TW486407B - Substrate polishing article - Google Patents

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五、發明說明（） 發明領域 本發明係與基材的化學機楠w麻知㈣ 成械研磨相關。更特定說來， 本發明係關於研磨一基材之物件及方法。

發明背景L 積體電路-般都利用連續對導體、半導體或絕緣層加 以沉積而形成於基材（尤其是珍）之上，而在介電層沉積之 後會被加以蚀刻而形成電路特徵區。當—系列層膜連續沉 積及蝕刻之後，基材最外部或最上部的表面（基材的曝出 表面）會變得愈來愈不平滑，這種不平滑情形會使後續微 影製程的進行變得困難重重。因此’基材的表面有加以定 期平滑化的必要，而平滑化者即將外表面（導體、半導體 或絕緣層皆然）不平滑之處加以研磨而形成一相當平坦光 滑之表面謂之。 化學機械研磨是一種現行的平坦化方法之一，這種方 法一般都需要在將·基材支撐於一研磨頭的情況下進行，其 中基材的曝出表面靠住一旋轉研磨墊或移動研磨帶（此處 該兩者都稱作研磨墊）。研磨墊可為”標準，，研磨塾者或固定 研磨墊者。傳統標準研磨墊為以耐久材料製成者，而固定 粒子研磨墊則是在牽制媒介中設有粒子者。研磨頭就將一 可控之重量（即壓力）放在基材上並使其靠緊研磨塾，以進 行研磨。 在使用標準研磨塾時，研磨漿（包含至少一化學反應 試劑（如氧化物研磨用之解離子水））及研磨粒子（如氧化物 第2頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -------------_ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂------—線- 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 486407 A 7 B7 五、發明説明（） " —— 研磨用之二氧化矽）被提供至研磨墊之表面，其中研磨漿 {請先閱讀背面之注意事項再 可包含化學反應催化劑（如氧化物研磨用之氫氧化鉀）於其 中。 在美國專利案5,578,362及5,900，164中揭示之一傳統 研磨墊為一硬式複合材料，其具有粗糙之研磨表面。該研 磨塾是由耐久之胺基甲酸酯與填充劑（如淺微囊）混合而形 成之固塊所組成，其在研磨墊上形成微孔結構。該研磨塾 還具有低可壓縮性、塑性可形變及極低張力模數等特性， 其可為Rodel公司所製之1C-1000者。 、可 在美國專利案4,728,552及4,927,432中揭示另一種傳 統研磨墊，其為軟式複合材料組成，並具有一順勢研磨表 面。這種研磨墊由聚酯纖維密網組成（如DacronTM)，其方 向大致與餐之研磨表面垂直，並在其中注入胺基甲酸酯。 以上材料所形成的研磨墊具相當之可壓縮性、塑性及彈性 可形變及極低張力模數之特性，其可為Rodel公司所製之 Suba-IV 者。 線·丨 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 美國專利案5,257,478中揭示一種雙層研磨塾，其上 層為IC-1000，而下層為SUBA-IV，並可為一壓力敏感黏 著層黏附至一可旋轉平檯上。 美國專利案4,841，680中揭示有另一種傳統研磨塾， 其為一種軟式多孔塑膠材料，並具有一順勢研磨表面。該 研磨墊由具管空洞結構之胺基甲酸酯組成，其中這些結構 的方向與研磨表面垂直，以使研磨墊具有海棉般之結構。 以上材料所形成之研磨墊質地非常軟，其彈性模數也很 _|_ 第 31_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 一 --- 486407 A7 B7 五、發明説明（ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 低。這種研磨塾可以為R〇del公司所產之p〇lytex。 傳統的固定研磨粒子研磨墊在一多層片上有分立島 域或成塊的研磨材料，其中研磨材料島域係由固態樹脂瑰 組成，研磨粒子（如矽、鋁或陶瓷粒子）則散佈其中。這些 材料所形成的研磨墊不可壓縮。在對一基材進行研磨時該 研磨蟄的樹脂會被磨除而使其中的額外研磨粒子連續曝 出。這種固定研磨粒子研磨墊可為3M公司產者。 化學機械研磨之效能可由其研磨速率及在基材上形 成之整體或細部平坦度決定之，其中不適當的整體及細部 平坦度會使所形成的元件有暇疵存於其中。此外，研磨速 率能決定膜層研磨所需花費之時間及研磨設備所能得到 的最大產出量。 研磨墊表面的”光滑現象（glazing)”是研磨產出·率的一 大限制因素，以IC-1 000當作研磨材料時更是如此。光滑 現象通常發生在研磨墊因磨擦生熱、被加上剪應力及基材 與遠研磨整抵壓處被壓迫時。由於研磨塾的♦處被往下 壓，而其凹處被填上材料，研磨塾因此變得相當平滑，也 使得其不能移動其上的研磨漿，因此基材研磨所需的時間 便增加。因此，研磨墊表面必須定期回到具研磨粒子的條 件下（或稱作須加以調節），以維持高產出率。然而，這種 調節動作是有破壞性的，研磨塾的壽命會因此縮短。 研磨墊的壽命是產出率的另一項限制因素。當研磨蟄 被磨損時必須加以置換，置換時研磨機器需要暫時停機， 以將一新的研磨墊加附至平檯處。以1C-1000研磨墊為 第4頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再$本頁) —裝. 訂

L! 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（） 例’其一般壽命約可倕 使其處理400至800片之晶圓。 積體電路生產時的另一 亏f因素為及產品之移 定度。為達較低之產品τ ☆ # — " 不艮率，母一基材都必須在近似之 研磨條件下研磨，可是—敕知m命上 正組研磨墊的機械特性卻是不盡 相同的。此外’研磨時制妒 ^ 产 I祆衣境的改變（如溫度及酸鹼度 等）都會使研磨墊的特性改 注改4，並使其性能降低，因此每 一基材所使用之墊的機械牿怕σ欠 啊楝特性疋各不相同的，基材表面的 特性也就有其變異性存在。 傳統研磨塾的另一者吾田喜炎甘冰 Υ里因素為其對漿運送的效率。某 些研磨塾並不能有效或均 \ 1习地對漿加以運送，對具有固體 非多孔之研磨表面而言更县^ + 將 丈疋如此漿不能被有效運送所造 成的缺點是不能得到均句的麻外里 _ ^ 』j的研磨效果，這時可以在研磨墊 上加上孔洞的方式來達到改善漿運送效率的效果。 之 發明目的及概述： 一般說來，本發明之一樣態在於提出一種化學機械岍 磨方法。在該方法中，一基材與一材料接觸，其中該材料 包含有纖維網及黏著劑’其中黏著劑固定纖維於該網中； 一研磨漿送至基材及茲材料之間的介面處，而該基材及該 材料間有相對之移動。在該材料中，黏著劑結合在纖維當 中，並在網材之纖維間的縫隙處留下孔洞，其中纖維及黏 著劑使材料具有脆弱之結構。 依本發明加以實施時可得到以下之一或多項特性。該 纖維及該黏著劑形成之材料的張力模數可大於約1()5psi , 請 閲 之 注

事3 r 頁 I 訂 第5頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2ΐ〇χ297公釐） 486407 A7 B7 五、發明説明（） 如大於3 X 1 〇5psi。由該纖維及該黏著劑形成之材料延長的 程度可小於約5%，如小於2%(如在斷裂前小於1%)。該材 料在被壓縮時可忍受有彈性形變’其中纖維可包含纖維素 (如亞麻、棉或木或聚醯胺（如芳族聚醯胺）），而黏著劑可 包含樹脂（如酚樹脂）°材料中纖維與黏著劑之重量比可為 約1 :1至2 :1，其中孔可佔去材料體積的一半。該纖維之 方向在該材料中大致為任意排列。該材料包含下列之一或 多者··石墨、鈣之c鹽（celite)及一彈性體。 在另一樣態中，本發明係關於一種化學機械研磨方 法，其中一半導體晶圓與一自動制動或牽握墊接觸，一研 磨漿則加至該晶圓及該墊之間的介面處，該兩者之間並存 有相對移動。 在另一樣態中，本發明係關於一種對一基材進行化學 機械研磨之物件。該物件中有一層研磨材料及一研磨表 面，其中具有纖維網及黏著材料，而該黏著材料負貴將該 纖維固定在該網之—中；而該研磨表面與基材接觸、並對基 材加以研磨。黏著材料結合在纖維當中，並在網之纖維間 的縫隙處留下孔洞，其中纖維及黏著劑使材料具脆弱之結 構。 在另一樣態中’本發明係關於一種研磨一基材之物 件。該物件包含一研磨材料層及一研磨表面，研磨材料層 中則具有纖維網及黏著材料，其中該黏著材料將該纖維固 定於該網中，而該研磨表面則與一基材接觸、並對該基材 加以研磨。黏著材料結合於纖維中，並在纖維網縫隙中留 (請先閱讀背面之注意事項再本頁) —裝· 0, 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 486407 A7 ______ _B7___ 五、發明説明（） 下孔洞。至少黏著劑必須是足夠脆弱的，那麼一基材及該 研磨表面之間相對移動產生的一橫向力就能夠使纖維分 散開來，並使表面處的黏著材料從該研磨材料層中剝離開 來。 在另一樣態中，本發明係關於一種研磨一基材之物 件。該物件包含一研磨材料層及一研磨表面，其中具有纖 維素網及g分樹脂’該紛樹脂能將纖維固定於該網中，而 該研磨表面與一基材接觸、並對該基材加以研磨。 在另一樣態中，本發明係關於一種化學機械研磨設 備。該設備中具有一研磨頭，用以固定一基材；一研磨墊 及一漿提供口，用以將研磨漿分散至研磨墊上。該研磨墊 包含網材及黏著材料，其中該黏著材料能將該纖維固定於 該網中。該黏著材料結合在該纖維當中，並在纖維網之間 的介面處留下孔洞，且該纖維及該黏著材料能使該研磨墊 具有脆弱之結構。 本發明貝施時可包含以下特性。研磨塾可固定至一可 旋平檯之一表面。該設備可具有複數個噴嘴，以將一洗淨 落液喷灑至該研磨墊上，其並可將研磨漿移離該研磨墊之 外。該設備同時還可包含複數個噴嘴，以將空氣導至該研 磨塾上，並將该洗淨溶液移離該研磨聲之外。 在另一樣態中，本發明係關於一種形成一研磨材料之 方法。在该方法中，一種液態黏著材料與纖維混合而形成 一漿。該漿被乾化以對該黏著材料加以硬化，並因此形成 複合材料，泫複合材料中的纖維網為黏著材料所固定， 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X29^公釐)—--~ (請先閲讀背面之注意事項再 •i4· 本買} 、11 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 斗504U/ Α7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

486407 A7 _B7_ 五、發明説明（） 至該墊之上’以將漿從該孔洞中移除。一氣流被送至該研 磨墊上，以將該洗淨液體從該墊中移除。 本發明之優點如以下所述之一或多者。研磨整可以傳 統汽車牽握及制動墊業中所用之技術製成，其製造成本 低。研磨塾本質上可以是長壽命的，並且不需加以調節。 因此，研磨設備中不需要調節設備的存在，研磨設備的成 本及衩雜度因此降低。若研磨塾被加以調節，其可利用另 一台研磨墊，而不需以一鍍鑽石之桌為之，如此調節裝置 的成本得以降低。研磨墊在其被磨開時可提供均勻的材料 特性’因此能在塾的壽命期間内提供均勻的研磨速率。研 磨墊不可能刮壞基材。研磨墊可加以潤濕，並可在沒有凹 溝或穿洞的條件下有效對漿進行運送。研磨塾可在無次轨 的條件下支撐至一平檯。較諸傳統墊而言，本發明之研磨 塾可在較大之溫度範圍内保有熱穩定性，因此能提升研磨 之均勻度。研磨塾的粗糙度或表面磨擦力可足以提供令人 滿意的研磨速率。 本 後 圍 範 請 中 。 利顯 專明 及加 示更 圖得 、 變 明會 說將 細點 詳優 之及 下徵 以特 過它 讀其 閱之 明 發 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 明 說| 單 簡 式 圖 第第第 圖 意 示 解 分 。 份圖 部意 、 示 視視 前侧 的面 備剖 設的 磨墊 研磨 械研 機之 學明 化發 i 本 為為 圖圖 1 2 示 側 面 剖 的 材 基 之 磨 研 所 墊 磨 研 之 圖 2 第 為 正 1 ο 為圖 圖 A4 \/ Ns C|ΐ 襟 家 I國 I國 I中 一用 I釐 公 7 9 2 486407 A7 B7 五、發明説明（） 第4圖為第1圖之研磨墊的製造方法流程圖。 第5圖為一具有凹溝之研磨墊的上視示意圖。 第 6圖為延伸於一研磨墊上之一漿/洗淨液臂的側示意 圖。 第7A圖為一研磨設備的上視示意圖，其中包含一調節裝 置。 第7B圖為第7A圖之調節裝置的側視圖。 第8 A及8 B圖為研磨墊的表面結構圖，兩圖分別為放大 40倍及200倍所得之結果。 圖號對照說明： 1#. (請先閲讀背面之注意事項再本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 10 研磨設備 14 研磨台 16 基材轉移台 18 旋轉座 20 研磨頭 22 可旋轉平檯 30 基材 40 漿/洗淨液共用提 42 漿提供管 44 噴嘴 46 空氣噴嘴 50 調節設備 52 震盪手臂 54 調節頭 56 研磨材料片 100 研磨塾 102 纖維網 104 黏著材料 106 空洞或孔 108 粗糙表面 108, 頂表面 110 平檯（研磨墊體） 110, 研磨塾 112 纖維碎片 120 黏著膠帶 140 凹溝或穿洞

、1T 第10頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 486407 A7 B7 五、發明説明（ U月詳細說明： 首先請參閱第1圖，其中一研磨設備1 〇包含二如 〜1固鹤 立操作的研磨台14、一基材轉移台16及一可旋轉之 旋轉 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 座1 8，其中旋轉座1 8控制四獨立旋轉之研磨頭2 〇 日勺動 作。在美國專利5,73 8，5 74中有類似該種研磨設備 述，其完整内容被併入本案中以供參考。 每一研磨台14都包含一可旋轉平檯22，且都各支於 一研磨墊1 0 0。研磨墊1 0 0係以為樹脂黏著劑固定之纖維 所組成，以下將有詳細之描述。 實際操作中，一基材30為轉移台16載至一听磨^ 二員 20，該旋轉座18接著將基材30移動通過一或多研磨二 1 4，最後並將被研磨過之基材送回轉移台1 6。每一研磨5員 2 0負貴基材之接收與固定，並利用將該研磨螯1 〇 〇壓至兮 上的方式對其加以研磨。研磨時’研磨頭會旋轉並橫向或 輻射向震盪。 請參閱第2圖。研磨墊100包含兩主零件：任意方向 交錯之纖維網1 0 2及一黏著材料1 〇 4，其中該黏著材料1 〇 4 結合在該纖維1 02當中，並將該纖維固定於網中。研磨塾 1 〇 〇具有一粗糙表面1 0 8 ’其在基材研磨時與基材相接觸。 該研磨材料可使用在一圓形研磨塾中，其中該研磨餐利用 一防水雙面黏著膠帶1 2 0接附至一可旋轉平檯2 2，因此該 研磨材料可形成一單層墊，亦即其可不需要可壓縮次塾的 存在。 纖維1 0 2以在研磨中為不活潑的材料所組成，而在黏 f請先閲讀背面之注意事項再 訂' 486407 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ------- B7五、發明説明（]~~ " ~ 著材料1 04同時存在及曝至研磨或調節環境之剪應力下， ^4 維 10 2 — An. —般是脆弱的。例如，纖維可以由有機材料形成， 士 4、准素（如亞麻、棉或木）；其也可由聚合材料形成，如 水酶胺（如芳族聚醯胺（如Aramid™))。聚醯胺纖維係為 DUP〇lU公司所製者，其中至少有85%的氨基化合物鏈直接 接附方；兩芳香族環之間。纖維在網中可以是任意方向性 的且/又有沿任一特定軸的傾向。纖維的長度可在約5 0 及1 000微米之間變動，如介於100及500微米之間；而 纖維的切面直徑則可在約5至5 0微米之間變動，如介於 10至30微米之間。 黏著材料1 〇 4同樣由在研磨過程中不活潑的材料組 成’其在曝至研磨或調節環境之剪應力中通常為脆弱的。 例如’黏著材料可為一多孔聚樹脂，如一酚樹脂或環氧基 樹脂。然而，黏著材料i 〇4主要係與纖維黏附、且不會形 成固體塊，因此能在纖維1 02間留下相當大的空洞或孔 106 〇 由於纖維1 0 2及黏著劑1 〇 4質地都算脆弱，所以與傳 統研磨塾相較起來兩者形成之研磨墊的表面結構也是相 *脆弱。簡言之’研磨墊表面是一種任意方向排列之纖維 所組成的粗糙軟墊。由於研磨墊質地脆弱，因此其張力模 數相當大，而其塑性形變相當小（與傳統非固定研磨粒子 研磨墊之例相較而言，如IC-1 〇〇〇或Suba-iv)。此外，複 合研磨墊質地脆弱，也就是說加以磨擦力時容易碎開，如 在研磨或調節環境中接觸剪應力時。當了解的是研磨塾在 - ___ 第12貫 本紙張从適用中國國家標準（（：呢)八4胁（210/297公釐)' " "' (請先閲讀背面之注意事項再 —裝J 本頁 、-口 線-- 486407 A7 B7 五、發明説明（） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 研磨時的易脆性只會發生在微細範圍 ’所以不見得吾内 眼在研磨及調節時觀察得到脫落現象才 、疋叫 舟件上是脆弱，不 過當研磨墊以刮鬍刀片稍微刮 、 丨疋一疋可以觀察出 其脆弱性的。 ^ T' 然而，縱使墊本身是脆弱的，作士 1-工洞及黏著材料還是 可以使塾具可屢縮性，以適用於化學機械研磨上。更特定 說來，當一力往下施加於墊上時，其中的空洞會消失而使 塾變得可壓縮，同時纖維之間的黏著材料鏈結也不會被破 壞，因此研磨材料在壓縮時得以容忍彈性形變之存在。 研磨墊100的某些特定研磨特性係由纖維102的組成 及硬度與黏著材料104、纖維102量、纖維102之尺寸及 形狀，塾中孔的尺寸及形狀與製造過程所決定。在一具酉分 樹脂及纖維素的研磨墊中，纖維材料與黏著材料之比可為 約1:1至2 :1，亦即重量百分比約為1. 5 : i，而其中空洞i 〇 6 所佔有的體積可以達至約一半。一般說來，黏著材料在製 造過程中增加其硬化程度可使之變得更脆弱，而較少的硬 化程度則有相反的結果。一般說來，少量纖維配以較鬆散 的纖維結構能夠增加研磨墊的表面磨擦力及研磨速率。相 反地，纖維結構較密實則會使得研磨墊的表面磨擦力減 少，研磨速率也隨之下降。 若研磨墊的表面磨擦力欲更進一步加大，這時可以在 黏著材料中加以少量之彈性體材料達成目的’如橡膠（如 樹乳橡膠等）等。如此，不僅研磨整能具有較南的表面磨 擦力，且在研磨及調節期間受基材帶來之橫向力影響之 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（2丨〇'χ297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再本頁) —裝. 訂 線— 486407 A7 B7 五、發明説明（） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 下’研磨勢的脆弱性依然能維持至足夠 j 4及。其Έ：可加 入的添加物包含石墨，用以使墊之密度變得更大、： 研磨性；躬之C鹽（celite)(如石夕蔆土签、丨 、 ’、 未寺）則可維持纖維網材 中的多孔性。添加物在黏著材料中可以 &』’合忮或不可、、容 性者，某些添加物還可整合入纖維體中，而非散体於黏著 材料中。 由於墊材質地脆弱，纖維102及黏著材料1〇4很容 散開’亦即靠近塾1〇。表面1。8處的纖維及黏著材料： 研磨塾體110中剥離開來。不過，由於塾具可壓縮性: 以纖維仍會留在網基中，而不會因壓縮力而從研磨墊體 分離出來。例如’第3圖中的基材丨。在研磨而通：： 墊100的表面時都會產生一下壓力FD 中下歷力FD會使得基材正下方處受到直接=FL當 其中也會有彈回區。另一方面，由於墊材相當脆弱，所 橫向力FL會使纖維102的碎片112及黏著材料刚脫 研磨墊體，墊上的極薄層於是就被剪力扯開。這種狀況 能是因各獨i纖維斷開、或是由於纖維間的化學鍵斷開 致。然而’前文已提及研磨墊表面的斷開只會發生在極 微的範圍上，也就是說墊上的扯開情形不是一定可靠肉 觀察得到的。 由於整材之一致性及等向性相當均自，且纖維ι〇2 以相當均勻之密度及任意之方向散佈於墊中所以在 墊上表面處仍可維持很均勻的機械特性。因此，研磨 其壽命期限之内應具有均勾的表面磨擦力，如此研磨 易 從 所 中 磨 其 以 離 可 所 研磨 整在 速率 ---------：-->裝_^| (請先閲讀背面之注意事項再頁) 訂

線丨 第14頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（） 就能顯得相當均勻’這對於處理單—晶圓及整 況皆然。此外’由於研磨塾材料被扯開，塾上的 ^ 此自動翻新’此時研磨整就不需加以調節。此外，研^ 由纖維素纖維及紛樹脂黏著劑組成者可具有敎 ^土 即在不同溫度時其機械特性的改變不致影響“研磨： 性’這種溫度變動但不影響研磨特性的溫度範園要 研磨墊者為大。 奴傳統 研磨墊1〇0可以由熟知汽車牽握或制動墊之製造技 者所熟知之技術而形成。事實上，傳統汽車牽握或制 可適用於化學機械研磨上，也就是說該習用結構可用於 用途上。冑參閱g 4 ®。圖中纖維基的形成方法 Fourdnmer万法類似。首先，加以纖維之製備（步驟 其中纖維素纖維可以利用對亞麻、柿、木等以機械方式 成漿而形成。芳族聚醯胺纖維係得自於Dup〇nt公司者 該纖維與-種如黏著材料溶液（如酉分）相混合，兩者:成 混合體並與-種黏著#料得溶於纟中的〉夜體（如酒精） 合，以形成一種液體漿（步驟62)。該液體漿接著沉積= 掩蔽物或一連續帶上（步驟64)。當該液體乾凋後，溶液 蒸發，而黏著劑會固化或形成相當脆弱的樹脂黏著料 如酚樹脂等（步驟66)。該材料接著就被擠壓，以將過 液體擠出，並在纖維之間形成弱化學鍵結（步驟68)。 第5圖中，研磨墊1〇〇，表面可在其與基材表面接觸 前及/或接觸當時加以組織結構化。更特定說來，凹溝 洞140可以形成在研磨墊的頂表面1〇8,之内。在—種 術 墊 與 製 之 )混 會 多的 之 或穿 實施 (請先閲讀背面之注意事項再本頁} —裝· 訂 第15頁 本紙張从適用巾關家標準（⑽丨( 21()χ297公董 486407 A7 B7 五、發明説明（） 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 做法中，凹溝14 0分別如σ π 都疋同心圓’其深度約為0.02吋、 寬度..々為0 · 1 0吋、而其間的間距則為〇 2 5吋。不過，凹 溝和穿洞不是必要的’因為裝可以陷阻於纖維網的孔108 中，並可為研磨墊所帶送。 第6圖中化學機械研磨設備1 〇之每一研磨台可包 。種水/洗淨液《共用提供臂40 ’其能將該兩物體提供 至研磨塾100的表面之上。槳/洗淨液臂40可包含一或多 ’I： k供s 42 ’而些f 42則與漿分送系統相連，以將裝 32提供至研磨墊表面上，一般說來漿的提供量以能潤濕整 個研磨墊為原則。漿/洗淨液臂4〇同時包含數個喷嘴44， 以能提供高壓喷出之洗淨流體，如解離子水等。洗淨流 喷流可在每一研磨循環結束時對研磨墊加以高壓洗淨， 將使用過的漿及研磨墊上的研磨碎粒移除。漿/洗淨液 40同時可包含數個2氣噴嘴46，用以將高壓噴氣流導 研磨墊，以將研磨墊上的洗淨流體噴除，並避免在下一 磨循環時漿被稀釋。另也有不同的做法，即將噴嘴 接至洗淨流體源及加壓之氣源，以對研磨墊加以噴灑洗 及氣體沖淨；或可連接至一真空源，以將洗淨流體從研 墊上吸除。 第7A及7B圖中，化學機械研磨設備1 〇的每一平 都包含一調節設備50，每一墊調節設備5〇都具有一震 手臂5 2，該手臂5 2用以握住獨立旋轉之調節頭5 4。一 與上述相似的調節設備可見於美國專利申請案〇 9 / q 5 2 中的描述，在此將其全部内容併入以供參考。研磨塾可 體 以 臂 入 研 連 淨 磨 臺 -種 ,798 在 (請先閲讀背面之注意事項再本頁) |裝- 訂 線丨. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明説明（ 其需要維持固定條 ^ 蚀件時加入調節設備，以維持均勻的研麼 狀態。此外，士固妒击 ㈣印動作在研磨墊剛啟用時也需使用， 此時圓形研磨材料 μ竹片56也可固定至調節頭的底側。在每 際故作中，調節頭$ X p巧54會為臂52控制掃過研磨墊1〇〇上， 其中調節材料5 6 Tf /、 打Μ頂住研磨墊1〇〇。因此，對研磨墊的調 不需以昂音的播I濟 ^ 纘石碟片為之，任何與研磨所用·之相同材料 都可用於勢之^固雜 P P。一般說來，脆弱研磨塾的調節可為研 磨設備裡的其它設備來處理。例如，若研磨頭包含一底側 ::有凹溝(供漿移動用)的固定環，那麼凹溝的尖銳角就可 對研磨塾加以調節，I因此改善研磨速率。 在一實驗中，一種，，淡棕色，，纖維材料係得自於 、 A司 其由紙或务族聚酿胺纖維加於樹脂中形 成。該材料被切成一 2〇叶直徑㈣，厚度約為〇 〇4 口寸， 並被附著至一 MIRRA®研磨機器的一平檯，其中平檯的雙 面都有黏著劑。塾中沒有任何的凹溝，在研磨之前並加以 *壓水洗淨，該墊並具有良好的可潤濕性。一經過圖案化 之晶圓在一 Titan Head™上為Rodel SS-12漿及2psi的基 材壓力研磨，此時平檯的旋轉速率為93rpm，而研磨頭的 旋轉速率為87rpm，其中不加以任何調節動作。結果，研 磨塾很成功地對基材進行研磨，所得之平坦性（晶圓内之 不均勻度）並優於利用傳統IC- 1 000/Suba-IV塾堆叠結構 者。 在另一實驗中，以上述之條件對一系列基材進行研 磨’其中這些基材包含有具一熱氧化層的，，空白，，晶圓及經 (請先閲讀背面之注意事項再本頁) • «flu 1 -- I · —裝. 訂 第17頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 486407 A7 B7 五、發明説明（ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 時（與傳、统研磨塑•材相較而言）即稱之為脆弱材料，亦即其 在破裂前所具有的彈性或塑性形變程度小於5% “ 可。例 如，研磨墊在破裂之前的延長度小於約3%、小於约、 甚或小於約1%。研磨墊100的張力模數可大於 1 ^ p S 1 , 如大於2x10，而其彎曲模數大於5x：1〇4，如大於ίο、" 另有一項可用以指出材料是否為脆弱的指標，那就是張力 點（即材料斷裂時的力道或壓力）是否與讓渡點（即材料〜 始形變所受的力道或壓力）並不明顯不同（如研磨墊材之 僅有小於5%的差異）。因此，研磨墊材的讓渡點與張力 應該是要大致相同，其中的差異可小5%，如小於1 %者 以上之延長度、讓渡點、張力點及張力模數的測試可以％ ASTM D3 68中進行，而彎曲模數測試則可在ASTm 中進行。 脆弱研磨墊1 00可用以研磨金屬（如銅）、介電質（包 氧化物及氮化物）（如矽之氧化物）及半導體（如矽）。化學 械研磨設備1 0之多平檯架構在利用脆弱質地之研磨 1 00時可進行多種的研磨製程。在一種典型實施做法中 基材在最初的兩研磨台上以質地脆弱的研磨墊加以 磨，而最後則以傳統的軟研磨墊為之；另有不同的做法 那就是以質地脆弱的研磨I當作第一研磨平檯，接著再 傳統標準研磨墊或具固定粒子之研磨墊當作第二平檯； 以上兩者順序又換的方式為之。 上述之說明僅為本發明中的較佳實施例，而非用 限定本發明之範圍，故利用這些實施例所進行的修改 間 點 在 含 機 墊 研 以 或 以 或 f請先閲讀背面之注意事項再填W4頁) —裝.^^1 -訂

第19T 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 486407 A7 B7 五、發明說明（) 更動都不脫離在所附專利範圍所言明之範圍外，本發明 之範圍當以後述的專利申請範圍為基準。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . ^—訂---------線 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 第20頁 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 486407 A8 B8 C8 __ D8 ----—一________ —_ 六、申請專利範圍 1 ·種化學機械研磨之方法，該方法至少包含下列步驟： 使一基材與一材料接觸，其中該材料包含纖維網及 黏著劑’其中該黏著劑將該纖維固定於該網中，該黏著 劑則結合在該纖維中，以在該網之纖維間的縫隙處留下 孔洞’其中該纖維及黏著劑使該材料具有脆弱之結構。 2·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中由纖維及黏著 劑形成之材料的張力模數大於約105psi。 3 ·如申請專利範圍第2項所述之方法，其中張力模數大於 約 3xl〇5psi。 4·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中以該纖維及黏 著劑形成之材料在破裂前延長程度小於約5 %。 5.如申請專利範圍第4項所述之方法，其中研磨材料在破 裂前延長程度小於约2 %。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 6 ·如申請專利範圍第5項所述之方法’其中研磨材料在破 裂前延長程度小於約1 %。 7 ·如申請專利範圍第1項所述之方法’其中材料在壓縮時 有彈性形變的發生。 Jgzis----- --- 本紙張尺度適财關家標準（CNS ) A4祕（2^297^ ) 486407 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A8 B8 C8 D8六、申請專利範圍 8 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中纖維包含纖維 素。 9.如申請專利範圍第8項所述之方法，其中纖維由亞麻、 棉或木形成。 1 0.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中纖維包含聚醯 胺。 1 1 .如申請專利範圍第1 0項所述之方法，其中纖維由芳族 聚酿胺形成。 1 2.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中黏著劑包含樹 脂。 1 3 .如申請專利範亂第1 2項所述之方法，其中樹脂包含酚 樹脂。 1 4 ·如申請專利範圍第1項所述之方法，其中材料中纖維與 黏著劑之重量比約為1 :1至2 :1。 1 5.如申請專利範圍第1項所述之方法，其中孔佔去該材料 約一半的體積。 請 先 閱 讀 背 ιέ 意 事 項 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 486407 A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 16·如申請專利範圍第1項所述 、义万去，其中纖維在該材料 中的方向大致為任意的。 1 7 ·如申請專利範圍第1項所述之 万去，其中材料包含一或 多個下列物質：石墨、辦之C鹽及彈性體。 18. -種化學機械研磨之方法，該方法至少包含下列步驟： 使-半導體晶圓與-自動制動或牽握墊接觸； 提供-研磨漿至該晶圓及該墊之間的介面處；及 提供該晶圓及該墊之間的相對運動。 19. 一種對一基材進行化學機械研磨之物件該物件至少包 含： -層研磨材料，具有一纖維網及一黏著材料，其中 茲黏著材料將該纖維固定於該網中，並結合於該纖維 中，以在該網之纖維間的縫隙處留下孔；及 一研磨表面，用以接觸並研磨一基材； 其中該纖維及該黏著材料使該研磨材料具有脆弱之 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 結構 2 0 · —種對一基材進行研磨之物件，該物件至少包含·· 一層研磨材料，具有一纖維網及一黏著材料，其中 該黏著材料將該纖維固定於該網中，並結合於該纖維 中，以在該網之纖維間的縫隙處留下孔；及 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X：297公釐） 486407

   A8 B8 C8 D8 申請專利範圍 一研磨表面，用以接觸並研磨一基材； 其中至少該黏著材料為質地足夠脆弱者，以致在一 土材及▲研磨表面間相對運動所產生的一橫向力能使 Θ纖維分散開來，而在該表面上的黏著材料則從該研磨 材料層中脫離出來。 • 一種對一基材進行研磨之物件，該物件至少包含： 一層研磨材料，具有一纖維素纖維網及一酚樹脂， 其中該紛樹脂將該纖維固定於該網中，該樹脂在該纖維 旁與之結合在一塊，並在該纖維網的縫隙處留下孔；及 一研磨表面，用以接觸並研磨一基材； 22. —種化學機械研磨設備，該設備至少包含： 一研磨頭，用以固定並持住一基材； 一研磨墊，包含一纖維網及一黏著材料，其中該黏 著材料將該纖維固定於該網中，而該黏著材料在纖維之 間與之結合，以在該網之纖維間的縫隙處留下孔’其中 該纖維及該黏著材料使該研磨墊具脆弱之結構·’及 一漿供應口，用以將一研磨漿分散至該研磨塾處。 23. 如申請專利範圍第22項所述之設備，其中更包含一可 旋轉平檯，其中研磨墊被固定至該平檯之一表面。 2 4.如申請專利範圍第2 2項所述之設備，其中更包含複數 第24貰 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297么） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本貢) I 4 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 486407 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 個噴嘴，用以將一洗淨溶液噴灑至該研磨墊之上，以將 漿從該研磨墊上移除。 2 5 .如申請專利範圍第2 4項所述之設備，其中更包含複數 個喷嘴，以將空氣流噴至該研磨墊之上，進而將該研磨 塾上的洗淨溶液移除。 26· —種形成一研磨材料的方法，該方法至少包含下列步 驟： 混合一液體黏著材料與纖維，以形成漿； 乾化該漿，以固化該黏著材料，並形成一複合材料， 其中該複合材料幫含一纖維網，而該纖維網為該黏著材 所固定，該黏著材料並結合在該纖維之間，以在該網之 該纖維間的縫隙處留下孔，其中該複合材料的質地相當 脆弱。 27.如申請專利範圍第26項所述之方法，其中更包含壓縮 該漿、以將液體從該研磨材料中移出的步驟。 28·如申請專利範圍第26項所述之方法，其中更包含沉積 該漿至一移動掩蔽物上的步驟。 29.—種化學機械研磨設備，該設備至少包含： 一第一研磨材料； _第 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

   486407 AS B8 C8 〇8 ------ ----------------------" "* 六、申請專利範圍 一研磨頭，用以固定/基材，並使該基材與該第〆 研磨材料之一表面接觸；及 一調節設備，具有一第二研磨材料，以可移動之万 式與遠第一研磨材料之該表面相接觸。 30.如申請專利範圍第29項所述之設備，其中更包含一蒙 分送口，用以將一研磨乘送至該第一研磨材料之該表 面0 3 1 .如申請專利範圍第29項所述之設備，其中更包含用以 在該基材及該第一研磨材料之間形成相對運動的裝 置。 3 2 ·如申請專利範圍第2 9項所述之設備，其中調節設備包 含一可旋轉調節頭，而該第二研磨材料則則接附至該可 旋轉調節頭。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圍橫 範 以 利用 專， 請臂ο 一 如含 第 向 包 備 設 節 同 。 中上 其料 ， 材 備磨 設研 之 一 d 第 所該 項於 動 移 2 3 觸 接 面 表 磨 法研 方一 磨第 研一 械與 機材 學基 化一 種使 騾 步 列 下 含 包 少 法 方 該 料 材 磨 研 1 含 包 面 表 磨 研 \ 第 該 中 其 及 動 移 對 相 的 間 之 面 表 磨 研 該 及 材 基 該 成 形 I張 紙 準 榇 家 國 國 中 用 適 第 釐 公 7 9 2 486407 A8 B8 C8 D8 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

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