TW201632303A - 預注式硏磨墊之製作方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種預注式研磨墊之製作方法，乃預先在研磨墊模具中置入具有溝槽圖形之模板，再藉由灌注成型，可直接製得表面形成有溝槽之預注式研磨墊；藉此，將無須再進行厚度切割及圖形加工等步驟，而可縮短CNC銑溝作業的時間，且可避免圖形加工過程所產生之微塵污染物，並可將研磨墊原料減少三分之一的用量，有助於降低成本；再者，藉此模板灌注方式所製得的預注式研磨墊可提高研磨移除率，能製造出垂直平整的溝壁，不具記憶效應。

Description

預注式研磨墊之製作方法

本發明係有關於化學機械研磨技術的領域，特別是有關一種預注式研磨墊之製作方法。

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，通常是於灌注成型為較大體積的研磨墊塊材之後，再依照不同厚度去切割成好幾片薄片，而後經由電腦數值控制(CNC)後加工，將薄片磨薄並作出溝槽圖形，此製程需費時加工，還會製造微塵汙染物。

有鑑於此，本發明遂提出一種預注式研磨墊之製作方法，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預注式研磨墊之製作方法，採用預置入模板之灌注方式，可減少研磨墊原料的使用量，而減少成本支出，且無須厚度切割及CNC圖形加工等步驟，可縮短加工時間，同時，可避免產生圖形加工過程中的微塵污染物。

本發明的另一目的在於提供一種預注式研磨墊之製作方法，所製得的預注式研磨墊的研磨移除率高，能研磨出垂直平整的溝壁，不具記憶效應。

因此，為達上述目的，本發明所提供的一種預注式研磨墊之製作方法，其步驟是先提供一研磨墊原料，同時，提供一研磨墊模具，並將一模板置入研磨墊模具，此模板具有溝槽圖形，然後，將研磨墊原料灌注於研磨墊模具內，使研磨墊原料產生聚合反應，待固化成型後，即製得本發明之預注式研磨墊，且於此預注式研磨墊表面形成有對應溝槽圖形之溝槽。

藉此，根據本發明所提供的預注式研磨墊之製作方法，係可於研磨墊成型之後，再經由脫模及熟成、烘烤等步驟，然後直接進行CNC研磨厚度及背膠貼合，即完成研磨墊產品之製作。也就是說，本發明係可透過預置入之灌注方式，可於模具內直接成型為具有溝槽之研磨墊，無需再進行厚度切割的動作，也不需要溝槽之圖形化，因此，本發明係可簡化製程步驟，縮短加工時間，並可減少或消除加工過程中微塵污染物的產生，更可使研磨墊原料的使用量大幅降低，達到降低成本提高經濟效益的目的；另外，此模板灌注方式會使研磨墊移除率提高，溝壁垂直平整，不具 記憶效應。

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‧‧‧研磨墊模具

20‧‧‧上模

30‧‧‧下模

40‧‧‧模板

41‧‧‧溝槽圖形

50‧‧‧研磨墊原料

60‧‧‧預注式研磨墊

61‧‧‧溝槽

第1圖為本發明之實施例所揭露的預注式研磨墊之製作方法的流程圖。

第2A~2C圖為本發明之實施例所揭露的預注式研磨墊之製作方法之灌注成型過程的剖面結構示意圖。

請參照第1圖，本發明之實施例所揭露之預注式研磨墊之製作方法的製作流程，其詳細步驟包含：首先，如步驟S100，提供研磨墊原料的組成配方，由於本實施例係以製作聚氨酯材料之預注式研磨墊為例，其研磨墊原料的組成即包含化學原料異氰酸酯(ISO)和多元醇(Polyol)(含乙二醇、水)兩料，再按照估計發泡比例1.35：1調整，依程序調配所需用量，並均勻攪拌得到研磨墊原料，即倒入灌注機的攪拌桶槽內，然後，將此研磨墊原料先加熱至110℃的溫度再進行灌注。由於本發明採用預置入模板之灌注成型方式，研磨墊原料約能減少三分之一的使用量，例如可以從4公斤(Kg)用量減少至3公斤左右，使得生產成本大幅減少。

以下請同時參照第2A~2C圖，說明本發明之實施例所揭露的預注式研磨墊60之製作方法之灌注成型過程。

如步驟S110，提供一研磨墊模具10，如第2A圖所示，此研磨墊模具10包含一上模20與一下模30，並於研磨墊模具10之下模30之模穴內置入具有溝槽圖形41的模板40，然後，將上模20與下模30密合；在實務上，可利用一密封環，如O型環(O-ring)對上模20與下模30的邊緣作密封，並可設置有排氣孔做真空排泡作用，以將多餘的空氣排出於研磨墊模具10。當灌注機在運作時，研磨墊模具10需經加熱循環系統加熱至25~100℃的溫度，所需時間約30分鐘。其中，模板40的材料可選用為鐵氟龍板、鋁板、電木板或壓克力板。

然後，如步驟S120，將研磨墊原料50以射出成型方式，直接射入研磨墊模具10內，如第2B圖所示。而後透過灌注機促使研磨墊原料50經70~200巴(Bar)的壓力循環混合，時間持續30分鐘，使研磨墊原料50於研磨墊模具10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10內部的空氣會從排氣孔排出，使研磨墊原料50發泡膨脹成型，待30分鐘後，則可固化成型為本實施例之預注式研磨墊60。此預注式研磨墊60表面乃形成有對應溝槽圖形41之溝槽61，如第2C圖所示。另外，此預注式研磨墊的硬度範圍約為50~60蕭式硬度D。

接著，如步驟S140，打開研磨墊模具10，並將預注式研磨墊60從模板40上脫離，取出預注式研磨墊60，經熟成及熱烘烤，再經過電腦數值控制(CNC)研磨至適當厚度，最後，再於預注式研磨墊60背面塗佈黏膠，以進行背膠貼合，固化後即可獲得本實施例之預注式研磨墊60產品。

根據本發明所揭露之預注式研磨墊之製作方法，乃是透過預置入模板的灌注方式，研磨墊原料在灌注成型之後，可以直接在研磨墊模具內直接成型具有溝槽的研磨墊，再經由脫模、熟成、烘烤等步驟之後，就可以直接進行CNC研磨厚度及背膠貼合，即完成預注式研磨墊產品之製作。另外，模板的選擇係可根據所需溝槽圖形予以替換，不需重新訂製研磨墊模具，非常節省成本。

因此，相較於傳統研磨墊之製程，其灌注成品必須先經厚度切割為好幾片薄片，再經CNC後加工研磨厚度及溝槽圖形；本發明之預注式研磨墊並無需進行厚度切割的動作，也不需進行圖形加工製作溝槽，故，本發明可使製程步驟予以精簡，並可縮短後續CNC圖形銑溝作業的加工時間，同時，也由於不用圖形加工，因此可避免加工過程中微塵污染物的產生，亦可大幅減少研磨墊原料的使用量，藉以達到降低成本及提高經濟效益的目的。再者，本發明採用模板灌注方式所製得的預注式研磨墊，係具有高研磨移除率，可製造出垂直平整的溝壁，不具記憶效應。

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‧‧‧研磨墊模具

20‧‧‧上模

30‧‧‧下模

40‧‧‧模板

50‧‧‧研磨墊原料

Claims (8)

1. 一種預注式研磨墊之製作方法，其包含有下列步驟：提供一研磨墊原料；提供一研磨墊模具，並將一具有溝槽圖形之模板置入該研磨墊模具內；將該研磨墊原料灌注於該研磨墊模具內，使該研磨墊原料產生聚合反應；及經由固化程序，以成型該預注式研磨墊，且該預注式研磨墊表面係形成有對應該溝槽圖形之溝槽。
2. 如請求項1所述之預注式研磨墊之製作方法，其中該預注式研磨墊之材質為聚氨酯材料，且該研磨墊原料係藉由將異氰酸酯和多元醇按照發泡比例調配所需用量，均勻攪拌後所製得。
3. 如請求項1所述之預注式研磨墊之製作方法，其中該研磨墊模具係具有一上模與一下模，該上模與該下模密合且由一密封環對邊緣作密封，該模板係置於該下模之模穴中。
4. 如請求項1所述之預注式研磨墊之製作方法，其中將該研磨墊原料灌注於該研磨墊模具之步驟包含：將該研磨墊原料加熱至110℃的溫度，將該研磨墊模具加熱至25~100℃的溫度，並以射出成型方式，將該研磨墊原料射入該研磨墊模具內，使該研磨墊原料經70~200巴(Bar)的壓力循環下混合。
5. 如請求項1所述之預注式研磨墊之製作方法，其中該固化程序的步驟完成之後，更包含打開該研磨墊模具，並將預注式研磨墊從該模板上脫離，以取出該預注式研磨墊，再進行熟成及烘烤的步驟。
6. 如請求項5所述之預注式研磨墊之製作方法，其中該熟成及烘烤之步驟之後，更包含以電腦數值控制(CNC)研磨厚度，然後進行背膠貼合的步驟。
7. 如請求項1所述之預注式研磨墊之製作方法，其中該模板的材料為鐵氟龍板、鋁板、電木板或壓克力板。
8. 如請求項1所述之預注式研磨墊之製作方法，其中該預注式研磨墊的硬度範圍為50~60蕭式硬度D。