TWI766447B - 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
TWI766447B
TWI766447B TW109141183A TW109141183A TWI766447B TW I766447 B TWI766447 B TW I766447B TW 109141183 A TW109141183 A TW 109141183A TW 109141183 A TW109141183 A TW 109141183A TW I766447 B TWI766447 B TW I766447B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
pores
polishing pad
sphericity
polishing
foaming agent
Prior art date
Application number
TW109141183A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202130686A (zh
Inventor
安宰仁
金京煥
尹晟勳
許惠暎
徐章源
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 TW202130686A publication Critical patent/TW202130686A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI766447B publication Critical patent/TWI766447B/zh

Links

Images

Classifications

    • 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
    • B24B37/245—Pads with fixed abrasives
    • 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
    • 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
    • B07—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS; SORTING
    • B07B—SEPARATING SOLIDS FROM SOLIDS BY SIEVING, SCREENING, SIFTING OR BY USING GAS CURRENTS; SEPARATING BY OTHER DRY METHODS APPLICABLE TO BULK MATERIAL, e.g. LOOSE ARTICLES FIT TO BE HANDLED LIKE BULK MATERIAL
    • B07B1/00—Sieving, screening, sifting, or sorting solid materials using networks, gratings, grids, or the like
    • B07B1/04—Stationary flat screens
    • 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
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/042—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces operating processes therefor
    • 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
    • B24B37/04—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces
    • B24B37/07—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool
    • B24B37/10—Lapping machines or devices; Accessories designed for working plane surfaces characterised by the movement of the work or lapping tool for single side lapping
    • 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
    • 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
    • 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
    • B24D3/34—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents characterised by additives enhancing special physical properties, e.g. wear resistance, electric conductivity, self-cleaning properties
    • B24D3/348—Physical features of abrasive bodies, or sheets, e.g. abrasive surfaces of special nature; Abrasive bodies or sheets characterised by their constituents characterised by additives enhancing special physical properties, e.g. wear resistance, electric conductivity, self-cleaning properties utilised as impregnating agent for porous abrasive bodies
    • 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
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/30625—With simultaneous mechanical treatment, e.g. mechanico-chemical polishing

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Finish Polishing, Edge Sharpening, And Grinding By Specific Grinding Devices (AREA)
  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (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。依據該等實施例，可提供一研磨墊，其中該研磨墊中包含之複數孔隙的平均直徑、該等複數孔隙之球度及其體積比被調整，藉此提高研磨速度及減少如刮痕及跳痕等出現在一半導體基材之表面上的表面缺陷。

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(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、例如一惰性氣體之一氣態發泡劑等，或藉由用一化學反應產生一氣體來形成。
但是，使用一氣態或揮發液態發泡劑在一研磨墊中形成微孔隙之方法具有沒有排出會影響該CMP製程之材料的優點，但有難以準確地控制孔隙之大小、大小分布及量的問題。此外，因為該等微孔隙沒有各自分開之外壁，所以難以在該CMP製程中維持該等微孔隙之形狀。
同時，與使用一氣態或揮發液態發泡劑的方法不同，使用具有一外壁及一空孔之固態發泡劑製備一研磨墊的方法具有可準確地控制孔隙之形狀、大小分布及量的優點。由於該固態發泡劑具有外壁而在該CMP製程中可維持微孔隙的形狀是有利的。
但是，當一固態發泡劑具有等於或小於一毫米之一小尺寸時，因為該固態發泡劑係呈一聚合物構成其外周之一中空形式，所以它的密度極低，因此產生相鄰固態發泡劑互相結合之一現象。若該結合發生，其壓力導致某些固態發泡劑之形狀無法維持的現象。此外，當運送及儲存該固態發泡劑時，有未維持其形狀之現象發生。通常，在製備固態發泡劑之製程中塗布一抗結合劑以防止該結合，但難以完全地控制該結合現象。
因此，在使用一固態發泡劑之方法中，具有均一地控制該固態發泡劑之形狀的限制，且具有一固態發泡劑在該固態發泡劑與一聚合物混合之製程中在該研磨墊中部份地結合的問題。
微孔隙之形狀及在一研磨墊中部份地發生之孔隙結合現象會影響一CMP製程之重要性能中的研磨墊(或移除速率)、一半導體基材之晶圓平坦化及如刮痕及跳痕等之缺陷。因此，它們的控制特別地重要。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
(專利文獻1)韓國專利第10-0418648號
本發明之目的在於解決習知技術之上述問題。
在本發明中欲解決之技術問題係提供一研磨墊、製備其之製程及使用其製備半導體裝置之製程，其中該研磨墊中之微孔隙形狀及孔隙結合現象 被控制以調整該孔隙結構之球度及其體積比，藉此提高研磨特性。
為達成上述目的，一實施例提供一種研磨墊，其包含複數孔隙，其中該等複數孔隙之平均直徑(Da)係，且以該等複數孔隙之總體積為基礎，具有依據以下方程式1之0.2至0.9之一球度的孔隙體積係50體積%至100體積%：
Figure 109141183-A0305-02-0005-1
在方程式1中，A孔隙係孔隙之表面積，且V孔隙係孔隙之體積。
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以製備一原料混合物；及將該原料混合物注入一模且模製它，其中該研磨墊包含複數孔隙，該等複數孔隙之平均直徑(Da)係5μm至200μm，且以該等複數孔隙之總體積為基礎，具有依據上述方程式1之0.2至0.9之一球度的孔隙體積係50體積%至100體積%。
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，其中該研磨墊包含複數孔隙，該等複數孔隙之平均直徑(Da)係5μm至200μm，且以該等複數孔隙之總體積為基礎，具有依據以下方程式1之0.2至0.9之一球度的孔隙體積係50體積%至100體積%。
依據該實施例，可提供一研磨墊、製備其之製程及使用其製備半導體裝置之製程，其中該研磨墊中包含之複數孔隙的平均直徑、該等複數孔隙 之球度及其體積比被調整，藉此提高研磨速度及減少如刮痕及跳痕等出現在一半導體基材之表面上的表面缺陷。
10a,10c:管
30a,30b:過濾器單元
31:過濾器殼體
32:過濾器蓋
33:過濾器構件
50:分類單元
51:分類殼體
53:渦流產生構件
54:排出過濾器
56:振動產生單元
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
311:過濾器空間
312:過濾器入口
321:過濾器出口
331:安裝構件
332:磁鐵
511:分類空間
511a:中心軸
512:分類入口孔
513:第一微球排出孔
514:第二微球排出孔
515:氣體供應孔
516:氣體排出孔
A:流體化氣體之流動
B:固態發泡劑之流動
C:振動箭號
S1,S2:球度
圖1係顯示一般圓度與球度間之關係的圖。
圖2係顯示在複數孔隙中結合及未結合之二或二個以上孔隙的形狀及球度(S1、S2)的示意圖。
圖3係藉由3D CT掃描比較例1之研磨墊獲得的橫截面影像。
圖4係藉由3D CT掃描本發明之例1的研磨墊獲得的橫截面影像。
圖5係顯示在例1中製備之研磨墊中複數孔隙之球度相對直徑的圖。
圖6係顯示在例2中製備之研磨墊中複數孔隙之球度相對直徑的圖。
圖7係顯示在例3中製備之研磨墊中複數孔隙之球度相對直徑的圖。
圖8係顯示在比較例1中製備之研磨墊中複數孔隙之球度相對直徑的圖。
圖9係顯示依據一實施例之用於一固態發泡劑之分類及純化設備中的分類單元。
圖10係顯示依據一實施例之用於一固態發泡劑之分類及純化設備中的分類單元操作狀態的圖。
圖11係依據一實施例之用於一固態發泡劑之分類及純化設備中的過濾器單元(30a)的分解立體圖。
圖12示意地顯示依據一實施例之製備半導體裝置的一製程。
圖13係顯示依據一實施例之一晶圓上之一刮痕形狀的照片。
圖14係顯示依據一實施例之一晶圓上之一跳痕形狀的照片。
除非另外聲明或定義，在此使用之全部技術及科學用語具有與發明所屬技術領域中具有通常知識者一般地了解者相同的意義。
除非另外聲明，全部百分比、份及比率係按重量計。
在全部情形中與在此使用的組件之量、如分子量之物理性質、反應條件等相關的全部數字範圍應理解為被用語「大約」修飾。
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。
在此使用之用語「複數」表示一個以上。
在此使用之用語「D50」表示一粒徑分布之第50百分位數(中間)的體積分率。
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複數孔隙，其中該等複數孔隙之平均直徑(Da)係5μm至200μm，且以該等複數孔隙之總體積為基礎，具有依據以下方程式1之0.2至0.9之一球度的孔隙體積係50體積%至100體積%。
Figure 109141183-A0305-02-0007-2
在方程式1中，A孔隙係孔隙之表面積，且V孔隙係孔隙之體積。
在本說明書中，該「球度」表示保持各孔隙之球形的程度，其係使用一3D CT掃描(GE公司)依據上述方程式1來計算。
詳而言之，該研磨墊可具有7μm至100μm之一Da，且以該等複數孔隙之總體積為基礎，具有0.2至0.9之一球度的孔隙體積係60體積%至100體積%。
方程式1之分母中的「孔隙之表面積」係使用呈由3D CT掃描獲得 之三維像素形式的資料來計算。一三維像素係界定在一3D空間中之一點的一組圖資訊。因為一像素用xy座標界定在一2D空間中之一點，所以需要一第三z座標。各座標代表在3D中之一位置、顏色及密度。利用這資訊及3D軟體，可由各種角度產生2D光屏。因為可由此了解內部情形，所以它可用於CT掃描、石油探勘、CAD等。
詳而言之，以一研磨墊之單位面積(1mm2)為基礎，可藉由3D CT掃描測量該研磨墊內之孔隙，且可使用該CT資料分析及稱為Volume Graphics之顯像軟體來計算該等孔隙之球度、直徑、面積及體積。
例如，在方程式1中，A孔隙係孔隙之表面積，其藉由3D CT掃描測量該研磨墊內之孔隙而得，V孔隙係孔隙之體積，其藉由從CT資料分析及顯像軟體使用由3D CT掃描獲得之資料測量而得，且Da計算為該孔隙直徑之數目平均值。
依據一實施例，該等複數孔隙之平均直徑可為5μm至200μm，特別是7μm至100μm，更特別是10μm至50μm。
同時，當一固態發泡劑在一研磨墊之製備中與一聚合物混合時，該固態發泡劑會部分地聚集在該研磨墊中，因此在該研磨墊中產生孔隙之部份結合。這結合現象可藉由透過3D CT掃描該研磨墊畫出該等孔隙之直徑及球度的圖來確認。
在這方面，圖1係顯示圓度與球度間之關係的圖。在本說明書中，該圓度係依據一平面標準，即2D測量到它類似一圓地變圓之程度的一值，且該球度係依據一三維標準，即3D測量到它類似一球地變圓之程度的一值。如圖1所示，該圓度及球度之值越高，越接近一球。即，在圖1中，當該圓度係0.9且該球度係0.9時，它表示最接近一球。
但是，當複數孔隙存在而聚集時，如圖2所示，該球度越低，結合 現象越多；且該球度越高，結合現象越少。例如，在圖2中，當二或二個以上孔隙結合時代表球度之S1係0.5051，且當沒有孔隙結合時之球度S2係0.9660。但是，圖1與2係用於界定該球度之示範，但它不限於此。
依據本發明之一實施例，複數孔隙之球度被控制，藉此可調整該等孔隙之形狀及結合現象，藉此提高該研磨墊之研磨速度及減少如刮痕及跳痕等出現在一半導體基材之表面上的表面缺陷。一研磨漿料之流動性及研磨效率取決於暴露在一研磨墊之表面上之孔隙的球度及體積比。
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球度影響，因此決定在一欲研磨物體之表面上刮痕及跳痕的發生率及研磨速率。在依據一實施例之研磨墊中，控制該等複數孔隙之球度至一適當範圍，該適當範圍可設計為以該等孔隙之總體積為基礎的一體積百分比之適當範圍。因此，可減少在一欲研磨物體之表面上如刮痕及跳痕等的表面缺陷及達成一極佳研磨效率。詳而言之，當只使用一固態發泡劑而未使用一液態發泡劑或一氣態發泡劑時，可提高研磨特性。
在依據一實施例之研磨墊中，以該等複數孔隙之總體積為基礎，具有依據上述方程式1之0.2至0.9之一球度的孔隙體積可為50體積%至100體積%、特別是60體積%至100體積%、更特別是63體積%至100體積%。若設計成具有在上述範圍內之球度的一體積比，本發明之研磨墊可增加研磨速度且減少在一欲研磨物體之表面上如刮痕及跳痕等的表面缺陷。若具有上述範圍之一球度的孔隙體積小於上述體積百分比，該研磨速度減少且如刮痕及跳痕等之表面缺陷的發生率增加。
該等複數孔隙可具有0.001至小於1.0、特別是0.002至0.9、更特別是0.004至0.9之一球度。
此外，該等複數孔隙可包含一或多個孔隙，該一或多個孔隙係選 自於：具有0.001至小於0.2之一球度的第一孔隙；及具有0.2至小於1.0之一球度的第二孔隙。
依據本發明之一實施例，該等第二孔隙之總體積可大於該等第一孔隙之總體積。
依據本發明之另一實施例，該研磨層可未包含該等第一孔隙。例如，以該等複數孔隙之總體積為基礎，可用100體積%之量包含該等第二孔隙。在該情形中，可明顯地增加研磨速度及明顯地減少如刮痕及跳痕等在一晶圓之表面上出現之的表面缺陷的發生率。
此外，該研磨墊可具有5μm至200μm之複數孔隙的一平均直徑(Da)，特別是7μm至100μm，更特別是10μm至50μm。該Da係在該研磨1mm2之表面內該等複數孔隙之算術平均直徑。它可藉由實行CT掃描及使用該Volume Graphics軟體測量在該研磨1mm2之表面內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。若該Da小於上述範圍，該孔隙直徑太小，因此減少一漿料之流動性，這會增加缺陷之發生率。
研磨墊之物理性質
如上所述，在依據一實施例之研磨墊中，若該等複數孔隙之平均直徑(Da)係5μm至200μm，且以該等複數孔隙之總體積為基礎，具有0.2至0.9之一球度的孔隙體積係50體積%至100體積%，則該研磨墊之研磨速度及該研磨墊之物理性質明顯地提高。
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。
製備研磨墊之製程
依據一實施例，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以製備一原料混合物；及將該原料混合物注入一模且模製它，其中該研磨墊包含複數孔隙，該等複數孔隙之平均直徑(Da)係5μm至200μm，且以該等複數孔隙之總體積為基礎，具有依據以下方程式1之0.2至0.9之一球度的孔隙體積係50體積%至100體積%。
詳而言之，以該原料混合物之100重量份為基礎，該原料混合物可包含：55至96.5重量份之以胺基甲酸乙酯為主之預聚合物；0.5至5.0重量份之固態發泡劑；及3.0至40重量份之硬化劑。更詳而言之，以該原料混合物之100重量份為基礎，該原料混合物可包含：66.5至96.5重量份之以胺基甲酸乙酯為主之預聚合物；0.5至3.5重量份之固態發泡劑；及5.0至35重量份之硬化劑。
以胺基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使一異氰酸酯化合物與一多元醇反應來製備。
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。但它不限於此。
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。但它不限於此。該多元醇可具有300g/mole至3,000g/mole之一重量平均分子量(Mw)。
該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物可具有500g/mole至3,000g/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600g/mole至2,000g/mole或800g/mole至1,000g/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500g/mole至3,000g/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。
固態發泡劑
依據本發明一實施例之研磨墊中的複數孔隙可由一固態發泡劑產生。此外，該固態發泡劑可藉由一純化系統純化，且透過該純化系統可收集及純化具有一均一密度或平均粒徑之一固態發泡劑。
例如，如此純化之該固態發泡劑的平均粒徑(D50)可為5μm至200μm。在此，該用語「D50」可表示一粒徑分布中第50百分位數(中間)之體積分率。更詳而言之，該固態發泡劑可具有7μm至100μm之一D50。又更詳而言之，該固態發泡劑可具有：10μm至50μm；15μm至45μm；或20μm至40μm之一D50。用於一固態發泡劑之純化系統可濾除具有太小或太大之一平均粒徑以滿足上述範圍之平均粒徑的固態發泡劑。可依據所需目的選擇地控制在上述範圍中之固態發泡劑的平均粒徑。
若該固態發泡劑之D50滿足上述範圍，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，因此會影響研磨速率及晶圓內非均勻性。
此外，該固態發泡劑之平均粒徑的標準差可等於或小於12，特別 是等於或小於10，更特別是等於或小於9.9。
若使用如上所述地藉由該純化系統純化之一固態發泡劑，可調整該研磨墊中包含之複數孔隙的平均直徑以及該等複數孔隙之球度及其體積比。
該固態發泡劑係熱膨脹(即，大小控制)之微膠囊且可在具有5μm至200μm之一平均孔隙大小的一微球的結構中。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(CCl3F)、二氯二氟甲烷(CCl2F2)、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。
以該原料混合物之100重量份為基礎，該固態發泡劑可使用0.5重量份至5.0重量份的量。詳而言之，以該原料混合物之100重量份為基礎，該固態發泡劑可使用0.5重量份至3.5重量份的量。或者，以該原料混合物之100重量份為基礎，該固態發泡劑可使用0.5重量份至3.0重量份的量。或者，該固態發泡劑可使用0.5重量份至2.0重量份的量。或者，以該原料混合物之100重量份為基礎，該固態發泡劑可使用：0.5重量份至1.5重量份或0.8重量份至1.4重量份的量。
在下節中詳細地說明用於一固態發泡劑之純化系統。
用於固態發泡劑之純化系統
各種純化系統都可作為用於一固態發泡劑之純化系統，只要它們可達成在上述範圍中之固態發泡劑的平均粒徑(D50)且滿足本發明所需之球度即可。
依據本發明之一實施例，使用用於一固態發泡劑之一分類及純化設備作為用於一固態發泡劑之純化系統。
依據一實施例的用於一固態發泡劑之分類及純化設備包含：一分類單元，用於將一供應之固態發泡劑分成第一微球及第二微球；一儲存單元，其與該分類單元連接，且在該儲存單元中加入、儲存及排出該等經分類之第一微球；及一過濾器單元，其設置在該固態發泡劑或該等第一微球之移動路徑中以使金屬材料由包含該固態發泡劑或該等第一微球之該欲過濾物體分離。
圖9係依據一實施例之分類單元之示意圖。圖10係圖9之分類單元的一操作狀態的圖。
請參閱圖9與10，該分類單元(50)包含：一分類殼體(51)，其中形成有一分類空間(511)；一氣體供應孔(515)，其與該分類空間(511)連接；及一分類排出孔，其與該分類空間(511)連接。該分類單元(50)可更包含一渦流產生構件(53)，該渦流產生構件係定位在該分類空間(511)中且設置成與該氣體供應孔(515)相鄰。該分類單元(50)可更包含設置在該分類殼體(51)中的一振動產生單元(56)。該分類單元(50)可更包含一分類及攪拌單元。
可透過任一分類入口孔(512)如下地實行加入該分類空間(511)之固態發泡劑的分類。在該分類空間(511)中，供應一流體化氣體以便分類該固態發泡劑。加入該分類空間(511)之流體化氣體朝該氣體排出孔(516)之方向流動，同時它通過該渦流產生構件(53)。在這情形中，該流體化氣體流動，同時它產生旋轉或渦流(在圖10之分類空間(511)中的虛線箭號：標記為A)。該流體化氣體流動至設置該氣體排出孔(516)之頂部。加入該分類空間(511)之固態發泡劑沿著流 動之流體化氣體上升且接著藉助於當該流體化氣體之流動減弱或因由外側傳遞之旋轉力、振動等(在圖10中，該固態發泡劑之流動係由一雙重虛線箭號：B，及一振動箭號：C表示)時產生的一向下流動而在該分類空間(511)內下降。在這情形中，該分類空間(511)中之空氣流動形成空氣室之一循環流動，因此當該固態發泡劑之顆粒相對其大小為重或太輕時或當該等顆粒之形狀明顯不同時，其速度之上升及下降改變使得它們被分類。即，該固態發泡劑藉由該流體化氣體之流動而在該分類空間(511)中流體化，且該固態發泡劑在重力、振動等之影響下依據其重量及大小用不同速度下降，因此它可依據大小分類及回收。
如上所述地在該流體化氣體之影響下上升或下降的固態發泡劑可透過分別依據該分類殼體(51)之高度形成的第一微球排出孔(513)及第二微球排出孔(514)排出至該分類殼體(51)外側。
一氣體排出孔(516)可形成在該分類殼體(51)之頂側，且加入該分類空間(511)之流體化氣體透過該氣體排出孔(516)排出。用於過濾該排出流體化氣體中包含之異物、剩餘微球等的一排出過濾器(54)設置在該氣體排出孔(516)中。
在一實施例中，實行之振動程序可為透過該振動產生單元(56)環繞中心軸(511a)相對該分類殼體(51)上下移動的一垂直振動、左右移動之一水平振動或依序地或同時地朝垂直與水平方向施加之一垂直與水平振動。此外，該振動程序可藉由順時針地或逆時針地相對該中心軸(550)旋轉該分類殼體(51)或朝順時針及逆時針方向重複該旋轉來實行。例如，在該振動程序中施加之振動可為例如100至10,000Hz之一振動、例如500至5,000Hz之一振動、例如700至3,500Hz之一振動。當施加在上述範圍內之振動時，可更有效率地分類該固態發泡劑。
因為一比較小及輕之固態發泡劑的特性，它可藉由該固態發泡劑 隨著該流體化氣體之流動上升及下降的差異來分類，而藉由該流體化氣體上升但幾乎不下降之中空微球可藉由該振動輕易地下降。即，該振動程序可用促進該分類空間(511)中之固態發泡劑下降的一向下力振動的一方式實行。若該振動程序進一步進行，可實行更有效率及有效之分類。透過這程序形成之研磨墊可提供具有較少缺陷之一半導體基材。
該等經分類之固態發泡劑的粒徑可藉由該注入之流體化氣體的流速、該第一微球排出孔(513)之位置、振動之程度等來調整。因此，該固態發泡劑可分成具有大約5μm至大約200μm之一平均粒徑的第一微球及小於大約5μm之一平均粒徑的第二微球。損壞或具有太高密度之固態發泡劑可為第三微球。因此，該固態發泡劑可在該分類空間(511)中分成第一至第三微球。該經分類之固態發泡劑的顆粒大小可取決於該研磨墊之設計。
圖11係依據一實施例之過濾器單元(30a與30b)之分解立體圖。請參閱圖9與11，該等過濾器單元(30a與30b)可設置在該分類單元之前端、後端或前與後端。設置在該分類單元之後端的過濾器單元(30b)可移除透過該分類空間(511)分開之第一微球中的金屬成分。設置在該分類單元之前端的過濾器單元(30a)可在它加入該分類單元(50)前由該固態發泡劑移除金屬成分。
請參閱圖11，該過濾器單元(30a)包含：一過濾器殼體(31)，其中具有該固態發泡劑通過之一過濾器空間(311)；一過濾器蓋(32)，其可分離地設置在該過濾器殼體(31)上以開啟及關閉該過濾器空間(311)；及一過濾器構件(33)，其設置在該過濾器空間(311)中且產生磁力。
與該等管(10a與10c)連接之一過濾器入口(312)可形成在該過濾器殼體(31)中。該固態發泡劑透過該過濾器入口(312)加入該過濾器空間(311)且可朝一開啟方向移動同時沿著該過濾器空間(311)之圓周旋轉。該過濾器構件(33)設置在該過濾器空間(311)中，因此可在該固態發泡劑之流動中產生渦流。
在一實施例中，與該過濾器空間(311)連接之一過濾器出口(321)可形成在該過濾器蓋(32)中。在另一實施例中，該過濾器出口(321)可形成在該過濾器殼體(31)之周緣。該過濾器出口(321)之位置可隨著欲過濾物體之種類或密度改變。透過該過濾器入口(312)通過該過濾器空間(311)之固態發泡劑可透過該過濾器出口(321)排出至該過濾器殼體(31)之外側。
該過濾器構件(33)可包含定位在該過濾器空間(311)中之一安裝構件(331)及設置在該安裝構件(331)中之一磁鐵(332)。在一實施例中，該磁鐵(332)可設置在該安裝構件(331)內。該磁鐵(332)可包含一順磁鐵或一電磁體。該磁鐵可為一釹磁鐵。該磁鐵可具有10,000高斯至12,000高斯之一磁力。該磁鐵產生環繞該安裝構件(331)之一磁場，且一金屬材料黏在該磁鐵上。在該過濾器空間(311)中旋轉的固態發泡劑中包含之金屬材料可藉由該磁力黏在該安裝構件(331)之外周緣上。與通過該過濾器空間(311)的欲過濾物體混合之金屬材料可藉由該磁鐵(332)分開。一純化固態發泡劑或第一微球可透過該過濾器單元提供。
透過該分類單元處理該固態發泡劑時，可提高在使用該固態發泡劑製備之一研磨墊進行表面處理時的粗度控制。若該固態發泡劑之尺寸太小，則用於製備一研磨墊之組成物聚集。若該固態發泡劑之尺寸太大，則難以控制該孔隙大小，因此使該研磨墊之表面特性劣化。因此，當透過該分類單元提供一適當尺寸之固態發泡劑時，可防止用於製備一研磨墊之組成物聚集。此外，可達成一研磨墊之表面上具有一均一及適當深度/寬度的粗度特性。
此外，在該固態發泡劑中之具高密度的金屬異物及由其形成作為一種子之聚集物等影響一研磨墊之表面狀況且成為處理所需程度之粗度特性之一障礙。因此，使用金屬成分已透過該過濾器單元移除之固態發泡劑可減少具高密度之異物及包含在該研磨墊中之聚集物。因此，可確保提高品質之一效果，例 如明顯地減少產品之缺陷，該產品係例如用具有極佳表面特性之一研磨墊研磨的半導體基材。
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。
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。
以該原料混合物之100重量份為基礎，該硬化劑可使用3.0重量份至40重量份之量。詳而言之，以該原料混合物之100重量份為基礎，該硬化劑可使用5.0重量份至35重量份之量。詳而言之，以該原料混合物之100重量份為基礎，該硬化劑可使用7.0重量份至30重量份之量。
界面活性劑
該原料混合物可更包含一界面活性劑。該界面活性劑可用於防止 欲形成之孔隙互相重疊或結合。詳而言之，該界面活性劑宜為一以聚矽氧為主之非離子界面活性劑。但其他界面活性劑可依據該研磨墊所需之物理性質多樣地選擇。
可單獨地使用或與沒有羥基之一以聚矽氧為主之非離子界面活性劑組合使用具有一羥基之一以聚矽氧為主之非離子界面活性劑，作為該以聚矽氧為主之非離子界面活性劑。
具有一羥基之一以聚矽氧為主之非離子界面活性劑沒有特別限制，只要它因為與一含異氰酸酯化合物及一活性氫化合物具極佳相容性而廣泛地用於聚胺甲酸乙酯技術工業中即可。市售的具有一羥基之一以聚矽氧為主之非離子界面活性劑例子包括由Dow Corning製造之DOW CORNING 193(一液態之聚矽氧二醇共聚物，其具有：1.07之的一25℃比重、465mm2/s之的一20℃黏度及92℃之一閃點)(以下稱為DC-193)。
市售的沒有羥基之一以聚矽氧為主之非離子界面活性劑例子包括由Dow Corning製造之DOW CORNING 190(一聚矽氧二醇共聚物，其具有：2之一加登鈉(Gardner)色號、1.037之的一25℃比重、2,000mm2/s之的一25℃黏度、等於或大於63℃之一閃點及36℃之一反轉溶解點(1.0%水溶液)(以下稱為DC-190)。
以該原料混合物之100重量份為基礎，該界面活性劑可使用0.1至2重量份的量。詳而言之，以該原料混合物之100重量份為基礎，該界面活性劑可使用0.2至1.8重量份、0.2至1.7重量份、0.2至1.6重量份或0.2至1.5重量份的量。若該界面活性劑之量在上述範圍內，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。
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，該等氣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。
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注入一模以填充其內部。
使用該混合頭旋轉速度及用於一固態發泡劑之純化系統來控制依據本發明一實施例之研磨墊中包含之複數孔隙的球度。詳而言之，在混合及分散該以胺基甲酸乙酯為主之預聚合物、該固態發泡劑及該硬化劑之程序中，它們藉由例如在例如500rpm至10,000rpm，特別是700rpm至9,000rpm、900rpm至8,000rpm、1,000rpm至5,000rpm或2,000rpm至5,000rpm之一混合頭旋轉速度的一混合系統來混合。或者，在混合及分散該以胺基甲酸乙酯為主之預聚合物、該固態發泡劑及該硬化劑之程序中，可使用藉由該純化系統純化之固態發泡劑。
在模中完成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片材。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，可使用一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，該等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片材具有小直徑之孔隙，而在該模之上方位置模製的一片材具有直徑比在該下方位置形成之片材 之孔隙直徑大的孔隙。
因此，最好使用可一次模製製造一片材之一模以便讓片材彼此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4.0倍或1.2至3.0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。由單一片材製備之研磨墊可具有1mm至10mm之厚度。詳而言之，該研磨墊可具有1mm至9mm、1mm至8.5mm、1.5mm至10mm、1.5mm至9mm、1.5mm至8.5mm、1.8mm至10mm、1.8mm至9mm或1.8mm至8.5mm之厚度。
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。
此外，藉由上述製備製程製備之研磨墊可具有上依據上述實施例之研磨墊的全部特性。
[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：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，其中該研磨墊包含複數孔隙，該等複數孔隙之平均直徑(Da)係5μm至200μm，且以該等複數孔隙之總體積為基礎，具有依據以下方程式1之0.2至0.9之一球度的孔隙體積係50體積%至100體積%。
Figure 109141183-A0305-02-0022-3
在方程式1中，A孔隙係孔隙之表面積，且V孔隙係孔隙之體積。
該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；及相對地旋轉該研磨墊之研磨表面及一半導體基材之表面，同時它們互相接觸以研磨該半導體基材之表面。
圖12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12，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10cm3/分至大約1,000cm3/分之範圍內選擇。例如，它可為大約50cm3/分至大約500cm3/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10rpm至大約500rpm之範圍內選擇。例如，它可為大約30rpm至大約200rpm，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1gf/cm2至大約1,000gf/cm2之範圍內選擇。例如，它可為大約10gf/cm2至大約800gf/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。
依據該實施例，可提供一研磨墊，其中該研磨墊中包含之複數孔隙的平均直徑、該等複數孔隙之球度及其體積比被調整，藉此提高該研磨速度及減少如刮痕及跳痕等出現在一半導體基材之表面上的表面缺陷。因此，可使用該研磨墊更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
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。
[例子]
製備例：一以胺基甲酸乙酯為主之預聚合物之製備
混合作為一異氰酸酯化合物之甲苯二異氰酸酯(TDI，BASF)及作為一多元醇之聚四亞甲基醚二醇(PTMEG，韓國PTG)使得該NCO基之含量為9.1重量%且接著反應。為減少合成時之副反應，在75℃之一反應溫度下用作為一惰性氣體之氮(N2)填充該反應器之內部且攪拌3小時以實行該反應，藉此製備具有9.1重量%之NCO基含量的一以胺基甲酸乙酯為主之預聚合物。
<一研磨墊之製備>
例1
1-1：該裝置之組態
製備的是：在上述製備中製得之以胺基甲酸乙酯為主之預聚合物；作為一硬化劑之三乙二胺(Dow)；及具有25μm之一D50及該等第二孔隙之特性的一固態發泡劑，該固態發泡劑係藉由使用用於該固態發泡劑之上述純化系統(即，用於一固態發泡劑之分類及純化設備)純化一微膠囊(Akzonobel)製得。
在具有用於一以胺甲酸乙酯為主之預聚合物、一硬化劑、一惰性氣體及一固態發泡劑之供應管線的一澆注機中，注入上述製備之以胺基甲酸乙酯為主之預聚合物，且將三乙二胺之硬化劑注入硬化劑槽，並且以該原料混合物之100重量份為基礎定量2.0重量份之量的該純化固態發泡劑並同時注入該預聚合物槽。
1-2：一片材之製備
當透過各供應管線將該以胺甲酸乙酯為主之預聚合物及該硬化劑供給至用3,000rpm之一速度旋轉之混合頭時，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10kg/分鐘之一速率。
將該等混合原料(即，原料混合物)注入一模(具有1,000mm×1,000mm×3mm之一高度)且反應製得呈一固體餅塊形式之一模製物件。然後，將該模製本體之頂與底分別研磨0.5mm之厚度以製得具有2mm之一厚度的一上墊。
然後，對該上墊進行表面銑削及溝形成步驟且藉由一熱熔黏著劑與一下墊積層，藉此製備一研磨墊。如此製備之研磨墊具有32μm之該等複數孔隙的一平均直徑(Da)。
例2
以與例1相同之方式製備一研磨墊，但使用未透過用於一固態發泡劑之純化系統純化且具有該等第一孔隙及該等第二孔隙之特性的一固態發泡劑，且調整該混合頭之旋轉速度至4,000rpm。如此製備之研磨墊具有78μm之該 等複數孔隙的一平均直徑(Da)。
例3
以與例1相同之方式製備具有15μm之該等複數孔隙的一平均直徑(Da)的一研磨墊，但使用已透過用於一固態發泡劑之純化系統純化且具有該等第二孔隙之特性的一固態發泡劑。
比較例1
以與例1相同之方式製備一研磨墊，但使用具有該等第一孔隙之特性的一固態發泡劑。如此製備之研磨墊具有28μm之該等複數孔隙的一平均直徑(Da)。
測試例
測試例1：複數孔隙之數目平均直徑(Da)的測量
將在該等例子及比較例中製備之研磨墊各切割成1mm×1mm之一正方形(厚度：2mm)，且使用一掃描式電子顯微鏡(SEM)放大200倍觀察該影像區域。由使用一影像分析軟體獲得之影像測量各孔隙的直徑，藉此計算該平均直徑(Da)。該平均直徑係定義為藉由將在1mm2之研磨表面中的複數孔隙之直徑總和除以孔隙數獲得的一平均值。
測試例2：複數孔隙之球度的測量
將在該等例子及比較例中製備之研磨墊各切割成1mm×1mm之一正方形(厚度：2mm)，且使用一3D CT掃描(GE公司)測量該等複數孔隙之孔隙直徑，藉此使用以下方程式1計算它。
Figure 109141183-A0305-02-0025-4
在方程式1中，A孔隙係孔隙之表面積，且V孔隙係孔隙之體積。
詳而言之，A孔隙係孔隙之表面積，其藉由3D CT掃描測量該研磨墊內之孔隙而得，V孔隙係孔隙之體積，其藉由從CT資料分析及顯像軟體使用由3D CT掃描獲得之資料測量而得，且Da計算為該孔隙直徑之數目平均值。
在測試例1與2中測得之複數孔隙的平均直徑及球度顯示於以下表1中，且該球度相對該等複數孔隙之直徑的圖顯示於圖5至8中。
測試例3：3D CT掃描
對比較例1及例1之研磨墊進行一3D CT掃描(GE公司)。
圖3與4各係藉由3D CT掃描比較例1及例1之研磨墊獲得的一橫截面影像。
圖3顯示該測量橫截面之孔隙及其直徑的一2D影像。該等孔隙係依據孔隙直徑用顏色表示。該等孔隙隨著顏色由藍變紅而變大。應注意的是即使用藍色標記之孔隙(直徑等於或小於200μm)及用紅色標記之孔隙(直徑等於或大於600μm)在該2D影像上看起來具有相似直徑，但它們係標記成具有不同直徑。其原因是對該等紅孔隙而言，該等孔隙聚集，且該軟體將它們辨識為一群集孔隙。因此，可看到它們因孔隙之結合而非由於孔隙尺寸之差異被辨識為一大尺寸孔隙(紅)。
另一方面，在依據本發明之例1測量的圖4中，雖然使用具有與圖3相同之平均粒徑的一固態發泡劑，但沒有因為結合而被辨識為一大尺寸孔隙之孔隙。
測試例4：研磨速率(移除速率)
如下地測量緊接在該等例子及比較例製備後的初始研磨速率。
藉由一CVD製程用氧化矽沈積具有300mm之一直徑的一矽半導體基材(或晶圓)。將該研磨墊安裝在一CMP機上，且將該矽半導體基材設置成其氧化矽層面向該研磨墊之研磨表面。然後，在4.0psi之一研磨負載下研磨該 氧化矽層，同時以150rpm之一速度旋轉該氧化矽層60秒鐘且以250ml/分之速率供應一煅燒氧化鈰漿料至該研磨墊上。在該研磨完成後，將該矽半導體基材由該載體分離，安裝在一旋轉乾燥機中，用去離子水沖洗且接著用氮乾燥15秒鐘。在研磨前與後使用一光譜反射計型厚度測量設備(SI-F80R，Kyence)測量該乾燥之矽半導體基材的薄膜厚度變化。使用以下方程式2計算研磨速率。結果顯示於以下表1中。
[方程式2] 研磨速率(Å/分)=一矽半導體基材之研磨厚度(Å)/研磨時間(分鐘)
測試例5：刮痕及跳痕之數目
在使用該等例子及比較例之研磨墊實行該研磨製程後，使用晶圓檢查設備(AIT XP+，KLA Tencor)(臨界值：150，晶粒過濾器(die filter)臨界值：280)測量研磨時出現在該晶圓表面上之刮痕及跳痕。
該刮痕意味一實質連續直線刮痕。例如，它意味如圖13所示之形狀的一缺陷。
同時，該跳痕意味一實質不連續直線刮痕。例如，它意味如圖14所示之形狀的一缺陷。
結果顯示於表1中。
Figure 109141183-A0305-02-0027-6
由表1可看出，例1至3之研磨墊之複數孔隙的平均直徑係15μm至78μm，且以該等複數孔隙之總體積為基礎，具有0.2至0.9之一球度的孔隙體積係63體積%至100體積%。相較於比較例1之研磨墊，結合現象受到控制。
詳而言之，在藉由使用用於一固態發泡劑之純化系統且採用3,000rpm之混合頭旋轉速度製備的例1與3的研磨墊中，具有0.2至0.9之一球度的孔隙體積係100體積%。這表示該等孔隙之形狀均一且幾乎沒有結合現象。可看到的是相較於比較例1，刮痕之數目及跳痕之數目明顯地減少。
此外，在藉由未使用用於一固態發泡劑之純化系統且採用4,000rpm之混合頭旋轉速度製備的例2的研磨墊中，因為它包含低球度之孔隙，所以該球度係0.05至0.9，而具有0.2至0.9之一球度的孔隙體積仍高達63體積%。在這情形中，因為它包含具有小於0.2之一球度的孔隙，所以相較於例1之研磨墊，刮痕之數目增加，而相較於比較例1，跳痕之數目明顯地減少至等於或小於6。
同時，在相較於例1與2中之孔隙的平均直徑，研磨墊中之孔隙的平均直徑減少至15μm的例3中，具有0.2至0.9之一球度的孔隙體積係100體積%，且刮痕之數目及跳痕之數目仍明顯地優於比較例1之刮痕之數目及跳痕之數目。
相反地，在具有0.2至0.9之一球度的孔隙體積係0體積%的比較例1中，雖然使用藉由用於一固態發泡劑之純化系統純化的一固態發泡劑，但刮痕之數目及跳痕之數目明顯地增加。具有0.2至0.9之一球度的孔隙體積係0體積%的一研磨墊表示該等孔隙聚集且包含具有一低球度之許多孔隙。因此，相較於例1之研磨墊，刮痕之數目增加等於或大於4.5倍且跳痕之數目增加等於或大於5倍。
此外，由圖5至8可看出，在例1至3之研磨墊中，具有0.2至0.9之一球度的孔隙幾乎都分布在該等複數孔隙之平均直徑的5μm至200μm的範圍內。 相反地，在比較例1中，具有小於0.2之一低球度的孔隙大部份按照孔隙直徑分布。

Claims (10)

  1. 一種研磨墊，其包含複數孔隙，其中該等複數孔隙之平均直徑(Da)係5μm至200μm，且以該等複數孔隙之總體積為基礎，具有依據以下方程式1之0.2至0.9之一球度的孔隙體積係60體積%至100體積%：
    Figure 109141183-A0305-02-0031-7
     在方程式1中，A孔隙係孔隙之表面積，其藉由3D CT掃描測量該研磨墊內之孔隙而得，且V孔隙係孔隙之體積，其藉由從CT資料分析及顯像軟體使用由3D CT掃描獲得之資料測量而得。
  2. 如請求項1之研磨墊，其中該等複數孔隙具有0.001至小於1.0之一球度，且該研磨墊包含一或多個孔隙，該一或多個孔隙係選自於：具有0.001至小於0.2之一球度的第一孔隙及具有0.2至小於1.0之一球度的第二孔隙。
  3. 如請求項2之研磨墊，其中該等第二孔隙之總體積大於該等第一孔隙之總體積。
  4. 如請求項2之研磨墊，其未包含該等第一孔隙。
  5. 如請求項1之研磨墊，其中該Da係7μm至100μm。
  6. 如請求項1之研磨墊，其中該等複數孔隙係由一固態發泡劑產生。
  7. 如請求項6之研磨墊，其中該固態發泡劑係藉由一純化系統純化。
  8. 一種製備研磨墊之製程，其包含：混合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以製備一原料混合物；及 將該原料混合物注入一模並模製該原料混合物，其中該研磨墊包含複數孔隙，該等複數孔隙之平均直徑(Da)係5μm至200μm，且以該等複數孔隙之總體積為基礎，具有依據以下方程式1之0.2至0.9之一球度的孔隙體積係60體積%至100體積%：
    Figure 109141183-A0305-02-0032-8
     在方程式1中，A孔隙係孔隙之表面積，其藉由3D CT掃描測量該研磨墊內之孔隙而得，且V孔隙係孔隙之體積，其藉由從CT資料分析及顯像軟體使用由3D CT掃描獲得之資料測量而得。
  9. 如請求項8之製備研磨墊之製程，其中該固態發泡劑係藉由一純化系統純化，且該經純化之固態發泡劑之平均粒徑(D50)係5μm至200μm。
  10. 如請求項8之製備研磨墊之製程，其中該混合係藉由在500rpm至10,000rpm之一旋轉速度的一混合系統來實行。
TW109141183A 2019-11-28 2020-11-24 研磨墊、其製備方法及使用其之半導體裝置的製備方法 TWI766447B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2019-0155407 2019-11-28
KR1020190155407A KR102293801B1 (ko) 2019-11-28 2019-11-28 연마패드, 이의 제조방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202130686A TW202130686A (zh) 2021-08-16
TWI766447B true TWI766447B (zh) 2022-06-01

Family

ID=75996816

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109141183A TWI766447B (zh) 2019-11-28 2020-11-24 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) US20210162560A1 (zh)
JP (1) JP7110309B2 (zh)
KR (1) KR102293801B1 (zh)
CN (1) CN112847123A (zh)
TW (1) TWI766447B (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11586160B2 (en) * 2021-06-28 2023-02-21 Applied Materials, Inc. Reducing substrate surface scratching using machine learning

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109048646A (zh) * 2017-08-23 2018-12-21 Skc株式会社 多孔性聚氨酯抛光垫及其制造方法
JP2019115971A (ja) * 2017-12-27 2019-07-18 ニッタ・ハース株式会社 研磨パッド
TW201943774A (zh) * 2018-04-17 2019-11-16 南韓商Ｓｋｃ股份有限公司 多孔研磨墊及其製造方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
US6913517B2 (en) * 2002-05-23 2005-07-05 Cabot Microelectronics Corporation Microporous polishing pads
US20050276967A1 (en) * 2002-05-23 2005-12-15 Cabot Microelectronics Corporation Surface textured microporous polishing pads
US20130012108A1 (en) 2009-12-22 2013-01-10 Naichao Li Polishing pad and method of making the same
US8202334B2 (en) 2010-11-12 2012-06-19 Rohm And Haas Electronic Materials Cmp Holdings, Inc. Method of forming silicate polishing pad
JP5945874B2 (ja) * 2011-10-18 2016-07-05 富士紡ホールディングス株式会社 研磨パッド及びその製造方法
JP6843548B2 (ja) 2016-08-10 2021-03-17 富士紡ホールディングス株式会社 研磨パッド及びその製造方法
KR101835090B1 (ko) 2017-05-29 2018-03-06 에스케이씨 주식회사 다공성 폴리우레탄 연마패드 및 이를 사용하여 반도체 소자를 제조하는 방법
JP7176838B2 (ja) 2017-10-11 2022-11-22 富士紡ホールディングス株式会社 研磨パッド
AR113459A1 (es) 2017-10-25 2020-05-06 Dow Global Technologies Llc Proceso para formar un polvo

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109048646A (zh) * 2017-08-23 2018-12-21 Skc株式会社 多孔性聚氨酯抛光垫及其制造方法
JP2019115971A (ja) * 2017-12-27 2019-07-18 ニッタ・ハース株式会社 研磨パッド
TW201943774A (zh) * 2018-04-17 2019-11-16 南韓商Ｓｋｃ股份有限公司 多孔研磨墊及其製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20210162560A1 (en) 2021-06-03
KR102293801B1 (ko) 2021-08-25
JP2021087015A (ja) 2021-06-03
CN112847123A (zh) 2021-05-28
KR20210066318A (ko) 2021-06-07
TW202130686A (zh) 2021-08-16
JP7110309B2 (ja) 2022-08-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI386442B (zh) 包括有裝入聚合物外殼中之液態有機材料核的化學機械拋光墊及其製造方法
TWI749315B (zh) 多孔研磨墊及其製造方法
CN105228797A (zh) 具有带具有渐变侧壁的连续突起的抛光表面的抛光垫
JP2019217627A (ja) スラリー流動性が向上された研磨パッドおよびその製造方法
KR20190029473A (ko) 다공성 폴리우레탄 연마패드 및 이의 제조방법
JP2010274362A (ja) 発泡ポリウレタンの製造方法および研磨パッドの製造方法
TWI761921B (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
TWI766447B (zh) 研磨墊、其製備方法及使用其之半導體裝置的製備方法
KR102237326B1 (ko) 연마패드, 이의 제조방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법
KR102237311B1 (ko) 연마패드, 이의 제조방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법
TWI804893B (zh) 研磨墊、製備該研磨墊之方法及使用該研磨墊以製備半導體裝置之方法
KR102237321B1 (ko) 연마패드, 이의 제조방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법
KR102237316B1 (ko) 연마패드, 이의 제조방법 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조방법
JP7231704B2 (ja) 研磨パッド、研磨パッドの製造方法及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
TWI782581B (zh) 研磨墊、製備該研磨墊之方法及使用該研磨墊以製備半導體裝置之方法
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
CN112809549B (zh) 抛光垫、其制备方法及使用其制备半导体器件的方法
KR102512486B1 (ko) 연마패드 제조용 수지 조성물의 혼합 장치 및 연마패드의 제조방법
WO2011041438A2 (en) Chemical mechanical planarization pad with surface characteristics
JP2018051731A (ja) 研磨パッドの製造方法及び研磨パッドの製造装置
TWI612084B (zh) 研磨墊的製造方法
KR20240026409A (ko) 연마패드, 이의 제조방법, 및 연마패드의 연마성능 추정방법