台湾专利TW201302387A 研磨墊、研磨方法以及研磨系統

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一種研磨墊，其與載具環結合使用，用以研磨基材，在研磨時研磨墊具有運動方向，其中載具環具有至少一載具溝槽，基材具有基材半徑，研磨墊包括研磨層以及位於研磨層中的表面圖案，所述表面圖案具有多條橫向溝槽，橫向溝槽之各切線與運動方向之切線具有非零度夾角，且橫向溝槽對應於運動方向各具有橫向溝槽軌跡，橫向溝槽軌跡各具有軌跡寬度，此軌跡寬度小於基材半徑。此外，在載具環相對於運動方向之前端區域，橫向溝槽具有至少一載具相容性溝槽，至少一載具相容性溝槽與至少一載具溝槽的位置對準。
公开号:TW201302387A
申请号:TW100124629
申请日:2011-07-12
公开日:2013-01-16
发明作者:Yu-Piao Wang
申请人:Iv Technologies Co Ltd；
IPC主号:B24B37-00

专利说明:
研磨墊、研磨方法以及研磨系統
本發明是有關於一種研磨墊、研磨方法以及研磨系統，且特別是有關於一種可提供研磨液具有不同的流場分布之研磨墊、研磨方法以及研磨系統。
隨著產業的進步，平坦化製程經常被採用為生產各種元件的製程。在平坦化製程中，化學機械研磨製程經常為產業所使用。一般來說，化學機械研磨製程是藉由供應具有化學品混合物之研磨液於研磨墊上，並對被基材施加一壓力以將其壓置於研磨墊上，且在基材及研磨墊彼此進行相對運動。藉由相對運動所產生的機械摩擦及研磨液的化學作用下，移除部分基材表層，而使其表面逐漸平坦，來達成平坦化的目的。
傳統研磨墊包括研磨層以及位於研磨層內之多個圓形溝槽，圓形溝槽例如是以同心圓的分布配置在研磨層中。在進行研磨時，部分研磨液會因為研磨墊之轉動所產生之離心力(centrifugal force)，而自圓形溝槽流動至研磨層表面。但大部份的研磨液仍容滯於圓形溝槽內，僅有少部分流至研磨層的表面。
另外一種傳統研磨墊包括研磨層以及位於研磨層內的多個邊緣延伸溝槽，邊緣延伸溝槽例如是以放射狀或螺旋狀的分布配置在研磨層中，並延伸至研磨層之邊緣。在進行研磨時，研磨系統之載具環與邊緣延伸溝槽間之相對運動，造成大部份的研磨液被載具環推擠至研磨層邊緣而流出，僅有少部分研磨液流至研磨層表面與基材之間。
在進行研磨時，研磨液的流場分布會影響研磨特性。因此，提供具有使研磨液流場分布不同的研磨墊為產業選擇，以因應不同研磨製程的需求是需要的。
本發明提供一種研磨墊、研磨方法以及研磨系統，能夠使研磨液具有不同的流場分布。
本發明提出一種研磨墊，其與載具環結合使用，用以研磨基材，在研磨時研磨墊具有運動方向，其中載具環具有至少一載具溝槽，基材具有基材半徑，研磨墊包括研磨層以及位於研磨層中的表面圖案，所述表面圖案具有多條橫向溝槽，橫向溝槽之各切線與運動方向之切線具有非零度夾角，且橫向溝槽對應於運動方向各具有橫向溝槽軌跡，橫向溝槽軌跡各具有軌跡寬度，所述軌跡寬度小於基材半徑。此外，在載具環相對於運動方向之前端區域，橫向溝槽具有至少一載具相容性溝槽，其中至少一載具相容性溝槽與至少一載具溝槽的位置對準。
本發明亦提出一種研磨墊，其與載具環結合使用，用以研磨基材，在研磨時研磨墊具有運動方向，其中載具環具有至少一載具溝槽，基材具有基材半徑，運動方向垂直於自基準點延伸之座標軸，研磨墊包括研磨層以及位於研磨層中之表面圖案，表面圖案具有多條橫向溝槽，橫向溝槽各具有兩端點分別位於座標軸之第一位置及第二位置，且第一位置與基準點具有第一距離，第二位置與基準點具有第二距離，所述第二距離大於第一距離且與第一距離之差值小於基材半徑。另外，在載具環相對於運動方向之前端區域，橫向溝槽具有至少一載具相容性溝槽，其中至少一載具相容性溝槽與至少一載具溝槽的位置對準。
本發明亦提出一種研磨方法，其包括提供研磨墊，此研磨墊包括研磨層以及位於研磨層中的表面圖案，且表面圖案具有多條橫向溝槽。另外，提供載具，其具有載具環以將基材固持於其上，其中載具環具有至少一載具溝槽，基材具有基材半徑。之後，藉由載具將基材壓著於研磨墊上以進行研磨程序，於進行研磨程序時，研磨墊具有運動方向。而研磨墊之橫向溝槽之各切線與運動方向之切線具有非零度夾角，且橫向溝槽對應於運動方向各具有橫向溝槽軌跡，橫向溝槽軌跡各具有軌跡寬度，所述軌跡寬度小於基材半徑。另外，在載具環相對於運動方向之前端區域，橫向溝槽具有至少一載具相容性溝槽，其中至少一載具相容性溝槽與至少一載具溝槽的位置對準。
本發明亦提出一種研磨方法，包括提供研磨墊，研磨墊包括研磨層以及位於研磨層中的表面圖案，且表面圖案具有多條橫向溝槽。提供載具，其具有載具環以將基材固持於其上，其中載具環具有至少一載具溝槽，基材具有基材半徑。藉由載具將基材壓著於研磨墊上以進行研磨程序，於進行研磨程序時，研磨墊具有運動方向，且此運動方向垂直於自基準點延伸之座標軸。其中橫向溝槽各具有兩端點分別位於座標軸之第一位置及第二位置，第一位置與基準點具有第一距離，第二位置與基準點具有第二距離，第二距離大於第一距離且與第一距離之差值小於基材半徑。另外，在載具環相對於運動方向之前端區域，橫向溝槽具有至少一載具相容性溝槽，其中至少一載具相容性溝槽與至少一載具溝槽的位置對準。
本發明亦提出一種研磨系統，其包括研磨墊、載具以及基材。研磨墊包括研磨層以及位於研磨層中的表面圖案，且表面圖案具有多條橫向溝槽。載具具有載具環，其具有至少一載具溝槽。基材固持於載具上，且基材具有基材半徑。當載具將基材壓著於研磨墊上進行研磨時，研磨墊具有運動方向。而研磨墊之橫向溝槽之各切線與運動方向之切線具有非零度夾角，且橫向溝槽對應於運動方向各具有橫向溝槽軌跡，橫向溝槽軌跡各具有軌跡寬度，所述軌跡寬度小於基材半徑。另外，在載具環相對於運動方向之前端區域，橫向溝槽具有至少一載具相容性溝槽，其中至少一載具相容性溝槽與至少一載具溝槽的位置對準。
本發明亦提出一種研磨系統，其包括研磨墊、載具以及基材。研磨墊包括研磨層以及位於研磨層中的表面圖案，且表面圖案具有多條橫向溝槽。載具具有載具環，且載具環具有至少一載具溝槽。基材固持於載具上，且基材具有基材半徑。當載具將基材壓著於研磨墊上以進行研磨時，研磨墊具有運動方向，所述運動方向垂直於自基準點延伸之座標軸。而橫向溝槽各具有兩端點分別位於座標軸之第一位置及第二位置，第一位置與基準點具有第一距離，第二位置與基準點具有第二距離，第二距離大於第一距離且與第一距離之差值小於基材半徑。另外，在載具環相對於運動方向之前端區域，橫向溝槽具有至少一載具相容性溝槽，其中至少一載具相容性溝槽與至少一載具溝槽的位置對準。
基於上述，由於本發明之研磨墊之橫向溝槽在載具環相對於運動方向之前端區域具有至少一載具相容性溝槽，且所述至少一載具相容性溝槽與至少一載具溝槽的位置對準。因此，當於進行研磨程序時，研磨液可順著溝槽而產生對應的流場分布，進而提供更佳的研磨效率。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1是根據本發明一實施例之研磨系統的上視示意圖。圖2是圖1於載具環處之局部放大示意圖。請參照圖1以及圖2，本實施例之研磨系統包括研磨墊100、載具110以及基材S。研磨墊100是與載具110之載具環結合使用，且研磨墊100包括研磨層102以及位於研磨層102中的表面圖案104。
研磨層102例如是由聚合物基材所構成，聚合物基材可以是聚酯(polyester)、聚醚(polyether)、聚胺酯(polyurethane)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚丙烯酸酯(polyacrylate)、聚丁二烯(polybutadiene)、或其餘經由合適之熱固性樹脂(thermosetting resin)或熱塑性樹脂(thermoplastic resin)所合成之聚合物基材等。研磨層102除聚合物基材外，另可包含導電材料、研磨顆粒、微球體、或可溶解添加物於此聚合物基材中。
表面圖案104位於研磨層102中。根據本實施例，表面圖案104包括多條橫向溝槽104a~104d。在圖1之實施例中，上述橫向溝槽104a~104d是弧狀溝槽，但本發明不限於此。在其他的實施例中，橫向溝槽104a~104d也可以是直線溝槽或是其它不同形狀態樣的溝槽。
此外，根據本實施例，上述表面圖案104可更進一步包括至少一個分隔空白區B1~B3，所述分隔空白區B1~B3可以將多條橫向溝槽104a~104d分隔開來，以使得橫向溝槽104a~104d彼此不連接在一起。在此，分隔空白區B1~B3在研磨墊100上的分布形狀是以環狀分布，而橫向溝槽104a~104d集合起來在研磨墊100上的分布形狀則是以環帶分布。
在本實施例中，上述表面圖案104可更包括邊緣空白區E，其係配置於研磨層102之邊緣。此邊緣空白區E使橫向溝槽104a~104d不會延伸至研磨層102之邊緣。表面圖案104亦可選擇包括中心空白區，其係配置於研磨層102之中心附近位置(如圖1所繪示)，或是選擇使橫向溝槽104a延伸至研磨層102之中心位置。
另外，載具110具有載具環111，其位於載具110之邊緣，載具環111主要是用來固持基材S在載具110上，以使基材S被壓著於研磨層102之表面以進行研磨。通常，載具110之載具環111上包括有至少一條載具溝槽112。一般來說，載具環111為位於載具110邊緣之環狀結構，而基材S則是固定在載具110下方以及位於載具環111內部。
此外，基材S又可稱為研磨物件，其例如是晶圓、玻璃基板、金屬基材或是其他的研磨物件。基材S是透過載具110而將其壓置於研磨層102上來進行研磨。而基材S具有基材半徑r。
當欲進行研磨程序時，載具110可將基材S固持住並將其壓著於研磨層102上以進行研磨程序。而於進行研磨程序時，研磨墊100具有運動方向D1，所述運動方向D1垂直於自研磨墊100之一基準點(例如是旋轉中心C)延伸之一座標軸(例如是半徑座標軸)。換言之，研磨墊100沿著方向D1進行旋轉。此外，載具110固持基材S以方向D2進行旋轉。藉由研磨墊100沿著方向D1進行旋轉以及載具110沿著方向D2進行旋轉，即可對基材S之表面進行研磨。
值得注意的是，在進行上述的研磨程序時，橫向溝槽104a~104d之各切線與研磨墊100之運動方向D1之切線之間具有一個非零度夾角。換言之，橫向溝槽104a~104d之切線與研磨墊100之運動方向D1之切線不平行設置。因此，橫向溝槽104a~104d大致上是由研磨墊100之旋轉中心C往研磨墊100之邊緣延伸。
此外，上述之橫向溝槽104a~104d對應於研磨墊100之運動方向D1各具有溝槽軌跡A1～A4。換言之，當研磨墊100沿著運動方向D1旋轉時，橫向溝槽104a可構成一個溝槽軌跡A1(即最外圈的環狀區域)，橫向溝槽104b可構成另一個溝槽軌跡A2(即第二外圈的環狀區域)，橫向溝槽104c可構成另一個溝槽軌跡A3(即第三外圈的環狀區域)，橫向溝槽104d可構成另一溝槽軌跡A4(即最內圈的環狀區域)。溝槽軌跡A1～A4的寬度例如是大於分隔空白區B1~B3的寬度以及邊緣空白區E的寬度。在此，溝槽軌跡A1～A4之軌跡寬度指的是，當橫向溝槽之兩端點是自旋轉中心C向外之第一半徑位置向外延伸至第二半徑位置，那麼第二半徑與第一半徑之差值即是等於所述軌跡寬度。
在本實施例中，溝槽軌跡A1～A4的寬度小於基材S的基材半徑r。換言之，橫向溝槽104a~104d各具有兩端點分別位於座標軸之第一位置及第二位置，第一位置與基準點具有第一距離，第二位置與基準點具有第二距離，所述第二距離大於第一距離且與第一距離之差值小於基材半徑。以橫向溝槽104a為例，橫向溝槽104a的第一端T1是位於邊緣空白區E之邊緣，且橫向溝槽104a的第二端T2是位於分隔空白區B1之邊緣。橫向溝槽104a的第一端T1與基準點(旋轉中心C)之間具有第一距離，橫向溝槽104a的第二端T2與基準點(旋轉中心C)之間具有第二距離。而所述第二距離與第一距離之差值小於基材S之基材半徑r。
承上所述，在本實施例中，上述溝槽軌跡A1~A4中的至少二個不完全重疊之溝槽軌跡以及上述之分隔空白區B1～B3中的至少一個分隔空白區會被基材S所覆蓋。
值得一提的是，本發明不限溝槽軌跡A1~A4以及分隔空白區B1~B3的數目。在其他實施例中，位於研磨層102中的溝槽軌跡的數目可以是4個以上或以下，且分隔空白區的數目可以是3個以上或以下，只要符合本發明的準則，溝槽軌跡與分隔空白區的數目可以依需求而做適度地變更。
另外，根據本實施例，橫向溝槽104a~104d在研磨層102上大致可排列成徑向虛擬延伸之連續曲線，而這些徑向虛擬延伸之連續曲線集合起來的分布呈現成螺旋狀或放射狀。換言之，橫向溝槽104a~104d是由研磨層102的旋轉中心C以螺旋狀或放射狀的形式徑向虛擬延伸至研磨層102的邊緣處。
此外，本發明不限制橫向溝槽104a~104d的數目。為了清楚的說明本發明，在圖1之實施例中僅繪示出其中幾條橫向溝槽104a~104d，圖2相較於圖1來說繪示了更多條的橫向溝槽104a~104d，橫向溝槽104a~104d的數目可依實際需求而作選擇。
一般來說，當於進行研磨程序時，研磨墊100是延伸方向D1旋轉且載具110是沿著方向D2旋轉，以使研磨墊100與載具110進行相對運動。然而，在上述研磨程序中，部分研磨液會因為研磨墊100之旋轉所產生之離心力而流向研磨層102之邊緣。特別是，在研磨層102與載具110接觸之處，研磨液會進一步受到載具110之載具環111推擠至研磨層102邊緣而流出，尤其是在載具110之載具環111相對於運動方向D1之前端區域更是明顯。根據本實施例，所述運動方向D1之前端區域大致為對應載具110之載具環111之下緣部分的區域。
因此，根據本實施例，位於研磨層102中之表面圖案104的橫向溝槽104a~104d在載具環111相對於運動方向D1之前端區域具有至少一條載具相容性溝槽140，前述載具相容性溝槽140與載具環111之載具溝槽112的位置對準。更詳細來說，在研磨層102中的多條橫向溝槽104a~104d之中，至少有一條橫向溝槽會與載具環111之載具溝槽112的位置對準，而此橫向溝槽即稱之為載具相容性溝槽140。在本實施例中，所述載具相容性溝槽140是位於載具環111相對於運動方向D1之前端區域。
承上所述，本實施例之載具相容性溝槽140在載具環111相對於運動方向D1之前端區域的載具溝槽112對準，有利於降低研磨液因為載具環111之推擠而自研磨層102邊緣流出。換言之，本研磨層102之橫向溝槽104a~104d的設計(載具相容性溝槽140與載具溝槽112對準)有利於於進行研磨程序時，因載具110之旋轉(旋轉方向D2)，將一部分研磨液吸入至載具環111內。此外，由於橫向溝槽104a~104d之溝槽軌跡A1～A4的寬度小於基材S的基材半徑r，也就是至少二個不完全重疊之溝槽軌跡以及至少一個分隔空白區會被基材S所覆蓋，因此使得研磨液不僅可以從橫向溝槽104a~104d的兩側流至研磨層102表面與基材S之間，亦可以從橫向溝槽104a~104d的端點流至研磨層102表面與基材S之間，以提供研磨液具有不同的流場分布。
圖3是根據本發明之一實施例之研磨系統的上視示意圖。請參照圖3，圖3之實施例與圖1相似，因此在此與圖1相同的元件以相同的符號表示，且相同元件所具有的相同特徵不再重複贅述。圖3之實施例與圖1之實施例不同之處在於橫向溝槽104a~104d彼此錯位排列，使研磨液更容易流至研磨層102表面。換言之，在圖1之實施例中，橫向溝槽104a~104d大致可排列成徑向虛擬延伸之連續曲線。然而在圖3之實施例中，相鄰溝槽軌跡A1~A4之橫向溝槽104a~104d彼此在徑向錯位排列。也就是說，橫向溝槽104a與橫向溝槽104b錯位排列，橫向溝槽104b與橫向溝槽104c錯位排列，且橫向溝槽104c又與橫向溝槽104d錯位排列。
圖1至圖3之實施例中，分隔空白區B1~B3在研磨墊100上的分布形狀是以環狀分布，而橫向溝槽104a~104d集合起來在研磨墊100上的分布形狀則是以環帶分布來說明，但是本發明不限於此。在其他的實施例中，分隔空白區在研磨墊上的分布形狀也可以是同心環狀、不同心環狀、橢圓環狀、波浪環狀、不規則環狀、多條直線狀、平行直線狀、放射直線狀、放射弧線狀、螺旋狀、多角格狀、或其組合；對應於上述不同的分隔空白區，橫向溝槽集合起來在研磨墊上的分布形狀可以是環帶、同心環帶、不同心環帶、橢圓環帶、波浪環帶、不規則環帶、弧帶、同心弧帶、不同心弧帶、橢圓弧帶、波浪弧帶、不規則弧帶、線性帶狀、平行直線帶、放射直線分隔扇狀、放射弧線分隔扇狀、螺旋帶、多角格、或其組合。
圖4是根據本發明之一實施例之研磨系統的上視示意圖。請參照圖4，圖4之實施例與圖1相似，因此在此與圖1相同的元件以相同的符號表示，且相同元件所具有的相同特徵不再重複贅述。圖4之實施例與圖1之實施例不同之處在於，研磨層102中的表面圖案104更包括多條連接溝槽202，連接溝槽202例如是位於橫向溝槽104a~104d與分隔空白區B1~B3及邊緣空白區E的邊界，連接溝槽202集合起來的分布形狀為同心弧線分布。也就是說，連接溝槽202的方向與研磨墊100運動方向D1一致，或是連接溝槽202的切線與研磨墊100運動方向D1的切線平行。連接溝槽202與橫向溝槽104a~104d連接成鋸齒狀，而這些鋸齒狀溝槽圖案可選擇被分隔空白區B1~B3所分隔。更詳細來說，連接溝槽202將所有的橫向溝槽104a連接在一起以形成環帶鋸齒狀溝槽圖案；連接溝槽202將所有的橫向溝槽104b連接在一起以形成另一環帶鋸齒狀溝槽圖案；連接溝槽202將所有的橫向溝槽104c連接在一起以形成另一環帶鋸齒狀溝槽圖案；且連接溝槽202將所有的橫向溝槽104d連接在一起以形成另一環帶鋸齒狀溝槽圖案。
圖5是根據本發明之一實施例之研磨系統的上視示意圖。請參照圖5，圖5之實施例與圖4相似，因此在此與圖4相同的元件以相同的符號表示，且相同元件所具有的相同特徵不再重複贅述。圖5之實施例與圖4之實施例不同之處在於，連接溝槽202是將部分的橫向溝槽104a~104d連接在一起，以形成弧帶鋸齒狀。更詳細來說，連接溝槽202將部分的橫向溝槽104a連接在一起以形成多個弧帶鋸齒狀溝槽圖案；連接溝槽202將部分橫向溝槽104b連接在一起以形成多個弧帶鋸齒狀溝槽圖案；連接溝槽202將部分橫向溝槽104c連接在一起以形成多個弧帶鋸齒狀溝槽圖案；且連接溝槽202將部分橫向溝槽104d連接在一起以形成多個弧帶鋸齒狀溝槽圖案。
在上述圖4以及圖5之實施例中，分隔空白區B1~B3為環狀分布，橫向溝槽104a~104d之其中之一與連接溝槽202所構成之鋸齒狀溝槽圖案為環帶或是弧帶。但是，本發明不限於此。根據其他實施例，分隔空白區在研磨層102上的分布形狀也可以是同心環狀、不同心環狀、橢圓環狀、波浪環狀、不規則環狀、多條直線狀、平行直線狀、放射直線狀、放射弧線狀、螺旋狀、多角格狀、或其組合；連接溝槽位於橫向溝槽與分隔空白區及邊緣空白區的邊界，橫向溝槽與連接溝槽構成之鋸齒狀溝槽圖案，對應於上述不同的分隔空白區所形成的鋸齒狀溝槽圖案可以是環帶、同心環帶、不同心環帶、橢圓環帶、波浪環帶、不規則環帶、弧帶、同心弧帶、不同心弧帶、橢圓弧帶、波浪弧帶、不規則弧帶、線性帶狀、平行直線帶、放射直線分隔扇狀、放射弧線分隔扇狀、螺旋帶、多角格、或其組合。
在上述圖1至圖5之實施例中，橫向溝槽104a~104d對應於研磨墊100運動方向D1之各溝槽軌跡A1～A4，均以完全重疊(例如最外圍所有橫向溝槽104a對應之溝槽軌跡A1均完全重疊)或是完全不重疊(例如橫向溝槽104a~104d對應之溝槽軌跡A1～A4完全不重疊)的方式繪示說明。但是，本發明不限於此。根據其他實施例，橫向溝槽對應於研磨墊運動方向之各溝槽軌跡可以是完全重疊、部分重疊、完全不重疊、或其組合。此外，上述分隔空白區雖以線狀形式來敘述各種分布形狀，但本發明所定義之分隔空白區包括以帶狀形式來呈現上述各種分布形狀。
圖6是根據本發明之一實施例之研磨系統的上視示意圖。圖7是圖6於載具環處之局部放大示意圖。請參照圖6以及圖7，圖6之實施例與圖1相似，因此在此與圖1相同的元件以相同的符號表示，且相同元件所具有的相同特徵不再重複贅述。圖6以及圖7之實施例與圖1之實施例不同之處在於，研磨層102之表面圖案中具有的多個分隔空白區B的分布形狀是螺旋狀，研磨層102中具有橫向溝槽104，且分隔空白區B將多條橫向溝槽104分隔成多個弧帶區A，以使得橫向溝槽104集合起來的分布形狀是螺旋帶狀(位於弧帶區A中)。研磨層102之表面圖案更包括多條連接溝槽202，連接溝槽202例如是位於橫向溝槽104之間並且分布於橫向溝槽104至與分隔空白區B的邊界，連接溝槽202集合起來的分布形狀為不連續螺旋狀分布。連接溝槽202與將橫向溝槽104串接起來以形成鋸齒狀，而這些鋸齒狀溝槽圖案例如是被分隔空白區B所分隔。更詳細來說，連接溝槽202將橫向溝槽104連接在一起以形成螺旋帶鋸齒狀溝槽圖案。特別是，當於進行研磨程序時，研磨墊100與載具100進行相對運動。位於研磨層102中的橫向溝槽104在載具環111相對於運動方向D1之前端區域具有至少一條載具相容性溝槽240，前述載具相容性溝槽240與載具環111之載具溝槽112的位置對準。更詳細來說，在研磨層102中的多條橫向溝槽104之中，至少有一條橫向溝槽104會與載具環111之載具溝槽112的位置對準，而此橫向溝槽104即稱之為載具相容性溝槽240。在本實施例中，所述載具相容性溝槽240是位於載具環111相對於運動方向D1之前端區域。
類似地，因本實施例之載具相容性溝槽240與載具環111相對於運動方向D1之前端區域之載具溝槽112對準，因此有利於降低研磨液因為載具環111之推擠而自研磨層102邊緣流出，更有利於於進行研磨程序時，因載具110之旋轉(旋轉方向D2)，將一部分研磨液吸入至載具環111內。此外，由於橫向溝槽104之溝槽軌跡的寬度小於基材S的基材半徑r，也就是至少二個不完全重疊之溝槽軌跡以及至少一個分隔空白區會被基材S所覆蓋，因此使得研磨液不僅可以從橫向溝槽104的兩側流至研磨層102表面與基材S之間，亦可以從橫向溝槽104的端點流至研磨層102表面與基材S之間，以提供研磨液具有不同的流場分布。
在上述圖6之實施例中，分隔空白區B將多條橫向溝槽104所分隔成的弧帶區A可選擇與載具環111具有實質上相同的寬度，這些橫向溝槽104所構成弧帶的弧度亦可選擇與載具環111之前端區域的弧度實質上相同。也就是說，在相對於運動方向D1之前端區域，當載具環111運動到其中一個弧帶之上時，載具環111可與此弧帶實質上完全重合。
此外，在上述圖6之實施例中，橫向溝槽104所構成之弧帶，均自相同內徑位置向外延伸分布至相同外徑位置，來做繪示說明。但是，本發明不限於此。根據其他實施例，橫向溝槽104所構成之弧帶，亦可選擇自不同內徑位置向外延伸分布至不同外徑位置，藉此可調整橫向溝槽104在研磨層102表面不同位置的溝槽密度，使整體的溝槽密度較為均勻。
上述圖1至圖7之實施例中，研磨墊100皆以圓形研磨墊為例來說明。然，本發明之橫向溝槽之設計也可以應用於其他形狀之研磨墊，例如是帶狀研磨墊。一般來說，帶狀研磨墊之運動方向為直線運動，因此當帶狀研磨墊之運動方向例如為線性Y方向時，此運動方向垂直於自一基準點(例如是X=0位置)延伸之一座標軸(例如是X軸)，位於帶狀研磨墊上的橫向溝槽之兩端點則是由研磨墊之X1位置延伸至X2位置。換言之，在帶狀研磨墊中，其橫向溝槽的切線方向與Y方向具有一個非零度夾角。此外，橫向溝槽相對於帶狀研磨墊之運動方向具有一溝槽軌跡，而且∣X2-X1∣等於軌跡寬度，而此軌跡寬度小於基材半徑r。特別地是，在載具環相對於帶狀研磨墊運動方向之前端區域，橫向溝槽具有至少一條載具相容性溝槽，且所述至少一條載具相容性溝槽與至少一條載具溝槽的位置對準，以提供研磨液具有不同的流場分布。。
綜上所述，本發明之研磨墊之橫向溝槽在載具環相對於該運動方向之前端區域具有至少一條載具相容性溝槽，且所述至少一條載具相容性溝槽與至少一條載具溝槽的位置對準。因此，當於進行研磨程序時，研磨液可順著溝槽而產生對應的流場分布。
本發明之研磨墊可使研磨液具有不同的流場分布，對於某些特定的研磨製程，可能可以使研磨液較有效率地被利用，進而有機會降低研磨液的消耗量，以減少研磨液的使用成本。對於另外某些特定的研磨製程，可能可以得到不同的研磨特性，例如是使基材的研磨率提高，或例如是使研磨時間縮短，以提供產業選擇。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100．．．研磨墊
102．．．研磨層
104．．．表面圖案
104a~104d．．．橫向溝槽
110．．．載具
111．．．載具環
112．．．載具溝槽
140、240．．．載具相容性溝槽
A1～A4．．．溝槽軌跡
A．．．弧帶區
B、B1～B3．．．分隔空白區
D1,D2．．．旋轉方向
C．．．旋轉中心
T1、T2．．．端點
r．．．基材半徑
S．．．基材
202．．．連接溝槽
204．．．齒狀溝槽
圖1是根據本發明一實施例之研磨系統的上視示意圖。
圖2是圖1於載具環處之局部放大示意圖。
圖3至圖6是根據本發明之數個實施例之研磨系統的上視示意圖。
圖7是圖6於載具環處之局部放大示意圖。
100．．．研磨墊
102．．．研磨層
104．．．表面圖案
104a~104d．．．橫向溝槽
110．．．載具
111．．．載具環
112．．．載具溝槽
140．．．載具相容性溝槽
A1～A4．．．溝槽軌跡
B1～B3．．．分隔空白區
D1,D2．．．旋轉方向
C．．．旋轉中心
T1、T2．．．端點
r．．．基材半徑
S．．．基材

权利要求:
Claims (51)
[1] 一種研磨墊，其與一載具環結合使用，用以研磨一基材，在研磨時該研磨墊具有一運動方向，其中該載具環具有至少一載具溝槽，該基材具有一基材半徑，該研磨墊包括：一研磨層；以及一表面圖案，位於該研磨層中，該表面圖案具有多條橫向溝槽，該些橫向溝槽之各切線與該運動方向之切線具有一非零度夾角，且該些橫向溝槽對應於該運動方向各具有一橫向溝槽軌跡，該些橫向溝槽軌跡各具有一軌跡寬度，該軌跡寬度小於該基材半徑，其中，在該載具環相對於該運動方向之一前端區域，該些橫向溝槽具有至少一載具相容性溝槽，該至少一載具相容性溝槽與該至少一載具溝槽的位置對準。
[2] 如申請專利範圍第1項所述之研磨墊，其中該些橫向溝槽是弧狀溝槽或是直線溝槽。
[3] 如申請專利範圍第2項所述之研磨墊，其中該表面圖案更包括至少一分隔空白區，該至少一分隔空白區將該些橫向溝槽分隔開來，且該至少一分隔空白區之分布形狀為環狀、同心環狀、不同心環狀、橢圓環狀、波浪環狀、不規則環狀、多條直線狀、平行直線狀、放射直線狀、放射弧線狀、螺旋狀、多角格狀、或其組合。
[4] 如申請專利範圍第3項所述之研磨墊，其中該表面圖案更包括一邊緣空白區，配置於該研磨層之邊緣，該邊緣空白區使該些橫向溝槽不會延伸至該研磨層之邊緣。
[5] 如申請專利範圍第1至4項任一項所述之研磨墊，其中該表面圖案更包括多條連接溝槽，該些連接溝槽與該些橫向溝槽連接成鋸齒狀。
[6] 如申請專利範圍第5項所述之研磨墊，其中該些橫向溝槽與該些連接溝槽構成之圖案為環帶、同心環帶、不同心環帶、橢圓環帶、波浪環帶、不規則環帶、弧帶、同心弧帶、不同心弧帶、橢圓弧帶、波浪弧帶、不規則弧帶、線性帶狀、平行直線帶、放射直線分隔扇狀、放射弧線分隔扇狀、螺旋帶、多角格、或其組合。
[7] 如申請專利範圍第1至4項任一項所述之研磨墊，其中至少二個不完全重疊之該些溝槽軌跡之部分及該至少一分隔空白區之部分被該基材所覆蓋。
[8] 如申請專利範圍第1至4項任一項所述之研磨墊，其中該運動方向為一旋轉方向沿著一旋轉中心，該些橫向溝槽各具有兩端點自該旋轉中心向外之一第一半徑位置向外延伸至一第二半徑位置，該第二半徑與該第一半徑之差值等於該軌跡寬度。
[9] 如申請專利範圍第1至4項任一項所述之研磨墊，其中該運動方向為一線性Y方向，該些橫向溝槽各具有兩端點自該研磨墊之一X1位置延伸至一X2位置，∣X2-X1∣等於該軌跡寬度。
[10] 一種研磨墊，其與一載具環結合使用，用以研磨一基材，在研磨時該研磨墊具有一運動方向，其中該載具環具有至少一載具溝槽，該基材具有一基材半徑，該運動方向垂直於自一基準點延伸之一座標軸，該研磨墊包括：一研磨層；以及一表面圖案，位於該研磨層中，該表面圖案具有多條橫向溝槽，該些橫向溝槽各具有兩端點分別位於該座標軸之一第一位置及一第二位置，該第一位置與該基準點具有一第一距離，該第二位置與該基準點具有一第二距離，該第二距離大於該第一距離且與該第一距離之差值小於該基材半徑，其中，在該載具環相對於該運動方向之一前端區域，該些橫向溝槽具有至少一載具相容性溝槽，該至少一載具相容性溝槽與該至少一載具溝槽的位置對準。
[11] 如申請專利範圍第10項所述之研磨墊，其中該些橫向溝槽是弧狀溝槽或是直線溝槽。
[12] 如申請專利範圍第11項所述之研磨墊，其中該表面圖案更包括至少一分隔空白區，該至少一分隔空白區將該些橫向溝槽分隔開來，且該至少一分隔空白區之分布形狀為環狀、同心環狀、不同心環狀、橢圓環狀、波浪環狀、不規則環狀、多條直線狀、平行直線狀、放射直線狀、放射弧線狀、螺旋狀、多角格狀、或其組合。
[13] 如申請專利範圍第12項所述之研磨墊，其中該表面圖案更包括一邊緣空白區，配置於該研磨層之邊緣，該邊緣空白區使該些橫向溝槽不會延伸至該研磨層之邊緣。
[14] 如申請專利範圍第10至13項任一項所述之研磨墊，其中該表面圖案更包括多條連接溝槽，該些連接溝槽與該些橫向溝槽連接成鋸齒狀。
[15] 如申請專利範圍第14項所述之研磨墊，其中該些橫向溝槽與該些連接溝槽構成之圖案為環帶、同心環帶、不同心環帶、橢圓環帶、波浪環帶、不規則環帶、弧帶、同心弧帶、不同心弧帶、橢圓弧帶、波浪弧帶、不規則弧帶、線性帶狀、平行直線帶、放射直線分隔扇狀、放射弧線分隔扇狀、螺旋帶、多角格、或其組合。
[16] 如申請專利範圍第10至13項任一項所述之研磨墊，其中該運動方向為一旋轉方向沿著該基準點旋轉，該座標軸為一半徑座標軸，該第一位置為一第一半徑位置，該第二位置為一第二半徑位置。
[17] 如申請專利範圍第10至13項任一項所述之研磨墊，其中該運動方向為一線性Y方向，該座標軸為一X座標軸，該第一位置為一X1位置，該第二位置為一X2位置。
[18] 一種研磨方法，包括：提供一研磨墊，該研磨墊包括：一研磨層；以及一表面圖案，位於該研磨層中，該表面圖案具有多條橫向溝槽；提供一載具，該載具具有一載具環以將一基材固持於該載具上，其中該載具環具有至少一載具溝槽，該基材具有一基材半徑；藉由該載具將該基材壓著於該研磨墊上以進行一研磨程序，於進行該研磨程序時，該研磨墊具有一運動方向，其中，該研磨墊之該些橫向溝槽之各切線與該運動方向之切線具有一非零度夾角，且該些橫向溝槽對應於該運動方向各具有一橫向溝槽軌跡，該些橫向溝槽軌跡各具有一軌跡寬度，該軌跡寬度小於該基材半徑，且在該載具環相對於該運動方向之一前端區域，該些橫向溝槽具有至少一載具相容性溝槽，該至少一載具相容性溝槽與該至少一載具溝槽的位置對準。
[19] 如申請專利範圍第18項所述之研磨方法，其中該些橫向溝槽是弧狀溝槽或是直線溝槽。
[20] 如申請專利範圍第19項所述之研磨方法，其中該表面圖案更包括至少一分隔空白區，該至少一分隔空白區將該些橫向溝槽分隔開來，且該至少一分隔空白區之分布形狀為環狀、同心環狀、不同心環狀、橢圓環狀、波浪環狀、不規則環狀、多條直線狀、平行直線狀、放射直線狀、放射弧線狀、螺旋狀、多角格狀、或其組合。
[21] 如申請專利範圍第20項所述之研磨方法，其中該表面圖案更包括一邊緣空白區，配置於該研磨層之邊緣，該邊緣空白區使該些橫向溝槽不會延伸至該研磨層之邊緣。
[22] 如申請專利範圍第18至21項任一項所述之研磨方法，其中該表面圖案更包括多條連接溝槽，該些連接溝槽與該些橫向溝槽連接成鋸齒狀。
[23] 如申請專利範圍第22項所述之研磨方法，其中該些橫向溝槽與該些連接溝槽構成之圖案為環帶、同心環帶、不同心環帶、橢圓環帶、波浪環帶、不規則環帶、弧帶、同心弧帶、不同心弧帶、橢圓弧帶、波浪弧帶、不規則弧帶、線性帶狀、平行直線帶、放射直線分隔扇狀、放射弧線分隔扇狀、螺旋帶、多角格、或其組合。
[24] 如申請專利範圍第18至21項任一項所述之研磨方法，其中至少二個不完全重疊之該些溝槽軌跡之部分及該至少一分隔空白區之部分被該基材所覆蓋。
[25] 如申請專利範圍第18至21任一項所述之研磨方法，其中該運動方向為一旋轉方向沿著一旋轉中心，該些橫向溝槽各具有兩端點自該旋轉中心向外之一第一半徑位置向外延伸至一第二半徑位置，該第二半徑與該第一半徑之差值等於該軌跡寬度。
[26] 如申請專利範圍第18至21項任一項所述之研磨方法，其中該運動方向為一線性Y方向，該些橫向溝槽各具有兩端點自該研磨墊之一X1位置延伸至一X2位置，∣X2-X1∣等於該軌跡寬度。
[27] 一種研磨方法，包括：提供一研磨墊，該研磨墊包括：一研磨層；以及一表面圖案，位於該研磨層中，該表面圖案具有多條橫向溝槽，提供一載具，該載具具有一載具環以將一基材固持於該載具上，其中該載具環具有至少一載具溝槽，該基材具有一基材半徑；藉由該載具將該基材壓著於該研磨墊上以進行一研磨程序，於進行該研磨程序時，該研磨墊具有一運動方向，該運動方向垂直於自一基準點延伸之一座標軸；其中，些橫向溝槽各具有兩端點分別位於該座標軸之一第一位置及一第二位置，該第一位置與該基準點具有一第一距離，該第二位置與該基準點具有一第二距離，該第二距離大於該第一距離且與該第一距離之差值小於該基材半徑，且在該載具環相對於該運動方向之一前端區域，該些橫向溝槽具有至少一載具相容性溝槽，該至少一載具相容性溝槽與該至少一載具溝槽的位置對準。
[28] 如申請專利範圍第27項所述之研磨方法，其中該些橫向溝槽是弧狀溝槽或是直線溝槽。
[29] 如申請專利範圍第28項所述之研磨方法，其中該表面圖案更包括至少一分隔空白區，該至少一分隔空白區將該些橫向溝槽分隔開來，且該至少一分隔空白區之分布形狀為環狀、同心環狀、不同心環狀、橢圓環狀、波浪環狀、不規則環狀、多條直線狀、平行直線狀、放射直線狀、放射弧線狀、螺旋狀、多角格狀、或其組合。
[30] 如申請專利範圍第29項所述之研磨方法，其中該表面圖案更包括一邊緣空白區，配置於該研磨層之邊緣，該邊緣空白區使該些橫向溝槽不會延伸至該研磨層之邊緣。
[31] 如申請專利範圍第27至30項任一項所述之研磨方法，其中該表面圖案更包括多條連接溝槽，該些連接溝槽與該些橫向溝槽連接成鋸齒狀。
[32] 如申請專利範圍第31項所述之研磨方法，其中該些橫向溝槽與該些連接溝槽構成之圖案為環帶、同心環帶、不同心環帶、橢圓環帶、波浪環帶、不規則環帶、弧帶、同心弧帶、不同心弧帶、橢圓弧帶、波浪弧帶、不規則弧帶、線性帶狀、平行直線帶、放射直線分隔扇狀、放射弧線分隔扇狀、螺旋帶、多角格、或其組合。
[33] 如申請專利範圍第27至30項任一項所述之研磨方法，其中該運動方向為一旋轉方向沿著該基準點旋轉，該座標軸為一半徑座標軸，該第一位置為一第一半徑位置，該第二位置為一第二半徑位置。
[34] 如申請專利範圍第27至30項任一項所述之研磨方法，其中該運動方向為一線性Y方向，該座標軸為一X座標軸，該第一位置為一X1位置，該第二位置為一X2位置。
[35] 一種研磨系統，包括：一研磨墊，該研磨墊包括：一研磨層；以及一表面圖案，位於該研磨層中，該表面圖案具有多條橫向溝槽；一載具，該載具具有一載具環，且該載具環具有至少一載具溝槽；一基材，固持於該載具上，且該基材具有一基材半徑；當該載具將該基材壓著於該研磨墊上進行研磨時該研磨墊具有一運動方向，其中該研磨墊之該些橫向溝槽之各切線與該運動方向之切線具有一非零度夾角，且該些橫向溝槽對應於該運動方向各具有一橫向溝槽軌跡，該些橫向溝槽軌跡各具有一軌跡寬度，該軌跡寬度小於該基材半徑，且在該載具環相對於該運動方向之一前端區域，該些橫向溝槽具有至少一載具相容性溝槽，該至少一載具相容性溝槽與該至少一載具溝槽的位置對準。
[36] 如申請專利範圍第35項所述之研磨系統，其中該些橫向溝槽是弧狀溝槽或是直線溝槽。
[37] 如申請專利範圍第36項所述之研磨系統，其中該表面圖案更包括至少一分隔空白區，該至少一分隔空白區將該些橫向溝槽分隔開來，且該至少一分隔空白區之分布形狀為環狀、同心環狀、不同心環狀、橢圓環狀、波浪環狀、不規則環狀、多條直線狀、平行直線狀、放射直線狀、放射弧線狀、螺旋狀、多角格狀、或其組合。
[38] 如申請專利範圍第37項所述之研磨系統，其中該表面圖案更包括一邊緣空白區，配置於該研磨層之邊緣，該邊緣空白區使該些橫向溝槽不會延伸至該研磨層之邊緣。
[39] 如申請專利範圍第35至38項任一項所述之研磨系統，其中該表面圖案更包括多條連接溝槽，該些連接溝槽與該些橫向溝槽連接成鋸齒狀。
[40] 如申請專利範圍第39項所述之研磨系統，其中該些橫向溝槽與該些連接溝槽構成之圖案為環帶、同心環帶、不同心環帶、橢圓環帶、波浪環帶、不規則環帶、弧帶、同心弧帶、不同心弧帶、橢圓弧帶、波浪弧帶、不規則弧帶、線性帶狀、平行直線帶、放射直線分隔扇狀、放射弧線分隔扇狀、螺旋帶、多角格、或其組合。
[41] 如申請專利範圍第35至38項任一項所述之研磨系統，其中至少二個不完全重疊之該些溝槽軌跡之部分及該至少一分隔空白區之部分被該基材所覆蓋。
[42] 如申請專利範圍第35至38任一項所述之研磨系統，其中該運動方向為一旋轉方向沿著一旋轉中心，該些橫向溝槽各具有兩端點自該旋轉中心向外之一第一半徑位置向外延伸至一第二半徑位置，該第二半徑與該第一半徑之差值等於該軌跡寬度。
[43] 如申請專利範圍第35至38項任一項所述之研磨方法，其中該運動方向為一線性Y方向，該些橫向溝槽各具有兩端點自該研磨墊之一X1位置延伸至一X2位置，∣X2-X1∣等於該軌跡寬度。
[44] 一種研磨系統，包括：一研磨墊，該研磨墊包括：一研磨層；以及一表面圖案，位於該研磨層中，該表面圖案具有多條橫向溝槽，一載具，該載具具有一載具環，且該載具環具有至少一載具溝槽；一基材，固持於該載具上，其中該基材具有一基材半徑；當該載具將該基材壓著於該研磨墊上以進行研磨時，該研磨墊具有一運動方向，該運動方向垂直於自一基準點延伸之一座標軸，其中些橫向溝槽各具有兩端點分別位於該座標軸之一第一位置及一第二位置，該第一位置與該基準點具有一第一距離，該第二位置與該基準點具有一第二距離，該第二距離大於該第一距離且與該第一距離之差值小於該基材半徑，且在該載具環相對於該運動方向之一前端區域，該些橫向溝槽具有至少一載具相容性溝槽，該至少一載具相容性溝槽與該至少一載具溝槽的位置對準。
[45] 如申請專利範圍第44項所述之研磨系統，其中該些橫向溝槽是弧狀溝槽或是直線溝槽。
[46] 如申請專利範圍第45項所述之研磨系統，其中該表面圖案更包括至少一分隔空白區，該至少一分隔空白區將該些橫向溝槽分隔開來，且該至少一分隔空白區之分布形狀為環狀、同心環狀、不同心環狀、橢圓環狀、波浪環狀、不規則環狀、多條直線狀、平行直線狀、放射直線狀、放射弧線狀、螺旋狀、多角格狀、或其組合。
[47] 如申請專利範圍第46項所述之研磨系統，其中該表面圖案更包括一邊緣空白區，配置於該研磨層之邊緣，該邊緣空白區使該些橫向溝槽不會延伸至該研磨層之邊緣。
[48] 如申請專利範圍第44至47項任一項所述之研磨系統，其中該表面圖案更包括多條連接溝槽，該些連接溝槽與該些橫向溝槽連接成鋸齒狀。
[49] 如申請專利範圍第48項所述之研磨系統，其中該些橫向溝槽與該些連接溝槽構成之圖案為環帶、同心環帶、不同心環帶、橢圓環帶、波浪環帶、不規則環帶、弧帶、同心弧帶、不同心弧帶、橢圓弧帶、波浪弧帶、不規則弧帶、線性帶狀、平行直線帶、放射直線分隔扇狀、放射弧線分隔扇狀、螺旋帶、多角格、或其組合。
[50] 如申請專利範圍第44至47項任一項所述之研磨系統，其中該運動方向為一旋轉方向沿著該基準點旋轉，該座標軸為一半徑座標軸，該第一位置為一第一半徑位置，該第二位置為一第二半徑位置。
[51] 如申請專利範圍第44至47項任一項所述之研磨系統，其中該運動方向為一線性Y方向，該座標軸為一X座標軸，該第一位置為一X1位置，該第二位置為一X2位置。

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