專利名稱：用于化學(xué)機(jī)械平坦化中使用的固結(jié)磨料的接合技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
總體而言，本發(fā)明涉及化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)領(lǐng)域。具體而言，本發(fā)明為一種用于模擬用于CMP工藝中的固結(jié)磨料的邊緣的接合的技術(shù)。
背景技術(shù)：
固結(jié)磨料常用于化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)工藝中，因?yàn)樗鼈兲峁┮恢碌钠矫娑?、高的襯底去除速率以及低的不均勻性和缺陷水平。半導(dǎo)體領(lǐng)域中眾所周知，例如在固結(jié)磨料制品的邊緣上拋光晶圓可能在被拋光的晶圓上導(dǎo)致高的缺陷水平。當(dāng)固結(jié)磨料制品的直徑小于固結(jié)磨料制品所布置于之上的臺(tái)板的直徑時(shí)，可能發(fā)生這些缺陷。缺陷可能呈劃痕的形式，這些劃痕由接觸晶圓的固結(jié)磨料制品的較粗糙且不平的邊緣所致。常規(guī)的解決方案包括接合兩個(gè)各自的固結(jié)磨料制品的邊緣于一起或接合單個(gè)固結(jié)磨料制品的兩個(gè)邊緣于一起以覆蓋整個(gè)臺(tái)板?！?br>
發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明為一種磨料制品，所述磨料制品包含支承墊、第一磨料元件、第二磨料元件和固定機(jī)構(gòu)。支承墊具有第一主表面、第二主表面、第一邊緣、第二邊緣和溝槽。溝槽形成在第一主表面內(nèi)并自第一邊緣延伸到第二邊緣。第一和第二磨料元件各自能夠布置在支承墊的一部分上。固定機(jī)構(gòu)布置在溝槽內(nèi)并固定第一磨料元件的邊緣和第二磨料元件的邊緣于支承墊。在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明為一種固結(jié)磨料制品，所述固結(jié)磨料制品包含墊、第一磨料元件、第二磨料元件和固定機(jī)構(gòu)。墊具有第一主表面和第二主表面。第一和第二磨料元件各自能夠布置在第一主表面的一部分上。固定機(jī)構(gòu)位于第一主表面所限定的平面下面并附接第一磨料元件的邊緣和第二磨料元件的邊緣于墊。在另一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明為一種拋光工件表面的方法。所述方法包括提供支承墊，所述支承墊具有第一主表面、第一邊緣、第二邊緣和位于第一主表面內(nèi)并自第一邊緣延伸到第二邊緣的溝槽；用第一磨料元件和第二磨料元件覆蓋支承墊的第一主表面；將第一和第二磨料元件中的每一個(gè)的邊緣布置在支承墊的溝槽內(nèi)；使第一和第二磨料元件的所述邊緣保持在溝槽內(nèi)；使第一和第二磨料元件與工件的表面接觸并相對(duì)于彼此移動(dòng)工件和固結(jié)磨料元件。


結(jié)合附圖，本發(fā)明將更易于理解且其其他特征和優(yōu)勢(shì)將看起來更清楚。這些附圖僅以舉例的方式給出，在其中圖I為根據(jù)本發(fā)明的支承墊的頂視圖。圖2為自圖I的支承墊形成的固結(jié)磨料制品沿線A-A的橫截面視圖，根據(jù)本發(fā)明的固定機(jī)構(gòu)的第一個(gè)實(shí)施例附接到所述支承墊。
圖3為自圖I的支承墊形成的固結(jié)磨料制品沿線A-A的橫截面視圖，根據(jù)本發(fā)明的固定機(jī)構(gòu)的第二個(gè)實(shí)施例附接到所述支承墊。圖4為自圖I的支承墊形成的固結(jié)磨料制品沿線A-A的橫截面視圖，根據(jù)本發(fā)明的固定機(jī)構(gòu)的第三個(gè)實(shí)施例附接到所述支承墊。圖5為自圖I的支承墊形成的固結(jié)磨料制品沿線A-A的橫截面視圖，根據(jù)本發(fā)明的固定機(jī)構(gòu)的第四個(gè)實(shí)施例附接到所述支承墊。
具體實(shí)施例方式圖I示出了支承墊10、例如用于化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)工藝中的墊或子墊的頂視圖。支承墊10形成本發(fā)明的固結(jié)磨料構(gòu)造12(在圖2、圖3、圖4和圖5中以磨料制品12a、12b、12c和12d示出)的一部分，固結(jié)磨料構(gòu)造12可用來例如拋光或平坦化半導(dǎo)體晶圓。為簡單起見，通常在提及本發(fā)明的固結(jié)磨料制品時(shí)將使用參考標(biāo)號(hào)12。在提及固結(jié)磨料制品 的特定實(shí)施例時(shí)將使用適宜的參考標(biāo)號(hào)12a、12b、12c和12d。雖然本發(fā)明的固結(jié)磨料構(gòu)造12特別適于與經(jīng)加工的半導(dǎo)體晶圓(即其上有電路的圖案化半導(dǎo)體晶圓或毯覆式非圖案化晶圓)一起使用，但其也可與未經(jīng)加工的或原料(例如娃)晶圓一起使用而不偏離本發(fā)明的預(yù)期范圍。支承墊10具有第一主表面14、第二主表面16和自第一邊緣20延伸到第一邊緣20對(duì)面的第二邊緣22的溝槽18。溝槽18形成在第一主表面14內(nèi)并包含底板24、第一側(cè)壁26和第二側(cè)壁28。溝槽18使得支承墊10具有第一高度H1和第二高度H2。第一高度H1從第二主表面16的平面測(cè)量到第一主表面14的平面。第二高度H2從第二主表面16的平面測(cè)量到溝槽18的底板24的平面。第二高度H2因此比第一高度H1要低。在一個(gè)實(shí)施例中，第一高度H1為約90微米，并且第二高度H2為約60微米。雖然圖I將溝槽18示意為基本上中分支承墊10,但溝槽18也可從支承墊10的任何個(gè)別邊緣延伸而不偏離本發(fā)明的預(yù)期范圍，只要固結(jié)磨料元件30和32 (在圖2、圖3、圖4和圖5中示出)覆蓋溝槽18所產(chǎn)生的兩個(gè)主表面區(qū)域即可。此外，雖然圖I將支承墊10示意為具有基本圓形的形狀，但支承墊10也可呈其他形狀而不偏離本發(fā)明的預(yù)期范圍。例如，支承墊10可以為矩形、正方形、橢圓形等。圖2示出了自圖I的支承墊10形成的固結(jié)磨料制品12a沿線A-A的橫截面視圖。固結(jié)磨料制品12a包含支承墊10、第一磨料元件30、第二磨料元件32和固定機(jī)構(gòu)的第一個(gè)實(shí)施例34a。支承墊10由彈性元件36和剛性元件38形成?！皬椥栽笔侵钢С袆傂栽⑹艿綁毫r(shí)可發(fā)生彈性形變的元件。“剛性元件”是指比彈性元件有更高模量的元件，在彎曲時(shí)發(fā)生形變。固結(jié)磨料元件30和32布置在支承墊10的第一主表面14上，剛性元件38插入在彈性元件36與固結(jié)磨料元件30和32之間。在本發(fā)明的固結(jié)磨料制品12中，剛性元件38和彈性元件36通常與固結(jié)磨料元件30和32連續(xù)并平行，使得所有元件30、32、36和38基本上共同延伸。雖然圖2中未示出，但彈性元件36通常被附接到用于半導(dǎo)體晶圓改性的機(jī)器的臺(tái)板，固結(jié)磨料元件30和32接觸半導(dǎo)體晶圓。此外，雖然支承墊10在圖2中示意和討論為由彈性元件36和剛性元件38形成，但支承墊10可包含任何數(shù)量的元件，包括單個(gè)彈性元件，而不偏離本發(fā)明的預(yù)期范圍。支承墊元件36和38的硬度和/或可壓縮性選擇為為特定的工藝提供所需的磨削特性(即切割速率、產(chǎn)品壽命、晶圓均勻度和工件表面光潔度)。用于彈性和剛性元件36和38的材料的選擇因此將隨工件表面(即晶圓表面)及固結(jié)磨料元件30和32的組成、工件表面的形狀和初始平整度、用來改性工件表面(例如平坦化所述表面)的裝置的類型、改性工藝中使用的壓力等而異。此外，供用于彈性和剛性元件36和38中的材料選擇為使得固結(jié)磨料制品12提供整個(gè)工件表面上均勻 的材料去除(即均勻度)和圖案化晶圓上良好的平面度，包括平整度(以總指示偏差量(TIR)和凹陷(以平坦化率量度)量度)。具體的平面度值取決于各個(gè)工件和其預(yù)期的應(yīng)用以及工件可能經(jīng)受的后續(xù)加工步驟的性質(zhì)。彈性元件36的主要目的是讓固結(jié)磨料制品12可以基本上適形于工件表面的整體形貌，同時(shí)在工件上保持均勻的壓力。例如，半導(dǎo)體晶圓可能具有厚度上有較大起伏或變化的總體形狀，這是固結(jié)磨料制品12應(yīng)基本匹配的。希望提供固結(jié)磨料制品12與工件整體形貌的基本適形以便在工件表面的改性后取得所需的均勻度水平。由于在表面改性工藝過程中彈性元件36將經(jīng)歷壓縮，故當(dāng)在厚度方向上被壓縮時(shí)其彈性將是達(dá)到此目的的一個(gè)重要特性。彈性元件的彈性(即壓縮和彈性回彈中的剛度)與厚度方向上材料的模量有關(guān)并還受其厚度的影響。適合用于固結(jié)磨料制品12中的彈性材料可選自廣泛的材料。通常，所述彈性材料為有機(jī)聚合物，其可以是熱塑性的或熱固性的并可以是或可以不是固有地彈性體的。通常發(fā)現(xiàn)是可用的彈性材料的材料為被發(fā)泡或吹制產(chǎn)生多孔有機(jī)結(jié)構(gòu)的有機(jī)聚合物，所述多孔有機(jī)結(jié)構(gòu)通常被稱為泡沫。這樣的泡沫可自例如天然或合成橡膠或其他熱塑性彈性體如聚烯烴、聚酯、聚酰胺、聚氨酯以及它們的共聚物制備。合適的合成熱塑性彈性體包括但不限于氯丁橡膠、乙丙橡膠、丁基橡膠、聚丁二烯、聚異戊二烯、EPDM聚合物、聚氯乙烯、聚氯丁烯或苯乙烯/丁二烯共聚物。特別合適的彈性材料的實(shí)例為聚乙烯和乙烯基醋酸乙酯呈泡沫形式的共聚物。彈性材料還可具有其他構(gòu)造，只要獲得適宜的機(jī)械性能(例如楊氏模量和壓縮中的殘余應(yīng)力)即可。例如可以使用常規(guī)的拋光墊中使用的浸潰了聚氨酯的基于氈的材料。彈性材料還可以是例如聚烯烴、聚酯或聚酰胺纖維的已經(jīng)樹脂(例如聚氨酯)浸潰的非織造或織造纖維墊。所述纖維可以具有有限長度(即短纖維)或在纖維墊中是基本連續(xù)的。適用于本發(fā)明的固結(jié)磨料制品中的具體的彈性材料包括但不限于乙烯-醋酸乙烯酯共聚物泡沫，其可以商品名 CELLFLEX 1200、CELLFLEX 1800、CELLFLEX 2200、CELLFLEX 2200XF(馬薩諸塞州勞倫斯的德特克斯公司(Dertex Corp.，Lawrence, Mass.))得到；3M SCOTCH牌⑶SHI0N-M0UNT Plate Mounting Tape949(一種雙面涂布的高密度彈性體泡沫膠帶,可得自明尼蘇達(dá)州圣保羅的3M公司(3M Company, St. Paul, Minn.) ) ；EMR 1025聚乙烯泡沫(可得自新澤西州海恩尼斯的哨兵產(chǎn)品公司(Sentinel Products, Hyannis, N. J.) );HD200聚氨酯泡沫(可得自明尼蘇達(dá)州明尼阿波利斯的伊爾布魯克公司(Illbruck, Inc. , Minneapolis, Mηη·) ) ；MC8000 和 MC8000EVA 泡沫(可得自哨兵產(chǎn)品公司(Sentinel Products));和 SUBAIV浸潰型非織造物(可得自特拉華州紐瓦克的羅德爾公司(Rodel, Inc. , Newark, Del.))。剛性元件38的主要目的是限制固結(jié)磨料制品12基本上適形于工件表面的局部特征的能力。例如，半導(dǎo)體晶圓通常具有高度相同或不同、其間有谷的相鄰特征，磨料構(gòu)造不應(yīng)基本上適形于這種形貌。希望減弱固結(jié)磨料制品12對(duì)工件的局部形貌的適形以便工件獲得所需的平面度水平(例如避免凹陷)。剛性元件38的抗彎剛度(即抗彎曲變形性)是達(dá)到此目的的一個(gè)重要特性。剛性元件38的抗彎剛度與材料的面內(nèi)模量直接有關(guān)并受其厚度的影響。例如，對(duì)于均質(zhì)材料，抗彎剛度與其楊氏模量乘材料厚度的三次方成正比。示例性的剛性材料包括但不限于有機(jī)聚合物、無機(jī)聚合物、陶瓷、金屬、有機(jī)聚合物的復(fù)合物以及它們的組合。合適的有機(jī)聚合物可以是熱塑性或熱固性的。合適的熱塑性材料包括但不限于聚碳酸酯、聚酯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚烯烴、聚全氟烯烴、聚氯乙烯以及它們的共聚物。合適的熱固性聚合物包括但不限于環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺、聚酯以及它們的共聚物。本文中用到的共聚物包括含兩種或更多種不同的單體的聚合物(例如三元共聚物、四元共聚物等)。有機(jī)聚合物可以是或可以不是增強(qiáng)的。增強(qiáng)可呈纖維或顆粒材料的形式。用作增強(qiáng)的合適材料包括但不限于有機(jī)或無機(jī)纖維(連續(xù)纖維或短纖維)、硅酸鹽如云母或滑石、基于二氧化硅的材料如砂石和石英、金屬顆粒、玻璃、金屬氧化物和碳酸鈣。也可使用金屬板作為剛性元件38。通常，由于金屬具有較高的楊氏模量(例如高于約50GPa)，故使用非常薄的板(通常約O. 075-0. 25mm)。合適的金屬包括但不限于鋁、不銹鋼和銅。特別合適的剛性材料包括但不限于聚(對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、聚碳酸酯、玻璃纖維增強(qiáng)的環(huán)氧樹脂板(例如FR4，可得自明尼蘇達(dá)州明尼阿波利斯的明尼蘇達(dá)塑料公司 (Minnesota Plastics, Minneapolis, Minn.))、招、不鎊鋼和 IC1000 (可得自特拉華州紐瓦克的羅德爾公司(Rodel, Inc. , Newark, Del.))。磨料構(gòu)造的彈性和剛性元件36和38通常為不同材料的各自的層。每個(gè)部分通常為一個(gè)材料元件；但每個(gè)元件36和38可包含不止一個(gè)相同或不同材料的層，前提條件是所述層的力學(xué)性能對(duì)于所需的應(yīng)用來說是可接受的。例如，剛性元件38可包括布置成賦予所需的抗彎剛度的彈性和剛性材料的元件。同樣，彈性元件36可包括彈性和剛性材料的元件，只要總體層合物具有足夠的彈性即可。在固結(jié)磨料制品構(gòu)造12的各個(gè)部件之間還可有粘合劑的中間層或其他附接裝置。例如，可以在剛性元件38與固結(jié)磨料元件30和32的背襯之間插入粘合劑元件(例如壓敏粘合劑)。雖然圖2中未示出，但也可在剛性元件38和彈性元件36之間插入以及在彈性元件36的表面上有粘合劑元件。此外，雖然圖2將溝槽18的底板24示意為布置在彈性兀件36和剛性兀件38相遇的地方,但底板24也能夠布置在支承墊10的第一和第二主表面14和16之間的任何點(diǎn)處，只要固定機(jī)構(gòu)34a位于拋光平面P的下面即可(支承墊10的第一主表面14的下面而不偏離本發(fā)明的預(yù)期范圍)。固結(jié)磨料元件30和32包含多個(gè)固定到背襯的磨料粒子。通常將磨料粒子分散在粘結(jié)劑中以形成粘結(jié)于背襯的磨料涂層和/或磨料復(fù)合物?！澳チ蠌?fù)合物”是指全體一起提供紋理化的三維磨料元件的多個(gè)成形體中的一個(gè)，所述磨料元件包含磨料粒子和粘結(jié)劑。當(dāng)用來描述固結(jié)磨料元件時(shí)，“紋理化的”是指具有凸起部分和凹進(jìn)部分的固結(jié)磨料元件。磨粒可以均勻分散在粘結(jié)劑中或者磨?？梢圆痪鶆虻胤稚ⅰＲ话闶鼓チ狭Ｗ泳鶆蚍稚?，以便所得磨料涂層具有更一致的切割能力。第一和第二固結(jié)磨料元件30和32可包含相同的磨料粒子。對(duì)于半導(dǎo)體晶圓的平坦化，通常使用細(xì)小的磨料粒子。磨料粒子的平均粒度可以在約O. 001至50微米范圍內(nèi)，通常在O. 01至10微米之間。磨粒的粒度通常通過測(cè)量磨粒的最長尺寸獲得。在幾乎所有情況下都存在粒度范圍或粒度分布。在一些情況下，粒度分布被嚴(yán)格控制，以便所得磨料制品12在平坦化后的晶圓上提供非常一致的表面光潔度。磨料粒子也可呈磨料團(tuán)聚體的形式，磨料團(tuán)聚體包含多個(gè)粘結(jié)在一起形成一體的粒子聚集體的個(gè)體磨料粒子。磨料團(tuán)聚體可以是不規(guī)則形狀的或者具有預(yù)定的形狀。磨料團(tuán)聚體可以利用有機(jī)粘結(jié)劑或無機(jī)粘結(jié)劑來將磨料粒子粘結(jié)在一起。合適的磨料粒子的實(shí)例包括二氧化鈰(氧化鈰)、熔融氧化鋁、經(jīng)熱處理的氧化鋁、白色熔融氧化鋁、黑色碳化硅、綠色碳化硅、二硼化鈦、碳化硼、氮化硅、碳化鎢、碳化鈦、金剛石、立方氮化硼、六方氮化硼、石榴石、熔融氧化鋁-氧化鋯、基于氧化鋁的溶膠凝膠衍生的磨料粒子等。氧化鋁磨?？砂饘傺趸锔男詣??；谘趸X的溶膠凝膠衍生的磨料粒子的實(shí)例可見于美國專利號(hào)4，314，827,4, 623，364,4, 744，802,4, 770，671和4，881，951中。金剛石和立方氮化硼磨料粒子可以是單晶的或多晶的。就含金屬氧化物的晶圓表面(例如含二氧化硅的表面)而言，可用二氧化鈰磨料粒子。二氧化鈰磨料粒子可購自康涅狄格州謝爾頓的羅納-普朗克公司(Rhone Poulenc, Shelton, Conn.)、紐約的傳斯宜麗科公司(Transelco, New York)、日本的富士見公司(Fujimi, Japan)、新澤西州費(fèi)爾菲爾德的莫利礦業(yè)公司(Molycorp，F(xiàn)airfield，N. J.)、馬薩諸塞州查韋頓市的美國RarOx公司(American RarOx, Chaveton City, Mass.)和伊利諾伊州布爾里奇的納米相公司(Nanophase, Burr Ridge, 111.)。
固結(jié)磨料元件30和32也可含兩種或更多種不同類型的磨料粒子的混合物。例如，所述混合物可包括“硬”無機(jī)磨料粒子和“軟”無機(jī)磨料粒子的混合物或兩種“軟”磨料粒子的混合物?！坝病睙o機(jī)磨料粒子的莫氏硬度通常為約8或更高，“軟”無機(jī)磨料粒子的莫氏硬度通常低于約8。在兩種或更多種不同的磨料粒子的混合物中，各種磨料粒子可具有相同的平均粒度，或者可具有不同的平均粒度。用于本發(fā)明的固結(jié)磨料元件30和32的粘結(jié)劑可自有機(jī)粘結(jié)劑前體形成。粘結(jié)劑前體具有能充分流動(dòng)以便可涂布并然后硬化的相。硬化可通過固化(例如聚合和/或交聯(lián))和/或通過干燥(例如驅(qū)走液體)或只是冷卻來實(shí)現(xiàn)。前體可以是有機(jī)溶劑基的、水性的或是100%固體(即，基本上無溶劑)的組合物。熱塑性和熱固性材料以及它們的組合均可用作粘結(jié)劑前體。粘結(jié)劑前體特別是為可固化的有機(jī)材料(S卩，能夠在暴露于熱和/或其他能源(例如電子束、紫外線、可見光等)時(shí)發(fā)生聚合和/或交聯(lián)或在加入化學(xué)催化劑、水分等時(shí)隨時(shí)間發(fā)生聚合和/或交聯(lián)的材料)。粘結(jié)劑前體實(shí)例包括氨基樹脂(例如氨基塑料樹脂)如烷基化脲-甲醛樹脂、三聚氰胺-甲醛樹脂和烷基化苯并胍胺-甲醛樹脂；丙烯酸酯樹脂(包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯)如丙烯酸乙烯基酯、丙烯酸酯化環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯化氨基甲酸乙酯、丙烯酸酯化聚酯、丙烯酸酯化丙烯酸類(acrylated acrylics)、丙烯酸酯化聚醚、乙烯基醚、丙烯酸酯化油和丙烯酸酯化有機(jī)硅；醇酸樹脂如氨基甲酸乙酯醇酸樹脂、聚酯樹脂、反應(yīng)性氨基甲酸乙酯樹脂；酚醛樹脂如甲階酚醛樹脂和酚醛清漆樹脂、酚醛/膠乳樹脂；環(huán)氧樹脂如雙酚環(huán)氧樹脂、異氰酸酯、異氰脲酸酯；聚硅氧烷樹脂(包括烷基烷氧基硅烷樹脂)、反應(yīng)性乙烯基樹脂等。所述樹脂可以呈單體、低聚物、聚合物或它們的組合的形式。在一個(gè)實(shí)施例中，磨料制品可包含多個(gè)精確成形的磨料復(fù)合物的預(yù)定圖案，所述磨料復(fù)合物包含分散在粘結(jié)劑中的磨料粒子。“精確成形的磨料復(fù)合物”是指具有與模腔相反的模制形狀的磨料復(fù)合物，所述模制形狀在將復(fù)合物從模具中取出后仍保持；優(yōu)選地，在磨料制品被使用之前，復(fù)合物基本上不含突起到所述形狀的暴露表面之外的磨料粒子，如美國專利號(hào)5，152,917 (Pi印er等人)中所述。用于磨料制品的合適的背襯包括柔性背襯和更剛性的背襯。背襯可以選自此前已被用于磨具的材料，例如紙張、非織造材料、布、處理過的布、聚合物膜、預(yù)處理的聚合物膜、金屬箔、它們的處理過的類型，以及它們的組合。一個(gè)優(yōu)選的背襯類型為聚合物膜。這些聚合物膜的例子包括聚酯膜、共聚酯膜、微孔聚酯膜、聚亞酰胺膜、聚酰胺膜、聚乙烯醇膜、聚丙烯膜、聚乙烯膜等。聚合物膜背襯的厚度通?？蔀閺募s20微米，優(yōu)選從約50微米，最優(yōu)選從約60微米；并且到約1，000微米，更優(yōu)選到約500微米，最優(yōu)選到約200微米的范圍。背襯的至少一個(gè)表面可以涂布有基質(zhì)材料和磨粒。在某些實(shí)施例中，背襯可以為厚度均勻的。如果背襯不是厚度充分均勻的，則可能會(huì)導(dǎo)致在CMP處理中晶圓拋光均勻度有較大波動(dòng)。在實(shí)施過程中，第一和第二固結(jié)磨料元件30和32的背襯通常與支承墊10的第一主表面14共同延伸并永久性地附接到支承墊10。第一磨料元件30布置在溝槽18產(chǎn)生的、支承墊10的第一主表面14的第一部分上，使得第一磨料元件30的邊緣40布置在溝槽18·內(nèi)。同樣，第二磨料元件32布置在溝槽18產(chǎn)生的、支承墊10的第一主表面14的第二部分上，使得第二磨料元件32的邊緣42布置在溝槽18內(nèi)。固結(jié)磨料元件30和32可通過本領(lǐng)域已知的任何措施附接到支承墊10，這些措施包括但不限于粘合劑、共擠出、熱粘結(jié)、機(jī)械緊固裝置等?？扇芜x地，固結(jié)磨料元件30和32不需要被附接到第一主表面14，但至少保持在緊鄰第一主表面14的位置中并與之共同延伸。在這種情況下，將需要一些在使用過程中使固結(jié)磨料元件30和32固定在位的機(jī)械裝置，例如定位銷、扣環(huán)、張力、真空等。如圖2中可見，第一和第二磨料元件30和32的邊緣40和42各自地固定在溝槽18內(nèi)。特別地，邊緣40、42中的每一個(gè)用各自的固定機(jī)構(gòu)固定到溝槽18的底板24。固定機(jī)構(gòu)34a用來附接第一和第二磨料材料30和32的邊緣40和42于溝槽18，以便邊緣40和42牢固地固定到支承墊10并可經(jīng)受得住拋光的嚴(yán)苛(例如規(guī)定的環(huán)境、熱生成和壓力)。邊緣40和42可由本領(lǐng)域已知的任何固定裝置固定到支承墊10。在圖2所示的實(shí)施例中，邊緣40和42粘結(jié)于支承墊10。其他示例性的固定裝置包括但不限于壓敏粘合劑、鉤環(huán)附件、機(jī)械附件或永久粘合劑。永久粘合劑包括但不限于交聯(lián)的聚合物粘合劑如熱固性樹脂及冷卻后硬化的粘合劑如熱熔粘合劑?？捎玫臒峁绦詷渲ɡ缇埘ズ途郯滨ヒ约八鼈兊幕旌衔锖凸簿畚铮ɡ珲；陌被姿嵋阴ズ王；木埘ィ话被鶚渲?例如氨基塑料樹脂)，包括例如烷基化脲-甲醛樹脂、三聚氰胺-甲醛樹脂；丙烯酸酯樹脂，包括例如丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯、丙烯酸乙烯基酯、丙烯酸酯化環(huán)氧樹脂、丙烯酸酯化氨基甲酸乙酯、丙烯酸酯化聚酯、丙烯酸酯化丙烯酸類、丙烯酸酯化聚醚、乙烯基醚、丙烯酸酯化油和丙烯酸酯化有機(jī)硅；醇酸樹脂，例如氨基甲酸乙酯醇酸樹脂、聚酯樹脂、反應(yīng)性氨基甲酸乙酯樹脂；酚醛樹脂，包括例如甲階酚醛樹脂、酚醛清漆樹脂和苯酚-甲醛樹脂、酚醛/膠乳樹脂；環(huán)氧樹脂，包括例如雙酚環(huán)氧樹脂、脂族和脂環(huán)族環(huán)氧樹脂、環(huán)氧/氨基甲酸乙酯樹脂、環(huán)氧/丙烯酸酯樹脂和環(huán)氧/有機(jī)硅樹脂、異氰酸酯樹脂、異氰脲酸酯樹脂；聚硅氧烷樹脂，包括烷基烷氧基硅烷樹脂；反應(yīng)性乙烯基樹脂以及它們的混合物。可用作熱熔粘合劑的樹脂包括聚酯、聚酰胺、聚氨酯、苯乙烯嵌段共聚物(例如苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯等)、聚烯烴(例如聚乙烯、聚丙烯等，包括基于茂金屬的聚烯烴)、有機(jī)硅、聚碳酸酯、乙烯基醋酸乙酯、基于丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯的聚合物。合適的壓敏粘合劑的代表性實(shí)例包括但不限于膠乳縐膠片、松香、丙烯酸類聚合物和共聚物；例如聚丙烯酸丁酯、聚丙烯酸酯酯、乙烯基醚；例如聚乙烯基正丁基醚、醇酸粘合劑、橡膠粘合劑；例如天然橡膠、合成橡膠、氯化橡膠以及它們的混合物。雖然圖2中將固結(jié)磨料元件30和32的邊緣40和42示意為被固定到溝槽18的底板24，但固結(jié)磨料元件30和32的邊緣40和42可被布置在溝槽18內(nèi)的任何地方而不偏離本發(fā)明的預(yù)期范圍，只要邊緣40和42附接到拋光平面P的下面使得固結(jié)磨料元件30和32的邊緣40和42不與被拋光的工件相遇即可。例如，固結(jié)磨料元件30和32的邊緣40和42可或者被固定到溝槽18的第一和第二側(cè)壁26和28中的一種。通過模擬第一和第二固結(jié)磨料元件30和32之間在溝槽18內(nèi)及拋光平面P下面的接合，被拋光的工件上的缺陷水平將得以最小化或消除。在使用過程中，固結(jié)磨料元件30和32的表面將接觸工件以改性工件的表面，從而獲得比處理前的表面更平和/或更均勻和/或較不粗糙的表面。支承墊10的彈性和剛性元件36和38的基礎(chǔ)組合使得在表面改性過程中磨料構(gòu)造基本上適形于工件表面的整體形貌(例如半導(dǎo)體晶圓的總體表面)而基本上不適形于工件表面的局部形貌(例如半導(dǎo)體晶圓 表面上相鄰特征間的間距)。因此，固結(jié)磨料制品12將改性工件的表面以獲得所需的平面度、均勻度和/或粗糙度水平。具體所需的平面度、均勻度和/或粗糙度程度將隨各個(gè)工件及其預(yù)期用途以及晶圓可能經(jīng)受的任何后續(xù)加工步驟的性質(zhì)而異。圖3示出了自圖I的支承墊10形成的固結(jié)磨料制品12b沿線A-A的橫截面視圖。固結(jié)磨料制品12b包含支承墊10、第一磨料元件30、第二磨料元件32和固定裝置34b的第二個(gè)實(shí)施例。圖3中示出的固結(jié)磨料制品12a與圖2中示出的固結(jié)磨料制品12a相似，不同的是第一和第二磨料元件30和32的邊緣40和42用單個(gè)固定裝置附接到支承墊10。在圖3所示的實(shí)施例中，第一和第二磨料元件30和32的邊緣40和42被固定在溝槽18內(nèi)單個(gè)粘結(jié)帶中。但邊緣40和42可由本領(lǐng)域已知的任何固定裝置固定到支承墊10。其他示例性的固定裝置包括前面關(guān)于圖2的固定機(jī)構(gòu)34a所討論的那些。如前面所提及，雖然第一和第二磨料元件30和32的邊緣40和42被示意為固定到溝槽18的底板24，但邊緣40和42可被固定在溝槽18內(nèi)的任何地方而不偏離本發(fā)明的預(yù)期范圍，只要邊緣40和42被附接到拋光平面P的下面即可。圖4示出了自與圖I所示的支承墊10相似的支承墊10形成的固結(jié)磨料制品12c沿線A-A的橫截面視圖。固結(jié)磨料制品12c包含支承墊10、第一磨料元件30、第二磨料元件32和固定裝置的第三個(gè)實(shí)施例34c。圖4中示出的固結(jié)磨料制品12c與關(guān)于圖2和3所描述的固結(jié)磨料制品12a和12b相似地起作用，不同的是圖4的固結(jié)磨料制品12c的固結(jié)磨料元件30和32意在以磨料領(lǐng)域中通常稱為磨料卷的增量幅材或卷的形式而不是以具有板樣構(gòu)型的分立的墊的形式使用。磨料卷的尺寸可為約IOmm至2000mm寬、通常約20mm至760mm寬。另外，磨料卷的長度可在約IOOcm至500，OOOcm范圍內(nèi)，通常約500cm至2000cm。通常，磨料卷將被分度(indexed)以達(dá)到所需的平坦化標(biāo)準(zhǔn)。分度可在兩個(gè)各自的工件的平坦化之間進(jìn)行。或者，分度可在一個(gè)工件的平坦化過程中進(jìn)行。如果是后者，應(yīng)設(shè)置分度速度以達(dá)到所需的平坦化標(biāo)準(zhǔn)。常規(guī)磨料卷的分度是本領(lǐng)域熟知的。因此，磨料卷不被附接到支承墊10而是設(shè)計(jì)為以增量方式沿支承墊10的第一主表面14在溝槽18的方向上從支承墊10的第一邊緣20向支承墊10的第二邊緣22 (圖I中示出)移動(dòng)。
圖4中示出的固結(jié)磨料制品12c的支承墊10及固結(jié)磨料元件30和32在材料和功能上與圖2和3中示出的支承墊10及固結(jié)磨料元件30和32相似。但由于固結(jié)磨料元件30和32為增量幅材的一部分，故固定裝置34c是不同的。固定裝置34c包含布置在支承墊10的溝槽18內(nèi)的剛性塊44。剛性塊44包含多個(gè)設(shè)計(jì)以接受第一和第二磨料元件30和32的邊緣40和42并臨時(shí)性地保持邊緣40和42在位的狹縫46和48。雖然圖4將剛性塊44示意為矩形形狀并包含兩個(gè)狹縫46和48，但剛性塊44可呈任何形狀并包含任何數(shù)量的狹縫而不偏離本發(fā)明的預(yù)期范圍，只要?jiǎng)傂詨K與固結(jié)磨料元件30和32的邊緣40和42保持在拋光平面P的下面即可。此外，雖然剛性塊44被示意和討論為包含狹縫以使第一和第二磨料元件30和32的邊緣40和42保持在拋光平面P的下面,但可以使用臨時(shí)性地固定或保持制品的邊緣于所需位置中的任何措施而不偏離本發(fā)明的預(yù)期范圍。當(dāng)邊緣40和42被布置在狹縫46和48內(nèi)時(shí)，在工件被拋光時(shí)，磨料元件30和32的邊緣40和42將保持在拋光平面P的下面。為幫助使固結(jié)磨料元件30和32的其余部分在拋光過程中保持貼靠于支承墊10的第一主表面14，可施加真空，這是本領(lǐng)域熟知的。在 其中使用真空的構(gòu)型中，臺(tái)板表面通常設(shè)計(jì)有孔、端口和/或溝槽以有利于真空與固結(jié)磨 料制品12c的連通。真空施加在溝槽18內(nèi)以及固結(jié)磨料元件30和32之下以確保固結(jié)磨料元件30和32被向下壓緊，甚至在模擬接合區(qū)域中。在完成拋光操作后，可移除真空并可向前移動(dòng)磨料元件30和32，即前移一個(gè)設(shè)定的量，從而使新的磨料區(qū)域暴露出來。可任選地，本領(lǐng)域中已知的任何在拋光過程中使固結(jié)磨料元件30和32臨時(shí)性地保持貼靠于支承墊10的措施均可使用而不偏離本發(fā)明的預(yù)期范圍。當(dāng)工件不在被拋光時(shí)，移除真空并使固結(jié)磨料元件30和32前進(jìn)。狹縫46和48允許固結(jié)磨料元件30和32的邊緣40和42在狹縫46和48內(nèi)滑動(dòng)，使得增量幅材可在溝槽18的方向上前進(jìn)，并從支承墊10的第一邊緣20行進(jìn)向支承墊10的第二邊緣22。當(dāng)固結(jié)磨料元件30和32已前進(jìn)到所需位置時(shí)，再次施加真空以臨時(shí)性地固定固結(jié)磨料元件30和32于支承墊10。圖5示出了自與圖I所示的支承墊10相似的支承墊10形成的固結(jié)磨料制品12d沿線A-A的橫截面視圖。固結(jié)磨料制品12d包含支承墊10、第一磨料元件30、第二磨料元件32和固定裝置的第四個(gè)實(shí)施例34d。圖5中示出的磨料制品12d也呈磨料卷的形式且在形式、材料和功能上與參照?qǐng)D4所示意和討論的磨料制品12c相似。唯一的不同在于固定裝置的第四個(gè)實(shí)施例34d包含附加的元件。雖然圖5中示出的固定裝置34d也包含具有多個(gè)狹縫46和48的剛性塊44，但第一和第二磨料元件30和32的邊緣40和42用附加的夾具50附接到支承墊10。在拋光過程中，夾具50向保持在狹縫46和48中的固結(jié)磨料元件30和32的邊緣40和42上施加壓力，然后在當(dāng)固結(jié)磨料元件30和32在拋光間隔之間從支承墊10的第一邊緣20向第二邊緣22前進(jìn)時(shí)釋放該壓力。夾具50因此與圖4中使用的真空相似地起作用。雖然特別提及夾具作為向固結(jié)磨料元件30和32的邊緣40和42上選擇性地施加壓力以使邊緣40和42保持在狹縫46和48內(nèi)的裝置，但用于向邊緣40和42上選擇性地施加壓力的任何裝置均可使用而不偏離本發(fā)明的預(yù)期范圍。在一個(gè)實(shí)施例中，在拋光過程中，固結(jié)磨料元件30和32如圖4的實(shí)施例中所述由真空保持貼靠于支承墊10。但由于夾具50使磨料元件30和32的邊緣40和42保持在狹縫內(nèi)，故可僅沿支承墊10的第一主表面14施加真空而不必施加在溝槽18中。
在化學(xué)機(jī)械平坦化過程中，本發(fā)明的固結(jié)磨料制品可用來拋光或平坦化工件如半導(dǎo)體晶圓。所述固結(jié)磨料制品使得工件表面上因與固結(jié)磨料元件的粗糙邊緣的接觸所致的缺陷最小化。 雖然已參考優(yōu)選實(shí)施例來描述本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可在形式上和細(xì)節(jié)上做出修改。
權(quán)利要求
1.一種磨料制品,所述磨料制品包括 支承墊，所述支承墊具有第一主表面、第二主表面、第一邊緣、第二邊緣和溝槽，其中所述溝槽形成在所述第一主表面內(nèi)，并自所述第一邊緣延伸到所述第二邊緣； 第一磨料元件，所述第一磨料元件能夠布置在所述支承墊的一部分上； 第二磨料元件，所述第二磨料元件能夠布置在所述支承墊的一部分上；和固定機(jī)構(gòu)，所述固定機(jī)構(gòu)布置在所述溝槽內(nèi)，以用于將所述第一磨料元件的邊緣和所述第二磨料元件的邊緣固定到所述支承墊。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磨料制品，其中所述第一和第二磨料元件的邊緣由各自的固定機(jī)構(gòu)固定到所述支承墊。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磨料制品，其中所述第一和第二磨料元件的邊緣由單個(gè)固定機(jī)構(gòu)固定到所述支承墊。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磨料制品，其中所述固定機(jī)構(gòu)包括 具有多個(gè)狹縫的剛性材料；和 用于使所述第一磨料元件的邊緣保持在所述狹縫中的一個(gè)內(nèi)的裝置。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磨料制品，其中所述用于使所述第一磨料元件的邊緣保持在所述狹縫中的一個(gè)內(nèi)的裝置包括真空和夾具中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的磨料制品，其中所述固定機(jī)構(gòu)包括壓敏粘合劑、鉤環(huán)附件、機(jī)械附件或永久粘合劑中的一種。
7.—種固結(jié)磨料制品，所述固結(jié)磨料制品包括 具有第一主表面和第二主表面的墊； 第一磨料元件，所述第一磨料元件能夠布置在所述第一主表面的一部分上； 第二磨料元件，所述第二磨料元件能夠布置在所述第一主表面的一部分上；和固定機(jī)構(gòu)，所述固定機(jī)構(gòu)位于所述第一主表面所限定的平面下面，其中所述固定機(jī)構(gòu)將所述第一磨料元件的邊緣和所述第二磨料元件的邊緣附接到所述墊。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的固結(jié)磨料制品，其中所述第一主表面在所述第一主表面內(nèi)包含溝槽，所述溝槽限定底板、第一側(cè)壁和第二側(cè)壁。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的固結(jié)磨料制品，其中所述第一和第二磨料元件的邊緣由各自的固定機(jī)構(gòu)附接到所述墊。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的固結(jié)磨料制品，其中所述第一和第二磨料元件的邊緣由單個(gè)固定機(jī)構(gòu)附接到所述墊。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的固結(jié)磨料制品，其中所述固定機(jī)構(gòu)將所述第一和第二磨料元件的邊緣附接在所述溝槽內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的固結(jié)磨料制品，其中所述固定機(jī)構(gòu)包括壓敏粘合劑、鉤環(huán)附件、機(jī)械附件或永久粘合劑中的一種。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的固結(jié)磨料制品，其中所述固定機(jī)構(gòu)包括 具有第一狹縫和第二狹縫的塊；和 用于使所述第一磨料元件的邊緣保持在所述第一狹縫內(nèi)和使所述第二磨料元件的邊緣保持在所述第二狹縫內(nèi)的裝置。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的固結(jié)磨料制品，其中用于使所述第一和第二磨料元件的邊緣分別保持在所述第一和第二狹縫內(nèi)的所述裝置包括真空和夾具中的一種。
15.—種拋光工件表面的方法，所述方法包括 提供支承墊，所述支承墊具有第一主表面、第一邊緣、第二邊緣和溝槽，所述溝槽位于所述第一主表面內(nèi)，并自所述第一邊緣延伸到所述第二邊緣； 用第一磨料元件覆蓋所述支承墊的第一主表面的一部分； 將所述第一磨料元件的邊緣布置在所述支承墊的溝槽內(nèi)； 用第二磨料元件覆蓋所述支承墊的第一主表面的一部分； 將所述第二磨料元件的邊緣布置在所述支承墊的溝槽內(nèi)； 使所述第一和第二磨料元件的邊緣保持在所述溝槽內(nèi)； 使所述第一和第二磨料元件與所述工件的表面接觸；和 將所述工件和固結(jié)磨料元件相對(duì)于彼此移動(dòng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，所述方法還包括使所述第一和第二磨料自所述支承墊的第一邊緣向第二邊緣以增量方式前進(jìn)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中使所述第一和第二磨料元件的邊緣保持在所述溝槽內(nèi)包括真空和夾具中的一種。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中使所述第一和第二磨料元件的邊緣保持在所述溝槽內(nèi)包括將所述邊緣粘結(jié)于所述溝槽內(nèi)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中將所述邊緣粘結(jié)于所述溝槽內(nèi)包括使用壓敏粘合劑、鉤環(huán)附件、機(jī)械附件或永久粘合劑中的一種。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中將所述第一和第二磨料元件的邊緣布置在所述溝槽內(nèi)包括將所述邊緣插入剛性塊中。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種磨料制品，所述磨料制品包含支承墊、第一磨料元件、第二磨料元件和固定機(jī)構(gòu)。所述支承墊具有第一主表面、第二主表面、第一邊緣、第二邊緣和溝槽。溝槽形成在所述第一主表面內(nèi)并自所述第一邊緣延伸到所述第二邊緣。所述第一和第二磨料元件各自能夠布置在所述支承墊的一部分上。所述固定機(jī)構(gòu)布置在所述溝槽內(nèi)并將所述第一磨料元件的邊緣和所述第二磨料元件的邊緣固定到所述支承墊。
文檔編號(hào)H01L21/304GK102939644SQ201180029876
公開日2013年2月20日 申請(qǐng)日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月15日
發(fā)明者約翰·J·加格里亞蒂 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司