TW522075B - Polishing pad with a transparent portion - Google Patents
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Description
522075
本發明關於利用一拋光墊拋光半導體基材，該拋光墊具 有一傳導光束之透明部分，當拋光基材時，光束係由半導 體基材表面反射。 口人進一步瞭解半導體基材之坶光係利用化學機械式拋 光CMP)，此拋光動作以CMp將一層金屬自金屬之底層障礙 薄層處清除，且進一步將障礙薄層自半導體基材上底層電 介層處清，，其在做為基材之電介層上形成一平滑之拋洗 表面，連績之材料層在電介層上製造且形成精確尺寸之相 互連f電路，其置入與拋光表面同樣高度之凹槽中。 1^^6，074, 287號專利揭示一種已知之拋光塾，其用以 拋光半導體基材。此拋光動作由拋光墊上拋光表面所完 成，其係配合拋光墊與半導體基材界面處之流體拋光合成 物。該拋光墊至少一部分對光束為透明的，以便傳導光束 入射在半導體基材表面上。光束傳送一光學訊號，其入射 在半導體基材表面上，並自該表面處反射。當光學訊號因 拋光而移除時，光學訊號係關於基材層厚度變化之編碼資 氘。反射之光照射至一偵測器，偵測器監控著此資訊之光 學訊號。此外，偵測器亦監控著端點偵測（EpD)之光學訊 唬，知點偵測表示尾端點之發生，由於偵測器得知基材層 之移除動作已完成’拋光動作在該端點處停止。 由於拋光墊拋光表面由平滑狀況開始變化，其造成一問 題。拋光表面之輪廓具有頂點及凹處，其包括粗糙之表面 構造及平滑表面。此一輪廓加強了拋光磨耗以及將流體拋 光合成物均勻的分佈在拋光墊與半導體基材之界面處。抛
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，塾表面上之頂點及凹處改變了表面之方位，故光束以不 同之角度入射在該表面上，其取決於入射點處表面之方 位此外，拋光墊表面因拋光半導體基材而磨損，务改變 、貝”沾及凹處以及表面之方位。拋光表面之輪廓變化使入 射光束散射，其非吾人所欲見且使光學訊號衰退以及光束 方向錯誤。 另問題為拋光墊及流體拋光合成物在其界面處交匯， 由於拋光墊及流體拋光合成物在界面處之折射角度差異 性，光束將產生散射。因此，其有必要使拋光墊透明部分 之光束在界面處之散射降至最低。 本發明利用一拋光墊透明部分之表面將界面處之光束散 射降至最低，本發明包含一拋光墊用以拋光半導體基材， 該拋光墊至少一部分對光束而言為透明的，且透明^分之 折射率近似流體拋光合成物之折射率，其差異性小於數個 百分比，該流體拋光合成物係用在半導體基材拋光使光束 之散射降至最低。 此外，本發明包含一方法，其用以調整拋光半導體基材 之流體拋光合成物之折射率，該方法包括：在溶液中加入 非活性鹽以調整拋光合成物之折射率，小於數個百分比， 其近似物拋光墊透明部分之折射率。 n 本發明另包含一流體拋光合成物，其用以抛光半導體芙 材且其折射率可調整’差異小於數個百分比，以近似抛^ 墊透明部分之折射率，該拋光墊運用於半導體美材之抛 光，其使拋光合成物與透明部分界面處之光束散射降至最
% 5 1 ' -^ -- 522075 五、發明說明（3) -—-- 低。 本發明具體實施例以範例加以揭示，其係參見下列詳 述 ° 拋光墊之透明部分包括但不限定於一或多個us第 6，1 71，1 8 1號專利所揭示之拋光墊完整透明部分，一 5, 6 0 5, 760號專利詳示之完整透明拋光墊，以及一做為心 口之透明部分，其包括一安裝在usf5,6〇5,76〇號專利= 揭示拋光墊開口中之透明材料塞子以及一複數層拋光墊之 透明層，該專利皆為本案說明書所參考列舉者。透明部分 係安裝在拋光墊之拋光層中，該拋光墊具有許多拋光層。 拋光墊一拋光表面連續伸展在拋光墊之透明部分及其餘部 位上。 拋光塾之拋光表面由平順之狀況開始變化且具有頂點及 凹處之輪廓’其包含一或多個不同之構造但不限定於多孔 表面’粗糙表面以及具有凹槽之表面。在一具體實施例 中，透明部分之表面輪廓具有如us第5, 489, 233號專利所 揭示之表面構造或圖樣。此一輪廓欲達利一或多個下列目 的，其包含但不限定於：加強拋光磨耗，以及將流體拋光 合成物均勻的分佈在拋光墊及半導體基材之界面處。拋光 塾表面上頂點及凹處改變了表面之方位，因此光束以不同 之角度入射在該表面上，其取決於入射點之表面方位。此 外，拋光墊表面因拋光半導蟓基材而磨耗，其改變了頂點 及凹處而使表面之方位產生變化。因此，拋光表面之不同 輪廓造成光束之散射。散射並非吾人所欲見，因為藉由光
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束所傳送之光學訊號衰退且光束之方向錯誤。故其有必要 使表面構造頂點及凹處所造成之光緣傳送變化（散射） 失（衰退）降至最低。 $胃 抛光墊之背面與一拋光裝置之滾筒接觸，拋光墊係直接 或藉由一中間底墊安裝在該滾筒上，拋光裝置之細節揭示 於歐洲第EP07471 67之EP963041 1 8號專利申請案中。抛光 塾之抛光表面在抛光過程中施加一作用力在半導體美材 上，流體拋光合成物在拋光過程中分佈於拋光墊與半導體 基材之界面處。拋光合成物為液態溶液，其包含但不限定 於一或多種金屬氧化劑以及金屬離子複合劑，並與自半導 體基材處拋光而移,除之金屬化學反應。，根據一具體實施 例，拋光合成物另包含懸浮在液態溶液中之研磨顆粒。根 據另一具體實施例，拋光合成物不具磨耗性並配合具有研 磨料之拋光墊使用。根據另一具體實施例，拋光墊^拋光 過程中釋放研磨顆粒而懸浮在液態溶液中。 另一問題係由於拋光墊及流體拋光合成物沿著其界面處 交匯而造成光束之散射，其原因為拋光墊及流體拋光合成 物在界面處具有無法匹配之折射率。因此，其有必要在界 面處利用拋光墊透明部分使光束之散射降至最低。 本發明之拋光墊具有一固相之透明部分，其折射率與流 體抛光合成物之折射率僅有數個百分比之差異。本發明利 用拋光塾透明部分之表面使界處之光束散射降至最低，本 發明包括一拋光墊用以拋光半導體基材，該拋光墊具有至 少一部分對光束而言為透明的，且透明部分之折射率與流
522075 五、發明說明（5) 體抛光合成物之折射率差異性小於數個百分比，該流體拋 光合成物係運用於半導體基材之拋光過程中，拋光墊之表 面具有頂點及凹處，該凹處充滿著流體拋光合成物，該頂 ”、、占二凹處中抛光合物組合物形成一合成物抛光表面，其折 射率差” I'生]於數個比分比並使光束之散射降至最低。 ^抛光合成物為液態溶液且包含但不限定於一或多種金屬 氧化劑以及金屬離子複合劑，其與自半導體基材處拋光而 移除之金屬化學反應。氧化劑與複合劑之濃度可加以調整 並可改4其化學成分，其便與拋光移除之金屬合成物化學 ^ 卜 了添加氧化抑制劑並調整濃度，以便抑制半 導體基材電’丨體材料之姓刻及/或氧化。根據本發明之量 測私序可得知每個拋光合成物之折射率。 2光墊透明部分折射率之選定係取決於所量測之拋光合 f ί射率，根據一量測，透明部分之折射率1R約等於流 扎光合成物之折射率，此處所述約等於係指± 2·5%範圍 入二ί據其他量測，拋光墊透明部分之折射率與流體拋光 二^物折射率之差異係在〇1至2.5%之範圍中。在一具體 射】。0中，透明部分之折射率（IR]i明部與拋光合成物折 拋光合成物）之差異係在〇·1，〇·2，〇·3，〇 4，〇 5， ’〇·9，L0，1」，1.2 ，.14，.l 5， 之範 ^由1·8 ’h9，2.〇 ’2.1，2.2，2.3，2.4 至 2.5% 摩。圍=，其以在〇.1至1.5%之範圍中較佳，其以在〇 1至 之乾圍中為最佳。該差異亦可在0 〇1 ， • υ4，〇· 05，〇· 06，〇· 07，0·08，0· 09，〇· 10，〇 u，
第8頁 522075 五、發明說明（6) 〇·12，0·13，0·14，0.15，0.16，0.17，〇·18，〇·ΐ9 至 0· 20%之範圍中，其以在〇. 〇ι至〇· i 0%之範圍中較佳。 當流體拋光合成物大部分由IR為1 · 3 3之水份組成時，其 少部分在溶液中使IR具有不同之值，本發明拋光墊透明部 分之I R與流體拋光合成物之I r差異小於數個百分比，例如 IR 之範圍約為1· 30，1· 31，1· 32，1· 33，1. 34，1· 35 至 1· 36 ’本發明透明部分之IR透明部分宜約丨· 31至丨· 35，其以 約為1· 32至1· 34較佳，即約1· 32，1· 33或1· 34較佳，其以 1. 3 3為最佳。 具有固相中所需IR之拋光墊較佳材料揭示於第二版之聚 合物手冊（Polymer Handbook)第 111-241 至 III-242 頁，其 ^John Wiley and Sons ^mtersc ience Publishers'^' 1 975年所出版，編輯著為ut。吾 =體之任一聚合物折射 ： 度為P及折射係數r且藉由重量c之插錢，其為：早體之山 數其折射指*與密度有關且其中折射係 數為貝S折射係數以及Μ為分子重量。 包含該透明部分之材耝^ 7^ t 丙烯酸醋，聚（四氟化乙十m括但*限定於透明之氣化 (丙稀酸醋：，聚(四：(化四3%化，（七I化丙氧基)（丙基） 酸醋），聚（四氣化乙烯），七氣化乙乳基）（丙基）（丙烯 (九氟化戊基丙稀酸贈）以及' 氣化己基丙浠酸醋），聚 (丙基)（丙稀酸醋）。及聚(四氣化-3-(三氟化甲氧基)
第9頁 522075
透明部分係利用任何已知之聚入 透明以及液相中配製以提供上述；：二：製成’即固相中 述固相㈣。該材料之範例包括以提供上 醋，丙稀酸，乡元碳酸醋，耐隆一，於聚，基曱酸 偏二氟乙烯，聚醚楓，聚苯乙烯，取3 ’聚氣乙烯’聚 透明部分之製造係利用聚合物之模聚四氣己稀。 加工聚合物至所需之尺寸及厚或：壓，以及燒結或 5,6。5,76〇及6，171，181號專利中，節揭示於㈣ 列舉者。 -專利中其為本案說明書所參考 抛光塾-具體實施例包括-拋光層及一被覆層，該抛光 層為聚乱基甲酸酯層，例如位於德拉維爾州（Delaware)， 紐渥克（Newark)市之Rodel， Inc·，公司所製造之材料 IC 1 0 0 0，該被覆層為較不具彈性層，例如位於德拉維爾 州’紐渥克市之Rodel， Inc·，公司所製造之材料Suba IV。撤光層具有一拋光頂面及一底面，被覆層具有一頂面 及一底面，拋光層及被覆層通常利用壓感式黏著劑接合在 一起0 在一具體實施例中，拋光層及被覆層對190至3500十億 分之一微米波長為不透明的，其係具有重疊之開口。透明 部分可僅位於拋光層開口中，或拋光層及被覆層開口中。 當透明部分僅位於拋光層開口中時，被覆層中開口尺寸宜 小於抛光層開口尺寸’以提供一^配合該透明部分之支撑 座。
第10頁 522075 五、發明說明（8) 拋光墊宜包括聚合物陣列，其由氨基甲酸酯，三聚氰 胺，多兀酯，聚楓，聚醋酸乙烯酯，氟化烴以及類似物， 與其混合物’其聚物及接枝物所組成。聚合物須具有足夠 之硬度及強度以防止在拋光操作中產生磨損，聚合物陣列 包括氨基甲酸酯聚合物，其由多元酯為基礎之液態氨基曱 酸酯所形成，例如AdipreneTM系列產品，其可自康州米多 堡（Middlebury)市之 Uriir〇yal Chemicai c〇·， lnc·公司 所購得。液態氨基曱酸酯範例包含約9至9 · 3 %重量之自由 異氰酸鹽’其他具體實施例包含不同之異氰酸鹽衍生產品 及初期聚合物。 一液態氨基曱酸酯範例與多功能之胺，聯胺，三胺或多 功此氫氧基複合物或混合之多功能複合物反應，該複合物 例如氨基曱酸酯/尿素交鏈網路中氫氧基/胺，以便形成尿 素環及加工/交鏈聚合物網路。該液態基曱酸酯範例與 次甲基一叉（2一氣苯胺）（"M〇CA")，其可為密西根州 炎德：ir(Adrian)市之Anderson Development Co·公司所販 售之產品CURENE㊣442。 /抛光材料之輪廓為長方形薄層或在模鑄裝置中製造，所 形成之物件係切割，切片或加工至所需之任何厚度或形 狀雖然所揭示之透明部分係兩層堆疊之拋光墊，其亦可 利用單層抛光墊，其拋光層中無被覆層，或利用堆疊之拋 光塾’其包括兩層以上。 已知之抛光墊對19〇至3 50 0十億分之一微米波長為不透 明的’其折射率大於約丨· 2 4至丨· 5，此外該拋光墊對新發
522075 五、發明說明（9) 展之放射裝置為透明的，該裝置發射之光速波長係在1 9 0 至3 5 0 0十億分之一微米範圍外。因此，本發明另包含一流 體拋光合成物，其用以拋光半導體基材且其折射率可調整 與已知拋光墊透明部分之折射率差異小於數個百分比。此 一調整使透明部分之折射率與流體拋光合成物折射率之差 異係在或小於0. 1至2. 5%之範圍中。在一具體實施例中， 透明部分之折射率（I R g μ 與抛光合成物折射率（I R & %合& 物）之差異係在 0 · 1 ，0 · 2 ，0 · 3 ，0 · 4 ，0 · 5 ，0 · 6 ，0 · 7 ， 0. 8，0· 9，1 · 0，1 . 1，1 · 2，：L 3，：I · 4，：L 5，l·· 6，：L 7 : 1 . 8 ，：L 9 ，2 . 0 ，2 . 1 ，2 . 2 ，2 · 3 ，2 . 4 至 2 . 5 % 之範圍中 〇 吾人可在溶液中添加非活性鹽而調整拋光合成物之I R， 例如硝酸鉋及/或碘酸鉀，其與拋光合成物之其他成份不 會產生化學反應，亦不會與半導體基材起化學反應。此 外，蛾酸鉀濃度增加使折射率產生不均勻之差異，其可在 較大之範圍内調整I R。
O:\69\69559.ptd 第12頁 522075 圖式簡單說明 第13頁
Claims (1)
- 522075 六、申請專利範圍 1. 一種拋光墊，其用以拋光積體電路晶圓且包括一拋光 表面以及一位於拋光表面開口中之透明部分，其中該透明 部分之折射率近似拋光合成物之折射率，該拋光合成物係 用於化學機械式拋光。 2. 根據申請專利範圍第1項之拋光墊，其中該透明部分 之折射率與用於化學機械式拋光之拋光合成物折射率差異 為 0 . 1 至 2 . 5 %。 3. —種抛光塾，其用以在抛光塾與半導體基材界面處抛 光半導體基材之表面且包括： 一拋光墊之透明部分，其傳送光束以入射在半導體基 材表面上； 一拋光表面，其位於透明部分上且具有頂點及凹處之 輪廊， 透明部分拋光表面上之凹處係充滿著流體拋光合成 物； 透明部分之折射率與拋光合成物折射率之差異小於 2 · 5 % ;及 透明部分拋光表面之頂點與凹處中拋光合成物在該界 面處形成一合成物表面，其折射率變化小於2 . 5%並使光束 散射降至最低。 4. 一種拋光墊及拋光合成物，其用以拋光半導體之表面 且包括： 一拋光墊之透明部分，其傳送光束以入射在半導體基 材表面上；O:\69\69559.ptc 第訏頁 522075 六、申請專利範圍 透明部分具有頂點及凹處之輪廓； 透明部分之折射率與拋光合成物折射率之差異小於 2.5%;及 透明部分之頂點與凹處中拋光合成物形成一合成物表 面，其折射率變化小於2. 5 %並使光束散射降至最低。 5 · —種製造拋光墊之方法，其步驟包括： 取得流體拋光合成物之折射率； 利用一材料製造拋光墊之透明部分，該材料之折射率 與拋光合成物折射率之差異小於2. 5% ;及 使透明部分之拋光表面具有頂點及凹處，其中該凹處 充滿著拋光合成物，該頂點與凹處中拋光合成物組合形成 一合成物抛光表面’其折射率與抛光合成物之折射率差異 小於2 . 5 %。 6 . —種調整流體拋光合成物之折射率之方法，該流體拋 光合成物係用以拋光半導體基材，該方法之步驟包括：在 溶液中添加非活性鹽以調整拋光合成物之折射率使其大於 拋光墊透明部分之折射率在數個百分比範圍内。 7. 根據申請專利範圍第6項之方法，其中該添加非活性 鹽之步驟另包含添加硝酸鉋。 8. 根據申請專利範圍第6項之方法，其中該添加非活性 鹽之步驟另包含添加蛾酸鉀。 9 . 一種流體拋光合成物，其用以拋光半導體基材且包 括：溶液中非活性鹽以調整拋光合成物之折射率使其大於 拋光墊透明部分之折射率在數個百分比範圍内，該拋光墊O:\69\69559.ptc 第15頁 522075 六、申請專利範圍 係用於半導體基材拋光過程中，其使拋光合成物與透明部 分界面處之光束散射降至最低。 1 0 .根據申請專利範圍第9項之流體拋光合成物，其中該 非活性鹽包含硝酸鉋或碘酸鉀或硝酸铯與碘酸鉀。O:\69\69559.ptc 第16頁
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