TWI231245B - Method of modifying a surface - Google Patents

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1231245 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明說明（1) 本發明係關於一種磨蚀或研磨表面（如：結構化的半導體 晶表面之類）的方法。 發明背景 製造積體電路時，製造半導體所用的半導體晶片基本上 包含多個加工步驟，包括：沉積、作圖和蝕刻。製造半導 體的這些步驟的細節述於Tonshoff等人，’’Abrasive Machining of Silicon(石夕的磨蚀加工）’·此印行於Annals of the International Institution for Production Engineering Research. 39(2)，199〇，ρρ·621_635。這樣的產製步驟中，通常必須或希 望能夠修飾或修整晶片的外露表面，以使其順利用於後續 的加工或製造步驟。 傳統半導體元件製造流程中，對扁平的基礎矽晶片施以 一系列加工步驟，使得二或多個不連續均勻材料層沉積而 形成單一層多層結構。此方法中，通常藉此技藝中常用的 方式在晶片本身或在存在的居中構造層上施用均勻的第一 種材料層，以在層上形成凹處或穿透此層，之後以第二種 材料填滿此凹處。或者，包含第一種材料之約均勻厚度的 輪廊沉積在晶片上，或者沉積在預先製造的晶片層上，此 通常經由罩使用，之後，這些輪廓定義出的區域以第二種 材料填滿而使此層保持完整。沉積步驟之後，在額外的沉 積或後續加工之前，晶片表面上之沉積的材料或層通常須 進一步加工。完成之後，外表面實質上整體爲平面並平行 於碎晶片底面。這樣的方法的一個特定例子是金屬波紋法。 在金屬波紋法中，圖案蝕刻成氧化物（如：二氧化矽）介 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 i —------. 1231245

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 私層蚀刻（後，視情況使用的黏著/屏障層沉積在整個表 :上。基本上’屏障層可以包含’如：钽、氮化钽、鈦或 τ 之後至屬（如··銅）沉積在介電和任何磨蝕/屏障 、、、二二由自，i!私表面移除沉積的金屬和黏著/屏障声 (視情況使用的部分而對沉積的金屬層施以修飾、修整^ :磨處理。基本上’移除足夠的金屬表面，使得晶片的外 路表面G i至屬和氧化物介電材料。由頂面觀察外露晶片 表面會看到平坦表面上有具相關㈣圖案之金屬和緊鄭金 屬的A私材料。位於晶片之經修飾表面上的此金屬和氧化 ，介電物本身物性（如；硬度）不同。修飾藉金屬波紋法製 得的晶片所用的磨蝕處理必須設計成同時修飾金屬和介電 材料且不會刮傷各表面才行。此磨蚀處理必須在有金屬外 露表面和介電材料外露區域的晶片上製成平坦外露表面。 、因爲晶片表面上的金屬圖案爲次微米尺寸，所以修飾經 沉積金屬層而使其暴於介電材料的方法所能容忍的誤差範 圍極小。沉積金屬的移除速率必須相當高，以儘可能地降 低製造成本，必須完全移除此區域内未被蝕刻的金屬。留 在經蚀刻區域中的金屬必須受限於不連續區域中，而在這 些區域中必須爲連續情況以確保適當導電性。簡言之，金 屬修飾法必須均勻、經控制且可以次微米規模再製。 個修飾或精磨結構化晶片之外露表面的傳統方法是以 有許多鬆散磨蝕顆粒分散於液體中的漿料處理晶片表面。 基本上，此漿料施用於磨光墊上，之後晶片表面在墊上研 磨或移動，以自晶片表面移除物質。通常，此漿料亦可含 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） i II II 1 t--— — — — — — (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1231245 A7

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 有與晶片表面反應以修飾移除速率的化學劑或工作液。前 述方法-般被稱爲化學-機械平面化（CMp)法。注意到傳 統CMI^的-些缺點。例如，使用過的裝料以不損二環境 的方式處置成本相當高。此外，在磨蚀操作之後，難以自 半導體晶片表面移除殘留的磨蚀顆粒。如果未移除^殘留 的顆粒會造成最終半導體裝置的電力和機械損害。 最近’ CMP漿料法的—個變通方式使用磨㈣件修飾或 精磨+導體表面，藉此免除之前漿料的必要性 ⑽法報導於，如，Imernati〇nai咖灿⑽n〇 97/11484，1997年3月27日印行。報導的磨蚀物件具有有纹 理的磨蚀表面，其包括分散於黏合劑中的磨蚀顆粒。使用 上，磨蚀物件與半導體晶片表面接觸，通常在有工作液存 在時以能夠修飾晶片上之單層材料的方式接觸，提供平面 、均勻的晶片表面。此工作液用於晶片表面以化學方式修 飾或者有助於在磨蚀物件的作用下自晶片表面㈣物質/ 前述工作液可以包含多種液體中的任何者，％:水或較 典型的疋錯合劑、氧化劑、純化劑、界面活性劑、潤濕劑 、緩衝液、生錄抑制劑、潤滑劑、色、這些添加物之組合 物（水溶液之類。添加劑亦可包括與第二種材料(如：在晶 片表面上的金屬或金屬合金導電物)反應的物劑，如：氧化 劑、還原劑、鈍化劑或錯合劑。 希望能夠改吾CMP法。特別希望能夠藉由利用選擇性平 面化程度比傳統以漿料爲基礎的方法來得高的磨钱顆粒而 。CMP /去也希望能夠提出使用不含傳統磨蚀顆粒之磨 —.——I--------------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

本紙張尺度適用中國國冢標準（CNS)A4規$21〇 χ挪公爱] 1231245 A7 B7 五、發明說明（4 ) 蚀物件並仍能有效實施CMP法且不須使用前述漿料的方法。 發明概述 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明提出一種修飾表面之方法’其步驟包含：（a )使半 等體晶片的外露表面與磨蚀物件表面接觸，此磨蚀物件包 含有至少兩個硬度不同的相之相分離的聚合物；和（b )在無 磨蚀漿料存在時，使晶片和固定的磨#物件相對移動以自 晶片表面移除物質。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 此相分離的聚合物可以選自多種相分離之聚合物中的任 何者，其中，使相分離的聚合物失效的功（W01*k_t0-failure) 超過自晶片表面上移除的物質所須的功。此處所謂的，，失效 的功（work-to-failure) ”是指特定材料之應力/張力失效曲線 下的整體面積。此曲線下的面積單位與功相同。通常，此 相分離的聚合物是團聯共聚物，選自A-B二團聯共聚物、 A-B-A三團聯共聚物、A-B-A-B四團聯共聚物和a-b多團 聯和放射狀團聯共聚物。較佳實施例中，相分離的聚合物 是苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物或苯乙烯—乙烯—丁二 晞-苯乙烯共聚物。這些共聚物系統中，苯乙烯存在於相 分離聚合物中的量足以形成平均直徑介於約5〇埃和約1〇〇埃 之間的硬鏈段。必要時，藉由使相當於不連續區域之組成 的團聯共聚物和均聚物摻合而形成較大的不連續區域。 本發明之特點中，某些名詞的意義如下； “磨蚀複合物”是指多種成型物件之一，其可以提供磨蝕 表面❹此處，，，三維磨蝕表面，，是指磨蝕表面有高低起伏磨 蚀部分的波狀表面輪廓。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 >c 297公楚"7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1231245 A7 ~ ---~ -1 —______ 五、發明說明（5) “精確成形”是針對磨蚀複合物，是指其形狀可以由人類 肉眼清晰辨認且在製造期間内容易再製（如：以模具再 以提供精確成形的磨姓複合物整個磨姓表面。 .嫻於此技術者在瞭解包括較佳實施例之詳述和所附由 專利範圍的其餘揭示者之後會明白本發明的這些和其他ς 附圖簡诚 附圖1是結構化的晶片經表面修飾之前的截面圖； 附圖2是結構化的晶片經表面修飾之後的截面圖’· 附圖3是用以修飾製造半導體所用晶片表面之裝置的部分 側視圖；而 附圖4是本發明之方法中所用磨㈣件的部分截面圖。 輕JI實施例之詳沭 現將參考較佳實施例而説明本發明。此詳述中，參考附 圖作説明，附圖中某些特徵作上標號，類似的標號代表類 似的物件。 、附圖1所示者是適用於本發明之方法之有圖案的晶片10 I圖不。爲便於説明，省略已知物件，如：摻雜區、活化 裝置取向附生層、載體和氧化物層。晶片〗0有一個底質 11，此底質基本上製自適當材料，如：單晶矽、坤化鍺和· 他種此技藝中已知的材料。屏障或黏著層13(基本上是氮化 鈦鈦、妲、氮化妲或氮化矽）覆蓋底層"和底部輪廓。 至屬導包層14覆盍屏障層丨3正面和底部輪廓。可以使用 夕種金屬或金屬合金，如：鈥、銘、銅、銘銅合金、鎢或 本紐尺度適財國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） ill — — — — — — — - I I I I I I I ------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1231245

五、發明說明（6 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 銀：此金屬層基本上以金屬連續層沉積在屏障層13上的方 式施用之後和除過里的金屬而形成所欲金屬内部連接圖 案15，此如附圖2所示者。移除金屬形成不連續金屬内部 連接表面15和不連續輪廓表面16，較佳情況中，形成沒有 刮痕或其他會干擾經精磨《半導體元件操作性之缺陷的平 面表面。 附圖3所不者是用以修飾晶片並可用於CMp法中的裝置。 此機械的替代品和/或數種其他機械可用於此發明。此技藝 已經知道與磨蝕墊和鬆散的磨蝕漿料一併使甩的此類型設 備。用於CMP法之適當商用設備的例子得自 IPEC/WESTECH(亞利桑那州鳳凰城）。用於CMp法的替代機 械得自STRASBAUGH或SPEEDFAM。適用於網或磨蝕帶的 他種機械述於，如，Lund的美國專利案5,643,044和 5,791，969。設備3 0包含與馬達（未示）連接的端部單元31。 厚木頭3 2自端部單元延伸。此厚木的例子是萬向架。厚木 3 2的設計以能夠適應不同力量和轉動，使得磨蚀物件提供 晶片所欲表面精磨和平坦效果。但是，此厚木不一定要在 平坦化期間内使得晶片轉動。 厚木32尾端是晶片支撑物33，其使晶片34固定於頂部單 元3 1並避免晶加工期間内鬆脱。此晶片支撑物設計成能夠 適應晶片且其可爲，如··圓形、橢圓形、矩形、正方形、 八角形、六角形或五角形。一些例子中，晶片支撑物包括 兩個部分-視情況使用的定位環和晶片載墊。此定位環可 爲能夠環繞半導體晶外圍的一般圓形組件。晶片載墊可製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） ------------·裝—-----訂---------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) I 1231245 五、發明說明（7 b抑或夕種物種’如·聚胺基甲酸酯泡沫。晶片支撑物3 3 二衣:”:、35處的半導體晶片34並排。此視情況爲環形的部 二^以^刀離的片或可以與支撑物3 3成一體。如附圖3所 I ..，w片支撑物3 3的構造可以使得環部分3 5不會延伸至 $片34表面36另—側。此構造中，晶片支撑物”不盘磨蚀 ^的工作表面41接觸m兄中，晶片支撑物33的環 2分35可以延伸至晶片34表面36另—侧。這樣的組件排列 環部分35與磨蚀表面41接觸，藉由，如，在加工期間 内’移除表面的最外部份，提供晶片支撑物”適合，，調整” 磨蝕表面的構造’藉此影響到磨蝕複合物的輪廓。晶片支 撑物或定位環可以是使得磨㈣件影響晶片所欲修飾程度 的,何設計或材料。適當材料_子包括聚合材料。 晶片支撑物33的旋轉速率視特別的設備、加工條件、磨 蚀物件和所欲晶片修飾標準而定。但通常，晶片支撑物Η 的轉速介於約2至約1000rpm之間，*本上介於約5和約 5〇〇rpm《間’以介於約i 〇至約3〇〇rpm之間爲佳，介於約μ 至約1〇〇rpm之間更佳。晶片支撑物旋轉得過慢或過快，將 共法達到所欲的移除速率。晶片支撑物33和/或底質。可 以圓形、螺旋形、非均勾、橢圓形方式旋轉，如：8字形或 不規則運動。晶片支撑物尺寸常爲磨姓物件的半徑。此晶 片支撑物或底質也可以擺動或振動，如：超音波振動穿透 支撐物或底質。 本發明之方法如前述者，利用工作表面適合磨蚀工作部 件（如：結構化的半導體晶片層）表面的磨蝕物件。本發明 本紐尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（21G X 297公釐） 10- 1231245

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 之方法不須使用磨蝕漿料。此物件的工作表面包含有紋理 的工作表面，以包含多個有高出區域用以在有或無適當化 學環境的情況下，磨蝕或磨光有紋理之晶片表面者爲佳。 高出的接觸區域通常包含多個各聚合相存在的範圍。 參考附圖4,所示者爲可用於本發明之方法之磨蝕物件的 較佳結構，並將述於下文中。磨蝕物件4 〇包括一個磨蝕表 面41。此磨蝕表面41固定在底部〇的一個主要表面上，以 包含多個磨蝕複合品44固定於底部42上爲佳。此複合品44 可以整體模製於底質上或藉黏著劑之類固定於底質上。較 佳情況中，磨蚀表面包括開放通道46延伸於複合品44之間 ，以便在磨蝕物件4 〇用於CMP法中時，有助於工作液循環 於整個表面4 1。已經知道工作液且可用以，如：冷卻半導 月足阳片和磨蝕表面4 1之間的介面，以便將適當的化學品帶 到介面，以移除研磨操作釋出的浮渣，或者合併這些和其 他功用。通道46和複合品44的相對體積可視特定研磨操作 的要求而改變。但是，通道4 6基本上佔工作表面4 8和複合 口口底邵平面之間之體積的5至9 5 %，以5 〇至8 〇 %爲佳。 有用的磨蚀物件亦可以有背襯（未示）固定在複合品4 4反 面的底邵4 2表面上。已知之經塗覆的磨蝕背襯適用於磨蝕 物件。此背襯可爲柔軟的或者背襯可以較硬。典型柔軟磨 姓背襯的例子包括聚合膜、塗有底層的聚合膜、金屬箔片 、布、紙、硫化纖維、非梭織品和經處理的同類物及它們 的併用物。背襯的另一例子述於美國專利案5,417,726，茲 將其中所述者列入參考。更硬的背襯的例子包括金屬板、 i丨丨！丨丨丨丨裝i丨丨丨丨丨丨訂·丨丨丨丨丨丨丨· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -11-

經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1231245 五、發明說明（9 塑膠板、經處理的非梭織底質、經處理的布之類。此背觀 耶可含括二或多個層層合在—起的背襯。此背襯亦可以有 強化纖維摻於聚合材料中，此揭示於pcT p油 application WO 93/12911。 用於半導體晶片平面化的較佳背襯的厚度非常均勻。如 果背襯厚度不均，會使得居間的半導體晶片在平面化處理 j後的扁平度有很大的變化。一個較佳的背襯類型是聚合 膜k樣的膜的例子包括聚醋膜、聚醋和共聚醋膜、微孔 聚酯膜、聚醯亞胺膜、聚醯胺膜、聚乙烯醇膜、聚丙烯膜 、聚乙烯膜之類。聚合膜背襯和磨蝕物件或塗層之間的黏 ，必須良好。許多例子中，聚合膜背襯經底塗。底塗可以 是表面改變或化學型底塗。改變表面的例子包括電暈處理 、UV處理、電子束處理、火談處理和磨損以提高表面積。 T學型底塗包括乙晞丙烯酸共聚物（美國專利案M 88,265所 提出者）、膠態分散液（美國專利案4,906,523所提出者）、氮 丙2型材料（美國專利案4,749,617所提出者）及射線接枝的 底質（美國專利案4,563,388和4,933,234所提出者）。聚合膜 背觀的厚度通常介於約2〇至1〇〇〇微米之間，以介於5〇至 500微米之間爲佳，介於60和200微米之間更佳。 磨蝕複合物44以包含具有第一或，，硬，，相和第二或，，軟，，相 的相刀離的聚合物系統爲佳，其中，硬相包含聚合物硬鏈 段，而軟相包含聚合物軟鏈段。相分離的聚合物中的硬相 比軟相來得硬，硬相的特徵在於玻璃化轉變溫度（Tg)以比 在CMP法使用期間内之物件之工作表面的溫度來得高爲佳 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) |裝·丨丨丨丨丨丨―訂--— — — — — — . -12- 1231245 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（1Q) 。基本上’硬相的T g超過約4 9 °C，通常介於約1 〇 °C和約 100°C之間。相分離聚合物的軟相的玻璃化轉變溫度（Tg)以 比在CMP法使用期間内之物件之工作表面的溫度來得低爲 佳。此相分離的聚合物系統中，聚合物的較硬相的作用方 式類似於CMP法中的磨蝕粒，而聚合物的軟相則促進欲研 磨之結構化的晶片表面與塾的一致性。此軟相的彈性應足 以使得表面粗糙物被推到活性粒平面的另一面並在砂碟通 過時被切除。那些嫻於此技藝者知道可以藉由改變硬和軟 相的相對莫耳體積來改變較硬表面形態。 在複合物4 4的調合物中，可以使用a - B團聯聚合物，其 中’組份之一形成前述硬鏈段，其他組份形成較軟鏈段。 聚合物系統也可以是A-B-A型團聯共聚物或提供所謂放射 狀團聯結構的聚合物。也希望微相分離的尿烷（如：

Estanes)可用於一些CMP研磨應用上。本發明的廣泛特徵中 ，如果失效曲線中之應力對張力作圖於應力下方的整體面 積大於欲移除材料之所須的功，則聚合材料可用以形=複 合物。要促進物質移除之選擇性，希望聚合材料之失效的 功大於欲移除物質的相關所須的功且低於位於下方的介電 層和/或位於欲移除材料下方之任何磨蝕/屏障層之所須= 功。 ’、 一個用於磨蝕複合物44的較佳聚合系統是苯乙烯—丁一 歸-苯乙烯（SBS)團聯共聚物系統。通常，SBS系統不昂^ ，容易藉熱成形或溶劑澆鑄製造，且結構容易修飾至 不同研磨應用。此系統中，在CMP法期間内， " (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} tr---------A__w! 13-

1231245 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（11) 夠磨蝕銅且特別能夠磨蝕銅化合物（在雙重波紋法期間内， 銅表面暴於具氧化力的環境中時，因在沉積於構造化的晶 片上的銅金屬施用工作液（如：過氧化氫溶液）而形成者）。 CMP法中有用的工作液是嫻於此技藝者已知者，此處不作 進一步描述。這樣的工作液的例子可見於丨998年6月2 4日 提出申請、現正審理中的美國專利申請案〇9/〇91，932及1999 年3月1 0曰提出申請、現正審理中的美國專利申請案 09/266,208 〇 SBS系統和重量比例相當低的苯乙烯中，苯乙烯相作爲磨 蝕粒且類似球狀地均勻分散於丁二烯基質中。此苯乙烯相 與留下的聚合基質共價結合，並因此在研磨操作期間内不 會與基質分離。隨著SBS調合物中的苯乙烯含量提高，苯乙 烯範圍會擴張且會以類似圓柱形位於SBS聚合系統内。SBS 中的苯乙烯含量進一步提高時，SBS系統自然會成爲雙重連 續，之後，成爲苯乙烯層和丁二烯層交替的層合結構。進 一步提高苯乙烯含量會使得第二個雙重連續範圍之排列造 成苯乙烯爲連續相，而系統的丁二晞部分成爲圓柱體中的 均勻分散物’之後成爲球狀。相分離的聚合物系統形態的 進一步細節可見於 Encyclopedia of Polymer Science and

Technology, vol.9, pp 760-788, John Wiley & Sons(1987) 〇 SBS聚合物系統用於磨蝕物件以形成複合物時，SBS系統 中的苯乙晞含量基本上在1 0重量％至約9 0重量％範圍内。 最佳範圍是約1 5重量％至4 0重量％。與傳統無機磨蚀物不 同地，轉移至工作組件上的任何聚合物殘渣可藉用以移除 -14 - 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) 1231245

發明說明（ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 在晶片製程中沉積之聚合型屏障物之相同的加工條件移除 。較佳情況中，SBS聚合物中的苯乙烯相形成類似於平均直 徑介於約50埃和約1000埃之間之磨蝕顆粒的小两域。適用 於前述磨蝕物件的商用團聯共聚物包括註册名稱爲 KRATON D1101者’其爲苯乙烯：丁二烯重量比爲3 i : 的線形苯乙烯-丁二烯—苯乙烯團聯共聚物，得自德州休士 镇市Shell Chemical Company。另一適用的聚合物是 KRATON G1650，其爲線形苯乙晞-乙晞—丁二歸一苯乙、歸共 聚物，苯乙晞：橡膠重量比是29 : 71，得自德州休士頓市

Shell Chemical Company。 希望如此或必要時，懸垂官能基可以加至聚合物系統中 以，如：增進磨蝕表面的濕潤度。SBS聚合物系統的一個所 欲的修飾可以藉團聯聚合物之苯乙烯基部分的磺化反應達 成，以增進CMP法中常用的含水化學品的性能，使得磨蝕 物件使用時的潤濕情況更均勻，及減少磨擦和/或有助於在 金屬或金屬離子由半導體晶片表面移除時被鉗合。 一個實施例中，磨蝕複合物44具有可辨認的去尾角錐形 狀。但此複合物可以任何其他形狀使用，如：圓柱型、角 錐型、長方體之類。此外，單一磨蝕物件上可以包括有不 同構形的複合物。此複合物可以製成包括基本上爲共平面 之工作表面4 8者，此如附圖4所示者。或者，各個工作表 面與底部4 2之間有一角度，使得各個工作表面不會在同一 平面上，而疋位於一個以上的平面上。一些複合物可以包 括在相同平面上的表面，而在相同物件中的其他複合物位 —11———Aw --------^--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -15- 1231245 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（13) 於不同平面上。此外，各個複合物可以與位於物件底部的 第個構形和未位於複合物工作表面處的第二個構形合併 。例如’此複合物的截面可以與底部的尖銳星狀物及原始 工作表面處的圓形截面相對應。任何單一複合物由一個構 形轉換成另一構形可以是連續轉變或者可以中斷或是不連 續轉變。 爲便於製造，複合物可製成間隔列。但是，可用於本發 明的物件可以包括由不規則的複合物列構成的工作表面。 板佳情況中，磨蝕表面4 1的複合物由前述相可分離的聚合 物組成。但各複合物44除了相分離的共聚物之外，可以包 含其他材料。例如，複合物可以包括相可分離的聚合物位 複a物的區由工作表面4 8延伸至定義距離。剩餘的複 泛物可以包含他種適用於負載此相分離聚合物的材料。此 相分離聚合物可以薄塗層覆於成形物件，成形物件的硬度 可以阿於或低於相分離的聚合物，此視工作組的特性而定 。複合物的工作表面亦可包括精細結構，如：溝槽之類， 以改善工作液的局部供應/傾倒及避免或減少可能會造成刮 痕的殘渣陷入。 磨蚀表面4 1以包含多個磨蝕複合物（如附圖4所示的複合 物4 4 )爲佳’可以瞭解到：他種磨蚀表面輪廓亦屬本發明範 圍内’爛於此技術者知道本發明不將磨蝕表面限定於任何 特足形狀。磨蚀物件的工作表面以具有紋理並包含與前述 一致的聚合系統爲佳。較佳情況中，本發明之具有紋理的 磨蝕表面形狀使得得以在CMp期間内欲研磨的物件上施以 -16- 本紙張尺度適用中關家標準（CN_S)A4規格⑽x 297公髮） --------1—IAW ^-------It —------- (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 1231245

五、發明說明（14) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 基本上均勾的厭^ e^ _ 堂力 通々，在本發明中最有用的物件之特 徵在於磨蚀表面所包含之相分離的聚合物包括硬鏈段和軟 .Ί、本發明的磨蝕物件可以多種不同但已知的方法(如 製或作出壓紋）製造。此作出壓紋的方法可以平台或壓 紋滾輪實施’作出壓紋步驟期間内的聚合物溫度應高於相 分離步驟聚合物的硬鏈段之玻璃化轉變溫度。實例中進— 步説明這些物件之製造。本發明之方法可用的物件可爲多 種形狀中的任何者。例如，物件可以是磨敍表面與基本上 爲圓形的半導體晶片接觸的襯墊。或者，磨蝕物件可以是 網或板形式，其中，磨蚀物件可以成捲或以成捲形式位於 適當CMP機械i，以便於CMp操作的任何時間提供新的磨 餘表面。他種形式亦可用於磨蚀物件上，嫻於此技術者知 道本發明不限定於使用任何特定類型的磨蝕物件。 預期以前述磨蚀物件加工的半導體晶片之選擇性平面化 程度高於以傳統漿料爲基礎物項加工者，因爲此方式可以 選擇所用聚合物系統的硬鏈段以移除金屬，如，同時不損 及介電材料。此外，晶片平面化法基本上無游離的磨蝕顆 粒位於工作流體中，因此，可以大幅省略清理工作流體的 麻煩。可以使用簡單的過濾或他種已知方法移除浮渣，藉 此再循環使用此工作流體。於其他研磨操作中自然有類似 的優點。 下文中以非限制性實例進一步説明本·發明。 實例 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公楚） --------- I--— — II ^·ίι — — — «Aew— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1231245 A7 B7 五、發明說明（15 ) 此處使用下列程序。

程序I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 由直徑100毫米、厚約0.5毫米的矽單晶基礎單元（購自 WaferNet，San Jose，CA或 Silicon Valley Microelectronics，San Jose，CA)製得經銅塗覆的晶片。金屬層沉積之前，在矽晶 片上生長厚約5000埃二氧化梦層。金屬沉積之前，使鈥黏 著層/屏障層沉積在二氧化矽層上。Ti厚基本上是200埃， 但可介於100和300埃之間。之後使用物理蒸鍍法（PVD)使 Cu層均勻地沉積於矽底質上。金屬層厚度基本上介於 11000 和 12000 埃之間，此藉 Omnimap NC110 Non-contact Metals Monitoring System, TENCOR Instruments, Prometrix Division，Santa Clara，CA測定。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 試驗機械是經修飾的 Strasbaugh Lapping Machine，Model 6Y-1。此晶片工作部件置於泡沫背襯（得自Rodel of Newark，DE，品名為” DF200”）上，組件置於有彈簧的塑膠固 定環中。此實例的磨蝕物件黏在包含2 0密耳” PCF20”聚碳 酸酉旨板的載體墊（得自 General Electric Structured Plastics， General Electric Corp.，Schenectady，NY)上，與 3M adhesive 442 DL或9671LE(得自3M，St.Paul，MN)層合於90密耳乙烯 乙酸乙烯酉旨密閉槽泡沫（得自Voltek，Division of Sekisui America Corp.，Lawrence, Massachusetts)，此塾附著在 Strasbaugh的平台上。 使支撐晶片的載體前端與根據此處的程序in製得的磨蝕 物件接觸。此晶片於約40rpm旋轉，平台以與載體前端相同 -18- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 161231245 A7 B7 五、發明說明（ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 的速率旋轉。晶片和磨敍物件皆以順時鐘方向旋轉。除旋 轉之外，晶片移動自磨蝕物件邊緣通過起點約13毫米的弧 形板（約31毫米，9秒鐘）。此平台直徑是12英吋。除非特 別聲明，否則使磨蝕物件和載體前端以 彼此接觸。與晶片接觸之前，將工作液抽至磨=件上。 研磨期間内，工作液以約40毫升/分鐘流率抽至晶片和磨蝕 介面上。以此磨蝕物件研磨晶片一分鐘（6〇秒鐘）。研磨之 後，自支撑物移除各晶片並重置。 藉由測定金屬膜厚度變化而計算金屬移除速率。在NCil〇 上測定相同位置的初（即，研磨之前）和終（即，研磨之後） 値。取五次讀値之平均値定出每分鐘的移除速率（埃/分鐘） 。不同組的標準偏差除以不同組的平均所得的値以％ N u或 %不均勻度値報導。”不均勻度，，是測定晶片表面上移除銅 速率的均勻度。一般以不均勻度低者（如，2至3〇/〇)爲佳。 程序IU工作浚）： 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 使用下列成份製得工作液。自〇lin C〇rp.(Norwalk，CT)得到 半導體級過氧化氫，其爲3 0 %溶液，並視情況所須地加以 稀釋。磷酸氫銨（ACS試藥級）、亞胺基二醋酸、擰檬酸按（ 钳合劑）和卜H-苯並三唑（BHT)(以上者皆得自Aldrich Chemical Company，Milwaukee，WI)。分別稱得固體重量並溶 解於水中，最後添加3 0 %過氧化氫溶液（準備研磨時）以得 到適當濃度。各溶液的餘者是去離子水。工作液總重是 1000克，相當於約1升。最終溶液的pH約7.4。 $作液之組成： -19- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 1231245 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（17) 3.0%磷酸氫銨 3 . 3 %過氧化氫 0.5 %擰檬酸銨 0.10%1-H-苯並三唑（BTA) 9 3 . 1 % 水 程序111(磨蝕物件之製造） 由用於銅研磨操作的團聯聚合物系統製得磨蝕物件。由 市售聚合物（KRATON G1650和KRATON D1101)製得此物件 。藉依續層合下列者而以壓模方式製得樣品：硬紙板、16 英吋X 16英吋（40·6公分X 40.6公分）鎳壓敌工具、聚合物顆 粒層、第二個鍍有鉻的板和第二個硬紙板。此層合物置於 壓模機（Wabash Model V75H-24-CLX，得自 Wabash MPI， Wabash，ID)中並於指定壓力、時間和溫度模製。之後於壓 力下將此層合物冷卻至所欲溫度。自模具移出此層合物並 拆開以得到整體聚合物樣品。 表面配置鎳壓紋工具以製得截尾的角錐列，其公稱高 0.0035英吋（88.9微米）、中央處高0.00585英吋（148.6微米）。 柱頂部高度爲0.00341英吋（86.6微米），側邊與垂直線之間 呈1 0 °。柱佔磨蚀表面體積（即，介於由角錐底面和角錐頂 定義出的平面之間）的約4 7 %，留下約5 3 %磨蝕表面作爲流 體通道。 實例1 根據程序III使用約900毫升KRATON D1101 SBS團聯共聚 物粒製得磨蚀物件。此物件於3 0噸壓力（30,480公斤）於160 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----------裝--------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1231245

五、發明說明（ C㈣2分鐘，冷卻至低於7〇τ，自層合物中移出，得到 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Γ/Γ、T( 1 · 9毫米）厚的物件。此物件於銅晶片上測試。 曰曰片和測4万式與程序】所述者相同。加工條件包括平台速 率40rPm，載體速率撕pm，工作液流率“毫升/分鐘。使用 單一磨蚀物件以經過60秒鐘試驗的新晶片進行試驗。試驗 結果列於附表1。 晶片 時間（秒鐘） 厂 n、J农1 剩餘的Cu(埃1 移除速率(埃/分鐘、 %TsTTT 12 60 11800 _35.36 /0 丄N U 134 11 60 10930 255.2 AQ 1 10 60 10640 1049 HO . J —9 60 9000 2826 J J ·丄 5 77 8 60 8163 2804 10 0 7 60 8136 2836 X Vy . V/ Q 〇1 6 60 8122 2812 Ο. V/ 1 in Q 5 60 8161 2772 X V · -X 10 9 4 60 8095 2837 6 99 3 60 8055 2863 11.0 緩濟部智慧財產局員工消費合作社印製 根據程序III使用約4〇〇毫升KRATON Gl65〇 SBS團聯共聚 物粒製得磨蝕物件。此物件於5〇噸壓力（5〇,8〇〇公斤）於19〇 C模製2分鐘，冷卻至低於7 〇。〇，自層合物中移出，得到 約25 ·3 0密耳（0.64-0.76毫米）厚的物件。此物件於銅晶片上 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格(210 X 297公釐） 1231245 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（19 ) 測試。晶片和測試方式與程序I所述者相同。加工條件包括 平台速率40rpm，載體速率40rpm，工作液流率4 0毫升/分鐘 。使用單一磨蚀物件以經過6 0秒鐘試驗的新晶片進行試驗 。試驗結果列於附表2。 附表2 晶片 時間（秒鐘） 剩餘的Cu(埃） 移除速率(埃/分鐘） %NU 25 60 10220 2074 8.89 24 60 9922 2422 5.12 23 60 9685 2622 4.50 22 60 9978 2335 4.64 21 60 9894 2412 1.49 20 60 9898 2463 4.34 19 60 9895 2428 2.90 18 60 9831 2516 3.59 17 60 9778 2581 2.36 16 60 9807 2585 2.14 15 60 9692 2687 3.73 14 60 9196 2633 1.77 13 60 9202 2649 4.10 基於前面的試驗結果，實例2的物件的平均移除速率是 2527埃/分鐘，最後1 2個晶片的不均勻率是3.39%NU。研磨 試驗之後，肉眼觀察此墊顯示墊的工作表面上有許多直徑 約2毫米的斑點。此斑點看來是未正確形成紋理之聚合物受 -22 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公釐） . * > „ • , . ------------------------------------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

Claims (1)

1231245 —^丨公告本j

、申請專利範圍 2 4 6 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -種修飾表面之方法，其步驟包含： 表面與磨#物件的工作表面接觸，此 _, #^3有第—相和第二相之相分離的聚合物，第 相比第二相來得硬；和 磨(n在無磨#裝料存在時，使欲修飾的表面和固定的 '…物件相對移動以自欲修飾的表面移除物質。 =申請專利範圍第！項之方法，其中，相分離的聚合又失效的功（work_t〇_failure)高於自晶片表面移除之材 料所須的功。 根據：清專利範圍第j項之方法，其中，相分離的聚合 物的第相比自晶片表面移除之物質來得硬。 根據申請專利範圍第之方法，其中，相分離的聚合 :是團聯共聚物，選自A_B二團聯共聚物、A-B_A三團 ^共聚物、A_B-A_B四團聯共聚物和a_b多團聯和放 射狀團聯共聚物。 根據申清專利範圍第丨項之方法，其中，相分離的聚合 物疋苯乙烯一丁二烯一苯乙烯共聚物或苯乙烯一乙烯一 丁一烯·一苯乙烯共聚物。 根據申請專利範圍第5項之方法，其中，苯乙埽存在於 相分離的聚合物中的量足以形成平均直徑介於約$ 〇埃和 約100埃之間的硬鏈段。 根據申請專利範圍第1項之方法，其中，固定的磨蚀物 件另包含有磨蝕層位於其上的背襯，此磨蝕層包含相分 離的聚合物。 ---------^ Aw c請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -24- 本紙張尺(cns)GH210 χ 297公釐） 1231245 C8 ---—_^_______ 六、申請專利範圍 '〜 8·根據申請專利範圍第7項之方法，其中，背襯包含聚合 物膜和底^以增進黏著塗層和該背襯之間的黏著性。 9·根據中請專利範圍第丨項之方法，其中，有紋理的磨韻 物件表面可磨蝕。 10.根據申請專利範圍第丨項之方法，其中，固定的磨蝕物 件表面包含多個磨蚀複合物以預定圖案排列。 ii·根據申請專利範圍第10項之方法，其中，磨蝕複合物的 形狀選自立方形、圓柱形、角柱形、角錐形、去尾的角 錐形、具爲平頂面、半球形頂面的樁形，及它們的組合。 /2·根據申請專利範圍第1〇項之方法，其中，磨蝕複合物彼 此有間隔。 13.根據申請專利範圍第1〇項之方法，其中，固定的磨蚀物 件包含塗層形式的背襯，此背襯有一個表面包含該磨蚀 複合物，各個磨蝕複合物的方向實質上與背襯相同。 14·根據申請專利範圍第丨項之方法，其中，磨蝕物件固定 於塾上。 — — — — — — — · I------^--I---I-- f請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智m財產局員工滴費合作铢炉Μ -25- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）