TW564202B - Abrasive article having a window system for polishing wafers, and methods - Google Patents

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TW564202B TW090129432A TW90129432A TW564202B TW 564202 B TW564202 B TW 564202B TW 090129432 A TW090129432 A TW 090129432A TW 90129432 A TW90129432 A TW 90129432A TW 564202 B TW564202 B TW 564202B
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TW090129432A
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Michael John Muilenburg
Chong-Yong John Kim
Jerry Joseph Fizel
Richard James Webb
John James Gagliardi
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3M Innovative Properties Co
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Description

564202 A7 B7 五、發明説明（1 ) 本揭示係關於晶圓如矽晶圓之抛光或其他處理用之研磨 物件。尤其，本揭示係關於具有監控抛光製程用之視窗系 統之研磨物件。 背景 積體電路製造過程中，半導體晶圓通常需經過許多製程 步驟，包含沉積、形成圖案及蝕刻步驟。半導體晶圓如何 製造之其他細節見於Annals of the International Institution for Production Engineering Research 出版之 Tonshoff，Η· K·; Scheiden，W. V·; Inasaki，I·; Koning· W·; Spur，G.之"碎之研 磨機製"Volume 39/2/1990, pages 621至635文獻中。在製程 之各步驟下，經常需要達到預定ί度之表面”平整化”、”均 勻度”及/或"粗糙度"。其亦希望使表面缺陷爲最小，如凹 洞及刮痕。該表面不規則性會影響最終半導體裝置之效能 及/或在後續加工步驟中產生問題。 降低表面不規則性之一可接受方法爲以含許多分散在液 體中之自由研磨顆粒之漿料、及抛光墊處理晶圓表面，此 通稱之爲"平整”或”平整化”。平整治成一般爲化學機械研 磨（CMP)製程。然而，CMP漿料產生之一問題爲製成需謹 愼的監控，以達到所需之平整-量。重要的是當移除正確之 層材料厚度時，需終止平整製程，亦即當達到適當之終點 時。過度的移除層會導致晶圓產率之喪失，需要再沉積電 路，且未移除族量之層可能需要持續平整。曾使用各種分 法以監測CMP製程之終點。此等方法包含：直接計時、摩 擦、光學結果、音響結果及導電特性。有關化學分析之終 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 564202 A7 B7 五、發明説明（2 點監測參考如下：例如見U.s· Patent Nos. 6,021，679及 6,〇66,564，及PCT公告之申請案W0 "Ms7〕。此等參考揭 示藉由監控由研磨漿料之成份與晶圓反應產生之化學反應 產物監測其終點。 另外，參考例中亦揭示使用目測或光學技術就地監控 CMP製程；例如見us Patent N〇 6〇68 538，其揭示使用 具有位在欲加工之晶圓下方之可移動視窗之抛光裝置，以 觀測晶圓表面〇拋光過程中，視窗自晶圓之表面移開，但 在目視檢測過程中移到相鄰之晶圓。 本發明期望可以針對即時終點監測法之改善以及測定何 時可得到所需量之晶圓平整化之士法。 發明概要 本發明係針對半導體晶圓拋光或平整化所用之固定研磨 物件’及使用該研磨物件偵測CMP製程終點之方法。 研磨物件爲其中具有可透過其監控晶圓表面之元件或特 性之固定式研磨物件。"固定式研磨物件，•意指具有固著在 背膠或其他載體層上之研磨塗層之研磨物件。監控之元件 可經過一部份研磨物件監控晶圓表面；該監控元件可稱之 爲視窗”。該視窗可爲不含研磨塗層之區域、具有減量研 磨塗層之區域，或任一種可經過研磨物件監控晶圓表面之 其他區域。使用固定式研磨物件之效益包含沒有自由移動 之研磨顆粒，因此不會如使用研磨漿料時遭遇到之經過監 控元件干擾終點測量之問題。 其具體例中’視窗可使輻射透過，當輻射穿透視窗時 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)
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其不會降低超過50%。，，輻射，，_詞係指所有類型之輕射， 包含電磁輻射、r射線、無線電頻率、微波、L射線、紅 外線輻射、紫外線輻射、可見光等。輻射可藉由晶圓表面 反射，或可由表面發射。其一具體例中，視窗可使可見光 穿過，當通過視窗時，降低脂傳輸量不超過約5〇%。 另-具體例中，視窗可使輻射穿過，且輻射之通過量足 以足量的評估晶圓表面之改變。亦即，輻射通過研磨物件 之視窗期間之損耗量並不重要，只要其可監控晶圓表面之 改變即可。 可針對晶圓表面之改變監控，如溫度，可見光譜圖案、 輕射散射作用等。 透過其監控晶圓表面之視窗可沿著研磨顆粒延伸長度連 續，例如視窗可沿著研磨顆粒滾動之長度延伸。視窗基本 上可沿著研磨物件長度之相同位置配置，或可改變視窗之 位置。另一具體例中，視窗爲以所有面上之研磨塗層結合 之不連續視窗。相對的，研磨物件可具有特定之形狀及尺 寸，如研磨盤；該視窗可由研磨盤之一端延伸至反向端， 或視窗可爲以所有面上之研磨塗層結合之不連續視窗。 本揭示之固定式研磨物件可爲且較好爲具特定結構或三 次元研磨物件。”具特定結構"或”三次元”意指研磨塗層具 有可辨識之表面圖案。圖案或特定結構可爲無規或預先置 於背膠上。部分具體例中，研磨塗層爲在背膠上之許多研 磨複合物；該研磨複合物可爲精確或無規成形。較好，研 磨複合物爲精確成形。研磨複合物（精確或不規則成形）可 -6- 本紙張尺度適用中a g家標準(CNS) M規格(加x 297公爱) 裝 訂
k 564202 A7 _____ B7 五T發明説明（4 )~" 一 爲任一種由實質不同或可辨識邊界界定之幾何形狀；該形 狀包含金字塔形及截去尖端之金字塔形等。 研磨塗層爲以結合劑固定在背膠上之許多研磨顆粒。結 合劑可爲任一種材料，如金屬或陶瓷結合劑，但一般且較 好爲有機結合劑。大部分具體例中，結合劑係由結合劑前 驅物形成。結合劑爲有機結合劑之一具體例中，結合劑係 藉由結合劑前驅物硬化或聚合形成。 其一較佳具體例中’結合劑係由加成聚合形成，亦即結 合劑前驅物之游離基或陽離子襄合。另外，結合劑前驅物 若需要可以伴隨適當之硬化劑，藉由曝曬於輻射或輻射能 之中聚合。較好，結合劑驅物包士多官能基丙烯酸酯樹脂 、非官能性丙烯酸酯樹脂或其混合物。 本發明揭示一種製備具有視窗之研磨物件之方法。通常 ，研磨物件可藉由任一種製造研磨物件已知之方法進行， 但本揭示包含在研磨塗層中加入視窗。視窗可以以各種方 法形成，包含留下一邵份沒有研磨塗層之背膠，塗佈研磨 塗層後去除一部分背膠上之研磨塗層，將研磨塗層改質得 到所需之傳輸性質，或移除部分研磨顆粒且塗佈在載體背 膠上。 本發明亦揭示一種在不移除研磨物件下，使用研磨物件 使晶圓平整化且監控平整化製成終點之方法。該研磨物件 係在所需壓力下，且較好在冷卻劑或潤滑劑如水或水性或 非水性化學品存在下，且研磨物件與晶圓彼此間移動下與 晶圓表面接觸。平整化預定時段後，以研磨物件中之視窗 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 564202 A7
光予檢丁 圓表面。另一具體例中，可透過研磨物件中之 視窗持續監控晶圓之表面。 附圖之簡要敘述 執行本揭不之其他特性、優點及其他方法由下列附圖及 本發明之較佳具體例可更了解。 圖1爲使用本發明之固定式研磨物件改良晶圓表面之製程 之簡要側視圖； 圖2爲本發明研磨物件之第一具體例之透視圖； 圖3爲本發明研磨物件之第二真體例之透視圖； 圖4爲本發明研磨物件之第三具體例之透視圖； 圖5爲本發明研磨物件之第四具-體例之透視圖； 圖6爲本發明研磨物件之第五具體例之透視圖； 圖7爲本發明研磨物件之第六具體例之上視圖； 圖8爲本發明研磨物件之第七具體例之上視圖； 圖9爲本發明研磨物件之第八具體例之上視圖； 圖10爲本發明研磨物件之第九具體例之上視圖； 圖1 1爲本發明研磨物件之一具體例之放大剖面圖； 圖12爲本發明研磨物件之另一具體例之放大剖面圖； 圖13爲本發明研磨物件之又另一具體例之放大剖面圖； 圖1 4爲製備圖2至1 3中所述研磨物件之系統簡要側視圖 :及 圖1 5爲圖2至7中所述之研磨物件之系統簡要側視圖。 詳細敘述 參考附圖，圖1説明改良晶圓20( 一般爲矽晶圓）之表面 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 564202 A7 _____ B7 五、發明説明（6 ) 22用之抛光或平整化製程10。本揭示中所用晶圓20之表面 22將包含沒有電路之矽晶圓、具有多層電路之晶圓、以及 所有中間層，其包含任一種或所有金屬及介電層及特性。 般以製程1 〇拋光或平整化之材料實例包含（但不限）矽、 氧化硬、銅、鴒、及銘。 製程10較好爲化學機械抛光（CMp)製程，但需了解可改 良料件表面之任一種裝置及方法均可以與本發明配合。如 圖1中所示，晶圓20尤其是表面22在製備上係使其與研磨 物件100之研磨表面1〇6接觸配直。希望可以將晶圓2〇之表 面22平整化、抛光或者改變或改良。 最具體之例中，係以在研磨物# 1〇〇上之載具25固定晶圓 2〇。研磨物件1〇〇係以平台3〇支撑，其上配置一柔順之墊 40。墊40支撑研磨物件1〇〇，且對研磨物件1〇〇提供減震之 作用。通常’墊40爲胺基甲酸酯或胺基甲酸酯複合物墊， 且該墊爲晶圓製程中習知者。 大4分具體例中。具有晶圓2 〇之載具2 5相對於研磨物件 1〇〇旋轉，然而，某些具體例中，載具25及晶圓2〇爲靜止 ’且研磨物件100及墊40及平台30旋轉或移動。大部分製 程中’係在晶圓2 0及研磨物件1〇〇間之介面處使用冷卻劑 或潤滑劑，如水、醇、油等。部分具體例中，冷卻劑可爲 蝕刻劑，其會與表面22作用或有其他影響。 平台30具有穿過之孔洞35且墊40亦具有穿過之孔洞45。 合併孔動3 5及孔洞4 5形成接納測量感應器5 〇用之插座5 5 ，其經過研磨物件100測量晶圓20之表面22之所需特性， -9· 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公爱) 564202 A7 ^__ B7 五、發明説明（7 )一 ' — --——— 尤其是經過下面詳述之監控元件。 感應器5 0 |係經建構以測量輕射如電磁輕射、广輕 播，·泉電頻率、微波、χ_射線、紅外線輻射、紫外線輕射 、可見光等。輻射可以以晶圓2〇發射或可以由過晶圓劢反 射（分離源輻射。以感應器5〇測量之輻射量之改變校正由 偏極化製程完成之表面22之偏極化程度。 另八m例中，感應器5 0 (與任一種控制系統或電子儀器 併用）可經設計以監控晶圓表面22之反射或吸附光諸之平均 水準或相對水準。例如，若已知之最好期望表面爲25%銅 電路及75〇/。介電，則由二材料之反射或吸收光譜之水準可 經監控，直到其含量爲丨：3比例g止。需了解此可以以任 一種材料及任一種百分比量進行。 部分具體例中，需要之感應器5〇 一般係到達墊4〇之頂， 因此在感應器50及研磨物件1〇〇之間今存在少許或沒有間 隙。感應器50在插座55中爲可移動，或可取代，因此可依 需求改變感應器50。 感應器50係配置在製程10中，使感應器5〇與研磨物件 1〇〇(會續淑於下）中之監控元件對準，因此感應器5〇可監控 晶圓20之加工。 拋光用之研磨物件 依據本揭示，用於將晶圓20平整化、抛光或其他改良之 固定式研磨物件100具有可使輻射通過之監控元件。該監控 元件可稱之爲"視窗"，其中之監控元件使輻射穿過具有監 控元件之研磨物件區，但通過視窗之輻射量應足量，使感 •10· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 564202 A7
應器50可以判定且定量輻射量之改變。 :::件100之視窗區一般爲研磨塗層1〇6之孔洞區或其 八有減量研磨塗層者。郅分具體例中，研磨 ^ 控之研件區中，但研磨塗層之圖案或特殊結構爲可 <光穿過者。在偏極化製程中，視窗區一般具有一 之研磨塗層。研磨塗層無法自由移動，使得沒有自由= 磨漿料或糊料。需了解有時塗層之研磨顆粒或片可能自研 磨物件脱離；^而，該量-般不會影響或干擾輕射^過敗 控元件或視窗之傳輸。 ^ 通常，視窗之面積不會超過CMP製程所用研磨物件之面 積的約5〇%。大部分具體例中，〗見窗之面積不超過研磨物 件面積之約25〇/〇。在研磨物件平整化製程中相對於晶圓持 續縱向移動之製程中，視窗與晶圓表面接觸之％一般會維 持與研磨物件相對於晶圓移動爲相對固定。 監控元件或視窗可延著研磨物件延伸長度持續；例如視 窗可言著研磨物件滾動之長度延伸。視窗基本上可以沿著 研磨物件之長度相同位置配置，或視窗之位置可相對於研 磨物件之邊緣改變。另一具體例中，視窗係以研磨塗層結 合’且未延伸研磨物件長度之不連續視窗。另一具體例爲 延伸穿過研磨物件寬之視窗。 再參考圖2、3、4及5，係顯示四種具有延伸長度之不同 研磨物件。圖2及3中，視窗沿著研磨物件之長度持續，圖 4中視窗爲獨力之不連續視窗，且圖5中之視窗延伸穿越研 磨物件之寬。 -11 . 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 裝 訂
線 564202 A7 ____ B7 五、發明説明（9 ) 圖2中，具有在第一側面邊緣lu及第二側面邊緣112間之 寬度W 1之研磨物件11〇之延伸長度係顯示在線軸或蕊114上 滾動。研磨物件110具有在背膠（未顯示）上之研磨塗層u6 。沿著研磨物件110之延伸爲轄長之視窗118。視窗118之特 性爲可使輻射穿透過視窗118,且其傳輸性質之降低不超過 約5 0 %。另一具體例中，視窗i 18可使足夠之輻射穿過，使 之可偵測輻射反射或發射之差異。視窗U8及第二面邊緣 112間之距離沿著研磨物件110之長度基本上爲固定。 圖3中’具有在第一側面邊緣121及第二側面邊緣122間之 寬度W2之研磨物件120之延伸長度係顯示在線軸或蕊丨24上 滾動。研磨物件120具有在背膠顯示）上之研磨塗層126 。沿著研磨物件120之延伸爲轄長之視窗128。視窗128及第 二側面邊緣122間之距離沿著研磨物件120之長度變化。視 窗128爲沿著研磨物件120之長度延伸之正弦曲線圖案。 圖4中，具有在第一側面邊緣131及第二側面邊緣132間之 寬度W3之研磨物件130之延伸長度顯示在線軸或蕊134上滾 動。研磨物件130具有在背膠（未顯示）上之研磨塗層136。 沿著研磨物件130之長度延伸（接近第一侧面邊緣131及第二 側面邊緣132)爲不連續視窗138a及138b。視窗138a及第一 侧面邊緣13 1間之距離沿著研磨物件130之長度基本上維持 一定，且視窗138b與第二側面邊緣138b間之距離基本上不 變。 圖5中，具有在第一側面邊緣141及第二側面邊緣142間之 寬度W4之研磨物件140之延伸長度係顯示在線軸或蕊144上 -12· 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 564202 A7 B7 五、發明説明（ 滚動。研磨物件140具有在背膠（未顯示）上之研磨塗層ι46 。第一侧面邊緣141及第二側面邊緣142間之延伸爲不連續 視窗148 〇 圖6製圖1〇顯示特殊形狀研磨物件種具體例，尤其其中 具有至少一視窗之研磨盤。雖然顯示具有視窗之研磨盤之 五種不同具體例，但需了解研磨物件可爲任一種形狀，如 正方形、長方形、”菊花”形及其他形狀，且視窗或諸視窗 可依任依錠項配置在研磨物件上。另需了解任何視窗均可 具有任何形狀。 再參考圖6，係顯示一種研磨物件15〇。研磨物件15〇具有 研磨塗層156及二視窗158。視窗158爲長方形視窗，且與其 長軸對準配置。視窗158係完全接近研磨物件150之外緣配 置。 本發明之方法可包含一各研磨物件用之感應器5〇(再參考 圖1)，或可包含多個感應器50,如各視窗158均有一顯示器 5 0，如圖6中所示。各個多重感應器在所有例中均與視窗 15 8對準並非必要；然而，部分具體例中，僅一感應器可能 與視窗對準，以取得終點監控讀數。當研磨物件移動或穿 過平台30及墊40時，另一感應器50 —般會與其各別之視窗 15 8對準。需了解並不需要持續的監控，亦即在平整化或拋 光過程中之所有時段下均使感應器與視窗對準。然而，只 要視窗與感應器之對準時間相對於全部偏極化或抛光時間 短’則間歇性的監測爲可接受。 圖7中係顯示具有研磨塗層166及單一視窗i68之研磨物件 -13 - 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)
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線 564202 五 A7 B7、發明説明（11 ) 160。視窗168爲穿越研磨物件160之直徑延伸之狹窄條狀。 圖8中顯示具有研磨塗層176及圓形或環狀視窗178之研磨 物件170。視窗178係自研磨物件170之邊緣移開約爲研磨物 件170周圍等距離。研磨塗層176在環狀視窗178之内及外側。 圖9中，視窗188與圖6之研磨物件150之長方形視窗158相 類似，但圖9中之研磨物件180具有沿著研磨物件180之四周 等距離分離配置之四個視窗188。配置視窗180使得對準次 要之軸，且以直角在研磨物件180之中心處交叉。需了解部 分具體例中，多個視窗180並無法沿著研磨物件之四周等距 離分離。 圖2至1 0中所示之各具體例中研磨物件中之視窗爲在 研磨物件中之區域，其爲不含研磨塗層之區域、具有減量 研磨塗層之區域或可經過研磨物件監控晶圓表面之任何其 他區域。其一具體例中，視窗可使輻射穿過，因視窗造成 之發射降低量不大於5 0%。應了解背膠存在視窗之區域中。 本發明之研磨物件較好具有特殊結構或三次元研磨物件 ，稱之爲"三次元"研磨物件，其具有一般會藉由單獨之研 磨複合材陣列形成，且各個均具有分散在結合劑系統中之 研磨顆粒之三次元研磨塗層。較好複合材爲三次元，具有 不會形成積體層部分之加工表面，因此得到由加工表面向 下凹陷之研磨塗層之部分。此等向下凹陷提供殘留物之移 除，且提供研磨物件及晶圓表面間作用之室。 本揭示中所用之研磨物件可爲所謂的”結構研磨物件”。 結構研磨物件意指具有許多單獨成形複合材之研磨物件， 裝 訂
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如配置在$膠上〈精確成形複合材，各複合材均包括分散 在結合劑中之研磨顆粒。 •本揭示之方法中所用之三次元研磨物件之其他實例包含 :，（1) ”珠粒狀研磨顆粒”，其具有結合劑及研磨顆粒之硃 粒（一般爲球形且通常爲中空）；（2)與背膠結合之研磨凝 聚物，其中之研磨凝聚物包含與第一種結合劑結合之研磨 顆粒，此等結合劑接著以第二種結合劑與背膠結合；（3) 已轉輪凹版滾筒或其他凸版滚筒塗佈研磨塗層；經篩 網塗佈研磨塗層，產生圖案；（5)在成形或凸版背膠上之 研磨塗層。此等實例並不限於可用於本發明之研磨物件及 各種方法您三次元類研磨物件；g而，列出者僅爲三次元 或具特殊結構之塗層之研磨物件實例。可使用各種其他方 法以提供具有特殊結構之研磨塗層，且此等研磨物件可用 於本平整化方法中。 圖11、12及13詳細敘述本發明之各種三次元固定式研磨 物件。參考圖1 1，其係説明三次元研磨物件2〇〇之一具體 例。研磨物件2〇〇具有含前表面204及背表面206之背膠202 。研磨塗層（在該具體例中爲許多單獨之研磨複合材21〇) 係與背膠202之前表面204結合。研磨複合材210包含分散於 結合劑214中之研磨顆粒212。研磨複合材210具有精確之形 狀，在此處爲縮短之尖塔。背表面206上爲接著層1 5，如 感壓接著劑，其係用於將研磨物件2〇〇固著在平台（如圖仑中 所示）之表面上。 研磨物件200亦具有結合之監控元件，如視窗208，其係 •15- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 564202 A7 _B7^_.___ 五、發明説明（13 ) 配置在被膠202上之研磨複合物210之間，且爲研磨塗層之 孔洞。 參考圖12，係説明三次元研磨物件200’之另一具體例。 研磨物件200’具有含前表面204’及背表面206’之背膠202’。 研磨塗層（在該具體例中爲許多單獨之研磨複合材210’）係 與背膠202’之前表面204’結合。不規則研磨複合材210’並不 受具不同終點之完全定義之具不同邊緣長度之成形邊緣限 制，如圖11之研磨物件200之複合材210。更確切的説，研 磨複合材210’爲分散於結合劑214’中之研磨顆粒212’之塌陷 複合材。背膠202’之背表面206’上爲接著層215’，如感壓形 接著劑。 ~ 研磨物件200’亦具有如視窗208’所示之監控元件。視窗 208’係配置在背膠202’上之研磨組合物210’之間，且包含在 第一表面204’上之薄或更薄層研磨塗層。視窗208’之區域中 存在之研磨塗層係足夠薄，使足夠之附設傳過視窗208’。 大部分具體例中，研磨顆粒存在於研磨塗層之薄層中。 參考圖13，説明三次元研磨物件300之又另一具體例。研 磨物件300具有含前表面304及背表面306之背膠302。研磨 塗層（在該具體例中爲許多單獨之研磨複合材310)係與背膠 302之前表面304結合。如其他研磨物件般，複合物310包括 分散在結合劑3 14中之研磨顆粒312。 研磨物件300亦具有如視窗308所示之監控元件。視窗308 係配置在研磨複合物310間之背膠302之前表面304上。視窗 308之區域包含許多精確成形之單獨結構318。結構318之形 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 564202 A7
狀與研磨複合物310相似，然而，結構318_般不含研磨顆 粒312。更確實的説，結構318可爲光學透明或至:部分透 明，使光線或其他輻射通過。部分具體例中，期望結構318 具有與研磨物件-晶圓界面處中存在之任何冷卻劑或液體相 似之折射係數。另一具體例中，結構318可爲水溶性結構， 其與平整化過程中所用之任一種冷卻劑接觸時會軟化或溶 解。 圖2至13中所述之研磨物件之各具體例可以以下述各種 方法製備。然而，在敘述製備研磨物件之方法前，將先敘 述研磨物件之各種元件。 如所了解，本發明之研磨物件^固定式研磨物件，意指 研磨塗層係在背膠之上。所用之背膠可爲任一種一般研磨 物件中所用之背膠材料·，如聚合物膜（包含經處理之聚合物 膜）、布料、紙、不織布（包含高級不織布）、其經處理之物 品及其結合物。通常不使用金屬背膠，因爲其對於輻射通 過會有抗性。背膠可經處理以改善研磨塗層對背膠之黏著 力。紙及布可經防水處理，使得背膠在製程中使用少許水 之平整化或拋光操作過程中不會劣化。其一較佳具體例中 ，着膠對可劑光至少部分透明，因此至少部分量之可見光 可穿過背膠。 背膠在其背面可具有一部份之接著系統，以便將研磨物 件固定在支撑墊或背部墊之上。該附著系統之部分可爲感 壓形黏著劑（PSA)或膠帶，掛勾及環狀附著物用之環狀織物 ，掛勾及環狀附著物用之掛勾結構，或差入式附著系統。 裝 訂
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，較好低於約1微米，且更好低於約〇·75微米。在此等相對 小I粒徑下’研磨顆粒會因顆粒間之吸引作用而凝聚。因 此，此等凝^物之粒徑可大於約微米，甚至高至5或 10微米。接著較好使此等凝聚物破裂成平均粒徑約2微米 或更低。部分例中，較好粒徑分布經嚴謹的控制，使得所 得之研磨物件對晶圓表面提供極一致之表面修飾。 爲形成研磨複合物或塗層，較好使研磨顆粒分散在結合 劑前驅物中，形成研磨將瘳，接著暴露在能量源中，協助 結合劑前驅物之聚合或硬化製程。能量源之實例包含熱能 及輻射能，其包含電子束、紫外線及可見光。硬化結合劑 如驅物形成結合劑。 可以經由加成（鏈反應）機構硬化之適當結合劑前驅物之 實例包含結合劑前驅物.，其係經由游離基機構聚合，或另 外經由陽離子機構聚合。結合劑前驅物包含丙晞酸化胺基 鉀酸指、丙烯酸化環氧化物，烯屬不飽和化合物包含丙烯 酸酯系單體樹脂、具有側鏈α，々·不飽和羰基之胺基塑料 衍生物、具有至少一側鏈丙烯酸酯基之異尿氰酸酯衍生物 ，具有至少一側鏈丙烯酸酯基之異氰酸酯衍生物，環氧樹 脂、乙烯基醚、及其混合物與結合物。丙烯酸酯一詞包含 丙烯酸酯及甲基丙烯酸酯。 製造具有精確或不規則形狀研磨複合物之研磨物件之各 種方法係敎示於例如U.S. Patent Nos. 5，152,917 (Pieper等 人），5,435,816 (Spurgeon 等人），5,667,541 (Klun 等人）， 5,876,268 及 5,989,111 (Lamphere 等人），及 5,958,794 • 19 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐) 564202 A7 _ ___Β7 五、發明説明（17~) 一 ' ~ (Bruxvoort等人），各文獻均在此提出供參考。 圖14爲製備具有研磨複合物及監控元件如視窗之研磨物 件之方法。通常，製備研磨物件之第一步驟爲製備研磨裝 料，其係藉由以適當之混合技術經結合劑前驅物、研磨顆 粒及任一種選用之添加劑結合在一起。混合技術之實例包 含低剪力及高剪力混合，且較好爲高剪力混合。在混合步 驟中抽眞空可使研磨漿料中之氣泡量爲最小。研磨漿料應 具有可完全塗佈之流變，且其中研磨顆粒及其他添加劑不 會自研磨漿料沉積出來。可使用任一種可改善塗佈性之方 法’如超音波或加熱。 爲製得具有精確形狀之研磨組备物，結合劑前驅物經固 化或硬化，同時使研磨漿料置於製造工具之空隙中。爲形 成具有不規則形狀之研磨複合物，在硬化前自結合劑前驅 物移開製造工具，形成塌陷之不規則形狀。 圖14中説明製備三次元研磨物件之一方法。背膠51留在 展開之裝置52中，同時將製造工具（空隙工具）56留在展開 之裝置55中。藉由塗佈裝置54將研磨漿料塗佈於製造工具 56上，使得工具至少充填研磨漿料。塗佈裝置可爲任一種 塗佈器，如滴加模嘴塗佈器、刮刀塗佈器、滚壓塗佈器、 眞空模嘴塗佈器或模嘴塗佈器。形成塗佈之過程中需使氣 泡之形成爲最小。其一塗佈技術爲帶眞空流體之模嘴，如 U.S. Patent Nos. 3,594,865; 4,959,265 及5,077,870中所述。 充填製造工具56後，使背膠5 1與製造工具56上之研磨漿 料接觸，因此研磨漿料潤濕背膠5 1之前表面。圖14中，係 •20- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 564202
藉由接觸雙唇滾桶5 7使充填研磨裝料之工具56與背膠^接 接著接觸之雙唇滾筒5 7亦將結構推向支撑桶5 3。然 後，將部分輻射能藉能量源63態發射至研磨漿料中，使: ，驅物至少部分硬化。⑽工具56可爲透明材料(如； 酯、聚乙缔或聚丙烯），再工具56及背膠51通過滚筒”之 上時，傳輸可見光*UV輻射至製造工具56之空隙中之漿 料。邵分硬化” 一詞意指使結合劑前驅物聚合至研磨漿料 自製造工具56移開時，研磨漿料不會流動之狀態。結合劑 前驅物可在至製造工具移開後，藉由任一種能量源充分的 硬化。研磨物件60(包括背膠51及至少部分硬化之研磨漿 料）係自製造工具56移出，且工乂56在配置於軸心59之上 使得製k工具5 6可再使用。另外，研磨物件6 〇係配置在 軸心6 1之上。若結合劑前驅物未完全硬化，則結合劑前驅 物可再藉由時間及/或暴露在能量源如輻射能之中充分硬化。 該第一種方法之另一種變化爲將研磨漿料塗佈在背膠上 而非充填在製造工具之空隙中。接著使塗佈研磨漿料之背 膠與製造工具接觸，使得研磨漿料流入製造工具之空隙中 。製造研磨物件之其他步驟與上述相同。其他變化包含使 用連續皮帶或桶當作製造工具。 製造工具中之空隙提供研磨物件中三次元複合物之相反 形狀。另外，該空隙提供極接近之研磨複合物之尺寸。三 次元複合物之實例包含約914微米高之去尖端金字塔，底部 約2030微米寬，且在末端約635微米寬。 依據此等方法，使用製造工具製備三次元研磨物件進一 -21 - ^紙張尺度適用中® S家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 564202 A7 一- —_______B7.___ 五、發明説明（19 ) 步敘述在 U.S. PatentNos. 5，152,917(Pieper等人）及 5,435,816 (Spurgeon等人）中，該二專利均在此提出供參考。 研磨物件中之視窗可藉由任何數目之方法製備。視窗可 藉由避免塗佈研磨複合物於期望之區域上，或自期望之區 域移除研磨複合物（或未硬化或部分硬化之研磨複合物）製 備。又另外，視窗可藉由改變期望之視窗區域中之複合物 之組合物製備。 依第一種一般之方法，係在期望之最終視窗處不塗佈或 塗佈極少之一模漿料。第一具體例中，製造工具可爲所需 視窗之區域中之空隙空間，因此使得該區域中含少數或沒 有研磨漿料。研磨漿料會塗佈在工具之廣泛區域中，包含 沒有空隙之區域。當漿料塗佈之工具與背膠接觸時，沒有 漿料或極少之漿料會移到沒有空隙之區域。需了解除沒有 空隙之背膠外，一部分之空間亦可能充填材料，使得研磨 漿料無法進入空間中。空間可永久充填，例如以如環氧樹 脂之材料，或可暫時充填，例如以蠟或水溶性材料。 依該第一具體例之變化，研磨漿料可塗佈在背膠之廣泛 表面上。當塗佈漿料之背膠與製造工具及空隙接觸時，沒 有空隙之區域不會形成複合物；更精確的説，該區域中含 少量或沒有研磨漿料。該方法可提供圖2至12之任一所有 研磨物件。 另一具體例中，製造設備具有空隙，但在期望之視窗區 之空隙中並沒有漿料。此可以以任何許多方式進行。例如 ’若希望視窗自研磨物件之一段延伸至另一端，如圖2之研 •22· 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐） 564202 A7 B7 依第 五、發明説明（20 ) 磨物件110或圖7之研磨物件160，則用於將漿料塗佈至製造 設備或背膠上之塗佈模嘴可再期望之區域經保護。例如， 可保護來自模嘴之一或多個輸送桶，以對模嘴提供不會塗 佈研磨蒙料之寬度。該方法可用於使用漿料之滾動庫或珠 粒塗佈製程，或用於不使用庫或珠粒之製程。至於另一實 例’儲槽或其他寶路裝置均可配置在延伸之視窗期望之處 。因此，雖然漿料離開塗佈模嘴，但漿料會在直接離開視 窗之區域。參考圖15，係在滾筒72上提供挾長之背膠71。 %膠71在塗佈模嘴74下前進，將研磨漿料塗佈經過背膠71 之寬度。漿料轉向器70配置在塗佈模嘴74之下方，因此使 一部分研磨漿料轉向。研磨漿料g化後之漿料塗佈區76會 提供圖2之研磨物件11〇之研磨塗層116，及圖7之研磨物件 160之研磨塗層166。不含研模漿料之區域78會提供研磨物 件110之視窗118及研磨物件16〇之視窗168。 另一具體例中，背膠或製造設備（通常爲背膠）均以表面 塗層或類似之特性處理，使附著於其式之研磨漿料之量爲 最少。相反的，若使用底塗改善漿料對背膠之黏著力，則 期望爲視窗之該區域上可移除該底塗或不塗佈， 著於其上之研磨漿料量最少。 敢I万法係在複合物膜至後自背膠移除漿 ;該漿料可再硬化前或至少部分硬化後 一 例，研磨漿料或研磨複合物可在成形成複合材之卞此 移除。此可以以刮刀、到板或任一種可移除所需二月 備刮除。例如，當背膠以縱向移動時，震動經過經=
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免膠寬度之刮刀會得到研磨物件，如圖3之研磨物件12〇。 依另一具體例，塗佈研磨漿料前之背膠可具有可移動之 貼片或長條；可使用感壓形黏著膠帶當作貼不或長條材料 。當再貼片或持條物之上加上複合材時，其可被移除，因 此亦移除複合材。 又另一具體例中，可在複合材模製但硬化前遮蓋所需之 視窗區。爲遮蓋之區域可暴露在漿料硬化之條件下。可移 除經遮蓋未硬化之區域，例如以溶劑如水（若未硬化之漿料 爲水溶性）。 另一具體例中，連續之研磨塗料可加在背膠尚且硬化， 形成研磨物件。用於平整化或拋光製程之前，研磨物件段（ 包含其上之背膠及研磨塗層）可被移除，留下不連續之研磨 物件。該不連續之研磨物件可以以例如積層在載體背膠上 配置。移除該段之區域在晶圓加工之過程中爲研磨物件之 視窗區。爲使該具體例更清楚，因此提供二詳細具體例。 第一具體例中，撕開在背膠上具有連續研磨塗層之研磨物 件，以得到薄挾長段。此等段配置在載體半膠上，使得研 磨段之間具有未研磨段。僅含有載體背膠之區域爲提供輻 射穿過之間控元件或視窗。此等式床會使研磨物件之長度 延伸。至於第二實例，在背膠上具有連續研磨塗層之研磨 物件爲模嘴切割或撞擊，以得到研磨物件之不連續驅物空 隙。亦及，研磨物件具有穿透之孔洞或孔隙。研磨物件配 置在載體背膠上，且具有孔洞或孔隙之區域爲可使輻射穿 過之監控元件或視窗。針對製被加視窗之研磨物件，研磨 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 564202 A7 —___B7 __ 五、發明説明（22 ) 物件在具有研磨塗層之區域中具有二背膠（亦即，研磨背膠 及载體背膠），且監控元件之區域中具有依背膠（亦即載體 背膠）。 再次參考圖，監控元件如塗13之研模物鍵3〇〇之視窗3〇8 可藉由將二不同之漿料組合物塗佈在背膠上製被。該組合 物使視窗區具有較少，較好沒有研磨顆粒。相反的，可改 必用於形成複合材之結合劑。由二或多種不同漿料製程之 研磨物件可由U.S· Patent No· 6,080,215 (Stubbs等人）之敎示 製成，該專利在此提出供參考。 另一實例中，可製成在監控元件或視窗區中具有較低密 度之研磨複合材之研磨物件。例如，相鄰複合材間之空間 可較大，或複合材之形狀可不同，使更多的輻射穿過。另 一具體例中’研磨複合材之高度可明顯的較低，幾乎到達 塗12之組裝視窗208,之點。 酸然上述之主體已針對使用含空隙之設備，以製備研磨 複合材’但需了解可使用製備具有特殊結構或三次元塗層 之其他方法。例如，凹板滚筒塗佈或其他塗佈技術均可用 於製備具有監控元件或視窗之研磨物件。熟習本研磨物件 之技藝者可衍生出製備具有監控元件之研磨物件之其他方 法。不管如何建構或製備，本發明之研磨物件包含可監控 料件加工之區域，如視窗。 本文中所列之所有專利、專利申請案·及公告在此均爲提 出供參考’本發明之各種改良及改變對於熟習本技藝者將 變得顯而易見，且均不離本發明之範圍即將神，且應了解 本發明並不受限於本文中所列之説明具體例。 -25- 本紙張尺度_ τ s S冢料(CNS)

Claims (1)

  1. 564202 A8 B8
    • 一種改良料件表面之方法，包括： .(a)使料件表面與研磨物件接觸，該 括· ⑴具有許多分教在結合劑中之研磨顆:立:括具特殊 結構研磨塗層，該具特殊結構研磨塗層附著於 背膠上； · (ii)使輻射穿過用之間控元件； (b)使研磨物件相對於料件表面移動，以改良料件表面 ;及 (Ο以下列測定表面改良程度： (1)經過監控元件測量來自料件表面之第一種輻射 水準。 · 2·如申請專利範圍第丨項之方法，其中使料件表面與研磨 物件接觸之步驟包括.·· (a)使料件表面與研磨物件接觸，該研磨物件包括： (1)許多包括分散在結合劑中之研磨顆粒之研磨複 合村，該研磨複合材附著於背膠上。 3·如申請專利範圍第2項之方法，其中使料件表面與研磨 物件接觸之步驟包括： (a)使料件表面與研磨物件接觸，該研磨物件包括： (0使輻射穿過之監控元件，該監控元件爲不含研 磨複合材之區域。 4·如申請專利範圍第2項之方法，其中使料件表面與研磨 物件接觸之步驟包括： (a)使料件表面與研磨物件接觸，該研磨物件包括： •26· 本纸張尺度it財國國家標準(CNS) A4規格(灿X 297公董)
    裝 訂
    該監控元件爲具有薄 中使料件表面與研磨 (0使輻射穿過之監控元件， 研磨塗層之區域。 如申請專利範圍第1項之方法，其 物件接觸之步驟包括： (a)使料件表面與研磨物件接觸，該研磨物件包括： (1)具有許多分散在結合劑中之研磨顆粒之具特殊 結構之研磨塗層，該具特殊結構之研磨塗層附 著於背膠上；及 (ii)使輻射通過用之監控元件，該監控元件自研磨 6. 物件之一^延伸至研磨物件之反向端。 如申請專利範圍第5項之方法·，其中使料件表面與研磨 物件接觸之步驟包括： (&)使料件表面與研磨物件接觸，該研磨物件包括： (1)使輻射通過用之監控元件，該監控元件在研磨 物件之第一端與研磨物件之第二反向端間震盪。 如申請專利範圍第5項之方法，其中使料件表面與研磨 物件接觸之步驟包括： U)使料件表面與研磨物件接觸，該研磨物件包括： (i) 具有縱向長度之挾長研磨物件；及 (ii) 使輻射通過用之監控元件，該監控元件沿著研 磨物件之縱向延伸。 如·申請專利範圍第i項之方法，其中使料件表面與研磨 物件接觸之步驟包括： U)使料件表面與研磨物件接觸，該研磨物件包括： -27- 本紙張尺度適財g g轉準(CNS) M規格⑽χ 297公董) 564202 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 (1)使輻射通過用之監控元件，該監控元件係在研 磨物件之研磨塗層中之不連績區。 9·如中請專利範圍第8項之方法，其中使料件表面與研磨 物件接觸之步驟包括： ⑷使料件表面與研磨物件接觸，該研磨物件包括： (!)使輻射通過用之監控元件，該不連續區域之形 狀選自正方形、長方形、圓形或橢圓形。 10.如申請專利範圍以項之方法，其中測定表面改良程度 之步驟包括： (1)測量來自料件表面之第一輻射量； (i i)’則量來自料件表面之第二輻射量；及 (111)比較第一輻射量及第二輻射量。 1 1.如申叫專利範圍第i項之方法，其中測定表面改良程度 之步驟包括： (1)經過第一個監控元件，以第一個感應器測量第一輻 射量；及 (η)經過第二個監控元件，以第二個感應器測量第二輻 射量。 1 2 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中測定表面改良程度 之步驟包括： (i)測量來自料件表面之熱輻射量。 13.如申請專利範圍第1項之方法，其中測定表面改良程度 之步驟包括： (i)測量來自料件表面之可見光量。 -28- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 564202
    14. 15. 如申請專利範園第i項之方法， •之步驟包括： (i)測量來自料件表面之紫外線 如申請專利範圍第丨項之方法’， 之步驟包括： 其中測定表面改良程度 量0 其中測定表面改良程度 16. (i)測量來自料件表面發射之第 如申請專利範圍第丨項之方法， 之步驟包括： 一輕射量。 其中測定表面改良程度 17. ⑴測量油料健保面反射之第-輻射量。 如申凊專利範圍第1 J黃$古土 闺罘1貝又万法，其中測定表面改良程度 〈步驟包括.· - (i)測量通過料件表面之之第一輻射量。 18.如中請專利範圍第1項之方法，其中使料件表面與研磨 物件接觸之步驟包括： (a)使料件表面與挾長之研磨物件接觸。 19·如申請專利範圍第i項之方法，其中使料件表面與研磨 物件接觸之步驟包括： (a)使料件表面與形狀選自盤狀、正方形、長方形、 菊花形、五角形、六角形、八角形及橢圓形之研磨 物件接觸。 20. —種製備用於晶圓平整化用之研磨物件之方法，該方法 包括： (a) 提供一種研磨塗層組合物； (b) 使背膠與研磨塗層組合物接觸，使研磨塗層組合物 •29- 本紙張尺度適用中國a豕標準(CNS) μ規格㈣χ297公爱） 564202 A8 B8 C8 D8 、申請專利範圍 與背膠之第一部份接觸，留下沒有研磨塗料組合物 之第二部分背膠；及 (C )使研磨塗料組合物至少部分硬化。 21·如申請專利範圍第20項之方法，其中使背膠與研磨塗層 組合物接觸，使使硏磨塗料組合物與背膠之第一部份接 觸，留下沒有研磨塗料組合物之第二部分背膠之步驟包 括： (a)使背膠與研磨塗層組合物接觸，使使研磨塗料組合 物與背膠之第一部份接觸，留下沒有研磨塗料組^ 物之第二部分背膠，其中沒有研磨塗料組合物之第 二部分背膠延伸背膠之長灰。 22·如申請專利範圍第20項之方法，其中 (a)提供研磨塗料組合物之步驟，包括： (i)將研磨塗料組合物塗佈於製造設備中之許多空 隙中；且其中之方法尚包括： 二 (b)自許多空隙移除研磨塗料組合物。 23. 24. 如申請專利範圍第22項之方法’其中將研磨塗料組合物 塗佈於製造設備中之許多空隙之步驟包括： (a)將研磨塗料組合物塗佈於製造設備中之許多空隙中 ，該製造設備尚包括沒有空隙之區域。 如申請專利範圍第23項之方法，其中將研磨塗料组合物 塗佈於製造設備中之許多空隙中，且該製 沒有孔隙之區域之步驟包括·· °匕括 ⑷將研磨塗料組合物塗佈於製造設備中之許多空隙中 -30 -
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    ，該製造設備尚包括一段沒有空隙之製造設備。 5··如申請專利範園第23項之方法，其中將研磨塗料組合物 塗侑於製造設備中之許多空隙中，且該製造設備尚包括 沒有孔隙之區域之步驟包括： U)將研磨塗料組合物塗佈於製造設備中之許多空隙中 ，孩製造設備尚包括沒有空隙之製造設備不連續區。 •如申叫專利範圍筚2 0項之方法，其中使背膠與研磨塗料 組合物接觸之步驟包括： U)使挾長之背膠與研磨塗料組合物接觸。 2 7 ·如申請專利範圍第2 〇項之方法，其中使背膠與研磨塗料 組合物接觸之步驟包括： 〜 (a)提供一種有處理劑之第一部份背膠及沒有處理劑之 第二部分背膠之背膠。 2 8 ·如申請專利範圍第2 〇項之方法，其中使背膠與研磨塗料 組合物接觸之步驟包括： U)提供包括在第二部分背膠中之釋出元件之背膠。 29·如申請專利範圍第28項之方法，其中提供包括在第二部 分背膠中之釋出元件之背膠之步驟包括： U)提供包括在第二部分背膠中之可移動條狀物之背膠。 3 0 ·如申請專利範圍第2 〇項之方法，其中提供研磨塗料組合 物之步驟包括： (a)經過凹板滾筒提供研磨塗料組合物。 •31 · 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
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