TW201829121A

TW201829121A - 研磨墊

Info

Publication number: TW201829121A
Application number: TW106130863A
Authority: TW
Inventors: 陳俊宏; 李重佑; 王生城; 黃士賢
Original assignee: 台灣積體電路製造股份有限公司
Priority date: 2016-12-14
Filing date: 2017-09-08
Publication date: 2018-08-16
Also published as: US20180161953A1; US12070833B2; US20230339068A1; US10864612B2; US20240359288A1; CN108214283A; US11691243B2; US20210069855A1

Abstract

一種研磨墊，包含第一區域，第一區域具有第一幾何性質及第一材料性質。研磨墊更包含第二區域，第二區域具有第二幾何性質及第二材料性質，其中第二區域比第一區域更靠近研磨墊的邊緣。第一幾何性質不同於第二幾何性質、或第一材料性質不同於第二材料性質。

Description

研磨墊

本揭露內容實施例係有關一種研磨墊及其使用方法，特別是關於一種用於化學機械研磨(chemical mechanical polishing,CMP)的研磨墊及其使用方法。

在半導體製造流程中，化學機械研磨(chemical mechanical polishing,CMP)被廣泛地用以從晶圓的表面移除材料並產生平坦化的表面。化學機械研磨製程使用研磨墊(polishing pad)及漿料(slurry)所組合的動作以從晶圓移除材料。漿料有助於分解晶圓曝露的材料，以助於藉由研磨墊機械性地去除曝露的材料。

根據本揭露內容之多個實施方式，係提供一種研磨墊，包含第一區域及第二區域。第一區域具有第一幾何性質及第一材料性質。第二區域具有第二幾何性質及第二材料性質，其中第二區域比第一區域更靠近研磨墊的邊緣。第一幾何性質不同於第二幾何性質、或第一材料性質不同於第二材料性質。

為使本揭露內容之上述及其他目的、特徵和優點更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式詳細說明如下。

100‧‧‧化學機械研磨設備

102‧‧‧軸承

104‧‧‧平台

106‧‧‧研磨墊

108‧‧‧晶圓

110‧‧‧背襯膜

112‧‧‧載台

114‧‧‧軸承

116‧‧‧漿料分配器

118‧‧‧調節墊

118’‧‧‧調節表面

120‧‧‧調節設備

122‧‧‧支撐臂

124‧‧‧沖洗溶液分配器

126‧‧‧調節頭

128‧‧‧表面狀態掃描器

128’‧‧‧掃描區域

200、300、400、500、600、700、800‧‧‧研磨墊

210‧‧‧中心區域

212‧‧‧第一溝槽

220‧‧‧第一轉移區域

230‧‧‧第二轉移區域

232‧‧‧第二溝槽

240‧‧‧保留區域

242‧‧‧第三溝槽

1000‧‧‧方法

1010、1020、1030、1040、1050‧‧‧操作

1100‧‧‧圖表

A1‧‧‧第一軸

A2‧‧‧第二軸

L1、L2、L3、L4‧‧‧層

S1、S2、S3‧‧‧間距

T1、T2、T3‧‧‧深度

Tt‧‧‧總厚度

W1、W2、W3‧‧‧寬度

由下文之詳細說明並同時參照附圖能夠最適當地理解本揭示內容之態樣。應注意，依據工業中之標凖實務，多個特徵並未按比例繪製。實際上，多個特徵之尺寸可任意增大或縮小，以便使論述明晰。

第1圖為根據本揭露內容某些實施方式之CMP設備的側視示意圖。

第2圖為根據本揭露內容某些實施方式之研磨墊的俯視示意圖。

第3圖為根據本揭露內容某些實施方式之研磨墊的剖面示意圖。

第4圖為根據本揭露內容某些實施方式之研磨墊的剖面示意圖。

第5圖為根據本揭露內容某些實施方式之研磨墊的剖面示意圖。

第6圖為根據本揭露內容某些實施方式之研磨墊的剖面示意圖。

第7圖為根據本揭露內容某些實施方式之研磨墊的剖面示意圖。

第8圖為根據本揭露內容某些實施方式之研磨墊的剖面示意圖。

第9圖為根據本揭露內容某些實施方式之包含漿料的研磨墊的剖面示意圖。

第10圖為根據本揭露內容某些實施方式之使用研磨墊的方法的流程圖。

第11圖是根據一實施方式之研磨墊與其它研磨墊排列相比之平坦化製程結果的圖表。

可以理解的是以下揭露內容提供許多不同的實施方式或實施例，用以實行本揭露內容的不同特徵。以下描述成分及排列的特定實施方式或實施例，以簡化本揭露內容。當然，這些僅為實施例且不意欲限制本揭露內容。舉例來說，元件的尺度並不被限制於揭露的範圍或數值，但可取決於製程條件及/或裝置所期望之性質。此外，在下面的描述中，第一特徵形成於第二特徵上或上方可包含第一特徵直接接觸第二特徵而形成的實施方式，且可包含額外特徵可行成於第一特徵及第二特徵中間的實施方式，使得第一特徵及第二特徵不會直接接觸。為了簡潔及清楚，可任意地以不同的尺度任意繪製各種特徵。在附圖中，為了簡化可省略某些層/特徵。

此外，在本文中，為了易於描述圖式所繪的某個元件或特徵和其他元件或特徵的關係，可能會使用空間相對術語，例如「在...下方」、「在...下」、「低於」、「在...上方」、「高於」和類似用語。這些空間相對術語意欲涵蓋元件使用或操作時的所有不同方向，不只限於圖式所繪的方向而已。裝置可以其他方式定向(旋轉90度或定於另一方向)，而本文使用的空間相對描述語則可相應地進行解讀。

研磨墊用於在製造半導體裝置的化學機械研磨(CMP)製程期間。平坦化製程包含將稱作漿料的溶液沉積至研磨墊上，將晶圓壓在研磨墊上，以及相對於研磨墊移動及/或旋轉晶圓。研磨墊相對於晶圓移動及/或旋轉。在某些實施方式中，在化學機械研磨期間，晶圓及研磨墊兩者皆被旋轉及/或轉移。漿料有助於分解或軟化晶圓上的材料以便藉由機械研磨製程使研磨墊更容易移除材料。均勻分布在研磨墊各處的漿料有助於增加平坦化製程的均勻度及增加製造製程的產量。

在平坦化製程期間，研磨墊的旋轉有助於將漿料散布至研磨墊的邊緣。研磨墊邊緣的漿料透過研磨墊的旋轉而被拋出研磨墊。此漿料能被清潔及回收，以供在相同或之後的平坦化製程中再利用。

更快的研磨墊轉速有助於提升漿料轉移至研磨墊周邊的速率，然而，更快的轉速也增加在化學機械研磨期間拋出的漿料的量。為了增加漿料分布的均勻度，同時減少在化學機械研磨製程期間所拋出的漿料量，使用具有多重區域的研磨墊，各區域具有不同的幾何及/或材料性質。

在某些實施方式中，幾何性質的組合在不同的區域之間變化。舉例來說，在某些實施方式中，最靠近研磨墊中心的研磨墊中心區域具有第一溝槽間距、第一溝槽寬度及第一溝槽深度，在研磨墊中心區域及研磨墊的邊緣之間的研磨墊轉移區域具有第一溝槽間距、第二溝槽寬度及第二溝槽深度，以及在轉移區域及研磨墊的邊緣之間的保留區域(retention region)具有第二溝槽間距、第二溝槽寬度及第三溝槽深度。幾何性質的其他組合也被考慮。

除了改變幾何性質，研磨墊的材料性質也能在研磨墊的不同區域之間變化。在某些實施方式中，材料性質包含比重、孔隙率或吸收度(absorbance)。隨著比重增加，在研磨墊各處的漿料散布速率降低。孔隙度及吸收度也與漿料在研磨墊各處散布的速率成反比關係。

在某些實施方式中，研磨墊的材料性質從研磨墊的中心至研磨墊的邊緣在徑向方向(radial direction)中變化。在某些實施方式中，研磨墊的材料性質在研磨墊的厚度方向中變化，厚度方向垂直於研磨墊的頂面。在某些實施方式中，在材料性質中的變化是藉由用以製造研磨墊的材料引起的。在某些實施方式中，藉由在研磨墊的不同區域中使用相同材料但使用不同製造製程而形成來引發在材料性質中的變化。

在某些實施方式中，幾何性質與材料性質的組合在研磨墊的區域各處變化。舉例來說，在某些實施方式中，研磨墊的中心區域具有第一比重及第一溝槽深度，研磨墊的轉移區域具有第一比重及第二溝槽深度，研磨墊的保留區域具有第二比重及第二溝槽深度。其他幾何性質與材料性質的組合也被考慮。

以夠快的速度將漿料散布在研磨墊各處，以助於在晶圓的邊緣移除材料，以及在平坦化製程期間將漿料保持在研磨墊的邊緣有助於提供漿料與晶圓之間一致的接觸。漿料與晶圓之間一致的接觸有助於軟化整個晶圓中待平坦化的材料。因此，與使用均勻的研磨墊設計的平坦化製程相比，在平坦化製程期間施加於晶圓與研磨墊之間的壓力降低。在平坦化製程期間，降低的壓力對研磨墊造成較低的損害。於是，與均勻的研磨墊設計相比，研磨墊的使用壽命增加且製造成本減少。此外，在平坦化製程期間，降低的壓力也減少晶圓損壞的風險，其增加產量。藉由上述多重區域研磨墊而達成的漿料與晶圓之間一致的接觸也有助於提供更均勻的平坦化製程，並減少平坦化製程的凹陷及其他影響，凹陷及其他影響會增加製造成本及/或減少產量。此外，在平坦化製程期間，保留區有助於維持漿料不被拋出，其減少在化學機械研磨期間漿料的使用量以提供減少的製造成本。除了減少在化學機械研磨期間漿料的使用量，用於回收或清潔漿料的材料的量也減少，因為較少的漿料進入回收過程。

第1圖為根據某些實施方式之化學機械研磨設備100的側視示意圖。化學機械研磨設備100包含可旋轉的軸承102，軸承102支撐具有研磨墊106的平台104，研磨墊106固定至平台104。研磨墊106包含至少一轉移區域及一保留區域。在某些實施方式中，研磨墊106藉由附著層固定至平台104。在某些實施方式中，在研磨墊106與平台104之間，例如在附著層內或在分隔的附著層中間，包含用以增強研磨墊剛度的支撐層。平台104以適於CMP操作的一或多個轉速在至少第一旋轉方向中圍繞第一軸A1旋轉。晶圓載台112支撐待進行化學機械研磨製程的晶圓108。在載台112與晶圓108之間的背襯膜110有助於固定晶圓108於晶圓載台112中。晶圓載台112將晶圓108定位於研磨墊106的研磨表面106’上。

晶圓載台112由可移動及可旋轉的軸承114支撐，透過軸承114沿著第一軸A1施加力以將曝露的晶圓表面壓在研磨墊106的研磨表面106'上。在某些實施方式中，第一軸A1垂直於研磨表面106’。晶圓載台112在至少第二方向中以一或多個適於化學機械研磨操作的旋轉速度旋轉，同時曝露的晶圓表面與旋轉中的研磨墊106接觸。漿料分配器116將漿料流分配至一或多個研磨表面106’的分配位置上。研磨墊106的旋轉有助於從漿料分配器116散布漿料。

化學機械研磨設備100包含調節設備200，調節設備120包含調節墊118、調節頭126及支撐臂122，調節墊118被支撐在調節頭126上，調節頭126固定至支撐臂122。調節墊118圍繞第二軸A2旋轉。在一些實施方式中，第一軸A1及第二軸A2都垂直於研磨表面106’並在平行於研磨表面106'的方向上偏移。在某些實施方式中，第一軸A1或第二軸A2中的至少一者與研磨表面106’的法線之間具有夾角。支撐臂122的移動使調節墊118與研磨表面106’接觸。

在某些實施方式中，支撐臂122也提供調節頭126在平面中沿著從第一位置至第二位置的路徑進行軸向及/或弓形移動，此平面在研磨表面106’上方且大體上平行研磨表面106’。在某些實施方式中，支撐臂122的移動使調節墊118產生軸向及/或弓形移動。在一些實施方式中，調節墊118的曝露調節表面118’包含砂礫材料，例如金剛石砂礫，嵌入高分子基體中。

在某些實施方式中，調節裝置包含沖洗溶液分配器124，沖洗溶液分配器124用於在調節製程期間輔助從研磨墊表面106’移除碎片。在某些實施方式中，調節裝置包括表面狀態掃描器128，例如光學掃描儀，用於評估研磨表面106’上的掃描區域128'的表面狀況(例如粗糙度)。

在某些實施方式中，曝露的調節表面118’包含其它適當的材料，例如擦洗材料或刷毛，例如刷子。在某些實施方式中，調節墊118不會旋轉，使得調節墊118相對於研磨墊106的移動僅來自研磨墊106的旋轉及支撐臂122的移動。

第2圖是根據某些實施方式的研磨墊200的俯視示意圖。研磨墊200包含中心區域210。第一轉移區域220圍繞中心區域210。第二轉移區域230圍繞第一轉移區域220。保留區域240圍繞第二轉移區域230。在某些實施方式中，省略第一轉移區域220或第二轉移區域230其中之一，並且在中心區域210與保留區域240之間僅存在一個轉移區域。在某些實施方式中，研磨墊200包含多於兩個的轉移區域。

中心區域210具有第一組幾何及材料性質。幾何性質包含溝槽深度、溝槽間距、溝槽寬度及其他適當的幾何性質。材料性質包含比重、孔隙率、吸收度及其他適當的材料性質。選擇第一組幾何和材料性質以接收漿料並幫助漿料往研磨墊200的邊緣傳送。在某些實施方式中，第一組幾何及材料性質在整個中心區域210各處是均勻的。在某些實施方式中，第一組幾何及材料性質在中心區域210各處變化。

第一轉移區域220具有第二組幾何及材料性質。選擇第二組幾何及材料性質以幫助提高漿料向研磨墊200的邊緣傳送的速率。第一傳遞區域220的幾何性質或材料性質中至少一種不同於中心區域210中的第一組材料性質。在某些實施方式中，在第一組幾何及材料性質與第二組幾何及材料性質之間的多個幾何性質或材料性質是不同的。在某些實施方式中，在第一組幾何和材料性質與第二組幾何和材料性質之間，所有幾何及材料性質是不同的。

第二轉移區域230具有第三組幾何及材料性質。選擇第三組幾何及材料性質以幫助提升漿料向研磨墊200的邊緣傳送的速率。第二轉移區域230的幾何性質或材料性質中至少一種不同於在第一轉移區域220中的第二組材料性質。在某些實施方式中，在第三組幾何及材料性質與第二組幾何及材料性質之間，多個幾何特性或材料性質是不同的。在某些實施方式中，在第三組幾何及材料性質與第二組幾何及材料性質之間，所有幾何及材料性質是不同的。

保留區域240具有第四組幾何及材料特性。選擇第四組幾何及材料性質以幫助保留漿料並減少從研磨墊200的邊緣拋出漿料。保留區域240的幾何性質或材料性質中的至少一種不同於在第二轉移區域230中的第三組材料性質。在某些實施方式中，在第三組幾何及材料性質與第四組幾何及材料性質之間，多個幾何特性或材料特性是不同的。在某些實施方式中，在第三組幾何及材料性質與第四組幾何及材料性質之間，所有幾何及材料性質是不同的。

選擇中心區域210、第一轉移區域220、第二轉移區域230及保留區域240的相對尺寸是基於一些因素。這些因素包含要研磨的晶圓尺寸、研磨墊200的尺寸、漿料材料的性質、CMP製程的移除速率、CMP製程期間的研磨墊200轉速、上述因素的組合或其他適當的因素。在某些實施方式中，隨著要研磨的晶圓尺寸增加，保留區域240的相對尺寸增加，以幫助漿料材料留在晶圓上較長時間。在某些實施方式中，隨著研磨墊200的尺寸增加，第一轉移區域220或第二轉移區域230的相對尺寸增加，以幫助漿料快速地散布在研磨墊200各處。在某些實施方式中，隨著漿料材料變得更加困難地散布，例如黏滯性增加，第一轉移區域220或第二轉移區域230的相對尺寸增加，以幫助將漿料散布在研磨墊200各處。在某些實施方式中，隨著CMP製程的移除速率增加，第一轉移區域220或第二轉移區域230的相對尺寸增加，以幫助確保在CMP製程一開始處理晶圓時的研磨墊200的區域中存在足夠的漿料。在某些實施方式中，隨著研磨墊200的轉速增加，第一轉移區域220或第二轉移區域230的相對尺寸減小，因為較高的轉速提供了足夠的散布漿料的能力。

在某些實施方式中，中心區域210的直徑介於研磨墊200直徑的約1%至約99%。在某些實施方式中，中心區域210的直徑介於研磨墊200直徑的約5%至約40%。在某些實施方式中，第一轉移區域220的內徑與第一轉移區域220的外徑之間的差介於研磨墊200直徑的約1%至約99%之間。在某些實施方式中，第一轉移區域220的內徑與第一轉移區域220的外徑之間的差介於研磨墊200直徑的約5%至約40%之間。在某些實施方式中，第二轉移區域230的內徑與第二轉移區域230的外徑之間的差介於研磨墊200直徑的約1%至約99%之間。在某些實施方式中，第二轉移區域230的內徑與第二轉移區域230的外徑之間的差介於研磨墊200直徑的約5%至約40%之間。在某些實施方式中，保留區域240的內徑與保留區域240的外徑之間的差介於研磨墊200直徑的約1%至約99%之間。在某些實施方式中，保留區域240的內徑與保留區域240的外徑之間的差介於研磨墊200直徑的約5%至約40%之間。

第3圖為根據某些實施方式的研磨墊300的一部分的剖面示意圖。研磨墊300類似於研磨墊200，且相同的參考編號表示相同的元件。與研磨墊200相比，在研磨墊300中省略了第一轉移區域220。為了清楚起見，研磨墊300的剖面示意圖為研磨墊300直徑的一半，且不包含部分的研磨墊300。在某些實施方式中，本領域中具有通常知識者將理解，研磨墊300的各個區域將具有多於一個的溝槽。研磨墊300包含連接至黏著層260的墊250。墊250的總厚度Tt為約5mm至約30mm。第一溝槽212位於中心區域210中。第一溝槽212在中心區域210中具有溝槽深度T1，溝槽寬度W1、及相鄰溝槽之間的溝槽間距S1。第二溝槽232位於第二轉移區域230中。第二溝槽232在第二轉移區域230中具有溝槽深度T2、溝槽寬度W2及相鄰溝槽之間的溝槽間距S2。第三溝槽242位於保留區域240中。第三溝槽242在保留區域240中具有溝槽深度T3、溝槽寬度W3及相鄰溝槽之間的溝槽間距S3。

在某些實施方式中，深度T1等於深度T2或深度T3中的至少一個。在某些實施方式中，深度T1不同於深度T2及深度T3兩者。在某些實施方式中，深度T1、深度T2及深度T3中任一個的最大深度為總厚度Tt的一半。在某些實施方式中，深度T1介於約0.4Tt至約0.6Tt。在某些實施方式中，深度T2介於約0.2Tt至約0.4Tt。在某些實施方式中，深度T3介於約0.4Tt至約0.6Tt。與深度T3相比，減少的深度T2表示第二溝槽232相對於第三溝槽242的值具有更小的體積。減少的體積表示相較於第三溝槽242，使用較少的漿料以填充第二凹槽232，以便幫助漿料迅速散布至研磨墊300的邊緣。相反地，第三溝槽242增加的體積有助於將漿料留在保留區域240中以減少在研磨墊300的邊緣處拋出的漿料。

在某些實施方式中，寬度W1等於寬度W2或寬度W3中的至少一個。在某些實施方式中，寬度W1不同於寬度W2及寬度W3兩者。在某些實施方式中，寬度W1、寬度W2或寬度W3各自介於約1mm至約5mm。在某些實施方式中，與寬度W3相比，較小的寬度W2減少了第二溝槽232相較於第三溝槽242的體積，以助於實現上述效果。

在某些實施方式中，間距S1等於間距S2或間距S3中的至少一個。在某些實施方式中，間距S1不同於間距S2及間距S2兩者。在某些實施方式中，間距S1、間距S2或間距S3各自介於約1mm至約5mm。在某些實施方式中，與間距S3相比，較大的間距S2與保留區域240相比減少了第二轉移區域230中的溝槽總數。於是，漿料在第二轉移區域230各處比保留區域240各處更快地散布，以助於達到上述效果。

研磨墊300包含第一溝槽212的側壁、第二溝槽232的側壁及第三溝槽242的側壁，側壁實質上垂直於墊250的頂表面。在某些實施方式中，第一溝槽212、第二溝槽232或第三溝槽 242中的至少一個具有錐形側壁，錐形側壁相對於墊250的頂表面具有夾角。錐形側壁也影響研磨墊300的溝槽的體積，以助於增強上述效果。

在某些實施方式中，其包含第一轉移區域220，第一轉移區域220的溝槽具有至少一個幾何參數不同於第二轉移區域230的溝槽。舉例來說，在某些實施方式中，第一轉移區域220的溝槽深度不同於深度T2。在某些實施方式中，第一轉移區域220或第二轉移區域230之其一的溝槽具有錐形側壁，且第一轉移區域220或第二轉移區域230中另一的溝槽具有實質上垂直的側壁。

在某些實施方式中，除了上述討論的幾何性質，研磨墊300的材料性質在研磨墊各處變化。材料性質包含比重、孔隙度、吸收度或其他適當的材料性質。調整研磨墊300的材料性質也影響漿料在研磨墊300各處的散布。

比重是研磨墊300的材料密度與水的密度相比的比率。隨著研磨墊300的材料的比重增加，研磨墊300的使用壽命也增加。研磨墊300的比重差異也會影響漿料在研磨墊300各處的散布，因為更緻密的材料比較不會使漿料滲透到研磨墊300的材料中。此外，在CMP製程期間，在某些情況下，較高的比重將增加材料的移除率。在某些實施方式中，比重在整個研磨墊300各處實質上固定。在某些實施方式中，中心區域210、第二轉移區域230及保留區域240的比重各自介於約0.5至約1.9。在某些實施方式中，中心區域210具有比第二轉移區域230及保持區域240兩者更低的比重。在某些實施方式中，第二轉移區域230具有比保留區域240更低的比重。

研磨墊300的材料的孔隙度及/或吸收度有助於決定漿料在研磨墊300各處如何散布。隨著孔隙度及/或吸光度的增加，漿料的散布減慢，因為更多的漿料滲透研磨墊300的材料的孔或被研磨墊300的材料吸收。在某些實施方式中，研磨墊300的材料的孔隙度及/或吸收度在研磨墊300各處實質上是均勻的。在某些實施方式中，研磨墊300的材料的孔隙度介於約0.1%至約60%。如果孔隙度太小，在某些情況下，在CMP製程期間，漿料容易被拋出。如果孔隙率太高，則在某些情況下，漿料不會均勻地散布在研磨墊300各處。在某些實施方式中，中心區域210具有比第二轉移區域230及保留區域240兩者更低的孔隙度及/或吸收度。在某些實施方式中，第二轉移區域230具有比保留區域240更低的孔隙度及/或吸收度。

在某些實施方式中，其包含第一轉移區域220，第一轉移區域220具有至少一種材料參數不同於第二轉移區域230。舉例來說，在某些實施方式中，第一轉移區域220的孔隙度不同於第二轉移區域230的孔隙度。

第4圖是根據某些實施方式的研磨墊400的一部分的剖面示意圖。研磨墊400類似於研磨墊300，相同的參考編號表示相同的元件。為了清楚起見，研磨墊400的剖面示意圖不包含部分的研磨墊400。在某些實施方式中，本領域中具有通常知識者將理解，研磨墊400的各個區域將具有多於一個的溝槽。研磨墊400包含第一溝槽212、第二溝槽232及第三溝槽242，其各具有相同的深度T1及相同的寬度W1。中心區域210中的間距S1不同於間距S2或間距S3中的至少一者。間距S2大於間距S3。研磨墊400中的幾何性質的影響與關於研磨墊300的上述討論類似，且為了簡潔起見在此省略。

第5圖是根據某些實施方式的研磨墊500的一部分的剖面示意圖。研磨墊500類似於研磨墊300，相同的參考編號表示相同的元件。為了清楚起見，研磨墊500的剖面示意圖不包含部分的研磨墊500。在某些實施方式中，本領域中具有通常知識者將理解，研磨墊500的各個區域將具有多於一個的溝槽。相較於研磨墊300，研磨墊500包含第一溝槽212、第二溝槽232及第三溝槽242，其各具有相同的寬度W1。深度T1不同於深度T2及深度T3兩者。深度T2小於深度T3。中心區域210中的間距S1不同於間距S2或間距S3中的至少一者。間距S2大於間距S3。研磨墊400中的幾何性質的影響與關於研磨墊300的上述討論類似，且為了簡潔起見在此省略。

第6圖是根據某些實施方式的研磨墊600的一部分的剖面示意圖。研磨墊600類似於研磨墊300，相同的參考編號表示相同的元件。為了清楚起見，研磨墊600的剖面示意圖不包含部分的研磨墊600。在某些實施方式中，本領域中具有通常知識者將理解，研磨墊600的各個區域將具有多於一個的溝槽。相較於研磨墊300，研磨墊600對於中心區域210、第二轉移區域230及保留區域240各包含相同的間距S1。寬度W1不同於寬度W2或寬度W3中至少一者。寬度W2不同於寬度W3。深度T1不同於深度T2及深度T3兩者。深度T2小於深度T3。研磨墊600中的幾何性質的影響與關於研磨墊300的上述討論類似，且為了簡潔起見在此省略。

第7圖是根據某些實施方式的研磨墊700的一部分的剖面示意圖。研磨墊700類似於研磨墊300，相同的參考編號表示相同的元件。為了清楚起見，研磨墊700的剖面示意圖不包含部分的研磨墊700。在某些實施方式中，本領域中具有通常知識者將理解，研磨墊700的各個區域將具有多於一個的溝槽。相較於研磨墊300，研磨墊700包含在厚度方向中變化的材料性質。

研磨墊700包含四個材料層。在某些實施方式中，研磨墊700包含比四個材料層多或少的材料層。層L1、層L2、層L3及層L4的比重各自介於約0.5至約1.9。最靠近研磨墊700頂表面的層L1的比重比距離研磨墊700頂表面最遠的層L4具有更高的比重。在某些實施方式中，至少一層與至少一其他層具有相同的比重。舉例來說，在某些實施方式中，層L2具有與層L4相同的比重。在某些實施方式中，中心區域210中層L1的比重不同於第二轉移區域230或保留區域240中至少一者的層L1的比重。在某些實施方式中，其他層也發生類似的變化。在某些實施方式中，其中一層的比重在徑向方向中變化，同時另一層的比重在徑向方向中保持實質上均勻。

層L1的孔隙度和/或吸收度低於層L4。在某些實施方式中，至少一層與至少一其它層具有相同的孔隙度及/或吸收度。舉例來說，在某些實施方式中，層L2具有與層L4相同的孔隙度。在某些實施方式中，中心區域210中層L1的孔隙度及/或吸收度不同於第一轉移區域230或保留區域240。在某些實施方式中，其他層也發生類似的變化。在某些實施方式中，其中一層的孔隙度及/或吸收度在徑向方向中變化，同時另一層的孔隙度及/或吸收度在徑向方向中保持實質上均勻。

第一溝槽212、第二溝槽232及第三溝槽242各具有相同的深度T1、相同的寬度W1及相同的間距S1。在研磨墊700的材料性質中的變化有助於影響漿料的散布，因為與具有另一種排列的研磨墊700相比，在最頂層中較高的比重有助於使漿料以更快的速率散布。

第8圖是根據某些實施方式的研磨墊800的一部分的剖面示意圖。研磨墊800類似於研磨墊300及研磨墊700，且相同的參考編號表示相同的元件。為了清楚起見，研磨墊800的剖面示意圖不包含部分的研磨墊800。在某些實施方式中，本領域中具有通常知識者將理解，研磨墊800的各個區域將具有多於一個的溝槽。相較於研磨墊300，研磨墊800包含在厚度方向中變化的材料性質。相較於研磨墊700，研磨墊800包含在研磨墊700各處變化的幾何性質。

材料性質及幾何性質的變化的組合有助於控制漿料在研磨墊800各處的散布，同時也減少從研磨墊800拋出的漿料。

第9圖是根據某些實施方式包含漿料910的研磨墊900的部分的剖面示意圖。漿料910散布於研磨墊900各處，研磨墊900包含中心區域210、第二轉移區域230及保留區域240。在某些實施方式中，研磨墊900的區域中溝槽的數量不同於呈現在第9圖的溝槽數量。研磨墊900具有實質上均勻的材料性質。在某些實施方式中，研磨墊900在徑向方向中或厚度方向中至少一個具有至少一種材料性質的變化。研磨墊900在中心區域210、第二轉移區域230及保留區域240中具有實質上均勻的寬度W1及間距S1。在某些實施方式中，研磨墊900的至少一個區域的寬度或間距不同於研磨墊900中至少一其他區域。中心區域210的深度T1大於第二轉移區域230的深度T2。第二轉移區域230的深度T2小於保留區域240的深度T3。

第9圖包含在不同時間間隔時，研磨墊900各處漿料910的位置。時間間隔為從漿料開始散布的時間計量。在某些實施方式中，時間間隔的時間單位t為約1秒至約100秒。與其他研磨墊的排列相比，研磨墊900能夠在三個時間間隔內將漿料910散布至研磨墊900的邊緣。將漿料910足夠快速地散布至研磨墊900的邊緣以對移除晶圓邊緣處的材料產生影響，此有助於達成均勻的平坦化並提高產量。

第10圖是根據某些實施方式之使用研磨墊的方法1000的流程圖。在操作1010中，施加漿料至研磨墊的第一位置。在某些實施方式中，將漿料施加到研磨墊的多個位置。在某些實施方式中，第一位置是研磨墊的中心。在某些實施方式中，第一位置在研磨墊的中心區域內，例如中心區域210(繪示於第2圖)內。

在操作1020中，旋轉研磨墊。研磨墊連接至藉由馬達旋轉的平台，以便在研磨墊與晶圓之間給予相對運動。在某些實施方式中，研磨墊的轉速會變化。舉例來說，在某些實施方式中，研磨墊的轉速在初始啟動時間之後減少。研磨墊的較高初始轉速有助於將漿料更快地散布至研磨墊的邊緣。啟動後的較低轉速有助於減少CMP製程中拋出的漿料量。在某些實施方式中，操作1020與操作1010同時執行。

在操作1030中，以第一速率將漿料轉移至研磨墊的至少一個轉移區域各處。在某些實施方式中，研磨墊的至少一個轉移區域為第一轉移區域220及/或第二轉移區域230(繪示於第2圖)。在某些實施方式中，漿料轉移至第一轉移區域(例如第一轉移區域220)各處的速率不同於轉移至第二轉移區域(例如第二轉移區域230)各處的速率。

在操作1040中，漿料以第二速率移動至研磨墊的保留區域各處。第二速率比第一速率慢。以較低的第二速率轉移至保留區(例如第2圖的保留區域240)各處有助於在CMP製程期間減少漿料拋出。第二速率與第一速率之間的差為至少一個轉移區域與保留區域之間的幾何及/或材料性質變化的結果。

在選擇性的操作1050中，由研磨墊拋出的漿料被回收並返回到研磨墊的第一位置。在某些實施方式中，在漿料返回到第一位置之前，對拋出的漿料進行至少一個過濾或清潔製程以從漿料中除去碎屑及/或副產物。在某些實施方式中省略了操作1050，例如不再次利用漿料的實施方式。

研磨墊200、300、400、500、600、700、800或900中的任一個研磨墊，可用於方法1000。在某些實施方式中，方法1000的至少一個操作同時與另一操作執行。舉例來說，在某些實施方式中，操作1010同時與操作1020執行。在某些實施方式中，調整操作順序。舉例來說，在某些實施方式中，在施加漿料之前，旋轉研磨墊。在某些實施方式中，移除方法1000的至少一個操作。舉例來說，在某些實施方式中，移除操作1050。

方法1000有助於藉由將漿料快速地轉移至研磨墊的邊緣來提升產量，提供更均勻的CMP製程給使用CMP製程的晶圓邊緣。方法1000也有助於藉由在CMP製程期間減少漿料的消耗來降低製造成本。舉例來說，在某些實施方式中，與其它研磨墊的排列相比，使用方法1000的研磨墊的CMP製程的漿料消耗量減少約10%至約40%。

第11圖是根據某些實施方式之與其它研磨墊排列相比使用研磨墊的平坦化製程結果的圖表1100。在Y軸上的移除率提供了有關材料多快從晶圓上移除的資訊。在X軸上的刻度位置提供有關在晶圓上位置的資訊，從晶圓的一個邊緣(刻度1)至相對的邊緣(刻度21)，橫跨晶圓的直徑。圖表1100指出對於晶圓的非邊緣區域，移除速率實質上維持一致。然而，藉由使用根據本揭露內容的某些實施方式的研磨墊，與其它墊排列的移除速率相比，邊緣(刻度1及刻度21)處的移除速率顯著提升。改善的移除速率更接近晶片的非邊緣區域中的移除速率。因此，與其他墊排列相比，根據本揭露內容的某些實施方式，藉由研磨墊增加了在晶圓邊緣處製造可用產品的能力。在晶圓上增加可用產品數量的能力提高了製造產量。

本揭露內容的一種態樣關於一種研磨墊。研磨墊包含具有第一幾何性質及第一材料性質的第一區域。研磨墊還包含具有第二幾何性質及第二材料性質的第二區域，其中第二區域比第一區域更靠近研磨墊的邊緣。第一個幾何性質與第二個幾何性質不同、或第一材料性質與第二材料性質不同。

在某些實施例中，第一幾何性質不同於第二幾何性質，且第一幾何性質為研磨墊的溝槽深度、研磨墊的溝槽寬度、或研磨墊的溝槽間距。

在某些實施例中，第一材料性質不同於第二材料性質。

在某些實施例中，第一幾何性質包含第一溝槽深度，第二幾何性質包含一第二溝槽深度，第一溝槽深度少於第二溝槽深度。

在某些實施例中，第一幾何性質包含研磨墊的第一溝槽寬度，第二幾何性質包含研磨墊的第二溝槽寬度，第一溝槽寬度少於第二溝槽寬度。

在某些實施例中，第一幾何性質包含研磨墊的第一溝槽間距，第二幾何性質包含研磨墊的第二溝槽間距，第一溝槽間距少於第二溝槽間距。

在某些實施例中，第一材料性質不同於第二材料性質，且第一材料性質包含比重、孔隙度、或吸收度。

在某些實施例中，研磨墊更包含在第一區域與第二區域之間的第三區域，其中第三區域具有第三幾何性質，第三幾何性質不同於第一幾何性質或第二幾何性質中的至少其中一者。

在某些實施例中，研磨墊更包含在第一區域與第二區域之間的第三區域，其中第三區域具有第三材料性質，第三材料性質不同於第一材料性質或第二材料性質中的至少其中一者。

本揭露內容的另一種態樣關於一種研磨墊。研磨墊包含具有第一溝槽間距、第一溝槽寬度及第一溝槽深度的第一區域。研磨墊包含具有第二溝槽間距、第二溝槽寬度及第二溝槽深度的第二區域。第一溝槽間距不同於第二溝槽間距，第一溝槽寬度不同於第二溝槽寬度，且第一溝槽深度不同於第二溝槽深度。

在某些實施例中，第二區域比第一區域更靠近研磨墊的邊緣。

在某些實施例中，第一溝槽間距大於第二溝槽間距。

在某些實施例中，第一溝槽寬度小於第二溝槽寬度。

在某些實施例中，第一溝槽深度小於第二溝槽深度。

在某些實施例中，第一區域具有第一材料性質，第二區域具有第二材料性質，且第一材料性質等於第二材料性質。

在某些實施例中，第一區域具有第一材料性質，第二區域具有第二材料性質，且第一材料性質不同於第二材料性質。

在某些實施例中，該第一區域的材料性質在研磨墊的厚度方向中變化。

在某些實施例中，第一區域或第二區域中的至少一者具有溝槽，溝槽具有錐形間隔件。

本揭露內容的另一態樣關於使用研磨墊的方法。方法包含施加漿料至研磨墊上的第一位置。此方法進一步包含旋轉研磨墊。此方法進一步包含以第一速率將漿料散布至研磨墊的第一區域各處，其中第一區域包含多個溝槽。此方法進一步包含以不同於第一速率的第二速率將漿料散布至研磨墊的第二區域各處，其中第二區域包含多個溝槽。

在某些實施例中，施加漿料與旋轉研磨墊同時進行。

上文概述若干實施例之特徵結構，使得熟習此項技術者可更好地理解本揭露內容之態樣。熟習此項技術者應瞭解，可輕易使用本揭露內容作為設計或修改其他製程及結構的基礎，以便實施本文所介紹之實施例的相同目的及/或實現相同優勢。熟習此項技術者亦應認識到，此類等效結構並未脫離本揭露內容之精神及範疇，且可在不脫離本揭露內容之精神及範疇的情況下做出對本揭露內容的各種變化、替代及更改。

Claims

一種研磨墊，包含：一第一區域，具有一第一幾何性質及一第一材料性質；以及一第二區域，具有一第二幾何性質及一第二材料性質，其中該第二區域比該第一區域更靠近該研磨墊的一邊緣，且該第一幾何性質不同於該第二幾何性質、或該第一材料性質不同於該第二材料性質。