專利名稱：用于電化學(xué)機(jī)械拋光的導(dǎo)電拋光部件的制作方法
發(fā)明
背景技術(shù)：
領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種用于平面化襯底表面的制造和設(shè)備的部件。
背景技術(shù)：
亞四分之一微米多層金屬化是下一代超大規(guī)模集成電路(ULSI)的關(guān)鍵技術(shù)之一。位于這種技術(shù)最核心部位的多層互連要求對(duì)以高尺寸比孔徑形成的互連結(jié)構(gòu)進(jìn)行平面化，這種互連結(jié)構(gòu)包括接觸、通路、線和其它結(jié)構(gòu)。這種互連結(jié)構(gòu)的可靠形成對(duì)于ULSI獲得成功以及不斷的努力以在單個(gè)襯底和晶片上增加電路密度和質(zhì)量都非常重要。
在集成電路和其它電子器件的制造中，多層導(dǎo)電的、半導(dǎo)電的和介電材料淀積在襯底表面上或從襯底表面除去這些材料。薄層的導(dǎo)電、半導(dǎo)電、和介電材料可以通過(guò)很多淀積技術(shù)進(jìn)行淀積。在當(dāng)代處理工藝中常用的淀積技術(shù)包括物理汽相淀積(PVD)、又被稱為濺射，化學(xué)汽相淀積(CVD)，等離子體增強(qiáng)化學(xué)汽相淀積(PECVD)，和電化學(xué)鍍覆(ECP)。
在連續(xù)淀積和除去材料層時(shí)，襯底的最上表面可以是在其整個(gè)表面上為非平坦的并要求平面化。平面化在除去不希望的表面構(gòu)形和表面缺陷時(shí)是有用的，如粗糙表面、聚集材料、晶格缺陷、刮傷和被污染層或材料。在通過(guò)除去用于填充結(jié)構(gòu)的多余淀積材料和提供用于后來(lái)金屬化和處理的層的均勻表面而在襯底上形成結(jié)構(gòu)時(shí)，平面化也是有用的。
化學(xué)機(jī)械平面化或化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)是用于平面化襯底的常用技術(shù)。CMP利用化學(xué)成分，通常為漿料或其它流體媒質(zhì)，用于從襯底選擇除去材料。在常規(guī)CMP技術(shù)中，在CMP設(shè)備中襯底載體或拋光頭安裝在載體組件上并設(shè)置成與拋光墊接觸。載體組件給襯底提供可控壓力，對(duì)著拋光墊給襯底加壓。由外部驅(qū)動(dòng)力使該拋光墊相對(duì)于襯底移動(dòng)。CMP設(shè)備實(shí)現(xiàn)了襯底表面和拋光墊之間的拋光或研磨運(yùn)動(dòng)，同時(shí)分散拋光成分以進(jìn)行化學(xué)作用或機(jī)械作用并最終從襯底表面除去材料。
在集成電路制造中日益增加使用的一種材料是銅，因?yàn)樗碾娞匦允撬Ｍ?。然而，銅具有其本身特殊的制造問(wèn)題。例如，銅難以構(gòu)圖和刻蝕，并采用新的工藝和技術(shù)如鑲嵌或雙鑲嵌工藝用于形成銅襯底結(jié)構(gòu)。
在鑲嵌工藝中，結(jié)構(gòu)被限定在介電材料中，然后用銅填充。在銅鑲嵌制造中使用具有低介電常數(shù)即低于約3的介電材料。在淀積銅材料之前，在形成在介電材料中的結(jié)構(gòu)的表面上保形地淀積阻擋層材料。然后將銅材料淀積在阻擋層以及周圍區(qū)域上。然而，用銅填充結(jié)構(gòu)通常導(dǎo)致在襯底表面上產(chǎn)生過(guò)量銅材料或過(guò)載，必須除去這些過(guò)量銅材料以在介電材料中形成銅填充結(jié)構(gòu)并制備用于后來(lái)處理的襯底表面。
在拋光銅材料時(shí)遇到的一個(gè)挑戰(zhàn)是導(dǎo)電材料和阻擋層之間的界面一般是非平面的，殘余銅材料保留在由非平面界面形成的凸凹不平之物中。此外，通常以不同的速度從襯底表面除去導(dǎo)電材料和阻擋材料，這都將導(dǎo)致過(guò)量的銅材料作為殘余物保留在襯底表面上。此外，襯底表面可具有不同表面構(gòu)形，這取決于形成在其中的結(jié)構(gòu)的密度或尺寸。以不同的除去速度沿著襯底表面的不同表面構(gòu)形除去銅材料，這就難以實(shí)現(xiàn)從襯底表面有效地除去銅材料和難以實(shí)現(xiàn)襯底表面的最終平面化。
從襯底表面除去所有所希望的銅材料的一個(gè)方案是過(guò)拋光襯底表面。然而，過(guò)拋光一些材料可能導(dǎo)致形成構(gòu)形缺陷，如在結(jié)構(gòu)中形成突起或凹陷，這被稱為形成凹陷，或者過(guò)量除去介電材料，這被稱為腐蝕。由于凹陷和腐蝕造成的地形缺陷可能進(jìn)一步導(dǎo)致非均勻除去附加材料，如設(shè)置在其下的阻擋層材料，并產(chǎn)生具有低于所希望的拋光質(zhì)量的襯底表面。
拋光銅表面的另一問(wèn)題是由于使用低介電常數(shù)(低k)介電材料在襯底表面中形成銅鑲嵌產(chǎn)生的。低k介電材料如碳摻雜氧化硅在常規(guī)的拋光壓力(即約6psi)下、即向下力下可能變形或斷裂，這將有害地影響襯底拋光質(zhì)量和有害地影響器件形成。例如，襯底和拋光墊之間的相對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可能導(dǎo)致沿著襯底表面產(chǎn)生剪切力并使低k材料變形以形成地形缺陷，這將有害地影響后來(lái)的拋光。
用于在低介電材料中拋光銅的一個(gè)方案是通過(guò)電化學(xué)機(jī)械拋光(ECMP)技術(shù)拋光銅。ECMP技術(shù)通過(guò)電化學(xué)溶解同時(shí)利用與CMP工藝相比減少的機(jī)械研磨從襯底除去導(dǎo)電材料。電化學(xué)溶解是通過(guò)在陰極和襯底表面之間施加偏壓進(jìn)行的，以便從襯底表面將導(dǎo)電材料除去到周圍的電解液中。
在ECMP系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)與襯底支承裝置如襯底承載頭中的襯底表面電連接的導(dǎo)電接觸環(huán)施加偏壓。然而，接觸環(huán)被認(rèn)為在襯底表面上展示電流的非均勻分布，這將導(dǎo)致非均勻分布，特別是在導(dǎo)電接觸環(huán)不能有效地除去殘余物的過(guò)拋光期間。機(jī)械研磨是通過(guò)使襯底與常規(guī)拋光墊接觸并提供襯底和拋光墊之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)來(lái)進(jìn)行的。然而，常規(guī)的拋光墊通常限制電解液流到襯底表面上。此外，拋光墊可由絕緣材料構(gòu)成，這可能與給襯底表面施加偏壓干擾，并導(dǎo)致材料在襯板面上的非均勻或可變的分布。
結(jié)果是，必須提供一種用于除去襯底表面上的導(dǎo)電材料的改進(jìn)拋光部件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的方案一般提供采用電化學(xué)淀積技術(shù)、電化學(xué)溶解技術(shù)、拋光技術(shù)和/或其組合而用于平面化襯底上的層的制造和設(shè)備的設(shè)備。
在一個(gè)方案中，用于拋光襯底的拋光部件包括具有適于拋光襯底的表面的主體和至少部分地埋置在主體內(nèi)的至少一個(gè)導(dǎo)電元件。該導(dǎo)電元件可包括用導(dǎo)電材料、導(dǎo)電填充物或其組合物質(zhì)涂覆的纖維，其中上述涂覆材料可以設(shè)置在粘接劑材料中。導(dǎo)電元件可包括用至少部分地埋置在主體內(nèi)的導(dǎo)電材料涂覆的中間紡織(Interwoven)纖維織物、用導(dǎo)電材料、導(dǎo)電填充物或其組合物質(zhì)和粘接劑涂覆并至少部分地埋置在主體內(nèi)的纖維組合物、或其組合。該導(dǎo)電元件可具有延伸到有拋光表面限定的平面之外的接觸表面并可包括線圈、一個(gè)或多個(gè)環(huán)路、一股或多股線、中間紡織物纖維材料或其組合?？梢栽趻伖獠考行纬啥鄠€(gè)穿孔和多個(gè)溝槽，以便于材料流過(guò)拋光部件。
在另一方案中，提供一種用于處理襯底表面如淀積在襯底表面上的導(dǎo)電層的拋光部件。該拋光部件包括包括至少一部分纖維的主體，所述纖維用導(dǎo)電材料、導(dǎo)電填充物或其組合涂覆并適于拋光襯底。多個(gè)穿孔和多個(gè)溝槽可形成在拋光部件中，以便便于材料流過(guò)拋光部件和拋光部件周圍。
在另一方案中，該拋光部件可設(shè)置在用于處理襯底的設(shè)備中，包括盆、設(shè)置在盆中的可滲透盤(pán)、設(shè)置在可滲透盤(pán)上的拋光部件或制造部件、設(shè)置在可滲透盤(pán)和盆底之間的盆中的電極、以及在處理期間適于保持襯底的拋光頭。
在另一方案中，拋光部件可用作用于處理襯底的方法中的導(dǎo)電拋光部件，該方法包括提供包含包封的裝置，在包封中設(shè)置導(dǎo)電拋光部件，以高達(dá)約20加侖/分鐘(GPM)給包封輸送導(dǎo)電溶液，在導(dǎo)電溶液中與導(dǎo)電拋光部件相鄰設(shè)置襯底，在導(dǎo)電溶液中使襯底的表面與導(dǎo)電拋光部件接觸，在電極和導(dǎo)電拋光部件之間施加偏壓，和除去襯底表面的至少一個(gè)表面。
在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，用于處理襯底的拋光部件包括具有設(shè)置在其上的導(dǎo)電層的編織層。導(dǎo)電層具有適于拋光襯底的暴露表面。該編織層可以是紡織物或無(wú)紡織物。導(dǎo)電層可包括軟導(dǎo)電材料，在一個(gè)實(shí)施例中，暴露表面可以是平面的或凸起表面的。
在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，用于處理襯底的拋光部件包括具有設(shè)置其上的導(dǎo)電層的導(dǎo)電編織層。該導(dǎo)電層具有適于拋光襯底的暴露表面。導(dǎo)電編織層可以是紡織物或無(wú)紡織物。導(dǎo)電層可由軟導(dǎo)電材料構(gòu)成，在一個(gè)實(shí)施例中，暴露表面可以是平面的或凸起表面的。
在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，用于處理襯底的拋光部件包括具有設(shè)置其上的非導(dǎo)電層的導(dǎo)電編織層。該非導(dǎo)電層具有適于拋光襯底的暴露表面，并至少部分地暴露導(dǎo)電編織物以給拋光襯底施加正向偏壓。導(dǎo)電編織層可以是紡織物或無(wú)紡織物。非導(dǎo)電層可由研磨劑材料構(gòu)成，在一個(gè)實(shí)施例中，暴露表面可以是平面的或凸起表面的。
在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，用于處理襯底的拋光部件包括具有從其上延伸的研磨元件的導(dǎo)電部分。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，用于處理襯底的拋光部件包括具有從其上延伸的導(dǎo)電滾軸的導(dǎo)電部分。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電滾軸具有至少部分地被導(dǎo)電涂層覆蓋的聚合物芯，所述導(dǎo)電涂層由軟導(dǎo)電材料構(gòu)成。
在另一方案中，提供一種球體組件。在一個(gè)實(shí)施例中，球體組件包括外殼、球體、導(dǎo)電適配器和接觸元件。外殼具有延伸到內(nèi)部通道的第一端的環(huán)形底座。導(dǎo)電適配器耦合到外殼的第二端。接觸元件電耦合適配器和球體，球體保持在底座和適配器之間的外殼中。


通過(guò)下面參照附圖中所示的實(shí)施例使實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述方案的方式和細(xì)節(jié)以及更具體的說(shuō)明和簡(jiǎn)要概述更明顯。
然而，應(yīng)該注意的是，附圖只表示本發(fā)明的典型實(shí)施例，因此附圖不限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明應(yīng)該可以允許其它等效的實(shí)施例。
圖1是表示本發(fā)明的處理設(shè)備的一個(gè)實(shí)施例的平面圖；圖2是ECMP操作臺(tái)的一個(gè)實(shí)施例的剖面圖；圖3是拋光部件的一個(gè)實(shí)施例的部分剖面圖；圖4是凹槽狀拋光部件的一個(gè)實(shí)施例的頂部平面圖；圖5-6是凹槽狀拋光部件的實(shí)施例的頂部平面圖；圖7A是這里所述的導(dǎo)電布或編織物的頂部圖；圖7B和7C是具有包括導(dǎo)電布或編織物的拋光表面的拋光部件的部分剖面圖；圖7D是包括金屬箔的拋光部件的部分剖面圖；圖7E是包括編織材料的拋光部件的另一實(shí)施例；圖7F是具有形成在其中的窗口的拋光部件的另一實(shí)施例；圖8A和8B分別是具有導(dǎo)電元件的拋光部件的一個(gè)實(shí)施例的頂部示意圖和剖面示意圖；圖8C和8D分別是具有導(dǎo)電元件的拋光部件的一個(gè)實(shí)施例的頂部示意圖和剖面圖；圖9A和9B是具有導(dǎo)電元件的拋光部件的其它實(shí)施例的透視圖；圖10A是拋光部件的另一實(shí)施例的部分透視圖；圖10B是拋光部件的另一實(shí)施例的部分透視圖；
圖10C是拋光部件的另一實(shí)施例的部分透視圖；圖10D是拋光部件的另一實(shí)施例的部分透視圖；圖10E是拋光部件的另一實(shí)施例的部分透視圖；圖11A-11C是這里所述的拋光部件的襯底接觸實(shí)施例的一個(gè)實(shí)施例的側(cè)視圖；圖12A-12D是具有連接到電源的伸出部的拋光部件的實(shí)施例的頂部示意圖和側(cè)視圖；圖12E和12F表示給拋光部件提供電源的另一實(shí)施例的側(cè)視圖和放大透視圖；圖14A-B是導(dǎo)電部件的另一實(shí)施例的頂視圖和剖面圖；圖15A-D是導(dǎo)電部件的替換實(shí)施例的頂視圖和剖面圖；圖16-18是導(dǎo)電部件的的替換實(shí)施例的剖視圖；圖19是具有球體組件的一個(gè)實(shí)施例的導(dǎo)電部件的另一實(shí)施例的剖視圖；圖20A-B是圖19的球體組件的側(cè)視圖和放大圖；圖21是圖19和20A-B的球體組件的接觸元件的一個(gè)實(shí)施例；和圖22-24是具有球體組件的另一實(shí)施例的導(dǎo)電部件的另一實(shí)施例的透視圖和剖面圖。
為便于理解，在所有附圖中盡可能地使用相同的參考標(biāo)記表示相同的部件。
具體實(shí)施例方式
除非另外定義，這里使用的詞語(yǔ)和短語(yǔ)應(yīng)該提供它們?cè)诒炯夹g(shù)領(lǐng)域中由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能理解的原始的和常規(guī)的含義?；瘜W(xué)機(jī)械拋光應(yīng)該指廣義含義并包括(但不限于)通過(guò)化學(xué)作用、機(jī)械作用或化學(xué)和機(jī)械作用兩種作用的組合研磨襯底。電拋光應(yīng)該之廣義含義并包括(但不限于)通過(guò)施加電化學(xué)作用如通過(guò)陽(yáng)極溶解施加使襯底平面化。
電化學(xué)機(jī)械拋光(ECMP)應(yīng)該指廣義含義并包括(但不限于)通過(guò)施加電化學(xué)作用、化學(xué)作用、機(jī)械作用或電化學(xué)、化學(xué)和機(jī)械用作的組合進(jìn)行襯底的平面化，以便從襯底表面除去材料。
電化學(xué)機(jī)械鍍覆工藝(ECMPP)應(yīng)該指廣義含義并包括(但不限于)在襯底上電化學(xué)地淀積材料并通過(guò)施加電化學(xué)作用、化學(xué)作用、機(jī)械作用和電化學(xué)用作、化學(xué)作用和機(jī)械作用的組合一般地平面化被淀積的材料。
陽(yáng)極溶解應(yīng)該指廣義含義并包括(但不限制)直接或間接給襯底施加陽(yáng)極偏壓，結(jié)果從襯底表面除去導(dǎo)電材料并使該導(dǎo)電材料進(jìn)入周圍的電解液中。拋光表面廣義地定義為在處理期間至少部分地與襯底表面接觸或者通過(guò)接觸直接地或通過(guò)導(dǎo)電介質(zhì)間接地將制造部件電耦合到襯底表面的制造的部件的部分。
拋光裝置圖1表示處理設(shè)備100，該處理設(shè)備100具有適于電化學(xué)淀積和化學(xué)機(jī)械拋光的至少一個(gè)操作臺(tái)，如電化學(xué)-機(jī)械拋光(ECMP)操作臺(tái)102和設(shè)置在單個(gè)平臺(tái)或工具上的至少一個(gè)常規(guī)拋光或磨光臺(tái)106?？蛇m用于本發(fā)明的一個(gè)拋光工具是可從Santa Clara，California的應(yīng)用材料公司獲得的MIRRAMesaTM化學(xué)機(jī)械拋光器。
例如，在圖1所示的設(shè)備100中，設(shè)備100包括兩個(gè)ECMP102和一個(gè)拋光臺(tái)106。這些操作臺(tái)可用于處理襯底表面。例如，其中具有結(jié)構(gòu)限制并用阻擋層填充、然后在阻擋層上設(shè)置導(dǎo)電材料的襯底可具有在兩個(gè)ECMP操作臺(tái)102中的兩個(gè)步驟中除去的導(dǎo)電材料，其中阻擋層在拋光臺(tái)106中被拋光以形成平面化表面。
示意設(shè)備100一般包括支撐一個(gè)或多個(gè)ECMP操作臺(tái)102、一個(gè)或多個(gè)拋嘎106、傳送臺(tái)110和圓盤(pán)傳送帶112的基座108。傳送臺(tái)110一般便于經(jīng)過(guò)機(jī)械手116向設(shè)備100和從設(shè)備100傳送襯底114。裝載機(jī)械手116通常在傳送臺(tái)110和工廠接口裝置120之間傳送襯底114，其中工廠接口裝置120可包括清洗組件122、計(jì)量裝置104和一個(gè)或多個(gè)襯底儲(chǔ)存盒118。計(jì)量裝置104的一個(gè)例子是從Phoenix，Rrizona的Nova測(cè)量?jī)x器公司獲得的NovaScanTM整體厚度檢測(cè)系統(tǒng)。
或者，裝載機(jī)械手116(或工廠接口裝置120)可將襯底傳送到一個(gè)或多個(gè)其它處理工具(未示出)，如化學(xué)汽相淀積工具、物理汽相淀積工具、刻蝕工具等。
在一個(gè)實(shí)施例中，傳送臺(tái)110至少包括輸入緩沖臺(tái)124、輸出緩沖臺(tái)126、傳送機(jī)械手132、和負(fù)載杯組件128。裝載機(jī)械手116將襯底114放在輸入緩沖臺(tái)124上。傳送機(jī)械手132具有兩個(gè)夾子組件，每個(gè)夾子組件具有通過(guò)襯底邊緣保持襯底的氣動(dòng)夾指。傳送機(jī)械手132將襯底114從輸入緩沖臺(tái)124升高并旋轉(zhuǎn)夾子和襯底114使襯底114定位在負(fù)載杯組件128上，然后將襯底114向下放到負(fù)載杯組件128上。
圓盤(pán)傳送帶112一般支撐多個(gè)拋光頭130，在處理期間每個(gè)拋光頭夾持一個(gè)襯底114。圓盤(pán)傳送帶112在傳送臺(tái)110、一個(gè)或多個(gè)ECMP操作臺(tái)102和一個(gè)或多個(gè)拋光臺(tái)106之間傳送拋光頭130。可適用于本發(fā)明的一個(gè)圓盤(pán)傳送帶112一般在授予Tolles等人并于1998年9月8日公布的美國(guó)專利US5804507中有介紹，這里引證其全部?jī)?nèi)容供參考。
一般情況下，圓盤(pán)傳送帶112中心地設(shè)置在基座108上。圓盤(pán)傳送帶112通常包括多個(gè)臂138。每個(gè)臂138一般支撐拋光頭之一130。圖1中所述的臂138之一沒(méi)有示出，以便可以看見(jiàn)傳送臺(tái)110。圓盤(pán)傳送帶112是可以指引的，以便拋光頭130可在操作臺(tái)102、106和傳送臺(tái)110之間按照用戶限定的順序移動(dòng)。
一般情況下，拋光頭130保持襯底114，同時(shí)襯底114設(shè)置在ECMP操作臺(tái)102或拋光臺(tái)106中。ECMP操作臺(tái)106和拋光臺(tái)102在設(shè)備100上的設(shè)置允許通過(guò)在這些操作臺(tái)之間移動(dòng)襯底同時(shí)使襯底保持在同一拋光頭130中而連續(xù)地鍍覆或拋光襯底114?？蛇m于本發(fā)明的一個(gè)拋光頭是由Santa Clara，California的應(yīng)用材料公司制造的TITANHEADTM襯底載體。
可與上述拋光設(shè)備100一起使用的拋光頭130的實(shí)施例的例子在授予Zuniga等人的、在2001年2月6日公布的美國(guó)專利US6183354中有介紹，這里引證其全部?jī)?nèi)容供參考。
為了便于控制拋光設(shè)備100和在其上進(jìn)行的處理，控制器140連接到拋光設(shè)備100，該控制器140包括中心處理單元(CPU)142、儲(chǔ)存器144和支持電路146。CPU142可以是可用在用于控制各種驅(qū)動(dòng)器和壓力的工業(yè)裝配中的任何形式的計(jì)算機(jī)處理器之一。儲(chǔ)存器144連接到CPU142。儲(chǔ)存器144或計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可以是一個(gè)或多個(gè)容易獲得的儲(chǔ)存器，如隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)、只讀存儲(chǔ)器(ROM)、軟盤(pán)、硬盤(pán)、或任何其他形式的數(shù)字存儲(chǔ)器，局部的或遠(yuǎn)程的。支持電路146連接到CPU 142，用于以常規(guī)方式支持處理器。這些電路包括高速緩沖存儲(chǔ)器、電源饋送裝置、時(shí)鐘電路、輸入/輸出電路、子系統(tǒng)等。
使拋光設(shè)備100和/或控制器140工作的功率有電源150提供。如所示，電源150連接到拋光設(shè)備100的多個(gè)部件，包括傳送臺(tái)110、工廠接口裝置120、裝載機(jī)械手116和控制器140。在另一個(gè)實(shí)施例中，為拋光設(shè)備100的兩個(gè)或多個(gè)部件提供分開(kāi)的電源。
圖2示出了在ECMP操作臺(tái)102上方支撐的拋光頭130的剖面圖。ECMP操作臺(tái)102一般包括盆202、電極204、拋光部件205圓盤(pán)206和蓋子208。在一個(gè)實(shí)施例中，盆202耦合到拋光設(shè)備100的基座108上。盆202一般限定容器或電解槽，其中可容納導(dǎo)電流體，如電解液220。在處理襯底114時(shí)使用的電解液220可用于處理金屬，如銅、鋁、鎢、金、銀、或可以電化學(xué)地淀積在襯底114上或從襯底114上電化學(xué)地除去的任何其他材料。
盆202可以是由塑料構(gòu)成的碗形部件，如含氟聚合物、TEFLON、PFA、PES、或可與電鍍和電拋光化學(xué)性能兼容的其它材料。盆202具有包括孔216和排水口214的底部210?？?16一般設(shè)置在底部210的中心并允許傳動(dòng)軸212通過(guò)它。密封墊218設(shè)置在孔216和傳動(dòng)軸212之間并允許傳動(dòng)軸212旋轉(zhuǎn)同時(shí)防止盆202中的液體通過(guò)孔216。
盆202通常包括電極204、圓盤(pán)206和設(shè)置在其中的拋光部件205。拋光部件205如拋光墊設(shè)置并被支撐在圓盤(pán)206上的盆202中。
電極204是與襯底114和/或與襯底表面接觸的拋光部件205相對(duì)的對(duì)置電極。拋光部件205至少部分是導(dǎo)電的，并且在電化學(xué)處理如電化學(xué)機(jī)械鍍覆處理(ECMPP)期間可與襯底組合用作電極，該ECMPP包括電化學(xué)淀積和化學(xué)機(jī)械拋光，或電化學(xué)溶解。電極204可以是陽(yáng)極或陰極，這取決于施加于電極204和拋光部件205之間的正偏壓(陽(yáng)極)或負(fù)偏壓(陰極)。
例如，在襯底表面淀積來(lái)自的電解液的材料，電極204用作陽(yáng)極，襯底表面和/或拋光部件205用作陰極。當(dāng)從襯底表面除去材料時(shí)，如通過(guò)施加電壓而進(jìn)行溶解，電極204用作陰極，襯底表面和/或拋光部件205可用作用于溶解處理的陽(yáng)極。
電極204一般設(shè)置在圓盤(pán)206和盆202的底部210之間，在那里電極204浸在電解液220中。電極204可以是板狀部件、具有貫穿它形成的多個(gè)孔的板、或設(shè)置在可滲透膜片或容器中的多個(gè)電極件?？蓾B透膜片(未示出)可設(shè)置在源背叛206和電極204之間或電極204和拋光部件205之間，以便過(guò)濾氣泡，如氫氣泡，形成晶片表面并減少缺陷形成，穩(wěn)定化或更均勻地在其間施加電流或功率。
對(duì)于電淀積工藝，電極204由可淀積或除去的材料構(gòu)成，如銅、鋁、金、銀、鎢和可電化學(xué)地淀積在襯底114上的其它材料構(gòu)成。對(duì)于電化學(xué)除去工藝，如陽(yáng)極溶解，電極204可包括淀積材料以外的材料的非消耗電極，例如鉑、碳、或鋁，用于銅溶解。
拋光部件205可以是有與流體環(huán)境和處理指標(biāo)相容的材料構(gòu)成的墊、卷材、或帶。在圖2中所示實(shí)施例中，拋光部件205是圓形的并設(shè)置在盆202的上端，在其下表面由圓盤(pán)206支撐。拋光部件205包括導(dǎo)電材料的至少部分導(dǎo)電表面，如一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電元件，用于在處理期間接觸襯底表面。拋光部件205可以是一部分或全部導(dǎo)電拋光材料或者埋置或設(shè)置在常規(guī)拋光材料中的導(dǎo)電拋光材料的組合部件。例如，導(dǎo)電材料可以設(shè)置在圓盤(pán)206和拋光部件205之間的“背襯”材料上，以便在處理期間適應(yīng)拋光部件205的柔順性和/或硬度計(jì)。
盆202、蓋子208和圓盤(pán)206可以可移動(dòng)地設(shè)置在基座108上。在圓盤(pán)傳送帶112指示襯底114在ECMP和拋光臺(tái)102、106之間時(shí)，盆202、蓋子208和圓盤(pán)206可以向著基座108軸向移動(dòng)，以便除去拋光頭130。圓盤(pán)206設(shè)置在盆202中并耦合到傳動(dòng)軸212上。傳動(dòng)軸212一般耦合到設(shè)置在基座108下面的電機(jī)224上。電機(jī)224響應(yīng)來(lái)自控制器140的信號(hào)以預(yù)定速度旋轉(zhuǎn)圓盤(pán)206。
圓盤(pán)206可以是由與電解液220相容的材料制成的被穿孔的部件支架。圓盤(pán)206可由聚合物制成，例如含氟聚合物、PE、TEFLON、PFA、PES、HDPS、UHMW等。圓盤(pán)206可采用固定器如螺釘或其它裝置如夾子或通過(guò)包封進(jìn)行壓配合而固定在盆202中，并且可以懸掛在其中等。圓盤(pán)206優(yōu)選與電極204隔開(kāi)，以便提供較寬的處理窗口，由此減小從襯底表面到電極204尺寸的淀積材料和除去材料的靈敏性。
圓盤(pán)206一般可滲透到電解液220中。在一個(gè)實(shí)施例中，圓盤(pán)206包括形成在其中的多個(gè)穿孔或溝道222。穿孔包括孔、孔洞、開(kāi)口或者部分或完全通過(guò)物體圖拋光部件的通道?？蛇x擇穿孔尺寸和密度以提供電解液220穿過(guò)圓盤(pán)206到襯底114的均勻分布。
在圓盤(pán)206的一個(gè)方案中，其包括具有約0.02英寸(0.5毫米)和約0.4英寸(10mm)之間的直徑的穿孔。該穿孔可具有在拋光部件的約20％到約80％之間的穿孔密度。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)約50％的穿孔密度可提供具有對(duì)拋光工藝最小的不利影響的電解液流。通常，圓盤(pán)206和拋光部件205的穿孔對(duì)準(zhǔn)以提供穿過(guò)圓盤(pán)206和拋光部件205并到襯底表面的足夠的大量流動(dòng)的電解液。拋光部件205可以通過(guò)機(jī)械夾具或?qū)щ娬辰觿┰O(shè)置在圓盤(pán)206上。
這里所述的拋光部件是用于電化學(xué)機(jī)械拋光(ECMP)處理的，本發(fā)明可以在涉及電化學(xué)作用的其它制造工藝中采用導(dǎo)電拋光部件。采用電化學(xué)作用的這種工藝的例子包括電化學(xué)淀積和電化學(xué)機(jī)械鍍覆工藝(ECMPP)，其中電化學(xué)淀積包括用于給襯底表面施加均勻偏壓的拋光部件205，用于在不使用常規(guī)偏壓施加裝置的情況下淀積導(dǎo)電材料，電化學(xué)機(jī)械鍍覆工藝包括電化學(xué)淀積和化學(xué)機(jī)械拋光的結(jié)合。
在工作中，拋光部件205設(shè)置在盆202中的電解液中的圓盤(pán)206上。拋光頭上的襯底114設(shè)置在電解液中并與拋光部件205接觸。電解液通過(guò)形成在其中的溝槽流過(guò)圓盤(pán)206和拋光部件205的穿孔并分布在襯底表面上。然后將來(lái)自電源的功率施加于導(dǎo)電拋光部件205和電極204，然后通過(guò)陽(yáng)極溶解方法除去電解液中的導(dǎo)電材料如銅。
電解液220從儲(chǔ)液槽233經(jīng)噴嘴270流到容積232。通過(guò)設(shè)置在裙部254中的多個(gè)孔234防止電解液220過(guò)流到容積232。孔234一般提供通過(guò)蓋子208的路徑，用于電解液220從容積232出去并流進(jìn)盆202的下部。至少一部分孔234一般設(shè)置在凹陷258的下表面236和中心部分252之間。在孔234通常高于凹陷258的下表面236時(shí)，電解液220填滿容積232并使襯底114和拋光部件205接觸。這樣，通過(guò)蓋子208和圓盤(pán)206之間的相對(duì)間隔的全范圍，襯底114保持與電解液220接觸。
被收集在盆202中的電解液220一般流過(guò)設(shè)置在底部210的排放口214并進(jìn)入流體輸送系統(tǒng)272。流體輸送系統(tǒng)272通常包括儲(chǔ)液槽233和泵242。流進(jìn)液體輸送系統(tǒng)272的電解液220被收集在儲(chǔ)液槽233中。泵242從儲(chǔ)液槽233通過(guò)輸送管道244到噴嘴270傳送電解液220，在那里電解液220通過(guò)ECMP操作臺(tái)102再循環(huán)。過(guò)濾器240一般設(shè)置在儲(chǔ)液槽233和噴嘴270之間，以便可能存在于電解液220中的顆粒和團(tuán)塊材料。
電解液可以是商業(yè)上可得到的電解液。例如在含有可除去材料的銅中，電解液可包括硫酸基電解質(zhì)或磷酸基電解液，如磷酸鉀(K3PO4)，或其組合。電解液還可含有硫酸基電解液的衍生物，如硫酸銅，和磷酸基電解液的衍生物，如磷酸銅。也可使用具有高氯酸-乙酸溶液及其衍生物的電解液。
另外，本發(fā)明可以采用在電鍍或電拋光工藝中通常使用的電解液充分，包括常用的電鍍或電拋光添加劑，如拋光劑。用于電化學(xué)處理如銅鍍、銅陽(yáng)極溶解或其組合的電解液的一個(gè)源是Shipley Leonel，adivision of Rohm和Haas，總部在Philadelphia，Pennsylvania，在Tradename Ultrafill 2000之下。合適的電解液成分在2002年1月3日申請(qǐng)的美國(guó)專利申請(qǐng)系列號(hào)10/038066中有介紹，這里引證其全部?jī)?nèi)容供參考。
電解液提供給電化學(xué)單元以在襯底表面上或在襯底表面和電極之間提供動(dòng)態(tài)流速，流速高達(dá)約20加侖/分鐘(GPM)，如在約0.5GPM和約20GPM之間，例如在約2GPM。相信電解液的這種流速可以從襯底表面排除拋光材料和化學(xué)副產(chǎn)物，并允許更新電解液材料用于提高的拋光速度。
當(dāng)在拋光工藝中使用機(jī)械研磨時(shí)，襯底114和拋光部件205互相相對(duì)旋轉(zhuǎn)，以便從襯底表面除去材料。機(jī)械研磨可通過(guò)與這里所述的導(dǎo)電拋光材料和常規(guī)拋光材料物理接觸來(lái)提供。襯底114和拋光部件205分別以約5rpm或更高的速度如在約10rpm和約50rpm之間旋轉(zhuǎn)。
在一個(gè)實(shí)施例中，可采用高旋轉(zhuǎn)速度拋光工藝。高旋轉(zhuǎn)速度工藝包括以約150rpm或更高的速度如在約150rpm和約750rpm之間旋轉(zhuǎn)拋光部件205；和襯底114可以以約150rpm和約500rpm之間的旋轉(zhuǎn)速度，例如約300rpm和約500rpm之間的旋轉(zhuǎn)速度旋轉(zhuǎn)?？膳c這里所述的拋光部件、處理和設(shè)備一起使用的高旋轉(zhuǎn)速度拋光工藝的進(jìn)一步說(shuō)明在2001年7月25日申請(qǐng)的、發(fā)明名稱為“用于半導(dǎo)體襯底的化學(xué)機(jī)械拋光的方法和設(shè)備”的美國(guó)專利申請(qǐng)系列號(hào)60/308030中公開(kāi)了。在處理期間還可以進(jìn)行其它運(yùn)動(dòng)，包括軌道運(yùn)動(dòng)基片和貫穿襯底表面的全面運(yùn)動(dòng)。
當(dāng)接觸襯底表面時(shí)，約6psi或更低的壓力，如約2psi或更低的壓力施加于拋光部件205和襯底表面之間。如果包含低介電常數(shù)材料的襯底被拋光，在拋光襯底期間對(duì)著拋光部件205采用約2psi或更低的壓力，如約0.5psi或更低的壓力壓在襯底114上。在一個(gè)方案中，約0.1psi和約0.2psi之間的壓力可用于利用這里所述的導(dǎo)電拋光五品拋光襯底。
在陽(yáng)極溶解中，電位差或偏壓施加于作為陰極的電極204和作為陽(yáng)極的拋光部件205的拋光表面310(見(jiàn)圖3)之間。在偏壓施加于導(dǎo)電部件支撐件的同時(shí)，與拋光部件接觸的襯底經(jīng)導(dǎo)電拋光表面310被平面化。偏壓的施加允許將形成在襯底表面上的導(dǎo)電材料，如含銅材料除去。建立偏壓可以包括給襯底表面施加約15V或更低的電壓。在約0.1V和約10V之間的電壓可用于從襯底表面溶解掉含銅材料，并使其進(jìn)入電解液。該偏壓還可以產(chǎn)生在約0.1毫安/cm2和約50毫安/cm2之間、或?qū)τ?00mm襯底的約0.1-20毫安的電流密度。
由電源150提供以便建立電位差和進(jìn)行陽(yáng)極溶解處理的信號(hào)可以根據(jù)用于從襯底表面除去材料的要求而改變。例如，時(shí)間變化陽(yáng)極信號(hào)可提供給導(dǎo)電拋光媒質(zhì)205。該信號(hào)還可以通過(guò)電脈沖調(diào)制技術(shù)施加。電脈沖修正技術(shù)包括在第一時(shí)間周期內(nèi)在襯底上施加恒定電流密度或電壓，然后在第二時(shí)間周期內(nèi)在襯底上施加恒定反向電壓或停止施加電壓，以及重復(fù)第一和第二步驟。例如，電脈沖修正技術(shù)可采用從約-0.1V和約-15V之間到約0.1V和約15V之間變化的電壓。
與常規(guī)邊緣接觸針偏壓的較高邊緣除去速度和較低中心除去速度相比，利用拋光部件上的正確穿孔圖形和密度，相信從拋光部件205偏置襯底使導(dǎo)電材料如金屬?gòu)囊r底表面均勻溶解到電解液中。
可以以約15000埃/分鐘或更低，如約100埃/分鐘和約15000埃/分鐘之間的速度從至少一部分襯底表面除去導(dǎo)電材料如含銅材料。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，其中待除去的銅材料約為12000埃厚，電壓可以施加于導(dǎo)電拋光部件205上，以便提供在約100埃/分鐘和約8000埃/分鐘之間的除去速度。
在電拋光處理之后，襯底可以進(jìn)一步被拋光或磨光以除去阻擋層材料，從介電材料除去表面缺陷，或提高采用導(dǎo)電拋光部件的拋光工藝的平面性。合適的拋光工藝和成分的例子在2000年3月11日申請(qǐng)的共同未審美國(guó)專利申請(qǐng)系列號(hào)09/569968中公開(kāi)了，這里引證其全部?jī)?nèi)容供參考。
拋光部件材料這里所述的拋光部件可由導(dǎo)電材料形成，可包括導(dǎo)電拋光材料或可包括設(shè)置在介電或?qū)щ姃伖獠牧现械膶?dǎo)電元件。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電拋光材料可包括導(dǎo)電纖維，導(dǎo)電填充物，或其組合。導(dǎo)電纖維、導(dǎo)電填充物或其組合可以分散在聚合物材料中。
導(dǎo)電纖維可把擴(kuò)導(dǎo)電或介質(zhì)材料，如介質(zhì)或?qū)щ娋酆衔锘蛱蓟牧?，它們至少部分地用包括金屬、碳基材料、?dǎo)電陶瓷材料導(dǎo)電合金或其組合的導(dǎo)電材料涂敷或覆蓋。導(dǎo)電纖維可以是纖維或燈絲、導(dǎo)電編織物或布、一個(gè)或多個(gè)環(huán)路、線圈、或?qū)щ娎w維環(huán)的形式的。多層導(dǎo)電材料，例如多層導(dǎo)電布或編織物可用于形成導(dǎo)電拋光材料。
導(dǎo)電纖維包括用導(dǎo)電材料涂敷的介質(zhì)或?qū)щ娎w維材料。介質(zhì)聚合物材料可用作纖維材料。合適的介質(zhì)纖維材料的例子包括聚合物材料，如酰胺、聚酰亞胺、尼龍聚合物、聚氨基甲酸酯、聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯，含二烯的聚合物，如AES(聚丙烯腈 乙烯 苯乙烯)、丙烯酸聚合物、或其組合。本發(fā)明還可以采用可用作這里所述的纖維的有機(jī)或無(wú)機(jī)材料。
導(dǎo)電纖維材料可包括內(nèi)導(dǎo)電聚合物材料，包括多炔、在商標(biāo)名BaytronTM下可商業(yè)得到的聚乙烯二氧噻吩(PEDT)、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、碳基纖維，或其組合。聚合物-貴金屬雜化物材料一般與周圍電解液是化學(xué)惰性的，如具有抗氧化的貴金屬的那些材料。聚合物-貴金屬雜化材料的例子是鉑-聚合物雜化材料。導(dǎo)電拋光材料的例子，包括導(dǎo)電纖維，在申請(qǐng)日為2001年12月27日、發(fā)明名稱為“用于電化學(xué)機(jī)械拋光的導(dǎo)電拋光部件”的共同未審美國(guó)專利申請(qǐng)系列號(hào)10/033732中有更全面的說(shuō)明，這里引證其全部?jī)?nèi)容供參考。本發(fā)明還可以采用可用作這里所示的纖維的有機(jī)或無(wú)機(jī)材料。
纖維材料可以是固態(tài)或中空的。纖維長(zhǎng)度在約1μm和約1000mm之間，直徑在約0.1μm和約1mm之間。在一個(gè)方案中，對(duì)于導(dǎo)電聚合物組合物和泡沫來(lái)說(shuō)，如設(shè)置在聚胺甲酸酯中的導(dǎo)電纖維，纖維的直徑在約5μm和約200μm之間，長(zhǎng)度與直徑的尺寸比為約5或以上，如約10或以上。纖維的橫截面面積可以是圓形、橢圓形、星形、“雪片狀”或被制造的介質(zhì)或?qū)щ娎w維的任何其它形狀。長(zhǎng)度在約5mm和約1000mm之間和直徑為約5μm和約1000μm之間的高尺寸比纖維可用于形成導(dǎo)電纖維的網(wǎng)狀物、環(huán)路編織物或布。該纖維還可具有在約104psi和約108psi之間的范圍內(nèi)的彈性模量。然而，本發(fā)明可以采用在這里所述的拋光部件和處理中提供柔順的、彈性纖維所需要的任何彈性模量。
設(shè)置在導(dǎo)電或介質(zhì)纖維材料上的導(dǎo)電材料一般包括導(dǎo)電無(wú)機(jī)化合物，如金屬、金屬合金、碳基材料、導(dǎo)電陶瓷材料、金屬無(wú)機(jī)化合物、或其組合。可用于這里的導(dǎo)電材料涂層的金屬的例子包括貴金屬、錫、鉛、銅、鎳、鈷、和其組合。貴金屬包括金、鉑、鈀、銥、錸、銠、錸、釕、鋨、和其組合，但優(yōu)選金和鉑。本發(fā)明還可以采用這里所述的材料以外的其它金屬用于導(dǎo)電材料涂層。碳基材料包括碳黑、石墨、和能附著于纖維表面上的碳顆粒。陶瓷材料的例子包括碳化鈮(NbC)、碳化鋯(ZrC)、碳化鉭(TaC)、碳化鈦(TiC)、碳化鎢(WC)和其組合。本發(fā)明還可以采用這里所述的材料以外的其它金屬、其它碳基材料和其它陶瓷材料用于導(dǎo)電材料涂層。金屬無(wú)機(jī)化合物例如包括設(shè)置在聚合物纖維上的硫化銅或danjenite，Cu9S5，如丙烯酸或尼龍纖維。Danjenite涂敷的纖維是在日本的Nihon Sanmo公司的商標(biāo)名Thunderon之下可得到的。Thunderon纖維通常具有Danjenite涂層，即Cu9S5，并在約0.03μm和約0.1μm之間，并且已經(jīng)觀察到約40Ω/cm的導(dǎo)電性。該導(dǎo)電涂層可通過(guò)導(dǎo)電材料的鍍覆、涂敷、物理汽相淀積、化學(xué)淀積、粘接、或鍵合直接設(shè)置在纖維上。此外，例如銅、鈷或鎳等導(dǎo)電材料的核化或籽晶層可以用于提高導(dǎo)電材料和纖維材料之間的粘接性。導(dǎo)電材料可設(shè)置在可變長(zhǎng)度的單獨(dú)的介質(zhì)或?qū)щ娎w維上，以及由介質(zhì)或?qū)щ娎w維材料制成的成形環(huán)路、泡沫和布或編織物上。
合適的導(dǎo)電纖維的例子是用進(jìn)涂覆的聚乙烯纖維。導(dǎo)電纖維的其它例子包括用金鍍覆的丙烯酸纖維和用銠涂覆的尼龍纖維。采用核化材料的導(dǎo)電纖維的例子是用銅籽晶層涂覆并且在銅層上設(shè)置金層的尼龍纖維。
導(dǎo)電填充物可包括碳基材料或?qū)щ婎w粒和纖維。導(dǎo)電碳基材料的例子包括碳粉末、碳纖維、碳納米管、碳納米泡沫、碳?xì)饽z、石墨和其組合。導(dǎo)電顆?；蚶w維的例子包括固有導(dǎo)電聚合物、用導(dǎo)電材料涂敷的介質(zhì)或?qū)щ婎w粒、被涂覆在導(dǎo)電材料中的介質(zhì)填充物、包括金屬顆粒如金、鉑、錫、鉛和其它金屬的導(dǎo)電無(wú)機(jī)顆?；蚪饘俸辖痤w粒、導(dǎo)電陶瓷顆粒、和其組合。導(dǎo)電填充物可以用金屬部分或全部涂覆，如貴金屬、碳基材料、導(dǎo)電陶瓷材料、金屬無(wú)機(jī)化合物、或其組合，如這里所述。填充物材料的例子是用銅或鎳涂覆的碳纖維或石墨。導(dǎo)電填充物可以是球形、橢球形，具有一定尺寸比如2或以上的縱軸，或者制造填充物的任何其它形狀。填充材料這里廣義地定義為可設(shè)置在第二材料中的材料，以便改變第二材料的物理、化學(xué)、或電特性。這樣，填充物材料還可包括部分或全部涂覆在這里所述的導(dǎo)電金屬或?qū)щ娋酆衔镏械慕橘|(zhì)或?qū)щ娎w維材料。部分地或全部地被涂覆在導(dǎo)電金屬或?qū)щ娋酆衔镏械慕橘|(zhì)或?qū)щ娎w維材料的填充物也可以是完全的纖維或纖維件。
導(dǎo)電材料用于涂覆介質(zhì)和導(dǎo)電纖維和填充物，以便提供所希望水平的導(dǎo)電性，用于形成電鍍拋光材料。一般情況下，導(dǎo)電材料的涂層設(shè)置在纖維和/或填充物材料上，其厚度為約0.01μm和約50μm之間，如在約0.02μm和約10μm之間。該涂層通常產(chǎn)生具有低于約100Ω-cm、如在約0.001Ω-cm和約32Ω-cm之間的電阻率的纖維或填充物。本發(fā)明還可以是這樣的，即電阻率取決于纖維或填充物和所使用的涂層的材料，并且可展示導(dǎo)電材料涂層的電阻率，例如鉑，其具有在0℃的9.81μΩ-cm的電阻率。合適的導(dǎo)電纖維的例子包括用約0.1μm銅、鎳或鈷涂敷并在銅、鎳或鈷層上設(shè)置約2μm金的尼龍纖維，纖維的總直徑在約30μm和約90μm之間。
電鍍拋光材料可包括用附加導(dǎo)電材料和導(dǎo)電填充物至少部分地涂敷或覆蓋的導(dǎo)電或介質(zhì)纖維的組合，用于實(shí)現(xiàn)所希望的導(dǎo)電性或其它拋光部件性能。組合例子是金涂覆尼龍纖維和石墨用作包括至少一部分導(dǎo)電拋光材料的導(dǎo)電材料。
導(dǎo)電纖維材料、導(dǎo)電填充物材料或其組合可分散在粘接劑材料中或形成復(fù)合導(dǎo)電拋光材料。粘接劑材料的一種形式是常規(guī)拋光材料。常規(guī)拋光材料一般介質(zhì)材料，如介質(zhì)聚合物材料。介質(zhì)聚合物拋光材料的例子包括聚氨基甲酸酯和混合了填充物的聚氨基甲酸酯、聚碳酸酯、聚苯撐硫(PPS)、TeflonTM聚合物、聚苯乙稀、乙稀-丙烯-二烯-亞甲基(EPDM)、或其組合，以及用在拋光襯底表面中的拋光材料。常規(guī)拋光材料還可包括浸在氨基甲酸酯中或處于泡沫狀態(tài)的毛氈纖維。本發(fā)明還可以這樣的，即常規(guī)拋光材料可以用作具有這里所述的導(dǎo)電纖維和填充物的粘接劑材料(還公知為基質(zhì))。
可以給粘接劑材料添加添加劑，以便幫助導(dǎo)電纖維、導(dǎo)電填充物或其組合在聚合物材料中的分散。添加劑可用于提高由纖維和/或填充物和粘接劑材料形成的拋光材料的機(jī)械、熱、和電性能。添加劑包括用于提高聚合物交聯(lián)性能的交聯(lián)劑和用于在粘接劑材料中更均勻地分散導(dǎo)電纖維或?qū)щ娞畛湮锏姆稚?。交?lián)劑的例子包括氨基化合物、硅烷交聯(lián)劑、聚異腈酸酯化合物及其組合分散劑的例子包括N-取代長(zhǎng)鏈 鏈烯基 琥珀酸亞胺、高分子量有機(jī)酸的胺鹽、異丁烯酸的共聚物或含有極性基團(tuán)的丙烯酸衍生物，如胺、酰胺、亞胺、酰亞胺、羥基、醚，含有極性基團(tuán)的乙烯-丙烯共聚物，如胺、酰胺、亞胺、酰亞胺、羥基、醚。此外，含硫化合物，如巰基乙酸和相關(guān)的酯也可用作用于金涂覆纖維和填充物在粘接劑材料中的有效分散劑。本發(fā)明還預(yù)期添加劑的量和類型將改變，用于纖維或填充物材料以及使用的粘接劑材料，并且上述例子只是示意性的，并不限制本發(fā)明的范圍。
此外，可以通過(guò)提供足量的導(dǎo)電纖維和/或?qū)щ娞畛湮锊牧希谡辰觿┎牧现行纬蓪?dǎo)電纖維和/或填充物材料的網(wǎng)狀物，由此在粘接劑材料中形成物理連續(xù)或電連續(xù)媒質(zhì)或相。當(dāng)與聚合物粘接劑材料組合時(shí)，導(dǎo)電纖維和/或?qū)щ娞畛湮镆话惆⊕伖獠牧系募s2wt％和約85wt％之間，如在約5wt％和約60wt％之間。
用導(dǎo)電材料和任選地導(dǎo)電填充物涂覆纖維材料的中間紡織編織物或布可設(shè)置在粘接劑中。用導(dǎo)電材料涂覆的纖維材料可以是中間紡織物以形成紗線。紗線可以在粘接劑或涂層的幫助下一起構(gòu)成導(dǎo)電網(wǎng)。紗線可以設(shè)置為拋光墊材料中的導(dǎo)電元件，或者可以紡織成布或編織物。
或者，導(dǎo)電纖維和/或填充物可以與粘合劑組合形成復(fù)合導(dǎo)電拋光材料。合適的粘合劑的例子包括環(huán)氧樹(shù)脂、硅酮、氨基甲酸酯、聚酰亞胺、酰胺、含氟聚合物、其氟化衍生物及其組合。另外的導(dǎo)電材料如導(dǎo)電聚合物、附加的導(dǎo)電填充物或其組合可以與粘合劑一起使用，用于實(shí)現(xiàn)所希望的導(dǎo)電性或其它拋光部件性能。導(dǎo)電纖維和/或填充物可包括復(fù)合導(dǎo)電拋光材料的在約2wt％和約85wt％之間，如在約5wt％和約60wt％之間的量。
導(dǎo)電纖維和/或填充物可以用于形成導(dǎo)電拋光材料或具有體積或約50Ω-cm或以下、如約3Ω-cm或以下的表面電阻率的部件。在拋光部件的一個(gè)方案中，拋光部件或拋光部件的拋光表面具有約1Ω-cm或以下的電阻率。通常，提供導(dǎo)電拋光材料或?qū)щ姃伖獠牧虾统Ｒ?guī)拋光材料的組合物，以便制造具有約50Ω-cm或以下的體電阻率或體表面電阻率的導(dǎo)電拋光部件。導(dǎo)電拋光材料和常規(guī)拋光材料的組合物包括金或碳涂覆纖維，其呈現(xiàn)1Ω-cm或以下的電阻率并設(shè)置在足量的聚氨基甲酸酯的常規(guī)拋光材料中，以便提供具有約10Ω-cm或以下的體電阻率的拋光部件。
由這里所述的導(dǎo)電纖維和/或填充物形成的導(dǎo)電拋光材料一般具有一定機(jī)械性能，使其在維持電場(chǎng)下不退化并抵抗酸性或堿性電解液。如果可施加的話，導(dǎo)電材料和使用的任何粘接劑材料組合以具有在常規(guī)拋光部件中使用的常規(guī)拋光材料的等效機(jī)械性能。例如，導(dǎo)電拋光材料，單獨(dú)或與粘接材料組合，在用于聚合物材料的Shore D硬度計(jì)上具有約100或以下的硬度，該硬度計(jì)是由本部在Philadelphia，Pennsylvania的American Society for testing and materials(ASTM)所述的。在一個(gè)方案中，導(dǎo)電材料具有在用于聚合物材料的Shore D硬度計(jì)上的約80或以下的硬度。導(dǎo)電拋光部分310一般包括約500微米或以下的表面粗糙度。拋光墊的性能一般設(shè)計(jì)成在機(jī)械拋光期間和在給襯底表面時(shí)間偏壓時(shí)可減少或最小化襯底表面的刮傷。
拋光部件結(jié)構(gòu)在一個(gè)方案中，拋光部件由設(shè)置在支架上的這里所述的單層導(dǎo)電拋光材料構(gòu)成。在另一方案中，拋光部件可包括多個(gè)材料層，包括在襯底表面上的至少一種導(dǎo)電材料或提供用于與襯底接觸的導(dǎo)電表面和至少一個(gè)部件支架或子墊。
圖3是拋光部件205的一個(gè)實(shí)施例的部分剖面圖。圖3中所示的拋光部件205包括復(fù)合拋光部件，其具有用于拋光襯底表面的導(dǎo)電拋光部分310和部件支架，或子墊部分320。
導(dǎo)電拋光部分310可包括導(dǎo)電拋光材料，其包括這里所述的導(dǎo)電纖維和/或?qū)щ娞畛湮铩＠?，?dǎo)電拋光部分310可包括導(dǎo)電材料，其包括分散在聚合物材料中的導(dǎo)電纖維和/或?qū)щ娞畛湮?。?dǎo)電填充物可設(shè)置在聚合物粘接劑中。導(dǎo)電填充物可包括設(shè)置在聚合物粘接劑中的軟導(dǎo)電材料。軟導(dǎo)電材料一般具有低于或約等于銅的硬度和模量。軟導(dǎo)電材料的例子包括金、錫、鈀、鈀-錫合金、鉑和鉛，在其它導(dǎo)電金屬中，合金和陶瓷復(fù)合物比銅軟。如果它們的尺寸足夠小以便不會(huì)刮傷拋光襯底，本發(fā)明還期望采用比銅硬的其它導(dǎo)電填充物。此外，導(dǎo)電拋光部分可以包括一個(gè)或多個(gè)環(huán)路、線圈或?qū)щ娎w維環(huán)，或者導(dǎo)電纖維中間紡織物以形成導(dǎo)電編織物或布。導(dǎo)電拋光部分310還可由多層導(dǎo)電材料構(gòu)成，例如多層導(dǎo)電布或編織物。
導(dǎo)電拋光部分310的一個(gè)例子包括金涂覆尼龍纖維和設(shè)置在聚氨基甲酸酯中的石墨顆粒。另一例子包括設(shè)置在聚氨基甲酸酯或硅酮中的石墨顆粒和/或碳纖維。另一例子包括分散在聚氨基甲酸酯基質(zhì)中的金或錫顆粒。
在另一實(shí)施例中，導(dǎo)電拋光部分310可具有分散在其中的研磨劑顆粒360。至少部分研磨劑顆粒360暴露在導(dǎo)電拋光部分310的上拋光表面370上。研磨劑顆粒360一般構(gòu)成為除去被拋光襯底的金屬表面的鈍化層，由此使下層金屬暴露于電解液和電化學(xué)作用，由此提高了處理期間的拋光速度。研磨劑顆粒360的例子包括陶瓷、無(wú)機(jī)、有機(jī)、或聚合物顆粒，它們足夠強(qiáng)以破壞形成在金屬表面上的鈍化層。聚合物顆?？梢允枪虘B(tài)或海綿狀的，以便適應(yīng)拋光部分310的磨損速度。
部件支撐部分320一般具有導(dǎo)電拋光部分310的相同或較小的直徑或?qū)挾?。然而，部本發(fā)明還可以采用具有比導(dǎo)電拋光部分310大的寬度或直徑的部件支撐部分320。圖中示出了圓形導(dǎo)電拋光部分310和部件支撐部分320，本發(fā)明可以是這樣的，即導(dǎo)電拋光部分310、部件支撐部分320或兩者都可具有不同形狀，如矩形表面或橢圓形表面。本發(fā)明還可以使導(dǎo)電拋光部分310、部件支撐部分320或兩者都可形成線形材料卷材或帶。
部件支撐部分320在拋光處理期間可包括惰性材料，并在ECMP期間抵抗消耗或損傷。例如，部件支撐部分可由常規(guī)拋光材料構(gòu)成，包括聚合物材料，例如聚氨基甲酸酯和與填充物混合的聚氨基甲酸酯、聚碳酸酯、對(duì)聚苯硫(PPS)、乙烯-丙烯-二烯-亞甲基(EPMD)、TeflonTM聚合物、或其組合，以及在拋光襯底表面時(shí)適用的其它拋光材料。部件支撐部分可以是常規(guī)軟材料，如用氨基甲酸酯浸漬的壓縮毛氈纖維，用于在處理期間吸收施加在拋光部件205和載體頭130之間的一些壓力。該軟材料可具有在約20和約90之間的Shore A硬度。
或者，部件支撐部分320可以由與周圍電解液相容的不會(huì)有害地影響拋光的導(dǎo)電材料構(gòu)成，這些導(dǎo)電材料包括貴金屬或?qū)щ娋酆衔?，以便提供穿過(guò)拋光部件的導(dǎo)電性。貴金屬的的例子包括金、鉑、鈀、銥、錸、銠、錸、釕、鋨、和其組合，其中金和鉑是優(yōu)選的。如果這些材料與周圍電解液由惰性材料如常規(guī)拋光材料或貴金屬隔離，還可以采用與周圍電解液反應(yīng)的材料，如銅。
當(dāng)部件支撐部分320是導(dǎo)電的時(shí)，部件支撐部分320可具有比導(dǎo)電拋光部分310高的導(dǎo)電性，即比其低的電阻率。例如，與包括鉑的部件支撐部分320相比，其中鉑具有在0℃的9.81Ω-cm的電阻率，導(dǎo)電拋光部分310可具有約1.0Ω-cm或以下的電阻率。導(dǎo)電部件支撐部分320可提供均勻偏壓或電流，以便在襯底表面上的均勻陽(yáng)極容解的拋光期間，使沿著部件的表面例如部件的半徑的電阻最小化。導(dǎo)電部件支撐部分320可耦合到電源，用于給導(dǎo)電拋光部分310提供功率。
一般情況下，導(dǎo)電拋光部分310通過(guò)適于在拋光處理期間與拋光材料一起使用的常規(guī)粘合劑粘接到部件支撐部分320上。本發(fā)明還可以采用其它裝置，將導(dǎo)電拋光部分310固定到部件支撐部分320上，如壓縮模制和疊置。粘合劑可以是導(dǎo)電的或絕緣的，這取決于工藝要求或制造者的意愿。部件支撐部分320可通過(guò)粘合劑或機(jī)械夾子附著于支架上，如圓盤(pán)206。或者，如果拋光部件205只包括導(dǎo)電拋光部分310，導(dǎo)電拋光部分可通過(guò)粘合劑或機(jī)械夾子附著于支架上，如圓盤(pán)206。
導(dǎo)電拋光部分310和拋光部件205的部件支撐部分320一般可滲透到電解液中。可分別在導(dǎo)電拋光部分310和部件支撐部分320中形成多個(gè)穿孔，以便利于流體流過(guò)。在處理期間多個(gè)穿孔允許電解液流過(guò)并接觸該表面。穿孔可以是在制造期間固有形成的，如在導(dǎo)電編織物或布中的編織物之間，或者可以通過(guò)由機(jī)械裝置對(duì)材料進(jìn)行形成和構(gòu)圖。穿孔可以部分或全部地穿過(guò)拋光部件205的每層。導(dǎo)電拋光部分310的穿孔和部件支撐部分320的穿孔可對(duì)準(zhǔn)以便于流體流過(guò)。
形成在拋光部件205中的穿孔350的例子可包括在拋光部件中直徑為約0.02英寸(0.5毫米)和約0.4英寸(10mm)之間的孔。拋光部件205的厚度可以位于也0.1mm和約5mm之間。例如，穿孔可互相以約0.1英寸和約1英寸之間的距離隔開(kāi)。
拋光部件205可具有在拋光材料的約20％和約80％之間的穿孔密度，以便提供足量的電解液流流過(guò)拋光部件表面。然而，本發(fā)明還可以使穿孔密度在這里所述的穿孔密度之上或之下，可用于控制流過(guò)的流體流量。在一個(gè)例子中，已經(jīng)觀察到約50％的穿孔密度以提供足夠的電解液流量，以利于從襯底表面進(jìn)行均勻陽(yáng)極溶解。穿孔密度這里廣義地定義為穿孔包括的拋光部件的體積。當(dāng)穿孔形成在拋光部件205中時(shí)，穿孔密度包括拋光部件的表面或主體的穿孔聚集數(shù)量和直徑或尺寸。
穿孔尺寸和密度選擇成可以提供通過(guò)拋光部件205到襯底表面的電解液的均勻分布。一般情況下，導(dǎo)電拋光部分310和部件支撐部分320的穿孔尺寸、穿孔密度和穿孔團(tuán)體可構(gòu)成和相互對(duì)準(zhǔn)，以便提供通過(guò)導(dǎo)電拋光部分310和部件支撐部分320到襯底表面的足量質(zhì)流的電解液。
溝槽可設(shè)置在拋光部件205中，以便促進(jìn)電解液流過(guò)拋光部件205，由此提供用于陽(yáng)極溶解或電鍍工藝的有效的或均勻的流過(guò)襯底表面的電解液流量。該溝槽可以部分地形成在單層中或貫穿多層。本發(fā)明還可以使溝槽形成在與襯底表面接觸的拋光表面的上層中。為了給拋光部件的表面提供增加的或控制的電解液流，一部分或多個(gè)穿孔可與溝槽互連?；蛘撸械拇┛谆驔](méi)有穿孔與設(shè)置在拋光部件205中的溝槽互連。
用于促進(jìn)電解液流的溝槽的例子包括線形溝槽、弓形溝槽、環(huán)形溝槽、輻射狀溝槽和螺旋形溝槽。形成在拋光部件205中的溝槽的橫截面可為正方形、圓形、半圓形或可便于流體流過(guò)拋光部件表面的任何其它形狀。溝槽可以互相相交。溝槽可以構(gòu)成為圖形，如設(shè)置在拋光表面上的相交X-Y圖形，或形成在拋光表面上的相交三角形圖形，或其組合，以便提高在襯底表面上的電解液流量。
溝槽可以互相隔開(kāi)約30密耳和約300密耳之間的距離。通常，形成在拋光部件中的溝槽的寬度為約5密耳和約30密耳之間，但是尺寸可以按照拋光要求而改變。溝槽圖形的例子包括約10密耳寬并互相隔開(kāi)約60密耳的溝槽。任何合適的溝槽構(gòu)形、尺寸、直徑、橫截面形狀或間隔都可用于提供所希望的電解液流量。其它的橫截面和溝槽結(jié)構(gòu)在申請(qǐng)日為2001年10月11日、發(fā)明名稱為“用于拋光襯底的方法和設(shè)備”的共同未審美國(guó)專利申請(qǐng)系列號(hào)60/328434中有更全面的說(shuō)明，這里引證其全部?jī)?nèi)容供參考。
可通過(guò)使一些穿孔與溝槽相交來(lái)增強(qiáng)輸送到襯底表面的電解液，以便允許電解液進(jìn)入并通過(guò)一組穿孔，并通過(guò)溝槽使其均勻分布在襯底表面周圍，用于處理襯底，然后通過(guò)流過(guò)穿孔的附加電解液更新處理電解液。墊穿孔和溝槽的例子在申請(qǐng)日為2001年12月20日美國(guó)專利申請(qǐng)系列號(hào)10/026854中有更全面的說(shuō)明，這里引證其全部?jī)?nèi)容供參考。
具有穿孔和溝槽的拋光部件的例子如下。圖4是溝槽狀拋光部件的一個(gè)實(shí)施例的頂部平面圖。所示的拋光部件205的圓墊440具有足夠尺寸和機(jī)制的多個(gè)穿孔446，以便允許電解液流到襯底表面。穿孔446可互相隔開(kāi)約0.1英寸和約1英寸之間的距離。穿孔可以是圓形穿孔，其直徑在約0.02英寸(0.5mm)和約0.4英寸(10mm)之間。此外，穿孔的數(shù)量和形狀可以根據(jù)使用的設(shè)備、處理、參數(shù)、和ECMP部件而改變。
溝槽442形成在拋光部件205的拋光表面448中，以便幫助新鮮電解液從來(lái)自盆202的大量溶液流到襯底和拋光部件之間的間隙。溝槽442可具有各種圖形，包括圖4中所示的在拋光表面448上的基本上圓形同心溝槽的溝槽圖形，圖5中所示的X-Y圖形和圖6中所示的三角圖形。
圖5是具有設(shè)置在拋光墊540的拋光部分548上的X-Y圖形的溝槽542的拋光墊的另一實(shí)施例的頂部平面圖。穿孔546可設(shè)置在垂直和水平設(shè)置的溝槽的交疊部位，還可以設(shè)置在垂直溝槽、水平溝槽上，或設(shè)置在溝槽542外部的拋光部件548中。穿孔546和溝槽542設(shè)置在拋光部件的內(nèi)直徑544中，拋光墊540的外直徑550中沒(méi)有穿孔以及溝槽和穿孔。
圖6是被構(gòu)圖的拋光部件640的另一實(shí)施例。在本例中，溝槽可設(shè)置成X-Y圖形，對(duì)角設(shè)置的溝槽645與X-Y構(gòu)圖溝槽642相交。對(duì)角溝槽645可設(shè)置在距離X-Y溝槽642的任何的角度位置處，例如距離X-Y溝槽642的任何的約30和約60之間的角度處。穿孔646可沿著溝槽642和645的任何一個(gè)設(shè)置在X-Y溝槽642的交叉部位、X-Y溝槽642和對(duì)角溝槽645的交叉部位，或者設(shè)置在溝槽642和645外部的拋光部件648中。穿孔646和溝槽642設(shè)置在拋光部件的內(nèi)直徑中，拋光墊640的外直徑可以沒(méi)有穿孔和溝槽。
溝槽圖形的其它例子，如螺旋溝槽、盤(pán)旋形溝槽、和渦輪溝槽，在申請(qǐng)日為2001年10月11日、發(fā)明名稱為“用于拋光襯底的方法和設(shè)備”的共同未審美國(guó)專利申請(qǐng)系列號(hào)60/328434中有更全面的說(shuō)明，這里引證其全部?jī)?nèi)容供參考。
除了拋光部件205中的穿孔和溝槽之外，導(dǎo)電拋光部分310可以凸出以包括表面結(jié)構(gòu)。凸起可改進(jìn)電解液、被除去襯底材料、副產(chǎn)品和顆粒的傳送。凸起還可以減少對(duì)拋光襯底的刮傷并修正拋光襯底和拋光部件205之間的摩擦。凸起的表面結(jié)構(gòu)在導(dǎo)電拋光部分310上均勻分布。凸起的表面結(jié)構(gòu)可包括如棱錐形、島、沿著圓形、矩形和正方形狀的十字形，以及其它幾何形式的結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還可以采用在導(dǎo)電拋光部分310上凸起的其它組織結(jié)構(gòu)。凸起的表面可覆蓋導(dǎo)電拋光部分310的5-95％表面面積，如在導(dǎo)電拋光部分310的15％和90％表面面積之間。
導(dǎo)電拋光表面圖7A是導(dǎo)電布或編織物700的一個(gè)實(shí)施例的頂部剖面圖，其可用于形成拋光部件205的導(dǎo)電拋光部分310。導(dǎo)電布或編織物由用這里所述的導(dǎo)電材料涂敷的中間紡織物纖維710構(gòu)成。
在一個(gè)實(shí)施例中，圖7A中示出了在垂直部720和水平部730(圖7A的平面所述)的中間紡織物纖維710的編織或籃筐-編織圖形。本發(fā)明還可以采用編織物的其它形式，如沙線、或不同中間紡織物、片、或網(wǎng)狀圖形以形成導(dǎo)電布或編織物700。在一個(gè)方案中，纖維710是中間紡織物以在編織物700中提供通道740。通道740允許電解液或流體流過(guò)編織物700，包括離子和電解液成分。導(dǎo)電編織物700可設(shè)置在聚合物粘接劑中，如聚氨基甲酸酯。導(dǎo)電填充物還可設(shè)置在這種聚合物粘接劑中。
圖7B是設(shè)置在部件205的部件支撐部分320上的導(dǎo)電布或編織物700的部分剖面圖。導(dǎo)電布或編織物700可作為一個(gè)或多個(gè)連續(xù)層設(shè)置在包括形成在部件支撐部分320中的任何穿孔350的部件支撐部分320上。布或編織物700可通過(guò)粘接劑固定到部件支撐部分320上。當(dāng)浸在電解液中時(shí)，編織物700適于允許電解液流過(guò)纖維、沙線、或形成在布或編織物700中的通道。任選地，可在布或編織物700和部件支撐部分320之間包括中間層。該中間層是可滲透的或包括與用于流過(guò)部件205的電解液的穿孔350對(duì)準(zhǔn)的穿孔。
或者，如果通道740限定為不足以允許電解液有效地流過(guò)編織物700，即金屬離子不能通過(guò)它擴(kuò)散，編織物700還可被穿孔以增加流過(guò)它的電解液。編織物700通常適于允許電解液的流速高達(dá)約20加侖/分鐘。
圖7C是可構(gòu)圖成具有穿孔750以匹配部件支撐部分320中的穿孔350的圖形的布或編織物700的部分剖面圖?；蛘撸瑢?dǎo)電布或編織物700的部分或所有穿孔750可以不與部件支撐部分320的穿孔350對(duì)準(zhǔn)。穿孔的對(duì)準(zhǔn)或非對(duì)準(zhǔn)允許操作者或制造者控制流過(guò)拋光部件以接觸襯底表面的電解液的體積或流速。
編織物700的例子是約8和約10之間的纖維寬度的中間紡織物籃筐編織物，其中纖維包括用金涂敷的尼龍纖維。纖維的例子是尼龍纖維，設(shè)置在尼龍纖維上的約0.1μm的鈷、銅或鎳材料，以及設(shè)置在鈷、銅或鎳材料上的約2μm的金。
或者，可使用導(dǎo)電網(wǎng)狀物代替導(dǎo)電布或編織物700。導(dǎo)電網(wǎng)狀物可包括設(shè)置在導(dǎo)電粘接劑中或用導(dǎo)電粘接劑涂覆的導(dǎo)電纖維、導(dǎo)電填充物、或至少一部分導(dǎo)電布700。導(dǎo)電粘接劑可包括非金屬導(dǎo)電聚合物或設(shè)置聚合化合物中的導(dǎo)電材料的復(fù)合物。導(dǎo)電填充物的混合物，如石墨粉末、石墨片、石墨纖維、碳纖維、碳粉末、碳黑、用導(dǎo)電材料涂敷的金屬顆?；蚶w維、以及聚合物材料，如聚氨基甲酸酯，可以用于形成導(dǎo)電粘接劑。這里所述的用導(dǎo)電材料涂敷的纖維可用作用于導(dǎo)電粘接劑的導(dǎo)電填充物。例如，碳纖維或金涂覆尼龍纖維可用于形成導(dǎo)電粘接劑。
如果需要的話，導(dǎo)電粘凝結(jié)劑還可包括添加劑，以便幫助導(dǎo)電填充物和/或纖維的分散，提高聚合物和填充物和/或纖維之間的粘接性，并提高導(dǎo)電箔和導(dǎo)電粘接劑之間的粘接性，以及提高導(dǎo)電粘接劑的機(jī)械、熱和電性能。用于提高粘接性的添加劑的例子包括用于提高粘接性的環(huán)氧樹(shù)脂、硅酮、氨基甲酸酯、聚酰亞胺或其組合。
導(dǎo)電填充物和/或纖維和聚合物材料的組合可適于提供特殊性能，如導(dǎo)電性、研磨性、耐久性因素。例如，包括約2wt％和約85wt％之間的導(dǎo)電填充物的導(dǎo)電粘接劑可與這里所述的部件和工藝一起使用?？捎米鲗?dǎo)電填充物的材料的例子在申請(qǐng)日為2001年12月27日的美國(guó)專利申請(qǐng)系列號(hào)10/033732中有更全面的說(shuō)明，這里引證其全部?jī)?nèi)容供參考。
導(dǎo)電粘接劑可具有在約1微米和10毫米之間的厚度，如在約10微米和約1毫米之間的厚度。多層導(dǎo)電粘接劑可施加于導(dǎo)電網(wǎng)狀物。導(dǎo)電網(wǎng)狀物可以同樣的方式用作導(dǎo)電布或編織物700，如圖7B和7C所示。導(dǎo)電粘接劑可施加于導(dǎo)電網(wǎng)狀物上的多層中。在一個(gè)方案中，在該網(wǎng)狀物已經(jīng)被穿孔以保護(hù)由穿孔工藝露出的部分網(wǎng)狀物之后，導(dǎo)電粘接劑施加于導(dǎo)電網(wǎng)狀物上。
另外，該導(dǎo)電首層可由與導(dǎo)電粘接劑纖維相類似的材料構(gòu)成，其成分被修改以產(chǎn)生具有比導(dǎo)電粘接劑更高的中間材料粘接性的性能。合適的導(dǎo)電首層材料可具有低于約100Ω-cm的電阻率，如在0.001Ω-cm和約32Ω-cm之間。
或者，可采用導(dǎo)電箔代替導(dǎo)電布或編織物700，如圖7D所示。導(dǎo)電箔一般包括設(shè)置在支撐層320上的導(dǎo)電粘接劑790中或用其涂覆的金屬箔780。形成金屬箔的材料的例子包括金屬涂覆編織物，導(dǎo)電金屬，如銅、鎳、和鈷，以及貴金屬，如金、鉑、鈀、銥、錸、鈮、錸、釕、鋨、錫、鉛、和其組合，其中金、錫和鉑是優(yōu)選的。導(dǎo)電箔還可包括非金屬導(dǎo)電薄板，如銅板、碳纖維紡織板箔。導(dǎo)電箔還可包括涂覆布或尼龍纖維的金屬涂覆布或介質(zhì)或?qū)щ姴牧?，如銅、鎳、錫和金。導(dǎo)電箔還可包括用這里所述的導(dǎo)電粘接劑材料涂覆的導(dǎo)電或介質(zhì)材料的編織物。導(dǎo)電箔還可包括互連導(dǎo)電金屬線或條如銅線的線框、絲網(wǎng)或網(wǎng)狀物，它們可以用這里所述的導(dǎo)電粘結(jié)劑材料涂覆。在形成這里所述的金屬箔時(shí)，本發(fā)明還可以采用其它材料。
這里所述的導(dǎo)電粘接劑790可密封金屬箔780，這允許金屬箔780可作為導(dǎo)電金屬，已經(jīng)觀察到它與周圍電解質(zhì)如銅反應(yīng)。導(dǎo)電箔可以穿有這里所述的多個(gè)穿孔。雖然未示出，導(dǎo)電箔可耦合到導(dǎo)電線以饋送電源，由此給拋光表面施加偏壓。
導(dǎo)電粘接劑790可如所述用于導(dǎo)電網(wǎng)狀物，并且可以施加于金屬箔780上的多層中。在一個(gè)方案中，在金屬箔780被穿孔之后將導(dǎo)電粘接劑790施加于金屬箔780，以便包括由穿孔工藝露出的部分金屬薄780。
通過(guò)將液態(tài)粘合劑或粘接劑澆鑄到編織物700、箔780或網(wǎng)狀物上，可將這里所述的導(dǎo)電粘接劑設(shè)置在導(dǎo)電編織物700、箔780、或網(wǎng)狀物上。其它合適的處理方法，包括注入模制、壓縮模制、層疊、熱壓處理、擠壓或其組合，也可用于密封導(dǎo)電編織物、網(wǎng)狀物或箔。熱塑性和熱固性粘接劑可用于這種施加。
可通過(guò)對(duì)金屬箔進(jìn)行穿孔形成多個(gè)穿孔，或者通過(guò)在金屬箔和導(dǎo)電粘接劑之間施加導(dǎo)電首層來(lái)增強(qiáng)導(dǎo)電粘接劑和導(dǎo)電箔的金屬箔成分之間的粘接性，其中穿孔具有在約0.1μm和約1mm之間的直徑或?qū)挾取?dǎo)電首層可以是與用于這里所述的網(wǎng)狀物的導(dǎo)電首層相同的材料。
圖7E是可用于形成拋光部件205的導(dǎo)電拋光部分310的下層的導(dǎo)電布或編織物798的另一個(gè)實(shí)施例的剖面圖。導(dǎo)電布或編織物可由中間紡織物或無(wú)紡纖維710構(gòu)成。纖維710可由這里所述的導(dǎo)電材料形成或用該導(dǎo)電材料涂覆。無(wú)紡纖維的例子包括在其它無(wú)紡纖維中的旋轉(zhuǎn)-鍵合或熔化多孔聚合物(spun-bond or melt blown polymers)。
導(dǎo)電拋光部分310包括由導(dǎo)電材料構(gòu)成的上層794。上層794包括與下層792相對(duì)設(shè)置的拋光表面796。上層794可具有足夠的厚度，以便整平下層792的不規(guī)則物，由此提供用于在處理期間與襯底接觸的一般平坦和平面的拋光表面796。在一個(gè)實(shí)施例中，拋光表面796具有小于或等于約±1mm的厚度變化和低于或等于約500微米的表面粗糙度。
上層794可由任何導(dǎo)電材料構(gòu)成。在一個(gè)實(shí)施例中，上層794由軟材料形成，如金、錫、鈀、鈀-錫合金、鉑、或鉛，在其它導(dǎo)電金屬當(dāng)中，合金和陶瓷復(fù)合物比銅軟。上層794任選地包括設(shè)置在其中的研磨材料，如上所述，以便幫助除去設(shè)置在被拋光襯底的金屬表面上的鈍化層。
或者，上層794可由非導(dǎo)電材料構(gòu)成，該非導(dǎo)電材料基本上覆蓋導(dǎo)電拋光部分310但留下露出的至少一部分導(dǎo)電拋光部分，以便導(dǎo)電拋光部分310可電耦合到正在上層794上被拋光的襯底上。在這種結(jié)構(gòu)中，上層794可在拋光期間幫助減少刮傷和防止導(dǎo)電部分310進(jìn)入任何暴露結(jié)構(gòu)。非導(dǎo)電上層794可包括多個(gè)穿孔，允許導(dǎo)電拋光部分310保持露出。
圖7F是具有形成在其中的窗口702的拋光部件205的另一個(gè)實(shí)施例。窗口702構(gòu)成為允許設(shè)置在拋光部件205下面的傳感器704檢測(cè)表示拋光性能的量度。例如，傳感器704可以是渦流傳感器或干涉儀。在一個(gè)實(shí)施例中，該傳感器是能產(chǎn)生準(zhǔn)直光束的干涉儀，在處理期間該光束指向被拋光的襯底114的一側(cè)并撞擊襯底一側(cè)。反射信號(hào)之間的干涉表示被拋光的材料層的厚度?？捎欣乩玫囊环N傳感器在授予Birang等人的、在1999年4月13日申請(qǐng)的美國(guó)專利US5893796中有介紹。
窗口702包括充分地阻止處理液到達(dá)圓盤(pán)206容納傳感器704的區(qū)域的液體擋板706。通常選擇對(duì)穿過(guò)其中的信號(hào)具有可傳送性(如具有最小或無(wú)影響或干擾)的液體擋板706。液體擋板706可以為分離元件，如耦合于內(nèi)置有窗口702的拋光部件205的聚氨基甲酸酯板、或?yàn)榘⊕伖獠考?05的一層或多層，例如，在導(dǎo)電部分310或部件支撐件或底墊部分320之下的一層聚酯薄膜。選擇地，液體擋板706可以設(shè)置在設(shè)置于拋光部件205和圓盤(pán)206之間設(shè)置的層中，如電極204或其它層中。在另一選擇性結(jié)構(gòu)中，液體擋板706設(shè)置在與窗口702對(duì)準(zhǔn)的通道708中，其中傳感器704位于窗口702中。在導(dǎo)電部分310包含多層例如上層794和下層792的實(shí)施例中，透明材料700可以設(shè)置在包含導(dǎo)電部分310的至少一層中，如圖7F中所示?？梢灶A(yù)料到包括本文中描述的那些實(shí)施例的導(dǎo)電拋光部件的其它結(jié)構(gòu)以及其它結(jié)構(gòu)可以適用于包含窗口。
拋光表面中的導(dǎo)電元件在另一方案中，本文中所述的導(dǎo)電纖維和填充物可以用于形成設(shè)置于拋光材料中的不同的導(dǎo)電元件來(lái)形成本發(fā)明的導(dǎo)電拋光部件205。拋光材料可以為常規(guī)的拋光材料或?qū)щ姃伖獠牧?，例如本文中描述的設(shè)置在聚合物中的導(dǎo)電填充物或纖維的導(dǎo)電混合物。導(dǎo)電元件的表面可以與拋光部件的表面形成一平面，或在拋光部件表面的平面上延伸。導(dǎo)電元件在拋光部件表面上延伸至5毫米。
雖然下面示出了在拋光材料中具有特定結(jié)構(gòu)和布置的導(dǎo)電元件的使用，本發(fā)明可以預(yù)料到單獨(dú)的導(dǎo)電纖維和填充物以及由此制成的材料，如織物，也可以被考慮用作導(dǎo)電元件。此外雖然未示出，下述拋光部件的種類可以包括本文中描述的且示于圖4-6中的具有穿孔和凹槽圖形的拋光部件，構(gòu)成該圖形以便與下文中描述的導(dǎo)電元件相結(jié)合。
圖8A-8B描述了具有導(dǎo)電元件設(shè)置于其中的拋光部件800的一個(gè)實(shí)施例的頂視和剖面示意圖。拋光部件800一般包括具有適用于在處理期間接觸襯底的拋光表面的主體810。主體810一般包括絕緣或聚合材料，如絕緣聚合物材料，例如聚氨基甲酸酯。
拋光表面820具有一個(gè)或多個(gè)形成與其中的開(kāi)孔、凹槽、溝槽或凹陷830以至少部分地接收導(dǎo)電元件840。導(dǎo)電元件840一般被設(shè)置成與接觸表面850共面或在由拋光表面820限定的平面上延伸。接觸表面850一般由如具有順從性的、彈性的、柔韌性的或壓塑性的表面構(gòu)成，以便在接觸襯底時(shí)最小化導(dǎo)電元件840的電接觸。在拋光期間，可以使用接觸壓來(lái)促進(jìn)表面850與拋光表面820處于共面的位置。
主體810一般通過(guò)本文中所述的在其中形成的多個(gè)穿孔860來(lái)對(duì)電解液具有可滲透性，拋光部件800具有在拋光部件表面積810的20％至80％之間的穿孔密度，以便提供充足電解液流以從襯底表面制造均勻的陽(yáng)極溶解。
主體810一般包括如本文中描述的常規(guī)拋光材料的絕緣材料。形成在主體810中的凹陷830一般構(gòu)成為以在處理期間保持導(dǎo)電元件840，并可以在形狀和取向上改變。在圖8A描述的實(shí)施例中，凹陷830為設(shè)置在穿過(guò)拋光部件表面設(shè)置的具有矩形橫截面的且在拋光部件800的中心形成互連的“X”或交叉圖形870的凹槽。本發(fā)明預(yù)料到另外的橫截面，如本文中描述的倒梯形和圓形彎曲，在那里凹槽接觸襯底表面。
選擇地，凹陷830(和設(shè)置在其中的導(dǎo)電元件840)可以以不規(guī)則間隔設(shè)置，可以沿徑向、平行或垂直取向，且還可以為線性的、彎曲的、同心的、漸開(kāi)曲線或其它橫截面。
圖8C是在主體810內(nèi)徑向設(shè)置的單獨(dú)導(dǎo)電元件840組的頂視圖，每一元件840被隔離件875物理或電分離。隔離件875可以為絕緣拋光材料的部分或用于元件的絕緣互連，如塑料互連。選擇地，隔離件875可以是沒(méi)有拋光材料或?qū)щ娫?40的拋光部件的部分以在導(dǎo)電元件840之間提供物理連接的斷開(kāi)。在這種分離元件的結(jié)構(gòu)中，每一導(dǎo)電元件840可以通過(guò)導(dǎo)電路徑890如布線被獨(dú)立地連接到電源。
參見(jiàn)圖8A和8B，一般提供設(shè)置在主體810內(nèi)的導(dǎo)電元件840以產(chǎn)生大約20Ω-cm或更小的體電阻率或體表面電阻率。在拋光部件的一個(gè)方案中，拋光部件具有大約2Ω-cm或更小的電阻率。導(dǎo)電元件840一般具有在穩(wěn)定電場(chǎng)下不退化且在酸性或堿性電解液中抵抗退化的機(jī)械性能。導(dǎo)電元件840通過(guò)壓配合、夾持、粘合或其它方法被保持在凹陷830中。
在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電元件840具有充分地順從性、彈性、或柔韌性以便在處理期間在接觸表面和襯底之間保持電接觸。用于導(dǎo)電元件840的具有充分順從性、彈性或柔韌性的材料與拋光材料相比在Shore D硬度刻度上具有大約100或更少的相對(duì)硬度。順從性材料，如，柔韌的或可彎曲的纖維材料，也可以用作導(dǎo)電元件840。導(dǎo)電材料可以比拋光材料更順從以避免在拋光期間由導(dǎo)電部件840產(chǎn)生的較高的局部壓強(qiáng)。
在圖8A和8B中描述的實(shí)施例中，導(dǎo)電元件840嵌入在設(shè)置于部件支撐或底墊815上的拋光表面810中。在導(dǎo)電部件840的周圍形成貫穿拋光表面810和部件支撐815的穿孔860。
一個(gè)導(dǎo)電元件840的實(shí)例包括用導(dǎo)電材料涂覆的絕緣或?qū)щ娎w維或用聚合物材料混合的導(dǎo)電填充物，如基于粘附性的聚合物，以制成本文所述的導(dǎo)電(和耐抗的)混合物。導(dǎo)電元件840還可以包括本文中所述的導(dǎo)電聚合物材料或其它本文中所述的導(dǎo)電材料以改善電性能。例如，導(dǎo)電元件包括導(dǎo)電的環(huán)氧樹(shù)脂和導(dǎo)電纖維以及碳或石墨填充物的復(fù)合物，導(dǎo)電纖維包括用金涂覆的尼龍纖維，例如用大約0.1μm的設(shè)置于尼龍纖維上的鈷、銅或鎳和用大約2μm設(shè)置在尼龍纖維上的金涂覆的尼龍纖維，以改善復(fù)合物的導(dǎo)電率，導(dǎo)電元件設(shè)置在聚氨基甲酸酯的主體中。
圖8D是具有導(dǎo)電元件設(shè)置于其中的拋光部件800的另一實(shí)施例的剖面示意圖。導(dǎo)電元件840一般被設(shè)置成與由拋光表面820限定的平面共面或在其上延伸的接觸表面。導(dǎo)電元件840可以包括如本文所述的設(shè)置、密封或包覆在導(dǎo)電構(gòu)件845周圍的導(dǎo)電織物700。選擇地，可以在導(dǎo)電構(gòu)件845的周圍設(shè)置、密封或包覆單獨(dú)的導(dǎo)電纖維和/或填充物。導(dǎo)電構(gòu)件845可以包括金屬，如本文中所述的貴金屬，或其它適用于在電解法拋光中使用的導(dǎo)電材料，如銅。導(dǎo)電元件840還可以包括本文中所述的織物和粘合材料的合成物，其中織物形成導(dǎo)電元件840的外部接觸部分而粘合劑一般形成內(nèi)部支撐結(jié)構(gòu)。導(dǎo)電元件840還可以包括具有由本文中所述的嚴(yán)格導(dǎo)電織物700和粘合劑形成的管壁且具有矩形截面的空心管。
利用連接器890將導(dǎo)電元件840耦合于電源(未示出)以在處理期間對(duì)導(dǎo)電元件840電偏置。連接器890一般為適宜于處理液或具有保護(hù)連接器890與處理液相隔離的覆層或涂層的布線、帶或其它導(dǎo)體。連接器890可以通過(guò)塑模、焊接、堆疊、銅焊、夾持、卷曲、鉚釘、拴扣、導(dǎo)電粘合或其它方法或器件耦合于導(dǎo)電元件840上。在連接器890中可以使用的材料的例子包括被絕緣的銅、石墨、鈦、鉑、金、鋁、不銹鋼和HASTELOY導(dǎo)電材料，以及其它材料。
設(shè)置在連接器890周圍的涂層可以包括例如碳氟化和物、聚氯乙烯(PVC)和聚酰亞胺的聚合物。在圖8A描述的實(shí)施例中，一個(gè)連接器890耦合于設(shè)置在拋光部件800周邊的每一個(gè)導(dǎo)電元件840。選擇地，連接器890可以貫穿拋光部件800的主體810設(shè)置。在另一個(gè)實(shí)施例中，連接器890可以耦合于設(shè)置凹處中和/或貫穿于電連接到導(dǎo)電元件840的主體810的導(dǎo)電帶(未示出)。
圖9A描述了拋光材料900的另一實(shí)施例。拋光材料900包括具有一個(gè)或多個(gè)至少部分設(shè)置于拋光表面906上的導(dǎo)電元件904的主體902。導(dǎo)電元件904一般包括順從性的或彈性的且適用于在處理期間接觸襯底表面的大量纖維、線和/或柔韌性指狀物。纖維由至少部分導(dǎo)電的材料組成，如本文中所述的由導(dǎo)電材料涂覆的絕緣材料組成的纖維。纖維本質(zhì)上可以為實(shí)心的或空心的以減小或增加纖維的順從性或柔韌性的量。
在圖9A中描述的實(shí)施例中，導(dǎo)電元件904為多個(gè)耦合于基座909的導(dǎo)電子元件913。導(dǎo)電子元件913包括本文中所述的至少部分導(dǎo)電的纖維。子元件913的實(shí)例包括本文中所述的被金涂覆的尼龍纖維或碳纖維?；?09也包括導(dǎo)電材料且耦合于連接器990?；?09也可以被導(dǎo)電材料層涂覆，如銅，其在拋光期間從拋光墊物品中溶解出，其被認(rèn)為延長(zhǎng)導(dǎo)電纖維的處理持續(xù)時(shí)間。
導(dǎo)電元件904一般設(shè)置在形成于拋光表面906中的凹陷908中。導(dǎo)電元件904可以相對(duì)于拋光表面906呈0和90度之間取向。在導(dǎo)電元件904垂直于拋光表面906取向的實(shí)施例中，導(dǎo)電元件904可以部分地設(shè)置于拋光表面906上。
凹陷908具有下襯墊部分910和上間隔部分912。構(gòu)造襯墊部分912以接收導(dǎo)電元件904的基座909，并通過(guò)壓配合、夾持、粘合或其它方法保持導(dǎo)電元件904。間隔部分912設(shè)置在凹陷908橫斷拋光表面906的地方。間隔部分912在橫截面中一般大于襯墊部分以允許沒(méi)有設(shè)置在襯底與拋光表面906之間的導(dǎo)電元件904在拋光期間接觸襯底時(shí)彎曲。
圖9B描述具有導(dǎo)電表面940和多個(gè)形成于其上的分離的導(dǎo)電元件920的拋光部件900的另一實(shí)施例。導(dǎo)電元件920包括由導(dǎo)電材料涂覆絕緣材料的纖維，其在拋光部件205的導(dǎo)電表面940被垂直移置而在彼此之間被水平移置。拋光部件900的導(dǎo)電元件920一般相對(duì)于導(dǎo)電表面940在0至90度之間取向且可在相對(duì)于導(dǎo)電表面940的法線的任意極向傾斜。導(dǎo)電元件920可以穿過(guò)拋光墊的長(zhǎng)度形成，如圖9B中所示，或僅設(shè)置在拋光墊被選擇的區(qū)域中。導(dǎo)電元件920在拋光表面上的接觸高度可以高達(dá)5毫米。組成導(dǎo)電元件920的材料的直徑在大約1密耳(千分之一英寸)和大約10密耳之間。拋光表面上的高度和導(dǎo)電元件920的直徑可以根據(jù)要進(jìn)行的拋光處理工藝來(lái)改變。
導(dǎo)電元件920有充足的順從性或彈性以在保持與襯底表面電接觸的同時(shí)在接觸壓下形變從而對(duì)襯底表面具有減小的或最小的刮擦。在圖9A和9B示出的實(shí)施例中，襯底表面僅與拋光部件205的導(dǎo)電元件920接觸。放置導(dǎo)電元件920以便在拋光部件205的表面上提供均勻的電流密度。
由非導(dǎo)電或絕緣的粘合劑或粘合膠將導(dǎo)電元件920粘接到導(dǎo)電表面。非導(dǎo)電粘合劑可以在導(dǎo)電表面940提供絕緣涂層以在導(dǎo)電表面和所有周圍的電解液之間提供電化學(xué)阻擋。導(dǎo)電表面940可以是拋光部件205的圓形拋光墊或線性網(wǎng)或帶的形式?？梢栽趯?dǎo)電表面940中設(shè)置一組穿孔(未示出)以便提供從其中穿過(guò)的電解液流。
雖然未示出，可以在常規(guī)的拋光材料的支撐墊上設(shè)置導(dǎo)電板來(lái)用于對(duì)旋轉(zhuǎn)或線性拋光壓板上的拋光部件900定位和處理。
圖10A示出由導(dǎo)電元件1004組成的拋光部件1000的一個(gè)實(shí)施例的示意性透視圖。每一導(dǎo)電元件1004一般包括具有設(shè)置在形成于拋光表面1024中的凹陷1012中的第一端1008和第二端1010的環(huán)或環(huán)形物1006。每一導(dǎo)電元件可以耦合于鄰接的導(dǎo)電元件以形成多個(gè)在拋光表面1024延伸的環(huán)1006。
在圖10A中示出的實(shí)施例中，每一環(huán)1006由被導(dǎo)電材料涂覆的纖維制成且通過(guò)接線基座1014被耦合粘接到凹陷1012。環(huán)1006的一個(gè)實(shí)例為被金涂覆的尼龍纖維。
環(huán)1006在拋光表面上的接觸高度可以在大約0.5毫米和大約2毫米之間且組成環(huán)的材料的直徑在大約1密耳(千分之一英寸)和大約50密耳之間。接線基座1014可以是導(dǎo)電材料，例如鈦、銅、鉑或被銅涂覆的鉑。接線基座1014還可以被一層導(dǎo)電材料涂覆，如在拋光期間從拋光墊部件中溶解的銅。接線基座1014上的導(dǎo)電材料層使用被認(rèn)為是作為犧牲層，其優(yōu)先于下面的環(huán)1006材料或接線基座1014材料溶解以延長(zhǎng)導(dǎo)電元件1004的壽命。導(dǎo)電元件1004可以相對(duì)于拋光表面1024在0至90度之間取向，且可以相對(duì)于拋光表面1024的法線在任意極向上傾斜。導(dǎo)電元件1004通過(guò)電連接器1030耦合于電源。
圖10B示出由導(dǎo)電元件1004組成的拋光部件1000的另一實(shí)施例的示意性透視圖。導(dǎo)電元件1004包括由如本文中所述的被導(dǎo)電材料涂覆的纖維組成的單個(gè)線圈1005。線圈1005耦合于設(shè)置在基座1014上的導(dǎo)電構(gòu)件1007。線圈1005可以環(huán)繞導(dǎo)電構(gòu)件1007、環(huán)繞基座1014或被粘覆于基座1014的表面。導(dǎo)電條可以包括導(dǎo)電材料，例如金，且其一般包括對(duì)拋光處理中使用的電解液呈化學(xué)惰性的導(dǎo)電材料，例如金或鉑。選擇地，犧牲材料層1009如銅設(shè)置在基座1014上。犧牲材料層1009一般為比導(dǎo)電構(gòu)件1007較為化學(xué)活性的材料如銅，以便在拋光處理中的電拋光情況或陽(yáng)極溶解情況期間比導(dǎo)電構(gòu)件1007和線圈1005的材料優(yōu)先去除。導(dǎo)電構(gòu)件1007可以通過(guò)電連接器1030耦合于電源。
可以在導(dǎo)電元件和主體之間設(shè)置偏置構(gòu)件以在拋光期間提供促使導(dǎo)電元件遠(yuǎn)離主體并與襯底表面接觸的偏置。在圖10B中示出了一個(gè)偏置構(gòu)件1018的實(shí)例。然而，本發(fā)明預(yù)料到本文中示出的導(dǎo)電元件，例如在圖8A-8D、9A、10A-10D中的實(shí)例，可以采用偏置構(gòu)件。偏置構(gòu)件可以為彈性材料，或包括壓縮彈簧、片彈簧、卷簧、泡沫聚合物如泡沫聚氨基甲酸酯(例如PORON聚合物)、彈性部件、球膽或其它構(gòu)件的器件或能偏置導(dǎo)電元件的器件。偏置構(gòu)件還可以是順從性或彈性材料，如順從性泡沫或通氣軟管，其能夠?qū)?dǎo)電元件偏置并提高與將要被拋光的襯底表面的接觸。偏置的導(dǎo)電元件可以與拋光部件的表面形成平面或在拋光部件的表面的平面上延伸。
圖10C示出具有多個(gè)從襯底的中心至邊緣設(shè)置成放射圖形的導(dǎo)電元件1004的拋光部件1000的另一實(shí)施例的示意性透視圖。多個(gè)導(dǎo)電元件可以成15°、30°、45°、60°、和90°或其它任意所需結(jié)合的間隔彼此相分離。導(dǎo)電元件1004一般被間隔開(kāi)以為襯底的拋光提供均勻的電流或電壓的施加。導(dǎo)電元件可以被進(jìn)一步隔開(kāi)以便彼此不接觸。主體1026的絕緣拋光材料的楔狀部分1004可以構(gòu)造成與導(dǎo)電元件1004電隔離。在拋光部件中還形成隔離件或凹陷區(qū)域1060以便將導(dǎo)電元件彼此隔離。導(dǎo)電元件1004可以是圖10A中所示的環(huán)或圖9B中示出的垂直延伸纖維的形式。
圖10D示出圖10A的導(dǎo)電元件1004的選擇實(shí)施例的示意性透視圖。導(dǎo)電元件1004包括如本文所述的具有插入在形成于拋光表面1024中的凹陷1012中的第一端1008和第二端1010的內(nèi)織導(dǎo)電纖維1006的網(wǎng)或織物，以便形成用于接觸襯底的連續(xù)導(dǎo)電表面。組成導(dǎo)電元件1004的網(wǎng)或織物在圖10D中作為單個(gè)層示出。導(dǎo)電元件1004可以耦合于導(dǎo)電基座1014并從拋光表面1024上延伸，如圖10A中所示。導(dǎo)電元件1004可以通過(guò)連接到導(dǎo)電基座1014的電連接器1030耦合于電源。
圖10E示出形成具有環(huán)1006形成于其中的導(dǎo)電元件1004且將導(dǎo)電元件固定到拋光部件的主體1026上的另一實(shí)施例的局部示意性透視圖。在拋光部件的主體1024中形成通道1050，其貫穿用于導(dǎo)電元件1004的凹槽1070。在通道1050中設(shè)置插入件1055。插入件1055包括導(dǎo)電材料，例如金或與導(dǎo)電元件1006相同的材料。然后可以在通道1050中設(shè)置連接器1030且將其與插入件1055接觸。連接器1030耦合于電源。導(dǎo)電元件1004的端1075可以與插入件1055接觸以便于電流貫穿其中。然后將導(dǎo)電元件1004的端1075和連接器1030通過(guò)絕緣插入件1060固定到導(dǎo)電插入件1055。本發(fā)明預(yù)料到在沿著導(dǎo)電元件1004長(zhǎng)度的間隔處或僅在導(dǎo)電元件1004的終端對(duì)導(dǎo)電元件1004的每一環(huán)1006使用通道。
圖11A-C是示出本文中所述的導(dǎo)電材料的環(huán)或環(huán)形物的彈性性能的側(cè)面示意圖。拋光部件1100包括設(shè)置在形成于在其中具有凹槽或凹陷1140的墊支撐件1130上的底墊1120上的拋光表面1110。導(dǎo)電元件1142包括被導(dǎo)電材料涂覆的絕緣材料的環(huán)或環(huán)形物1150且其設(shè)置在凹陷1170中的接線基座1155上并與電接觸1145相耦合。襯底1160與拋光部件1100相接觸并關(guān)于拋光部件1100的表面作相對(duì)移動(dòng)。當(dāng)襯底接觸導(dǎo)電元件1142時(shí)，環(huán)1150壓入凹陷1140中同時(shí)保持與襯底1160的電接觸，如圖11B中所示。當(dāng)襯底移動(dòng)充足的距離以不再與導(dǎo)電元件1142相接觸時(shí)，彈性環(huán)1150返回未受壓的形狀以用于另外的處理，如圖11C中所示。
在2001年12月27日申請(qǐng)的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序號(hào)10/033,732中描述的導(dǎo)電拋光墊的又一例子全部引入以作參考。
電源應(yīng)用如上所述電源可以通過(guò)使用本文中所述的連接器或電源轉(zhuǎn)移裝置耦合于拋光部件205。在2001年12月27日申請(qǐng)的美國(guó)專利臨時(shí)申請(qǐng)序號(hào)為10/033,732中更為詳細(xì)地描述了電源轉(zhuǎn)移裝置，其被全部引入以作參考。
參考圖11A-11C，可以通過(guò)使用包括設(shè)置于形成在拋光墊中的凹槽或凹陷1170中的導(dǎo)電板或襯墊的電接觸1145將電源耦合于導(dǎo)電元件1140。在圖11A中示出的實(shí)施例中，導(dǎo)電元件1140被安裝到金屬如金的板上，板安裝在具有拋光部件1100的支撐件上，例如圓盤(pán)206，如圖2中所示。選擇地，電接觸可以設(shè)置在位于導(dǎo)電元件和拋光墊材料之間的拋光墊材料上，例如，在導(dǎo)電元件840和主體810之間，如圖8A和8B中所示。然后通過(guò)如上面在圖8A-8D中所述的導(dǎo)線將電接觸耦合于電源。
圖12A-12D是具有連接到電源(未示出)的延伸部分的拋光部件的實(shí)施例的頂視和側(cè)視圖。電源提供電流負(fù)載能力，即向襯底表面提供陽(yáng)極偏壓用于ECMP處理中的陽(yáng)極溶解?？梢酝ㄟ^(guò)設(shè)置在拋光部件的導(dǎo)電拋光部分和/或部件支撐部分的周圍設(shè)置的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電接觸將電源連接到拋光部件上。可以通過(guò)一個(gè)或多個(gè)接觸將一個(gè)或多個(gè)電源連接到拋光部件上以允許產(chǎn)生可變的偏壓或穿過(guò)襯底表面部分的電流。選擇地，可以在導(dǎo)電拋光部分和/或部件支撐部分中形成一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)線，這些導(dǎo)線耦合于電源。
圖12A是通過(guò)導(dǎo)電連接器耦合于電源的導(dǎo)電拋光墊的一個(gè)實(shí)施例的頂視平面圖。導(dǎo)電拋光部分可以具有形成在比部件支撐部分1220具有較大寬度或直徑的導(dǎo)電拋光部分1210中的延伸部分，例如，肩部或單獨(dú)的插銷。延伸部分通過(guò)連接器1225耦合于電源以向拋光部件205提供電流。在圖12B中，可以平行與或從導(dǎo)電拋光部分1210的側(cè)面延伸且延伸至超出拋光支撐部分1220的直徑來(lái)形成延伸部分1215。圖6中示出穿孔和凹槽的圖形。
圖12B是通過(guò)導(dǎo)電路徑1232如配線耦合于電源(未示出)的連接器1225的一個(gè)實(shí)施例的剖面示意圖。連接器包括連接到導(dǎo)電路徑1232且通過(guò)導(dǎo)電結(jié)合件1230如螺絲釘電耦合于延伸部分1215的導(dǎo)電拋光部分1210的電聯(lián)接器1234。螺栓1238耦合于導(dǎo)電結(jié)合件1230，將導(dǎo)電拋光部分1210固定在它們之間。隔離件1236，如墊圈，可以設(shè)置在導(dǎo)電拋光部分1210與結(jié)合件1230和螺栓1238之間。隔離件1236可以包括導(dǎo)電材料。結(jié)合件1230、電聯(lián)接器1234、隔離件1236和螺栓1238可以由導(dǎo)電材料例如金、鉑、鈦、鋁或銅制成。如果使用與電解液反應(yīng)的材料，如銅，則材料可以被與電解液成惰性反應(yīng)的材料包覆，如鉑。雖然未示出，導(dǎo)電結(jié)合件的選擇性實(shí)施例可以包括導(dǎo)電的夾具、導(dǎo)電的粘合帶或?qū)щ姷恼澈蟿?br> 圖12C是通過(guò)支撐件1260例如圖2中所示的壓板或圓盤(pán)206的上表面而耦合于電源(未示出)的連接器1225的一個(gè)實(shí)施例的剖面示意圖。連接器1225包括一個(gè)結(jié)合件1240，如具有充足長(zhǎng)度的螺絲或螺栓，以穿過(guò)延伸部分1215的導(dǎo)電拋光部分1210與支撐件1260相耦合。隔離件1242可以設(shè)置在導(dǎo)電拋光部分1210和結(jié)合件1240之間。
一般支撐件適用于接收結(jié)合件1240。可以在支撐件1260的表面中形成孔1246以接收結(jié)合件，如圖12C中所示。選擇地，電聯(lián)接器可以設(shè)置在結(jié)合件1240和導(dǎo)電拋光部分1210之間，使結(jié)合件與支撐件1260相耦合。支撐件1260可以通過(guò)導(dǎo)電路徑1232如配線連接到電源、在拋光壓板或室的外部的電源或集成在拋光壓板或室中的電源以提供與導(dǎo)電拋光部分1210的電連接。導(dǎo)電路徑1232可以與支撐件1260集成在一起或從支撐件1260延伸，如圖12B中所示。
在另一實(shí)施例中，結(jié)合件1240可以集成到穿過(guò)導(dǎo)電拋光部分1215延伸的支撐件1260的延伸部分并通過(guò)螺栓1248被固定，如圖12D所示。
圖12E和12F示出向具有設(shè)置在拋光部分1280和部件支撐部分1290之間的電源聯(lián)接器1285的拋光部件1270提供電源的另一實(shí)施例的側(cè)視圖和解析透視圖。拋光部分1280可以由本文中所述的導(dǎo)電拋光材料制成或包括本文中所述的多個(gè)導(dǎo)電元件1275。如圖12F中所示，導(dǎo)電元件1275可以彼此物理隔離。在拋光表面中形成的導(dǎo)電元件1275適用于電接觸電源聯(lián)接器1285，例如通過(guò)元件的導(dǎo)電基座。
電源聯(lián)接器1285可以包括連接到一個(gè)或多個(gè)電源的布線互連元件1275、多個(gè)平行的布線互連元件1275、多個(gè)布線獨(dú)立連接的元件1275或布線網(wǎng)互連元件連接元件1275。耦合于獨(dú)立布線和元件的獨(dú)立電源可以具有可變的施加電源而互連布線和元件可以向元件提供均勻的電源。電源聯(lián)接器可以覆蓋拋光部件的直徑或?qū)挾鹊牟糠只蛉?。圖12F中的電源聯(lián)接器1285為一個(gè)布線網(wǎng)互連元件連接元件1275的例子。電源聯(lián)接器1285可以通過(guò)導(dǎo)電路徑1287如布線連接到電源、拋光壓板或室的外部的電源或集成在拋光壓板或室中的電源。
拋光表面中的研磨元件圖14A-B是導(dǎo)電部件1400的另一實(shí)施例的頂視和剖面圖。導(dǎo)電部件1400包括從導(dǎo)電部件1400的導(dǎo)電部分1404的拋光表面1402延伸的研磨裝置。研磨裝置可以為上面參考圖3所述的研磨顆粒，或?yàn)槿鐖D14A-B中所示的分離的研磨元件1406。
在一個(gè)實(shí)施例中，研磨元件1406為接收在形成于導(dǎo)電部件1400的拋光表面1402中的相應(yīng)狹縫1408中的條。研磨元件1406一般從拋光表面1402延伸并構(gòu)造成以除去要被拋光的襯底的金屬表面的鈍化層，由此向電解液和電化學(xué)活性劑暴露下面的金屬，并由此提高處理期間的拋光速率。研磨元件1406可以由足夠強(qiáng)的陶瓷、無(wú)機(jī)、有機(jī)或聚合材料形成以破壞形成在金屬表面的鈍化層。一個(gè)例子為由設(shè)置在導(dǎo)電部件1400中的常規(guī)拋光墊如聚氨基甲酸酯墊制成的條或帶。在圖14A-B中示出的實(shí)施例中，研磨元件1406可以具有至少30 Shore D的硬度，或足夠硬以摩擦將要拋光的材料的鈍化層。在一個(gè)實(shí)施例中，研磨元件1406比銅硬。聚合物顆粒可以為固體或海面狀以適應(yīng)于研磨元件1406相對(duì)于周圍導(dǎo)電部分1404的磨損率。
研磨元件1406可以在拋光表面1402上構(gòu)造成各種幾何的或任意的結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，研磨元件1406在拋光表面1402上成放射狀取向，然而，在其它取向中也考慮研磨元件1406的其它取向如螺旋、格子、平行和同心取向。
在一個(gè)實(shí)施例中，彈性構(gòu)件1410可以設(shè)置在位于研磨元件1406和導(dǎo)電部分1404之間的各自狹縫1408中。彈性構(gòu)件1410允許研磨元件1406相對(duì)于導(dǎo)電部分1404移動(dòng)，由此提供對(duì)襯底增進(jìn)的順從性，以便在拋光期間更為均勻地去除鈍化層。而且，可以選擇彈性構(gòu)件1410的順從性來(lái)適應(yīng)通過(guò)研磨元件1406和導(dǎo)電部分1404的拋光表面1402向襯底施加的相對(duì)壓力，以便平衡鈍化層的去除速率與鈍化層的形成速率，以便要拋光的金屬層被最小地暴露到研磨元件1406以最小化潛在的刮擦產(chǎn)生。
從拋光表面延伸的導(dǎo)電球體圖15A-D是導(dǎo)電部件1500的選擇實(shí)施例的頂視和剖面圖。導(dǎo)電部件1500包括從導(dǎo)電部件1500的上部1504的拋光表面1502延伸的導(dǎo)電滾軸1506。滾軸1506在拋光期間通過(guò)襯底可以被向下推進(jìn)到拋光表面1502的相同平面。嵌入在導(dǎo)電部件1500中的導(dǎo)電滾軸被耦合于處于高電壓的外部電源以在處理期間對(duì)部件拋光襯底有高除去速率。
導(dǎo)電滾軸1506可以相對(duì)于上部1504固定，或可以自由滾動(dòng)。導(dǎo)電滾軸1506可以構(gòu)造成球體、圓柱、釘、橢圓體或其它形狀以便在處理期間不刮擦襯底。
在圖15B中所述的實(shí)施例中，導(dǎo)電滾軸1506為設(shè)置在一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)電載體1520中的多個(gè)球體。每個(gè)導(dǎo)電載體1520設(shè)置在形成于導(dǎo)電部件1500的拋光表面1502中的狹縫1508中。導(dǎo)電滾軸1506一般從拋光表面1502延伸并構(gòu)造成以便提供與要拋光襯底的金屬表面的電接觸。導(dǎo)電滾軸1506可以由任意導(dǎo)電材料形成，或由至少部分被導(dǎo)電涂層1524涂覆的芯1522形成。在圖15B描述的實(shí)施例中，導(dǎo)電滾軸1506具有至少部分被軟導(dǎo)電材料1524涂覆的聚合物芯1522。一個(gè)實(shí)例為在TORLONTM和金層之間利用銅作為籽層來(lái)用導(dǎo)電金層涂覆的TORLONTM聚合物芯。另一個(gè)實(shí)例為被銅或其它導(dǎo)電材料層涂覆的TORLONTM或其它聚合物芯。其它軟導(dǎo)電材料1524包括，但并不受限于，銀、銅、錫等。
在一個(gè)實(shí)施例中，聚合物芯1522可以從有彈性或彈力的材料中選擇，如聚氨基甲酸酯，以便在拋光期間滾軸1506與襯底相接觸時(shí)發(fā)生形變?？梢杂糜谛?522的材料的一些例子包括彈性有機(jī)聚合物、三元乙丙橡膠(EDPM)、聚烯烴、多炔、聚酯、聚芳香烯烴/炔烴、聚酰亞胺、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯和其組合物。芯材料的其它例子包括無(wú)機(jī)聚合物例如硅氧烷，或有機(jī)和無(wú)機(jī)的混合材料，如多晶硅和聚硅烷。由于滾軸1506發(fā)生形變，在滾軸1506和襯底之間的接觸面積增加，這樣提高了滾軸1506和設(shè)置在襯底上的導(dǎo)電層之間的電流并由此改善拋光結(jié)果。
選擇地，聚合物芯1522可以制成導(dǎo)電的以便于選擇地用軟導(dǎo)電材料1524制成芯1522的涂層。例如，聚合物芯1522可以用其它導(dǎo)電元素涂覆，如金屬、導(dǎo)電碳或石墨、以及其它導(dǎo)電材料。
導(dǎo)電滾軸1506可以在拋光表面1502上設(shè)置成各種幾何或任意結(jié)構(gòu)。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電滾軸1506在拋光表面1502上呈放射狀取向，然而，在其它取向中也預(yù)料到導(dǎo)電滾軸1506的其它取向如螺旋、格子、平行和同心取向。
在圖15B中描述的實(shí)施例中，彈性構(gòu)件1510可以設(shè)置在位于導(dǎo)電載體1520和導(dǎo)電部分1504之間的各自狹縫1508中。彈性構(gòu)件1510允許導(dǎo)電滾軸1506(和載體1520)相對(duì)于導(dǎo)電部分1504移動(dòng)，由此對(duì)襯底提供增進(jìn)的順從性以便在拋光期間更為均勻的電接觸。
在圖15C中描述的實(shí)施例中，導(dǎo)電滾軸1506分別設(shè)置在多個(gè)電絕緣的外殼1530中，該外殼1530耦合于圓盤(pán)206。每一外殼可以通過(guò)焊接、粘合、堆疊或其它方法來(lái)耦合到圓盤(pán)206。在圖7C中描述的實(shí)施例中，將外殼1530裝入圓盤(pán)206中。
外殼1530一般為空心圓柱，其允許滾軸1506垂直于圓盤(pán)206和拋光表面1502的平面垂直移動(dòng)。外殼1530的上端包括錐形座1532，該錐形座阻止?jié)L軸1506從外殼1530的上端脫離。座1532構(gòu)成為允許在處理期間滾軸周邊的至少一部分從外殼1532延伸出并接觸襯底114。
接觸裝置1534構(gòu)成為保持在滾軸1506和電源1536之間的電接觸。接觸裝置1534可以為任意類型的導(dǎo)電構(gòu)件，例如彈簧結(jié)構(gòu)、壓縮彈簧、導(dǎo)電軸承等，或其它允許在外殼1530內(nèi)的滾軸1506的不同位置之間保持電連接的器件。接觸裝置1534設(shè)置在每一外殼1530的下端中。在一個(gè)實(shí)施例中，接觸裝置1534為片彈簧?？梢岳媒佑|裝置1534將滾軸1506遠(yuǎn)離于圓盤(pán)206并相逆于座1532偏置。
選擇地，從電解液源提供的電解液流經(jīng)外殼1530并從座1532和滾軸1506之間流出外殼1530。流出外殼1530的電解液流將滾軸1506遠(yuǎn)離圓盤(pán)206偏置。
在又一實(shí)施例中，滾軸1056可以構(gòu)造成具有小于電解液的特定重力以便當(dāng)外殼1530至少被電解液部分填充時(shí)滾軸1506的浮力將滾軸1506遠(yuǎn)離圓盤(pán)206偏置。滾軸1506可以選擇地為空心的以增加浮力并減小滾軸1506的慣性。在先引入的美國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)朜o.10/211,626中描述了一個(gè)具有通過(guò)接觸構(gòu)件耦合于電源的滾軸的外殼，其可以適用受益本發(fā)明。
墊組件1540設(shè)置在圓盤(pán)206上。電組件1540包括多個(gè)第一開(kāi)孔1542，該第一開(kāi)孔構(gòu)造成允許外殼1530至少部分從其中延伸。通常，外殼1530構(gòu)成一高度以允許滾軸1506的周邊部分延伸到墊組件1540之上以便在處理期間通過(guò)襯底114可以將滾軸1506設(shè)置在基本與墊組件1540的拋光表面1502齊平的位置。
在圖15C中描述的實(shí)施例中，墊組件1540包括絕緣層1550、底墊1552和電極1554。絕緣層1550、底墊1552和電極1554可以耦合在一起作為可替換單元，例如通過(guò)壓模、立樁、閂扣、粘合、鍵合或其它耦合方法。
絕緣層1550可以類似于上述導(dǎo)電部分310。底墊1552可以相似于上述部件支撐部分320。電極可以相似于上述電極204。
第二組孔1544(在圖FC中示出其中之一)可以至少貫穿絕緣層1550至少貫穿絕緣層1550和底墊1552形成以允許設(shè)置在墊組件1540上的電解液在電極1554和襯底114之間提供電流路徑。選擇地，孔1554可以延伸進(jìn)或貫穿電極1554?？梢栽趬|組件1540中形成窗口(未示出)，如上面參考圖7所述，以便于處理控制。
在圖15D中描述的實(shí)施例中，墊組件1560至少包括導(dǎo)電層1562、底墊1564和電極1554。導(dǎo)電層1562、底墊1564和電極1554可以耦合在一起作為可替換單元。墊組件1560可以包括構(gòu)造成接受外殼1530的第一孔1570和允許設(shè)置在墊組件1560上的電解液在襯底114和電極1554之間建立電流路徑的第二孔1572。如上所述，還可以在墊組件1560中形成窗口(未示出)。
在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電層1562和底墊1564可以相似于上述拋光部件205的導(dǎo)電層310和部件支撐部分320構(gòu)造。選擇地，墊組件1560可以包括導(dǎo)電背襯1566和設(shè)置于導(dǎo)電層1562和底墊1564之間的插入墊1568。導(dǎo)電背襯1566和插入墊1568可以相似與下述題目為“CONDUCTIVE ARTICLE WITH INTERPOSED PAD”中描述的導(dǎo)電背襯和插入墊構(gòu)造。
導(dǎo)電背襯1566一般通過(guò)開(kāi)關(guān)1574耦合于電源1536。導(dǎo)電背襯1566將電壓橫穿導(dǎo)電層1562的背面均勻地分散以便在處理期間在導(dǎo)電層和襯底114之間橫穿襯底114的直徑配送均勻的電流。
在處理期間，開(kāi)關(guān)1574設(shè)置在第一狀態(tài)，其將滾軸1506電耦合于電源1536，而使導(dǎo)電背襯1566和電源1536之間開(kāi)路。滾軸1506允許在襯底114和電極1554之間有相對(duì)高的電流，由此促進(jìn)導(dǎo)電層從襯底上大塊去除。一旦基本上去除導(dǎo)電層，開(kāi)關(guān)1574設(shè)置到第二狀態(tài)，其將導(dǎo)電背襯1566電耦合于電源1536，而使?jié)L軸1506和電源1536之間開(kāi)路。導(dǎo)電背襯1566提供橫穿導(dǎo)電層1562寬度的均勻電勢(shì)以促進(jìn)從襯底上去除剩余的導(dǎo)電材料。因此，襯底的大塊的和剩余的導(dǎo)電材料的去除可以在單個(gè)壓板上進(jìn)行而不需要從墊組件1540上提升襯底。其它可以適用于受益本發(fā)明的墊組件的實(shí)例將在下面參考圖16-18描述。還預(yù)料到可以使用包括那些上面描述過(guò)的以及那些包含促進(jìn)感知拋光性能的窗口的墊組件。
具有插入墊的導(dǎo)電部件圖16是導(dǎo)電部件1600的另一實(shí)施例的剖面圖。導(dǎo)電部件1600一般包括適用于在拋光期間接觸襯底的導(dǎo)電部分1602、部件支撐部分1604和夾在導(dǎo)電部分1602和部件支撐部分1604之間的插入墊1606。導(dǎo)電部分1602和部件支撐部分1604可以構(gòu)造成類似于本文中所述的任意實(shí)施例或它們的等同物。可以在插入帶1606的每一側(cè)面上提供粘合層1608以將插入墊1606耦合于部件支撐部分1604和導(dǎo)電部分1602。導(dǎo)電部分1602、部件支撐部分1604和插入墊1606可以通過(guò)選擇性的方法被耦合，由此允許導(dǎo)電部件1600的元件易于在其有效壽命后作為單獨(dú)的單元被替換，簡(jiǎn)化導(dǎo)電部件1600的替換、總量和正常狀態(tài)的管理。
選擇地，支撐部分1604可以耦合于電極204并可以用作為單個(gè)單元的導(dǎo)電部件1600替換。導(dǎo)電部件1600，選擇地包括電極04，還可以包括貫穿其中形成的窗口，如參考圖7F所示的和描述的。
插入墊1606一般比部件支撐部分1604硬且與導(dǎo)電部分1602一樣硬或比起更硬。本發(fā)明預(yù)料到插入墊1606可以選擇地比導(dǎo)電部分1602軟。插入墊1606的硬度可以選擇地向?qū)щ姴考?600提供硬度，這延長(zhǎng)了導(dǎo)電部分1602和部件支撐部分1604的機(jī)械壽命同時(shí)改善導(dǎo)致增大被拋光的襯底的球形平面的導(dǎo)電部件1600的衰減特性。在一個(gè)實(shí)施例中，插入墊1606具有小于或等于大約80 Shore D的硬度，部件支撐部分1604具有小于或等于大約80 Shore A的硬度，而導(dǎo)電部分1602具有小于或等于100 Shore D的硬度。在另一實(shí)施例中，插入墊1606具有小于或等于大約35密耳的厚度，部件支撐部分1604具有小于或等于大約100密耳的厚度。
插入墊1606可以由絕緣材料制成，該材料允許貫穿包括導(dǎo)電部件1600的疊層板(即導(dǎo)電部分1602、插入墊1606和部件支撐部分1604的疊層)建立導(dǎo)電路徑。當(dāng)導(dǎo)電部件1600被浸入導(dǎo)電液體或由導(dǎo)電液體如電解液涂覆時(shí)，建立導(dǎo)電路徑。為促進(jìn)貫穿導(dǎo)電部件1600的電路徑的建立，插入墊1606可以為浸透性的或多孔的至少一種以允許電解液從其中流過(guò)。
在一個(gè)實(shí)施例中，插入墊1606由適宜于電解液和電化學(xué)處理的絕緣材料制成。適合的材料包括聚合物，如聚氨基甲酸酯、聚酯、聚酯薄膜片、環(huán)氧樹(shù)酯和聚碳酸酯，以及其它。
選擇地，導(dǎo)電背襯1610可以設(shè)置在插入墊1606和導(dǎo)電部分1602之間。導(dǎo)電背襯1610一般使穿過(guò)導(dǎo)電部分1602的電勢(shì)均勻，由此提高拋光的均勻性。具有穿過(guò)導(dǎo)電部分1602拋光表面的相同電勢(shì)確保了導(dǎo)電部分1602和要拋光的導(dǎo)電材料之間的良好電接觸，特別是如果導(dǎo)電材料為剩余的不再為連續(xù)膜的材料(即膜剩余的分離的島)。而且，導(dǎo)電背襯1610為導(dǎo)電部分1602提供機(jī)械強(qiáng)度，由此增加導(dǎo)電部件1600的有效壽命。導(dǎo)電背襯1610的使用在穿過(guò)導(dǎo)電部分的電阻大于約500m-歐姆的實(shí)施例中非常有用且其提高了導(dǎo)電部分1602的機(jī)械完整性。還可以利用導(dǎo)電背襯1610來(lái)提高導(dǎo)電均勻性和降低導(dǎo)電部分1602的電阻。除其它適宜于拋光處理的合適的導(dǎo)電材料之外，導(dǎo)電背襯1610可以由金屬薄片、金屬屏蔽、金屬涂覆的布或無(wú)紡布制成。在一個(gè)實(shí)施例中，導(dǎo)電背襯1610被壓模到導(dǎo)電部分1602。構(gòu)成背襯1610以不阻止在導(dǎo)電部分1604和插入墊1606之間的電解液流。導(dǎo)電部分1602可以通過(guò)壓模、疊層、注模和其它適合的方法安裝在導(dǎo)電背襯1610上。
圖17是導(dǎo)電部件1700的另一實(shí)施例的剖面圖。導(dǎo)電部件1700一般包括適用于在拋光期間接觸襯底的導(dǎo)電部分1602、導(dǎo)電背襯1610、部件支撐部分1604和夾在導(dǎo)電部分1602和部件支撐部分1604之間的插入墊1706，導(dǎo)電部件1700具有與上述導(dǎo)電部件1600的相似結(jié)構(gòu)。
在圖17中描述的實(shí)施例中，插入墊1706由具有多個(gè)室1708的材料制成。室1708一般由孔其或其它流體填充，且其提供改善處理工藝的彈性和順從性。室可以在0.1微米至幾毫米的尺寸范圍敞開(kāi)或閉合，如1微米至1毫米。本發(fā)明預(yù)料到適于插入墊1706的其它尺寸。插入墊1706可以為浸透性或多孔中的至少一種以允許電解液從其中流過(guò)。
插入墊1706可以由適宜于電解液和電化學(xué)處理的絕緣材料制成。合適的材料包括，但并不受限于，泡沫聚合物如泡沫聚氨基甲酸酯和聚酯薄膜片。插入墊1706一般具有比部件支撐部分或底墊1604小的壓縮性且當(dāng)其受壓時(shí)具有更多的局部形變獨(dú)立性。
圖18是導(dǎo)電部件1800的另一實(shí)施例的剖面圖。導(dǎo)電部件1800包括耦合于部件支撐部分1804的導(dǎo)電部分1802。選擇地，導(dǎo)電部件1800可以包括插入墊和設(shè)置于導(dǎo)電部分1802和部件支撐部分1804之間的導(dǎo)電背襯(二者都未示出)。
導(dǎo)電部件1800一般包括貫穿其中形成的多個(gè)孔1806以允許電解液或其它處理液在導(dǎo)電部分1802的上拋光表面1808和部件支撐部分1804的下襯墊表面1810之間經(jīng)過(guò)。由每一孔1806插入上拋光表面1808限定的邊1812可以被構(gòu)廓成以減小可能在處理期間對(duì)襯底刮擦的任意形狀的角、毛口或表面不規(guī)則。邊1812的輪廓可以包括使邊1812光滑且促進(jìn)刮擦最小化的圓角(radius)、斜面、錐形或其它結(jié)構(gòu)。
在導(dǎo)電部分1802至少部分由聚合物制成的實(shí)施例中，可以通過(guò)在聚合物完全硬化前形成孔1806來(lái)實(shí)現(xiàn)邊1812的光滑。因此，在聚合物的剩余物硬化周期期間，邊1812會(huì)因?qū)щ姴糠?802收縮而變成圓形的。
此外，或選擇地，邊1812可以通過(guò)在硬化期間或之后施加熱或壓力中的至少一種來(lái)弄圓。在一個(gè)實(shí)例中，邊1812可以被磨光、加熱或火焰處理來(lái)圓化在拋光表面和邊1812處的孔1806之間的轉(zhuǎn)變。
在另一實(shí)例中，聚合物導(dǎo)電部分1802可以由排斥壓?；驔_膜的可壓模材料組成。聚合物導(dǎo)電部分1802的排斥屬性引起表面張力，該表面張力引起被模壓進(jìn)聚合物導(dǎo)電部分1802的應(yīng)力，該應(yīng)力將材料從模具中脫離，由此導(dǎo)致在硬化期間孔1806的邊1812圓化。
在組裝之前或之后貫穿導(dǎo)電部件1800形成孔1806。在一個(gè)實(shí)施例中，孔1806包括形成在導(dǎo)電部分1802中的第一孔1814和形成在部件支撐部分1804中的第二孔1816。在包括插入墊的實(shí)施例中，第二孔1816形成于其中。選擇地，第一孔1814和第二孔1816的至少一部分可以形成在導(dǎo)電部分1802中。第一孔1814的直徑比第二孔1816的直徑大。在第一孔1814下的第二孔1816的較小直徑向第一孔1814周圍的導(dǎo)電部分1802提供側(cè)支撐，由此改善在拋光期間到墊切力和扭矩的阻抗。因此，包括在表面1808的與其下的較小孔同心的較大孔的孔1806在最小化顆粒產(chǎn)生的同時(shí)導(dǎo)致導(dǎo)電部分1802的較小形變，因此最小化由墊損傷導(dǎo)致的襯底缺陷。
在所有層放置在一起之前或之后，導(dǎo)電部件中的孔可以通過(guò)機(jī)械方法打孔，如凸/凹打孔。在一個(gè)實(shí)施例中，被壓模在導(dǎo)電背襯上的導(dǎo)電部分1802首先被安裝在插入層上，導(dǎo)電部分1802與導(dǎo)電背襯和插入層被一起機(jī)械穿孔，部件支撐部分或底墊被分別進(jìn)行機(jī)械穿孔，在穿孔后它們被一起對(duì)準(zhǔn)。在另一實(shí)施例中，所有層放置在一起，然后穿孔。本發(fā)明預(yù)料到任意的穿孔技術(shù)和次序。
圖19是ECMP臺(tái)1990的另一實(shí)施例的局部剖面圖，而圖20A-B是圖19的ECMP臺(tái)1990的球體組件1900的側(cè)面和解析圖。ECMP臺(tái)1990包括支撐拋光墊組件1960的壓板1950，在其上，保持在拋光頭部130中的襯底114被處理。壓板1950包括至少一個(gè)從其中突出并耦合于電源1972的球體組件1900，其適用于在處理期間偏置襯底114的表面。雖然在圖19中示出兩個(gè)球體組件，可以使用任意數(shù)目的球體組件，且可以將任意數(shù)目的球體組件相對(duì)于壓板1950的中心線分散成任意數(shù)目的結(jié)構(gòu)。
拋光墊組件1960可以為適用于處理襯底的任意墊組件，其包括上述的任意實(shí)施例。拋光墊組件1960可以包括電極1962和拋光層1966。在一個(gè)實(shí)施例中，拋光墊組件1960的拋光層1966可以包括絕緣的拋光表面1964，如聚氨基甲酸酯墊。在另一實(shí)施例中，拋光墊組件1960的拋光層1966可以包括導(dǎo)電的拋光表面1964，例如其中具有導(dǎo)電顆粒分散在其中的聚合物基體或?qū)щ娍椢锛捌渌?。在拋光表面為?dǎo)電的實(shí)施例中，拋光表面1964和電極1962可以通過(guò)開(kāi)關(guān)1974耦合于電源1972(由虛線示出)，該開(kāi)關(guān)允許電源在球體組件1900和導(dǎo)電拋光表面1940之間選擇切換，已分別在不從拋光墊組件1960提升襯底114的情況下促進(jìn)從襯底114去除大塊金屬和去除剩余金屬。
球體組件1900一般耦合于壓板1950并至少部分穿過(guò)形成在拋光墊組件1960中的相應(yīng)的孔1968延伸。每一球體組件1900包括空心外殼1902、適配器1904、球體1906、接觸元件1914和夾具襯套1916。球體1906可移動(dòng)地設(shè)置在外殼1902中，且其可以設(shè)置在具有延伸在拋光表面1964的球體1906的至少一部分的第一位置和當(dāng)球體與拋光表面1964齊平的至少第二位置。球體1906一般適合于電偏置襯底114并可以如上述構(gòu)造。
外殼1902由適宜于化學(xué)處理的絕緣材料制成。在一個(gè)實(shí)施例中，外殼1902由PEEK制成。外殼1902具有第一端1908和第二端1910。驅(qū)動(dòng)裝置1912形成在第一端1908中或其上以促進(jìn)球體組件1900安裝到壓板1950。驅(qū)動(dòng)裝置1912可以是用于扳手的孔、一個(gè)狹縫或多個(gè)狹縫、凹陷的驅(qū)動(dòng)裝置(例如用于TORX或六角形驅(qū)動(dòng)等)或突出的驅(qū)動(dòng)裝置(如扳手平面或六角形頭部等)，以及其它。第一端1908還包括阻止球體1906從外殼1902的第一端1908穿出的座1926。
接觸元件1914耦合于夾具襯套1916和適配器1904之間。接觸元件1914一般構(gòu)造成基本或完全穿過(guò)外殼1902內(nèi)球體位置的范圍電連接適配器1904和球體1906。接觸元件1914可以如上述構(gòu)造。
在圖19-20A-B中以及圖21中所描述的實(shí)施例中，接觸元件1914包括具有多個(gè)從其中成極對(duì)稱排列延伸的彎曲部1944的環(huán)形基座1942。彎曲部1944包括兩個(gè)從基座1942延伸到末端2108的支撐元件2102。支撐元件2102通過(guò)多個(gè)橫檔2104耦合以限定孔2110，孔2110促進(jìn)流量以很小的壓降經(jīng)過(guò)接觸元件1916，如下所述。適用于接觸球體1906的接觸墊2106在每一彎曲部1944的末端2108耦合支撐元件2102。彎曲部1944一般由適用于化學(xué)處理使用的彈性和導(dǎo)電材料制成。在一個(gè)實(shí)施例中，彎曲部1944有鍍金的銅鈹合金制成。
返回圖19-20B，夾具襯套1916包括具有從其中延伸的螺紋柱1922的擴(kuò)口頭部1924。夾具襯套可以由絕緣或?qū)щ姴牧现圃?，且在一個(gè)實(shí)施例中，由與外殼1902相同的材料制成。擴(kuò)口頭部1924將彎曲部1944相對(duì)與球體組件1900的中心線呈銳角保持，以便接觸元件1914的接觸墊2106設(shè)置成分散在球體1906的表面上以阻止在球體組件1900的組裝期間和穿過(guò)球體1906的運(yùn)動(dòng)范圍時(shí)對(duì)彎曲部1944彎曲、捆綁和/或損傷。
夾具襯套1916的柱1922設(shè)置穿過(guò)基座1942中的孔1946以及穿過(guò)貫穿適配器1904形成的通道1936的螺紋部分1940。穿過(guò)夾具襯套1916形成的通道1918包括設(shè)置在擴(kuò)口頭部1924中的一端處的驅(qū)動(dòng)裝置1920。相似地，通道1936包括與螺紋部分1940相反的一端的驅(qū)動(dòng)裝置1938。驅(qū)動(dòng)裝置1920、1930類似于上述描述，且在一個(gè)實(shí)施例中，為適合于六角形驅(qū)動(dòng)裝置使用的六角形孔。夾具襯套1924緊固到能夠保證在接觸元件1914和適配器之間有良好接觸而沒(méi)有損傷接觸元件1914或其它元件的程度。
適配器1904一般由適用于化學(xué)處理的導(dǎo)電材料制成，且在一個(gè)實(shí)施例中，由不銹鋼制成。適配器1904包括具有從一側(cè)延伸的螺紋柱1930的環(huán)形凸緣1932和從相反側(cè)延伸的軸套1934。螺紋柱1930適用于與設(shè)置在壓板1950中的接觸板1980嚙合，其將相應(yīng)的球體組件1900中的球體1906耦合于電源1972。
軸套1934被接收在外殼1902的第二端1910中并向其提供用于夾持接觸元件1914的表面。軸套1934還包括至少一個(gè)設(shè)置在軸套側(cè)面的螺紋孔2006，該孔與穿過(guò)形成在外殼1902中的孔2004設(shè)置的結(jié)合件2002相嚙合，由此將外殼1902固定于適配器1904并在其中接收球體1906。在圖20A中描述的實(shí)施例中示出用于將外殼1902穿過(guò)反向凹孔2004耦合到適配器1904的三個(gè)結(jié)合件。預(yù)料到外殼1902和適配器1904可以由選擇性的方法或器件來(lái)固定，例如立樁、粘合、鍵合、壓配合、銷釘、彈簧釘、鉚釘和扣環(huán)，及其它。
球體1904一般通過(guò)彈簧、浮力或流力的至少一種向拋光表面1906運(yùn)動(dòng)。在圖19示出的實(shí)施例中，貫穿適配器1904和夾具襯套1916形成的通道1936、1918通過(guò)壓板1950耦合于電解液源1970。電解液源1970通過(guò)通道1936和1918向空心外殼1902的內(nèi)部提供電解液。電解液在座1926與球體1906之間退出外殼1902，因此導(dǎo)致球體1906在處理期間朝拋光表面偏置并與襯底114接觸。
為了使經(jīng)過(guò)外殼1906內(nèi)的球體1906在不同高度的球體1906上的力相一致，在外殼1906的內(nèi)壁中形成凸起或凹槽1928以接收彎曲部1944的末端(圖21中的2108)以阻止對(duì)經(jīng)過(guò)球體1908的電解液的流量限制。遠(yuǎn)離座1926設(shè)置的凹槽1928的一端在球體1906處于下降位置時(shí)一般構(gòu)成為等于或小于球體1906的直徑。
圖22-24是具有球體組件另一實(shí)施例的導(dǎo)電部件的另一實(shí)施例的透視圖和剖面圖。
圖22是ECMP臺(tái)2290的另一實(shí)施的透視圖。而圖23-24是圖22的ECMP臺(tái)2290的球體組件的透視和局部剖面圖。ECMP臺(tái)2290包括支撐拋光墊組件2260(在圖22中部分示出)的壓板2250。壓板2250包括至少一個(gè)從其中突起并耦合于電源1972的球體組件2200。球體組件2200適用于在處理期間電偏置襯底114(在圖24中示出)表面。雖然在圖22中示出一個(gè)球體組件耦合到壓板2250的中心，可以使用任意數(shù)目的球體組件且可以相對(duì)于壓板的中心線將任意數(shù)目的球體組件分散成任意數(shù)目的結(jié)構(gòu)。
拋光墊組件2260可以包括電極2642和拋光層2466。在一個(gè)實(shí)施例中，拋光墊組件2260的拋光層2466可以包括絕緣的拋光表面2464，例如聚氨基甲酸酯墊。在另一實(shí)施例中，拋光墊組件2260的拋光層2466可以包括導(dǎo)電的拋光表面2464，例如具有導(dǎo)電顆粒分散在其中的聚合物基座或?qū)щ娡扛驳目椢铮捌渌?。在拋光表?464導(dǎo)電的實(shí)施例中，拋光表面2464和電極2462可以通過(guò)開(kāi)關(guān)1974耦合于電源1972(由虛線示出)，該開(kāi)關(guān)允許電源在球體組件2200和導(dǎo)電拋光表面2464之間選擇切換，已分別在不從拋光墊組件2260提升襯底114的情況下促進(jìn)從襯底114去除大塊金屬和去除剩余金屬。
球體組件2200一般耦合于壓板2250并至少部分延伸穿過(guò)形成在拋光墊組件2260中的相應(yīng)的孔2468。每一球體組件2200包括保持多個(gè)球體1906的外殼2302。球體可移動(dòng)地設(shè)置在外殼2302，且其可以設(shè)置在具有在拋光表面2464上延伸的球體1906的至少一部分的第一位置和當(dāng)球體1906與拋光表面2464齊平的至少第二位置。球體1906一般適合于電偏置襯底114并可以如上述構(gòu)造。
外殼2302可移動(dòng)地耦合于壓板2250以利于在任意次數(shù)的拋光周期之后球體組件2200的替換。在一個(gè)實(shí)施例中，外殼2302包括耦合到下殼2306的上殼2304且在二者之間保持球體。上殼2304由適宜于化學(xué)處理的絕緣材料制成。在一個(gè)實(shí)施例中，上殼2304由PEEK制成。下殼2306由適宜于化學(xué)處理的導(dǎo)電材料制成。在一個(gè)實(shí)施例中，下殼2306由不銹鋼制成。下殼2306耦合于電源1972。外殼2304、2306可以以任意方法耦合，包括但并不受限于，擰、插閂、鉚釘、鍵合、立樁和夾持，及其它。在圖22-24中描述的實(shí)施例中，外殼2304、2306通過(guò)多個(gè)螺絲釘2408耦合。
球體1906設(shè)置在貫穿外殼2304、2306形成的多個(gè)孔2402中。每一孔2402的上部包括從上殼2304延伸進(jìn)孔2402的座2404。座2404構(gòu)造成以阻止球體1906從孔2402的頂端脫離。
接觸元件1914設(shè)置在每一孔2402中以將球體1906電耦合于下板2306。每一個(gè)接觸元件1914通過(guò)相應(yīng)的夾具襯套1916耦合于下板2306。在一個(gè)實(shí)施例中，夾具襯套1916的柱1922穿入貫穿外殼2302形成的孔2402的螺紋部分2410。
每一孔2402的上部包括形成在上殼2304中的凸起或凹槽2406。凹槽2406構(gòu)造成接收接觸元件1914的末端，由此阻止對(duì)從電解液源1970流經(jīng)于球體1906和外殼2302之間的電解液的限制。電解液源1970在處理期間通過(guò)孔2402提供電解液并與襯底114接觸。
在處理期間，設(shè)置在外殼2302內(nèi)的球體2204通過(guò)彈簧、浮力或流力的至少一種向拋光表面2206運(yùn)動(dòng)。球體1906將襯底114通過(guò)接觸元件1914和下板2306電耦合于電源1972。流經(jīng)外殼2302的電解液在電極2462和偏置襯底114之間提供導(dǎo)電路徑，由此驅(qū)動(dòng)電化學(xué)拋光處理。
因此，已經(jīng)提供了多種適合于襯底電化學(xué)拋光的導(dǎo)電部件的實(shí)施例。導(dǎo)電部件對(duì)襯底的表面提供良好的順從性以促進(jìn)提高拋光性能的均勻電接觸。而且導(dǎo)電部件構(gòu)造成以在處理期間最小化刮擦，有利地減小了缺陷的產(chǎn)生并由此降低了處理的單位損耗。
雖然前面涉及了本發(fā)明的多種實(shí)施例，本發(fā)明的其它以及另外的實(shí)施例可以在不脫離其基本范圍的情況下作出，且本發(fā)明的范圍由下述權(quán)利要求書(shū)確定。
權(quán)利要求
1.一種球體組件，包括具有內(nèi)部通道的外殼；在外殼的第一端且延伸進(jìn)內(nèi)部通道的環(huán)形座；球體，其設(shè)置在外殼中并由座阻止其脫離外殼；耦合于外殼第二端的導(dǎo)電適配器；和電耦合適配器和球體的接觸元件。
2.權(quán)利要求1的球體組件，其中球體具有由軟導(dǎo)電材料構(gòu)成的外表面。
3.權(quán)利要求2的球體組件，其中球體具有軟彈性芯。
4.權(quán)利要求3的球體組件，其中芯至少部分包括選自由彈性有機(jī)聚合物、三元乙丙橡膠(EDPM)、聚烯烴、多炔、聚酯、聚芳香烯烴/炔烴、聚酰亞胺、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、無(wú)機(jī)聚合物、硅氧烷、多晶硅和聚硅烷組成的組中的至少一種材料。
5.權(quán)利要求1的球體組件，其中球體由導(dǎo)電聚合物或具有導(dǎo)電材料設(shè)置于其中的聚合物的至少一種組成。
6.權(quán)利要求1的球體組件，其中球體在具有暴露于外殼第一端外的球體的至少一部分的第一位置與和外殼第一端齊平的第二位置之間可以移動(dòng)，其中接觸元件在第一和第二位置之間保持與球體電接觸。
7.權(quán)利要求6的球體組件，其中球體具有金或銅中的至少一種的外表面。
8.權(quán)利要求1的球體組件，其中外殼進(jìn)一步包括設(shè)置在第一端的驅(qū)動(dòng)裝置。
9.權(quán)利要求8的球體組件，其中驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)一步包括六角形凸起。
10.權(quán)利要求1的球體組件，其中外殼由PEEK制造。
11.權(quán)利要求1的球體組件，其中接觸元件進(jìn)一步包括環(huán)形基座；和多個(gè)從基座延伸至末端的彎曲部。
12.權(quán)利要求11的球體組件，其中外殼進(jìn)一步包括形成在外殼的內(nèi)壁中用于接收彎曲部的末端的環(huán)形凹槽。
13.權(quán)利要求11的球體組件，其中每一彎曲部進(jìn)一步包括兩個(gè)構(gòu)件，其具有耦合于基座并從其中延伸至彎曲部的末端的第一端；多個(gè)耦合于構(gòu)件的橫擋，和在彎曲部末端耦合構(gòu)件的接觸墊。
14.權(quán)利要求11的球體組件進(jìn)一步包括將接觸元件耦合于適配器的夾具襯套。
15.權(quán)利要求14的球體組件，其中夾具襯套進(jìn)一步包括頭部；和從頭部延伸并穿過(guò)接觸元件的基座的螺紋柱，螺紋柱與至少部分穿過(guò)適配器而形成的通道的螺紋部分相嚙合。
16.權(quán)利要求15的球體組件，其中頭部包括驅(qū)動(dòng)裝置。
17.權(quán)利要求16的球體組件，其中夾具襯套的驅(qū)動(dòng)裝置為形成于貫穿夾具襯套設(shè)置的通道的至少一部分中的六角形孔。
18.權(quán)利要求11的球體組件，其中接觸構(gòu)件為涂覆金的鈹銅合金。
19.權(quán)利要求1的球體組件，其中適配器進(jìn)一步包括與外殼的第二端嚙合的軸套；和從軸套中與外殼反向延伸的螺紋柱。
20.權(quán)利要求19的球體組件，其中適配器進(jìn)一步包括貫穿頭部和螺紋柱而構(gòu)造的通道。
21.權(quán)利要求20的球體組件，其中適配器進(jìn)一步包括驅(qū)動(dòng)裝置。
22.權(quán)利要求21的球體組件，其中驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)一步包括在設(shè)置于螺紋柱中的通道部分中構(gòu)造的六角形孔。
23.權(quán)利要求1的球體組件，其中球體為空心的。
24.權(quán)利要求1的球體組件，進(jìn)一步包括拋光材料，具有適用于在其上處理襯底的上表面；支撐拋光材料的壓板；和導(dǎo)電接觸板，其設(shè)置在壓板中并具有接收導(dǎo)電適配器部分的孔。
25.一種球體組件，包括導(dǎo)電適配器，具有耦合于軸套的螺紋柱，適配器具有形成貫穿軸套和柱的通道；空心圓柱絕緣外殼，其具有第一端和嚙合于適配器軸套的第二端，第一端具有向內(nèi)沿徑向延伸的環(huán)形座；導(dǎo)電接觸構(gòu)件，其具有多個(gè)從環(huán)形基座延伸的彎曲部；夾具襯套，具有從擴(kuò)口頭部延伸的螺紋柱，接觸構(gòu)件的螺紋柱貫穿基座延伸并與貫穿適配器設(shè)置的通道的螺紋部分相嚙合，且將頭部向適合于在夾具襯套的頭部和適配器的軸套之間夾持基座的方向推進(jìn)；和導(dǎo)電球體，其設(shè)置在外殼中并在具有穿過(guò)座延伸的球體部分的第一位置與和外殼第一端齊平的至少第二位置之間可以移動(dòng)，其中彎曲部在第一和第二位置中保持與球體電接觸。
26.權(quán)利要求25的球體組件，其中擴(kuò)口頭部相對(duì)于球體組件的中心線以銳角調(diào)整彎曲部。
27.權(quán)利要求25的球體組件，其中外殼進(jìn)一步包括設(shè)置在第一端的驅(qū)動(dòng)裝置。
28.權(quán)利要求27的球體組件，其中驅(qū)動(dòng)裝置為六角形頭部。
29.權(quán)利要求25的球體組件，其中接觸構(gòu)件具有金外表且球體具有金或銅中至少一種的外表。
30.權(quán)利要求29的球體組件，其中適配器為不銹鋼的。
31.權(quán)利要求25的球體組件，其中球體為空心的。
32.一種球體組件，包括導(dǎo)電適配器，其具有耦合于軸套的螺紋柱，適配器具有貫穿軸套和柱形成的孔；空心圓柱絕緣外殼，其具有第一端和嚙合于適配器軸套的第二端；導(dǎo)電球體，設(shè)置在外殼中并且其直徑允許流體從外殼、在球體的周圍和貫穿孔而限定的通道流過(guò)，在具有從第一端延伸的球體部分的第一位置和至少與外殼第一端齊平的第二位置之間球體可移動(dòng)，和連接裝置，用于在球體處于第一和第二位置時(shí)保持球體和適配器之間的電連接。
33.權(quán)利要求32的球體組件，其中連接裝置進(jìn)一步包括彈簧結(jié)構(gòu)、壓縮彈簧或?qū)щ娸S承。
34.權(quán)利要求32的球體裝置，其中連接裝置進(jìn)一步包括導(dǎo)電接觸構(gòu)件，其具有從環(huán)形基座延伸的適于接觸球體的多個(gè)彎曲部。
35.權(quán)利要求34的球體組件，進(jìn)一步包括夾具襯套，其具有從擴(kuò)口頭部延伸的螺紋柱，接觸構(gòu)件的螺紋柱貫穿基座延伸并于貫穿適配器設(shè)置的孔的螺紋部分相嚙合，且將頭部向適合于在夾具襯套的頭部和適配器的軸套之間夾持基座的方向推進(jìn)。
36.權(quán)利要求35的球體組件，其中夾具襯套進(jìn)一步包括貫穿其中延伸的通道；和形成在通道部分中與夾具襯套的螺紋柱反向的六角形驅(qū)動(dòng)裝置。
37.權(quán)利要求36的球體組件，其中導(dǎo)電適配器的孔進(jìn)一步包括形成在通道部分中與孔的螺紋部分反向的六角形驅(qū)動(dòng)裝置。
38.權(quán)利要求34的球體組件，其中外殼進(jìn)一步包括形成于外殼的內(nèi)壁中的用于接收彎曲部末端的環(huán)形凹槽。
39.權(quán)利要求34的球體組件，其中至少一個(gè)彎曲部進(jìn)一步包括至少一個(gè)貫穿其中形成的孔。
40.權(quán)利要求32的球體組件，其中外殼進(jìn)一步包括形成在第一端的六角形驅(qū)動(dòng)裝置。
41.一種球體組件，包括第一板；耦合于第一板的第二板；多個(gè)孔，其具有貫穿第一和第二板形成的部分；多個(gè)導(dǎo)電球體，一個(gè)球體分別設(shè)置在相應(yīng)的一個(gè)孔中，每一球體在具有從第一板的外表面延伸的球體部分的第一位置與至少和第一板的外表面齊平的第二位置之間可以移動(dòng)；和多個(gè)導(dǎo)電接觸構(gòu)件，其將導(dǎo)電球體電耦合于第二板。
42.權(quán)利要求41的球體組件，其中第一板由絕緣材料制成。
43.權(quán)利要求41的球體組件，其中第二板由導(dǎo)電材料制成。
44.權(quán)利要求41的球體組件，其中第一板進(jìn)一步包括多個(gè)環(huán)形座，其每一個(gè)沿徑向延伸進(jìn)相應(yīng)的每一個(gè)孔中。
45.權(quán)利要求41的球體組件，其中至少一個(gè)導(dǎo)電接觸構(gòu)件進(jìn)一步包括環(huán)形基座；和多個(gè)彎曲部，其從環(huán)形基座延伸并與一個(gè)球體接觸。
46.權(quán)利要求45的球體組件，進(jìn)一步包括將基座耦合于第二板的夾具襯套。
47.權(quán)利要求46的球體組件，其中夾具襯套進(jìn)一步包括擴(kuò)口頭部；和螺紋柱，其從擴(kuò)口頭部延伸并穿過(guò)接觸構(gòu)件的基座，柱與設(shè)置在第二板中的孔的螺紋部分相嚙合。
48.權(quán)利要求46的球體組件，其中夾具襯套進(jìn)一步包括沿其軸向貫穿形成的通道。
49.權(quán)利要求41的球體組件，其中至少一個(gè)球體具有由軟導(dǎo)電材料構(gòu)成的外表面。
50.權(quán)利要求41的球體組件，其中至少一個(gè)球體具有軟彈性芯。
51.權(quán)利要求50的球體組件，其中芯至少部分包括選自由彈性有機(jī)聚合物、、三元乙丙橡膠(EDPM)、聚烯烴、多炔、聚酯、聚芳香烯烴/炔烴、聚酰亞胺、聚碳酸酯、聚氨基甲酸酯、無(wú)機(jī)聚合物、硅氧烷、多晶硅和聚硅烷組成的組中的至少一種材料。
52.權(quán)利要求41的球體組件，其中球體由導(dǎo)電聚合物組成。
53.權(quán)利要求41的球體鉆，其中球體為空心的。
54.權(quán)利要求41的球體組件，其中球體具有金或銅中的至少一種外表。
55.權(quán)利要求41的球體組件，進(jìn)一步包括具有第二板耦合于其上的壓板；和拋光材料，其設(shè)置在壓板上且具有貫穿其中形成的通道，通道至少具有設(shè)置于其中的第一板。
56.用于電化學(xué)處理襯底的系統(tǒng)，包括壓板；拋光材料；電極，其耦合于拋光材料且設(shè)置在壓板上；球體組件，其耦合于壓板且貫穿拋光材料延伸；和電源，其具有耦合于電極的第一終端和耦合于球體組件的第二終端。
57.權(quán)利要求56的系統(tǒng)，其中系統(tǒng)進(jìn)一步包括具有內(nèi)部通道的外殼；在外殼的第一端延伸進(jìn)內(nèi)部通道的環(huán)形座；球體，其設(shè)置在外殼中并由座阻止其脫離外殼；導(dǎo)電適配器，其具有耦合于外殼的第二端的第一端和穿過(guò)壓板耦合于電源的第二端；和電耦合適配器和球體的接觸元件。
58.權(quán)利要求56的系統(tǒng)，其中系統(tǒng)進(jìn)一步包括第一板；耦合于第一板、電源和壓板的第二板；多個(gè)孔，其具有貫穿第一板和第二板形成的部分；多個(gè)導(dǎo)電球體，一個(gè)導(dǎo)電球體分別設(shè)置在相應(yīng)的一個(gè)孔中，每一球體在具有從第一板的外表面延伸的球體部分的第一位置與至少和第一板的外表面齊平的第二位置之間可以移動(dòng)；和多個(gè)導(dǎo)電接觸構(gòu)件，其將導(dǎo)電球體電耦合于第二板。
全文摘要
提供了一種球體組件的實(shí)施例。在一個(gè)實(shí)施例中，球體組件包括外殼、球體、導(dǎo)電適配器和接觸元件。外殼具有延伸進(jìn)內(nèi)部通道第一端中的環(huán)形座。導(dǎo)電適配器耦合于外殼的第二端。接觸元件電耦合適配器和保持在位于座和適配器之間的外殼中的球體。
文檔編號(hào)B24B37/04GK1495863SQ0314970
公開(kāi)日2004年5月12日 申請(qǐng)日期2003年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月2日
發(fā)明者P·D·巴特菲爾德, L-Y·陳, Y·胡, A·P·曼那斯, R·馬伍利烏, S·D·蔡, F·Q·劉, R·威登斯維勒, P D 巴特菲爾德, 劉, 撬刮 , 曼那斯, 槔 , 蔡 申請(qǐng)人:應(yīng)用材料有限公司