TW202019618A - 化學機械研磨墊的形成方法、化學機械研磨方法及其裝置 - Google Patents

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Abstract

一種化學機械研磨墊的形成方法，包括提供嵌段共聚物的溶液，其中嵌段共聚物包括第一鏈段和連接第一鏈段的第二鏈段，第二鏈段與第一鏈段在組成上不相同。此形成方法更包括對嵌段共聚物之溶液進行處理，以形成具有第一相和嵌入於第一相的第二相的一聚合物網絡，其中第一相包括第一鏈段，第二相包括第二鏈段。隨後自聚合物網絡將第二相移除，因而形成一聚合物膜，此聚合物膜包括嵌入於第一相的孔隙網絡。之後，形成方法包括結合CMP頂部墊與一CMP子墊而形成一CMP研磨墊，其中CMP頂部墊配置為在化學機械研磨製程期間與一工作件接合。

Description

化學機械研磨墊的形成方法、化學機械研磨方法及其裝置
本發明實施例內容是有關於一種研磨墊，特別是有關於一種於化學機械研磨製程中使用的研磨墊、研磨方法及化學機械研磨裝置。
半導體積體電路(integrated circuit，IC)產業已經歷了快速的成長。積體電路(IC)的材料與設計的技術發展已經創造了積體電路的多個世代，且各個世代具有相較於前一世代更小且更複雜的電路。在積體電路演進的歷程中，功能密度(例如單位晶片面積的互連裝置數量)已普遍地增加，同時伴隨幾何尺寸的縮小。這樣的尺寸縮減的過程普遍地為提升生產效率與降低相關成本帶來了好處。
在元件製造期間出現了一種關於基板平坦化要求的挑戰，而尺寸縮減的元件也逐漸增加了此種挑戰的困難度。為了符合這樣的要求，化學機械研磨/平坦化是在整個半導體工業中引入和使用並且持續發展中的一種製程。一般而言，化學機械研磨製程可根據特定的製程條件，例如被拋光的材料、裝置結構以及/或所需的蝕刻速率，而進行最佳化。隨著高規模IC技術的不斷發展，帶來了新的材料和新的裝置結構，但化學機械研磨製程的最佳化並非在各方面都令人完全滿意的。
在化學機械研磨製程期間，是通過漿料和研磨墊對基板表面進行研磨。例如，可以施加力以在基底和研磨墊旋轉的同時將基板壓靠在研磨墊上。通過旋轉以及基板施加到研磨墊上的力，與提供至基板的漿料一起作用，可去除基板材料因而平坦化基板的表面。雖然進行化學機械研磨的方法通常是適當的，但它們仍不能在所有方面都令人滿意。
本發明的一些實施例提供一種化學機械研磨墊(CMP pad)的形成方法，首先提供嵌段共聚物的溶液，其中嵌段共聚物包括第一鏈段和連接第一鏈段的第二鏈段，第二鏈段與第一鏈段在組成上不相同。一些實施例中，形成方法還包括對嵌段共聚物之溶液進行處理，以形成具有第一相和嵌入於第一相的第二相的一聚合物網絡，其中第一相包括第一鏈段，第二相包括第二鏈段。隨後將第二相自聚合物網絡移除，因而形成一聚合物膜，此聚合物膜包括嵌入於第一相的孔隙網絡。之後，一些實施例的形成方法包括結合CMP頂部墊與一CMP子墊而形成一CMP研磨墊，其中CMP頂部墊配置為在化學機械研磨製程期間與一工作件接合(engage)。
本發明的一些實施例還提供一種以研磨墊進行化學機械研磨的方法，包括形成配置於一化學機械研磨製程的一研磨墊、使研磨墊繞著一軸進行轉動、提供化學機械研磨漿料至研磨墊以及使用研磨墊和化學機械研磨漿料研磨一工作件，其中化學機械研磨漿料包括複數個磨料顆粒，而多孔頂部墊有助於此些磨料顆粒在工作件上的移動。具體而言，一些實施例的形成研磨墊的方法包括提供包含嵌段共聚物的一聚合物溶液，其中嵌段共聚物包括第一鏈段和連接第一鏈段的第二鏈段。形成研磨墊的方法還包括對聚合物溶液進行處理，使嵌段共聚物組裝成一互穿聚合物網絡(interpenetrating polymer network)，此互穿聚合物網絡具有第一相嵌入於第二相，其中第一相包括第一鏈段，第二相包括第二鏈段。之後，一些實施例的形成研磨墊的方法更包括自互穿聚合物網絡將第一相移除，因而形成一多孔頂部墊(porous top pad) 。隨後將多孔頂部墊黏著至一子墊，而形成研磨墊。
本發明的一些實施例又提供一種化學機械研磨裝置，包括設置在旋轉平台上方的CMP研磨墊，其中CMP研磨墊的頂面包括一聚合物膜，聚合物膜具有延伸遍布聚合物基質的孔隙網絡。一些實施例的化學機械研磨裝置還包括設置在CMP研磨墊上方的承載座，其中承載座配置以容置一工作件，使工作件的頂面朝向CMP研磨墊。一些實施例的化學機械研磨裝置更包括配置以提供CMP漿料至CMP研磨墊的漿料分配器。
以下內容提供了很多不同的實施例或範例，用於實現本發明實施例的不同部件。組件和配置的具體範例描述如下，以簡化本發明實施例。當然，這些僅僅是範例，並非用以限定本發明實施例。舉例來說，敘述中若提及一第一部件形成於一第二部件之上方或位於其上，可能包含第一和第二部件直接接觸的實施例，也可能包含額外的部件形成於第一和第二部件之間，使得第一和第二部件不直接接觸的實施例。另外，本發明實施例可能在許多範例中重複元件符號及/或字母。這些重複是為了簡化和清楚的目的，其本身並非代表所討論各種實施例及/或配置之間有特定的關係。
另外，本發明實施例可能在許多範例中重複元件符號及/或字母。這些重複是為了簡化和清楚的目的，其本身並非代表所討論各種實施例及/或配置之間有特定的關係。並且，本發明實施例中，一個部件形成於另一部件上、連接至另一部件、及/或耦接至另一部件，可能包含形成這些部件直接接觸的實施例，也可能包含額外的部件可能形成於這些部件之間，使得這些部件不直接接觸的實施例。此外，此處可能使用空間上的相關用語，例如「下方的」、「上方的」、「水平的」、「垂直的」、「在…上方」、「在…之上」、「在…下方」、「在…之下」、「朝上的」、「朝下的」、「頂部」、「底部」和其他類似的衍生用語(例如，「水平地」、「向下地」、「向上地」等)可用於此，以便描述本發明實施例之一個部件與其他部件之間的關係。此些空間上的相關用語用於涵蓋包含此些部件的裝置的不同方位。再者，當使用「約」、「大約」或類似的用語來描述一個數字或一個數值範圍時，除非有另外指明，則此用語是用於表示包含此數值及與此數值相差±10%的數值範圍。舉例而言，「約5奈米」的用語包含了4.5奈米至5.5奈米的尺寸範圍。
需特別說明的是，本發明實施例關於進行化學機械研磨(chemical-mechanical polishing，CMP)之製程是適用於製造平面式裝置、三維裝置、環繞式閘極(gate-all-around，GAA)裝置、Ω閘極(omega-gate)裝置或π閘極(pi-gate)裝置。在一些實施例中，此種裝置可包括P型金屬氧化物半導體(PMOS)裝置以及/或N型金屬氧化物半導體(NMOS)裝置。一示例中，本揭露是關於一種鰭狀場效電晶體裝置。本揭露實施例也可以同樣應用於上述未提及之其他裝置的製造。
參照第1圖，其繪示一CMP系統100。然而第1圖僅是一示例，CMP系統的其他實施例以及去除機構亦在本揭露的範圍內。CMP系統100包括一漿料源102，其配置以分配漿料104至研磨墊(polishing pad)106的一表面上。此揭露中，漿料104包括至少複數個磨料顆粒(abrasive particles)以及一溶劑(例如一氧化劑)，當一外力施加於漿料104時，溶劑用以承載此些磨料顆粒。如第1圖所示，研磨墊106 設置在平台108上，平台108在CMP系統100的操作期間使研磨墊106繞著一旋轉軸110旋轉。研磨墊106的旋轉將漿料104輸送到半導體基板（以下稱為“基板”）112下面。因此，研磨墊106與漿料104一起用於研磨基板112。在一些實施例中，基板112包括矽晶圓。另外，基板112可以包括矽鍺晶圓或其他半導體晶圓。基板112可以額外包含IC的各種部件。例如，基板112可以在矽或矽鍺晶圓中包括各種摻雜部件，並且可以額外包含其他部件，例如金屬閘極堆疊、源極/汲極（source/drain）部件、介電部件、互連結構、其他適合的部件、或前述之組合。
CMP系統100更包括一工作件承載座（workpiece carrier）116 ，在化學機械研磨期間配置以容置基板112。在各種實施例中，基板112以倒置的方向定位在工作件承載座116內，使得基板112的頂面朝向研磨墊106。舉例來說，工作件承載座116可操作以使基板112與研磨墊106接觸，使得基板112的頂面接觸研磨墊106，同時旋轉研磨墊106。藉由使基板112與旋轉的研磨墊106接觸，可達到基板112的研磨。另外，在一些實施例中，工作件承載座116也可以在CMP系統100的操作期間繞著旋轉軸120進行旋轉。
在研磨墊106的表面處的多個凸起物(asperities)代表研磨墊106與基板112的表面之間的接觸點。因此，凸起物的數量、形態和分佈對於維持令人滿意的去除速率、消除漿料10在基板112的表面上的水滑現象(hydroplaning)以及/或促進漿料104在研磨墊106和基板112之間的流動，扮演了重要的角色。然而，由於在研磨過程中連續使用研磨墊，凸起物的狀態可能隨時間而退化，從而損害CMP製程的總體結果。在一個示例中，凸起物的數量可能在研磨墊106的使用期間減少。另外，具有尖銳輪廓的凸起物可能穿透基板112，造成例如凹陷和磨損的不利影響。
一般而言，在實施CMP製程的期間，包括鑽石砂礫的一研磨墊調節器(pad conditioner)週期性地與研磨墊106接觸，以產生以及/或維持研磨墊106的粗糙度。在一些示例中，由於研磨墊106通常是具有基本上平坦的、無特徵的表面，因此在研磨墊106第一次使用之前可能需要使用研磨墊調節器進行粗糙化。儘管研磨墊調節器的使用通常是適當的，但並不是在所有方面都令人滿意。舉例而言，許多因素的相互作用，例如施加的力的大小、施加的持續時間以及/或研磨墊調節器的結構可能會混淆調節過程的結果，使得研磨墊106的最終形貌難以控制。本揭露提供了形成CMP研磨墊的方法，此方法無須依賴使用研磨墊調節器來提供對於基板112的有效研磨以及/或提供對於平面化而言重要的表面粗糙度。
參照第2圖，其描述了根據本揭露的一個或多個實施例的製程的方法200。在本揭露中，方法200是關於製造CMP頂部墊（CMP top pad）300的方法，其在功能上基本上類似於研磨墊106的頂部（即，如上述參照第1圖所討論的與基板112接觸的部分）。第3-6C圖繪示和討論了關於方法200的中間階段的實施例。可理解的是，方法200可能包括在方法200之前、之後以及/或期間執行的額外步驟。還應理解的是，方法200的製程步驟僅僅是示例，並非用以限制超出所附申請專利範圍中具體敘述的內容。
參照第2、3和6A圖，方法200的步驟202在一基板302上提供嵌段共聚物(block cocopolymer，BCP) 310的溶液304。基板302可以是任何合適的表面，其配置成可為溶液304提供支撐。在一些示例中，基板302包括一個基本平坦的且非反應性的表面。應注意的是，在實施例中，基板302僅為嵌段共聚物310的後續處理提供支撐表面，並且不包括在CMP頂部墊300的最終結構中。在實施例中，溶液304包括溶解在溶劑中的嵌段共聚物310，且溶劑可遍布於基板302的頂面。溶劑可包括氯仿(chloroform)、二甲基亞碸(dimethyl sulfoxide)、氯苯(chlorobenzene)、其他合適的溶劑、或前述之組合。在此實施例中，溶液304可以通過溶液澆注(solution casting)、旋塗、其他合適的方法或前述之組合，而在基板302的頂面上展開或分散。在基板302的頂面上提供的溶液304量決定了聚合物膜308的最終厚度（參照第5A圖），因此不限於本揭露中任何的特定尺寸。
如第6A圖所示，嵌段共聚物310包括一第一鏈段312和連接第一鏈段312的一第二鏈段314。值得注意的是，第一鏈段312和第二鏈段314具有不同的化學組成，如下面詳細討論。第一鏈段312和第二鏈段314中各可能包括一個單體的多個重複單元。在此實施例中，第一鏈段312和第二鏈段314包括化學上彼此排斥的官能基，使得每一個第一鏈段312傾向於與其他第一鏈段312相互作用(interaction)而不是與第二鏈段314相互作用。換言之，例如凡得瓦力的分子相互作用會驅動相同或基本相似組成的鏈段（即，所有第一鏈段312或所有第二鏈段314）聚集以及驅動不同組成的鏈段使其分離。在一些實施例中，第一鏈段312包括聚碳酸酯(polycarbonate)、聚醯胺(polyamide)(e.g., nylons)、聚碸(polysulfone)、聚氨酯(polyurethane)、其他合適的聚合物、或前述之組合。第二鏈段314包括聚乳酸(polylactic acid)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)、聚丁烯 (polybutylene)、聚異戊二烯 (polyisoprene)、其他合適的聚合物、或前述之組合。在一些實施例中，第二鏈段314包括三級碳(tertiary carbon)。在一些實施例中，當嵌段共聚物310暴露於施加的能量源或一化學試劑時，第二鏈段314從第一鏈段312分離。應理解的是，文中使用的 “聚合物” 一詞僅表示在第一鏈段312或第二鏈段314中可能包括超過一種單體，且並不暗示需要特定數量的單體來形成這些鏈段。
在一些實施例中，第一鏈段312和第二鏈段314中個別的分子量（MW）約1×103 g/mol至約1×108 g/mol。一方面，如果分子量小於約1×103 g/mol，則溶液304可能無法提供有利的聚合條件。另一方面，如果分子量大於約1×108 g/mol，則溶液304可能變得太黏而不能進行溶液澆注。值得注意的是，在這些實施例中，第一鏈段312相對於第二鏈段314的相對含量會影響聚合物膜308（第5A圖）的最終形態。在一些示例中，第一鏈段312的含量與第二鏈段314的含量的比例為約1：1至約10：1。在一些實施例中，第一鏈段312的含量大於嵌段共聚物310中的第二鏈段314的含量，使得第一鏈段312的含量與第一鏈段312的含量的比例為約5：3至約2：1。下面將參照方法200的後續處理步驟討論這些比例的含義。
參照第2、3和6B圖，方法200的步驟204對溶液進行處理，以使嵌段共聚物310可自組裝（self-assemble）並達到熱力學平衡，因而形成一聚合物網絡（polymer network）。在本揭露中，方法200實施一熱退火製程以及/或一溶劑蒸發製程，以提供熱力學驅動力以及/或足夠的時間給嵌段共聚物310進行自組裝。文中所用的詞語“自組裝”是指自發過程，在此過程中共聚物包括化學上不同的聚合物鏈段，例如第一鏈段312和第二鏈段314，根據不同聚合物鏈段之間的分子力（例如，凡得瓦力）重新組織。一旦達到熱力學平衡，最初混合的共聚物分離成不同相（phases）（或微相，取決於鏈段的大小），在聚合物網絡內產生化學上不同的區域。
參照第6B圖，嵌段共聚物310的各個聚合物鏈段自組裝以分別形成第一相（first phase）322和第二相（second phase）324。如這裡所描繪的，第一相322包括第一鏈段312，第二相324包括第二鏈段314。在此實施例中，第二相324被配置為形成嵌入在第一相322中的區域326（虛線）。換句話說，在如步驟204所述的步驟處理溶液304之後，聚合物網絡306（自組裝成兩個不同的相：一個連續相（第二相324）嵌入另一個連續相（第一相322）。應注意的是，區域326僅是示意性繪示，以表示出第一相322和第二相324之間的分離，並不是描述第二相324的特定形狀。第一相322和第二相324可以根據嵌段共聚物310的一個或多個因素而分離成不同的形態，例如嵌段共聚物310的各個鏈段的相對含量，各種鏈段區塊提供的特定化學親和力，各種鏈段區塊的相對尺寸等因素。在所示實施例中，在第一鏈段312的含量相對於第二鏈段314的含量的比例是約1：1到約10：1時，第一相322和第二相324自組裝成一螺旋形態，其中第二相324嵌入第一相322。當然，其他形態，例如圓柱形，球形，層狀等等，也可能是本文討論的自組裝過程後可能產生的型態結果。
在一些實施例中，方法200的步驟204進行一熱退火製程以使溶液304中的嵌段共聚物310進行自組裝而形成聚合物網絡306。可以在大於嵌段共聚物310的玻璃轉換溫度（glass transition temperature）Tg 的溫度T下進行熱退火製程。在一些實施例中，溫度T為約攝氏50度至約攝氏300度。當然，其他溫度也可適用於本發明，只要對於嵌段共聚物 310給定的組合物可以滿足溫度T> Tg 的條件。在T> Tg 時，嵌段共聚物310獲得足夠的熱量而移動，以允許第一鏈段312和第二鏈段314穿過彼此而移動並根據它們不同的化學性質而分離。熱退火製程可以通過雷射退火、快速熱退火（RTA）、尖峰退火（spike anneal）、其他合適的退火方法、或前述方法之組合而實施。在一些實施例中，在實施熱退火製程之前，方法200通過一加熱處理（例如，在烘箱中烘烤）去除溶液304中的至少一部分溶劑。值得注意的是，在熱退火製程之前進行的加熱處理不是在高於嵌段共聚物310的玻璃轉換溫度Tg 的溫度下實施的，因此不會引發嵌段共聚物310的鏈段（嵌段共聚物310）自組裝成如第6B圖所示的不同的相。
在一些實施例中，方法200的步驟204步驟中，通過結合具有不同蒸發速率的溶劑的一混合物來引發嵌段共聚物310自組裝以形成溶液304，所形成溶液304的蒸發速率得以使嵌段共聚物310有足夠的時間進行自組裝。如文中所揭露的溶劑混合物包括氯仿(chloroform)、二甲基亞碸(dimethyl sulfoxide)、氯苯(chlorobenzene)和其他合適溶劑中的至少其中一種。
參照第2、5A、5B和6C圖，方法200的步驟206之步驟中，自聚合物網絡306將第二相324移除，因而在基板302上形成一聚合物膜(a polymer film)308。在一些實施例中，方法200的步驟206並沒有或實質上沒有將第一相322自聚合物網絡306移除，使得當在二維俯視圖（第5B圖）中觀察時，所製得的聚合物膜308包括分散在包含第一相322的聚合物基質（polymer matrix）中的孔隙（pores）328（即，移除第二相324所留下的空隙）。應注意的是，當在剖面圖（未示出）中觀察時，嵌入第一相322的孔隙328亦延伸穿過聚合物網絡306的厚度。方法200可以進行下面討論的一個或多個製程以崩解第二相324，隨後進行一清洗製程以從聚合物膜308移除劣化的第二相324。在此實施例中，崩解第二相324的方法配置為攻擊包含有易受影響的化學鍵的第二鏈段314的部分。在一個示例中，下面討論的一個或多個製程可以特別與第二鏈段314中的三級碳進行相互作用，從而導致斷鏈發生。在另一個示例中，下面討論的一個或多個製程可以特別與第二鏈段314中的C=C鍵相互作用，以破壞嵌段共聚物310。在一些實施例中，可以使用包含添加劑如表面活性劑的水溶液來進行清洗製程。
在實施例中，因為第二相324的量取決於第二鏈段314的含量，所以可以通過調節嵌段共聚物310中第二鏈段314的量（例如，分子量）而均勻地控制孔隙328的尺寸，其中更大的分子量可提供更大的孔徑。值得注意的是，與具有微米範圍尺寸的孔隙相比，本揭露提供的孔隙明顯更小，增加了研磨墊和磨料顆粒之間的接觸面積。另外，較小的孔徑可有助於減少CMP過程中不小心的刮擦、凹陷和磨損的發生。在一些示例中，孔隙328的尺寸可以是直徑約20nm至約200nm。在一些實施例中，如第5B圖所示，孔隙328的尺寸與磨料顆粒323的尺寸類似。例如，孔隙328的尺寸與磨料顆粒323的尺寸之比值至少約為1但不大於約50。在一些實施例中，孔隙328的尺寸相對於聚合物膜308的總厚度的比值為約8×10-8 至約4×10-5 。此外，因為可以通過改變嵌段共聚物310的分子組成來調節孔隙328的尺寸，所以本揭露提供的CMP頂部墊300可以容易地依據研磨製程的各種階段而訂製。在一些實施例中，聚合物膜308中的孔隙328的濃度（即體積分率）為約5％至約50％。值得注意的是，超過約50％的濃度可能導致不良的結構完整性和隨後聚合物膜308的塌陷。另一方面，如果孔隙328的體積分率小於約5％，則可能會削弱磨料顆粒323的負載能力以及相應的總體去除速率。
在一些實施例中，方法200是對聚合物網絡306施以一紫外線處理以移除第二相324。可利用具有任何合適波長的一紫外線光源對聚合物網絡306進行照射，紫外線之波長例如約254nm或約365nm波長。在一些實施例中，方法200是對聚合物網絡306施以一臭氧處理以移除第二相324。值得注意的是，可以在空氣或水中實施臭氧處理，視嵌段共聚物310中所包含的特定高分子鏈段而定。在一示範性實施例中，如果在水中實施，臭氧濃度約為10ppm（百萬分之一）至約100ppm，若在空氣中實施，臭氧濃度約為10ppm至約1×105 ppm。當然，其他濃度的臭氧也可能適用於本揭露之實施例。
在一些實施例中，方法200是在嵌段共聚物310（特別是在嵌段共聚物310的第二鏈段314）以及一施加溶液之間導入一水解反應（hydrolysis reaction），以移除第二相324。在一些實施例中，施加溶液是一鹼性溶液。在一示範性實施例中，施加的鹼性溶液包括氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化銨、氫氧化鈣、氫氧化鎂、其他合適的鹼性化合物、或前述之組合。在一些實施例中，鹼性溶液的濃度為約0.1M至約10M。當然其他濃度的鹼性溶液也可應用於本揭露之實施例。
參照第5B圖，其為聚合物膜308的示意性俯視圖，留在聚合物膜308中的第一相322形成由孔隙328分開的凸起物(asperities)。如上所述，存在於CMP研磨墊表面的凸起物有助於促進磨料顆粒在基板（例如第1圖中的基板112）的表面上移動以進行研磨。因此，凸起物的大小和分佈對於決定研磨結果的有效性而言是重要的。在實施例中，當溶液304中的嵌段共聚物310的自組裝達到熱力學平衡時，所得到的三維互穿結構（例如，螺旋結構）在二維表面處觀察時，基本上形成一個包含第一相322和第二相324的週期性圖案。“週期性”一詞表示部件之間彼此基本上是等距的。然後，自聚合物網絡306移除第二相324之後，所得到的聚合物膜308包含由第一相322產生的週期性凸起物，這些凸起物是由曾被第二相324佔據的空間（孔隙328）所隔開。
之後，再參照第2圖，方法200的步驟208中，完成CMP頂部墊300的製造。方法200可以實現任何合適的處理步驟，以符合CMP頂部墊300的設計要求。在一些實施例中，例如，方法200是從基板302移除聚合物膜308，並繼續移除聚合物膜308的最頂部和最底部，以確保所製得的聚合物膜308獲得用於隨後的製造過程的原始表面（pristine surfaces）。在一個示例性實施例中，在去除最頂部和最底部之後的聚合物膜308的最終厚度為約50mils或約1.27mm。在一些實施例中，孔隙328的尺寸相對於聚合物膜308的厚度的比例為約8E-8至約4E-5。
因此，在一些實施例中，方法200可藉由一合適的黏合劑將聚合物膜308（即，CMP頂部墊300）接合到一CMP子墊（CMP sub-pad，未示出）上。在這方面，CMP子墊僅作為聚合物膜308的支撐體，並且可以通過常規方法製作，包括將合適的聚合物樹脂注塑成與CMP系統的其他組件相容的配置，CMP系統例如是上述第1圖所討論的CMP系統100。在一些示例中，包括CMP子墊的聚合物可包括第一鏈段312以及/或第二鏈段314，但是沒有包括例如孔隙和凸起物的類似於聚合物膜308的網絡結構。換句話說，與CMP頂部墊300相比，CMP子墊基本上是非孔隙結構。在一些實施例中，合適的黏合劑可以作為將CMP頂部墊300接合(bonding)到CMP子墊的一過渡層。
參照第7圖，其描述了根據本揭露的一個或多個實施例的CMP製程的方法10。在各種示例中，方法10實行了利用如上面關於第1圖所討論的CMP系統100的一種CMP製程。可理解的是，方法10可能包括在方法10之前、之後以及/或期間執行的附加步驟。還應理解的是，方法10的處理步驟僅僅是示例，並非用來限制超出具體地在隨後的申請專利範圍中敘述的內容。
參照第1圖和第7圖，方法10開始於步驟12，其中具有研磨墊106設置在其上的平台108是圍繞著旋轉軸110旋轉。在此實施例中，方法10使用了包含有如上述第3-6C圖討論的方法200所製造之CMP頂部墊300的研磨墊106。
然後，方法10進行至步驟14，其中漿料104包括至少一氧化劑和複數個磨料顆粒提供至研磨墊106，研磨墊106包括如上討論的CMP頂部墊300。作為示例，參照第1圖，漿料源102可以將包括氧化劑和磨料顆粒的漿料104分布到研磨墊106的表面上，使得旋轉的平台108可將漿料104分散並橫跨研磨墊106的頂面。氧化劑可包括任何合適的氧化劑，例如過氧化氫、以及/或包含鹼金屬（例如鈉、鉀等）和一種或多種下列離子的一種化合物：IO4 - 、IO3 - 、CIO- 、NO3 - 、Cl- 、CO3 2- 、SO4 2- 。磨料顆粒可各自包括任何合適的材料，例如Al2 O3 、SiO2 , 、其他合適的材料、或前述之組合。漿料104可進一步包括其他的添加劑，例如有機絡合劑、螯合劑、有機或無機酸/鹼、腐蝕抑製劑、緩衝劑、其他合適的添加劑、或前述之組合。
仍參照第1圖和第7圖，方法10進行至步驟16，使基板112與上面分布著漿料104的旋轉的研磨墊106接觸。接觸研磨墊106時，研磨墊106研磨基板112，並且使用漿料104作為一研磨介質。在一個示例性實施例中，漿料104中的氧化劑可以與基板112的部分產生反應，隨後被包含在漿料104中的磨料顆粒去除。在一些實施例中，方法10是在一系列操作中使用研磨墊以實現步驟16所述之步驟，所述研磨墊包括具有不同孔徑尺寸（即，孔隙328的尺寸）的CMP頂部墊300。例如，隨著方法10進行步驟16的研磨基板112之步驟，CMP頂部墊300中的孔隙328尺寸可能逐漸縮小。在本實施例中，當研磨基板112時，CMP頂部墊300（即，聚合物膜308）的頂部可能由於磨料顆粒的作用而磨損。然而，由於CMP頂部墊300的結構是具有週期性部件的三維多孔膜，所以由凸起物（即，第一相322）和孔隙328所提供的聚合物膜308的表面粗糙度在整個聚合物膜308的厚度上是一致的，因此不需要對研磨墊106進行調節。
參照第8圖，其示出了使用一CMP製程製造一半導體裝置500（以下簡稱“裝置500”）的方法400，此CMP製程使用了如一實施例所提供的包含聚合物膜308的拋光墊。可理解的是，方法400包括製造互補金屬氧化物半導體（CMOS）流程的部件的步驟，因此在此僅簡要敘述。應當理解的是，方法400的處理步驟僅僅是示例性的，並非用來限制超出具體地在隨後的申請專利範圍中敘述的內容。還應理解的是，可以在方法400之前、之後以及/或期間進行額外步驟。
第9A至9F圖是根據本發明一實施例的方法400的多個中間階段形成一實施例的裝置500的剖面示意圖。可理解的是，儘管未示出，裝置500可以包括各種其他裝置和部件，例如其他類型的裝置，諸如附加的電晶體、雙極性接面電晶體（bipolar junction transistors）、電阻器、電容器、電感器、二極體、熔絲、靜態隨機存取存儲器（SRAM）、以及/或其他邏輯電路等之類的裝置，但是為了更好地理解本發明的概念而在此示例中被簡化。在一些實施例中，裝置500包括多個半導體裝置（例如，電晶體），例如PFETs，NFETs等，它們可以互連。此外，應注意方法400的處理步驟，包括參照第圖9A-9F圖所提供的任何描述，都僅僅是示例性的，並非用來限制超出具體地在隨後的申請專利範圍中所敘述的內容。
參照第8圖和第9A圖，方法400的步驟402中提供了裝置500，裝置500包括設置在一基底502上方的一半導體層504的裝置500、設置在基底502上方的隔離區域506、設置在半導體層504上方且位於源極/汲極（source/drain，S / D）部件512之間的虛設閘極堆疊508、以及設置在虛設閘極堆疊508的側壁上的閘極間隔物510。雖然未在此描述，但是例如界面層、硬質罩幕層、虛設閘極介電層、其他合適的層、或前述組合等附加材料層，都可能包含於裝置500中。在本實施例中，半導體層504包括半導體鰭片（以下稱為“鰭片504”），其被配置為提供三維場效電晶體(FET)。在其他實施例中，鰭片504提供一平面FET。
基底502可以包括元素（單元素）半導體，例如矽、鍺、其他合適的材料、或前述的組合；化合物半導體，例如碳化矽、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、砷化銦、銻化銦、其他合適的材料、或前述的組合；合金半導體，例如SiGe、GaAsP、AlInAs、AlGaAs、GaInAs、GaInP、GaInAsP、其他合適的材料、或前述的組合。
在基底502包括FETs的一些實施例中，例如源極/汲極區域的各種摻雜區域設置在基底502中或基底502上。摻雜區域可以摻雜有n型摻質，例如磷或砷，以及/或p型摻雜質，例如硼或BF2 ，依設計需求而定。摻雜區域可以直接形成在基底502上、p型阱結構中、n型阱結構中、雙阱結構中、或者使用凸起結構（raised structure）。可以通過注入摻質原子、原位摻雜磊晶成長和/或其他合適的技術來形成摻雜區域。
在一些實施例中，可以使用包括微影和蝕刻製程的合適製程來製造鰭片504。微影製程可包括形成覆蓋在基底502上的光阻層（抗蝕劑）、將抗蝕劑曝光於一圖案、進行曝光後烘烤製程以及顯影抗蝕劑，以形成包括抗蝕劑的遮罩元件（未示出）。然後使用遮罩元件將凹槽蝕刻到基底502中，而留下鰭片在基底502上。蝕刻製程可以包括乾式蝕刻、濕式蝕刻、反應離子蝕刻（RIE）、以及/或其他合適的製程。
許多其他形成鰭片的方法的實施例也可能是合適的。例如，可以使用雙重圖案化或多重圖案化製程進行鰭片504的圖案化。通常，雙重圖案化或多重圖案化製程結合了微影和自對準製程，得以形成具有例如比使用單一且直接的微影製程可獲得的間距更小的間距的圖案。例如，在一個實施例中，在基底上方形成一犧牲層並使用微影製程對犧牲層進行圖案化。使用自對準製程在圖案化的犧牲層旁邊形成間隔物。然後去除犧牲層，可以再使用留下的間隔物或心軸（mandrels）來對鰭片進行圖案化。
隔離區域506可包括氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、氟化物摻雜的矽酸鹽玻璃（FSG）、低介電常數之介電材料、其他合適的材料或其組合。隔離區域506可包括淺溝槽隔離（STI）部件。在一個實施例中，藉由在形成鰭片504期間蝕刻出基底502中的溝槽而形成隔離區域506。然後可以通過沉積製程用上述隔離材料填充溝槽，之後進行CMP製程。其他的隔離結構，例如場氧化物、矽的局部氧化（LOCOS）、以及/或其他合適的結構也可以實施作為隔離區域506。隔離區域506可以通過任何合適的方法沉積，例如化學氣相沉積（CVD）、可流動CVD（FCVD）、旋塗玻璃（SOG）、其他合適的方法、或前述方法的組合。
在裝置500的其他元件製造之後提供虛設閘極堆疊508，以作為形成的高介電常數之金屬閘極結構（HKMG）的佔位元件。虛設閘極堆疊508可包括至少一多晶矽層，並且在一些示例中，還可包括設置在多晶矽層和鰭片504的通道區域之間的一界面層（未示出）。虛設閘極堆疊508可以由以下形成：首先在裝置500上方毯覆式的沉積一多晶矽層，然後進行蝕刻製程以從裝置500中去除多晶矽層的部分。在形成例如源極/汲極的部件之後，進行一系列製程以將虛設閘極堆疊508的部分替換為高介電常數之金屬閘極結構，其製程將在以下內容有詳細討論。
閘極間隔物510可包括介電材料，例如氧化矽、氮化矽、碳化矽、氮氧化矽、其他合適的介電材料、或前述材料之組合。閘極間隔物510可以是單層結構或多層結構。可以通過首先在裝置500上方沉積一毯覆的間隔物材料，然後進行非等向性的蝕刻製程去除部分的間隔物材料，以在虛設閘極堆疊508的側壁上形成閘極間隔物510。
源極/汲極部件512可適合用於形成p型FinFET（即，包括p型磊晶材料）或者替代地，n型FinFET（即，包括n型磊晶材料）。p型磊晶材料可以包括一個或多個矽鍺磊晶層（epi SiGe），其中矽鍺的磊晶層摻雜有p型摻質，例如硼、鍺、銦、其他p型摻質、或前述之組合。n型磊晶材料可包括一個或多個矽（epi Si）或矽碳（epi SiC）的磊晶層，其中矽或矽碳的磊晶層摻雜有n型摻質，例如砷、磷、其他n-型摻質、或前述之組合。雖然未示出，但是裝置500可以包括附加的p型以及/或n型FET。源極/汲極部件512可以通過任何合適的技術形成，例如通過蝕刻製程隨後接著一個或多個磊晶製程而形成。
後續製程步驟是關於一閘極替換製程的一示例性實施例，在閘極替換製程期間移除虛設閘極堆疊508並在其位置形成高介電常數之金屬閘極結構。參考第8圖和第9B圖，在方法400的步驟404中，在裝置500上方形成層間介電層514。在一些實施例中，層間介電層514包括例如低介電常數之介電材料。層間介電層514可以是一種包括具有多種介電材料的多層結構，並且可通過沉積製程形成，例如CVD、FCVD、SOG、其他合適的方法、或前述方法之組合。在一些實施例中，如本文所描繪，層間介電層514的部分形成於虛設閘極堆疊508上方，且隨後藉由CMP製程沿著線AA'將部分的層間介電層514從裝置500移除，以暴露出虛設閘極堆疊508的一頂面。步驟404所進行的CMP製程基本上類似於上面關於第7圖討論的方法10，其使用包括文中提出的CMP頂部墊300實施例的一研磨墊來進行CMP製程。
參照第8圖和第9C圖，方法400的步驟406中，移除虛設閘極堆疊508以暴露出一閘極溝槽516中鰭片504的通道區域。在一些實施例中，在裝置500上方形成遮罩元件（未描繪），然後使用一系列的微影曝光和顯影製程對遮罩元件進行圖案化，以暴露出虛設閘極堆疊508。然後，圖案化的遮罩元件可以作為一蝕刻遮罩，用於通過一個或多個蝕刻製程，例如乾式蝕刻製程、濕式蝕刻製程、RIE製程、其他合適的製程、或前述製程的組合，而去除虛設閘極堆疊508。然後可以通過合適的方法，例如抗蝕劑剝離或電漿灰化，以去除圖案化的遮罩元件。
參照第8圖和第9D-9F圖，之後在方法400的步驟408中，在閘極溝槽516中形成高介電常數之金屬閘極結構520。高介電常數之金屬閘極結構520還可包括其他材料層，例如阻障層、膠體層、硬質遮罩層以及/或覆蓋層。高介電常數之金屬閘極結構520的各個層可以通過任何合適的方法形成，例如CVD、ALD、PVD、電鍍、化學氧化、熱氧化、其他合適的方法、或前述方法之組合。
參照第9D圖，方法400在閘極溝槽516中的鰭片504上方沉積高介電常數（具有大於氧化矽的介電常數，其為約3.9）之閘極介電層522，並且隨後在其上方沉積至少一個功函數金屬層524。高介電常數之閘極介電層522可以包括一種或多種高介電常數的介電材料（或者是一層或多層高高介電常數的介電材料），例如氧化鉿矽（HfSiO），氧化鉿（HfO2 ）、氧化鋁（Al2 O3 ）、氧化鋯（ZrO2 ）、氧化鑭（La2 O3 ）、氧化鈦（TiO2 ）、氧化釔（Y2 O3 ）、鈦酸鍶（SrTiO3 ）、或前述之組合。功函數金屬層524可以包括任何合適的材料，例如氮化鈦（TiN）、氮化鉭（TaN）、釕（Ru）、鉬（Mo）、鎢（W）、鉑（Pt）、鈦（Ti）、鋁（Al）、碳化鉭（TaC）、氮化鉭（TaCN）、氮化鉭（TaSiN）、氮化鈦矽（TiSiN）、其他合適的材料、或前述之組合。在一些實施例中，功函數金屬層524包括相同或不同類型的多個材料層（例如，兩者都是n型功函數金屬或者兩者都是p型功函數金屬），以達到期望的臨界電壓。參照第9E圖，方法400在功函數金屬層524上沉積導電塊層526。導電塊層526可包括鋁（Al）、銅（Cu）、鎢（W）、鈷（Co）、釕（Ru）、其他合適的導電材料、或前述材料之組合。
參照第8圖和第9F圖，方法400的步驟410中，在CMP製程中去除位於高介電常數之金屬閘極結構520和ILD層514的部分上方形成的導電塊層526的多餘導電材料。CMP製程基本上類似於上面關於第7圖所討論的方法10，其使用包含實施例的CMP頂部墊300的一研磨墊來進行CMP製程。具體而言，再參照第9E圖，方法400可沿著線BB'實施CMP製程，其定義高介電常數之金屬閘極結構520的頂面，因而使裝置500的頂面平坦化。
再參照第8圖，方法400的步驟412中，可對裝置500進行額外的製程步驟。例如，後續製程可以是在基底上形成各種接觸件/通孔/導線以及多層互連部件（例如，金屬層和層間介電質），被配置為連接各種部件以形成可以包括一個或多個FinFET裝置的一功能性電路。在進一步的示例中，一多層互連部件可以包括垂直的互連部件，例如通孔或接觸件，以及包括水平的互連部件，例如金屬線。各種互連部件可以採用各種導電材料，包括銅、鎢以及/或矽化物。在一個示例中，是用鑲嵌以及/或雙鑲嵌製程形成一銅相關的多層互連結構。
關於文中提供的敘述，本揭露提供一種CMP研磨墊以及製造和使用CMP研磨墊的方法。根據本揭露的一些實施例，所提供的CMP研磨墊包括頂部墊，頂部墊具有嵌入聚合物基質中的孔隙網絡。在一些實施例中，頂部墊的製造是通過從含有兩個不同鏈段的嵌段共聚物形成兩個不同相的自組裝聚合物網絡，隨後從聚合物網絡中移除其中一個相，以形成在整個剩餘相中延伸遍布的孔隙而製造頂部墊。在一些實施例中，經由包括UV照射、臭氧處理以及/或水解製程而移除其中一個相。
本揭露的一個或多個實施例，雖然不是意圖限制本揭露，的確為半導體裝置及其形成提供了許多益處。例如，文中提供的實施例的CMP研磨墊其配置有均勻尺寸的凸起物和孔隙，其能夠在CMP漿料中容納和傳送磨料顆粒穿過需要研磨的基板表面，從而排除了在CMP製程期間使用研磨墊調節器。此外，本發明的CMP研磨墊的實施例提供了納米等級尺寸的孔隙，可允許容納較小的磨料顆粒並減少CMP製程中基板表面的不小心刮擦、凹陷以及/或磨損的發生。
在一方面中，本發明一些實施例提供了一種化學機械研磨墊(CMP pad)的形成方法，首先提供嵌段共聚物的溶液，其中嵌段共聚物包括第一鏈段和連接第一鏈段的第二鏈段，第二鏈段與第一鏈段在組成上不相同。一些實施例中，形成方法還包括對嵌段共聚物之溶液進行處理，以形成具有第一相和嵌入於第一相的第二相的一聚合物網絡，其中第一相包括第一鏈段，第二相包括第二鏈段。隨後將第二相自聚合物網絡移除，因而形成一聚合物膜，此聚合物膜包括嵌入於第一相的孔隙網絡。之後，一些實施例的形成方法包括結合CMP頂部墊與一CMP子墊而形成一CMP研磨墊，其中CMP頂部墊配置為在化學機械研磨製程期間與一工作件(workpiece)接合。
在一些實施例中，第一鏈段包括聚碳酸酯(polycarbonate)、聚醯胺(polyamide)、聚碸(polysulfone)、聚氨酯(polyurethane)、或前述之組合。
在一些實施例中，第二鏈段包括聚乳酸(polylactic acid)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)、聚丁烯 (polybutylene)、聚異戊二烯 (polyisoprene)、或前述之組合。
在一些實施例中，此形成方法中對溶液進行處理包括對溶液施加退火處理或控制溶液的蒸發速率。
在一些實施例中，此形成方法中前述退火處理是在高於嵌段共聚物之一玻璃轉換溫度的一溫度下進行。
在一些實施例中，此形成方法中是以紫外線照射、臭氧或一水解製程對聚合物網絡進行處理，以移除第二相。
在一些實施例中，此形成方法中以紫外線照射處理聚合物網絡包括施以約254nm或約365nm波長的紫外線照射。
在一些實施例中，此形成方法中以臭氧處理聚合物網絡包括在空氣或水中施加臭氧。
在一些實施例中，此形成方法中以水解製程處理聚合物網絡包括以一鹼性溶液與聚合物網絡反應，此鹼性溶液例如包括氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化銨、或前述之組合。
在一些實施例中，結合CMP頂部墊與CMP子墊的步驟包括移除聚合物膜之最頂部分和最底部分，而形成CMP頂部墊；以及以一黏合劑連接CMP頂部墊至CMP子墊，而形成CMP研磨墊。
在另一方面中，本發明一些實施例提供了一種以研磨墊進行化學機械研磨的方法，包括形成配置於一化學機械研磨製程的一研磨墊、使研磨墊繞著一軸進行轉動、提供化學機械研磨漿料至研磨墊以及使用研磨墊和化學機械研磨漿料研磨一工作件，其中化學機械研磨漿料包括複數個磨料顆粒，而多孔頂部墊有助於此些磨料顆粒在工作件上的移動。具體而言，一些實施例的形成研磨墊的方法包括提供包含嵌段共聚物的一聚合物溶液，其中嵌段共聚物包括第一鏈段和連接第一鏈段的第二鏈段。形成研磨墊的方法還包括對聚合物溶液進行處理，使嵌段共聚物組裝成一互穿聚合物網絡(interpenetrating polymer network)，此互穿聚合物網絡具有第一相嵌入於第二相，其中第一相包括第一鏈段，第二相包括第二鏈段。之後，一些實施例的形成研磨墊的方法更包括自互穿聚合物網絡將第一相移除，因而形成一多孔頂部墊(porous top pad) 。隨後將多孔頂部墊黏著至一子墊，而形成研磨墊。
在一些實施例中，多孔頂部墊的孔隙之直徑相對於該些磨料顆粒之直徑的比值為約1至約50。
在一些實施例中，前述提供聚合物溶液包括溶解該嵌段共聚物於一溶劑中，該溶劑包括氯仿、二甲基亞碸、氯苯、或前述之組合。
在一些實施例中，前述研磨墊是包含第一多孔頂部墊的第一研磨墊，此第一多孔頂部墊具有第一尺寸的孔隙，其中研磨工作件包括在使用第一研磨墊之後使用第二研磨墊，其中第二研磨墊包括第二多孔頂部墊，此第二多孔頂部墊具有小於第一尺寸的第二尺寸的孔隙。
在一些實施例中，前述方法中對聚合物溶液進行處理包括加熱退火此聚合物溶液至高於嵌段共聚物之玻璃轉換溫度的溫度。
在一些實施例中，前述方法中對聚合物溶液進行處理致使嵌段共聚物具有三維螺旋結構(three-dimensional gyroid structure)。
在一些實施例中，包括以紫外線照射、臭氧或一水解製程對互穿聚合物網絡進行處理，以移除第一相。
在又一個方面中，本發明一些實施例提供一種化學機械研磨裝置，包括設置在旋轉平台上方的CMP研磨墊，其中CMP研磨墊的頂面包括一聚合物膜，聚合物膜具有延伸遍布聚合物基質的孔隙網絡。一些實施例的化學機械研磨裝置還包括設置在CMP研磨墊上方的承載座，其中承載座配置以容置一工作件，使工作件的頂面朝向CMP研磨墊。一些實施例的化學機械研磨裝置更包括配置以提供CMP漿料至CMP研磨墊的漿料分配器。
在一些實施例中，前述聚合物基質包括聚碳酸酯(polycarbonate)、聚醯胺(polyamide)、聚碸(polysulfone)、聚氨酯(polyurethane)、或前述之組合。
在一些實施例中，前述孔隙網絡和前述聚合物基質形成三維螺旋結構。
以上概述數個實施例之部件，以便在本發明所屬技術領域中具有通常知識者可以更加理解本發明實施例的觀點。在本發明所屬技術領域中具有通常知識者應理解，他們能輕易地以本發明實施例為基礎，設計或修改其他製程和結構，以達到與在此介紹的實施例相同之目的及/或優勢。在本發明所屬技術領域中具有通常知識者也應理解，此類等效的結構並無悖離本發明的精神與範圍，且他們能在不違背本發明之精神和範圍下，做各式各樣的改變、取代和替換。因此，本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定為準。
100:CMP系統 102:漿料源 104:漿料 106:研磨墊 108:平台 110:旋轉軸 112:基板 116:工作件承載座 10、200、400:方法 12、14、16、202、204、206、208、402、404、406、408、410、412:步驟 300:CMP頂部墊 302:基板 304:溶液 306:聚合物網絡 308:聚合物膜 310:嵌段共聚物 312:第一鏈段 314:第二鏈段 322:第一相 323:磨料顆粒 324:第二相 326:區域 328:孔隙 500:裝置 502:基底 504:半導體層 506:隔離區域 508:虛設閘極堆疊 510:閘極間隔物 512:源極/汲極部件 514:層間介電層 516:閘極溝槽 522:閘極介電層 524:功函數金屬層 526:導電塊層 520:高介電常數之金屬閘極結構 AA'、BB':線
藉由以下的詳細描述配合所附圖式，可以更加理解本發明實施例的內容。需強調的是，根據產業上的標準慣例，許多部件（feature）並未按照比例繪製。事實上，為了能清楚地討論，各種部件的尺寸可能被任意地增加或減少。 第1圖是根據本發明一個或多個方面的一種化學機械研磨(CMP)系統。 第2圖是根據本發明一個或多個方面關於CMP頂部墊的製造方法的流程圖。 第3、4、5A圖是根據本發明一個或多個方面，在第2圖的例示方法之中間階段期間一種例示裝置的剖面示意圖。 第5B圖是根據本發明一個或多個方面，在第2圖的例示方法之一個中間階段的例示裝置的俯視圖。 第6A、6B、6C圖繪示了根據本發明一個或多個方面，在第2圖的例示方法之中間階段期間一種例示裝置之部分的示意圖。 第7圖是根據本發明一個或多個方面進行CMP製程的一種例示方法的流程圖。 第8圖是根據本發明一個或多個方面，關於包括進行一例示CMP製程的一種半導體裝置製造方法的流程圖。 第9A、9B、9C、9D、9E和9F圖繪示了根據本發明一個或多個方面，在第8圖的例示方法之中間階段期間一種例示的半導體裝置的剖面示意圖。
200:方法
202、204、206、208:步驟

Claims (20)

  1. 一種化學機械研磨(CMP)墊的形成方法，包括： 形成一CMP頂部墊(CMP top pad) ，包括： 提供一嵌段共聚物(block copolymer，BCP)的一溶液，其中該嵌段共聚物包括一第一鏈段和連接該第一鏈段的一第二鏈段，該第二鏈段與該第一鏈段在組成上不同； 對該嵌段共聚物之該溶液進行處理，以形成具有一第一相和嵌入於該第一相的一第二相的一聚合物網絡，其中該第一相包括該第一鏈段，該第二相包括該第二鏈段； 將該第二相自該聚合物網絡移除，因而形成一聚合物膜，該聚合物膜包括嵌入於該第一相的一孔隙網絡；以及 結合該CMP頂部墊與一CMP子墊而形成一CMP研磨墊，其中該CMP頂部墊配置為在一化學機械研磨製程期間與一工作件接合(engage)。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之形成方法，其中該第一鏈段包括聚碳酸酯(polycarbonate)、聚醯胺(polyamide)、聚碸(polysulfone)、聚氨酯(polyurethane)、或前述之組合。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之形成方法，其中該第二鏈段包括聚乳酸(polylactic acid)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate)、聚丁烯(polybutylene)、聚異戊二烯 (polyisoprene)、或前述之組合。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之形成方法，其中對該溶液進行處理包括對該溶液施加退火處理或控制該溶液的蒸發速率。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之形成方法，其中該退火處理係在高於該嵌段共聚物之一玻璃轉換溫度(glass transition temperature)的一溫度下進行。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之形成方法，其中移除該第二相包括以紫外線照射、臭氧或水解製程對該聚合物網絡進行處理。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之形成方法，其中以紫外線照射處理該聚合物網絡包括施以約254nm或約365nm波長的紫外線照射。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之形成方法，其中以臭氧處理該聚合物網絡包括在空氣或水中施加臭氧。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之形成方法，其中以水解製程處理該聚合物網絡包括以一鹼性溶液與該聚合物網絡反應，該鹼性溶液包括氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化銨、或前述之組合。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之形成方法，其中結合該CMP頂部墊與該CMP子墊的步驟包括： 移除該聚合物膜之一最頂部分和一最底部分，而形成該CMP頂部墊；以及 以一黏合劑連接該CMP頂部墊至該CMP子墊，而形成該CMP研磨墊。
  11. 一種化學機械研磨方法，包括： 形成配置於一化學機械研磨製程的一研磨墊，其中形成該研磨墊包括： 提供包括一嵌段共聚物的一聚合物溶液，其中該嵌段共聚物包括一第一鏈段和連接該第一鏈段的一第二鏈段； 對該聚合物溶液進行處理，使該嵌段共聚物組裝成一互穿聚合物網絡(interpenetrating polymer network)，該互穿聚合物網絡具有一第一相嵌入於一第二相，其中該第一相包括該第一鏈段，該第二相包括該第二鏈段； 自該互穿聚合物網絡將該第一相移除，因而形成一多孔頂部墊； 將該多孔頂部墊黏著至一子墊，而形成該研磨墊； 使該研磨墊繞著一軸進行轉動； 提供一化學機械研磨漿料至該研磨墊，其中該化學機械研磨漿料包括複數個磨料顆粒；以及 使用該研磨墊和該化學機械研磨漿料研磨一工作件，其中該多孔頂部墊有助於該些磨料顆粒在該工作件上的移動。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之化學機械研磨方法，其中該多孔頂部墊的孔隙之直徑相對於該些磨料顆粒之直徑的比值為約1至約50。
  13. 如申請專利範圍第11項所述之化學機械研磨方法，其中提供該聚合物溶液包括溶解該嵌段共聚物於一溶劑中，該溶劑包括氯仿(chloroform)、二甲基亞碸(dimethyl sulfoxide)、氯苯(chlorobenzene)、或前述之組合。
  14. 如申請專利範圍第11項所述之化學機械研磨方法，其中該研磨墊是包含一第一多孔頂部墊的一第一研磨墊，該第一多孔頂部墊具有第一尺寸的孔隙，其中研磨該工作件包括在使用該第一研磨墊之後使用一第二研磨墊，其中該第二研磨墊包括具有第二尺寸的孔隙的一第二多孔頂部墊，該第二尺寸小於該第一尺寸。
  15. 如申請專利範圍第11項所述之化學機械研磨方法，其中對該聚合物溶液進行處理包括加熱退火該聚合物溶液至高於該嵌段共聚物之一玻璃轉換溫度的溫度。
  16. 如申請專利範圍第11項所述之化學機械研磨方法，其中對該聚合物溶液進行處理致使該嵌段共聚物具有一三維螺旋結構(three-dimensional gyroid structure)。
  17. 如申請專利範圍第11項所述之化學機械研磨方法，其中移除該第一相包括以紫外線照射、臭氧或一水解製程對該互穿聚合物網絡進行處理。
  18. 一種化學機械研磨(CMP)裝置，包括： 設置在一旋轉平台上方的一CMP研磨墊，其中該CMP研磨墊之一頂面包括一聚合物膜，該聚合物膜具有延伸遍布一聚合物基質(polymer matrix)的一孔隙網絡(network of pores)； 設置在該CMP研磨墊上方的一承載座，其中該承載座配置以容置一工作件，使該工作件的一頂面朝向該CMP研磨墊；以及 一漿料分配器(slurry dispenser)，配置以提供一CMP漿料至該CMP研磨墊。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之化學機械研磨裝置，其中該聚合物基質包括聚碳酸酯(polycarbonate)、聚醯胺(polyamide)、聚碸(polysulfone)、聚氨酯(polyurethane)、或前述之組合。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之化學機械研磨裝置，其中該孔隙網絡和該聚合物基質形成一三維螺旋結構(three-dimensional gyroid structure)。
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