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TW201338923A - 研磨墊及其製造方法 - Google Patents

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TW201338923A
TW201338923A TW102105874A TW102105874A TW201338923A TW 201338923 A TW201338923 A TW 201338923A TW 102105874 A TW102105874 A TW 102105874A TW 102105874 A TW102105874 A TW 102105874A TW 201338923 A TW201338923 A TW 201338923A
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holes
polishing
polishing pad
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Bong-Su Ahn
Young-Jun Jang
Sang-Mok Lee
Hwi-Kuk Chung
Kee-Cheon Song
Seung-Geun Kim
Jang-Won Seo
Jeong-Seon Choo
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Kpx Chemical Co Ltd
Samsung Electronics Co Ltd
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Abstract

一種研磨墊及其製造方法，所述方法包括：(a)混合用以形成研磨層的材料；(b)將能夠控制孔洞尺寸的惰性氣體、膠囊型發泡劑、化學發泡劑以及液態微量單元中的至少兩者與(a)中的混合物混合，以形成兩種或更多種孔洞；(c)使(b)中產生的混合物膠化與硬化，以形成包括兩種或更多種孔洞的研磨層；以及(d)處理研磨層，以分散微孔洞，所述微孔洞是藉由對所述研磨層的表面上的兩種或更多種孔洞進行開孔而定義。

Description

研磨墊及其製造方法
本發明是有關於研磨墊及其製造方法，且特別是有關於一種能有效收集(collect)與施予(supply)研磨液(polishing slurry)的研磨墊及此研磨墊的製造方法。
化學機械平坦化/研磨(chemical mechanical planarization/polishing，CMP)製程已廣泛地用於半導體元件的平坦化，且隨著晶圓直徑的增加、高積集度(integration density)、微線寬以及多層線路結構的趨勢，CMP製程變得更加重要。
在CMP製程中，研磨速度和晶圓的平整度(flatness)是重要的，且這種CMP製程的表現取決於CMP設備的條件，也取決於屬於耗材(consumable member)的研磨液與研磨墊的表現。具體地說，研磨墊允許在研磨墊與晶圓表面接觸的狀態下施予研磨液，且研磨液均勻地散布(disperse)至晶圓上，研磨液所含的研磨粒子和研磨墊的突起(protrusion)引發物理性磨損。
在這種案例中，為了使研磨液順暢地流動，研磨液必須佈滿(saturate)研磨墊直接接觸晶圓的表面。針對這點，在研磨墊的表面 形成微孔(micro hole)(例如孔洞(pore))的技術揭露於美國專利第5,578,362號及類似文件中。
就這方面來說，將研磨墊的表面維持於佈滿研磨液的狀態以增加研磨墊在CMP製程中的作用並促進其表現是非常重要的。因此，在研磨墊中形成各種形狀的溝槽，以形成大量液流(slurry flow)，並且藉由對微孔材料(microporous material)進行開孔以在研磨墊的表面形成微孔洞(如上所述)。
其中，將溝槽形成為各種圖案的技術已經發展出來；然而，與用來形成微孔洞的多個孔洞有關的技術仍然有所限制，侷限於使用形成預定孔洞的方法。
也就是說，根據相關技術，形成多個孔洞的方法既有優點也有缺點。現實上，考慮到這些優點與缺點，CMP製程使用時有所調整。
然而，由於半導體製程必須更加小型化且更加複雜，為了滿足這種需求，CMP製程也需要一種用於形成多個孔洞的改良技術。
本發明提供一種研磨墊，藉由在執行化學機械平坦化/研磨(CMP)製程的時候收集與使用研磨液，可以最大化研磨表現與平坦化的表現，本發明也提供一種製造此研磨墊的方法。
根據本發明的一種態樣，提供一種研磨墊，其藉由與待研磨物件的表面接觸，並在接觸時移動，以執行研磨製程。所述研磨墊包括研磨層，其中研磨層包括兩種或更多種孔洞，其尺寸藉由使用惰性氣體、膠囊型發泡劑、化學劑以及液態微量單元(microelement)中的至少兩者來加以控制，所述研磨墊還包括微孔洞，且微孔洞是由對所 述兩種或更多種分布在研磨層的表面上的孔洞進行開孔來定義。
根據本發明的另一種態樣，提供一種研磨墊的製造方法，所述方法包括(a)混合用以形成研磨層的材料；(b)將能夠控制孔洞尺寸的惰性氣體、膠囊型發泡劑、化學發泡劑以及液態微量單元中的至少兩者與(a)中的混合物混合，以形成兩種或更多種孔洞；(c)使(b)中產生的所述混合物膠化並硬化，以形成包括兩種或更多種孔洞的研磨層；以及(d)處理研磨層，以分散微孔洞，所述微孔洞是藉由對所述研磨層的表面上的兩種或更多種孔洞進行開孔而定義。
1‧‧‧研磨設備
3‧‧‧平台
5‧‧‧研磨頭
7‧‧‧矽晶圓
11‧‧‧噴嘴
13‧‧‧研磨液
100‧‧‧研磨墊
110‧‧‧支持層
120‧‧‧研磨層
130‧‧‧高分子主體
141‧‧‧第一孔洞
141‧‧‧液態微量單元
142‧‧‧第二孔洞
141’、142’‧‧‧微孔洞
160‧‧‧表面
170‧‧‧光束
S100S110、S120‧‧‧步驟
藉由參照附圖詳細描述本發明的示範性實施例，本發明的上述與其他特徵及優點將更加明顯。
圖1是根據本發明的一種實施例的研磨墊的剖面圖。
圖2是圖1所示的研磨墊的研磨層的剖面的掃描式電子顯微鏡(SEM)放大照片。
圖3是採用圖1的研磨墊的研磨設備的示意圖。
圖4是根據本發明的一種實施例說明製造研磨墊的研磨層的方法的流程圖。
圖5與圖6是根據本發明的一種實施例的形成在研磨層的表面中的孔洞的SEM照片，所述研磨層包括由惰性氣體形成的孔洞和由液態微量單元形成的孔洞。
圖7比較以下兩者：使用根據本發明的方法(實驗例2與實驗例3)形成的研磨墊的研磨效率以及根據相關技術形成的研磨墊的研磨效率。
本文使用的術語「及/或」包括一個或多個相關羅列項目的任意及所有組合。
本發明將參照隨附圖式而作更完整的描述，其中，隨附圖式呈現的是發明的示範性實施例。
圖1是根據本發明的一種實施例的研磨墊100的剖面圖，圖2是圖1所示的研磨墊100的研磨層120的剖面的掃描式電子顯微鏡(SEM)放大照片，而圖3是採用圖1的研磨墊100的研磨設備1的示意圖。
參照圖1，根據本發明的本實施例，研磨墊100包括支持層110以及研磨層120。支持層110是用來將研磨墊100固定至平台3，如圖3所示。為了對應於對矽晶圓7(即待研磨的物件，其裝載於面對平台3的研磨頭(head)5)施加的力，支持層110由具有穩定度(stability)的材料製成，使得支持層110得以以相對於矽晶圓7而言均勻的彈性(elasticity)支持形成在支持層110上的研磨層120。因此，支持層110主要是由非孔性、固體且均勻的彈性(elastic)材料製成，且相對於形成在支持層110上的研磨層120具有較低的硬度(hardness)。
此外，支持層110至少有一部分是透明的或半透明的，因此用來偵測待研磨物件的表面平整度的光束170可以穿過支持層110。圖3中，待研磨物件是矽晶圓7，且矽晶圓7的待研磨層是金屬層或絕緣層。然而，各種形式的基板都可以作為待研磨物件，例如在其上會形成薄膜電晶體液晶顯示器(TFT-LCD)的基板、玻璃基板、陶瓷基板 以及高分子塑膠基板。此外，研磨墊100可以在沒有支持層110的條件下製造。
再者，雖然圖3呈現的研磨墊100是圓形(因此適用於旋轉型研磨設備1)，但也可以根據研磨設備1的形狀，將研磨墊100修改成各種形狀，例如矩形、方形等。
如圖3所示，研磨層120直接接觸作為待研磨物件的矽晶圓7。研磨層120可以藉由混合或化學性結合用來形成研磨層的預定材料而形成。亦即，構成研磨層120的高分子主體130由多種習知成份構成，而對這些習知材料以及成型材料的描述將省略。
研磨層120可包括兩種或更多種的多個孔洞。兩種或更多種的多個孔洞的尺寸是透過由惰性氣體、膠囊型發泡劑、化學發泡劑以及液態微量單元所組成的族群中選出的至少兩者來控制。
也就是說，孔洞的種類可以藉由形成孔洞的方法彼此區分開來。根據本發明，研磨層120包括由以下孔洞組成的族群中選出的至少兩種孔洞：由惰性氣體形成之孔洞、由膠囊型發泡劑形成之孔洞、由化學發泡劑形成之孔洞以及由液態微量單元形成之孔洞。
在此，孔洞可以形成，且其尺寸可以依據其種類彼此區分開來；然而，本發明的態樣不限於此。
以下，作為本發明的一種實例，假設研磨層120中形成有兩種多個孔洞(亦即多個第一孔洞以及多個第二孔洞)，且具體地說，其間多個第一孔洞是由液態微量單元形成，而多個第二孔洞是由惰性氣體形成。
就此方面而言，當研磨層120包括由液態微量單元形成的多個第一孔洞時，藉由混合用於形成研磨層的材料(如前所述)所形成 的材料可對應於含有聚烯烴二醇(polyalkylene glycol)的親水性(hydrophilic)高分子主體(以下稱之為「含聚烯烴二醇的親水性高分子主體」)130。
也就是說，研磨層120可包括由內嵌(embedded)的液態微量單元形成的多個第一孔洞141以及屬於氣孔(包括內嵌的惰性氣體)的多個第二孔洞142，兩者均勻地分布在含聚烯烴二醇的親水性高分子主體130的預定區域中。
以此方式，研磨層120包含的多個第一孔洞(液態微量單元孔(liquid microelement pores))141以及多個第二孔洞(氣孔)142的實際例子如圖2所示。
具有開孔微結構的多個微孔洞141’與多個微孔洞142’是由多個第一孔洞141以及多個第二孔洞142所定義，且均勻地安置在與矽晶圓7直接接觸的研磨層表面160中。
在此，具有開孔微結構且由多個第一孔洞141以及多個第二孔洞142定義的多個微孔洞141’與多個微孔洞142’表示，當內嵌於研磨層120的液態微量單元或惰性氣體漏至外部時，包括液態微量單元或惰性氣體的區域仍然保留於微孔洞141’以及微孔洞142’中，因此來自外部的預定材料可以在所述區域中收集。
內嵌於研磨墊100的多個第一孔洞141與多個第二孔洞142在研磨製程期間遭受磨損，持續地曝露至研磨層表面160，並形成微孔洞141’和微孔洞142’，而微孔洞141’與微孔洞142’由研磨液13填充(substitute)。因此，既然研磨層表面160中只存在高分子主體130，研磨墊100的不均勻磨損不會發生，而作為待研磨物件的矽晶圓7可以受到均勻的研磨。
含聚烯烴二醇的親水性高分子主體130可以由不溶於研磨液13(平坦化使用的化學溶液)的材料所形成。舉例來說，如圖3所示，含聚烯烴二醇的親水性高分子主體130是由一種研磨液13(透過研磨設備1的噴嘴11來施予)無法滲透(infiltrate)的材料所形成。
含聚烯烴二醇的親水性高分子主體130可以藉由化學性結合或物理性混合用於形成高分子主體的材料、親水性材料以及聚烯烴二醇化合物來形成。
在此，由用於形成高分子主體的材料形成的高分子主體130可以由以下材料組成的族群中選出的一種材料形成：聚氨酯(polyurethane)、聚醚(polyether)、聚酯(polyester)、聚碸(polysulfone)、聚丙烯(polyacryl)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚乙烯(polyethylene)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmetacrylate)、聚醋酸乙烯酯(polyvinylacetate)、聚氯乙烯(polyvinylchloride)、聚乙烯亞胺(polyethyleneimine)、聚醚碸(polyethersulfone)、聚醚醯亞胺(polyetherimide)、聚酮(polyketone)、三聚氰胺(melamine)、尼龍(nylon)、烴氟化物(hydrocarbon fluoride)或其組合。
含聚烯烴二醇的親水性高分子主體130是藉由將親水材料與聚烯烴二醇化合物與高分子主體130化學性結合或物理性混合而形成。
親水材料可以是由聚乙二醇(polyethylene glycol)、聚乙丙二醇(polyethylenepropylene glycol)、聚氧乙烯烷基苯基醚(polyoxyethylene alkylphenolether)、聚氧乙烯烷基醚(polyoxyethylene alkylether)、聚乙二醇脂肪酸酯(polyethylene glycol fatty acid ester)、聚氧乙烯烷基胺基醚(polyoxyethylene alkylamine ether)、甘油脂肪酸 酯(glycerine fatty acid ester)、糖脂肪酸酯(sugar fatty acid ester)、山梨糖醇脂肪酸酯(sorbitol fatty acid ester)或其組合所組成的族群中選出的一者。
聚烯烴二醇化合物可以是由環氧烷(alkylene oxide)加至含水或含活性氫的化合物或其組合所組成的族群中選出的一者。
用於形成研磨層120的前述材料可以包括各種與前述材料不同的材料。
形成第一孔洞141的內嵌液態微量單元是由與含聚烯烴二醇的親水性高分子主體130不相容的液態材料形成，亦即，由脂肪族礦物油(aliphatic mineral oil)、芳香族礦物油(aromatic mineral oil)、分子端不具有羥基的矽油(silicon oil)、大豆油(soybean oil)、椰子油(coconut oil)、棕櫚油(palm oil)、棉子油(cotton seed oil)、山茶花油(camellia oil)、硬化油(hardened oil)及其組合所組成的族群中選出的材料。
由內嵌的液態微量單元形成的第一孔洞141可以以微型球體形狀散布於含聚烯烴二醇的親水性高分子主體130內。球體的平均直徑可以介於1 μm至30 μm之間，例如介於2 μm至10 μm之間。在前述範圍內的球體直徑對於收集和施予研磨液13來說是最佳的。然而，球體的直徑可以根據研磨液13的種類而改變，且內嵌的液態微量單元141的尺寸也可以改變。
由內嵌的液態微量單元形成的第一孔洞141的形狀(亦即球體的平均直徑與球體的濃度)可以藉由改變含聚烯烴二醇的親水性高分子主體的親水程度，簡單地且多樣式地進行調整。
此外，由內嵌的液態微量單元形成的第一孔洞141的形狀可 以藉由調整液態材料的重量份(以用於形成高分子主體的材料為100重量份計)來簡單地且多樣式地進行調整。例如，為了藉由內嵌的液態微量單元的理想形狀形成第一孔洞141，以用於形成高分子主體的材料為100重量份計(亦即，以100重量份的聚氨酯計)，使用20重量份至50重量份，更佳是30重量份至40重量份。
由內嵌的液態微量單元形成的第一孔洞141的尺寸與濃度以及由第一孔洞141定義的微孔洞141’可以藉由調整含聚烯烴二醇的親水性高分子主體的親水性質的程度及/或液態材料的量，簡單地且多樣式地進行調整。因此，根據待研磨物件的種類及/或研磨液13的種類，可以製造出具有各式各樣研磨表現的研磨墊100。
第二孔洞142是由注入惰性氣體、膠囊型發泡劑或化學發泡劑而形成。
在此，惰性氣體可以是價數(valence)為0、化學穩定的氣體，亦即氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)、氪(Kr)、氙(Xe)或氡(Rn)。此外，除了週期表的8族元素以外，惰性氣體還可以是不與高分子主體反應的任意氣體，亦即不參與聚氨酯反應的氣體，例如N2。
與預定材料混合並在熱的作用下蒸發或反應從而產生大量氣泡的發泡劑主要可以分類為化學發泡劑以及物理發泡劑。
在化學發泡劑中，發泡由二氧化碳產生，而二氧化碳是藉由使用異氰酸酯基團(isocyanate group)的活性(vitality)與水反應而產生，因此，水用作發泡劑。在物理發泡劑中，氣泡是透過產生反應熱而形成，而反應熱是透過注入氣體或使用可分解式或蒸發式(evaporative)發泡劑而產生，因此，物理發泡劑並未參與高分子反應。這些發泡劑的種類和特徵已為習知，因此將省略其詳細描述。
藉由混合惰性氣體或各種發泡劑(膠囊型發泡劑或化學發泡劑)，將第二孔洞142形成在研磨層120上。第二孔洞142的半徑可以比第一孔洞141的半徑大。較佳的狀況是形成第二孔洞142，使其體積對應於10倍的第一孔洞141的體積。
以下，將參照圖4描述根據本發明的一種實施例的研磨墊100的研磨層120的製造方法。
首先，混合用於形成研磨層120的材料(S100)。詳細地說，可以將前述用於形成含聚烯烴二醇的親水性高分子主體130的材料與用於形成研磨層120的材料混合(S100)。
在此，用於形成含聚烯烴二醇的親水性高分子主體130的材料是透過使親水材料與聚烯烴二醇化合物和用於形成高分子主體的材料混合或反應而產生。混合或反應可以透過攪拌來執行。
混合過程中，將液態材料(例如礦物油)與用於形成高分子主體的材料一起混合。在這種狀況下，可以注入惰性氣體，例如Ar，或者以預定的發泡劑取而代之。
混合之後的液態材料以及惰性氣體的量可以根據待形成的孔洞尺寸並根據其種類來調整。
接著，執行膠化與硬化(S510)。也就是說，將混合物注入具有預定形狀的鑄模(cast)中，接著透過膠化與硬化使其固化。膠化在80℃至90℃執行5分鐘至30分鐘，而硬化在80℃至120℃執行20小時至24小時。然而，製程溫度與時間可以作各種變化，以提供最佳條件。
最後，處理硬化所得的具有預定形狀的結構(S520)。所得結構透過脫模(taking off the cast)、切割(cutting)、表面處理(surface treatment)與清潔(cleaning)而進行處理。首先，將硬化的所得結構從鑄模中取出，並切割成預定厚度和形狀。顯然，研磨層120可以使用任何方法形成為片狀，為了增加產率，例如可使用高分子片製造領域中已知的鑄造(casting)或擠出(extrusion)方法。在研磨層120的表面中可以形成各種形狀的溝槽，使研磨液13可以均勻地施予，遍布研磨層120的工作表面。
清潔製程執行以後，完成研磨層120。清潔製程期間，曝露於研磨層120的表面的內嵌的液態微量單元141流出，因此，開孔的微孔洞141’分布在研磨層表面160上。在此，可以使用液體清潔劑從研磨層表面160移除內嵌的液態微量單元141。
研磨墊100可以只由研磨層120構成。然而，必要時，可以使用研磨墊100的製造領域中廣為人知的方法製造支持層110，並將其與研磨層120結合，以完成研磨墊100。
透過對特定實驗例(experimental example)的解釋，將描述本發明的更多細節。以下所未描述的細節是因為它們可以為所屬技術領域中具有通常知識者從技術上推斷得知，因此省略。明顯地，本發明的範疇不限於以下實驗例。
<實驗例1>
將50 kg的聚丁二醇(polytetramethylene glycol，分子量1000)、50 kg的聚乙二醇(polyethylene glycol，分子量1000)以及52 kg的二異氰酸甲苯(toluendiisocyanate)置入200 kg的反應器中，在70℃至80℃彼此反應4小時至5小時，使得最終產物的NCO含量為11.0%。製得的異氰酸酯預聚物(isocyanate prepolymer)的黏度 (viscosity)是6,900 cPs(25℃)。
<實驗例2>
100 kg的實驗例1製備的異氰酸酯預聚物、46 kg的礦物油(由Seojin Chemical Co.,Ltd.製造，以下稱為KF-70)以及33 kg的MOCA，在經5000 rpm的混合頭(mixing head)混合後，使用鑄造機(casting machine)射出(ejected)。在此案例中，以10%的體積比率將惰性氣體(亦即Ar氣)置入混合頭中。
之後，立刻將混合物注入矩形模具中。接著執行膠化30分鐘，之後，在100℃的烘箱(oven)中執行硬化20小時。
將硬化的混合物脫模，並切割硬化混合物的表面，以形成研磨墊的研磨層。
圖5呈現研磨層的表面上形成的孔洞的掃描式電子顯微鏡(SEM)照片。
製得的研磨墊的研磨表現以及平坦化表現呈現於圖7(將根據本實施例的研磨墊稱為「混合孔(hybrid pore)1」)。
<實驗例3>
100 kg的實驗例1製備的異氰酸酯預聚物、46 kg的礦物油(由Seojin Chemical Co.,Ltd.製造，以下稱為KF-70)以及33 kg的MOCA，在經5000 rpm的混合頭混合後，使用鑄造機射出。在此案例中，以20%的體積比率將惰性氣體(亦即Ar氣)置入混合頭中。
之後，立刻將混合物注入矩形模具中。接著執行膠化30分鐘，之後，在100℃的烘箱中執行硬化20小時。
將硬化的混合物脫模，並切割硬化混合物的表面，以形成研磨墊的研磨層。
圖6呈現研磨層的表面上形成的孔洞的掃描式電子顯微鏡(SEM)照片。
圖7呈現製得的研磨墊的研磨表現以及平坦化表現(將根據本實施例的研磨墊稱為「混合孔2」)。圖7中的「固態膠囊孔洞」表示未如本發明一般使用不同種類的複合孔洞(亦即第一孔洞和第二孔洞)，而是僅使用單一固態膠囊孔洞(此處，固態膠囊可以代表中空微粉末)的研磨墊，而圖7中的「液態微量單元孔洞」也表示未如本發明一般使用不同種類的複合孔洞(亦即第一孔洞和第二孔洞)，而是僅包括單一液態微量單元的研磨墊。
使用尺寸不同的複合孔洞時，尺寸較小的第一孔洞收集少量的研磨液粒子，從而得以執行精確的研磨，而尺寸較大的第二孔洞一次收集大量的研磨液粒子，從而得以以高研磨速度進行處理。
就此方面而言，研磨墊的研磨層同時包含了不同種類的孔洞，因此可以執行更複雜的研磨工作。
在前述實施例中形成兩種孔洞。然而，本發明的態樣如上所述不限於此。
也就是說，根據本發明的研磨墊可包括由液態微量單元形成的孔洞、由固態膠囊形成的孔洞、由注入惰性氣體形成的孔洞以及由化學發泡劑形成的孔洞中的三種或更多種孔洞。孔洞的尺寸取決於其種類，且可如前所述，或可根據用以形成孔洞的材料的種類而改變，或可為了增加研磨效率而改變。
具體地說，在形成孔洞的方法中，孔洞的尺寸可以由混合材 料的濃度或反應溫度來控制，且不同種類的孔洞不一定具有不同的尺寸。
如前所述，根據本發明，控制多種(兩種)孔洞(而不是單一種孔洞)，使得研磨液的收集和施予可以有效地執行，且可以達到更加出色的CMP研磨表現。這使得小型化半導體製程所需的更複雜的CMP製程得以實現。
雖然已經參考本發明的示範性實施例來具體呈現與描述本發明，所屬技術領域中具有通常知識者將理解，在不悖離如以下請求項所定義的本發明的範疇與精神的前提下，可以作出各種形式上或細節的變化。
100‧‧‧研磨墊
110‧‧‧支持層
120‧‧‧研磨層
130‧‧‧高分子主體
141‧‧‧第一孔洞
141’、142’‧‧‧微孔洞
142‧‧‧第二孔洞
160‧‧‧表面

Claims (7)

  1. 一種研磨墊的製造方法，包括：(a)混合用以形成研磨層的材料；(b)將能夠控制孔洞尺寸的惰性氣體、膠囊型發泡劑、化學發泡劑以及液態微量單元中的至少兩者與(a)中的混合物混合，以形成兩種或更多種孔洞；(c)使(b)中產生的混合物膠化與硬化，以形成包括所述兩種或更多種孔洞的研磨層；以及(d)處理所述研磨層，以分散微孔洞，所述微孔洞是藉由對所述研磨層的表面上的所述兩種或更多種孔洞進行開孔而定義。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的研磨墊的製造方法，其中所述惰性氣體是由週期表的8族元素與不和所述用於形成研磨層的材料起反應的氣體所組成的族群中選出。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的研磨墊的製造方法，其中構成所述液態微量單元的液態材料包括由脂肪族礦物油、芳香族礦物油、分子端不具有羥基的矽油、大豆油、椰子油、棕櫚油、棉子油、山茶花油、硬化油或其組合所組成的族群中選出的至少一者。
  4. 一種研磨墊，其藉由與待研磨物件的表面接觸，並在接觸時移動，以執行研磨製程，所述研磨墊包括研磨層，其中所述研磨層包括兩種或更多種孔洞，所述兩種或更多種孔洞的尺寸藉由使用惰性氣體、膠囊型發泡劑、化學劑以及液態微量單元中的至少兩者來控制，以及由對所述兩種或更多種孔洞進行開孔所定義的微孔洞分佈在所述研磨層的表面上。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的研磨墊，其中所述惰性氣體是由週期表的8族元素與不和用於形成所述研磨層的材料起反應的氣體所組成的族群中選出。
  6. 如申請專利範圍第4項所述的研磨墊，其中構成所述液態微量單元的液態材料包括由脂肪族礦物油、芳香族礦物油、分子端不具有羥基的矽油、大豆油、椰子油、棕櫚油、棉子油、山茶花油、硬化油或其組合所組成的族群中選出的至少一者。
  7. 如申請專利範圍第4項所述的研磨墊，其中所述研磨層包括由所述液態微量單元形成的多個第一孔洞以及尺寸相對較大的多個第二孔洞，且所述多個第二孔洞是藉由使用注入所述惰性氣體、注入所述膠囊型發泡劑以及注入所述化學發泡劑中的至少一者來形成。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI612084B (zh) * 2016-04-05 2018-01-21 Ｋｐｘ化學股份有限公司 研磨墊的製造方法

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI551396B (zh) 2013-10-03 2016-10-01 三芳化學工業股份有限公司 拋光墊及其製造方法
CN104625945B (zh) * 2013-11-07 2017-03-01 三芳化学工业股份有限公司 抛光垫及其制造方法
US9873180B2 (en) 2014-10-17 2018-01-23 Applied Materials, Inc. CMP pad construction with composite material properties using additive manufacturing processes
US11745302B2 (en) 2014-10-17 2023-09-05 Applied Materials, Inc. Methods and precursor formulations for forming advanced polishing pads by use of an additive manufacturing process
US9776361B2 (en) * 2014-10-17 2017-10-03 Applied Materials, Inc. Polishing articles and integrated system and methods for manufacturing chemical mechanical polishing articles
CN107078048B (zh) 2014-10-17 2021-08-13 应用材料公司 使用加成制造工艺的具复合材料特性的cmp衬垫建构
TWI689406B (zh) * 2014-10-17 2020-04-01 美商應用材料股份有限公司 研磨墊及製造其之方法
US10875153B2 (en) 2014-10-17 2020-12-29 Applied Materials, Inc. Advanced polishing pad materials and formulations
WO2017074773A1 (en) 2015-10-30 2017-05-04 Applied Materials, Inc. An apparatus and method of forming a polishing article that has a desired zeta potential
US10593574B2 (en) 2015-11-06 2020-03-17 Applied Materials, Inc. Techniques for combining CMP process tracking data with 3D printed CMP consumables
US10391605B2 (en) 2016-01-19 2019-08-27 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for forming porous advanced polishing pads using an additive manufacturing process
JP6444507B2 (ja) * 2016-04-06 2018-12-26 ケーピーエックス ケミカル カンパニー リミテッド 研磨パッドの製造方法
TWI621501B (zh) * 2017-01-06 2018-04-21 三芳化學工業股份有限公司 研磨墊及研磨裝置
KR101835090B1 (ko) * 2017-05-29 2018-03-06 에스케이씨 주식회사 다공성 폴리우레탄 연마패드 및 이를 사용하여 반도체 소자를 제조하는 방법
US11471999B2 (en) 2017-07-26 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Integrated abrasive polishing pads and manufacturing methods
WO2019032286A1 (en) 2017-08-07 2019-02-14 Applied Materials, Inc. ABRASIVE DISTRIBUTION POLISHING PADS AND METHODS OF MAKING SAME
CN112654655A (zh) 2018-09-04 2021-04-13 应用材料公司 先进抛光垫配方
US11813712B2 (en) 2019-12-20 2023-11-14 Applied Materials, Inc. Polishing pads having selectively arranged porosity
US20230083287A1 (en) * 2020-01-31 2023-03-16 3M Innovative Properties Company Bonded abrasive articles and methods of manufacture
US11806829B2 (en) 2020-06-19 2023-11-07 Applied Materials, Inc. Advanced polishing pads and related polishing pad manufacturing methods
US11878389B2 (en) 2021-02-10 2024-01-23 Applied Materials, Inc. Structures formed using an additive manufacturing process for regenerating surface texture in situ
KR102679468B1 (ko) * 2021-12-17 2024-06-28 케이피엑스케미칼 주식회사 균일하게 분포된 액상 포어를 포함하는 연마 패드 및 이의 제조방법

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3316757B2 (ja) * 1999-06-04 2002-08-19 富士紡績株式会社 研磨パッド用ウレタン成形物の製造方法及び研磨パッド用ウレタン成形物
WO2001012707A1 (en) * 1999-08-17 2001-02-22 Hunstman International Llc Methods for improving the insulating properties of closed celled rigid polyurethane foams
JP2001244223A (ja) * 2000-02-29 2001-09-07 Hitachi Chem Co Ltd 研磨パッド
KR100707407B1 (ko) * 2000-06-13 2007-04-13 도요 고무 고교 가부시키가이샤 폴리우레탄 발포체의 제조방법, 폴리우레탄 발포체 및연마 시트
KR100495404B1 (ko) * 2002-09-17 2005-06-14 한국포리올 주식회사 임베디드 액상 미소요소를 함유하는 연마 패드 및 그 제조방법
US7579071B2 (en) * 2002-09-17 2009-08-25 Korea Polyol Co., Ltd. Polishing pad containing embedded liquid microelements and method of manufacturing the same
US20060022368A1 (en) * 2002-11-18 2006-02-02 Kyu-Don Lee Method of fabricating polyurethane foam with micro pores and polishing pad therefrom
TW592894B (en) * 2002-11-19 2004-06-21 Iv Technologies Co Ltd Method of fabricating a polishing pad
CN100356516C (zh) * 2004-05-05 2007-12-19 智胜科技股份有限公司 单层研磨垫及其制造方法
KR20070108546A (ko) * 2005-02-18 2007-11-12 네오패드 테크놀로지즈 코포레이션 화학적 기계적인 평탄화를 위해 적합화된 연마 패드와 그연마 패드의 제조 및 사용 방법
JP5072442B2 (ja) * 2007-06-07 2012-11-14 富士紡ホールディングス株式会社 研磨パッドの製造方法および研磨パッド
US8052507B2 (en) * 2007-11-20 2011-11-08 Praxair Technology, Inc. Damping polyurethane CMP pads with microfillers
KR20100028294A (ko) * 2008-09-04 2010-03-12 주식회사 코오롱 연마패드 및 그의 제조방법
KR101080572B1 (ko) * 2009-09-29 2011-11-04 삼성전자주식회사 연마 패드 및 그 제조방법
US8702479B2 (en) * 2010-10-15 2014-04-22 Nexplanar Corporation Polishing pad with multi-modal distribution of pore diameters

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI612084B (zh) * 2016-04-05 2018-01-21 Ｋｐｘ化學股份有限公司 研磨墊的製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20140364044A1 (en) 2014-12-11
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US20130212951A1 (en) 2013-08-22
CN103252729A (zh) 2013-08-21
KR20130095430A (ko) 2013-08-28

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