專利名稱：研磨片材及其制造方法與拋光裝置的制作方法
技術領域：
本發明是有關于一種研磨片材，更特別有關于一種研磨片材，其表面是由纖維及連通多孔性的高分子彈性體所組成。
背景技術：
化學機械拋光(CMP)制程是一種目前實行于半導體及液晶顯示器產業中，用以將半導體基板或玻璃基板的表面平坦化的方法。
中國專利公告第528646號，專利名稱″化學機械平面化的拋光襯墊″，揭示以一熱固化混合漿料予以置入至一具有溝渠鑄模中，待該熱固化混合漿料冷卻后將其研磨切成薄片，或以機械化方式將其定型成薄片，即可得到用于化學機械拋光裝置的拋光襯墊(亦即研磨墊)。然而，中國專利公告第528646號揭示將熱塑性發泡聚合物，灌入一圓形鑄模筒中，經切片所得的研磨墊，會因漿料濃度在圓形鑄模中的分布較不易均勻，成型時該鑄模各位置溫度分布的差異性造成研磨墊的孔洞大小及分布不一，且不易控制，再經研磨切片制程后，會使該研磨墊的切片面的孔洞大小不一更為明顯，且孔洞彼此不具相通性，使研磨液在拋光制程中流動性較差，進而使拋光研磨液中的研磨粒子不易有效擴散分布。再者，于拋光制程時殘屑容易留在該拋光基材的表面上而造成排屑性較差，如此將刮傷該拋光基材。另外，生產研磨墊時，因漿料濃度及成型溫度在圓形鑄模中的分布較不易均勻而造成研磨墊的批次差，亦即每片研磨片材具有不同的拋光效果，進而影響拋光品質的控制。
因此，便有需要提供一種研磨片材，能夠解決前述的缺點。
發明內容
本發明的一目的在于提供一種研磨片材，其表面是由纖維及具連通多孔性的高分子彈性體所組成。
為達上述目的，本發明提供一種研磨片材，其包含一不織布及一連通多孔性高分子彈性體。該不織布具有纖維，且該高分子彈性體具有復數個連通孔，并固化結合于該不織布中，其中該研磨片材的一表面是由該不織布的纖維及該高分子彈性體所組成。
本發明另提供一種研磨片材制造方法，其包含下列步驟提供一不織布，其具有纖維；形成一連通多孔性高分子彈性體樹脂的含浸層于該不織布中；凝固、水洗及烘干該含浸層，以形成一研磨片材半成品；以及修整該研磨片材半成品的表面，以制得一研磨片材成品，其中該研磨片材成品的一表面是由該不織布的纖維及該連通多孔性高分子彈性體所組成。
本發明的研磨片材制造方法可調整高分子彈性體(polymer)特性及含量，進而控制研磨片材的硬度及可壓縮性。本發明的研磨片材表層的纖維及連通多孔性高分子彈性體的連通孔，可使研磨液流動性佳；本發明的研磨片材其表層的纖維，可以是兩成份或兩成份以上的復合纖維，可藉由復合纖維調整纖維組成的剛性或柔軟性以及親水性或疏水性，如此以控制該研磨片材的剛性與彈性；以及可藉由所裸露出的纖維，將拋光后的殘屑排出，又不易刮傷拋光基材的表面，利用本發明的研磨片材與被拋光基材的相對運動，來執行拋光及平坦化半導體基板或玻璃基板的表面。因此，本發明的研磨片材可有效使用于光電組件或半導體的拋光及平坦化制程。
另外，于制造過程中該不織布具有整卷連續的外形，用以大量生產。相較于先前技術，本發明的研磨片材利用連續式生產方式(Rollto roll)可改善單一片狀生產方式或鑄模灌漿生產方式的批次差，亦即每片研磨片材具有接近的拋光效果，進而增加拋光品質。另利用本發明之一拋光裝置，諸如化學機械拋光(CMP)裝置，用以拋光各種被拋光基材的表面，諸如半導體基板或玻璃基板的表面。前述該研磨片材是藉由粘膠固定于下平臺。于執行被拋光基材的拋光制程前，先將該被拋光基材固定于該上平臺上，諸如藉由吸附片材固定于該上平臺上。然后，該上平臺及該下平臺是以相同方向旋轉，且該上平臺下降，使位于下平臺的研磨片材接觸被拋光基材。最后，藉由設定該研磨片材與被拋光基材的相對摩擦運動的時間及壓力，以執行拋光制程。
為了讓本發明的上述和其它目的、特征、和優點能更明顯，下文將配合所附圖標，作詳細說明如下。
圖1為本發明實施例的研磨片材制造方法的流程圖；圖2為本發明拋光裝置的剖面示意圖。
圖號說明100拋光裝置 111下平臺112粘膠 113吸附片材116上平臺117研磨片材120被拋光基材121研磨液202不織布204含浸206凝固 208水洗212烘干 214半成品222表面研磨 224研磨片材具體實施方式
參考圖1，根據本發明之一實施例的研磨片材制造方法，首先提供具有纖維之一不織布(步驟202)，并以高分子彈性體樹脂溶液含浸該不織布以形成一含浸層于該不織布中(步驟204)，然后再對該含浸層加以凝固(步驟206)、水洗(步驟208)及烘干(步驟212)等處理以形成一研磨片材半成品(步驟214)。該研磨片材半成品包含該不織布及連通多孔性的高分子彈性體，其中該高分子彈性體具有連通孔，并固化結合于該不織布中。本發明所屬技術領域中具有通常知識者可知，若該高分子彈性體的連通孔的孔徑太大，則于拋光制程中研磨液粒子會聚集于該連通孔；若該高分子彈性體的連通孔的孔徑太小，則于拋光制程中研磨液粒子無法被通過該連通孔，因此該高分子彈性體的連通孔的孔徑較佳地是介于0.1μm與500μm之間。
然后，進行該研磨片材半成品的表面研磨(步驟222)，以制得一預定厚度及具有表面平坦性的研磨片材成品(步驟224)。該研磨片材成品是為本發明的研磨片材，其之一表面是由該不織布的纖維及該連通多孔性高分子彈性體所組成。
本發明所屬技術領域中具有通常知識者可知，該不織布是可為單一纖維或復合纖維所針扎成，其中單一纖維的成份可選自聚醯胺樹脂、對苯二甲酸醯胺樹脂、聚酯樹脂、聚壓克力樹脂及聚丙烯腈樹脂中之一，且復合纖維的成份于聚醯胺樹脂、對苯二甲酸醯胺樹脂、聚酯樹脂、聚壓克力樹脂及聚丙烯腈樹脂中可任選出兩種或兩種以上予以復合。該高分子彈性體可任選出聚醯胺類樹酯、聚碳酸酯、聚腈胺樹脂、聚甲基丙烯酸樹脂、環氧樹脂、酚樹脂、聚胺酯樹脂、乙烯苯樹脂、丙烯酸樹脂及聚胺基甲酸酯樹脂中的至少一種以上予以混合配制。
就一實驗例而言，根據本發明的研磨片材制造方法，包含下列步驟(a)以細度3丹尼的復合纖維針扎成不織布(亦即非織物基布)，其中該復合纖維的成份比例為尼龍(Nylon)與對苯二甲酸乙二醇酯(Pet)分別為70％與30％，該不織布的厚度系2.25mm、密度為0.22g/cm3及重量為496g/m2。
(b)將該不織布含浸于高分子彈性體樹脂溶液中，該高分子彈性體樹脂溶液的成份是由聚氨基甲酸酯樹酯50％、二甲基甲醯胺溶劑(DMF)49％、接口劑1％所組成，其中該聚氨基甲酸酯樹脂系占有高分子彈性體樹脂溶液約總量的50％，二甲基甲醯胺溶劑占有高分子彈性體樹脂溶液約總量的49％。
(c)該不織布被含浸于高分子彈性體樹脂溶液后，經過一凝固制程，使滲入不織布內的高分子彈性體樹脂溶液凝固，使不織布與具連通多孔性高分子彈性體作固化結合，其中該凝固水槽內是可為水與二甲基甲醯胺(DMF)所配制成的25％二甲基甲醯胺(DMF)水溶液。
(d)凝固后再予以熱水洗使不織布內的殘留雜質及二甲基甲醯胺溶劑(DMF)水洗出來。水洗溫度控制在于80℃利用高溫水洗將二甲基甲醯胺溶劑(DMF)及接口劑水洗出來。
(e)經水洗完全后，再予以140℃干燥，以形成一研磨片材半成品。
(f)藉由一機械式研磨機，將該研磨片材半成品研磨的表面修整，以制得一厚度1.28mm及具有表面平坦性的研磨片材成品，其中該研磨機使用砂紙目數為150目與400目的砂紙，以轉速1200與1300rpm，負載電流28安培作為研磨修整的參數。
(g)藉由一粘膠將該研磨片材成品固定于一化學機械拋光裝置的上平臺上，用以進行測試。
根據本發明的實驗例所制得的研磨片材與先前技術所制得的研磨片材(市售商品羅戴爾(Rodel)公司所制造的型號IC-1000)，其不均勻性值、表面粗糙度(RMS)的資料比較表，如表1及表2表1
表2
其中，被拋光基材是作為六寸晶圓絕緣層的硅氧化物，研磨液是為SS25[二氧化硅(SiO2)25+氫氧化鉀(KOH)，PH值為11]，化學機械拋光(CMP)裝置是為IPEC/Westech公司所制造的型號372M，以及平坦度量測儀器是為原子力學顯微鏡(AFM)，用以測量拋光后研磨片材的不均勻性值及表面粗糙度(RMS)。
如前所述，本發明的實驗例的研磨片材的不均勻性值及表面粗糙度(RMS)均小于先前技術的研磨片材。因此，拋光后本發明的研磨片材的平坦化效果優于先前技術片材的研磨片材。
本發明的研磨片材制造方法將該具有纖維的不織布含浸于高分子彈性體溶液中，可調整高分子彈性體(polymer)特性及含量、固型份及模量，進而控制研磨片材的硬度及可壓縮性；以及將具有纖維的不織布含浸于高分子彈性體樹脂溶液后，該研磨片材的表面所裸露出的纖維，不易刮傷被拋光基材表面。
再者，本發明的研磨片材表層的纖維及連通多孔性高分子彈性體的連通孔洞，可使研磨液流動性佳；可藉由復合纖維調整纖維組成的剛性或柔軟性以及親水性或疏水性，諸如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)材質的疏水性及尼龍(Nylon)材質的親水性，如此以控制該研磨片材的剛性與彈性；以及可藉由所裸露出的纖維，將拋光后的殘屑排出，又不易刮傷拋光基材的表面，可有效使用于光電組件或半導體的拋光制程的穩定。
另外，本發明的制造方法可采用以連續式方式來生產研磨片材，亦即于制造過程中該不織布具有整卷連續的外形，用以大量生產。相較于先前技術，本發明的研磨片材利用連續式生產方式(Roll to roll)可改善單一片狀生產方式或鑄模灌漿生產方式的批次差，亦即每片研磨片材具有接近的拋光效果，進而穩定拋光品質。
參考圖2，其顯示根據本發明之一實施例的拋光裝置，諸如化學機械拋光(CMP)裝置，用以拋光各種被拋光基材120的表面，諸如半導體基板或玻璃基板的表面。研磨片材117是藉由粘膠112固定于下平臺111。于執行被拋光基材120的拋光制程前，先將該被拋光基材120固定于該上平臺116上，諸如藉由吸附片材113固定于該上平臺116上。然后，該上平臺116及該下平臺111是以相同方向旋轉，且該上平臺116下降，使位于下平臺111的研磨片材117接觸被拋光基材120。含有研磨粒子的研磨液(aqueous solution)121是被使用于該研磨片材117與被拋光基材120之間。最后，藉由設定該研磨片材117與被拋光基材120的相對摩擦運動的時間及壓力，以執行拋光制程。
雖然本發明已以前述實施例揭示，然其并非用以限定本發明，任何本發明所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作各種的更動與修改。因此本發明的保護范圍當附之申請專利范圍所界定為準。
權利要求
1.一種研磨片材，其特征在于其包含一不織布，具有纖維；以及一連通多孔性的高分子彈性體，具有復數個連通孔，并固化結合于該不織布中，其中該研磨片材之一表面是由該不織布的纖維及該連通多孔性高分子彈性體所組成。
2.如權利要求1所述的研磨片材，其中該纖維是為單一纖維，其成份是為聚醯胺樹脂、對苯二甲酸醯胺樹脂、聚酯樹脂、聚壓克力樹脂及聚丙烯腈樹脂的族群中選出。
3.如權利要求1所述的研磨片材，其中該纖維為復合纖維。
4.如權利要求3所述的研磨片材，其中該復合纖維的成份是為聚醯胺樹脂、對苯二甲酸醯胺樹脂、聚酯樹脂、聚壓克力樹脂及聚丙烯腈樹脂的族群中任選兩種或兩種以上予以復合。
5.如權利要求1所述的研磨片材，其中該高分子彈性體是為聚醯胺類樹酯、聚碳酸酯、聚腈胺樹脂、聚甲基丙烯酸樹脂、環氧樹脂、酚樹脂、聚胺酯樹脂、乙烯苯樹脂、丙烯酸樹脂及聚胺基甲酸酯樹脂的族群中任選至少一種以上予以混合配制。
6.如權利要求1所述的研磨片材，其中該高分子彈性體的連通孔徑是介于0.1μm與500μm之間。
7.一種研磨片材制造方法，其特征在于其包含下列步驟a、提供一具有纖維的不織布，將其含浸于一高分子彈性體樹脂中，使該不織布形成一連通多孔性高分子彈性體樹脂的含浸層于其中；b、凝固、水洗及烘干該含浸層，以形成一研磨片材半成品；以及c、修整該研磨片材半成品之一表面，以制得一研磨片材成品；其中該研磨片材成品之一表面是由該不織布的纖維及該高分子彈性體所組成。
8.如權利要求7所述的研磨片材制造方法，其中該不織布是為纖維針扎成的不織布。
9.如權利要求7所述的研磨片材制造方法，其中于制造過程中該不織布具有整卷連續的外形。
10.一種研磨片材拋光裝置，其特征在于其包含一上平臺及一下平臺，其中該下平臺相對于該上平臺；一被拋光基材，是固定于該上平臺；以及一研磨片材，固定于該下平臺上，并面向該上平臺的被拋光基材，其中該研磨片材包含一不織布，具有纖維；以及一連通多孔性高分子彈性體，具有復數個連通孔，并固化結合于該不織布中，其中該研磨片材的表面是由該不織布的纖維及該高分子彈性體所組成。
全文摘要
一種研磨片材包含一不織布及一連通多孔性高分子彈性體。該不織布具有纖維，且該高分子彈性體具有復數個連通孔，并固化結合于該不織布中，其中該研磨片材一表面是由該不織布的纖維及該高分子彈性體所組成。
文檔編號B24B37/11GK1814410SQ200510004849
公開日2006年8月9日 申請日期2005年2月2日 優先權日2005年2月2日
發明者馮崇智, 趙征祥, 姚伊蓬, 李志仁, 洪永璋 申請人:三芳化學工業股份有限公司