TWI593511B - 研磨墊及研磨方法 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種研磨墊及研磨方法,且特別是有關於一種具有偵測窗的研磨墊及使用所述研磨墊的研磨方法。
在產業的元件製造過程中,研磨製程是現今較常使用來使待研磨的物件表面達到平坦化的一種技術。在研磨製程中,物件是藉由其本身與研磨墊彼此進行相對運動,以及選擇於物件表面及研磨墊之間提供一研磨液來進行研磨。
對於具有光學偵測系統的研磨設備,研磨墊之研磨層的某部分區域通常設置有一偵測窗,其功能是當使用此研磨墊對物件進行研磨時,使用者可藉由研磨設備的光學偵測系統,透過偵測窗來偵測物件的研磨情況,以作為研磨製程的終點偵測(End-Point Detection)。一般而言,研磨層材料與偵測窗材料不相同。因此,如何提供一種具有偵測窗的研磨墊,偵測窗在研磨墊中具有良好的接合性而使研磨墊具有較佳的使用壽命,且偵測窗在研磨程序中不易導致被研磨物件產生研磨缺陷,實為目前本領域技術人員積極研究的課題之一。
本發明提供一種研磨墊,其適用於研磨物件,且具有較佳的使用壽命以及研磨程序中不易導致被研磨物件產生研磨缺陷。
本發明的研磨墊包括研磨層以及偵測窗。偵測窗位於研磨層中,其中在溫度30
oC時,偵測窗的模數大於研磨層的模數;以及在溫度50
oC時,偵測窗的模數小於研磨層的模數。
本發明的研磨墊包括研磨層以及偵測窗。偵測窗位於研磨層中,其中在溫度50
oC時,研磨層的模數與偵測窗的模數之比值大於或等於1.4。
本發明的研磨墊包括研磨層以及偵測窗。偵測窗位於研磨層中,其中偵測窗在溫度50
oC的模數與偵測窗在溫度30
oC的模數之比值小於或等於0.5。
本發明的研磨方法適於用以研磨一物件,且研磨方法包括以下步驟。首先,提供前述的研磨墊。接著,對物件施加一壓力以壓置於研磨墊上。之後,對物件及研磨墊提供一相對運動。
基於上述,本發明的研磨墊包括研磨層及偵測窗,且偵測窗於溫度30
oC的模數、偵測窗於溫度50
oC的模數、研磨層於溫度30
oC的模數、以及研磨層於溫度50
oC的模數之間具有特定關係,藉此本發明的研磨墊適用於研磨物件、具有較佳的使用壽命、且對物件進行研磨程序時不易導致被研磨物件產生研磨缺陷。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施方式,並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1是本發明一實施方式之研磨墊的上視示意圖。圖2是本發明一實施方式之研磨層及偵測窗的溫度及模數的關係示意圖。圖3是本發明一實施方式之研磨層的分子結構示意圖。圖4是本發明一實施方式之偵測窗的分子結構示意圖。
請參照圖1,研磨墊100包括研磨層110以及位於研磨層110中的偵測窗120。詳細而言,請參照圖2,在本實施方式中,在溫度30
oC時,偵測窗120的模數大於研磨層110的模數,以及在溫度50
oC時,偵測窗120的模數小於研磨層110的模數。一般而言,溫度50
oC為利用研磨墊對物件進行研磨程序時會達到的溫度,因此在本文中,「溫度50
oC」定義為進行研磨程序時的狀態,「溫度30
oC」定義為進行研磨程序前的狀態。另外,在本文中,「模數」定義為應力除以應變,單位均為MPa(以下說明中僅以數據表示,不另附上單位)。也就是說,在本實施方式中,在進行研磨程序前的狀態下,偵測窗120的機械強度大於研磨層110的機械強度;而在進行研磨程序時的狀態下,偵測窗120的機械強度小於研磨層110的機械強度。從另一觀點而言,在本實施方式中,隨著溫度的變化,偵測窗120及研磨層110的性質會變化,且偵測窗120的變化程度大於研磨層110的變化程度。
除此之外,在一實施方式中,在溫度50
oC時,研磨層的模數與偵測窗的模數之比值大於或等於1.4。也就是說,在進行研磨程序時的狀態下,偵測窗120的機械強度顯著地小於研磨層110的機械強度。另外,在另一實施方式中,偵測窗120在溫度50
oC的模數與偵測窗120在溫度30
oC的模數之比值小於或等於0.5。也就是說,相較於研磨層110,隨著溫度升高,偵測窗120的機械強度顯著地降低較多。
具體而言,在一實施方式中,偵測窗在溫度30
oC的模數為介於200到800(例如為介於400到700),偵測窗在溫度50
oC的模數為介於50到200(例如為介於70到150),研磨層在溫度30
oC的模數為介於200到700(例如為介於300到600),以及研磨層在溫度50
oC的模數為介於100到500(例如為介於150到400),但本發明並不限於此。
值得說明的是,透過在溫度30
oC時,偵測窗120的模數大於研磨層110的模數,以及在溫度50
oC時,偵測窗120的模數小於研磨層110的模數,不但偵測窗120在研磨墊100中具有良好的接合性因而使得研磨墊100具有良好的使用壽命,且在使用研磨墊100進行研磨程序時,不易導致被研磨物件產生缺陷。相反地,若在溫度50
oC時,偵測窗120的模數大於研磨層110的模數,則在使用研磨墊100對物件進行研磨程序時,機械強度較高的偵測窗120會突出於研磨層110而容易導致被研磨物件產生缺陷,例如偵測窗120對被研磨物件在研磨過程中造成刮傷;以及若在溫度30
oC時,偵測窗120的模數小於研磨層110的模數,則偵測窗120在研磨墊100中不具良好的接合性,使得研磨墊100在反覆進行研磨程序時,容易造成研磨液於接合界面處洩漏而影響研磨墊100的使用壽命。特別值得說明的是,偵測窗120在研磨墊100中的接合位置並不特別限定,例如是偵測窗120與研磨墊100中的研磨層110接合,或是與偵測窗120與研磨墊100中研磨層110下方的緩衝層(未繪示)接合,而接合的方式例如是黏貼方式、熔合方式、結構固定方式、經固化成一體方式、或其它適合的接合方式,但本發明並不限於此
另外,在本實施方式中,研磨層110的材料例如包括交聯性聚合物,以及偵測窗120的材料例如包括透明的交聯性聚合物。進一步而言,請同時參照圖3及圖4,在本實施方式中,研磨層110之交聯性聚合物的分子結構中的交聯點T之間的鏈段長度較長,而偵測窗120之交聯性聚合物的分子結構中的交聯點T之間的鏈段長度較短。從另一觀點而言,在本實施方式中,研磨層110之交聯性聚合物的分子結構中的交聯點T之間的分子質量Mc較大,而偵測窗120之交聯性聚合物的分子結構中的交聯點T之間的分子質量Mc較小。在一實施方式中,研磨層110之交聯性聚合物的分子結構中的交聯點T之間的分子質量Mc為500至1000,且偵測窗120之交聯性聚合物的分子結構中的交聯點T之間的分子質量Mc為小於500,但本發明並不限於此。
具體而言,在本實施方式中,研磨層110的交聯性聚合物可以是聚酯(polyester)、聚醚(polyether)、聚氨酯(polyurethane)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚丙烯酸酯(polyacrylate)、聚丁二烯(polybutadiene)、或其餘經由合適之熱固性樹脂(thermosetting resin)或熱塑性樹脂(thermoplastic resin)所合成的聚合物,而偵測窗120的交聯性聚合物可以是熱固性塑膠、熱塑性塑膠、聚碳酸酯、聚酯、聚胺基甲酸酯、尼龍(nylon)或丙烯酸系聚合物等,但本發明並不限於此。另外,研磨層102除交聯性聚合物外,還可包含導電材料、研磨顆粒、微球體(micro-sphere)或可溶解於交聯性聚合物中的其他添加物。
值得說明的是,透過研磨層110的分子結構中的交聯點T之間的鏈段長度較長,而偵測窗120的分子結構中的交聯點T之間的鏈段長度較短,使得在溫度30
oC時,偵測窗120的模數得以大於研磨層110的模數,以及在溫度50
oC時,偵測窗120的模數得以小於研磨層110的模數,藉此偵測窗120在研磨墊100中具有良好的接合性而能有較長的使用壽命且不易導致被研磨物件產生缺陷。
另外,在本實施方式中,研磨層110具有研磨面112。詳細而言,當使用研磨墊100對物件進行研磨程序時,物件與研磨面112相接觸。另外,雖然圖1中未繪示,但任何所屬技術領域中具有通常知識者應周知研磨面112上包括溝槽圖案,且溝槽圖案可以具有多種不同態樣的圖案分布,例如是同心環狀、不同心環狀、橢圓環狀、波浪環狀、不規則環狀、多條直線狀、平行直線狀、放射直線狀、放射弧線狀、螺旋狀、多角格狀、或其組合,但本發明並不限於此。
另外,雖然圖1中繪示偵測窗120為橢圓形,但本發明並不限於此。在其他實施方式中,依照實際所需,偵測窗120可設計成各種其他形狀,例如梭形、圓形、方形或是任何適用之形狀。
另外,雖然圖1中繪示偵測窗120的數量為一個,但本發明並不限於此。在其他實施方式中,依照實際所需,偵測窗120的數量也可以是多個。
圖5是本發明一實施方式之研磨方法的流程圖。此研磨方法適用於研磨物件。詳細而言,此研磨方法可應用於製造工業元件的研磨製程,例如是應用於電子產業的元件,其可包括半導體、積體電路、微機電、能源轉換、通訊、光學、儲存碟片、及顯示器等元件,而製作這些元件所使用的物件可包括半導體晶圓、ⅢⅤ族晶圓、儲存元件載體、陶瓷基底、高分子聚合物基底、及玻璃基底等,但並非用以限定本發明的範圍。
請參照圖5,首先,進行步驟S10,提供任一前述實施方式中的研磨墊100。研磨墊100的相關描述已於前述實施方式中進行詳盡地說明,故於此不再贅述。
接著,進行步驟S12,對物件施加壓力,藉此物件會被壓置於研磨墊100上,並與研磨墊100接觸。詳細而言,如前文所述,物件與研磨層110的研磨面112接觸。另外,對物件施加壓力的方式例如是使用能夠固持物件的載具來進行。
之後,進行步驟S14,對物件及研磨墊100提供相對運動,以利用研磨墊100對物件進行研磨程序,而達到平坦化的目的。詳細而言,對物件及研磨墊100提供相對運動的方法例如是:透過承載台進行旋轉來帶動固定於承載台上的研磨墊100旋轉。
值得說明的是,如前文所述,透過研磨墊100中之偵測窗120於溫度30
oC的模數、偵測窗120於溫度50
oC的模數、研磨層110於溫度30
oC的模數、以及研磨層110於溫度50
oC的模數之間具有特定關係,使得用於研磨方法中的研磨墊100因偵測窗120在研磨墊100中具有良好的接合性而能有較佳的使用壽命以及不易導致被研磨物件於研磨過程中產生缺陷。
下文將參照實施例1至實施例3以及比較例1至比較例4,更具體地描述本發明的特徵。雖然描述了以下實施例,但是在不逾越本發明範疇之情況下,可適當地改變所用材料、其量及比率、處理細節以及處理流程等等。因此,不應由下文所述之實施例對本發明作出限制性地解釋。
實施例1至實施例3的研磨墊與比較例1至比較例4的傳統研磨墊於溫度30
oC及50
oC時測量到的模數記載於表1中。詳細而言,實施例1至實施例3的研磨墊的研磨層之交聯性聚合物的分子結構中的交聯點之間的分子質量Mc為500至1000,且偵測窗之交聯性聚合物的分子結構中的交聯點之間的分子質量Mc為小於500;比較例1以及比較例2的傳統研磨墊分別為Dow Chemical Company製造的研磨墊VP5000和IC1010;比較例3以及比較例4的傳統研磨墊分別為Cabot Microelectronics Corporation製造的研磨墊D100和E150。 表1
<TABLE border="1" borderColor="#000000" width="_0002"><TBODY><tr><td> </td><td> 偵測窗 </td><td> 研磨層 </td></tr><tr><td> 30<sup>o</sup>C </td><td> 50<sup>o</sup>C </td><td> 30<sup>o</sup>C </td><td> 50<sup>o</sup>C </td></tr><tr><td> 實施例1 </td><td> 614 </td><td> 87 </td><td> 592 </td><td> 395 </td></tr><tr><td> 實施例2 </td><td> 515 </td><td> 109 </td><td> 374 </td><td> 259 </td></tr><tr><td> 實施例3 </td><td> 326 </td><td> 130 </td><td> 312 </td><td> 186 </td></tr><tr><td> 比較例1 </td><td> 872 </td><td> 480 </td><td> 426 </td><td> 236 </td></tr><tr><td> 比較例2 </td><td> 649 </td><td> 445 </td><td> 342 </td><td> 243 </td></tr><tr><td> 比較例3 </td><td> 140 </td><td> 89 </td><td> 361 </td><td> 76 </td></tr><tr><td> 比較例4 </td><td> 143 </td><td> 88 </td><td> 341 </td><td> 119 </td></tr></TBODY></TABLE>
如表1所示,實施例1至實施例3的研磨墊在溫度30
oC時,偵測窗的模數(實施例1之偵測窗的模數為614;實施例2之偵測窗的模數為515;實施例3之偵測窗的模數為326)皆分別大於研磨層的模數(實施例1之研磨層的模數為592;實施例2之研磨層的模數為374;實施例3之研磨層的模數為312),以及在溫度50
oC時,偵測窗的模數(實施例1之偵測窗的模數為87;實施例2之偵測窗的模數為109;實施例3之偵測窗的模數為130)皆分別小於研磨層的模數(實施例1之研磨層的模數為395;實施例2之研磨層的模數為259;實施例3之研磨層的模數為186)。也就是說,在實施例1至實施例3的研磨墊中,偵測窗在研磨墊中具有良好的接合性而使得研磨墊能有較佳的使用壽命,且研磨墊在進行研磨程序時不易導致被研磨物件產生研磨缺陷。
除此之外,如表1所示,實施例1至實施例3的研磨墊在溫度50
oC時,研磨層的模數與偵測窗的模數之比值(實施例1之比值為4.54;實施例2之比值為2.38;實施例3之比值為1.43)皆分別大於或等於1.4。另外,在實施例1至實施例3中,偵測窗在溫度50
oC的模數與偵測窗在溫度30
oC的模數之比值(實施例1之比值為0.14;實施例2之比值為0.21;實施例3之比值為0.40)皆分別小於或等於0.5。
相對的,如表1所示,比較例1以及比較例2的傳統研磨墊在溫度50
oC時,偵測窗的模數(比較例1之偵測窗的模數為480;比較例2之偵測窗模數為445)皆分別大於研磨層的模數(比較例1之研磨層的模數為236;比較例2之研磨層的模數為243),基於此在使用研磨墊對物件進行研磨程序時,機械強度較高的偵測窗會突出於研磨層而容易造成被研磨物件產生缺陷。除此之外,比較例1以及比較例2的傳統研磨墊在溫度50
oC時,研磨層的模數與偵測窗的模數之比值分別為0.49以及0.55。另外,在比較例1以及比較例2中,偵測窗在溫度50
oC的模數與偵測窗在溫度30
oC的模數之比值分別為0.55以及0.69。
另外,如表1所示,比較例3及比較例4的傳統研磨墊在溫度30
oC時,偵測窗的模數(比較例3之偵測窗的模數為140;比較例4之偵測窗的模數為143)皆分別小於研磨層的模數(比較例3之研磨層的模數為361;比較例4之研磨層的模數為341),基於此偵測窗在研磨墊中不具有良好的接合性,藉此使得研磨墊在反覆進行研磨程序時,容易造成研磨液於接合界面處洩漏而影響研磨墊的使用壽命。除此之外,比較例3以及比較例4的傳統研磨墊在溫度50
oC時,研磨層的模數與偵測窗的模數之比值分別為0.85以及1.35。另外,在比較例3以及比較例4中,偵測窗在溫度50
oC的模數與偵測窗在溫度30
oC的模數之比值分別為0.64以及0.62。
另外,如表1所示,比較例3的傳統研磨墊除了在溫度30
oC時,偵測窗的模數小於研磨層的模數,而造成偵測窗在研磨墊中接合性不良導致影響研磨墊的使用壽命之外,在溫度50
oC時,偵測窗的模數89大於研磨層的模數76,藉此在使用研磨墊對物件進行研磨程序時,機械強度較高的偵測窗會突出於研磨層而容易造成被研磨物件在研磨過程產生缺陷。
雖然本發明已以實施方式揭露如上,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。
100‧‧‧研磨墊
110‧‧‧研磨層
112‧‧‧研磨面
120‧‧‧偵測窗
T‧‧‧交聯點
S10~S14‧‧‧步驟
110‧‧‧研磨層
112‧‧‧研磨面
120‧‧‧偵測窗
T‧‧‧交聯點
S10~S14‧‧‧步驟
圖1是本發明一實施方式之研磨墊的上視示意圖。 圖2是本發明一實施方式之研磨層及偵測窗的溫度及模數的關係示意圖。 圖3是本發明一實施方式之研磨層的分子結構示意圖。 圖4是本發明一實施方式之偵測窗的分子結構示意圖。 圖5是本發明一實施方式之研磨方法的流程圖。
Claims (13)
- 一種研磨墊,包括:一研磨層;以及一偵測窗,位於該研磨層中,其中在溫度30℃時,該偵測窗的模數大於該研磨層的模數;以及在溫度50℃時,該偵測窗的模數小於該研磨層的模數,其中所述模數定義為應力除以應變。
- 如申請專利範圍第1項所述之研磨墊,其中該偵測窗在溫度30℃的模數為介於200到800MPa,且該偵測窗在溫度50℃的模數為介於50到200MPa。
- 如申請專利範圍第1項所述之研磨墊,其中該研磨層在溫度30℃的模數為介於200到700MPa,且該研磨層在溫度50℃的模數為介於100到500MPa。
- 如申請專利範圍第1項所述之研磨墊,其中該研磨層的分子結構中的交聯點間之分子質量Mc為500至1000,且該偵測窗的分子結構中的交聯點間之分子質量Mc為小於500。
- 一種研磨墊,包括:一研磨層;以及一偵測窗,位於該研磨層中,其中在溫度50℃時,該研磨層的模數與該偵測窗的模數之比值大於或等於1.4,其中所述模數定義為應力除以應變。
- 如申請專利範圍第5項所述之研磨墊,其中該偵測窗在溫度30℃的模數為介於200到800MPa,且該偵測窗在溫度50℃的模數為介於50到200MPa。
- 如申請專利範圍第5項所述之研磨墊,其中該研磨層在溫度30℃的模數為介於200到700MPa,且該研磨層在溫度50℃的模數為介於100到500MPa。
- 如申請專利範圍第5項所述之研磨墊,其中該研磨層的分子結構中的交聯點間之分子質量Mc為500至1000,且該偵測窗的分子結構中的交聯點間之分子質量Mc為小於500。
- 一種研磨墊,包括:一研磨層;以及一偵測窗,位於該研磨層中,其中該偵測窗在溫度50℃的模數與該偵測窗在溫度30℃的模數之比值小於或等於0.5,其中所述模數定義為應力除以應變。
- 如申請專利範圍第9項所述的研磨墊,其中該偵測窗在溫度30℃的模數為介於200到800MPa,且該偵測窗在溫度50℃的模數為介於50到200MPa。
- 如申請專利範圍第9項所述的研磨墊,其中該研磨層在溫度30℃的模數為介於200到700MPa,且該研磨層在溫度50℃的模數為介於100到500MPa。
- 如申請專利範圍第9項所述的研磨墊,其中該研磨層的分子結構中的交聯點間之分子質量Mc為500至1000,且該偵測窗的分子結構中的交聯點間之分子質量Mc為小於500。
- 一種研磨方法,適於用以研磨一物件,該研磨方法包括:提供如申請專利範圍第1項至第12項中任一項所述的研磨墊;對該物件施加一壓力以壓置於該研磨墊上;以及對該物件及該研磨墊提供一相對運動。
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