TWI745397B - 研磨體及其製造方法 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種研磨體及其製造方法，該研磨體為用於CMP法之研磨加工之研磨體(LHA墊)，其可實現穩定之研磨性能，且可均勻研磨被研磨體。研磨體具備母材樹脂及多數個研磨粒子且具有複數個縱長氣孔而形成為圓板狀，母材樹脂具備與縱長氣孔連通且相互連通的連通氣孔，連通氣孔於連通氣孔內具備至少1個以上研磨粒子，連通氣孔之平均徑為研磨粒子之平均粒徑的18倍以下。故，在研磨加工時，研磨體會穩定地將研磨粒子含於連通氣孔內，且又具有縱長氣孔，因而可實現穩定之研磨性能，且可均勻研磨被研磨體。

Description

研磨體及其製造方法
發明領域 本發明是有關於一種研磨體及其製造方法，該研磨體適合用於利用CMP法對半導體晶圓之倒角或表面進行研磨加工等。
背景技術 已知的研磨體係用於利用CMP法之研磨加工，其形成為具備母材樹脂及多數個研磨粒子且具有複數個連通氣孔而形成為圓板狀，並於該連通氣孔內含研磨粒子。專利文獻1至2中所記載的研磨體即為其例。
先行技術文獻 專利文獻 專利文獻1：日本專利第4266579號公報 專利文獻2：日本專利第5511266號公報
發明概要 發明欲解決之課題 於上述專利文獻1至2中記載的研磨體係將母材樹脂溶解於溶劑並於其中混合多數個研磨粒子再將藉此所製得的流動性原料形成為圓板狀而成者，研磨材於形成於母材樹脂中的複數個連通氣孔內或微小發泡內含研磨粒子。藉此，在將被研磨體壓抵於研磨體來進行研磨的研磨加工時，研磨粒子容易自母材樹脂游離，可於研磨體與被研磨體間自供游離磨粒，因此，無須利用例如耗費成本的漿液即可獲得充分之研磨性能。再者，於上述專利文獻2中，使水溶性粒子與母材樹脂及研磨粒子一同混合於溶劑中，並於研磨體形成大型氣孔，該大型氣孔直徑大於形成於母材樹脂的連通氣孔。藉由形成大型氣孔，在研磨加工時，可減低於研磨體與被研磨體間產生的滑動阻力，因此，無須利用漿液即可獲得充分之研磨性能，同時可均勻研磨被研磨體。
然而，於上述專利文獻1之技術中，若為了能穩定地內含研磨粒子而充分縮小連通氣孔之直徑，則於研磨體與被研磨體間產生的負壓會變大，滑動阻力變大。於是，具備研磨體的研磨裝置無法順暢動作或者會振動，因而可能無法對例如研磨面積大的被研磨體均勻研磨。又，於上述專利文獻2之技術中，藉由於研磨體形成大型氣孔，可減低於研磨體與被研磨體間產生的滑動阻力，然而，在形成研磨體時，舉例言之，當用以形成大型氣孔的水溶性粒子量少時，可能無法減低前述滑動阻力，當水溶性粒子量多時，則可能容易於被研磨體產生損傷。
本發明是以前述情形為背景而完成，其目的在提供一種研磨體及其製造方法，該研磨體為用於CMP法之研磨加工之研磨體(LHA墊)，其可實現穩定之研磨性能，且可均勻研磨被研磨體。
發明人為了開發前述研磨體及其製造方法持續精心研究之結果發現，要保持恰當的研磨粒子而使研磨性能穩定化、並減低於研磨體與被研磨體間產生的滑動阻力，形成於母材樹脂的連通氣孔之平均徑與含於連通氣孔內的研磨粒子之平均徑的關係、以及研磨體內之依厚度方向形成的縱長氣孔之存在會有所影響。本發明是根據前述想法而完成。
用以解決課題之手段 第1發明之要旨在於：(a)一種研磨體，用於利用CMP法之研磨加工，其具有母材樹脂、多數個研磨粒子及複數個縱長氣孔而形成為圓板狀，且前述縱長氣孔形成為在前述研磨體之厚度方向上長度比前述研磨體之面方向上長度長，(b)前述母材樹脂具備與前述縱長氣孔連通且相互連通的連通氣孔，(c)前述連通氣孔於前述連通氣孔內具備至少1個以上前述研磨粒子，(d)前述連通氣孔之平均徑為前述研磨粒子之平均粒徑的18倍以下。
又，第2發明之要旨在於：在第1發明中，於前述研磨體之研磨面側具有開口。
第3發明之要旨在於：在第1發明或第2發明中，前述縱長氣孔之開口的開口徑為50(μm)以上。
第4發明之要旨在於：在第3發明中，於前述研磨面之表面，每一平方mm具有7個以上前述開口徑為50(μm)以上之前述縱長氣孔。
第5發明之要旨在於：在第1發明至第4發明之任一發明中，具有前述開口徑為180(μm)以上之前述縱長氣孔。
第6發明之要旨在於：在第5發明中，於前述研磨面之表面，每一平方mm具有1個以上前述開口徑為180(μm)以上之前述縱長氣孔。
第7發明之要旨在於：在第1發明至第6發明之任一發明中，前述母材樹脂含有聚碸系樹脂。
第8發明之要旨在於：在第1發明至第7發明之任一發明中，前述研磨粒子之平均粒徑在0.005(μm)~3.0(μm)之範圍內。
第9發明之要旨在於：在第1發明至第8發明之任一發明中，前述研磨粒子含有二氧化矽。
第10發明之要旨在於：(a)一種研磨體之製造方法，係如第1發明至第9發明中任一發明之製造方法，該研磨體用於利用CMP法之研磨加工，其具有母材樹脂、多數個研磨粒子及複數個縱長氣孔並形成為圓板狀，且前述縱長氣孔形成為在前述研磨體之厚度方向上長度比在前述研磨體之面方向上長度長；前述製造步驟包含以下步驟：(b)溶解混合步驟，其藉由使前述母材樹脂溶解於混合有前述研磨粒子的溶劑中，作成流動性原料；(c)成形步驟，其將前述流動性原料成形為預定厚度之片狀；(d)去溶劑步驟，其使藉由前述成形步驟成形的片狀成形體浸漬於非溶劑中而自前述成形體除去前述溶劑，直到前述母材樹脂硬化為止；及(e)乾燥步驟，其使業經前述去溶劑步驟的前述成形體乾燥。
發明效果 依據第1發明，前述研磨體具有前述母材樹脂、多數個前述研磨粒子及複數個前述縱長氣孔而形成為圓板狀，前述母材樹脂具備與前述縱長氣孔連通且相互連通的前述連通氣孔，前述連通氣孔於前述連通氣孔內具備至少1個以上前述研磨粒子，前述連通氣孔之平均徑為前述研磨粒子之平均徑的18倍以下。藉此，由於內含前述研磨粒子的前述連通氣孔之平均徑為前述研磨粒子之平均粒徑的18倍以下，因此，在將被研磨體壓抵於前述研磨體來進行研磨的研磨加工時，前述研磨體不會讓含於前述連通氣孔內的前述研磨粒子過度脫離，可穩定地將前述研磨粒子保持於前述連通氣孔，因此可實現穩定之研磨性能。再者，前述研磨體因具有前述縱長氣孔，故於前述研磨加工時，可減低於前述研磨體與前述被研磨體間產生的負壓所致滑動阻力，因此，可均勻研磨前述被研磨體。
依據第2發明，前述縱長氣孔形成為於前述研磨體之研磨面側具有開口。藉此，可進一步地減低於前述研磨體與前述被研磨體間產生的負壓所致滑動阻力，因此，可更均勻研磨前述被研磨體。
依據第3發明，前述縱長氣孔之開口形成為開口徑在50(μm)以上。藉此，可進一步地減低於前述研磨體與前述被研磨體間產生的負壓所致滑動阻力，因此，可更均勻研磨前述被研磨體。
依據第4發明，前述研磨體形成為於前述研磨面之表面，每一平方mm具有7個以上前述開口徑為50(μm)以上之前述縱長氣孔。藉此，可進一步地減低於前述研磨體與前述被研磨體間產生的負壓所致滑動阻力，因此，可更均勻研磨前述被研磨體。
依據第5發明，前述研磨體形成為具有前述開口徑為180(μm)以上之前述縱長氣孔。藉此，可進一步地減低於前述研磨體與前述被研磨體間產生的負壓所致滑動阻力，因此，可更均勻研磨前述被研磨體。
依據第6發明，前述研磨體形成為於前述研磨面之表面，每一平方mm具有1個以上前述開口徑為180(μm)以上之前述縱長氣孔。藉此，可進一步地減低於前述研磨體與前述被研磨體間產生的負壓所致滑動阻力，因此，可更均勻研磨前述被研磨體。
依據第7發明，前述母材樹脂形成為含有聚碸系樹脂。藉此，可藉由材料強度優異的前述母材樹脂，提供實用的前述研磨體。
依據第8發明，前述研磨粒子之平均粒徑係於0.005(μm)~3.0(μm)之範圍內形成。藉此，當進行研磨加工時，可抑制自前述母材樹脂游離的前述研磨粒子致使前述被研磨體產生研磨損傷，因此，可進行高精度之研磨加工。
依據第9發明，前述研磨粒子形成為含有二氧化矽。因此，可藉由因應前述被研磨體的前述研磨粒子，提供實用的前述研磨體。
依據第10發明，藉由包含以下步驟的製造方法，可提供如第1發明至第9發明中任一者記載之前述研磨體：溶解混合步驟，其藉由使前述母材樹脂溶解於混合有前述研磨粒子的溶劑中，作成流動性原料；成形步驟，其將前述流動性原料成形為預定厚度之片狀；去溶劑步驟，其使藉由前述成形步驟成形的片狀成形體浸漬於非溶劑中而自前述成形體除去前述溶劑，直到前述母材樹脂硬化為止；及乾燥步驟，其使業經前述去溶劑步驟的前述成形體乾燥。在將前述被研磨體壓抵於前述研磨體來進行研磨的研磨加工中，依此所製造的前述研磨體不會讓含於前述連通氣孔內的前述研磨粒子過度脫離，可穩定地將前述研磨粒子保持於前述連通氣孔。再者，前述研磨體具有前述縱長氣孔，藉此，可減低於前述研磨體與前述被研磨體間產生的負壓所致滑動阻力。於是，可製造下述的前述研磨體：可穩定地將前述研磨粒子保持於前述連通氣孔從而可實現穩定之研磨性能，且可減低前述研磨體與前述被研磨體間的滑動阻力，因而可均勻研磨前述被研磨體。
在此，理想的是前述連通氣孔之平均徑形成為前述研磨粒子之平均粒徑的16倍以下。藉此，在將前述被研磨體壓抵於前述研磨體來進行研磨的研磨加工中，不會讓含於前述連通氣孔內的前述研磨粒子過度脫離，可構成穩定含於前述連通氣孔內的狀態，因此，可實現更穩定之研磨性能。再者，藉由於前述研磨體具有前述縱長氣孔，可減低於前述研磨體與前述被研磨體間產生的負壓所致滑動阻力，因此，可進一步更均勻研磨前述被研磨體。
又，理想的是前述研磨粒子之平均粒徑形成為0.005~1.0(μm)，較為理想的是0.02~0.6(μm)，更為理想的是0.08~0.5(μm)，又更理想的是0.08~0.3(μm)。藉此，當進行研磨加工時，可抑制自前述母材樹脂游離的前述研磨粒子致使前述被研磨體產生研磨損傷，因此，可進行更高精度之研磨加工。
用以實施發明之形態 以下，參照圖式，說明本發明之一實施例。另，於以下實施例中，圖式會適當地簡化或變形，各部之尺寸比及形狀等未必會正確地描繪。
實施例 圖1是顯示屬於本發明一實施例的研磨體10之立體圖。本實施例之研磨體10具備母材樹脂12及多數個研磨粒子14而形成為圓板狀，並具備例如外徑1000(mmf)×厚度2(mm)之尺寸。如後述，前述研磨體10黏貼於研磨加工裝置19之研磨定盤20，並專門用於利用CMP(Chemical Mechanical Polishing：化學機械研磨)法之研磨加工。
上述母材樹脂12例如使用聚碸系樹脂，然而，亦可含有其他樹脂，例如聚醯胺、聚醯胺醯亞胺、聚醯亞胺、聚丙烯腈、聚二氟亞乙烯、醋酸纖維素、聚乙烯醇及聚胺基甲酸酯中之至少一者。
又，上述研磨粒子14宜使用二氧化矽，然而，亦可使用含有其他研磨粒子者，其他研磨粒子例如為氧化鈰、氧化鋁、氧化鋯、氧化鈦、氧化錳、碳酸鋇、氧化鉻及氧化鐵中之至少一者。舉例言之，上述二氧化矽宜使用氣相二氧化矽(於氫及氧之存在下使四氯化矽、氯矽烷等高溫燃燒所製得的二氧化矽微粒子)等。研磨粒子14之平均粒徑宜為0.005~3.0(μm)，較為理想的是0.005~1.0(μm)，更為理想的是0.02~0.6(μm)，又更理想的是0.08~0.5(μm)，更加理想的是0.08~0.3(μm)。舉例言之，若研磨粒子14之平均粒徑大於3.0(μm)，則於後述研磨加工中，容易因自母材樹脂12游離的研磨粒子14而於被研磨體產生研磨損傷。再者，若研磨粒子14之平均粒徑小於0.005(μm)，則研磨粒子14容易凝集，於後述研磨加工中，容易於被研磨體產生研磨損傷。另，研磨粒子14之粒徑是藉由雷射繞射．散射法進行測定，例如藉由日機裝股份有限公司製之粒徑．粒度分布測定裝置MICROTRAC MT3300進行測定，平均粒徑為粒徑之算術平均。小於上述雷射繞射．散射法之測定限度的粒徑是使用例如日機裝股份有限公司製之粒徑．粒度分布測定裝置NANOTRAC UPA-EX250等，藉由動態光散射法進行測定。
圖2所示者是藉由X射線CT(島津製作所製SMX-160LT)將圖1之一點鏈線所包圍的E放大之情形，該E為與本實施例研磨體10之研磨面10a平行的截面之一部分。圖3所示者是藉由X射線CT將研磨體10之厚度方向的截面局部放大之情形。如圖2及圖3所示，於研磨體10之表面及內部分散形成有縱長氣孔18。縱長氣孔18形成為在厚度方向上之長度比在面方向上之長度長。具體而言，縱長氣孔18形成為在研磨體10之厚度方向上的孔長度、即縱長氣孔18之深度大於在研磨體10之面方向上的孔長度、即縱長氣孔18之最大徑(開口徑)D。於縱長氣孔18中，上述厚度方向上之長度及上述面方向上之長度會有所不均。舉例言之，縱長氣孔18係形成像是在研磨面10a及研磨面10a之相反側面兩者開口的貫通研磨體10之縱長氣孔，抑或是研磨面10a或研磨面10a之相反側面之一者、或是該兩者之面未開口的非貫通之縱長氣孔。當研磨研磨面積大的被研磨體時，藉由形成縱長氣孔18，可抑制例如研磨體10吸附於被研磨體而減低於研磨體10與被研磨體間產生的負壓所致研磨加工時之加工阻力(滑動阻力)。
縱長氣孔18形成於研磨面側10a之開口有時會藉由於研磨體10之研磨面10a進行表面精加工，例如拋光加工，形成母材樹脂12之一部分伸長而覆蓋開口的未圖示之蓋狀結構體。蓋狀結構體形成為於研磨面10a覆蓋縱長氣孔18之開口的全部或一部分，且形成為於縱長氣孔18之開口的前述厚度方向覆蓋至例如300(μm)，有時亦會於使用中脫落。在此，蓋狀結構體並非多孔質而是形成為緻密化，在後述研磨加工時，蓋狀結構體不會與被研磨體吸附，因此，不會構成滑動阻力。故，於本實施例中，針對縱長氣孔18之開口藉由蓋狀結構體覆蓋全部或一部分的狀態，視為縱長氣孔18有開口。藉由蓋狀結構體覆蓋的縱長氣孔18之開口在除去蓋狀結構體時，顯露出來的縱長氣孔18之開口的圓等效直徑則作為開口徑D。
圖4是示意顯示本實施例之研磨體10之構造圖。如圖4所示，母材樹脂12構成例如截面直徑之平均為0.05(μm)之纖維狀，且於該纖維狀母材樹脂12之間隙，例如平均粒徑為0.3(μm)之研磨粒子14係以其一部分固定於母材樹脂12外周之狀態存在，或是以於該間隙中自母材樹脂12分離之狀態存在。在此，若將纖維狀之母材樹脂12相互之間隙想成連通氣孔16，則研磨粒子14可以說是設置於該連通氣孔16內。又，連通氣孔16形成為與縱長氣孔18連通且相互連通。即，研磨粒子14係以其一部分固定於連通氣孔16之內壁之狀態存在，或是以於該連通氣孔16內自母材樹脂12分離之狀態存在，各個連通氣孔16內含至少1個以上研磨粒子14而形成於母材樹脂12中。於本實施例之研磨體10中，在後述研磨加工時，研磨粒子14構成容易自母材樹脂12游離之構造，且該母材樹脂12與研磨粒子14藉由必要且充分之結合力相互地固定，因此，研磨體10可於研磨體10與被研磨體(工作件)間適當地自供游離磨粒，即，游離之研磨粒子14。故，於習知利用CMP法之研磨加工中，舉例言之，含有膠體二氧化矽等的漿液之供給是不可或缺的，然而，本實施例之研磨體10無須利用此種漿液，而可藉由未含游離磨粒之研磨液之供給，進行利用CMP法之研磨加工。
圖5及圖6為簡圖，是顯示使用本實施例之研磨體10並利用CMP法之研磨加工裝置19之主要部分構造。圖5是自研磨定盤20之軸心方向觀看之俯視圖，圖6是正視圖。如該等圖中所示，於研磨加工裝置19中，研磨定盤20係以支持為可環繞其軸心旋轉的狀態設置，該研磨定盤20是藉由未圖示之定盤驅動馬達，朝圖中以箭頭記號所示之一旋轉方向旋轉驅動。本實施例之研磨體10係黏貼於該研磨定盤20之上表面，即，壓抵被研磨體之面。另一方面，於上述研磨定盤20附近，用以保持被研磨體之工作件保持構件22係以支持為可環繞其軸心旋轉、可朝其軸心方向移動的狀態配置，該工作件保持構件22是藉由未圖示之工作件驅動馬達，朝圖中以箭頭記號所示之一旋轉方向旋轉驅動。屬於被研磨體(工作件)的半導體晶圓26係透過吸附層24，吸附保持於前述工作件保持構件22之下表面，即，面對上述研磨體10之面。又，於工作件保持構件22附近配置有研磨液供給用噴嘴28，在研磨加工時，自未圖示之槽體送出之鹼性或酸性水溶液的研磨液則自上述研磨液供給用噴嘴28供給。
利用CMP法之研磨加工，係於上述研磨定盤20及黏貼於該定盤之研磨體10、以及工作件保持構件22及其所吸附保持之半導體晶圓26藉由上述定盤驅動馬達及工作件驅動馬達環繞各自之軸心旋轉驅動的狀態下，自上述研磨液供給用噴嘴28於上述研磨體10之表面上供給例如胺水溶液等之研磨液，且同時使吸附保持於工作件保持構件22之半導體晶圓26壓抵於該研磨體10。藉由如此作成，上述半導體晶圓26之被研磨體，即，面對上述研磨體10之面可藉由利用上述研磨液之化學研磨作用，以及利用由上述研磨體10自供的研磨粒子14之機械研磨作用平坦地研磨。
又，如圖5及圖6所示，於研磨加工裝置18設置有調整工具保持構件30及研磨體調整工具32，前述調整工具保持構件30配置成可環繞與研磨定盤20之軸心平行的軸心旋轉、可朝該軸心方向及研磨定盤20之徑向移動，前述研磨體調整工具32安裝於該調整工具保持構件30之下表面，即，面對研磨體10之面，前述調整工具保持構件30及安裝於該構件上之研磨體調整工具32係於藉由未圖示之調整工具驅動馬達旋轉驅動的狀態下壓抵於研磨體10，並視需要朝前述研磨定盤20之徑向往復移動，藉此，可進行研磨體10之調整，該研磨體10之表面狀態可維持在適合於研磨加工的狀態。
圖7是顯示本實施例之研磨體10之製造方法的步驟圖。以下，根據該圖，說明該研磨體10之製造方法。首先，於溶解混合步驟P1中，使研磨粒子14分散於溶劑SLV中，並於分散有研磨粒子14的溶劑SLV中加入母材樹脂12，且使母材樹脂12溶解。即，舉例言之，將研磨粒子14、母材樹脂12及溶劑SLV投入攪拌裝置中，並加熱至40~60(℃)，且進行混合、攪拌而製得流動性原料。溶劑SLV只要是溶解母材樹脂者，則可使用任意者，舉例言之，可使用N-甲基吡咯酮、N,N-二甲基甲醯胺、N,N-二甲基乙醯胺及二甲亞碸。在此，母材樹脂12與溶劑SLV之體積比宜作成1：2至1：6。前述溶劑SLV係為於後述成形步驟P2中提高成形性同時於去溶劑步驟P3中在母材樹脂12形成連通氣孔16而發揮機能，且於溶解混合步驟P1中投入的溶劑SLV量與成形後的研磨體10中的連通氣孔16之體積比例有關。若為上述程度的母材樹脂12與溶劑SLV之體積比，則可於成形後的研磨體10形成以體積比例計為30~40(%)之連通氣孔16。又，於溶解混合步驟P1中，母材樹脂12、研磨粒子14及溶劑SLV之調合比例與縱長氣孔18之形成狀態有關，舉例言之，藉由將母材樹脂12、研磨粒子14與溶劑SLV調合成黏度比麂皮系研磨體高，可適當地形成縱長氣孔18。
藉由上述溶解混合步驟P1所製得的流動性原料於接續的成形步驟P2中，透過刮刀片削成預定厚度，或者自T字模(平滑噴嘴型)之長型平滑噴嘴押出成預定厚度，藉此，在可相對於該等刮刀片或T字模相對移動的平坦鋼製平皮帶上、平坦鋁合金製成形板上、平坦玻璃板上或平坦樹脂製薄片上成形為片狀。上述預定厚度例如考慮片狀之成形體(以下稱作片狀成形體)之乾燥等所致收縮而設定成可實現研磨體10之製品厚度。
接著，於去溶劑步驟P3中，使藉由上述成形步驟成形的片狀成形體浸漬於非溶劑、例如水中，並用水取代該片狀成形體內部及表面的溶劑SLV來除去溶劑，直到母材樹脂12硬化為止。在此，非溶劑亦可並非是水，舉例言之，亦可為乙醇。藉由使片狀成形體浸漬於水中，溶劑SLV會被水取代，由水取代處會構成孔洞，隨著母材樹脂12收縮而硬化，孔洞會裂開變大，並形成縱長氣孔18。再者，藉由使母材樹脂12收縮而硬化，可形成縱長氣孔18，同時於母材樹脂12中形成連通氣孔16。另，去溶劑步驟P3例如於常溫及常壓下實施。上述常壓為未進行加壓或減壓之壓力，例如1(atm)。
又，於乾燥步驟P4中，舉例言之，若將業經上述去溶劑步驟P3的片狀成形體在與吸水片交互積層之狀態下於常溫之大氣中放置14日左右，藉此自該片狀成形體除去水分使其乾燥，則可製造具備圖2~圖4所示結構的本實施例之研磨體10。
接著，根據圖8所示之實施例樣品1至4及比較例樣品1，說明發明人等為了驗證研磨體10之效果所進行的驗證實驗1。圖8是顯示連通氣孔16平均徑與研磨粒子14平均粒徑之比率和研磨能率的關係。於驗證實驗1中，在研磨體10之製造中，母材樹脂12是使用聚醚碸，研磨粒子14是使用平均粒徑0.3(μm)之二氧化矽，溶劑SLV是使用N-甲基吡咯酮。
舉例言之，於驗證實驗1中的實施例樣品1中，在溶解混合步驟P1中，藉由混合成使母材樹脂12為26重量份、研磨粒子14為40重量份、溶劑SLV為34重量份，可製得流動性原料。又，於成形步驟P2中，使用刮刀片，將該流動性原料以2(mm)之厚度塗佈成形於玻璃板上，藉此，可製得片狀成形體。藉由使該片狀成形體歷經使用水作為非溶劑的去溶劑步驟P3與乾燥步驟P4，可製造研磨體10。所製造研磨體10之未與上述玻璃板接連的面則藉由拋光加工進行表面精加工，直到研磨布紙碰觸到研磨體全面為止。
圖8所示連通氣孔之平均徑是使用依下述製得的研磨體截面試料來算出：將藉由上述製造步驟所製造的研磨體10冰凍斷裂後，進行超音波洗淨。具體而言，藉由FE-SEM(日立先端科技(High-Technologies)製S-4700)，觀察研磨體截面試料，並自藉此所獲得的影像，測定研磨體10之連通氣孔16的圓等效直徑，且算出其平均徑。圖8所示之研磨能率是藉由利用單面研磨之研磨試驗，自研磨試驗前後的被研磨體之重量差算出，且前述單面研磨是使用研磨體10業已進行拋光加工的面。
驗證實驗1中的實施例樣品2之研磨體10係與實施例樣品1同樣進行至成形步驟P2，並使業已成形的片狀成形體於相對濕度60(%)之空間中靜置15分鐘後，與實施例樣品1同樣進行去溶劑步驟P3及乾燥步驟P4來製造。
驗證實驗1中的實施例樣品3之研磨體10係與實施例樣品1同樣進行至成形步驟P2，並使業已成形的片狀成形體於相對濕度60(%)之空間中靜置30分鐘後，與實施例樣品1同樣進行去溶劑步驟P3及乾燥步驟P4來製造。
驗證實驗1中的實施例樣品4之研磨體10係與實施例樣品1同樣進行至成形步驟P2，並使業已成形的片狀成形體於相對濕度60(%)之空間中靜置45分鐘後，與實施例樣品1同樣進行去溶劑步驟P3及乾燥步驟P4來製造。
驗證實驗1中的比較例樣品1之研磨體10係與實施例樣品1同樣進行至成形步驟P2，並使業已成形的片狀成形體於相對濕度60(%)之空間中靜置60分鐘後，與實施例樣品1同樣進行去溶劑步驟P3及乾燥步驟P4來製造。
驗證實驗1中的實施例樣品1至4及比較例樣品1之研磨試驗係藉由研磨裝置(EngisEJW-380)來進行，研磨體10是使用無溝圖案之直徑300(mm)者。被研磨體是使用一片2吋(inch)SiC基板、偏角4°者。研磨液是每分鐘供給10(ml)的KMnO4水溶液0.1(mol/L)。以加工面壓力為51(kPa)、桌台(研磨定盤)旋轉數為60(rpm)、加工時間為30(min)進行研磨。研磨試驗係針對實施例樣品1至4及比較例樣品1分別進行各3次，並分別算出研磨能率。
如圖8所示，藉由使片狀成形體於相對濕度60(%)之空間中靜置更長時間，研磨體10形成為連通氣孔16之平均徑與研磨粒子14之平均粒徑的比率變大。具體而言，在使用未使片狀成形體於相對濕度60(%)之空間中靜置而製造的研磨體10之實施例樣品1中，連通氣孔16之平均徑構成研磨粒子14之平均粒徑的1.7倍，在使用使片狀成形體於相對濕度60(%)之空間中靜置15分鐘而製造的研磨體10之實施例樣品2中，連通氣孔16之平均徑構成研磨粒子14之平均粒徑的3.7倍。又，使片狀成形體於相對濕度60(%)之空間中靜置的時間越長，連通氣孔16之平均徑與研磨粒子14之平均粒徑的比率越大，在使片狀成形體於相對濕度60(%)之空間中靜置最長時間的60分鐘之比較例樣品1中，連通氣孔16之平均徑構成研磨粒子14之平均粒徑的18.9倍，並顯示最大之比率。又，如圖8所示，可知在第一次研磨試驗之研磨能率、第二次研磨試驗之研磨能率及第三次研磨試驗之研磨能率全體中，相較於使用連通氣孔16之平均徑大於研磨粒子14之平均粒徑的18倍之研磨體10的比較例樣品1，使用連通氣孔16之平均徑為研磨粒子14之平均粒徑的18倍以下之研磨體10的實施例樣品1至4研磨能率提高。再者，可知相較於第二次及第三次研磨試驗之研磨能率明顯低於第一次研磨試驗之研磨能率的比較例樣品1，實施例樣品1至4在研磨能率上並無大幅度之降低，可獲得安定之研磨能率。
接著，根據圖9所示之實施例樣品5至9及比較例樣品2，說明發明人為了驗證研磨體10之效果所進行的驗證實驗2。圖9是顯示關於連通氣孔16平均徑與研磨粒子14平均粒徑之比率、縱長氣孔18之密度以及GBIR(所謂被研磨體之最大厚度與最小厚度之差)的關係。於驗證實驗2中，在研磨體10之製造中，與驗證實驗1相同，母材樹脂12是使用聚醚碸，研磨粒子14是使用平均粒徑0.3(μm)之二氧化矽，溶劑SLV是使用N-甲基吡咯酮。
舉例言之，於驗證實驗2中的實施例樣品5中，在溶解混合步驟P1中，藉由混合成使母材樹脂12為25重量份、研磨粒子14為37重量份、溶劑SLV為38重量份，可製得流動性原料。又，於成形步驟P2中，使用刮刀片，將該流動性原料以2(mm)之厚度塗佈成形於玻璃板上，藉此，可製得片狀成形體。藉由使該片狀成形體歷經使用水作為非溶劑的去溶劑步驟P3與乾燥步驟P4，可製造研磨體10。所製造研磨體10之未與上述玻璃板接連的面則藉由拋光加工進行表面精加工，直到研磨布紙碰觸到研磨體全面為止。再者，對研磨體10之未與玻璃板接連的面之全面進行追加除去0.3(mm)之表面精加工。
與驗證實驗1相同，圖9所示連通氣孔之平均徑是使用依下述製得的研磨體截面試料來算出：將藉由上述製造步驟所製造的研磨體10冰凍斷裂後，進行超音波洗淨。具體而言，藉由FE-SEM(日立先端科技(High-Technologies)製S-4700)，觀察研磨體截面試料，並自藉此所獲得的影像，測定研磨體10之連通氣孔16的圓等效直徑，且算出其平均徑。圖9所示縱長氣孔18之平均徑及個數係使用X射線CT(島津製作所製SMX-160LT)，自研磨體表面取得內部之結構資料並自所獲得的影像進行分析。又，於驗證實驗2中，在圖5及圖6所示之研磨加工裝置19中，並未使用用以使工作件保持構件22旋轉驅動的工作件驅動馬達，以及用以使研磨體調整工具32旋轉驅動的調整工具驅動馬達。於驗證實驗2中，乃藉由利用黏貼研磨體20的研磨定盤20之旋轉的連動旋轉，使工作件保持構件22及研磨體調整工具32旋轉驅動。故，圖9所示之工作件旋轉數係顯示研磨試驗中藉由圖6之研磨裝置之桌台(研磨定盤20)的旋轉連動旋轉的被研磨體、所謂工作件之旋轉數。利用研磨試驗之被研磨體的GBIR係藉由平坦度測試器(尼德克(NIDEK)製FT-900)進行測定。
驗證實驗2中的實施例樣品6之研磨體10係與實施例樣品5同樣進行至乾燥步驟P4，並藉由拋光加工，將未與玻璃板接連的面進行表面精加工，直到研磨布紙碰觸到研磨體全面為止。再者，對研磨體10之未與玻璃板接連的面之全面進行追加除去0.4(mm)之表面精加工。
驗證實驗2中的實施例樣品7之研磨體10係與實施例樣品5同樣進行至乾燥步驟P4，並藉由拋光加工，將與玻璃板接連的面進行表面精加工，直到研磨布紙碰觸到研磨體全面為止。再者，對研磨體10之與玻璃板接連的面之全面進行追加除去0.5(mm)之表面精加工。
驗證實驗2中的實施例樣品8之研磨體10係與實施例樣品5同樣進行至乾燥步驟P4，並藉由拋光加工，將與玻璃板接連的面進行表面精加工，直到研磨布紙碰觸到研磨體全面為止。
驗證實驗2中的實施例樣品9之研磨體10係與實施例樣品5同樣進行至乾燥步驟P4，並藉由拋光加工，將未與玻璃板接連的面進行表面精加工，直到研磨布紙碰觸到研磨體全面為止。再者，對研磨體10之未與玻璃板接連的面之全面進行追加除去0.2(mm)之表面精加工。
驗證實驗2中的比較例樣品2之研磨體10係與驗證實驗1中的實施例樣品1同樣進行至乾燥步驟P4，並藉由拋光加工，將未與玻璃板接連的面進行表面精加工，直到研磨布紙碰觸到研磨體全面為止。再者，對研磨體10之未與玻璃板接連的面之全面進行追加除去0.2(mm)之表面精加工。
驗證實驗2中的實施例樣品5至9及比較例樣品2之研磨試驗係藉由研磨裝置(SpeedFam32SPAW)來進行，研磨體10是使用以寬度1(mm)×間距5(mm)形成同心圓溝的直徑812(mm)者。被研磨體是使用三片4吋(inch)SiC基板、偏角4°者。研磨液是每分鐘供給5(ml)的KMnO4水溶液0.25(mol/L)。以加工面壓力為43(kPa)、桌台(研磨定盤)旋轉數為35(rpm)、加工時間為120(min)進行研磨。
於圖9中顯示，例如驗證實驗2中的實施例樣品5之研磨體10，其連通氣孔16之平均徑為研磨粒子14之平均粒徑的3.2倍，每一平方mm形成有17個具備50(μm)以上開口徑D的縱長氣孔18。再者顯示，實施例樣品5之研磨體10，其每一平方mm形成有17個之具備50(μm)以上開口徑D的縱長氣孔18中，每一平方mm形成有13個具備100(μm)以上開口徑D的縱長氣孔18。又顯示，實施例樣品5之研磨體10，其每一平方mm形成有13個之具備100(μm)以上開口徑D的縱長氣孔18中，每一平方mm形成有9個具備120(μm)以上開口徑D的縱長氣孔18，且於每一平方mm形成有9個之具備120(μm)以上開口徑D的縱長氣孔18中，每一平方mm形成有6個具備140(μm)以上開口徑D的縱長氣孔18，且於每一平方mm形成有6個具備140(μm)以上開口徑D的縱長氣孔18中，每一平方mm形成有5個具備150(μm)以上開口徑D的縱長氣孔18，且於每一平方mm形成有5個具備150(μm)以上開口徑D的縱長氣孔18中，每一平方mm形成有1個具備180(μm)以上開口徑D的縱長氣孔18，並且，未形成具備200(μm)以上開口徑D的縱長氣孔18。又顯示，實施例樣品5之研磨體10於研磨試驗中工作件旋轉數為27(rpm)，GBIR為5.8(μm)。
如圖9所示，可知相較於未形成具備50(μm)以上開口徑D的縱長氣孔18之比較例樣品2，形成有具備50(μm)以上開口徑D的縱長氣孔18之實施例樣品5至9的GBIR為8(μm)以下，可均勻研磨被研磨體。如圖9所示，可以每一平方mm形成7個以上具備50(μm)以上開口徑D的縱長氣孔18。又，可知相較於未形成具備180(μm)以上開口徑D的縱長氣孔18之實施例樣品9及比較例樣品2，形成有具備180(μm)以上開口徑D的縱長氣孔18之實施例樣品5至8的GBIR良好，可更均勻研磨被研磨體。如圖9所示，可以每一平方mm形成1個以上具備180(μm)以上開口徑D的縱長氣孔18。再者，如圖9所示，可知相較於未形成具備50(μm)以上開口徑D的縱長氣孔18之比較例樣品2，形成有具備50(μm)以上開口徑D的縱長氣孔18之實施例樣品5至9的工作件旋轉數變大，相較於未形成具備180(μm)以上開口徑D的縱長氣孔18之實施例樣品9及比較例樣品2，形成有具備180(μm)以上開口徑D的縱長氣孔18之實施例樣品5至8的工作件旋轉數更加變大。即，可知在將被研磨體壓抵於研磨體10來進行研磨的研磨加工時，形成有具備50(μm)以上開口徑D的縱長氣孔18之研磨體10會藉由該縱長氣孔18減小於研磨體10與被研磨體間產生的負壓而減低滑動阻力，藉此，工作件會順暢旋轉而可進行均勻的研磨。
依此，依據本實施例，研磨體10具有母材樹脂12、多數個研磨粒子14及複數個縱長氣孔18而形成為圓板狀，母材樹脂12具備與縱長氣孔18連通且相互連通的連通氣孔16，連通氣孔16於連通氣孔16內具備至少1個以上研磨粒子14，連通氣孔16之平均徑為研磨粒子14之平均粒徑的18倍以下。藉此，由於內含研磨粒子14的連通氣孔16之平均徑為研磨粒子14之平均粒徑的18倍以下，因此，在將被研磨體壓抵於研磨體10來進行研磨的研磨加工時，研磨體10不會讓含於連通氣孔16內的研磨粒子14過度脫離，可穩定地將研磨粒子14保持於連通氣孔16，因此，可實現穩定之研磨性能。再者，研磨體10因具有縱長氣孔18，故於研磨加工時，可減低於研磨體10與被研磨體間產生的負壓所致滑動阻力，因此，可均勻研磨被研磨體。
又，依據本實施例，縱長氣孔18形成為於研磨體10之研磨面10a側具有開口。藉此，可進一步地減低於研磨體10與被研磨體間產生的負壓所致滑動阻力，因此，可更均勻研磨被研磨體。
又，依據本實施例，縱長氣孔18之開口形成為開口徑D為50(μm)以上。藉此，可進一步地減低於研磨體10與被研磨體間產生的負壓所致滑動阻力，因此，可更均勻研磨被研磨體。
又，依據本實施例，研磨體10形成為於研磨面10a之表面，每一平方mm具有7個以上開口徑D為50(μm)以上之縱長氣孔18。藉此，可進一步地減低於研磨體10與被研磨體間產生的負壓所致滑動阻力，因此，可更均勻研磨被研磨體。
又，依據本實施例，研磨體10形成為開口徑D為180(μm)以上。藉此，可進一步地減低於研磨體10與被研磨體間產生的負壓所致滑動阻力，因此，可更均勻研磨被研磨體。
又，依據本實施例，研磨體10形成為於研磨面10a之表面，每一平方mm具有1個以上開口徑D為180(μm)以上之縱長氣孔18。藉此，可進一步地減低於研磨體10與被研磨體間產生的負壓所致滑動阻力，因此，可更均勻研磨被研磨體。
又，依據本實施例，母材樹脂12形成為含有聚碸系樹脂。因此，可藉由例如材料強度優異的母材樹脂12，提供實用的研磨體10。
又，依據本實施例，研磨粒子14之平均粒徑係於0.005(μm)~3.0(μm)之範圍內形成。因此，當進行研磨時，可抑制自母材樹脂12游離的研磨粒子14致使被研磨體產生研磨損傷，因此，可進行高精度之研磨加工。
又，依據本實施例，研磨粒子14形成為含有二氧化矽。藉此，可藉由因應被研磨體的研磨粒子，提供實用的研磨體10。
又，依據本實施例，藉由包含以下步驟的製造方法，可提供研磨體10：溶解混合步驟P1，其藉由使母材樹脂12溶解於混合有研磨粒子14的溶劑SLV中，作成流動性原料；成形步驟P2，其將流動性原料成形為預定厚度之片狀；去溶劑步驟P3，其使藉由成形步驟P2成形的片狀成形體浸漬於非溶劑中而自片狀成形體除去溶劑SLV，直到母材樹脂12硬化為止；及乾燥步驟P4，其使業經去溶劑步驟P3的片狀成形體乾燥。在將被研磨體壓抵於研磨體10來進行研磨的研磨加工中，依此所製造的研磨體10不會讓含於連通氣孔16內的研磨粒子14過度脫離，可穩定地將研磨粒子14保持於連通氣孔16。再者，研磨體10具有縱長氣孔18，藉此，可減低於研磨體10與被研磨體間產生的負壓所致滑動阻力。於是，可製造下述研磨體10：可穩定地將研磨粒子14保持於連通氣孔16而可實現穩定之研磨性能，且可減低研磨體10與被研磨體間的滑動阻力，因而可均勻地研磨被研磨體。
以上，根據圖式詳細地說明本發明之較佳實施例，然而，本發明並不限於此，亦可進一步地於其他態樣中實施。
舉例言之，於前述實施例中，母材樹脂12構成纖維狀，然而，此不過是本發明之較佳形態，本發明之研磨體10中的母材樹脂12亦可具備例如相互連通的氣泡狀之連通氣孔16。即，只要是可在利用CMP法之研磨加工時適當地自供游離磨粒，則不論其態樣。
又，於前述實施例中，進行了以下溶解混合步驟P1：使研磨粒子14分散於溶劑SLV中，並於分散有研磨粒子14的溶劑SLV中加入母材樹脂12，且使母材樹脂12溶解，然而，未必限於此，亦可使母材樹脂12溶解於溶劑SLV中後，再混合、攪拌研磨粒子14，再者，亦可將母材樹脂12、溶劑SLV及研磨粒子14大略同時地投入攪拌裝置中，並進行混合、攪拌。又，亦可將業已溶解於溶劑SLV之一部分中的母材樹脂12，以及業已分散於剩餘溶劑SLV中的研磨粒子14投入攪拌裝置中，並進行混合、攪拌。
又，於前述實施例中，溶劑SLV是使用N-甲基吡咯酮，然而，未必限於此，前述溶劑SLV只要是可於溶解混合步驟P1中使母材樹脂12適當地溶解，於成形步驟P2及去溶劑步驟P3中形成與縱長氣孔18連通且相互連通的連通氣孔16及縱長氣孔18，且於乾燥步驟P4中可適當地揮發，則不論其種類。
又，於前述實施例中，使用研磨體10的利用CMP法之研磨加工中的研磨液是使用未含游離磨粒之酸性水溶液等，然而，亦可於例如使用漿液的利用CMP法之研磨加工中使用本發明之研磨體10。於此種情形時，亦可期待能藉由含有少量游離磨粒之漿液，獲得充分之研磨能率、研磨性能，或者相較於使用習知研磨墊及漿液的研磨加工，顯示更優異之研磨效率、研磨性能等效果。又，本發明之研磨體10亦可用於研磨液是使用純水等中性液體的研磨加工中，且可廣泛地應用在各種態樣之研磨加工中。
又，於前述實施例中，前述研磨體10是使用於SiC裸晶圓等半導體晶圓26之一面全體之研磨加工中，然而，本發明之研磨體10亦可使用於例如半導體晶圓26之外周端面(外周面)、附圖案之半導體晶圓之背面、各種電子元件用玻璃基板之研磨加工等。即，只要是可享受本發明之效果，則不論被研磨體之種類。
另，上述到底是一實施形態，其他並未一一例示，然而，本發明可於未脫離其旨趣之範圍，根據該發明所屬技術領域中具有通常知識者的知識，在加以各種變更、改良之態樣下實施。
10‧‧‧研磨體 10a‧‧‧研磨面 12‧‧‧母材樹脂 14‧‧‧研磨粒子 16‧‧‧連通氣孔 18‧‧‧縱長氣孔 19‧‧‧研磨加工裝置 20‧‧‧研磨定盤 22‧‧‧工作件保持構件 24‧‧‧吸附層 26‧‧‧半導體晶圓 28‧‧‧研磨液供給用噴嘴 30‧‧‧調整工具保持構件 32‧‧‧研磨體調整工具 D‧‧‧開口徑 P1‧‧‧溶解混合步驟 P2‧‧‧成形步驟 P3‧‧‧去溶劑步驟 P4‧‧‧乾燥步驟
圖1為立體圖，其顯示屬於本發明一實施例之用於利用CMP法之研磨加工的片狀研磨體。 圖2所示者是藉由X射線CT將與圖1所示研磨體之研磨面平行的截面局部放大之情形。 圖3所示者是藉由X射線CT將圖1所示研磨體之厚度方向的截面局部放大之情形。 圖4是將圖1所示研磨體之構造放大示意顯示之圖。 圖5為俯視圖，其顯示使用圖1所示研磨體並利用CMP法之研磨加工裝置的主要部分構造，且該圖係自研磨定盤之軸心方向觀看。 圖6是圖5所示研磨加工裝置之正視圖。 圖7是說明圖1所示研磨體之製造方法的一實施例之步驟圖。 圖8是顯示發明人為了驗證圖4所示研磨體之效果所進行之試驗的試驗結果，該試驗結果表示當變更連通氣孔平均徑與研磨粒子平均徑之比時的研磨能率。 圖9是顯示發明人為了驗證圖4所示研磨體之效果所進行之試驗的試驗結果，該試驗結果表示平均單位面積之縱長氣孔個數與研磨加工均勻性的關係。
10‧‧‧研磨體
12‧‧‧母材樹脂
14‧‧‧研磨粒子
16‧‧‧連通氣孔

Claims (5)

  1. 一種研磨體，用於利用CMP法之研磨加工，其特徵在於：具有母材樹脂、多數個研磨粒子及複數個縱長氣孔而形成為圓板狀，並且，前述縱長氣孔形成為在前述研磨體之厚度方向上長度比在前述研磨體之面方向上長度長，前述母材樹脂具備與前述縱長氣孔連通且相互連通的連通氣孔，前述連通氣孔於前述連通氣孔內具備至少1個以上前述研磨粒子，前述連通氣孔之平均徑為前述研磨粒子之平均粒徑的1.7~15.9倍；前述縱長氣孔具有50(μm)以上之開口徑，且在前述研磨面之表面每一平方mm設有7個以上。
  2. 如請求項1之研磨體，其中於前述研磨面之表面，每一平方mm具有1個以上前述開口徑為180(μm)以上之前述縱長氣孔。
  3. 如請求項1之研磨體，其中前述研磨粒子之平均粒徑在0.005(μm)~3.0(μm)之範圍內。
  4. 如請求項2之研磨體，其中前述研磨粒子之平均粒徑在0.005(μm)~3.0(μm)之範圍內。
  5. 一種研磨體之製造方法，係如請求項1至4中任一項之研磨體之製造方法，該研磨體用於利用CMP法之研磨加工，其具有母材樹脂、多數個研磨粒子及複數個縱長氣孔而形成為圓板狀，且前述縱長氣孔形成為在前述研磨體之厚度方向上長度比在前述研磨體之面方向上長度長；前述製造方法包含以下步驟： 溶解混合步驟，其藉由使前述母材樹脂溶解於混合有前述研磨粒子的溶劑中，作成流動性原料；成形步驟，其將前述流動性原料成形為預定厚度之片狀；去溶劑步驟，其使藉由前述成形步驟成形的片狀成形體浸漬於非溶劑中而自前述成形體除去前述溶劑，直到前述母材樹脂硬化為止；及乾燥步驟，其使業經前述去溶劑步驟的前述成形體乾燥。
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