TW201609387A - Ｅｖａ化學機械硏磨墊之製作方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種EVA化學機械研磨墊及其製作方法，此EVA化學機械研磨墊乃有別於一般以低密度材質為基材之研磨墊，而是由EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)發泡材料所構成之基底層，再搭配設置於基底層背部之黏著層所構成；藉此，可防止化學機械研磨過程中容易磨損粉末的情況，另外，本發明之基底層係能透過單模灌注成型使產品更為穩定，亦可運用雙層基底層來達到理想的移除率效果，並有利於控制研磨墊表面的形變量。
Description
本發明係有關於化學機械研磨技術的領域，特別是有關一種EVA化學機械研磨墊及其製作方法。
為了有效提昇產能及降低成本，生產半導體元件的平坦化製程就變得日趨重要。而平坦化製程中，經常使用化學機械研磨(簡稱CMP)的製程，來移除晶圓表面薄膜多餘部份，進而達成全面的平坦化。
化學機械研磨製程是將研磨墊固定於研磨機台的旋轉盤上，再利用研磨頭將晶圓壓觸於研磨墊上，旋轉盤的旋轉能帶動研磨墊，使晶圓表面與研磨墊間產生相互摩擦，同時將具有酸性或鹼性的化學研磨液或研磨漿持續均勻的注入晶圓與研磨墊之間，以結合機械研磨與濕式化學反應來移除沉積於晶圓表層的薄膜，而使其表面光滑化及平坦化。
目前應用於CMP製程中的研磨墊，是以低密度材質為基材的研磨墊為主，譬如，中華民國專利第M443593號所揭示的研磨墊，其基底層是由低密度聚乙烯、或低密度聚乙烯與乙烯醋酸乙烯酯的混合物所製成。然而，此種低密度材質的研磨墊不夠紮實，CMP製程中易發生磨損粉末的狀況。再者，由於習知低密度材質的研磨墊通常是於灌注成型後，再依照不同厚度去切割成好幾片，然後製作為成品，造成研磨墊的品質不穩
定。
有鑑於此，本發明遂提出一種EVA化學機械研磨墊及其製作方法，以有效克服上述先前技術之種種缺失。
本發明的主要目的在於提供一種EVA化學機械研磨墊及其製作方法，採用高密度的EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)發泡材料為基底層，來降低研磨粉末的產生。
本發明的另一目的在於提供一種EVA化學機械研磨墊及其製作方法，藉由單模灌注EVA發泡材料之基底層，可使CMP製程更穩定。
本發明的又一目的在於提供一種EVA化學機械研磨墊及其製作方法，採用雙層EVA發泡材料之基底層，可達到理想的移除率效果，並容易控制研磨墊的形變量。
因此，為達上述目的，本發明所揭露之一種EVA化學機械研磨墊，其包含第一基底層與第一黏著層，其中第一基底層為EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)發泡材料所構成者，而第一黏著層則配置於第一基底層下方。
另外，本發明所揭露之一種EVA化學機械研磨墊之製作方法，其步驟是先將乙烯和乙酸乙烯酯按照發泡比例1.35：1調配所需用量，均勻攪拌得第一基底層原料；再提供研磨墊模具，將研磨墊模具加熱至25~100℃的溫度；然後，以射出成型方式，將第一基底層原料射入研磨墊模具內，使第一基底層原料經70~200巴(Bar)的壓力循環下混合，並於40~120℃的溫度下產生聚合反應；待固化成型後，形成一由EVA發泡材料所
構成之第一基底層；最後，形成第一黏著層於第一基底層的下方，即製得本發明之EVA化學機械研磨墊。
藉此，本發明之EVA化學機械研磨墊係可避免一般低密度材質之研磨墊於CMP過程中容易磨損粉末的情況。進一步地，本發明係可透過單模灌注的方式，使基底層的聚乙烯鏈結緊密度更佳，使製程穩定。另外，更可將第二基底層透過第一黏著層黏合於第一基底層底部，而形成雙層基底層的結構，俾使獲得理想的移除率效果，且將有利於控制研磨墊表面的形變量。
為使對本發明的目的、特徵及其功能有進一步的了解，茲配合圖式詳細說明如下：
10‧‧‧第一基底層
20‧‧‧第一黏著層
30‧‧‧第二基底層
40‧‧‧第二黏著層
50‧‧‧研磨平台
第1圖為本發明之第一實施例所揭露的EVA化學機械研磨墊之剖面圖。
第2圖為本發明之第一實施例所揭露的EVA化學機械研磨墊之製作方法的流程圖。
第3圖為本發明之第二實施例所揭露的EVA化學機械研磨墊之剖面圖。
請參閱第1圖，為本發明第一實施例所揭露之EVA化學機械研磨墊100的剖面圖。
本發明之第一實施例所揭露之EVA化學機械研磨墊100，主
要是由第一基底層10及第一黏著層20所構成，第一基底層10之材質為EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)發泡材料，其表面具有30~50微米之複數氣孔，且第一黏著層20設置於第一基底層10的背面，第一黏著層20之材質可為壓敏膠，用以將研磨墊黏著固定於化學機械研磨設備之研磨平台50上。
本發明中第一實施例之EVA化學機械研磨墊100，係可經由攪拌、灌注、脫模、熟成、烘烤、CNC研磨厚度、外觀加工及背膠貼合等步驟來製作。在此，請參照第2圖，更詳細地描述第一實施例之製作流程，其步驟包含：首先，如步驟S100，將EVA發泡材料的組成配方，即化學原料乙烯和乙酸乙烯酯兩料，按照估計發泡比例1.35：1調整，依程序調配所需用量，並均勻攪拌得到第一基底層原料，即倒入灌注機的攪拌桶槽內。
然後，如步驟S110，提供一研磨墊模具。灌注機在運作時，此研磨墊模具需經加熱循環系統加熱至25~100℃的溫度，所需時間約1小時。
然後，如步驟S120，將第一基底層原料以射出成型方式，直接射入研磨墊模具內。而後透過灌注機促使第一基底層原料經70~200巴(Bar)的壓力循環混合，時間持續1小時，並於40℃~120℃的溫度範圍下，使EVA發泡材料於研磨墊模具內進行共聚物之聚合反應。
如步驟S130，經高溫、高壓作用後，研磨墊模具的空氣會從排氣孔排出，使EVA發泡材料發泡膨脹成型，待1小時後打開研磨墊模具，再經熱烘烤熟成，並經過CNC研磨至適當厚度，而製得由EVA發泡材料所構成之第一基底層10。
最後，如步驟S140，再進行背膠貼合，也就是將壓敏膠黏著塗佈於第一基底層10的背面，固化後形成第一黏著層20，即可獲得第一實施例之EVA化學機械研磨墊100成品。
本發明中，由於第一基底層10為EVA發泡材料所構成，其材質特性是具有良好的韌性與可撓性，可達到高晶圓移除率均勻度，故可避免一般低密度材質之基底層於CMP過程中容易磨損粉末的情況。再者，第一基底層10的製作方式係可利用單模灌注成型，使其聚乙烯鏈結緊密度更佳，且單模灌注成品具有最小差異性，可使製程更穩定。
此外，本發明之EVA化學機械研磨墊可為具有雙層硬質基底層的結構，在使用上與一般低密度材質之研磨墊相比，將較容易控制移除率的微量變化。請參閱第3圖，為本發明第二實施例所揭露之EVA化學機械研磨墊200的剖面圖。
本發明之第二實施例所揭露之EVA化學機械研磨墊200，由上而下依序包含有第一基底層10、第一黏著層20、第二基底層30和第二黏著層40；其中，第一基底層10與第二基底層30皆可由EVA發泡材料經由單模灌注而成，並各自經由CNC加工至適當厚度後，兩層再作貼合，第一黏著層20與第二黏著層40之材質可為壓敏膠，可通過壓力將材料黏著在一起，分別用來將第二基底層30黏合於第一基底層10的背面、以及將研磨墊黏著固定於化學機械研磨設備之研磨平台50上。
本發明第二實施例之EVA化學機械研磨墊200，其中，第一基底層10的厚度約為2.2釐米，其擷取位置上分佈有30~50微米之複數氣孔，於CMP製程中研磨漿料能夠含浸在第一基底層10而有效地移除晶圓表
面；第二基底層30的厚度約為1.3釐米，可增加研磨墊之壓縮空間及韌性，以符合客戶端CMP移除率的規格；而第一黏著層20的厚度約為0.095釐米，能將第一基底層10和第二基底層30作緊密貼合，增加研磨墊的形變量，使得第一基底層10表面都能均勻的研磨並做為研磨下壓力的介質；至於第二基底層30的厚度亦約為0.095釐米。
綜上所述，本發明所揭露之EVA化學機械研磨墊，有別於一般以低密度材質為基材之研磨墊，係藉由EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)發泡材料所構成之基底層，再搭配設置於基底層背部之黏著層所構成，由於EVA發泡材料之基底層具有良好的韌性與可撓性，可達到高晶圓移除率均勻度，因此，可防止化學機械研磨過程中容易磨損粉末的情況。
再者，本發明所揭露之EVA化學機械研磨墊之製作方法，係透過單模灌注成型之較高密度製程，使基底層之聚乙烯鏈結更緊密，且單模灌注成品具有最小差異性，可使製程更穩定。
另外，本發明亦可運用雙層基底層來達到理想的移除率效果，且利用雙層基底層貼合黏著層的厚度將有利於控制研磨墊表面的形變量。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。
10‧‧‧第一基底層
20‧‧‧第一黏著層
50‧‧‧研磨平台
Claims (18)
- 一種EVA化學機械研磨墊，其特徵在於包含有：一第一基底層，係為乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)發泡材料所構成者；及一第一黏著層，配置於該第一基底層下方。
- 如請求項1所述之EVA化學機械研磨墊，其中該第一基底層的厚度為2.2釐米。
- 如請求項1所述之EVA化學機械研磨墊，更包含一第二基底層，配置於該第一黏著層的下方，該第二基底層係為EVA發泡材料所構成者。
- 如請求項3所述之EVA化學機械研磨墊，其中該第二基底層的厚度為1.3釐米。
- 如請求項3所述之EVA化學機械研磨墊，更包含一第二黏著層，配置於該第二基底層下方。
- 如請求項5所述之EVA化學機械研磨墊，其中該第二黏著層的材料為壓敏膠。
- 如請求項5所述之EVA化學機械研磨墊，其中該第二黏著層的厚度為0.095釐米。
- 如請求項1所述之EVA化學機械研磨墊，其中該第一黏著層的材料為壓敏膠。
- 如請求項1所述之EVA化學機械研磨墊，其中該第一黏著層的厚度為0.095釐米。
- 如請求項1所述之EVA化學機械研磨墊，其中該第一基底層的表面具有30 ~50微米之複數氣孔。
- 一種EVA化學機械研磨墊之製作方法，其包含有下列步驟：將乙烯和乙酸乙烯酯按照發泡比例1.35：1調配所需用量，均勻攪拌得一第一基底層原料；提供一研磨墊模具，將該研磨墊模具加熱至25~100℃的溫度；以射出成型方式，將該第一基底層原料射入該研磨墊模具內，使該第一基底層原料經70~200巴(Bar)的壓力循環下混合，並於40~120℃的溫度下產生聚合反應；固化成型後，形成一由EVA發泡材料所構成之第一基底層；及形成一第一黏著層於該第一基底層的下方，即製得該EVA化學機械研磨墊。
- 如請求項11所述之EVA化學機械研磨墊之製作方法，其中該第一基底層原料係利用一灌注機予以攪拌並灌注於該研磨墊模具內。
- 如請求項11所述之EVA化學機械研磨墊之製作方法，更包含一打開該研磨墊模具，取出該第一基底層並進行熱烘烤熟成的步驟。
- 如請求項11所述之EVA化學機械研磨墊之製作方法，更包含一形成一第二基底層，並將該第二基底層透過該第一黏著層黏合於該第一基底層下方的步驟，該第二基底層係為EVA發泡材料所構成者。
- 如請求項14所述之EVA化學機械研磨墊之製作方法，更包含一形成一第二黏著層於該第二基底層下方的步驟。
- 如請求項15所述之EVA化學機械研磨墊之製作方法，其中該第二黏著層的材料為壓敏膠。
- 如請求項11所述之EVA化學機械研磨墊之製作方法，其中該第一黏著層的材料為壓敏膠。
- 如請求項11所述之EVA化學機械研磨墊之製作方法，其中該第一基底層的表面具有30~50微米之複數氣孔。
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