TWI474894B - Laminated polishing pad and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

積層研磨墊及其製造方法 技術領域
本發明係有關於一種在藉化學機械拋光(CMP)使半導體晶圓等被研磨材表面之凹凸時使用之積層研磨墊及其製造方法，詳而言之，有關於一種具有用以藉光學手段檢測研磨狀況等之窗(透光區域)之積層研磨墊及其製造方法。
 背景技術
製造半導體裝置時，於晶圓表面形成導電性薄膜，且進行藉微影成像術、蝕刻等形成佈線層之形成步驟、或於佈線層上形成層間絕緣薄膜之步驟等，且藉該等步驟於晶圓表面產生由金屬等導電體或絕緣體所形成之凹凸。近年，以半導體積體電路之高密度化為目的，不斷發展佈線之微細化或多層佈線化，但使晶圓表面之凹凸平坦化之技術亦隨之益形重要。
使晶圓表面之凹凸平坦化之方法，一般採用CMP法。CMP係一種將晶圓之被研磨面壓在研磨墊之研磨面上，並在此狀態下利用散佈有研磨粒之漿液狀研磨劑(以下稱漿液)進行研磨之技術。
在CMP中一般使用之研磨裝置具有，例如，如第1圖所示，用以支持研磨墊1之研磨平台2、用以支持被研磨材(晶圓等)4之支持台(拋光頭)5與用以對晶圓均勻加壓之背襯材、及研磨劑3之供給機構。例如，研磨墊1係藉由雙面膠帶之黏貼裝設於研磨平台2上。研磨平台2與支持台5係配置成使各自所支持之研磨墊1與被研磨材4對向之狀態，並分別具有旋轉軸6、7。又，支持台5側設有用以將被研磨材4緊壓於研磨墊1上之加壓機構。
在進行如此之CMP方面，有晶圓表面平坦度判定之問題。即，必須檢測到達希望之表面特性或平面狀態之時間。以往，關於氧化膜之膜厚或研磨速度等，可進行定期地處理測試晶圓，且在確認結果後研磨處理成為製品之晶圓。
但是，在該方法中，處理測試晶圓之時間與成本會浪費，且未預先全部實施加工之測試晶圓與製品晶圓由於CMP特有之加載效果，故研磨結果會不同，且如果沒有實際地加工製品晶圓看看，正確預料加工結果是困難的。
因此，最近為了解決上述問題，希望有在CMP加工時，可當場檢出得到希望之表面特性或厚度之時間的方法。雖然如此之檢出使用種種不同方法，但是由測量精度或非接觸測量之空間分解能力方面來看，光學之檢測手段正在成為主流。
具體而言，光學之檢測手段係使光束通過窗(透光區域)且隔著研磨墊照射至晶圓上，且監測藉該反射產生 之干涉信號，藉此檢測研磨之終點的方法。
關於如此之光學之檢測手段之研磨終點檢測法及其方法使用之研磨墊已有種種提案。
又，高精度研磨所使用之研磨墊，一般係使用聚胺酯樹脂發泡體片。然而，聚胺酯樹脂發泡體片雖具有優異之局部平坦化能力，但是緩衝性不足，故難以在晶圓全面平均施加壓力。因此，通常於聚胺酯樹脂發泡體片之背面另設有柔軟之緩衝層，作為積層研磨墊且用於研磨加工。
但是，習知之積層研磨墊一般係藉雙面膠帶黏合研磨層與緩衝層，但是有研磨中漿液侵入研磨層與緩衝層之間而使雙面膠帶之耐久性降低，且研磨層與緩衝層變成容易產生剝離之問題。
例如，乃提出以下之技術，作為解決上述問題之方法。
在專利文獻1中，揭示使用反應性熱熔接著劑接著塑膠薄膜及研磨墊。
在專利文獻2中，揭示底層及研磨層藉由熱熔接著劑層接著之研磨墊。
在專利文獻3中，揭示一種研磨層及基底層藉由雙面膠帶接著之研磨墊，且在研磨層之背面與雙面膠帶之間設有由熱熔接著劑形成且遮斷研磨漿液之止水層的技術。
在專利文獻4中，揭示一種研磨層與下層藉由含有EVA之熱熔接著劑接合之研磨墊。
如果使用熱熔接著劑，可防止層間剝離。但是，如果製造具有透光區域之積層研磨墊時使用熱熔接著劑，則有(1)製造程序複雜，(2)將透光區域設置在預定位置困難，(3)在製造積層研磨墊之過程在透光區域中產生缺陷，或在設於透光區域下面側之接著劑層或樹脂薄膜等中產生缺陷而附著異物，且光學之檢測精度降低之問題。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：特開2002-224944號公報
專利文獻2：特開2005-167200號公報
專利文獻3：特開2009-95945號公報
專利文獻4：特表2010-525956號公報
 發明概要
本發明之目的在於提供一種簡易地製造即使因長時間研磨而變成高溫時研磨層與支持層或中間層之間亦不易剝離，且具有優異光學之檢測精度之積層研磨墊的方法。
本發明人等為解決前述課題再三鑽研後，發現藉以下所示之積層研磨墊之製造方法可達成上述目的，並完成本發明。
即，本發明係有關於一種積層研磨墊之製造方 法，其包含：在研磨區域之開口部A內設置透光區域且製造研磨層之步驟；在前述研磨層之一面上設置含有熱熔接著劑之接著構件X之步驟；在前述接著構件X之對應透光區域之部份設置剝離性保護構件之步驟；將支持層黏貼在設有剝離性保護構件之前述接著構件X上之步驟；及去除對應透光區域之部份之支持層，再去除剝離性保護構件形成開口部B之步驟。
又，另一本發明係有關於一種積層研磨墊之製造方法，其包含：在研磨區域之開口部A內設置透光區域且製造研磨層之步驟；使用含有熱熔接著劑之接著構件X黏合前述研磨層與中間層之步驟；在前述中間層設置接著構件Y之步驟；在前述接著構件Y之對應透光區域之部份設置剝離性保護構件之步驟；將支持層黏貼在設有剝離性保護構件之前述接著構件Y上之步驟；及去除對應透光區域之部份之支持層，再去除剝離性保護構件形成開口部B之步驟。
又，再一本發明係有關於一種積層研磨墊之製造方法，其包含：在研磨區域之開口部A內設置透光區域且製造研磨層之步驟；使用含有熱熔接著劑之接著構件X黏合前述研磨層與中間層之步驟；在前述中間層之對應透光區域之部份設置剝離性保護構件之步驟；在設有剝離性保護構件之前述中間層上設置接著構件Y之步驟；將支持層黏貼在前述接著構件Y上之步驟；及去除對應透光區域之部份之接著構件Y及支持層，再去除剝離性保護構件形成開口部B之步驟。
前述中間層宜為樹脂薄膜。
又，前述接著構件X宜為含有聚酯類熱熔接著劑之接著劑層，或在基材兩面上具有前述接著劑層之雙面膠帶，且前述聚酯類熱熔接著劑宜相對100重量份之基底聚合物之聚酯樹脂，含有2至10重量份之在1分子中具有2個以上環氧丙基之環氧樹脂。
相對於100重量份之基底聚合物之聚酯樹脂，添加含有2至10重量份之在1分子中具有2個以上環氧丙基的環氧樹脂，且使聚酯樹脂交聯，藉此即使因長時間研磨而變成高溫時，亦可得到提高接著構件X對研磨時產生之「位移」的耐久性，且研磨層與支持層或中間層之間不易剝離的積層研磨墊。
當環氧樹脂之添加量未達2重量份時，因長時間研磨而變成高溫時，接著構件對研磨時產生之「位移」的耐久性不足，因此研磨層與支持層或中間層之間變成容易剝離，另一方面，超過10重量份時，接著劑層之硬度變成過高而使接著性降低，因此研磨層與支持層或中間層之間變成容易剝離。
又，基底聚合物之聚酯樹脂宜為結晶性聚酯樹脂。藉使用結晶性聚酯樹脂，可提高對漿液之耐藥品性，且使接著劑層之接著力不易降低。
此外，本發明係有關於一種藉前述製造方法得到之積層研磨墊，及包含使用前述積層研磨墊研磨半導體晶圓表面之步驟之半導體裝置之製造方法。
依據本發明之製造方法，可得到即使因長時間研磨而變成高溫時研磨層與支持層或中間層之間亦不易剝離之積層研磨墊。又，依據本發明之製造方法，可將透光區域容易地設置在所希望之位置，並且由於使用剝離性保護構件保護對應於設於透光區域下面側之接著構件之透光區域的部份，故不會在製造過程中在該部份產生缺陷而附著異物。因此，可有效地防止光學之檢測精度降低。
1‧‧‧研磨墊
2‧‧‧研磨平台
3‧‧‧研磨劑
4‧‧‧被研磨材
5‧‧‧支持台
6、7‧‧‧旋轉軸
8‧‧‧研磨區域
9‧‧‧開口部A
10‧‧‧透光區域
11‧‧‧研磨層
12‧‧‧接著構件X
13‧‧‧剝離性保護構件
14‧‧‧支持層
15‧‧‧黏著構件
16‧‧‧開口部B
17‧‧‧中間層
18‧‧‧接著構件Y
圖1係顯示CMP研磨所使用之研磨裝置一例之概略構成圖。
圖2係顯示本發明之積層研磨墊一例之概略工程圖。
圖3係顯示本發明之積層研磨墊另一例之概略工程圖。
圖4係顯示本發明之積層研磨墊再一例之概略工程圖。
 用以實施發明之形態
一面參照圖2，一面說明本發明之積層研磨墊之製造方法。
首先，在研磨區域8之開口部A9內設置透光區域10且製作研磨層11。
研磨區域8可為發泡體，亦可為無發泡體，但是具有微細氣泡之發泡體是較佳的。研磨區域之材料可例如：聚胺酯樹脂、聚酯樹脂、聚醯胺樹脂、丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂、鹵素類樹脂(聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏 二氟乙烯等)、聚苯乙烯、烯烴類樹脂(聚乙烯、聚丙烯等)、環氧樹脂、感光性樹脂等1種或2種以上之混合物。聚胺酯樹脂因耐磨性佳，且藉原料組成之各種變化可容易地得到具有所希望物性之聚合物，故為特別適於作為研磨區域之形成材料的材料。以下就由聚胺酯樹脂發泡體構成之研磨區域予以說明。
前述聚胺酯樹脂係由異氰酸酯成分、多元醇成分(高分子量多元醇、低分子量多元醇等)、及鏈伸長劑構成者。
異氰酸酯成分可無特殊限制地使用聚胺酯領域中公知之化合物。異氰酸酯成分可舉例如：2,4-二異氰酸甲苯酯、2,6-二異氰酸甲苯酯、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、對苯二異氰酸酯、間苯二異氰酸酯、對伸茬二異氰酸酯、間伸茬二異氰酸酯等芳香族二異氰酸酯；乙烯二異氰酸酯、2,2,4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯、1,6-六亞甲基二異氰酸酯等脂肪族二異氰酸酯；1,4-環己烷二異氰酸酯、4,4’-二環己基甲烷二異氰酸酯、二異氰酸異佛爾酮、降冰片烷二異氰酸酯等脂環族二異氰酸酯。可由以上諸等中選1種使用，或取2種以上混合亦可。
高分子量多元醇可舉在聚胺酯之領域中一般用者為例。可舉例如：以聚四亞甲基醚二醇、聚乙二醇等為代表之聚醚多元醇，以聚丁烯己二酸酯為代表之聚酯多元醇，聚己內酯多元醇，以聚己內酯之類聚酯二醇與碳酸伸 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後所產生之反應混合物與有機二羧酸反應形成之聚酯聚碳酸酯多元醇，及聚羥基化合物與碳酸烯丙酯經轉酯作用而得之聚碳酸酯多元醇等。上述諸等可單獨使用，亦可合併2種以上使用。
多元醇成分除上述高分子量多元醇外，可並用乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、1,4-丁二醇、2,3-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)苯、三羥甲基丙烷、甘油、1,2,6-己烷三醇、新戊四醇、四羥甲基環己烷、甲基葡萄糖苷、山梨糖醇、甘露糖醇、半乳糖醇、蔗糖、2,2,6,6-四(羥甲基)環己醇、二乙醇胺、N-甲基乙醇胺、及三乙醇胺等低分子量多元醇。又，亦可與伸乙二胺、甲苯二胺、二苯甲烷二胺、及二伸乙三胺等低分子量多胺並用。又，亦可與一乙醇胺、2-(2-胺乙胺)乙醇、及一丙醇胺等醇胺並用。低分子量多元醇、分子量多胺等可單獨使用1種，亦可合併2種以上使用。低分子量多元醇或低分子量多胺等之混合量並無特殊限制，可依由製成之研磨墊(研磨層)所要求之特性來適當決定。
以預聚合物法製造聚胺酯發泡體時，將鏈伸長劑用於預聚合物之硬化上。鏈伸長劑係具有至少2個以上活性氫基之有機化合物，活性氫基可舉羥基、1級或2級胺基、硫醇基(SH)等為例。具體言之，可舉例如：以4,4’-亞甲雙(鄰氯苯胺)(MOCA)、2,6-二氯對苯二胺、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-二對胺苯甲酸酯、聚四亞甲基二醇-二對胺苯甲酸酯、4,4’-二胺-3,3’,5,5’-四乙基二苯甲烷、4,4’-二胺-3,3’-二異丙基-5,5’-二甲二苯甲烷、4,4’-二胺-3,3’,5,5’-四異丙基二苯甲烷、1,2-雙(2-胺基苯硫基)乙烷、4,4’-二胺-3,3’-二乙-5,5’-二甲二苯甲烷、N-N’-二(二級丁基)-4,4’-二胺二苯甲烷、3,3’-二乙-4,4’-二胺二苯甲烷、間伸茬二胺、N,N’-二(二級丁基)對苯二胺、間苯二胺、及對伸茬二胺等為例之多胺類，抑或上述低分子量多元醇或低分子量多胺。上述諸等可僅用1種，亦可取2種以上混合使用。
聚胺酯發泡體可運用熔融法、溶液法等公知之聚胺酯化技術製造，但考慮到成本、作業環境等因素，則宜以熔融法進行製造。
聚胺酯發泡體可由預聚合物法、直接聚合法中採任一方法製造，但事先由異氰酸酯成分與多元醇成分合成端基為異氰酸酯之預聚合物，再使鏈伸長劑與該預聚合物反應之預聚合物法因製得之聚胺酯樹脂之物理性特性佳，故是合適的。
聚胺酯發泡體之製造方法，可舉添加中空珠粒之方法、機械性發泡法、化學性發泡法等為例。
其中又以使用了矽型界面活性劑之機械性發泡法尤佳，該矽型界面活性劑乃聚烷基矽氧與聚醚之共聚物，且不具活性氫基。
另，視必要亦可加入抗氧化劑等穩定劑、潤滑劑、顏料、填充劑、抗靜電劑及其他添加劑。
聚胺酯發泡體可為獨立氣泡式，亦可為連續氣泡式。
聚胺酯發泡體之製造可採秤量各成份後投入容器並攪拌之批式製造方式，亦可採用於攪拌裝置連續供給各成分與非反應性氣體後攪拌，並送出氣泡分散液製作成形品之連續生產方式。
又，亦可將聚胺酯發泡體之原料之預聚合物放入反應容器，再投入鏈伸長劑並攪拌後，注入預定大小之鑄模中製作塊體，並將該塊體藉由利用刨子狀或帶鋸狀之切片機進行切片之方法，或於前述鑄造之階段形成薄片狀。此外，亦可將作為原料之樹脂溶解，並由T字模擠製成形直接製得片狀聚胺酯發泡體。
研磨區域8之與被研磨材接觸之研磨表面宜具有用以保持、更換研磨液之凹凸構造。發泡體組成之研磨層於研磨表面具有許多開口，並具有保持、更換研磨液之作用，但藉由在研磨表面形成凹凸構造，可使研磨液之保持與更換更有效率，並可防止與被研磨材吸附以致破壞被研磨材。凹凸構造並無特殊限制，只要是可保持、更換研磨液之形狀即可，舉例言之，如XY細長凹槽、同心圓狀凹槽、未貫通孔、多角柱、圓柱、螺旋狀凹槽、偏心圓形凹槽、放射狀凹槽及該等凹槽之組合。又，該等凹凸構造一般具有規則性，但為使研磨液之保持、更換性佳，亦可每某一 範圍改變凹槽節距、凹槽寬度、凹槽深度等。
研磨區域8之形狀並無特殊限制，可為圓形，亦可為狹長形。研磨層之大小可依使用之研磨裝置適當調整，圓形者直徑約為30至150cm，狹長形者則長度約為5至15m，寬度約60至250cm。
研磨區域8之厚度並無特殊限制，但通常約為0.8至4mm，且宜為1.2至2.5mm。
在研磨區域8形成開口部A9之手段並無特殊限制，但是，可舉例如：藉切削工具衝壓或研磨之方法、利用二氧化碳雷射等之雷射之方法、藉使原料流入具有開口部A之形狀之模具且使之硬化而形成之方法等。又，開口部A之大小並無特殊限制。
開口部A9之平面形狀並無特殊限制，可舉例如：圓形、橢圓形、正方形、長方形、及多角形等之形狀。又，開口部A9之截面形狀並無特殊限制，但是，為容易暫時固定透光區域在開口部A內，亦可呈由研磨表面側向研磨背面側變細之形狀。
透光區域10之形成材料並無特殊限制，但是宜使用在進行研磨之狀態可高精度地檢測光學終點，且在波長400至700nm之全範圍內透光率為20%以上之材料，更佳的是透光率為50%以上之材料。如此之材料可舉例如：聚胺酯樹脂、聚酯樹脂、酚樹脂、尿素樹脂、蜜胺樹脂、環氧樹脂及丙烯酸樹脂等之熱硬化性樹脂，聚胺酯樹脂、聚酯樹脂、聚醯胺樹脂、纖維素類樹脂、丙烯酸樹脂、聚碳酸 酯樹脂、鹵素類樹脂(聚氯乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯等)、聚苯乙烯、烯烴類樹脂(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，藉紫外線或電子束等之光硬化之光硬化性樹脂，及感光性樹脂等。該等樹脂可單獨使用，亦可合併2種以上使用。
與研磨區域使用之材料比較，透光區域10使用之材料宜研磨性相同或較大。特佳的是可抑制因研磨中之修整痕造成透光區域之光散射之耐磨性高的聚胺酯樹脂。
透光區域10之製作方法並無特殊限制，可藉公知之方法製作。例如，可使用利用帶鋸方式或刨削方式之切片機使聚胺酯樹脂塊體呈預定厚度之方式或使樹脂流入具有預定厚度之模穴且使樹脂硬化之方法，或者使用塗布技術或片成形技術之方法等。
透光區域10之大小並無特殊限制，但是宜形成與研磨區域8之開口部A9同樣之大小。透光區域之平面形狀宜形成與開口部A同樣之形狀。透光區域之截面形狀宜形成與開口部A同樣之形狀，且為容易暫時固定透光區域在開口部A內，亦可呈由研磨表面側向研磨背面側變細之形狀。
透光區域10之厚度並無特殊限制，但是宜與研磨區域之厚度相同之厚度，或在該研磨區域之厚度以下。逯光區域比研磨區域厚時，恐有因研磨中突出部份損傷被研磨材之虞。又，恐有透光區域因研磨時施加之應力變形，且光學地大幅失真，故研磨之光學終點檢測精度降低之虞。另一方面，恐有過薄時耐久性不足，或在透光區域上 面產生大凹部且殘留大量漿液，且光學終點檢測精度降低之虞。
設置透光區域10於開口部A9內之方法並無特殊限制，可舉例如：(1)嵌入透光區域10於開口部A9內，且藉再剝離性黏著膠帶黏合研磨區域8表面與透光區域10表面之方法，(2)使透光區域形成材料流入開口部A9，使之硬化且形成透光區域10之方法等。
然後，在研磨層11之一面設置含有熱熔接著劑之接著構件X12。在該步驟中，透光區域10黏貼在接著構件X12上。
接著構件X12可舉含有含有熱熔接著劑之接著劑層為例。接著劑層之厚度宜為10至200μm，且更佳的是25至125μm。
又，亦可使用在基板之兩面具有前述接著劑層之雙面膠帶作為接著構件X12。可藉基材防止漿液浸透至支持層側，且防止在支持層與接著劑層之間的剝離。
基材可舉例如：聚對苯二甲酸乙二酯薄膜及聚2,6萘二甲酸乙二酯薄膜等之聚酯薄膜；聚乙烯薄膜及聚丙烯薄膜等之聚烯烴薄膜；尼龍薄膜等。其中，宜使用具有優異之防水透過之性質之聚酯薄膜。
基材之表面亦可實施電暈處理、電漿處理等易接著處理。
基材之厚度並無特殊限制，但由透明性、柔軟性及剛性等觀點來看宜為10至180μm。
使用雙面膠帶時，前述接著劑層之厚度宜為10至200μm，更佳的是25至125μm。
熱熔接著劑可無特殊限制地使用公知者，但是宜使用聚酯類熱熔接著劑。
聚酯類熱熔接著劑宜至少含有作為基底聚合物之聚酯樹脂，及作為交聯成分之在1分子中具有2個以上環氧丙基之環氧樹脂。
前述聚酯樹脂可使用藉由酸成分及多元醇之縮聚合得到之公知者，但特佳的是使用結晶性聚酯樹脂。
酸成分可舉芳香族二羧酸，脂肪族二羧酸及脂環族二羧酸等為例。可只使用該等酸成分中之1種，亦可合併2種以上使用。
香族二羧酸之具體例可舉例如：對苯二甲酸，間苯二甲酸，鄰苯二甲酸酐，α-萘二甲酸，β-萘二甲酸，及其酯形成體等。
脂肪族二羧酸之具體例可舉例如：琥珀酸，戊二酸，己二酸，庚二酸，壬二酸，癸二酸，十一碳烯酸，十二烷二甲酸，及其酯形成體等。
脂環族二羧酸之具體例可舉1,4-環己二甲酸，四氫化鄰苯二甲酸酐，六氫化鄰苯二甲酸酐等為例。
又，酸成分亦可並用順丁烯二酸，反丁烯二酸，二聚物酸，偏苯三酸，焦蜜石酸等多元羧酸。
多元醇成分可舉脂肪族二醇，脂環族二醇等二元醇及多元醇為例。可只使用該等多元醇成分中之1種，亦可 合併2種以上使用。
脂肪族二醇之具體例可舉例如：乙二醇，1,2-丙二醇，1,3-丙二醇，1,4-丁二醇，1,5-戊二醇，1,6-己二醇，1,8-辛二醇，1,9-壬二醇，新戊二醇，3-甲基戊二醇，2,2,3-三甲基戊二醇，二乙二醇，三乙二醇，二丙二醇等。
脂環族二醇之具體例可舉1,4-環己烷二甲醇，氫化雙酚A等為例。
多元醇可舉甘油，三羥甲基乙烷，三羥甲基丙烷，新戊四醇等為例。
結晶性聚酯樹脂可藉由公知之方法合成。例如，包括準備原料及觸媒，且在生成物熔點以上之溫度加熱之熔融聚合法、在生成物熔點以下之溫度加熱之固相聚合法、使用溶劑之溶液聚合法等，亦可採用任一種方法。
結晶性聚酯樹脂之熔點宜為100至200℃。熔點未達100℃時，熱熔接著劑之接著力會因研磨時發熱而下降，且超過200℃時，由於使熱熔接著劑熔融時之溫度升高，所以有在積層研磨墊產生翹曲而對研磨特性造成不良影響之傾向。
又，結晶性聚酯樹脂之數目平均分子量宜為5000至50000。數目平均分子量未達5000時，熱熔接著劑之機械特性降低，故無法得到充分之接著性及耐久性，且超過50000時，有合成結晶性聚酯樹脂時產生造成凝膠化等製造上之缺點，或作為熱熔接著劑之性能降低的傾向。
前述環氧樹脂可舉例如：雙酚A型環氧樹脂，溴 化雙酚A型環氧樹脂，雙酚F型環氧樹脂，雙酚AD型環氧樹脂，二苯乙烯型環氧樹脂，聯苯型環氧樹脂，雙酚A酚醛清漆型環氧樹脂，甲酚酚醛清漆型環氧樹脂，二胺聯苯甲烷型環氧樹脂，及六(羥苯)乙烷系等之聚苯系環氧樹脂；含茀環氧樹脂，三環氧丙基異氰酸酯，含有雜芳香環(例如，三氮雜苯環等)之環氧樹脂等之芳香族環氧樹脂；脂肪族環氧丙基醚型環氧樹脂，脂肪族環氧丙基酯型環氧樹脂，脂環族環氧丙基醚型環氧樹脂，脂環族環氧丙基酯型環氧樹脂等之非芳香族環氧樹脂。可使用該等環氧樹脂之單獨1種，亦可合併2種以上使用。
該等環氧樹脂中，由研磨時與研磨層11之接著性觀點來看，宜使用甲酚酚醛清漆型環氧樹脂。
前述環氧樹脂，相對於100重量份之基底聚合物之聚酯樹脂，宜添加2至10重量份，且3至7重量部更佳。
聚酯類熱熔接著劑亦可含有烯烴類樹脂等軟化劑，黏著賦予劑，填充劑，安定劑，及耦合劑等公知之添加劑。又，亦可含有滑石等公知之無機填料。
聚酯類熱熔接著劑係藉由任意之方法混合至少前述聚酯樹脂、及前述環氧樹脂等來調製。例如，藉由單軸擠壓機、嚙合型同向平行軸雙軸擠壓機、嚙合型異向平行軸雙軸擠壓機、嚙合型異向斜軸雙軸擠壓機、非嚙合型雙軸擠壓機、不完全嚙合型雙軸擠壓機、共揉和形擠壓機、行星齒輪型擠壓機、轉移混合擠壓機、輥子擠壓機等之擠壓成形機或揉合機等混合各原料來調製。
聚酯類熱熔接著劑之熔點宜為100至200℃。
又，聚酯類熱熔接著劑之比重宜為1.1至1.3。
又，聚酯類熱熔接著劑之熔融流動指數(MI)在150℃、負載2.16公斤之條件下，宜為16至26克/10分鐘。
聚酯類熱熔接著劑可使用顆粒狀、粉末狀、片狀、薄膜狀、溶解於溶劑中之溶液狀等任意形態。
在研磨層11之一面上設置含有熱熔接著劑之接著構件X12之方法並無特殊限制，且可舉例如：(1)在研磨層11上積層熱熔接著劑之接著構件X12，且藉加熱器加熱熔融及軟化熱熔接著劑，然後，使熱熔接著劑硬化之方法；(2)在研磨層11上塗布加熱熔融之熱熔接著劑，然後，使熔融之熱熔接著劑硬化之方法等。又，研磨層11與接著構件X12可暫時接著，亦可完全地接著。在暫時接著之情形中，可在後來之程序中完全地接著。
然後，在接著構件X12之對應透光區域10之部份上設置剝離性保護構件13。剝離性保護構件13並無特殊限制，只要可被覆接著構件X12之對應透光區域10之部份即可，但是宜使用具有耐熱性及剝離性之樹脂片(例如，氟樹脂片、矽氧樹脂片等)。
剝離性保護構件13之大小並無特殊限制，但是宜與透光區域10同樣大小或比透光區域10小。
剝離性保護構件13之厚度宜為150μm以下。當厚度超過150μm時，在後續步驟黏貼支持層14至接著構件X12上時在剝離性保護構件13之邊緣部份產生段差(空間)，且該 部份中接著構件X12與支持層14之密接性降低。
然後，將支持層14黏貼在設有剝離性保護構件13之接著構件X12上。
支持層14係用以補足研磨層11之特性者。支持層可使用彈性模數比研磨層低之層(緩衝層)，亦可使用彈性模數比研磨層高之層(高彈性層)。緩衝層係CMP中，為使折衷關係中平面性與均勻度兩者並立之所必須。所謂平面性係指研磨圖案形成時產生有微小凹凸之被研磨材後的圖案部之平坦性，均勻度係指被研磨材全體之均一性。藉由研磨層之特性，改善平面性，並藉由緩衝層之特性改善均勻度。若CMP中，為抑制裂縫產生而使用柔軟研磨層，則為提高研磨墊之平坦化特性使用高彈性層。又，藉由使用高彈性層，可抑制過度切削被研磨材之邊緣部。
前述緩衝層可舉例如：聚酯不織布、尼龍不織布、及丙烯酸不織布等纖維不織布；浸漬聚胺酯之聚酯不織布之類之浸樹脂不織布；聚胺酯泡棉及聚乙烯泡棉等高分子樹脂發泡體；丁二烯橡膠及異戊二烯橡膠等橡膠性樹脂；感光性樹脂等。
前述高彈性層可舉例如：聚對苯二甲酸乙二酯薄膜及聚2,6萘二甲酸乙二酯薄膜等聚酯薄膜；聚乙烯薄膜及聚丙烯薄膜等聚烯烴薄膜；尼龍薄膜；聚醯亞胺薄膜等。
在接著構件X12上黏貼支持層14之方法並無特殊限制，且可舉積層接著構件X12與支持層14，且藉加熱器加熱熔融熱熔接著劑，然後，使熔融之熱熔接著劑硬化之 方法為例。亦可加熱熔融熱熔接著劑後，衝壓且使支持層密接於熔融之熱熔接著劑。在暫時接著研磨層11與接著構件X12之情形中，在該步驟時完全地接著研磨層11與接著構件X12。
又，亦可在支持層14之一面上，設置用以將積層研磨墊黏貼在研磨平台上之黏著構件15(例如，黏著劑層、雙面膠帶等)。
然後，去除對應透光區域10之部份之支持層14，再去除剝離性保護構件13，形成用以透光之開口部B16且製作積層研磨墊1。設置黏著構件15時，亦去除對應透光區域10之部份之黏著構件15。
去除支持層14(及黏著構件15)之方法並無特殊限制，且可舉使用刀具等切斷去除之方法、藉雷射加工去除之方法等為例。
在本發明之製造方法中，使用剝離性保護構件13保護設於透光區域下面側之接著構件X12之對應透光區域10之部份，因此去除支持層14(及黏著構件15)時不會損傷該部份或附著異物。因此，可有效地防止光學之檢測精度降低。
另一方面，一面參照圖3，一面說明另一本發明之積層研磨墊之製造方法。又，省略與前述積層研磨墊之製造方法重複之內部。
首先，在研磨區域8之開口部A9內設置透光區域10且製作研磨層11。
然後，使用含有熱熔接著劑之接著構件X12黏合研磨層11與中間層17。
中間層17係用以防止漿液浸透至支持層側，且防止在支持層14與接著構件Y18之間的剝離而設置。
中間層17可舉例如：聚對苯二甲酸乙二酯薄膜及聚2,6萘二甲酸乙二酯薄膜等之聚酯薄膜；聚乙烯薄膜及聚丙烯薄膜等之聚烯烴薄膜；尼龍薄膜等。其中，宜使用具有優異之防水透過之性質之聚酯薄膜。
使用含有熱熔接著劑之接著構件X12黏合研磨層11與中間層17之方法並無特殊限制，可舉例如：(1)在中間層17(或研磨層11)上積層熱熔接著劑之接著構件X12，且藉加熱器加熱熔融及軟化熱熔接著劑，然後，在熔融之接著劑上積層研磨層11(或中間層17)，且使熔融之接著劑硬化之方法；(2)在中間層17(或研磨層11)上塗布加熱熔融之熱熔接著劑，然後，在熔融之接著劑上積層研磨層11(或中間層17)，且使熔融之熱熔接著劑硬化之方法；(3)積層中間層17、含有熱熔接著劑之接著構件X12及研磨層11，且加熱得到之積層體並且熔融熱熔接著劑，然後，使熔融之接著劑硬化之方法等。亦可在積層各構件後衝壓使各構件密接。由防止積層研磨墊因熱之變形之觀點來看，(1)或(2)之方法是較佳的。
然後，在中間層17上設置接著構件Y18。接著構件Y18可為一般使用之接著劑層或雙面膠帶，亦可為含有前述熱熔接著劑之接著構件。
然後，在接著構件Y18之對應透光區域10之部份上設置剝離性保護構件13。
然後，在設有剝離性保護構件13之接著構件Y18上黏貼支持層14。又，亦可在支持層14之一面上，設置用以將積層研磨墊黏貼在研磨平台上之黏著構件15(例如，黏著劑層、雙面膠帶等)。
然後，去除對應透光區域10之部份之支持層14，再去除剝離性保護構件13，形成用以透光之開口部B16且製作積層研磨墊1。設置黏著構件15時，亦去除對應透光區域10之部份之黏著構件15。
又，一面參照圖4，一面說明再一本發明之積層研磨墊之製造方法。又，省略與前述積層研磨墊之製造方法重複之內部。
首先，在研磨區域8之開口部A9內設置透光區域10且製作研磨層11。
然後，使用含有熱熔接著劑之接著構件X12黏合研磨層11與中間層17。
然後，在中間層17之對應透光區域10之部份設置剝離性保護構件13。
然後，在設有剝離性保護構件13之中間層17上設置接著構件Y18。
然後，在接著構件Y18上黏貼支持層14。又，亦可在支持層14之一面上，設置黏著構件15。
然後，去除對應透光區域10之部份之接著構件 Y18及支持層14，再去除剝離性保護構件13，形成用以透光之開口部B16且製作積層研磨墊1。設置黏著構件15時，亦去除對應透光區域10之部份之黏著構件15。
本發明之積層研磨墊1即使因長時間研磨而變成高溫時研磨層11與支持層14或中間層17之間亦不易剝離，且具有優異光學之檢測精度。
半導體裝置係經利用前述積層研磨墊研磨半導體晶圓表面之步驟製造而成。所謂半導體晶圓一般而言係於矽晶圓上積層有佈線金屬及氧化膜者。半導體晶圓之研磨方法、研磨裝置並無特殊限制，舉例言之，係使用圖1所示具有用以支持積層研磨墊1之研磨平台2、用以支持半導體晶圓4之支持台(拋光頭)5與用以對晶圓均勻加壓之背襯材、研磨劑3之供給機構之研磨裝置等進行。舉例言之，積層研磨墊1係藉由雙面膠帶之黏貼裝設於研磨平台2上。研磨平台2與支持台5係配置成使各自所支持之積層研磨墊1與半導體晶圓4相對向之狀態，並分別具有旋轉軸6、7。又，支持台5側設有用以將半導體晶圓4緊壓於積層研磨墊1上之加壓機構。研磨時，使研磨平台2與支持台5旋轉同時將半導體晶圓4壓在積層研磨墊1上，且一面供給漿液一面進行研磨。漿液之流量、研磨負載、研磨平台旋轉數及晶圓旋轉數並無特殊限制，適當調整即可進行。
藉此即可去除半導體晶圓4表面突出之部分，研磨成平坦狀。然後，藉由切割、接合、封裝等製造半導體裝置。半導體裝置係用於運算處理裝置或記憶體等。
實施例
以下，舉實施例說明本發明，但本發明並非以該等實施例為限。
[測量、評價方法] (熔點之測量)
聚酯類熱熔接著劑之熔點係使用TOLEDO DSC822(METTLER公司製)，以20℃/分之升溫速度測量。
(比重之測量)
依據JIS Z8807-1976進行。將由聚酯類熱熔接著劑形成之接著劑層切出4cm×8.5cm之長條狀(厚度：任意)，做成測量比重用試樣，並於溫度23℃±2℃、濕度50%±5%之環境下靜置16小時。測量時使用比重計(sartorius公司製)測量比重。
(熔融流動指數(MI)之測量)
依據ASTM-D-1238在150℃、2.16公斤之條件下，測量聚酯類熱熔接著劑之熔融流動指數。
(剪應力之測量)
由製成之積層研磨墊切出3片25mm×25mm之樣本，且以拉伸速度300mm/分拉伸各樣本之研磨層及支持層，並測量此時之剪應力(N/25mm□)。3片樣本之平均值顯示於表1中。又，確認此時之樣本的剝離狀態。又，使用製成之積層研磨墊在下述條作下研磨60小時後，以與上述同樣之方法進行剪應力之測量，且確認剝離狀態。
(研磨60小時後之積層研磨墊之狀態之評價)
研磨裝置使用SPP600S(岡本工作機械公司製)，且用製 成之積層研磨墊，將在8英吋之矽晶圓上製成10000Å之鎢膜的晶圓每一片研磨60秒，且交換晶圓同時進行研磨60小時。
又，研磨條件係在研磨中以150ml/分之流量添加將W2000(Cabot公司製)以超純水稀釋成2倍之稀釋液並添加2重量%之過氧化氫水所製成之漿液，且令研磨負載為5psi，研磨平台旋轉數為120rpm，及晶圓旋轉數為120rpm。又，研磨前，使用修整器(ASAHI DIAMOND公司製，M100型)對研磨墊表面進行修整處理20秒鐘。修整條件係令修整負載為10g/cm2 、研磨平台旋轉數為30rpm、及修整器旋轉數為15rpm。
實施例1 [透光區域之製作]
混合128重量份之由己二酸，己二醇，及乙二醇構成之聚酯多元醇(數目平均分子量2400)，及30重量份之1,4-丁二醇，且將溫度調整為70℃。於該混合液加入100重量份之預先溫度調整為70℃之4,4’-二苯甲烷二異氰酸酯，且攪拌1分鐘。然後，使該混合液注入保溫為100℃之容器中，且進行100℃且8小時之後硬化而製成聚胺酯樹脂。使用製成之聚胺酯樹脂，藉射出成型製成透光區域(56mm×20mm，厚度2.75mm)。
[研磨區域之製作]
於反應容器內加入100重量份之聚醚類預聚合物(Uniroyal Chemical公司製，AdipreneL-325，NCO濃度：2.22meq/g)及3重量份之矽型界面活性劑(Dow Corning Toray‧silicone公司製，SH-192)加以混合，並調整為80℃後予以真空除氣。繼之，利用攪拌葉片，以旋轉數900rpm激烈攪拌大約4分鐘，將氣泡帶入反應系內。再添加26重量份之預先調整溫度為120℃之熔融4,4’-亞甲雙(鄰氯苯胺)(IHARA CHEMICAL公司製，IHARACUAMINE-MT)。然後，繼續攪拌約1分鐘且使反應溶液注入盤式敞模中。於該反應溶液喪失流動性時放入烘箱內，進行110℃且6小時之後硬化，製得聚胺酯發泡體塊體。將該聚胺酯發泡體塊體使用切片機(Fecken-Kirfel公司製)切片，製得聚胺酯發泡體片(比重：0.86，D硬度：52度)。接著，使用擦光機(Amitec公司製)，將表面擦光至預定厚度，且調整厚度精度(片厚度：1.27mm)。在經該擦光處理之片的表面上，使用凹槽加工機(Tohokoki公司製)進行同心圓形凹槽加工(凹槽寬度0.25mm、凹槽深度0.45mm、凹槽節距1.5mm)。然後，以直徑60cm之大小衝壓片，接著，由經衝壓之片之中心大約12cm之位置形成開口部A(56mm×20mm)而製成研磨區域。
[積層研磨墊之製作]
藉圖2所示之方法製作積層研磨墊。首先，在研磨區域之開口部A內嵌入且暫時固定透光區域而製成研磨層。接著，在研磨層與剝離性PET片之間，積層由含有100重量份之結晶性聚酯樹脂(TOYOBO(股)公司製，VYLON GM420)，及5重量份之在1分子中具有2個以上環氧丙基之鄰甲酚酚醛清漆型環氧樹脂(NIPPON KAYAKU(股)公司製，EOCN4400)之聚酯類熱熔接著劑形成的接著劑層(厚度 50μm)，且使用紅外線加熱器加熱接著劑層至100℃使研磨層與接著劑層暫時接著。然後，剝離剝離性PET片。又，使用之聚酯類熱熔接著劑之熔點為142℃，比重為1.22，熔融流動指數為21克/10分。
然後，在接著劑層之對應透光區域之部份上黏貼剝離性保護構件(氟樹脂片，55mm×18mm，厚度：100μm)。然後，使用紅外線加熱器加熱接著劑層至150℃使聚酯類熱熔接著劑熔融，且在熔融之接著劑層上使用積層機積層由發泡聚胺酯形成之支持層(NHK SPRING公司製，NIPPALAY EXT)，並且加壓附著研磨層、熔融之接著劑及支持層。然後，使熔融之接著劑硬化，且隔著接著劑層黏合研磨層與支持層，並且將透光區域黏貼在接著劑層上且完全地固定。然後，對照研磨層之大小切斷支持層。
又，在前述支持層上使用積層機黏合壓感式雙面膠帶(3M公司製，442JA)，切斷去除對應透光區域之部份之支持層及感式雙面膠帶，再去除剝離性保護構件，藉此形成開口部B且製成積層研磨墊。
實施例2
藉圖3所示之方法製作積層研磨墊。首先，藉與實施例1同樣之方法製作研磨層。接著，在由剝離性PET片形成之中間層上，積層由含有100重量份之結晶性聚酯樹脂(TOYOBO(股)公司製，VYLON GM420)，及5重量份之在1分子中具有2個以上環氧丙基之鄰甲酚酚醛清漆型環氧樹脂(NIPPON KAYAKU(股)公司製，EOCN4400)之聚酯類熱 熔接著劑形成的接著劑層(厚度50μm)，且使用紅外線加熱器加熱接著劑層至150℃使之熔融。又，在熔融之接著劑層上使用積層機積層且加壓附著前述研磨層。然後，使熔融之接著劑硬化，且隔著接著劑層黏合研磨層與中間層，並且將透光區域黏貼在接著劑層上且完全地固定。然後，對照研磨層之大小切斷中間層。
然後，在前述中間層上，使用積層機黏合壓感式雙面膠帶(3M公司製，442JA)，且在該壓感式雙面膠帶之對應透光區域之部份上黏貼剝離性保護構件(氟樹脂片，55mm×18mm，厚度：100μm)。
然後，在前述壓感式雙面膠帶上，使用積層機黏貼由發泡聚胺酯形成之支持層(NHK SPRING公司製，NIPPALAY EXT)。然後，在前述支持層上黏貼另一壓感式雙面膠帶(3M公司製，442JA)。
又，切斷去除對應透光區域之部份之支持層及感式雙面膠帶，再去除剝離性保護構件，藉此形成開口部B且製成積層研磨墊。
比較例1 [積層研磨墊之製作]
首先，在研磨區域之開口部A內嵌入且暫時固定透光區域而製成研磨層。接著，在研磨層上黏合壓感式雙面膠帶(Sekisui Chemical公司製，DOUBLETACKTAPE)。然後，在前述壓感式雙面膠帶之對應透光區域之部份上黏貼剝離性保護構件(氟樹脂片，55mm×18mm，厚度：100μm)，接著 使用積層機在前述壓感式雙面膠帶上黏貼由發泡聚胺酯形成之支持層(NHK SPRING公司製，NIPPALAY EXT)。然後，對照研磨層之大小切斷支持層。
又，在前述支持層上使用積層機黏合壓感式雙面膠帶(3M公司製，442JA)，切斷去除對應透光區域之部份之支持層及感式雙面膠帶(442JA)，再去除剝離性保護構件，藉此形成開口部B且製成積層研磨墊。
產業上之可利用性
本發明之積層研磨墊係可對透鏡、反射鏡等光學材料或矽晶圓、硬碟用玻璃基板、鋁基板、及一般金屬研磨加工等要求高度表面平坦性之材料進行穩定且高研磨效率之平坦化加工。本發明之積層研磨墊，特別適於在對矽晶圓及其上形成有氧化物層、金屬層等之裝置，進一步於積層、形成該等氧化物層或金屬層前進行平坦化之步驟中使用。
1‧‧‧研磨墊
8‧‧‧研磨區域
9‧‧‧開口部A
10‧‧‧透光區域
11‧‧‧研磨層
12‧‧‧接著構件X
13‧‧‧剝離性保護構件
14‧‧‧支持層
15‧‧‧黏著構件
16‧‧‧開口部B

Claims (6)

  1. 一種積層研磨墊之製造方法，包含：在研磨區域之開口部A內設置透光區域且製造研磨層之步驟；在前述研磨層之一面上設置含有熱熔接著劑之接著構件X之步驟；在前述接著構件X之對應透光區域之部份設置剝離性保護構件之步驟；將支持層黏貼在設有剝離性保護構件之前述接著構件X上之步驟；及去除對應透光區域之部份之支持層，再去除剝離性保護構件形成開口部B之步驟。
  2. 一種積層研磨墊之製造方法，包含：在研磨區域之開口部A內設置透光區域且製造研磨層之步驟；使用含有熱熔接著劑之接著構件X黏合前述研磨層與中間層之步驟；在前述中間層設置接著構件Y之步驟；在前述接著構件Y之對應透光區域之部份設置剝離性保護構件之步驟；將支持層黏貼在設有剝離性保護構件之前述接著構件Y上之步驟；及去除對應透光區域之部份之支持層，再去除剝離性保護構件形成開口部B之步驟。
  3. 一種積層研磨墊之製造方法，包含：在研磨區域之開口部A內設置透光區域且製造研磨層之步驟；使用含有熱熔接著劑之接著構件X黏合前述研磨層與中間層之步驟；在前述中間層之對應透光區域之部份設置剝離性保護構件之步驟；在設有剝離性保護構件之前述中間層上設置接著構件Y之步驟；將支持層黏貼在前述接著構件Y上之步驟；及去除對應透光區域之部份之接著構件Y 及支持層，再去除剝離性保護構件形成開口部B之步驟。
  4. 如申請專利範圍第2或3項之積層研磨墊之製造方法，其中前述中間層係樹脂薄膜。
  5. 如申請專利範圍第1至3項中任一項之積層研磨墊之製造方法，其中前述接著構件X係含有聚酯類熱熔接著劑之接著劑層，或在基材兩面上具有前述接著劑層之雙面膠帶，且前述聚酯類熱熔接著劑係相對100重量份之基底聚合物之聚酯樹脂，含有2至10重量份之在1分子中具有2個以上環氧丙基之環氧樹脂。
  6. 如申請專利範圍第5項之積層研磨墊之製造方法，其中前述聚酯樹脂係結晶性聚酯樹脂。
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