TWI396602B - 具有偵測窗之研磨墊的製造方法及具有偵測窗之研磨墊 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種研磨墊及其製造方法，且特別是有關於一種具有偵測窗之研磨墊及其製造方法。
隨著產業的進步，平坦化製程經常被採用為生產各種元件的製程。在平坦化製程中，研磨製程經常為產業所使用。
一般來說，研磨製程是藉由施加一壓力於被研磨物件，以將其壓置於研磨墊上，且物件及研磨墊彼此間具有一相對運動。藉由相對運動所產生的機械摩擦，移除部分物件表層，而使其表面逐漸平坦，來達成平坦化的目的。此外，亦可選擇於研磨過程中，供應具有化學品混合物之研磨液或研磨漿於研磨墊上，在機械效應與化學效應共同作用下，達成平坦化物件表面。
對於具有光學偵測系統的研磨機台，研磨墊上某部分區域通常會設置有一透明偵測窗，其功能是當使用此研磨墊進行物件表層研磨時，使用者可藉由機台的光學偵測系統，透過透明偵測窗來偵測物件表層的研磨情況，以作為研磨製程的終點偵測(End-Point Detection)。
習知於研磨墊上製作偵測窗之方法為先製作出一研磨墊之後，利用機械切削的方式於研磨墊中裁切出一偵測窗開口。之後，再於上述所形成的偵測窗開口內灌入一偵測窗材料，並藉由一固化程序以使偵測窗材料固化以形成一偵測窗。然而，此種方法需使用機械切削的方式於研磨墊中裁切出偵測窗開口，多增加一道切削工序，也增加生產研磨墊所需的工時。另外，由於此種方法需要額外的機械切削工具，因而也使得製造成本較高。
習知另一種於研磨墊上製作偵測窗之方法為先完成一偵測窗的製作，之後將此偵測窗直接放置於一研磨墊模具內。接著，於模具內灌注一研磨墊材料，並藉由一固化程序以使研磨墊材料固化，如此即可形成具有偵測窗之研磨墊。但是，此種方法所存在的問題是，研磨墊與偵測窗之間的接合強度(bonding strength)不足。換言之，以上述方法所形成的研磨墊，在較長時間的研磨過程中，液體容易自研磨墊和偵測窗之接縫滲漏至光學偵測系統，導致研磨終點偵測受到干擾，進而影響到物件的研磨品質。
本發明提供一種具有偵測窗之研磨墊的製造方法，其不需要機械切削程序來形成偵測窗開口。
本發明提供一種具有偵測窗之研磨墊，其偵測窗與研磨墊之間具有較佳的接合強度。
本發明提供一種具有偵測窗之研磨墊的製造方法。首先包括預置一擬偵測窗於一模具內。接著，於模具中填入一研磨層前驅物並進行固化程序以形成一研磨層，其中擬偵測窗與研磨層兩者之間可完全分離。之後，分離擬偵測窗與研磨層，以於該研磨層中形成一偵測窗開口。灌注一偵測窗前驅物於偵測窗開口中並進行固化程序以形成一偵測窗。
本發明更提供另一種具有偵測窗之研磨墊的製造方法。首先提供一模具，此模具具有一凸起結構。接著，於模具中填入一研磨層前驅物並進行固化程序以形成一研磨層，其中凸起結構在研磨層中定義出一偵測窗開口。之後，灌注一偵測窗前驅物於該偵測窗開口中並進行固化程序以形成一偵測窗。
本發明更提供另一種具有偵測窗之研磨墊的製造方法。首先提供一研磨層，此研磨層已預形成有一偵測窗開口。接著，在偵測窗開口中置入一偵測窗，其中偵測窗之周圍側面與偵測窗開口之內側面間存有一間隙。之後，於間隙內灌注一緩衝層。
本發明提供一種具有偵測窗之研磨墊，其包括一研磨層、一偵測窗以及一緩衝層。研磨層具有一偵測窗開口。偵測窗位於偵測窗開口中，其中偵測窗之周圍側面與偵測窗開口之內側面間存有一間隙，緩衝層填滿於間隙。
本發明更提供另一種具有偵測窗之研磨墊，其包括一研磨層以及一偵測窗位於研磨層中，其中偵測窗與研磨層間具有一大於85kgf/cm2
之彈性變化最大拉力強度。
基於上述，本發明之製造方法不需使用機械切削工具製作偵測窗開口，因此本發明之方法相較於習知方法具有工序簡單且製造成本低之優點。另外，相較於習知方法，本發明之研磨墊，在研磨層與偵測窗之間具有較佳的接合強度。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1A至圖1D是根據本發明一實施之具有偵測窗之研磨墊的製造方法的上視示意圖。圖2A至圖2D分別為對應圖1A至圖1D沿著剖面線I-I’之剖面示意圖。請先參照圖1A與圖2A，首先提供一模具102，模具102具有一容納空間S，用以容納模製材料之用。在本實施例中，模具102之容納空間S的形狀以及大小是根據後續欲形成之研磨墊的形狀及大小有關。另外，為了使此領域技術人員能夠清楚的瞭解本發明，在以下之圖式中，僅繪示出局部之模具102，也就是省略繪製模具102之上蓋結構。
接著，在模具102容納空間S內之特定位置預置一擬偵測窗104，此特定位置對應至研磨機台的光學偵測系統的位置。所述擬偵測窗104的形狀與大小與後續欲於研磨墊中所形成之偵測窗的形狀與大小相同或相似。在本實施例中，擬偵測窗104的厚度與容納空間S的深度相當，若因擬偵測窗104受壓時會有些微的壓縮量時，可調整使其厚度略厚於容納空間S的深度。然而，擬偵測窗104之厚度亦可小於容納空間S的深度。擬偵測窗104固定於模具102之特定位置的方式，可用模具102與上蓋結構壓置方式，或以黏膠方式，將擬偵測窗104固定於模具102之特定位置。此外，擬偵測窗104的材料可選擇包括磁性材料，如此可以磁性吸附方式，將擬偵測窗104固定於模具102之特定位置。
接著，請參照圖1B與圖2B，於模具102中填入一研磨層前驅物106。所述研磨層前驅物106一般為液體狀態，因此其可以採用注入或灌入的方式將模具102中的容納空間S填滿。在注入或灌入研磨層前驅物106的時候，模具102是被上蓋結構密封住而僅保留注入口。由於模具102之容納空間S內已經預置入有擬偵測窗104，因此所注入的研磨層前驅物106會填滿未被擬偵測窗104所佔據的容納空間S。倘若擬偵測窗104之厚度與容納空間S的深度相當或略厚時，則所注入的研磨層前驅物106會包覆擬偵測窗104的周圍表面。倘若擬偵測窗104之厚度小於容納空間S的深度，則所注入的研磨層前驅物106，除了會包覆擬偵測窗104的周圍表面，還會覆蓋擬偵測窗104的上表面。於模具102中填入研磨層前驅物106之後，接著進行一固化程序以使研磨層前驅物106固化而形成一研磨層106。前述固化程序，例如是研磨層前驅物106內之反應物進行自然的聚合反應，或是進行一照光程序或加熱程序使研磨層前驅物106產生聚合反應，而達到固化。
特別是，根據上述方式所形成的研磨層106與擬偵測窗104之間可完全分離。換言之，研磨層106與擬偵測窗104之間具有相當低的黏著力。舉例而言，擬偵測窗104與研磨層106之表面能量差大於10mN/m，如此可使得研磨層106與擬偵測窗104之間在極小的施加外力下即便輕易地分離。
為了達到研磨層106與擬偵測窗104之間具有可完全分離之效果，本實施例採用特殊的研磨層106與擬偵測窗104之材料搭配。舉例來說，研磨層106之材料可選用極性材料，而擬偵測窗104之材料可選用非極性材料或弱極性材料。更詳細而言，擬偵測窗104之材料包括含氟聚合物、聚矽氧烷、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、或聚丙烯。
根據其他實施例，擬偵測窗104之材料也可為可分解或可溶解材料。上述之可分解或可溶解材料包括聚乙烯醇、聚乳酸、聚醣、環糊精、聚苯乙烯、或鹽類。倘若擬偵測窗104之材料是選用可分解或可溶解材料，那麼其後續可採用分解或是溶解程序，以使擬偵測窗104與研磨層106分離開來。
擬偵測窗104可為不透明之擬偵測窗，例如包括黑色、紅色、藍色、或其他深色系，以便使其與較淺色系的模具102(例如是接近灰色之金屬顏色)具有明顯的色差，如此於擬偵測窗104預置於模具102特定位置時，可提高對位之準確度。此外，研磨層106之材料例如包括聚酯、聚醚、聚胺酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚丁二烯、環氧樹脂、不飽和聚酯、或乙烯-乙酸乙烯酯共聚合物。根據本發明之實施例，研磨層106例如為白色、灰色、淡黃色或其他淺色系之材料。因而，淺色系之研磨層106與深色系之擬偵測窗104之間具有明顯的色差，如此可方便辨別擬偵測窗104於研磨層106的位置。
之後，使擬偵測窗104與研磨層106完全分離，以於研磨層106中形成一偵測窗開口108，偵測窗開口108之形狀與大小與擬偵測窗104之形狀與大小相當，如圖1C與圖2C所示。若擬偵測窗104之厚度為與容納空間S深度相當或略厚的情況時，所形成之偵測窗開口108是從研磨層16之頂表面貫穿至底表面，因此偵測窗開口108為一貫穿開口。而若擬偵測窗104之厚度為小於容納空間S深度的情況時，偵測窗開口108則形成於研磨層16之底表面，但未貫穿頂表面，因此偵測窗開口108為一凹洞開口。由於研磨層106與擬偵測窗104之間具有相當低的黏著力，因此施加外力輕輕推擠即可將擬偵測窗104自研磨層106完全分離。另外，若擬偵測窗104之材料是選用可分解或可溶解材料，那麼可採用分解或是溶解程序以使擬偵測窗104分解或溶解，以於研磨層106中形成偵測窗開口108。
之後，請參照圖1D與圖2D，灌注一偵測窗前驅物110於上述偵測窗開口108中。偵測窗前驅物110為液體狀態，因此可以採用注入或灌入的方式將偵測窗前驅物110填滿偵測窗開口108。之後，進行一固化程序，以使偵測窗前驅物110固化而形成一偵測窗110。上述之固化程序例如是偵測窗前驅物110內之反應物進行自然的聚合反應，或是進行一照光程序或加熱程序使偵測窗前驅物110產生聚合反應，而達到固化。在本實施例中，偵測窗110之材料例如為可使光學偵測系統所使用的光線具有至少50%穿透率，此光線例如是介於600～700nm波長之紅光，或是介於400～700nm波長之白光。
根據本發明之一實施例，於進行固化程序以使偵測窗前驅物110固化而形成偵測窗110之後，更可包括對研磨層106進行一表面平整化程序。所述之表面平整化程序可利用機械切削的方式削去研磨層106之上表面層，以使研磨層106之上表面具有平整之表面。此表面平整化程序亦可能同時削去偵測窗110之上表面層。
另外，根據本發明之其他實施例，於進行固化程序以使偵測窗前驅物110固化而形成偵測窗110之後，亦可進行一溝槽形成程序，以在研磨層106內形成特定形狀或分佈的溝槽(未繪示)。在又一實施例中，上述之溝槽亦可以在圖2A之模具102中即設計溝槽形狀，因而於進行圖2B之灌注程序以及固化程序之後，即可在研磨層106中形成溝槽(未繪示)。
上述之實施例是採用預置入擬偵測窗的方式在研磨層中形成偵測窗開口。然，本發明不限於此，在其他實施例中，亦可採用其他方式來取代擬偵測窗。詳細說明如下。
圖3A至圖3D是根據本發明一實施之具有偵測窗之研磨墊的製造方法的上視示意圖。圖4A至圖4D分別為對應圖3A至圖3D沿著剖面線II-II’之剖面示意圖。圖3A至圖3D以及圖4A至圖4D的實施例與上述圖1A至圖1D與圖2A至圖2D之實施例相似，因此相同的元件以相同的符號表示，並且不再重複贅述。
請先參照圖3A與圖4A，首先提供模具202，模具202具有一凸起結構203以及一容納空間S，凸起結構203位於模具202之容納空間S內，容納空間S用以容納模製材料之用，凸起結構203的位置為對應至研磨機台的光學偵測系統的位置。在本實施例中，模具202之容納空間S的形狀以及大小是根據後續欲形成的研磨墊的形狀及大小有關。另外，為了使此領域技術人員能夠清楚的瞭解本發明，在以下之圖式中，僅繪示出局部之模具202，也就是省略繪製模具202之上蓋結構。另外，所述凸起結構203的形狀與大小與後續欲於研磨墊中所形成的偵測窗的形狀與大小相同或相似。在本實施例中，凸起結構203之厚度與容納空間S的深度相當。根據另一實施例，凸起結構203之厚度亦可以小於容納空間S的深度。
接著，請參照圖3B與圖4B，於模具202中填入研磨層前驅物106。在模具202中填入研磨層前驅物106之後，接著進行一固化程序以使研磨層前驅物106固化而形成一研磨層106。
由於模具202具有凸起結構203，因此所形成的研磨層106僅形成在模具202之容納空間S內未設置有凸起結構203之處。因此，當進行脫膜程序之後，凸起結構203可在研磨層106中定義出一偵測窗開口108，如圖3C與圖4C所示。上述之偵測窗開口108是從研磨層106之頂表面貫穿至底表面，因此偵測窗開口108為一貫穿開口，且偵測窗開口108之形狀與大小與凸起結構203之形狀與大小相當。上述是以凸起結構203之厚度與容納空間S的深度相當為例，若凸起結構203之厚度為小於容納空間S的深度，形成偵測窗開口108則為一凹洞開口。
之後，請參照圖3D與圖4D，灌注一偵測窗前驅物110於上述偵測窗開口108中。偵測窗前驅物110為液體狀態，因此可以採用注入或灌入的方式將偵測窗前驅物110填滿偵測窗開口108。之後，進行一固化程序，以使偵測窗前驅物110固化而形成一偵測窗110。
類似地，於進行固化程序以使偵測窗前驅物110固化而形成偵測窗110之後，可更包括對研磨層106進行一表面平整化程序。所述之表面平整化程序可利用機械切削的方式削去研磨層106之上表面層，以使研磨層106之上表面具有平整之表面。此表面平整化程序亦可能同時削去偵測窗110之上表面層。
另外，根據本發明之其他實施例，於進行固化程序以使偵測窗前驅物110固化而形成偵測窗110之後，亦可進行一溝槽形成程序，以在研磨層106內形成特定形狀或分佈的研磨溝槽(未繪示)。在又一實施例中，上述之溝槽亦可以在圖4A之模具202中即設計溝槽形狀，因而於進行圖4B之灌注程序以及固化程序之後，即可在研磨層106中形成溝槽(未繪示)。
上述在模具202中形成研磨層106及後續形成偵測窗110的方法，以及研磨層106及偵測窗110之材料及性質，與先前圖1A至圖2D實施例所述相同，在此不再重複說明。
綜上所述，由於上述實施例不需使用機械切削工具製作偵測窗開口，因此本實施例之方法相較於習知方法具有工序簡單且製造成本低之優點。
圖5A至圖5E是根據本發明一實施例之具有偵測窗之研磨墊的製造方法的上視示意圖。圖6A至圖6E分別為對應圖5A至圖5E沿著剖面線III-III’之剖面示意圖。圖5A至圖5C以及圖6A至圖6C的實施例與上述圖1A至圖1C及圖2A至圖2C之實施例相同的元件以相同的符號表示，並且不再重複贅述。特別是，圖5A至圖5C及圖6A至圖6C之步驟與圖1A至圖1C及圖2A至圖2C之步驟相同或相似。
請先參照圖5A與圖6A，首先提供模具102，模具102具有容納空間S。接著，於容納空間S內之特定位置預置一擬偵測窗104，此特定位置對應至研磨機台的光學偵測系統的位置。請參照圖5B與圖6B，於模具102中填入研磨層前驅物106。其中，在模具102中填入研磨層前驅物106的方法以及研磨層前驅物106之性質皆與先前實施例所述相同，在此不再贅述。於模具102中填入研磨層前驅物106之後，接著進行固化程序以使研磨層前驅物106固化而形成研磨層106。類似地，上述所形成的研磨層106與擬偵測窗104之間可完全分離。舉例而言，擬偵測窗104與研磨層106之表面能量差大於10mN/m，如此可使得研磨層106與擬偵測窗104之間在極小的施加外力之下即便輕易地分離。
在本實施例中，研磨層106之材料可選用極性材料，而擬偵測窗104之材料可選用非極性材料或弱極性材料。此外，根據其他實施例，擬偵測窗104之材料也可為可分解或可溶解材料。擬偵測窗104與研磨層106之材料之實例已經於上述第一實施例說明，在此不再贅述。
之後，使擬偵測窗104與研磨層106完全分離，以於研磨層106中形成一偵測窗開口108，如圖5C與圖6C所示。所形成之偵測窗開口108是從研磨層16之頂表面貫穿至底表面，因此偵測窗開口108為一貫穿開口。此外，偵測窗開口108亦可設計為形成於研磨層16之底表面，但未貫穿頂表面，因此偵測窗開口108為一凹洞開口。
接著，請參照圖5D與圖6D，在偵測窗開口108中置入一偵測窗120，且偵測窗120之周圍側面與偵測窗開口108之內側面間存有一間隙G。偵測窗120為一固體型態之偵測窗。根據本發明之一實施例，偵測窗120之材料例如為可使光學偵測系統所使用的光線具有至少50%穿透率，此光線例如是介於600～700nm波長之紅光，或是介於400～700nm波長之白光。
請參照圖5E與圖6E，在偵測窗120之周圍側面與偵測窗開口108之內側面之間的間隙G內灌注一液態緩衝層122。由於所灌注的緩衝層122為液體狀態，因此可以採用注入或灌入的方式將緩衝層122填滿整個間隙G。之後，進行一固化程序，以使液態緩衝層122固化而形成一固態緩衝層122。上述之固化程序例如是液態緩衝層122內之反應物進行自然的聚合反應，或是進行一照光程序或加熱程序使液態緩衝層122產生聚合反應，而達到固化。根據本發明之一實施例，緩衝層122之材料例如為可使600～700nm波長之光線具有至少50%之穿透率。另外，緩衝層122之材料亦可選用能量吸收材料。在本實施例中，研磨層106之材料可為富含芳香環之材料，偵測窗120之材料可為富含脂肪族之材料，而緩衝層122之材料為介於研磨層160與偵測窗120之間。
根據本發明之一實施例，於進行固化程序以使液態緩衝層122固化而形成一固態緩衝層122之後，更可包括對研磨層106進行一表面平整化程序。所述之表面平整化程序可利用機械切削的方式削去研磨層106之上表面層，以使研磨層106之上表面具有平整之表面。此表面平整化程序亦可能同時削去緩衝層122及偵測窗110之上表面層。另外，根據本發明之其他實施例，於進行緩衝層122固化程序之後，亦可進行一溝槽形成程序，以在研磨層106內形成特定形狀或分佈的溝槽(未繪示)。在又一實施例中，上述之溝槽亦可以在圖6A之模具102中即設計溝槽形狀，因而於進行圖6B之灌注程序以及固化程序之後，即可在研磨層106中形成溝槽(未繪示)。
上述之實施例是採用預置擬偵測窗的方式在研磨層中形成偵測窗開口。然，本發明不限於此，在其他實施例中，亦可採用其他種方式來取代擬偵測窗。詳細說明如下。
圖7A至圖7E是根據本發明一實施之具有偵測窗之研磨墊的製造方法的上視示意圖。圖8A至圖8E分別為對應圖7A至圖7E沿著剖面線IV-IV’之剖面示意圖。圖7A至圖7C以及圖8A至圖8C的實施例與上述圖3A至圖3C及圖4A至圖4C之實施例相同的元件以相同的符號表示，並且不再重複贅述。特別是，圖7A至圖7C及圖8A至圖8C之步驟與圖3A至圖3C及圖4A至圖2C之步驟相同或相似。此外，圖7D至圖7E以及圖8D至圖8E的實施例與上述圖5D至圖5E及圖6D至圖6E之實施例相同的元件以相同的符號表示，並且不再重複贅述。特別是，圖7D至圖7E及圖8D至圖8E之步驟與圖5D至圖5E及圖6D至圖6E之步驟相同或相似。
請先參照圖7A與圖8A，首先提供模具202，模具202具有凸起結構203以及容納空間S，凸起結構203的位置為對應至研磨機台的光學偵測系統的位置。接著，請參照圖7B與圖8B，於模具202中填入研磨層前驅物106。其中，在模具202中填入研磨層前驅物106的方法以及研磨層前驅物106之性質與先前所述相同，在此不再贅述。在模具202中填入研磨層前驅物106之後，接著進行一固化程序以使研磨層前驅物106固化而形成一研磨層106。
由於模具202具有凸起結構203，因此所形成的研磨層106僅形成在模具202之容納空間S內未設置有凸起結構203之處。因此，當進行脫膜程序之後，凸起結構203可在研磨層106中定義出一偵測窗開口108，如圖7C與圖8C所示。上述之偵測窗開口108是從研磨層106之頂表面貫穿至底表面，因此偵測窗開口108為一貫穿開口，且偵測窗開口108之形狀與大小與凸起結構203之形狀與大小相當。此外，凸起結構203亦可經由設計，使所形成於研磨層16之偵測窗開口108為一凹洞開口。
接著，請參照圖7D與圖8D，在偵測窗開口108中置入偵測窗120，且偵測窗120之周圍側面與偵測窗開口108之內側面間存有一間隙G。偵測窗120為固體型態之偵測窗。根據本發明之一實施例，偵測窗120之材料例如為可使光學偵測系統所使用的光線具有至少50%穿透率，此光線例如是介於600～700nm波長之紅光，或是介於400～700nm波長之白光。
請參照圖7E與圖8E，在偵測窗120之周圍側面與偵測窗開口108之內側面之間的間隙G內灌注液態緩衝層122。由於所灌注的緩衝層122為液體狀態，因此可以採用注入或灌入的方式將緩衝層122填滿整個間隙G。之後，進行固化程序，以使液態緩衝層122固化而形成固態緩衝層122。上述之固化程序例如是液態緩衝層122內之反應物進行自然的聚合反應，或是進行一照光程序或加熱程序使液態緩衝層122產生聚合反應，而達到固化。根據本發明之一實施例，緩衝層122之材料例如為可使600～700nm波長之光線具有至少50%之穿透率。另外，緩衝層122之材料亦可選用能量吸收材料。在本實施例中，研磨層106之材料可為富含芳香環之材料，偵測窗120之材料可為富含脂肪族之材料，而緩衝層122之材料為介於研磨層160與偵測窗120之間。
根據本發明之一實施例，於進行固化程序以使液態緩衝層122固化而形成一固態緩衝層122之後，更可包括對上述之研磨層106進行一表面平整化程序。所述之表面平整化程序可利用機械切削的方式削去研磨層106之上表面層，以使研磨層106之上表面具有平整之表面。此表面平整化程序亦可能同時削去緩衝層122及偵測窗110之上表面層。另外，根據本發明之其他實施例，於進行緩衝層122固化程序之後，亦可進行一溝槽形成程序，以在研磨層106內形成特定形狀或分佈的研磨溝槽(未繪示)。在又一實施例中，上述之溝槽亦可以在圖8A之模具102中即設計溝槽形狀，因而於進行圖8B之灌注程序以及固化程序之後，即可在研磨層106中形成溝槽(未繪示)。依照上述第二實施例之方法所形成的具有偵測窗之研磨墊如圖5E(圖6E)或圖7E(圖8E)所示，其包括研磨層106、偵測窗120以及緩衝層122。研磨層106具有偵測窗開口108，且偵測窗120位於偵測窗開口108內，其中偵測窗120之周圍側面與偵測窗開口108之內側面間存有一間隙G。緩衝層122填滿間隙G。根據本發明之一實施例，研磨層106之材料包括聚酯、聚醚、聚胺酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚丁二烯、環氧樹脂、不飽和聚酯、或乙烯-乙酸乙烯酯共聚合物。上述偵測窗120之材料例如為可使光學偵測系統所使用的光線具有至少50%穿透率，此光線例如是介於600～700nm波長之紅光，或是介於400～700nm波長之白光。。緩衝層122之材料例如為可使600～700nm波長之光線具有至少50%之穿透率。此外，緩衝層122之材料亦可為能量吸收材料。另外，研磨層106之材料為富含芳香環之材料，偵測窗120之材料為富含脂肪族之材料，而緩衝層122之材料為介於研磨層160與偵測窗120之間。
值得一提的是，在上述圖5C與圖7C之實施例中，所形成的偵測窗開口108是單一貫穿開口。然，根據其他實施例，如圖9所示，所形成的偵測窗開口108亦可以是雙重開口，其包括一中心部分108a以及位於圍繞中心部分108a之一邊緣部分108b。偵測窗開口108之中心部分108a是貫穿開口，而偵測窗開口108之邊緣部分108b是非貫穿開口，換言之，邊緣部分108b之底部仍具有研磨層106之部分厚度。將偵測窗開口108設計成如圖9所示的優點是，在後續之放置偵測窗以及填入緩衝層的步驟時，可以有較佳的對位作用。如圖10所示，偵測窗120是放置於偵測窗開口108的中心部分108a中，由於偵測窗開口108的中心部分108a與邊緣部分108b具有高度差，因而邊緣部分108b可作為放置偵測窗120時之定位之用。之後，緩衝層122則是填入偵測窗開口108之邊緣部分108b。
綜上所述，由於上述實施例不需使用機械切削工具製作偵測窗開口，因此本實施例之方法相較於習知方法具有工序簡單且製造成本低之優點。
依照上述第一實施例及第二實施例之方法所形成的具有偵測窗之研磨墊，其中偵測窗與研磨層間具有之彈性變化(elastic deformation)最大拉力強度為大於85kgf/cm2
，例如為介於90～100kgf/cm2
。相較於習知將預先製作之偵測窗置於模具內，再於模具內灌注一研磨層材料，並經固化程序形成具有偵測窗之研磨墊，本發明之研磨墊之偵測窗與研磨層間具有較佳的接合強度。表一為偵測窗與研磨層間的接合強度比較。其中研磨層之材料為富含芳香環之聚氨酯，偵測窗材料B為富含脂肪族之聚氨酯，而偵測窗材料A為芳香環含量介於研磨層與偵測窗材料B間之聚氨酯。此外，偵測窗材料A之能量吸收能力大於偵測窗材料B。
以上本發明之實施例中均以一個偵測窗作說明，但本發明亦可藉相同之方法形成具有多個偵測窗之研磨墊。此外，本發明之研磨墊可應用於工業元件製作時，研磨物件表面所使用，這些物件可包括半導體晶圓、ⅢV族晶圓、儲存元件載體、陶瓷基底、高分子聚合物基底、及玻璃基底等，但並非用以限定本發明之範圍。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
102．．．模具
104．．．擬偵測窗
106．．．研磨層前驅物/研磨層
108．．．偵測窗開口
108a．．．中間部分
108b．．．邊緣部分
110．．．偵測窗前驅物/偵測窗
120．．．偵測窗
122．．．緩衝層
202．．．模具
203．．．凸起結構
S．．．容納空間
G．．．間隙
圖1A至圖1D是根據本發明一實施之具有偵測窗之研磨墊的製造方法的上視示意圖。
圖2A至圖2D分別為對應圖1A至圖1D沿著剖面線I-I’之剖面示意圖。
圖3A至圖3D是根據本發明一實施之具有偵測窗之研磨墊的製造方法的上視示意圖。
圖4A至圖4D分別為對應圖3A至圖3D沿著剖面線II-II’之剖面示意圖。
圖5A至圖5E是根據本發明一實施之具有偵測窗之研磨墊的製造方法的上視示意圖。
圖6A至圖6E分別為對應圖5A至圖5E沿著剖面線III-III’之剖面示意圖。
圖7A至圖7E是根據本發明一實施之具有偵測窗之研磨墊的製造方法的上視示意圖。
圖8A至圖8E分別為對應圖7A至圖7E沿著剖面線IV-IV’之剖面示意圖。
圖9至圖10是根據本發明一實施之具有偵測窗之研磨墊的製造方法的上視示意圖。
106．．．研磨層
120．．．偵測窗
122．．．緩衝層
Claims (46)
- 一種具有偵測窗之研磨墊的製造方法，包括：預置一擬偵測窗於一模具內；於該模具中填入一研磨層前驅物並進行固化程序以形成一研磨層，其中該擬偵測窗與該研磨層兩者之間可完全分離；分離該擬偵測窗與該研磨層，以於該研磨層中形成一偵測窗開口；以及灌注一偵測窗前驅物於該偵測窗開口中並進行固化程序以形成一偵測窗。
- 如申請專利範圍第1項所述之具有偵測窗之研磨墊的製造方法，其中該擬偵測窗與該研磨層之表面能量差大於10 mN/m。
- 如申請專利範圍第1至2項中任一項所述之具有偵測窗之研磨墊的製造方法，其中該研磨層之材料為極性材料，而該擬偵測窗之材料為非極性材料或弱極性材料。
- 如申請專利範圍第3項所述之具有偵測窗之研磨墊的製造方法，其中該擬偵測窗之材料包括含氟聚合物、聚矽氧烷、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、或聚丙烯。
- 如申請專利範圍第1至2項中任一項所述之具有偵測窗之研磨墊的製造方法，其中該擬偵測窗之材料係為可分解或可溶解材料。
- 如申請專利範圍第5項所述之具有偵測窗之研磨墊的製造方法，其中該擬偵測窗之材料包括聚乙烯醇、 聚乳酸、聚醣、環糊精、聚苯乙烯、或鹽類。
- 如申請專利範圍第1至2項中任一項所述之具有偵測窗之研磨墊的製造方法，其中該擬偵測窗係為不透明，包括黑色、紅色、藍色、或其他深色系。
- 如申請專利範圍第1至2項中任一項所述之具有偵測窗之研磨墊的製造方法，其中該研磨層之材料包括聚酯、聚醚、聚胺酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚丁二烯、環氧樹脂、不飽和聚酯、或乙烯-乙酸乙烯酯共聚合物。
- 如申請專利範圍第1至2項中任一項所述之具有偵測窗之研磨墊的製造方法，其中該偵測窗之材料為可使600~700 nm波長之光線具有至少50%之穿透率。
- 如申請專利範圍第1至2項中任一項所述之具有偵測窗之研磨墊的製造方法，其中該偵測窗之材料為可使400~700 nm波長之光線具有至少50%之穿透率。
- 如申請專利範圍第1至2項中任一項所述之具有偵測窗之研磨墊的製造方法，其中該偵測窗開口為一貫穿開口或一凹洞開口。
- 一種具有偵測窗之研磨墊的製造方法，包括：提供一研磨層，該研磨層已預形成有一偵測窗開口；在該偵測窗開口中置入一偵測窗，其中該偵測窗之周圍側面與該偵測窗開口之內側面間存有一間隙；以及於該間隙內灌注一緩衝層，其中該緩衝層填滿於該間隙並與該研磨層及該偵側窗一同齊平。
- 如申請專利範圍第12項所述之具有偵測窗之研磨 墊的製造方法，其中於該研磨層預形成該偵測窗開口之方法包括：預置一擬偵測窗於一模具內；於該模具中填入一研磨層前驅物並進行固化程序以形成該研磨層，其中該擬偵測窗與該研磨層兩者之間可完全分離；以及分離該擬偵測窗與該研磨層，以於該研磨層中形成該偵測窗開口。
- 如申請專利範圍第13項所述之具有偵測窗之研磨墊的製造方法，其中該擬偵測窗與該研磨層之表面能量差大於10 mN/m。
- 如申請專利範圍第13至14項中任一項所述之具有偵測窗之研磨墊的製造方法，其中該研磨層之材料為極性材料，而該擬偵測窗之材料為非極性材料或弱極性材料。
- 如申請專利範圍第15項所述之具有偵測窗之研磨墊的製造方法，其中該擬偵測窗之材料包括含氟聚合物、聚矽氧烷、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、或聚丙烯。
- 如申請專利範圍第13至14項中任一項所述之具有偵測窗之研磨墊的製造方法，其中該擬偵測窗之材料係為可分解或可溶解材料。
- 如申請專利範圍第17項所述之具有偵測窗之研磨墊的製造方法，其中該擬偵測窗之材料包括聚乙烯醇、聚乳酸、聚醣、環糊精、聚苯乙烯、或鹽類。
- 如申請專利範圍第13至14項中任一項所述之具有 偵測窗之研磨墊的製造方法，其中該擬偵測窗係為不透明，包括黑色、紅色、藍色、或其他深色系。
- 如申請專利範圍第12項所述之具有偵測窗之研磨墊的製造方法，其中於該研磨層預形成該偵測窗開口之方法包括：提供一模具，該模具具有一凸起結構；以及於該模具中填入一研磨層前驅物並進行固化程序以形成該研磨層，其中該凸起結構在該研磨層中定義出該偵測窗開口。
- 如申請專利範圍第12或13或14或20項所述之具有偵測窗之研磨墊的製造方法，其中該研磨層之材料包括聚酯、聚醚、聚胺酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚丁二烯、環氧樹脂、不飽和聚酯、或乙烯-乙酸乙烯酯共聚合物。
- 如申請專利範圍第12或13或14或20項所述之具有偵測窗之研磨墊的製造方法，其中該偵測窗之材料可使600~700 nm波長之光線具有至少50%之穿透率。
- 如申請專利範圍第12或13或14或20項所述之具有偵測窗之研磨墊的製造方法，其中該偵測窗之材料可使400~700 nm波長之光線具有至少50%之穿透率。
- 如申請專利範圍第12或13或14或20項所述之具有偵測窗之研磨墊的製造方法，其中該緩衝層之材料可使600~700 nm波長之光線具有至少50%之穿透率。
- 如申請專利範圍第12或13或14或20項所述之具有偵測窗之研磨墊的製造方法，其中該研磨層之材料為富 含芳香環之材料，該偵測窗之材料為富含脂肪族之材料，而該緩衝層之材料為介於該研磨層與該偵測窗之間。
- 如申請專利範圍第12或13或14或20項所述之具有偵測窗之研磨墊的製造方法，其中該緩衝層之材料為能量吸收材料。
- 如申請專利範圍第12或13或14或20項所述之具有偵測窗之研磨墊的製造方法，其中該偵測窗開口為一貫穿開口或一凹洞開口。
- 一種具有偵測窗之研磨墊，包括：一研磨層，其具有一偵測窗開口；一偵測窗，位於該偵測窗開口中，其中該偵測窗之周圍側面與該偵測窗開口之內側面間存有一間隙；以及一緩衝層，填滿於該間隙並與該研磨層及該偵側窗一同齊平。
- 如申請專利範圍第28項所述之具有偵測窗之研磨墊，其中該研磨層之材料為富含芳香環之材料，該偵測窗之材料為富含脂肪族之材料，而該緩衝層之材料為介於該研磨層與該偵測窗之間。
- 如申請專利範圍第28至29項中任一項所述之具有偵測窗之研磨墊，其中該偵測窗之材料可使600~700 nm波長之光線具有至少50%之穿透率。
- 如申請專利範圍第28至29項中任一項所述之具有偵測窗之研磨墊，其中該偵測窗之材料可使400~700 nm波長之光線具有至少50%之穿透率。
- 如申請專利範圍第28至29項中任一項所述之具有偵測窗之研磨墊，其中該緩衝層之材料可使600~700 nm波長之光線具有至少50%之穿透率。
- 如申請專利範圍第30項所述之具有偵測窗之研磨墊，其中該緩衝層之材料可使600~700 nm波長之光線具有至少50%之穿透率。
- 如申請專利範圍第31項所述之具有偵測窗之研磨墊，其中該緩衝層之材料可使600~700 nm波長之光線具有至少50%之穿透率。
- 如申請專利範圍第28至29項中任一項所述之具有偵測窗之研磨墊，其中該緩衝層之材料為能量吸收材料。
- 如申請專利範圍第28項中任一項所述之具有偵測窗之研磨墊，其中該研磨層之材料包括聚酯、聚醚、聚胺酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚丁二烯、環氧樹脂、不飽和聚酯、或乙烯-乙酸乙烯酯共聚合物。
- 一種具有偵測窗之研磨墊，包括：一研磨層；以及一偵測窗，位於該研磨層中，其中該偵測窗與該研磨層間具有一彈性變化最大拉力強度大於95 kgf/cm2 。
- 如申請專利範圍第37項所述之具有偵測窗之研磨墊，其中該研磨層之材料包括聚酯、聚醚、聚胺酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚丁二烯、環氧樹脂、不飽和聚酯、或乙烯-乙酸乙烯酯共聚合物。
- 如申請專利範圍第37項所述之具有偵測窗之研磨 墊，其中該偵測窗之材料可使600~700 nm波長之光線具有至少50%之穿透率。
- 如申請專利範圍第37項所述之具有偵測窗之研磨墊，其中該偵測窗之材料可使400~700 nm波長之光線具有至少50%之穿透率。
- 如申請專利範圍第37項所述之具有偵測窗之研磨墊，其中更包括一緩衝層介於該偵測窗與該研磨層之間。
- 如申請專利範圍第41項所述之具有偵測窗之研磨墊，其中該緩衝層之材料可使600~700 nm波長之光線具有至少50%之穿透率。
- 如申請專利範圍第39項所述之具有偵測窗之研磨墊，其中更包括一緩衝層介於該偵測窗與該研磨層之間，該緩衝層之材料可使600~700 nm波長之光線具有至少50%之穿透率。
- 如申請專利範圍第40項所述之具有偵測窗之研磨墊，其中更包括一緩衝層介於該偵測窗與該研磨層之間，該緩衝層之材料可使600~700 nm波長之光線具有至少50%之穿透率。
- 如申請專利範圍第41項所述之具有偵測窗之研磨墊，其中該研磨層之材料為富含芳香環之材料，該偵測窗之材料為富含脂肪族之材料，而該緩衝層之材料為介於該研磨層與該偵測窗之間。
- 如申請專利範圍第41項所述之具有偵測窗之研磨墊，其中該緩衝層之材料為能量吸收材料。
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