TWI728699B - 將缺陷發生最小化之研磨墊及用於製備其之方法 - Google Patents

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Abstract

本發明是有關於一種將缺陷發生最小化之研磨墊及用於製備其之方法。由於該研磨墊包含具外殼的細空心顆粒，該等外殼的玻璃轉化溫度(Tg)被調整，該等外殼的硬度以及在研磨層表面上的微孔形狀被控制。由於該研磨層中的Si含量被調整，防止由硬添加劑所造成之半導體基板的表面損壞是可能的。因此，該研磨墊能在CMP製程期間內提供高研磨速率同時將於半導體基板表面上發生的缺陷(諸如刮痕)最小化。

Description

將缺陷發生最小化之研磨墊及用於製備其之方法
發明領域
本發明是有關於將缺陷發生最小化之研磨墊及用於製備其之方法。更具體地，具體例是有關於一種在研磨半導體基板或類似之物的時候提供高研磨速率同時將缺陷發生最小化的研磨墊，一種用於製備其之方法，以及一種使用其來製備半導體裝置之方法。
發明背景
在一用於製備半導體製程中的化學機械平坦化(CMP)製程意指為一步驟，其將一半導體基板(諸如晶圓)固定於研磨頭且與安裝於一平台上的研磨墊表面接觸，接著藉由供應漿液來對該晶圓進行化學處理，同時該平台與該研磨頭相對地移動，藉此將在該半導體基板上的不規則性進行機械平坦化。
研磨墊是在這類CMP製程中扮演重要角色的必要組件。一般而言，一研磨墊包含一由聚胺甲酸乙酯基樹脂所組成的研磨層以及一支撐層，而該研磨層於其表面上具有供大流量漿液的溝槽以及供維持其細流的孔洞。在研磨層中的孔洞之形成可藉由使用一具有細空心結構的固相發泡劑、一使用揮發性液體的液相發泡劑、一氣相發泡劑(諸如惰性氣體或類似之物)，或者藉由化學反應來產生氣體。
由於該研磨層包含在CMP製程的期間內直接與半導體基板的表面接觸之孔洞，它會影響半導體基板的表面之加工品質。具體地，在CMP製程的期間內研磨速率與缺陷(諸如刮痕)發生敏感地隨著研磨層的組分、物理性質以及孔洞形狀而變化。對於組成研磨層的原料而言比半導體基板具有更高硬度的材料可能為發泡劑與添加劑。特別地，在具有細空心結構的固相發泡劑之情況下，該等外殼或外殼中所含添加劑以及其他用於製備研磨層的硬添加劑之硬度可能會造成半導體基板的品質劣化。
特別地，固相發泡劑的外殼構成在研磨層表面上所形成之開孔的外殼。該等外殼的硬度通常是高的，以防止在製備研磨墊中固相發泡劑的破損並且維持該等孔洞的形狀。此外，離型劑(諸如二氧化矽)可在固相發泡劑的生成與儲存中被添加至以防止在該等細空心顆粒之間的融合。此外，聚矽氧基添加劑可用於製備研磨層的製程中。這類硬的外殼與添加劑可能會在CMP製程的期間內對半導體基板造成刮痕與表面損傷。
同時，現有具細空心結構的固相發泡劑會需要具有外殼與優異的機械性質，以防止在製備研磨層的製程中固相發泡劑破損並且維持孔洞的形狀。然而，如上所述，該等硬外殼或在該等外殼中所含添加劑以及其他用於製備研磨層的硬添加劑可能會在CMP製程的期間內對半導體基板造成缺陷(諸如刮痕)。
本發明所進行的研究之結果，發現的是，在CMP製程的期間內，可藉由調整該等細空心顆粒的外殼之玻璃轉化溫度藉此控制該等外殼的硬度以及在研磨層表面上的孔洞形狀，以及藉由調整用於防止該等細空心顆粒與其他用於製備研磨層的硬添加劑之間的融合，而提升研磨速率同時顯著減少缺陷。
發明概要技術問題
本發明的目的是去提供一種研磨墊、一種用於製備其之方法，以及一種使用其來製備一半導體裝置的方法，該研磨墊可在CMP製程的期間內於研磨半導體基板之時提供高研磨速率同時減少缺陷發生。問題的解決辦法
本發明提供一種研磨墊，其包含一研磨層，其中該研磨層包含具外殼的細空心顆粒，該等細空心顆粒的外殼之玻璃轉化溫度(Tg)為110℃或少於110℃，以及該研磨層符合下列關係式(1)。
Figure 02_image001
(1)
在上面關係式中，DSi是相對於該研磨層總重的 (ppmw，重量百萬分比)，STg是該等細空心顆粒的外殼之玻璃轉化溫度(℃)，以及DSi/STg是該等數值除去單位後之間的比率。
依據另一具體例，提供一種用於製備一研磨墊的方法，其包含：製備一第一原料組成物，其包含一胺甲酸乙酯系預聚合物；製備一第二原料組成物，其包含一固化劑；製備一第三原料組成物，其包含具外殼的細空心顆粒；依序地或同時地將該第一原料組成物混合以該第二原料組成物以及該第三原料組成物以製備一原料混合物；以及將該原料混合物注入一模具中並且將之固化以得到一研磨層，其中該等細空心顆粒的外殼之玻璃轉化溫度(Tg)為110℃或少於110℃，以及該研磨層符合上面關係式(1)。
依據又另一具體例，提供一種用於製備一半導體裝置的方法，其包含使用一研磨墊來研磨一半導體基板的表面，其中該研磨墊包含一研磨層，該研磨層包含具外殼的細空心顆粒，該等細空心顆粒的外殼之玻璃轉化溫度(Tg)為110℃或少於110℃，以及該研磨層符合上面關係式(1)。本發明的優異效用
依據該具體例的研磨墊包含具外殼的細空心顆粒，其玻璃轉化溫度(Tg)被調整，藉此該等外殼的硬度與在研磨層表面上的孔洞形狀被控制。由於它具有受調整之研磨層中的Si含量，防止由硬添加劑所造成之半導體基板的表面損傷是可能的。
因此，該研磨墊可在CMP製程期間內提供高研磨速率同時將於半導體基板表面上發生的缺陷(諸如刮痕)最小化。
於是，該研磨墊可應用於一種製備一半導體裝置的方法，其包含一CMP製程，以提供一品質優異的半導體裝置。
實施本發明的最佳模式
以下，將詳細說明本發明。
在下列具體例的說明中，在各層、墊或片被提及為形成於另一層、墊或片“之上”或“之下”的情況下，這不僅意指一元件“直接”形成於另一元件之上或之下，亦意指一元件以其他介於其間的元件(們)而“間接”形成於另一元件之上或之下。
此外，除非另外指明，所有關於本文所使用的組件之物理性質、尺寸以及諸如此類的數值範圍要被理解為以術語“大約”來修飾。研磨墊
依據一具體例的研磨墊包含一研磨層，其中該研磨層包含具外殼的細空心顆粒，該等細空心顆粒的外殼之玻璃轉化溫度(Tg)為110℃或少於110℃，以及該研磨層符合下列關係式(1)。
Figure 02_image001
(1)
在上面關係式中，DSi是相對於該研磨層總重的Si含量(ppmw，重量百萬分比)，STg是該等細空心顆粒的外殼之玻璃轉化溫度(℃)，以及DSi/STg是該等數值除去單位後之間的比率。
在上面關係式(1)中，DSi/STg可為，例如，1至10、1至8、1至5、1至3、3至15、5至15、7至15、3至10，或者3至7。特別地，在上面關係式(1)中，DSi/STg可為1至5。
若表示該等細空心顆粒的外殼之玻璃轉化溫度(Tg)與該研磨層中的Si含量之間的關聯性之關係式(1)的數值在較佳範圍內，在製備研磨墊的製程中防止微孔變形是可能的，藉此確保漿液的流道通順，同時將在CMP製程的期間內可能於半導體基板表面上發生之像是刮痕的這類缺陷最小化。研磨層
該研磨層包含一聚胺甲酸乙酯樹脂並且可為多孔性的。
該胺甲酸乙酯基聚合物可藉由一胺甲酸乙酯系預聚合物與一固化劑之間的反應來形成。
具體地，該研磨層可由一包含一胺甲酸乙酯系預聚合物、一固化劑、細空心顆粒以及其他添加劑的組成物來形成。細空心顆粒
該研磨層包含具外殼的細空心顆粒。
該等細空心顆粒形成微孔於該研磨層的表面(亦即，研磨表面)上。若該等外殼的硬度高，它們可能會造成與其接觸之半導體基板的表面損傷。因此，需要去調整該等外殼的硬度，其可藉由調整該等外殼的玻璃轉化溫度(Tg)來實現。亦即，可藉由降低該等外殼的玻璃轉化溫度來將在CMP製程的期間內於半導體基板表面上發生的缺陷(諸如刮痕)最小化。
同時，若該等外殼的玻璃轉化溫度過低，在該製程中該等細空心顆粒之間可能會發生融合。此外，由於該等顆粒的變形與破損，於該研磨層表面上形成的微孔可能會變形或消失，而使得其難以確保漿液的流道通順。
因此，該等外殼的玻璃轉化溫度需要調整至特定範圍以解決上述問題。
在依據該具體例的研磨墊中，該等細空心顆粒的外殼之玻璃轉化溫度(Tg)為110℃或少於110℃。
例如，該等細空心顆粒的外殼之玻璃轉化溫度(Tg)可為70℃至110℃、80℃至110℃、90℃至110℃、100℃至110℃、70℃至100℃、70℃至90℃，或80℃至100℃。特別地，該等細空心顆粒的外殼之玻璃轉化溫度(Tg)可為70℃至90℃。
在此較佳範圍內，在製備研磨墊的製程中防止微孔變形是可能的，藉此確保漿液的流道通順，同時將在CMP製程的期間內可能於半導體基板表面上發生之像是刮痕的這類缺陷最小化。
該等細空心顆粒的平均粒徑可為10µm至100µm、10µm至70µm、10µm至50µm、30µm至100µm、30µm至70µm，或者30µm至60µm。特別地，該等細空心顆粒的平均粒徑可為10µm至70µm。更特別地，該等細空心顆粒的平均粒徑可為30µm至60µm。在此較佳範圍內，更有利於以適當的漿液流速來提升CMP製程之效能。
該等細空心顆粒的外殼之厚度可為0.01µm至1.5µm。例如，其可為0.05µm至1µm。當該等細空心顆粒具有在上述範圍內的外殼厚度，可於該研磨層中形成適當的孔洞結構，藉此提供適當的硬度以提升該研磨墊表面的研磨效能。
在此情況下，該等細空心顆粒的平均粒徑意指為包含該等細空心顆粒的外殼之厚度的總直徑。更特別地，該等細空心顆粒可隨著它們在製備研磨墊的製程中加熱而膨脹。在此情況下，該等細空心顆粒的平均粒徑可為在這種膨脹之後的平均粒徑。
該等細空心顆粒可包含一氣相或液相發泡劑於其中。亦即，該氣相或液相發泡劑可由該等外殼包覆於該等細空心顆粒內部。這類氣相或液相發泡劑可在受熱時熱膨脹或汽化來提升其體積，藉此該等外殼可膨脹。因此，該等細空心顆粒的外殼可由受熱時軟化的材料來製造。
例如，該等細空心顆粒的外殼可包含一熱塑性樹脂。特別地，它們可包含選自於由下列所構成之群組中的至少一者：二氯亞乙烯系共聚物、丙烯腈系共聚物、甲基丙烯腈系共聚物以及丙烯酸基共聚物。
此外，該等細空心顆粒可包含一具有低分子量的烴於其中。特別地，該等細空心顆粒可包含一具有1至7個碳原子的烴於其中。該具有1至7個碳原子的烴可為選自於由下列所構成之群組中的至少一者：乙烷、乙烯、丙烷、丙烯、正丁烷、異丁烷、丁烯、異丁烯、正戊烷、異戊烷、新戊烷、正己烷，以及庚烷。
相對於該研磨層總重，該等細空心顆粒可以0.1重量%至3重量%的含量來使用。另擇地，相對於該研磨層總重，該等細空心顆粒可以1重量%至2重量%的含量來使用。在此較佳範圍內，更有利於實現可提升CMP製程之效能的漿液流速。
該研磨層包含複數個微孔。 特別地，該等微孔可由該等細空心顆粒來形成。因此，該等微孔的平均直徑可相同於該等細空心顆粒的平均粒徑。
該等微孔可具有一開孔或閉孔結構。特別地，該研磨層具有開孔暴露於外部的複數個微孔，其中該等微孔可衍生自該等細空心顆粒。更特別地，當該等細空心顆粒的外殼在修整該研磨層表面的期間被部分切割時，可形成該等具開孔的微孔。
亦即，該等細空心顆粒形成具開孔的微孔於研磨層表面上，其供作為在CMP製程的期間內施用於研磨層上的漿液之微流道。
在該研磨層的表面(亦即研磨表面)之面積中該等微孔的總面積可為30%至60%、35%至50%或35%至43%。
此外，相對於該研磨層的總體積，該研磨層可含有20%體積70%體積的微孔。亦即，該研磨層的孔隙度可為20%體積至70%體積。
此外，該研磨層可具有溝槽於其表面上以供機械研磨。該等溝槽可具有如機械研磨所欲的深度、寬度與間距，而沒有特別限制。研磨層的性質
在依據該具體例的研磨墊中，該研磨層中的Si含量可低於1,000ppmw。該Si含量是以重量為基礎。亦即，當該研磨層的總重為100重量%，該研磨層中的Si含量可低於0.1重量%。
例如，該研磨層中的Si含量可低於800ppmw、低於700ppmw、低於600ppmw、低於500ppmw，或者低於400ppmw。特別地，該研磨層中的Si含量可低於500ppmw。另擇地，該研磨層中的Si含量可為100ppmw至900ppmw、100 ppmw至700ppmw，或者100ppmw至500ppmw。
在此情況下，該研磨層中的Si含量可藉由ICP分析來量測。
在該研磨層中的Si可衍生自各種不同的來源。例如，它可衍生自一用於製備該等細空心顆粒的矽基釋放粉末，例如，SiO2 粉末或類似之物。另擇地，它可衍生自一用於製備研磨層的矽基添加劑。因此，藉由將該研磨層中的Si含量調整至上述範圍，將在使用研磨墊的CMP製程的期間內於半導體基板表面上發生的缺陷(諸如刮痕)最小化是可能的。
作為具體實例，該等細空心顆粒的外殼之玻璃轉化溫度可為70℃至110℃，以及相對於該研磨層總重的Si含量可低於1,000ppmw。作為另一個具體實例，該等細空心顆粒的外殼之玻璃轉化溫度可為70℃至90℃，以及相對於該研磨層總重的Si含量可低於500ppmw。
該研磨層的厚度可為0.8mm至5.0mm、1.0mm至4.0mm、1.0mm至3.0mm、1.5mm至2.5mm、1.7mm至2.3mm，或者2.0mm至2.1mm。在上述範圍內，作為研磨墊的基礎物理性質可充分地展現，同時將在上部與下與之間微孔的粒徑變化最小化。
該研磨層的表面硬度可為50shore D至70shore D。例如，該研磨層的表面硬度可為50shore D至60shore D、60shore D至70shore D或55shore D至65shore D。
該研磨墊對於一鎢層的研磨速率(或移除速率)可為700Å/min或高於700Å/min。另擇地，該研磨墊對於一鎢層的研磨速率(或移除速率)可為700Å/min或高於700Å/min。支撐層
此外，該研磨墊可進一步包含一設置於該研磨層的一側上之支撐層。
該支撐層用於支撐該研磨層並且吸收與分散施加於該研磨層的衝擊力。因此，該支撐層的硬度可低於該研磨層的硬度。
該支撐層可呈含微孔的多孔性結構。例如，該支撐層可由不織布或麂皮所組成。黏著層
該研磨墊可進一步包含一插設於該研磨層與該支撐層之間的黏著層。
該黏著層用於將該研磨層與該支撐層與彼此黏著。
該黏著層可包含一熱熔黏著劑。該熱熔黏著劑可為選自於由下列所構成之群組中的至少一者：聚胺甲酸乙酯樹脂、聚酯樹脂、乙烯-乙酸乙烯酯樹脂、聚醯胺樹脂，以及聚烯烴樹脂。特別地，該熱熔黏著劑可為選自於由下列所構成之群組中的至少一者：聚胺甲酸乙酯以及聚酯樹脂。製備研磨墊的方法
用於製備依據一具體例的研磨墊之方法包含：製備一第一原料組成物，其包含一胺甲酸乙酯系預聚合物；製備一第二原料組成物，其包含一固化劑；製備一第三原料組成物，其包含具外殼的細空心顆粒；依序地或同時地將該第一原料組成物混合以該第二原料組成物以及該第三原料組成物以製備一原料混合物；以及將該原料混合物注入一模具中並且將之固化以得到一研磨層，其中該等細空心顆粒的外殼之玻璃轉化溫度(Tg)為110℃或少於110℃，以及相對於該研磨層總重的Si含量是低於1,000ppmw。
在該第一原料中所含有的預聚合物一般意指為一具有相對低分子量的聚合物，其中，為了在製造產品的製程中便利地模製產品，將聚合度調整為中間水平。例如，該胺甲酸乙酯系預聚合物的重量平均分子量(Mw)可為500g/莫耳至3,000g/莫耳、600g/莫耳至2,000g/莫耳，或者700g/莫耳至1,500g/莫耳。預聚合物可單獨地進行模製，或者在與另一個可聚合化合物或固化劑進一步反應後進行模製，以形成最終產物。
該胺甲酸乙酯系預聚合物包含至少一種二異氰酸酯單體與至少一種多元醇的預聚合反應產物。
該至少一種二異氰酸酯單體可為至少一種芳族二異氰酸酯單體和/或至少一種脂族二異氰酸酯單體。例如，其可為至少一種選自於由下列所構成之群組中的異氰酸酯：甲苯二異氰酸酯(TDI)、萘-1,5-二異氰酸酯、對苯二異氰酸酯、聯甲苯胺二異氰酸酯、二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、二環己甲烷二異氰酸酯(H12MDI)，以及異佛酮二異氰酸酯。
在該第二原料中所含有的固化劑可為胺類化合物與醇類化合物中的至少一者。特別地，該固化劑可包含至少一種選自於由下列所構成之群組中的化合物：芳族胺、脂族胺、芳醇，以及脂族醇。
例如，該固化劑可為選自於由下列所構成之群組中的至少一者：4,4'-亞甲雙(2-氯苯胺)(MOCA)、二乙基甲苯二胺(DETDA)、二胺基二苯甲烷、二胺基二苯碸、間苯二胺、異佛酮二胺、乙二胺、二伸乙三胺、三伸乙四胺、聚丙烯二胺、聚丙烯三胺、乙二醇、二乙二醇、二丙二醇、丁二醇、己二醇、丙三醇、三羥甲基丙烷，以及雙(4-胺基-3-氯苯基)甲烷。
在該第三原料組成物中所含有的該等細空心顆粒之種類與構型是如上所述。
一離型劑(諸如SiO2 )可用來防止該等細空心顆粒在儲存期間內融合。然而，這類離型劑可具有高硬度並且可能會在CMP製程的期間內對半導體基板的表面造成損傷。
因此，在製備該第三原料組成物中所使用的該等細空心顆粒之SiO2 含量可為10重量%以下、7重量%以下、5重量%以下、3重量%以下，或者1重量%以下。
特別地，在製備該第三原料組成物中的該等細空心顆粒可包含呈5重量%或少於5重量%的含量之SiO2 。
此外，製備該原料混合物的步驟可藉由下列來進行：將該第一原料組成物混合以該第二原料組成物，繼而進一步將其混合以第三原料組成物，或者將該第一原料組成物混合以該第三原料組成物，繼而進一步將其混合以該第二原料組成物。
此外，製備該原料混合物的步驟可於50℃至150℃的條件下進行。若有需要，其可於真空消泡條件下進行。
將該原料混合物注入一模具中並且將之固化的步驟可於60℃至120℃的溫度條件以及50kg/m2 至200kg/m2 的壓力條件下進行。
此外，上述製備方法可進一步包含下列步驟：切削由此所得到的研磨墊之表面、在其表面上機械加工出溝槽、與下部黏合、檢查、包裝等等。這些步驟可以用於製備研磨墊的傳統方法來進行。
由於該研磨墊包含具外殼的細空心顆粒，其玻璃轉化溫度(Tg)被調整，該等外殼的硬度以及在研磨層表面上的微孔形狀被控制。由於該研磨層中的Si含量被調整，防止由硬添加劑所造成之半導體基板的表面損壞是可能的。因此，該研磨墊可在CMP製程期間內提供高研磨速率同時將於半導體基板表面上發生的缺陷(諸如刮痕)最小化。製備半導體裝置的方法
用於製備一依據一具體例之半導體裝置的方法包含使用依據該具體例的研磨墊來研磨一半導體基板的表面。
亦即，依據一具體例之用於製備一半導體裝置的方法包含使用一研磨墊來研磨一半導體基板的表面，其中該研磨墊包含一研磨層，該研磨層包含具外殼的細空心顆粒，該研磨層包含具外殼的細空心顆粒，該等細空心顆粒的外殼之玻璃轉化溫度(Tg)為110℃或少於110℃，以及相對於該研磨層總重的Si含量低於1,000ppmw。
特別地，當依據該具體例的研磨墊貼設於一平台，將一半導體基板設置於該研磨墊上。在此情況下，該半導體基板的表面與該研磨墊的研磨表面直接接觸。可將一研磨漿液噴於該研磨墊上以供研磨。之後，該半導體基板與該研磨墊彼此相對旋轉，藉此該半導體基板的表面被研磨。實現本發明的具體例
以下，將參照實施例來詳細描述本發明。這些實施例是描述來例示說明本發明，而本發明的範疇不受限於此。實施例與比較例
提供一鑄造機，其裝配有用於一預聚合物、一固化劑、一惰性氣體以及一反應速率控制劑的槽與進料管線。將一胺甲酸乙酯系預聚合物(NCO含量：8.0%，品名：PUGL-450D，SKC)填充至該預聚合物槽中，並且以表1中所示的用量來進料細空心顆粒，一氣相發泡劑已由熱塑性樹脂所組成的外殼包覆於其中。將它們混合歷時24小時。將一固化劑[雙(4-胺基-3-氯苯基)甲烷，Ishihara]填充至該固化劑槽中，並且準備作為反應速率控制劑的氮(N2 )氣與三級胺基化合物(品名：A1，Air Product)。
將該等原料進行攪拌，同時將它們以固定速率透過各別的進料管線進料至混合頭。在此情況下，以該等原料的總進料速率為基礎，以0.5重量%的速率來進料該反應速率控制劑。以下面表1所示的速率來供給惰性氣體(氮氣)。進料該胺甲酸乙酯系預聚合物與該固化劑，同時調整它們的當量比，其中以10kg/min的速率來維持總進料量。
將經混合的原料注入一模具(1,000mm×1,000mm×3mm)中並且進行固化以獲得一呈一固態塊狀物形式之模製品。之後，對該模製品的表面進行研磨以獲得一厚度為2mm的研磨層片。之後，將溝槽形成於該研磨層片的表面上，接著藉由一熱熔黏著劑將其層疊以一支撐層，以獲得一研磨墊。測試例
針對下面項目來對在該等實施例與比較例中所製得的研磨墊進行測試。結果顯示於表1中。 (1)玻璃轉化溫度(Tg)
該等細空心顆粒的玻璃轉化溫度(Tg)是使用一示差掃描熱析儀(DSC)以20℃/min的升溫速率從40℃至180℃來進行量測。 (2)研磨層中的Si含量
該研磨層樣品中的Si含量是藉由冷光光譜法使用高頻感應耦合電漿(ICP)來進行量測。 (3)研磨速率
將該研磨墊樣品安裝於一CMP機器的平台上，放置一鎢(W)層已藉由CVD製程沉積於其上之直徑為300mm的矽晶圓並使其鎢層面對該研磨墊的研磨表面。該鎢層在4.0psi的研磨負荷下進行研磨，同時它在150rpm的速度下旋轉歷時60秒，將一燻矽漿液(fumed silica slurry)以250ml/min的速率供應至該研磨墊上。當研磨完成時，使該晶圓脫離該載台，安裝於一旋乾機上，以蒸餾水予以清洗，接著以氮氣乾燥歷時15秒。
乾燥晶圓的薄膜厚度在研磨之前與之後的變化是使用光譜反射儀類型的厚度量測裝置(SI-F80R, Kyence)來進行量測。研磨速率是使用下列方程式來計算。 研磨速率(Å/min)=研磨所減少的鎢層厚度(Å)/研磨時間(min) (4)缺陷的數目
使用研磨墊樣品來進行與上面步驟(3)相同的CMP製程之後，使用一晶圓檢驗設備(AIT XP+, KLA Tencor)來觀察晶圓表面，以量測由研磨在晶圓上所產生的刮痕數目(閥值：150，過濾器閥值：280)。 [表1]
項目 比較例1 比較例2 比較例3 比較例4 實施例1 實施例2 實施例3
細空心顆粒 外殼的Tg(℃) 109 111 85 65 81 109 97
平均直徑(µm) 35至45 40至60 25至55 30至50 30至50 35至55 20至40
*SiO2 含量(重量%) 60至70 3至4 45至55 1至2 1至2 1至2 1至2
*進料速率(重量%) 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0
*氮氣供給速率(%體積) 10 10 10 10 10 10 10
研磨墊性質 *Si含量(ppmw) 9670 1200 3450 - 350 450 560
*研磨速率(Å/min) 746 758 754 - 750 757 745
*缺陷(計數) 354 288 257 - 53 189 117
*Si含量/外殼的Tg 88.7 10.8 40.6 - 4.3 4.1 5.8
 *SiO2 含量：相對於100重量%的細空心顆粒之SiO2 重量%  *細空心顆粒的進料速率：相對於研磨層總重之細空心顆粒的重量%  *氮氣供給速率：相對於100%體積的原料總進料速率之%體積  *Si含量：由ICP分析所量測之在一研磨層中的Si含量(ppmw)  *研磨速率：對一鎢層的研磨速率(Å/min)  *缺陷：當使用一研磨墊來研磨時所產生的缺陷數目  *Si含量/外殼的Tg：在一研磨墊中的Si含量(ppmw)與外殼的Tg(℃)之間的比值(除去單位)
如上面表1所示，實施例1至3的研磨墊之細空心顆粒外殼的Tg為110℃或少於110℃，並且Si含量對外殼Tg的比值為15以下，其中比較例1至3的研磨墊之外殼Tg和/或Si含量的比值落出上述範圍外。
作為該等試驗的結果，就研磨速率而言，實施例1至3的研磨墊可相比於比較例1至3的研磨墊，不過前者的缺陷率明顯較低。
同時，在比較例4中的細空心顆粒彼此融合。因此，不能製備研磨墊。這是因為比較例4的細空心顆粒使用少量的離型劑(SiO2 )，外殼的Tg低於70℃，無法防止該等細空心顆粒之間融合。
相對地，即使在實施例1至3中細空心顆粒使用少量的離型劑(SiO2 )，當外殼的Tg高達70℃以上，該等細空心顆粒幾乎不融合，藉此在製備研磨墊上沒有問題。

Claims (9)

  1. 一種研磨墊，其包含一研磨層，其中，該研磨層包含具外殼的細空心顆粒，該等細空心顆粒的外殼之玻璃轉化溫度(Tg)為70℃至110℃，該研磨層中的Si含量低於1,000ppmw，以及該研磨層符合下列關係式(1)：
    Figure 109104786-A0305-02-0018-2
     在上面關係式中，DSi是相對於該研磨層總重的Si含量(ppmw，重量百萬分比)，STg是該等細空心顆粒的外殼之玻璃轉化溫度(℃)，以及DSi/STg是該等數值除去單位後之間的比率。
  2. 如請求項1的研磨墊，其中該等細空心顆粒的平均粒徑為10μm至70μm。
  3. 如請求項1的研磨墊，其中相對於該研磨層總重，該等細空心顆粒是以0.1重量%至3重量%的含量來使用。
  4. 如請求項1的研磨墊，其中該等細空心顆粒的外殼包含選自於由下列所構成之群組中的至少一者：二氯亞乙烯系共聚物、丙烯腈系共聚物、甲基丙烯腈系共聚物，以及丙烯酸系共聚物，以及該等細空心顆粒包含一具有1至7個碳原子的烴於其中。
  5. 如請求項1的研磨墊，其中該研磨層具有開孔暴露於外部的複數個微孔，其中該等微孔衍生自該等細空心顆粒。
  6. 如請求項1的研磨墊，其中該研磨層的表面硬度為50shore D至70shore D，以及 該研磨墊對於一鎢層的研磨速率(或移除速率)為700Å/min或高於700Å/min。
  7. 一種用於製備一研磨墊的方法，其包含：製備一第一原料組成物，其包含一胺甲酸乙酯系預聚合物；製備一第二原料組成物，其包含一固化劑；製備一第三原料組成物，其包含具外殼的細空心顆粒；依序地或同時地將該第一原料組成物混合以該第二原料組成物以及該第三原料組成物以製備一原料混合物；以及將該原料混合物注入一模具中並且將之固化以得到一研磨層，其中該等細空心顆粒的外殼之玻璃轉化溫度(Tg)為70℃至110℃，該研磨層中的Si含量低於1,000ppmw，以及該研磨層符合下列關係式(1)：
    Figure 109104786-A0305-02-0019-3
     在上面關係式中，DSi是相對於該研磨層總重的Si含量(ppmw，重量百萬分比)，STg是該等細空心顆粒的外殼之玻璃轉化溫度(℃)，以及DSi/STg是該等數值除去單位後之間的比率。
  8. 如請求項7之用於製備一研磨墊的方法，其中在該第三原料組成物的製備中之該等細空心顆粒包含呈5重量%或少於5重量%之含量的SiO2。
  9. 一種用於製備一半導體裝置的方法，其包含使用一研磨墊來研磨一半導體基板的表面，其中該研磨墊包含一研磨層，該研磨層包含具外殼的細空心顆粒，該等細空心顆粒的外殼之玻璃轉化溫度(Tg)為70℃至110℃，該研磨層中的 Si含量低於1,000ppmw，以及該研磨層符合下列關係式(1)：
    Figure 109104786-A0305-02-0020-1
     在上面關係式中，DSi是相對於該研磨層總重的Si含量(ppmw，重量百萬分比)，STg是該等細空心顆粒的外殼之玻璃轉化溫度(℃)，以及DSi/STg是該等數值除去單位後之間的比率。
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