圖面之簡單說明〕 第1圖係表示本發明之硏磨墊片之第1實施例之俯視 圖; 第2圖係第1圖之要部放大斷面圖; 第3圖係表示利用第1圖的硏磨墊片硏磨晶圓時的狀 態之要部放大斷面圖: 第4圖係表示本發明之硏磨墊片之第2實施例之俯視 rsrt · 圖, 第5圖係習知之硏磨墊片之斷面圖; 第6圖係表示利用習知的硏磨墊片硏磨晶圓時的狀態 之要部放大斷面圖; 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Λ4現格(2丨0X297公釐)-13 - ---------Γ'-------ΐτ------4- 《請先閱請背而之注意事項再4¾本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 亂 0V3 _____· 五.、發明説明(11 ) _ 7圖係與膜厚分佈一同表示被硏磨的晶圓之側面圖
B 件件 , ο 構構層 a 域 1 1 層層著 4 區 明,上下接 1 小 說 A......... 之 ο 1 2 3 4 5 IX I—I 一—I I—I 1—I 片 墊 b 4 溝 細 ---------^-- * f (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 t 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐)-14 -
Claims (1)
- B8 六、申請專利範園 ί. 一種平面硏磨用墊片,其特徵爲:由以具有硏磨 液浸透性的素材所製成的壓鎗率小的硬質上層構件、和以 同樣素材的壓縮率大的軟質下層構件、和介設在兩構件間 ,並將該些構件相互接著之接著層所形成的,在墊片面將 爲了促進對下層構件浸透硏磨液以及爲了可將該墊片面局 部變形畫分成複數個小區域之複數個細溝,切設到小區域 的一邊最大長度爲1 Omm以下的間隔,而上層構件的厚 度至少爲1/2以上的深度。 2 .如申蕭專利範圍第1項所述之平面硏磨用墊片* 其中,上述細溝是被切至到達接著層或到達之前的深度。 ' -— 3 .如申請專利範圍第1項所述之平面硏磨用墊片, 其中,上述細溝是超過上層構件及接著層,被切至到達下 層構件的深度。 4 .如申請專利範圍第1至第3項任一項所述之平面 硏磨用墊片,其中,上述細溝爲格子狀切割,藉此,墊片 面會被畫分成矩形狀的小區域。 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 5 .如申請專利範圍第1至第3項任一項所-述之平面 硏磨用墊片,其中,上述細溝爲放射狀及同心圓狀切割, 藉此,墊片面被畫分成扇形的小區域。 6 .如申請專利範圍第1項所述之平面硏磨用墊片, 其中,上述接著層是用尿烷系的接著劑所形成的。 7 .如申請專利範圍第1項所述之平面硏磨用墊片, 其中,上述接著層是用環氧系接著劑所形成的。 本紙張尺度逋用中國國家標率(CNS ) A4规格(210X297公釐) •15·
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