专利名称：研磨垫及其制造方法
技术领域：
本发明是有关于一种研磨垫及其制造方法，且特别是有关于一种可减少前
处理(pre-conditioning)时间的研磨垫及其制造方法。
背景技术：
随着产业的进步，平坦化制程经常被采用为生产各种元件的制程。在平坦 化制程中，研磨制程经常为产业所使用。 一般来说，研磨制程是对被固定的物 件施加一压力以将其压置于研磨垫上，并在物件及研磨垫表面彼此进行相对运 动。借由此相对运动所产生的摩擦，移除部分物件表面，而使其表面逐渐平坦。
一般而言，当使用者使用一片新的研磨垫来对物件进行平坦化制程之前， 会先利用表面调理器(conditioner)对研磨垫的表面进行表面处理，另以试样 (dummy)物件对研磨垫的表面进行类似实际研磨的前处理程序，以使研磨垫的 表面达到稳定的状态。通常，这些前处理程序约需耗时20 60分钟，因此研 磨机台便会被占住20 60分钟的时间，而无法进行实际产品的研磨。这对于 使用者而言，无疑是时间上的浪费，也影响生产效率。
因此，需要一种可减少前处理时间的研磨垫。
发明内容
本发明提供一种研磨垫及其制造方法，其在使用之前，可减少前处理时间。 本发明提出一种研磨垫的制造方法，此研磨垫是用以研磨一物件。此方法
包括提供一研磨垫半成品。之后在研磨垫半成品的表面上形成一移动轨迹，其
中所述移动轨迹与物件在研磨垫上的研磨轨迹大致相同。
本发明另提出一种研磨垫的制造方法，研磨垫用以研磨一物件。此方法包
括提供一研磨垫半成品。接着在研磨垫半成品的表面上形成一形变方向性
(deformation orientation)，其中形变方向性与物件在研磨垫上的研磨方向性大致相同。
本发明又提出一种研磨垫，其用于研磨一物件。此研磨垫包括一研磨层， 此研磨层的表面具有一移动轨迹，其中此移动轨迹与物件在研磨垫上的研磨轨 迹大致相同。
本发明又提出一种研磨垫，其包括一研磨层，此研磨层的表面具有一形变 方向性，其中所述形变方向性的集合为非平行分布。
本发明因在研磨垫的制作过程中，就在研磨垫半成品的表面上形成特殊的 移动轨迹或是形变方向性，且此移动轨迹或是形变方向性与物件在研磨垫上的 研磨轨迹大致相同。因此，当使用者使用此研磨垫进行平坦化制程之前，可以 减少前处理时间，以提高生产效率。
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发
明的具体实施方式
作详细说明，其中
图1是根据本发明一实施例的研磨垫的制造方法的示意图。 图2是根据本发明一实施例的于研磨垫上形成特殊移动路径或形变方向性
的示意图。
图3是于图2所示的研磨垫上再形成沟槽的示意图。 图4是根据本发明另一实施例的研磨垫的制造方法的示意图。 图5是根据本发明一实施例的于带状研磨垫上形成特殊移动路径或形变方 向性的示意图。
图6是于图5所示的带状研磨垫上再形成沟槽的示意图。 主要元件符号说明 102:研磨垫半成品 102a、 500a:研磨层
104:可旋转平面切削工具
104a:刀刃部
104b:底平面部 106:拟物件
7110:表面处理步骤
202、 502:移动轨迹或是形变方向性 204、 504:沟槽 206:物件 Cl、 C2:轴心 Rl、 R2:旋转方向
具体实施例方式
为了减少使用研磨垫进行平坦化制程前的前处理的时间，本发明在研磨垫 的制造过程中，即在研磨垫的表面形成特定的形变方向性或移动轨迹，且此形 变方向性或移动轨迹与后续将一物件于该研磨垫上进行研磨时的研磨轨迹大 致相同。以下实施例是用来详细说明本发明的研磨垫的制造方法以及以此方法 所形成的研磨垫，以使本发明所属领域的技术人员了解本发明，但并非用以限 定本发明的范围。
图1是根据本发明一实施例的一种研磨垫的制造方法。请参照图1，首先
提供一研磨垫半成品102。此研磨垫半成品102例如是利用模制或是巻轴(rolling) 式连续制程的方式形成，且其例如是由聚合物基材所构成，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)、环氧树脂 (epoxy)、不饱和聚酯(unsaturated polyester)或其余经由合适的热固性树脂 (thermosetting resin)或热塑性树脂(thermoplastic resin)所合成的聚合物基材等 等。在另一实施例中，研磨垫半成品102除聚合物基材外，另可包含导电材料、 研磨颗粒、微球体(micro-sphere)或可溶解添加物于此聚合物基材中。
在研磨垫半成品102之后，接着在研磨垫半成品102的表面上形成一移动 轨迹202。在一实施例中，此移动轨迹202可以是在对研磨垫半成品102进行 一整平(leveling)步骤的过程中同时形成。更详细而言，通常在研磨垫半成品102 完成之后，会进行整平步骤以移除研磨垫半成品102的表层(skin layer)。而本 实施例是在整平步骤中同时于研磨垫半成品102的表面形成特殊的移动轨迹 202。在一实施例中，如图1所示，此整平步骤例如是采用可旋转平面切削工具
104来进行。此可旋转平面切削工具104的尺寸，例如是与待研磨物件的尺寸 大致相同。此可旋转平面切削工具104包括至少一刀刃部104a及至少一底平面 部104b，如图1右侧所示，其是可旋转平面切削工具104垂直翻转180度之后 的示意图，此刀刃部104a及底平面部104b的长度大约各为可旋转平面切削工 具104的半径大小，配置于可旋转平面切削工具104的底部，大致自其中心延 伸至周围。当利用可旋转平面切削工具104来进行整平步骤时，可旋转平面切 削工具104与研磨垫半成品102间具有一相对运动。也就是，可旋转平面切削 工具104会沿着轴心C1顺着R1方向旋转，同时，可旋转平面切削工具104会 沿着轴心C2顺着R2方向旋转。因此，可旋转平面切削工具104的刀刃部104a 移除研磨垫半成品102表层的同时，底平面部104b与研磨垫半成品102的表 面接触造成平面磨擦产生一剪切力(shear force),使研磨垫半成品102的表面形 成特殊的移动轨迹202。
另外，在可旋转平面切削工具104进行整平步骤的同时，还可对研磨垫半 成品102表面施予一表面处理步骤110。此表面处理步骤IIO例如是施加光、 热、微波、超音波、电磁波、等离子体、电场、磁场、或流体等等。
特别值得一提的是，可旋转平面切削工具104在研磨垫半成品102上移动 的路径与后续物件于此研磨垫上研磨时的移动路径大致相同。也就是说，可旋 转平面切削工具104的移动是模拟物件于研磨垫上研磨时的移动路径。因此， 可旋转平面切削工具104在研磨垫半成品102上所形成的移动轨迹与后续物件 于此研磨垫上研磨时的研磨轨迹大致相同。
详细的说明是，通常来说，物件于研磨垫上进行研磨时，研磨垫会旋转且 物件也会自转，因此，此物件在研磨垫上的移动有一公转轨迹以及一自转轨迹。 同样地，因为可旋转平面切削工具104的移动是模拟物件于研磨垫上研磨时的 移动路径，因此可旋转平面切削工具104在研磨垫半成品102上所形成的移动 轨迹202相对于一公转中心点(C1)具有一公转轨迹，且相对于一自转中心点(C2) 有一自转轨迹。
如图2所示，其是以图1所示的方法所形成的研磨垫。在图2中，研磨层 102a上具有移动轨迹202，此移动轨迹202是如1所示的可旋转平面切削工具
9104所形成。因此，所形成的移动轨迹202为非平行分布。特别是，此移动轨 迹202相较于研磨垫的中心(也就是图1的轴心C1)具有公转轨迹，且相较于先 前图1的可旋转平面切削工具104的轴心C2具有自转轨迹，因而共同构成螺 旋轨迹。更详细而言，此移动轨迹202为一环状螺旋轨迹。此环状螺旋轨迹并 不限于如图2所示的封闭式轨迹，此环状螺旋轨迹亦可以是非封闭式轨迹，例 如是自研磨垫中心逐渐回转至研磨垫周围的非封闭式轨迹；或者此环状螺旋轨 迹也可不限于如图2所示的圆环状，例如可旋转平面切削工具104与研磨垫半 成品102间具一相对运动，沿着轴心C1顺着R1方向旋转的同时，可旋转平面 切削工具104可另外进行相对研磨垫半径方向来回摆动，以形成波浪环状螺旋 轨迹。特别一提的是，图2所示仅为简化成单一自转半径所构成的轨迹，以利 说明。熟知本领域的技术人员当理解，经上述程序所形成的轨迹包括不同自转 半径所构成的轨迹。也就是说，图2中的环状螺旋轨迹，为遍布于整个圆环状 区域。
利用上述整平步骤也可以在研磨垫半成品102的表面接触造成平面磨擦产 生一剪切力，使研磨垫半成品102的表面上形成一形变方向性，且此形变方向 性的集合与后续物件于此研磨垫上研磨时的研磨轨迹大致相同。也就是说，上 述移动轨迹202即是于研磨垫半成品102的表面上所形成形变方向性的集合。 形变方向性例如是微观的表面形态方向性，可利用扫描电子显微镜(SEM)予以 分析；形变方向性也可以是更微观的特征，例如是基材表面的高分子材料的分 子排列方向性(molecular orientation)，可利用原子力显微镜(atomic force microscopy)或近场光学显微镜(near-field optical microscopy)予以分析。女口图1 所示的表面处理步骤110，更有助于形变方向性的形成。
在形成如图2所示的移动轨迹202之后，如图3所示，还可进一步在研磨 层102a上形成沟槽204。在此实施例中，沟槽204是以同心圆的形状分布为例， 但本发明不限于此，事实上，沟槽204也可以是放射状、点状、格状分布等等。
在另一实施例中，上述沟槽204也可以在形成研磨轨迹202之前即先形成 在研磨垫半成品102上。也就是说，先在研磨垫半成品上形成沟槽之后，再利 用图l所示的可旋转平面切削工具104对研磨垫半成品102进行整平步骤，并 同时于研磨垫半成品的表面形成移动轨迹202。至于后续完成研磨垫的程序尚可包括在研磨层102a的背面形成可固定于 研磨机台上的固定层，另外也可选择介于研磨层及固定层中另形成一较软的支 撑层等程序以完成研磨垫。
之后，便可以利用此研磨垫对物件206进行平坦化制程。物件206例如是 晶圆、基材或是其他需平坦化的物件。特别是，当物件于研磨垫上进行研磨时， 其研磨轨迹会与移动轨迹202大致相同。在一实施例中，此研磨垫可以减少前 处理时间约20%以上，甚至可减少达50%的前处理时间。本发明的研磨垫可应 用于如半导体、集成电路、微机电、能源转换、通讯、光学、储存碟片、及显 示器等元件的制作中所使用的研磨制程，制作这些元件所使用的物件206可包 括半导体晶圆、mv族晶圆、储存元件载体、陶瓷基底、高分子聚合物基底、 及玻璃基底等，但并非用以限定本发明的范围。此外，更可选择性地于研磨过 程中供应研浆(slurry)或溶液，使此研磨制程成为化学机械研磨(chemical mechanical polishing, CMP)帝!j程。
上述实施例是以可旋转平面切削工具104而于研磨垫半成品102上形成移 动轨迹202。在其他的实施例中，还可以利用其他方式来形成移动轨迹202。 如图4所示，其利用拟物件106在研磨垫半成品102表面进行拟物件研磨，拟 物件研磨造成平面磨擦产生一剪切力，进而在研磨垫半成品102表面形成与图 2及对应说明所述相同特征的移动轨迹202。此拟物件106例如是拟晶圆、拟 基材等等。此拟物件106的尺寸，例如是与待研磨物件的尺寸大致相同。
利用上述拟物件研磨步骤也可以在研磨垫半成品102的表面接触造成平面 磨擦产生一剪切力，使研磨垫半成品102的表面上形成一形变方向性，且此形 变方向性的集合与后续物件于此研磨垫上研磨时的研磨轨迹大致相同。也就是 说，上述移动轨迹202即是于研磨垫半成品102的表面上所形成的形变方向性 的集合。
在一较佳实施例中，在利用拟物件106于研磨垫半成品102表面形成移动 轨迹202之前，会先对研磨垫半成品102进行整平步骤，以将研磨垫半成品102 的表层移除。此整平步骤可以采用图1所示的可旋转平面切削工具104来进行。 也就是说，可以先利用可旋转平面切削工具104进行整平步骤，以移除研磨垫 半成品102的表层并形成移动轨迹202之后，再进一步利用拟物件106于研磨垫半成品102进行研磨，以重复于研磨垫半成品102的表面形成移动轨迹202。
类似地，在以拟物件106于研磨垫半成品102表面形成移动轨迹202时， 也可以对研磨垫半成品102表面施予一表面处理步骤110。此表面处理步骤110 例如是施加光、热、微波、超音波、电磁波、等离子体、电场、磁场、或流体 等等，以协助形变方向性的形成。另外，在形成移动轨迹202之后，更可进一 步在研磨层102a上形成沟槽204(如图3所示)。在此实施例中，沟槽204是以 同心圆的形状分布为例，但本发明不限于此，事实上沟槽204也可以是放射状、 点状、格状分布等等。同样地，上述沟槽204也可以在形成移动轨迹202之前 即先形成在研磨垫半成品上。也就是说，先在研磨垫半成品上形成沟槽之后， 在利用图4所示的拟物件106于研磨垫半成品102表面形成移动轨迹202。
上述图l至图4所示的实施例是以圆形研磨垫为例来说明，事实上本发明 的方法也可以应用于带状研磨垫。如图5所示，可以利用可旋转平面切削工具 或是拟物件于研磨层500a上形成移动轨迹502，例如是带状螺旋轨迹，此移动 轨迹502与后续物件于研磨垫上研磨轨迹大致相同。类似地，利用可旋转平面 切削工具或是拟物件于研磨垫的研磨层500a上形成移动轨迹502的同时，还可 以进一步进行一表面处理步骤，例如是施加光、热、微波、超音波、电磁波、 等离子体、电场、磁场、或流体等等，以协助形变方向性的形成。如图6所示， 在形成移动轨迹502之前或是之后，更可进一步在研磨层500a上形成沟槽504。
本发明实施例中所提出的研磨垫及其制造方法会在研磨层上借由剪切力 形成有特殊的移动轨迹或是形变方向性，本发明不限于使用可旋转平面切削工 具或是拟物件研磨造成剪切力，也可借由其他任何施加剪切力的方式，例如包 括接触式或非接触式施加剪切力，来形成此移动轨迹或是形变方向性。此移动 轨迹或形变方向性的集合，与物件在研磨垫上的研磨轨迹大致相同。因此，使 用者在使用此研磨垫前，可以减少前处理时间，以提高生产效率。
虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何本 领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的修改和完善， 因此本发明的保护范围当以权利要求书所界定的为准。
1权利要求
1. 一种研磨垫的制造方法，该研磨垫用以研磨一物件，该制造方法包括提供一研磨垫半成品；以及在该研磨垫半成品的表面上形成一移动轨迹，其中该移动轨迹与该物件在该研磨垫上的研磨轨迹大致相同。
2. 如权利要求1所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，在形成该移动轨迹步骤的同时，还包括对该研磨垫半成品进行一整平步骤。
3. 如权利要求2所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，形成该整平步骤，包括使用一可旋转平面切削工具。
4. 如权利要求3所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该可旋转平面切 削工具的尺寸与该物件的尺寸大致相同。
5. 如权利要求3所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该可旋转平面切 削工具，包括至少一刀刃部及至少一底平面部。
6. 如权利要求1所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，形成该移动轨迹 的步骤，包括在该研磨垫半成品表面进行一拟物件研磨。
7. 如权利要求6所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，在进行该拟物件 研磨步骤之前，还包括对该研磨垫半成品进行一整平步骤。
8. 如权利要求1所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，在形成该移动轨 迹步骤之后，还包括形成至少一沟槽于该研磨垫半成品上。
9. 如权利要求1所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，在形成该移动轨 迹步骤之前，还包括形成至少一沟槽于该研磨垫半成品上。
10. 如权利要求l所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，于形成该移动轨 迹步骤时，还包括对该研磨垫半成品表面施予一表面处理步骤。
11. 如权利要求IO所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该表面处理步 骤包括施加光、热、微波、超音波、电磁波、等离子体、电场、磁场、或流体。
12. 如权利要求l所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该移动轨迹为非 平行分布。
13. 如权利要求l所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该移动轨迹相对2于一自转中心点，具有一自转轨迹。
14. 如权利要求1所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该移动轨迹相对 于一公转中心点，具有一公转轨迹。
15. 如权利要求1所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该移动轨迹为一 螺旋轨迹。
16. 如权利要求15所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该螺旋轨迹为 一带状螺旋轨迹或一环状螺旋轨迹。
17. 如权利要求1所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，形成该移动轨迹 的步骤，包括施加一剪切力。
18. 如权利要求17所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，施加该剪切力 的方式，包括接触式或非接触式。
19. 一种研磨垫的制造方法，该研磨垫用以研磨一物件，该制造方法包括 提供一研磨垫半成品；在该研磨垫半成品的表面上形成一形变方向性，其中该形变方向性的集合 与该物件在该研磨垫上的研磨方向性大致相同。
20. 如权利要求19所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该形变方向性 包括表面形态方向性或分子排列方向性。
21. 如权利要求19所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，在形成该形变 方向性步骤的同时，还包括对该研磨垫半成品进行一整平步骤。
22. 如权利要求20所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，形成该整平步 骤，包括使用一可旋转平面切削工具。
23. 如权利要求22所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该可旋转平面 切削工具的尺寸与该物件的尺寸大致相同。
24. 如权利要求22所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该可旋转平面 切削工具，包括至少一刀刃部及至少一底平面部。
25. 如权利要求19所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，形成该形变方 向性的步骤，包括在该研磨垫半成品表面进行一拟物件研磨。
26. 如权利要求25所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，在进行该拟物 件研磨步骤之前，还包括对该研磨垫半成品进行一整平步骤。
27. 如权利要求19所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，在形成该形变 方向性步骤之后，还包括形成至少一沟槽于该研磨垫半成品上。
28. 如权利要求19所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，在形成该形变 方向性步骤之前，还包括形成至少一沟槽于该研磨垫半成品上。
29. 如权利要求19所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，于形成该形变 方向性步骤时，还包括对该研磨垫半成品表面施予一表面处理步骤。
30. 如权利要求29所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该表面处理步 骤包括施加光、热、微波、超音波、电磁波、等离子体、电场、磁场、或流体。
31. 如权利要求19所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该形变方向性 的集合为为非平行分布。
32. 如权利要求19所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该形变方向性 的集合相对于一自转中心点，具有一自转轨迹。
33. 如权利要求19所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该形变方向性 的集合相对于一公转中心点，具有一公转轨迹。
34. 如权利要求19所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该形变方向性 的集合为一螺旋轨迹。
35. 如权利要求34所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该螺旋轨迹为 一带状螺旋轨迹或一环状螺旋轨迹。
36. 如权利要求19所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，形成该形变方 向性的步骤，包括施加一剪切力。
37. 如权利要求36所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，施加该剪切力 的方式，包括接触式或非接触式。
38. —种研磨垫，其用于研磨一物件，包括一研磨层，该研磨层的表面具有一移动轨迹，其中该移动轨迹与该物件在 该研磨垫上的研磨轨迹大致相同。
39. 如权利要求38所述的研磨垫，其特征在于，还包括至少一个沟槽，设 置于该研磨层中。
40. 如权利要求38所述的研磨垫，其特征在于，该移动轨迹为为非平行分布。
41. 如权利要求38所述的研磨垫，其特征在于，该移动轨迹相对于一自转 中心点，具有一自转轨迹。
42. 如权利要求38所述的研磨垫，其特征在于，该移动轨迹相对于一公转 中心点，具有一公转轨迹。
43. 如权利要求38所述的研磨垫，其特征在于，该移动轨迹为一螺旋轨迹。
44. 如权利要求43所述的研磨垫，其特征在于，该螺旋轨迹为一带状螺旋 轨迹或一环状螺旋轨迹。
45. —种研磨垫，包括一研磨层，该研磨层的表面具有一形变方向性，其特征在于，该形变方向 性的集合为非平行分布。
46. 如权利要求45所述的研磨垫，其特征在于，该形变方向性包括表面形 态方向性或分子排列方向性。
47. 如权利要求45所述的研磨垫，其特征在于，还包括多个沟槽，设置于 该研磨层中。
48. 如权利要求45所述的研磨垫，其特征在于，该形变方向性的集合相对 于一自转中心点，具有一自转轨迹。
49. 如权利要求45所述的研磨垫，其特征在于，该形变方向性的集合相对 于一公转中心点，具有一公转轨迹。
50. 如权利要求45所述的研磨垫，其特征在于，该形变方向性的集合为一 螺旋轨迹。
51. 如权利要求50所述的研磨垫，其特征在于，该螺旋轨迹为一带状螺旋 轨迹或一环状螺旋轨迹。
全文摘要
本发明公开一种研磨垫的制造方法，所述研磨垫是用以研磨一物件。此方法包括提供一研磨垫半成品。之后，在研磨垫半成品的表面上形成一移动轨迹，其中移动轨迹与上述物件在研磨垫上的研磨轨迹大致相同。
文档编号B24B37/20GK101497182SQ20081000578
公开日2009年8月5日 申请日期2008年1月31日 优先权日2008年1月31日
发明者张辉哲, 李炫宗, 王昭钦 申请人:智胜科技股份有限公司