TWI357843B - - Google Patents

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九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於-種研磨塾之製造方法，該研磨塾可 使鏡片、反職等之光學材岐Ί、硬之玻璃基 板、铭基板及-般金屬研磨加卫等要求高度平坦性之材料 的平坦化加工’以穩定且高研磨效率之方式進行者。本發 明之研磨㈣別適用於對石夕晶圓且於其上形成有氧化物 層、金屬層等之元件進行平坦化之步驟，進而適用於堆叠 暨形成其等氧化物層及金屬層等之㈣進行平坦化之步 驟。 【先前技3 在製造半導财置時’執行在半導體晶圓（以下亦稱為 晶圓）表面賴導電_，藉微影、刻等形錢線層之製 程、及佈線層上形成層間絕緣膜之製程等透過這些製程， 在晶圓表面產生由金屬等之導電體H缘體構成之凹凸。 近年來’以半導體積體電路之高密度化為目的，佈線微細 化或多層佈線化正進展中，但就因如此，將晶圓表面之凹 凸平坦化之技術漸趨重要。 一般將晶圓表面之凹凸平坦化之方法而言，是採用化 學機械研磨技術（以下稱為CMP)。CMP是一種將晶圓的被 研磨面按壓在研磨墊之研磨面之狀態下，使用分散有磨粒 之漿液狀研磨劑（以下稱為研磨漿(slurry))研磨之技術。一 般在CMP所使用之研磨裝置，如第i圖所示，包含有：支撐 研磨墊1之研磨平台2、支撐被研磨材（晶圓等)4之支撐台（研 磨顏）5、用以對晶圓均勻加壓之背材、及供應研磨劑3之供 _機構。所磨墊1藉以諸如雙面膠帶的黏貼，而裝設在研磨 不々2 41所磨平台2與支撐台5設置成使各所支樓之研磨墊1 與被研磨材4相對者，各設有轉轴6、7。又，在支撐台5側 設有用以將被研磨體4按壓在研磨墊1之加壓機構。 迄今，如此研磨墊採用如下方法製造者，即，（丨）將樹 脂材料流入模具中，製造樹脂結塊，利用切割器切割該樹 脂結塊而製造之方法、（2)將樹脂材料流入模具中後擠壓， 形成薄片狀而製造之方法、（3)將成為原料之樹脂溶解，且 由T型塑模擠出成形，直接得到薄片狀而製造之方法等之批 次方式。 又，為防止因批次方式之製造方法所引起之硬度或氣 泡尺寸等之偏差，而有一連續製造聚胺酯·聚腺酯研磨薄 片材之方法的提案（專利文獻1)。詳細地說是一種方法，即， 將聚胺酯原料及具有粒徑3〇〇y m以下之微粉末及有機發泡 劑等混合，將該混合物朝一對之循環式執道平面皮帶之間 吐出而流延其上者。之後，藉加熱機構進行該混合物之聚 合反應，由平面皮帶而將所產生之薄片狀成形物分離，得 到研磨薄片材。 又，在進行CMP之方面上，有判定晶圓表面平坦度之 問題。即，有必要檢測已到達所希望的表面特性或平面狀 態之時點。迄今，有關於氧化膜的臈厚或研磨速度等等， 會定期處理測試晶圓，確認結果後，再對可成為成品之晶 圓進行研磨處理。 惟’在該方法中，徒費處理測試晶圓之時間及成本’ 又，對於事先完全未施與加工之測試晶圓及成品晶圓而 έ ’因CMP特有之負載效應，使研磨結果有所不同 ，不對 成品晶圓實際加工看看時，很難做加工結果之正確預測。 為此，最近為了解決上述問題，希望有一種方法，即， 在CMP製程中’在當時即可檢測出已得到所希望的表面特 性或厚度之時點。針對如此檢測，已採用各種方法，但由 於測定精度或非接觸測定巾之空間分解能之觀點來看在 旋轉盤内組裝藉雷射光運作之膜厚監視機構之光學式檢測 方法(專利文獻2、專利文獻3)漸成主流。 光學式檢測方法，具體上是一使光線穿透一窗（透光 區）’穿過研磨墊而照射在晶圓，監視藉其反射所產生之干 擾訊號’以檢測研磨的終點之方法。 在如此方法中，監視晶圓之表面層的厚度變化，知道 表面凹凸之近似深度，以決定終點。在如此厚度之變化等 於凹凸之深度之時點上，結束CMP製程。又，針對藉如此 光學式方法檢測研磨之終點檢測法及其方法所使用 塾，已有各種提案。 研磨 例如，已揭示有一種研磨墊，該研磨墊至少邹分 固態且均質並使19〇nm至3500nm的波長光線透射之透有 合物薄片（專利文獻4)。又，揭示有一種插入形成有段^ 透明栓塞之研磨墊（專利文獻5)。又，揭示有一種具有差< 磨面同一面之透明栓塞之研磨墊（專利文獻6)。 此外’另有案’有關於用以使研磨聚不由外磨 1157843 透光區之間的境界（交接處）漏出者(專利文獻7、8)。惟，專 利文獻7、8中，將透明薄片或流體不滲透性層以雙面膠帶 貼於研磨層’ 21此有-於研磨時研磨漿滲人而易於剝離之 問題存在。 5 又，揭不一製造方法，藉該方法，將第一樹脂之棒或

检塞配置於液狀第二樹脂之中，使前述第二樹脂固化製 作成形物，將該成形物切片，製造一將透光區與研磨區一 體化之研磨墊（專利文獻9)。依該製造方法 ，使透光區及研 磨區一體化’因此可在某程度上防止研磨漿之漏出。 10 惟，專利文獻9之製造方法中，在將第一樹脂之棒或栓 塞配置於液狀第二樹脂之中時，在兩樹脂的界面產生空洞 (void ;孔），而發生從該空洞漏出研磨漿之情況。又，專利 文獻9之方法’在製造長帶狀研磨墊時不能被採用。

[專利文獻1]日本國特開2004-189038號公報 15 [專利文獻2]美國專利第5069002號公報 [專利文獻3]美國專利第5081421號說明 [專利文獻4]曰本國特表H11-512977號公報 [專利文獻5]曰本國特開H09-7985號公報 [專利文獻6]曰本國特開H10-83977號公報 20 [專利文獻7]曰本國特開2001-291686號公報 [專利文獻8]曰本國特表2003-510826號公報 [專利文獻9]日本特開2005-210143號公報 t發明内容】 本發明之目的係於提供一種製造研磨墊之方法，該研 8

[S 1357843 測精度不造成不良影響，又，做成長帶狀研磨墊時，具有 容易繞捲之優點。所得到之研磨薄片，可單獨地做成研磨 墊，亦可在其一面上堆疊緩衝層，做成積層研磨墊。 前述不透水性膜之厚度係以20/zm至100#m為佳。不 5透水性膜之厚度低於20//m時，研磨漿之漏出防止效果縮 小，超過100 V m時，.透光性變差，剛性變高，有難以繞捲 之傾向。

[圖式簡單說明] 第1圖係顯示在CMP研磨所使用之研磨裝置例之概略 10 構成圖。 第2圖係顯示本發明之長帶形研磨墊之製造步驟例之 概略圖。 第3圖係一概略圖’顯示使用web型研磨裝置，研磨半 導體晶圓之方法。

第4圖係一概略圖，顯示使用直線型研磨裝置，研磨半 導體晶圓之方法。 第5圖係一概略圖’顯示使用往復型研磨裝置，研磨半 導體晶圓之方法。 【货方式】 本發明之研磨區係由具有由含有微細氣泡之聚胺醋發 斤構成且將氣泡分散型胺基甲酸乙酯組成物固化而 20 名成者$胺知係具有優異之财磨損性且改變各種原料 成^&彳^到具備預期物性之聚合物，因此以作為研 磨區之形成材料而言，是理想的材料。 10 13,57843 前述聚胺酯樹脂係以異氰酸酯成分、聚醇（高分子量聚 醇、低分子量聚醇)及鏈伸長劑等，作為原料。

異氰酸酯成分乃可使用聚胺酯的領域中公知的化合 物，並無特別限制。異氰酸酯成分，例如可舉出：2,4-曱 5 苯二異氰酸酯、2,6—曱苯二異氰酸酯、2,2’一二苯基曱烷 二異氰酸酯、2,4’_二苯基甲烷二異氰酸酯、4,4’一二苯基 曱烧二異氰酸醋、1,5—萘二異氰酸醋、對苯二異氰酸S旨、 間苯二異氰酸酯、對苯二曱基二異氰酸酯、間苯二甲基二 異氰酸酯等之芳香族二異氰酸酯；乙撐基二異氰酸酯、2,2,4 10 _三甲基六甲撐二異氰酸酯、1，6—六甲撐二異氰酸酯等之 脂肪族二異氰酸酯；1，4一環己烷二異氰酸酯、4,4’_二環 己基甲烷二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、降冰片烷二 異氰酸酯等之脂環式二異氰酸酯。其等二異氰酸酯可單獨 使用一種，亦可混合兩種以上無妨。 15 異氰酸酯成分係除了上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。多官能之異 氰酸醋化合物，以Desmodur-N(外商Bayer公司製造）或商品 名稱:Duranate(日商旭化成工業公司製造）為例，已有一系列 的二異氰酸酯加成體化合物在市面上販售。 20 高分子量聚醇，可舉出諸如：以聚四甲撐醚二醇為代 表之聚醚聚醇、以聚丁撐己二酸酯為代表之聚酯聚醇、聚 己内酯聚醇、聚己内酯般之聚酯二醇與烷撐碳酸酯之反應 物等等為例之聚酯聚碳酸酯聚醇、將乙撐碳酸酯與多元醇 反應，其次將所得到之反應混合物與有機二羧酸反應之聚

11 [S 13,57843 酯聚碳酸酯聚醇、及、經聚羥基化合物與芳基碳酸酯之酯 交換反應所得到之聚碳酸酯聚醇等等。其等化合物可單獨 使用，亦可併用兩種以上。

聚醇成分，除了上述之高分子量聚醇外，宜併用諸如 5 乙二酵、1，2 —丙二酵、1，3 —丙二醇、1，4 — 丁二醇、1，6 — 己二醇、新戊二醇、1,4 —環己撐二甲醇、3 —甲基一 1，5 — 戊二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,4—雙（2—羥基乙氧基) 苯等之低分子量聚醇。亦可使用乙撐二胺、甲苯二胺、二 苯基曱烷二胺、及二乙撐基三胺等之低分子量聚胺等。 10 聚醇成分中之高分子量聚醇與低分子量聚醇之比係可 由其等製造之研磨區所要求之特性所決定的。 藉預聚法製造聚胺酯發泡體時，在預聚物之固化上是 使用鏈伸長劑。鏈伸長劑是一至少具有活性氫基2個以上之 有機化合物，活性氫基可舉氫氧基、伯胺基或仲胺基、硫 15 代基(SH)等等為例。具體上可舉下列化合物為例，諸如： 4,4’一曱撐雙（鄰氣苯胺)(MOCA)、2,6—二氣一對苯標二 胺、4,4’一甲撐雙(2,3 —二氣苯胺）、3,5-雙（甲基硫代）一2,4 一甲苯二胺、3,5 —雙（甲基硫代）一2,6 —甲苯二胺、3,5 —二 乙基甲苯一2,4—二胺、3,5 —二甲基甲苯一2,6 —二胺、三 20 曱撐二醇—二_對胺基苯甲酸酯、1，2—雙(2_胺基苯基硫 代）乙烧、4,4’ _二胺基一3,3’_二乙基_5,5’_二曱基二苯 基曱烷、N，N’一二一仲丁基一4,4’一二胺基二苯基曱烷、 3,3’一二乙基_4,4’一二胺基二苯基曱烷、間苯二曱基二 胺、N，N’ —二一仲丁基一對苯撐基二胺、間苯撐基二胺、 12 1357843 及對苯二甲基二胺等等為例之聚胺類、或、上述低分子量 聚醇或低分子量聚胺。其等化合物可單獨使用一種，亦不 妨混合2種以上使用。

異泉酸Ss成为、聚醇成分及鍵伸長劑之比，可藉各分 5子量或研磨區之預期物性等等而作各種變更。為了得到具 有預期之研磨特性之研磨墊時，相對於聚醇與鏈伸長劑之 合計活性氫基（氫氧基+胺基）數之異氰酸酯成分之異氰酸 酯基數宜為〇·8〇至1.20，更以0.99至1.15為佳。異氰酸酯基 數在前述範圍之外時，將產生固化不良，不能得到所要求 10 之比重及硬度，研磨特性處於降低之傾向。 聚胺酯發泡體之製造可藉預聚法或一次(one-shot)發泡 法進行，但藉事前先從異氰酸酯成分及聚醇成分，合成異 氰酸酯末端預聚物，再於此使鏈伸長劑予以反應之預聚 法，所得到之聚胺酯樹脂具有優異的物理特性，因此適合。 15 聚胺酯發泡體，藉將混合含有含異氰酸酯基團之化合

物之第1成分及含有含活性氫基之化合物之第2成分所得到 之氣泡分散型胺基曱酸乙酯組成物固化而製造者。以預聚 法時，異氰酸酯末端預聚物成為含有異氰酸酯基團之化合 物，鏈伸長劑成為含有活性氫基之化合物。以一次發泡法 2〇 時，異氰酸醋成分成為含有異氰酸醋基團之化合物，鍵伸 長劑及聚醇成分成為含有活性氫基之化合物。 前述氣泡分散型胺基甲酸乙酯組成物係藉機械發泡法 (含mechanical floss法在内）而調製者。其中尤以使用為聚院 基石夕氧院與聚酯之共聚物且不具活性氫基之石夕系界面活性 13 [S] 1357843 劍之機械式發泡法為佳。該矽系界面活性劑可舉例出

Sli-192、L-5340(外商Dow Corning Toray Silicone C〇 Ltd 製造）當做為合適的化合物。矽系界面活性劑之添加量係於 聚胺酯發泡體中，為重量％至5重量0/〇為佳。矽系界面 5活性劑的量小於〇. 〇 5重量％時’有不能得到微細氣泡之發泡 體之傾向。此外，超過5重量。/。時，藉矽系界面活性劑之可 塑性效果’有難以得到高硬度之聚胺酯發泡體之傾向。

又，因應需要，亦可添加抗氧化劑等之穩定劑、潤滑 劑、.顏料、填充劑、防靜電劑、及其他添加劑。 10 如下說明調製氣泡分散型胺基甲酸乙酯組成物之方法 例。本氣泡分散型胺基甲酸乙酯組成物之調製方法具有如 下之步驟。 1) 製作異氰酸酯末端預聚物之氣泡分散液之發_泊步驟

在異氰酸酯末端預聚物（第1成分）添加矽系界面活性 劑，在非反應性氣體的存在下挽拌，令非反應性氣體成為 微細氣泡而分散，成為氣體分散液。前述預聚物在常溫下 為固態時，在適當的溫度下預熱，融後再使用之。 2) 固化劑(鏈伸長劑）混合步驟 在上述氣泡分散液中添加含有鏈伸長劑之第2成分，混 2〇合授拌，調製成氣泡分散型胺基甲酸乙酿組成物。 為形成則述微細氣泡而所使用之非反應性氣體係以不 是可燃性者為佳，具體上可舉氮氣、氧氣、二氧化碳、氦 氣或氬氣等稀有氣體、及其等混合氣體為例 ，又，在成本 上’以使用進行乾燥而除去水份之空氣為最佳。 14 1357843 將非反應性氣體形成微細氣泡狀而分散於含有石夕系界 ㈣性劑之第以分之_裝置並無特別限制，可政用公知 之攪拌裝置，具體上可舉出具體上可舉勻化器、溶解器、 雙軸遊星_拌器（行星齒輪_器）等等為例。麟裝置之 5擾拌葉片的形狀亦無特別限制，一使用打激器型之授掉翼 葉片’即可得到微細氣泡’因此為佳。

在氣泡分散型胺基甲酸乙酯組成物中添加促進叔胺系 等之公知聚胺酯反應之催化劑，亦無妨❶催化劑的種類及 添加量可考慮在混合步驟後將氣泡分散型胺基甲酸乙酯組 〇成物入核具之流動時間或吐出於面材上等之後之固化時 間來加以選擇。 透光區宜在進行研磨之狀態下可做到高精度之光學終 點檢測，且在波長300nm至800nm全範圍内光透射率達4〇〇/0 以上為佳，更以光透射率達50%以上為佳。 15 透光區之材料係諸如聚胺醋樹脂、聚醋樹脂、苯齡樹

脂、尿素樹脂、三聚氰胺樹脂、環氧樹脂、丙烯酸樹脂等 之熱固性樹脂；聚胺酯樹脂、聚酯樹脂、聚醯胺樹脂、纖 維素系樹脂、丙烯酸樹脂、聚碳酸酯樹脂、鹵素系樹脂（聚 氣乙烯、聚四氟乙烯、聚偏二氟乙烯等）、聚苯乙烯、及烯 20 烴系樹脂（聚乙烯、聚丙烯等）等之熱塑性樹脂；藉紫外線及 電子射線等之光線而固化之光固化性樹脂、及感光性樹脂 等等。其等樹脂可單獨使用，亦可併用兩種以上。 前述透光區可藉諸如擠出成形法或澆鑄成形法而製 作。又，藉用預定形狀之切削刀剪斷由前述材料形成之圓 15 13.57843 筒狀樹脂或圓柱狀樹脂結塊，製作標的形狀之透光區。藉 切斷成螺旋狀，即可製作長帶狀透光區。 透光區可為長帶狀，亦可為長方形，因應標的所在之 研磨墊之形狀(長帶狀、圓形狀等）製作。長帶狀時，長度通 5常為5m程度，又以8m以上為佳。又，透光區之高度可以與 研磨區之_而作適當調整’但通常為G5mm至3mm程 度’而以0.8mm至2mm為佳。

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2〇 透光區之硬度並無特別限制，但以Asker D硬度計，宜 為30度至6G度，更以3G度至5〇度為佳。小於观時，透光 區容易變形’因此難以做到穩定的光學式終點檢測，而大 於60度時，則有被研磨材的表面上容易產生裂痕之傾向。 本發明所制之面材並無制限制，例如可舉紙、布、 不織布、及樹脂薄料為例，其中尤以具有耐熱性，同時 具有可撓性之樹脂薄骐為佳。 ^成面材m日，可舉例有諸如：聚乙稀對苯二甲酸 =聚^聚乙稀、聚丙稀、聚笨乙烯、聚醯亞胺、聚乙 等=聚1乙稀、聚敦乙稀等之含氟樹脂、耐隆、鐵維素 面材之厚度並無特別限制，但由強度或捲繞等之觀點 =看’以2〇㈣至、_度為佳。又 但考慮到所要求之研磨塾的大小時，二m 至250"m程度為佳。 卜 了研麻$ 材的表面上宜施有離型處理。藉此，在製作 研磨薄片之後易於進行面材剝離之作業。 16 1357843 以下針對製造本發明之研磨墊之方法進行說明。第2 圖係顯示本發明之研磨墊之製造步驟例之概略圖。 由滾筒送出之面材8係移動在皮帶運輸器9上。又，亦 可使用施有離型處理之皮帶運輸器9，而不使用面材8。首 5 先，在面材8或皮帶運輸器9之預定位置上由滾筒等送出透

光區10而配置者。透光區10可在面材8或皮帶運輸器9之略 中央設置1個，亦可在預定間隔下設置2個。惟，透光區1〇 的個數太多時，與研磨有關聯的研磨區之面積相對地變 小，因此由研磨特性之觀點來看，不佳。因此，例如使用 10 寬度60cm至100cm程度之面材8或皮帶運輸器9時，透光區 10之個數以1至3個為佳。又，長帶狀之透光區10，如第2圖 所示，係連續配置，又使用長方形透光區時，則為間歇配 置。

其次，在未配置透光區10之面材8上或皮帶運輸器9 15 上，由混合頭12之吐出喷嘴連續地吐出前述氣泡分散型胺 基甲酸乙酯組成物11。面材8或皮帶運輸器9之移動速度或 氣泡分散型胺基甲酸乙酯組成物11之吐出量係考慮研磨層 之厚度而適當調整者。 其後，業已吐出之前述氣泡分散型胺基甲酸乙醋組成 20 物11上堆疊面材13或< 皮帶運輸器（未示於圖中），_邊將厚度 均勻調整’一邊使氣泡分散型胺基曱酸乙酯組成物η固 化，形成由聚胺酯發泡體構成之研磨區，得到長帶狀研磨 薄片。均勻地調整厚度之裝置係諸如：擠壓觀、塗佈親等 之滾筒14、刮刀片等等。又’氣泡分散型胺基甲酸乙醋組 17 [S1 1357843 成物π之固化，係諸如在將厚度調整到均勻之後，通過設 在皮帶運輸器上之加熱爐（未示於圖中）内而進行者。加熱溫 度在40°C至100°C程度，加熱時間為5到1〇分鐘程度。將反 應到不流動為止之氣泡分散型胺基曱酸乙酯組成物丨丨加 5 熱、後固化時，具有提昇聚胺s旨發泡體之物理特性之效果。

所得到之長帶狀研磨薄片，例如藉裁斷機而裁斷成數 尺之捲曲狀。長度是因應所使用之研磨裝置而做適當調 整’但通常為5m至10m程度。通常，在裁斷後接著進行後 固化及剝離面材之步驟’但亦可在裁斷之前進行後固化及 10 剝離面材之步驟。又’可在剝離面材之前進行後固化，亦 可在剝離面材之後再進行後固化，但通常由於面材與研磨 薄片之熱收縮率不同’從為防止研磨薄片之變形之觀點來 看，是以在剝離面材之後再進行後固化者為佳。經後固化 之後’為調整長度及為使厚度均勻’亦可裁斷除去研磨薄 15 片之端部。 又’亦可對所得到之長帶狀研磨薄片，藉諸如裁斷機 一次裁斷出比所希望的形狀（諸如圓形、正方形、矩形等） 摘大之形狀’之後再進行後固化及剝離面材之步驟等。通 常’在裁斷之後再進行後固化及剝離面材之步驟，但亦可 20在裁斷之前先進行後固化及剝離面材之步驟。在裁斷之 時，裁斷成透光區設置於研磨薄片之預定位置者。此外， "X在剝離面材之則先進行後固化’亦可在剝離面材之後再 進行後固化，但通常面材與研磨薄片之熱收縮率不同，因 此由防止研磨薄片之變形之觀點來看，是以在剝離面材之 18 i S 1 1357843 後再進行後固化者為佳。在後固化之後，研磨薄片係配合 所希望之形狀而裁斷2次。裁斷成圓形時，直徑是5〇cm至 200cm程度’較佳者為5〇cm至100cm。 前述聚胺酯發泡體之平均氣泡徑係以3〇以爪至肋“爪 5為佳，更以30V m至60y m為佳。不在該範圍時，有研磨速 度降低，研磨後之被研磨材（晶圓）之平面性（平坦性）降低之 傾向存在。

研磨區之厚度並不無特別限制，但通常為〇 8mm至 4mm程度，且以1.2mm至2.5mm為佳。 10 又’研磨區之比重係以0.5-1.0者為佳。比重未足0 5時， 研磨區之表面強度降低，被研磨材之平面性(平坦性)便處於 惡化之傾向。又’大於1.〇時’研磨層表面之微細氣泡數變 少，平坦化特性雖然良好’但研磨速度有惡化之傾向。

又’研磨區之硬度，以Asker D硬度儀計時，以45至65 15 度為佳。Asker D硬度未足45度時，被研磨材之平面性（平坦 性）有惡化之傾向。此外，大於65度時，平面性雖然良好， 但被研磨材之均勻性(uniformity)有惡化之傾向。 又，研磨薄片之厚度偏差宜在100μ m以下者。厚度偏 差超過100#m時，形成具有很大的波紋者，出現對被研磨 20材之接觸狀態相異之部分，對於研磨特性造成不良影響。 又，為解決研磨層之厚度偏差，一般是在研磨初期，在其 研磨表面上使用電著、或熔著有鑽石磨粒附著之修整器進 行拋光，但超過上述範圍時，則拋光時間拉長，使生產效 率降低β 19 1357843 以抑制研磨薄片之厚度偏差之方法而言，可舉以拋光 機將研磨薄片之表面拋光之方法為例。在進行拋光時，宜 以粒度等相異之研磨材做階段性的實施者。 在本發明之研磨薄片中，與被研磨材（晶圓）接觸之研磨 5 區表面宜具有用以固持且更新研磨漿之凹凸構造。由發泡 體形成之研磨區係於研磨表面具有多數開口，發揮用以固

持、更新研磨漿之作用，但在研磨表面形成凹凸構造時， 可更有效率地進行研磨漿之固持及更新，又，可防止因與 被研磨材之吸著所造成之被研磨體之被破壞。凹凸構造只 10 要是可固持暨更新研磨漿之形狀時，即無特別限制，可為 XY格子狀凹槽、同心圓狀凹槽、通孔、未貫穿之孔穴、多 角柱、圓柱、螺旋狀凹槽、偏心圓狀凹槽、放射狀凹槽、 及其等凹槽之組合。又，其等凹凸構造為具規則性之構造， 是一般常見的，但為使研磨漿之固持暨更新性為所希望的 15 時候’亦可在每隔某一範圍變化槽距、槽寬、槽深等。

凹凸構造之形成方法並無特別限制，例如使用預定尺 寸之切削刀般之鑽模來做機械切削之方法、以具有預定表 面形狀之加壓板，冲壓樹脂而形成之方法、及藉使用二氧 化石反氣體雷射等之雷射光線形成之製作方法等等。 20 在本發明中，在前述研磨 t …丨〜叫、，傲月曲）塗佈含 脂肪族及/或脂環族聚異氰酸酯之聚胺酯樹脂塗料，使其固 化，形成不透水性膜，製作研磨層。不透水性膜之形成。 在裁斷長帶狀研磨薄片之前進行，亦可在裁斷之後^^行可 前述聚胺酯樹脂塗料在無特別限制下可使用含有 20 1357843 異氰酸賴成分之脂肪族及/或脂環族聚異氛酸自旨之一液型 或兩液型聚_樹餘料^麟肪族及/或輯族聚異氛 酸醋’可形成透光性及柔她優異之不彡水性膜。、 脂肪族聚異氰酸醋係可舉乙撐基二異氰酸醋、22,4、 5三甲基六曱標二異氰酸醋、及1>6一六甲榜二異氛酸_叫 等為例。其等可使用一種，混合兩種以上使用亦無妨。

月曰環族聚異氰酸酯係可舉1，4 ~環己院二異氰酸醋、 4,4’一二環己基甲烷二異氰酸酯、異佛爾酮二異氰酸酯、及 降冰片烷二異氰酸酯等為例。其等二異氰酸酯可使用— 10 種，混合兩種以上亦無妨。 前述脂肪族或脂環族聚異氰酸酯可變性為縮二腺型、 加合型、或三聚異氰酸酯等’亦可為預聚物。 不透水性膜必須形成至少覆蓋研磨區與透光區之接觸 部分’為完全防止研磨漿之漏出，宜形成在研磨薄片之— 15 面的整面上。 不透水性膜之厚度係以2〇#m至100ym為佳，更以2〇 以〇1至60"111為佳。 不透水性膜之硬度，由長帶研磨墊之繞捲性之觀點來 看’以比透光區之硬度更小者為佳，以Asker D硬度計，以 20 20至50度為佳，更以20至40度為佳。 又’不透水性膜為可進行高精度之光學終點檢測，在 波長300至8〇〇nrr^B]全部範園内’光透射率係以30%以上為 佳，更以40%以上為佳。 研磨層之彎曲彈性模數宜於120MPa以下者為佳，更以 21 1357843 lOOMPa以下為佳彳曲彈性模數超過η圓&時，做成長帶 狀研磨塾時，就有難以繞捲之傾向存在。 本發明之研磨替，可只有前述研磨層亦可為前述研 磨層與另-層(例如緩衝層、接著層等)之積層體。 5 H緩衝層是用以補強研磨層之特性者。緩衝層是在

CMP中為了使處於取拾(trade 〇的關係之平面性及均句性 兩者同時成立時所需要的。平面性係指研磨具有形成圖案 時所發生之微小凹凸之晶圓時之圖案部的平坦性 ，均勻性 係指晶圓整體之均勻性。藉發泡體薄片之特性，改善平面 10性，藉缓衝層之特性，改善均勻性。在本發明之研磨墊中， v 緩衝層宜使用比研磨區更柔軟者。 緩衝層係可舉諸如聚酯不織布、耐隆不織布、丙烯酸 不織布等之纖維不織布、含浸有聚胺酯之聚酯不織布般之 樹脂含浸不織布、聚胺酯成形體或聚乙烯成形體等之高分 15子樹脂發泡體、丁二烯橡膠、異戊二烯橡膠等之橡膠性樹 脂、及感光性樹脂等等為例。 將用於研磨層與緩衝層貼合之手法可舉諸如將研磨層 及緩衝層夾著雙面膠帶且壓合之方法為例。又，與透光區 對應之部分係不设置緩衝層者為佳。 20 雙面膠帶是具有在不織布或薄膜等之基材的兩面設置 接著層之一般構成者。如果考慮到防止研磨漿浸透到緩衝 層等之狀況時，對於基材則使用薄膜為佳。又，接著層之 組成係玎舉諸如橡膠系接著劑或丙烯酸系接著劑等等為 例。如果考慮到金屬離子之含量時，丙稀酸系接著劑由於 22 1^57843 金屬離子含量較少，因此較佳。

本發明之研磨墊亦可在與壓板接著之面設置雙面膠 帶該雙面膠帶係與上述同樣，可使用在基材之兩面設置 $接著層之一般構成者。基材係可舉諸如不織布或薄膜等為 例。考慮在使用研磨墊之後由壓板剝離時，對於基材則使 用薄祺為佳。又，接著層之組成係可舉橡膠系接著劑或丙 烯黾系接著劑等等為例。如果考慮到金屬離子之含量時， 丙烯醆系接著劑由於金屬離子含量較少，因此較佳。 半導體元件是經過使用前述長帶狀研磨塾，研磨半導 體晶圓之表面之步驟而製造者。半導體晶圓一般是在矽晶 圓上堆疊佈線金屬及氧化膜而構成者。半導體晶圓之研磨 方法、研磨裝置並無特別限制，可使用諸如下列方法進行 研磨。 第3圖係一概略圖，顯示使用web型研磨裝置，研磨半 15導體晶圓之方法。一開始，長帶狀研磨塾15主要是繞捲在 供給滾筒16a上。接著’多數半導體晶圓4一被研磨，使用 完畢領域之研磨墊係藉回收滾筒16b而繞捲，隨此便將未使 用領域之研磨墊由供給滚筒16a送出。 第4圖係概略圖’顯示使用直線型研磨裝置，研磨半導 20 體晶圓之方法。長帶狀研磨墊15係長帶狀配置，且旋轉在 滾筒17之周圍者。又，在直線式移動之研磨墊上，半導體 晶圓4逐一被研磨。 第5圖係概略圖，顯示使用往復型研磨裝置，研磨半導 體晶圓之方法。長帶狀研磨塾15係帶狀配置，且在滾筒17 23 丄 3.57843 之間往返移動者。又’在左右往返移動之研磨墊上，半導 體晶圓4逐一被研磨。 又，雖未示於圖中，但通常上述研磨裝置包含有：支 撐長帶研磨整之研磨平台（壓板）、支撐半導體晶圓之支撐台 5 (研磨頭）、用以對晶圓均勻加壓之背材、及供應研磨劑(研

磨漿)之供給機構。研磨平台與支撐台設置成使各所支撐之 長帶狀研磨墊與半導體晶圓相對者，且支撐台設有轉軸。 在研磨時，一邊將支撐台旋轉，一邊將半導體晶圓按壓在 長帶狀研磨墊，並一面供給研磨漿，一面研磨之。研磨漿 1〇之流量、研磨載重、研磨平台轉數、及晶圓轉數並無特別 限制，可適當調整而進行。 又，半導體元件係經過使用前述圓形研磨塾，研磨半 導體晶圓之表面之步驟而製造者。如第j圖所示，乃使用以 下之研磨裝置進行，該研磨裝置包含有：支樓研磨塾1之研 15磨平台2、支撐半導體晶圓4之支撐台（研磨頭）5、用以對晶 圓均勻加壓之背材、及供應研磨劑3之供給機構。研磨 藉以諸如雙面膠帶的黏貼，而裝設在研磨平台2。研磨平台 2與支撐台5設置成使各所支撐之研磨墊丨與半導體晶圓4相 對者，各設有轉軸6、7。又，在支撐台5側設有用以將半導 2〇體晶圓4按壓在研磨墊1之加壓機構。在研磨時，一邊將研 磨平口 2及支撐台5旋轉，一邊將半導體晶圓4按壓在研磨墊 1，並一面供給研磨漿，一面研磨之。研磨漿之流量、研磨 載重、研磨平台轉數、及晶圓轉數並無特別限制，可適當 調整而進行。 24 1357843 藉此，除去半導體晶圓4表面上突出之部分，研磨成平 坦狀。之後，藉切割、焊接、封裝等，製造半導體元件。 半導體元件係用於運算處理裝置或記憶體。 實施例 5 以下，舉實施例說明本發明，但本發明並不受其等實 施例限定。 [Asker D硬度之測定]

根據JIS K6253-1997進行之。將切成2cmx2cm(厚度： 隨意）之透光區作為硬度測定用試料。又，由實施例1、2及

10 比較例1所使用之聚胺酯樹脂塗料製作不透水性膜，切出 2cmx2cm(厚度：隨意）之大小’作為硬度測定用試料。又， 將比較例2所用之PET基材切出2cmx2cm(厚度：隨意）之大 小’作為硬度測定用試料。將其等硬度測定用試料在溫度 23°C±2°C、濕度50%士5%之環境下靜放16小時。在測定時， 15 將試料重疊，作成厚度6mm以上。使用硬度計（日商高分子 計器公司製造、Asker D型硬度計），測定硬度。 [不透水性膜或PET基材之光透射率之評價] 由於實施例卜2及比較例1所使用之聚胺酯樹脂塗料製 作不透水性膜，切出10cmx50cm(厚度：1mm)之大小，作為 20光透射率測定用試料。又，將比較例2所用之PET基材切出 10cmx50cm之大小’作為光透射率測定用試料。將各試料 放入充填有超純水之玻璃細胞（光路長度l〇mmx光路寬度 lOmmx高度45mm '曰商相互理化學硝子製作所製造），使 用分光光度儀（日商島津製作所製造、UV-1600PC)，以測定 25 1357843 波長600nm測定光透射率。利用Lambert Beer法則，將所得 到之光透射率之測定結果換算成厚度lmm之光透射率。以 下列基準進行評價。 〇：在波長300至800全部範圍内光透射率達3〇%以上。 5 X :在波長300至800全部範圍内光透射率有不及30%之情 況存在。 [彎曲彈性模數之測定]

將所製作之研磨墊切成寬度1 〇mmX長度30mm之大 小’作為樣本。使用測定裝置（美商Instron公司、5864桌上 10 型測試機系統），以下列條件測定彎曲彈性模數。 。彎曲強度測定用鑽模：支點間距22mm 。十字頭速度：0.6mm/min 。移動變位量：6.0mm [剝離（浮起）有無之評價] 15 在必5〇mm之圓柱管纏繞著所製作之研磨墊（寬度

700mmx長度8m)，觀察研磨薄片與不透水性膜或pet基材 之間是否產生剝離（浮起），以下列基準評價之。 〇：無剝離（浮起）。 X :有剝離（浮起）。 20 製造例 [氣泡分散型胺基甲酸乙酯組成物之調製] 將甲苯二異氰酸酯（2,4 —體/2,6 —體==80/20之混合 物)32重量份、4,4’一二環己基甲烷二異氰酸酯8重量份、聚 四曱醚二醇（數均分子量：10〇6)54重量份、及二乙二醇6重

26 1357843

量份混合，以80°C加熱攪拌120分鐘，得到異氰酸酯末端預 聚物（異氰酸酯當量：2.1meq/g)。將前述異氰酸酯末端預聚 物100重量份、及矽系界面活性劑（外商Dow Corning Toray Co.，Ltd.製造、SH-192)3重量份混合，調製成已做溫度調整 5到8〇°C之混合物。在混合腔室内將該混合物8〇重量份及事 先以120°(：溶融之4,4，一甲撐基雙（鄰氯苯胺）（曰商11^^化 學工業（股)公司製造、Iharacuamine MT)20重量份，同時將 空氣機械式地攪拌到混合物中，俾使分散，調製成氣泡分 散型胺基曱酸乙酯組成物。 10 [透光區之製作] 在容器内放入1，6—六甲撐二異氰酸酯770重量份及1，3 —丁二醇230重量份，以8CTC加熱攪拌120分鐘，製作了異 氰酸酯末端預聚物。又，將數均分子量650之聚四甲撐二醇 29重量份、三羥甲基丙烷13重量份及觸媒（日商花王公司製 15 造、Kao N〇.25)0.43重量份在80°C下混合攪拌，得到混合 液。之後，在已做溫度調整到80°C之混合液加入前述異氰 酸酯末端預聚物1 〇〇重量份，以混合式撥拌器（日商keyence 公司）充分地攪拌’之後進行脫泡。將該反應液滴下到業經 離型處理之模具上，在其上覆蓋業經離型處理之PET薄膜， 20 以擠壓輥調整厚度。其後，將該模具放入l〇〇°C的烤爐内， 進行後固化16小時，製作出聚胺酯樹脂薄片（寬度150mm、 厚度1.4mm、長度8m)。利用切削刀’以寬度l〇mm切斷該 聚胺酯樹脂薄片’製作了長帶狀透光區(D硬度：45度）。 [長帶狀研磨薄片之製作] 27 1357843

一邊送出由聚乙烯對苯二甲酸酯（PET)構成之面材（厚 度50;zm、寬度loocm)，一邊在該面材之中央部配置前述 長帶狀透光區。其次，在未配置長帶狀透光區之面材上連 續吐出前述氣泡分散型胺基甲酸乙酯組成物。接著，以由 5 PET構成之另一面材(厚度50# m、寬度l〇〇cm)覆蓋氣泡分 散型胺基甲酸乙酯組成物，使用擠壓輥，調整厚度使其均 勻。其後’加熱到80°C，使該組成物固化，形成由聚胺酯 發泡體構成之長帶狀研磨區，得到長帶狀研磨薄片。接著， 該研磨薄片裁斷為7m長度，將面材剝離，以ll〇°C進行後固 10 化6小時。其次，使用拋光機（外商Amitec公司製造），對該 研磨薄片之表面執行拋光處理，將厚度修整到1.27mm。 又，在該長帶狀之研磨表面，使用凹槽加工機（日商東邦鋼 鐵公司製造)施行凹槽加工。 實施例1 15 將1，4一 丁二醇7重量份、三羥甲基丙烷7重量份、數均 分子量650之聚四甲撐二醇21.1重量份、及觸媒（日商花王公 司製造、Kao No.25)0.6重量份混*合揽拌’得到混合液。在 該混合液中加入HDI系預聚物（日商住化Bayer Urethane公 司製造、Coronet 2612)100重量份，以混合式攪拌器充分授 20拌，隨後進行脫泡，調製成聚胺醋樹脂塗料。在所製作之 長帶狀研磨薄片之研磨背面整體塗佈前述聚胺酯樹脂塗 料，以70〇C加熱固化，形成不透水性膜（厚度：20//m、D 硬度：20度），製作長帶狀研磨薄片。 實施例2 28 1357843

將1，4-丁二醇12.6重量份、三羥甲基丙烷3.4重量份、 數均分子量650之聚四甲撐二醇6·9重量份、及觸媒（日商花 王公司製造、KaoNo.25)0.6重量份混合攪拌，得到混合液。 在該混合液中加入HDI系預聚物（曰商住化Bayer Urethane 5 公司製造、Coronet 2612)100重量份’以混合式攪拌器充分 攪拌，隨後進行脫泡，調製成聚胺酯樹脂塗料。在所製作 之長帶狀研磨薄片之研磨背面整體塗佈前述聚胺酯樹脂塗 料，以70°C加熱固化，形成不透水性膜（厚度：40/zm、D 硬度：39度），製作長帶狀研磨薄片。 10 比較例1 將三羥曱基丙烷2·9重量份、數均分子量650之聚四甲 撐二醇56重量份、PCL305(曰商Daicel化學工業公司製造)59 重量份、PCL205(日商Daicel化學工業公司製造)30重量份、 及觸媒（日商花王公司製造、Kao No.25)0.05重量份混合授 15 拌，得到混合液。在該混合液中加入4,4’一二苯基甲烷二異 氰酸酯100重量份，以混合式攪拌器充分攪拌，隨後進行脫 泡’調製成聚胺酯樹脂塗料。在所製作之長帶狀研磨薄片 之研磨背面整體塗佈前述聚胺酯樹脂塗料，以7〇。(：加熱固 化’形成不透水性膜(厚度：20//m、D硬度：40度），製作 20 長帶狀研磨薄片。 比較例2 在所製作之長帶狀研磨薄片之研磨背面整體，以雙面 膠帶（日商積水化學工業公司製造、雙黏膠帶）為中介貼上 PET基材(厚度：75//m)，製作了長帶狀研磨墊。 29 1357843 [表i] 由表1可知，本發明之研磨墊係具有優異之光學檢測精 度，繞捲在圓桎管時難以產生剝離（浮起），而易於繞捲者。

5又，本發明之研磨墊由於設有不透水性膜，因此可完全防 止研磨漿之漏出。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示在CMP研磨所使用之研磨裝置例之概略 構成圖。 0 第2圖係顯示本發明之長帶形研磨墊之製造步驟例之 概略圖。

----! 光透射率 評價 弩曲彈性模數 (MPa) 剝離（浮起） 評偾 實施例1 0 85.2 〇 〇 98.4 〇 比較例1 X 95.7 〇 比較例2 X 132.4 X 第3圖係一概略圖，顯示使用web型研磨裝置，研磨半 導體晶圓之方法。 第4圖係一概略圖’顯示使用直線型研磨裝置，研磨半 I5 導體晶圓之方法。 第5圖係一概略圖，顯示使用往復型研磨裝置，研磨半 導體晶圓之方法。 【主要元件符號說明】 1…研磨墊 2…研磨平台 3…研磨劑(研磨漿) 4…被研磨材(半導體晶圓) 5…支揮台(研磨頭） 6,7.. 30

Claims (1)

1357843 第97118661號專利申請案申請專利範圍替換本修正日期：100年11月04曰 十、申請專利範圍： 1. 一種研磨墊之製造方法，包含有以下步驟，即： 藉機械發泡法，調製氣泡分散型胺基甲酸乙酯組成 物； 5 —邊送出面材，或一邊移動皮帶運輸器，一邊在該 面材上或皮帶運輸器上之預定位置配置透光區； 朝未配置前述透光區之前述面材或皮帶運輸器上， 連續吐出前述氣泡分散型胺基曱酸乙酯組成物； 在所吐出之前述氣泡分散型胺基甲酸乙酯組成物上 10 堆疊另一面材或皮帶運輸器； 一邊調整厚度使其均勻，一邊使前述氣泡分散型胺 基甲酸乙酯組成物固化，形成由聚胺酯發泡體構成之研 磨區，製作研磨薄片； 在前述研磨薄片之一面塗佈含有脂肪族/或脂環族 15 聚異氰酸酯之聚胺酯樹脂塗料，使其固化，形成不透水 性膜；及 裁斷前述研磨墊。 2. 如申請專利範圍第1項之研磨墊之製造方法，其中前述 不透水性膜之厚度係20# m至100//m。 20 32