带槽的磨光衬垫及磨光方法

专利名称：带槽的磨光衬垫及磨光方法
技术领域：
本发明整体上涉及到磨光领域。具体而言，本发明涉及一种设置有沟槽形花纹的磨光衬垫，这种槽形花纹用于减少沟槽内的泥浆搅拌尾流。
背景技术：
在集成电路和其它电子部件的制造过程中，在半导体晶片的一个表面上沉积或蚀刻有多层导电材料、半导体材料和绝缘材料。多个薄层导体材料、半导体材料和绝缘材料可利用多种沉积方法进行沉积。在现代晶片加工行业中，常用的沉积技术包括物理气相沉积法(PVD)，该方法也被叫做溅射法；化学气相沉积法(CVD)；等离子增强型化学气相沉积法(PECVD)和电化学镀膜法。常用的蚀刻技术包括湿式和干式各向同性蚀刻法和各向异性蚀刻法等。
当多个材料层被顺序沉积并蚀刻时，晶片的最上层表面不再为平面状。由于后续的半导体加工工艺(例如光刻法)要求晶片具有一个平面状表面，因此需要对晶片进行平面化处理。平面化处理可用于将不需要的表面形貌结构及表面瑕疵除掉，表面瑕疵例如可以是毛面、团状材料、晶格损坏、擦痕及污染层或被污染的材料。
化学机械式平面化处理或者化学机械式磨光(CMP)是一种用于对工件(例如半导体晶片)进行平面化处理的常规方法。在采用双轴转动式磨光器的传统CMP中，晶片托架或磨光头被安装在一个托架组件上。该磨光头将晶片夹住并使晶片定位在一个与磨光衬垫的磨光层相接触的位置上，其中磨光衬垫设置在磨光器内。该磨光衬垫的直径要大于需要进行平面化处理的晶片之直径的二倍。在磨光过程中，磨光衬垫和晶片均围绕其同轴的中心转动，同时晶片与磨光层相接合。晶片的转动轴线相对磨光衬垫的转动轴线偏移一定的距离，该距离大于晶片的半径，这样，磨光衬垫的转动就会在磨光衬垫的磨光层上扫出一个环形的“晶片轨道”。在仅有晶片处于转动状态下时，晶片轨道的宽度等于晶片的直径。但是，在某些双轴磨光器中，晶片在一个垂直于其转动轴线的平面内摆动。在这种情况下，晶片轨道的宽度就会比晶片的直径宽一些，宽出的量是由于摆动而产生的位移造成的。托架组件件在晶片和磨光衬垫之间提供了一个可以控制的压力。在磨光过程中，泥浆或其它磨光介质会流到磨光衬垫上并流入晶片和磨光层之间的间隙内。磨光层和泥浆在晶片表面上的化学和机械作用将使该晶片表面被磨光并变得平坦。
为了对磨光衬垫的结构进行优化，人们一直致力于对在CMP过程中磨光层、磨光泥浆和晶片表面之间的相互作用进行研究。当然，多年以来，对磨光衬垫所作的大部分研发工作都是根据经验进行的。许多磨光表面或磨光层的结构都集中于使这些层设置有多种由空隙和网状沟槽组成的花纹，而且这些花纹据称能够提高泥浆的利用率并提高磨光的均匀性。过去几年来，仅有为数不多种的由沟槽和空隙组成的图案和结构得以实施。这些沟槽图案包括径向沟槽、同心的环形沟槽、笛卡儿坐标网和螺旋形沟槽等。此外，这些沟槽结构还包括那些所有沟槽的宽度和深度均相等的结构及沟槽的宽度和深度互不相同的结构。
转动式CMP衬垫的一些设计者已经设计出多种具有下述沟槽结构的磨光衬垫，而且这些沟槽结构包括两种或更多种沟槽构形，这些构形的结构基于距磨光衬垫之中心的径向距离从一种变换到另外一种。这些衬垫被吹捧为能够提供优良性能的磨光衬垫，尤其是在磨光的均匀性和泥浆的使用率方面。例如，在授权给Osterheld等人的美国专利6520847中公开了多种设置有三个同心环形区域的衬垫，每个区域包括一个不同于其它两个区域之构形的沟槽结构。这些构形在不同的实施例中按照不同的方式发生变化。构形的变化方式包括沟槽数量的变化、沟槽横截面面积的变化、间距的变化和沟槽类型的变化。
尽管到现在为止磨光衬垫的设计者们已经设计出了多种CMP衬垫，而且这些CMP衬垫包括两种或更多种在磨光层的不同区域具有不同结构的沟槽构形，这些设计并未直接考虑到沟槽构形对在沟槽内产生的混合尾流所造成的影响。图1示出了在磨光过程中，在晶片(未示出)和设置有环形沟槽22的传统旋转式磨光衬垫18之间的间隙(由圆形区域14表示)内的新旧泥浆比率的瞬时图形10。为便于说明，“新泥浆”可被认为是沿着磨光衬垫18的转动方向移动的泥浆，而“旧泥浆”则可被认为是已经参与到磨光工序中并通过晶片的转动容纳在间隙内的那些泥浆。
在图形10中，在磨光衬垫18沿方向34转动，晶片沿方向38转动过程中的任意瞬时，新泥浆区域26基本仅容纳有新泥浆，而旧泥浆区域30基本上仅容纳有旧泥浆。这样，就形成了一个混合区域42，在该混合区域内，新泥浆和旧泥浆混合在一起，从而在新泥浆区域26和旧泥浆区域30之间形成了一个浓度梯度(由区域42表示)。利用计算机进行的流体动力学模拟实验表明由于晶片的转动，恰好邻近晶片的那些泥浆将沿着不同于衬垫之转动方向34的其它方向受到驱动，而从晶片上除掉的泥浆被容纳在磨光衬垫18之表面的“粗糙部分”或粗糙的元件上，而且能够更加有力地阻止沿着不同于方向34的方向受到驱动。晶片转动的影响在环形沟槽22内位于使沟槽相对晶片的转动方向38成一小角度的位置上最为显著，因为沟槽内的泥浆没有容纳在任何粗糙部分内而容易在晶片转动的作用下沿环形沟槽22的长度方向受到驱动。晶片转动的影响在环形沟槽22中位于与晶片之转动方向38横切的位置上不太明显，因为泥浆仅能够沿沟槽的宽度方向受到驱动，其受到沟槽的限制。
类似于所示出的混合尾流46的混合尾流将在除环形图案之外的其它沟槽图案中产生。与图1所示的设置有环形沟槽的衬垫18相同，在每种沟槽图案中，在晶片转动方向与沟槽或沟槽段(在这种情况下可能是磨光衬垫的沟槽段)对位最准确的区域内混合尾流也最为显著。混合尾流不利于磨光操作，因为会产生不均匀的磨光和增多的瑕疵。因此，就需要基于混合尾流的发生和这些尾流对磨光造成的影响至少局部对CMP磨光衬垫的结构设计进行优化。

发明内容
在本发明的一个方面中，一种磨光衬垫，该磨光衬垫适合于对磁性基片、光学基片和半导体基片中的至少一种基片进行磨光处理，其包括(a)一个磨光层，该磨光层设置有一个磨光区域，该磨光区域由一个第一边界和一个第二边界限定而成，而该第一边界又由磨光衬垫上的第一点的轨迹限定而成，第二边界由磨光衬垫上的第二点的轨迹限定而成，而且第二边界与第一边界间隔一定的距离；(b)多个大角度的第一沟槽，每个沟槽至少局部包括在邻近第一边界的磨光区域内，而且在与第一边界的交点处为45°至135°；(c)多个大角度的第二沟槽，每个沟槽至少局部包括在邻近第二边界的磨光区域内，而且在与第二边界的交点处为45°至135°；(d)至少一个小角度的沟槽，其包括在磨光区域内并位于多个大角度的第一沟槽和多个大角度的第二沟槽之间，而且相对第一边界和第二边界的轨迹成-30°至30°的角度。
在本发明的另一方面中，一种用于对磁性基片、光学基片或半导体基片进行磨光的方法，该方法包括利用磨光衬垫和磨光介质对基片进行磨光的步骤，该磨光衬垫包括(a)一个磨光层，该磨光层设置有一个磨光区域，该磨光区域由一个第一边界和一个第二边界限定而成，其中第一边界又由磨光衬垫上的第一点的轨迹限定而成，第二边界由磨光衬垫上的第二点的轨迹限定而成，而且第二边界与第一边界间隔一定的距离；(b)多个大角度的第一沟槽，每个沟槽至少局部包括在邻近第一边界的磨光区域内，而且在与第一边界的交点处为45°至135°；(c)多个大角度的第二沟槽，每个沟槽至少局部包括在邻近第二边界的磨光区域内，而且在与第二边界的交点处为45°至135°；(d)至少一个小角度的沟槽，其包括在磨光区域内并位于多个大角度的第一沟槽和多个大角度的第二沟槽之间，而且相对第一边界和第二边界的轨迹成-30°至30°的角度。


图1为局部平面图/局部曲线图，图中示出了在一个晶片和一个设置有环形沟槽图案的现有磨光衬垫之间的间隙内形成混合尾流的情况；图2为适用于本发明中的双轴磨光器的透视图；图3为本发明的旋转式磨光衬垫的平面图；图3B为本发明的另一种旋转式磨光衬垫的平面图；图3C为本发明的又一种旋转式磨光衬垫的平面图；图4为本发明的带式磨光衬垫的局部平面图。
具体实施例方式
现参照附图，图2整体上示出了适用于本发明并用于进行双轴化学机械式磨光(CMP)的磨光装置的主要特征。该磨光装置100大体上包括一个磨光衬垫104，该磨光衬垫具有一个用来与物体相接合的磨光层108，其中的物体例如可以是半导体基片，包括半导体晶片112(已经处理过的或未处理过的)在内；光学基片，包括玻璃和平板显示器在内；和用于存储磁信息的基片，包括镍盘；这样，就可以在存在泥浆120或其它磨光介质的情况下对工件的磨光表面116进行磨光。为方便起见，下文所用的术语“晶片”和“泥浆”并未丧失普遍性。此外，在说明书及权利要求书中所用的术语“磨光介质”和“泥浆”包括含有微粒的磨光溶液和不含微粒的溶液，例如不含磨蚀剂的活性液态磨光溶液。
如下所述，本发明包括提供具有沟槽结构(见图3A的沟槽结构144)的磨光衬垫104，这些沟槽结构可防止在磨光过程中在晶片112和磨光衬垫104之间的间隙内产生形成混合尾流或减少混合尾流的规模。如上文背景技术部分所述，混合尾流产生于有新泥浆置换旧泥浆的间隙内，而且在晶片之转动方向与磨光衬垫104的沟槽或沟槽段(在这种情况下为沟槽段)对位最准的区域内最为显著。
磨光装置100可包括一个台板124，在该台板上安装有一个磨光衬垫104。台板124可在一个台板驱动器(未示出)的作用下围绕一个转动轴线128旋转。晶片112可支撑在一个晶片托架132上，而该晶片托架又可以围绕一个转动轴线136旋转，该转动轴线136平行于台板124的转动轴线128并与该轴线128间隔一定的距离。晶片托架132可设置有一个带万向节的连杆(未示出)，以允许晶片112处于一个略微不平行于磨光层108的走向上，在这种情况下，旋转轴线128、136可以非常轻微地歪斜。晶片112包括面向磨光层并在磨光过程中受到平坦处理的磨光表面116。晶片托架132可支撑在一个托架支撑组件(未示出)上，该支撑组件适合于使晶片112旋转并产生一个向下的力F，以将磨光表面116压靠在磨光层108上，从而在磨光过程中在磨光表面和磨光层之间存在一个所需的压力。磨光装置100还可包括一个用于向磨光层108供送泥浆的泥浆入口140。
如本领域技术人员所知，该磨光装置100还可包括其它部件(未示出)，例如系统控制器、泥浆存放和分配系统、加热系统，清洗系统和各种用于对磨光工艺的不同方面进行控制的控制部件，例如(1)用于对晶片112和磨光衬垫104的转速进行控制和选择的速度控制器和选择器；(2)用于改变将泥浆120送向磨光衬垫的速度和位置的控制器和选择器；(3)用于对作用于晶片和磨光衬垫之间的力F的大小进行控制的控制器和选择器；(4)用于对晶片转动轴线136相对磨光衬垫转动轴线128的位置进行控制的控制器、驱动器和选择器。本领域的技术人员应该理解这些零部件被构造和加工成无需对其进行详细说明本领域技术人员就能够理解和实施本发明的结构形式。
在磨光过程中，磨光衬垫104和晶片112分别围绕其转动轴线128、136旋转，泥浆120从泥浆入口140分配到旋转的磨光衬垫上。泥浆120在整个磨光衬垫108上(包括位于晶片112和磨光衬垫104下方的间隙)散开。磨光衬垫104和晶片112通常但不是必须以介于0.1rpm至150rpm之间的选定速度进行转动。力F的大小通常被选定为能够在晶片112和磨光衬垫104之间产生0.1psi至15psi(6.9至103kPa)的所需压力，但也不是必须如此。
图3A示出了一种与图2所示的磨光衬垫有关的沟槽图案144，如上所述，该沟槽图案可防止形成混合尾流(图1中的标记46)或者可减少在沟槽148、152、156内形成混合尾流的规模，其中沟槽148、152、156设置在该磨光衬垫的磨光层108上。总之，本发明的构思就在于提供沟槽148、152、156，这些沟槽在磨光层108的所有位置上或者在尽可能多的位置上相对晶片112的切向速度矢量存在一个很大的角度。如果晶片112的转动轴线136与磨光衬垫104的转动轴线128重合，那么根据本发明的理想沟槽图案将是一种由磨光衬垫的转动轴线向外辐射的多个沟槽组成的图案。但是，在双轴磨光装置中，例如图2所示的磨光装置100，由于磨光衬垫104和晶片112的转动轴线128、136之间存在偏移量160，因此就使情况变得复杂。
无论怎样，都可以将磨光衬垫，例如衬垫104，设计成能够与双轴磨光装置一起使用的结构形式，而且在晶片112和磨光衬垫的转动轴线136、128重合的情况下执行磨光操作时，这种磨光衬垫接近于理想的沟槽图案。由于转动轴线128、136之间存在偏移量160(图1)，因此磨光操作将使磨光衬垫104扫出一个由内边界168和外边界172限定而成的磨光区域164(在半导体晶片平坦工艺中通常被叫做“晶片轨道”)，而且每个边界都由一个位于磨光衬垫104上的点的轨迹限定而成。对于转动式磨光衬垫而言，内边界168和外边界172表示圆圈。一般情况下，磨光区域164就是在磨光过程中当磨光衬垫相对晶片转动时与晶片112的磨光表面(未示出)相对的磨光层部分108。在图示的实施例中，磨光衬垫104被设计成能够与图2所示的磨光装置100一起使用的结构形式，其中晶片112在一个固定位置上相对磨光衬垫转动。这样，磨光区域164就为环形，而且在内边界和外边界168、172之间的宽度W等于晶片112之磨光表面的直径。在晶片112不仅转动、而且还沿平行于磨光层108的方向摆动的实施例中，磨光区域164一般基本为环形，但考虑到摆动包迹，因此内外边界168、172之间的宽度W要大于晶片112之磨光表面的直径。
磨光区域164的内边界168限定了一个中央区域176，在磨光过程中，泥浆(未示出)或其它磨光介质可在该中央区域提供给磨光衬垫104。在晶片112不仅转动、而且还沿平行于磨光层108的方向摆动的实施例中，如果摆动包迹延伸到或接近于磨光衬垫104的中心，那么中央区域176可以非常小，在这种情况下，泥浆或其它磨光介质可在一个偏心位置被进送到磨光衬垫上。磨光区域164的外边界172一般沿径向定位于磨光衬垫104之外周缘180的内侧，但也可与该边缘一起延伸。
在为了减少或减小晶片112的转动方向与沟槽148、152、156或沟槽段相互对准之情况的发生而设计沟槽图案144时，应该考虑到晶片在四个位置L1、L2、L3和L4上的速度，在这四个位置中，有两个位置位于一条穿过磨光衬垫104之转动轴线128、136延伸的直线188，而另外两个位置则位于一个与磨光衬垫之转动轴线同心并穿过晶片的转动轴线延伸的圆弧190上。这是因为这些位置代表晶片112相对磨光衬垫104之转动方向192的四个速度矢量极限值。就是说，位置L1代表晶片的速度矢量V1基本与磨光衬垫104的转动方向相反并在该方向上具有最大值的位置，位置L2代表晶片的速度矢量V2基本与磨光衬垫之转动方向相同并在该方向上具有最大值的位置，位置L3和L4则代表速度矢量V3和V4相对磨光衬垫的转动方向形成一个大角度并在这些方向上具有最大值的位置。在位置L1-L4上，可以适用本发明的原理趋接近上述的理想沟槽图案。
容易理解位于这四个位置L1-L4上的速度矢量V1-V4可将磨光区域164从整体上划分为三个区域，区域Z1对应于位置L1，区域Z2对应于位置L3和L4，区域Z3对应于L2。晶片轨道的宽度W可根据需要分配到这些区域Z1-Z3中。例如，区域Z1和Z3可分别占宽度W的四分之一，而区域Z3则占宽度W的一半。当然还可以有其它的分配方式，例如可分别将W的三分之一分别分配给各个区域Z1、Z2和Z3。优选地，磨光衬垫104利用区域Z1的多个第一大角度沟槽、区域Z3的多个第二大角度沟槽和区域Z2的至少一个小角度沟槽对半导体晶片进行磨光，这些沟槽至少在磨光加工的一部分中同时邻近半导体晶片。
将本发明的下述原理应用到区域Z1，即，基于位置L1处的速度矢量将相对晶片112之速度矢量具有大角度的沟槽设置到区域Z1上时，结果表明在区域Z1内设置径向沟槽是最佳的。这是因为速度矢量V1基本垂直于径向沟槽148。应该知道沟槽148可沿着朝向转动轴线128的方向延伸到内边界168的范围之外或延伸至转动轴线128。可以理解径向沟槽148垂直于磨光区域164的内边界168。还应该知道沟槽148无需严格是径向的。此外，沟槽148与内边界168形成了一个不等于90°的角度α。一般情况下，角度α表示一个大角度，该角度优选介于45°至135°之间，介于60°至120°之间更好，最好介于75°至105°之间。此外，还应该知道每个沟槽148无需呈直线状，而是可以是曲线状、Z字形、波浪形或锯齿形等。总之，对于Z字形、波浪形、锯齿形及类似形状的沟槽而言，角度α是相对整个沟槽的横向中心线测得的，而不是从局部测得的，就是说，是相对位于几组形状相同(波浪形或Z字形)的沟槽平均获得的沟槽中心位置测得的。
区域Z3对沟槽156的要求基本与对区域Z1的要求相同，主要区别在于在位置L2处的速度矢量V2与位置L1处的速度矢量V1相反。因此，沟槽156可以是类似于区域Z1内的径向沟槽148，这样就相对外边界172形成了一个90°的角度β。但是，类似于沟槽148，沟槽156无需严格沿径向延伸。每个沟槽152都可与外边界172形成了一个不等于90°的角度β。总之，角度β表示一个大角度，该角度优选介于45°至135°之间，介于60°至120°之间更好，最好介于75°至105°之间。此外，与沟槽148相似，每个沟槽156无需为直线状，而是可以为曲线状、Z字形、波浪形或锯齿形等。而且，与沟槽148相似，对于Z字形、波浪形、锯齿形和类似形状的沟槽156而言，角度β可以相对一条基本表示所有沟槽的横向中心位置进行测定，该横向中心位于将几组具有相同形状的沟槽平均获得的中心处。
在区域Z2内，晶片112的速度矢量V3和V4分别垂直于位于区域Z1和Z3内的速度矢量V1和V2。为使区域Z2内的沟槽152相对速度矢量V3和V4具有一个大角度，这些沟槽可以平行于磨光区域164的内外边界168、172，或者相对内外边界168、172形成一个小角度。在这种情况下，每个沟槽152优选相对内边界168或外边界172形成一个介于-30°至30°之间的小角度γ。更优选-15°到15°。如果沟槽152不平行于内外边界168、172(而且它们之间也不平行)，那么它们可以以相同的间距间隔排列，如图3A所示，但也并非必须如此。如果需要，沟槽152或其多个部分可沿相反的方向彼此交叉，从而形成一种菱形网格(未示出)或其它图案，具体参照图3B如下文所述。
沟槽148、沟槽152和沟槽156可分别按照图示的方式连接在一起，从而形成多条连续的通道(其中一条通道在图3A中被加黑示出并由附图标记196表示)，这些通道从一个邻近转动轴线128的位置伸出，而且穿过磨光区域164延伸到磨光区域之外。按照图示方式设置的多条通道196有利于泥浆的利用并有助于冲洗磨屑和散热。每个沟槽148可在第一过渡部分200与一个对应沟槽152相连接，类似地，每个沟槽152都可以在第二过渡部分204与一个对应沟槽156连接在一起。第一和第二过渡部分200、204可以是渐进变化的部分，例如图示的曲线形过渡部分，或者是不连贯的部分，例如为了满足具体的设计要求，连接在一起的沟槽148、152、156彼此间形成了一个锐角。
尽管已经对将磨光区164分割成三个分区Z1-Z3的情况作出了说明，但是本领域的技术人员很容易地理解到如果需要，还可以将该磨光区域划分成更多的分区。但是，不论设置了多少个分区，在每个分区内设置沟槽(例如沟槽148、152、156)的方法都是相同的。就是说，在每个分区内，可以将沟槽的走向选定为相对位于一个相应位置(与位置L1-L4相似)上的速度矢量(与速度矢量V1-V4相似)形成一个大角度的位置上。
例如，可按照下述方式添加另外两个分区(未示出)，其中一个位于分区Z1和Z2之间，另外一个位于分区Z2和Z3之间。对于四个添加的速度矢量而言，可首先利用两个分别与磨光衬垫104之转动轴线同心的额外圆弧(分别与圆弧190相似)来确定出四个额外的位置。其中一个额外的圆弧可设置在能够与介于位置L1与晶片112之转动轴线136中间的直线188相交的位置上，而另一个圆弧则设置在能够与介于晶片转轴和位置L2中间的直线188相交的位置上。这样，这些速度矢量的额外位置就可被选在四个点上，这四个点就是两个新圆弧与晶片112之外边缘180相交的位置。这样，这两个额外的分区就会按照类似于分区Z2与圆弧190的对应方式及相应的位置Z3和Z4之间的对应方式与两个额外的圆弧相对应。这样就可以为这四个添加的位置确定出晶片112的额外速度矢量，而且新沟槽也会相对这些额外的速度矢量进行定位，具体见参照沟槽148、152、156所做的上述说明。
图3B和3C分别示出了磨光衬垫300、400，磨光衬垫300、400分别设置有一种沟槽图案302、402，这些沟槽图案302、402基本上是如图3A所示并体现本发明之构思的沟槽图案144的变形结构。图3B示出了局部分别设置有沟槽304、308的分区Z1′和Z3′，这些沟槽304、308基本上是径向的，而且相对磨光衬垫320的内外边界312、316之一形成一个大角度，但在彼此相对的方向上为曲线状。当然，沟槽312、316还可以具有其它形状和走向，例如图3A所示的形状和走向。图3B还示出了仅设置有一条螺旋形沟槽324的分区Z2′，其中，在该沟槽的任意点上，该沟槽都相对内外边界312、316形成一个小角度(并相对沟槽304、308形成一个大角度)。可以很容易地看出根据本发明，沟槽图案302提供了相对速度矢量V1′形成一大角度的沟槽304，相对速度矢量V2′形成一个大角度的沟槽308和相对速度矢量V3′和V4′形成一个大角度的沟槽324，这样就可以抑制在磨光过程中在这些沟槽中形成混和尾流并减轻混和尾流的规模。宽度W′可按照合适的方式分配给Z1′-Z3′，例如分别将W′的四分之一/W′的一半/W′的四分之一或W′的三分之一分配给Z1′-Z3′。
参照图3A，如上所述，分区Z2可设置有沟槽152或相互交叉的多个部分。在图3B所示的螺旋状沟槽324中也可以同样如此。例如，除了图示的逆时针螺旋状沟槽324外，分区Z2′还可以包括一种类似的顺时针螺旋状沟槽(未示出)，这种顺时针的螺旋状沟槽必须在多个位置上与逆时针方向的螺旋形沟槽交叉。
图3C示出了分别部分含有沟槽404、408的分区Z1″和Z3″，这些沟槽404、408基本上为径向的，而且相对磨光衬垫420的对应内外边界412、416形成一个大角度。当然，沟槽404、408还可具有其它形状和走向，例如参照图3A所述的那些形状和走向。图3C还示出了包括有多个环形沟槽424的分区Z2″，其中每个环形沟槽都平行于内外边界412、416。与图3A和图3B相似，可以看出根据本发明，沟槽图案402包括相对速度矢量V1″形成一个大角度的沟槽404、相对速度矢量V2″形成一个大角度的沟槽408和相对速度矢量V3″和V4″形成一个大角度的沟槽412，这样就可以抑制在磨光过程中在这些沟槽内形成混和尾流并减少混和尾流的规模。宽度W″可按照合适的方式分配给Z1″-Z3″，例如分别将W′的四分之一/W′的一半/W′的四分之一或W′的三分之一分配给Z1″-Z3″。
图4示出了根据本发明的连续带式磨光衬垫500。与接合附图3A-3C所述的旋转式磨光衬垫104、300、400相同，图4所示的磨光衬垫500包括一个由第一边界508和第二边界512限定而成的磨光区域504，其中第一边界与第二边界彼此间间隔一个距离W，该距离等于或大于晶片516之被磨光表面(未示出)的直径，这决定于在磨光过程中除了转动外晶片是否还要进行摆动。对于带式衬垫而言，内边界168和外边界172表示直线。与旋转式磨光衬垫104、300、400相似，磨光区域504可被划分成三个分区Z1、Z2和Z3，这三个分区包括相应的沟槽520、524、528，这些沟槽分别具有选定的走向或走向和形状，这些走向和形状是根据晶片516的某些速度矢量的方向选定的，例如位于位置L1、L2、L3、L4上的速度矢量V1、V2、V3、V4。磨光区域504的宽度W可按照与图3A所示的上述方式相同的方式分配给各个分区Z1、Z2和Z3。
除了磨光区域504的形状不同于图3A所示的磨光区域之形状，速度矢量V3和V4的位置L3和L4不同于图3A的L3和L4外，沟槽520、524、528的走向选择原则均与参照图3A所述的方式基本相同。就是说，分区Z1内的沟槽520最好相对速度矢量V1成一个大角度，分区Z2内的沟槽524最好相对速度矢量V3和V4成一个大角度，分区Z3内的沟槽528最好相对速度矢量V2形成一个大角度。这些要求可按照与上述转动式磨光衬垫104、300、400相同的方式得以满足，即，通过使沟槽520相对磨光区域504的第一边界508形成一个大角度，使沟槽524平行于第一和第二边界508、512或相对第一和第二边界形成一个小角度，并使沟槽528相对第二边界512形成一个大角度。
总之，这些目的都可通过使沟槽520与第一边界508形成一个约为60°至120°、最好为75°至105°的角度α′，使沟槽520相对第一或第二边界508、512形成一个约为-30°至30°的角度β′，最好-15°至15°，并使沟槽528与第二边界512形成一个约为60°至120°、最好为75°至105°的角度γ′而得以实现。应该知道尽管沟槽520、524、528被连接成多条连续的通道，但是也不是必须这样。而且，沟槽520、524、528也可以不是连续的，例如图3C的沟槽424。在从图3C的环形沟槽424过渡到图4所示的带式磨光衬垫500的过程中，分区Z2内的沟槽将为直线状并平行于第一和第二边界508、512。但是，如果沟槽520、524、528被连接在一起，那么这些过渡部分可能是不连续的(如图所示)或渐变的，例如与图3A所示的第一和第二过渡部分200、204相似。
权利要求
1.一种适合于对磁性基片、光学基片和半导体基片中的至少一种基片进行磨光的磨光衬垫，其包括(a)一个磨光层，该磨光层设置有一个由一第一边界和一第二边界限定而成的磨光区域，该第一边界又由磨光衬垫上的第一点的轨迹限定而成，第二边界由磨光衬垫上的第二点的轨迹限定而成，而且第二边界与第一边界间隔开；(b)多个大角度的第一沟槽，每个沟槽至少局部包括在邻近第一边界的磨光区域内，而且在与第一边界的交点处为45°至135°；(c)多个大角度的第二沟槽，每个沟槽至少局部包括在邻近第二边界的磨光区域内，而且在与第二边界的交点处为45°至135°；(d)至少一个小角度的沟槽，其包括在磨光区域内并位于所述多个大角度的第一沟槽和所述多个大角度的第二沟槽之间，而且相对第一边界和第二边界的轨迹成-30°至30°的角度。
2.根据权利要求1的磨光衬垫，其特征在于所述磨光衬垫是一种旋转式磨光衬垫。
3.根据权利要求2的磨光衬垫，其特征在于每个所述的大角度第一沟槽和每个所述的大角度第二沟槽相对磨光衬垫的转动轴线基本沿径向延伸。
4.根据权利要求1的磨光衬垫，其特征在于所述至少一个小角度沟槽为一个螺旋状沟槽。
5.根据权利要求1的磨光衬垫，还包括多个小角度沟槽，其中，每个所述的小角度沟槽都将所述多个大角度第一沟槽中的一个对应沟槽与所述多个大角度第二沟槽中的一个对应沟槽连接在一起。
6.根据权利要求2的磨光衬垫，还包括多个小角度沟槽，其中每个小角度沟槽都为环形。
7.根据权利要求1的磨光衬垫，其特征在于所述磨光衬垫是一个直线带式磨光衬垫。
8.根据权利要求1的磨光衬垫，其特征在于所述多个大角度第一沟槽在与第一边界的交点处为60°至120°；所述多个大角度的第二沟槽在与第二边界的交点处为60°至120°。
9.一种用于对磁性基片、光学基片或半导体基片进行磨光的方法，该方法包括利用磨光衬垫和磨光介质对基片进行磨光的步骤，该磨光衬垫包括(a)一个磨光层，该磨光层设置有一个磨光区域，该磨光区域由一个第一边界和一个第二边界限定而成，其中第一边界又由磨光衬垫上的第一点的轨迹限定而成，第二边界由磨光衬垫上的第二点的轨迹限定而成，而且第二边界与第一边界间隔开；(b)多个大角度的第一沟槽，每个第一沟槽至少局部包括在邻近第一边界的磨光区域内，而且在与第一边界的交点处为45°至135°；(c)多个大角度的第二沟槽，每个第二沟槽至少局部包括在邻近第二边界的磨光区域内，而且在与第二边界的交点处为45°至135°；(d)至少一个小角度的沟槽，其包括在磨光区域内并位于所述多个大角度的第一沟槽和所述多个大角度的第二沟槽之间，而且相对第一边界和第二边界的轨迹成-30°至30°的角度。
10.根据权利要求9的方法，其特征在于所述磨光衬垫对半导体晶片进行磨光，所述多个大角度的第一沟槽、所述多个大角度的第二沟槽和所述至少一个小角度的沟槽至少在部分磨光过程中同时邻近半导体晶片。
全文摘要
一种磨光衬垫(104，300，400，500)用于对晶片(112，516)或其它物体进行磨光。该磨光衬垫包括一种用于对磁性基片、光学基片或半导体基片进行磨光的方法，该方法包括利用磨光衬垫和磨光介质对基片进行磨光的步骤，该磨光衬垫包括一个磨光层(108)，该磨光层设置有一个由第一和第二边界(168，172)、(312，316)、(412，416)、(508，512)限定而成的磨光区域(164，320，420，504)，其中第一边界和第二边界的形状和位置又是正被磨光的物体之磨光表面的尺寸和所用磨光装置(100)之类型的函数。磨光区域设置有多个分区(Z1－Z3)(Z1′－Z3′)(Z1″－Z3″)(Z1′″－Z3′″)，每个分区都包括多个相应的沟槽(148，152，156)(304，308，324)(404，408，424)(520，524，528)，这些沟槽的位置是根据晶片在该分区内的一个或多个速度矢量(V1－V4)(V1′－V4′)(V1″－V4″)(V1′″－V4′″)的方向来选择的。
文档编号B24B37/04GK1647894SQ20051000639
公开日2005年8月3日 申请日期2005年1月28日 优先权日2004年1月30日
发明者G·P·马尔多尼 申请人:Cmp罗姆和哈斯电子材料控股公司