TW201534429A - 具有基礎層及拋光表層之拋光墊 - Google Patents

具有基礎層及拋光表層之拋光墊 Download PDF

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Abstract

描述具有基礎層及拋光表層之拋光墊。在一項實例中，用於拋光基板之拋光墊包括基礎層。拋光表層結合於基礎層。亦描述製造具有結合於基礎層之拋光表層之拋光墊的方法。

Description

具有基礎層及拋光表層之拋光墊
本發明之實施例屬於化學機械拋光(CMP)領域，且詳言之為具有基礎層及拋光表層之拋光墊。
化學機械平坦化或化學機械拋光(通常縮寫成CMP)為使半導體晶圓或其他基板平坦化之半導體製造中所用之技術。
該過程使用磨蝕性及腐蝕性化學漿液(通常膠體)連同通常具有大於晶圓之直徑的拋光墊及固定環。拋光墊及晶圓由動態拋光頭壓在一起且由塑膠固定環固定就位。動態拋光頭在拋光期間旋轉。此方法有助於移除材料且易於整平任何不規則地形，使晶圓平整或平坦。為安裝晶圓用於形成其他電路元件，此方法可為必需的。舉例而言，為使整個表面處於光微影系統之景深(depth of field)內或基於材料位置選擇性移除材料，此方法可為必需的。最新的低於50奈米之技術節點的典型景深要求降至埃等級。
材料移除製程並非簡單地為如同砂紙於木材上之磨蝕性刮擦。漿液中之化學試劑亦與待移除之材料反應及/或弱化待移除之材料。磨蝕劑加快此弱化製程且拋光墊有助於自表面擦去已反應之材料。除漿液技術中之進步之外，拋光墊在愈加複雜的CMP操作中發揮顯著作用。
然而，在CMP墊技術演變中需要其他改良。
本發明之實施例包括具有基礎層及拋光表層之拋光墊。
在一項實施例中，用於拋光基板之拋光墊包括具有第一硬度之基礎層。拋光表層直接結合於基礎層。拋光表層具有小於第一硬度之第二硬度。
在另一實施例中，用於拋光基板之拋光墊包括具有第一硬度之基礎層。拋光表層直接結合於基礎層。拋光表層具有等於或大於第一硬度之第二硬度。
在另一實施例中，用於拋光基板之拋光墊包括在1/Pa在40℃具有小於約100KEL之能量損失因數的基礎層。拋光表層附接於基礎層。拋光表層在1/Pa在40℃具有大於約1000KEL之能量損失因數。基礎層與拋光表層一起在1/Pa在40℃具有小於約100KEL之能量損失因數。
在另一實施例中，用於拋光基板之拋光墊包括具有第一硬度之基礎層。拋光表層附接於基礎層。拋光表層具有小於第一硬度之第二硬度，且由熱固性材料構成。
在另一實施例中，用於拋光基板之拋光墊包括無孔基礎層。拋光表層直接結合於基礎層。拋光表層具有封閉氣室孔之孔密度。
在另一實施例中，製造用於拋光基板之拋光墊的方法包括在成型模具中提供基礎層及由混合一組可聚合材料形成的混合物。成型模具之突出物圖案與混合物耦接。在突出物圖案與混合物耦接的情況下，至少部分固化混合物以便直接在基礎層上形成模製均勻拋光表層。模製均勻拋光表層包括與成型模具之突出物圖案對應的凹槽圖案。
在另一實施例中，製造用於拋光基板之拋光墊的方法包括在成型模具中提供基礎層及由混合一組可聚合材料形成的混合物。成型模 具之突出物圖案與混合物耦接。在突出物圖案與混合物耦接的情況下，至少部分固化混合物以便形成附接於基礎層之模製均勻拋光表層。模製均勻拋光表層包括與成型模具之突出物圖案對應的凹槽圖案。當固化程度足以維持模製均勻拋光表層之幾何形狀但不足以使模製均勻拋光表層經受住機械應力時，自成型模具基座移除具有模製均勻拋光表層與其附接之基礎層。
在一項實施例中，用於拋光基板之拋光墊包括具有凹槽圖案安置其中之基礎層。連續拋光表層附接於基礎層之凹槽圖案。
在另一實施例中，用於拋光基板之拋光墊包括一個表面具有突出物圖案安置於其上之基礎層。每一突出物具有頂面及側壁。不連續的拋光表層附接於基礎層且包括離散部分。每一離散部分附接於基礎層一個相應突出物之頂面。
在另一實施例中，製造用於拋光基板之拋光墊的方法包括提供一個表面具有突出物圖案形成於其上之基礎層。每一突出物具有頂面及側壁。在基礎層上形成拋光表層。
100‧‧‧拋光墊
102‧‧‧基礎層
104‧‧‧拋光面
106‧‧‧背面
108‧‧‧拋光表層
108A‧‧‧連續層部分
108B‧‧‧拋光特徵
200‧‧‧拋光墊
202‧‧‧基礎層
204‧‧‧拋光面
206‧‧‧背面
208‧‧‧拋光表層
300‧‧‧拋光墊
302‧‧‧離散線性段突出物
400‧‧‧拋光墊
402‧‧‧拋光表層
404‧‧‧指示區域
406‧‧‧突出物圖案
408‧‧‧第二突出物圖案
410‧‧‧孔口
500‧‧‧成型模具
502‧‧‧基礎層
504‧‧‧預聚物
505‧‧‧固化劑
506‧‧‧混合物
508‧‧‧拋光表層
510‧‧‧蓋
520‧‧‧致孔劑
522‧‧‧氣體
550‧‧‧拋光墊
600‧‧‧拋光墊
602‧‧‧基礎層
604‧‧‧拋光面
606‧‧‧背面
608‧‧‧連續拋光表層
614‧‧‧凹槽
700‧‧‧拋光墊
702‧‧‧開槽基礎層
704‧‧‧拋光面
706‧‧‧背面
708‧‧‧不連續拋光表層
714‧‧‧突出物
714A‧‧‧頂面
714B‧‧‧側壁
800‧‧‧拋光設備
802‧‧‧頂面
804‧‧‧壓板
806‧‧‧軸旋轉
808‧‧‧滑塊振盪
810‧‧‧試樣容器
811‧‧‧半導體晶圓
812‧‧‧懸浮機構
814‧‧‧漿液進料
890‧‧‧調節單元
a'‧‧‧厚度
b'‧‧‧厚度
圖1圖解說明根據本發明之一項實施例，具有基礎層及拋光表層之拋光墊的橫剖面圖。
圖2圖解說明根據本發明之一項實施例，具有基礎層及拋光表層之另一拋光墊的橫剖面圖。
圖3圖解說明根據本發明之一項實施例，具有包括離散線性段突出物之拋光表層之拋光墊的俯視圖。
圖4圖解說明根據本發明之一項實施例，拋光表層具有孔口及/或指示區域之拋光墊的俯視平面圖。
圖5A至圖5F圖解說明根據本發明之一項實施例，製造具有基礎層及拋光表層之拋光墊所用之操作的橫剖面圖。
圖6圖解說明根據本發明之一項實施例，具有開槽基礎層及拋光表層之拋光墊的橫剖面圖。
圖7圖解說明根據本發明之一項實施例，具有開槽基礎層及拋光表層之另一拋光墊的橫剖面圖。
圖8圖解說明根據本發明之一項實施例，與具有基礎層及拋光表層之拋光墊相容之拋光設備的等角側視圖。
本文描述具有基礎層及拋光表層之拋光墊。為澈底瞭解本發明之實施例，在以下描述中，闡述許多特定詳情，諸如特定拋光墊組成及設計。熟習此項技術者應清楚，本發明之實施例可在沒有此等特定詳情的情況下實踐。在其他情況中，並未詳細描述熟知加工技術，諸如關於用漿液與拋光墊組合對半導體基板進行化學機械拋光(CMP)的詳情，以便不徒然模糊本發明之實施例。此外，應瞭解，圖式中展示之不同實施例為說明性表示且未必按比例描繪。
用於CMP操作之拋光墊可在效能方面作出取捨，諸如在跨晶圓拋光均勻性與晶粒內拋光均勻性之間取捨。舉例而言，硬拋光墊可展現良好晶粒級平坦化，但較差跨晶圓均勻性。硬拋光墊亦可能刮傷所拋光之基板。另一方面，軟拋光墊可展現較差晶粒級平坦化(例如其可在晶粒內產生表面凹陷)，但展現良好晶圓級均勻性。緩和上述效能取捨之方法可為消除晶圓內拋光效果與晶粒內拋光效果間的相互影響。
製造及使用軟墊之習知方法可能具有侷限性。舉例而言，所鑄造之軟墊可提供低缺陷特性但損害平坦化效能。可能需要在拋光操作期間提供低缺陷特性與高平坦化效能兩者之拋光墊。同樣，製造及使用硬墊之習知方法可能具有侷限性。舉例而言，較硬胺基甲酸酯調配物可能固有的較快膠凝化速度可使方法受損，影響墊均勻性及限制調 配物選擇。可能需要適合於產生及實現避免該等損害之硬墊的方法。另外，如上所述，可能需要消除墊之拋光表面之性質與其整體性質間的相互影響，使得每一性質可分別最佳化。
根據本發明之一項實施例，本文描述主體或基礎材料不同於拋光表面材料的拋光墊。該等拋光墊可以適於解決上述習知墊所造成之損害的方法製造或實現。在一項實施例中，複合拋光墊包括由穩定的、基本上不可壓縮的惰性材料製造之基礎層或主體層，拋光表層安置於該基礎層或主體層上。較硬基礎層可為墊完整性提供支撐及強度，而較軟拋光表層可減少刮痕，使得能夠消除拋光層與拋光墊剩餘物之材料性質間的相互影響。
在較詳細地詳述於下文之一項特定實施例中，軟墊之平坦化特性係藉由在硬的背襯材料或基礎層(諸如聚碳酸酯片材)上產生軟拋光表層來獲得。舉例而言，在一項特定實施例中，將20密耳(一吋之千分之一)厚的聚碳酸酯片材置放於製墊模具之鑄座部分上且將墊調配物直接分配於片材上。接著經由模製、脫模及固化操作加工拋光墊。獲得在胺基甲酸酯拋光層與聚碳酸酯支撐片材之間具有良好黏合性之均勻墊。
根據本發明之實施例，緩和上述效能取捨之方法包括形成具有連續軟拋光表層或由與硬基礎層結合之離散突出物構成的軟拋光表層之拋光墊。雖然上述方法可較佳，但應瞭解本文亦涵蓋且描述反向配置，例如硬拋光表層安置於下層軟基礎層上。
在第一態樣中，拋光墊具有連續拋光表層。舉例而言，圖1圖解說明根據本發明之一項實施例，具有基礎層及拋光表層之拋光墊的橫剖面圖。
參照圖1，提供用於拋光基板之拋光墊100。拋光墊100包括具有拋光面104及背面106之基礎層102。基礎層102由具有第一硬度之材料 構成。拋光墊100亦包括與基礎層102結合之拋光表層108。拋光表層108由具有第二硬度之材料構成。在一項實施例中，如圖1所示，拋光表層108包括具有複數個拋光特徵108B由此處突出之連續層部分108A。正是連續層部分108A與基礎層102結合。在一個較佳(但非限制性)實施例中，第二硬度(拋光表層108之硬度)小於第一硬度(基礎層102之硬度)。
在第二態樣中，拋光墊具有不連續拋光表層。舉例而言，圖2圖解說明根據本發明之另一實施例，具有基礎層及拋光表層之另一拋光墊的橫剖面圖。
參照圖2，提供用於拋光基板之拋光墊200。拋光墊200包括具有拋光面204及背面206之基礎層202。基礎層202由具有第一硬度之材料構成。拋光墊200亦包括與基礎層202結合之拋光表層208。拋光表層208由具有第二硬度之材料構成。在一項實施例中，如圖2所示，拋光表層208僅包括複數個離散突出物或由此處突出的拋光特徵。真是離散拋光突出物與基礎層202結合。在一個較佳(但非限制性)實施例中，第二硬度(離散拋光突出物之拋光表層208之硬度)小於第一硬度(基礎層202之硬度)。
應注意，拋光表層108或208描述為分別「與」基礎層102或202「結合」(bonded with)。在第一此類實施例中，拋光表層108或208分別直接結合於基礎層102或202。亦即，如圖1及2所示，拋光表層108或208分別與基礎層102或202直接接觸。在一項實施例中，「直接結合於」(bonded directly)則描述無插入層(諸如壓敏黏合層)或其他膠狀膜或黏合膜之直接接觸。拋光表層108或208可較佳分別直接結合於基礎層102或202，以使得僅拋光表層及對應基礎層支配由其構成之墊的拋光效能。
在一項特定此類實施例中，拋光表層108或208共價鍵結於對應 基礎層102或202。在一項實施例中，術語「共價鍵結」(covalently bonded)係指第一材料(例如拋光表層之材料)之原子與第二材料(例如基礎層之材料)之原子交聯或共用電子以實現實際化學鍵結之配置。共價鍵結不同於機械接合，諸如經由螺釘、釘子、膠或其他黏合劑之接合。在另一特定實施例中，拋光表層108或208並非共價鍵結於對應基礎層102或202，而實際上僅靜電結合(electrostatically bonded)於對應基礎層102或202。該靜電結合可包含基礎層與拋光表層之間的凡得瓦爾力(van der Waals)型相互作用。
其他直接結合可能較佳，在第二此類實施例中，拋光表層108或208分別附接於基礎層102或202。亦即，拋光表層108或208及對應基礎層102或202分別可包括插入層(諸如壓敏黏合層)或其他膠狀膜或黏合膜。因此，「附接於」描述無插入層(諸如壓敏黏合層)或其他膠狀膜或黏合膜之直接接觸，且亦描述當在基礎層與對應拋光表層之間使用該等插入層時之情況。
在任一上述情況中，抗剝離性可提供拋光表層與基礎層結合在一起之強度及程度的指標。在一項實施例中，基礎層102或202及對應拋光表層108或208具有足以承受在拋光墊有效壽命期間所施加之剪切力的抗剝離性。
在一項實施例中，在拋光表層及基礎層之界面使用表面粗糙度以增強拋光墊此兩個部分之結合強度。在一項此類實施例中，當對應拋光表層108或208直接結合於基礎層(例如在界面104或204處)時，基礎層102或202具有大於約1微米Ra(均方根)之表面粗糙度。在一項特定此類實施例中，表面粗糙度約在5至10微米Ra(均方根)範圍內。
然而，在另一實施例中，並不包括實質表面粗糙度且拋光表層與基礎層之界面尤其平滑。該平滑界面之強度可與表面粗糙度無關或可能不需要藉由包含該表面粗糙度來進一步強化。在一項此類實施例 中，當對應拋光表層108或208直接結合於基礎層(例如在界面104或204處)時，基礎層102或202具有表面粗糙度小於約1微米Ra(均方根)之平滑表面。在基礎層及拋光表層之界面處包括或不包括粗糙度的決定或需要可能取決於界面之最初性質(例如排除雜質，諸如油膜)或界面處材料之性質。舉例而言，在一項特定此類實施例中，在平滑界面處之拋光表層108或208由以聚胺基甲酸酯形成之材料構成。
拋光表層108或208及對應基礎層102或202之材料作為拋光墊之個別組分或一起作為整體，可各自具有適合於提供所需拋光特性之規定參數。舉例而言，在一項此類實施例中，拋光表層108或208及對應基礎層102或202在其能量損失因數或KEL方面有差異。KEL為預期拋光效能之參數。ASTM D4092-90(「Standard Terminology Relating to Dynamic Mechanical Measurements of Plastics」)將此參數定義為各變形循環中每單位體積損失的能量。換言之，其為應力-應變遲滯環內面積之量度。能量損失因數(KEL)為tan δ及彈性儲存模數(E')兩者的函數且可由以下方程式定義：KEL=tan δ*1012/[E'*(1+tan δ2)]，其中E'係以帕斯卡(Pascal)為單位。彈性應力與應變之比率為儲存(或彈性)模數且黏性應力與應變之比率為損失(或黏性)模數。當在拉伸、彎曲或壓縮下進行測試時，E'及E"分別表示儲存模數及損失模數。損失模數與儲存模數之比率為應力與應變之間相角位移(δ)之正切。因此，E"/E'=tan δ且為材料阻尼能力的量度。在一項實施例中，基礎層102或202在1/Pa在40℃具有小於約100KEL之能量損失因數，例如約7。在一項實施例中，拋光表層108或208在1/Pa在40℃具有大於約1000KEL之能量損失因數，例如約8000。在一項實施例中，基礎層102或202在1/Pa在40℃具有小於約100KEL之能量損失因數，拋光表層108或208在1/Pa在40℃具有大於約1000KEL之能量損失因數，且基礎層102或202與對應拋光表層108或208一起在1/Pa在40℃具有小於約100 KEL之能量損失因數。
在另一實例中，拋光表層108或208及對應基礎層102或202之材料作為拋光墊之個別組分或一起作為整體，可各自具有適合於提供所需拋光特性之規定彈性壓縮率。在一項實施例中，基礎層102或202在5PSI之中心壓力下具有小於約1%之壓縮率。在一項實施例中，拋光表層108或208在5PSI之中心壓力下具有大於約0.1%之壓縮率。在一項實施例中，拋光表層108或208具有第一彈性模數，且對應基礎層102或202具有大於約10倍第一彈性模數之第二彈性模數，例如對於相對較硬拋光表面於硬基礎層上。然而，在另一實施例中，拋光表層108或208具有第一彈性模數，且對應基礎層102或202具有大於約100倍第一彈性模數之第二彈性模數，例如對於相對較軟拋光表面於硬基礎層上。
在另一實例中，拋光表層108或208及對應基礎層102或202之材料作為拋光墊之個別組分或一起作為整體，可各自具有適合於提供所需拋光特性之規定硬度。在一項實施例中，基礎層102或202具有大於約75肖氏D之硬度，例如聚碳酸酯基礎層硬度約84至85肖氏D。在一項實施例中，拋光表層108或208具有小於約70肖氏D且較佳小於約60肖氏D之硬度。在一項實施例中，基礎層102或202具有約在70至90肖氏D範圍內之硬度，且對應拋光表層108或208具有約在50至60肖氏D範圍內之硬度，例如對於硬聚胺基甲酸酯拋光表層而言。在另一實施例中，基礎層102或202具有約在70至90肖氏D範圍內之硬度，且對應拋光表層108或208具有約在20至50肖氏D範圍內之硬度，例如對於軟聚胺基甲酸酯拋光表層而言。
在另一實例中，拋光表層108或208及對應基礎層102或202之材料作為拋光墊之個別組分或一起作為整體，可各自具有適合於提供所需拋光特性之規定組成。在一項實施例中，基礎層102或202由聚碳酸 酯材料構成。在一項此類實施例中，聚碳酸酯材料由若干聚碳酸酯離散層(子層)堆疊構成或由連續聚碳酸酯單層構成。在另一實施例中，基礎層102或202由諸如(但不限於)環氧化物板材料或金屬片之材料構成。
在一項實施例中，拋光表層108或208為均勻拋光表層。在一項此類實施例中，均勻拋光表層由熱固性聚胺基甲酸酯材料構成。舉例而言，在一項特定實施例中，均勻體由熱固性封閉氣室聚胺基甲酸酯材料構成。在一項實施例中，術語「均勻」用以表明熱固性封閉氣室聚胺基甲酸酯材料之組成在物體整個組成中始終一致。舉例而言，在一項實施例中，術語「均勻」不包括由例如浸漬氈或多層不同材料之組合物(複合物)構成之拋光墊體。在一項實施例中，術語「熱固性」用以表明聚合物材料不可逆地固化，例如材料前驅體藉由固化不可逆地變成難熔的不溶性聚合物網路。舉例而言，在一項實施例中，術語「熱固性」不包括由例如「熱塑性」材料或「熱塑性塑料」構成之拋光墊，「熱塑性」材料或「熱塑性塑料」為由在加熱時變成液體且在足夠冷卻時回到完全玻璃態之聚合物構成的彼等材料。應注意，由熱固性材料製成之拋光墊通常由在化學反應中反應形成聚合物之較低分子量前驅體製造，而由熱塑性材料製成之拋光墊通常藉由加熱預先存在的聚合物導致相變以便在物理過程中形成拋光墊來製造。基於聚胺基甲酸酯熱固性聚合物之穩定熱性質及機械性質、化學環境耐受性及耐磨性趨勢，可選擇聚胺基甲酸酯熱固性聚合物製造本文所述之拋光墊。在一項實施例中，雖然拋光表層108或208由熱固性材料構成，但對應基礎層102或202由熱塑性材料(諸如聚碳酸酯)構成。
可模製拋光表層108或208之材料。如下文結合圖5A至圖5F更加詳細地描述，術語「模製」可用於表明拋光表層在成型模具中形成。在一項實施例中，模製拋光表層108或208在調節及/或拋光後，具有 約在1至5微米均方根範圍內之拋光表面粗糙度。在一項實施例中，模製拋光表層108或208在調節及/或拋光後，具有約2.35微米均方根之拋光表面粗糙度。在一項實施例中，模製拋光表層108或208在25℃具有約在30至500兆帕(MPa)範圍內之儲存模數。在另一實施例中，模製拋光表層108或208在25℃具有約小於30兆帕(MPa)之儲存模數。
拋光表層108或208之材料可包括成孔特徵。在一項實施例中，拋光表層108或208具有約在6%至50%總空隙容積範圍內之封閉氣室孔之孔密度。在一項實施例中，複數個封閉氣室孔為複數個致孔劑。舉例而言，術語「致孔劑」可用於表明具有「中空」中心之微米級或奈米級球形或稍帶球形粒子。中空中心並未用固體材料填充，但可實際上包括氣體或液體核心。在一項實施例中，複數個封閉氣室孔由分佈於拋光墊之拋光表層中(例如作為拋光墊之拋光表層中之其他組分)的預膨脹及充氣的EXPANCELTM構成。在一項特定實施例中，EXPANCELTM以戊烷填充。在一項實施例中，複數個封閉氣室孔各自具有約在10至100微米範圍內之直徑。在一項實施例中，複數個封閉氣室孔包括彼此離散的孔。封閉氣室孔與可彼此經由通道連接(諸如普通海綿中之孔的情況)之開放氣室孔形成對比。如上所述，在一項實施例中，各封閉氣室孔包括實體殼，諸如致孔劑之殼。然而，在另一實施例中，各封閉氣室孔不包括實體殼。在一項實施例中，複數個封閉氣室孔基本上均勻地分佈於均勻拋光表層之熱固性聚胺基甲酸酯材料中。在一項實施例中，雖然拋光表層108或208包括成孔特徵，但對應基礎層102或202不包括成孔特徵且無孔。
在一項實施例中，本文所述之拋光墊，諸如拋光墊100或200，包括不透明的拋光表層108或208。在一項實施例中，術語「不透明」用以表明材料允許約10%或10%以下可見光通過。在一項實施例中，拋光表層108或208不透明，大部分或全部歸因於整個拋光表層108或 208包含乳濁化粒子填充劑(諸如潤滑劑)(例如作為拋光表層108或208中之其他組分)。在一項特定實施例中，乳濁化粒子填充劑為諸如(但不限於)氮化硼、氟化鈰、石墨、氟化石墨、硫化鉬、硫化鈮、滑石、硫化鉭、二硫化鎢或Teflon®之材料。
在另一實例中，拋光表層108或208及對應基礎層102或202之材料作為拋光墊之個別組分或一起作為整體，可各自具有適合於提供所需拋光特性之規定尺寸。在一項實施例中，拋光表層108或208具有約在2至50密耳範圍內之厚度(在圖1或2中分別為a或a')，且對應基礎層102或202具有大於約20密耳之厚度(在圖1或2中分別為b或b')。在一項實施例中，基礎層102或202之厚度(b或b')大於拋光表層108或208之厚度(a或a')。在一項實施例中，基礎層102或202之厚度(b或b')及硬度相對於對應拋光表層108或208之厚度(a或a')及硬度足以支配對應拋光墊100或200之主體拋光特性。在一項實施例中，基礎層102或202對於對應拋光墊100或200足夠厚以便提供晶粒級拋光平坦度，但對於拋光墊足夠薄以便提供晶圓級拋光均勻性。
在一項實施例中，拋光墊100或200進一步包括子墊，例如CMP技術中已知的習知子墊。基礎層102或202與子墊鄰近安置。在一項此類實施例中，子墊硬度小於對應基礎層102或202之硬度。在一項此類實施例中，子墊由諸如(但不限於)發泡體、橡膠、纖維、毛氈或高孔隙度材料之材料構成。在一項實施例中，基礎層102或202具有約在70至90肖氏D範圍內之硬度，對應拋光表層108或208具有約在20至60肖氏D範圍內之硬度，且對應子墊具有小於約90肖氏A之硬度。在一項實施例中，拋光墊包括拋光表層108或208、對應基礎層102或202，且對應子墊提供晶粒級拋光平坦性及晶圓級拋光均勻性用於CMP操作。
雖然上述實施例主要集中於具有比對應下層基礎層軟的拋光表層的拋光墊，但其他配置涵蓋於本發明實施例之精神及範疇內。舉例 而言，在一項實施例中，用於拋光基板之拋光墊包括具有第一硬度之基礎層。拋光表層與基礎層結合。拋光表層具有等於或大於第一硬度之第二硬度。在一項實施例中，拋光表層直接結合於基礎層且共價鍵結於基礎層。在一項實施例中，基礎層及拋光表層具有足以承受在拋光墊有效壽命期間所施加之剪切力的抗剝離性。在一項實施例中，拋光表層由具有複數個拋光特徵由此處突出之連續層部分構成，連續層部分直接結合於基礎層。在一項實施例中，拋光表層由直接結合於基礎層之複數個離散拋光突出物構成。
在另一實例中，在一項實施例中，用於拋光基板之拋光墊包括在1/Pa在40℃具有小於約100KEL之能量損失因數的基礎層。拋光表層與基礎層結合。拋光表層在1/Pa在40℃具有大於約1000KEL之能量損失因數。基礎層與拋光表層一起在1/Pa在40℃具有小於約100KEL之能量損失因數。在一項實施例中，拋光表層由具有複數個拋光特徵由此處突出之連續層部分構成，連續層部分附接於基礎層。在一項實施例中，拋光表層由附接於基礎層之複數個離散拋光突出物構成。在一項實施例中，拋光表層由熱固性聚胺基甲酸酯材料構成。
在另一實例中，在一項實施例中，用於拋光基板之拋光墊包括具有第一硬度之基礎層。拋光表層與基礎層結合。拋光表層具有小於第一硬度之第二硬度，且由熱固性材料構成。在一項實施例中，拋光表層為均勻拋光表層。在一項實施例中，熱固性材料為聚胺基甲酸酯。在一項實施例中，基礎層具有約在70至90肖氏D範圍內之硬度，且拋光表層具有約在50至60肖氏D範圍內之硬度。在一項實施例中，基礎層具有約在70至90肖氏D範圍內之硬度，且拋光表層具有約在20至50肖氏D範圍內之硬度。在一項實施例中，拋光表層由具有複數個拋光特徵由此處突出之連續層部分構成，連續層部分附接於基礎層。在一項實施例中，拋光表層由附接於基礎層之複數個離散拋光突出物 構成。在一項實施例中，拋光表層具有約在6%至50%總空隙容積範圍內之封閉氣室孔之孔密度。
在另一實例中，在一項實施例中，用於拋光基板之拋光墊包括無孔基礎層。拋光表層與基礎層結合。拋光表層具有封閉氣室孔之孔密度。在一項實施例中，封閉氣室孔之孔密度約在6%至50%總空隙容積範圍內。在一項實施例中，拋光表層由具有複數個拋光特徵由此處突出之連續層部分構成，連續層部分直接結合於基礎層。在一項實施例中，拋光表層由直接結合於基礎層之複數個離散拋光突出物構成。
在另一態樣中，拋光表層108或208可具有適於在CMP操作期間拋光之圖案。在第一通用實例中，本發明之一些實施例包括複數個具有線性特徵圖案之突出物。在一項特定此類實例中，圖3圖解說明根據本發明之一項實施例，具有包括離散線性段突出物302之拋光表層之拋光墊300的俯視圖。所示離散線性段突出物基本上垂直於拋光表面半徑。然而，應瞭解本發明之實施例亦可包括不精確垂直於拋光表面半徑之離散線性段。在該等實施例中，離散線性段可形成一部分、而非完整的同心或大致同心的多邊形配置。與對應半徑之相對關係並非精確為90度，而實際上也許偏離90度零點幾度至幾度。儘管如此，但該等幾乎垂直或大致垂直的離散線性段仍視為在本發明之精神及範疇內。
在第二通用實例中，本發明之一些實施例包括複數個具有離散曲線特徵圖案之突出物。在一項特定此類實例中，包括離散弧形突出物。其他特定該等實施例包括(但不限於)安置於實質上圓形拋光墊上之複數個部分圓周突出物。
在第三通用實例中，本發明之一些實施例包括複數個具有離散磚圖案之突出物。在一項特定此類實施例中，包括離散六角形磚突出物。其他特定該等實施例包括(但不限於)複數個圓形磚、卵形磚、方 形磚、矩形磚或其組合。
雖然上述三個通用實例係依據突出物(例如圖案化拋光表層之最高點)來定義，但拋光表層亦可或替代性地依據凹槽(例如圖案化拋光表層之最低點)來定義。在各凹槽上之任何指定點處，個別凹槽可為約4密耳至約100密耳深。在一些實施例中，在各凹槽之任何指定點處，凹槽為約10密耳至約50密耳深。凹槽可具有均一深度、可變深度或其任何組合。在一些實施例中，凹槽均具有均一深度。舉例而言，凹槽圖案之凹槽可均具有相同深度。在一些實施例中，凹槽圖案之一些凹槽可具有特定均一深度，而相同圖案之其他凹槽可具有不同均一深度。舉例而言，凹槽深度可隨離拋光墊中心之距離增加而增加。然而，在一些實施例中，凹槽深度可隨離拋光墊中心之距離增加而減小。在一些實施例中，具有均一深度之凹槽與具有可變深度之凹槽交替。
在各凹槽上之任何指定點處，個別凹槽可為約2密耳至約100密耳寬。在一些實施例中，在各凹槽上之任何指定點處，凹槽為約15密耳至約50密耳寬。凹槽可具有均一寬度、可變寬度或其任何組合。在一些實施例中，凹槽圖案之凹槽均具有均一寬度。然而，在一些實施例中，凹槽圖案之一些凹槽具有特定均一寬度，而相同圖案之其他凹槽具有不同均一寬度。在一些實施例中，凹槽寬度隨離拋光墊中心之距離增加而增加。在一些實施例中，凹槽寬度隨離拋光墊中心之距離增加而減小。在一些實施例中，具有均一寬度之凹槽與具有可變寬度之凹槽交替。
根據先前描述之深度及寬度尺寸，個別凹槽可具有均一體積、可變體積或其任何組合。在一些實施例中，凹槽均具有均一體積。然而，在一些實施例中，凹槽體積隨離拋光墊中心之距離增加而增加。在某些其他實施例中，凹槽體積隨離拋光墊中心之距離增加而減小。 在一些實施例中，具有均一體積之凹槽與具有可變體積之凹槽交替。
具有本文所述之凹槽圖案的凹槽可具有約30密耳至約1000密耳之間距。在一些實施例中，凹槽具有約125密耳之間距。對於圓形拋光墊，沿著圓形拋光墊之半徑量測凹槽間距。在CMP帶中，自CMP帶中心至CMP帶邊緣量測凹槽間距。凹槽可具有均一間距、可變間距或其任何組合。在一些實施例中，凹槽均具有均一間距。然而，在一些實施例中，凹槽間距隨離拋光墊中心之距離增加而增加。在某些其他實施例中，凹槽間距隨離拋光墊中心之距離增加而減小。在一些實施例中，一個區段中之凹槽間距隨離拋光墊中心之距離增加而變化，而相鄰區段中之凹槽間距仍均一。在一些實施例中，一個區段中之凹槽間距隨離拋光墊中心之距離增加而增加，而相鄰區段中之凹槽間距以不同速率增加。在一些實施例中，一個區段中之凹槽間距隨離拋光墊中心之距離增加而增加，而相鄰區段中之凹槽間距隨離拋光墊中心之距離增加而減小。在一些實施例中，具有均一間距之凹槽與具有可變間距之凹槽交替。在一些實施例中，具有均一間距之凹槽的區段與具有可變間距之凹槽的區段交替。
在另一態樣中，具有拋光表層及對應基礎層之拋光墊進一步包括與例如渦電流偵測系統一起使用之偵測區域。舉例而言，圖4圖解說明根據本發明之一項實施例，拋光表層具有孔口及/或指示區域之拋光墊的俯視平面圖。
參照圖4，拋光墊400之拋光表層402包括指示安置於拋光墊400背面(例如對應基礎層背面)中之偵測區域位置的指示區域404。在一項實施例中，如圖4所示，指示區域404以第二突出物圖案408阻斷突出物圖案406。合適偵測區域(諸如渦電流偵測區域)之實例描述於2010年9月30日申請的頒予NexPlanar Corporation之美國專利申請案12/895,465中。
在另一態樣中，具有拋光表層及對應基礎層之拋光墊進一步包括安置於拋光墊中之孔口。舉例而言，再參照圖4，孔口410安置於拋光墊400之拋光表層402中。如圖4所示，孔口410阻斷突出物圖案406。在一項實施例中，孔口410安置於拋光墊400中，穿過拋光表層402及對應基礎層。黏合片安置於基礎層背面上而非孔口中。黏合片在基礎層背面向孔口410提供不透性密封。孔口實例描述於2011年7月15日申請的頒予NexPlanar Corporation之美國專利申請案13/184,395中。
在另一態樣中，具有基礎層及對應拋光表層之拋光墊可在模製過程中製造。舉例而言，如上所述之該等多層(例如表面拋光層加下層基礎層)拋光墊可使用模製過程幫助表面拋光層與下層基礎層之間直接結合來製造。圖5A至圖5F圖解說明根據本發明之一項實施例，製造具有基礎層及拋光表層之拋光墊所用之操作的橫剖面圖。
參照圖5A，提供成型模具500。接著在成型模具500中提供基礎層502。基礎層502可由與上文關於基礎層102及202所述之材料類似或相同的材料構成或具有與上文關於基礎層102及202所述之性質類似或相同的性質。在一項實施例中，當在成型模具500中提供時，基礎層502之材料呈例如完全固化之完整形式。舉例而言，在一項實施例中，基礎層502自較大片相同材料切割且尺寸適於成型模具500。在一項實施例中，如圖5B所示，基礎層502置放於成型模具500之基座中。在一項實施例中，在成型模具500中提供基礎層502包括首先使基礎層502表面粗糙化，例如使將最終於其上形成拋光表層之表面粗糙化。在一項此類實施例中，粗糙化係藉由以下技術來進行，諸如(但不限於)電漿處理、機械處理或化學處理。
混合物由混合一組可聚合材料來形成。舉例而言，參照圖5C及5D兩者，在成型模具500中混合預聚物504及固化劑505以形成混合物 506。在一項實施例中，如圖5D所示，形成混合物506包括在成型模具500之基座中、在基礎層502上提供混合物506。在一項實施例中，混合預聚物504及固化劑505包括分別混合異氰酸酯及芳族二胺化合物。在一項實施例中，混合進一步包括將乳濁化粒子填充劑添加至預聚物504及固化劑505以最終提供拋光墊之不透明模製拋光表層。在一項特定實施例中，乳濁化粒子填充劑為諸如(但不限於)氮化硼、氟化鈰、石墨、氟化石墨、硫化鉬、硫化鈮、滑石、硫化鉭、二硫化鎢或鐵氟龍(Teflon)之材料。
在一項實施例中，混合物506用以最終形成由熱固性封閉氣室聚胺基甲酸酯材料構成之模製拋光表層。在一項實施例中，混合物506用以最終形成硬拋光表層且僅使用單一類型之固化劑。在另一實施例中，混合物506用以最終形成軟拋光表層且使用主要固化劑與次要固化劑之組合。舉例而言，在一項特定實施例中，預聚物包括聚胺基甲酸酯前驅體，主要固化劑包括芳族二胺化合物，且次要固化劑包括具有醚鍵之化合物。在一項特定實施例中，聚胺基甲酸酯前驅體為異氰酸酯，主要固化劑為芳族二胺，且次要固化劑為諸如(但不限於)聚丁二醇、胺基官能化二醇或胺基官能化聚氧丙烯之固化劑。在一項實施例中，預聚物、主要固化劑及次要固化劑具有約100份預聚物、85份主要固化劑及15份次要固化劑之莫耳比。應瞭解，該比率變化可用於提供具有變化硬度值之模製拋光表層，或取決於預聚物與第一及第二固化劑之特定性質。在一項實施例中，混合預聚物及任何固化劑形成混合物506包括使混合物506脫氣。
參照圖5E，將成型模具500之蓋510置放於混合物506中。蓋510之俯視平面圖展示於圖5E上部，而沿著a-a'軸之橫剖面展示於圖5E下部。如圖5E所示，蓋510上已安置突出物圖案，諸如與結合圖3所述之凹槽或突出物圖案對應的突出物圖案。
應瞭解，本文所述之實施例包含降低成型模具500之蓋510，僅需要達到使蓋510與成型模具500之基座組裝在一起。亦即，在一些實施例中，成型模具500之基座朝成型模具之蓋510升起，而在其他實施例中，成型模具500之蓋510朝成型模具500之基座降低，同時基座朝蓋510升起。
在蓋510置放於混合物506中之情況下，混合物506至少部分固化形成安置於基礎層502上之拋光表層508。使用蓋510之突出物圖案由成型模具500中之混合物506模印凹槽圖案。混合物506可在壓力下(例如就地使用蓋510)加熱得到模製拋光表層508。在一項實施例中，在成型模具500中加熱包括在封閉成型模具500中之混合物506的蓋510存在下，在約華氏200至260度範圍內之溫度下及每平方吋約2至12磅範圍內之壓力下至少部分固化。
在一項實施例中，至少部分固化混合物506包括加熱成型模具500之基座。在一項實施例中，至少部分固化混合物506包括加熱混合物506與基礎層502兩者。此方法可減輕壓縮應力，該壓縮應力可在未加熱基礎層502的情況下冷卻模製拋光表層時另外產生。在一項實施例中，至少部分固化混合物506形成與基礎層502共價鍵結的模製均勻拋光表層508。
參照圖5F，在自成型模具500移除耦接基礎層502及模製拋光表層508後得到拋光墊550。拋光表層508具有與蓋510之突出物圖案對應的凹槽圖案。拋光墊550之俯視平面圖展示於圖5F下部，而沿b-b'軸截取之橫剖面展示於圖5F上部。在一項實施例中，如圖5F所示，拋光表層508與結合圖2所述之拋光表層208類似或相同，由離散突出物形成(形成凹槽圖案)。然而，在另一實施例中，拋光表層508與結合圖1所述之拋光表層108類似或相同，為具有由此形成之突出物之連續層。在兩種情況下，拋光表層508可由與上文關於拋光表層108及208 所述之材料類似或相同的材料構成，或具有與上文關於拋光表層108及208所述之性質類似或相同的性質。
由於模製過程中包括基礎層，故可根據所製造墊自成型模具脫模之時序，增加模製過程中之效率。舉例而言，在一項實施例中，當固化程度足以維持模製均勻拋光表層508之幾何形狀但不足以使模製均勻拋光表層508經受住機械應力時，自成型模具500移除耦接基礎層502及模製拋光表層508(例如移除拋光墊550)。亦即，在移除單獨模製的均勻拋光表層之前進行移除，否則移除可在不存在基礎層的情況下進行。在一項此類實施例中，具有模製均勻拋光表層508與其附接之基礎層502在蓋510之成型模具的凹槽圖案與混合物506耦接後不到約4分鐘自成型模具500之基座移除。該時機可使模製過程時間減少約3倍，使給定單個模具中獲得較大吞吐量。在一項實施例中，在模製均勻拋光表層508之材料膠凝化之後即刻自成型模具500移除耦接基礎層502及模製拋光表層508。
除添加背襯支撐之外，基礎層尺寸可另外大於拋光表層508以進一步使脫模時間更快。舉例而言，在一項實施例中，基礎層502延伸超過模製均勻拋光表層508，且自成型模具500之基座移除具有模製均勻拋光表層508形成於其上之基礎層502包括抓住基礎層502，而非模製均勻拋光表層508。
應注意，可能需要經由加熱進一步固化拋光表層508且此舉可藉由將拋光墊550置放於烘箱中且加熱來進行。因此，在一項實施例中，固化混合物506包括首先在成型模具500中部分固化且隨後在烘箱中進一步固化。總之，最終提供拋光墊550，其中模製拋光表層508形成於基礎層502上。在一項實施例中，模製拋光表層508由熱固性聚胺基甲酸酯材料構成，其中複數個封閉氣室孔安置於熱固性聚胺基甲酸酯材料中。
由於在模製過程中包括基礎層，可減少或消除進一步加工由此所製造之墊。舉例而言，習知模製可能需要隨後背面切割拋光墊體。然而，在一項實施例中，包括具有模製均勻拋光表層508形成於其上之基礎層502的拋光墊(例如拋光墊550)適於在無需背面切割基礎層502或一般背面切割拋光墊550的情況下進行拋光過程。
由於模製過程中包括基礎層，故使得再循環或重複使用材料成為可能。舉例而言，在一項實施例中，自基礎層502移除模製均勻拋光表層508，且在基礎層上形成第二均勻拋光表層。在拋光表層使用期限之後可進行該基礎層502之重複使用過程，且因此拋光墊之使用期限經測定已在CMP設施中終止。在另一此類實施例中，在成型模具500中提供基礎層502包括首先自基礎層502移除先前形成的拋光表層。
在一項實施例中，再參照圖5C，混合進一步包括添加複數個致孔劑520至預聚物504及固化劑505中，以便在最終形成的拋光墊550之拋光表層508中提供封閉氣室孔。因此，在一項實施例中，各封閉氣室孔具有實體殼。在另一實施例中，再參照圖5C，混合進一步包括注射氣體522至預聚物504及固化劑505中或至由此形成的產物中，以便在最終形成的拋光墊550之拋光表層508中提供封閉氣室孔。因此，在一項實施例中，各封閉氣室孔不具有實體殼。在一個組合實施例中，混合進一步包括添加複數個致孔劑520至預聚物504及固化劑505中，以便提供各自具有實體殼之第一部分封閉氣室孔，且進一步注射氣體522至預聚物504及固化劑505中或至由此形成的產物中，以便提供各自不具有實體殼之第二部分封閉氣室孔。在另一實施例中，預聚物504為異氰酸酯且混合進一步包括添加水(H2O)至預聚物504及固化劑505中，以便提供各自不具有實體殼之封閉氣室孔。
因此，可就地形成涵蓋於本發明實施例中之突出物圖案。舉例 而言，如上所述，壓縮模製過程可用於形成具有基礎層之拋光墊，該等拋光墊具有突出物安置於其上之模製拋光層。藉由使用模製過程可獲得非常均一的墊內突出物尺寸。此外，可產生可高度重現的突出物尺寸以及極平滑、乾淨的突出物表面。其他優勢可包括減少缺陷與微小刮痕及較大可用的突出物深度。
亦由於所製造之拋光表層之突出物在模製期間形成，故所得墊在墊於模具中成型期間之定位可在自模具中移除該墊之後測定。亦即，該拋光表層可經設計(例如使用時鐘標記)以提供回到模製過程之可追溯性。因此，在一項實施例中，拋光墊之拋光表層為模製拋光表層，且其中所包括之特徵指示區域在用於形成所得拋光墊之模具中之位置。
在另一態樣中，拋光墊具有與對應拋光表層結合之地形圖案化之基礎層。舉例而言，圖6圖解說明根據本發明之一項實施例，具有開槽基礎層及拋光表層之拋光墊的橫剖面圖。
參照圖6，提供用於拋光基板之拋光墊600。拋光墊600包括具有拋光面604及背面606之開槽基礎層602。開槽基礎層602之拋光面604具有凹槽614(及對應突出物)圖案安置於其中。連續拋光表層608附接於開槽基礎層602，與凹槽614圖案保形。在一個較佳(但非限制性)實施例中，拋光表層608之硬度小於開槽基礎層602之硬度。在一項實施例中，開槽基礎層602係藉由在基礎層製造期間將凹槽圖案模製於基礎層中或將凹槽圖案蝕刻於地形平滑的起始層中來形成。
在另一實例中，圖7圖解說明根據本發明之一項實施例，具有開槽基礎層及拋光表層之另一拋光墊的橫剖面圖。
參照圖7，提供用於拋光基板之拋光墊700。拋光墊700包括具有拋光面704及背面706之開槽基礎層702。開槽基礎層702之拋光面704具有突出物714(及對應凹槽)圖案安置於其上。每一突出物714具有頂 面714A及側壁714B。不連續拋光表層708附接於開槽基礎層702。不連續拋光表層708由離散部分構成，各離散部分附接於開槽基礎層702之一個對應突出物714之頂面714A。在一個較佳(但非限制性)實施例中，不連續拋光表層708之硬度小於開槽基礎層702之硬度。
應瞭解，雖然保持離散，但不連續拋光表層708之材料可能不完全限於突出物714之頂面714A。視用以施用不連續拋光表層708之方法而定，各突出物714之其他區域可無意或有意地用不連續拋光表層708覆蓋。舉例而言，在一項實施例(未圖示)中，不連續拋光表層708之各離散部分進一步附接於基礎層702之對應突出物714之側壁714B的一部分。
應瞭解，拋光表層608或708可由與上文關於拋光表層108及208所述之材料類似或相同的材料構成，或具有與上文關於拋光表層108及208所述之性質類似或相同的性質。同樣，基礎層602或702可由與上文關於基礎層102及202所述之材料類似或相同的材料構成，或具有與上文關於基礎層102及202所述之性質類似或相同的性質。該等材料及/或性質可包括(但不限於)基礎層602或702與對應拋光表層608或708之間的結合形式、能量損失因數(KEL)、壓縮率、硬度、組成、包含探測區域、包含孔口或包含子墊。
可基於拋光效能特性選擇拋光墊600或700之尺寸。在一項實施例中，連續拋光表層608具有約在2至50密耳範圍內之厚度，且基礎層602具有大於約20密耳之厚度。在一項實施例中，不連續拋光表層708具有約在2至50密耳範圍內之厚度，且基礎層702具有大於約20密耳之厚度。在一項實施例中，基礎層602或702之厚度及硬度分別相對於連續拋光表層608或不連續拋光表層708之厚度及硬度足以支配對應拋光墊600或700之主體拋光特性。在一項實施例中，基礎層602或702對於對應拋光墊600或700足夠厚以便提供晶粒級拋光平坦度，但對於拋光 墊600或700足夠薄以便提供晶圓級拋光均勻性。在一項實施例中，對於非常薄的拋光表層，硬度量測對應於主體或基礎層硬度量測。
在一項實施例中，可使用一個以上連續表層，最上層為連續拋光表層(諸如連續拋光表層608)。在另一實施例中，可使用一個以上不連續表層，最上層為不連續拋光表層(諸如不連續拋光表層708)。在另一實施例中，可使用複數個連續表層及不連續表層之組合。該等組合可為均勻材料或不均勻材料之組合。
例如參照拋光墊600及700，在一項實施例中，製造用於拋光基板之拋光墊的方法包括提供一個表面具有突出物圖案形成於其上之基礎層。每一突出物具有頂面及側壁。接著在基礎層上形成拋光表層。在一項此類實施例中，如圖6所示，形成拋光表層包括形成附接於基礎層之連續拋光表層，與突出物圖案保形。在另一此類實施例中，形成拋光表層包括形成附接於基礎層且具有離散部分之不連續拋光表層。如圖7所示，每一離散部分附接於基礎層之一個對應突出物之頂面。在一項實施例中，形成拋光表層(連續或不連續)包括直接在基礎層上形成拋光表層。
在一項實施例中，形成拋光表層包括使用以下技術，諸如(但不限於)在拋光表層上滾軋、噴塗於拋光表層上、雙重模製拋光表層及基礎層、印刷拋光表層或在拋光表層上印模。以該方式製造之拋光墊可經受重複使用。舉例而言，在一項實施例中，在拋光墊使用期限結束時，自基礎層移除拋光表層。接著在基礎層上形成第二拋光表層。在一項實施例中，提供基礎層包括首先自基礎層移除先前形成的拋光表層。
在一項實施例中，本文所述之拋光墊，諸如拋光墊100、200、300、400、600或700適用於拋光基板。基板可為半導體製造業中所用之基板，諸如具有裝置或其他層安置於其上之矽基板。然而，基板可 為以下基板，諸如(但不限於)MEMS裝置之基板、主光罩之基板或太陽能模組之基板。因此，如本文中所用，提及「用於拋光基板之拋光墊」意欲涵蓋此等可能及相關可能。在一項實施例中，拋光墊具有約在20吋至30.3吋範圍內，例如約在50至77公分範圍內，且可能約在10吋至42吋範圍內，例如約在25至107公分範圍內之直徑。
本文所述之拋光墊適於與多種化學機械拋光設備一起使用。舉例而言，圖8圖解說明根據本發明之一項實施例，與具有基礎層及拋光表層之拋光墊相容之拋光設備的等角側視圖。
參照圖8，拋光設備800包括壓板804。壓板804之頂面802可用於支撐具有基礎層及拋光表層之拋光墊。壓板804可經組態以提供軸旋轉806及滑塊振盪808。在使用拋光墊拋光半導體晶圓期間，使用試樣容器810就地固持例如半導體晶圓811。試樣容器810進一步由懸浮機構812支撐。包括漿液進料814，以便在拋光半導體晶圓之前及期間向拋光墊表面提供漿液。亦可包括調節單元890，且在一項實施例中，調節單元890包括用於調節拋光墊之鑽石頭。
因此，已揭示具有基礎層及拋光表層之拋光墊。根據本發明之一項實施例，用於拋光基板之拋光墊包括具有第一硬度之基礎層。拋光表層直接結合於基礎層。拋光表層具有小於第一硬度之第二硬度。在一項實施例中，拋光表層包括具有複數個拋光特徵由此處突出之連續層部分，連續層部分直接結合於基礎層。在一項實施例中，拋光表層包括直接結合於基礎層之複數個離散拋光突出物。
100‧‧‧拋光墊
102‧‧‧基礎層
104‧‧‧拋光面
106‧‧‧背面
108‧‧‧拋光表層
108A‧‧‧連續層部分
108B‧‧‧拋光特徵
a'‧‧‧厚度
b'‧‧‧厚度

Claims (36)

  1. 一種用於拋光基板之拋光墊，該拋光墊包含：具有第一硬度之基礎層；及直接結合於該基礎層之拋光表層，該拋光表層具有小於該第一硬度之第二硬度，其中該拋光表層共價鍵結於該基礎層。
  2. 如請求項1之拋光墊，其中該拋光表層包含具有複數個拋光特徵由此處突出之連續層部分，該連續層部分直接結合於該基礎層。
  3. 如請求項1之拋光墊，其中該拋光表層包含直接結合於該基礎層之複數個離散拋光突出物。
  4. 如請求項1之拋光墊，其中該基礎層及該拋光表層具有足以承受在該拋光墊有效壽命期間所施加之剪切力的抗剝離性。
  5. 如請求項1之拋光墊，其中當該拋光表層直接結合於該基礎層時，該基礎層具有大於約1微米Ra(均方根)之表面粗糙度。
  6. 如請求項5之拋光墊，其中該表面粗糙度約在5至10微米Ra(均方根)範圍內。
  7. 如請求項1之拋光墊，其中當該拋光表層直接結合於該基礎層時，該基礎層具有表面粗糙度小於約1微米Ra(均方根)之平滑表面。
  8. 如請求項7之拋光墊，其中該拋光表層包含由聚胺基甲酸酯形成之材料。
  9. 如請求項1之拋光墊，其中該基礎層在1/Pa在40℃具有小於約100KEL之能量損失因數。
  10. 如請求項1之拋光墊，其中該基礎層在5PSI之中心壓力下具有小於約1%之壓縮率。
  11. 如請求項1之拋光墊，其中該基礎層具有大於約75肖氏D(Shore D)之硬度。
  12. 如請求項1之拋光墊，其中該基礎層包含聚碳酸酯材料。
  13. 如請求項1之拋光墊，其中該基礎層包含選自由環氧化物板材料及金屬片組成之群之材料。
  14. 如請求項1之拋光墊，其中該拋光表層在1/Pa在40℃具有大於約1000KEL之能量損失因數。
  15. 如請求項1之拋光墊，其中該拋光表層在5PSI之中心壓力下具有大於約0.1%之壓縮率。
  16. 如請求項1之拋光墊，其中該拋光表層具有小於約70肖氏D之硬度。
  17. 如請求項1之拋光墊，其中該拋光表層為均勻拋光表層。
  18. 如請求項17之拋光墊，其中該均勻拋光表層包含熱固性聚胺基甲酸酯材料。
  19. 如請求項1之拋光墊，其中該拋光表層具有約在6%至50%總空隙容積範圍內之封閉氣室孔之孔密度。
  20. 如請求項1之拋光墊，其中該基礎層在1/Pa在40℃具有小於約100KEL之能量損失因數，其中該拋光表層在1/Pa在40℃具有大於約1000KEL之能量損失因數，且其中該基礎層與該拋光表層一起在1/Pa在40℃具有小於約100KEL之能量損失因數。
  21. 如請求項1之拋光墊，其中該基礎層具有約在70至90肖氏D範圍內之硬度，且該拋光表層具有約在50至60肖氏D範圍內之硬度。
  22. 如請求項1之拋光墊，其中該基礎層具有約在70至90肖氏D範圍內之硬度，且該拋光表層具有約在20至50肖氏D範圍內之硬度。
  23. 如請求項1之拋光墊，其中該拋光表層具有第一彈性模數，且該基礎層具有大於約10倍該第一彈性模數的第二彈性模數。
  24. 如請求項23之拋光墊，其中該拋光表層具有第一彈性模數，且該基礎層具有大於約100倍該第一彈性模數的第二彈性模數。
  25. 如請求項1之拋光墊，其中該拋光表層具有約在2至50密耳範圍內之厚度，且該基礎層具有大於約20密耳之厚度。
  26. 如請求項25之拋光墊，其中該基礎層之厚度大於該拋光表層之厚度。
  27. 如請求項1之拋光墊，其中該基礎層相對於該拋光表層之厚度及硬度之厚度及硬度足以支配該拋光墊之主體拋光特性。
  28. 如請求項1之拋光墊，其中該基礎層對於該拋光墊足夠厚以便提供晶粒級拋光平坦度，但對於該拋光墊足夠薄以便提供晶圓級拋光均勻性。
  29. 如請求項1之拋光墊，其進一步包含：安置於該基礎層中之偵測區域。
  30. 如請求項1之拋光墊，其進一步包含：具有小於該第一硬度之第三硬度的子墊，其中該基礎層與該子墊鄰近安置。
  31. 如請求項30之拋光墊，其中該基礎層具有約在70至90肖氏D範圍內之硬度，該拋光表層具有約在20至60肖氏D範圍內之硬度，且該子墊具有小於約90肖氏A之硬度。
  32. 如請求項30之拋光墊，其中該拋光墊提供晶粒級拋光平坦性及晶圓級拋光均勻性。
  33. 如請求項1之拋光墊，其中該基礎層包含子層之堆疊。
  34. 一種用於拋光基板之拋光墊，該拋光墊包含：具有第一硬度之基礎層；及直接結合於該基礎層之拋光表層，該拋光表層具有等於或大於該第一硬度之第二硬度，其中該拋光表層包含具有複數個拋 光特徵由此處突出之連續層部分，該連續層部分直接結合於該基礎層。
  35. 如請求項34之拋光墊，其中該基礎層及該拋光表層具有足以承受在該拋光墊有效壽命期間所施加之剪切力的抗剝離性。
  36. 如請求項34之拋光墊，其進一步包含：安置於該拋光墊中且穿過該拋光表層及該基礎層之孔口；及安置於該基礎層背面而非該孔口中之黏合片，該黏合片在該基礎層之該背面向該孔口提供不透性密封。
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