TW559929B - Polishing pad - Google Patents

Description

559929 A7 B7 五、發明説明（彳 ) 發明領域 本發明關於一研磨墊，特別是用於化學機械式研磨（CMP) 之研磨墊，其研磨高精度及表面平坦度要求之構件，例如半 導體晶圓。 發明背景 例如電腦之資訊技術發展為現今技術快速進步一重要之原 因，且先前資訊技術發展成效主要來自於資訊工程設備之 CPU (中央處理單元）整合功能發展，即組成CPU之ULSI (超大型整合）裝置。做為ULSI裝置整合及功能落實發展之 一種方法，其步驟包括ULSI水平整合之發展，即細微的切 割元件，另一方面為ULSI垂直整合之發展，即ULSI之多層 相互連通。 上述ULSI多層相互連通最重要之考慮因素為光學微影蝕 刻之焦距（DOF)，晶圓透過光學微影蝕刻藉由一金屬配線圖 樣而曝光，例如中間層電介質及金屬配線。換言之，粗糙表 面中凸起與凹陷之間高度差須小於打樣曝光光線之DOF， 故平坦化應具有較高之精度。在多層相互連通之製程中，當 中間層電介質及金屬配線之凸起與凹陷之間存有某種程度或 較大之高度差時，其無法有效的對焦或形成細微之配線構 造。 傳統之SOG (玻璃上旋轉）或#刻不易產生較高精度之平 一 坦度，為取代這些方法，其已利用最佳精度之研磨方法，例 如CMP (化學機械式研磨）。CMP利用研磨劑（通常為”泥聚”， 之後為本文所引用）使表面平坦，研磨劑包含例如石夕土及緣 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） ------ 559929 A7 B7 五、發明説明（2 ) 土之微粒材料，其散布於鹼性或酸性化學腐蝕性水溶液混合 物中及彈性研磨材料（後述以”研磨塾"表示），且依附在欲研 磨之物件表面上，例如半導體晶圓。 做為前述之研磨塾，其利用非編織織物或聚氨基甲酸酯或 類似物之彈性泡沫，特別是聚氨基曱酸酯之彈性泡沫，其在 研磨過程中不會產生線頭，且其表面細胞構造可保留住泥 漿，該表面細胞係在受控制之情況下製造。材質為聚氨基曱 酸酯泡沫之研磨墊目前之製程包括準備一大塊之聚氨基甲酸 酯泡沫（後述以”塊狀物”表示），其化學泡沫生成之方法中材 料及模製條件可提供例如硬度及彈性之預先設定物理特性， 切割塊狀物成為一定厚度之薄片，之後衝壓該薄片使其形狀 適合於研磨，例如圓盤狀。 然而’利用化學泡沫生成之方法所形成之研磨墊，其缺點 為研磨塾中細胞之尺寸及分布，對泥漿之停留影響甚鉅，且 泥裝主宰著最終產品之平坦度，其無法有效的受到控制而不 均句’故不易精準的研磨產生所需之平坦度。 塊狀物在各別之切割步驟加以切割，且依據預先設定厚度 之研磨塾形成薄片狀產品，故切割步驟之精度將決定最終研 磨塾產品之表面平坦度，惟由於精度不足，欲研磨物件之平 坦化精度將取決於研磨墊材料之選取。吾人已知當例如聚氨 基甲酸醋之、聚合物材料切割時，聚合物材料之黏彈性使刀片 一 切割邊緣錯置，即所謂的切割部位處凹凸，其不易控制使精 度小於10 。 另一方面，做為提升CMP中平坦化之機構，其可改良研

559929 A7

磨條件（低壓及較高之相對研磨速度）或加強研磨墊之硬度， 惟改良研磨條件不易達成，其原因為需改變物理特性，即研 磨過程中研磨墊之黏彈性，以及加強研磨墊硬度之缺點為無 法有效的預先設定需加強之硬度。因此，當硬度過高時，研 磨墊將損及研磨物件之表面。增加密度將使硬度提高，惟考 量研磨墊表面上之泥漿（提供至晶圓表面之泥漿總量須保持 固定）’無法產生細微細胞之備便方法不易依比率分布細胞 而增加密度，例如一般之化學泡沫生成方法及物李泡沫生成 方法，其無法均勻的分布細胞。此外，做為前述研磨條件之 一改良’其建議使用具有較長週邊之線性研磨型式研磨墊。 雖然此方法可能解決這些問題，惟其須投資於大型設施，例 如新的研磨機械設備，且不易引進。 對所謂的淺凹槽絕緣（STI)之CMP而言，其利用高硬度墊 之低壓及高研磨速度做為減少絕緣圖樣依賴之裝置。然而， 此方法之缺點為當使用聚氨基甲酸酯泡沫製成之研磨墊時， 因研磨過程中與研磨物件表面之摩擦使表面溫度瞬間上升’ 其結果造成研磨墊表面之黏彈性改變，影響移除速率’即單 位時間之研磨量不穩定。 發明概述 根據相關技藝研磨墊之問題，本發明可適當的解決這些問 題。本發明一目的係提供高品質之研磨墊，其適用於半導體 晶圓之化學機械式研磨（CMP)，且在研磨過程中不會受到研 磨條件變化之影響，以及具有極佳之移除速率、漸進之高度 縮減及晶圓一致性。 -6 - 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 559929 A7 B7 五、發明説明（4 ) 為克服前述問題及達到預先設定之目標，根據本發明之研 磨墊材質包含聚氨基甲酸酯泡沫，其藉由一製程產生所需之 形狀，該製程包括混合聚氨基甲酸酯或聚尿素做為主要之未 加工材料，且含有各種輔助之未加工材料，加壓使鈍氣溶解 於混合物中產生可融解氣體之未加工材料，之後藉由反應射 入模製方法將融解氣體之未加工材料射入鑄模中，其中含聚 氨基甲酸酯之泡沫具有細微且均勻之細胞，其適合研磨半導 體材料或注鑄所製造之類似材料。 圖式概述 圖1顯示根據本發明一較佳具體實施例之研磨墊； 圖2概要顯示具有前端開口之研磨墊如何研磨，該開口用 於研磨端點之偵測； 圖3為反應射入模製裝置範例之概要視圖，其利用反應射 入模製方法製造含聚氨基甲酸酯之泡沫； 圖4為研磨墊研磨表面之放大平面視圖；與 圖5A，5B，5C及5D概要顯示研磨墊密度對研磨特性影 響，其中圖5A及5B揭示高密度之影響，圖5C及5D揭示低 密度之影響。 參數及符號說明： 12 含聚氨基曱酸酯之泡沫 20 細胞 58 反應射入鑄模 ' 發明詳述 根據本發明之研磨墊將參照較佳具體實施例揭示於後。本 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 559929 A7 B7 五、發明説明（5 發明創作者發現利用反應射入模製方法所製造之可溶解氣體 未加工材料係溶解鈍氣之含聚氨基甲酸酯泡沫之未加工材 料，惟其例如硬度、細胞直徑及密度之物理特性未受到控 制，以及可做為研磨墊且無法改變研磨條件之含聚氨基甲酸 酯泡沫能夠保持極佳之移除速率及漸進之高度縮減。本發明 創作者知悉利用芳香族聯氨做為交聯作用劑，其可抑制含聚 氨基曱酸酯之泡沫因溫度而改變黏彈性。 如圖1所示，根據本發明具體實施例之研磨墊1〇為圓形薄 片’且包括含聚氨基甲酸酯之泡沫12，其構成之研磨表面 l〇a及緩衝墊14係整合薄層壓製在泡沫12—側邊之完整表面 上。研磨墊10具有開口 16，以利研磨端點之偵測，其為半 透明並沿著研磨墊1〇厚度方向之全長伸展，在使用研磨墊 之過程中藉此可確定欲磨平物件之研磨表面狀況。開口 16 之材質為固態樹脂或類似物，與含聚氨基甲酸酯之泡床12 相同’其原因為若開口 16之材質與構成研磨墊1〇研磨表面 10a之含聚氨基甲酸酯泡沫12相同時，開口 16相當適合反應 射入模製方法所產生之含聚氨基甲酸酯泡沫12，且可防止 口 16在研磨過程中與研磨墊1〇分離。 具有開口 16之研磨墊10備有一研磨平台，其包括圖2所示 之光射出部位及感光部位，以便在研磨時確定欲磨平物件研 磨表面之研磨狀況，使研磨所需之工作成本降至最低，且能 _ 夠縮短研磨時間及有效的研磨。 研磨墊10之研磨表面l〇a具有預先設定深度之格子狀排放 凹槽18 ’研磨泥漿及研磨過程中自欲磨平物件所產生之研 -8 - Α4規格(210X297公釐） 559929 A7 B7 五、發明説明（6 ) 磨廢棄物藉由排放凹槽能夠有效的排出。排放凹槽18之表 佳深度取決於欲磨平物件之材料或移除速率，惟其範園通常 約為0·1至0.5mm。由於排放凹槽18之圖樣可為圓形、螺旋 狀或同心轉射狀’研磨塾10或複數個孔具有前述格子狀之 外的預先設定直徑，惟本發明未限定於這些形狀。排放凹槽 18可為任何形狀，只要前述之研磨廢棄物能夠有效的排放 即可，例如在研磨過程中配合研磨塾10之研磨轉動。 為利於暸解後述生產研磨墊10之反應射入模製方法之製 造裝置，其輪廓及反應射入模製方法將揭示於後，其中研磨 墊10之材質為含聚氨基曱酸酯泡沫。 如圖3所示，製造裝置50包括儲存聚二醇（多胺）成分之第 一未加工材料槽52、儲存異氰酸鹽成分之第二未加工材料 槽54、混合頭部56及反應射入鑄模58，其中第一未加工材 料槽52與第二未加工材料槽54分別利用供給管61及62連接 至混合頭部56，且分別具有攪拌器52a及54a，故儲存在未 加工材料槽52及54中各種未加工材料之搜拌受到控制。由 第一及第二未加工材料槽52及54至混合頭部56之路徑皆備 有一設備S1，其包括濾網、例如計量泵之供給泵、高廢過 濾器等。 混合頭部56、第一未加工材料槽52及第二未加工材料槽 54利用回流管63及64相互連接，藉此未射入之殘留材料分 別流回未加工材料槽52及54。聚二醇成分及異氰酸鹽成分 自第及第二未加工材料槽5 2及5 4循壤’且分別藉由混合 頭部56在約01至5〇 MPa之固定壓力下回流至第一及第二 • 9 - 本紙張尺度適用中國國家榡準(CNs) A4規格(210 X 297公釐） 559929 A7 B7 五、發明説明（7 ) 未加工材料槽52及54。由混合頭部56分別至第一及第二未 加工材料槽52及54之回流管63及64皆備有一設備S2，其包 ‘括必要之熱交換器。 參見製造裝置50產生含聚氨基甲酸酯泡沫之步驟說明反 應射入模製方法，第一及第二未加工材料槽52及54内部藉 由例如乾燥空氣或氮氣之鈍氣壓縮至0.1至50 MPa之固定壓 力，此時供給泵作用正常。第一及第二未加工材料槽52及 54中各種未加工之材料分別利用攪拌器52a及54a以固定之 速度加以攪拌，故使其保持在預先設定之溫度，且未加工材 料槽52及54之上方内側部位充滿著鈍氣。此配置中當各種 未加工材料以攪拌器52a及54a加以攪拌時，所產生之氣泡 使鈍氣定量的溶解在未加工材料中。實際上，其無需將鈍氣 溶解在聚二醇成分及異氱酸鹽成分中。例如催化劑、連鎖添 加劑及/或交連作用劑預先設定之輔助未加工材料可添加至 聚二醇成分中，使混合物具有較高之化學穩定性，之後鈍氣 溶解在混合物中產生溶解氣體之未加工材料。 此處所引用之術語”含聚氨基曱酸酯泡沫”中’’聚氨基甲酸 酯”係指具有氨基甲酸酯（尿素）鍵之聚合物，其藉由有機異 氰酸鹽與活性氫化合物聚合加成作用所產生。將實際上已使 用之聚氨基甲酸酯做為一鹽基，其合成方式係適當的將前述 輔助未加工材料添加至聚異氛酸鹽及聚二醇，該鹽基與輔助 - 未加工材料組成可得到具有各種物理特性之聚合物。C02可 做為一鈍氣，其具有高擴散性，除了co2之外，其他不影響 聚氨基甲酸酯合成聚合作用之任何適當鈍氣皆可加以使用， -10- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

裝 訂

559929 A7

例如n2 :3量…氣’水氣與異氰酸鹽作用所產生之氣體網 影響泡珠之线彳。 一：為聚二醇成分，其可為聚醚聚二醇、多元醋聚二 π碳酸脂聚二醇或含聚二烯之聚二醇，這些聚 用或兩種以上混合使用。做胺$八 醉了早獨信 ㈣m… 宜使用藉由氨基翻 取代聚一醇成为中羥基組所產生之任何材料。 做為異氰酸鹽成分，其可利用曱苯二異氰酸鹽（τ叫、 TDI預聚合物、次甲基聯苯二異氰酸鹽（MDI)、粗Μ〇ι、聚 合MDI、改良ureth〇di〇ne MDI、改良碳化二亞胺MD]^ 類似物，這些異氰酸鹽成分能夠以預聚合物形式加以使用， 且此處所利用之材料並非限定於所揭示之各種材料。 接著兩種未加工材料在混合頭部56中碰撞混合，之後注 入反應射入鑄模58，其凹孔58a之形狀配合即將製造之研磨 塾10外部輪廓，其内部壓力已設定為一預設時間之預設 值。此時各種未加工材料開始反應作用，且溶解在混合物中 之鈍氣同時釋放，所釋放之鈍氣膨脹使混合物體積變大形成 泡沫，其形狀係配合凹孔58a之外部輪廓《因此，緩衝墊14 及開口 16藉由先前對應之構件配置在反應射入鑄模58中而 易於安裝，且排放凹槽18根據凹孔58a之形狀而易於製造。 在氣體飽和壓力較高或較低之情況下藉由鈍氣注入反應射 入鑄模58將影響泡沫之生成，故改變所作用壓力，例如壓 力降低使鈍氣釋放至混合物中。在此製程中，鈍氣釋放之機 率相同，其與釋放之位置無關，只要是在具有溶解鈍氣之相 -11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 559929 A7 B7 五、發明説明（9 ) 同平衡系統之未加工材料混合物中即可。此外，系統中鈍氣 以相同之速率膨脹釋放，故鈍氣之釋放不會因位置不同而造 成不均勻，即任意且均勻，另所產生之細胞直徑相同。由於 鈍氣之釋放係發生在相同之平衡系統中，故所產生之細胞為 球狀，使泡泳之壓力均勻。 細胞之膨脹主要決定於未加工材料混合物反應及硬化速 率，其顯示反應速率可受到控制，以便控制細胞之膨脹程 度，即細胞直徑。當利用前述反應射入模製方法時，已混合 之雙相未加工材料立即射入鑄模58中在一較高之速率進行 反應作用，故其他模鑄方法無法模製之未加工材料混合物可 在此處運用，並可產生細胞直徑較小之泡泳。 前述反應射入模製方法係迄今用以製造汽車内部及外部零 件之模製方法，做為泡沫生成方法時可運用所謂的天然泡沫 生成方法，其步驟包括蒸發低壓揮發性液體，例如低分子重 量之氣氟碳化氫、二氯甲烷及來自未硬化液態反應混合物之 戊烷以形成細胞；所謂的化學泡沫生成方法，其步驟包括添 加水做為聚二醇成分之泡沫生成作用劑、將混合物與異氱酸 鹽成分混合、之後與異氰酸鹽反應，故二氧化碳釋出做為泡 沫生成氣體以產生細胞；或所謂的機械泡沫生成方法，其步 驟包括將鈍氣吹入反應混合物中或兩未加工材料之一，之後 在攪拌過程中使材料斷裂產生細胞，除了上述之方法外，其 -利用鈍氣之溶解。然而，這些方法所產生之細胞在擴散性或 直徑係均勻的惡化，故須小心的選用這些泡沫生成方法。 一般而言，反應射入模製方法所產生之泡沫具有一高密度 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 559929 A7 B7

廣，所謂的外層，厚度為數微米且位於其表面上，此外層名 調製研磨墊過程中易於移除，即使用前加以調整(破壞卜怒 特別在研磨墊之用途中無問題存在。另可參照一方法，其禾 用相當關鍵之流體以加強鈍氣之溶解速率，且明顯的增㈣ 體飽和濃度。 《 “ 為以放大尺寸說明研磨墊10之研磨表面1〇a，圖4顯示夕 個直徑相同之細胞20均句的分布，其藉由前述作用釋出^ 純氣所產生。細胞20之直徑受到後述反應射入模製條件所 影響，即反應射入鑄模中之壓力、氣體飽和壓力（未加工材 料槽中壓力）、硬化條件（溫度、時間）及膠化時間，^中耀

化時間為反應射入模製過程中未加工材料射入與作用點之問 的時間® M 在硬化溫度較低之情況下，細胞直徑之縮減與鑄模中壓力 之增加呈反比，細胞直徑之增加與膠化時間呈正比。鑄模中 壓力及硬化溫度可適當的加以預先設定，膠化時間藉由調整 未加工材料與催化劑或類似物之反應性而任意的控制，細胞 直徑亦可藉由後述所產生之泡沫體積密度加以控制，或藉由 增加未加工材料之黏滞性加以控制。然而，此方法將使混合 及鑄模中流動性劣化，故無法善加利用。 平均之細胞直徑設定約為1 μιη至50 μηι，其以15 |^1111至 30 μιη較佳，特別是當細胞直徑約為30 μιη時，研磨表面 l〇a之細胞厚度變小，以便降低調整量（修整）。修整之簡化 使研磨塾免於磨損，其延長研磨墊10之壽年。 當細胞之平均直徑小於1 μιη時，所產生之研磨塾10較易 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210X 297公釐) 559929 A7 B7 五、發明説明（ 因研磨廢棄物或類似物造成不銳利之邊緣或細胞阻塞，且此 研磨墊無法穩定的研磨，故需較高頻率之調整。相反的，當 細胞之平均直徑大於5〇 μπι時，所產生之研磨墊使細胞直徑 擴散，且此研磨塾含有不均勻之泥衆·’故品質不穩定。此 外’當細胞直徑擴散明顯時，所產生之研磨墊1 0具有局部 之密度差異，其不利於研磨條件。 前述體積（表面）密度影響著細胞直徑，惟其更影響移除速 率。換言之，如圖5所示，當細胞直徑相同時，密度變化使 研磨表面10 a平坦部位（可研磨之部位）對細胞部位（可留住泥 漿及研磨廢棄物之部位）之比率改變為使泡沫之體積密度 為0.6至1.0 g/cm3，其以07至1 〇 g/cm3較佳，反應射入模 製方法通常利用可溶解氣體之未加工材料混合物，其含有前 述已溶解之鈍氣，故藉由改變未加工材料混合物注入反廡射 入鑄模58之速度，即注入時間，而易於調整體積密度。"另 溶解在未加工材料中之鈍氣含量亦可加以調整。 當體積密度低於0.6 g/cm3時，研磨表面1〇a中正常細胞之 比率’即細胞部位之比率（可留住泥装及研磨廢棄物之部位^ 上升’惟平坦部位之比率（可研磨之部位）下降，既使是平坦 部位之硬度足约，參見圖5A。因此，研磨表面i〇a平坦部: 上泥襞研磨表面之時間縮短（參見圖叫，使移除速率降 低。相反的，當體積密度大於ι·〇 g/cm3時，研磨表面 變的幾乎已磨平(參見圖5C)。故泡床留住泥襞之能力明: 的劣化(參見圖5D) ’其無法有效的消粍泥漿且增加研磨 之操作成本。此外，研磨塾H)研磨表面叫上泥·燥使研 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 559929 A7 -----^____B7 _ 五、發明説明（12 ) 磨顆粒聚集而造成到痕。 考量研磨特性’組成研磨墊10之含聚氨基曱酸酯泡沫12 之硬度為一重要之指數。本發明中，ASTM D2240所界定 含聚氨基甲酸S旨、;包沫12之§11〇^ d硬度設定範圍由40至 8〇，其以55至75較佳。當含聚氨基甲酸酯泡沫12之511〇1^ D硬度低於40時’材料對例如晶圓之欲磨平物件粗糙表面過 於柔軟且不適合’使研磨墊無法自突起部位開始確實研磨。 每點需要較大之工作界限，其使廢棄物增加。相反的，當含 來氨基甲酸醋泡床12之§11〇1^ 〇硬度超過8〇時，研磨過程中 因磨擦研磨塾10所產生之研磨墊10碎片在欲研磨物件之表 面上造成刮痕《因此，研磨墊之sh〇re ^硬度宜為55至75， 其無到痕且可完全消除不平坦之表面。 藉由使材料之硬度大於構成研磨表 面10a，例如緩衝墊 14 ’之含聚氨基甲酸酯泡沫12硬度，其可加強欲磨平物件 之致性。具有上述Shore D硬度為55至75之研磨墊亦利於 防止構造之工作瑕疵，例如發生在傳統金屬CMP之腐蝕或 凹陷。 ^前述聚二醇成分之全部〇H值變大時（混合比率中個別未 加工材料之〇Η值總合），含聚氨基曱酸酯泡沫12之Shore D 硬度増加，其原因係組成含聚氨基曱酸酯泡沫12之堅硬部 位（有機異氱酸鹽、連鎖補充劑或交連作用劑）經選取及總量 — 增加時，構成泡沫12之聚合物變的較堅硬。舉例而言，藉 由增力π異氛酸鹽指數（異氰酸鹽/氫氧群或氨基群之比率’之 後僅以”指數”表示），其易於控制含聚氨基甲酸酯泡沫12之 -15- 本紙張尺度適用中國®家標準(CNS) A4規格(⑽X 297公爱） 559929 A7 B7 五、發明説明（

Shore D硬度。 利用具有前述物理特性之含聚氨基甲酸酯泡沫12可製造 研磨塾1 〇 ’其完全消除不平坦之表面且移除速率較佳。因 硬度改變使移除速率不穩定之因係在於高溫含聚氨基甲酸酯 泡床12之黏彈性變化，其藉由使用可成為聚合堅硬部位之 材料而加以避免，該堅硬部位之凝聚力佳，例如芳香族聯 氨，且該材料做為前述一辅助未加工材料之交連作用劑。 一般而言，黏彈性之變化以動態黏彈性加以評估，其藉由 施加至一物件之周期變化應力或應變加以觀測《進一步說 明，其考量三個係數，即儲存係數（G，）、損失係數（〇，，）及兩 彈性係數計算之tan5 ( = G”/G，）。本發明中，前述儲存係數 (材料之彈性係數）及αηδ (表示彈性係數與黏滯性係數之平 衡）用來預測自10°C至90°C溫度之儲存係數及tanS變化範 圍，即最大/最小比率小於3，其預測這些係數之最大值小於 最小值之三倍。此動作藉由添加任意數量之芳香族聯氨或類 似物至前述交連作用劑或主要之未加工材料加以完成。 添加前述交連作用劑之效果在於改良前述儲存係數、tan5 及硬度，故須考量交連作用劑之添加量。 如前文所述，根據本發明之研磨墊係利用模製可溶解氣體 之未加工材料加以製造，該材料藉由反應射入模製方法將鈍 氣溶解在含聚氨基甲酸酯之未加工材料中，此時任意控制物 理特性，例如硬度、細胞直徑及密度，故含聚氨基甲酸酯之 泡沫適合於研磨墊，其可承受研磨條件之變化，並具有極佳 之移除速率，提供平坦一致之表面。此外，藉由添加芳香族 -16 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)

裝 訂

k 559929 A7 _ B7 五、發明説明（14 ) 聯氨至含聚氨基甲酸酯之未加工材料，可防止黏彈性隨著溫 度而變化。 根據範例1至7及比較性範例1至3之研磨墊係利用反應射 入模製方法加以製造，其中泡沫生成條件、模製條件、異氰 酸鹽指數、交連作用劑等皆已改變，且根據本發明之研磨塾 限定於下列範例。 (實驗條件） 下列材料用以製造研磨墊，研磨墊之厚度為1.27 mm，格 子狀凹槽之寬度為2 mm，節距為15 mm，深度為0.6 mm， 之後量測研磨墊各種特性。 (所使用之未加工材料） * 聚二醇：商標：SBU聚二醇M-372 (172 KOH mg/g)，由 SUMITOMO BAYER URETHANE公司所製造。 *異氱酸鹽··商標：SBU異氱酸鹽M-390 (NCO% = 23.0%)，由 SUMITOMO BAYER URETHANE公司所製 造。 * 催化劑··商標：DABCO 33LV，由 SANKYO AIR PRODUCTS公司所製造。 *交連作用劑A :商標：交連作用劑0644(630 KOH mg/g)，由 SUMITOMO BAYER URETHANE公司所製造。 * 交連作用劑B :商標：Sumifen VB (630 KOH -mg/g) ’ 由SUMITOMO BAYER URETHANE公司所製造。 (成分及各種條件） 成分及各種條件揭示於表1。 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 559929 A7 B7 五、發明説明（15 ) * 薛抄錐棼>穿卜耸韋《脔 >icr#T$i4^aJtAiLBaiL7K^4L^^t 相 itib»f~l^Trb 令j。

rr 5 — c〇^ CN U% U) 宣 to — 〇 〇 b^ Ο Η—» Ο Ο 〇 H-* 〇, 丨 o h—* o o 1聚二醇| Sir off πίτ Sfr Sfr AW ΠΠ- Sfr Sfr A*- ΠΠ· AW ffl(T > 犛 犛 η 肄 肄 犛 II 肄 II II II II 1! II II II II Η — — o — — — — H-* 漭 •g •g v〇 -J •g •g •g •g •g •g 酶 韋 ο 〇 H-* Ο o — Ο — Ο ο Η·^ •S 〇 o H- 〇 0s 盡 § 成分 LA h-^ LA 1 1 H-* Η-^ Η-* 一 一 > > Η 看 1 一 1 1 1 1 1 1 1 03 as 韋 隹 1 1 1 1 一 1 1 1 1 水分 mev c*^ 寐 褊 寐 寐 * 菇 o P 寐 pi pi p pi p； pt ρ pi 含 纟 兰 含 纟 纟 5 5曄 rfZ W Q 〇 ON ο ON ο bs ο •os 〇 Cs 〇 bs ο ON o Cs On b Ο C\ 1¾ pt b雖 2密 多Τ 宗 丰 1才 Λ 辞 辞 辞 辞 Fi 1¾ CT 〇° 〇° o° n° 〇° 〇° 〇° na n° 〇° C/ § 〇 o g S S U> o S S g ? Ρ： 丰 cn 8 C/1 8 Vi 〇 cn 8 8 S 〇 s o cn 8 cn 〇 o 8 〇 〇 0.73 P o O ? > Ιλ u* ON ON ,Η—* S -18- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 559929 A7 B7 五、發明説明（16 ) (欲評估之特性及評估方法） (1) 物理特性： A :密度 根據JIS K 6 4 0 1加以量測。 B :硬度 在溫度為22°C及相對溼度為55%時利用ASTM D 2240中 界定之Shore D硬度計加以量測。 C:平均細胞直徑 利用微攝影電子掃描（SEM)自1〇 mm2之五點處選出五個 具有最大凹孔之細胞（因細胞為球狀，故不同部位之凹孔不 同，假設細胞為真球狀，細胞凹孔之最大距離界定為球狀細 胞凹孔之直徑），將這些最大直徑平均以決定平均細胞直 徑。 D，E :儲存係數及tan5之最大值/最小值 這些特性利用動態黏彈性測量計（Rheo me trie Scientific F.E.公司所製造）加以量測，其運用之方法係在量測彈性成 分與黏性成分之間反應差異之後施加少量之正弦應變。拉伸 模式中有效量測之溫度為l〇°C至90°C且頻率為1 Hz，以便 蒐集資料，其中最大值除以最小值產生所評估之數值。前述 預設溫度之範圍（l〇t至90。〇考量研磨過程中所使用之泥 漿條件。 (2) 研磨特性之評估： 做為研磨機械，其利用單一之CMP裝置（平台直徑：500 -19- 本紙張尺度適用中國國家榡準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 559929 A7 B7 五、發明説明（17 mm)，該CMP裝置具有一平台及用於6英吋之頭部。欲磨平 之最佳物件皆在下列條件下配合每個特性加以研磨，以確認 F (移除速率）、G (降低不均句高度之能力）、H (刮損能 力）、I (均勻性）及J (從這些特性對研磨墊之一般評估），其 中移除速率F由數值加以評估，刮損能力據兩階段之標 準（0K及NG)加以評估，降低不均勻高度之能力g及均勻性I 根據四階段之標準加以評估（E :極佳；G :良好；F :略 差；P ·差），一般評估J根據三階段之標準加以評估（G :適 合使用；F:可使用；p:不適用 *條件 平台及頭部之旋轉速率：100 r.p.m 研磨壓力：34 kPa 研磨劑：配合氧化物CMP之通用Si02泥衆 研磨劑流速：150 ml/min 舉例參考，目前在一標準基礎上做為CMP之研磨墊（商 標：IC-1000，由R〇del Nitta公司所製造）以上述相同之方 法加以評估。(結果） 結果顯示在下列表2。換言之，根據本發明之所有研磨墊 (範例1至7)確定可用於各種半導體材料之研磨，例如一般評 估中所見之晶圓。特別是本發明範例丨及2之研磨墊不僅能 夠與參考之研磨墊比較，其降低不均勻高度之能力優於參考 之研磨整。 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

裝 訂

k 559929 A7 B7 五、發明説明（ 18 1參考範例1 範例7 比較性範例3 比較性範例2 比較性範例1 範例6 範例5 範例4 範例3 範例2 範例1 0.73 0.73 ο Ο 1.00 0.55 1 0.73 -0.60 1 0.60 0.60 〇 | l.oo | 密度(g/cm3) > 各種物理特性 KJ\ ΰί 00 u% Ul Lh U) 00 ίί： U\ Cs ON L/i D硬度 00 to ►—* Ui KJ% 100(不均勻的） 150 (上限） 3(下限） KJ\ 細胞直徑（//m) 〇 Μ Ιλ b b 12 (取決於溫度) 〇 1/1 — U% — Ιλ — Ιλ — Ιλ In 鄉鎿 α U) o Ο •U) 10 (限定之 轉換點） 〇 Ιλ Νί 1/1 Ιλ Ιλ K) K) l/l tan5之最大 值/最小值 tn U) o U) \a 〇 U) OS o 1,500-2,900 (不適當） 800 1,900 1 2,800 1 2,300 2,500 3,300-2,800 ^u> O 移除速率 研磨特性 ^rl tn tn 1 Ο Ο o m w 降低不均勻 高度之能力 ο 〇 〇 Ο Ο ο Ο o 內 另 刮損能力 κ 〇 1 ο π 1 ο o O o 不均勻度 o 〇 1 "Π ο 〇 o o 一般評估 >2

本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 559929 A7 B7 五、 發明説明（19 ) 參見與溫度之關係，儲存係數最大值與最小值比率較小之 研磨墊仍維持其硬度，既使在溫度上升過程中與溫度無關。 此外，在不同溫度表示材料轉換點之tanS最大值與最小值 (變化）之比率愈小時，即溫度為橫座標之taM曲線頂峰較寬 時，材料係數之相對變化較小，故這些材料皆適用於研磨 墊。 雖然本發明之詳述係參見其特定具體實施例，惟熟悉本項 技藝者瞭解各種變更及改良皆在本發明之精神及範疇中。 本案係根據2001年8月24日錄案之曰本專利第2001-254971號申請案，其全部内容為本案所參考列舉。 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)

Claims (1)

1. 六、申請專利範園 1. 一種研磨塾’其包括含聚氨基甲酸酯之泡床（12)，該泡沫 所需形狀之製程包括將聚氨基甲酸酯或聚尿素與各種輔助 之未加工材料混合做為主要之未加工材料，加壓使鈍氣溶 解在混合物中產生溶解純氣之未加工材料，之後藉由反應 射入模製方法將溶解鈍氣之未加工材料注入反應射入鑄模 (58)中，其中含聚氨基曱酸酯之泡沫（12)具有微小均勻之 細胞（20)，其適合研磨射入鑄模（58)中反應所製造之半導 體材料或類似物。 2. 根據申請專利範圍第1項之研磨墊，其中該細胞（20)之平 均直徑範圍設定為1 至50 μπι。 3. 根據申請專利範圍第2項之研磨塾，其中該細胞（20)之平 均直徑範圍設定為15 ^瓜至30 μιη。 4. 根據申請專利範圍第1項之研磨墊，其中該聚氨基曱酸酯 泡沫（12)之體積密度範圍設定為0.6至1.〇 g/cm3。 5. 根據申請專利範圍第4項之研磨墊，其中該聚氨基甲酸酯 泡沫（12)之體積密度範圍設定為0.7至1.〇 g/cm3。 6·根據申請專利範圍第1項之研磨墊，其中該聚氨基甲酸酯 泡沫（12)在ASTM D2240中所界定之Shore D硬度範圍設 定為40至80。 7·根據申請專利範圍第6項之研磨墊，其中該聚氨基甲酸酯 泡沫（12)在ASTM D2240中所界定之Shore D硬度範圍設 定為55至75。 8 根據申請專利範圍第1項之研磨墊，其中一芳香族聯氨做 為輔助之未加工材料，以改良所產生泡沫之結晶度，故在 559929 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 溫度l〇°C至90°c時儲存係數及tan5之最大值皆在其最小 值三倍之範圍中。 9. 根據申請專利範圍第1項之研磨墊，其中該反應射入（5 8) 備有設定之圖樣，故圖樣可移轉至聚氨基甲酸酯泡沫（12) 之表面。 10. 根據申請專利範圍第1項之研磨墊，其中該鈍氣選取自乾 燥空氣、乾燥氮氣、C02及Ar所組成之群組。 11. 根據申請專利範圍第1項之研磨墊，其中該鈍氣溶解在混 合物中之壓力為0.1至50 MPa。 12. 根據申請專利範圍第1項之研磨墊，其中該輔助未加工材 料選取自催化劑、連鎖補充劑及交連作用劑所組成之群 組0 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐)