TWI321141B - Multi-layer polishing pad for low-pressure polishing - Google Patents

Description

&、發明說明:.一、ί:— 〜—一 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於化學機械研磨期間的研磨墊。 【先前技術】 積體電路通常係以連續沈積導電層、半導體層或絕緣 層於發晶圓上的方式形成。製造步驟之一包括沈積填充層 於非平坦表面上，並平坦化該填充層直至暴露出非平坦表 面。例如，導電性填充層可沈積於一經圖案化的絕緣層上， 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。在平坦化之後，殘留在絕緣 層凸起圖案之間導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電路徑。此外，製程亦 需要平坦化以提供可續行微影的平坦化基材表面。 化學機械研磨（CMP)即為可接受的平垣化方法之一。 此平坦化方法通常需將基材放置在承載頭或研磨頭上，並 使基材的暴露表面靠抵研磨墊的研磨表面，例如旋轉研磨 碟形墊或線性步進帶》承載頭可提供可控制的負載於基材 上’以將之壓抵於研磨墊。可包含研磨粒子的研磨液則供 應至研磨墊表面，並於該表面及研磨墊之間形成相對移 動，以研磨並使之平坦化。 習知研磨墊包括「標準」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 钕 上 子固定在封圍媒介中，並支撐在通常無法壓縮的背襯層 化學機械研磨製程的目的之一在於使基材上的剖面輪 靡％句。另一目的則是使研磨均勻β若基材上不同區域以 不同速率研磨，則基材某些區域很可能會被移除掉過多的 材料（稱為過度研磨）、或僅有少數材料遭移除（稱為研磨不 足）’因而導致基材上有不均勻的剖面輪廓。 【發明内容】 本發明之一態樣係關於一研磨墊，其具有一研磨層及 一固定於該研磨層的背襯層。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4〇至8〇 的硬度、以及一厚度不均勻度。該背襯層具有一等於或小 於該第一厚度之第二厚度以及一大於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 偏斜程度大於研磨層的厚度不均勻度。 本發明的實施可包括下列一或多種特徵》第二厚度可 大於第一厚度、或約等於第一厚度。該背襯層之蕭式硬度 A可介約1至1〇間。該背襯層的第二厚度介約3〇至2〇〇 密爾，例如介約3〇至9〇密爾。數個溝槽可形成於研磨表 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。導電薄片可固定至背襯層上與研磨 層相對的一面上。數個孔洞可穿通該研磨層及背襯層以暴 6 1321141 露出該導電薄片。一固態光可穿透部（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在背襯層上與研 磨層相對的一面上，且該黏著層可橫跨背襯層的孔徑。一 不透水透明薄片可位於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缩度的乘積為2密爾或更 多。背襯層也可包括聚氨酯、聚醚或聚矽化物泡沫塑料。

本發明另一態樣係關於一研磨墊，其具有一研磨表 面、一位於該研磨層中之固態光可穿透部、一背襯層（位於 該研磨層上與研磨表面相對之一面上）、以及一光可穿透黏 著層（位於該背襯層上與該研磨層相對之一面上），其中該 背襯層具有一與該光可穿透部對齊之孔徑，且該光可穿透 黏著層橫跨該背襯層之孔徑。

實施本發明包括下列一或多種特徵。黏著層係鄰靠著 該背襯層。該背襯層可藉黏著劑直接連接至該研磨層。導 電層可位於該黏著層與該背襯層相對之一面上，例如，該 導電層可鄰靠著該黏著層。該背襯層可較研磨層更具壓縮 性。黏著層可包括雙面黏著帶。黏著層可包括聚乙烯對苯 二甲酸酯薄膜。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於該背襯 層及研磨層之間。 本發明另一態樣係關於一研磨墊，其含有一具研磨表 面之研磨層，以及一背襯層（位於該研磨層上與該研磨表面 7 1321141

相對的一面上）。研磨層的外緣突出該背襯層之外緣。 本發明之實施方式可包括下列一或多種特徵。該研 層及背襯層可大致呈圓形，且該背襯層之直徑可小於研 層的直徑。該背襯層可較研磨層更具壓缩性。該研磨層 外緣可突出該背襯層之外緣約四分之一英吋。該研磨層 背襯層可以黏著物固定。 本發明另一態樣係關於一研磨墊，其包含一具研磨 面之研磨層、一位於該研磨層中之固態光可穿透部、一 襯層（位於該研磨層上與該研磨表面相對的一面上）、一 於該背襯層及該研磨層間之不透水透明薄片、以及一導 層（位於該黏著層上與該背襯層相對之一面上）。該背襯 具有一與該光可穿透部對齊之孔徑，且該透明薄片橫跨 固態光可穿透部。 本發明另一態樣係關於一基材處理設備。該設備包 一襯墊支撐件、一依據前述態樣之一的研磨墊、一用以 撐一基材與該研磨墊接觸之承載頭、一製程液體供應器 及一連接至該襯墊支撐件之至少一者以及該承載頭的 達，以使研磨墊與基材間有相對移動。 本發明的實施方式包括下列一或多種特徵。該設備 包括一經放置以接觸基材的電極、一接觸該處理液體之 極、以及一耦接於電極及陰極間之電源供應器，用以形 偏壓。 本發明另一實施態樣係關於化學機械製程的方法。 方法包括依據前述態樣之一者將基材接觸研磨墊之研磨 磨 磨 之 及 表 背 介 電 層 該 括 支 以 馬 可 陰 成 該 層 8 1321141 的研磨表面；供應研磨液體至該研磨表面；於基材及研磨 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》 實施本發明可包括下列一或多種特徵。所施加壓力可 為1.5psi或更低，且研磨表面在該施加麼力下會偏斜較研 磨層厚度不均勻度為多。供應研磨液體可包括供應電解 質，且該方法更可包括於__暴露至該電解質的陰極及該基 材間施加偏壓。

任何一種不同於前述的實施方法也可應用至本發明各 種態樣。

本發明潛在優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，例如低於1.5或 l.Opsi，或甚至低於〇,5或〇.3psi。因此，例如需要低麼力 研磨以避免不均勻的傷害（例如分層現象（del ami nation))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/或基材因内部應力而不平坦 (可能因多層的導電及介電層所致）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 (例如在視窗周園區域襯墊與平台的過早分離）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。 本發明其他實施例的細節將詳述於附加圖式及下文實 施方式中。而本發明其他特徵、目的及優點在參閱實施方 式及圖式與申請專利範園後將更可清楚領會。 9 【實施方式】 如前文所提及，第1A圖係習知含聚氨酯覆蓋7 研磨塾60’其具有一耐用的研磨表面66及可壓縮 其厚度與覆蓋層大致相同《此外，覆蓋層64厚 有些微變化，例如橫越研磨墊表面有幾密爾單位，士 密爾的變化（為清楚起見，差異變化在第1A圖中都 顯）。 例如，Rodel公司所上市的一種研磨塾便具有 中空微球體（IC1000)之聚氨酯所形成的覆蓋層，以 透水聚酯鼓（Suba IV)形成的背襯層。該覆蓋層厚 或80密爾，而蕭式硬度D值為5 2-62，其中背襯層 50密爾而蕭式硬度A約為61。 不幸的是，習知研磨墊在低壓力下（例如低於 或低於1 .Opsi ’且特別是在非常低壓力下，如低於 時）會導致無法接受的研磨均勻度。若不受限於特定 標準研磨墊的尺寸及物理特性都會使得低研磨壓力 ·. ： 概層仍维持相當的剛性，使得基材14的下壓力無法 全的「貼平」覆蓋層。因此，如第iB圖所示，覆： 的任何厚度變化都會導致傳遞至基材的壓力只存在 層64厚的部分66，因而使得研磨率不均勻。此外 内部應力，基材通常並非完全平整，且所施加的負 不足以使基材完全遷抵研磨塾，因而在基材及研磨 形成不均勻的接觸。 曼64的 背概層 度可能 D 約 1-2 特别突 一内含 及一由 度為5〇 厚度& 1 -5psi °-5psi :理論， 下的背 充分完 篆層64 於覆蓋 ，由於 載可能 表面間 10 1321141

然而本發明研磨墊之一實施方式益不同於刖述習知研 磨塾，其具# -較薄的t蓋層卩及一較厚^"更具壓縮性的 背襯層。同樣若不受限於特定理論，冑少覆蓋層厚度可使 其更易偏斜。&外，增加背襯層的厚度及座缩度將使得覆 蓋層更易偏斜。因此，即便處於胙常低的斫磨壓力’覆蓋 層仍可與基材一致（例如，若基材如圖所示般平坦’則覆盍 層也將平坦；而若基材變形，則覆蓋廣也將有相同外形）’ 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<提供兩研磨率 及較短的研磨時間。 現參照第2圖，一或多片基材14可於CMP研磨設備 的研磨站10處進行研磨。適用之研磨設備 < 參照美國專利 第5,738,574號，其全文合併於此以供參考。

研磨站10包括一可旋轉平台丨6’其上可放置研磨墊 18。如前文所述，研磨墊18為一具有軟背襯層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。研磨蛄也可包括一襯塾調整 設備，以維持研磨墊表面的狀況使之可有故研磨基材。 於研磨步驟期間，研磨液體3 0(例如研磨聚）可藉研磨 衆供應埠或結合的研磨漿/潤濕液臂32供應至研磨塾18表 面。研磨聚30可具有研磨粒子、pH值調整劑或化學活性 成分。 承栽頭34由 36連接至承 基材14係以承載頭34靠抵研磨塾ι8。 支搶結構（例如旋轉件）懸起，並經承載驅動轴 11 1321141

38旋轉。 罾22為一相當耐用、 硬且對研磨製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3〇 8〇，如4〇·8〇(如 50-65)。覆蓋層22的研磨表面24可有粗粒的表面紋理， 例如，可將中空微球趙内嵌至聚氨酯中，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。 載頭旋轉馬$ 參照第 覆蓋層22應略薄，例如小於5〇密爾，如40密爾或更 小、或25密爾或更小、或20密爾或更小或1 5密爾或更小。 一般而言，覆蓋層22在製造時應盡可能薄。然而，調整製 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次的研磨及調整循環。例 如，覆蓋層厚度可為5至10密爾。介約5至20密爾的厚 度應可適用。襯塾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（此等不均勻度係指因概塾製 造過程所致的研磨塾旱度之整體變化，而非小尺距（如小於 1 00密爾）的不速續厚度變化’例如溝槽、穿孔或表面粗糙>。 亦可選樺的是’至少一部份的研磨表面24可包括數個 溝槽26形成其中以裝載研磨毁。該等溝槽可為任何形式， 例如中心圓、直線、交叉（Cr〇SS_hatChed)、螺旋及類似者。 溝槽26可延伸覆蓋層22的厚度約20-80¾ ’例如25%。例 如，於一具有2〇密爾厚之覆蓋層22的研磨塾中’溝槽26 的深度D 1 12 1321141 煮概層20為可壓縮材料，其較覆蓋層22軟且更具屋 縮性。例如，背襯層可為一開放式發泡（〇pen_cell f〇am)材 料或密閉式發泡（closed-cell foam)材科，例如聚氨酯、聚 醋或具有孔洞的聚矽化物，以使在壓力下氣室萎陷並壓缩 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2〇或更小，例如12或更 小’如蕭式硬度A介約1至1〇，例如$或更小。 如前文所提及，背襯層20應較覆蓋層22更具壓縮性。 塵縮度可在一既定壓力下以厚度百分比變化測量之。例 如，在·約0.5psi的愿力下，背襯層2〇可承受約3%的壓縮。 合適的背襯層材料為康乃迪克州RGgers市公司所 上市之PO麵47G1_3()(PGR〇N為R。㈣公司的商標）。 此外，背襯層20應略厚，例如9〇 密爾或更多。例如 背襯層可約為95至500密爾厚，例如。 y5-2〇〇 密爾或 95-150 密爾或95-125密爾厚。更明確而言，社， 豸觀層20可為覆蓋 層22约2-15倍厚，例如4.5至8俾搢， 厚（尤其在用於20密 爾厚的覆蓋層時）。 一般而言，背襯層2 0的厚度係經遛 擇以確保特定的背 襯層20壓縮度及覆蓋層22剛性，霜笔„ 设篇·層在非常小壓力下 (例如0.5psi或更小的壓力）的偏斜至小 同於覆蓋層厚度的 不均勻度，例如幾密爾，如約2密豳,_ _ (不均勻度圊示於第 3A圓）。例如，1〇〇密爾厚的背襯層右 $ $ ^5pSi壓力下應有 至少2%的壓縮度，而200密爾厚的你^ 巧#觏層在〇.5psi壓力 下則應有至少1 %的壓縮度。 13 1321141 此外，背襯層應具充分壓縮度’以在所欲操作壓力下 (例如在i.5psi至0.lpSi)低於研磨墊的最大壓缩度。背襯 層可具有—大於丨〇%的最大壓縮度，或大於20%。於一實 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。 背槪層壓缩力的偏斜範圍介於1至l〇psi(力量為25% 偏斜時有0.2英吋的應變速率）。

簡言之，於1.5psi或更低的壓力（以及可能在l.〇psi 或更低、〇.8psi或更低或〇.5psi或更低、或〇.3psi或更低） 下’背襯層壓縮度與厚度（C· D)的乘積可大於覆蓋層厚度 的不均勻度。例如，0.8psi或更低（及可能〇.5psi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K可以施加壓力（P)除以體積應變（△ V/V) 測得，亦即K = PV/A V。假設背襯層承受淨壓縮力（亦即， 在施加壓力下材料並未橫向位移），則靜液壓模數Κ會等 於施加壓力除以壓縮力（△ D/D)。因此，假設在〇_5psi下 背襯層承受至少2%的淨壓縮力’背襯層的壓縮模數κ將 為25或更小。另一方面，若使用更小的壓力（例如〇.ipSi 的壓力），則背襯層20的壓縮模數應為5或更小。背襯層 可具有50psi的壓縮模數K、或在範圍0.1至i.〇psi中每 psi的施加壓力有更小的壓縮模數。當然，若背襯層材料 在壓缩下發生橫向位移，則體積應變率將會略小於壓缩 力，使靜液壓模數略高。 14 參照第3B圓，在不受限於任何特定理 允許來自基材的下降力以低壓力方式「貼此配置 至是在0.5pSi J覆蓋層，甚 的壓力，例如〇.3叫或更低(如 〇.㈣，且因此大致補償了研磨層的厚度不均句以更？ 變形。例如，如圖所示，覆蓋層22 朽 概Μ 20 & n , 序度變化均由壓縮背 视層20而吸收（為清楚起見，帛3八圖將變、 以使研磨矣& 4·ϋ 予以突顯）’ 义使研磨表面大致均勾接觸大致平坦的整 此，均勻壓力可傳 & 表面 因 澄力了仔Μ施加至基材，藉以於低 改善研磨均勻性。因此，低k值介電 力:磨：間 磨乂避免分層…傷害)便可研磨至可接受的均句度。 於一實施例中，覆蓋層22可藉由 ^ ^ ^ ^ 猎由成形製程製造成具有 數個溝槽預先形成在覆蓋層的上表面。於一成形製程中， 例如射出成形或壓縮成形，概塾材料係於具有凹痕的模中 存放或女置以形成溝槽凹陷。或者，覆蓋層22可以較習知 的技術製作，例如由模塊切削襯塾薄片的方式…溝槽可接 著分別以加工或銑磨（miUing)覆蓋層上表面的方式形成。 一旦製出背襯層20及覆蓋層22，其等可藉由薄黏著 層28(例如感壓式黏著物）而固定。 參照第3C圖，於另一實施例中，背襯層與覆蓋層相 同厚度或較薄，伸敕H荃屉^ 彳一敉復盍層為軟且具壓縮性。更明確而言， 背襯層可充分壓缩以提供第3A圖所述研磨塾般相同功 能。例如’在非常低壓力下覆蓋層會以與覆蓋層厚度不均 句度至少相等的量作偏斜(不均句度圖示於第3Cf§)。簡言 之，於MW或更低的壓力下（且可能在i.Opsi或以下、 15 1321141 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)的乘積大於覆蓋層厚度的不均 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2 0可承受約1 %至3 0 %的壓缩，例如3 %的壓 縮。

例如，覆蓋層22的簫式硬度D值約介於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泡（open-cell foam)材料或密閉式發 泡（closed-cell foam)材料，例如聚氨酯、聚S旨或具有孔洞 的聚矽化物。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值介於1至10(如5或更小），且 厚度大致約等於或小於覆蓋層，例如30至90密爾，如50 密爾。

在使用時，研磨墊18可固定至設有黏著層的平台。參 照第3 D圖，研磨墊也可參照第3 A圖或3 C圖配置具有黏 著層50,例如雙面式黏著帶，如雙面塗覆有黏著劑的Mylar 薄片，覆蓋在背襯層20底部。此外，非黏著性襯裡52可 放置在黏著層50上。在將研磨墊18黏附至平台前可移除 襯裡52。黏著層50可提供額外的結構完整性予研磨墊， 以使襯墊可一起由平台上移除，而不會撕裂背襯層。 參照第3 E圖，於另一實施例中，也可以第3 A、3 C或 3D圖方式建置，使背襯層20直徑小於覆蓋層22直徑。例 如，背襯層20直徑為30.0英吋，而覆蓋層22直徑為30.5 英吋。覆蓋層外緣最後可自背襯層20外緣均勻凹陷約0.25 16 1321141 英吋的距離D2，以協助避免研磨液（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 壓缩度並影響研磨製程的均勻性。

參照第4圖，於另一實施例中，亦可以第3 A、3 C、 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2 2厚度的2 0 %至8 0 % ’例如5 0 %。例如，於具有2 0密 爾厚之覆蓋層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，可於背襯層20中 形成一或多個孔徑7 6，以利感應元件穿過背襯層2 0並部 分進入覆蓋層22。 於此實施例中，溝槽26並未延伸於覆蓋層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，而凹陷係位在該等不具有溝槽之部分的其 中一者。該等溝槽26應具充分深度，以使其等可延伸或通 過由凹陷70表面所界定的平面。

參照第5圖，另一實施例中亦可以第3 A、3 C - 3 E或第 4圖方式建置，將不透水、抗撕材料（例如聚乙烯對乙苯二 甲酸酯，例如Mylar)的薄片80設於背襯層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，或將 覆蓋層22直接沈積在薄片80上。薄片80可藉一薄黏著層 88固定至背襯層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 磨墊形成光學埠（optical port)。 17 1321141

或者，可於研磨墊中形成一視窗而無須使用 片。例如，固態透明部可形成於覆蓋層 22中，而 20中可形成一孔徑以與該固態透明部對齊。該透明 由於覆蓋層22中削除一孔徑的方式形成，並以一黏 定一透明插塞。或者，透明部可藉由將透明材料插 於液態襯墊材料，並固化該液態襯墊材料以使透明 入件整體成形為一塊固態襯墊的方式形成，並接著 體切削出覆蓋層。 於前述兩種實施方式中，黏著層50可自光學淳 區域移除。 此外，除自該光學埠或視窗區域移除外，黏^ 可大致透明並橫跨光學埠。例如，參照第6A圖， 18可包括一體成形為覆蓋層或由覆蓋層孔徑中之 所固定的固態透明部56。形成於背襯層20中之孔才 固態透明部5 6對齊。若透明部是以黏著劑固定，則 56之邊緣可繞孔徑58突出並安置於背襯層20邊緣 以黏著層 59(其可為黏著劑 28之一部分）固定至 20。另一方面，若透明部56係一體形成覆蓋層22 需要黏著層59，且孔徑58可與透明部相同或不同 此實施方式也可包括第3A、3C-3E及第4圖所述之 徵。 黏著層50可橫跨背襯層20的底表面，包括孔 該黏著層可為雙面黏著帶，其薄度約如2密爾厚， 對苯二甲酸酯薄膜可以黏著劑塗覆在兩面。為建掮

透明薄 背襯層 部可藉 著劑固 入件置 材料插 自該塊 或視窗 卜層 50 研磨墊 黏著劑 色58與 透明部 .上，並 背襯層 ，則不 尺寸。 該等特 徑58。 聚乙烯 :第 6A 18 1321141 圖所不之研磨墊，孔徑可在黏著層50施加至研磨墊底表面 之前先形成在背襯層20中。該孔徑可在背襯層20固定至 覆蓋層22之前或之後形成在背襯層20 t。 使黏著層5 〇橫跨孔徑5 8的潛在優點在於，其可降低 視窗指毀的可能性，並因此增加研磨墊的使用壽命。在不 受限於特定理論下’若黏著層5〇未橫跨孔徑58，則研磨 墊與環繞該視窗之平台的黏附性會縮減，目而基材自襯墊 負$及卸载期間的壓力循環會造成研磨墊對環繞該視窗之 的黏著失敗，而使環繞該視窗之襯整部變形而形成研 磨不岣勻。反之，若黏著層50橫跨該視窗可強化對平台表 面的勒附’藉以減少襯墊損壞的可能性。 亦可選擇的是’如第6B圖所示，不透水、抗撕材料（例 如聚乙烯對乙苯二^酸酯）之薄片8〇也可連同固態透明部 认於老襯層20及覆蓋層22之間。該透明部％可一體 形成於覆蓋層22中，或可為獨立的逯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 —體形成於覆蓋層中，黏著劑59可選擇性移除。 卜孔徑58上黏著層88的部分可移除或留在適當處。 參照第7圖，另一實施例中亦可以笫3A_5圖方式建 導電層90(例如不鐘鋼此種薄金屬層，如sst 410)可 以黏著層98固定至背襯層2〇之底表面。金屬層9〇也可具 磁性。數個穿孔94係穿通覆蓋層22及背襯層2〇兩者以暴 露金屬層的上表面92。此外，—或多個孔洞90可穿過覆 19 1321141 蓋層22、背襯層20及金屬層90，以允許固定至平台之電 極穿通研磨墊而接觸基材。 參照第8圖，若研磨墊如第7圖所示包括一導電層 90、並如第6A圖所示使黏著層橫跨視窗時，則導電層9〇 可位在黏著層50下方。此外，孔徑可形成在黏著層5〇中 由穿孔94暴露出金屬層之上表面92。第8圖圓示一實施 態樣’其中透明部56係一體形成覆蓋層22，且孔徑58與 透明部具有相同尺寸。 參照第9圖’若研磨墊如第7圖所示包括導電層9〇、 黏著層50如第6B圖所示橫跨一視窗及透明薄片時，則導 電層9〇可位在黏著層50下方。此外，孔徑可形成在黏著 、8及88中，並經穿孔94中的透明薄片go將金屬 層上表面92暴露出。 除了化學機械研磨，第7-9圖之研磨墊（其也可使用與 -B圖所述或所示不同之特徵）也可用於電化學製 程’例如電化學機械研磨（ECMP)或同步電化學沈積及研 磨。 於電化學機械研磨中，導電材料（例如銅）係在基材表 面作研磨的同時藉由電化學分解方式由基材表面移除。基 材表面係置於電解質令（電解質也作為研磨液使用），並於 基材及接觸雷紐# $鮮質之陰極間施加偏壓。該ECMP可於低或 非常低壓下進；^ 仃’例如低於lpsi，如〇.8psi或以下，或〇.5psi 或以下，或η 2 · 4 u，3Psi或以下。 例 09 jwv 少·、、、第7-9圖，金屬薄片90可連接至第一電極 20 丄 以作為陰極(該等孔洞94 "Γ提供電解質至金屬薄片的接 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。 於電化學沈積中，偏壓電壓亦可相反，使基材表面成 為陰極’接觸電解質的電極成為陽極，導電材料則電解沈 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，則材料將較佳地沈積在介電層的任一溝渠中。 前述已揭示本發明若干實施例。然而，應理解的是亦 可於不悖離發明精神及範圍下提出各種變化。 例如，黏著層可施加至研磨墊之底表面，以將襯墊固 定至平台，而黏箸層可以一可移除式襯墊覆蓋。於使用透 明薄片之實施態樣中’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，或兩者均可移動以於研磨表 面及基材間形成相對移動。該研磨塾可為圓形（或其他形狀） 襯墊以固定於平台，一延伸於施加及引取輪（take_up roller) 之帶體或連續帶。該研磨墊可固定於平台上，於該等研磨 操作間遞增步進於平台上，或於研磨期間連續驅動於平台 上。該襯墊於研磨期間可固定至平台，或於研磨期間平台 及研磨墊間可有一流動轴承（fluid bearing)。此外，雖然使 用垂直定位，但應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，其他實施態樣亦應落於下列申請專利範圍之保 護範圍中* 21 1321141 【圖式簡單說明】 第1A圖係圖示習知研磨墊之概要側視截面圖。 第1B圖係圖示基材與第1A圖研磨墊接觸時的概要側 視截面圖。 第2圖係化學機械研磨站之概要部分截面側視圖。 第3A圖係圖示第2圖研磨墊之概要截面侧視圖。

第3B圖係圖示基材與第3A圖研磨墊接觸之概要截面 側視圖。 第3 C圖係圖示研磨墊.另一實施態樣的概要截面側視 圖，其中覆蓋層與背襯層有大致相同厚度。 第3 D圖係圖示研磨墊另一實施態樣的概要截面側視 圖，其中黏著層與襯裡黏附至背襯層。 第3 E圖係圖示研磨墊另一實施態樣的概要截面側視 圖，其中該覆蓋層突出該背襯層。 第4圖係圖示研磨墊另一實施態樣的概要截面側視 圖，其中覆蓋層底表面有凹槽形成。

第5圖係圖示研磨墊另一實施例的概要截面側視圖， 其包括一透明薄片。 第 6A圖係圖示研磨墊另一實施例的概要截面側視 圖，其包括一視窗及一橫跨該視窗的黏著層。 第 6B圖係圖示研磨墊另一實施例的概要截面側視 圖，其包括一視窗及一橫跨該視窗的黏著層以及一透明薄 片0 22 1321141 第7圖係圖示研磨墊另一實施例的概要截面側視圖， 其包括一導電層。 第8圖係圖示研磨墊另一實施例的概要截面側視圖， 其包括一視窗及一導電層。 第9圖係研磨墊之另一實施例的概要截面側視圖，其 包括一視窗、一透明薄片以及一導電層。 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 可旋轉平台 18 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 承載頭 36 驅動軸 38 轴 50 黏著層 52 襯裡 56 固態透明部 58 孔徑 59 黏著層 60 研磨墊 62 背襯層 64 覆蓋層 66 研磨表面 80 薄片 88 黏著層 90 導電層 92 上表面 94 穿孔 96 孔洞

23

Claims (1)

1321141

贫年1月丨（曰修(更)正替換沐 ί^—申請專利 isi—厂:—————一 —————— L__________________________________·；_________________ ____________________ _______ 一一 . 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 縮度以及一蕭式硬度D值介約40至80之硬度，該研磨 具有一厚度不均勻度；以及 一背襯層，固定至該研磨層，該背襯層具有一等於 小於該第一厚度之第二厚度，且具有一大於該第一壓縮 之第二壓縮度； 其中該第一厚度、第一壓縮度、第二厚度及第二壓 度可使該研磨表面於1.5psi或更小之一施加壓力下偏斜 且其偏斜程度大於該研磨層之厚度不均勻度。 2. 如申請專利範圍第1項所述之研磨墊，其中該第二厚 約等於該第一厚度。 3. 如申請專利範圍第1項所述之研磨墊，其中該背襯層 蕭式硬度A值約介於1至10之間。 4. 如申請專利範圍第1項所述之研磨墊，其中該研磨層 厚度介約背襯層厚度之間，而該背襯層之一第二厚度 约30至90密爾。 5.如申請專利範圍第1項所述之研磨墊，其更包含一導 壓 層 或 度 縮 > 度 之 之 介 電 24 1321141

薄片，固定至該背襯層上與該研磨層相對之一面上。 6.如申請專利範圍第1項所述之研磨墊，其更包括一光 穿透部（light-transmissive portion)(位於 該研磨 中）、一孔徑（形成在與該光可穿透部對齊之該背襯 中）、以及一光可穿透黏著層（位於該背襯層上與該研 層相對之一面上），該黏著層橫跨該背襯層上之該孔相 7.如申請專利範圍第1項所述之研磨墊，其更包含一防 透明薄片，位於該背襯層及該研磨層之間。 8.如申請專利範圍第1項所述之研磨墊，其中該研磨層 一外緣係突出該背襯層之一外緣。 9.如申請專利範圍第1項所述之研磨墊，其中在一施加 力為1.5psi或更少時，該背襯層之第二厚度與第二壓 度之一乘積為2密爾或更多。 10. 如申請專利範圍第1項所述之研磨墊，其中該背襯層 括一聚氨酯、聚酯或聚矽化物泡沫塑料。 11. 一種研磨墊，其至少包含： 一研磨層，具有一研磨表面； 可 層 層 磨 〇 水 之 壓 縮 包 25 1321141 一固態光可穿透部，位於該研磨層中； 一背襯層，位於該研磨層上與該研磨表面相對之一面 上，該背襯層具有與該光可穿透部對齊之一孔徑；以及 一光可穿透黏著層，位於該背襯層上與該研磨層相對 之該面上，該黏著層橫跨該背襯層上之該孔徑。

12.如申請專利範圍第11項所述之研磨墊，其中該黏著層 鄰靠著該背襯層。 13.如申請專利範圍第11項所述之研磨墊，其更包含一導 電層，位於該黏著層上與該背襯層相對之一面上。 14.如申請專利範圍第11項所述之研磨墊，其中該黏著層 包含一雙面黏著帶。

15.如申請專利範圍第11項所述之研磨墊，其中該黏著層 包括一聚乙烯對苯二甲酸酯薄膜。 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，位於該研磨層上與該研磨表面相對之一面 上，其中該研磨層之一外緣係突出於該背襯層之一外緣。 26 1321141 17. 如申請專利範圍第16項所述之研磨墊，其中該研磨層 及該背襯層均大致為圓形，且其中該背襯層之直徑小於 該研磨層之直徑。 18. 如申請專利範圍第16項所述之研磨墊，其中該研磨層 之該外緣突出該背襯層之該外緣約四分之一英吋。

19. 一種基材處理設備，其至少包含： 一襯墊支撑件；

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之硬度、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於或小於該第一厚度之第二厚 度，以及一大於該第一壓縮度之第二壓縮度，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 於1.5psi或更小之一施加壓力下偏斜，且其偏斜程度大於 該覆蓋層之厚度不均勻度； 一承載頭，用以固定一基材接觸該處理襯墊； 一處理液體供應器；以及 一馬達，連接至該襯墊支撐件及該承載頭之至少一 者，以造成該處理襯墊及該基材之間的相對移動。 27 1321141 20.如申請專利範圍第19項所述之設備，其更包括一經定 位以接觸該基材之電極、一接觸該處理液體之陰極、以 及一耦接在該電極與該陰極之間的電源供應器，用以形 成一偏壓。 21.—種化學機械製程之方法，其至少包含：

將一基材接觸一研磨墊之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 簫式硬度D值介約40至80的硬度、以及一厚度不均勻度， 並固定至一背襯層，該背襯層具有一等於或小於該第一厚 度之第二厚度，以及一大於該第一壓縮度第二壓縮度； 將一研磨液施加至該研磨表面；

於該基材及該研磨表面間形成相對移動；以及 施加一麼力於該基材，以1.5psi或更小之一施加壓力 將該基材壓抵該研磨墊，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於該施加壓力下偏 斜，且其偏斜程度大於該研磨層之厚度不均勻度。 22.如申請專利範圍第21項所述之方法，其中供應一研磨 液之步驟包括供應一電解質，且該方法更包括於暴露至 該電解質之一陰極及該基材間施加一偏壓。 28