本发明涉及一种基底层、研磨垫及研磨方法。研磨垫包括研磨层及基底层。基底层配置于研磨层下方，且基底层包括多孔性内层及至少一表层。多孔性内层具有上表面及下表面。表层配置于多孔性内层的上表面及下表面的至少一个上，且其孔洞比不大于0.3％，或是完全不含孔洞。本发明提供的表层可与粘着层紧密接合，使基底层与粘着层之间具有较好的抗剪力特性，并可减少粘着层发生脱胶的情况，从而提高了研磨品质。
一基底层，配置于所述研磨层下方，所述基底层包括：一多孔性内层，具有一上表面及一下表面；以及至少一表层，其孔洞比不大于0.3％，且配置于所述多孔性内层的所述上表面及所述下表面的至少一个上。
2.根据权利要求1所述的研磨垫，其特征在于，所述表层为一非多孔性表层，且其孔洞比为0％。
3.根据权利要求2所述的研磨垫，其特征在于，所述多孔性内层与所述非多孔性表层是由相同材料、一体成型所制成。
4.根据权利要求2所述的研磨垫，其特征在于，所述非多孔性表层的厚度大于5μm。
5.根据权利要求2所述的研磨垫，其特征在于，所述非多孔性表层的厚度为8μm～
6.根据权利要求2至5中任一项所述的研磨垫，其特征在于，所述非多孔性表层的表面粗糙度小于15μm。
7.根据权利要求6所述的研磨垫，其特征在于，所述非多孔性表层的表面粗糙度为
8.根据权利要求2至5中任一项所述的研磨垫，其特征在于，所述多孔性内层中的孔洞的孔径分布为10μm～400μm。
9.根据权利要求8所述的研磨垫，其特征在于，所述多孔性内层中的孔洞的平均孔径为100μm～250μm。
10.根据权利要求1所述的研磨垫，其特征在于，所述基底层是由低密度聚乙烯、或低密度聚乙烯与乙烯醋酸乙烯酯的混合物所制成。
11.根据权利要求2至5中任一项所述的研磨垫，其特征在于，还包括一粘着层，配置于所述研磨层与所述基底层之间、或是所述基底层与一研磨机台之间的至少一个。
12.根据权利要求11所述的研磨垫，其特征在于，所述基底层与所述粘着层粘着后经抗剪力维持时间测试，在对所述非多孔性表层施加一剪力时，所述基底层与所述粘着层间具有一第一维持时间，在对所述多孔性内层施加所述剪力时，所述基底层与所述粘着层间具有一第二维持时间，所述第一维持时间较所述第二维持时间多至少20％。
13.根据权利要求2至5中任一项所述的研磨垫，其特征在于，所述非多孔性表层包括一经等离子体处理的非多孔性表层。
14.一种基底层，用于衬垫一研磨垫的一研磨层，其特征在于，包括：一多孔性内层，具有一上表面及一下表面；以及一表层，其孔洞比不大于0.3％，且配置于所述多孔性内层的所述上表面及下表面的至少一个上。
15.根据权利要求14所述的基底层，其特征在于，所述表层为一非多孔性表层，且其孔洞比为0％。
16.根据权利要求15所述的基底层，其特征在于，所述多孔性内层与所述非多孔性表层是由相同材料、一体成型所制成。
17.根据权利要求15所述的基底层，其特征在于，所述非多孔性表层的厚度大于5μm。
18.根据权利要求17所述的基底层，其特征在于，所述非多孔性表层的厚度为8μm～
19.根据权利要求15至18中任一项所述的基底层，其特征在于，所述非多孔性表层的表面粗糙度小于15μm。
20.根据权利要求19所述的基底层，其特征在于，所述非多孔性表层的表面粗糙度为
21.根据权利要求15至18中任一项所述的基底层，其特征在于，所述多孔性内层中的孔洞的孔径分布为10μm～400μm。
22.根据权利要求21所述的基底层，其特征在于，所述多孔性内层中的孔洞的平均孔径为100μm～250μm。
23.根据权利要求14所述的基底层，其特征在于，所述基底层是由低密度聚乙烯、或是低密度聚乙烯与乙烯醋酸乙烯酯的混合物所制成。
24.根据权利要求15至18中任一项所述的基底层，其特征在于，所述非多孔性表层包括一经等离子体处理的非多孔性表层。
25.一种研磨方法，用于研磨一基底，其特征在于，包括：提供一研磨垫；
对所述基底施加一压力以压置于所述研磨垫上；以及对所述基底及所述研磨垫提供一相对运动，其中所述研磨垫包括：一研磨层；以及
一基底层，配置于所述研磨层下方，所述基底层包括：一多孔性内层，具有一上表面及一下表面；以及至少一表层，其孔洞比不大于0.3％，且配置于所述多孔性内层的所述上表面及所述下表面的至少一个上。
26.根据权利要求25所述的研磨方法，其特征在于，所述表层为一非多孔性表层，且其孔洞比为0％。
27.根据权利要求26所述的研磨方法，其特征在于，所述多孔性内层与所述非多孔性表层是由相同材料、一体成型所制成。
28.根据权利要求26所述的研磨方法，其特征在于，所述非多孔性表层的厚度大于
29.根据权利要求26至28中任一项所述的研磨方法，其特征在于，所述非多孔性表层的表面粗糙度小于15μm。
30.根据权利要求26至28中任一项所述的研磨方法，其特征在于，所述多孔性内层中的孔洞的孔径分布为10μm～400μm。
31.根据权利要求25所述的研磨方法，其特征在于，所述基底层是由低密度聚乙烯、或是低密度聚乙烯与乙烯醋酸乙烯酯的混合物所制成。
32.根据权利要求26至28中任一项所述的研磨方法，其特征在于，所述非多孔性表层包括一经等离子体处理的非多孔性表层。
基底层、研磨垫及研磨方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种基底层、包括此基底层的研磨垫及研磨方法，尤其涉及一种与粘着层之间具有较好的抗剪力特性的基底层、研磨垫及研磨方法。
背景技术
[0002] 随着产业的进步，平坦化制程经常被采用为生产各种元件的制程。在平坦化制程中，化学机械研磨制程经常为产业所使用。一般来说，化学机械研磨制程是通过供应具有化学品混合物的研磨液于研磨垫上，并对被研磨物体施加一压力以将其压置于研磨垫上，且使物体及研磨垫彼此进行相对运动。通过相对运动所产生的机械摩擦及在研磨液的化学作用下，移除部分物体表层，而使其表面逐渐平坦，来达成平坦化的目的。
[0003] 目前，已知半导体晶片用研磨垫使用具备复层构造的研磨垫，其结构大致上包含有研磨层、粘着层以及基底层。其中，研磨层具有研磨表面，可与被研磨物体直接接触，其上可形成有微孔、凹槽及/或贯穿孔图案；基底层粘着于研磨层下方并固定于研磨机台上，为多孔性结构，具有为数众多且大小不一的孔洞，其孔洞面积占总面积的比例称为孔洞比(pore ratio)，孔洞比一般而言都是大于20％，甚至可以高达60％；而粘着层主要是提供粘着力将研磨层与基底层紧密地贴合在一起。
[0004] 在进行研磨制程时，会先利用另一粘着层将基底层未与上述粘着层接触的另一面粘着固定于研磨机台的基座上，之后再利用此研磨垫对被研磨物体(如晶片或基材)进行研磨程序。
[0005] 然而，由于基底层是多孔性结构，到处存在着许多大小不一的孔洞，在与粘着层贴合的接触面上也存在着多个孔洞，在进行研磨过程中，这些孔洞会因剪力作用导致变形而挤压空气，受到挤压的空气进而推挤原本附着于孔洞内的粘着层，使得基底层与粘着层之间的接触面产生微小凸起，随着研磨时间的增加，剪力持续作用下，基底层与粘着层之间的接触面愈发地不平坦，这样的结果会造成研磨品质下降，甚至影响制程的准确性。
发明内容
[0006] 本发明的目的是提供一种基底层、研磨垫及研磨方法，以使基底层与粘着层之间具有较好的抗剪力特性。
[0007] 为实现上述目的，本发明提供一种研磨垫，包括研磨层及基底层，基底层配置于研磨层下方，且包括有多孔性内层及至少一表层，其中多孔性内层具有上表面及下表面，表层可以具有极少数的孔洞(其孔洞比不大于0.3％)或是完全不具有孔洞，此表层配置于多孔性内层的上表面及下表面的至少一个上。
[0008] 本发明还提供一种基底层，用于衬垫研磨垫的研磨层，此基底层包括多孔性内层及表层，多孔性内层具有上表面及下表面，表层可以具有极少数的孔洞(其孔洞比不大于0.3％)或是完全不含有孔洞，此表层配置于多孔性内层的上表面及下表面的至少一个上。
[0009] 本发明还提供一种研磨方法，用于研磨基底，此研磨方法包括下列步骤。首先，提供研磨垫。接着，对基底施加压力以压置于研磨垫上。然后，对基底及研磨垫提供相对运动。其中，研磨垫包括研磨层及基底层。基底层配置于研磨层下方，且基底层包括多孔性内层及至少一表层。多孔性内层具有上表面及下表面。表层可以具有极少数的孔洞(其孔洞比不大于0.3％)或是完全不含有孔洞，此表层配置于多孔性内层的上表面及下表面的至少一个上。
[0010] 基于上述，由于本发明所提供的基底层中的表层，其孔洞比不大于0.3％或甚至不含有孔洞，在表层不含有任何孔洞的情况下，表层与粘着层贴合的接触面上不具有任何孔洞，当然就不会有现有因基底层具有多孔性结构导致与粘着层间接触面不平坦的现象产生。而当表层含有极少数孔洞的情况下(孔洞比不大于0.3％)，在与粘着层贴合的接触面上所聚集的孔洞数目极少，虽然这些孔洞也会因剪力作用导致变形而挤压空气，但是由于孔洞数目极少，少到无法聚集足够的挤压空气而推挤原本附着于孔洞内的粘着层，无法造成接触面的不平坦，也不会影响到研磨品质。
[0011] 因此，本发明所提供的基底层可通过此表层与粘着层紧密接合，而使得基底层与粘着层之间具有较好的抗剪力特性。此外，在本发明所提供的研磨垫中，由于研磨垫中的基底层具有孔洞比不大于0.3％或甚至不含有孔洞的表层，因此可减少粘着层发生脱胶的机会。
[0012] 为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
[0013] 图1为本发明第一实施例的研磨垫的剖面图。
[0014] 图2为本发明第二实施例的研磨垫的剖面图。
[0015] 图3为本发明第三实施例的研磨垫的剖面图。
[0016] 图4为本发明一实施例的基底层的扫描式电子显微镜图(SEM)。
[0017] 图5为本发明一实施例的研磨方法的流程图。
[0018] 主要元件符号说明：
[0019] 10：基座； 100：研磨垫；
[0020] 102：研磨层； 104：基底层；
[0021] 106：多孔性内层； 108：表层；
[0022] 110：上表面； 112：下表面；
[0023] 114：孔洞； 116、118：粘着层；
[0024] S100、S102、S104：步骤标号。
具体实施方式
[0025] 图1为本发明第一实施例的研磨垫的剖面图。图2为本发明第二实施例的研磨垫的剖面图。图3为本发明第三实施例的研磨垫的剖面图。图4为本发明一实施例的基底层的扫描式电子显微镜图(SEM)。
[0026] 同时参照图1至图3，本发明所揭示的研磨垫100包括研磨层102及基底层104。其中，研磨层102由高分子材料所制成，高分子材料例如为聚胺基甲酸酯(PU)，研磨层102具有一研磨表面，可与被研磨物体(如晶片或基材)直接接触，其上可形成有微孔、凹槽及/或贯穿孔图案。
[0027] 基底层104用于衬垫研磨垫100中的研磨层102。基底层104贴合于研磨层102下方，且基底层104包括多孔性内层106及至少一表层108。其中，表层108为一非多孔性结构，具有极少数的孔洞，甚至不含有任何孔洞，因此该表层108也可称为非多孔性表层108。
[0028] 多孔性内层106的材料例如是与非多孔性表层108由同一种的材料所制成，多孔性内层106与非多孔性表层108的材料具有相同的化学结构，其材料例如是由低密度聚乙烯、或低密度聚乙烯与乙烯醋酸乙烯酯的混合物。在制程上，多孔性内层106与非多孔性表层108可通过同一发泡制程形成，通过控制发泡时间以及发泡温度可以使同一种材料同时形成具有多孔性内层106与非多孔性表层108。换句话说，多孔性内层106与非多孔性表层108为一体成型所制成，并非单独形成再接合(或贴合)在一起，而且多孔性内层106与非多孔性表层108之间并无明显的层级关系。详细地说，虽然在本说明书中多孔性内层106与非多孔性表层108的名称都是“层”，但事实上从图4的扫描式电子显微镜图(SEM)中可以看出多孔性内层106与非多孔性表层108并没有明显的接缝，是自体形成的一种双层结构。
[0029] 多孔性内层106具有上表面110及下表面112，且多孔性内层106中具有多个大小不一的微小孔洞114，这些孔洞114的孔径分布例如是10μm～400μm，在一实施例中，这些孔洞114的平均孔径可以是100μm～250μm。
[0030] 其中，非多孔性表层108可以选择性地仅含极少数的孔洞或是完全不具有孔洞，在一实施例中非多孔性表层108中的孔洞比(pore ratio)不大于0.3％(例如是：不大于0.2％；不大于0.1％；或者甚至是0％)，在此要先说明的是本发明中所提到的孔洞比(pore ratio)其定义是非多孔性表层108中的孔洞面积占总面积的比率，孔洞比不大于0.3％即代表小于或等于0.3％。在这实施例中虽然非多孔性表层108仍旧具有多个微小孔洞，但是比起现有的基底层多孔性结构(其孔洞比大于20％)，其孔洞数量上减少了许多，因此虽然仍有孔洞但因数量实在太少，少到在非多孔性表层108与粘着层之间的接触面无法聚集有足够数量足以造成挤压空气推挤产生微小凸起，使接触面不平坦进而造成研磨品质下降的现象发生。
[0031] 当然，制造者可通过控制发泡时间以及发泡温度来决定非多孔性表层108中的孔洞比，在一实施例中非多孔性表层108中的孔洞比(pore ratio)为0％，即非多孔性表层108中完全不含有孔洞。由于完全不含有孔洞，当然就不会有孔洞聚集在非多孔性表层108与粘着层之间的接触面上，更不会有使接触面不平坦进而造成研磨品质下降的现象发生。
[0032] 同时，非多孔性表层108可选择性地配置于多孔性内层106的上表面110及下表面112的至少一个上，详细来说非多孔性表层108可以仅配置于多孔性内层106的上表面110，或是仅配置于多孔性内层106的下表面112，甚者可以同时配置于多孔性内层106的上表面110和下表面112，制造者可以根据产品的需求而调整生产方式，生产出配置于不同位置或是具有不同孔洞比例的非多孔性表层108。
[0033] 如图1所示，非多孔性表层108配置于多孔性内层106的上表面110上，依此配置，非多孔性表层108介于多孔性内层106与研磨层102之间。
[0034] 如图2所示，非多孔性表层108配置于多孔性内层106的下表面112上，依此配置，非多孔性表层108介于多孔性内层106与研磨机台的基座10之间。
[0035] 如图3所示，非多孔性表层108同时配置于多孔性内层106的上表面110上及下表面112上，依此配置，位于上表面110的非多孔性表层108介于多孔性内层106与研磨层102之间，而位于下表面112的非多孔性表层108介于多孔性内层106与研磨机台的基座
10之间。
[0036] 其中，非多孔性表层108的厚度例如是大于5μm，在一实施例中，非多孔性表层108的厚度可为8μm～35μm。非多孔性表层108的厚度选择，可通过调整基底层104制造时的参数来控制，例如是调整批次生产所使用的模具表面温度，或是调整连续式生产所使用的滚轮表面温度。模具或滚轮的表面温度例如是低于30℃、20℃、10℃、或甚至是低于
5℃，一般而言，模具或滚轮的表面温度越低，制造出的非多孔性表层108的厚度越厚。此外，也可先制造出表面具有多孔性表层的基底层，再将多孔性表层经过加热及加压，使表层变成非多孔性表层，其中可通过调整温度及压力参数来控制非多孔性表层的厚度。而非多孔性表层108的表面粗糙度例如是小于15μm。举例来说，非多孔性表层108的表面粗糙度例如是3μm～10μm。在制程上，可以在非多孔性表层108与粘着层贴合之前，先对非多孔性表层108施行一表面处理(surface treatment)程序来增加非多孔性表层108的表面粘着力，其中表面处理程序可以为等离子体处理(plasma treatment)。
[0037] 另外，研磨垫100还包括粘着层116，配置于研磨层102与基底层104之间，用以将研磨层102与基底层104贴合而形成研磨垫100。粘着层116的材料例如是感压胶(Pressure Sensitive Adhesive，简称为：PSA)。
[0038] 如图1所示，当多孔性内层106的上表面110上配置有非多孔性表层108时，由于非多孔性表层108具有极少数的孔洞(孔洞比不大于0.3％)，甚至不含有任何孔洞，在表层不含有任何孔洞的情况下，表层与粘着层贴合的接触面上不具有任何孔洞，当然就不会有现有因基底层具有多孔性结构导致与粘着层间接触面不平坦的现象产生。而当表层含有极少数孔洞的情况下(孔洞比不大于0.3％)，非多孔性表层108(基底层104)在与粘着层116贴合的接触面上仅具有极少数的孔洞，在研磨程序进行中，非多孔性表层108(基底层
104)受剪力作用时可减少导致孔洞变形挤压空气造成基底层104与粘着层116间的接触面产生微小凸起发生的机会，仍可以与粘着层116紧密贴合，进而使得研磨层102与基底层
104在进行研磨制程的过程中可以保持良好的粘着状态。
[0039] 如图2所示，当多孔性内层106的下表面112配置有非多孔性表层108时，在非多孔性表层108未与多孔性内层106接触的一面会与另一粘着层118的一面粘合，而粘着层118的另一面则粘合于研磨机台的基座10上。相同地，由于非多孔性表层108具有极少数的孔洞(孔洞比不大于0.3％)，或者甚至不含有任何孔洞，因此非多孔性表层108(基底层
104)在与粘着层118粘合的接触面上仅具有极少数的孔洞或是完全不含有孔洞，在研磨程序进行中，非多孔性表层108(基底层104)受剪力作用时可减少导致孔洞变形挤压空气造成基底层104与粘着层118间的接触面产生微小凸起的机会，仍可以与粘着层118紧密贴合，进而使得研磨垫100在进行研磨制程的过程中与研磨机台可以保持良好的粘着状态。
[0040] 如图3所示，当多孔性内层106的上表面110及下表面112同时配置有非多孔性表层108时，非多孔性表层108(基底层104)在与粘着层116及粘着层118粘合的接触面上仅具有极少数的孔洞或是完全不含有孔洞，在研磨程序进行中，非多孔性表层108(基底层104)受剪力作用时可减少导致孔洞变形挤压空气造成基底层104与粘着层116及粘着层118间的接触面产生微小凸起发生的机会，仍可以与粘着层116及粘着层118紧密贴合，进而使得研磨层102与基底层104在进行研磨制程的过程中可以保持良好的粘着状态，且使得研磨垫100在进行研磨制程的过程中与研磨机台可以保持良好的粘着状态。
[0041] 在本发明中，为了证实本发明提供的研磨垫的效果，做了抗剪力实验。
[0042] 实验例
[0043] 以下，通过进行实际的实验测试来说明本实施例的研磨垫中基底层的特性。在实验测试中，所使用的测试方法以及样本设定如下。
[0044] 抗剪力测试方法：以ASTM D3654标准测试方法，测量基底层的抗剪力维持时间。
[0045] 粘着层的材料：压克力系胶(acrylic-based adhesive)。
[0046] 样本：研磨垫，均通过粘着层将研磨层与基底层贴合而得。实验例1与比较例1的差异在于具有不同的基底层。
[0047] 实验例1：具有多孔性内层及非多孔性表层的基底层。
[0048] 比较例1：与实验例1具有相同的材料及孔洞结构，但不具有非多孔性表层的基底层，即其表层为具有多孔性的基底层，例如是将实验例1的基底层中的非多孔性表层去除所得到的基底层。
[0049] 以下，将用以描述基底层与粘着层间的粘合特性的实验结果整理于下表1中。
[0050] 表1
[0051]实验例1 比较例1
抗剪力维持时间(小时) 74 14
实际研磨时是否有产生微小凸起？ 无 有
[0052] 由表1可看出，在实验结果中，由实验例1与比较例1可知，基底层中具有非多孔性表层的实验例1的抗剪力维持时间为74小时，相比于具有多孔性表层比较例1的抗剪力维持时间14小时，其改善幅度超过400％。在研磨制程中，研磨垫必须在长时间承受剪力作用下仍能够保持不脱落，因此抗剪力维持时间是测试研磨垫效能极重要的一个指标。据此，是亟需要具有非多孔性表层的基底层存在。
[0053] 在抗剪力维持时间测试中，基底层104中的非多孔性表层108与粘着层116或粘着层118贴合后，在对非多孔性表层108施加剪力时，基底层104与粘着层116或粘着层118间具有第一维持时间。在对于具有相同的材料及孔洞结构，但不具有非多孔性表层的基底层，即为具有多孔性表层与相同的粘着层贴合后施加相同剪力时，例如是对去除非多孔性表层108后的多孔性内层106与相同的粘着层贴合后施加相同剪力时，基底层104与粘着层间具有第二维持时间，第一维持时间比第二维持时间多至少20％(例如是：多至少50％、100％、200％、300％、400％、或500％)。
[0054] 基于上述，由于基底层104中的非多孔性表层108仅具有极少数的孔洞或是完全不含有孔洞，因此基底层104可通过非多孔性表层108与粘着层116或粘着层118紧密接合，而使得基底层104与粘着层之间具有较好的抗剪力特性。
[0055] 图5为本发明一实施例的研磨方法的流程图。此研磨方法适用于研磨基底。
[0056] 参照图5，首先，进行步骤S100，提供研磨垫。研磨垫例如是图1至图3的实施例中的研磨垫100。研磨垫包括有研磨层及基底层，基底层贴合于研磨层下方，包括有多孔性内层及表层(非多孔性表层)，其中多孔性内层具有上表面及下表面，表层(非多孔性表层)可以具有极少数的孔洞(其孔洞比不大于0.3％)或是完全不含有孔洞(其孔洞比为0％)，此表层(非多孔性表层)可以选择性地只贴合于多孔性内层的上表面、或是只贴合于多孔性内层的下表层、或是同时贴合于多孔性内层的上、下表面。
[0057] 接着，进行步骤S102，对基底施加压力以压置于上述研磨垫上，使基底与研磨垫进行接触。
[0058] 然后，进行步骤S104，对基底及研磨垫提供相对运动，以利用研磨垫对基底进行研磨，而达到平坦化的目的。
[0059] 综上所述，在一实施例中，本发明所揭示的基底层，可与粘着层之间具有较好的抗剪力特性。在一实施例中，本发明所揭示的研磨垫，可减少基底层与粘着层间的接触面产生微小凸起发生的机会。
[0060] 虽然本发明已以实施例揭示如上，但其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可作适当更改或等同替换，故本发明的保护范围应以权利要求书所界定的范围为准。
