TWI850769B - 拋光墊的翻新方法、半導體裝置的製造方法及製造裝置 - Google Patents
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Abstract
本發明關於一種拋光墊的翻新方法,藉由增加拋光製程中所使用的拋光墊的使用壽命來能夠減少被丟棄的拋光墊的數量,並且縮短拋光墊的更換所需的時間,從而大幅度提高拋光效率。另外,根據本發明的半導體裝置的製造方法是應用了所述拋光墊的翻新方法的製造製程,以與新的拋光墊同等的水平使超過使用期限的拋光墊實現拋光性能,從而能夠反復使用,並且藉由減少拋光墊的更換次數來提高製程的效率。
Description
本發明關於一種拋光墊的翻新方法,並且關於一種利用所述拋光墊的翻新方法的半導體裝置的製造方法以及半導體裝置的製造裝置。
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製程將拋光對象的規定拋光面作為拋光對象而執行,並且可以以拋光面的平坦化、去除被凝集的物質、消除晶格損傷、去除劃痕和污染源等為目的而執行。
半導體製程的CMP製程技術的分類可以根據拋光對象的膜質或拋光後的表面形狀來進行分類。例如,可以根據拋光對象的膜質分為單晶矽(single silicon)或多晶矽(poly silicon),可以根據雜質的種類分為多種氧化膜或鎢(W)、銅(Cu)、鋁(Al)、釕(Ru)、鉭(Ta)等金屬膜CMP製程。並且,根據拋光後的表面形狀,還可以分為用於改善基板表面的粗糙度的製程、對由多層電路佈線所引起的台階進行平坦化的製程、以及用於在拋光後選擇性形成電路佈線的元件分離製程。
可以在半導體裝置的製造過程中多次採用CMP製程。半導體裝置可以包括多個層,並且每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加複雜且微細的方向進化。因此,在半導體裝置的製造過程中,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和佈線表面的改善等,其結果,要求更加精密且可靠的CMP性能。
這種CMP製程中所使用的拋光墊作為藉由摩擦來將拋光面加工成所要求的水平的製程用部件,在被拋光後的拋光對象的厚度的均勻度、拋光面的平坦度以及拋光品質等方面上可視為最重要的因素之一。
所述CMP製程中所使用的拋光墊將拋光對象的規定拋光面作為拋光對象,並且以拋光面的平坦化、被凝聚的物質的去除、晶格損傷的消除、劃痕和污染源的去除等為目的執行拋光製程,如果拋光墊的拋光性能因反復執行拋光製程而下降,則需要更換拋光墊,並且使用完的拋光墊可能會被丟棄。
使用完的拋光墊無法反復使用,並且丟棄可能會造成環境污染的問題。為了防止這種問題,需要一種能夠以比先前技術的使用壽命更長的時間在拋光過程中使用的拋光墊的處理方法。
[發明要解決的問題]
本發明的目的在於提供一種拋光墊的翻新方法,其能夠藉由增加在拋光製程中所使用的拋光墊的使用壽命來減少拋光墊的丟棄量。
本發明的另一目的在於提供一種半導體裝置的製造方法,其能夠利用所述拋光墊的翻新方法來提高拋光墊的使用壽命,並且延長拋光製程中的拋光墊的更換週期,從而能夠大幅度提高半導體裝置的製造製程中的效率。
本發明的另一目的在於提供一種半導體裝置的製造裝置,其能夠提高在拋光製程中所使用的拋光墊的使用壽命。
[用於解決問題的手段]
為了實現上述目的,根據本發明的一實施例的拋光墊的翻新方法,其包括用於向拋光墊供應水蒸氣的步驟,所述拋光墊包括具有拋光面的拋光層,所述拋光層包括多個氣孔,所述拋光面包括由多個所述氣孔形成的微細凹部。
根據本發明的另一實施例的半導體裝置的製造方法,其包括:將包括拋光面的拋光墊安裝在平板的步驟;將拋光對象以其被拋光面與所述拋光面相接觸的方式配置於所述拋光面之後,在加壓條件下,使所述拋光墊和所述拋光對象彼此進行相對旋轉並拋光所述拋光對象的步驟;以及向所述拋光墊的所述拋光面供應水蒸氣的步驟。
根據本發明的另一實施例的半導體裝置的製造裝置,其包括:用於安裝拋光墊的平板;用於安裝半導體基板的載體;以及用於向安裝在所述平板的所述拋光墊供應水蒸氣的水蒸氣噴射部。
[發明效果]
本發明關於一種拋光墊的翻新方法,其能夠藉由增加在拋光製程中所使用的拋光墊的使用壽命來減少拋光墊的丟棄量。
另外,利用所述拋光墊的翻新方法來提高拋光墊的使用壽命,據此,減少拋光製程中拋光墊的更換次數,從而能夠大幅度地提高半導體裝置的製造製程的效率。
參考後述的實現例或實施例,本發明的優點和特徵、以及實現它們的方法將會變得明確。然而,本發明不限於以下公開的實現例或實施例,而是可以以彼此不同的各種形態體現。提供以下明示的實現例或實施例是僅是為了使本發明的公開完整,並且用於告知本發明所屬技術領域的普通技術人員發明的範圍,本發明要求保護的範圍是由申請專利範圍的範圍來限定的。
在隨附圖式中,根據需要,為了明確展示層或區域,放大示出了某些部件的厚度。並且,在圖式中,為了便於描述,誇大示出了一部分層和區域的厚度。在整個說明書中,相同的附圖標記指相同的元件。
當本說明書中稱層、膜、區域、板等部分在另一部分的“上方”或“上部”時,這不僅包括位於另一部分的“正上方”的情況,而且還包括其中間或其他部分的情況。當描述某個部分位於另一部分的“正上方”時,被解釋為意味著在中間不存在其他部分。並且,當描述層、膜、區域、板等部分位於另一部分的“下方”或“下部”時,被解釋為這不僅包括位於另一部分的“正下方”的情況,而且還包括其中間存在有其他部分的情況。當描述某個部分位於另一部分的“正下方”時,被解釋為在中間不存在有其他部分。
在本說明書中,當表示數值範圍時,“~以上”的含義被解釋為包括相應數字或比其更多的情況。例如,“2以上”意味著兩個或更多的情況。並且,對數值範圍的“X至Y”的記載被解釋為包括X或Y的範圍。例如,“25至50”意味著包含25和50的數值範圍。
在本說明書中,對於以“第一”或“第二”等修飾的構成而言,包括其的上位構成彼此不同,因此為了區分這些而僅修飾並記載,並且這些記載本身不會被解釋為包括相互不同元件或不同結構。
在本說明書中,“向所述拋光墊供應水蒸氣之前的狀態”是指,與向拋光墊供應水蒸氣的時刻的1分鐘至10分鐘之前的狀態以及所述拋光墊的拋光面表面粗糙度(Sa)為3μm至4.5μm以內的狀態中任一狀態相對應的情況或與這兩種狀態相對應的情況。
在本說明書中,“向所述拋光墊供應水蒸氣之後的狀態”是指,停止供應水蒸氣之後經過了1分鐘至10分鐘的狀態。
在本說明書中,“未達到目標拋光率的拋光墊”是指,在以200mL/min的速率供應煆燒二氧化鈰漿料(ceria slurry),並且以3.5psi的負載對作為拋光對象的半導體基板進行加壓,而且以拋光墊的轉速為93rpm、半導體基板的轉速為87rpm對氧化矽膜進行60秒的拋光的製程條件下的拋光率為1800Å/min以下的情況。
在本說明書中,“未達到目標拋光不均勻度的拋光墊”是指,在以200mL/min的速率供應煆燒二氧化鈰漿料,並且以3.5psi的負載對作為拋光對象的半導體基板進行加壓,而且以拋光墊的轉速為93rpm、半導體基板的轉速為87rpm的轉速對氧化矽膜進行60秒的拋光的製程條件下的拋光不均勻度為9%以下的情況。
在本說明書中,“翻新(refresh)”是指,在拋光製程中所使用的拋光墊、未達到目標拋光率的拋光墊和/或未達到目標拋光不均勻度的拋光墊,藉由ⅰ)供應水蒸氣、或ⅱ)供應水蒸氣和調整等處理來增加拋光墊的使用壽命的情況。
在本說明書中,“持續”是關於在將使用過的拋光墊安裝於平板的狀態下供應水蒸氣的時間,是指將應用在拋光製程中的半導體基板從載體上拆卸,並且將新的半導體基板安裝在載體上,而且直到拋光製程重新開始的時間。
在下文中,將詳細描述根據本發明的示例性的實現例。
本發明的一實現例提供一種拋光墊的翻新方法,其包括向拋光墊供應水蒸氣的步驟,所述拋光墊包括具有拋光面的拋光層,所述拋光層包括多個氣孔,所述拋光面102包括由多個所述氣孔103形成的微細凹部104。
圖1是拋光製程的流程圖。具體地,在平板的上部安裝有拋光墊,在載體上安裝半導體基板(步驟10),在所述載體內的半導體基板的拋光面以與拋光墊的拋光層相接觸的方式配置之後,在加壓條件下,可以藉由相對旋轉執行拋光製程(步驟20)。
在所述拋光製程中,漿料流入到拋光面(步驟21),所述拋光製程可以以安裝於載體上的半導體基板在與拋光面相接觸的狀態下進行相對旋轉的方式執行。同時,可以藉由調整器(conditioner)執行拋光層的調整製程(步驟22)。
所述調整製程(步驟22)可以是為了使拋光層的拋光性能保持在一定水平以上的製程。具體地,拋光墊包括具有拋光面的拋光層,所述拋光層包括多個氣孔,所述拋光面包括由多個所述氣孔形成的微細凹部,因拋光製程中的加工殘留物和反應產物等可能會降低所述微細凹部的拋光性能。為了防止這種拋光性能的降低,所述調整製程(步驟22)可以藉由防止微細凹部內被加工殘留物和反應產物堵塞的現象來保持拋光性能。
只是,所述調整製程(步驟22)作為對拋光層的表面進行刮削的製程,僅僅反復執行所述調整製程(步驟22)來並不能使拋光性能持續保持與最初的拋光墊同等的水平。
即,在執行拋光製程的過程中,藉由調整製程(步驟22)來將拋光墊的拋光性能保持在一定水平以上,但是因反復的拋光製程而降低拋光墊的拋光性能,這樣的情況下,可以更換拋光性能降低了的拋光墊。
可以藉由是否在目標拋光時間範圍內執行實際拋光製程來確認所述拋光墊的更換與否(步驟30)。在執行所述拋光製程(步驟22),並且所述拋光製程(步驟22)所需的時間保持在目標拋光時間範圍內的情況(步驟31)下,連續的拋光製程被執行而沒有拋光墊的更換,在所述拋光製程(步驟22)所需的時間超過目標時間範圍的情況(步驟32)下,所述拋光墊被更換,並且更換後的所述拋光墊不可重複使用。
上述的拋光製程(步驟22)根據半導體基板內的被拋光面的特性,拋光墊的使用時間會有差異,並且也會有比拋光製程中所使用的程度更快地更換拋光墊的情況。
即,如果在拋光製程中所使用的拋光墊的數量增加,並由此被丟棄的拋光墊的數量增加,則會引起環境污染的問題。並且,拋光製程以連續製程被執行,如上所述那樣為了更換拋光墊而需要停止拋光製程,據此,將會發生半導體裝置的製造製程的效率低下的問題。
為了防止上述問題,本發明涉及一種拋光墊的翻新方法,其包括向拋光墊供應水蒸氣的步驟。
圖2是應用了本發明的拋光墊的翻新方法的拋光製程的流程圖。在以如所述圖1所示的順序安裝拋光墊(步驟10)之後,執行拋光製程(步驟20)。
當執行拋光製程時,可以確認實際拋光製程是否在目標拋光時間範圍內執行(步驟30)。當之前如圖1所示的先前技術的拋光製程在所述步驟30中包括在目標拋光時間範圍內時,執行拋光製程(步驟31),當不包括在所述目標拋光時間範圍內時,更換了拋光墊(步驟32)。
只是,在本發明中,可以藉由將50℃至120℃的水蒸氣供應1分鐘至10分鐘(步驟40)來增加拋光墊的使用壽命,而不更換未包括在目標拋光時間範圍內的拋光墊。
藉由向所述拋光墊供應水蒸氣的步驟40,由包括在拋光層的多個氣孔形成的拋光面的微細凹部的形態可以發生變化。在一實施例中,根據下式1,所述拋光層的基於所述微細凹部的形態變化的所述拋光面的表面粗糙度Sa的變化率可以為30%至70%:
[式1]
(Sa
r-Sa
f)/Sa
f×100
其中,
Sa
f是向所述拋光墊供應水蒸氣之前的所述拋光面的表面粗糙度Sa,
Sa
r是向所述拋光墊供應水蒸氣之後的所述拋光面的表面粗糙度Sa。
所述三維算術平均表面粗糙度Sa是將表面粗糙度參數Ra以三維擴展了的參數,是指在薄膜表面上的Z(x,y)絕對值的平均值。即,是指將三維上的山谷區域變換為絕對值而變更為峰值時的算術平均高度。所述表面粗糙度參數Sa是平均表面的平均高度差的平均值,是最廣泛使用的參數之一。所述參數受到劃痕、污染以及測量噪音的影響不大。
所述拋光面的表面粗糙度Sa的變化率是基於所述式1的30%至70%、40%至69%、43%至68%。在所述範圍內,拋光面的微細凹部的形態因供應水蒸氣發生變化,所述微細凹部的形態變化程度可能會對拋光率(Removal rate;RR)和拋光不均勻度(within-wafer nonuniformity;WIWNU)產生影響。
另一個三維表面粗糙度參數Spk是針對拋光層的中心的向上方凸出的峰的平均高度的值,Svk是針對拋光層的中心的向下方凸出的凹槽(谷)的平均高度的值。
所述Spk和Svk是使用艾蔔特曲線(Abbott curve)定義的,圖4中的艾蔔特曲線表示表面材料的高度分佈。這是,表面的最高的峰的下方的特定深度上的表面的材料分率(fraction)的累積函數。換言之,在艾蔔特曲線中顯示:若粗糙度輪廓的深度增加,則表面材料分率增加。在最高峰上,材料分率為0%,而在最深處(或者“valley(谷)”)上,材料分率為100%。最小割線斜率、即最佳被定義的線將艾蔔特曲線分為以下3個範圍:
a)核心(core)粗糙度深度S
k[μm],即粗糙度核心輪廓的深度;
b)減低的峰高度Spk[μm],即在中心向上方凸出的峰的平均高度;以及
c)減低的凹槽深度Svk[μm],即在中心向下方凸出的凹槽的平均深度。
影響拋光率和拋光不均勻度等拋光性能可能是拋光層的表面粗糙度。尤其,用於評估磨損前/後的變化的參數可以是Spk和Svk。拋光墊的拋光層中,拋光層的表面粗糙度因拋光製程而出現變化,並且因表面粗糙度的變化而發生拋光性能的低下。通常,磨損在表面的最高部分發生,為了評估磨損狀態,藉由基於高度分佈的參數來確認其變化程度可能很重要。
在一實施例中,根據下式4表示的拋光面的Svk的變化率可以為0.5%至50%:
[式4]
(Svk
r-Svk
f)/Svk
f×100
其中,
Svk
f是向所述拋光墊供應水蒸氣之前的所述拋光面的表面粗糙度Svk,
Svk
r是向所述拋光墊供應水蒸氣之後的所述拋光面的表面粗糙度Svk。
由所述式4計算的拋光面的表面粗糙度Svk的變化率可以為0.5%至50%,可以為10%至45%,可以為15%至42%。在用於評估磨損狀態的參數的變化率的確認結果中,可以確認相對於向拋光墊供應水蒸氣之前的變化程度,這可以意味著藉由供應水蒸氣來能夠實現拋光墊的翻新。
所述本發明的拋光墊的翻新方法還可以包括用於進行調整的步驟41。具體地,將拋光墊安裝在平板上(步驟10),並且可以執行拋光製程(步驟20)。當執行所述拋光製程(步驟20)時,可以確認是否在目標拋光時間範圍內執行實際拋光製程(步驟30)。在所述步驟30中,當包括在目標拋光時間範圍內時執行拋光製程(步驟31),當不包括在所述範圍內時不更換拋光墊,而是將50℃至120℃的水蒸氣供應1分鐘至10分鐘(步驟40),並藉由進行調整(步驟41)來增加拋光墊的使用壽命。
在用於供應所述水蒸氣的步驟40中,可以將50℃至120℃的水蒸氣供應1分鐘至10分鐘。所述水蒸氣的溫度可以為50℃至120℃、60℃至120℃、70℃至120℃、50℃至110℃、60℃至110℃、70℃至110℃。如果供應所述溫度範圍內的水蒸氣,則所述微細凹部的形態發生變化,並且拋光面的表面粗糙度因所述形態變化而發生改變,進而改善拋光性能,而且可以使拋光墊的翻新實現為可能。可以防止拋光設備的腐蝕,為了實現拋光設備的穩定維護,可以使用120℃內的水蒸氣,但是不限於所述範圍,藉由改變拋光面的表面粗糙度來使拋光墊的翻新成為可能的水蒸氣不受溫度範圍的限制,都可以使用。
在用於供應所述水蒸氣的步驟中,可以將所述水蒸氣供應1分鐘至10分鐘,可以以2分鐘至8分鐘、3分鐘至7分鐘、4分鐘至6分鐘、4分鐘至8分鐘、4分鐘至10分鐘供應所述水蒸氣。當在所述時間範圍內供應水蒸氣時,可以藉由改變拋光面的表面粗糙度,由此使拋光墊的翻新成為可能。並且,藉由在所述時間範圍內供應水蒸氣,優化拋光製程中的用於翻新拋光墊的水蒸氣的供應時間範圍,進而與拋光墊的更換相比更短的時間內翻新拋光墊,從而能夠優化拋光製程的效率。
所述調整步驟41藉由刮削拋光層的表面來改變表面粗糙度的程度。本發明的拋光墊的翻新方法中,可以藉由向拋光墊供應水蒸氣的步驟40以及藉由調整步驟41來提高拋光墊的拋光性能。藉由向所述拋光墊供應水蒸氣來改變所述微細凹部的形態,然後藉由所述調整製程來改變表面粗糙度,從而可以提高拋光性能。
具體地,所述拋光墊包括具有拋光面的拋光層,且所述拋光層包括多個氣孔,並且所述拋光面可以包括由多個所述氣孔形成的微細凹部。如圖5所示,形成於所述拋光面的微細凹部不能藉由拋光製程來保持凹陷形態,而可以形成平緩的凹槽(groove)。包括所述平緩的凹槽的拋光面具有低的表面粗糙度程度,進而拋光性能變低,因此不能應用在拋光製程中。
當供應水蒸氣(步驟40)時,所述平緩的凹槽可以部分地還原到與原來狀態相似的形態,並且藉由額外的調整製程(步驟41)來可以表現出與拋光製程之前的微細凹部的形態同等的水平的表面粗糙度。
向所述拋光墊供應水蒸氣的步驟40,可以在所述拋光墊安裝在平板的狀態下執行。具體地,將拋光墊安裝在平板以使用在拋光製程中,並且在拋光製程中使用之後,確認是否在目標拋光時間範圍內執行實際拋光製程(步驟30),並且,當不包括在所述範圍內時,可以向拋光墊供應水蒸氣(步驟40),並進行調整(步驟41)。此時,向拋光墊供應水蒸氣(步驟40),並且用於調整(步驟41)的步驟可以在拋光墊安裝於平板的狀態下執行。
即,為了對拋光墊進行翻新,在將拋光墊安裝在平板的狀態下供應水蒸氣(步驟40),並且進行調整(步驟41),從而可以使為了翻新拋光墊而投入的製程最小化。
作為另一實施例,向所述拋光墊供應水蒸氣的步驟40,可以在所述拋光墊從平板拆卸掉的狀態下執行。清洗如上所述那樣被拆卸的拋光墊,並且向拋光墊供應水蒸氣(步驟40)。將被供應了水蒸氣的拋光墊安裝在平板上,並且可以在進行調整(步驟41)之後重新使用。
向所述拋光墊供應水蒸氣的步驟40,可以根據是否將所述拋光墊附著在平板而進行分類。附著在平板的狀態下供應水蒸氣(步驟40)並進行調整(步驟41)的方法中,可以省略掉用於將拋光墊從平板拆卸的步驟,從而製程更簡單,並且與後述的從平板中拆卸並供應水蒸氣的方法相比,可以將表面粗糙度相對恢復得高。所述表面粗糙度恢復得高,取決於拋光製程完成之後是否在較快時間內供應水蒸氣。這利用若包含多氣孔性聚氨酯的拋光層的拋光面被拋光製程發生變形之後供應水蒸氣則所述多氣孔質聚氨酯恢復到原來的形態的性質,來可以將表面粗糙度恢復到較高的水平。相反,在拋光製程完成後,若時間經過則多氣孔性聚氨酯的恢復性質將會減少,由此,即使向拋光面供應水蒸氣,也能在表面粗糙度出現差異。
相反,與之前的以附著在平板的狀態供應水蒸氣的翻新方法相比,將拋光墊從平板拆卸的拋光墊的翻新方法中增加了用於拆卸平板的製程,雖然翻新後的表面粗糙度相對較低,但是可以單獨清洗從平板分離的拋光墊,並且可以去除掉拋光製程中所產生的異物,從而在翻新製程之後執行的拋光製程中能夠防止由異物所引起的缺陷的發生。
此後,提高了使用壽命的所述拋光墊可以執行拋光製程。此後,用於檢查拋光墊的二次更換與否的步驟50是確定被翻新了的拋光墊是否超過目標拋光時間的範圍的步驟,當超過目標拋光時間範圍而執行拋光時,拋光墊會被丟棄(步驟52),並且可以用新的拋光墊進行更換。
具體地,根據本發明的翻新方法的拋光墊的拋光層的特徵在於,如下式2的拋光恢復指數PRI可以為3.10至3.80。
[式2]
其中,
Sa是ISO25178三維算術平均表面粗糙度Sa的值,
Spk是針對從所述拋光層的表面中心凸出的峰的平均高度的值,
Svk是針對從所述拋光層的表面中心向下方凸出的凹槽的平均高度的值。
所述拋光恢復指數PRI可以是指,對根據拋光性能、即拋光率(Removal rate;RR)和與拋光不均勻度(within-wafer nonuniformity;WIWNU)具有關聯性的表面粗糙度值的變化程度的拋光性能產生很大影響的指數。
所述PRI表示針對拋光性能的恢復程度,分子是Spk和Svk之和,分母由Sa構成,且是從拋光層的中心凸出的峰的平均高度和從拋光層中心向下方凸出的凹槽的平均高度之和除以平均面的平均高度差的平均的值,可以藉由數值確認表面粗糙度的均勻程度。當所述PRI值在本發明的範圍內時,可以實現高水平的拋光性能。
並且,所述PRI值在本發明的範圍內是從拋光層的中心凸出的峰的平均高度和從拋光層的中心向下方凸出的凹槽的平均高度之和因水蒸氣的供應而增加的,這是指因拋光製程而形狀發生改變的拋光面的微細凹部恢復到原來的形狀,並且拋光面的被上釉(glazing)了的部分減少,進而可以重新在拋光製程中使用,從而能夠提高其使用壽命。所述式2中的拋光恢復指數PRI可以為3.10至3.80,例如可以為3.11至3.79,例如可以為3.11至3.78。當所述拋光恢復指數PRI在所述範圍內時,針對被拋光面的拋光率優異,並且在拋光不均勻度的方面上也可以表現出優異的效果。
並且,在一實施例中,根據所述本發明的翻新方法的拋光墊的基於下式3的值可以為0.01至0.22。
[式3]
其中,
Sa是三維算術平均表面粗糙度Sa的值,
Spk是針對從拋光層的表面中心凸出的峰的平均高度的值,
Svk是針對從拋光層的表面中心向下方凸出的凹槽的平均高度的值。
在所述式3中,計算出針對從拋光層的表面中心凸出的峰的平均高度Spk的值和拋光層的平均面中的平均高度值之差、與從拋光層的中心向下方凸出的凹槽的平均高度的值和拋光層的平均面中的平均高度值之差的比率,並且利用該比率計算出拋光層的平均粗糙度與表面中心處的峰高度和凹槽高度的差,從而能夠預測拋光性能。
所述式3的值可以為0.01至0.22,例如為0.05至0.20,例如為0.06至0.18。當所述式3的值滿足所述範圍時,藉由拋光層的表面粗糙度保持在適當的範圍的水平來能夠表現出高水平的拋光性能。因此,當所述式3的值滿足所述範圍值時,能夠藉由本發明的翻新方法來額外地使用所述拋光墊,由此提高了使用壽命的拋光墊在提高了壽命範圍內也能具有優異的拋光性能。
並且,拋光面的微細凹部的形狀因拋光製程而發生改變,並且在拋光面的一部分上會產生上釉現象,其結果可能會降低拋光墊的拋光性能。因此,藉由本發明的翻新方法,向拋光墊供應水蒸氣且進行調整後,由所述式3得到的值包括在本發明的範圍內意味著拋光面的微細凹部恢復到原來的形狀,並且減少了拋光面的上釉部分,最終恢復了拋光性能。
可以應用所述本發明的翻新方法的拋光墊,在以200mL/min的速率供應煆燒二氧化鈰漿料,以3.5psi的負載對作為拋光對象的半導體基板進行加壓,並且以拋光墊的轉速為93rpm且半導體基板的轉速為87rpm的狀態對氧化矽膜進行60秒的拋光的製程中,拋光率可以為1500Å/min至1800Å/min,拋光不均勻度(within-wafer nonuniformity;WIWNU)可以為8%至9%。包括在所述拋光率和拋光不均勻度的範圍內的拋光墊可以利用本發明的翻新方法來提高使用壽命,但是不限於所述拋光墊,並且部分拋光性能因拋光製程下降了的拋光墊可以利用本發明的翻新方法恢復其拋光性能。
所述拋光率和拋光不均勻度受到對象膜質和漿料種類的影響,當在如上所述的條件下執行拋光製程時,拋光率為1500Å/min至1800Å/min的情況與目標拋光率相比拋光率較低,因此可以意味著拋光效率下降,並且,拋光不均勻度為8%至9%的情況也可以意味著與目標拋光不均勻度相比拋光性能下降。
如上所述,拋光性能因拋光率和拋光不均勻度而下降了的拋光墊,如之前說明那樣,將50℃至120℃的水蒸氣向拋光層的表面噴射1分鐘至10分鐘並對其進行調整,由此可以提高使用壽命。所述水蒸氣的溫度可以為50℃至120℃、60℃至120℃、70℃至120℃、50℃至110℃、60℃至110℃、70℃至110℃。在所述範圍內,可以使拋光層的表面粗糙度呈現出與新的拋光墊同等的水平。當使用所述溫度範圍內的水蒸氣時,可以防止拋光設備發生腐蝕,並且能夠進行穩定的維護,但不限於所述範圍內,藉由改變拋光面的表面粗糙度,使拋光墊的翻新成為可能的溫度範圍的水蒸氣不限於所述溫度範圍內,而都可以使用。
在噴射所述水蒸氣並進行調整的步驟中,具體地,在安裝在平板的狀態下,完成針對拋光對象、即半導體基板的拋光製程,並且可以在將新的半導體基板安裝在載體上所需的時間內噴射水蒸氣並進行調整。
可以以另一種方式從平板分離出拋光墊,並且使用DIW進行清洗之後,將50℃至120℃的水蒸氣噴射1分鐘至10分鐘,然後將其安裝在平板並進行調整之後重新使用。
即,在翻新方法中,可以均使用如下方式:在安裝於平板的狀態下連續噴射水蒸氣並進行調整的方式;以及,首先清洗從平板分離出的拋光墊,接著噴射水蒸氣後,將其安裝在平板並進行調整的方式。
如上所述,安裝在平板的狀態或從平板分離出的狀態都可以提高拋光墊的使用壽命。所述拋光墊在滿足以下條件中的任意一個以上時,可以藉由應用本發明的翻新方法提高其使用壽命。
ⅰ)在拋光製程中使用的拋光墊
ⅱ)拋光面的表面粗糙度Sa為6μm以下
ⅲ)拋光面的表面粗糙度Spk為5μm以下
ⅳ)拋光面的表面粗糙度Svk為16μm以下
所述ⅰ)拋光製程中使用的拋光墊可以意味著:具體地,在以200mL/min的速率供應煆燒二氧化鈰漿料,並且以3.5psi的負載對作為拋光對象的半導體基板進行,拋光墊的轉速為93rpm,半導體基板的轉速為87rpm,對氧化矽膜進行60秒的拋光的製程中,拋光率為1500Å/min至1800Å/min,拋光不均勻度(WIWNU,within-wafer nonuniformity)為8%至9%,如上所述,因拋光率太低而降低了拋光效率,或者因拋光不均勻度較低而拋光性能較低的拋光墊。只是,不限於所述拋光墊,拋光性能降低了的拋光墊都可以使用而不受任何限制。
並且,對於從平板分離並噴射水蒸氣以及進行調整的製程而言,與以安裝在平板的狀態執行後續的製程相比,需要從平板分離並重新安裝的額外的時間,但是包括利用DIW進行清洗的步驟,由此在能夠去除拋光製程中附著於拋光層的表面上的雜質等方面上存在有益之處。
所述調整是,以20rpm至150rpm的轉速,1lb至90lb的負載作用和1掃描(sweep)速率至25掃描(sweep)速率,對拋光層的表面進行調整的步驟,但不限於所述範圍;在噴射水蒸氣之後,能夠發揮拋光性能的程度的調整條件都可以被應用。
向藉由本發明的所述翻新方法來噴射水蒸氣和進行調整後的拋光墊的拋光層,在以200mL/min的速率供應煆燒二氧化鈰漿料,以3.5psi的負載對作為拋光對象的半導體基板進行加壓,拋光墊的轉速為93rpm,半導體基板的轉速為87rpm,60秒鐘的氧化矽膜的拋光製程中,拋光率可以為1810Å/min至2700Å/min、2000Å/min至2650Å/min、2100Å/min至2600Å/min。並且,拋光不均勻度(WIWNU,within-wafer nonuniformity)可以為3%至7%、4%至7%、4.1%至6.8%。如上所述,拋光墊藉由噴射水蒸氣以及進行調整來提高拋光率,並且在拋光不均勻度上也可以確認到呈現出優異效果。
本發明的在一實施例中,所述拋光墊的拋光層可以包括拋光層,該拋光層由包含氨基甲酸乙酯基預聚物、固化劑和發泡劑的組合物形成的固化物。
下面將詳細描述所述組合物中包含的每種成分。
“預聚物(prepolymer)”意味著,在固化物的製造中,在中間階段中止聚合度以便容易成型的具有較低分子量的高分子。預聚物可以單獨或在與其他聚合化合物發生反應後最終成型為固化物。
一實施例中,所述氨基甲酸乙酯基預聚物可以藉由異氰酸酯化合物和多元醇的反應來製備。
在所述氨基甲酸乙酯基預聚物的製備中使用的異氰酸酯化合物可以使用選自由芳族二異氰酸酯、脂族二異氰酸酯、脂環族二異氰酸酯及其組合組成的組群中的一種。
例如,所述異氰酸酯化合物可以包含選自由, 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)、1,5-萘二異氰酸酯(naphthalene-1,5-diisocyanate)、對苯二異氰酸酯(p-phenylene diisocyanate)、甲苯胺二異氰酸酯(tolidine diisocyanate)、4,4'-二苯基甲烷二異氰酸酯(4,4'-diphenylmethane diisocyanate)、六亞甲基二異氰酸酯(hexamethylene diisocyanate)、二環己基甲烷二異氰酸酯(dicyclohexylmethane diisocyanate)、異佛爾酮二異氰酸酯(isophorone diisocyanate)以及它們的組合物組成的組群中的一種。
“多元醇”是指每個分子至少包括兩個以上羥基(-OH)的化合物。所述多元醇例如可以包括聚醚多元醇(polyether polyol)、聚酯多元醇(polyester polyol)、聚碳酸酯多元醇(polycarbonate polyol)、丙烯酸多元醇(acryl polyol)以及它們的組合物組成的組群中的一種。
例如,所述多元醇可以包含選自由聚四亞甲基醚二醇、聚亞丙基醚乙二醇(polypropylene ether glycol)、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、二甘醇、二丙二醇、三丙二醇以及它們的組合物組成的組群中的一種。
所述多元醇可以具有約100g/mol至約3000g/mol的重均分子量(weight-average molecular weight;Mw)。所述多元醇可以具有、例如約100g/mol至約3000g/mol、例如約100g/mol至約2000g/mol、例如約100g/mol至約1800g/mol的重均分子量(Mw)。
一實施例中,所述多元醇可以包含:重均分子量(Mw)為約100g/mol以上且約300g/mol以下的低分子量多元醇;和重均分子量(Mw)為約300g/mol以上且約1800g/mol以下的高分子量多元醇。
所述氨基甲酸乙酯基預聚物可以具有約500g/mol至約3000g/mol的重均分子量(Mw)。所述氨基甲酸乙酯基預聚物可以具有,例如約600g/mol至約2000g/mol、例如約800g/mol至約1000g/mol的重均分子量(Mw)。
一實施例中,用於製備所述氨基甲酸乙酯基預聚物的異氰酸酯化合物可以包含芳族二異氰酸酯化合物,所述芳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)和2,6-甲苯二異氰酸酯(2,6-TDI)。用於製備所述氨基甲酸乙酯基預聚物的多元醇化合物可以包含聚四亞甲基醚二醇(PTMEG)和二甘醇(DEG)。
在另一實現例中,用於製備所述氨基甲酸乙酯基預聚物的異氰酸酯化合物可以包含芳族二異氰酸酯化合物和脂環族二異氰酸酯化合物,例如,所述芳族二異氰酸酯化合物包含2,4-甲苯二異氰酸酯(2,4-TDI)和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可以包含二環己基甲烷二異氰酸酯(H
12MDI)。用於製備所述氨基甲酸乙酯基預聚物的多元醇化合物可以包含聚四亞甲基醚二醇(PTMEG)和二甘醇(DEG)。
所述氨基甲酸乙酯基預聚物的異氰酸酯端基含量(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%。當在所述範圍內具有NCO%時,在適當的拋光墊內表現出拋光層的物理性能,可以保持拋光製程中所需的拋光性能,並且可以使拋光製程中可能會在晶片上產生的缺陷最小化。
並且,可以藉由調節氧化膜(Oxide)和氮化膜(Nitride)的拋光選擇率(Ox RR/Nt RR)來防止凹陷(dishing)、凹進(recess)和腐蝕(erosion)現象,並且實現晶片內的表面平坦化。
所述氨基甲酸乙酯基預聚物的異氰酸酯端基含量(NCO%)可以藉由綜合調節用於製備所述氨基甲酸乙酯基預聚物的異氰酸酯化合物和多元醇化合物的種類和含量、以及用於製備所述氨基甲酸乙酯基預聚物的製程的溫度、壓力、時間等製程條件和用於製備所述氨基甲酸乙酯基預聚物的添加劑的種類和含量等來設計。
所述固化劑是用於與所述氨基甲酸乙酯基預聚物進行化學反應以在所述拋光層內形成最終固化結構的化合物,例如,可以包含胺化合物或醇化合物。具體地,所述固化劑可以包含選自由芳香胺、脂肪胺、芳香醇、脂肪醇以及它們的組合物組成的組群中的一種。
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)、聚亞丙基二胺(polypropylenediamine)、聚亞丙基三胺(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群中的一種。
基於100重量份的所述氨基甲酸乙酯類預聚物,所述固化劑的含量可以是約18重量份至約27重量份,例如,可以是約19重量份至約26重量份,例如,可以是約20重量份至約26重量份。當所述固化劑的含量滿足所述範圍時,可以更有利於實現所期望的拋光墊的性能。
作為於形成所述拋光層內的氣孔結構成分,所述發泡劑可以包含選自由固體發泡劑、氣體發泡劑、液體發泡劑及其組合組成的組群中的一種。一實施例中,所述發泡劑可以包括固體發泡劑、氣體發泡劑或它們的組合。
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25μm至約45μm。在所述固體發泡劑為下述的熱膨脹(expanded)的顆粒時,所述固體發泡劑的平均粒徑可以是指熱膨脹的顆粒本身的平均粒徑,在所述固體發泡劑為後述的未膨脹(unexpanded)的顆粒時,所述固體發泡劑的平均粒徑可以是指受到熱或者壓力而膨脹後的顆粒的平均粒徑。
所述固體發泡劑可以包含膨脹性顆粒。所述膨脹性顆粒作為具有可以藉由熱量或者壓力而膨脹的特性的顆粒,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量或者壓力等。所述膨脹性顆粒可以包含熱膨脹(expanded)的顆粒、未膨脹(unexpanded)的顆粒或它們的組合。所述熱膨脹的顆粒作為藉由熱量預先膨脹的顆粒,是指在藉由製備所述拋光層的過程中施加的熱量或者壓力所造成的大小變化小或者幾乎沒有變化的顆粒。所述未膨脹的顆粒作為沒有預先膨脹的顆粒,是指在藉由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顆粒。
所述膨脹性顆粒可以包括: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群中的一種以上。
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群中的一種。
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(petroleum ether)以及它們的組合組成的組群中的一種。
所述氟氯化合物可以包含選自由三氯氟甲烷(trichlorofluoromethane;CCl
3F)、二氯二氟甲烷(dichlorodifluoromethane;CCl
2F
2)、氯三氟甲烷(chlorotrifluoromethane;CClF
3)、二氯四氟乙烷(dichlorotetrafluoroethane;CClF
2-CClF
2)以及它們的組合組成的組群中的一種。
所述四烷基矽烷化合物可以包含選自由四甲基矽烷(tetramethyl silane)、三甲基乙基矽烷(trimethylethyl silane)、三甲基異丙基矽烷(trimethyl isopropyl silane)、三甲基正丙基矽烷(trimethyl-n-propyl silane)以及它們的組合組成的組群中的一種。
所述固體發泡劑可以選擇性地包含無機成分處理顆粒。例如,所述固體發泡劑可以包含經過無機成分處理的膨脹性顆粒。所述固體發泡劑可以包含經過二氧化矽(SiO
2)顆粒處理的膨脹性顆粒。所述固體發泡劑的無機成分處理可以防止多個顆粒之間的聚集。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。
基於100重量份的所述氨基甲酸乙酯類預聚物,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括不活性氣體。可以在所述第二氨基甲酸乙酯類預聚物與所述固化劑發生反應的過程中加入所述氣體發泡劑,由此用作氣孔形成要素。
所述不活性氣體的種類沒有特別的限制,只要是不參與所述第二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,所述不活性氣體可以包括選自由氮氣(N
2)、氬氣(Ar)、氦氣(He)以及它們的組合組成的組群中的一種。具體地,所述不活性氣體可以包含氮氣(N
2)或者氬氣(Ar)。
可以根據所述拋光層的所期望的氣孔結構和物性,設計所述氣體發泡劑的種類和含量。
在一實施例中,所述發泡劑可以包括固體發泡劑。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顆粒,所述膨脹性顆粒可以包含熱膨脹的顆粒。例如,所述固體發泡劑可以僅由熱膨脹的顆粒組成。在不包含所述未膨脹的顆粒而是僅由熱膨脹的顆粒組成的情況下,雖然氣孔結構的可變性會下降,但是可預測性將會上升,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,所述熱膨脹的顆粒可以為具有約5μm至約200μm的平均粒徑的顆粒。所述熱膨脹的顆粒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顆粒的D50。
在一實施例中,所述熱膨脹的顆粒的密度可以為,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,所述發泡劑可以包括氣體發泡劑。例如,所述發泡劑可以包括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括氮氣。
可以在將所述第二氨基甲酸乙酯類預聚物、所述固體發泡劑和所述固化劑進行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表面活性劑、反應速率調節劑等其他添加劑。所述“表面活性劑”、“反應速率調節劑”等名稱是基於該物質的主要作用的任意名稱,並且每種相應物質不一定只執行由相應名稱限制的作用的功能。
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。
基於100重量份的所述第二氨基甲酸乙酯類預聚物計,所述表面活性劑的用量可以為約0.05重量份至約2重量份。具體地,基於所述第二氨基甲酸乙酯類預聚物100重量份計,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,由氣體發泡劑所導致的氣孔可以在模具內穩定地形成並保持。
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群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-氮雜降冰片烷、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、二-2-乙基己酸二丁基錫以及二硫醇二丁基錫(dibutyltin dimercaptide)組成的組群中的一種以上。具體地,所述反應速率調節劑可以包含選自由苄基二甲胺、N,N-二甲基環己胺和三乙胺組成的組群中的一種以上。
基於100重量份的所述氨基甲酸乙酯基預聚物計,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100重量份的所述氨基甲酸乙酯基預聚物計,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。當所述反應速率調節劑在上述的含量範圍內使用時,可以藉由適當地調節預聚物組合物的固化反應速率,來形成具有所需大小的氣孔和硬度的拋光層。
在所述拋光墊包括緩衝層的情況下,所述緩衝層發揮用於支撐所述拋光層並吸收、分散施加在所述拋光層上的外部衝擊的作用,從而可以使應用了所述拋光墊的拋光製程中拋光對象受損以及發生缺陷最小化。
所述緩衝層可以包含不織布或者絨面革,但不限於此。
在一實施例中,所述緩衝層可以是含浸有樹脂的不織布。所述不織布可以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群中的一種。
含浸在所述不織布中的樹脂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群中的一種。
在下文中,詳細說明製備所述拋光墊的方法。
在根據本發明的另一實施例中,可以提供一種製備拋光墊的方法,該方法包括:製備預聚物組合物的步驟;製備包含所述預聚物組合物、發泡劑和固化劑的拋光層製備用組合物的步驟;以及藉由固化所述拋光層製備用組合物來製備拋光層的步驟。
製備所述預聚物組合物的步驟可以是,藉由使二異氰酸酯化合物與多元醇化合物發生反應來製備氨基甲酸乙酯類預聚物的製程。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。
所述預聚物組合物的異氰酸酯基(NCO基團)含量可以為,約5重量%至約15重量%、例如約5重量%至約8重量%、例如約5重量%至約7重量%、例如約8重量%至約15重量%、例如約8重量%至約14重量%、例如約8重量%至約12重量%、例如約8重量%至約10重量%。
所述預聚物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。
所述預聚物組合物在約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。
所述發泡劑可以包括固體發泡劑或者氣體發泡劑。
在所述發泡劑包括固體發泡劑的情況下,用於製備所述拋光層製備用組合物的步驟可以包括:藉由混合所述預聚物組合物與所述固體發泡劑來製備第一預備組合物的步驟;以及藉由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的步驟。
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。
在所述發泡劑包括氣體發泡劑的情況下,用於製備所述拋光層製備用組合物的步驟可以包括:製備包含所述預聚物組合物與所述固化劑的第三預備組合物的步驟;以及藉由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的步驟。
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,用於製備所述拋光層的工序可以包括:準備被預熱至第一溫度的模具的步驟;在被預熱的所述模具中注入並固化所述拋光層製備用組合物的步驟;以及將已固化的拋光層製備用組合物,在比所述預熱溫度更高的第二溫度條件下進行後固化的步驟。
在一實施例中,所述第一溫度可以為,約50至約150℃、例如約90至約140℃,更佳可以為約9℃至約120℃。
在一實施例中,所述第二溫度可以為,約100℃至約130℃,例如可以為約100℃至125℃,例如可以為約100℃至約120℃。
在所述第一溫度下固化所述拋光製備用組合物的步驟可以執行: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,對在所述第一溫度下被固化了的拋光層製備用組合物進行後固化的步驟可以執行約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。
所述拋光墊的製備方法可以包括對所述拋光層的至少一個面進行加工的步驟。
作為另一實施例,加工所述拋光層的至少一個表面的步驟可以包括以下步驟中的至少一個: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。
在所述第1步驟中,所述凹槽(groove)可以包括下述凹槽中的至少一種:從所述拋光層的中心隔開規定間隔而形成的同心圓形凹槽;以及從所述拋光層的中心連續連接到所述拋光層的邊緣(edge)的放射狀凹槽。
在所述第2步驟中,所述車削(line turning)加工可以以利用切削工具將所述拋光層切削為規定厚度的方式進行。
在所述第3步驟中,所述粗糙化處理可以以使用刷輥(Sanding roller)來加工所述拋光層的表面的方式進行。
所述拋光墊的製備方法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。
可以將熱熔黏合劑為媒介層疊所述拋光層和所述緩衝層。
在所述拋光層的拋光面的相反面上塗布所述熱熔黏合劑,並在所述緩衝層的與所述拋光層相接觸的表面上塗布所述熱熔黏合劑,並且層疊所述拋光層和所述緩衝層,使得各個塗布有熱熔黏合劑的表面相接觸,之後可以利用加壓輥熔黏兩個層。
在又一實施例中,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;將拋光對象的被拋光面設置成與所述拋光面相接觸後,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,所述拋光步驟可以包括:確認在目標拋光時間範圍內是否執行實際拋光製程的步驟;以及在所述實際拋光製程的執行時間不在目標拋光時間範圍內的情況下,向拋光墊的拋光層的表面噴射50℃至120℃的水蒸氣,並且進行調整的步驟。
對於確認是否執行所述實際拋光製程的步驟而言,當針對拋光對象的拋光製程中所需的時間在目標拋光時間範圍內時,可以更換拋光對象,並且反復執行拋光製程。但是,沒達到所述目標拋光時間範圍內的拋光墊可以藉由噴射水蒸氣和進行調整的步驟提高其使用壽命。噴射所述水蒸氣並進行調整後,拋光墊的拋光層的基於式2的拋光恢復指數PRI可以為3.10至3.80。
[式2]
其中,
Sa是三維算術平均表面粗糙度Sa的值,
Spk是針對從拋光層的表面中心凸出的峰的平均高度的值,
Svk是針對拋光層的表面中心向下方凸出的凹槽的平均高度的值。
圖6和圖7是根據一實現例的半導體裝置製造製程的概略性製程圖。參照圖6,在平板200上安裝根據所述一實現例的拋光墊100後,在所述拋光墊100上配置作為拋光對象的半導體基板500。這時,所述半導體基板500的被拋光面和所述拋光墊100的拋光面直接相接觸。為了進行拋光,可以藉由噴嘴部300來在所述拋光墊上噴射拋光漿料310。藉由所述噴嘴部300供給的拋光漿料310的流量可以在約10cm
3/min至約1000cm
3/min的範圍內根據目的而進行選擇,例如,可以為約50cm
3/min至約500cm
3/min,但不限於此。
此後,所述半導體基板500和所述拋光墊100彼此進行相對旋轉,從而能夠對所述半導體基板500的表面進行拋光。這時,所述半導體基板500的旋轉方向和所述拋光墊100的旋轉方向可以是相同的方向,或者也可以是相反的方向。所述半導體基板500和所述拋光墊100的旋轉速度分別可以在約10rpm至約500rpm的範圍內根據目的而進行選擇,例如,可以為約30rpm至約200rpm,但不限於此。
所述半導體基板500在安裝到拋光頭的狀態下以規定的荷重加壓到所述拋光墊100的拋光面,由此所述半導體基板500的被拋光面與所述拋光面相接觸,之後對其表面進行拋光。所述半導體基板500的表面藉由所述拋光頭施加到所述拋光墊100的拋光面的荷重,可以在約1gf/cm
2至約1000gf/cm
2的範圍內根據目的而進行選擇,例如,可以為約10gf/cm
2至約800gf/cm
2,但不限於此。
在一實施例中,為了使所述拋光墊100的拋光面保持為適合進行拋光的狀態,所述半導體裝置的製備方法還可以包括,在拋光所述半導體基板500的同時藉由調整器600來對拋光墊110的拋光面進行加工的步驟。
圖6A至圖6D是關於本發明的一實現例中的半導體裝置的製造方法的圖,具體地,圖6A示出在平板200安裝拋光墊100的步驟a,圖6B示出藉由噴嘴部300注入漿料310,並且在半導體基板500與拋光墊100相接觸的狀態下執行拋光製程的步驟b。之後,步驟c是,如前所述,在確認是否執行所述實際拋光製程的步驟中,藉由水蒸氣噴射部700向針對拋光對象的拋光製程中所需時間不包括在目標拋光時間範圍內的拋光墊100噴射水蒸氣710的步驟。具體地,在所述步驟c中可以使用如附圖中所示形態的水蒸氣噴射部700,但是不限於所述示例,只要是能夠將50℃至110℃的水蒸氣均勻地噴射到拋光墊上的拋光層的噴射部700可以不受限制地使用。
在所述步驟c之後,步驟d是藉由調整器600進行調整的步驟。藉由所述步驟c和步驟d,所述拋光墊100的針對半導體基板500的拋光性能可以再次恢復到能夠在拋光製程中所使用的水平,因此能夠提高拋光墊100的使用壽命。
根據本發明的另一實施例的半導體裝置的製造裝置,可以包括:用於安裝拋光墊100的平板200;用於安裝半導體基板500的載體400;以及水蒸氣噴射部700,所述水蒸氣噴射部700可以向安裝在平板200的拋光墊100供應水蒸氣。
所述半導體裝置的製造裝置除了包括平板200、載體400以及水蒸氣噴射部700之外,還可以包括噴嘴部300、調整器600等。所述半導體裝置的製造裝置是用於製造半導體裝置的裝置,並且可以以包括水蒸氣噴射部700為特徵。
所述水蒸氣噴射部700是為了向拋光墊100供應水蒸氣710的結構,更具體地,可以藉由向所述拋光墊100的拋光面供應水蒸氣710來恢復其拋光性能。
所述水蒸氣噴射部700在拋光墊100安裝於平板200的狀態下或從平板200拆卸拋光墊100的狀態下都可以使用。所述水蒸氣噴射部700可以是從外部供應被加熱的水蒸氣710,並藉由所述水蒸氣噴射部700供應的形式,或者是在向所述水蒸氣噴射部700供應水時,在內部加熱而形成為水蒸氣710並進行供應的形式,但是不限於所述示例,只要是能夠向拋光墊100供應水蒸氣710的方法都可以被應用。
除此之外,平板200、載體400、噴嘴部300和調整器600與普通的半導體裝置的製造裝置中使用的裝置相同,並且不受到結構上的限制。
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。
製備例: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到四口燒瓶中,然後在80℃下使其反應,由此製備了包含氨基甲酸乙酯類預聚物的預備組合物。這時,進行了反應,使得所述預備組合物中的異氰酸酯基含量(NCO%)形成為9重量%。作為所述二異氰酸酯成分使用了芳香族二異氰酸酯和脂環族二異氰酸酯,作為所述芳香族二異氰酸酯使用了2,4-TDI和2,6-TDI,作為所述脂環族二異氰酸酯使用了H
12MDI。基於100重量份的所述2,4-TDI計,使用了25重量份的所述2,6-TDI;基於總100重量份的所述芳香族二異氰酸酯計,使用了11重量份的所述H
12MDI。作為所述多元醇成分使用了PTMG和DEG,基於總100重量份的所述二異氰酸酯成分計,使用了129重量份的所述PTMG和14重量份的所述DEG。作為固化劑使用了4,4’-亞甲基雙(2-氯苯胺)(MOCA)並進行混合,使得所述固化劑中的氨基(NH
2)與預備組合物中的異氰酸酯基(NCO基團)的摩爾比形成為0.96。接著,基於100重量份的所述預備組合物計,混合了1.0重量份的固體發泡劑(阿克蘇諾貝爾(Akzonobel)公司)。將所述預備組合物以10kg/min的吐出速度注入到寬為1000mm、長為1000mm、高為3mm的被預熱至90℃的模具中,並同時將作為氣體發泡劑的氮氣(N
2)以1.0L/min的注入速度注入到所述模具中。接著,在110℃的溫度條件下對所述預備組合物進行了後固化,並且經過了凹槽的形成和車削加工,由此製備了厚度為20mm的拋光層。
準備了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了熱封黏合劑,在所述緩衝層的一表面也塗覆了熱封劑,然後利用加壓輥來貼合了各個黏合劑塗覆表面,使得各自的所述黏合劑塗覆表面彼此相接觸。接著,在所述緩衝層的另一表面上塗覆並烘乾了壓敏黏合劑,由此製備了用於附著於平板上的黏合層。
實施例1至實施例8
在使用所述拋光墊來反復執行拋光製程之後,將實際拋光時間超過了目標拋光時間範圍內的拋光墊應用到實施例1至8中。
在實施例1至實施例4中,將使用過的拋光墊從平板中分離之後,利用DIW對其清洗了1分鐘,然後將水蒸氣噴射到拋光層的表面之後進行了調整,之後將其再次附著在平板上(Ex situ)。
在實施例5至實施例8中,在安裝於平板的狀態下,將水蒸氣噴射到拋光層的表面,並進行了調整(In situ)。
比較例1
將所述製備例中製備出的新的拋光墊應用在拋光製程中。
比較例2
在使用所述拋光墊來反復執行拋光製程之後,使用了實際拋光時間超過了目標拋光時間範圍內的拋光墊。
實驗例1:表面粗糙度和3D圖像的測量
在執行拋光製程之前和之後,為了測量針對拋光墊的拋光層的表面粗糙度,使用非相接觸式三維光學輪廓儀(3D Optical Profiler(布魯克(Bruker)公司),Contour GT)進行了測量。
以比較例2的值為基準,針對供應水蒸氣之前和供應水蒸氣之後的拋光面的表面粗糙度Sa的變化率(%)是藉由下式1計算的。
[式1]
(Sa
r-Sa
f)/Sa
f×100
其中,
Sa
f是向所述拋光墊供應水蒸氣之前的所述拋光面的表面粗糙度Sa,
Sa
r是向所述拋光墊供應水蒸氣之後的所述拋光面的表面粗糙度Sa。
Svk的變化率(%)是藉由下式4計算的。
[式4]
(Svk
r-Svk
f)/Svk
f×100
其中,
Svk
f是向所述拋光墊供應水蒸氣之前的所述拋光面的表面粗糙度Svk,
Svk
r是向所述拋光墊供應水蒸氣之後的所述拋光面的表面粗糙度Svk。
根據所述表面粗糙度測量結果,匯出了下式2和式3的值。
[式2]
[式3]
其中,
Sa是三維算術平均表面粗糙度Sa的值,
Spk是針對從拋光層的表面中心凸出的峰的平均高度的值,
Svk是針對從拋光層的表面中心向下方凸出的凹槽的平均高度的值。
實驗例2:SEM圖像的測量
在執行拋光製程之前和之後,測量了針對拋光墊的拋光層的表面SEM照片。將表面放大了100倍,並測量了SEM圖像。
實驗例3:拋光性能的評估
將拋光墊附著在CMP設備,將矽晶片(PETEOS)的氧化(Oxide)層設置成其面向拋光墊的拋光面。將煆燒二氧化鈰漿料以200mL/min的速率供應到拋光墊上,在載體上的負載為3.5psi、頭部速率(Head speed)為87rpm、平板轉速為93rpm的條件下,對Oxide膜進行了60秒的拋光。
拋光後,將矽晶片從載體取下,安裝在旋轉式乾燥機(spin dryer)上並用純淨水(DIW)洗滌,之後用氮氣烘乾了15秒。使用光學干涉式厚度測量裝置(製造商:Kyence公司,型號:SI-F80R)來測量了乾燥後的矽晶片的拋光之前和拋光之後的膜厚度的變化。然後,使用以下數學式1計算了拋光率。
[數學式1]
拋光率=矽晶片的拋光厚度(Å)/拋光時間(60秒)
藉由測量拋光製程之前和拋光之後的晶片的厚度來測量了拋光率,由此對晶片上的沿直線的48個至100個點處進行了測量。對剖面部位中除了1mm至3mm以外的所有部位判斷為測量值,將所述測量值參數化,將測量值的平均作為去除率(RR,Removal Rate,Å/min),並且用(標準差/平均)X100(%)計算出了WIWNU(Within Wafer Nonuniformity,拋光不均勻度)。
實驗例4:拋光層的物理性能的評估
(1)硬度
測量了所述實施例和比較例中製備的拋光墊的邵氏D(Shore D)硬度,並且將拋光墊切割為2cm×2cm(厚度:2mm)大小,之後在25℃的溫度和50±5%的濕度的環境下靜置了16個小時。然後,使用硬度計(D型硬度計)測量了拋光墊的硬度。
(2)拉伸
對分別所述實施例和比較例中製備的拋光墊,使用萬能試驗機(UTM)以500mm/min的速度進行了測試,由此獲得了剛好要斷裂之前的最高強度值,然後藉由獲得到的值來計算出了應力-應變(Strain-Stress)曲線的20至70%區域中的斜率。
(3)延伸率
對分別所述實施例和比較例中製備的拋光墊,使用萬能試驗機(UTM)以500mm/min的速度進行了測試,由此測量了剛好要斷裂之前的最大變形量,然後以百分比(%)表示了最大變形量與初始長度的比值。
(4)彈性模量(modulus)
對分別所述實施例和比較例中製備的拋光墊,使用萬能試驗機(UTM)以500mm/min的速度進行了測試,由此獲得了剛好要斷裂之前的最高強度值,然後藉由獲得到的值來計算出了應力-應變(Strain-Stress)曲線的20至70%區域中的斜率。
所述實驗例1至實驗例4的結果如下表1所示。
[表1]
(*使用過的墊可能意味著,在拋光製程中使用而未能達到目標拋光率或目標拋光不均勻度。)
說明 | 實施例1 | 實施例2 | 實施例3 | 實施例4 | 實施例5 | 實施例6 | 實施例7 | 實施例8 | 比較例1 | 比較例2 | ||
墊 | 使用過的墊* | |||||||||||
附加說明 | 將使用過的墊(Pad)恢復(Recover)到非原位(Ex situ) | 將使用過的墊(Pad)恢復(Recover)到原位(In situ) | 比較組1 | 比較組2 | ||||||||
熱處理之前 | 物理性能 | 硬度 (Shoer D) | 60 | 60.2 | 58.9 | 60.3 | 59.7 | 59.6 | 59.6 | 59.2 | 60.2 | 58.8 |
拉伸 (N/mm 2) | 23.43 | 22.52 | 23.04 | 23.17 | 22.87 | 23.08 | 23.56 | 22.54 | 22.59 | 22.45 | ||
延伸率(%) | 128.476 | 123.274 | 120.734 | 116.488 | 122.797 | 116.16 | 117.067 | 109.664 | ||||
粗糙度 | Sa (μm) | 4.054 | 4.147 | 4.073 | 4.414 | 4.51 | 4.025 | 4.331 | 4.315 | 6.547 | 4.074 | |
Spk (μm) | 2.145 | 2.421 | 2.154 | 1.959 | 1.141 | 1.542 | 2.541 | 2.477 | 5.53 | 1.839 | ||
Svk (μm) | 13.32 | 13.44 | 13.54 | 14.51 | 12.42 | 13.57 | 13.37 | 11.57 | 14.85 | 13.84 | ||
評估 | 拋光 時間 (秒) | 60 | ||||||||||
拋光率 (Å/min) | 1721 | 1754 | 1747 | 1695 | 1684 | 1657 | 1694 | 1715 | 2521 | 1741 | ||
拋光不均勻度(%) | 8.40 | 8.50 | 8.70 | 8.30 | 8.80 | 8.70 | 8.50 | 8.20 | 4.60 | 8.80 | ||
熱處理 | 條件 | 滾筒速度(rpm) | 93 | 93 | 93 | 93 | 93 | 93 | 93 | 93 | ||
純淨水 | 清洗1分鐘之後 | In situ | ||||||||||
溫度 | 50 | 70 | 90 | 110 | 50 | 70 | 90 | 110 | ||||
時間 | 5分鐘 | 5分鐘 | 5分鐘 | 5分鐘 | 持續 | 持續 | 持續 | 持續 | ||||
設備類 | 蒸汽噴射 | 蒸汽噴射 | 蒸汽噴射 | 蒸汽噴射 | 蒸汽噴射 | 蒸汽噴射 | 蒸汽噴射 | 蒸汽噴射 | ||||
調整器 | CI-45 | CI-45 | CI-45 | CI-45 | CI-45 | CI-45 | CI-45 | CI-45 | ||||
D/D | 6lb | 6lb | 6lb | 6lb | 6lb | 6lb | 6lb | 6lb | ||||
盤的速度(Disk speed) | 101 | 101 | 101 | 101 | 101 | 101 | 101 | 101 | ||||
盤的掃描 速度 (Disk sweep speed)(sw/min) | 19 | 19 | 19 | 19 | 19 | 19 | 19 | 19 | ||||
熱處理之後 | 物理性能 | 硬度 (Shore D) | 59.8 | 60.1 | 54.4 | 60.1 | 59.8 | 59.7 | 59.8 | 59.9 | ||
拉伸 (N/㎟) | 23.85 | 23.24 | 22.59 | 22.94 | 22.87 | 23.01 | 23.18 | 22.12 | ||||
延伸率(%) | 123.187 | 119.007 | 116.006 | 118.297 | 114.282 | 114.758 | 117.965 | 112.506 | ||||
粗糙度 | Sa (μm) | 5.313 | 6.44 | 6.803 | 6.328 | 5.326 | 6.169 | 6.42 | 6.674 | |||
Spk (μm) | 2.545 | 5.027 | 5.956 | 5.509 | 2.812 | 4.847 | 5.279 | 5.128 | ||||
Svk (μm) | 13.393 | 17.521 | 19.112 | 17.445 | 13.649 | 16.231 | 18.958 | 16.215 | ||||
式2的值 | 3.00 | 3.50 | 3.68 | 3.63 | 3.09 | 3.42 | 3.78 | 3.20 | 3.11 | 3.85 | ||
式3的值 | 0.24 | 0.25 | 0.25 | 0.23 | 0.26 | 0.29 | 0.27 | 0.32 | 0.12 | 0.23 | ||
Sa變化率 (式1的值,%) | 31.06 | 55.29 | 67.03 | 43.36 | 18.09 | 53.27 | 48.23 | 54.67 | ||||
Svk變化率 (式4的值,%) | 0.55 | 30.36 | 41.15 | 20.23 | 9.90 | 19.61 | 41.80 | 40.15 | ||||
拋光時間(秒) | 60 | |||||||||||
拋光率 (Å/min) | 1815 | 2187 | 2337 | 2092 | 2010 | 2480 | 2534 | 2544 | ||||
拋光不均勻度(%) | 8.2 | 6.7 | 4.5 | 6.1 | 8.5 | 5.8 | 4.6 | 5.8 | ||||
相對於新的墊 拋光率(%) | 72 | 87 | 93 | 83 | 80 | 98 | 101 | 101 | 100 | 69 |
根據實驗例4的物理性能評估,可以確認到在熱處理之前和熱處理之後的實施例和比較例中呈現出相同的值。這可能意味著拋光墊的拋光層的物理性能不會受到熱處理的影響。
根據實驗例1的表面粗糙度測量結果,如所述表1、圖8和圖9所示。圖8是,在使用結束之後,針對使用過的拋光墊(比較例2)的拋光層的3D圖像的拍攝結果;圖9是,如實施例1至實施例8所示,針對因熱處理而可以重新使用的拋光墊的3D圖像的拍攝結果。如上述附圖所示,原本要丟棄的拋光墊在表面粗糙度程度上均勻地呈現出紅色的高度,由此可以確認到粗糙度的程度平緩地形成。如上所述的拋光層在拋光製程中應用時其拋光率較低,因此存在有拋光效率下降的問題。
相反,對於實施例的情況而言,如圖9所示,可以確認到表面粗糙度在恢復,這可以藉由所述表1的數值確認。具體地,確認到了呈現出Sa在5μm至7μm的範圍內、Spk在2μm至6μm的範圍內、Svk為12μm至20μm的範圍內。可以確認到,與比較例2的拋光墊相比,所述測量值呈現出更高的值,並且在表面粗糙度呈現出差異。
對於表面粗糙度測量結果而言,藉由實驗例2中的SEM照片,更加明確地確認到了拋光層的狀態。圖10和圖12是針對比較例2中的拋光墊內的拋光層的SEM照片,圖10是放大100倍的照片,圖12是放大300倍的照片。根據上述圖10和圖12,可以確認到形成在拋光層的表面上的多個氣孔藉由拋光製程被堵塞,或者形成為被歪斜的形態。
相反,圖11和圖13是針對熱處理之後的實施例的拋光墊內的拋光層的SEM測量照片,可以確認到氣孔形成得較大,並且氣孔的堵塞現象已被消除,而且並不是歪斜的形態。
在將實驗例3的拋光性能進行比較的結果中,呈現出比較例1的新的拋光墊的拋光率為2521Å/min,拋光不均勻度為4.60%,比較例2的原本要丟棄的拋光墊的拋光率為1741Å/min,拋光不均勻度為8.80%。
在實施例1至實施例8的情況下,確認到了拋光率為1800Å/min以上,拋光不均勻度為8.50%以下,與比較例2相比呈現出較高的拋光性能。即,與比較例2相比,提高了拋光率,並且在拋光不均勻度也可以呈現出優異的效果。
儘管上面已經詳細描述了本發明的較佳實施例,但是本發明的範圍不限於此,並且本領域技術人員使用如以下申請專利範圍中限定的本發明的基本概念進行各種修改和改進也屬於本發明的權利範圍內。
10:步驟
20:步驟
21:步驟
22:步驟
30:步驟
31:步驟
32:步驟
40:步驟
41:步驟
42:步驟
50:步驟
51:步驟
52:步驟
100:拋光墊
101:拋光層
102:拋光面
103:氣孔
104:微細凹部
200:平板
300:噴嘴部
310:漿料
400:載體
500:半導體基板
600:調整器
700:水蒸氣噴射部
710:水蒸氣
圖1是拋光製程的流程圖。
圖2是包括拋光墊的翻新方法的拋光製程的流程圖。
圖3是三維表面粗糙度參數的概念圖。
圖4是表面粗糙度參數Svk和Spk的概念圖。
圖5是藉由拋光製程形成在拋光墊的拋光面上的微細凹部的形狀變化的圖。
圖6A至圖6D是根據本發明的一實施例的拋光裝置的概念圖。
圖7是根據本發明的一實施例的拋光裝置的概念圖。
圖8是根據本發明的一實施例的拋光墊的表面的3D圖像。
圖9是根據本發明的一實施例的拋光墊的表面的3D圖像。
圖10是根據本發明的一實施例的拋光面的SEM照片。
圖11是根據本發明的一實施例的拋光面的SEM照片。
圖12是根據本發明的一實施例的拋光面的SEM照片。
圖13是根據本發明的一實施例的拋光面的SEM照片。
10:步驟
20:步驟
21:步驟
22:步驟
30:步驟
31:步驟
40:步驟
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42:步驟
50:步驟
51:步驟
52:步驟
Claims (9)
- 一種拋光墊的翻新方法,所述拋光墊的翻新方法包括向拋光墊供應水蒸氣的步驟,所述拋光墊包括具有拋光面的拋光層,所述拋光層包括多個氣孔,所述拋光面包括由多個所述氣孔形成的微細凹部,在所述向拋光墊供應水蒸氣的步驟中,根據下述式1,所述拋光面的表面粗糙度的Sa值的基於所述微細凹部的形態變化的變化率為30%至70%,[式1](Sar-Saf)/Saf×100在上述式1中,Saf是向所述拋光墊供應水蒸氣之前的狀態下的所述拋光面的表面粗糙度的Sa值,Sar是向所述拋光墊供應水蒸氣之後的狀態下的所述拋光面的表面粗糙度的Sa值。
- 如請求項1所述之拋光墊的翻新方法,其中,所述向拋光墊供應水蒸氣的步驟,是將50℃至120℃的水蒸氣向所述拋光墊供應1分鐘到10分鐘的步驟。
- 如請求項1所述之拋光墊的翻新方法,其進一步包括:調整所述拋光面的步驟。
- 如請求項1所述之拋光墊的翻新方法,其中,所述向拋光墊供應水蒸氣的步驟,是在將所述拋光墊安裝於平板的狀態下執行。
- 如請求項1所述之拋光墊的翻新方法,其中,所述向拋光墊供應水蒸氣的步驟,是在將所述拋光墊從平板拆卸的狀態下執行。
- 一種半導體裝置的製造方法,其包括以下步驟:將包括具有拋光面的拋光層的拋光墊安裝於平板的步驟;在將拋光對象以所述拋光對象的被拋光面與所述拋光面相接觸的方式配置於所述拋光面之後,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並拋光所述拋光對象的步驟;以及向所述拋光墊的所述拋光面供應水蒸氣的步驟,所述拋光層包括多個氣孔,所述拋光面包括由多個所述氣孔形成的微細凹部,根據下述式1,所述拋光面的表面粗糙度的Sa值的基於所述微細凹部的形態變化的變化率為30%至70%,[式1](Sar-Saf)/Saf×100在上述式1中,Saf是向所述拋光墊供應水蒸氣之前的狀態下的所述拋光面的表面粗糙度的Sa值,Sar是向所述拋光墊供應水蒸氣之後的狀態下的所述拋光面的表面粗糙度的Sa值。
- 如請求項7所述之半導體裝置的製造方法,其進一步包括:調整所述拋光面的步驟。
- 一種半導體裝置的製造裝置,其包括:用於安裝拋光墊的平板;用於安裝半導體基板的載體;以及用於向安裝於所述平板的所述拋光墊供應水蒸氣的水蒸氣噴射部,所述拋光墊包括具有拋光面的拋光層,所述拋光層包括多個氣孔,所述拋光面包括由多個所述氣孔形成的微細凹部,根據下述式1,所述拋光面的表面粗糙度的Sa值的基於所述微細凹部的形態變化的變化率為30%至70%,[式1](Sar-Saf)/Saf×100在上述式1中,Saf是向所述拋光墊供應水蒸氣之前的狀態下的所述拋光面的表面粗糙度的Sa值,Sar是向所述拋光墊供應水蒸氣之後的狀態下的所述拋光面的表面粗糙度的Sa值。
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US20200376522A1 (en) | 2019-05-29 | 2020-12-03 | Applied Materials, Inc. | Steam cleaning of cmp components |
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20200376522A1 (en) | 2019-05-29 | 2020-12-03 | Applied Materials, Inc. | Steam cleaning of cmp components |
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