TWI327504B - Apparatus and method for in situ activation of a three-dimensional fixed abrasive article - Google Patents

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1327504 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種用於三維固定研磨物品之原地活化的 裝配件及方法。 【先前技術】 在各種工業應用中將研磨物品用以在各製造階段期間修 整（例如研磨、加工、拋光、平面化等）表面。例如，在製造 半導體元件時，晶圓通常經歷許多處理步驟，包括沈積、 圖案化及蝕刻。在該等處理步驟的一或多個步驟之後，必 須達到高位準的表面平面性及均勻性。 傳統表面修整技術包括拋光，例如半導體晶圓的化學機 械拋光（chemical mechanical polishing ; CMP)，其中載體裝 配件中的晶圓係在與CMP裝置中的拋光墊接觸中旋轉。拋 光墊係女裝在轉盤或平台上。晶圓係安裝在旋轉/移動載體 或拋光頭上，而可控制力將晶圓朝旋轉拋光墊擠壓。因此， CMP裝置在晶圓表面與拋光墊之間產生拋光或摩擦運動。 可視需要將溶液中包含研磨粒子的拋光淤漿分散在拋光墊 與晶圓之間。執行典型的CMp不僅可在矽晶圓本身上，而 且可在各種介電層（例如二氧化矽）上、導電層（例如鋁及銅） 上、或包含導電材料及介電材料的層上，如在鑲嵌 (Damascene)處理中。 進行化學機械拋光亦可採用固定研磨物品，例如固定研 磨拋光薄片或固^研磨塾。此類固定研磨物品通常包括複 數個視為要而附著於;^背的研磨合成物。研磨合成物可包 94355.990302.doc 2結劑（例如聚合黏結劑）中的研磨粒子。工作流體可用於 研磨物βσ及晶15。化學試劑可提供在（例如）工作流體中 或併入固定研磨物品以提 提供機m^供化于活性’而固定研磨合成物 、'，並且在某些程序中提供化學活性。 。在CMP期間，研磨物品變得不那麼具有活性，即研磨物 -在修整基板之表面中變得不那麼有效。例如，隨著研磨 物品修整基板之表面，研磨粒子可從研磨合成物中移除。 ^者研磨粒子從研磨合成物中移除，⑽的速率會減小， 為m疋研磨U提供機械及/或化學活性方面變得不 那麼有效。而且，剩餘在研磨合成物中的研磨粒子會變得 不那麼具有活性’例如不那麼具有機械及/或化學活性。若 这等用過的研磨粒子並未從研磨合成物中移除，則CMP的 速率會減小，因為固定研磨物品在提供機械及/或化學活性 方面變得不那麼有效。 【發明内容】 本發明已決定藉由侵料磨合成物之—部分從而曝露新 相磨粒子，可活化研磨物品。需要研磨合成物之侵姓， 因為其導致固疋研磨物品之表面上的活性研磨粒子之補 充。侵钱亦可從研磨物品上移除已磨損的研磨粒子。若研 磨合成物沒有充分的侵純’則新鮮研磨粒子可能得不到 =當的曝^並且切割速率可能會變小。若研磨合成物具 期短的產品使用期…有比所需產品使用 本發明者亦已決定需要提供高晶圓對晶圓切割速率穩定 94355-990302.doc 1327504 性的固疋研磨物品及CMP裝置。亦需要固定研磨物品、使 用固定研磨物品的CMP裝置及採用固定研磨物品的cMp方 法，其達到以下各項之至少一項：增加穩態切割速率；控 制研磨合成物元件的侵姓之速率；允許適應固定研磨物品 以用以處理各種基板材料；aCMp期間的污染減少；最佳 化固定研磨物品之使用期；以及一般地改善效率、增加製 造產量並減少CMP成本。 簡5之’一方面’本發明提供一種用於三維固定研磨物 品之原地活化的裝置。裝置包括基 三維固定研磨物品，其包括研磨表面及對研 磨表面包括複數個研磨合成物；以及支撐裝配件。選擇支 播裝配件以便當施加正交力於基板、固定研磨物品及支# 裝配件時，建立高侵蝕力之區域及低侵蝕力之區域，並且 在基板之第一表面與固定研磨物品之研磨表面之間建立相 對運動。至少高侵钱力足以活化固定研磨物品，並且低侵 餘力小於高侵蝕力。 另一方δ，本#明提供一種用於三維固定研磨物品的原 地活化之裝置，其包括基板，該基板包括第一表面；三維 固定研磨物品，其包括研磨表面及對立表面其中研磨表 面包括複數個研磨合成物；以及支撐裝配件。支撐裝配件 包括建立構件，其用以t施加正交力於基板、固定研磨物 品及支撐裝配件時，建立具高侵蝕力之區域及低侵蝕力之 區域並且在基板之第一表面與固定研磨物品之研磨表面 之間建立相對運動。至少高侵蝕力足以活化固定研磨物 94355-990302.doc 1327504 口口，並且低侵姓力小於高侵钱力。 另方面，本發明提供一種用於三維固定研磨物品之原 地活化的方法。該方法包括提供基板其包括第一表面；、 以及包括研磨表面及對立表面的三維固定研磨物品。研磨 表面包括複數個研磨合成物。該方法進一步包括將固定研 磨物品之對立表面與支揮裝配件接觸；將基板之第一表面 與固定研磨物品之研磨表面接觸；施加正交力於基板、固 定研磨物品及支樓裝配件；以及提供基板之第一表面盘固 定研磨物品之研磨表面之間的相對運動。所施加的正交力 及基板之第-表面與研磨表面之間的相對運動建立侵姓 =選擇支#裝配件以建立高侵#力之區域及低侵餘力之 區域，其中至少高侵姓力足以活化固定研磨物品並且其 中低侵蝕力小於高侵蝕力。 一 $一方面’本發明進一#包括相對於支掠裝配件而定位 固定研磨物品，以便研磨合成物之至少一部分從高侵姓力 之區域移向低侵蝕力之區域。 考量需要均勻侵蝕力來維持CMp期間的均勻基板表面修 然而本發明者已發現採用具有空間調變侵姓力的固定 侵餘裝配件’可達到表面修整的均勾性、切割速率的一致 性及穩態切割速率的改善。具有空間調變侵钱力的固定侵 姓裝配件可用以原地活化固定研磨物品。具有空間調變侵 钱力的固定侵银裝配件亦可用以適應固定研磨物品，以用 以處理各種基板材料。 以下。兒明提出本發明之一或多個具體實施例的細節。從 94355-990302.doc 1327504 以下說明及中請專利範圍中可明白本發明之其他特徵目 的及優點。 【實施方式】 一般而言’研磨物品為能以機械及/或化學方式移除基板 之表面上的材料之物品。研磨物品可以為固定研磨物品， 即包括黏結劑之固定位置上的複數個研磨粒子之研磨物 品。固定研磨物品實質上不含未附著研磨粒子，平面化程 序期間產生的粒子除外。雖然該等未附著粒子可暫時出 現，但是其一般係從經歷CMp的固定研磨物品與基板之間 的介面上移除，而纟並非實質上促絲面修整程序。研磨 物品可以為三維固定研磨物品，其使研磨粒子全部分散在 其厚度之至；一部分上，以便侵蝕會曝露額外研磨粒子。 研磨物品亦可以為紋理化，以便其包括突出部分及凹入部 为，其中至少突出部分包括黏結劑中的研磨粒子。例如美 國專利第 5，G14,468、5,453,312、5,454,844、5,692,950、 5’820,450、5,958,794及6，194,317號說明之固定研磨物品。 在某些具體實施例中，固定研磨物品可包括襯背。可使 用任一已知襯背。例如可使用聚合膜、織物、金屬箱、非 織物及其組合。此外’ Bruxv〇〇rt等人提出的美_專利第 5风794號（第17行第12列至第18行第㈣）說明有用概 背。熟習此項技術者瞭解特定選擇。 在某些具體實施例中’固定研磨物品包括研磨合成物。 研磨合成物在固定研磨物品之技術中已為人所瞭解，並可 包括全部分散在黏結劑中的研磨粒子。在某些具體實施例 94355-990302.doc 1327504 中，研磨合成物可包括具有獨立相位的聚合材料，一個相 位作為研磨粒子。 可使用任一已知黏結劑。例如可使用（甲基）丙烯酸脂、 環氧樹脂、甲酸酯、聚苯乙烯、乙烯基及其組合。此外， Bruxvoort等人提出的美國專利第5 958 794號（第22行第64 列至第34行第5列）說明有用黏結劑。熟習此項技術者瞭解 特定選擇》 可使用任一已知研磨粒子。例如，Bruxv〇〇rt等人提出的 美國專利第5,958,794號（第18行第16列至第21行第25列）說 明有用研磨粒子。熟習此項技術者瞭解特定選擇。 在某些具體實施例中，研磨粒子具有平均粒子尺寸不大 於約ίο微米（μιη)(例如不大於約5μιη、或不大於約i μιη'或 不大於約0.5 μιη或不大於約01 μΓη)。在某些具體實施例 中，研磨粒子可為研磨黏聚物的形式，研磨黏聚物包括複 數個個別研磨粒子，其係黏結在一起以形成整體式特定 塊。研磨黏聚物可不規則地成形或可具有預定形狀。在某 些具體實施例中，研磨黏聚物可使用有機黏結劑或無機黏 結劑以將研磨粒子黏結在一起。在某些具體實施例中，研 磨黏聚物具有粒子尺寸小於約1〇〇微米μιη(例如小於約5〇 μιη、或小於約25 μιη、或小於約5 μιη、或小於約1 或小 於約0.5 μιη)。在某些具體實施例中’研磨黏聚物中的個別 研磨粒子具有平均粒子尺寸不大於約丨〇 μιη(例如不大於約 5 μπ1、或不大於約1 μπι、或不大於約0.5 μιη或不大於約〇」 。美國專利第 4,652,275、4,799,93 9及 5,5 00,273號進一 94355-990302.doc •10- 1327504 步說明研磨黏聚物之範例。 在某些具體實施例中，例如其中需要避免損壞基板（例如 半導體晶圓）之表面（例如其中晶圓表面為含金屬氧化物的 表面，例如含二氧化矽的表面），研磨粒子可選擇為具有莫 氏（Mohs)硬度數值不大於約8。在某些具體實施例中，具有 莫氏硬度大於約8的研磨粒子為有用研磨粒子。在某些具體 實施例中，研磨粒子包括由金屬氧化物材料（例如二氧化 鈽、氧化鋁及矽）製造的粒子。在某些具體實施例中，研磨 粒子具有相對於所修整的基板（例如二氧化鈽）之化學活性。 在某些具體貫施例中’研磨合成物可包含其他與研磨粒 子組合的粒子（例如填充粒子），其數量在固定研磨物品之技 術中為人所瞭解。填充粒子之範例包括碳酸鹽（例如碳酸 鈣）、矽酸鹽（例如矽酸鎂、矽酸鋁、矽酸鈣及其組合）及其 組合。聚合填充粒子亦可單獨使用或與其他填充粒子組合。 在某些具體實施例中，本發明之固定研磨物品可包括為 精確成形」研磨合成物之研磨合成物。精確成形研磨合 成物為具有模製形狀的研磨合成物，該形狀與用以製造精 確成形研磨合成物的模具空腔相反，其中在已從模具中移 除研磨合成物之後保留模製形狀。在某些具體實施例中， 研磨合成物可能會在從模具中移除之後消退或變形。在某 些具體實施例中’可形成研磨合成物而無需使用模具空 腔。在某些具體實施例中，可藉由凹版印刷或網版印刷形 成研磨合成物β在某些具體實施例中，研磨合成物實質上 不含在使用研磨物品之前從形狀之曝露表面突出來的研磨 94355-990302.doc 1327504 粒子，如美國專利第5，152,917號所說明。 研磨合成物可採取任一有用形式或形狀，較佳形狀包括 立方形、圓柱形、斜截圓柱形、棱柱形、圓錐形斜截圓 錐形、錐體形、斜截錐體形、十字形、具有平頂表面的柱 狀、半球狀、該等形狀之任一或多個的倒轉形及其組合。 熟習固定研磨物品之技術者亦將明白並瞭解研磨合成物之 適當尺寸及間1¾。一般而t，研磨合成物之有用形狀可以 為任一將有效地修整所選基板之表面的形狀。在某些具體 實施例中，實質上所有研磨合成物具有相同形狀。 研磨合成物可以相互直接鄰近或相互隔開。例如，在某 些具體實施例中，例如可以相互隔開的細長脊之形式提供 研磨合成物，以便在鄰近研磨合成物脊元件之間形成通 道。在某些具體實施例中，研磨合成物之各合成物可具有 相對於襯背的實質相同方位。 在某些具體實施例中’固定研磨物品包括複數個以精確 成形圖案之形式配置的研磨合成物。在某些具體實施例 中，所有研磨合成物具有實質相同高度。 在某些具體實施例中，研磨物品應提供良好的切割速 率。在某些具體實施例中，研磨物品能產生處理基板（例如 半導體晶圓)，其具有合格平面度及表面光潔度以及最小凹 。在某些具體實施例十，固定研磨物品能藉由一連串的 連續表面修整程序產生一致位準的平面度、表面光潔度及 凹陷。在某些具體實施例中，可能需要使用相同固定研磨 物品來處理不同基板。 94355-990302.doc •12· 丄 田^用固疋研磨物品之特b作區域修整基板時，將達 到最初切割速率（即材料移除速率，其單位通常報告為每分 鐘之埃數）。隨著m定研磨物品之相同工作區域修整後來基 板切割速率將逐漸減小至穩定切割速率。藉由定位研磨 物扣（即以增加或連續方式將新鮮研磨物品推進至工作區 域），可增加穩定㈣速率。在某些具體實施财，可在個 別基板上的拋光操作之以位固定研磨物品。 在某—具體貝訑例中，固定研磨物品易侵蝕。固定研磨 物品之侵钱可以活化固定研磨物品，即補充固定研磨物品 之表面上的活性研磨粒子。 在某些具體實施財’固定研磨物品之活化至少會部分 地恢復在採用固定研磨物品修整基板時所獲得的切割速 率活化通^涉及到在先前未接觸基板的研磨粒子之接觸 表面上，採用所獲得的曝露來侵蝕固定研磨物品之一部 I而。，紋理化基板（例如具有外形的石夕晶圓、預平 面化半導體晶圓及具有粗表面光潔度的基板）最初能活化 口疋研磨物品’但是可能會變得無法活化固定研磨物品， 因為其表面紋理被減小。某些相對較平滑的基板（例如平面 化半導體曰曰圓及毯式晶圓）可能會無法活化某些固定研磨 物品。 在某些具體實施例中，活化固定研磨物品將具有切割速 率不小於20。/。（例如不小於5〇%或不小於7〇%或不小於9〇%) 之採用固定研磨物品達到的最初切割速率。採用固定研磨 物品所達到的切割速率可能已因修整單一基板而被減小， 94355-990302.doc •13- 1327504 或其可能已因修整多個基板而被減小。 在某些具體實施例中，固定研磨物品之活化會增加修整 複數個基板之表面時所獲得的穩態切割速率。採用新鮮研 磨物品修整第一基板之表面所獲得的切割速率可能會較 高。然而，修整第二及後來基板所獲得的切割速率可能會 趨於減小，直至觀察到穩態速率。雖然定位基板之間的研 磨物品可增加穩態速率，但是穩態速率仍可能為不可接受 的低速率。在某些具體實施例中，活化固定研磨物品將具 有穩態切割速率不小於1 i 5%(例如不小於1 5〇%或不小於 200%或不小於300%)之採用缺乏充分活化的定位之研磨物 品所達到的穩態切割速率。 若固疋研磨物品沒有充分的侵钱性，則新鮮研磨粒子可 能得不到適當的曝露。此可能會導致不充分活化，或在某 些情況下導致研磨物品的不活化。此可能會引起切割速率 的減小以及平面度、表面光潔度及凹陷位準的可變性。 若固定研磨物品具有太大的侵蝕性，則其可導致具有比 所需產品使用期短的產品使用期之研磨物品。而且，侵蝕 碎片可能會不利地影響表面光潔度（例如引起到痕）。 對於特定應用，研磨合成物之侵蝕的程度可以為各種因 素之函數，因素包括（例如）基板的成分及表面紋理；固定研 磨物品之表面紋理，包括研磨合成物元件之形狀；研磨合 成物之機械特性，包括（例如）其黏著強度、切變強度及脆 性；使用狀況，包括（例如）固定研磨物品與基板之間的相對 運動之壓力及速率；以及程序期間是否使用工作流體。 94355-990302.doc •14- 一般而言，相對於研磨合成物元件的基板越硬，則侵蝕 、、率越大因此，適合於具有特定硬度之基板的固定研磨 物品，可能並不適合於較軟基板。 夕般而。特义基板之表面紋理越大，則可能會出現越 :仏#即隨著基板之表面紋理的減小(即隨著基板變得較 平滑）’該基板侵餘研磨合成物元件的能力一般會減小。因 此，適合於處理在基板表面相對較粗輪情況下的給定基板 之固定研磨物品，並非在基板表面相對較平滑情況下亦可 良好地發揮其性能。 在某些具體實施例中’黏結劑包含可塑劑，其數量足以 增加相對於不包含彳塑劑之相同固定研磨物品的固定研磨 物品之侵蝕度。在某些具體實施例中，黏結劑包括基於黏 、-。d的總重量之至少約25%(例如至少約4〇%)重量的可塑 劑。在某些具體實施例中，黏結劑包括基於黏結劑的總重 ϊ之僅約重量的80%(例如僅約7〇%)之可塑劑。在某些具體 實施例中，可塑劑為酞酸酯及其衍生物。此可導致更適合 用以修整較軟基板的研磨物品。·然而，此亦可導致太易侵 钱以致不能用於較硬基板之研磨物品。 參考圖1’固定研磨物品10為三維物品，並包括複數個與 可選襯背20黏結的易侵蝕研磨合成物3〇。研磨合成物儿包 括複數個分散在黏結劑45中的研磨粒子4〇。固定研磨物品 的上表面，即具有包括研磨合成物3〇的表面之固定研磨物 品的側面，一般稱為研磨表面12。 圖2解說可用以修整基板的簡化裝置1〇卜裝置1〇〇包括頭 94355-990302.doc 15 1327504 17015Q’其係與馬達（圖中未顯示）連接。錢例為萬向卡 之卡盤152攸頭單几15〇延伸。基板固持器154係在卡盤 152的端部。在某些具體實施例中，可設計卡盤152以便其 將適應不同的力並允許基板固持器154轉動，因此固定研磨 物品U0可提供所需表面光潔度及平面度給基板156之表面 158。然而在某些具體實施例中，卡盤152可能不會允許基 板固持器154在基板表面修整期間轉動。 固定研磨物品110鄰近於支撐裝配件2〇〇。一般而言支 撐裝配件_包括平台17()(例如機械平台），其用於化；機械 平面化、彈性基板18〇及剛性基板19〇。在某些具體實施例 中’可出現額外基板。詩剛性基板⑽及彈性基板18〇的 材料之選擇將發生變化’取決於要修整的基板表面之成 分、形狀及最初平面度，固定研磨物品之成分用以修整 表面（例如平面化表面）的裝置之類型，用於修整程序的壓力 等。 採用（例如）由ASTM建議的標準測試方法，可使適合用於 剛性基板的材料特徵化。剛性材料之靜態張力測試可用以 量測材料之平面中的楊氏模數(通常稱為彈性模數)。為量測 金屬之楊氏模數’可使用ASTM Ε345·93(金屬箱之張力測試 的標準測試方法）。為量測有機聚合物（例如塑㈣加強塑膠） 之揚氏模數，可使用ASTM D638-84(塑膠之張力特性的標 準測試方法）及ASTM D882-88(塑膠薄片之標準張力特 性）。對於包括多層材料的層壓式元件而言，採用最高模數 材料所需的測試，可量測總體元素之楊氏模數（即層壓模 94355-990302.doc • 16 · 數）。在某些且體杳# / , i 具有揚氏模數值至二：=(τ 料之二主要表面所定義的平面中：=(2°至25°c)下於材 決定剛性元件之楊_數。 適ΜΑ·測試可 剛性基板可以為連續層或斷續展t 剛性基板可以各薄 — ' ，例如劃分為區段層。 ^ ，包括（例如）離散薄片（例如圓磁 基板之機械特性，則剛減板可 所需應用可接受剛性 或不同材料之許多層。 …材料層或相同材料 物適材::括(例如)有機聚合物、無機聚合 ㈣人：金屬、有機聚合物之合成物及其組合。適合有 = 為熱塑或熱固聚合物。適合熱塑材料包括聚 聚酿、聚亞安醋、，笨乙稀、聚稀烴、聚全敗稀 大工 聚氣乙稀及直±L令私、由人1 ^ r ^ ^ ^ 。° 固聚合物包括（例如）環 _ S胺、聚酯及其共聚物(即聚合物包含至少 一種不同的單體，盆肖 '、匕括（例如）三元共聚物及四元共聚 物）。 τ對剛性基板進行加強。加強可以纖維或特定材料的形 口用於加強的材料包括（例如）有機或無機纖維（例如 連續或常用纖維）、㈣鹽（例如雲母或滑石）、石夕基材料（例 如沙粒或石英)、金屬微粒、玻璃、金屬氧化物、碳酸約或 其組合。 金屬薄片亦可用作剛性基板。在某些具體實施例中，金 屬薄片很薄，例如從約Ο.，職至約〇 25 _ C適合金屬包 94355-990302.doc 17 括（例如）銘、不銹鋼、銅、鎳及鉻。 尤’、有用的剛性材料包括聚乙烯對笨二酸、聚碳酸 S玻璃纖，准加強樹脂板、在呂、不錄鋼及i _(可得自特 拉華州Newark市的R〇del公司）。 彈I1 生基.板可以為連續層或斷續層，例如劃分為區段層。 彈性基板可以各種形式，包括（例如）離散薄片（例如圓磁 )或連續，'周路（例如帶狀網路）。若所需應用可接受彈性 基板之機械特性’則彈性基板可包括一材料層或相同材料 或不同材料之許多層。 〇 土板較佳此在表面修整程序期間經歷壓縮。彈性（即 彈性基板之壓縮及彈性回彈中賴度），與組成彈性基板的 材料之厚度方向中的模數及彈性基板之厚度有關。 /於彈性基板的材料及彈性基板的厚度之選擇可以發生 變取決於程序中的變數，包括(例如)修整的基板表面及 固定研磨物品之成分、基板表面之形狀及最初平面度用 以修整表面（例如平面化表面）的裂置之類型及修整處 用的壓力。 在某些具體實施例中，包括（例如）整個彈性基板的彈性 材料具有楊氏模數小於約】00兆帕(Mpa)(例如小於約5〇 )彈性材料之動態壓縮測試可用以量測彈性材料之厚 度方向中的揚氏模數（通常稱為儲存或彈性模數卜 D5024-94(量測虔縮中塑膠的動態機械特性用之標準測試 :法）為用以量測以下情況的有用方法：彈性基板之楊氏模 、彈性基板是否為一層或包括多材料層的層壓式基板。 94355-990302.d〇, .18- 1^^7504 依據ASTM D5024-94,採用在2〇〇c溫度、〇ι Hz頻 於標稱CMP程序壓力之預負栽情況下的材料，可決 基板之揚氏模數。 藉由額外地評估其應力鬆弛，亦可選擇適合彈性材料。 藉由使材料變形並使其保持在變形狀態，同時量測維持變 形所需要的力或應力，可評估應力鬆弛。在某些具體實施 例中，！2〇秒之後彈性材料保留至少約6〇%(例如至少約7 的最初施加應力。此應力在本文中稱為「殘餘應力」，量測 該應力係藉由首先在速率25.4 mm/分鐘情況下壓縮材料之 樣本至不小於0.5 mm厚，直至在室溫（2代至25。〇下達到 83^帕（kPa)的最初應力，並在12〇秒之後量測殘餘應力。 彈！·生基板可包括廣泛範圍的彈性材料。有用彈性材料之 範例包括（例如）有機聚合物，其包括（例如）熱塑、熱固及彈 有機1 δ # 合有機聚合物包括製成為泡珠或得到吹 制以產生多孔有機結構（即泡沫）之有機聚合物。採用天然或 合成橡膠或其他熱㈣性物，包括（例如）料烴、聚醋、聚 ㈣、聚亞安醋及其共聚物’可製備此類泡珠。適合合成 熱塑彈性物包括（例如）氯丁二烯橡膠、乙烯/丙烯橡膠、丁 基橡膠、聚丁二烯、聚異戊二烯、EPDM聚合物、聚氯乙稀、 聚氯丁烯、苯乙烯與丁二烯共聚物及苯乙烯與異戊二烯共 聚物及其混合物。有用彈性材料之一範例為以泡沫形式的 聚乙稀與乙烷烯醋酸鹽之共聚物。 其他有用彈性材料包括聚亞安酯浸潰氈基材料、非織物 或織物纖維墊，其包括（例如）聚烯烴、聚酯或聚醯胺纖維及 94355-990302.d〇c -19- 1327504 樹脂浸潰織物及奍織物材料。 有用商用弹性材料之範例包括聚乙烯共乙烯醋酸鹽泡 沫，其可得自商標名稱3M SCOTCH商標CUSHIONMOUNT 板式安裝磁帶949(雙塗層高密度彈性泡洙磁帶，可得自位 於明尼蘇達州的聖保羅3M公司）；EO EVA泡沐，其可得自 Voltek公司（馬薩諸塞州的Lawrence市）；EMR 1025聚乙烤泡 沫，其可得自Sentinel Products公司（紐澤西州的Hyannis 市）；HD200聚乙烯泡沫，其可得自Illburck公司（明尼蘇達 州的明尼阿波利斯市）；MC8000及MC8000 EVA泡沫，其可 得自Sentinel Products公司；及SUBA IV浸潰非織物泡沫， 其可得自Rodel公司（特拉華州的Newark市）。 具有用於淤漿拋光操作的剛性及彈性層之商用墊亦適 用。此類墊之範例可用作IC 1000-SUBA IV(Rodel公司）。 藉由附加機制可將固定研磨物品110、彈性基板1 80及剛 性基板190維持為相互固定關係。用以將組件維持為彼此固 定關係的有用構件之範例包括（例如）黏性成分、機械緊固元 件、連接層及其組合。組件亦可透過程序而黏結在一起， 程序包括（例如）熱黏結、超音波黏結、微波活化黏結、至少 二組件之共同擠壓及其組合。 有用黏合劑包括（例如）壓敏黏合劑、熱溶黏合劑及黏 膠。適合壓敏黏合劑包括大範圍各種壓敏感黏合劑，其包 括（例如）天然橡膠基黏合劑、（曱基）丙烯酸聚合物及共聚 物、熱塑橡膠之AB或ΑΒΑ嵌段共聚物，例如可用作 KRATON(德州休斯頓市的shell Chemical公司）的苯乙烯/丁 94355-990302.doc •20- 1327504 二烯或苯乙烯/異戊二烯嵌段共聚物，或聚烯烴。適合熱熔 黏合劑包括（例如）聚酯、乙烯基乙烯醋酸（EVA)、聚醯胺、 環氧樹脂及其組合。在某些具體實施例中，黏合劑具有充 分的黏著強度及抗剝離力以在使用期間將組件維持為相互 固定關係，並且在使用狀況下對化學降解具有抗性。 各種機制可用將一或多個組件附加於（例如）平台丨7〇，黏 合劑或機械構件包括（例如）定位梢、扣環、張力、真空或其 組合。 頭單元150施加正交力於基板156、研磨物品11〇及支撐裝 配件200，從而建立研磨物品11〇之研磨表面ιΐ2與基板156 之表面158之間的接觸壓力。具有接觸壓力的基板i56與研 磨物品110之間的相對運動（例如旋轉、振動、隨機運動及 其組合）會導致表面158之修整。 在某些具體實施例中，可相對於支撐裝配件2〇〇之一或多 個組=定位固^研磨物品11()(即以增加或連續方式推進研 磨物。U )。在某些具體實施例中，固定研磨物品為連續帶， 並且由驅動機制（圖中未顯示，例如線性驅動機制）定位連續 帶。連續帶可穿過一或多個空轉（即非驅動式）滾柱（圖中未 ，示）及/或轉動條（圖中未顯示）。在某些具體實施例中，固 定研磨物品為—卷固定研磨劑。該卷可安裝在供應卷（圖中 未頦不）上，其則緣與拉緊卷連接。固定研磨物品穿過支撐 裝配件（例如以支樓裝配件或旋轉支撐裝配件），以便研磨 近於支撑裝配件。藉由旋轉拉緊卷以便固定研磨物 卷從供應卷放鬆並繞上拉緊卷，可定位固定研磨物品。 94355-990302.doc -21 ^ 1327504 固疋研磨物品可穿過一或多#空轉卷及/或轉動條。在某些 具體實施例中，將供應卷及拉緊卷附於支樓裝配件上。在 某些具體實施例中，供應卷及拉緊卷與支撐裝配件一起旋 轉。 在某些具體實施例中，可相對於平台17〇及/或固定研磨 物。cr 110定位彈性基板18〇、剛性基板19〇或兩者。 研磨表面112包括複數個研磨合成物13〇。一般而言，在 表面修整程序期間，某些研磨合成物130之頂部表面133接 觸基板156之表面15卜在處理期間，研磨合成物別中的研 磨粒子（圖中未顯示）修整基板156之表面158。隨著處理的進 =，研磨合絲13G可純f丨辦質上均句地侵料。若 侵钱充分’㈣活化研磨合絲13〇,從而確保活性研磨粒 子（圖中未顯示）的新鮮供應。 圖3a至3d顯示表面修整程序之各級期間的單一研磨合成 物330。在以下圖式中’由出現在研磨合成物之頂部表面上 的研磨粒子之數量表示研磨合成物之相對活性。然而研磨 合成物亦可因（例如）研磨粒子的機械磨損或研磨粒子之化 學活性的減小而變得不那麼具有活性。 最初採用許多活性研磨粒子34〇覆蓋研磨合成物33〇之丁頁 部表面333。因為由研磨合成物33〇修整基板之表面（圖中未 顯示卜所以研磨合成物33㈣得不那麼具有活性。例如， 研磨粒子340可從頂部表面33g鬆他。如圖％所示，此將導 致減少出現在頂部表面333上的活性研磨粒子340之數量， 並可導致減小切割速率。在某些基板情況下並在某些操作 94355-990302.doc •22- 1327504 狀況下’研磨合成物3 3 0可在表面修整程序期間侵蝕。侵蝕 涉及到研磨合成物330之黏結劑345的磨損。如圖3c所示， 在侵蝕研磨合成物330之區域350之後，可曝露新鮮頂部表 面333'及新鮮研磨粒子340,。 在某些基板情況下並在某些操作狀況下，研磨合成物33〇 並不侵姓或在不可接受的低速率情況下侵蝕。如圖3(1所 示，此可導致實質上減少出現在研磨合成物33〇之頂部表面 333上的活性研磨粒子340之數量。 如以上所論述，可修改黏結劑（例如，增加一可塑劑）以 便當在一組特定操作狀況下修整特定基板之表面時，致動 或增強研磨合成物之侵蝕。然而此可導致在其他基板情況 下或在其他操作狀況下不可接受的高侵蝕速率。 可在獨立於基板表面修整程序的程序中調節固定研磨物 。〇調節般涉及到將調節墊（例如棱形調節墊）施加於固定 研磨物品之研磨表面上。施加負載並相對於研磨表面移動 調節墊，從而導致侵蝕研磨合成物。此活化研磨合成物， 從而建立具有新鮮研磨粒子的新鮮頂部表面。然而此調節 需要額外裝備及消費品，並可能會需要獨立的處理步驟。 裝備可用以允許固^研磨物品之—部分修整基板之表面， 同時調節固定研磨物品之獨立部分；‘然而仍需要額外裝備 及消費品。此外，墊可移除比受控侵蝕情況下出現的 研磨合成物塊大之研磨合成物塊。較大的碎塊視為促成不 合需要地到擦修整的基板之表面。 圖4顯示本發明之_項具體實施例，其中固定研磨物品 94355-990302.doc •23· 1327504 410經歷原地活化。基板456之表面458接觸固定研磨物品 410之研磨表面412。研磨物品410係由支撐裝配件4〇〇支 撐，該裝配件包括平台470、彈性層48〇、剛性層49〇及間隔 件500。間隔件500係顯示為固定在剛性層49〇與固定研磨物 ⑽410之間。在某些具體實施例中，間隔件5〇〇可定位在剛 性層490與彈性層480之間。在某些具體實施例中間隔件 500可定位在彈性層480與平台47〇之間。在某些具體實施例 t，支撐裝配件包括額外層，例如黏性層。間隔件可出現 在任一對鄰近層之間的介面上。在某些具體實施例中，間 隔件500可定位在一個以上的介面上。 在某些具體實施例中，間隔件500可以不出現。例如在某 些具體實施例中，可藉由剛性基板、彈性基板或出現在支 撐裝配件中的其他層之一或多項的厚度之變化提供間隔件 之功能。在某些具體實施例中，可藉由剛性基板、彈性基 板及其他層之一或多項的機械特性（例如密度、模數）之變化 提供間隔件之功能。在某些具體實施例中，可藉由平台中 的凸出區域及/或構槽提供間隔件之功能。 雖然圖4顯示具有矩形斷面的平行間隔件5〇〇，但是可改 變間隔件500之數量、形狀、尺度及方位。在某些具體實施 例中，間隔件500可以具有相同或不同尺度。鄰近間隔件之 間的間隙可實質上恆定或可加以改變。 施加正交力N於基板456、固定研磨物品41〇及支撐裝配件 400上，從而建立基板456之表面458與研磨物品41〇之研磨 表面412之間的接觸壓力。支撐裝配件4〇〇在空間上調變接 94355-990302.doc •24- 1327504 觸壓力。即支撐裝配件中的空間變化（例如間隔件的出現） 及/或機械特性及/或一或多層的厚度之變化，產生較高接觸 壓力之區域及較低接觸壓力之區域。一般而言，相對於接 近於間隔件500之間的間隙之區域中的接觸壓力，接近於間 隔件500之區域中的接觸壓力將比較高。同樣，一般而言， 在接近於其中支撐裝配件之一或多層較厚或具有（例如）較 局饮度或較大壓縮模數的區域之區域中的接觸壓力將比較 向’而在接近於該等區域之間的間隙之區域中的接觸壓力 則比較低。 在基板修整期間’在基板456與固定研磨物品410之間建 立相對運動C。接觸壓力與相對運動c之組合，導致固定研 磨物品410之研磨表面412與基板456之表面458之間的介面 上之侵钱力。接觸壓力之空間調變建立高侵蝕力之區域及 低侵姓力之區域’即具有較高接觸壓力的區域將與較高侵 钱力相關。 在某些具體實施例中’存在複數個高侵蝕力之區域’其 係由包括低侵蝕力之區域的間隙分離。在某些具體實施例 中’ 一或多個高侵钱力之區域中的侵钱力實質上相同。在 某些具體實施例中’在實質上所有高侵蝕力之區域中的侵 蝕力實質上相同。在某些具體實施例中，二或多個高侵蝕 力之區域中的侵蝕力不同。在某些具體實施例中，在實質 上所有高侵蝕力之區域中的侵蝕力不同。在高侵蝕力的區 域之各區域中的侵蝕力足以活化固定研磨物品。 在某些具體實施例中，存在複數個低侵蝕力之區域。在 94355-990302.doc -25· 1327504 某些具體實施例中，二或多個低侵蝕力之區域中的侵蝕力 實質上相同。在某些具體實施例中，在實質所有低侵蝕力 之區域中的侵蝕力實質上相同。在某些具體實施例中，二 或多個低侵蝕力之區域中的侵蝕力不同。在某些具體實施 例中’在實質上所有低侵触力之區域中的侵姓力不同。 圖4顯示第一侵蝕力52〇之第一區域、第二侵钮力540之第 二區域及第三侵姓力560之第三區域。第一侵钱力大於平均 侵蝕力’即第一侵蝕力520之第一區域為高侵蝕力之區域。 第二侵蚀力及第三侵钱力小於平均侵钱力，即第二侵餘力 540之第二區域及第三侵蝕力56〇之第三區域為低侵蝕力之 區域。將藉由（例如）間隔件5 00之尺寸、形狀及方位，或引 起空間調變接觸壓力的支撐裝配件之其他特徵，決定高侵 姓力之區域與低侵蝕力之區域之間的邊界。該等邊界不必 對應於間隔件500之邊界。 在某些具體實施例中’固定研磨物品410之研磨表面412 κ質上符合基板456之表面458。在某些具體實施例中，研 磨表面412實質上可以不符合較高接觸壓力之鄰近區域之 間的表面458。 圖5a顯示第二侵蝕力54〇之第二區域中的研磨合成物 550。研磨合成物550係顯示為處於減小活化之狀態中（例如 在頂部表面553上存在相對較少的研磨粒子552)。例如，研 磨合成物550可參與修整一或多個基板之表面，因為其最後 得到活化。在處理期間研磨合成物55〇之至少頂部表面 接觸基板456之表面458。隨著處理的進行並且由研磨合成 94355-990302.doc -26- 1327504 物550之研磨粒子552修整基板456之表面458，研磨合成物 550之效率被減小，因為（例如）研磨粒子552被從研磨合成物 550尹移除或變得不那麼具有活性。 在某些具體實施例中，第二侵蝕力540之第二區域甲的低 侵蝕力不足以活化研磨合成物55〇並曝露新鮮研磨粒子 52即研磨合成物550未得到原地活化。在某些具體實施 例中，研磨合成物550可經歷第二侵蝕力54〇之第二區域中 的某位準之侵蝕。然而，侵蝕之數量可能不足以活化合成 物，即應建立具有足夠新鮮粒子的表面以將合成物之切割 速率恢復至所需位準，或將穩態切割速率增加至所需位準。 圖5b顯不第一侵蝕力52〇之第一區域中的研磨合成物 530。在處理期間，研磨合成物53〇之至少頂部表面接觸 基板之表面（圖中未顯示）。隨著處理的進行，由研磨合成物 530之研磨粒子532修整基板之表面。而且，第一侵蝕力52〇 之第一區域中的高侵蝕力足以侵蝕研磨合成物53〇之部分 555 ’從而曝露表面533,及新鮮研磨粒子532。因此，在第一 侵蝕力520之第一區域中，研磨合成物53〇經歷原地活化， 而同時修整基板之表面。 當相對於支撐裝配件定位研磨物品時，某些研磨合成物 從第二侵蝕力540之第二區域向其將經歷活化的第一侵蝕 力520之第一區域推進。而且，某些研磨合成物將從第一侵 蝕力520之第一區域向其將繼續修整基板456之表面458的 第三侵蝕力5 60之第三區域推進。 圖5c顯不第二侵钱力560之楚二 lx挪刀）ου之弟一 Q域中的研磨合成物 94355-990302.doc 27- 1327504 570在處理期間，研磨合成物57〇之至少頂部表面$乃接觸 基板之表面（圖中未顯示）。隨著處理的進行並且由研磨合成 物570之研磨粒子572修整基板之表面，研磨合成物之效 率被減小’因為（例如）研磨粒子572被從研磨合成物57〇中移 除，或變得磨損（即不那麼具有機械效應）或不那麼具有化學 效應。 在某些具體實施例中，第三侵蝕力56〇之第三區域中的低 侵蝕力不足以活化研磨合成物57〇。然而，因為研磨合成物 570係在其出現在第一侵蝕力52〇之第一區域時得以活化， 所以新鮮研磨粒子572出現在頂部表面573上，因此期望研 磨σ成物570在修整基板456之表面458當中比自得到活化 起已修整一或多個表面的研磨合成物550更有效率。 在某些具體實施例中，研磨合成物570可經歷第三侵蝕力 之第一區域中的某位準之侵飯。然而，侵餘之數量可能 不足以活化合成物，即應建立具有足夠新鮮粒子的表面以 將合成物之切割速率恢復至所需位準，或將穩態切割速率 增加至所需位準。 、若鄰近間隔件之間的間隙太小，則侵飯力可能得不到充 分調變’即高侵蝕力將不足以活化研磨物品。同樣，若間 隙係在其中"❹層之厚度被改變的鄰近區域之間，或在 其中支撐裝配件之一或多層的機械特性被改變的區域之 間，則侵姓力可能得不到充分調變。最小間隙可取決於定 位在間隔件與修整的基板之間的各層之機械特性（例如可 I縮性、剛性、—致性等），以及間隔件與修整的基板之間 94355-990302.doc •28· 1327504 的各層之數量。最小間隙亦可取決於間隔件之尺度及機械 特性（例如寬度、長度及厚度）。最小間隙亦可取決於支撐裝 配件之-或多層中的厚度及，或機械特性變化之幅度。 在某些具體實施例中，支標裝配件（例如彈性基板、剛性 基板、平台等）中的—或多層之厚度可在空間上發生變化。 如上所述，當將基板與由此類讀裝配件支撐的研磨物品 接觸並施加正交力肖，支撐裝配件之結構可引起接觸壓力 之空間調變。可此導致高侵餘力之第—區域及低侵姑力之 第二區域。藉由適當選擇各層之厚度的變化（例如尺寸、形 狀、尺度、間隔等），高侵姓力將足以活化研磨合成物，並 且低侵钱力將小於高侵钱力。 在某些具體實施例中，一《多層（例如研磨物品、剛性 層、彈性層、平台或任何額外層）之機械特性可加以改變， 以在空間上調變接觸壓力並分別產生高侵蝕力之第一區域 及低侵蝕力之第二區域。例如，可調整一或多層之密度、 硬度、剛度、可壓縮性、模數、彈性及/或鬆弛時間。$選 擇機械特性及/或各特性之變化以建立足以活化研磨合成 物的高侵蝕力之第一區域及低侵蝕力之第二區域，其中低 侵姓力小於高侵钱力。 在某些具體實施例中，溝槽可放置在支撐裝配件之一戋 多層中。可選擇溝槽之尺寸、形狀及位置以便溝槽產生高 侵蝕力之第一區域及低侵蝕力之第二區域，其中高侵蝕力 足以活化研磨合成物，並且其中低侵蝕力小於高侵蝕力。 在某些具體實施例中，可形成複數個高侵蝕力之第一區 94355-990302.doc •29· 1327504 域及/或低侵蝕力之第二區域。若高侵蝕力足以活化研磨合 成物並且低侵钱力小於高侵餘力’則可改變第一區域及第 二區域之尺寸、形狀及位置。在某些具體實施例中，複數 個第一區域之各區域中的侵蝕力實質上相同。在某些具體 實施例中，複數個第一區域之各區域中的侵蝕力不同。在 某些具體實施例中，複數個第二區域之各區域中的侵蝕力 實質上相同。在某些具體實施例中，複數個第二區域之各 區域中的侵蝕力不同。 在某些具體實施例中，使用高侵蝕力之至少二第一區 域，其中藉由包括低侵蝕力之區域的間隙分離第一區域。 間隙大於6 mm(例如大於丨9 mm或大 在某些具體實施例中，pE 於30 mm或大於55 mm)。 包括支撐裝配件及固定研磨物品的裝備件可用以修整基 板之表面。從以上說明可明白某些採用固定研磨物品之= 法，但是該等方法亦與以下更特定的範例有關。 一可採用固定研磨物品加以修整（例如研

94355-990302.doc 基板可以為任一 磨、拋光、打磨、. -30. W/504

Hi及絕日緣區域之外形特徵的目^進行處理之前的晶 5处理日日圓（即為將外形特徵添 ―七夕 77主曰日圓表面而已遭喹 但t:處理步驟的晶圓)之形式。術語「處理晶心 同材料：如毯式」晶圓’其中晶圓的整個曝露表面係由相 製造。方法可用於其中的-區域為半 導體曰曰圓之曝露表面包括一或多個 域，例如包含二氧化矽的區域。 的區 採用㈣研磨物品修整基板表面的方法為人所熟知而 且一般包括將基板及固^研磨物品與所需壓力及相對運動 (例如其之間的旋轉、線性、隨機或其他運動)聯繫。 在某些具體實施例中’可在出現卫作流體與基板及固定 研磨物品接觸的情況下進行表面修整。在某些具體實施例 中’根據基板之特性（例如成分、表面紋理等）選擇工作流

體，以提供所需表面修整而不會不利地影響或損壞基板。L 在某些具體實施例中，卫作流體可透過化學機械抛光程 序’結合固^研磨物品促成處理。例如，Sic>2的化學抛光 出現在液體巾驗基化合物與Sic>2反應以形錢氧化石夕之 表面層時。機械程序出現在研磨物品從表面移除金屬氫氧 化物時。 在某些具體實施例中，工作流體通常包括（例如）自來 水、蒸餾水或去離子水。一般而言，工作流體有助於透過 化學機械拋光程序，結合固定研磨物品進行處理。在拋光 之化學部分期間，工作流體可與外部或曝露晶圓表面反 應。接著在處理之機械部分期間，研磨物品可移除此反應 94355-990302.doc 1327504 產品。 在處理某些表面期間，工作流體最好為水溶液，1包括 化學蝕刻劑，例如氧化性材料或氧化劑”列如，鋼：化學 抛光可出現在工作流體中的氧化劑與鋼反應以形成氧化銅 之^面層時°或者，金屬可首先以機械方式加以移除，並 接著與工作流體中的成分反應。 、在某些具體實施例中，工作流體包含—或多種錯合劑。 適合錯合劑之範例包括鹼氨，例如具有氯化氨及其他氨鹽 及添加劑的氫氧化氨，碳酸氨、硝酸鐵及其組合。 瓜 在某些具體實施例中，錯合劑可以為單齒錯合劑，例如 氨、胺、i化物、類鹵化物、羧酸鹽、硫醇鹽 三乙醇胺 鹽及類似物。在某些具體實施例中，錯合劑可以為多齒錯 合劑，其通常為多齒胺及多齒羧酸及其鹽。在某些具體實 施例中，適合多齒胺包括乙二胺、二甘三胺、三乙四胺或 其組合。在某些具體實施例中，適合多齒羧酸及/或其鹽包 括檸檬酸、酒石酸、草酸、葡萄糖酸、亞硝醋酸及其組人。 在某些具體實施例中，錯合劑可以為胺基酸，例如甘胺酸 離胺酸、L脯胺酸，以及共同分析螫合劑’例如EDTA乙烯 -胺四醋酸及其許多類似物。 在某些具體實施例中’工作流體可包含有機化合物，其 具有選自胺及齒化物的羧酸功能基及第二功能基。在某些 具體實施例中’有機化合物可包括各種具有選自胺及_化 物的羧酸功能基及第二功能基之有機化合物的一或多種有 機化合物。在某些具體實施例中，第二功能基係在相對於 94355-990302.doc -32· 1327504 羧酸功能基的α位置。在某些具體實施例中，可使用胺基 酸，其包括（例如）α-胺基酸（例如l脯胺酸、甘胺酸、丙胺酸、 精胺酸及離胺酸）。在某些具體實施例中，工作流體中的有 機化合物之濃度大於約重量的〇丨％(例如大於約重量的 0.5%)。在某些具體實施例中，工作流體中的有機化合物之 濃度小於約重量的20%(例如小於約重量的丨〇%)。 在某些具體實施例中，工作流體包含氧化劑及/或漂白 劑，例如過渡金屬複合物，例如鐵氰化物、錢鐵EDTA、檸 檬酸銨鐵、擰檬酸鐵、草酸銨鐵、檸檬酸銅、草酸銅、葡 萄糖酸銅、甘胺酸脂銅、酒石酸銅及類似物。 在某些具體實施例中，工作流體中的錯合劑之濃度通常 大於約重量的0.01 %(例如至少為重量的0 02%)。在某些具 體實施例中，工作流體中的錯合劑之濃度小於約重量的 5〇%(例如小於約重量的40%)。在某些具體實施例中，錯合 劑可與氧化劑組合。 液體媒介的pH可能會影響性能，並且選擇pHs根據的 面化的晶圓表面之性質，包括晶圓表面之化學成分及 形。在某些具體實施例中，可將緩衝液加入工作流體以 制PH，從而減輕因來自沖洗水的少量稀釋所引起的變 及/或視來源而定的去離子水之pH差異。在某些具體實施 中，緩衝液可根據以下光解質包括銨離子緩衝液系統，） 有光解質具有至少一個大於7的pH:天冬胺酸、麵胺酸、〗 胺酸'離胺酸、精胺酸、烏胺酸、半胱胺酸、酪胺酸、 脯胺酸及肌肽。 94355.990302.doc -33- 1327504 在某些具體實施例中，例如其中晶圓表面包含金屬氣化 物（例如二氧切），工作流體可以為水媒介，其具有大Μ 5(例如大於約6或大於約1〇)的阳。在某些具體實施例中， pH大於約1 〇.5。在某此ι贈宭竑也丨击 牡呆一八體貫鈿例中，pH小於約14 〇(例如 小於約12.5)。 在某些具體實施例中，調整pH可藉由在工作流體中包括 -或^種氫氧化合物，例如氫氧㈣、氫氧化鋼、氯氧化 錄、氫氧化鐘、氫氧化鎂、氫氧化舞、氣氧化鎖，以及驗 基化合物，例如胺及類似物。 在某些具體實施例中，工作流體可包含添加劑例如表 舌H湖濕劑、防錢劑、潤滑劑、肥皂及類似物。選 擇該等添加劑以提供所需益處而不會損壞底層的半導體晶 圓表面。例如潤滑劑可包括在工作流體中以達到以下目 的：在平面化期間減小研磨物品與半導體晶圓表面之間的 摩擦力。 4在完成基板的修整之後，可按需要處理基板，例如通常 採用該項技術中已知程序來清理半導體晶圓。 A以下特定但為非限制性範例將用以解說本發明。在該等 範例中’所有百分比為重量之部分除非另外指示。 範例 在範例1中，採用0BSIDIAN FLATLAND 5〇1之2〇〇毫米拋 光孓具（可得自位於加州的Santa Clara市之Applied Material 司）對七個TE〇s晶圓（傳統毯式晶圓）進行拋光。晶圓速 率為600 mm/s。採用20·6 kpa(3psi)的晶圓壓力（即施加的正 94355-990302.doc •34· 1327504 交力）對各晶圓進行拋光達6 0秒。由去離子水組成的工作流 體係用作工作流體，該去離子水係採用氫氧化鉀調整成pH 為10.5，以及濃度為多齒胺基酸錯合劑之重量的2.5%，如 美國專利第6,194,31 7號所說明。在此範例中，胺基酸L脯胺 酸係用作多齒胺基酸錯合劑。 將標準子墊M6900(可得自3M)施加於平台。子墊包括剛 性基板及彈性基板。剛性基板為1.52 mm(60 mil)厚的聚碳 酸酯層。彈性基板為2.29 mm(90 mil)厚的閉式細胞泡沫 層。修改此支撐裝配件係藉由施加25.4 mm寬χ〇·013 mm厚 的乙烯膠帶條（3M VINYL TAPE 471，可得自3M公司）於子 墊之表面，即膠帶係固定在剛性層與固定研磨物品之間。 膠帶條相隔50 mm(即鄰近膠帶條之間的間隙為50 mm)。將 膠帶片垂直施加於定位之研磨物品所用的方向。 固定研磨物品為M3152(可得自3M公司）。在對任何晶圓 進行拋光之前，將固定研磨物品推進至先前尚未被使用的 研磨物品之區段。在拋光各晶圓之後，定位固定研磨物品 6.35 mm(0.25英吋）。 在拋光之後，採用去離子水沖洗所有晶圓，並接著採用 簡單的旋轉烘乾器對晶圓進行烘乾。在拋光前後採用 OPTIPROBE 2600(可得自位於加州 Fremont 市的 Therma-Wave公司）對各晶圓進行膜厚量測。藉由將拋光前後的膜厚 除以拋光時間而決定切割速率。 在範例2中，採用範例1之程序對九個TEOS晶圓進行拋 光，膠帶條相隔76 mm除外。 94355-990302.doc -35- 叫7504 在比較性範例c 1中，搡用益y, 、卜 Y之程料九個TEOS晶圓 違行拋光，未修改支樓梦g卩杜 古Μ 支探裝配件除外’即沒有膠帶條出現在 又撐裝配件中。 在範例3中，採用範例1之 之長序對十個TEOS晶圓進行拋

丸’膠帶條為19mm寬（3MVINVT NYL TAPE 471 ’ 可得自 3Μ公 0])並相隔13 mm除外0而且， 將工作流體之pH調整為：π·2， 而且其中並不包括胺基酸。 在範例4中’採用範例3之程序對十個te〇s晶圓進行拋 光’勝帶條相隔6.4 mm除外。 、，在範例5中木用知例3之程序對十個晶圓進行抛 光’移除每第四個膠帶條除外。此導致相隔6.4職的三膠 帶片之群組，各群組之間的間隙_ 8_。 在範例6中，採用範例3之程序對十個te〇s晶圓進行拋 光’膠帶條相隔57 mm除外。 在範例7中，採用範例4之程序對九個TEOS晶圓進行拋 光，移除各謂帶條群組以外的二鄰近膠帶條除外。此導 致相隔6.4職的二膠帶片之群組，各群組之間的間隙心 mm 〇 在乾例8中，採用範例3之程序對十個τ刪晶圓進行抛 光’膠帶條相隔19 mm除外。 在比心性範例C2中’採用範例3之程序對十一個te〇s晶 圓進行拋光，未修改支禮裝配件除外，即沒有膠帶條出現 在支樓裝配件中。 表1顯示範例丄至8及比較性範例。及^中獲得的切割速 94355-990302.doc -36- 1327504 率之平均值及標準偏差。 切割速率(埃/分鐘） 範例編號 平均值 標準偏差 1 622 68 2 990 75 C1 610 101 3 565 163 4 736 246 5 1155 192 6 1563 58 7 1135 195 8 1062 121 C2 483 185 當多齒胺基酸錯合劑出現在工作流體中時，切割速率較 南。 在範例9中，採用範例6之程序對十個TEOS晶圓進行拋 光。 在比較性範例C3中，採用範例9之程序對十一個TEOS晶 圓進行拋光，未修改支撐裝配件除外，即沒有膠帶條出現 在支撐裝配件中。 在範例1 〇中，採用範例9之程序對十個TEOS晶圓進行拋 光，使用固定研磨物品SWR528-125/10(可得自3M&司）除 外。 在比較性範例C4中，採用範例10之程序對二十個TEOS 晶圓進行拋光，未修改支撐裝配件除外，即沒有膠帶條出 現在支撐裝配件中。 在範例11中，採用範例9之程序對十個TEOS晶圓進行拋 光，使用固定研磨物品SWR540-125/10(可得自3M公司）除 94355-990302.doc •37· 1327504 外。 在比較性範例C5中，採用範例11之程序對十個TEOS晶圓 進行拋光，未修改支撐裝配件除外，即沒有膠帶條出現在 支撐裝配件中。 表2顯示範例9至11及比較性範例C3至C5中獲得的切割 速率之平均值及標準偏差。 表2 : 切割速率(埃/分鐘） 範例編號 平均值 標準偏差 9 1563 58 C3 483 63 10 1742 77 C4 1025 162 11 1986 41 C5 760 88 在範例12中，依據範例3之程序對二十個TEOS晶圓進行 抛光。 在範例13中，依據範例3之程序對二十個TEOS晶圓進行 拋光，將膠帶固定在平台與彈性層之間除外。 在範例14中，依據範例3之程序對二十個TEOS晶圓進行 拋光，將膠帶固定在剛性層與彈性層之間除外。 在比較性範例C6中，採用比較性範例C2之程序對30個 TEOS晶圓進行拋光。 表3顯示範例12至14及比較性範例C6中獲得的切割速率 之平均值及標準偏差（Std. Dev.)。 94355-990302.doc -38- 1327504 表3

在比較性範例C7令，採用比較性範例C3之程序對五個 娜晶圓進行拋光，晶圓壓力(即正交力)為35 kPa(5 psi: 除外平均切速率為㈣埃/分鐘，而標準偏差為π。 在比較性範例C8中，採用比較性範例C6之程序對五個 TEOSfa ®進行拋光，如下修改支#裝配件除外。將㈣^ 之第二層固定在子墊與固定研磨物品之間。採用均勻間隔 的直徑為200 um、高度為40um的圓柱覆蓋M3152之表面。 圓柱占M3152之表面區域的百分之十。平均切割速率為924 埃/分鐘，而標準偏差為142。 熟習此項技術者將明白可對本發明進行各種修改及變 動’而不背離本發明之精神及範缚。 【圖式簡單說明】 圖1顯示紋理化三維固定研磨物品。 圖2顯示可用於表面修整的簡化裝置。 圖3a顯示修整基板之前研磨合成物的斷面圖。 圖3b顯示修整基板之後圖3a的研磨合成物之斷面圖。 圖3c顯示當研磨合成物經歷活化時圖允的研磨合成物之 斷面圖。 圖3d顯示當研磨合成物並不經歷活化時圖3 &的研磨合成 94355-990302.doc -39- 1327504 物之斷面圖。 圖4顯示接觸本發明之一項具體實施例中的研磨裝配件 之基板。 圖5a顯示原地活化之前低侵蝕力之區域中的理想化研磨 合成物。 圖5 b顯示經歷原地活化的南侵鞋力之區域中的理邦、化研 磨合成物。 圖5c顯示經歷原地活化之後低侵蝕力之區域中的理想化 研磨合成物。 【主要元件符號說明】 10 固定研磨物品 12 研磨表面 20 選擇性襯背 30 研磨合成物 40 研磨粒子 45 黏結劑 100 裝置 110 固定研磨物品 112 研磨表面 120 襯背 130 研磨合成物 133 頂部表面 150 頭單元 152 卡盤 94355-990302.doc -40- 1327504 154 基板固持器 156 基板 158 表面 170 平台 180 彈性基板 190 剛性基板 200 支撐裝配件 330 研磨合成物 333 頂部表面 333， 新鮮頂部表面 340 研磨粒子 340， 新鮮研磨粒子 350 區域 400 支撐裝配件 410 研磨物品 412 研磨表面 456 基板 458 表面 470 平台 480 彈性層 490 剛性層 500 間隔件 520 第一侵蝕力 530 研磨合成物 94355-990302.doc •41 1327504

532 533 533' 540 550 552 553 555 560 570 572 573 C 研磨粒子 頂部表面 表面 第二侵蝕力 研磨合成物 研磨粒子 頂部表面 部分 第三侵餘力 研磨合成物 研磨粒子 頂部表面 相對運動 94355-990302.doc -42-

Claims (1)

1327504 十、申請專利範圍： 1. 一種用於一三維固定研磨物品之原地活化之裝置，盆勺 括： a)—三維固定研磨物品，其包括—研磨表面及—對立表 面； b) —基板，其包括一第一表面，其中該基板之該第一表 面係鄰近於該固定研磨物品之該研磨表面；以及 c) 一支撐裝配件，其中該固定研磨物品之該對立表面係 鄰近於該支撐裝配件； 其中該支撐裝配件係選擇成當施加一正交力於該基 板、該固定研磨物品及該支撐裝配件時，會產生該基板 之該第一表面與該固定研磨物品之該研磨表面之間的一 接觸壓力，並且在該基板之該第一表面與該固定研磨物 品之該研磨表面之間建立—相對運動，從而建立該固定 研磨物品之該研磨表面上一高侵蝕力的一區域，以及該 固定研磨物品之該研磨表面上一低侵蝕力的—區域， 其中至少該高侵钱力足以活化該固定研磨物A，並且 其中該低侵蝕力小於該高侵蝕力。 2. 其中該支撐裝配件包括一平台、一彈 而且可視需要包括至少—個插入在以 如請求項1之裝置 性層及一剛性層 下各項之至少一項之間的間隔件： a)該平台與該彈性層； b) 該彈性層與該剛性層；以及 c) 該剛性層與該固定研磨物品。 94355-990302.doc 3 j, 如。月求項2之裝置，其中以下各項：該平台、該彈性層、 °亥剛性層及固定在該平台與該固定研磨物品之間的任— 層之_ 5 ,1、 sr 主夕一項，具有一空間調變厚度、一空間調變機 特性或其一組合。 4·如靖求項1之裝置，其進一步包括一定位機制，其中該定 位機制相對於該支撐裝配件推進該三維固定研磨物品。 月长項1之裝置，其進一步包括一工作流體，其出現在 5玄基板之該第一表面與該固定研磨物品之該研磨表面之 間的一介面上，其中該工作流體可視需要包括以下各項 之至少一項： 一錯合劑，其中該錯合劑可視需要為一多齒錯合劑； 一緩衝液；以及 一有機化合物，其包括一羧酸功能基及一第二功能基 ，其中該第二功能基係選自由胺及_化物組成的群組， 其中邊第二功能基可視需要處於相對於該羧酸功能基的 (X位置。 6.如清求項5之裝置，其中該錯合劑係選自由胺基酸及螫合 劑組成的群組。 7·如請求項5之裝置，其中工作流體包括一有機化合物，其 係選自由L脯胺酸、甘胺酸、丙胺酸、精胺酸及離胺酸組 成的群組。 8. —種用於一二維固定研磨物品之原地活化之裝置，其包 括： a)一三維固定研磨物品，其包括一研磨表面及一對立表 94355-990302.doc 1327504 面； b卜基板，其包括—第—表面，其中該基板之該第一表 面係鄰近於該固定研磨物品之該研磨表面；以及 c)—支撐裝配件； 其中該支撑裝配件包括一建立構件，其用以當施加一 正交力於該基板、該固定研磨物品及該支撐裝配件時， 會產生該基板之該第—表面與該固定研磨物品之該研磨 表面之間的一接觸壓力，並且在該基板之該第一表面與 該固定研磨物品之該研磨表面之間建立一相對運動從 而建立該固定研磨物品之該研磨表面上一高侵蝕力之一 區域，以及該固定研磨物品之該研磨表面上一低侵蝕力 之一區域， 其中至少該高侵蝕力足以活化該固定研磨物品，並且 其中該低侵钱力小於該高侵钱力。 9. 一種用於一三維固定研磨物品之原地活化之方法，其包 括： a) 提供一基板’其包括一第一表面； b) 提供一二維固定研磨物品’其包括一研磨表面及一對 立表面； c) 將該固定研磨物品之該對立表面與一支撐裝配件接 觸； d) 將該基板之該第一表面與該固定研磨物品之該研磨 表面接觸； e) 藉由施加一正交力於該基板、該固定研磨物品及該支 94355-990302.doc 撐裝配件，建立該固定研磨物品之該研磨表面與該基板 之該第一表面之間的一接觸壓力；以及 0提供該基板之該第一表面與該固定研磨物品之該研 磨表面之間的一相對運動，其中該施加的正交力及該基 板之該第一表面與該研磨表面之間的該相對運動，建立 該固定研磨物品之該研磨表面上的一侵蝕力； 10. 其中該支撐裝配件係選擇成建立一高侵蝕力之—區域 及一低知蝕力之一區域，其中至少該高侵蝕力足以活化 該固定研磨物品，並且其中該低侵蝕力小於該高侵蝕力。 如請求項9之方法，其進一步包括相對於該支撐裝配件定 位該固定研磨物品，以便該研磨合成物之至少一部分從 遠而彳5：餘力之該區域移向該低侵蝕力之該區域。 11. 如請求項9之方法，其中修整該基板之該第一表面係藉由 忒问杈蝕力之該區域中的研磨合成物及該低侵蝕力之該 區域中的研磨合成物。 12. 如請求項9之方法，其進一步包括供應一工作流體給該基 板之該第一表面與該固定研磨物品之該研磨表面之間的 η面’其中該工作流體可視需要包括以下各項之至少 一項： 錯合劑，其中該錯合劑可視需要為一多齒錯合劑； 一緩衝液；以及 一有機化合物’其包括一羧酸功能基及一第二功能基 中°玄第一功此基係選自由胺及齒化物組成的群系且， 其中該第二功能基可視需要處於相對於該羧酸功能基的 94355-990302.doc 1327504 該α位置。 13.如請求項12之方法，其中該工作流體包括一有機化合 物，其係選自由L脯胺酸、甘胺酸、丙胺酸、精胺酸及離 胺酸組成的該群組。 94355-990302.doc