TWI597125B - 拋光墊及其製造方法 - Google Patents

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Description

拋光墊及其製造方法
本發明係關於一種拋光墊及其製造方法，特別是一種具有溝槽之拋光墊及其製造方法。
參考圖1及圖2，顯示習知拋光墊之製造方法之示意圖。參考圖1，形成一聚氨酯樹脂(Polyurethane Resin)於一不織布10之上表面101上。接著，將該不織布10及該聚氨酯樹脂浸置於一固化液中，以固化該聚氨酯樹脂，而形成一研磨層12，其中該研磨層12具有一上表面121及複數個微孔(Cell)14。
接著，於該研磨層12之上表面121以雷射或刀割方式形成複數個溝槽13。接著，再以砂紙研磨該研磨層12之上表面121，以製造絨毛感，且使得該等微孔14開口於該研磨層12之上表面121。最後，貼合一背膠層16於該不織布10之下表面102，以製得一拋光墊1。
該習知拋光墊1之缺點如下：第一、該等溝槽13是經由雷射或刀割方式所形成，此種方式會在該等溝槽13之側壁上形成鬚邊17，同時在該等溝槽13之底壁上殘留殘屑18。當該拋光墊1在拋光加工進行時，該鬚邊17及該殘屑18會直接接觸待拋光元件，而刮傷待拋光元件，導致刮傷缺陷的產生。第二、每一該微孔14下部的空間大於該微孔14上部的空間。當形成該等溝槽13時，移除了該等微孔14上部，而留下該等微孔14下部，因此移除了大量該研磨層12的固體部分，導致 該研磨層12的結構強度下降，而會提早發生剝落損傷，縮減該拋光墊1的使用壽命。第三、該不織布10會因織密度分佈差異與研磨液滲入內部而產生脆化，容易造成更換拋光墊1時發生部分該背膠層16殘留在研磨設備的盤面上。
因此，有必要提供一創新且富進步性的拋光墊及其製造方法，以解決上述問題。
本發明係提供一種拋光墊，其包括一基底層及一拋光層。該基底層具有一第一表面、一第二表面及複數個第一溝槽，該等第一溝槽開口於該第一表面。該拋光層位於該基底層之第一表面上，且填滿該等第一溝槽，該拋光層具有複數個第二溝槽，該等第二溝槽之位置係對應該等第一溝槽之位置，且該等第二溝槽之深度係小於該等第一溝槽之深度。
本發明另提供一種拋光墊之製造方法，其包括以下步驟：(a)提供一基底層，該基底層具有一第一表面及一第二表面；(b)形成複數個第一溝槽於該基底層之第一表面；(c)覆蓋一第二高分子樹脂於該基底層之第一表面，其中該第二高分子樹脂填滿該等第一溝槽而具有複數個第二溝槽，該等第二溝槽之位置係對應該等第一溝槽之位置，且該等第二溝槽之深度係小於該等第一溝槽之深度；及(d)固化該第二高分子樹脂，以形成一拋光層。
藉此，該拋光層完全覆蓋該等第一溝槽內之鬚邊及殘屑，且該等第二溝槽內不具有任何鬚邊及殘屑。如此，可避免在拋光加工進行時，刮傷待拋光元件，導致刮傷缺陷的產生。此外，本發明係以間接方式形成該拋光層之第二溝槽，對該拋光層並無直接的結構破壞，因此，不致影響到該拋光層結構強度與該拋光墊的使用壽命。
D1‧‧‧第一深度
D‧‧‧深度
W‧‧‧第一寬度
G‧‧‧第一間距
D2‧‧‧第二深度
2‧‧‧拋光墊
2a‧‧‧拋光墊
2b‧‧‧拋光墊
2c‧‧‧拋光墊
2d‧‧‧拋光墊
20‧‧‧基底層
21‧‧‧第一溝槽
22‧‧‧第二高分子樹脂
23‧‧‧第二溝槽
24‧‧‧微孔
25‧‧‧拋光層
26‧‧‧背膠層
27‧‧‧鬚邊
28‧‧‧殘屑
29‧‧‧緩衝層
30‧‧‧黏著層
201‧‧‧第一表面
202‧‧‧第二表面
251‧‧‧上表面
圖1及圖2顯示習知拋光墊之製造方法之示意圖。
圖3至圖8顯示本發明拋光墊之一實施例之製造方法之製程步驟示意圖。
圖9顯示本發明拋光墊之另一實施例之製造方法之製程步驟示意圖。
圖10，顯示本發明拋光墊之一實施例之俯視示意圖。
圖11顯示本發明拋光墊之另一實施例之俯視示意圖。
圖12顯示本發明拋光墊之另一實施例之俯視示意圖。
圖13顯示本發明拋光墊之另一實施例之俯視示意圖。
本發明提供一種拋光墊，該拋光墊係應用於化學機械研磨(CMP)製程中對一待拋光元件進行研磨或拋光。該待拋光元件包括但不限於半導體、儲存媒體底材、積體電路、LCD平板玻璃、光學玻璃及光電面板等物體。
參考圖3至圖8，顯示本發明拋光墊之一實施例之製造方法之製程步驟示意圖。參考圖3，提供一基底層20。該基底層20具有一第一表面201及一第二表面202。該基底層20係由一第一高分子樹脂固化而成，該第一高分子樹脂之材質係選自由聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂(Polyethylene Terephthalate Resin)、定向聚丙烯樹脂(Oriented Polypropylene Resin)、聚碳酸酯(Polycarbonate Resin)、聚醯胺樹脂(Polyamide Resin)、環氧樹脂(Epoxy Resin)、酚醛樹脂(Phenolic Resin)、聚氨酯樹脂(Polyurethane Resin)、乙烯苯樹脂(Vinylbenzene Resin)及丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)所組成之群。在本實施例中，該第一高分子樹脂之材質係為聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂(Polyethylene Terephthalate Resin)。
該基底層20的厚度範圍為0.01mm~0.20mm；該基底層20的粗糙 度範圍為1μm~30μm；該基底層20的抗張強度範圍為30N/mm2~300N/mm2；該基底層20的收縮率(150℃/15分鐘)範圍為0%~5%；且該基底層20的硬度範圍為75shore A~95shore A。在本實施例中，該基底層20的厚度為0.188mm；該基底層20的粗糙度為小於3μm；該基底層20的抗張強度為179N/mm2；該基底層20的收縮率(150℃/15分鐘)為0.97%；且該基底層20的硬度為86.5 shore A。
參考圖4，以雷射、熱壓、刀割或高週波方式形成複數個第一溝槽21於該基底層20之第一表面201。此時，會在該等第一溝槽21之側壁上形成鬚邊27，同時在該等第一溝槽21之底壁上殘留殘屑28。該等第一溝槽21開口於該第一表面201，且具有一第一深度D1、一第一寬度W及一第一間距(Gap)G。該第一深度D1為100μm~200μm，該第一寬度W為30μm~2500μm，且該第一間距G為50μm~3500μm。在本實施例中，該第一深度D1為100μm，該第一寬度W為60μm，且該第一間距G為300μm。
參考圖5，覆蓋一第二高分子樹脂22於該基底層20之第一表面201。該第二高分子樹脂22之材質係選自由聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂(Polyethylene Terephthalate Resin)、定向聚丙烯樹脂(Oriented Polypropylene Resin)、聚碳酸酯(Polycarbonate Resin)、聚醯胺樹脂(Polyamide Resin)、環氧樹脂(Epoxy Resin)、酚醛樹脂(Phenolic Resin)、聚氨酯樹脂(Polyurethane Resin)、乙烯苯樹脂(Vinylbenzene Resin)及丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)所組成之群。在本實施例中，該第二高分子樹脂22之材質係為聚氨酯樹脂。
該第二高分子樹脂22之黏度範圍為1000cps~6000cps，且厚度範圍為80μm~350μm。在本實施例中，該第二高分子樹脂22之黏度為2500cps，且厚度為120μm。
該第二高分子樹脂22填滿該等第一溝槽21而具有複數個第二溝 槽23。亦即，該第二高分子樹脂22經由滲透到該等第一溝槽21而使其表面具有該等第二溝槽23。此時，該第二高分子樹脂22完全覆蓋該鬚邊27及該殘屑28，且該等第二溝槽23內不具有任何鬚邊及殘屑。該等第二溝槽23之位置係對應該等第一溝槽21之位置，且開口於該第二高分子樹脂22之上表面。該等第二溝槽23具有一深度D，且該等第二溝槽之深度D係小於該等第一溝槽21之第一深度D1。在本實施例中，D約為0.3D1至0.6D1，亦即D約30μm~60μm。
參考圖6，固化該第二高分子樹脂22，以形成一拋光層25。在本實施例中，係將該基底層20及該第二高分子樹脂22浸置於一固化液中，以固化該第二高分子樹脂22，而形成該拋光層25，其中該拋光層25具有一上表面251及複數個微孔(Cell)24。在本實施例中，該固化液包括二甲基甲醯胺(Dimethylformamide,DMF)及水，其濃度為5%。
接著，以80℃熱水洗去二甲基甲醯胺(Dimethylformamide,DMF)。接著，在130℃的環境下進行烘乾10分鐘，以得到一未裸露表面開孔之半成品。
參考圖7，再以砂紙研磨該拋光層25之上表面251，以製造絨毛感，且使得該等微孔24開口於該拋光層25之上表面251。此時，該等第二溝槽23具有一第二深度D2，且該等第二溝槽之第二深度D2係小於該等第一溝槽21之第一深度D1。在本實施例中，D2=0.3D1至0.6D1，亦即D2為30μm~60μm。
參考圖8，貼合一背膠層26於該基底層20之第二表面202，以製得一拋光墊2。
參考圖9，顯示本發明拋光墊之另一實施例之製造方法之製程步驟示意圖。本實施例之製造方法之「前半段」製程步驟係與圖3至圖7之製程步驟相同，本實施例係接續圖7之製程步驟。參考圖9，利用一 黏著層30貼合一緩衝層29於該基底層20之第二表面202。該緩衝層29係由一第三高分子樹脂發泡而成，該第三高分子樹脂之材質係選自由聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂(Polyethylene Terephthalate Resin)、聚碳酸酯(Polycarbonate Resin)及聚氨酯樹脂(Polyurethane Resin)所組成之群。在本實施例中，該第三高分子樹脂之材質係為聚氨酯樹脂，且該緩衝層29之密度範圍為0.100~0.350g/cm3。此外，該拋光層25之密度範圍為0.100~0.350g/cm3，一般而言，該緩衝層29之密度會小於該拋光層25之密度。
接著，貼合該背膠層26於該緩衝層29上，以製得一拋光墊2a。此外，在其他實施例中，可預先將該背膠層26貼合於該緩衝層29上，之後再利用該黏著層30貼合該緩衝層29(連同該背膠層26)於該基底層20之第二表面202。
請再參考圖8，顯示本發明拋光墊之一實施例之剖視示意圖。該拋光墊2包括一基底層20、一拋光層25及一背膠層26。該基底層20具有一第一表面201、一第二表面202及複數個第一溝槽21，該等第一溝槽21開口於該第一表面201。該基底層20係由一第一高分子樹脂固化而成，該第一高分子樹脂之材質係選自由聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂(Polyethylene Terephthalate Resin)、定向聚丙烯樹脂(Oriented Polypropylene Resin)、聚碳酸酯(Polycarbonate Resin)、聚醯胺樹脂(Polyamide Resin)、環氧樹脂(Epoxy Resin)、酚醛樹脂(Phenolic Resin)、聚氨酯樹脂(Polyurethane Resin)、乙烯苯樹脂(Vinylbenzene Resin)及丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)所組成之群。在本實施例中，該第一高分子樹脂之材質係為聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂(Polyethylene Terephthalate Resin)。
該基底層20的厚度範圍為0.01mm~0.20mm；該基底層20的粗糙度範圍為1μm~30μm；該基底層20的抗張強度範圍為30N/mm2~ 300N/mm2；該基底層20的收縮率(150℃/15分鐘)範圍為0%~5%；且該基底層20的硬度範圍為75shore A~95shore A。在本實施例中，該基底層20的厚度為0.188mm；該基底層20的粗糙度為3μm；該基底層20的抗張強度為179N/mm2；該基底層20的收縮率(150℃/15分鐘)為0.97%；且該基底層20的硬度為86.5shore A。
該等第一溝槽21開口於該第一表面201，且具有一第一深度D1、一第一寬度W及一第一間距(Gap)G。該第一深度D1為100μm~200μm，該第一寬度W為30μm~2500μm，且該第一間距G為50μm~3500μm。在本實施例中，該第一深度D1為100μm，該第一寬度W為60μm，且該第一間距G為500μm。
該拋光層25位於該基底層20之第一表面201上，且填滿該等第一溝槽21。該拋光層25完全覆蓋該等第一溝槽21內之鬚邊27及殘屑28。該拋光層25係由一第二高分子樹脂固化而成，該第二高分子樹脂之材質係選自由聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂(Polyethylene Terephthalate Resin)、定向聚丙烯樹脂(Oriented Polypropylene Resin)、聚碳酸酯(Polycarbonate Resin)、聚醯胺樹脂(Polyamide Resin)、環氧樹脂(Epoxy Resin)、酚醛樹脂(Phenolic Resin)、聚氨酯樹脂(Polyurethane Resin)、乙烯苯樹脂(Vinylbenzene Resin)及丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)所組成之群。在本實施例中，該第二高分子樹脂之材質係為聚氨酯樹脂。
該第二高分子樹脂之黏度範圍為1000cps~6000cps，且厚度範圍為80μm~350μm。在本實施例中，該第二高分子樹脂之黏度為2500cps，且厚度為120μm。
該拋光層25具有一上表面251、複數個第二溝槽23及複數個微孔(Cell)24。該等第二溝槽23之位置係對應該等第一溝槽21之位置，且開口於該拋光層25之上表面251。該等第二溝槽23內不具有任何鬚 邊及殘屑。該等第二溝槽23具有一第二深度D2，且該等第二溝槽之第二深度D2係小於該等第一溝槽21之第一深度D1。在本實施例中，D2=0.3D1至0.6D1，亦即D2為30μm~60μm。
該背膠層26位於該基底層20之第二表面202上，用以黏附至一機台上。
本實施例之優點如下。第一、本實施例係以間接方式形成該拋光層25之第二溝槽23，因此，該拋光層25完全覆蓋該等第一溝槽21內之鬚邊27及殘屑28，且該等第二溝槽23內不具有任何鬚邊及殘屑。如此，可避免在拋光加工進行時，刮傷待拋光元件，導致刮傷缺陷的產生。第二、本實施例係以間接方式形成該拋光層25之第二溝槽23，對該拋光層25並無直接的結構破壞(該等微孔24之結構完整)，因此，不致影響到該拋光層25結構強度與該拋光墊2的使用壽命。第三、本實施例之基底層20之材質可以是高分子樹脂，因此，較不會被研磨液滲入內部中而產生脆化，因而較不會有背膠殘膠的問題發生。
請再參考圖9，顯示本發明拋光墊之另一實施例之剖視示意圖。本實施例之該拋光墊2a與圖8之拋光墊2大致相同，其中相同元件賦予相同標號。本實施例之該拋光墊2a與圖8之拋光墊2之不同處在於，該拋光墊2a更包括一黏著層30及一緩衝層29。該緩衝層29係位於該基底層20之第二表面202及該背膠層26之間。該緩衝層29係由一第三高分子樹脂發泡而成，該第三高分子樹脂之材質係選自由聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂(Polyethylene Terephthalate Resin)、聚碳酸酯(Polycarbonate Resin)及聚氨酯樹脂(Polyurethane Resin)所組成之群。在本實施例中，該第三高分子樹脂之材質係為聚氨酯樹脂，且該緩衝層29之密度範圍為0.100~0.350g/cm3。此外，該拋光層25之密度範圍為0.100~0.350g/cm3，一般而言，該緩衝層29之密度會小於該拋光層25之密度。該背膠層26係貼合於該緩衝層29下表面上，該緩衝層29之 上表面利用該黏著層30貼合於該基底層20之第二表面202。
參考圖10，顯示本發明拋光墊之一實施例之俯視示意圖。在本實施例之拋光墊2中，該等第二溝槽23係為複數圈不同半徑之同心圓形溝槽。
參考圖11，顯示本發明拋光墊之另一實施例之俯視示意圖。在本實施例之拋光墊2b中，該等第二溝槽23係為一螺旋狀溝槽。
參考圖12，顯示本發明拋光墊之另一實施例之俯視示意圖。在本實施例之拋光墊2c中，該等第二溝槽23係為複數條放射狀溝槽。
參考圖13，顯示本發明拋光墊之另一實施例之俯視示意圖。在本實施例之拋光墊2d中，該等第二溝槽23係為複數條垂直交錯之溝槽。
上述實施例僅為說明本發明之原理及其功效，並非限制本發明，因此習於此技術之人士對上述實施例進行修改及變化仍不脫本發明之精神。本發明之權利範圍應如後述之申請專利範圍所列。
D1‧‧‧第一深度
W‧‧‧第一寬度
G‧‧‧第一間距
D2‧‧‧第二深度
2‧‧‧拋光墊
20‧‧‧基底層
21‧‧‧第一溝槽
22‧‧‧第二高分子樹脂
23‧‧‧第二溝槽
24‧‧‧微孔
25‧‧‧拋光層
26‧‧‧背膠層
27‧‧‧鬚邊
28‧‧‧殘屑
201‧‧‧第一表面
202‧‧‧第二表面
251‧‧‧上表面

Claims (11)

  1. 一種拋光墊，包括：一基底層，具有一第一表面、一第二表面及複數個第一溝槽，該等第一溝槽開口於該第一表面；及一拋光層，位於該基底層之第一表面上，且填滿該等第一溝槽，該拋光層具有一上表面及複數個第二溝槽，該等第二溝槽之位置係對應該等第一溝槽之位置且開口於該拋光層之上表面，且該等第二溝槽之深度係小於該等第一溝槽之深度。
  2. 如請求項1之拋光墊，其中該基底層係由一第一高分子樹脂固化而成，該第一高分子樹脂之材質係選自由聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂(Polyethylene Terephthalate Resin)、定向聚丙烯樹脂(Oriented Polypropylene Resin)、聚碳酸酯(Polycarbonate Resin)、聚醯胺樹脂(Polyamide Resin)、環氧樹脂(Epoxy Resin)、酚醛樹脂(Phenolic Resin)、聚氨酯樹脂(Polyurethane Resin)、乙烯苯樹脂(Vinylbenzene Resin)及丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)所組成之群，該拋光層係由一第二高分子樹脂固化而成，該第二高分子樹脂之材質係選自由聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂(Polyethylene Terephthalate Resin)、定向聚丙烯樹脂(Oriented Polypropylene Resin)、聚碳酸酯(Polycarbonate Resin)、聚醯胺樹脂(Polyamide Resin)、環氧樹脂(Epoxy Resin)、酚醛樹脂(Phenolic Resin)、聚氨酯樹脂(Polyurethane Resin)、乙烯苯樹脂(Vinylbenzene Resin)及丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)所組成之群。
  3. 如請求項1之拋光墊，其中該第一溝槽之深度為D1，該第二溝槽之深度為D2，且D2=0.3D1至0.6D1。
  4. 如請求項1之拋光墊，更包括一背膠層，位於該基底層之第二表面上，用以黏附至一機台上。
  5. 如請求項4之拋光墊，更包括一緩衝層，位於該基底層之第二表面及該背膠層之間，該緩衝層係由一第三高分子樹脂發泡而成，該第三高分子樹脂之材質係選自由聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂(Polyethylene Terephthalate Resin)、聚碳酸酯(Polycarbonate Resin)及聚氨酯樹脂(Polyurethane Resin)所組成之群。
  6. 一種拋光墊之製造方法，包括以下步驟：(a)提供一基底層，該基底層具有一第一表面及一第二表面；(b)形成複數個第一溝槽於該基底層之第一表面；(c)覆蓋一第二高分子樹脂於該基底層之第一表面，其中該第二高分子樹脂填滿該等第一溝槽而具有複數個第二溝槽，該等第二溝槽之位置係對應該等第一溝槽之位置，且該等第二溝槽之深度係小於該等第一溝槽之深度；及(d)固化該第二高分子樹脂，以形成一拋光層，其中該拋光層具有一上表面及該等第二溝槽，該等第二溝槽係開口於該拋光層之上表面。
  7. 如請求項6之方法，其中該步驟(d)之後更包括一貼合一背膠層於該基底層之第二表面之步驟。
  8. 如請求項6之方法，其中該步驟(d)之後更包括：(d1)貼合一緩衝層於該基底層之第二表面；及(d2)貼合一背膠層於該緩衝層上。
  9. 如請求項6之方法，其中該步驟(d)之後更包括：(d1)貼合一背膠層於一緩衝層上：及(d2)貼合該緩衝層於該基底層之第二表面。
  10. 如請求項6之方法，其中該步驟(d)之後更包括一研磨該拋光層之一表面之步驟。
  11. 如請求項6之方法，其中該步驟(a)中，該基底層係由一第一高分子樹脂固化而成，該第一高分子樹脂之材質係選自由聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂(Polyethylene Terephthalate Resin)、定向聚丙烯樹脂(Oriented Polypropylene Resin)、聚碳酸酯(Polycarbonate Resin)、聚醯胺樹脂(Polyamide Resin)、環氧樹脂(Epoxy Resin)、酚醛樹脂(Phenolic Resin)、聚氨酯樹脂(Polyurethane Resin)、乙烯苯樹脂(Vinylbenzene Resin)及丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)所組成之群，該步驟(c)中，該第二高分子樹脂之材質係選自由聚對苯二甲酸乙二醇酯樹脂(Polyethylene Terephthalate Resin)、定向聚丙烯樹脂(Oriented Polypropylene Resin)、聚碳酸酯(Polycarbonate Resin)、聚醯胺樹脂(Polyamide Resin)、環氧樹脂(Epoxy Resin)、酚醛樹脂(Phenolic Resin)、聚氨酯樹脂(Polyurethane Resin)、乙烯苯樹脂(Vinylbenzene Resin)及丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)所組成之群。
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