專(zhuān)利名稱(chēng)：具有徑向交替凹槽段結(jié)構(gòu)的化學(xué)機(jī)械拋光墊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般地涉及拋光領(lǐng)域。具體來(lái)說(shuō)，本發(fā)明涉及具有徑向交替凹槽段(segment)結(jié)構(gòu)的化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)墊。
背景技術(shù)：
在集成電路和其他電子器件的制造過(guò)程中，將多層導(dǎo)電材料、半導(dǎo)體材料和介電材料沉積到半導(dǎo)體晶片表面上，然后又在半導(dǎo)體晶片表面上進(jìn)行蝕刻?？梢允褂迷S多種沉積技術(shù)來(lái)沉積出導(dǎo)電材料，半導(dǎo)體材料和介電材料薄層?，F(xiàn)代晶片加工中的常規(guī)沉積技術(shù)包括物理蒸氣沉積(PVD)(也被稱(chēng)為濺射)，化學(xué)蒸氣沉積(CVD)，等離子體輔助的化學(xué)蒸氣沉積(PECVD)和電化學(xué)鍍等。常規(guī)蝕刻技術(shù)包括濕法和干法的各向同性和各向異性蝕刻等。
隨著各材料層按照順序被沉積和蝕刻，晶片的層表面變得不平坦。由于隨后的半導(dǎo)體加工(例如光刻)要求該晶片具有平坦表面，所以需要周期性地對(duì)晶片進(jìn)行平面化。平面化適合于除去不希望有的表面形貌和表面缺陷，例如粗糙表面，成團(tuán)材料，晶格損壞，劃痕和被污染的層或材料。
化學(xué)機(jī)械平面化即化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)是用來(lái)使半導(dǎo)體晶片等工件平面化的常用技術(shù)。在使用雙軸旋轉(zhuǎn)拋光機(jī)的常規(guī)CMP中，將晶片載體即拋光頭安裝在載體組合件上。拋光頭固定晶片，使晶片與拋光機(jī)中拋光墊的拋光層接觸。拋光墊的直徑大于需要進(jìn)行平面化的晶片直徑的2倍。在拋光過(guò)程中，拋光墊和晶片分別圍繞各自的中心旋轉(zhuǎn)，同時(shí)使晶片壓在拋光層上。晶片旋轉(zhuǎn)軸相對(duì)于拋光墊旋轉(zhuǎn)軸的偏置距離大于基片的半徑，使得拋光墊的旋轉(zhuǎn)在墊拋光層上掃出一個(gè)環(huán)形“晶片軌跡”。當(dāng)晶片僅發(fā)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，晶片軌跡的寬度等于晶片的直徑。然而，在一些雙軸拋光機(jī)中，晶片在垂直于其旋轉(zhuǎn)軸的平面內(nèi)發(fā)生振蕩。在此情況下，晶片軌跡的寬度大于晶片的直徑，所超出的程度取決于振蕩的位移。載體組合件在晶片和拋光墊之間施加可控的壓力。在拋光過(guò)程中，使?jié){料或其他拋光介質(zhì)流到拋光墊上，流入晶片和拋光層之間的間隙中。晶片表面因拋光層和表面上拋光介質(zhì)的化學(xué)和機(jī)械作用被拋光而變平。
正在越來(lái)越多地對(duì)CMP過(guò)程中拋光層、拋光介質(zhì)和晶片表面之間的相互作用進(jìn)行研究，以便優(yōu)化拋光墊的結(jié)構(gòu)。這些年來(lái)的大多數(shù)拋光墊的改進(jìn)實(shí)際上還是經(jīng)驗(yàn)性的。拋光面或拋光層的許多結(jié)構(gòu)將重點(diǎn)集中在使這些拋光層具有各種據(jù)稱(chēng)能夠提高漿料利用率和拋光均勻性的空隙圖案和凹槽排列。這些年來(lái)，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了相當(dāng)多的不同凹槽和間隙的圖案和排列?，F(xiàn)有技術(shù)的凹槽圖案包括徑向，同心圓狀，笛卡兒格子狀和螺旋形狀等?，F(xiàn)有技術(shù)的凹槽結(jié)構(gòu)包括所有凹槽的深度和寬度都相同，以及各個(gè)凹槽深度和寬度都不相同的結(jié)構(gòu)。
一些旋轉(zhuǎn)CMP墊的設(shè)計(jì)者設(shè)計(jì)出了具有包括兩種或多種凹槽結(jié)構(gòu)的拋光墊，所述兩種或多種凹槽結(jié)構(gòu)互相之間根據(jù)它們距離拋光墊中心的一個(gè)或多個(gè)徑向距離而發(fā)生改變。設(shè)計(jì)者稱(chēng)這些拋光墊具有出眾的拋光均勻性和漿料利用率等性能。例如，Osterheld等人的美國(guó)專(zhuān)利第6520847號(hào)揭示了幾種具有三個(gè)同心環(huán)形區(qū)域的拋光墊，每個(gè)區(qū)域的凹槽結(jié)構(gòu)都與另兩個(gè)區(qū)域不同。在不同的實(shí)施方式中，這些結(jié)構(gòu)的差異是不同方面的。結(jié)構(gòu)差異的方面包括凹槽數(shù)量、凹槽橫截面積、凹槽間隔和凹槽類(lèi)型等方面?，F(xiàn)有技術(shù)CMP拋光墊的另一個(gè)例子是，Kim等人在韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)第1020020022198號(hào)中揭示了具有許多一般為徑向非線(xiàn)性凹槽的拋光墊，所述凹槽具有以下特征(1)在拋光墊的徑向內(nèi)部部分在拋光墊設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)方向上彎曲；(2)在晶片軌跡內(nèi)反向彎曲；(3)在靠近拋光墊外邊的部分，在與拋光墊設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向上彎曲。Kim等人指出這種凹槽結(jié)構(gòu)能快速除去拋光過(guò)程的副產(chǎn)物而使產(chǎn)生的缺陷最小。
盡管迄今為止拋光墊設(shè)計(jì)者們已經(jīng)設(shè)計(jì)了包括兩種或多種互不相同凹槽結(jié)構(gòu)或凹槽結(jié)構(gòu)在拋光墊的不同區(qū)域不同的CMP墊，但是這些設(shè)計(jì)并未直接考慮通過(guò)改變拋光介質(zhì)在晶片軌跡的寬度范圍內(nèi)在晶片和拋光墊之間的間隙流動(dòng)的速率所帶來(lái)的益處。目前本發(fā)明人的研究表明，使拋光介質(zhì)以較快的速率在一個(gè)或多個(gè)晶片軌跡區(qū)域內(nèi)的拋光墊-晶片間隙內(nèi)流動(dòng)，同時(shí)限制拋光墊在晶片軌跡的一個(gè)或多個(gè)其它區(qū)域內(nèi)的流動(dòng)的速率，可以使拋光得到改進(jìn)。因此，需要有能夠控制并改變拋光介質(zhì)在拋光墊-晶片間隙內(nèi)流動(dòng)速率的CMP拋光墊結(jié)構(gòu)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一方面提供了一種拋光墊，它包括a)一個(gè)拋光層，它構(gòu)造為在拋光介質(zhì)存在的條件下，對(duì)磁性基片、光學(xué)基片和半導(dǎo)體基片中的至少一種進(jìn)行拋光，該拋光層具有旋轉(zhuǎn)中心，還包含與該旋轉(zhuǎn)中心同心的環(huán)狀拋光軌跡，該拋光軌跡具有一寬度；b)位于所述拋光層中的許多凹槽，各個(gè)凹槽橫穿所述環(huán)形拋光軌跡的整個(gè)寬度，所述凹槽的非本征曲率(extrinsic curvature)在所述環(huán)形拋光軌跡內(nèi)具有至少兩個(gè)突變(discontinuity)，所述至少兩個(gè)突變的方向互相相反，能增大或減小非本征曲率值，并包括從第一突變徑向向內(nèi)的第一方向，位于第一突變和第二突變之間的第二方向，以及從第二突變徑向向外的第三方向，并且至少一對(duì)相鄰方向之間的方向改變?yōu)?85°至85°。
在本發(fā)明的另一方面中，拋光墊如上所述，用N表示一個(gè)數(shù)字，各凹槽具有N個(gè)突變，在這N個(gè)突變發(fā)生N個(gè)過(guò)渡，與N次過(guò)渡區(qū)在位置上交替的N+1個(gè)流動(dòng)控制段，這N個(gè)過(guò)渡區(qū)的寬度不大于拋光軌跡的寬度除以2N。
在本發(fā)明的另一方面中，提供了一種在拋光介質(zhì)存在的條件下，對(duì)磁性基片、光學(xué)基片和半導(dǎo)體基片中的至少一種進(jìn)行拋光的方法，該方法包括用拋光墊進(jìn)行拋光，所述拋光墊包括i)構(gòu)造為用來(lái)在拋光介質(zhì)存在的條件下對(duì)磁性基片、光學(xué)基片和半導(dǎo)體基片中的至少一種進(jìn)行拋光的拋光層，該拋光層具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)中心，并包含與旋轉(zhuǎn)同心的具有一寬度的環(huán)形拋光軌跡，所述環(huán)形軌道具有至少3個(gè)流動(dòng)控制區(qū)；ii)位于所述拋光層中的許多凹槽，各個(gè)凹槽橫跨所述環(huán)形拋光軌跡的整個(gè)寬度，所述凹槽的非本征曲率在所述環(huán)形拋光軌跡內(nèi)具有至少兩個(gè)突變，所述至少兩個(gè)突變是方向相反的，能增大或減小非本征曲率的值，并具有從第一突變徑向向內(nèi)的第一方向，位于第一突變和第二突變之間的第二方向，以及從第二突變徑向向外的第三方向，至少一對(duì)相鄰方向之間的方向改變?yōu)?85°至85°；以及b)使用所述至少三個(gè)流動(dòng)控制區(qū)中的每一個(gè)區(qū)調(diào)節(jié)基片的拋光去除速率。


圖1是適用于本發(fā)明的雙軸拋光機(jī)的一部分的透視圖；圖2A是本發(fā)明拋光墊的俯視圖，該拋光墊包括大量凹槽，每個(gè)凹槽具有位于拋光軌跡內(nèi)的三個(gè)流動(dòng)控制段和兩個(gè)斜率逐漸變化的突變；圖2B是圖2A各凹槽軌道的圖；圖2C是圖2A各凹槽軌道的斜率圖；圖2D是圖2A各凹槽軌道的非本征曲率圖；
圖3A是本發(fā)明拋光墊的俯視圖，該拋光墊包括大量凹槽，每個(gè)凹槽具有位于拋光軌跡內(nèi)的三個(gè)正曲率流動(dòng)控制段和兩個(gè)斜率急劇變化的突變；圖3B是圖3A各凹槽軌道的圖；圖3C是圖3A各凹槽軌道的斜率圖；圖3D是圖3A各凹槽軌道的非本征曲率圖；圖4A是本發(fā)明拋光墊的俯視圖，該拋光墊包括大量凹槽，每個(gè)凹槽具有位于拋光軌跡內(nèi)的三個(gè)正曲率流動(dòng)控制段和兩個(gè)斜率逐漸變化的突變；圖4B是圖4A各凹槽軌道的圖；圖4C是圖4A各凹槽軌道的斜率圖；圖4D是圖4A各凹槽軌道的非本征曲率圖；圖5A是本發(fā)明拋光墊的俯視圖，該拋光墊包括大量凹槽，每個(gè)凹槽具有位于拋光軌跡內(nèi)的兩個(gè)正曲率流動(dòng)控制段、一個(gè)負(fù)曲率流動(dòng)控制段和兩個(gè)不等寬度的斜率逐漸變化的突變；圖5B是圖5A各凹槽軌道的圖；圖5C是圖5A各凹槽軌道的斜率圖；圖5D是圖5A各凹槽軌道的非本征曲率圖；圖6A是本發(fā)明拋光墊的俯視圖，該拋光墊包括大量凹槽，每個(gè)凹槽具有位于拋光軌跡內(nèi)的一個(gè)正曲率流動(dòng)控制段、兩個(gè)負(fù)曲率流動(dòng)控制段和兩個(gè)斜率逐漸變化的突變；圖6B是圖6A各凹槽軌道的圖；圖6C是圖6A各凹槽軌道的斜率圖；圖6D是圖6A各凹槽軌道的非本征曲率圖；圖7A是本發(fā)明拋光墊的俯視圖，該拋光墊包括大量凹槽，每個(gè)凹槽具有位于拋光軌跡內(nèi)的三個(gè)圓弧形流動(dòng)控制段和兩個(gè)斜率逐漸變化的突變；圖7B是圖7A各凹槽軌道的圖；圖7C是圖7A各凹槽軌道的斜率圖；圖7D是圖7A各凹槽軌道的非本征曲率圖；圖8A是現(xiàn)有技術(shù)拋光墊的俯視圖，該拋光墊包括大量凹槽，每個(gè)凹槽具有位于拋光軌跡內(nèi)的兩個(gè)圓弧形段和一個(gè)斜率逐漸變化的突變；圖8B是圖8A各現(xiàn)有技術(shù)凹槽軌道的圖；圖8C是圖8A各現(xiàn)有技術(shù)凹槽軌道的斜率圖；圖8D是圖8A各現(xiàn)有技術(shù)凹槽軌道的非本征曲率圖；圖9A是本發(fā)明拋光墊的俯視圖，該拋光墊包括大量凹槽，每個(gè)凹槽具有位于拋光軌跡內(nèi)的五個(gè)正曲率流動(dòng)控制段和四個(gè)斜率急劇變化的突變；圖9B是圖9A各凹槽軌道的圖；圖9C是圖9A各凹槽軌道的斜率圖；圖9D是圖9A各凹槽軌道的非本征曲率圖。
具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)附圖，圖1一般性地顯示了適合使用本發(fā)明拋光墊104的雙軸化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)機(jī)100的主要結(jié)構(gòu)。拋光墊104通常包括用來(lái)與半導(dǎo)體晶片112(處理過(guò)或未處理過(guò)的)或其它工件(例如玻璃、平板顯示器或磁性信息儲(chǔ)存碟片等)之類(lèi)的制品接觸，從而在拋光介質(zhì)120的存在下對(duì)工件的拋光表面116進(jìn)行拋光的拋光層108。為了方便起見(jiàn)，在本說(shuō)明中使用術(shù)語(yǔ)“晶片”進(jìn)行泛指。另外，在包括權(quán)利要求書(shū)在內(nèi)的本說(shuō)明書(shū)中，術(shù)語(yǔ)“拋光介質(zhì)”包括含顆粒的拋光溶液和不含顆粒的溶液，后者例如是不含磨料的活性液體拋光溶液。拋光層108通常包括環(huán)形晶片軌跡即拋光軌跡122，隨著拋光機(jī)100的拋光墊104旋轉(zhuǎn)，且晶片112壓在拋光墊上時(shí)，晶片112掃出該拋光軌跡122。
如上文所述，接下來(lái)還將詳細(xì)描述，本發(fā)明包括提供具有凹槽結(jié)構(gòu)(例如見(jiàn)圖2A的凹槽結(jié)構(gòu)144)的拋光墊104，這種結(jié)構(gòu)能很大地改變拋光介質(zhì)120在拋光軌跡122寬度范圍內(nèi)在拋光墊-晶片間隙內(nèi)的速率。根據(jù)本發(fā)明改變拋光介質(zhì)120的速率，拋光墊104的設(shè)計(jì)者能夠以另一種方式改變拋光介質(zhì)在拋光軌跡122的不同區(qū)域的停留時(shí)間，使得設(shè)計(jì)者能夠更好地控制拋光過(guò)程。
拋光機(jī)100可包括臺(tái)板124，拋光墊104安裝在臺(tái)板上?？赏ㄟ^(guò)臺(tái)板驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(未顯示)使臺(tái)板124繞旋轉(zhuǎn)軸128旋轉(zhuǎn)。將晶片112安裝在可繞旋轉(zhuǎn)軸136旋轉(zhuǎn)的晶片載體132上，旋轉(zhuǎn)軸136與臺(tái)板124的旋轉(zhuǎn)軸128平行，并與其相隔一定距離。晶片載體132的特征是裝有萬(wàn)向架聯(lián)動(dòng)裝置(未顯示)，可使晶片112略微不平行于拋光層108，在此情況下旋轉(zhuǎn)軸128、136會(huì)是略微傾斜的。晶片112具有面對(duì)著拋光層108的拋光表面116，該表面就在拋光過(guò)程中被平面化?？捎幂d體支架組合件(未顯示)來(lái)支承晶片載體132，在拋光過(guò)程中，載體支架組合件使晶片112旋轉(zhuǎn)，并施加向下的力F將拋光表面116壓在拋光層108上，使拋光表面和拋光層之間存在所需的壓力。拋光機(jī)100還可包括用來(lái)為拋光層108提供拋光介質(zhì)120的拋光介質(zhì)入口140。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解，拋光機(jī)100可包括其它部件(未顯示)，例如系統(tǒng)控制器、拋光介質(zhì)的儲(chǔ)存器和輸入系統(tǒng)、加熱系統(tǒng)、淌洗系統(tǒng)和用來(lái)控制拋光過(guò)程各種方面的各種控制系統(tǒng)，例如(1)用來(lái)控制晶片112和拋光墊104中一者或兩者的旋轉(zhuǎn)速率的速率控制器和選擇器；(2)用來(lái)改變向拋光墊輸送拋光介質(zhì)120的速率和位置的控制器和選擇器；(3)用來(lái)控制施加在晶片和拋光墊之間力F大小的控制器和選擇器；以及(4)用來(lái)控制晶片旋轉(zhuǎn)軸136相對(duì)于拋光墊旋轉(zhuǎn)軸128的位置的控制器、致動(dòng)器和選擇器等。本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠理解這些部件的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行，因此不需要對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)解釋?zhuān)绢I(lǐng)域技術(shù)人員便可理解和實(shí)施本發(fā)明。
在拋光過(guò)程中，拋光墊104和晶片112圍繞其各自的旋轉(zhuǎn)軸128、136旋轉(zhuǎn)，從拋光介質(zhì)入口140將拋光介質(zhì)120輸送到旋轉(zhuǎn)的拋光墊上。拋光介質(zhì)120在拋光層108上散布開(kāi)，包括散布到晶片112下面和拋光墊104之間的間隙內(nèi)。拋光墊104和晶片112通常以0.1-150rpm的選定轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，但并非必須以此轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。通常對(duì)力F進(jìn)行選擇，使晶片112和拋光墊104之間產(chǎn)生所需的0.1-15磅/平方英尺(6.9-103千帕)的壓力，但是并非必須在此范圍內(nèi)。
圖2A顯示圖1的拋光墊104，拋光墊上具有凹槽144結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是具有大量凹槽148，這些凹槽148包含多個(gè)其形狀能用來(lái)控制拋光過(guò)程中拋光介質(zhì)120(圖1)流速的流動(dòng)控制段CS1-CS3?？梢哉J(rèn)為各個(gè)流動(dòng)控制段CS1-CS3位于相應(yīng)的拋光介質(zhì)流動(dòng)控制區(qū)CZ1-CZ3內(nèi)，根據(jù)這些控制區(qū)內(nèi)各自的控制段的形狀和方向(將在下文進(jìn)一步討論)，拋光介質(zhì)(未顯示)在這些控制區(qū)內(nèi)以不同的速率流動(dòng)。
在圖2A的拋光墊中，在拋光介質(zhì)流動(dòng)控制區(qū)CZ1中的流動(dòng)控制段CS1的形狀用來(lái)促進(jìn)拋光介質(zhì)在拋光過(guò)程中的流動(dòng)。具體來(lái)說(shuō)，流動(dòng)控制段CS1呈直線(xiàn)形，相對(duì)于拋光墊104的旋轉(zhuǎn)中心200是徑向的。當(dāng)拋光墊104以勻速旋轉(zhuǎn)時(shí)(在拋光過(guò)程中通常如此)，會(huì)使拋光介質(zhì)在離心力的作用下產(chǎn)生徑向流，徑向流就沿著徑向的凹槽段CS1所提供的與拋光介質(zhì)的這種徑向流成一直線(xiàn)的路徑，從而促進(jìn)了拋光介質(zhì)的流動(dòng)。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，如果希望流動(dòng)控制段CS1促進(jìn)流動(dòng)，這些控制段不一定是徑向的，也不一定是直線(xiàn)形的。例如，控制段可以是彎曲和“蜿蜒”的，即通常在與設(shè)定的旋轉(zhuǎn)方向204(所述設(shè)定的旋轉(zhuǎn)方向204即在拋光過(guò)程中設(shè)定的拋光墊旋轉(zhuǎn)方向)相同或相反的方向上延伸，從而得到流動(dòng)控制段CS1-CS3的所需效果。
如圖所示的拋光墊104的流動(dòng)控制段CS2的形狀能用來(lái)在拋光過(guò)程中當(dāng)拋光墊在設(shè)定的旋轉(zhuǎn)方向204旋轉(zhuǎn)時(shí)抑制拋光介質(zhì)的流動(dòng)。在此情況下，控制段CS2略微彎曲并朝著設(shè)定的旋轉(zhuǎn)方向204彎曲。在拋光過(guò)程中，拋光墊104在設(shè)定的旋轉(zhuǎn)方向204旋轉(zhuǎn)，上述結(jié)構(gòu)有助于將拋光介質(zhì)保留在拋光介質(zhì)流動(dòng)控制區(qū)CZ2內(nèi)，直至受到晶片壓在拋光墊上進(jìn)行旋轉(zhuǎn)的晶片112的作用。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，流動(dòng)控制段CS2的的變量包括曲率(或不存在曲率)和取向(相對(duì)于幅射狀線(xiàn)的方向)即彎曲方向(順時(shí)針?lè)较虮硎矩?fù)角度，逆時(shí)針?lè)较虮硎菊嵌?，如果有彎曲的話(huà)。與流動(dòng)控制段CS1相似，控制段CS2不必抑制拋光介質(zhì)的流動(dòng)。相反的，這些控制段的形狀可以促進(jìn)拋光介質(zhì)的流動(dòng)。例如，流動(dòng)控制段CS2可以是徑向的，或者背著設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)方向204彎曲。
在所示的實(shí)施方式中，在拋光介質(zhì)流動(dòng)控制區(qū)CZ3中的流動(dòng)控制段CS3，其形狀與控制段CS1基本相同，即流動(dòng)控制段CS3是直線(xiàn)形，并相對(duì)于拋光墊104的旋轉(zhuǎn)中心200是徑向的。在拋光過(guò)程中，這種徑向延伸的流速控制段結(jié)構(gòu)有助于促進(jìn)拋光介質(zhì)的流動(dòng)。與流動(dòng)控制段CS1和CS2類(lèi)似，控制段CS3實(shí)際可具有能夠促進(jìn)或抑制拋光介質(zhì)流動(dòng)的任意形狀。應(yīng)當(dāng)注意流動(dòng)控制段CS1-CS3的促進(jìn)流動(dòng)或抑制流動(dòng)的效果是相對(duì)的而非絕對(duì)的。也即是說(shuō)，無(wú)論將任何一個(gè)拋光介質(zhì)流動(dòng)控制區(qū)CZ1-CZ3中的流動(dòng)控制段看作是“促進(jìn)流動(dòng)的”或“抑制流動(dòng)的”，都是相對(duì)于下一個(gè)相鄰流動(dòng)控制區(qū)中的流動(dòng)控制段衡量的。例如，在另一種結(jié)構(gòu)(未顯示)中，從絕對(duì)意義上講，三個(gè)相鄰的拋光介質(zhì)流動(dòng)控制區(qū)CZ1-CZ3中的凹槽段CS1-CS3均可看作是促進(jìn)流動(dòng)的，例如一個(gè)控制區(qū)內(nèi)的控制段是徑向的，另一個(gè)控制區(qū)內(nèi)的控制段朝著與設(shè)定的旋轉(zhuǎn)方向相反的方向彎曲，但是從相對(duì)意義上講，某一個(gè)控制段相對(duì)于另一個(gè)控制段可以是促進(jìn)流動(dòng)的或抑制流動(dòng)的。換而言之，一種結(jié)構(gòu)可以比其它結(jié)構(gòu)更好地促進(jìn)流動(dòng)。
由于在拋光過(guò)程中，流動(dòng)控制段CS1和CS3分別控制在晶片112徑向內(nèi)邊緣208和徑向外邊緣212(相對(duì)于拋光墊104)下面和相鄰的區(qū)域內(nèi)拋光介質(zhì)的流動(dòng)，因此將流動(dòng)控制段CS1和CS3分別稱(chēng)為“內(nèi)邊緣流動(dòng)控制段”和“外邊緣流動(dòng)控制段”。尤其是當(dāng)拋光介質(zhì)輸送到拋光墊104上的拋光軌跡122圓環(huán)形內(nèi)邊界216以?xún)?nèi)時(shí)，內(nèi)邊緣流動(dòng)控制段CS1可延伸越過(guò)內(nèi)部邊界進(jìn)入拋光墊的中心區(qū)220。這樣，內(nèi)邊緣流動(dòng)控制段CS1可促進(jìn)拋光介質(zhì)進(jìn)入拋光軌跡122的移動(dòng)。類(lèi)似的，當(dāng)拋光軌跡122的圓形外邊界224在徑向上位于拋光墊104外邊230以?xún)?nèi)時(shí)，外邊緣流動(dòng)控制段CS3優(yōu)選延伸穿過(guò)外邊界，能促進(jìn)拋光介質(zhì)流出拋光軌跡122。另外，應(yīng)當(dāng)注意，通常需要(但并非總是需要)內(nèi)邊緣控制段CS1和外邊緣控制段CS3具有彼此相同的取向和曲率，以便在拋光軌跡122的內(nèi)部區(qū)域和外部區(qū)域?qū)?12進(jìn)行基本相同程度的拋光。在本文中，取向是基于相應(yīng)流動(dòng)控制段CS1-CS3中凹槽軌道的橫向中心線(xiàn)，并用該中心線(xiàn)與幅射狀線(xiàn)R(如圖2A所示)形成的夾角來(lái)衡量。因此，無(wú)論兩個(gè)流動(dòng)控制段相鄰與否，可對(duì)這兩個(gè)流動(dòng)控制段的取向進(jìn)行比較。例如，如果流動(dòng)控制段CS1是徑向的，并且流動(dòng)控制段CS3也是徑向的，可以說(shuō)它們?nèi)∠蛳嗤?即使它們的方向可能不同)。曲率可以定義為該段的非本征曲率。下文將更詳細(xì)地描述非本征曲率。
由于在各個(gè)拋光介質(zhì)流動(dòng)控制區(qū)CZ1-CZ3內(nèi)流動(dòng)控制段CS1-CS3對(duì)拋光介質(zhì)流速的影響各不相同，因此經(jīng)常需要為各個(gè)凹槽148提供過(guò)渡段TS1、TS2，以便從一個(gè)流動(dòng)控制段CS1-CS3過(guò)渡到相鄰的流動(dòng)控制段。可將這些過(guò)渡段TS1、TS2看作是位于相應(yīng)的流動(dòng)控制區(qū)CZ1-CZ3之間的環(huán)形過(guò)渡區(qū)TZ1、TZ2內(nèi)。為了使晶片112下面，即在拋光軌跡122內(nèi)提供不同拋光介質(zhì)流速的區(qū)域，不難看出過(guò)渡區(qū)TZ1必須全部包含在拋光軌跡內(nèi)，并與拋光軌跡的內(nèi)部邊界216隔開(kāi)，使流動(dòng)控制區(qū)CZ1的至少一部分位于拋光軌跡內(nèi)。同樣的，如果至少一部分的流動(dòng)控制區(qū)CZ3位于拋光軌跡122內(nèi)，則過(guò)渡區(qū)TZ2必須也全部包含在拋光軌跡內(nèi)，并與拋光軌跡的外部邊界224隔開(kāi)。
參見(jiàn)圖2B-2D和圖2A，圖2B-2D顯示如何用各凹槽148(顯示在圖2B中)的方向(圖2B)、斜率(圖2C)和非本征曲率κ(圖2D)對(duì)各凹槽進(jìn)行描述。各流動(dòng)控制段CS1-CS3的方向向量V1-V3是由各流動(dòng)控制區(qū)中凹槽軌道的橫向中心線(xiàn)給出的。各方向向量V1-V3與相鄰的方向向量形成某一角度。方向向量V1和方向向量V2相交形成夾角α。方向向量V2和方向向量V3相交形成夾角β。當(dāng)角度α和β接近90°時(shí)，拋光介質(zhì)的流動(dòng)受到了阻礙。當(dāng)兩個(gè)相鄰流動(dòng)控制段之間發(fā)生急劇的方向突變(對(duì)應(yīng)于小過(guò)渡區(qū))時(shí)，更是如此。至少一對(duì)相鄰流動(dòng)控制段之間的方向改變，(按它們相應(yīng)的方向向量形成的角度來(lái)衡量)優(yōu)選為-85°至85°(-85°至0°和0°至85°)，更優(yōu)選為-75°至75°(-75°至0°和0°至75°)，最優(yōu)選為-60°至60°(-60°至0°和0°至60°)。最優(yōu)選的是，將這些方向改變的范圍適用于所有相鄰的兩個(gè)流動(dòng)控制段。
在數(shù)學(xué)中眾所周知的是，平面曲線(xiàn)的斜率等于限定該曲線(xiàn)的函數(shù)的一階導(dǎo)數(shù)。圖2C是圖2B的凹槽148的斜率的斜率曲線(xiàn)240。下文將結(jié)合凹槽148的非本征曲率對(duì)斜率曲線(xiàn)240進(jìn)行更詳細(xì)的描述。同樣在數(shù)學(xué)中眾所周知的是，在平面曲線(xiàn)一給定點(diǎn)的非本征曲率κ定義為在這一點(diǎn)曲線(xiàn)的正切的導(dǎo)數(shù)。如果θ表示曲線(xiàn)與固定的參照軸所成角度沿該曲線(xiàn)路程長(zhǎng)度s變化的函數(shù)，則κ＝dθ/ds?？梢杂玫芽栕鴺?biāo)x和y描述平面曲線(xiàn)，x和y為通常尺寸的正交坐標(biāo)，這說(shuō)明(ds)2＝(dx)2+(dy)2，θ＝tan(dy/dx)。因此，ds/dx＝[1+(dy/dx)2]1/2。因此，可如下直接求出導(dǎo)數(shù)dθ/ds來(lái)確定曲率κκ=dθds=dxds·dθdx=dxds·d[tan-1(dydx)]dx=11+(dydx)2·d2ydx21+(dydx)2=d2ydx2[1+(dydx)2]3/2]]>圖2D顯示曲率κ隨x軸測(cè)得的沿凹槽148的徑向位置的曲率圖。
從曲率圖244不難看出，凹槽148(圖2B)的非本征曲率有對(duì)應(yīng)于過(guò)渡段TS1和TS2(圖2A和2B)的兩個(gè)突變D1、D2。突變D1、D2是由凹槽148在各過(guò)渡段TS1和TS2內(nèi)方向改變的曲率造成的。也即是說(shuō)，在圖2B中隨著凹槽148從左邊延伸至右邊時(shí)，突變D1是由于過(guò)渡段TS1從內(nèi)邊緣流動(dòng)控制段CS1通常向左過(guò)渡到逆時(shí)針彎曲的中間流動(dòng)控制段CS2造成的，突變D2是由于過(guò)渡段TS2從中間流動(dòng)控制段CS2通常向右過(guò)渡到徑向的外邊緣流動(dòng)控制段CS3造成的。
在此實(shí)例中，內(nèi)邊緣流動(dòng)控制段CS1和外邊緣流動(dòng)控制段CS3都是直線(xiàn)形，中間流動(dòng)控制段CS2是螺旋弧形。在下面的實(shí)例中將進(jìn)一步說(shuō)明，各流動(dòng)控制段CS1-CS3的形狀可與所示的形狀不同。例如，流動(dòng)控制段CS1-CS3中的任意一段可以是直線(xiàn)形、螺旋弧形、圓弧形或其它彎曲形狀(例如橢圓形)的弧形。通常流動(dòng)控制段CS1-CS3的形狀遵照拋光墊的設(shè)計(jì)以達(dá)到特定的結(jié)果，例如從晶片的中心到晶片邊緣都具有均勻的去除速率。
應(yīng)當(dāng)注意突變D1和D2的方向互相相反，即沿凹槽從左向右看，其中一個(gè)突變(D1)對(duì)應(yīng)于非本征曲率增大，另一個(gè)突變(D2)對(duì)應(yīng)于非本征曲率減小。在任何凹槽中，例如具有三個(gè)流動(dòng)控制段(例如流動(dòng)控制段CS1-CS3，其中內(nèi)流動(dòng)控制段和外流動(dòng)控制段的取向彼此相同，并與中間流動(dòng)控制段的取向不同的凹槽148)中都必須如此。當(dāng)這種凹槽(148)具有三個(gè)流動(dòng)控制段(CS1-CS3)和兩個(gè)過(guò)渡段(TS1、TS2)時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)，內(nèi)邊緣和外邊緣流動(dòng)控制段(CS1，CS3)都必須至少部分地位于拋光軌跡(122)內(nèi)(如果它們沒(méi)有延伸越過(guò)內(nèi)邊界和外邊界，它們將完全在拋光軌跡以?xún)?nèi))。結(jié)果，各過(guò)渡段(TS1，TS2)和中間流動(dòng)控制段(CS2)將完全位于拋光軌跡(122)內(nèi)。因此，這五個(gè)區(qū)，即流動(dòng)控制區(qū)CZ1-CZ3和兩個(gè)過(guò)渡區(qū)TZ1，TZ2的寬度必須有某種限制。
實(shí)際上來(lái)說(shuō)，目前優(yōu)選各過(guò)渡區(qū)(例如TZ1，TZ2)的寬度WT不大于拋光軌跡的寬度WP除以突變(例如D1，D2)數(shù)目N的兩倍，即WT≤WP/(2N)。更優(yōu)選各過(guò)渡區(qū)的寬度WT不大于拋光軌跡的寬度WP除以突變(例如D1，D2)數(shù)目N的四倍，即WT≤WP/(4N)，使得各流動(dòng)控制區(qū)CZ1-CZ3可具有合理的寬度WC。如上所述，凹槽148的形狀通常需要使得它們的內(nèi)邊緣流動(dòng)控制段CS1和外邊緣流動(dòng)控制段CS3對(duì)靠近晶片112邊緣的區(qū)域具有相同的效果。因此，通常需要，但并非必須使流動(dòng)控制區(qū)CZ1、CZ3的寬度彼此相等，或基本相等。
一個(gè)突變，例如各突變D1、D2，根據(jù)相應(yīng)過(guò)渡段TS1、TS2的形狀，通?？梢允侨N類(lèi)型中的任意一種。第一類(lèi)突變?cè)谇蕡D中為“峰(spike)”，可將其稱(chēng)為“逐漸的”突變。參見(jiàn)圖2D，突變D1和D2均為峰類(lèi)。通常峰類(lèi)的特征是具有非零寬度WT的峰S1、S2，這些峰的寬度對(duì)應(yīng)于相應(yīng)的過(guò)渡區(qū)(例如圖2A和2B所示實(shí)例中的過(guò)渡區(qū)TZ1、TZ2)。當(dāng)突變?yōu)榉孱?lèi)時(shí)，斜率圖240中相應(yīng)的過(guò)渡部分(例如實(shí)例中圖2C的過(guò)渡部分TP1、TP2)通常不是垂直的。
現(xiàn)在來(lái)看圖3A-D，圖3A和3B顯示了具有大量凹槽304的拋光墊300，凹槽304通常與圖2A和2B的凹槽148類(lèi)似，但是具有正彎曲的內(nèi)邊緣流動(dòng)控制段CS1i和外邊緣流動(dòng)控制段CS3i，而不是圖2A和2B中直線(xiàn)形內(nèi)邊緣流動(dòng)控制段CS1和外邊緣流動(dòng)控制段CS3。應(yīng)當(dāng)注意各流動(dòng)控制段CS1i-CS3i為螺旋弧形。與圖2A和2B的凹槽一樣，各流動(dòng)控制段CS1i-CS3i也可具有其它形狀。各控制段CS1i-CS3i的方向向量V1i-V3i由各自流動(dòng)控制區(qū)中凹槽軌道的橫向中心線(xiàn)給出。方向向量V1i和方向向量V2i相交形成夾角αi。方向向量V2i和方向向量V3i相交形成夾角βi。另外，各凹槽304具有第二類(lèi)突變D1i、D2i，在相應(yīng)的曲率圖316中，這些突變通常為垂直線(xiàn)308、312的形式(圖3D)。急劇的突變通常不具有峰類(lèi)即逐漸的突變(例如圖2D的突變D1、D2)所具有的寬度WT，這類(lèi)急劇的突變可稱(chēng)為“急劇”突變。在本實(shí)例中，圖3D的突變D1i、D2i均為急劇的突變。因此，斜率圖320中對(duì)應(yīng)于突變D1i、D2i的過(guò)渡部分TP1i、TP2i都是垂直的，說(shuō)明了過(guò)渡的劇烈程度。圖3A和3B的凹槽304的其它特征可與圖2A和2B的凹槽148相同。例如，內(nèi)邊緣和外邊緣流動(dòng)控制段CS1i、CS3i可以(但不一定)延伸越過(guò)拋光軌跡332的內(nèi)邊界324和外邊界328，它們的取向和曲率可彼此基本相同或不同。另外，各流動(dòng)控制段CS1i-CS3i可具有適用于特定目的的任意所需取向和曲率。還應(yīng)注意突變D1i、D2i均發(fā)生在拋光軌跡332內(nèi)。
可將可能出現(xiàn)的第三類(lèi)突變(未顯示)稱(chēng)為“突然(abrupt)”突變，在兩個(gè)流動(dòng)控制段之間的過(guò)渡基本是一個(gè)拐角(即過(guò)渡區(qū)具有零寬度)的情況下，會(huì)形成這種突變。具有突然突變的凹槽的斜率圖(未顯示)會(huì)具有對(duì)應(yīng)于該突然突變的“跳躍”。參見(jiàn)圖3A-3D，如果凹槽304具有兩個(gè)突然突變而不是兩個(gè)急劇突變D1i、D1i，圖3C的斜率圖320將僅有對(duì)應(yīng)于流動(dòng)控制段CS1i-CS3i的部分330、340、344。也即是說(shuō)，由于斜率跳過(guò)這個(gè)拐角，在此之間不存在任何過(guò)渡，所以不存在垂直過(guò)渡部分TP1i、TP2i。結(jié)果，曲率圖(未顯示)在這兩個(gè)突變也有跳躍。因此，曲率圖與圖3D的曲率圖相似，但是沒(méi)有垂直部分308、312。僅有對(duì)應(yīng)于3個(gè)流動(dòng)控制部分CS1i-CS3i的部分348、352、356。
參見(jiàn)圖4A-4D，圖4A顯示了具有大量凹槽404的本發(fā)明拋光墊400，凹槽404通常與圖3A的凹槽304基本相同，不同的是圖4A的凹槽404各自具有位于拋光軌跡408內(nèi)的兩個(gè)逐漸的突變D1ii、D2ii(圖4D)，而不是像拋光墊300那樣具有兩個(gè)急劇突變D1i、D1i(圖3D)。(圖4B顯示了在便于分析凹槽斜率和曲率而在坐標(biāo)系統(tǒng)中再表示的凹槽404中的一個(gè)。)如上文結(jié)合圖2C和2D所討論的，突變D1ii、D2ii之類(lèi)的逐漸突變的特征通常是曲率圖412(圖4D)的峰S1i、S2i)以及斜率圖416(圖4C)的過(guò)渡部分TP1ii、TP2ii，TP1ii和TP2ii在過(guò)渡區(qū)TZ1i、TZ2i內(nèi)發(fā)生傾斜。凹槽404的其它特征，例如曲率和取向等可與圖3A和3B的凹槽304相同。但是，如上文結(jié)合圖2A和2B的凹槽148所述，凹槽404當(dāng)然可以在這些特征和其它特征方面，例如流動(dòng)控制段的曲率、取向和長(zhǎng)度方面有所不同。應(yīng)當(dāng)注意，在拋光墊400的各凹槽404中，各流動(dòng)控制段CS1ii-CS3ii的斜率是正的，即各流動(dòng)控制段從相應(yīng)的凹槽相對(duì)于拋光墊的徑向內(nèi)端開(kāi)始到徑向外端向左彎曲。
圖5A-5D涉及本發(fā)明的另一種拋光墊500，在此拋光墊的凹槽504中，相對(duì)于凹槽的橫向，從凹槽的徑向內(nèi)端到徑向外端，流動(dòng)控制段CS1iii、CS2iii具有正的斜率，流動(dòng)控制段CS3iii具有負(fù)的斜率。相應(yīng)的，各凹槽具有位于拋光軌跡508內(nèi)的兩個(gè)突變D1iii、D2iii。在此實(shí)例中，突變D1iii、D2iii為逐漸類(lèi)，其特征是曲率圖512中的峰S1ii、S2ii。在此情況下，突變D1iii、D2iii的寬度和相應(yīng)的過(guò)渡區(qū)TZ1ii、TZ2ii的寬度相互之間顯著不同。通過(guò)圖5C斜率圖516的520、524部分的向上趨勢(shì)和圖5D曲率圖512的528、532部分所顯示的正值，清楚地表明了流動(dòng)控制段CS1iii、CS2iii的曲率的正值特性。相應(yīng)的，通過(guò)圖5C斜率圖516的536部分的向下趨勢(shì)和圖5D曲率圖512的540部分所顯示的負(fù)值，很容易看出流動(dòng)控制段CS3iii的曲率的負(fù)值特征。在此實(shí)例中，所有的流動(dòng)控制段CS1iii-CS3iii均顯示螺旋弧形。然而并不一定需要如此。流動(dòng)控制段CS1iii-CS3iii可各自具有任意所需的形狀，以滿(mǎn)足特定用途的設(shè)計(jì)要求。
圖6A-6D顯示了本發(fā)明的拋光墊600和相應(yīng)的凹槽604，它們與圖5A-5D的拋光墊500和凹槽504基本類(lèi)似，不同的是流動(dòng)控制段CS1iv不像圖5A-5D中流動(dòng)控制段CS1iii那樣具有正曲率，而是具有負(fù)的曲率。由圖6C斜率圖612的608部分的向下趨勢(shì)和圖6D曲率圖620顯示的負(fù)值的616部分，很容易看出負(fù)曲率。流動(dòng)控制段CS2iv、CS3iv的曲率分別是與圖5A和圖5B流動(dòng)控制段CS2iii、CS3iii的曲率類(lèi)似形式的正值和負(fù)值。各個(gè)凹槽604的兩個(gè)突變D1iv、D2iv(圖6D)與突變D1iii、D2iii類(lèi)似，是逐漸突變，長(zhǎng)度不相等，出現(xiàn)在拋光軌跡624內(nèi)。圖6A和6B的所有流動(dòng)控制段CS2iv和CS3iv均顯示為螺旋弧形，但不一定必須為此形狀。
圖7A-7D涉及本發(fā)明的一種拋光墊700，該拋光墊700包括大量凹槽704，各個(gè)凹槽704具有位于拋光軌跡720內(nèi)的三個(gè)圓弧形流動(dòng)控制段CS1v-CS3v，這三個(gè)控制段通過(guò)兩個(gè)很短的過(guò)渡段708、712相連(見(jiàn)圖7C的斜率圖716)。由圖7D的曲率圖724可以看到，在過(guò)渡段708、712的突變D1v、D2v具有兩個(gè)垂直部分728、732，因此它們是急劇的突變。
為了對(duì)圖7A-7D所示的拋光墊700及其凹槽704進(jìn)行對(duì)比，圖8A-8D顯示了現(xiàn)有技術(shù)拋光墊800及其現(xiàn)有技術(shù)凹槽804，其結(jié)構(gòu)根據(jù)本發(fā)明背景部分中提到過(guò)的Kim等人的韓國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)第1020020022198號(hào)的內(nèi)容。與圖7A和7B的凹槽704類(lèi)似，圖8A和8B的現(xiàn)有技術(shù)凹槽804由圓形段制成。然而，各個(gè)現(xiàn)有技術(shù)凹槽804僅有兩個(gè)圓形段808、812，而不是像圖7A-7B所述的那樣具有三個(gè)段CS1c-CS3v。因此，每個(gè)現(xiàn)有技術(shù)凹槽804僅有一個(gè)突變816，圖8D的曲率圖824的垂直部分820表明，在此情況下為急劇突變。盡管單個(gè)突變816位于拋光軌跡830內(nèi)，但是由于僅有一個(gè)突變，與圖7A-7D所示的拋光墊700完全不同，拋光墊700具有兩個(gè)突變D1v、D2v，這兩個(gè)突變均位于拋光軌跡708內(nèi)。由于圖8A-8D的現(xiàn)有技術(shù)拋光墊800的每個(gè)凹槽804僅有一個(gè)突變816，拋光墊800無(wú)法提供本發(fā)明的拋光墊所能提供的任何優(yōu)點(diǎn)。重要的是，現(xiàn)有技術(shù)拋光墊無(wú)法對(duì)晶片112(圖8A)的內(nèi)邊緣208和外邊緣212進(jìn)行相同的拋光。因此，現(xiàn)有技術(shù)拋光墊800無(wú)法達(dá)到本發(fā)明拋光墊(例如拋光墊104、200、300、400、500、600、700、900)所能達(dá)到的拋光性質(zhì)。
如上文就圖2A-2D所述，本發(fā)明的拋光墊不必限于僅有三個(gè)流動(dòng)控制段和兩個(gè)相應(yīng)的突變。相反，本發(fā)明的拋光墊可具有四個(gè)或更多流動(dòng)控制段，以及三個(gè)或更多個(gè)相應(yīng)的突變，每個(gè)突變都位于兩個(gè)相應(yīng)的流動(dòng)控制段之間。例如，圖9A-9D涉及本發(fā)明的拋光墊900，該拋光墊900包括大量凹槽904，每個(gè)凹槽具有位于拋光軌跡908內(nèi)的五個(gè)流動(dòng)控制段CS1vi、CS2vi、CS3vi、CS4vi、CS5vi(圖9A和9B)和四個(gè)突變D1vi、D2vi、D3vi、D4vi(圖9D)。在此實(shí)例中，所有的流動(dòng)控制段CS1vi、CS2vi、CS3vi、CS4vi、CS5vi均為螺旋弧形，均具有正的曲率。與本發(fā)明其它拋光墊(例如圖2A、3A、4A、5A、6A和7A的拋光墊)的流動(dòng)控制段類(lèi)似，圖9A拋光墊的控制段CS1vi、CS2vi、CS3vi、CS4vi、CS5vi可具有適用于特定結(jié)構(gòu)的任意形狀和曲率。應(yīng)當(dāng)注意主要根據(jù)圖9D曲率圖928的對(duì)應(yīng)垂直部分912、916、920、924表征，各突變D1vi、D2vi、D3vi、D4vi為急劇突變。在其它實(shí)施方式中，突變D1vi、D2vi、D3vi、D4vi可以全部為另一種類(lèi)型，例如逐漸型或突然型，或者可以根據(jù)需要為逐漸型、急劇型和突然型突變的任意組合。
如上所述，將拋光軌跡分隔成三個(gè)或更多個(gè)流動(dòng)控制區(qū)的一個(gè)原因是為了使拋光墊設(shè)計(jì)者能夠?yàn)橄乱徊降膾伖獠僮鞫ㄖ茠伖鈮|，從而盡可能改善拋光過(guò)程。通常設(shè)計(jì)者是通過(guò)理解拋光介質(zhì)在多個(gè)區(qū)內(nèi)晶片和拋光墊之間的間隙內(nèi)是如何流動(dòng)的來(lái)達(dá)到這一點(diǎn)。例如，某些拋光的受益之處是，通過(guò)使晶片邊緣附近的流動(dòng)控制區(qū)(例如圖2A實(shí)施方式中的CZ1和CZ3區(qū))內(nèi)的拋光介質(zhì)較快地流過(guò)這些流動(dòng)控制區(qū)，可以縮短拋光介質(zhì)在這些區(qū)域內(nèi)的停留時(shí)間。在此同類(lèi)拋光中，還希望拋光介質(zhì)在晶片的中部(例如在圖2A的流動(dòng)控制區(qū)CZ2)停留更長(zhǎng)的時(shí)間。在此情況下，設(shè)計(jì)人可以選擇在流動(dòng)控制區(qū)CZ1和CZ3內(nèi)提供能夠促進(jìn)拋光介質(zhì)流動(dòng)的高徑向的凹槽段CS1和CS3，在流動(dòng)控制段CZ2提供能夠抑制拋光介質(zhì)流動(dòng)的更加彎曲的圓形凹槽段。通過(guò)這種方法，設(shè)計(jì)者可以使拋光介質(zhì)徑向地流過(guò)拋光軌跡。在其它類(lèi)型的拋光中，可能需要相反的情況。也即是說(shuō)，在其它類(lèi)型的拋光中，可能需要在流動(dòng)控制區(qū)CZ1和CZ3中有較長(zhǎng)的停留時(shí)間，在流動(dòng)控制區(qū)CZ2內(nèi)有較短的停留時(shí)間。在拋光過(guò)程中，優(yōu)選基片與至少三個(gè)流動(dòng)控制區(qū)接觸，從而在基片相應(yīng)的區(qū)域調(diào)節(jié)去除速率。這樣，在不同控制區(qū)內(nèi)的非本征曲率可提供外形調(diào)節(jié)，例如校正中間高或邊緣高的晶片形狀。
權(quán)利要求
1.一種拋光墊，它包括a)一個(gè)拋光層，其構(gòu)造為用來(lái)在拋光介質(zhì)存在的條件下，對(duì)磁性基片、光學(xué)基片和半導(dǎo)體基片中的至少一種進(jìn)行拋光，所述拋光層具有旋轉(zhuǎn)中心，并包含與該旋轉(zhuǎn)中心同心的環(huán)狀拋光軌跡，該拋光軌跡具有一寬度；b)位于所述拋光層中的許多凹槽，各個(gè)凹槽橫跨所述環(huán)形拋光軌跡的整個(gè)寬度，所述凹槽的非本征曲率具有至少兩個(gè)位于所述環(huán)形拋光軌跡內(nèi)的突變，所述至少兩個(gè)突變的方向互相相反，以增大或減小所述非本征曲率的值，并具有從第一突變徑向向內(nèi)的第一方向、位于第一突變和第二突變之間的第二方向、以及從第二突變徑向向外的第三方向，并且至少一對(duì)相鄰方向之間的方向改變?yōu)?85°至85°。
2.如權(quán)利要求1所述的拋光墊，其特征在于，各凹槽中的至少兩個(gè)突變分隔了該凹槽，使其具有內(nèi)邊緣流動(dòng)控制段、外邊緣流動(dòng)控制段以及位于內(nèi)邊緣流動(dòng)控制段和外邊緣流動(dòng)控制段之間的至少一個(gè)中間流動(dòng)控制段。
3.如權(quán)利要求2所述的拋光墊，其特征在于，所述內(nèi)邊緣流動(dòng)控制段具有第一取向和第一曲率，外邊緣流動(dòng)控制段具有與第一取向相同的第二取向和與第一曲率相同的第二曲率。
4.如權(quán)利要求3所述的拋光墊，其特征在于，第一取向和第二取向各自為徑向的。
5.如權(quán)利要求3所述的拋光墊，其特征在于，第一曲率和第二曲率各自為零。
6.如權(quán)利要求1所述的拋光墊，其特征在于，各凹槽具有至少三個(gè)曲率突變，這至少三個(gè)曲率突變中相鄰的突變是方向相反的。
7.如權(quán)利要求1所述的拋光墊，其特征在于，所述環(huán)形拋光軌跡具有被寬度隔開(kāi)的環(huán)形內(nèi)部邊界和環(huán)形外部邊界，所述凹槽各自具有橫跨內(nèi)部邊界的內(nèi)邊緣流動(dòng)控制段和橫跨外部邊界的外邊緣流動(dòng)控制段。
8.如權(quán)利要求1所述的拋光墊，其特征在于，N代表數(shù)目，各凹槽具有N個(gè)突變、在N個(gè)突變發(fā)生的N個(gè)過(guò)渡，以及與N個(gè)過(guò)渡區(qū)在位置上交替的N+1個(gè)流動(dòng)控制段，N個(gè)過(guò)渡區(qū)中每一個(gè)的寬度不大于拋光軌跡的寬度除以2N。
9.如權(quán)利要求8所述的拋光墊，其特征在于，N個(gè)過(guò)渡區(qū)中每一個(gè)的寬度不大于拋光軌跡寬度除以4N。
10.一種用來(lái)在拋光介質(zhì)存在的條件下，對(duì)磁性基片、光學(xué)基片和半導(dǎo)體基片中的至少一種進(jìn)行拋光的方法，該方法包括a)用拋光墊進(jìn)行拋光，該拋光墊包括i)構(gòu)造為用來(lái)在拋光介質(zhì)存在的條件下，對(duì)磁性基片、光學(xué)基片和半導(dǎo)體基片中的至少一種進(jìn)行拋光的拋光層，所述拋光層具有旋轉(zhuǎn)中心，并包含與該旋轉(zhuǎn)中心同心的環(huán)狀拋光軌跡，該拋光軌跡具有一寬度，所述環(huán)形軌跡具有至少三個(gè)流動(dòng)控制區(qū)；ii)位于所述拋光層中的許多凹槽，各個(gè)凹槽橫跨所述環(huán)形拋光軌跡的整個(gè)寬度，所述凹槽的非本征曲率具有至少兩個(gè)位于所述環(huán)形拋光軌跡內(nèi)的突變，所述至少兩個(gè)突變的方向互相相反，以增大或減小非本征曲率的值，并具有從第一突變徑向向內(nèi)的第一方向、位于第一突變和第二突變之間的第二方向、以及從第二突變徑向向外的第三方向，并且至少一對(duì)相鄰方向之間的方向改變?yōu)?85°至85°；b)用所述至少三個(gè)流動(dòng)控制區(qū)中的每一個(gè)來(lái)調(diào)節(jié)基片的拋光去除速率。
全文摘要
一種具有環(huán)形拋光軌跡(122)并包括大量橫跨該拋光軌跡的凹槽(148)的拋光墊(104)。每個(gè)凹槽包括位于拋光軌跡內(nèi)的多個(gè)流動(dòng)控制段(CS1－CS3)和至少兩個(gè)斜率的突變(D1、D2)。
文檔編號(hào)H01L21/304GK1803398SQ200610004830
公開(kāi)日2006年7月19日 申請(qǐng)日期2006年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月13日
發(fā)明者C·L·埃爾姆蒂, J·J·亨敦, G·P·穆?tīng)柼颇?申請(qǐng)人:羅門(mén)哈斯電子材料Cmp控股股份有限公司