TWI429503B - Polishing pad and manufacturing method thereof, and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

Description

研磨墊及其製造方法以及半導體裝置之製造方法 發明領域

本發明係一種有關於鏡頭、反射鏡等光學材料或矽晶圓、硬碟所使用之玻璃基板、鋁基板以及一般金屬研磨加工等需要要求高度的表面平坦性之材料，使其能穩定地且可高研磨效率地進行平坦化加工的研磨墊與其之製造方法，以及半導體裝置之製造方法。本發明的研磨墊特別在矽晶圓或玻璃的研磨製程上十分有用。

發明背景

一般而言，在矽晶圓等半導體晶圓、鏡頭、以及玻璃基板等的鏡面研磨，係有以平坦度及面內均一度的調整作為主目的之粗研磨，以及以改善表面粗糙度及除去刮痕作為主目的之拋光研磨。

拋光研磨通常是在可轉動的圓盤之上，貼附由軟質發泡的聚胺酯所構成的類小牛皮之人工皮革，一面在其上供給於以鹼為主之水溶液中含有溶膠二氧化矽之研磨劑，來進行摩擦晶圓的方式。(專利文件1)

然而，一但作為拋光研磨用的發泡聚胺酯所構成的研磨層平坦度太低，會發生研磨對象物的表面出現微小瑕疵的問題。此微小的瑕疵在最近的拋光研磨領域當中，被特別視為問題所在，所以市場上強烈要求可更能減低微小瑕疵的研磨墊。

本發明的發明人等所提案的研磨墊，係由含有活性氫化合物，以及異氰酸酯成分作為原料成分之熱硬化性聚胺酯所構成之研磨層者，該活性氫化合物含有1~20重量%之官能基數在3~8且羥基價在400~1830 mgKOH/g的低分子量多元醇及/或官能基數在3~8且胺基價在400~1870mgKOH/g的低分子量基聚胺(專利文件2)。該研磨墊雖具有優異耐久性及自身平整(SELF-DRESS)性，另一方面，關於研磨對象物的微小瑕疵，則尚有進一步改善的空間。

在下述的專利文件3中，記載有研磨墊的微型橡膠A硬度值係比ASKA-C硬度值小12以上，且ASKA-C硬度值在60以上的情況下，研磨墊的研磨加工效率與平坦性兩者都皆可達到較高的水準。但此文獻中並未或明構成研磨墊的聚胺酯發泡體的具體配合‧組成，因此，本發明的發明人等檢討的結果，瞭解到僅將研磨墊的微型橡膠A硬度值與ASKA-C硬度值最適化，並無法獲得減低上述微小瑕疵的效果。

先行技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本特開第2003-37089號公報

專利文獻2：日本專利第4237800號公報

專利文獻3：日本特開第2008-207319號公報

本發明係有鑑於上述實際情形所成者，其目的在為了提供能減低研磨對象物表面所產生的微小瑕疵的研磨墊以及其製造方法，以及半導體裝置的製造方法。

本發明的發明人等為了解決上述課題，著眼於從研磨面側所測得之研磨層的微型橡膠A硬度的面內不均度，進行銳意檢討的結果，藉由將微型橡膠A硬度的面內不均度調整到12以下，使研磨墊表面成為均一者，並作出可減低研磨對象物表面產生微小瑕疵。更進一步地針對用於將研磨層的微型橡膠A硬度的面內不均度降到12以下的配合‧組成進行銳意檢討的結果，作出藉由如下所示的配合‧組成而可達成者果。

也就是說，本發明的研磨墊，係具有由熱硬化性聚胺酯發泡體所構成之研磨層者，其特徵在於：從研磨面側所測定的上述研磨層的微型橡膠A硬度的面內不均度在12以下，且前述熱硬化性聚胺酯發泡體含有異氰酸酯成分及含活性氫化合物作為原料成分，前述含活性氫化合物其末端羥基之至少一個係2級羥基，且羥基價為150~1000mgKOH/g的3官能多元醇，在前述含活性氫化合物100重量份中，佔有10~50重量份。

構成上述研磨墊之研磨層的熱硬化性聚胺酯發泡體之末端羥基至少一個為2級羥基，且含有含活性氫化合物與異氰酸酯成分作為原料成分，該含活性氫化合物含有10~50重量份羥基價為150~1000mgKOH/g的3官能多元醇。藉由以該原料成分所得的熱硬化性聚胺酯發泡體構成研磨層，能夠將從研磨面側所測定之研磨層的微型橡膠A硬度的面內不均度調整到12以下。其結果，上述研磨墊能夠減低研磨對象物表面所產生的微小瑕疵。雖能得到如此效果的理由尚未明朗，但可以推測藉由該3官能多元醇而於熱硬化性聚胺酯中導入3次元交聯成分，係與研磨層的微型橡膠A硬度的面內不均度降到12以下有所關聯。

上述研磨墊中，前述含活性氫化合物其末端羥基至少一個為2級羥基，且在前述含活性氫化合物重量份中，較佳含有0~20重量份之羥基價為1000~1500 mgKOH/g的2官能多元醇。作為鏈增長劑，藉由使用該2官能多元醇，能進一步減低從研磨面側所測定的研磨層的微型橡膠A硬度的面內不均度。其結果，上述的研磨墊能更加減低研磨對象物表面所產生的微小瑕疵。

上述的研磨墊中，前述熱硬化性聚胺酯發泡體以具有平均氣泡徑在20~300μm的略球狀氣泡為佳。藉由含有平均氣泡徑在20~300μm的略球狀氣泡的熱硬化性聚胺酯發泡體構成研磨層，可提高研磨層的耐久性。因此，使用本發明的研磨墊的情況下，可高度維持長期間的平坦化特性，也同時提高研磨速度的安定性。在此所提到的略球狀，係指球狀或橢圓球狀。而所謂橢圓球狀的氣泡，係長徑L與短徑S的比(L/S)在5以下者，較佳在3以下，而更佳在1.5以下。

另外，本發明係有關研磨墊之製造方法，其包含下述步驟：藉由機械發泡法調製氣泡分散聚胺酯組成物之步驟，該氣泡分散聚胺酯組成物含有含活性氫化合物及異氰酸酯成分作為原料成分，該含活性氫化合物其末端羥基之至少一個為2級羥基，且含有10~50重量份之羥基價為150~1000mgKOH/g的3官能多元醇，；將前述氣泡分散的聚胺酯組成物塗佈至面材上的步驟；藉由使前述氣泡分散聚胺酯組成物硬化，而形成由具有平均氣泡徑在20~300μm之略球狀氣泡的熱硬化性聚胺酯發泡體所構成之研磨層的步驟，以及調整前述研磨層厚度至均一的步驟。依據該製造方法，可製造能夠減低研磨對象物表面產生微小瑕疵的研磨墊。

更進一步來說，本發明係關於半導體裝置的製造方法，其含有使用上述任一者所記載之研磨墊來研磨半導體晶圓表面的步驟。

圖式簡單說明

第1圖係顯示半導體裝置的製造方法中所使用研磨裝置的一例之概略構成圖。

用以實施發明之形態

本發明的研磨墊係含有由熱硬化性聚胺酯發泡體(以下也稱為「聚胺酯發泡體」)所構成的研磨層。

聚胺酯樹脂之耐耗磨性優異，依據各種變化的原料組成，可容易獲得所需要物性的聚合物，此外在機械發泡法(包含mechanical floss法)時能夠容易形成略球狀的微細氣泡，因此特別適合使用在研磨層的構成材料上。

聚胺酯樹脂之主要含有異氰酸酯成分以及含活性氫化合物(高分子量多元醇、低分子量多元醇、低分子量基聚氨、鏈增長劑等)。

針對異氰酸酯成分，在聚胺酯的領域中並無特別限定，公認的化合物都能使用。舉例而言有：2,4-甲苯二異氰酸酯、2,6-甲苯二異氰酸酯、2,2’-三甲基己二異氰酸酯、2,4’-三甲基己二異氰酸酯、4,4’-二異氰酸酯二苯甲烷、二異氰酸二苯甲烷硬化劑、碳化二亞胺改質MDI(舉例來說，商品名為MILLIONATE MTL，日本聚胺酯工業社製)、1,5-萘二異氰酸酯、p-對苯二異氰酸酯、m-對苯二異氰酸酯、p-間苯二甲撐二異氰酸酯、m-間苯二甲撐二異氰酸酯等芳香族異氰酸酯化合物、乙烯異氰酸酯、2,2,4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯、1,6-己二異氰酸酯等的脂肪族異氰酸酯化合物、1,4-環己烷異氰酸酯、4,4-二環已基甲烷二異氰酸脂、異佛爾酮二異氰酸酯、降莰烷異氰酸酯等脂環族異氰酸酯化合物可列舉。此等可使用其中一種，或併用2種以上也可以。

上述的異氰酸酯當中，以使用芳香族的異氰酸酯化合物為佳，特別以使用甲苯二異氰酸酯、三甲基己二異氰酸酯以及碳化二亞胺改質二苯基甲烷異氰酸酯中之至少一種為佳。

本發明中，作為含活性氫化合物，末端羥基至少要一個為2級羥基，且最重要的係須含有羥基價在150~1000mg KOH/g的3官能多元醇。如此的3官能多元醇，可於甘油或三羥甲基丙烷等3官能起始劑，藉由發明所屬技術領導中具有通常知識者所公知的手法，使環氧丙烷(PO)加成而合成。羥基價可以隨著PO的加成量來調整，特別以150~500mg KOH/g為佳。末端羥基至少要一個是2級羥基，且羥基價在150~1000mg KOH/g的3官能多元醇的含量，在含活性氫化合物的100重量份中，以佔有15~40的重量份為佳。

更進一步地，本發明中末端羥基至少要一個係2級羥基，且羥基價在1000~1500mg KOH/g的2官能多元醇在含活性氫化合物的100重量份中，以佔0~20的重量份為佳，佔5~20的重量份更佳，特佳係佔10~20的重量份。作為鏈增長劑，藉由使用如此的2官能多元醇，能夠更進一步減低研磨面側所測定的研磨層的微型橡膠A硬度的面內不均度。而關於末端羥基至少要一個為2級羥基，且羥基價在1000~1500mg KOH/g的2官能多元醇，舉例來說，有1,2-丙烯乙二醇、1,3-丁二醇、2,3-丁二醇等可以列舉。

在本發明中，係由上述的3官能多元醇加上2官能多元醇，及高分子量多元醇，低分子量多元醇，以及低分子量基聚氨，鏈增長劑等，都是在聚胺酯的技術領域中經常使用的物質，來作為含活性氫化合物。

作為高分子量多元醇，舉例來說，如聚四甲基醚二醇，聚乙二醇等物質中代表性的聚酯多元醇，聚己二酸伸丁酯中代表性的聚酯多元醇，聚己內酯多元醇，如聚己內酯般的聚酯乙二醇與烷基碳酸鹽的反應物等所列示之碳酸鹽類聚酯多元醇，碳酸乙烯脂與多元醇互相反應後所得到之反應混合物再與有機羧酸反應之碳酸鹽類聚酯多元醇，藉由多羥基化合物與碳酸醇酯的酯交換反應所得到的聚碳酸酯多元醇，將多元醇分散聚合物粒子的聚合物多元醇等可供舉例。此等可以單獨使用，也可以2種以上併用。

低分子量的多元醇，舉例來說，如三羥甲基丙烷、甘油、雙甘油、1,2,6-己三醇、三乙醇胺、季戊四醇、四甲基環己烷、甲基葡糖苷，以及這些鏈烯氧化物之加合物可供舉例。此等可以單獨使用，也可以2種以上併用。

低分子量的基聚氨，舉例來說，如乙二胺、甲苯二胺、二苯甲烷二胺，以及此等鏈烯氧化物(EO、PO等)之加成物可供舉例。此等可以單獨使用，也可以2種以上併用。

此外，可與乙二醇、1,2-丁二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇、1,4環己烷二甲醇、3-甲基-1,5-戊二醇、二甘醇、三甘醇等低分子量的多元醇併用。另外，也可以與乙醇胺、二乙醇胺、胺基乙基乙醇胺，以及類丙醇胺等醇胺併用。

鏈增長劑為至少含有2個以上的活性氫基的有機化合物，而做為活性氫基可用羥基、第1級或第2級的胺基、硫醇基(SH)等來舉例。具體來說，如4,4-亞甲雙(鄰-氯苯胺)(MOCA)、2,6-二氯對苯二胺、4,4-亞甲雙(2,3-二氯苯胺)、3,5-二(甲硫基)-2,4-二氨基甲苯、3,5-二(甲硫基)-2,6-二氨基甲苯、3,5-乙基甲苯-2,4-二胺、3,5-乙基甲苯-2,6-二胺、丙二醇對雙氨基苯甲酸酯、1,2雙胺基乙烷、4 ,4 '-二氨基-3 ,3 '-二乙基5,5’-二甲基联苯基甲烷、N,N-二仲丁基對4,4-二氨基二苯甲烷、3,3二乙基-4,4二氨基二苯甲烷、m-苯二胺、以及對二甲苯基二胺等為例的聚胺類，或者為上述低分子量的多元醇或低分子量的聚胺也可供舉例。此等可以使用其中一種，也可以混合2種以上也無妨。

異氰酸酯成分與含活性氫化合物的比例，係依據個別的分子量與發泡體之所期望物性，而有各式各樣的變化所得到。為了得到具有所期望特性的發泡體，相對於含活性氫化合物的合計活性氫基(羥基+胺基)數之異氰酸酯成分的異氰酸酯基數(NCO INDEX)較佳在0.80~1.20，更佳的是在0.90~1.15。異氰酸酯基數在前述範圍外的情況下，會產生硬化不良的結果，會有無法得到所要求得比重，硬度以及壓縮率等的傾向。

聚胺酯樹脂可以用溶融法、溶液法等公認的聚胺酯化技術來製作。但在考慮成本、作業環境等情況下，宜用溶融法來製造。此外，聚胺酯樹脂的製造也可以使用預聚合物法、單擊法(one-shot)任一者皆可。

形成研磨層的材料之熱硬化性聚胺酯發泡體，係用機械發泡法(含mechanical floss法)來製造的。

特別是，較佳使用聚二甲基矽氧烷與聚醚的共聚物之矽系介面活性劑的機械發泡法。作為此矽系介面活性劑，例如SH-192以及L-5340(東Dow Corning silicon社製)，B8443(Goldschmidt社製)等都為適合的化合物。

此外，因應必要情況，可以加入抗氧化劑等的安定劑、潤滑劑、顏料、充填劑、防止帶電劑、以及其他添加劑。

關於構成研磨層之熱硬化性聚胺酯發泡體的製造方法，將在以下說明。該聚胺酯發泡體的製造方法具有以下的步驟。

(1)含有異氰酸酯的第1成分，以及含活性氫化合物的第2成分至少一方需添加矽系介面活性劑，並在非反應性氣體的存在下將加有矽系介面活性劑的成分進行機械攪拌，將非反應性氣體分散成微細氣泡，成為氣泡分散液。接著，將剩餘的成分添加入該氣泡分散液，進行混合，而調製出氣泡分散聚胺酯組成物。

(2)含有異氰酸酯的第1成分，以及含活性氫化合物的第2成分至少一方需添加矽系介面活性劑，並在非反應性氣體的存在下將前述第1成分以及第2成分進行機械攪拌，將非反應性氣體分散成微細氣泡，而調製出氣泡分散聚胺酯組成物。

再者，氣泡分散聚胺酯組成物可以用mechanical floss法來調製。所謂的mechanical floss法係指，將原料成分加入攪拌頭的混合室內的同時，混入非反應性氣體，經由如Oaks攪拌機等攪拌機械進行混合攪拌後，讓非反應性氣體成為微細氣泡的狀態，分散進入原料混合物的方法。此外，因為聚胺酯發泡體含有平均氣泡徑在20~300μm的略球狀微細氣泡時，便能連續成形，獲得良好的製造效率。

其後，將上述方法調製出的氣泡分散聚胺酯組成物塗佈在面材上，讓該氣泡分散聚胺酯組成物硬化後，便可在面材上直接形成熱硬化性聚胺酯發泡體(研磨層)。

作為形成前述微細氣泡所使用的非反應性氣體，較佳採用不可燃性的物質。具體而言，如氮氣、氧氣、碳酸氣體、以及氦氣及氬氣等稀有氣體或這些的混合氣體可供舉例。而使用乾燥除去水分的空氣在成本上來說最佳。

作為將非反應性氣體分散成微細氣泡的攪拌裝置，並無特別限定，公知的攪拌裝置都可以使用，具體來說，如均質器、溶解器、2軸遊星式混漿機(行星式混漿機)、mechanical floss式發泡機都可供列舉。攪拌裝置的攪拌翼形狀並無特別限定，但較佳使用打蛋器型的攪拌翼。

再者，在發泡步驟中調製氣泡分散液的攪拌，以及混合第1成分與第2成分的攪拌，也宜有使用不同攪拌裝置的情形。而針對混合步驟的攪拌，不是形成氣泡的攪拌類型也可以，較佳使用不會捲入大型氣泡的攪拌裝置。要作為這樣的攪拌裝置，以遊星式混漿機最為適當。調製氣泡分散液的發泡步驟以及混合各種成分的混合步驟之攪拌裝置，使用同一台攪拌裝置也無妨，只需因應需要，經由調整攪拌翼的旋轉速度等攪拌條件來進行使用最為適當。

本發明相關的研磨墊在研磨層之上使基材層進行層積也無礙。研磨層上讓基材層進行層積的情況，並無特別限制基材層的材料。舉例來說，如尼龍、聚丙烯、聚乙烯、多元酯以及聚氯乙烯等的塑膠薄膜、聚胺酯泡棉、聚乙烯泡棉等之高分子樹脂發泡體、丁腈橡膠、異戊二烯橡膠等橡膠性樹脂、感光性樹脂等可供列舉。此等當中，較佳使用尼龍、聚丙烯、聚乙烯、多元酯以及聚氯乙烯等的塑膠薄膜、聚胺酯泡棉、聚乙烯泡棉等之高分子樹脂發泡體。此外，作為基材層，較佳使用雙面膠帶、單面黏著膠帶(單面黏著層係為了貼合轉盤)。

基材層需與給予研磨墊韌性的聚胺酯發泡體有同等硬度，或是較佳比其更硬。此外，基材層(雙面膠帶及單面黏著膠帶的情況為基材)的厚度並無特別限制，但從強度、可撓性等的觀點看來，較佳在20~1000μm，更佳是在50~800μm。

作為氣泡分散聚胺酯組成物塗佈在面材上的方法，舉例來說，如凹版、接觸、逗點等輥式塗佈機，狹縫式、噴射式等鑄壓塗佈機、擠壓式塗佈機、淋幕式塗佈機等塗佈方法均可採用，只要能夠在基材層上形成均一的塗膜，任何方法皆可。

將氣泡分散聚胺酯組成物塗佈至面材上，等到不再流動，再將反應好的聚胺酯發泡體加熱，經由後硬化能有效提升聚胺酯發泡體的物理特性，係極為適當的方法。後硬化較佳以40~70℃來進行10分鐘~24小時，此外較佳以常壓來進行才能使氣泡形狀穩定。

關於聚胺酯發泡體的製造，可以使用第3級胺系等物質，公知能促進聚胺酯反應的觸媒。觸媒的種類及添加量，須考慮各成分的混合步驟後塗佈至面材上所需的流動時間，來選擇。

聚胺酯發泡體的製造，也可以將各成分投入計量容器，再以機械攪拌的批次方式處理，此外連續供給攪拌裝置各成分與非反應性氣體進行機械攪拌，接著送出氣泡分散聚胺酯組成物之成形品的連續生產方式亦可。

本發明研磨墊的製造方法中，在面材上形成聚胺酯發泡體之後，或者在形成聚胺酯發泡體的同時，需要將聚胺酯發泡體的厚度調整至均一。調整聚胺酯發泡體厚度至均一的方法並無特別限制，但舉例來說，如用拋光布輪、沖床上加壓的方法可供列舉。用拋光布輪的情況下，可得到在聚胺酯發泡體表面無皮層的研磨層，而沖床加壓的情形下，可得到在聚胺酯發泡體表面有皮層的研磨層。沖床時的條件並無特別限制，較佳將溫度調節在塑料玻璃移轉點以上。

另一方面，將上述方法所調製的氣泡分散聚胺酯組成物塗佈在脫膜片上，在該氣泡分散聚胺酯組成物上積層成基材層。之後，可以一面使用加壓手段使厚度均一，一面讓氣泡分散聚胺酯組成物硬化，形成聚胺酯發泡體。該方法因為可以極度控制研磨層的厚度至均一，而為特佳。

脫膜片的形成材料並無特別限制，與前述基材層同樣的樹脂或紙材等都可供列舉。脫膜片較佳尺寸隨熱變化小的物質。再者，脫膜片的表面也可以施以脫膜處理。

為了讓脫膜片由氣泡分散聚胺酯的組成物(氣泡分散聚胺酯層)及基材層所構成的夾層片之厚度至均一的加壓手段並無特別限制，但舉例來說，如使用塗佈輥、夾輥等來壓縮至一定厚度的方法。要考慮到壓縮後發泡層中的氣泡會變成1.2~2倍大，因此在壓縮之際，較佳以下列等式處理：(塗佈機或夾輥的隙距)-(基材層及脫膜片的厚度)=(硬化後的聚胺酯發泡體的厚度之50~85%)。此外，為了取得比重在0.2~0.5的聚胺酯發泡體，在通過滾輥前的氣泡分散聚胺酯組成物的比重以在0.24~1為佳。

接著，在讓夾層片的厚度均一之後，等到不再流動，再將反應好的聚胺酯發泡體加熱進行後硬化。後硬化的條件如前述一樣。

之後，將聚胺酯發泡體下的脫膜片剝離。這時的情況，聚胺酯發泡體上已經形成皮層。而如上述的機械發泡法形成聚胺酯發泡體的情況，在聚胺酯發泡體下方側的氣泡差異值會比上方側要小。如此般，將完成之聚胺酯發泡體下方側當成研磨表面，就能成為氣泡瑕疵較小的研磨表面，能夠更加提升研磨速度的穩定性。再者，在脫膜片剝離後將聚胺酯發泡體以沖床加壓等方式來除去皮層亦可。

聚胺酯發泡體的厚度並無特別限制，但較佳在0.2~3mm，更佳的是在0.5~2mm。

依據上述製造方法所製造出的聚胺酯發泡體，含有略球狀的氣泡。再者，本發明所相關的聚胺酯發泡體，不論是含有連續氣泡亦可，或者獨立氣泡亦可。

聚胺酯發泡體中氣泡的平均氣泡徑為20~300μm，較佳為50~100μm。此外，連續氣泡的情況，氣泡表面的圓形孔的平均直徑較佳在100μm以下，更佳的是在50μm以下。

聚胺酯發泡體的比重，較佳在0.3~0.6，更佳的是在0.3~0.5。比重未滿0.3的情況，容易讓氣泡率過於太高，持久性變差。另一方面，比重在超過0.6的情況，為了維持一定的彈性率，需要讓材料採用低交聯密度。此時，容易讓永久歪曲增大，持久性變差。

研磨面側所測定的聚胺酯發泡體之微型橡膠A硬度值，較佳在40~90度，更佳的是在50~90度。聚胺酯發泡體的微型橡膠A硬度值如果在此範圍之外，就容易在研磨對象物表面產生刮傷。

聚胺酯發泡體的硬度，較佳在ASKA-C硬度值的10~90度，更佳的是在20~80度。在ASKA-C硬度未滿10的情況下，耐久性會降低，研磨後的研磨對象物之平坦性會變差。另一方面，超過90度的情況，在研磨對象物的表面容易產生刮傷。

本發明的研磨墊並無特別限制形狀，長度在5~10m的長尺狀亦可，直徑在50~150cm左右的圓形狀亦可。

研磨層的表面，最好有能夠保持、更新研磨漿的凹凸構造。發泡體組成的研磨層，在研磨表面有許多開口，具有能保持、更新研磨漿的功能，而藉由在研磨表面形成凹凸構造，更能使保持與更新研磨漿的效率為之提升，此外還能夠防止與研磨對象物吸著破壞到研磨對象物。凹凸構造只要能夠保持、更新研磨漿的形狀，並無特別限制，舉例而言，如X(條紋)溝、XY格子溝、同心圓狀溝、貫通孔、無貫通的孔洞、多角柱、圓柱、螺旋狀溝、偏心圓狀溝、放射狀溝，以及以上此等的組合可供列舉。此外，此等凹凸構造一般是有規則性的，但為了希望研磨漿的保持、更新性，也可以變化每隔一定範圍的溝槽、溝幅、溝深等條件。

凹凸構造的製作方法並無特別限制，舉例來說，如使用規定尺寸似咬痕的模具來機械切削的方法、或是將樹脂灌進具有規定表面形狀的金屬模具，再使之硬化的製作方法、在具有規定表面形狀的沖床板上來加壓樹脂的製作方法、使用碳酸氣體雷射等用雷射光的製作方法都可供列舉。

本發明的研磨墊，可將緩衝片貼合在研磨層之非研磨面側。而在研磨層要積層基材層的情況，宜依照研磨層、基材層、緩衝片的順序來積層。

緩衝片(緩衝層)係補償研磨層特性的物質。緩衝片在化學機械研磨(Chemical Mechanical Polishing)中，在權衡關係下，需要平面性與統一性兩者都達成的狀態。所謂的平面性，係指圖案形成時所產生微小凹凸的研磨對象物，在研磨時的圖案部之平坦性，而所謂統一性，係指研磨對象物全體的均一性。根據研磨層的特性，去改善平面性，再依據緩衝片的特性去改善統一性。本發明的研磨墊中，緩衝片宜使用比研磨層要柔軟的物質。

做為緩衝片，舉例而言，如聚酯不織布、尼龍不織布、壓克力不織布等纖維不織布，及聚胺酯泡棉、聚乙烯泡棉等高分子樹脂發泡體，丁腈橡膠、異戊二烯橡膠等橡膠性樹脂、感光性樹脂等可供列舉。

做為貼合緩衝片的手段，舉例而言，如將研磨層與緩衝片都以雙面膠帶夾住加壓的方法可供列舉。

此外，本發明的研磨墊，與轉盤接觸面上亦可設置雙面膠帶。

半導體裝置經過使用上述研磨墊進行半導體晶圓表面的研磨步驟後製造出來。所謂的半導體晶圓，一般係指在矽晶圓上積層配線金屬以及氧化膜的產物。半導體晶圓的研磨方法並無特別限制研磨裝置，舉例來說，使用圖1所示的支撐研磨墊1的研磨定盤2，及支撐半導體晶圓4的支撐台(研磨頭)5以及為了能均勻加壓至晶圓的襯墊材料，以及具備供給研磨劑3的機械結構的研磨裝置等來進行。研磨墊1舉例可以藉由黏貼雙面膠帶來裝置於研磨定盤2上。研磨定盤2與支撐台5，位置相對地配置在各自支撐的研磨墊1及半導體晶圓4，且各自具備有旋轉軸6、7。此外，在支撐台5側設置有將半導體晶圓4壓近至研磨墊1的加壓機械構造。在研磨之際，研磨定盤2及支撐台5一面旋轉一面將半導體晶圓4壓近至研磨墊1同時供給研磨漿劑來進行。研磨漿劑的流量、研磨負重、研磨定盤的旋轉次數，以及晶圓旋轉次數並無特別限制，可適情況調整進行。

經由這些處理可以改善半導體晶圓表面的粗糙，除去刮痕。之後，經由切割晶粒、打線、封裝等來製造出半導體裝置。半導體裝置使用在演算處理裝置或記憶體等上，此外，鏡頭或硬碟用的玻璃基板也可以用前述同樣的方法來加工研磨。

實施例

以下將舉出本發明之實施例來說明，但本發明並非限定於此等實施例。

(微型橡膠A硬度的測定)

使用微型橡膠A硬度計MD-1(高分子計器社製)來做測定。具體來說，將熱硬化性聚胺酯發泡體組成的研磨層切割30mm×30mm來做成試驗材料，在此試驗材料相異的任意五個點，來測定研磨層的硬度值，此等的平均值即為微型橡膠A硬度。此外，在五個點所測出硬度值的最大與最小之差，可當成微型橡膠A硬度的面內不均度。

(微小瑕疵)

使用非接觸表面形狀測定機(ZYGO社製NewView6300)，鏡頭倍率為2.5倍，變焦倍率為0.5倍，將帶通濾波器設定為200~1250μm，去測定研磨對象物表面的五個點之Ra，而其平均值(nm)即為微小瑕疵。再者，針對測定微小瑕疵，使用以下研磨方法所研磨的研磨對象物。

(研磨方法)

雙面研磨機的設定條件

雙面研磨機：SpeedFam社製9B型雙面研磨機

加工壓力：100g/cm²

定盤旋轉次數：50rpm

研磨劑供給量：4L/min

投入基板：OHARA社製TS-10SX

投入基板的片數：25片

進行基板厚度研磨成為初期厚度的85%的連續研磨。再者，使用研磨劑依據下述的方法來調整。

(研磨劑的調整方法)

將SHOROX A-10(昭和電工社製)添加水後混合，調整比重成為1.06~1.09的研磨劑。

(原料)

使用的個原料如下所示。

(i)含活性氫化合物

聚己內酯多元醇「PLAKCEL210N(PCL210N)」、官能基數：2、羥基價：110mgKOH/g、DAICEL化學社製

聚己內酯多元醇「PLAKCEL220(PCL220)」、官能基數：2、羥基價：56mgKOH/g、DAICEL化學社製

聚己內酯多元醇「PLAKCEL305(PCL305)」、官能基數：3、羥基價：305mgKOH/g、DAICEL化學社製

聚四甲基醚二醇「PTMG1000」、官能基數：2、羥基價：110mgKOH/g、三菱化學社製

聚四甲基醚二醇「PTMG3000」、官能基數：2、羥基價：37mgKOH/g、三菱化學社製

1,4丁二醇(1,4-BD)、官能基數：2、羥基價：1247 mgKOH/g、NACALAI TESQUE社製

(ii)末端羥基至少有一個為2級羥基的3官能多元醇

(a)三羥甲基丙烷的環氧丙烷加成物「EXCENOL400MP」、官能基數：3、羥基價：415mgKOH/g、旭硝子社製

(b)甘油的環氧丙烷加成物「MN400」、官能基數：3、羥基價：415mgKOH/g、三菱化學社製

(c)甘油的環氧丙烷加成物「MN1000」、官能基數：3、羥基價：160mgKOH/g、三菱化學社製

(d)甘油的環氧丙烷加成物「MN2000」、官能基數：3、羥基價：112mgKOH/g、三菱化學社製

(e)三羥甲基丙烷的環氧丙烷加成物「EXCENOL890MP」、官能基數：3、羥基價：865 mgKOH/g、旭硝子社製

末端羥基至少有一個為2級羥基的2官能多元醇

(a) 1,2-丙烯乙二醇(1,2-PG)、官能基數：2、羥基價：1427mgKOH/g、NACALAI TESQUE社製

(b) 1,3-丁二醇(1,3-BD)、官能基數：2、羥基價：1247mgKOH/g、NACALAI TESQUE社製

(iii)整泡劑

「B8443」、Goldschmidt社製

(iv)異氰酸酯成分

碳化二亞胺改質二苯基甲烷異氰酸酯(MDI)、「MILLIONATE MTL、日本聚胺酯工業社製

實施例1~5以及比較例1~3

以成為表1上段記載的配合比率(數值係以含活性氫化合物全量為100重量份的重量比)，將含活性氫化合物與整泡劑一起加進容器，使用攪拌翼用旋轉次數900rpm來進行4分鐘的激烈攪拌，使氣泡納入反應系內。其後，將碳化二亞胺改質MDI添加進如表1記載的NCO INDEX數值，約攪拌1分鐘來調製氣泡分散聚胺酯組成物。

將調製好的氣泡分散聚胺酯組成物塗佈在脫膜處理過的PET片(東洋紡織社製，厚度75μm)組成的脫膜片上，形成氣泡分散聚胺酯層。接著將PET板(東洋紡織社製，厚度188μm)組成的基材層覆蓋在該氣泡分散聚胺酯層上。使用夾輥將氣泡分散聚胺酯層以40℃進行30分鐘的1次硬化後，再以70℃進行3小時的2次硬化，而形成聚胺酯發泡體(發泡層)。再者，如此的製造方法係將含活性氫化合物及異氰酸酯成分直接反應而製造聚胺酯發泡體，即為所謂的單擊(one-shot)法。

其後，從脫膜片剝離。接下來使用切片機(Fecken社製)調整聚胺酯發泡體的厚度精度至1.3mm。其後，在基材層表面使用護貝機貼合雙面膠帶(Double tac tape，積水化學工業社製)來製作研磨墊。

[表1]

從表1的結果看來，因為實施例1~5的研磨墊之研磨層的微型橡膠A硬度的面內不均度在12以下，所以可得知能減低研磨對象物表面產生的微小瑕疵。

1．．．研磨墊

2．．．研磨定盤

3．．．研磨劑(研磨漿)

4．．．研磨對象物(半導體晶圓、鏡頭、玻璃基板)

5．．．支撐台(研磨頭)

6、7．．．旋轉軸

第1圖係顯示半導體裝置的製造方法中所使用研磨裝置的一例之概略構成圖。

1．．．研磨墊

2．．．研磨定盤

3．．．研磨劑(研磨漿)

4．．．研磨對象物(半導體晶圓、鏡頭、玻璃基板)

5．．．支撐台(研磨頭)

6、7．．．旋轉軸

Claims (5)

1. 一種研磨墊，係含有熱硬化性聚胺酯發泡體所構成之研磨層者，其特徵在於：從研磨面側所測定之前述研磨層的微型橡膠A硬度的面內不均度為12以下；前述熱硬化性聚胺酯發泡體含有異氰酸酯成分與含活性氫化合物作為原料成分；且前述含活性氫化合物其末端羥基之至少一個是2級羥基，且在前述含活性氫化合物100重量份中，含有10~50重量份之羥基價為150~1000mgKOH/g的3官能多元醇。
2. 如申請專利範圍第1項之研磨墊，其中前述含活性氫化合物其末端羥基之至少一個是2級羥基，且在前述含活性氫化合物100重量份中，含有0~20重量份之羥基價為1000~1500mgKOH/g的2官能多元醇。
3. 如申請專利範圍第1項之研磨墊，其中前述熱硬化性聚胺酯發泡體係具有平均氣泡徑20~300μm的略球狀氣泡。
4. 一種研磨墊之製造方法，其包含下述步驟：藉由機械發泡法調製氣泡分散聚胺酯組成物之步驟，該氣泡分散聚胺酯組成物含有含活性氫化合物以及異氰酸酯成分作為原料成分，該含活性氫化合物其末端羥基之至少一個是2級羥基，且在前述含活性氫化合物100重量份中，含有10~50重量份之羥基價為150~1000mgKOH/g的3官能多元醇；將前述氣泡分散聚胺酯組成物塗佈至面材上的步驟；藉由使前述氣泡分散聚胺酯組成物硬化，而形成由具有平均氣泡徑20~300μm之略球狀氣泡的熱硬化性聚胺酯發泡體所構成之研磨層的步驟；以及調整前述研磨層厚度至均一的步驟。
5. 一種半導體裝置之製造方法，其含有使用如申請專利範圍第1項之研磨墊，來研磨半導體晶圓表面的步驟。