TWI543843B - 保持墊片 - Google Patents

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Description

保持墊片
本發明係關於一種在以半導體、電子零件等所使用之晶圓或玻璃等作為被研磨構件之研磨步驟中，用以保持/固定被研磨構件之保持墊片。
於如半導體晶圓、顯示器用玻璃基板、硬碟用基板之半導體零件、電子零件之製造工序中，係包括用以使其表面平坦化、鏡面化之研磨步驟。研磨步驟中，一般而言，係藉由將被研磨構件(以下有時亦稱為「工件」)保持於研磨裝置之研磨頭，將研磨墊片固定於固定盤，一邊供給研磨漿液，一邊以加壓被研磨構件與研磨墊片的狀態相對地滑動而進行。
於此研磨步驟中，將工件保持/固定於研磨頭之手段，最為普遍者乃使用保持墊片的固定方法。所謂保持墊片係於與工件之接合面具有由聚胺酯發泡物等之表面具有微孔之軟質材料所成之保持層的片料。保持墊片之使用方法係於研磨處理時使水侵入於保持墊片與工件之間，使水浸入至保持層表面的微孔而藉由其表面張力吸附固定工件。
繼而，於使用保持墊片的研磨處理時，多會對保持墊片進行接合/固定用以防止工件的橫向偏移之模框材料而進行處理。此種模框材料已知有模板(template)、護環(retainer ring)等數種名稱，但由具有與工件的形狀相似形狀的孔之板材所構成(權宜上，以下於本發明係有時亦將此種模框材料稱為模板)。模板係藉由於框內挿入工件而在橫向拘束工件，而防止研磨處理時工件的偏移。
該模板係如上述之方式以在橫向拘束工件為目的而被固定於保持墊片者，故如可容易地被剝離則喪失其意義。因此，至今在附模板的保持墊片之製造上係費了各種心思，例如，如專利文獻1，於模板與用以接著之接著劑之間介入底塗層等以確保模板之接合強度。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2007-069295號公報
以如上述方式所製造之傳統附模板的保持墊片，模板係經牢固地接合，而無法任意地卸載。此若考量研磨處理之成本而言並不佳。由於模板係不須視被研磨物的形狀、尺寸而區分使用，因此必須對於每個工件準備複數組之保持墊片。故而其取得/保管成本會墊高。
而且，傳統的附模板之保持墊片，實際上係用後即丟，因此以儘可能地長期使用為較佳。就此點而言，模板及保持墊片本身係不因研磨處理而磨耗/消耗者。但是，伴隨著長期使用，研磨用研磨粒會侵入保持層表面與模板之接合界面，隨即成為研磨燒傷及刮痕的主要原因。因此，無關於有無磨耗而難以長期使用。
因而，本發明提供一種保持墊片，其係對於使用模板之研磨處理，可彈性地以低成本對應者。
本發明人等係研究開發一種可卸載模板之保持墊片作為可解決上述課題之保持墊片。藉由可卸載模板，成為可使用合乎進行研磨之工件的形狀/尺寸之模板，並可有效率地進行運用。而且，若可卸載模板，則可清掃侵入於保持層表面與模板之接合界面的研磨粒同時並進行研磨處理，且可防止研磨燒傷、刮痕，同時並長期安定地使用研磨墊片。
另一方面，當使模板可卸載時，接合的方法要成為何種乃問題所在。研磨處理時，工件受到的橫向應力絕不低，為了防止因橫應力所致之偏移，模板必須以對應的強力與保持墊片接合。然而，若過強力地接合模板，則會無法達成可卸載之目的。
本發明人等係對於將模板以可卸載的狀態接合於保持墊片之手法進行檢討。其結果，於裝配模板的部分採用由預定的聚矽氧所構成的吸附層而思及本發明。
亦即，本發明之保持墊片，其特徵係於具有用以保持被研磨構件之保持層的保持墊片中，前述保持層係於其表面上的一部分具有用以貼附防止被研磨構件的橫向偏移用之模板的模板固定部，前述模板固定部係於其表面具有用以吸附固定模板的吸附層，前述吸附層係包含使選自由如下之聚矽氧的至少1種之聚矽氧交聯而成之組成物者；由僅於兩末端具有乙烯基的直鏈狀聚有機矽氧烷所成之聚矽氧；由於兩末端及側鏈具有乙烯基的直鏈狀聚有機矽氧烷所成之聚矽氧；由僅於末端具有乙烯基的分枝狀聚有機矽氧烷所成之聚矽氧；及，由於末端及側鏈具有乙烯基的分枝狀聚有機矽氧烷所成之聚矽氧。
如上所述，本發明之保持墊片，係為了固定模板，而於保持層上形成有由特定之聚矽氧製吸附材所成之吸附層。以下詳細說明本發明之保持墊片的各結構。
首先，具有成為本發明的基礎之保持層的保持墊片，基本上為與傳統保持墊片相同。構成保持墊片的工件側的表層之保持層，係由於表面具有微孔之軟質樹脂材所成，為使水浸入至該微孔而可藉由表面張力吸附/固定工件。就保持層的構成材料而言，適合使用由聚胺酯、聚醯胺、聚醯亞胺等聚合物所成之發泡塑膠泡體。而且，保持層係可依需要而為使不織布或有機樹脂材料等單獨或組合其等而成之基材片料貼合之保持墊片。又且，於保持墊片的內側(保持層的相反側)之最外層，亦為了固定固定盤而可適宜地塗佈接著劑。
對於形成於保持層上的模板固定部，其設置位置及形狀係依所預定使用的模板而決定。模板係具有其外部輪廓形狀及挿入工件之開口部形狀，依其等而決定模板固定部的形狀。本發明中，除了對應於僅預定使用1種類模板之外，亦可對應於使用複數種模板。亦即，有關模板固定部的形狀可設定為大致等同於一種模板的形狀，而且，亦可設定形狀為以包含複數種模板的形狀。例如，如第1圖之(a)所示，對於圓盤狀的保持墊片僅適用1片環狀的模板(多被稱作護環)時，模板固定部亦可為與該環狀模板大致等相同的形狀、區域尺寸。而且，如第1圖之(b)所示，為了對應於不同尺寸的環狀模板，亦可將模板固定部設成包含各模板的形狀之區域。而且，如第1圖之(c)般，亦可對應於尺寸、形狀不同的複數種模板。
模板的開口部的形狀(對應於此之模板固定部的形狀)並無特別限制。除了如上述第1圖(a)般，對應於單一工件之環狀的模板固定部外，亦可為如第2圖般對應於具有固定複數種工件用之複數個圓形開口的模板之形狀。
而且，模板固定部的表面係接合吸附層。構成吸附層的吸附材料係使選自由如下聚矽氧之至少1種聚矽氧交聯而成之組成物積層所形成者，即：由僅於兩末端具有乙烯基的直鏈狀聚有機矽氧烷所成之聚矽氧；由於兩末端及側鏈具有乙烯基的直鏈狀聚有機矽氧烷所成之聚矽氧、由僅於末端具有乙烯基的分枝狀聚有機矽氧烷所成 之聚矽氧、及由於末端及側鏈具有乙烯基的分枝狀聚有機矽氧烷所成之聚矽氧。
上述聚矽氧係不論玻璃或金屬等材質皆具有吸附作用，且其保持力亦良好。此保持力係尤其具有剪切力(橫向之固定強度)高，但對於剝離力(縱向之固定強度)低之特性。因此，於研磨處理造成的橫向應力也可不橫向偏移地保持模板。而且，吸附層的吸附力在面內為均勻，且不易產生部分剝離、隙縫，研磨漿液不會侵入至保持墊片與模板之間。
而且，由於上述剪切力與剝離力的關係，模板變得容易固定/脫附。亦即，於固定/脫附模板時，只要將模板以朝相對於墊片為垂直方向施壓即可固定，且只要朝垂直方向拉伸即可剝離。又，對於此吸附層，即使剝離力低，其係相對於以剪切力作為基準者，並非指弱至在研磨處理中模板會脫離或產生隙縫的程度之力。
構成吸附層的聚矽氧之具體例，就直鏈狀聚有機矽氧烷之例而言，可列舉化學式1之化合物。而且，分枝狀聚有機矽氧烷之例，可列舉化學式2之化合物。
[化學式1]
(式中，R表示取代基，n表示整數)
(式中，R表示取代基，m、n表示整數)
化學式1、化學式2中，取代基(R)之具體例可列舉如：甲基、乙基、丙基等烷基，苯基、甲苯基等芳基，或使鍵結於該等基之碳原子之氫原子的一部分或全部，除去經鹵原子、氰基等取代之同種或不同種的非取代或取代之脂肪族不飽和基之1價烴基。較佳為至少50莫耳%以上為甲基者。取代基可為不同種亦可為同種。而且，該聚矽氧烷可為單獨或2種以上之混合物。
而且，構成吸附層之聚矽氧，係數目平均分子量為30000至100000者具有較佳的吸附作用。惟，使用之聚矽氧的數目平均分子量與製造階段的燒成溫度會影響到表面粗度的調整。為了容易地發揮較佳的表面粗度，較佳為聚矽氧之數目平均分子量為30000至60000者。
本發明之保持墊片係使用由以上說明的聚矽氧材所成之吸附層而形成模板固定部。吸附層的厚度較佳為20至50μm。
在形成具有吸附層之模板固定部時，只要將預先將製成目的的形狀之吸附層接合於保持墊片的保持層上即可。此時，亦可將直接吸附層之聚矽氧材接合於保持層，惟較佳係於吸附層的下方(保持墊片側)疊合支撐吸附層之支撐層，並經由該支撐層接合於保持層。
該支撐層係用以提高吸附層與保持層之密著性者。由於成為吸附層之聚矽氧材係薄的軟質材料，故難以確保對保持層之密著性。因此，可藉由於兩層之間挾 住硬的支撐層，以確保密著性。而且，此時藉由設定適當硬度的支撐層，可吸收因研磨處理時的微小振動造成之工件的橫向偏移。
吸附層的支撐層較佳為具有適度的硬度/可撓性之有機樹脂材料，拉伸彈性率係以2600至4200MPa(乾燥時之測定值)的有機樹脂材料為較佳。具體例為聚酯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、尼龍、聚胺基甲酸酯、聚偏氯乙烯、聚氯乙烯等樹脂。較佳為聚酯系樹脂材料之聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)，特佳為PET。PET係強度良好且亦具有耐藥品性，故即使長期重複研磨處理也不會破裂/被侵蝕，而可作為保持墊片的構成構件之功能。又且，此緩衝層可為單層，但亦可以複數種樹脂作為多層構造。支撐層的厚度較佳為20至200μm。
本發明之保持墊片，可準備傳統的保持墊片，並於其保持層的表面上接合吸附層而製造。於吸附層較佳係採用預先接合有支撐層者。為在支撐層上形成吸附層，係於支撐層塗佈含有成為吸附層原料的聚矽氧成分之塗裝液並進行燒成，以使聚有機矽氧烷交聯，形成吸附層。塗裝液係包含上述直鏈狀或分枝狀聚有機矽氧烷化合物與交聯劑。交聯劑可為公知者，可列舉例如有機氫聚矽氧烷。有機氫聚矽氧烷係於1分子中至少具有3個與矽原子鍵結之氫原子者，實用上，較佳係於分子中具有2個≡SiH鍵者為其總量之50重量%，其餘為於分子中包含至少3個≡SiH鍵者。
塗裝液亦可包含用於交聯反應之鉑系觸媒。鉑系觸媒係適用公知者，可列舉例如三氯化鉑酸、四氯化鉑酸等氯化鉑酸、氯化鉑酸之醇化合物、醛化合物或氯化鉑酸與各種烯烴之鹽等。而且，塗裝液可為無溶劑型、溶劑型、乳化劑型中之任一形態。使用溶劑型塗裝液時，較佳為於塗佈後進行乾燥並去除溶劑。塗佈塗裝液後之燒成，較佳為以120至180℃加熱60至150秒。
本發明之保持墊片的尺寸並無特別限制。可係對應被研磨物而為大致相同的形狀/尺寸者，亦可為直徑大於被研磨物者。
而且，本發明雖以使用模板作為前提，但模板並非一體地接合於保持墊片者。本發明中，可依照工件的形狀/尺寸而使用較適的模板。模板其本身可使用與傳統模板相同者。模板係具有與工件的形狀相似之開口的模框材料，材質為以樹脂例如環氧玻璃(glass epoxy)、PEEK、聚醯亞胺、電木、聚氯乙烯、ABS等有機樹脂材料或不鏽鋼等金屬所構成且厚度為20μm至10mm的薄板。使用本發明之保持墊片時，模板係可重複使用，更換保持墊片時，亦可回收使用模板。又且，如前述，本發明中，係將具有用以防止工件的橫向偏移之開口模框材料統稱為「模板」。對於該模框材有時以護環等數種名稱稱呼，但本發明之「模板」的概念亦包括與該等名稱相異者。
本發明之保持墊片，係可使傳統被接著固 定之模板卸載者。依據本發明，可適宜地脫附模板並成為較佳的狀態，並可抑制工件之研磨燒傷、刮痕的發生。而且，在更換保持墊片時可回收使用模板，故較為經濟。
1‧‧‧模板
2‧‧‧模板固定部
3‧‧‧吸附層
4‧‧‧保持層
5‧‧‧支持層
6‧‧‧研磨頭
7‧‧‧研磨墊片
8‧‧‧工件
9‧‧‧基材片料(+接著劑)
10‧‧‧固定盤
11‧‧‧模板A
12‧‧‧模板B
13‧‧‧模板C
41‧‧‧保持墊片
201‧‧‧模板固定部(A)
202‧‧‧模板固定部(A+B)
203‧‧‧模板固定部(A+C)
101‧‧‧固定盤旋轉軸
102‧‧‧頭部旋轉軸
103‧‧‧矽晶圓
第1圖之(a)至(c)係說明本發明之保持墊片的模板固定部的形態之圖。
第2圖係說明本發明之保持墊片的模板固定部的其他形態之圖。
第3圖係以本實施形態所製造之保持墊片的剖面圖。
第4圖係以本實施形態所使用之研磨裝置的簡圖。
以下說明本發明之較佳實施形態。於本實施形態係製造具有與第1圖之(a)相同的環狀模板固定部之保持墊片。第3圖係簡略說明其剖面結構者。
保持墊片之製造步驟，係於成為保持墊片之模板固定部的任意區域接合吸附層並製造。而且，評估其工件保持性能、有無對研磨特性造成影響。保持墊片之製造步驟如以下所述。
保持墊片係以材質為聚胺基甲酸酯發泡體的圓形片料(尺寸：直徑355mm，厚度0.8mm)作為保持層，於其背面貼附塗佈有接著劑之基材片料(PET製)。接著劑之面係以剝離膜保護，且在使用時可將剝離膜剝除而固定於研磨頭。本實施形態所使用的模板，係外徑與保持墊片 同樣之355mm，內徑為301.5mm之環狀模板。本實施形態中，係將沿著保持墊片的外周之模板同樣的寬度(26.75mm)之環帶狀區域設定為模板固定部。
繼而，製造接合於模板固定部之吸附層。準備PET片料(厚度50μm、尺寸500mm×500mm)作為構成支撐層之有機樹脂材料。對此PET片料預先測定其拉伸彈性率，結果為2800MPa。而且，對此PET片料塗佈含有由吸附層的前驅物之聚有機矽氧烷所構成的聚矽氧成分之塗裝液。塗裝液係於由僅於兩末端具有乙烯基的直鏈狀聚有機矽氧烷所成之聚矽氧(分子量30000)100重量份中，含有交聯劑0.6重量份、鉑觸媒2重量份之無溶劑型聚矽氧液。將該塗裝液塗佈於有機樹脂材料後，以150℃燒成100秒，使聚矽氧交聯而形成吸附層。交聯後之吸附層的厚度為28μm。形成吸附層後，將片料進行脫模並加工而製成環狀板材。
然後，將以上述操作製造的吸附層接合於保持墊片。吸附層的接合，係於支撐層的背面塗佈丙烯酸系接著劑，並以0.75kgf/cm2之荷重壓縮，保持加壓1小時，將吸附層的支撐層接合於保持墊片上。
使用本實施形態所製造的保持墊片進行研磨試驗。於此研磨試驗係以黏著膠帶將保持墊片貼附於第4圖所示之研磨裝置的研磨頭之後，將模板定位並吸附固定於模板保持部。而且，於模板的開口部固定被研磨構件之矽晶圓。
繼而，於固定盤貼附研磨墊片，一面將研磨漿液(將Glanzox(Fujimi Incorporated股份有限公司製)以純水稀釋成30倍者)滴入至研磨層(流量150ml/分鐘)一面進行研磨處理。其他之研磨條件如下所述。
‧研磨壓力：0.163kgf/cm2。
研磨墊片的旋轉速度：45rpm
被研磨構件的旋轉速度：47rpm。
‧頭部的搖動速度：250mm/分鐘。
‧研磨時間：3分鐘
研磨處理後，確認保持墊片上的晶圓之固定位置，並進行確認是否產生位置偏移，確認保持墊片之保持性能。其結果，確認出晶圓固定位置無變化，無問題地被保持墊片保持著。而且，亦未發現模板之位置偏移。
研磨試驗後，以純水洗淨晶圓的被研磨面，並以無塵狀態乾燥之。而且，確認研磨面的狀態，觀察端部是否有研磨粒固著後，未見到刮痕發生，於端部亦未見到研磨燒傷。
而且，研磨試驗後模板可藉由朝垂直方向拉伸而容易地剝除，且可清潔保持墊片之保持層。繼而，可於清潔後再度吸附固定模板。此種模板之卸載容易性為本發明之保持墊片的特徴，藉由卸載/清潔模板，可較傳統品更長期地使用保持墊片。
(產業上之可利用性)
本發明係適用至今未曾被思及之可卸載模 板保持墊片者，藉此，可使工件之固定/脫附的處理性良好。而且，亦不對研磨特性造成影響。依據本發明，可有效率地進行研磨處理，且可謀求降低半導體零件等之製造成本。

Claims (5)

  1. 一種保持墊片，其特徵在於：於具有用以保持被研磨構件之保持層的保持墊片中，前述保持層係於其表面上的一部分具有用以貼附防止被研磨構件的橫向偏移用之模板的模板固定部，前述模板固定部係於其表面具有用以吸附固定模板的吸附層，前述吸附層包含使選自由如下聚矽氧之至少一種的聚矽氧交聯而成之組成物；由僅於兩末端具有乙烯基的直鏈狀聚有機矽氧烷所成之聚矽氧；由於兩末端及側鏈具有乙烯基的直鏈狀聚有機矽氧烷所成之聚矽氧；由僅於末端具有乙烯基的分枝狀聚有機矽氧烷所成之聚矽氧；及，由於末端及側鏈具有乙烯基的分枝狀聚有機矽氧烷所成之聚矽氧。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之保持墊片，其中，前述吸附層係被接著於前述保持層之上而成。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之保持墊片，其中，前述吸附層的厚度為20至50μm。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項所述之保持墊片，其中，前述吸附層係經由前述支撐層接著於前述保持層；前述支撐層係包含拉伸彈性率為2600至4200MPa 之有機樹脂材料而成者。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之保持墊片，其中，構成前述支撐層之有機樹脂材料係聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)之任一者。
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