TW539596B - Method of manufacturing a polymer or polymer/composite polishing pad - Google Patents

Description

539596 A7 --- —__B7 五、發明説明（1 ) 本發明有關製造一種聚合物為底質拋光墊，特別是一種 用以拋光半導體基材之拋光墊。 UJ· 6,〇99,954揭示一種製造用以拋光半導體基材之拋 光整’其包括步騾：在原位凝結一層黏性拋光材料，其意 ㈣直接在所製造拋光墊部分上凝結一層黏性拋光材料。該 抛光材料係一種彈性體或聚合物，其係在原位凝結並乾燥 於主板形之襯墊層上。該拋光材料固化並黏附於該襯墊 層。於本發明之前，進行分批製程以製造數量有限之拋光 塾。以某一批次分批製程製得之拋光墊與其他批次分批製 程製得者不同。存在可避免不同批次所製得拋光墊變化之 製造方法的需求。 本發明提出一種連續製法，其消除分批製程，並減少不 Π刀批所氣造之抛光塾間的變化。一種用於抛光半導體基 材之拋光墊製法，包括步騾：經由相繼製造站運輸形成經 運輸襯墊層之連續材料、將一種流體相聚合物組合物供應 至该經運輸襯墊層、將該經運輸襯墊層上之聚合物組合物 成形為具有經測量厚度之表層、在一固化爐中固化位於該 經運輸襯墊層上之聚合物組合物，將該聚合物組合物轉換 成一層附接於該經運輸襯墊層之固相拋光層，該固相聚合 物層對於用以掘光半導體基材之拋光塾提供一層固相掘光 層。 見在錄參考圖式’以實例方式描述本發明之具體實例， 根據圖式： 圖式簡單說明 -4 - A7 A7

圖1係連續製造用以拋光半導體基材之連續形式拋光墊的 裝置簡圖； 圖1A係一捲取軸之簡圖，該捲取軸上纏繞連續拋光墊； 圖2係連續調節用以拋光半導體基材之連續形式拋光墊的 裝置簡圖； 圖3係根據圖1所揭示之裝置所製造拋光墊的片段橫剖 面； 圖3 A係與圖3類似之圖，並揭示根據圖丨所揭示之裝置所 製造的其他拋光蟄；以及 圖3 B係與圖3類似之圖，並揭示根據圖1所揭示之裝置所 製造的其他拋光墊。 圖3揭示一種具有襯墊層（3〇2)之拋光墊（3〇〇) 一部分，其 上黏附或附接一上層抛光層（304)。拋光層（304)中沒有磨 姓粒子，所以拋光墊（300)習知為無磨蝕劑墊。根據其他具 體實例，拋光墊（3 0 0)變成一種固定磨蝕墊，其中磨蝕粒子 或微粒子（3 06)分布在該拋光層（304)中。圖3揭示該無磨蝕 劑墊，其係由沒有磨蝕粒子或微粒子（3〇6)之拋光層（304) 具象。 圖3A揭示具有襯墊層（302)與拋光層（304)之其他具體實 例拋光墊（300)的一部分。拋光層（302)中遍佈有分散開孔 (308) 〇 圖3B揭示具有襯蟄層（302)與拋光層（304)之其他具體實 例撤光塾（300)的一部分。据光層（302)中遍佈呈中空外殼 (3 1 0)形式之微元件。中空外殼（3 10)充滿氣體，例如大氣 -5- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 539596 A7 B7 五、發明説明（3 ) 壓力或更大壓力之空氣。 或者，中空外殼（3 10)充滿習知拋 光流體，其係於習知為CMP(化學機械平坦化作用）之拋光 操作期間，該中空外殼（3 10)破損或穿洞釋放出來。該CMP 操作使用用以拋光半導體基材之拋光墊（300)。習知之拋光 流體係於拋光墊（3 00)與被拋光之半導體基材間之界面釋放 出來。 圖式元件符號說明 100代表裝置； 126 代表第三製造站； 102代表送料捲軸； 128 代表固化爐； 104代表驅動機構； 130 代表捲取軸； 106代表帶； 200 代表製置； 108代表電動機驅動滑輪； 201 代表製造站； 110代表連續輸送帶； 202 代表往復模衝模； 110a代表平坦部份； 204 代表固定模； 110b代表工作台支座； 205 代表多重齒； 110c代表支座構件； 208 代表製造站； 112代表驅動滚筒； 212 代表製造站； 112a代表空轉滾筒； 300 代表拋光蟄； 114代表第一製造站； 302 代表襯塾層； 116代表貯存槽； 304 代表流體相拋光層； 118代表噴嘴； 306 代表磨蝕粒子或微粒子； 120代表泵； 308 代表開孔；及 122代表第二製造站； 310 代表外殼。 124代表刮刀； -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 4 五、發明説明（ 圖1揭不用以連續製：^土 〇、由& 、 化王連續形式拋光墊（300)之裝置 (1〇〇)。以連續製造代替分批製程。連續製造減少因分批製 私所致（不㈣光墊（3⑽）間變化。裝置（⑽）包括一個送 料捲軸（102)，其上狞存以縱向連續形式螺旋包裏之槪整層 (302)。襯墊層（3G2)係不織纖維材料，或者—種不渗透隔 膜丄諸如-種聚酯膜。以_種驅動機構（iG4)機械性驅動送 料滾筒（102)使之以文担制速度旋轉。驅動機構（⑽）揭 示為例如-種帶（1G6)與電動機驅動滑輪（ig8)，或者包括 例如一種電動機驅動撓性軸或電動機齒輪系。 圖1揭示該連續襯塾層（302)係由送料捲轴（1〇2)供應至一 連、貝輸送f (110) ’例如一種不銹鋼帶，其環繞在分開之驅 動滾筒（112)上。以一種使該輸送帶（11〇)與連續襯墊層 (302)同步直線運轉之速度電動機驅動該驅動滚筒（m)。 沿著每個驅動滾筒（112)與相對應空轉滾筒（n2a)間之空 間，由輸送帶（110)輸送襯墊層（3〇2)。空轉滾筒（112&)接 合觀塾層（3 02)以便正追蹤控制輸送帶〇1〇)與襯墊層 (3〇2)。輸送帶（110)具有平坦部分（n〇a)，其承載於一個 工作台支座（110b)之平坦且水平表面，其平坦地支撐襯墊 層（3〇2)，並經由相續之製造站（114)、（122)與（126)輸送 觀塾層（302)。呈滾筒形式之支座構件（11〇c)沿著輸送帶 (110)與觀塾層（3〇2)橫向邊緣分佈，以便正追縱控制該輸 送帶（1 10)與襯墊層（3〇2)。 第一製造站（1 14)包括一個貯存槽（1 16)與位於槽（1 16)出 口之噴嘴（1 1 8 )。將一種黏性流體狀態之聚合物組合物供應 L________ -7- 本纸張尺度適用中國國家標準⑴卿Μ規格(灿〉<297公爱） 539596

至才曰（116)，並以噴嘴（118)分配至連續襯塾層（3〇2)上。噴 嘴（1 1 8 )之流速係由槽（丨丨6 )出口處之泵（丨2 〇 )控制。噴嘴 (118)與連續襯墊層（3〇2)同寬，使包括該流體狀態聚合物 組合物之拋光層（3 04)覆蓋襯墊層（302)。當輸送帶（11〇)輸 送該連續襯墊層（3〇2)通過製造站（11句時，將一層連續流 體相拋光層（304)供應至該襯墊層（3〇2)上。

裝 第二製造站（122)包括一個刮刀（124)，其位於距離該連 續襯墊層（3 02)精確距離處，於其間界定一個清楚空間。當 輸送帶（1 1 0)輸送該連續襯墊層（3 〇2)與該流體相拋光層 (304)通過製造站（122)之刮刀（124)時，刮刀（124)將該流 體相掘光層（3〇4)連續成形為精確厚度。 訂

第二製造站（126)包括一個呈加熱隨道形式之固化爐 (128)，其輸送該連續襯墊層（302)與精確厚度之拋光層 (304)。爐（128)將該流體相拋光層（3〇4)固化成連續固相拋 光層（3 0 4 )’其黏附於該連績槪塾層（3 〇 2)上。固化時間係 由溫度與通過爐（1 2 8)之速度控制。爐（1 2 8)係以燃料燃燒 或電燃燒’其係使用輕射加熱或強制對流加熱或二者兼 用。 取出爐（128)時，該連續襯墊層（302)黏附於一層連續固 相拋光層（304)上，使之包括一層連續拋光蟄（3〇〇)。該 連續拋光墊（30 0)係螺旋軋於一個捲取軸（130)上一圖ία， 其後依序為製造站（126)。捲取軸（130)係由第二驅動機構 (104)驅動。該捲取軸（130)與第二驅動機構（1〇4)包括一個 分離之製造站，其選擇性位於製造裝置（100)中。 -8- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 539596

根據圖3所揭示之拋光墊（300)的具體實例，藉由槽（ιΐ6) 供應呈黏性流體狀態聚合物混合物之高固體組份，例如一 種膠乳聚合物混合物或一種聚胺基甲酸乙酯聚合物混合 物。根據其他具體實例，該聚合物混合物包括一種對於波 長範圍約190毫微米至約3500毫微米之光學監測與偵測用 電磁輻小光束呈透明之組份。於爐（丨2 8 )中固化時，該聚合 物混合物形成一種經固化之連續拋光墊（3〇〇)。該流體狀態 聚合物混合物中不添加磨蝕粒子或微粒子（3〇6)，所以該連 續拋光蟄（3〇〇)係一種無磨钱劑拖光塾（3〇〇)。 根據另一具體實例’包括磨姓粒子或微粒子（3〇6)作為該 泥體狀態聚合物混合物中之組份。該聚合物混合物成為夾 帶研磨粒子或微粒子（3 06)之母體。該連續拋光墊（3〇〇)變 成一種固定磨蝕劑拋光墊（3〇0)，該該流體狀態聚合物混合 物中遍佈整個連續拋光層（3〇4)。 根據圖3A所揭示之拋光墊（300)具體實例，該聚合物混. 合物中包括一種呈發泡劑或起泡劑或氣體形式之夾帶組 份，作為夹帶有該組份之基質。於固化時，該發泡劑或起 泡劑或氣體作為揮發性物質而漏出，提供遍佈於連續拋光 層（304)中之開孔（3 08)。 根據圖3B所揭示之拋光墊（300)具體實例，該聚合物混合 物中包括一種呈微氣球或聚合中空外殼（31〇)形式之夾帶組 份’並且遍佈拋光層（304)中。外殼（3 10)填充有氣體。或 者’孩外殼（3 10)填充有一種拋光流體，於習知為CMP之拋 光操作期間使用拋光墊（3〇〇)時，當外殼（31〇)被磨蝕或破

裝 訂

539596 A7 B7 五、發明説明（ 碎或刺破打開時’戎流體流散。或者，外殼（3丨G)係、水溶性 聚合微元件，其係於習知為CMp之拋光操作期間變得可溶 於水而打開。 於本發明之前’-種用以製造膠乳為底質拋光蟄之分批 方法包括··將高固體含量膠乳聚合物混合物置於一個模 中’將逐模置於—個爐中，然後於該爐中之該模内固化該 墊。因為該分批方法中可見到分批與位置變化性之故，用 以製造墊之分批方法使該墊中產生變化。 圖2揭示用於表面調節或表面精整該連續拋光墊（3()〇)之 額=裝置（200)。該裝置（200)包括一種與圖i所揭示相同輸 送π(πο)或者與圖1所揭示縱向部分相同之輸送帶（11〇)。 裝置（200)之輸送帶（u〇)具有驅動滾筒（1 12)與一個支撐已 輸出爐（126)之連續拋光墊（3〇〇)的平坦部分（n〇a)。裝置 (2〇〇)之輸送帶（11〇)將連續拋光墊（3()〇)輸送過製造站 (2〇1)、（2〇8)與（212)其中之一或多者，於該處時，在爐 (126)固化之後進一步處理該連續拋光墊（3〇〇)。揭示裝置 (2〇〇)具有額外平台支座（11〇b)與額外支座構件（11〇〇， 其均參照圖1般操作。 將該經固化拋光層（304)磨光使之露出所需之表面精整與 孩拋光層（304)之平面水準。在該拋光層（3〇4)表面上形成 王溝紋或其他刻紋之起伏。例如，一個工作站（2 〇 1)包括一 對壓縮成型模衝模，其具有一個往復模衝模（2〇2)與一個固 足模（204)，其於模衝操作期間對彼此關閉。該往復模（2〇2) 面向連續拋光層（304)表面。模（202)上之多重齒（2〇5)穿透

A7 B7 8 五、發明説明（ 孩連、㈣光層（3(34)表面。該模衝操作提供—種表面精 作。例如齒（2G5)在該拋光層（3()4)表面中印出溝紋圖型。 此外，例如，若有任何微氣球或中空外殼（31〇)存在該聚合 物此口物中，齒（2〇5)刺破位於連續拋光層（3〇4)表面者。 輸送帶（110)間歇地中止，當模（2()2)與（2()4)對彼此關閉時 變成靜止狀態。或者，於模（2G2)與（2(34)對彼此關閉期 間，模（202)與（204)與輸送帶（11〇)順著輸送方向同移 動。 其他製造站（208)包括一個旋轉鋸（21〇)，其用以裁切核 連續拋光層（3 04)表面中之溝紋。鋸（21〇)係沿著預定路= 以一習知正交移動繪圖器移動，將該溝紋裁切成所需溝紋 圖型。 其他製造站（212)包括一個旋轉碾磨頭（214)，用以將該 連績拋光層（3 04)表面磨光或碾磨成經選擇性粗糙化或光滑 化而具有所需之表面精整的平坦平面。此外，例如若有任 何微氣球或中空外殼（3 1〇)存在該聚合物混合物中，碾磨頭 (214)刺穿位於連續拋光層（3〇4)表面者。 製造站（202)、（210)與（212)之順序可與圖2所揭示之順 序不同。視情況需要，可除去製造站（202)、（21〇)與 (2 12)其中一或多者。捲取軸（13〇)與第二驅動機構〇4)包 括一個分離之製造站，其選擇性位於該製造裝置（2〇〇)之輸 送帶（110)末端，以包裏該固相連續拋光墊（3〇〇)。 採用本方法將一種聚合物液相固化成固相，因此製得該 混合組份之黏性可流動聚合物混合物。即使是一種不包括 ________ -11· 本紙張尺度適财g g家標準(CNS)八4規格(21()><297公爱) ---- 539596 A7 B7 五 發明説明（9 ) 溶劑為底質中間產物步騾之聚合物混合物，諸如一種射出 成型聚合物混合物，藉由將該聚合物組份碾磨成極小大 小，將該碾磨組份分散於濃縮液態分散液、傾淅，然後於 爐（1 2 8 )中溶融該經環磨組份以聚結該經碾磨組份，該聚合 物混合物亦可適用於揭示方法。 因為該原材料可以混合於大量均勻供料，並重複填滿槽 (1 1 6 )，完工產物之組成與性質變異最小化。該方法之連續 性質可以精確地控制連續拋光墊（3 00)之製造過程，由該連 續拋光墊（300)可將大量個別拋光墊（300)切成所需面積圖 型與大小。該大量個別拋光墊（3 00)具有最小組成與性質變 異。 -12- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

Claims (1)

1. 539596 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 5. 根據申請專利範圍第1項之方法，其另外包括步騾： 供應該流體相聚合物組合物作為一種夾帶有具有聚合 外殼之聚合微元件的基質，該聚合外殼包含拋光流體， 提供一種夾帶有該聚合微元件之拋光墊的固相拋光層。 6. 根據申請專利範圍第1項之方法，其另外包括步騾： 供應該流體相聚合物組合物作為一種夾帶有磨姓粒子 之基質，以提供一種夾帶有該磨蝕粒子之拋光墊的固相 抛光層。 7. 根據申請專利範圍第1項之方法，其另外包括步騾： 供應該流體相聚合物組合物一種構份，以提供具有孔 之固相拋光層。 8. 根據申請專利範圍第1項之方法，其另外包括步騾： 以一旋轉碾磨頭表面精整該固相聚合物混合物與襯墊 層。 9. 根據申請專利範圍第1項之方法，其另外包括步騾： 在一對壓縮成形模之間模衝該固相聚合物組合物與該 襯餐層。 10. 根據申請專利範圍第1項之方法，其另外包括步騾： 藉由在一對壓縮成形模之間模衝該固相聚合物組合物 與該襯塾層，刺穿該固相聚合物組合物中之中空外殼。 • 14- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)

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