專利名稱：用于低壓研磨的多層研磨墊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于化學(xué)機械研磨期間的研磨墊。
背景技術(shù)：
集成電路通常是以連續(xù)沉積導(dǎo)電層、半導(dǎo)體層或絕緣層于硅晶圓上的 方式形成。制造步驟的一包括沉積填充層于非平坦表面上，并平坦化該填 充層直至暴露出非平坦表面。例如，導(dǎo)電性填充層可沉積于一經(jīng)圖案化的 絕緣層上，以填充該絕緣層中的溝槽或孔洞。接著研磨該填充層直至暴露 出該絕緣層的凸起圖案。在平坦化之后，殘留在絕緣層凸起圖案之間導(dǎo)體 層的部分會形成介層洞、插塞及金屬線，以形成基材上薄層電路間的導(dǎo)電 路徑。此外，制程亦需要平坦化以提供可續(xù)行微影的平坦化基材表面。
化學(xué)機械研磨(CMP)即為可接受的平坦化方法之一。此平坦化方法通 常需將基材放置在承載頭或研磨頭上，并使基材的暴露表面靠抵研磨墊的 研磨表面，例如旋轉(zhuǎn)研磨碟形墊或線性步進帶。承載頭可提供可控制的負 載于基材上，以將之壓抵于研磨墊?？砂心チＷ拥难心ヒ簞t供應(yīng)至研 磨墊表面，并于該表面及研磨墊之間形成相對移動，以研磨并使的平坦化。
習(xí)知研磨墊包括「標準J研磨墊或一固定式研磨墊。典型的標準研磨 墊具有耐磨表面的聚氨酯研磨層，且也可包括可壓縮的背襯層。反之，固 定式研磨墊則有許多研磨粒子固定在封圍媒介中，并支撐在通常無法壓縮 的背襯層上。
化學(xué)機械研磨制程的目的之一在于使基材上的剖面輪廓均勻。另一目 的則是使研磨均勻。若基材上不同區(qū)域以不同速率研磨，則基材某些區(qū)域 很可能會被移除掉過多的材料(稱為過度研磨)、或僅有少數(shù)材料遭移除(稱 為研磨不足)，因而導(dǎo)致基材上有不均勻的剖面輪廓。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一態(tài)樣是關(guān)于一研磨墊，其具有一研磨層及一固定于該研磨 層的背襯層。該研磨層具有一研磨表面、 一第一厚度、 一第一壓縮度、一
蕭氏硬度D介約40至80的硬度、以及一厚度不均勻度。該背襯層具有一 等于或小于該第一厚度的第二厚度以及一大于該第一壓縮度的第二壓縮 度。該第一厚度、第一壓縮度、第二厚度及第二壓縮度在施加1.5psi或更 小的壓力時可使研磨表面偏斜，且其偏斜度大于研磨層的厚度不均勻度。
本發(fā)明的實施可包括下列一或多種特征。第二厚度可大于第一厚度、 或約等于第一厚度。該背襯層的蕭式硬度A可介約1至10間。該背襯層 的第二厚度介約30至200密爾，例如介約30至90密爾。數(shù)個溝槽可形 成于研磨表面中。凹槽可形成在研磨層的底表面，而孔徑可形成在背襯層 中與該凹槽對齊。導(dǎo)電薄片可固定至背襯層上與研磨層相對的一面上。數(shù) 個孔洞可穿通該研磨層及背襯層以暴露出該導(dǎo)電薄片。 一固態(tài)光可穿透部 (light-transmissive portion)可位在研磨層中。孔徑可形成在該與光可穿透 部對齊的背襯層中。 一光可穿透的黏著層可設(shè)在背襯層上與研磨層相對的 一面上，且該l占著層可橫跨背襯層的孔徑。 一不透水透明薄片可位于背襯 層及研磨層之間。研磨層的外緣可突出該背襯層的外緣。在施加壓力為 1.5psi或更少時，該背襯層第二厚度及第二壓縮度的乘積為2密爾或更多。 背襯層也可包括聚氨酯、聚醚或聚硅化物泡沫塑料。
本發(fā)明另一態(tài)樣是關(guān)于一研磨墊，其具有一研磨表面、 一位于該研磨 層中的固態(tài)光可穿透部、 一背襯層(位于該研磨層上與研磨表面相對的一面 上)、以及一光可穿透黏著層(位于該背襯層上與該研磨層相對的一面上)， 其中該背襯層具有一與該光可穿透部對齊的孔徑，且該光可穿透黏著層橫 跨該背襯層的孔徑。
實施本發(fā)明包括下列一或多種特征。黏著層是鄰靠著該背襯層。該背 襯層可藉li著劑直接連接至該研磨層。導(dǎo)電層可位于該黏著層與該背襯層 相對的一面上，例如，該導(dǎo)電層可鄰靠著該黏著層。該背襯層可較研磨層 更具壓縮性。黏著層可包括雙面翻著帶。黏著層可包括聚乙烯對苯二曱酸 酯薄膜。窗口可一體形成在研磨層中、或可藉黏著層固定在研磨層的孔徑 中。不透水透明薄片可設(shè)于該背襯層及研磨層之間。
本發(fā)明另一態(tài)樣是關(guān)于一研磨墊，其含有一具研磨表面的研磨層，以 及一背襯層(位于該研磨層上與該研磨表面相對的一面上)。研磨層的外緣 突出該背襯層的外緣。
本發(fā)明的實施方式可包括下列一或多種特征。該研磨層及背襯層可大 致呈圓形，且該背襯層的直徑可小于研磨層的直徑。該背襯層可較研磨層 更具壓縮性。該研磨層的外緣可突出該背襯層的外緣約四分之一英寸。該 研磨層及背襯層可以黏著物固定。
本發(fā)明另一態(tài)樣是關(guān)于一研磨墊，其包含一具研磨表面的研磨層、一 位于該研磨層中的固態(tài)光可穿透部、 一背襯層(位于該研磨層上與該研磨表 面相對的一面上)、 一介于該背襯層及該研磨層間的不透水透明薄片、以及 一導(dǎo)電層(位于該黏著層上與該背襯層相對的一面上)。該背襯層具有一與 該光可穿透部對齊的孔徑，且該透明薄片橫跨該固態(tài)光可穿透部。
本發(fā)明另一態(tài)樣是關(guān)于一基材處理設(shè)備。該設(shè)備包括一村墊支撐件、 一依據(jù)前述態(tài)樣的一的研磨墊、 一用以支撐一基材與該研磨墊接觸的承載 頭、 一制程液體供應(yīng)器以及一連接至該襯墊支撐件的至少一個以及該承栽 頭的馬達，以使研磨墊與基材間有相對移動。
本發(fā)明的實施方式包括下列 一或多種特征。該設(shè)備可包括一 經(jīng)放置以 接觸基材的電極、 一接觸該處理液體的陰極、以及一耦接于電極及陰極間 的電源供應(yīng)器，用以形成偏壓。
本發(fā)明另一實施態(tài)樣是關(guān)于化學(xué)機械制程的方法。該方法包括依據(jù)前 述態(tài)樣的 一 個將基材接觸研磨墊的研磨層的研磨表面；供應(yīng)研磨液體至該
研磨表面；于基材及研磨表面間形成相對運動；以及施加壓力至該基材，
以將基材壓抵研磨墊。
實施本發(fā)明可包括下列一或多種特征。所施加壓力可為1.5psi或更低，
且研磨表面在該施加壓力下會偏斜較研磨層厚度不均勻度為多。供應(yīng)研磨
液體可包括供應(yīng)電解質(zhì)，且該方法更可包括于一暴露至該電解質(zhì)的陰極及
該基材間施加偏壓。
任何一種不同于前述的實施方法也可應(yīng)用至本發(fā)明各種態(tài)樣。 本發(fā)明潛在優(yōu)點可包括下述一或多種。基材整個研磨均勻度都可改善,
尤其是在低壓力下，例如低于1.5或1.0psi,或甚至低于0.5或0.3psi。因
此，例如需要低壓力研磨以避免不均勻的傷害(例如分層現(xiàn)象 (delamination))的低k值介電材料，便可以研磨達可接受的均勻程度。此 外，在基材以低的下壓力研磨及/或基材因內(nèi)部應(yīng)力而不平坦(可能因多層的 導(dǎo)電及介電層所致)時，研磨墊可提供與基材表面有良好的機械接觸。因此， 便可使基材的過早損害(例如在視窗周圍區(qū)域襯墊與平臺的過早分離)降 低，以增加研磨墊使用壽命。研磨液體滲漏至背襯層的可能性便可降低。
本發(fā)明其他實施例的細節(jié)將詳述于附加圖式及下文實施方式中。而本 發(fā)明其他特征、目的及優(yōu)點在參閱實施方式及圖式與權(quán)利要求后將更可清
楚領(lǐng)會。


圖1A是圖示習(xí)知研磨墊的概要側(cè)視截面圖。
圖1B是圖示基材與圖1A研磨墊接觸時的概要側(cè)視截面圖。
圖2是化學(xué)機械研磨站的概要部分截面?zhèn)纫晥D。
圖3A是圖示圖2研磨墊的概要截面?zhèn)纫晥D。
圖3B是圖示基材與圖3A研磨墊接觸的概要截面?zhèn)纫晥D。
圖3C是圖示研磨墊另一實施態(tài)樣的概要截面?zhèn)纫晥D，其中該覆蓋層
與該背襯層是基本相同的厚度。
圖3D是圖示研磨墊另一實施態(tài)樣的概要截面?zhèn)纫晥D，其中覆蓋層與
背襯層有大致相同厚度。
圖3E是圖示研磨墊另一實施態(tài)樣的概要截面?zhèn)纫晥D，其中該覆蓋層
突出該背襯層。
圖4是圖示研磨墊另一實施態(tài)樣的概要截面?zhèn)纫晥D，其中覆蓋層底表 面有凹槽形成。
圖5是圖示研磨墊另 一 實施例的概要截面?zhèn)纫晥D，其包括一透明薄片。 圖6A是圖示研磨墊另一實施例的概要截面?zhèn)纫晥D，其包括一3見窗及 一橫跨該視窗的黏著層。
圖6B是圖示研磨墊另一實施例的概要截面?zhèn)纫晥D，其包括一視窗及
一橫跨該視窗的黏著層以及一透明薄片。
圖7是圖示研磨墊另一實施例的概要截面?zhèn)纫晥D，其包括一導(dǎo)電層。 圖8是圖示研磨墊另一實施例的概要截面?zhèn)纫晥D，其包括一視窗及一
導(dǎo)電層。
圖9是研磨墊的另一實施例的概要截面?zhèn)纫晥D，其包括一視窗、 一透 明薄片以及一導(dǎo)電層。
不同圖式中均以相同參考號標示相同元件。
主要元件符號說明
10研磨站16可旋轉(zhuǎn)平臺
化研磨墊20背襯層
22外層24研磨表面
30研磨漿32研磨漿/潤濕液臂
34承栽頭36馬區(qū)動軸
38軸50
52襯里56固態(tài)透明部
58孔徑59凌占著層
60研磨墊62背襯層
64覆蓋層66研磨表面
80薄片88"l占著層
90導(dǎo)電層92上表面
94穿孔96孔洞
具體實施例方式
如前文所提及，圖1A是習(xí)知含聚氨酯覆蓋層64的研磨墊60，其具 有一耐用的研磨表面66及可壓縮背襯層62,其厚度與覆蓋層大致相同。 此外，覆蓋層64厚度可能有些微變化，例如載研磨墊表面有幾密爾單位， 如約1-2密爾的變化(為清楚起見，差異變化在圖1A中都特別突顯)。
例如，Rodel公司所上市的一種研磨墊便具有一內(nèi)含中空微球體
(IC1000)的聚氨酯所形成的覆蓋層，以及一由不透水聚酯氈(Suba IV)形成 的背襯層。該覆蓋層厚度為50或80密爾，而蕭式硬度D值為52-62，其 中背襯層厚度為50密爾而蕭式硬度A約為61。
不幸的是，習(xí)知研磨墊在低壓力下(例如低于1.5psi或低于1.0psi，且 特別是在非常低壓力下，如低于0.5psi時)會導(dǎo)致無法接受的研磨均勻度。 若不受限于特定理論，標準研磨墊的尺寸及物理特性都會使得低研磨壓力 下的背襯層仍維持相當?shù)膭傂?，使得基?4的下壓力無法充分完全的r貼 平J覆蓋層。因此，如圖1B所示，覆蓋層64的任何厚度變化都會導(dǎo)致傳 遞至基材的壓力只存在于覆蓋層64厚的部分66,因而使得研磨率不均勻。 此外，由于內(nèi)部應(yīng)力，基材通常并非完全平整，且所施加的負載可能不足 以使基材完全壓抵研磨墊，因而在基材及研磨表面間形成不均勻的接觸。
然而本發(fā)明研磨墊的一實施方式并不同于前述習(xí)知研磨墊，其具有一 較薄的覆蓋層以及一較厚且更具壓縮性的背襯層。同樣若不受限于特定理 論，減少覆蓋層厚度可使其更易偏斜。此外，增加背襯層的厚度及壓縮度 將使得覆蓋層更易偏斜。因此，即便處于非常低的研磨壓力，覆蓋層仍可 與基材一致(例如，若基材如圖所示般平坦，則覆蓋層也將平坦；而若基材 變形，則覆蓋層也將有相同外形)，使得覆蓋層的厚度變化不會對研磨均勻 度造成不利影響，且基材及研磨表面間形成的良好機械接觸可提供高研磨 率及較短的研磨時間。
現(xiàn)參照圖2, —或多片基材14可于CMP研磨設(shè)備的研磨站10處進 行研磨。適用的研磨設(shè)備可參照美國專利第5,738,574號，其全文合并于 此以供參考。
研磨站10包括一可旋轉(zhuǎn)平臺16,其上可放置研磨墊18。如前文所述， 研磨墊18為一具有軟背村層20及硬耐用外層22(有大致相同成分)的雙層 研磨墊。該耐用外覆蓋層22可提供作研磨表面24。研磨站也可包括一襯 墊調(diào)整設(shè)備，以維持研磨墊表面的狀況使的可有效研磨基材。
于研磨步驟期間，研磨液體30(例如研磨漿)可藉研磨漿供應(yīng)端口或結(jié) 合的研磨漿/潤濕液臂32供應(yīng)至研磨墊18表面。研磨漿30可具有研磨粒 子、pH值調(diào)整劑或化學(xué)活性成分。
基材14是以承載頭34靠抵研磨墊18。承載頭34由支撐結(jié)構(gòu)(例如旋 轉(zhuǎn)件)懸起，并經(jīng)承載驅(qū)動軸36連接至承載頭旋轉(zhuǎn)馬達，以使承載頭可繞 一軸38旋轉(zhuǎn)。
參照圖3A,研磨墊18的覆蓋層22為一相當耐用、硬且對研磨制程 呈惰性的研磨材料，例如成形聚氨酯。例如，該覆蓋層22蕭式硬度D約 為30-80,如40-80(如50-65)。覆蓋層22的研磨表面24可有粗糙的表面 紋理，例如，可將中空微球體內(nèi)嵌至聚氨酯中，以在覆蓋層由成形聚氨酯 塊削下時，暴露表面處的微球體能破裂而提供凹陷且粗糙的表面紋理。
覆蓋層22應(yīng)略薄，例如小于50密爾，如4p密爾或更小、或25密爾 或更小、或20密爾或更小或15密爾或更小。 一般而言，覆蓋層22在制 造時應(yīng)盡可能薄。然而，調(diào)整制程容易磨除覆蓋層。因此，覆蓋層厚度可 作選擇以提供研磨墊更好的使用壽命，例如3000次的研磨及調(diào)整循環(huán)。 例如，覆蓋層厚度可為5至10密爾。介約5至20密爾的厚度應(yīng)可適用。 襯墊表面厚度的不均勻度約為1-3密爾，然亦有可能有較大的不均勻度(此 等不均勻度是指因村墊制造過程所致的研磨墊厚度的整體變化，而非小尺 距(如小于100密爾)的不連續(xù)厚度變化，例如溝槽、穿孔或表面粗糙)。
亦可選擇的是，至少一部份的研磨表面24可包括數(shù)個溝槽26形成其 中以裝載研磨漿。該等溝槽可為任何形式，例如中心圓、直線、交叉 (cross-hatched)、螺旋及類似者。溝槽26可延伸覆蓋層22的厚度約 20-80%,例如25%。例如，于一具有20密爾厚的覆蓋層22的研磨墊中， 溝槽26的深度D1約為5密爾。
背襯層20為可壓縮材料，其較覆蓋層22軟且更具壓縮性。例如，背 襯層可為 一 開方欠式發(fā)泡(open-cell foam)材并+或密閉式發(fā)泡(closed-cell foam)材料，例如聚氨酯、聚酯或具有孔洞的聚硅化物，以使在壓力下氣室 萎陷并壓縮背襯層。然亦可使背襯層20材料在壓力下置放在基材橫向處。 背襯層20蕭式硬度A值為20或更小，例如12或更小，如蕭式硬度A介 約1至10,例如5或更小。
如前文所提及，背襯層20應(yīng)較覆蓋層22更具壓縮性。壓縮度可在一 既定壓力下以厚度百分比變化測量的。例如，在約0.5psi的壓力下，背襯 層20可承受約3%的壓縮。合適的背襯層材料為康乃迪克州Rogers市 Rogers公司所上市的PORON 4701-30(PORON為Rogers公司的商標)。
此外，背襯層20應(yīng)略厚，例如90密爾或更多。例如，背襯層可約為 95至500密爾厚，例如95-200密爾或95-150密爾或95-125密爾厚。更 明確而言，背襯層20可為覆蓋層22約2-15倍厚，例如4.5至8倍厚(尤 其在用于20密爾厚的覆蓋層時)。
一般而言，背襯層20的厚度是經(jīng)選擇以確保特定的背襯層20壓縮度 及覆蓋層22剛性，覆蓋層在非常小壓力下(例如0.5psi或更小的壓力)的偏 斜至少同于覆蓋層厚度的不均勻度，例如幾密爾，如約2密爾(不均勻度圖 示于圖3A)。例如，100密爾厚的背襯層在0.5psi壓力下應(yīng)有至少2%的壓 縮度，而200密爾厚的背襯層在0.5psi壓力下則應(yīng)有至少1。/。的壓縮度。
此外，背襯層應(yīng)具充分壓縮度，以在所欲操作壓力下(例如在1.5psi 至0.1psi)低于研磨墊的最大壓縮度。背襯層可具有一大于10%的最大壓縮 度，或大于20%。于一實施例中，背襯層在3-8psi的壓力下具有25%的 最大壓縮度或更高。
背襯層壓縮力的偏斜范圍介于1至10psi(力量為25%偏斜時有0.2英 寸的應(yīng)變速率)。
簡言之，于1.5psi或更低的壓力(以及可能在1.0psi或更低、0.8psi 或更低或0.5psi或更低、或0.3psi或更低)下，背襯層壓縮度與厚度(C. D) 的乘積可大于覆蓋層厚度的不均勻度。例如，0.8psi或更低(及可能0.5psi 或更低)的壓力下，背襯層壓縮度與厚度(C. D)的乘積為幾密爾，例如2密 爾或更多(可能為3密爾或更多)。
靜液壓模數(shù)K可以施加壓力(P)除以體積應(yīng)變(AV/V)測得，亦即K=PV/
△ V。假設(shè)背襯層承受凈壓縮力(亦即，在施加壓力下材料并未橫向位移)， 則靜液壓模數(shù)K會等于施加壓力除以壓縮力(厶D/D)。因此，假設(shè)在0.5psi 下背襯層承受至少2。/。的凈壓縮力，背襯層的壓縮模數(shù)K將為25或更小。 另一方面，若使用更小的壓力(例如0.1psi的壓力)，則背襯層20的壓縮模 數(shù)應(yīng)為5或更小。背襯層可具有50psi的壓縮模數(shù)K、或在范圍0.1至1.0psi 中每psi的施加壓力有更小的壓縮模數(shù)。當然，若背襯層材料在壓縮下發(fā)
生橫向位移，則體積應(yīng)變率將會略小于壓縮力，使靜液壓模數(shù)略高。
參照圖3B,在不受限于任何特定理論下，此配置允許來自基材的下降
力以低壓力方式「貼平」覆蓋層，甚至是在0.5psi或更低的壓力，例如0.3psi 或更低(如0.1psi),且因此大致補償了研磨層的厚度不均勻以及基材變形。 例如，如圖所示，覆蓋層22的厚度變化均由壓縮背襯層20而吸收(為清楚 起見，圖3A將變化予以突顯)，以使研磨表面大致均勻接觸大致平坦的整 個基材表面。因此，均勻壓力可得以施加至基材，藉以于低壓力研磨期間 改善研磨均勻性。因此，低k值介電質(zhì)此類材料(需低壓研磨以避免分層這 樣的傷害)便可研磨至可接受的均勻度。
于一實施例中，覆蓋層27可藉由成形制程制造成具有數(shù)個溝槽預(yù)先形 成在覆蓋層的上表面。于一成形制程中，例如射出成形或壓縮成形，襯墊 材料是于具有凹痕的模中存放或安置以形成溝槽凹陷。或者，覆蓋層22 可以較習(xí)知的技術(shù)制作，例如由模塊切削襯墊薄片的方式。溝槽可接著分 別以加工或4先磨(milling)覆蓋層上表面的方式形成。
一旦制出背襯層20及覆蓋層22,其等可藉由薄黏著層28(例如感壓式 翻著物)而固定。
參照第3C圖，于另一實施例中，背襯層與覆蓋層相同厚度或較薄， 但較覆蓋層為軟且具壓縮性。更明確而言，背襯層可充分壓縮以提供圖3A 所述研磨墊般相同功能。例如，在非常低壓力下覆蓋層會以與覆蓋層厚度 不均勻度至少相等的量作偏斜(不均勻度圖示于第3C圖)。簡言之，于1.5psi 或更低的壓力下(且可能在1.0psi或以下、或0.8psi或以下、或0.5psi或 以下或0.3psi或以下)，背襯層的壓縮度與厚度(C. D)的乘積大于覆蓋層厚 度的不均勻度，例如大幾密爾，如約2密爾。例如，在壓力約0.5psi以下， 背襯層20可承受約1%至30%的壓縮，例如3%的壓縮。
例如，覆蓋層22的蕭式硬度D值約介于30至80,如50至60，且 厚度介約30至90密爾，例如約50或80密爾。背襯層可為開放式發(fā)泡 (open-cell foam)材料或密閉式發(fā)泡(closed-cell foam)材料，例如聚氨酯、 聚酯或具有孔洞的聚硅化物。該背襯層20蕭式硬度A為20或更小，例如 12或更小，如蕭式硬度A值介于1至10(如5或更小)，且厚度大致約等于
或小于覆蓋層，例如30至90密爾，如50密爾。
在使用時，研磨墊18可固定至設(shè)有黏著層的平臺。參照圖3D,研磨 墊也可參照圖3A或3C圖配置具有黏著層50,例如雙面式黏著帶，如雙 面涂覆有黏著劑的Mylar薄片，覆蓋在背襯層20底部。此外，非黏著性襯 里52可放置在黏著層50上。在將研磨墊18翁附至平臺前可移除襯里52。 教著層50可提供額外的結(jié)構(gòu)完整性予研磨墊，以使襯墊可一起由平臺上移 除，而不會撕裂背襯層。
參照圖3E,于另一實施例中，也可以第3A、 3C或3D圖方式建置， 使背襯層20直徑小于覆蓋層22直徑。例如，背襯層20直徑為30.0英寸， 而覆蓋層22直徑為30.5英寸。覆蓋層外緣最后可自背襯層20外緣均勻凹 陷約0.25英寸的距離D2,以協(xié)助避免研磨液(例如去離子水)因毛細作用或 類似作用而進入背襯層20,而改變了背襯層20的壓縮度并影響研磨制程 的均勻性。
參照圖4，于另一實施例中，亦可以第3A、 3C、 3D或3E圖方式建 置，而在覆蓋層22底表面72形成一或多個凹陷70,以形成薄段部74。 此等凹陷70可延伸覆蓋層22厚度的20%至80%,例如50%。例如，于 具有20密爾厚的覆蓋層22的研磨墊中，凹陷52可深約10密爾，而形成 厚度約10密爾的薄段部74。此外，可于背襯層20中形成一或多個孔徑 76，以利感應(yīng)元件穿過背襯層20并部分進入覆蓋層22。
于此實施例中，溝槽26并未延伸于覆蓋層20的薄段部74上方。因 此，研磨墊的研磨表面24包括具有或不具有溝槽的部分，而凹陷是位在該 等不具有溝槽的部分的其中一個。該等溝槽26應(yīng)具充分深度，以使其等可 延伸或通過由凹陷70表面所界定的平面。
參照圖5，另一實施例中亦可以第3A、 3C-3E或圖4方式建置，將不 透水、抗撕材料(例如聚乙烯對乙苯二曱酸酯，例如Mylar)的薄片80設(shè)于 背襯層20及覆蓋層22之間。薄片80可藉由將黏著層28固定至覆蓋層 22，或?qū)⒏采w層22直接沈積在薄片80上。薄片80可藉一薄黏著層88固 定至背村層20。該薄片80可為透明材料，且對齊的覆蓋層22及背襯層 20的部分82及84可分別移除以使研磨墊形成光學(xué)端口 (optical port)。
或者，可于研磨墊中形成一視窗而無須使用透明薄片。例如，固態(tài)透
明部可形成于覆蓋層22中，而背襯層20中可形成一孔徑以與該固態(tài)透明 部對齊。該透明部可藉由于覆蓋層22中削除一孔徑的方式形成，并以一黏 著劑固定一透明插塞。或者，透明部可藉由將透明材料插入件置于液態(tài)襯 墊材料，并固化該液態(tài)襯墊材料以使透明材料插入件整體成形為 一塊固態(tài) 襯墊的方式形成，并接著自該塊體切削出覆蓋層。
于前述兩種實施方式中，黏著層50可自光學(xué)端口或視窗區(qū)域移除。
此外，除自該光學(xué)端口或視窗區(qū)域移除外，黏著層50可大致透明并橫 跨光學(xué)端口。例如，參照圖6A,研磨墊18可包括一體成形為覆蓋層或由 覆蓋層孔徑中的黏著劑所固定的固態(tài)透明部56。形成于背襯層20中的孔 徑58與固態(tài)透明部56對齊。若透明部是以黏著劑固定，則透明部56的 邊緣可繞孔徑58突出并安置于背襯層20邊緣上，并以黏著層59(其可為 黏著劑28的一部分)固定至背襯層20。另一方面，若透明部56是一體形 成覆蓋層22，則不需要黏著層59,且孔徑58可與透明部相同或不同尺寸。 此實施方式也可包括圖3A、 3C-3E及圖4所述的該等特征。
黏著層50可橫跨背襯層20的底表面，包括孔徑58。該黏著層可為雙 面黏著帶，其薄度約如2密爾厚，聚乙烯對苯二甲酸酯薄膜可以黏著劑涂 覆在兩面。為建構(gòu)圖6A所示的研磨墊，孔徑可在黏著層50施加至研磨墊 底表面的前先形成在背襯層20中。該孔徑可在背襯層20固定至覆蓋層22 的前或之后形成在背襯層20中。
使翁著層50橫跨孔徑58的潛在優(yōu)點在于，其可降低視窗損毀的可能 性，并因此增加研磨墊的使用壽命。在不受限于特定理論下，若黏著層50 未橫跨孔徑58,則研磨墊與環(huán)繞該視窗的平臺的黏附性會縮減，因而基材 自襯墊負載及卸載期間的壓力循環(huán)會造成研磨墊對環(huán)繞該視窗的平臺的黏 著失敗，而使環(huán)繞該視窗的襯墊部變形而形成研磨不均勻。反之，若黏著 層50橫跨該視窗可強化對平臺表面的黏附，藉以減少村墊損壞的可能性。
亦可選擇的是，如圖6B所示，不透水、抗撕材料(例如聚乙烯對乙苯 二曱酸酯)的薄片80也可連同固態(tài)透明部56設(shè)于背襯層20及覆蓋層22 之間。該透明部56可一體形成于覆蓋層22中，或可為獨立的透明件黏附
固定至不透水薄片80。透明部56可藉黏著劑59黏附固定至不透水薄片 80，而黏著劑可與黏著層28為相同或不同材料。若透明部56—體形成于 覆蓋層中，黏著劑59可選擇性移除。此外，孔徑58上勒著層88的部分 可移除或留在適當處。參照圖7，另一實施例中亦可以圖3A-圖5方式建置，導(dǎo)電層90(例如 不銹鋼此種薄金屬層，如SST 410)可以黏著層98固定至背襯層22的底 表面。金屬層90也可具磁性。數(shù)個穿孔94是穿通覆蓋層22及背襯層20 兩者以暴露金屬層的上表面92。此外， 一或多個孔洞96可穿過覆蓋層22、 背襯層20及金屬層90,以允許固定至平臺的電極穿通研磨墊而接觸基材。
參照圖8，若研磨墊如圖7所示包括一導(dǎo)電層90、并如圖6A所示使 黏著層橫跨視窗時，則導(dǎo)電層90可位在黏著層50下方。此外，孔徑可形 成在黏著層50中由穿孔94暴露出金屬層的上表面92。圖8圖示一實施態(tài) 樣，其中透明部56是一體形成覆蓋層22，且孔徑58與透明部具有相同尺 寸。
參照圖9,若研磨墊如圖7所示包括導(dǎo)電層90、黏著層50如圖6B所 示橫跨一視窗及透明薄片時，則導(dǎo)電層90可位在黏著層50下方。此外， 孔徑可形成在黏著層50、 28及88中，并經(jīng)穿孔94中的透明薄片80將金 屬層上表面92暴露出。
除了化學(xué)機械研磨，圖7-9的研磨墊(其也可使用與第3A-6B圖所述或 所示不同的特征)也可用于電化學(xué)制程，例如電化學(xué)機械研磨(ECMP)或同 步電化學(xué)沉積及研磨。
于電化學(xué)機械研磨中，導(dǎo)電材料(例如銅)是在基材表面作研磨的同時 藉由電化學(xué)分解方式由基材表面移除?；谋砻媸侵糜陔娊赓|(zhì)中(電解質(zhì)也 作為研磨液使用)，并于基材及接觸電解質(zhì)的陰極間施加偏壓。該ECMP 可于低或非常低壓下進行，例如低于1psi，如0.8psi或以下，或0.5psi 或以下，或0.3psi或以下。
例如，參照圖7-9，金屬薄片90可連接至第一電極1^#^陰極(該等孔 洞94可提供電解質(zhì)至金屬薄片的接觸)，而第二電極可延伸過孔徑96以接 觸基材，使基材作為陽極。
于電化學(xué)沉積中，偏壓電壓亦可相反，使基材表面成為陰極，接觸電 解質(zhì)的電極成為陽極，導(dǎo)電材料則電解沉積在基材上。若進行此動作而基 材同時以低壓接觸移動的處理襯墊，則材料將較佳地沉積在介電層的任一 溝渠中。
前述已揭示本發(fā)明若千實施例。然而，應(yīng)理解的是亦可于不悖離發(fā)明 精神及范圍下提出各種變化。
例如，黏著層可施加至研磨墊的底表面，以將襯墊固定至平臺，而黏 著層可以一可移除式襯墊覆蓋。于使用透明薄片的實施態(tài)樣中，透明薄片 不需橫跨整個研磨墊，透明薄片可夠大而橫跨各孔徑，以封閉視窗。
無論研磨墊或是承載頭，或兩者均可移動以于研磨表面及基材間形成 相對移動。該研磨墊可為圓形(或其他形狀)襯墊以固定于平臺， 一延伸于
施加及引取輪(take-up roller)的帶體或連續(xù)帶。該研磨墊可固定于平臺上， 于該等研磨操作間遞增步進于平臺上，或于研磨期間連續(xù)驅(qū)動于平臺上。 該襯墊于研磨期間可固定至平臺，或于研磨期間平臺及研磨墊間可有一流 動軸承(fluid bearing)。此外，雖然使用垂直定位，但應(yīng)理解研磨表面及基 材也可以垂直方位或其他方位倒置。
因此，其他實施態(tài)樣亦應(yīng)落于權(quán)利要求的保護范圍中。
權(quán)利要求
1.一種研磨墊，其至少包含一研磨層，具有一研磨表面、一第一厚度、一第一壓縮度以及一蕭式硬度D值介約40至80的硬度，該研磨層具有一厚度不均勻度；以及一背襯層，固定至該研磨層，該背襯層具有一等于或小于該第一厚度的第二厚度，且具有一大于該第一壓縮度的第二壓縮度；其中該第一厚度、第一壓縮度、第二厚度及第二壓縮度可使該研磨表面于1.5psi或更小的一施加壓力下偏斜，且其偏斜程度大于該研磨層的厚度不均勻度。
2. 如權(quán)利要求1所述的研磨墊，其中該第二厚度約等于該第一厚度。
3. 如權(quán)利要求1所述的研磨墊，其中該背襯層的蕭式硬度A值約介 于1至10之間。
4. 如權(quán)利要求1所述的研磨墊，其中該研磨層的厚度介約背襯層厚度 之間，而該背襯層的一第二厚度介約30至90密爾。
5. 如權(quán)利要求1所述的研磨墊，其更包含一導(dǎo)電薄片，固定至該背襯 層上與該研磨層相對的一面上。
6 .如權(quán)利要求1所述的研磨墊，其更包括 一 光可穿透部 (light-transmissive portion),位于該研磨層中、 一孔徑，形成在與該光可 穿透部對齊的該背襯層中、以及一光可穿透黏著層，位于該背襯層上與該 研磨層相對的一面上，該黏著層橫跨該背襯層上的該孔徑。
7.如權(quán)利要求1所述的研磨墊，其更包含一防水透明薄片，位于該背 襯層及該研磨層之間。
8. 如權(quán)利要求1所述的研磨墊，其中該研磨層的一外緣是突出該背襯 層的一外緣。
9. 如權(quán)利要求1所述的研磨墊，其中在一施加壓力為1.5psi或更少 時，該背襯層的第二厚度與第二壓縮度的一乘積為2密爾或更多。
10. 如權(quán)利要求1所述的研磨墊，其中該背襯層包括一聚氨酯、聚酯 或聚硅化物泡沫塑料。
11. 一種研磨墊，其至少包含 一研磨層，具有一研磨表面； 一固態(tài)光可穿透部，位于該研磨層中；一背襯層，位于該研磨層上與該研磨表面相對的一面上，該背襯層具 有與該光可穿透部對齊的一孔徑；以及一光可穿透黏著層，位于該背襯層上與該研磨層相對的該面上，該黏 著層橫跨該背襯層上的該孔徑。
12. 如權(quán)利要求11所述的研磨墊，其中該黏著層鄰靠著該背襯層。
13. 如權(quán)利要求11所述的研磨墊，其更包含一導(dǎo)電層，位于該黏著 層上與該背襯層相對的一面上。
14. 如權(quán)利要求11所述的研磨墊，其中該黏著層包含一雙面黏著帶。
15. 如權(quán)利要求11所述的研磨墊，其中該黏著層包括一聚乙烯對苯 二曱酸酯薄膜。
16. —種研磨墊，其至少包含一研磨層，具有一研磨表面；以及一背襯層，位于該研磨層上與該研磨表面相對的一面上，其中該研磨 層的一外緣是突出于該背襯層的一外緣。
17. 如權(quán)利要求16所述的研磨墊，其中該研磨層及背襯層均大致為 圓形，且其中該背襯層的直徑小于研磨層的直徑。
18. 如權(quán)利要求16所述的研磨墊，其中該研磨層的該外緣突出該背 村層的該外緣約四分之一英寸。
19. 一種基材處理設(shè)備，其至少包含 一襯墊支撐件；一處理襯墊，由該研磨襯墊支撐件固定，該處理襯墊包括一覆蓋層及 一背襯層，其中該覆蓋層具有一外表面、 一第一厚度、 一第一壓縮度、一 蕭式硬度D值介約40至80的硬度、以及一厚度不均勻度；而該背襯層固 定至該覆蓋層，且該背襯層具有一等于或小于該第一厚度的第二厚度，以 及一大于該第一壓縮度的第二壓縮度，其中該第一厚度、第一壓縮度、第 二厚度及第二壓縮度可使研磨表面于1.5psi或更小的一施加壓力下偏斜， 且其偏斜度大于該覆蓋層的厚度不均勻度；一承載頭，用以固定一基材接觸該研磨墊；一處理液體供應(yīng)器；以及一馬達，連接至該襯墊支撐件及該承載頭的至少一個，以造成該研磨 墊及該基材之間的相對移動。
20. 如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其更包括一經(jīng)定位以接觸該基材的 電極、 一接觸該處理液體的陰極、以及一耦接該電極與該陰極的電源供應(yīng) 器，用以形成一偏壓。
21. —種化學(xué)機械制程的方法，其至少包含 將一基材接觸一研磨墊的一研磨層的一研磨表面，該研磨層具有一研磨表面、 一第一厚度、 一第一壓縮度、 一蕭式硬度D值介約40至80的硬 度、以及一厚度不均勻度，并固定至一背襯層，該背襯層具有一等于或小 于該第一厚度的第二厚度，以及一大于該第一壓縮度第二壓縮度；將一研磨液施加至該研磨表面；于該基材及該研磨表面間形成相對移動；以及施加一壓力于該基材，以1.5psi或更小的一施加壓力將該基材壓4氐該 研磨墊，其中該第一厚度、第一壓縮度、第二厚度及第二壓縮度可使該研 磨表面于該施加壓力下偏斜，且其偏斜度大于該研磨層的厚度不均勻度。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中供應(yīng)一研磨液的步驟包括供應(yīng) 一電解質(zhì)，且該方法更包括于暴露至該電解質(zhì)的一陰極及該基材間施加一 偏壓。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種研磨墊，其具有一研磨層及一固定于該研磨層的背襯層。該研磨層具有一研磨表面、一第一厚度、一第一壓縮度、一蕭氏硬度D介約40至80的硬度。該背襯層具有一等于或小于該第一厚度的第二厚度以及一大于該第一壓縮度的第二壓縮度。該第一厚度、第一壓縮度、第二厚度及第二壓縮度在施加1.5psi或更小的壓力時可使研磨表面偏斜比研磨層的厚度不均勻度多。
文檔編號B24B1/00GK101107095SQ200680003086
公開日2008年1月16日 申請日期2006年1月26日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月26日
發(fā)明者A·迪布施特, A·馬內(nèi)斯, S·內(nèi)奧, S-S·常, W·陸, Y·摩恩, Y·王 申請人:應(yīng)用材料股份有限公司