專利名稱：用于電化學機械拋光的導電拋光物件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于平坦化襯底表面的制造物件和裝置。
背景技術：
亞四分之一微米(sub-quarter micron)金屬化多層金屬化是用于下一代超大規(guī)模集成(ULSI)的關鍵技術之一。作為此技術核心的多層互連需要形成在高深寬比的孔隙中的互連特征的平坦化，所述特征包括接觸、過孔、線路和其他特征。這些互連特征的可靠形成對于ULSI地成功以及對于在單獨襯底和管芯上提高電路密度和質量的不斷追求是非常重要的。
在集成電路和其他電子器件的制造中，多層的導電材料、半導體材料、和電介質材料被沉積在襯底的表面上或從襯底的表面移除?？梢酝ㄟ^多種沉積技術沉積薄層的導電材料、半導體材料、和電介質材料?，F(xiàn)代處理中常用的沉積技術包括物理氣相沉積(PVD)(也稱為濺射)、化學氣相沉積(CVD)、等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)、和電化學電鍍(ECP)。
當多層材料被相繼地沉積和移除時，襯底的最上層表面可能在其表面上變得非平坦而需要平坦化。平坦化表面、或“拋光”表面，是從襯底的表面移除材料以形成基本平滑的平坦表面。平坦化在移除諸如粗糙表面、結塊材料、晶格損壞、劃痕、以及污染層或材料之類的不期望的表面形貌和表面缺陷中是有用的。通過移除多余的用于填充特征并為后繼級別的金屬化和處理提供平滑表面的沉積材料，平坦化形成襯底上的特征中也是有用的。
化學機械平坦化、或化學機械拋光(CMP)是用于平坦化襯底的常用技術。CMP利用通常為漿液或其他流體介質的化學復合物，用于從襯底有選擇的材料移除。在傳統(tǒng)的CMP技術中，襯底載具或拋光頭安裝在載具組件上并定位為與CMP裝置中的拋光墊接觸。載具組件將可控壓力提供到襯底，壓迫襯底抵靠拋光墊。通過外部驅動力，該墊相對于襯底移動。在分布拋光復合物的同時，CMP裝置實現(xiàn)在襯底表面與拋光頭之間的拋光或摩擦運動以實現(xiàn)化學作用和/或機械作用以及隨之發(fā)生的從襯底表面的材料移除。
在集成電路制造中被日益增加地使用的一種材料是銅，這是由于其理想的電屬性。但是，銅具有其自身特定的制造問題。例如，銅難以圖案化和刻蝕，而諸如金屬鑲嵌或雙金屬鑲嵌處理之類的新的處理和技術正被用于形成銅襯底特征。
在金屬鑲嵌處理中，特征界定在電介質材料中并接著用銅填充。在銅金屬鑲嵌的制造中正在使用具有低介電常數(shù)(即，小于3)的電介質材料。在銅材料的沉積之前，將阻擋層材料共形地沉積在電介質層中形成的特征的表面上。接著，將銅材料沉積在阻擋層及周圍區(qū)域之上。但是，特征的銅填充通常導致在襯底表面上多余的銅材料、或過載，其必須移除以形成電介質材料中的銅填充特征并為后續(xù)處理準備襯底表面。
在拋光銅材料中存在的一個挑戰(zhàn)是在導電材料與阻擋層之間的界面通常是非平坦的且殘余銅材料留存在由非平坦界面形成的不規(guī)則部分中。此外，經(jīng)常以不同的速率從襯底表面移除導電材料和阻擋材料，其兩者都可以導致多余的導電材料作為殘余物留存在襯底表面上。而且，襯底表面可以具有不同的表面形貌，其取決于形成在其中的特征的密度或尺寸。以不同的移除速率沿著襯底表面的不同形貌移除銅材料，其使得從襯底表面的銅材料的有效移除和襯底表面的最終平坦性難以實現(xiàn)。
從襯底表面將所期望的銅材料全部移除的一個方案是過度拋光襯底表面。但是，一些材料的過度拋光可能導致形貌缺陷的形成，例如特征中凹面或凹陷(其被稱作碟凹(dishing))，或電介質材料的過多移除(其被稱作侵蝕(erosion))。來自碟凹和侵蝕的形貌缺陷可以進一步導致諸如布置在其下的阻擋層材料之類的其他材料的不均勻移除，并產生具有小于期望拋光質量的襯底表面。
對銅表面拋光的另一個問題來自低介電常數(shù)(低k)電介質材料的使用以在襯底表面中形成銅金屬鑲嵌。諸如碳摻雜的氧化硅之類的低k電介質材料在稱作下壓力的傳統(tǒng)的拋光壓力(即，大約6psi)下可能變形或破裂，其可以不利地影響襯底拋光質量并不利地影響器件形成。例如，在襯底與拋光墊之間的相對旋轉運動可以引起沿著襯底表面的剪切力并使低k材料變形以形成形貌缺陷，其可能不利地影響后續(xù)拋光。
用于拋光低電介質材料中的銅的一種方案是通過由電化學機械拋光(ECMP)技術拋光銅。ECMP技術通過電化學溶解從襯底表面移除導電材料而同時使用與傳統(tǒng)CMP處理相比減小的機械研磨來拋光襯底。通過在電極與襯底表面之間施加偏壓以進行電化學溶解，來將導電材料從襯底表面移除到周圍電解液中。
在ECMP系統(tǒng)的一個實施例中，通過與在諸如襯底載具頭之類的襯底支撐器件中的襯底表面電通信的導電接觸的環(huán)來施加偏壓。但是，已經(jīng)觀察到接觸環(huán)表現(xiàn)了在襯底表面上非均勻的電流分布，其導致非均勻的溶解，尤其在過度拋光期間，導電接觸的環(huán)不能有效地移除正被拋光的襯底的導電材料。通過將襯底與傳統(tǒng)拋光墊接觸并在襯底與拋光頭之間提供相對運動來實現(xiàn)機械研磨。但是，傳統(tǒng)拋光墊經(jīng)常限制電解液流動到襯底的表面。此外，拋光墊可以由絕緣材料組成，其可能干擾到襯底表面的偏壓的施加并導致從襯底表面的材料的非均勻的或變化的溶解。
結果，存在對用于在襯底表面上導電材料的移除的改進的拋光物件的需求。

發(fā)明內容
本發(fā)明的方面總體提供了用于使用電化學沉積技術、電化學溶解技術、拋光技術、和/或其組合的平坦化襯底上的層的制造物件和裝置。
在一個方面，一種用于處理襯底的拋光物件包括具有適于拋光襯底的表面的主體和至少部分地嵌入在主體中的至少一個導電元件。導電元件可以包括可布置在接合劑材料中的涂覆有導電材料的纖維、導電填料、或其組合。導電元件可以包括至少部分地嵌入在主體中的，涂覆有導電材料的交織纖維的織物；至少部分地嵌入在主體中的，涂覆有導電材料的纖維、導電填料或其組合與接合劑的復合物；或其組合。導電元件可以具有延伸超過由拋光表面界定的平面的接觸表面，并可以包括線圈、一個或多個環(huán)套、一個或多個繩、材料的交織纖維、或其組合。多個穿孔和多個槽可以形成在拋光物件中，以幫助材料流通過和越過拋光物件。
在另一個方面，提供了一種拋光物件，用于處理襯底表面，例如沉積在襯底表面上的導電層。拋光物件包括主體，該主體包括涂覆有導電材料的纖維、導電填料、或其組合中的至少一部分，并適于拋光襯底。多個穿孔和多個槽可以形成在拋光物件中，以幫助材料流在拋光物件周圍和通過拋光物件。
在另一個方面，拋光物件可以布置在用于處理襯底的裝置中，該裝置包括盆體、布置在盆體中的可滲透的圓盤、布置在可滲透圓盤上的拋光物件或制造物件、在可滲透圓盤與盆體的底部之間布置在盆體中的電極、和適于在處理期間留持襯底的拋光頭。
在另一個方面，拋光物件可以在一種用于處理襯底的方法中用作導電拋光物件，該方法包括提供包含包殼體的裝置，將導電拋光物件布置在殼體中，以高至約20加侖每分鐘(GPM)的流率將導電溶液提供到殼體中，將襯底定位為與導電溶液中的導電拋光物件相鄰，使襯底表面與導電溶液中的導電拋光物件接觸，在電極與導電拋光物件之間施加偏壓，和移除襯底表面的表面的至少一部分。
在本發(fā)明的另一個實施例中，用于處理襯底的拋光物件包括耦合在電介質支撐層與導電層之間的插入層。導電層具有適于拋光襯底的暴露表面。支撐層比導電層具有更小的硬度，且插入層比支撐層具有更大的硬度。
在本發(fā)明的另一個實施例中，用于處理襯底的拋光物件包括耦合在導電層與支撐層之間的插入層。形成通過導電層、插入層和支撐層的至少一個孔包括形成在導電層中的第一孔，其比形成在插入層和支撐層中的第二孔具有更大的直徑。


因此將參考在附圖中圖示的實施例給出其中獲得了和可以詳細地理解本發(fā)明的上述方面的方式、即以上簡短總結的本發(fā)明的更詳細說明。
但是，應注意的是，附圖僅圖示了本發(fā)明的典型實施例，且因此不應被認為是其范圍的限制，因為本發(fā)明可以容納到其他等同效果的實施例。
圖1是本發(fā)明的處理裝置的一個實施例的俯視圖2是ECMP臺的一個實施例的剖視圖3是拋光物件的一個實施例的部分剖視圖4是開槽的拋光物件的一個實施例的俯視圖5是開槽的拋光物件的另一個實施例的俯視圖6是開槽的拋光物件的另一個實施例的俯視圖7A是此處所述的導電布或織物的俯視圖7B和7C是拋光物件的部分剖視圖，該拋光物件具有包括導電布或織物的拋光表面；
圖7D是包括金屬箔的拋光物件的一個實施例的部分剖視圖7E是包括織物材料的拋光物件的另一個實施例；
圖7F是具有形成在其中的窗口的拋光物件的另一個實施例；
圖8A和8B分別是具有導電元件的拋光物件的一個實施例的俯視示意圖和剖視示意圖8C和8D分別是具有導電元件的拋光物件的一個實施例的俯視示意圖和剖視示意圖9A和9B是具有導電元件的拋光物件的其他實施例的立體圖10A是拋光物件的另一個實施例的部分立體圖10B是拋光物件的另一個實施例的部分立體圖10C是拋光物件的另一個實施例的部分立體圖10D是拋光物件的另一個實施例的部分立體圖10E是拋光物件的另一個實施例的部分立體圖11A-11C是襯底與此處所述的拋光物件的實施例接觸的一個實施例的示意性側視圖12A-12D是具有連接到功率源的延伸部分的拋光物件的實施例的俯視圖和側視圖12E和12F示出了將功率提供到拋光物件的另一個實施例的側視示意圖和分解立體圖13A-13B是導電物件的另一個實施例的俯視圖和剖視圖14A-14B是導電物件的另一個實施例的俯視圖和剖視圖15-17是導電物件的可選實施例的剖視圖；且
圖18是電極的一個實施例的俯視圖。
為幫助理解，在所有可能處使用了相同標號以表示對附圖共同的相同元件。
具體實施例方式
除非另外定義，此處使用的詞語和短語由本領域技術人員給定為本領域中通常的和慣例的含義?；瘜W機械拋光應該被廣義地解釋，并包括但不限于通過化學作用、機械作用、或者化學和機械作用兩者的組合來研磨襯底表面。電拋光應該被廣義地解釋，并包括但不限于通過諸如陽極溶解之類的電化學作用的應用來平坦化襯底。
電化學機械拋光(ECMP)應該被廣義地解釋，并包括但不限于通過電化學作用、化學作用、機械作用、或者電化學、化學、和機械作用的組合以從襯底表面移除材料來平坦化襯底。
電化學機械電鍍處理(ECMPP)應該被廣義地解釋，并包括但不限于將材料電化學沉積在襯底上并通過電化學作用、化學作用、機械作用、或者電化學、化學、和機械作用的組合平坦化已沉積的材料。
陽極溶解應該被廣義地解釋，并包括但不限于將陽極偏壓直接或間接地施加到襯底，其導致導電材料從襯底表面的移除并進入周圍電解液中。拋光表面被廣義地定義為制造物件的一部分，其在處理期間至少部分地接觸襯底表面，或者通過接觸直接地或通過導電介質間接地將制造物件電耦合到襯底表面。
拋光裝置
圖1描述了處理裝置100，其具有適于電化學沉積和化學機械拋光的至少一個臺，例如電化學機械拋光(ECMP)臺102和布置在單個平臺或工具上的至少一個傳統(tǒng)拋光或磨光臺106。適于從本發(fā)明獲益的一種拋光工具是可從位于加州圣塔克萊拉的應用材料公司獲取的MIRRAMesaTM化學機械拋光器。
例如，在圖1所示的裝置100中，裝置100包括兩個ECMP臺102和一個拋光臺106。這些臺可以用于處理襯底表面。例如，具有形成在其中的特征限定、且填充有阻擋層并接著將導電材料布置在阻擋層上的襯底可以用兩個ECMP臺102以兩個步驟使導電材料移除，阻擋層在拋光臺106中拋光以形成平坦化的表面。
示例性裝置100通常包括支撐一個或多個ECMP臺102、一個或多個拋光臺106、傳輸臺110和傳送盤112的基座108。傳輸臺110通常經(jīng)由裝載機械手116將襯底114傳輸?shù)窖b置100和從裝置100傳輸襯底114。裝載機械手116通常在傳輸臺110與工廠界面120之間傳輸襯底114，工廠界面120可以包括清潔模塊122、度量設備104和一個或多個襯底存儲盒118。度量設備104的一個示例是可從位于亞利桑那州鳳凰城的Nova測量儀器有限公司獲取的NovaScanTM集成厚度監(jiān)控系統(tǒng)。
可選地，裝載機械手116(或工廠界面(infactory interface)120)可以將襯底傳輸?shù)揭粋€或多個其他處理工具(未示出)，諸如化學氣相沉積工具、物理氣相沉積工具、刻蝕工具等。
在一個實施例中，傳輸臺110至少包括輸入緩沖臺124、輸出緩沖臺126、傳輸機械手132、和裝載杯組件128。裝載機械手116將襯底114放置到輸入緩沖臺124上。傳輸機械手132具有兩個機械爪組件，每個具有通過襯底邊緣夾持襯底114的氣動機械爪手指。傳輸機械手132從輸入緩沖臺124提升襯底114并旋轉機械爪和襯底114，以將襯底114定位在裝載杯組件128上方，然后將襯底114下放到裝載杯組件128上。
傳送盤112通常支撐多個拋光頭130，其每個在處理期間保持一個襯底114。傳送盤112將拋光頭130在傳輸臺110、一個或多個ECMP臺102以及一個或多個拋光臺106之間傳輸。適于從本發(fā)明受益的一種傳送臺112在于1998年9月8日授權給Tollers等人的美國專利No.5,804,507中總體地描述，其全文通過引用被結合與此。
通常，傳送盤112中心地布置在基座108上。傳送盤112通常包括多個臂138。每個臂138通常支撐拋光頭130中的一個。圖1中描述的臂138中的一個未示出，以便于可以看見傳輸臺110。傳送盤112是可索引的，使得拋光頭130可以在臺102、116和傳輸臺110之間以由用戶定義的順序移動。
通常當襯底114布置在ECMP臺102或拋光臺106中時，拋光頭130保持襯底114。ECMP臺106和拋光臺102在裝置100上的布置允許襯底114在被夾持在相同拋光頭130中時通過在臺之間移動襯底被相繼地電鍍或拋光?？梢赃m于本發(fā)明的一種拋光頭是由位于加州圣塔克萊拉的應用材料公司制造的TITAN HEADTM襯底載具。
可以用于此處所述的拋光裝置100的拋光頭130的實施例的示例在于2001年2月6日授權給Zuniga等人的美國專利No.6,183,354中描述，其全文通過引用被結合于此。
為幫助對拋光裝置100及其上執(zhí)行的處理的控制，包括中央處理單元(CPU)142、存儲器144、和輔助電路146的控制器140連接到拋光裝置100。CPU 142可以是在工業(yè)設定中用于控制各種驅動和壓力的任何形式的計算機處理器中的一種。存儲器144連接到CPU 142。存儲器144、或計算機可讀介質可以是本地的或遠程的諸如隨機訪問存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、軟盤、硬盤或任何其他形式的數(shù)字存儲之類的容易獲取的存儲器。輔助電路146連接到CPU 142，用于以傳統(tǒng)方式輔助處理器。這些電路包括緩存、功率供應、時鐘電路、輸入/輸出電路、子系統(tǒng)等。
操作拋光裝置100和/或控制器140的功率由功率供應150提供。舉例說明地，功率供應150示出為連接到拋光裝置100的多個部件，包括傳輸臺110、工廠界面120、裝載機械手116和控制器140。在其他實施例中，為拋光裝置100的兩個或更多部件設置單獨的功率供應。
圖2描述了支持在ECMP臺102之上的拋光頭130的剖視圖。ECMP臺102通常包括盆體202、電極204、拋光物件205、圓盤206和封蓋208。在一個實施例中，盆體202耦合到拋光裝置100的基座108。盆體202通常界定了諸如電解液220之類的導電流體可以限制在其中的容器或電解液池。在處理襯底114中使用的電解液220可以用于處理可以電化學地沉積到襯底114上或從襯底114電化學地移除的諸如銅、鋁、鎢、金、銀之類的金屬或任何其他材料。
盆體202可以是由含氟聚合物、特氟綸、PFA、PE、PES之類的塑料或與電鍍和電拋光化學劑相容的其他材料制成的碗狀構件。盤體202具有包括孔216和排放口214的底部210。孔216通常布置在底部210的中心，并允許軸212穿過。密封件218布置在孔216與軸212之間，并在防止布置在盆體202中的流體通過孔216的同時允許軸212旋轉。
盆體202通常包括布置在其中的電極204、圓盤206、和布置于其中的拋光物件205。諸如拋光墊之類的拋光物件205被布置并支撐在盆體202中的圓盤206上。
電極204對襯底114和/或接觸襯底表面的拋光物件205是反電極。拋光物件205是至少部分導電的并可以在諸如電化學機械電鍍處理(ECMPP)或電化學溶解之類的電化學處理期間與襯底結合充當電極，其電化學機械電鍍處理包括電化學沉積和化學機械拋光。電極204可以是陽極或陰極，其取決于施加在電極204與拋光物件205之間的正偏壓(陽極)或負偏壓(陰極)。
例如，從電解液將材料沉積在襯底表面上時，電極204充當陽極且襯底表面和/或拋光物件205充當陰極。當從襯底表面移除材料，諸如通過由施加的偏壓溶解時，為了溶解處理，電極204充當陰極且襯底表面和/或拋光物件205可以充當陽極。
電極204通常定位在盆體202的圓盤206和底部210之間的可以浸沒在電解液220中處。電極204可以是板狀構件，具有穿過其形成的多個孔的板或布置在可滲透膜或容器中的多個電極片?？蓾B透膜(未示出)可以布置在圓盤206與電極204之間或電極204與拋光物件205之間以過濾諸如氫氣泡之類的氣泡，形成水表面，而且減少缺陷形成并使其間的電流或功率穩(wěn)定或更均勻地施加。
對于電沉積處理，電極204由待沉積或待移除的材料制成，諸如銅、鋁、金、銀、鎢和可以電化學地沉積在襯底114上的其他材料。對于諸如陽極溶解之類的電化學移除處理，電極204可以包括不同于已沉積材料的材料制成的不可消耗電極，例如，用于銅溶解的不銹鋼、鉑、碳、或鋁。
圖18描述了具有多個可獨立地電偏壓的區(qū)域的電極204的一個實施例的俯視圖。這些區(qū)域幫助在處理池的橫向寬度上分布的電流的控制，其導致控制在襯底的直徑上的材料移除(或沉積)。在圖18中所述的實施例中，電極204包括可由功率源1910獨立地偏壓的三個同心區(qū)域1902、1904、1906。區(qū)域1902、1904、1906可以由電介質隔板1908分離。雖然區(qū)域1902、1904、1906在圖18中示出為構造成同心環(huán)，但是這些區(qū)域可以具有其他構造，例如，放射狀布置、扇形、弧形、柵格、帶條、島狀、和楔狀，以及其他。
拋光物件205可以是材料制成的墊、絲網(wǎng)或帶，其適合流體環(huán)境和處理規(guī)范。在圖2所述的實施例中，拋光物件205在形狀上是圓形的并定位在盆體202的上端處，在其下表面上由圓盤206支撐。拋光物件205至少包括導電材料制成的部分導電的表面(諸如一個或多個導電元件)，用于在處理期間與襯底表面接觸。拋光物件205可以是部分地或全部是導電拋光材料，或者是嵌入在傳統(tǒng)拋光材料中或布置在傳統(tǒng)拋光材料上的導電拋光材料的混合物。例如，導電材料可以布置在“襯背”材料上以調整處理期間拋光物件205的柔性和/或硬度，其中襯背材料布置在圓盤206與拋光物件205之間。
盆體202、封蓋208、和圓盤206可以可移動地布置在基座108上。當傳送盤112索引了在ECMP和拋光臺102、106之間的襯底114時，盤體202、封蓋208和圓盤206可以朝向基座108軸向地移動以幫助拋光頭130的清除。圓盤206布置在盆體202中并耦合到軸212。軸212通常耦合到布置在基座108下方的電機224。電機224響應于來自控制器140的信號，以預定速率旋轉圓盤206。
圓盤206可以是由與電解液220相容的材料制成的多孔物件支撐，其不會不利地影響拋光。圓盤206可以由聚合物制成，例如含氟聚合物、PE、特氟綸、PFA、PES、HDPE、UHMW等。圓盤206可以使用諸如螺栓之類的緊固件或者懸架在其中其他裝置等緊固在盆體202中，其中，其他裝置諸如與周圍按扣或緊配合。圓盤206優(yōu)選地與電極204間隔，以提供更寬的處理窗，這樣降低了沉積材料和從襯底表面移除材料對電極204尺寸的敏感性。
圓盤206通常對于電解液220是可滲透的。在一個實施例中，圓盤206包括形成在其中的多個穿孔或通道222。穿孔包括部分地或完全地通過諸如拋光物件之類的物體形成的孔、洞、開口或通路。選定穿孔尺寸和密度以提供電解液220穿過圓盤206到襯底114的均勻分布。
在圓盤206的一個方面中包括具有在約0.02英寸(0.5毫米)與約0.4英寸(10毫米)之間直徑的穿孔。穿孔可以具有在拋光物件的約20％與約80％之間的穿孔密度。已經(jīng)觀察到約50％的穿孔密度提供了具有對拋光處理最小的不利影響的電解液流動。通常，圓盤206與拋光物件205的穿孔對準，以提供通過圓盤206和拋光物件205到襯底表面的充足質量流的電解液。拋光物件205可以通過機械夾具或導電粘接布置在圓盤206上。
雖然此處所述的拋光物件用于電化學機械拋光(ECMP)處理，但是本發(fā)明設想了在涉及電化學作用的其他制造處理中使用導電拋光物件。使用電化學作用的這種處理的示例包括電化學沉積和電化學機械電鍍處理(ECMPP)，電化學沉積涉及不使用諸如邊緣接觸之類的傳統(tǒng)偏壓施加裝置而使用拋光物件205以將均勻的偏壓施加到襯底表面用于沉積導電材料，電化學機械電鍍處理包括電化學沉積和化學機械拋光的組合。
在操作中，拋光物件205布置在盆體202中的電解液中的圓盤206上。在拋光頭上的襯底114布置在電解液中并與拋光物件205接觸。電解液流動通過圓盤206和拋光物件205的穿孔并由形成在其中的槽分布在襯底表面上。來自功率源的功率接著被施加到導電拋光物件205和電極204，且然后在電解液中諸如銅之類的導電材料通過陽極溶解法被移除。
電極220從儲液池233經(jīng)由噴嘴270流動到空間232中。通過布置在側板254中的多個孔234，防止電解液220溢出空間232?？?34通常為電解液流出容納空間232并流入盆體202的下部提供通過封蓋208的路徑。孔234的至少一部分通常定位在凹部258的下表面236與中心部分252之間。因為孔234通常高于凹部258的下表面236，所以電解液220填充空間232并因此與襯底114和拋光介質205進行接觸。這樣，在封蓋208與圓盤206之間的相對空間的整個范圍上，襯底114保持與電解液220接觸。
聚集在盆體202中的電解液220通常通過布置在底部210處的排放口214流動到流體傳遞系統(tǒng)272中。流體傳遞系統(tǒng)272通常包括儲液池233和泵242。流動到流體傳遞系統(tǒng)272中的電解液220被聚集在儲液池233中。泵242將電解液從儲液池233通過供應管線244傳輸?shù)絿娮?70，在其中電解液220通過ECMP臺102循環(huán)。過濾器240通常布置在儲液池233與噴嘴270之間，以移除在電解液220中可能存在的顆粒顆粒和結塊材料。
電解液溶液可以包括商業(yè)上可獲取的電解液。例如，在含銅材料移除中，電解液可以包括硫酸基電解液或諸如磷酸鉀(K3PO4)之類的磷酸基電解液、或其組合。電解液也可以包含諸如硫酸銅之類的硫酸基電解液的衍生物、和諸如磷酸銅之類的磷酸基電解液的衍生物。也可以使用具有高氯酸-醋酸溶液及其衍生物的電解液。
此外，本發(fā)明設想了使用在電鍍或電拋光處理中傳統(tǒng)使用的電解液混合物，包括諸如拋光劑(brightener)及其它之類的傳統(tǒng)使用的電鍍或電拋光添加劑。用于諸如鍍銅、銅陽極溶解、或其組合之類的電化學處理的電解溶液的一個來源是總部位于賓夕法尼亞州的費城的Rohm and Haas的分公司Shipley Leonel，商標為Ultrafill 2000。合適的電解液混合物的一個示例在于2002年1月3日遞交的美國專利申請序列號No.10/038,066中描述，其全文通過引用被結合于此。
電解溶液被提供到電化學池來以高至約20加侖每分鐘(GPM)的流率提供在襯底表面上或襯底表面與電極之間的動態(tài)流率，其流率在諸如約0.5GPM與約20GPM之間，例如，以2GPM的流率。確信的是，電解液的這樣的流率可以從襯底表面排走拋光材料和化學副產物并允許用于提高的拋光速率的電解液材料的更新。
當在拋光處理中使用機械研磨時，襯底114和拋光物件205相對于彼此旋轉，以從襯底表面移除材料。如此處所述，可以通過與導電拋光材料和傳統(tǒng)拋光材料兩者的物理接觸來提供機械研磨。襯底114和拋光物件205以約5rpm或諸如約10rpm與約50rpm之間的更高轉速分別旋轉。
在一個實施例中，可以使用高轉速拋光處理。高轉速處理包括以約150rpm或諸如約150rpm與約750rpm之間的更高的壓板速度旋轉拋光物件205；且可以以在約150rpm與約500rpm之間(例如，在約300rpm與約500rpm之間)的轉速旋轉襯底114?？梢耘c此處所述的拋光物件、處理、和裝置一起使用的高轉速拋光處理的進一步說明在2001年7月25日遞交、題為“Method And Apparatus For Chemical Mechanical Polishing OfSemiconductor Substrates”的美國專利申請序列號No.60/308,030中公開。也可以在處理期間進行包括沿襯底表面的軌道運動或掃描運動的其他運動。
當接觸襯底表面時，約6psi或更低，諸如約2psi或更低的壓力施加在拋光物件205與襯底表面之間。如果正在拋光包含小介電常數(shù)材料的襯底，則在襯底的拋光期間使用約2psi或更低，諸如約0.5psi或更低的壓力來將襯底114壓靠在拋光物件205上。在一個方面，可以用如此處所述，約0.1psi與約0.2psi之間的壓強可黏液用于使用導電拋光物件來拋光襯底。
在陽極溶解中，將電勢差或偏壓施加在充當陰極的電極204與充當陽極的拋光物件205的拋光表面310(見圖3)之間。在偏壓施加到導電擺拋光物件支撐構件的同時，與拋光物件接觸的襯底通過導電拋光表面物件310被平坦化。偏壓的施加允許形成在襯底表面上的諸如含銅材料之類的導電材料的移除。建立偏壓可以包括將約15伏或更低的電壓施加到襯底表面。在約0.1伏與約10伏之間的電壓可以用于從襯底表面將含銅材料溶解到電解液中。偏壓也可以產生在約0.1毫安/cm2與約50毫安/cm2之間的電流密度，或對于200mm襯底，約0.1安至約20安之間。
由功率供應150提供以建立電勢差并進行陽極溶解處理的信號可以取決于從襯底表面移除材料的需求而改變。例如，可以將時間變化陽極信號提供到導電拋光介質205。也可以通過電脈沖調制技術施加該信號。電脈沖調制技術包括在襯底之上施加恒定的電流密度或電壓持續(xù)第一時間段，接著在襯底之上施加恒定的反向電壓或停止施加電壓持續(xù)第二時間段，并重復第一和第二步驟。例如，電脈沖調制技術可以使用在約-0.1伏與約-15伏之間到在約0.1伏與約15伏之間的變化電勢。
在拋光介質上具有正確的穿孔圖案和密度的情況下，被確信的是與由傳統(tǒng)邊緣接觸-銷偏壓得到的更高的邊緣移除速率和更低的中心移除速率相比，來自拋光物件205的襯底的偏壓提供了使得諸如金屬之類的導電材料的從襯底表面到電解液中的均勻溶解。
可以以約15,000/min或更低(例如在約100/min與約15,000/min之間)的速率從襯底表面的至少一部分移除諸如含銅材料之類的導電材料。在待移除的銅材料約12,000厚的一個本發(fā)明的實施例中，可以將電壓施加到導電拋光物件205以提供在約100/min與約8,000/min之間的移除速率。
接著電拋光處理，襯底可以進一步拋光或磨光以移除阻擋層材料，從電介質材料移除表面缺陷，或使用導電拋光物件提高拋光處理的平坦度。合適的磨光處理和混合物的示例在于2000年5月11日遞交的共同未決的美國專利申請序列號NO.09/569,968中公開，其全文通過引用被包含于此。拋光物件材料
此處所述的拋光物件可以由導電材料形成，該導電材料可以包括導電拋光材料或可以包括布置在電介質或導電拋光材料中的導電元件。在一個實施例中，導電拋光材料可以包括導電纖維、導電填料、或其組合。導電纖維、導電填料、或其組合可以分布在聚合物材料中。
導電纖維可以包括導電或電介質材料，例如至少部分地涂覆或覆蓋有導電材料的電介質或導電聚合物，其中導電材料諸如金屬、碳基材料、導電陶瓷材料、導電合金、或其組合。導電纖維可以是纖維或絲、導電織物或布、一個或多個導電纖維的環(huán)套、線圈或環(huán)的形式。多層導電材料，例如多層導電布或織物可以用于形成導電拋光材料。
導電纖維包括涂覆有導電材料的電介質或導電纖維材料。電介質聚合物材料可以用作纖維材料。合適的電介質纖維材料的示例包括聚合物材料，例如聚酰胺、聚酰亞胺、尼龍聚合物、聚氨酯、聚酯、聚丙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、諸如AES(聚丙烯腈乙基苯乙烯)之類的含二烯的聚合物、丙烯酸聚合物、或其組合。本發(fā)明也期望可以用作此處所述的纖維的有機或無機材料的使用。
導電纖維材料可以包括自身導電的聚合物材料，其包括聚乙炔、商標為BaytronTM的可商業(yè)獲取的聚乙烯二氧噻吩(PEDT)、聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、碳基纖維、或其組合。導電聚合物的另一個示例是聚合物-貴金屬混合材料。聚合物-貴金屬混合材料通常與周圍電解液是化學惰性的，諸如具有抗氧化貴金屬的那些。聚合物-貴金屬混合材料的示例是鉑-聚合物混合材料。包括導電纖維的導電拋光材料的示例在于2001年12月27日遞交的題為“Conductive Polishing Article for Electrochemical Mechanical Polishing”的共同未決的美國專利申請序列號No.10/033,732中充分地描述，該申請全文通過引用而包含于此。本發(fā)明也設想可以用作此處所述的纖維的有機或無機材料的使用。
纖維材料可以本質上是實心或中空的。纖維長度在約1μm與約100μm之間的范圍內，其具有在約0.1μm與約1mm之間的直徑。在一個方面，對于諸如布置在聚氨酯中的導電纖維之類的導電聚合物復合物和泡沫，纖維的直徑可以是在約5μm至約200μm，其具有約5或更大(例如約10或更大)的長度對直徑的長寬比。纖維的橫截面區(qū)域可以是圓形、橢圓形、星圖案的、“雪花形”、或已制造的電介質或導電纖維的任何其他形狀。具有長度上在約5mm與1000mm之間和直徑上在約5μm與1000μm之間的長度的高長寬比纖維可以用于形成導電纖維的網(wǎng)、環(huán)、織物或布。纖維也可以具有在約104psi與約108psi之間范圍內的彈性模量。但是，本發(fā)明設想了在此處所述的拋光物件和處理中為提供柔軟、彈性纖維所需的任何彈性模量。
布置在導電或電介質纖維材料上的導電材料通常包括導電無機化合物，例如金屬、金屬合金、碳基材料、導電陶瓷材料、金屬無機化合物、或其組合。此處可以用于導電材料涂覆的金屬的示例包括貴金屬、錫、鉛、銅、鎳、鈷、及其組合。貴金屬包括金、鉑、鈀、銥、錸、銠、錸、釕、鋨、及其組合，其中金和鉑是優(yōu)選的。的除了此處已說明的這些之外，本發(fā)明也設想了用于導電材料涂層其他材料的使用。碳基材料包括碳黑、石墨、和能夠粘附到纖維表面的碳顆粒。陶瓷材料的示例包括碳化鈮(NbC)、碳化鋯(ZrC)、碳化鉭(TaC)、碳化鈦(TiC)、碳化鎢(WC)、及其組合。除了此處已說明的這些之外，本發(fā)明也設想了用于導電材料涂層的其他材料、其他碳基材料、和其他陶瓷材料的使用。金屬無機化合物包括例如布置在諸如丙烯酸或尼龍纖維之類的聚合物纖維上的硫化銅或danjenite，Cu9S5。Danjenite涂覆的纖維以商標Thunderon從日本的NihonSanmo Dyeing有限公司可商業(yè)獲取。Thunderon纖維通常具有在約0.03μm與約0.1μm之間的danjenite，CU9S5的涂層 ，已經(jīng)觀察到具有約40Ω/cm的電導率。導電涂層可以通過導電材料的電鍍、涂覆、物理氣相沉積、化學沉積、接合、粘合來直接布置在纖維上。此外，例如銅、鈷或鎳之類的導電材料的成核或種晶層可以用于提高在導電材料與纖維材料之間的粘附力。導電材料可以布置在不同長度的各個電介質或導電纖維上，以及布置在由電介質或導電纖維材料制成的成形的環(huán)套、泡沫、和布或織物上。
合適的導電纖維的示例是涂覆有金的聚乙烯纖維。導電纖維的其他示例包括涂覆有金的丙烯酸纖維和涂覆有銠的尼龍纖維。使用成核材料的導電纖維的示例是涂覆有銅種晶層和布置在該銅層上的金層的尼龍纖維。
導電填料可以包括碳基材料或導電顆粒和纖維。導電碳基材料包括碳粉、碳纖維、碳納米管、碳納米泡沫、碳氣凝膠、石墨、及其組合。導電顆?；蚶w維的示例包括自身導電聚合物、涂覆有導電材料的電介質或導電顆粒、涂覆在導電材料中的電介質填料材料、包括諸如金、鉑、錫、鉛和其他金屬之類的金屬顆粒或金屬合金顆粒的導電無機顆粒、導電陶瓷顆粒、及其組合。如此處所述，導電填料可以部分地或全部地涂覆有諸如貴金屬之類的金屬、碳基材料、導電陶瓷材料、金屬無機化合物、或其組合。填料材料的示例是涂覆有銅或鎳的碳纖維或石墨。導電填料可以是球形的、橢圓的、具有一定長寬比(例如2或更大)的縱長形、或制造纖維的任何其他形狀。此處，填料材料被廣義地定義為可以布置在第二材料中以改變第二材料的物理、化學、或電屬性的材料。同樣地，如此處所述，填料材料也可以包括部分地或全部地涂覆在導電金屬或導電聚合物中的電介質或導電纖維材料。部分地或全部地涂覆在導電金屬或導電聚合物中的電介質或導電纖維材料的填料也可以是整束纖維或纖維片。
導電材料用于涂覆電介質和導電纖維與填料兩者以提供用于形成導電拋光材料的所期望的電導率水平。通常，導電材料的涂層在纖維和/或填料材料上沉積到在約0.01μm與約50μm之間的厚度，例如在約0.02μm與約10μm之間。涂層通常導致纖維或填料具有小于約100Ω-cm的電阻率，例如在約0.001Ω-cm與約32Ω-cm之間。本發(fā)明設想了電阻率取決于所使用的纖維或填料與涂層兩者的材料，并可以呈現(xiàn)導電材料涂層的電阻率，例如，在0℃時具有9.81μΩ-cm的電阻率的鉑。合適的導電纖維的示例包括涂覆有約0.1μm銅、鎳、或鈷和布置在該銅、鎳、或鈷層上的約2μm的金的尼龍纖維，其具有在約30μm與約90μm之間的纖維的總直徑。
為了實現(xiàn)所期望的電導率或其他拋光物件屬性，導電拋光材料可以包括至少部分地涂覆或覆蓋有附加導電材料的導電或電介質纖維材料與導電填料的組合。組合的示例是金涂覆尼龍纖維和石墨用作包括至少一部分的導電拋光材料的導電材料。
導電纖維材料、導電填料材料、或其組合可以分布在接合材料中或形成合成導電拋光材料。接合材料的一種形式是傳統(tǒng)拋光材料。傳統(tǒng)拋光材料通常是諸如電介質聚合物材料之類的電介質材料。電介質聚合物拋光材料的示例包括與填料混合的聚氨酯和聚氨酯、聚碳酸酯、聚苯硫醚(PPS)、特氟綸TM聚合物、聚苯乙烯、三元乙丙橡膠(EPDM)、或其組合，以及在拋光襯底表面中使用的其他拋光材料。傳統(tǒng)拋光材料也可以包括浸漬在氨基甲酸酯中或處于泡沫狀態(tài)的氈纖維(felt fiber)。本發(fā)明設想了任何傳統(tǒng)拋光材料可以用作具有此處所述的導電纖維和填料的接合材料(也稱為基體(matrix))。
添加劑可以添加到接合材料，以幫助在聚合物材料中的導電纖維、導電填料或其組合的分布。添加劑可以用于改善由纖維和/或填料與接合材料形成的拋光材料的機械、熱、和電屬性。添加劑包括用于提高聚合物交聯(lián)性的交聯(lián)劑和用于將導電纖維或導電填料更均勻地布在接合材料中的分布劑。交聯(lián)劑的示例包括氨基化合物、硅烷交聯(lián)劑、聚氨酯化合物、及其組合。分散劑的示例包括氮取代長鏈烯基琥珀酰亞胺、高分子量有機酸的胺鹽、包含(諸如胺、酰胺、亞胺、酰亞胺、羥基、醚之類的)極性基的甲基丙烯酸或丙烯酸衍生物的共聚合物、包括(諸如胺、酰胺、亞胺、酰亞胺、羥基、醚之類的)極性基的乙丙烯共聚合物。此外，諸如硫代乙醇酸和相關酯之類的含硫化合物已經(jīng)被觀察到作為用于金涂覆纖維和填料在接合材料中的有效的分布劑。本發(fā)明設想了添加劑的量和類型將隨纖維或填料材料以及所使用的接合材料改變，且以上示例是舉例說明而不應該被解釋或說明為限制本發(fā)明的范圍。
此外，通過提供足夠量的導電纖維和/或導電填料材料以在接合材料中形成物理連續(xù)的或電連續(xù)的介質或物相，可以在接合材料中形成導電纖維和/或填料材料的網(wǎng)。當與聚合物接合材料組合時，導電纖維和/或導電填料通常包括在約2wt.％和約85wt.％之間(例如在約5wt.％和約60wt.％之間)的拋光材料。
涂覆有導電材料的纖維材料的編織的織物或布、以及可選的導電填料可以布置在接合劑中。涂覆有導電材料的纖維材料可以編織以形成紗線。紗線可以在粘接劑或涂層的幫助下集在一起以制成導電網(wǎng)。紗線可以作為導電元件布置在拋光墊材料中或可以紡織成布或織物。
可選地，導電纖維和/或填料可以與粘合劑結合以形成化合導電拋光材料。合適的粘合劑的示例包括環(huán)氧樹脂、硅酮、氨基甲酸酯、聚酰亞胺、聚酰胺、含氟聚合物、其氟化衍生物、或其組合。諸如導電聚合物之類的其他導電材料、其他導電填料、或其組合可以與粘合劑一起使用來實現(xiàn)所期望的電導率或其他拋光物件屬性。導電纖維和/或填料可以包括在約2wt.％和約85wt.％之間(例如在約5wt.％和約60wt.％之間)的合成導電拋光材料。
導電纖維和/或填料材料可以用于形成具有約50Ω-cm或更低的體電阻率或表面電阻率(例如，約3Ω-cm或更低的電阻率)的導電拋光材料或物件。在拋光物件的一個方面，拋光物件或拋光物件的拋光表面具有約1Ω-cm或更低的電阻率。通常，提供導電拋光材料或者導電拋光材料與傳統(tǒng)拋光材料的復合物以產生具有約50Ω-cm或更低體電阻率或體表面電阻率的導電拋光物件。導電拋光材料與傳統(tǒng)拋光材料的復合物的示例包括呈現(xiàn)1Ω-cm或更低的電阻率的金或碳涂覆纖維，其以足夠的數(shù)量布置在聚氨酯的傳統(tǒng)拋光材料中以提供具有約10Ω-cm或更低的體電阻率的拋光物件。
由此處所述的導電纖維和/或填料形成的導電拋光材料通常具有在持續(xù)的電場下也不老化的機械屬性并且在酸性或堿性電解液中抵抗退化。如果可行，導電材料和所使用的任何接合材料被組合以具有與在傳統(tǒng)拋光物件中使用的傳統(tǒng)拋光材料等同的機械屬性。例如，單獨的或與接合材料組合的導電拋光材料在用于聚合物材料的肖氏D硬度尺度上具有約100或更低的硬度，其中肖氏D硬度尺度由總部位于賓夕法尼亞州費城的美國材料試驗協(xié)會描述。在一個方面，導電材料在用于聚合物材料的肖氏D硬度上具有約80或更低的硬度。導電拋光部分310通常包括約500微米或更低的表面粗糙度。拋光墊的屬性通常被設計為在機械拋光期間和當將偏壓施加到襯底表面時減小或最小化襯底表面的刮擦。
拋光物件結構
在一個方面，拋光物件由布置在支撐體上的單層的此處所述的導電拋光材料構成。在另一個方面，拋光物件可以包括多個材料層，其包括在襯底表面上的至少一層導電材料或者其提供用于接觸襯底的導電表面和至少一個物件支撐部分或副墊。
圖3是拋光物件205的一個實施例的部分剖視圖。圖3所示的拋光物件205包括具有用于拋光襯底表面的導電拋光部分310和物件支撐部分或副墊部分320的復合拋光物件。
導電拋光部分310可以包括導電拋光材料，該導電拋光材料具有如此處所述的導電纖維和/或導電填料。例如，導電拋光部分310可以包括導電材料，導電材料包括分布在聚合物材料中的導電纖維和/或導電填料。導電填料可以布置在聚合物接合劑中。導電填料可以包括布置在聚合物接合劑中的軟導電材料。軟導電材料通常具有小于或等于銅的硬度和模量。軟導電材料的示例包括金、錫、鈀、鈀錫合金、鉑、和鉛、以及比銅軟的其他導電金屬、合金和陶瓷復合物。本發(fā)明設想了比銅更硬的其他導電填料的使用，如果其尺寸足夠小而不會刮擦拋光襯底。此外，導電拋光部分可以包括導電纖維的一個或多個環(huán)套、線圈、或環(huán)，或者編織以形成導電織物或布的導電纖維。導電拋光部分310也可以由多層導電材料，例如多層導電布或織物構成。
導電拋光部分310的一個示例包括布置在聚氨酯中的金涂覆尼龍纖維和石墨顆粒。另一個示例包括布置在聚氨酯或硅酮中的石墨顆粒和/或碳纖維。另一個示例包括分散在聚氨酯基體中的金或錫顆粒。
在另一個實施例中，導電拋光部分310可以具有布置在其中的研磨顆粒360。研磨顆粒360中的至少一些暴露在導電拋光部分310的上拋光表面370上。研磨顆粒360通常構造為移除正被拋光的襯底的金屬表面的鈍化層，從而使下面的金屬暴露于電解液和電化學作用，而增大處理期間拋光的速率。研磨顆粒360的示例包括強度足以破壞形成在金屬表面處的鈍化層的陶瓷、無機、有機、或聚合物顆粒。聚合物顆粒可以是實心的或多孔的，以調整拋光部分310的磨損率。
物件支撐部分320通常具有與導電拋光部分310相同或比其更小的直徑或寬度。但是，本發(fā)明設想了物件支撐部分320具有比導電拋光部分310更大的寬度或直徑。雖然此處的附圖描述了圓形導電拋光部分310和物件支撐部分320，但是本發(fā)明設想了導電拋光部分310、物件支撐部分320、或其兩者可以具有諸如矩形表面或橢圓表面之類的不同的形狀。本發(fā)明還設想了導電拋光部分310、物件支撐部分320、或其兩者可以形成材料的線形網(wǎng)或帶。
物件支撐部分310可以包括在拋光處理中的惰性材料并在ECMP期間抵抗消耗或損傷。例如，物件支撐部分可以由傳統(tǒng)的拋光材料制成，包括例如聚氨酯和與填料混合的聚氨酯、聚碳酸酯、聚苯硫醚(PPS)、三元乙丙橡膠(EPDM)、特氟綸TM聚合物、或其組合的聚合物材料和其他用于拋光襯底表面的拋光材料。物件支撐部分320可以是用于在處理期間吸收施加在拋光物件205與載具頭130之間的壓力的諸如用氨基甲酸酯浸漬的壓縮氈纖維之類的傳統(tǒng)的軟材料。軟材料可以具有在約20與約90之間的肖氏A硬度。
可選地，物件支撐部分320可以由與周圍電解液相容的導電材料(包括導電貴金屬或導電聚合物)制成以提供在拋光物件上的電傳導，其不會不利地影響拋光。貴金屬的示例包括金、鉑、鈀、銥、錸、銠、錸、釕、鋨、及其組合，其中金和鉑是優(yōu)選的?？梢允褂弥T如銅之類的與周圍電解液起反應的材料，如果這樣的材料通過諸如傳統(tǒng)拋光材料或貴金屬之類的惰性材料與周圍電解液隔離。
當物件支撐部分320具導電性時，物件支撐部分320可以比導電拋光部分310具有更高的電導率，即，更低的電阻率。例如，與包括在0℃時具有9.81Ω-cm的電阻率的鉑的物件支撐部分320相比，導電拋光部分310可以具有約1.0Ω-cm或更低的電阻率。在用于在襯底表面上均勻的陽極溶解的拋光期間，導電物件支撐部分320可以提供均勻的偏壓或電流，以最小化沿著物件表面(例如，物件的半徑)的導電電阻。導電物件支撐部分320可以耦合到用于將功率傳輸?shù)綄щ姃伖獠糠?10的功率源。
通常，導電拋光部分310通過適合用于拋光材料和拋光處理的傳統(tǒng)粘接劑粘附到物件支撐部分320。本發(fā)明設想了其他方式的使用以將導電拋光部分310附裝到物件支撐部分320上，例如模壓和層疊。取決于處理的需求或制造者的期望，粘接劑可以是導電的或電介質的。物件支撐部分320可以通過粘接劑或機械夾具固定到諸如圓盤206之類的支撐?？蛇x地，如果拋光物件205僅包括導電拋光部分310，則導電拋光部分可以通過粘接劑或夾具固定到諸如圓盤206之類的支撐。
拋光物件205的導電拋光部分310和物件支撐部分320通常對于電解液是可滲透的。多個穿孔可以分別形成在導電拋光部分310和物件支撐部分320中，以幫助流體從其流動通過。在處理期間，多個穿孔允許電解液流動通過并接觸表面。穿孔可以在制造期間自身形成，例如在導電織物或布的編織之間，或者可以由機械方式形成并圖案化通過材料。穿孔可以部分地或全部的形成通過拋光物件205的每一層。導電拋光部分310的穿孔和物件支撐部分320的穿孔可以對準以幫助流體從其流動通過。
形成在拋光物件205中的穿孔350的示例可以包括具有在約0.02英寸(0.5毫米)與約0.4英寸(10毫米)之間直徑的孔。拋光物件205的厚度可以在約0.1mm與約5mm之間。例如，穿孔可以彼此間隔在約0.1英寸與約1英寸之間。
為了提供在拋光物件表面上電解液的足夠的質量流，拋光物件205可以具有拋光物件的約20％與約80％之間的穿孔密度。但是，本發(fā)明設想了可以用于控制通過其的流體流動的、比此處所述的穿孔密度更低或更高的穿孔密度。在一個示例中，已經(jīng)觀察到約50％的穿孔密度提供了足夠的電解液流動，以幫助從襯底表面的均勻的陽極溶解。在此處，穿孔密度被廣義地定義為拋光物件的穿孔所包含的空間。當穿孔形成在拋光物件205中時，穿孔密度包括關于拋光物件的表面或主體的穿孔的總數(shù)以及尺寸或直徑。
選定穿孔尺寸和密度，以提供通過拋光物件205到襯底表面的電解液的的均勻分布。通常，導電拋光部分310與物件支撐部分320兩者的穿孔尺寸、穿孔密度、和穿孔構造被配置并互相對準，以提供通過導電拋光部分310和物件支撐部分320到襯底表面的電解液的足夠的質量流。
可以在拋光物件205中布置槽，以促進電解液流在拋光物件205上來對于用于陽極溶解或電鍍處理的襯底表面提供有效的或均勻的電解液流。槽可以部分地形成在單個層中或通過多個層。本發(fā)明設想了形成在上層或與襯底表面接觸的拋光表面中的槽。為提供到拋光物件表面的增加的或受控的電解液流，穿孔的一部分或多個穿孔可以與槽互連?？蛇x地，可以全部穿孔與布置在拋光物件205中的槽互連，或者沒有一個穿孔與布置在拋光物件205中的槽互連。
用于幫助電解液流的示例包括線形槽、弧形槽、同心環(huán)形槽、徑向槽、和螺旋形槽、以及其他。形成在物件205中的槽可以具有可以幫助在拋光物件的表面上的流體流的方形、圓形、半圓形、或任何其他形狀的橫截面。槽可以彼此相交。槽可以構造成圖案，以改善在襯底表面上的電解液流，其圖案是例如布置在拋光表面上的相交的X-Y圖案或形成在拋光表面上的相交的三角形圖案、或其組合。
槽可以彼此間隔在約30密耳與約300密耳之間。通常，形成在拋光物件中的槽具有在約5密耳與約30密耳之間的寬度，但可以根據(jù)拋光所需改變尺寸。槽圖案的示例包括彼此間隔約60密耳、約10密耳寬的槽?？梢允褂萌魏魏线m的槽構造、尺寸、直徑、橫截面形狀、或間距，以提供所期望的電解液流。其他的橫截面和槽構造在于2001年10月11日遞交的題為“Method and Apparatus For Polishing Substrates”的共同未決的美國專利申請序列號NO.60/328,434中更完整地描述，其全文通過引用被包含于此。
在處理襯底中使用的，通過使穿孔中的一些與槽相交以允許電解液通過一組穿孔進入并通過槽繞襯底表面均勻地分布，可以增強到襯底表面的電解液傳輸，且接著通過流動通過穿孔的附加電解液來更新處理電解液。墊穿孔和開槽的示例在于2001年12月20日遞交的美國專利申請序列號No.10/026,854中更完整地描述，其全文通過引用被包含于此。
具有穿孔和槽的拋光物件的示例如下。圖4是開槽的拋光物件的一個實施例的俯視圖。拋光物件205的圓墊440示出為具有充足尺寸和構造的多個穿孔446，以允許電解液到襯底表面的流動。穿孔446可以彼此間隔在約0.1英寸與約1英寸之間。穿孔可以是具有直徑在約0.02英寸(0.5毫米)與約0.4英寸(10毫米)之間的圓形穿孔。此外穿孔的數(shù)量和形狀可以取決于正被使用的裝置、處理參數(shù)、和ECMP組分而改變。
槽442形成在拋光物件205中的拋光表面448中，以幫助來自本體溶液(bulk solution)的更新電解液從盆體202到襯底與拋光物件之間的間隙的傳輸。槽442可以具有各種圖案，包括如圖4所示在拋光表面448上的基本同心圓形槽的槽圖案、如圖5所示的X-Y圖案和如圖6所示的三角形圖案。
圖5是具有在拋光墊540的拋光部分548上布置為X-Y圖案的槽542的拋光墊的另一個實施例的俯視圖。穿孔546可以布置在垂直和水平布置的槽的交點處，并也可以布置在垂直槽上、水平槽上，或布置在槽542以外的拋光物件548中。穿孔546和槽槽542布置在拋光物件的內徑544中，且拋光墊540的外徑550可以沒有穿孔和槽。
圖6是圖案化的拋光物件640的另一個實施例。在此實施例中，槽可以布置為X-Y圖案，其具有與X-Y圖案的槽642相交的對角布置的槽645。對角槽645可以以與X-Y槽642中任何一個的成一個角度布置，例如，在與X-Y槽642中任何一個的約30°與約60°之間。穿孔646可以布置在X-Y槽642的交點處、布置在X-Y槽642與對角槽645的交點處、沿著槽642和645中的任何一個布置、或布置在槽642和645以外的拋光物件648中。穿孔646和槽642布置在拋光物件650的內徑644中，且拋光墊640的外徑可以沒有穿孔和槽。
諸如螺旋形槽、蛇形槽、渦輪槽之類的槽圖案的其他例子在于2001年10月11日遞交的題為“Method And Apparatus For Polishing Substrates”的共同未決的美國專利申請序列號No.60/328,434中更完整地描述，其全文通過引用被結合于此。
除了拋光物件205中的穿孔和槽之外，導電拋光部分310可以壓紋，以包括表面紋理。壓紋可以改善電解液、已移除襯底材料、副產物、和顆粒的傳輸。壓紋也可以減少對拋光襯底的刮擦并調整拋光襯底于拋光物件205之間的摩擦。壓紋表面紋理在導電拋光部分310上均勻地分布。壓紋表面紋理可以包括諸如錐體、島狀物、連通圓形一起的十字、矩形和方形、以及其他幾何形式的結構。本發(fā)明構思了壓紋在導電拋光部分310上的其他紋理結構。壓紋表面可以覆蓋導電拋光部分310表面積的5％至95％，例如在導電拋光部分310表面積的約15％至約90％之間。
導電拋光表面
圖7A是可以用于形成拋光物件205的導電拋光部分310的導電布或織物的一個實施例的俯視剖視圖。如此處所述，導電布或織物由涂覆有導電材料的交織纖維710構成。
在一個實施例中，交織纖維710在垂直方向720和水平方向730(圖7A的平面中示出)上的編織或雙平組織圖案圖示在圖7A中。本發(fā)明構思了織物的其他形式，例如紗、或不同的交織、網(wǎng)、或絲網(wǎng)圖案以形成導電布或織物700。在一個方面，纖維710交織，以提供織物700中的通路740。通路740允許包括離子和電解液組分的電解液或流體流通過織物700。導電織物700可以布置在諸如聚氨酯之類的聚合物接合劑中。導電填料也可以布置在這種聚合物接合劑中。
圖7B是布置在物件205的物件支撐部分320上的導電布或織物件700的部分剖視圖。導電布或織物700可以布置為物件支撐部分320(包括形成在物件支撐部分320中的孔)之上的一個或多個連續(xù)的層。布或織物700可以通過粘接劑緊固到物件支撐部分320。當浸沒在電解溶液中時，織物700適于允許電解液流通過纖維、編織、或形成在布或織物700中的通路?？蛇x地，可以在布或織物700與物件支撐部分320之間包括插入層。插入層是可滲透的或包括與穿孔350對準的穿孔以使電解液流通過物件205的穿孔。
可選地，如果通路740被判斷為不足以允許有效的電解液流通過織物700，即，金屬離子不能擴散通過，則織物700也可以穿孔，以增加通過其的電解液流?？椢?00通常適于或穿孔以允許電解溶液的流率高至約20加侖每分鐘。
圖7C是布或織物700的部分剖視圖，其可以圖案化有穿孔750以與物件支撐部分320中的穿孔350的圖案匹配?？蛇x地，導電布或織物700的穿孔750中的一些和全部可以不與物件支撐部分320的穿孔350對準。穿孔的對準或不對準允許操作者或制造者控制通過拋光物件以接觸襯底表面的電解液的體積或流率。
織物700的示例是在約8和約10根纖維之間寬的交織的方平組織，其纖維包括涂覆有金的尼龍纖維。纖維的示例是尼龍纖維，約0.1μm的鈷、銅、或鎳材料布置在該尼龍纖維上，且約2μm的金布置在該鈷、銅、或鎳材料上。
可選地，可以使用導電絲網(wǎng)代替導電布或織物700。導電絲網(wǎng)可以包括導電纖維、導電填料、或布置在導電接合劑中或涂覆有導電接合劑的導電布700的至少一部分。導電接合劑可以包括非金屬導電聚合物或布置在聚合物化合物中的導電材料的復合物。諸如石墨粉、石墨片、石墨纖維、碳纖維、碳粉、碳黑、金屬顆?；蛲扛苍趯щ姴牧现械睦w維之類的導電填料與諸如聚氨酯之類的聚合物材料的混合物可以用于形成導電接合劑。如此處所述涂覆有導電材料的纖維可以充當用于導電接合劑中的導電填料。例如，碳纖維或金涂覆的尼龍纖維可以用于形成導電接合劑。
如果需要，導電接合劑也可以包括添加劑，以幫助導電填料和/或纖維的分布、提高在聚合物與填料和/或纖維之間的粘接力、和提高在導電箔與導電接合劑之間的粘接力，以及改善導電接合劑的機械、熱和電屬性。提高粘接力的添加劑的示例包括用于提高粘接力的環(huán)氧樹脂、硅酮、氨基甲酸酯、聚酰亞胺、或其組合。
導電填料和/或纖維與聚合物材料的復合物可以適于提供特定的屬性，例如導電性、研磨屬性、耐久度。例如，包括在約2wt％與約85wt％之間的導電填料的導電接合劑可以用于此處所述的物件和處理?？梢杂米鲗щ娞盍虾蛯щ娊雍蟿┑牟牧系氖纠谟?001年12月27日遞交的美國專利申請?zhí)朜o.10/033,732中更完整地描述，其全文通過引用被包含于此。
導電接合劑可以具有在約1微米與約10毫米之間的厚度，例如在約10微米與約1毫米之間的厚度。多層導電接合劑可以施加到導電絲網(wǎng)?？梢砸耘c圖7B和7C所示的導電布或織物700相同的方式使用導電絲網(wǎng)。導電接合劑可以以多層施加在導電絲網(wǎng)之上。在一個方面，在絲網(wǎng)已經(jīng)被穿孔之后將導電接合劑施加到導電絲網(wǎng)，以保護由于穿空處理而暴露的絲網(wǎng)部分。
此外，在導電接合劑的施加之前，可以將導電底料(primer)布置在導電絲網(wǎng)上，以提高導電接合劑對導電絲網(wǎng)的粘接力。導電底料可以由與導電接合劑纖維相同的材料制成，其具有調整的成分以產生比導電接合劑具有更大材料間接合力的屬性。合適的導電底料材料可以具有小于約100Ω-cm的電阻率，例如在約0.001Ω-cm與約32Ω-cm之間。
可選地，如圖7D所示，可以使用導電箔代替導電布或織物700。導電箔通常包括布置在導電接合劑790中或涂覆有導電接合劑790的金屬箔780，其中導電接合劑790在支撐層320上。形成金屬箔的材料的示例包括金屬涂覆的織物、導電金屬(諸如銅、鎳、和鈷之類)、以及貴金屬(諸如金、鉑、鈀、銥、錸、銠、錸、釕、鋨、錫、鉛、及其組合之類)，其中金、錫和鉑是優(yōu)選的。導電箔也可以包括非金屬導電箔片，例如銅片、碳纖維編織的片箔。導電箔也可以包括金屬涂覆的電介質布、或涂覆尼龍纖維布的金屬材料(諸如銅、鎳、錫或金之類)。導電箔也可以包括如此處所述的涂覆有導電接合劑材料的導電或電介質材料的織物。導電箔也可以包括互連導電金屬導線或帶條(例如銅導線)的導線框、網(wǎng)板或絲網(wǎng)，其可以如此處所述涂覆有導電接合劑材料。本發(fā)明構思了在形成如此處所述金屬箔時其他材料的使用。
如此處所述的導電接合劑790可以包圍金屬箔780，其允許金屬箔780可以是被觀察可與周圍電解液發(fā)生反應的導電金屬，例如銅。導電箔可以如此處所述穿孔有多個穿孔750。雖然未示出，但是導電箔可以耦合到連至功率供應的導線以使拋光表面偏壓。
導電接合劑790可以如所述地用于導電絲網(wǎng)或織物700，并可以以多層施加在金屬箔780之上。在一個方面，在金屬箔780已經(jīng)被穿孔之后將導電接合劑790施加到金屬箔780，以保護金屬箔780的該部分避免暴露于穿孔處理。
此處所述的導電接合劑可以通過將液態(tài)的粘接劑或接合劑澆鑄到織物700、箔780或絲網(wǎng)上而布置到導電織物700、箔780、或絲網(wǎng)上。接合劑接著在干燥和烘焙之后固化在織物、箔或絲網(wǎng)上。可以使用包括注模、壓模、層疊、熱壓處理、擠壓、或其組合的其他合適的處理方法來包圍導電織物、絲網(wǎng)、或箔。熱塑性和熱固性接合劑兩者都可以用于此應用。
通過使金屬箔穿孔有具有在約0.1μm與約1mm之間直徑或寬度的多個穿孔，或通過在金屬箔與導電接合劑之間施加導電底料，可以增強在構成導電箔的導電接合劑與金屬箔部件之間的粘接力。導電底料可以是與用于此處所述絲網(wǎng)的導電底料相同的材料。
圖7E是導電布或織物798的另一個實施例的剖視圖，導電布或織物798可以用于形成拋光物件205的導電拋光部分310的下層792。導電布或織物798可以由交織的或交替地非編織的纖維710構成。纖維710可以如上所述由導電材料形成或涂覆有導電材料。非編織纖維的示例包括紡粘或熔化吹制的聚合物，以及其他非編織纖維。
導電拋光部分310包括由導電材料構成的上層794。上層794包括與下層792相對布置的拋光表面796。上層794可以具有足夠的厚度，以消除在下面的下層792的不平整，從而提供用于在處理期間接觸襯底的基本扁平和平坦的拋光表面796。在一個實施例中，拋光表面796具有小于或等于±1mm的厚度變化和小于或等于約500微米的表面粗糙度。
上層794可以由導電材料構成。在一個實施例中，上層794由軟材料形成，例如金、錫、鈀、鈀-錫合金、鉑、或鉛，以及比銅更軟的其他導電金屬、合金和陶瓷復合物。上層794可以可選地包括如上所述布置在其中的研磨材料，以幫助移除布置在正被拋光的襯底的金屬表面上的鈍化層。
可選地，上層794可以由基本覆蓋導電拋光部分310但留下導電拋光部分的至少一部分暴露使得導電拋光部分310可以耦合到在上層794上正被拋光的襯底的非導電材料構成。以這樣的構造，上層794幫助減少刮擦并防止導電部分310在拋光期間進入任何暴露的特征。非導電上層794可以包括允許導電拋光部分310保持暴露的多個穿孔。
圖7F是具有形成在其中的窗口702的拋光物件205的另一個實施例。窗口702構造為允許定位在拋光物件205之下的傳感器704，檢測表示拋光性能的度量。例如，傳感器704可以是渦電流傳感器或干涉儀、以及其他傳感器。在一個實施例中，傳感器是能夠產生準直光束的干涉儀，該準直光束在處理期間被導向到并入射在正被拋光的襯底114的一側上。在反射信號之間的干涉表示正被拋光的材料層的厚度?？梢岳玫囊环N傳感器在于1999年4月13日授權給Birang等人的美國專利No.5,893,769中描述，其全文通過引用被結合于此。
窗口702包括基本防止處理流體到達容納傳感器704的圓盤206區(qū)域的阻流件706。阻流件706通常被選定為對于通過其的信號是可透射的(例如，具有最小的干涉或沒有干涉影響)。阻流件706可以是分離的元件(例如在窗口702內耦合到拋光物件205的聚氨酯塊)，或可以是構成拋光物件205的一個或多個層(例如在導電部分310或物件支撐或副墊部分320之下的聚酯薄膜片)?？蛇x地，阻流件706可以以布置在拋光物件205和圓盤206之間的層(例如，電極204或其他層)方式布置。在另一個可選構造中，阻流件706可以布置在與窗口702對準的其中傳感器704所在的通路708中。在其中導電部分310包括多層，例如上層794和下層792的實施例中，如圖7F所示，透明材料706可以布置在構成導電材料310的至少一層中。所構思的是導電拋光物件的其他構造，包括此處所述的實施例以及其他構造，都可以適于包括窗口。
在拋光表面中的導電元件
在另一個方面，此處所述的導電纖維和填料可以用于形成布置在拋光材料中的不同的導電元件，以形成本發(fā)明的導電拋光物件205。拋光材料可以是傳統(tǒng)拋光材料或導電拋光材料，例如，如此處所述布置在聚合物中的導電填料或纖維的導電復合物。導電元件的表面可以與拋光物件的表面一起形成平面，或可以在拋光物件的表面平面之上延伸。導電元件可以在拋光物件的表面之上延伸高至5毫米。
雖然以下圖示了在拋光材料中具有特定結構和布置的導電元件的使用，但是本發(fā)明構思了各個導電纖維和填料，以及由其制成的諸如織物之類的材料也可以為認為是導電元件。此外，雖然未示出，以下拋光物件的說明可以包括具有此處所述并在圖4-6中示出的穿孔和槽圖案的拋光物件，具有構造到圖案以結合如下的此處所述的導電元件。
圖8A-8B描述了具有布置在其中的導電元件的拋光物件800的一個實施例的俯視和剖視示意圖。拋光物件800通常包括具有適于在處理時接觸襯底的拋光表面820的主體810。主體810通常包括電介質或聚合物材料，例如聚氨酯之類的電介質聚合物材料。
拋光表面820具有形成在其中的一個或多個開口、槽、溝槽、或凹部830，以至少部分地接收導電元件840。導電元件840通常可以布置為具有與由拋光表面820界定的平面共面或在由拋光表面820界定的平面之上延伸的接觸表面850。接觸表面850通常通過例如具有柔軟的、彈性的、柔性的、或可壓力模制的表面，構造成當接觸襯底時最大化導電元件840的電接觸。在拋光期間，可以使用接觸壓力來將接觸表面850壓迫到與拋光表面820共面的位置上。
如此處所述，通常通過形成在其中的多個穿孔860使得主體810對于電解液可滲透。拋光物件800可以具有在拋光物件810的表面積的約20％與約80％之間的穿孔密度，以提供足夠的電解液流來幫助從襯底表面的均勻的陽極溶解。
主體810通常包括諸如此處所述的傳統(tǒng)拋光材料之類的電介質材料。形成在主體810中的凹部830通常構造為在處理期間留持導電元件840，并因此可以在形狀和方向上改變。在圖8A所示的實施例中，凹部830是布置在拋光物件表面之上具有矩形橫截面、并在拋光物件800的中心處形成互連“X”或十字圖案870的槽。本發(fā)明構思了其他橫截面，例如如此處所述在槽接觸襯底表面處倒梯形的和圓的彎曲部。
可選地，凹部830(和布置在其中的導電元件840)可以以不規(guī)則間距布置，徑向、平行或垂直地定向，且另外可以是直線的、彎曲的、同心的、漸開的曲線，或其他橫截面區(qū)域。
圖8C是徑向地布置在主體810中的各個導電元件840的俯視示意圖，每個元件840通過間隔體875物理地或電地分離。間隔體875可以是電介質拋光材料或用于這些元件的電介質互連(例如，塑料互連)的一部分。可選地，間隔體875可以是拋光物件的一部分，其缺少拋光材料或導電元件840來提供在導電元件840之間的物理連接的斷開。以這種分離的元件構造，每個導電元件840可以通過導電路徑890(例如導線)各個地連接到功率源。
再參考圖8A和8B，通常提供布置在主體810中的導電元件840以產生約20Ω-cm或更低的體電阻率或體表面電阻率。在拋光物件的一個方面，拋光物件具有2Ω-cm或更低的電阻率。導電元件840通常具有在持續(xù)的電場下不老化的機械屬性，并可抵抗酸性或堿性電解液中的退化。導電元件840通過壓裝配、卡夾、粘接、或通過其他方法留持在凹部830中。
在一個實施例中，導電元件840足夠地柔軟、彈性、或柔性，以在處理期間保持在接觸表面850與襯底之間的電接觸。對于導電元件840的足夠的柔順、彈性、或柔性的材料與拋光材料相比可以在肖氏D硬度尺度上具有約100或更小的類似硬度(analogous hardness)。對于聚合物材料，可以使用在肖氏D硬度尺度上具有約80或更低的類似硬度的導電元件840。諸如柔性或可彎曲纖維材料之類的柔軟材料也可以用作導電元件840。導電元件840可以比拋光材料更柔軟，以避免在拋光期間由導電元件840引入的較高的局部壓力。
在圖8A和8B所示的實施例中，導電元件840嵌入在布置在物件支撐或副墊815上的拋光表面810中。繞導電元件840形成通過拋光表面810和物件支撐815兩者的穿孔860。
如此處所述，導電元件840的示例包括涂覆有導電材料電介質或導電纖維、或與聚合物材料(諸如聚合物基粘接劑)混合的導電填料，以制成導電(和抗磨損)復合物。導電元件840也可以包括如此處所述的導電聚合物材料或其他導電材料以改善電屬性。例如，導電元件包括導電環(huán)氧樹脂和導電纖維以及碳或石墨填料的復合物以提高復合物的導電性，其布置在聚氨酯的主體中，其中導電纖維包括涂覆有金的尼龍纖維，例如涂覆有布置在尼龍纖維上的約0.1μm的鈷、銅或鎳和布置在尼龍纖維上的約2μm的金的尼龍纖維。
圖8D是具有布置在其中的導電元件的拋光物件800的另一個實施例的剖視示意圖。導電元件840通?？梢圆贾脼榫哂信c由拋光表面820界定的平面共面或在由拋光表面820界定的平面之上延伸的接觸表面。如此處所述，導電元件840可以包括導電織物700，其布置、包圍或纏繞導電構件845?？蛇x地，各個導電纖維和/或填料也可以布置、包圍或纏繞導電構件845。導電構件845可以包括適于用在電拋光處理中的諸如此處所述的貴金屬之類的金屬、或諸如銅之類的其他導電材料。導電元件840也可以包括如此處所述的織物和接合劑材料的復合物，其中織物形成導電元件840的外接觸部分而接合劑通常形成內支撐結構。如此處所述，導電元件840也可以包括具有矩形橫截面的中空管，其管壁由剛性導電織物700和粘合劑形成。
利用連接器890來將導電元件840耦合到功率源(未示出)，以在處理期間使導電元件840電偏壓。連接器890通常是與處理流體相容的或具有保護連接器890避開處理流體的覆蓋或涂層的導線、帶或其他導體。連接器890可以通過模制、焊接、堆疊、釬焊、卡夾、卷邊、鉚接、緊固、導電粘接或者通過其他方法或設備耦合到導電元件840。可以用于連接器890的材料示例包括隔絕的銅、石墨、鈦、鉑、金、鋁、不銹鋼、和HASTELOY導電材料、以及其他材料。
繞連接器890布置的涂層可以包括諸如碳氟化合物、聚氯乙烯(PVC)和聚酰亞胺之類的聚合物。在圖8A所示的實施例中，一個連接器890在拋光物件800的周邊耦合到每個導電元件840?？蛇x地，連接器890可以布置為通過拋光物件800的主體810。在另一個實施例中，連接器890可以耦合到布置在凹孔(pocket)中和/或通過主體810的導電柵格(未示出)，該導電網(wǎng)格電耦合導電元件840。
圖9A描述了拋光材料900的另一個實施例。拋光材料900包括主體902，其具有布置在拋光表面906上的一個或多個至少部分導電的元件904。導電元件904通常包括多個纖維、繩、和/或柔性手指，其是柔軟的或彈性的，并適于在處理時接觸襯底表面。纖維由至少部分導電的材料構成，例如如此處所述由涂覆有導電材料的電介質材料構成的纖維。纖維也可以是自身實心或中空，以減小或增大纖維的柔度或柔性。
在圖9A所示的實施例中，導電元件904是耦合到基體909的多個導電副元件913。導電副元件913包括如此處所述的至少部分導電的纖維。副元件913的示例包括如此處所述涂覆有金的尼龍纖維或碳纖維。基體909也包括導電材料并耦合到連接器990?；w909也可以涂覆有諸如銅之類的導電材料層，其在拋光期間從拋光墊物件溶解，這被認為可以延長導電纖維的處理持續(xù)時間。
導電元件904通常布置在形成在拋光表面906中的凹部908中。導電元件94可以在相對于拋光表面906的0至90度之間定向。在導電元件904垂直于拋光表面906定向的實施例中，導電元件904可以部分地布置在拋光表面906上。
凹部908具有較低的安裝部分910和較高的空隙部分(clearanceportion)912。安裝部分910構造為接收導電元件904的基體909，并通過壓配合、夾持、粘接或通過其他方法留持導電元件904?？障恫糠?12布置在凹部908與拋光表面906相交處?？障恫糠?12通常在橫截面上大于安裝部分910，以允許導電元件904在拋光期間接觸襯底時伸縮而不布置在襯底與拋光表面906之間。
圖9B描述了具有導電表面940和形成在其上的多個離散的導電元件920的拋光物件900的另一個實施例。導電元件920包括由導電材料涂覆的電介質材料的纖維，導電元件920從拋光物件205的導電表面940豎直地移位，并彼此水平地移位。拋光物件900的導電元件920通常在相對于導電表面940的0至90度之間定向，并可以相對于與導電表面940垂直的線任何極方向(polar orientation)上傾斜。導電元件920可以如圖9B所示沿拋光墊的長度方向形成，或可以僅布置在拋光墊的選定區(qū)域中。導電元件920在拋光表面以上的接觸高度可以高至約5毫米。組成導電元件920的材料的直徑在約1密耳(千分之一英寸)和約10密耳之間。導電元件920的在拋光表面以上的高度和直徑可以根據(jù)正被執(zhí)行的拋光處理而改變。
導電元件920足夠柔軟或彈性，以在接觸壓力下變形，并保持在減少或最小的襯底表面刮擦的情況下與襯底表面電接觸。在圖9A和9B中所示的實施例中，襯底表面可以僅接觸拋光物件205的導電元件920。導電元件920如此定位，以便于在拋光物件205的表面上提供均勻電流密度。
導電元件920通過非導電的或電介質的粘接劑或接合劑粘附到導電表面。非導電粘接劑可以對導電表面940提供電介質涂層，以提供在導電表面940與任何周圍電解液之間的電化學屏障。導電表面940可以是拋光物件205的圓形拋光墊或線形網(wǎng)或帶的形式。一系列穿孔(未示出)可以布置在導電表面940中用于提供通過其的電解液流。
雖然未示出，但是導電板可以布置在傳統(tǒng)拋光材料的支撐墊上，其中支撐墊用于在旋轉的或線性拋光壓板上定位和處理拋光物件900。
圖10A描述了由導電元件1004構成的拋光物件1000的一個實施例的示意性立體圖。每個導電元件1004通常包括具有布置在凹部1012中的第一端1008和第二端1010的環(huán)套或圈1006，凹部1012形成在拋光表面1024中。每個導電元件1004可以耦合到相鄰的導電元件，以形成在拋光表面1024之上延伸的多個環(huán)套1006。
在圖10A所示的實施例中，每個環(huán)套1006由被導電材料涂覆的纖維制成并通過粘附到凹部1012的拉線基體1014耦合。環(huán)套1006的示例是涂覆有金的尼龍纖維。
環(huán)套1006在拋光表面以上的接觸高度可以在約0.5毫米和約2毫米之間，且構成環(huán)套的材料的直徑可以在約1密耳(千分之一英寸)與約50密耳之間。拉線基體1014可以是諸如鈦、銅、鉑、或鉑涂覆的銅之類的導電材料。拉線基體1014也可以由諸如銅之類的導電材料層涂覆，其中導電材料層在拋光期間從拋光墊物件溶解。在拉線基體1014上的導電材料層的使用被認為是犧牲層，其優(yōu)先于下面的環(huán)套1006材料或拉線基體1014材料溶解，以延長導電元件1004的壽命。導電元件1004可以在相對于拋光表面1024的0至90度之間定向，并可以相對于與拋光表面1024垂直的線的任何極方向(polar orientation)上傾斜。導電元件1004通過墊連接1030耦合到功率源。
圖10B描述了由導電元件1014構成的拋光物件1000的另一個實施例的示意性立體圖。導電元件1004包括由如此處所述的涂覆有導電材料的纖維組成的導線的單匝線圈1005。線圈105耦合到布置在基體1014上的導電構件1007。線圈1005可以圍繞導電構件1007，圍繞基體1014，或粘附到基體1014的表面。導電棒可以包括諸如金之類的導電材料，并通常包括諸如金或鉑之類的與在拋光處理中使用任何電解液化學惰性的導電材料?？蛇x地，諸如銅之類的犧牲材料的層1009布置在基體1014上。犧牲材料的層1009通常是比導電構件1007更具化學反應性的材料(例如，銅)，因為在拋光處理的墊拋光方面、陽極溶解方面期間，與導電構件1007和線圈1005的材料相比，化學反應性的材料的優(yōu)先移除。導電構件1007可以通過電連接器1030耦合到功率源。
偏置構件可以布置在導電元件和主體之間，以在處理期間提供壓迫導電元件遠離主體而與襯底表面進行接觸的偏置。圖10B中示出了偏置構件1018的示例。但是，本發(fā)明構思了此處(例如圖8A-8D、9A、10A-10D中)所示的導電元件可以使用偏置元件。偏置元件可以是彈性材料或設備，包括能夠偏置導電元件的壓縮彈簧、片簧、盤簧、諸如泡沫聚氨酯(例如PORON聚合物)之類的泡沫聚合物、彈性體、氣囊或其他構件或器件。偏置構件也可以是能夠偏置導電元件抵靠正被拋光的襯底表面并提高與襯底表面接觸的諸如柔軟泡沫或充氣軟管之類的柔軟或彈性材料。偏置的導電元件可以與拋光物件的表面形成平面或可以在拋光物件表面的平面之上延伸。
圖10C示出了具有多個導電構件1004的拋光物件1000的另一個實施例的示意性立體圖，其中，多個導電元件以從襯底中心到邊緣的徑向圖案分布。多個導電元件可以彼此偏移15°、30°、45°、60°、和90°角度的間隔或其他任何所期望的組合。導電元件1004通常被間隔以為襯底的拋光提供電流或功率的均勻施加。導電元件還可以被間隔以不互相接觸。主體1026的電介質拋光材料的楔部1004可以被構造為使導電元件1004電隔離。還在拋光物件中形成間隔體或凹入?yún)^(qū)域1060，以也使導電元件1004彼此電隔離。導電元件1004可以是如圖10A所示的環(huán)套形式或如圖9B所示的豎直延伸纖維。
圖10D描述了圖10A的導電元件1004的可選實施例的示意性立體圖。導電元件1004包括如此處所述的交織的導電纖維1006的絲網(wǎng)或織物，其具有布置在形成在拋光表面1024中的凹部1012中的第一端1008和第二端1010，以形成用于與襯底接觸的一個連續(xù)的導電表面。絲網(wǎng)或織物可以是一個或多個交織纖維的層。在圖10D中，包括導電元件1004的絲網(wǎng)或織物圖示為單個層。如圖10A所示，導電元件1004可以耦合到導電基體1014并可以在拋光表面1024上方延伸。導電元件1004可以通過連接到導電基體1014的電連接器1030耦合到功率源。
圖10E示出了形成具有形成在其中的環(huán)套1006的導電元件1004并將導電元件緊固到拋光物件的主體1026的另一個實施例的部分示意性立體圖。通路1050形成在拋光物件的主體1024中，其與用于導電元件1004的槽1070相交。襯墊1055布置在通路1050中。襯墊1055包括導電材料，例如金或與導電元件1006相同的材料。連接器1030可以接著布置在通路1050中并與襯墊1055接觸。連接器1030耦合到功率源。導電元件1004的端部1075可以與用于功率流經(jīng)其的襯墊1055接觸。導電元件1004的端部1075和連接器1030接著通過電介質插塊1060被緊固到導電襯墊1055。本發(fā)明構思了為導電元件1004的每個環(huán)套1006使用通道，其沿著導電元件1004的長度在一定間隔處，或僅在導電元件1004的頂端部處。
圖11A-C是圖示了如此處所述的導電材料的環(huán)套或環(huán)的彈性能力的一系列示意性側視圖。拋光物件1100包括布置在副墊1120上的拋光表面1110，副墊1120形成在墊支撐體1130之上并且其中具有槽或凹部1140。包括涂覆有導電材料的電介質材料的環(huán)套或環(huán)1150的導電元件1142布置在凹部1170中的拉線基體1155上并與電接觸1145耦合。襯底1160與拋光物件1100接觸并以與拋光物件1100的表面相對運動的方式移動。當襯底接觸導電元件1142時，如圖11B所示，環(huán)套1150壓縮到凹部1140中同時維持與襯底1160的電接觸。當襯底移動了足夠大的距離而不再接觸導電元件1142時，如圖11C所示，彈性環(huán)套1150返回到未壓縮的形狀用于其他的處理。
導電拋光墊的其他示例在于2001年12月27日遞交的美國臨時專利申請序列號10/033,732中描述，其全文通過引用被結合于此。
功率施加
通過使用如此處所述的連接器或功率傳輸器件，功率可以耦合到如上所述的拋光物件205中。功率傳輸器件在于2001年12月27日遞交的美國臨時專利申請序列號10/033,732中更完整地描述，其全文通過引用被結合于此。
再參考圖11A-11C，通過電接觸1145的使用，功率可以耦合到導電元件1140，其中電接觸1145包括布置在形成于拋光墊中的槽或凹部1170中的導電板或襯片。在圖11A所示的實施例中，導電元件1140安裝在諸如金之類的金屬板上，如圖2所示，金屬板與拋光物件1100一起安裝在諸如圓盤206之類的支撐上?？蛇x地，電接觸可以在導電元件與拋光墊材料之間(例如，在如圖8A和8B所示的導電元件840與主體810之間)布置在拋光墊材料上。電接觸可以接著如上在圖8A-8D中所述通過引線(未示出)耦合到功率源。
圖12A-12D是具有連接到功率源(未示出)的延伸部分的拋光物件的實施例的俯視圖和側視示意圖。功率源提供電流承載能力，即，在ECMP處理中用于陽極溶解的襯底表面的陽極偏壓。功率源可以通過繞拋光物件的導電拋光部分和/或物件支撐部分布置的一個或多個導電接觸連接到拋光物件。一個或多個功率源可以通過一個或多個接觸連接到拋光物件，以允許產生沿襯底表面一部分的可變的偏壓或電流。可選地，一個或多個引線可以形成在導電拋光部分和/或物件支撐部分中，其耦合到功率源。
圖12A是通過導電連接器耦合到功率源的導電拋光墊的一個實施例的俯視圖。導電拋光部分可以具有延伸部分，例如臺肩或各個塞，延伸部分形成在導電拋光部分1210中并具有比物件支撐部分1220更大的寬度或直徑。延伸部分通過連接器1225耦合到功率源，以將電流提供到拋光物件205。在圖12B中，延伸部分1215可以形成為從導電拋光部分1210的平面平行地或橫向地延伸并延伸超過拋光支撐部分1220的直徑。穿孔和槽的圖案如圖6所示。
圖12B是經(jīng)由諸如導線之類的導電路徑1232耦合到功率源(未示出)的連接器1225的一個實施例的剖視示意圖。連接器包括電耦合件1234，該電偶合件1234連接到導電路徑1232并通過諸如螺栓之類的導電緊固件1230電耦合到延伸部分1215的導電拋光部分1210。螺母1238可以耦合到導電緊固件1230，將導電拋光部分1210緊固在兩者之間。諸如墊圈之類的間隔件1236可以布置在導電拋光部分1210及緊固件1230與螺母1238之間。間隔件1236可以包括導電材料。緊固件1230、電耦合件1234、間隔件1236、和螺母1238可以由導電材料制成，例如金、鉑、鈦、鋁、或銅。如果使用諸如銅之類的可以與電解液發(fā)生反應的材料，則該材料可以被覆蓋在對于與電解液的反應為惰性的材料中，例如鉑。雖然未示出，但是導電緊固件的可選實施例可以包括導電夾具、導電粘接帶、或導電粘接劑。
圖12C是經(jīng)由支撐1260耦合到功率源(未示出)的連接器1225的一個實施例的剖視示意圖，支撐1260例如是壓板或如圖2所示的圓盤206的上表面。連接器1225包括諸如螺釘或螺栓之類的緊固件1240，其具有足夠的長度以穿通延伸部分1215的導電拋光部分1210以與支撐1260耦合。間隔件1242可以布置在導電拋光部分1210與緊固件1240之間。
支撐通常適于接收緊固件1240。如圖12C所示，孔1246可以形成在支撐1260的表面中，以接收緊固件?？蛇x地，電耦合件可以布置在緊固件1240與導電拋光部分1210之間，緊固件1240與支撐1260耦合。支撐1260可以通過諸如導線之類的導電路徑1232連接到功率源，連接到拋光壓板或室外部的功率源或集成到拋光壓板或室中的功率源，以提供與導電拋光部分1210的電連接。導電路徑1232可以與支撐集成或如圖12B所示從支撐1260延伸。
在另一個實施例中，如圖12D所示，緊固件1240可以是支撐件1260的集成的延伸部分，其延伸通過導電拋光部分1215并由螺母1248緊固。
圖12E和12F示出了將功率提供到拋光物件1270的另一個實施例的側示意圖和分解立體圖，拋光物件1270具有布置在拋光部分1280與物件支撐部分1290之間的功率耦合件1285。拋光部分1280可以由如此處所述的導電拋光材料制成或包括如此處所述的多個導電元件1275。如圖12F所示，導電元件1275可以彼此物理地隔絕。形成在拋光表面中的導電元件1275適于例如通過該元件的導電基體電接觸功率耦合件1285。
功率耦合件1285可以包括到一個或多個功率源的導線互連元件1275、多個平行導線互連元件1275、多個導線獨立連接元件1275、或導線絲網(wǎng)互連元件連接元件1275。耦合到獨立導線和元件的獨立功率源可以改變所施加的功率，而互連的導線和元件可以將均勻的功率提供到元件。功率耦合件可以覆蓋拋光物件的直徑或寬度的一部分或全部。圖12F中的功率耦合件1285是導線絲網(wǎng)互連元件連接元件1275的示例。功率耦合件1285可以通過諸如導線之類的導電路徑1287連接到功率源，連接到拋光壓板或室外部的功率源或集成到拋光壓板或室中的功率源。
在拋光表面中的研磨元件
圖13A-13B是導電物件1400的另一個實施例的俯視圖和剖視圖。導電物件1400包括從導電物件1400的導電部分1404的拋光表面1402延伸的研磨特征。研磨特征可以是如上參考圖3所述的研磨顆粒，或可以是如圖14A-14B所示的離散的研磨元件1406。
在一個實施例中，研磨元件1406是接收在形成于導電物件1400的拋光表面1402中的各個狹槽1408中的棒。研磨元件1406通常從拋光表面1402延伸并構造為移除正被拋光的襯底的金屬表面的鈍化層，從而使下面的金屬暴露于電解液和電化學作用，因而增大處理期間拋光的速率。研磨元件1406可以由陶瓷、無機、有機或聚合物材料制成，其足夠強以破壞形成在金屬表面處的鈍化層。一種示例布置在導電物件1400中的由諸如聚氨酯墊之類的傳統(tǒng)拋光墊制造的棒或帶。在圖13A-B所示的實施例中，研磨元件1406可以具有至少約30的肖氏D硬度，或足夠硬以研磨正被拋光的材料的鈍化層。在一個實施例中，研磨元件1406比銅硬。聚合物顆?？梢允菍嵭牡幕蚨嗫椎?，以調整研磨元件1406相對于周圍導電部分1404的磨損率。
研磨元件1406可以構造為在拋光表面1402上的各種幾何或隨機的構造。在一個實施例中，研磨元件1406徑向地定向在拋光表面1402上，但是，也構思了研磨元件1406的諸如螺旋、柵格、平行或同心定向以及其他定向。
在一個實施例中，彈性構件1410可以布置在研磨元件1406與導電部分1404之間的各個狹槽1408中。彈性構件1410允許研磨元件1406相對于導電部分1404移動，從而提供了對于襯底的增大的柔度來用于在拋光期間更均勻地移除鈍化層。而且，彈性構件1410的柔度可以選定為調整由研磨元件1406和導電部分1404的拋光表面1402施加到襯底的相對壓力，從而平衡與鈍化層形成的速率抵抗的鈍化層的移除速率，使得正被拋光的金屬層最小化地暴露于研磨元件1406以最小化潛在的刮擦發(fā)生。
從拋光表面延伸的導電球
圖14A-B是導電物件1500的可選實施例的俯視圖和剖視圖。導電物件1500包括從導電物件1500的上部1504的拋光表面1502延伸的導電輥1506。在處理期間，輥1506可以被襯底下壓到拋光表面1502的相同平面。在處理期間，嵌入在導電物件1500中的導電輥耦合到處于高電壓的外部功率源(未示出)用于拋光襯底的較高的體移除速率。
導電輥1506可以相對于上部1504固定，或可以自由滾動。導電輥1506可以是構造為在處理期間不刮擦襯底的球、圓柱、銷、橢球或其他形狀。
在圖14B所示的實施例中，導電輥1506是布置在一個或多個導電載具1520中的多個球。每個導電載具1520布置在形成于導電物件1500的拋光表面1502中的狹槽1508中。導電輥1506通常從拋光表面1502延伸并構造為提供與正被拋光的襯底的金屬表面的電接觸。導電輥1506可以由任何導電材料形成，或可以由至少部分地涂覆有導電覆蓋1524的芯1522形成。在圖14B所示的實施例中，導電輥1506具有至少部分地由軟導電材料1524涂覆的聚合物芯1522。一個示例是涂覆有導電金層TORLONTM聚合物芯，其使用銅作為在TORLONTM和金層之間的種晶層。
在一個實施例中，聚合物芯1522可以從諸如聚氨酯之類的彈性材料中選定，其在處理期間當輥1506與襯底接觸時變形。當輥1506變形時，在輥1506與襯底之間的接觸面積增大，這樣提高了在輥1506與布置在襯底上的導電層之間的電流并從而改善了拋光結果。
導電輥1506可以布置為在拋光表面1502上的各種幾何或隨機構造。在一個實施例中，導電輥1506徑向地定向在拋光表面1502上，但是，也構思了導電輥1506的諸如螺旋、柵格、平行或同心定向以及其他定向。
在圖14B所示的實施例中，彈性構件1510可以布置在導電載具1520與導電部分1504之間的各個狹槽1508中。彈性構件1510允許導電輥1506(和載具1520)相對于導電部分1504移動，從而提供對襯底的增大的柔度來用于在拋光期間的更均勻的電接觸。也可以如上參考圖7F所述在導電物件1500中形成窗口(未示出)以幫助處理控制。
具有插入墊的導電物件
圖15是導電物件1600的另一個實施例的剖視圖。導電物件1600通常包括適于在拋光期間接觸襯底的導電部分1602、物件支撐部分1604和夾在導電部分1602與物件支撐部分1604之間的插入墊1606。導電部分1602和物件支撐部分1604可以類似于此處描述的實施例中的任何一個或其等同物件來構造。粘接層1608可以設置在插入墊1606的每側上，以將插入墊1606耦合到物件支撐部分1604和導電部分1602。導電部分1602、物件支撐部分1604和插入墊1606可以通過可選方法耦合，從而允許導電物件1600的部件在其使用壽命之后可以作為單個單元容易地更換、簡化導電物件1600的更換、庫存和次序管理。
可選地，支撐部分1604可以耦合到電極204，并且與導電物件1600作為一個單元可更換。可選地包括電極204的導電物件1600也可以包括如所述并以上參考圖7所述的形成通過其的窗口。
插入墊1606通常比物件支撐部分1604更硬并且與導電部分1602一樣硬或比導電部分1602更硬。本發(fā)明構思了插入墊1606可以可選地比導電部分1602軟。插入墊1606的硬度被選定為對導電物件1600提供剛度，其延長了導電部分1602和物件支撐部分1604兩者的機械壽命，同時改善了導電物件1600的阻尼特性，這導致拋光襯底更大的總體平滑度。在一個實施例中，插入墊1606具有小于或等于約80肖氏D的硬度，物件支撐部分1604具有小于或等于約80肖氏A的硬度，而導電部分1602具有小于或等于約100肖氏D的硬度。在另一個實施例中，插入墊1606具有小于或等于約35密耳的厚度，而物件支撐部分1604具有小于或等于約100密耳的厚度。
插入墊1606可以由允許通過包括導電物件1600的層疊(即，導電部分1602、插入墊1606和物件支撐部分1604的堆疊)的電路徑建立的電介質材料制成。當導電物件1600浸沒在或覆蓋有諸如電解液之類的導電流體時，可以建立電路徑。為幫助通過導電物件1600的電路徑的建立，插入墊1606可以是可滲透或穿孔中的至少一種情況，以允許電解液流通過。
在一個實施例中，插入墊1606由與電解液和電化學處理相容的電介質材料制成。合適的材料包括諸如聚氨酯、聚酯、聚酯樹脂片、環(huán)氧樹脂和聚碳酸酯之類的聚合物以及其他材料。
可選地，導電襯背1610可以布置在插入墊1606和導電部分1602之間。導電襯背1610通常使導電部分1602之上的電勢均衡，從而增強拋光均勻性。具有導電部分1602的拋光表面之上的均衡電勢確保了在導電部分1602與正被拋光的導電材料之間的良好電接觸，尤其是如果導電材料是不再為連續(xù)膜的殘余材料(即，膜殘余物的離散島狀物)。而且，導電襯背1610對導電部分1602提供了機械強度，從而增加了導電物件1600的使用壽命。導電襯背1610的利用在通過導電部分的電阻大于約500m-ohm的實施例中是有利的，并增強了導電部分1602的機械完整性。也可以利用導電襯背1610增強導電均勻性并降低導電部分1602的電阻。導電襯背1610可以由與拋光處理相容的金屬箔、金屬屏、金屬涂覆的編織或非編織織物、以及其他合適的導電材料制成。在一個實施例中，導電襯背1610被壓模到導電部分1602。襯背1610被構造為不阻止電解液在導電部分1604與插入墊1606之間的流動。導電部分1602可以通過壓模、層疊、注模和其他合適方法安裝到導電襯背1610上。
圖16是導電物件1700的另一個實施例的剖視圖。導電物件1700通常包括適于在拋光期間接觸襯底的導電部分1602、導電襯背1610、物件支撐部分1604和夾在導電部分1602與物件支撐部分1604之間的插入墊1706，與上述的導電物件1600具有相似結構。
在圖16所示的實施例中，插入墊1706由具有多個隔室1708的材料制成。隔室1708通常填充有空氣或其他流體，并提供可以增強處理的彈性和柔度。隔室可以打開或關閉，其具有從0.1微米到數(shù)毫米(例如在1微米到1毫米之間)范圍的尺寸。本發(fā)明構思了可應用于插入墊1706的其他尺寸。插入墊1706可以是可滲透或穿孔中的至少一種情況以允許電解液流通過。
插入墊1706可以由與電解液和電化學處理相容的電介質材料制成。合適的材料包括但不限于諸如泡沫聚氨酯之類的泡沫聚合物和和聚酯樹脂片。插入墊1706通常具有比物件支撐部分或副墊1604更小的可壓縮性，并在受到壓力時具有更局部的變形獨立性。
圖17是導電物件1800的另一個實施例的剖視圖。導電物件1800包括耦合到物件支撐部分1804的導電部分1802。可選地，導電物件1800可以包括布置在導電部分1802與物件支撐部分1804之間的插入墊和導電襯背(未示出)。
導電物件1800通常包括形成為通過其的多個孔1806，以允許電解液或其他處理流體通過導電部分1802的上拋光表面1808與物件支撐部分1804的下安裝表面1810之間。在孔1806中的每個與上拋光表面1801相交處界定的邊緣1812被輪廓處理以去除可能在處理期間刮擦襯底的任何尖銳的角部、毛刺或表面不規(guī)則。邊緣1812的輪廓可以包括使得邊緣1812光滑并促使刮擦最小化的圓角、倒角、錐度或其他構造。
在導電部分1802至少部分地由聚合物制成的實施例中，可以通過在完全固化聚合物之前形成孔1806來實現(xiàn)邊緣1812的光滑。這樣，隨著導電部分1802在聚合物固化循環(huán)的剩余部分期間的收縮，邊緣1812將變圓。
此外，或者在可選方案中，通過在固化期間或固化之后施加熱或壓力中至少一種，邊緣1812可以是圓的。在一個示例中，邊緣1812可以磨光、熱或火焰處理以使在邊緣1812處拋光表面1808與孔1806之間的過渡變圓。
在另一個示例中，聚合物導電部分1802可以由與模子或模具相排斥的可模制材料構成。聚合物導電部分1802的排斥性質引起表面張力，該表面張力使得應力被模制到聚合物導電部分1802中，其將材料與模型拉開，從而導致在固化時孔1806的邊緣1812變圓。
孔1806可以在組裝之前或之后形成通過導電物件1800。在一個實施例中，孔1806包括形成在導電部分1802中的第一孔1814和形成在物件支撐部分1804中的第二孔1816。在包括插入墊的實施例中，第二孔1816形成在其中。可選地，第一孔1814和第二孔1816的至少一部分可以形成在導電部分1802中。第一孔1814具有比第二孔1816的直徑更大的直徑。在第一孔1814下面的第二孔1816的較小直徑對第一孔1814周圍的導電部分1802提供了橫向支撐，從而提高了在拋光期間對墊剪力和扭矩的抵抗。這樣，包括在表面1808處與下面的較小孔同心布置的較大孔的孔1806導致導電部分1802的更小變形，同時最小化了顆粒產生，因此最小化了由墊損壞招致的襯底缺陷。
在導電物件中的孔可以在全部層放置在一起之前或之后通過諸如陰/陽沖壓之類的機械方法沖壓。在一個實施例中，將壓模到導電襯背上的導電部分1802首先安裝到插入層上，將具有導電襯背的導電部分1802和插入層一起機械地穿孔，將物件支撐部分或副墊分開地穿孔，在穿孔之后將它們對準在一起。在另一個實施例中，將全部層放置在一起，然后穿孔。本發(fā)明構思了任何穿孔技術和順序。
這樣，已經(jīng)提供了適于襯底的電化學處理的各種實施例。導電物件對襯底表面提供良好的柔量以促進可以增強拋光性能的均勻電接觸。而且，導電物件被構造為最小化處理時的刮擦，有利地減少了缺陷產生并從而降低了處理的單位成本。
雖然前文指向本發(fā)明的各種實施例，但是可以設計本發(fā)明的其他和進一步的實施例而不偏離其基本范圍，其基本范圍由權利要求確定。
權利要求
1.一種用于處理襯底的拋光物件，包括
織物層；和
導電層，所述導電層布置在所述織物上并具有適于拋光襯底的暴露表面。
2.如權利要求1所述的拋光物件，其中所述織物還包括
編織材料。
3.如權利要求2所述的拋光物件，其中所述編織材料是由軟導電材料涂覆或制成中的至少一種。
4.如權利要求3所述的拋光物件，所述軟導電材料從以下材料組成的群組中選定金、錫、鈀、鈀-錫合金、鉑、鉛、以及比銅更軟的金屬合金和陶瓷復合物。
5.如權利要求1所述的拋光物件，其中所述織物還包括非編織材料。
6.如權利要求1所述的拋光物件，其中所述導電層還包括
軟金屬，其是從以下材料組成的群組中選定的至少一種金、錫、鈀、鈀-錫合金、鉑、鉛、以及比銅更軟的金屬合金和陶瓷復合物。
7.如權利要求1所述的拋光物件，其中所述導電層還包括比銅小的模量和硬度。
8.如權利要求1所述的拋光物件，其中所述導電層的所述暴露表面具有小于或等于約正負1毫米的平面度和小于約500微米的表面粗糙度。
9.如權利要求1所述的拋光物件，其中所述導電層還包括
布置在其中的多個研磨顆粒。
10.如權利要求1所述的拋光物件，其中所述導電層還包括
壓紋的上表面。
11.如權利要求1所述的拋光物件，其中所述導電層還包括
形成通過其的多個穿孔。
12.如權利要求1所述的拋光物件，還包括
布置為通過所述導電層和所述織物層的窗口。
13.如權利要求12所述的拋光物件，其中所述窗口還包括
布置在所述導電層或所述織物層中的至少一個中的透明材料。
14.如權利要求1所述的拋光物件，還包括
由具有比所述導電層的硬度更小的硬度的電介質材料制成的物件支撐層；和
耦合在所述物件支撐層與所述導電層之間的插入層，所述插入層比所述物件支撐層具有更大的硬度。
15.如權利要求14所述的拋光物件，其中所述插入層具有小于或等于約80肖氏D的硬度；其中所述導電層具有小于約80肖氏D的硬度；且其中所述物件支撐層具有小于或等于約80肖氏A的硬度。
16.如權利要求14所述的拋光物件，其中所述插入層還包括聚合物材料。
17.如權利要求1所述的拋光物件，還包括
與所述導電層相對地耦合到所述織物層的導電襯背。
18.如權利要求1所述的拋光物件，還包括
與所述導電層相對地耦合到所述織物層的電極。
19.如權利要求18所述的拋光物件，其中所述電極還包括
多個獨立的可電偏壓的區(qū)域。
20.如權利要求1所述的拋光物件，還包括
部分地延伸在所述導電層的所述暴露表面上方的多個球；和
至少部分地覆蓋所述球的軟導電材料涂層。
21.如權利要求20所述的拋光物件，其中所述球中的至少一個具有聚合物芯。
22.如權利要求1所述的拋光物件，其中所述導電層還包括
具有布置在其中的導電材料的聚合物基體。
23.如權利要求22所述的拋光物件，其中所述導電材料從以下材料組成的群組中選定金、錫、鈀、鈀-錫合金、鉑、鉛、以及比銅更軟的金屬合金和陶瓷復合物。
24.如權利要求22所述的拋光物件，其中所述導電材料是錫顆粒；且其中所述織物層還包括
銅涂覆的織物。
25.如權利要求22所述的拋光物件，其中所述導電材料具有小于或等于銅的硬度和模量。
26.如權利要求22所述的拋光物件，其中所述導電材料還包括
包括金、錫、鈀、鈀-錫合金、鉑和鉛中至少一種的多個導電顆粒。
27.如權利要求22所述的拋光物件，其中所述導電材料還包括
碳基材料。
28.如權利要求22所述的拋光物件，其中所述導電材料是以下材料中的至少一種導電顆粒、碳粉、碳纖維、碳納米管、碳納米泡沫、碳氣凝膠、石墨、導電纖維、自身導電的聚合物、涂覆有導電材料的電介質或導電顆粒、涂覆在導電材料中的電介質填料材料、導電無機顆粒、金屬顆粒、導電陶瓷顆粒及其組合。
29.一種用于處理襯底的拋光物件，包括
具有適于拋光襯底的上拋光表面的導電層；
由具有比所述導電層硬度更小的硬度的電介質材料制成的物件支撐層；
耦合在所述物件支撐層與所述導電層之間的插入層，所述插入層比所述物件支撐層具有更大的硬度；和
形成通過所述導電層、所述插入層和所述物件支撐層的多個孔，所述孔中的至少一個具有形成在所述導電層的上表面中的第一孔和形成在其下方的第二孔，其中所述第一孔比所述第二孔具有更大的直徑。
30.如權利要求29所述的拋光物件，其中所述導電層還包括
適于拋光其上的襯底的拋光層，所述拋光層包括布置在聚合物接合劑中的導電材料。
31.如權利要求30所述的拋光物件，還包括
布置在所述聚合物接合劑中的多個研磨顆粒。
32.如權利要求30所述的拋光物件，其中所述導電層還包括
布置在所述拋光層之下的織物層。
33.如權利要求29所述的拋光物件，還包括
具有多個獨立可偏壓的區(qū)域的電極。
34.如權利要求33所述的拋光物件，其中所述導電層、所述物件支撐層和所述電極形成為一塊可更換的組件。
35.一種用于拋光襯底的拋光物件，包括
具有適于拋光襯底的上拋光表面的導電層；
由具有比所述導電層硬度更小的硬度的電介質材料制成的物件支撐層；
耦合在所述物件支撐層與所述導電層之間的插入層，所述插入層具有比所述物件支撐層更大的硬度；
與所述插入層相對地耦合到所述物件支撐層的電極；和
形成通過所述電極、所述導電層、所述插入層和所述物件支撐層的窗口，其中所述電極、所述導電層、所述插入層和所述物件支撐層形成單個可更換的單元。
36.如權利要求35所述的拋光物件，還包括
形成通過所述導電層、所述插入層和所述物件支撐層中至少一個的多個孔，所述孔中的至少一個具有形成在所述導電層中的第一孔、形成在插入層中的第二孔和形成在所述物件支撐層中的第三孔，其中所述第一孔比所述第二孔具有更大的直徑。
37.如權利要求36所述的拋光物件，其中所述電極還包括
多個獨立的可電偏壓的區(qū)域。
38.如權利要求36所述的拋光物件，其中所述導電層還包括
布置在所述物件支撐層上的第一層；和
包括布置在聚合物基體中的導電材料的第二層，所述第二層布置在所述第一層上。
39.如權利要求38所述的拋光物件，其中所述導電材料從以下材料組成的群組中選定金、錫、鈀、鈀-錫合金、鉑、鉛、以及比銅更軟的金屬合金和陶瓷復合物。
全文摘要
提供了用于處理襯底的拋光物件的實施例。在一個實施例中，用于處理襯底的拋光物件包括具有布置在其上的導電層的織物層。導電層可以是編織的或非編織的。導電層可以由軟材料制成，并且在一個實施例中，暴露表面可以是平面的。
文檔編號H01L21/321GK1829587SQ20048002203
公開日2006年9月6日 申請日期2004年6月7日 優(yōu)先權日2003年6月6日
發(fā)明者胡永崎, 阿蓮恩·度布斯特, 安托恩·P·瑪恩斯, 斯坦·D·蔡, 保羅·D·布特爾菲爾德, 王艷, 豐·Q·劉, 森·S·諾, 陳梁韻, 元·A·田, 柯森厚, 羅伯特·A·埃瓦得 申請人:應用材料公司