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TWI293982B - - Google Patents

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TWI293982B
TWI293982B TW95131745A TW95131745A TWI293982B TW I293982 B TWI293982 B TW I293982B TW 95131745 A TW95131745 A TW 95131745A TW 95131745 A TW95131745 A TW 95131745A TW I293982 B TWI293982 B TW I293982B
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TW
Taiwan
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polishing
layer
buffer layer
polishing pad
bubble
Prior art date
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TW95131745A
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English (en)
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TW200708606A (en
Inventor
Junji Hirose
Masato Doura
Original Assignee
Toyo Tire & Rubber Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyo Tire & Rubber Co filed Critical Toyo Tire & Rubber Co
Publication of TW200708606A publication Critical patent/TW200708606A/zh
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    • B24B37/00—Lapping machines or devices; Accessories
    • B24B37/11—Lapping tools
    • B24B37/20—Lapping pads for working plane surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B24D—TOOLS FOR GRINDING, BUFFING OR SHARPENING
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Description

1293982 九、發明說明： 【日月戶斤^冬奸々頁】 技術領域 本發明係有關於一種積層研磨塾及其製造方法，該積 5層研磨墊係可對透鏡、反射鏡等光學材料或矽晶圓、硬碟 用之玻璃基板、銘基板、及一般金屬研磨加工等需要高度 表面平坦性之材料進行安定且高研磨效率之平坦化加工 者。而本發明之積層研磨墊特別適用於在矽晶圓以及其上 形成氧化物層、金屬層等之元件積層、形成該等氧化物層 10 或金屬層前的平坦化步驟。 I：先前技術3 背景技術 製造半導體裝置時，會進行於晶圓表面形成導電性 膜，並藉由微影成像術、蝕刻等形成配線層之步驟，或於 15 配線層上形成層間絕緣膜之步驟等，而由於該等步驟會於 晶圓表面產生由金屬等導電體或絕緣體所構成之凹凸不 平。近年來，以使半導體積體電路高密度化為目的之配線 細微化或多層配線化日趨進步，而使晶圓表面凹凸不平平 坦化的技術也隨之而日顯重要。 20 使晶圓表面凹凸不平平坦化的方法，一般採用化學機 械研磨方法（以下稱為CMP)。CMP係在將晶圓之被研磨面 壓抵於研磨墊之研磨面的狀態下，使用分散有研磨粒之漿 狀研磨劑（以下稱為漿體)來研磨的技術。CMP—般所使用之 研磨裝置，例如，如第1圖所示，包含有：設有用以支撐研
轴6、7。另外， 磨墊1和被研磨材4相對，且分別設有旋轉 支持台5側設有用以將被研磨材4壓抵在研 磨墊1上之加壓機構。 脂塊體， 以往’上述研磨墊係依丨）將樹脂材料流入模具製作樹 再以切片機切削該樹脂塊體的製造方法；2)藉由 1〇將樹脂材料流入模具後推壓而形成薄片狀的製造方法；及 3)溶解作為原料之樹脂，再從τ型模具押出成形而直接呈片 狀的製造方法等之分批方式而製造。例如，特許文獻1中依 反應射出成形法製造出研磨用墊材。 又’由於積層研磨墊係藉由以接著劑或雙面膠帶貼合 15依上述方法所得之研磨層或缓衝層等複數樹脂片材而製 成’因此會有製造步驟較多、生產性較差等問題。為了解 決該問題，特許文獻2中使用押出機製造積層研磨用墊材。 另外，為了防止因分批方式之製造方法而引起之硬度 或氣泡大小等參差不齊，也有人提出了連續地製造聚胺基 20甲酸自旨、聚脲研磨片材的方法（特許文獻3)。詳而言之，該 方法係將具有3 Ο Ο μτη以下粒徑之細微粉末或有機發泡劑與 聚胺甲酸酯原料混合，再將該混合物排出延流於一對履帶 間’然後，藉由加熱機構使該混合物進行聚合反應，從履 帶上分離出所生成之片狀成形物而得到研磨片材。 1293982 另一方面，在研磨墊與被研磨材接觸之研磨表面，通 常設有用以保持、更新聚體之溝部。在由發泡體構成研磨 塾之情況下，於研磨表面具有多數開口，可保持、更新浆 . 冑，而藉由於研磨表面設置溝部，可更有效率地進行漿體 .5 _與更新’又可防止與被研磨材間之吸附而導致被研 磨材遭到破壞。 至今’使用於高精確度研磨之研磨墊，_般使用聚胺 • 基甲酸酯發泡體片材。然而，聚胺基甲酸酯發泡體片材雖 然具有優異的局部性平坦化能力，但由於緩衝性不足，而 10難以給予晶圓全面均一的壓力。因此，通常於聚胺基甲酸 酯發泡體片材背面另外設置緩衝層，作為積層研磨墊而使 用於研磨加工。關於積層研磨墊，已開發例係如以下所述 者。 特許文獻4所揭示之研磨墊係積層較硬的第一層與較 15 軟的第一層，並於該第一層之研磨面設有預定間距之溝部 • 或預定形狀之突起者。 又’特許文獻5所揭示之研磨布包含有：具有彈性且於 表面形成凹凸之第1片狀構件，及具有設置於該第1片狀構 件形成凹凸之面上、與被處理基板之被研磨面相對之面之 20第2片狀部。 此外，特許文獻6所揭示之研磨墊係包含有研磨層及積 層該研磨層之一面、且為壓縮率較該研磨層大之發泡體的 支持層者。 然而，上述習知積層研磨墊由於以雙面膠帶貼合研磨 1293982 層與缓衝層而製成，故於研磨中漿體會侵入研磨層與緩衝 層之間而使件雙面膠帶的黏著力變弱，結果，會產生研 磨層與緩衝層制離的問題。又，於上述積層研磨墊之研磨 表面設置溝部時，漿體中之研磨粒或研磨屑等容易塞住溝 5部’會有屢部Ρ且塞而使得研磨速度變低及不穩定，因而降 低被研磨材之平坦性或面内均一性的問題。 特許文獻1 :特開200442189號公報 特許文獻2 :特開2003-220550號公報 特許文獻3 :特開2004-169038號公极 10特許文獻4 :特開2003-53657號公報 特許文獻5 :特開平10-329005號公報 特許文獻6 :特開2004_254〇7號公報 L 明内j 發明揭示 15發明所欲解決之課題 本發明之目的係提供一種製造步驟少、生產性優異之 積層研磨墊的製造方法。此外，本發明之目的更在於提供 一種不會於研磨層與緩衝層間產生剝離，且可抑制漿體等 塞住溝部之積層研磨墊的製造方法，及藉由前述方法所製 20造之積層研磨墊。又，本發明之另一目的是提供一種使用 該積層研磨墊之半導體元件之製造方法。 解決課題之手段 本發明人為解決前述問題，經過種種專心研討，結果 發現藉由以下所示之積層研磨墊之製造方法可達成上述目 1293982 的，而完成本發明。 亦即，本發明之第1種積層研磨墊之製造方法，包含以 下步驟··藉由機械發泡法(mechanical froth)調製氣泡分散胺 基曱酸酯組成物；送出緩衝層並於其上連續地排出氣泡分 5 散胺基甲酸酯組成物；調整為均一厚度並藉由使氣泡分散 胺基曱酸酯組成物硬化，形成由聚胺基甲酸酯發泡體所構 成之研磨層以製作連續積層片材；及切斷連續積層片材。 根據上述製造方法，可連續地製造由研磨層與緩衝層 所構成之積層研磨墊，更由於可省略貼合研磨層與緩衝層 10 之步驟而減少製造步驟，可製造出生產性優良的積層研磨 墊。由於根據該製造方法所得之積層研磨墊不使用雙面膠 帶(黏著劑層）而直接積層研磨層與緩衝層，故具有研磨中研 磨層與緩衝層不會剝離之優點。 又，本發明之第2種積層研磨墊之製造方法，包含以下 15 步驟：藉由機械發泡法調製氣泡分散胺基甲酸酯組成物之 步驟；製作於接觸研磨層之表面具有凸部之緩衝層；送出 緩衝層並於該緩衝層具有凸部之表面上連續地排出氣泡分 散胺基曱酸酯組成物；調整為均一厚度並藉由使氣泡分散 胺基甲酸酯組成物硬化，形成由聚胺基甲酸酯發泡體所構 20 成之研磨層以製作連續積層片材；切斷連續積層片材；及 於研磨層表面形成凹構造，並使之位於緩衝層表面之凸部 與凸部之間。 根據上述製造方法，可連續地製造由研磨層與緩衝層 所構成之積層研磨墊，更由於可省略貼合研磨層與緩衝層 !293982 之步驟而減少製造步驟，可製造出生產性優良的積層研磨
^JL 。此外’根據上述方法所製造之積層研磨墊在研磨層與 、緩衝層間不會剝離，且不易產生因漿體或研磨屑等引起的 、溝部阻塞。而使用習知積層研磨墊時容易產生溝部阻塞的 原因如下。 如第2圖所示，習知積層研磨墊之構造係於平坦之緩衝 層9上積層研磨表面侧具有凹構造10之研磨層8。在使用該 % 構造之積層研磨墊來研磨被研磨材之情況下，將被研磨材 壓至研磨表面時，凹構造會因為壓力13而大幅變形使開口 部變窄。結果，漿體或研磨屑等會塞住凹構造内而無法有 效率地進行漿體的保持、更新，使研磨速度變慢及不穩定， 而降低被研磨材之平坦性或面内均一性。 另一方面，根據本發明第2製造方法所得之積層研磨塾 係如第3圖所示之特殊構造。如上所述，藉由於研磨層8裏 15面設置凹部12、於緩衝層9表面設置凸部11，並使該等卡合 φ (緊密接合），更在緩衝層表面之凸部與凸部間設置研磨層之 研磨表面側的凹構造10，可藉由緩衝層表面之凸部變形更 有效果地吸收來自被研磨材的壓力13。因此，可抑制研磨 表面側之凹構造開口部變形，而可防止漿體或研磨屑等塞 20 住凹構造。結果，由於可有效率地進行漿體的保持、更新， 故可使研磨速度穩定化，且也可提升被研磨材之平丨曰性或 面内均一性。 並且，根據本發明之製造方法所得之積層研磨塾，由 於研磨層與緩衝層不透過雙面膠帶(黏著層劑）等之其他^籌 10 1293982 件而緊密接合，故研磨時可抑制漿體侵入研磨層與緩衝層 之界面。又，即使漿體進入界面，由於未使用雙面膠帶(黏 著劑層）等黏著構件，所以也不會因為槳體而減弱界面的密 合力。因此，可有效地防止研磨層與緩衝層剝離。 5 在本發明之製造方法中，宜將前述緩衝層表面凹部的 高度(H)調整為前述研磨層厚度⑻的〇.〇5〜0.9倍，且以〇 i 〜〇·6倍更佳。當凸部之高度小於研磨層厚度之〇〇5倍時， 由於凸部之變形量不夠充分，故無法藉由凸部之變形充分 地吸收來自被研磨材的壓力。結果，會使研磨表面側之凹 10構造開口部變形變大，而使漿體或研磨屑容易塞在凹構造 内。另一方面，當凸部之高度大於研磨層厚度的0.9倍時， 則會使研磨層之彈性率變差而降低平坦化特性。又，宜調 整前述研磨層厚度(h)與前述緩衝層表面凸部之高度(Η)的 差（h_H)為〇.2mm以上，且以〇·4ηιηι以上更佳。 15 此外，宜調整前述緩衝層表面凸部之寬度(W)為前述研 磨層表面凹構造之寬度(wj的1〜3〇倍，以3〜15倍更佳。當 凸部之寬度小於研磨層表面之凹構造寬度的丨倍時，會無法 藉由凸部的變形充分地吸收來自於被研磨材的壓力。結 果，會使研磨表面侧之凹構造開口部變形變大，而使漿體 2〇或研磨屑容易塞在凹構造内。另一方面，當凸部之寬度大 於研磨層凹構造寬度的3〇倍時，則會使研磨層之彈性率變 差而降低平坦化特性。又，宜調整前述研磨層之島狀構造 部的寬度(π)與前述緩衝層表面凸部之寬度(w)的差(W2_w) 為〇.5mm以上，且以〇j5mm以上更佳。 1293982 另外，本發明係關於一種根據前述方法所製造之積層 研磨墊，及一種半導體元件之製造方法，其係包含使用該 積層研磨墊來研磨半導體晶圓表面之步驟者。 圖式簡單說明 5 第1圖係顯示CMP研磨所使用之研磨裝置之一例的概 略構成圖。 第2圖係習知積層研磨墊的概略構成圖。 第3圖係本發明之積層研磨墊的概略構成圖。 第4圖係顯示本發明之積層研磨墊之製造步驟的概略 10 圖。 第5圖係本發明之另一積層研磨墊的概略構成圖。 第6圖係本發明之另一積層研磨墊的概略構成圖。 第7圖係本發明之另一積層研磨墊的概略構成圖。 第8圖係本發明之另一積層研磨墊的概略構成圖。 15 第9圖係顯示晶圓上之膜厚測定位置25點的概略圖。 I：實施方式3 實施發明之最佳型態 本發明之第1積層研磨墊之製造方法，包含以下步驟·· 藉由機械發泡法(mechanical froth)調製氣泡分散胺基甲酸 20 酯組成物；送出緩衝層並於其上連續地排出氣泡分散胺基 甲酸酯組成物；調整為均一厚度並藉由使氣泡分散胺基甲 酸酯組成物硬化，形成由聚胺基曱酸酯發泡體所構成之研 磨層以製作連續積層片材；及切斷連續積層片材。 又，本發明之第2積層研磨墊之製造方法，包含以下步 12 1293982 驟：藉由機械發泡法調製氣泡分散胺基甲㈣組成物之步 驟；製作於接觸研磨層之表面具有凸部之緩衝層；送出/ 衝層並於該緩衝層具有凸部之表面±連續地排出氣泡分= 胺基甲酸i旨組成物；調整為均—厚度並藉由使氣泡分:胺 基甲酸酯組成物硬化，形成由聚胺基甲酸酯發泡體所構成 之研磨層以製作連續積層片材；切斷連續積層片材；及於 研磨層表面形成凹構造，並使之位於緩衝層表面之凸邛與 凸部之間。 °
本發明之研磨層係由具有細微氣泡之聚胺甲酸s旨發泡 ίο 體所構成。由於聚胺甲酸酯之耐磨損性優異，可容易 改變各種原料組成而得到具有所需物性之聚合物，故、商人 作為研磨層形成材料。 如述t月女曱酸醋係由異氣酸醋成分、聚醇成分（古成乂 聚醇成分、低分子聚醇成分）、及增鏈劑所構成者。 15 異氰酸醋成分並未特別限定’只要是聚胺甲酸醋領域 中週知化合物皆可使用。異氰酸酯成分可舉例如：2,4-二異 氰酸甲苯酯、2,6-二異氰酸甲苯酯、2,2，-二異氰酸二苯基甲 酯、2,4，-二異氰酸二苯基甲酯、4,4，-二異氰酸二苯基肀酿、 1，5-二異氰酸萘酯（naphthalenediisocyanate)、p-二異氰 20 酯、m-二異氰酸苯酯、p-二異氰酸苯甲二酯、二異氰酸 苯曱二酯等芳香族二異氰酸酯，二異氰酸伸6 亦f g旨 (ethylenediisocyanate)、2,2,4_ 二異氰酸三甲基六货 τ (trimethylhexamethylenediisocyanate)、1，6-二異氣酸六兄 酯（hexamethylenediisocyanate)等脂族二異氰酸酯，I，4-〆” 13 1293982 纖 、氰酸環己酯、4,4’-二異氰酸二環己基甲烧 (dicyclohexyllmethanediisocyanate)、二異氰酸酯異佛酮、二 異氰酸降冰片婦酯（norbornenediisocyanate)等脂環式二異 氰酸酯。又，該等化合物可使用其中1種，亦可混合使用2 5 種以上。 異氰酸酯成分除前述二異氰酸酯化合物之外，亦可使 用3官能以上之多官能聚異氰酸酯化合物。市售之多官能異 氰酸酯化合物有desmodur-N(Bayer社製）或商品名 ® Duranate(旭化成工業社製）等之一系列二異氰酸酯加合物 10 體化合物。 上述異氰酸酯成分中，宜併用芳香族二異氰酸醋與脂 環式二異氰酸酯，特別以併用二異氰酸甲苯酯與二異氰酸 二環己基曱烷為佳。 高分子量聚醇成分可列舉如：以聚四亞甲基醚乙二醇 15為代表之聚醚聚醇；以聚丁烯己二酸酯為代表之聚酯聚 •醇；聚己内酯聚醇；以聚己内酯般之聚酯乙二醇與烷烯碳 酸酯之反應物等為例的聚酯聚碳酸酯聚醇；使乙烯碳酸酯 與多價醇反應，接著使所得之反應混合物與有機二羧酸反 應的聚酯聚碳酸酯聚醇；及藉由聚羰基化合物與芳基碳酸 20酯之酯交換而得之聚碳酸酯聚醇等。可單獨使用，也可併 用2種以上。 高分子量聚酵成分之數平均分子量並無特別限定，但 從所得之聚胺甲酸酯樹脂之彈性特性等觀點來看，以500〜 2〇〇〇為佳。當數平均分子量小於500時，使用該聚醇成分之 14 1293982 聚胺甲酸醋樹脂無法具有充分的彈性特性而會成為脆弱的 聚a物。因此，由該聚胺甲酸酯樹脂所製造的研磨墊會太 硬，而成為造成晶圓表面刮痕的原因。又，由於容易磨損， 故從研磨墊壽命的觀點來看也不甚佳。另一方面，當數平 5均为子$大於2000時，則使用其之聚胺甲酸酯樹脂會太 軟，因此由該聚胺甲酸酯樹脂所製造之研磨層則會傾向於 平坦化特性較差。 聚醇成分除了上述高分子量聚醇成分外，宜併用乙二 醇、1，2-丙二醇、1，3_丙二醇、丁二醇、i，卜己二醇、新 1〇戊二醇、1，4·環己二甲醇、3_甲基戊二醇、二乙二醇、 三乙二醇、1，4-雙(2-羥乙氧基）苯等低分子量聚醇成分。也 可使用乙二胺、甲苯二胺、二苯基甲二胺、二乙三胺等低 分子量聚胺成分。低分子量聚醇成分或低分子量聚胺成分 之(數平均）分子量為小於500，以250以下為佳。 15 料成分中之高分子量聚醇與低分子量聚醇的比係由 以該等製造成之研磨層所要求的特性來決定的。 在藉由預聚合法來製造聚胺甲酸酯樹脂發泡體時，使 用增鏈劑使預聚合物硬化。增鏈劑係至少具有2個以上之、、舌 性氫基之有機化合物，而活性氫基可例示如氫氧基、丨級戋 20 2級氨基、硫代基(SH)等。具體而言，可列舉如：例如*二 亞甲雙(〇-氯苯胺)(MOCA)、2,6-二氯_p_苯二胺、4,4，_亞甲 雙(2,3-二氯苯胺）、3,5-雙（甲硫基)_2,4_甲苯二胺、3>雙（甲 硫基)_2,6_甲苯二胺、3,5-二乙基甲苯_2,4_二胺、3 5 一乙美 甲苯-2,6-二胺、三甲二醇-二_p-胺苯甲酸酯、j 雙胺苯 15 1293982 硫）乙烷、4,4，_二胺_3,3，-二乙基·5,5，_二甲基二苯曱烷、 Ν，Ν、二-sec_丁基_4,4，-二胺二苯甲烷、3,3，-二乙基-4,4，-二 胺一苯曱院、m苯甲二基二胺、N，N’_二-sec_丁基-P_苯二 胺、m-苯二胺、及p-苯甲二基二胺等之聚胺類；或前述低 5分子量聚醇成分或低分子量聚胺成分等。又，該等化合物 可使用其中1種，亦可混合使用2種以上。 本發明之異氰酸酯成分、聚醇成分及增鏈劑之比例可 根據各分子量或研磨墊所需之物性等作種種變更。為得到 具有所需之研磨特性之研磨層，異氰酸酯成分之異氰酸酯 1〇基數相對於聚醇成分與增鏈劑之合計活性氫基（氫氧基+氨 基)數最好為0.80〜ι·2〇，尤以〇·99〜115為佳。當異氰酸酯 基數在前述範圍外之時，會產生硬化不良而無法得到需要 之比重及硬度，會使研磨特性變差。 雖然可使用預聚合物法、單發法任一種來製造聚胺甲 15酸_脂發泡體，但由預聚合物法，即，事先以異氮酸醋 成分與聚醇成分合成出異氰酸酉旨末端預聚合物，然後使增 鍵劑與之反應者，所得之聚胺曱酸S旨的物理特性等優異， 故較為合適。 此外’在異氰酸i旨末端預聚合物中，分子量為綱〜 2〇 5〇〇〇左右者之加工性、物理性特性等較優異，因此較為合 適。 另-方面，本發明之緩衝層係補充研磨層特性者。在 CMP中’需要緩衝層以兼顧處於取捨_之平面性與均句 性兩者。所謂平面性，係指在研磨於圖案形成時產生微小 16 1293982 凹凸之被研磨材時之圖案部的平坦性；而所謂均勻性，貝I 係指被研磨材全體之均一性。根據研磨層之特性來改美平 面性，且根據墊片之特性，則可改善均句性。在本發明^ 研磨墊中，緩衝層最好是使用較研磨層柔軟者。 5 緩衝層之形成材料只要是較研磨層柔軟者即可，並無 特別限定。可舉例如··聚酯不織布、尼龍不織布、丙烯ς 織布等纖維不織布，或如浸潰有聚胺甲酸酯之聚酯不織= 之樹脂浸潰不織布'聚胺甲酸酯海綿、聚酯海綿等高分子 樹脂發泡體、丁二烯橡膠、異戊二烯橡膠等橡膠性樹脂、 10 感光性樹脂等。 緩衝層之厚度並無特別限定，但通常為0β5〜Ls切 右’且以0.5〜1.0mm為佳。 緩衝層之硬度以AskerA硬度10〜75度為佳，以2〇〜^ 度更佳。若在上述範圍外，則容易降低被研磨材之均勹拴 15 (面内均一性）。 以下，說明本發明第1積層研磨墊之製造方法。第4 係顯示本發明之積層研磨墊製造步驟的概略圖。 20 氣泡分散胺基甲酸酯組成物14係藉由機械發泡法所調 製成的。所謂機械發泡法係指藉由將原料成分加入混人頭 15之混合室内，並且混入非反應性氣體， MAUX混合器等 之混合器來混合麟’錢非反雜氣體呈細微氣泡狀綠 分散至原料混合物中的料。機械發料係藉由調節非$ 應性氣體之混人量，而可容易調整聚胺基甲酸自旨密度的好 方法。 17 1293982 為形成細微氣泡而使用之非反應性氣體以非可燃性者 為且，具體而言可舉氮、氧、碳酸氣體、氦或氬等惰性氣 體戈該專之混合氣體專為例，在成本上來說，尤以使用經 乾燥去除水分之空氣為宜。 5 調製氣泡分散聚胺基甲酸酯組成物時，宜添加為聚烧 基矽氧烷與聚醚之共聚合體、且未具有活性氫基之矽界面 活性劑至原料成分中。此種矽界面活性劑可例示如、 SH-190、SH-192(Dow Corning Toray Silicon 社製）、 L-5340(曰本UNIKA社製）等適合的化合物。矽系界面活性 1〇劑之添加量以聚胺基甲酸酯發泡體中0.05重量％以上、小於 5重量％為佳。當矽系界面活性劑之量小於0.05重量％時， 可月b會無法得到細微氣泡的發泡體；另一方面，在5重量％ 以上時’則會使發泡體中之氣泡數太多，而不易得到高硬 度的聚胺基甲酸酯發泡體。此外，也可依需要來添加抗氧 15化劑等之安定劑、潤滑劑、顏料、填充劑、抗靜電劑及其 他添加劑。 又’也可使用第3級胺系等之促進聚胺基甲酸酯反應的 週知催化劑。催化劑之種類或添加量可考慮將氣泡分散聚 胺基甲酸酯組成物排出於緩衝層上之後的流動時間來適當 20 選擇。 緩衝層9在輪送帶16上移動，而氣泡分散胺基甲酸酯組 成物14則由混合頭15之排出噴嘴連續地排出至該緩衝層9 上緩衝層9之移動速度或氣泡分散胺基甲酸酯組成物14的 排出量應考慮研磨層厚度來進行適當調整。 18 1293982 然後，調整厚度為均一，並且藉由使氣泡分散胺基甲 酸酯組合物硬化，形成由聚胺基甲酸酯發泡體所構成之研 磨層，製作連續積層片材17。調整厚度均一的方法可列舉 如：軋輥、塗輥等之輥18及刮刀等。調整厚度為均一時也 5 可使用面材22。又，氣泡分散胺基甲酸酯組成物之硬化可 藉由例如將厚度調整為均一後，通過設置於輸送帶上之加 熱爐内而來進行。加入溫度為40〜100°C左右，而加熱時間 為5〜10分鐘左右。將反應至不流動為止之氣泡分散胺基甲 酸酯組成物加熱、後硬化，可提升聚胺基甲酸酯發泡體的 10 物理特性。 前述聚胺基曱酸酯發泡體之平均氣泡徑以30〜80μιη 為佳，以30〜60μηι更佳。若離開此範圍，則容易降低研磨 速度、或降低研磨後之被研磨材（晶圓）的平面性(平坦性）。 然後，將所得之連續積層片材17以切斷機19切斷成預 15定形狀後製成積層研磨片材20。積層研磨片材20經過以下 幾個步驟後成為積層研磨墊1。 研磨層之厚度並無特別限定，但通常為〇.8〜4mm左 右，以1.2〜2.5mm為佳。 又，研磨層之比重以〇·5〜1·0為佳。當比重小於〇·5時， 20研磨層之表面強度會降低，而容易使被研磨材之平面性(平 坦性）變差。另一方面，當大於丨.0時，研磨層表面之細微氣 泡數會變少，平坦化特性雖良好，但研磨速度會變差。 此外，研磨層之硬度以Asker D硬度計測量以45〜65度 為佳。當D硬度小於45度時，被研磨材之平面性(平坦性)會 19 1293982 變差，另一方面，當大於65度時，平面性雖良好，但被研 磨材之均勻性(均一性）會變差。
又’研磨層之厚度偏差最好為ΙΟΟμηι以下。厚度偏差大 於ΜΟμιη者’研磨層會具有很大的起伏，產生對於被研磨 5材接觸狀態相異的部分，而對研磨特性帶來不良影響。另 外，為消除研磨層之厚度偏差，一般會在研磨初期使用電 沉積、融接鑽石研磨粒之修整器來修整研磨層表面，但大 於前述範圍者則因修整時間較長，而會降低生產效率。 10 15 20 控制研磨層厚度偏差的方法可列舉如以磨光機磨光連 續積層片材17表面的方法。又，也可在切斷連續積層片材 17後，磨光積層研磨片材2〇表面來抑制研磨層的厚度偏 差。另外，在進行磨光時，最好是以粒度等相異之研 階段式地進行。 材 對於本發明之第1積層研磨塾，其與被研磨材接觸之研 磨表面宜具有可保持、更新漿體的凹凸構造。雖然由發跑 體構成之研磨層在研絲面具有多數開口，可發揮保持’、 更新漿體的效用’但藉由於研磨表面形成凹凸構造， 有效率地簡㈣錢賴體，也可防止與被研磨材 附而破壞被研磨材。凹凸構造並未制限定，只要是 溝貫通孔、未貫通之孔、多角桂、圓柱、螺旋狀溝 心圓料、放躲溝、及組合料溝者。x，因該等j 般具有規舰，可保持、更聽體，故亦 某關内改變溝間距、溝寬度'溝深度等。 务 20 U93982 前述凹凸構造之製作方法並未特別限制，可列舉例 如.使用如預定尺寸之切削刀般之工模來進行機械切削的 方法；以具有預定表面形狀之壓板來壓製樹脂的方法；利 用微影成像術之製作方法；利用印刷技術之製作方法；及 5 利用使用碳酸氣體雷射等之雷射光之製作方法等。 另一方面，對於本發明之第2積層研磨墊之製造方法進 行說明。基本而言，與上述第1積層研磨墊之製造方法為同 樣的方法，而相異點為：1)使用於接觸研磨層之表面具有 凸部之連續緩衝層，於該緩衝層具有凸部之表面上連續地 10排出氣泡分散胺基甲酸酯組成物；及2)於研磨層表面形成 四搆造，並使之位於緩衝層表面之凸部與凸部之間。 於與研磨層接觸之表面具有凸部的連續緩衝層形成凸 部的方法可列舉例如：υ使用如切削刀般之工模來機械性 地切則連續片材狀之緩衝層表面以形成凸部的方法；幻以 15具有賴定表面形狀之壓板來加熱壓製連續片材狀之緩衝層 表面的方法；3)利用微影成像術或印刷技術形成凸部的方 法；及4)藉由使用碳酸氣體雷射等之雷射光形成凸部的方 法等又’也可如第4圖所示，在排出氣泡分散胺基甲酸酯 錤成物14則，使用凹凸輥21連續地形成凸部。 10 &㈣狀並無特別限制，可列舉例如第5®所示之矩 形’笫6圖所示之圓弧形、第7圖所示之三角形等。又，如 第8蘭所"K ’緩衝層表面之凸部也可於研磨層表面相鄰之凹 構造間（1個島狀構造部内）具有2個以上。 ^衝q之厚度（不含凸部）以〇·5〜l.5mm為佳，以〇·5〜 21 1293982 1mm更佳。 在研磨層表面形成凹構造以使之位於緩衝層表面之凸 部與凸部間的方法，可列舉例如：於緩衝層具有凸部之表 面上連續地排出氣泡分散胺基甲酸酯組成物，並調整該組 5成物為均一厚度後，使用具有預定表面形狀(可於研磨表面 形成凹構造之形狀）的壓板壓製該組成物，然後加熱該組成 物使之反應硬化的方法。但，於壓製時進行壓板的位置對 照’以使研磨層表面之凹構造形成於緩衝層表面之凸部與 凸部之間。 10 又，也可於硬化氣泡分散胺基甲酸酯組成物而形成研 磨層後，再於研磨層表面形成凹構造。凹構造的形成方法 並無特別限定，可列舉例如：使用如預定尺寸之切削刀般 之工模來進行機械切削的方法；利用微影成像術之形成方 法；利用印刷技術之形成方法；及利用使用碳酸氣體雷射 15 等之雷射光來形成的方法等。 本發明之積層研磨墊與緩衝層之壓板接合面侧亦可設 置雙面膠帶，且該雙面膠帶可使用具有在基材兩面設置接 著層之一般構造者。而基材可舉例如不織布或膜片等為 例。若要將積層研磨墊在使用後從壓板剝離，則基材最好 20疋使用膜片。又，接著層的組成可舉橡膠系接著劑或丙烯 系接著劑等為例。若考慮到金屬離子的含量，則以金屬離 子含量少之丙烯系接著劑較為合適。 半導體元件係經過使用前述積層研磨塾來研磨半導體 晶圓表面的步驟製造而成。所謂半導體晶圓，一般係指矽 22 1293982 - @圓上積層有se*線金屬及氧化膜者。半導體晶圓之研磨方 法及研磨裝置並未特別限制，例如，如第丨圖所示，可使用 設有用以支持積層研磨墊1之研磨定盤2、用以支持半導體 晶圓4之支持台（研磨頭）5與用以對晶圓進行均一加 5衝材、及研磨劑3之供應機構的研磨裝置等。研磨墊丨係藉 由例如雙面膠帶之貼附來安裝於研磨定盤2上。研磨定盤^ 和支持台5係配置成可使該等分別支持之積層研磨墊丨和半 _ 導體晶圓4相對，且分別設有旋轉轴6、7。另外，支持二$ 側設有用以將被研磨材4壓抵在研磨墊丨上之加壓機構。在 10研磨時，使研磨定盤2和支持台5旋轉，同時將半導體晶圓4 壓接在積層研磨墊1上，並供應漿體來進行研磨。又，槳 的流量、研磨載重、研磨定盤轉數、及晶圓轉數並未特別 限制，只要適當地調整進行即可。 藉此，便可除去半導體晶圓4表面突出的部分，研磨成 15平坦狀。之後，即可藉由切塊、接合、組裝等製造出半導 | 體元件。而半導體元件可用於運算處理裝置或記憶體等。 實施例 以下舉實施例說明本發明，但本發明並非限定於該 實施例者。 20 [測定、評價方法] (數平均分子量之測定） 數平均分子量係以GPC(膠透層析法)測定，再藉由榡準 聚苯乙烯換算。 、 GPC裝置：島津製作所製、LC-1〇a 23 1293982 * 管柱：Polymer Laboratories社製、連結（PLgel、5μηι、 500Α)、（PLgel、5μιη、ΙΟΟΑ)及(PLge卜 5μιη、5〇Α)3個管 柱來使用 流量·· l.〇nil/min 5 濃度：l.〇g/l 注入量：40μ1 管柱溫度：40°C 溶離液：四氫呋喃 B (研磨層平均氣泡徑之測定） 10 將所製作出之研磨層以切薄片機平行地盡量切出厚度 1mm以下之薄片者作為平均氣泡徑測定用試料。再將試料 固定於玻璃載片上，使用圖像處理裝置（東洋紡社製，Image
Analyzer V10)，測定任意〇.2mmx0.2mm範圍之全氣泡徑， 算出平均氣泡徑。 15 (研磨層比重之測定） • 係根據JIS Z8807-1976來進行。先將製作好之緩衝層及 研磨層切成4cmx8.5cm之長方塊狀(厚度：任意），作為比重 測定用試料’然後在溫度23°C±2°C、溼度50%±5%的環境下 靜置16小時。測定係使用比重計（sart〇rius社製）來測定比 20 重。 (研磨層Asker D硬度之測定） 係根據JIS Κ6253-1997來進行。先將製作好之研磨層切 成2cmx2cm(厚度.任意）大小，作為硬度測定用試料，然後 在溫度23°C±2°C、澄度50%±5%的環境下靜置16小時。辆 24 1293982 定時，將試料疊在一起，使其厚度大於等於6mm。使用硬 度计（南分子計器社製、Asker_硬度計）來測定硬度。 (緩衝層Asker A硬度之測定） 係根據JIS K62534997來進行。將切成2(：111><2〇111(厚 5度·任意）大小的緩衝層作為硬度測定用試料，然後在溫度 23°C±2°C、溼度50。/。±5%的環境下靜置16小時。在測定時^ 將試料疊在-起，使其厚度大於等於6mm。使用硬度計（高 | 分子計器社製、Asker A型硬度計）來測定硬度。 (研磨特性之評價） 1〇 使用SPP600S(岡本工作機械社製)作為研磨裝置，且使 用製作好之積層研磨墊進行研磨特性之評價。將8英吋之矽 晶圓上製作Ιμιη之熱氧化膜者，約研磨山祚㈤，再從此時之 時間算出研磨速度。氧化膜之膜厚測定係使用干擾式膜厚 測定裝置（大塚電子社製）。研磨條件係在研磨中添加流量 15 15〇ml/min之矽漿體(SS12 CABOT社製），來作為漿體。研 > 磨載重係設為350g/cm2,而研磨定盤轉數為35rpm，且晶圓 轉數為30rpm。 平坦性之評價係於8英吋之矽晶圓堆積〇·5μπΐ2熱氧化 膜後，進行 L/S(LINE AND 8ΡΑ(：Ε)=25μιη/5μπι 及 2〇 L/S，m/25gm之描圖，更堆積1μιη之氧化膜(TE〇s)，製作 初期段差〇·5μιη之附圖晶圓。以上述研磨條件對該晶圓進行 研磨，測定全體段差為2000Α時、25μιη空間之底部份的磨 損量，來進行評價。平坦性為其值越小越優異。 面内均一性係使用在8英吋之矽晶圓上堆積有1μηχ之熱 25 1293982 . 氧化膜者，以前述研磨條件研磨2分鐘，再由如第9圖所示， 從晶圓上特定位置25點在研磨前後之膜厚測定值，求出研 磨速度最大值及研磨速度最小值，然後將該值代入下式而 算出。又，面内均一性之值越小，則表示晶圓表面之表面 5 均一性越高。 面内均一性(％)={(研磨速度最大值_研磨速度最小值)/ (研磨速度最大值+研磨速度最小值)}xl〇〇 (研磨層之溝部阻塞評價） B 累計研磨速度為200〇A/min以下為止的研磨時間。 1〇 (積層研磨墊之剝離評價） 研磨累計600分鐘後以目視確認研磨層與緩衝層之積 層狀態，再以下列基準進行評價。 〇：全無剝離。 X:於研磨墊端部可見剝離。 15 實施例1 _ 混合二異氰酸甲苯酯（2,4_體/2,6·體=80/20之混合物)32 重量份、4,4’-二異氰酸二環己基曱烧$重量份、聚丁醚二醇 (數平均分子量：1006)54重量份、及二乙二醇6重量份，在 80°C下加熱攪拌120分鐘，製作異氰酸酯末端預聚合物（異氰 20酸酯量：2.1meq/g)。再混合該異氰酸酯末端預聚合物1〇〇重量 份、矽系界面活性劑（Dow Corning Toray Silicon社製， SH-192)3重量份，調製調節溫度至8〇t：之混合物A。在混合室 腔内混合該混合物A80重量份及以i2〇°c熔融之4,4，_亞甲雙(〇· 氣苯胺)(IHARA CHEMICAL社製，iHARACUAMINEMT)20重 26 1293982 ΐ份，同時藉由機械性的攪拌在混合物中分散空氣，調製成氣 泡分散胺基甲酸酯組成物。 送出由磨光表面並調整至0.8mm之聚乙稀泡體（了 社製，Toraypef)所構成之緩衝層，並且在該緩衝層表面上 5連續地排出前述氣泡分散胺基曱酸酯組成物。而且，以面材覆 蓋氣泡分散胺基甲酸酯組成物，並使用軋輥調整厚度為岣〜 然後，藉由加熱至8〇t：使該組成物硬化，形成由聚胺基曱酸酽 發泡體所構成之研磨層，以製作連續積層片材。將所製作之= 、、男積層片材切斷成適當大小，在8(rc下後硬化6小時後得到積 1〇層研磨片材。而後，於該積層研磨片材之研磨層表面使用溝部 加工機（東邦鋼機社製）實施溝部加工，以製作積層研磨墊。 實施例2 达出由磨光表面並調整至1；7麵之聚乙婦泡體（T〇ray 社製’ T〇raype骑構成之緩衝層，並且旋轉加熱至贼之 7凸輥壓至緩衝層表面，於緩衝層表面以1間隔形成凸 部(H : 0. i 3mm、w : 8mm)。在該緩衝層表面上連續地排出 實施例1所調製之氣泡分散胺基甲酸醋組成物。缺後，以與 實施例1相同的方法製作連續積層片材。接著，霞積層研 磨片材之研磨層表面使㈣部加讀（東邦_社製）實施 2〇溝部加工以使之位於緩衝層表面之凸部與凸部之間，而製 作積層研磨塾(h : 、Wi : 2顏、％ : 12贿）。 比較例1 將實施m所調製之氣泡分散胺基甲一組成物流入平 底锅型之敞膜内。在該組成物失去流動性時故入爐内，進行8〇 27 1293982 °c、6小時之後硬化，得到聚胺基甲酸_脂發泡體塊。使用 帶錯型之切片機(職EN社製)切片，得到聚胺基甲酸醋樹脂發 泡體片材。接著使用磨光機(AMITEC社製)將該料進行表面磨 光至預定厚度，成為修整厚度精準度之片材（片材厚度： 5 1.3mm)。將進行該磨光處理之片㈣穿預定直徑⑻㈣，使用 溝部加工機（東邦鋼機社製)於片材表面進行溝部加工，製作研 磨層。然後，於該研磨層之裏面以雙面膠帶貼合在市售之不織 布含浸聚胺基曱酸酯之緩衝層，製作積層研磨塾。 使用在實施例1、2及比較例1所得之積層研磨塾，進行 10 研磨試驗’評價研磨特性。其結果如第1表所示。 [第1表]
實施例1 實施例2 比較例1 積層方法 一體型 崚面膠帶 研磨表面侧之凹構造 ""χγ^ XY溝 XY溝 研磨層之厚度(h) 1.3 1.3 1.3 研磨層島狀構造部之寬度(W2) 12 12 12 研磨表面之構部寬度(Wi) 2 2 2 緩衝層表面之凸部形狀 — 矩形 一 緩衝層表面之凸部高度(H) 0.13 緩衝層表面之凸部寬度(W) 8 一 HTh * — 0.1 一 Εή ' —- 1.17 一 W/Wi —- 4 一 W2-W — 4 一 平均氣泡徑(μπι) 53 53 53 研磨層之比重 0.86 0.87 0.87 研磨層之D硬度 52^^ 53 54 緩衝層之Α硬度 36^^ 36 56 (Α/min) 2250 2230 2300 平坦性(A) 2650 2300 2750 面内均一性(％) 9 7 10 丄冓部阻塞評價（分、 1000以上 1000以上 1000以上 剝離評價 cT~ 〇 IlxZI 28 1293982 從第1表之結果可知：本發明之積層研磨墊在研磨層與 緩衝層間不會產生剝離，且長時間不易發生因漿體或研磨 屑等所引起之溝部阻塞。
29 1293982 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示CMP研磨所使用之研磨裝置之一例的概 略構成圖。 第2圖係習知積層研磨墊的概略構成圖。 5 第3圖係本發明之積層研磨墊的概略構成圖。 第4圖係顯示本發明之積層研磨墊之製造步驟的概略 圖。 第5圖係本發明之另一積層研磨墊的概略構成圖。
第6圖係本發明之另一積層研磨墊的概略構成圖。 10 第7圖係本發明之另一積層研磨墊的概略構成圖。 第8圖係本發明之另一積層研磨墊的概略構成圖。 第9圖係顯示晶圓上之膜厚測定位置25點的概略圖。
【主要元件符號說明】 1…研磨墊 2.. .研磨定盤 3.··研磨劑(漿體） 4···被研磨材(半導體晶圓） 5"·支持台(研磨頭） 6、7".旋轉軸 8…研磨層 9…緩衝層 10.. .凹構造 11.. .凸部 12···凹部 13…壓力 14.. .氣泡分散胺基甲酸酯組成物 15".混合頭 16"·輸送帶 17…連續積層片材 18.. .棍 19·.·切斷機 20…積層研磨片材 21.. .凹凸輥 22.. .面材 30

Claims (1)

1293982 十、申請專利範圍： L種積層研磨墊之製造方法，包含以下步驟：藉由機械 發泡法調製氣泡分散胺基甲酸酯組成物；送出緩衝層並 於其上連續地排出氣泡分散胺基甲酸酯組成物 ;調整為 5 均一厚度並藉由使氣泡分散胺基甲酸酯組成物硬化，形 成由聚胺基曱酸酯發泡體所構成之研磨層以製作連續 積層片材；及切斷連續積層片材。 2· 一種積層研磨墊之製造方法，包含以下步驟：藉由機械 發泡法調製氣泡分散胺基曱酸酯組成物之步驟；製作於 10 接觸研磨層之表面具有凸部之緩衝層；送出緩衝層並於 該緩衝層具有凸部之表面上連續地排出氣泡分散胺基 甲酸酯組成物；調整為均一厚度並藉由使氣泡分散胺基 甲酸醋組成物硬化，形成由聚胺基曱酸酯發泡體所構成 之研磨層以製作連續積層片材；切斷連續積層片材；及 15 於研磨層表面形成凹構造，並使之位於緩衝層表面之凸 部與凸部之間。 3.如申請專利範圍第2項之研磨墊之製造方法，係將前述 緩衝層表面凹部的高度(H)調整為前述研磨層厚度(h)的 0.05〜0.9 倍。 20 4.如申請專利範圍第2項之研磨墊之製造方法，係將前述 研磨層厚度(h)與前述緩衝層表面凸部之高度(H)的差 (h-H)調整為0.2mm以上。 5·如申請專利範圍第2項之研磨墊之製造方法，係將前述 緩衝層表面凸部之寬度(W)調整為前述研磨層表面凹構 31 1293982 造之寬度(w〇的1〜30倍。 6.如申請專利範圍第2項之研磨墊之製造方法，係將前述 研磨層之島狀構造部的寬度(w2)與前述緩衝層表面凸 部之寬度(W)的差(w2-W)調整為0.5mm以上。 5 7. —種積層研磨墊，係以申請專利範圍第1或2項之方法製 造者。 8. —種半導體元件之製造方法，包含使用申請專利範圍第 7項之積層研磨墊研磨半導體晶圓表面之步驟。 32
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