TWI287836B

TWI287836B - Polishing pad with window for planarization

Info

Publication number: TWI287836B
Application number: TW092137095A
Authority: TW
Inventors: Robert G Swisher; William C Allison; Alan E Wang
Original assignee: Ppg Ind Ohio Inc
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2003-12-26
Publication date: 2007-10-01
Also published as: JP2005538571A; TW200522185A; US20040102141A1; WO2004028744A1; JP2008229843A; EP1542832A1; AU2003275237A1; KR20050052513A; CN1684798A; CN100417493C

Description

1287836 玖、發明說明： c發明所屬之技術領域3 發明領域本發明關於拋光墊。特別地，本發明之拋光墊可包括 5 一窗。本發明之拋光墊可有用於拋光物件，及尤其可有用於例如半導體晶圓之微電子元件的化學機械拋光或平坦化。拋光墊之窗為至少部分透明，且因此可特別地有用於與配備有經由壓板之晶圓計量設備的拋光或平坦化工具一起使用。 10 【先前技術】發明背景一般而言，將微電子元件的不平坦表面拋光或平坦化成貫質平坦表面，涉及利用經控制且重覆的動作，以拋光塾之工作表面摩擦此不平坦表面。拋光漿液可插置於待拋 15光之物件的粗糙表面及拋光墊的工作表面之間。例如半導體晶圓之微電子元件的製造，一般涉及在包各例如石夕或砷化鎵的晶圓上形成多數積體電路。此積體電略可藉由一系列的步驟形成，其中例如導電性、絕緣性及 2^ “體丨生材料寺材料的圖案化層係形成在基板上。為了使每晶圓上的積體電路密度最大化，理想的是在整個半導體晶圓的製造過程期間，在不同階段，具有實質平坦的經 w基板。因此’半導體晶圓製造可包括至少一抛光步驟，且更普遍的是包括多數拋光步驟，該拋光步驟可使用一或夕抛光塾。 1287836 化學機械抛光（CMP)方法可包括使微電子基板與拋光墊接觸；旋轉拋光塾，同時對微電子元件的背側施予一力，以及在拋光期間，對抛光塾施用一含有研磨劑的化學反應性溶液，-般稱為“裝液”。CMp抛光浆液可含有一 5研磨劑材料’例如氧化石夕、氧化紐、氧化飾或其混合物。因為將漿液提供至元件/抛光塾的界面，抛光塾相對於基板的旋轉移動可增進拋光過程。_般而言，抛光可以此方式持續進行，直至移除所欲的膜厚度。依拋光墊及研磨劑及其他添加物的選擇而定，CMp方 10法可在所欲的拋光速率下，提供有效的拋光，同時使表面不完美的地方、缺陷、腐蝕及磨耗減少或降至最低。拋光或平坦化特性可隨著抛光墊之不同，以及所取得之拋光墊的整個操作壽命期而改變。拋光墊之拋光特性上的改變可造成不適當地拋光或平坦化基板，該基板是無法 15利用的。因此，在此技術領域中，理想的是發展一種拋光塾其呈現降低之抛光塾間在槪光或平坦化特性上的差異。進一步理想的是發展一拋光墊，其在整個拋光墊的操 ♦壽命期間，呈現降低之抛光或平坦化特性上的差異。當晶圓固持在工具中且與拋光墊接觸時，具有測量平 20 坦化過程的行進的能力的平坦化工具係屬此項技術領域中已知者。在平坦化期間，測量平坦化微電子元件的行進，在此技術領域中可稱為“原位計量法”。美國專利第 5,964,643及6，159,073號；以及歐洲專利第1，1〇8,501號描述拋光或平坦化工具以及原位計量系統。一般而言，原位 1287836 計量設設備可包括導引一止土先束通過位在該工具之壓板中 -至少部分透明窗；該光束可由該晶圓之表面反射返回經過壓板之窗，並進入一檢測器。該拋光墊可包括-窗，該窗對於使用於計量系統之波長為至少部分透明，以及主 5 要為與壓板之窗對齊。因此，理想的是發展一抛光塾，s包含一有用於原位什置设備的窗區域。進一步理想的是窗在整個拋光墊的操作令命期間’提供適當的透明度。具有與抛光表面共平面之窗的已知拋光塾的缺點，可 1〇包括窗部分的磨耗速率較拋光墊表面緩慢。具有共平面窗的已知拋光墊的另一缺點可包括在拋光或平坦化過程中與漿液中的研磨劑顆粒接觸，造成窗的刮痕。經刮傷的窗一般可降低窗的透明度，且可造成訊號的衰減。【^-明内容u 15 發明概要本發明包括一具有窗的拋光墊。在一非限制性的具體例中，拋光墊可包含第一層及第二層。第一層可作為拋光墊之工作表面或拋光層。至少一部分之該第二層可包含一窗，該窗對於拋光工具之計量儀器所使用的波長為至少部 20 分透明。再者，以第一層之總重為基準’第一層可吸收至少2重量百分比的拋光漿液。本發明之拋光墊可包含第一層及第二層。第一層可作為拋光墊之拋光或工作表面，以致於第一層可至少部分地與待拋光的基板及拋光漿液相互作用。在一非限制性的具 1287836 體例中’第一層可為多孔性以及可滲透拋光漿液。在一非限制性的具體例中，第二層可為主要為無孔性，且實質上對抛光漿液為不可渗透性。在本說明書及申請專利範圍中所使用之術語“實質 5上無孔性，意指大致上對於液體、氣體及細菌的通過為不可滲透性。在-巨觀尺度下，實質無孔性材料若有孔洞的話，呈現極少量的孔洞。當使用於本說明書及申請專利範圍中時，術語“多孔性”意指具有孔洞，以及術語“孔洞” 意指可供物質通過的微細開孔。 10 需注意的是’當使用在本案說明書中時，除非明顯且明確地限制於一指示物，否則單數形式“一，，（，，a，，，，，an，，）及“該”包括複數的指示物。為了本案說明書的目的，應瞭解到，除非另外說明，所有在δ兒明書及申睛專利範圍中用於表示成份的量、反應 15條件等的數字，在任何情況下可用“約，，一詞予以修飾。因此，除非有相反說明，在下述說明書内容及後附申請專利範圍中的數值參數為近似值，其可依藉由本發明所欲尋求的所欲性質而改變。最低限制且非企圖限制均等論在申請專利範圍之範疇上應用，每一數值參數應至少基於所記 2〇述之顯著數字的數值，並應用一般的整數化技術來解釋。雖然在本發明之廣範圍中所敘述的數值範圍及參數為近似值’敘述於特定實施例中的數值係儘可能精確地記載。然而’任何數值本質上皆含有由其個別測試方法之標準差計算必然地所造成的一定誤差。 1287836 第一層可包括此技術領域中已知的各種不同材料。包含於第一層之適當材料的非限制性例子可包括，但不限制於如美國專利第6,477,926Bl號中所描述的顆粒性聚合物及交聯聚合物黏合劑；如美國專利申請案序號第10/317,982 5號所描述之顆粒性聚合物及有機聚合物黏合劑；美國專利第6,062,968、6，117,000及6，126,532號所描述之熱塑性樹脂的燒結顆粒；以及如描述美國專利第6,231，434B1、 6,325,703B2、6，106,754及6,〇17,265號中的熱塑性聚合物的加熱燒結粉末緊壓體。包含於第一層之適當材料的進一 10步非限制性例子可包括如美國專利第5,900，164及 5,578,362號中所描述之經多數聚合物微元件浸潰的聚合物基質，其中每一聚合物微元件可具有空隙空間。第一層的厚度可改變。在一非限制性的具體例中，第 -層的厚度可為至少〇〇2〇英时，或至少〇·_英忖，或 15 0·150英吋或更小，或0.080英吋或更小。在另一非限制性的具體例，第一層可包括孔洞以致於抛光聚液可至少部分地由第一層所吸收。孔洞的數目可改變。在可替代的非限制性的具體例中，第一層可具有一孔隙度’以孔洞體積百分比表示，以第一層之總體積為基準， 20至少為2體積百分比，或以第一層之總體積為基準，為％體積百分比或更低，或以第一層之總體積為基準 50體積百分比。 ^ 拋光墊之孔洞體積百分比可利用此技術領域中已知的各種不同技術來測定。在一非限制性的具體例中，下述公 1287836 式可用於計算孔洞體積百分比： 100X (拋光墊層的密度）χ (抛光墊層的孔洞體積）。密度可以克/立方公分的單位表示，以及可藉由此技術領域中已知的各種不同習知方法來測定。在一非限制性 5的具體例中，密度可根據ASTM D 1622-88方法來測定。孔洞體積可以立方公分/克的單位表示，以及可藉由此技術領域中已知的各種不同習知方法來測定。在一非限制性的具體例中’孔洞體積可根據ASTMD 4284-88中的汞孔度測里法來測里’使用取自Micromeritics的Autopore III 10水銀孔度計。在另一非限制性的具體例中，孔洞體積之測量可在下述條件下進行：接觸角140。、汞表力張力為480達因/公分，以及在50微米汞柱的真空度下使拋光墊層樣品脫氣。在一非限制性的具體例中，第一層可具有至少部分開 15 放的結構，以致於可吸收漿液。在可替代之非限制性的具體例中，以第一層之總重為基準，第一層可吸收至少2重量百分比之拋光漿液，或不超過50重量百分比，或2重量百分比至50重量百分比。在本發明之另一非限制性的具體例中，拋光墊之第一 20 層的壓縮性大於第二層。如同本案說明書中所使用者，術語“壓縮性”意指壓縮性測量之體積百分比。在可替代之非限制性的具體例中，當施與20 psi之載荷時，第一層的壓縮體積百分比可為至少〇·3百分比，或3百分比或更低，或0.3至3百分比。 10 1287836 拋光墊層的壓縮體積百分比可使用此技術領域中已知的各種不同方法來測定。在一非限制性的具體例，拋光墊層之壓縮體積百分比可使用下述公式來測定： 1〇〇Χ(無載荷下拋采熱厝的艚積-在_載荷下的拋来墊層體積） 5 (無載荷下拋光墊層的體積）。在一非限制性的具體例中，當施與載荷時，拋光墊層的面積不改變；因此，前述壓縮體積的公式藉由下述公式，以拋光墊層的厚度來表示： 100X(無載荷下拋光墊層的厚度-在載荷下的拋光墊層厚唐） 10 (無載荷下拋光墊層的厚度）。拋光層厚度可使用各種不同已知方法來測定。在一非限制性的具體例中，拋光墊層厚度可藉由在拋光墊樣品上施與一載荷（例如，但不限制於經校正的砝碼），並測量抛光塾層厚度因載何造成的改變來測定。在進一步非限制 15 性的具體例，可使用Mitutoyo電子指示器（Mitutoyo

Electronic Indicator )，型號 ID-C112EB 。指示器具有一心軸或螺紋桿，其一端配備有一平坦接觸點，在該接觸點下可放置該拋光墊層。心軸之另一端可配備有一施與特定栽何至接觸面積的裝置’例如但不限制於容納經校正之缺石馬 20的平衡盤。指示器顯示值為由於施與載荷所造成的抛光塾層的位移。指示器顯示值一般以英忖或毫米表示。在進行測量時’電子指示器可裝設在一支架上，例如Mitutoy〇精密花岗岩支架（Mitutoyo Precision Granite Stand )，以提供穩定度。容許自距離任何邊緣至少〇·5英吋處測量拋光塾 11 I287836 層的側向尺寸是足夠的。抛光墊層的表面在一足夠的區域上可為平坦且平行的，以容許測試拋光墊層及平坦接觸點之間的均勻接觸。待測試拋光墊層可放置在平坦接觸點之下。拋光墊層的厚度可在施與載荷之前測量。經校正之砝 5 碼可添加至平衡盤中以造成特定的最終載荷。拋光墊層可接著在此特定載荷下壓縮。指示器可顯示在此特定載荷之下的拋光塾層的厚度/高度。施與載荷之前的拋光塾層厚度減去在特定載荷之下的拋光墊層厚度，可用於測定拋光墊層的位移。在一非限制性的具體例中，20 psi的載荷可施 10用於該拋光墊層。測量可在標準化的溫度下進行，例如室溫。在一非限制性的具體例中，測量可在22^+/-2〇c下進行0 在可替代的非限制性的具體例中，上述測量拋光墊層厚度的方法可應用於堆疊之拋光墊總成或包含於該拋光墊 15 總成之層。在一非限制性的具體例中，用於測量壓縮體積百分比的步驟可包括將接觸點放置在花崗岩基體上，並調整指示裔的碩數為零。接著可昇高該接觸點並將樣品放置在該接觸點下及彳b崗石支架上，使接觸點的邊緣與該樣品的任何 20邊緣相距至少〇·5英时。接觸點可下降至該樣品上且在5 + /-1秒後測I樣品的厚度。在未移開樣品或接觸點之下，可添加足1碼至盤巾以造成藉由該接觸點施與20 psi 7力至en在15+/]秒後可讀取載荷測量下樣品的厚度。測量步驟可重複，使用20 psi的壓縮力，在樣品上 12 1287836 相距至少0.25英吋之不同位置，取得5測量值。在一非限制性的具體例中，可測量第一層的柔軟度。在本案說明書及申請專利範圍中所使用之術語“柔軟度” 思才日材料的蕭氏Α硬度（Shore A Hardness )。一般而言，

5材料愈柔軟，蕭氏A硬度值愈低。在一可替代的非限制性的具體例中’第一層的蕭氏A硬度（Shore A Hardness )至少為85 ’或99或更低，或85至99。蕭氏A硬度（Shore A Hardness )值可利用此技術領域已知的各種方法及設備來測定。在一非限制性的具體例中，蕭氏A硬度（Sh〇reA 10 Hardness)可根據ASTM D 2240中所記載的步驟來進行測量，使用具有最大指示器（可購自 Angeles，CA)的蕭氏 “A 型，，硬度計（Sh〇re“TypeA，， Durometer )。在一非限制性的具體例中，蕭氏A硬度（Sh〇R AHardness)的測試方法可包括在特定條件下，實質地將特 15定形式的壓痕器施力刺入測試材料中。在此具體例中，蕭氏A硬度（Shore A Hardness )可與刺入深度成反比且可依測試材料之彈性模數及黏彈性行為而定。在-非限制性的具體例中，第一層在工作或拋光表面上可包含凹溝或圖案。凹溝及/或圖案的形式可改變且可 20包括此技術領域中已知的各種不同形式的凹溝及/或圖案。製造凹溝及圖案的方法亦可改變，且包括此技術領域中已知的各種不同習用方法。本發明之抛光墊進-步包含第二層。在一非限制性的具體例中，此第二層可與至少一部分之第一層連接。在一 13 1287836 進—步的非限制性的具體例中，第一層可與至少一部分之第二層連接，以及第二層可與至少—部分之任擇的第三層連接。第二層可包括此技_域巾已知的各種不同材料。第 5二層可選自於實質上體積不可壓縮的聚合物以及金屬薄膜及金屬箱。在本案說明書及申請專利範圍中所使用之術語 “實質上體積不可壓縮的，，意指當施與2Qpsi載荷時，體積，小量小於。在-非限制性的具體例中，施與載荷及測Ϊ體積縮小量的方法可應用描述於上文中的方法。 10 冑質上體積不可壓縮的聚合物之非限制性例子可包括聚稀煙，例如但不限制於低密度聚乙歸、高密度聚乙稀、 T高分子量聚乙稀及聚丙烯；聚氣乙稀；以纖維素為主的聚合物，例如但不限制於，纖維素乙酸醋及纖維素丁酸醋；丙烯酸酯類；聚酯及共聚酯，例如但不限制於及 ETG，來奴酸酯，聚醯胺，例如但不限制於耐綸6/6及耐碥6/12;以及高性能塑膠，例如但不限制於聚醚醚酮、本鱗、水硬、聚酿亞胺、聚驗g藍亞胺及其混合物。金屬薄膜的非限制性例子可包括但不限制於鋁、銅、黃銅、鎳、不銹鋼及其組合。 2〇第一層之厚度可改變。在一可替代的非限制性的具體 !中’苐一層的厚度可為至少0.0005英忖，或至少o.oolo 英吋；或0.0650英吋或更小，或0 0030英吋或更小。在一非限制性的具體例中，第二層可具有可撓性以增進或增加拋光墊及欲拋光基板之表面之間的接觸的均勻 14 1287836 陘在選擇第一層之材料時的一考量因素可為材料對拋光墊之工作表面提供可撓支撐的能力，以致於第一層實質順應欲拋光之元件的巨觀輪廓或長期表面。具有此能力的材料可理想地用於作為本發明的第二層。 5 第二層的可撓性可改變。可撓性可使用此技術領域中已知的各種不同習用技術來測定。在本案說明書及申請專利範圍中所使用之術語“可撓性” （F)意指第二層厚度三次方（t3)與第二層材料的可撓性模數（E)之間的反比關係，亦即F= l/t3E。在一可替代的非限制性的具體例中， 10第二層的可撓性可為至少O.Sir^lb·1，·或至少i〇〇in-llb-i ; 或 1 ίη·1^-1 至 100 in·1»)-1。在一非限制性的具體例中，第二層可具有壓縮性，其容許拋光塾實質順應待拋光物件的表面。例如半導體晶圓之微電子基板的表面，可具有因製造方法形成的“波紋，， 15輪廓。可預期到，若拋光墊無法適當地順應基皮表面的“波紋輪麼，抛光效能的均勻性可劣化。舉例而言，若拋光墊實質上順應“波紋”的末端，但無法實質上順應及接觸波紋”的中間部分，只有“波紋”的末端可被拋光或平坦化，而中間部分能保持實質上未被拋光或平坦化。 20 第二層的壓縮性可改變。如同上文中所描述者，術語壓縮性”意指壓縮體積百分比測量。在可替代的非限制性的具體例中，第二層的壓縮體積百分比可至少為i百分比，或3百分比或更低；或1至3百分比。壓縮體積百分比可利用此技術領域中已知的各種不同習用方法來測量。 15 1287836 在一非限制性的具體例中，壓縮體積百分比係依上文中所描述般來測定。在另一非限制性的具體例中，第二層可將第一層感受到的壓縮力分配在一任擇之第三層的較大面積上。在一莽 5限制性的具體例中，第二層為實質上體積不可壓縮的。在另一非限制性的具體例中，第二層可作為在第一層及至少部分連接至第二層之任擇之第三層之間輸送的流體之貝貝阻P早層。因此，選擇包含於第二層之材料的一考量因素可為材料實質降低、最小化或大致防止拋光漿液自第 1〇一層輸送至一任擇之第三層的能力。在一非限制性的具體例中，第二層對拋光漿液可為實質上無法滲透的，以致於任擇的第三層不會被拋光漿液浸透。在一可替代之非限制性的具體例中，第二層可被穿孔以致於拋光漿液可穿透第一及第二層以濕潤一任擇的第三 15層。在一進一步的非限制性的具體例中，任擇的第三層可貫質上被拋光漿液浸透。第二層之穿孔可藉由熟習該項技術者已知的各種不同技術來形成，該技術例如但不限制於衝壓、模切割、雷射切割或水刀切割。孔洞尺寸、穿子的數目及結構可改變。在一非限制性的具體例中，在一相互 20交錯的孔洞圖案中，穿孔之孔洞直徑可為至少1/16英吋，每一平方英吋具有至少26孔洞/平方英忖。在一非限制性的具體例中，第一層可連接到至少—呷分第一層，以產生堆疊的拋光墊總成。在本案說明書及申請專利範圍中使用之術語“連接至，，意指連結在一起或直 16 1287836 接或藉由一或多種中介材料間接的放置關係。在一非限制性的具體例中，第一及第二層為經至少部分連接，以致於第一層的開孔可至少部分地與第二層之至少部分透明窗對齊。 5 在一非限制性的具體例中，拋光墊的第一層可使用— 黏著劑連接至至少部分的第二層。使用於本發明之適當黏著劑可提供充分的抗撕裂強度，以致於拋光墊層在使用期間大致上維持定位。再者，黏著劑可經選擇以充分地抵抗在拋光或平坦化處理過程中存在的切應力，以及可充分地 10抵抗使用期間的化學及濕氣劣化。黏著劑可使用熟習該項技術者已知的習用技術來施用。在一非限制性的具體例中，黏著劑可施用至第一層的下部表面及/或第二層的上部表面’此二表面彼此平行相對。黏著劑可選自於此技術領域中已知的廣泛不同的黏著 15劑材料，例如但不限制於接觸性黏著劑、壓感性黏著劑、結構黏著劑、熱熔黏著劑、熱塑性黏著劑，以及可固化黏著劑，例如熱固性黏著劑。結構黏著劑之非限制性例子可選自於聚胺基曱酸酯黏著劑，以及環氧樹脂黏著劑；例如該等以雙酚A之二縮水甘油醚為主的黏著劑。壓感性黏著 20劑的非限制性例子可包括一彈性體聚合物及一增黏樹脂。彈性體聚合物可選自於天然橡膠、丁基橡膠、氯化橡膠、聚異丁烯、聚（乙烯基烷基醚）、醇酸黏著劑、丙烯酽酽類，例如垓等以2-乙基己基丙浠酸酯及丙稀酸為主的乓取物、例如笨乙烯-丁二烯-苯乙烯之嵌段共聚物，及其混、合^ 17 1287836 物。在一非限制性的具體例中，壓感性黏著劑可利用例如甲苯或己烧之有機溶劑，或以水為主的乳化液，或自一溶化物，施用至一基板。在本案說明書中所使用之術語“熱溶性黏著劑”意指包含非揮發性熱塑性材料的黏著劑，其 5 可加熱形成一溶化物，接著以液體的形式施用至基板。熱熔性黏著劑的非限制性例子選自於乙烯-乙酸乙烯g旨共聚物、苯乙浠-丁二烯共聚物、乙烯—丙烯酸乙酯共聚物、聚酯、例如由二胺及二聚物酸之反應所形成的聚胺，以及聚胺基甲酸g旨。 10 在本發明之一非限制性的具體例中，第一層可包含一開口。在一進一步的非限制性的具體例中，至少一部分第二層可包含一窗，其對於平坦化設備之計量儀器所使用的波長為至少部分透明。第一層中開口及/或第二層中的窗的尺寸、形狀及定位可依應用於拋光及/或平坦化拋光墊 15 的計量儀器及抛光裝置而定。開口可藉由此技術領域中已知的各種不同的習用方法來產生。在可替代的非限制性的具體例中，開口可藉由衝壓、模切割、雷射切割或水刀切割來產生。在一進一步的非限制性的具體例中，開口可藉由模塑第一層來形成。在一可替代的非限制性的具體例 2〇中，開口可使用配備有適當尺寸及形狀之模的NAEF型號 B模壓機模切入第一層，該模壓機在市面上可自MS Instruments Company，Stony Brook，NY 構得。在一非限制性的具體例中，第一層中的開口可在堆疊在一起及/或至少部分連接第一層與第二層之前產生。 18 1287836 至少部分的第二層玎包含一至少部分透明的窗。在一非限制性的具體例中，第二層可包含一至少部分透明的材料。在另一非限制性的具體例中，第二層可包含—實質非透明材料；一可切入該第二層以去除部分該第二層的開 5 口；一可插入該第二層之開口的至少部分透明材料。此開口可使用上文中所描述的各種不同方法來製造。在一非限制性的例子中，第二層可包括一金屬箔；一可切入該金屬箔以去除部分該金屬箔的開口；一可切成實質對應該開口之尺寸及形狀的聚酯片；此聚酯片可配合金屬箔的開口以 10 形成一至少部分透明的窗。在一非限制性的具體例中’第二層可包含一黏著劑總成。此黏著劑總成包括將第二層插置於上部黏著劑層及下部黏著劑層之間。在一非限制性的具體例中，黏著劑總成之上部黏著劑層可至少部分連接至該第一層的下部表面。 15 20 黏著劑總成的下部黏著劑層可至少部分連接至一任擇之第二層的上部表面。黏著劑總成之苐二層可選自於上述使用於拋光墊之第二層的適當材料。黏著劑總成之上部及下邹黏著劑層可選自於上文中所述之黏著劑的非限制性例子。在一非限制性的具體例中，上部及下部黏著劑層各自可為接觸性黏著劑。在此技術領域中，黏著劑總成可稱為雔… 或雙面塗覆膠帶。市面上可取得之黏著劑總成的非限制性例子包括可購自3M公司之工業用膠帶及特殊產品部 (Industrial Tape and Specialties Division )。在一進一步的非限制性的具體例中，王夕—部分的黏 19 1287836 著劑層可自黏著劑總成的第二層去除，暴露至黏著劑總成的至少部分透明第二層，#此在第二料= =少部分透明的窗。在-可替代的非限制性的具體例/， #劑的去除可在堆疊層之前或於層堆疊之後進行。方法可包括熟習此項技術者已知的各種不同方法，包括= 不限制於將«解於溶贱清_水騎巾物理地自第二層剝離黏著劑。在_非限制性的具體例中，物理地剝離黏著劑可包括將黏著劑與—可黏著該黏著劑的材料接觸，以及接著自第二層拉出該材料，藉此她著劑隨著 10 該材料剝離。在一進一步的非限制性的具體例中，第二層的窗可凹入該拋光墊的拋光表面之下達一等於該拋光墊之第一層的厚度的距離。在另一非限制性的具體例中，拋光塾總成可包括一位 15 在該第二層之窗的頂側及/或底側之至少一部分上的塗層。此塗層可至少部分地隨黏著劑一起施用，以取代或接著去除黏著劑。塗層可至少部分地在堆疊層之前或於層堆疊之後施用。塗層可提供任何下述的性質，舉例而言，改良之窗區域的透明度、改良之抗磨性及改良之抗衝壓性。 20 在一非限制性的具體例中’塗層可包括一樹脂膜，或現場洗鑄（cast-in-place)樹脂塗層。使用於本發明之適當樹脂膜的非限制性例子可包括描述於上文中用於第二層的材料。在一可替代的非限制性的具體例中，所選擇之用於塗層的樹脂膜與包含於第二拋光 1287836 墊層之材料可為相同的材料或不同的材料。樹脂膜可藉由此項技術者已知的任何方法，至少部分地附著至第二層的窗區域，例如列示於上文中用於拋光墊堆疊黏著劑的黏著方法及材料。在一非限制性的具體例中，塗層可為一 5树月曰膜層，其可與第二層所使用之材料相同或不同。塗層可至少部分地於拋光墊堆疊組合後施用。塗層可至少部分地％用至第二層之窗區域的頂部及底部表面，以及黏著劑可使用作為堆疊黏著劑之接觸性黏著劑而至少部分地黏附0 10 在一非限制性的具體例中，塗層可為現場澆鑄 (cast-in-place)樹脂塗層，其可以液體、溶液、分散液戈水性乳膠方式；以熔化物或可反應形成塗層之樹脂前驅物的摻合物的方式來應用。液體的施用可藉由各種不同已知方法來完成，包括噴覆、填塞及傾倒。用於塗覆之材料的 15非限制性例子包括熱塑性丙烯酸系樹脂、熱固性丙烯酸系樹脂，例如與_甲醛或蜜胺-曱醛樹脂交聯之羥基官能性>、烯酸乳膠、與環氧樹脂交聯之羥基-官能性丙烯酸樹脂，= 與碳二亞胺或聚醯亞胺或環氧樹脂交聯之羧基官能性丙^ 酸乳膠；胺基曱酸酯系統，例如與異氰酸酯交聯的羥基官 2〇能性丙烯酸樹脂、水固化之異氰酸酯封端樹脂、與蜜胺醛樹脂交聯的胺基曱酸酯官能性丙烯酸樹脂；環氧樹炉甲例如與雙紛A環氧樹脂父聯的聚醯胺樹脂、與雙齡a壤— 枒脂交聯的酚系樹脂；聚酯樹脂，例如與蜜胺_甲醛、^ 聚異氰酸酯、或與環氧交聯劑交聯的羥基封端聚隖。>、 21 1287836 在一非限制性的具體例中，塗層可為水性丙烯酸系乳膠，其可在拋光墊總成堆疊後施用。塗覆可至少部分地施用至第二層之窗區域的頂部及底部表面。塗層的施用可在自窗區域去除黏著劑後進行。 5 本發明的窗拋光墊可與此技術領域中已知的各種不同的拋光設備一起使用。在一非限制性的具體例中，可使用 Mirra 拋光器，由 Applied Materials Inc，Santa Clara CA 製造，其中開口的形狀為矩形，尺寸為〇·5英吋x 2英吋，定位係以長軸徑向地定向且與拋光墊的中心相距4英吋地定 10 位。Mirra拋光器的壓板的直徑為2〇英吋。與此拋光器一起使用的拋光墊可包含一直徑2〇-英吋的圓，具有位在上述區域中的窗。在一進一步的非限制性的具體例中，可應用可購自於

Lam Research Corporation，Fremont, CA 的 Teres 拋光器。此 15抛光器使用連續帶以取代圓形壓板。此拋光器的拋光墊可為寬度12英对以及周長93.25英吋的連續帶，其具有適當尺寸裁切及定位的窗區域，以與Teres拋光器的計量窗對齊’以致於可至少部分地與該第二層之至少部分透明的窗對齊。 1 | , 如上文中所指明者，本發明之拋光墊可包括額外任擇的層。此額外的層可含有實質上與第一層之開口及第二層之至少部分透明窗實質對齊的開口。在一非限制性的具體例中，本發明之拋光墊可包含第 —層。第二層可作為拋光墊的底部層，其可連接至拋光裝 22 1287836 置之壓板。在一非限制性的具體例中，第三層可包含比第一層软的材料。在此處所使用之術語“柔軟度”意指材料的蕭氏A硬 5 度（Shore A Hardness )。材料愈柔軟，蕭氏A硬度值愈低。因此，在本發明中，第三層之蕭氏A硬度值可比第一層之蕭氏A硬度值低。在一非限制性的具體例中，第三層的蕭氏A硬度值至少為15。在可替代的非限制性的具體例中，第三層的蕭氏A硬度可為至少45，或75或更低，或45至 10 75。蕭氏A硬度（Shore A Hardness)可使用此技術領域中已知的各種不同的習用方法來測定。在一非限制性的具體例中，蕭氏A硬度可依上文中描述的方法來測定。在一非限制性的具體例中，第三層可用於增加拋光墊及進行拋光之基板之表面之間的接觸的均勻性。 15 在本發明之一非限制性的具體例中，包含於拋光墊之第三層的材料之壓縮性可大於包含於第一層的材料。如前文中所描述者，術語“壓縮性”意指測壓縮體積百分比測里13此’第二層之壓縮體積百分比大於第一層之壓縮體積百分比。在一非限制性的具體例中，當施與2〇扣的載 20何’第二層之壓縮體積百分比可小於2〇百分比。在一可替代的非限制性的具體例中，當施與2Qpsi_荷時，第三層^壓縮體積百分比可小於1Q百分比，或#施與2〇Ν 的載何’小於5百分比。如同上文中所指明者，壓縮體積百分比可藉由此技術領域中已知的各種不同方法來測 23 1287836 定。在一非限制性的具體例中’壓縮體積百分比可如前述所描述的方式來測定。第三層的厚度可改變。-般而言，第三層厚度應使得拋光墊不會太厚。拋光墊太厚可使得平坦化設備難以安置 5及移去。因此，在一可替代的非限制性的具體例中，第一層的厚度可為至少0.040英吋，或至少〇〇45英吋；或〇 1〇〇英吋或更小，或0.080英吋或更小，或〇〇65英吋或更小。第三層可包含此技術領域中已知的廣泛不同材料。適當的材料可包括天然橡膠、合成橡膠、熱塑性彈性體、發 10泡片材及其組合。第三層的材料可經發泡或吹模以產生多孔性結構。此多孔性結構可為開放胞室、密閉胞室，或其組合。合成橡膠之非限制性例子可包括氯丁橡膠（neoprene rubber)、聚矽氧烷橡膠、氯丁二烯橡膠、乙烯-丙烯橡膠、丁基橡膝、聚丁二烯橡膠、聚異戊二浠橡膠、EpDM聚合 15物、苯乙烯-丁二烯共聚物、乙烯及乙基乙酸乙烯酯的共聚物、氯丁橡膠/乙烯腈橡膠、氯丁橡膠/EpDM/SBR橡膠，及其組合。熱塑性彈性體的非限制性例子可包括聚烯煙、聚酯、聚醯胺、例如以聚醚及聚酯為主的聚胺基甲酸酯，及其共聚物。發泡體片材的非限制性例子可包括乙烯 20乙酸乙烯酯片材以及聚乙烯發泡體片材，例如但不限制於市面上可購自Sentinel Products，Hyannis，NJ者；聚胺基甲

&L酉曰毛/包體片材，例如但不限制於市面上可講自於Illbruck， Inc” Minneapolis，MN者；以及聚烯烴發泡體片材，例如但不限制於市面上可購自R0gers C〇rp0rati〇n，Woodstock, CT 24 1287836 者0 广在進一步非限制性的具體例，第三層可包括未編織或、、二編織的纖維墊及其組合，例如但不限制於聚烯烴、聚酯、私或丙稀系纖維，其已利用樹脂浸潰。纖維可為在 5纖維墊中的短纖維或實質不連續纖維。非限制性例子可包括但不限制於利用聚胺基甲酸酯浸潰的未編織纖維，如同、，專引第4,728,552號中所描述者，例如經聚胺基甲酸酯 /又/貝的毛氈。市面上可購得的未編織下層墊的非限制性例子可為購自 R〇del，Inc· Newark DE 的 SubaTM IV 〇〇在本發明中，任擇的第三層可包含一開口。在一可替代的非限制性的具體例中，開口可藉由此技術領域中已知的各種適當方法產生，例如該等前述關於第一層之開口所才曰明者。再者，如前文中所指明者，開口的尺寸、形狀及位置可依所應用之計量儀器及拋光裝置而定。 5 在一非限制性的具體例中，第三層可至少部分連接至第二層且可與平坦化機器的底部接觸。第三層可含有一開其係至少部分與第一層的開口以及第二層之至少部分透明的窗對齊。纟-可替代的非限制性的具體例中，利用黏著劑，抛光墊的第-層可連接至至少部分的第二層，以及第二層可連接至至少-部分第三層。適當的黏著劑可包括該等上文中所描述者。在-進-步的非限制性的具體例中，本發明的抛光塾可包含第一層、第二層，以及第三層。第一及三層各自包 25 1287836 5 含in。第-及第三層的開口可至少部分彼此對齊。至少-部分第二層可包括_至少部分透明窗。窗可至少部分地在兩侧塗覆接觸性黏著劑，以及此等層可壓合在一起以形成-堆疊拋光墊總成。黏著劑可接著使用黏著劑實質附著的材料，自第二層之窗區域的頂部及底部表面物理地剝離。黏著韻著之材料的非關性例子為Μη⑧ SP-1 〇〇〇，-種合成片材，其在市面上可購自ppG !她⑽s， Inc，Pittsburgh，PA。本發明之拋光塾可與抛光聚液組合使用，例如此技術 !〇領域中已知的拋光漿液。可與本發明之抛光墊一起使用的適當之拋光漿液的非限制性例子，包括但不限制於美國專利申請案序號第曝82,548及ο·2,549所揭露的拋光漿液，該二申請案皆在2002年6月14曰申請，且在審查中。在一非限制性的具體例中，拋光漿液可插置於拋光墊的第 15 一層及待拋光的基板之間。抛光或平坦化方法可包括相對於待拋光的基板移動拋光墊。各種不同的拋光漿液或漿液為此技術領域中已知的。供使用於本發明之適當漿液的非限制性例子包括含有研磨劑顆粒的漿液。可使用於漿液的研磨劑包括顆粒性氧化鈽、顆粒性氧化鋁、顆粒性氧化矽 20及其類似物。市面上販售的使用於拋光半導體基板之漿液的例子，包括但不限制於ILD 1200及ILD 1300，可購自於 Rodel，Inc· Newark DE，以及 Semi-Sperse AM100 及 Semi-Sperse 12 ’ 可購自於 Cabot Microelectronics Materials Division，Aurora，IL。 26 1287836 在一非限制性的具體例中，本發明的拋光墊可與用於平坦化一具有不平坦表面之物件的裝置一起使用。此平坦化裝置可包括用於固持物件的固持裝置；以及動力電源裝置，用於使拋光墊及固持裝置彼此相對移動以致於拋光墊 5及固持裝置的移動造成漿液及拋光墊的平坦化表面接觸且平坦化该物件的不平坦表面。在進一步非限制性的具體例中，平坦化裝置可包括更新拋光墊之拋光或平坦化表面的裝置。適當之更新裝置的非限制性例子包括一配備有研磨拋光墊之工作表面之研磨碟的機械臂。 10 在一可替代的非限制性的具體例中，平坦化裝置可包括用於進行待拋光或平坦化之物件之原位計量法的裝置。市面上可購得之拋光或平坦化裝置可購自儀器製造商，例如 Applied Materials，LAM Research, SpeedFam-IPEC，以及 Ebara Corp. 〇 15 在一非限制性的具體例中，本發明的拋光墊可放置在圓柱形金屬基座上；以及可利用一黏著劑層與至少一部分之基座連接。適當之黏著劑可包括廣泛不同的已知黏著劑。在進一步之非限制性例子中，拋光墊可放置在圓杈形金屬基座或抛光或平坦化裝置的壓板上，其包括進行待拋 20光物件之原位計量法的裝置。拋光墊可放置以致於其窗與壓板之計量窗對齊。【實施方式】較佳實施例之詳細說明實施例1 27 1287836 具有一窗的拋光墊係依下述方式製備：工.第一層係根據下述製備方法八來製備。 2.制刀口直尺及解剖刀型實用刀，於第__層切入义英吋X 2英吋的矩形開孔。 3·使用高效能雙面塗覆膠帶95〇〇pc(市面上可購自 3M公司之工業膠布及特殊產品部門）形成第二層。膠帶之黏著劑層係黏附至第一層的底侧，以欵於第一層之矩形開口實質上被該膠帶橫跨。

4·利用聚胺基甲酸酯發泡體（商品名為p〇R〇N 47〇1-50 )的〇·060英吋厚片材，形成第三層，市面上可購自Rogers有限公司。使用刀口直尺及解剖刀型貫用刀，於第三層切入込英吋χ 2英吋的矩形開孔。 5·第三層係藉由自第二層移除離形紙並將第三層施附至所暴露之黏著劑薄膜而黏附至第二層。將第三層定位以致於第一層及第三層的矩形開口係實質對齊。 6.將此三層堆疊總成壓合在一起並通過一壓延輥組。 7·藉由去除一部分第二層之上部側及下部側的黏著劑以形成一窗。黏著劑係藉由與％英吋χ 2英吋之 TeslmSP-1000 塊（市面上可購自 ppGIndustdeS， Incorporated)接觸來去除，以手施壓Teslin sp-1000 塊以確保黏著劑及Teslin SP-1000之間的良好接觸’接著撕去TeslinSP-looo。黏著劑係選擇性地 28 1287836 黏附至TeslinSP-1000,留下無黏著劑之窗的實質透明膜。所得的抛光塾堆疊物具有矩形窗，其尺寸為％英吋X 2 英忖。備方法A : 1 使用表a列示的成分製備顆粒性交聯聚胺基甲酸酯成分重量（克）進料1 二胺固化劑（a) 810 界面活性劑(b) 30.6 甲基異丁基酮溶劑 822 進料2 異氰酸酯官能性預聚物(c) 2112 (a) LONZACURE MCDEA 二胺固化劑，獲自於 Air Products and Chemicals，Inc，據描述其為亞甲基雙（氣化二 10 乙基苯胺）。 (b) PLURONIC F108界面活性劑，獲自於BASF有限公司0 (c) ARITHANE PHP-75D 預聚物，獲自於 Air Products and Chemicals, Inc，據描述為甲苯二異氰酸S旨及聚（四亞甲基二 15 醇）的異氰酸酯官能性反應產物。進料1係添加至開放容器中並在加熱板上利用攪拌加熱，直至容器中的内容物達到35°C之溫度。在此溫度下持 29 1287836 續攪拌，直至成分形成實質均質的溶液。接著自加熱板移走容器。使用水浴將進料2加熱至55°C之溫度，並接著添加至進料1。利用馬達驅動之高速攪拌機混合内容物達3 分鐘的時間，直至均勻。接著將容器的内容物，利用與去 5 離子水順流激烈攪拌，快速倒入40°C之10公斤的去離子水中。於完成添加内容物至容器中後，再持續激烈混合去離子水60分鐘。濕潤顆粒性經交聯的聚胺基甲酸酯係使用二篩網堆來分類。頂部篩的篩孔尺寸為50篩目（300微米篩孔開口），以及底部篩的篩孔尺寸為140篩目（105微米篩 10 孔開口）。將自140篩目分離之濕潤顆粒性經交聯的聚胺基甲酸酯在烘箱中，在80°C下乾燥隔夜。步驟2 : 使用歸納於下述表2的成分，製備包含顆粒性經交聯的聚胺基甲酸酯及經交聯之聚胺基甲酸酯黏合劑的拋光 15 墊。 — 成分重量（克）進料1 步驟1之顆粒性經交聯的聚 918 胺基甲酸酯進料2 異氰酸酯官能性預聚物(C) 265 脂族聚異氰酸酯（d) 8.5 添加物(e) 8.5 丙酮溶劑 62 30 1287836 (d) DESMODUR N 3300脂族聚異氰酸酯，獲自於Bayer 有限公司，塗層及染色劑部門（Coatings and Colorants Division)，據描述為以六亞甲基二異氰酸酯為主的多官能性脂族異氰酸酯 5 (e) Lanco PP1362D微米化改質聚丙烯蠟，獲自於Lubrizol 有限公司。利用馬達驅動之不銹鋼高速攪拌器’混合進料2直至實質均質。接著將進料2之實質均勻的混合物與進料1在一適當的容器中組合，並藉由馬達驅動的混合器混合。接 10 著將1040克之進料1及2組合物引入26英吋X 26英吋的平板模中。模係在室溫下藉由一對輥進料，形成厚度〇·1〇〇英吋的片材。將片材在25°C之溫度下以及80%的相對濕度下固化18小時，接著在130°C的溫度下固化1小時。自片材切出直徑為22·5英吋的圓形拋光墊，接著使用研磨機使 15 拋光墊的上部及下部表面平行。所得之拋光墊係使用於實施例1作為第一層。【圖式簡單說明】無【圖式之主要元件代表符號表】無 31

Claims

% 92137093m 專利申請案申請專利範圍修正本96年4月拾、申請專利範圍： 1. 一種用於一旋轉抛光器之圓形抛光塾，其包含 a. 具有一用於拋光一工件之面外的工作表面以及一開口的第一層；以及 5 b. 一第二層，其中至少一部分之該第二層包含一至少部分透明的窗，其中該窗係實質上以該第一表面之厚度和該工作表面間隔開來以及其中該第一層係至少部分連接至該第二層，且其中該第一層包含至少一種以下之性質： 10 i)以該第一層之總重為基準，該第一層吸收至少 2重量百分比的拋光漿液； ii) 以該第一層之總體積為基準，該第一層具有至少2體積百分比之孔隙度； iii) 該第一層具有大於該第二層之壓縮體積百分 15 比。 2. 如申請專利範圍第1項之拋光墊，其中以該第一層之總重為基準，該第一層吸收至少4重量％且少於50重量％之拋光漿液。 3. 如申請專利範圍第1項之拋光墊，其中該第一層係選 20 自於顆粒性聚合物及交聯聚合物黏合劑；顆粒性聚合物及有機聚合物黏合劑；熱塑性樹脂的經燒結顆粒；熱塑性聚合物之加壓燒結粉末壓緊物；利用多數聚合物微元件浸潰的聚合物基質，其中每一聚合物微元件内可具有一空隙空間；或其等之組合物。 1287836 4. 如申請專利範圍第1項之拋光墊，其中該第一層的厚度為至少0.020英吋且小於0.150英吋。 5. 如申請專利範圍第1項之拋光墊，其中該第二層係選自於實質上體積不可壓縮的聚合物及金屬薄膜及金屬 5 箔。 6. 如申請專利範圍第1項之拋光墊，其中該第二層係選自於聚烯烴、以纖維素為主的聚合物、丙烯酸酯類、聚酯或共聚酯、聚碳酸酯、聚醯胺、高性能塑膠或其等之混合物。 10 7. 如申請專利範圍第7項之拋光墊，其中該第二層係選自於低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯或聚丙烯、纖維素乙酸酯或纖維素丁酸酯、PET或 PETG、耐綸6/6或耐綸6/12、聚醚醚酮、聚苯氧、聚砜、聚醯亞胺、聚醚醯亞胺或其等混合物。 15 8. 如申請專利範圍第1項之拋光墊，其中該第二層的厚度為至少0.0005英吋且該第二層的厚度為小於0.0650 英忖。 9. 如申請專利範圍第1項之拋光墊，其中該第一層及該第二層係至少部分地藉由一黏著劑材料來連接。 20 10.如申請專利範圍第9項之拋光墊，其中該黏著劑材料係選自於接觸性黏著劑、壓感性黏著劑、結構黏著劑、熱溶黏著劑、熱塑性黏著劑，以及可固化黏著劑、熱固性黏著劑及其等之組合。 11.如申請專利範圍第1項之拋光墊，其進一步包含一第 33 1287836 三層，該第三層係至少部分地連接至該第二層，該第三層具有一開口。 12. 如申請專利範圍第11項之拋光墊，其中該第三層係選自於天然橡膠、合成橡膠、熱塑性彈性體、發泡體片 5 材及其等之組合。 13. 如申請專利範圍第11項之拋光墊，其中該第三層的厚度為至少0.04英吋且該第三層的厚度為0.100英吋或更少。 14. 如申請專利範圍第11項之拋光墊，其中該第一、第二 10 及第三層係至少部分地藉由一黏著劑材料來連接。 15. 如申請專利範圍第11項之拋光墊，其中該第一層的開口、該第二層的窗，以及該第三層的開口係至少部分對齊。 16. 如申請專利範圍第1項之拋光墊，其中當施與20psi 15 之載荷時，該第一層的壓縮體積百分比為至少〇·3百分比。 17. 如申請專利範圍第1項之拋光墊，其中當施與20psi 之載荷時，該第一層的壓縮體積百分比為3百分比或更低。 20 18. —種用於一拋光器之拋光墊，其包含 a. 具有一用於拋光一工件之面外的工作表面以及一開口的第一層；以及 b. 一第二層，其中至少一部分之該第二層包含一至少部分透明的窗，其中該窗係實質上以該第一表 34 1287836 面之厚度和該工作表面間隔開來且其中該第一層係至少部分連接至該第二層，且其中該第一層包含至少一種以下之性質： i) 以該第一層之總重為基準，該第一層吸收至少 5 4重量百分比的拋光漿液； ii) 以該第一層之總體積為基準，該第一層具有至少2體積百分比之孔隙度； iii) 該第一層具有大於該第二層之壓縮體積百分比。 10 19. 一種旋轉拋光墊，其包含 a. 具有一開口的第一層；以及 b. 一第二層，其中至少一部分之該第二層包含一至少部分透明的窗， c. 一具有一開口之第三層，其中該第一層係至少部 15 分連接至該第二層且該第二層係至少部分連接至該第三層，其中該窗係實質上以該第一表面之厚度和該工作表面間隔開來，且其中該第一層包含至少一種以下之性質： i) 以該第一層之總重為基準，該第一層吸收至少 20 2重量百分比的拋光漿液； ii) 以該第一層之總體積為基準，該第一層具有至少2體積百分比之孔隙度； iii) 該第一層具有大於該第二層之壓縮體積百分比 35 1287836 iv)該第三層係比該第一層為軟。龕

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