TW201507814A - 製造硏磨墊及硏磨裝置之方法 - Google Patents

Abstract

本發明係關於一種製造研磨墊之方法，其包含(a)提供一離型材料載體；(b)提供一發泡樹脂組合物；(c)將步驟(b)之該發泡樹脂組合物塗佈於步驟(a)之該載體上；及(d)固化步驟(c)之發泡樹脂組合物。本發明亦提供一種製造研磨裝置之方法。

Description

製造研磨墊及研磨裝置之方法

本發明係關於一種製造研磨墊及研磨裝置之方法。

研磨一般係指化學機械研磨(CMP)製程中，對於初為粗糙表面的磨耗控制，其係利用含細粒子的研磨漿液平均分散於一研磨墊之上表面，同時將一待研磨基材抵住該研磨墊後以重覆規律動作搓磨。該待研磨基材係諸如半導體、儲存媒體基材、積體電路、液晶顯示器平板玻璃、光學玻璃與光電面板等物體。在研磨過程中，必須使用一研磨墊研磨該待研磨基材，因而該研磨墊之品質會直接影響該待研磨基材之研磨效果。

參考圖1，顯示具有習知研磨墊之研磨裝置之示意圖。該研磨裝置1包括一壓力板11、一吸附墊片12、一待研磨基材13、一研磨盤14、一研磨墊15及一研磨漿液16。該壓力板11係相對於該研磨盤14。該吸附墊片12係利用一背膠層(圖中未式)黏附於該壓力板11上，且該吸附墊片12係用以吸附且固定該待研磨基材13。該研磨墊15係固定於該研磨盤14，且面向該壓力板11，用以對該待研磨基材13進行研磨。

該研磨裝置1之作動方式如下。首先將該待研磨基材13置於該吸附墊片12上，且該待研磨基材13被該吸附墊片12吸住。接著，該研磨盤14及該壓力板11以相反方向旋轉，且同時將該壓力板11向下移動， 使該研磨墊15接觸到該待研磨基材13之表面，藉由不斷補充該研磨漿液16以及該研磨墊15的作用，可對該待研磨基材13進行研磨作業。

習知研磨墊製造方法如美國專利公開第2006/0035573號所描述，其係將聚合物樹脂溶液經由打入空氣而發泡，再添加架橋劑後，灌於適當模具中，經過高溫或化學交聯固化作用形成一柱狀彈性體，移除模具後，再經冷卻、剖片後形成研磨墊。製造此一習知研磨墊之方法中，因聚合物樹脂溶液中打入空氣而發泡時，空氣因密度較低而易上浮，於灌注於模具中時，造成發泡不易均勻分佈，於模具中之樹脂塊材上層空氣含量過多，下層空氣含量過少，故整個塊材中僅有中層可用；再者，如樹脂塊材內部產生如發泡不均之缺陷時，將影響該區間數片之研磨墊，再者，此灌注模具之方法，當灌注尺寸提高時，則製程更不易控制，例如灌注時間可能延長而影響樹脂之固化，進而影響後段加工。當應用此習知研磨墊於化學機械研磨法中，因研磨墊之品質不佳會使待研磨物之平坦度不佳，且不均勻度提高，而使待研磨物之表面殘留研磨液中之研磨粒，而於待研磨物之表面造成刮傷，如應用於晶圓製程中，晶圓表面之刮傷影響穩定度，則會影響後段的黃光、顯影、蝕刻等製程，微小積體電路在多重疊加後，亦使穩定度減小，而使不良率提高，並進一步提高了製作之成。

本發明採用塗佈之方法製造研磨墊，可製得發泡均勻之研磨墊，厚度控制容易，易於後段加工且便於儲存及運送，且可應用於連續性製程。

本發明提供一種製造研磨墊之方法，其包含：(a)提供一載體，其中該載體係為一離型材料；(b)提供一發泡樹脂組合物；(c)將步驟(b)之該發泡樹脂組合物塗佈於步驟(a)之該載體上； 及(d)固化步驟(c)之發泡樹脂組合物。

本發明亦提供一種製造研磨裝置之方法，其中該研磨裝置包含：一基材；一研磨墊，其係黏附於該研磨盤上，並用以研磨該基材；及一研磨漿液，其接觸該基材，以進行研磨；其中製造該研磨墊之方法係包含前述之方法。

1‧‧‧習知研磨裝置

2‧‧‧研磨裝置

11‧‧‧壓力板

12‧‧‧吸附墊片

13‧‧‧待研磨基材

14‧‧‧研磨盤

15‧‧‧研磨墊

16‧‧‧研磨漿液

21‧‧‧壓力板

22‧‧‧吸附墊片

23‧‧‧基材

24‧‧‧研磨盤

25‧‧‧研磨墊

26‧‧‧研磨漿液

圖1顯示具有習知研磨墊之研磨裝置之示意圖；圖2顯示具有本發明研磨墊之研磨裝置之示意圖；圖3顯示本發明研磨墊之掃描式電子顯微鏡圖；及圖4顯示習知研磨墊之掃描式電子顯微鏡圖；及

本發明提供一種製造研磨墊之方法，其包含：(a)提供一載體，其中該載體係為一離型材料；(b)提供一發泡樹脂組合物；(c)將步驟(b)之該發泡樹脂組合物塗佈於步驟(a)之該載體上；及(d)固化步驟(c)之發泡樹脂組合物。

本發明所言之「載體」乙詞係指一可容該發泡樹脂組合物形成於其上之元件，且可於該發泡樹脂組合物固化後，便於移除之材料，較佳地，其係為一片材；另一方面，該載體係為一離型材料。本發明所言之「離型材料」係指於該研磨墊製造過程中不與該發泡樹脂組合物反應之材料，且於該發泡樹脂組合物固化後，可輕易移除。較佳地，該離型材料係為一「具低滲透率之膜」。本發明所言之「具低滲 透率之膜」乙詞係指一膜或薄膜，其大體上防止本發明之具低滲透率之膜之上表面上之發泡樹脂組合物滲透至具低滲透率之膜之下表面。於本發明之一較佳具體實施例中，該具低滲透率之膜可形成於一基底材料，例如紙，上。較佳地，其中該載體係為聚對苯二甲酸乙二醇酯膜、聚丙烯膜、聚碳酸酯膜、聚乙烯膜、聚對苯二甲酸乙二酯膜、離型紙或離型布。此外，聚丙烯較佳為定向聚丙烯。

較佳地，該載體係為連續式提供，例如為滾軋離型材料。該滾軋離型材料可以捲筒對捲筒之方式使用，與製造涉及模製或鑄造之單個研磨墊的習知方法比較，此方式改良了批次均勻性。

於本發明之一具體實施例中，該發泡樹脂組合物包含樹脂、發泡劑及架橋劑。

根據本發明之樹脂較佳係為一彈性體。本發明所言之「彈性體」乙詞指展現類似橡膠品質之一聚合物種類。當研磨時，該彈性體可充當良好的緩衝器以避免刮傷待研磨物表面。本發明所言之「發泡樹脂」乙詞指含有熱塑樹脂及熱分解發泡劑之材料。該樹脂較佳地包含選自由以下各物組成之群的至少一者：聚胺酯、聚烯烴、聚碳酸酯、聚乙烯醇、耐綸、彈性橡膠、聚苯乙烯、聚芳烴分子、含氟聚合物、聚醯亞胺、交聯聚胺酯、交聯聚烯烴、聚醚、聚酯、聚丙烯酸酯、彈性聚乙烯、聚四氟乙烯、聚(對苯二甲酸亞乙酯)、聚芳烴醯胺、聚芳烴、聚甲基丙烯酸甲酯、其共聚物、其嵌段共聚物、其混合物及其摻合物。

本發明所言之「發泡劑」乙詞係指可使根據本發明之樹脂發泡之試劑或方法。根據本發明之該樹脂發泡之方法可為化學發泡或物理發泡，其中化學發泡係利用可進行化學反應以產生氣體之試劑，使其反應後所產生之氣體均勻分布於該樹脂組合物中。另一方面，物理發泡係將氣體打入該樹脂組合物中，並藉由攪拌使打入之氣體均勻分布 於該樹脂組合物中。

本發明所言之「交聯劑」乙詞係指可與根據本發明之樹脂產生交聯反應，並於合宜之條件下固化之試劑。該交聯劑之種類係搭配該樹脂之種類而定。

於本發明之另一較佳具體實施例中，該發泡樹脂組合物另包含一研磨粒子。該研磨粒子可配合研磨漿液，以利研磨作用之進行。該研磨粒子係可均勻分布於發泡樹脂組合物中，其可位於該研磨墊之樹脂部分，亦可位於該研磨墊之發泡孔洞內。較佳地，該等研磨粒子係為二氧化鈰、二氧化矽、三氧化二鋁、三氧化二釔或三氧化二鐵。另一方面，該等研磨粒子之粒徑係介於約0.01微米至約10微米之間。

於本發明之一具體實施例中，步驟(c)之塗佈係為刮刀塗佈、印刷輪印刷塗佈、滾輪擠壓塗佈或噴塗。該等塗佈方式之具體實施方式係為本發明所屬技術領域中具通常知識者可實施者。另一方面，該塗佈較佳係為連續塗佈。

根據本發明之方法，步驟(d)係為固化步驟(c)之發泡樹脂組合物。該等固化之具體實施方式為本發明所屬技術領域中具通常知識者依據所欲固化之樹脂種類及視需要之架橋劑種類所決定者。於本發明之較佳具體實施例中，該固化步驟係將經高溫乾燥後之發泡樹脂組合物於約60℃至約130℃固化。

於本發明之一較佳具體實施例中，該方法進一步包含一表面修整步驟，其係修整步驟(d)中已固化之樹脂組合物之表面。該修整之具體實施方式例如拋光或剖除表面之部分，拋光及剖除之方式可為任何習知的拋光或剖除方法，諸如使用砂紙研磨或使用刀具剖除，其拋光及剖除之條件為本發明所屬技術領域中具通常知識者所熟知。

於本發明之另一較佳具體實施例中，另包含一溝槽形成步驟，其係於步驟(d)中已固化之樹脂組合物之表面形成至少一溝槽。本發 明所屬技術領域中具通常知識者，根據說明書之揭示內容可選擇適當之加工方式，於該已固化之樹脂組合物之表面形成溝槽，例如使用雷射加工。該溝槽當於研磨過程中可幫助研磨液流動，較佳地，該溝距與溝寬比為1至0.05。

於本發明之一較佳具體實施例中，根據本發明之方法係搭配連續式提供之載體，利用滾筒使根據本發明之方法之各步驟形成一生產線，而使提供、塗佈、固化、修整、溝槽形成等各步驟可連續實施，使製造更方便。

於本發明之一較佳具體實施例中，該方法另包含步驟(e)移除該載體。較佳地，該載體之移除步驟可於該研磨墊製造完成後，使研磨墊自生產設備上移除，另一方面，該載體之移除步驟亦可於應用於研磨時，再自該研磨墊上移除。該移除之具體實施方式係視所使用之載體而定，例如使用撕除之方式。

於本發明之一具體實施例中，其另包含一施予一黏劑於已固化之樹脂組合物之表面之步驟，以使該研磨墊可固著於研磨盤上。本發明所屬技術領域中具通常知識者根據說明書之揭示內容可選擇適合之黏劑。

於本發明之一具體實施例中，其另包含一施予一黏劑於該載體之表面之步驟，以使該研磨墊可固著於研磨盤上。本發明所屬技術領域中具通常知識者根據說明書之揭示內容可選擇適合之黏劑。

於本發明之另一較佳具體實施例中，該黏劑為壓敏性黏接劑或聚胺基甲酸酯。如本文中所使用，「壓敏性黏接劑」包含一載體薄膜及在該載體薄膜之上側及下側上的黏接劑。較佳地，該載體薄膜之材料係選自由以下各物組成之群：聚對苯二甲酸乙二酯、聚丙烯及聚乙烯。

本發明採用塗佈之方法製造研磨墊，因不使用模具灌注，故可 製得發泡均勻之研磨墊，且塗佈之厚度控制容易，易於後段加工且便於儲存及運送，且可應用於連續性製程，並減少工序而降低製造成本。

本發明亦提供一種製造研磨裝置之方法，其中該研磨裝置包含：一基材；一研磨墊，其係黏附於該研磨盤上，並用以研磨該基材；及一研磨漿液，其接觸該基材，以進行研磨；其中製造該研磨墊之方法係包含前述之方法。

較佳地，該研磨裝置另包含：一壓力板，其設置相對於該研磨盤；及一吸附墊片，其係黏附於該壓力板上，用以吸附且固定該基材。

參考圖2，顯示具有本發明研磨墊之研磨裝置之示意圖。該研磨裝置2包括一壓力板21、一吸附墊片22、一基材23、一研磨盤24、一研磨墊25及一研磨漿液26。該壓力板21係相對於該研磨盤24。該吸附墊片22係利用一背膠層(圖中未示)黏附於該壓力板21上，且該吸附墊片22係用以吸附且固定該基材23。該研磨墊25係固定於該研磨盤24，且面向該壓力板21，用以對該基材23進行研磨。

該研磨裝置2之作動方式如下。首先將該基材23置於該吸附墊片22上，且該基材23被該吸附墊片22吸住。接著，該研磨盤24及該壓力板21以相反方向旋轉，且同時將該壓力板21向下移動，使該研磨墊25接觸到該基材23之表面，藉由不斷補充該研磨漿液26以及該研磨墊25的作用，可對該基材23進行研磨作業。

茲以下列實例予以詳細說明本發明，唯其並不意謂本發明僅侷限於此等實例所揭示之內容。

實例：

將樹脂組合物攪拌均勻，並將空氣打入該樹脂組合物中，在1000rpm至4000rpm之間進行攪拌旋轉，利用刮刀塗佈於離型紙上，再於烘箱中以110℃烘乾1分鐘，接著於80℃進行30秒，以進行固化，接著剖除表面。其掃描式電子顯微鏡圖示於圖3。其結果可知發泡均勻分佈。

比較例：

將樹脂組合物攪拌均勻，並將空氣打入該樹脂組合物中，在1000rpm至4000rpm之間進行攪拌旋轉，接著灌注於模具中，於模具中進行60℃加熱30分鐘後脫除模具，再於烘箱中加熱110℃歷時16秒後進行剖片。其掃描式電子顯微鏡圖示於圖4。因聚合物樹脂溶液中打入空氣而發泡時，空氣因密度較低而易上浮，於灌注於模具中時，造成發泡不易均勻分佈，於模具中之樹脂塊材上層空氣含量過多，下層空氣含量過少，故整個塊材中僅有中層可用。

將上述實例及比較例所製得之研磨墊進行物性評估，病示於下表1。其結果顯示實施例所製得之研磨墊之壓縮率較低且硬度較高者，為較佳之研磨墊，其在被使用時之變形量亦相對較低。

上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，而非限制本發明。本發明所屬技術領域中具通常知識者對上述實施例所做之修改及變化仍不違背本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述之申請專利 範圍所列。

Claims (13)

1. 一種製造研磨墊之方法，其包含：(a)提供一載體，其中該載體係為一離型材料；(b)提供一發泡樹脂組合物；(c)將步驟(b)之該發泡樹脂組合物塗佈於步驟(a)之該載體上；及(d)固化步驟(c)之發泡樹脂組合物。
2. 根據請求項1之方法，其中該載體係為聚對苯二甲酸乙二醇酯膜、聚丙烯膜、聚碳酸酯膜、聚乙烯膜、聚對苯二甲酸乙二酯膜、離型紙或離型布。
3. 根據請求項1之方法，其中該載體係為連續式提供。
4. 根據請求項1之方法，其中該發泡樹脂組合物包含樹脂、發泡劑及架橋劑。
5. 根據請求項4之方法，其中該樹脂包含選自由以下各物組成之群的至少一者：聚胺酯、聚烯烴、聚碳酸酯、聚乙烯醇、耐綸、彈性橡膠、聚苯乙烯、聚芳烴分子、含氟聚合物、聚醯亞胺、交聯聚胺酯、交聯聚烯烴、聚醚、聚酯、聚丙烯酸酯、彈性聚乙烯、聚四氟乙烯、聚(對苯二甲酸亞乙酯)、聚芳烴醯胺、聚芳烴、聚甲基丙烯酸甲酯、其共聚物、其嵌段共聚物、其混合物及其摻合物。
6. 根據請求項1之方法，其中該發泡樹脂組合物另包含一研磨粒子。
7. 根據請求項1之方法，其中步驟(c)之塗佈係為刮刀塗佈、印刷輪印刷塗佈、滾輪擠壓塗佈或噴塗。
8. 根據請求項1之方法，另包含一表面修整步驟，其係修整步驟(d) 中已固化之樹脂組合物之表面。
9. 根據請求項1之方法，另包含一溝槽形成步驟，其係於步驟(d)中已固化之樹脂組合物之表面形成至少一溝槽。
10. 根據請求項1之方法，其另包含步驟(e)移除該載體。
11. 根據請求項1之方法，另包含一施予一黏劑於已固化之樹脂組合物之表面之步驟。
12. 根據請求項1之方法，其另包含一施予一黏劑於該載體之表面之步驟。
13. 一種製造研磨裝置之方法，其中該研磨裝置包含：一研磨盤；一基材；一研磨墊，其係黏附於該研磨盤上，並用以研磨該基材；及一研磨漿液，其接觸該基材，以進行研磨；其中製造該研磨墊係包含根據請求項1至12任何一項之方法。