用于抛光晶片的背面的高强度抛光垫的制作方法

2021-01-30 18:01:19|

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相关申请的交叉引用

本申请要求2019年7月10提交的韩国专利申请no.10-2019-0083014的权益，其公开内容通过引用并入本文。

本申请涉及包括抛光层的用于抛光晶片的背面的高强度抛光垫。

背景技术：

半导体制造工艺按初始晶片制造-电路设计-掩模制造-晶片加工-芯片组装的顺序进行。其中，晶片加工是在晶片上构造电路的一系列工序，并且由诸如扩散、光刻、蚀刻、沉积、离子注入和抛光之类的详细工序组成。上述沉积工序是通过化学反应或物理方法形成导电或绝缘薄膜的工序，不仅在晶片的正面进行，而且在背面也进行，这时在晶片的背面可能会产生微粒或其他杂质，所产生的微粒或其他杂质可能会在上述光刻工序和/或芯片组装工序中的沉积工序中引起不良。具体地，当存在包括存在于晶片背面上的微粒的杂质时，当晶片随后被安装在曝光设备的卡盘上时，会出现局部高度差，从而导致抛光过程中的图案化散焦，并且可能制造不良晶片。

因此，需要在光刻工序之后进行背面抛光工序，但是现有技术的用于背面抛光的抛光垫没有与用于抛光晶片的正面的抛光垫区分开而使用，硬度相对小，因此由于与杂质的摩擦而耐久性差且杂质去除率降低，并且没有公开对于杂质去除最佳的槽间距，因此去除杂质的效率不高。

技术实现要素：

技术问题

本申请的目的在于提供一种用于抛光晶片的背面的高强度抛光垫，其为包括抛光层的用于抛光晶片的背面的高强度抛光垫，上述抛光层在抛光面内具有凹凸单元格栅，上述抛光层的硬度为60肖氏d至90肖氏d。

然而，本申请要解决的问题不限于上述问题，并且本领域技术人员将从以下描述中清楚地理解未提及的其他问题。

技术方案

本申请的第一方面提供一种用于抛光晶片的背面的高强度抛光垫，其为包括抛光层的用于抛光晶片的背面的高强度抛光垫，上述抛光层在抛光面内具有凹凸单元格栅，上述抛光层的硬度为60肖氏d至90肖氏d。

本申请的第二方面提供一种根据第一方面的用于抛光晶片的背面的高强度抛光垫的制造方法，包括：将包含氨基甲酸乙酯类预聚物和固化剂的混合物注入模具内并成型，固化所成型的混合物以形成垫，且在所述垫上形成凹凸单元格栅。

有益效果

根据本公开的实现例的用于抛光晶片的背面的高强度抛光垫包括设计成对于晶片背面抛光优化的凹凸单元格栅，因此增加了凸部和附着到晶片背面的杂质的摩擦频率，并且不仅浆料能够顺利地流入和排除，而且能够将浆料均匀地供给到凹部和凸部，从而去除杂质的效果优异。

由于用于抛光晶片的正面的抛光垫的硬度为40肖氏d至65肖氏d，因此对于抛光晶片的背面存在不合适的问题，但是根据本申请的实现例的用于抛光晶片的背面的高硬度抛光垫的硬度大于用于抛光晶片的正面的抛光垫的硬度，因此对于去除附着在晶片背面上的杂质是有效的，并且具有优异的耐久性，这对于长期使用是有利的。另外，由于本申请的用于抛光晶片的背面的高硬度抛光垫具有能够防止由于与杂质的摩擦而引起的抛光层破坏的优点，因此具有改善用于抛光晶片的正面的抛光垫被用于抛光晶片的背面而导致不良晶片的现有技术的问题。

根据本申请的实现例的用于抛光晶片的背面的高硬度抛光垫在抛光层的表面和内部不包括气孔，因此具有高硬度并且对于去除杂质是有利的，并且不需要在抛光工序之后另外进行调节(conditioning)过程，这具有减少工艺步骤并降低制造成本的优点。具体地，用于抛光晶片的正面的抛光垫具有小的硬度，以便不刮擦晶片的正面，而是包括气孔以提高抛光效率。然而，当在抛光垫中包括气孔时，在抛光工序之后，必须另外执行调节过程以去除存在于气孔之间的抛光残余物。另外，当包含气孔时，可以进一步降低硬度，这对于去除附着于晶片背面的杂质是效率低的。因此，本申请的用于抛光晶片的背面的高硬度抛光垫在抛光层的表面和内部不包括气孔，因此具有高硬度并且有利于去除杂质，并且不需要额外的调节工序而减少工艺步骤并降低制造成本。另外，本申请的用于抛光晶片的背面的高硬度抛光垫也可以执行附加的调节工序，因此具有自由地控制调节工序的有无的附加优点。

附图说明

图1是示出根据本申请的一实现例的用于抛光晶片的背面的高硬度抛光垫的凹凸单元格栅的照片。

图2是示出根据本申请的一实现例的包括具有同心的六边形的凸部的用于抛光晶片的背面的高硬度抛光垫(图2的a)以及包括具有六边形的岛状的凸部的用于抛光晶片的背面的高硬度抛光垫(图2的b)的示意图。

图3是示出根据本申请的一实现例的包括具有同心的三角形的凸部的用于抛光晶片的背面的高硬度抛光垫(图3的a)以及包括具有三角形的岛状的凸部的用于抛光晶片的背面的高硬度抛光垫(图3的b)的示意图。

图4是示出根据本申请的一实现例的包括具有同心的四边形的凸部的用于抛光晶片的背面的高硬度抛光垫(图4的a)以及包括具有四边形的岛状的凸部的用于抛光晶片的背面的高硬度抛光垫(图4的b)的示意图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细地描述本申请的实现例和实施例，以使得本发明所属技术领域的普通技术人员可以容易地实施。然而，本申请可以以各种不同的形式实现，并且不限于在此描述的实现例和实施例。另外，为了在附图中清楚地描述本发明，省略了与描述无关的部分，并且在整个说明书中相似的附图标记被分配给相似的部分。

在整个说明书中，当某一部分“连接到”另一部分时，不仅包括“直接连接”的情况，还包括在它们之间设置其它元件的“电连接”的情况。

在整个说明书中，当某一构件位于另一构件“上”时，不仅包括某一构件邻接另一构件的情况，还包括在两个构件之间存在其它构件的情况。

在整个说明书中，除非另有说明，否则当某一部分“包括”某一构成要素时，表示该部分可以进一步包括其他构成要素，而不排除其他构成要素。

本文中所使用的程度的术语“约”、“基本上”等用作当呈现对于所述含义的固有的制造和材料容许误差时在该数值或在数值附近的含义，为了帮助理解本申请，用于防止不道德的行为人无端滥用准确或绝对的数值所提及的公开内容。

在整个说明书中使用的程度的术语“进行～的步骤”或“～的步骤”并不意味着“用于～的步骤”。

在整个说明书中，包括在马库什形式的表达中的术语“其组合”是指选自由马库什形式的表达中所述的构成要素所构成的组中的一者以上的混合或组合，这意味着包括选自由上述构成要素构成的组中的一者以上。

在整个说明书中，“a和/或b”的描述表示“a或b，或a和b”。

在下文中，将参考附图详细描述本申请的实现例和实施例。然而，本申请不限于这些实现例、实施例和附图。

在本申请的一实现例中，所述抛光层的硬度为约60肖氏d至约90肖氏d，约65肖氏d至约90肖氏d，约70肖氏d至约90肖氏d，约75肖氏d至约90肖氏d或约80肖氏d到90肖氏d。具体而言，由于本申请的抛光晶片的背面的高强度抛光垫的硬度大于用于抛光晶片的正面的抛光垫的硬度(约40肖氏d至约65肖氏d)，因此对于去除附着在晶片背面的杂质是有效的，并且耐久性优异，因此在长期使用中具有有利的效果。另外，由于本申请的用于抛光晶片的背面的高硬度抛光垫具有防止由于与杂质的摩擦而引起的抛光层破坏的优点，因此具有改善用于抛光晶片的正面的抛光垫被用于抛光晶片的背面而导致不良晶片的现有技术的问题。

在本申请的一实现例中，所述凹凸单元格栅是多个，并且所述凹凸单元格栅的宽度可以是约2mm以下，但是不限于此。具体地，所述凹凸单元格栅的宽度可以为约2mm以下，约1.5mm以下，约1.0mm以下或约0.5mm以下。由于现有技术的抛光垫具有约2mm至约3mm的槽间隔，因此当用于抛光晶片的背面时去除杂质的效果很小。相反，本申请的用于抛光晶片的背面的高硬度抛光垫被设计为具有2mm以下的宽度的细密的凹凸单元格栅，以被优化用于抛光晶片的背面，从而凸部和附着在晶片背面的杂质之间的摩擦频率增加，并且不仅浆料能够顺利地流入和排除，而且能够将浆料均匀地供给到凹部和凸部，从而去除杂质的效果优异。

参照图1，在根据本申请的一实现例的用于抛光晶片的背面的高强度抛光垫的抛光面中，所述凹凸单元格栅被设计为包括凹部和凸部，并且包括凹部和凸部的凹凸单元格栅的宽度可以是2mm，但是不限于此。另外，在抛光面上可以存在多个凹凸单元格栅。

在本申请的一实现例中，凹凸单元格栅中的凹部的宽度可以为约1mm以下，但是不限于此。具体而言，凹凸单元格栅中的凹部的宽度可以为约1mm以下，约0.8mm以下，约0.6mm以下，或约0.4mm以下。

在本申请的一实现例中，凹凸单元格栅中的凸部的形状可以是格栅形、同心圆、螺旋形、多边形(三角形、四边形、五边形、六边形等)、条纹形或斜线形，但不限于此。

参照图2至图4，根据本申请的一实现例的用于抛光晶片的背面的高硬度抛光垫的抛光面中的凸部的形状可以是六边形、三角形或四边形。具体地，由于黑线的凹部形成在用于抛光晶片的背面的高硬度抛光垫上，所以可以形成白色部分的凸部。凸部可以为在抛光面上具有同心的六边形、三角形或四边形(图2的a、图3的a和图4的a)；或者六边形，三角形或四边形的岛状(图2的b、图3的b和图4的b)，但不限于此。

在本申请的一实现例中，凹凸单元格栅的凸部可以具有岛状，并且可以通过凸部的边缘去除晶片的背面上的杂质。具体地，当凹凸单位晶格为格栅型时，凸部为四边形的岛状，并且凸部的边缘总共可以由四个面构成。另外，由于抛光层可以由多个凹凸单元格栅组成，因此抛光层可以具有无数的边缘。因此，随着边缘的增加，可以增加与附着在晶片的背面上的杂质的摩擦频率，因此，本申请的用于对晶片的背面进行抛光的高硬度抛光垫具有优异的去除杂质的效果。

在本申请的一实现例中，凹凸单元格栅的凹部的深度可以为约0.001mm至约5mm，但是不限于此。具体地，凹凸单元格栅的凹部的深度可以是约0.001mm至约5mm，约0.01mm至约4mm，约0.1mm至约3mm或约0.3mm至约2mm。

在本申请的一实现例中，抛光层的表面和内部可以不包括气孔，但不限于此。具体地，用于抛光晶片的正面的抛光垫具有小的硬度，以便不刮擦晶片的正面，而是包括气孔以提高抛光效率。然而，当在抛光垫中包括气孔时，在抛光工序之后，必须另外执行调节过程以去除存在于气孔之间的抛光残余物。另外，当包含气孔时，可以进一步降低硬度，这对于去除附着于晶片背面的杂质是效率低的。因此，本申请的用于抛光晶片的背面的高硬度抛光垫在抛光层的表面和内部不包括气孔，因此具有高硬度并且有利于去除杂质。并且不需要额外的调节工序而减少工艺步骤并降低制造成本。另外，本申请的用于抛光晶片的背面的高硬度抛光垫也可以执行附加的调节工序，因此具有自由地控制调节工序的有无的附加优点。

在本申请的一实现例中，随着所述抛光面的每单位面积的所述凹凸单元格栅的数量增加，所述晶片的背面上的杂质的去除率提高。具体而言，随着抛光面的每单位面积的凹凸单位格栅的数量增加，凸部和附着在晶片的背面的杂质的摩擦频率增加，并且浆料被均匀地供给到凹部和凸部从而去除杂质效果可以提高。

在本申请的一实现例中，抛光层的厚度可以为约0.1mm至约5mm，但不限于此。具体地，抛光层的厚度可以为约0.1mm至约5mm，约0.5mm至约4.5mm，约1.0mm至约4.0mm或约1.5mm至约3.5mm。

在本申请的一实现例中，抛光层的比重可以为约0.5g/cm³至约2.0g/cm³，但不限于此。具体地，抛光层的比重可以为约0.5g/cm³至约2.0g/cm³，约0.8g/cm³至约1.8g/cm³或约1.0g/cm³至约1.5g/cm³。

在本申请的一实现例中，抛光层的伸长率可以为约10％至约450％，但不限于此。具体地，抛光层的伸长率可以为约10％至约450％，约50％至约400％，约100％至约350％或约150％至约300％。

在本申请的一实现例中，抛光层的压缩率可以为约0.1％至约20％，但不限于此。具体地，抛光层的压缩率可以为约0.1％至约20％，约0.1％至约10％，约0.2％至约8％，约0.3％至约5％或约0.4％至约1％。

根据本申请的一实现例的用于抛光晶片背面的高硬度抛光垫可以进一步包括子垫。

在本申请的一实现例中，子垫可以具有比抛光层小的硬度。具体地，子垫的硬度可以为约40肖氏a至约60肖氏a。具体而言，子垫的硬度可以是约40肖氏a至约60肖氏a，约45肖氏a至约60肖氏a，或约50肖氏a至约60肖氏a。

在本申请的一实现例中，子垫的厚度为约0.001mm至约3mm，比重为约0.1g/cm³至约1.2g/cm³，并且压缩率可以为约0.1％至约30％，但不限于此。

在本申请的一实现例中，子垫支撑抛光层并且可以起到缓冲作用。子垫可以是任何合适的子垫。合适的子垫可以包括聚氨酯泡沫子垫、浸渍的毡子垫、多微孔聚氨酯子垫、烧结的氨基甲酸乙酯子垫或聚烯烃泡沫子垫。子垫通常可以比抛光层具有更大的延展性和压缩性。可以通过任何合适的方式将子垫固定到抛光层上。具体地，抛光层和子垫可通过粘合剂固定或通过焊接或类似技术附接。

根据本申请的一实现例的用于抛光晶片背面的高硬度抛光垫可以进一步包括离型膜层。

在本申请的一实现例中，离型膜层可以包括选自由低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯和聚丙烯组成的聚烯烃；由聚(四亚甲基醚)乙二醇(ptmg)，聚丙二醇(ppg)和聚乙二醇(peg)组成的乙二醇类；由具有未反应的nco基团的聚合物组成的聚氨酯；聚氯乙烯；由乙酸纤维素和丁酸纤维素组成的纤维素基聚合物；丙烯酸；由pet和petg组成的聚酯和共聚酯；聚碳酸酯；由尼龙6/6和尼龙6/12组成的聚酰胺；以及由聚醚醚酮、聚苯醚、聚砜、聚酰亚胺和聚醚酰亚胺构成的高性能塑料中的一种以上的材料。

在本申请的一实现例中，在抛光层、子垫和/或基材各个之间可以通过粘合剂固定或通过焊接或类似技术附接。通常，可以在各垫之间设置中间衬里层，例如聚对苯二甲酸乙二醇酯膜。粘合剂可以是压敏粘合剂(psa)或热熔粘合剂。压敏粘合剂是当施加用于粘合至粘合表面的压力时粘合材料起作用的粘合剂，用于将垫固定至平台或用于各垫之间的粘合。对于压敏粘合剂，可以使用诸如本领域中常用的聚丙烯酸酯成分、环氧成分或橡胶成分的粘合剂，并且可以使用利用粘结或粘合材料涂布在离型膜层(pet膜或毡)的两面上的双面压敏粘合胶带。所述热熔粘合剂是固化的反应性热熔粘合剂，其在未固化状态下显示出约50℃至约150℃，具体地约115℃至约135℃的熔融温度，并且在熔融后还显示出90分钟以下的可用时间。更具体地，热熔粘合剂可以包括例如可从rohmandhaas获得的mor-melt^tmr5003。

在第一方面和第二方面中，即使省略描述，也可以应用彼此共有的内容。

在本申请的一实现例中，垫可以是聚氨酯泡沫(聚氨酯蛋糕)，并且形成聚氨酯泡沫的混合物可以包括氨基甲酸乙酯类预聚物和固化剂，但不限于此。预聚物通常是指具有较低分子量的聚合物，其中聚合度在中间步骤中停止，从而在制造最终成型制品时易于成型。该预聚物可以自身成型，或者可以与其他可聚合化合物反应后成型，例如，可以通过使异氰酸酯化合物与多元醇反应来制备预聚物。由氨基甲酸乙酯类预聚物制备的聚氨酯树脂可具有约500至约3,000g/mol的重均分子量(mw)，但不限于此。具体地，聚氨酯树脂可具有约600g/mol至约2,000g/mol或约700至约1,500g/mol的重均分子量。

在氨基甲酸乙酯类预聚物的制备中使用的异氰酸酯化合物可以是选自由甲苯二异氰酸酯(tdi)、萘-1，5-二异氰酸酯、对亚苯基二异氰酸酯、联甲苯胺二异氰酸酯、4，4′-二苯基甲烷二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、二环己基甲烷二异氰酸酯和异佛尔酮二异氰酸酯构成的组中的一种以上异氰酸酯。

用于制备氨基甲酸乙酯类预聚物的多元醇为选自由聚醚多元醇、聚酯多元醇、聚碳酸酯多元醇和丙烯酸多元醇构成的组中的一种以上多元醇。

固化剂可以是胺化合物和醇化合物中的至少一种。具体地，固化剂可以是选自由芳族胺、脂族胺、芳族醇和脂族醇构成的组中的一种以上化合物。例如，固化剂可以是选自由4，4′-亚甲基双(2-氯苯胺)(moca)、二乙基甲苯二胺、二氨基二苯甲烷、二氨基二苯砜、间苯二甲胺、异佛尔酮二胺、乙二胺、二亚乙基三胺、三亚乙基四胺、聚丙烯二胺、聚丙烯三胺、乙二醇、二甘醇、二丙二醇、丁二醇、己二醇、甘油、三羟甲基丙烷和双(4-氨基-3-氯苯基)甲烷构成的组中的一者或多者。

具体而言，氨基甲酸乙酯类预聚物和固化剂在混合后反应形成固体聚氨酯，以制成片材等。氨基甲酸乙酯类预聚物的异氰酸酯端基可以与固化剂的胺基、醇基等反应。氨基甲酸乙酯类预聚物与固化剂之间的反应在模具中完成，从而可以获得以模具形状固化的蛋糕状的成型体。之后，可以将获得的成型体适当切片或切割以加工成用于制造抛光垫的片材。

在本申请的一实现例中，在垫表面上形成凹凸单元格栅的方法是使用夹具(诸如预定尺寸的咬口)进行机器切割的方法、通过将树脂放入具有预定表面形状的模具中进行固化的方法、通过用具有预定表面形状的压板压制树脂来形成的方法、使用光刻法形成的方法、使用印刷法形成的方法、使用二氧化碳激光的激光形成方法或压花热成型，但不限于此。

在本申请的一实现例中，凹凸单元格栅中的凸部的形状可以是多边形(三角形、四边形、五边形、六边形等)、圆形、条纹形、螺旋形、斜线形、圆锥形或金字塔形，但不限于此。

本申请的以上描述是出于示例性目的，并且本申请所属技术领域的普通技术人员将理解，在不变更本申请的技术精神或基本特征的情况下，可以容易地改变为其他特定形式。因此，应当理解，上述实施例在所有方面都是说明性的，而不是限制性的。例如，描述为单一类型的各构成要素可以以分布式方式实现，并且类似地，描述为分布式的构成要素可以以组合形式实现。

本申请的范围由所附权利要求而不是详细描述来指示，并且应当解释为，从权利要求的含义和范围以及等同概念得出的所有改变或修改都包括在本申请的范围中。

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