TWI450911B - Production method of polishing pad and semiconductor device (1) - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種藉由化學機械磨光(CMP)使晶圓表面之凹凸平坦時所使用之研磨墊,更詳而言之,係有關於一種具有在使用鹼性漿液或酸性漿液之CMP中藉由光學方法檢測研磨狀況等之窗孔之研磨墊,以及使用該研磨墊之半導體裝置之製造方法。
於製造半導體裝置時,係進行於晶圓表面形成導電性膜且藉由微影成像、蝕刻等形成配線層之程序,或者是於配線層上形成層間絕緣膜之程序等,且藉由前述程序,於晶圓表面會產生由金屬等之導電體或絕緣體所構成之凹凸。近年來,以半導體積體電路之高密度化為目的而進行配線之微細化或多層配線化,使晶圓表面之凹凸平坦之技術隨之變得重要。
使晶圓表面之凹凸平坦之方法一般係採用CMP法。CMP係於將晶圓之被研磨面抵壓於研磨墊之研磨面之狀態下使用分散有磨料之漿液狀研磨劑(以下亦稱作漿液)進行研磨之技術。
舉例言之,如第1圖所示,CMP中一般所使用之研磨裝置包含有:研磨定盤2,係用以支持研磨墊1者;支持台(磨光頭)5,係用以支持被研磨對象物(晶圓)4者;襯墊材料,係用以進行晶圓之均一加壓者;及研磨劑之供給機構。舉例言之,研磨墊1係藉由以雙面膠黏貼而安裝於研磨定盤2。研磨定盤2與支持台5係分別配置為與受支持之研磨墊1及被研磨對象物4相對,且分別具有旋轉軸6、7。又,於支持台5設有用以將被研磨對象物4抵壓於研磨墊1之加壓機構。
在進行此種CMP時,會有晶圓表面平坦度判定之問題,即,必須檢測到達所希望之表面特性或平面狀態之時間點。以往,有關氧化膜之膜厚或研磨速度等方面係定期地處理測試晶圓,且在確認結果後對構成製品之晶圓進行研磨處理。
然而,該方法卻浪費處理測試晶圓之時間與成本,又,在完全未預先加工之測試晶圓與製品晶圓中,研磨結果會因CMP特有之負荷效應而有所不同,且在實際加工製品晶圓時將難以正確預測加工結果。
故,最近為了解決前述問題,要求一種於CMP處理時可於當下檢測出可得到所希望之表面特性或厚度之時間點的方法。此種檢測可使用各種方法。
目前所揭示之檢測方法可列舉如下:
(1)以晶圓保持頭或定盤之旋轉力矩之變化檢測晶圓與墊之間之摩擦係數之力矩檢測法(專利文獻1);
(2)檢測殘留於晶圓上之絕緣膜厚度之靜電容法(專利文獻2);
(3)於旋轉定盤內裝入利用雷射光之膜厚監測器機構之光學方法(專利文獻3、專利文獻4);
(4)分析安裝於頭部或轉軸之振動或得自加速感測器之頻譜之振動分析方法;
(5)內建於頭部內之差動變壓器應用檢測法;
(6)利用紅外線放射溫度計來計測晶圓與研磨墊間之摩擦熱或漿液與被研磨對象物間之反應熱之方法(專利文獻5);
(7)藉由測定超音波之傳播時間測定被研磨對象物之厚度之方法(專利文獻6、專利文獻7);
(8)計測晶圓表面金屬膜片阻力之方法(專利文獻8)等。
目前大多使用方法(1),然而,若由測定精度或於非接觸測定中之空間分析能力之觀點來看則以方法(3)為主流。
具體而言,方法(3)之光學檢測方法係使光束通過窗孔(透光領域)並越過研磨墊而照射於晶圓上,且藉由監測因該反射所產生之干涉信號而檢測研磨終點之方法。
一般而言,光束現在係利用具有接近600nm之波長光之He-Ne雷射光或使用於380~800nm具有波長光之鹵素燈之白色光。
此種方法係藉由監測晶圓表面層之厚度變化以得知表面凹凸之近似深度而決定終點,且在此種厚度之變化與凹凸之深度相等時結束CMP處理。此外,亦有各種關於利用此種光學方法來檢測之研磨終點檢測法及該方法所使用之研磨墊。
舉例言之,目前有一種研磨墊,該研磨墊係至少一部分具有為固體且均質並可透過190nm至3500nm之波長光的透明聚合物片(專利文獻9、專利文獻13)。又,另有一種插入階狀透明塞之研磨墊(專利文獻3),尚有一種具有與磨光面為同一面之透明塞之研磨墊(專利文獻10),更有一種研磨墊,該研磨墊係透光性構件具有非水溶性基材與分散於該非水溶性基材中之水溶性粒子,且400~800nm之光線透射率為0.1%以上者(專利文獻11、專利文獻12)。前述任一者皆揭示有使用終點檢測用之窗孔。
如前所述,光束係利用He-Ne雷射光或使用鹵素燈之白色光等,在使用白色光時,優點是可使各種波長光碰觸到晶圓上,且可得到多數晶圓表面之輪廓。使用該白色光作為光束時,必須於廣波長範圍中提高檢測精度。
又,今後,於半導體製造之高積體化、超小型化時,可預料到的是積體電路之配線寬度會愈來愈小,此時必須有高精度之光學終點檢測,然而,習知終點檢測用之窗孔卻未具有於廣波長範圍中可充分滿足之精度。特別是即使在研磨墊開始使用時可得到能滿足一定程度之檢測精度,於使用鹼性研磨漿液或酸性研磨漿液進行研磨時也會有透光領域緩慢地白濁或劣化而使終點檢測精度降低之問題,故,習知窗孔在開始使用至結束使用時之長時間內並無法持續維持高精度之光學終點檢測。
專利文獻1:美國專利第5069002號說明書
專利文獻2:美國專利第5081421號說明書
專利文獻3:日本專利公開公報特開平9-7985號公報
專利文獻4:特開平9-36072號公報
專利文獻5:美國專利第5196353號說明書
專利文獻6:特開昭55-106769號公報
專利文獻7:特開平7-135190號公報
專利文獻8:美國專利第5559428號說明書
專利文獻9:特表平11-512977號公報
專利文獻10:特開平10-83977號公報
專利文獻11:特開2002-324769號公報
專利文獻12:特開2002-324770號公報
專利文獻13:特開2003-48151號公報
本發明係用以解決前述問題而完成者,目的在提供一種即使於使用鹼性漿液或酸性漿液進行研磨時亦可在開始使用至結束使用時之長時間內持續維持高精度之光學終點檢測的研磨墊,以及使用該研磨墊之半導體裝置之製造方法。
發明人有鑑於前述現狀反覆銳意研究之結果,發現藉由使用下述透光領域來作為研磨墊用透光領域,可解決前述問題。
即,本發明係有關於一種研磨墊,該研磨墊係用於化學機械磨光且具有研磨領域及透光領域者,又,前述透光領域於測定波長400~700nm之全範圍內,於pH11之KOH水溶液浸漬24小時後之測定波長λ之透光率T1
(%)與浸漬前之測定波長λ之透光率T0
(%)之差△T(△T=T0
-T1
)(%)為10(%)以內。
又,另一本發明係有關於一種研磨墊,該研磨墊係用於化學機械磨光且具有研磨領域及透光領域者,又,前述透光領域於測定波長400~700nm之全範圍內,於pH4之H2
O2
水溶液浸漬24小時後之測定波長λ之透光率T1
(%)與浸漬前之測定波長λ之透光率T0
(%)之差△T(△T=T0
-T1
)(%)為10(%)以內。
通過研磨墊之透光領域之光強度衰減愈少,則愈可提高研磨終點之檢測精度或膜厚之測定精度,故,由於所使用測定光之波長中之透光率程度會決定研磨終點之檢測精度或膜厚之測定精度,因此變得重要。
本發明之透光領域係由於在前述KOH水溶液中浸漬前後之透光率差△T(%)[△T=(浸漬前之透光率T0
)-(浸漬後之透光率T1
)]於測定波長400~700nm之全範圍內為10(%)以內且耐鹼性優異,因此可充分承受研磨時所使用之鹼性漿液的反覆使用。故,透光領域不會緩慢地白濁或劣化,且在開始使用至結束使用時之長時間內可持續維持高精度之光學終點檢測。前述△T(%)宜為9(%)以內,△T(%)大於10(%)時,由於透光領域之透明性會因與鹼性漿液之接觸而緩慢地降低,因此無法長期地持續維持高精度之光學終點檢測。
又,本發明之其他透光領域係由於在前述H2
O2
水溶液中浸漬前後之透光率差△T(%)[△T=(浸漬前之透光率T0
)-(浸漬後之透光率T1
)]於測定波長400~700nm之全範圍內為10(%)以內且耐酸性優異,因此可充分承受研磨時所使用之酸性漿液的反覆使用。故,透光領域不會緩慢地白濁或劣化,且在開始使用至結束使用時之長時間內可持續維持高精度之光學終點檢測。前述△T(%)宜為9(%)以內,特別是以5(%)以內為佳。△T(%)大於10(%)時,由於透光領域之透明性會因與酸性漿液之接觸而緩慢地降低,因此無法長期地持續維持高精度之光學終點檢測。
另,本發明中透光領域之透光率係透光領域之厚度為1mm時之值或換算成1mm之厚度時之值。一般而言,透光率係藉由Lambert-Beer之法則依據透光領域之厚度而變化。由於厚度愈大透光率愈低,因此必須算出固定厚度時之透光率。
於本發明中,前述透光領域之形成材料宜為無發泡體。若為無發泡體,則可抑制光之散射,因此可檢測出正確之反射率,且可提高研磨之光學終點檢測精度。
又,於前述透光領域之研磨側表面不宜具有用以保持、更新研磨液之凹凸結構。若透光領域之研磨側表面具有巨觀之表面凹凸,則含有磨料等添加劑之漿液會滯留於凹部並產生光之散射、吸收,且有對檢測精度造成影響之傾向。再者,透光領域之其他面側表面亦不宜具有巨觀之表面凹凸,此係由於若具有巨觀之表面凹凸,則容易產生光之散射且有對檢測精度造成影響之虞。
於本發明中,前述研磨領域之形成材料宜為微細發泡體。
又,於前述研磨領域之研磨側表面宜設有溝。
又,前述微細發泡體之平均氣泡徑宜為70μm以下,且以50μm以下為佳。若平均氣泡徑為70μm以下,則可平面性(平坦性)良好。
又,前述微細發泡體之比重宜為0.5~1.0,且以0.7~0.9為佳。若比重小於0.5,則研磨領域之表面強度降低且被研磨對象物之可平面性降低,又,若大於1.0,則雖然研磨領域表面之微細氣泡數減少且可平面性良好,然而卻有研磨速度降低之傾向。
又,前述微細發泡體之硬度以亞斯卡(ASKER)D硬度宜為35~65度,且以35~60度為佳。若亞斯卡D硬度小於35度,則被研磨對象物之可平面性降低,若大於65度,則雖然可平面性良好,但卻有被研磨對象物之一致性(均一性)降低之傾向。
又,前述微細發泡體之壓縮率宜為0.5~5.0%,且以0.5~3.0%為佳。若壓縮率位於前述範圍內,則可充分兼顧可平面性與一致性。另,壓縮率係利用下式所算出之值。
壓縮率(%)={(T1-T2)/T1}×100
T1:微細發泡體自無負荷狀態至保持30kPa(300g/cm2
)之應力之負荷60秒時之微細發泡體厚度
T2:自T1狀態至保持180kPa(1800g/cm2
)之應力之負荷60秒時之微細發泡體厚度
又,前述微細發泡體之壓縮復原率宜為50~100%,且以60~100%為佳。若小於50%,則隨著研磨中反覆負載作用於研磨領域,研磨領域之厚度會顯現巨大變化,且研磨特性之安定性有降低之傾向。另,壓縮復原率係利用下式所算出之值。
壓縮復原率(%)={(T3-T2)/(T1-T2)}×100
T1:微細發泡體自無負荷狀態至保持30kPa(300g/cm2
)之應力之負荷60秒時之微細發泡體厚度
T2:自T1狀態至保持180kPa(1800g/cm2
)之應力之負荷60秒時之微細發泡體厚度
T3:自T2狀態以無負荷狀態保持60秒,然後保持30KPa(300g/cm2
)之應力之負荷60秒時之微細發泡體厚度
又,前述微細發泡體於40℃、1Hz之儲存模數宜為150MPa以上,且以250MPa以上為佳。若儲存模數小於150MPa,則研磨領域之表面強度降低,且有被研磨對象物之可平面性降低之傾向。另,所謂儲存模數係指利用動黏彈性測定裝置並使用拉伸試驗用工模對微細發泡體施加正弦波振動所測定之彈性係數。
又,本發明係有關於一種包含有使用前述研磨墊研磨半導體晶圓表面之程序之半導體裝置之製造方法。
第1圖係顯示習知CMP研磨中所使用之研磨裝置之一例之概觀構造圖。
第2圖係顯示本發明研磨墊之一例之概觀截面圖。
第3圖係顯示本發明研磨墊之其他例之概觀截面圖。
第4圖係顯示本發明研磨墊之其他例之概觀截面圖。
第5圖係顯示本發明研磨墊之其他例之概觀截面圖。
第6圖係顯示具有本發明終點檢測裝置之CMP研磨裝置之一例之概觀構造圖。
本發明之研磨墊至少具有研磨領域及透光領域。
透光領域於測定波長400~700nm之全範圍內,於pH11之KOH水溶液浸漬24小時後之測定波長λ之透光率T1
(%)與浸漬前之測定波長λ之透光率T0
(%)之差△T(△T=T0
-T1
)(%)必須為10(%)以內。
其他透光領域於測定波長400~700nm之全範圍內,於pH4之H2
O2
水溶液浸漬24小時後之測定波長λ之透光率T1
(%)與浸漬前之測定波長λ之透光率T0
(%)之差△T(△T=T0
-T1
)(%)必須為10(%)以內。
透光領域之形成材料係只要是可顯現前述特性之材料則無特殊之限制,舉例言之,可列舉如:聚胺基甲酸酯樹脂、聚酯樹脂、聚醯胺樹脂、丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂、鹵素系樹脂(聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯)、聚苯乙烯、烯烴系樹脂(聚乙烯、聚丙烯等)及環氧樹脂等,前述樹脂可單獨使用,亦可併用2種以上。
一般認為縮小於pH11之KOH水溶液或pH4之H2
O2
水溶液浸漬前後之透光率變化之方法係提高透光領域中使用之材料對鹼性水溶液或酸性水溶液之耐久性。使用對鹼性水溶液或酸性水溶液之耐久性低之材料時,劣化會從材料表面進行,且會使透光率降低。
又,宜使用研磨領域中所使用之形成材料或與研磨領域之物性類似之材料,特別是宜為可抑制因研磨中之修整痕量所造成透光領域之光散射的耐磨損性高之聚胺基甲酸酯樹脂。
前述聚胺基甲酸酯樹脂係由有機異氰酸酯、多元醇(高分子量多元醇、低分子量多元醇)及鏈延伸劑所構成。
有機異氰酸酯可列舉如:2,4-甲苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、2,2’-二苯甲烷二異氰酸酯、2,4’-二苯甲烷二異氰酸酯、4,4’-二苯甲烷二異氰酸酯、1,5-萘二異氰酸酯、p-伸苯二異氰酸酯、m-伸苯二異氰酸酯、p-苯二甲二異氰酸酯、m-苯二甲二異氰酸酯、六亞甲二異氰酸酯、1,4-環己烷二異氰酸酯、4,4’-二環己基甲烷二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯等。前述有機異氰酸酯可單獨使用,亦可併用2種以上。
有機異氰酸酯除了前述二異氰酸酯化合物外,亦可使用3官能以上之多官能聚異氰酸酯化合物。多官能異氰酸酯化合物有市售之反模組( )-N(拜耳公司製)或杜拉聶特()(旭化成工業公司製)等一系列之二異氰酸酯加成物化合物。若單獨使用前述3官能以上之聚異氰酸酯化合物,則由於在預聚合物合成時容易凝膠化,因此宜添加在二異氰酸酯化合物中使用。
高分子量多元醇宜為聚四亞甲基醚乙二醇所代表之聚醚多元醇;聚丁烯己二酸酯所代表之聚酯多元醇;聚己內酯多元醇;以如聚己內酯之聚酯二元醇與碳酸亞烴酯之反應物等為例之聚酯聚碳酸酯多元醇;使碳酸次乙酯與多元醇反應,接著使所得到之反應混合物與有機二羧酸反應之聚酯聚碳酸酯多元醇;及藉由聚羥基化合物與芳基碳酸酯間之酯置換反應而得之聚碳酸酯多元醇等。特別是為了提昇對鹼性水溶液或酸性水溶液之耐久性,宜使用聚醚多元醇、聚己內酯多元醇、聚酯聚碳酸酯多元醇等。使用亞甲基鏈短之乙二醇己二酸酯系時,宜與芳香族系之酸共聚合。又,為了提昇透光率,宜使用不具有長共振結構之高分子量多元醇或不太具有電子吸引性、電子給予性高之骨架結構之高分子量多元醇。前述多元醇可單獨使用,亦可併用2種以上。
又,多元醇除了前述高分子量多元醇外,亦可併用乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、1,4-環己烷二甲醇、3-甲基-1,5-戊二醇、一縮二乙二醇、二縮三乙二醇、1,4-雙(2-羥乙氧基)苯等低分子量多元醇。
鏈延伸劑可列舉如:乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、1,4-環己烷二甲醇、3-甲基-1,5-戊二醇、一縮二乙二醇、二縮三乙二醇、1,4-雙(2-羥乙氧基)苯等低分子量多元醇類,或以2,4-甲苯二胺、2,6-甲苯二胺、3,5-二乙基-2,4-甲苯二胺、4,4’-二-sec-丁基-二胺基二苯甲烷、4,4’-二胺基二苯甲烷、3,3’-二氯-4,4’-二胺基二苯甲烷、2,2’,3,3’-四氯-4,4’-二胺基二苯甲烷、4,4’-二胺基-3,3’-二乙基-5,5’-二甲基二苯甲烷、3,3’-二乙基-4,4’-二胺基二苯甲烷、4,4’-亞甲基-雙-鄰胺苯甲酸甲酯、4,4’-亞甲基-雙-鄰胺苯甲酸、4,4’-二胺二苯碸、N,N’-二-sec-丁基-p-苯二胺、4,4’-亞甲基-雙(3-氯-2,6-二乙胺)、3,3’-二氯-4,4’-二胺基-5,5’-二乙基二苯甲烷、1,2-雙(2-胺苯基硫)乙烷、三甲二醇-二-p-胺基苯甲酸酯、3,5-雙(甲硫基)-2,4-甲苯二胺等為例之聚胺類。前述鏈延伸劑可單獨使用,亦可混合2種以上。然而,由於聚胺類本身會著色,或者使用該等聚胺類所構成之樹脂亦常有著色之情形,因此宜於不損害物性或透光性之範圍內摻合。又,若使用具有芳香族烴基之化合物,則由於在短波長側之透光率有降低之傾向,因此特別是不宜使用此種化合物。又,由於鹵素基或硫基等電子給予性基或電子吸引性基與芳香環等鍵結之化合物會有透光率降低之傾向,因此特別是不宜使用此種化合物,然而,亦可於不會損害短波長側所要求之透光性之範圍內摻合。
於前述聚胺基甲酸酯樹脂中之有機異氰酸酯、多元醇及鏈延伸劑之比可依照各自之分子量或由這些化合物所製造之透光領域之期望物性等適當地加以變更。為了使透光領域得到前述特性,有機異氰酸酯之異氰酸酯基數相對於多元醇與鏈延伸劑之合計官能基(羥基+胺基)數宜為0.95~1.15,且以0.99~1.10為佳。
前述聚胺基甲酸酯樹脂可應用熔融法、溶液法等公知胺基甲酸酯化技術來製造,然而,若考慮成本、作業環境等時,則宜藉由熔融法來製造。
前述聚胺基甲酸酯樹脂之聚合順序可採用預聚合物法、一次形成法中之任一者,但宜為預先由有機異氰酸酯與多元醇合成異氰酸酯末端預聚合物且使鏈延伸劑與其反應之預聚合物法。另,目前市售有由有機異氰酸酯與多元醇所製造之異氰酸酯末端預聚合物,然而,若為適合於本發明者,則亦可加以利用且藉由預聚合物法來合成聚胺基甲酸酯樹脂。
透光領域之製作方法並無特殊之限制,可藉由公知方法來製作,舉例言之,可列舉如:使用帶鋸式或鉋式切片機將藉由前述方法所製造之聚胺基甲酸酯樹脂塊作成預定厚度之方法;使樹脂流入具有預定厚度之模孔之模具並使其硬化之方法;使用塗布技術或全張成形技術之方法等。另,透光領域有氣泡時,反射光之衰減會因光之散射而增加,且研磨終點檢測精度或膜厚測定精度有降低之傾向,故,為了除去此種氣泡,宜於混合前述材料前藉由減壓至10Torr以下而充分除去材料中所含有之氣體。又,於混合後之攪拌程序中,為了不摻雜氣泡,於一般所使用之攪拌翼式混合器時,宜以旋轉數100rpm以下來攪拌。又,攪拌程序亦宜於減壓下進行。再者,由於自轉公轉式混合機在高旋轉下亦不易摻雜氣泡,因此使用該混合機進行攪拌、脫泡亦為理想之方法。
透光領域之形狀、大小並無特殊之限制,然而宜構成與研磨領域之開口部相同之形狀、大小。
透光領域之厚度宜為0.5~4mm,且以0.6~3.5mm為佳。透光領域宜構成與研磨領域之厚度相同之厚度或小於該厚度者。透光領域比研磨領域厚時,會有研磨中因突出之部分而損傷晶圓之虞,另一方面,若過薄則耐久性不足。
又,由於一般所使用之研磨裝置係使用於500~700nm附近具有發信波長之雷射,因此於該波長領域之透光率宜為80%以上,此時,可得到高反射光並提昇終點檢測精度或膜厚檢測精度。於該波長領域之透光率以90%以上更為理想。
將前述透光領域於波長500~700nm之全領域之透光率構成80%以上的方法宜為使前述各樹脂之結構不具有對波長500~700nm之光具有吸收帶之骨架,或者是在不會損害所要求之透光性之範圍內摻合。又,減少各樹脂中電子朝分子鏈方向之流動之共振長度亦為方法之一,原因是即使構成樹脂之各單體之骨架於前述波長領域未具有大幅之吸收,藉由聚合各單體,亦可使電子朝分子鏈方向之流動之共振結構發達,且若該共振結構發達,則樹脂之光吸收帶容易朝長波長側位移之故,因此,於分子內插入可切斷共振結構之骨架等是理想的方法。再者,降低分子間之電荷移動亦為方法之一,故,宜使用由具有撓曲性之高分子鏈、具有大型官能基之高分子鏈或未含有大量電子吸引性或電子給予性高之骨架之高分子鏈等所構成之樹脂。
前述透光領域在浸漬前以下式表示之於測定波長400~700nm之透光率的變化率宜為50(%)以下,且以25(%)以下為佳。
變化率(%)={(於400~700nm之最大透光率-於400~700nm之最小透光率)/於400~700nm之最大透光率}×100
若透光率之變化率大於50(%),則通過於短波長側之透光領域之光強度之衰減增加且干涉光之振幅縮小,因此會有研磨終點檢測精度或膜厚測定精度降低之傾向。
又,前述透光領域於浸漬前在測定波長400nm之透光率宜為20%以上,且以50%以上為佳。若於波長400nm之透光率為20%以上,則可使用於400~700nm附近具有發信波長之雷射,且可得到更多的晶圓表面之輪廓,因此可進一步提高研磨終點檢測精度或膜厚測定精度。
又,前述透光領域於浸漬前在測定波長500~700nm之各透光率之差宜為5(%)以內,且以3(%)以內為佳。若於各波長之透光率之差為5(%)以內,則在分光分析晶圓之膜厚時可於晶圓上照射一定之入射光,且可算出正確之反射率,因此可提高檢測精度。
又,透光領域之厚度誤差宜為100μm以下,且以50μm以下為佳。若厚度誤差大於100μm,則會構成具有大幅起伏之透光領域,且產生對晶圓之接觸狀態相異之部分,因此會有對研磨特性造成影響之傾向。
抑制厚度誤差之方法可列舉如將構成預定厚度之片表面進行磨光之方法。磨光宜使用粒度等相異之研磨片階段性地進行。另,將透光領域磨光時,表面粗度愈小愈好。表面粗度大時,由於入射光會在透光領域表面亂反射,因此透光率會降低,且檢測精度有降低之傾向。
研磨領域之形成材料若為通常作為研磨層材料使用者則無特殊之限制而可加以使用,然而,本發明中宜使用微細發泡體。藉由構成微細發泡體,位於表面之氣泡部分可保持漿液且可增加研磨速度。
研磨領域之形成材料可列舉如:聚胺基甲酸酯樹脂、聚酯樹脂、聚醯胺樹脂、丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂、鹵素系樹脂(聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯)、聚苯乙烯、烯烴系樹脂(聚乙烯、聚丙烯等)、環氧樹脂及感光性樹脂等。前述樹脂可單獨使用,亦可併用2種以上。另,研磨領域之形成材料可為與透光領域相同之組成,亦可為相異之組成,然而,宜使用與透光領域所使用之形成材料相同種類的材料。
聚胺基甲酸酯樹脂係具有優異之耐磨損性,且可藉由變更各種原料組成而輕易地得到具有所期望物性之聚合物,因此作為研磨領域之形成材料為特別理想之材料。
前述聚胺基甲酸酯樹脂係由有機異氰酸酯、多元醇(高分子量多元醇、低分子量多元醇)、鏈延伸劑所構成。
所使用之有機異氰酸酯並無特殊之限制,舉例言之,可列舉如前述有機異氰酸酯。
所使用之高分子量多元醇並無特殊之限制,舉例言之,可列舉如前述高分子量多元醇。另,前述高分子量多元醇之數量平均分子量並無特殊之限制,然而,若由所得到之聚胺基甲酸酯之彈性特性等觀點來看,則以500~2000為佳。若數量平均分子量小於500,則使用該多元醇之聚胺基甲酸酯未具有充分之彈性特性而變成易脆之聚合物,因此,由該聚胺基甲酸酯所製造之研磨墊會變得過硬且成為晶圓表面刮傷之原因。又,由於變得容易磨損,因此,若從研磨墊之使用壽命之觀點來看亦不理想。另一方面,若數量平均分子量大於2000,則使用該多元醇之聚胺基甲酸酯會變得過軟,因此,由該聚胺基甲酸酯所製造之研磨墊會有平坦化特性劣化之傾向。
又,多元醇除了前述高分子量多元醇外,亦可併用前述低分子量多元醇。
又,多元醇中高分子量多元醇與低分子量多元醇之比可依照從該等多元醇製造之研磨領域所要求之特性來決定。
鏈延伸劑可列舉如:以4,4’-亞甲基雙(o-氯苯胺)、2,6-二氯-p-苯二胺、4,4’-亞甲基雙(2,3-二氯苯胺)等為例之聚胺類,或前述低分子量多元醇。前述鏈延伸劑可使用1種,亦可併用2種以上。
於前述聚胺基甲酸酯樹脂中之有機異氰酸酯、多元醇及鏈延伸劑之比可依照各自之分子量或由這些化合物所製造之研磨領域之期望物性等作各種變更而得。為了得到研磨特性優異之研磨領域,有機異氰酸酯之異氰酸酯基數相對於多元醇與鏈延伸劑之合計官能基(羥基+胺基)數宜為0.95~1.15,且以0.99~1.10為佳。
前述聚胺基甲酸酯樹脂可藉由與前述方法相同之方法來製造。另,依需要亦可於聚胺基甲酸酯樹脂中添加抗氧化劑等之安定劑、界面活性劑、潤滑劑、顏料、填充劑、去靜電劑、其他添加劑。
使前述聚胺基甲酸酯樹脂微細發泡之方法並無特殊之限制,舉例言之,可列舉如:添加空心顆粒之方法;藉由機械發泡法及化學發泡法等來使其發泡之方法等。另,亦可併用各種方法,特別是以使用為聚烷基矽氧烷與聚醚之共聚物且未具有活性羥基之聚矽氧系界面活性劑之機械發泡法為佳。該聚矽氧系界面活性劑可列舉如:SH-192(東連(東 )製)等適當之化合物。
以下說明製造研磨領域所使用之獨立氣泡式聚胺基甲酸酯發泡體之方法之例子。前述聚胺基甲酸酯發泡體之製造方法包含有以下程序。
於異氰酸酯末端預聚合物中添加聚矽氧系界面活性劑,然後與非反應性氣體攪拌且使非反應性氣體構成微細氣泡並分散且作成氣泡分散液。異氰酸酯末端預聚合物於常溫下為固體時,預熱至適當溫度且熔融後使用。
於前述氣泡分散液中添加鏈延伸劑並混合攪拌。
將混合有鏈延伸劑之異氰酸酯末端預聚合物澆注成型並使其加熱硬化。
用以形成微細氣泡之非反應性氣體宜為非可燃性者,具體而言,可列舉如:氮、氧、二氧化碳、氦或氬等稀有氣體或該等氣體之混合氣體,成本上最為理想的是使用乾燥並已除去水分之空氣。
將非反應性氣體作成微細氣泡狀並使其分散於含有聚矽氧系界面活性劑之異氰酸酯末端預聚合物之攪拌裝置並無特殊之限制,可使用公知攪拌裝置,具體而言,可列舉如:高速攪拌器、溶解器、雙軸遊星型混合器(行星混合器)等。攪拌裝置之攪拌翼形狀亦無特殊之限制,然而,若使用發泡器型攪拌翼,則由於可得到微細氣泡,因此較為理想。
另,攪拌程序中作成氣泡分散液之攪拌與混合程序中添加鏈延伸劑並混合之攪拌使用不同之攪拌裝置亦為理想之實施態樣,特別是混合程序中之攪拌亦可不是形成氣泡之攪拌,且宜使用不會捲入大氣泡之攪拌裝置。此種攪拌裝置宜為遊星型混合器。攪拌程序與混合程序之攪拌裝置使用相同之攪拌裝置亦不成問題,且亦宜依需要進行調整攪拌翼旋轉速度等攪拌條件之調整後使用。
於前述聚胺基甲酸酯微細發泡體之製造方法中,將使氣泡分散液流入模具並反應至不會流動為止之發泡體進行加熱、後固化者具有提昇發泡體之物理特性之效果且非常適合。又,亦可構成使氣泡分散液流入模具後直接放入加熱烘爐中並進行後固化之條件,由於在此種條件下熱亦不會立刻傳送至反應成分,因此氣泡徑不會變大。若硬化反應於大氣壓力下進行,則由於氣泡形狀安定,因此較為理想。
於前述聚胺基甲酸酯樹脂之製造中,亦可使用第三胺、有機錫系等公知之促進聚胺基甲酸酯反應之觸媒。觸媒之種類、添加量係於混合程序後考慮流入預定形狀之模具之流動時間後再加以選擇。
前述聚胺基甲酸酯發泡體之製造可為於容器中計量、投入各成分並進行攪拌之分批作業方式,又,亦可為於攪拌裝置中連續供給各成分與非反應性氣體後進行攪拌且送出氣泡分散液並製造成形品之連續生產方式。
構成研磨層之研磨領域係將依前述所製作之聚胺基甲酸酯發泡體裁切為預定尺寸來製造。
本發明之研磨領域宜於與晶圓接觸之研磨側表面設置用以保持、更新漿液之溝。研磨領域藉由微細發泡體來形成時,雖然在研磨表面具有許多開口且具有保持漿液之作用,然而,為了更有效率地進行漿液之保持性與漿液之更新,且亦為了防止因與晶圓之吸附所造成之晶圓之破壞,故宜於研磨側表面具有溝。溝只要是可保持、更新漿液之表面形狀則無特殊之限制,舉例言之,可列舉如:XY格子溝、同心圓狀溝、貫通孔、未貫通之孔、多角柱、圓柱、螺旋狀溝、偏心圓狀溝、放射狀溝及前述溝之組合。又,溝間距、溝寬度、溝深度等亦無特殊之限制,可適當地選擇來形成。再者,前述溝一般為具有規則性者,然而,為了構成具有理想之漿液保持、更新性者,亦可在各一定範圍內改變溝間距、溝寬度、溝深度等。
前述溝之形成方法並無特殊之限制,舉例言之,可列舉如:使用預定尺寸之如切削刀之工模並進行機械切削之方法;使樹脂流入具有預定表面形狀之模具並使其硬化之方法;以具有預定表面形狀之加壓板加壓樹脂來形成之方法;利用微影成像來形成之方法;利用印刷法來形成之方法;及藉由使用二氧化碳雷射等雷射光來形成之方法等。
研磨領域之厚度並無特殊之限制為0.8~4mm。製作前述厚度之研磨領域之方法可列舉如:使用帶鋸式或鉋式切片機將前述微細發泡體塊作成預定厚度之方法;使樹脂流入具有預定厚度之模孔之模具並使其硬化之方法;及使用塗布技術或全張成形技術之方法等。
又,研磨領域之厚度誤差宜為100μm以下,特別是以50μm以下為佳。厚度誤差大於100μm時,研磨領域會構成具有大幅起伏者,且產生對晶圓之接觸狀態相異之部分,並有對研磨特性造成不良影響之傾向。又,為了消除研磨領域之厚度誤差,一般而言,係於研磨初期利用使鑽石磨料電沈積或熔合之修整器修整研磨領域之表面,然而,若大於前述範圍,則修整時間會增加且生產效率降低。又,抑制厚度誤差之方法亦包含將構成預定厚度之研磨領域表面進行磨光之方法。磨光時宜藉由粒度等相異之研磨片階段性地進行。
具有研磨領域及透光領域之研磨墊之製作方法並無特殊之限制,可考慮各種方法,以下說明具體例。另,下述具體例中揭示有關設置有緩衝層之研磨墊,但亦可為未設置緩衝層之研磨墊。
首先,如第2圖所示,第1例係使開口為預定大小之研磨領域9與雙面膠10黏合,並於雙面膠10之下方以對準研磨領域9之開口部來黏合開口為預定大小之緩衝層11,其次,將具有脫模紙13之雙面膠12黏合於緩衝層11,且將透光領域8嵌入研磨領域9之開口部並黏合之方法。
如第3圖所示,第2具體例係使開口為預定大小之研磨領域9與雙面膠10黏合,並於雙面膠10之下方黏合緩衝層11,然後,使雙面膠10及緩衝層11開口為預定大小,以對準研磨領域9之開口部,其次,將具有脫模紙13之雙面膠12黏合於緩衝層11,且將透光領域8嵌入研磨領域9之開口部並黏合之方法。
如第4圖所示,第3具體例係使開口為預定大小之研磨領域9與雙面膠10黏合,並於雙面膠10之下方黏合緩衝層11,其次,使具有脫模紙13之雙面膠12黏合於緩衝層11之相對面,然後,從雙面膠10至脫模紙13皆開口為預定大小,以對準研磨領域9之開口部,又,將透光領域8嵌入研磨領域9之開口部並黏合之方法。另,此時,由於透光領域8之相對側呈開放狀態且有可能會積落塵土,因此宜安裝用來阻塞之構件14。
如第5圖所示,第4具體例係使黏合有具脫模紙13之雙面膠12之緩衝層11開口為預定大小,其次,使開口為預定大小之研磨領域9與雙面膠10黏合,並以對準開口部來黏合,接著,將透光領域8嵌入研磨領域9之開口部並黏合之方法。另,此時,由於研磨領域之相對側呈開放狀態且有可能會積落塵土,因此宜安裝用來阻塞之構件14。
於前述研磨墊之製作方法中,使研磨領域或緩衝層等開口之方法並無特殊之限制,舉例言之,可列舉如:加壓具有切削能力之工模後開口之方法;利用藉由碳酸雷射等之雷射之方法;及利用如切削刀之工模來磨削之方法等。另,研磨領域開口部之大小及形狀並無特殊之限制。
前述緩衝層係彌補研磨領域(研磨層)之特性者。緩衝層係CMP中用以兼顧為互償關係之可平面性與一致性兩者所必須者。所謂可平面性係指研磨過具有圖案形成時所產生之微小凹凸之晶圓時的圖案部平坦性,所謂一致性則指晶圓全體之均一性。依照研磨層之特性改善可平面性,且依照緩衝層之特性改善一致性。於本發明之研磨墊中,緩衝層宜使用比研磨層更為柔軟者。
前述緩衝層之形成材料並無特殊之限制,舉例言之,可列舉如:聚酯不織布、尼龍不織布、丙烯酸不織布等纖維不織布、如浸漬過聚胺基甲酸酯之聚酯不織布之樹脂浸漬不織布、聚胺基甲酸酯泡體、聚乙烯泡體等高分子樹脂發泡體、丁二烯橡膠、異戊二烯橡膠等橡膠性樹脂及感光性樹脂等。
黏合研磨領域9所使用之研磨層與緩衝層11之方法可列舉如:以雙面膠挾住研磨領域與緩衝層並加壓之方法。
雙面膠係具有於不織布或膜等基材之雙面上設置接著層之一般構造。若考慮防止漿液滲入緩衝層等,則基材宜使用膜。又,接著層之組成可列舉如橡膠系接著劑或丙烯酸系接著劑等。若考慮金屬離子之含量,則由於丙烯酸系接著劑之金屬離子含量少,因此較為理想。又,由於有時研磨領域與緩衝層之組成亦會不同,因此亦可將雙面膠之各接著層組成構成相異組成,且使各層之接著力適切化。
黏合緩衝層11與雙面膠12之方法可列舉如將雙面膠加壓接著於緩衝層之方法。
與前述相同,雙面膠係具有於不織布或膜等基材之雙面上設置接著層之一般構造。於研磨墊使用後,若考慮從層板剝下者,則由於基材使用膜時可解決殘餘膠帶等問題,因此較為理想。又,接著層之組成與前述相同。
前述構件14係只要可阻塞開口部者則無特殊之限制,但在進行研磨時必須為可剝離者。
半導體裝置係經由使用前述研磨墊研磨半導體晶圓之表面之程序而製造。一般而言,半導體晶圓係矽晶圓上積層有配線金屬及氧化膜者。半導體晶圓之研磨方法、研磨裝置並無特殊之限制,舉例言之,如第1圖所示,可使用下述研磨裝置等來進行,該研磨裝置包含有:研磨定盤2,係用以支持研磨墊1者;支持台5(磨光頭),係用以支持半導體晶圓4者;襯墊材料,係用以進行晶圓之均一加壓者;及研磨劑3之供給機構。舉例言之,研磨墊1係藉由以雙面膠黏貼而安裝於研磨定盤2。研磨定盤2與支持台5係分別配置為與受支持之研磨墊1與半導體晶圓4相對,且分別具有旋轉軸6、7。又,於支持台5側設有用以將半導體晶圓4抵壓於研磨墊1之加壓機構。研磨時,使研磨定盤2與支持台5旋轉並將半導體晶圓4抵壓於研磨墊1,且一面供給鹼性漿液一面進行研磨。漿液之流量、研磨負載、研磨定盤旋轉數及晶圓旋轉數並無特殊之限制,可適當地調整後進行。
藉此,除去半導體晶圓4表面突出之部分並研磨成平坦狀,然後,藉由切粒、接合、封裝等來製造半導體裝置。半導體裝置係用於演算處理裝置或記憶體等。
以下說明具體顯示本發明構造與效果之實施例等。另,實施例等中之評價項目係如下述來測定。
將所製作之透光領域構件切出2cm×6cm(厚度:任意)之大小並作成透光率測定用試料。使用分光光度計(日立製作所製,U-3210 Spectro Photometer),並於測定波長領域400~700nm進行測定。利用Lambert-Beer法則,將該等透光率之測定結果換算為厚度1mm之透光率。
將所製作之透光領域構件切出2cm×6cm(厚度:任意)之大小並得到透光率測定用試料,且將該試料浸漬在業已調整為pH11之KOH水溶液(50ml,60℃)或業已調整為pH4之H2
O2
水溶液(50ml,60℃)中24小時,然後,取出試料並擦去表面之水溶液,且利用前述分光光度計於測定波長領域400~700nm進行測定。利用Lambert-Beer法則,將該等透光率之測定結果換算為厚度1mm之透光率。
自於pH11之KOH水溶液或pH4之H2
O2
水溶液浸漬24小時後之測定波長λ之透光率T1
(%)與浸漬前之測定波長λ之透光率T0
(%)算出△T(%)。測定波長範圍係400~700nm,且使用測定波長λ為700、600、500及400之各透光率進行評價。
△T(%)=(浸漬前之透光率T0
)-(浸漬後之透光率T1
)
將利用切片機盡量削薄為厚度1mm而平行切出之研磨領域作成平均氣泡徑測定用試料。將試料固定於載玻片上,並利用圖像處理裝置(東洋紡織公司製,Image Analyzer V10)測定任意0.2mm×0.2mm範圍之全氣泡徑,且算出平均氣泡徑。
依據JIS Z8807-1976來進行。將切出4cm×8.5cm之長方塊狀(厚度:任意)研磨領域作成比重測定用試料,且於溫度23℃±2℃、溼度50%±5%之環境下靜置16小時。測定係使用比重計(賽多利斯(SARTORIUS)公司製)並測定比重。
依據JIS K6253-1997來進行。將切出2cm×2cm(厚度:任意)之大小之研磨領域作成硬度測定用試料,且於溫度23℃±2℃、溼度50%±5%之環境下靜置16小時。測定時疊合試料並構成厚度6mm以上。又,使用硬度計(高分子計器公司製,亞斯卡D型硬度計)並測定硬度。
將切出直徑7mm之圓(厚度:任意)之研磨領域(研磨層)作成壓縮率及壓縮復原率測定用試料,並於溫度23℃±2℃、溼度50%±5%之環境下靜置40小時。測定係使用熱分析測定器TMA(SEIKO INSTRUMENTS製,SS6000),並測定壓縮率與壓縮復原率。又,以下顯示壓縮率與壓縮復原率之算式。
壓縮率(%)={(T1-T2)/T1}×100
T1:研磨層自無負荷狀態至保持30kPa(300g/cm2
)之應力之負荷60秒時之研磨層厚度
T2:自T1狀態至保持180kPa(1800g/cm2
)之應力之負荷60秒時之研磨層厚度
壓縮復原率(%)={(T3-T2)/(T1-T2)}×100
T1:研磨層自無負荷狀態至保持30kPa(300g/cm2
)之應力之負荷60秒時之研磨層厚度
T2:自T1狀態至保持180kPa(1800g/cm2
)之應力之負荷60秒時之研磨層厚度
T3:自T2狀態以無負荷狀態保持60秒,然後保持30KPa(300g/cm2
)之應力之負荷60秒時之研磨層厚度
依據JIS K7198-1991來進行。將切出3mm×40mm之長方塊狀(厚度:任意)研磨領域作成動黏彈性測定用試料,且於23℃之環境條件下在放有二氧化矽凝膠之容器內靜置4日。切出後各片的正確寬度及厚度之計測係藉由測微計來進行。測定係使用動黏彈性光譜儀(岩本製作所製,現為IS技研),且測定儲存模數E’。以下顯示該時之測定條件。
測定溫度:40℃
施加應變:0.03%
初期負載:20g
頻率:1Hz
晶圓之膜厚光學檢測評價A係藉由下述方法來進行。晶圓係使用於8英寸之矽晶圓上成膜1μm熱氧化膜者,且首先於其上設置前述浸漬前之透光領域(厚度:1.25mm)。使用干涉式膜厚測定裝置(大塚電子公司製),並於波長領域400~700nm進行數次膜厚測定。確認所算出之膜厚結果及於各波長之干涉光之波峰與波谷狀況,並藉由後述基準評價浸漬前之透光領域之膜厚檢測,然後,設置前述浸漬後之透光領域,且進行相同之測定。又,與浸漬前之結果比較,並藉由後述基準評價於KOH水溶液或H2
O2
水溶液浸漬前後之膜厚檢測變化。
○:再現性非常良好且可測定膜厚。
△:再現性良好且可測定膜厚。
×:再現性差且檢測精度不足。
○:於浸漬前後再現性良好且可測定膜厚。
×:於浸漬前後再現性差,且因KOH水溶液或H2
O2
水溶液之浸漬使膜厚檢測精度降低。
晶圓之膜厚光學檢測評價B係藉由下述方法來進行。晶圓係使用於8英寸之矽晶圓上成膜1μm熱氧化膜者,且首先於其上設置前述浸漬前之透光領域(厚度:1.25mm)。使用利用He-Ne雷射之干涉式膜厚測定裝置,並於波長633nm進行數次膜厚測定。確認所算出之膜厚結果及於各波長之干涉光之波峰與波谷狀況,並藉由下述基準評價浸漬前之透光領域之膜厚檢測,然後,設置前述浸漬後之透光領域,且進行相同之測定。又,與浸漬前之結果比較,並藉由下述基準評價於KOH水溶液或H2
O2
水溶液浸漬前後之膜厚檢測變化。
○:再現性良好且可測定膜厚。
×:再現性差且檢測精度不足。
○:於浸漬前後再現性良好且可測定膜厚。
×:於浸漬前後再現性差,且因KOH水溶液或H2
O2
水溶液之浸漬使膜厚檢測精度降低。
研磨裝置使用SPP600S(岡本工作機械公司製),且使用所製作之研磨墊進行研磨特性之評價。研磨率係將於8英寸之矽晶圓上成膜1μm熱氧化膜者研磨約0.5μm後從此時之時間所算出。氧化膜之膜厚測定係使用干涉式膜厚測定裝置(大塚電子公司製)。研磨條件係於研磨中以流量150ml/min來添加二氧化矽漿液(SS12,克伯特()公司製)以作為鹼性漿液。研磨負載為350g/cm2
,研磨定盤旋轉數為35rpm,晶圓旋轉數為30rpm。面內均一性之評價係測定28點之如前述進行研磨之晶圓之面內膜厚,且藉由下式求取面內均一性。另,面內均一性之值愈小,則均一性愈優異。
面內均一性(%)={(最大膜厚-最小膜厚)/(最大膜厚+最小膜厚)}×100
混合14790重量份之甲苯二異氰酸酯(2,4-形態/2,6-形態=80/20之混合物)、3930重量份之4,4’-二環己基甲烷二異氰酸酯、25150重量份之聚四亞甲基二醇(數量平均分子量:1006,分子量分布:1.7)及2756重量份之一縮二乙二醇,且以80℃加熱攪拌120分鐘,得到異氰酸酯末端預聚合物(異氰酸酯當量:2.1meq/g)。於反應容器內混合100重量份業經過濾之前述預聚合物及3重量份業經過濾之聚矽氧系非離子界面活性劑(東連公司製,SH192),且將溫度調整為80℃。使用攪拌翼,以旋轉數900rpm激烈地攪拌約4分鐘,使氣泡取入反應系統內。又,於其中添加預先以120℃熔融且業已過濾之4,4’-亞甲基雙(o-氯苯胺)(井原()化學公司製,井原Q胺MT)26重量份。持續攪拌約1分鐘,然後,使反應溶液流入塗布平鍋型敞模中。於該反應溶液之流動性消失時放入烘爐內,並以110℃進行6小時之後固化,得到聚胺基甲酸酯樹脂發泡體塊。使用帶鋸式切片機(費建( )公司製),將該聚胺基甲酸酯樹脂發泡體塊切片,得到聚胺基甲酸酯樹脂發泡體片。其次,使用磨光機(亞米特克()公司製),以預定厚度將該片進行表面磨光,並作成調整過厚度精度之片(片厚度:1.27mm)。將該進行過磨光處理之片穿通為預定直徑(61cm),並利用溝加工機(東邦鋼機公司製),於表面進行溝寬度0.25mm、溝間距1.50mm、溝深度0.40mm之同心圓狀之溝加工。使用層壓機,將雙面膠(積水化學工業公司製,雙裹膠帶)黏於與該片之溝加工面相對側之面,然後,於該溝加工之片之預定位置穿通用以嵌入透光領域之孔(厚度1.27mm,57.5mm×19.5mm),並製作具有雙面膠之研磨領域。所製作之研磨領域之各物性係平均氣泡徑45μm、比重0.86、亞斯卡D硬度53度、壓縮率1.0%、壓縮復原率65.0%、儲存模數275MPa。
混合128重量份之由己二酸、己二醇與乙二醇所構成之聚酯多元醇(數量平均分子量2400)及30重量份之1,4-丁二醇,且調溫至70℃。於該混合液中加入100重量份預先調溫至70℃之4,4’-二苯甲烷二異氰酸酯,且攪拌約1分鐘。接著,使該混合液流入保溫為100℃之容器中,並以100℃進行8小時之後固化後,製作聚胺基甲酸酯樹脂。使用所製作之聚胺基甲酸酯樹脂,並藉由射出成型製作透光領域(長度57mm、寬度19mm、厚度1.25mm)。
於製造例A-1中,除了變更為89重量份之由己二酸、己二醇與乙二醇所構成之聚酯多元醇(數量平均分子量2000)及31重量份之1,4-丁二醇外,藉由與製造例A-1相同之方法,製作透光領域(長度57mm、寬度19mm、厚度1.25mm)。
於製造例A-1中,除了使用75重量份之聚四亞甲基二醇(數量平均分子量890)以取代聚酯多元醇,以及將1,4-丁二醇之添加量變更為28重量份外,藉由與製造例A-1相同之方法,製作透光領域(長度57mm、寬度19mm、厚度1.25mm)。
於製造例A-1中,除了變更為120重量份之聚己內酯多元醇(數量平均分子量2000)以取代聚酯多元醇及31重量份之1,4-丁二醇外,藉由與製造例A-1相同之方法,製作透光領域(長度57mm、寬度19mm、厚度1.25mm)。
於反應容器內放入14790重量份之甲苯二異氰酸酯(2,4-形態/2,6-形態=80/20之混合物)、3930重量份之4,4’-二環己基甲烷二異氰酸酯、25150重量份之聚四亞甲基二醇(數量平均分子量:1006,分子量分布:1.7)及2756重量份之一縮二乙二醇,且以80℃加熱攪拌120分鐘,得到異氰酸酯末端預聚合物(異氰酸酯當量:2.1meq/g)。於減壓槽計量100重量份之該預聚合物,並藉由減壓(約10Torr)使殘存於預聚合物中之氣體脫泡。於業已脫泡之前述預聚合物中添加29重量份之預先以120℃熔融之4,4’-亞甲基雙(o-氯苯胺),並使用自轉公轉式混合機(新鍵()公司製),以旋轉數800rpm攪拌約3分鐘。接著,使該混合物流入模具,且於110℃之烘爐中進行9小時後固化,得到聚胺基甲酸酯樹脂片,然後,將該聚胺基甲酸酯樹脂片之雙面進行磨光研磨,且製作透光領域(長度57mm、寬度19mm、厚度1.25mm)。
於製造例A-1中,除了變更為120重量份之由己二酸與乙二醇所構成之聚酯多元醇(數量平均分子量2000)以取代由己二酸、己二醇與乙二醇所構成之聚酯多元醇,以及31重量份之1,4-丁二醇外,藉由與製造例A-1相同之方法,製作透光領域(長度57mm、寬度19mm、厚度1.25mm)。
於製造例A-5中,除了將4,4’-二環己基甲烷二異氰酸酯變更為4,4’-二異氰酸酯二苯醚3778重量份外,藉由與製造例A-5相同之方法,製作透光領域(長度57mm、寬度19mm、厚度1.25mm)。
利用層壓機,將表面進行磨光且業經電暈處理之聚乙烯泡體(東連公司製,東連沛夫(),厚度:0.8mm)所構成之緩衝層黏合於前述所製作具有雙面膠之研磨領域之黏著面,再者,於緩衝層表面黏合雙面膠,然後,於研磨領域用以嵌入透光領域所穿通之孔部分中,以51mm×13mm之大小穿通緩衝層並使孔貫通,然後,嵌入製造例A-1中所製作之透光領域並製作研磨墊。表1顯示所製作之研磨墊之研磨特性等。
使用製造例A-2中所製作之透光領域,並藉由與實施例A-1相同之方法製作研磨墊。表1顯示所製作之研磨墊之研磨特性等。
使用製造例A-3中所製作之透光領域,並藉由與實施例A-1相同之方法製作研磨墊。表1顯示所製作之研磨墊之研磨特性等。
使用製造例A-4中所製作之透光領域,並藉由與實施例A-1相同之方法製作研磨墊。表1顯示所製作之研磨墊之研磨特性等。
使用製造例A-5中所製作之透光領域,並藉由與實施例A-1相同之方法製作研磨墊。表1顯示所製作之研磨墊之研磨特性等。
使用製造例A-6中所製作之透光領域,並藉由與實施例A-1相同之方法製作研磨墊。表1顯示所製作之研磨墊之研磨特性等。
使用製造例A-7中所製作之透光領域,並藉由與實施例A-1相同之方法製作研磨墊。表1顯示所製作之研磨墊之研磨特性等。
由表1可知,若△T為10%以內(實施例A-1~A-4、參考例A-1),則即使使用鹼性漿液進行研磨亦可長期地持續維持高精度之光學終點檢測,若△T大於10%(比較例A-1),則使用鹼性漿液進行研磨時無法長期地持續維持高精度之光學終點檢測。若於波長500~700nm之全領域之透光率小於80%(參考例A-2),則膜厚檢測精度不足。
混合128重量份之由己二酸、己二醇與乙二醇所構成之聚酯多元醇(數量平均分子量2050)及30重量份之1,4-丁二醇,且調溫至70℃。於該混合液中加入100重量份預先調溫至70℃之4,4’-二苯甲烷二異氰酸酯,且攪拌約1分鐘。接著,使該混合液流入保溫為100℃之容器中,並以100℃進行8小時之後固化後,製作聚胺基甲酸酯樹脂。使用所製作之聚胺基甲酸酯樹脂,並藉由射出成型製作透光領域(長度57mm、寬度19mm、厚度1.25mm)。
於製造例B-1中,除了變更為89重量份之由己二酸、己二醇與乙二醇所構成之聚酯多元醇(數量平均分子量1720)及31重量份之1,4-丁二醇外,藉由與製造例B-1相同之方法,製作透光領域(長度57mm、寬度19mm、厚度1.25mm)。
於製造例B-1中,除了使用75重量份之聚四亞甲基二醇(數量平均分子量890)以取代聚酯多元醇,以及將1,4-丁二醇之添加量變更為28重量份外,藉由與製造例B-1相同之方法,製作透光領域(長度57mm、寬度19mm、厚度1.25mm)。
於製造例B-1中,除了變更為120重量份之聚己內酯多元醇(數量平均分子量2000)以取代聚酯多元醇及31重量份之1,4-丁二醇外,藉由與製造例B-1相同之方法,製作透光領域(長度57mm、寬度19mm、厚度1.25mm)。
於反應容器內放入14790重量份之甲苯二異氰酸酯(2,4-形態/2,6-形態=80/20之混合物)、3930重量份之4,4’-二環己基甲烷二異氰酸酯、25150重量份之聚四亞甲基二醇(數量平均分子量:1006,分子量分布:1.7)及2756重量份之一縮二乙二醇,且以80℃加熱攪拌120分鐘,得到異氰酸酯末端預聚合物(異氰酸酯當量:2.1meq/g)。於減壓槽計量100重量份之該預聚合物,並藉由減壓(約10Torr)使殘存於預聚合物中之氣體脫泡。於業已脫泡之前述預聚合物中添加29重量份之預先以120℃熔融之4,4’-亞甲基雙(o-氯苯胺),並使用自轉公轉式混合機(新鍵公司製),以旋轉數800rpm攪拌約3分鐘。接著,使該混合物流入模具,且於110℃之烘爐中進行9小時後固化,得到聚胺基甲酸酯樹脂片,然後,將該聚胺基甲酸酯樹脂片之雙面進行磨光研磨,且製作透光領域(長度57mm、寬度19mm、厚度1.25mm)。
於製造例B-1中,除了變更為120重量份之由己二酸與乙二醇所構成之聚酯多元醇(數量平均分子量2000)以取代由己二酸、己二醇與乙二醇所構成之聚酯多元醇,以及31重量份之1,4-丁二醇外,藉由與製造例B-1相同之方法,製作透光領域(長度57mm、寬度19mm、厚度1.25mm)。
於製造例B-5中,除了變更為4,4’-二異氰酸酯二苯醚3778重量份以取代4,4’-二環己基甲烷二異氰酸酯外,藉由與製造例B-5相同之方法,製作透光領域(長度57mm、寬度19mm、厚度1.25mm)。
利用層壓機,將表面進行磨光且業經電暈處理之聚乙烯泡體(東連公司製,東連沛夫,厚度:0.8mm)所構成之緩衝層黏合於前述所製作具有雙面膠之研磨領域之黏著面,再者,於緩衝層表面黏合雙面膠,然後,於研磨領域用以嵌入透光領域所穿通之孔部分中,以51mm×13mm之大小穿通緩衝層並使孔貫通,然後,嵌入製造例B-1中所製作之透光領域並製作研磨墊。表2顯示所製作之研磨墊之研磨特性等。
使用製造例B-2中所製作之透光領域,並藉由與實施例B-1相同之方法製作研磨墊。表2顯示所製作之研磨墊之研磨特性等。
使用製造例B-3中所製作之透光領域,並藉由與實施例B-1相同之方法製作研磨墊。表2顯示所製作之研磨墊之研磨特性等。
使用製造例B-4中所製作之透光領域,並藉由與實施例B-1相同之方法製作研磨墊。表2顯示所製作之研磨墊之研磨特性等。
使用製造例B-5中所製作之透光領域,並藉由與實施例B-1相同之方法製作研磨墊。表2顯示所製作之研磨墊之研磨特性等。
使用製造例B-6中所製作之透光領域,並藉由與實施例B-1相同之方法製作研磨墊。表2顯示所製作之研磨墊之研磨特性等。
使用製造例B-7中所製作之透光領域,並藉由與實施例B-1相同之方法製作研磨墊。表2顯示所製作之研磨墊之研磨特性等。
由表2可知,若△T為10%以內(實施例B-1~B-4、參考例B-1),則即使使用酸性漿液進行研磨亦可長期地持續維持高精度之光學終點檢測,若△T大於10%(比較例B-1),則使用酸性漿液進行研磨時無法長期地持續維持高精度之光學終點檢測。若於波長500~700nm之全領域之透光率小於80%(參考例B-2),則膜厚檢測精度不足。
本發明之研磨墊係於藉由化學機械磨光(CMP)使晶圓表面之凹凸平坦時所使用者,更詳而言之,係為了於使用鹼性漿液或酸性漿液之CMP中藉由光學方法檢測研磨狀況等時所使用者。
1...研磨墊
2...定盤
3...研磨劑(漿液)
4...被研磨對象物(晶圓)
5...被研磨對象物(晶圓)支持台(磨光頭)
6,7...旋轉軸
8...透光領域
9...研磨領域
10,12...雙面膠
11...緩衝層
13...脫模紙(膜)
14...阻塞開口部之構件
15...雷射干涉計
16...雷射束
第1圖係顯示習知CMP研磨中所使用之研磨裝置之一例之概觀構造圖。
第2圖係顯示本發明研磨墊之一例之概觀截面圖。
第3圖係顯示本發明研磨墊之其他例之概觀截面圖。
第4圖係顯示本發明研磨墊之其他例之概觀截面圖。
第5圖係顯示本發明研磨墊之其他例之概觀截面圖。
第6圖係顯示具有本發明終點檢測裝置之CMP研磨裝置之一例之概觀構造圖。
8...透光領域
9...研磨領域
10,12...雙面膠
11...緩衝層
13...脫模紙(膜)
Claims (8)
- 一種研磨墊,係用於化學機械磨光且具有研磨領域及透光領域者,其特徵在於:前述透光領域係由至少以有機異氰酸酯、高分子量多元醇及鏈延長劑作為原料之聚胺甲酸酯所構成,且前述高分子量多元醇係選自於由聚醚多元醇、聚己內酯多元醇、聚酯聚碳酸酯多元醇、以及由己二酸、己二醇與乙二醇構成之聚酯多元醇所構成群組中之至少一種多元醇;前述鏈延長劑為不具有芳香族烴基之低分子量多元醇;前述透光領域厚度為0.5~4mm,且於波長500~700nm之全領域下的透光率為90%以上;此外,於測定波長400~700nm之全範圍內,前述透光領域於pH4之H2 O2 水溶液浸漬24小時後之測定波長λ之透光率T1 (%)與浸漬前之測定波長λ之透光率T0 (%)之差△T(△T=T0 -T1 )(%)為10(%)以內;且,前述透光領域在浸漬前,下式所示之測定波長400~700nm下之透光率的變化率為50%以下:變化率(%)={(400~700nm下之最大透光率-400~700nm下之最小透光率)/400~700nm下之最大透光率}×100。
- 如申請專利範圍第1項之研磨墊,其中前述透光領域在浸漬前,其於測定波長400nm下之透光率為20%以上。
- 如申請專利範圍第1或2項之研磨墊,其中前述透光領域在浸漬前,其於測定波長500~700nm下之各個透光率的差在5(%)以內。
- 如申請專利範圍第1或2項之研磨墊,其中前述透光領域之形成材料係無發泡體。
- 如申請專利範圍第1或2項之研磨墊,其中前述研磨領域之形成材料係微細發泡體。
- 如申請專利範圍第1或2項之研磨墊,其中前述透光領域在研磨側表面並未具有用以保持、更新研磨液之凹凸結構。
- 如申請專利範圍第1或2項之研磨墊,其中前述研磨領域在研磨側表面設置有溝。
- 一種半導體裝置之製造方法,包含有:使用如申請專利範圍第1至7項中任一項之研磨墊來研磨半導體晶圓之表面之程序。
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