CN102939644A - 用于化学机械平坦化中使用的固结磨料的接合技术 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种磨料制品，所述磨料制品包含支承垫、第一磨料元件、第二磨料元件和固定机构。所述支承垫具有第一主表面、第二主表面、第一边缘、第二边缘和沟槽。沟槽形成在所述第一主表面内并自所述第一边缘延伸到所述第二边缘。所述第一和第二磨料元件各自能够布置在所述支承垫的一部分上。所述固定机构布置在所述沟槽内并将所述第一磨料元件的边缘和所述第二磨料元件的边缘固定到所述支承垫。

Description

用于化学机械平坦化中使用的固结磨料的接合技术
技术领域
总体而言，本发明涉及化学机械平坦化（CMP）领域。具体而言，本发明为一种用于模拟用于CMP工艺中的固结磨料的边缘的接合的技术。
背景技术
固结磨料常用于化学机械平坦化（CMP）工艺中，因为它们提供一致的平面度、高的衬底去除速率以及低的不均匀性和缺陷水平。半导体领域中众所周知，例如在固结磨料制品的边缘上抛光晶圆可能在被抛光的晶圆上导致高的缺陷水平。当固结磨料制品的直径小于固结磨料制品所布置于之上的台板的直径时，可能发生这些缺陷。缺陷可能呈划痕的形式，这些划痕由接触晶圆的固结磨料制品的较粗糙且不平的边缘所致。常规的解决方案包括接合两个各自的固结磨料制品的边缘于一起或接合单个固结磨料制品的两个边缘于一起以覆盖整个台板。
发明内容
在一个实施例中，本发明为一种磨料制品，所述磨料制品包含支承垫、第一磨料元件、第二磨料元件和固定机构。支承垫具有第一主表面、第二主表面、第一边缘、第二边缘和沟槽。沟槽形成在第一主表面内并自第一边缘延伸到第二边缘。第一和第二磨料元件各自能够布置在支承垫的一部分上。固定机构布置在沟槽内并固定第一磨料元件的边缘和第二磨料元件的边缘于支承垫。
在另一个实施例中，本发明为一种固结磨料制品，所述固结磨料制品包含垫、第一磨料元件、第二磨料元件和固定机构。垫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够布置在第一主表面的一部分上。固定机构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边缘和第二磨料元件的边缘于垫。
在另一个实施例中，本发明为一种抛光工件表面的方法。所述方法包括：提供支承垫，所述支承垫具有第一主表面、第一边缘、第二边缘和位于第一主表面内并自第一边缘延伸到第二边缘的沟槽；用第一磨料元件和第二磨料元件覆盖支承垫的第一主表面；将第一和第二磨料元件中的每一个的边缘布置在支承垫的沟槽内；使第一和第二磨料元件的所述边缘保持在沟槽内；使第一和第二磨料元件与工件的表面接触并相对于彼此移动工件和固结磨料元件。
附图说明
结合附图，本发明将更易于理解且其其他特征和优势将看起来更清楚。这些附图仅以举例的方式给出，在其中：
图1为根据本发明的支承垫的顶视图。
图2为自图1的支承垫形成的固结磨料制品沿线A-A的横截面视图，根据本发明的固定机构的第一个实施例附接到所述支承垫。
图3为自图1的支承垫形成的固结磨料制品沿线A-A的横截面视图，根据本发明的固定机构的第二个实施例附接到所述支承垫。
图4为自图1的支承垫形成的固结磨料制品沿线A-A的横截面视图，根据本发明的固定机构的第三个实施例附接到所述支承垫。
图5为自图1的支承垫形成的固结磨料制品沿线A-A的横截面视图，根据本发明的固定机构的第四个实施例附接到所述支承垫。
具体实施方式
图1示出了支承垫10、例如用于化学机械平坦化（CMP）工艺中的垫或子垫的顶视图。支承垫10形成本发明的固结磨料构造12（在图2、图3、图4和图5中以磨料制品12a、12b、12c和12d示出）的一部分，固结磨料构造12可用来例如抛光或平坦化半导体晶圆。为简单起见，通常在提及本发明的固结磨料制品时将使用参考标号12。在提及固结磨料制品的特定实施例时将使用适宜的参考标号12a、12b、12c和12d。虽然本发明的固结磨料构造12特别适于与经加工的半导体晶圆（即其上有电路的图案化半导体晶圆或毯覆式非图案化晶圆）一起使用，但其也可与未经加工的或原料（例如硅）晶圆一起使用而不偏离本发明的预期范围。
支承垫10具有第一主表面14、第二主表面16和自第一边缘20延伸到第一边缘20对面的第二边缘22的沟槽18。沟槽18形成在第一主表面14内并包含底板24、第一侧壁26和第二侧壁28。沟槽18使得支承垫10具有第一高度H1和第二高度H2。第一高度H1从第二主表面16的平面测量到第一主表面14的平面。第二高度H2从第二主表面16的平面测量到沟槽18的底板24的平面。第二高度H2因此比第一高度H1要低。在一个实施例中，第一高度H1为约90微米，并且第二高度H2为约60微米。虽然图1将沟槽18示意为基本上中分支承垫10，但沟槽18也可从支承垫10的任何个别边缘延伸而不偏离本发明的预期范围，只要固结磨料元件30和32（在图2、图3、图4和图5中示出）覆盖沟槽18所产生的两个主表面区域即可。此外，虽然图1将支承垫10示意为具有基本圆形的形状，但支承垫10也可呈其他形状而不偏离本发明的预期范围。例如，支承垫10可以为矩形、正方形、椭圆形等。
图2示出了自图1的支承垫10形成的固结磨料制品12a沿线A-A的横截面视图。固结磨料制品12a包含支承垫10、第一磨料元件30、第二磨料元件32和固定机构的第一个实施例34a。支承垫10由弹性元件36和刚性元件38形成。“弹性元件”是指支承刚性元件、受到压力时可发生弹性形变的元件。“刚性元件”是指比弹性元件有更高模量的元件，在弯曲时发生形变。固结磨料元件30和32布置在支承垫10的第一主表面14上，刚性元件38插入在弹性元件36与固结磨料元件30和32之间。在本发明的固结磨料制品12中，刚性元件38和弹性元件36通常与固结磨料元件30和32连续并平行，使得所有元件30、32、36和38基本上共同延伸。虽然图2中未示出，但弹性元件36通常被附接到用于半导体晶圆改性的机器的台板，固结磨料元件30和32接触半导体晶圆。此外，虽然支承垫10在图2中示意和讨论为由弹性元件36和刚性元件38形成，但支承垫10可包含任何数量的元件，包括单个弹性元件，而不偏离本发明的预期范围。
支承垫元件36和38的硬度和/或可压缩性选择为为特定的工艺提供所需的磨削特性（即切割速率、产品寿命、晶圆均匀度和工件表面光洁度）。用于弹性和刚性元件36和38的材料的选择因此将随工件表面（即晶圆表面）及固结磨料元件30和32的组成、工件表面的形状和初始平整度、用来改性工件表面（例如平坦化所述表面）的装置的类型、改性工艺中使用的压力等而异。此外，供用于弹性和刚性元件36和38中的材料选择为使得固结磨料制品12提供整个工件表面上均匀的材料去除（即均匀度）和图案化晶圆上良好的平面度，包括平整度（以总指示偏差量（TIR）和凹陷（以平坦化率量度）量度）。具体的平面度值取决于各个工件和其预期的应用以及工件可能经受的后续加工步骤的性质。
弹性元件36的主要目的是让固结磨料制品12可以基本上适形于工件表面的整体形貌，同时在工件上保持均匀的压力。例如，半导体晶圆可能具有厚度上有较大起伏或变化的总体形状，这是固结磨料制品12应基本匹配的。希望提供固结磨料制品12与工件整体形貌的基本适形以便在工件表面的改性后取得所需的均匀度水平。由于在表面改性工艺过程中弹性元件36将经历压缩，故当在厚度方向上被压缩时其弹性将是达到此目的的一个重要特性。弹性元件的弹性（即压缩和弹性回弹中的刚度）与厚度方向上材料的模量有关并还受其厚度的影响。
适合用于固结磨料制品12中的弹性材料可选自广泛的材料。通常，所述弹性材料为有机聚合物，其可以是热塑性的或热固性的并可以是或可以不是固有地弹性体的。通常发现是可用的弹性材料的材料为被发泡或吹制产生多孔有机结构的有机聚合物，所述多孔有机结构通常被称为泡沫。这样的泡沫可自例如天然或合成橡胶或其他热塑性弹性体如聚烯烃、聚酯、聚酰胺、聚氨酯以及它们的共聚物制备。合适的合成热塑性弹性体包括但不限于氯丁橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、聚丁二烯、聚异戊二烯、EPDM聚合物、聚氯乙烯、聚氯丁烯或苯乙烯/丁二烯共聚物。特别合适的弹性材料的实例为聚乙烯和乙烯基醋酸乙酯呈泡沫形式的共聚物。弹性材料还可具有其他构造，只要获得适宜的机械性能（例如杨氏模量和压缩中的残余应力）即可。例如可以使用常规的抛光垫中使用的浸渍了聚氨酯的基于毡的材料。弹性材料还可以是例如聚烯烃、聚酯或聚酰胺纤维的已经树脂（例如聚氨酯）浸渍的非织造或织造纤维垫。所述纤维可以具有有限长度（即短纤维）或在纤维垫中是基本连续的。适用于本发明的固结磨料制品中的具体的弹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（马萨诸塞州劳伦斯的德特克斯公司(Dertex Corp.,Lawrence,Mass.)）得到；3M SCOTCH牌CUSHION-MOUNT Plate Mounting Tape949（一种双面涂布的高密度弹性体泡沫胶带，可得自明尼苏达州圣保罗的3M公司(3M Company,St.Paul,Minn.)）；EMR 1025聚乙烯泡沫（可得自新泽西州海恩尼斯的哨兵产品公司(Sentinel Products,Hyannis,N.J.)）；HD200聚氨酯泡沫（可得自明尼苏达州明尼阿波利斯的伊尔布鲁克公司(Illbruck,Inc.,Minneapolis,Mnn.)）；MC8000和MC8000EVA泡沫（可得自哨兵产品公司(Sentinel Products)）；和SUBAIV浸渍型非织造物（可得自特拉华州纽瓦克的罗德尔公司(Rodel,Inc.,Newark,Del.)）。
刚性元件38的主要目的是限制固结磨料制品12基本上适形于工件表面的局部特征的能力。例如，半导体晶圆通常具有高度相同或不同、其间有谷的相邻特征，磨料构造不应基本上适形于这种形貌。希望减弱固结磨料制品12对工件的局部形貌的适形以便工件获得所需的平面度水平（例如避免凹陷）。刚性元件38的抗弯刚度（即抗弯曲变形性）是达到此目的的一个重要特性。刚性元件38的抗弯刚度与材料的面内模量直接有关并受其厚度的影响。例如，对于均质材料，抗弯刚度与其杨氏模量乘材料厚度的三次方成正比。
示例性的刚性材料包括但不限于：有机聚合物、无机聚合物、陶瓷、金属、有机聚合物的复合物以及它们的组合。合适的有机聚合物可以是热塑性或热固性的。合适的热塑性材料包括但不限于：聚碳酸酯、聚酯、聚氨酯、聚苯乙烯、聚烯烃、聚全氟烯烃、聚氯乙烯以及它们的共聚物。合适的热固性聚合物包括但不限于：环氧树脂、聚酰亚胺、聚酯以及它们的共聚物。本文中用到的共聚物包括含两种或更多种不同的单体的聚合物（例如三元共聚物、四元共聚物等）。有机聚合物可以是或可以不是增强的。增强可呈纤维或颗粒材料的形式。用作增强的合适材料包括但不限于有机或无机纤维（连续纤维或短纤维）、硅酸盐如云母或滑石、基于二氧化硅的材料如砂石和石英、金属颗粒、玻璃、金属氧化物和碳酸钙。
也可使用金属板作为刚性元件38。通常，由于金属具有较高的杨氏模量（例如高于约50GPa），故使用非常薄的板（通常约0.075-0.25mm）。合适的金属包括但不限于铝、不锈钢和铜。特别合适的刚性材料包括但不限于：聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚碳酸酯、玻璃纤维增强的环氧树脂板（例如FR4，可得自明尼苏达州明尼阿波利斯的明尼苏达塑料公司(Minnesota Plastics,Minneapolis,Minn.)）、铝、不锈钢和IC1000（可得自特拉华州纽瓦克的罗德尔公司(Rodel,Inc.,Newark,Del.)）。
磨料构造的弹性和刚性元件36和38通常为不同材料的各自的层。每个部分通常为一个材料元件；但每个元件36和38可包含不止一个相同或不同材料的层，前提条件是所述层的力学性能对于所需的应用来说是可接受的。例如，刚性元件38可包括布置成赋予所需的抗弯刚度的弹性和刚性材料的元件。同样，弹性元件36可包括弹性和刚性材料的元件，只要总体层合物具有足够的弹性即可。
在固结磨料制品构造12的各个部件之间还可有粘合剂的中间层或其他附接装置。例如，可以在刚性元件38与固结磨料元件30和32的背衬之间插入粘合剂元件（例如压敏粘合剂）。虽然图2中未示出，但也可在刚性元件38和弹性元件36之间插入以及在弹性元件36的表面上有粘合剂元件。此外，虽然图2将沟槽18的底板24示意为布置在弹性元件36和刚性元件38相遇的地方，但底板24也能够布置在支承垫10的第一和第二主表面14和16之间的任何点处，只要固定机构34a位于抛光平面P的下面即可（支承垫10的第一主表面14的下面而不偏离本发明的预期范围）。
固结磨料元件30和32包含多个固定到背衬的磨料粒子。通常将磨料粒子分散在粘结剂中以形成粘结于背衬的磨料涂层和/或磨料复合物。“磨料复合物”是指全体一起提供纹理化的三维磨料元件的多个成形体中的一个，所述磨料元件包含磨料粒子和粘结剂。当用来描述固结磨料元件时，“纹理化的”是指具有凸起部分和凹进部分的固结磨料元件。磨粒可以均匀分散在粘结剂中或者磨粒可以不均匀地分散。一般使磨料粒子均匀分散，以便所得磨料涂层具有更一致的切割能力。第一和第二固结磨料元件30和32可包含相同的磨料粒子。
对于半导体晶圆的平坦化，通常使用细小的磨料粒子。磨料粒子的平均粒度可以在约0.001至50微米范围内，通常在0.01至10微米之间。磨粒的粒度通常通过测量磨粒的最长尺寸获得。在几乎所有情况下都存在粒度范围或粒度分布。在一些情况下，粒度分布被严格控制，以便所得磨料制品12在平坦化后的晶圆上提供非常一致的表面光洁度。
磨料粒子也可呈磨料团聚体的形式，磨料团聚体包含多个粘结在一起形成一体的粒子聚集体的个体磨料粒子。磨料团聚体可以是不规则形状的或者具有预定的形状。磨料团聚体可以利用有机粘结剂或无机粘结剂来将磨料粒子粘结在一起。
合适的磨料粒子的实例包括二氧化铈（氧化铈）、熔融氧化铝、经热处理的氧化铝、白色熔融氧化铝、黑色碳化硅、绿色碳化硅、二硼化钛、碳化硼、氮化硅、碳化钨、碳化钛、金刚石、立方氮化硼、六方氮化硼、石榴石、熔融氧化铝-氧化锆、基于氧化铝的溶胶凝胶衍生的磨料粒子等。氧化铝磨粒可包含金属氧化物改性剂。基于氧化铝的溶胶凝胶衍生的磨料粒子的实例可见于美国专利号4,314,827、4,623,364、4,744,802、4,770,671和4,881,951中。金刚石和立方氮化硼磨料粒子可以是单晶的或多晶的。就含金属氧化物的晶圆表面（例如含二氧化硅的表面）而言，可用二氧化铈磨料粒子。二氧化铈磨料粒子可购自康涅狄格州谢尔顿的罗纳-普朗克公司(Rhone Poulenc,Shelton,Conn.)、纽约的传斯宜丽科公司(Transelco,New York)、日本的富士见公司(Fujimi,Japan)、新泽西州费尔菲尔德的莫利矿业公司(Molycorp,Fairfield,N.J.)、马萨诸塞州查韦顿市的美国Rar Ox公司(American RarOx,Chaveton City,Mass.)和伊利诺伊州布尔里奇的纳米相公司(Nanophase,Burr Ridge,Ill.)。
固结磨料元件30和32也可含两种或更多种不同类型的磨料粒子的混合物。例如，所述混合物可包括“硬”无机磨料粒子和“软”无机磨料粒子的混合物或两种“软”磨料粒子的混合物。“硬”无机磨料粒子的莫氏硬度通常为约8或更高，“软”无机磨料粒子的莫氏硬度通常低于约8。在两种或更多种不同的磨料粒子的混合物中，各种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。
用于本发明的固结磨料元件30和32的粘结剂可自有机粘结剂前体形成。粘结剂前体具有能充分流动以便可涂布并然后硬化的相。硬化可通过固化（例如聚合和/或交联）和/或通过干燥（例如驱走液体）或只是冷却来实现。前体可以是有机溶剂基的、水性的或是100%固体（即，基本上无溶剂）的组合物。热塑性和热固性材料以及它们的组合均可用作粘结剂前体。
粘结剂前体特别是为可固化的有机材料（即，能够在暴露于热和/或其他能源（例如电子束、紫外线、可见光等）时发生聚合和/或交联或在加入化学催化剂、水分等时随时间发生聚合和/或交联的材料）。粘结剂前体实例包括：氨基树脂（例如氨基塑料树脂）如烷基化脲-甲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂和烷基化苯并胍胺-甲醛树脂；丙烯酸酯树脂（包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯）如丙烯酸乙烯基酯、丙烯酸酯化环氧树脂、丙烯酸酯化氨基甲酸乙酯、丙烯酸酯化聚酯、丙烯酸酯化丙烯酸类（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机硅；醇酸树脂如氨基甲酸乙酯醇酸树脂、聚酯树脂、反应性氨基甲酸乙酯树脂；酚醛树脂如甲阶酚醛树脂和酚醛清漆树脂、酚醛/胶乳树脂；环氧树脂如双酚环氧树脂、异氰酸酯、异氰脲酸酯；聚硅氧烷树脂（包括烷基烷氧基硅烷树脂）、反应性乙烯基树脂等。所述树脂可以呈单体、低聚物、聚合物或它们的组合的形式。
在一个实施例中，磨料制品可包含多个精确成形的磨料复合物的预定图案，所述磨料复合物包含分散在粘结剂中的磨料粒子。“精确成形的磨料复合物”是指具有与模腔相反的模制形状的磨料复合物，所述模制形状在将复合物从模具中取出后仍保持；优选地，在磨料制品被使用之前，复合物基本上不含突起到所述形状的暴露表面之外的磨料粒子，如美国专利号5,152,917（Pieper等人）中所述。
用于磨料制品的合适的背衬包括柔性背衬和更刚性的背衬。背衬可以选自此前已被用于磨具的材料，例如纸张、非织造材料、布、处理过的布、聚合物膜、预处理的聚合物膜、金属箔、它们的处理过的类型，以及它们的组合。一个优选的背衬类型为聚合物膜。这些聚合物膜的例子包括聚酯膜、共聚酯膜、微孔聚酯膜、聚亚酰胺膜、聚酰胺膜、聚乙烯醇膜、聚丙烯膜、聚乙烯膜等。
聚合物膜背衬的厚度通常可为从约20微米，优选从约50微米，最优选从约60微米；并且到约1,000微米，更优选到约500微米，最优选到约200微米的范围。背衬的至少一个表面可以涂布有基质材料和磨粒。在某些实施例中，背衬可以为厚度均匀的。如果背衬不是厚度充分均匀的，则可能会导致在CMP处理中晶圆抛光均匀度有较大波动。
在实施过程中，第一和第二固结磨料元件30和32的背衬通常与支承垫10的第一主表面14共同延伸并永久性地附接到支承垫10。第一磨料元件30布置在沟槽18产生的、支承垫10的第一主表面14的第一部分上，使得第一磨料元件30的边缘40布置在沟槽18内。同样，第二磨料元件32布置在沟槽18产生的、支承垫10的第一主表面14的第二部分上，使得第二磨料元件32的边缘42布置在沟槽18内。固结磨料元件30和32可通过本领域已知的任何措施附接到支承垫10，这些措施包括但不限于：粘合剂、共挤出、热粘结、机械紧固装置等。可任选地，固结磨料元件30和32不需要被附接到第一主表面14，但至少保持在紧邻第一主表面14的位置中并与之共同延伸。在这种情况下，将需要一些在使用过程中使固结磨料元件30和32固定在位的机械装置，例如定位销、扣环、张力、真空等。
如图2中可见，第一和第二磨料元件30和32的边缘40和42各自地固定在沟槽18内。特别地，边缘40、42中的每一个用各自的固定机构固定到沟槽18的底板24。固定机构34a用来附接第一和第二磨料材料30和32的边缘40和42于沟槽18，以便边缘40和42牢固地固定到支承垫10并可经受得住抛光的严苛（例如规定的环境、热生成和压力）。边缘40和42可由本领域已知的任何固定装置固定到支承垫10。在图2所示的实施例中，边缘40和42粘结于支承垫10。其他示例性的固定装置包括但不限于压敏粘合剂、钩环附件、机械附件或永久粘合剂。永久粘合剂包括但不限于交联的聚合物粘合剂如热固性树脂及冷却后硬化的粘合剂如热熔粘合剂。可用的热固性树脂包括例如：聚酯和聚氨酯以及它们的混合物和共聚物，包括例如酰化的氨基甲酸乙酯和酰化的聚酯；氨基树脂（例如氨基塑料树脂），包括例如烷基化脲-甲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂；丙烯酸酯树脂，包括例如丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯、丙烯酸乙烯基酯、丙烯酸酯化环氧树脂、丙烯酸酯化氨基甲酸乙酯、丙烯酸酯化聚酯、丙烯酸酯化丙烯酸类、丙烯酸酯化聚醚、乙烯基醚、丙烯酸酯化油和丙烯酸酯化有机硅；醇酸树脂，例如氨基甲酸乙酯醇酸树脂、聚酯树脂、反应性氨基甲酸乙酯树脂；酚醛树脂，包括例如甲阶酚醛树脂、酚醛清漆树脂和苯酚-甲醛树脂、酚醛/胶乳树脂；环氧树脂，包括例如双酚环氧树脂、脂族和脂环族环氧树脂、环氧/氨基甲酸乙酯树脂、环氧/丙烯酸酯树脂和环氧/有机硅树脂、异氰酸酯树脂、异氰脲酸酯树脂；聚硅氧烷树脂，包括烷基烷氧基硅烷树脂；反应性乙烯基树脂以及它们的混合物。可用作热熔粘合剂的树脂包括聚酯、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-异戊二烯-苯乙烯等）、聚烯烃（例如聚乙烯、聚丙烯等，包括基于茂金属的聚烯烃）、有机硅、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。合适的压敏粘合剂的代表性实例包括但不限于：胶乳绉胶片、松香、丙烯酸类聚合物和共聚物；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、醇酸粘合剂、橡胶粘合剂；例如天然橡胶、合成橡胶、氯化橡胶以及它们的混合物。
虽然图2中将固结磨料元件30和32的边缘40和42示意为被固定到沟槽18的底板24，但固结磨料元件30和32的边缘40和42可被布置在沟槽18内的任何地方而不偏离本发明的预期范围，只要边缘40和42附接到抛光平面P的下面使得固结磨料元件30和32的边缘40和42不与被抛光的工件相遇即可。例如，固结磨料元件30和32的边缘40和42可或者被固定到沟槽18的第一和第二侧壁26和28中的一种。通过模拟第一和第二固结磨料元件30和32之间在沟槽18内及抛光平面P下面的接合，被抛光的工件上的缺陷水平将得以最小化或消除。
在使用过程中，固结磨料元件30和32的表面将接触工件以改性工件的表面，从而获得比处理前的表面更平和/或更均匀和/或较不粗糙的表面。支承垫10的弹性和刚性元件36和38的基础组合使得在表面改性过程中磨料构造基本上适形于工件表面的整体形貌（例如半导体晶圆的总体表面）而基本上不适形于工件表面的局部形貌（例如半导体晶圆表面上相邻特征间的间距）。因此，固结磨料制品12将改性工件的表面以获得所需的平面度、均匀度和/或粗糙度水平。具体所需的平面度、均匀度和/或粗糙度程度将随各个工件及其预期用途以及晶圆可能经受的任何后续加工步骤的性质而异。
图3示出了自图1的支承垫10形成的固结磨料制品12b沿线A-A的横截面视图。固结磨料制品12b包含支承垫10、第一磨料元件30、第二磨料元件32和固定装置34b的第二个实施例。图3中示出的固结磨料制品12a与图2中示出的固结磨料制品12a相似，不同的是第一和第二磨料元件30和32的边缘40和42用单个固定装置附接到支承垫10。在图3所示的实施例中，第一和第二磨料元件30和32的边缘40和42被固定在沟槽18内单个粘结带中。但边缘40和42可由本领域已知的任何固定装置固定到支承垫10。其他示例性的固定装置包括前面关于图2的固定机构34a所讨论的那些。
如前面所提及，虽然第一和第二磨料元件30和32的边缘40和42被示意为固定到沟槽18的底板24，但边缘40和42可被固定在沟槽18内的任何地方而不偏离本发明的预期范围，只要边缘40和42被附接到抛光平面P的下面即可。
图4示出了自与图1所示的支承垫10相似的支承垫10形成的固结磨料制品12c沿线A-A的横截面视图。固结磨料制品12c包含支承垫10、第一磨料元件30、第二磨料元件32和固定装置的第三个实施例34c。图4中示出的固结磨料制品12c与关于图2和3所描述的固结磨料制品12a和12b相似地起作用，不同的是图4的固结磨料制品12c的固结磨料元件30和32意在以磨料领域中通常称为磨料卷的增量幅材或卷的形式而不是以具有板样构型的分立的垫的形式使用。磨料卷的尺寸可为约10mm至2000mm宽、通常约20mm至760mm宽。另外，磨料卷的长度可在约100cm至500,000cm范围内，通常约500cm至2000cm。
通常，磨料卷将被分度（indexed）以达到所需的平坦化标准。分度可在两个各自的工件的平坦化之间进行。或者，分度可在一个工件的平坦化过程中进行。如果是后者，应设置分度速度以达到所需的平坦化标准。常规磨料卷的分度是本领域熟知的。因此，磨料卷不被附接到支承垫10而是设计为以增量方式沿支承垫10的第一主表面14在沟槽18的方向上从支承垫10的第一边缘20向支承垫10的第二边缘22（图1中示出）移动。
图4中示出的固结磨料制品12c的支承垫10及固结磨料元件30和32在材料和功能上与图2和3中示出的支承垫10及固结磨料元件30和32相似。但由于固结磨料元件30和32为增量幅材的一部分，故固定装置34c是不同的。固定装置34c包含布置在支承垫10的沟槽18内的刚性块44。刚性块44包含多个设计以接受第一和第二磨料元件30和32的边缘40和42并临时性地保持边缘40和42在位的狭缝46和48。虽然图4将刚性块44示意为矩形形状并包含两个狭缝46和48，但刚性块44可呈任何形状并包含任何数量的狭缝而不偏离本发明的预期范围，只要刚性块与固结磨料元件30和32的边缘40和42保持在抛光平面P的下面即可。此外，虽然刚性块44被示意和讨论为包含狭缝以使第一和第二磨料元件30和32的边缘40和42保持在抛光平面P的下面，但可以使用临时性地固定或保持制品的边缘于所需位置中的任何措施而不偏离本发明的预期范围。
当边缘40和42被布置在狭缝46和48内时，在工件被抛光时，磨料元件30和32的边缘40和42将保持在抛光平面P的下面。为帮助使固结磨料元件30和32的其余部分在抛光过程中保持贴靠于支承垫10的第一主表面14，可施加真空，这是本领域熟知的。在其中使用真空的构型中，台板表面通常设计有孔、端口和/或沟槽以有利于真空与固结磨料制品12c的连通。真空施加在沟槽18内以及固结磨料元件30和32之下以确保固结磨料元件30和32被向下压紧，甚至在模拟接合区域中。在完成抛光操作后，可移除真空并可向前移动磨料元件30和32，即前移一个设定的量，从而使新的磨料区域暴露出来。可任选地，本领域中已知的任何在抛光过程中使固结磨料元件30和32临时性地保持贴靠于支承垫10的措施均可使用而不偏离本发明的预期范围。
当工件不在被抛光时，移除真空并使固结磨料元件30和32前进。狭缝46和48允许固结磨料元件30和32的边缘40和42在狭缝46和48内滑动，使得增量幅材可在沟槽18的方向上前进，并从支承垫10的第一边缘20行进向支承垫10的第二边缘22。当固结磨料元件30和32已前进到所需位置时，再次施加真空以临时性地固定固结磨料元件30和32于支承垫10。
图5示出了自与图1所示的支承垫10相似的支承垫10形成的固结磨料制品12d沿线A-A的横截面视图。固结磨料制品12d包含支承垫10、第一磨料元件30、第二磨料元件32和固定装置的第四个实施例34d。图5中示出的磨料制品12d也呈磨料卷的形式且在形式、材料和功能上与参照图4所示意和讨论的磨料制品12c相似。唯一的不同在于固定装置的第四个实施例34d包含附加的元件。虽然图5中示出的固定装置34d也包含具有多个狭缝46和48的刚性块44，但第一和第二磨料元件30和32的边缘40和42用附加的夹具50附接到支承垫10。在抛光过程中，夹具50向保持在狭缝46和48中的固结磨料元件30和32的边缘40和42上施加压力，然后在当固结磨料元件30和32在抛光间隔之间从支承垫10的第一边缘20向第二边缘22前进时释放该压力。夹具50因此与图4中使用的真空相似地起作用。虽然特别提及夹具作为向固结磨料元件30和32的边缘40和42上选择性地施加压力以使边缘40和42保持在狭缝46和48内的装置，但用于向边缘40和42上选择性地施加压力的任何装置均可使用而不偏离本发明的预期范围。
在一个实施例中，在抛光过程中，固结磨料元件30和32如图4的实施例中所述由真空保持贴靠于支承垫10。但由于夹具50使磨料元件30和32的边缘40和42保持在狭缝内，故可仅沿支承垫10的第一主表面14施加真空而不必施加在沟槽18中。
在化学机械平坦化过程中，本发明的固结磨料制品可用来抛光或平坦化工件如半导体晶圆。所述固结磨料制品使得工件表面上因与固结磨料元件的粗糙边缘的接触所致的缺陷最小化。
虽然已参考优选实施例来描述本发明，但是本领域的技术人员应当认识到，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，可在形式上和细节上做出修改。

Claims (20)

1.一种磨料制品，所述磨料制品包括：
支承垫，所述支承垫具有第一主表面、第二主表面、第一边缘、第二边缘和沟槽，其中所述沟槽形成在所述第一主表面内，并自所述第一边缘延伸到所述第二边缘；
第一磨料元件，所述第一磨料元件能够布置在所述支承垫的一部分上；
第二磨料元件，所述第二磨料元件能够布置在所述支承垫的一部分上；和
固定机构，所述固定机构布置在所述沟槽内，以用于将所述第一磨料元件的边缘和所述第二磨料元件的边缘固定到所述支承垫。
2.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述第一和第二磨料元件的边缘由各自的固定机构固定到所述支承垫。
3.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述第一和第二磨料元件的边缘由单个固定机构固定到所述支承垫。
4.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述固定机构包括：
具有多个狭缝的刚性材料；和
用于使所述第一磨料元件的边缘保持在所述狭缝中的一个内的装置。
5.根据权利要求4所述的磨料制品，其中所述用于使所述第一磨料元件的边缘保持在所述狭缝中的一个内的装置包括真空和夹具中的一种。
6.根据权利要求1所述的磨料制品，其中所述固定机构包括压敏粘合剂、钩环附件、机械附件或永久粘合剂中的一种。
7.一种固结磨料制品，所述固结磨料制品包括：
具有第一主表面和第二主表面的垫；
第一磨料元件，所述第一磨料元件能够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够布置在所述第一主表面的一部分上；和
固定机构，所述固定机构位于所述第一主表面所限定的平面下面，其中所述固定机构将所述第一磨料元件的边缘和所述第二磨料元件的边缘附接到所述垫。
8.根据权利要求7所述的固结磨料制品，其中所述第一主表面在所述第一主表面内包含沟槽，所述沟槽限定底板、第一侧壁和第二侧壁。
9.根据权利要求7所述的固结磨料制品，其中所述第一和第二磨料元件的边缘由各自的固定机构附接到所述垫。
10.根据权利要求7所述的固结磨料制品，其中所述第一和第二磨料元件的边缘由单个固定机构附接到所述垫。
11.根据权利要求8所述的固结磨料制品，其中所述固定机构将所述第一和第二磨料元件的边缘附接在所述沟槽内。
12.根据权利要求8所述的固结磨料制品，其中所述固定机构包括压敏粘合剂、钩环附件、机械附件或永久粘合剂中的一种。
13.根据权利要求7所述的固结磨料制品，其中所述固定机构包括：
具有第一狭缝和第二狭缝的块；和
用于使所述第一磨料元件的边缘保持在所述第一狭缝内和使所述第二磨料元件的边缘保持在所述第二狭缝内的装置。
14.根据权利要求13所述的固结磨料制品，其中用于使所述第一和第二磨料元件的边缘分别保持在所述第一和第二狭缝内的所述装置包括真空和夹具中的一种。
15.一种抛光工件表面的方法，所述方法包括：
提供支承垫，所述支承垫具有第一主表面、第一边缘、第二边缘和沟槽，所述沟槽位于所述第一主表面内，并自所述第一边缘延伸到所述第二边缘；
用第一磨料元件覆盖所述支承垫的第一主表面的一部分；
将所述第一磨料元件的边缘布置在所述支承垫的沟槽内；
用第二磨料元件覆盖所述支承垫的第一主表面的一部分；
将所述第二磨料元件的边缘布置在所述支承垫的沟槽内；
使所述第一和第二磨料元件的边缘保持在所述沟槽内；
使所述第一和第二磨料元件与所述工件的表面接触；和
将所述工件和固结磨料元件相对于彼此移动。
16.根据权利要求15所述的方法，所述方法还包括使所述第一和第二磨料自所述支承垫的第一边缘向第二边缘以增量方式前进。
17.根据权利要求15所述的方法，其中使所述第一和第二磨料元件的边缘保持在所述沟槽内包括真空和夹具中的一种。
18.根据权利要求15所述的方法，其中使所述第一和第二磨料元件的边缘保持在所述沟槽内包括将所述边缘粘结于所述沟槽内。
19.根据权利要求18所述的方法，其中将所述边缘粘结于所述沟槽内包括使用压敏粘合剂、钩环附件、机械附件或永久粘合剂中的一种。
20.根据权利要求15所述的方法，其中将所述第一和第二磨料元件的边缘布置在所述沟槽内包括将所述边缘插入刚性块中。
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