TWI652735B - 具有內部通道的化學機械研磨墊 - Google Patents

Abstract

本案提供用於化學機械研磨之研磨墊。研磨墊包括具有支撐表面之基底區。研磨墊進一步包括複數個研磨特徵，該等特徵形成研磨表面，該研磨表面與支撐表面相對。研磨墊進一步包括一或更多個通道，該等通道形成於研磨墊之內部區域中，且至少部分地圍繞研磨墊之中心延伸，其中每一通道流體耦接至至少一個埠。

Description

具有內部通道的化學機械研磨墊

本案中揭示之實施例總體上係關於用於化學機械研磨(chemical mechanical polishing；CMP)製程中之研磨製品之製造。更具體而言，本案中揭示之實施例係關於用於CMP製程中之研磨墊，及使用增添製造技術來製造研磨墊之方法。

化學機械研磨(chemical mechanical polishing；CMP)是在半導體製造工業中用以在積體電路裝置上提供平坦表面之製程，該製程亦被稱作化學機械平面化。請參看第1圖，該圖圖示典型CMP系統100之側剖面視圖。如圖所示之CMP系統100顯示安置於研磨頭102中之基板104。研磨頭102使基板104旋轉，且將基板104壓抵住研磨墊150之研磨表面152。研磨墊150被支撐在平臺106上，該平臺使研磨墊150相對於基板104旋轉。研磨液或漿料自漿料輸送源110被輸送至研磨墊150。漿料影響薄膜或其他材料自基板104上之移除。該種研磨常常用以使諸如氧化矽之絕緣層及/或 諸如鎢、鋁，或銅之金屬層平面化，該等層已沉積在基板104上。

在處理期間，對研磨墊與基板之間的條件(如壓力、溫度及化學作用)之環境控制獲得一致及均勻的研磨結果。常常藉由改變研磨頭施加在與研磨墊相抵之基板上之向下壓力的量，控制研磨期間的壓力。儘管此壓力可改變，但往往難以改變基板中不同部分上之壓力。往往藉由控制周圍空氣之溫度或藉由經由平臺供應冷卻劑以試圖冷卻正在研磨之基板，從而控制研磨期間之溫度。該等間接方法往往不足以對基板中經研磨之表面進行精密的溫度控制。諸如研磨漿料之化學品被頻繁供應至研磨墊頂部，如第1圖中所示。研磨墊中之凹槽可用以將漿料運輸至正在研磨之基板的下側。儘管一些漿料確實到達基板下側，但通常浪費大量漿料，因為該等量之漿料從未到達基板下側。

因此，現需要改良之研磨墊以允許對研磨墊與正在研磨之基板之間條件的溫度、壓力及化學作用進行更有效及精確的控制。

在一個實施例中，提供用於化學機械研磨之研磨墊。研磨墊包括基底區，該基底區具有支撐表面。研磨墊進一步包括複數個研磨特徵，該等研磨形成與支撐表面相對之研磨表面。研磨墊進一步包括 形成於研磨墊之內部區域中之一或更多個通道，該一或更多個通道至少部分地圍繞研磨墊之中心延伸，其中每一通道流體耦接至至少一個埠。

在另一實施例中，提供用於化學機械研磨之研磨墊。研磨墊包括基底區，該基底區具有支撐表面。研磨墊進一步包括複數個研磨特徵，該等研磨形成與支撐表面相對之研磨表面。研磨墊進一步包括形成於研磨墊內部區域中且流體耦接至至少一個埠之氣室。

在另一實施例中，提供用於化學機械研磨之研磨裝置。研磨裝置包括平臺、研磨墊及密封件。平臺包括軸及由軸支撐之平臺板。平臺板包括用於支撐研磨墊之安裝表面。平臺進一步包括穿過軸及平臺板而安置的一或更多個導管。研磨墊包括基底區，該基底區具有支撐表面以用於接觸平臺之安裝表面。研磨墊進一步包括複數個研磨特徵，該等研磨特徵形成與支撐表面相對之研磨表面。研磨墊進一步包括一或更多個通道，該等通道形成於研磨墊內部區域中，且圍繞研磨墊之中心延伸至少15度。密封件在平臺之一或更多個導管與研磨墊之一或更多個通道之間產生密封連接。

本揭示案之實施例可進一步提供包括複合襯墊主體之研磨墊。複合襯墊主體包括由第一材料或第一材料組成物形成之一或更多個第一特徵，及由 第二材料或第二材料組成物形成之一或更多個第二特徵，其中一或更多個第一特徵及一或更多個第二特徵是藉由沉積複數個層而形成的，該等層包括第一材料或第一材料組成物及第二材料或第二材料組成物。

25‧‧‧控制器

100‧‧‧CMP系統

102‧‧‧研磨頭

104‧‧‧基板

106‧‧‧平臺

110‧‧‧漿料輸送源

150‧‧‧研磨墊

152‧‧‧研磨表面

200‧‧‧研磨裝置

210‧‧‧平臺

211‧‧‧第一導管

212‧‧‧第二導管

214‧‧‧軸

216‧‧‧平臺板

218‧‧‧安裝表面

221‧‧‧開口

222‧‧‧開口

230‧‧‧密封件

232‧‧‧密封表面

241‧‧‧埠

242‧‧‧埠

250‧‧‧研磨墊

251‧‧‧通道

252‧‧‧通道

254‧‧‧支撐表面

257‧‧‧中心

260‧‧‧基底區

260i‧‧‧初始基底層

270‧‧‧研磨區域

271‧‧‧研磨特徵

274‧‧‧研磨表面

277‧‧‧間隙

300‧‧‧研磨裝置

310‧‧‧平臺

311‧‧‧導管

312‧‧‧導管

315‧‧‧導管

330‧‧‧密封件

341‧‧‧埠

342‧‧‧埠

345‧‧‧埠

350‧‧‧研磨墊

351‧‧‧內部通道

352‧‧‧外部通道

355‧‧‧氣室

357‧‧‧中心

361‧‧‧內部通道壓力感測器

362‧‧‧外部通道壓力感測器

365‧‧‧氣室壓力感測器

371‧‧‧內部研磨特徵

372‧‧‧外部研磨特徵

375‧‧‧氣室研磨特徵

380‧‧‧高壓源

381‧‧‧控制閥

382‧‧‧控制閥

385‧‧‧控制閥

450‧‧‧研磨墊

451‧‧‧第一研磨通道

452‧‧‧第二研磨通道

453‧‧‧第三研磨通道

457‧‧‧中心

461‧‧‧供應通道

471‧‧‧可調整的研磨特徵

472‧‧‧固定研磨特徵

481‧‧‧第一研磨表面

482‧‧‧第二研磨表面

500‧‧‧研磨裝置

510‧‧‧平臺

511‧‧‧供應導管

512‧‧‧回流導管

521‧‧‧開口

522‧‧‧開口

530‧‧‧密封件

541‧‧‧供應埠

550‧‧‧研磨墊

551‧‧‧通道

552‧‧‧通道

553‧‧‧通道

554‧‧‧通道

555‧‧‧通道

556‧‧‧通道

557‧‧‧中心

559‧‧‧外環

561‧‧‧供應通道

562‧‧‧回流通道

571‧‧‧研磨特徵

574‧‧‧研磨表面

591‧‧‧阻障層

610‧‧‧平臺

621‧‧‧回流導管

622‧‧‧回流導管

623‧‧‧回流導管

624‧‧‧回流導管

625‧‧‧回流導管

626‧‧‧回流導管

631‧‧‧密封件

632‧‧‧密封件

633‧‧‧密封件

634‧‧‧密封件

635‧‧‧密封件

636‧‧‧密封件

641‧‧‧供應通道

641M‧‧‧主供應通道

650‧‧‧研磨墊

651‧‧‧通道

651P‧‧‧埠

651R‧‧‧回流通道

652‧‧‧通道

652P‧‧‧埠

652R‧‧‧回流通道

653‧‧‧通道

653P‧‧‧埠

653R‧‧‧回流通道

654‧‧‧通道

654P‧‧‧埠

654R‧‧‧回流通道

655‧‧‧通道

655P‧‧‧埠

655R‧‧‧回流通道

656‧‧‧最外側通道

656P‧‧‧埠

656R‧‧‧回流通道

657‧‧‧中心

659‧‧‧外環

661‧‧‧溫度感測器

662‧‧‧溫度感測器

663‧‧‧溫度感測器

664‧‧‧溫度感測器

665‧‧‧溫度感測器

666‧‧‧溫度感測器

671‧‧‧研磨特徵

674‧‧‧研磨表面

680‧‧‧冷卻劑供應

681‧‧‧控制閥

682‧‧‧控制閥

683‧‧‧控制閥

684‧‧‧控制閥

685‧‧‧控制閥

686‧‧‧控制閥

690‧‧‧控制閥

691‧‧‧阻障層

750‧‧‧研磨墊

761‧‧‧供應通道

765‧‧‧氣室

771‧‧‧研磨特徵

774‧‧‧研磨表面

775‧‧‧研磨特徵通道

776‧‧‧孔口

850‧‧‧研磨墊

851‧‧‧第一研磨通道

852‧‧‧第二研磨通道

853‧‧‧第三研磨通道

857‧‧‧中心

861‧‧‧共用供應通道

871‧‧‧第一研磨特徵

872‧‧‧第二研磨特徵

874‧‧‧研磨表面

875‧‧‧研磨特徵通道

876‧‧‧孔口

910‧‧‧研磨特徵

911‧‧‧第一側

912‧‧‧第二側

920‧‧‧研磨特徵

921‧‧‧第一側

922‧‧‧第二側

930‧‧‧研磨特徵

931‧‧‧第一側

932‧‧‧第二側

936‧‧‧第一尺寸

937‧‧‧第二尺寸

940‧‧‧研磨特徵

941‧‧‧第一側

942‧‧‧第二側

1000‧‧‧製程

1002‧‧‧方塊

1004‧‧‧方塊

1006‧‧‧方塊

1008‧‧‧方塊

1010‧‧‧方塊

1210‧‧‧區段

1214‧‧‧分離器

1215‧‧‧氣室

1216‧‧‧供應線路

1218‧‧‧埠

1250‧‧‧研磨墊

1257‧‧‧中心

1261‧‧‧供應通道

1265‧‧‧氣室

1271‧‧‧研磨特徵

1274‧‧‧研磨表面

1276‧‧‧孔口

1281‧‧‧閥

1282‧‧‧閥

1283‧‧‧閥

1284‧‧‧閥

為詳細理解本揭示案之上述特徵，可藉由參考實施例對上文中簡短概述之本揭示案進行更特定之描述，該等實施例中之一些實施例在附圖中進行圖示。然而，將注意，附圖僅圖示本揭示案之典型實施例，因此將不被視作限制本揭示案之範疇，因為本揭示案可承認其他同等有效的實施例。

第1圖是CMP系統之側剖面視圖。

第2圖是根據一個實施例之研磨裝置之側剖面視圖。

第3A圖是根據一個實施例之研磨墊之俯視平面圖。

第3B圖是第3A圖中研磨墊之側剖面視圖。

第4A圖是根據一個實施例之研磨墊之俯視平面圖。

第4B圖是第4A圖中研磨墊之側剖面視圖。

第5A圖是根據一個實施例之研磨墊之俯視平面圖。

第5B圖是根據一個實施例之包括第5A圖中研磨墊之研磨裝置的側剖面視圖。

第6A圖是一俯視平面圖，該圖圖示根據一個實施例的研磨墊之內部通道之佈局。第6B圖是根據一個實施例的包括第6A圖中研磨墊之研磨裝置之部分側剖面視圖。

第7圖是根據一個實施例之研磨墊之側剖面視圖。

第8A圖是根據一個實施例之研磨墊之俯視平面圖。

第8B圖是第8A圖中研磨墊之側剖面視圖。

第9A-9H圖圖示研磨特徵之俯視圖及側視圖，該等研磨特徵可併入研磨墊之不同實施例中。

第10圖是根據一個實施例之製程流程圖。

第11圖是使用第10圖之製程而形成之示例性研磨墊。

第12A圖是根據一個實施例之研磨墊之俯視剖面圖。

第12B圖是第12A圖中研磨墊之側剖面視圖。

為便於理解，在可能之情況下已使用常用字以指定圖式中共有之相同元件。設想在一實施例中揭示之元件可在無需具體詳述之情況下有利地用於其他實施例。

本揭示案大體係關於用於化學機械研磨(chemical mechanical polishing；CMP)製程中之研磨製品之製造。更具體而言，本案中揭示之實施例係關於用於CMP製程中之研磨墊，及藉由使用諸如3D列印之增添製造技術來製造研磨墊之方法。第2-8B圖描述可利用3D列印製程而形成之研磨墊之不同實施例，該3D列印製程藉由參考第10圖及第11圖而進行描述。

第2圖是根據一個實施例之研磨裝置200之側剖面視圖。研磨裝置200包括平臺210及研磨墊250。平臺210包括軸214及由軸214支撐之平臺板216。平臺板216包括安裝表面218以用於支撐研磨墊250。平臺210進一步包括第一導管211及第二導管212以用於將流體運輸至研磨墊250及/或自研磨墊250運輸流體。每一導管211、212經分佈穿過軸214及平臺板216。在一些實施例中，一或更多個導管可經分佈穿過軸及平臺板。不同導管可運輸相同流體或不同流體，如研磨漿料、表面活性劑、去離子水、溶劑、混合物，或其他流體。導管211、212 可經分佈穿過密封表面232之各個開口221、222，或平臺210之另一表面，如面對研磨墊250之另一表面，如安裝表面218。

研磨墊250包括基底區260，該基底區260具有支撐表面254，該支撐表面254接觸平臺210之安裝表面218。研磨墊250進一步包括研磨區域，該研磨區域包括形成研磨表面274之複數個研磨特徵271。研磨表面274與支撐表面254相對。

研磨墊250及下文中論述之其他研磨墊可由聚合物形成，如聚胺甲酸酯、聚胺甲酸酯-丙烯酸酯、環氧樹脂、丙烯腈丁二烯苯乙烯(acrylonitrile butadiene styrene；ABS)、聚醚醯胺、聚酯、耐龍、聚苯碸(polyphenylsulfone；PPS)、聚醚酮(polyetherketone；PEEK)、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚醯胺，或上述各者之共聚物及摻合物，以及光聚合物丙烯酸酯單體及寡聚物，如聚胺甲酸酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯，及環氧乙酸酯。基底區260及研磨區域270可由相同或不同材料形成。例如，在一些實施例中，基底區260可由多晶矽形成，而研磨區域270可由聚胺甲酸酯形成。研磨區域可具有約40肖氏A等級與約90肖氏D等級之間的硬度，如約50肖氏D等級之硬度。研磨區域270可具有約15密耳與約80密耳之間的厚度，如約 50密耳。研磨特徵271在平行於研磨表面之平面中可具有約50微米與約5000微米之間的尺寸，如約150微米。研磨特徵可具有紋理化之研磨表面，該表面具有粗糙特徵，該等特徵具有約1微米與約10微米之間的尺寸，如約2微米。研磨特徵271可覆蓋研磨墊250之總水平表面面積中約15%與約90%之間的面積。研磨特徵之間的間隙277可在約2.5毫米與下至約100微米之間，如300微米。研磨特徵271之高度可在約0.1毫米至約1.5毫米之間，如約0.5毫米。基底區260可比研磨區域270更軟或更硬。基底區260之厚度可比研磨區域270之厚度厚、薄或相同厚度。除非另行指定，否則此段中論述之研磨墊250之尺寸及特性適用於下文中論述之全部研磨墊。

研磨墊250進一步包括形成於研磨墊250內部區域中之第一通道251及第二通道252。第一通道251及第二通道252可圍繞研磨墊250之中心257而至少部分地延伸。例如，在一些實施例中，第一通道251及第二通道252可圍繞研磨墊250之中心257而延伸至少15度。在一些實施例中，第一通道251及第二通道252可圍繞研磨墊250之中心257而完全延伸(亦即360度)。通道251、252端接各個埠241、242處。埠241、242可形成於研磨墊250之支撐表面254中或另一表面中，如面對平臺210之另一表面。在一些實施例中，研磨墊可在研磨 墊之一側面包括一或更多個埠，如垂直於支撐表面254之側面。

在一些實施例中，研磨墊可包含形成於研磨墊之內部區域中之一或更多個通道(如100個通道)，該一或更多個通道之每一者可圍繞研磨墊之中心至少部分地延伸。一或更多個通道中之每一者可流體耦接至至少一個埠。

研磨裝置200進一步包括密封件230，該密封件230在第一導管211與第一通道251之間產生密封連接，且在第二導管212與第二通道252之間產生密封連接。密封件230可與平臺210上之各個開口221、222及研磨墊250之各個埠241、242介接。在一些實施例中，密封件230可在平臺之一或更多個導管與研磨墊之一或更多個通道之間產生密封連接。

以下實施例提供具有內部通道之研磨墊可如何用以改良研磨製程結果、改良所有權的成本，及降低研磨製程可消耗成本之實例。具有內部通道之研磨墊可使用諸如3D列印之增添製造技術製造。下文中之第10圖及第11圖描述使用3D列印製造具有內部通道之研磨墊之製程。

第3A圖是一俯視平面圖，該圖圖示根據一個實施例之研磨墊350之內部通道佈局。第3B圖是研磨裝置300之側剖面視圖，該研磨裝置300包括第 3A圖之研磨墊350。研磨裝置300進一步包括平臺310及密封件330。研磨墊350包括氣室355、內部通道351，及外部通道352，上述各者中每一者可連接至形成於平臺310中之不同導管，此配置將在下文中進一步詳細論述。該等獨立連接可耦接至諸如壓縮空氣源之高壓源380，以允許個別地控制氣室355、內部通道351，及外部通道352內側之壓力。

氣室355形成於研磨墊350之內部區域中。氣室355流體耦接至埠345，該埠允許穿過密封件330與平臺310之導管315進行流體連接。內部通道351流體耦接至埠341，該埠允許穿過密封件330與平臺310之導管311進行流體連接。外部通道352流體耦接至埠342，從而允許穿過密封件330與平臺310之導管312進行流體連接。氣室355大體上由內部通道351圍繞。內部通道351大體上由外部通道352圍繞。在一些實施例中，每一通道351、352可至少部分地圍繞(例如15度)研磨墊350之中心357而延伸。通道351、352中至少兩者分別流體耦接至單獨的埠，如埠341、342。通道351、352中之至少兩者流體耦接至導管311、312中之單個導管。儘管第3A圖中圖示一窄線，該窄線分隔通道351與352，且將氣室355與通道351、352隔開，但在一些實施例中，通道351、352彼此之間及與氣室355之間的分隔可大於通道351、352之寬度。

氣室355可安置在氣室研磨特徵375鄰近處，如在氣室研磨特徵375下方。內部通道351可安置在內部研磨特徵371鄰近處，如在內部研磨特徵371下方。外部通道352可安置在外部研磨特徵372鄰近處，如在外部研磨特徵372下方。在操作期間，氣室355、內部通道351，及外部通道352可在不同壓力下增壓，如利用不同的流體壓力(例如空氣壓力)而增壓。向氣室355及通道351、352相對於彼此施加更多或更少壓力可提供優勢，如在CMP製程期間減輕中心至邊緣的不均勻性並調整基板中研磨表面之長距及短距平面化。在一些配置中，提供至氣室及通道中一或更多者之壓力及/或流體類型可用以調整研磨墊之動態特性，且由此影響研磨製程之結果。可經調整之兩個常見CMP墊動態特性是損失模數及儲存模數。在習知應用中，CMP墊之動態特性僅可藉由調整材料組成及/或襯墊形成製程變數以改變所形成襯墊之材料特性而修正。CMP墊之儲存模數特性表示材料中彈性部分之模數。因此，儲存模數是儲存在材料中之能量的度量，且在襯墊於正在研磨之基板下方經過之每一週期恢復。反之，損失模數涉及襯墊材料或在此情況下為襯墊堆疊之黏稠性質或特性。損失模數是由於襯墊在研磨期間之週期性形變而隨熱而散逸之能量的度量。損失模數與儲存模數之比率定義為損耗角正切(δ)且表示材料散逸能量之能力。調整襯墊 堆疊之儲存模數及損耗模數特性將影響基板之研磨後表面的長距及短距平面化。如下文中將進一步論述，藉由調整壓力及/或安置在氣室及通道內之材料，可調整研磨墊350之動態特性，及由此調整研磨墊350之平面化能力。

儘管第3A-3B圖中圖示三個壓力區(亦即氣室355及通道351、352)，但其他實施例可包括兩個或兩個以上區，如十個區。在一些實施例中，圍繞氣室355及通道351、352之材料可為與研磨墊350之研磨區域或基底區不同的材料，如更軟及/或更可撓的材料。例如，在一些實施例中，研磨墊350之不同部分可全部由聚胺甲酸酯形成，但圍繞氣室355及通道351、352之材料可由比包含研磨墊350中其餘部分之材料更軟的材料製成，以為圍繞氣室355及通道351、352之材料賦能更大可撓性，及/或用於調整研磨墊堆疊之動態特性。在其他實施例中，研磨墊350可全部由相同材料形成。

研磨墊350亦可包括一或更多個感測器，如一或更多個壓力感測器或溫度感測器。例如，研磨墊350可包括氣室壓力感測器365、內部通道壓力感測器361，及外部通道壓力感測器362。在一個實例中，壓力感測器可包括應變計類型裝置，該裝置提供用以測定所施加壓力值之信號。氣室壓力感測器365可具有定位在氣室355中的感測表面，以測定氣 室355內側之壓力。內部通道壓力感測器361可具有定位在內部通道351中之感測表面，以測定內部通道351內側的壓力。外部通道壓力感測器362可具有定位在外部通道352中的感測表面，以測定外部通道352內側之壓力。壓力感測器365、361、362中之每一者可經由有線或無線連接向控制器25傳達已測定之壓力。控制器25可為任何能夠監測輸入及/或控制輸出之控制器，如任何微處理器、微電腦，或可程式化邏輯控制器。

可將諸如控制閥之壓力調節裝置置於高壓源380與氣室355及通道351、352中每一者之間。可將控制閥385置於高壓源380與氣室355之間。可將控制閥381、382分別置於高壓源380與內部通道351之間及高壓源380與外部通道352之間。可將控制閥385、381、382置於遠離平臺310之位置處。控制器25可藉由調整控制閥之位置來控制氣室355及通道351、352內側之壓力。在一個實施例中，控制器25為用於氣室355及通道351、352之每一對壓力感測器及控制閥執行諸如PID迴路之個別反饋迴路。在一些實施例中，可將額外壓力感測器置於研磨墊350中之其他位置，如更靠近密封件330之位置，以提供研磨墊350內側壓力之更多資料。

在一些實施例中，高壓源380是壓縮空氣源，但亦可使用諸如DI水或另一有用流體之其他流體。例如，在一些實施例中，壓縮惰性氣體用作高壓源之流體。

在其他實施例中，非牛頓流體可用作高壓源之流體。可使用之非牛頓流體之實例包括多醣溶液及聚乙二醇溶液，該兩者亦可包括陶瓷粒子。利用非牛頓流體充填研磨墊350之氣室355及通道351、352允許研磨墊350之彈性及阻尼特性得以調整。研磨墊之彈性及阻尼特性測定研磨墊在研磨期間如何回應於應力。例如，彈性過度之研磨墊可能導致「凹陷」，或從正在研磨之表面上移除過多材料之區域。此不當之凹陷導致非平面研磨及可能導致所生產之裝置的不良效能。彈性極低的研磨墊亦可能剛度過大而無法順應待研磨表面的變異，從而導致不良之研磨結果。在一個實例中，形成於半導體基板之表面上之更小特徵(如與尺寸更寬及間隔更寬的溝槽相比，間隔緊密之32奈米線狀特徵)可具有完全不同的研磨特性。因此，非牛頓流體之阻尼特性將賦能所供應之流體在研磨期間吸收能量及應力，從而防止研磨墊與基板之間的過度振動。非牛頓流體之應力及剪切稠化特性導致流體回應於應力而硬化並吸收能量。另一方面，牛頓流體不具有該等應力及剪切稠化特性，由此 使得牛頓流體在吸收研磨期間產生之能量及應力時效率更低。

研磨墊350之彈性及阻尼特性(例如研磨墊之動態特性)可藉由變更流體的類型(諸如非牛頓流體)及供應至氣室355及通道351、352之流體的壓力而調整。先前，為了實現不同的彈性及阻尼特性，會使用不同的研磨墊，但目前，可利用不同的流體充填一個襯墊以獲得不同的彈性及阻尼特性。此外，在一些實施例中，可將諸如不同的非牛頓流體之不同流體供應至氣室355或通道351、352中之一或更多者，從而賦能對研磨墊中不同區域的彈性及阻尼特性進行調整，如研磨墊之不同徑向區域。

第4A圖是一俯視平面圖，該圖圖示根據一個實施例之研磨墊450之內部通道佈局。第4B圖是第4A圖中研磨墊450之局部側剖面視圖。研磨墊450包括第一研磨通道451、第二研磨通道452，及第三研磨通道453。通道451-453各自流體耦接至供應通道461。通道451-453可大體上圍繞研磨墊450之中心457而延伸，如圍繞研磨墊450之中心457延伸360度。

研磨墊450進一步包括複數個研磨特徵，該等研磨特徵包括可調整的研磨特徵471及固定研磨特徵472。可調整的研磨特徵471可相對於固定研磨特徵472而移動，以使得當諸如空氣壓力之壓力 被施加於通道451-453時，可調整的研磨特徵471可延伸經過固定研磨特徵472以研磨基板。當壓力移除時，可調整的研磨特徵471可返回相對於固定研磨特徵472之凹陷位置，以使得固定研磨特徵472可研磨基板。可調整的研磨特徵471可包括第一研磨表面481，且固定研磨特徵可包括第二研磨表面482。第一研磨表面481可具有不同於第二研磨表面482之特性，如具有不同的硬度或紋理。通道451-453中之每一者可安置在至少一些可調整的研磨特徵471之鄰近處，如在可調整的研磨特徵471之下方。例如，可調整的研磨特徵471可沿同心環安置在通道451-453上方。固定研磨特徵472可沿研磨墊中未被同心環佔用之區域而安置，該等同心環安置在通道451-453上方。

可調整的研磨特徵471可回應於通道451-453中之壓力變更而移動，如在通道451-453中之壓力升至某個水平以上時延伸經過固定研磨特徵472。可調整的研磨特徵471可具有不同於固定研磨特徵472之特性，如不同的形狀、尺寸、硬度、組成。當通道451-453未增壓時，可調整的研磨特徵471可相對於固定研磨特徵472而凹陷。當通道451-453增壓時，可調整的研磨特徵471可延伸經過固定研磨特徵472。在操作期間，可自一源(諸如經由平臺導管(未圖示))將空氣壓力供應至研磨墊 450以增壓供應通道461及通道451-453，從而允許可調整的研磨特徵471延伸經過固定研磨特徵472。

研磨墊450賦能使用一個研磨墊在不同時間研磨具有不同研磨特徵之基板。例如，如若固定研磨特徵472比可調整的研磨特徵471硬度更大，或具有更粗糙之紋理，則固定研磨特徵472可首先用於進行更粗糙之研磨，然後可增壓通道451-453以允許將可調整的研磨特徵471用於進行更精細的研磨。在一個實施例中，可調整的研磨特徵471可具有約15至約25之間的肖氏D等級硬度(例如約20肖氏D等級硬度)，且固定研磨特徵472可具有約50至約70之間的肖氏D等級硬度(例如約60肖氏D等級硬度)。儘管圖中僅圖示圍繞研磨墊450之中心457延伸之三個通道451-453，但亦可能包括兩個或三個以上之通道。儘管圖中僅圖示一個供應通道461，但一些實施例可能包括多個供應通道以允許不同的研磨墊通道接收不同的壓力，接收壓力之方式類似於研磨墊350之通道351、352可能接收不同壓力之方式。獨立供應通道亦可用於具有一組以上可調整的研磨特徵之實施例中。例如，研磨墊可包括第一組可調整的研磨特徵以用於應用中等研磨，且包括第二組可調整的研磨特徵以用於應用更精細之研磨，以及固定研磨特徵以用於應用更粗糙之研磨。在一些實施例 中，研磨墊450可包括一或更多個壓力感測器(未圖示)，如包括於研磨墊350中之壓力感測器。例如，研磨墊可在通道451-453之一或更多者中包括壓力感測器。

在一些實施例中，供應通道461可導向氣室，該氣室可向全部可調整的研磨特徵增壓，而非使用分隔之通道，如通道451-453。氣室可鄰近於大體上全部可調整的研磨特徵471及固定研磨特徵472。具有氣室之研磨墊可藉由在氣室與固定特徵472之間採用額外或不同的材料，來阻止固定特徵472回應於空氣壓力變更而相對於可調整的研磨特徵471移動。例如，可將可撓性更大的材料置於可調整的研磨特徵471與氣室之間，而非置於固定研磨特徵472與氣室之間。

第5A圖是一俯視平面圖，該圖圖示根據一個實施例之研磨墊550之內部通道佈局。第5B圖是研磨裝置500之側剖面視圖，該研磨裝置500包括第5A圖之研磨墊550。研磨裝置500包括研磨墊550、平臺510，及密封件530，該密封件在研磨墊550與平臺510之間提供密封連接。平臺510包括供應導管511及回流導管512。供應導管511及回流導管512可用以使流體流經研磨墊550。例如，導管511、512可用以使加熱或冷卻流體流經研磨墊550 以調整研磨製程溫度，從而調整漿料化學品之活性及/或調整研磨墊之動態特性。

研磨墊550包括複數個通道551-556。儘管第5A圖中圖示一窄線，該窄線分隔通道551-556，但在一些實施例中，通道551-556之相隔距離可大於通道寬度。每一通道551-556可大體上圍繞研磨墊550之中心557，如圍繞研磨墊550之中心557約360度。每一通道551-556鄰近於研磨墊550之研磨特徵571。研磨特徵571之面向外側之表面形成研磨墊550之研磨表面574。每一通道551-556流體耦接至供應通道561及供應埠541，且每一通道551-556亦流體耦接至回流通道562及回流埠542。在一些實施例中，可將不包括通道之外環559包括在研磨墊550中，以為研磨墊550提供額外的結構支撐。

供應通道561及回流通道562可大體上自研磨墊550之中心557延伸至最外側通道556之外緣。供應通道561及回流通道562可經安置而彼此鄰近。供應通道561及回流通道562可安置在鄰近於通道551-556之處，如自通道551-556下方耦接至通道551-556。以此排列安置供應通道561、回流通道562及通道551-556，允許流體流經通道551-556以形成圍繞研磨墊550之中心557之大體 閉合迴路。阻障層591可用以確保流體在經由回流通道562離開之前圍繞最內側通道551流動。

密封件530在供應導管511與供應通道561之間提供密封連接，且將回流導管512耦接至回流通道562。密封件530可與平臺510上之各個開口521、522及研磨墊550之各個埠541、542對接。每一通道551-556穿過密封件530流體耦接至平臺510之兩個導管511、512。

如上所述，在操作期間，諸如冷卻水之加熱或冷卻流體可流經通道551-556以提供對研磨墊550及研磨表面574之溫度控制。在一些實施例中，加熱流體首先在研磨墊中循環以使研磨墊達到規定溫度，然後在研磨期間，冷卻劑可在研磨墊中循環。冷卻劑之流速或溫度可經調整以提供更多或更少冷卻。

儘管圖中圖示六個通道551-556，但可能包括更多或更少通道。在一些實施例中，可將諸如鰭狀結構之額外結構置於通道551-556中，以為研磨墊550與冷卻劑之間的熱傳遞提供額外的表面面積。鰭狀結構可從通道551-556側壁中之一或更多者中伸出。在一些實施例中，其他的通道排列可用於熱傳遞。例如，在一個實施例中，通道可圍繞研磨墊中心形成一或更多個迴路，該等迴路盤旋朝向或離開 研磨墊之中心。在其他實施例中，通道可圍繞研磨墊中心形成不完整迴路。

與間接方法(如冷卻平臺)相比，使冷卻劑直接流經研磨墊可提供對研磨表面574之更佳溫度控制。改良之溫度控制使得研磨得以改良，如更均勻的研磨及更一致的研磨速率。

第6A圖是一俯視平面圖，該圖圖示根據一個實施例之研磨墊650之內部通道佈局。第6B圖是研磨裝置600之局部側剖面視圖，該研磨裝置600包括第6A圖之研磨墊650。研磨裝置600包括研磨墊650及平臺610。平臺610可包括一個供應導管(在第6B圖之橫剖面中不可見)及多個回流導管621-626。供應導管可直接位於第6A圖中圖示之主供應通道641M下方。供應導管及回流導管621-626可用以使流體流經研磨墊650。例如，供應導管及回流導管621-626可用以使諸如冷卻水之加熱或冷卻流體流經研磨墊650。多個回流導管621-626允許對研磨墊650之不同區域進行獨立的溫度控制。

研磨墊650包括複數個通道651-656。儘管第6A圖中圖示一窄線，該窄線分隔通道651-656，但在一些實施例中，通道651-656之相隔距離可大於通道寬度。每一通道651-656可大體上圍繞研磨墊650之中心657，如圍繞研磨墊 650之中心657約360度。每一通道651-656鄰近於研磨墊650之研磨特徵671。研磨特徵671之面向外側之表面形成研磨墊650之研磨表面674。通道651-656中之每一者流體耦接至共用供應通道641及各個單獨的回流通道651R-656R。供應通道641流體耦接至主供應通道641M及埠(未圖示)。回流通道651R-656R流體耦接至各個埠651P-656P。每一通道651-656經由各別回流通道651R-656R、埠651P-656P並穿過密封件631-636流體耦接至各別獨立導管621-626。在一些實施例中，可將不包括通道之外環659包括在研磨墊650中，以為研磨墊650提供額外的結構支撐。

供應通道641及回流通道651R-656R陣列可大體上自研磨墊650之中心657延伸至最外側通道656之外緣。供應通道641及回流通道651R-656R可安置在鄰近於彼此之處。供應通道641及回流通道651R-656R之陣列可安置在鄰近於通道651-656之處，如在通道651-656之下方。以此排列安置供應通道641、回流通道651R-656R，及通道651-656允許流體流經通道651-656以形成圍繞研磨墊650之中心657之大體閉合迴路。阻障層691可用以確保流體在經由回流通道651R離開之前圍繞最內側之通道651流動。

在操作期間，來自冷卻劑供應680之冷卻劑可使用一或更多個泵(未圖示)流經通道651-656，以提供對研磨墊650及研磨表面674之溫度控制。將個別回流通道651R-656R穿過密封件631-636耦接至個別回流導管621-626允許對研磨表面674之不同區域進行單獨的溫度控制。例如，可將個別控制閥681-686置於各別回流導管621-626之下游及遠離平臺610之處，以賦能對每一通道651-656之單獨的溫度控制。冷卻劑之流量或溫度可經調整以向每一通道651-656提供更多或更少之冷卻。

研磨墊650亦可包括一或更多個感測器，如一或更多個溫度感測器。例如，研磨墊650可包括溫度感測器661-666，該溫度感測器定位在各個通道651-656中之每一者中以測量該通道651-656之溫度。在另一實例中，溫度感測器661-666中之一或更多者可定位在研磨墊350之研磨表面(例如襯墊之曝露表面)處或附近，以便可在研磨製程期間測量研磨墊及基板之表面溫度。溫度感測器661-666可包括熱電偶、RTD或類似類型之溫度測量裝置。溫度感測器661-666中之每一者可將測得的溫度傳達至控制器，如上文中藉由參考第3A圖及第3B圖所述之控制器25。溫度感測器661-666與控制器25之間的通信可為有線或無線。控制器25 可藉由調整控制閥681-686之位置而控制通道651-656內側之溫度。在一個實施例中，控制器25為用於不同通道651-656之每一對溫度感測器及控制閥執行諸如PID迴路之個別反饋迴路。在一些實施例中，可將額外溫度感測器置於研磨墊650中之其他位置，如主供應通道641M中，以提供研磨墊650內側溫度之更多資料。

亦可將供應控制閥690置於冷卻劑供應680與主供應通道641M之間，以控制到達研磨墊之冷卻劑之整體流量。在一些實施例中，每一通道651-656具有單獨供應導管及單獨回流導管，以便對耦接至例如研磨墊之第一通道的控制閥進行的調整不影響加熱或冷卻流體流向研磨墊650之其他通道中之一或更多者。與間接方法(如冷卻平臺)相比，使冷卻劑直接流經研磨墊可提供對研磨表面之更佳溫度控制。改良之溫度控制使得研磨得以改良，如更均勻的研磨及更一致的研磨速率。儘管上文參考第5A圖及第5B圖未予以論述，但研磨墊550亦可包括一或更多個溫度感測器，以賦能研磨墊550之溫度控制，該溫度控制之方式類似於研磨墊650之溫度控制。

在一些實施例中，可將諸如鰭狀結構之額外結構置於通道651-656中，以為研磨墊650與冷卻劑之間的熱傳遞提供額外的表面面積。鰭狀結構 可從通道651-656側壁中之一或更多者中伸出。在一些實施例中，其他通道排列可用於熱傳遞。例如，在一個實施例中，通道可圍繞研磨墊之中心形成一或更多個迴路，該等迴路盤旋朝向或離開研磨墊中心。在其他實施例中，通道可圍繞研磨墊中心延伸至小於閉合迴路之程度。

第7圖是根據一個實施例之研磨墊750之局部側剖面視圖。研磨墊750可具有大致環形形狀，該形狀類似於上文論述之另一研磨墊。研磨墊750包括供應通道761及氣室765。氣室765可安置在研磨表面774鄰近處，如在研磨表面774下方。研磨墊750進一步包括研磨特徵771。每一研磨特徵771可包括研磨特徵通道775。研磨特徵通道775可與供應通道761及氣室765一起用於向研磨表面774中之孔口776輸送流體。

經由研磨特徵通道775輸送至研磨表面774之流體可包括諸如漿料、表面活性劑、去離子水，及其他流體之流體。可經由一或更多個平臺導管(未圖示)而輸送流體。在一些實施例中，漿料可經由供應通道761而輸送，且諸如表面活性劑及去離子水之其他流體可經由輔助通道(未圖示)而輸送。供應通道761及輔助通道可在研磨墊750表面上具有埠，如研磨墊750之底表面。直接從研磨特徵中輸送流體確保在正在研磨之基板與研磨墊之間提供流體。

第8A圖是一俯視平面圖，該圖圖示根據一個實施例之研磨墊850之內部通道佈局。第8B圖是第8A圖中研磨墊850之局部側剖面視圖。研磨墊850包括第一研磨通道851、第二研磨通道852，及第三研磨通道853。通道851-853可大體上圍繞研磨墊850之中心857而延伸，如圍繞研磨墊850之中心857延伸360度。通道851-853各自流體耦接至共用供應通道861。

研磨墊850進一步包括複數個研磨特徵，該等研磨特徵包括第一研磨特徵871及第二研磨特徵872。每一第一研磨特徵871可包括研磨特徵通道875。每一研磨特徵通道875可與供應通道861一起用以穿過研磨表面874將流體輸送至第一研磨特徵871端部之孔口876。第一研磨特徵871各自具有穿過研磨表面874之孔口876，且第二批研磨特徵872各自沒有穿過研磨表面874之孔口。通道851-853中之每一者可安置在第一研磨特徵871中至少一些者之鄰近處，如在第一研磨特徵871之下方。第二批研磨特徵872可安置在通道851-853之間，以便第一研磨特徵871之環可圍繞第二批研磨特徵872之環。

第一研磨特徵871可用以輸送流體至研磨表面874，該等流體如漿料、表面活性劑，及去離子水。可經由一或更多個平臺導管(未圖示)而輸送 流體。在一些實施例中，可經由供應通道861而輸送漿料，且可經由輔助通道(未圖示)而輸送諸如表面活性劑及去離子水之其他流體。供應通道861及輔助通道可在研磨墊850表面上具有埠，該表面如研磨墊850之底表面。

直接從研磨特徵中輸送流體確保在正在研磨之基板與研磨墊之間提供流體。儘管研磨墊850具有輸送流體之第一研磨特徵871及不輸送流體之第二批研磨特徵872的交替環，但亦可使用其他排列。例如，可能有比第二批研磨特徵872多或少之第一研磨特徵871。亦可有容納在同一環中之第一研磨特徵871及第二批研磨特徵872，該環圍繞研磨墊850之中心857。在一些實施例中，不同通道可流體耦接至平臺之不同導管，以便研磨墊之不同區域可接收不同的流體量。例如，如若基板顯著小於研磨墊，且基板正在研磨墊邊緣附近進行研磨，則大多數或全部流體可提供至研磨墊850之邊緣，而較少或沒有流體可不提供至研磨墊中心。該種設計可藉由使用更少流體來節省材料成本，該等流體如CMP期間使用之漿料。

第9A-9H圖圖示上文論述之研磨特徵可能具有之一些不同形狀的俯視圖及側視圖。在一些實施例中，上文論述之研磨特徵可採取圓柱形狀。第9A圖圖示具有圓柱形狀之研磨特徵910之俯視圖。 第9B圖圖示研磨特徵910之側視圖，該研磨特徵910具有連接至研磨墊(未圖示)之第一側911及形成研磨墊之部分研磨表面之第二側912。在其他實施例中，上文論述之研磨特徵可採用稜柱之形狀，該稜柱具有任何多邊形之橫剖面，如三角形、正方形、矩形、五邊形、六邊形，等等。第9C圖圖示具有矩形稜柱形狀之研磨特徵920之俯視圖。第9D圖圖示研磨特徵920之側視圖，該研磨特徵920具有連接至研磨墊(未圖示)之第一側921及形成研磨墊之部分研磨表面之第二側922。

在其他實施例中，上文論述之研磨特徵可採取鰭形形狀。在該等實施例中之一些實施例中，鰭可能採取矩形稜柱形狀，在此情況下，橫剖面之一個尺寸大於另一方向之長度的兩倍。在其他實施例中，鰭可包括其他形狀，如允許鰭遵循圓形研磨墊之曲率的彎曲特徵。第9E圖圖示研磨特徵930之俯視圖，該研磨特徵930具有鰭形形狀，該鰭具有矩形稜柱形式，在該情況下，第一尺寸936大於第二尺寸937之兩倍長度。第9F圖圖示研磨特徵930之側視圖，該研磨特徵930具有連接至研磨墊(未圖示)之第一側931及形成研磨墊之部分研磨表面之第二側932。

在其他實施例中，上文論述之研磨特徵可採取圓錐或角錐形狀，如截頂錐或角錐。第9G圖 圖示具有截頂錐形狀之研磨特徵940之俯視圖。第9H圖圖示研磨特徵940之側視圖，該研磨特徵940具有連接至研磨墊(未圖示)之第一側941及形成研磨墊之部分研磨表面之第二側942。

使用由個別研磨特徵形成之研磨表面(如藉由參考第9A圖至第9H圖所論述之研磨特徵)提供眾多益處。不使用個別研磨特徵之研磨墊通常已使用溝槽，如形成同心環之溝槽。該等溝槽通常已藉由從研磨墊表面移除材料而形成。儘管該等溝槽可允許充足流體在溝槽內傳遞，但溝槽之間的壁則阻礙溝槽之間的流體傳遞。另一方面，當使用個別研磨特徵時，流體可圍繞個別特徵而流動，且沒有諸如溝槽之間的壁之大型結構來抑制研磨墊表面上任何方向上之流體傳輸。當無法向研磨頭及基板下方之研磨墊區域提供充足的諸如漿料之流體時，可能浪費諸如漿料之流體。浪費漿料可降低研磨製程之效率且增大成本。個別特徵可促進諸如漿料之流體向研磨頭及基板下方之研磨墊區域之傳遞，從而減少浪費且增加效率。

個別研磨特徵亦允許具有多個類型之研磨特徵之設計，在該情況下，不同類型之研磨特徵可執行不同的功能。例如，上文論述之研磨墊450允許利用可調整的研磨特徵471或固定研磨特徵472進行研磨，從而賦能利用一個研磨墊獲得兩個或兩個以 上類型之研磨結果，如先粗糙研磨後精細研磨。可使用諸如3D列印之增添製造技術形成個別特徵。

第10圖是一製程流程圖，該圖概述用於藉由使用3D印表機形成具有一或更多個內部通道之研磨墊之製程1000。第11圖圖示3D印表機50，該印表機可用以執行製程1000以形成研磨墊，如上文藉由參考第2圖論述及第11圖中再次圖示之研磨墊250。儘管下文藉由使用研磨墊250作為可使用製程1000製造之示例性研磨墊來描述製程1000，但上文藉由參考第2-8B圖論述之任一研磨墊及第9A-9H圖中之研磨特徵皆可使用製程1000而形成。

3D印表機50可使用噴射光聚合物製程以沉積光聚合物滴液，隨後使用紫外線固化以形成研磨墊250之結構。3D印表機50可列印光聚合物材料及一或更多個其他材料之連續層以形成研磨墊250。3D印表機50可使用一或更多個列印頭以沉積組成材料及支撐材料。用以形成研磨墊250之組成材料可為光聚合物，如丙烯酸封端聚胺甲酸酯或任何聚合物，諸如聚酯、耐龍、聚苯碸(polyphenylsulfone；PPS)、聚醚酮(PEEK)聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯、聚碳酸酯，或聚醯胺及上述各者之共聚物及摻合物。組成材料亦可包括丙烯酸光聚合物單體及寡聚物，如聚胺甲酸酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯，及環氧丙烯酸酯。可用以形 成研磨墊250之其他材料包括聚胺甲酸酯丙烯酸酯、環氧樹脂、丙烯腈丁二烯苯乙烯(acrylonitrile butadiene styrene；ABS)、聚醚醯亞胺，或聚醯胺。支撐材料亦可是光聚合物，或支撐材料可能是不同材料，如另一聚合物、蠟，或水溶性材料。支撐材料用以在列印製程期間充填任何空隙並支撐任何研磨墊250之懸垂物。研磨墊250形成之後，可使用諸如相變、溶解、化學反應或機械製程之製程選擇性地從研磨墊250上移除支撐材料。儘管對製程1000描述的是噴射光聚合物3D列印製程，但亦可使用其他3D列印製程，如立體微影(stereolithography；SLA)、選擇性鐳射燒結(selective laser sintering；SLS)，或熔融燈絲製造(fused filament fabrication；FFF)。

在方塊1002中，研磨墊250之3D模型以賦能3D列印之格式載入3D印表機50，該格式如STL。在方塊1004中，3D印表機50藉由在平臺70上沉積初始基底層260_i而開始列印。平臺70可為金屬、塑料，或陶瓷材料，如鋁、鈦、鐵、不銹鋼、氧化鋁(Al₂O₃)、矽、二氧化矽，或碳化矽。如若平臺70由金屬材料形成，則金屬可經電鍍或陽極化以改良釋放特性。平臺70可塗覆有非黏著材料，如聚四氟乙烯。初始基底層260_i包括組成材料及支撐材料。3D 印表機沉積組成材料以形成研磨墊250之結構。3D印表機50沉積支撐材料(未圖示)以充填組成材料之區域之間的任何空隙或間隙，如埠241、242。支撐材料亦可圍繞研磨墊250周緣而沉積。埠241、242可用於將研磨墊250流體耦接至來自平臺或另一個源之流體。在沉積初始基底層260_i之後或之時，使用紫外線能而固化初始基底層260_i之組成材料。支撐材料亦經由固化、相變或另一製程而凝固。

在方塊1006中，3D印表機50在初始基底層260_i上方沉積額外的基底層以形成基底區260。3D印表機在額外層中沉積組成材料以形成研磨墊250之結構，且沉積支撐材料以充填研磨墊250中之任何空隙或間隙，如通道251、252。在沉積下一層之前，利用紫外線能固化每一層組成材料。亦可繼續圍繞研磨墊250之周緣沉積支撐材料以提供額外支撐。在一些實施例中，在方塊1006期間可暫停製程1000，以便安裝一或更多個感測器，如上文中藉由參考第3A圖、第3B圖及第6A圖、第6B圖論述之壓力感測器及溫度感測器。在一些實施例中，3D印表機50可形成凹槽，感測器置於該凹槽中，然後3D印表機50可圍繞感測器形成連續層以將感測器緊固到位。在其他實施例中，3D印表機50可沉積組成材料，該材料隨後將被移除以形成自研磨墊外側到達研磨墊內側通道之一的一或更多個埠。例如，一或更 多個埠可形成於研磨墊中在研磨期間面對平臺之側上。藉由對研磨墊通道使用可從外部進出之埠，可更易於從研磨墊上移除感測器。除移除感測器以用於另一研磨墊之外，如若感測器故障並需要更換，則移除感測器可十分有用，例如在研磨墊之使用壽命已結束之情況下。

在方塊1008中，3D印表機50在基底區260上方沉積研磨層以形成研磨區域270。在一些實施例中，基底區260及研磨區域270由相同材料形成，如由聚胺甲酸酯形成。在其他實施例中，基底區260及研磨區域270可由不同的材料形成。3D印表機50可形成具有組成材料之研磨區域270及研磨特徵271。3D印表機50可在研磨特徵271之間沉積支撐材料(未圖示)。在諸如研磨墊750或研磨墊850之實施例中，3D印表機50可沉積支撐材料以形成穿過研磨特徵之通道，如研磨特徵通道775、875。

在方塊1010中，從研磨墊250上移除支撐材料。根據所使用之支撐材料類型，可經由相變、溶解、化學反應或其他製程來移除支撐材料。例如，當使用水溶性支撐材料時，可將研磨墊250浸入水浴中以移除支撐材料。

在另一實施例中，3D印表機50可用以形成具有複合襯墊主體的研磨墊。複合襯墊主體包括由至少兩個不同材料形成之離散特徵。研磨墊可藉由 類似於製程1000之三維(three-dimensional；3D)列印製程而生產。例如，複合襯墊主體可利用3D印表機50藉由連續沉積複數個層而形成，每一層包括不同材料或不同材料組成之區域。然後，該複數個層可藉由固化而凝固。可同時利用不同的材料或不同的材料組成形成複合襯墊主體中之離散特徵。3D列印之沉積及固化製程允許離散特徵牢固接合在一起。離散特徵之幾何形狀可藉由使用3D列印製程而易於控制。藉由選擇不同的材料或不同的材料組成，離散特徵可具有不同的機械、物理、化學，及幾何形狀特性，以獲得指定的襯墊特性。在一個實施例中，複合主體可由具有不同機械特性之黏彈性材料形成。例如，複合主體可由具有不同儲存模數及不同損失模式之黏彈性材料形成。因此，複合襯墊主體可包括由第一材料或第一材料組成形成之一些彈性特徵，且由第二材料或第二材料組成形成之一些堅硬特徵，該第二材料或第二材料組成比第一材料或第一材料組成更剛硬。

此外，可為彈性特徵及堅硬特徵選擇不同的機械特性以實現均勻研磨。機械特性之變更可藉由選擇不同的材料及/或選擇不同的固化製程而實現。在一個實施例中，彈性特徵可具有更低硬度值及更低楊氏模數值，而堅硬特徵可具有更高硬度值及更高楊氏模數值。在另一實施例中，諸如儲存模數及損 失模數之動態機械特性可用以設計彈性特徵及堅硬特徵。

堅硬特徵可由聚合物材料形成。堅硬特徵可由單聚合物材料或兩個或兩個以上聚合物之混合物形成，以獲得目標特性。在一個實施例中，堅硬特徵可由一或更多個熱塑性聚合物形成，如聚胺甲酸酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯三氟乙烯、聚四氟乙烯、聚甲醛、聚碳酸酯、聚醯亞胺、聚醚醚酮、聚苯硫、聚醚碸、丙烯腈丁二烯苯乙烯(acrylonitrile butadiene styrene；ABS)、聚醚醯亞胺、聚醯胺、三聚氰胺、聚酯、聚碸、聚乙酸乙烯酯、氟化烴，等等，及上述各者之混合物、共聚物及接枝物。在另一實施例中，硬質特徵可包括一或更多個熱固性聚合物，如環氧樹脂、酚醛樹脂、胺類、聚酯、胺基甲酸酯、矽，及上述各者之混合物、共聚物，及接枝物。此外，在一個實施例中，磨粒可嵌入堅硬特徵中以強化研磨。包括磨粒之材料可為金屬氧化物(如氧化鈰、氧化鋁、氧化矽，或上述各者之組合)、聚合物、金屬間化合物，或陶瓷。

彈性特徵可由一或更多個聚合物材料形成。彈性特徵可由單聚合物材料或兩個或兩個以上聚合物之混合物而形成，以獲得目標特性。在一個實施例中，彈性特徵可由一或更多個熱塑性聚合物形成。 例如，彈性特徵可由熱塑性聚合物形成，如聚胺甲酸酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯三氟乙烯、聚四氟乙烯、聚甲醛、聚碳酸酯、聚醯亞胺、聚醚醚酮、聚苯硫、聚醚碸、丙烯腈丁二烯苯乙烯(acrylonitrile butadiene styrene；ABS)、聚醚醯亞胺、聚醯胺、三聚氰胺、聚酯、聚碸、聚乙酸乙烯酯、氟化烴，等等，及上述各者之混合物、共聚物及接枝物。彈性特徵206可由熱塑性彈性體形成。在一個實施例中，彈性特徵可由橡膠狀3D列印材料形成。

堅硬特徵一般比彈性特徵更堅硬及剛性更大，而彈性特徵比堅硬特徵更柔軟及撓曲性更大。可選擇堅硬特徵及彈性特徵之材料、圖案，及相對用量以獲得研磨墊之「調諧」整塊材料。利用此「調諧」整塊材料形成之研磨墊具有各種益處，如改良之研磨結果、降低的製造成本、延長之襯墊使用壽命。在一個實施例中，「調諧」整塊材料或研磨墊整體上可具有約65肖氏A至約75肖氏D之間的硬度。研磨墊之抗拉強度可在5MPa與約75MPa之間。研磨墊可具有約5%至約350%之墊延長。研磨墊可具有約10mPa以上之抗剪強度。研磨墊可具有約5MPa與約2000MPa之間的儲存模數。研磨墊可具有25℃至90℃溫度範圍中之穩定儲存模數，以使得E30/E90之儲存模數處於約6至約30之間的範圍中，其中E30 是30℃下之儲存模數，且E90是90℃下之儲存模數。堅硬特徵及彈性特徵可在整個研磨墊主體及/或研磨墊之研磨層中使用。上述研磨墊450是可結合堅硬特徵及彈性特徵之研磨墊之一個實例。例如，可調整的研磨特徵471可為彈性特徵，該等彈性特徵可延伸經過固定研磨特徵472，該等固定研磨特徵為堅硬特徵。

第12A圖是根據一個實施例之研磨墊1250之俯視剖面圖。第12B圖是研磨墊1250之側剖面視圖，該圖是沿第12A圖之線12B截取的。請參看第12A及12B圖，研磨墊1250類似於第7圖之研磨墊750，不同之處在於研磨墊1250包括圍繞研磨墊1250之中心1257安置之複數個區段1210。研磨墊1250經圖示包括四個區段1210，但亦可包括更多或更少區段。研磨墊1250包括複數個分離器1214以分隔相鄰區段。不同的區段1210可用以控制流體輸送，該流體輸送在X-Y平面內流經圍繞研磨墊1250之中心1257的不同角度區域。在一些實施例中，區段1210圍繞研磨墊1250之中心1257對稱安置。例如，研磨墊1250圖示四個對稱區段1210，每一區段在X-Y平面中覆蓋研磨墊1250中約90度之角度區域。

在一些實施例中，研磨墊1250一般可具有大致環形形狀，該形狀類似於上文論述之其他研磨 墊。研磨墊1250之每一區段1210包括氣室1215(亦被稱作通道)及供應線路1216。每一氣室1215可圍繞區段之大部分角度區域延伸，如該區段之至少75%或至少90%之角度區域。每一氣室1215可安置在給定區段1210之研磨表面1274的鄰近處，如在區段1210之研磨表面1274下方。研磨墊1250之每一區段1210進一步包括研磨特徵1271。每一研磨特徵1271可包括研磨特徵通道1275。研磨特徵通道1275可與供應通道1261及氣室1265一起用於向穿過研磨表面1274之孔口1276輸送流體。

供應氣室1215將給定區段1210之供應線路1216連接至區段1210之研磨特徵通道1275，以便可將流體輸送至區段1210之研磨表面1274。經由研磨特徵通道1275輸送至研磨表面1274之流體可包括諸如漿料、表面活性劑、襯墊清潔化學品、去離子水，及其他流體之流體。可經由平臺之一或更多個導管(未圖示)輸送流體。供應線路1216中之每一者可連接至研磨墊1250表面上之不同的埠1218，如研磨墊1250之底表面。直接從研磨通道特徵中輸送流體確保在正在研磨之基板與研磨墊之間提供流體。

不同的區段1210可用以控制流體輸送，該流體輸送流經研磨墊1250之研磨表面1274的不同角度區域。例如，在研磨墊1250在研磨期間 旋轉時，諸如漿料之流體可脈衝流經不同區段1210，以便在經研磨之基板在接觸區段1210之研磨特徵1271時，經由給定區段1210而輸送更多流體。在一個實施例中，每一供應線路1216連接至分隔閥1281-1284，在該情況下，每一閥1281-1284按需連接至漿料供應及一或更多個泵。諸如上述控制器25之控制器可用以開啟及閉合閥1281-1284。閥1281-1284之開啟及閉合可與研磨墊1250在平臺(未圖示)上之旋轉同步，以便當正在研磨之基板與區段1210之研磨特徵1271接觸時，諸如漿料之流體經脈衝流經給定區段。在一些實施例中，有時，相鄰區段1210之至少兩個閥(例如閥1281、1282)在研磨期間開啟，以便下一個將接觸基板之區段1210在基板下旋轉之前已將諸如漿料之流體供應至該下一區段1210之研磨表面1274。

藉由在研磨期間使漿料或其他流體向基板位置之輸送同步，可節省大量漿料或其他流體。該等節省可降低使用化學機械研磨而製造的裝置之生產成本。

上文論述之研磨墊的眾多不同特徵可與其他研磨墊之特徵結合，以產生具有更大功能之研磨墊。例如，一個研磨墊可包括諸如可增壓通道(例如通道451-453)、溫度控制通道(例如通道651-656)，及漿料輸送通道(例如通道851-853 及875)之特徵。在一些實施例中，一個通道可用於兩個目的。例如，可應用增壓冷卻水以控制一個通道中之壓力及溫度。

在一些實施例中，上文論述之設計可經修正以產生更對稱的設計，以在研磨期間當研磨墊被平臺旋轉時提供更佳的力平衡。例如，如第4A圖中圖示之研磨墊450之通道461可徑向延伸向兩個或兩個以上方向，以增壓通道451-453且使得研磨墊450更為對稱。

儘管研磨墊及研磨墊之眾多特徵(諸如內部通道(例如內部通道351))經描述具有環形幾何形狀，但研磨墊及研磨墊之特徵可採用其他形狀，如多邊形或不規則形狀。例如，研磨墊可具有多邊形形狀，如矩形形狀。作為另一個實例，氣室355、內部通道351，及外部通道352可全部形成於矩形或其他形狀中。作為另一個實例，一些研磨墊之內部通道可採用螺旋形狀。例如，研磨墊550可經重新設計以使得一個通道從研磨墊中心向研磨墊邊緣盤旋，以便加熱或冷卻流體進入中心且圍繞研磨墊邊緣退出。

此外，除上述壓力及溫度感測器之外的其他感測器可安裝在研磨墊中。在一個實施例中，差壓感測器排列可包括在用於液體輸送之研磨墊之一者中，如研磨墊850。可測量共用供應通道861與每一通道851-853之間的差壓。例如，較高的差壓測 量結果可指示通道851-853中之該一個通道堵塞或需要清潔。

儘管前述內容係針對本揭示案之實施例，但可在不背離本揭示案之基本範疇之前提下設計本揭示案之其他及更多實施例，且本揭示案之範疇由下文之專利申請範圍決定。

Claims (19)

1. 一種用於化學機械研磨之研磨墊，包括：一基底區，具有一支撐表面；複數個研磨特徵，該等特徵形成一研磨表面，該研磨表面與該支撐表面相對；及一或更多個通道，形成於該研磨墊之一內部區域中，該一或更多個通道至少部分地圍繞該研磨墊之一中心延伸，其中：每一通道流體耦接至至少一個埠；該複數個研磨特徵包括固定研磨特徵及可調整的研磨特徵；及該一或更多個通道包括兩個或兩個以上通道，其中每一通道安置在該等可調整的研磨特徵中之至少一些者鄰近處。
2. 如請求項1所述之研磨墊，其中：該一或更多個埠包括兩個或兩個以上之埠；及該一或更多個通道包括兩個或兩個以上通道，其中該等通道中至少兩個通道流體耦接至一單獨埠。
3. 如請求項2所述之研磨墊，其中該兩個或兩個以上通道包括至少一內部通道及一外部通道，其中該外部通道大體上圍繞該內部通道。
4. 如請求項3所述之研磨墊，進一步包括一壓力感測器，該壓力感測器安置在該內部通道與該 外部通道中之至少一者中。
5. 如請求項1所述之研磨墊，其中每一通道流體耦接至兩個或兩個以上埠。
6. 如請求項5所述之研磨墊，其中該等通道中至少兩個通道流體耦接至單獨埠。
7. 如請求項5所述之研磨墊，其中每一通道流體耦接至一供應埠及一回流埠，且每一通道圍繞該研磨墊之該中心延伸約360度。
8. 如請求項5所述之研磨墊，進一步包括一溫度感測器，該感測器安置在每一通道中。
9. 如請求項1所述之研磨墊，其中該等研磨特徵中至少一些包括一研磨特徵通道，該通道將該一或更多個通道中之一個通道耦接至穿過該研磨表面之一孔口。
10. 一種用於化學機械研磨之研磨墊，包括：一基底區，具有一支撐表面；複數個研磨特徵，該等特徵形成一研磨表面，該研磨表面與該支撐表面相對；一或更多個通道，形成於該研磨墊之一內部區域中，該一或更多個通道至少部分地圍繞該研磨墊之一中心延伸，其中每一通道流體耦接至至少一個埠，且其中該等研磨特徵中至少一些包括一研磨特徵通 道，該通道將該一或更多個通道中之一個通道耦接至穿過該研磨表面之一孔口；及複數個區段，該等區段圍繞該研磨墊之一中心安置，其中每一區段包括該一或更多個通道中之一個通道，且每一通道耦接至該研磨墊之一單獨埠。
11. 一種用於化學機械研磨之研磨墊，包括：一基底區，具有一支撐表面；複數個研磨特徵，該等特徵形成一研磨表面，該研磨表面與該支撐表面相對；一或更多個通道，形成於該研磨墊之一內部區域中，該一或更多個通道至少部分地圍繞該研磨墊之一中心延伸，其中每一通道流體耦接至至少一個埠，且其中該等研磨特徵中至少一些包括一研磨特徵通道，該通道將該一或更多個通道中之一個通道耦接至穿過該研磨表面之一孔口；及具有研磨特徵的一環，該等研磨特徵各自具有穿過該研磨表面之一孔口，該環圍繞其中缺乏各自穿過該研磨表面之一孔口的研磨特徵的一環。
12. 一種用於化學機械研磨之研磨墊，包括：一基底區，具有一支撐表面；複數個研磨特徵，該等特徵形成一研磨表面，該研磨表面與該支撐表面相對；及一或更多個氣室，該等氣室形成於該研磨墊之一內部區域中，其中該一或更多個氣室中每一氣室流體 耦接至一埠。
13. 如請求項12所述之研磨墊，其中至少一些研磨特徵包括一研磨特徵通道，該通道將該氣室耦接至該研磨表面中之一孔口。
14. 如請求項12所述之研磨墊，進一步包括一內部通道及一外部通道，其中該外部通道大體上圍繞該內部通道，且該內部通道大體上圍繞該一或更多個氣室中之一個氣室。
15. 如請求項14所述之研磨墊，進一步包括一壓力感測器，該壓力感測器安置在該氣室、該內部通道及該外部通道之每一者中。
16. 如請求項14所述之研磨墊，其中該氣室、該內部通道，及該外部通道各自耦接至一供應埠及一回流埠，且一溫度感測器安置在該氣室、該內部通道，及該外部通道之至少一者中。
17. 如請求項14所述之研磨墊，其中該氣室、該內部通道及該外部通道利用一非牛頓流體充填。
18. 一種用於化學機械研磨之研磨裝置，包括：一平臺，包括：一軸； 一平臺板，由該軸支撐，該平臺板具有一安裝表面；及一或更多個導管，經分佈穿過該軸及該平臺板上；一研磨墊，包括：一基底區，具有一支撐表面以用於接觸該平臺之該安裝表面；複數個研磨特徵，該等特徵形成一研磨表面，該研磨表面與該支撐表面相對；一或更多個通道，形成於該研磨墊之一內部中，該一或更多個通道圍繞該研磨墊之一中心延伸至少15度；及一密封件，在該平臺之該一或更多個導管與該研磨墊之該一或更多個通道之間提供一密封連接。
19. 如請求項18所述之研磨裝置，其中：該一或更多個通道包括兩個或兩個以上通道，且該一或更多個導管包括兩個或兩個以上導管，其中該等通道中至少兩個通道流體耦接至一單獨導管。