TWI312305B - Pad constructions for chemical mechanical planarization applications - Google Patents

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TWI312305B
TWI312305B TW093100142A TW93100142A TWI312305B TW I312305 B TWI312305 B TW I312305B TW 093100142 A TW093100142 A TW 093100142A TW 93100142 A TW93100142 A TW 93100142A TW I312305 B TWI312305 B TW I312305B
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Jeffrey Scott Kollodge
Christopher Nicholas Loesch
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Description

13123.05 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係針對研磨物品及使用該等物品之方法。 【先前技術】 、半導體晶圓具有-半導體基座。該半導體基座可由任何 適當的材料（諸如單以、耗鎵及其它此項技術中已知的 半導體材料）製得。位於該半導體基座之—表面上的爲—介 電層。此介電層一般含有二氧化矽，然而，其它合適之介 電層亦涵-蓋於此項技術中。 心該介電層正面之上的爲許多離散金屬互連（例如，金 屬導體、组塊（metal e〇ndue⑹blQek))。例如，可由紹、銅、 鋁鋼合金、鎢及其類似物來製得各個金屬互連。一般可藉 =先將連續金屬層沈躲介電層之上，來製得此等金屬 。接著，蝕刻金屬’且移除過量的金屬來形成所需的 P互連圖案。其後，將—絕緣層塗敷於各個金屬互連的 上：該等金屬互連之間及介電層的表面之上。該絕 於:般爲諸如二氧化石夕、BPSG(則石夕玻璃）、PSG(罐石夕 或其組合物的金屬氧化物。所得絕緣層常常具有可 月匕^去如同所需般”平整”及/或”均勻”的正面。 在藉由光微影方法夾涂勒r + , 塗敷％路的任何額外層之前，需要 、緣層的正面進行處理以、查士、私士 仃處理以達成所需的”平整度”及/或”均 二又’具體程度將取決於件多闵. 對其進行之^ , 素’包括個別晶圓及意欲 工牛w Μ 日日® 了此要經受之任何隨後的加 工乂驟的性質。爲鳄罝 ‘·'、3起見’在此申請案的整個剩餘篇幅
O:\90\90472 DOC 1312305 :二::法稱作"平整化〃。由於平整化，、絕緣層的正面 ，使得當使用隨後的微影#刻方法來建立 的電路設計時，可解析臨界尺寸特徵 ’斤 形成了該電路設計。 u界尺寸特徵 在晶圓f造過財，亦可將其它層平整化。實際上 將各個額外的絕緣材料層塗敷於該等金屬互連之上後，可 能需要進行平整化 麦可 化㈣可能需要對空白晶圓進行平整 化。另外’該晶圓可能包括同樣需要平整 :銅。該類方法之-特定實例爲金屬鎮嵌方法二： rrenep_ss)。可在沈積任何層的同時，執行平整化 夕驟。 在鑲嵌方法中，將圖案韻刻成氧化介電質（例如，二氧化 石夕）層。其它合適的介電層可包括低介電常數⑻層，諸如 摻碳氧化物、多孔摻碳氧化物、多孔旋塗式介電質及聚合 賴，及其它具有通常在u至3.5範圍内（例如15與3 5之間） 之介電常數的材料。接著’可視情況將—、絕緣蓋（i細 啸積於該介電層上。蓋層之實例包括碳化石夕及氮化 :。將可選之黏著/障壁層沈積在整個表面之上。舉例而 '典型的P早壁層可包括：纽、氮化姐、鈦或氮化鈦。緊 接著，將金屬（例如’銅）沈積在介電質及任何黏著/障壁層 之上。接著可藉由目該介電質表面移除所沈積的金屬及視 ^況移除黏著/障壁層之多個部份’來對所沈積的金屬層進 订修正、改進或精加工。—般地，可移除足夠的表面金屬， 使得晶圓之外部_露的已修正表面不僅包括金屬而且還
〇 \90\90472.DOC 1312305 包括障壁層、蓋層或氢 八+ — ;丨电材料或其組合中之杯立 固。該曝露之晶圓表面的俯視圖將呈現— 思- 圖案的金屬及鄰近於該金屬之介電材料的;整表二= 位於晶圓之已修正表面上& # 忒寺 衣囟上的材枓固有不同物理 不同的硬度值。用於修正由鑲 诸如 處理通常被設計成可同時修正全屬 研廇 蓋層及/或介電材料。 金屬及/或黏著/障壁層及/或 二種用於修正或改進結構化晶»之曝露表面的f知方法 係藉由含^有分散於液體中之葙赵^ 饮遐T之複數個鬆散研磨顆粒的漿料來 處理晶圓表面。一般地，將此漿料塗敷至_拋光墊，且接 著研磨晶圓表面或使其抵住該塾子移動1自該晶圓表面 移除材料。該t料亦可能含有與晶圓表面反應以修正移除 率的化學劑或卫作液體。通常將上述方法稱作化學_機械平 整化（CMP)方法。 一種替代CMP聚料方法的方法爲使用研磨物品來修正或 改進半導體表面且藉此消除對前述漿料的需要。該研磨物 品通常包括子墊結構。可於美國專利第5,958,794號、第 6，194,317號、第 6,234,875號、第 5,692,95〇號及第 6,〇〇7,4〇7 號中發現該等研磨物品之實例，該等專利以引用的方式併 入本文中。研磨物品通常具有一包括分数於黏合劑中之研 磨顆粒的織構化研磨表面（textureci abrasive surface)。在使 用時’常常於工作液體存在下，以適於修正晶圓上之單個 材料層且提供一平整、均勻晶圓表面之運動，使該研磨物 品與半導體晶圓表面接觸。將工作液體塗敷至晶圓的表
0 \90\90472 DOC 1312305 在織構化固疋研磨元件中，諸如彼等以商品名稱IC_丨〇〇〇及 ic-1010出售的織構化固定研磨元件（可購自德拉瓦州（DE) 紐華克（NeWark)的Rodel，Inc )，及其它條件性固定研磨元 件。研磨層24在背襯上可爲連續的或不連續的。然而，在 某些實施例中，該固定研磨物品無需一背襯。在一些實施 例中，該si定研磨層具有小於約· MPa(例如小於75 Mpa) 的揚氏模數’且在另外的實例中，具有小於⑽的揚 氏模數。 雖然亂1顯示了具有精確成形研磨複合物之織構化、三 維、固定研磨元件，但是並未將本發明之研磨組合物限制 於精確成形複合物。此意即，其它織構化、三維、固定研 Μ件係可能的’諸如彼等揭示於美國專利第號 I及美國申請公開㈣US扇_咖號中的研磨元 ，料專利及申請公開案以”的方式併人本文中。 在研磨結構之各組件之問， 厚 可存在由黏接劑形成的介入 .,^ 而3如圖1之實施例所示，在剛 性凡件12與固定研磨元件“ , 月锹"之間插入一點接® 。雖然圖1未展示，但是亦 -曰 與彈性元件14之間及彈性 "生7^件12 m π± 件14之表面18上的黏接層。 使用時，固定研磨物品16 導體晶圓)以修正該工 接觸工件(例如，半 更平整且/或更均勾m 來達成一較處理前的表面 ^ s那麼粗糙的表面。在修正表@ # 間，下層的子墊之剛性盥 表面期 合工件表面之+ / 70件的組合可提供大體上符 之全局構形(例如，半導體晶圓之整個表面)，而
0 \90\90472 DOC -12- 1312305 大體上不符合該工件表面之局部構形（例如，位於半導體晶 圓之表面上的鄰近特徵（feature)之間的間隔）的研磨結構。 結果，本發明之研磨結構將修正工件的表面以達成所需的 平整度、均勻度及/或粗糙度。所需之具體的平整度、均勻 度及/或粗糙度將視個別晶圓及意欲對其進行之應用，以及 該晶圓可能要經受之任何隨後的加工步驟的性質而變化。 圖2展示本發明另一實施例之研磨物品2〇6。藉由壓敏黏 接層220將固定研磨元件216與彈性元件214接合。圖3展示 本發明另一實施例之固定研磨物品3〇6，其中固定研磨層 324直接與彈性元件314接觸。 圖4A至4F展示本發明特定實施例之研磨物品實例。圖4(a) 包括固定研磨層40 1、背襯402、第一壓敏黏接層403、剛性 元件404、第二壓敏黏接層405、彈性元件406及第三壓敏黏 接層407。圖4B包括固定研磨層408、背襯409、第一壓敏黏 接層410、彈性元件411及第二壓敏黏接層412。圖4c包括固 定研磨層413、背襯414、第一壓敏黏接層415、彈性元件 416、第二壓敏黏接層417、剛性元件418及第三壓敏黏接層 419。圖4D包括固定研磨層420、彈性元件421及第一壓敏黏 接層422。圖4E包括固定研磨層423、彈性元件424、第一壓 敏黏接層425、剛性元件426及第二壓敏黏接層427。圖4F 包括固定研磨層428、背襯429、第一壓敏黏接層430、第一 剛性元件43 1、第二壓敏黏接層432、彈性元件433、第三壓 敏黏接層434、第二剛性元件435及第四壓敏黏接層436。 雖然本發明之研磨結構特別適合供加工過的半導體晶圓 0\9Q\90472.DOC 13 1312305 個層或爲包括多個材料層的疊層式元件。較佳地，彈性材 料（或整個彈性元件本身）具有小於約ι〇〇 m叫例如小於約 則Pa)的揚氏模數值。此處，在攝氏⑼度及〇ι 下，以 =㈣的預負載’藉由ASTM D5〇24_94測定彈性元件之材 料厚度方向中的揚氏模數。 亦可藉由額外評價彈性材料之應力鬆弛，來選擇合適的 ^材料。藉由使材料變形且使其保持處於變形的狀態同 時置測維持變形所需的力或應力，來評價應力鬆弛。120秒 鐘之後，合適的彈性材料(或整個彈性元件)較佳保留至少約 6〇%(更佳地，至少約7〇%)之初始施加的應力。此處，包括 申請專利範圍’將此稱作”殘餘應力”，且藉由首先以2“ 爱米/分鐘的速率來壓縮不小於〇5毫米厚度之材料的樣品 直至在室溫(攝氏2〇·25度)下達成了 83 kPa的初始應力爲 止’且在2分鐘之後量測殘餘應力’從而測定該殘餘應力。 可自諸多種的材料來選擇用於研磨結構的彈性材料。— 般地，該彈性材料爲有機聚合物，其可爲熱塑性的或熱固 性的’且可爲或可不爲内在彈性體的。通常發現爲實用彈 性材料的材料係起泡或吹製以產生多孔有機結構的有機聚 合物，-般將其稱作泡珠（f〇am)。舉例而言，彳自天然或 合成橡膠或其它諸如聚烯烴類、聚醋類、聚醯胺類、聚胺 基甲I S曰類及其共聚物的熱塑性彈性體來製備該等發泡 體。合適的合成熱塑性彈性體包括（但並不限於）：氯丁二稀 橡膠、乙烯/丙烯橡膠、丁基橡膠、聚丁二烯、聚異戊二烯、 EPDM聚合物、聚氯乙烯、聚氣丁烯或笨乙烯/丁二烯共聚
0\90\90472.DOC 1312305 物貫用彈性材料之一具體實例爲呈發泡體形式之聚乙烯 乙烯乙g夂乙烯g旨（ethylene viny丨acetate)的共聚物〇 若可達到適當的機械性能（例如，壓縮時之揚氏模數及殘 餘應力），則彈性材料亦可具有其它結構。舉例而言，可使 用諸如用於習知拋光墊之基於聚胺基曱酸酯浸潰氈的材 料。該彈性材料亦可爲如聚烯烴、聚脂，或聚醯胺纖維之 非編織或編織的纖維席（fiber mat)，該纖維席已經樹脂（例 如，聚胺基甲酸酯）浸潰過了。在纖維席中纖維可能具有有 限長度（意即’短纖維）或大體上連續。 用於本發明之研磨結構的特定彈性材料包括（但並不限 於）彼等以商品名稱V〇LTEC VOLARA型EO閉孔發泡體 (closed Cell f0ams)出售的材料，其可自MA，^槪獄，μ—
America Corp·之分公司 Voltek購得。 本發明之研磨結構可另外包括各種組件之間的附著構 件。舉例而言，藉由將一剛性材料薄片層疊至一彈性材料 薄片，可製備圖1中所展示的結構。藉由各種爲人共知的黏 5方法中之任種，諸如熱溶黏接劑、壓敏黏接劑、膠水、 複合物薄膜黏結層（tie layer)、黏合劑、機械緊固設備、超 聲波焊接、熱黏合、微波啓動黏合或其類似物，可達成此 等兩個元件之疊層。或者，可藉由共擠壓（c〇extrusi〇n)使子 墊之剛性部份與彈性部份結合在一起。 一般地，藉由使用壓敏或熱熔類型的黏接劑，不難達成 多個元件之疊層。合適之壓敏黏接劑可爲諸多種的通常所 使用之壓《接劑’包括（但並不限於）彼等基於天然橡膠、 O:\90\90472.DOC -16- 1312305 (甲基）丙烯酸聚合物及熱塑性橡膠之共聚物、ab或ABA嵌 段共聚物（諸如可購得商品標誌爲KRATON(TeX，Houston，
Shell Chemical Co.)的苯乙烯/ 丁二烯或笨乙烯/異戊二烯嵌 •k共來物）或聚烯烴類的壓敏黏接劑。合適之熱炫黏接劑包 括（但並不限於）諸多種的通常所使用之熱熔黏接劑，諸如彼 等基於聚酯類、乙烯乙酸乙烯酯（EVA)類、聚醯胺類、環氧 樹脂類及其類似物的熱熔黏接劑。對黏接劑的主要要求 爲.其具有在使用期間可將子墊元件保持於適當位置的足 夠的内装強度（cohesive strength)及抗剝離力；其在使用條 件下可抗剪切力；及其在使用條件下可抗化學降解。 藉由上面剛概述過之相同的構件—黏接劑、共擠壓、轨黏 合、機械緊固設備等等，可將固定研磨元件附著至該結構 的子墊部份。然而，並不需要將其附著至子墊，而是可將 其保持於緊鄰近該子塾且與它共同延伸的位置。若如此， 則將需要-些在使用期間能將固定研磨元件固持於適當位 置的機械構件，諸如定位私· • 疋位針（Placement pin)、扣環（retaining nng)、張力、真空等等。 舉例而言’此處所描述之磨 a熠初σσ係女置於一機器壓板 上以用於修正石夕晶圓之夹 -r **丄 面。可精由黏接劑或諸如定位 針、扣環、張力、直空笠笙★地u w 〇 一 荨之機械構件，來附著該研磨物 品0 本發明之研磨結構可用 。 T用於許夕類型之用於整平半導體晶 圓的機器上，如此項枯+ % 可中所熟知之配合抛光墊及鬆散研 磨料一起使用的機琴。人 。口 ° 6 ^機器的實例包括彼等以商
O：W0\90472 D0C 17- 1312305 品名稱 MJRRA及 REFLEXI0N WEB p〇LISHER(自 CA , Santa Clara，Applied Materials)出售的機器。 —般地，該等機器包括一具有晶圓固持器一如㈣叫 之頭邛單几（head umt)，該頭部單元由用於固持半導體晶圓 之扣環與晶圓支撐墊兩者組成。—般地，+導體晶圓與研 磨物品相對於彼此移動。晶圓固持器可以圓形方式、螺旋 开v方式；^圓形方式、不均勻樣式，或無規則運動方式中 之任一種來旋轉。研磨物品可相對於晶圓表面旋轉、線性 地移動I保持靜止。晶圓固持器旋轉的速度將取決於具體 裝置、平整化條件、研磨物品及所需的平整化基準。然而， 一般而言’晶圓固持器以約2_1Q()()轉數/分鐘（rmp)的速率旋 轉。 本發明之研磨結構將一般呈圓形且具有約1〇_2〇〇⑽(較 佳約20-150 cm，更佳約25_1〇〇 cm)的直徑。同樣，其可一 般以約5-1G，_ rpm的速率（較佳地以約i(m。⑼—的速 率’且更佳地以約1()_25() rpm的速率）旋轉。該研磨物品亦 可呈連續帶狀或網狀形式。在此等例子中，該研磨物品可 以-特性線速度（如〇·〇38·75 m/see)移動。利用本發明之研 磨結構的表面修正程序―般涉及約6.9_138咖的壓力。 通常地，將在工作液體存在下執行該方法。該工作液體 可能含有研磨顆粒或可能不含研磨顆粒。在美國專利第 M94,317號及美國申請公開案第仍2_/〇ΐ5ι⑸號中描 述了合適以作液體，料美國專利及美㈣請賴案以 引用的方式併入本文中。
O:\90\90472.DOC -18- 1312305 本發明之各種修正及變更在不背離本發明之範圍及精神 的it况下對彼等热悉此項技術者而言將變得顯而易見，且 應月白並非將本發明過度地限制於此處所闡明的說明性 實施例中。 實例 測試程序 揚氏模數 使用兵在ASTM D638-84(塑膠之張力性能的標準測試方 法）及ASTM D_882-88(塑膠薄片之標準張力性能）中所描述 之測《式相似的靜態張力測試，來測定用於本發明之固定研 磨複合材料的揚氏模數。與本測試有關之對測試程序的修 正包括.使用小啞铃；自固定研磨元件之模製板切割；具 有12.7 mm的標距（gauge length)、3 2瓜瓜的寬度及〇 43_〇 71 mm範圍内的厚度。此外，測試期間的延伸速率爲〇 〇212 mm/s ° 晶圓分層 視覺上銳察到晶圓分層。研發一評級系統，使得分層的 私度量測爲1 -5的相對尺度。評級1指示小於1 %之晶圓表 面的分層。評級5代表超過約10%之晶圓表面的分層。 材料 固定研磨層 用於此研究中的固定研磨層中之一種爲可自3]νί公司（MN，
St. Paul)購得的外徑爲20英吋的Cu CMP研磨碟（disc)M6100 (MWR66)(産品號60-0700-0523-0)，該固定研磨層呈塗層薄 O:\90\90472.DOC -19- 1312305 膜的形式。作爲來樣，將該固定研磨層塗佈至3 mil的聚（對 苯二曱酸乙二酯）（PET)背襯上，又將該背襯層疊至一指定 的子墊上。亦在直徑爲20英吋之塗層薄膜結構中對在組合 物方面相似之命名爲MWR73的第二種産品進行測試。除了 量測得到的揚氏模數較低之外，其幾乎與M6 1 00固定研磨 層一致。 MWR66研磨複合物揚氏模數=72.4 MPa
MWR73研磨複合物揚氏模數=33.1 MPa 子墊 、 剛性組件 用於本發明之剛性組件爲聚碳酸脂，爲自GE Polymershapes (IN, Mount Vernon)購得之 8010MC Lexan聚 碳酸脂（PC)片。所採用的該片的厚度爲0.508 mm (20 mil)。 雖然採用一種厚度，但是PC片的厚度可在0.0508 mm至2.5 mm的範圍内變化。亦可將其它的聚合物及材料用於此元 件。 彈性組件 用於以下實例中之所有的彈性組件皆爲自Sekisui America Corp. (MA，Lawrence)之子公司 Voltek購得的閉孔 發泡體。 VOLTEC VOLARA類型EO發泡體2 pcf(磅/立方英尺的發 泡體密度），3.175 mm厚（125 mil)。 VOLTEC VOLARA 類型 EO發泡體4 pcf，2.38mm-3.175 mm厚（90-125 mil)。 O:\90\90472.DOC •20- 1312305 雖然採用2.38 mm厚的發泡體’但是預期墊子結構中之發泡 體厚度可在0.127 mm至5 mm的範圍内變化。可將其它發泡 體用於此元件。另夕卜’該彈性元件可由彼此主要地共同延 伸之兩個或兩個以上的彈性元件組成。 壓敏黏接劑（PSAs) 如圖4A-4F中所描述，將3M 442 DL(雙面pSA)、3M 947i FL及3M 967i PSA(皆可自MN，St. Pau卜⑽公司購得）用於 PSAs。在該等特定實例之描述_，對用於墊子結構的特定 PSAs進行了詳述。可將其它PSAs及黏接劑用於各種墊子結 構的PSA層。 子墊及墊子疊層
非常小心地將所有子墊及墊子層疊在一起，以防止層之 間捕集到空氣或碎片。另外，在豐層過程中，吾人需要非 常小心，以防止研磨元件、剛性元件及彈性元件起皺/皺裂。 CMP 抛光溶液
將 Cu CMP 溶液 CPS-11(産品 #60-4100-0563-5)及 Cu CMP 溶液CPS-12(産品#60-4100-0575-9)用於該等研究中。其可 自3M公司（MN，St. Paul)購得。在拋光前，向該等溶液中加 入適量的30%(以重量計）過氧化氫。CPS-11/30% H2〇2之重 量比爲 945/55。CPS-12/30% H2〇2之重量比爲 9 1 8/82。 晶圓 可自 International Sematech ’（TX，Austin)購得金屬層 (Metal level)2(M2)晶圓。超低K基板爲 JSR LKD-5109(自 O:\90\90472.DOC -22- 1312305 CA，Sunnyvale，JSR微電子技術）。使用 JSR LKD-5109及 ISMT 800AZ雙鑲嵌標線設置（Reticle set)，來加工該等晶 圓。 一般抛光程序 藉由PSA之底層，將拋光墊層疊至MIRRA抛光工具的壓 板上。用DI水將該墊子高壓沖洗1 〇秒鐘。藉由以1 〇 ! rpm之
壓板速度及99 rpm之載體速度將8英吋直徑的銅（Cu)光碟抛 光6分鐘且遞送抛光溶液CPS-11 w/過氧化氫，使其以120 ml/min之·流率靠近該墊子中央，來使用MIRRA 3400化學-機械抛光糸統（CA, Santa Clara, Applied Materials，Inc.)來 調節該墊子。在此抛光過程中，施加至TITAN載體内管、 扣環及隔膜（membrane)的壓力分別爲4.5 psi、5.0 psi、4,5 psi。在調節墊子之後，將二步cu抛光序列用於拋光該等M2 圖案晶圓。第一步驟使用具有過氧化氫之以1 80 ml/min的流 率遞送至靠近墊子中央處的CPS-11抛光溶液。施加至載體 内管、扣環及該TITAN載體之隔膜的壓力分別爲1.0 psi/1.5 psi/1.0 psi。壓板及載體的速度分別爲31 rpm及29 rpm。在 此等條件下，拋光進行45s。在此抛光過程之後，該基板表 面主要爲Cu，而晶粒區域（die region)之下方ILD/蓋/障壁層 中沒有一個被曝露。移除該晶圓且對基板分層進行視覺檢 測。在1 Os的墊子高壓沖洗之後，第二拋光步驟採用具有過 氧化氫之以1 80 ml/min流率遞送至靠近墊子中央處的 CPS-12拋光溶液。施加至載體内管、扣環及該titan載體 之隔膜的壓力分別爲丨.〇 psi/1.5 psi/1.0 psi。壓板及載體的 O:\90\90472.DOC -23- 1312305 速度分別爲3 1 rpm及29 rpm。抛光時間可變，其爲清理晶 圓所為的時間’ 一般爲1 7 〇 -1 9 〇 s ’繼而爲使用一致的過程 條件之額外的20s之過抛光（over-p〇ush)。抛光後，再次檢 測晶圓之視覺分層。 解爽盤（Dechuck)條件 在MIRRA軟體的晶圓移除段中’可設置各種解夾盤條 件。以下展示實例1A-1D與實例2A-2D之間解夾盤條件的變 化。實例3使用與實例2A-2D—致的解夾盤條件。
實例2A-2D 實例1A-1D之解夾盤條件（標準解夾盤條件） 6- TITAN載體解夾盤·在隔膜真空之前的内管壓力， 3 .Op.s.i. 7- TITAN載體解夾盤.在隔膜真空之前的扣環壓力，2 〇 p.s.i. 8- TITAN載體解夾盤：在隔膜真空之前的隔膜壓力，ι 〇 p.s.i. 9- TITAN載體解夾盤.在隔膜真空之前保持上述壓力的 時間，2500 msec 10- TITAN載體解夾盤·施加隔膜真空的時間，3〇〇〇 U- TITAN載體解夹盤：在隔獏真空之後的内管壓力，ι〇 p.s.i. 12- ΤΠΓΑΝ載體解炎盤：等待設定第二内管壓力的時間， 2500 msec 13- TITAN載體解夾盤：等待頭部單元將晶圓拉離塾子的 O:\90\90472.DOC - 24 - 1312305 時間，3000 msec 用於實例2A-2C及實例3之解夾盤條件（溫和解夾盤條件） 6- TITAN載體解夾盤：在隔膜真空之前的内管壓力，〇.8 p.s.i. 7- TITAN載體解夾盤：在隔膜真空之前的扣環壓力，〇 5 p.s.i. 8 - TIT AN載體解夾盤：在隔膜真空之前的隔膜壓力， -1.0 p.s.i. 9- TLT AN載體解夾盤：在隔膜真空之前保持上述壓力的 時間，250 msec 10- TITAN載體解夹盤：施加隔膜真空的時間，750 msec 1 1- TIT AN載體解夾盤：在隔膜真空之後的内管壓力，ο』 p.s.i. 1 2 - TIT AN載體解失盤：等待設定第二内管壓力的時間， 250 msec
13- TITAN載體解夹盤：等待頭部單元將晶圓拉離墊子的 時間，750 msec 實例1A-1D 於上述一般抛光程序之後使用兩個不同的固定研磨層類 型來檢測兩種墊子結構。墊子結構1如圖4(a)中所示，其包 括：固定研磨層401、背襯402、第一壓敏黏接層403、剛性 元件404、第二壓敏黏接層405、彈性元件406及第三壓敏黏 接層407。壓敏黏接層407爲3M 442 DL，壓敏黏接層403爲 3M 9471 FL，且壓敏黏接層405爲3M 9671(皆可自MN，St. O:\90\90472.DOC -25- 1312305
Paul，3M公司購得）。墊子結構3如圖4C中所示，其包括： 固定研磨層413、背襯414、第一壓敏黏接層415、彈性元件 4 1 6、第一壓敏黏接層4 1 7、剛性元件418及第三壓敏黏接層 419。第三壓敏黏接層419爲3M 9471 FL ,第一壓敏黏接層 415爲31\4 442 0[，且第二壓敏黏接層417爲3]^ 9671(皆可自 MN’ St. Pan卜3M公司購得）。表2(以下）中展示了墊子結構、 固定研磨層類型連同在該第二Cu步驟抛光過程之後的結 果。在該第一步驟（CPS-11，Cu拋光）之後，未觀察到任何 該等晶圓·上的分層。 表2 貫例1之墊子結構、固定研磨層類型、晶圓標識及拋光結果 實例 固定研磨層 墊子結構 晶圓分層評級 1A MWR66 1 5 1B MWR73 1 4 1C MWR66 3 4 1D MWR73 3 3 較墊子結構1 ’墊子結構3展示了改良之晶圓分層行爲。 相似地，較MWR66研磨複合物，MWR73研磨複合物展示了 改良之晶圓分層行爲。
實例2A-2C 於上述一般抛光程序之後使用自表1之12pCf、6pcf及4pcf Voltek發泡體及MWR73固定研磨層製備的墊子，來檢測墊 子結構2(參見圖4B，包括固定研磨層408、背襯409、第一 壓敏黏接層410、彈性元件411及第二壓敏黏接層412)。就 OA90\90472.D〇C 26 - 1312305 實例2A-2C之墊子而言，將3M 442 DL用於壓敏黏接層410 與412兩者。該一般抛光程序之一種修正包括將〗_管壓力減 小至〇_6 psi。此外，用於該等兩個拋光步驟之拋光時間稍 微不同於彼等在實例1A-1D中所描述的拋光時間。就此等實 例而言，表3中記錄了用於CPS-11及CPS-12拋光的抛光時 間。使用標準拋光條件及CPS-12拋光溶液，來對實例2B之 晶圓進行20s的過-拋光。在該第一步驟（cpn 1，Cu拋光） 之後’未觀察到任何該等晶圓上的分層。 表3展示了分層結果。清楚可見含有較低密度/硬度/抗張 強度之彈性元件的物品展示了分層行爲中的改良。在此等 過程條件下（實例2B)，過-抛光並未顯著提高分層的程度。 亦比較實例1D與實例2 A，藉由修正晶圓之解夹盤條件使其 變得更溫和，而改良了分層。 表3 墊子結構2 :實例2之抛光參數、晶圓標識及抛光結果 實例 發泡體 時間 抛光溶液 晶圓分層評級 2A 12pcf 50 CPS-11 2A 12pcf 150 CPS-12 2 2B 6pcf 45 CPS-11 2B 6pcf 176 CPS-12 1.5 2B 6pcf 20 CPS-12 1.5 2C 4pcf 50 CPS-11 2C 4pcf 150 CPS-12 1 實例3解夾盤條件之比較 使用MWR66固定研磨層及12pcf Vohek發泡體，來檢測塾 〇A90\9〇472.DOC -27 - 1312305 子結構1。以較溫和之解夹盤條件來進行拋光。抛光過程的 條件與實例1A-1D之抛光過程的條件一致，除了用於 cps-ii抛光的拋光時間爲65秒鐘及cps_12的抛光時間爲 100s加上用於過拋光之額外的5秒鐘。 此晶圓之晶圓分層評級爲3 5。較實例1A之晶圓，減小解 夾盤條件的強度可改良晶圓分層。 【圖式簡單說明】 圖1爲附著至一種三維、織構化、固定研磨元件之本發明 之子墊實施例之一部份的橫截面圖。 圖2爲附著至一種三雉、織構化、固定研磨元件之本發明 之子墊的第一實施例之一部份的橫截面圖。 圖3爲附著至一種三維、織構化、固定研磨元件之本發明 之子塾的第二實知*例之一部份的橫截面圖。 圖4A-4F爲本發明之許多實施例的橫截面圖。 【圖式代表符號說明】 6 固定研磨物品 10 子墊 12 剛性元件 14 彈性元件 16 固定研磨元件 17 工件表面 18 彈性元件表面 20 黏接層 22 背襯
OA90\90472.DOC -28- 1312305 24 固定研磨層 26 研磨複合物 28 研磨顆粒 30 黏合劑 206 研磨物品 214 彈性元件 216 固定研磨元件 220 壓敏黏接層 306 -固定研磨物品 314 彈性元件 324 固定研磨層 401 固定研磨層 402 背襯 403 第一壓敏黏接層 404 剛性元件 405 第二壓敏黏接層 406 彈性元件 407 第三壓敏黏接層 408 固定研磨層 409 背襯 410 第一壓敏黏接層 411 彈性元件 412 第二壓敏黏接層 413 第一研磨層 O:\90\90472.DOC -29 1312305 414 背概 415 第一壓敏黏接層 416 彈性元件 417 第二壓敏黏接層 418 剛性元件 419 第三壓敏黏接層 420 固定研磨層 421 彈性元件 422 -第一壓敏黏接層 423 固定研磨層 424 彈性元件 425 第一壓敏黏接層 426 剛性元件 427 第二壓敏黏接層 428 固定研磨層 429 背概 430 第一壓敏黏接層 431 第一剛性元件 432 第二壓敏黏接層 433 彈性元件 434 第三壓敏黏接層 435 第二剛性元件 436 第四壓敏黏接層 O:\90\90472.DOC -30-

Claims (1)

13128砂5ι 〇〇 ι42號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(9'7年11月）厂_ 拾、申請專利範圍： 忉年α月你修②正替捷頁 1. 一種研磨物品，其包括 一包含固定研磨層之固定研磨元件，該固定研磨層包 含許多精確成形研磨複合物；及 一包括一彈性元件之子墊； 其中該固定研磨元件與該子墊係共同延伸，且該彈性 兀件具有如使用ASTM-2240所量測之不超過60的蕭氏 Α硬度（Shore A hardness)，及其中該固定研磨層之楊氏 模數（Young’s modulus)係小於300 MPa。 2. —種研磨物品，其包括 一固定研磨元件；及 一包括一彈性元件之子墊層；
蕭民A硬 其中該固定研磨元件與該子墊係共同延伸， 元件具有使用ASTM-2240量測之不超過20的 度。 3 ·如申請專利範圍第2項之研磨物品，其令該彈性元 卞具 有使用ASTM_224〇量測之不超過1〇的蕭氏a硬度。 4·如申請專利範圍第2項之研磨物品，其中該彈性元 U件具 有使用ASTM-2240量測之不超過4的蕭氏A硬度。 、 5. 一種研磨物品，其包括： 一包含固定研磨層之固定研磨元件，該固定研磨 含許多精確成形研磨複合物；及 一包括一彈性元件之子墊； 其中該固定研磨元件與該子塾係共同延伸，且 90472-971115.doc 1312305 元件具有使用ASTM-2240量測之超過}的蕭氏a硬度， 及其中該固定研磨層之楊氏模數（Y〇ungis modulus)係 小於 300 MPa。 6 ·如申請專利範圍第5項之研磨物品，其中該彈性元件具 有使用ASTM_224〇量測之超過2的蕭氏a硬度。 7·如申請專利範圍第1、2或5項中任一項之研磨物品，其 中該子墊包括一位於該固定研磨層與該彈性元件之間 的剛性元件。 8·如申請專利範圍第1、2或5項中任一項之研磨物品，其 進一步包括一位於該固定研磨層與該彈性元件之間的 背襯。 9·如申請專利範圍第1、2或5項中任一項之研磨物品，其 進一步包括一位於該研磨層與該子墊之間的壓敏黏接 層。 io·如申請專利範圍第7項之研磨物品，其進一步包括一位 於该剛性元件與該彈性元件之間的壓敏黏接層。 11 ·如申請專利範圍第2項之研磨物品，其中該固定研磨層 之揚氏模數小於約300 MPa。 2.如申印專利範圍第丨、2或5項中任一項之研磨物品，其 中§亥固定研磨層之揚氏模數小於約75 MPa。 如申吻專利範圍第1、2或5項中任一項之研磨物品，其 中D亥固疋研磨層之楊氏模數小於約3 5 MPa。 14· 一，用於抛光半導體晶圓之方法，其包括 ，供一如申請專利範圍第丨、2或5項中任一項之研磨 物品； 90472-97lH5.doc 1312305 m^[{n φ, :：φ •iVV . 使該研磨物品接觸一晶®之一表面；i 相對地移動該研磨物品與該表面。 15.如申請專利範圍第14項之方法，其中該晶圓包括具有小 於3.5之介電常數的材料。 90472-971115.doc
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