TWI476824B - 移除樹脂材料中氣泡的方法、以及鑽石碟的製造方法 - Google Patents

Description

移除樹脂材料中氣泡的方法、以及鑽石碟的製造方法

本發明係有關於移除樹脂材料中及/或在樹脂材料混合中所產生氣泡的方法及裝置，且特別有關於將此方法及裝置應用於移除鑽石碟及靜電式晶圓座中樹脂材料的氣泡。

近十幾年來，半導體產業發展快速且成熟，半導體產品廣泛地使用於資訊、通訊、消費性電子及工業儀器等上。在半導體業界中，常使用樹脂材料，如環氧樹脂，作為黏著劑、聚合物層、或固定材料。但樹脂材料中的氣泡常常會影響樹脂材料固定或黏著的功效，例如鑽石碟或靜電式晶圓座。

矽晶圓為半導體產中極為重要的材料，而矽晶圓必須先經過化學機械研磨(CMP)製程，使矽晶圓表面平整後才可於晶圓上進行晶片的後續製程，以提升製程的準確度及良率。

化學機械研磨製程會使用研磨墊，但長期研磨使研磨顆粒塞入研磨墊中造成研墊的研磨效率下降，必須定期修整研磨墊以去除殘留的雜質及研磨殘屑，以維持研磨墊在最佳研磨狀態。因此，半導體工業利用鑽石堅硬之特性，將鑽石應用於清除研磨墊之研，又可稱為鑽石碟。

鑽石碟的製造方法包括電鍍或是燒結法形成金屬結合劑層，用以包覆鑽石顆粒且固定於金屬基材表面上。但此兩種方法皆無法提供足夠的結合力將鑽石顆粒緊密地固定於基材表面。此外，另有一種以樹脂材料層固定鑽石顆粒的方法，但樹脂材料中常伴隨有氣泡的產生，若氣泡位於鑽石顆粒附近，則同樣會影響鑽石顆粒結合力。結合力不足的鑽石顆粒會脫落至研磨墊上，在化學機械研磨製程中，脫落的鑽石顆粒極易刮傷昂貴的矽晶圓，造成矽晶圓表面受損。

同樣地，靜電式晶圓座係利用樹脂材料來接合各部份組件，若未將樹脂材料中的氣泡移除，在樹脂材料固化後，氣泡的部分將無法提供接合力量，容易導致組件的脫落。且由於靜電式晶圓座是處於高真空之作業環境，若未將樹脂材料中的氣泡移除，在樹脂材料固化後，會因真空環境而造成氣泡體積膨脹，影響靜電式晶圓座之壽命。

因此，半導體業界亟需一種移除氣泡的方法及裝置，且特別是針對於鑽石碟及靜電式晶圓座提供一種新穎的製造方法及裝置。

本發明係提供一種移除樹脂材料中氣泡的方法，包括提供一樹脂材料至一容器單元中，以形成一樹脂材料層；以及在該樹脂材料固化前，使該容器單元維持於一 真空環境下，以移除該樹脂材料中的氣泡，其中該真空環境為約720 Torr至0 Torr。

本發明另提供一種移除樹脂材料中氣泡的方法，包括提供一樹脂材料至一容器單元中，以形成一樹脂材料層；以及在該樹脂材料注入該容器單元之前，利用一氣泡過濾器移除該樹脂材料中的氣泡。

本發明另提供一種移除樹脂材料中氣泡的裝置，包括一供應器，以提供一樹脂材料；以及一容器單元，以接收該樹脂材料，其中該容器單元設置一真空室中，並維持於約720 Torr至0 Torr的真空環境下，用以移除該樹脂材料中的氣泡。

本發明另提供一種移除樹脂材料中氣泡的裝置，包括一供應器，以提供一樹脂材料；一容器單元，以接收該樹脂材料；以及至少一氣泡過濾器，設置於該供應器與該容器單元之間，用以移除該樹脂材料中的氣泡。

本發明另提供一種鑽石碟的製造方法，包括提供一容器單元；提供複數個鑽石顆粒，佈植於該容器單元上；提供一樹脂材料至該容器單元中，以覆蓋該些鑽石顆粒；在該樹脂材料固化前，使該含有樹脂材料之容器單元維持於約720 Torr至0 Torr的真空環境下，以移除該樹脂材料中的氣泡；以及在樹脂材料固化後連同鑽石顆粒脫離容器。本發明另提供一種鑽石碟的製造方法，包括提供一第一容器單元；提供一樹脂材料至該第一容器單元中，且在該樹脂材料固化前，使該含有樹脂材料之 第一容器單元維持於約720 Torr至0 Torr的真空環境下，以移除該樹脂材料中的氣泡；在該抽過真空之樹脂材料尚未固化前倒入一第二容器單元中，其中該第二容器單元佈植有鑽石顆粒；以及在該樹脂材料固化後連同鑽石顆粒脫離第二容器。

本發明另提供一種鑽石碟的製造方法，包括提供一容器單元；提供複數個鑽石顆粒，佈植於該容器單元上；提供一樹脂材料至該容器單元中，以覆蓋該些鑽石顆粒，在該樹脂材料注入該容器單元之前，利用一氣泡過濾器移除該樹脂材料中的氣泡；以及在樹脂材料固化後連同鑽石顆粒脫離容器。

本發明另提供一種鑽石碟的製造裝置，包括一供應器，用以提供一樹脂材料；一容器單元，用接受複數個鑽石顆粒及該樹脂材料；以及一氣泡過濾器，設置於該供應器及該容器單元之間，用以移除樹脂材料中的氣泡。

本發明更提供一種鑽石碟的製造裝置，包括一供應器，用以提供一樹脂材料；以及一容器單元，用以接受複數個鑽石顆粒及該樹脂材料，其中該容器單元設置一真空室中，在該樹脂材料固化前，使容器單元維持於約720 Torr至0 Torr的真空環境中以移除樹脂材料中的氣泡。

為了讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖示，作詳細說明如下：

在本發明之第一實施樣態中，本發明提供一種移除樹脂材料中氣泡的方法及移除樹脂材料中氣泡的裝置。在樹脂材料灌注至容器的過程中，以及樹脂材料在容器中固化的過程中，因為攪拌或流動皆產生會氣泡，為移除樹脂材料中的氣泡，本發明使用包括兩種不同方法。

在一實施例中，在樹脂材料灌注至容器後，使該容器維持於一真空環境下，以移除該樹脂材料中的氣泡。應注意的是，此真空程序必須在樹脂材料固化前進行。此外，可在抽過真空之樹脂材料尚未固化前，依不同的需求倒入其他容器中，同樣可獲得無氣泡之樹脂材料。

在另一實施例中，可在樹脂材料灌注至容器前，利用一或複數個氣泡過濾器移除樹脂材料中的氣泡。

本發明之真空環境可為一般的真空條件，並無特別要求，例如可為約720 Torr至0 Torr，較佳為10E-1 Torr至10E-9 Torr。

本發明之氣泡過濾器可為任何由聚乙烯(polyethylene)、PTFE、UPE、LDPE或HDPE等濾膜所製成之過濾裝置，也可為一般商品化的過濾裝置，例如，Entegris之OPTIMIZER HV40 CARTRIDGE FILTER等產品。

本發明之樹脂材料包括聚二甲基矽氧烷(PDMS)、聚氨酯、聚亞醯胺、聚醯胺、含氟聚合物、聚四氟乙烯、 聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、氮化矽、環氧樹脂、novolac環氧樹脂、間甲酚novolac環氧樹脂或phenolic環氧樹脂，較佳為環氧樹脂類之樹脂材料。

本發明之氣泡為一般的氣泡，且特別指微氣泡，氣泡粒徑約為5 mm至0.01 μm。

此領域人士可依照不同的樹脂材料、製程步驟、容器大小、氣泡大小及多寡選用不同的方法，或是同時使用此二種方法，以有效地移除樹脂材料中的氣泡。

本發明另提供一種移除樹脂材料中氣泡的裝置，應注意的是，為了清楚描述本發明之特徵，第1圖僅為本發明實施例之簡單圖示，在實際應用時，此技藝人士可依不同的需求增加或修改此裝置。

參照第1圖，包括一供應器101，其中含有樹脂材料，可將樹脂材料傳送至容器105中。容器105用以接收樹脂材料。一管線，用以傳送樹脂材料。在一實施例中，可在供應器101及容器單元105之間的管線上，設置一或複數個氣泡過濾器107，以移除樹脂材料中的氣泡。在另一實施例中，可將容器設105置於一真空室109中，並在樹脂材料灌注至容器105後，執行真空程序使容器105維持在真空環境下以移除該樹脂材料103中的氣泡。真空環境及氣泡過濾器的定義與上述相同。

此外，供應器101及氣泡過濾器107的數目可依不同的情況改變，例如，若有二種以上的樹脂材料，則可 使用二種以上的供應器及氣泡過濾器，且為了充份混合樹脂材料，可設置混合裝置111。雖然第1圖之混合裝置111設置於容器105與氣泡過濾器107之間，但也可依不同需求設置於不同的位置，例如，可設置於供應器101及氣泡過濾器107之間(未圖示)。

本發明之裝置可依照不同的樹脂材料、製程步驟、容器大小、氣泡大小及多寡改變。例如，僅以氣泡過濾器或真空室來移除氣泡，為獲得較佳的結果，也可同時具有氣泡過濾器及真空室。

本發明之移除樹脂材料中氣泡的方法及移除樹脂材料中氣泡的裝置可應用於任何需要移除氣泡的步驟中，一般常用於半導體製程中，較佳為應用於鑽石碟及靜電式晶圓座(electrostatic chuck, ESC)的製備，最佳為鑽石碟的製備。

在本發明之第二實施樣態中，本發明另提供一種鑽石碟的製造方法及製造裝置。在一實施例中，本發明之鑽石碟的製造方法包括：提供一容器，複數個鑽石顆粒佈值於容器上，提供一樹脂材料至該容器中以覆蓋鑽石顆粒，並在樹脂材料固化前，使含有樹脂材料之容器維持於真空環境下以移除該樹脂材料中的氣泡，在樹脂材料固化後連同鑽石顆粒脫離容器，即獲得良好且無氣泡的鑽石碟。

在另一實施例中，本發明之鑽石碟的製造方法包括：包括提供一容器；提供一樹脂材料至容器單元中， 使含有樹脂材料之容器單元維持於約720 Torr至0 Torr的真空環境下以移除該樹脂材料中的氣泡；在抽過真空之樹脂材料尚未固化前倒入佈植有鑽石顆粒的容器中，在樹脂材料固化後連同鑽石顆粒脫離容器。

在另一實施例中，本發明之鑽石碟的製造方法，包括：提供一容器，佈值複數個鑽石顆粒於容器上，提供一樹脂材料至容器中以覆蓋鑽石顆粒，在樹脂材料注入容器之前，利用一或複數個氣泡過濾器移除樹脂材料中的氣泡，在樹脂材料固化後連同鑽石顆粒脫離容器，即獲得良好且無氣泡的鑽石碟。

如上所述，真空環境可為一般習知的真空條件，並無特別要求，例如，可為約720 Torr至0 Torr，較佳為10E-1 Torr至10E-9 Torr。氣泡過濾器可為任何由聚乙烯(polyethylene)、PTFE、UPE、LDPE或HDPE等濾膜所製成之過濾裝置，也可為一般商品化的過濾裝置，例如，Entegris之OPTIMIZER HV40 CARTRIDGE FILTER等產品。氣泡為一般的氣泡，且特別指微氣泡，氣泡粒徑約為5 mm至0.01 μm。

此實施樣態中的樹脂材料為一般用於固定鑽石顆粒的樹脂材料，較佳為環氧樹脂類之樹脂材料，如，novolac環氧樹脂、間甲酚novolac環氧樹脂或phenolic環氧樹脂等。

在鑽石碟的製造過程中，可依照不同的樹脂材料、製程步驟、容器大小、氣泡大小及多寡選用真空環境、 氣泡過濾器，或是同時使用此二種方法，較佳為同時使用真空環境及氣泡過濾器，可有效地移除氣泡。

本發明更提供一種鑽石碟的製造裝置本發明之鑽石碟製造裝置包括供應器，其中含有樹脂材料，並可將樹脂材料傳送至容器中。容器中包含複數個鑽石顆粒，並接受樹脂材料以包覆鑽石顆粒。在一實施例中，為移除樹脂材料中的氣泡，一或複數個氣泡過濾器，設置於供應器及容器之間，氣泡過濾器可移除樹脂材料中的氣泡。在另一實施例中，將容器置於真空室中，在樹脂材料灌注至容器後，可進行一適當的真空程序以移除樹脂材料中的氣泡。真空環境及氣泡過濾器的定義與上述相同。

同樣也，此領域人士可依照可依照不同的樹脂材料、製程步驟、容器大小、氣泡大小及多寡改變本發明之鑽石碟製造裝置。例如，僅以氣泡過濾器或真空室來移除氣泡，或同時具有氣泡過濾器及真空室。

本發明之鑽石碟的製造方法及製造裝置可製造良好無氣器泡的鑽石碟，使鑽石碟上的鑽石顆粒穩固地固定於樹脂層上，使鑽石碟在整修研磨墊時不會導致鑽石顆粒脫落及對晶圓造成損害。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

101‧‧‧供應器

103‧‧‧樹脂材料

105‧‧‧容器

107‧‧‧氣泡過濾器

109‧‧‧真空室

111‧‧‧混合裝置

第1圖顯示本發明移除樹脂材料中氣泡裝置之示意圖。

101‧‧‧樹脂供應器

103‧‧‧樹脂材料

105‧‧‧容器

107‧‧‧氣泡過濾器

109‧‧‧真空室

111‧‧‧混合裝置

Claims (10)

1. 一種移除樹脂材料中氣泡的方法，包括：提供一樹脂材料至一容器單元中，以形成一樹脂材料層；以及在提供該樹脂材料至該容器單元之後及該樹脂材料固化前，使該容器單元皆維持於一真空環境下，以移除該樹脂材料中的氣泡，其中該真空環境為約720Torr至0Torr。
2. 如申請專利範圍第1項所述之移除樹脂材料中氣泡的方法，更包括在該樹脂材料注入該容器單元之前，利用一氣泡過濾器移除該樹脂材料中的氣泡。
3. 如申請專利範圍第1項所述之移除樹脂材料中氣泡的方法，其中該樹脂材料包括聚二甲基矽氧烷(PDMS)、聚氨酯、聚亞醯胺、聚醯胺、含氟聚合物、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、氮化矽、環氧樹酯、novolac環氧樹酯、間甲酚novolac環氧樹酯或phenolic環氧樹脂。
4. 如申請專利範圍第1項所述之移除樹脂材料中氣泡的方法，其中該氣泡為微氣泡。
5. 如申請專利範圍第2項所述之移除樹脂材料中氣泡的方法，其中該氣泡過濾器包括由聚乙烯(polyethylene)，PTFE、UPE、LDPE或HDPE濾膜所製成之過濾裝置。
6. 一種鑽石碟的製造方法，包括： 提供一容器單元；提供複數個鑽石顆粒，佈值於該容器單元上；提供一樹脂材料至該容器單元中，以覆蓋該些鑽石顆粒；在提供該樹脂材料至該容器單元之後及該樹脂材料固化前，使該含有樹脂材料之容器單元皆維持於約720Torr至0Torr的真空環境下，以移除該樹脂材料中的氣泡；以及在樹脂材料固化後連同鑽石顆粒脫離容器。
7. 一種鑽石碟的製造方法，包括：提供一第一容器單元；提供一樹脂材料至該第一容器單元中，且在提供該樹脂材料至該第一容器單元之後及該樹脂材料固化前，使該含有樹脂材料之容器單元皆維持於約720Torr至0Torr的真空環境下，以移除該樹脂材料中的氣泡；在該抽過真空之樹脂材料尚未固化前倒入一第二容器單元中，其中該第二容器單元佈植有鑽石顆粒；以及在該樹脂材料固化後連同鑽石顆粒脫離該第二容器。
8. 如申請專利範圍第6或7項所述之鑽石碟的製造方法，更包括在該樹脂材料注入該容器單元之前，利用一氣泡過濾器移除該樹脂材料中的氣泡。
9. 如申請專利範圍第6或7項所述之鑽石碟的製造方法，其中該樹脂材料包括聚二甲基矽氧烷(PDMS)、聚氨 酯、聚亞醯胺、聚醯胺、含氟聚合物、聚四氟乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、氮化矽、環氧樹酯、novolac環氧樹酯、間甲酚novolac環氧樹酯或phenolic環氧樹脂。
10. 如申請專利範圍第6或7項所述之鑽石碟的製造方法，其中該氣泡為微氣泡。