TWI830241B - 拋光系統、拋光墊以及半導體裝置的製造方法 - Google Patents

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TWI830241B TW111119578A TW111119578A TWI830241B TW I830241 B TWI830241 B TW I830241B TW 111119578 A TW111119578 A TW 111119578A TW 111119578 A TW111119578 A TW 111119578A TW I830241 B TWI830241 B TW I830241B
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Abstract

本發明關於一種拋光系統和應用該拋光系統的半導體裝置的製造方法，該拋光系統最大化拋光墊附著並拆卸於平板的準確性和容易性，包括在上部安裝有拋光墊的平板和安裝到所述平板上的拋光墊，所述拋光墊包括拋光面和作為所述拋光面的相反面的平板附著面，所述平板附著面包括至少一個陰刻部，所述平板包括至少一個陽刻部，並且所述陽刻部和所述陰刻部為相互互補結合結構。

Description

拋光系統、拋光墊以及半導體裝置的製造方法
本發明關於一種應用於拋光製程的拋光系統，並且關於一種應用於所述拋光系統的拋光墊和應用所述拋光系統的半導體裝置的製造方法。
化學機械平坦化(Chemical Mechanical Planarization；CMP)或者化學機械拋光(Chemical Mechanical Polishing；CMP)製程可以在各種技術領域中用於各種目的。CMP製程在拋光對象的規定的被拋光面上進行，可以用於平坦化被拋光面、除去凝集的物質、解決晶格損傷、去除劃痕與污染源等。
半導體製程的CMP製程技術可根據拋光對象膜質或者拋光後的表面的形狀來進行分類。例如，可以按拋光對象膜質分為單晶矽(single silicon)或者多晶矽(poly silicon)，也可以按雜質的種類分為各種氧化膜或者鎢(W)、銅(Cu)、鋁(Al)、釕(Ru)、鉭(Ta)等金屬膜CMP製程。並且，還可以按拋光後的表面的形狀來分為改善基板表面的粗糙度的製程、平坦化多層電路佈線導致的段差的製程、以及用於拋光後選擇性形成電路佈線的裝置分離製程。
可以在半導體裝置的製造過程中多次應用CMP製程。半導體裝置包括多個層，並且每個層都包括複雜且微細的電路圖案。另外，在最近的半導體裝置中，單個晶片大小減小，且各層的圖案都向著更複雜且微細的方向進化。因此，在半導體裝置的製備過程中，CMP製程的目的已經擴展到不僅包括電路佈線的平坦化，還包括電路佈線的分離及佈線表面的改善等，其結果正在要求更加精密可靠的CMP性能。
這種用於CMP製程的拋光墊作為通過摩擦來將被拋光面加工至目 的水平的製程用部件，在拋光後的被拋光對象的厚度均勻度、被拋光面的平坦度、拋光品質等方面可視為最重要的因素之一。
一實施例旨在提供一種拋光系統，其作為能夠準確地附著並容易地拆卸拋光墊的拋光系統，在系統壽命(life time)延長的同時拋光效率大大提升，從而能夠在拋光率、拋光平坦度以及缺陷防止方面最終實現優異的拋光性能。
另一實施例旨在提供一種拋光墊，其作為最適合應用於所述拋光系統的拋光墊，在自身的物性和結構方面，能夠最大化所述拋光系統的效率。
又另一實施例旨在提供一種製程方法，其作為應用所述拋光系統和所述拋光墊的半導體裝置的製造方法，在需進行微細且精密的製程控制(control)的半導體製程中，應用最佳的所述拋光墊和利用該拋光墊的所述拋光系統，其結果，大大提升半導體裝置製造製程的效率，並且完成拋光的半導體基板的表面可以實現優異的物性。
在一實施例中，提供一種拋光系統，包括：平板，上部安裝有拋光墊，以及拋光墊，安裝於所述平板上；所述拋光墊包括拋光面和作為所述拋光面的相反面的平板附著面，所述平板附著面包括至少一個陰刻部，所述平板包括至少一個陽刻部，所述陽刻部和所述陰刻部為相互互補結合結構。
所述平板附著面包括至少兩個陰刻部，對於至少兩個所述陰刻部中的任意第一陰刻部和第二陰刻部，當將從各自的中心到所述平板附著面上所述拋光墊的中心的直線稱為第一直線和第二直線時，所述第一直線和所述第二直線所形成的內角θ可以滿足以下第1式，第1式：-1<cosθ<1。
所述拋光墊包括：拋光層，包括所述拋光面，以及緩衝層，包括所述平板附著面；所述陰刻部的深度D2與所述緩衝層的厚度D3和所述拋光墊的厚度D1可以滿足以下第2式的相關關係，第2式：D3<D2<D1。
所述拋光墊包括：拋光層，包括所述拋光面，以及緩衝層，包括所述平板附著面；所述拋光面包括深度比所述拋光層的厚度小的至少一個凹槽，所述陰刻部的深度D2與所述拋光層的厚度D4、所述凹槽的深度d1以及所述拋光墊的厚度D1可以滿足以下第3式的相關關係，
Figure 111119578-A0305-02-0005-1
所述平板附著面包括中心區域和邊緣區域，所述邊緣區域為從所述平板附著面的邊緣向所述拋光墊的中心的直線距離為第一直線距離R1的區域，當從所述平板附著面的邊緣到所述拋光墊的中心的直線距離為第二直線距離R2時，所述第一直線距離R1與所述第二直線距離R2之比為0.2：1至0.5：1，所述陰刻部可以位於所述邊緣區域。
在另一實施例中，提供一種拋光墊，包括：拋光面和作為所述拋光面的相反面的平板附著面；所述平板附著面包括至少一個陰刻部，所述陰刻部與通過所述平板附著面安裝的平板上的陽刻部具有互補結合結構。
所述拋光墊包括：拋光層，包括所述拋光面，以及緩衝層，包括所述平板附著面；所述陰刻部的深度D2與所述緩衝層的厚度D3和所述拋光墊的厚度D1可以滿足以下第2式的相關關係，第2式：D3<D2<D1。
所述拋光墊包括：拋光層，包括所述拋光面，以及緩衝層，包括所 述平板附著面；所述拋光面包括深度比所述拋光層的厚度小的至少一個凹槽，所述陰刻部的深度D2與所述拋光層的厚度D4，所述凹槽的深度d1以及所述拋光墊的厚度D1可以滿足以下第3式的相關關係：
Figure 111119578-A0305-02-0006-2
在所述拋光墊中，所述拋光層包含含有氨基甲酸乙酯類預聚物的預備組合物的固化物，並且所述預備組合物中的異氰酸酯基含量可以為5重量%至11重量%。
所述拋光面包括兩個以上所述凹槽，所述凹槽的深度為100μm至1500μm，寬度為100μm至1000μm，相鄰的兩個凹槽之間的間距可以為2mm至70mm。
在又另一實施例中，提供一種半導體裝置的製造方法，其包括：將包括拋光面和作為所述拋光面的相反面的平板附著面的拋光墊結合於平板上的步驟，以及將拋光對象的被拋光面設置成與所述拋光面接觸後，在加壓條件下使所述拋光墊和所述拋光對象彼此相對旋轉的同時拋光所述拋光對象的步驟；所述拋光對象包括半導體基板，所述平板附著面包括至少一個陰刻部，所述平板包括至少一個陽刻部，在將所述拋光墊結合於所述平板上的步驟中，使所述陽刻部和所述陰刻部相互接合。
所述拋光對象的被拋光面加壓到所述拋光層的拋光面的荷重可以為0.01psi至20psi。
所述拋光墊和所述拋光對象的旋轉速度分別可以為10rpm至500rpm。
所述拋光系統具有可以通過所述陰刻部和所述陽刻部的互補結合結構來將拋光墊準確地附著於平板並容易地從所述平板拆卸的優點，由此防止 平板的損傷和變形從而延長系統壽命，同時可以通過縮短製程時間等大大提升製程效率來在拋光率、拋光平坦度以及缺陷防止方面最終實現優異的拋光性能。
所述拋光墊通過其適當設計的結構和組成特性作為最適合所述拋光系統的拋光墊發揮功能，其結果，不僅能夠極大化所述拋光系統的效率，還能夠根據所述拋光墊本身提供的表面來大大提升應用拋光墊的半導體製程的拋光合格率和性能。
所述半導體裝置的製造方法作為應用所述拋光系統和所述拋光墊的製造製程，能夠通過所述拋光墊和應用該拋光墊的所述拋光系統來實現微細且精密的製程控制。其結果，大大提升製造製程的效率，並且完成拋光的半導體基板的表面在拋光平坦度和缺陷防止等方面實現優異的物性，從而半導體裝置的品質可以大大提升。
10:拋光層
11:拋光面
12:平板附著面
20:緩衝層
30:第一黏合層
40:第二黏合層
101:第一陰刻部
102:第二陰刻部
110:拋光墊
111:陰刻部
112:凹槽
120:平板
121:陽刻部
130:半導體基板
140:供給噴嘴
150:拋光漿料
160:拋光頭
170:修整器
200:拋光系統
L1:第一直線
L2:第二直線
D1:拋光墊的厚度
D2:陰刻部的深度
D3:緩衝層的厚度
D4:拋光層的厚度
R1:第一直線距離
R2:第一直線距離
X:拋光墊110的中心
CA:中心區域
EA:邊緣區域
d1:凹槽的深度
w1:凹槽的寬度
p1:凹槽的間距
θ:內角
圖1是概略性地示出所述一實施例的所述拋光系統的立體透視圖。
圖2是一實施例的所述陰刻部的放大立體圖。
圖3是概略性地示出一實施例的拋光墊的平板附著面的俯視圖。
圖4是概略性地示出針對一實施例的拋光墊對應於圖3的A-A'的厚度方向剖視圖。
圖5A和圖5B概略性地示出對應於圖3的A-A’的所述拋光墊的厚度方向剖視圖。
圖6是概略性地示出一實施例的所述半導體裝置的製造方法的示意圖。
圖7A至圖7F是概略性地示出根據陰刻部的位置的實施例的所述陰刻部之間形成的角度的圖。
根據下面的實施例，將更清楚地理解本發明的優點、特徵以及其實 現方法。然而，本發明不限於以下示例性實施方式，而是可按照各種不同的形式來實現，提供這些示例性實施方式僅為了使本發明更完整，並向本發明所屬領域的普通技術人員充分地提供本發明的範疇，並且本發明將由所附權利要求來限定。
為了清楚地表達圖中的各個層和區域，將厚度進行放大並示出。並且在圖式中，為了方便說明，將部分層和區域的厚度誇大示出。在整個說明書中，相同的元件符號表示相同的構成要素。
另外，在本說明書中，當層、膜、區域、板等的一部分被稱為在另一部分的“上面”或者“上方”時，這不僅包括直接位於另一部分“上方”的情況，還包括中間還有其他部分的情況。相反，當某個部分被稱為直接位於另一部分“上方”時，意味著中間沒有其他部分。同時，當層、膜、區域、板等的一部分被稱為在另一部分的“下面”或者“下方”時，這不僅包括直接位於另一部分“下方”的情況，還包括中間還有其他部分的情況。相反，當某個部分被稱為直接位於另一部分“下方”時，意味著中間沒有其他部分。
在一實施例中，提供一種拋光系統，包括：平板，上部安裝有拋光墊，以及拋光墊，安裝於所述平板上；所述拋光墊包括拋光面和作為所述拋光面的相反面的平板附著面，所述平板附著面包括至少一個陰刻部，所述平板包括至少一個陽刻部，所述陽刻部和所述陰刻部為相互互補結合結構。
圖1是概略性地示出拋光系統200的一實施例的立體透視圖。參照圖1，所述拋光系統200包括平板120和拋光墊110，所述拋光墊包括拋光面11和作為所述拋光面11的相反面的平板附著面12。
所述平板120包括至少一個陽刻部121，所述平板附著面12包括至少一個陰刻部111，並且所述陽刻部121和所述陰刻部111為相互互補結合結構。
這種拋光系統200可以應用於不同的技術領域，例如，可以應用於半導體裝置的製造製程從而實現優異的拋光性能。在應用所述陽刻部121和所述 陰刻部111的互補結合結構的拋光系統200中，可以準確地拆卸和附著所述拋光墊110，與此同時，可以在拋光性能不因結構不均勻而降低的情況下實現優異的拋光平坦度和缺陷防止效果。
近來，隨著半導體裝置的高集成化，對其結構的精確性的要求水平大大提升。具體而言，由於最近需在半導體裝置中形成數奈米(nm)水平的複雜電路，因此在製造製程中需要進行精確且微細的控制。由此在半導體薄膜的平坦化製程中，極其微小的差異也可能導致不良率發生較大的差異。
所述拋光系統200可以用作所述半導體裝置製造製程中各種薄膜的平坦化作業的製程要素。所述拋光系統200中的所述拋光墊110以在半導體基板的表面實質上直接施加物理力的方式應用於製程，因此其微細的結構差異也可能導致半導體裝置的不良率發生較大差異。參照圖1，所述拋光墊110的所述平板附著面12包括至少一個陰刻部111，所述陰刻部111可視為對所述拋光墊110的整體平面結構賦予不均勻性的要素。考慮到在加壓條件下在所述拋光墊110的拋光面11上拋光半導體基板的製程，這種局部上的結構不均勻要素可能對所述半導體基板的局部提供不同的物理影響力，這可能不利於應均勻地平坦化所述半導體基板的拋光表面整體的拋光製程的目的。
然而，一實施例的所述拋光系統200的技術意義在於，通過下面詳細說明的特徵，使得所述陰刻部111和所述陽刻部121的互補結合結構僅對半導體基板的拋光製程產生積極的影響力。具體而言，通過所述拋光系統200，可以在半導體製造製程中準確地拆卸、附著所述拋光墊110，與此同時，所述拋光墊110和所述平板120在整體面積上向作為拋光對象的半導體基板提供均勻的彈力和剛性支撐，從而能夠實現優異的拋光平坦度和缺陷防止效果。
參照圖1和圖3，在一實施例的所述拋光系統200中，所述拋光墊110的平板附著面12包括至少兩個陰刻部111，對於至少兩個所述陰刻部111中的任意第一陰刻部101和第二陰刻部102，當將從各自的中心到所述平板附著面12上 所述拋光墊110的中心X的直線分別稱為第一直線L1和第二直線L2時，所述第一直線L1和所述第二直線L2形成的內角θ可以滿足以下第1式。
第1式：-1<cosθ<1
所述陰刻部111的“中心”是指二等分所述陰刻部111的平面形狀的中心線上的中點。例如，如圖1和圖3所示，當所述陰刻部111的平面形狀為對稱的扇形形狀時，扇形的頂點可以為所述陰刻部111的中心。
所述平板附著面12上所述拋光墊110的“中心”是指從所述拋光墊110的重心到所述平板附著面12的垂直線與所述平板附著面12的交點。
所述第一直線L1和所述第二直線L2形成的“內角”是指以所述平板附著面12上的所述拋光墊110的中心為基準，兩條直線所形成的兩個角度中相對較小的角度。
例如，如圖1所示，當所述拋光墊110在所述平板附著面12上包括3個陰刻部111時，在對其中任意兩個陰刻部(101、102)取到達所述平板附著面12上的所述拋光墊110的中心的直線(L1、L2)時，這兩條直線所形成的內角θ可以滿足所述第1式的值。即在3個所述陰刻部111中的任意兩個陰刻部(101、102)的情況下，對其的兩條直線(L1、L2)所形成的內角θ不會是180°。通常，當將拋光墊附著於平板時，以如下方式進行附著：首先，通過剝離預先設置在所述拋光墊的平板附著面上的離型膜的一部分來將其附著於平板的相應位置處，然後通過剝離離型膜的剩餘部分來將與進行剝離的部分相應的平板附著面附著於平板，這時對於至少兩個以上的陰刻部111，在任意兩個陰刻部位於相互對稱的位置處，即兩條直線(L1、L2)所形成的內角滿足180°的位置處的情況下，可能發生將第一個陰刻部首先附著於平板後，難以準確地附著第二個陰刻部的位置的問題。即可以通過以所述第一直線L1和所述第二直線L2所形成的內角滿足所述第1式的條件的方式設置多個陰刻部來提升與所述平板上多個陽刻 部分別對應地附著的方面的準確性。
圖2是一實施例的所述拋光墊110的放大立體圖。參照圖2，所述拋光墊110包括具有所述拋光面11的拋光層10和包括所述平板附著面12的緩衝層20，所述陰刻部的深度D2可以與所述緩衝層的厚度D3和所述拋光墊的厚度D1滿足以下第2式的相關關係。
第2式：D3<D2<D1。
如果所述陰刻部的深度D2過小，則因在所述拋光墊110、所述平板120以及所述半導體基板之間產生的剪切應力而發生結構變形，從而可能導致設置在所述平板120上的所述拋光墊110的位置變更並且可能在拋光均勻度改善方面造成不良的影響。在另一方面，如果所述陰刻部的深度D2小於或者等於所述緩衝層的厚度D3，則在所述拋光墊110、所述平板120以及所述半導體基板之間產生的剪切應力導致的結構變形程度與所述緩衝層20結構的支撐力之比變大，從而可能導致設置在所述平板120上的所述拋光墊110的位置變更並且可能在拋光均勻度改善方面造成不良的影響。相反，當所述陰刻部的深度D2過深，從而在厚度方向上貫通所述拋光墊110時，所述平板的陽刻部121暴露到外部，並且可能導致所述半導體基板的被拋光面的缺陷(Defect)發生以及拋光均勻度降低。在另一方面，如果所述陰刻部的深度D2等同於所述拋光墊的厚度D1，則所述平板的陽刻部121暴露到外部，並且可能導致所述半導體基板的被拋光面的缺陷發生以及拋光均勻度降低。
圖3是概略性地示出一實施例的所述拋光墊110的所述平板附著面12的俯視圖。參照圖3，所述平板附著面12包括中心區域(Central Area；CA)和邊緣區域(Edge Area；EA)，所述邊緣區域EA是從所述平板附著面12的邊緣向所述拋光墊的中心X的直線距離為第一直線距離R1的區域，所述陰刻部111可以位於所述邊緣區域EA。這時，當從所述平板附著面12的邊緣到所述拋光墊的 中心X的直線距離為第二直線距離R2時，所述第一直線距離R1與所述第二直線距離R2之比可以為約0.01：1至約0.3：1，例如，約0.02：1至約0.25：1，例如，約0.03：1至約0.2：1，例如，約0.04：1至約0.15：1。所述陰刻部111位於所述平板附著面12的邊緣區域EA，從而與位於所述中心區域CA的情況相比，有利於提升安裝拆卸的準確性，最小化結構的不均勻對拋光性能造成的不良影響。
圖4概略性地示出針對一實施例的所述拋光墊110對應於所述圖3的A-A'的厚度方向剖視圖。在圖4中，省略了貫通所述陰刻部111內部的視覺化區域。
參照圖4，所述拋光墊110包括具有所述拋光面11的拋光層10和包括所述平板附著面12的緩衝層20，並且所述拋光面11可以包括深度d1小於所述拋光層10的厚度D4的至少一個凹槽112。這時，所述陰刻部的深度D2可以與所述拋光層的厚度D4，所述凹槽的深度d1以及所述拋光墊的厚度D1滿足以下第3式的相關關係。
Figure 111119578-A0305-02-0012-3
在所述拋光系統中，所述凹槽112作為適當地確保施加到所述拋光面11上的拋光漿料等的流動性的結構，被切削加工為具有比所述拋光層的厚度D4小的深度d1。所述拋光墊的拋光面11隨拋光製程的持續進行被切削並磨損，從而所述凹槽的深度d1隨通過所述拋光系統的拋光製程的持續進行而逐漸變小。當所述陰刻部的深度D2等於或者大於所述第3式的上限時，在所述拋光面11被切削並磨損而達到所述拋光墊110的最大壽命前，所述陰刻部111的不均勻結構通過所述拋光面11對所述半導體基板的被拋光面造成影響，從而可能導致拋光均勻度降低的問題發生。另外，當所述陰刻部的深度D2等於或者小於所述第3式的下限時，無法以抵抗所述拋光墊110、所述平板120以及所述半導體基板之間的剪切應力的程度確保所述拋光墊110的陰刻部111和所述平板120的陽刻部 121的互補結合結構的結構鋼性，因此存在所述拋光墊110的位置變更以及在拋光均勻度降低等方面測得的結果不理想的隱患。
可以通過使所述凹槽112和所述陰刻部111的結構大小滿足所述第3式的相關關係來在所述陰刻部111和所述陽刻部121的互補結合結構的機械結合準確性和通過所述拋光面11的拋光對象的拋光結果方面均獲得優異的效果。更具體而言，所述拋光墊110在用於拋光製程時在規定壓力的加壓環境下拋光拋光對象，根據需要，在施加拋光液或者拋光漿料等的濕潤環境下使用以促進化學拋光作用。這時，所述凹槽112和所述陰刻部111的結構大小滿足所述第3式的相關關係，從而通過所述拋光面11傳遞到拋光對象的彈力和剛性可以滿足適當水平，與此同時，能夠通過防止所述拋光液或者拋光漿料的滲透來提升長期耐久性。
所述拋光系統200還可以包括根據拋光漿料等的需要在所述拋光面11上施加流體的流體注入單元。拋光漿料可以通過所述流體注入單元施加到所述拋光面11上。例如，所述拋光墊110在所述拋光面11包括至少一個所述凹槽112，通過所述流體注入單元注入的拋光漿料的流速可以為約10ml/min至約1000ml/min，例如，約10ml/min至約800ml/min，例如，約50cm3/min至約500cm3/min。可以通過以上述流速將所述拋光漿料通過所述流體注入單元施加到具備所述凹槽112的拋光面11上來確保通過所述凹槽112的適當水平的流動性。例如，如果通過所述凹槽112的所述拋光漿料的流動性過慢，則所述拋光漿料在所述凹槽112中滯留的時間相應地變長，從而可能對需根據所述凹槽112的深度和所述陰刻部111的深度的有機聯繫，以適當水平確保的拋光均勻度造成不利影響。即通過以上述範圍的流速通過所述流體注入單元注入所述拋光漿料可以更加有利於確保，使得所述陰刻部111和所述凹槽112滿足上述第3式的相關關係從而獲得的所述拋光系統的技術優點。
所述拋光系統200還可以包括在約2psi至約7psi的範圍內調節所述 拋光墊110對所述平板120的加壓荷重的加壓單元。所述加壓單元可以是以所述範圍的荷重對所述拋光墊110的拋光面11加壓拋光對象的單元，或者在拋光製程開始前，加壓所述拋光墊110，使其貼緊所述平板120的單元。所述加壓荷重可以根據製程目的在上述範圍內適當調節。可以通過在所述範圍內調節加壓荷重來在通過所述拋光系統200進行拋光時，最小化所述陰刻部111導致的拋光性能的不均勻性。
在所述拋光系統200中，所述拋光墊110所具備的特徵中可以包括後面將要說明的有關拋光墊的結構、組成等所有特徵。即應用於所述拋光系統200的拋光墊110作為具有由後面將要說明的具有規定層疊結構和/或規定化學組成的預備組合物形成的拋光層等的特徵的拋光墊，可以保持最適合所述拋光系統200的特徵。
在另一實施例中，提供一種拋光墊，包括：拋光面和作為所述拋光面的相反面的平板附著面；所述平板附著面包括至少一個陰刻部，所述陰刻部與通過所述平板附著面安裝的平板上的陽刻部具有互補結合結構。
所述陰刻部和其結構特徵相關事項均如上對所述拋光系統的說明所述。即參照圖1、圖2以及圖3對所述拋光系統200進行說明的內容中，所述拋光墊110的特徵均應被解釋為包括在本實施例的所述拋光墊的特徵中。
參照圖1和圖3，一實施例的所述拋光墊110的平板附著面12包括至少兩個陰刻部111，對於至少兩個所述陰刻部111中的任意第一陰刻部101和第二陰刻部102，當將從各自的中心到所述平板附著面12上所述拋光墊110的中心X的直線分別稱為第一直線L1和第二直線L2時，所述第一直線L1和所述第二直線L2形成的內角θ可以滿足以下第1式。
第1式：-1<cosθ<1
所述陰刻部111的“中心”是指二等分所述陰刻部111的平面形狀的 中心線上的中點。例如，如圖1和圖3所示，當所述陰刻部111的平面形狀為對稱的扇形形狀時，扇形的頂點可以為所述陰刻部111的中心。
所述平板附著面12上所述拋光墊110的“中心”是指從所述拋光墊110的重心到所述平板附著面12的垂直線與所述平板附著面12的交點。
所述第一直線L1和所述第二直線L2形成的“內角”是指以所述平板附著面12上的所述拋光墊110的中心為基準，兩條直線所形成的兩個角度中相對較小的角度。
例如，如圖1所示，當所述拋光墊110在所述平板附著面12上包括3個陰刻部111時，在對其中任意兩個陰刻部(101、102)取到達所述平板附著面12上的所述拋光墊110的中心的直線(L1、L2)時，這兩條直線所形成的內角θ可以滿足所述第1式的值。即在3個所述陰刻部111中的任意兩個陰刻部(101、102)的情況下，對其的兩條直線(L1、L2)所形成的內角θ不會是180°。通常，當將拋光墊附著於平板時，以如下方式進行附著：首先，通過剝離預先設置在所述拋光墊的平板附著面上的離型膜的一部分來將其附著於平板的相應位置處，然後通過剝離離型膜的剩餘部分來將與進行剝離的部分相應的平板附著面附著於平板，這時對於至少兩個以上的陰刻部111，在任意兩個陰刻部位於相互對稱的位置處，即兩條直線(L1、L2)所形成的內角滿足180°的位置處的情況下，可能發生將第一個陰刻部首先附著於平板後，難以準確地附著第二個陰刻部的位置的問題。即可以通過以所述第一直線L1和所述第二直線L2所形成的內角滿足所述第1式的條件的方式設置多個陰刻部來提升與所述平板上多個陽刻部分別對應地附著的方面的準確性。
參照圖2，一實施例的所述拋光墊110包括具有所述拋光面11的拋光層10和包括所述平板附著面12的緩衝層20，所述陰刻部的深度D2可以與所述緩衝層的厚度D3和所述拋光墊的厚度D1滿足以下第2式的相關關係。
第2式： D3<D2<D1。
如果所述陰刻部的深度D2過小，則因在所述拋光墊110、所述平板120以及所述半導體基板之間產生的剪切應力而發生結構變形，從而可能導致設置在所述平板120上的所述拋光墊110的位置變更並且可能在拋光均勻度改善方面造成不良的影響。在另一方面，如果所述陰刻部的深度D2小於或者等於所述緩衝層的厚度D3，則在所述拋光墊110、所述平板120以及所述半導體基板之間產生的剪切應力導致的結構變形程度與所述緩衝層20結構的支撐力之比變大，從而可能導致設置在所述平板120上的所述拋光墊110的位置變更並且可能在拋光均勻度改善方面造成不良的影響。相反，當所述陰刻部的深度D2過深，從而在厚度方向上貫通所述拋光墊110時，所述平板的陽刻部121暴露到外部，並且可能導致所述半導體基板的被拋光面的缺陷(Defect)發生以及拋光均勻度降低。在另一方面，如果所述陰刻部的深度D2等同於所述拋光墊的厚度D1，則所述平板的陽刻部121暴露到外部，並且可能導致所述半導體基板的被拋光面的缺陷發生以及拋光均勻度降低。
參照圖3，在所述拋光墊110中，所述平板附著面12包括中心區域(Central Area；CA)和邊緣區域(Edge Area，EA)，所述邊緣區域EA是從所述平板附著面12的邊緣向所述拋光墊的中心X的直線距離為第一直線距離R1的區域，所述陰刻部111可以位於所述邊緣區域EA。這時，當從所述平板附著面12的邊緣到所述拋光墊的中心X的直線距離為第二直線距離R2時，所述第一直線距離R1與所述第二直線距離R2之比可以為約0.01：1至約0.3：1，例如，約0.02：1至約0.25：1，例如，約0.03：1至約0.2：1，例如，約0.04：1至約0.15：1。所述陰刻部111位於所述平板附著面12的邊緣區域EA，從而與位於所述中心區域CA的情況相比，有利於提升安裝拆卸的準確性，最小化結構的不均勻對拋光性能造成的不良影響。
圖4概略性地示出針對一實施例的所述拋光墊110對應於所述圖3的 A-A'的厚度方向剖視圖。在圖4中，省略了貫通所述陰刻部111內部的視覺化區域。
參照圖4，所述拋光墊110包括具有所述拋光面11的拋光層10和包括所述平板附著面12的緩衝層20，並且所述拋光面11可以包括深度d1小於所述拋光層10的厚度D4的至少一個凹槽112。這時，所述陰刻部的深度D2可以與所述拋光層的厚度D4，所述凹槽的深度d1以及所述拋光墊的厚度D1滿足以下第3式的相關關係。
Figure 111119578-A0305-02-0017-4
所述凹槽112作為適當地確保施加到所述拋光面11上的拋光漿料等的流動性的結構，被切削加工為具有比所述拋光層的厚度D4小的深度d1。所述拋光墊的拋光面11隨拋光製程的持續進行被切削並磨損，從而所述凹槽的深度d1隨拋光製程的持續進行而逐漸變小。當所述陰刻部的深度D2等於或者大於所述第3式的上限時，在所述拋光面11被切削並磨損而達到所述拋光墊110的最大壽命前，所述陰刻部111的不均勻結構通過所述拋光面11對所述半導體基板的被拋光面造成影響，從而可能導致拋光均勻度降低的問題發生。另外，當所述陰刻部的深度D2等於或者小於所述第3式的下限時，無法以抵抗所述拋光墊110、所述平板120以及所述半導體基板之間的剪切應力的程度確保所述拋光墊110的陰刻部111和所述平板120的陽刻部121的互補結合結構的結構鋼性，因此存在所述拋光墊110的位置變更以及在拋光均勻度降低等方面測得的結果不理想的隱患。
可以通過使所述凹槽112和所述陰刻部111的結構大小滿足所述第3式的相關關係來在所述陰刻部111和所述陽刻部121的互補結合結構的機械結合準確性和通過所述拋光面11的拋光對象的拋光結果方面均獲得優異的效果。更具體而言，所述拋光墊110在用於拋光製程時在規定壓力的加壓環境下拋光拋光 對象，根據需要，在施加拋光液或者拋光漿料等的濕潤環境下使用以促進化學拋光作用。這時，所述凹槽112和所述陰刻部111的結構大小滿足所述第3式的相關關係，從而通過所述拋光面11傳遞到拋光對象的彈力和剛性可以滿足適當水平，與此同時，能夠通過防止所述拋光液或者拋光漿料的滲透來提升長期耐久性。
參照圖2，所述拋光墊110包括所述拋光層10和所述緩衝層20，並且可以包括用於附著所述拋光層10和所述緩衝層20的第一黏合層30。所述陰刻部111可以通過所述拋光層10、所述第一黏合層30以及所述緩衝層20形成。所述拋光墊110中各層的結構和組成等為決定各層的硬度、延伸率、抗拉強度等物性的主要因素之一，並且與通過各層形成的所述陰刻部111相關聯，從而可以成為決定通過所述拋光面11傳遞到拋光對象的最終拋光性能的因素。
所述拋光層10對拋光對象提供所述拋光面11，並且作為向所述拋光對象提供適當彈力和物理機械剛性，從而發揮能夠均勻地拋光拋光對象表面的功能的層，可以視為用於發揮所述拋光墊110主要功能的結構。
這時，所述拋光層10的材質和結構等可以與所述陰刻部111相關聯，成為決定對拋光對象的最終影響力的主要因素。所述拋光層的材質和結構等可以根據拋光對象的種類而不同，可以將由用於最小化諸如所述陰刻部111等結構不均勻因素通過所述拋光面11傳遞到拋光對象的不利影響的最佳材質和結構設計視為是重要的。
在一實施例中，所述拋光層10可以包含含氨基甲酸乙酯類預聚物的預備組合物的固化物。在一實施例中，所述預備組合物還可以包含固化劑與發泡劑。所述“預聚物(prepolymer)”是指在製備固化物時，為了便於成型而在中間階段中斷聚合度的具有比較低的分子量的高分子。所述預聚物自身可以經過加熱和/或加壓等附加的固化製程最終成型為固化物，或者與其他聚合性化合物，例如，不同種類的單體或者不同種類的預聚物等附加化合物混合並且反應 來最終成型為固化物。
在一實施例中，可以通過使異氰酸酯化合物與多元醇化合物反應來製備所述氨基甲酸乙酯類預聚物。
製備所述氨基甲酸乙酯類預聚物時使用的所述異氰酸酯化合物可以為選自由芳香族二異氰酸酯、脂肪族二異氰酸酯、脂環族二異氰酸酯以及它們的組合組成的組中的一種。例如，所述異氰酸酯化合物可以包含芳香族二異氰酸酯。例如，所述異氰酸酯化合物可包含芳香族二異氰酸酯和脂環族二異氰酸酯。
所述異氰酸酯化合物，例如，可以包含選自由2,4-甲苯二異氰酸酯(2,4-toluenediisocyanate；2,4-TDI)、2,6-甲苯二異氰酸酯(2,6-toluenediisocyanate；2,6-TDI)、萘-1,5-二異氰酸酯(naphthalene-1,5-diisocyanate)、對苯二異氰酸酯(p-phenylenediisocyanate)、二甲基聯苯二異氰酸酯(tolidinediisocyanate)、4,4’-二苯甲烷二異氰酸酯(4,4’-diphenylmethanediisocyanate)、六亞甲基二異氰酸酯(hexamethylenediisocyanate)、二環己基甲烷二異氰酸酯(dicyclohexylmethanediisocyanate)、4,4’-二環己基甲烷二異氰酸酯(4,4’-dicyclohexylmethanediisocyanate；H12MDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(isophorone diisocyanate)以及它們的組合組成的組中的一種。
所述“多元醇(polyol)”是指每個分子至少含有兩個以上羥基(-OH)的化合物。在一實施例中，所述多元醇化合物可以包含含有2個羥基的二元醇化合物，即，二醇(diol)或者乙二醇(glycol)；或具有三個羥基的三元醇化合物，即，三醇(triol)化合物。
所述多元醇化合物，例如，可以包含選自由聚醚類多元醇(polyether polyol)、聚酯類多元醇(polyester polyol)、聚碳酸酯類多元醇(polycarbonate polyol)、丙烯酸類多元醇(acryl polyol)以及它們的組合組成的組中的一種。
所述多元醇化合物，例如，可以包含選自由聚四亞甲基醚二醇(PTMG)、聚丙烯醚二醇、乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二乙二醇(DEG)、二丙二醇(DPG)、三丙二醇、聚丙烯乙二醇、聚丙烯三醇以及它們的組合組成的組中的一種。
所述多元醇化合物的重均分子量(weight-average molecular weight；Mw)可以為約100g/mol至約3000g/mol，例如，可以為約100g/mol至約2000g/mol，例如，可以為約100g/mol至約1800g/mol。
在一實施例中，所述多元醇化合物可以包含重均分子量(Mw)為約100g/mol以上且小於約300g/mol的低分子量多元醇以及重均分子量(Mw)為約300g/mol以上且為約1800g/mol以下的高分子量多元醇。所述高分子量多元醇的重均分子量(Mw)例如，可以為約500g/mol以上且約1800g/mol以下，例如，可以為約700g/mol以上且約1800g/mol以下。在這種情況下，所述多元醇化合物可以在所述氨基甲酸乙酯類預聚物中形成適當的交聯結構，包含所述氨基甲酸乙酯類預聚物的預備組合物在規定的製程條件下固化而形成的拋光層可以更有利於實現所述效果。
所述氨基甲酸乙酯類預聚物的重均分子量(Mw)可以為約500g/mol至約3000g/mol，例如，約600g/mol至約2000g/mol，例如，約800g/mol至約1000g/mol。在所述氨基甲酸乙酯類預聚物具有與所述重均分子量(Mw)相應的聚合度的情況下，所述預備組合物在規定的製程條件下固化而形成的所述拋光層可以更有利於實現所述效果。
在一實施例中，用於製備所述氨基甲酸乙酯類預聚物的所述異氰酸酯化合物可以包含芳香族二異氰酸酯化合物。所述芳香族二異氰酸酯化合物例如可以包含2,4-甲苯二異氰酸酯(2,4-TDI)，例如可以包含2,4-甲苯二異氰酸酯(2,4-TDI)與2,6-甲苯二異氰酸酯(2,6-TDI)。另外，用於製備所述氨基甲酸 乙酯類預聚物的所述多元醇化合物例如可以包含聚四亞甲基醚二醇(PTMG)與二乙二醇(DEG)。
在另一實施例中，用於製備所述氨基甲酸乙酯類預聚物的所述異氰酸酯化合物可以包含芳香族二異氰酸酯化合物與脂環族二異氰酸酯化合物。例如，所述芳香族二異氰酸酯化合物例如可以包含2,4-甲苯二異氰酸酯(2,4-TDI)，例如可以包含2,4-甲苯二異氰酸酯(2,4-TDI)與2,6-甲苯二異氰酸酯(2,6-TDI)。所述脂環族二異氰酸酯化合物例如可以包含4,4'-雙環己基甲烷二異氰酸酯(H12MDI)。另外，用於製備所述氨基甲酸乙酯類預聚物的多元醇化合物例如可以包含聚四亞甲基醚二醇(PTMG)與二乙二醇(DEG)。
相對於所述異氰酸酯化合物總量100重量份，所述聚四亞甲基醚二醇(PTMG)的含量可以為約100重量份至約150重量份，例如，約105重量份至約140重量份，例如，110重量份至約140重量份，例如，約120重量份至約140重量份。
相對於所述異氰酸酯化合物總量100重量份，所述二乙二醇(DEG)的含量可以為約1重量份至約20重量份，例如，約1重量份至約15重量份。
在所述異氰酸酯化合物包含所述芳香族二異氰酸酯化合物，所述芳香族二異氰酸酯化合物包含2,4-TDI和2,6-TDI的情況下，所述2,6-TDI的含量相對於所述2,4-TDI 100重量份可以為約1重量份至約40重量份，例如，約1重量份至約30重量份，例如，約3重量份至約28重量份，例如，約1重量份至約10重量份，例如，約20重量份至約30重量份。
在所述異氰酸酯化合物包含所述芳香族二異氰酸酯化合物和所述脂環族二異氰酸酯化合物的情況下，所述脂環族二異氰酸酯化合物的含量相對於整個所述芳香族二異氰酸酯化合物100重量份，可以為約5重量份至約30重量份，例如可以為約10重量份至約25重量份。
在所述預備組合物滿足所述組成特性的情況下，通過固化所述預備 組合物來製備的所述拋光層可以確保適當的物理/機械性質，並且能夠在有效防止所述陰刻部導致的不利影響通過所述拋光層的拋光面傳遞到拋光對象的同時，基於所述拋光面自身的物性實現優異的拋光性能。
所述預備組合物的異氰酸酯基含量(NCO%)可以為約5重量%至約11重量%，例如，約5重量%至約10重量%，例如，約5重量%至約8重量%，例如，約8重量%至約10重量%，例如，可以為約8.5重量%至約10重量%。所述“異氰酸酯基含量”是指，在所述預備組合物的總重量中，未進行氨基甲酸乙酯化反應，而是作為自由反應基存在的異氰酸酯基(-NCO)的重量百分比。所述預備組合物的異氰酸酯基含量(NCO%)，可以通過綜合調節用於製備所述氨基甲酸乙酯類預聚物的單體的種類與含量，所述氨基甲酸乙酯類預聚物的製備製程的溫度和壓力等製程條件，以及製備所述氨基甲酸乙酯類預聚物時使用的添加劑的種類等來設計。在所述異氰酸酯基含量滿足所述範圍的情況下，可以通過固化所述預備組合物來確保所述拋光層適當的物性，並且能夠有效防止所述陰刻部導致的不利影響通過所述拋光層的拋光面傳遞到拋光對象。
在一實施例中，所述預備組合物還可以包含固化劑和發泡劑。所述固化劑為用於與所述氨基甲酸乙酯類預聚物產生化學反應以形成所述拋光層10內的最終固化結構體的化合物，例如，可以包含胺化合物或者醇化合物。具體地，所述固化劑可以包含選自由芳香族胺、脂肪族胺、芳香族醇、脂肪族醇以及它們的組合組成的組中的一種。
例如，所述固化劑可以包含選自由4,4’-亞甲基雙(2-氯苯胺)(4-4’-methylenebis(2-chloroaniline)；MOCA)、二乙基甲苯二胺(diethyltoluenediamine；DETDA)、二氨基二苯基甲烷(diaminodiphenylmethane)、二甲硫基甲苯二胺(dimethyl thio-toluene diamine；DMTDA)、丙二醇雙對氨基苯甲酸酯(propanediol bis p-aminobenzoate)、亞甲基雙-鄰氨基苯甲酸甲酯(Methylene bis-methylanthranilate)、二氨基二苯碸 (diaminodiphenylsulfone)、間苯二甲胺(m-xylylenediamine)、異佛爾酮二胺(isophoronediamine)、乙二胺(ethylenediamine)、二亞乙基三胺(diethylenetriamine)、三亞乙基四胺(triethylenetetramine)、聚丙二胺(polypropylenediamine)、聚丙三胺(polypropylenetriamine)、雙(4-氨基-3-氯苯基)甲烷(bis(4-amino-3-chlorophenyl)methane)以及它們的組合組成的組中的一種。
相對於所述預備組合物整體重量100重量份，所述固化劑的含量可以為約18重量份至約27重量份，例如，約19重量份至約26重量份，例如，約20重量份至約26重量份。在所述固化劑的含量滿足所述範圍的情況下，可以更有利於實現所期望的所述拋光墊的性能。
所述預備組合物中的異氰酸酯基(-NCO)和所述固化劑中的反應基團的摩爾比(NCO：反應基團)可以為約1：0.80至約1：1.20，例如，約1：0.90至約1：1.10，例如，約1：0.90至約1：1.00，例如，約1：0.90以上且小於約1：1.00。所述反應基團根據所述固化劑的種類而不同，例如，可以為氨基(-NH2)或者羥基(-OH)。在所述預備組合物中的異氰酸酯基和所述固化劑中的反應基團的摩爾比滿足上述範圍的情況下，可以通過所述預備組合物中的氨基甲酸乙酯類預聚物和所述固化劑的化學反應來形成合適的交聯結構，其結果，能夠在有效防止所述陰刻部導致的不利影響通過所述拋光層的拋光面傳遞到拋光對象的同時，基於所述拋光面自身的物性實現優異的拋光性能。
所述發泡劑為用於形成所述拋光層中的氣孔結構的成分，可以包含選自由固體發泡劑、氣體發泡劑、液體發泡劑以及它們的組合組成的組中的一種。在一實施例中，所述發泡劑可以包含固體發泡劑、氣體發泡劑或者可以包含它們的組合。
所述固體發泡劑的平均粒徑可以為約5μm至約200μm，例如，約20μm至約50μm，例如，約21μm至約50μm，例如，約21μm至約40μm。在所述固 體發泡劑為下述的熱膨脹的(expanded)粒子時，所述固體發泡劑的平均粒徑指熱膨脹的粒子本身的平均粒徑，在所述固體發泡劑為後面將要說明的未膨脹的(unexpanded)粒子時，所述固體發泡劑的平均粒徑指受到熱或者壓力而膨脹後的粒子的平均粒徑。
所述固體發泡劑可以包含膨脹性粒子。所述膨脹性粒子作為具有可以通過熱或者壓力而膨脹的特性的粒子，其最終在拋光層中的大小取決於在製備所述拋光層的過程中施加的熱或者壓力等。所述膨脹性粒子可以包含熱膨脹的粒子、未膨脹的粒子或它們的組合。所述熱膨脹的粒子作為通過熱而預先膨脹的粒子，指在通過製備所述拋光層的過程中施加的熱或者壓力所造成的大小變化小或者幾乎沒有變化的粒子。所述未膨脹的粒子作為沒有預先膨脹的粒子，指在通過製備所述拋光層的過程中被施加熱或者壓力而膨脹且最終大小被確定的粒子。
所述膨脹性粒子可以包含：樹脂材質的外皮；以及存在於被所述外皮包圍的內部的膨脹誘發成分。
例如，所述外皮可以包含熱塑性樹脂，所述熱塑性樹脂可以為選自由偏二氯乙烯類共聚物、丙烯腈類共聚物、甲基丙烯腈類共聚物以及丙烯酸類共聚物組成的組中的一種以上。
所述膨脹誘發成分可以包含選自由碳化氫化合物、氟氯化合物、四烷基矽烷化合物以及它們的組合組成的組中的一種。
具體地，所述碳化氫化合物可以包含選自由乙烷(ethane)、乙烯(ethylene)、丙烷(propane)、丙烯(propene)、正丁烷(n-butane)、異丁烷(isobutene)、正丁烯(n-butene)、異丁烯(isobutene)、正戊烷(n-pentane)、異戊烷(isopentane)、新戊烷(neopentane)、正己烷(n-hexane)、庚烷(heptane)、石油醚(petroleumether)以及它們的組合組成的組中的一種。
所述氟氯化合物可以包含選自由三氯氟甲烷 (trichlorofluoromethane；CCl3F)、二氯二氟甲烷(dichlorodifluoromethane；CCl2F2)、氯三氟甲烷(chlorotrifluoromethane；CClF3)、二氯四氟乙烷(dichlorotetrafluoroethane；CClF2-CClF2)以及它們的組合組成的組中的一種。
所述四烷基矽烷化合物可以包含選自由四甲基矽烷(tetramethylsilane)、三甲基乙基矽烷(trimethylethylsilane)、三甲基異丙基矽烷(trimethylisopropylsilane)、三甲基正丙基矽烷(trimethyl-n-propylsilane)以及它們的組合組成的組中的一種。
所述固體發泡劑可以選擇性地包含無機成分處理粒子。例如，所述固體發泡劑可以包含經無機成分處理的膨脹性粒子。在一實施例中，所述固體發泡劑可以包含經二氧化矽(SiO2)粒子處理的膨脹性粒子。所述固體發泡劑的無機成分處理可以防止多個粒子間的聚集。所述經無機成分處理的固體發泡劑的發泡劑表面的化學、電學和/或物理特性可以不同於未經無機成分處理的固體發泡劑。
以所述氨基甲酸乙酯類預聚物100重量份為基準，所述固體發泡劑的含量可以為約0.5重量份至約10重量份，例如，約1重量份至約3重量份，例如，約1.3重量份至約2.7重量份，例如，約1.3重量份至約2.6重量份。
可以根據所期望的所述拋光層的氣孔結構與物性來設計所述固體發泡劑的種類與含量。
所述氣體發泡劑可以包含惰性氣體。可以在所述氨基甲酸乙酯類預聚物與所述固化劑反應的過程中加入所述氣體發泡劑以用作氣孔形成要素。
所述惰性氣體的種類沒有特別的限制，只要是不參與所述氨基甲酸乙酯類預聚物與所述固化劑之間的反應的氣體即可。例如，所述惰性氣體可以包含選自由氮氣(N2)、氬氣(Ar)、氦氣(He)以及它們的組合組成的組中的一種。具體地，所述惰性氣體可以包含氮氣(N2)或者氬氣(Ar)。
可以根據所述拋光層的所期望氣孔結構與物性來設計所述氣體發 泡劑的種類與含量。
在一實施例中，所述發泡劑可以包含固體發泡劑。例如，所述發泡劑可以僅由固體發泡劑形成。
所述固體發泡劑可以包含膨脹性粒子，所述膨脹性粒子可以包含熱膨脹的粒子。例如，所述固體發泡劑可以僅由熱膨脹的粒子組成。在不包含所述未膨脹的粒子而是僅由熱膨脹的粒子組成的情況下，雖然氣孔結構的可變性會下降，但是可預測性會上升，因此有利於在所述拋光層的所有區域實現均勻的氣孔特性。
在一實施例中，所述熱膨脹的粒子可以為具有約5μm至約200μm的平均粒徑的粒子。所述熱膨脹的粒子的平均粒徑可以為約5μm至約100μm，例如，約10μm至約80μm，例如，約20μm至約70μm，例如，約20μm至約50μm，例如，約30μm至約70μm，例如，約25μm至45μm，例如，約40μm至約70μm，例如，約40μm至約60μm。將所述平均粒徑定義為所述熱膨脹的粒子的D50。
在一實施例中，所述熱膨脹的粒子的密度可以為約30kg/m3至約80kg/m3，例如，約35kg/m3至約80kg/m3，例如，約35kg/m3至約75kg/m3，例如，約38kg/m3至約72kg/m3，例如，約40kg/m3至約75kg/m3，例如，約40kg/m3至約72kg/m3。
在一實施例中，所述發泡劑可以包含氣體發泡劑。例如，所述發泡劑可以包含固體發泡劑與氣體發泡劑。與所述固體發泡劑有關的事項如上所述。
所述氣體發泡劑可以包含氮氣。
可以在所述氨基甲酸乙酯類預聚物、所述固體發泡劑以及所述固化劑混合的過程中使用規定的注入線來注入所述氣體發泡劑。所述氣體發泡劑的注入速度可以為約0.8L/min至約2.0L/min，例如，約0.8L/min至約1.8L/min，例如，約0.8L/min至約1.7L/min，例如，約1.0L/min至約2.0L/min，例如，約1.0L/min至約1.8L/min，例如，約1.0L/min至約1.7L/min。
用於製備所述拋光層的組合物還可以包含如表面活性劑、反應速度調節劑等的其他添加劑。所述“表面活性劑”、“反應速度調節劑”等名稱是基於相應物質的主要作用來任意命名的，並且每個相應的物質發揮的功能不限於所述物質的名稱。
所述表面活性劑沒有特別的限制，只要是發揮防止氣孔聚集或者重疊等現象的作用的物質即可。例如，所述表面活性劑可以包含矽類表面活性劑。
以所述氨基甲酸乙酯類預聚物100重量份為基準，可以以約0.2重量份至約2重量份的含量使用所述表面活性劑。具體地，相對於所述氨基甲酸乙酯類預聚物100重量份，所述表面活性劑的含量可以為約0.2重量份至約1.9重量份，例如，約0.2重量份至約1.8重量份，例如，約0.2重量份至約1.7重量份，例如，約0.2重量份至約1.6重量份，例如，約0.2重量份至約1.5重量份，例如，約0.5重量份至1.5重量份。在表面活性劑的含量在所述範圍內的情況下，氣體發泡劑導致的氣孔可以穩定地形成並維持在模具內。
所述反應速度調節劑作為發揮促進或者延遲反應的作用的調節劑，可以根據目的來使用反應促進劑、反應延遲劑或者兩者都使用。所述反應速度調節劑可以包含反應促進劑。例如，所述反應促進劑可以為選自由叔胺類化合物和有機金屬類化合物組成的組中的一種以上的反應促進劑。
具體地，所述反應速度調節劑可以包含選自由三亞乙基二胺、二甲基乙醇胺、四甲基丁二胺、2-甲基-三亞乙基二胺、二甲基環己胺、三乙基胺、三異丙醇胺，1,4-二氮雜雙環(2,2,2)辛烷、雙(2-甲基氨基乙基)醚、三甲基氨基乙基乙醇胺、N,N,N,N,N”-五甲基二亞乙基三胺、二甲氨基乙胺、二甲氨基丙胺、苄基二甲胺、N-乙基嗎啉、N,N-二甲氨基乙基嗎啉、N,N-二甲基環己胺、2-甲基-2-氮雜降莰烷、二月桂酸二丁基錫、辛酸亞錫、二乙酸二丁基錫、二乙酸二辛基錫，馬來酸二丁基錫、二丁基二異辛酸錫以及二硫醇二丁基錫組成的組中的一種以上。具體地，所述反應速度調節劑可以包含選自由苄基二甲胺、 N,N-二甲基環己胺以及三乙基胺組成的組中的一種以上。
基於所述氨基甲酸乙酯類預聚物100重量份，所述反應速率調節劑的用量可以為約0.05重量份至約2重量份。具體地，基於所述氨基甲酸乙酯類預聚物100重量份，所述反應速率調節劑的用量可以為約0.05重量份至約1.8重量份，例如，約0.05重量份至約1.7重量份，例如，約0.05重量份至約1.6重量份，例如，約0.1重量份至約1.5重量份，例如，約0.1重量份至約0.3重量份，例如，約0.2重量份至約1.8重量份，例如，約0.2重量份至約1.7重量份，例如，約0.2重量份至約1.6重量份，例如，約0.2重量份至約1.5重量份，例如，約0.5重量份至約1重量份。在上述的含量範圍內使用所述反應速率調節劑時，可以適當地調節預備組合物的固化反應速度，從而可以形成具有期望的大小的氣孔以及硬度的拋光層。
所述拋光層10包括源自適當選擇的化合物的預備組合物的固化物，從而即使有諸如所述陰刻部111的背面的結構不均勻因素，也能夠通過拋光面在整體面積上實現均勻的拋光性能，其結果，在拋光對象的拋光結果中，呈現優異的拋光平坦度和拋光率，並且能夠呈現出最小化表面缺陷的發生的效果。另外，即使有所述陰刻部111等局部水分滲透因素，由於基於所述拋光層10本身的材質和結構的防濕功能極大化，因此能夠實現即使在施加拋光漿料或者拋光液等的濕潤環境下長時間進行拋光製程的過程中，也無需進行替換的長期耐久性。
參照圖4，所述拋光面11還可以包括深度被加工成小於所述拋光層10的厚度的槽或者凹槽112。所述拋光面11可以包括多個凹槽112。在一實施例中，所述拋光墊110的平面結構實質上可以為圓形，多個所述凹槽112可以為從所述拋光層10平面的中心向末端以規定間隔間隔設置的同心圓結構。在另一實施例中，多個所述凹槽112可以為從所述拋光層10平面的中心向末端連續形成的放射形結構。在又另一實施例中，多個所述凹槽112可以同時包括同心圓形狀和 放射形形狀。所述凹槽112能夠執行調節在利用所述拋光墊110的拋光製程中，供給到所述拋光面11上的拋光液或者拋光漿料的流動性，或者通過調節所述拋光面11與拋光對象的被拋光面的直接接觸面積的大小來調節物理拋光性能的功能。
在一實施例中，所述拋光層的厚度可以為約0.8mm至約5.0mm，例如，約1.0mm至約4.0mm，例如，約1.0mm至3.0mm，例如，約1.5mm至約3.0mm，例如，約1.7mm至約2.7mm，例如，約2.0mm至約3.5mm。
參照圖4，在一實施例中，關於多個所述凹槽112，各凹槽的深度d1可以為約100μm至約1500μm。例如，各凹槽的深度d1可以為約200μm至約1400μm，例如，約300μm至約1300μm，例如，約400μm至約1200μm，例如，約500μm至約1200μm。
參照圖4，在多個所述凹槽112中，各凹槽的寬度w1可以為約100μm至約1000μm。例如，各凹槽的寬度w1可以為約200μm至約700μm，例如，約300μm至約700μm，例如，約400μm至約600μm。
參照圖4，在多個所述凹槽112包括同心圓凹槽的情況下，相鄰兩凹槽之間的間距(pitch)p1可以為約2mm至約70mm。例如，各凹槽的間距p1可以為約2mm至約60mm，例如，約2mm至約50mm，例如，約2mm至約10mm。
在所述拋光面11上多個凹槽112的結構滿足上述範圍內的深度d1、寬度w1以及間距p1的情況下，可以更加有利於在通過確保拋光漿料或者拋光液的流動性來實現優異的化學拋光作用的同時，防止作為所述平板附著面12上結構不均勻因素的所述陰刻部111通過所述拋光面11傳遞的機械性質等對拋光性能產生不利影響。
所述拋光層10可以是包括多個氣孔的多孔結構。多個所述氣孔的平均大小可以為約5μm至約50μm，例如，約5μm至約40μm，例如，約10μm至約40μm，例如，約10μm至約35μm，但不限於此。多個所述氣孔可以顯示為一部 分從所述拋光層的拋光面暴露於外部並與所述凹槽112有區別的微細凹陷部(未圖示)，其在所述拋光墊的使用過程中，與所述凹槽112一同決定拋光液或者拋光漿料的流動性和滯留空間，從而能夠作為拋光性能的調節因素發揮作用。
所述拋光面11可以通過與所述凹槽112有區別的所述微細凹陷部具有規定的表面粗糙度。在一實施例中，所述拋光面11的表面粗糙度Ra可以為約1μm至約20μm。例如，所述拋光面11的表面粗糙度Ra可以為約2μm至約18μm，例如，約3μm至約16μm，例如，約4μm至約14μm。
參照圖4，一實施例的所述拋光墊110可以在所述拋光層10的一表面上包括緩衝層20。所述緩衝層20能夠在支撐所述拋光層10的同時發揮在拋光製程過程中緩解傳遞到被拋光面的外部壓力或者外部衝擊的緩衝(buffer)作用。由此能夠有助於在應用所述拋光墊110的拋光製程中，防止拋光對象損傷以及發生缺陷。
所述緩衝層20可以包括不織布或者絨面革(Suede)，但不限於此。
在一實施例中，所述緩衝層20可以包括不織布。所述“不織布”是指未織造纖維的三維網狀結構體。具體而言，所述緩衝層20可以包括不織布和含浸在所述不織布中的樹脂。
所述不織布，例如，可以是包含選自由聚酯纖維、聚醯胺纖維、聚丙烯纖維、聚乙烯纖維以及它們的組合組成的組中的一種的纖維的不織布。
含浸在所述不織布中的樹脂，例如，可以包含選自由聚氨酯樹脂、聚丁二烯樹脂、苯乙烯-丁二烯共聚物樹脂、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物樹脂、丙烯腈-丁二烯共聚物樹脂、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物樹脂、矽橡膠樹脂、聚酯類彈性體樹脂、聚醯胺類彈性體樹脂以及它們的組合組成的組中的一種。
在一實施例中，所述緩衝層20可以包括包含聚酯纖維的纖維的不織布，其中，包含聚氨酯樹脂的樹脂含浸在所述聚酯纖維中。在這種情況下，可 以有利於從所述平板附著面12以規定深度製造所述陰刻部111的過程中，形成內表面光滑的所述陰刻部111。
在一實施例中，所述緩衝層20的厚度可以為約0.5mm至約2.5mm，例如，約0.8mm至約2.5mm，例如，約1.0mm至約2.5mm，例如，約1.0mm至約2.0mm，例如，約1.2mm至約1.8mm。
參照圖4，一實施例的所述拋光墊110可以包括用於附著所述拋光層10和所述緩衝層20的第一黏合層30。所述第一黏合層30，例如，可以包含熱封(heat sealing)黏合劑。具體而言，所述第一黏合層30可以選自由氨基甲酸乙酯類黏合劑、丙烯酸類黏合劑、矽類黏合劑以及它們的組合組成的組中的一種，但不限於此。
一實施例的所述拋光墊110可以在所述平板附著面12上還包括第二黏合層40。所述第二黏合層40作為將所述拋光墊110附著於所述平板120上的介質，例如，可以源自壓敏黏合劑(Pressure sensitive adhesive；PSA)，但不限於此。
在一實施例中，所述第二黏合層40如圖5A所示，可以僅存在於除所述陰刻部111的內部表面之外的平板附著面12上，或者如圖5B所示，還可以存在於包括所述陰刻部111的內部表面的平板附著面12上。在所述第二黏合層40如圖5A所示存在於除所述陰刻部111的內部表面之外的所述平板附著面12上的情況下，與如圖5B所示存在於包括所述陰刻部111的內部表面的平板附著面12上的情況相比，可以有利於形成所述第二黏合層40的製程效率。
一實施例的所述拋光墊110可以包括貫通其最頂部表面和最底部表面的貫通區域(未示出)。所述貫通區域作為用於在所述拋光墊的使用過程中檢測拋光終點的結構，對於具有規定的波長條件的光能夠呈現出一定水平以上的透過率。在一實施例中，在所述貫通區域整體厚度的至少一部分可以設置有光透射視窗。例如，所述光透射視窗對約500nm至約700nm的波長中的任意一個 波長的光的透過率可以超過約30%，例如，可以為約40%至約80%。
下面將說明所述拋光墊110的製備方法。
所述拋光墊110的製備方法包括製備包括拋光面11和平板附著面12的拋光墊的步驟；和在所述拋光墊的平板附著面12上形成至少一個陰刻部111的步驟，在形成所述陰刻部111的步驟中，所述陰刻部111可以以與附著有所述拋光墊110的平板上的至少一個陽刻部121具有互補結合結構的方式製備。
製備所述拋光墊的步驟可以包括製備拋光層10的步驟。
製備所述拋光層10的步驟可以包括如下步驟：製備包含預聚物的預備組合物；製備包含所述預備組合物、發泡劑以及固化劑的拋光層製備用組合物；以及通過固化所述拋光層製備用組合物來製備拋光層。
製備所述預備組合物的步驟可以是通過使二異氰酸酯化合物與多元醇化合物反應來製備氨基甲酸乙酯類預聚物的工序。關於所述二異氰酸酯化合物和所述多元醇化合物的事項與上述的關於所述拋光墊的說明中相同。
所述預備組合物的異氰酸酯基含量(NCO%)可以為約5重量%至約11重量%，例如，約5重量%至約10重量%，例如，約5重量%至約8重量%，例如，約8重量%至約10重量%，例如，約8.5重量%至約10重量%。在這種情況下，可以更有利於獲得具有上述化學結合結構的拋光層。所述預備組合物的異氰酸酯基含量可以源自所述氨基甲酸乙酯類預聚物的末端異氰酸酯基、所述二異氰酸酯化合物中未反應的未反應異氰酸酯基等。
所述預備組合物在約80℃下的黏度，可以為約100cps至約1000cps，例如，約200cps至約800cps，例如，約200cps至約600cps，例如，約200cps至約550cps，例如，約300cps至約500cps。
所述發泡劑可以包含固體發泡劑或者氣體發泡劑。與所述發泡劑的種類等有關的事項與上文中關於所述拋光墊的說明相同。
在所述發泡劑包含固體發泡劑的情況下，製備所述拋光層製備用組 合物的步驟可以包括如下步驟：通過混合所述預備組合物與所述固體發泡劑來製備第一預備組合物；以及通過混合所述第一預備組合物與固化劑來製備第二預備組合物。
所述第一預備組合物在約80℃下的黏度可以為約1000cps至約2000cps，例如，約1000cps至約1800cps，例如，約1000cps至約1600cps，例如，約1000cps至約1500cps。
在所述發泡劑包含氣體發泡劑的情況下，製備所述拋光層製備用組合物的步驟可以包括如下步驟：製備包含所述預備組合物與所述固化劑的第三預備組合物；以及通過在所述第三預備組合物中注入所述氣體發泡劑來製備第四預備組合物。
在一實施例中，所述第三預備組合物還可以包含固體發泡劑。
在一實施例中，製備所述拋光層的製程可以包括如下步驟：準備被預熱至第一溫度的模具；向被預熱的所述模具中注入所述拋光層製備用組合物並固化；以及在比所述預熱溫度高的第二溫度條件下，後固化所述拋光層製備用組合物。
在一實施例中，所述第一溫度與所述第二溫度的溫度差可以為約10℃至約40℃，例如，約10℃至約35℃，例如，約15℃至約35℃。
在一實施例中，所述第一溫度可以為約60℃至約100℃，例如，約65℃至約95℃，例如，約70℃至約90℃。
在一實施例中，所述第二溫度可以為約100℃至約130℃，例如，約100℃至125℃，例如，約100℃至約120℃。
在所述第一溫度下固化所述拋光層製備用組合物的步驟可以進行約5分鐘至約60分鐘，例如，約5分鐘至約40分鐘，例如，約5分鐘至約30分鐘，例如，約5分鐘至約25分鐘。
在所述第二溫度下後固化在所述第一溫度下固化的拋光層製備用 組合物的步驟可以進行約5小時至約30小時，例如，約5小時至約25小時，例如，約10小時至約30小時，例如，約10小時至約25小時，例如，約12小時至約24小時，例如，約15小時至約24小時。
製備所述拋光墊的步驟可以包括加工所述拋光層10的至少一個表面的步驟。
加工所述拋光層的至少一個表面的步驟可以包括：在所述拋光層的至少一個表面上形成凹槽(groove)的第1步驟；對所述拋光層的至少一個表面進行車削(line turning)加工的第2步驟；以及對所述拋光層的至少一個表面進行粗糙化處理的第3步驟中的至少一個步驟。
在所述拋光層10中，加工對象表面可以是拋光面11。
在所述第1步驟中，所述凹槽可以包括從所述拋光層的中心以規定間距間隔形成的同心圓凹槽；和從所述拋光層的中心連續連接到所述拋光層的邊緣的放射形凹槽中的至少一種。
在所述第2步驟中，所述車削加工可以以使用切削工具以規定厚度切削所述拋光層的方式進行。
在所述第3步驟中，所述粗糙化處理可以以使用刷輥(Sanding roller)來加工所述拋光層表面的方式進行。
製備所述拋光墊的步驟還可以包括在所述拋光層的拋光面的相反面上層疊緩衝層的步驟。所述緩衝層的有關事項與上文中關於所述拋光墊的說明相同。
所述拋光層和所述緩衝層可以以熱封黏合劑為媒介層疊。
可以在所述拋光層的拋光面的相反面上塗覆所述熱封黏合劑，在所述緩衝層的與所述拋光層接觸的表面上塗覆所述熱封黏合劑，層疊所述拋光層和所述緩衝層以使各個塗覆有熱封黏合劑的表面相接觸，然後利用加壓輥來熔接兩個層。
製備所述拋光墊的步驟還可以包括在所述緩衝層的拋光層附著面的相反面上形成黏合層的步驟。這時，所述黏合層可以源自壓敏黏合劑。
所述拋光墊的製備方法包括在所述拋光墊的平板附著面12上形成至少一個陰刻部111的步驟。
所述陰刻部111可以以使用具有對應於目的形狀的形狀的切削工具來從所述平板附著面12以規定深度切削拋光墊的方式形成。
如上有關所述拋光系統200和所述拋光墊110的說明所述，所述陰刻部111可以形成在所述平板附著面12的邊緣區域。
在一實施例中，所述陰刻部111可以形成有兩個以上，任意一個陰刻部(101)和另一個陰刻部(102)的相對位置結構與上文中關於所述拋光系統200和所述拋光墊110的說明相同。
在又另一實施例中，提供一種半導體裝置的製備方法，包括：將包括拋光面和作為所述拋光面的相反面的平板附著面的拋光墊結合於平板上的步驟，以及將拋光對象的被拋光面設置成與所述拋光面接觸後，在加壓條件下使所述拋光墊和所述拋光對象彼此相對旋轉的同時拋光所述拋光對象的步驟；所述拋光對象包括半導體基板，所述平板附著面包括至少一個陰刻部，所述平板包括至少一個陽刻部，在將所述拋光墊結合於所述平板上的步驟中，使所述陽刻部和所述陰刻部相互接合。
圖6是概略性地示出一實施例的所述半導體裝置的製造方法的示意圖。參照圖6，所述拋光墊110包括拋光面11和平板附著面12，所述平板附著面12包括至少一個陰刻部(101、102、111)。另外，所述平板120包括與所述陰刻部(101、102、111)形成互補結合結構的至少一個陽刻部121。
參照圖1至圖5B對所述拋光墊進行的說明的所有事項均應包括在所述半導體裝置的製造方法中拋光墊相關特徵，並在此基礎上進行解釋。
在將所述拋光墊110結合於所述平板120上的步驟中，所述陰刻部 111和所述陽刻部121可以以相互吻合的方式結合設置。從而可以將所述拋光墊110相對於所述平板120進行準確的拆裝，其結果，能夠大大提升所述半導體裝置製造方法的製程效率。
參照圖6，所述拋光墊110的平板附著面12包括至少兩個陰刻部111，對於至少兩個所述陰刻部111中的任意第一陰刻部101和第二陰刻部102，當將從各自的中心到所述平板附著面12上所述拋光墊110的中心X的直線分別稱為第一直線L1和第二直線L2時，所述第一直線L1和所述第二直線L2形成的內角θ可以滿足以下第1式。
第1式：-1<cosθ<1
所述陰刻部111的“中心”是指二等分所述陰刻部111的平面形狀的中心線上的中點。例如，如圖1和圖3所示，當所述陰刻部111的平面形狀為對稱的扇形形狀時，扇形的頂點可以為所述陰刻部111的中心。
所述平板附著面12上所述拋光墊110的“中心”是指從所述拋光墊110的重心到所述平板附著面12的垂直線與所述平板附著面12的交點。
所述第一直線L1和所述第二直線L2形成的“內角”是指以所述平板附著面12上的所述拋光墊110的中心為基準，兩條直線所形成的兩個角度中相對較小的角度。
例如，如圖6所示，當所述拋光墊110在所述平板附著面12上包括3個陰刻部111時，在對其中任意兩個陰刻部(101、102)取到達所述平板附著面12上的所述拋光墊110的中心的直線(L1、L2)時，這兩條直線所形成的內角θ可以滿足所述第1式的值。即在3個所述陰刻部111中的任意兩個陰刻部(101、102)的情況下，對其的兩條直線(L1、L2)所形成的內角θ不會是180°。通常，當將拋光墊附著於平板時，以如下方式進行附著：首先，通過剝離預先設置在所述拋光墊的平板附著面上的離型膜的一部分來將其附著於平板的相應位置 處，然後通過剝離離型膜的剩餘部分來將與進行剝離的部分相應的平板附著面附著於平板，這時對於至少兩個以上的陰刻部111，在任意兩個陰刻部位於相互對稱的位置處，即兩條直線(L1、L2)所形成的內角滿足180°的位置處的情況下，可能發生將第一個陰刻部首先附著於平板後，難以準確地附著第二個陰刻部的位置的問題。即可以通過以所述第一直線L1和所述第二直線L2所形成的內角滿足所述第1式的條件的方式設置多個陰刻部來提升與所述平板上多個陽刻部分別對應地附著的方面的準確性。
參照圖2，一實施例的所述拋光墊110包括具有所述拋光面11的拋光層10和包括所述平板附著面12的緩衝層20，所述陰刻部的深度D2可以與所述緩衝層的厚度D3和所述拋光墊的厚度D1滿足以下第2式的相關關係。
第2式：D3<D2<D1。
如果所述陰刻部的深度D2過小，則因在所述拋光墊110、所述平板120以及所述半導體基板之間產生的剪切應力而發生結構變形，從而可能導致設置在所述平板120上的所述拋光墊110的位置變更並且可能在拋光均勻度改善方面造成不良的影響。在另一方面，如果所述陰刻部的深度D2小於或者等於所述緩衝層的厚度D3，則在所述拋光墊110、所述平板120以及所述半導體基板之間產生的剪切應力導致的結構變形程度與所述緩衝層20結構的支撐力之比變大，從而可能導致設置在所述平板120上的所述拋光墊110的位置變更並且可能在拋光均勻度改善方面造成不良的影響。相反，當所述陰刻部的深度D2過深，從而在厚度方向上貫通所述拋光墊110時，所述平板的陽刻部121暴露到外部，並且可能導致所述半導體基板的被拋光面的缺陷發生以及拋光均勻度降低。在另一方面，如果所述陰刻部的深度D2等同於所述拋光墊的厚度D1，則所述平板的陽刻部121暴露到外部，並且可能導致所述半導體基板的被拋光面的缺陷發生以及拋光均勻度降低。
如上關於所述拋光系統200和所述拋光墊110的說明所述，所述陰刻部111可以形成在所述平板附著面12的邊緣區域。
另外，參照圖4，如上關於所述拋光系統200和所述拋光墊110的說明所述，所述拋光墊110包括具有所述拋光面11的拋光層10和包括所述平板附著面12的緩衝層20，並且所述拋光面11可以包括深度d1小於所述拋光層10的厚度D4的至少一個凹槽112。這時，所述陰刻部的深度D2可以與所述拋光層的厚度D4，所述凹槽的深度d1以及所述拋光墊的厚度D1滿足以下第3式的相關關係。
Figure 111119578-A0305-02-0038-5
所述凹槽112作為適當地確保施加到所述拋光面11上的拋光漿料等的流動性的結構，被切削加工為具有比所述拋光層的厚度D4小的深度d1。所述拋光墊的拋光面11隨拋光製程的持續進行被切削並磨損，從而所述凹槽的深度d1隨拋光製程的持續進行而逐漸變小。當所述陰刻部的深度D2等於或者大於所述第3式的上限時，在所述拋光面11被切削並磨損而達到所述拋光墊110的最大壽命前，所述陰刻部111的不均勻結構通過所述拋光面11對所述半導體基板的被拋光面造成影響，從而可能導致拋光均勻度降低的問題發生。另外，當所述陰刻部的深度D2等於或者小於所述第3式的下限時，無法以抵抗所述拋光墊110、所述平板120以及所述半導體基板之間的剪切應力的程度確保所述拋光墊110的陰刻部111和所述平板120的陽刻部121的互補結合結構的結構鋼性，因此存在所述拋光墊110的位置變更以及在拋光均勻度降低等方面測得的結果不理想的隱患。
可以通過使所述凹槽112和所述陰刻部111的結構大小滿足所述第3式的相關關係來在所述陰刻部111和所述平板上的所述陽刻部121的互補結合結構的機械結合準確性和通過所述拋光面11的拋光對象的拋光結果方面均獲得優異的效果。更具體而言，所述拋光墊110在用於拋光製程時在規定壓力的加壓環 境下拋光拋光對象，根據需要，在施加拋光液或者拋光漿料等的濕潤環境下使用以促進化學拋光作用。這時，所述凹槽112和所述陰刻部111的結構大小滿足所述第3式的相關關係，從而通過所述拋光面11傳遞到拋光對象的彈力和剛性可以滿足適當水平，與此同時，能夠通過防止所述拋光液或者拋光漿料的滲透來提升長期耐久性。
在所述半導體裝置的製造方法中，所述拋光對象可以包括半導體基板。所述半導體基板130可以被設置成其被拋光面與所述拋光墊110的拋光面11相接觸。這時，所述半導體基板130的被拋光面與所述拋光面11可以直接接觸，也可以隔著具有流動性的拋光液或拋光漿料等間接接觸。
在一實施例中，所述半導體裝置的製備方法還可以包括在所述拋光墊110的拋光面11上供給拋光漿料150的步驟。例如，可以通過供給噴嘴140來將所述拋光漿料150供給至所述拋光面11上。
通過所述供給噴嘴140噴射的所述拋光漿料150的流速可以為約10ml/min至約1000ml/min，例如，約10ml/min至約800ml/min，例如，約50cm3/min至約500cm3/min，但不限於此。例如，在所述拋光漿料150施加到具備所述凹槽112的拋光面11上時的流速滿足所述範圍的情況下，可以確保通過所述凹槽112的適當水平的流動性。例如，如果通過所述凹槽112的所述拋光漿料的流動性過慢，則所述拋光漿料在所述凹槽112中滯留的時間相應地變長，從而可能對需根據所述凹槽112的深度和所述陰刻部111的深度的有機聯繫，以適當水平確保的拋光均勻度造成不利影響。即通過以上述範圍的流速注入所述拋光漿料可以更加有利於確保，使得所述陰刻部111和所述凹槽112滿足上述第3式的相關關係從而獲得的所述拋光系統的技術優點。
所述拋光漿料150可以包含二氧化矽顆粒或者二氧化鈰顆粒，但不限於此。
可以通過在所述半導體基板130安裝在拋光頭(Polishing Head)160 的狀態下將所述半導體基板130以規定的荷重加壓到所述拋光面11來進行拋光。通過所述拋光頭160來將所述半導體基板130的被拋光面加壓至所述拋光面11上的荷重，例如，可以根據目的來在約0.01psi至約20psi的範圍內選擇，例如，可以在約0.1psi至約15psi的範圍內選擇。在所述半導體基板130的被拋光面以上述荷重加壓到所述拋光面11的情況下，所述拋光墊110也可以以相應荷重加壓到所述平板120，在這種情況下，可以有利於所述拋光面11在整體面積上向所述半導體基板130的被拋光面傳遞均勻的拋光性能而不受所述陰刻部111和所述陽刻部121的結合結構的影響。
所述半導體基板130與所述拋光墊110可以在各自的被拋光面與拋光面相互接觸的狀態下相對旋轉。這時，所述半導體基板130的旋轉方向與所述拋光墊110的旋轉方向可以是相同的，也可以是相反的。
可以根據目的來在約10rpm至約500rpm的範圍內分別選擇所述半導體基板130與所述拋光墊110的旋轉速度，例如，所述範圍可以為約30rpm至約200rpm。在所述半導體基板130和所述拋光墊110以上述範圍的旋轉速度旋轉的同時各自的被拋光面和拋光面相接觸從而開始拋光的情況下，可以有利於所述拋光面11在整體面積上向所述半導體基板130的被拋光面傳遞均勻的拋光性能而不受所述陰刻部111和所述陽刻部121的結合結構的影響。
參照圖6，所述陰刻部111和所述陽刻部121的互補結合結構為在所述拋光墊110和所述平板120的介面中具有局部不均勻結構的部分。考慮到所述半導體基板130在加壓條件下由所述拋光面11在整體面積上拋光的製程，這種不均勻結構可能會成為所述半導體基板130的被拋光面發生缺陷，最終拋光平坦度降低的原因。尤其考慮到所述拋光墊110的厚度隨拋光製程的進行逐漸變淺，更是如此。這時，通過在上述製程條件下所述半導體基板130的被拋光面相對於所述拋光面11被拋光，因此可以更加有利於最小化所述陰刻部111和所述陽刻部121的互補結合結構導致的所述不利因素。
在一實施例中，為了持續維持適合拋光所述拋光墊110的拋光面的表面粗糙度，所述半導體裝置的製造方法還可以包括在拋光所述半導體基板130的同時，使用修整器170來加工所述拋光墊110的拋光面的步驟。
下面給出本發明的具體實施例。然而，下面所記載的實施例僅用於具體地例示或者說明本發明，而不用於限制本發明，並且本發明的權利範圍由權利要求範圍所確定。
<製備例>
製備例1：拋光墊的製備
混合二異氰酸酯成分和多元醇成分並將其投入四口燒瓶中，然後在80℃下使其反應來製備了包含氨基甲酸乙酯類預聚物的預備組合物。這時，通過反應來將所述預備組合物中的異氰酸酯基含量(NCO%)調節至9重量%。使用芳香族二異氰酸酯和脂環族二異氰酸酯作為所述二異氰酸酯成分，使用2,4-TDI和2,6-TDI作為所述芳香族二異氰酸酯，使用H12MDI作為所述脂環族二異氰酸酯。相對於100重量份的所述2,4-TDI，使用25重量份的所述2,6-TDI，相對於所述芳香族二異氰酸酯整體100重量份，使用11重量份的所述H12MDI。使用PTMG和DEG作為所述多元醇成分，相對於所述二異氰酸酯成分整體100重量份，使用129重量份的所述PTMG和14重量份的所述DEG。使用4,4’-亞甲基雙(2-氯苯胺)(MOCA)作為固化劑，並進行混合以使所述固化劑中的氨基(NH2)與預備組合物中的異氰酸酯基(NCO基團)的摩爾比為0.96。另外，相對於所述預備組合物100重量份，混合了1.0重量份的固體發泡劑(Akzonobel公司)。以10kg/min的吐出速度將所述預備組合物注入寬1000mm、長1000mm、高3mm的被預熱至90℃的模具中，並同時將氮氣(N2)用作氣體發泡劑以1.0L/min的注入速度注入於所述模具中。接著，在110℃的溫度條件下後固化所述預備組合物，並經過凹槽形成與車削加工來製備了厚度為20mm的拋光層。
接著，使用多齒開槽機來在所述拋光層的一表面上形成了多個同心 圓凹槽。各凹槽形成為深度d1為850μm，寬度w1為480μm以及間距p1為3.0mm。
準備在聚酯樹脂不織布中含浸有氨基甲酸乙酯類樹脂的10mm厚度的緩衝層，並在所述拋光層的一表面塗覆熱封黏合劑，在所述緩衝層的一表面也塗覆熱封劑，然後利用加壓輥來貼合各個黏合劑塗覆表面，以使所述黏合劑塗覆表面相互接觸。接著，在所述緩衝層的另一表面上塗覆並乾燥壓敏黏合劑來製備了用於附著於平板上的黏合層。
<實施例和比較例> I.根據陰刻部設置的特性
對於在所述製備例1中製備的拋光墊，在塗覆有所述壓敏黏合劑的平板附著面上分別製備2個或3個陰刻部，以使如以下表1所示，任意選定的兩個陰刻部之間的內角θ1、θ2以及θ3被設置成滿足以下條件。圖7A至圖7F分別為概略性地示出實施例1-1至1-3以及比較例1-4至1-6的陰刻部的設置的圖。這時，所述陰刻部的深度D2為17.5mm，所述拋光層的厚度D4為20mm，所述凹槽的深度d1為0.85mm，所述拋光墊的總厚度D1為32mm。
Figure 111119578-A0305-02-0042-6
II.根據陰刻部結構的特性
對於在所述製備例1中製備的拋光墊，在平板附著面上加工3個陰刻部，以使其中任意選定的兩個陰刻部之間的內角θ1、θ2以及θ3的cosθ1、cosθ2以及cosθ3分別滿足-0.5。這時，各個陰刻部被加工成所述陰刻部的深度D2，所述 拋光層的厚度D4，所述凹槽的深度d1，所述緩衝層的厚度D3以及所述拋光墊的總厚度D1滿足以下表2。
Figure 111119578-A0305-02-0043-7
<評價>
實驗例1：拋光墊拆卸附著準確性評價
對於各所述實施例的拋光墊，在設置有具備與各陰刻部相應的互補結合結構的陽刻部的平板上附著、拆卸所述拋光墊，針對附著、拆卸所用時間；以是否使用工具等為基準的拆卸附著容易性和準確性的高低程度，以以下基準劃分等級來進行了評價。
等級1：時間，10秒以下，作業容易性，上
等級2：時間，10秒至20秒，作業容易性，中
等級3：時間，大於20秒，作業容易性，下
實驗例2：拋光率和拋光平坦度評價
對於各所述實施例的拋光墊，通過化學氣體沉積(CVD)製程來將氧化矽(SiO2)沉積到直徑為300mm的矽晶片上。將所述拋光墊安裝在CMP機器上，並設置矽晶片，使矽晶片的氧化矽層表面面向拋光墊的拋光面。以250ml/min的速度將煆燒的二氧化鈰漿料供應到所述拋光墊上，同時以4.0psi的荷重將所述矽晶片加壓到所述拋光面上，並且通過將所述拋光墊與所述矽晶片的旋轉速度分別設定為150rpm來對所述二氧化矽膜進行了60秒的拋光。拋光結束 後從載體取下矽晶片，並安裝在旋轉乾燥器(spin dryer)上，然後用蒸餾水洗滌後用氮氣乾燥了15秒。
使用分光干涉式晶片厚度計(SI-F80R，Kyence公司)來測量了被乾燥的矽晶片的拋光前後的膜厚度變化。然後使用以下式1來計算了拋光率，並利用1分鐘的拋光結果來通過以下式2匯出了拋光平坦度(WIWNU：Within Wafer Non Uniformity)。這時，共測量5次來以數平均值的形式表示。
式1：拋光率(Å/min)=矽晶片的拋光厚度(Å)/拋光時間(min)
式2：拋光平坦度(%)=拋光厚度的標準差(Å)/平均拋光厚度(Å)×100
實驗例3：缺陷防止性能評價
以用於評價所述拋光率和拋光平坦度的拋光製程相同的方式進行了拋光，然後用肉眼觀察拋光對象的被拋光表面來得出了劃痕(scratch)等缺陷的數量。具體而言，拋光結束後將矽晶片移動到清潔器(Cleaner)後，分別使用1%氟化氫(HF)與純淨水(DIW)，1%硝酸(H2NO3)與純淨水(DIW)來進行了10秒的洗滌。然後，將所述矽晶片移動到旋幹機(spin dryer)，使用純淨水(DIW)洗滌，並用氮氣(N2)乾燥了15秒。然後使用缺陷檢測設備(Tenkor公司，XP+)來用肉眼觀察了被乾燥的矽晶片的拋光前後缺陷變化。
所述實驗例1至3的結果如以下表3所示。
Figure 111119578-A0305-02-0044-8
Figure 111119578-A0305-02-0045-9
參照所述表1至表3，可以確認，在所述實施例1-1至1-3以及比較例1-4至1-6的拋光墊和所述實施例2-1至2-7的拋光墊中，平板附著面均包括至少一個陰刻部，平板包括至少一個陽刻部，拋光墊作為應用於所述陽刻部與陰刻部相互形成互補結合結構的拋光系統的拋光墊，實現規定的拋光率和拋光平坦度。
更具體而言，可以確認，所述實施例1-1至1-3的拋光墊與所述比較例1-4至1-6的拋光墊相比，對於3個陰刻部中任意2個陰刻部，當將從各陰刻部的中心到平板附著面上所述拋光墊的中心的直線稱為第一直線、第二直線時，所述第一直線與所述第二直線形成的內角θ滿足-1<cosθ<1的範圍，與包括至少一個cosθ=-1的情況的所述比較例1-4至1-6的拋光墊相比，拋光墊拆卸、附著的準確性提升。進而可知，所述實施例1-1至1-3的拋光墊的拋光平坦度小於5%，相反，所述比較例1-4至1-6的拋光墊的拋光平坦度大於5%，並且所述實施例1-1至所述實施例1-3的拋光墊的缺陷數量小於10個，更具體而言，6個以下，相反，所述比較例1-4至1-6的拋光墊的缺陷數量大於10，從而可以確認在拋光平坦度和缺陷方面，所述實施例1-1至1-3的拋光墊的性能更加優異。
另一方面，可以確認，所述實施例2-1至2-4的拋光墊與所述實施例2-5至2-7的拋光墊相比，所述陰刻部的深度D2與所述緩衝層的厚度D3和所述拋光墊的厚度D1滿足D3<D2<D1的關係，另外作為滿足所述第3式的相關關係的拋光墊，拋光平坦度小於4%，因此非常優異，缺陷也為5個以下，因此非常優異，相反，所述實施例2-5至2-7作為不滿足所述第2式和/或第3式的相關關係的拋光墊，拋光平坦度大於5%，缺陷也為20個以上，因此拋光性能差。
一實施例的所述拋光墊具有可以通過所述陰刻部和所述陽刻部的互補結合結構來將拋光墊準確地附著於平板並容易地拆卸於所述平板的優點，由此防止平板的損傷和變形從而延長系統壽命，同時可以通過縮短製程時間等大大提升製程效率來在拋光率、拋光平坦度以及缺陷防止方面最終實現優異的拋光性能。另外，在滿足與多個所述陰刻部之間的相對位置有關的所述第1式和與所述陰刻部的深度有關的所述第2式、第3式等的情況下，這種技術優點更加極大化，從而能夠實現優異的拋光性能。
11:拋光面
12:平板附著面
101:第一陰刻部
102:第二陰刻部
110:拋光墊
111:陰刻部
120:平板
121:陽刻部
200:拋光系統
L1:第一直線
L2:第二直線
X:拋光墊的中心
θ:內角

Claims (18)

  1. 一種半導體製程用拋光系統，其包括：平板，上部安裝有拋光墊；以及拋光墊，安裝於所述平板上，所述拋光墊包括拋光層和緩衝層，所述拋光層包括拋光面，所述緩衝層包括作為所述拋光面的相反面的平板附著面，所述平板附著面包括至少兩個陰刻部，所述平板包括至少一個陽刻部，所述陽刻部和所述陰刻部為相互互補結合結構，對於至少兩個所述陰刻部中的任意第一陰刻部和第二陰刻部，當將從各自的中心到所述平板附著面上所述拋光墊的中心的直線稱為第一直線和第二直線時，所述第一直線和所述第二直線所形成的內角θ滿足以下第1式，第1式：-1<cosθ<1。
  2. 如請求項1所述之半導體製程用拋光系統，其中，所述陰刻部的中心是二等分所述陰刻部的平面形狀的中心線上的中點。
  3. 如請求項1所述之半導體製程用拋光系統，其中，所述陰刻部的深度D2與所述緩衝層的厚度D3和所述拋光墊的厚度D1滿足以下第2式的相關關係，第2式：D3<D2<D1。
  4. 如請求項1所述之半導體製程用拋光系統，其中，所述拋光面包括深度比所述拋光層的厚度小的至少一個凹槽，所述陰刻部的深度D2與所述拋光層的厚度D4、所述凹槽的深度d1以及所述拋光墊的厚度D1滿足以下第3式的相關關係，
    Figure 111119578-A0305-02-0049-10
  5. 如請求項1所述之半導體製程用拋光系統，其中，所述平板附著面包括中心區域和邊緣區域，所述邊緣區域為從所述平板附著面的邊緣向所述拋光墊的中心的直線距離為第一直線距離R1的區域，當從所述平板附著面的邊緣到所述拋光墊的中心的直線距離為第二直線距離R2時，所述第一直線距離R1與所述第二直線距離R2之比為0.2：1至0.5：1，所述陰刻部位於所述邊緣區域。
  6. 如請求項5所述之半導體製程用拋光系統，其中，所述拋光面包括兩個以上凹槽，所述凹槽的深度為100μm至1500μm，寬度為100μm至1000μm，相鄰的兩個所述凹槽之間的間距為2mm至70mm。
  7. 如請求項1所述之半導體製程用拋光系統，其進一步包括：流體注入單元，用於根據需要在所述拋光面上施加流體。
  8. 如請求項1所述之半導體製程用拋光系統，其進一步包括：加壓單元，在2psi至7psi的範圍內調節所述拋光墊對所述平板的加壓荷重。
  9. 一種半導體製程用拋光墊，其包括：拋光層，包括拋光面；以及緩衝層，包括作為所述拋光面的相反面的平板附著面，所述平板附著面包括至少兩個陰刻部，所述陰刻部與通過所述平板附著面安裝的平板上的陽刻部具有互補結合結構，對於至少兩個所述陰刻部中的任意第一陰刻部和第二陰刻部，當將從各自的 中心到所述平板附著面上所述半導體製程用拋光墊的中心的直線稱為第一直線和第二直線時，所述第一直線和所述第二直線所形成的內角θ滿足以下第1式，第1式：-1<cosθ<1。
  10. 如請求項9所述之半導體製程用拋光墊，其中，所述陰刻部的深度D2與所述緩衝層的厚度D3和所述半導體製程用拋光墊的厚度D1滿足以下第2式的相關關係，第2式：D3<D2<D1。
  11. 如請求項9所述之半導體製程用拋光墊，其中，所述拋光面包括深度比所述拋光層的厚度小的至少一個凹槽，所述陰刻部的深度D2與所述拋光層的厚度D4，所述凹槽的深度d1以及所述半導體製程用拋光墊的厚度D1滿足以下第3式的相關關係：
    Figure 111119578-A0305-02-0050-11
  12. 如請求項9所述之半導體製程用拋光墊，其中，所述拋光層包含含有氨基甲酸乙酯類預聚物的預備組合物的固化物，並且所述預備組合物中的異氰酸酯基含量為5重量%至11重量%。
  13. 如請求項11所述之半導體製程用拋光墊，其中，所述拋光面包括兩個以上所述凹槽，所述凹槽的深度為100μm至1500μm，寬度為100μm至1000μm，相鄰的兩個所述凹槽之間的間距為2mm至70mm。
  14. 一種半導體裝置的製造方法，其包括以下步驟：將包括包含拋光面的拋光層和包含作為所述拋光面的相反面的平板附著面的緩衝層的拋光墊結合於平板上的步驟；以及 將拋光對象的被拋光面設置成與所述拋光面接觸後，在加壓條件下使所述拋光墊和所述拋光對象彼此相對旋轉的同時拋光所述拋光對象的步驟，所述拋光對象包括半導體基板，所述平板附著面包括至少兩個陰刻部，所述平板包括至少一個陽刻部，在將所述拋光墊結合於所述平板上的步驟中，使所述陽刻部和所述陰刻部相互接合，對於至少兩個所述陰刻部中的任意第一陰刻部和第二陰刻部，當將從各自的中心到所述平板附著面上所述拋光墊的中心的直線稱為第一直線和第二直線時，所述第一直線和所述第二直線所形成的內角θ滿足以下第1式：第1式：-1<cosθ<1。
  15. 如請求項14所述之半導體裝置的製造方法，其中，所述拋光對象的被拋光面加壓到所述拋光層的拋光面的荷重為0.01psi至20psi。
  16. 如請求項14所述之半導體裝置的製造方法，其中，所述拋光墊和所述拋光對象的旋轉速度分別為10rpm至500rpm。
  17. 如請求項14所述之半導體裝置的製造方法，其進一步包括以下步驟：根據需要在所述拋光面上施加流體的步驟。
  18. 如請求項14所述之半導體裝置的製造方法，其中，所述陰刻部的深度D2與所述緩衝層的厚度D3和所述拋光墊的厚度D1滿足以下第2式的相關關係：第2式：D3<D2<D1。
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