專利名稱：一種處理墊及含有該處理墊的基材處理設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是關(guān)于用于化學(xué)機(jī)械研磨的處理墊及含有該處理墊的基材處理設(shè)備。
背景技術(shù)：
集成電路一般是通過將導(dǎo)電層、半導(dǎo)體層或絕緣層連續(xù)沉積于一硅晶圓上的方式形成于一基材上。一種制造步驟包括沉積一填料層在一非平面表面上，并平坦化該填料層直至暴露出該非平面表面為止。例如，一導(dǎo)電填料層可沉積在一經(jīng)圖案化的絕緣層，以填充該絕緣層中的該溝槽或孔洞。該填料層繼而會被研磨，直至暴露出該絕緣層凸起的圖案為止。在平坦化之后，續(xù)存在該絕緣層的該凸起圖案間的該導(dǎo)電層部分會形成可提供該基材上薄膜電路間的導(dǎo)電路徑的介電窗、插塞及連接線。此外，該基材表面亦需平坦化以進(jìn)行微影。
化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)是一種可接受的平坦化方法。此平坦化方法一般需要將該基材安裝在一承載頭或研磨頭上。該基材所暴露的表面則置放抵靠在諸如旋轉(zhuǎn)研磨盤或線性前進(jìn)帶之類的處理墊的外表面。該承載頭可在該基材上提供一可控制的負(fù)載，以將它按抵靠處理墊。研磨液(包括研磨粒子)供應(yīng)至該處理墊表面，而該基材及處理墊間的相對移動會造成平坦化及研磨作用。
現(xiàn)有處理墊包括「標(biāo)準(zhǔn)」處理墊以及固定式處理墊。標(biāo)準(zhǔn)處理墊有一含耐久粗糙表面的聚氨酯覆蓋層，且亦可包括一可壓式背襯層。反之，固定式處理墊具有承含在一環(huán)繞媒介物的研磨粒子，并由一通常為非可壓式背襯層所支撐。
化學(xué)機(jī)械研磨制程的一目的在于均勻性研磨。若基材上不同區(qū)域以不同速率研磨時(shí)，則對該基材某些區(qū)域而言，會有材料過度移除(即過度研磨)或材料過少移除(即研磨不足)的可能。

發(fā)明內(nèi)容
在一態(tài)樣中，本實(shí)用新型是關(guān)于具有一覆蓋層及一固定于該覆蓋層的背襯層的處理墊。該覆蓋層具有一外表面、一第一厚度、一第一壓縮度、一介約40至80蕭式硬度D的硬度以及一不均勻厚度。該背襯層具有一大于該第一厚度的第二厚度，以及一大于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可使該外表面在施壓于1psi或更少時(shí)，能較該覆蓋層的非均勻厚度(thickness non-uniformity)偏移更多。
實(shí)施本實(shí)用新型可能包括下列一種或多種特征。該外表面在施壓于0.5psi或更少時(shí)(例如0.3psi或更少(如約0.1psi))偏移至少2密爾(mil)。在施壓于0.8psi或更少時(shí)背襯層的第二壓縮度及第二厚度可偏移至少2密爾。該背襯層可具有蕭式硬度A為20或更低的硬度。背襯層可具有一大于80密爾的第二厚度，例如介約90及150密爾，且覆蓋層可具有一小于50密爾的厚度，例如40密爾或更小、或25密爾或更小。數(shù)個(gè)溝槽可形成于該外表面中，一凹槽可形成于覆蓋層的底部表面中，一孔徑可形成于與凹槽對準(zhǔn)的背襯層中，一不透流體層可設(shè)于覆蓋層及背襯層之間，一金屬薄片可固定至背襯層與覆蓋層相對的一側(cè)，且數(shù)個(gè)孔洞可穿通覆蓋層及背襯層以將金屬薄片暴露出。覆蓋層可包括聚氨酯，例如用以嵌埋中空微球體的澆注型聚氨酯。
在另一態(tài)樣中，本實(shí)用新型是關(guān)于一種具有覆蓋層的處理墊，其中該覆蓋層具有一外表面、一介約40至80蕭式硬度D的硬度以及一約25密爾或更小的厚度，且具有一背襯層固定于覆蓋層。背襯層的壓縮度大于覆蓋層的壓縮度且其厚度介約90至150密爾。
實(shí)施本實(shí)用新型也可包括下列一或多種特征。該背襯層可具有約95密爾或約125密爾的厚度。背襯層在施壓0.5psi時(shí)也可具有2％的壓縮度。
在另一態(tài)樣中，本實(shí)用新型是關(guān)于一具有覆蓋層的處理墊，該覆蓋層包括一外表面、一介約40至80蕭式硬度D的硬度、一第一壓縮度及一第一厚度，且具有一固定于該覆蓋層的背襯層。該背襯層具有一大于第一壓縮度的第二壓縮度以及一90密爾或更大的厚度。該背襯層的第二厚度及第二壓縮度為2密爾或更大，且第二厚度對該厚度的比值介約4.5及8之間。
在另一態(tài)樣中，本實(shí)用新型是關(guān)于一種化學(xué)機(jī)械研磨方法，其包括將一基材與一處理墊的覆蓋層的外表面接觸，并供應(yīng)一研磨液至外表面，在基材及外表面間形成相對移動，并施一壓力(1psi或更低)予該基材以將基材壓按抵靠處理墊。該覆蓋層具有一第一厚度、一第一壓縮度、一介約40至80蕭式硬度D的硬度以及一非均勻厚度，且該覆蓋層固定于該背襯層，其中該背襯層具有一大于該第一厚度的第二厚度以及一大于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所施壓力下，可使該外表面偏移較該覆蓋層的一非均勻厚度為大。
實(shí)施本實(shí)用新型也可包括下列一或多個(gè)特征。所施壓例可為0.5psi或更小，例如0.3psi或更小，如約0.1psi。
在另一態(tài)樣中，本實(shí)用新型是關(guān)于電化學(xué)處理的方法，其包括將一基材與一處理墊的一覆蓋層的一表面相接觸，并供應(yīng)一電解液至該表面，于該基材及該表面之間形成相對移動，并于一暴露于該電解液中的陰極及該基材間施予一偏壓，以及施一壓力(1psi或更小)予該基材以將之按壓靠抵該處理墊。該覆蓋層具有一第一厚度、一第一壓縮度、一介約40至80蕭式硬度D的硬度以及一非均勻厚度，且該覆蓋層系固定于一背襯層，該背襯層具有一大于該第一厚度的第二厚度以及一大于該第一壓縮度的第二壓縮度。該第一厚度、第一壓縮度、第二厚度以及第二壓縮度于該壓力下可使該外表面偏移較該覆蓋層的非均勻厚度為大。
實(shí)施本實(shí)用新型可包括下列一或多個(gè)特征。其中施加該偏壓可包括以一電接觸窗(延伸通過該處理墊)接觸該基材。該處理墊可包括一金屬薄片，其固定于該背襯層與該覆蓋層相對的一側(cè)，其并包括數(shù)個(gè)孔洞穿通該覆蓋層及該背襯層以將該金屬薄片暴露出。且施加該偏壓可包括施加一偏壓于該電性接觸窗與該金屬薄片之間。所施加的壓力可為0.5psi或更小，例如0.3psi或更小，例如約0.1psi。
于另一態(tài)樣中，本實(shí)用新型是關(guān)于一種基材處理設(shè)備，其具有一墊支撐部、一由該墊支撐部承載的處理墊、一用于裝載一基材以接觸該處理墊的承載頭、一制程流體的供應(yīng)器以及一馬達(dá)，其中該馬達(dá)連接該墊支撐部及該承載頭的至少一者以于該處理墊及該基材間形成相對移動。該處理墊有一覆蓋層，其具有一暴露表面、一第一厚度、一第一壓縮度、一介約40至80蕭式硬度D的硬度以及一非均勻厚度，且一背襯層系固定至該覆蓋層。該背襯層具有一大于該第一厚度的第二厚度以及一大于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于壓力1psi或更小時(shí)，可使該暴露表面偏移較該覆蓋層的該非均勻厚度為大。
實(shí)施本實(shí)用新型可包括下列一或多個(gè)特征。一電極可放置以接觸該表面，一陰極可接觸該研磨液，且一電源供應(yīng)器可耦接于該電極及該陰極間以形成一偏壓。
在另一態(tài)樣中，本實(shí)用新型是關(guān)于一處理墊，其具有一覆蓋層及一固定至該覆蓋層的背襯層。該覆蓋層具有一外表面、一第一厚度、一第一壓縮度、一介約40至80蕭式硬度D的硬度以及一非均勻厚度。該背襯層具有一大于該第一厚度的第二厚度以及一大于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、第二壓縮度可使該暴露表面在壓力為1psi或更小時(shí)與一實(shí)質(zhì)平坦表面有足夠偏移，并使該外表面與該基材在基材表面保持均勻接觸。
在另一態(tài)樣中，本實(shí)用新型是關(guān)于一種處理墊，其具有一覆蓋層及一固定至該覆蓋層的背襯層。該覆蓋層具有一外表面、一第一厚度、一第一壓縮度、一介約40至80蕭式硬度D的硬度以及一非均勻厚度。該背襯層具有一大于該第一厚度的第二厚度以及一大于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、第二壓縮度可使該外表面在壓力為1psi或更小時(shí)有足夠偏移，以實(shí)質(zhì)補(bǔ)償該覆蓋層的非均勻厚度。
前述所討論的任一不同實(shí)施方式亦適用于本實(shí)用新型任一不同態(tài)樣。
本實(shí)用新型的潛在優(yōu)勢可包括下列特征的一或多種。遍布該基材的研磨均勻度可特別實(shí)施于一低壓下，例如低于0.8psi，或甚至低于0.5psi或0.3psi。因此，材料一般系要求于低壓下研磨以避免脫層發(fā)生，例如低k值介電材料可以適當(dāng)均勻度進(jìn)行研磨。
本實(shí)用新型的一或多個(gè)實(shí)施例的細(xì)節(jié)揭示于下文的附圖及實(shí)施方式中。


圖1A是說明一現(xiàn)有處理墊的概要截面?zhèn)纫晥D。
圖1B是說明一基材與圖1A的處理墊相接觸的概要截面?zhèn)纫晥D。
圖2是說明一化學(xué)機(jī)械研磨站的部分概要側(cè)視截面圖。
圖3A是說明圖2的處理墊的一概要側(cè)視圖。
圖3B是說明一基材與圖3A的處理墊相接觸的概要截面?zhèn)纫晥D。
圖4是說明該處理墊的另一實(shí)施方式的概要截面?zhèn)纫晥D。
圖5是說明該處理墊的另一實(shí)施方式的概要截面?zhèn)纫晥D。
圖6是說明該處理墊的另一實(shí)施方式的概要側(cè)面?zhèn)纫晥D。
圖中符號說明10研磨站 14基材16旋轉(zhuǎn)平臺 18處理墊20背襯層 22覆蓋層24外表面 26溝槽28黏結(jié)層 30研磨液32研磨漿/施洗臂34承載頭36承載驅(qū)動軸 38軸60習(xí)知處理墊 62可壓縮式背襯層64聚氨酯覆蓋層 66粗糙表面70凹槽 72底表面74薄區(qū)段 80薄片82、84對齊部分 88黏結(jié)層90薄金屬層 92上表面94穿孔 96孔洞98黏結(jié)層具體實(shí)施方式
請參照圖1A，其如前文所述的一現(xiàn)有處理墊60，其具有一含耐久粗糙表面66的聚氨酯覆蓋層64，以及一厚度與該覆蓋層相同的可壓縮式背襯層62。此外，該覆蓋層64在厚度上可有些微變化，例如遍布在該處理墊(為便于了解，圖1A中的變化都有些夸飾)上的變化次序約為1-2密爾。
舉例來說，由Rodel公司所上市的一處理墊具有一覆蓋層，其由嵌埋有中空微球體(IC1000)的聚氨酯以及一由浸埋的聚酯氈制品(Suba IV)形成的背襯層所形成的。該覆蓋層厚度微50或80密爾，并具有蕭式硬度D為52至62的硬度，其中該背襯層厚度為50密爾，且其蕭式硬度A約為61的硬度。
然而不幸的是，現(xiàn)有的處理墊在低壓力下(例如約1.0psi，也特別是非常低的壓力，如低于0.5psi)的研磨均勻度并不佳。在不受限于任何特別理論下，該標(biāo)準(zhǔn)處理墊的大小及物理特性可使該背襯層在低研磨壓力下仍維持足夠的剛性，使得該基材的向下壓力不足以將該覆蓋層完全整平(flatten out)。因此如圖1B所示，該覆蓋層64的厚度變化會使壓力僅在該覆蓋層64的較厚部分66傳遞至基材，因此導(dǎo)致在該研磨速率下的不均勻性。
與現(xiàn)有處理墊不同的是，本實(shí)用新型處理墊實(shí)施時(shí)具有一較薄覆蓋層以及一較厚且更具壓縮性的背襯層。同樣的，當(dāng)不受限于任何特別理論下，該覆蓋層所減少的厚度會使其更易于偏移。同樣的，該背襯層所增加的厚度及壓縮性可使該覆蓋層更易于偏移。因此，即使在非常低的研磨壓力下該覆蓋層也可被整平，以使該覆蓋層的厚度變化不會對研磨均勻性造成不利的影響。
現(xiàn)參照圖2，一或多個(gè)基材14可放置于一CMP設(shè)備中的一研磨站10。一合適的研磨設(shè)備的描述可參照美國專利案第5,738,574號，其全文合并于此以供參考。
該研磨站10包括一旋轉(zhuǎn)平臺16，一處理墊18置放于其上。如前文所述，該處理墊18是一兩層的處理墊，其一層為一軟背襯層20，另一層為一具有一均勻組成物的硬粗糙外層22。該粗糙外覆蓋層22具有一外表面24。該研磨站亦可包括一墊調(diào)整設(shè)備，用以維持該處理墊的表面狀況以使其能有效研磨基材。
在研磨步驟期間，一研磨液30(例如一研磨漿)可藉一研磨漿供應(yīng)器或結(jié)合的研磨漿/施洗臂32供應(yīng)至處理墊18的表面。研磨漿30可含有研磨粒子、一pH調(diào)整劑或化學(xué)活性成分。
該基材14通過一承載頭34而被承載靠抵該處理墊18。該承載頭34由一支撐結(jié)構(gòu)所懸置，例如一旋轉(zhuǎn)器，且其通過一承載驅(qū)動軸36連接至一承載頭旋轉(zhuǎn)馬達(dá)，以使該承載頭可繞該軸38旋轉(zhuǎn)。
現(xiàn)參照圖3A，該處理墊18的覆蓋層22為一相當(dāng)粗糙且具剛性(rigidity)的研磨材料，并不易受研磨制程(例如澆注型聚氨酯)所影響。例如，該覆蓋層22可具有約為40至80(如50至60)蕭式硬度D的硬度。該覆蓋層22的該外表面24可具有粗糙表面紋理，例如，可被嵌埋于聚氨酯中的中空微球體，以于該覆蓋層由一澆注型聚氨酯塊削離時(shí)，位于該暴露表面的該微球體可破裂而提供凹坑態(tài)且粗糙狀的表面紋理。
該覆蓋層22是一相當(dāng)薄，例如小于50密爾，諸如40密爾或更小、或25密爾或更小、或20密爾或更小、或15密爾或更小。一般而言，該覆蓋層22是盡可能的薄以使之能進(jìn)行加工。然而，該調(diào)整制程傾向能磨損該覆蓋層。因此，該覆蓋層的厚度可作選擇(例如3000研磨及調(diào)整循環(huán))以使該處理墊能具有較佳的使用壽命。舉例來說，該覆蓋層厚度為5至10密爾，然而，厚度介約5至20密爾亦適用。遍及該墊的非均勻厚度約為1至3密爾，盡管仍有可能出現(xiàn)較大的非均勻性(此非均勻性是指因墊制造制程所導(dǎo)致遍及該處理墊的所有厚度變化，而非小規(guī)模(例如小于100密爾)的不連續(xù)厚度變化，例如溝槽、穿孔或表面粗糙度)。
亦可選擇的是，該外表面24的至少一部份可包括數(shù)個(gè)溝槽26形成其中以承納研磨漿。該溝槽可為任何形式，例如中心環(huán)形、直線形、交叉形、螺旋形以及類似者。該溝槽26可延伸過該覆蓋層22的厚度約20-80％(例如25％)。舉例來說，在一具有一覆蓋層22(厚度為20密爾)的處理墊中，該溝槽26的深度D1約為5密爾。
該背襯層20是一可壓縮材料，其較該覆蓋層22為軟且更具壓縮性。例如，該背襯層可為一封閉氣室式泡綿(closed-cell foam)，如具有空孔的聚氨酯或多晶硅，以使該槽在壓力下可塌陷并使背襯層能壓縮。該背襯層20材料在壓力下應(yīng)能由該基材橫向位移開。該背襯層20可具有蕭式硬度A為20或更小的硬度，例如12或更小、或5或更小。
如前文所述，該背襯層20應(yīng)較該覆蓋層22更具壓縮性。壓縮性于一既定壓力下可量測為厚度的百分比變化。例如，在約0.5psi的壓力下，該背襯層20可承受約3％的壓縮。適合作為背襯層的材料是由美國康乃迪克州Rogers市Rogers股份有限公司所販?zhǔn)鄣腜ORON 4701-30(PORON系Rogers股份有限公司的商標(biāo))。
此外，該背襯層20較厚，例如90密爾或更厚。舉例來說，該背襯層厚度可約為95至500密爾，例如95至200密爾，或95至150密爾，或95至125密爾。更明確而言，該背襯層20可約為該覆蓋層22的厚度的2至15倍，例如約4.5至8倍厚(尤其對20密爾厚的覆蓋層而言)。
一般而言，該背襯層20的厚度是經(jīng)選擇以確保該背襯層20的壓縮性以及該覆蓋層22的剛性，該覆蓋層可在非常小的壓力下(例如0.5psi或更小)偏移，其量至少等于該覆蓋層厚度中的任何非均勻度，例如約2密爾(該非均勻度并未顯示于圖3A中)。舉例來說，100密爾厚的背襯層在壓力為0.5psi時(shí)的壓縮度為至少2％，而200密爾厚的背襯層在壓力為0.5psi時(shí)的壓縮度應(yīng)為至少1％。
此外，該背襯層應(yīng)具有足夠壓縮性以在合適的操作壓力時(shí)(例如于1psi或更低)，該處理墊可較該處理墊的最大壓縮度為低。該背襯層可具有一大于10％或大于20％的最大壓縮度。于一實(shí)施例中，該背襯層于壓力為3至8psi時(shí)壓縮度為25％，也可具有較其更高的最大壓縮度。
簡而言之，在1psi或更低壓力(可能在0.8psi或更低、或0.5psi或更低、或0.3psi或更低)時(shí)，該背襯層的壓縮度及厚度(CD)可大于該覆蓋層在厚度上的不均勻度。例如，在0.8psi或更低壓力(可能為0.5psi或更低)時(shí)，該背襯層的壓縮度及厚度(CD)的乘積為2密爾或更多(且可能為3密爾或更多)。
流體靜力學(xué)系數(shù)K可藉所施壓力(P)除以體積應(yīng)變(ΔV/V)的方式量測的，亦即，K＝PV/ΔV。假設(shè)該背襯層可承受凈壓縮(亦即，材料在壓力下并未橫向位移)，則該流體靜力學(xué)系數(shù)K等于所施壓力除以壓縮度(ΔD/D)。因此，假設(shè)該背襯層于0.5psi壓力時(shí)可承受至少2％的凈壓縮，該背襯層的壓縮系數(shù)K將為25或更小。另一方面，若欲使用更低的壓力(例如0.1psi)，則該背襯層20的壓縮系數(shù)應(yīng)為5或更低。在所施壓力范圍為0.1至1.0psi時(shí)，該背襯層在每磅/平方英時(shí)的壓縮系數(shù)K為50psi或更小。當(dāng)然，若該背襯層材料在壓縮時(shí)承受橫向位移，則體積應(yīng)變會略小于壓縮度，而流體靜力學(xué)系數(shù)可能會略高于壓縮度。
現(xiàn)參照圖3B，在不受限于任何特殊理論下，此配置可允許來自基材的向下力于低壓下「整平」該覆蓋層，而所謂低壓系指0.5psi或更低，例如0.3psi或更低，如0.1psi，且因此可實(shí)質(zhì)補(bǔ)償該覆蓋層的不均勻厚度。舉例來說，該覆蓋層22的厚度變化是由壓縮該背襯層20的方式吸收(為清楚表示，該差異顯著的夸示于圖3A)，以使該外表面在接觸基材大致平坦的表面時(shí)仍維持大致均勻度。因此，均勻壓力可藉處理墊施于基材，藉以改善低壓力研磨期間的研磨均勻性。故，所用材料應(yīng)在低壓研磨時(shí)可避免脫層發(fā)生，例如低k值介電材料即可被研磨具有適當(dāng)均勻度。
在一實(shí)施例中，該覆蓋層22可進(jìn)行加工(例如藉由模造制程)而讓數(shù)個(gè)溝槽預(yù)先形成在該覆蓋層的上表面。于一模造制程中(例如射出成型或壓模技術(shù))，該墊材料可保存或設(shè)于具有壓痕(或凹口)的模子中以形成溝槽凹坑。或者，該覆蓋層22可藉較習(xí)知的技術(shù)加工，例如藉由切割技術(shù)由一鑄塊切下一墊材料薄片。該溝槽可接著以加工或銑削該覆蓋層的上表面方式分別形成。
一旦該背襯層20及覆蓋層22加工完成后，其等可進(jìn)行固定，例如藉由薄黏結(jié)層28，如感壓式黏結(jié)劑。
參照圖4，在另一實(shí)施例中，一或多個(gè)凹槽70可形成于該覆蓋層22的底表面72，以提供一薄區(qū)段74。此凹槽70可延伸該覆蓋層厚度的20至80％，例如50％。例如，在具有覆蓋層22(厚20密爾)的處理墊中，該凹槽52深度約為10密爾，而使該薄區(qū)段74的厚度約為10密爾。此外，一或多個(gè)孔徑76可形成于該背襯層20中，以讓感應(yīng)組件延伸過該背襯層20且部分延伸至該覆蓋層22。
在此實(shí)施例中，該溝槽26并未延伸至該覆蓋層22的薄區(qū)段74中。因此，該處理墊的外表面24包括數(shù)個(gè)具有或不具有溝槽的部分，且該凹口位于該不具有溝槽部分之一者中。該溝槽26可具有充分深度以延伸至或延伸超過該凹槽70的內(nèi)表面所界定的平面。
現(xiàn)參照圖5，在另一實(shí)施例中，一種流體可滲透、抗撕裂材料的薄片80(例如聚酯薄膜)設(shè)于該背襯層20及該覆蓋層22之間。該薄片80可藉黏結(jié)層28固定至覆蓋層22，抑或覆蓋層22可直接設(shè)于薄片80上。薄片80可藉一薄黏結(jié)層88固定至該背襯層20上。薄片80可為一透明材料，且覆蓋層22及背襯層20的對齊部分82及84可分別移除，以提供通過該處理墊的光學(xué)端口。
或者，亦可不需該透明薄片而于該處理墊中形成一窗口。例如，可在該覆蓋層22中形成一固態(tài)透明部，并在該背襯層20中形成一孔徑，使之與該固態(tài)透明部對齊。該透明部可藉切割該覆蓋層22形成一孔徑并以黏結(jié)劑固定予一透明插塞的方式形成的?；蛘?，該透明部可藉由將一透明材料的插入物置放于液態(tài)的墊材料中，并將該液態(tài)的墊材料固化，使該插入物可結(jié)合至固化的墊塊中，并接著由該塊體將該覆蓋層切割下。
現(xiàn)參照圖6，在另一實(shí)施例中，一薄金屬層90(例如導(dǎo)電金屬，如不銹鋼，例如SST 410鋼)可固定(利用黏結(jié)層98)至該背襯層22的底表面。該金屬層90也可具磁性。數(shù)個(gè)穿孔94可延伸過該覆蓋層22及該背襯層20，以將該金屬層之上表面92暴露出。此外，一或多個(gè)孔洞96可延伸過該覆蓋層22、背襯層20以及金屬層90。
圖3至圖6的各種處理墊均可用于電化學(xué)制程中，例如除化學(xué)機(jī)械研磨外，其均可用于電化學(xué)機(jī)械研磨(ECMP)或同步電化學(xué)沉積及研磨制程中。
在電化學(xué)機(jī)械研磨中，導(dǎo)電材料(例如銅)可介電化學(xué)溶解方式由基材表面移除，同時(shí)該基材表面也可同時(shí)進(jìn)行研磨。該基材表面可置放于電解液中(其也可作為研磨液)，并于該基材及一與電極相接觸的陰極間施予一偏壓。該ECMP可于一低壓或非常低的壓力下實(shí)施，例如低于1psi，如0.8psi或更低、或0.5psi或更低、或0.3psi或更低。
舉例而言，請參照圖6，該金屬薄片90可連接至一第一電極以作為陰極(孔洞94可作為電解液至金屬薄片90的信道)，而一第二電極可延伸過孔徑96以接觸該基材使該基材當(dāng)作陽極。
在電化學(xué)沉積中，該偏壓電壓可顛倒，使該基材表面成為陰極，而與該電解液接觸的電極變成陽極，且導(dǎo)電金屬電性沉積至該基材上。若照此實(shí)施且基材在低壓下接觸一移動處理墊時(shí)，則材料將會更適切的沉積至該介電層中的任何溝渠中。
本實(shí)用新型的實(shí)施例均已在上文揭示，然而，應(yīng)可理解的是本實(shí)用新型的各種變化亦可在不悖離本實(shí)用新型的精神及范圍下提出。
舉例而言，無論是處理墊或是承載頭，或是其兩者皆可移動以在外表面及基材間形成相對移動。該處理墊可為一固定至平臺的圓形(或其它形狀)墊、一延伸于供應(yīng)器及拉緊滾輪間的帶條或是一連續(xù)帶狀物。該處理墊可固定在一平臺上，在研磨操作間在一平臺上逐漸前進(jìn)或在研磨期間在該平臺上持續(xù)驅(qū)動。該墊在研磨期間可固定至該平臺，或在該平臺及處理墊間設(shè)一流體軸承。黏結(jié)層可施于該處理墊的底部表面以將該墊固定在平臺，且該黏結(jié)層可以一可移除式襯墊作覆蓋。此外，雖然其是以縱向設(shè)置，但應(yīng)可理解的是該外表面及基材也可在垂直方向、或在其它方向上顛倒設(shè)置。
權(quán)利要求1.一種處理墊，其至少包含一覆蓋層，所述覆蓋層具有一外表面、一第一厚度、一第一壓縮度，其特征是，該覆蓋層具有一介約40至80簫式硬度D間的硬度，以及一非均勻厚度；所述處理墊還包括一背襯層，該背襯層固定至該覆蓋層，該背襯層具有一大于該第一厚度的第二厚度以及一大于該第一壓縮度的第二壓縮度；以及該第一厚度、第一壓縮度、第二厚度以及第二壓縮度可使該外表面在所施壓力為1磅/平方英時(shí)或更小時(shí)偏移較該覆蓋層的非均勻厚度為多的距離。
2.如權(quán)利要求1所述的處理墊，其特征是該外表面在所施壓力為0.5psi或更低時(shí)偏移至少2密爾。
3.如權(quán)利要求1所述的處理墊，其特征是該外表面在所施壓力為0.3psi或更低時(shí)偏移至少2密爾。
4.如權(quán)利要求1所述的處理墊，其特征是該外表面在所施壓力約為0.1psi時(shí)偏移至少2密爾。
5.如權(quán)利要求1所述的處理墊，其特征是該背襯層的第二壓縮度及第二厚度的乘積在壓力為0.8psi或更低時(shí)為至少2密爾。
6.如權(quán)利要求5所述的處理墊，其特征是該背襯層的硬度為20簫式硬度D或更小。
7.如權(quán)利要求5所述的處理墊，其特征是該背襯層具有一介約90及150密爾間的第二厚度。
8.如權(quán)利要求7所述的處理墊，其特征是該覆蓋層具有一小于50密爾的厚度。
9.如權(quán)利要求1所述的處理墊，其特征是至少包括數(shù)個(gè)溝槽形成于該外表面中。
10.如權(quán)利要求1所述的處理墊，其特征是至少包括一凹槽以及一孔徑，其中該凹槽形成于該覆蓋層的一底表面中，而該孔徑形成于該背襯層中與該凹槽相對準(zhǔn)。
11.如權(quán)利要求1所述的處理墊，其特征是至少包含一位于該覆蓋層及該背襯層間的流體可滲透層。
12.如權(quán)利要求1所述的處理墊，其特征是至少包含一金屬薄片，其系固定于該背襯層與該覆蓋層相對的一側(cè)。
13.如權(quán)利要求12所述的處理墊，其特征是至少包含數(shù)個(gè)穿通該覆蓋層及該背襯層的孔洞，用以暴露出該金屬薄片。
14.如權(quán)利要求1所述的處理墊，其特征是該覆蓋層包括聚氨酯。
15.如權(quán)利要求14所述的處理墊，其特征是該覆蓋層由嵌埋有中空微球體的澆注型聚氨酯所構(gòu)成。
16.一種處理墊，其至少包含一覆蓋層，所述覆蓋層具有一外表面，其特征是該覆蓋層還包括一介約40至80簫式硬度D間的硬度以及一約25密爾或更小的厚度；以及所述處理墊還包括一固定至該覆蓋層的背襯層，該背襯層較該覆蓋層更具壓縮性，且其厚度介約90至150密爾。
17.如權(quán)利要求16所述的處理墊，其特征是該背襯層厚度約為95密爾。
18.如權(quán)利要求16所述的處理墊，其特征是該背襯層厚度約為125密爾。
19.如權(quán)利要求16所述的處理墊，其特征是該背襯層的壓縮度于0.5psi時(shí)為2％或更高。
20.一種處理墊，其至少包含一覆蓋層，所述覆蓋層具有一外表面，其特征是該覆蓋層具有一介約40至80簫式硬度D間的硬度、一第一壓縮度以及一第一厚度；所述處理墊還包括一固定至該覆蓋層的背襯層，該背襯層具有一大于該第一壓縮度的第二壓縮度以及一90密爾或更厚的第二厚度，該背襯層的第二厚度及第二壓縮度的乘積為2密爾或更高，且該第二厚度對該厚度的比值介約4.5及8之間。
21.一種含有處理墊的基材處理設(shè)備，其至少包含一處理墊支撐部；一由該處理墊支撐部所支撐的處理墊，該處理墊有一覆蓋層，該覆蓋層具有一外表面、一第一厚度、一第一壓縮度，其特征是所述處理墊還具有一介約40至80簫式硬度D間的硬度以及一非均勻厚度，以及一固定至該覆蓋層的背襯層，該背襯層具有一大于該第一厚度的第二厚度以及一大于該第一壓縮度的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該外表面在所施壓力為1psi或更低時(shí)偏移較該覆蓋層的非均勻厚度為大的距離；該基材處理設(shè)備還包括一承載頭，用以承納一基材以與該處理墊相接觸；一制程液體供應(yīng)器；以及一馬達(dá)，連結(jié)至該墊支撐部以及該承載頭的至少一個(gè)以在該處理墊及基材間形成相對移動。
22.如權(quán)利要求21所述的基材處理設(shè)備，其特征是所述基材處理設(shè)備還至少包括一設(shè)以接觸該基材的電極、一接觸該制程液體的陰極以及一耦接于該電極及該陰極間以形成一偏壓的電源供應(yīng)器。
23.一種處理墊，包含一覆蓋層，所述覆蓋層具有一外表面、一第一厚度、一第一壓縮度，其特征是該覆蓋層具有一介約40至80簫式硬度D間的硬度，一非均勻厚度；所述處理墊還包括一固定至該覆蓋層的背襯層，該背襯層具有一大于該第一厚度的第二厚度以及一大于該第一壓縮度的第二壓縮度；其中該第一厚度、第一壓縮度、第二厚度及第二壓縮度可使該外表面于所施壓力為1psi或更低時(shí)足以偏移離一大致平坦的基材，其并可使該外表面在接觸基材表面時(shí)仍維持大致均勻度。
24.一種處理墊，其至少包含一覆蓋層，所述覆蓋層具有一外表面、一第一厚度、一第一壓縮度，其特征是該覆蓋層具有一介約40至80簫式硬度D間的硬度，該覆蓋層具有一非均勻厚度；所述處理墊還包括一固定至該覆蓋層的背襯層，該背襯層具有一大于該第一厚度的第二厚度以及一大于該第一壓縮度的第二壓縮度；其中該第一厚度、第一壓縮度、第二厚度及第二壓縮度可使該外表面于所施壓力為1psi或更低時(shí)發(fā)生足夠偏移，以實(shí)質(zhì)彌補(bǔ)該覆蓋層的非均勻厚度。
專利摘要一種處理墊，其具有一覆蓋層及一固定至該覆蓋層的背襯層。該覆蓋層具有一外表面、一第一厚度、一第一壓縮度以及一介約40至80簫式硬度D間的硬度。該背襯層具有一大于該第一厚度的第二厚度以及一大于該第一壓縮度的第二壓縮度。該第一厚度、第一壓縮度、第二厚度以及第二壓縮度可使該外表面在所施壓力為1psi或更低時(shí)偏離至少2密爾。
文檔編號B23H5/08GK2936578SQ20042001371
公開日2007年8月22日 申請日期2004年10月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月3日
發(fā)明者蔡東辰, 張守松, 陳良毓 申請人:應(yīng)用材料股份有限公司