TWI620620B - 研磨膜之製造方法 - Google Patents

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Abstract

為了提升研磨膜的品質，本發明之研磨膜之製造方法係具備有：準備基材膜，在該基材膜塗敷未含有磨粒的第1塗料且為含有黏合劑樹脂的第1塗料，使該第1塗料乾燥而形成第1層的第1工序；在第1層之上，塗敷含有磨粒及黏合劑樹脂的第2塗料，使該第2塗料乾燥而形成第2層的第2工序；及藉由加熱，將第1層及第2層醯亞胺化的第3工序。

Description

研磨膜之製造方法
本發明係關於研磨膜。
使用研磨膜來進行研磨的研磨技術已廣為人知。該研磨膜係藉由在基材膜(例如樹脂膜、織入樹脂纖維的織布、由樹脂纖維所成之不織布、紙等)的表面形成研磨層來製造。研磨層係在基材膜塗敷塗料，藉由乾燥來使塗料硬化/固定而形成。在塗料係使用將磨粒與黏合劑樹脂(binder resin)(接著材、黏著材)混合而且使磨粒分散者。該研磨膜係配合研磨的目的、或被研磨物的形狀，被加工成長條狀、碟片狀、帶狀(環帶狀)來使用。
該研磨膜的用途係有被限定在脆性材料(例如玻璃、陶瓷等)的平坦寬廣面積的精整研磨、或材質均一的裸矽晶圓的端部的研磨、用以形成硬碟的微小溝槽(texture)的研磨等的情形。其係基於在左右製品性能的零件或裝置的研磨，例如半導體基板的表面研磨、邊緣部的鏡面研磨、磁頭或光學透鏡等的表面精整研磨等中，被要求均一而且平坦的研磨面，另一方面，對於該等研磨，則會有不適於使用研磨膜的情形之故。
【先前技術文獻】 【專利文獻】
【專利文獻1】日本特開2008-221399號公報
【專利文獻2】日本特開2009-125864號公報
【專利文獻3】日本特開平6-278037號公報
在研磨膜的研磨層中，若局部由表面突出之作為切刃的磨粒的突出高度不一致時，會形成為在研磨時產生研磨不均或刮傷的原因。此外，若黏合劑樹脂厚層覆蓋切刃時，會妨礙切刃與被研磨物的接觸，並且黏合劑樹脂與被研磨物的接觸面積變大，而使研磨壓未充分傳達至被研磨物。結果，會產生無法研磨的問題。或者，即使當初可研磨，黏合劑樹脂亦會因研磨所造成的摩擦熱而熔融、熔接，而更加覆蓋切刃，由此產生變得逐漸無法研磨的問題。
此外，為了藉由研磨膜來高精度進行研磨，在研磨層的製造工序中，磨粒的粒度分布管理極為重要。例如，若磨粒的粒子徑過小時，在黏合劑樹脂與磨粒的混合及分散工序、或塗料的塗敷及乾燥工序中，磨粒凝集，在塗敷時，磨粒會堆積成多層。若磨粒堆積時，由研磨膜表面突出的切刃係突出高度不一致，因此形成為產生上述研磨不均或刮傷的原因。此外，在習知之研磨膜之製造方法中，由於磨粒多層堆積在研磨層的內部，因此較為昂貴的磨粒必須為大量。被深層埋入在研磨層的內部的磨粒係無法發揮作為切刃的功能，因此由省資源化的觀點來看，亦為浪費。
該等問題係藉由在分散/混合工序中，調整磨粒、樹脂固形成分、溶劑及分散劑的摻合比、或分散方法，另外調整塗佈量或塗敷的方 法，可以某程度獲得緩和。
但是，以該方法並無法充分解決上述問題。例如，無法使磨粒(切刃)由研磨層的表面以均一的突出高度突出。為了使磨粒突出，以藥品、紫外線、雷射等來去除研磨層最表面的黏合劑樹脂的方法已被提出，但是該方法需要長時間，並且昂貴，不適於量產。此外，以該方法，並無法僅去除磨粒上部的黏合劑樹脂，因此在磨粒周圍的黏合劑樹脂產生損傷，而會發生磨粒由研磨層脫落。此外，亦考慮減少黏合劑樹脂相對磨粒的量的方法，但是以該方法並無法獲得保持膜表面的磨粒的強度。若磨粒保持強度降低，不得不降低研磨率，此外無法進行安定的加工。
此外，習知之研磨膜的用途係受限於具有較為柔軟的性狀、或平坦形狀的被研磨物。例如在半導體製造工序中的晶圓端部的精整研磨中，被加工物(晶圓的邊緣部)的形狀係具有銳角的邊緣，因此加工範圍狹窄，加工壓力局部集中。因此，會作用欲剝落研磨膜的磨粒或塗敷面的力。此外，晶圓的材質係在硬度高的脆性材料(單晶Si等)形成有高硬度的氮化膜或氧化膜者，膜厚亦不均一。因此，磨粒(切刃)容易因加工時的衝撞而破碎、脫落。由此，若提高研磨速度時，或者進行連續加工時，會發生磨粒脫落或黏合劑樹脂剝離，而在晶圓面產生損傷或刮傷。在該晶圓端部的精整研磨製程中，係以高精度要求邊緣的直線性、在與平面的交界的刮傷的防止、邊緣倒角角度或倒角寬幅等加工尺寸、面粗度、形狀再現性、安定性。該等要求並非侷限於晶圓端部的最後加工研磨製程。因此，圖求提升研磨膜的品質。若品質提升，研磨膜的用途亦可擴大。
本發明係用以解決上述問題之至少一部分所研創者，例如可作為以下形態來實現。
本發明之第1形態係被提供為一種研磨膜之製造方法。該製造方法係具備有：準備基材膜，在該基材膜塗敷未含有磨粒的第1塗料且為含有黏合劑樹脂的第1塗料，使第1塗料乾燥而形成第1層的第1工序；在第1層之上，塗敷含有磨粒及黏合劑樹脂的第2塗料，使第2塗料乾燥而形成第2層的第2工序；及藉由加熱，將第1層及第2層醯亞胺化的第3工序。根據該研磨膜之製造方法，在第1層及第2層的醯亞胺化過程中，可製造磨粒的突出高度相一致的研磨膜。以該方法所製造的研磨膜係可抑制研磨不均或刮傷的發生。而且，根據該製造方法，由於磨粒集中在研磨膜的表面附近，因此可適當進行研磨。此外，由於不會有磨粒朝研磨膜的厚度方向以多層堆積的情形，因此可減低磨粒的量。結果，有助於低成本化、省資源化。此外，在將磨粒由上下以黏合劑樹脂夾入的狀態下，第1層及第2層被醯亞胺化，因此磨粒的保持強度高，此外，第1層及第2層的強度亦增加。因此，可研磨較硬的被研磨物。或者，亦可適於研磨具有加工壓力集中的形狀的被研磨物。結果，研磨膜的用途擴大。或者，可提升研磨率。
以本發明之第2形態而言，亦可在第1形態中，第2工序係包含：將隔離件薄片配置在第2層之上，將形成有第1層及第2層的基材膜捲繞成捲物狀的工序。此外，亦可在第3工序中，將所被捲繞的基材膜的第1層及第2層醯亞胺化。根據該方法，可將供醯亞胺化之用的設備小型化。此外，由於一次大量處理，因此可縮短平均單位量的研磨膜的製造時間。由於隔離件薄片介在於所被捲繞的膜間，因此亦不會有因醯亞胺化所致之膜間的 黏貼、或將黏貼剝離所造成的磨粒脫落的情形。
以本發明之第3形態而言，亦可在第2形態中，第3工序係藉由以真空烘烤爐，在200℃以上而且350℃以下的範圍，加熱1小時以上而且4小時以下來進行。根據該方法，可將第1層及第2層有效率地醯亞胺化。
以本發明之第4形態而言，亦可在第1至第4之任一形態中所準備的基材膜係由聚醯亞胺所成。根據該方法，相較於使用PET(polyethylene terephthalate：聚乙烯對苯二甲酸酯)等作為基材膜之習知之研磨膜，可製造強度高的研磨膜。
以本發明之第5形態而言，亦可在上述第4形態中所準備的基材膜係完全被醯亞胺化。根據該方法，在製造研磨膜時，由於處理強度高的基材膜，因此基材膜的處理性提升。
以本發明之第6形態而言，亦可在第1至第5之任一形態中，黏合劑樹脂係含有聚醯亞胺。根據該方法，可將第1層及第2層適當醯亞胺化。
以本發明之第7形態而言，亦可在第1至第6之任一形態中，第1塗料乾燥後的塗敷厚度係在與磨粒的平均粒子徑為同等以上、而且3倍以下的範圍。根據該方法，在第3工序中，可得供粒徑大的磨粒沈入至基材膜側之用的第1層的適當厚度。結果，可使磨粒的突出高度適當地相一致。此外，亦不會有第1層以過量的厚度形成的情形。
以本發明之第8形態而言，亦可在第1至第7之任一形態中，第2層乾燥後的厚度係在磨粒的平均粒子徑的1/5以上、而且1/2以下的範圍。根據該方法，適於控制作為切刃的磨粒的覆蓋厚度。
以本發明之第9形態而言，亦可在第1至第8之任一形態中所準備的基材膜係具有10μm以上、而且50μm以下的厚度。根據該方法，由於基材膜具有充分的厚度，因此基材膜的處理性會提升。此外，由於基材膜不會過量變厚，因此在研磨時，亦可適於追隨非平坦的被研磨物的形狀(例如邊緣或曲面)。
以本發明之第10形態而言，亦可在第1至第9之任一形態中，第1塗料及第2塗料的黏度係藉由溶劑而被調整成10000mPa‧s/25℃以上、而且30000mPa‧s/25℃以下。樹脂固形成分佔第1塗料的比例亦可為5wt%以上、而且50wt%以下。第2塗料的磨粒的比例亦可相對第2塗料的樹脂固形成分，為5wt%以上、而且30wt%以下。第2塗料的樹脂固形成分佔第2塗料的比例亦可為10wt%以上、而且50wt%以下。根據該方法，黏度被適當調整，可得第1塗料及第2塗料之各成分的適當分散性。此外，第1層中的樹脂固形成分的比例被適當保持，因此可得第1層的適當膜厚、及第1塗料中的黏合劑樹脂的適當分散性。此外，第2層中的樹脂固形成分及磨粒的比例被適當保持，因此可得第2層的適當膜厚、適當的磨粒保持強度、及第2塗料中的黏合劑樹脂及磨粒的適當分散性。
以本發明之第11形態而言，亦可在第10形態中，樹脂固形成分佔第1塗料比例為20wt%。第2塗料的磨粒的比例亦可相對第2塗料的樹脂固形成分為15wt%。第2塗料的樹脂固形成分佔第2塗料的比例亦可為18wt%。根據該方法，可使第10形態的效果更加提高。
以本發明之第12形態而言，亦可在第10或第11形態中，溶劑為烷醯胺溶媒。根據該方法，由於極性高，因此可提高黏合劑樹脂或磨粒 的分散性。
本發明之第13形態係被提供為一種研磨膜。該研磨膜係具備有：基材膜；及形成在基材膜之其中一面且包含磨粒與黏合劑樹脂固形成分的表層。全部的磨粒係位於表層的厚度之中之與基材膜為相反側的一半的範圍內。根據該研磨膜，可改善磨粒的突出高度的不一致。因此，可抑制研磨不均或刮傷的發生。此外，可減低磨粒的量，有助於低成本化、省資源化。此外，磨粒的保持強度高，可研磨較硬的被研磨物。或者，亦可適於研磨具有加工壓力集中的形狀的被研磨物。結果，研磨膜的用途擴大。或者，可提升研磨率。
本發明之第14形態係被提供為一種基板之研磨方法。該方法係使基板旋轉，使第13形態的研磨膜接觸旋轉的基板的被研磨部，而研磨被研磨部。根據該方法，達成與第13形態相同的效果。
以本發明之第15形態而言，在第14形態中，被研磨部亦可為基板的周緣部。第14形態係可適於適用在基板的周緣部的研磨。
20‧‧‧研磨膜
30‧‧‧基材膜
40‧‧‧第1層
50‧‧‧第2層
60‧‧‧磨粒
70‧‧‧表層
75‧‧‧隔離件薄片
80‧‧‧第1塗料
90‧‧‧第2塗料
200‧‧‧製造裝置
210‧‧‧塗佈器壩
220‧‧‧逗點輥形刮刀
230‧‧‧塗佈輥
240、250‧‧‧滾子
260‧‧‧溫風烘乾機
270‧‧‧核心
290‧‧‧烘烤爐
320‧‧‧研磨膜
330‧‧‧基材膜
360‧‧‧磨粒
370‧‧‧表層
420‧‧‧研磨膜
430‧‧‧基材膜
460‧‧‧磨粒
470‧‧‧表層
第一圖係顯示作為本發明之實施例的研磨膜的剖面構成的說明圖。
第二圖係研磨膜的製造工序圖。
第三圖係顯示研磨膜之製造裝置之概略構成的說明圖。
第四圖係顯示捲繞製造途中之研磨膜的樣子的說明圖。
第五圖係顯示醯亞胺化工序之加熱條件之一例的說明圖。
第六圖係顯示醯亞胺化工序之加熱條件之一例的說明圖。
第七圖係顯示作為比較例之研磨膜的剖面構成的說明圖。
第八圖係顯示研磨膜的觀察結果的圖。
第九圖係顯示研磨試驗結果(薄片運送速度與研磨率的關係)的圖。
第十圖係顯示晶圓的周緣部的周邊的說明圖。
A.實施例：
A-1.研磨膜20的構成：
第一圖係顯示作為本發明之實施例的研磨膜20的剖面構成。研磨膜20係具備有基材膜30、第1層40、及第2層50。第1層40係形成在基材膜30之其中一面上。第2層50係形成在第1層40之上。第2層50係包含有磨粒60。磨粒60的大部分係位於第2層50的內部。一部分磨粒60，更具體而言，粒徑相對大的磨粒60的一部分係沈入於第1層40。磨粒60的表面係可被第2層50完全被覆，亦可一部分由第2層50的表面露出。
基材膜30係對研磨膜20賦予所需強度，並且使研磨膜20的處理性提升。在本實施例中，基材膜30係由聚醯亞胺所成。若使用聚醯亞胺，相較於將PET等作為基材膜之習知之研磨膜，可更加提高強度。
在該基材膜30，可使用具有研磨時對摩擦熱的耐熱性、因應被研磨物的材質或形狀的強度、及與第1層40的材質為充分密接性的任意樹脂材料，而非侷限於聚醯亞胺。例如，在基材膜30亦可使用酚醛樹脂、環氧樹脂、聚醯胺醯亞胺等各種熱硬化性樹脂。
在本實施例中，基材膜30的厚度為38μm。基材膜30的厚度係以形成為10μm以上為宜。如此一來，在製造研磨膜20時，在基材膜30不 易產生皺摺或破斷，處理性會提升。此外，基材膜30的厚度係以形成為50μm以下為宜。如此一來，在使用研磨膜20的研磨時，亦可適當地追隨非平坦的被研磨物的形狀(例如邊緣或曲面)。亦即，可擴大研磨膜20的用途。
第1層40及第2層50係具有保持磨粒60的功能。第1層40係亦作為第2層50的基底層而發揮功能。在本實施例中，第1層40及第2層50係由聚醯亞胺所成。但是，在第1層40及第2層50係可使用可進行醯亞胺化的任意樹脂材質。例如，在第1層40及第2層50亦可使用酚醛樹脂、環氧樹脂、聚醯胺醯亞胺等各種熱硬化性樹脂。在第1層40及第2層50，由密接性的觀點來看，以使用相同樹脂材料為宜。或者，以使用含有相同樹脂材料為宜。例如，第1層40亦可由聚醯亞胺所成，第2層50由聚醯亞胺及填料所成。填料係使聚醯亞胺與磨粒60的親和性提升。以填料而言，係可使用例如氧化矽粒子。此外，在第1層40係使用與基材膜30為相同的材質，藉此可提升第1層40與基材膜30的密接性。
在本實施例中，第1層40的厚度為10μm。第2層50的厚度為約3μm。第2層50的厚度係以形成為磨粒60的平均粒子徑的1/5以上為宜。如此一來，可以適當等級獲得磨粒60的保持強度。此外，第2層50的厚度係以形成為磨粒60的平均粒子徑的1/2以下為宜。如此一來，不會有磨粒60被第2層50過量被覆的情形。結果，可適於獲得作為磨粒60的切刃的功能。
磨粒60係研磨材粒子，在研磨時，第2層50的表面側的部位作為切刃來發揮作用。以磨粒60而言，可使用例如鑽石粒子、矽碳化物(SiC)、氧化鋁(Al2O3)、氧化矽(SiO2)、氧化錳(MnO2)等。在本實施例中，磨粒60為工業用鑽石(多結晶鑽石)的粒子。在本實施例中，磨粒 60的平均粒子徑為9μm。但是，磨粒60的平均粒子徑係在0.1μm~20μm左右可適當設定。
在本案中，磨粒60的粒子徑係藉由雷射繞射散射法(MICRO-TRAK法)來測定。測定裝置係使用MICRO-TRAKX100(日機裝公司製)。此外，「平均粒子徑」意指藉由雷射繞射散射法所求出之粒度分布中的積算值50%下的粒徑(D50)。
在上述研磨膜20中，第1層40與第2層50的區分係根據以下說明之研磨膜20之製造方法之概念上的區分，並非侷限於在製造研磨膜20後可以物理性識別二者。例如，若第1層40與第2層50為由相同材質所成時，第1層40與第2層50的交界在實際上並無法確認。因此，亦可將第1層40及第2層50掌握為1個表層70。
如第一圖所示，在研磨膜20中，磨粒60的全部係位於表層70的厚度(約13μm)方向之中之與基材膜30為相反側的一半，亦即表面側的一半的範圍。磨粒60係被保持在表層70的表面附近。亦即，並非為複數個磨粒60朝基材膜30的厚度方向堆積的狀態。因此，磨粒60的各個係在其表面的全部、或大致全部與表層70的樹脂材料相接觸的狀態下被保持。因此，研磨膜20係可研磨磨粒60的保持強度高、較硬的被研磨物、或具有加工壓變大的形狀的被研磨物。亦即，研磨膜的用途擴大。或者，可提升研磨率。例如，研磨膜20亦可適於使用在晶圓的傾斜(bevel)部或凹槽(notch)部的研磨。而且，表層70主要由聚醯亞胺形成，因此與使用聚酯等的情形相比，磨粒60的保持強度更加提升。
此外，研磨膜20係磨粒60不會朝厚度方向堆積，因此可減低 磨粒60的使用量。結果，有助於低成本化、省資源化。此外，研磨膜20係在磨粒60的各個突出高度不會有較大的不均。因此，研磨時，對於被研磨物，磨粒60的突起大致均一地接觸，因此可抑制研磨不均或刮傷的發生。此外，由於在基材膜30與第1層40的接觸面上不存在磨粒60，因此基材膜30與第1層40的密接性亦高。該等研磨膜20的特徵係藉由後述之研磨膜20之製造方法來實現。
此外，研磨膜20係使用強度高的聚醯亞胺作為基材膜30的材質，因此基材本身的拉伸強度或破斷強度高。因此，研磨膜20與將被通用使用的PET、PEN(polyethylene naphthalate：聚萘二甲酸乙二酯)、PP(polypropylene：聚丙烯)、PE(polyethylene：聚乙烯)作為基材的情形相比，可抑制在加工中發生研磨條(abrasive tape)伸長、或者製程不穩定等問題。該問題係容易發生在研磨膜的寬幅小時，例如10mm以下時。
A-2.研磨膜20之製造方法：
第二圖係顯示上述研磨膜20的製造工序。第三圖係顯示研磨膜20的製造裝置200的概略構成。如第二圖所示，在研磨膜20的製造中，首先，準備基材膜30，在基材膜30的其中一面塗敷第1塗料80(步驟S110)。
在基材膜30，在本實施例中係使用作為聚醯亞胺之一種的Pomiran N38(荒川化學製)。在基材膜30係以使用預先完全被醯亞胺化的膜為宜。如此一來，變成要處理強度高的基材膜30，因此基材膜30的處理性會提升。完全被醯亞胺化，係可將基材膜30再次醯亞胺化，藉由比較其前後重量來進行。例如，由基材膜30裁切出5cm2的區域作為試樣，以加熱溫度300℃、加熱時間1小時的條件進行醯亞胺化。結果，由在重量變化及醯 亞胺化的過程中所生成的副產物水的量所算出的醯亞胺化率為70%以上的試樣，可謂為完全被醯亞胺化。
第1塗料80係包含溶劑、及黏合劑樹脂。該黏合劑樹脂的樹脂固形成分係在最終成為第1層40的成分。黏合劑樹脂原本即為高黏度，但是藉由添加溶劑，第1塗料80係被調整為適於塗佈的黏度。在本實施例中，使用聚醯亞胺及氧化矽混合型清漆HBI-58(荒川化學製)作為黏合劑樹脂。在溶劑係可使用例如烷醯胺溶媒。烷醯胺溶媒係極性高，因此不問有機物、無機物，均可將溶質適當分散。在本實施例中，係使用DMAc(二甲基乙醯胺)作為烷醯胺溶媒。但是，亦可使用DMF(二甲基甲醯胺)等。
在本實施例中，第1塗料80係對黏合劑樹脂200g，使DMAc50g溶解、攪拌，在真空容器內進行消泡及脫氣而製作。黏合劑樹脂之樹脂固形成分佔該第1塗料80的比例為20wt%。在本實施例中，黏合劑樹脂係以25000~30000mPa‧s/25℃予以提供，第1塗料80的黏度係藉由添加溶劑而被調整為10000~20000mPa‧s/25℃。
所被製作的第1塗料80係被塗佈在基材膜30的其中一面。在本實施例中係藉由逗點輥形刮刀式塗佈機(comma coater)塗敷第1塗料80。具體而言，如第三圖所示，首先，將被捲成捲物狀的基材膜30(在此寬幅300mm、長度約20m)安置在製造裝置200(省略圖示)，在逗點輥形刮刀(comma roll)220與塗佈輥(coating roll)230之間依序送出基材膜30。藉此，被貯留在塗佈器壩210的第1塗料80被塗敷在基材膜30。基材膜30的送出速度(塗佈速度)係可設為例如0.5m/min。
塗佈的厚度係可藉由調整逗點輥形刮刀220與基材膜30的間 隙來控制。第1塗料80的塗敷厚度在後述之步驟S120之乾燥後，以形成為與磨粒60的平均粒子徑為同等以上為宜。如此一來，在後述之步驟S170中，可得粒徑大的磨粒60用以沈入至基材膜30側的第1層40的適當厚度。此外，第1塗料80的塗敷厚度係在後述之步驟S120的乾燥後，以形成為磨粒60的平均粒子徑的3倍以下為宜。如此一來，不會有第1層40不必要地以過量的厚度形成的情形。塗敷第1塗料80後，接著，如第二圖所示，使所被塗敷的第1塗料80乾燥而形成第1層40(步驟S120)。在本實施例中，以乾燥溫度130℃保持2分鐘，藉此使第1塗料80乾燥。具體而言，如第三圖所示，塗敷有第1塗料80的基材膜30係在滾子(roller)240、250上被搬送，藉由被設在基材膜30的搬送線的上方的溫風烘乾機260依序乾燥。溫風烘乾機260的加熱範圍係例如可朝基材膜30的運送方向設為1.0m的範圍。使第1塗料80乾燥後，接著，如第二圖所示，將形成有第1層40的基材膜30捲繞成捲物狀(步驟S130)。如第三圖所示，基材膜30係被捲繞在中空圓筒狀的核心270。進行捲繞後，接著，如第二圖所示，依序送出已捲繞的基材膜30，在第1層40之上塗敷第2塗料90(步驟S140)。步驟S140中的塗敷係使用製造裝置200(參照第三圖)，與上述步驟S110同樣地進行。其中，用以塗敷第1塗料80的設備、與用以塗敷第2塗料90的設備係個別設置，但是在第三圖中，為簡化圖示，而顯示為共通的設備。
第2塗料90係包含溶劑、磨粒60、及黏合劑樹脂。該黏合劑樹脂的樹脂固形成分係在最終成為第2層50的成分。在本實施例中，使用在第2塗料90的黏合劑樹脂係與使用在第1塗料80的黏合劑樹脂為相同種類。在本實施例中，使用與第1塗料80為相同者來作為溶劑及黏合劑樹脂。此 外，第2塗料90係與第1塗料80同樣地，被調整黏度，另外攪拌，在真空容器內進行消泡及脫氣來製作。在本實施例中，第2塗料90的磨粒60的比例相對第2塗料90的樹脂固形成分為15wt%。此外，黏合劑樹脂的樹脂固形成分佔第2塗料90的比例為18wt%。
上述第1塗料80及第2塗料90的黏度係以10000mPa‧s/25℃以上、而且30000mPa‧s/25℃以下為宜。若調整為該範圍的黏度，可得第1塗料80及第2塗料90之各成分的適當分散性。樹脂固形成分佔第1塗料80的比例係以形成為5wt%以上、而且50wt%以下為宜。如此一來，可得第1層40的適當膜厚、及第1塗料80中的黏合劑樹脂的適當分散性。第2塗料90的磨粒的比例係以相對第2塗料90的樹脂固形成分為5wt%以上、而且30wt%以下為宜。樹脂固形成分佔第2塗料90的比例係以10wt%以上、而且50wt%以下為宜。如此一來，可得第2層50的適當膜厚、適當的磨粒60的保持強度、及第2塗料90中的黏合劑樹脂及磨粒60的適當分散性。此外，與習知之研磨膜相比，可大幅減低磨粒60的使用量。
塗敷第2塗料90後，接著使所被塗敷的第2塗料90乾燥，而形成第2層50(步驟S150)。步驟S150中的乾燥係使用製造裝置200(參照第三圖)，與上述步驟S120同樣地進行。
使第2塗料90乾燥後，接著，將形成有第1層40及第2層50的基材膜30捲繞成捲物狀(步驟S160)。步驟S160中的捲繞係使用製造裝置200(參照第三圖)，與上述步驟S130同樣地進行。但是，在步驟S160中，如第四圖所示，將隔離件薄片75配置在第2層50之上，進行形成有第1層40及第2層50的基材膜30的捲繞。換言之，以在朝徑向相鄰的基材膜30之間夾著隔 離件薄片75的方式進行捲繞。
在該隔離件薄片75，係可在後述醯亞胺化的工序(步驟S170)的溫度條件中，使用未作性狀變化的各種材料。例如，在隔離件薄片75係可使用由完全被醯亞胺化的聚醯亞胺纖維所成之不織布、或經表面紋理加工的聚醯亞胺薄膜。在隔離件薄片75係以使用如不織布般具有通氣性的薄片為宜。如此一來，因醯亞胺化所發生的氣體或水分容易逸逃。
進行形成有第1層40及第2層50的基材膜30的捲繞後，最後如第二圖所示，將該基材膜30安置在真空烘烤爐內，將第1層40及第2層50醯亞胺化(步驟S170)。在本實施例中，將烘烤爐內密閉，在真空抽吸後，慢慢提高溫度，在250~300℃的條件下保持1~2小時。接著，供給氮氣或乾燥空氣，在常壓下自然冷卻。根據該處理，可將聚醯亞胺樹脂的醯亞胺化(硬化反應)比常溫、常壓的條件下更快完成。步驟S170的處理條件若適當設定即可，但是若形成為以200℃以上、350℃以下的範圍，加熱1小時以上、4小時以下的條件，可得有效率的硬化反應，故較為理想。
在步驟S170中，醯亞胺化(熱硬化反應)係由第2層50及熱傳導率高的磨粒60的周邊開始。接著，在先硬化的第2層50的膜將磨粒60往第1層40側壓入的狀態下，第1層40的全體逐漸醯亞胺化(硬化)，藉此在第2層50的表面附近，以磨粒60的突出高度大致相一致的方式形成表層70(第1層40及第2層50)。
在步驟S170中，所被捲繞的基材膜30係如第三圖所示，以在捲繞軸朝向水平方向的狀態下，被安置在烘烤爐290內為宜。在該狀態下進行醯亞胺化，藉此所被捲繞的基材膜30會熱膨脹，而可抑制捲繞鬆弛或 捲繞偏移。如上所示，若進行醯亞胺化，研磨膜20即完成。
第五圖及第六圖係顯示醯亞胺化工序(步驟S170)之加熱條件之一例。第五圖係顯示耗費1小時左右，使加熱溫度上升至250℃後，將所被捲繞的基材膜30加熱約1小時的條件。第六圖係顯示耗費4小時左右，使加熱溫度上升至250℃後，將所被捲繞的基材膜30加熱約1小時的條件。若以第五圖所示條件進行醯亞胺化時，在醯亞胺化對象的基材膜30，並不會發生皺摺或縫接。若以第六圖所示條件進行醯亞胺化時，在醯亞胺化對象的基材膜30發生皺摺或縫接。由此，醯亞胺化工序中至預定加熱溫度為止的升溫時間係以1小時以下為宜。根據該研磨膜20之製造方法，可適於製造上述研磨膜20。此外，形成有第1層40及第2層50的基材膜30係在被捲繞成捲物狀的狀態下被醯亞胺化，因此可使供醯亞胺化之用的設備明顯小型化。例如，根據本實施例之方法，可將研磨膜20在數m的設置空間內醯亞胺化。另一方面，使用一面以運送機搬送形成有第1層40及第2層50的長形狀態的基材膜30一面加熱的連續式退火爐，加熱1小時，之後進行冷卻時，若將搬送速度形成為0.5m/min，則在升溫及加熱時必須要有60m的設置空間、冷卻時必須要有30m的設置空間。
而且，根據研磨膜20之製造方法，可一次大量處理，因此可縮短平均單位量的研磨膜20的製造時間。此外，在形成有第1層40及第2層50的基材膜30間被夾入隔離件薄片75，因此在醯亞胺化時，可抑制基材膜30的第2層50、及配置在其上的基材膜30的背面(第1層40及第2層50的相反側的面)相黏貼。此外，由於不需要將黏貼剝掉，因此亦可抑制伴隨剝掉，磨粒60由第2層50脫落的情形。
A-3.評估試驗：
為評估上述研磨膜20，製造出若干研磨膜的試樣。下方之表1係顯示所製造出的試樣的概要。實施例1、2的試樣係以第二圖所示方法所製造的研磨膜20，具有第一圖所示之剖面構成。磨粒60的平均粒子徑為9μm。第2塗料90的磨粒60的比例相對第2塗料90的樹脂固形成分為15wt%，黏合劑樹脂(聚醯亞胺)的樹脂固形成分佔第2塗料90的比例為18wt%。
比較例1的試樣為習知之研磨膜。在比較例1中係使用PET作為基材膜，使用聚酯作為黏合劑樹脂。該比較例1係藉由在基材塗佈含有黏合劑樹脂、磨粒、及溶劑的塗料，使塗料乾燥來進行製造。磨粒佔塗料的比例為60wt%。比較例2、3係省略第二圖所示方法中之第1層40的形成來製造的方面與實施例1、2不同，關於其他方面則與實施例1、2相同。
在該等試樣係使用粒子形狀不同的2種磨粒。具體而言，在實施例1、比較例1及比較例2的試樣係使用塊狀類型的磨粒，在實施例2及 比較例3的試樣係使用不規則類型的磨粒。塊狀類型磨粒的粒度分布係D10為5.12μm、D50為6.84μm、D90為9.76μm、D95為11.20μm。不規則類型磨粒的粒度分布係D10為6.18μm、D50為8.14μm、D90為11.36μm、D95為12.86μm。磨粒的最大粒子徑係任何類型均為22.00μm。不規則類型磨粒的粒度分布急遽(sharp)，相對於此，塊狀類型磨粒的粒度分布寬廣(broad)。
第七圖係顯示所製造的比較例1~3的剖面構成。如第七圖(A)所示，作為比較例1的研磨膜320係具備有基材膜330、及表層370。基材膜330的厚度為50μm，表層370的厚度為約20μm。磨粒360朝厚度方向堆積而被保持在表層370。由於磨粒360凝集，因此磨粒360的各個與表層370的樹脂材料相接觸的面積係小於研磨膜20(參照第一圖)。因此，與研磨膜20相比，磨粒360的保持力會降低。此外，由於在基材膜330與表層370的交界上存在磨粒360，與研磨膜20相比，基材膜330與表層370的黏著強度亦降低。此外，磨粒360的多半係位於未有助於研磨作用的基材膜330側。
如第七圖(B)所示，作為比較例2、3的研磨膜420係具備有基材膜430、及表層470。基材膜430係相當於研磨膜20的基材膜30，表層470係相當於研磨膜20的第2層50。亦即，研磨膜420並未具有相當於研磨膜20之第1層40之層。磨粒460在未朝厚度方向堆積的狀態下被保持在表層470。但是，磨粒460的表面的一部分係與基材膜430相接觸，因此與比較例1同樣地，與研磨膜20相比，磨粒460的保持力、或基材膜430與表層470的黏著強度會降低。而且，未如研磨膜20般形成有第1層40，因此磨粒460無法沈入於基材膜430側。結果，在粒徑大的磨粒460、與粒徑小的磨粒460之間，磨粒460的突出高度不一致。
第八圖係顯示實施例2、比較例1、2(參照第七圖)的觀察結果。第八圖(A)係顯示實施例2的表面，第八圖(B)係顯示實施例2的剖面。由第八圖(A)及第八圖(B)可確認在實施例2中，磨粒60的突出高度大致相一致。第八圖(C)係顯示比較例1的表面。由第八圖(C)可確認在比較例1中，磨粒360的量多，此外，磨粒360凝集。第八圖(D)係顯示比較例2的表面，第八圖(E)係顯示比較例2的剖面。由第八圖(D)及第八圖(E)可確認在比較例2中，磨粒460的突出高度不一致。其中，在第八圖(B)中，第1層40及第2層50、與基材膜30的交界線係考慮視認性而強調顯示。關於第八圖(E)亦同。
第八圖所示之表面或剖面係可藉由雷射顯微鏡或掃描電子顯微鏡(SEM)來觀察。若觀察剖面時，將經樹脂包埋的研磨膜進行機械研磨，而可形成觀察剖面。樹脂包埋意指為了安定保持作為試料的研磨膜，而埋入於樹脂。
第九圖係顯示關於第七圖所示試樣的研磨試驗結果。在該研磨試驗中，係研磨直徑200mm的矽晶圓的外周(端面)部，測定出研磨率(直徑變化量)、及表面粗度指標值。研磨試驗係如以下進行。首先，在研磨裝置水平配置晶圓，使其吸附且保持在進行旋轉的平台。接著，一面使研磨膜朝鉛直方向微小運送，一面將研磨膜由其後方以橡膠墊按壓，相對晶圓端部呈垂直地將研磨膜按壓且研磨一定時間。接著，由加工(研磨)前後的晶圓直徑的變化及加工時間來求出研磨率。
該研磨試驗的研磨條件係如以下所示。
(1)研磨荷重(橡膠墊的按壓壓力)：12N
(2)晶圓旋轉數：500rpm
(3)研磨時間：150秒
(4)薄片運送速度：1mm/min、5mm/min、15mm/min
如第九圖所示，在3個薄片運送速度的任何條件中，實施例1、2(研磨膜20)相較於比較例1~3，研磨率較大。尤其，在薄片運送速度為1mm/min的條件下，相對於作為習知之研磨膜的比較例1，確認出50%左右的研磨率的提升。如上所示，若研磨率變大時，平均1張晶圓的研磨所需之研磨膜量會變少，可減低成本。
此外，在實施例1、2的研磨膜20中係獲得接近同等的研磨率。此係顯示即使使用具有急劇、寬廣之任何粒度分布的磨粒，亦可得接近同等的性能。亦即，本實施例的研磨膜20係由於提升性能，因此不需要提高磨粒60的分級精度。因此，可減低研磨膜20的製造成本。
下一頁上方之表2係顯示研磨試驗中的表面粗度指標值的測定結果。所測定出的粗度指標值為算術平均粗度Ra(μm)及剖面曲線的最大谷深Pv(μm)。測定係使用AFM(原子力顯微鏡)。如圖所示，實施例1、2係獲得與習知品之比較例1同等的良好結果。
藉由上述方法所製造的研磨膜20係可使用周知的基板研磨裝置而使用在基板的研磨。基板的研磨係使基板旋轉，使研磨膜20與旋轉的基板的被研磨部相接觸，較佳為可藉由抵碰來進行。被研磨部係可形成為基板的各種部位，例如可形成為基板的周緣部。第十圖係顯示作為基板之一例的晶圓W的周緣部的周邊。平坦部D係形成裝置的區域，位於離端面G為數毫米內側。與平坦部D鄰接形成有平坦的近邊部E。在比近邊部E更為外側係形成有由上斜面F至端面G、下斜面F的傾斜部B。作為被研磨部的基板的周緣部亦可為該傾斜部B。在該傾斜部B中，因研磨膜20與晶圓W的接觸所致之加工壓力會局部集中，但是藉由研磨膜20，可適當進行研磨。當 然，作為被研磨部的基板的周緣部並非侷限於傾斜部B，亦可為例如近邊部E。原本被研磨部並非侷限於基板的周緣部，可形成為晶圓W的任意區域。例如被研磨部亦可為晶圓W的背面。
以上說明本發明之實施形態，惟上述發明的實施形態係為了更加容易理解本發明，而非用以限定本發明者。本發明在未脫離其主旨的情形下，得以變更、改良，並且在本發明係包含其均等物，自不待言。此外，在可解決至少一部分上述問題的範圍、或達成至少一部分效果的範圍內，可進行申請專利範圍及說明書所記載之各構成要素的組合、或省略。

Claims (12)

  1. 一種研磨膜之製造方法，其具備有：準備基材膜，在該基材膜塗敷未含有磨粒的第1塗料且為含有黏合劑樹脂的第1塗料，使該第1塗料經溫風乾燥而形成第1層的第1工序；在前述第1層之上，塗敷含有前述磨粒及前述黏合劑樹脂的第2塗料，使該第2塗料經溫風乾燥而形成第2層的第2工序；及在前述第2工序之後，藉由加熱，將前述第1層及前述第2層醯亞胺化的第3工序。
  2. 一種研磨膜之製造方法，其具備有：準備基材膜，在該基材膜塗敷未含有磨粒的第1塗料且為含有黏合劑樹脂的第1塗料，使該第1塗料乾燥而形成第1層的第1工序；在前述第1層之上，塗敷含有前述磨粒及前述黏合劑樹脂的第2塗料，使該第2塗料乾燥而形成第2層的第2工序；及藉由加熱，將前述第1層及前述第2層醯亞胺化的第3工序，其中，前述第2工序係包含：將隔離件薄片配置在前述第2層之上，將形成有前述第1層及前述第2層的前述基材膜捲繞成捲物狀的工序，前述第3工序係將前述所被捲繞的基材膜的前述第1層及前述第2層醯亞胺化。
  3. 如申請專利範圍第2項之研磨膜之製造方法，其中，前述第3工序係藉由以真空烘烤爐，在200℃以上而且350℃以下的範圍，加熱1小時以上而且4小時以下來進行。
  4. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之研磨膜之製造方法，其中，前述所準備的基材膜係由聚醯亞胺所成。
  5. 如申請專利範圍第4項之研磨膜之製造方法，其中，前述所準備的基材膜係完全被醯亞胺化。
  6. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之研磨膜之製造方法，其中，前述黏合劑樹脂係含有聚醯亞胺。
  7. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之研磨膜之製造方法，其中，前述第1塗料乾燥後的塗敷厚度係在與前述磨粒的平均粒子徑為同等以上、而且3倍以下的範圍。
  8. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之研磨膜之製造方法，其中，前述第2層乾燥後的厚度係在前述磨粒的平均粒子徑的1/5以上、而且1/2以下的範圍。
  9. 如申請專利範圍第1項至第3項中任一項之研磨膜之製造方法，其中，前述所準備的基材膜係具有10μm以上、而且50μm以下的厚度。
  10. 一種研磨膜之製造方法，其具備有：準備基材膜，在該基材膜塗敷未含有磨粒的第1塗料且為含有黏合劑樹脂的第1塗料，使該第1塗料乾燥而形成第1層的第1工序；在前述第1層之上，塗敷含有前述磨粒及前述黏合劑樹脂的第2塗料，使該第2塗料乾燥而形成第2層的第2工序；及藉由加熱，將前述第1層及前述第2層醯亞胺化的第3工序，其中，前述第1塗料及前述第2塗料的黏度係藉由溶劑而被調整成10000mPa‧s/25℃以上、而且30000mPa‧s/25℃以下，樹脂固形成分佔前述第1塗料的比例為5wt%以上、而且50wt%以 下，前述第2塗料的前述磨粒的比例，相對該第2塗料的樹脂固形成分，為5wt%以上、而且30wt%以下，該第2塗料的前述樹脂固形成分佔前述第2塗料的比例為10wt%以上、而且50wt%以下。
  11. 如申請專利範圍第10項之研磨膜之製造方法，其中，樹脂固形成分佔前述第1塗料比例為20wt%，前述第2塗料的前述磨粒的比例相對該第2塗料的樹脂固形成分為15wt%，該第2塗料的前述樹脂固形成分佔前述第2塗料的比例為18wt%。
  12. 如申請專利範圍第10項或第11項之研磨膜之製造方法，其中，前述溶劑為烷醯胺溶媒。
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