TWI549778B - 研磨設備之吸附墊及研磨系統 - Google Patents

Description

研磨設備之吸附墊及研磨系統

本發明是有關於一種研磨設備之吸附墊及具有吸附墊之研磨系統，且特別是有關於一低孔隙率甚至是無孔洞的吸附墊。

隨著產業的進步，平坦化製程經常被採用為生產各種元件的製程。在平坦化製程中，研磨製程經常為產業所使用。研磨製程是將研磨物件吸附於研磨系統之研磨頭，並施加一壓力以將其壓置於研磨墊上，且讓研磨物件與研磨墊彼此進行相對運動。藉由移除部分研磨物件之表層，而使其表面逐漸平坦，來達成平坦化的目的。在研磨製程中，為了確保研磨頭與研磨物件之間的吸附能力，通常會在兩者之間配置一層吸附墊。傳統的吸附墊如專利公開號TW201109119所揭露，通常是藉由具有長型多孔洞結構的材料所製成，且此長型孔洞在垂直於吸附面之截面通常呈現水滴狀之形狀。當研磨頭對研磨物件以及吸附墊施加壓力時，吸附墊中孔洞內的空氣會被排出，形成吸附研磨物件的吸力。當研 磨完成後，則可通入空氣或水，使得吸附墊內孔洞中的真空狀態被破壞，導致吸附能力的喪失，達到退片的目的。然而，傳統的吸附墊對於某些研磨物件或研磨製程的參數而言，吸附能力不足或不穩定的情況可能會造成研磨物件的損壞。

本發明提供一種研磨設備之吸附墊及具有吸附墊之研磨系統，其可以提升吸附能力以減少研磨物件的損壞。

本發明的研磨設備之吸附墊是用以吸附一研磨物件於研磨設備中以進行一研磨程序。吸附墊包括一承載層、一吸附層以及一過渡層。吸附層位於承載層之上且具有一小於10%的孔隙率。研磨物件的背面接觸吸附層，使研磨物件吸附於吸附層之上。過渡層位於承載層以及吸附層之間，其中過渡層用以增強承載層與吸附層之間的結合力。

本發明的研磨系統用於對一研磨物件進行一研磨程序。研磨系統包括一研磨墊、一研磨頭以及一吸附墊。研磨頭位於研磨墊的上方。吸附墊固定在研磨頭之上，其中吸附墊包括一承載層、一吸附層以及位於承載層以及吸附層之間的一過渡層。承載層固定在研磨頭之上，吸附層具有一小於10%的孔隙率，且過渡層可以增強承載層與吸附層之間的結合力。當進行研磨程序之前，使吸附墊接觸研磨物件的背面，以使研磨物件吸附於吸附墊上。當完成該研磨程序之後，破壞研磨物件與該吸附墊之間的一 吸附能力，以使研磨物件與吸附墊分離。

基於上述，由於本發明的吸附墊能夠有效地提升吸附能力以防止研磨物件的損壞。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

120‧‧‧吸附墊

130‧‧‧研磨頭

140‧‧‧研磨墊

150‧‧‧承載台

200‧‧‧研磨物件

122‧‧‧黏著層

124‧‧‧承載層

126‧‧‧過渡層

128‧‧‧吸附層

A‧‧‧第一轉動方向A

B‧‧‧第二轉動方向B

P‧‧‧壓力

W‧‧‧灑水及/或吹氣步驟

S1‧‧‧正面

S2‧‧‧背面

R‧‧‧局部區域

圖1A至圖1C是本發明一實施例的研磨系統的流程圖，其中圖1A是研磨系統的吸附步驟示意圖，圖1B是研磨系統的研磨步驟示意圖，圖1C是研磨系統的退片步驟示意圖。

圖2是本發明的研磨系統中的吸附墊以及研磨頭的局部區域放大圖。

圖1A至圖1C是本發明一實施例的研磨系統的流程圖，其中圖1A是本發明的研磨系統的吸附步驟示意圖，圖1B是研磨系統的研磨步驟示意圖，圖1C是研磨系統的退片步驟示意圖。請先參照圖1A，在此步驟中，研磨系統包括研磨頭130以及吸附墊120。在如圖1A所示的研磨系統的吸附步驟中，對研磨物件200與吸附墊120施加一壓力P，使原本存在於研磨物件200以及吸附墊120之間的空氣AR會受到擠壓而排出，以產生真空吸附能力， 使得研磨頭130得以藉由吸附墊120將研磨物件200吸起。在一實施例中，例如是先將具有一正面S1以及一背面S2的研磨物件200放置於研磨頭130上的吸附墊120上，使吸附墊120與研磨物件200的背面S2直接接觸，並施加一壓力P將研磨物件200吸起。

在本實施例中，吸附墊120是由多層不同材質的結構所構成。以下段落將詳細介紹在本實施例中吸附墊120的構成。請同時參照圖1A以及圖2，其中圖2為圖1A的研磨系統中的吸附墊120以及研磨頭130的局部區域R放大圖。吸附墊120包括一黏著層122、一承載層124、一過渡層126以及一吸附層128。其中黏著層122與承載層124之間的黏著力大於黏著層122與研磨設備之間的黏著力。黏著層122是用以黏著吸附墊120於研磨設備之研磨頭130上，由於有黏著層122的使用，因此可不受研磨頭130表面粗糙度而影響吸附墊120固定於研磨頭130上，並可使吸附墊120於研磨物件200在吸附及退片時不會脫落。

特別的是，由於有黏著層122的使用，使吸附墊120固定黏著於研磨頭130上，可使吸附墊120於研磨物件200在反覆的吸附及退片時，僅產生表面的形變，而不會有吸附墊120整體性(bulk)的形變，因此吸附墊120可維持較穩定的性質，例如是較穩定的吸附能力。此外，吸附墊120的構成可選擇於黏著層122與承載層124之間另外包括一層或多層緩衝層(未繪示)。緩衝層例如是具有比吸附層128較小的硬度或是較大的壓縮率，且緩衝層可以在成形時直接與承載層124結合，或是用另一黏著層(未 繪示)與承載層124填貼。

在一實施例中，黏著層122的材料為感壓膠，例如是一種感壓雙面膠，兩面的材料為選自壓克力系膠、橡膠系膠、或矽膠系膠、或其組合。承載層124的材質包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(Polyethylene Terephthalate,PET)、聚乙烯(polyethylene,PE)、或聚丙烯(Polypropylene,PP)。吸附層128的材質包括矽膠、橡膠、或聚氨酯凝膠(Polyurethane gel,PU gel)。上述各層材料可視研磨頭130的材料或表面狀況、研磨物件200、及研磨製程的參數而做選擇，但本發明不限於此。

另一方面，為了更進一步加強承載層124以及吸附層128 之間的結合性，在本實施例中，是藉由將作為承載層124原料的材質(未繪示)的一部份進行改質，以形成位於承載層124以及吸附層128之間的過渡層126。詳細來說，本實施例的改質步驟如下。首先，先提供承載層124的原料(未繪示)，並藉由物理改質(例如是電暈)將承載層124的原料(未繪示)一部份改質成為物理表面改質層；或是藉由化學改質等方法將承載層124的原料(未繪示)一部份改質成為化學表面改質層，以形成過渡層126。 在另一實施例中，過渡層126的形成亦可選擇為塗佈一層助黏層(primer)於承載層124之上。緊接著，在過渡層126上覆蓋作為吸附層128的原料(未繪示)。在此步驟中，覆蓋的方式例如是輥壓法或噴塗法，但本發明不限於此。在此之後，利用加熱的方式使得過渡層126以及吸附層128之間的界面分子產生交叉鏈接 (cross-linking)，即可形成具有良好結合能力的承載層124、過渡層126以及吸附層128。在本實施例中，取決於改質的手段，過渡層126例如是物理表面改質層、化學表面改質層、或助黏層，但本發明不限於此。

值得注意的是，如圖1A以及圖2所示，由於吸附層128 是吸附墊120中最遠離研磨頭130的膜層，故在圖1A的吸附步驟中，研磨物件200的背面S2實質上是與吸附層128直接接觸，使得研磨物件200與吸附層128之間達到吸附研磨物件200的效果。

值得注意的是，本發明的吸附層128不具有長型孔洞結 構。換言之，本發明的吸附層128在垂直於吸附面之截面不具有水滴狀之長型孔洞。在一實施例中，吸附層128的密度大於0.8g/cm³，例如是具有大於0.9g/cm³、大於1.0g/cm³、大於1.1g/cm³、或大於1.2g/cm³的密度。吸附層128具有小於10%的孔隙率，例如是具有小於8%、小於6%、小於4%、小於2%、或小於1%的孔隙率。在一實施例中，吸附層128為無孔洞層。換言之，吸附層128的孔隙率為0%。值得注意的是，吸附層128的孔隙率越小，會使得研磨物件200與吸附層128之間的空隙越少，使吸附能力越穩定。特別的是，當吸附層128為無孔洞層(孔隙率為0%)的情況時，會使得研磨物件200與吸附層128之間無空隙的產生，使吸附能力更為穩定。吸附層128具有小於30%的壓縮率，例如是具有小於20%的壓縮率，因此吸附墊120在研磨製程受循環壓放所造成整體形變較小，使本發明之吸附墊120比傳統吸附墊的整 體穩定度較佳。具體來說，本發明之吸附墊120與傳統吸附墊之性質比較如表一所示。

圖1B是本發明的研磨系統的研磨步驟示意圖。請參照圖 1B，在完成如圖1A所示的吸附步驟之後，將吸附於吸附墊120上的研磨物件200藉由研磨頭130移動至一承載台150上。承載台150例如是用以承載一研磨墊140。研磨墊140例如是貼附、吸附、或機械接合方式固定於承載台150的表面上，用以研磨研磨物件200。研磨墊140例如是由聚合物材料所構成，聚合物材料可以是熱固性樹脂(thermosetting resin)或熱塑性樹脂(thermoplastic resin)所合成之聚合物基材，但本發明不限於此。本發明所述之研磨墊140並不限於由聚合物材料所構成，在一實施例中，研磨墊140亦可以是研磨盤之形態，例如是選擇由金屬、陶瓷、或其 組合為材料所構成之研磨盤。在圖1B所述的研磨步驟中，是將研磨頭130先移至研磨墊140的上方，再使得吸附於研磨頭130上的研磨物件與研磨墊140接觸，以進行研磨。

圖1C是本發明的研磨系統的退片步驟示意圖。請參照圖 1C，在完成如圖1B所示的研磨步驟後，破壞吸附墊120以及研磨物件200之間的吸附能力，使得研磨物件200能夠與吸附墊120以及研磨頭130分離。在一實施例中，例如是使研磨頭130停止轉動，並將所吸附的研磨物件200藉由研磨頭130之移動離開研磨墊140。緊接著，破壞吸附墊120以及研磨物件200之間的吸附能力，例如是利用一灑水及/或吹氣系統(未繪示)對吸附墊120以及研磨物件200間進行一灑水及/或吹氣W步驟，如圖1C所示，以使得研磨物件200與吸附墊120分離，但本發明不限於此。

綜上所述，由於本發明的吸附墊能夠有效地提升吸附能 力以防止研磨物件的損壞。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

120‧‧‧吸附墊

130‧‧‧研磨頭

140‧‧‧研磨墊

150‧‧‧承載台

200‧‧‧研磨物件

A‧‧‧第一轉動方向

B‧‧‧第二轉動方向

S1‧‧‧正面

S2‧‧‧背面

Claims (20)

1. 一種研磨設備之吸附墊，用以吸附一研磨物件於該研磨設備中以進行一研磨程序，該吸附墊包括：一承載層；一吸附層，位於該承載層上，其中該吸附層之孔隙率小於10%，該研磨物件的背面接觸該吸附層，使該研磨物件吸附於該吸附層上；一過渡層，位於該承載層以及該吸附層之間，其中該過渡層用以增強該承載層與該吸附層之間的結合力。
2. 如申請專利範圍第1項所述的研磨設備之吸附墊，其中該承載層的材質包括聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、或聚丙烯。
3. 如申請專利範圍第1項所述的研磨設備之吸附墊，其中該吸附層的材質包括矽膠、橡膠、或聚氨酯凝膠。
4. 如申請專利範圍第1項所述的研磨設備之吸附墊，其中該過渡層包括物理表面改質層、化學表面改質層、或助黏層。
5. 如申請專利範圍第1項所述的研磨設備之吸附墊，更包括一黏著層，位於該承載層下方，其中該黏著層用以黏著於該研磨設備。
6. 如申請專利範圍第5項所述的研磨設備之吸附墊，其中該黏著層與該承載層之間更包括一層或多層緩衝層。
7. 如申請專利範圍第1項所述的研磨設備之吸附墊，其中該吸附層之密度大於0.8g/cm³。
8. 如申請專利範圍第1項所述的研磨設備之吸附墊，其中該吸附層的壓縮率小於30%。
9. 如申請專利範圍第1項所述的研磨設備之吸附墊，其中該吸附層為一無孔洞層，且該研磨物件與該吸附層之間無空隙以使該研磨物件吸附於該吸附層上。
10. 一種研磨系統，用於對一研磨物件進行一研磨程序，該研磨系統包括：一研磨墊；一研磨頭，位於該研磨墊的上方；一吸附墊，固定在該研磨頭之上，其中該吸附墊包括一承載層、一吸附層以及位於該承載層以及該吸附層之間的一過渡層，該承載層固定在該研磨頭之上，該吸附層之孔隙率小於10%，該過渡層用以增強該承載層與該吸附層之間的結合力，其中：當進行該研磨程序之前，使該吸附墊接觸該研磨物件的背面，並使該研磨物件吸附於該吸附墊上；以及當完成該研磨程序之後，破壞該研磨物件與該吸附墊之間的一吸附能力，以使該研磨物件與該吸附墊分離。
11. 如申請專利範圍第10項所述的研磨系統，其中當進行該研磨程序之前，對該研磨物件施予一壓力，使該研磨物件吸附於該吸附墊上。
12. 如申請專利範圍第10項所述的研磨系統，其中當完成該研磨程序之後，利用一灑水及/或吹氣步驟破壞該研磨物件與該吸 附墊之間的該吸附能力。
13. 如申請專利範圍第10項所述的研磨系統，其中該承載層的材質包括聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、或聚丙烯。
14. 如申請專利範圍第10項所述的研磨系統，其中該吸附層的材質包括矽膠、橡膠、或聚氨酯凝膠。
15. 如申請專利範圍第10項所述的研磨系統，其中該過渡層包括物理表面改質層、化學表面改質層、或助黏層。
16. 如申請專利範圍第10項所述的研磨系統，更包括一黏著層，位於該承載層下方，其中該黏著層用以黏著於該研磨設備。
17. 如申請專利範圍第16項所述的研磨設備之吸附墊，其中該黏著層與該承載層之間更包括一層或多層緩衝層。
18. 如申請專利範圍第10項所述的研磨系統，其中該吸附層之密度大於0.8g/cm³。
19. 如申請專利範圍第10項所述的研磨系統，其中該吸附層的壓縮率小於30%。
20. 如申請專利範圍第10項所述的研磨系統，其中該吸附層為一無孔洞層，且該研磨物件與該吸附層之間無空隙以使該研磨物件吸附於該吸附層上。