单层研磨垫及其制造方法技术

一种兼具所需硬度与可压缩性的单层研磨垫及其制造方法。利用发泡成型的发泡塑料以及切割的方式来制造研磨垫，让研磨垫的研磨面的密度与固定支撑面的密度不同。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于一种研磨装置与其制造方法，且特别是有关于一种。
技术介绍
在半导体集成电路的制造过程中，随着隔离结构、晶体管、金属层与介电层一层层堆栈上去之后，晶圆的表面也跟着越来越不平坦。受限于曝光机所能达到的聚焦深度(depth of focus)的限制，将光罩图案转移至晶圆上光阻的过程也就越加困难，曝光结果也越容易失真。而化学机械研磨法是唯一可以让晶圆全面平坦化的制程，让上述的问题得以解决。化学机械研磨法在进行当中，是将晶圆压在研磨垫上，让晶圆在表面布满研浆的研磨垫上移动，而研浆中含有微细的研磨颗粒与化学试剂。因此晶圆在研磨垫上移动时，可通过研磨颗粒的机械式研磨与化学试剂的化学反应二者的帮助来进行晶圆的平坦化制程。由于化学机械研磨法的首要目标为能让晶圆均匀地全面平坦化，而且还要能让同一批次晶圆的平坦化结果具有重复性。而研磨垫的硬度(rigidity或stiffness)以及可压缩性(compressibility或compliance)与晶圆研磨后的平坦度有相当大的关系。一般来说，硬度高的研磨垫可以增加晶圆研磨的平坦度，而可压缩性高的研磨垫则可以增加晶圆研磨的均匀度。因此在使用硬度较高的研磨垫来研磨晶圆之后，往往还需要再使用硬度较低的研磨垫来改善晶圆研磨的均匀度，这使得化学机械研磨法的产量较低。为了兼顾上述的硬度与可压缩性的要求，现有技术中多以至少一层硬垫与至少一层软垫叠合在一起来组成所需的研磨垫，例如第5212910号美国专利与第5257478号美国专利所公开的研磨垫。然而，如第6217426号美国专利所述，由至少两层叠合而成的研磨垫虽然可以部分兼顾晶圆研磨的平坦度与均匀度的要求，但又同时衍生一些问题。例如由于软硬垫对于压力的传播方式不同，有时反而会让研磨的均匀度变得更差。而且，若研磨垫所使用的叠合层数越多，则研磨垫的硬度与可压缩性的变量也就越多，造成越难控制晶圆研磨的平坦度与均匀度。此外在研磨过程中，由至少两层叠合而成的研磨垫容易因为外力而彼此脱离。因此，第6217426号美国专利公开在研磨垫的下方形成具有突起与沟渠的图案，来限制压力在研磨垫的传递区域以及增加研磨垫的可压缩性。上述现有技术中，无可避免地增加了制程复杂度及制造成本。
技术实现思路
因此本专利技术的目的就是在提供一种兼具所需硬度与可压缩性的单层研磨垫，以兼顾研磨的平坦度与均匀度。本专利技术的另一目的是在提供一种兼具所需硬度与可压缩性的单层研磨垫的制造方法，利用研磨垫材料中的大小孔洞的分布来控制研磨垫的硬度与可压缩性。根据本专利技术的上述与其它目的，提出一种单层研磨垫。上述的单层研磨垫包括本体、位于本体一侧的研磨面以及位于本体另一侧的固定支撑面。其中，本体是由多孔洞聚合物所构成。而研磨面的密度与固定支撑面的密度不同。依照本专利技术一较佳实施例，上述的研磨面的密度大于固定支撑面的密度。依照本专利技术另一较佳实施例，上述的研磨面具有至少一第一区域与至少一第二区域，且第一区域的密度大于第二区域的密度。依照本专利技术又一较佳实施例，上述的固定支撑面具有至少一第三区域与至少一第四区域，且第三区域的密度大于第四区域的密度。根据本专利技术的上述与其它目的，提出一种单层研磨垫。上述的单层研磨垫包括位于研磨垫一侧的研磨面、位于研磨垫另一侧的固定支撑面、以及介于研磨面及固定支撑面的中心部。其中，研磨垫是由多孔洞聚合物所构成。而研磨垫中心部的孔隙率大于研磨面的孔隙率。依照本专利技术的一较佳实施例，上述的固定支撑面的孔隙率大于研磨面的孔隙率。根据本专利技术的上述与其它目的，提出一种单层研磨垫的制造方法。首先，以发泡成型法来制造有平坦的第一表面与第二表面的发泡垫状物。然后，去除第一表面以形成新的且平坦的第三表面。上述的第二表面的密度大于第三表面的密度，因此第二表面可做为一研磨面，而第三表面可做为一固定支撑面。根据本专利技术的上述与其它目的，提出一种单层研磨垫的制造方法。首先，以发泡成型法来制造厚度不一的发泡垫状物。上述的发泡垫状物具有至少一第一区域与至少一第二区域，且第一区域的厚度大于第二区域的厚度。然后，去除发泡垫状物的一侧表面以形成平坦的第一表面。其中位于第一区域的第一表面的密度小于位于第二区域的第一表面的密度。依照本专利技术一较佳实施例，还可以再进一步去除上述的发泡垫状物的另一侧表面，以形成平坦的第二表面。由上述本专利技术较佳实施例可知，利用发泡材料内部大小发泡微胞的分布特性，可以制造出具有软硬度均一的上下表面的单层研磨垫，也可以制造出具有软硬度不一的上下表面的单层研磨垫。因此，可以在兼顾研磨垫的制造成本以及化学机械研磨法的产量之下，很容易就可同时达到晶圆研磨的均匀度与平坦度的需求。附图说明为让本专利技术的上述和其它目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，附图的详细说明如下图1所示为发泡材料中的发泡微胞分布状况的剖面结构示意图。图2A-2B所示为依照本专利技术一较佳实施例的一种研磨垫的剖面结构示意图。图3所示为依照本专利技术另一较佳实施例的一种发泡成型法所需的模具的剖面结构示意图。图4所示为利用图3的模具来发泡成型后的发泡体的剖面结构示意图。图5所示为图4的发泡体经切割后所得的研磨垫的剖面结构示意图。图6A-6D所示为图5的研磨垫的软区域与硬区域在研磨垫的研磨面上的分布俯视示意图。附图标记说明100发泡体 102聚合物104发泡微胞 106内部区域108表面区域 200研磨垫202顶面 203中心部204底面 250研磨垫252顶面 253中心部254底面 300模具302空腔 304内部顶面306内部底面 310区域320区域 400发泡体401聚合物 402发泡微胞405高度 410区域415区域 420区域425区域 500研磨垫510软区域 520硬区域550研磨面 600晶圆A-A’剖线 B-B’剖线具体实施方式本专利技术提供一种兼具所需硬度与可压缩性的。在较佳实施例中，利用发泡材料在形成过程中的不同尺寸发泡微胞(cell)的分布特性，制造出软硬适中的单层研磨垫，以解决已知研磨垫的问题。塑料在加入发泡剂或打入气体之后，利用已知的发泡成型方法可形成发泡体(foamed plastic)。发泡体内部会有许多大小不一的发泡微胞，一般尺寸小的发泡微胞会分布在接近发泡体表面的地方，而尺寸大的发泡微胞会分布在发泡体的内部，如图1所示。图1所示为发泡材料中的发泡微胞分布状况的剖面结构示意图。在图1中，发泡体100是由内部具有发泡微胞104的聚合物102所组成。位于发泡体100表面区域108的发泡微胞104的尺寸较小，位于发泡体100内部区域106的发泡微胞104的尺寸较大。因此单位体积的发泡体质量，亦即发泡体的密度(density)为内部区域106小于表面区域108。换个方式来说，发泡体100的内部区域106的单位体积中孔洞所占体积，亦即孔隙率(porosity)，大于表面区域108的孔隙率，且此孔隙率的分布为由表面区域108至内部区域106逐渐地变大。如此所得的结果为发泡体100的表面区域108的硬度较大，而内部区域106的可压缩性较大。实施例一根据本专利技术的一较佳实施例，利用上述的塑料发泡成型的方法来制造研磨垫。请参考图1，要制造研磨垫的发泡体100，所用的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单层研磨垫，包括：一本体，该本体是由多孔洞聚合物所构成；一研磨面，位于该本体的一侧；以及一固定支撑面，位于该本体的另一侧，该研磨面的密度与固定支撑面的密度不同。

【技术特征摘要】
US 2004-5-5 60/521,483;US 2004-6-29 60/521,7401.一种单层研磨垫，包括一本体，该本体是由多孔洞聚合物所构成；一研磨面，位于该本体的一侧；以及一固定支撑面，位于该本体的另一侧，该研磨面的密度与固定支撑面的密度不同。2.如权利要求1所述的单层研磨垫，其特征在于，所述的研磨面的密度大于所述固定支撑面的密度。3.如权利要求1所述的单层研磨垫，其特征在于，所述的研磨面具有至少一第一区域与至少一第二区域，该第一区域的密度大于第二区域的密度。4.如权利要求3所述的单层研磨垫，其特征在于，所述的第二区域的形状为扇形、环形或圆形。5.如权利要求1所述的单层研磨垫，其特征在于，所述的固定支撑面具有至少一第三区域与至少一第四区域，该第三区域的密度大于第四区域的密度。6.如权利要求5所述的单层研磨垫，其特征在于，所述的第四区域的形状为扇形、环形或圆形。7.一种单层研磨垫，它是由多孔洞聚合物所构成，该单层研磨垫包括一研磨面，位于该单层研磨垫的一侧，且具有一第一孔隙率；一固定支撑面，位于该单层研磨垫的另一侧，且具有一第二孔隙率；以及一中心部，介于研磨面及固定支撑面之间，且具有一第三孔隙率，其中所述的第三孔隙率大于第一孔隙率。8.如权利要求7所述的单层研磨垫，其特征在于，所述的第三孔隙率与第一孔隙率的比值为大于1.3。9.如权利要求7所述的单层研磨垫，其特征在于，所述的第二孔隙率大于第一孔隙率。。10.一种单层研磨垫的制造方法，包括以发泡成型法来制造一发泡垫状物，该发泡垫状物具有平坦的一第一表面与一第二表面；以...

【专利技术属性】
技术研发人员：施文昌，张永忠，朱明癸，
申请(专利权)人：智胜科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]