TW200804034A - Polishing pad - Google Patents

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200804034 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 發明領域

10 本發明係有關—種研磨塾之製造方法，其 較高之㈣效率進糾魏、㈣料光學 圓、硬碟用之玻璃基板、喊板及—般金屬研磨加工等夕: 巧度表面平坦性為必要之㈣平坦加h本發明之製迭方 法所製成之研純㈣剌於對^圓及於其上 化物層、金屬層等而成之裝置進而積層形成 = 金屬層前之平坦化步驟。 $化層及 【先前技冬餘】 發明背景 製造半導體裝置時，係進行於晶圓表面形成導電膜， 15 =光刻法、_料形成配線層之形鈔驟，以及於配 而層上形成層間絕緣膜之步驟等，而藉該等步驟於晶圓表 形成由金屬等導電體及絕緣體所構成之凹凸。近年來， 雖2半導體積體電路之高密度化目標而發展配線之微細化 a配線化，但隨之亦使晶圓表面之凹凸之平坦化技術 曰趨重要。 2〇 a 磨、曰曰圓表面之凹凸之平坦化方法一般係採用化學機械研 、稱為CMP)。CMP係於晶圓之被研磨面緊貼研磨墊 yt面之狀悲下，使用已分散研磨材之漿劑狀之研磨劑 (u下％為漿劑）而進行研磨之技術。c M p 一般使用之研磨裝 二諸如第1圖所示，包含用以支持研磨墊1之研磨定盤2、 200804034 用以支持被研磨材（半導體晶圓Μ之支持台（研磨頭卜用以 進行晶圓之均一加壓之支材及研磨劑之供給機構。研磨 可藉諸如雙面膠等進行貼附而裝著於研磨定盤2。研磨定盤 2與支持台5係配置成可使其等分別所支持之研磨墊丨與被 5研磨材4相對，而各具有旋轉軸6、7。又，於支持台5侧， β又有用以使被研磨材4緊貼於研磨墊1之加壓機構。 進行CMP後，則有判定晶圓表面之平坦度之問題。即， 必須檢知已到達所預之表面特性及平面狀態之時點。以 往，關於氧化膜之膜厚及研磨速度等，係藉定期處理測試 10曰曰圓並確認結果後，乃對產品晶圓進行研磨處理。 然’該方法較為浪費處理測試晶圓之時間與成本，且， 若未預先加工測試晶圓與產品晶圓，則將因C Μ ρ特有之負 荷效果而使研磨結果不同，若未實際測試加工產品晶圓， 則難以正確預測加工結果。 15 因此’最近為解決上述問題，急待開發可於CMP處理 日守即日守谓测已獲得所欲之表面特性及厚度之時點之方法。 上遂之檢知可使用各種方法，而就測定精度及非接觸測定 時空間分解能之觀點而言，係由光學檢知機構漸成主流。 所謂光學檢知機構，係使光束具體通過窗口（透光領域) 2〇而穿越研磨墊並照射晶圓，再監測因其反射而產生之干擾 訊號而檢知研磨之終點之方法。 現在’光束一般多使用具有300〜800nm之波長光之鹵 素燈之白色光。 上述方法係藉監測晶圓表面層之厚度變化檢知表面凹 6 200804034 凸之近似深度而決定終點。在上述厚度變化相等於凹凸之 深度之時點，即結束CMP處理。又，已有多種使用上述之 光學機構之研磨終點檢知法及使用於上述方法之研磨塾揭 露於世。 5 舉例言之，已揭露有一種至少於局部具有固體而可穿 透均質之190〜3500nm之波長光之透明聚合物薄片之研磨 墊(專利文獻1)。又，亦已揭露有一種插入有階型之透明栓 塞之研磨墊(專利文獻2)。另，尚已揭露有一種具有身為拋 光面之同一面之透明栓塞之研磨墊（專利文獻3)。 10 又，已揭露有一種具有由不含芳香族聚胺之聚胺酯樹 月曰所構成，且於波長4〇〇〜7〇〇nmi全領域内之透光率為％% 以上之透光領域之研磨墊(專利文獻4)。 另’已揭露有一種具有透光率於波長45〇〜85〇nm之領 域内為30%以上之窗構件之研磨墊（專利文獻5)。 15 如前所述，光束雖使用i素燈之白色光等，但使用白 色光時可朝上對晶圓照射各種波長光，而具有可獲得多數 晶圓表面之外形資訊之優點。使用該白色光作為光束時， 必須提高在較廣之波長範圍内之偵測精確度。然而，具有 習知窗口（透光領域）之研磨墊在短波長域（紫外線域）之偵 20測精確度極差，而有於偵測光學終點時發生誤作動之問 題。今後，在半導體製造之高積體化、超小型化之發展上， 可預測積體電路之配線寬度將愈趨減小，此時必須可以高 精確度檢知光學終點，然習知之終點檢知用之窗口在較廣 之波長範圍（尤其短波長域)内並不具備充分之精確度。 7 200804034 專利文獻1 :特表平11-512977號公報 專利文獻2 ··特開平9-7985號公報 專利文獻3 :特開平10-83977號公報 專利文獻4 :特開3582790號公報 5 專利文獻5 ··特表2003-48151號公報 C發明内容3 發明概要

發明所欲解決之問題 10 本發明之目的在提供一種研磨墊，其具有在較 長範圍（尤其在短波長域）内之優異光學檢知精確声。 發明之目的並在提供一種半導體裝置之製造方法， 用該研磨墊而研磨半導體晶圓表面之步驟。 解決問題之方法 ，本 包含使 本發明人有鑑於上述現狀而反覆鑽研，終而發現可藉 15使用下述之透光領域作為研磨墊用之透光領域，而解決上 述問題。 即，本發明係有關於一種研磨墊，係具有包含研磨領 域及透光領域之研磨層者，前述透光領域係由芳環濃度為2 重量百分比以下之聚胺酯樹脂所構成，且前述透光領域之 20透光率在波長300〜40〇nm之全範圍内為3〇0/〇以上。 通過研磨墊之光學檢知領域之光之強度減衰愈少，愈 可提高研磨終點之偵測精確度及膜厚之測定精確度。因 此，所使用之測定光之波長之透光率高低，對於研磨終點 之4貞測精確度及膜尽之測定精確度之決定甚為重要。本發 8 200804034 明之透光領域特別在短波長域之透光率之減衰較少，而可 將較廣之波長範圍内之偵測精確度維持為較_。 如上所述…般所使用之膜厚測定裝置係使用具有 30請0細左右之發訊波長之雷射，若特別是短波長域 5 (3〇0〜4〇〇nm)之光學檢知領域之透光率為30%以上，則可獲 得較高之反射光’而可大幅提昇端點偵測精確度及膜厚偵 測精確度。該短波長域之透光領域之透光率宜為概以 上。另，本發明之透光率係透光領域之厚度為1111〇1時之值， 或換算成1mm之厚度時之值。一般而言，透光率依 10 Lambert-Beer之法則係隨物體之厚度變化。厚度愈大，透光 率愈低，故必須算出厚度一定時之透光率。 丽述透光領域之下式所代表之在波長3〇〇〜4〇〇nm時之 透光率之變化率宜為70%以下。 變化率（％)={(3〇〇〜4〇〇nm時之最大透光率― 15 300〜400nm時之最小透光率）/300〜40〇nm時之最大透光 率}><100 透光率之變化率超過70%時，通過最短波長側之透光 領域之光強度減衰較大且干擾光之振幅減小，而將產生研 磨終點之偵測精確度及膜厚之測定精確度降低之傾向。透 20 光率之變化率若為40%以下則更佳。 透光領域係由芳環濃度為2重量百分比以下之聚胺酯 樹脂所形成。使用該聚胺酯樹脂即可將波長3〇〇〜4〇〇nm之 全範圍之透光領域之透光率調整至3〇%以上。此之所謂芳 環濃度’係指聚胺酯樹脂中之芳環之重量比例。芳環濃度 9 200804034 宜為1重量百分比以下。 前述聚胺酯樹脂宜為脂肪族系及/或脂環族系異氰酸 酉曰末端預聚合物與鏈伸長劑之反應硬化物。又，前述聚胺 @旨樹脂之異氰酸酯成分宜為選自於由1，6-六亞甲基二異氰 5酸酉曰、4,4、二環己基甲垸二異氰酸酯及二異氛酸異佛爾嗣 所、且成之群之至少一種。包含上述預聚合物或異氛酸醋成 刀之永胺|日树月曰因芳環濃度較小而適用作為透光領域之主 原料。 本發明中，透光領域之形成材料宜為無發泡體。使用 10無發泡體，即可抑制光散射，而可偵測正確之反射率，並 知:升研磨之光學終點之彳貞測精確度。 又，透光領域之研磨側表面宜不具有用以保持、更新 研磨液之凹凸構造。若於透光領域之研磨側表面具有大量 之表面凹凸’則將於凹部殘留含有研磨材等添加劑之衆 15劑，而導致光散射、吸收，產生影響债測精確度之傾向。 進而，透光領域之他面侧表面亦以不具有大量之表面四凸 為佳。此因若具有大量之表面凹凸，則易導致光散射，而 可能影響偵測精確度之故。 本毛明中’研磨領域之形讀料宜緖細發泡體。 20、又’前述微細發泡體之平均氣泡徑宜為7〇_以下，而 以50’以下為更佳。平均氡泡徑若為鄭祕下，則平坦性 (planarity)較佳。 10 200804034 磨材之平坦性降低，若超過丨，則研磨領域表面之微細氣泡 數里減少，平坦性雖良好，但將產生研磨速度減小之傾向。 又’箣述微細發泡體之Asker_D硬度宜為4〇〜70度，而 以45〜60度為更佳。Asker-D硬度未達40度時，被研磨材之 平坦性將降低，若超過70度，則平坦性雖良好，但被研磨 材之均一性(uniformity)則有降低之傾向。 此外，本發明係有關於一種半導體裝置之製造方法， 包含使用前述研磨墊而研磨半導體晶圓表面之步驟。 圖式簡單說明 第1圖係顯示CMP研磨所使用之習知研磨裝置之一例 之概略構造圖。 第2圖係顯示本發明之研磨墊之一例之概略截面圖。 第3圖係顯示本發明之研磨墊之他例之概略截面圖。 第4圖係顯示本發明之研磨墊之他例之概略截面圖。 第5圖係顯示本發明之研磨墊之他例之概略截面圖。 第6圖係顯示具有本發明之端點偵測裝置之CMP研磨 裝置之一例之概略構造圖。 【實施方式】 較佳實施例之詳細說明 本發明之透光領域係由芳環濃度2重量百分比以下之 聚胺酯樹脂所構成，且其透光率在波長300〜400nm之全範 圍内為30%以上。 聚胺S旨樹脂之耐磨性高，可抑制研磨時之修整痕跡所 造成之透光領域之光散射，故為適合之材料。 11 200804034 前述聚胺酯樹脂係由異氰酸酯成分、聚醇成分（高分子 量聚醇、低分子童聚醇等)及鏠伸長劑所構成者。 異氰酸酯成分可為2,4-雙異氰酸甲苯酯、2,6-雙異氰酸 甲苯酯、2,2’-二苯甲基二異氰酸酯、2,4’-二苯甲基二異氰 5 酸酯、4,4’-二苯甲基二異氰酸酯、1，5-萘二異氰酸酯、p-苯撐二異氰酸酯、m-苯撐二異氰酸酯、P-二異氰酸二甲苯 酯、m-二異氰酸二甲苯酯等芳香族二異氰酸酯；亞甲二異 氰酸酯、2,2,4-三甲基己撐二異氰酸酯、1，6-六亞曱基二異 氰酸酯等脂肪族二異氰酸酯；1，4-環己烷二異氰酸甲苯、 10 4,4’-二環已基曱烷二異氰酸酯、二異氰酸異佛爾酮、降冰 片烷二異氰酸酯等脂環式二異氰酸酯。其等可使用1種或2 種以上混合皆無妨。其中，為芳環濃度為2重量百分比以下 而宜使用脂肪族二異氰酸酯及/或脂環式二異氰酸酯，尤以 使用選自於由1，6-六亞甲基二異氰酸酯、4,4’-二環己基甲烷 15 二異氰酸酯及二異氰酸異佛爾酮所組成之群之至少1種二 異氰酸酯為更佳。 高分子量聚醇可為聚四甲基醚二醇所代表之聚醚醇、 聚丁二醇酯二醇所代表之聚醚多元醇、聚環己内酯聚二 醇、聚己内酯多元醇等聚酯雙醇與碳酸亞烴酯之反應物等 20 所例示之聚酯聚碳酸酯聚二醇、碳酸伸乙酯與多價醇反 應，其次使所得之反應混合物與有機二羧酸反應後所得之 聚酯聚碳酸酯聚二醇及多羥化合物與芳基碳酸酯之酯交換 反應而得之聚碳酸酯聚醇等。其等可單獨使用，亦可2種以 上併用。其等之中，為使芳環濃度為2重量百分比以下，宜 12 200804034 使用不具有芳環之高分子量聚醇。又，為提高透光率，宜 使用不具較長之共鳴構造之高分子量聚醇或極少具備電子 吸引性、電子供給性較高之架構之高分子量聚醇。 又，聚醇成分除上述高分子量聚醇以外，亦可併用乙 5 二醇、1，2·丙二醇、1，3·丙二醇、1，4-丁二醇、1，6-六二醇、 新戊二醇、1，4-環己二曱醇、3-甲烷基-1，5-戊二醇、二伸乙 甘醇及三伸乙甘醇等低分子量聚醇。又，亦可使用乙二胺 及二次乙基三胺等低分子量聚胺。為使芳環濃度為2重量百 分比以下，宜使用不具備芳環之低分子量聚醇或低分子量 10 聚胺。 鏈伸長劑則可為上述低分子量聚醇、上述低分子量聚 胺或4,4-亞甲基二(〇-氯苯胺)(MOCA)、2,6-二氯-P-氨基二苯 胺、4,4’-亞甲基二(2,3-二氯苯胺）、3,5-二（曱基硫)·2,4-曱苯 二胺、3,5-二（甲基硫)_2,6_甲苯二胺、3,5-二乙基曱苯-2,4-15 二胺、3,5-二乙基甲苯-2,6-二胺、伸丙基乙二醇-二-Ρ-氨基 苯甲酸酯、1，2-二(2-氨基苯基硫）乙烷、4,4’-二胺-3,3’ -二 曱-5,5’-二苯基曱烷、Ν，Ν’·二-sec-丁基-4,4’-二胺二苯基甲 烷、3,3’-二乙基-4,4’-二氨基二苯基甲烷、m-二甲苯二胺、 -二-sec-丁基-p-苯二胺、m·苯二胺及ρ·二曱苯二胺等所 20 例示之芳香族聚胺。其等可使用1種或2種以上混合使用亦 無妨。惟，為使聚胺酯樹脂之芳環濃度為2重量百分比以 下，前述芳香族聚胺宜不使用，但亦可調配在上述芳環濃 度之範圍内。 前述聚胺酯樹脂之異氰酸酯成分、聚醇成分及鏈伸長 13 200804034 一 劑之比例可依個別之分子量及其等所制々 • 1衣成之透光領域之所 欲物性等而適當加以變更。 . 冑述聚細旨樹麟可應麟料、溶液法㈣知之胺 甲酸乙醋化技術而製造，但將成本、作業環境等列入考慮 、 5 時，則宜藉熔融法製造之。 前述聚胺酉旨樹脂之聚合步驟雖可為預聚合法…段式 製程法之任-，但宜採用事前由異氛峻顆齡與聚酸成分 鲁 纟成異氰酸s旨末端預聚合物’再使鍵伸長劑與之反應之預 聚合法。 10 透光領域之製作方法並無特別限制，可以周知之方法 製作之。舉例言之，可為以下之方法，即，使用帶鋸方式 或鉋方式之切料機使前述方法所製成之聚胺酯樹脂之塊體 形成預定厚度之方法、朝具有預定厚度之空腔之模異内注 入樹脂而使之硬化之方法、使用成膜技術或薄片成形技術 15之方法等。另，透光領域内有氣泡時，將產生反射光之減 ❿ 餘因光散射而增大，騎磨端點_精確度及膜厚測定 精確度降低之傾向。因此，為去除上述之氣泡，宜在混合 W述材料前降壓至lOTorr以下以充分去除材料中所包含之 氣體。X，為於混合後之檀拌步驟中避免氣泡混入，若為 .20通常使用之攪拌翼式攪拌器，則宜授摔轉數議_以下。 • 另，攪拌步驟則宜在降壓環境下進行。進而，由於自轉公 轉式混合機即便在高轉數時亦不易混入氣泡，故使用該混 合機進行攪拌、除泡亦不失為一好方法。 透光領域之形狀、大小並無特別限制，但宜為與研磨 14 200804034 領域之開口部相同之形狀、大小。 透光領域之厚度宜與研磨領域之厚度相同或更小。若 • 透光領域厚度大於研磨領域，則可能於研磨時發生突出部 • 刀/劳及曰曰圓之問題。另，若過薄，則耐久性不足。又，透 5光領域之研削性宜與研磨領域相同或更小。若透光領域較 _磨領域更難以研削，射能於研磨時發生突出部分傷及 晶圓之問題。 Φ 研磨領域之形成材料若為通常用於作為研磨層之材料 貝I、、、4寸別之限制，但本發明宜使用微細發泡體。藉使用微 ^ /包體’可保持漿劑於表面之氣泡部分，並可增加研磨 速度。 匕研磨領域之形成材料可為諸如聚胺酯樹脂、聚酯樹 來酼胺樹脂、丙烯酸酯樹脂、聚碳酸酯樹脂、鹵素系 樹脂（聚類7w 15 20 ^ ◊ 布、斌四氟乙烯、聚偏二氟乙烯樹脂等）、聚苯 、、烯系樹脂（聚乙烯、聚丙烯等）、環氧樹脂及感光性樹 、其等可單獨使用，亦可併用2種以上。 κ胺酗树脂之耐磨性佳，藉改變各種原料組成即可輕 于/具備所欲物性之聚合物，故為特別適用作為研磨領 :、材料者。聚胺酯樹脂之原料與前述相同。 性阿^子量聚醇之數目平均分子量由所得之聚胺酯之彈 石而έ，宜為500〜2000,而以500〜1000為更佳。 數目平均八早旦 土 八 w刀卞篁若未達500,則加以使用之聚胺酯不具備充 寸陵’而為脆弱的聚合物。因此由該聚胺酯劍 之研磨墊將、阿 衣以 守遇硬’而成為被研磨對象物之研磨物之刮痕之 15 200804034 原因。又，因易於磨損，故就研磨墊本身壽命的觀點而言， 亦不適合。另，數目平均分子量若超過2〇〇〇，則加以使用 之聚胺酯柔軟而由其製造之研磨墊將有平坦化特性劣化之 傾向。 5 前述聚胺酯樹脂可藉與前述方法相同之方法製造。 使前述聚胺酯樹脂進行微細發泡之方法並無特別限 制，可為諸如添加中空珠之方法、機械性發泡法及化學性 發泡法等進行發泡之方法等。另，亦可併用各方法，而以 使用作為聚烷基矽氧與聚醚之共聚體之矽系界面活性劑之 钱械性發泡法為更佳。該砍糸界面活性劑則可適當例示為 SH、192、L-5340(TorayDowcorning Silicone製)等化合物。 以下就研磨領域所使用之獨立氣泡型之聚胺酯發泡體 之製造方法之例。上述之聚胺酯發泡體之製造方法包含以 下步驟。 15 U製作異氰酸酯末端預聚合物之氣泡分散液之發泡步 驟 對異氰酸酯末端預聚合物添加矽系界面活性劑，於存 在非反應性氣體狀態下加以攪拌，使非反應性氣體為微細 2〇氣/包而使之分散以形成氣泡分散液。前述預聚合物若於常 处下為固體，則以適當溫度加以預熱熔融後再使用。 2) 硬化劑(鏈伸長劑）混合步驟 對上述氣泡分散液添加、混合鏈伸長劑並加以授拌以 製成發泡反應液。 3) 注模步驟 16 200804034 將上述之發泡反應液注入模具。 4)硬化步驟 ; 加熱6注人模具之發泡反舰，使其反應硬化。 • 冑用於微細氣泡之形成之非反應性氣體宜為不呈可錄 5性者，具體而言，可例 产 了例不為虱、乳、二氧化碳、氦、氬等 稀有氣體及其等之混合氣體，而乾燥無水分之空氣之使用 亦在成本考量上為最適用者。 _ 、使歧應性氣體形成微細氣泡狀而分散於包含秒系界 面雜劑之異氰酸醋末端預聚合物之授拌裝置可使用周知 =攪拌裝置而無特別限制，具體而言可例示為勻合器、溶 ::2軸行生型授拌器（pianetary 等。攪拌裝置之攪 2翼之形狀亦無特別限定，但使用攪打型之攪拌翼可得= H細之氣泡而較為適用。 、 另，於攪拌步驟中製作氣泡分散液之攪拌，以及混合 中添加鏈伸長劑而混合之攪拌亦宜使用不同之攪拌裝 _ i °尤其混合步驟之麟亦可不為形成氣泡之攪拌，宜使 =不致拌入大型氣泡之攪拌裝置。上述攪拌裝置宜使用行 生型攪拌器。攪拌步驟與混合步驟之攪拌裝置亦可使用相 . 同之攪拌裝置而無妨，亦可視實際需要而進行調整攪拌翼 之轉逮等授拌條件之調整而加以使用。 幻述χΚ胺酿發泡體之製造方法中，對將發泡反應液注 入核具並進行反應至不再流動之發泡體進行加熱、後硬 化，具有提昇發泡體之物理特性之效果，而極為適用。其 作為對柄具 >主入發泡反應液並立即加以置入供箱中進 17 200804034 #後硬化之條件，在上述條件下，仍不致立即傳熱至反應 成分，故氣泡徑不致增大。硬化反應在正常麼下進行可使 氣泡形狀安定，故較適合。 刖述艰胺酯樹脂之製造時，亦可使用第3級胺系、有機 5錫^等周知之可促進聚胺醋反應之觸媒。觸媒之種類、添 加量則需將;昆合步驟後注入預定形狀之模具之流動時間而 加以選擇。

10 前述聚胺酿發泡體之製造亦可採用計量各成分而加以 於今中再加以攪拌之批次方式，或對授摔裝置連續 供給各成分與歧舰氣料㈣獅，岐錢泡分散 液以製成成形品之連續生產方式。 研磨«係將上述方式製成之聚胺醋發泡體裁切 定尺寸而製造者。 、 微細發泡體所構成之研磨領域宜於被研磨材所接觸之 15研磨側表面設有用以保持、更新後劑之溝槽。該研磨領域 • 係、由微細發泡體所形成，故研磨表面上具有多數開口，、呈 有保持漿劑之作用，但為更有效地進行藥劑之保持與裝劑 之更新’或亦防止因與被研磨材間之吸附而破壞被研磨 材，宜於研磨侧表面設有溝槽。溝槽若為可保持、更新漿 .20劑之表面形狀則無特別之限制，可為諸如XY格子溝槽、同 -H賴、貫觀、未貫通之孔洞、多脉、圓柱、螺 旋狀㈣、偏㈣狀溝槽、放射狀溝槽及該等溝槽組合而 成者又’溝間距、溝見、溝深等皆無特別限制而可適當 選擇而形成。進而，該等溝槽—般均為具有規則性者，因 18 200804034 需要聚劑之保持、更新性，故亦可能在各一定範圍内改變 溝間距、溝寬、溝深等。 前述溝槽之形成方法並無特別限制，舉例言之，可為 使用預定尺寸之切削刀具1#工具之機械切削方法、朝具有 5預定之表面形狀之模具注人樹脂而使之硬化之方法、以具 有預定之表面形狀之加壓板加壓樹脂而成形之方法、使^ 光刻法成形之方法、使用印刷技術成形之方法及使用二氧 化碳雷射等之藉雷射光成形之方法等。 研磨領域之厚度並無特別限制，通常為〇 8〜4mm，而 10以1〜2mm為宜。製作前述厚度之研磨領域之方法可為使用 帶鋸方式或鉋方式之切料機使前述聚胺酯發泡體之塊體形 成預定厚度之方法、朝具有預定厚度之空腔之模具内注入 樹脂而使之硬化之方法、使用成膜技術或薄片成形技術之 方法等。 15 具有包含研磨領域及透光領域之研磨層之研磨墊之製 造方法並無知'別限制’可採用各種方法’具體例則說明如 下。另’以下具體例中雖就設有缓衝層之研磨墊加以說明， 但亦可為未設有緩衝層之研磨墊。 首先第1例一如第2圖所示，已有預定大小之開口之研 20 磨領域9與雙面膠10貼合，其下則配合研磨領域9之開口部 而貼合具有預定大小之開口之缓衝層11。其次，對緩衝層 11貼合附有脫模紙13之黏著層12，並朝研磨領域9之開口部 嵌入透光領域8，而進行貼合。 第2具體例則如第3圖所示，已有預定大小之開口之研 19 200804034 磨領域9與雙面膠10貼合，其下則貼合缓衝層11。其後’為 配合研磨領域9之開口部而對雙面膠1〇及缓衝層11進行預 定大小之開口作業。其次，對缓衝層11貼合附有脫模紙13 之黏著層12，並朝研磨領域9之開口部嵌入透光領域8 ’而 _ 5 進行貼合。 第3具體例則如第4圖所示，已有預定大小之開口之研 磨領域9與雙面膠1〇貼合，其下則貼合缓衝層11。其次’對 φ 緩衝層11之反面貼合附有脫模紙13之黏著層丨2，而後配合 研磨領域9之開口部而以預定之大小對雙面膠至脫模紙 10 13進行開口作業。再朝研磨領域9之開口部嵌入透光領域 8，而進行貼合。另，此時，透光領域8之相反侧將呈開放 狀悲’而可能堆積灰塵，故宜安裝可加以關閉之構件14。 第4具體例則如第5圖所示，對貼合有附有脫模紙13之 黏著層12之緩衝層1]L進行預定大小之開口作業。其次，將 15 已有預定大小開口之研磨領域9貼合於雙面膠10,以使其等 • 之開口部相對應。而後朝研磨領域9之開口部嵌入透光領域 8，以進行貼合。另，此時，研磨領域之相反側將呈開放狀 恶，而可能堆積灰塵，故宜安裝可加以關閉之構件14。 前述研磨墊之製造方法中，研磨領域及黏著層之開口 • 20 $法並無特別限制，可為諸如對具有切削能力之工具加壓 - ❿開口之方法、利用碳酸雷射等雷射之方法、藉切削刀具! 等工具進行研削之方法等。另，研磨領域之開口部之大小 及形狀則無特別之限制。 前述緩衝層係用以彌補研磨領域(研磨層)之特性者。缓 20 200804034 衝層係於進行CMP時，用以兼顧權衡取捨關係下之平坦性 與均一性二者之所必要者。平坦性係指研磨具有圖形形成 時所發生之微小凹凸之被研磨對象物時之圖形部之平坦 性，均一性係指被研磨對象物整體之均一性。可藉研磨層 5 之特性改善平坦性，並藉缓衝層之特性改善均一性。本發 明之研磨墊中，緩衝層宜使用較研磨領域柔軟者。 前述緩衝層之形成材料並無特別限制，可為諸如聚酯 不織布、尼龍不織布、丙烯酸酯不織布等纖維不織布及聚 胺醋所浸滲之聚酯不織布等樹脂浸滲不織布、聚胺S旨發泡 10 體、聚乙烯發泡體等高分子樹脂發泡體、丁二烯橡膠、異 戊二烯橡膠等橡膠性樹脂、感光性樹脂等。 貼合研磨領域9所使用之研磨層與緩衝層11之方法可 為諸如中隔雙面膠而積層研磨領域與緩衝層再予以加壓之 方法。 15 雙面膠可使用於不織布或薄膜等基材之兩面上設有黏 著層之一般常見者。若將防止漿劑滲透至缓衝層等列入考 慮，則宜使用薄膜作為基材。又，黏著層之組成可為諸如 橡膠系黏著劑或丙烯酸酯系黏著劑等。若將金屬離子含量 列入考慮，則丙浠酸酯系黏著劑因金屬離子含量較少而較 20 適用。又，因研磨領域與緩衝層之組成或有不同，故亦可 使雙面膠之各黏著層之組成不同而使各層之黏著力最適 貼合缓衝層11與黏著層12之方法可為諸如對緩衝層貼 合雙面膠而加壓黏著之方法。 21 200804034 該雙面膠係與上述相同於不織布或薄膜等基材之兩面 上設有黏著層之一般常見者。若將研磨墊之使用後，自平 台剝離列入考慮，則宜使用薄膜作為基材，即可解決膠帶 殘膠等問題，故較適用。又，黏著層之組成則與上述相同。 5 前述構件14若為可關閉開口部者則無特別之限制。 但，必須為進行研磨時可能剝離者。 半導體裝置係使用前述研磨墊研磨半導體晶圓表面而 製成。半導體晶圓一般係於矽晶圓上積層配線金屬及氧化 膜而成者。半導體晶圓之研磨方法、研磨裝置並無特別限 10制，舉例言之，如第i圖所示般，可使用包含肋支持研磨 墊1之研磨定盤2、m持半導體晶圓4之支持台（研磨 頭)5、用以對晶圓進行均一加壓之支材及研磨劑3之供給機 構之研磨裝置等而進行。研純㈣諸如可藉雙轉進行貼 附，而裝著於研磨定盤2。研磨定盤2與支持台$係配置成使 I5其等分別支持之研磨墊！與半導體晶圓4相對，而個別具有 旋轉軸6、7。又，於支持台5側設有用以使半導體晶圓4緊 貼於研磨墊1之加壓機構。研磨時，係使研磨定盤a與支持 台5旋轉並使半導體晶圓4緊貼於研磨墊1，而供給漿劑並同 %進订研磨。裝劑之流量、研磨荷重、研磨定盤轉數及晶 2〇圓轉數亚無特別限制，而可適當調整再進行。 藉此即可去除半導體晶圓4之表面之突出部分而加以 研磨成平坦狀。其後，再藉切割、接合、封裝等程序製造 半導體衣置。半導體裝置則可用於演算處理裝置及記憶體 22 200804034 以下，就具體展現本發明之構造與效果之實施例等加 以說明。另，實施例等之評價項目係藉以下方式進行測定。 (透光率測定） 將所製作之透光領域依lOmmxSOmm(厚度·· 1.25mm) 5 之大小裁出作為透光率測定用試樣。將該試樣置入充填有 超純水之玻璃槽（光路徑長lOmmx光路徑寬1 Ommx高 45mm、相互理化學硝子製作所製），再使用分光光度計（島 津製作所製、UV-1600PC)，以300〜900nm之測定波長域進 行測定。所得之透光率之測定結果再依Lambert_Beer之法則 10換异成厚度1mm時之透光率。300nm及400nm之透光率、 300〜40〇nm之測定波長域之最大透光率及最小透光率則顯 不於表3。 (平均氣泡徑測定） 將研磨領域以切片刀具平行裁出厚lmm左右而儘可能 15薄化者作為平均氣泡徑測定用試樣。將試樣固定於載玻片 上再使用影像處理裝置（東洋纺績公司製、Jmage Analyzer V10)’測定任意之〇.2mmx〇.2mm範圍内之所有氣泡徑，而 异出平均氣泡徑。 (比重測定） 依據JIS Z8807-1976進行比重測定。以裁成4cmx8.5cm 之紐冊狀(厚度：不拘）之研磨領域作為比重測定用試樣，並 在溫度23°C±2t：、濕度50%±5%之環境下加以靜置16小時。 測定係使用比重計(sartorius公司製）而進行比重測定。 (Asker-D硬度測定） 23 200804034 依據JIS K6253-1997進行硬度測定。以裁成2cmx2cm (厚度·不拘）之大小之研磨領域為硬度測定用試樣，並在溫 度23°C±2°C、濕度50%±5%之環境下加以靜置16小時。測定 時，重豎試樣而使其成厚度6mm以上。使用硬度計（高分子 5計器公司製、亞斯卡D型硬度計）而測定硬度。 (膜厚偵測評價） 晶圓膜厚之光學偵測評價係依以下方法進行。使用在8 吋矽晶圓上成膜有Ιμιη之熱氧化膜者為晶圓，並於其上設 置厚度1.27mm之透光領域構件。使用干擾式膜厚測定裝置 10 (大琢電子公司製）’就波長領域300〜400nm進行數次膜厚測 定。進行算出之膜厚結果及各波長之干擾光之波峰波谷之 狀況確認，再依以下基準進行偵測評價。測定結果則顯示 於表3。 ◎:重現性極佳，已測定膜厚 15 〇：重現性佳，己測定膜厚 X :重現性差，偵測精確度不足 實施例1 [透光領域之製作] 將1，6-六亞曱基二異氰酸酯625重量份、數目平均分子 ，20量650之聚四甲基醚二醇242重量份及込夂丁二醇134重量 份置入容器，在8 0 °C下加熱攪拌2小時而得到異氰酸酯末端 預聚合物A。其次，混合丁二醇6重量份、三甲醇基丙 烷10重量份及胺觸媒（花王製、Kao Νο·25) 0·35重量份而調 製混合液，再對該混合液添加異氰酸酯末端預聚合物 24 200804034 重i如，並以混合攪拌器（Keyence公司製）加以充分攪拌， 然後進行除泡而得到透光領域形成組成物。其後，使透光 領域形成組成物朝業經脫模處理之模具上滴下，再於其上 覆盍業經脫模處理之PET薄膜，並藉夾輥將厚度調整為 5 L25mm。其後，將該模具置入熱爐，以100°C之溫度進行 硬化16小時，而製成聚胺酯薄片。使用Th〇mson刀具對該聚 胺酯薄片進行鑽孔，而製成透光領域(57mmxl9mm、厚度： 1.25mm) 〇 [研磨領域之製作] 10 於反應容器内混合聚醚系預聚合物(Uniroyal公司製、

Adiprene L-325、NCO濃度：2.22meq/g) 1〇〇重量份及石夕系 界面活性劑（Toray Dowcorning Silicone公司製、SH-192) 3重量份，並將溫度調整為8〇°C。使用攪拌翼而以9〇〇rpm之 轉數朝反應系内吸入氣泡，如此激烈擾拌約4分鐘。再添加 15 預先以120 °C熔融之4,4’-亞甲基二（〇-氯苯胺）(iHABA Chemical公司製、IHABA Cuamine MT) 26重量份。其後， 持續攪拌約1分鐘，再將反應溶液注入盤型之敞模。待該反 應溶液不再具有流動性時，加以置入熱爐，以11〇。(3進行後 硬化6小時，而得到聚胺酯發泡體塊體。以帶鋸型之切料機 20 (Fecken公司製）薄切該聚胺酯發泡體塊體，而得到聚胺酷發 泡體薄片。其次，使用拋光機(Amitec公司製)對該薄片進行 表面撤光至預定之厚度’而製成已調整厚度精確度之薄片 (薄片厚度：1.27mm)。對該業經拋光處理之薄片以直徑61cm 進行鑽孔，並使用溝槽加工機（東邦鋼機公司製）對表面進行 25 200804034 溝寬〇 25mm、溝間距1.50mm、溝深0.40mm之同心圓狀之 溝槽加工。其次，使用貼合機對該薄片之溝槽加工面之相 反側之面貼合雙面膠（積水化學工業公司製、d〇uble tUCk tape)，其後，於該業經構槽加工之薄片之預定位置上藉鑽 5孔形成用以嵌入透光領域之孔洞（57.5mmx 19·5mm)而製成 雙面膠研磨領威。所製成之研磨領域之各物性分別為平均 氣泡徑48μηι、比重0·86、Asker_D硬度53度。 [研磨領域之製作] 對製作有表面業經拋光處理及電暈處理之聚乙烯發泡 10 體(Toray公司製、TORAYPEF、厚0.8mm)所構成之緩衝層 之雙面膠研磨領域之黏著面’使用貼合機進行貼合。進而’ 於緩衝層表面亦已貼合雙面膠。其後’於研磨領域之為嵌 入透光領域而鑽孔之孔洞部分中’以51mmxl3mm之大小對 緩衝層進行鑽孔’並使孔洞貫通。而後’欲入製成之透光 15 領域，而製成研磨墊。 實施例2〜7 依表1及表2之調配比例，並使用與實施例1相同之方法 製成透光領域。又’使用117亥透光領域而措與貫施例1相同之 方法製成研磨墊。另’表1顯示透光領域之原料之異氰酸酯 20 末端預聚合物之調配比例。表2則顯示透光領域形成組成物 之調配比例。表1及表2所g己載之化合物則說明如下。 PTMG-650 ·數目平均分子量650之聚四甲基醚二醇 PTMG-1000 ·數目平均分子量1〇〇〇之聚四曱基二醇 1,3-BG : 1，3-丁二醇 26 200804034 1，4-BG : 1，4—丁二醇 DEG :二伸乙甘醇 TMP :三甲醇基丙烷 HDI: 1，6-六亞甲基二異氰酸酯 5 HMDI : 4,4’-二環己基甲烷二異氰酸酯 IPDI :二異氰酸異佛爾酮 TDI :雙異氰酸甲苯酯

EthacurelOO(Albemable公司製）：3,5-二乙基-2,4-甲苯 二胺與3，5-二乙基-2,6-甲苯二胺之混合物 10 MOCA : 4,4-亞甲基二(〇-氯苯胺） [表1] 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 比較例1 聚 醇 PTMG-650 242 242 252 279 PTMG-1000 462 462 528 1，3-BG 134 230 81 90 1,4-BG 134 DEG 54 54 55 異 氰 酸 酯 HDI 625 770 625 HMDI 667 484 484 76 IPDI 631 TDI 341 27 200804034 [表2] 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 比車交例1 異氰酸酯末端預聚合物 100 100 100 100 100 100 100 100 鏈伸長劑 13-BG 6 3 7 TMP 10 13 10 7 5 5 1,4-BG 6 5 ΡΊΜΟ-650 29 EthacurelOO 5 5 MOCA 29 胺觸媒 KaoNo.25 0.35 0.43 0.35 0.33 034 芳環濃度(重量百分比％) 0 0 0 0 1.8 1.8 0 23.1

[表3]

由表3可知，藉使用波長300〜400nm之透光率3Qy以上 之透光領域，即可進行重現性優良之晶圓端點偵測。 28 200804034 【圖式簡單說明1 第1圖係顯示CMP研磨所使用之習知研磨裝置之一例 之概略構造圖。 第2圖係顯示本發明之研磨墊之一例之概略截面圖。 5 第3圖係顯示本發明之研磨墊之他例之概略截面圖。 第4圖係顯示本發明之研磨墊之他例之概略截面圖。 第5圖係顯示本發明之研磨墊之他例之概略截面圖。 第6圖係顯示具有本發明之端點偵測裝置之C Μ P研磨 裝置之一例之概略構造圖。 10 【主要元件符號說明】 1…研磨墊 2…研磨定盤 3…研磨劑 4…半導體晶圓 5···支持台 6、7…旋轉轴 8…透光領域 9…研磨領域 10···雙面勝 11…緩衝層 12…黏著層 13…脫模紙 14…構件 29

Claims (1)

1. 200804034 十、申請專利範圍： 1· 一種研磨墊’係具有包含研磨領域及透光領域之研磨層 者’前述透光領域係由芳環濃度為2重量百分比以下之 聚胺酯樹脂所構成，且前述透光領域之透光率在波長 5 300〜40〇nm之全範圍内為30%以上。 2·如申請專利範圍第i項之研磨墊，其中下式所代表之透 光領域在波長300〜400nm時之透光率之變化率為70%以 下， '交化率（％)={(300〜400nm時之最大透光率一 10 300〜400nm時之最小透光率）/300〜4〇〇nm時之最大透光 率}χ100。 3·如申請專利範圍第1項之研磨墊，其中前述聚胺酯樹脂 係脂肪族系及/或脂環族系異氰酸酯末端預聚合物與鏈 伸長劑之反應硬化物。 15 4·如申請專利範圍第1項之研磨塾，其中前述聚胺酯樹脂 之異氰酸酯成分係選自於由1，6-六亞甲基二異氰酸酯、 4,4’-二環己基甲烷二異氰酸酯及二異氰酸異佛爾酮所 組成之群之至少一種。 5· —種半導體裝置之製造方法，包含使用申請專利範圍第 20 1、2、3或4項之研磨塾而研磨半導體晶圓表面之步驟。 30