專利名稱：一種于內(nèi)部原位生成空隙的拋光墊及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種于內(nèi)部原位生成空隙的拋光墊及其方法，尤其是一種能讓CMP拋光墊 具有兩種不同摩擦侵蝕抵抗能力的材料的方法。
背景技術(shù)：
化學(xué)機(jī)械研磨或CMP是一種時常用于拋光以陶瓷、硅、玻璃、石英和金屬所制成的 晶圓，CMP拋光墊具有一工作表面，用以接觸要被拋光的物體，且其具有大量細(xì)小的粗糙結(jié) 構(gòu)。CMP通常關(guān)于使物體被拋光，如一晶圓抵靠于一旋轉(zhuǎn)的多孔性拋光墊，且其具有由耐用 的有機(jī)物質(zhì)所產(chǎn)生的粗糙結(jié)構(gòu)。所用的化學(xué)研磨漿包含能分解(breaking down)晶圓物質(zhì) 的化學(xué)品以及一定量能以物理侵蝕所述晶圓表面的研磨顆粒。拋光的機(jī)械方面是由研磨顆 粒產(chǎn)生，所述多個研磨顆粒一般包含在化學(xué)研磨漿中；而在拋光的化學(xué)方面通常是產(chǎn)生于 金屬的氧化作用，以減輕機(jī)械移除的工作。所述研磨漿持續(xù)地施加于旋轉(zhuǎn)的CMP拋光墊，并 且化學(xué)和機(jī)械力的雙重作用施加在晶圓上，使得晶圓能以想要的方式被拋光。很多CMP拋光墊以多孔性聚氨酯所制成。通常，這種CMP拋光墊包括大約占整體 體積1/3的孔洞，在加工的時候，所述多個孔洞與化學(xué)研磨漿和研磨顆粒相互作用以將上 述物質(zhì)保持在所述CMP拋光墊的工作表面上，理想的是一 CMP拋光墊的孔洞結(jié)構(gòu)能夠有效 地保持至少部分的化學(xué)研磨漿，不幸的是很多設(shè)計會因為所述CMP拋光墊的孔洞的結(jié)構(gòu)而 使得研磨漿從所述拋光墊滲漏。然而，當(dāng)半導(dǎo)體科技持續(xù)朝向尺寸縮小至奈米等級，目前所提供的CMP拋光技術(shù) 卻無法滿足此需求。當(dāng)尺寸的縮減時，用于制造電路元件的材料無論在尺寸和材料本身都 會變得更難以處理(delicate)，所以需要CMP產(chǎn)業(yè)通過提供能夠符合這些發(fā)展的拋光材料 和技術(shù)來回應(yīng)。例如，必須使用較低的CMP拋光壓力、在研磨漿中較小尺寸的研磨顆粒以及 具有不會過度拋光或損害所述晶圓的尺寸和性質(zhì)的拋光墊；再者，需要研磨漿適當(dāng)?shù)姆植?而控制研磨顆粒以防止對于CMP拋光墊的材料的熱損害、提供適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)拋光過程、并提 供適當(dāng)?shù)臋C(jī)械拋光過程。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明提供拋光工具、制造方法以及使用方法。特別的是，本發(fā)明有關(guān)于在 工作件拋光時于CMP拋光墊中原位(in-situ)產(chǎn)生孔洞。在一態(tài)樣中，于CMP拋光墊中原位(in-situ)產(chǎn)生孔洞的方法包括在第一材料中 滲入第二材料以形成一 CMP拋光墊，所述第二材料具有摩擦侵蝕(frictional erosion)的 抵抗能力，其小于第一材料的抵抗能力。因此所述CMP拋光墊具有兩種不同摩擦侵蝕抵抗 能力的材料。所述CMP拋光墊的工作表面能接觸要被拋光的晶圓，且當(dāng)拋光動作進(jìn)行時，由 于拋光墊作用于晶圓所產(chǎn)生的摩擦力，使得所述第二材料被摩擦侵蝕。本發(fā)明尚包含用以拋光晶圓的工具。在一些態(tài)樣中，這種工具可包括適合形成一 CMP拋光墊且具有抵抗摩擦侵蝕的第一抵抗能力的第一材料，所述的第一材料形成部分的CMP拋光墊；以及分散于第一材料中的第二材料，所述的第二材料具有抵抗摩擦侵蝕的第 二抵抗能力，其小于第一材料的第一抵抗能力，且在摩擦性接觸晶圓之后配置為依照抵抗 摩擦侵蝕不同的抵抗能力而選擇性地侵蝕，使得這種侵蝕在固體基材中留下有效的孔洞空 隙。在本發(fā)明又一態(tài)樣中，這種工具可為一 CMP拋光墊，且可包含形成在一 CMP拋光墊 中的聚氨酯以及分散于所述CMP拋光墊的聚氨酯中約0. lvol%至約20vol%的石墨，其具 有高度的石墨化程度，且在摩擦性接觸晶圓之后配置為依照選擇性地侵蝕，使得這種侵蝕 在固體基材中形成有效的孔洞空隙。在本發(fā)明另一額外的態(tài)樣中是在CMP項目(CMP event)中提供潤滑CMP拋光墊的 方法。這種方法可包括在具有抵抗摩擦侵蝕的第一抵抗能力的第一材料中滲入具有抵抗摩 擦侵蝕且小于第一材料的第一抵抗能力的第二抵抗能力的第二材料，以形成包含具有兩種 不同摩擦侵蝕抵抗能力的材料的CMP拋光墊，所述的第二材料配置為在侵蝕過程中作為潤 滑劑；使所述CMP拋光墊的一工作表面接觸要被拋光的晶圓；以及當(dāng)使拋光墊接觸晶圓而 進(jìn)行拋光程序時，摩擦性地侵蝕所述第二材料。因此，現(xiàn)在本發(fā)明僅描述一個初步、廣大的概念以及較重要的特色，因此在接下來 的詳細(xì)說明中可更進(jìn)一步地理解，并且在本領(lǐng)域所做的貢獻(xiàn)可能會有更佳的領(lǐng)會，而本發(fā) 明的其他特征將會從接下來的詳細(xì)說明及其附圖
和申請專利范圍中變得更為清晰，也可能 在實(shí)行本發(fā)明時得知。
具體實(shí)施例方式目前所顯示的標(biāo)號用于示范實(shí)施例，并在此處以特定的用語描述之。然而，需要了 解的是此并非意欲限制本發(fā)明的范疇，本發(fā)明所述的特征、方法步驟以及材料的改變以及 進(jìn)一步的修飾、以及以本發(fā)明原則所做的額外應(yīng)用是所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者依照 本發(fā)明所揭露的內(nèi)容而能做到的，且都被視為在本發(fā)明的范疇中。而在此所用的專有名詞 的目的僅在敘述特定實(shí)施例，并非對本發(fā)明有任何的限制。定義以下是在本發(fā)明的說明及專利范圍中所出現(xiàn)的專有名詞的定義。所使用的單數(shù)型態(tài)字眼如“一”和“所述”，除非在上下文中清楚明白的指示為單 數(shù)，不然這些單數(shù)型態(tài)的先行詞也包括復(fù)數(shù)對象，因此例如一顆粒包括一個或多個這樣的 顆粒；所述流體包括一個或多個這種流體。所述的“配置(configured to)，，指有目的地挑選、排列和/或設(shè)計以完成預(yù)先決 定的功能或目的。因此，配置某物以執(zhí)行某種目的首先需要確認(rèn)目標(biāo)或目的、第二選擇和設(shè) 計以達(dá)到所述目的或目標(biāo)。因此，從制造過程所產(chǎn)生而非預(yù)先決定(即在制造前決定)的 特性，目標(biāo)或目的并不會視為由“配置”設(shè)計所產(chǎn)生。在此所使用的用語“團(tuán)聚物(Agglomerates) ”指一種微粒狀材料的不相互連接的 集合體。通常，團(tuán)聚物是一種有限量組合的材料顆粒，雖然任何尺寸的團(tuán)聚物都能符合本發(fā) 明揭露的其他態(tài)樣，但團(tuán)聚物通常具有小于約1000微米(microns)的尺寸，且更常見的是 小于約500微米(microns)的尺寸。所述的“晶圓(wafer) ”指能被化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)而拋光的物體，因此，此用語與工業(yè)上的意義相符，且能包含硅晶圓，其選擇性具有線路或電極在其中，在一些情況中通過先 前的化學(xué)蝕刻劑(chemical etchants)而達(dá)成。然而在一些態(tài)樣中，晶圓的定義可擴(kuò)張至 包括非硅基的材料，如陶瓷、硅、玻璃、石英以及金屬，其能與一 CMP拋光系統(tǒng)相容。所述的“工作面(working surface) ”指拋光工具的表面，其在拋光過程中與要被 拋光的表面接觸。通常所述工作表面包括用于拋光的粗糙結(jié)構(gòu)。通常，化學(xué)拋光劑能用于 CMP程序中，此時所述化學(xué)拋光劑通常沉積在一 CMP拋光墊的至少部分的工作表面上。所述的“滲入(impregnate)，，以及“滲入的(impregnated) ”指具有第二材料引入 其中的第一材料或這種引入的行為。例如，“石墨滲入的(graphite impregnated) ”意指 具有石墨摻合或合并其中的石墨。在一些態(tài)樣中，所述石墨可占據(jù)被摻雜的材料的空隙或 空間；在其他態(tài)樣中，所述石墨材料呈現(xiàn)分開的顆粒、線段(strand)或塊體，以連續(xù)性接觸 第一材料，且時常藉此將其完全包圍，所以形成實(shí)質(zhì)上固體的拋光墊。所藉由的方法例如但 不限制在第一材料能滲入有第二材料，例如藉由提供粉末狀的第一材料。接著所述第一材 料與第二材料(如石墨)的顆粒混合，并且熔融而形成混合物。接著所述混合物能進(jìn)一步 被加工成一 CMP拋光墊(固體或包括一定數(shù)量的空隙)，其包含第二材料(即石墨)顆粒。 這種制程的產(chǎn)物被視為石墨滲入的CMP拋光墊。再者，一石墨滲入的CMP拋光墊可具有均 勻分散而遍布所述CMP拋光墊的石墨，或可非均勻地分散。在一些態(tài)樣中，均勻的分散可依 照預(yù)先決定的圖案或設(shè)計而形成圖案，這種圖案的形成存在有沿著分開的兩個層狀結(jié)構(gòu)的 二維方向，也能是遍布所述拋光墊部份或整體厚度的三維方向。石墨可遍布整體CMP拋光 墊，但隨意地分散，除此之外，石墨可只有呈現(xiàn)在所述CMP拋光墊的工作表面，再者，石墨在 朝向所述CMP拋光墊的工作表面有較高的濃度，或有顆粒變化(gradation)的其他圖案。所述的“石墨化程度(degree of graphitization) ”指石墨的比例，其具有理論 上相隔3. 354埃(angstrom)的石墨平面(graphene plane)，因此石墨化的程度為1是指 100%的石墨具有底面的石墨平面間距(d(0002))為3. 354埃的碳原子六角形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。較 高的石墨化程度指較小的石墨平面間距。石墨化程度(G)能利用式1來計算。 G = (3. 440-d (0002)) / (3. 440-3. 354)(1)相反地，d(0002)能根據(jù)G而使用式2計算而得。d (0002) = 3. 354+0. 086 (I-G)(2)根據(jù)式1，3. 440埃是非晶碳(Lc = 50A)底面的間隔，而3. 354埃是純石墨(Lc = 1000人)的間隔，純石墨是可藉由在3000°C以一延長的時間(如12小時)燒結(jié)可石墨化的 碳。較高程度的石墨化對應(yīng)于較大的結(jié)晶尺寸，其通過底面(La)的尺寸和堆迭層(Lc)的 尺寸所表征。需注意所述尺寸參數(shù)是反比于底面的間隔。一「高度石墨化」依照所使用的 材料，但通常指石墨化的程度等于或大于約0. 8。在一些實(shí)施例中，高程度的石墨化指大于 約0. 85,0.9或甚至0. 95的石墨化程度。石墨能有廣泛的種類等級以及型態(tài)(如非晶形、結(jié)晶形和合成的石墨)。表一顯示 數(shù)種常見石墨等級的結(jié)晶特性。表一 再者，表二描述石墨的異向性性質(zhì)。表二 所述的“實(shí)質(zhì)上(substantially) ”指接近或包括100%的情形。實(shí)質(zhì)上適用于意 指雖然100%是理想的，但小的偏差是可以接受的。例如，實(shí)質(zhì)上所有粗糙結(jié)構(gòu)包括所有粗 糙結(jié)構(gòu)的群組以及所有粗糙結(jié)構(gòu)減去一相對小部份的粗糙結(jié)構(gòu)的群組。“拋光項目(Polishing event) ”指整體拋光程序分段的部份，其中單一物體經(jīng)由 CMP被拋光，因此任何CMP拋光墊的工作表面接觸要被拋光的表面以及朝向?qū)嵸|(zhì)上平行于 要被拋光的表面的方向移動的任何量的時間都被考慮在一拋光項目中。所述的“液體拋光劑(liquid polishing agent)，，指在拋光期間沿著一 CMP拋光 墊工作表面使用的液體，其包括但不限制在水、具有微粒的化學(xué)研磨漿、酸以及其組合。所述的“大約(about)”是通過提供可能比端點(diǎn)“高一些(a little above) ”或“低一些(a little below)”的數(shù)值而提供數(shù)值范圍端點(diǎn)的彈性。這里所述的多個物品、結(jié)構(gòu)元件、組成元素和/或材料，基于方便可出現(xiàn)在一般的 常見列舉中，然而這些列舉可解釋為列舉中的單一構(gòu)件單獨(dú)或個別地被定義，因此，這樣列 舉中的單一構(gòu)件不能視為任何單獨(dú)基于在一般族群中無相反表示的解釋的相同列舉中實(shí) 際上相等的其他構(gòu)件。濃度、數(shù)量以及其他數(shù)值上的資料可是以范圍的形式來加以呈現(xiàn)或表示，而需要 了解的是這種范圍形式的使用僅基于方便性以及簡潔，因此在解釋時，應(yīng)具有相當(dāng)?shù)膹椥裕?不僅包括在范圍中明確顯示出來以作為限制的數(shù)值，同時亦可包含所有個別的數(shù)值以及在 數(shù)值范圍中的次范圍，如同每一個數(shù)值以及次范圍被明確地引述出來一般。例如一個數(shù)值 范圍“約1微米到約5微米”應(yīng)所述解釋成不僅僅包括明確引述出來的大約1微米到大約5 微米，同時還包括在此指定范圍內(nèi)的每一個數(shù)值以及次范圍，因此，包含在此一數(shù)值范圍中 的每一個數(shù)值，例如2、3及4，或例如1-3、2-4以及3-5等的次范圍等。此相同原則適用在僅有引述一數(shù)值的范圍中，再者，這樣的闡明應(yīng)所述應(yīng)用在無 論是一范圍的幅度或所述的特征中。本發(fā)明如前所述，對于促進(jìn)CMP制程的需求日益增長以持續(xù)發(fā)展相關(guān)技術(shù)，本發(fā)明人發(fā) 現(xiàn)材料能依目的而設(shè)置在一 CMP拋光墊中，讓CMP拋光墊的使用會自然地侵蝕一部分的材 料，其提供所述CMP制程一或多個優(yōu)點(diǎn)。CMP拋光墊的多孔結(jié)構(gòu)能以各種不同的方式幫助CMP拋光制程，并無結(jié)合任何特 定的理論，因為沿著或接近一 CMP拋光墊的工作表面的孔洞能提供空隙，液體拋光劑或研 磨漿更能保持在所述工作表面上或沿著所述工作表面，且與所述表面被施加力量的方向 相對，其因為離心力一般出現(xiàn)在CMP拋光程序中，液態(tài)拋光劑或研磨漿的保持能促進(jìn)所述 CMP(或化學(xué)機(jī)械拋光)制程的化學(xué)部分。雖然通常在加工過程中CMP拋光墊材料的損失是拋光墊損壞或加工失敗的來源， 其因為碎片會殘留在所述CMP拋光墊的工作表面上，且會刮損要被拋光的表面(即晶圓表 面)，或者所述CMP拋光墊的任意部分會無法適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行拋光。這種刮損是無法接受的，且 會在晶圓和/或CMP拋光墊產(chǎn)生刮痕，或至少得重新加工，但此舉會產(chǎn)生較高的成本，并造 成加工時間和效率的損失。因此，多孔性的拋光墊會在使用前故意形成多孔性主體。然而， 如前所述，這種多孔性主體一般不會使CMP加工過程如想象中順利，因為很多多孔性結(jié)構(gòu) 相互連接且提供讓液體化學(xué)拋光劑可從所述CMP拋光墊的工作表面移除的方式。然而通過在此揭露所述CMP拋光墊的使用以及相關(guān)方法，孔洞能原位(in-situ) 產(chǎn)生在CMP拋光墊中，其能在一拋光項目或流程中產(chǎn)生，且所產(chǎn)生的孔洞能選擇性地分開， 其中液體可被保持而防止液體從所述拋光墊中溢出。相信在加工條件下這種孔洞或間隙的 形成能提供CMP拋光墊加工程序以及CMP拋光程序額外的優(yōu)點(diǎn)。再者，依據(jù)孔洞的深度以 及所述CMP拋光墊的組成，保持在孔洞中的液體會因為所述CMP拋光墊的工作表面與晶圓 接觸所產(chǎn)生的壓力的緣故而施力于所述工作表面。在CMP拋光項目中于一 CMP拋光墊中原位產(chǎn)生孔洞的方法包括在第一材料中滲入 第二材料以形成一 CMP拋光墊，各材料對于摩擦侵蝕具有抵抗能力(簡單來說，第一材料具 有抵抗摩擦侵蝕的第一抵抗能力，而第二材料具有抵抗摩擦侵蝕的第二抵抗能力)。抵抗摩擦侵蝕的第二抵抗能力小于第一材料的第一抵抗能力，因此，材料的組合形成具有兩種不 同摩擦侵蝕差異的CMP拋光墊。所述方法尚包括使所述CMP拋光墊的工作表面接觸要被拋 光的表面，如一晶圓的表面，第二材料能在藉由拋光墊抵掣所述晶圓的拋光程序中被摩擦 性侵蝕，因此，所述第二材料能因著從所述CMP拋光程序中產(chǎn)生的摩擦力而以比第一材料 快的速率被侵蝕，因此有效率地在第二材料侵蝕時于第一材料中鑿開孔洞。因此，所述第二 材料能用來保持在第一材料中的孔洞尺寸以及位置。在一些情形中，在一 CMP拋光墊中呈現(xiàn)第二材料具有比第一材料的第一抵抗能力 低的摩擦侵蝕抵抗能力(甚至在拋光過程中有極少或沒有侵蝕產(chǎn)生)有助于所述CMP拋光 墊，因為孔洞除了提供貯存液體拋光溶液的位置之外，還能在拋光時讓在第二材料周圍的 粗糙結(jié)構(gòu)的接觸壓力增加且沒有不良影響。雖然并非必須的，但是具有較低摩擦侵蝕抵抗 能力的材料(較軟的材料)能減少所述第二材料所在位置的接觸壓力，與粗糙結(jié)構(gòu)由孔洞 圍繞的情形相似。使用較軟的材料(如石墨)的結(jié)果(yielding)，由于壓縮或滑動的緣故 而需要所述CMP拋光墊接近的粗糙結(jié)構(gòu)來支撐拋光過程較大的受力負(fù)荷，因此壓力會較集 中在粗糙結(jié)構(gòu)上，這種集中的情形使得研磨顆粒座落(perch)在所述等粗糙結(jié)構(gòu)上，而較 猛烈地壓掣所述晶圓。根據(jù)普列斯頓方程式(Prestone equation)，材料的移除速率直接與 接觸壓力成比例，因此，較軟材料的出現(xiàn)有效地增加所述等粗糙結(jié)構(gòu)的接觸壓力，而產(chǎn)生更 快或更高的移除速率。以此方式，第二材料可形成有用的孔洞。然而，當(dāng)?shù)诙牧陷^軟和/或形成有用的孔洞時，過多的第二材料不利于或至少 降低所述CMP拋光墊的效率，這種過多的情形(如在像石墨過量的時候)有可能導(dǎo)致所述 晶圓在拋光墊上因為潤滑的緣故而滑動(gliding)而非拋光，或減少拋光。所以，第一材料 與第二材料的濃度以及相對量會被最適化，而促進(jìn)和/或加快移除速率。在一態(tài)樣中，這種 最適化能包括所述CMP拋光墊的使用壽命中的一般濃度最適化，因此使得第二材料能積極 侵蝕。在一態(tài)樣中，第二材料片越細(xì)(如小于約20微米(micron)或約5微米至15微米， 或約10微米)，最適化所需的體積比例就越小。再者，最適化能考慮第一材料的相對柔軟 性，其中較軟的第一材料最適于存在有較低的第二材料濃度。藉由調(diào)整所述CMP拋光墊的粗糙結(jié)構(gòu)的接觸壓力，所需用來破碎或損壞晶圓的壓 力(如藉由刮蝕或破碎積體電路(IC)層的銅或氧化物)會減少；換句話說，一 CMP拋光墊 的粗糙結(jié)構(gòu)會遭受不均勻的力量分布，例如可能受到如不均勻粗糙結(jié)構(gòu)、粗糙度形狀和方 向等影響。遭受較大力量或接觸那些從所述CMP拋光墊的工作表面突出的結(jié)構(gòu)的CMP拋光 墊粗糙度或區(qū)域會容易損壞(即破碎或損壞，而且依序在拋光程序中損壞一晶圓或在拋光 一部分晶圓時失敗)，或可能刮蝕一晶圓。在這種情形中，包括第二材料的CMP拋光墊可有 效地幫助所述CMP拋光墊重新分配來自個別粗糙結(jié)構(gòu)的力量，以防止這種損害和/或刮蝕。因此，一些材料組合物可包括較多吸濕性的(hydroscopic)第二材料，其相對于 第一材料的性質(zhì)而言。在這種情形中，所述第二材料可被配置為有效保持液體拋光溶液在 所述CMP拋光墊的工作表面的某些區(qū)域、或排列于所述CMP拋光墊的工作表面上，或接近所 述CMP拋光墊的工作表面。所述CMP拋光墊的第二材料在拋光項目中被摩擦侵蝕，這種侵蝕不會溶解第二材 料，但會與侵蝕的清楚涵義(實(shí)質(zhì)上固體物件會被移除)一致。然而需要了解的是，選擇性 地且在一態(tài)樣中，一部分的第二材料在摩擦侵蝕過程之后/或之中可溶解于一液體拋光劑中。所述第二材料通過一或多個拋光項目而摩擦性地侵蝕，以產(chǎn)生有替換數(shù)量 (displaced amounts)的第二材料，并在CMP拋光墊的表面產(chǎn)生有效的孔洞或空隙。在一態(tài) 樣中，此侵蝕實(shí)質(zhì)上延著所述CMP拋光墊的工作表面產(chǎn)生，這種侵蝕形成孔洞或空隙，其有 助于所述CMP拋光墊的工作表面保持液體拋光劑，如同一聚氨酯拋光墊中既有的孔洞的功 能。在所述CMP拋光墊中能使用各種材料。所述第一材料需要適合使用在一 CMP拋光 墊，而所述第二材料需要抵抗摩擦侵蝕且小于所述第一材料的第一抵抗能力的抵抗能力， 并且需要能滲入所述第一材料中?？蛇x的是一 CMP拋光墊能包括額外的添加物，分布遍及 于所述拋光墊的主體和/或集中在所述拋光墊的某些區(qū)域或在限定的部份。在一態(tài)樣中， 這種CMP拋光墊能為或包括一固體基材，其在用于拋光之前實(shí)質(zhì)上并無孔洞；在另一態(tài)樣 中，一 CMP拋光墊在主體中包括很多空隙和/或接近所述工作表面，兩者都能自然產(chǎn)生和/ 或加工形成空隙。在一態(tài)樣中，各種聚合物能包含于所述CMP拋光墊中做為第一或第二材料 之一或二者。這種聚合物可選地包括交聯(lián)聚合物。非限制性的范例包括生物聚合物 (biopolymers)、導(dǎo)電性聚合物(conductive polymers)、含氟聚合物(fluoropolymers) > 無機(jī)聚合物(inorganic polymers)、酚醛樹脂(phenolic resins)、聚酸酐 (polyanhydrides)、橡膠(rubbers)、含硅樹脂(silicones)、聚烯烴(polyolefins)、熱 塑性塑膠(thermoplasticresins)、可硬化的樹脂(curable resins)以及其混合物和 組合物。再者，可用的聚合物額外非限制性的范例包括聚氨酯(polyurethane)、聚酰胺 (polyamides)、聚亞酉先胺(polyimides)、尼龍高分子(nylon polymer)、聚酉旨(polyester)、 含二烯的聚合物(dienecontaining polymers)、丙烯酸樹脂(acrylic polymers)、聚乙 烯樹脂(polyethylene)、聚丙烯樹脂(polypropylene)、聚苯乙烯(polystyrene)、聚對 苯二甲酸乙二醇酉旨(polyethylene ter 印 hthalate)、聚氣乙煉(polyvinylchloride) > 聚碳酸酯(polycarbonate)、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(acrylonitrile butadiene styrene)、聚偏二 氯乙烯(polyvinyldiene chloride)、聚四氟乙烯樹月旨 (polytetrafluoroethylene)、聚甲基丙烯酸甲酉旨(polymethyl methacrylate)、聚乙炔 (polyacetylene)、三兀乙丙檢膠(ethylene-propylene-diene-methylene)及其組合物。 在一實(shí)施例中，所述CMP拋光墊的第一材料包括聚氨酯。在另一實(shí)施例中，所述CMP拋光墊 的第一材料以及所述CMP拋光墊的第二材料能為不同的聚合物。在一態(tài)樣中，一聚合材料 能用于形成所述CMP拋光墊，其能更容易地形成CMP拋光墊想要的形狀。所述第一材料和/或第二材料能選自于非聚合物材料，如陶瓷和金屬。在材 料非限制性的范例中，可用于所述CMP拋光墊的任一材料或一選擇性添加物的材料包 括碳的同素異構(gòu)物(如石墨和鉆石)、碳化硼(boron carbide)、立方氮化硼(cubic boronnitride)、石槽石(garnet)、二氧化娃(silica)、氧化鋪(ceria)、氧化招(alumina)、 ,告(zircon)、氧化錯(zirconia)、氧化鈦(titania)、氧化猛(manganese oxide)、氧化 銅(copperoxide)、氧化鐵(iron oxide)、氧化銀(nickel oxide)、碳化娃(silicon carbide)、氮化娃(silicon nitride)、氧化錫(tin oxide)、碳化鐵(titanium carbide)、 氮化鈦(titanium nitride)、碳化鎢(tungsten carbide)、氧化釔(yttria)、招(Al)、銅(Cu)、鋅(Zn)、鎵(Ga)、銦(In)、錫(Sn)、鍺(Ge)、鉛(Pb)、鉈(Tl)、鎘(Cd)、銀(Ag)、金 (Au)、鎳(Ni)、鈀(Pd)、鉬(Pt)、鈷(Co)、鐵(Fe)、錳(Mn)、鎢(W)、鉬(Mo)、鉻(Cr)、鉭(Ta)、 鈮(Nb)、釩(V)、鍶(Sr)、鈦(Ti)、硅(Si)以及其組合。其它材料也能用于形成配置為原位 形成孔洞的一 CMP拋光墊。再者，那些列舉可能作為第一和/或第二材料的這種材料能作為可選的添加物， 可使用多于一種的添加物，且其選擇和涵蓋范圍可包含于所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者 所了解的范圍中?？砂@種添加物以修飾基材的性質(zhì)；可包含所述等添加物以改變固體 基材的傳導(dǎo)或機(jī)械拋光性質(zhì)。如在此所述，所述CMP拋光墊可選擇性地包含研磨顆粒，這種研磨顆粒能選擇性 地由以下物質(zhì)組成或包含以下物質(zhì)陶瓷顆粒、超研磨顆粒、奈米研磨顆粒、奈米超研磨顆 粒以及其組合物或混合物。超研磨顆粒非限制性的范例包括鉆石以及立方氮化硼。陶瓷 顆粒非限制性的范例包括氧化鋁和氧化硅顆粒。研磨顆粒的添加伴隨任何添加物加入所 述CMP拋光墊材料，其能依照于所屬技術(shù)領(lǐng)域中所知的方法進(jìn)行，可包括但不限制在預(yù)涂 布(pre-coating)以及交聯(lián)劑的使用。當(dāng)在所述CMP拋光墊中包含研磨顆粒時，液體拋光 劑可選擇性地由水組成。除此之外或者可替換的是研磨顆粒包含于所述液體拋光劑中。再 者，除了研磨顆粒之外或者可替換的是利用碳奈米管(CNT)，其能被包含在CMP拋光墊的組 成中。CNT的分布能依照想要的方法分布、呈現(xiàn)任何圖案排列或無圖案排列，當(dāng)拋光晶圓上 的軟性銅或多孔性介電材料時特別需要包含有CNT。如所述的，在一態(tài)樣中，第一材料、第二材料或可選性的添加物包含碳的同素異構(gòu) 物或由碳的同素異構(gòu)物所組成。碳的同素異構(gòu)物顯示各種材料的性質(zhì)，且特別顯示摩擦侵 蝕的抵抗能力的寬廣范圍，因此，碳的同素異構(gòu)物的選擇根據(jù)各種因素，且這種選擇是于所 屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者所能知悉的范圍。能用于本發(fā)明的碳的同素異構(gòu)物的非限制 性的范例包括(任何石墨化程度的)石墨、非晶碳、鉆石、富勒烯(fullerenes)、碳奈米管、 團(tuán)胃的 filfl^H干(nanorod)(glassycarbon)、石(carbon nanoform) > 藍(lán)絲黛爾石(lonsdaleite)、趙石墨(chaoite)以及其組合物。除此之外，其他型態(tài)的碳 可用于本發(fā)明中，非限制性的范例包括石墨粉末、石墨片、石墨纖維、任何形式的純碳、碳纖 維、碳粉末、碳黑。有可能第一和第二材料二者選自于不同的碳的同素異構(gòu)物。在一態(tài)樣中，石墨能用以作為第二材料，所述石墨為任何能夠滲入或分散于第一 材料中的形態(tài)以形成一 CMP拋光墊，例如但不限制在顆粒、厚片(chunk)、片體以及其組合， 以及接近任何其它具有特別或預(yù)先決定的形狀的分離團(tuán)塊(mass)。在一實(shí)施例中，至少 部份或?qū)嵸|(zhì)上全部的石墨是具有高度石墨化程度的石墨，具有高度石墨化程度的石墨是一 種軟性材料，對于摩擦侵蝕具有相對低的抵抗能力，其呈惰性且具防酸性，這種型態(tài)的石墨 通常對于使用在CMP拋光制程中的化學(xué)物質(zhì)以及材料具有化學(xué)韌性(resilient)。在一態(tài) 樣中，所述石墨的石墨化程度能大于約0. 80 ；在另一態(tài)樣中，所述石墨的石墨化程度為約 0. 90或甚至大于約0. 95。再者，石墨不會粘附銅或氧化物，其在CMP拋光制程中常常呈現(xiàn) 于晶圓上的材料。因此，能從一晶圓上清除石墨而使其最小化至不存在的狀態(tài)。除此之外， 由于石墨通常為化學(xué)惰性，所以石墨不會侵蝕晶圓的積體電路(IC)。在一態(tài)樣中，一 CMP拋光墊修整器能在原位使用時或預(yù)先修整步驟中于所述CMP 拋光墊上形成粗糙結(jié)構(gòu)，同樣地，在所述CMP拋光墊實(shí)施在預(yù)先修整技術(shù)中能使用其他工具或機(jī)械裝置于所述CMP拋光墊上形成粗糙結(jié)構(gòu)。在很多情況中，所述拋光墊的結(jié)構(gòu) (texture)受到處理的參數(shù)以及施加于其上的研磨漿的保持度所支配。例如，具有微細(xì)結(jié) 構(gòu)的拋光墊最好濕潤(即結(jié)合以及支撐或甚至吸收)研磨漿，且由于較大接觸和/或表面 面積(即較密集的粗糙度)所產(chǎn)生的較大的毛細(xì)作用力而具有較小接觸角度、能較快速且 均勻?qū)⒀心{分布于所述拋光墊表面。在所述拋光墊藉由機(jī)械處理后的鉆石盤(machined diamond disk)而相較于硬焊鉆石盤的修整會產(chǎn)生這種微細(xì)的結(jié)構(gòu)。再者，石墨和其他相 似添加物的合并能用于進(jìn)一步增進(jìn)其差異，且因此促進(jìn)液體研磨漿在所述拋光墊上的保持 度、分散度、出料度(disbursement)以及濕潤度。事實(shí)上在很多情形中，水滴在CMP拋光 墊上的接觸角顯示所述含有石墨的拋光墊比其他未含有石墨的拋光墊更容易結(jié)合且吸收 (即濕潤)水以及其他水狀(aqueous)液體。相信包含在CMP拋光墊中的石墨的這種性質(zhì) 是因為石墨在分子程度中能與水結(jié)合且有交互作用(濕潤)的能力；換句話說，在拋光墊中 的石墨使得所述拋光墊的親水性多于疏水性。相反地，大多數(shù)用于制造CMP拋光墊的聚合 物通常提供一種比較疏水的產(chǎn)品，其以各種不同程度排斥水性基底的研磨漿，所以會使得 研磨漿在使用時流失，因此，本發(fā)明的CMP拋光墊提供液體拋光材料以及研磨漿(特別是水 性基底的材料)因其石墨含量以及因其表面結(jié)構(gòu)所提供的接觸角而有更佳的濕潤性作為 明顯區(qū)分的優(yōu)點(diǎn)。在拋光操作時晶圓和所述CMP拋光墊之間的接觸時間事實(shí)上相當(dāng)短，這是因為在 過程中兩物體的相對速度很快，在接觸點(diǎn)的研磨漿能在拋光時被移除。然而，這些接觸點(diǎn)仍 位于高處，且之后在這些點(diǎn)在沒有研磨漿的情形下進(jìn)行拋光，而產(chǎn)生區(qū)域性且最終成為總 體性的顯著熱量。然而，當(dāng)石墨顆粒包含在所述CMP拋光墊中，研磨漿較能被保持，且能在 拋光時遷移而覆蓋所述接觸點(diǎn)，所以石墨促進(jìn)所述CMP拋光墊無論是一般性的或是區(qū)域性 的保持研磨漿的能力。石墨的潤滑效果也作為避免僅與接觸點(diǎn)接觸時所產(chǎn)生的熱。如前所 述，所述被侵蝕的石墨留下孔洞，而能增加粗糙結(jié)構(gòu)附近的接觸壓力，且能提供研磨漿的貯 存之處。在一些方面，由于晃動(dangling，即不成對)的電子出現(xiàn)在石墨平面上，所以石 墨能夠吸收并且保持顯著量的水，且在晶界特別有活性，所述等石墨能輕易地吸收幾乎任 何的自由基。用于本發(fā)明的石墨是高度純化，通常是通過氯氣所達(dá)成，在所述石墨表面的 氯端(termination)能增加石墨的疏水性，因此更容易分散于CMP聚合物介質(zhì)中(如聚氨 酯)，若分散沒有效率，則能在氫氣氣氛下加熱石墨(如加熱到約800°C約1000°C )以形成 疏水的氫端。若使用氟終止所述表面，則C-F鍵結(jié)的性質(zhì)能使得石墨更具疏水性；另外，若 包括氮、氧或氫氧鍵，則石墨將會是親水性。在多數(shù)情形中，石墨同時具有疏水性的氫、氟、 氯、甲基端以及親水的氮、氧、氫氧、氨、硫和亞硫酸端。能使用很多這種變化以及加工程序 以更有效地混合且放置石墨以及各種聚合物材料作為所述拋光墊制造程序中的計劃步驟 (planned step)，且能部分受到所用的聚合物材料的性質(zhì)所支配。在一非限制性的范例中，所述第一材料是由聚氨酯所組成，所述第二材料由石墨 所組成，因此所述聚氨酯材料內(nèi)能滲入石墨以形成一 CMP拋光墊。所述石墨能以任何在拋 光加工中為摩擦侵蝕所配置的型態(tài)在所述CMP拋光墊中形成有效的孔洞或空隙。非限制性 的范例包括石墨顆粒和/或團(tuán)聚物。如在此所述，所述CMP拋光墊選擇性地包括各種添加 物，包括研磨顆粒。所述CMP拋光墊的工作表面能接觸要被拋光的晶圓。所述方法能額外包
12含引入一化學(xué)拋光劑到至少部份的工作表面上，且在藉由所述CMP拋光墊抵掣于晶圓所執(zhí) 行的拋光加工時摩擦侵蝕所述石墨，這種侵蝕能足以在所述CMP拋光墊中形成有效孔洞。當(dāng)以石墨作為第二材料的情形中，所述第二材料是配置為在侵蝕過程中提供CMP 拋光制程一或多個額外的優(yōu)點(diǎn)，例如所述第二材料能配置作為在加工過程的侵蝕過程中的 潤滑劑，潤滑作用能幫助拋光效率且不會產(chǎn)生對晶圓的損害。通常，液體拋光劑在所述CMP 拋光制程中除了化學(xué)拋光效果外還提供潤滑效果。藉由拋光項目或制程中使用能夠提供潤 滑效果的第二材料在所述CMP拋光墊的工作表面上，液體拋光劑的用量就能降低，或者無 須依據(jù)對于液體拋光劑的需要量而局限含量以對一 CMP拋光墊的工作表面提供單獨(dú)的潤 滑效果。能提供潤滑效果的材料非限制性的范例包括石墨和銀。在一特定的實(shí)施例中，在 一 CMP拋光項目中潤滑一 CMP拋光墊和/或晶圓的方法包括在具有抵抗摩擦侵蝕的第一抵 抗能力的第一材料中滲入具有抵抗摩擦侵蝕且小于第一材料的第一抵抗能力的第二抵抗 能力的第二材料，以形成包含具有兩種不同摩擦侵蝕抵抗能力的材料的CMP拋光墊，所述 的第二材料配置為在侵蝕過程中作為潤滑劑。所述方法進(jìn)一步包含將所述CMP拋光墊的一 工作表面接觸一要被拋光的晶圓，且在拋光過程中藉由讓所述拋光墊抵掣于所述晶圓而摩 擦侵蝕所述第二材料，所述第二材料會遷移至或保持在所述CMP拋光墊的工作表面上，且 作為潤滑劑。在另一例子中，所述第二材料能配置作為在侵蝕過程中的冷卻劑，石墨是第二材 料非限制性的范例，其能配置作為在侵蝕過程中的冷卻劑。石墨的特性能依照石墨化的程 度而有所不同，例如較差石墨化程度的石墨不具有很好的導(dǎo)熱效果，而當(dāng)石墨具有高石墨 化程度時作為有效的散熱體。石墨的熱導(dǎo)性通常比沿著石墨平面的銅金屬更好；相反地， 垂直于石墨平面的石墨的熱導(dǎo)性相當(dāng)于絕熱材料。因著石墨的特性，所述石墨平面容易 在壓力下移動(shuffle)，因此通常熱不會累積。石墨的導(dǎo)熱性能藉由包括在石墨中嵌合 (intercalate)原子而改變，嵌合原子能增加石墨跨過石墨平面的傳導(dǎo)性。例如外來原子 (如非碳)會設(shè)置在石墨平面之間并使其膨脹，任何增加傳導(dǎo)性的外來原子都能使用，特別 是硫原子、磷原子、氮原子、氧原子、金屬離子以及其原子的混合物，嵌合石墨非限制性的例 子為將石墨于硝酸中煮沸(boil)，藉由這樣做，氮和氧能嵌合石墨平面中，因此使得石墨在 石墨平面中比沒有嵌合的石墨為更好的導(dǎo)體。如上所述，當(dāng)石墨包含嵌合的原子時，其傾向 于膨脹(swell)。在這種情形中，石墨平面能有更大的間距，且仍然視為高度石墨化。雖然石墨常用于這里很多的實(shí)施例中，但必須注意本發(fā)明揭露的CMP拋光墊以及 方法并不局限于石墨，任何能夠有在此所述的功能的材料都能有效地使用。額外非限制性 的材料包括硫化鉬(MoS2)，其在侵蝕過程之中提供潤滑的效果，以及滑石(talc)，其也能 提供潤滑的作用，雖然潤滑的效果至少部份依據(jù)顆粒的尺寸，其是一適當(dāng)?shù)某叽绾?或均 勻的尺寸(如10微米)。當(dāng)拋光程序傾向產(chǎn)生大量由摩擦而生的熱時，自然會關(guān)心相關(guān)材料的品質(zhì)以及可 能的傷害。特別的是，由CMP拋光產(chǎn)生的熱不會損害晶圓的材料，且在加工過程中所產(chǎn)生 的熱也不會被要被損害的CMP拋光墊(如像是聚氨酯的高分子)的材料所接受。很多高 分子傾向于在高溫下熔融，CMP拋光傾向在CMP拋光墊對晶圓的接觸點(diǎn)上產(chǎn)生熱點(diǎn)(hot spots)，因此，拋光參數(shù)必須對在加工時產(chǎn)生的熱量負(fù)責(zé)，特別是在接觸點(diǎn)，且拋光參數(shù)被 選擇和/或被偵測以避免過熱。使用第二材料配置為保持在工作表面上且在侵蝕過程中作為潤滑劑能減少拋光制程中熱相關(guān)的缺陷產(chǎn)生，且能有更大范圍的參數(shù)用于拋光，且不會 有過熱的情形。石墨是第二材料的非限制性的例子，其可配置為在侵蝕過程中提供冷卻劑 的效果。有很多將第二材料滲入或放置在第一材料中的配置，第二材料可均勻的 (homogeneous)遍及所述第一材料，且均勻地遍及CMP的部份區(qū)域，僅出現(xiàn)在某些區(qū)域中， 特別是集中在某些點(diǎn)，沿著所述CMP拋光墊的軸線或遍及CMP拋光墊而有一致的間隔，或有 任何其它預(yù)先決定或事先選擇的配置或覺得適合的、有用的或有益的圖案。第二材料的位 置以及數(shù)量只要足夠在磨擦侵蝕過程中于CMP拋光墊內(nèi)形成孔洞，特定的配置會依據(jù)所用 以制造所述CMP拋光墊的材料、想要的有效孔洞性、想要的孔洞侵蝕率、要被拋光的材料、 使用的預(yù)計參數(shù)、其他拋光墊特征(承載電偏壓的能力)等而有所不同，且能為所屬技術(shù)領(lǐng) 域中具有通常知識者所熟知。所述第二材料會以任何于本領(lǐng)域所熟知的方法滲入第一材料 中，同樣地，材料的選擇可根據(jù)參數(shù)的不同而有所不同，包括如相對顆粒密度、用以形成所 述CMP拋光墊以及所述CMP拋光墊所使用的材料的容易性(ease)、成本等。在一實(shí)施例中，所述第二材料可均勻地分散在所述CMP拋光墊和/或均勻地分散 于所述第一材料，所述第二材料也可集中至工作表面。在一實(shí)施中，所述第二材料可呈現(xiàn)于 所述CMP拋光墊的表面。在另一態(tài)樣中，所述第二材料可在所述工作表面上有一致的間隔。 在配置為被過度(over time)修整以形成新的或變尖銳的表面粗糙度的CMP拋光墊中，所 述第二材料能均勻地分布且遍及所述CMP拋光墊所使用的預(yù)先考慮的深度中，使得在修整 時形成的各工作表面包括沿著工作表面且有實(shí)質(zhì)上相似的量和/或分布的第二材料。形成具有第一和第二材料的CMP拋光墊特別關(guān)心所述第一材料和所述第二材料 的交互作用以及減緩分散。因此，選擇具有相似密度的第一與第二材料是合適的。在一非 限制性的范例中，石墨以及聚合物材料(如聚氨酯)的種類具有相似的密度，因此由于相似 密度以及相似化學(xué)性質(zhì)的緣故，在與其他如錫的其他材料比較之下，石墨能較均勻地分散 在如聚合物的材料中，這種論據(jù)能適用于選擇其他第一和第二材料。所述第二材料應(yīng)能滲入第一材料中，除此之外，所述第二材料應(yīng)配置為能在磨擦 侵蝕過程中形成孔洞，以微粒型態(tài)和/或團(tuán)聚物存在的第二材料特別適合這種使用。在一 態(tài)樣中，所述第二材料微粒為奈米尺寸。在另一態(tài)樣中，所述第二材料的顆粒是微米或更大 的等級。在一特定的實(shí)施例中，顆粒或團(tuán)聚物的尺寸能從約1至約100微米(microns)。所述第一材料和所述第二材料以及可選的添加物是以能提供有顯著品質(zhì)的范圍 而呈現(xiàn)于所述CMP拋光墊中，特別是第二材料滲入于第一材料中。在一態(tài)樣中，所述第一材 料為所述CMP拋光墊中的主要材料，在其中所述材料占所述CMP拋光墊中最高的濃度。在 一態(tài)樣中，所述第一材料于所述CMP拋光墊的量從約50vol %至約99. 9vol %。相反地，所 述第二材料能以任何濃度呈現(xiàn)，以配合摩擦侵蝕而適當(dāng)?shù)嘏渲盟霾牧?。在一特定的?shí)施 例中，所述第二材料呈現(xiàn)從約0. Ivol%至約49. 9vol%的量；在另一實(shí)施例中，所述第二材 料所呈現(xiàn)的量小于約30vol %,20vol %、IOvol %或5vol %。當(dāng)所述第二材料是一導(dǎo)電性材 料，所述CMP拋光墊可作為電化學(xué)機(jī)械拋光(ECMP)或電學(xué)CMP。在這種情形中，所述第二材 料應(yīng)所述以一足夠使所述CMP拋光墊承載電偏壓呈現(xiàn)在CMP拋光墊中；或者，導(dǎo)電材料可用 于做為所述第二材料，且可依據(jù)含量、添加物和/或定位而配置，而不讓所述CMP拋光墊承 載電偏壓。在這種實(shí)施例中，當(dāng)具有導(dǎo)電特性的第二材料為石墨時呈現(xiàn)小于約30vol%的量。在又一實(shí)施例中，石墨能呈現(xiàn)小于約20vol%或小于約10vol%的量。在各情形中，能 配置石墨(包括選擇石墨化程度、在所述第一材料中的位置與散布狀況以及在所述CMP拋 光墊整體中的位置與散布狀況)以約束或限制電流通路(networking)，因此限制或防止所 述拋光墊導(dǎo)電。如上所述，添加物能出現(xiàn)在CMP拋光墊中，添加物有很多原因而能用于CMP拋光墊 中，這種添加物能根據(jù)特定的添加物以及添加的目的而呈現(xiàn)任何含量，其對于所屬技術(shù)領(lǐng) 域中具有通常知識者是熟知的技術(shù)。在一特定的實(shí)施例中，添加物可包含在所述CMP拋光 墊中且呈現(xiàn)從約0. lvol%至約50vol%的含量。在另一實(shí)施例中，復(fù)數(shù)添加物能包含在所 述CMP拋光墊中。各種形成包含具有第二材料滲入其中的第一材料的CMP拋光墊的方法是于所屬 技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者所熟知的?？赡苁翘貏e有用的方法，其中均勻的分散狀況是 合適的，其可要求第二材料均勻分布在承載基質(zhì)(包含第一材料或?qū)嵸|(zhì)上由第一材料所組 成)中。在一些情形中，加工其中一種或二種材料和/或使用添加物對于形成想要的CMP 拋光墊是有幫助的，這種加工能潤濕所述拋光墊材料，在一非限制限的范例中，石墨或其他 材料在將顆粒分散在聚氨酯中之前能被加工以使得石墨顆粒的表面為疏水性(如具有氫 端或氯端)，以促進(jìn)石墨在聚氨酯中的整體分散性。疏水的石墨以及其他材料(如從氫化而 來)通常會在氧化物介質(zhì)中抵抗分散，然而，卻相對容易分散于有機(jī)材料中。通常，能通過 加熱(如高達(dá)約IOOiTC )第二材料粉末(如石墨)且在部份真空且含有氫氣的環(huán)境下而氫 化。氫化也能通過移除氧和氮而純化第二材料(如石墨)。例如若以氟加工石墨，其會更疏 水且石墨的侵蝕會更明顯；另一方面，若石墨在酸(如硫化氫或硝酸)中煮沸，所述表面會 吸收硫、氮和/或氧而使得石墨為親水性。在這種情況中，只有水基介質(zhì)能相對容易地分散 石墨。再者，這種CMP拋光墊實(shí)質(zhì)上為固體，如實(shí)質(zhì)上在CMP拋光墊中不具有空隙或可包括 孔洞。當(dāng)提供技術(shù)和相關(guān)方法時，顆粒的分布能類似于第二材料在第一材料中的圖案放置。為了在加工時提供幫助，液體拋光劑可加入所述CMP拋光墊的工作表面，所述液 體拋光既可包括電解質(zhì)。在一配置中，所述CMP拋光墊的工作表面可完全或部分浸入一 液體拋光劑中，可使用的電解質(zhì)非限制性的范例包括硫酸、磷酸、胺基酸、有機(jī)胺、苯二甲酸 (phthalic acid)、有豐幾石炭酸(organic carbolic acid)、口比 F 甲酸(picolinic acid)及 其組合物。在一態(tài)樣中，所述液體拋光劑實(shí)質(zhì)上由水組成。例如，在一實(shí)施例中，較佳的液 體拋光劑之中具有滲入所述CMP拋光墊中的研磨顆粒(如研磨物、超研磨物、奈米研磨物、 鉆石等，及其混合物)?？蛇x的是，研磨顆?？杀话ㄔ谒鲆后w拋光劑中。部分材料的選 擇有關(guān)配置為摩擦侵蝕的第二材料，則預(yù)先準(zhǔn)備的液體拋光劑或者沒有液體拋光劑皆可被 考慮。再者，所述液體拋光劑可被選擇且提供給所述CMP拋光墊的工作表面，以增加或減少 第二材料摩擦侵蝕的速率。通過所述方法制造的拋光工具除了用作CMP拋光墊之外還可具有很多及各種使 用，因此，依照所揭露的方法邏輯所制造的工具的使用范圍并不局限在特定工作件或拋光 操作中，但這種范圍可包括這些工具和技術(shù)能發(fā)揮作用的任何型態(tài)的拋光或摩擦程序。 工作件的范例可包括但不限制在晶圓、LEDs、激光二極管、鏡子、鏡片、記憶儲存裝置表面 (memory storage surfaces)、集成電路或任何其他具有導(dǎo)電性質(zhì)的結(jié)構(gòu)和/或介電結(jié)構(gòu)、 石英、玻璃、金屬、半導(dǎo)體等。除此之外，拋光更詳細(xì)的范圍能依照被拋光的材料以及這種材
15料所要的應(yīng)用而有所不同。所述第二材料和/或CMP加工系統(tǒng)能配置為第二材料以想要的速率侵蝕，這種速 率通常是指定的(即緩慢的侵蝕、快速的侵蝕)，且能被數(shù)量化、或能依照相似不具有第二 材料的CMP拋光墊所界定。雖然本發(fā)明的系統(tǒng)以及方法能使用任何侵蝕速率，但在一態(tài) 樣中，當(dāng)與不具有第二材料的CMP拋光墊比較時，所述第二材料能配置為在平均壽命的前 1/10時侵蝕；在另一實(shí)施例中，當(dāng)與不具有第二材料的CMP拋光墊比較時，所述第二材料可 配置為在平均壽命的前1/2時一致或不一致的侵蝕。再者，在一實(shí)施例中，所述第二材料能 在CMP拋光條件為比第一材料快約1至約100倍的速率下侵蝕；在又一態(tài)樣中，所述第二材 料能在CMP拋光條件為比第一材料快約2至約50倍的速率下侵蝕在另一實(shí)施例中，所述第 二材料能在CMP拋光條件為比第一材料快約5倍或等于約5倍的速率下侵蝕；在又一實(shí)施 例中，所述第二材料能在CMP拋光條件為比第一材料快約10倍的速率下侵蝕。這種CMP拋 光條件能夠依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)CMP拋光條件(包括液體拋光劑)或依照預(yù)先準(zhǔn)備的CMP拋光條件之 一或二者而調(diào)整。通過使用在此揭露的CMP拋光墊以及相關(guān)方法能改善CMP制程，孔洞能原位形成， 而提供保持化學(xué)拋光劑的功能，以改善拋光制程，所述多個孔洞是分散的且通常阻擋化學(xué) 拋光劑通過所述CMP拋光墊的損失。取代的材料能對CMP制程提供額外的優(yōu)點(diǎn)，如潤滑以 及冷卻的效果。除此之外，本發(fā)明所形成的CMP拋光墊能減少每次制程的差異性，且與目前 的CMP拋光墊具有更一致的孔洞尺寸和孔洞位置。當(dāng)然，需要了解的是以上所述的排列皆僅是在描述本發(fā)明原則的應(yīng)用，許多改變 及不同的排列亦可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下被于本領(lǐng)域具通常知識者所 設(shè)想出來，而申請范圍也涵蓋上述的改變和排列。因此，盡管本發(fā)明被特定及詳述地描述呈 上述最實(shí)用和最佳實(shí)施例，于本領(lǐng)域具通常知識者可在不偏離本發(fā)明的原則和觀點(diǎn)的情況 下做許多如尺寸、材料、形狀、樣式、功能、操作方法、組裝和使用等變動。
權(quán)利要求
一種在CMP拋光項目中于CMP拋光墊中原位產(chǎn)生孔洞的方法，其特征在于，包括在具有抵抗摩擦侵蝕的第一抵抗能力的第一材料中滲入具有抵抗摩擦侵蝕且小于第一材料的第一抵抗能力的第二抵抗能力的第二材料，以形成包含具有兩種不同摩擦侵蝕抵抗能力的材料的CMP拋光墊；使所述CMP拋光墊的一工作表面接觸要被拋光的晶圓；以及當(dāng)使拋光墊接觸晶圓而進(jìn)行拋光程序時，摩擦性侵蝕所述第二材料。
2.如權(quán)利要求1所述的在CMP拋光項目中于CMP拋光墊中原位產(chǎn)生孔洞的方法，其特 征在于，所述第一材料和所述第二材料兩者都為聚合材料。
3.如權(quán)利要求1所述的在CMP拋光項目中于CMP拋光墊中原位產(chǎn)生孔洞的方法，其特 征在于，所述第一材料為聚合材料，而所述第二材料為非聚合材料。
4.如權(quán)利要求1所述的在CMP拋光項目中于CMP拋光墊中原位產(chǎn)生孔洞的方法，其特 征在于，所述第一材料為聚氨酯材料，而所述第二材料為碳材料。
5.如權(quán)利要求4所述的在CMP拋光項目中于CMP拋光墊中原位產(chǎn)生孔洞的方法，其特 征在于，所述碳材料為石墨。
6.如權(quán)利要求5所述的在CMP拋光項目中于CMP拋光墊中原位產(chǎn)生孔洞的方法，其特 征在于，所述碳材料具有高石墨化程度。
7.如權(quán)利要求1所述的在CMP拋光項目中于CMP拋光墊中原位產(chǎn)生孔洞的方法，其特 征在于，所述第一材料和所述第二材料都為非聚合材料。
8.如權(quán)利要求1所述的在CMP拋光項目中于CMP拋光墊中原位產(chǎn)生孔洞的方法，其特 征在于，所述第二材料侵蝕成至少小于約20微米的厚度的片體。
9.如權(quán)利要求8所述的在CMP拋光項目中于CMP拋光墊中原位產(chǎn)生孔洞的方法，其特 征在于，所述第二材料在CMP拋光項目中當(dāng)其摩擦性侵蝕時提供潤滑作用。
10.如權(quán)利要求1所述的在CMP拋光項目中于CMP拋光墊中原位產(chǎn)生孔洞的方法，其特 征在于，一旦形成孔洞，所形成的孔洞保持液體拋光材料
11.一種在CMP拋光項目中于CMP拋光墊中原位產(chǎn)生有效的孔洞的方法，其特征在于， 包括在聚氨酯中滲入石墨顆粒或團(tuán)聚物，以形成一 CMP拋光墊；使所述CMP拋光墊的一工作表面接觸要被拋光的晶圓；引入一化學(xué)拋光劑在至少部分的工作表面上；以及當(dāng)使拋光墊接觸晶圓而進(jìn)行拋光程序時，摩擦性侵蝕所述石墨，以使得石墨的侵蝕在 所述拋光墊中產(chǎn)生有效的孔洞。
12.—種用以拋光晶圓的工具，其特征在于包括適合形成一 CMP拋光墊且具有抵抗摩擦侵蝕的第一抵抗能力的第一材料，所述的第一 材料形成部分的CMP拋光墊；以及分散于所述第一材料中的第二材料，所述的第二材料具有抵抗摩擦侵蝕的第二抵抗能 力，所述第二抵抗能力小于所述第一材料的第一抵抗能力，且在摩擦性接觸晶圓的后配置 為依照抵抗摩擦侵蝕不同的抵抗能力而選擇性地侵蝕，使得這種侵蝕在固體基材中留下有 效的孔洞空隙。
13.如權(quán)利要求12所述的用以拋光晶圓的工具，其特征在于，所述第一材料和第二材料兩者都為聚合材料。
14.如權(quán)利要求12所述的用以拋光晶圓的工具，其特征在于，所述第一材料為聚合材 料，而第二材料為非聚合材料。
15.如權(quán)利要求12所述的用以拋光晶圓的工具，其特征在于，所述第一材料為聚氨酯 材料，而第二材料為碳材料。
16.如權(quán)利要求15所述的用以拋光晶圓的工具，其特征在于，所述碳材料為石墨。
17.如權(quán)利要求16所述的用以拋光晶圓的工具，其特征在于，所述碳材料具有高石墨 化程度。
18.如權(quán)利要求17所述的用以拋光晶圓的工具，其特征在于，所述石墨包含在所述CMP 拋光墊中，且具有從約0. Ivol%至約20vol%的體積。
19.如權(quán)利要求12所述的用以拋光晶圓的工具，其特征在于，所述第一材料和所述第 二材料兩者都為非聚合材料。
20.如權(quán)利要求12所述的用以拋光晶圓的工具，其特征在于，所述第二材料以一預(yù)先 決定的配置分散于所述第一材料中。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種于CMP拋光墊中原位(in-situ)產(chǎn)生孔洞的方法，包括在第一材料中滲入第二材料以形成一CMP拋光墊，所述第二材料具有摩擦侵蝕(frictional erosion)的抵抗能力，其小于第一材料的抵抗能力。因此所述CMP拋光墊具有兩種不同摩擦侵蝕抵抗能力的材料。所述CMP拋光墊的工作表面能接觸要被拋光的晶圓，其中在拋光動作進(jìn)行時所述第二材料被摩擦侵蝕。
文檔編號H01L21/02GK101905439SQ20091020329
公開日2010年12月8日 申請日期2009年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月4日
發(fā)明者宋健民 申請人:宋健民