TWI713526B

TWI713526B - 基底層、具有基底層的研磨墊及研磨方法

Info

Publication number: TWI713526B
Application number: TW105115643A
Authority: TW
Inventors: 林庚逸; 潘毓豪; 白昆哲
Original assignee: 智勝科技股份有限公司
Priority date: 2016-05-20
Filing date: 2016-05-20
Publication date: 2020-12-21
Also published as: CN107398828B; US10421173B2; TW201741073A; US20170334033A1; CN107398828A

Abstract

一種基底層、具有基底層的研磨墊及研磨方法。研磨墊包括研磨層以及基底層。基底層配置於研磨層下方，係為立體三維織物，包括上織物層、下織物層以及支撐織物層。支撐織物層位於上織物層以及下織物層之間，其中，上織物層與下織物層分別是由多條第一組紗及多條第二組紗互相交織而形成，支撐織物層是由多條支撐紗所形成且穿梭配置於上織物層與下織物層之間，以使上織物層與下織物層之間具有空間。

Description

基底層、具有基底層的研磨墊及研磨方法

本發明是有關於一種基底層、研磨墊及研磨方法，且特別是有關於一種具有立體三維織物之基底層、具有前述基底層的研磨墊及研磨方法。

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，而使其表面逐漸平坦，來達到平坦化的目的。此外，亦可選擇於研磨過程中，供應具有化學品混合物之研磨液於研磨墊上，在機械效應與化學效應共同作用下，達成平坦化研磨物件表面。

目前產業所使用的研磨墊中，因應特定研磨製程需求所選擇的研磨墊具有多層構造，研磨墊包括有研磨層與基底層，其中基底層黏著於研磨層下方並固定於研磨平台上。為了使研磨製程得到較佳的研磨均勻度，研磨墊的基底層通常選擇具有較大壓縮性的材料，基底層的材料例如為具有多孔性結構。一般產業所使用之研磨墊包括的基底層大致上可分為兩大類：不織布含浸樹脂材料以及發泡材料。然而，這些傳統基底層平行於研磨面方向（也就是X-Y軸方向）的抗拉強度（Tensile Strength）與垂直於研磨面方向（也就是Z軸方向）的壓縮率無法兼顧。舉例而言，壓縮率較大的基底層可提供較佳的緩衝能力，但其抗拉強度相對較小，也就是說，當研磨墊受研磨製程的應力作用時，基底層在X-Y軸方向的形變量較高，因此可能在研磨層與基底層的界面或是基底層與研磨平台的界面造成脫層，或在界面產生氣泡而影響研磨墊的穩定性，甚至是造成研磨物件刮傷或破損。

因此，仍需要有一種研磨墊，其基底層能兼顧壓縮率與抗拉強度，以提高研磨的穩定性，以提供產業所選擇。

本發明提供一種基底層、具有基底層的研磨墊及研磨方法，使研磨墊的研磨穩定性提高。

本發明所提供的基底層，適用於襯墊研磨墊的研磨層，基底層係為立體三維織物，包括上織物層、下織物層以及支撐織物層。支撐織物層位於上織物層以及下織物層之間，其中，上織物層與下織物層分別是由多條第一組紗及多條第二組紗互相交織而形成，支撐織物層是由多條支撐紗所形成且穿梭配置於上織物層與下織物層之間，以使上織物層與下織物層之間具有空間。

本發明所提供的基底層，適用於襯墊研磨墊的研磨層，基底層係為立體三維織物，其中，基底層的平均抗拉強度大於50kgf/cm² 且壓縮率大於11%。

本發明所提供的研磨墊，包括研磨層以及基底層。基底層配置於研磨層下方，係為立體三維織物，包括上織物層、下織物層以及支撐織物層。支撐織物層位於上織物層以及下織物層之間，其中，上織物層與下織物層分別是由多條第一組紗及多條第二組紗互相交織而形成，支撐織物層是由多條支撐紗所形成且穿梭配置於上織物層與下織物層之間，以使上織物層與下織物層之間具有空間。

本發明所提供的研磨墊，包括研磨層以及基底層。基底層配置於研磨層下方，係為立體三維織物，其中，基底層的平均抗拉強度大於50kgf/cm² 且壓縮率大於11%。

本發明所提供的研磨方法，適於用以研磨物件，包括提供以上所述之研磨墊；對物件施加壓力以壓置於研磨墊上；以及對物件及研磨墊提供相對運動。

基於上述，由於本發明的研磨墊包括研磨層以及基底層，且基底層是由立體三維織物所構成，以提高研磨的穩定性。

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。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之一較佳實施例的詳細說明中，將可清楚的呈現。以下實施例中所提到的方向用語，例如：上、下、左、右、前或後等，僅是參考附加圖式的方向。因此，使用的方向用語是用來說明並非用來限制本發明。

圖1是將本發明一實施方式之具有基底層的研磨墊應用於研磨系統之示意圖。根據本實施方式，研磨墊100包括研磨層102以及基底層104，且基底層104配置於研磨層102下方。

在本實施方式中，研磨層102例如是由聚合物基材所構成，其中聚合物基材可以是聚酯（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）所合成之聚合物基材。研磨層102除聚合物基材外，另可包含導電材料、研磨顆粒、微球體（micro-sphere）或可溶解添加物於此聚合物基材中。

基底層104的材料例如是一種立體三維織物，其例如為具有規則性重複排列之三維結構，為了更清楚描述本發明實施方式，接下來請先參考圖2A、圖2B及圖2C。

圖2A是本發明一實施方式之基底層的局部放大示意圖。在本實施方式中，基底層104包括上織物層202、下織物層204以及位於上織物層202與下織物層204之間的支撐織物層206。上織物層202與下織物層204分別是由多條第一組紗及多條第二組紗互相交織而形成，支撐織物層206是由多條支撐紗所形成且穿梭配置於上織物層202與下織物層204之間，以使上織物層202與下織物層204之間具有空間。上織物層202與下織物層204是經由多條第一組紗及多條第二組紗交織成的網狀平面結構。具體而言，在織造的過程中，第一組紗與第二組紗分別在X-Y軸所構成平面方向上延伸，並以具有規則性重複排列方式互相交織成一網格。本發明所謂多條第一組紗、多條第二組紗、或多條支撐紗係指具有多數在相同延伸方向分布的紗，也就是說，此具有多數在相同延伸方向分布的紗甚至可由一條紗來回所構成，並不以此限定本發明。

在一實施例中，如圖2A所示的上織物層202與下織物層204是由第一組紗與第二組紗，例如為經紗（warp yarn）與緯紗（weft yarn），分別在X-Y軸所構成平面方向上延伸而交織成的網狀平面結構。進一步而言，上織物層202與下織物層204是經由多條相互平行的經紗及多條相互平行的緯紗以具有規則性重複排列方式，互相垂直交織成方格形的網格。在另一實施例中，第一組紗與第二組紗之間相鄰的夾角亦可不互相垂直，而交織成菱形或平行四邊形的網格，但本發明不限於此。此外，上織物層202與下織物層204亦可具有第三組或以上的紗互相交織而成三角形、六角形、八角形、或其他形狀的網格，甚至可以是具有上述所提形狀中組合而成形狀的網格，但本發明不限於此，可視需求而選擇適合的形狀。

圖2A所示的上織物層202與下織物層204具有相同形狀的網格，且上織物層202與下織物層204為非緊密交織而使網格中間具有孔洞，但本發明不限於此。在另一實施例中，上織物層202與下織物層204可分別經由不同的織法而具有不同形狀的網格排列。在另一實施例中，上述各形狀網格的上織物層202與下織物層204亦可為緊密交織而不具有網格中間的孔洞。

支撐織物層206是由多條支撐紗所形成，支撐紗介於上織物層202與下織物層204之間而在Z軸方向上延伸。在一實施例中，支撐織物層206中的支撐紗與上織物層202與下織物層204的部份第一組紗或第二組紗交織。在另一實施例中，支撐織物層206中的支撐紗與上織物層202與下織物層204的所有第一組紗及／或所有第二組紗交織。具體來說，相對於在X-Y軸平面上延伸的第一組紗與第二組紗，支撐織物層206中的支撐紗是以Z軸方向上延伸，並以具有規則性的方式重複排列，因而能支撐起上織物層202與下織物層204，使得上織物層202與下織物層204之間具有空間而不互相接觸。

圖2B是本發明一實施方式之基底層的局部放大側視剖面圖。由圖2B中可看出，配置於上織物層202與下織物層204之間的支撐織物層206a，其是由支撐紗在Z軸上以多方向弧狀所構成的排列方式，支撐織物層206a亦可以同方向弧狀所構成的排列方式，支撐織物層206a亦可以為其他形狀所構成的排列方式，例如環狀、螺旋狀、不規則狀、直線狀、或其組合，但本發明不限於此。

此外，除了上述配置於上織物層202與下織物層204之間、不具有內部交織型態的支撐織物層206a的支撐紗之外，在另一實施例中，如圖2C所示，支撐織物層206b的支撐紗亦可選擇為具有內部交織型態，例如為交織成X形，支撐紗內部交織的形狀亦可以是S形、三角形、四角形、六角形、或其組合，但本發明不限於此。

在本實施方式中，立體三維織物之材料例如是包括聚酯纖維、耐龍纖維、彈性纖維、玻璃纖維、碳纖維、凱芙拉纖維、或其組合，此外天然纖維或其它適合的纖維亦可選擇為此立體三維織物之材料，但本發明不限於此。將前述纖維經過紡紗、編織即可形成一立體三維織物，織造而成的立體三維織物例如是具有雙面網孔，呈現上下前後左右六面透氣的中空立體結構，但本發明不限於此。

值得一提的是，由於基底層104是由立體三維織物所構成，立體三維織物的上織物層202與下織物層204使基底層104具有較大的抗拉強度，基底層104的平均抗拉強度為大於50kgf/cm² （例如為大於60kgf/cm² 或大於70kgf/cm² ）。此外，立體三維織物的支撐織物層206使基底層104具有較大的壓縮率，基底層104的壓縮率為大於11%（例如為大於13%、大於15%或大於17%）。因此，本發明的基底層可兼具較大的壓縮率與較大的抗拉強度，以提高研磨的穩定性。

請繼續參考圖1。在本實施方式中，研磨墊100更包括第一黏著層106及第二黏著層108。第一黏著層106配置於研磨層102與基底層104之間，也就是說，第一黏著層106將研磨層102之底部與基底層104之上織物層202（此處未繪示）相黏。第一黏著層106的材料例如是UV硬化膠、熱熔膠、或溼氣硬化膠，但本發明不限於此。第二黏著層108配置於基底層104之底部，也就是說，第二黏著層108將基底層104之下織物層204（此處未繪示）貼合於研磨平台120上，第二黏著層108例如是雙面膠層。此外，在基底層104之底部與第二黏著層108之間可另包含一第三黏著層（未繪示），此第三黏著層的材料例如是UV硬化膠、熱熔膠、或溼氣硬化膠，但本發明不限於此。

下列表1為對於傳統基底層之不織布含浸樹脂材料以及發泡材料，與本發明基底層立體三維織物材料的物性測量比較表。表1

由上述表1中可知，本發明基底層立體三維織物材料的壓縮率分別為29.1%和17.1%。傳統基底層之不織布含浸樹脂材料的壓縮率為10.8%，另外傳統基底層發泡材料的壓縮率分別為5.9%和4.7%。由於本發明基底層立體三維織物材料具有較高的壓縮率，因此本發明的基底層可提供研磨墊具有較佳的緩衝能力。此外，本發明基底層立體三維織物材料的平均抗拉強度分別為77.6 kgf/cm² 和84.5 kgf/cm² 。傳統基底層之不織布含浸樹脂材料的平均抗拉強度為41.1 kgf/cm² ，另外傳統基底層發泡材料的平均抗拉強度分別為40.5 kgf/cm² 和9.9 kgf/cm² 。由於本發明基底層立體三維織物材料具有較高的平均抗拉強度，因此當研磨墊受研磨製程的應力作用時，基底層在X-Y軸方向的形變量較小，可避免在研磨層與基底層的界面或是基底層與研磨平台的界面造成脫層，或可避免在界面產生氣泡而造成研磨物件刮傷或破損。綜上所述，本發明的基底層能兼具有較高的壓縮率與較高的抗拉強度，因此可以提供較佳的研磨穩定性。

另外，根據本發明提出的研磨方法，其是將本發明所揭露的研磨墊應用於研磨程序中，適於用以研磨一物件，請參照圖3。首先，進行步驟S301，提供研磨墊。研磨墊包括研磨層以及基底層，基底層配置於研磨層下方，係為立體三維織物，其具有規則性重複排列之三維結構。接著，進行步驟S302，對物件施加壓力以壓置於所述研磨墊上，使物件與研磨墊進行接觸。之後，進行步驟S303，對物件及研磨墊提供相對運動，以利用研磨墊對物件進行研磨，而達到平坦化的目的。此處有關研磨墊的相關敘述請參考前述實施方式，在此不再重複贅述。

上述各實施例中之研磨墊可應用於如半導體、積體電路、微機電、能源轉換、通訊、光學、儲存碟片、及顯示器等元件的製作中所使用之研磨設備及製程，製作這些元件所使用的研磨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之範圍。

綜上所述，根據本發明所提供的基底層、具有基底層的研磨墊及研磨方法，藉由在研磨墊上提供以立體三維織物作為材料的基底層，以提高研磨的穩定性。

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。

100‧‧‧研磨墊102‧‧‧研磨層104‧‧‧基底層106‧‧‧第一黏著層108‧‧‧第二黏著層120‧‧‧研磨平台202‧‧‧上織物層204‧‧‧下織物層206、206a、206b‧‧‧支撐織物層S301、S302、S303‧‧‧步驟

圖1是將本發明一實施方式之具有基底層的研磨墊應用於研磨系統之示意圖。圖2A是本發明一實施方式之基底層的局部放大示意圖，圖2B是本發明一實施方式之基底層的局部放大側視剖面圖，圖2C是本發明另一實施方式之基底層的局部放大側視剖面圖。圖3是本發明一實施方式之研磨方法的流程圖。

100‧‧‧研磨墊

102‧‧‧研磨層

104‧‧‧基底層

106‧‧‧第一黏著層

108‧‧‧第二黏著層

120‧‧‧研磨平台

Claims

一種研磨墊，包括：一研磨層；一基底層，配置於該研磨層下方，該基底層係為一立體三維織物，包括：一上織物層；一下織物層；以及一支撐織物層，位於該上織物層以及該下織物層之間，其中，該上織物層與該下織物層分別是由多條第一組紗及多條第二組紗互相交織而形成，該支撐織物層是由多條支撐紗所形成且穿梭配置於該上織物層與該下織物層之間，以使該上織物層與該下織物層之間具有空間；一黏著層，配置於該基底層之底部，該黏著層將該基底層之該下織物層貼合於一研磨平台上，該黏著層係為一雙面膠層；以及一另一黏著層，配置於該基底層之底部與該第一黏著層之間，該另一黏著層包括UV硬化膠、熱熔膠、或溼氣硬化膠。
如申請專利範圍第1項所述的研磨墊，其中該立體三維織物具有規則性重複排列之三維結構。
如申請專利範圍第1項所述的研磨墊，其中該些第一組紗及該些第二組紗分別在X-Y軸所構成平面方向上延伸，並以具有規則性重複排列方式互相交織成一網格，其中該網格的形狀包括方格形、菱形、平行四邊形、三角形、六角形、八角形、或其組合。
如申請專利範圍第1項所述的研磨墊，其中該上織物層與該下織物層為緊密交織或非緊密交織。
如申請專利範圍第1項所述的研磨墊，其中該些支撐紗與該上織物層與該下織物層的至少部份該些第一組紗或該些第二組紗交織。
如申請專利範圍第1項所述的研磨墊，其中該些支撐紗在Z軸方向上延伸，並以具有規則性的方式重複排列。
如申請專利範圍第1項所述的研磨墊，其中該些支撐紗為不具有內部交織型態，且其所構成的排列方式為多方向弧狀、同方向弧狀、環狀、螺旋狀、不規則狀、直線狀、或其組合。
如申請專利範圍第1項所述的研磨墊，其中該些支撐紗為具有內部交織型態，且其內部交織的形狀為X形、S形、三角形、四角形、六角形、或其組合。
如申請專利範圍第1項所述的研磨墊，其中該立體三維織物之材料包括聚酯纖維、耐龍纖維、彈性纖維、玻璃纖維、碳纖維、凱芙拉纖維、天然纖維、或其組合。
如申請專利範圍第1項所述的研磨墊，其中更包括一又一黏著層，配置於該研磨層與該基底層之間，該又一黏著層將該研磨層之底部與該基底層之該上織物層相黏。
如申請專利範圍第10項所述的研磨墊，其中該又一黏著層包括UV硬化膠、熱熔膠、或溼氣硬化膠。
一種研磨墊，包括：一研磨層；以及一基底層，配置於該研磨層下方，該基底層係為一立體三維織物，包括：一上織物層；一下織物層；以及一支撐織物層，位於該上織物層以及該下織物層之間，其中，該上織物層與該下織物層分別是由多條第一組紗及多條第二組紗互相交織而形成，該支撐織物層是由多條支撐紗所形成且穿梭配置於該上織物層與該下織物層之間，以使該上織物層與該下織物層之間具有空間，以及該基底層的平均抗拉強度大於50kgf/cm²且壓縮率大於11%；一黏著層，配置於該基底層之底部，該黏著層將該基底層之該下織物層貼合於一研磨平台上，該黏著層係為一雙面膠層；以及一另一黏著層，配置於該基底層之底部與該第一黏著層之間，該另一黏著層包括UV硬化膠、熱熔膠、或溼氣硬化膠。
如申請專利範圍第12項所述的研磨墊，其中該立體三維織物具有規則性重複排列之三維結構。
如申請專利範圍第12項所述的研磨墊，其中該立體三維織物之材料包括聚酯纖維、耐龍纖維、彈性纖維、玻璃纖維、碳纖維、凱芙拉纖維、天然纖維、或其組合。
如申請專利範圍第12項所述的研磨墊，其中更包括一又一黏著層，配置於該研磨層與該基底層之間。
如申請專利範圍第15項所述的研磨墊，其中該又一黏著層包括UV硬化膠、熱熔膠、或溼氣硬化膠。
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16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。