CN1832829A - 三维固定的研磨件的原位激活 - Google Patents

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Abstract

一种包括置于衬底(456)和支撑组件(400)之间的固定的研磨件(410)的设备。该支撑组件(400)在衬底和固定的研磨件(410)之间的界面上产生若干高低腐蚀力区。高腐蚀力足够激活固定的研磨件(410)。

Description

三维固定的研磨件的原位激活
发明领域
本发明涉及用于三维固定的研磨件的原位激活的组件及方法。
发明背景
研磨件被用在生产的各个阶段期间的、用于修饰(例如，研磨、磨光、抛光、平面化等)表面的多种工业应用中。例如，在制造半导体器件中，通常对晶片进行许多处理步骤，包括淀积、构图和蚀刻。在经过这些处理步骤中的一个或多个之后，需要实现高等级的表面平整度和均匀度。
常规的表面修饰技术包括抛光，例如半导体晶片的化学机械抛光(CMP)，其中在载体组件中的晶片与在CMP设备中的抛光垫接触旋转。抛光垫被安装在一转盘或压盘上。晶片被安装在旋转/移动的载体或抛光头上，且可控制的力对着旋转抛光垫挤压晶片。因此，CMP设备在晶片的表面和抛光垫之间产生抛光或摩擦运动。可选的是，可以将在溶液中包含磨粒的抛光浆液洒在抛光垫和晶片上。现有的CMP不仅可以在硅晶片本身上执行CMP，而且还可以在各种电介质层例如氧化硅、导电层例如铝和铜、或者包含导电材料和电介质材料两者的层上执行，如在金属镶嵌处理中。
还可以使用固定的研磨件例如固定的研磨抛光片或固定的研磨垫执行机械化学抛光。这种固定的研磨件通常包括可选地粘到背衬上的多种研磨复合材料。研磨复合材料可以包括粘合剂(例如聚合粘合剂)中的磨粒。加工液可以与固定的研磨件和晶片一起使用。例如可以在加工液中提供或者在固定的研磨件中混入化学试剂，以提供化学活性，同时固定的研磨复合材料提供机械活性，并且在一些工艺中提供化学活性。
在CMP中，研磨件的活性变小，也就是说，在修饰衬底的表面的过程中研磨件的效率变低。例如，在研磨件修饰衬底的表面时，磨粒可能会被从研磨复合材料上去除。在磨粒被从研磨复合材料上去除时，CMP的速率可能会随着在提供机械和/或化学活性中效率的变低而减小。而且，在研磨复合材料中保留的磨粒的活性可能会变小，例如机械和/或化学活性。如果这些消耗的磨粒没有从研磨复合材料中去除，则CMP的速率可能会随着固定的研磨件提供机械和/或化学活性的效率变低而降低。
发明概述
本发明确定可以通过腐蚀一部分研磨复合材料以暴露新的磨粒来激活研磨件。研磨复合材料的腐蚀是期望的，因为它在固定的研磨件的表面上补充了活性磨粒。腐蚀也可以从研磨件中清除用过的磨粒。如果研磨复合材料不足够地易蚀，则新的磨粒不能被正确地暴露，切割速率可能会降低。如果研磨复合材料太易腐蚀，则研磨件寿命比期望的产品寿命更短。
本发明人还确定需要提供晶片至晶片高速稳定性的固定的研磨件和CMP设备。还需要固定的研磨件、利用该固定的研磨件的CMP设备和使用该固定的研磨件的CMP方法，获得以下优点中的至少一个：增加稳态切割速率；控制研磨复合材料元件的腐蚀的速率；允许在处理各种衬底材料的过程中使用的固定的研磨件的修整；能够减小在CMP的过程中的污染；使固定的研磨件的寿命最佳；以及一般地提高效率、增加生产量并降低CMP成本。
简要地说，在一方面，本发明提供一种用于三维固定的研磨件的原位激活的设备。该设备包括含第一表面的衬底；包括研磨表面和相对的表面的三维固定的研磨件，其中研磨表面包括多种研磨复合材料；以及支撑组件。支撑组件被选择为：在将法向力施加给衬底、固定的研磨件和支撑组件且在衬底的第一表面和固定的研磨件的研磨表面之间产生相对运动时，产生高腐蚀力的区域和低腐蚀力的区域。至少高腐蚀力足够激活固定的研磨件，而低腐蚀力小于高腐蚀力。
在另一方面，本发明提供一种用于三维固定的研磨件的原位激活的设备。该设备包括含第一表面的衬底；包括研磨表面和相对的表面的三维固定的研磨件，其中研磨表面包括多种研磨复合材料；以及支撑组件。支撑组件包括在将法向力施加给衬底、固定的研磨件和支撑组件并且在衬底的第一表面和固定的研磨件的研磨表面之间产生相对运动时产生高腐蚀力的区域和低腐蚀力的区域的装置。至少高腐蚀力足够激活固定的研磨件，而低腐蚀力小于高腐蚀力。
在另一方面，本发明提供一种三维固定的研磨件的原位激活的方法。该方法包括提供含第一表面的衬底以及包括研磨表面和相对的表面的三维固定的研磨件。研磨表面包括多种研磨复合材料。该方法还包括使固定的研磨件的相对的表面与支撑组件接触；使衬底的第一表面与固定的研磨件的研磨表面接触；将法向力施加给衬底、固定的研磨件和支撑组件；以及，在衬底的第一表面和固定的研磨件的研磨表面之间提供相对运动。所施加的法向力和在衬底的第一表面和研磨表面之间的相对运动产生腐蚀力。支撑组件被选择为产生高腐蚀力的区域和低腐蚀力的区域，其中至少高腐蚀力足够激活固定的研磨件，而低腐蚀力小于高腐蚀力。
在另一方面中，本发明还包括使固定的研磨件相对于支撑组件移动一预定量(indexing)以使至少一部分研磨复合材料从高腐蚀力的区域移动到低腐蚀力的区域。
一般认为要求均匀的腐蚀力，以在CMP的过程中维持均匀的衬底表面修饰，然而，本发明人发现使用具有空间调制的腐蚀力的固定的研磨组件可以实现表面修饰的均匀性、切割速率一致性和稳态切割速率的提高。具有空间调制的腐蚀力的固定的研磨组件可用于原位激活固定的研磨件。具有空间调制的腐蚀力的固定的研磨组件也可用于修整在处理多种衬底材料中使用的固定的研磨件。
下文阐述本发明的一个或多个实施例的细节。从下文的描述和权利要求书将会清楚本发明的其它的特征、目标和优点。
附图概述
附图1所示为织构化的三维固定的研磨件。
附图2所示为可用于表面修饰的简化的设备。
附图3a所示为在修饰衬底之前研磨复合材料的截面剖视图。
附图3b所示为在修饰衬底之后附图3a所示的研磨复合材料的截面剖视图。
附图3c所示为在研磨复合材料进行激活时附图3a所示的研磨复合材料的截面剖视图。
附图3d所示为在研磨复合材料没有激活时附图3a所示的研磨复合材料的截面剖视图。
附图4所示为在本发明的一个实施例中接触研磨组件的衬底。
附图5a所示为在原位激活之前处于低腐蚀力的区域中的理想的研磨复合材料。
附图5b所示为在原位激活之前处于高腐蚀力的区域中的理想的研磨复合材料。
附图5c所示为在进行原位激活之后处于低腐蚀力的区域中的理想的研磨复合材料。
具体实施方式
一般地，研磨件是能够从衬底的表面中机械地和/或化学地清除材料的物件。研磨件可以是固定的研磨件，即包括在粘合剂中固定的位置上的多个磨粒的研磨件。固定的研磨件基本上没有独立的磨粒，除了可能会在平面化过程中产生。虽然这些独立的磨粒可以临时地存在，但是它们一般被从在固定的研磨件和经过CMP的衬底之间的界面中清除，并且对表面修饰工艺基本没有贡献。研磨件可以是具有分散在它的厚度的至少一部分中的磨粒、以使腐蚀暴露另外磨粒的三维固定的研磨件。研磨件也可以是织构化的，以使它包括升高部分和下凹部分，其中至少升高部分包括粘合剂中的磨粒。例如，在美国专利US5,014,468；US5,453,312；US5,454,844；US5,692,950；US5,820,450；US5,958,794；和US6,194,317中描述了固定的研磨件。
在一些实施例中，固定的研磨件可以包括背衬。任何公知的背衬都可以使用。例如，聚合膜、纤维、金属箔、无纺织物及其组合都可以使用。此外，Bruxvoort等人在美国专利US5,958,794(第17栏第12行至第18栏第15行)中描述了有用的背衬。特定的选择在本领域技术内。
在一些实施例中，固定的研磨件包括研磨复合材料。研磨复合材料在固定的研磨件的领域中是公知的，其可以包括在整个粘合剂中分散的磨粒。在一些实施例中，研磨复合材料可以包括具有游离相的聚合材料，其中的一相用作磨粒。
任何公知的粘合剂都可以使用。例如，(甲基)丙烯酸酯、环氧树脂类、氨基甲酸乙酯、聚苯乙烯、乙烯树脂以及它们的组合都可以使用。此外，Bruxvoort等人在美国专利US5,958,794(第22栏第64行至第34栏第5行)中描述了有用的粘合剂。特定的选择是在本领域的技术内。
任何公知的磨粒都可以使用。例如，Bruxvoort等人在美国专利US5,958,794(第18栏第16行至第21栏第25行)中描述了有用的磨粒。特定的选择在本领域技术内。
在一些实施例中，磨粒具有不大于10微米(μm)的平均颗粒尺寸(例如不大于约5微米，或者不大于约1微米，或者不大于约0.5微米，或者不大于约0.1微米)。在一些实施例中，磨粒可以呈磨料块的形式，它包括粘合在一起的多个单磨粒，以形成单元颗粒质量。磨料块可以是不规则的形状或者可以具有预定的形状。在一些实施例中，磨料块可以用有机粘合剂或者无机粘合剂以将磨粒粘合在一起。在一些实施例中，磨料块具有小于约100微米的颗粒尺寸(例如小于约50微米，或者小于约25微米，或者小于约5微米，或者小于约1微米，或者小于约0.5微米)。在一些实施例中，在磨料块中的单个磨粒具有不大于约10微米的平均颗粒尺寸(例如不大于约5微米，或者不大于约1微米，或者不大于约0.5微米，或者不大于约0.1微米)。在美国专利US4,652,275；US4,799,939；和US5,500,273中进一步描述了磨料块的实例。
在一些实施例中，例如，在希望避免损害比如半导体晶片的衬底的表面的情况下(例如，在晶片的表面是包含金属氧化物的表面(比如包含二氧化硅的表面)的情况下)，可以选择磨粒具有不大于约8的Mohs硬度值。在一些实施例中，具有不大于约8的Mohs硬度值的磨粒是有用的。在一些实施例中，磨粒包括由金属氧化物材料(比如二氧化铈、氧化铝和二氧化硅)制成的颗粒。在一些实施例中，磨粒相对于被修饰的衬底(例如二氧化铈)具有化学活性。
在一些实施例中，研磨复合材料可以包含与磨粒组合的其它的颗粒(例如填充剂颗粒)，其含量在固定的研磨件的领域中可以理解。填充剂颗粒的实例包括碳酸盐(例如，碳酸钙)、硅酸盐(例如，硅酸镁、硅酸铝、硅酸钙及其组合)及其组合。聚合填充剂颗粒也可单独使用，或者与其它的填充剂颗粒结合使用。
在一些实施例中，本发明的固定的研磨件可以包括为“精确成型的”研磨复合材料的研磨复合材料。精确成型的研磨复合材料是具有与用于制造精确成型的研磨复合材料的模腔相反的模制形状的研磨复合材料，其中在将研磨复合材料从模具中取出之后仍然保持模制形状。在一些实施例中，在从模具中取出之后研磨复合材料可能塌陷或变形。在一些实施例中，可以在不使用模腔的情况下形成研磨复合材料。在一些实施例中，研磨复合材料可以借助于轮转凹版印刷或丝网印刷形成。在一些实施例中，在第一次使用研磨件之前，研磨复合材料基本没有凸出超过该形状的暴露的表面的磨粒，如美国专利US5,152,917中所描述。
研磨复合材料可采用任何有用的形式或形状，优选的形状包括立方形、圆柱形、截头圆柱形、棱形、锥形、截头圆锥形、金字塔形、截头金字塔形、十字交叉形、具有扁平的顶面的柱形、半球形、这些形状中的一种或多种的反形以及它们的组合。研磨复合材料的领域中的普通技术人员也可以理解研磨复合材料的适当的尺寸和间隔。一般地，研磨复合材料的有用的形状可以是有用地修饰所选择的衬底的表面的任何形状。在一些实施例中，基本上所有的研磨复合材料都具有相同的形状。
研磨复合材料可以彼此直接相邻或者间隔开。例如，在一些实施例中，例如，它们可以以彼此间隔开的细长的脊状的形式提供，以便在相邻的研磨复合材料的脊元件之间形成通道。在一些实施例中，每个研磨复合材料都可以具有相对于背衬基本相同的取向。
在一些实施例中，固定的研磨件包括以精确成型的构图的形式排列的多种研磨复合材料。在一些实施例中，所有的研磨复合材料都具有基本相同的高度。
在一些实施例中，研磨件应该提供良好的切割速率。在一些实施例中，研磨件能够生产具有可接受的平整度和表面光洁度以及最小的凹陷度的、处理过的衬底(例如半导体晶片)。在一些实施例中，固定的研磨件能够在一组连续表面的修饰过程中产生一致等级的平整度、表面光洁度和凹陷度。在一些实施例中，期望的是使用相同的固定的研磨件以处理不同的衬底。
在以固定的研磨件的特定的工作区修饰衬底时，将获得初始切割速率(即，材料清除速率，通常以埃/分钟为单位报告)。在固定的研磨件的相同工作区修饰连续的衬底时，切割速率将渐近地降低到某个稳定的切割速率。通过使研磨件移动一预定量(即，将新的研磨件递增地或连续地推进到工作区中)，可以增加稳定的切割速率。在一些实施例中，可以在单个衬底上的抛光操作之间使固定的研磨件移动预定量。
在一些实施例中，固定的研磨件是易腐蚀的。固定的研磨件的腐蚀可以激活固定的研磨件，即在固定的研磨件的表面上补充活性的磨粒。
在一些实施例中，固定的研磨件的激活至少部分地恢复在用固定的研磨件修饰衬底时所获得的切割速率。激活通常包含在接触表面上以最终暴露的先前没有接触衬底的磨粒而腐蚀一部分固定的研磨件。一般地，织构化的衬底(例如，具有构形的硅晶片、预先平面化的半导体晶片和具有粗表面光洁度的衬底)开始能够激活固定的研磨件，但随着它们的表面组织被减小而可能变得不能激活固定的研磨件。一些相对光滑的衬底(例如，平面化的半导体晶片和空白晶片)可能不能激活某些固定的研磨件。
在一些实施例中，激活的固定的研磨件将具有不小于用固定的研磨件所获得的初始切割速率的20％(例如，不小于50％，或者不小于70％，或者不小于90％)的切割速率。由于修饰单个衬底或者由于修饰多个衬底，因而用固定的研磨件所实现的切割速率可能会减小。
在一些实施例中，固定的研磨件的激活增加料在修饰多个衬底的表面时所获得的稳态切割速率。在用新的磨粒修饰第一衬底的表面时所获得的切割速率可能较高。然而，第二和后续的衬底所获得的切割速率趋向于降低，直至观测到稳态速率。虽然使研磨件在衬底之间移动预定量可以增加稳态速率，但是稳态速率可能仍然是不可接受地下降。在一些实施例中，激活的固定的研磨件将具有不小于用没有足够激活的移动预定量的研磨件所实现的稳态切割速率的115％(例如，不小于150％，或者不小于200％，或者不小于300％)的稳态切割速率。
如果固定的研磨件不是足够地易蚀，则新的研磨件不能被正确地暴露。这可能导致研磨件被激活不够，或者在一些情况下，没有激活。这可能导致切割速率降低，以及平整度的等级、表面光洁度和凹陷度的变化。
如果固定的研磨件太易于腐蚀，则它可能导致研磨件的产品寿命比期望的产品寿命更短。此外，腐蚀碎屑可能会对表面光洁度产生不利的影响(例如产生刮痕)。
对于特定的应用，研磨复合材料的腐蚀度可以是多种因素的函数，这些因素例如包括例如衬底的成份和表面组织；固定的研磨件的表面组织，包括研磨复合材料元件的形状；研磨复合材料的机械特性，例如包括它们的粘着强度、剪切强度和脆性；使用条件，例如包括在固定的研磨件和衬底之间的相对运动的压力和速率；以及在处理的过程中是否使用工作液。
一般地，衬底相对于研磨复合材料元件越硬，则腐蚀的速率将越大。因此，适合于特定的硬度的衬底的研磨复合材料可能不适合于较软的衬底。
一般地，特定的衬底的表面组织越大，则越多的腐蚀可能发生。即，在衬底的表面组织降低时(即随着衬底变得越光滑时)，衬底腐蚀研磨复合材料元件的能力一般降低。因此，在衬底的表面相对较粗糙时适合于处理给定的衬底的固定的研磨件可能在衬底的表面相对光滑时不能同样地很好地执行。
在一些实施例中，粘合剂包含增塑剂，所含的量足以增加固定研磨件相对于不含增塑剂的相同的研磨复合材料的腐蚀性。在一些实施例中，粘合剂包括基于粘合剂的总重量至少大约25％(例如至少大约40％)的增塑剂。在一些实施例中，粘合剂包括基于粘合剂的总重量不超过大约80％(例如不超过大约70％)的增塑剂。在一些实施例中，增塑剂是酞酸酯，以及它的衍生物。这可能导致更适合于修饰较软的衬底的研磨件。然而，这也可能导致与较硬的衬底一起使用太易于腐蚀的研磨件。
参考附图1，固定的研磨件10是三维的，其包括粘合到可选背衬20的多个易于腐蚀的研磨复合材料30。研磨复合材料30包括在粘合剂45中分散的多个磨粒40。固定的研磨件的上表面(即具有包括研磨复合材料30的表面的固定的研磨件的侧面)将总地被称为研磨表面12。
附图2所示为可用于修饰衬底的简化的设备100。设备100包括连接到马达(未示)的头部单元150。卡盘152(它的一个实例是万向接头卡盘)从头部单元150伸出。在卡盘152的末端处是衬底支架154。在一些实施例中，卡盘152可以被设计成使它适应不同的力并允许衬底支架154旋转以使固定的研磨件110可以给衬底156的表面158提供期望的表面光洁度和平整度。然而，在一些实施例中，卡盘152可以不允许衬底支架154在衬底表面修饰的过程中旋转。
固定的研磨件110与支撑组件200相邻。一般地，支撑组件200包括压盘170(例如在化学机械平面化中使用的机械压盘)、弹性衬底180和刚性衬底190。在一些实施例中，存在附加的衬底。刚性衬底190和弹性衬底180的材料的选择将根据如下因素变化：所要修饰的衬底表面的成份、形状和初始平整度、固定的研磨件的成份、用于修饰表面的设备的类型(例如，使该表面平面化)、在修饰过程中所使用的压力等。
适合于在刚性衬底中使用的材料的特征在于，例如使用由ASTM提出的标准测试法。刚性材料的静态张力测试可用于测量材料的平面中的杨氏模量(通常称为弹性模量)。为测量金属的杨氏模量，可以使用ASTM E345-93(金属箔的张力测试的标准测试法)。为测量有机聚合物的杨氏模量(例如，塑料或强化塑料)，可以使用ASTM D638-84(塑料的拉伸特性的标准测试法)和ASTM D882-88(薄塑料片的标准拉伸特性)。对于包括多层材料的叠层元件，使用用于最高的模量材料的测试可以测量整个元件的杨氏模量(即，层压材料模量)。在一些实施例中，刚性材料(或者整个刚性元件本身)具有至少约100MPa的杨氏模量值。刚性元件的杨氏模量可以在室温(20-25℃)下在由材料的两个主要表面界定的平面中借助于适当的ASTM测试确定。
刚性衬底可以是连续的层或者不连续的层，例如划分为段的层。刚性衬底可以是多种形式，包括例如离散片；例如圆盘；或者连续的幅材，例如带子。刚性衬底可以包括一层材料或者多层相同的材料或者不同的材料，只要刚性衬底的机械特性对于所需的应用是可接受的即可。
适合的刚性衬底材料包括例如有机聚合物、无机聚合物、陶瓷、金属、有机聚合物的复合物以及它们的组合。适合的有机聚合物可以是热塑性塑料或热固性树脂。适合的热塑性塑料材料包括聚碳酸酯、聚酯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚烯烃、聚全氟烯、聚氯乙烯以及它们的共聚物。适合的热固性树脂例如包括环氧树脂、聚酰亚胺、聚酯以及它们的共聚物(即，包含至少两种不同的单体的聚合物，例如三元共聚物和四元共聚物)。
刚性衬底可以被加强。加强可以以纤维或微粒材料的形式。用于加强的适合的材料例如包括有机或无机纤维(例如连续的或切段的)；硅酸盐，例如云母或滑石；二氧化硅基的材料，例如沙子和石英；金属微粒；玻璃；金属氧化物；碳酸钙；或它们的组合。
金属片也可用作刚性衬底。在一些实施例中，金属片是非常薄的，例如从约0.075到约0.25毫米。适合的金属例如包括铝、不锈钢、铜、镍和铬。
特别有用的刚性材料包括聚(对苯二甲酸亚乙酯)、聚碳酸酯、玻璃纤维加强的环氧树脂板、铝、不锈钢和IC1000(可从特拉华州纽华克的Rodel公司购得)。
弹性衬底可以是连续层或不连续的、例如分为段的层。弹性衬底可以以多种形式，例如包括离散片，例如圆盘；或者连续的幅材，例如带子。弹性衬底可以包括一层材料或者多层相同的材料或者不同的材料，只要弹性衬底的机械特性对于所需的应用是可接受的即可。
弹性衬底优选在表面修饰的过程中能够进行压缩。弹性衬底的弹性(即在压缩和弹性回弹方面的刚性)与在由弹性衬底构成的材料的厚度方向上的模量和弹性衬底的厚度相关。
弹性衬底的材料以及弹性衬底的厚度的选择可以根据处理过程中的变量而变化，这些变量包括例如被修饰的衬底表面和固定的研磨件的成份、衬底表面的形状和初始平整度、用于修饰表面(例如平面化表面)的设备的类型和修饰过程中所使用的压力。
在一些实施例中，例如包括整个弹性衬底的弹性材料具有小于约100兆帕(MPa)的杨氏模量(例如小于约50MPa)。弹性材料的动态压缩测试可用于测量在弹性材料的厚度方向上的杨氏模量(通常称为储能或弹性模量)。ASTM D5024-94(用于测量压缩的塑料的动态机械弹性的标准测试法)是测量弹性衬底的杨氏模量的有用的方法，不管弹性衬底是一层还是包括多层材料的层叠衬底。弹性衬底的杨氏模量可以根据在20℃下、0.1Hz的频率和等于标称CMP过程压力的预载荷的材料的ASTM D5024-94确定。
适合的弹性材料也可以通过附加地评估它们的应力松弛来选择。借助于使材料变形并将其保持在变形的状态下同时测量需要维持变形的力或应力来评估应力松弛。在一些实施例中，在120秒钟之后，弹性材料保持初始施加的应力的至少约60％(例如至少约70％)。这被称为“残余应力”，其借助于如下过程确定：在25.4毫米/分钟的速率下首先压缩材料试样到不小于0.5毫米厚度，直至在温室下(20℃-25℃)实现83千帕(kPa)的初始应力并在120秒钟后测量残余应力。
弹性衬底可以包括较宽范围内的多种弹性材料。有用的弹性材料的实例包括例如有机聚合物，例如包括热塑性塑料、热固性树脂和弹性有机聚合物。适合的有机聚合物包括那些发泡的或吹制的、以生产多孔的有机结构(即泡沫)的有机聚合物。这种泡沫可以由天然或合成的橡胶或其它的热塑性弹性体制成，热塑性弹性体包括例如聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚氨酯和它们的共聚物。适合的合成热塑性弹性体包括例如氯丁二烯橡胶、乙烯/丙烯橡胶、丁基橡胶、聚丁二烯、聚异戊二烯、EPDM聚合物、聚氯乙烯、聚氯丁二烯、苯乙烯-丁二烯共聚物和苯乙烯-异戊二烯共聚物和它们的混合物。有用的弹性材料的一个实例是泡沫形式的聚乙烯和乙烯醋酸乙烯的共聚物。
其它有用的弹性材料包括聚氨酯浸染的毡基的材料；无纺或者纺织的纤维垫，包括例如聚烯烃、聚酯或聚酰胺纤维；以及树脂浸染的纺织和无纺的材料。
有用的可购买的材料的实例包括在行业指定3M SCOTCH的商标CUSHIONMOUNT Plate Mounting Tape 949(可从位于圣保罗市，明尼苏达州购买的3M公司的双面涂覆的高密度弹性泡沫带)下可得的聚(乙烯—共—醋酸乙烯脂)泡沫、可从Voltek(劳伦斯，麻萨诸塞州)购买的EO EVA泡沫、可从Sentinel Products(海恩尼斯，新泽西州)购买的EMR 1025聚氨酯泡沫、可从Illburck公司(明尼阿波利斯，明尼苏达州)购买的HD200聚氨酯泡沫、可从Sentinel Products购买的MC8000和MC8000EVA泡沫和可从Rodel公司(纽华克，特拉华州)购买的SUBAIV浸染的无纺织物。
在浆液抛光操作中所使用的具有刚性和弹性层的可在商业上购买的垫子也是适合的。这种垫子的实例可购买到，如IC1000-SUBA IV(Rodel公司)。
固定的研磨件110、弹性衬底180和刚性衬底190可以通过连接机构而彼此相对地保持固定的关系。用于将一个部件相对于另一个维持固定的关系的有用的装置的实例包括例如粘性合成物、机械固定装置、结合层以及它们的组合。这些部件也可以通过若干工艺而粘合到一起，这些工艺包括例如热粘合、超声焊接、微波激励的粘合、至少两种成份的共挤压以及它们的组合。
有用的粘合剂包括例如压敏粘合剂、热熔的粘合剂和胶。适合的压敏粘合剂包括各种各样的压敏粘合剂，例如天然橡胶基的粘合剂、(甲基)丙烯酸酯聚合物和共聚物、热塑性橡胶的AB或ABA嵌段共聚物，例如可从KRATON(壳牌化学公司，休斯敦，得州)购买的苯乙烯/丁二烯或苯乙烯/异戊二烯嵌段共聚物或聚烯烃。适合的热熔粘合剂包括例如聚酯、乙基醋酸乙烯(EVA)、聚酰胺、环氧树脂和它们的组合。在一些实施例中，粘合剂具有足够的粘合强度和剥离阻力以在使用的过程中维持部件彼此之间的固定关系，并且在使用条件下抵抗化学老化。
可使用多种机构将一个或多个部件连接到压盘170上，例如粘性或机械装置，包括例如定位销、保持环、张力、真空或它们的组合。
头部单元150将法向力施加到衬底156、研磨件110和支撑组件200，在研磨件110的研磨表面112和衬底156的表面158之间形成接触压力。在接触压力的作用下的衬底156和研磨件110之间的相对运动(例如，旋转、振动、随机运动和它们的组合)导致了表面158的修饰。
在一些实施例中，固定的研磨件110可以相对于支撑组件200的一个或多个部件移动一预定量(即，递增地或连续地推进)。
在一些实施例中，固定的研磨件是连续的带子，并且连续的带子通过驱动机构(未示)而移动预定量，例如，线性驱动机构。带子可以穿过一个或多个惰(即没有被驱动的)轮(未示)和/或旋转杆(未示)。在一些实施例中，固定的研磨件是固定的研磨辊。研磨辊可以安装在具有连接到从动辊(未示)的辊的前沿的进给辊(未示)。固定的研磨件通过支撑组件(例如，静止的支撑组件或者旋转支撑组件)，以使研磨件与支撑组件相邻。借助于旋转从动辊以使固定的研磨件的辊从进给棍反绕并缠绕到从动辊上对固定的研磨件指定索引。固定的研磨件可以穿过一个或多个惰辊和/或旋转杆。在一些实施例中，进给棍和从动辊被连接到支撑组件。在一些实施例中，进给棍和从动辊与支撑组件一起旋转。
在一些实施例中，弹性衬底180、刚性衬底190或者两者都可以相对于压盘170和/或固定的研磨件110移动预定量。
研磨表面112包括多种研磨复合材料130。一般地，在表面修饰处理过程中，一些研磨复合材料130的顶部表面133接触衬底156的表面158。在处理的过程中，在研磨复合材料130中的磨粒(未示)修饰衬底156的表面158。在处理进行时，研磨复合材料130可以朝衬底120大致均匀地腐蚀。如果腐蚀足够的话，则研磨复合材料130将被激活，确保活性磨粒(未示)的新鲜供应。
附图3a-3d所示为在表面修饰处理的各阶段中的单个研磨复合材料330。在下面的附图中，通过在研磨复合材料的顶部表面上存在的磨粒的数量表示研磨复合材料的相对活性。然而，由于例如磨粒的机械磨损或磨粒的化学活性的降低的缘故，研磨复合材料的活性也可能变小。
首先，研磨复合材料330的顶部表面333覆盖了许多活性磨粒340。在衬底的表面(未示)通过研磨复合材料330修饰时，研磨复合材料330变得活性较低。例如，磨粒340可以从顶部表面333离开。如附图3b所示，这将导致在顶部表面333上存在的活性磨粒340的数量减少，并且可能导致切割速率降低。用一些衬底且在某些操作条件下，研磨复合材料330在表面修饰处理的过程中可以腐蚀。腐蚀包含将研磨复合材料330的粘合剂345磨损掉。如附图3c所示，在研磨复合材料330的区域350被腐蚀之后，暴露新的顶部表面333′和新的磨粒340′。
用一些衬底且在某些操作条件下，研磨复合材料330不腐蚀或者以不可接受的慢速率腐蚀。如附图3d所示，这可能导致在研磨复合材料330的顶部表面333上存在的活性磨粒340的数量大致减小。
如上文所讨论的，可以修饰粘合剂(例如增加增塑剂)以使得在特定组的操作条件下修饰特定的衬底的表面时能够实现或增强研磨复合材料的腐蚀。然而，这可能导致使用其它的衬底或在其它的操作条件下不可接受的高速率。
也可能的是，在与衬底表面修饰处理中分开的处理中调节固定的研磨件。调节一般包含将调节垫(例如，棱形调节垫)应用到固定的研磨件的研磨表面。施加负载并使调节垫相对于导致研磨复合材料的腐蚀的研磨表面移动。这激活了研磨复合材料，产生了具有新的磨粒的新的顶部表面。然而，这种调节要求附加的设备和消耗品，并且可能要求分离的处理步骤。设备可用于允许一部分的固定的研磨件修饰衬底的表面，同时调节固定的研磨件的分开部分；然而，仍然要求附加的设备和消耗品。此外，调节垫可以清除比受控的腐蚀所产生的更大块的研磨复合材料。更大块的碎片被认为易于产生所修饰的衬底的表面的不想要的刮痕。
附图4所示为本发明的实施例，其中对固定的研磨件410原位激活。衬底456的表面458接触固定的研磨件410的研磨表面410。研磨件410通过支撑组件400支撑，支撑组件400包括压盘470、弹性层480、刚性层490和垫片500。所示的垫片500定位在刚性层490和固定的研磨件410之间。在某些实施例中，垫片500可以设置在刚性层490和弹性层480之间。在一些实施例中，垫片500可以定位在弹性层480和压盘470之间。在一些实施例中，支撑组件包括附加层，例如粘合层。垫片可能存在于任何一对相邻的层之间的界面上。在一些实施例中，垫片500可以位于一个以上的界面上。
在一些实施例中，可以不存在垫片500。例如，在一些实施例中，垫片的功能可以借助于一个或多个刚性衬底、弹性衬底或在支撑组件中存在的其它层的厚度的变化来提供。在一些实施例中，垫片的功能可以借助于一个或多个刚性衬底、弹性衬底和其它层的机械弹性(例如，密度、模量等)的变化来提供。在一些实施例中，垫片的功能可以借助于在压盘中升高的区域和/或凹陷区来提供。
虽然附图4中示出了具有矩形横截面的四个平行垫片500，但是垫片500的数量、形状、尺寸和取向可以变化。在一些实施例中，垫片500可以具有相同或不同的尺寸。在相邻垫片之间的间隙可以基本恒定或者可以变化。
法向力N施加给衬底456、固定的研磨件410和在衬底456的表面458和研磨件410的研磨表面412之间产生接触压力的支撑组件400。支撑组件400在空间上调制接触压力。即，支撑组件的空间变化(例如，垫片的存在和/或机械弹性和/或一个或多个层的厚度的变化)产生较高和较低的接触压力的区域。一般地，在接近垫片500的区域中接触压力相对于在接近垫片500之间的间隙的区域中的接触压力要高。同样地，一般地，在接近下面区域的区域中的接触压力较高：支撑组件的一层或多层较厚、或者具有例如较高的密度或较大的压缩模量的区域，而在接近这些区域中间的间隙的区域中则较低。
在衬底修饰的过程中，在衬底456和固定的研磨件410之间产生相对运动C。接触压力和相对运动的组合导致了在固定的研磨件410的研磨表面412和衬底456的表面458之间的界面上的腐蚀力。接触压力的空间调制产生了高和低腐蚀力的区域，即具有更高的接触压力的区域与更高的腐蚀力关联。
在一些实施例中，存在高腐蚀力的多个区域，它们被包括低腐蚀力的区域的间隙分开。在一些实施例中，在两个或更多的高腐蚀力的区域中的腐蚀力基本相同。在一些实施例中，基本在高腐蚀力的所有的区域中的腐蚀力基本相同。在一些实施例中，在两个或更多的高腐蚀力的区域中的腐蚀力都不同。在一些实施例中，基本在所有的高腐蚀力的区域中的腐蚀力都不同。在每个高腐蚀力的区域中的腐蚀力都足够激活固定的研磨件。
在一些实施例中，存在多个低腐蚀力的区域。在一些实施例中，在两个或更多个低腐蚀力的区域中的腐蚀力基本相同。在一些实施例中，基本在所有的低腐蚀力的区域中的腐蚀力基本相同。在一些实施例中，在两个或更多个低腐蚀力的区域中的腐蚀力都不同。在一些实施例中，基本在所有的低腐蚀力的区域中的腐蚀力都不同。
附图4所示为第一腐蚀力520的第一区域、第二腐蚀力540的第二区域和第三腐蚀力560的第三区域。第一腐蚀力大于平均腐蚀力，即第一腐蚀力520的第一区域是高腐蚀力的区域。第二和第三腐蚀力小于平均腐蚀力，即第二腐蚀力540的第二区域和第三腐蚀力560的第三区域是低腐蚀力的区域。在高和低腐蚀力的区域之间的边界通过例如垫片500的尺寸、形状和取向或者引起空间调制的接触压力的支撑组件的其它特征确定。这些边界并不需要与垫片500的边界对应。
在一些实施例中，固定的研磨件410的研磨表面412基本符合衬底456的表面458。在一些实施例中，研磨表面412基本不符合在更高的接触压力的相邻区域之间的表面458。
附图5a所示为第二腐蚀力540的第二区域中的研磨复合材料550。所示为在降低激活的状态下的研磨复合材料550(例如，在表面553上存在相对较少磨粒552)。例如，研磨复合材料550从最后被激活起就参加修饰一个或多个衬底的表面。至少研磨复合材料550的顶部表面553在处理的过程中接触衬底456的表面458。在处理进行并且衬底456的表面458通过研磨复合材料550的磨粒552修饰时，研磨复合材料550的效率随着例如磨粒552从研磨复合材料550被清除或变得活性较小而降低。
在一些实施例中，在第二腐蚀力540的第二区域中的低腐蚀力不足够激活研磨复合材料550和暴露新的磨粒552，即研磨复合材料550没有被原位激活。在一些实施例中，研磨复合材料550可以在第二腐蚀力540的第二区域中受到某些等级的腐蚀。然而，腐蚀量不足以激活复合物，即产生具有足够的新磨粒的表面，以使复合物的切割速率恢复到所需的等级，或者将稳态切割速率提高到所需的等级。
附图5b所示为第一腐蚀力520的第一区域中的研磨复合材料530。至少研磨复合材料530的顶部表面533在处理的过程中接触衬底(未示)的表面。在处理进行时，衬底的表面通过研磨复合材料530的磨粒532修饰。此外，在第一腐蚀力520的第一区域中的高腐蚀力足够腐蚀研磨复合材料530的部分555，从而暴露表面533′和新的磨粒532。因此，在第一腐蚀力520的第一区域中，研磨复合材料530原位激活，同时修饰衬底的表面。
在研磨件相对于支撑组件移动预定量时，一些研磨复合材料从第二腐蚀力540的第二区域被推进到第一腐蚀力520的第一区域，在那里它们进行激活。此外，一些研磨复合材料从第一腐蚀力520的第一区域被推进到第三腐蚀力560的第三区域，在那里它们继续修饰衬底458的表面456。
附图5c所示为在第三腐蚀力560的第三区域中的研磨复合材料570。至少研磨复合材料570的顶部表面573在处理的过程中接触衬底(未示)的表面。随着处理进行以及衬底的表面通过研磨复合材料570的磨粒572修饰，研磨复合材料570的效率降低，这是因为例如磨粒572从研磨复合材料570中被清除或者变得磨损(即，较小的机械效率)或者较小的化学效率。
在一些实施例中，在第三腐蚀力560的第三区域中的低腐蚀力不足以激活研磨复合材料570。然而，因为研磨复合材料570在其存在于第一腐蚀力520的第一区域中时被原位激活，因此新的磨粒572存在于顶部表面573上，从而，由于被激活，因而期望研磨复合材料570在修饰衬底458的表面456方面比修饰一个或多个的表面的研磨复合材料570的效果要高。
在一些实施例中，研磨复合材料570在第三腐蚀力560的第三区域中可以进行某个等级的腐蚀。然而，腐蚀量可能不足以激活复合物，即产生具有足够的新磨粒的表面，以将复合物的切割速率恢复到所需的等级或者将稳态切割速率增加到所需的等级。
如果相邻的垫片之间的间隙太小，则腐蚀力可能不足以被调制，即高腐蚀力不足以激活研磨件。同样地，如果一个或多个层的厚度改变的相邻的区域或者在一个或多个层的支撑组件的机械特性改变的区域之间存在间隙，则腐蚀力可能没有被充分地调制。最小间隙取决于垫片和被修饰的衬底之间的层的机械特性(例如，压缩性、刚性、一致性等)和垫片和被修饰的衬底之间的层的数量。最小间隙也可取决于垫片的尺寸(例如，宽度、长度和厚度)和机械特性。最小间隙也可取决于支撑组件的一个或多个层中的厚度大小和/或机械特性的变化。
在一些实施例中，在支撑组件(例如，弹性衬底、刚性衬底、压盘等)中的一个或多个层的厚度可以在空间上变化。如前所述，在衬底与由这种支撑组件支撑的研磨件接触和施加法向力时，支撑组件的结构可以产生接触压力的空间调制。这可能产生高腐蚀力的第一区域和低腐蚀力的第二区域。通过适当选择层的厚度的变量(例如，尺寸、形状、维度、间隔等)，高腐蚀力足够激活研磨复合材料，并且低腐蚀力小于高腐蚀力。
在一些实施例中，一个或多个层(例如，研磨件、刚性层、弹性层、压盘或任何其它的层)的机械特性都可以改变用空间调制接触压力并分别产生高和低腐蚀力的第一和第二区域。例如，可以调节一个或多个层的密度、硬度、刚度、压缩性、模量、弹性和/或松弛时间。可以选择一个和/或多个机械特性的变量以产生足够激活研磨复合材料的高腐蚀力的第一区域和低腐蚀力的第二区域，其中低腐蚀力小于高腐蚀力。
在一些实施例中，可以将槽置于支撑组件的一个或多个层中。槽的尺寸、形状和位置可以被选择为使槽产生高腐蚀力的第一区域和低腐蚀力的第二区域，其中高腐蚀力足够激活研磨复合材料，而低腐蚀力小于高腐蚀力。
在一些实施例中，可以形成多个高腐蚀力的第一区域和/或多个低腐蚀力的第二区域。第一和第二区域的尺寸、形状和位置可以改变，只要高腐蚀力足够激活研磨复合材料而且低腐蚀力小于高腐蚀力即可。在一些实施例中，多个第一区域中的每个区域中的腐蚀力基本相同。在一些实施例中，多个第一区域中的每个区域中的腐蚀力都不同。在一些实施例中，第二区域中的每个区域中的腐蚀力基本相同。在一些实施例中，多个第二区域中的每个区域中的腐蚀力都不同。
在一些实施例中，使用至少两个高腐蚀力的第一区域，其中第一区域被包括低腐蚀力的区域的间隙分开。在一些实施例中，该间隙大于6毫米(例如，大于19毫米，或者大于30毫米，或者大于55毫米)。
包括支撑组件和固定的研磨件的组件可以用于修饰衬底的表面。通过上文的描述使用固定的研磨件的一些方法不仅是显然的，而且还涉及如下的更具体的实例。
衬底可以是能使用固定的研磨件修饰(例如剥蚀、抛光、研磨、平面化或其它方式修饰)的任何衬底。在一些实施例中，衬底可以是晶片，例如硅、砷化镓、锗或蓝宝石晶片。在一些实施例中，衬底是玻璃。在一些实施例中，处理方法涉及半导体衬底的表面的修改。在一些实施例中，处理方法可以结合化学机械抛光的方法。
半导体衬底可以包括微电子器件，比如半导体晶片。半导体晶片可以包括基本纯的表面或用涂层或其它的材料处理的表面。具体而言，半导体晶片可以是以空白晶片(即，在为增加形态特征比如金属化和绝缘区域的目的而进行处理之前的晶片)或处理过的晶片(即，在已经进行了一个或多个处理步骤、以将形态特征增加到晶片表面之后的晶片)的形式。术语“处理过的晶片”包括(但不限于)其中晶片的整个暴露的表面由相同的材料(例如二氧化硅)制成的“空白”晶片。可以使用该方法的一个区域是这样的区域：其中半导体晶片的暴露的表面包括含一种或多种金属氧化物的区域，例如含二氧化硅的区域。
使用固定的研磨件修饰衬底表面的方法是公知的，其一般包括以下步骤：在所需的压力和它们之间的相对运动，例如旋转的、线性的、随机的或其它运动下接触衬底和固定的研磨件。
在一些实施例中，在存在与衬底和固定的研磨件接触的工作液的情况下实施表面修饰。在一些实施例中，基于衬底的特性(例如成份、表面组织等)选择工作液，以提供所需的表面修饰，而不会不利地影响或损害衬底。在一些实施例中，工作液可以结合固定的研磨件，通过化学机械抛光工艺来帮助处理。例如，在液体中的基本成份与SiO2反应以形成氢氧化硅的表面层时进行SiO2的化学抛光。在研磨件从表面清除氢氧化金属时，进行机械处理。
在一些实施例中，工作液通常包括水，例如自来水、蒸馏水或去离子水。一般地，工作液结合研磨件，通过化学机械抛光工艺来帮助处理。在抛光的化学部分中，工作液与外部或暴露的晶片表面反应。然后，在处理的机械部分中，研磨件可以去除这种反应的产物。
在一些表面的处理中，优选的是，工作液是包括化学腐蚀剂比如氧化材料或试剂的水溶液。例如，在工作液中的氧化试剂与铜反应以形成铜氧化物的表面层时可以进行铜的化学抛光。或者，首先将金属机械地清除，然后与在工作液中的成分进行反应。
在一些实施例中，工作液包含一种或多种络合剂。适合的络合剂的实例包括碱性氨比如氢氧化铵与氯化铵和其它的铵盐和添加剂、碳酸铵、硝酸铁以及它们的组合。
在一些实施例中，络合剂可以是单原子螯合配体络合剂比如氨、胺、卤化物、类卤化物、羧酸酯、硫醇盐、三乙醇胺等。在某些实施例中，络合剂可以是多齿络合剂比如多齿络合剂、典型的多齿胺和多齿羧酸和/或它们的盐。在一些实施例中，适合的多齿胺包括乙二胺、二亚乙基三胺、三乙烯四胺或它们的组合。在一些实施例中，适合的多齿羧酸和/或它们的盐包括柠檬酸、酒石酸、草酸、葡糖酸、氮川三乙酸(nitriloacetic)或它们的组合。在一些实施例中，络合剂可以是氨基酸比如甘氨酸、赖氨酸、L-脯氨酸和普通分析螯合试剂比如EDTA-乙烯二胺四乙酸和它的大量的类似物。
在一些实施例中，工作液包含具有羧酸官能团和从胺和卤化物中选择的第二官能团两者的有机化合物。在一些实施例中，有机化合物可以包括具有羧酸官能团和从胺和卤化物中选择的第二官能团两者的各种有机化合物中的一种或多种。在一些实施例中，第二官能团相对于羧酸官能团处于阿尔法(α)位置。在某些实施例中，氨基酸，例如包括α-氨基酸(例如，L-脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、精氨酸和赖氨酸)都可以使用。在一些实施例中，在工作液中的有机化合物的浓度大于约重量的0.1％(例如大于约重量的0.5％)。在一些实施例中，在工作液中的有机化合物的浓度小于约重量的20％(例如，小于重量的约10％)。
在一些实施例中，工作液包含氧化和/或漂白试剂比如过渡金属络合物比如铁氰化物、铵铁EDTA、柠檬铵铁、柠檬铁、草酸铵铁、柠檬酸铜、草酸铜、葡糖酸铜、甘氨酸铜、酒石酸铜等。
在一些实施例中，在工作液中的络合剂的浓度通常大于约重量的0.01％(例如，至少约重量的0.02％)。在一些实施例中，在工作液中的络合剂的浓度小于约重量的50％(例如，小于约重量的40％)。在一些实施例中，络合剂可以与氧化剂结合。
液体介质的pH可能影响性能，并且基于平面化的晶片表面的特征(包括晶片表面的化学成分和形态)选择。在一些实施例中，可以增加缓冲剂到工作液中，以控制pH，从而减小从清洗水的较小的稀释物的pH变化和/或因不同的来源而造成的去离子水的pH的差异。在一些实施例中，缓冲剂可以包括基于下列光解质的铵离子缓冲体系，所有光解质都具有大于7的至少一个pKa：天冬氨酸、谷氨酸、组氨酸、赖氨酸、精氨酸、鸟氨酸、胖胱氨酸、酪氨酸、L-脯氨酸、肌肽。
在一些实施例中，例如，在晶片表面包含金属氧化物(例如，二氧化硅)的情况下，工作液可以是具有pH大于约5(例如，大于约6，或者大于约10)的水介质。在一些实施例中，pH是大于约10.5。在一些实施例中，pH是小于约14.0(例如小于约12.5)。
在一些实施例中，pH可以借助于在工作液中包括一个或多个氢氧化物比如氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化铵、氢氧化锂、氢氧化镁、氢氧化钙、氢氧化钡和碱性化合物比如胺等而进行调节。
在一些实施例中，工作液可以包含添加剂比如表面活性剂、润湿剂、防锈剂、润滑剂、肥皂等。选择这些添加剂以提供所需的好处而不损害下面的半导体晶片的表面。例如为了减小在平面化的过程中在研磨件和半导体晶片表面之间的摩擦，可以在工作液中包含润滑剂。
在衬底的修饰完成之后，可以根据需要处理衬底，例如通常使用本领域公知的方法清洁半导体晶片。
下文具体的但非限制性的实例用于说明本发明。在这些实例中，所有的百分比都是按重量百分比，除非指出以其它方式。
实例
在实例1中，7个TEOS晶片(常规的空白晶片)在OBSIDIANFLATLAND 501，200毫米抛光工具(可从Applied Materials(位于圣克拉拉，加州)购得)上抛光。晶片速度是600mm/s。每个晶片以20.6kPa(3psi)的晶片压力(即施加法向力)抛光每个晶片60秒钟。如美国专利US6,194,317中所描述，由去离子水构成的工作液用作工作液，并用氢氧化钾将它的pH调节到10.5，多齿氨基酸络合剂的重量占2.5％。在本实例中，氨基酸L-脯氨酸被用作多齿氨基酸络合剂。
将标准子垫M6900(可从3M购得)用作压盘。子垫包括刚性衬底和弹性衬底。刚性衬底是1.52毫米(60mil)厚的聚碳酸酯层。弹性衬底是2.29毫米(90mil)厚的封闭单元泡沫层。通过将25.4毫米宽、0.013毫米厚的乙烯基带的条纹(3M VINYL TAPE 471，可从3M购得)应用到子垫的表面来修饰这个支撑组件，即该带定位在刚性层和固定的研磨件之间。带的条纹间隔开50毫米(即，在带的相邻条纹之间的间隙是50毫米)。带块被与研磨件被移动预定量的方向垂直地应用。
固定的研磨件是M3152(可从3M购得)。在抛光任何晶片之前，将固定的研磨件推进到先前没有使用的研磨件的部分。在对每个晶片抛光之后使固定的研磨件移动6.35毫米(0.25英寸)。
在抛光之后将所有的晶片置于去离子水中清洗，并以简单的旋转式脱水机进行干燥。在抛光之前和之后对每个晶片使用OPTIPROBE2600(可从Therma-Wave公司(位于弗里蒙特，加州)购得)进行膜厚度测量。切割速率由按抛光时划分的抛光之前和之后的膜厚度之差确定。
在实例2中，使用实例1的程序对9个TEOS晶片进行抛光，但除了带的条纹间隔开76毫米之外。
在对照实例C1中，使用实例1的程序对9个TEOS晶片进行抛光，但除了支撑组件未被修饰之外，即在支撑组件中不存在带的条纹。
在实例3中，使用实例1的程序对10个TEOS晶片进行抛光，但除了带的条纹是19毫米宽(3M VINYL TAPE 471，可从3M购得)并间隔开13毫米。此外，将工作液的pH调节到11.2，并且不包括氨基酸。
在实例4中，使用实例3的程序对10个TEOS晶片进行抛光，但除了带的条纹间隔开6.4毫米之外。
在实例5中，使用实例3的程序对10个TEOS晶片进行抛光，但除了带的每四个条纹去除一个条纹。这就导致间隔开6.4毫米的三段带组，组之间间隔31.8毫米。
在实例6中，使用实例3的程序对10个TEOS晶片进行抛光，但除了带的条纹间隔开57毫米之外。
在实例7中，使用实例4的程序对9个TEOS晶片进行抛光，但除了每四个条纹组中的两个相邻的条纹被去除之外。这就导致间隔开6.4毫米的两段带组，组之间间隔57毫米。
在实例8中，使用实例3的程序对10个TEOS晶片进行抛光，但除了带的条纹间隔开19毫米之外。
在对照实例C2中，使用实例3的程序对11个TEOS晶片进行抛光，但除了支撑组件未被修饰之外，即在支撑组件中不存在带的条纹。
在实例1-8和对照实例C1和C2中获得的切割速率的平均和标准偏差(Std.Dev.)在表1中示出。
表1：
  切割速率(埃/分钟)
  实例序号   平均   标准偏差
  1   622   68
  2   990   75
  C1   610   101
  3   565   163
  4   736   246
  5   1155   192
  6   1563   58
  7   1135   195
  8   1062   121
  C2   483   185
当工作液中存在多齿氨基酸络合剂时，切割速率较高。
在实例9中，使用实例6的程序对10个TEOS晶片进行抛光。
在对照实例C3中，使用实例9的程序对11个TEOS晶片进行抛光，但除了支撑组件未被修饰之外，即在支撑组件中不存在带的条纹。
在实例10中，使用实例9的程序对10个TEOS晶片进行抛光，但除了使用固定的研磨件SWR528-125/10(可从3M购得)之外。
在对照实例C4中，使用实例10的程序对20个TEOS晶片进行抛光，但除了支撑组件未被修饰之外，即在支撑组件中不存在带的条纹。
在实例11中，使用实例9的程序对10个TEOS晶片进行抛光，但除了使用固定的研磨件SWR540-125/10(可从3M购得)之外。
在对照实例C5中，使用实例11的程序对10个TEOS晶片进行抛光，但除了支撑组件未被修饰之外，即在支撑组件中不存在带的条纹。
在实例9-11和对照实例C3-C5中获得的切割速率的平均和标准偏差(Std.Dev.)在表2中示出。
表2：
  切割速率(埃/分钟)
  实例序号   平均   标准偏差
  9   1563   58
  C3   483   63
  10   1742   77
  C4   1025   162
  11   1986   41
  C5   760   88
在实例12中，根据实例3的程序对20个TEOS晶片进行抛光。
在实例13中，根据实例3的程序对20个TEOS晶片进行抛光，但除了带定位在压盘和弹性衬底之间之外。
在实例14中，根据实例3的程序对20个TEOS晶片进行抛光，但除了带定位在刚性层和弹性衬底之间之外。
在对照实例C6中，根据比较实例C2的程序对30个TEOS晶片进行抛光。
在实例12-14和对照实例C6中获得的切割速率的平均和标准偏差(Std.Dev.)在表3中示出。
表3：
  切割速率(埃/分钟)
  实例序号   平均   标准偏差
  12   1864   138
  13   1303   169
  14   1271   260
  C5   928   181
在对照实例C7中，使用对照实例C3的程序对5个TEOS晶片进行抛光，但除了晶片压力(即施加法向力)是35kPa(5psi)之外。平均切割速率是904埃/分钟，标准偏差是77。
在对照实例C8中，使用对照实例C6的程序对5个TEOS晶片进行抛光，但除了如下修饰支撑组件之外。M3152的第二层覆盖了均匀的间隔的200微米直径、40微米的高的圆柱。圆柱占M3152的表面面积的10％。平均切割速率是924埃/分钟，标准偏差是142。
在不脱离本发明的范围和精神的前提下，本发明的各种修改和改进对于本领域技术人员来说都是显然的。

Claims (57)

1.一种用于三维固定的研磨件的原位激活的设备，其包括：
a)包括研磨表面和相对的表面的三维固定的研磨件；
b)包括第一表面的衬底，其中衬底的第一表面与固定的研磨件的研磨表面相邻；和
c)支撑组件，其中固定的研磨件的相对表面与支撑组件相邻；
其中，支撑组件被选择为：在将法向力施加给衬底、固定的研磨件、以及在衬底的第一表面和固定的研磨件的研磨表面之间产生接触压力的支撑组件，并且在衬底的第一表面和固定的研磨件的研磨表面之间产生相对运动时，产生在固定的研磨件的研磨表面上的高腐蚀力的区域和在固定的研磨件的研磨表面上的低腐蚀力的区域，
且至少高腐蚀力足够激活固定的研磨件，而低腐蚀力则小于高腐蚀力。
2.权利要求1所述的设备，其中研磨表面包括多种研磨复合材料。
3.权利要求1所述的设备，其中支撑组件包括至少一个垫片。
4.权利要求1所述的设备，其中支撑组件包括压盘、弹性层和刚性层。
5.权利要求4所述的设备，其中支撑组件还包括置于下面中的至少一组之间的至少一个垫片：
a)压盘和弹性层；
b)弹性层和刚性层；和
c)刚性层和固定的研磨件。
6.权利要求4所述的设备，其中压盘、弹性层、刚性层和定位在压盘和固定的研磨件之间的任何层中的至少一个具有空间调制的厚度。
7.权利要求4所述的设备，其中压盘、弹性层、刚性层和设置在压盘和固定的研磨件之间的任何层中的至少一个具有空间调制的机械特性。
8.权利要求1所述的设备，其中衬底包括半导体晶片、硅晶片、玻璃、氧化物或陶瓷中的至少一个。
9.权利要求1所述的设备，其中所述高腐蚀力的区域包括分隔开一间隙的高腐蚀力的第一区域和高腐蚀力的第二区域，且所述间隙包括低腐蚀力的区域。
10.权利要求9所述的设备，其中在高腐蚀力的第一区域中的腐蚀力大致等于在高腐蚀力的第二区域中的腐蚀力。
11.权利要求9所述的设备，其中所述间隙至少是约6毫米。
12.权利要求9所述的设备，其中所述间隙至少是约19毫米。
13.权利要求1所述的设备，其还包括移动预定量机构，其中该移动预定量机构使三维固定的研磨件相对于支撑组件前进。
14.权利要求1所述的设备，其还包括存在于衬底的第一表面和固定的研磨件的研磨表面之间的界面上的工作液。
15.权利要求14所述的设备，其中所述工作液包括络合剂。
16.权利要求15所述的设备，其中所述络合剂包括多齿络合剂。
17.权利要求14所述的设备，其中所述络合剂从由氨基酸和螯合剂组成的组中选出。
18.权利要求14所述的设备，其中所述工作液包括缓冲剂。
19.权利要求14所述的设备，其中所述工作液包括含羧酸官能团和第二官能团两者的有机化合物，且第二官能团从由胺和卤化物组成的组中选出。
20.一种用于三维固定的研磨件的原位激活的设备，包括：
a)包括研磨表面和相对的表面的三维固定的研磨件；
b)包括第一表面的衬底，其中衬底的第一表面与固定的研磨件的研磨表面相邻；和
c)支撑组件；
其中，支撑组件包括这样的装置：在将法向力施加给衬底、固定的研磨件、以及在衬底的第一表面和固定的研磨件的研磨表面之间产生接触压力的支撑组件，并且在衬底的第一表面和固定的研磨件的研磨表面之间产生相对运动时，该装置产生在固定的研磨件的研磨表面上的高腐蚀力的区域和在固定的研磨件的研磨表面上的低腐蚀力的区域，
且至少高腐蚀力足够激活固定的研磨件，而低腐蚀力则小于高腐蚀力。
21.权利要求20所述的设备，其中研磨表面包括多种研磨复合材料。
22.权利要求20所述的设备，其中支撑组件包括至少一个垫片。
23.权利要求20所述的设备，其中支撑组件包括压盘、弹性层和刚性层。
24.权利要求20所述的设备，其中高腐蚀力的区域包括分隔开一间隙的高腐蚀力的第一区域和高腐蚀力的第二区域，且所述间隙包括低腐蚀力的区域。
25.权利要求20所述的设备，其还包括使固定的研磨件相对于支撑组件移动一预定量的装置。
26.权利要求20所述的设备，其还包括存在于衬底的第一表面和固定的研磨件的研磨表面之间的界面上的工作液。
27.权利要求26所述的设备，其中所述工作液包括络合剂。
28.权利要求27所述的设备，其中所述络合剂包括多齿络合剂。
29.权利要求27所述的设备，其中所述络合剂从由氨基酸和螯合剂组成的组中选出。
30.权利要求26所述的设备，其中所述工作液包括缓冲剂。
31.权利要求26所述的设备，其中所述工作液包括含羧酸官能团和第二官能团两者的有机化合物，且第二官能团从由胺和卤化物组成的组中选出。
32.权利要求31所述的设备，其中第二官能团相对于羧酸官能团处于α位置。
33.权利要求31所述的设备，其中所述有机化合物从由L-脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、精氨酸和赖氨酸组成的组中选出。
34.一种用于三维固定的研磨件的原位激活的方法，包括以下步骤：
a)提供包括第一表面的衬底；
b)提供包括研磨表面和相对表面的三维固定的研磨件；
c)使固定的研磨件的相对表面与支撑组件接触；
d)使衬底的第一表面与固定的研磨件的研磨表面接触；
e)通过将法向力施加给衬底、固定的研磨件和支撑组件，在固定的研磨件的研磨表面和衬底的第一表面之间产生接触压力；和
f)在衬底的第一表面和固定的研磨件的研磨表面之间提供相对运动，其中所施加的法向力和在衬底的第一表面和研磨表面之间的相对运动在固定的研磨件的研磨表面上产生腐蚀力；
其中支撑组件被选择为产生高腐蚀力的区域和低腐蚀力的区域，其中至少高腐蚀力足够激活固定的研磨件，而低腐蚀力则小于高腐蚀力。
35.权利要求34所述的方法，其中研磨表面包括多种研磨复合材料。
36.权利要求34所述的方法，其还包括步骤：使研磨件相对于支撑组件移动一预定量，以使研磨复合材料的至少一部分从高腐蚀力的区域移动到低腐蚀力的区域。
37.权利要求34所述的方法，其中衬底的第一表面被高腐蚀力的区域中的研磨复合材料和低腐蚀力的区域中的研磨复合材料修饰。
38.权利要求34所述的方法，其中支撑组件包括至少一个垫片。
39.权利要求34所述的方法，其中支撑组件包括压盘、弹性层和刚性层。
40.权利要求39所述的方法，其中支撑组件还包括至少一个垫片，并且该至少一个垫片被置于在下面至少一组之间：
a)压盘和弹性层；
b)弹性层和刚性层；和
c)刚性层和固定的研磨件。
41.权利要求39所述的方法，其中压盘、弹性层、刚性层和定位在压盘和固定的研磨件之间的任何层中的至少一个具有空间调制的厚度。
42.权利要求39所述的方法，其中压盘、弹性层、刚性层和定位在压盘和固定的研磨件之间的任何层中的至少一个具有空间调制的机械特性。
43.权利要求34所述的方法，其中衬底包括半导体晶片、硅晶片、玻璃、氧化物或陶瓷中的至少一个。
44.权利要求34所述的方法，其中高腐蚀力的区域包括分隔开一间隙的高腐蚀力的第一区域和高腐蚀力的第二区域，且所述间隙包括低腐蚀力的区域。
45.权利要求44所述的方法，其中在高腐蚀力的第一区域中的腐蚀力基本等于在高腐蚀力的第二区域中的腐蚀力。
46.权利要求44所述的方法，其中所述间隙至少是约6毫米宽。
47.权利要求44所述的方法，其中所述间隙至少是约19毫米宽。
48.权利要求34所述的方法，其还包括将工作液供应到衬底的第一表面和固定的研磨件的研磨表面之间的界面上。
49.权利要求48所述的方法，其中所述工作液包括络合剂。
50.权利要求49所述的方法，其中所述络合剂包括多齿络合剂。
51.权利要求49所述的方法，其中所述络合剂从由氨基酸和螯合剂组成的组中选出。
52.权利要求48所述的方法，其中所述工作液包括缓冲剂。
53.权利要求48所述的方法，其中工作液包括含羧酸官能团和第二官能团两者的有机化合物，且第二官能团从由胺和卤化物组成的组中选出。
54.权利要求53所述的方法，其中第二官能团相对于羧酸官能团处于α位置。
55.权利要求53所述的方法，其中有机化合物从由L-脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、精氨酸和赖氨酸组成的组中选出。
56.权利要求19所述的设备，其中第二官能团相对于羧酸官能团处于α位置。
57.权利要求19所述的设备，其中有机化合物从由L-脯氨酸、甘氨酸、丙氨酸、精氨酸和赖氨酸组成的组中选出。
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