研磨墊、研磨裝置及制造研磨墊的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種研磨(拋光)墊、研磨裝置及制造研磨墊的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]研磨一般是指化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)工藝中，對(duì)于起初是粗糙的表面的磨耗控制，其是將含細(xì)粒子的研磨漿液平均分散于一研磨墊的上表面，同時(shí)將一待研磨基材抵住該研磨墊后以重復(fù)規(guī)律動(dòng)作搓磨。該待研磨基材為諸如半導(dǎo)體、儲(chǔ)存介質(zhì)基材、集成電路、液晶顯示器平板玻璃、光學(xué)玻璃和光電面板等物體。在研磨過(guò)程中，必須使用一研磨墊研磨該待研磨基材，因而該研磨墊的質(zhì)量會(huì)直接影響該待研磨基材的研磨效果。
[0003]參考圖1，其顯示具有已知研磨墊的研磨裝置的示意圖。該研磨裝置I包括一壓力板11、一吸附墊片12、一待研磨基材13、一研磨盤(pán)14、一研磨墊15及一研磨衆(zhòng)液16。該壓力板11與該研磨盤(pán)14相對(duì)。該吸附墊片12是利用一背膠層(圖中未示出)粘附于該壓力板11上，且該吸附墊片12用以吸附且固定該待研磨基材13。該研磨墊15固定于該研磨盤(pán)14，且面向該壓力板11，用以對(duì)該待研磨基材13進(jìn)行研磨。
[0004]該研磨裝置I的運(yùn)作方式如下。首先將該待研磨基材13置于該吸附墊片12上，且該待研磨基材13被該吸附墊片12吸住。接著，該研磨盤(pán)14及該壓力板11以相反方向旋轉(zhuǎn)，且同時(shí)將該壓力板11向下移動(dòng)，使該研磨墊15接觸到該待研磨基材13的表面，通過(guò)不斷補(bǔ)充該研磨漿液16以及該研磨墊15的作用，可對(duì)該待研磨基材13進(jìn)行研磨作業(yè)。
[0005]因該研磨墊15在運(yùn)作時(shí)同時(shí)承受來(lái)自該壓力板11與該研磨盤(pán)14的不同方向的壓力，為避免造成該待研磨基材13的損傷，通常該研磨墊15包含一研磨層及一緩沖層。該研磨層視該待研磨基材13的需要，可為不織布(無(wú)紡布)、高分子彈性體或其組合，該緩沖層則大部分以不織布為主體，因?yàn)榘豢棽嫉木彌_層較研磨層具有較佳的壓縮率及回復(fù)率，其中較佳的壓縮率可提高研磨層與待研磨基材的密合度，較佳的回復(fù)率則可提高研磨墊的使用壽命。
[0006]然而，不織布的制造上不易控制其厚度的均勻度，故使用以不織布為主體的緩沖層，常因不織布的厚度不均勻而造成許多問(wèn)題。例如，當(dāng)研磨墊承受壓力時(shí)，由于不織布的厚度不均勻?qū)е戮彌_層的各區(qū)域密度不同，進(jìn)而產(chǎn)生不同的壓縮率，其中壓縮率較小或厚度較厚的區(qū)域會(huì)造成研磨層與待研磨基材間的摩擦力變大，研磨墊亦因此磨耗較快，又因磨耗程度不同，研磨墊表面更加不平坦，導(dǎo)致待研磨基材的研磨表面移除率不穩(wěn)定，平坦度不足，從而形成不良品。
[0007]因此，本領(lǐng)域中亟需開(kāi)發(fā)一種研磨墊，以克服前述緩沖層中不織布對(duì)于壓力受力不均勻的缺點(diǎn)，以提高研磨效果。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明于研磨墊的緩沖層中，加入具有壓力分散層的緩沖層，以得到厚度及附加量均一的緩沖層。當(dāng)研磨層受壓力時(shí)，緩沖層可使壓力均勻分散，從而為研磨墊提供均勻的緩沖力，因此，研磨墊與待研磨基材間的摩擦力亦較均勻，可增加待研磨基材表面的平坦度，并防止研磨墊的凹陷及變形。
[0009]本發(fā)明提供一種研磨墊，其包含一研磨層及一緩沖層，該緩沖層包含:
[0010]一本體，其包含復(fù)數(shù)(多)個(gè)(根)第一不定向纖維；及
[0011]一壓力分散層，其包含復(fù)數(shù)個(gè)第一定向纖維及復(fù)數(shù)個(gè)第二定向纖維，其中所有所述第一定向纖維皆以一第一方向排列，及所有所述第二定向纖維皆以一第二方向排列，且所述第一方向與第二方向相交，及所述第一定向纖維及/或第二定向纖維與至少一個(gè)所述第一不定向纖維相交。
[0012]本發(fā)明還提供一種研磨裝置，其包含:
[0013]一研磨盤(pán)；
[0014]一基材；
[0015]一前述的研磨墊，其粘附于該研磨盤(pán)上，并用以研磨該基材；及
[0016]一研磨漿液，其接觸該基材，以進(jìn)行研磨。
[0017]本發(fā)明再提供一種制造前述研磨墊的方法，其中該緩沖層由包含下列步驟的方法所提供:
[0018](a)提供一本體，其包含復(fù)數(shù)個(gè)第一不定向纖維；
[0019](b)提供復(fù)數(shù)個(gè)第一定向纖維及復(fù)數(shù)個(gè)第二定向纖維，其中所有所述第一定向纖維皆以一第一方向排列，及所有所述第二定向纖維皆以一第二方向排列，且所述第一方向與第二方向相交；及
[0020](C)使所述第一定向纖維及/或第二定向纖維與至少一個(gè)所述第一不定向纖維相交，以構(gòu)成一壓力分散層。
【附圖說(shuō)明】
[0021]圖1顯示具有已知研磨墊的研磨裝置的示意圖；
[0022]圖2顯示本發(fā)明的一具體實(shí)施例的緩沖層的剖面示意圖；
[0023]圖3顯示本發(fā)明的又一具體實(shí)施例的緩沖層的剖面示意圖；
[0024]圖4顯示本發(fā)明的另一具體實(shí)施例的壓力分散層的頂視圖；
[0025]圖5顯示本發(fā)明的再一具體實(shí)施例的壓力分散層的剖面圖；
[0026]圖6顯示本發(fā)明的另一具體實(shí)施例的壓力分散層的頂視圖；及
[0027]圖7顯示具有本發(fā)明的研磨墊的研磨裝置的示意圖。
[0028]符號(hào)說(shuō)明
[0029]I 已知研磨裝置
[0030]7 本發(fā)明研磨裝置
[0031]11壓力板
[0032]12吸附墊片
[0033]13待研磨基材
[0034]14研磨盤(pán)
[0035]15研磨墊
[0036]16研磨漿液
[0037]25緩沖層
[0038]35緩沖層
[0039]71壓力板
[0040]72吸附墊片
[0041]73 基材
[0042]74研磨盤(pán)
[0043]75研磨墊
[0044]76研磨漿液
[0045]251 主體
[0046]252壓力分散層
[0047]253緩沖層的一個(gè)表面
[0048]254緩沖層的另一表面
[0049]351 主體
[0050]352壓力分散層
[0051]452壓力分散層
[0052]453第一定向纖維
[0053]454第二定向纖維
[0054]552壓力分散層
[0055]553第一定向纖維
[0056]554第二定向纖維
[0057]555第二不定向纖維
[0058]652壓力分散層
[0059]653第一定向纖維
[0060]654第二定向纖維
[0061]655第三定向纖維
【具體實(shí)施方式】
[0062]本發(fā)明提供一種研磨墊，其包含一研磨層及一緩沖層，該緩沖層包含:
[0063]一本體，其包含復(fù)數(shù)個(gè)第一不定向纖維；及
[0064]一壓力分散層，其包含復(fù)數(shù)個(gè)第一定向纖維及復(fù)數(shù)個(gè)第二定向纖維，其中所有所述第一定向纖維皆以一第一方向排列，及所有所述第二定向纖維皆以一第二方向排列，且所述第一方向與第二方向相交，及所述第一定向纖維及/或第二定向纖維與至少一個(gè)所述第一不定向纖維相交。
[0065]根據(jù)本發(fā)明的“研磨墊”是指化學(xué)機(jī)械研磨工藝中用以抵住待研磨基材的墊，該研磨墊以重復(fù)規(guī)律運(yùn)動(dòng)搓磨該待研磨基材，并配合含細(xì)粒子的研磨漿液，使該待研磨基材起初是粗糙的表面磨耗直至平整。
[0066]根據(jù)本發(fā)明的研磨層即為該研磨墊中用以搓磨該待研磨基材的部位。依待研磨基材的需求，所述研磨層可為不織布、高分子彈性體或其組合。
[0067]本文中使用“不織布”一詞指具有方向性或隨機(jī)定向的纖維的制造片、網(wǎng)或氈，其由摩擦力及/或內(nèi)聚力及/或粘合力接合，并不包括紙及并入有接結(jié)紗或絲的經(jīng)編織、針織、簇生、縫編或由濕式碾磨進(jìn)行粘結(jié)(無(wú)論是否經(jīng)額外的針縫)的產(chǎn)品。所述纖維可為天然或人造的。其可為定長(zhǎng)或連續(xù)的絲或可原位形成。取決于形成網(wǎng)的方法，不織布通常包括合成不織布、針軋不織布、熔噴不織布、紡粘不織布、干式成網(wǎng)不織布、濕式成網(wǎng)不織布、縫編不織布或水刺不織布。與織造布相比，不織布具有較好的材料特性。
[0068]本發(fā)明所述的“彈性體”一詞指展現(xiàn)類(lèi)似橡膠的質(zhì)量的一聚合物種類(lèi)。當(dāng)研磨時(shí)，該彈性體可充當(dāng)良好的緩沖器以避免刮傷待研磨物表面。優(yōu)選地，該彈性體為發(fā)泡樹(shù)脂。本發(fā)明所述的“發(fā)泡樹(shù)脂” 一詞指含有熱塑性樹(shù)脂及熱分解發(fā)泡劑的材料。該樹(shù)脂優(yōu)選地包含選自由以下各物組成的組的至少一種:聚氨酯、聚烯烴、聚碳酸酯、聚乙烯醇、尼龍、彈性橡膠、聚苯乙烯、聚芳烴分子、含氟聚合物、聚酰亞胺、交聯(lián)聚氨酯、交聯(lián)聚烯烴、聚醚、聚酯、聚丙烯酸酯、彈性聚乙烯、聚四氟乙烯、聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、聚芳酰胺、聚芳烴、聚甲基丙烯酸甲酯、其共聚物、其嵌段共聚物、其混合物及其摻合(共混)物。
[0069]根據(jù)本發(fā)明的發(fā)泡樹(shù)脂發(fā)泡的方法可為化學(xué)發(fā)泡或物理發(fā)泡，其中化學(xué)發(fā)泡是利用可進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)以產(chǎn)生氣體的試劑，使其反應(yīng)后所產(chǎn)生的氣體均勻分布于該樹(shù)脂組合物中。另一方面，物理發(fā)泡是將氣體打入該樹(shù)脂組合物中，并通過(guò)攪拌使打入的氣體均勻分布于該樹(shù)脂組合物中。
[0070]于本發(fā)明的一優(yōu)選具體實(shí)施例中，該研磨層另外包含孔洞。于本發(fā)明的一具體實(shí)施例中，該孔洞為不織布纖維間的孔洞；于本發(fā)明的另一具體實(shí)施例中，該孔洞為高分子彈性體所形成的孔洞；于本發(fā)明的再一具體實(shí)施例中，該孔洞由高分子彈性體與纖維共同形成。所述孔洞可為連通型孔洞或獨(dú)立型孔洞，本發(fā)明所述的“連通型孔洞”是指至少二個(gè)孔洞之間是連通的，從而形成類(lèi)似蟻穴型的孔洞，所述孔洞優(yōu)選為連通的多個(gè)孔洞，其有利于研磨液的流動(dòng)、研磨顆粒的分布及研磨殘留物的移除。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所述連通的多個(gè)孔洞具有自0.1 μ m至500 μ m的孔尺寸。
[0071]于本發(fā)明的一優(yōu)選具體實(shí)施例中，該研磨層另外包含復(fù)數(shù)個(gè)研磨粒子，所述研磨粒子可均勻分布于研磨層中。其可位于該不織布或高分子彈性體的結(jié)構(gòu)骨架部分，亦可位于孔洞內(nèi)。優(yōu)選地，所述研磨粒子為二氧化鈰、二氧化硅、三氧化二鋁、三氧化二釔或三氧化二鐵。另一方面，所述研磨粒子的粒徑為約0.01微米至約10微米。
[0072]本發(fā)明所述的“緩沖層”是指位于該研磨層與研磨機(jī)臺(tái)間的薄層，其用途在于當(dāng)該研磨墊運(yùn)作時(shí)，同時(shí)承受來(lái)自壓力板與研磨盤(pán)的不同方向的壓力，避免造成待研磨基材的損傷。根據(jù)本發(fā)明的緩沖層包含纖維。
[0073]本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具通常知識(shí)者可根據(jù)本說(shuō)明書(shū)的揭示內(nèi)容來(lái)選擇適合種類(lèi)的纖維。本文中使用的“纖維”一詞指單纖維或復(fù)合纖維，優(yōu)選地指復(fù)合纖維。優(yōu)選地，該纖維由選自由以下各物組成的組的至少一種材料制成:聚酰胺、對(duì)苯二胺、聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚丙烯腈及其混合物。
[0074]根據(jù)本發(fā)明的緩沖層包含一本體，其包含復(fù)數(shù)個(gè)第一不定向纖維。該本體構(gòu)成該緩沖層的大部分，所述復(fù)數(shù)個(gè)第一不定向纖維通過(guò)摩擦力及/或內(nèi)聚力及/或粘合力接合，可為定長(zhǎng)或連續(xù)的絲或可原位形成，優(yōu)選地，