200815103 β 九、發明說明： • 【發明所屬之技術領域】 . 本發明大體而言係關於化學機械研磨（chemical mechanical polishing，簡稱CMP)之領域。更特定言之，本 發明係關於具有重疊之固定面積螺旋狀溝槽的CMP墊。 【先前技術】 在半導體晶圓上之積體電路與其他電子裝置的製造 中’複數層的導體材料、半導體材料、與介電材料係沈積 _到該晶圓的表面上並從該晶圓蝕刻。該等材料之薄層可利 用多種沈積技術來沈積。目前晶圓製程的一般沈積技術包 括物理氣相沈積（physical vapor deposition，PVD)(亦稱藏 鍍）、化學氣相沈積（CVD)、電漿辅助化學氣相沈積（PECVD) 與電化學電鍍。一般姓刻技術包括濕式與乾式等向性與非 等向性蝕刻等。 隨著該等材料層的相繼沈積與蝕刻，晶圓表面變得不 _平坦。因為在後續半導體製程（例如，微影製程 (photolithography))需要晶圓具有平坦表面，因此晶圓需要 經遇期性平坦化。平坦化係用於去除不期望的表面形貌與 表面缺陷如粗链的表面、結塊的材料、結晶晶格的損壞、 刮傷及受污染的層或材料。 化學機械平坦化、或化學機械研磨（CMP)為用於平坦 化半導體晶圓或其他工件之常見技術。在使用雙轴旋轉研 磨機的習知CMP中，晶圓載具或研磨頭係裝設於載具組 合件上。該研磨頭固持該晶圓並將晶圓定位成與研磨機中 5 94061 200815103 之研磨墊的研磨層接觸。該研磨塾的直徑比欲平坦化之晶 圓的直徑大兩倍以上。在研磨的過程中，研磨墊和晶圓係 各自沿著的同心圓圓心（concentric centeT)旋轉，同時晶圓 與研磨層嚅合。該晶圓的旋轉軸對應於研磨墊的旋轉轴係 偏移了大於晶圓半徑的距離，藉此使得該研磨墊的旋轉在 研磨墊的研磨層上掃略出環狀的「晶圓軌跡（wafer track)』。當晶圓的移動僅為旋轉時，晶圓執跡的寬度等於
晶圓直徑。然而，在某些雙軸研磨機中，該晶圓在垂直於 其旋轉軸之平面震盪。在此種情況下，該晶圓軌跡的寬度 會比該晶圓的直徑更寬，而增加之寬度則是因震盪產生之 位移所造成。該載具組合件提供了該晶圓與研磨墊之間可 控制的壓力。在研磨過程中，研磨液或其他研磨介質係流 動於該研磨墊上且流入晶圓與研磨層之間的間隙中。該晶 圓表面係藉由研磨層與表面上的研磨介質之化學與機械作 用而研磨變得平坦。 為了將研磨墊的設計最適化，係致力於研究CMp期 1之研磨層研磨介質與晶圓表面間的交互作用。過去幾 年來’大多數研磨墊之開發在本質上係以經驗為主。多數 研磨表面或層之設言十p | i太担 t已者重在柃供具有不同空隙圖案與溝 :户2 I，其主張可增加研磨液之利用與研磨均勻度。 :二I已有相當數量的不同溝槽和空隙的圖案與配置 ΐ;二C前技術之溝槽圖案包括放射狀、同心— 形包括所有=lan gnd)與螺旋狀等。先前技術之溝槽構 所有溝槽的寬度與深度皆—致之構形，以及溝槽的 94061 200815103 寬度與深度彼此各不相同之構形。 ^ 更精確地說，在為數不少的先前技術中，用於旋轉研 - 磨墊的溝槽圖案係包含彼此相互橫跨一次或多次之溝押。 例如，於Talieh之美國專利第5,650,039號案中，在第3 圖所揭露之圓形研磨墊具有螺旋狀或環狀拱形溝槽片段， 該等溝槽片段係配置為使緊鄰的片段以反方向彎曲並彼此 橫跨。Doi等人之日本專利公開第2〇〇1_138212號揭露了 具有兩組螺旋狀溝槽之圓形研磨墊，該等螺旋狀溝槽自研 _磨墊的同心圓圓心附近向研磨墊的邊緣延伸，並沿其長产 彼此相互橫跨數次。雖然此等溝槽圖t為已知，但研磨ς 的設計者仍持續尋我可使研磨墊比已知研磨塾更具效 更有用之溝槽圖案。 【發明内容】 在本發明之-態樣中，研磨墊包括：研磨層，其係电 構成用以在研磨介質存在下研磨磁性、光學與半導體 中之至少一者’該研磨層包含具有同心圓圓心(c〇nce:tric =溝槽，其_成树目料錄面； 口 二溝槽，其係形成於 夕個弟 -、、塞表面以橫跨該至少-個第 平二^ r:界定出至少一個具有四弧形邊的四邊形 I°(landmg);其中，該至少-個第-溝槽騎至小 的筮,“"圓形研磨表面提供自同心圓圓心附、斤 的弟一位置至外緣附 u^附近 槽化咖unference f 置之各別的圓周片段溝 ftactlon grooved)，該各別的圓周片段 94061 7 200815103 溝槽化具有平均值且維持於該平均值的約25%以内。 在本發明之另一悲樣中，研磨墊，包括：研磨層，其 ，係/且構成用以在研磨介質存在下研磨磁性、光學與半導體 基材中之至少一者，該研磨層包含具有同心圓圓心與外緣 的圓形研磨表面；第一溝槽組，其具有第一起始半徑且含 2複數個形成於該圓形研磨表面中的第一溝槽，該複數個 第一溝槽係各自依據以該第一起始半徑為函數之一組固定 圓周片段溝槽化方程式（eonstant circumference fracti〇n grooved equation)來配置，以提供具有第一平均值且維持 於該第一平均值的5%以内的第一圓周片段溝槽化（fim ^rcumference fraction grooved);以及第二溝槽組，其具有 第一起始半徑且含有複數個形成於該圓形研磨表面中的第 一溝槽，以使該複數個第一溝槽橫跨該複數個第二溝槽至 v -人，而界定出各別具有四個弧形邊的複數個四邊形平 :(landing)，該複數個第二溝槽係各自依據以該第二起始 # ^徑為函數之一組固定圓周片段溝槽化方程式來配置，以 提供具有第二平均值且維持於該第二平均值的約5%以内 的弟一圓周片段溝槽化。 【實施方式】 多…、圖式，第1至3圖描述依據本發明所製得之研磨 塾剛，如下文所詳述，可用於谓？研磨機器。如第2圖 所不’研磨塾100包括具有研磨表面108之研磨層1〇4。 研磨層m可由背層(backing _㈣i i2所支撐，該背層可 與研磨層整體地形成或可與研磨層個別地形成。研磨層 94061 8 200815103 104可由任何適用於研磨該欲研磨物件之材 ‘欲研磨物件為例如半導體晶圓（於第！圖中以輪穿m -不），磁性媒介物件如電腦硬碟之碟片；或光學物件又 透鏡、反射透鏡、平面反射器或可穿透平面物件等。用於 研磨層104之材料實例包含（該等實例係用於說明目的而 非用於限制）各種聚合物塑料，如聚胺基甲酸醋、^丁 _ 烯、聚碳酸酯、與聚甲基丙烯酸酯等。 Κ 一 如第1圖與第3圖所示’研磨墊】⑼典型具有圓来般 使研磨，1〇8具有同心圓圓心(或原點二 衣同、、’ 120 ’該％<狀外緣係位於與原點Ο距離如處（第 =使用期間’當研磨墊1〇〇以…旋轉時，欲研磨 之物件(在此，係如以輪廓114所表示之晶圓，其主 非曰^為半導體晶圓）在研磨表面⑽上掃略出環狀研磨 (曰曰0)軌跡124。研磨執跡124為在研磨㈣中面向 匕物件之研磨表面部分。研磨執跡m 一般以内侧邊界 了解曰及η:邊界mB來界定。熟悉該項技藝者應可輕易 :匕因軌跡124之内側與外側邊界隐β主要為圓 對欲研磨之物件或研磨塾刚提供執道移動或震 動私動的研磨機之情況下，則可視為波狀。 芩舨弟1至3圖’研磨墊1〇〇包含兩組溝槽組⑶、 b各、、且3有複數個相對應的個別溝槽i28a、。重 要的疋’如下所詳細描述者，各個溝槽128Α係經組構且 ，=橫跨溝槽132Α，且各㈣槽·、舰實質上為 疋面積（constant area)』之溝槽。在實際固定面積的溝 94061 9 200815103 圓環之半獲為何，自溝槽-端橫跨至另-端 η 又長度與/冓槽外的®環互補片段長度的比例為相 同值、。因此，經由溝槽128Α、132α的各溝槽組128、
1321以溝槽化的該研磨表面108之片段，當沿著與原點 〇同^且^跨該等溝槽之任何圓環測量時，為實質上固 定的，亦即:在整個溝槽組之平均值的約象内。此概 心於本文中無為『圓周片段溝槽化（也_如㈣如cti〇n grooved),128A ^ 132A 有視覺上任何所欲的截面形狀與截面尺寸，以適合特定組 的❸"示$。因此’特別如第2圖所示之溝槽128A、132A
的矩形截面形狀以及所示之相關截面尺寸僅為例示說明 用4知此項技蟄者應可充分理解，設計者可提供本發明 研磨墊（如研磨墊⑽)之溝槽128a、i32A寬廣範圍的形狀 與尺寸。热知此項技藝者亦可輕易理解溝槽l28A、132A 的截面形狀與尺寸可隨著各個溝槽的長度、或溝槽與溝槽 間的長度、或兩者而變化。溝槽組132之該等溝槽USA 係延伸穿過研磨執跡124,穿越内侧邊界124入與外侧邊界 兩者，雨溝槽組128之該等溝槽128A則僅穿越外侧 邊界124B。熟知此項技藝者應可理解，溝槽組128或132 的溝槽128A、132A是否延伸穿越邊界124A_B之一者或 兩者乃為設計該研磨墊1〇〇時所需滿足之研磨函數。 溝槽128A、132A的各溝槽組128、132可藉由以下列 f私式為基礎來配置對應之個別溝槽而達到固定的cF，該 等溝槽係定義為螺旋狀： 94061 10 200815103 X— R cos φ (R) \ I 方程式{1} γ- R sin φ (R) 方程式{2} 其中，及為自研磨墊中心起算之距離，φ為固定於此中心 之極座標系統（p〇lar c〇〇rdinate system)之角度，且其中 Φ{Κ) JR^ Λ 一1 +sin’ 2
、 方程式{3} RS為該螺旋之起始半徑。絲式⑴至{3}在下文中盘專利 申請範圍中係稱為『-隨定圓周片段溝槽化方程式組（a set 〇f constant circumference fraction grooved equation)』，或簡稱為『cf方程式』。 如上述CF方程式所示，定義該等溝槽128八、i32A 之曲度的變數為，其為該相對應溝槽組之内側半徑或起 始半徑。如第3圖所示，及7為各個溝槽132a之起始半徑， 以及為各個溝槽128A之起始半徑，起始半徑愈小，則 個別溝槽圍繞原點〇的環繞轉折數就愈多。由於^始半徑 #及/相對較小，因此各個溝槽132A繞著原點〇形成超過三 個環繞轉折（winding turn);而具有相對較大的起始半徑Μ 的各個溝槽128Α則繞著原點掃略出約十二分之一個環结 轉折。雖然各個溝槽組128、132(第〗圖）之起始半徑 自零起始的任何數值，其㈣溝槽可能起始於原點〇至剛 好少於研磨墊100的外側半徑心，但實際來說，該起始半 徑之-（第3圖的叫係典型地但非必要地小於晶圓執跡 124的内側邊界124Α(第之半徑，而另一起始半徑（第 3圖的切則係典型地但非必要地小於晶圓軌跡12 4的外側 94061 11 200815103 邊界124B(第1圖）之半徑。為調整晶圓均勻度，該較小起 ， 始半徑及7較佳係在晶圓執跡外，而相對較大之考始半徑 ‘及2則在晶圓軌跡中。此可允許研磨的調整與精密校正以改 善晶圓均勻度。 杜伋琢奉發明所..，一丹瓶例甲， 可預期該至少一個溝槽組之溝槽係繞著原點0環繞至少兩 個完整轉折。對此，使用上述CF方程式，係需要使該等 溝槽的起始半徑小於該研磨墊半徑Ro的約十二分之一 籲（1/12)。就300-mm晶圓研磨機而言，該研磨塾半徑可為將 近15”(381mm)，因此該起始半徑必須為约125英吋（Η.? 麵）以使該螺旋狀溝槽有兩個完整轉折。在另—纟且例示性 =例中，可預期至少-個組溝槽組之溝槽係繞著原點〇 衣、、>〇不超過一個轉折。對此，係需要使該CF方程式中之 起始半徑不少於該研磨塾半徑R0的三分之一⑽’或就 上逃晶圓研磨機而言’該起始半徑為5英忖⑽
_ mm)。在又其他之具體例中， N 梓係j預期於一個組溝槽組之溝 槽係％繞至少兩個完整轉折， 係環繞不超過一個轉折。春然 ' 一個溝槽組之溝槽 解，仍有1他呈體例可如^ 此項技勢者可輕易瞭 ^U具體例可如所欲滿足其他環繞需求。 的方程式所形成的該等溝槽會產生固定 供了實質上固定二=i32A’其表示在研磨表面ι〇8提 的半積⑷各個溝槽組心叫第”） 的、或實質上非固定的CF 电較於-有含非固定 <屏槽組的研磨墊，係具更均 94061 12 200815103 勻的研磨4寸性nCF的主要優點為在晶圓與研磨塾之 -間建構具=點到點之實質均勻厚度的研磨液薄膜，致使晶 ^ 0力畺達到平衡而使晶圓精確平行於研磨塾的中央平 才反，.非固疋白勺CF造成晶圓與研磨塾之間的流體 動力學狀之點對點的變化，導致晶圓傾斜及相應地不均 勻材料的移除。各個溝槽組128、132的cf之實際比例係 取，於具任何給定半徑之溝槽128A、132A的數目、具該 半徑之溝槽的寬度、以及具該半徑之溝槽的曲度。應注意: 雖然CF只際上可為任何比例，但迄今之經驗顯示相加之 CF’意即溝槽組128之„與溝槽組132之cf的總和， 在約/〇%至約45%之範圍中可對半導體晶圓研磨提供良 好放月itb外，如所述’本發明所揭露之内容係允許溝槽 具有寬廣範圍的曲度。在研磨墊1〇〇巾，各個溝槽職 圍繞原點〇僅掃略出約十二分之一（1/12)個環繞轉折，而 各個溝槽132A %掃略出超過三個環繞轉折。f然，可視 #特定設計之需要而使用較小與較大的掃略（sweep)。 、、且構與配置相對應各溝槽組12§、132之溝槽128A、 132A的其他變數包含溝槽數目、溝槽的曲度方向、以及各 溝槽組中之溝槽的起始點與終點。就溝槽128A、132a之 數目而言，設計者可於各個溝槽組128、132提供少至僅含 一個的溝槽’或多至含有所欲數量之溝槽。當然’該等溝 槽128A、132A的最大數量有實際的限制，方能完全適合 於研磨表面108。關於溝槽曲度方向，在此實施例中為兩 溝槽組、132的溝槽128A、132A之間的曲度方向，係 94061 13 200815103 向产i者決^依其⑨和"~組_組可繞原點〇以同方 .向衣、兀，而其他溝槽組係或可彼此以反方向環辑。 -槽組以相同方向環繞，彼等可依順時針或逆時針；二-植。 就此點而言須注意的是，緣於上述cF ° f兩溝槽組以相同方向環繞時(如第6圖與第7:中之:二’ 二咖通)，個別溝槽組中的溝槽必須起始於同：： ==始半徑相同，則以相同方向環繞之= ，、有相同曲度，而因將無法彼此橫越交錯。當侗 :::,之溝槽化區域(gr。。ved regi〇n)的放射狀延；充 ^重璺’則以相反方向環繞的溝槽之横越交錯即為= 雖然在第1至3圖的例示性研磨墊1〇〇中，曰 Π2〇ΐ It 128A ' 132A ^ 的CF值為固定值，但其它具體例之w仍可 固定。在此等具體例中，較佳地各溝槽組的CF係維持: 其平均值的約25%以内（以研磨墊半徑作為函數、，敫: 2持於其平均值的約1〇%内。更佳地，CF係轉： "平均值的5%以内（以研磨墊半徑作為函數）；且 相 地’ f係維躲其平均值的固定值（以研㈣半禋作= 數）。最重要的是’在其預定的研磨區域中維持cf的穩 例如，當研磨晶圓時，CF較佳於晶圓執跡之内維持穩^ 此等CF的限制容許了形成理想溝槽的變化（例如，、放 =、、。 槽設計容忍度以使溝槽形成製程較不昂貴並減少時= 耗）’並容許了任何研磨作用（以研磨墊半徑作為函棄二補 94061 14 200815103 饧（例如’以材料之移除作為研磨液分佈之函數）。 <…如第1圖可輕易看出，交錯的溝槽組128、132界定出 複數们四4形平台〗36，各個四邊形平台係以相對應的個 別溝槽128A、132A之四個片段作為邊界。如具體例所示， ’、中溝槽128A、132A為螺旋狀，每一個四邊形平台 的四個邊各自為弧形。亦可輕易看出四邊形平台⑼之面 積會隨著平台與研磨墊100中心點。間之放射狀距離的增 加而增加。 ⑩ 帛4至11圖說明—些根據本發明之例示性替代研磨塾 2〇0、300、400、450。第4與5圖說明具有溝槽2〇4A、208A 的兩溝槽組204、208之研磨墊2⑼，其中該等溝槽係彼此 以反方向環繞。為了闡明，第5圖特別顯示各一個溝槽 2〇4A、208A。如同溝槽 128A、132A，各溝槽 2〇4a、2〇8a 可具有適合於特定應用之橫截面構形。亦如同第圖 所示之溝槽128A、132A，溝槽204A、208A為螺旋狀溝槽， #係依據上述CF方程式配置以對各溝槽組2〇4、2〇8提供固 定CF。如第！圖之研磨墊1〇〇所示，第4圖的交錯溝槽 2〇4A、208As定出複數個平台212，各個平台具有四個弧 形邊，該四個弧形邊係藉由相對應之個別溝槽2〇4a、2〇8a 的弧形片段所界定。亦如同第i圖之研磨塾ι〇〇，第4圖 的平台312之面積係隨著自研磨墊2〇〇中心點〇算起之放 射狀距離的增加而增加。 第6與7圖顯示具有盥篦1同从， /、男，、弟1圖的相對應個別溝槽 128A、132A及第4圖的相對應個別溝槽2〇4a、2〇8a大致 94061 15 200815103
相同之溝槽304A、308A的兩溝槽組304、308之研磨墊 • 300。然而，在研磨墊300的例子中，上述溝槽304A與308A -係各自以相同方向環繞研磨墊的原點（9。為了闡明，第7 圖顯示各溝槽組304、308的一個溝槽304A、308A。為使 各溝槽組304、308完整，所顯示之各溝槽304A、308A係 以固定角度槽距（angular pitch)依圓周方向環繞研磨墊作 簡單重複。溝槽304A、308A可依據如上述CF方程式提 供，以對各溝槽組304、308提供固定CF。於第6圖可看 _ 出，交錯之溝槽304A、308A界定出複數個平台312，各 個平台具有四個弧形邊，該四個弧形邊係由相對應之個別 溝槽304A、308A的弧形片段所界定。再者，平台312之 面積係隨著自研磨墊300中心點Ο算起之放射狀距離的增 力口而增力口。 第8與9圖說明研磨墊400。研磨墊400的溝槽圖案 實質上係基於單一螺旋溝槽形狀以固定角度槽距作重複而 •提供溝槽404A的第一溝槽組404,接著再以鏡像提供呈相 反方向環繞並依固定角度槽距作重複之溝槽408A而提供 第二溝槽組408。研磨墊400特別說明下述事實：不同的 溝槽組（此處為溝槽組404、408)，無須如第1至7圖之研 磨墊100、200、300具有不同的内侧與外側邊界。反而兩 溝槽組404、408可共享相同的内側與外侧邊界412、416。 在各溝槽組404、408中的各溝槽404A、408A係依據上述 之CF方程式配置，藉以對各溝槽組404、408提供實質上 固定的CF。溝槽404A、408A的其他方面，如深度、橫截 16 94061 200815103 面形狀與寬度，可同於上述第⑴圖關於溝槽i28a、i32a 之描述。於第8圖可看出，交錯之溝槽4〇4a、僵界定 出硬數個平台412，各個平台具有四個弧形邊，該四個弧 =邊係由相對應之個別溝槽4G4A、4Q8a的弧形片段所界 疋。平台412之面積係隨著自研磨墊4〇〇的同心圓圓心算 起之放射狀距離的增加而增加。
晶圓執跡外侧邊界的外侧半徑，同時另—個溝槽組中的溝 槽則自位於晶圓執跡中的内侧半徑延伸至位於晶圓執跡外 的外侧半徑。在此方法中…組溝槽完全延伸穿過晶圓執 雖然研磨墊4GG說明了以反方向環繞的溝槽之溝槽組 404、權確實可具有相同的内侧起始半徑，但在許多且體 例中，為達到研磨介質流動之目^，仍期望—個溝槽組中 的溝槽係自小於晶圓執跡内侧邊界的内侧半徑延伸至大於 跡，而另一組溝槽則自晶圓軌跡内側向研磨墊的外緣延 伸。此情況係顯示於第i至7、1〇與u圖之研磨墊1〇〇、 200、300、450。 第10與11圖顯示研磨墊450,其具有分別交錯的固 定CF溝槽454A、458A之兩個溝槽組454、458。溝槽組 454、458分別與第4與5圖的研磨墊2〇〇的溝槽組2〇8、 204非常近似，惟第4和5圖的溝槽2〇4入、2〇8人在研磨 墊200的個別溝槽組204、208中係以固定角度槽距環繞該 研磨墊而配置，而第10與U圖的溝槽454A、458A則是 以不同角度槽距環繞研磨墊45〇而配置。在例示性的研磨 墊200中，於溝槽組208中具有20個溝槽2〇8A(且因此， 94061 17 200815103 ’在緊鄰的溝槽208A之間具有2〇個平台），產生的固定角 •度槽距為360。/20。= 18。。同樣地，於溝槽組2〇4中有127 -個溝槽204A(且因此，在緊鄰的溝槽2〇4A之間具有127 個平台），產生的固定角度槽距為36〇。/127%2 84。。當然， 在替代性具體實施例中，各溝槽組454、458的溝槽454八、 458A之數里可與所絲員示之數量不同，且可依特殊設計需求 來選擇多寡。 另一方面，參照第10與η圖，在研磨墊450的溝槽 、、且454中，溝槽454Α具有在α =9。與/5 =27。之間交替變化 之不同的角度槽距。由於α係相對遠小於沒，因此人類視 覺感知會傾向於將緊密間隔的溝槽視為同一組，於本例中 係使溝槽組454顯示成包含1〇組，各組有兩個溝槽454八。 同樣地，於溝槽組458中的溝槽458Α具有不同槽距，為 一系列重複的三個角度α，、^，與^，其中α，二沒，^。以 = 7=4°。在此，同樣地，人類視覺感知會傾向於將較緊 _密間隔的溝槽458A視為同一組，因此使溝槽組458顯示 ，包含45組，各組有三個溝槽458A。當然，熟知此項技 蟄者應可㈣理解，上述兩種不同的角度槽距僅為例示 用，且任何熟知此項技藝者皆可藉由在各溝槽組454、458 中使用二個或多個不同的槽距角度來設計許多不同槽距的 屢槽圖案。當然，在其他具體例中，可提供僅溝槽組AM、 =8之-者具有不同的槽距角度，而另^者提供為具有固 定槽距。 如同第1至3圖之研磨墊100所具有的溝槽128A、 94061 18 200815103 132A，値別溝槽組454、458中的溝槽454A、458A係依
據上述之CF方程式（亦即方程式{1}-{3})來配置，藉此對 各溝槽組454、458提供實質上固定之CF。特別參照第π 圖，點462表示研磨墊450的同心圓圓心，圓環466表示 溝槽組454之溝槽454A的起始點，以及圓環470表示溝 槽組458之溝槽458A的起始點。圓環466、470係與中心 點462為同心圓’其中圓環466具有半徑及/以及圓環470 具有半徑及2。須注意的是，雖然半徑心顯示小於半徑及2， 但熟知此項技藝者應可理解，在其他具體例中，半徑[ 可大於半徑且由於溝槽454A與溝槽458A以相反方 向環繞，因此在另外的具體例中，半徑及7可等於半徑及2。 關於後者，應可理解由於溝槽454A、458A係以相同方卷 式來界疋，因此若彼等以相同方向環繞且具有相同起始年 徑’則彼等將具有才目同螺旋形狀且不會彼此交錯。溝指 454A、458A之其他方面’如深度、橫截面形狀與寬度， 可如同上述第1至3圖關於溝槽128A、U2A之描述。此 外’於第ίο圖可看出，交錯的溝槽454a、458a界定出複 ，個平台474’各個平台具有四個弧形邊，該四個弧形邊 係=相對應的個別溝槽454A、458八之弧形片段所界定。 於弟卜4、6與8圖中分別描述了研磨塾1〇〇、細、獅、 Π’Γ 474之面積係隨著自同心圓圓心備算起之放射 狀距離的增加而增加。 應注意的是， 其中個別溝槽係以 雖然上述具體例具有特徵化之溝槽組， 有角度之方向均勻地㈤隔，但此並非必 94061 19 200815103 > 須的。一般所欲者為在固定面積螺旋狀溝槽之第一與第二 溝槽組的個別溝槽間隔中存在有某些規律，但此可理解為 , 在各溝槽組以兩個、三個或多個溝槽為一組，而不是以單 一溝槽距環繞整個研磨墊。 第12圖說明適合與研磨墊504併用而用以研磨物件例 如晶圓508之研磨機500，該研磨墊可為第1至11圖的研 磨墊100、200、300、400、450中之一者，或為本發明所 製得之其他研磨墊。研磨機500可包含平臺512，其上固 _定有研磨墊504。利用平臺驅動器（未圖示）使平臺512繞轉 轴A1旋轉。研磨機500可進一步包含晶圓載具520，其係 繞著轉軸A2旋轉並在研磨過程中支撐晶圓508,其中該轉 軸A2係平行於平臺512的轉軸A1且與平臺512的轉軸 A1間隔開。晶圓載具520可以懸掛式連結件（gimbaled linkage)(未圖示)為其特徵，該懸掛式連結件呈現使晶圓 508對研磨墊504的研磨表面524呈非常輕微的不平行之 ⑩態樣，在此實例中，轉軸Al、A2可相對於彼此呈非常輕 微的歪斜。晶圓508包含面向於研磨表面524且在研磨過 程中被平坦化之欲研磨表面528。晶圓載具520可由載具 支撐組合件（未圖示）支撐以轉動晶圓508,並提供向下力量 F以使欲研磨表面528抵壓研磨墊504而在研磨過程中使 欲研磨表面與研磨墊之間存在所欲壓力。研磨機500亦可 包含研磨介質注入口 532以提供研磨介質536至研磨表面 524 〇 熟悉該項技藝者應可領會，研磨機500可包含其他組 20 94061 200815103 牛（未Θ示）例如系統控制器、研磨介質儲存與分配系統、 加熱系統、沖洗系統以及用來控制研磨製程之各方面的各 種控制組，如··（1)用於控制晶圓508與研磨墊504之單方 或雙方轉速的速度控制器與選擇器；（2)用於改變研磨介質 536輸达至研磨墊的速度與位置的控制器與選擇器；（3)用 於控制施用在晶圓與研磨塾之間的力量F之強度的控制器 與選擇器；（4)用於控制晶圓轉軸A2相對於研磨墊轉軸 _之位置的控制器、促動器與選擇器等。熟悉該項技藝者應 可理解如何建構與裝置此等組件，因此無須詳加解^^ 悉該項技藝者即可瞭解並實施本發明。 …、 在研磨過程中，研磨墊5〇4與晶圓5〇8依各自的轉軸 j1、A2旋轉，且研磨介質536自研磨介質注入口 532分 散至旋轉中的研磨墊上。研磨介質536喷灑遍佈於研磨表 面524，包含於晶圓5〇8與研磨墊5〇4之間的間隙中。研 磨墊504與晶圓508係典型地、但非必須地以選定的速度 I 〇登l^pm至I50rpm旋轉。力量？係典型地、但非必須地以 k定之強度於晶圓508與研磨墊504之間引發〇1 psi至 15psi(6.9至l〇3 kPa)之所欲壓力。 二本發明的互補圓周片段螺旋狀溝槽設計可促進晶圓均 勻度。尤其，起始於晶圓執跡外的第一 始於晶圓執跡中的第二圓周片段螺旋狀溝槽可進一籌文； 1曰圓均勾度。再者，增加溝槽密度可改善研磨塾的研磨液 ^布。最後，溝槽之第二組可能會依該研磨液的研磨行為 而冒加或減少移除速率。例如，研磨液行為會隨研磨條件 94061 21 200815103 而廣泛變化；以及某些研磨液的移除速率會隨流動速率的 -增加而增加，而某些研磨液的移除速率則會隨流動 沾 - 增加而降低。 、勺 【圖式簡單說明】 第1圖為依據本發明所製得之具有兩組橫跨溝槽 磨墊的平面圖。 ^ ’ ，2圖為沿第丨圖研磨墊之線2_2所得的放大截面圖。 第3圖為第1圖研磨墊之概略圖，顯示兩組樺 的各組的一個溝槽。孱槽 第4圖為依據本發明所製得之具有兩組橫跨溝槽之另 一研磨墊的平面圖。 ^ 第5圖為第4圖研磨墊之概略圖，顯示兩組橫 的各組的一個溝槽。 m 第6圖為依據本發明所製得之具有兩組横跨溝槽之 一研磨墊的平面圖。 ^ 第7圖為第6圖研磨墊之概略圖，暴貝示兩組橫 的各組的一個溝槽。 ^ 第8圖依據本發明所製得之具有兩組橫跨溝槽之 研磨塾的平面圖。 ^ 第9圖為第8圖研磨塾之概略圖，顯示兩組橫跨 的各組的一個溝槽。 ^ 第10圖為依據本發明所製得之具有兩組橫跨溝槽之 研磨墊的平面圖，其中各組的溝槽具有不同的角度槽距。 第11圖為第圖研磨塾之部分放大概略圖，顯示兩 94061 22 200815103 ’ 組橫跨溝槽的各組的數個溝槽。 - 第12圖為依據本發明之研磨系統的示意圖。 - 【主要元件符號說明】 100、200、300、400、450、504 研磨墊 104 研磨層 108 研磨表面 112 背層 114 半導體晶圓 120 外緣 124 晶圓執跡 124A、412 内側邊界 124B、416 外侧邊界 • 128、132、204、208、304、308、404、408、454、458 溝槽組 128A、132A、204A、208A、304A、308A、404A、408A、 454A 、458A 溝槽 136、 212 、 312 、 412 ' 474 四邊形平台 462、 0 同心圓圓心 466、 470 圓環 500 研磨機 512 平臺 508 晶圓 520 晶圓載具 524 研磨表面 528 欲研磨之表面 532 研磨介質注入口 536 研磨介質 A1 平台轉軸 A2 晶圓載具之轉軸 R1 溝槽132A之起始半徑 R2 溝槽128A之起始半徑 Ro 研磨墊半徑 a 、i a，、β、β、γ 槽距角度 23 94061