TWI792225B - 研磨墊及使用該研磨墊之用於製備半導體裝置的方法 - Google Patents

研磨墊及使用該研磨墊之用於製備半導體裝置的方法 Download PDF

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Abstract

實施態樣係有關一種供用於半導體裝置之一化學機械平坦化(CMP)製程中的研磨墊。該研磨墊可藉由控制物理特性(諸如由方程式1及2所定義之該緩衝層及/或該積層的初始負荷阻率及壓縮彈性)來確保優異的研磨速率及晶圓內非均勻性。

Description

研磨墊及使用該研磨墊之用於製備半導體裝置的方法
發明領域
實施態樣係有關於一種供用於半導體裝置之一化學機械平坦化(CMP)製程中的研磨墊。
發明背景
最近幾年，半導體市場已進一步地拓展，且化學機械研磨墊的使用也增加。化學機械研磨墊係使用在化學機械平坦化(CMP)製程中的一研磨墊，其化學地且機械地研磨諸如一晶圓之一半導體基材的表面。其係為決定所產生之一半導體基材的表面特徵之重要製程因素之一。
在一用於製備半導體之方法中的化學機械平坦化(CMP)製程意指一步驟，其中將一半導體基材固定至一頭部且與安裝在一平台上之一研磨墊的表面接觸，接著當該平台及該頭部相對移動時該晶圓係藉由供應一漿料而被化學地處理以藉此機械地平坦化該半導體基材上的不整。
在該一CMP製程中，該半導體基材在一濕環境中研磨同時一預定壓力被施加至該研磨墊之表面及一研磨漿料亦被施加至該處。因此，該研磨墊之壓縮特徵及濕潤特徵為決定一半導體基材之表面特徵的各種因素中非常重要因素之一。
因此，不斷地需要用於藉由控制與一研磨層、一緩衝層及/或一積層之壓縮及濕潤特徵有關的物理特性來提升該CMP製程之研磨特徵的研究。 先前技術文件 專利文件 (專利文件1) 韓國專利號第1107842號
欲解決的技術問題
實施態樣旨在提供具有優異的研磨特徵之一研磨墊，例如對氧化矽和鎢的研磨速率與晶圓內非均勻性。 問題的解決方案
依據一實施態樣之該研磨墊包含由一研磨層、一黏著層及一緩衝層所組成的一積層，其中由以下方程式1定義的該積層之一初始負荷阻率(LRL )為88%或更大： [方程式1] LRL (%) =
Figure 02_image001
在方程式1，該T1L 為該積層於無負荷狀態下的厚度；該T2L 為當一為30 kPa之應力負荷從該無負荷狀態被維持60秒時，該積層的厚度；及該T3L 為當一為50 kPa之應力負荷從T2L 狀態被維持60秒時，該積層的厚度。
依據另一實施態樣之該研磨墊包含一研磨層及一緩衝層，其中由以下方程式5定義的該緩衝層之一初始負荷阻率(LRC )為45%或更大： [方程式5] LRC (%) =
Figure 02_image003
在方程式5，該T1C 為該緩衝層於無負荷狀態下的厚度；該T2C 為當一為30 kPa之應力負荷從無負荷狀態被維持60秒時，該緩衝層的厚度；及該T3C 為當一為50 kPa之應力負荷從T2C 狀態被維持60秒時，該緩衝層的厚度。
依據另一實施態樣之用於製備一半導體裝置之方法包含製備一研磨墊，該研磨墊包含由一研磨層、一黏著層及一緩衝層所組成的一積層；及當該研磨墊之該研磨層的表面和一晶圓的表面彼此互相接觸時，相對地旋轉它們以研磨該晶圓的表面，其中由方程式1定義的該積層之一初始負荷阻率(LRL )為88%或更大。 發明的有益效果
依據該實施態樣之該研磨墊可藉由控制物理性質(例如該緩衝層且/或該積層之阻力特徵、壓縮彈性特徵等)來確保優異的研磨速率與晶圓內非均勻性。
因此，當依據該實施態樣之該研磨墊被使用時，有可能減少缺陷(諸如將被研磨之一物體上的刮痕)的發生，且藉由抑制非均勻的研磨來改善研磨精度，藉此提供高品質的一半導體裝置。
下文將參照隨文檢附之圖式詳細描述該等實施態樣，使得本發明所屬技術領域中具有通常知識者可輕易地實施本發明。然而，該等實施態樣可以各種不同的形式被實施且不限於本說明書中所描述者。
於本說明書通篇當中，當一部件被意指為「包含」一元件，可被瞭解的是，其他元件可被包含，而非其他元件被排除，除非另有特別陳述。
於此說明書中，單數形式需被解釋為一涵蓋在內文中所解釋的單數或複數之含義，除非內文另有描述。
此外，與於此所使用的組件的數量、反應條件等有關之所有數值與表示將被瞭解為藉由術語「約」所修飾，除非另有指示。 ＜研磨墊＞
一實施態樣係提供具有優異的研磨特徵之一研磨墊，例如對鎢的研磨速率與晶圓內非均勻性。
依據一實施態樣之該研磨墊包含由一研磨層、一黏著層及一緩衝層所組成的一積層，其中由以下方程式1定義的該積層之一初始負荷阻率(LRL )為88%或更大： [方程式1] LRL (%) =
Figure 02_image001
在方程式1，該T1L 為該積層於無負荷狀態下的厚度；該T2L 為當一為30 kPa之應力負荷從該無負荷狀態被維持60秒時，該積層的厚度；及該T3L 為當一為50 kPa之應力負荷從T2L 狀態被維持60秒時，該積層的厚度。
具體地，該積層之該初始負荷阻率(LRL )可為88.5%或更大，89%或更大，89.5%或更大，90%或更大，90.5%或更大，91%或更大，88%至98%，88%至97%，88%至96%，90%至98%，或91%至97%，但不限於此。
該初始負荷阻率(LRL )係一參數，其表示當一弱力及一強力被施加時，在該積層之厚度上變化程度之比例。
一研磨墊(其中一具有一初始負荷阻率(LRL )滿足上述範圍之積層被使用)可具有一能夠確保優異的研磨表現之支持力，同時最小化將被研磨之一物體上所形成的刮傷。
在一研磨墊(其中一具有一初始負荷阻率(LRL )在上述範圍之外的積層被使用)中，刮痕會形成在將被研磨之一物體上，因而劣化其品質，或該研磨表現(諸如研磨速率或晶圓內非均勻性)會被劣化。
換言之，當該積層之該初始負荷阻率(LRL )滿足上述範圍，對由此所製備之該研磨墊有可能最小化將被研磨之一物體上所形成的刮痕，以及易於藉由其優異的研磨速率及晶圓內非均勻性而平坦化需要高度表面平坦度的材料，諸如矽晶圓。
在依據另一實施態樣之該研磨墊中所使用的積層具有一為50%或更大之壓縮彈性(CEL )，其由以下方程式2所定義。 [方程式2] CEL (%) =
Figure 02_image005
在方程式2，該T2L 為當一為30 kPa之應力負荷從該無負荷狀態被維持60秒時，該積層的厚度；該T3L 為當一為50 kPa之應力負荷從T2L 狀態被維持60秒時，該積層的厚度；及該T4L 為當該積層在該應力負荷已從T3L 狀態釋放後靜置60秒，接著一為30 kPa之應力負荷被維持60秒時，該積層的厚度。
具體地，該積層之該壓縮彈性(CEL )可為55%或更大、58%或更大、60%或更大、63%或更大、65%或更大、68%或更大、70%或更大，50%至98%、60%至98%、65%至98%、70%至98%、60%至95%、70%至95%或70%至92%，但其不限於此。
該壓縮彈性(CEL )係一參數，其有關於在一強力被施加至由一研磨層、一黏著層及一緩衝層所組成的一積層歷時一定的期間之後的回復程度。
一研磨墊(其中一具有一壓縮彈性(CEL )滿足上述範圍之積層被使用)可確保即使在使用一長時間後之優異的研磨表現，同時最小化將被研磨之一物體上所形成的刮傷。
在一研磨墊(其中一具有一壓縮彈性(CEL )在上述範圍之外的積層被使用)中，當其被使用一長時間，隨著該研磨表現急遽劣化該研磨表現會不一致。抑或是刮痕會在將被研磨之一物體上形成，因而劣化其品質。
換言之，在一研磨層包含一積層其壓縮彈性(CEL )滿足上述範圍的情況下，有可能最小化缺陷(諸如將被研磨之一物體上所形成的刮痕)，保持恆定的研磨表現且確保優異的研磨速率及研磨晶圓內非均勻性。
一積層之該初始負荷阻率(LRL )及壓縮彈性(CEL )可藉由綜合地控制不僅該積層的材料及組成，還有被實施在該積層之研磨層、黏著層及緩衝層之將描述如下的機械性質、物理結構與製程條件、後製程條件及儲存/老化條件來進行設計。
依據一實施態樣之該研磨墊包含一積層，且該積層包含一研磨層、一黏著層及一緩衝層。
該研磨層在一研磨製程中與一半導體基材接觸來執行研磨。
該研磨層可包含一胺甲酸酯系聚合物。該胺甲酸酯系聚合物可由一胺甲酸酯系預聚物及一固化劑間的一固化反應所形成。具體地，該研磨層包含一組成物之一經固化產物，該組成物包含一胺甲酸酯系預聚物、一固化劑及一發泡劑，但其不限於此。
一預聚物一般意指具有一相對低的分子量之一聚合物，其中聚合度經調整至一中間程度以方便地模塑最終要被生產的模製品。該一預聚物可由其本身所模塑或與另一可聚合的化合物反應後所模塑。
具體地，該胺甲酸酯系預聚物包含至少一異氰酸酯化合物及至少一多元醇之一反應產物。此外，該胺甲酸酯系預聚物可藉由將一異氰酸酯化合物與一多元醇反應所製備，且可包含一未反應的異氰酸酯基(NCO)。該異氰酸酯化合物與該多元醇無特別限制，只要它們能被使用於製備一胺甲酸酯系聚合物。
例如，用於製備該胺甲酸酯系預聚物之該異氰酸酯化合物可為至少一選自於由下列所構成的群組中之異氰酸酯：甲苯二異氰酸酯(TDI)、萘-1,5-二異氰酸酯、對苯二異氰酸酯、甲苯胺二異氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、二環己基甲烷二異氰酸酯、亞甲基二苯基二異氰酸酯(MDI)、1-異氰酸基-4-[(4-異氰酸基環己基)甲基]環己烷(H12MDI)及異佛爾酮二異氰酸酯，但其不限於此。
此外，用於製備該胺甲酸酯系預聚物之該多元醇意指一包含二或更多羥基基團之化合物。其可包含一聚合物型多元醇及一單分子型多元醇。
例如，該聚合物型多元醇可為至少一多元醇，其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聚己內酯多元醇所構成的群組。該聚合物型多元醇可具有300克/莫耳至3,000克/莫耳之一重量平均分子量(Mw)。
此外，該單分子型多元醇可為至少一選自於由乙二醇(EG)、二伸乙甘醇(DEG)、丙二醇(PG)、丙二醇(PDO)及甲基丙二醇(MP-diol)所構成的群組，但不限於此。
該胺甲酸酯系預聚物具有一異氰酸酯端基含量(NCO%)為6重量%至12重量%、6重量%至11重量%、6重量%至10重量%，或8重量%至10重量%。
該胺甲酸酯系預聚物具有一重量平均分子量(Mw)為300克/莫耳至3,000克/莫耳、500克/莫耳至2,500克/莫耳，或700克/莫耳至2,000克/莫耳。
該固化劑可為至少一選自於由一胺化合物及一醇化合物所構成的群組。具體地，該固化劑可包含至少一種化合物，其選自於由一芳族胺、一脂族胺、一芳族醇及一脂族醇所構成的群組。
例如，該固化劑可為至少一選自於由下列所構成的群組：4,4'-亞甲基雙(2-氯苯胺) (MOCA)、二乙基甲苯二胺(DETDA)、雙(4-胺基-3-氯苯基)甲烷、二胺基二苯基甲烷、二胺基二苯基碸、間二甲苯二胺、異佛爾酮二胺、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、甘油及三羥甲基丙烷。
該發泡劑無特別限制，只要其一般用於在一研磨墊形成孔洞。例如，該發泡劑可為至少一選自於具有一中空結構之一固相發泡劑、使用一揮發性液體之一液相發泡劑及諸如一惰性氣體之一氣相發泡劑。具體地，該發泡劑可為至少一選自於由一固相發泡劑及一氣相發泡劑所構成的群組，但其不限於此。
該固相發泡劑可為微膠囊(於下文，被稱為”受熱膨脹的微膠囊”)，其尺寸已經受一熱膨脹所調整。該受熱膨脹的微膠囊可藉由熱膨脹一受熱可膨脹的微膠囊來獲得。由於該等受熱膨脹的微膠囊呈一已膨脹的微氣球之結構具有一均勻的顆粒直徑，它們具備的優點為孔洞的直徑可被控制成均勻的。具體地，該固相發泡劑可呈一具有一為5 µm至200 µm之平均顆粒直徑的微氣球之結構。
該受熱可膨脹的微膠囊可包含一外殼，該外殼包含熱塑性樹脂；及一囊封在該外殼內部的發泡劑。該熱塑性樹脂可為至少一選自於由一偏二氯乙烯系共聚物、一丙烯腈系共聚物、一甲基丙烯腈系共聚物及一丙烯酸系共聚物所構成的群組。再者，該發泡劑可為至少一選自於由具有1至7個碳原子之烴類所構成的群組。
以100重量份之該胺甲酸酯系預聚物為基礎，該固相發泡劑可以一為0.1重量份至3.0重量份之量被運用。具體地，該固相發泡劑以100重量份之該胺甲酸酯系預聚物為基礎，該固相發泡劑可以一為0.5重量份至2.5重量份或0.8重量份至2.2重量份之量被運用。
該氣相發泡劑可包含一惰性氣體。該惰性氣體的種類並無特別限制，只要是其為不參與在該胺甲酸酯系預聚物與該環氧固化劑之間的反應之一氣體。例如，該惰性氣體可為至少一選自於由氮氣(N2 )、二氧化碳氣體(CO2 ) 、氬氣(Ar)及氦氣(He)所構成的群組。具體地，該惰性氣體可為氮氣(N2 )或二氧化碳氣體(CO2 )。
以該組成物的總體積為基礎，該惰性氣體可以一為10%至30%之體積被饋給。具體地，以該組成物的總體積為基礎，該惰性氣體可以一為15%至30%之體積被饋給。
該組成物可選地可進一步包含一界面活性劑。
該界面活性劑可作用為防止將形成之孔洞彼此互相交疊及結合。具體地，該界面活性劑較佳地係一矽氧烷系非離子性表面活性劑。但其他界面活性劑可取決於該研磨墊所需的物理特性而被各式各樣地選擇。
當係該矽氧烷系非離子性表面活性劑時，一具有一羥基之矽氧烷系非離子性表面活性劑可單獨被使用或與一不具羥基之矽氧烷系非離子性表面活性劑組合。
由於該具有一羥基之矽氧烷系非離子性表面活性劑與一含異氰酸酯化合物及一活性氫化合物之相容性極佳，其並無特別限制只要其係被廣泛地用於聚胺甲酸酯科技產業。市售的該具有一羥基之矽氧烷系非離子性表面活性劑之範例包含由Dow Corning所製造的DOW CORNING 193 (一種於一液相中之矽氧烷乙二醇共聚物，具有25°C下一為1.07之比重、20°C下一為465 mm2 /s之黏度及一為92°C之閃點)(於下文被稱為DC-193)。
市售的該不具羥基之矽氧烷系非離子性表面活性劑之範例包含由Dow Corning所製造的DOW CORNING 190(一種矽氧烷乙二醇共聚物，具有一為2之加德納色號、25°C下一為1.037之比重、25°C下一為2,000 mm2 /s之黏度、一為63°C或更高之閃點及一為36°C之反轉溶解點(1.0%水溶液))(於下文被稱為DC-190)。
以100重量份之該胺甲酸酯系預聚物為基礎，該表面活性劑可以一為0.1重量份至2.0重量份之量被運用。具體地，以100重量份之該胺甲酸酯系預聚物為基礎，該表面活性劑可以一為0.2重量份至1.5重量份之量被運用。若該表面活性劑的量係於上述範圍內，則在該模具中從該氣相發泡劑產生出來的孔洞能穩定地形成及維持。
該研磨層的厚度L 無特別限制。具體地，該研磨層的平均厚度可為0.5 mm至4.0 mm、1.0 mm至4.0 mm、1.0 mm至3.0 mm、1.5 mm至3.0 mm、1.7 mm至2.7 mm或2.0 mm至3.5 mm。
該研磨層可具有一為30 Shore D至80 Shore D之硬度L 。具體地，該研磨層之硬度L 可為40 Shore D至80 Shore D、50 Shore D至80 Shore D、40 Shore D至70 Shore D、50 Shore D至70 Shore D或55 Shore D至65 Shore D，但其不限於此。
該研磨層可包含一複數個孔洞。在此情況下，該平均孔洞尺寸L 為5 μm至50 μm。具體地，該平均孔洞尺寸L 可為5 μm至40 μm、10 μm至40 μm或10 μm至30 μm，但其不限於此。
該緩衝層供用作為支撐該研磨層並吸收與分散被施加於該研磨層之一衝擊。
該緩衝層可包含一不織布或一麂皮，但其不限於此。
在一實施態樣中，該緩衝層可為一樹脂浸漬的不織布。該不織布可為一纖維狀的不織布，其包含一選自於由一聚酯纖維、一聚醯胺纖維、一聚丙烯纖維、一聚乙烯纖維及其等之一組合所構成的群組。
浸漬在該不織布的樹脂可包含一聚胺甲酸酯樹脂、一聚丁二烯樹脂、一苯乙烯-丁二烯共聚物樹脂、一苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物樹脂、一丙烯腈-丁二烯共聚物樹脂、一苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物樹脂、一矽氧烷橡膠樹脂、一聚酯系彈性樹脂、一聚醯胺系彈性樹脂及其等之一組合。
該緩衝層的厚度L 為0.5 mm至2.5 mm。具體地，該緩衝層的厚度L 可為0.8 mm至2.5 mm、1.0 mm至2.5 mm、1.0 mm至2.0 mm、1.2 mm至1.8 mm、1.2 mm至1.5 mm或1.2 mm至1.4 mm，但其不限於此。
該緩衝層的硬度L 可為68 Asker C至74 Asker C、69 Asker C至74 Asker C、70 Asker C至74 Asker C或71 Asker C至74 Asker C，但其不限於此。
該緩衝層的密度L 可為約0.1 g/cm3 至約0.6 g/cm3 ，例如約0.1 g/cm3 至約0.5 g/cm3 ，例如約0.1 g/cm3 至約0.4 g/cm3 ，例如約0.2 g/cm3 至約0.4 g/cm3 。
該緩衝層經受下列測量：對一初始厚度(D1L )、在施加一為800 g之重量3分鐘之後的一厚度(D2L )，及在經過為1分鐘之一回復時間之後的一厚度(D3L )。在此情況下，由以下方程式3導出的該緩衝層之一壓縮率L 可為約5%至約15%，例如約8%至約14%，例如約10%至約14%。 [方程式3] 壓縮率L (%) = (D1L – D2L )/D1L × 100
該緩衝層經受下列測量：對該初始厚度(D1L )、在施加一為800 g之重量1分鐘之後的一厚度(D4L )及在經過為1分鐘之一回復時間之後的一厚度(D5L )。在此情況下，由以下方程式4導出的該緩衝層之一彈性L 可為約91%或更小，例如約65%至約91%，例如約70%至約91%，例如約80%至約90%。 [方程式4] 彈性L (%) = (D5L – D4L )/(D1L – D4L ) × 100
若該積層滿足根據方程式1的一初始負荷阻率(LRL )及根據方程式2的一壓縮彈性(CEL )之上述範圍，以及若該緩衝層滿足根據方程式3的一壓縮率L 及根據方程式4的一彈性L 之上述範圍，則其可與該研磨層進行層壓以達到一所欲的研磨表現。該初始負荷阻率(LRL )、該壓縮彈性(CEL )、該壓縮率L 及該彈性L 能藉由綜合地控制不僅該緩衝層及該積層的組成與材料，還有該緩衝層的製程條件、後製程條件及儲存/老化條件來進行設計。
根據一實施態樣之該研磨墊中所運用的該積層可由一研磨層、一黏著層及一緩衝層所組成，其中該黏著層可插入該研磨層與該緩衝層之間。
此外，該黏著層可包含一熱熔黏著劑。
該熱熔黏著劑可為至少一選自於由一聚胺甲酸酯樹脂、一聚酯樹脂、一乙烯-乙酸乙烯酯樹脂、一聚醯胺樹脂及一聚烯樹脂所構成的群組。具體地，該熱熔黏著劑可為至少一選自於由一聚胺甲酸酯樹脂及一聚酯樹脂所構成的群組。
根據一實施態樣之該研磨墊之一彈性模數L 可為100 kgf/cm2 至160 kgf/cm2 。更具體地，該研磨墊之該彈性模數L 可為100 kgf/cm2 至150 kgf/cm2 、100 kgf/cm2 至140 kgf/cm2 或100 kgf/cm2 至130 kgf/cm2 ，但其不限於此。
若該彈性模數L 係上述範圍內，則有可能提供一能夠達到高研磨平坦化特徵及具一高研磨速率之均勻性的研磨墊。
此外，根據一實施態樣之該研磨墊可包含由一研磨層、一黏著層及一緩衝層所組成的一積層，其中該積層滿足一初始負荷阻率(LRL )及一壓縮彈性(CEL )之上述範圍。
根據一實施態樣之該研磨墊可藉由將該積層之該初始負荷阻率(LRL )及該壓縮彈性(CEL )控制至上述範圍以確保優異的研磨速率及晶圓內非均勻性。
該積層於無負荷狀態下的厚度(T1L )為2.0 mm至4.5 mm。更具體地，該積層於無負荷狀態下的厚度(T1L )可為2.0 mm至4.2 mm、2.5 mm至4.2 mm、2.8 mm至4.2 mm、3.0 mm至4.0 mm、3.2 mm至3.8 mm或3.2 mm至3.6 mm，但其不限於此。
根據一實施態樣之該研磨墊可具有對鎢(W)為3,840 Å/min或更小之一研磨速率。該研磨速率(Å/min)可由一矽晶圓之一經研磨的厚度(Å)除以一研磨時間(分鐘)而得到。
具體地，該研磨墊之對鎢的研磨速率可為100 Å/min至3,840 Å/min、200 Å/min至3,840 Å/min、500 Å/min至3,840 Å/min、700 Å/min至3,840 Å/min、1,000 Å/min至3,840 Å/min、1,500 Å/min至3,840 Å/min、2,000 Å/min至3,840 Å/min或2,500 Å/min至3,840 Å/min，但其不限於此。
若該研磨墊之該研磨速率在上述範圍之外，則諸如刮痕之缺陷會形成在將被研磨之一物體上，或該研磨表現會被劣化。
此外，根據一實施態樣之該研磨墊可具有對鎢(W)為4.3%或更小之一晶圓內非均勻性(WIWNU)。該晶圓內非均勻性(WIWNU)由以下方程式得到。 晶圓內非均勻性(WIWNU)(%) = (經研磨的厚度之標準差 (Å)/平均經研磨的厚度(Å)) × 100 (%)
具體地，該研磨墊之對鎢(W)的晶圓內非均勻性可為5.5%或更小、4.2%或更小、4.1%或更小、4.0%或更小，或者3.9%或更小，但其不限於此。
若該研磨墊之該晶圓內非均勻性係於上述範圍內，則易於平坦化需要高表面平坦度之將被研磨的一物體之表面，且有可能提供優異品質之一半導體裝置。
上面所述之該等組件的特色及該研磨墊之特徵可彼此互相組合。
另一實施態樣係提供具有優異研磨特徵之一研磨墊，諸如對氧化矽的研磨速率與晶圓內非均勻性。
根據另一實施態樣之該研磨墊包含一研磨層及一緩衝層，其中由以下方程式5定義的該緩衝層之一初始負荷阻率(LRC )為45%或更大。 [方程式5] LRC (%) =
Figure 02_image003
在方程式5，該T1C 為該緩衝層於無負荷狀態下的厚度；該T2C 為當一為30 kPa之應力負荷從該無負荷狀態被維持60秒時，該緩衝層的厚度；及該T3C 為當一為50 kPa之應力負荷從T2C 狀態被維持60秒時，該緩衝層的厚度。
具體地，該緩衝層之該初始負荷阻率(LRC )可為50%或更大、55%或更大、60%或更大、65%或更大、70%或更大、75%或更大、45%至98%、45%至95%、45%至90%、50%至90%、60%至90%或70%至90%，但其不限於此。
該初始負荷阻率(LRC )係表示一參數，其表示當一弱力及一強力被施加時，在該緩衝層之厚度上變化程度之比例。
一研磨墊(其中一具有一初始負荷阻率(LRC )滿足上述範圍之緩衝層被使用)可具有一能夠確保優異的研磨表現之支持力，同時最小化被研磨之一物體上所形成的刮傷。
在一研磨墊(其中一具有一初始負荷阻率(LRC )在上述範圍之外的緩衝層被使用)中，刮痕會形成在將被研磨之一物體上，因而劣化其品質，或該研磨速率會被劣化。
換言之，當該緩衝層之該初始負荷阻率(LRC )滿足上述範圍，對由此製備之該研磨墊有可能最小化將被研磨之一物體上所形成的刮痕，以及易於藉由其優異的研磨速率及晶圓內非均勻性而平坦化需要高度表面平坦度的材料，諸如矽晶圓。
在依據另一實施態樣之該研磨墊中所使用的緩衝層具有一為少於90%之壓縮彈性(CEC )，其由以下方程式6所定義。 [方程式6] CEC (%) =
Figure 02_image007
在方程式6，該T2C 為當一為30 kPa之應力負荷從該無負荷狀態被維持60秒時，該緩衝層的厚度；該T3C 為當一為50 kPa之應力負荷從T2C 狀態被維持60秒時，該緩衝層的厚度；及該T4C 為當該緩衝層在該應力負荷已從T3C 狀態釋放後靜置60秒，接著一為30 kPa (300 g/cm2 )之應力負荷被維持60秒時，該緩衝層的厚度。
具體地，該緩衝層之該壓縮彈性(CEC )可為89.8%或更小、88%或更小、80%或更小、10%至小於90%、20%至小於90%、30%至小於90%、40%至小於90%、20%至85%、20%至80%、30%至80%或40%至80%，但其不限於此。
該壓縮彈性(CEC )係一參數，其有關於一強力被施加至一緩衝層歷時一定的期間之後的該回復程度。
一研磨墊(其中一具有一壓縮彈性(CEC )滿足上述範圍之緩衝層被使用)可確保即使在使用一長時間後之優異的研磨表現，同時最小化將被研磨之一物體上所形成的刮傷。
在一研磨墊(其中一具有一壓縮彈性(CEC )在上述範圍之外的緩衝層被使用)中，刮痕會形成在將被研磨之一物體上，因而劣化其品質，或該研磨研磨表現會不一致。
換言之，在一研磨墊包含一緩衝層其壓縮彈性(CEC )滿足上述範圍的情況下，有可能最小化缺陷(諸如將被研磨之一物體上所形成的刮痕)，保持恆定的研磨表現且確保優異的研磨速率及研磨晶圓內非均勻性。
依據一實施態樣之該研磨墊包含一研磨層。
該研磨層在一研磨製程中與一半導體基材接觸來執行研磨。
該研磨層可包含一胺甲酸酯系聚合物。該胺甲酸酯系聚合物可由一胺甲酸酯系預聚物與一固化劑之間的固化反應所形成。具體地，該研磨層包含一組成物之一經固化產物，該組成物包含一胺甲酸酯系預聚物、一固化劑及一發泡劑，但其不限於此。
關於該預聚物、該固化劑及該發泡劑之細節係相同於上面所述。
此外，該組成物可選性地可更進一步包含一表面活性劑，且關於該表面活性劑之細節係相同於上面所述。
該研磨層的厚度C 無特別限制。具體地，該研磨層的平均厚度C 可為0.8 mm至5.0 mm、1.0 mm至4.0 mm、1.0 mm至3.0 mm、1.5 mm至3.0 mm、1.7 mm至2.7 mm或2.0 mm至3.5 mm。
該研磨層可具有一為30 Shore D至80 Shore D之硬度C 。具體地，該研磨層之一硬度C 可為40 Shore D至80 Shore D、50 Shore D至80 Shore D、40 Shore D至70 Shore D、50 Shore D至70 Shore D或55 Shore D至65 Shore D，但其不限於此。
該研磨層可包含一複數個孔洞。在此情況下，該平均孔洞尺寸C 為5 μm至50 μm。具體地，該平均孔洞尺寸C 可為5 μm至40 μm、10 μm至40 μm或10 μm至30 μm，但其不限於此。
依據一實施態樣之該研磨墊包含一緩衝層。
該緩衝層供用作為支撐該研磨層並吸收與分散被施加於該研磨層之一衝擊。
該緩衝層可包含一不織布或一麂皮，但其不限於此。
關於該緩衝層的種類、原料等的細節係相同於上面所述。
該緩衝層滿足一初始負荷阻率(LRC )及一壓縮彈性(CEC )之上述範圍。
根據一實施態樣之該研磨墊可藉由將該緩衝層之該初始負荷阻率(LRC )及該壓縮彈性(CEC )控制至上述範圍以確保優異的研磨速率及晶圓內非均勻性。
該緩衝層於無負荷狀態下的厚度(T1C )為0.5 mm至2.5 mm。更具體地，該緩衝層於無負荷狀態下的厚度(T1C )可為0.8 mm至2.5 mm、1.0 mm至2.5 mm、1.0 mm至2.0 mm、1.2 mm至1.8 mm或1.2 mm至1.4 mm，但其不限於此。
一緩衝層之該初始負荷阻率(LRC )及該壓縮彈性(CEC )能藉由綜合地控制不僅該緩衝層的組成物與材料，還有將描述如下的該緩衝層之機械性質、物理結構、製程條件、後製程條件及儲存/老化條件來進行設計。
在另一實施態樣中，該緩衝層之一硬度C 可為69 Asker C至80 Asker C、69 Asker C至78 Asker C或69 Asker C至75 Asker C，但其不限於此。
該緩衝層的密度C 可為約0.1 g/cm3 至約0.6 g/cm3 ，例如約0.1 g/cm3 至約0.5 g/cm3 ，例如約0.1 g/cm3 至約0.4 g/cm3 ，例如約0.2 g/cm3 至約0.4 g/cm3 。
該緩衝層經受下列測量：對一初始厚度(D1C )、在施加一為800 g之重量3分鐘之後的一厚度(D2C )及在經過為1分鐘之一回復時間之後的一厚度(D3C )。在此情況下，由以下方程式7導出的該緩衝層之一壓縮率C 可為約5%至約15%，例如約8%至約14%，例如約10%至約14%。 [方程式7] 壓縮率C (%) =
Figure 02_image009
該緩衝層經受下列測量：對該初始厚度(D1C )、在施加一為800 g之重量1分鐘之後的一厚度(D4C )及在經過為1分鐘之一回復時間之後的一厚度(D5C )。在此情況下，由以下方程式8導出的該緩衝層之一彈性C 可為約91%或更小，例如約65%至約91%，例如約70%至約91%，例如約80%至約90%。 [方程式8] 彈性L (%) =
Figure 02_image011
若該緩衝層滿足根據方程式5的一初始負荷阻率(LRC )及根據方程式6的一壓縮彈性(CEC )之上述範圍，以及若該緩衝層滿足根據方程式7的一壓縮率C 及根據方程式8的一彈性C 之上述範圍，則其可與該研磨層進行層壓以達到一所欲的研磨表現。該初始負荷阻率(LRc )、該壓縮彈性(CEC )、該壓縮率C 及該彈性C 能藉由綜合地控制不僅該緩衝層的組成與材料，以及該緩衝層的製程條件、後製程條件及儲存/老化條件來進行設計。
根據一實施態樣之該研磨墊進一步包含在該研磨層及該緩衝層之間的一黏著層。該黏著層可包含如上述的一熱熔黏著劑，但其不限於此。
根據一實施態樣之該研磨墊之一彈性模數C 可為80 kgf/cm2 至170 kgf/cm2 。更具體地，該研磨墊之該彈性模數C 可為90 kgf/cm2 至170 kgf/cm2 或100 kgf/cm2 至170 kgf/cm2 ，但其不限於此。
根據一實施態樣之該研磨墊可具有對氧化矽(SiOX )為2,700 Å/min或更小之一研磨速率。該研磨速率(Å/min)可由一矽晶圓之一經研磨的厚度(Å)除以一研磨時間(分鐘)而得到。
具體地，該研磨墊之對氧化矽(SiOX )的研磨速率可為100 Å/min至2,700 Å/min、200 Å/min至2,700 Å/min、500 Å/min至2,700 Å/min、700 Å/min至2,700 Å/min、1,000 Å/min至2,700 Å/min、1,000 Å/min至2,600 Å/min或1,000 Å/min至2,500 Å/min，但其不限於此。
若該研磨墊之該研磨速率在上述範圍之外，則諸如刮痕之缺陷會形成在將被研磨之一物體上，或該研磨表現會被劣化。
此外，根據一實施態樣之該研磨墊可具有對氧化矽(SiOX )為5.5%或更小之一晶圓內非均勻性(WIWNU)。該晶圓內非均勻性可由上述針對晶圓內非均勻性之方程式而得到。
具體地，該研磨墊之對氧化矽(SiOX )的晶圓內非均勻性可為5.5%或更小、5.4%或更小、5.3%或更小、5.2%或更小，或者5.0%或更小，但其不限於此。
若該研磨墊之該晶圓內非均勻性係於上述範圍內，則易於平坦化需要高表面平坦度之將被研磨的一物體之表面，且有可能提供優異品質之一半導體裝置。
上面所述之該等組件的特色及該研磨墊之特徵可彼此互相被組合。＜ 用於製備一研磨墊的方法＞
根據一實施態樣之用於製備一研磨墊的方法包含依序地或同時地混合一胺甲酸酯系預聚物、一固化劑及一發泡劑以製備一組成物；及將該組成物注入一模具內並將其固化以形成一研磨層。
該胺甲酸酯系預聚物可包含至少一異氰酸酯化合物及至少一多元醇之一反應產物。關於該異氰酸酯化合物及該多元醇的細節係相同於上面所述。
此外，若需要，包含一界面活性劑的一添加劑可進一步地加入該組成物。關於該界面活性劑的細節係相同於上面所述。
作為一實施例，該胺甲酸酯系預聚物、該固化劑及該發泡劑可實質地同時被放入該混合步驟。若該發泡劑、該界面活性劑及該惰性氣體進一步被加入，它們可實質地同時被放入該混合步驟。
作為另一實施例，該胺甲酸酯系預聚物、該發泡劑及該界面活性劑可預先混合，該固化劑或具該惰性氣體的該固化劑可隨後被引入。
該混合步驟可在一為1,000 rpm至10,000 rpm或4,000 rpm至7,000 rpm之速度下被進行。在該上述速度範圍內，可更有利於該惰性氣體及該發泡劑均勻地被分散在該組合物中。
此外，製備該組成物的步驟可在50℃至150℃的條件下進行。若有必要，其可在真空消泡條件下進行。
將該組成物注入一模具及固化其以形成一研磨層之該步驟可在60℃至150℃的溫度條件及50 kg/m2 至260 kg/m2 的壓力條件下進行。
此外，上述製備方法可進一步地包含下列步驟：切割所得到的一研磨墊之該表面、機械加工在其之該表面的槽、與一緩衝層接合、檢驗、包裝等。這些步驟可以一對於製備一研磨墊而言係慣用方式來進行。
關於根據上述製備方法所製備的該研磨墊的細節係如上述。
當該研磨墊係根據上述的製備方法製備，其可展現優異的表現，諸如研磨速率及研磨晶圓內非均勻性。此外，有可能最小化缺陷(諸如將被研磨之一物體上的刮痕)，保持恆定的研磨表現且增加該研磨墊的使用期限。因此，易於平坦化需要高表面平坦度之將被研磨的一物體之表面(諸如用於半導體裝置的一矽晶圓)，及有可能提供優異品質的一半導體裝置(諸如半導體基材)。＜ 用於製備一半導體裝置的方法＞
根據一實施態樣之用於製備一半導體裝置的方法包含使用根據一實施態樣之該研磨墊來研磨一半導體基材之該表面。
具體地，根據一實施態樣之用於製備一半導體裝置的方法包含製備一研磨墊，其包含由一研磨層、一黏著層及一緩衝層所組成的一積層；及當該研磨墊之該研磨層的表面和一晶圓的表面彼此互相接觸時，相對地旋轉它們以研磨該晶圓的表面，其中由以下方程式1定義的該積層之該初始負荷阻率(LR)為88%或更大： [方程式1] LRL (%) =
Figure 02_image001
在方程式1，該T1L 為該積層於無負荷狀態下的厚度；該T2L 為當一為30 kPa之應力負荷從無負荷狀態被維持60秒時，該積層的厚度；及該T3L 為當一為50 kPa之應力負荷從T2L 狀態被維持60秒時，該積層的厚度。
根據另一實施態樣之用於製備一半導體裝置的方法包含製備一研磨墊，其包含一積層及一緩衝層；及當該研磨墊之該研磨層的表面和一晶圓的表面彼此互相接觸時，相對地旋轉它們以研磨該晶圓的表面，其中由以下方程式5定義的該緩衝層之該初始負荷阻率(LRC )為45%或更大： [方程式5] LRC (%) =
Figure 02_image003
在方程式5，該T1C 為該緩衝層於無負荷狀態下的厚度；該T2C 為當一為30 kPa之應力負荷從該無負荷狀態被維持60秒時，該緩衝層的厚度；及該T3C 為當一為50 kPa之應力負荷從T2C 狀態被維持60秒時，該緩衝層的厚度。
圖1示意地說明根據一實施態樣之用於製備一半導體裝置的方法。參照圖1，一旦將根據一實施態樣的該研磨墊(110)附接至一平台(120)，一半導體基材(130)被設置在該研磨墊(110)上。在此情況下，該半導體基材(130)的表面係與該研磨墊(110)的研磨表面直接接觸。一研磨漿料(150)可經由一噴嘴(140)被噴灑在該研磨墊上以供研磨。經由該噴嘴(140)所供應的該研磨漿料(150)之流速可根據目的在約10 cm3 /min至約1,000 cm3 /min的一範圍內進行選擇。例如，其可為約50 cm3 /min至約500 cm3 /min，但其不限於此。
然後，該半導體基材(130)和該研磨墊(110)彼此相對地旋轉，使得該半導體基材(130)的表面被研磨。在此情況下，該半導體基材(130)的旋轉方向和該研磨墊(110)的旋轉方向可為相同方向或相反方向。該半導體基板(130)和該研磨墊(110)的旋轉速度可根據目的在約10 rpm至約500 rpm的一範圍內進行選擇。例如，其可為約30 rpm至約200 rpm，但其不限於此。
安裝在研磨頭(160)上的該半導體基材(130)以一預定負荷被壓在該研磨墊(110)的研磨表面以和其接觸，接著其表面可被研磨。藉由該研磨頭(160)經由該半導體基材(130)的表面所施加至該研磨墊(110)的研磨表面上的負荷可根據目的在約1 gf/cm2 至約1,000 gf/cm2 的一範圍內進行選擇。例如，其可為約10 gf/cm2 至約800 gf/cm2 ，但其不限於此。
在一實施態樣中，為了保持該研磨墊(110)的研磨表面呈一適用於研磨的狀態，該用於製造一半導體裝置的方法可進一步地包含在研磨該半導體基材(130)的同時，以一調節器(170)加工該研磨墊(110)的研磨表面。
在根據一實施態樣的該研磨墊中，將該緩衝層及積層之初始負荷阻率(LRC )及初始負荷阻率(LRL )進行調整，從而增加對鎢和氧化矽的研磨速率與晶圓內非均勻性。因此，有可能使用該研磨墊來有效地製造優異品質的一半導體裝置。
以下，本發明藉由實施例進行詳細地說明。以下實施例旨在進一步地說明本發明，且該等實施例之範疇不限於此。＜ 實施例＞ 實施例1 1-1：該裝置的配置
在配備有用於一胺甲酸酯系預聚物、一固化劑、一惰性氣體和一反應速率控制劑的饋送管線之一鑄造機中，具有9.1重量%的一未反應NCO含量之一預聚物組成物(SKC)被填至預聚物槽，且雙(4-胺基-3-氯苯基)甲烷(Ishihara)被填至固化劑槽。氮(N2 )預備作為一惰性氣體。此外，以100重量份的該胺甲酸酯系預聚物為基礎，1重量份的一固相發泡劑(AkzoNobel)預先與1重量份的一矽氧烷系表面活性劑(Evonik)進行混合，接著被填至該預聚物槽內。 1-2：一研磨墊的製備
該等原物料當在經由個別的饋送管線以恆定的速率被饋送至混合頭時進行攪拌。在此情況下，該預聚物與該固化劑以1:1之當量比例被饋送。氮(N2)，一惰性氣體，以1 公升/min之速率被饋送。該等經混合的原物料以10 kg/min之填充速率注入至已預熱至120℃的一模具(1,000 mm × 1,000 mm × 3 mm)內且在120℃下鑄造以得到一模製品。然後，該模製品之頂部和底部各被研磨0.5 mm之厚度以得到具有2 mm之厚度的一研磨層。
此外，一緩衝層(其中一聚酯纖維不織布以一聚胺甲酸酯樹脂浸漬)，尤其是具有如下表1所示的一硬度、一厚度、一初始負荷阻率及一壓縮彈性模數之一緩衝層被選擇，且使用一熱熔黏著劑將該研磨層與該緩衝層進行層壓以製備一研磨墊。 實施例2
一研磨墊係以與實施例1相同的方式進行製備，除了具有如下表1所示的一硬度、一厚度、一初始負荷阻率及一壓縮彈性模數之一緩衝層被選擇及使用。 實施例3 3-1：該裝置的配置
在實施例1的該鑄造機中，用於該惰性氣體的饋送管線被切斷。具有為9.1重量%之一NCO含量的PUGL-600D (由SKC所製造，具為1,500 g/mol之重量平均分子量)被填至該預聚物槽，及4,4'-亞甲基雙(2-氯苯胺) (由TCI (Tokyo Chemical Industry)所製造)被填至該固化劑槽。再者，以100重量份之已被填入該預聚物槽的該胺甲酸酯系預聚物為基礎，2重量份的一固相發泡劑(AkzoNobel)預先被混合。 3-2：一研磨墊的製備
該等原物料在經由個別的饋送管線以恆定的速率被饋送至該混合頭時進行攪拌。在此情況下，該預聚物與該固化劑以1:1之當量比例被饋送。該等經混合的原物料以10 kg/min之填充速率被注入至已預熱至120℃的一模具(1,000 mm × 1,000 mm × 3 mm)內且在120℃下鑄造以得到一模製品。然後，該模製品之頂部和底部各被研磨0.5 mm之厚度以得到具有2 mm之厚度的一研磨層。
此外，一緩衝層(其中一聚酯纖維不織布以一聚胺甲酸酯樹脂浸漬)，尤其是具有如下表1所示的一硬度、一厚度、一初始負荷阻率及一壓縮彈性模數之一緩衝層被選擇，且使用一熱熔黏著劑將該研磨層與該緩衝層進行層壓以製備一研磨墊。 實施例4
一研磨墊係以與實施例3相同的方式來進行製備，除了具有如表1所示的一硬度、一厚度、一初始負荷阻率及一壓縮彈性模數之一緩衝層被選擇及使用。 比較例1
一研磨墊係以與實施例1相同的方式來進行製備，除了具有如表1所示的一硬度、一厚度、一初始負荷阻率及一壓縮彈性模數之一緩衝層被選擇及使用。 比較例2
一研磨墊係以與實施例3相同的方式來進行製備，除了具有如表1所示的一硬度、一厚度、一初始負荷阻率及一壓縮彈性模數之一緩衝層被選擇及使用。 實施例5
一研磨墊係以與實施例1相同的方式來進行製備。
接著，一緩衝層(其中一聚酯纖維不織布以一聚胺甲酸酯樹脂浸漬)，尤其是具有如下表2所示的一硬度之一緩衝層被選擇，且使用一熱熔黏著劑將該研磨層與該緩衝層進行層壓以製備一研磨墊，其包含具有如下表2所示的厚度、初始負荷阻率及壓縮彈性之一積層。 實施例6
一研磨墊係以與實施例5相同的方式來進行製備，除了該等經混合的原物料以10 kg/min之一填充速率被注入至已預熱至80℃的一模具(1,000 mm × 1,000 mm × 3 mm)內且在120℃下鑄造以得到一模製品，以及具有如下表2所示的一硬度之一緩衝層被選擇，且使用一熱熔黏著劑將該研磨層與該緩衝層進行層壓以製備一研磨墊，其包含具有如下表2所示的厚度、初始負荷阻率及壓縮彈性之一積層。 實施例7
一研磨墊係以與實施例5相同的方式來進行製備，除了具有如下表2所示的一硬度之一緩衝層被選擇，且使用一熱熔黏著劑將該研磨層與該緩衝層進行層壓以製備一研磨墊，其包含具有如下表2所示的厚度、初始負荷阻率及壓縮彈性之一積層。 實施例8
一研磨墊係以與實施例4相同的方式來進行製備。
接著，一緩衝層(其中一聚酯纖維不織布以一聚胺甲酸酯樹脂浸漬)，尤其是具有如下表2所示的一硬度之一緩衝層被選擇，且使用一熱熔黏著劑將該研磨層與該緩衝層進行層壓以製備一研磨墊，其包含具有如下表2所示的厚度、初始負荷阻率及壓縮彈性之一積層。 實施例9
一研磨墊係以與實施例8相同的方式來進行製備，除了該等經混合的原物料以10 kg/min之填充速率被注入至已預熱至80℃的一模具(1,000 mm × 1,000 mm × 3 mm)內且在120℃下鑄造以得到一模製品，及具有如下表2所示的一硬度之一緩衝層被選擇，且使用一熱熔黏著劑將該研磨層與該緩衝層進行層壓以製備一研磨墊，其包含具有如下表2所示的厚度、初始負荷阻率及壓縮彈性之一積層。 實施例10
一研磨墊係以與實施例8相同的方式來進行製備，除了具有如下表2所示的一硬度之一緩衝層被選擇，且使用一熱熔黏著劑將該研磨層與該緩衝層進行層壓以製備一研磨墊，其包含具有如下表2所示的厚度、初始負荷阻率及壓縮彈性之一積層。 比較例3
一研磨墊係以與實施例5相同的方式來進行製備，除了具有如下表2所示的一硬度之一緩衝層被選擇，且使用一熱熔黏著劑將該研磨層與該緩衝層進行層壓以製備一研磨墊，其包含具有如下表2所示的厚度、初始負荷阻率及壓縮彈性之一積層。 比較例4
一研磨墊係以與實施例8相同的方式來進行製備，除了具有如下表2所示的一硬度之一緩衝層被選擇，且使用一熱熔黏著劑將該研磨層與該緩衝層進行層壓以製備一研磨墊，其包含具有如下表2所示的厚度、初始負荷阻率及壓縮彈性之一積層。＜ 測試例＞
在實施例1至10及比較例1至4所製備的該等研磨墊係針對以下物理特性進行測量及評估。結果顯示於下表1及2中。 評估例1：硬度
該等緩衝層之樣品各被切割至5 cm × 5 cm (厚度：如表1及2所示)且在25℃之一溫度下被儲存12小時以使用一硬度試驗機測量該Asker C硬度。 評估例2：初始負荷阻率(%)
該等緩衝層及積層之樣品各被切割至5 cm × 5 cm(厚度：如表1及2所示)。於無負荷狀態下量測該緩衝層的厚度及該積層的厚度，而它們分別稱為T1C (mm)及T1L (mm)。當一為30 kPa之應力負荷從該無負荷狀態被維持60秒時量測該緩衝層的厚度及該積層的厚度，而它們分別稱為T2C (mm)及T2L (mm)。當一為50 kPa之應力負荷分別從T2C 及T2L 之的狀態被維持60秒時量測該緩衝層的厚度及該積層的厚度，而它們分別稱為T3C (mm)及T3L (mm)。接著，初始負荷阻率(LRC 、LRL )係根據以下方程式1及5來計算。 [方程式1] LRL (%) =
Figure 02_image013
[方程式5] LRC (%) =
Figure 02_image015
評估例3：壓縮彈性(%)
該等緩衝層及積層之樣品各被切割至5 cm × 5 cm (厚度：如表1及2所示)。當一為30 kPa之應力負荷從該無負荷狀態被維持60秒時量測該緩衝層的厚度及該積層的厚度，而它們分別稱為T2C (mm)及T2L (mm)。當一為50 kPa之應力負荷分別從T2C 及T2L 之的狀態被維持60秒時量測該緩衝層的厚度及該積層的厚度，而它們分別稱為T3C (mm)及T3L (mm)。當該緩衝層及該積層在該應力負荷已分別從T3C 及T3L 之的狀態釋放後靜置60秒，接著一為30 kPa(300 g/cm2 )之應力負荷被維持60秒時量測該緩衝層的厚度及該積層的厚度，而它們分別稱為T4C (mm)及T4L (mm)。接著，壓縮彈性(CEC 、CEL )係根據以下方程式2及6來計算。 [方程式2] CEL (%) =
Figure 02_image005
[方程式6] CEC (%) =
Figure 02_image017
評估例4：彈性模數
該等研磨墊之樣品各被切割至4 cm × 1 cm (厚度：如表1及2所示)。當使用一通用試驗機(UTM)以50 mm/min之速度來測試該樣品，該模數被測量為在70%的伸長量和在20%的伸長量之間的斜率。 評估例5：研磨速率
對實施例1至4及比較例1及2，以以下方式來評估研磨速率。
一具有300 mm之直徑的矽晶圓被置於一CMP研磨機中，該矽晶圓具有藉由一TEOS-電漿CVD製程所形成的一氧化矽(SiOX )層。然後，該矽晶圓被置於在與該研磨墊附接的平台上同時該矽晶圓之氧化矽層面向下。然後，該氧化矽層在一為1.4 psi之研磨負荷下進行研磨同時該平台以115 rpm的速度進行旋轉60秒且一煅燒二氧化矽漿料以190 ml/min之速率被供應至該研磨墊上。當該研磨完成時，該矽晶圓自載體分離，將之安置於一旋轉乾燥器，以去離子水(DIW)清洗，接著以空氣進行乾燥15秒。該經乾燥的矽晶圓於該研磨之前與之後的膜厚度之變化係使用一光譜反射儀式厚度測量儀器(製造商：Keyence，型號：SI-F80R)來進行測量。該研磨速率使用以下方程式來計算。 研磨速率(Å/min)=一矽晶圓之經研磨的厚度(Å)/研磨時間(分鐘) 評估例6：研磨速率
對實施例5至10及比較例3及4，以以下方式來評估研磨速率。
一具有300 mm的直徑之矽晶圓被置於一CMP研磨機中，該矽晶圓具有藉由一CVD製程所形成的一鎢(W)層。然後，該矽晶圓被置於在與該研磨墊附接的平台上同時該矽晶圓之鎢(W)層面向下。然後，該鎢(W)層在一為2.8 psi之研磨負荷下進行研磨同時該平台以115 rpm的速度進行旋轉30秒且一經煆燒之二氧化矽漿料以190 ml/min之速率被供應至該研磨墊上。當該研磨完成時，該矽晶圓自該載體分離，將之固定於一旋轉乾燥器，以去離子水(DIW)清洗，接著以空氣進行乾燥15秒。該經乾燥的矽晶圓於該研磨之前與之後的膜厚度之變化係使用一接觸式片電阻測量儀器(具有一四點探針)來進行測量。該研磨速率使用測試例5之方程式來計算。 評估例7：晶圓內非均勻性
具有以與測試例5相同的方式製備的一氧化矽(SiOx)層之矽晶圓(其上已形成1 µm (10,000 Å)之熱氧化物層)係在如上所述的研磨條件下進行研磨1分鐘。測量該晶圓於98點的同平面膜厚度，以藉由以下方程式來計算出晶圓內非均勻性(WIWNU)。 晶圓內非均勻性(WIWNU)(%) = (經研磨的厚度之標準差 (Å)/平均經研磨的厚度(Å)) × 100 (%)
此外，對於其上形成一鎢(W)層之矽晶圓，其係以與測試例6相同的方式進行製備，該研磨晶圓內非均勻性係藉由相同的方式進行測量。 晶圓內非均勻性(WIWNU)(%) = (經研磨的厚度之標準差 (Å)/平均經研磨的厚度(Å)) × 100 (%) [表1]
  緩衝層 彈性模數 研磨速率 晶圓內非均勻性
厚度 (mm) 硬度 (Asker C) 初始負荷阻率(%) 壓縮彈性(%) (kgf/cm2 ) SiOx (Å/min) SiOx (%)
實施例1 1.339 71.550 81.60 73.91 119.3 2,486 4.8
實施例2 1.339 70.954 78.95 54.17 105.6 2,348 4.9
實施例3 1.339 70.049 87.10 87.50 130.0 2,273 3.0
實施例4 1.502 69.445 45.63 89.74 165.3 2,645 5.2
比較例1 1.540 68.945 42.56 93.32 172.5 2,751 5.8
比較例2 1.463 68.514 38.95 94.83 194.6 2,864 5.6
[表2]
緩衝層 積層 彈性模數 研磨速率 晶圓內非均勻性
硬度 (Asker C) 厚度 (mm) 初始負荷阻率(%) 壓縮彈性(%) (kgf/cm2 ) W (Å/min) W (%)
實施例5 71.55 3.413 94.96 83.33 119.3 3,724 3.2
實施例6 71.2 3.411 91.80 90.00 130 3,324 3.8
實施例7 71.75 3.412 94.74 77.78 105 3,806 3.1
實施例8 71.11 3.411 91.13 90.91 125.2 3,357 3.4
實施例9 71.32 3.407 94.64 88.89 120.3 3,345 3.9
實施例10 73.9 3.405 95.76 71.43 110.5 3,797 3.5
比較例3 74.5 3.416 87.83 28.57 95.2 3,842 4.5
比較例4 74.2 3.419 38.46 46.88 80.4 3,905 4.7
如上面表1及2中所示，相較於比較例1至4之該等研磨墊，實施例1至10之該等研磨墊在研磨速率及晶圓內非均勻性上係優異的。
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示意地說明依據一實施態樣之用於製備一半導體裝置之方法。
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

Claims (9)

  1. 一種研磨墊，其包含由一研磨層、一黏著層及一緩衝層所組成的一積層，其中該緩衝層之硬度為68 Asker C至74 Asker C，且其中由以下方程式1定義的該積層之一初始負荷阻率(LRL)為88%或更大：
    Figure 110109393-A0305-02-0032-1
     在方程式1，該T1L為該積層於無負荷狀態下的厚度，該T2L為當一為30kPa之應力負荷從該無負荷狀態被維持60秒時，該積層的厚度，及該T3L為當一為50kPa之應力負荷從T2L狀態被維持60秒時，該積層的厚度。
  2. 如請求項1所述的研磨墊，其中由以下方程式2定義的一壓縮彈性(CEL)為50%或更大：
    Figure 110109393-A0305-02-0032-2
     在方程式2，該T4L為當該積層在該應力負荷已從T3L狀態釋放後靜置60秒，接著一為30kPa之應力負荷被維持60秒時，該積層的厚度。
  3. 如請求項1所述的研磨墊，其中該積層於無負荷狀態下之厚度(T1L)為2.0mm至4.5mm。
  4. 如請求項1所述的研磨墊，其具有100kgf/cm2至160kgf/cm2之彈性模數。
  5. 如請求項1所述的研磨墊，其對鎢(W)具有3,840Å/min或更小之研磨速率，及對鎢(W)具有4.3%或更小之晶圓內非均勻性。
  6. 如請求項1所述的研磨墊，其中該研磨層包含一組成物之一經固化產物，該組成物包含一胺甲酸酯系預聚物、一固化劑及一發泡劑，且符合以 下(i)、(ii)及(iii)中之至少一者：(i)該胺甲酸酯系預聚物包含至少一異氰酸酯化合物及至少一多元醇之一反應產物，(ii)該固化劑係至少一選自於由一胺化合物及一醇化合物所構成的群組，及(iii)該發泡劑係至少一選自於由一固相發泡劑及一氣相發泡劑所構成的群組。
  7. 一種研磨墊，其包含一研磨層及一緩衝層，其中該緩衝層之硬度為69 Asker C至80 Asker C，且其中由以下方程式5定義的該緩衝層之一初始負荷阻率(LRC)為45%或更大：
    Figure 110109393-A0305-02-0033-3
     在方程式5，該T1C為該緩衝層於無負荷狀態下的厚度，該T2C為當一為30kPa之應力負荷從該無負荷狀態被維持60秒時，該緩衝層的厚度，及該T3C為當一為50kPa之應力負荷從T2C狀態被維持60秒時，該緩衝層的厚度。
  8. 如請求項7所述的研磨墊，其中由以下方程式6定義的該緩衝層之一壓縮彈性(CEC)為少於90%：
    Figure 110109393-A0305-02-0033-5
     在方程式6，該T4C為當該緩衝層在該應力負荷已從T3C狀態釋放後靜置60秒，接著一為30kPa(300g/cm2)之應力負荷被維持60秒時，該緩衝層的厚度。
  9. 一種用於製備一半導體裝置之方法，其包含： 製備一研磨墊，其包含由一研磨層、一黏著層及一緩衝層所組成的一積層；及當該研磨墊之該研磨層的表面和一晶圓的表面彼此互相接觸時，相對地旋轉它們以研磨該晶圓的表面，其中該緩衝層之硬度為68 Asker C至74 Asker C，且其中由方程式1定義的該積層之一初始負荷阻率(LRL)為88%或更大：
    Figure 110109393-A0305-02-0034-6
     在方程式1，該T1L為該積層於無負荷狀態下的厚度，該T2L為當一為30kPa之應力負荷從無負荷狀態被維持60秒時，該積層的厚度，及該T3L為當一為50kPa之應力負荷從T2L狀態被維持60秒時，該積層的厚度。
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