TWI323207B - Abrasive pad, method and metal mold for manufacturing the same, and semiconductor wafer polishing method - Google Patents

Description

1323207 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係與一種研磨墊、其一種製造方法、其一種用於 製造金屬模具及一種半導體晶圓研磨方法有關。 更明確言之，其係與一種能透射光而不會降低研磨效率 的研磨墊；一種製造該研磨墊的方法；一種用於製造該研 磨墊的金屬模具；一種能透射光的研磨積層墊；以及一種 半導體晶圓研磨方法有關。 本發明係用於利用一光學端點偵測裝置來研磨一半導體 晶圓。 【先前技術】

在一半導體晶圓之研磨中’達到研磨目的後，可基於依 據經驗而獲得的一時間來決定用於終止研磨之研磨端點。 然而’會使用各種材料來形成欲研磨之表面，並且研磨時 間會依每一材料而不同。可以構想，形成欲研磨之表面的 材料在將來會改變。此外，用於研磨的漿料及一拋光機也 會改變。因此’依據經驗來從各種研磨中獲得每一研磨時 間’其效率極低。為應對此情況，現在正在研究採用一光 學方法的光學端點偵測裝置及程序，其能夠直接觀測欲拋 光表面之狀態（jp_A 9-7985、JP-A 2000-326220 與 jp_A 11_5 12977)(此處所用術語「JP-A」意思是「未經審核的日 本公開專利申請案」）。 在°亥光學^而點偵測裝置及程序中，一般在一研磨塾中形 成由一硬質且均勻之樹脂製成的一窗，其能夠透射光，用 92535.doc 1323207 於端點侦測，並且营暂t _ 貫貝上不此吸收並承載漿料物質，並且 々人研磨之表面係僅從此窗中來觀測（Jp_A 。 然而’由於該窗實質上不能固持並排放上述研磨墊中的 聚料，故能理解該研磨墊的研磨效率可能會降低或藉由形 成該窗而變得不一致。因此，很難形成一較大環形窗或辦 加窗的數量。 a 【發明内容】 已解決了上述問題之本發明的一目的係提供一種能透射 光的研磨I H於在一半導體晶圓研磨中進行端點偵測而 不會降低研磨效率；一種製造該研磨墊的方法，·一種用於 製造該研磨塾的金屬模具， ·一種研磨積層墊；以及-種半 導體晶圓研磨方法。 根據以下說明’本發明的其他目的及優點將變得顯而易 見。 本發明的發明者們已經研究過利用一光學端點仙裝置 研磨的-種研磨塾，並且發現，當將具有光透射特 放將祖光透射^件作為一窗使用、來代替由不能固持並排 放水料之硬質而且均句之樹脂製成的一先前技術窗時，可 :確保令人滿意的光透射特性，此外能谓測到研磨端點。 門亦發現’當將—水溶性物質散佈並包含於該窗之基質 =中時’該窗即能夠在研磨時固持並排放焚料。此外他 門《現，當將-研磨基板與一光透射部件炫合並固定在— 起時’漿料不會從拋光表面洩漏出來。 即’依據本發明’首先藉由包括一具有一拋光表面的研 92535.doc 1323207 磨基板肖光透射部件的研磨塾，可以實現本發明之上述 目的及優點。該光透射部件係與該研磨基板熔合在—起， 並匕括#水溶性基質材料及散佈於該非水溶性基質材料 中的一水溶性物質。 -人依據本發明’藉由製造本發明之該研磨塾的一種 方法可u實現本發明之上述目的及優點。該方法包括在 用於插入壓模之一金屬模具腔中的一預定位置為一研磨墊 固持先刖形成的光透射部件，並將一研磨基板材料注入 至-亥腔之職㈣之巾，使該㈣射部件與該研磨基板 合。 第一依據本發明，藉由製造本發明之該研磨墊的一種 方法’可以實現本發明之上述目的及優點。該方法包括在 用於插入壓模的-金屬模具腔令固持一先前形成之研磨基 板’該基板具有一孔用於接納一光透射部件，並將該光透 射部件之材料注入至用於接納該％透射部件的孔中，使該 研磨基板與該光透射部件熔合。 第四，依據本發明，藉由用於插入壓模來製造本發明之 該研磨墊的一種金屬模具，可以實現本發明之上述目的及 優點。該模具具有一或多個凸出部分及/或一或多個凹陷部 分，用於在一腔中為一研磨墊固持一光透射部件或一研磨 基板。 第五，依據本發明，藉由包括本發明之研磨墊及一具有 光透射特性、形成於該研磨墊之與該拋光表面相對之後表 面上之基本層的一種研磨積層墊，可以實現本發明之上述 92535.doc -9- 1323207 目的及優點。 弟八，依據本發明，藉由一種研磨積層塾可以實現本發 明之上述目的及優點，該研磨積層墊包括本發明之該研磨 塾；形成於該研磨墊之與該拋光表面相對之後表面上的一 基本層；以及用於將該墊固定於一拋光機上、形成於該基 本層之與研磨墊相對之側上的一固定層。 最後，依據本發明，藉由以一研磨墊來研磨—半導體晶 圓之一種方法，可以實現本發明之上述目的及優點。該方 法之特徵為：使用本發明之研磨墊或研磨積層墊，並藉由 穿過該研磨墊或研磨積層墊之光透射部件的一光學端點偵 測裝置來偵測該半導體晶圓之研磨端點。 【實施方式】 下將詳細說明本發明。 研磨墊 本發明之研磨墊包括一研磨基板與一光透射部件。 研磨基板 該研磨基板能將㈣_於表面上，並能在研磨後暫時 保持殘餘灰塵。此研磨基板是否具有光透射特性並不重要。 並未特別限制該研磨基板的平面形狀，而可為圓形或多邊 形（四邊形等）。亦不特別限制該研磨基板的尺寸。 較佳地可在研磨過程中固持漿料，並在此研磨基板之表 面上暫時保持殘餘灰塵。因此，該研磨基板可具有從微孔 、與為j孔」）、溝槽及藉由修飾而形成的蓬鬆毛中選 擇的至少—部件。其係可提前形成或在研磨時形成。即， 92535.doc 1323207 可從以下項中選擇該研磨基板：⑴包括_非水溶性基質材 枓及散佈於該非水溶性基質材料中之—水溶性物胃的1 磨基板；⑺包括—非水溶性基質材料及散佈於該非水溶性 ff㈣k + n研磨基板（發泡材料）；以及⑺僅由 一非水溶性基質（非發泡材料）組成並可藉由修飾來起毛的 一研磨基板。 並未特別限制上述研磨基板⑴至（3)巾之非水溶性基質 的材料’而可使用各種材料。由於有機材料可方便地加以 壓模’以具有-預定形狀或特性’並能提供適當的彈性， 故較佳。由於可使用有機材料，故以下將對適合用作該研 磨基板之基質材料的各種材料進行說明。 用於形成該研磨基板的材料在類型上可與用於形成該光 透射部件的材料相同或不同。較佳地應使用在類型上與用 於形成該光透射部件之材料不同的材料來製造一研磨基 板，或使用在類型±與用於形成該光透射部件之材料相同、 但在比率上與其不同的材料來製造一研磨基板。 為防止光透射部件在研磨時凸出或凹陷，較佳地不應使 研磨基板之研磨阻力與光透射部件之研磨阻力差距過大。 作為上述「非水溶性基質材料」（以下亦可簡稱為「基質 材料」）車乂佳可單獨或組合使用一熱塑性樹脂、熱固性樹 脂、彈性體與橡膠。 上述熱塑性樹脂之範例包括：聚烯烴樹脂、聚苯乙烯樹 脂、聚丙烯酸樹脂（如（甲基）丙烯酸酯樹脂）、乙烯基酯樹脂 (丙烯酸類樹脂除外）、聚脂樹脂、聚醯胺樹脂、氟樹脂、聚 92535.doc 1323207 碳酸酯樹脂與聚縮醛樹脂。 上述熱固性樹脂之範例包括：酚醛樹脂、環氧樹脂、非 飽和聚酯樹脂、聚亞安酯樹脂、聚亞安酯尿素樹脂、尿素 樹脂與矽樹脂。 上述彈性體之範例包括：諸如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯塊 狀共聚物（styrene-butadiene-styrene block copolymer ; SBS) 及其氫化塊狀共聚物（SEBS)的苯乙烯彈性體；諸如聚烯烴 彈性體（polyolefin elastomer ; TPO)、熱塑聚亞安醋彈性體 (thermoplastic polyurethane elastomer ; TPU)、熱塑聚酯彈 性體（thermoplastic polyester elastomer ; TPEE)、聚醯胺彈 性體（polyamide elastomer ; TPAE)與二烯烴彈性體（如 1、2 聚丁二烯）、聚矽氧樹脂彈性體與氟樹脂彈性體的熱塑彈性 體。 上述橡膠之範例包括：丁二烯橡膠、苯乙烯•丁二烯橡 膠、異戊二烯橡膠、異丁烯·異戊二烯橡膠、丙烯酸類橡 膠、丙烯腈•丁二烯橡膠、乙烯•丙烯橡膠、乙烯_丙烯· 二烯烴橡膠、聚矽氧橡膠與氟橡膠。 該基質材料可為一交聯聚合物或非交聯聚合物。至少部 分基質材料較佳地為一交聯聚合物◊例如，該基質材料為 一或更多材料之一混合物且該等材料之至少一種之至少二 部分為一交聯聚合物，或該基質材料僅為一材料且該^料 之至少一部分為一交聯聚合物。 田至少部分基質材料具有一交聯結構時，可向基質材料 提供彈性恢復力。因此，當其在研磨及修飾之時過度延伸 92535.doc -12- 1323207 時，有可能抑制藉由研磨時施加至研磨墊的剪應力所造成 的位移，並防止該等小孔藉由基質材料之塑膠變形而受到 填充。亦有可能防止研磨墊之表面受到過度起毛。從而， 研磨時聚料的保持性係較高，且毁料的保持性係容易藉由 修飾來恢復，並可防止進一步之刮擦。 上述交聯聚合物之範例包括藉由交聯上述熱塑性樹脂、 熱固性樹脂、彈性體與橡膠之中諸如聚亞安酯樹脂、環氧 樹脂、聚丙烯酸樹脂、非飽和聚酯樹脂與乙烯基酯樹脂（丙 稀I類樹脂除外）等樹脂、基於二稀烴之彈性體（丨、2聚丁二 烯）、丁二烯橡膠、異戊二烯橡膠、丙烯酸類橡膠、丙烯腈 -丁二烯橡膠、苯乙烯-丁二烯橡膠、乙烯·丙烯橡膠、聚矽 氧橡膝、氟橡膠與苯乙烯_異戊二烯橡膠而獲得的聚合物； 以及藉由在存在一交聯劑的情況下或通過曝露於紫外線輻 射或電子束交聯聚乙烯或聚偏二氟乙烯而獲得的聚合物。 亦可使用離聚物。 此等基質材料可以二或更多材料之組合來使用。 此外，可將藉由諸如酸酐基、羧基、羥基、環氧基或氨 基之至少一親水功能基來修改、以便改善漿料親水性的聚 合物作為基質材料來使用。 上述基質材料之範例包括諸如順丁烯二酸酐修改聚乙 烯、順丁烯二酸酐修改聚丙烯、具有一終端羥基之聚丁二 烯、具有一終端羧基之聚丁二烯等聚合物；以及藉由聚合 具有上述功能基之一單體而獲得的聚合物與共聚物。具有 終端經基之聚丁二烯與具有一終端羧基之聚丁二烯係尤 92535.doc •13· 佳。其可單獨使用或以二或更多之組合來使用。 /匕外’該基質材料可為具有任一上述功能基之一聚合物 /、不具有任何上述功能基之聚合物之—混合物。 可藉由例如⑷一方法或㈨-方法來執行上述「修改」。 T法⑷中’在具有—酸酐基的-單體及-過氧化物(過氧化 '、有機過氧化物等）存在的情況下加熱—聚合物，以便向 在忒主鏈中沒有酸酐結構的一聚合物添加具有一酸酐結構 的—側鏈；方法（b)中’在分子中具有至少二酸㈣構之一 化合物及/或在分子中具有—酸㈣構與—㈣之—化合 物以及諸如-酸性、驗性或金屬觸媒等觸媒存在的情況 …聚σ物，以便向在該主鏈中沒有酸酐結構的一聚 合物添加具有一酸酐結構的一側鏈。 在方法⑷中使用的具有-酸肝結構之—單體之範例包括 順丁埽二酸針、甲3 丁 _ π ,. ^ 甲又丁一酸酐、柊康酸酐與内亞甲基四氫 鄰苯二甲酸酐。 方法（b)中使用的、 合物之範例包括均苯 以及在分子中具有一 括笨偏三曱酸酐。 在分子中具有至少二酸酐結構之一化 四酉夂野與3,3'，4,4’-苯甲酮四幾酸針； 酸酐結構與羧基之一化合物之範例包 構成上述研磨基板的部件可進一步包括一水溶性物質。 :與水接觸時，該水溶性物質可形成小孔，用於藉由與 基質材料之表面分開來為研磨固持漿料。在該水溶性物質 與研純分開㈣形叙料小孔的平均直徑，即基質中 所含水溶性物質在消除之前的平均直徑可為 92535.doc 較佳地為0.5至100 μηι，更佳地為 5至 50 μηι。 除諸如水溶性聚合物的水溶性物質之外該水溶性物質 包括當藉由與水接觸而穋化時析出的物f如吸水樹脂。此 ,溶性物質可作為主要成分及甲醇或類似成分在一包含介 質的水中溶解或膠化^該水溶性物質一般散佈於基質材料 之中。 該水溶性物質通常為固體，但也可為液體。該固體水溶 性物質一般為微粒，但可為諸如鬚狀的纖維狀、其他線狀、 或諸如四足狀的不固定形狀。該水溶性物質較佳地為微粒， 更佳地為固體微粒，以便其即使在一熱捏合溫度下也能保 持其形狀。 該等水溶性粒子的平均微粒直徑可為〇」至5〇〇 pm，較佳 為0.5至ΙΟΟμπι，更佳為5至5〇^〇11。當此平均粒子直徑係小 於〇.1 pm時，形成的該等小孔會較小，並且可能不能獲得 能夠完全固持研磨顆粒的一研磨墊。當此平均粒子直徑係 大於500 μηι時，所獲得研磨墊的機械強度會降低。該平均 粒子直徑為基質中所含水溶性微粒之最大長度的平均值。 該水溶性物質可為無機物或有機物，其中，其較佳地為 有機物。 有機水溶性物質之範例包括糊精、環狀糊精、甘露醇、 諸如乳糖的糖類、諸如羥脯氨酸纖維素與甲基纖維素的纖 維素、澱粉、蛋白質、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯、聚乙烯磺 酸、聚丙稀酸、聚環氧乙烧、水溶性感光樹脂與確化聚異 戊二烯。其可單獨使用或在二或更多之混合物中使用。 92535.doc 15 1323207 無機水溶性物質之範例包括乙酸鉀、硝酸鉀、碳酸鉀、 碳酸氫鉀、填化鉀、磷酸鉀、硫酸卸、硫酸鎮與確酸弼。 其可單獨使用或在二或更多之混合物中使用。 並未將該液體水溶性物質限定於一特定類型，但當其在 使用中溶於漿料時，其較佳不應對研磨效率有不利影響。 該液體水溶性物質包括本身係液體的—水溶性物質，並亦 包括本身在常溫下並非液體而是固體、且溶人水中成為一 水溶液的一水溶性物質。液體水溶性物質之範例包括諸如 犧酸、乙酸、酒石酸之-水溶液、丁二酸之水溶液與丙二 酸之水溶液等的有機酸，以及諸如過氧化氫之水溶液、過 醋酸與硝酸之水溶液等的氧化劑。 备非水溶性基質材料中包含該水溶性物質時，其會散佈 於整個基質材料之中。小孔係形成於包括含有此^性物 質之基質的-研磨墊之中，其係藉由存在於該研磨塾之大 部分表層上之切性物fit過與水接敎料而形成。該 等小孔具有E)持⑽並在研磨之後暫時保持殘餘灰塵之功 能。當其與係包含於研磨塾之中之—水分散體的㈣接觸、 並”基負材Ί開時’該水溶性物質會溶解或勝化。 較佳地係’當該水溶性物質曝露於研磨塾表層且在研磨 墊中並不吸收濕氣或膠化時，其係僅在水中溶解或膠化。 因此’該水溶性物質較佳具有一外殼，用於在其至少部分 外部表面上抑制濕氣吸收。 又 Ί將此外设物理吸收或化學鍵 結至該水溶性物質，赤益山 次稭由物理吸收或化學鍵結使其與該 水溶性物質接觸。并！ 士 & AL , 、 V成此外叙材料之範例包括環氧樹脂、 92535.doc • 16 - 1323207 聚醯亞胺、聚醯胺與多晶矽鹽。即便僅在部分水溶性物質 表面上形成此外殼時，仍能完全獲得上述效果。 除上述形成小孔之功能外，研磨墊中的此水溶性物質具 有增加研磨墊之壓痕硬度的功能（至肖D硬度35至1〇〇)。由 於此壓痕硬度較高，其可增加藉由研磨墊施加至欲研磨之 表面的壓力。因此，不僅可改善研磨速度，並能獲得較高 的研磨平整度。從而，此水溶性物質特職佳係能充分保 證用於該研磨墊之較高壓痕硬度的一固體材料。 此研磨基板中之水溶性物質的含量較佳地係基於全部水 溶性基質材料與該水溶性物⑽體積百分比的體積 百分比或更少，更佳係80體積百分比或更少更佳係至 8〇體積百分比，尤佳係、1至5G體積百分比，理想们践體 積百分比。當水溶性物質之含量係高於9〇體積百分比時， 可能難以完全防止基質材料中所含水溶性物質連續受到谬 化或溶解，並因此難以使研磨墊的硬度與機械強度保持為 在生產時，並未特別限制將上述親水物質與水溶性物！ 散佈於基質材料中$ t、、么 ... 併，之方法。例如，可將基質材料、親水彩 貝，、水洛性物質以及其他視需要之添加劑捏合在一起，^ 獲得一分散體。並未特別限制所獲得之分散體的形狀。, 二ί = Γ小丸，或粉末之形式而獲得。較㈣ =加熱時捏合基質材料，便於對其進行處理。在此加敎溫 又下’水物質與該水溶性物質較佳係固體。 當其為固體時’儘管該親水物質與基質材料具有相容性 92535.doc 1323207 但該親水物質係容易散佈，並且當該水溶性物質顯示上述 較佳平均粒子直徑時，其係亦容易散佈。因此，親水物質 與水冷性物質之類型較佳應依據所使用基質材料的處理溫 度來選擇。 光透射部件 光透射部件指在部分研磨墊中用於形成具有光透射特性 之-部分的一部件。接下來參考附圖來說明該光透射部件。 並未特別限制此光透射部件的形狀。在研磨墊之抛光表 面側上的光透射部件的平面形狀可為圓形、擴圓形、三角 形、四邊形或多邊形。並未特別限制與光透射部件之抛光 表面垂直的斷面形狀。若光可在拋光表面側與非抛光表面 側之間透射，則任何形狀均可接受。例如，其可具有圖i 至8所示的斷面形狀。此光透射部件12與研磨基板u係作為 一整體單元而熔合在一起。 術溶5」私一狀態，其中該光透射部件與該研磨基 板可藉由熔化至少二者或其中之一黏接表面而不使用一黏 合劑來黏接在一起。為生產該研磨墊，不僅可熔化欲黏接 的點接表面，而且可炫化欲黏接的整個光透射部件，或可 熔化欲黏接的整個研磨基板。 並未特別限制將光透射部件與研磨基板熔合在一起的方 法例如，其可為（1) 一插入壓模方法，其中該光透射部件 與該研磨基板之一係固持於一金屬模具之中，並且注入並 熔化另一部件；（2)—方法，其中以預定形狀製造該光透射 部件與該研磨基板並使其配對’並藉由紅外線焊接、高頻 92535.doc •18- ^23207 焊接、微波焊接、或超聲波焊接將欲黏接在一起的其接觸 表面熔化；或（3)—方法，其中向該光透射部件與該研磨基 板之黏接表面施加一溶劑，使其黏接在一起。 由於本發明之研磨墊的光透射部件與研磨基板係熔合在 一起，故在光透射部件與研磨基板之間沒有間隙，漿料不 會從其中洩漏至研磨墊的後側。 此光透射部件的厚度係不可小於圖…所示研磨基板的 厚度’可小於圖2、4、5、6與8所示研磨基板的最大厚度， 或該光透射部件之—光透射部分的—部分可在圖7所示厚 度中較小。 為穿過光透射部件來透射光，光的強度會與光透射部件 之厚度的平方成正比削弱。因此’藉由減小光透射部件之 可善光透射特性。例如，即便在難以自此光 “ ^件獲得具有充分高強度之光用於_—端點之時， 透射部件之厚度，可確保充分高的光強度，用 於谓測一端點。該光透射部件具有與用於利用光學端點偵 測來研磨之研磨墊的其他部分 ’· 光透射部件之厚度較佳—度。製成薄狀的該 K’予度較佳係0·1 _或更厚，更佳係〇_2 _至 可1^難G·3随至3軸。當該厚度係小於G·1咖時， =Μ用於該光透射部件之充分高的機械強度。 光透身mr之前側與後側之任—側上形成其中不存在 下的一部分如’在圖2之光透射部件12之 …… 該光透射部件之厚度而形成， 絲成錢透射料之-㈣部分（例如，其_、右t 92535.doc -19- 1323207 左側均為圖7之光透射部件12所環繞的一 Α ^ 刀）。“其係在 该研磨墊之後側上形成時，可減少該光透射部 不會影響研磨效率。 又而 並未特別限制光透射部件的數量’且其可為—個或更夕 個。並未特別限制光透射部件的位置。例如，當該研^ 具有一光透射部件時，可如圖9與圖1〇之平面圖所示對其進 行配置。此外’當該研磨塾具有二或更多光透射部件時， 可如圖11之平面圖所示對其進行互相同心配置。 至於光透射部件之光透射特性，當該光透射部件之厚产 為2匪時，其在100與3，_⑽之間—波長較佳具有〇 或更高的一透射率，或在1〇〇與3,〇〇〇 nm2間一波長具有 0.1%或更高的-積分透射4^此透射率或積分透射率更佳 係1%或更高，更佳係2%或更高，尤佳係3%或更高，理想 係4%或更同。此透射率或積分透射率無需高於所需之透射 率且可為所需之透射率的5〇%或更低，較佳為％%或更低， 尤佳為20%或更低。 在用於利用一光學端點偵測裝置來研磨的研磨墊中，該 光透射4件較佳在4〇〇至8〇〇 nm一波長範圍内具有一高透 射率’其係經常用作端點偵測之光。因此，若在4〇〇與8〇〇 nm 之間一波長位置之一透射率可滿足上述要求，則較佳。 此透射率係以一紫外線吸收計在每一波長位置測量的一 數值，該吸收計可在一預定波長位置測量一2mm厚樣品的 吸光率n分透射率可藉由求出纟一預定波長範圍内以 類似方法測量之透射率的積分而獲得。 92535.doc 用於形成上述光透射部件的該「非水溶性基質材料」（以 下可簡稱為「基質材料」）較佳係、能提供光透射特性的一熱 =性樹脂、熱固性樹脂、彈性體、橡膠或其組合。若此基 質材料具有光透射特性（此並不意味其僅透射可見光）’則雖 然其並不需要係透明或半透明之狀態，但其較佳具有較高 光透射特性，更佳係為透明。 能提供光透射特性的該等熱塑性樹脂、熱固性樹脂、彈 性體、橡膠等可與為上述研磨基板中使用的非水溶性基質 材料列出的材料相同。此等基質材料可以二或更多種之組 合來使用。此外，該非水溶性基質材料可為具有-功能基 之-聚合物與不具有為上述研磨基㈣細解釋之功能基之 一聚合物的混合物。 較佳係，此等基質材料包含具有一功能基的一親水物質， 用於按要求改善其與水溶性物f、研磨顆粒、水介質等的 相容性。為上述研磨基板所列舉之物質可作為親水物質使 此等親水物質可以二或以上種之組合來使用。 該基質材料可為-交聯聚合物或非交聯聚合物。至少部 分基質材料較佳係-交Μ合物。㈣， 或更多種㈣之—混合物，且該等材料之至少-材 少-部分係-交聯聚合物，或該基質材 材料之至少-部分為一交聯聚合物。 抖且該 當至少部分該基質材料具有一交聯結構時，可向該芙質 材料提供彈性恢復力1此，當其在研磨及修飾之㈣度 92535.doc •21 - 延伸時，有可能抑制藉由研磨時施加至研磨墊的剪應力所 造成的位移，並防止料小孔藉由基質材料之塑造變形而 受到填充。亦有可能防止研磨墊之表面受到過度起毛。從 f，研磨《料的保持性係、較高，且㈣的保持性係容易 藉由修飾來恢復，並可防止進一步之刮擦。 此等交#聚合物係與為上述研磨基板列㈣聚合物相 同。 在此等交聯聚合物中，由於能提供充分高的光透射特性、 對包含於多種漿料中之—強酸或強驗保持穩^、並進一步 係很少藉由吸水而軟化，故交聯12_聚丁二烯係尤佳。可將 此父聯1，2-聚丁二烯與諸如丁二烯橡膠或異戊二烯橡膠的 其他橡膠混合。此外，可單獨將丨，2•聚丁二烯作為基質材料 來使用。 當依據JIS K 6251使一基質材料樣品在8(rc下斷裂時，可 將至少部分係一交聯聚合物的該基質材料之斷裂後殘餘伸 長率（以下簡稱為「斷裂後殘餘伸長率」）設定為1〇〇%或更 低。這意味著斷裂後，該基質材料在該等樣品之水準點之 間具有一總距離，該距離係斷裂前該等水準點之間之距離 的兩倍或更低。此斷裂時的殘餘伸長率較佳係3〇%或更短， 更佳係10%或更短，更佳係5%或更短及〇%或更長。由於斷 裂％的殘餘伸長率係高於1 00%，故從該研磨墊之表面上刮 掉或在研磨或表面恢復時伸展的細片往往會填充該等小 孔。 術語「斷裂時的殘餘伸長率」係藉由在測試前從每一水 92535.doc •22· 1323207 準點與該斷裂之斷裂部分及在一張力測試中分開的樣品之 間之總距離中減去水準點之間之距離而獲得的—伸長率， 其中，一編號為3的啞鈴狀樣品係依據JIS κ 6251中規定的 「硫化橡膠張力測試方法」而在5〇〇 mm/<一分鐘之一張力速 度及峨之-測試溫度條件下斷裂。由於藉由實際研磨時 之滑動接觸而到達的溫度係約8(rc，故測試溫度係8〇它。 該水溶性物質絲料光透㈣件之巾。其係能夠藉由 在上述研磨時與從外部提供的一水介質接觸而形成小孔的 一物質。 ^該光透射部件的形狀、尺寸與含量及水溶性物質之材料 係與為上述研磨基板詳細說明之水溶性物質相同。 較佳係，曝露於該光透射部件之表面的水溶性物質在水 中溶解或膠化，且包含在該光透射部件之中而並不露面的 水溶性物質在研磨墊中並不吸濕或膠化。因此，可在該水 冷/·生物貝之至少部分外部表面上形成由一環氧樹脂、聚醯 亞胺、聚醯胺或多晶矽鹽製成的一外殼，用於抑制吸濕。 除形成小孔之功能外，此水溶性物質具有使光透射部件 =壓痕硬度與該研磨墊之其他部分的壓痕硬度匹配之功 能二為增加欲在研磨時施加的壓力’改善研磨速度並獲得 平整度，整個研磨墊之肖D硬度較佳係35至1〇()。然而， 常常難以僅從基質材料中獲得一所需的肖D硬度。在此情況 I，藉由除小孔形成之外包含水溶性物質，可將該肖D硬度 增加至與研磨墊之其他部分相同的硬度級別。因此，該水 溶性物質較佳係能夠保證用於該研磨墊之充分高之壓痕硬 92535.doc -23- 度的一固體材料。 生產時’在該基質材料中散佈上述親水物質與水溶性物 質之方法可與為上述研磨基板說明的方法相同。 除基質材料與水溶性物f之外，可包含諸如藉由一酸野 基、叛基、經基、環氧基L林基或氨基來修改的一均 聚物、塊狀共聚物或任意共聚物之一相容劑、一非離子表 面活!·生劑肖#合劑，^該相容劑係在生產時視需要添加， 用於改善基質材料與水溶性物f之間的相容性以及該水溶 性物質之基質材料中的可分散性。 可將從所有已包含於漿料之令的一研磨顆粒、氧化劑、 多價金屬離子、有機酸、—驗金屬經化物或酸、阳修改劑、 表面活性劑與防刮擦劑中選擇的至少一項包含於本發明之 研磨塾’即除基質材料與水溶性物質以外的光透射部件與 研磨墊基板之中。；+ , 在使用此研磨塾時，可藉由僅提供 水來執行研磨。此外，可視需要向本發明之研磨塾限量‘ ^不會削弱本發明之效果的添加劑，如-填料、軟化劑、 氧化背丨条外光吸收劑、抗靜電劑、潤滑劑與增塑劑。 -上述研磨顆粒之範例包括諸如♦石粒子、氧化紹微粒、 :氧化鈽粒子、氧化鍅粒子與二氧化鈦粒子等的無機微粒； 諸如聚苯乙烯等的有播初工. 虿機拉子，以及諸如聚苯乙烯/矽石等的 有機/無機組合物粒子。 若上述氧化劑具有水溶性，則並不對其特別限制。該氧 化劑之範例包括諸如過氧化氫、過酷酸、過苯甲酸與叔丁 基過氧化氫等的有機過氧化氫；諸如高《鉀等的高盆酸 92535.doc -24- 丄奶207 化δ物，諸如重鉻酸卸等的重鉻酸化合物；諸如峨酸斜等 的自素酸化合物；諸如硝酸與硝酸鐵等的硝酸化合物；諸 如兩氣酸等的高鹵素酸化合物；諸如鐵氰化卸等的過渡金 屬鹽，諸如過硫酸銨等的過硫酸鹽；諸如硝酸鐵與硝酸鈽 録等的一多價金屬鹽；以及諸如鎢矽酸、鎢磷酸、鉬矽酸 與翻璘酸等的雜多酸。其可單獨使用或以二或更多之組合 來使用。其中，由於過氧化氫與有機過氧化氫中不包含任 何元素金屬且其分解產物無害，故其係尤佳。在研磨諸如 —晶圓之欲處理之一薄膜的一金屬層時’藉由包含任一此 等氧化劑’可大大改善研磨速度。 在不影響本發明之效果的情況下，該氧化劑的含量可為 基於整個塾之100份質量（以下簡稱為「份」）之〇至1〇份質量， 較佳係0至5份質量。 上述多價金屬離子之範例包括金屬離子如：鋁、鈦、釩、 鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、辞、鍺、锆、鉬、錫、銻、钽、 鶴、錯與鈽。其可單獨使用或以二或更多之組合來使用。 由於可獲得一較高研磨速度，故該多價金屬離子較佳係從 鋁、鈦、鉻'錳、鐵、銅、鋅、錫與鈽中選擇的至少一金 屬之離子。其中，鐵離子與銅離子係尤佳。可將鋁的硝酸 鹽、硫酸鹽、醋酸鹽與葡萄糖酸鹽；鐵（Ιπ)的硝酸鹽、硫 酸鹽、醋酸鹽與葡萄糠酸鹽；以及銅（π)的硝酸鹽、硫酸鹽、 醋酸鹽與葡萄糖酸鹽中之一或更多種鹽作為組成上述多價 金屬離子的金屬鹽來使用。此等硝酸鐵（ΙΠ)亦作為一氧化 劑來使用。整個塾中之多價金屬離子之含量係〇至1 〇%份質 92535.doc •25· 1323207 量，尤佳係0至5%份質量。 上述有機酸能使上述氧化劑保持穩定，並進一步改善研 磨速度。該有機酸之較佳範例包括：對曱苯胺磺酸、十二 烷基苯磺酸、類異戊二烯磺酸、葡萄糖酸、乳酸、擰檬酸、 酒石酸、蘋果酸、乙醇酸、丙二酸、蟻酸、草酸、丁二酸、 反丁烯二酸、順丁烯二酸與鄰苯二甲酸。其中，葡萄糖酸、 乳酸、檸檬酸、酒石酸、蘋果酸、乙醇酸、丙二酸' 蟻酸、 草酸、丁二酸、反丁烯二酸、順丁烯二酸與鄰苯二曱酸係 較佳》酒石酸、蘋果酸、丁二酸與鄰苯二甲酸係尤佳。此 等有機酸可單獨使用或以二或更多種之組合來使用。整個 墊中之有機酸之含量較佳係0至10%份質量，尤佳係〇至 份質量。 上述表面活性劑可為陽離子、陰離子或非離子活性劑。 陽離子表面活性劑之範例包括脂族胺鹽與脂族銨鹽。陰離 子表面活性劑之範例包括脂肪酸皂、諸如烷基醚竣酸鹽等 的缓酸鹽、諸如烧基笨％酸鹽、烧基茶績酸鹽與α•烯續酸 鹽等的崎酸鹽、諸如更南醇硫酸醋鹽、烧基縫硫酸鹽與聚 氧乙烯烧基笨基醚等的硫酸g旨鹽、以及諸如磷酸烧基醋等 的靖酸醋鹽。非離子表面活性劑之範例包括諸如聚氧乙婦 烷基醚等的醚、諸如一丙三醇酯之聚氧乙烯醚等的醚醋、 以及者如t乙一》醇月曰肪Sa、丙二醇醋與山梨聚糖@旨等的。 整個墊中之表面活性劑之含量較佳係〇至1 〇%份質量，尤佳 係0至5%份質量。 上述填料之範例包括可改善硬度之材料如··碳酸辦、碳 92535.doc -26· 1323207 酸鎂、滑石粉與黏土，以及具有一研磨效果的材料如：二 氧化猛、三氧化錳與碳酸鋇。 本發明之研磨墊可具有一固定層13，用於在一拋光機上 固定該研料，以便在與圖22所示拋光表面相對之後表面 上進订研磨。若其能固定該研磨墊本身’則並不特别限制 該固定層。 此固定層可以係由藉由使用一黏合劑雙面塗佈膠帶而形 成之一層所組成的-層，例如_黏合劑層131與在黏合劑層 131之外表面上形成的一剝落層132，或藉由施加一黏合劑 而形成的一黏合劑層131。剝落層132可藉由施加一黏合劑 而在該黏合劑層外表面上形成。 並未特別限制用於形成該固定層的黏合劑材料。例如其 係一熱塑、熱固或光固化丙烯酸黏合劑或合成橡膠黏合劑。 該黏合劑材料之市售產品包括3M有限公司（3M umi叫的 #442及 Sekisui化學有限公司（Sekisui Chemica】c〇，Ltd )的 #5511與#5516。 在此等固定層中’由於預先具有一剝落層，故藉由使用 一黏合劑雙面塗佈膠帶所形成之一層係較佳。在使用之前， 具有一剝落層的一固定層能保護一黏合劑層，並且在使用 時，藉由移除該剝落層，其能方便地在拋光機上固定該研 磨墊。 並未特別限制該固定層之材料的光透射特性。當該固定 層之材料不具有光透射特性或具有較低光透射特性時，可 在與該光透射部件對應的一位置形成一通孔。此通孔可大 92535.doc -27- 於或小於或等於光透射部件之面積。 當在該固定層φ Μ Λ、 _ 〒化成一通孔時，較佳不應在透射光之路 徑中形成一固定層。 it匕夕卜，者·获 | .. 田β田使用一黏合劑雙面塗佈膠帶來形成一固定 層時可在δ亥黏合劑雙面塗佈膠帶之一預定位置形成一通 孔並未特別限制形成此通孔之方法。該通孔可以一雷射 切斷盗或衝孔刀片來形成。當使用一雷射切斷器時，可在 藉由使用一黏合劑雙面塗佈#帶形纟一固定層之後來形成 該通孔。 可將已包含於漿料中的上述添加劑包含於本發明的整個 研磨墊、尤其是其研磨基板或光透射部件之中。可進一步 包含其他添加劑。可在—預定形狀之拋光表面上形成一溝 槽或圓點圖案。 並未特別限制該研磨墊的平面形狀，且其可為圓形（碟狀） 或多邊形如：四邊形（帶狀、輥狀卜並未特別限制該研磨墊 的尺寸，但當其係碟狀時，其直徑可為5 〇〇至9〇〇 mm。 並未特別限制製造本發明之研磨墊的方法，但可藉由主 要使用以下用於插入壓模的金屬模具來製造本發明之研磨 塾。 用於插入壓模之金屬模具 本發明之用於插入壓模的金屬模具具有一或多個凸出部 分及/或一或多個凹陷部分，用於定位預先壓模的光透射部 件或研磨基板。 若其能夠使光透射部件或研磨基板定位，則並不特別限 92535.doc -28- ^23207 制忒等凸出部分及/或凹陷部分的位 對於用來心㈣射部件的凸㈣八、）狀、尺寸與數量e 如3或4個）圓點狀、點狀或延長凸出部:’⑴配置複數個（例 】3所示光透射部件；⑺將上述每1二’以圍繞圖12與圖 透射部件之底部中心形成的凸出^分配合於在該光 出部分、部分環狀凸出部分或 出（3)配置—環狀凸 出部分），以便在-環狀或四邊形出。W (例如延長凸 雄i & 3 士 遠形中圍繞該光透射部件，以 使其與具有一圓形底部或四邊 m-kK m -fe & 的光透射部件匹配。 對於用來疋位研磨基板的凸出 .,出邛分，在一孔中配合一碟狀 或小四邊形柱狀凸出部分， ^ ^ 便在圖16與圖17所示研磨基 板中接納該光透射部件，哎為 ^ Λ 次在形成於該研磨基板之一凹陷 中配合-圓點狀、點狀或延長凸出部分。 由於用於固定研磨基板之凸八 出口Ρ刀的表面係用來形成該 光透射部件之表層之一表面， 故s亥凸出部分之表面理想係 具有極好的平坦度，錢善該光透射部件之光透射特性。 其尤佳係一鏡磨光表面。 對於如圖19與圖20所示用來定位光透射部件的凹陷部 分’可形成一圓形或四邊形凹陷，與光透射部件匹配，或 配置凹’使其與形成於該光透射部件中的圓點狀、點狀 或延長凸出部分匹配β 此外，對於用來定位研磨基板的凹陷部分，配置凹陷， 使其與形成於該研磨基板之底部部分上的圓點狀、點狀及 延長凸出部分匹配。 製造研磨墊之方法 92535.doc •29· 右月b夠I金屬才莫具卞固持光透射部件或研磨&板，並能 將用來形成光透射部件或研磨基板之材料注入該腔，則並 不特別限制製造本發明之研磨墊的方法。為促進本發明之 研磨墊的製造’較佳使用用於插入壓模的上述金屬模具。 此製造方法主要係下列方法（1)或（2)。 ⑴藉由預先捏合一基質、一水溶性物質及類似物質以形 成光透射部件來獲得一分散體。在具有一壓模腔的一金屬 模具中壓模所獲得的分散體，以製造光透射部件。 隨後，將此光透射部件設定於具有一腔的一金屬模具之 中，並將藉由捏合或類似方法而獲得的用於形成該研磨基 板的一分散體注入並壓模，以獲得一研磨墊。 以下將參考圖13至圖15詳細說明上述方法（1)。將所壓模 的光透射部件固持於用於插入壓模之金屬模具的凸出部分 之間，該金層模具具有凸出部分721，用於如圖13所示定位。 d後4 σ金屬模具71，並將藉由捏合或類似方法而獲得的 用於形成該研磨基板的分散體從根據圖14可瞭解的一注入 埠（未顯示）注入。藉由冷卻來凝固此分散體，以壓模一研磨 墊。在扣合上述金屬模具之前，可將用於形成該研磨基板 勺刀政體直接/主入，並隨後在壓模之前扣合上述磨具71。 從而可獲得具有圖15所示一斷面形狀的一研磨墊。 (2)首先壓模具有一扎用於接納光透射部件的一研磨基 板，隨後將其設定於具有一腔的一金屬模具之中，並將藉 由捏合或類似方法而獲得的用於形成光透射部件的一分散 體/主入至研磨基板之s玄孔中並在金屬模具中進行壓模，以 92535.doc •30- ^323207 製造該光透射部件，從而獲得一研磨墊。上述孔可為具有 底。卩的一孔或沒有一底部的一通孔。—般使用具有一通 孔的一研磨基板。 〜以下將參考圖1 7來說明上述方法（2)。將以__預定形狀所 壓模的一研磨基板固持於用於插入壓模之一金屬模具的凸 出部分721之上’該金屬模具具有一凸出部分，用於如圖 所示定位。然後扣合金屬模具71，並將藉由捏合或類似方 法而獲得的用於形成該研磨基板的分散體從欲壓模的一注 入埠(未顯示)注入。在扣合上述模具之前，可將用於形成該 研磨基板的分散體直接注入，並可扣合上述磨具71，以壓 模該分散體。 從而可獲得圖2所示之研磨墊。 在上述方法（1)與（2)中，用於插入壓模之金屬模具的内部 溫度較佳係30至30(TC，更佳係40至25〇。〇，更佳係5〇至 200〇C。 光透射部件之高度與研磨基板之厚度不需要相同。此外， 了以研磨紙專將其處理至一所需厚度。 一藉由此插入壓模方法’可方便地製造出具有如圖⑻所 不—後雜斷面形狀的研磨墊。可將該研磨基板與該光透射 部件牢固並方便地黏接在一起。 為促進已使用漿料之排放，可按要求在本發明之研磨墊 的拋光表面上以一預定形狀形成一溝槽或圓點圖案。在需 要該溝槽或圓點圖案時，可藉由減小上述光透射部件之厚 度而在該研磨墊之前側上形成—凹陷來獲得。 92535.doc •31 - 1323207 研磨積層墊 本發明之研磨積層墊包括本發明之研磨墊與形成於該研 磨墊後表面上的-基本層’並沿積層方向具有光透射特性。 上述「基本層」係形成於與圖23所示研磨墊之拋光表面 相對之後表面上的一層81。該基本層是否具有光透射特性 並不重要。例如，可使用由光透射特性相同於或高於該光 透射部件之一材料製成的一基本層來保證用於該研磨積層 墊的光透射特性。在此情況下，可形成或不形成一切口（通 孔）此外，當使用不具有光透射特性的一基本層時，可藉 由切除#分用於透射光的基本層來保證該研磨積層塾的光 透射特性。 並未特別限制該基本層之形狀，且其平面形狀可為方形 如：四邊形、或圓形。一般情況下，其可作為一薄片而形 成。此基本層之平面形狀可與該研 於保證光透射之-切口部分時，可排除此部分。田…、有用 並未㈣限制用於形成該基本層之㈣，而可使用各種 材料。由於有機材料可方便地加以壓模，以具有一預定形 狀與預定特性，並能提供適當的彈性，故較佳。可使用與 作為上述光透射部件之基質材料使用的相同材料來作為此 有機材料1於形成基本層之材料可與光透射部件及/或研 磨基板之基質材料相同或不同。 #並未特別限制透該基本層之數量，而可為—個或更多個。 當形成二或更多基本層時’其可相同或不同。並未特別限 制該基本層之硬度，但其較佳應低於研磨墊之硬度。從而， 92535.doc -32· 1323207 該研磨積層墊總體上具有充分高的可撓性及對欲研磨之表 面之不平坦性的適當一致性。 可在圖24所示之本發明的研磨積層墊上形成與該研磨墊 中相同的固定層131與132。其一般形成於該研磨積層墊之 基本層的後表面之上，即與該拋光表面相對的表面上。其 - 可與上述研磨墊中使用的固定層相同。 - 此外，並未將該研磨積層墊限制於一特定形狀，且可在 外形與尺寸上與上述相同。 研磨一半導體晶圓之方法 鲁 ，Μ川々；识列琢平 導體晶圓之研磨端點之一光學端點偵測裝置、以本發明之 研磨墊或研磨積層墊來研磨一半導體晶圓。 Χ 上述「光學端點偵測裝置」係能夠從欲研磨之一物件之 表面反射的光中福測到欲研磨之表面的研磨端點，此偵測 係藉由從研磨塾之後表面側穿過光透射部件來向該抛光表 面透射光而實現。並未特別限制其他測量原理。 在研磨本發明之一半導體晶圓 & ,, 々沄宁，可執打一端點 ㈣Mt降低研磨效率°例如’當研磨塾或研磨積層塾 係碟狀時’可將光透射部件配置於一環之中，並與該碟之 中心以便執行研磨的同時始終監視研磨端點。因此， 研磨肯定會在最佳研磨端點處終止。 在研磨本發明之—半導體 -似，她 四心乃忐中，可使用圖25所 不一拋光機。即，該拋光機包括一 手# & 0 、τ — 疋锝丞座2，能轉動及沿 垂直〃水平方向移動的一塵頭3 .纟t户> 堙頭3 ,此在母單位時間内向基座 92535.doc •33· 以及安裝在基座2下方 2落下一預定量漿料的一進漿單元5 的一光學端點偵測單元6。 —在此拋光機中，本發明之研磨墊（包括研磨積層塾）以系固 疋在基座2上’且半導體晶圓4係固定於壓頭3之較低端面上 :以-預定壓力在研磨塾上受壓。每次以一預定量從進聚 向基座2^下毁料，並轉動基座2與麗頭3，使半導體 晶圓與用於研磨的研磨墊滑動接觸。 從基座2之背部穿過用於研磨的光透射部件丨丨向半導體 晶圓4之欲拋光表面施加來自光學端點偵測單元6之具有一 預定波長或波長範圍的一端點偵測輻射&。即基座2本身具 有光透射特性，或可使該端點偵測輻射透射穿過基座2之一 :口部分’由光學端點偵測單元6可捕捉藉由反射來自半 導體晶圓4之欲拋光表面的此端點偵測輻射Ri而獲得的反 射輻射R2,以便在欲拋光表面之狀態受到此反射光監測之 時可執行研磨。 欲藉由本發明之研磨方法來研磨的適當材料係（例如）具 有圖26所示一結構的一積層基板。此積層基板包括由矽等 製造的一基板；由氧化矽等製造的一第一絕緣薄膜；具有 一溝槽的一第二絕緣薄膜（絕緣材料係選自原矽酸四乙酯 (tetraethyl onhosilicate ; TEOS)氧化物薄膜（藉由使用四乙 氧基矽烷作原料之化學汽相沈積方法而製備之基於氧化矽 的絕緣薄膜）、具有一較低介電常數的絕緣薄膜（如：石夕酸鹽、 加氟Si〇2、基於聚醯亞胺之樹脂、苯環丁烯等）等材料）；一 阻障金屬薄膜與諸如線路材料的一金屬薄膜（純銅薄膜、純 92535.doc -34 - 1323207 鎢薄膜、純鋁薄膜、合金薄膜等等）。 欲研磨之物件係（例如）包括一掩埋材料的一欲研磨物 件，或不包括掩埋材料的一欲研磨物件。 包括一掩埋材料的欲研磨物件係（例如）一積層件，其包 括藉由化學汽相沈積（chemical vapor deposition ;CVD)或類 似方法來沈積的一所需材料，以便在將成為一半導體裝置 (其一般包括至少一晶圓與形成於該晶圓之前面上的一絕 緣薄膜，並可進一步包括一停止層’作為形成於該絕緣薄 膜上之研磨的一停止器）、並在至少其前面上具有一溝槽的 一基板之至少該溝槽中掩埋該所需材料。為研磨此欲研磨 物件，在藉由使用本發明之研磨墊研磨來移除過多沈積之 掩埋材料之後’可將其表面研磨至平整。當欲研磨物件在 掩埋材料下具有-停止層時，可同時在較後之階段中研磨 該停止層。 該掩埋材料係（例如）（1)在淺溝渠隔離（shaii〇w Trench

Isolation ’ STI)步驟中使用的一絕緣材料；⑺從镶嵌步驟 中吏用的A1與Cu中選擇的至少_金屬線路材料；⑺從形成 一通道插塞之步驟中使料W、A1與⑽選擇的至少一通 U 土材料’或（4)在形成一中間層絕緣薄膜之步驟中使用 的一絕緣材料。 用於形成上述停止層的停止器材料係一基於氮化物的材 料如：Si3N4、TaN咦 TiN，·+、 《 或鎢。 s -基於金屬的材料如··鈕、鈦 ^邑緣材料係·氧化石夕（Si〇j薄膜；包括训2與少量硼 92535.doc -35- 1323207 與磷的一硼磷矽酸鹽薄膜（BPSG film);藉由以氟來摻雜 Si02而形成、被稱為「氟摻雜石夕酸鹽玻璃（Fluorine doped Silicate Glass ; FSG)」的一絕緣薄膜；或具有一較低介電 常數之一基於氧化矽的絕緣薄膜。 該氧化矽薄膜之範例包括：一熱氧化物薄膜；電漿促進 TE0S 薄膜（Plasnia Enhanced-TEOS film ; PETEOS film);高 密度電聚促進TEOS薄膜（HighDensityPlasmaEnhanced-TEOS film ; HDP film)與藉由熱CVD而獲得的氧化矽薄膜。 上述熱氧化物薄膜可藉由將高溫矽曝露於一氧化環境中 並使妙與氧或石夕與水化學反應而形成。 可利用電漿作為促進手段，藉由CVD從原矽酸四乙酯 (TE0S)中形成上述PETEOS薄膜。 可利用高密度電漿作為促進手段，藉由CVD從原矽酸四 乙酯（TEOS)中形成上述HDP薄膜。 可藉由常壓 CVD(normal-pressure CVD ; ΑΡ-CVD)或低壓 CVD(low-pressure CVD; LP-CVD)來獲得藉由熱 CVD 而獲 得的上述氧化矽薄膜。 可藉由常壓 CVD(normal-pressure CVD ; ΑΡ-CVD)或低壓 CVD(low-pressure CVD; LP-CVD)來獲得上述硼填石夕酸鹽 薄膜（BPSG film)。 可利用高密度電漿作為促進劑，藉由CVD形成被稱為 「FSG」的上述絕緣薄膜。 此外，藉由旋轉塗佈或類似方法向一基板施塗一原料， 並在一氧化環境中將其加熱，可獲得具有一較低介電常數 92535.doc -36· 1323207 之上述基於氧化矽的絕緣薄膜。該基於氧化矽之絕緣薄膜 之範例包括由三乙氧基矽烷製成的一含氫矽酸鹽薄膜 (Hydrogen SilSequi〇xane fiim; HSQ film)與包含作為其原 料之一之四乙氧基矽烷及曱基三曱氧基矽烷的甲基矽酸鹽 薄膜（Methyl Silsequioxane film ; MSQ film)。 亦可包括由一有機聚合物製成、具有一較低絕緣介電常 數的絕緣薄膜，該聚合物係（諸如）：基於聚芳基之聚合物、 基於聚芳基醚之聚合物、基於聚醯亞胺之聚合物或苯環丁 烯聚合物。 此嵌入式積層件係如圖26所示。即，此積層基板9包括： 由矽等製成的一基板91 ;形成於矽基板91之上、由氧化矽 等製成的一絕緣薄膜92 ;形成於絕緣薄膜92之上、由氮化 矽等形成的一絕緣薄膜93 ;形成於絕緣薄臈93之上、由 PTE0S(藉由CVD從四乙氧基矽烷中合成的材料）製成的一 絕緣薄膜94,以形成一溝槽；由鈕等製成，以覆蓋絕緣薄 膜94與該溝槽的一阻障金屬薄膜95;以及形成於上述阻障 金屬薄膜95之上、由諸如金屬銅的一線路材料製成的一薄 膜96(溝槽係形成於不平坦之表面上），用於填充該溝槽。 不包括掩埋材料之欲研磨物件係由多晶矽、裸矽等製成 的一基板。 範例 提供以下範例係用於進一步說明本發明。 範例1 (1)光透射部件之製造 92535.doc •37- 1323207 藉由在120 C下加熱的一捏合器將97體積百分比的丨，2_聚 丁二烯（JSR公司的JSR RB830)與作為一水溶性物質之3體 積百分比的β-環狀糊精（橫濱Bi〇研究公司的Dexy peari β-100)捏合在一起。隨後，向該捏合製品中添加基於丨〇〇份 質量之全部1,2-聚丁二烯與β_環狀糊精的〇 8份質量的過氧 化一異丙本（N〇F公司的Percumyl D)，並進一步捏合；在 170 C下的一壓模中執行一交聯反應2〇分鐘，以壓模該捏合 製品；並切開該壓模製品，以獲得測量值為58mmx21 mmx 2 · 5 mm的一光透射部件。 (2) 研磨基板材料之捏合 藉由在120°C下加熱的一捏合器將稍後會受到交聯而成 為一基質材料之80體積百分比的丨，2_聚丁二烯（JSR公司的 JSR RB830)與作為一水溶性物質之2〇體積百分比的p環狀 糊精（松濱Bio研究公司的DeXy peari β_ 1〇〇)捏合在—起。隨 後，向該捏合製品中加入基於i 〇〇份質量之全部丨，2_聚丁二 烯與β-環狀糊精的0.8份質量的過氧化二異丙苯（n〇f公司 的Percumyl D)，並進一步捏合。 (3) 研磨墊之製造 將在上述（1)中獲得的光透射部件設定於用於如圖13所 示之插入壓模的一金屬模具之凸出部分（721)之間；以在上 述（2)中捏合的研磨基板材料來填充上述金屬模具腔中的剩 餘空間；扣合金屬模具（71)，並在170°C下執行一交聯反應 20分鐘’以壓模具有6〇 cm之一直徑及2 $ mm之一厚度的一 碟狀研磨墊。 92535.doc -38- (4)研磨塾之評估 如上述所製造的研磨墊具有一 70的肖D硬度及一 2%的張 力殘餘伸長率。 將此研磨墊安裝在一拋光機的基座之上，以50 rpm之一 基座轉速與100 cc/分鐘之一漿料流速來研磨一熱氧化物薄 膜水°當測量研磨速度時，其係98〇 A/分鐘。 以一紫外線吸收計（Hitachi有限公司的U-2010)在650 nm 之一波長位置來測量從上述範例（1)中獲得的光透射部件的 透射率。結果係，5次測量的平均積分透射率係3〇%。 比較範例1 藉由在120°C下加熱的一捏合器將稍後會受到交聯而成 為一基質材料之80體積百分比的ι，2-聚丁二烯（jsr公司的 JSR RB830)與作為一水溶性物質之2〇體積百分比的環狀 糊精（松續Bio研究公司的Dexy Pearl β-1 〇〇)捏合在一起。隨 後’向該捏合製品中添加基於1〇〇份質量之全部丨，2_聚丁二 烯與β-環狀糊精的0.8份質量的過氧化二異丙苯（N〇f公司 的Percumyl D) ’並進一步捏合；在17〇。〇下的一壓模中執行 一父聯反應20分鐘’以壓模具有6〇 cm之一直徑及2.5 mm之 一厚度的一碟狀研磨墊。 此研磨墊的研磨速度係1，〇 1〇入/分鐘。 比較範例2 比較範例2指定使用無光透射特性的市售泡沫聚亞安酯 研磨墊（Rodel有限公司的IC1010、R〇hm與Haas電子材料）。 此研磨墊的研磨速度係950人/分鐘。 92535.doc -39- 1323207 從比較範例1、2的研磨速度與範例丨的研磨速度之比較中 可以瞭解，本發明之研磨墊在研磨速度上係決不次於無光 透射部件之一研磨塾。 在本發明之研磨墊中，由於光透射部件與研磨基板係熔 合在一起，當使用研磨墊時，漿料不會洩漏至研磨墊的後 側，且圖25所示光學端點偵測單元（6)不會受到污染。 範例2 (1) 光透射部件之製造 藉由在160°下加熱的一捏合器將95體積百分比的丨，2_聚 丁二烯（jSR公司的JSR RB83〇)與作為一水溶性物質之5體 積百分比的β-環狀糊精（橫濱Bi〇研究公司的Dexy pearl β-100)捏合在一起。隨後，向該捏合製品中添加基於1〇〇份 質量之全部1，2-聚丁二烯與β_環狀糊精的1〇份質量的過氧 化二異丙苯（NOF公司的percurnyl D)，並進一步捏合；在 1 70 c下的一壓模中執行一交聯反應2〇分鐘，以壓模該捏合 製品；並切開該壓模製品，以獲得測量值為58 mm、21 mm、 2 _ 5 mm的一光透射部件。 (2) 研磨基板材料之捏合 藉由乾式混和80重量百分比的丨，2_聚丁二烯（JSR公司的 JSR RB830)與20重量百分比的一苯乙烯_ 丁二烯彈性體 (JSR公司的JSR TR2827)來製備一混合物。藉由一雙螺杆擠 出機將稍後會丈到交聯而成為一基質材料之7〇體積百分比 的该混合物與作為一水溶性物質之3〇體積百分比的環狀 糊精（橫濱Bio研究公司的DexyPeari p_1〇〇)捏合在一起。隨 92535.doc -40- 丄JZJZU/ 後，向該捏合製品中添加基於100份質量之全部丨，2_聚丁二 烯、苯乙烯-丁二烯彈性體與万·環狀糊精的08份質量的: 氣化二異丙苯（NOF公司的Percumyl D)，並進一步捏入 (3) 研磨墊之製造 σ 將在上述（1)中獲得的光透射部件設定於用於如圖13所 示之插入壓模的金屬模具之凸出部分（721)之間，並以在上 述⑺中捏合的研磨基板材料來填充該金屬模具腔中的剩餘 空間。扣合金屬模具（71)，並在17(rc下執行一交聯反應2〇 分鐘，以壓模具有60cm之一直徑及2 5 一厚度的一碟 狀研磨墊。 (4) 研磨塾之評估 如上述所製造的研磨墊具有一65的肖D硬度及一2%的張 力殘餘伸長率。 範例3 除以硫酸鉀（由Otsuka化學有限公司製造）代替β_環狀糊 精外，以如範例1中相同之方式來獲得具有6〇 ^瓜之一直徑 及2.5 mm之一厚度的一碟狀研磨墊。 此研磨墊具有一 68的肖度及一 2〇/。的張力殘餘伸長 〇 範例4 (1)研磨墊基板之製造 藉由在120°C下加熱的一捏合器將稍後會受到交聯而成 為一基質材料之80體積百分比的152_聚丁二烯（JSR公司的 JSR RB830)與作為一水溶性物質之2〇體積百分比的β_環狀 92535.doc • 41 · 1323207 糊精（橫濱Bio研究公司的Dexy Pearl β-100)捏合在一起。隨 後’向該捏合製品中添加基於100份質量之全部1,2-聚丁二 ’ 烯與β-環狀糊精的0.8份質量的過氧化二異丙苯（NOF公司 的Percumyl D)，並進一步捏合；在170。(：下的一壓模中執行 一父聯反應10分鐘，以獲得具有820 mm之一直徑的一研磨 基板。在距如圖2 7所示之壓模製品之中心19 5 mm遠的一位 置製造一 59.4 mmx2 1.0 mm的孔。在圖27中，「a」係研磨墊 基板之中點且「b」係形成到達該研磨墊基板之中點之通孔 $ 的中點。 (2) 光透射部件材料之捏合 藉由在120°下加熱的一捏合器將97體積百分比的1，2·聚 丁二烯（JSR公司的JSR RB830)與作為一水溶性物質之3體 積百分比的β-環狀糊精（橫濱Bio研究公司的Dexy Pearl β-1 00)捏合在一起。隨後，向該捏合製品中添加基於1 〇〇份 質量之全部1，2-聚丁二烯與β_環狀糊精的〇.8份質量的過氧 化一異丙本（N〇F公司的Percumyl D}，並進一步捏合。 籲 (3) 研磨墊之製造 將在上述（1)中製造的研磨墊基板設定於用於如圖17所 . 示之插入壓模的金屬模具之凸出部分（721)之上，以確保研 · 磨基板之孔位於與光透射部件對應的一位置。 此外’將在上述（2)中捏合的光透射部件材料注入至金屬 模具腔中之凸出部分以上的空間之中；扣合金屬模具，. 並在170°C下執行一交聯反應2〇分鐘，以壓模具有82〇爪爪 之一直徑的一研磨墊，其中光透射部件之後表面係從研磨 92535.doc •42- 1323207 基板之後表面向内凹進。 (4)研磨墊之評估 此研磨墊具有一 70的肖D硬度及一 2%的張力殘餘伸長 率〇 範例5 (1) 研磨墊基板之製造 藉由乾式混和80重量百分比的1，2-聚丁二烯（jsr公司的 JSR RB 83 0)與20重量百分比的一苯乙烯-丁二烯彈性體 (JSR公司的JSR TR2827)來製備一混合物。藉由一雙螺杆擠 出機將稍後會受到交聯而成為一基質材料之7〇體積百分比 的該混合物與作為一水溶性物質之3 〇體積百分比的β_環狀 糊精（橫濱Bio研究公司的Dexy Pearl β-1〇〇)捏合在一起。隨 後’向§亥捏合製品中添加基於1〇〇份質量之全部ι,2_聚丁二 烯、苯乙烯-丁二烯彈性體與β-環狀糊精的〇·8份質量的過氧 化二異丙苯（NOF公司的Percumyl D)，並進一步捏合；並在 1 70°C下，在具有上述光透射部件之用於插入壓模之一金屬 模具中執行一交聯反應20分鐘’以壓模具有820 mm之一直 徑的一研磨基板。在距如圖27所示之壓模製品之中心 195 mm遠的一位置製造一 59.4 mmx21.0 mm的孔。 (2) 光透射部件材料之捏合 藉由在120°C下加熱的一捏合器將97體積百分比的1，2-聚 丁二烯（JSR公司的JSR RB830)與作為一水溶性物質之3體 積百分比的β-環狀糊精（橫濱Bio研究公司的Dexy Pearl β-100)捏合在一起。隨後，向該捏合製品中添加基於10〇份 92535.doc •43- U23207 λ畺之全部1，2-聚丁二烯與β_環狀糊精的〇 8份質量的過氧 化一異丙苯（NOF公司的Percumyl D)，並進一步捏合。 (3)研磨墊之製造 將在上述（1)中製造的研磨墊基板設定於用於如圖17所 示之插入壓模的金屬模具之凸出部分（721)之上，以確保在 上述（1)中製造的研磨基板之孔位於與光透射部件對應的一 位置。 此外，將在上述（2)令捏合的光透射部件材料注入至金屬 模具腔中之凸出部分以上的空間之中；扣合金屬模具（71)， 並在170 C下執行一交聯反應20分鐘，以壓模具有82〇 mm 之一直徑的一研磨墊，其中光透射部件之後表面係從研磨 基板之後表面向内凹進。 (4)研磨墊之評估 此研磨墊具有一 70的肖D硬度及—2%的張力殘餘伸長 率。 範例6 在以如範例5之相同方式製造一研磨塾之後，形成主要由 泡沫聚乙烯組成的一雙折膠帶（Sekisui化學有限公司的 浮512雙折膠帶）’作為該研磨墊之非研磨側上之一基本層。 此外，在該基本層中對應於光透射部件之一位置製造一 60 mmx23 mm之通孔，以保證光透射特性。 範例7 (1)研磨墊基板之製造 藉由乾式混和70重量百分比的聚丁二烯（JSR公司的 92535.doc 1323207 JSR RB83〇)與30重量百分比的市售聚苯乙婦⑽日本有限 公司的HF55)來製備一混合物。藉由一雙螺杆擠出機將稍後 會受到交聯而成為基質材料之95體積百分比的該混合物與 乍為水/合J·生物貝之5體積百分比的β_環狀糊精（橫濱則〇研 究公司的Dexy P㈣β携）捏合在—起。隨後，向該捏合製 品中添加基於⑽份質量之全部1!2•聚丁二稀、聚苯乙稀與 β-環狀糊精的0.4份質量的過氧化二異丙笨（n〇f公司的 PercumylD)，並進一步捏合；並在17〇t：下在具有上述光 透射部件之用於插人壓#之—金屬模具中執行—交聯反應 1〇分鐘，以壓模具有82〇 _之一直徑的一研磨基板。在距 如圖27所示之壓模製品之中心195咖遠的一位置製造一 59·4 mmx21_0 mm的矩形孔。 (2) 光透射部件材料之捏合 藉由在160°C下加熱的一雙螺杆擠出機將稍後會受到交 聯而成為一基質材料之98體積百分比的丨，2_聚丁二烯（jsr 公司的JSR RB830)與作為一水溶性物質之2體積百分比的 /5-環狀糊精（橫濱Bio研究公司的Dexy PeaH卜1〇〇)捏合在 一起。隨後，向該捏合製品中添加基於1〇〇份質量之全部^ 聚丁二烯與β-環狀糊精的〇 3份質量的過氧化二異丙苯 (NOF公司的percumyl 〇)，並進一步捏合。 (3) 研磨塾之製造 將在上述（1)中製造的研磨墊基板設定於用於如圖17所 示之插入壓模的金屬模具之凸出部分（721)之上，以確保在 上述（1)中製造的研磨基板之孔位於與光透射部件對應的— 92535.doc -45- ^23207 位置。 此外’將在上述（2)中捏合的光透射部件材料注入至金屬 模具腔中之凸出部分以上的空間之中。扣合金屬模具（71)， 並在170C下執行一交聯反應18分鐘，以壓模具有82〇 之一直彳坐的一研磨墊’其中光透射部件之後表面係從研磨 墊基板之後表面向内凹進。 此範例中使用的金屬模具之凸出部分（72丨）的頂面係一 鏡磨光表面。 (4)研磨墊之評估 此研磨墊具有一 65的宵〇硬度及一 2%的張力殘餘伸長 率 〇 如上所述，當使用本發明之研磨墊時，可執行光學端點 谓測而不會降低研磨效率。不僅研磨端.點，而且所有研磨 狀態均可得到光學監視。在研磨錢用過程巾，漿料不會 洩漏至研磨塾後側。 當光透射部件之至少部分非水溶性基質材料係_交聯聚 合物時’在研磨及修飾過程中有可能防止小孔受到填充。 亦有可能防止研磨塾之表面受到過多起毛。以，研磨時 ^料的保持性係較高，幻請的保持性係容易藉由修 恢復，並可防止進—步之刮擦。 當用於形成光透射料之交聯聚合物 稀時，藉由包含上述交聯聚合物可完全獲得上述效=

Si的==。交聯α聚丁二烯係對包含於Η· 夂或強驗保持穩定，並且由於其报少藉由吸水而 92535.doc -46- 軟化&進一步具有極好的耐久力。 ，藉由降低光透射部件之厚度，可改善光透射特性。當用 於形成光透射部件與研磨基板的該等材料係在類型上不 同或八係在類型上相同，但在比率上不同時，由於用於 I成光透射部件的材料可以改變，故有可 光透射部件之光透射特性。 # 由於光透射部件與一研磨基板係作為一整體單 几藉由使用—金屬模具來製造，並且由於該光透射部件盘 該研磨基板_合在—起，使㈣不會·;m後側，故藉 由製造本發明之—研磨塾之方法，可方便地製造具有一複 雜形狀的一研磨塾。 用於本發明之插人壓模之金屬模具使製造包括—研磨基 板與一光透射部件的研磨墊變得容易。 當使用本發明之研磨積層墊時’可執行光學端點偵測而 不會降低研磨效率。不僅研磨端點，而且所有研磨狀態均 可得到光學觀測。該研磨積層墊具有充分高的可撓性及對 欲研磨之表面之不平坦性的適當一致性。 此外，當該研磨積層墊具有一固定層時，可將其方便及 快速地固定於一拋光機上。由於其具有光透射特性，故其 不會削弱光透射部件的光透射特性。 藉由本發明之研磨方法，可執行光學端點偵測而不會降 低研磨效率。 【圖式簡單說明】 圖1係顯示一研磨基板與一光透射部件之形狀與熔合狀 92535.doc •47· 1323207 態之示意圖； 圖2係顯示一研磨基板與一光透射部件之形狀與熔合狀 態之不意圖； “圖3係顯示一研磨基板與一光透射部件之形狀與溶合狀 悲之不意圖； -研磨基板與—錢射料之㈣與溶 態之不意圖； 圖5係顯示一研磨基板與一夯透射立 興九迓射邛件之形狀與熔合狀 態之示意圖； 圖6係_示—研磨基板與—光㈣部件之形狀與溶合狀 態之示意圖； 。圖7係顯示-研磨基板與一光透射部件之形狀與炼合狀 態之示意圖； 圖8係顯示—研磨基板與—光透射部件之形狀與溶合狀 態之示意圖； 口 圖9係本發明之研磨墊之一範例的平面圖； 圖10係本發明之研磨墊之另一範例的平面圖； 圖11係本發明之研磨墊之另一範例的平面圖； 圖12係用於壓模本發明之研磨塾的—金屬模具的局部斷 面圖； 圖13係顯示-光透射部件係固定於用於壓模一研磨塾之 一金屬模具之中的斷面圖； 圖14係顯示-研磨基板分散體係注人至用於壓模一研磨 墊、並具有於其中固定之一光透射部件之一金屬模具的斷 92535.doc -48- 1323207 面圖； 圖1 5係本發明之研磨塾的斷面圖； 圖16係本發明之具有一凸出部分之一金屬模具的局部斷 面圖； 圖1 7係顯示一研磨基板係固定於用於壓模一研磨塾、並 具有一凸出部分之一金屬模具之中的斷面圖； 圖18係顯示一光透射部件分散體係注入至用於壓模一研 磨墊、並具有於其中固定之一研磨基板的一金屬模具的斷 面圖； 圖19係具有一凹陷部分之一金屬模具的局部斷面圓； 圖20係顯示一研磨基板分散體係注入至用於壓模一研磨 墊、並具有於其中固定之一光透射部件的一金屬模具的斷 面圖； 圖21係本發明之研磨墊的示意圖； 圖22係具有固定層之—研磨墊的示意圖； 圖23係具有一基本層之一研磨墊的示意圖，· 圖24係具有一基本層與固定層之一研磨墊的示意圖； 圖25係用於解釋使用本發明之研磨墊或研磨積層墊之一 研磨方法的示意圖；以及 圖26係適且藉由本發明之研磨方法來研磨的一材料的斷 面圖。 圖係用於顯不形成到達範例4至7中之一研磨塾基板之 一通孔之—位置的示意圖。 【主要元件符號說明】 92535.doc -49- 1323207 1 研磨墊 2 旋轉基座 3 壓頭 4 半導體晶圓 5 進漿單元 6 光學端點偵測單元 9 積層基板 11 研磨基板 12 光透射部件 13 固定層 71 金屬模具 81 基本層 91 基板 92 絕緣薄膜 93 絕緣薄膜 94 絕緣薄膜 95 阻障金屬薄膜 96 薄膜 131 黏合劑層 132 剝落層 721 凸出部分 a 研磨墊基板中點 b 通孔中點 R1 端點偵測輻射 R2 端點偵測輻射 92535.doc •50-

Claims (1)

1323207 f牙平I月1 f日修(更〉正替換頁 第093109789號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(98年9月） 十、申請專利範圍： 1. 一種研磨墊，其包括具有一拋光表面的一研磨基板、與 溶合於該研磨基板上的一光透射部件，該光透射部件包 括一非水溶性基質材料、及散佈於該非水溶性基質材料 中的一水溶性物質，該非水溶性基質材料係選自由一交 聯聚合物及一非交聯聚合物所成群。 2·如請求項1之研磨墊，其中至少部分該非水溶性基質材料 係一交聯聚合物。 3. 如請求項2之研磨墊，其中該交聯聚合物係交聯ls2_聚丁 二烯。 4. 如請求項1之研磨墊，其中該光透射部件係在垂直於該研 磨基板之該拋光表面之方向上製成薄狀。 5. 如請求項1之研磨墊，其中該光透射材料與該研磨基板之 該等材料係在類型及/或比率上互不相同。 6. 如請求項1之研磨墊，其具有一固定層，用於在一拋光機. 上固疋該研磨塾’該固定層係形成於該研磨墊之與該抛 光表面相對的後表面之上β 7. 一種製造如請求項1之研磨墊之方法，其包括在用於插入 壓模的一金屬模具之腔中之一預定位置為一研磨墊固持 一先前形成的光透射部件，並將一研磨基板之材料注入 至該腔之剩餘空間之中’以使該光透射部件與該研磨基 板溶合。 8· 一種製造如請求項1之研磨墊之方法’其包括在用於插入 壓模的一金屬模具之腔中固持一先前形成之研磨基板， 92535-980918.doc 1323207 該基板具有一用於接納一光透射部件之孔，並將該光透 射部件之該材料注入至用於接納該光透射部件之該孔 中’以使該研磨基板與該光透射部件溶合。 9. 10. 11. 12. 一種用於製造如請求項丨之研磨墊之用於插入壓模之金 屬模具其具有一或多個凸出部分及/或一或多個凹陷部 分，用於在一腔中為一研磨墊固持一光透射部件或一研 磨基板。 一種研磨積層墊，其包括如請求項丨之研磨墊、與一基本 層，其形成於該研磨墊之與該拋光表面相對之後表面 上’且具有光透射特性。 種研磨積層墊，其包括如請求項！之研磨墊.；形成於該 研磨墊之與該拋光表面相對之後表面上之一基本層；以 及形成於該基本層之與該研磨墊相對之側上、用於將該 墊固定於一拋光機上之一固定層。 一種以一研磨墊研磨一半導體晶圓之方法，其特徵為： 使用如請求項1之研磨墊或如請求項1〇4U之研磨積層 墊，該半導體晶圓之研磨端點係藉由一光學端點偵測裝 置、透過該研磨墊或該研磨積層墊之該光透射部件來偵 測。 92535-980918.doc •2·