TWI474893B - Polishing pad - Google Patents

Description

研磨墊 發明領域

本發明係有關於一種在藉由化學機械磨光(CMP)將半導體晶圓等之被研磨材表面之凹凸平坦化時所使用的研磨墊，詳而言之，本發明係有關於一種具有用以藉由光學機構檢測研磨狀況等之窗孔(透光領域)的研磨墊，以及使用該研磨墊之半導體元件之製造方法。

發明背景

在製造半導體裝置時，會進行於半導體晶圓(以下亦稱作晶圓)表面形成導電性膜，且藉由進行光刻、蝕刻等而形成配線層之形成步驟，或於配線層上形成層間絕緣膜之步驟等，且藉由該等步驟，於晶圓表面會產生由金屬等之導電體或絕緣體所構成的凹凸。近年來，以半導體積體電路之高密度化為目的而發展配線之微細化或多層配線化，伴隨於此，將晶圓表面之凹凸平坦化之技術會變得重要。

作為將晶圓表面之凹凸平坦化之方法，一般會採用CMP法。CMP係以下技術，即：在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(以下稱作漿液)進行研磨者。

舉例言之，如第1圖所示，一般在CMP中使用的研磨裝置包含有：研磨定盤2，係支持研磨墊1者；支持台(磨光頭)5，係支持被研磨材(晶圓等)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。研磨墊1係例如藉由雙面膠帶來黏貼，藉此，裝設於研磨定盤2。研磨定盤2與支持台5係配置成所分別支持的研磨墊1與被研磨材4呈相對向，且分別具有旋轉軸6、旋轉軸7。又，於支持台5側設置有用以將被研磨材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之判定問題，即，必須檢測業已到達所希望之表面特性或平面狀態之時間點。以往，在有關氧化膜之膜厚或研磨速度等方面會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，於該方法中，會浪費用以處理測試晶圓之時間與成本，又，在完全未預先施行加工之測試晶圓與製品晶圓中，研磨結果會因CMP特有之負載效應而有所不同，若未實際地試著加工製品晶圓，則會難以正確地預測加工結果。

故，近來，為了解決前述問題，期望一種於CMP製程時可於當下檢測出能取得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，然而，若由測定精度或於非接觸測定中的空間分辨能力之觀點來看，則光學檢測方法蔚為主流。

具體而言，光學檢測方法係以下方法，即：經由窗孔(透光領域)使光束隔著研磨墊而照射至晶圓，並藉由監測因其反射所產生的干擾信號而檢測研磨終點者。

目前揭示有各種利用此種光學方法之研磨終點檢測法，以及使用在該方法中的研磨墊。

舉例言之，目前揭示有一種研磨墊，該研磨墊包含有：研磨層；及一個以上之透光窗構件，係一體地形成於該研磨層之一部分，並用以利用光學方式測定研磨狀態者；又，該透光窗構件係至少積層顯微橡膠A硬度60度以下之軟質透光層與顯微橡膠A硬度為80度以上之硬質透光層，且前述軟質透光層係位於研磨面側之最表層(專利文獻1)。

又，揭示有一種研磨墊，該研磨墊包含有：研磨層，係研磨被研磨物者；及基底層，係支持前述研磨層者；又，前述研磨層係形成使光朝厚度方向透過之第1窗構件，且前述基底層係於對應於前述第1窗構件之位置形成使光朝厚度方向透過之第2窗構件(專利文獻2)。

另一方面，亦揭示有用以使漿液不會自研磨層側朝緩衝層側漏出者。

舉例言之，目前揭示有一種磨光墊，該磨光墊係以覆蓋墊下層之開口部分及墊上層之開口部分之方式，將透明薄片配置於該等墊層間(專利文獻3)。

又，揭示有一種研磨墊，該研磨墊係於上層墊與下層墊間配置透明薄膜(專利文獻4)。

前述透明薄片(透明薄膜)係使用雙面具有接著劑層之薄片(薄膜)，然而，在將此種薄片(薄膜)設置於具有透光領域之研磨層與緩衝層間時，會有光學終點檢測精度變差之問題。

先行技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本專利公開公報特開2003-285259號公報

專利文獻2：特開2007-44814號公報

專利文獻3：特開2001-291686號公報

專利文獻4：特開2003-68686號公報

本發明之目的係提供一種研磨墊，該研磨墊可於進行研磨之狀態下進行高精度之光學終點檢測，且即使是在長時間使用時，亦可防止漿液自研磨層側朝緩衝層側漏出。又，本發明之目的係提供一種使用該研磨墊之半導體元件之製造方法。

發明人為了解決前述課題反覆銳意檢討之結果，發現藉由以下所示之研磨墊可達成前述目的，以致完成本發明。

即，本發明係有關於一種研磨墊，該研磨墊係透過雙面接著薄片，積層具有研磨領域及透光領域之研磨層與具有貫通孔之緩衝層，且使前述透光領域與前述貫通孔重疊，其特徵在於：於前述貫通孔內之雙面接著薄片之接著劑層黏貼透光構件。

第2圖係顯示習知研磨墊之構造之概略截面圖。詳而言之，具有研磨領域8及透光領域9之研磨層10與具有貫通孔11之緩衝層12係透過雙面接著薄片15，積層為前述透光領域9與前述貫通孔11重疊。雙面接著薄片15係於透明薄片13之雙面具有接著劑層14，且通常在使用前會於接著劑層14之表面設置剝離薄片。習知研磨墊1係依下述來製造，即：將業已設置於雙面接著薄片15之各接著劑層14表面之剝離薄片剝離，並將所露出的各接著劑層14黏合於研磨層10及緩衝層12。

一般認為此種習知研磨墊之光學終點檢測精度差的理由如下。由於貫通孔11內之接著劑層14之接著面露出，因此，於研磨墊製作時及研磨操作時，微細之塵埃等會附著於該接著面，藉此，透光率會降低或引起光之反射，一般認為光學終點檢測精度會變差。又，在將研磨墊黏貼於平台時，該接著面會碰觸到平台而使接著面皴裂，藉此，一般認為光學終點檢測精度會變差。又，於研磨操作中對透光領域9施加壓力時，該接著面會黏貼於平台而使透光領域9應變，藉此，一般認為光學終點檢測精度會變差。在製作過研磨墊後，若完全地除去貫通孔11內之接著劑層14，則一般認為可解決前述問題，然而，事實上要完全地除去接著劑層14是不可能的。

如第3圖所示，由於本發明之研磨墊係於前述貫通孔11內之接著劑層14黏貼有透光構件16，因此，不會引起前述問題，且可防止光學終點檢測精度之降低。

前述透光構件宜為業經防止反射處理及/或光散射處理之樹脂薄膜。藉由使用該樹脂薄膜，可防止入射的測定光之直接反射，因此，可高度地維持光學終點檢測精度。

又，前述透光構件宜為業經防污處理之樹脂薄膜。藉由使用該樹脂薄膜，可使塵埃等不易附著於薄膜表面，因此，可高度地維持光學終點檢測精度。

又，亦可依需要使用具有帶通(bandpass)機能之樹脂薄膜作為前述透光構件。若使用該樹脂薄膜，則可切斷無用之波長光而僅透過必要之波長光，因此，由於可以僅檢測於光學終點檢測中必要之波長光，因此是合適的。

再者，本發明係有關於一種半導體元件之製造方法，該半導體元件之製造方法係包含有使用前述研磨墊來研磨半導體晶圓之表面之步驟。

圖式簡單說明

第1圖係顯示於CMP研磨中使用的研磨裝置之一例之概略圖。

第2圖係顯示習知研磨墊之構造之概略截面圖。

第3圖係顯示本發明之研磨墊之構造之概略截面圖。

用以實施發明之形態

第3圖係顯示本發明之研磨墊之構造之概略截面圖。如第3圖所示，本發明之研磨墊1係透過雙面接著薄片15，積層具有研磨領域8及透光領域9之研磨層10與具有貫通孔11之緩衝層12，且使前述透光領域9與前述貫通孔11重疊，並於前述貫通孔11內之接著劑層14黏貼透光構件16。

透光領域之形成材料並無特殊之限制，然而，宜使用以下材料，即：可於進行研磨之狀態下進行高精度之光學終點檢測，且於波長400nm～700nm之全範圍中透光率為20%以上者，更為理想的是透光率為50%以上之材料。舉例言之，此種材料可列舉如：聚胺基甲酸酯樹脂、聚酯樹脂、苯酚樹脂、脲樹脂、三聚氰胺樹脂、環氧樹脂及丙烯酸樹脂等之熱硬化性樹脂；聚胺基甲酸酯樹脂、聚酯樹脂、聚醯胺樹脂、纖維素系樹脂、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、聚偏氟乙烯等)、聚苯乙烯及烯烴系樹脂(聚乙烯、聚丙烯等)等之熱可塑性樹脂；丁二烯橡膠或異戊二烯橡膠等之橡膠；藉由紫外線或電子射線等之光進行硬化的光硬化性樹脂；及感光性樹脂等。該等樹脂可單獨使用，亦可併用2種以上。另，熱硬化性樹脂宜為利用較低溫來進行硬化者。在使用光硬化性樹脂時，宜併用光聚合起始劑。

光硬化性樹脂只要是藉由光來反應、硬化的樹脂，則無特殊之限制，舉例言之，可列舉如：具有乙烯性不飽和烴基之樹脂。具體而言，可列舉如：二乙二醇二甲基丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、六丙二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、新戊四醇三丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,9-壬二醇二丙烯酸酯、二新戊四醇五丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯及低聚丁二烯二醇二丙烯酸酯等之多元醇系(甲基)丙烯酸酯、2,2-雙(4-(甲基)丙烯醯氧基乙氧苯基)丙烷、雙酚A或環氧氯丙烷系環氧樹脂之(甲基)丙烯酸加成物等之環氧(甲基)丙烯酸酯、酞酸酐-新戊二醇-丙烯酸之縮合物等之低分子不飽和聚酯、三羥甲基丙烷三環氧丙基醚之(甲基)丙烯酸加成物、藉由三甲基六亞甲基二異氰酸酯與二元醇及(甲基)丙烯酸單酯之反應所取得之胺基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯化合物、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、苯氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯、壬基苯氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯及壬基苯氧基聚丙二醇(甲基)丙烯酸酯等。該等可單獨或組合2種以上來使用。

為了提高光硬化性樹脂之光硬化性，可添加光聚合起始劑或增感劑等。該等並無特殊之限制，可按照使用的光源、波長領域而加以選擇、使用。

在將i線(365nm)附近的紫外線使用在光源時，舉例言之，可列舉如：二苯基酮、4,4’-雙(二甲胺基)二苯基酮、4,4’-雙(二乙胺基)二苯基酮、4-甲氧基-4’-二甲胺基二苯基酮、2-苄基-2-二甲胺基-1-(4-嗎啉苯基)-丁-1-酮、2-乙蒽醌及菲醌等之芳香族酮類、甲基安息香、乙基安息香等之安息香類、二苯乙二酮二甲基縮酮等之二苯乙二酮衍生物、2-(o-氯苯基)-4,5-二苯咪唑二聚物、2-(o-氯苯基)-4,5-二(m-甲氧苯基)咪唑二聚物、2-(o-氟苯基)-4,5-苯咪唑二聚物、2-(o-甲氧苯基)-4,5-二苯咪唑二聚物、2-(p-甲氧苯基)-4,5-二苯咪唑二聚物、2-(2,4-二甲氧苯基)-4,5-二苯咪唑二聚物等之咪唑類、9-苯吖啶、1,7-雙(9,9’-吖啶基)庚烷等之吖啶衍生物、N-苯甘胺酸等。該等可單獨或組合2種以上來使用。

感光性樹脂只要是藉由光進行化學反應之樹脂，則無特殊之限制，具體而言，(1)可列舉如：將含有活性伸乙基之化合物或芳香族多環化合物導入高分子之主鏈或側鏈者；聚桂皮酸乙烯酯、將p-伸苯基二丙烯酸與二醇縮聚合之不飽和聚酯、藉由聚乙烯醇將亞桂皮基乙酸酯化者、將桂皮醯基、亞桂皮基、查酮殘基、異香豆素殘基、2,5-二甲氧二苯乙烯殘基、苯乙烯基吡啶嗡殘基、胸嘧啶殘基、α-苯基馬來醯亞胺、蒽殘基及2-哌哢等之感光性官能基導入高分子之主鏈或側鏈者等。

(2)可列舉如：將重氮基或疊氮基導入高分子之主鏈或側鏈者；p-重氮二苯胺之三聚甲醛縮合物、重氮苯-4-(苯胺基)-磷酸鹽之甲醛縮合物、甲氧基重氮苯-4-(苯胺基)之鹽加成物之甲醛縮合物、聚乙烯-p-疊氮亞苄基樹脂、疊氮丙烯酸酯等。

(3)可列舉如：於主鏈或側鏈中導入苯酚酯之高分子；導入(甲基)丙烯醯基等之不飽和碳-碳雙鍵之高分子、不飽和聚酯、不飽和聚胺基甲酸酯、不飽和聚醯胺、於側鏈以酯鍵導入不飽和碳-碳雙鍵之聚(甲基)丙烯酸、環氧(甲基)丙烯酸酯及酚醛清漆(甲基)丙烯酸酯等。

又，可使用各種感光性聚醯亞胺、感光性聚醯胺酸、感光性聚醯胺醯亞胺或苯酚樹脂與疊氮化合物之組合。又，可使用環氧樹脂或化學交聯型部位之導入的聚醯胺與光陽離子聚合起始劑之組合。再者，可使用天然橡膠、合成橡膠或環化橡膠與雙疊氮化合物之組合。

使用在透光領域之材料宜為研磨性與使用在研磨領域之材料相同或較大者。所謂研磨性係指研磨中可藉由被研磨材或修整器刨削之程度。於前述情形時，透光領域不會自研磨領域突出，且可防止對被研磨材之刮痕或研磨中的解除夾持錯誤。

又，宜使用被使用在研磨領域之形成材料或與研磨領域之物性類似之材料。特別是宜為聚胺基甲酸酯樹脂，其可抑制因研磨中的修整痕所造成的透光領域之光散射且耐磨損性高。

前述聚胺基甲酸酯樹脂係由異氰酸酯成分、多元醇成分(高分子量多元醇或低分子量多元醇等)及鏈延伸劑所構成。

異氰酸酯成分可列舉如：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-伸苯基二異氰酸酯、m-伸苯基二異氰酸酯、p-苯二甲基二異氰酸酯、m-苯二甲基二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、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。該等可單獨使用，亦可併用2種以上。

高分子量多元醇可列舉如：以聚四亞甲基醚二醇為代表之聚醚多元醇；以聚己二酸丁二醇酯為代表之聚酯多元醇；聚己內酯多元醇；以像是聚己內酯之聚酯二醇與碳酸伸烷酯之反應物等為例之聚酯聚碳酸酯多元醇；使碳酸伸乙酯與多元醇反應，接著使所取得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之酯交換反應所取得之聚碳酸酯多元醇等。該等可單獨使用，亦可併用2種以上。

又，除了前述高分子量多元醇外，多元醇亦可併用以下低分子量多元醇，即：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、二乙二醇、三乙二醇、1,4-雙(2-羥乙氧基)苯等。

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、二乙二醇、三乙二醇、1,4-雙(2-羥乙氧基)苯等之低分子量多元醇類；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’-二胺基二苯碸、N,N’-二-sec-丁基-p-苯二胺、4,4’-亞甲基-雙(3-氯-2,6-二乙苯胺)、3,3’-二氯-4,4’-二胺基-5,5’-二乙基二苯甲烷、1,2-雙(2-胺基苯基硫)乙烷、1,3-丙二醇-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。該等可使用1種，亦可混合2種以上。不過，聚胺類係本身會著色，或者使用該等所構成的樹脂亦常會著色，因此，宜於無損物性或透光性之程度下摻合。又，若使用具有芳香族烴基之化合物，則會有在短波長側的透光率降低之傾向，因此，特別是不宜使用此種化合物。又，由於鹵素基或硫基等之電子供予性基或電子吸引性基與芳香環等鍵結的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。不過，亦可於無損短波長側所要求的透光性之程度下摻合。

於前述聚胺基甲酸酯樹脂中的異氰酸酯成分、多元醇成分及鏈延伸劑之比可依照各自之分子量或由該等所製造的透光領域之所期望物性等而適當地變更。有機異氰酸酯相對於多元醇與鏈延伸劑之合計官能基(羥基+胺基)數之異氰酸酯基數宜為0.95至1.15，且更宜為0.99至1.10。前述聚胺基甲酸酯樹脂可應用熔融法、溶液法等公知之胺基甲酸酯化技術來製造，然而，在考慮成本、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程序可為預聚合物法、一次成形法中之任一者，然而，若由研磨時之聚胺基甲酸酯樹脂之安定性及透明性之觀點來看，則宜為事先自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。又，前述預聚合物之NCO重量%宜為2重量%至8重量%，且更宜為3重量%至7重量%。當NCO重量%小於2重量%時，反應硬化會過度地耗費時間而有生產性降低之傾向，另一方面，當NCO重量%大於8重量%時，反應速度會變得過快而產生空氣之捲入等，並有聚胺基甲酸酯樹脂之透明性或透光率等物理特性變差之傾向。另，當透光領域具有氣泡時，藉由光之散射，反射光之衰減會變大，並有研磨終點檢測精度或膜厚測定精度降低之傾向。故，為了除去此種氣泡而將透光領域作成無發泡體，宜於混合前述材料前減壓至10Torr以下，藉此，充分地除去包含於材料中的氣體。又，為了在混合後之攪拌步驟中不會混入氣泡，於一般所使用的攪拌翼式攪拌器時，宜於旋轉數100rpm以下進行攪拌。又，於攪拌步驟中亦宜於減壓下進行。再者，自轉公轉式混合機係即使於高旋轉下亦不易混入氣泡，因此，使用該混合機來進行攪拌、脫泡者亦是理想之方法。

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，可使用以下方法，即：使用帶鋸式或鉋式切片機，將藉由前述方法所製造的聚胺基甲酸酯樹脂塊作成預定厚度者；使樹脂流入業已具有預定厚度之模槽的模具中並使其硬化者；或使用塗佈技術或薄片成形技術者等。

透光領域之形狀、大小並無特殊之限制，然而，宜作成與研磨領域之開口部相同之形狀、大小。又，透光領域亦可為與緩衝層之貫通孔相同之大小，且亦可大於貫通孔，或者亦可小於貫通孔。

透光領域之厚度並無特殊之限制，然而，宜作成與研磨領域之厚度相同之厚度或其以下。當透光領域比研磨領域厚時，會有研磨中因突出部分而弄傷被研磨材之虞。又，藉由研磨時所施加的應力，透光領域會變形，且光學上會大幅地應變，因此，會有研磨之光學終點檢測精度降低之虞。另一方面，當過薄時，耐久性會變得不足，或者於透光領域之上面產生巨大凹部而積存大量之漿液，並有光學終點檢測精度降低之虞。

透光領域之奧斯卡(ASKER)D硬度宜為30度至75度。藉由使用該硬度之透光領域，可抑制晶圓表面之刮痕之產生或透光領域之變形。又，亦可抑制透光領域表面之瑕疵之產生，藉此，可安定地進行高精度之光學終點檢測。透光領域之奧斯卡D硬度宜為40度至60度。

舉例言之，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、聚偏氟乙烯等)、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。該等可單獨使用，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，宜使用與使用在透光領域之形成材料同種之材料。

聚胺基甲酸酯樹脂之耐磨損性優異，且可藉由改變各種原料組成而輕易地取得具有所期望物性之聚合物，因此，作為研磨領域之形成材料是特別理想的材料。

使用的異氰酸酯成分並無特殊之限制，舉例言之，可列舉如：前述異氰酸酯成分。

使用的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，該等高分子量多元醇之數量平均分子量並無特殊之限制，然而，若由所取得之聚胺基甲酸酯之彈性特性等觀點來看，則宜為500至2000。若數量平均分子量小於500，則使用其之聚胺基甲酸酯未具有充分之彈性特性而構成脆弱之聚合物，因此，由該聚胺基甲酸酯所製造的研磨領域會變得過硬，並成為晶圓表面刮痕之原因。又，由於變得容易磨損，因此，若由研磨墊使用壽命之觀點來看，則亦不理想。另一方面，若數量平均分子量大於2000，則使用其之聚胺基甲酸脂會變得過軟，因此，由該聚胺基甲酸酯所製造的研磨領域會有平坦化特性差之傾向。

又，除了高分子量多元醇外，多元醇亦可併用前述低分子量多元醇。

鏈延伸劑可列舉如：以4,4’-亞甲雙(o-氯苯胺)(MOCA)、2,6-二氯-p-苯二胺、4,4’-亞甲雙(2,3-二氯苯胺)、3,5-雙(甲硫基)-2,4-甲苯二胺、3,5-雙(甲硫基)-2,6-甲苯二胺、3,5-二乙基甲苯-2,4-二胺、3,5-二乙基甲苯-2,6-二胺、1,3-丙二醇-二-p-胺基苯甲酸酯、聚氧化四亞甲-二-p-胺基苯甲酸酯、1,2-雙(2-胺基苯基硫)乙烷、4,4’-二胺基-3,3’-二乙基-5,5’-二甲基二苯甲烷、N,N’-二-sec-丁基-4,4’-二胺基二苯甲烷、4,4’-二胺基-3,3’-二乙基二苯甲烷、4,4’-二胺基-3,3’-二乙基-5,5’-二甲基二苯甲烷、4,4’-二胺基-3,3’-二異丙基-5,5’-二甲基二苯甲烷、4,4’-二胺基-3,3’,5,5’-四乙基二苯甲烷、4,4’-二胺基-3,3’,5,5’-四異丙基二苯甲烷、m-苯二甲基二胺、N,N’-二-sec-丁基-p-苯二胺、m-苯二胺及p-苯二甲基二胺等為例之聚胺類；或前述低分子量多元醇成分。該等可使用1種，亦可混合2種以上。

於前述聚胺基甲酸酯樹脂中的異氰酸酯成分、多元醇成分及鏈延伸劑之比可依照各自之分子量或由該等所製造的研磨領域之所期望物性等而進行各種變更。為了取得研磨特性優異之研磨領域，異氰酸酯成分相對於多元醇成分與鏈延伸劑之合計官能基(羥基+胺基)數之異氰酸酯基數宜為0.95至1.15，且更宜為0.99至1.10。

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，亦可依需要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、固體珠粒或水溶性粒子或乳膠粒子等之填充劑、去靜電劑、研磨磨料、其他添加劑。

研磨領域宜為微細發泡體。藉由作成微細發泡體，而可將漿液保持於表面之微細孔，並可增大研磨速度。

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：添加空心珠粒之方法；藉由機械發泡法及化學發泡法等使其發泡之方法等。另，亦可併用各方法，然而，特別理想的是使用屬於聚烷基矽氧烷與聚醚之共聚物的矽系界面活性劑之機械發泡法。該矽系界面活性劑可列舉如SH-192、L-5340(東麗道康寧(TORAY DOW CORNING)矽公司製造)等適當之化合物。

以下，說明製造微細氣泡式聚胺基甲酸酯發泡體之方法例。前述聚胺基甲酸酯發泡體之製造方法係具有以下步驟。

1)製作異氰酸酯末端預聚合物之氣泡分散液之發泡步驟

於異氰酸酯末端預聚合物(第1成分)中添加矽系界面活性劑，並於非反應性氣體之存在下進行攪拌，且使非反應性氣體以微細氣泡分散而作成氣泡分散液。前述預聚合物於常溫下為固體時，可預熱至適當溫度並熔融後使用。

2)硬化劑(鏈延伸劑)混合步驟

於前述氣泡分散液中添加鏈延伸劑(第2成分)，並混合、攪拌而作成發泡反應液。

3)澆鑄步驟

使前述發泡反應液流入模具中。

4)硬化步驟

將業已流入模具中的發泡反應液加熱，並使其反應硬化。

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、碳酸氣、氦或氬等之稀有氣體或該等之混合氣體，成本上最為理想的是使用乾燥後除去水分之空氣。

將非反應性氣體作成微細氣泡狀而使其分散在含有矽系界面活性劑之異氰酸酯末端預聚合物中的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：均質機、溶解器、雙軸行星型攪拌器(周轉攪拌器)等。攪拌裝置之攪拌翼形狀亦無特殊之限制，然而，若使用攪打器型攪拌翼，則可取得微細氣泡，因此較為理想。

另，於攪拌步驟中作成氣泡分散液之攪拌與混合步驟中添加、混合鏈延伸劑之攪拌使用不同的攪拌裝置亦為理想之態樣。特別是混合步驟中的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。此種攪拌裝置宜為行星型攪拌器。即使攪拌步驟與混合步驟之攪拌裝置使用同一攪拌裝置亦不成問題，且亦適合依需要進行調整攪拌翼之旋轉速度等攪拌條件之調整而加以使用。

於前述聚胺基甲酸酯發泡體之製造方法中，將業已使發泡反應液流入模中而反應至不會流動為止之發泡體進行加熱、後固化者係具有提升發泡體之物理特性之效果且極為適合。亦可作成使發泡反應液流入模具中而直接放入加熱烘箱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達至反應成分，因此，氣泡徑不會變大。若於常壓下進行硬化反應，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，亦可使用三級胺系、有機錫系等公知可促進聚胺基甲酸酯反應之觸媒。觸媒之種類、添加量係考慮混合步驟後流入預定形狀之模中的流動時間而加以選擇。

前述聚胺基甲酸酯發泡體之製造可為計量各成分而投入容器中並進行攪拌之批次方式，又，亦可為連續生產方式，即：於攪拌裝置中連續地供給各成分與非反應性氣體並進行攪拌，且送出氣泡分散液而製造成形品。

研磨領域係將業已依前述所製作的聚胺基甲酸酯發泡體裁切成預定尺寸而製造。

研磨領域宜於與晶圓接觸之研磨側表面，設置用以保持、更新漿液之凹凸構造(溝、孔)。當研磨領域係藉由微細發泡體來形成時，於研磨表面會具有許多開口，並具有保持漿液之作用，然而，為了進一步之漿液保持性與有效地進行漿液之更新，且亦為了防止藉由晶圓吸附的解除夾持錯誤之引發、晶圓之破壞或研磨效率之降低，宜於研磨側表面具有凹凸構造。凹凸構造只要是可保持、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、未貫通之孔穴、多角柱、圓柱、螺旋狀溝、偏心圓狀溝、放射狀溝及組合該等溝者。又，溝間距、溝寬度、溝深度等亦無特殊之限制，可適當地選擇而形成。再者，該等凹凸構造一般係具有規則性者，然而，為了作成理想的漿液保持、更新性，亦可每隔一定範圍即改變溝間距、溝寬度、溝深度等。

研磨領域之厚度並無特殊之限制，然而，通常為0.8mm至4mm，且宜為1.5mm至2.5mm。製作前述厚度之研磨領域之方法可列舉如以下方法，即：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者；使樹脂流入業已具有預定厚度之模槽的模具中並使其硬化者；及使用塗佈技術或薄片成形技術者等。

緩衝層係彌補研磨領域之特性者。緩衝層係於CMP中用以兼顧呈取捨關係之平面性與一致性兩者所必須，所謂平面性係指在研磨過具有於圖案形成時所產生的微小凹凸之被研磨材時的圖案部之平坦性，所謂一致性則指被研磨材全體之均一性。藉由研磨領域之特性改善平面性，並藉由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領域柔軟者。

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、丙烯酸不織布等之纖維不織布；像是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、聚乙烯泡體等之高分子樹脂發泡體；丁二烯橡膠、異戊二烯橡膠等之橡膠性樹脂；及感光性樹脂等。

本發明之研磨墊之製造方法並無特殊之限制。舉例言之，可依下述來製造，即：將設置有開口部之研磨領域與設置有貫通孔之緩衝層分別黏合於雙面接著薄片之接著劑層，且使開口部與貫通孔重疊，然後，將透光領域黏合於研磨領域之開口部內之接著劑層，又，將透光構件黏合於緩衝層之貫通孔內之接著劑層。

於前述研磨墊之製造方法中，於研磨領域形成開口部、於緩衝層形成貫通孔之方法並無特殊之限制，舉例言之，可列舉如以下方法，即：藉由切削工具進行壓製或磨削者；利用碳酸雷射等之雷射者；使原料流入業已具備開口部或貫通孔之形狀的模具中並使其硬化而形成者等。另，開口部及貫通孔之大小或形狀並無特殊之限制。

雙面接著薄片係具有於不織布或薄膜等之基材之雙面設置接著劑層的一般構造，且一般被稱作雙面膠帶。舉例言之，接著劑層之組成可列舉如：橡膠系接著劑或丙烯酸系接著劑等。通常會在雙面接著薄片之接著劑層上設置剝離薄片。

為了不讓光學終點檢測精度降低，透光構件宜藉由具有與透光領域同等的透光率之材料來形成，舉例言之，可列舉如：玻璃、透光之樹脂薄膜等。特別是宜使用藉由與透光領域相同之材料來形成的樹脂薄膜。透光構件之厚度並無特殊之限制，然而，若考慮透光率，則宜盡量地減薄。

透光構件宜使用業經防止反射處理及/或光散射處理之樹脂薄膜。

舉例言之，防止反射處理可藉由於薄膜上賦予折射率低於該薄膜之防止反射膜來進行。舉例言之，防止反射膜之形成材料可列舉如：紫外線硬化型丙烯酸樹脂等之樹脂系材料；使膠質氧化矽等之無機微粒子分散於樹脂中的混成系材料；使用四乙氧矽烷、四乙氧基鈦等之金屬烷氧化物之溶膠-凝膠系材料等。又，為了賦予膜表面之防污性，各材料亦可使用含有氟基者。

舉例言之，光散射處理可依下述來進行，即：藉由利用噴砂方式或壓紋加工方式之粗面化方式、透明微粒子之摻合方式等適當之方式，於薄膜之表面賦予微細凹凸構造者。又，亦可於薄膜上另外設置光散射膜。舉例言之，前述微粒子可列舉如：平均粒徑為0.5μm至50μm之氧化矽、氧化鋁、氧化鈦、氧化鋯、氧化錫、氧化銦、氧化鎘、氧化銻等之無機系微粒子；由交聯或未交聯之聚合物等所構成的有機系微粒子(包含珠粒)等。

又，亦可使用業經防污處理之樹脂薄膜作為透光構件。舉例言之，防污處理可藉由於薄膜上賦予氟樹脂膜來進行。

又，亦可使用具有帶通機能之樹脂薄膜作為透光構件。所謂帶通機能係指可選擇性地自多色光透過特定之波長光，除此以外之波長光則加以阻擋(使其反射、吸收)之機能。舉例言之，具有帶通機能之樹脂薄膜可列舉如：賽珞凡等之著色薄膜。

亦可於緩衝層與平台接著之面設置雙面膠帶。

半導體元件係經由使用前述研磨墊來研磨半導體晶圓之表面之步驟而製造。所謂半導體晶圓一般係於矽晶圓上積層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，可使用包含有以下構件之研磨裝置等來進行，即：研磨定盤2，係支持研磨墊1者；支持台5(磨光頭)，係支持半導體晶圓4者；襯墊材料，係用以進行對晶圓之均一加壓者；及研磨劑3之供給機構。研磨墊1係例如藉由雙面膠帶來黏貼，藉此，裝設於研磨定盤2。研磨定盤2與支持台5係配置成所分別支持的研磨墊1與半導體晶圓4呈相對向，且分別具有旋轉軸6、旋轉軸7。又，於支持台5側設置有用以將半導體晶圓4抵壓於研磨墊1之加壓機構。於研磨時，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表面之突出部分而研磨成平坦狀，然後，藉由進行切粒、接合、封裝等而製造半導體元件。半導體元件係使用在運算處理裝置或記憶體等。

實施例

以下，說明具體地顯示本發明之構造與效果的實施例等。

實施例1

[透光領域之製作]

混合由己二酸、己二醇與乙二醇所構成的聚酯多元醇(數量平均分子量2400)128重量份及1,4-丁二醇30重量份，並調溫成70℃。於該混合液中加入業已預先調溫成70℃之4,4’-二苯甲烷二異氰酸酯100重量份，並攪拌約1分鐘。又，使該混合液流入業已保溫為100℃之容器中，並以100℃進行後固化8小時而製作聚胺基甲酸酯樹脂。使用所製作的聚胺基甲酸酯樹脂，並藉由射出成型，製作透光領域(縱長56mm、橫長20mm、厚度1.25mm)。

[研磨領域之製作]

於反應容器內混合聚醚系預聚合物(優耐陸(UNIROYAL)公司製造，亞次普雷(ADIPRENE)L-325，NCO濃度：2.22meq/g)100重量份及矽系界面活性劑(東麗道康寧矽公司製造，SH-192)3重量份，並將溫度調整成80℃。使用攪拌翼，以旋轉數900rpm激烈地進行攪拌約4分鐘，以於反應系統內取入氣泡。於其中添加業已預先以120℃熔融的4,4’-亞甲雙(o-氯苯胺)(井原(IHARA)化學公司製造，井原居安明(CUAMINE)MT)26重量份，然後，持續攪拌約1分鐘，並使反應溶液流入平盤型之敞模中。於該反應溶液之流動性消失之時間點放入烘箱內，且以110℃進行後固化6小時，並取得聚胺基甲酸酯發泡體塊。使用帶鋸式切片機(菲肯(FECKEN)公司製造)，將該聚胺基甲酸酯發泡體塊切片，並取得聚胺基甲酸酯發泡體薄片(比重：0.86，D硬度：52度)。其次，使用拋光機(阿米特克(AMITEC)公司製造)，以預定厚度將該薄片進行表面拋光，並作成調整過厚度精度之薄片(薄片厚度：1.27mm)。使用溝加工機(東邦鋼機公司製造)，於業已進行該拋光處理之薄片表面進行同心圓狀之溝加工(溝寬度：0.25mm，溝深度：0.45mm，溝間距：1.5mm)。將該薄片穿孔成直徑60cm之大小，其次，於距離所穿孔的薄片之中心約12cm之位置形成開口部(56mm×20mm)而製作研磨領域。

[研磨墊之製作]

使用層壓機，於所製作的研磨領域與溝加工面呈相對側之面上黏合雙面膠帶(積水化學工業公司製造，雙面黏著膠帶)，並製作具雙面膠帶之研磨領域。

使用層壓機，於將表面拋光並進行電暈處理且由聚乙烯泡體(東麗公司製造，東麗佩芙(TORAY PEF)，厚度：0.8mm)所構成的緩衝層之單面(研磨定盤側之面)上，黏合用以黏合於研磨定盤之雙面膠帶，並穿孔成直徑60cm之大小而製作具雙面膠帶之緩衝層。於距離具雙面膠帶之緩衝層之中心約12cm之位置形成貫通孔(50mm×14mm)。

將具雙面膠帶之研磨領域與具雙面膠帶之緩衝層黏合成開口部與貫通孔重疊，再將所製作的透光領域黏合於開口部內之接著劑層。然後，將透光構件(聚對苯二甲酸乙二酯薄膜，縱長50mm、橫長14mm、厚度50μm)黏合於貫通孔內之接著劑層而製作研磨墊。

實施例2

[研磨墊之製作]

將雙面具有由聚對苯二甲酸乙二酯所構成的脫模薄膜(厚度38μm)之雙面膠帶(積水化學工業公司製造，雙面黏著膠帶)單面之脫模薄膜剝離，並使接著劑層露出，且使用層壓機，於藉由實施例1所製作的研磨領域與溝加工面呈相對側之面上黏合該接著劑層，並製作具雙面膠帶之研磨領域。將藉由實施例1所製作的透光領域黏合於具雙面膠帶之研磨領域之開口部內之接著劑層，並製作具雙面膠帶之研磨層。然後，使用湯姆森刀刃，於前述雙面膠帶另一面之脫模薄膜對應於前述透光領域之部分刻入刻痕而形成透光構件(50mm×14mm)，並剝離透光構件以外之脫模薄膜而使接著劑層露出。

使用層壓機，於將表面拋光並進行電暈處理且由聚乙烯泡體(東麗公司製造，東麗佩芙，厚度：0.8mm)所構成的緩衝層之單面(研磨定盤側之面)上，黏合用以黏合於研磨定盤之雙面膠帶，並穿孔成直徑60cm之大小而製作具雙面膠帶之緩衝層。於距離具雙面膠帶之緩衝層之中心約12cm之位置形成貫通孔(50mm×14mm)。

又，將前述具雙面膠帶之緩衝層黏合於前述具雙面膠帶之研磨層之露出之接著劑層，且使透光構件與貫通孔重疊而製作研磨墊。

實施例3

除了使用抗反射薄膜(日油(股)公司製造，ReaLook)作為透光構件外，藉由與實施例1相同之方法來製作研磨墊。

比較例1

除了未將透光構件黏合於貫通孔內之接著劑層外，藉由與實施例1相同之方法來製作研磨墊。

(評價方法)

使用SPP600S(岡本工作機械公司製造)作為研磨裝置，並將所製作的研磨墊黏合於研磨定盤。又，將8吋之仿真晶圓研磨1小時，研磨條件係於研磨中以流量150ml/min添加氧化矽漿液(SS12，嘉博(CABOT)公司製造)作為漿液。研磨負載係350g/cm² ，並作成研磨定盤旋轉數35rpm、晶圓旋轉數30rpm。然後，將研磨墊自研磨定盤剝離，並以目視觀察是否於緩衝層之貫通孔內之透光構件或接著劑層上附著有灰塵，以及其表面是否皴裂。於實施例1至實施例3之研磨墊中，未看見灰塵之附著或表面之皴裂，另一方面，於比較例1之研磨墊中，可看見灰塵之附著及表面之皴裂。一般認為於研磨墊製作時及研磨操作時微細之塵埃等會附著於接著劑層，又，在將研磨墊黏貼於研磨定盤時或研磨操作中，接著劑層會碰觸到或黏上研磨定盤，且一般認為其表面會皴裂。

產業上之可利用性

本發明之研磨墊係使用在透鏡、反射鏡等之光學材料或矽晶圓、硬碟用之玻璃基板、鋁基板及一般的金屬研磨加工等要求高度表面平坦性之材料的平坦化加工中。本發明之研磨墊特別適合使用在將矽晶圓及於其上形成氧化物層、金屬層等之元件於進一步地積層、形成該等氧化物層或金屬層前進行平坦化之步驟中。

1．．．研磨墊

2．．．研磨定盤

3．．．研磨劑(漿液)

4．．．被研磨材(半導體晶圓)

5．．．支持台(磨光頭)

6，7．．．旋轉軸

8．．．研磨領域

9．．．透光領域

10．．．研磨層

11．．．貫通孔

12．．．緩衝層

13．．．透明薄片

14．．．接著劑層

15．．．雙面接著薄片

16．．．透光構件

第1圖係顯示於CMP研磨中使用的研磨裝置之一例之概略圖。

第2圖係顯示習知研磨墊之構造之概略截面圖。

第3圖係顯示本發明之研磨墊之構造之概略截面圖。

1．．．研磨墊

8．．．研磨領域

9．．．透光領域

10．．．研磨層

11．．．貫通孔

12．．．緩衝層

13．．．透明薄片

14．．．接著劑層

15．．．雙面接著薄片

16．．．透光構件

Claims (5)

1. 一種研磨墊，係透過雙面接著薄片，而積層具有研磨領域及透光領域之研磨層與具有貫通孔之緩衝層，且使前述透光領域與前述貫通孔重疊者，其特徵在於：前述雙面接著薄片係為於透明薄片之雙面具有接著劑層者，且於前述貫通孔內之雙面接著薄片之接著劑層上，係黏貼有透光構件，而透光構件係比緩衝層為薄。
2. 如申請專利範圍第1項之研磨墊，其中前述透光構件係業經防止反射處理及/或光散射處理之樹脂薄膜。
3. 如申請專利範圍第1項之研磨墊，其中前述透光構件係業經防污處理之樹脂薄膜。
4. 如申請專利範圍第1項之研磨墊，其中前述透光構件係具有帶通(bandpass)機能之樹脂薄膜。
5. 一種半導體元件之製造方法，係包含有使用如申請專利範圍第1項之研磨墊來研磨半導體晶圓之表面的步驟。