TWI758965B - 研磨墊、其製備方法及使用其之半導體裝置的製備方法 - Google Patents

研磨墊、其製備方法及使用其之半導體裝置的製備方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI758965B
TWI758965B TW109140809A TW109140809A TWI758965B TW I758965 B TWI758965 B TW I758965B TW 109140809 A TW109140809 A TW 109140809A TW 109140809 A TW109140809 A TW 109140809A TW I758965 B TWI758965 B TW I758965B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
polishing pad
pores
weight
polishing
less
Prior art date
Application number
TW109140809A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202126733A (zh
Inventor
許惠映
尹晟勛
徐章源
尹鍾旭
安宰仁
Original Assignee
南韓商Ｓｋｃ索密思股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 南韓商Ｓｋｃ索密思股份有限公司 filed Critical 南韓商Ｓｋｃ索密思股份有限公司
Publication of TW202126733A publication Critical patent/TW202126733A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI758965B publication Critical patent/TWI758965B/zh

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D18/00—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for
    • B24D18/0009—Manufacture of grinding tools or other grinding devices, e.g. wheels, not otherwise provided for using moulds or presses
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/24—Lapping pads for working plane surfaces characterised by the composition or properties of the pad materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B24B37/26—Lapping pads for working plane surfaces characterised by the shape of the lapping pad surface, e.g. grooved
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B57/00—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents
    • B24B57/02—Devices for feeding, applying, grading or recovering grinding, polishing or lapping agents for feeding of fluid, sprayed, pulverised, or liquefied grinding, polishing or lapping agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/04—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic
    • B24D3/14—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic ceramic, i.e. vitrified bondings
    • B24D3/18—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially inorganic ceramic, i.e. vitrified bondings for porous or cellular structure
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
    • B24D3/00—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents
    • B24D3/02—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent
    • B24D3/20—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents the constituent being used as bonding agent and being essentially organic
    • B24D3/22—Rubbers synthetic or natural
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/04—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof using blowing gases generated by a previously added blowing agent
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02002—Preparing wafers
    • H01L21/02005—Preparing bulk and homogeneous wafers
    • H01L21/02008—Multistep processes
    • H01L21/0201—Specific process step
    • H01L21/02013—Grinding, lapping
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3105—After-treatment
    • H01L21/31051—Planarisation of the insulating layers
    • H01L21/31053—Planarisation of the insulating layers involving a dielectric removal step
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • H01L21/3205—Deposition of non-insulating-, e.g. conductive- or resistive-, layers on insulating layers; After-treatment of these layers
    • H01L21/321—After treatment
    • H01L21/32115—Planarisation
    • H01L21/3212—Planarisation by chemical mechanical polishing [CMP]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67155—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations
    • H01L21/67207—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process
    • H01L21/67219—Apparatus for manufacturing or treating in a plurality of work-stations comprising a chamber adapted to a particular process comprising at least one polishing chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2375/00—Characterised by the use of polyureas or polyurethanes; Derivatives of such polymers
    • C08J2375/04—Polyurethanes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Manufacture Of Macromolecular Shaped Articles (AREA)

Abstract

實施例係有關於供半導體之化學機械平坦化(CMP)製程使用的研磨墊、製備其之製程及使用其製備半導體裝置之製程。在依據該等實施例之研磨墊中，調整複數孔隙之數目平均直徑(Da)及中位數直徑(Dm)以獲得一特定範圍之Ed值(方程式1)。因此，可達成一極佳研磨速率及晶圓內非均勻性。

Description

研磨墊、其製備方法及使用其之半導體裝置的製備方法
實施例係有關於供半導體之化學機械平坦化製程使用的研磨墊、製備其之製程及使用其製備半導體裝置之製程。
在製備半導體之一製程中的化學機械平坦化(CMP)製程係一步驟，其中例如一晶圓之一半導體基材固定在一頭部上且與安裝在一平台上之一研磨墊的表面接觸，且接著當該平台及該頭部相對移動時藉由供應一漿料化學地處理該晶圓，以藉此使該半導體基材上之凹凸機械地平坦化。
一研磨墊係在該CMP製程中扮演一重要角色之一主要構件。通常，一研磨墊由一以聚胺甲酸乙酯為主之樹脂構成且在其表面上具有用於一大漿料流之溝及用於支持一細漿料流之孔隙。
一研磨墊中之孔隙可藉由使用具有空孔之一固態發泡劑、填充一揮發液體之一液態發泡劑、一惰性氣體、一纖維等，或藉由用一化學反應產生一氣體來形成。
使用其大小已藉由一熱膨脹調整之微膠囊(即，熱膨脹微膠囊)作為該固態發泡劑。因為在一已膨脹微球結構中之該等熱膨脹微膠囊具有一均一粒徑，所以可均一地控制孔隙之直徑。但是，該等熱膨脹微膠囊的缺點是因為該等微膠囊之形狀在等於或大於100℃之一高溫反應條件下改變，所以難以控制欲形成之孔隙。
韓國公開專利公報第2016-0027075號揭露使用一惰性氣體及具孔隙聚合物產生一低密度研磨墊之一製程及一低密度研磨墊。但是，這專利公報具有調整孔隙之大小及分布的限制且未教示該研磨墊之研磨速率。
類似地，韓國專利第10-0418648號揭露使用具有不同粒徑之兩種固態發泡劑產生一研磨墊的一製程。但是，這專利亦具有藉由調整孔隙之大小及分布來提高研磨性能的限制。 [先前技術文獻] [專利文獻]
(專利文獻1)韓國公開專利公報第2016-0027075號 (專利文獻2)韓國專利第10-0418648號
技術問題
因此，該等實施例之一目的係提供其研磨速率及晶圓內非均勻性可藉由調整孔隙之大小及分布來提高的一研磨墊、製備其之製程及使用其製備半導體裝置之製程。 問題的解決方案
為達成上述目的，一實施例提供一種研磨墊，其包含包括複數孔隙之一研磨層，其中該等複數孔隙具有16 μm至小於30 μm之一數目平均直徑(Da)，且由以下方程式1表示之Ed值大於0： [方程式1] Ed = [3 × (Da – Dm)]/STDEV
在方程式1中，Da代表在1 mm2 之研磨表面內之該等複數孔隙的數目平均直徑，Dm代表在1 mm2 之研磨表面內之該等複數孔隙的一中位數直徑，且STDEV代表在1 mm2 之研磨表面內之該等複數孔隙的數目平均直徑的一標準差。
另一實施例提供一種製備研磨墊之製程，其包含以下步驟：混合包含一以胺甲酸乙酯為主之預聚合物、一硬化劑及一固態發泡劑的一組成物；及在減壓下將該經混合之組成物注入一模中以形成一研磨層，其中該研磨層包含複數孔隙，該等複數孔隙具有16 μm至小於30 μm之一數目平均直徑(Da)，且由上述方程式1表示之Ed值大於0。
另一實施例提供一種製備半導體裝置之製程，其包含以下步驟：安裝包含一研磨層之一研磨墊在一平台上，該研磨層包含複數孔隙；及相對地旋轉該研磨墊及一半導體基材，同時該研磨層之一研磨表面與該半導體基材之一表面互相接觸以研磨該半導體基材之該表面；其中該等複數孔隙具有16 μm至小於30 μm之一數目平均直徑(Da)，且由上述方程式1表示之Ed值大於0。
依據上述實施例，調整一研磨墊中包含之該等複數孔隙的大小及分布，藉此該研磨墊中之該等複數孔隙具有特定範圍之數目平均直徑(Da)及Ed值，因此可進一步提高研磨速率及晶圓內非均勻性。
此外，可使用該研磨墊有效率地製造一極佳品質之半導體裝置。
在以下實施例之說明中，在提及各層或墊形成在另一層或墊「上」或「下」之情形中，它不僅表示一元件「直接地」形成在另一元件上或下，而且表示一元件「間接地」形成在另一元件上或下且在它們之間設置(多數)其他元件。
相對各元件之用語「在…上」或「在…下」可參照圖式。為了說明，在附加圖式中之個別元件的大小可放大顯示且未顯示真正大小。
在此使用之用語「複數」表示一個以上。
在這說明書中，當一部件被稱為「包含」一元件時，應了解的是除非特別地另外聲明，它亦可包含其他元件，而非排除其他元件。
此外，除非另外聲明，與在此使用之一組件的物理性質、尺寸等相關的全部數字範圍應理解為被用語「大約」修飾。
以下，本發明藉由以下實施例詳細地說明。只要本發明之主旨未改變，該等實施例可修改成各種形態。 研磨墊
依據一實施例之研磨墊包含包括複數孔隙之一研磨層，其中該等複數孔隙具有16 μm至小於30 μm之一數目平均直徑(Da)，且由以下方程式1表示之Ed值大於0。 [方程式1] Ed = [3 × (Da – Dm)]/STDEV
在方程式1中，Da代表在1 mm2 之研磨表面內之該等複數孔隙的數目平均直徑，Dm代表在1 mm2 之研磨表面內之該等複數孔隙的一中位數直徑，且STDEV代表在1 mm2 之研磨表面內之該等複數孔隙的數目平均直徑的一標準差。
在方程式1中，Ed可由該等複數孔隙之數目平均直徑(Da)、該等複數孔隙之中位數直徑(Dm)及該等複數孔隙之數目平均直徑的標準差(STDEV)計算。此外，該Da、Dm及STDEV可各以1 mm2 之研磨表面為基礎，藉由使用一掃描式電子顯微鏡(SEM)及一影像分析軟體測量觀察到之各孔隙的孔隙直徑來計算。
在依據一實施例之研磨墊中，一研磨漿料之流動性及研磨效率取決於暴露在其表面上之孔隙的直徑。即，一研磨漿料之流動性受到暴露在該研磨墊之表面上之孔隙的直徑影響，且在欲研磨之物體表面上產生刮傷及研磨速率可由孔隙直徑之分布決定。在依據一實施例之研磨墊中，控制該等複數孔隙之數目平均直徑及中位數直徑，藉此獲得一特定範圍之Ed值，因此可適當地設計表面結構。因此，可達成一極佳研磨速率及晶圓內非均勻性。
由方程式1表示之Ed值具有超過0之一正數。詳而言之，它可大於0至小於2、大於0至小於1.5、大於0至小於1.2、大於0至小於1.0、大於0至小於0.8、大於0至小於0.7、大於0.1至小於0.6、0.6至1.8或0.6至1.5。
若該Ed值係一正數，表示Da大於Dm。若Da大於Dm，該研磨層包含大量比較小孔隙，藉此確保一漿料之流動性及將它保持在該研磨層之研磨表面上的能力在一適當程度。因此，該研磨墊之研磨速率及晶圓內非均勻性可達到一適當程度。若該Ed值非一正數，即，若Da小於Dm，使得它具有一負數，則暴露在該研磨表面上之孔隙結構會過度地增加或減少一漿料之流動性。因此，難以達成一所需程度之研磨性能，例如研磨速率及晶圓內非均勻性。
方程式1中之Da係複數孔隙之一數目平均直徑，其可定義為藉由將該等複數孔隙之直徑總和除以孔隙數獲得的一平均值。
依據一實施例，該Da可為16 μm至小於30 μm、16 μm至26 μm、19.8 μm至26 μm、20 μm至25 μm或20 μm至23 μm。
若依據本發明之一實施例的研磨墊具有上述範圍內之一Da，可提高該研磨速率及晶圓內非均勻性。若該Da小於16 μm，一氧化物層之研磨速率會過度地增加，或一鎢層之研磨速率會過度地減少，且該晶圓內非均勻性會劣化。另一方面，若該Da等於或大於30 μm，一鎢層之研磨速率會過度地增加，且一鎢層之晶圓內非均勻性會劣化。
此外，方程式1中之Dm係複數孔隙之一中位數直徑，其可定義為當複數孔隙之全部直徑依大小順序排列時在中心之一直徑的一中間值。即，該中間值係位在複數孔隙直徑之中心的一值，或小於佔有總孔隙直徑值之一半的一值。
依據一實施例，該Dm可為12 μm至28 μm、13 μm至26 μm、15 μm至25 μm、17 μm至25 μm、17 μm至23 μm、19 μm至26 μm、19 μm至23 μm或15 μm至20 μm。
若依據本發明之一實施例的研磨墊具有上述範圍內之一Dm，可提高該研磨速率及晶圓內非均勻性。若該Dm在上述範圍外，一鎢層或一氧化物層之研磨速率會過度地減少，或該晶圓內非均勻性會劣化。
此外，為了使該Ed值具有一正數，Da必須具有一比Dm大之值。詳而言之，Da可比Dm大0.3 μm至3 μm、0.4 μm至小於2.5 μm、0.4 μm至2.3 μm、0.5 μm至2 μm、0.7 μm至2 μm、0.8 μm至1.9 μm、0.5 μm至1 μm或1.1 μm至2 μm。
同時，方程式1中之STDEV可定義為該等複數孔隙之數目平均直徑的標準差。
依據一實施例，該STDEV可為5至15、6至13、6至12、8至15、7至12、8至14或8至11。
若依據本發明之一實施例的研磨墊具有上述範圍內之一STDEV，可提高該研磨速率及晶圓內非均勻性。若該STDEV小於5，可能會有一鎢層或一氧化物層之研磨晶圓內非均勻性過度地劣化或該研磨墊之物理性質劣化的問題。若它超過15，可能會有一鎢層或一氧化物層之研磨速率過度地增加且該研磨晶圓內非均勻性亦劣化的問題。
依據一實施例，當該Da係16 μm至小於21 μm時，該Ed值可大於0.5至小於2；且當該Da係21 μm至小於30 μm時，該Ed值可為0.1至0.5。
以該研磨墊之總橫截面積之100%為基礎，該研磨墊可用30%至70%或30%至60%之一面積比包含孔隙。
依據上述實施例，調整該研磨墊中包含之複數孔隙的大小及分布，藉此它具有可進一步提高該研磨速率及晶圓內非均勻性的特定範圍之參數，例如Ed、Da及Dm。詳而言之，該研磨墊對鎢層可具有：700 Å/分至900 Å/分、760 Å/分至900 Å/分、760 Å/分至800 Å/分或700 Å/分至795 Å/分的一研磨速率。
此外，該研磨墊對氧化物層可具有：2,750 Å/分至3,200 Å/分、2,750 Å/分至3,100 Å/分、2,850 Å/分至3,200 Å/分、2,800 Å/分至3,100 Å/分或2,890 Å/分至3,100 Å/分的一研磨速率。此外，關於表示一半導體基材表面中之研磨均勻性的晶圓內非均勻性(WIWNU)，一鎢層之晶圓內非均勻性可小於10%、小於9%、等於或小於4.5%或小於4.3%。另外，一氧化層之晶圓內非均勻性可小於12%、小於10%、小於9%、小於8%、小於6%、小於5%或小於4%。
同時，該研磨墊係由一聚胺甲酸乙酯樹脂構成，且該聚胺甲酸乙酯樹脂可由具有一異氰酸酯末端基的一以胺甲酸乙酯為主之預聚合物產生。在此情形中，該聚胺甲酸乙酯樹脂包含構成該預聚合物之單體單元。
一預聚合物通常是具有一比較低分子量之一聚合物，其中聚合度被調整至一中等程度以便在製造產品之製程中方便地模製一產品。一預聚合物可單獨地或在一反應後與另一可聚合化合物一起模製。例如，一預聚合物可藉由使一異氰酸酯化合物與一多元醇反應來製備。
例如，可用於製備該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物的異氰酸酯化合物可為選自於由：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、4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯、六亞甲二異氰酸酯、二環己基甲烷二異氰酸酯及異佛酮二異氰酸酯構成之群組的至少一異氰酸酯。
例如，可用於製備該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物的多元醇可為選自於由：一聚醚多元醇、一聚酯多元醇、一聚碳酸酯多元醇及一丙烯酸多元醇構成之群組的至少一多元醇。該多元醇可具有300 g/mole至3,000 g/mole之一重量平均分子量(Mw)。 製備研磨墊之製程
依據一實施例製備研磨墊之製程包含以下步驟：混合包含一以胺甲酸乙酯為主之預聚合物、一硬化劑及一固態發泡劑的一組成物；及在減壓下將該混合組成物注入一模以形成一研磨層，其中該研磨層包含複數孔隙，該等複數孔隙具有16 μm至小於30 μm之一數目平均直徑(Da)，且由上述方程式1表示之Ed值大於0。
詳而言之，依據一實施例製備研磨墊之製程可包含以下步驟：混合包含一以胺甲酸乙酯為主之預聚合物、一硬化劑及一固態發泡劑的一組成物(步驟1)。
步驟1係混合各組分之一步驟，且透過該步驟可獲得一以胺甲酸乙酯為主之預聚合物、一固態發泡劑及一硬化劑的一混合物。可與該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物及該固態發泡劑一起加入該硬化劑，或可先混合該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物及該固態發泡劑，接著另外混合該硬化劑。
舉例而言，該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物、該固態發泡劑及該硬化劑可實質同時地加入該混合步驟。
在另一例子中，可先混合該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物及該固態發泡劑，且接著加入該硬化劑。即，該硬化劑未先與該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物混合。若該硬化劑先與該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物混合，則難以控制反應速率。詳而言之，具有一異氰酸酯末端基之預聚合物的穩定性會明顯地下降。
製備該混合物之步驟係用以藉由混合該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物及該硬化劑及均勻地分散該固態發泡劑來啟動該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物及該硬化劑之反應的一步驟。詳而言之，該混合可用1,000 rpm至10,000 rpm或4,000 rpm至7,000 rpm之一速度來實行。在上述速度範圍內，該固態發泡劑可更有利地均勻分散在該等原料中。
此外，可在混合時添加一氣態發泡劑以形成複數孔隙。
另外，該組成物可更包含一反應速率控制劑及/或一硬化劑。
依據本發明之一實施例，可使用一固態發泡劑、一氣態發泡劑或兩者，且調整它們的含量、該固態發泡劑之平均粒徑及該固態發泡劑之粒徑的標準差，藉此調整該等複數孔隙之數目平均直徑及中位數直徑，因此產生具有一特定範圍之Ed值的一研磨墊。因此，可達成一極佳研磨速率及晶圓內非均勻性。
以下，詳細地說明在該研磨墊中使用之特定組分及製程條件。 以胺甲酸乙酯為主之預聚合物
該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物可藉由如上所述地使一異氰酸酯化合物與一多元醇反應來製備。該等特定種類之異氰酸酯化合物及多元醇係依據研磨墊列舉如上。
該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物可具有500 g/mole至3,000 g/mole之一重量平均分子量。詳而言之，該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物可具有600 g/mole至2,000 g/mole或800 g/mole至1,000 g/mole之一重量平均分子量(Mw)。
舉例而言，該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物可為具有500 g/mole至3,000 g/mole之一重量平均分子量(Mw)的一聚合物，該聚合物係由作為一異氰酸酯化合物之甲苯二異氰酸酯及作為一多元醇之聚四亞甲基醚二醇聚合而成。 硬化劑
該硬化劑可為一胺化合物及一醇化合物中之至少一化合物。詳而言之，該硬化劑可包含選自於由：一芳族胺、一脂族胺、一芳族醇及一脂族醇構成之群組的至少一化合物。
例如，該硬化劑可為選自於由：4,4’-亞甲基雙(2-氯苯胺)(MOCA)、二乙基甲苯二胺、二胺基二苯甲烷、二胺基二苯碸、間二甲苯二胺、異佛酮二胺、乙二胺、二乙三胺、三乙四胺、聚丙二胺、聚丙三胺、乙二醇、二乙二醇、二丙二醇、丁二醇、己二醇、甘油、三羥甲基丙烷及雙(4-胺基-3-氯苯基)甲烷構成之群組的至少一者。 固態發泡劑
依據本發明之一實施例，該固態發泡劑可為控制複數孔隙之數目平均直徑及中位數直徑及獲得本發明之Ed值的一非常重要因子。即，控制該平均粒徑(D50)、其標準差及該固態發泡劑之加入量以便調整由方程式1表示之Ed值為大於0且複數孔隙之數目平均直徑(Da)為16 μm至小於30 μm。
該固態發泡劑係熱膨脹(即，大小控制)之微膠囊且可在具有5 μm至200 μm之一平均孔隙大小之微球的結構中。該等熱膨脹(即，大小控制)之微膠囊可藉由使可熱膨脹微膠囊熱膨脹來製得。
該可熱膨脹微膠囊可包含：一外殼，其包含一熱塑性樹脂；及一發泡劑，其被封裝在該外殼內。該熱塑性樹脂可為選自於由：一以二氯亞乙烯為主之共聚物、一以丙烯腈為主之共聚物、一以甲基丙烯腈為主之共聚物及一以丙烯酸為主之共聚物構成之群組的至少一者。此外，封裝在內之該發泡劑可為選自於由：具有1至7個碳原子之碳氫化合物構成之群組的至少一者。詳而言之，封裝在內之該發泡劑可選自於由：一低分子量碳氫化合物，例如乙烷、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、庚烷、石油醚等；一氯氟碳化物，例如三氯氟甲烷(CCl3 F)、二氯二氟甲烷(CCl2 F2 )、氯三氟甲烷(CClF3 )、四氟乙烯(CClF2 -CClF2 )等；及一四烷基矽烷，例如四甲基矽烷、三甲基乙基矽烷、三甲基異丙基矽烷、三甲基正丙基矽烷等構成之群組。
該固態發泡劑可具有16 μm至50 μm之一平均直徑(D50)。在此，該用語「D50」可表示一粒徑分布之第50百分位數(中間)的體積分率。更詳而言之，該固態發泡劑可具有16 μm至48 μm之一D50。又更詳而言之，該固態發泡劑可具有：18 μm至48 μm；18 μm至45 μm；18 μm至40 μm；28 μm至40 μm；18 μm至小於34 μm；或30 μm至40 μm之一D50。若該固態發泡劑之D50在上述範圍內，可進一步提高研磨速率及晶圓內非均勻性。若該固態發泡劑之D50小於上述範圍，孔隙之數目平均直徑減少，因此對研磨速率及晶圓內非均勻性具有一不利影響。若它超過上述範圍，孔隙之數目平均直徑過度地增加，因此對研磨速率及晶圓內非均勻性具有一不利影響。
此外，該固態發泡劑之平均粒徑的標準差可：等於或小於12、等於或小於11、等於或小於10、等於或小於9.9、5至12、5至11、5至10或5至9.9。
以一研磨墊之組成物的100重量份為基礎，該固態發泡劑可使用0.7重量份至2重量份的量。詳而言之，以一研磨墊之組成物的100重量份為基礎，該固態發泡劑可使用：0.8重量份至1.2重量份、1重量份至1.5重量份、1重量份至1.25重量份或1.3重量份至1.5重量份的量。若該固態發泡劑之含量超過上述範圍，產生該等孔隙之數目平均直徑過度地減少的問題。若該固態發泡劑之含量小於上述範圍，產生該等孔隙之數目平均直徑過度地增加或該等孔隙之數目平均直徑Da比該等孔隙之中位數直徑Dm小，因此產生一負Ed值的問題。
此外，該固態發泡劑可為具有一外殼之一細小中空顆粒。該外殼之玻璃轉移溫度(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℃。若該固態發泡劑之外殼的玻璃轉移溫度在該較佳範圍內，該研磨層中之孔隙的大小及分布可在上述所需範圍內達成。 反應速率控制劑
該反應速率控制劑可為一反應促進劑或一反應阻滯劑。詳而言之，該反應速率控制劑可為一反應促進劑。例如，它可為選自於由：一以三級胺為主之化合物及一有機金屬化合物構成之群組的至少一反應促進劑。
詳而言之，該反應速率控制劑包含選自於由：三乙二胺、二甲基乙醇胺、四甲基丁二胺、2-甲基-三乙二胺、二甲基環己胺、三乙胺、三異丙醇胺、1,4-二氮雜二環(2,2,2)辛烷、雙(2-甲基胺乙基)醚、三甲胺乙基乙醇胺、N,N,N,N,N”-五甲基二乙三胺、二甲胺基乙胺、二甲胺基丙胺、苄基二甲胺、N-乙基嗎福林、N,N-二甲胺基乙基嗎福林、N,N-二甲基環己胺、2-甲基-2-氮雜降冰片烷、二月桂酸二丁錫、辛酸亞錫、二乙酸二丁錫、二乙酸二辛錫、順丁烯二酸二丁錫、二-2-乙基己酸二丁錫及二硫醇二丁錫構成之群組的至少一者。詳而言之，該反應速率控制劑可包含選自於由：苄基二甲胺、N,N-二甲基環己胺及三乙胺構成之群組的至少一者。
依據本發明之一實施例，該反應速率控制劑可為控制複數孔隙之數目平均直徑及中位數直徑及獲得本發明之Ed值的非常重要因子。詳而言之，控制該反應速率控制劑之含量以便調整由方程式1表示之Ed值為大於0且複數孔隙之數目平均直徑(Da)為16 μm至小於30 μm。
詳而言之，以一研磨墊之組成物的100重量份為基礎，該反應速率控制劑可使用0.05重量份至2重量份的量。詳而言之，以一研磨墊之組成物的100重量份為基礎，該反應速率控制劑可使用：0.05重量份至1.8重量份、0.05重量份至1.7重量份、0.05重量份至1.6重量份、0.1重量份至1.5重量份、0.1重量份至0.6重量份、0.2重量份至1.8重量份、0.2重量份至1.7重量份、0.2重量份至1.5重量份、0.2重量份至1重量份、0.3重量份至0.6重量份、0.1重量份至0.5重量份或0.5重量份至1重量份的量。若該反應速率控制劑使用上述範圍內之量，可適當地控制該混合物(即，該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物、該硬化劑、該固態發泡劑、該反應速率控制劑及該以矽為主之界面活性劑)之反應速率(即，用於固化之時間)，因此可達成本發明中所需之孔隙的大小及分布。若該反應速率控制劑未使用或其含量在上述範圍外，該等孔隙之數目平均直徑Da會比該等孔隙之中位數直徑Dm小，因此產生一負Ed值。 界面活性劑
該界面活性劑可包含一以聚矽氧為主之界面活性劑。它可用於防止欲形成之孔隙互相重疊或結合。這種界面活性劑沒有特別限制，只要它一般地用於製造一研磨墊即可。
市售以聚矽氧為主之界面活性劑的例子包括由Evonik製造之B8749LF、B8736LF2及B8734LF2。
以一研磨墊之組成物的100重量份為基礎，該以聚矽氧為主之界面活性劑可使用0.2重量份至2重量份的量。詳而言之，以一研磨墊之組成物的100重量份為基礎，該以聚矽氧為主之界面活性劑可使用：0.2重量份至1.9重量份、0.2重量份至1.8重量份、0.2重量份至1.7重量份、0.2重量份至1.6重量份、0.2重量份至1.5重量份或0.5重量份至1.5重量份的量。若該以聚矽氧為主之界面活性劑使用上述範圍內之量，欲由該氣態發泡劑產生之孔隙可在該模中穩定地形成及維持。 氣態發泡劑
該氣態發泡劑可包含一惰性氣體。當該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物、該硬化劑、該固態發泡劑、該反應速率控制劑及該以聚矽氧為主之界面活性劑混合及反應時供給該氣態發泡劑，以藉此形成孔隙。這種惰性氣體沒有特別限制，只要它是未在該預聚合物與該硬化劑間之反應中參與的一氣體即可。例如，該惰性氣體可為選自於由：氮氣(N2 )、氬氣(Ar)及氦氣(He)構成之群組的至少一者。詳而言之，該惰性氣體可為氮氣(N2 )或氬氣(Ar)。
依據本發明之一實施例，該氣態發泡劑可為控制複數孔隙之數目平均直徑及中位數直徑及獲得本發明之Ed值的非常重要因子。詳而言之，控制該氣態發泡劑之含量以便調整由方程式1表示之Ed值為大於0且複數孔隙之數目平均直徑(Da)為16 μm至小於30 μm。
以一研磨墊之組成物的總體積為基礎，該氣態發泡劑可加入6%至小於25%之一體積。詳而言之，該惰性氣體可加入：6%至20%、8%至20%、10%至15%、13%至20%或15%至20%之一體積。若該惰性氣體超過上述範圍，該等孔隙之數目平均直徑Da小於該等孔隙之中位數直徑Dm，因此產生一負Ed值。
在另一例子中，該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物、該硬化劑、該固態發泡劑、該反應速率控制劑、該以聚矽氧為主之界面活性劑及該惰性氣體可實質地同時加入該混合製程。
在另一例子中，該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物、該固態發泡劑及該以聚矽氧為主之界面活性劑可先混合，且該硬化劑、該反應速率控制劑及該惰性氣體可接著加入。即，該反應速率控制劑未先與該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物或該硬化劑混合。
若該反應速率控制劑先與該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物、該硬化劑等混合，則難以控制反應速率。詳而言之，具有一異氰酸酯末端基之預聚合物的穩定性會明顯地下降。
該混合藉由混合該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物與該硬化劑來啟動它們的反應且將該固態發泡劑及該惰性氣體均勻地分散在原料中。在這情形中，該反應速率控制劑可由反應開始時介入該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物與該硬化劑間之反應，以藉此控制反應速率。詳而言之，該混合可用1,000 rpm至10,000 rpm或4,000 rpm至7,000 rpm之一速度來實行。在上述速度範圍內，該惰性氣體及該固態發泡劑可更有利地均勻分散在該等原料中。
以各分子中之反應基的莫耳數為基礎，可用1：0.8至1：1.2之一莫耳當量比或1：0.9至1：1.1之一莫耳當量比混合該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物及該硬化劑。在此，「各分子中之反應基的莫耳數」係例如該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物中之異氰酸酯基的莫耳數及該硬化劑中之反應基(例如，胺基、醇基等)的莫耳數。因此，藉由控制供給速率使得該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物及該硬化劑用滿足上述例示之莫耳當量比的每單位時間之量供給，可在該混合製程期間用一固定速率供給該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物及該硬化劑。 孔隙之反應及形成
該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物及該硬化劑在混合時互相反應以形成一固體聚胺甲酸乙酯，接著該固體聚胺甲酸乙酯形成一片材等。詳而言之，該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物中之異氰酸酯末端基可與該硬化劑中之胺基、醇基等反應。在這情形中，包含一惰性氣體之氣態發泡劑及該固態發泡劑均勻地分散在原料中以形成孔隙且未參與該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物與該硬化劑間之反應。
此外，該反應速率控制劑藉由促進或阻滯該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物與該硬化劑間之反應來調整該等孔隙之直徑。例如，若該反應速率控制劑係用於延遲反應之一反應阻滯劑，則微細地分散在原料中之惰性氣體互相結合的時間延長，因此該等孔隙之平均直徑可增加。另一方面，若該反應速率控制劑係用於加速反應之一反應促進劑，則微細地分散在原料中之惰性氣體互相結合之時間縮短，因此該等孔隙之平均直徑可減少。 模製
模製係使用一模實行。詳而言之，可將在一混合頭等中充分地攪拌之該等原料(即，該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物、該硬化劑、該固態發泡劑、該反應速率控制劑、該以聚矽氧為主之界面活性劑及該惰性氣體)注入一模以填充其內部。在模中完成該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物及該硬化劑間之反應以藉此產生與該模之形狀一致的呈一固化餅塊形式的一模製本體。
然後，可將如此製得之模製本體適當地切削或切割成用於製造一研磨墊之一研磨層。舉例而言，在具有最後欲製成之一研磨墊厚度5至50倍的一高度的一模中製成一模製本體且接著用相同厚度切削該模製本體以便一次製造用於該等研磨墊之複數片材。在這情形中，可使用該反應阻滯劑作為一反應速率控制劑以便確保一足夠固化時間。因此，該模之高度可為最後欲製成之研磨墊的厚度大約5至大約50倍以製備多個片材。但是，依據該模內之模製位置，該研磨層或切削片材可具有不同直徑之孔隙。即，在該模之下方位置模製的一研磨層具有小直徑孔隙，而在該模之上方位置模製的一研磨層具有直徑比在該下方位置形成之研磨層孔隙直徑大的孔隙。
因此，最好使用可一次模製製造一片材之一模以便讓各片材具有一均一直徑之孔隙。為達此目的，該模之高度可未與最後欲製成之研磨墊厚度明顯不同。例如，該模製可使用具有最後欲製成之研磨墊厚度1至3倍的一高度的一模。更詳而言之，該模可具有最後欲製成之研磨墊厚度1.1至2.5倍或1.2至2倍的一高度。在這情形中，可使用一反應促進劑作為該反應速率控制劑以形成具有一更均一直徑之孔隙。
然後，可分別地切去由該模製得之模製本體的頂與底端。例如，該模製本體之頂與底端的各端可切去該模製本體之總厚度的等於或小於1/3、1/22至3/10或1/12至1/4。
在一特定例子中，使用具有最後欲製成之研磨墊厚度1.2至2倍的一高度的一模實行該模製，且接著可實行將模製時由該模製得之模製本體頂與底端的各端切去該模製本體之總厚度的1/12至1/4的另一步驟。
上述切割步驟後，上述製備製程可更包含以下步驟：在該模製本體之表面上切削多個溝、與下部件黏接、檢查及封裝等。這些步驟可以製備一研磨墊之一習知方式實行。 該研磨墊之物理性質
如上所述，若該Ed值及Da在上述範圍內，則如研磨速率及晶圓內非均勻性之研磨性能可顯著地提高。
該研磨墊可具有該研磨墊之每單位面積(mm2 )等於或大於600的孔隙總數。更詳而言之，該研磨墊之每單位面積(mm2 )的孔隙總數可等於或大於700。又更詳而言之，該研磨墊之每單位面積(mm2 )的孔隙總數可等於或大於800。再更詳而言之，該研磨墊之每單位面積(mm2 )的孔隙總數可等於或大於900。但它不限於此。此外，該研磨墊之每單位面積(mm2 )的孔隙總數可等於或小於1,500，特別是等於或小於1,200。但它不限於此。因此，該研磨墊之每單位面積(mm2 )的孔隙總數可為800至1,500，例如800至1,200。但它不限於此。
詳而言之，該研磨墊可具有等於或大於60 kgf/cm2 之一彈性模數。更詳而言之，該研磨墊可具有等於或大於100 kgf/cm2 之一彈性模數，但它不限於此。該研磨墊之彈性模數的上限可為150 kgf/cm2 之一彈性模數，但它不限於此。
此外，依據本發明之研磨墊可具有極佳研磨性能及一研磨墊之基本物理性質，例如：崩潰電壓、比重、表面硬度、抗拉強度及伸長率。
例如比重及硬度的該研磨墊之物理性質可透過該藉由一異氰酸酯與一多元醇間之反應聚合的以胺甲酸乙酯為主之預聚合物的分子結構來控制。
詳而言之，該研磨墊可具有30蕭耳D至80蕭耳D之一硬度。更詳而言之，該研磨墊可具有40蕭耳D至70蕭耳D之一硬度，但它不限於此。
詳而言之，該研磨墊可具有0.6 g/cm3 至之0.9 g/cm3 之一比重。更詳而言之，該研磨墊可具有0.7 g/cm3 至之0.85 g/cm3 之一比重，但它不限於此。
詳而言之，該研磨墊可具有10 N/mm2 至100 N/mm2 之一抗拉強度。更詳而言之，該研磨墊可具有15 N/mm2 至70 N/mm2 之一抗拉強度。又更詳而言之，該研磨墊可具有20 N/mm2 至70 N/mm2 之一抗拉強度，但它不限於此。
詳而言之，該研磨墊可具有30%至300%之一伸長率。更詳而言之，該研磨墊可具有50%至200%之一伸長率。
該研磨墊可具有：14 kV至23 kV之一崩潰電壓；1.5 mm至2.5 mm之一厚度；0.7 g/cm3 至之0.9 g/cm3 一比重；50蕭耳D至65蕭耳D之25℃的一表面硬度；15 N/mm2 至25 N/mm2 之一抗拉強度；及80%至250%之一伸長率，但它不限於此。
該研磨墊可具有1 mm至5 mm之一厚度。詳而言之，該研磨墊可具有：1 mm至3 mm、1 mm至2.5 mm、1.5 mm至5 mm、1.5 mm至3 mm、1.5 mm至2.5 mm、1.8 mm至5 mm、1.8 mm至3 mm或1.8 mm至2.5 mm之一厚度。若該研磨墊之厚度在上述範圍內，則可充分地展現作為一研磨墊之基本物理性質。
該研磨墊可在其表面上具有用於機械研磨之多個溝。該等溝可依機械研磨之需要而具有未特別限制之一深度、一寬度及一間距。
依據一實施例之研磨墊可同時具有上述研磨墊之物理性質。 [製備半導體裝置之製程]
依據一實施例之製備半導體裝置的製程包含以下步驟：使用依據一實施例之研磨墊研磨一半導體基材之表面。
即，依據一實施例之製備半導體裝置的製程包含以下步驟：將包含一研磨層之一研磨墊安裝在一平台上，該研磨層包含複數孔隙；及相對地旋轉該研磨墊及一半導體基材，同時該研磨層之一研磨表面與該半導體基材之一表面互相接觸以研磨該半導體基材之該表面；其中該等複數孔隙具有16 μm至小於30 μm之一數目平均直徑(Da)，且由上述方程式1表示之Ed值大於0。
圖1示意地顯示依據一實施例之製備半導體裝置的製程。請參閱圖1，將依據一實施例之研磨墊(110)附接在一平台(120)上後，將一半導體基材(130)設置在該研磨墊(110)上。在這情形中，該半導體基材(130)之表面與該研磨墊(110)之研磨表面直接接觸。一研磨漿料(150)可透過一噴嘴(140)噴灑在該研磨墊上用於研磨。透過該噴嘴(140)供應之研磨漿料(150)的流速可依據目的在大約10 cm3 /分至大約1,000 cm3 /分之範圍內選擇。例如，它可為大約50 cm3 /分至大約500 cm3 /分，但它不限於此。
然後，該半導體基材(130)及該研磨墊(110)相對地旋轉，使得該半導體基材(130)之表面被研磨。在這情形中，該半導體基材(130)之旋轉方向及該研磨墊(110)之旋轉方向可為相同方向或相反方向。該半導體基材(130)及該研磨墊(110)之旋轉速度可依據目的在大約10 rpm至大約500 rpm之範圍內選擇。例如，它可為大約30 rpm至大約200 rpm，但它不限於此。
用一預定負載將安裝在該研磨頭(160)上之半導體基材(130)壓抵在該研磨墊(110)之研磨表面上而與其接觸，接著研磨其表面。透過該半導體基材(130)之表面由該研磨頭(160)施加在該研磨墊(110)之研磨表面上的負載可依據目的在大約1 gf/cm2 至大約1,000 gf/cm2 之範圍內選擇。例如，它可為大約10 gf/cm2 至大約800 gf/cm2 ，但它不限於此。
在一實施例中，為維持該研磨墊(110)之研磨表面在適合研磨之一狀態，製備半導體裝置之製程可更包含以下步驟：與研磨該半導體基材(130)同時地用一調節器(170)處理該研磨墊(110)之研磨表面。
依據本發明之實施例，調整複數孔隙之數目平均直徑(Da)及中位數直徑(Dm)以獲得一特定範圍之Ed值(方程式1)，藉此可達成一極佳研磨速率及晶圓內非均勻性。因此，可使用該研磨墊有效率地製造一極佳品質之半導體裝置。 實施發明之實施例 [例子]
以下，藉由以下例子詳細地說明本發明。但是，提出這些例子係用於說明本發明，且本發明之範圍不限於此。 例1：一研磨墊之製備 1-1：該裝置之組態
在具有用於一以胺甲酸乙酯為主之預聚合物、一硬化劑、一惰性氣體及一反應速率控制劑之供應管線的一澆注機中，將具有9.1重量%之未反應NCO含量的PUGL-550D(SKC)注入預聚合物槽，且將雙(4-胺基-3-氯苯基)甲烷(Ishihara)注入硬化劑槽。供應作為惰性氣體之氮(N2)及作為一反應速率控制劑之一反應促進劑(一三級胺化合物；製造商：Air Products，產品名稱：A1)以製備用於一研磨墊之一組成物。此外，以一研磨墊之組成物的100重量份為基礎，先混合1.5重量份之一固態發泡劑(製造商：AkzoNobel，產品名稱：Expancel 461 DET 20 d40，平均粒徑：33.8 μm)及1重量份之一聚矽氧界面活性劑(製造商：Evonik，產品名稱：B8462)且接著注入該預聚合物槽。 1-2：一研磨墊之製備
當將該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物、該硬化劑、該固態發泡劑、該反應速率控制劑及該惰性氣體透過各供應管線供給至在固定速度之混合頭時，攪拌它們。在這情形中，將該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物中之NCO基對該硬化劑中之反應基的莫耳當量比調整至1：1，且將總供給量維持在10 kg/分之一速率。此外，以一研磨墊之組成物的總體積為基礎，用一10%之體積不斷地供給惰性氣體。以一研磨墊之組成物的100重量份為基礎，用0.5重量份之量供給該反應速率控制劑。
將該等混合原料注入一模(具有1,000 mm之一寬度，1,000 mm之一長度及3 mm之一高度)且固化以製得一片材。然後，使用一研磨機研磨該多孔聚胺甲酸乙酯層之表面且接著使用一刀尖形成溝，使得該多孔聚胺甲酸乙酯具有2 mm之一平均厚度。
在120℃用一熱熔薄膜(製造商：SKC，產品名稱：TF-00)熱黏合該多孔聚胺甲酸乙酯及一基材層(平均厚度：1.1 mm)以產生一研磨墊。 例2至4
以與例1相同之方式製備一研磨墊，但調整：該固態發泡劑之平均粒徑；該固態發泡劑之平均粒徑的標準差；及該反應速率控制劑、惰性氣體及固態發泡劑之加入量以控制孔隙之數目平均直徑及由方程式1表示之Ed值，如以下表1所示。 比較例1至4
以與例1相同之方式製備一研磨墊，但調整：該固態發泡劑之平均粒徑；該固態發泡劑之平均粒徑的標準差及該反應速率控制劑、惰性氣體及固態發泡劑之加入量以控制孔隙之數目平均直徑及由方程式1表示之Ed值，如以下表1所示。 測試例
依據以下條件及程序測量例1至4中產生之研磨墊的性質。結果顯示在以下表1中。 (1)複數孔隙之數目平均直徑(Da)
將該研磨墊切割成1 mm×1 mm之一正方形，且用一掃描式電子顯微鏡(SEM)由放大100倍之影像觀察1 mm2 之研磨表面的橫截面。 數目平均直徑(Da)：藉由將在1 mm2 之研磨表面內之複數孔隙的直徑總和除以孔隙數獲得的一平均值。 中位數直徑(Dm)：當在1 mm2 之研磨表面內之複數孔隙之全部直徑依大小順序排列時在中心之一直徑的一中間值。 標準差(STDEV)：在1 mm2 之研磨表面內之複數孔隙之數目平均直徑的一標準差。 Ed：依據以下方程式1使用該Da、Dm及STDEV計算： [方程式1] Ed = [3 × (Da – Dm)]/STDEV (2)一鎢層及一氧化物層之研磨速率
將具有300 mm之一大小且具有由一CVD製程形成之一鎢(W)層的一矽晶圓設置在一CMP研磨機中。將該矽晶圓設置在安裝於平台上之研磨墊上，同時該矽晶圓之鎢層面向下。然後，在2.8 psi之一研磨負載下研磨該鎢層，同時以115 rpm之一速度旋轉該平台30秒鐘且以190 ml/分之速率供應一煅燒氧化矽漿料至該研磨墊。在該研磨完成後，將該矽晶圓由該載體分離，安裝在一旋轉乾燥機中，用去離子水(DIW)沖洗且接著用空氣乾燥15秒鐘。在研磨前與後使用一接觸型表面電阻測量設備(具有一4點探針)測量該乾燥之矽晶圓的層厚度。接著，用上述方程式2計算研磨速率。 [方程式2] 研磨速率(Å/分)=研磨前與後厚度之差(Å)/研磨時間(分鐘)
此外，在相同裝置中使用具有300 mm之一大小且具有由一TEOS電漿CVD製程形成之一氧化矽(SiOx)層的一半導體晶圓，而非具有一鎢層之矽晶圓。將該半導體晶圓設置在安裝於該平台上之該研磨墊上，同時該矽晶圓之氧化矽層面向下。然後，在1.4 psi之一研磨負載下研磨該氧化矽層，同時用115 rpm之一速度旋轉該平台60秒鐘且以190 ml/分之速率供應一煅燒氧化矽漿料至該研磨墊。在該研磨完成後，將該矽晶圓由該載體分離，安裝在一旋轉乾燥機中，用去離子水(DIW)沖洗且接著用空氣乾燥15秒鐘。在研磨前與後使用一光譜反射計型厚度測量設備(製造商：Kyence，型號：SI-F80R)測量該乾燥之矽晶圓的薄膜厚度的差。接著，用上述方程式2計算研磨速率。 (3)鎢層及氧化物層之晶圓內非均勻性
各用1 μm(10,000Å)之一熱氧化物層塗布以與上述測試例(2)相同之方式製備的具有一鎢層之矽晶圓及具有一氧化矽(SiOx)層之半導體晶圓，接著在上述條件下研磨該熱氧化物層1分鐘。在該晶圓之98個點測量平面內薄膜厚度以便藉由以下方程式3計算晶圓內非均勻性(WIWNU)。 [方程式3] 晶圓內非均勻性(WIWNU)(%)=(研磨厚度之標準差/平均研磨厚度)×100(%) [表1]
含量(以一研磨墊之組成物為基礎) 例子 比較例
1 2 3 4 1 2 3 4
固態發泡劑之平均粒徑(µm) 33.8 35.1 27.4 40.0 60.8 25.3 24.3 25.3
固態發泡劑之平均粒徑的標準差 9.86 8.95 9.13 10.15 10.6 10.6 11.5 10.6
反應速率控制劑之加入量(重量份) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 2.0 0.0 0.5
惰性氣體之加入量(體積%) 10.0 15.0 15.0 15.0 15.0 5.0 30 25.0
固態發泡劑之加入量(重量份) 1.5 1.5 1.5 1.5 1.5 2.5 0.5 0.5
墊之孔隙分布的參數 孔隙之數目平均直徑(Da) (µm) 20.7 21.5 16.6 25.8 38.0 15.7 25.4 33.4
孔隙之中位數直徑 (Dm) (µm) 18.8 20.7 15.0 24.9 35.5 12.4 32.3 18.6
標準差 (STDEV) 11.0 8.62 8.83 10.35 4.58 10.21 17.6 18.21
Ed 0.518 0.277 0.543 0.261 1.637 0.965 -1.176 2.438
墊之研磨特性 對鎢層之研磨速率(Å/分) 790 795 780 795 880 750 690 840
鎢層之晶圓內非均勻性(%) 4.2% 2.9% 3.5% 3.6% 5.5% 4.3% 11.5% 5.0%
對氧化物層之研磨速率(Å/分) 2931 2950 3050 2890 2734 3300 3530 3234
氧化物層之晶圓內非均勻性(%) 3.7% 3.8% 3.5% 3.7% 4.8% 4.9% 10.5% 8.2%
由表1可看出，在複數孔隙之數目平均直徑(Da)在16 μm至小於30 μm之範圍內且Ed值大於0的例1至4中，相較於比較例1至4之研磨墊，該等研磨墊對鎢層及氧化物層明顯地具有極佳研磨速率及晶圓內非均勻性。
詳而言之，例1至4之研磨墊對鎢層及氧化物層分別地具有780 Å/分至790 Å/分及2,890 Å/分至3,050 Å/分之一研磨速率。它們對鎢層及氧化物層亦分別地具有等於或小於4.2%及等或小於3.8之一極佳晶圓內非均勻性。
相反地，在複數孔隙之數目平均直徑(Da)等於或大於30 μm之比較例1中，相較於該等例子，該研磨墊對鎢層具有過高的880 Å/分之一研磨速率及5.5%之一晶圓內非均勻性，且對氧化物層具有明顯地劣化的2,734 Å/分之一研磨速率。
同時，在複數孔隙之數目平均直徑(Da)小於16 μm之比較例2中，該研磨墊對鎢層具有非常低的750 Å/分之一研磨速率，且對氧化物層具有過高的3,300 Å/分之一研磨速率。
此外，在該Ed值具有小於0之一負值的比較例2中，該研磨墊對鎢層具有相較於該等例子非常低的690 Å/分之一研磨速率，且對鎢層及氧化物層都具有相較於例2劣化大約二至四倍的等於或大於10%之一晶圓內非均勻性。
此外，在複數孔隙之數目平均直徑(Da)等於或大於30 μm且Ed值高達等於或大於2的比較例4中，該研磨墊對鎢層具有過高的840 Å/分之一研磨速率及5%之一晶圓內非均勻性，且對氧化物層具有3,234 Å/分之一研磨速率及8.2%之一晶圓內非均勻性，顯示相較於該等例子，對鎢層及氧化物層之研磨速率及晶圓內非均勻性都非常高。
110:研磨墊 120:平台 130:半導體基材 140:噴嘴 150:研磨漿料 160:研磨頭 170:調節器
圖1示意地顯示依據一實施例之製備半導體裝置的製程。
(無)

Claims (10)

  1. 一種研磨墊，其包含包括複數孔隙之一研磨層，其中該等複數孔隙具有16μm至小於30μm之一數目平均直徑(Da)，且由以下方程式1表示之Ed值大於0至小於2：[方程式1]Ed=[3×(Da-Dm)]/STDEV在方程式1中，Da代表在1mm2之研磨表面內之該等複數孔隙的數目平均直徑，Dm代表在1mm2之研磨表面內之該等複數孔隙的一中位數直徑，且STDEV代表在1mm2之研磨表面內之該等複數孔隙的該數目平均直徑的一標準差。
  2. 如請求項1之研磨墊，其中該Dm係12μm至28μm且該STDEV係5至15。
  3. 如請求項1之研磨墊，其中，在方程式1中，該Da比該Dm大0.3μm至3μm。
  4. 如請求項1之研磨墊，其中，在方程式1中，當該Da係16μm至小於21μm時，該Ed值大於0.5至小於2，且在方程式1中，當該Da係21μm至小於30μm時，該Ed值係0.1至0.5。
  5. 如請求項1之研磨墊，其中該研磨層包含一硬化材料之一組成物，該組成物包含一以胺甲酸乙酯為主之預聚合物、一硬化劑及一固態發泡劑，且以該組成物之100重量份為基礎，該固態發泡劑之含量係0.7重量份至2重量份。
  6. 如請求項5之研磨墊，其中該固態發泡劑具有16μm至50μm之一平均粒徑且該平均粒徑之標準差等於或小於12。
  7. 如請求項5之研磨墊，其中該組成物更包含一反應速率控制劑，且以該組成物之100重量份為基礎，該反應速率控制劑之量係0.05重量份至 2重量份，其中該反應速率控制劑包含選自於由下列構成之群組的至少一者：三乙二胺、二甲基乙醇胺、四甲基丁二胺、2-甲基-三乙二胺、二甲基環己胺、三乙胺、三異丙醇胺、1,4-二氮雜二環(2,2,2)辛烷、雙(2-甲基胺乙基)醚、三甲胺乙基乙醇胺、N,N,N,N,N”-五甲基二乙三胺、二甲胺基乙胺、二甲胺基丙胺、苄基二甲胺、N-乙基嗎福林、N,N-二甲胺基乙基嗎福林、N,N-二甲基環己胺、2-甲基-2-氮雜降冰片烷、二月桂酸二丁錫、辛酸亞錫、二乙酸二丁錫、二乙酸二辛錫、順丁烯二酸二丁錫、二-2-乙基己酸二丁錫及二硫醇二丁錫。
  8. 如請求項1之研磨墊，其對鎢層具有700Å/分至900Å/分之一研磨速率且對氧化物層具有2,750Å/分至3,200Å/分之一研磨速率。
  9. 一種製備研磨墊之製程，其包含：混合包含一以胺甲酸乙酯為主之預聚合物、一硬化劑及一固態發泡劑的一組成物；及在減壓下將該經混合之組成物注入一模以形成一研磨層，其中該研磨層包含複數孔隙，該等複數孔隙具有16μm至小於30μm之一數目平均直徑(Da)，且由以下方程式1表示之Ed值係大於0至小於2：[方程式1]Ed=[3×(Da-Dm)]/STDEV在方程式1中，Da代表在1mm2之研磨表面內之該等複數孔隙的數目平均直徑，Dm代表在1mm2之研磨表面內之該等複數孔隙的一中位數直徑，且STDEV代表在1mm2之研磨表面內之該等複數孔隙的數目平均直徑的一標準差。
  10. 如請求項9之製備研磨墊之製程，其中在混合時加入一氣態發泡劑，以該組成物之總體積為基礎，該氣態發泡劑具有6%至小於25%之一體積。
TW109140809A 2019-11-21 2020-11-20 研磨墊、其製備方法及使用其之半導體裝置的製備方法 TWI758965B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2019-0150561 2019-11-21
KR1020190150561A KR102293765B1 (ko) 2019-11-21 2019-11-21 연마패드, 이의 제조방법, 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202126733A TW202126733A (zh) 2021-07-16
TWI758965B true TWI758965B (zh) 2022-03-21

Family

ID=75906100

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109140809A TWI758965B (zh) 2019-11-21 2020-11-20 研磨墊、其製備方法及使用其之半導體裝置的製備方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20210154797A1 (zh)
JP (1) JP7196146B2 (zh)
KR (1) KR102293765B1 (zh)
CN (1) CN112824039B (zh)
TW (1) TWI758965B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102561824B1 (ko) * 2021-06-02 2023-07-31 에스케이엔펄스 주식회사 연마패드 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201130656A (en) * 2009-12-22 2011-09-16 3M Innovative Properties Co Polishing pad and method of making the same
TW201920402A (zh) * 2017-08-23 2019-06-01 南韓商Ｓｋｃ股份有限公司 多孔性聚胺甲酸酯拋光墊及其製備方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01193167A (ja) * 1988-01-29 1989-08-03 Toshiba Corp 研磨装置
DE69430762D1 (de) * 1994-05-10 2002-07-11 Asahi Chemical Ind Herstellungsverfahren eines Fluorharz Schaums
JP2000344902A (ja) 1999-06-04 2000-12-12 Fuji Spinning Co Ltd 研磨パッド用ウレタン成形物の製造法及び研磨パッド用ウレタン成形物
US6477926B1 (en) * 2000-09-15 2002-11-12 Ppg Industries Ohio, Inc. Polishing pad
US6913517B2 (en) * 2002-05-23 2005-07-05 Cabot Microelectronics Corporation Microporous polishing pads
US9278424B2 (en) 2003-03-25 2016-03-08 Nexplanar Corporation Customized polishing pads for CMP and methods of fabrication and use thereof
WO2009158665A1 (en) * 2008-06-26 2009-12-30 3M Innovative Properties Company Polishing pad with porous elements and method of making and using the same
US8702479B2 (en) * 2010-10-15 2014-04-22 Nexplanar Corporation Polishing pad with multi-modal distribution of pore diameters
US20150038066A1 (en) 2013-07-31 2015-02-05 Nexplanar Corporation Low density polishing pad
US9586304B2 (en) * 2014-12-19 2017-03-07 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Controlled-expansion CMP PAD casting method
EP3328584A4 (en) 2015-07-30 2019-03-27 JH Rhodes Company, Inc. POLYMERIC LACQUERING MATERIALS, MEDIA AND SYSTEMS WITH POLYMERIC LACQUERING MATERIAL AND METHOD FOR THE FORMING AND USE THEREOF
KR101835087B1 (ko) * 2017-05-29 2018-03-06 에스케이씨 주식회사 다공성 폴리우레탄 연마패드 및 이를 사용하여 반도체 소자를 제조하는 방법
US11642752B2 (en) * 2017-09-11 2023-05-09 Sk Enpulse Co., Ltd. Porous polyurethane polishing pad and process for preparing the same
KR101959555B1 (ko) * 2018-04-13 2019-03-18 에스케이씨 주식회사 연마패드 제조용 우레탄계 프리폴리머, 연마패드 및 이의 제조방법
JP7110337B2 (ja) 2018-05-22 2022-08-01 昭和電工株式会社 樹脂組成物、研磨パッド、及び研磨パッドの製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201130656A (en) * 2009-12-22 2011-09-16 3M Innovative Properties Co Polishing pad and method of making the same
TW201920402A (zh) * 2017-08-23 2019-06-01 南韓商Ｓｋｃ股份有限公司 多孔性聚胺甲酸酯拋光墊及其製備方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW202126733A (zh) 2021-07-16
KR102293765B1 (ko) 2021-08-26
CN112824039A (zh) 2021-05-21
US20210154797A1 (en) 2021-05-27
KR20210062392A (ko) 2021-05-31
JP2021079541A (ja) 2021-05-27
CN112824039B (zh) 2023-02-17
JP7196146B2 (ja) 2022-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI728246B (zh) 多孔性聚胺甲酸酯拋光墊及使用其來製備半導體裝置的方法
TWI694102B (zh) 多孔性聚胺甲酸酯拋光墊及其製備方法
TWI743356B (zh) 多孔性聚胺甲酸酯拋光墊及使用其來製備半導體裝置的方法
TWI707744B (zh) 多孔性聚胺甲酸酯拋光墊及其製備方法
TWI749315B (zh) 多孔研磨墊及其製造方法
TWI694103B (zh) 多孔性聚胺甲酸酯拋光墊及其製造方法
JP7045334B2 (ja) 多孔質ポリウレタン研磨パッドおよびその製造方法
TW202116845A (zh) 研磨墊、製造該研磨墊之方法及使用該研磨墊以製造半導體裝置之方法
JP2022056422A (ja) 研磨パッド、研磨パッドの製造方法およびこれを用いた半導体素子の製造方法
TWI758965B (zh) 研磨墊、其製備方法及使用其之半導體裝置的製備方法
KR102304965B1 (ko) 연마패드, 이의 제조방법, 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법
TWI758913B (zh) 研磨墊、其製備方法及使用其之半導體裝置的製備方法
TWI741753B (zh) 研磨墊、製造該研磨墊之方法及使用該研磨墊以製造半導體裝置之方法
KR101949911B1 (ko) 다공성 폴리우레탄 연마패드 및 이의 제조방법
KR102188525B1 (ko) 연마패드, 이의 제조방법, 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법