TWI490082B - Polishing pad - Google Patents

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TWI490082B
TWI490082B TW102140890A TW102140890A TWI490082B TW I490082 B TWI490082 B TW I490082B TW 102140890 A TW102140890 A TW 102140890A TW 102140890 A TW102140890 A TW 102140890A TW I490082 B TWI490082 B TW I490082B
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Kenji Nakamura
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Toyo Tire & Rubber Co
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Description

研磨墊 技術領域
本發明係有關於一種在藉由化學機械拋光(CMP)使晶圓表面之凹凸時使用之研磨墊，詳而言之，有關於一種具有用以藉由光學之手段檢測研磨狀況等之窗(透光區域)之研磨墊，及使用該研磨墊之半導體裝置之製造方法。
 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，如圖 1所示，用以支撐研磨墊1之研磨平台2、用以支撐研磨對象物(晶圓)4之支撐台(拋光頭)5與用以對晶圓均勻加壓之背襯材、及研磨劑之供給機構。例如，研磨墊1係藉由黏貼雙面膠帶而裝設於研磨平台2上。研磨平台2與支撐台5係配置成使各自所支撐之研磨墊1與研磨對象物4對向之狀態，並分別具有旋轉軸6、7。又，支撐台5側設有用以將研磨對象物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，前述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，且監測藉由該反射產生之干涉信號，藉此檢測研磨之終點的方法。
作為具有窗之研磨墊，有人揭示一種研磨體，其 具有積層2片以上之透明材料之窗，且其特徵在於：研磨對象物側之透明材料之壓縮彈性模數係比研磨對象物側之相反側之透明材料的壓縮彈性模數小(專利文獻1)。
又，有人揭示一種研磨墊，其具有研磨層及透 光窗構件，且其特徵在於：至少透光窗構件之研磨面側的最表層係藉由微橡膠A硬度60度以下之軟質透光層構成(專利文獻2)。
又，有人揭示一種研磨墊，其具有研磨層及透 光窗構件，且其特徵在於：該透光窗構件至少積層微橡膠A硬度60度以下之軟質透光層及微橡膠A硬度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3)。
又，有人揭示一種研磨墊，其具有研磨區域及 透光區域，且其特徵在於前述透光區域係積層位在墊表面側之超軟質層及位於背面側之軟質層，且前述超軟質層之ASKER A硬度係25至55度，前述軟質層之ASKER A硬度係30至75度，且前述軟質層之ASKER A硬度係比超軟質層之ASKER A硬度大(專利文獻4)。
上述專利文獻1至4記載之研磨墊係在窗之最表 面層使用軟質材料，因此可抑制某種程度之刮傷產生，但是不能說是足夠的。
先前技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本特開2001-162520號公報
專利文獻2：日本特開2003-285258號公報
專利文獻3：日本特開2003-285259號公報
專利文獻4：日本特開2005-322788號公報
 發明概要
本發明之目的在於提供一種在研磨對象物表面不易產生刮傷之研磨墊。
本發明人為解決前述課題再三鑽研後，發現藉由以下所示之研磨墊可達成上述目的，並完成本發明。
即，本發明係有關於一種研磨墊，其包含具有研磨區域及透光區域之研磨層；該研磨墊之特徵在於：前述透光區域包含位於墊表面側之表層，及經積層在表層下之至少一層的軟質層，且軟質層之硬度比表層更低。
如本發明地，藉由在透光區域之表層下積層硬度比表層低之軟質層，可在研磨對象物表面及透光區域之表層接觸時，賦予透光區域緩衝性。因此，在研磨對象物表面上不易產生刮傷。如習知地使透光區域之表層過軟時，漿液中之研磨粒容易突刺在表層之表面上，且因刺入之研磨粒在研磨對象物表面上容易產生刮傷。本發明不是如習知地使透光區域之表層變軟，而是藉由賦予透光區域緩衝性來解決刮傷之問題。
較佳地，表層之ASKER A硬度係35至80度，且 軟質層之ASKER A硬度係30至60度。表層之ASKER A硬度小於35度時，由於過軟，故漿液中之研磨粒容易突刺在表層之表面上，且有因刺入之研磨粒在研磨對象物表面上容易產生刮傷之傾向。另一方面，表層之ASKER A硬度超過80度時，在研磨對象物表面上容易產生刮傷，且表層之表面容易受傷，因此有透明性降低，且研磨之光學終點檢測精度降低之傾向。又，軟質層之ASKER A硬度小於30度時，有透光區域全體之剛性不足之傾向。另一方面，軟質層之ASKER A硬度大於60度時，由於透光區域之緩衝性降低，故有在研磨對象物表面上容易產生刮傷之傾向。
較佳地，表層之ASKER A硬度與軟質層之 ASKER A硬度之差為5度以上。ASKER A硬度之差小於5度時，在研磨作業中透光區域之形狀安定性降低，恐有產生剝離或漏水等之缺點之虞。
較佳地，軟質層為1層，且透光區域為表層及軟 質層之2層構造。
又，本發明係有關於包含使用前述研磨墊來研 磨半導體晶圓之表面之步驟的半導體裝置之製造方法。
本發明之研磨墊由於具有上述構造之透光區域，故在研磨對象物表面上不易產生刮傷。
1‧‧‧研磨墊
2‧‧‧研磨平台(platen)
3‧‧‧研磨劑(漿液)
4‧‧‧研磨對象物(半導體晶圓)
5‧‧‧支撐台(拋光頭)
6、7‧‧‧旋轉軸
8‧‧‧研磨區域
9‧‧‧透光區域
9a‧‧‧表層
9b‧‧‧軟質層
10‧‧‧開口部
11‧‧‧緩衝層
12‧‧‧透明支撐薄膜
13‧‧‧雙面接著片
14、15‧‧‧貫穿孔
圖1係顯示在CMP研磨使用之研磨裝置之一例的 概略構成圖。
圖2係顯示本發明之研磨墊構造之一例的概略截面圖。
圖3係顯示本發明之研磨墊構造之另一例的概略截面圖。
 用以實施發明之形態
本發明之研磨墊可只是研磨層，亦可是研磨層與另一層(例如緩衝層、接著劑層及支撐薄膜等)之積層體。
圖2係顯示本發明之研磨墊構造之一例的概略截面圖。如圖2所示，研磨墊1係依序積層研磨區域8、緩衝層11及透明支撐薄膜12，且在貫穿研磨區域8及緩衝層11之開口部10內且在透明支撐薄膜12上設有透光區域9(表層9a、軟質層9b)。
圖3係顯示本發明之研磨墊構造之另一例的概略截面圖。如圖3所示，研磨墊1係具有研磨區域8及透光區域9(表層9a、軟質層9b)之研磨層、及具有貫穿孔15之緩衝層11透過雙面接著片13積層，使前述透光區域9與前述貫穿孔15重疊。
透光區域9包含位於墊表面側之表層9a，及積層在表層9a下之至少一層軟質層9b，且軟質層9b之硬度比表層9a更低。軟質層9b亦可為積層2層以上之硬度不同之層者，通常是1層。
表層之ASKER A硬度宜為35至80度，且更佳的 是50至75度。軟質層之ASKER A硬度宜為30至60度，且更佳的是30至50度。
表層之ASKER A硬度與軟質層之ASKER A硬 度之差宜為5度以上，更佳的是10度以上，且又更佳的是20度以上。
表層及軟質層之形成材料並無特殊限制，但是， 可舉例如：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)及環氧樹脂等。該等樹脂可單獨使用，亦可合併2種以上使用。該等樹脂中，聚胺酯樹脂因耐磨耗性佳，且可抑制研磨中之修整痕造成之透光區域之光散射，故為理想之材料。
聚胺酯樹脂係由有機異氰酸酯、多元醇(高分子 量多元醇、低分子量多元醇等)、及鏈伸長劑構成者。
有機異氰酸酯可舉例如：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、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、二異氰酸異佛爾酮等。該等異氰酸酯可單獨使用，亦可合併2種以上使用。
有機異氰酸酯除了上述二異氰酸酯化合物以外， 亦可使用3官能基以上之多官能異氰酸酯化合物。多官能基異氰酸酯化合物係市售Desmodur-N(Bayer公司製)或商品名DURANATE(旭化成工業公司製)之一系列異氰酸酯加成體化合物。該等3官能基以上之多官能異氰酸酯化合物單獨使用時在聚合物合成時，由於容易凝膠化，添加至二異氰酸酯中使用是理想的。
高分子量多元醇可舉例如：以聚四亞甲基醚二醇 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，接著使得到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；及藉由聚羥基化合物與碳酸烯丙酯之轉酯作用得到之聚碳酸酯多元醇等。該等高分子量多元醇可單獨使用，亦可合併2種以上使用。
又，除上述高分子量多元醇作為多元醇成分外， 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、二乙二醇、三乙二醇、1,4-雙(2-羥乙氧)苯等之低分子量多元醇。
鏈伸長劑可舉例如：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)苯等之低分子量多元醇類；或2,4-甲苯二胺、2,6-甲苯二胺、3,5-二甲基-2,4-甲苯二胺、4,4’-二-二級丁基-二 胺二苯甲烷、4,4’-二胺二苯甲烷、3,3’-二氯-4,4’-二胺二苯甲烷、2,2',3,3’-四氯-4,4’-二胺二苯甲烷、4,4’-二胺-3,3’-二甲基-5,5’-二甲基二苯甲烷、3,3’-二甲基-4,4’-二胺二苯甲烷、4,4’-亞甲雙鄰胺苯甲酸甲酯、4,4’-亞甲雙鄰胺苯甲酸、4,4’-二胺二苯碸、N-N’-二-二級丁基-對苯二胺、4,4’-亞甲雙(3-氯-2,6-二苯胺)、3,3’-二氯-4,4’-二胺-5,5’-二甲二苯甲烷、1,2-雙(2-胺基苯硫基)乙烷、1,3-丙二醇-二對胺苯甲酸酯、3,5-雙(甲硫基)-2,4-甲苯二胺等之聚胺類。上述諸等可僅用1種，亦可取2種以上混合使用。
前述聚胺酯樹脂中有機異氰酸酯、多元醇及鏈伸 長劑之比，可依各自之分子量或由該等製造之表層及軟質層所希望物性適當變更。為分別調整表層及軟質層之ASKER A硬度至前述範圍內，有機異氰酸酯之異氰酸酯基數相對於多元醇與鏈伸長劑之總官能基(羥基+胺基)數宜為0.9至1.2，更佳的是0.95至1.05。
為分別調整表層及軟質層之ASKER A硬度至前 述範圍內，宜在聚胺酯樹脂中添加可塑劑。可塑劑可無特殊限制地使用公知者。可舉例如：苯二甲酸二甲酯、苯二甲酸二乙酯、苯二甲酸二丁酯、苯二甲酸二(2-乙基己基)酯、苯二甲酸二壬酯、及苯二甲酸二月桂酯等之苯二甲酸二酯；己二酸二辛酯、己二酸二(2-乙基己基)酯、己二酸二異壬酯、癸二酸二丁酯、癸二酸二辛酯、及癸二酸二(2-乙基己酯)等之脂肪族二鹽基酸酯；磷酸三甲苯酯、磷酸三(2-乙基己基)酯、及磷酸三(2-氯丙基)酯等之磷酸三酯；聚乙 二醇酯、及二乙二醇單丁醚乙酸酯等之二醇酯；環氧化大豆油、及環氧脂肪酸酯等之環氧化合物等。其中，由與聚胺酯樹脂或漿液之相溶性之觀點來看，宜使用二醇酯類可塑劑。
聚胺酯樹脂可運用熔融法、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。
聚胺酯樹脂之聚合方法可為預聚合物法、直接聚 合法中之任一方法，但為確保高透明性，事先由有機異氰酸酯與多元醇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是較佳的。使用預聚合物法時，為均一地分散，可塑劑宜添加至端基為異氰酸酯之預聚合物。
包含表層及軟質層之透光區域之製作方法並無 特殊限制，可藉由公知之方法製作。例如，可藉由1)形成各層且藉接著劑等黏貼之方法，2)形成軟質層後，藉鑄模成形在軟質層上形成表層之方法等製作。
透光區域之形狀及大小無特殊限制，但是以作成與研磨區域之開口部同樣之形狀及大小為佳。
軟質層之厚度宜為表層厚度之0.5至2倍，且更佳的是1至1.5倍。小於0.5倍時，無法賦予透光區域足夠之緩衝性，且超過2倍時有透光區域之形狀安定性降低之傾向。
研磨區域之形成材料可無特殊限制地使用通常使用者作為研磨層之材料，但是以使用微細發泡體為佳。 可舉例如：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。上述諸等可單獨使用，亦可合併2種以上使用。又，研磨區域之形成材料可與透光區域同組成亦可不同組成，但是以使用與透光區域所使用之形成材料同種之材料為佳。
聚胺酯樹脂因耐磨耗性佳，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層之形成材料的材料。
聚胺酯樹脂係由有機異氰酸酯、多元醇(高分子量多元醇、低分子量多元醇等)、及鏈伸長劑構成者。
使用之有機異氰酸酯並無特殊限制，可舉前述有機異氰酸酯為例。
使用之高分子量多元醇並無特殊限制，可舉前述高分子量多元醇為例。又，該等高分子量多元醇之數目平均分子量並無特殊限制，由得到之聚胺酯之彈性特性等之觀點來看，宜為500至2000。數目平均分子量小於500時，使用該高分子量多元醇之聚胺酯沒有足夠之彈性特性，成為脆聚合物。因此由該聚胺酯製造之研磨區域會過硬，且成為研磨對象物表面刮傷之原因。又，由於容易磨耗，故由墊壽命之觀點來看亦不佳。另一方面，數目平均分子量超過2000時，使用該高分子量多元醇之聚胺酯樹脂會變軟，因此由該聚胺酯製造之研磨墊有平坦化特性劣化之傾向。
又，高分子量多元醇與低分子量多元醇之比可依 由該等製造之研磨區域所要求之特性決定。
鏈伸長劑可舉例如：以4,4’-亞甲雙(鄰氯苯胺)、 2,6-二氯對苯二胺、4,4’-亞甲雙(2,3-二氯苯胺)等為例之多胺類，或上述低分子量多元醇。上述該等鏈伸長劑可使用1種，亦可併用2種以上。
聚胺酯樹脂中有機異氰酸酯、多元醇及鏈伸長劑 之比，得依各自之分子量或由該等製造之研磨區域之所希望物性等做各種變化。為得到具有優異研磨特性之研磨區域，有機異氰酸酯之異氰酸酯基數相對於多元醇與鏈伸長劑之總官能基(羥基+胺基)數宜為0.95至1.15，更佳的是0.99至1.10。
聚胺酯樹脂可藉由與前述方法同樣之方法製造。 又，視必要亦可在聚胺酯樹中脂加入抗氧化劑等安定劑，界面活性劑，潤滑劑，顏料，填充劑，抗靜電劑，其他添加劑。
使聚胺酯樹脂微細發泡之方法，可舉藉由添加中 空珠粒之方法、機械性發泡法、及化學性發泡法等發泡之方法為例。又，亦可合併使用各方法，但是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。該矽型界面活性劑可舉SH-192及L-5340(Dow Corning Toray‧Silicone公司製)等合適化合物為例。
以下說明製造微細氣泡型之聚胺酯發泡體之方 法的例子。該聚胺酯發泡體之製造方法具有以下步驟。
1)製作端基為異氰酸酯之預聚合物之氣泡分散液之發泡步驟
於端基為異氰酸酯之預聚合物(第1成分)中添加矽型界面活性劑，且在非反應性氣體存在下攪拌，使非反應性氣體分散為微細氣泡而作成氣泡分散液。前述預聚合物在常溫下為固體時預熱至適當溫度，且熔融使用。
2)硬化劑(鏈伸長劑)混合步驟
於上述氣泡分散液中添加鏈伸長劑(第2成分)，混合攪拌而作成發泡反應液。
3)鑄模步驟
將上述發泡反應液流入模具中。
4)硬化步驟
加熱流入模具中之發泡反應液，使其反應硬化。
為形成微細氣泡所使用之非反應性氣體宜為不具可燃性者，具體而言，可舉氮、氧、二氧化碳、氦或氬等惰性氣體或該等氣體之混合氣體為例，且使用乾燥去除水分之空氣在成本上是最好的。
使非反應性氣體成為微細氣泡狀且分散至包含矽型界面活性劑之基為異氰酸酯之預聚合物的攪拌裝置可無特殊限制地使用公知之攪拌裝置，具體而言，可舉均質器、溶解器、雙軸行星型混合器(行星混合器)等為例。攪拌裝置之攪拌翼形狀亦無特殊限制，但是，使用攪打器型攪拌翼時可得到微細氣泡，故是較佳的。
又，在攪拌步驟中作成氣泡分散液之攪拌，及 在混合步驟中添加鏈伸長劑且混合之攪拌使用不同攪拌裝置亦是較佳態樣。特別地，混合步驟之攪拌亦可是不形成氣泡之攪拌，且最好使用不捲入大氣泡之攪拌裝置。如此之攪拌裝置宜為行星型混合器。發泡步驟與混合步驟之攪拌裝置亦可使用同一攪拌裝置，且依需要進行調整攪拌翼之旋轉速度等之攪拌條件之調整來使用亦是合適的。
聚胺酯發泡體之製造方法中，使發泡反應液流入 模具中直到不流動為止且加熱、後硬化反應後之發泡體具有提高發泡體之物理特性之效果，非常理想。亦可以使發泡反應液流入模具中且立即放入加熱烘箱中進行後硬化作為條件，且即使在如此條件下熱亦不會立即傳送至反應成分，因此氣泡直徑不會變大。為氣泡形狀安定，硬化反應宜在常壓下進行。
在製造聚胺酯樹脂時，亦可使用促進3級胺型、 有機錫型等之公知聚胺酯反應的觸媒。觸媒之種類、添加量係考慮混合步驟後，流入預定形狀之模具之流動時間來選擇。
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造成形品之連續生產方式。
研磨區域可將如上所述地製成之聚胺酯發泡體 切斷成預定尺寸來製造。
研磨區域宜在與研磨對象物接觸之表面上設有 用以保持、更換漿液之溝槽。由於研磨區域係由微細發泡體形成，故研磨表面具有許多開口，並具有保持漿液之作用，但為更有效率地達成漿液之保持性與漿液之更換，且防止因與研磨對象物之吸附以致破壞研磨對象物或，亦宜具有溝槽。溝槽只要是可保持、更換漿液之表面形狀即可，並無特殊限制，可舉例如：XY細長溝槽、同心圓狀溝槽，貫通孔，未貫通孔，多角柱、圓柱、螺旋狀溝槽，偏心圓形溝槽，放射狀溝槽及該等溝槽之組合。又，溝槽間距、溝槽寬度、溝槽深度等亦無特殊限制且可適當選擇。又，該等凹凸構造一般具有規則性，但為使漿液之保持、更換性佳，亦可每某一範圍改變溝槽間距、溝槽寬度、溝槽深度等。
研磨區域之厚度並無特殊限制，且為0.8至2.0mm 左右。製作前述厚度之研磨區域之方法可舉例如：使用帶鋸方式或刨削方式之切片機使前述微細發泡體之塊體呈預定厚度之方法，使樹脂流入具有預定厚度之模穴之模具且使樹脂硬化之方法，及使用塗布技術或片成形技術之方法等。
緩衝層係補充研磨區域之特性者。緩衝層係，在 CMP中，為使折衷關係中之平面性與均勻度兩者並立所必須。所謂平面性係指研磨圖案形成時產生有微小凹凸之研磨對象物後的圖案部之平坦性，均勻度係指研磨對象物全體之均一性。藉由研磨區域之特性，改善平面性，並藉由 緩衝層之特性改善均勻度。在本發明之研磨墊中，緩衝層宜使用比研磨區域柔軟者。
緩衝層之形成材料並無特殊限制，但可舉例如：： 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、聚乙烯泡棉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。
圖2之透明支撐薄膜12係在透明性高之樹脂薄 膜之一面或兩面上設有接著劑層者。樹脂薄膜之材料可舉例如：聚對苯二甲酸乙二酯等之聚酯；聚丙烯；聚苯乙烯；聚醯亞胺；聚乙烯醇；聚氯乙烯；聚氟乙烯等之含氟樹脂；尼龍；纖維素；聚碳酸酯等常用工程塑膠；聚醚醯亞胺、聚醚醚酮、及聚醚碸等特殊工程塑膠等。接著劑層之組成可舉例如橡膠類接著劑及丙烯酸類接著劑等為例。為黏貼前述樹脂薄膜在緩衝層或研磨平台上，及為黏貼透光區域在前述樹脂薄膜上，可設置透明支撐薄膜之接著劑層。
樹脂薄膜之厚度並無特殊限制，但由透明性及強 度等觀點來看宜為20至200μm左右。
透明支撐薄膜12必須使用完全塞住至少開口部 10之尺寸者，通常使用與緩衝層11同樣大小者。
圖2之研磨墊1之製造方法並無特殊限制，可考慮 種種方法，但是以下說明具體之例子。
例1
黏貼研磨區域8及緩衝層11，然後，形成貫穿研磨區域 8及緩衝層11之開口部10。然後，黏貼透明支撐薄膜12在緩衝層11之一面上。接著，在開口部10內且在透明支撐薄膜12上設置透光區域9。
例2
黏貼研磨區域8及緩衝層11，然後，形成貫穿研磨區域8及緩衝層11之開口部10。然後，黏貼透明支撐薄膜12在緩衝層11之一面上。接著，在開口部10內且在透明支撐薄膜12上該置軟質層9b。然後，在軟質層9b上注入形成表層組成物且使其硬化，藉此形成表層9a。
例3
黏貼研磨區域8及緩衝層11，然後，形成貫穿研磨區域8及緩衝層11之開口部10。然後，黏貼透明支撐薄膜12在緩衝層11之一面上。接著，在開口部10內且在透明支撐薄膜12上注入形成軟質層組成物且使其硬化，藉此形成軟質層9b。然後，在軟質層9b上注入形成表層組成物且使其硬化，藉此形成表層9a。
又，圖3之研磨墊1之製造方法亦無特殊限制。例 如，可藉由以貫穿孔彼此重疊之方式將設有貫穿孔14之研磨區域8及設有貫穿孔15之緩衝層11分別黏貼在雙面接著片13之接著劑層上，然後，將透光區域9黏貼在貫穿孔14內之接著劑層上來製造。又，亦可分別注入形成軟質層組成物及形成表層組成物且使其硬化而形成軟質層9b及表層9a。在緩衝層11之與研磨平台(平台)接著之面上亦可設有雙面膠帶。
黏合研磨區域8及緩衝層11之方法可舉將雙面接 著片13夾在研磨區域8與緩衝層11之間衝壓之方法為例。雙面接著片13具有在不織布或薄膜等之基材兩面設有接著劑層之一般構成，且一般稱為雙面膠帶。接著劑層之組成可舉橡膠類接著劑及丙烯酸類接著劑等為例。當考慮金屬離子之含量時，丙烯酸類接著劑由於金屬離子含量少，故是理想的。又，由於亦有研磨區域8與緩衝層11組成不同之情形，故亦可使雙面接著片13之各接著劑層之組成不同，使各層之接著力適當化。
形成開口部10、貫穿孔14及15之方法並無特殊限 制，但可舉例如：藉切削工具衝壓或研磨之方法、利用二氧化碳雷射之雷射光之方法、在具有貫穿孔之形狀之模具中流入原料使其硬化而形成之方法等。又，開口部10、貫穿孔14及15之大小或形狀並無特別限制。
半導體裝置係經利用前述研磨墊研磨半導體晶 圓表面之步驟製造。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所示具有用以支撐積層研磨墊1之研磨平台2、用以支撐半導體晶圓4之支撐台(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與支撐台5係配置成使各自支撐之積層研磨墊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，支撐台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與支撐台5旋轉同時將半導體晶圓4緊壓在積層研磨墊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。
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]
(刮傷之測量)
使用ARW-8C1A(MAT公司製)作為研磨裝置，且使用製作之研磨墊，進行刮傷之評價。研磨條件係在研磨中以150ml/分之流量添加氧化鈰漿液(日立化成公司製)。研磨負載係350g/cm2 ，研磨平台旋轉數係65rpm，且晶圓旋轉數係60rpm。藉由前述條件研磨4片8英吋之假晶圓，然後，研磨堆積厚度10000Å之熱氧化膜的8英吋矽晶圓1分鐘。接著，使用KLA Tencor公司製之缺陷評價裝置(Surfscan SP1)，測量在研磨後之晶圓上有幾條0.19μm以上之條痕。
製造例1
[透光區域A之製作]
在減壓槽中秤量100重量份之溫度調整至70℃之端基為異氰酸酯之預聚合物(NIPPON POLYURETHANE公司製， CORONATE 4080，NCO含有率：3.0重量%)，且藉由減壓(大約10Torr)脫除殘存在預聚含物中之氣泡，再於該減壓槽中添加10重量份之磷酸三(2-氯丙基)酯且均一地混合。再於該減壓槽中添加8.6重量份之已在120℃熔解之4,4’-亞甲雙(鄰氯苯胺)(IHARA CHEMICAL公司製，IHARACUAMINE-MT)，且使用混成混合機(KEYENCE公司製)攪拌約1分鐘且得到混合物。接著，使該混合物流入模具中。在100℃之烘箱中內進行15小時之後硬化，製得由聚胺酯樹脂(可塑劑含量：2.3重量%)構成之透光區域表層(縱60mm、橫20mm、厚度1.2mm、A硬度75度)。
在減壓槽中秤量100重量份之溫度調整至70℃之端基為異氰酸酯之預聚合物(NIPPON POLYURETHANE公司製，CORONATE 4080，NCO含有率：3.0重量%)，且藉由減壓(大約10Torr)脫除殘存在預聚含物中之氣泡，再於該減壓槽中添加70重量份之磷酸三(2-氯丙基)酯且均一地混合。再於該減壓槽中添加8.6重量份之已在120℃熔解之4,4’-亞甲雙(鄰氯苯胺)(IHARA CHEMICAL公司製，IHARACUAMINE-MT)，且使用混成混合機(KEYENCE公司製)攪拌約1分鐘且得到混合物。接著，使該混合物流至模具內之前述透光區域表層下。在100℃之烘箱中內進行8小時之後硬化，在前述透光區域表層下形成由聚胺酯樹脂(可塑劑含量：39.2重量%)構成之第1軟質層(縱60mm、橫20mm、厚度0.8mm、A硬度32度)且製得透光區域A。
製造例2至9
透光區域B至I之製作
除了如表1記載地變更磷酸三(2-氯丙基)酯之添加量以外，藉由與製造例1同樣之方法製成透光區域B至I。但是，在製造例5中，在第1軟質層(厚度0.4mm)之一面上進一步積層第2軟質層(厚度0.4mm)而製成透光區域E。
實施例1
[研磨區域之製作]
於反應容器內混合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)，並調整溫度為80℃。接著利用攪拌葉片，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(平均氣泡直徑：50μm，比重：0.86，D硬度：55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：2.0mm)。將經該擦光處理之片衝壓成直徑61cm，且使用溝槽加工機(Tohokoki公司製)進行溝槽寬度0.40mm、溝槽間距3.1mm、溝槽深度0.76mm之同心圓形之溝槽加工。使用 積層機將雙面膠帶(Sekisui Chemical公司製，DOUBLETACKTAPE，厚度：0.10mm)黏貼在與該片之溝槽加工面相反側之面上而製成研磨區域。
[研磨墊之製作]
使用積層機將由表面經擦光，且經電暈處理之聚乙烯薄膜緩衝片(Toray公司製，TORAYPEF，厚度0.8mm)構成雙面膠帶(Sekisui Chemical公司製，DOUBLETACKTAPE)之緩衝層表面，黏貼在具有製成之雙面膠帶之研磨區域之接著面上。接著，在研磨片上形成60mm×20mm大小之開口部。然後，在研磨片之緩衝層上黏貼在兩面上具有接著劑層之透明支撐薄膜(基材：聚對苯二甲酸乙二酯，厚度：50μm)而得到積層體。然後，在該積層體之開口部內之透明支撐薄膜上黏貼透光區域A，製成圖2記載之構造之研磨墊。
實施例2
[研磨區域之製作]
藉由與實施例1同樣之方法製作，且在經溝槽加工之聚胺酯發泡體上形成60mm×20mm大小之開口部。然後，使用積層機將雙面膠帶(Sekisui Chemical公司製，DOUBLETACKTAPE，厚度：0.10mm)黏貼在與該片之溝槽加工面相反側之面上。接著，在前述開口部內之雙面膠帶上黏貼透光區域B，製成具有雙面膠帶之研磨區域。
[研磨墊之製作]
使用積層機將由表面經擦光，且經電暈處理之聚乙烯 薄膜緩衝片(Toray公司製，TORAYPEF，厚度0.8mm)構成雙面膠帶(Sekisui Chemical公司製，DOUBLETACKTAPE)之緩衝層表面，黏貼在具有製成之雙面膠帶之研磨區域之接著面上。接著，在研磨片之緩衝層上黏貼在兩面上具有接著劑層之透明支撐薄膜(基材：聚對苯二甲酸乙二酯，厚度：50μm)而得到積層體。然後，只在積層體之緩衝層及透明支撐薄膜上形成60mm×20mm大小之開口部，製成圖3(透明支撐薄膜未圖示)記載之構造之研磨墊。
實施例3至6，比較例1至3
除了使用透光區域C至I中任一者取代透光區域A以外，藉由與實施例1同樣之方法製成研磨墊。
產業上之可利用性
本發明之研磨墊係可穩定且以高研磨效率進行透鏡、反射鏡等光學材料或矽晶圓、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的平坦化加工。本發明之研磨墊，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‧‧‧透光區域
9a‧‧‧表層
9b‧‧‧軟質層
10‧‧‧開口部
11‧‧‧緩衝層
12‧‧‧透明支撐薄膜
13‧‧‧雙面接著片

Claims (4)

  1. 一種研磨墊，包含具有研磨區域及透光區域之研磨層；該研磨墊之特徵在於：前述透光區域包含位於墊表面側之表層，及經積層在表層下之至少一層的軟質層，且軟質層之硬度比表層更低，其中表層之ASKER A硬度與軟質層之ASKER A硬度之差為5度以上。
  2. 如請求項1之研磨墊，其中表層之ASKER A硬度係35至80度，且軟質層之ASKER A硬度係30至60度。
  3. 如請求項1或2之研磨墊，其中軟質層為1層。
  4. 一種半導體裝置之製造方法，包含使用如請求項1至3中任一項之研磨墊來研磨半導體晶圓之表面之步驟。
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