TWI532597B - 具有用於化學機械平坦化之界面活性劑的固定式研磨墊 - Google Patents

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Description

具有用於化學機械平坦化之界面活性劑的固定式研磨墊
本發明廣義而言係關於研磨物品、其製造方法及其在晶圓平坦化中之用途。
研磨物品通常用於微修整(microfinishing)應用中，諸如，半導體晶圓拋光、微機電(MEMS)裝置製造、用於硬碟機之基板之修整、光纖及連接器之拋光及類似者。舉例而言，在積體電路製造期間，半導體晶圓通常經歷眾多處理步驟，包括金屬及介電層之沈積、層之圖案化，及蝕刻。在每一處理步驟中，可能有必要或需要改質或改進晶圓之曝露表面以準備其用於後續製造(fabrication/manufacturing)步驟。表面改質製程常用以改質沈積之導體(例如，金屬、半導體及/或介電材料)。表面改質製程亦通常用以在具有導電材料、介電材料或組合之曝露區域的晶圓上產生平坦外部曝露表面。
改質或改進結構化晶圓之曝露表面的一種方法藉由固定式研磨物品處理晶圓表面。在使用中，固定式研磨物品通常與半導體晶圓表面接觸(常在存在工作流體之情況下)，其中運動經調適以改質晶圓上之材料層且提供平坦、均勻的晶圓表面。可將工作流體施加至晶圓之表面以用化學方式改質或以其他方式促進在研磨物品之動作下自晶圓之表面移除材料。
固定式研磨物品大體上具有藉由黏合劑結合在一起且緊固至襯底的研磨顆粒之研磨層。在一種類型之固定式研磨物品中，研磨層由稱為「塑形之研磨複合物」之離散升高結構元件(例如，柱、脊、金字塔或截頭金字塔)組成。此類型之固定式研磨物品以不同名稱按術語「紋理化固定式研磨物品」或「結構化研磨物品」(下文將使用此後一術語)而在此項技術中已知。研磨物品可包括分散於交聯聚合物黏合劑中之研磨顆粒及至少一非離子性聚醚界面活性劑，如在U.S.S.N. 12/560,797(Woo等人)中所揭示。
為了分析在平坦化製程期間的進展，慣例為使用各種偵測方法。光學偵測方法(例如，雷射干涉術)為最廣泛使用之方法。在此等技術中，通常引導雷射穿過與結構化研磨物品接觸之壓板及子墊中的窗。結構化研磨物品之孔或透明(未塗佈有研磨層)部分與射束對準。
化學機械平坦化(CMP)製程可造成拋光之晶圓的不均勻性。存在對提供優異的晶圓均勻性及高拋光速率的固定式研磨物品之需求。存在對適用於具有非常小的節點之電子組件之製造的固定式研磨物品之需求。舉例而言，動態隨機存取記憶體(DRAM)及快閃記憶體裝置可具有32 nm或甚至28 nm之節點。存在對可迅速拋光具有小節點之半導體晶圓而不造成可產生通道至通道短路之缺陷的固定式研磨物品之需求。
已發現，藉由使用非常小的研磨顆粒及在結構化黏著層中包括之界面活性劑，可達成優異的晶圓均勻性及晶圓之高拋光速率。在一態樣中，提供一種結構化研磨物品，該結構化研磨物品包括：一襯底，其具有第一及第二相對之主表面；一結構化研磨層，其安置於該第一主表面上且緊固至該第一主表面，其中該結構化研磨層包含聚合黏合劑、分散於該黏合劑中之研磨顆粒及分散於該黏合劑中之非離子性聚醚界面活性劑，其中該等研磨顆粒具有小於約200 nm之一平均粒徑，其中該非離子性聚醚界面活性劑非共價結合至該交聯之聚合黏合劑，且其中該非離子性聚醚界面活性劑按以結構化黏著層之一總重量計0.75重量百分比至2.2重量百分比之一量存在。塑形之研磨複合物可經精密塑形。該黏合劑可包括丙烯酸聚合物。該表面活性劑可包括聚氧化乙烯及聚氧化丙烯鏈段。該襯底可為彈性體聚胺基甲酸酯薄膜或聚合發泡體。
在另一態樣中，提供一種研磨一工件之方法，該方法包括：在存在一水流體時，以摩擦方式使一結構化研磨物品之至少一部分與一工件之一表面接觸；及相對於該工件或該結構化研磨層中之一者移動該工件或該結構化研磨層中之至少另一者以研磨該工件之該表面之至少一部分，其中該結構化研磨物品包括：一襯底，其具有第一及第二相對之主表面；及一結構化研磨層，其安置於該第一主表面上且緊固至該第一主表面，其中該結構化研磨層包括聚合黏合劑、分散於該黏合劑中之研磨顆粒及分散於該黏合劑中之非離子性聚醚界面活性劑，其中該等研磨顆粒具有小於約200 nm之一平均粒徑，其中該非離子性聚醚界面活性劑非共價結合至該交聯之聚合黏合劑，且其中該非離子性聚醚界面活性劑按以結構化黏著層之一總重量計0.75重量百分比至2.2重量百分比之一量存在。該水流體可包括自來水。
如本文中所使用：術語「研磨顆粒」指代硬度等於或大於二氧化鈰之硬度的任何顆粒；術語「固定式研磨墊」與「結構化研磨物品」可互換地使用；術語「至少半透明」意謂半透明或透明；術語「羧酸(甲基)丙烯酸酯」意謂具有共價鍵聯至羧基(-CO2H)或羧酸酯基(-CO2-)之(甲基)丙烯酸酯基的化合物；術語「可見光」指代具有在400奈米至700奈米(包括性)之範圍中的波長之光；術語「(甲基)丙烯基」包括丙烯基及/或甲基丙烯基；術語「光學透射」意謂入射光之部分透射穿過物件；術語「聚(甲基)丙烯酸酯」意謂具有至少兩個(甲基)丙烯酸酯基之化合物；術語「透明」意謂能夠透射可見光，使得可實質上看見物件或影像，如同不存在介入材料；及術語「氧化鈰」及「二氧化鈰」指Ce(IV)O2。
上文[發明內容]並不意欲描述本發明之每個實施的每一揭示之實施例。接下來的[圖式簡單說明]及[實施方式]更特定地例證說明性實施例。
在以下描述中，參看形成此處描述之一部分且藉由說明來展示若干特定實施例的一組隨附圖式。應理解，在不脫離本發明之範疇或精神的情況下預期且可進行其他實施例。因此，以下詳細描述不應視為具限制性意義。
除非另有指示，否則應將在說明書及申請專利範圍中使用的表達特徵大小、量及物理性質之所有數字理解為在所有例子中皆受到術語「約」之修飾。因此，除非有相反的指示，否則在前述說明書及隨附的申請專利範圍中闡明之數值參數為近似值，其可取決於設法由熟習利用本文中揭示之教示之技術者獲得之所要的性質而變化。藉由端點所列舉之數值範圍的使用包括在彼範圍內的所有數字(例如，1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4及5)及彼範圍內之任何範圍。
現參看圖1，結構化研磨物品100包含至少半透明薄膜襯底110。研磨層120安置於至少半透明薄膜襯底110上，且包含複數個塑形之研磨複合物130。塑形之研磨複合物130包含分散於黏合劑(未圖示)中之研磨顆粒(未圖示)。研磨顆粒基本上由具有小於100奈米之平均初始粒徑的二氧化鈰顆粒組成。黏合劑包含聚醚酸及包含羧酸(甲基)丙烯酸酯與聚(甲基)丙烯酸酯的組分之反應產物，且其中以研磨層之總重量計，研磨顆粒按至少70重量百分比之量存在。
半透明薄膜襯底可為可撓性、硬質或處於可撓性與硬質之間。多種襯底材料適合於此目的，包括可撓性襯底及更硬質之襯底。有用的半透明薄膜襯底包括選自聚合物薄膜、其經處理之型式及其組合之襯底薄膜。例示性半透明襯底薄膜包括由以下各物製成之薄膜：聚酯(例如，聚對苯二甲酸伸乙酯或聚己內酯)、共聚酯、聚碳酸酯、聚醯亞胺、聚醯胺、聚丙烯、聚胺基甲酸酯、聚乙烯、纖維素聚合物及其摻合物及組合。在一些實施例中，襯底可包括彈性體胺基甲酸酯或發泡體。
半透明薄膜襯底之厚度通常在約20微米至約1000微米、更通常約50微米至約500微米且更通常約60微米至約200微米之範圍中。襯底之至少一表面可塗佈有研磨層。一般而言，襯底具有實質上均勻之厚度。若襯底在厚度上不夠均勻，則在晶圓平坦化期間可發生晶圓拋光均勻性之較大可變性。
研磨層包括複數個塑形之研磨複合物。如本文中所使用，術語「塑形之研磨複合物」指代包含分散於黏合劑中之研磨顆粒的複數個塑形體中之一者，且塑形體共同提供紋理化之三維研磨層。在一些實施例中，塑形之研磨複合物經「精密塑形」。術語「精密塑形之研磨複合物」指代具有實質上與用以製造其之模穴相逆之模製形狀的研磨複合物。通常，在已使用結構化研磨物品前，精密塑形之研磨複合物實質上不含突出研磨複合物之曝露表面外的研磨顆粒。
所提供之結構化研磨物品可具有塑形之研磨顆粒在研磨層中之高重量含量。舉例而言，塑形之研磨複合物包含以重量計研磨層之至少70百分比；且可包含研磨層之至少75、80或甚至90重量百分比，或更多。通常，研磨顆粒在塑形之研磨複合物中之較高重量百分比導致較高切割。
研磨顆粒可包括具有按體積計小於250奈米、小於150奈米、小於100奈米或甚至小於50奈米之平均粒徑的二氧化鈰(亦即，氧化鈰)顆粒。研磨顆粒可基本上由二氧化鈰顆粒組成。在此上下文中使用之片語「基本上由......組成」意欲排除實質上以顯著影響結構化研磨物品(若在含矽晶圓之晶圓平坦化中使用)之研磨性質的量存在之其他(亦即，非二氧化鈰)研磨顆粒。應認識到，二氧化鈰顆粒可包含較小初始二氧化鈰顆粒之聚結及/或聚集。舉例而言，二氧化鈰顆粒(不管作為初始顆粒、其聚結、聚集抑或組合存在)可具有按體積計在1奈米、5奈米、10奈米、20奈米、30奈米或40奈米至50奈米、60奈米、70奈米、80奈米、90奈米、95奈米或以上之範圍中的平均粒徑。
可例如按粉末、分散液或溶膠之形式供應二氧化鈰顆粒；通常，作為分散液或溶膠來提供二氧化鈰顆粒。用於獲得具有小於250奈米之平均粒徑的二氧化鈰溶膠之方法及源在此項技術中係熟知的。適合於在本發明中使用之二氧化鈰分散液及溶膠包括例如可購自諸如以下之供應商的二氧化鈰溶膠及分散液：Parsippany,NJ之Evonik Degussa Corp.；Cranberry,NJ之Rhodia,Inc.；Independence,OH之Ferro Corporation；及Brussels,Belgium之Umicore SA。
研磨顆粒可同質或異質地分散於聚合黏合劑中。術語「分散」指代遍及聚合黏合劑而散佈研磨顆粒。將二氧化鈰顆粒實質上同質地分散於黏合劑中通常增加結構化研磨物品之效能。因此，藉由羧酸(甲基)丙烯酸酯處理二氧化鈰顆粒以促進其可分散性及/或減少聚集且增強隨後至黏合劑之耦合通常係有用的。例示性羧酸(甲基)丙烯酸酯包括(甲基)丙烯酸、順丁烯二酸之單烷基酯、反丁烯二酸、反丁烯二酸之單烷基酯、順丁烯二酸、衣康酸、異巴豆酸、丁烯酸、檸康酸及(甲基)丙烯酸β-羧乙酯。
在用於藉由羧酸(甲基)丙烯酸酯處理二氧化鈰顆粒之一例示性方法中，將二氧化鈰顆粒在水性介質(例如，水)中之分散液(例如，溶膠)與聚醚酸及羧酸(甲基)丙烯酸酯(各自按足以表面處理且藉此使二氧化鈰顆粒穩定化之量存在)及具有比水高之沸點的水可混溶有機溶劑組合。通常，聚醚酸對羧酸(甲基)丙烯酸酯之比例處於約3:5至5:3之範圍中，但可使用其他比例。有用的溶劑之實例包括1-甲氧基-2-丙醇、二甲基甲醯胺及二乙二醇二甲醚。一旦經組合，則實質上在減壓下藉由蒸發來移除水，從而產生二氧化鈰顆粒由相關聯之羧酸(甲基)丙烯酸酯分子穩定化以抵抗聚集之二氧化鈰分散液。所得二氧化鈰分散液可通常易於與聚(甲基)丙烯酸酯及可選單(甲基)丙烯酸酯單體及可包括於黏合劑前驅體中之任何額外羧酸(甲基)丙烯酸酯組合。
雖然羧酸(甲基)丙烯酸酯通常用以促進將二氧化鈰顆粒結合至黏合劑，但主要包括聚醚酸來促進二氧化鈰顆粒在黏合劑(或其前驅體組分)及/或溶劑中之分散穩定性。如本文中所使用，術語「聚醚酸」指代具有共價連接至酸基或其鹽之聚醚鏈段的化合物。例示性聚醚鏈段包括聚乙二醇鏈段、聚乙二醇鏈段及混合聚(乙二醇/丙二醇)鏈段。例示性酸基包括-CO2H、-PO2H、-PO3H、-SO3H及其鹽。在某些實施例中，聚醚酸可具有多達12個碳原子(包括性)，且由下式表示：
R1-(R2-O)n-X-A
其中R1表示H、具有1至6個碳原子之烷基(例如，甲基、乙基或丙基)或具有1至6個碳原子之烷氧基(例如，甲氧基、乙氧基或丙氧基)；每一R2獨立地表示具有1至6個碳原子之二價伸烷基(例如，乙烯、丙烯或丁烯)；n表示正整數(例如，1、2或3)；且X表示二價有機鍵聯基團或共價鍵；且A表示酸基(例如，如上文所描述)。例示性此等聚醚酸包括丁二酸2'-(2"-甲氧基乙氧基)乙酯(單酯)、甲氧基乙氧基乙氧基乙酸及甲氧基乙氧基乙酸。黏合劑可進一步包括包含羧酸(甲基)丙烯酸酯與聚(甲基)丙烯酸酯的組分之反應產物。如上文所論述，在將所得分散液與剩餘黏合劑組分組合前，通常將羧酸(甲基)丙烯酸酯之至少一部分與研磨顆粒組合，但此並非要求。
非離子性聚醚界面活性劑分散於黏合劑中。通常，界面活性劑與黏合劑之間不存在共價化學鍵。黏合劑可經交聯(如更進一步所描述)以幫助含有界面活性劑且調節其釋放。聚醚非離子性界面活性劑存在於塑形之研磨複合物中之量可以塑形之研磨複合物之總重量計0.75至2.2、1.0至2.2、1.3至2.2重量百分比，通常1.5至2.0重量百分比之範圍中。如本文中所使用，術語「聚醚非離子性界面活性劑」指代一或多種非離子性(亦即，不具有永久電荷)界面活性劑，其具有通常形成界面活性劑之主鏈之至少一部分的聚醚鏈段，但此並非要求。如對於界面活性劑大體上為如此情況，聚醚非離子性界面活性劑不應共價黏合至交聯之聚合黏合劑。為了促進溶解至水流體中，聚醚非離子性界面活性劑通常具有在300-1200克/莫耳之範圍中的分子量，但可使用或高或低之分子量。
聚醚非離子性界面活性劑之實例包括聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基-苯基醚、聚氧乙烯醯基酯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基醯胺、聚氧乙烯月桂醚、聚氧乙烯十六烷基醚、聚氧乙烯十八烷基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚乙二醇月桂酸酯、聚乙二醇硬脂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、聚乙二醇油酸酯、氧化乙烯-氧化丙烯嵌段共聚物、聚氧乙烯山梨醇月桂酸酯、聚氧乙烯山梨醇硬脂酸酯、聚氧乙烯山梨醇油酸酯及聚氧乙烯月桂醯胺。
有用的聚醚非離子性界面活性劑亦包括例如高碳數脂族醇與約3當量至約100當量之氧化乙烯的縮合產物(例如，由Dow Chemical Co.在商標名TERGITOL 15-S下營銷之縮合產物，諸如，TERGITOL 15-S-20；及由Bridgewater,NJ之ICI Americas在商標名BRIJ下營銷之縮合產物，諸如，BRIJ 58、BRIJ 76及BRIJ 97)。BRIJ 97界面活性劑為聚氧乙烯(10)油基醚；BRIJ 58界面活性劑為聚氧乙烯(20)十六烷基醚；且BRIJ 76界面活性劑為聚氧乙烯(10)十八烷基醚。
有用的聚醚非離子性界面活性劑亦包括例如烷基酚與約3當量至約100當量之氧化乙烯的聚氧化乙烯縮合物(例如，由Cranbury,NJ之Rhodia在商標名IGEPAL CO及IGEPAL CA下營銷之縮合物)。IGEPAL CO界面活性劑包括壬基苯氧基聚(伸乙基氧基)乙醇。IGEPAL CA界面活性劑包括辛基苯氧基聚(伸乙基氧基)乙醇。有用的聚醚非離子性界面活性劑亦包括例如氧化乙烯與氧化丙烯或氧化丁烯之嵌段共聚物(例如，由Mount Olive,NJ之BASF Corp.在商標名PLURONIC(例如，PLURONIC L10)及TETRONIC下營銷之嵌段共聚物)。PLURONIC界面活性劑可包括氧化丙烯聚合物、氧化乙烯聚合物及氧化乙烯-氧化丙烯嵌段共聚物。TETRONIC界面活性劑包括氧化乙烯-氧化丙烯嵌段共聚物。
在一些實施例中，聚醚非離子性界面活性劑可包括：聚氧乙烯山梨醇脂肪酸酯(例如，聚氧乙烯山梨醇單油酸酯)，其可具有不同之乙氧化程度，諸如，每分子20個氧化乙烯單位(例如，作為TWEEN 60營銷)或每分子20個氧化乙烯單位(例如，作為TWEEN 80營銷)；及聚氧乙烯硬脂酸酯(例如，由New Castle,DE之Uniqema在商標名TWEEN及MYRJ下營銷之聚氧乙烯硬脂酸酯)。TWEEN界面活性劑包括聚(氧化乙烯)C12-C18山梨醇單酯。MYRJ界面活性劑包括聚(氧化乙烯)硬脂酸酯。
在一些實施例中，聚醚非離子性界面活性劑為在塑形之研磨複合物中或在研磨期間之水流體中存在之僅有界面活性劑。在一些情況下，可能需要添加較少量的陰離子界面活性劑，諸如，可作為TRITON H55購自Dow Chemical Co.之陰離子磷酸聚醚酯。
研磨層包括分散於黏合劑中之研磨顆粒。合適的黏合劑前驅體在未固化或未交聯狀態下通常可在環境條件下或接近環境條件下流動。黏合劑前驅體接著通常曝露於至少部分固化或交聯(亦即，自由基聚合)黏合劑前驅體之條件(通常為能源)，藉此將其轉化成能夠保持分散之研磨顆粒的黏合劑。例示性能源包括：電子束、紫外線輻射、可見光輻射、紅外線輻射、γ輻射、熱及其組合。
有用的聚(甲基)丙烯酸酯包括具有至少兩個(甲基)丙烯酸酯基團之單體及/或寡聚物；例如，三(甲基)丙烯酸酯及四(甲基丙烯酸酯)。例示性聚(甲基丙烯酸酯)包括：二(甲基)丙烯酸酯，諸如，1,3-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇單(甲基)丙烯酸酯單(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、烷氧基化脂族二(甲基)丙烯酸酯、烷氧基化環己烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、烷氧基化己二醇二(甲基)丙烯酸酯、烷氧基化新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、己內酯改質之新戊二醇羥基特戊酸酯二(甲基)丙烯酸酯、己內酯改質之新戊二醇羥基特戊酸酯二(甲基)丙烯酸酯、環己烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、二乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化(10)雙酚A二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化(3)雙酚A二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化(30)雙酚A二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化(4)雙酚A二(甲基)丙烯酸酯、羥基新戊醛改質之三羥甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(200)二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(400)二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(600)二(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三環癸烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、三乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯；三(甲基)丙烯酸酯，諸如，甘油三(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化三(甲基)丙烯酸酯(例如，乙氧基化(3)三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化(6)三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化(9)三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化(20)三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯)、異戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化三(甲基)丙烯酸酯(例如，丙氧基化(3)甘油基三(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化(5.5)甘油基三(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化(3)三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化(6)三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯)、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、參(2-羥乙基)異氰尿酸酯三(甲基)丙烯酸酯；及含高碳數官能基(甲基)丙烯酸酯之化合物，諸如，雙三羥甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、二異戊四醇五(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化(4)異戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、異戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、己內酯改質之二異戊四醇六(甲基)丙烯酸酯；寡聚(甲基)丙烯基化合物，諸如，聚酯(甲基)丙烯酸酯、環氧基(甲基)丙烯酸酯；及其組合。此等化合物廣泛地可購自諸如以下之供應商：Exton,PA之Sartomer Co.、Smyrna,GA之UCB Chemicals Corporation及Milwaukee,WI之Aldrich Chemical Company。
黏合劑前驅體可包含有效量之至少一種光引發劑；例如，以0.1、1或3重量百分比至5、7或甚至10重量百分比或更高之重量百分比存在。有用的光引發劑包括已知為適用於自由基光固化(甲基)丙烯酸酯之光引發劑。例示性光引發劑包括安息香及其衍生物，諸如，α-甲基安息香；α-苯基安息香；α-烯丙基安息香；α-苄基安息香；安息香醚，諸如，二苯基乙二酮二甲基縮酮(可作為IRGACURE 651購自Ciba Specialty Chemicals,Tarrytown,NY)、安息香甲醚、安息香乙醚、安息香正丁醚；苯乙酮及其衍生物，諸如，2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(可作為DAROCUR 1173購自Ciba Specialty Chemicals)及1-羥基環己基苯基酮(可作為IRGACURE 184購自Ciba Specialty Chemicals)；2-甲基-1-[4-(甲硫)苯基]-2-(4-嗎啉基)-1-丙酮(可作為IRGACURE 907購自Ciba Specialty Chemicals)；2-苄基-2-(二甲胺基)-1-[4-(4-嗎啉基)苯基]-1-丁酮(可作為IRGACURE 369購自Ciba Specialty Chemicals)；及氧化苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)膦(可作為IRGACURE 819購自Ciba Specialty Chemicals,NY.)。其他有用的光引發劑包括單-及雙-醯基膦(例如，可作為IRGACURE 1700、IRGACURE 1800、IRGACURE 1850及DAROCUR 4265購自Ciba Specialty Chemicals)。
黏合劑前驅體可包含有效量之至少一種熱引發劑，例如，以0.1、1或3重量百分比至5、7或甚至10重量百分比或更高之重量百分比存在。例示性熱自由基引發劑包括：偶氮化合物，諸如，2,2-偶氮-二異丁腈、二甲基2,2'-偶氮雙(異丁酸)、偶氮雙(二苯基甲烷)、4,4'-偶氮二-(4-氰基戊酸)、2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)(可作為VAZO 52購自Wilmington,DE之E. I. du Pont de Nemours and Co.)；過氧化物，諸如，過氧化苯甲醯、過氧化異丙苯、過氧化第三丁基、過氧化環己酮、過氧化戊二酸及過氧化二月桂醯；過氧化氫；氫過氧化物，諸如，氫過氧化第三丁基及氫過氧化異丙苯；過酸，諸如，過氧乙酸及過苯甲酸；過硫酸鉀；及過酸酯，諸如，過碳酸二異丙酯。
在一些實施例中，可能需要在黏合劑前驅體中包括一或多種單烯系不飽和自由基可聚合化合物；例如，以減小黏度及/或減小在所得黏合劑中之交聯密度。例示性單烯系不飽和自由基可聚合化合物包括：單(甲基)丙烯酸酯，包括(甲基)丙烯酸己酯、丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸異壬酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸苯氧基乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥乙酯、(甲基)丙烯酸十二酯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯酸正辛酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸環己酯或(甲基)丙烯酸十八酯；N-乙烯基化合物，諸如，N-乙烯基甲醯胺、N-乙烯基吡咯啶酮或N-乙烯基己內醯胺；及其組合。
在一些實施例中，研磨層亦可包括一種添加劑。添加劑可包括抗氧化劑、著色劑、熱及光穩定劑或填充劑(填充劑對研磨效能實質上不具有影響)中之一或多者。因此，黏合劑通常自研磨顆粒分散於其中的包含研磨顆粒、界面活性劑及添加劑之黏合劑前驅體來製備(例如，作為漿料)。
包括塑形之研磨複合物的所提供之結構化研磨物品可藉由此項技術中熟知之一般方法製造。舉例而言，在一實施方法中，可將呈漿料形式之黏合劑前驅體及研磨顆粒推入至生產工具中之互補模穴內，該等互補穴具有所要的塑形之研磨複合物之尺寸。接著，可使半透明薄膜襯底與生產工具及漿料前驅體接觸，且黏合劑前驅體可至少足夠地固化以自生產工具移除塑形之研磨複合物，或者，可經由夾鉗同時饋入生產工具、至少半透明薄膜襯底及漿料。視情況，在此階段可進行進一步的固化(例如，熱後固化)以進一步提昇固化度且藉此改良黏合劑性質。關於用於形成塑形之研磨複合物之方法的其他細節可見於例如美國專利第5,152,917號(Pieper等人)中。
個別塑形之研磨複合物可具有多種幾何實體中之任一者的形式或經不規則塑形。通常，塑形之研磨複合物經精密塑形(如上所定義)。通常，塑形之研磨複合物經形成，使得塑形之研磨複合物之基底(例如，塑形之研磨複合物之彼部分)與至少半透明薄膜襯底接觸且緊固至半透明薄膜襯底。塑形之研磨複合物之近端部分通常具有與塑形之研磨複合物之在基底或襯底遠端的彼部分相同或比其大之表面積。精密塑形之研磨複合物可選自許多幾何實體，諸如，立方體、圓柱體、稜柱體(例如，六角稜柱體)、矩形金字塔、截頭金字塔、圓錐體、半球體、截頭圓錐體、與遠端之交叉或柱狀橫截面。複合物金字塔可具有四個面、五個面或六個面。塑形之研磨複合物亦可具有不同形狀之混合。塑形之研磨複合物可排列成列、排列成同心圓、排列成螺旋線或排列成晶格方式，或可隨機置放。
形成塑形之研磨複合物之面可相對於襯底垂直、相對於襯底傾斜或隨著朝向遠端減小之寬度而逐漸變細。然而，若該等面逐漸變細，則可較易於自模具或生產工具之模穴移除塑形之研磨複合物。實質上垂直角度受到青睞，此係因為此導致與複合物磨損一致的標稱接觸面積。
每一塑形之研磨複合物之高度通常實質上相同，但預想到具有在單一結構化研磨物品中具有變化高度的複合物。複合物相對於襯底或複合物之間的平地(land)之高度大體上可小於約2,000微米；例如，在約10微米至約250微米之範圍中。個別塑形之研磨複合物之基底尺寸可為約5,000微米或以下，通常約1,000微米或以下，更通常地，小於500微米。個別塑形之研磨複合物之基底尺寸通常大於約50微米，更通常地，大於約100微米。塑形之研磨複合物之基底可相互鄰接，或可相互分開某一指定距離。
鄰近塑形之複合物可共用共同的塑形之研磨複合物平地或橋狀結構，其接觸複合物之面對的側壁且在該等側壁之間延伸。通常，平地結構具有僅為每一鄰近複合物之垂直高度尺寸之約33%的高度。塑形之研磨複合物平地可由用以形成塑形之研磨複合物之同一漿料形成。複合物在以下意義上為「鄰近的」：無介入複合物可位於在複合物之中心之間繪製的直接假想線上。塑形之研磨複合物之至少部分可相互分開，以便提供複合物之升高部分之間的凹進區域。
塑形之研磨複合物之線性間距的範圍可為每線性公分約1個塑形之研磨複合物至每線性公分約200個塑形之研磨複合物。線性間距可變化，使得複合物之濃度在一位置中比在另一位置中大。舉例而言，濃度可在研磨物品之中心最大。在一些實施例中，複合物之面積密度之範圍可為每平方公分約1個複合物至每平方公分約40,000個複合物。襯底之一或多個區域可被曝露，亦即，不具有接觸至少半透明薄膜襯底之研磨塗層。
塑形之研磨複合物通常按一預定圖案佈置於襯底上，或佈置於襯底上一預定位置處。舉例而言，在藉由在襯底與具有模穴之生產工具之間提供漿料而製成之研磨物品中，複合物之預定圖案將對應於在生產工具上之模穴的圖案。圖案可因此在物品間可再現。在一實施例中，塑形之研磨複合物可形成一陣列或配置，關於該陣列或配置可意謂，複合物處於諸如對準之列與行或交替偏移之列與行之規則陣列中。必要時，可在第二列塑形之研磨複合物前方直接對準一列塑形之研磨複合物。通常，一列塑形之研磨複合物可自第二列塑形之研磨複合物偏移。
在另一實施例中，可按「隨機」陣列或圖案佈置塑形之研磨複合物。關於此，可意謂複合物不處於如上所述的列與行之規則陣列中。舉例而言，可按如在美國專利第5,672,097號及第5,681,217號(皆為Hoopman等人)中所揭示之方式佈置塑形之研磨複合物。然而，應理解，此「隨機」陣列可為預定圖案，其中複合物在研磨物品上之位置可為預定的且對應於在用以製造研磨物品之生產工具中的模穴之位置。
例示性生產工具包括輥、環形帶子及腹板，且可由諸如金屬(例如，在輥之情況下)或聚合物薄膜(例如，在環形帶子及腹板之情況下)之合適材料製成。
所提供之結構化研磨物品之形狀可大體上為圓形，例如，呈磨盤之形式。磨盤之外邊緣通常平滑，或可具有圓齒。結構化研磨物品亦可呈橢圓形或任何多邊形形狀(諸如，三角形、正方形、矩形及類似者)之形式。或者，研磨物品可呈帶之形式。可按輥(通常，在研磨劑技術中被稱作研磨帶輥)之形式提供研磨物品。一般而言，在晶圓平坦化製程期間可連續使研磨帶輥轉向(index)或移動。研磨物品可經穿孔以提供穿過研磨塗層及/或襯底之開口以准許工作流體在使用前、使用期間及/或使用後通過；但在有利實施例中，結構化研磨物品實質上無或甚至完全無此等穿孔。
精密塑形之研磨複合物可具有導致在研磨層之曝露表面上具有升高特徵或凹進部中之至少一者的任何三維形狀。有用的形狀包括例如立方體形、稜柱體形、金字塔形(例如，四面金字塔形或六面金字塔形)、截頭金字塔形、圓錐體形、截頭圓錐體形。亦可使用不同塑形及/或大小之研磨複合物之組合。結構化研磨物品之研磨層可連續或不連續。關於具有精密塑形之研磨複合物之結構化研磨物品及其製造方法之其他細節可見於例如美國專利第5,435,816號(Spurgeon等人)；第5,454,844號(Hibbard等人)；第5,851,247號(Stoetzel等人)；及第6,139,594號(Kincaid等人)中。
通常，塑形之研磨複合物根據預定圖案或陣列而配置於襯底上，但此並非要求。塑形之研磨複合物可經配置，使得其工作表面中之一些自研磨層之拋光表面凹進。
在使用期間，結構化研磨物品之半透明薄膜襯底可通常與子墊接觸。在一些情況下，結構化研磨物品可緊固至子墊。可將研磨層塗覆至至少半透明薄膜襯底及黏著劑之前表面，例如，可將壓敏性黏著劑(或機械繫固裝置)塗覆至至少半透明薄膜襯底之相對表面。合適的子墊揭示於例如美國專利第5,692,950號及第6,007,407號(皆頒予至Rutherford等人)中。若使用光學偵測方法，則子墊及擱置於其上之任何壓板應具有至少一適當大小之窗(例如，開口或透明插入物)以准許形成自光源(例如，雷射)穿過壓板及子墊之連續光學路徑。
所提供之結構化研磨物品可經製造，使得其具有足夠的光學透射率以適合於供(諸如)雷射干涉術之光學偵測方法使用。舉例而言，在任何波長範圍上，結構化研磨物品可具有至少1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%、4.5%或甚至5.0%或以上之光學透射率；例如，對應於雷射之輸出波長。例示性雷射波長包括：694 nm(紅寶石)、676.4 nm(Kr離子)、647.1 nm(Kr離子)、635-660 nm(InGaAlP半導體)、633 nm(HeNe)、628 nm(紅寶石)、612 nm(HeNe)、578(Cu蒸汽)、568.2 nm(Kr離子)、543 nm(HeNe)、532 nm(DPSS半導體)、530.9 nm(Kr離子)、514.5 nm(Ar離子)、511 nm(Cu蒸汽)、501.7 nm(Ar)、496.5 nm(Ar)、488.0 nm(Ar)、476.5 nm(Ar)、457.9 nm(Ar)、442 nm(HeCd)或428 nm(N2 +)。
所提供之結構化研磨物品可用於研磨及/或拋光工件，諸如，含有矽之晶圓(例如，矽晶圓、玻璃晶圓等)或其他金屬，且包括在外表面上具有氧化物層之彼等晶圓。舉例而言，結構化研磨物品可用於研磨及/或拋光沈積於晶圓上之介電材料及/或晶圓自身。另外，預期所提供之研磨物品可用於研磨或拋光諸如藍寶石或其他礦物之其他材料。影響晶圓拋光速率及特性之變數包括例如在晶圓表面與研磨物品之間的適當接觸壓力之選擇、工作流體之類型、晶圓表面與研磨物品之間的相對速度及相對運動及工作流體之流動速率。此等變數互相依賴，且通常基於正被處理的個別晶圓表面來選擇。
可例如藉由在晶圓平坦化製程前及/或在晶圓平坦化製程期間間歇性地使用墊調節器(例如，藉由固持於金屬基質中之金剛砂粒)研磨表面來調節根據本發明之結構化研磨物品。一有用的調節器為CMP墊調節器(通常安裝於硬質襯底板上)，零件號CMP-20000TS，可購自Hayward,CA之Morgan Advanced Ceramics。
一般而言，由於可存在用於單一半導體晶圓之眾多製程步驟，因此半導體製造行業期望該製程將提供相對高的材料移除速率。藉由特定研磨物品獲得之材料移除速率將通常取決於機械條件及正被處理之晶圓表面之類型而變化。然而，雖然通常需要具有高的導體及介電材料移除速率，但可選擇導體及介電材料移除速率，使得其不損害晶圓表面之所要表面修整及/或構形。
現參看圖2，在調節晶圓之表面的例示性方法中，結構化研磨物品100接觸且緊固至子墊210，子墊210又緊固至壓板220。可包含發泡體(例如，聚胺基甲酸酯發泡體)或其他可壓縮材料之子墊210具有在其中之第一窗212，且壓板220具有在其中之第二窗222。晶圓固持器233安裝至連接至馬達(未圖示)之頭單元231。萬向接頭夾盤(Gimbal chuck)232自頭單元231延伸至晶圓固持器233。晶圓固持器233幫助將晶圓240緊固至頭單元231，且亦防止半導體晶圓在平坦化期間變位。晶圓固持器233在環部分233a處靠著晶圓240延伸。環部分233a(其為可選的)可為單獨零件或可與晶圓固持器233整合。使晶圓240與結構化研磨物品100之研磨層120接觸，且使晶圓240與研磨層120相對於彼此移動。使用穿過第二窗222、第一窗212及結構化研磨物品100且反射離開晶圓240之氧化物表面242且接著馳返其路徑之雷射束250監視拋光/研磨之進展。可使用可選工作流體260來促進研磨製程。儲集器237固持經由管道238抽汲至半導體晶圓與研磨層之間的界面內之可選工作流體260。有用的工作流體包括例如在美國專利第5,958,794號(Bruxvoort等人)中列出之彼等工作流體。
一般而言，需要實質上無刮痕及缺陷之晶圓表面修整。可藉由已知方法評估晶圓之表面修整。一種方法為量側Rt值，其提供對粗糙度之量測，且可指示刮痕或其他表面缺陷。晶圓表面通常經改質以產生不大於約0.4奈米、更通常地不大於約0.2奈米且甚至更通常地不大於約0.05奈米之Rt值。通常使用諸如Wyko RST PLUS干涉計(Wyko Corp.,Tucson,AZ)之雷射干涉計或Tencor表面輪廓儀(KLA-Tencor Corp.,San Jose,CA)來量則Rt值。亦可藉由暗視野顯微法來量測刮痕偵測。可藉由原子力顯微法來量測刮痕深度。
可在存在工作流體之情況下進行晶圓表面處理，可基於晶圓表面之組合物來選擇工作流體。在一些應用中，工作流體通常包含水。工作流體可經由化學機械拋光製程結合研磨物品來輔助處理。在拋光之化學部分期間，工作流體可與外部或曝露之晶圓表面反應。接著，在處理之機械部分期間，研磨物品可移除此反應產物。
記憶體儲存裝置及其他電子器件之當前趨勢為小型化。存在對可拋光具有非常小的節點之晶圓而不產生缺陷的研磨物品之需求。一些例示性裝置具有小至32 nm或甚至28 nm之節點。為了拋光此等晶圓，研磨物品能夠以相對高速率產生具有非常少的缺陷之平滑表面為重要的。存在對可拋光具有非常小的節點之晶圓而不產生缺陷的研磨物品之需求。一些例示性裝置具有小至32 nm或甚至28 nm之節點。為了拋光此等晶圓，研磨物品能夠以相對高速率產生具有非常少的缺陷之平滑表面為重要的。此外，在拋光後，直徑可為100 mm或以上之晶圓需要具有均勻輪廓，而具有最小的表面凹陷(在邊緣處之磨損比在中心處多)。已令人驚訝地發現，當研磨顆粒具有小於約200 nm、小於約150 nm、小於約140 nm或甚至小於約130 nm之平均粒徑時且當非離子性聚醚界面活性劑按0.75至2.2、1.0至2.2、1.3至2.2或甚至1.5至2.0重量百分比之結構化黏著劑的量存在時，包括聚合黏合劑(具有分散於其中之研磨顆粒及非離子性聚醚界面活性劑)之結構化研磨物品可以超過1500 /min之速率自熱氧化物晶圓移除材料。實例段落中之表1說明此結果。所提供之研磨物品具有研磨粒徑、非離子性聚醚界面活性劑之量與構造之特殊組合，使得界面活性劑按適當量分散於交聯之黏合劑中以允許伴有低缺陷及優異之晶圓上均勻性的高晶圓移除速率。
本發明之目標及優點由以下非限制性實例進一步說明，但不應將在此等實例中所列舉之特定材料及其量以及其他條件及細節解釋為不適當地限制本發明。
實例 實例1-具有1%界面活性劑之固定式研磨腹板 二氧化鈰分散液1之製備
將二氧化鈰分散液(11.4045 kg、51.06%固體水溶液，132 nm平均粒徑，可購自Independence,OH之Ferro Corporation)傾倒至混合容器中，且接著緩慢添加703克2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基乙酸、568克丙烯酸β-羧乙酯(酸#5.9-6.0)及2.7907 kg 1-甲氧基-2-丙醇，同時使用塗佈有聚四氟乙烯之刮刀來混合該混合物。將混合物加熱至50℃，且混合隔夜。接著將混合物轉移至旋轉蒸發器中，且在減壓下移除過多的水。所得分散液具有49.32%之固體含量。
漿料1之製備
在混合容器中混合45.000 kg二氧化鈰分散液1、665.8克DISPERBYK-111濕潤及分散添加劑(可購自Wallingford,CT之BYK-Chemie USA,Inc.)。向此混合物添加125.9克甲基丙烯酸2-羥乙酯(可購自Philadelphia,PA之Rohm and Haas Co.)、318.7克丙烯酸2-苯氧基乙酯(可作為SR 339購自Exton,PA之Sartomer Co.)、2.445 kg三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(可作為SR 351購自Sartomer Co.)、137.1克丙烯酸β-羧乙酯(可購自Cockeysville,MD之Bimax Inc.)、252.2克TERGITAL 15-7-S(可購自Sigma Aldrich Inc.)及溶解於466.1克1-甲氧基-2-丙醇中之15.13克啡噻嗪。使用塗佈有聚四氟乙烯之刮刀混合該混合物歷時30分鐘，接著將其轉移至旋轉蒸發器以移除1-甲氧基-2-丙醇。將漿料冷卻至室溫，且接著添加26.16克自由基光引發劑(氧化苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)膦，可作為IRGACURE 819購自Tarrytown,NY之Ciba Specialty Chemicals)、26.16克熱自由基引發劑(2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)，可作為VAZO 52購自Wilmington,DE之E. I. du Pont de Nemours and Co.)及6.54克氫醌單甲醚，接著將混合物混合歷時兩個小時。
實例1
提供寬度為30英吋(76 cm)之一卷聚丙烯生產工具。聚丙烯生產工具為聚丙烯薄膜，其具有對應於10%之空蝕區域的六邊形柱狀模穴(125 μm寬且30 μm深)之六邊形陣列(在中心為350微米)。生產工具基本上與在最終結構化研磨物品中的研磨複合物之所要形狀、尺寸及配置相逆。美國專利第7,497,885號(Kollodge)中所揭示之方法4提供工具及其用途之進一步描述。使用壓延輥及夾壓輥(夾壓力為1300磅(5.78 kN))將漿料1塗佈於生產工具之模穴與半透明聚碳酸酯/PBT為主之薄膜襯底材料(厚度為7密耳(0.18 mm)，可作為BAYFOL CR6-2購自Bayer Corp.,Pittsburgh,PA)之輥之間，且接著使漿料1按10英呎/分鐘(3.0 m/min)之線速度及6.0千特/英吋(2.36 kJ/hr-cm)之總曝光度穿過UV光源(V燈泡，型號EPIQ，可購自Fusion Systems)。在經UV固化後自生產工具移除所得結構化研磨物品(SA1)。
使用依據商標名REFLEXION拋光機而購自Santa Clara,CA之Applied Materials,Inc.的CMP拋光機，使用3.0 lb/in2(20.7 kPa)之晶圓壓力、30轉/分鐘之壓板速度及8毫米/分鐘之腹板轉向速度，使用SA1拋光熱氧化物毯覆式晶圓(直徑為200 mm，在其表面上具有一微米薄膜厚度之氧化矽)。量測到之移除速率對於熱氧化物晶圓平均為1625 /min(其具有意想不到之中心快速的晶圓輪廓，如在以上曲線圖中所展示)，此提供藉由調整施加至晶圓之壓力來將晶圓輪廓微調至其最佳均勻性之選項。
實例2-具有2%界面活性劑之固定式研磨腹板 二氧化鈰分散液2之製備
將二氧化鈰分散液(102.195 kg、51.56%固體水溶液，135 nm平均粒徑，可購自Independence,OH之Ferro Corporation)傾倒至混合容器中，且接著緩慢添加622克2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基乙酸、503克β-丙烯酸羧乙酯及2.4752 kg 1-甲氧基-2-丙醇，同時使用塗佈有聚四氟乙烯之刮刀來混合該混合物。將混合物加熱至50℃，且混合隔夜。接著將混合物轉移至旋轉蒸發器內，且在減壓下移除過多的水。所得分散液具有49.13%之固體含量。
漿料2之製備
在混合容器中混合45.000 kg二氧化鈰分散液2、733.8克DISPERBYK-111濕潤及分散添加劑(可購自Wallingford,CT之BYK-Chemie USA,Inc.)。向此混合物添加125.4克甲基丙烯酸2-羥乙酯(可購自Philadelphia,PA之Rohm and Haas Co.)、317.5克丙烯酸2-苯氧基乙酯(可作為SR 339購自Exton,PA之Sartomer Co.)、2.435 kg三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(可作為SR 351購自Sartomer Co.)、136.6克β-丙烯酸羧乙酯(可購自Cockeysville,MD之Bimax Inc.)、502.5克TERGITAL 15-7-S(可購自Sigma Aldrich Inc.)及溶解於464.3克1-甲氧基-2-丙醇中之15.07克啡噻嗪。使用塗佈有聚四氟乙烯之刮刀混合該混合物歷時30分鐘，且接著將其轉移至旋轉蒸發器以移除1-甲氧基-2-丙醇。將漿料冷卻至室溫，且接著添加27.0克自由基光引發劑(氧化苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)膦，可作為Ciba IRGACURE 819購自Tarrytown,NY之Ciba Specialty Chemicals)、27.0克熱自由基引發劑(2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)，可作為VAZO 52購自Wilmington,DE之E. I .du Pont de Nemours and Co.)及6.75克氫醌單甲醚，接著將混合物混合歷時兩個小時。
實例2
提供寬度為30英吋(76 cm)之一卷聚丙烯生產工具。聚丙烯生產工具為聚丙烯薄膜，其具有對應於10%之空蝕區域的六邊形柱狀模穴(125 μm寬且30微米深)之六邊形陣列(在中心為350 μm)。生產工具基本上與在最終結構化研磨物品中的研磨複合物之所要形狀、尺寸及配置相逆。使用壓延輥及夾壓輥(夾壓力為1300磅(5.78 kN))將漿料2塗佈於生產工具之模穴與半透明聚碳酸酯/PBT為主之薄膜襯底材料(厚度為7密耳(0.18 mm)，可作為BAYFOL CR6-2購自Bayer Corp.,Pittsburgh,PA)之輥之間，且接著使漿料2按10英呎/分鐘(3.0 m/min)之線速度及6000瓦特/英吋(2.36 kJ/hr-cm)之總曝光度穿過UV光源(V燈泡，型號EPIQ，可購自Fusion Systems)。在經UV固化後自生產工具移除所得結構化研磨物品(SA2)。
使用依據商標名REFLEXION拋光機而購自Santa Clara,CA之Applied Materials,Inc.的CMP拋光機，使用3.0 lb/in2(20.7 kPa)之晶圓壓力、30轉/分鐘之壓板速度及8毫米/分鐘之腹板轉向速度，使用SA2拋光熱氧化物毯覆式晶圓(直徑為200 mm，在其表面上具有一微米薄膜厚度之氧化矽)。量測到之移除速率對於熱氧化物晶圓平均為2011 /min(其具有意想不到之中心快速的晶圓輪廓，如在以上曲線圖中所展示)，此提供藉由調整施加至晶圓之壓力來將晶圓輪廓微調至其最佳均勻性之選項。
比較實例1-無界面活性劑之固定式研磨腹板 漿料3之製備
在混合容器中混合45.000 kg二氧化鈰分散液2、663.3克DISPERBYK-111濕潤及分散添加劑(可購自Wallingford,CT之BYK-Chemie USA,Inc.)。向此混合物添加125.4克甲基丙烯酸2-羥乙酯(可購自Philadelphia,PA之Rohm and Haas Co.)、317.5克丙烯酸2-苯氧基乙酯(可作為SR 339購自Exton,PA之Sartomer Co.)、2.4354 kg三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(可作為SR 351購自Sartomer Co.)、136.6克丙烯酸β-羧乙酯(可購自Cockeysville,MD之Bimax Inc.)及溶解於464.3克1-甲氧基-2-丙醇中之15.07克啡噻嗪。使用塗佈有聚四氟乙烯之刮刀混合該混合物歷時30分鐘，接著將其轉移至旋轉蒸發器以移除1-甲氧基-2-丙醇。將漿料冷卻至室溫，且接著添加20.04克自由基光引發劑(氧化苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)膦，可作為Ciba IRGACURE 819購自Tarrytown,NY之Ciba Specialty Chemicals)、20.04克熱自由基引發劑(2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)，可作為VAZO 52購自Wilmington,DE之E. I. du Pont de Nemours and Co.)及5.01克氫醌單甲醚，接著將混合物混合歷時兩個小時。
比較實例1
提供寬度為30英吋(76 cm)之一卷聚丙烯生產工具。聚丙烯生產工具為聚丙烯薄膜，其具有對應於10%之空蝕區域的六邊形柱狀模穴(125 μm寬且30 μm深)之六邊形陣列(在中心為350 μm)。生產工具基本上與在最終結構化研磨物品中的研磨複合物之所要形狀、尺寸及配置相逆。使用壓延輥及夾壓輥(夾壓力為1300磅(5.78 kN))將漿料3塗佈於生產工具之模穴與半透明聚碳酸酯/PBT為主之薄膜襯底材料(厚度為7密耳(0.18 mm)，可作為BAYFOL CR6-2購自Bayer Corp.,Pittsburgh,PA)之輥之間，且接著使漿料3按10英呎/分鐘(3.0 m/min)之線速度及6000瓦/英吋(2.36 kJ/hr-cm)之總光度穿過UV光源(V燈泡，型號EPIQ，可購自Fusion Systems)。在經UV固化後自生產工具移除所得結構化研磨物品(SA3)。
使用依據商標名REFLEXION拋光機而購自Santa Clara,CA之Applied Materials,Inc.的CMP拋光機，使用3.0 lb/in2(20.7 kPa)之晶圓壓力、30轉/分鐘之壓板速度及5毫米/分鐘之腹板轉向速度，使用SA3拋光熱氧化物毯覆式晶圓(直徑為200 mm，在其表面上具有一微米薄膜厚度之氧化矽)。量測到之移除速率對於熱氧化物晶圓平均為742 /min(其具有難以克服之典型之中心慢且邊緣快的晶圓上輪廓，如在以上曲線圖中所示)。
比較實例2-具有3%界面活性劑之固定式研磨腹板 漿料4之製備
在混合容器中混合1.0747 kg二氧化鈰分散液2、15.8克DISPERBYK-111濕潤及分散添加劑(可購自Wallingford,CT之BYK-Chemie USA,Inc.)。向此混合物添加3.00克甲基丙烯酸2-羥乙酯(可購自Philadelphia,PA之Rohm and Haas Co.)、7.58克丙烯酸2-苯氧基乙酯(可作為SR 339購自Exton,PA之Sartomer Co.)、58.16克三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(可作為SR 351購自Sartomer Co.)、3.26克丙烯酸β-羧乙酯(可購自Cockeysville,MD之Bimax Inc.)、18.0克TERGITAL 15-7-S(可購自Sigma Aldrich Inc.)及溶解於20克1-甲氧基-2-丙醇中之0.36克啡噻嗪。使用塗佈有聚四氟乙烯之刮刀混合該混合物歷時30分鐘，且接著將其轉移至旋轉蒸發器以移除1-甲氧基-2-丙醇。將漿料冷卻至室溫，且接著添加0.65克自由基光引發劑(氧化苯基雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)膦，可作為IRGACURE 819購自Tarrytown,NY之Ciba Specialty Chemicals)、0.65克熱自由基引發劑(2,2'-偶氮雙(2,4-二甲基戊腈)，可作為VAZO 52購自Wilmington,DE之E. I. du Pont de Nemours and Co.)及0.16克氫醌單甲醚，接著將混合物混合歷時兩個小時。
提供寬度為30英吋(76 cm)之一卷聚丙烯生產工具。聚丙烯生產工具為聚丙烯薄膜，其具有對應於10%之空蝕區域的六邊形柱狀模穴(125微米寬且30微米深)之六邊形陣列(在中心為350微米)。生產工具基本上與在最終結構化研磨物品中的研磨複合物之所要形狀、尺寸及配置相逆。使用壓延輥及夾壓輥(夾壓力為1300磅(5.78 kN))將漿料4塗佈於生產工具之模穴與半透明聚碳酸酯/PBT為主之薄膜襯底材料(厚度為7密耳(0.18 mm)，可作為BAYFOL CR6-2購自Bayer Corp.,Pittsburgh,PA)之輥之間，且接著使漿料4按10英呎/分鐘(3.0 m/min)之線速度及6000瓦/英吋(2.36 kJ/hr-cm)之總曝光度穿過UV光源(V燈泡，型號EPIQ，可購自Fusion Systems)。在經UV固化後自生產工具移除所得結構化研磨物品(SA4)。
使用依據商標名REFLEXION拋光機而購自Santa Clara,CA之Applied Materials,Inc.的CMP拋光機，使用3.0 lb/in2(20.7 kPa)之晶圓壓力、30轉/分鐘之壓板速度及8毫米/分鐘之腹板轉向速度，使用SA4拋光熱氧化物毯覆式晶圓(直徑為200 mm，在其表面上具有一微米薄膜厚度之氧化矽)。發現該膜在拋光期間脫落，且不能夠拋光晶圓。
比較實例3-添加至拋光流體之界面活性劑
使用依據商標名REFLEXION拋光機而購自Santa Clara,CA之Applied Materials,Inc.的CMP拋光機，使用3.0 lb/in2(20.7 kPa)之晶圓壓力、30轉/分鐘之壓板速度及5毫米/分鐘之腹板轉向速度，使用SA3拋光熱氧化物毯覆式晶圓(直徑為200 mm，在其表面上具有一微米薄膜厚度之氧化矽)。基於計算將等效於實例2中之FA腹板中的TERGITOL量之量的TERGITOL添加至拋光流體。量測到之移除速率對於熱氧化物晶圓平均為793 /min(其具有典型之中心慢且邊緣快的晶圓上輪廓，如圖3中所展示)。
實例及比較實例之移除速率顯示於表1中。
在不脫離本發明之範疇及精神的情況下，對本發明之各種修改及變更對熟習此項技術者而言將變得顯而易見。應理解，本發明並不意欲不適當地受限於本文所闡明之說明性實施例及實例，且此等實例及實施例係僅在本發明範疇內藉由實例而呈現，且本發明之範疇意欲僅受限於本文如下闡明之申請專利範圍。本發明中所引證之所有參考案之全文以引用的方式併入本文中。
100．．．結構化研磨物品
110．．．至少半透明薄膜襯底
120．．．研磨層
130．．．塑形之研磨複合物
210．．．子墊
212．．．第一窗
220．．．壓板
222．．．第二窗
231．．．頭單元
232．．．萬向接頭夾盤
233．．．晶圓固持器
233a．．．環部分
237．．．儲集器
240．．．晶圓
250．．．雷射束
260．．．可選工作流體
圖1為根據根據本發明之一實施例的一例示性結構化研磨物品之透視圖。
圖2為根據本發明的調節晶圓之表面之一例示性方法之示意性側視圖。
圖3為使用所提供之物品及方法的依據橫截面晶圓直徑之氧化物之移除速率之曲線圖。
100．．．結構化研磨物品
110．．．至少半透明薄膜襯底
120．．．研磨層
130．．．塑形之研磨複合物

Claims (17)

  1. 一種結構化研磨物品，其包含：一襯底，其具有第一及第二相對之主表面；一結構化研磨層，其安置於該第一主表面上且緊固至該第一主表面，其中該結構化研磨層包含：一聚合黏合劑；分散於該黏合劑中之研磨顆粒，其中該等研磨顆粒基本上由具有以體積計1至95nm之平均粒徑之二氧化鈰所組成；及一分散於該黏合劑中之非離子性聚醚界面活性劑，其中該非離子性聚醚界面活性劑非共價結合至該交聯之聚合黏合劑，且其中該非離子性聚醚界面活性劑按以結構化黏著層之一總重量計0.75重量百分比至2.2重量百分比之一量存在。
  2. 如請求項1之結構化研磨物品，其中該非離子性聚醚界面活性劑按以該結構化黏著層之一總重量計1.0重量百分比至2.2重量百分比之一量存在。
  3. 如請求項1之結構化研磨物品，其中塑形之研磨複合物經精密塑形。
  4. 如請求項1之結構化研磨物品，其中該交聯之聚合黏合劑包含一丙烯酸聚合物。
  5. 如請求項1之結構化研磨物品，其中該界面活性劑包含一聚氧化乙烯鏈段。
  6. 如請求項1之結構化研磨物品，其中該界面活性劑包含一聚氧化丙烯鏈段。
  7. 如請求項1之結構化研磨物品，其中該等塑形之研磨複合物進一步包含一陰離子磷酸聚醚酯，且其中該陰離子磷酸聚醚酯按小於該非離子性聚醚界面活性劑之量的按重量計之一量存在。
  8. 如請求項1之結構化研磨物品，其中該襯底包含一聚合物薄膜。
  9. 如請求項8之結構化研磨物品，其中該聚合物薄膜包含一彈性體聚胺基甲酸酯。
  10. 如請求項1之結構化研磨物品，其中該襯底包含一聚合物發泡體。
  11. 如請求項1之結構化研磨物品，其進一步包含一直接結合至該第二主表面之附著界面層。
  12. 如請求項11之結構化研磨物品，其中該附著界面層包含一安置於該第二主表面上之壓敏性黏著劑。
  13. 如請求項11之結構化研磨物品，其中該附著界面層包含一毛圈織物。
  14. 一種研磨一工件之方法，其包含：在存在一水流體時，以摩擦方式使一結構化研磨物品之至少一部分與一工件之一表面接觸；及相對於該工件或該結構化研磨層中之一者移動該工件或該結構化研磨層中之至少另一者以研磨該工件之該表面之至少一部分， 其中該結構化研磨物品包含：一襯底，其具有第一及第二相對之主表面；及一結構化研磨層，其安置於該第一主表面上且緊固至該第一主表面，其中該結構化研磨層包含：一聚合黏合劑；分散於該黏合劑中之研磨顆粒；及一分散於該黏合劑中之非離子性聚醚界面活性劑，其中該等研磨顆粒基本上由具有以體積計1至95nm之平均粒徑之二氧化鈰所組成，其中該非離子性聚醚界面活性劑非共價結合至該交聯之聚合黏合劑，且其中該非離子性聚醚界面活性劑按以結構化黏著層之一總重量計0.75重量百分比至2.2重量百分比之一量存在。
  15. 如請求項14之研磨一工件之方法，其中該工件為一氧化物晶圓。
  16. 如請求項14之研磨一工件之方法，其中該工件包含矽。
  17. 如請求項14之研磨一工件之方法，其中該水流體包含自來水。
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