技術(shù)領(lǐng)域

本文中揭示的實(shí)施例總體上涉及用于化學(xué)機(jī)械研磨(chemical mechanical polishing；CMP)工藝中的研磨制品的制造。更具體而言，本文中揭示的實(shí)施例涉及用于CMP工藝中的研磨墊，及使用增添制造技術(shù)來(lái)制造研磨墊的方法。

背景技術(shù)：

化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)是在半導(dǎo)體制造工業(yè)中用以在集成電路裝置上提供平坦表面的工藝，該工藝也被稱(chēng)作化學(xué)機(jī)械平面化。請(qǐng)參看圖1，描繪了典型CMP系統(tǒng)100的側(cè)剖面視圖。描繪的CMP系統(tǒng)100示出安置于研磨頭102中的基板104。研磨頭102使基板104旋轉(zhuǎn)，且將基板104壓靠研磨墊150的研磨表面152。研磨墊150被支撐在平臺(tái)106上，該平臺(tái)使研磨墊150相對(duì)于基板104旋轉(zhuǎn)。研磨液或漿料自漿料輸送源110被輸送至研磨墊150。漿料影響膜或其他材料自基板104上的移除。該種研磨常常用以使諸如氧化硅的絕緣層和/或諸如鎢、鋁，或銅的金屬層平面化，該等層已沉積在基板104上。

在處理期間，對(duì)研磨墊與基板之間的條件(如壓力、溫度及化學(xué)作用)的環(huán)境控制獲得一致及均勻的研磨結(jié)果。常常通過(guò)改變研磨頭施加在與研磨墊相抵靠的基板上的向下壓力的量，控制研磨期間的壓力。盡管此壓力可改變，但往往難以改變基板中不同部分上的壓力。往往通過(guò)控制周?chē)諝獾臏囟然蛲ㄟ^(guò)經(jīng)由平臺(tái)供應(yīng)冷卻劑以試圖冷卻正在研磨的基板，從而控制研磨期間的溫度。該等間接方法往往不足以對(duì)基板中經(jīng)研磨的表面進(jìn)行精密的溫度控制。諸如研磨漿料的化學(xué)品被頻繁供應(yīng)至研磨墊頂部，如圖1中所示。研磨墊中的凹槽可用以將漿料運(yùn)輸至正在研磨的基板的下側(cè)。盡管一些漿料確實(shí)到達(dá)基板下側(cè)，但通常浪費(fèi)大量漿料，因?yàn)樵摰攘康臐{料從未到達(dá)基板下側(cè)。

因此，現(xiàn)需要改良的研磨墊以允許對(duì)研磨墊與正在研磨的基板之間條件的溫度、壓力及化學(xué)作用進(jìn)行更有效及精確的控制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在一個(gè)實(shí)施例中，提供用于化學(xué)機(jī)械研磨的研磨墊。研磨墊包括基底區(qū)，該基底區(qū)具有支撐表面。研磨墊進(jìn)一步包括多個(gè)研磨特征，該等研磨形成與支撐表面相對(duì)的研磨表面。研磨墊進(jìn)一步包括形成于研磨墊的內(nèi)部區(qū)域中的一個(gè)或多個(gè)通道，該一個(gè)或多個(gè)通道至少部分地圍繞研磨墊的中心延伸，其中每一通道流體耦接至至少一個(gè)端口。

在另一實(shí)施例中，提供用于化學(xué)機(jī)械研磨的研磨墊。研磨墊包括基底區(qū)，該基底區(qū)具有支撐表面。研磨墊進(jìn)一步包括多個(gè)研磨特征，該等研磨特征形成與支撐表面相對(duì)的研磨表面。研磨墊進(jìn)一步包括形成于研磨墊的內(nèi)部區(qū)域中且流體耦接至至少一個(gè)端口的氣室。

在另一實(shí)施例中，提供用于化學(xué)機(jī)械研磨的研磨裝置。研磨裝置包括平臺(tái)、研磨墊及密封件。平臺(tái)包括軸及由軸支撐的平臺(tái)板。平臺(tái)板包括用于支撐研磨墊的安裝表面。平臺(tái)進(jìn)一步包括穿過(guò)軸及平臺(tái)板而安置的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)管。研磨墊包括基底區(qū)，該基底區(qū)具有支撐表面以用于接觸平臺(tái)的安裝表面。研磨墊進(jìn)一步包括多個(gè)研磨特征，該等研磨特征形成與支撐表面相對(duì)的研磨表面。研磨墊進(jìn)一步包括一個(gè)或多個(gè)通道，該等通道形成于研磨墊的內(nèi)部區(qū)域中，且圍繞研磨墊的中心延伸至少15度。密封件在平臺(tái)的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)管與研磨墊的一個(gè)或多個(gè)通道之間產(chǎn)生密封連接。

本公開(kāi)的實(shí)施例可進(jìn)一步提供包括復(fù)合襯墊主體的研磨墊。復(fù)合襯墊主體包括由第一材料或第一材料組成物形成的一個(gè)或多個(gè)第一特征，及由第二材料或第二材料組成物形成的一個(gè)或多個(gè)第二特征，其中一個(gè)或多個(gè)第一特征及一個(gè)或多個(gè)第二特征是通過(guò)沉積多個(gè)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。

附圖說(shuō)明

為詳細(xì)理解本公開(kāi)的上述特征的方式，可通過(guò)參考實(shí)施例對(duì)上文中簡(jiǎn)短概述的本公開(kāi)進(jìn)行更特定的描述，該等實(shí)施例中的一些實(shí)施例在附圖中進(jìn)行圖示。然而，將注意，附圖僅圖示本公開(kāi)的典型實(shí)施例，因此將不被視作限制本公開(kāi)的范圍，因?yàn)楸竟_(kāi)可承認(rèn)其他同等有效的實(shí)施例。

圖1是CMP系統(tǒng)的側(cè)剖面視圖。

圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的研磨裝置的側(cè)剖面視圖。

圖3A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的研磨墊的俯視平面圖。

圖3B是圖3A中研磨墊的側(cè)剖面視圖。

圖4A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的研磨墊的俯視平面圖。

圖4B是圖4A中研磨墊的側(cè)剖面視圖。

圖5A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的研磨墊的俯視平面圖。

圖5B是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的包括圖5A中研磨墊的研磨裝置的側(cè)剖面視圖。

圖6是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的研磨裝置的側(cè)剖面視圖。

圖7是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的研磨墊的側(cè)剖面視圖。

圖8A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的研磨墊的俯視平面圖。

圖8B是圖8A中研磨墊的側(cè)剖面視圖。

圖9A-9H示出研磨特征的俯視圖及側(cè)視圖，該等研磨特征可并入研磨墊的不同實(shí)施例中。

圖10是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的工藝流程圖。

圖11是使用圖10的工藝而形成的示例性研磨墊。

為便于理解，在可能的情況下已使用常用字以指定圖式中共有的相同元件。而預(yù)期在一實(shí)施例中揭示的元件可在無(wú)需具體詳述的情況下有利地用于其他實(shí)施例。

具體實(shí)施方式

本公開(kāi)大體涉及用于化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)工藝中的研磨制品的制造。更具體而言，本文中揭示的實(shí)施例涉及用于CMP工藝中的研磨墊，及通過(guò)使用諸如3D打印的增添制造技術(shù)來(lái)制造研磨墊的方法。圖2-8B描述可利用3D打印工藝而形成的研磨墊的不同實(shí)施例，該3D打印工藝通過(guò)參考圖10及圖11而進(jìn)行描述。

圖2是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的研磨裝置200的側(cè)剖面視圖。研磨裝置200包括平臺(tái)210及研磨墊250。平臺(tái)210包括軸214及由軸214支撐的平臺(tái)板216。平臺(tái)板216包括安裝表面218以用于支撐研磨墊250。平臺(tái)210進(jìn)一步包括第一導(dǎo)管211及第二導(dǎo)管212以用于將流體運(yùn)輸至研磨墊250和/或自研磨墊250運(yùn)輸流體。每一導(dǎo)管211、212經(jīng)分布穿過(guò)軸214及平臺(tái)板216。在一些實(shí)施例中，一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)管可經(jīng)分布穿過(guò)軸及平臺(tái)板。不同導(dǎo)管可運(yùn)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(dǎo)管211、212可經(jīng)分布穿過(guò)密封表面232的各個(gè)開(kāi)口221、222，或平臺(tái)210的另一表面，如面對(duì)研磨墊250的另一表面，如安裝表面218。

研磨墊250包括基底區(qū)260，該基底區(qū)260具有支撐表面254，該支撐表面254接觸平臺(tái)210的安裝表面218。研磨墊250進(jìn)一步包括研磨區(qū)域，該研磨區(qū)域包括形成研磨表面274的多個(gè)研磨特征271。研磨表面274與支撐表面254相對(duì)。

研磨墊250及下文中論述的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(huán)氧樹(shù)脂、丙烯腈丁二烯苯乙烯(acrylonitrile butadiene styrene；ABS)、聚醚酰胺、聚酯、尼龍、聚苯砜(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、聚酰胺，或上述各者的共聚物及摻合物，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(huán)氧乙酸酯?；讌^(qū)260及研磨區(qū)域270可由相同或不同材料形成。例如，在一些實(shí)施例中，基底區(qū)260可由多晶硅形成，而研磨區(qū)域270可由聚胺甲酸酯形成。研磨區(qū)域可具有約40肖氏(Shore)A等級(jí)與約90肖氏D等級(jí)之間的硬度，如約50肖氏D等級(jí)的硬度。研磨區(qū)域270可具有約15密耳與約80密耳之間的厚度，如約50密耳。研磨特征271在平行于研磨表面的平面中可具有約50微米與約5000微米之間的尺寸，如約150微米。研磨特征可具有紋理化的研磨表面，該表面具有粗糙特征，該等特征具有約1微米與約10微米之間的尺寸，如約2微米。研磨特征271可覆蓋研磨墊250的總水平表面面積中約15％與約90％之間的面積。研磨特征之間的間隙277可在約2.5毫米與下至約100微米之間，如300微米。研磨特征271的高度可在約0.1毫米至約1.5毫米之間，如約0.5毫米?；讌^(qū)260可比研磨區(qū)域270更軟或更硬?；讌^(qū)260的厚度可比研磨區(qū)域270的厚度厚、薄或相同厚度。除非另行指定，否則此段中論述的研磨墊250的尺寸及特性適用于下文中論述的全部研磨墊。

研磨墊250進(jìn)一步包括形成于研磨墊250的內(nèi)部區(qū)域中的第一通道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的中心257至少部分地延伸。例如，在一些實(shí)施例中，第一通道251及第二通道252可圍繞研磨墊250的中心257延伸至少15度。在一些實(shí)施例中，第一通道251及第二通道252可圍繞研磨墊250的中心257完全延伸(即360度)。通道251、252終止于相應(yīng)的端口241、242。端口241、242可形成于研磨墊250的支撐表面254中或另一表面中，如面對(duì)平臺(tái)210的另一表面。在一些實(shí)施例中，研磨墊可在研磨墊的一側(cè)面包括一個(gè)或多個(gè)端口，如垂直于支撐表面254的側(cè)面。

在一些實(shí)施例中，研磨墊可包含形成于研磨墊的內(nèi)部區(qū)域中的一個(gè)或多個(gè)通道(如100個(gè)通道)，該一個(gè)或多個(gè)通道的每一者可圍繞研磨墊之中心至少部分地延伸。一個(gè)或多個(gè)通道中的每一者可流體耦接至至少一個(gè)端口。

研磨裝置200進(jìn)一步包括密封件230，該密封件230在第一導(dǎo)管211與第一通道251之間產(chǎn)生密封連接，且在第二導(dǎo)管212與第二通道252之間產(chǎn)生密封連接。密封件230可與平臺(tái)210上的各個(gè)開(kāi)口221、222及研磨墊250的各個(gè)端口241、242對(duì)接。在一些實(shí)施例中，密封件230可在平臺(tái)的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)管與研磨墊的一個(gè)或多個(gè)通道之間產(chǎn)生密封連接。

以下實(shí)施例提供具有內(nèi)部通道的研磨墊可如何用以改良研磨工藝結(jié)果、改良所有權(quán)的成本，及降低研磨工藝可消耗成本的示例。具有內(nèi)部通道的研磨墊可使用諸如3D打印的增添制造技術(shù)制造。下文中的圖10及圖11描述使用3D打印制造具有內(nèi)部通道的研磨墊的工藝。

圖3A是一俯視平面圖，該圖描繪根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的研磨墊350的內(nèi)部通道布局。圖3B是研磨裝置300的側(cè)剖面視圖，該研磨裝置300包括圖3A的研磨墊350。研磨裝置300進(jìn)一步包括平臺(tái)310及密封件330。研磨墊350包括氣室355、內(nèi)部通道351，及外部通道352，上述各者中每一者可連接至形成于平臺(tái)310中的不同導(dǎo)管，此配置將在下文中進(jìn)一步詳細(xì)論述。該等單獨(dú)連接可耦接至諸如壓縮空氣源的高壓源380，以允許獨(dú)立地控制氣室355、內(nèi)部通道351，及外部通道352內(nèi)側(cè)的壓力。

氣室355形成于研磨墊350的內(nèi)部區(qū)域中。氣室355流體耦接至端口345，該端口允許通過(guò)密封件330與平臺(tái)310的導(dǎo)管315進(jìn)行流體連接。內(nèi)部通道351流體耦接至端口341，該端口允許通過(guò)密封件330與平臺(tái)310的導(dǎo)管311進(jìn)行流體連接。外部通道352流體耦接至端口342，從而允許通過(guò)密封件330與平臺(tái)310的導(dǎo)管312進(jìn)行流體連接。氣室355大體上由內(nèi)部通道351圍繞。內(nèi)部通道351大體上由外部通道352圍繞。在一些實(shí)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的中心357而延伸。通道351、352中至少兩者分別流體耦接至單獨(dú)的端口，如端口341、342。通道351、352中的至少兩者流體耦接至導(dǎo)管311、312中的單獨(dú)導(dǎo)管。盡管圖3A中圖示一窄線(xiàn)，該窄線(xiàn)分隔通道351與352，且將氣室355與通道351、352隔開(kāi)，但在一些實(shí)施例中，通道351、352彼此之間及與氣室355之間的分隔可大于通道351、352的寬度。

氣室355可安置在氣室研磨特征375附近，如在氣室研磨特征375下方。內(nèi)部通道351可安置在內(nèi)部研磨特征371附近，如在內(nèi)部研磨特征371下方。外部通道352可安置在外部研磨特征372附近，如在外部研磨特征372下方。在操作期間，氣室355、內(nèi)部通道351，及外部通道352可在不同壓力下加壓，如利用不同的流體壓力(例如空氣壓力)而加壓。向氣室355及通道351、352相對(duì)于彼此施加更多或更少壓力可提供優(yōu)勢(shì)，如在CMP工藝期間減輕中心至邊緣的不均勻性并調(diào)整基板中研磨表面的長(zhǎng)距及短距平面化。在一些配置中，提供至氣室及通道中一者或更多者的壓力和/或流體類(lèi)型可用以調(diào)整研磨墊的動(dòng)態(tài)特性，且由此影響研磨工藝的結(jié)果?？山?jīng)調(diào)整的兩個(gè)常見(jiàn)CMP墊動(dòng)態(tài)特性是損失模數(shù)及存儲(chǔ)模量。在常規(guī)應(yīng)用中，CMP墊的動(dòng)態(tài)特性?xún)H可通過(guò)調(diào)整材料組成和/或襯墊形成工藝變量以改變所形成襯墊的材料特性而修正。CMP墊的存儲(chǔ)模量特性表示材料中彈性部分的模數(shù)。因此，存儲(chǔ)模量是存儲(chǔ)在材料中的能量的度量，且在襯墊于正在研磨的基板下方經(jīng)過(guò)的每一周期恢復(fù)。反之，損失模數(shù)涉及襯墊材料或在此情況下為襯墊堆疊的黏稠性質(zhì)或特性。損失模數(shù)是由于襯墊在研磨期間的周期性形變而隨熱而散逸的能量的度量。損失模數(shù)與存儲(chǔ)模量的比率定義為損耗角正切(δ)且表示材料散逸能量的能力。調(diào)整襯墊堆疊的存儲(chǔ)模量及損耗模數(shù)特性將影響基板的研磨后表面的長(zhǎng)距及短距平面化。如下文中將進(jìn)一步論述，通過(guò)調(diào)整壓力和/或安置在氣室及通道內(nèi)的材料，可調(diào)整研磨墊350的動(dòng)態(tài)特性，由此調(diào)整研磨墊350的平面化能力。

盡管圖3A-3B中示出三個(gè)壓力區(qū)(即氣室355及通道351、352)，但其他實(shí)施例可包括兩個(gè)或多于兩個(gè)的區(qū)，如十個(gè)區(qū)。在一些實(shí)施例中，圍繞氣室355及通道351、352的材料可以是與研磨墊350的研磨區(qū)域或基底區(qū)不同的材料，如更軟和/或更柔性的材料。例如，在一些實(shí)施例中，研磨墊350的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的材料可由比包含研磨墊350中其余部分的材料更軟的材料制成，以為圍繞氣室355及通道351、352的材料實(shí)現(xiàn)更大的柔性，和/或用于調(diào)整研磨墊堆疊的動(dòng)態(tài)特性。在其他實(shí)施例中，研磨墊350可全部由相同材料形成。

研磨墊350也可包括一個(gè)或多個(gè)傳感器，如一個(gè)或多個(gè)壓力傳感器或溫度傳感器。例如，研磨墊350可包括氣室壓力傳感器365、內(nèi)部通道壓力傳感器361，及外部通道壓力傳感器362。在一個(gè)示例中，壓力傳感器可包括應(yīng)變計(jì)類(lèi)型裝置，該裝置提供用以確定所施加壓力量的信號(hào)。氣室壓力傳感器365可具有定位在氣室355中的感測(cè)表面，以確定氣室355內(nèi)側(cè)的壓力。內(nèi)部通道壓力傳感器361可具有定位在內(nèi)部通道351中的感測(cè)表面，以確定內(nèi)部通道351內(nèi)側(cè)的壓力。外部通道壓力傳感器362可具有定位在外部通道352中的感測(cè)表面，以確定外部通道352內(nèi)側(cè)的壓力。壓力傳感器365、361、362中的每一者可經(jīng)由有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)連接向控制器25傳達(dá)已確定的壓力?？刂破?5可以是任何能夠監(jiān)測(cè)輸入和/或控制輸出的控制器，如任何微處理器、微計(jì)算機(jī)，或可程序化邏輯控制器。

可將諸如控制閥的壓力調(diào)節(jié)裝置置于高壓源380與氣室355及通道351、352中的每一者之間。可將控制閥385置于高壓源380與氣室355之間。可將控制閥381、382分別置于高壓源380與內(nèi)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置于遠(yuǎn)離平臺(tái)310的位置處。控制器25可通過(guò)調(diào)整控制閥的位置來(lái)控制氣室355及通道351、352內(nèi)側(cè)的壓力。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器25為用于氣室355及通道351、352的每一對(duì)壓力傳感器及控制閥執(zhí)行諸如PID回路的單獨(dú)反饋回路。在一些實(shí)施例中，可將額外壓力傳感器置于研磨墊350中的其他位置，如更靠近密封件330的位置，以提供研磨墊350內(nèi)側(cè)壓力的更多數(shù)據(jù)。

在一些實(shí)施例中，高壓源380是壓縮空氣源，但也可使用諸如DI水或另一有用流體的其他流體。例如，在一些實(shí)施例中，將壓縮惰性氣體用作高壓源的流體。

在其他實(shí)施例中，非牛頓流體可用作高壓源的流體?？墒褂玫姆桥ｎD流體的示例包括多醣溶液及聚乙二醇溶液，該兩者也可包括陶瓷粒子。利用非牛頓流體充填研磨墊350的氣室355及通道351、352允許研磨墊350的彈性及阻尼特性得以調(diào)整。研磨墊的彈性及阻尼特性確定研磨墊在研磨期間如何響應(yīng)于應(yīng)力。例如，彈性過(guò)度的研磨墊可能導(dǎo)致“凹陷”，或從正在研磨的表面上移除過(guò)多材料的區(qū)域。此不想要的凹陷導(dǎo)致非平面研磨且可能導(dǎo)致所生產(chǎn)的裝置的不良性能。彈性極低的研磨墊也可能剛度過(guò)大而無(wú)法順應(yīng)待研磨表面的變異，從而導(dǎo)致不良的研磨結(jié)果。在一個(gè)示例中，形成于半導(dǎo)體基板的表面上的更小特征(如與尺寸更寬及間隔更寬的溝槽相比，間隔緊密的32納米線(xiàn)狀特征)可具有完全不同的研磨特性。因此，非牛頓流體的阻尼特性將實(shí)現(xiàn)所供應(yīng)的流體在研磨期間吸收能量及應(yīng)力，從而防止研磨墊與基板之間的過(guò)度振動(dòng)。非牛頓流體的應(yīng)力及剪切致稠特性導(dǎo)致流體回應(yīng)于應(yīng)力而硬化并吸收能量。另一方面，牛頓流體不具有該等應(yīng)力及剪切致稠特性，由此使得牛頓流體在吸收研磨期間產(chǎn)生的能量及應(yīng)力時(shí)效率更低。

研磨墊350的彈性及阻尼特性(例如研磨墊的動(dòng)態(tài)特性)可通過(guò)變更流體的類(lèi)型(諸如非牛頓流體)及供應(yīng)至氣室355及通道351、352的流體的壓力而調(diào)整。先前，為了實(shí)現(xiàn)不同的彈性及阻尼特性，會(huì)使用不同的研磨墊，但目前，可利用不同的流體充填一個(gè)襯墊以獲得不同的彈性及阻尼特性。此外，在一些實(shí)施例中，可將諸如不同的非牛頓流體的不同流體供應(yīng)至氣室355或通道351、352中的一者或更多者，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)研磨墊中不同區(qū)域的彈性及阻尼特性進(jìn)行調(diào)整，如研磨墊的不同徑向區(qū)域。

圖4A是一俯視平面圖，該圖圖示根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的研磨墊450的內(nèi)部通道布局。圖4B是圖4A中研磨墊450的局部側(cè)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(yīng)通道461。通道451-453可大體上圍繞研磨墊450的中心457而延伸，如圍繞研磨墊450的中心457延伸360度。

研磨墊450進(jìn)一步包括多個(gè)研磨特征，該等研磨特征包括可調(diào)整的研磨特征471及固定研磨特征472。可調(diào)整的研磨特征471可相對(duì)于固定研磨特征472而移動(dòng)，以使得當(dāng)諸如空氣壓力的壓力被施加于通道451-453時(shí)，可調(diào)整的研磨特征471可延伸超過(guò)固定研磨特征472以研磨基板。當(dāng)壓力移除時(shí)，可調(diào)整的研磨特征471可返回相對(duì)于固定研磨特征472的凹陷位置，以使得固定研磨特征472可研磨基板?？烧{(diào)整的研磨特征471可包括第一研磨表面481，且固定研磨特征可包括第二研磨表面482。第一研磨表面481可具有不同于第二研磨表面482的特性，如具有不同的硬度或紋理。通道451-453中的每一者可安置在可調(diào)整的研磨特征471中的至少一些者附近，如在可調(diào)整的研磨特征471的下方。例如，可調(diào)整的研磨特征471可沿同心環(huán)安置在通道451-453上方。固定研磨特征472可沿研磨墊中未被同心環(huán)占用的區(qū)域而安置，該等同心環(huán)安置在通道451-453上方。

可調(diào)整的研磨特征471可響應(yīng)于通道451-453中的壓力變更而移動(dòng)，如在通道451-453中的壓力升至某個(gè)水平以上時(shí)延伸超過(guò)固定研磨特征472?？烧{(diào)整的研磨特征471可具有不同于固定研磨特征472的特性，如不同的形狀、尺寸、硬度、組成。當(dāng)通道451-453未加壓時(shí)，可調(diào)整的研磨特征471可相對(duì)于固定研磨特征472而凹陷。當(dāng)通道451-453加壓時(shí)，可調(diào)整的研磨特征471可延伸超過(guò)固定研磨特征472。在操作期間，可自一源(諸如經(jīng)由平臺(tái)導(dǎo)管(未示出))將空氣壓力供應(yīng)至研磨墊450以加壓供應(yīng)通道461及通道451-453，從而允許可調(diào)整的研磨特征471延伸超過(guò)固定研磨特征472。

研磨墊450能夠使用一個(gè)研磨墊在不同時(shí)間利用不同研磨特征來(lái)研磨基板。例如，如若固定研磨特征472比可調(diào)整的研磨特征471硬度更大，或具有更粗糙的紋理，則固定研磨特征472可首先用于進(jìn)行更粗糙的研磨，然后可加壓通道451-453以允許將可調(diào)整的研磨特征471用于進(jìn)行更精細(xì)的研磨。在一個(gè)實(shí)施例中，可調(diào)整的研磨特征471可具有約15至約25之間的肖氏D等級(jí)硬度(例如約20肖氏D等級(jí)硬度)，且固定研磨特征472可具有約50至約70之間的肖氏D等級(jí)硬度(例如約60肖氏D等級(jí)硬度)。盡管圖中僅圖示圍繞研磨墊450的中心457延伸的三個(gè)通道451-453，但也可能包括兩個(gè)或三個(gè)以上的通道。盡管圖中僅描繪一個(gè)供應(yīng)通道461，但一些實(shí)施例可能包括多個(gè)供應(yīng)通道以允許不同的研磨墊通道接收不同的壓力，接收壓力的方式類(lèi)似于研磨墊350的通道351、352可接收不同壓力的方式。獨(dú)立供應(yīng)通道也可用于具有一組以上可調(diào)整的研磨特征的實(shí)施例中。例如，研磨墊可包括第一組可調(diào)整的研磨特征以用于應(yīng)用中等研磨，且包括第二組可調(diào)整的研磨特征以用于應(yīng)用更精細(xì)的研磨，以及固定研磨特征以用于應(yīng)用更粗糙的研磨。在一些實(shí)施例中，研磨墊450可包括一個(gè)或多個(gè)壓力傳感器(未示出)，如包括于研磨墊350中的壓力傳感器。例如，研磨墊可在通道451-453的一者或更多者中包括壓力傳感器。

在一些實(shí)施例中，供應(yīng)通道461可導(dǎo)向氣室，該氣室可向全部可調(diào)整的研磨特征加壓，而非使用分隔的通道，如通道451-453。氣室可鄰近于大體上全部可調(diào)整的研磨特征471及固定研磨特征472。具有氣室的研磨墊可通過(guò)在氣室與固定特征472之間采用額外或不同的材料，來(lái)阻止固定特征472響應(yīng)于空氣壓力變更而相對(duì)于可調(diào)整的研磨特征471移動(dòng)。例如，可將柔性更大的材料置于可調(diào)整的研磨特征471與氣室之間，而非置于固定研磨特征472與氣室之間。

圖5A是一俯視平面圖，該圖描繪根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的研磨墊550的內(nèi)部通道布局。圖5B是研磨裝置500的側(cè)剖面視圖，該研磨裝置500包括圖5A的研磨墊550。研磨裝置500包括研磨墊550、平臺(tái)510，及密封件530，該密封件在研磨墊550與平臺(tái)510之間提供密封連接。平臺(tái)510包括供應(yīng)導(dǎo)管511及回流導(dǎo)管512。供應(yīng)導(dǎo)管511及回流導(dǎo)管512可用以使流體流經(jīng)研磨墊550。例如，導(dǎo)管511、512可用以使加熱或冷卻流體流經(jīng)研磨墊550以調(diào)整研磨工藝的溫度，從而調(diào)整漿料化學(xué)的活性和/或調(diào)整研磨墊的動(dòng)態(tài)特性。

研磨墊550包括多個(gè)通道551-556。盡管圖5A中圖示一窄線(xiàn)，該窄線(xiàn)分隔通道551-556，但在一些實(shí)施例中，通道551-556的相隔距離可大于通道寬度。每一通道551-556可大體上圍繞研磨墊550的中心557，如圍繞研磨墊550的中心557約360度。每一通道551-556鄰近于研磨墊550的研磨特征571。研磨特征571的面向外側(cè)的表面形成研磨墊550的研磨表面574。每一通道551-556流體耦接至供應(yīng)通道561及供應(yīng)端口541，且每一通道551-556也流體耦接至回流通道562及回流端口542。在一些實(shí)施例中，可將不包括通道的外環(huán)559包括在研磨墊550中，以為研磨墊550提供額外的結(jié)構(gòu)支撐。

供應(yīng)通道561及回流通道562可大體上自研磨墊550的中心557延伸至最外側(cè)通道556的外緣。供應(yīng)通道561及回流通道562可經(jīng)安置而彼此鄰近。供應(yīng)通道561及回流通道562可安置在通道551-556附近，如自通道551-556下方耦接至通道551-556。以此排列安置供應(yīng)通道561、回流通道562及通道551-556，允許流體流經(jīng)通道551-556以形成圍繞研磨墊550的中心557的大體閉合回路。阻障層591可用以確保流體在經(jīng)由回流通道562離開(kāi)之前圍繞最內(nèi)側(cè)通道551流動(dòng)。

密封件530在供應(yīng)導(dǎo)管511與供應(yīng)通道561之間提供密封連接，且將回流導(dǎo)管512耦接至回流通道562。密封件530可與平臺(tái)510上的各個(gè)開(kāi)口521、522及研磨墊550的各個(gè)端口541、542對(duì)接。每一通道551-556通過(guò)密封件530流體耦接至平臺(tái)510的兩個(gè)導(dǎo)管511、512。

如上所述，在操作期間，諸如冷卻水的加熱或冷卻流體可流經(jīng)通道551-556以提供對(duì)研磨墊550及研磨表面574的溫度控制。在一些實(shí)施例中，加熱流體首先在研磨墊中循環(huán)以使研磨墊達(dá)到規(guī)定溫度，然后在研磨期間，冷卻劑可在研磨墊中循環(huán)。冷卻劑的流速或溫度可經(jīng)調(diào)整以提供更多或更少冷卻。

盡管圖中示出六個(gè)通道551-556，但可能包括更多或更少通道。在一些實(shí)施例中，可將諸如鰭狀結(jié)構(gòu)的額外結(jié)構(gòu)置于通道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(jié)構(gòu)可從通道551-556側(cè)壁中的一者或更多者中伸出。在一些實(shí)施例中，其他的通道排列可用于熱傳遞。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，通道可圍繞研磨墊中心形成一個(gè)或多個(gè)回路，該等回路盤(pán)旋朝向或離開(kāi)研磨墊的中心。在其他實(shí)施例中，通道可圍繞研磨墊中心形成不完整回路。

與間接方法(如冷卻平臺(tái))相比，使冷卻劑直接流經(jīng)研磨墊可提供對(duì)研磨表面574的更佳溫度控制。改良的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。

圖6A是一俯視平面圖，該圖描繪根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的研磨墊650的內(nèi)部通道布局。圖6B是研磨裝置600的局部側(cè)剖面視圖，該研磨裝置600包括圖6A的研磨墊650。研磨裝置600包括研磨墊650及平臺(tái)610。平臺(tái)610可包括一個(gè)供應(yīng)導(dǎo)管(在圖6B的橫剖面中不可見(jiàn))及多個(gè)回流導(dǎo)管621-626。供應(yīng)導(dǎo)管可直接位于圖6A中示出的主供應(yīng)通道641M下方。供應(yīng)導(dǎo)管及回流導(dǎo)管621-626可用以使流體流經(jīng)研磨墊650。例如，供應(yīng)導(dǎo)管及回流導(dǎo)管621-626可用以使諸如冷卻水的加熱或冷卻流體流經(jīng)研磨墊650。多個(gè)回流導(dǎo)管621-626允許對(duì)研磨墊650的不同區(qū)域進(jìn)行單獨(dú)的溫度控制。

研磨墊650包括多個(gè)通道651-656。盡管圖6A中圖示一窄線(xiàn)，該窄線(xiàn)分隔通道651-656，但在一些實(shí)施例中，通道651-656的相隔距離可大于通道寬度。每一通道651-656可大體上圍繞研磨墊650的中心657，如圍繞研磨墊650的中心657約360度。每一通道651-656鄰近于研磨墊650的研磨特征671。研磨特征671的面向外側(cè)的表面形成研磨墊650的研磨表面674。通道651-656中的每一者流體耦接至公共供應(yīng)通道641及相應(yīng)的單獨(dú)回流通道651R-656R。供應(yīng)通道641流體耦接至主供應(yīng)通道641M及端口(未示出)。回流通道651R-656R流體耦接至各個(gè)端口651P-656P。每一通道651-656經(jīng)由相應(yīng)的回流通道651R-656R、端口651P-656P并通過(guò)密封件631-636流體耦接至各別獨(dú)立導(dǎo)管621-626。在一些實(shí)施例中，可將不包括通道的外環(huán)659包括在研磨墊650中，以為研磨墊650提供額外的結(jié)構(gòu)支撐。

供應(yīng)通道641及回流通道651R-656R的陣列可大體上自研磨墊650的中心657延伸至最外側(cè)通道656的外緣。供應(yīng)通道641及回流通道651R-656R可安置在彼此附近。供應(yīng)通道641及回流通道651R-656R的陣列可安置在通道651-656附近，如在通道651-656下方。以此排列安置供應(yīng)通道641、回流通道651R-656R，及通道651-656允許流體流經(jīng)通道651-656以形成圍繞研磨墊650的中心657的大體閉合回路。阻障層691可用以確保流體在經(jīng)由回流通道651R離開(kāi)之前圍繞最內(nèi)側(cè)的通道651流動(dòng)。

在操作期間，來(lái)自冷卻劑供應(yīng)680的冷卻劑可使用一個(gè)或多個(gè)泵(未示出)流經(jīng)通道651-656，以提供對(duì)研磨墊650及研磨表面674的溫度控制。將各個(gè)回流通道651R-656R通過(guò)密封件631-636耦接至各個(gè)回流導(dǎo)管621-626允許對(duì)研磨表面674的不同區(qū)域進(jìn)行單獨(dú)的溫度控制。例如，可將各個(gè)控制閥681-686置于各個(gè)回流導(dǎo)管621-626的下游及遠(yuǎn)離平臺(tái)610之處，以實(shí)現(xiàn)對(duì)每一通道651-656的單獨(dú)的溫度控制。冷卻劑的流量或溫度可經(jīng)調(diào)整以向每一通道651-656提供更多或更少的冷卻。

研磨墊650也可包括一個(gè)或多個(gè)傳感器，如一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器。例如，研磨墊650可包括溫度傳感器661-666，該溫度傳感器定位在相應(yīng)通道651-656中的每一者中以測(cè)量該通道651-656的溫度。在另一示例中，溫度傳感器661-666中的一者或更多者可定位在研磨墊350的研磨表面(例如襯墊的暴露表面)處或附近，以便可在研磨工藝期間測(cè)量研磨墊及基板的表面溫度。溫度傳感器661-666可包括熱電偶、RTD或類(lèi)似類(lèi)型的溫度測(cè)量裝置。溫度傳感器661-666中的每一者可將測(cè)得的溫度傳達(dá)至控制器，如上文中通過(guò)參考圖3A及圖3B所述的控制器25。溫度傳感器661-666與控制器25之間的通信可以是有線(xiàn)或無(wú)線(xiàn)?？刂破?5可通過(guò)調(diào)整控制閥681-686的位置而控制通道651-656內(nèi)側(cè)的溫度。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器25為用于不同通道651-656的每一對(duì)溫度傳感器及控制閥執(zhí)行諸如PID回路的單獨(dú)反饋回路。在一些實(shí)施例中，可將額外溫度傳感器置于研磨墊650中的其他位置，如主供應(yīng)通道641M中，以提供研磨墊650內(nèi)側(cè)溫度的更多數(shù)據(jù)。

也可將供應(yīng)控制閥690置于冷卻劑供應(yīng)680與主供應(yīng)通道641M之間，以控制到達(dá)研磨墊的冷卻劑的整體流量。在一些實(shí)施例中，每一通道651-656具有單獨(dú)供應(yīng)導(dǎo)管及單獨(dú)回流導(dǎo)管，以便對(duì)耦接至例如研磨墊的第一通道的控制閥進(jìn)行的調(diào)整不影響加熱或冷卻流體流向研磨墊650的其他通道中的一者或更多者。與間接方法(如冷卻平臺(tái))相比，使冷卻劑直接流經(jīng)研磨墊可提供對(duì)研磨表面的更佳溫度控制。改良的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。盡管上文參考圖5A及圖5B未予以論述，但研磨墊550也可包括一個(gè)或多個(gè)溫度傳感器，以實(shí)現(xiàn)研磨墊550的溫度控制，該溫度控制的方式類(lèi)似于研磨墊650的溫度控制。

在一些實(shí)施例中，可將諸如鰭狀結(jié)構(gòu)的額外結(jié)構(gòu)置于通道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(jié)構(gòu)可從通道651-656側(cè)壁中的一者或更多者中伸出。在一些實(shí)施例中，其他通道排列可用于熱傳遞。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，通道可圍繞研磨墊的中心形成一個(gè)或多個(gè)回路，該等回路盤(pán)旋朝向或離開(kāi)研磨墊中心。在其他實(shí)施例中，通道可圍繞研磨墊中心延伸至小于閉合回路的程度。

圖7是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的研磨墊750的局部側(cè)剖面視圖。研磨墊750可具有大致環(huán)形形狀，該形狀類(lèi)似于上文論述的另一研磨墊。研磨墊750包括供應(yīng)通道761及氣室765。氣室765可安置在研磨表面774附近，如在研磨表面774下方。研磨墊750進(jìn)一步包括研磨特征771。每一研磨特征771可包括研磨特征通道775。研磨特征通道775可與供應(yīng)通道761及氣室765一起用于向研磨表面774中的孔口776輸送流體。

經(jīng)由研磨特征通道775輸送至研磨表面774的流體可包括諸如漿料、表面活性劑、去離子水，及其他流體的流體?？山?jīng)由一個(gè)或多個(gè)平臺(tái)導(dǎo)管(未示出)而輸送流體。在一些實(shí)施例中，漿料可經(jīng)由供應(yīng)通道761而輸送，且諸如表面活性劑及去離子水的其他流體可經(jīng)由輔助通道(未示出)而輸送。供應(yīng)通道761及輔助通道可在研磨墊750表面(諸如研磨墊750的底表面)上具有端口。直接從研磨特征輸送出流體確保流體是在正被研磨的基板與研磨墊之間提供。

圖8A是一俯視平面圖，該圖描繪根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的研磨墊850的內(nèi)部通道布局。圖8B是圖8A中研磨墊850的局部側(cè)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的中心857而延伸，如圍繞研磨墊850的中心857延伸360度。通道851-853各自流體耦接至公共供應(yīng)通道861。

研磨墊850進(jìn)一步包括多個(gè)研磨特征，該等研磨特征包括第一研磨特征871及第二研磨特征872。每一第一研磨特征871可包括研磨特征通道875。每一研磨特征通道875可與供應(yīng)通道861一起用以穿過(guò)研磨表面874將流體輸送至第一研磨特征871端部的孔口876。第一研磨特征871各自具有穿過(guò)研磨表面874的孔口876，且第二批研磨特征872各自沒(méi)有穿過(guò)研磨表面874的孔口。通道851-853中的每一者可安置在第一研磨特征871中至少一些附近，如在第一研磨特征871下方。第二批研磨特征872可安置在通道851-853之間，以便第一研磨特征871的環(huán)可圍繞第二批研磨特征872的環(huán)。

第一研磨特征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?？山?jīng)由一個(gè)或多個(gè)平臺(tái)導(dǎo)管(未示出)而輸送流體。在一些實(shí)施例中，可經(jīng)由供應(yīng)通道861而輸送漿料，且可經(jīng)由輔助通道(未示出)而輸送諸如表面活性劑及去離子水的其他流體。供應(yīng)通道861及輔助通道可在研磨墊850表面上具有端口，該表面如研磨墊850的底表面。

直接從研磨特征中輸送流體確保在正在研磨的基板與研磨墊之間提供流體。盡管研磨墊850具有輸送流體的第一研磨特征871及不輸送流體的第二研磨特征872的交替環(huán)，但也可使用其他排列。例如，可能有比第二研磨特征872多或少的第一研磨特征871。也可有容納在同一環(huán)中的第一研磨特征871及第二研磨特征872，該環(huán)圍繞研磨墊850的中心857。在一些實(shí)施例中，不同通道可流體耦接至平臺(tái)的不同導(dǎo)管，以便研磨墊的不同區(qū)域可接收不同的流體量。例如，如若基板顯著小于研磨墊，且基板正在研磨墊邊緣附近進(jìn)行研磨，則大多數(shù)或全部流體可提供至研磨墊850的邊緣，而較少或沒(méi)有流體可不提供至研磨墊中心。該種設(shè)計(jì)可通過(guò)使用更少流體來(lái)節(jié)省材料成本，該等流體如CMP期間使用的漿料。

圖9A-9H示出上文論述的研磨特征可能具有的一些不同形狀的俯視圖及側(cè)視圖。在一些實(shí)施例中，上文論述的研磨特征可采取圓柱形狀。圖9A圖示具有圓柱形狀的研磨特征910的俯視圖。圖9B示出研磨特征910的側(cè)視圖，該研磨特征910具有連接至研磨墊(未示出)的第一側(cè)911及形成研磨墊的部分研磨表面的第二側(cè)912。在其他實(shí)施例中，上文論述的研磨特征可采用棱柱的形狀，該棱柱具有任何多邊形的橫剖面，如三角形、正方形、矩形、五邊形、六邊形，等等。圖9C示出具有矩形棱柱形狀的研磨特征920的俯視圖。圖9D示出研磨特征920的側(cè)視圖，該研磨特征920具有連接至研磨墊(未示出)的第一側(cè)921及形成研磨墊的部分研磨表面的第二側(cè)922。

在其他實(shí)施例中，上文論述的研磨特征可采取鰭形形狀。在該等實(shí)施例中的一些實(shí)施例中，鰭可能采取矩形棱柱形狀，在此情況下，橫剖面的一個(gè)尺寸大于另一方向的長(zhǎng)度的兩倍。在其他實(shí)施例中，鰭可包括其他形狀，如允許鰭遵循圓形研磨墊的曲率的彎曲特征。圖9E示出研磨特征930的俯視圖，該研磨特征930具有鰭形形狀，該鰭具有矩形棱柱形式，在該情況下，第一尺寸936大于第二尺寸937的長(zhǎng)度的兩倍。圖9F示出研磨特征930的側(cè)視圖，該研磨特征930具有連接至研磨墊(未示出)的第一側(cè)931及形成研磨墊的部分研磨表面的第二側(cè)932。

在其他實(shí)施例中，上文論述的研磨特征可采取圓錐或角錐形狀，如截頂錐或角錐。圖9G示出具有截頂錐形狀的研磨特征940的俯視圖。圖9H示出研磨特征940的側(cè)視圖，該研磨特征940具有連接至研磨墊(未示出)的第一側(cè)941及形成研磨墊的部分研磨表面的第二側(cè)942。

使用由單獨(dú)研磨特征形成的研磨表面(如通過(guò)參考圖9A至圖9H所論述的研磨特征)提供眾多益處。不使用單獨(dú)研磨特征的研磨墊通常已使用溝槽，如形成同心環(huán)的溝槽。該等溝槽通常已通過(guò)從研磨墊表面移除材料而形成。盡管該等溝槽可允許充足流體在溝槽內(nèi)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(dāng)使用單獨(dú)研磨特征時(shí)，流體可圍繞單獨(dú)特征而流動(dòng)，且沒(méi)有諸如溝槽之間的壁的大型結(jié)構(gòu)來(lái)抑制研磨墊表面上任何方向上的流體傳輸。當(dāng)無(wú)法向研磨頭及基板下方的研磨墊區(qū)域提供充足的諸如漿料的流體時(shí)，可能浪費(fèi)諸如漿料的流體。浪費(fèi)漿料可降低研磨工藝的效率且增大成本。單獨(dú)特征可促進(jìn)諸如漿料的流體向研磨頭及基板下方的研磨墊區(qū)域的傳遞，從而減少浪費(fèi)且增加效率。

單獨(dú)研磨特征也允許具有多個(gè)類(lèi)型的研磨特征的設(shè)計(jì)，在該情況下，不同類(lèi)型的研磨特征可執(zhí)行不同的功能。例如，上文論述的研磨墊450允許利用可調(diào)整的研磨特征471或固定研磨特征472進(jìn)行研磨，從而實(shí)現(xiàn)利用一個(gè)研磨墊獲得兩個(gè)或多于兩個(gè)的類(lèi)型的研磨結(jié)果，如先粗糙研磨后精細(xì)研磨?？墒褂弥T如3D打印的增添制造技術(shù)形成單獨(dú)特征。

圖10是一工藝流程圖，該圖概述用于通過(guò)使用3D打印機(jī)形成具有一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部通道的研磨墊的工藝1000。圖11示出3D打印機(jī)50，該打印機(jī)可用以執(zhí)行工藝1000以形成研磨墊，如上文通過(guò)參考圖2論述及圖11中再次圖示的研磨墊250。盡管下文通過(guò)使用研磨墊250作為可使用工藝1000制造的示例性研磨墊來(lái)描述工藝1000，但上文通過(guò)參考圖2-8B論述的任一研磨墊及圖9A-9H中的研磨特征皆可使用工藝1000而形成。

3D打印機(jī)50可使用噴射光聚合物工藝以沉積光聚合物滴液，隨后使用紫外線(xiàn)固化以形成研磨墊250的結(jié)構(gòu)。3D打印機(jī)50可打印光聚合物材料及一個(gè)或多個(gè)其他材料的連續(xù)層以形成研磨墊250。3D打印機(jī)50可使用一個(gè)或多個(gè)打印頭以沉積組成材料及支撐材料。用以形成研磨墊250的組成材料可以是光聚合物，如丙烯酸封端聚胺甲酸酯或任何聚合物，諸如聚酯、尼龍、聚苯砜(polyphenylsulfone；PPS)、聚醚酮(PEEK)聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚氯乙烯、聚碳酸酯，或聚酰胺及上述各者的共聚物及摻合物。組成材料也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(huán)氧丙烯酸酯。可用以形成研磨墊250的其他材料包括聚胺甲酸酯丙烯酸酯、環(huán)氧樹(shù)脂、丙烯腈丁二烯苯乙烯(acrylonitrile butadiene styrene；ABS)、聚醚酰亞胺，或聚酰胺。支撐材料也可是光聚合物，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。支撐材料用以在打印工藝期間充填任何空隙并支撐任何研磨墊250的懸垂物。研磨墊250形成之后，可使用諸如相變、溶解、化學(xué)反應(yīng)或機(jī)械工藝的工藝選擇性地從研磨墊250上移除支撐材料。盡管對(duì)工藝1000描述的是噴射光聚合物3D打印工藝，但也可使用其他3D打印工藝，如立體光刻(stereolithography；SLA)、選擇性激光燒結(jié)(selective laser sintering；SLS)，或熔融燈絲制造(fused filament fabrication；FFF)。

在框1002中，研磨墊250的3D模型以實(shí)現(xiàn)3D打印的格式加載到3D打印機(jī)50中，該格式如STL。在框1004中，3D打印機(jī)50通過(guò)在平臺(tái)70上沉積初始基底層260_i而開(kāi)始打印。平臺(tái)70可以是金屬、塑料，或陶瓷材料，如鋁、鈦、鐵、不銹鋼、氧化鋁(Al₂O₃)、硅、二氧化硅，或碳化硅。如若平臺(tái)70由金屬材料形成，則金屬可經(jīng)電鍍或陽(yáng)極化以改良釋放特性。平臺(tái)70可涂覆有非黏著材料，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打印機(jī)沉積組成材料以形成研磨墊250的結(jié)構(gòu)。3D打印機(jī)50沉積支撐材料(未示出)以充填組成材料的區(qū)域之間的任何空隙或間隙，如端口241、242。支撐材料也可圍繞研磨墊250周緣而沉積。端口241、242可用于將研磨墊250流體耦接至來(lái)自平臺(tái)或另一個(gè)源的流體。在沉積初始基底層260_i之后或之時(shí)，使用紫外線(xiàn)能而固化初始基底層260_i的組成材料。支撐材料也經(jīng)由固化、相變或另一工藝而凝固。

在框1006中，3D打印機(jī)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(qū)260。3D打印機(jī)在額外層中沉積組成材料以形成研磨墊250的結(jié)構(gòu)，且沉積支撐材料以充填研磨墊250中的任何空隙或間隙，如通道251、252。在沉積下一層之前，利用紫外線(xiàn)能固化每一層組成材料。也可繼續(xù)圍繞研磨墊250的周緣沉積支撐材料以提供額外支撐。在一些實(shí)施例中，在框1006期間可暫停工藝1000，以便安裝一個(gè)或多個(gè)傳感器，如上文中通過(guò)參考圖3A、圖3B及圖6A、圖6B論述的壓力傳感器及溫度傳感器。在一些實(shí)施例中，3D打印機(jī)50可形成凹槽，傳感器置于該凹槽中，然后3D打印機(jī)50可圍繞傳感器形成連續(xù)層以將傳感器緊固到位。在其他實(shí)施例中，3D打印機(jī)50可沉積組成材料，該材料隨后將被移除以形成自研磨墊外側(cè)到達(dá)研磨墊內(nèi)側(cè)通道之一的一個(gè)或多個(gè)端口。例如，一個(gè)或多個(gè)端口可形成于研磨墊中在研磨期間面對(duì)平臺(tái)的側(cè)上。通過(guò)對(duì)研磨墊通道使用可從外部進(jìn)出的端口，可更易于從研磨墊上移除傳感器。除移除傳感器以用于另一研磨墊之外，如若傳感器故障并需要更換，則移除傳感器可十分有用，例如在研磨墊的使用壽命已結(jié)束的情況下。

在框1008中，3D打印機(jī)50在基底區(qū)260上方沉積研磨層以形成研磨區(qū)域270。在一些實(shí)施例中，基底區(qū)260及研磨區(qū)域270由相同材料形成，如由聚胺甲酸酯形成。在其他實(shí)施例中，基底區(qū)260及研磨區(qū)域270可由不同的材料形成。3D打印機(jī)50可形成具有組成材料的研磨區(qū)域270及研磨特征271。3D打印機(jī)50可在研磨特征271之間沉積支撐材料(未示出)。在諸如研磨墊750或研磨墊850的實(shí)施例中，3D打印機(jī)50可沉積支撐材料以形成穿過(guò)研磨特征的通道，如研磨特征通道775、875。

在框1010中，從研磨墊250上移除支撐材料。根據(jù)所使用的支撐材料類(lèi)型，可經(jīng)由相變、溶解、化學(xué)反應(yīng)或其他工藝來(lái)移除支撐材料。例如，當(dāng)使用水溶性支撐材料時(shí)，可將研磨墊250浸入水浴中以移除支撐材料。

在另一實(shí)施例中，3D打印機(jī)50可用以形成具有復(fù)合襯墊主體的研磨墊。復(fù)合襯墊主體包括由至少兩個(gè)不同材料形成的離散特征。研磨墊可通過(guò)類(lèi)似于工藝1000的三維(three-dimensional；3D)打印工藝而生產(chǎn)。例如，復(fù)合襯墊主體可利用3D打印機(jī)50通過(guò)連續(xù)沉積多個(gè)層而形成，每一層包括不同材料或不同材料組成的區(qū)域。然后，該多個(gè)層可通過(guò)固化而凝固?？赏瑫r(shí)利用不同的材料或不同的材料組成形成復(fù)合襯墊主體中的離散特征。3D打印的沉積及固化工藝允許離散特征牢固地接合在一起。離散特征的幾何形狀可通過(guò)使用3D打印工藝而易于控制。通過(guò)選擇不同的材料或不同的材料組成，離散特征可具有不同的機(jī)械、物理、化學(xué)，及幾何形狀特性，以獲得指定的襯墊特性。在一個(gè)實(shí)施例中，復(fù)合主體可由具有不同機(jī)械特性的黏彈性材料形成。例如，復(fù)合主體可由具有不同存儲(chǔ)模量及不同損失模式的黏彈性材料形成。因此，復(fù)合襯墊主體可包括由第一材料或第一材料組成形成的一些彈性特征，且由第二材料或第二材料組成形成的一些堅(jiān)硬特征，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，可為彈性特征及堅(jiān)硬特征選擇不同的機(jī)械特性以實(shí)現(xiàn)均勻研磨。機(jī)械特性的變化可通過(guò)選擇不同的材料和/或選擇不同的固化工藝而實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)實(shí)施例中，彈性特征可具有更低硬度值及更低楊氏模數(shù)值，而堅(jiān)硬特征可具有更高硬度值及更高楊氏模數(shù)值。在另一實(shí)施例中，諸如存儲(chǔ)模量及損失模數(shù)的動(dòng)態(tài)機(jī)械特性可用以設(shè)計(jì)彈性特征及堅(jiān)硬特征。

堅(jiān)硬特征可由聚合物材料形成。堅(jiān)硬特征可由單聚合物材料或兩個(gè)或多于兩個(gè)的聚合物的混合物形成，以獲得目標(biāo)性質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施例中，堅(jiān)硬特征可由一個(gè)或多個(gè)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、聚酰亞胺、聚醚醚酮、聚苯硫、聚醚砜、丙烯腈丁二烯苯乙烯(acrylonitrile butadiene styrene；ABS)、聚醚酰亞胺、聚酰胺、三聚氰胺、聚酯、聚砜、聚乙酸乙烯酯、氟化烴，等等，及上述各者的混合物、共聚物及接枝物。在另一實(shí)施例中，硬質(zhì)特征可包括一個(gè)或多個(gè)熱固性聚合物，如環(huán)氧樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、胺類(lèi)、聚酯、胺基甲酸酯、硅，及上述各者的混合物、共聚物，及接枝物。此外，在一個(gè)實(shí)施例中，磨?？汕度雸?jiān)硬特征中以強(qiáng)化研磨。包括磨粒的材料可以是金屬氧化物(如氧化鈰、氧化鋁、氧化硅，或上述各者的組合)、聚合物、金屬間化合物，或陶瓷。

彈性特征可由一個(gè)或多個(gè)聚合物材料形成。彈性特征可由單聚合物材料或兩個(gè)或多于兩個(gè)的聚合物的混合物而形成，以獲得目標(biāo)性質(zhì)。在一個(gè)實(shí)施例中，彈性特征可由一個(gè)或多個(gè)熱塑性聚合物形成。例如，彈性特征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、聚酰亞胺、聚醚醚酮、聚苯硫、聚醚砜、丙烯腈丁二烯苯乙烯(acrylonitrile butadiene styrene；ABS)、聚醚酰亞胺、聚酰胺、三聚氰胺、聚酯、聚砜、聚乙酸乙烯酯、氟化烴，等等，及上述各者的混合物、共聚物及接枝物。彈性特征206可由熱塑性彈性體形成。在一個(gè)實(shí)施例中，彈性特征可由橡膠狀3D打印材料形成。

堅(jiān)硬特征一般比彈性特征更堅(jiān)硬且剛性更大，而彈性特征比堅(jiān)硬特征更柔軟及柔性更大?？蛇x擇堅(jiān)硬特征及彈性特征的材料、圖案，及相對(duì)用量以獲得研磨墊的“調(diào)諧”整塊材料。利用此“調(diào)諧”整塊材料形成的研磨墊具有各種益處，如改良的研磨結(jié)果、降低的制造成本、延長(zhǎng)的襯墊使用壽命。在一個(gè)實(shí)施例中，“調(diào)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。研磨墊的抗拉強(qiáng)度可在5MPa與約75MPa之間。研磨墊可具有約5％至約350％的墊延長(zhǎng)。研磨墊可具有約10m Pa以上的抗剪強(qiáng)度。研磨墊可具有約5MPa與約2000MPa之間的存儲(chǔ)模量。研磨墊可在25℃至90℃溫度范圍具有穩(wěn)定的存儲(chǔ)模量，以使得E30/E90的存儲(chǔ)模量比處于約6至約30之間的范圍中，其中E30是30℃下的存儲(chǔ)模量，且E90是90℃下的存儲(chǔ)模量。堅(jiān)硬特征及彈性特征可在整個(gè)研磨墊主體和/或研磨墊的研磨層中使用。上述研磨墊450是可結(jié)合堅(jiān)硬特征及彈性特征的研磨墊的一個(gè)示例。例如，可調(diào)整的研磨特征471可以是彈性特征，該等彈性特征可延伸經(jīng)過(guò)固定研磨特征472，該等固定研磨特征為堅(jiān)硬特征。

圖12A是根據(jù)一個(gè)實(shí)施例的研磨墊1250的俯視剖面圖。圖12B是研磨墊1250的側(cè)剖面視圖，該圖是沿圖12A的線(xiàn)12B截取的。請(qǐng)參看圖12A及12B，研磨墊1250類(lèi)似于圖7的研磨墊750，不同的處在于研磨墊1250包括圍繞研磨墊1250的中心1257安置的多個(gè)區(qū)段1210。研磨墊1250經(jīng)圖示包括四個(gè)區(qū)段1210，但也可包括更多或更少區(qū)段。研磨墊1250包括多個(gè)分離器1214以分隔相鄰區(qū)段。不同的區(qū)段1210可用以控制流體輸送，該流體輸送在X-Y平面內(nèi)流經(jīng)圍繞研磨墊1250的中心1257的不同角度區(qū)域。在一些實(shí)施例中，區(qū)段1210圍繞研磨墊1250的中心1257對(duì)稱(chēng)安置。例如，研磨墊1250圖示四個(gè)對(duì)稱(chēng)區(qū)段1210，每一區(qū)段在X-Y平面中覆蓋研磨墊1250中約90度的角度區(qū)域。

在一些實(shí)施例中，研磨墊1250一般可具有大致環(huán)形形狀，該形狀類(lèi)似于上文論述的其他研磨墊。研磨墊1250的每一區(qū)段1210包括氣室1215(也被稱(chēng)作通道)及供應(yīng)線(xiàn)路1216。每一氣室1215可圍繞區(qū)段的大部分角度區(qū)域延伸，如該區(qū)段的至少75％或至少90％的角度區(qū)域。每一氣室1215可安置在給定區(qū)段1210的研磨表面1274附近，如在區(qū)段1210的研磨表面1274下方。研磨墊1250的每一區(qū)段1210進(jìn)一步包括研磨特征1271。每一研磨特征1271可包括研磨特征通道1275。研磨特征通道1275可與供應(yīng)通道1261及氣室1265一起用于向穿過(guò)研磨表面1274的孔口1276輸送流體。

供應(yīng)氣室1215將給定區(qū)段1210的供應(yīng)線(xiàn)路1216連接至區(qū)段1210的研磨特征通道1275，以便可將流體輸送至區(qū)段1210的研磨表面1274。經(jīng)由研磨特征通道1275輸送至研磨表面1274的流體可包括諸如漿料、表面活性劑、襯墊清潔化學(xué)品、去離子水，及其他流體的流體?？山?jīng)由平臺(tái)的一個(gè)或多個(gè)導(dǎo)管(未示出)輸送流體。供應(yīng)線(xiàn)路1216中的每一者可連接至研磨墊1250表面上的不同的端口1218，如研磨墊1250的底表面。直接從研磨通道特征中輸送流體確保在正在研磨的基板與研磨墊之間提供流體。

不同的區(qū)段1210可用以控制流體輸送，該流體輸送流經(jīng)研磨墊1250的研磨表面1274的不同角度區(qū)域。例如，當(dāng)研磨墊1250在研磨期間旋轉(zhuǎn)時(shí)，諸如漿料的流體可脈動(dòng)通過(guò)不同區(qū)段1210，以便在經(jīng)研磨的基板在接觸區(qū)段1210的研磨特征1271時(shí)，經(jīng)由給定區(qū)段1210而輸送更多流體。在一個(gè)實(shí)施例中，每一供應(yīng)線(xiàn)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(yīng)及一個(gè)或多個(gè)泵。諸如上述控制器25的控制器可用以開(kāi)啟及閉合閥1281-1284。閥1281-1284的開(kāi)啟及閉合可與研磨墊1250在平臺(tái)(未示出)上的旋轉(zhuǎn)同步，以便當(dāng)正被研磨的基板與區(qū)段1210的研磨特征1271接觸時(shí)，諸如漿料的流體經(jīng)脈動(dòng)通過(guò)給定區(qū)段。在一些實(shí)施例中，有時(shí)，相鄰區(qū)段1210的至少兩個(gè)閥(例如閥1281、1282)在研磨期間開(kāi)啟，以便下一個(gè)將接觸基板的區(qū)段1210在基板下旋轉(zhuǎn)之前已將諸如漿料的流體供應(yīng)至該下一區(qū)段1210的研磨表面1274。

通過(guò)在研磨期間使?jié){料或其他流體向基板位置的輸送同步，可節(jié)省大量漿料或其他流體。該等節(jié)省可降低使用化學(xué)機(jī)械研磨而制造的裝置的生產(chǎn)成本。

上文論述的研磨墊的眾多不同特征可與其他研磨墊的特征結(jié)合，以產(chǎn)生具有更大功能的研磨墊。例如，一個(gè)研磨墊可包括諸如可加壓通道(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)的特征。在一些實(shí)施例中，一個(gè)通道可用于兩個(gè)目的。例如，可應(yīng)用加壓冷卻水以控制一個(gè)通道中的壓力及溫度。

在一些實(shí)施例中，上文論述的設(shè)計(jì)可經(jīng)修正以產(chǎn)生更對(duì)稱(chēng)的設(shè)計(jì)，以在研磨期間當(dāng)研磨墊被平臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)提供更佳的力平衡。例如，如圖4A中圖示的研磨墊450的通道461可徑向延伸向兩個(gè)或多于兩個(gè)的方向，以加壓通道451-453且使得研磨墊450更為對(duì)稱(chēng)。

盡管研磨墊及研磨墊的眾多特征(諸如內(nèi)部通道(例如內(nèi)部通道351))經(jīng)描述具有環(huán)形幾何形狀，但研磨墊及研磨墊的特征可采用其他形狀，如多邊形或不規(guī)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(gè)示例，氣室355、內(nèi)部通道351，及外部通道352可全部形成于矩形或其他形狀中。作為另一個(gè)示例，一些研磨墊的內(nèi)部通道可采用螺旋形狀。例如，研磨墊550可經(jīng)重新設(shè)計(jì)以使得一個(gè)通道從研磨墊中心向研磨墊邊緣盤(pán)旋，以便加熱或冷卻流體進(jìn)入中心且圍繞研磨墊邊緣退出。

此外，除上述壓力及溫度傳感器之外的其他傳感器可安裝在研磨墊中。在一個(gè)實(shí)施例中，在用于液體輸送的研磨墊的一者中可包括差壓傳感器排列，如研磨墊850?？蓽y(cè)量公共供應(yīng)通道861與每一通道851-853之間的差壓。例如，較高的差壓測(cè)量結(jié)果可指示通道851-853中的該一個(gè)通道堵塞或需要清潔。

盡管前述內(nèi)容針對(duì)本公開(kāi)的實(shí)施例，但可在不背離本公開(kāi)的基本范圍的前提下設(shè)計(jì)本公開(kāi)的其他及更多實(shí)施例，且本公開(kāi)的范圍由所附權(quán)利要求書(shū)確定。