TWI404596B - 製造研磨墊之方法及研磨墊 - Google Patents

Description

製造研磨墊之方法及研磨墊

本發明係關於一種製造研磨墊之方法及研磨墊。

化學機械研磨法(CMP)係使用研磨墊將待研磨物之表面平坦化之程序。CMP通常應用於研磨透鏡、鏡子、液晶顯示器之基板、矽晶圓，及矽晶圓上之氧化層及/或金屬層。

以矽晶圓為例，首先切割單晶矽之晶錠。通常打磨該等晶圓使其平整以利於隨後之化學蝕刻。蝕刻過程之後需要一研磨過程。在研磨過程期間，研磨墊與研磨漿一起與晶圓之表面上之矽原子發生化學反應，以使得經反應之表面較下面之矽更柔軟。此外，經反應之表面不斷被擦除，導致新鮮之矽暴露於研磨漿及研磨墊。

習知研磨墊製造方法如美國專利第6,860,802號所描述，其係將彈性體溶液灌於適當模具中，經過高溫或化學固化作用形成一柱狀彈性體，再經冷卻、剖片後形成研磨墊。製造此一習知研磨墊之方法所使用之彈性體溶液通常具有低固型份，例如約25至35wt%，因此其中彈性體之含量不易均勻分佈，當應用此習知研磨墊於化學機械研磨法中，會使待研磨物之平坦度不佳，且不均勻度提高，而使待研磨物之表面殘留研磨液中之研磨粒，而於待研磨物之表面造成刮傷，如應用於晶圓製程中，晶圓表面之刮傷影響穩定度，則會影響後段的黃光、顯影、蝕刻等製程，微小積體電路在多重疊加後，亦使穩定度減小，而使不良率提高，並進一步提高了製作之成本。再者，製造此習知研磨墊時，亦產生揮發性有機化合物，容易造成污染。

本發明採用低或甚至無溶劑之高分子材料，以減少製造研磨墊時所造成之污染。該低溶劑高分子材料包括水性高分子材料、高固型高分子材料及無溶劑高分子材料。

本發明提供一種製造研磨墊之方法，其包含以聚胺酯溶液形成一研磨層，其中該聚胺酯之固型份大於約90wt%及以自約130℃至約170℃乾燥該聚胺酯溶液。

本發明亦提供一種研磨墊，其係由上述方法所製成。

由根據本發明所製造而得之研磨墊可改善習知技術中研磨粒殘留而刮傷待研磨物表面之缺點，並提高待研磨物之平坦度，並減少不良率之產生。

本發明係提供一種製造研磨墊之方法，其包含：

(a)　以聚胺酯溶液形成一研磨層，其中該聚胺酯之固型份大於約90wt%；及

(b)　以自約130℃至約170℃乾燥該聚胺酯溶液。

根據本發明之方法，其中使用高固型份之聚胺酯溶液於高溫環境中乾燥，可使其網狀分子鏈斷裂，而使聚合物分子之濃度降低，而易於均勻分佈於研磨層中，其緻密度可為0.01至0.5g/cm³ ，如經剖片使用後，其所得之研磨面更為平滑，而可提高研磨效率。

較佳地，具高固型份之聚胺酯溶液係於自約60℃至約120℃提供，此相對低溫之環境利於後續乾燥固化過程中藉由高溫使網狀分子鏈斷裂。

於本發明之較佳具體實施例中，該方法另包含一固化步驟，其係將經高溫乾燥後之研磨層於約30℃至約50℃冷卻固化。

於本發明之一較佳具體實施例中，其另包含提供一基底材料之步驟，以使聚胺酯分子附著於其上，較佳係以含浸或塗佈方式。較佳地，該基底材料為不織布，且更佳地，該基底材料為滾軋不織布。該滾軋不織布可以捲筒對捲筒之方式使用，與製造涉及模製或鑄造之單個研磨墊的習知方法比較，此方式改良了批次均勻性。

另一方面，聚胺酯溶液之黏度亦為根據本發明製造方法之一相關條件。較佳地，當使用含浸方式使聚胺酯分子附著於基底材料時，聚胺酯溶液之黏度為自約1000cps至約9000cps；另一方面，當使用塗佈方式使聚胺酯分子附著於基底材料時，聚胺酯溶液之黏度為自約8000cps至約12000cps。

如本文所使用，「不織布」意指所製造之藉由摩擦力及/或內聚力及/或黏著力而黏結之定向纖維或無規定向纖維之薄片、腹板或氈片，除去紙張及併入連接線或長絲或藉由濕磨(無論是否經額外縫製)而黏結之編織、針織、簇織、縫編產品，無論是否另外用針縫製。纖維可為天然或人造來源。其可為切斷或連續之長絲或可當場形成。視形成腹板之方法而定，不織布通常包含複合物不織布、針紮不織布、熔噴不織布、紡黏不織布、乾法不織布、濕法不織布、縫編不織布，或水刺不織布。較之編織品，不織布具有更佳材料性質。較佳地，該不織布係由纖維所組成。

如本文所使用，術語「纖維」意指一單一纖維或複合物纖維，較佳為複合物纖維。本發明所屬技術領域中具通常知識者可根據待研磨物來選擇纖維。基底材料表面之纖維提供用於研磨之突起且亦提供一支架，該支架允許研磨層之聚胺酯體置於由其界定之空間中。本發明所屬技術領域中具通常知識者根據說明書之揭示內容可協調聚胺酯與纖維之相容性並選擇適當之纖維。較佳地，該纖維係由至少一種材料所製成，其中該材料係選自由聚醯胺、對苯二胺、聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚對苯二甲酸乙二酯及聚丙烯腈所組成之群纖維由至少一種選自由以下各物組成之群的材料製成：聚醯胺、對苯二甲醯胺、聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚對苯二甲酸乙二酯、聚丙烯腈，及其混合物。

於本發明之一具體實施例中，其中該基底材料另包含彈性體。本文中使用之「彈性體」乙詞指展現類似橡膠品質之一聚合物種類。當研磨時，該彈性體可充當良好的緩衝器以避免刮傷待研磨物表面。在本發明之一個較佳實施例中，彈性體包含發泡樹脂。本文中使用之「發泡樹脂」乙詞指含有熱塑樹脂及熱分解發泡劑之材料。該彈性體較佳地包含選自由以下各物組成之群的至少一者：聚胺酯、聚烯烴、聚碳酸酯、聚乙烯醇、耐綸、彈性橡膠、聚苯乙烯、聚芳烴分子、含氟聚合物、聚醯亞胺、交聯聚氨酯、交聯聚烯烴、聚醚、聚酯、聚丙烯酸酯、彈性聚乙烯、聚四氟乙烯、聚(對苯二甲酸亞乙酯)、聚芳烴醯胺、聚芳烴、聚甲基丙烯酸甲酯、其共聚物、其嵌段共聚物、其混合物及其摻合物。

於本發明之一較佳具體實施例中，該方法另包含一剖片步驟，其係將所形成之研磨層剖片為薄片，以利於後續利用。

於本發明之一較佳具體實施例中，該方法進一步包含一拋光該研磨層之表面之步驟。如同時施以剖片步驟，此步驟較佳係於剖片後進行，拋光的方式可為任何習知的拋光方法，諸如使用砂紙研磨，其拋光條件為本發明所屬技術領域中具通常知識者所熟知。

於本發明之一具體實施例中，其另包含一施予一黏劑於該研磨層之步驟，以使該研磨墊可固著於研磨機台上。本發明所屬技術領域中具通常知識者根據說明書之揭示內容可選擇適合之黏劑。

於本發明之一較佳具體實施例中，另包含於該黏劑與該研磨層間提供一具低滲透率之膜。如本文中所使用，術語「具低滲透率之膜」係指一膜或薄膜，其大體上防止本發明之具低滲透率之膜之上表面上的聚胺酯滲透至具低滲透率之膜之下表面。較佳地，具低滲透率之膜之材料係選自由以下各物組成之群：聚對苯二甲酸乙二酯、聚丙烯、聚碳酸酯，及聚乙烯。此外，聚丙烯較佳為定向聚丙烯。

於本發明之另一較佳具體實施例中，其進一步包含一形成一糊狀層於該具低滲透率之膜之一下表面上之步驟。該糊狀層形成於該具低滲透率之膜之下表面上。更佳地，該糊狀層為壓敏性黏接劑或聚胺基甲酸酯。如本文中所使用，「壓敏性黏接劑」包含一載體薄膜及在該載體薄膜之上側及下側上的黏接劑。較佳地，該載體薄膜之材料係選自由以下各物組成之群：聚對苯二甲酸乙二酯、聚丙烯及聚乙烯。

於本發明之另一較佳具體實施例中，其另包含一形成至少一溝槽於該研磨層之表面之步驟，本發明所屬技術領域中具通常知識者根據說明書之揭示內容可選擇適當之加工方示於該研磨層之表面形成溝槽，例如使用雷射加工。該溝槽當於研磨過程中可幫助研磨液流動，較佳地，該溝距與溝寬比為1至0.05。

本發明亦提供由上述方法所製成之研磨墊。

茲以下列實例予以詳細說明本發明，唯其並不意謂本發明僅侷限於此等實例所揭示之內容。

實例：

以2.6mm之不織布作為基底材料，於室溫下將固型份約95%之聚胺酯及MPA溶劑均勻塗佈於不織布表面，其中該聚胺酯之黏度為自約10000至約11000cps，並於160℃烘烤，並冷卻至室溫。

之後，將所得之半成品經剖片至1.2±0.1mm，並使用研磨剖片至1.1±0.1mm。

將所得研磨後之剖片後施予一感壓膠於該研磨層之下，再以雷射進行溝槽加工。

比較例：

與上述實例之製造方法類似，但其中係使用低固型份(25至35wt%)之聚胺酯溶液製得。

將上述實例及比較例所製得之研磨墊以IPEC776機台研磨晶圓，並使用W-2000(Cabot)研磨液，其中SiO₂ 的含量為5至6%，pH值介於2.2至2.5間，外觀為乳白色懸浮液，其研磨效果示於下表1。

上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，而非限制本發明。本發明所屬技術領域中具通常知識者對上述實施例所做之修改及變化仍不違背本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述之申請專利範圍所列。

Claims (21)

1. 一種製造研磨墊之方法，其包含：(a)以聚胺酯溶液形成一研磨層，其中該聚胺酯之固型份大於約90 wt%，其中聚胺酯溶液係於自約60℃至約120℃提供；及(b)以自約130℃至約170℃乾燥該聚胺酯溶液。
2. 如請求項1之方法，另包含一固化步驟，其係將經乾燥後之研磨層於約30℃至約50℃冷卻固化。
3. 如請求項1之方法，另包含於步驟(a)前提供一基底材料之步驟，並使該聚胺酯分子附著於其上。
4. 如請求項3之方法，其係使用含浸或塗佈使該聚胺酯分子附著於該基底材料上。
5. 如請求項4之方法，其中使用含浸時，聚胺酯溶液之黏度為自約1000 cps至約9000 cps。
6. 如請求項4之方法，其中使用塗佈時，聚胺酯溶液之黏度為自約8000 cps至約12000 cps。
7. 如請求項3之方法，其中該基底材料包含不織布。
8. 如請求項7之方法，其中該不織布係由纖維所組成，其中該纖維係選自由單一纖維及複合纖維所組成之群。
9. 如請求項8之方法，其中該纖維係由至少一種材料所製成，其中該材料係選自由聚醯胺、對苯二胺、聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚對苯二甲酸乙二酯及聚丙烯腈所組成之群。
10. 如請求項3之方法，其中該基底材料另包含彈性體。
11. 如請求項10之方法，其中該彈性體包含發泡樹脂。
12. 如請求項11之方法，其中該彈性體包含選自由以下各物組成之群的至少一者：聚氨酯、聚烯烴、聚碳酸酯、聚乙烯醇、耐綸、彈性橡膠、聚苯乙烯、聚芳烴分子、含氟聚合物、聚醯亞胺、交聯聚氨酯、交聯聚烯烴、聚醚、聚酯、聚丙烯酸酯、彈性聚乙烯、聚四氟乙烯、聚(對苯二甲酸亞乙酯)、聚芳烴醯胺、聚芳烴、聚甲基丙烯酸甲酯、其共聚物、其嵌段共聚物、其混合物及其摻合物。
13. 如請求項1之方法，另包含一剖片步驟，將所形成之研磨層剖片為薄片。
14. 如請求項1之方法，另包含一拋光該研磨層之表面之步驟。
15. 如請求項1之方法，另包含一施予一黏劑於該研磨層之步驟。
16. 如請求項15之方法，其中該糊劑為壓敏性黏接劑或聚胺基甲酸酯。
17. 如請求項15之方法，另包含一提供一具低滲透率之膜於該黏劑與該研磨層間之步驟。
18. 如請求項17之方法，其中該具低滲透率之膜之材料係選自由聚對苯二甲酸乙二酯、聚丙烯、聚碳酸酯及聚乙烯所組成之群。
19. 如請求項18之方法，進一步包含一形成一糊狀層於該聚低滲透率之膜之一下表面上之步驟。
20. 如請求項19之方法，其中該糊狀層為壓敏性黏接劑或聚胺基甲酸酯。
21. 如請求項1之方法，另包含一形成至少一溝槽於該研磨層之表面之步驟。