TWI279287B

TWI279287B - Electrochemical-mechanical polishing system

Info

Publication number: TWI279287B
Application number: TW094118990A
Authority: TW
Inventors: Ian W Wylie; Sriram P Anjur
Original assignee: Cabot Microelectronics Corp
Priority date: 2004-06-10
Filing date: 2005-06-09
Publication date: 2007-04-21
Also published as: WO2005123336A3; WO2005123336A2; US7438795B2; US20050274627A1; TW200610611A

Description

1279287 · 九、發明說明：【發明所屬之技術領域】本發明係關於一種通常用於拋光一基板且特定言之用於電化學機械拋光一基板之拋光墊及拋光裝置。【先前技術】在微電子器件之製造中，拋光處理用於在半導體晶圓、場發射顯示器、及其它微電子基板上形成平坦表面。舉例

而言，半導體器件之製造通常涉及各種處理層之形成、彼等層之部分的選擇性移除或圖案化、及一半導體基板之表面上方之額外處理層的沉積，以形成一半導體晶圓。該等處理層可包括（例如）絕緣層、閘極氧化物層、導電層、及金屬或玻璃層等。在晶圓處理之某些步驟中一般需要處理層之最上表面為平面，即平坦，以用於沉積隨後層。使用諸如化學機械拋光（”CMP”）之拋光方法來使處理層平面化，其中拋光諸#導電或絕緣材料之沉積材料以使^曰圓平面化而用於隨後之處理步驟。在一典型CMP方法中裝於-截冑上。用力將該載體及該晶圓向下推向支撐於該 CMP工具之拋光台或壓板上的拋光墊。使該載體及：二、…"日〜邓分學製品、及一實體移除該（該等）層之部分的研磨材料於抛光台或塵板上之旋轉拋光墊上方旋#。在抱光過程中，-般於該旋轉晶圓與該旋轉拋光墊之間引人抛光組合物（亦稱作拋光漿料）。拋光組合物通常含有與最上的一〆多個）晶圓層之部分交互作用或溶職（該等）層之部黑制口_ 、—杳触# μ 曰曰 102209.doc 1279287 圓及拋光墊可沿相同方向或沿相反方向旋轉，無論哪種方向皆可用於進行特定拋光處理。載體亦可在抛光台或壓板上之抛光塾上振盈。為了減小拋光墊之迅速磨損、改良拋光均勻性、及便於在旋轉拋光墊與晶圓之間引入漿料，習知CMP方法使用尺寸遠大於待拋光之晶圓的拋光墊及拋光台。舉例而吕’為了拋光12英吋（約3〇⑽.）之晶圓，一般使用34英吋（約86 cm·)之拋光墊。 • 最近，一種稱作電化學機械拋光（"ECMpn)之新穎拋光方法已開始普遍使用。除了執行與CMp方法共同之化學及機械磨損移除技術外，ECMP還可藉由電化學溶解而自一基板表面移除導電材料。該電化學溶解係藉由在陰極與基板表面之間施加一電偏壓以自該基板表面移除導電材料且使其進入周圍電解質溶液中來執行。然而，習知拋光墊經常限制電解貝/容液至晶圓之表面的流動，從而導致所施加之電偏壓的非均勻性且阻礙拋光處理。此外，ECMp方法中 φ 之電化學溶解之添加允許減小拋光墊之振盈運動及所需之相關能量消耗，且允許減小拋光墊及拋光台之尺寸。因此，需要一種改良之拋光系統以便於將電解質溶液引 Λ至待拋光之基板的表面。亦需要一種改良之拋光系統以使得能夠實現ECMP方法之優勢。本發明提供此類拋光系統。本發明之此等及其它優勢、以及額外發明特徵將自本文所提供之本發明之描述而顯而易見。【發明内容】本發明係針對改良拋光系統中之拋光組合物的傳送及流 102209.doc 1279287 動，從而導致更新一拋光墊與一基板之、 * J 父互作用之區域中的拋光組合物。在ECMp系統中， Μ^ 炅新拋光組合物亦促進電極之間的離子導電，從而改良所施加之電偏壓且導致更均句地自基板移除導電材料。藉由改良抛光組合物流動亦促進減小拋光系統之組件之尺寸 .^ rb At ]員現。然而，雖然本^之祕係針對改㈣㈣統H 此等系統。丄个I艮方、根據本發明之—態樣，提供—種具有—頂部表面及一底部表面的拋光塾，其經組態以用於抛光處理中之抛光电人良式流動。拋光組合物可為(例如)電解質溶液、拋水…或其組合。該拋光墊包括穿過該拋光墊所設置的第-複數個單向微孔，其將抛光組合物自底部表面傳送至 =部表面。亦包括第二複數個單向微孔，其將拋光組合物 =表面傳送至底部表面。該等微孔之方向性係藉由將 …孔組態成具有非圓柱形橫截面而提供。因此，當將 ^拋光塾安顧—拋光裝置上時，可將來自儲槽之抛光组 &物引入於該拋光台或壓板與該拋光墊之間，然後經由第 1數個單向微孔將其傳送至相鄰於基板的拋光墊之頂部表面。然後，可經由第二複數個單向微孔自頂部表面移除抛光組合物。 ' 根據另—態樣，本發明提供-種經組態以用於-拋光組合物之改良式流動的拋光裝置。該拋光裝置包括_由—壓板總成支撐之抛光塾以於其間界定一組合物轉移區域。該 I光墊包括一頂部表面及一底部表面及複數個設置於其間】02209.doc 1279287 ' 之微孔。複數個突起部分突出入該組合物轉移區域中，其中每一突起部分均與至少一微孔對準。因此，當將拋光組合物引入該組合物轉移區域中時，藉由該等突起部分將組合物流重新引導入該等微孔中並穿過該拋光墊。該組合物可用於拋光一藉由一載體而相鄰於該拋光墊之頂部表面固持的基板。【實施方式】 _ 現參看圖式，其中類似數字指類似元件，圖}中說明一用於電化學機械拋光的拋光裝置1〇〇之一實例。該拋光裝置可包括一拋光台或壓板102、一支撐於壓板1〇2上之拋光墊104、及一支撐於壓板及拋光墊上方以用於將一基板安裝至該拋光裝置上的載體106。為了嚙合拋光操作，載體 106可相對於壓板102旋轉及/或沿執道運動，或該壓板可相對於該載體旋轉及/或沿執道運動，或兩者可同時旋轉及/或沿執道運動。為了儲存拋光組合物108及將其傳遞至 Φ 拋光墊104與載體106之間的交互作用區域，該拋光裝置可包括一腔室或儲槽Π0及一用於在該壓板與該拋光墊之間引入拋光組合物的拋光組合物傳遞系統丨12。在所示實施例中，將壓板102及拋光墊104浸沒於固持在儲槽11〇内的抛光組合物1〇8中。然而，在其它實施例中，預期將壓板及拋光墊自該儲槽中之組合物取出。此外，在其它實施例中，拋光裝置100可經調適以如同一化學機械拋光裝置一樣操作丨中拋光組合物傳遞系統i i 2經調丨以傳遞一化學機械抛光組合物。 102209.doc 1279287 在一其中拋光裝置100經組態以如同一 ECMP裝置一樣操作的實施例中，該例示性拋光裝置亦可包括一陰極116、一陽極118、及一參考電極120。可將陰極116安置在儲槽 110之底部且將其浸沒於拋光組合物108中。將瞭解，在此實施例中，拋光組合物應至少充當一電解導電流體，其較佳具有⑻區人姆之最大電阻值。陽極118可同時充當壓板 102、拋光墊104，或可安置在某一其它位置。較佳亦將參考電極120設置於拋光組合物108内。為了提供用於進行 ® 處理的適當電偏壓，陰極、陽極及電極與一適當電源電相通。參看圖2，其說明一欲與拋光裝置！〇〇一起使用的拋光墊 104。拋光墊104包括一頂部表面14〇及一相對之底部表面 142。頂部表面140可充當一拋光表面，可使一基板緊靠在該拋光表面上，且底部表面142欲由該拋光台或該壓板支撐。所示拋光墊104展示為具有一圓形輪廓，但應瞭解， φ 可容易地使用其它形狀及輪廓，且該發明拋光墊並不限於任一特定形狀或輪廓。如圖2所示，拋光墊1〇4包括設置於頂部表面14〇與底部表面142之間的一第一複數個微孔M6及一第二複數個微孔 148。在一典型拋光操作中，將液體拋光組合物引入底部表面142與支撐該底部表面的拋光台或壓板之間。該拋光組合物係於壓力下經由圖1所示之傳遞系統丨丨2引入，但在其匕貝施例中’ §亥拋光組合物亦可不受壓。參看圖2，根據本發明之一態樣，為了將拋光組合物供應至相鄰於一基 102209.doc 1279287 板的頂部表面，將第一饭裂1固镟孔；[46實體细能單向方式將該組合物自底Λ、成用於以為了自頂却主 2傳送至頂部表面140。馮了自頂部表面140移除拋光組人 148^ έΒ - u. 、〇物，將弟二複數個微孔 48貝體組怨成用於同樣以單向式將拋光組合物自頂部表面14〇傳迗至底部表面142。 1y1n U此弟一及第二複數個微 4 8促進抛光組合物循環 - 物僱銥伽過拋光墊，從而便於更表面與基板之間的交互作用區域中之拋光組合物。 ^在ECMP處理中’此促進陽極與陰極之間的均句離子導電’從而便於自基板沉⑽溶解導電材料。基於该發明抛光墊之目的二五w 々術b早向思謂將特定微孔實體組態成用於促使自該拋光塾之一表面朝向相對表面傳送拋光組合物同時大體阻止相反方向之傳送。該等單向微孔未必絕對防止沿除所欲方向之外的任一方向之所有流動。此外’芬看圖2 ’以交替的類似網格的圖案圖示第一及第二複數個微孔146、148。然而’可以任—適當方式排列該等微孔，且所示類似網袼之圖案無意於進行限制。為了貫體組態該等微孔以提供單向傳送，該等微孔具有一非圓柱形橫截面或形狀。舉例而言，參看圖3，當第一複數個微孔146中之至少一微孔、且較佳多於一微孔（例如’總第一複數個微孔之5 %或更多、總第一複數個微孔之10%或更多、總第一複數個微孔之25%或更多、總第一複數個微孔之50%或更多、總第一複數個微孔之75%或更多、或總第一複數個微孔之90%或更多）設置於底部表面 14 2與了頁部表面14 0之間時，該或該等微孔向内漸縮。當第 102209.doc 1279287 · 一複數個微孔148中之至少一微孔、且較佳多於一微孔（例如’總第二複數個微孔之5%或更多、總第二複數個微孔之10%或更多、總第二複數假微孔之25%或更多、總第二複數個微孔之50%或更多、總第二複數個微孔之75%或更多、或總第二複數個微孔之90%或更多）設置於底部表面

142與頂部表面140之間時，該或該等微孔經反向定向以使得其向外漸縮。因此，第一微孔146與頂部表面14〇之相交形成較小之第一孔徑15〇，而第二微孔148與頂部表面14〇之相交形成較大之第二孔徑152。類似地，第一微孔146與底部表面142之相交形成較大之第三孔徑154，而第二微孔 148與底部表面142之相交形成較小之第四孔徑156。彼等熟習此項技術者將瞭解，於底部表面142引入之流體拋光組合物將更可能進入較大之第三孔徑154而非較小之第四孔徑156。類似地，於頂部表面14〇之拋光組合物將更可能進入較大之第二孔徑152而非較小之第一孔徑15〇。

因此，促使拋光組合物經由第一複數個微孔146自底部表面142流至頂部表面14〇且經由第二複數個微孔148自頂部表面流至底部表面。因此，第一及第二複數個微孔促進更新頂部表面上之拋光組合物。之平均直徑為10微米或更小該等微孔及相關之較大及較小孔徑之尺寸可為任何適於傳达拋光組合物之尺寸。該等微孔較佳具有2〇〇微米或更小之平均直徑’且更佳&有50微米或更小之平均直徑。舉例而言’在一較佳實施例中，第一及第四複數個較小孔徑而第二及第三複數個較大孔 102209.doc -12- 1279287 控之平均直徑為3 0微米或更小。僅作為實例而非在任何意義上進行限制，利用以下計算來形成一系列拋光塾規格，其中該抛光塾能夠更新職直徑之基板與該拋光墊之間的交互作用區域中之拋光組合物： 1·計算更新該基板與該拋光墊之間的交互作用區域中之組合物薄膜所需的流量：晶圓面積=Π*(10 cm)2 = 314 cm2 ; /專膜體積（叙疋1 μιη薄膜厚度）=314 cm2 * 〇 oooi = 0.0314 cm3 ；流速=1 ·4 cm3/sec(每秒更新組合物） (注意··典型CMP裝置之流速為約ι·67 cm3/sec。） 2·計算提供0.0314 cm3/sec之流速所需之微孔數（假定ι〇〇 μιη直徑之微孔（即，7.9e_5 cm2)及0.15 Cm厚度之拋光墊）·· 所需之微孔數=0_03 14 cm3/ (7.9e-5 cm2 * 〇· 1 5 cm)=約 2650個微孔； 3 ·計算所需之微孔的總面積：所需之微孔的面積=2650 * 7.9e·5 cm2 = 0.20935 cm2 ; 200 mm基板之面積=314 cm2 ; 對應於微孔的晶圓之0.20935 cm2/314 cm2 = 0.067% ； 4·計算由微孔所產生之壓降（ΔΡ): (注意··使用 Hagen-Poisseulle定律：ΔΡ = 9*8*η* L/(Rc)**2 ;其中，ΔΡ =壓降；q=流體積；η=流體黏 102209.doc -13 - 1279287 度；L=拋光墊厚度；RC=微孔半徑）來自微孔之 ΔΡ^Ο.ΟΒΜ cm3/sec. * 8 * 1.0 cp * 〇·15 cm / (0.005 cm)**2 = 1507 dynes/ cm2 ； (假定來自重力之額外壓降= 147 dynes/ cm2) 總 ^=1507 dynes/cm2 + 147 dynes/cm2= 1654 dynes/cm2 =165.4 N/m2 » 0.001654 atm(或 0.168 kPa) o 自上文，0.001654 atm(即，0.168 kPa)係一拋光系統所 _ 要克服之最小壓降，從而指示該等微孔可充分地更新該基板與該拋光墊之間的交互作用區域中之拋光組合物。不需要使第一及第二複數個微孔之形狀漸縮以具有對流體傳送之單向效應。舉例而言，在圖4所示之拋光墊16〇之實施例中，第一複數個微孔162中之至少一微孔、且較佳多於一微孔（例如，總第一複數個微孔之5%或更多、總第一複數個微孔之1 〇%或更多、總第一複數個微孔之25%或更多、總第一複數個微孔之50%或更多、總第一複數個微 _ 孔之75 %或更多、或總第一複數個微孔之90%或更多）在設置於底部表面168與頂部表面166之間時形成為一系列以軸向對準之方式排列之截頭圓錐區165。第一複數個微孔162 之母一截頭圓錐區165之基底部分朝向底部表面168對準，而母截頭圓錐區之最高部分則朝向頂部表面1 a定向。第二複數個微孔164中之至少一微孔、且較佳多於一微孔 (例如’總第二複數個微孔之5%或更多、總第二複數個微孔之1 〇%或更多、總第二複數個微孔之25%或更多、總第 -複數個微孔之5G%或更多、總第二複數個微孔之75%或 102209.doc -14- 1279287 更多、或總第二複數個微孔之90%或更多）類似地由一系列以反向對準之方式排列之類似截頭圓錐區165形成。較佳地’較大之第二及第四孔徑172、176由截頭圓錐區165之基底部分形成，而較小之第一及第三孔徑17〇、174由截頭圓錐，之最高部分形成。《皮等熟習此項技術者將顯而易見，第一微孔162中之截頭圓錐區之排列促使自底部表面 168",L動至頂部表面166同時大體上阻礙相反方向之流動。修第二微孔164中之截頭圓錐區之排列類似地促使自頂部表面166机動至底部表面丨68。因此，由截頭圓錐區形成之第一及第二複數個微孔促進更新頂部表面上之拋光組合物。在圖5所不之拋光墊180之實施例中，第一複數個微孔 1 8 2中之至少一微孔及第二複數個微孔1 8 4中之至少一微孔且車乂佳第一及第二複數個微孔中之每一複數個微孔中均多於一微孔（例如，各別總第一及第二複數個微孔中之每一總複數個微孔的5%或更多、1 〇%或更多、25〇/。或更 Φ 多、50%或更多、75%或更多、或90%或更多）在設置於底部表面188與頂部表面186之間時形成為螺旋狀。與頂部表面186相交之螺旋狀第一微孔ι82形成較小之第一孔徑 1 90 ’而與底部表面188相交之螺旋狀第一微孔形成較大之第二孔徑194。同樣地，螺旋狀第二微孔1 84與頂部表面 186相交形成較大之第二孔徑192，而螺旋狀第二微孔ι84 與底部表面188相交形成較小之第四孔徑丨96。螺旋狀路徑與該等較大及較小孔徑之位置的組合提供該等微孔之單向特徵。 102209.doc -15- 1279287 拋光墊可由任何適當之材料製成。一般而言，拋光墊係由聚合物樹脂製成。較佳地，該聚合物樹脂選自由下列各物組成的群：熱塑性彈性體、熱塑性聚胺基甲酸酯、熱塑性聚烯烴、聚碳酸酯、聚乙烯醇、耐綸、彈性體橡膠、彈性體聚乙烯、聚四氟乙烯、聚對苯二曱酸乙二酯、聚醯亞胺、聚芳醯胺、聚伸芳基、聚丙烯酸酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、其共聚物、及其混合物。更佳地，該聚合 0 物樹脂為一熱塑性聚胺基甲酸酯樹脂。該拋光墊可經調適以用於使用化學機械拋光組合物的 CMP處理，或該拋光墊可經調適以用於ECMp處理。當用於ECMP處理時，拋光墊可由導電聚合物製成，或在一些實施例中可由其中内部分散或嵌入有導電成分（c〇nductWe element)的非導電聚合物製成。該等導電聚合物及導電成分可自任何適當之材料形成。舉例而言，該等導電成分可採用粒子、纖維、導線、線圈或薄片之形式，且可由諸如 _ 奴之材料及諸如銅、鉑、塗覆有鉑之銅及鋁的導電金屬製成 ^電抛光墊可具有（例如）10歐姆之最大電阻值。為了提供第一及第二複數個微孔，可採用任何適當之形成方法。舉例而言，該等微孔可於拋光墊本身之製造過程中幵〆成諸如在用於產生拋光塾的聚合物樹脂之模製過程中。可採用特殊起泡劑或微球來辅助形成該等微孔。該等 U孔亦可由任何其它適當之模製或澆鑄技術來形成。此外’該等微孔可在模製拋光墊後經由任何數目之各種加工方法及技術來形成。 102209.doc -16- 1279287 :目$ 了進步改良組合物沿拋光墊104之頂部表面140的分佈，可在頂表面中形成一或一糸列與該等微中…微孔相交的溝槽。舉例而言，在所示實施例與第數個微孔146相交之第-系列溝槽 "、可形成與第二複數個微孔148相交之第二系列溝 =9。該等溝槽158、159輔助將組合物轉移至該等微孔 …该4微孔將其轉移至頂部表面及基板之間的交互作用區域。㈣158、159可具有任何適當的橫截面，諸如V形橫截 :?它可能之橫截面包括U形橫截面及截形橫截面。«面之寬度可為任何適當之寬度，且—般為。」麵至2麵。橫截面之寬度可對應於與一特定溝槽相交的孔徑 2千均直徑。溝槽之深度可為任何適當深度，且可視拋光皿之厚度及組合物之流速而定。頂部表面與底部表面之間的抛光塾之典型厚度為0.1咖至10咖。溝槽158、159亦可以任何適當之圖案形成於頂部表面14〇上，諸如圖2所示之-糸列交替的平行溝槽。其它可能的圖案包括同心圓圖案或曲線圖案。拋光塾可為一具有至少_ 了蒼爲 /、,主乂頂層及一底層的多層拋光墊。在此類實施例中’諸如包括頂部表面及底部表面⑽、142 及第一及第二複數個微孔146、⑷之圖2所示之拋光塾1〇4 的本發明之拋光墊對應於該多層拋光墊之頂層。參看圖6至圖8’其說明一根據本發明之另_:態樣所設計之拋光裝置200的-實例。拋光裝置細包括—拋光台或壓 102209.doc 17 1279287 板202及支撐於該壓板上的拋光墊204。拋光墊204具有貝邛表面214、一相對之底部表面2丨6、及複數個設置於頂部表面與底部表面之間的微孔21〇。該拋光墊及該等複數個微孔可具有肖上述拋光墊相同之構造或具有一完全不同之構造。另外，為了將拋光組合物傳送至微孔210，靠近壓板202之第一表面218安置該拋光墊之底部表面216， k而於其間界定一拋光組合物轉移區域。為了將拋光

組口物引入至轉移區域22〇，拋光裝置2〇〇亦包括一用於將將拋光組合物傳遞至一組合物入口 222之傳遞系統2〇6，其中忒組合物入口 222經設置以對應於該轉移區域。為了安裝一待拋光之基板，亦包括一支撐於拋光墊2〇4上方之載體208作為拋光裝置之部分。《了賦予進行拋光操作所需之運動，載體208可相對於拋光墊2〇4旋轉及/或沿執道運動，或該拋光墊及壓板202可相對於該載體旋轉及/或沿執道運動，或兩種元件之組合可旋轉及/或沿執道運動。图7(a)中δ兒明覆蓋轉移區域220的拋光墊204之一實施 J為了以有組織之方式將拋光組合物轉移至該等微孔，轉移區域220包含第一複數個通道226且較佳包含第二複數個通道228。第一複數個通道226與經調適以將拋光組、口物傳送至拋光墊之頂部表面的第一類型之微孔2丨1對準，而第二複數個通道228與經調適以自頂部表面移除拋光組合物的第二類型之微孔212對準。將瞭解，該等通道之縱向軸線大致平行於拋光墊之平面且通常垂直於該等微孔之軸線。第一複數個通道226與組合物入口相通，且較 102209.doc -18- 1279287 佳相互平行排列。同樣地，較佳亦將第二複數個通道228 排列為相互平行且大致垂直於第一複數個通道226。圖7(b)中說明覆蓋轉移區域22〇的拋光墊204之另一實施例。轉移區域220包括第一複數個大致平行之通道226及第二複數個大致平行之通道228。將第一及第二複數個通道 226、228排列為相互垂直。第一類型之微孔丨位於最接近第一及第二複數個通道226、228之相交區域的位置且與 φ 該等相交區域相通，且其經調適以將拋光組合物傳送至該拋光墊之頂部表面。經調適以使其自頂部表面移除拋光組合物的第二複數個微孔212係經設置成穿過拋光墊2〇4，以使其不與第一或第二複數個通道226、228對準。參看圖8(a)，其詳細說明設置於拋光墊2〇4與壓板2〇2之間的第一複數個通道中之一通道226(部分對應於轉移區域）。為了便於將拋光組合物自通道226經由微孔211傳送至拋光墊204之頂部表面214，於該通道内設置有複數個突 • 出部分230。複數個突出部分230中之每一突出部分23〇均與一微孔211對準，且在所示實施例中，其形成為向上突出入通道226内的壓板之一整體部分。在操作中，藉由突出部分230將自組合物入口傳遞之拋光組合物之至少一呷分自通道226重新引導入微孔211中。重新引導拋光組合物改良了基板與拋光墊之頂部表面之間的交互作用區域中的組合物之更新，且在ECMP應用中，促進了電極之間的均勻離子導電，從而便於自基板ECMp溶解導電材料。 : 參看圖7(a)，重新引導拋光組合物之另一優勢在於在 102209.doc -19- 1279287 藉由傳遞系統對組合物加壓的應用中，重新引導之組合物取代了已位於拋光墊之頂部表面上的組合物。被取代之拋光組合物可進入第二類型之微孔212，且從而由第二複數個通道268返回至儲槽，因此進一步改良組合物之更新。參看圖7(b) ’將第一類型之微孔2 11定位於第一及第二複數個通道226、228之相交區域中之一優勢在於：可藉由調卸苐複數個通道或第二複數個通道中之組合物流速來控 φ 制傳送至頂部表面的組合物之量。本質上，將第一類型之微孔211定位於第一及第二複數個通道226、228之相交區域中提供了對傳送至頂部表面的組合物之量的多種程度的控制。為了提供對應於轉移區域的通道226、228，參看圖 8(b) ’在壓板2〇2之第一表面218中形成複數個管道24〇。每笞道240均對應且界定一通道226、22 8之至少一部分。夢看圖8(c)，在另一實施例中，藉由在拋光墊2〇4之底部表 • 面216中形成管道242來提供通道226、228。該等管道可藉由任何適當方式形成，諸如加工或（若適當）模製。該等管道亦可具有任何適當的形狀及橫截面，包括如圖所示之半球狀。 >看圖9’在抛光裝置3〇〇之另一實施例中，轉移區域可 =應=設置在拋光塾3〇6與壓板则之間的複數個組合物導 &或& 3G2且由其界^。可將組合物管逝形成為—具有— 内表心2及-相應外表面314的中空結構。在所示實施例中& 302之形狀為圓柱形，但在其它實施例中其具有一 102209.doc -20- 1279287 些其它適當形狀。可將組合物管302互連在—起以形成一用於在拋光墊306與壓板308之間轉移組合物的網路3 。舉例而言，在圖8所示之實施例中，管3〇2排列成與第二複數個平行管互連以大致形成網格的第一複數個平行管。然而，可以任何適當之方式排列該等管，且不應將管之網路 310解釋為限於網格。可將網路31〇形成為一可分離之元件’或可將其安裝至壓板3〇8或拋光塾3〇6。 φ 形成網路310的管302包括設置於内部表面與外部表面 312、314之間的複數個開口316，該等開口對應於抛光塾 306中之微孔320。在所示實施例中，開口 316形成於第一與第二複數個管之間的互連位置。然而，在其它實施例中，該等開口之位置可視該等管及該網路之排列而變化。另外，複數個微孔320可具有與上述單向微孔相同之構造或具有完全不同之構造。

為了便於將拋光組合物自管302傳遞至拋光墊3〇6之頂部表面322,該等管内包括複數個突出部分318。該等突出部分318可形成於與開口 316相對對準的管之内表面312上。更新，且在ECMP應用中，促進了隖杌命认t 道Γ刼極與陰極之間的均勻離子導電，從而便於自基板ECMp溶解導電材料。该等組合物管及突出部分可呈古^ J八有任何適於傳送一拋光裝在操作中’當將拋光組合物引入該網路中時，突出部分 3職重新引導組合物之至少—部分穿過開口316並以微孔320中。如上所述，重新引導抛光組合物改良了基板斑拋光墊之頂部表面之間的交互作用區域中的組合物之連續 102209.doc -21 - 1279287 置中之拋光組合物的尺寸。舉 U° 4寺官可具有1 0微米至50微米之内徑，且兮望且6亥專突出部分可具有2微米至10微米之向度。較佳地，作為一並邗馮曰通規則，該等突出部分之高度應為該等管之寬度的25%。 ^ r 在hCMP應用中，形成網路的組合物管可由導雷分 J田V電材#製成，且可用作一用於產生ECMP應用所需之電偏壓的電極。【圖式簡單說明】

圖1係一具有-拋光組合物及一拋光墊之欲用於抛光一基板的拋光裝置之剖面圖。圖2係具有一第一及一第二複數個微孔的拋％墊之一實施例的俯視透視圖。、圖3係包括該第一及該第二複數個微孔的抛光塾之一實施例的剖面圖，該等微孔中之每—微孔均具有—漸縮形形狀，其中前頭指示拋光組合物流入該等微孔中之方向。圖4係包括一第一及一第二複數個微孔的拋光墊之一實施例的剖φ Η，該等微孔中之每一微孔均形成為—系列對準之截碩圓錐區，其中箭頭指示拋光組合物流入該等微孔中之方向。圖5係包括一第一及一第二複數個微孔的拋光墊之一實施例的剖面圖，該等微孔中之每一微孔均形成為一螺旋或丄旋升y狀’其中箭頭指示拋光組合物流入該等微孔中之方向。圖6係一欲用於拋光一基板之拋光裝置之一實施例的剖面圖，其中一拋光墊覆蓋一壓板並在其間界定一組合物轉 102209.doc -22- 1279287 移區域。圖7(a)係覆盖該組合物轉移區域及該壓板的拋光墊之一貫施例的俯視平面剖示圖，其中該組合物轉移區域之組成為一第一系列通道及一第二系列通道。圖7(b)係覆蓋該組合物轉移區域及該壓板的拋光墊之一實施例的俯視平面剖示圖。圖8(a)係展示一在一界定該組合物轉移區域的通道内之突起部分的抛光塾及壓板之剖面圖。圖8(b)係拋光墊及壓板之一實施例的剖面圖，其中該壓板具有一管道以界定該通道。圖8(c)係拋光塾及壓板之一實施例的剖面圖，其中該拋光墊具有一管道以界定該通道。圖9係一欲用於拋光一基板之拋光裝置之一實施例的透視剖示圖，其中一拋光墊覆蓋一壓板及一組成為組合物管之網路的組合物轉移區域。【主要元件符號說明】 100 拋光裝置 102 拋光台/壓板 104 拋光墊 106 載體 108 拋光組合物 110 腔室/儲槽 112 拋光組合物傳遞/系、统 116 陰極 102209.doc -23 - 1279287 118 陽極 120 參考電極 140 頂部表面 142 底部表面 146 第一複數個微孔 148 第二複數個微孔 150 第一孔徑 152 第二孔徑 154 第三孔徑 156 第四孔徑 158 第一系列溝槽 159 第二系列溝槽 160 拋光墊 162 第一複數個微孔 164 第二複數個微孔 165 截頭圓錐區 166 頂部表面 168 底部表面 170 第一孔徑 172 第二孔徑 174 第三孔徑 176 第四孔徑 180 拋光墊 182 第一複數個微孔 102209.doc •24- 1279287 184 第二複數個微孔 186 頂部表面 188 底部表面 190 第一孔徑 192 第二孔徑 194 第三孔徑 196 第四孔徑

200 拋光裝置 202 拋光台/壓板 204 拋光墊 206 傳遞系統 208 載體 210 複數個微孔 211 第一類型之微孔 212 第二類型之微孔 214 頂部表面 216 底部表面 218 壓板之第一表面 220 拋光組合物轉移區域 222 組合物入口 226 第一複數個通道 228 第二複數個通道 230 突出部分 240 管道 102209.doc -25- 管道拋光裝置組合物導管/組合物管拋光墊壓板組合物管之網路組合物管之内表面組合物管之外表面開口突出部分微孔頂部表面 -26-

Claims

1279287 、申請專利範圍： 1. 一 2. 3. 4. 5. 種用於與一拋光組合物一起使用的拋光墊，該拋光塾包含： (a) 一頂部表面； (b) —相對之底部表面； (c) 一第—複數個單向微孔，其設置於該頂部表面與該底部表面之間，且經調適以將該拋光組合物自該底部表面傳送至該頂部表面；及 (d) —第二複數個單向微孔，其設置於該頂部表面與該底"卩表面之間，且經調適以將該拋光組合物自該頂部表面傳廷至該底部表面，該第一及該第二複數個微孔中之至少一微孔具有非圓柱形橫截面。如请求項1之拋光墊’其中該第一複數個微孔中之至少一微孔於該底部表面與該頂部表面之間漸縮。如請求項2之拋光墊’其中該第二複數個微孔中之至少一微孔於該頂部表面與該底部表面之間漸縮。如請求項1之撤光塾，其中該第—複數個微孔與該頂部表面之相交區域形成一第一複數個孔徑，且該第二複數個微孔與該頂部表面之相交區域形成一第二複數個孔徑’該第-複數個孔徑的平均直徑小於該第二複數個孔徑的平均直徑。如請求項4之拋光墊’其中該第_複數個微孔與該底部表面之相交區域形成一第三複數個孔徑，且該第二複數個微孔與該底部表面之相交區域形成一第四複數個孔 102209.doc 1279287 拴，5亥第二複數個孔徑的平均直徑大於該第四複數個孔控的平均直徑。 6·如印求項5之拋光墊，其中該第一及該第三複數個孔徑具有50微米或更小的組合平均直徑。 7·如晴求項5之拋光墊，其中該第二及該第四複數個孔徑具有20微米或更小的組合平均直徑。 8.如請求項1之拋光墊，其中該第一複數個微孔中之至少

一微孔係螺旋形地設置於該頂部表面與該底部表面之間。 9. 苐一複數個微孔中之至少頂部表面與該底部表面之如請求項1之拋光墊，其中該一微孔係螺旋形地設置於該間0 複數個微孔中之至少面與該底部表面之間 1 〇·如請求項1之拋光墊，其中該第一一微孔包含一系列排列於該頂部表的截頭圓錐區。 _ 11 ·如請求項1 0之拋光墊準。其中該等截頭圓錐區係軸向對微孔 v 一吸双1固微孔中之至少包含一系列排列於該底部表面與該頂部表〔的截頭圓錐區。 aJ 13 ·如晴求項12之抛光墊’其中該蓉进準。甲°亥4截碩圓錐區係軸向對一與該 14.如請求項丨之拋光墊，其中該頂部表面包括至少第一複數個微孔中之至少一微孔相交的溝槽。 102209.doc 1279287 is·如請求項14之拋光墊，其中該溝槽為v形。 16 ·如請求項丨4之拋光墊，其溝丁茨，再4曰，、遠弟一複數個微孔中之至少一微孔相交。 17·如請求項1之拋光墊，其中該拋光墊係為導電性，且包含10歐姆之最大電阻值。 18.如請求項17之拋光墊，其中該拋光墊包含一導電性聚合物。 _ 19.如請求則之拋光塾，其中該拋光墊具有〇 ι職至1〇咖的在該頂部表面與該底部表面之間的平均厚度。 20. 如請求項1之拋光墊，其中該拋光墊為一具有至少一頂層及一底層的多層拋光墊，該頂層包括該頂部表面、該底部表面、及該第一及該第二複數個微孔。 21. —種用於以一拋光組合物拋光—基板之拋光裝置，該拋光裝置包含： 0)拋光墊，其具有一頂部表面、一相對之底部表 • 面、及複數個設置於該頂部表面與該底部表面之間的微 iL ； (b) —支撐該拋光墊之壓板總成，該壓板總成包括一舆該底部表面相對的第一表面且於其間界定一組合物轉移區域； (c) 複數個突出入該組合物轉移區域中之突出部分，至少一遠突出部分與至少一該微孔對準； (d) —經定位以相鄰於該頂部表面固持該基板之載體；及 102209.doc 1279287 ι (e)—經設置以將組合物沉積至該組合物轉移區域之組合物入口。 22·如睛求項21之拋光裝置’其中該組合物轉移區域係由該壓板總成與該拋光墊之間的一第一複數個通道界定，該第一複數個通道與該組合物入口流體相通，其中至少一通道與至少一對準之微孔及突出部分流體相通。 23.如5青求項22之抛光裝置，其中該等通道大體上相互平行排列。 24·如請求項22之拋光裝置，其中該底部表面包括複數個管道’母一管道界疋遠專通道中之至少一通道的至少一部分。 25·如請求項22之拋光裝置，其中該第一表面包括複數個管道，每一管道界定該等通道中之至少一通道的至少一部分。 26·如請求項23之拋光裝置，其中該組合物轉移區域由該壓板總成與該拋光墊之間的一第二複數個通道進一步界疋’該第二複數個通道與該組合物入口流體相通，其中該第二複數個通道排列為大體上相互平行且大體上垂直於該第一複數個通道。 27·如請求項26之拋光裝置，其中該第一複數個通道中之一通道與該第二複數個通道中之一通道的一相交區域對應於至少一經對準之突出部分及微孔。 28 ·如请求項22之拋光裝置，其中該頂部表面包含至少一與該等微孔中之至少一微孔相交之溝槽。 102209.doc 1279287 1 29·如請求項27之拋光裝置，其中該溝槽為v形。 30.如請求項22之拋光裝置，其中該組合物入口經調適以沉積一化學機械拋光組合物。 3 1 ·如請求項22之拋光裝置，其中該拋光墊係為導電性且包含10歐姆之最大電阻值。 32·如睛求項3 1之拋光裝置，其中該載體經調適以將一電化學電位施加至該基板。 33 ·如請求項22之拋光裝置，其中該等複數個微孔中之至少 ® —微孔於該底部表面與該頂部表面之間或於該頂部表面與該底部表面之間漸縮。 34·如請求項22之拋光裝置，其中該等複數個微孔中之至少一微孔係螺旋形地設置於該頂部表面與該底部表面之間。 35·如晴求項22之拋光裝置，其中該等複數個微孔中之至少一微孔包含一系列排列於該底部表面與該頂部表面之間瞻或於該頂部表面與該底部表面之間的截頭圓錐區。 36. 如請求項22之拋光裝置，其中該組合物轉移區域係由該壓板總成與該拋光墊之間的一毛細管合物管包含一内表面、—外表面、及複數個設置= 表面與該外表面之間的開口，至少一開口與至少一微孔對準。 ^ 37. 如請求項36之減裝置，其中複數個突出部分自該内表面突出’至少-突出部分朝向至少一開口延伸且與該至少一開口大體上對準。 102209.doc 1279287 3 8.如清求項37之拋光裝置，其中該組合物管網路包括… -: 复數個沿一第一方向定向的大體上平行之組合物：：一第二複數個沿一大體上垂直於該第一方向的第二疋向的大體上平行之組合物管。向 39·如請求項38之拋光裝置，其中至少一開口位於該第— 數個組合物管中之一組合物管與該第二複數個組合物：中之一組合物管之間的一相交區域。後如請求項22之拋光裝置，其中該拋光墊經調適以便以— 執道式旋轉而移動。 41. 種使用拋光組合物來拋光一基板的方法，其包含： ⑷提供-包括-具有—頂部表面及—相對之底部表面的拋光墊及支撑该拋光墊的壓板總成之抛光裝置； (b)經由一第一複數個單向微孔將一拋光組合物供應至忒頂α卩表面，其中該第一複數個單向微孔設置於該頂部表面與該底部表面之間且經調適以在該底部表面與該頂部表面之間傳送拋先組合物； Ο)使該頂部表面與該基板接觸； (d)相對於該基板移動該頂部表面以拋光該基板之至少一部分；及 (e)經由一第二複數個單向微孔自該頂部表面移除該拋光組合物，其中該第二複數個單向微孔設置於該頂部表面與该底部表面之間且經調適以在該頂部表面與該底部表面之間傳送拋光組合物，該第一複數個微孔及該第二複數個微孔中之至少一微孔具有一非圓柱形橫截面。 102209.doc 1279287 * 42.如請求項41之方法，其進一步包含以下步驟： (a) 調適該拋光組合物以充當一電解導電流體，該流體包含100歐姆之最大電阻值；及 (b) 將一電化學電位施加至該基板。 43·如請求項42之方法，其進一步包含在該壓板總成與該底部表面之間注入該拋光組合物的步驟。 44·如請求項41之方法，其中該移動步驟包含使該拋光墊繞一固定點沿軌道運動。 45·如請求項41之方法，其中該拋光組合物包含一化學機械拋光組合物。

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