TWI470714B - 用於渦電流端點偵測之拋光墊 - Google Patents

用於渦電流端點偵測之拋光墊 Download PDF

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Description

用於渦電流端點偵測之拋光墊
本發明之實施例係關於化學機械拋光(CMP)領域且尤其關於用於渦電流端點偵測之拋光墊。
化學機械平坦化或化學機械拋光(通常縮寫為CMP)為半導體製造中用於平坦化半導體晶圓或其他基板之技術。
該製程使用研磨劑及腐蝕性化學漿料(通常為膠體)以及拋光墊與擋圈，擋圈直徑通常大於晶圓直徑。藉由動態拋光頭將拋光墊與晶圓壓製在一起且藉由塑膠擋圈固定在原位。動態拋光頭在拋光期間旋轉。該方法幫助移除材料且傾向於使任何不規則外形平坦化，使得晶圓平坦或呈平面。此舉對於安裝用於形成其他電路元件之晶圓可為必需的。舉例而言，此對於使整個表面位於光微影系統之場深度內或基於材料位置選擇性移除材料可能為必需的。最新低於50奈米技術節點之典型場深度要求降至埃級。
材料移除製程不僅僅為研磨刮擦(例如在木材上使用砂紙)。漿料中之化學物質亦與待移除材料反應及/或削弱待移除材料。研磨劑促進此削弱過程且拋光墊有助於自表面擦拭反應之材料。
CMP中之一問題為確定拋光過程是否完成，例如基板層是否已平坦化為所需平坦度或厚度，或何時已移除所需量之材料。導電層或膜拋光過度使得電路電阻增加。另一方面，導電層拋光不足可引起電短路。基板層之初始厚度、漿料組合物、拋光墊條件、拋光墊與基板之間的相對速度及基板上負荷之變化可引起材料移除速率之變化。該等變化使得達到拋光端點所需時間變化。因此，通常不能僅根據拋光時間變化來確定拋光端點。
一種確定拋光端點之方法為現場監測基板上金屬層之拋光，例如使用光學或電學感測器。一種監測技術為用磁場誘導金屬層中之渦電流且偵測移除金屬層時磁通量之變化。由渦電流產生之磁通量與勵磁通量線之方向相反。此磁通量與渦電流成比例，渦電流與金屬層電阻成比例，金屬層電阻與層厚度成比例。因此，金屬層厚度之變化引起由渦電流產生之磁通量的變化。該磁通量之變化誘導初級線圈中之電流變化，該電流變化可量測為阻抗變化。因此，線圈阻抗之變化反映金屬層厚度之變化。然而，可能必須改變拋光墊以適應基板上金屬層之即時拋光期間的渦電流量測。
因此，除漿料技術之進展外，拋光墊亦在日益複雜之CMP操作中發揮重要作用。然而，CMP墊技術之發展需要進一步改良。
本發明之實施例包括用於渦電流端點偵測之拋光墊。
在一實施例中，用於拋光半導體基板之拋光墊包括模製均質拋光體。模製均質拋光體具有拋光表面及後表面。拋光墊亦包括安置於模製均質拋光體中且與其共價鍵結之端點偵測區域。端點偵測區域由與模製均質拋光體不同之材料構成，至少一部分端點偵測區域相對於模製均質拋光體之後表面凹陷。
在另一實施例中，製造用於拋光半導體基板之拋光墊之方法包括形成模製均質拋光體。模製均質拋光體具有拋光表面及後表面。該方法亦包括形成安置於模製均質拋光體中且與其共價鍵結之端點偵測區域。端點偵測區域由與模製均質拋光體不同之材料構成，至少一部分端點偵測區域相對於模製均質拋光體之後表面凹陷。
在一實施例中，用於拋光半導體基板之拋光墊包括具有拋光表面及後表面之模製均質拋光體。凹槽圖案安置於拋光表面中，凹槽圖案具有底部深度。拋光墊亦包括形成於模製均質拋光體中之端點偵測區域。端點偵測區域具有由拋光表面定向之第一表面及由後表面定向之第二表面。至少一部分第一表面與凹槽圖案之底部深度共平面且中斷凹槽圖案。第二表面相對於後表面凹陷入模製均質拋光體中。
在另一實施例中，製造拋光墊之方法包括在成形模具中形成拋光墊前驅體混合物。成形模具之蓋罩定位於拋光墊前驅體混合物中。該蓋罩上安置有凹槽圖案，凹槽圖案具有中斷區域。使拋光墊前驅體混合物固化以提供具有拋光表面及後表面之模製均質拋光體。來自蓋罩之凹槽圖案安置於拋光表面中，凹槽圖案具有底部深度。在模製均質拋光體中提供端點偵測區域，端點偵測區域具有由拋光表面定向之第一表面及由後表面定向之第二表面。至少一部分第一表面與凹槽圖案之底部深度共平面且包括凹槽圖案之中斷區域。同時，第二表面相對於後表面凹陷入模製均質拋光體中。
在一實施例中，製造用於拋光半導體基板之拋光墊之方法包括在模製過程中形成包含模製均質拋光體之拋光墊，該模製均質拋光體具有拋光表面及後表面。凹槽圖案安置於拋光表面中，凹槽圖案具有底部深度。拋光墊亦包括形成於模製均質拋光體中之端點偵測區域。端點偵測區域具有由拋光表面定向之第一表面及由後表面定向之第二表面。至少一部分第一表面與凹槽圖案之底部深度共平面且中斷凹槽圖案。第二表面相對於後表面凹陷入模製均質拋光體中。
在一實施例中，製造拋光墊之方法包括在第一成形模具中形成部分固化之端點偵測區域前驅體。部分固化之端點偵測區域前驅體係定位於第二成形模具之蓋罩之接收區域上。在第二成形模具中提供拋光墊前驅體混合物。藉由使蓋罩與第二成形模具之基底接觸在一起，部分固化之端點偵測區域前驅體移入拋光墊前驅體混合物中。接著加熱拋光墊前驅體混合物及部分固化之端點偵測區域前驅體以提供與固化之端點偵測區域前驅體共價鍵結之模製均質拋光體，模製均質拋光體具有拋光表面及後表面。接著使固化之端點偵測區域前驅體相對於模製均質拋光體之後表面凹陷，以提供安置於模製均質拋光體中且與其共價鍵結之端點偵測區域。
在另一實施例中，製造拋光墊之方法包括在第一成形模具中安置支撐結構。在第一成形模具中在支撐結構上方提供偵測區域前驅體混合物。藉由加熱第一成形模具中之偵測區域前驅體混合物來形成部分固化之端點偵測區域前驅體，部分固化之端點偵測區域前驅體與支撐結構耦接。藉由使支撐結構與蓋罩之凹入接收區域耦接將支撐結構及部分固化之端點偵測區域前驅體定位於第二成形模具之蓋罩之凹入接收區域上。在第二成形模具中提供拋光墊前驅體混合物。藉由使蓋罩與第二成形模具之基底接觸在一起，將部分固化之端點偵測區域前驅體移入拋光墊前驅體混合物中。加熱拋光墊前驅體混合物及部分固化之端點偵測區域前驅體以提供與固化之端點偵測區域前驅體共價鍵結之模製均質拋光體，模製均質拋光體具有拋光表面及後表面，且端點偵測區域耦接至支撐結構上。自端點偵測區域移除支撐結構。
本文描述使用渦電流端點偵測拋光半導體基板之拋光墊。在以下描述中闡述許多特定細節(諸如特定拋光墊組成及設計)以提供對本發明之實施例之透徹理解。熟習此項技術者將顯而易知本發明之實施例可在無此等特定細節之情況下實踐。在其他情況下，未詳細描述熟知處理技術(諸如用於進行半導體基板之CMP之漿料與拋光墊之組合)以避免不必要地混淆本發明之實施例。此外，應理解，圖式中展示之各個實施例為說明性表示且未必按比例描繪。
可形成包括經設計以容納併入化學機械拋光裝置之壓板中之渦電流偵測探針之區域的拋光墊。舉例而言，在本發明之一實施例中，在模製拋光墊期間拋光墊中包括相異材料區域。相異材料區域經成形及定尺寸以容納自壓板突出之渦電流探針。此外，可使該區域至少稍微透明以幫助在包括渦電流探針之壓板上對準拋光墊。在本發明之另一實施例中，拋光墊完全為模製均質拋光體，其具有形成於拋光體背面區域中之凹部。凹部亦可經成形及定尺寸以容納自壓板突出之渦電流探針。在一實施例中，單一凹部經定尺寸以容納壓板上突出之渦電流偵測器之所有部分。此外，在模製均質拋光體不透明之情況下，可在拋光墊之拋光表面中形成圖案，其中該圖案指示拋光墊背面上凹部之位置或為該凹部位置之密鑰(key)。該密鑰可用於幫助在包括渦電流探針之壓板上對準拋光墊。
根據本發明之一實施例，提供用於拋光半導體基板之拋光墊以允許諸如感測器之裝置延伸至CMP工具之壓板上方。舉例而言，在一實施例中，拋光墊包括設計特徵以便於其在配備有渦電流端點偵測系統之拋光工具上及在利用渦電流端點偵測之CMP製程中之用途。拋光墊設計特徵一般可允許CMP工具之渦電流感測器上升超過CMP工具壓板之平面，且在進行拋光製程時延伸入拋光墊背面中。在一實施例中，該等設計特徵允許此操作在不影響拋光墊之整體拋光效能的情況下發生。設計特徵亦可允許在壓板上以正確定向安置拋光墊，由此使渦電流感測器可上升超過壓板之平面而無干擾。
在一實施例中，設計特徵包括拋光墊背面中之凹部，其經適當定尺寸、成形及定位以與渦電流感測器對準。在一實施例中，另一設計特徵包括對壓板上之拋光墊進行目視定向以與感測器(諸如渦電流感測器)之位置對準的構件。在一實施例中，拋光墊具有透明部分。在另一實施例中，拋光墊為完全不透明的但包括指示相應背面凹部位置的可見信號或密鑰，諸如其拋光表面上之中斷圖案。
在本發明之一態樣中，用於渦電流偵測之拋光墊包括端點偵測區域，其由與拋光墊之其餘部分不同之材料構成。舉例而言，圖1A說明根據本發明之一實施例的適用於渦電流端點偵測之拋光墊之橫截面圖。圖1B說明根據本發明之一實施例的圖1A之拋光墊之俯視圖。
參看圖1A及1B，拋光墊100包括模製均質拋光體102。模製均質拋光體102具有拋光表面104及後表面106(注意，圖1A中僅描繪後表面106)。拋光表面104可包括複數個凹槽150，如圖1中描繪。端點偵測區域108安置於模製均質拋光體102中。端點偵測區域108由與模製均質拋光體102不同之材料110構成。材料110與模製均質拋光體102之材料共價鍵結112。
在一實施例中，端點偵測區域108比大部分拋光墊薄，具有或不具有凹槽，如圖1A中描繪。舉例而言，在一實施例中，端點偵測區域108之材料110之厚度(T3)薄於模製均質拋光體102之厚度(T1)。且詳言之，T3薄於模製均質拋光體102除拋光表面104之凹槽150以外之部分的厚度(T2)。在一特定實施例中，T1為拋光墊100最薄的部分。
再次參看圖1A，端點偵測區域108之至少一部分材料110相對於模製均質拋光體102之後表面106凹陷。舉例而言，在一實施例中，端點偵測區域108之材料110整體相對於模製均質拋光體102之後表面106凹陷。詳言之，端點偵測區域108之材料110具有第一表面114及第二表面116。第二表面116相對於後表面106以程度D凹陷。在一實施例中，第二表面116以足以容納自化學機械拋光裝置之壓板突出之渦電流探針的程度D凹陷。在一特定實施例中，凹陷深度D為表面106以下約70 mil(0.001吋)。
參看圖1B，在一實施例中，模製均質拋光體102之拋光表面104中安置有凹槽圖案，亦即由圖1A中展示之凹槽150形成之圖案。在一實施例中，凹槽圖案包括複數個同心多邊形118以及複數條輻射線120，如圖1B中描繪。
在一實施例中，術語「共價鍵結」係指來自端點偵測區域108之材料110之原子與來自模製均質拋光體102之原子交聯或共用電子以實現實際化學鍵結的配置。該共價鍵結與可由切掉一部分拋光墊且用插入區域(諸如窗式插入物)替換而產生之靜電相互作用不同。共價鍵結亦與機械結合(諸如經由螺釘、釘子、膠水或其他黏附劑之結合)不同。如下文詳細描述，與拋光體及稍後加入之插入物之澈底分離成形相反，可藉由固化其中已安置有端點偵測區域前驅體之拋光體前驅體實現共價鍵結。
在另一實施例中，端點偵測區域之材料相對於模製均質拋光體之後表面不完全凹陷。舉例而言，圖2A說明根據本發明之另一實施例的另一拋光墊之橫截面圖。圖2B說明根據本發明之一實施例的圖2A之拋光墊之俯視圖。
參看圖2A及2B，拋光墊200包括模製均質拋光體202。模製均質拋光體202具有拋光表面204及後表面206(注意，圖2A中僅描繪後表面206)。端點偵測區域208安置於模製均質拋光體202中。端點偵測區域208由與模製均質拋光體202不同之材料210構成。材料210與模製均質拋光體202之材料共價鍵結212。
在一實施例中，僅一部分端點偵測區域208之材料210相對於模製均質拋光體202之後表面206凹陷。舉例而言，端點偵測區域208之材料210具有第一表面214、第二表面216及第三表面218。第二表面僅包括端點偵測區域208之內部部分且相對於模製均質拋光體202之後表面206及端點偵測區域208之第三表面218以程度D凹陷。因此，端點偵測區域208之側壁220沿界面222延伸，其中端點偵測區域208與模製均質拋光體202在界面222處相交。
在一實施例中，藉由保持側壁220，可實現端點偵測區域208與模製均質拋光體202之間更大程度的共價鍵結，從而提高拋光墊200之完整性。在一實施例中，第二表面216以足以容納自化學機械拋光裝置之壓板突出之渦電流探針的程度D凹陷。在一特定實施例中，凹陷深度D為表面206以下約70 mil(0.001吋)。
參看圖1A、1B、2A及2B，根據本發明之一實施例，端點偵測區域(例如區域108或208)為局部面積透明(LAT)區域。在一實施例中，模製均質拋光體不透明，但LAT區域透明。如下文所描述，在一實施例中，模製均質拋光體至少部分由於在材料中包含用於其製造之無機物而呈不透明。在該實施例中，製造不含無機物之LAT區域且該區域對例如可見光、紫外線、紅外線或其組合實質上(若非完全)透明。在一特定實施例中，模製均質拋光體中包括之無機物為乳濁潤滑劑，而LAT區域不含任何無機材料且基本上不含乳濁潤滑劑。
在一實施例中，LAT區域為有效透明的(理想地完全透明)以使光能夠經拋光墊透射以用於例如在壓板上安置拋光墊或用於端點偵測。然而，實情可為，LAT區域無法或無需製造成完全透明的，但可仍然對用於在壓板上安置拋光墊或用於端點偵測之光透射有效。舉例而言，在一實施例中，LAT區域能透射小於80%在700-710奈米範圍內之入射光，但仍適於充當拋光墊內之窗口。在一實施例中，上述LAT區域不能滲透化學機械拋光操作中使用之漿料。
在一實施例中，再次參看圖1B及2B，端點偵測區域108及208分別為LAT區域且在俯視圖中可見透明。在一實施例中，此可見透明性有助於在配備有渦電流偵測探針之壓板上安裝拋光墊。在圖2B中，可自此透明區域看到側壁220，如由虛線矩形所描繪。
然而，在另一實施例中，端點偵測區域之材料不透明且因此不能提供局部面積透明區域。舉例而言，圖3A及3B說明根據本發明之另一實施例的其他拋光墊之橫截面圖。
參看圖3A及3B，拋光墊300(或300')包括模製均質拋光體302。模製均質拋光體302具有拋光表面304及後表面306。端點偵測區域308(或308')安置於模製均質拋光體302中。端點偵測區域308(或308')由與模製均質拋光體302不同之不透明材料310構成。材料310與模製均質拋光體302之材料共價鍵結312。
在一實施例中，參看圖3A，端點偵測區域308之材料310相對於模製均質拋光體302之後表面306完全凹陷。在另一實施例中，參看圖3B，僅一部分端點偵測區域308'之材料310相對於模製均質拋光體302之後表面306凹陷(除側壁320外)。在一實施例中，端點偵測區域308(或308')為不透明區域，其硬度與模製均質拋光體302之硬度不同。在一特定實施例中，端點偵測區域308(或308')之硬度大於模製均質拋光體302之硬度。然而，在一替代性實施例中，端點偵測區域308(或308')之硬度小於模製均質拋光體302之硬度。在一實施例中，端點偵測區域308(或308')不能滲透化學機械拋光操作中所用的漿料。
儘管端點偵測區域308(或308')由不透明材料310構成，但該區域仍可分別用於在配備有渦電流探針之壓板上目視安裝拋光墊300或300'。舉例而言，在一實施例中，端點偵測區域308(或308')之第一表面304上缺乏凹槽圖案可提供端點偵測區域308(或308')之位置之可見信號或該位置之密鑰。
在本發明之另一態樣中，用於渦電流偵測之拋光墊包括端點偵測區域，其由與拋光墊之其餘部分相同的材料構成且為均質的。圖4A說明根據本發明之一實施例的用於拋光半導體基板且適用於渦電流端點偵測之拋光墊之橫截面圖。圖4B說明根據本發明之一實施例的圖4A之拋光墊之俯視圖。
參看圖4A及4B，拋光墊400包括模製均質拋光體402。模製均質拋光體402具有拋光表面404及後表面406。凹槽圖案408安置於拋光表面404中。凹槽圖案之各凹槽具有底部深度410。拋光墊400亦包括形成於模製均質拋光體402中之端點偵測區域412。端點偵測區域具有由拋光表面404定向之第一表面414及由後表面406定向之第二表面416。至少一部分第一表面414與凹槽圖案之底部深度410(例如深度D1)共平面。第二表面416相對於後表面406以程度D2凹陷入模製均質拋光體402中。在一實施例中，第二表面416以足以容納自化學機械拋光裝置之壓板突出之渦電流探針的程度D2凹陷。在一特定實施例中，凹陷深度D2為表面406以下約70 mil(0.001吋)。在一實施例中，因為至少一部分第一表面414與凹槽圖案之底部深度410共平面，所以第一表面414在晶圓拋光期間不妨礙漿料移動。
在一實施例中，至少一部分第一表面414中斷拋光表面404之凹槽圖案408。舉例而言，在一實施例中，參看圖4A，端點偵測區域412之整個第一表面414與凹槽圖案408之底部深度410基本上共平面。因此，凹槽圖案408在端點偵測區域412處中斷，這是因為實際上端點偵測區域412之第一表面414上形成單一大凹槽。再次參看圖4B，模製均質拋光體402之拋光表面404中安置有凹槽圖案。在一實施例中，凹槽圖案包括複數個同心多邊形418以及複數條輻射線420。然而，由於缺乏凹槽，圖案在端點偵測區域412處中斷。
因此，儘管端點偵測區域412由與模製均質拋光體402相同之材料構成，但仍提供端點偵測區域412之位置的目視指示器。在一特定實施例中，模製均質拋光體402(包括端點偵測區域408)為不透明的，但使用凹槽圖案中之中斷來目視確定用於安裝於配備有渦電流偵測系統之壓板上的端點偵測區域408之位置。
在另一實施例中，端點偵測區域具有第二凹槽圖案，其具有與安置於拋光墊之拋光表面中的凹槽圖案之底部深度基本上共平面之深度。舉例而言，圖5A說明根據本發明之另一實施例的另一拋光墊之橫截面圖。圖5B說明根據本發明之一實施例的圖5A之拋光墊之俯視圖。
參看圖5A及5B，拋光墊500包括模製均質拋光體502。模製均質拋光體502具有拋光表面504及後表面506。凹槽圖案508安置於拋光表面504中。凹槽圖案之各凹槽具有底部深度510。拋光墊500亦包括形成於模製均質拋光體502中之端點偵測區域512。端點偵測區域具有由拋光表面504定向之第一表面514及由後表面506定向之第二表面516。至少一部分第一表面514與凹槽圖案之底部深度510(例如深度D1)共平面。第二表面516相對於後表面506以程度D2凹陷入模製均質拋光體502中。在一實施例中，第二表面516以足以容納自化學機械拋光裝置之壓板突出之渦電流探針的程度D2凹陷。在一特定實施例中，凹陷深度D2為表面506以下約70 mil(0.001吋)。
在一實施例中，至少一部分第一表面514中斷拋光表面504之凹槽圖案508。舉例而言，在一實施例中，參看圖5A，端點偵測區域512之第一表面514具有第二凹槽圖案518，其具有與安置於拋光表面504中的凹槽圖案508之底部深度(例如深度D1)基本上共平面之深度。然而，拋光表面504之凹槽圖案508及端點偵測區域512之第二凹槽圖案518由間隔520中之變化中斷。舉例而言，凹槽圖案508及第二凹槽圖案518之個別凹槽間隔寬度W1，且第二凹槽圖案518與第一凹槽圖案508偏離大於寬度W1之距離W2。
再次參看圖5B，模製均質拋光體502之拋光表面504中安置有凹槽圖案。在一實施例中，凹槽圖案包括複數個同心多邊形522以及複數條輻射線524。然而，在端點偵測區域512處，圖案在第二凹槽圖案518周圍中斷。因此，儘管端點偵測區域512由與模製均質拋光體502相同之材料構成，但仍提供端點偵測區域512之位置的目視指示器。在一特定實施例中，模製均質拋光體502(包括端點偵測區域508)為不透明的，但使用凹槽圖案中之中斷目視確定用於安裝於配備有渦電流偵測系統之壓板上的端點偵測區域508之位置。
如上文所描述，使用凹槽圖案中之中斷目視確定用於安裝於配備有渦電流偵測系統之壓板上的端點偵測區域之位置不限於其中凹槽圖案之偏移指示拋光墊背面上的端點偵測區域之位置之實施例。在另一實施例中，拋光表面上包括另一凹槽以追蹤拋光墊背面上偵測區域之位置之輪廓。在另一實施例中，使用拋光表面上凹槽寬度之變化來指示拋光墊背面上偵測區域之位置。在另一實施例中，使用拋光表面上凹槽間距之變化來指示拋光墊背面上偵測區域之位置。在另一實施例中，拋光表面上包括以上特徵中之兩者或兩者以上以指示拋光墊背面上偵測區域之位置。
根據本發明之一實施例，上述模製均質拋光體由熱固性閉孔聚胺基甲酸酯材料構成。在一實施例中，術語「均質」用於指示熱固性閉孔聚胺基甲酸酯材料之組成在整個拋光體之組成中一致。舉例而言，在一實施例中，術語「均質」排除由例如浸漬毛氈或不同材料之多層之組合物(複合物)構成之拋光墊。在一實施例中，術語「熱固性」用於指示不可逆固化之聚合物材料，例如，材料之前驅體藉由固化而不可逆地變為不熔性不可溶聚合物網狀結構。舉例而言，在一實施例中，術語「熱固性」排除由例如「熱塑膠」材料或「熱塑性」材料(彼等由在加熱時變為液體且在充分冷卻時凍結為完全玻璃態之聚合物構成的材料)構成之拋光墊。應注意，由熱固性材料製成之拋光墊通常由較低分子量前驅體(其在化學反應中反應以形成聚合物)製造，而由熱塑性材料製成之拋光墊通常藉由加熱先前已存在之聚合物以引起相變使得在物理過程中形成拋光墊來製造。在一實施例中，術語「模製」用於指示在成形模具中形成模製均質拋光體，如下文中更詳細描述。
在一實施例中，上述拋光體為不透明的。在一實施例中，術語「不透明」用於指示允許約10%或10%以下的可見光通過之材料。在一實施例中，模製均質拋光體大部分或完全因為乳濁潤滑劑(例如作為額外組分)遍及模製均質拋光體之均質熱固性閉孔聚胺基甲酸酯材料中而為不透明的。在一特定實施例中，乳濁潤滑劑為諸如(但不限於)以下之材料：氮化硼、氟化鈰、石墨、氟化石墨、硫化鉬、硫化鈮、滑石、三硫化鉭、二硫化鎢或鐵氟龍(Teflon)。
在一實施例中，模製均質拋光體包括致孔劑。在一實施例中，術語「致孔劑」用於指示具有「中空」中心之微米級或奈米級球狀顆粒。中空中心未經固體材料填充，但可包括氣態或液態核心。在一實施例中，模製均質拋光體包括遍及模製均質拋光體之均質熱固性閉孔聚胺基甲酸酯材料中的作為致孔劑之預膨脹及氣體填充之EXPANCEL(例如作為額外組分)。在一特定實施例中，EXPANCEL填充有戊烷。
模製均質拋光體之尺寸可視應用而不同。然而，可使用某些參數使包括該模製均質拋光體之拋光墊與習知加工設備或甚至與習知化學機械加工操作相容。舉例而言，根據本發明之一實施例，模製均質拋光體之厚度大約在0.075吋至0.130吋範圍內，例如大約在1.9-3.3毫米範圍內。在一實施例中，模製均質拋光體202之直徑大約在20吋至30.3吋範圍內，例如大約在50-77公分範圍內，且可能大約在10吋至42吋範圍內，例如大約在25-107公分範圍內。在一實施例中，模製均質拋光體之孔隙密度大約在18%-30%總空隙體積範圍內，且可能大約在15%-35%總空隙體積範圍內。在一實施例中，模製均質拋光體具有閉孔型孔隙率。在一實施例中，模製均質拋光體之孔徑為直徑約40微米，但可為更小，例如直徑約20微米。在一實施例中，模製均質拋光體之可壓縮性為約2.5%。在一實施例中，模製均質拋光體之密度大約在0.70-0.90公克/立方公分範圍內，或大約在0.95-1.05公克/立方公分範圍內。
使用用於渦電流偵測之拋光墊(包括模製均質拋光體)時各種膜之移除速率可視所用拋光工具、漿料、調節或拋光劑配方而變化。然而，在一實施例中，模製均質拋光體之銅移除速率大約在30-900奈米/分鐘範圍內。在一實施例中，本文中所描述之模製均質拋光體之氧化物移除速率大約在30-900奈米/分鐘範圍內。
如上所述，可以模製製程製造適用於渦電流偵測之拋光墊。在一實施例中，模製製程可用於製造具有由與拋光墊之其餘部分不同之材料構成的端點偵測區域之拋光墊。舉例而言，圖6A-6J說明根據本發明之一實施例的在製造用於拋光半導體基板且適用於渦電流端點偵測之拋光墊中的各種處理操作之橫截面圖。
參看圖6A-6D，製造拋光墊之方法包括首先形成部分固化之端點偵測區域前驅體。舉例而言，參看圖6A及6B，用前驅體混合物604填充第一成形模具602且將第一成形模具602之蓋罩606置於混合物604之頂部。在一實施例中，在蓋罩606保持原位之情況下，在壓力下加熱混合物604以提供部分固化體608(例如遍及混合物604中的至少以某一程度形成的鏈延伸及/或交聯，如圖6C中描繪)。在自第一成形模具602移除部分固化體608後，提供部分固化之端點偵測區域前驅體608，如圖6D中描繪。
在一實施例中，藉由混合胺基甲酸酯預聚物與固化劑來形成部分固化之端點偵測區域前驅體608。在一實施例中，部分固化之端點偵測區域前驅體608最終在拋光墊中提供局部面積透明(LAT)區域。LAT區域可由與各種端點偵測技術相容且適於納入由模製製程製造之拋光墊中的材料構成。舉例而言，部分固化之端點偵測區域前驅體608係藉由首先混合芳族胺基甲酸酯預聚物與固化劑形成。在另一實施例中，藉由使混合物中包括乳濁劑來形成不透明區域。在任一情況下，接著在第一成形模具中部分固化所得混合物以提供模製膠體。
參看圖6E，部分固化之端點偵測區域前驅體608定位於第二成形模具610之蓋罩612之接收區域614上。在第二成形模具610中形成拋光墊前驅體混合物616。根據本發明之一實施例，拋光墊前驅體混合物616包括聚胺基甲酸酯預聚物及固化劑。
在一實施例中，拋光墊前驅體混合物616用於最終形成由熱固性閉孔聚胺基甲酸酯材料構成之模製均質拋光體。在一實施例中，拋光墊前驅體混合物616用於最終形成硬墊且僅使用單一類型固化劑。在另一實施例中，拋光墊前驅體混合物616用於最終形成軟墊且使用第一固化劑與第二固化劑之組合。舉例而言，在一特定實施例中，預聚物包括聚胺基甲酸酯前驅體，第一固化劑包括芳族二胺化合物且第二固化劑包括醚鍵聯。在一特定實施例中，聚胺基甲酸酯前驅體為異氰酸酯，第一固化劑為芳族二胺且第二固化劑為諸如(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。在一實施例中，預聚物、第一固化劑及第二固化劑具有100份預聚物、85份第一固化劑及15份第二固化劑之近似莫耳比率。應瞭解，可使用不同比率或基於預聚物以及第一固化劑及第二固化劑之特定性質提供具有不同硬度值之拋光墊。在一實施例中，混合進一步包括混合乳濁潤滑劑與預聚物、第一固化劑及第二固化劑。在一實施例中，乳濁劑為諸如(但不限於)以下之材料：氮化硼、氟化鈰、石墨、氟化石墨、硫化鉬、硫化鈮、滑石、三硫化鉭、二硫化鎢或鐵氟龍。
在一特定實施例中，藉由使以下物質反應以形成具有實質上均勻微蜂窩狀閉孔結構的幾乎不透明淺黃色熱固性聚胺基甲酸酯來製造模製均質拋光體：(a)芳族胺基甲酸酯預聚物，諸如AIRTHANE 60D：聚丁二醇-甲苯二異氰酸酯，(b)致孔劑，諸如EXPANCEL DE40：具有異丁烯或戊烷填充劑之丙烯腈/丙烯酸酯共聚物，(c)潤滑劑及增白劑填充物，(d)多元醇，諸如Terathane 2000：聚氧丁二醇，及(e)催化劑，諸如DABCO 1027，及(f)固化劑，諸如CURENE 107：硫醚芳族二胺，(g)熱穩定劑，諸如Irgastab PUR68，及(g)UV吸收劑，諸如Tinuvin 213。在一實施例中，用氣體填充EXPANCEL且各EXPANCEL單元之平均孔徑大約在20至40微米範圍內。
參看圖6F，藉由降低第二成形模具610之蓋罩612使部分固化之端點偵測區域前驅體608移入拋光墊前驅體混合物616中。在一實施例中，部分固化之端點偵測區域前驅體608移至第二成形模具610之最底部表面。在一實施例中，在成形模具612之蓋罩612中形成複數個凹槽。複數個凹槽用於將凹槽圖案印壓至在成形模具610中形成的拋光墊之拋光表面中。應瞭解，描述藉由降低成形模具之蓋罩使部分固化之端點偵測區域前驅體移入拋光墊前驅體混合物中的本文所述之實施例僅需實現使蓋罩與成形模具之基底接觸在一起。亦即在一些實施例中，成形模具之基底朝向成形模具之蓋罩上升，而在其他實施例中，成形模具之蓋罩朝向成形模具之基底下降同時基底朝向蓋罩上升。
參看圖6G，在壓力下加熱拋光墊前驅體混合物616及部分固化之端點偵測區域前驅體608(例如在蓋罩612保持原位之情況下)，以提供與固化之端點偵測區域前驅體622共價鍵結之模製均質拋光體620。參看圖6H，自模具610移除拋光墊(或若需進一步固化，則為拋光墊前驅體)，以提供其中安置有固化之端點偵測區域前驅體622之模製均質拋光體620。應注意，可能需要經加熱來進一步固化且可藉由將拋光墊置於烘箱中並加熱來進行。總之，最終提供拋光墊，其中拋光墊之模製均質拋光體620具有拋光表面(頂部，圖6H之凹槽表面)及後表面(底部，圖6H之平坦表面)。在一實施例中，在成形模具610中之加熱包括在蓋罩612(其密封成形模具610中之混合物616)存在之前在大約在華氏200-260度(degrees Fahrenheit)之溫度及大約在2-12磅/平方吋範圍內之壓力下至少部分固化。
最終，參看圖6I及6J，固化之端點偵測區域前驅體622相對於模製均質拋光體620之後表面凹陷。凹部提供拋光墊，安置於模製均質拋光體620中且與其共價鍵結的端點偵測區域624。舉例而言，可以上述方式獲得之拋光墊可包括(但不限於)結合圖1A及1B、2A及2B、3A及3B描述之拋光墊。
根據本發明之一實施例，藉由挖出一部分固化之端點偵測區域前驅體622使固化之端點偵測區域前驅體622凹陷。在一實施例中，整個端點偵測區域624相對於模製均質拋光體620之後表面凹陷，如圖6I中描繪及結合圖1A、1B及3A所描述。然而，在另一實施例中，僅端點偵測區域624之內部部分相對於模製均質拋光體之後表面凹陷，如圖6J中描繪及結合圖2A、2B及3B所描述。
在另一態樣中，可使用模製製程製造具有由與拋光墊之其餘部分不同之材料構成的端點偵測區域之拋光墊。然而，可在模製製程中所需容納之獨立支撐結構上將用於端點偵測區域之材料引入模製製程中。舉例而言，圖6K-6T說明根據本發明之一實施例的製造用於拋光半導體基板且適用於渦電流端點偵測之拋光墊中各種處理操作之橫截面圖。
參看圖6K-6O，製造拋光墊之方法包括首先在支撐結構上形成部分固化之端點偵測區域前驅體。舉例而言，參看圖6K及6L，支撐結構699置於第一成形模具602內部。根據本發明之一實施例，支撐結構699經定尺寸以與第一成形模具602之底部等形。在一實施例中，支撐結構699由非可撓性材料構成，例如脆性材料，諸如剛性環氧樹脂板。在一實施例中，支撐結構699由適於耐受約華氏300度之溫度的材料構成。在一實施例中，支撐結構699由適於耐受高熱預算之材料構成，這是因為在一特定實施例中，支撐結構699經再循環以在圖6K-6T中描述之模製製程中重複使用。在一實施例中，支撐結構699由熱絕緣材料構成以避免在模製製程期間經支撐結構699轉移任何熱量。在一實施例中，支撐結構699由化學惰性材料構成且在固化製程期間不與聚胺基甲酸酯材料共價鍵結。在一實施例中，支撐結構699由在加熱時釋氣作用可忽略之材料構成。
參看圖6M-6O，在支撐結構699上方用前驅體混合物604填充第一成形模具602，且將第一成形模具602之蓋罩606置於混合物604頂部。在一實施例中，在蓋罩606保持原位之情況下，在壓力下加熱混合物604以提供安置於支撐結構699上之部分固化體608(例如遍及混合物604中的至少以某一程度形成之交聯及/或鏈延伸，如圖6N中描繪)。一旦自第一成形模具602移除部分固化體608及耦接之支撐結構699，即提供耦接至支撐結構699之部分固化之端點偵測區域前驅體608，如圖6O中描繪。在一實施例中，在向第一成形模具602中添加混合物604前，藉由一片雙面膠帶使聚合物膜黏附至支撐結構699之頂部表面。因此，在一實施例中，部分固化體608藉由聚合物膜及一片雙面膠帶耦接至支撐結構699。
參看圖6P及6Q，部分固化之端點偵測區域前驅體608及耦接之支撐結構699定位於第二成形模具610之蓋罩612'之接收區域614'中。在一實施例中，聚合物膜安置於部分固化之端點偵測區域前驅體608與支撐結構699之間(例如藉由第一片雙面膠帶)，且使用第二片雙面膠帶使支撐結構699耦接至蓋罩612'之接收區域614'之表面。在第二成形模具610中形成拋光墊前驅體混合物616。根據本發明之一實施例，拋光墊前驅體混合物616包括聚胺基甲酸酯預聚物及固化劑。
參看圖6R，藉由降低第二成形模具610之蓋罩612'使部分固化之端點偵測區域前驅體608(如由支撐結構699所支撐)移入拋光墊前驅體混合物616中。在一實施例中，部分固化之端點偵測區域前驅體608移至第二成形模具610之真正底部表面中。在壓力下(例如在蓋罩612'保持原位下)加熱拋光墊前驅體混合物616及部分固化之端點偵測區域前驅體608(且因此加熱支撐結構699)以提供與端點偵測區域前驅體622交聯之模製均質拋光體620。
參看圖6S，自模具610移除拋光墊(或若需進一步固化，則為拋光墊前驅體)以提供其中安置有固化之端點偵測區域前驅體622之模製均質拋光體620。然而，在一實施例中，支撐結構699在自成形模具610移除後保持耦接至固化之端點偵測區域前驅體622，如圖6S中描繪。應注意，可能需要經加熱來進一步固化且可藉由將拋光墊置於烘箱中並加熱來進行。總之，最終提供拋光墊，其中拋光墊之模製均質拋光體620具有拋光表面(頂部，圖6S之凹槽表面)及後表面(底部，圖6S之平坦表面)以及支撐結構699。因此，在一實施例中，需要移除支撐結構699以提供拋光墊，例如藉由自固化之端點偵測區域前驅體622移除支撐結構699及鄰接雙面膠帶。在一實施例中，移除支撐結構699且接著使固化之端點偵測區域前驅體622凹陷，如上文結合圖6I及6J所描述，以提供具有凹陷端點偵測區域之拋光墊。
參看圖6T，在另一實施例中，一旦自模具610移除拋光墊，支撐結構699即保持耦接至蓋罩612'之接收區域614'上。亦即當蓋罩612'自成形模具610上升時，自端點偵測區域前驅體620剝離掉支撐結構699。在一實施例中，藉由自接收區域614'牽拉支撐結構699而容易地移除支撐結構699。然而，在另一實施例中，發現難以自蓋罩612'移除支撐結構699。因此，在一實施例中，在蓋罩612'中提供開口或出口690。一旦自成形模具610移除蓋罩612'，即可迫使空氣或惰性氣體穿過開口690自接收區域614'噴射支撐結構699。在一特定實施例中，支撐結構699接著重新用於後續模製製程中。
在另一態樣中，部分固化之端點偵測區域前驅體可包括犧牲層，且藉由移除犧牲層來形成凹部。舉例而言，圖7A-7C說明根據本發明之一實施例的製造用於拋光半導體基板且適用於渦電流端點偵測之拋光墊中的各種處理操作之橫截面圖。
參看圖7A，藉由降低其上具有部分固化之端點偵測區域前驅體708的成形模具610之蓋罩612將部分固化之端點偵測區域前驅體708插入拋光墊前驅體混合物616中。然而，在一實施例中，與部分固化之端點偵測區域前驅體608不同，部分固化之端點偵測區域前驅體708包括其上安置之犧牲層709。因此，部分固化之端點偵測區域前驅體708不僅插入拋光墊前驅體混合物616中，且接著朝向成形模具610之底部表面移動。實情為，在將部分固化之端點偵測區域前驅體708置於成形模具610之蓋罩612上之前，使犧牲層709耦接至部分固化之端點偵測區域前驅體708。接著，部分固化之端點偵測區域前驅體708及犧牲層709共同朝向成形模具610之底部表面移動，如圖7A中描繪。因此，犧牲層709位於成形模具底部與部分固化之端點偵測區域前驅體708之間。在一實施例中，犧牲層709由包括一層作為組件之麥拉膜(Mylar film)層之複合物構成。
參看圖7B，在壓力下(例如在蓋罩612保持原位之情況下)加熱拋光墊前驅體混合物616及部分固化之端點偵測區域前驅體708以提供與端點偵測區域722共價鍵結之模製均質拋光體620。參看圖7C，自模具610移除拋光墊以提供模製均質拋光體620，其中安置有端點偵測區域722及犧牲層709。根據本發明之一實施例，藉由移除犧牲層709形成拋光墊之渦電流偵測區域之凹部，如圖7D中描繪。在一實施例中，整個端點偵測區域722因此相對於模製均質拋光體620之後表面凹陷，亦如圖7D中描繪。
根據本發明之一實施例，端點偵測區域(例如圖6I之624或圖7D之722)由與模製均質拋光體不同之材料構成，如上文及結合圖1A及1B、2A及2B、3A及3B所描述。舉例而言，在一實施例中，端點偵測區域624或722為局部面積透明(LAT)區域，如結合圖1A、1B及2A、2B所描述。在一實施例中，端點偵測區域624或722為不透明區域，其硬度與模製均質拋光體620之硬度不同，如結合圖3A及3B所描述。在一實施例中，模製均質拋光體620由熱固性閉孔聚胺基甲酸酯材料構成。在一實施例中，模製均質拋光體620之拋光表面包括安置於其中且由第二成形模具610之蓋罩形成之凹槽圖案。
如上文簡要描述，在一實施例中，端點偵測區域624(或722)及模製均質拋光體620可具有不同硬度。舉例而言，在一實施例中，模製均質拋光體620之硬度小於端點偵測區域624之硬度。在一特定實施例中，模製均質拋光體620之硬度大約在Shore D 20-45範圍內，而端點偵測區域624之硬度為約Shore D 60。儘管硬度可能不同，但端點偵測區域624與模製均質拋光體620之間的共價鍵結及/或交聯可仍為廣泛的。舉例而言，根據本發明之一實施例，模製均質拋光體620與端點偵測區域624之硬度差為Shore D 10或Shore D 10以上，而模製均質拋光體620與端點偵測區域624之間的共價鍵結及/或交聯程度為豐富的。
拋光墊及安置於其中之端點偵測區域之尺寸可視所需應用而不同。舉例而言，在一實施例中，製造容納渦電流探針之拋光墊，且模製均質拋光體620呈直徑大約在75-78公分範圍內之圓形，而端點偵測區域624沿模製均質拋光體620之徑向軸線之長度大約在4-6公分範圍內，寬度大約在1-2公分範圍內，且定位於距模製均質拋光體620之中心大約16-20公分範圍內之位置。
關於垂直定位，可選擇拋光體中端點偵測區域之位置以用於特定應用，且亦可為成形製程之結果。舉例而言，藉由經由模製製程使拋光體中包括端點偵測區域，定位及可達成之準確度與例如在成形後切割拋光墊且在形成拋光墊後添加窗口插入物之過程相比可明顯更加得當。在一實施例中，藉由使用如上文所描述之模製製程，在模製均質拋光體620中包括端點偵測區域624，以使其與模製均質拋光體620之凹槽表面之槽底在同一平面上。在一特定實施例中，藉由包括與拋光體之凹槽表面之槽底同平面之端點偵測區域624，端點偵測區域624在由模製均質拋光體620及端點偵測區域624製造之拋光墊之整個使用壽命期間均不會妨礙CMP處理操作。
如上文所描述，可以模製製程製造適用於渦電流偵測之拋光墊。然而，拋光墊無需包括LAT或其他獨立及不同的材料區域。圖8A-8F說明根據本發明之一實施例的製造用於拋光半導體基板且適用於渦電流端點偵測之拋光墊中的各種處理操作之橫截面圖。
參看圖8A，製造拋光墊之方法包括在成形模具610中形成拋光墊前驅體混合物616。參看圖8A及8B，成形模具610之蓋罩612定位於拋光墊前驅體混合物616中。蓋罩612包括安置於其上之凹槽圖案618。凹槽圖案618具有中斷區域614，其中圖案與凹槽圖案618之大部分不同或稍微隔離，如下文更詳細描述。
參看圖8C，加熱拋光墊前驅體混合物616以提供模製均質拋光體620。參看圖8D，自成形模具610移除模製均質拋光體620以提供拋光墊(或若模製製程後需要進一步加熱或固化，則為拋光墊前驅體)。由模製均質拋光體620構成之拋光墊包括拋光表面822及後表面824。根據本發明之一實施例，由成形模具610之蓋罩612形成之凹槽圖案618(包括中斷區域614)安置於拋光表面822中，如圖8D中描繪。安置於拋光表面822中之凹槽圖案具有底部深度826。在一實施例中，模製均質拋光體620由熱固性閉孔聚胺基甲酸酯材料構成。
參看圖8E及8F，在模製均質拋光體620中提供端點偵測區域830。端點偵測區域具有由拋光表面822定向之第一表面832及由模製均質拋光體620之後表面定向之第二表面834。至少一部分第一表面832與凹槽圖案之底部深度826共平面。舉例而言，在一實施例中，整個第一表面832與凹槽圖案之底部深度826共平面，如圖8E中描繪。此外，第二表面834相對於後表面824凹入模製均質拋光體620中，亦如圖8E中所描繪。在一實施例中，提供端點偵測區域830係藉由挖出一部分模製均質拋光體620來進行。在一實施例中，模製均質拋光體620(包括端點偵測區域830)為不透明的。
根據本發明之一實施例，如上文所提及，拋光表面822包括其凹槽圖案之中斷區域。中斷區域對應於成形模具610之蓋罩612中之中斷區域614。在一實施例中，如圖8A及8E中描繪，中斷區域614完全平坦且與蓋罩612之底部同平面。因此，端點偵測區域830之整個第一表面832與拋光表面822中的凹槽圖案之底部深度826基本上共平面，如結合圖4A及4B之拋光墊所描述。然而，在一替代性實施例中，端點偵測區域830之第一表面包括第二凹槽圖案850，其具有與安置於模製均質拋光體820之拋光表面822中的凹槽圖案之底部深度基本上共平面的深度。該替代性實施例描繪於圖8F中。符合該實施例之拋光墊於上文中結合圖5A及5B描述。在一特定實施例中，凹槽圖案(拋光表面822之凹槽圖案)及第二凹槽圖案(中斷區域之凹槽圖案)之個別凹槽間隔一寬度，且第二凹槽圖案以大於該寬度之距離偏離第一凹槽圖案，亦如上文結合圖5A及5B所描述。
在本發明之另一態樣中，藉由移除犧牲層形成模製均質拋光體中之端點偵測區域。舉例而言，圖9A-9F說明根據本發明之一實施例的製造拋光墊之各種處理操作之橫截面圖，其藉由移除嵌入模製均質拋光體中之犧牲層在拋光墊中提供端點偵測區域。
參看圖9A，犧牲層709安置於成形模具610底部。舉例而言，在一實施例中，在向模具中添加拋光墊成分前，將犧牲層709插入成形模具中。在一特定實施例中，犧牲層709由麥拉膜層構成。參看圖9B，拋光墊前驅體混合物分配至成形模具610中的犧牲層709上。參看圖9C，在成形模具610中蓋罩612保持原位之情況下，加熱拋光墊前驅體混合物616以提供模製均質拋光體620，如結合圖8C所描述。然而，安置於成形模具610底部之犧牲層709在620之模製期間保留。
參看圖9D，自成形模具移除模製均質拋光體620以提供其中安置有犧牲層709之拋光墊(或若模製製程後需要進一步加熱或固化，則為拋光墊前驅體)。參看圖9E及9F，一旦移除犧牲層709，即在模製均質拋光體620中提供端點偵測區域924。因此，根據本發明之一實施例，藉由移除與拋光墊之後表面共平面的犧牲層709來形成拋光墊之渦電流偵測區域之凹部。接著在一實施例中，整個端點偵測區域924相對於模製均質拋光體620之後表面凹陷，如圖9E及9F中描繪。在一實施例中，端點偵測區域924之整個頂部表面950凹陷且為平坦的，如圖9E中描繪。然而，在另一實施例中，第二組凹槽952(由620之拋光表面之凹槽中斷)安置於端點偵測區域924之頂部表面上，如圖9F中描繪。
在又一實施例中，可藉由將升高之特徵置於用於形成拋光墊之模具底部或併入其中來製造拋光墊之凹陷區域。舉例而言，再次參看圖9A-9C，變黑區域可替代犧牲層709作為在成形模具610中構造之永久性或半永久性特徵。亦即，與隨製造之拋光墊自模具轉移之犧牲層709(例如結合圖9D所描述)相反，該特徵不隨製造之拋光墊轉移。在該情況下，在一實施例中，在成形模具中直接形成由均質拋光體620構成之拋光墊(諸如圖9E及9F中所展示)，而無需中間移除犧牲層(需要移除犧牲層之情況如結合圖9D所描述)。在另一實施例中，於成形模具中構造之永久性或半永久性特徵與雙重材料墊製造一起使用，諸如用於製造拋光墊，諸如結合圖1A、2A、3A及3B所描述者。
本文中所描述之拋光墊可適於與配備有渦電流端點偵測系統之化學機械拋光裝置一起使用。舉例而言，圖10說明根據本發明之一實施例的與適用於渦電流端點偵測之拋光墊相容的拋光裝置之等角側視圖。
參看圖10，拋光裝置1000包括壓板1004。壓板1004之頂部表面1002可用於支撐用於渦電流端點偵測之拋光墊。壓板1004可經組態以提供軸旋轉1006及滑件振盪1008。樣品載體1010用於在具有拋光墊之半導體晶圓之拋光期間固持例如半導體晶圓1011使其處於原位。樣品載體1010由懸浮機制1012進一步支撐。包括漿料給料器1014以在半導體晶圓拋光之前及拋光期間提供漿料至拋光墊表面。
在本發明之一態樣中，提供適用於渦電流端點偵測之拋光墊以供與拋光裝置1000類似之拋光裝置一起使用。舉例而言，圖11說明根據本發明之一實施例的具有渦電流端點偵測系統及與渦電流端點偵測系統相容之拋光墊的拋光裝置之橫截面圖。
參看圖11，拋光台1000包括可旋轉壓板1004，其上置放有拋光墊1118。拋光墊1118提供拋光表面1124。至少一部分拋光表面1124可具有用於載運漿料之凹槽1128。拋光台1000亦可包括拋光墊調節器裝置以維持拋光墊之調節使其將有效拋光基板。在拋光操作期間，化學機械拋光漿料1130藉由漿料供應埠或組合之漿料/沖洗臂1014供應至拋光墊1118之表面。基板1011由載體頭1010相對拋光墊1118固持。載體頭1010由支撐結構(諸如旋轉料架)懸掉，且藉由載體驅動軸1136連接至載體頭旋轉馬達，以便載體頭可圍繞軸1138旋轉。
在壓板1004中形成凹部1140，且將現場監測模組1142裝配至凹部1140中。現場監測模組1142可包括現場渦電流監測系統，其具有安置於凹部1140中以隨壓板1004旋轉之核心1144。驅動及感測線圈1146纏繞核心1144且連接至控制器1150。在操作中，振盪器向驅動線圈提供能量以產生延伸穿過核心1144之主體的振盪磁場1148。至少一部分磁場1148穿過拋光墊1118朝向基板1011延伸。若基板1011上存在金屬層，則振盪磁場1148將產生渦電流。
渦電流在與應場相反之方向上產生磁通量，且此磁通量在初級線圈或感測線圈中誘導與驅動電流方向相反之反向電流。所產生之電流變化可量測為線圈之阻抗的變化。金屬層電阻隨金屬層厚度變化而變化。因此，渦電流及由渦電流誘導之磁通量之強度亦變化，引起初級線圈之阻抗變化。藉由監測該等變化，例如藉由量測線圈電流之振幅或線圈電流之相位(相對於驅動線圈電流之相位)，渦電流感測器監測器可偵測金屬層厚度之變化。
再次參看圖11，根據本發明之一實施例，當拋光墊1118緊固至壓板1004時，薄片裝配於壓板中的凹部1140上及核心及/或線圈之伸出超過壓板1004頂部表面之平面的部分上。藉由使核心1142更靠近基板1112定位，使得磁場傳播較少且可改良空間解析。假設拋光墊1011不與光學端點監測系統一起使用，則在一實施例中，整個拋光層(包括凹部上之部分)可為不透明的。然而，在另一實施例中，凹部上之部分為透明的以幫助在壓板上定位拋光墊。
根據本發明之一實施例，本文中解決之問題包括以下情形，渦電流端點偵測硬體包括上升高出壓板之平面約0.070吋之感測器，使得感測器可與晶圓表面相距最佳距離。然而，此情形可在拋光墊之設計及效能方面引起一些問題，本發明之實施例可提供該等問題之有利解決方法。在一實施例中，拋光墊經設計以容納渦電流感測器，通常藉助於形成於拋光墊背面中之凹部。在一特定實施例中，使用拋光墊中約0.080吋深之凹部達成此目的。
在本發明之一態樣中，經設計以容納渦電流端點偵測系統之拋光墊(諸如以上各個實施例中描述之拋光墊)藉由黏附表面黏附至壓板1004上。舉例而言，在一實施例中，使用無載體膜之黏附劑(亦即轉移黏附劑)使拋光墊與壓板1004黏附性耦接。在該等情況下，因為無永久性載體膜隨該墊轉移至壓板，所以無需在於轉移至壓板前自拋光墊移除之臨時或犧牲離型襯墊中切割出開口。在一實施例中，自拋光墊移除臨時或犧牲離型襯墊，保留黏附薄膜。薄膜之任何跨越拋光墊中凹部(諸如形成以容納渦電流偵測系統之凹部)之部分將與離型襯墊保持在一起或其將保留作為跨越凹部之開口的薄膜。在後一種情況下，在於壓板上安裝拋光墊之前，可能需要移除薄膜之該跨越凹部之開口的部分。在一實施例中，犧牲離型襯墊及保留於拋光墊上之黏附薄膜均非雙面膠帶。
因此，已揭示使用渦電流端點偵測拋光半導體基板之拋光墊。根據本發明之一實施例，用於拋光半導體基板之拋光墊包括模製均質拋光體。模製均質拋光體具有拋光表面及後表面。拋光墊亦包括安置於模製均質拋光體中且與其共價鍵結之端點偵測區域。端點偵測區域由與模製均質拋光體不同之材料構成，至少一部分端點偵測區域相對於模製均質拋光體之後表面凹陷。根據本發明之另一實施例，用於拋光半導體基板之拋光墊包括具有拋光表面及後表面之模製均質拋光體。凹槽圖案安置於拋光表面中，凹槽圖案具有底部深度。拋光墊亦包括形成於模製均質拋光體中之端點偵測區域。端點偵測區域具有由拋光表面定向之第一表面及由後表面定向之第二表面。至少一部分第一表面與凹槽圖案之底部深度共平面且中斷凹槽圖案。第二表面相對於後表面凹陷入模製均質拋光體中。
100．．．拋光墊
102．．．模製均質拋光體
104．．．拋光表面
106．．．後表面
108．．．端點偵測區域
110．．．材料
112．．．共價鍵結
114．．．第一表面
116．．．第二表面
118．．．同心多邊形
120．．．輻射線
150．．．凹槽
200．．．拋光墊
202．．．模製均質拋光體
204．．．拋光表面
206．．．後表面
208．．．端點偵測區域
210．．．材料
214．．．第一表面
216．．．第二表面
218．．．第三表面
220．．．端點偵測區域之側壁
222．．．界面
300．．．拋光墊
300'．．．拋光墊
302．．．模製均質拋光體
304．．．拋光表面
306．．．後表面
308．．．端點偵測區域
308'．．．端點偵測區域
310．．．材料
312．．．共價鍵結
320．．．側壁
400．．．拋光墊
402．．．模製均質拋光體
404．．．拋光表面
406．．．後表面
408．．．凹槽圖案
410．．．底部深度
412．．．端點偵測區域
414．．．第一表面
416．．．第二表面
418．．．同心多邊形
420．．．輻射線
500．．．拋光墊
502．．．模製均質拋光體
504．．．拋光表面
506．．．後表面
508．．．凹槽圖案
510．．．底部深度
512．．．端點偵測區域
514．．．第一表面
516．．．第二表面
518．．．第二凹槽圖案
520．．．間隔
522．．．同心多邊形
524．．．輻射線
602．．．第一成形模具
604．．．前驅體混合物
606．．．蓋罩
608．．．部分固化體
610．．．第二成形模具
612．．．蓋罩
612'．．．蓋罩
614．．．接收區域
614'．．．接收區域
616．．．拋光墊前驅體混合物
618．．．凹槽圖案
620．．．模製均質拋光體
622．．．固化之端點偵測區域前驅體
624．．．端點偵測區域
690．．．開口/出口
699．．．支撐結構
708．．．端點偵測區域前驅體
709．．．犧牲層
722．．．端點偵測區域
822．．．拋光表面
824．．．後表面
826．．．底部深度
830．．．端點偵測區域
832．．．第一表面
834．．．第二表面
850．．．第二凹槽圖案
924．．．端點偵測區域
950．．．端點偵測區域之頂部表面
952．．．凹槽
1000．．．拋光裝置
1002．．．壓板之頂部表面
1004．．．壓板
1006．．．軸旋轉
1008．．．滑件振盪
1010．．．樣品載體/載體頭
1011．．．半導體晶圓
1012．．．懸浮機制
1014．．．漿料給料器/漿料/沖洗臂
1118．．．拋光墊
1124．．．拋光表面
1128．．．凹槽
1130．．．化學機械拋光漿料
1136．．．載體驅動軸
1138．．．軸
1140．．．凹部
1142．．．現場監測模組
1144．．．核心
1146．．．驅動及感測線圈
1148．．．振盪磁場
1150．．．控制器
D．．．凹陷深度
D1．．．深度
D2．．．程度/凹陷深度
T1．．．模製均質拋光體之厚度
T2．．．模製均質拋光體除拋光表面之凹槽以外之部分的厚度
T3．．．端點偵測區域之材料之厚度
W1．．．寬度
W2．．．距離
圖1A說明根據本發明之一實施例的用於拋光半導體基板且適用於渦電流端點偵測之拋光墊之橫截面圖。
圖1B說明根據本發明之一實施例的圖1A之拋光墊之俯視圖。
圖2A說明根據本發明之一實施例的用於拋光半導體基板且適用於渦電流端點偵測之拋光墊之橫截面圖。
圖2B說明根據本發明之一實施例的圖2A之拋光墊之俯視圖。
圖3A說明根據本發明之一實施例的用於拋光半導體基板且適用於渦電流端點偵測之拋光墊之橫截面圖。
圖3B說明根據本發明之一實施例的用於拋光半導體基板且適用於渦電流端點偵測之拋光墊之橫截面圖。
圖4A說明根據本發明之一實施例之的用於拋光半導體基板且適用於渦電流端點偵測之拋光墊之橫截面圖。
圖4B說明根據本發明之一實施例的圖4A之拋光墊之俯視圖。
圖5A說明根據本發明之一實施例的用於拋光半導體基板且適用於渦電流端點偵測之拋光墊之橫截面圖。
圖5B說明根據本發明之一實施例的圖5A之拋光墊之俯視圖。
圖6A-6T說明根據本發明之一實施例的用於製造拋光墊之操作之橫截面圖。
圖7A-7D說明根據本發明之一實施例的用於製造拋光墊之操作之橫截面圖。
圖8A-8F說明根據本發明之一實施例的用於製造拋光墊之操作之橫截面圖。
圖9A-9F說明根據本發明之一實施例的用於製造拋光墊之操作之橫截面圖。
圖10說明根據本發明之一實施例的與用於渦電流端點偵測之拋光墊相容的拋光裝置之等角側視圖。
圖11說明根據本發明之一實施例的拋光裝置之橫截面圖，該拋光裝置具有渦電流端點偵測系統及與渦電流端點偵測系統相容之拋光墊。
100．．．拋光墊
102．．．模製均質拋光體
104．．．拋光表面
106．．．後表面
108．．．端點偵測區域
110．．．材料
112．．．共價鍵結
114．．．第一表面
116．．．第二表面
150．．．凹槽
D．．．凹陷深度
T1．．．模製均質拋光體之厚度
T2．．．模製均質拋光體除拋光表面之凹槽以外之部分之厚度
T3．．．端點偵測區域之材料之厚度

Claims (45)

  1. 一種用於拋光半導體基板之拋光墊，該拋光墊包含：模製均質拋光體，其包含拋光表面及後表面；及端點偵測區域，其安置於該模製均質拋光體中且與其共價鍵結，其中該端點偵測區域之原子與該均質拋光體之原子共用電子，該端點偵測區域包含與該模製均質拋光體不同之材料，至少一部分該端點偵測區域相對於該模製均質拋光體之該後表面凹陷。
  2. 如請求項1之拋光墊，其中至少一部分該端點偵測區域相對於該模製均質拋光體之該拋光表面凹陷。
  3. 如請求項1之拋光墊，其中該端點偵測區域為局部面積透明(LAT)區域。
  4. 如請求項3之拋光墊，其中該端點偵測區域之硬度大於該模製均質拋光體之硬度。
  5. 如請求項1之拋光墊，其中該端點偵測區域為具有與該模製均質拋光體之該硬度不同之硬度的不透明區域。
  6. 如請求項5之拋光墊，其中該端點偵測區域之硬度大於該模製均質拋光體之硬度。
  7. 如請求項5之拋光墊，其中該端點偵測區域之硬度小於該模製均質拋光體之硬度。
  8. 如請求項1之拋光墊，其中該整個端點偵測區域相對於該模製均質拋光體之該後表面凹陷。
  9. 如請求項1之拋光墊，其中僅該端點偵測區域之內部部分相對於該模製均質拋光體之該後表面凹陷。
  10. 如請求項1之拋光墊，其中該模製均質拋光體包含熱固性閉孔聚胺基甲酸酯材料。
  11. 如請求項1之拋光墊，其中該拋光表面包含安置於該拋光表面中之凹槽圖案。
  12. 一種製造用於拋光半導體基板之拋光墊的方法，該方法包含：形成包含拋光表面及後表面之模製均質拋光體；及形成端點偵測區域，其係安置於該模製均質拋光體中且與其共價鍵結，該端點偵測區域包含與該模製均質拋光體不同之材料，至少一部分該端點偵測區域相對於該模製均質拋光體之該後表面凹陷。
  13. 如請求項12之方法，其中該端點偵測區域為局部面積透明(LAT)區域。
  14. 如請求項13之方法，其中該端點偵測區域之硬度大於該模製均質拋光體之硬度。
  15. 如請求項12之方法，其中該端點偵測區域為具有與該模製均質拋光體之硬度不同之硬度的不透明區域。
  16. 如請求項15之方法，其中該端點偵測區域之硬度大於該模製均質拋光體之硬度。
  17. 如請求項15之方法，其中該端點偵測區域之硬度小於該模製均質拋光體之硬度。
  18. 如請求項12之方法，其中該整個端點偵測區域相對於該模製均質拋光體之該後表面凹陷。
  19. 如請求項12之方法，其中僅該端點偵測區域之內部部分 相對於該模製均質拋光體之該後表面凹陷。
  20. 如請求項12之方法，其中該模製均質拋光體包含熱固性閉孔聚胺基甲酸酯材料。
  21. 如請求項12之方法，其中該拋光表面包含安置於該拋光表面中之凹槽圖案。
  22. 一種製造用於拋光半導體基板之拋光墊的方法，該方法包含：在第一成形模具中形成部分固化之端點偵測區域前驅體；將該部分固化之端點偵測區域前驅體安置於第二成形模具之蓋罩之接收區域上；在該第二成形模具中提供拋光墊前驅體混合物；藉由使該蓋罩與該第二成形模具之基底接觸在一起使該部分固化之端點偵測區域前驅體移入該拋光墊前驅體混合物中；加熱該拋光墊前驅體混合物及該部分固化之端點偵測區域前驅體以提供與固化之端點偵測區域前驅體共價鍵結之模製均質拋光體，該模製均質拋光體具有拋光表面及後表面；及使該固化之端點偵測區域前驅體相對於該模製均質拋光體之該後表面凹陷，以提供安置於該模製均質拋光體中且與其共價鍵結之端點偵測區域。
  23. 如請求項22之方法，其中該凹陷係藉由挖出一部分該固化之端點偵測區域前驅體來進行。
  24. 如請求項22之方法，其中該部分固化之端點偵測區域前驅體包括犧牲層，且其中該凹陷係藉由移除該犧牲層來進行。
  25. 如請求項22之方法，其中該端點偵測區域包含與該模製均質拋光體不同之材料。
  26. 如請求項25之方法，其中該端點偵測區域為局部面積透明(LAT)區域。
  27. 如請求項25之方法，其中該端點偵測區域為具有與該模製均質拋光體之硬度不同之硬度的不透明區域。
  28. 如請求項22之方法，其中該整個端點偵測區域相對於該模製均質拋光體之該後表面凹陷。
  29. 如請求項22之方法，其中僅該端點偵測區域之內部部分相對於該模製均質拋光體之該後表面凹陷。
  30. 如請求項22之方法，其中該模製均質拋光體包含熱固性閉孔聚胺基甲酸酯材料。
  31. 如請求項22之方法，其中該拋光表面包含安置於該拋光表面中且由該第二成形模具之該蓋罩形成之凹槽圖案。
  32. 一種製造用於拋光半導體基板之拋光墊的方法，該方法包含：在第一成形模具中安置支撐結構；在該第一成形模具中在該支撐結構上方提供偵測區域前驅體混合物；藉由加熱該第一成形模具中之該偵測區域前驅體混合物來形成部分固化之端點偵測區域前驅體，該部分固化 之端點偵測區域前驅體耦接至該支撐結構上，藉由使該支撐結構耦接至該第二成形模具之蓋罩之凹陷接收區域而將該支撐結構及該部分固化之端點偵測區域前驅體安置於該蓋罩之該凹陷接收區域上；在該第二成形模具中提供拋光墊前驅體混合物；藉由使該蓋罩與該第二成形模具之基底接觸在一起而使該部分固化之端點偵測區域前驅體移入該拋光墊前驅體混合物中；加熱該拋光墊前驅體混合物及該部分固化之端點偵測區域前驅體以提供與固化之端點偵測區域前驅體共價鍵結之模製均質拋光體，該模製均質拋光體具有拋光表面及後表面，且該端點偵測區域耦接至該支撐結構上；及自該端點偵測區域移除該支撐結構。
  33. 如請求項32之方法，進一步包含：在該加熱之後，使該固化之端點偵測區域前驅體相對於該模製均質拋光體之該後表面凹陷，以提供安置於該模製均質拋光體中且與其共價鍵結之端點偵測區域。
  34. 如請求項32之方法，其中該支撐結構包含剛性環氧樹脂板。
  35. 如請求項34之方法，其中在該第一成形模具中提供該偵測區域前驅體混合物包含在黏附至該支撐結構上之聚合物膜上提供該偵測區域前驅體混合物。
  36. 如請求項35之方法，其中使該支撐結構耦接至該蓋罩之該凹陷接收區域包含用一片雙面膠帶使該支撐結構黏附 至該凹陷接收區域上。
  37. 如請求項33之方法，其中該凹陷係藉由挖出一部分該固化之端點偵測區域前驅體來進行。
  38. 如請求項33之方法，其中該部分固化之端點偵測區域前驅體包括犧牲層，且其中該凹陷係藉由移除該犧牲層來進行。
  39. 如請求項32之方法，其中該端點偵測區域包含與該模製均質拋光體不同之材料。
  40. 如請求項39之方法，其中該端點偵測區域為局部面積透明(LAT)區域。
  41. 如請求項39之方法，其中該端點偵測區域為具有與該模製均質拋光體之硬度不同之硬度的不透明區域。
  42. 如請求項33之方法，其中該整個端點偵測區域相對於該模製均質拋光體之該後表面凹陷。
  43. 如請求項33之方法，其中僅該端點偵測區域之內部部分相對於該模製均質拋光體之該後表面凹陷。
  44. 如請求項32之方法，其中該模製均質拋光體包含熱固性閉孔聚胺基甲酸酯材料。
  45. 如請求項32之方法，其中該拋光表面包含安置於該拋光表面中且由該第二成形模具之該蓋罩形成之凹槽圖案。
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