研磨垫及其制造方法

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提供不同的研磨液流场分布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，化学机械研磨制程经常为产业所使用。 一般来说，化学机械研磨制程是借由供应具有化学品混合物的研磨液于研磨垫上，并对被研磨物件施加一压力以将其压置于研磨垫上，且在物件及研磨垫彼此进行相对运动。借由相对
运动所产生的机械摩擦及研磨液的化学作用下，移除部分物件表层，而使其表面逐渐平坦，来达成平坦化的目的。
图1是习知的一种研磨垫的俯视示意图。图1A是图1中的研磨垫沿着线段A-A，的剖面图。请参照图l，研磨垫100包括研磨层102与多个圆形沟槽104。研磨层102会与物件105(例如为晶圆)的表面相接触。多个圆形沟槽104是以同心圆的方式配置在研磨层102中。圆形沟槽104是用来容纳研磨液。在进行研磨时，研磨垫IOO沿着研磨垫的旋转方向101转动，如图l为以反时针方向为例。在研磨垫IOO转动的同时，研磨液持续地供应至研磨垫IOO上并流经研磨层102与物件105之间。
由图1A所示，部分研磨液借由研磨垫100转动产生的离心力(centrifugalforce),自圆形沟槽104流动至研磨层102表面，如流动方向103所示。但大部份的研磨液108仍容纳于圆形沟槽104内，仅有少部分流至研磨层102的表面。在进行研磨时，研磨液的流场分布会影响研磨特性。
因此，提供具有使研磨液流场分布不同的研磨垫为产业选择，以因应不同研磨制程的需求是需要的。

发明内容
有鉴于此，本发明提供一种研磨垫，可以提供不同的研磨液流场分布。本发明另提供一种研磨垫的制造方法，所制造出的研磨垫可以提供不同的研磨液流场分布。
本发明提出一种研磨垫，包括研磨层以及多个弧状沟槽。多个弧状沟槽配置在研磨层中，且这些弧状沟槽各具有两端点，其中至少一端点的沟槽底斜面
与研磨层表面的夹角小于90度角。
本发明另提出一种研磨垫，包括研磨层、多个弧状沟槽以及研磨面。多个弧状沟槽配置在研磨层中，环绕研磨垫的旋转轴心。研磨面配置在这些弧状沟
槽间，其包括第一研磨区域以及第二研磨区域第一研磨区域位于周围方向的任二弧状沟槽之间，第二研磨区域位于径向的任二弧状沟槽之间，其中第一研磨区域随研磨面磨耗向下逐渐变大。
本发明又提出一种研磨垫，包括研磨层以及多个圆弧沟槽。多个圆弧沟槽配置在研磨层中，形成多个扇形排列区域，其中位于同一扇形排列区域内的圆弧状沟槽为具有不同半径的同心圆弧沟槽，且其中至少一扇形排列区域内的同心圆弧沟槽的圆心与研磨垫的旋转轴心不相重叠。
本发明提出一种研磨垫的制造方法。首先，提供一研磨层。然后，将研磨层形成多个凹陷区域。接着，形成多个弧状沟槽在这些凹陷区域之外的区域。
本发明所形成的研磨垫是一种可以提供不同的研磨液流场分布的研磨垫。


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是习知的一种研磨垫的俯视示意图。
图1A是图1中的研磨垫沿着线段A-A'的剖面图。
图2A是依照本发明的第一实施例的一种研磨垫的俯视示意图。
图2B是依照本发明的第二实施例的一种研磨垫的俯视示意图。
图2C是依照本发明的第三实施例的一种研磨垫的俯视示意图。
图2D是依照本发明的第四实施例的一种研磨垫的俯视示意图。图2E是依照本发明的第五实施例的一种研磨垫的俯视示意图。
图3是依照本发明的第六实施例的一种研磨垫的俯视示意图。
图4是依照本发明第一实施例所绘示的研磨垫的制作流程的俯视示意图。
图5A为图4所绘的依照本发明的方法一所形成的研磨垫结构沿着线段I-I'的剖面图。
图5B为图4所绘的依照本发明的方法二所形成的研磨垫结构沿着线段I-I'的剖面图。
图6是依照本发明第二实施例所绘示的研磨垫的制作流程的俯视示意图。
图7是依照本发明第五实施例所绘示的研磨垫的制作流程的俯视示意图。
主要元件符号说明
100、 200:研磨垫
101、 201:研磨垫的旋转方向
102、 202:研磨层(正面)
104:圆形沟槽
105、 205:物件
204a、 204b、 204c、 204d:扇型排列区域
206a、 206b、 206c、 206d:中介区域
406a、 406b、 406c、 406d、 606、 706:凹陷区域
208a、 208b、 208c、 208d、 210a、 210b、 210c、 210d、 212a、 212b、 212c、
212d:弧状沟槽
208a':前端点208a":后端点
216a、 216b、 216c、 216d:径向延伸沟槽217a、 217b、 217c、 217d:转折点222:背面500:吸盘装置
502a、 502b、 502c、 502d:吸盘装置的凹入区域504:垫片
506a、 506b、 506c、 506d:垫片的凹入区域Co、 C1:研磨垫的旋转轴心
具体实施例方式
下面将列举多个实施例来说明本发明的研磨垫。由于各实施例的研磨垫材质与弧状沟槽的结构均相同，因此仅在第一实施例中详细说明，其余实施例仅说明与第一实施例的不同处。
第一实施例
图2A是依照本发明的第一实施例的一种研磨垫的俯视示意图。图2A右上方为沿弧状沟槽208a的截面放大示意图
请参照图2A，研磨垫200包括研磨层202以及多个弧状沟槽208a、 208b、208c、 208d、 210a、 210b、 210c、 210d、 212a、 212b、 212c与212 d。研磨垫200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)、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。研磨垫200除聚合物基材外，另可包含导电材料、研磨颗粒、或可溶解添加物于此聚合物基材中。
多个弧状沟槽208a、 208b、 208c、 208d、 210a、 210b、 210c、 210d、 212a、212b、 212c与212 d配置在研磨层202中，形成多个扇形排列区域204a、 204b、204c与204d。由图2A所示，扇形排列区域204a中包括弧状沟槽208a、 210a与212a。扇形排列区域204b中包括弧状沟槽208b、 210b与212b。扇形排列区域204c中包括弧状沟槽208c、 210c与212c。扇形排列区域204d中包括弧状沟槽208d、 210d与212d。
另外，这些弧状沟槽208a、 208b、 208c、 208d、 210a、 210b、 210c、 210d、212a、 212b、 212c与212 d例如为同心圆弧沟槽，其圆心例如与研磨垫的旋转轴心d相重叠，且其圆心角(未绘示)均小于180度。以图2A所示为例，研磨垫具有四组扇形排列区域，则其圆心角均小于90度。除此之外，研磨垫可选择具有二组至多组扇形排列区域，因此这些圆弧沟槽的圆心角均小于180度，较佳的选择例如是具有三组扇形排列区域(对应的圆心角小于120度)至十二组扇形排列区域(对应的圆心角小于30度)，对应的圆心角则例如是介于25度至115度。其中，弧状沟槽208a、 208b、 208c与208d为具有相同半径的同心圆弧沟槽，其分布于为从研磨垫的旋转轴心Q向外围算起的第一圈。弧状沟槽210a、 210b、 210c与210d为具有相同半径的同心圆弧沟槽，其分布于为从研磨垫的旋转轴心Q向外围算起的第二圈。弧状沟槽212a、 212b、 212c与212d为具有相同半径的同心圆弧沟槽，其分布于为从研磨垫的旋转轴心Q向外围算起的第三圈。在一实施例中，具相同半径的同心圆弧沟槽总长度例如是占投射(projected)圆周长的55%至95%之间。举例来说，弧状沟槽208a、 208b、 208c与208d例如是具有相同半径r,(未绘示)，则其总长度占投射圆周长2TTn的55%至95%之间。
研磨垫200还可以包括多个中介区域(interposed region) 206a、 206b、 206c与206d，和这些扇形排列区域204a、 204b、 204c与204d交错配置。也就是说，
每一个中介区域介于相邻二个扇形区域之间。
特别要说明的是，这些弧状沟槽208a、 208b、 208c、 208d、 210a、 210b、210c、 210d、 212a、 212b、 212c与212d各具有两端点，其中至少一端点的沟槽底斜面与研磨层202表面的夹角小于90度角。这些弧状沟槽均具有类似的结构，在此仅以弧状沟槽208a来说明之。如图2A右上方沿弧状沟槽208a的截面放大示意图所示，弧状沟槽208a具有两个端点208a'与208a"，研磨垫200的旋转方向201是以逆时针方向为例，则对应于研磨垫的相对运动方向的前端点为208a'，而后端点为208 a"。在此实施例中，后端点208a"的沟槽底斜面与研磨层202的表面的夹角为e ，且夹角e例如是小于90度角，较佳是约介于5至60度角之间。由于弧状沟槽208a的后端点208a"的沟槽底斜面与研磨层202的表面的夹角e小于90度角，因此研磨液因惯性力(fictitious force orinertial force)及离心力作用下，可以沿着后端点208a"的沟槽底斜面流至中介
11区域206b及扇形排列区域204b的研磨层202的研磨面以进行研磨。当然，弧 状沟槽208a的前端点208a'的沟槽底斜面与研磨层202的表面的夹角也可以 设计为小于90度角，如同后端点208a",如此可适用于研磨垫运动方向为逆时 针方向或顺时针方向的研磨设备。综上所述，本发明借由不连续的多个弧状沟 槽，加上弧状沟槽的沟槽底斜面的设计，可以较有效地增加研磨液流至研磨垫 的研磨面。
除此之外，如果将研磨面分为第一研磨区域及第二研磨区域第一研磨区 域介于周围方向(circumferential direction)二弧状沟槽之间，也就是所谓的中介 区域206a、 206b、 206c与206d;第二研磨区域介于径向(radial direction)二弧 状沟槽之间，也就是所谓的扇形区域204a、 204b、 204c与204d;则第一研磨 区(即中介区域)将随着研磨面磨耗向下逐渐变大。举例来说，因为弧状沟槽 208a的沟槽底斜面与研磨层202表面的夹角小于90度，或是弧状沟槽208a与 208b的沟槽底斜面与研磨层202表面的夹角均小于90度，因此第一研磨区(即 中介区域)206b沿着周围方向由研磨垫200的表面向下逐渐变大。换句话说， 研磨面的总面积也会随着研磨面磨耗向下逐渐变大。
第二实施例
图2B是依照本发明的第二实施例的一种研磨垫的俯视示意图。第二实施 例与第一实施例不同的地方是在同一扇形排列区域内的弧状沟槽为具有不同
半径的同心圆弧沟槽，但，其中一扇形排列区域内的同心圆弧沟槽的半径与相 邻另一扇形排列区域内的同心圆弧沟槽的半径不相等。也就是说，相邻二扇形 排列区域内的同心圆弧沟槽的投射圆周不相重叠。另外，可选择为其中一扇形 排列区域内的同心圆弧沟槽的半径与间隔另一扇形排列区域内的同心圆弧沟 槽的半径相等。也就是说，间隔二扇形排列区域内的同心圆弧沟槽的投射圆周 互相重叠。
以图2B为例，扇形排列区域204a与扇形排列区域204c内的同心圆弧沟 槽的半径相等，扇形排列区域204b与扇形排列区域204d内的同心圆弧沟槽的 半径相等，但，扇形排列区域204a或204c与相邻的扇形排列区域204b或204d 内的同心圆弧沟槽的半径不相等。在此实施例中，扇形排列区域204a或204c内的同心圆弧沟槽的半径均大于相邻的扇形排列区域204b或204d内的同心圆 弧沟槽的半径。举例来说，弧状沟槽208a的半径大于弧状沟槽208b的半径， 弧状沟槽210a的半径大于弧状沟槽210b的半径，弧状沟槽212a的半径大于弧 状沟槽212b的半径。在一实施例中，具相同半径的同心圆弧沟槽总长度例如 是占投射圆周长的15%至45%之间。举例来说，弧状沟槽208b与208d例如 是具有相同半径n(未绘示)，则其总长度占投射圆周长2兀r,的10%至45%之间。 由于弧状沟槽的后端点的沟槽底斜面与研磨层的表面的夹角e小于90度 角，因此研磨液因惯性力及离心力作用下，可以沿着后端点的沟槽底斜面流至 的研磨层的研磨面以进行研磨。借由不连续的多个弧状沟槽，加上弧状沟槽的 沟槽底斜面的设计，可以较有效地增加研磨液流至研磨垫的研磨面。
第三实施例
图2C是依照本发明的第三实施例的一种研磨垫的俯视示意图。第三实施
例与第一实施例不同的地方是这些弧状沟槽为包括具有不同半径的同心圆弧 沟槽及具有相同半径的同心圆弧沟槽，但，这些同心圆弧沟槽位于偶数圈位置 的沟槽与位于奇数圈的沟槽交错设置。
举例来说，这些弧状沟槽208a、 208b、 208c、 208d、 210a、 210b、 210c、 210d、 212a、 212b、 212c与212 d例如为同心圆弧沟槽，其圆心例如与研磨垫 的旋转轴心Q相重叠。其中，分布于为从研磨垫的旋转轴心Q向外围算起的 第一圈上的弧状沟槽208a、 208b、 208c与208d，与分布于为从研磨垫的旋转 轴心d向外围算起的第二圈上的弧状沟槽210a、 210b、 210c与210d为交错设 置，彼此于半径方向(即径向)部份重叠，径向重叠的比例例如是占360度角 的10%至90%之间。相同地，分布于为从研磨垫的旋转轴心Q向外围算起的 第三圈上的弧状沟槽212a、 212b、 212c与212d，与第二圈上的弧状沟槽210a、 210b、 210c与210d为交错设置，彼此于半径方向部份重叠。也就是说，在此 实施例中的弧状沟槽因为交错设置，并没有形成如第一实施例中的扇形区域及 中介区域。
由于弧状沟槽的后端点的沟槽底斜面与研磨层的表面的夹角e小于90度 角，因此研磨液因惯性力及离心力作用下，可以沿着后端点的沟槽底斜面流至
13的研磨层的表面(包括介于周围方向相邻二弧状沟槽间的研磨面，及介于径向 相邻二弧状沟槽间的研磨面)以进行研磨。借由不连续的多个弧状沟槽，加上 弧状沟槽的沟槽底斜面的设计，可以较有效地增加研磨液流至研磨垫的研磨 面。
第四实施例
图2D是依照本发明的第四实施例的一种研磨垫的俯视示意图。第四实施 例与第一实施例不同的地方是第一实施例的中介区域206a、 206b、 206c与 206d的排列方向自研磨垫200的旋转轴心d向外呈放射状排列，且对应于半 径为对称的(symmetric)。第四实施例的中介区域206a、 206b、 206c与206d的 长度延伸方向并不通过研磨垫200的旋转轴心d，且对应于半径为不对称的 (asymmetric)。中介区域206a、 206b、 206c与206d的长度延伸方向与半径方向 有一小于90度的夹角。
以图2D为例，中介区域206a、 206b、 206c与206d的长度延伸方向沿研 磨垫旋转的反方向(即顺时针方向)与半径方向有一小于90度的夹角a。相 较于第一实施例，第四实施例的研磨液的流动方向较容易由内圈弧状沟槽208a 的后端点208a"流至研磨面，再流至较外一圈弧状沟槽210b。如此一来，可减 少研磨液直接从中介区域206b流出研磨垫，因此研磨液可以被较有效的利用。
相反地，中介区域的长度延伸方向可选择设计为沿研磨垫旋转方向与半径 方向有一小于90度的夹角。如此一来，研磨液较容易由弧状沟槽的后端点直 接流向中介区域而流出研磨垫，此设计的优点是可以较快排除研磨所产生的残 屑或副产物。
由于弧状沟槽的后端点的沟槽底斜面与研磨层的表面的夹角9小于90度 角，因此研磨液因惯性力及离心力作用下，可以沿着后端点的沟槽底斜面流至 的研磨层的研磨面以进行研磨。借由不连续的多个弧状沟槽，加上弧状沟槽的 沟槽底斜面的设计，可以较有效地增加研磨液流至研磨垫的研磨面。此外，中 介区域的长度延伸方向可视不同研磨制程需求，而选择设计为减少研磨液直接 从中介区域流出研磨垫，或选择设计为较快排除研磨所产生的残屑或副产物。第五实施例
图2E是依照本发明的第五实施例的一种研磨垫的俯视示意图。第五实施
例与第一实施例不同的地方是在同一扇形排列区域内的弧状沟槽为具有不同 半径的同心圆弧沟槽，但，其中一扇形排列区域内的同心圆弧沟槽的圆心与另 一扇形排列区域内的同心圆弧沟槽的圆心不相重叠。另外，至少一扇形排列区
域内的同心圆弧沟槽的圆心与研磨垫200的旋转轴心Q不相重叠。
举例来说，扇形排列区域204a内的同心圆弧沟槽208a、 210a与212a为具 有不同半径的同心圆弧沟槽，其圆心为C2(未绘示)；扇形排列区域204b内的同 心圆弧沟槽208b、210b与212b为具有不同半径的同心圆弧沟槽，其圆心为C3(未 绘示)；扇形排列区域204c内的同心圆弧沟槽208c、210c与212c为具有不同半 径的同心圆弧沟槽，其圆心为C4(未绘示)；扇形排列区域204d内的同心圆弧沟 槽208d、 210d与212d为具有不同半径的同心圆弧沟槽，其圆心为Cs(未绘示)， 但，每一扇形排列区域内的同心圆弧沟槽的圆心不相重叠。也就是说，圆心(32、
C3、 C4与C5两两不相重叠。另外，圆心C2、 C3、 C4与C5与研磨垫200的旋转
轴心d不相重叠。
换言之，扇形区域内圆心与研磨垫200的旋转轴心C,不相重叠的同心圆 弧沟槽，对应于研磨垫200的相对运动方向，各具有前端点及后端点，且其与 旋转轴心Q的距离由前端点至后端点逐渐变短。举例来说，如图2E所示，弧 状沟槽208a对应于研磨垫200的相对运动方向的前端点为208a'，后端点为 208a"。前端点208a'与旋转轴心C,的距离较长，后端点208a"与旋转轴心C, 的距离较短。
在此实施例中，研磨液流出弧状沟槽208a的后端点208a"之后，流经中介 区域206b的表面流进弧状沟槽208b。第五实施例与第四实施例与不同的地方 是第四实施例的研磨液流动方向较易从研磨垫200的旋转轴心d向外数起的 第一圈上的弧状沟槽208a流向位于从研磨垫200的旋转轴心Q向外数起的第 二圈上的弧状沟槽210b，但，第五实施例的研磨液流动方向则较易从研磨垫 200的旋转轴心C,向外数起的第一圈上的弧状沟槽208a流向同样是位在第一 圈上的弧状沟槽208b。如此一来，研磨液可以留在研磨垫200上的时间更长， 因此研磨液可以被更有效的利用。
15相反地，扇形区域内圆心与研磨垫的旋转轴心不相重叠的同心圆弧沟槽， 亦可选择设计为对应于研磨垫的相对运动方向，各具有前端点及后端点，且其 与旋转轴心的距离由前端点至后端点逐渐变长。如此一来，研磨液较容易由弧 状沟槽的后端点直接流向中介区域而流出研磨垫，此设计的优点是可以较快排 除研磨所产生的残屑或副产物。
由于弧状沟槽的后端点的沟槽底斜面与研磨层的表面的夹角e小于90度
角，因此研磨液因惯性力及离心力作用下，可以沿着后端点的沟槽底斜面流至 的研磨层的研磨面以进行研磨。借由不连续的多个弧状沟槽，加上弧状沟槽的 沟槽底斜面的设计，可以较有效地增加研磨液流至研磨垫的研磨面。此外，不 同扇形排列区域的排列可以选择设计为使研磨液留在研磨垫上的时间更长，并 使研磨液可以被更有效的利用，或选择设计为较快排除研磨所产生的残屑或副 产物。
在上述第一到第五的多个实施例中，均以圆弧形的弧状沟槽来说明，但不 用以限定本发明。本发明的弧状沟槽可以选自圆弧形(circular arc)、椭圆弧形 (elliptical arc)、拋物弧形(parabolic arc)、不规则弧形(irregular arc)及其组合所 组成的群组。
此外，在上述多个实施例中，是以具有二圈的弧状沟槽为例来说明，但本 发明不限弧状沟槽的圈数，其亦可以大于三圈以上。类似地，上述多个实施例 中的研磨垫是以具有四个扇形区域为例来说明，但本发明不限扇形区域的数 目，换言之，研磨垫上其可以具有小于或大于四个扇形区域。因此，搭配扇形 区域的数目，位于相邻两个扇形区域之间的中介区域的数目也会不同。
此外，在上述第一、第二及第五实施例中，于相邻二个扇形区域之间均包 含有一个中介区域，此中介区域大致呈长方形或梯形，且对应于半径成对称的。 但本发明中的中介区域不限于此，中介区域对应于半径亦可以是不对称的，例 如于第四实施例中，中介区域的长度延伸方向与半径方向有一夹角，对应于半 径即为不对称的。中介区域以可选择为其他形状，如V形、弧形或其他不对称 于半径的形状。而在中介区域内也可以设计有至少 一 径向延伸(radial extending) 的沟槽。下面列举包含径向延伸沟槽的实施例来说明。第六实施例
图3是依照本发明的第六实施例的一种研磨垫的俯视示意图。第六实施例 的中介区域206a、 206b、 206c及206d中，包括至少一个径向延伸沟槽216a、 216b、 216c及216d，径向延伸沟槽216a、 216b、 216c及216d与不同角度的半 径具有多个交点，且相对于研磨垫的转动方向，具有一最后方的交点。径向延 伸沟槽216a、 216b、 216c及216d例如是折线形，而此折线形的径向延伸沟槽 相对于研磨垫的转动方向最后方，与半径的交点即为其转折点217a、217b、217c 与217d，转折点的位置例如为对应至被研磨物件205的中心。
相对于研磨垫的旋转方向201，研磨液从弧状沟槽流至径向延伸沟槽216a、 216b、 216c与216d时，研磨液的流动方向会导向于转折点217a、 217b、 217c 与217d的位置。此例中的转折点是对应至被研磨物件的中心，但不用以限定 本发明，转折点的位置亦可选择设计为对应至被研磨物件的边缘，或其他特定 位置。
由于弧状沟槽的后端点的沟槽底斜面与研磨层的表面的夹角e小于90度
角，因此研磨液因惯性力及离心力作用下，可以沿着后端点的沟槽底斜面流至 的研磨层的研磨面以进行研磨。借由不连续的多个弧状沟槽，加上弧状沟槽的 沟槽底斜面的设计，可以较有效地增加研磨液流至研磨垫的研磨面。此外，径 向延伸沟槽可视不同研磨制程需求，而选择设计为将研磨液的流动方向导向于 特定位置。
在上述第六实施例中，均以单一条的折线形的径向延伸沟槽来说明，但不 用以限定本发明。可以因设计需求而有不同的变化，例如是多数条的径向延伸 沟槽，或者是不连续的径向延伸沟槽。当然，径向延伸沟槽的形状可以因设计 需求而有不同的变化，例如是选自直线形、折线形、弧形及其组合所组成的群组。
接下来，将以图2A的第一实施例的研磨垫为例，说明本发明的研磨垫的 制作方法。图4是依照本发明第一实施例所绘示的研磨垫的制作流程的俯视 示意图。
首先，请参照图4，先提供一研磨垫200，且此研磨垫200具有一正面(即研磨层)202与一背面222。研磨垫200的材质在说明第一实施例时详述过， 于此不再赘述。接着，将研磨层202形成多个凹陷区域(concaveregions)406a、 406b、 406c与406d。然后，请参照图2A，这些凹陷区域406a、 406b、 406c与 406d之外的区域内形成多个弧状沟槽208a、 208b、 208c、 208d、 210a、 210b、 210c、 2固、212a、 212b、 212c与212d。
特别要说明的是这里的凹陷区域406a、 406b、 406c与406d也就是对应 至中介区域206a、 206b、 206c与206d，因为在形成过程中暂时性凹陷，形成 所需弧状沟槽后即恢复平坦，故在形成方法中又称凹陷区域。因此，这里提到 的凹陷区域406a、 406b、 406c与406d之外的区域也就是对应至扇形排列区域 204a、 204b、 204c与204d。换言之，每一个凹陷区域介于相邻两个扇形排列区 域之间。此外，在本发明的形成方法中，这些凹陷区域的凹陷深度大于这些弧 状沟槽的沟槽深度。
上述形成凹陷区域及弧状沟槽的方法有三种，以下将分别说明。
方法一
图5A为图4所绘的依照本发明的方法一所形成的研磨垫结构沿着线段i-r 的剖面图。首先，请参照图4与图5A，提供一吸盘装置500，且此吸盘装置500 具有多个凹入区域502a、 502b、 502c与502d分别对应至凹陷区域406a、 406b、 406c与406d。其中，吸盘装置500包括真空吸盘装置或静电吸盘装置。接着， 利用吸盘装置500固定研磨垫200以形成凹陷区域406a、 406b、 406c与406d。 其中，吸盘装置500的凹入区域502a与502c及其对应的凹陷区域406a与406c 在另一个剖面才会显示出来，因此，在图5A中并未绘示。然后，请参照图2A， 于凹陷区域406a、 406b、 406c与406d之外的区域(即扇形排列区域204a、 204b、 204c与204d)形成弧状沟槽208a、 208b、 208c、 208d、 210a、 210b、 210c、 210d、 212a、 212b、 212c与212d。
方法二
图5B为图4所绘的依照本发明的方法二所形成的研磨垫结构沿着线段I-I' 的剖面图。首先，请参照图4与图5B，提供一吸盘装置500及一垫片504，且 此垫片504具有多个凹入区域506a、 506b、 506c与506d分别对应至凹陷区域
18406a、 406b、 406c与406d。其中，吸盘装置500包括真空吸盘装置或静电吸盘 装置。接着，利用吸盘装置500及垫片504固定研磨垫200以形成凹陷区域406a、 406b、 406c与406d。其中，垫片504的凹入区域506a与506c及其对应的凹陷 区域406a与406c在另一个剖面才会显示出来，因此，在图5 B中并未绘示。 然后，请参照图2A，于凹陷区域406a、 406b、 406c与406d之外的区域(即扇 形排列区域204a、 204b、 204c与204d)形成弧状沟槽208a、 208b、 208c、 208d、 210a、 210b、 210c、 210d、 212a、 212b、 212c与212d。
方法三
首先，在研磨垫背面222形成多个凹入区域(未绘示)分别对应至凹陷区域 406a、 406b、 406c与406d。接着，提供一吸盘装置500，用以固定研磨垫200， 并形成凹陷区域406a、 406b、 406c与406d，如图4所示。其中，吸盘装置500 包括真空吸盘装置或静电吸盘装置。然后，请参照图2A，于凹陷区域406a、 406b、 406c与406d之外的区域(即扇形排列区域204a、 204b、 204c与204d)形 成弧状沟槽208a、 208b、 208c、 208d、 210a、 210b、 210c、 210d、 212a、 212b、 212c与212d。形成弧状沟槽后，可选择将具有多个凹入区域的研磨垫背面222 加工整平。
将形成第一实施例的研磨垫的方法稍作变化即可形成其他实施例的研磨 垫。举例来说，例如与第一实施例的凹陷区域的排列方式相同，但在形成凹陷 区域及弧状沟槽时，将程序分成二次完成，且二次之间还包括将研磨垫200旋 转一角度，其中一次形成偶数圈位置内的沟槽，另一次形成位于奇数圈内的沟 槽，即可完成第三实施例的研磨垫，如图2C所示。如此一来，这些同心圆弧 沟槽位于偶数圈位置内的沟槽与位于奇数圈内的沟槽交错设置。
另外，在研磨层202上形成多个凹陷区域时，将第一实施例的凹陷区域的 排列方式改变，由原本的自研磨垫200的旋转轴心d向外呈放射状排列，改为 使凹陷区域的长度延伸方向与半径方向有一小于90度的夹角，其他方法不变， 即可完成第四实施例的研磨垫，如图2D所示。
根据本发明的形成方法所形成的第一、第三与第四实施例的研磨垫，其弧 状沟槽包括具有不同半径的同心圆弧沟槽及具有相同半径的同心圆弧沟槽，且位于同一扇型排列区域的弧状沟槽为具有不同半径的同心圆弧沟槽。另外，具
有相同半径的同心圆弧沟槽总长度例如是占投射圆周长度的55%至95%之间。 以上这些特性均在说明第一实施例时详述过，于此不再赘述。
对于如图2B所示的第二实施例的研磨垫，或如图2E所示的第五实施例的 研磨垫，可选择与第一实施例的凹陷区域的排列方式相同，并于后续使用铣床 加工方式形成弧状沟槽。另外，亦可选择与第一实施例不同的凹陷区域设计， 而使用车床加工方式形成圆形弧状沟槽，详述如后。
对于如图2B所示的第二实施例的研磨垫，可使用如图6所示凹陷区域606 的排列方式，但在形成凹陷区域及弧状沟槽时，将程序分成二次完成，且二次 之间还包括将研磨垫200旋转一约90角度，其中一次形成如图2B中扇形排列 区域204a及204c内的弧状沟槽，另一次形成扇形排列区域204b及204d内的 弧状沟槽。如此一来，其中一扇形排列区域内的同心圆弧沟槽的半径与相邻另 一扇形排列区域内的同心圆弧沟槽的半径不相等，但与间隔另一扇形排列区域 内的同心圆弧沟槽的半径相等。
对于如图2E所示的第五实施例的研磨垫，可使用如图7所示凹陷区域706 的排列方式，但在形成凹陷区域及弧状沟槽时，将程序分成四次完成，且四次 之间还包括将研磨垫200旋转一约90角度及位移一距离。如此一来，每一扇 形区域内的同心圆弧沟槽的圆心与另一扇形区域内的同心圆弧沟槽的圆心不 相重叠，且每一扇形区域内的同心圆弧沟槽的圆心与研磨垫200的旋转轴心d 亦不相重叠。
上述形成弧状沟槽的形成方法还包括例如是利用车床或铣床加工方式以 形成的。车床加工方式例如是将具有多个凹陷区域406a、 406b、 406c与406d 的研磨垫200装置于车床加工机台上(未绘示)，并以移动机台上的刀具，且 配合旋转研磨垫200，以形成多个圆形弧状沟槽208a、 208b、 208c、 208d、 210a、 210b、 210c、 210d、 212a、 212b、 212c与212d。或是将具有多个凹陷区域406a、 406b、 406c与406d的研磨垫200固定于铣床加工机台上(未绘示)，并旋转 机台上的钻头等工具，以于研磨层202上形成多个弧状沟槽208a、 208b、 208c、 208d、 210a、 210b、 210c、 210d、 212a、 212b、 212c与212d。由于这些凹陷区 域的凹陷深度大于这些弧状沟槽的沟槽深度，因此可固定上述机械加工工具的垂直移动距离，使弧状沟槽不会形成于这些凹陷区域。此外，由于凹陷区域边 缘的深度为逐渐变深，因此弧状沟槽的端点的沟槽底斜面与研磨层的表面具有 一小于90度角的夹角。
如需完成具有径向延伸沟槽的研磨垫，如图3所示，则利用例如是铣床的 加工方式以形成的。铣床加工方式例如是将具有多个凹陷区域406a、406b、406c 与406d的研磨垫200固定于铣床加工机台上(未绘示)，并旋转机台上的钻 头等工具，以于研磨层202上形成多个径向延伸沟槽的图案。
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。
权利要求
1.一种研磨垫，包括一研磨层；以及多个弧状沟槽，配置在该研磨层中，该些弧状沟槽各具有两端点，其中至少一端点的沟槽底斜面与该研磨层表面的一夹角小于90度角。
2. 如权利要求l所述的研磨垫，其特征在于，对应于该研磨垫相对运动方 向，该些弧状沟槽各具有一前端点及一后端点，且至少该后端点的沟槽底斜面 与该研磨层表面的一夹角小于90度角。
3. 如权利要求1所述的研磨垫，其特征在于，该夹角为介于5至60度角。
4. 如权利要求l所述的研磨垫，其特征在于，该些弧状沟槽的形状为选自 圆弧形、椭圆弧形、拋物弧形、不规则弧形及其组合所组成的群组。
5. 如权利要求l所述的研磨垫，其特征在于，该些弧状沟槽的形状为圆弧 形，且具有小于180度的圆心角。
6. 如权利要求1所述的研磨垫，其特征在于，该些弧状沟槽包括具有不同 半径的同心圆弧沟槽及具有相同半径的同心圆弧沟槽。
7. 如权利要求6所述的研磨垫，其特征在于，该相同半径的同心圆弧沟槽 总长度占投射圆周长度的55%至95%。
8. 如权利要求6所述的研磨垫，其特征在于，该相同半径的同心圆弧沟槽 总长度占投射圆周长度的15%至45%。
9. 如权利要求6所述的研磨垫，其特征在于，该些同心圆弧沟槽位于偶数 圈位置内的沟槽与位于奇数圈位置内的沟槽交错设置。
10. 如权利要求1所述的研磨垫，其特征在于，该些弧状沟槽形成多个扇 形排列区域。
11. 如权利要求IO所述的研磨垫，其特征在于，更包括一中介区域，其介 于相邻二个扇形排列区域。
12. 如权利要求ll所述的研磨垫，其特征在于，该中介区域的长度延伸方 向与该研磨垫的半径方向有一小于卯度的夹角。
13. 如权利要求11所述的研磨垫，其特征在于，该中介区域内更包括至少一径向延伸沟槽。
14. 如权利要求13所述的研磨垫，其特征在于，该径向延伸沟槽的形状为 选自直线形、折线形、弧形及其组合所组成的群组。
15. 如权利要求IO所述的研磨垫，其特征在于，位于同一扇形排列区域内 的弧状沟槽为具有不同半径的同心圆弧沟槽。
16. 如权利要求15所述的研磨垫，其特征在于， 一扇形排列区域内的同心 圆弧沟槽的半径与相邻另一扇形排列区域内的同心圆弧沟槽的半径不相等。
17. 如权利要求15所述的研磨垫，其特征在于， 一扇形排列区域内的同心 圆弧沟槽的半径与相邻另一扇形排列区域内的同心圆弧沟槽的半径不相等，但 与间隔另一扇形排列区域内的同心圆弧沟槽的半径相等。
18. 如权利要求15所述的研磨垫，其特征在于， 一扇形排列区域内的同心 圆弧沟槽的圆心与另一扇形排列区域内的同心圆弧沟槽的圆心不相重叠。
19. 如权利要求15所述的研磨垫，其特征在于，至少一扇形排列区域内的 同心圆弧沟槽的圆心与该研磨垫的旋转轴心不相重叠。
20. —种研磨垫，包括 一研磨层；多个弧状沟槽，配置在该研磨层中，环绕该研磨垫的旋转轴心；以及 一研磨面，配置在该些弧状沟槽间，其包括一第一研磨区域以及一第二研 磨区域，该第一研磨区域位于周围方向的任二弧状沟槽之间，该第二研磨区域 位于径向的任二弧状沟槽之间，其中该第一研磨区域随该研磨面磨耗向下逐渐 变大。
21. 如权利要求20所述的研磨垫，其特征在于，对应于该研磨垫相对运动 方向，该些弧状沟槽各具有一前端点及一后端点，且至少该后端点的沟槽底斜 面与该研磨层表面的一夹角小于90度角。
22. 如权利要求20所述的研磨垫，其特征在于，该夹角为介于5至60度角。
23. 如权利要求20所述的研磨垫，其特征在于，该些弧状沟槽的形状为选 自圆弧形、椭圆弧形、拋物弧形、不规则弧形及其组合所组成的群组。
24. 如权利要求20所述的研磨垫，其特征在于，该些弧状沟槽的形状为圆弧形，且具有小于180度的圆心角。
25. 如权利要求20所述的研磨垫，其特征在于，该些弧状沟槽包括具有不 同半径的同心圆弧沟槽及具有相同半径的同心圆弧沟槽。
26. 如权利要求25所述的研磨垫，其特征在于，该相同半径的同心圆弧沟 槽总长度占投射圆周长度的55%至95%。
27. 如权利要求25所述的研磨垫，其特征在于，该相同半径的同心圆弧沟 槽总长度占投射圆周长度的15%至45%。
28. 如权利要求25所述的研磨垫，其特征在于，该些同心圆弧沟槽位于偶 数圈位置内的沟槽与位于奇数圈位置内的沟槽交错设置。
29. 如权利要求20所述的研磨垫，其特征在于，该些弧状沟槽形成多个扇 形排列区域。
30. 如权利要求29所述的研磨垫，其特征在于， 一扇形排列区域内的同心 圆弧沟槽的半径与相邻另一扇形排列区域内的同心圆弧沟槽的半径不相等，但 与间隔另一扇形排列区域内的同心圆弧沟槽的半径相等。
31. —种研磨垫，包括 一研磨层；以及多个圆弧沟槽，配置在该研磨层中，形成多个扇形排列区域，其中位于同 一扇形排列区域内的圆弧状沟槽为具有不同半径的同心圆弧沟槽，且其中至少 一扇形排列区域内的同心圆弧沟槽的圆心与该研磨垫的一旋转轴心不相重叠。
32. 如权利要求31所述的研磨垫，其特征在于，对应于该研磨垫相对运动 方向，该些圆弧状沟槽各具有一前端点及一后端点，且至少该后端点的沟槽底 斜面与该研磨层表面的一夹角小于90度角。
33. 如权利要求32所述的研磨垫，其特征在于，该夹角为介于5至60度角。
34. 如权利要求31所述的研磨垫，其特征在于，与旋转轴心不相重叠的该 扇形排列区域内的同心圆弧沟槽，对应于该研磨垫相对运动方向，各具有一前 端点及一后端点，且其与该旋转轴心的距离由该前端点至该后端点逐渐变短或 逐渐变长。
35. 如权利要求31所述的研磨垫，其特征在于，更包括一中介区域，其介于相邻二个扇形排列区域。
36. 如权利要求35所述的研磨垫，其特征在于，该中介区域内更包括至少 一径向延伸沟槽。
37. 如权利要求36所述的研磨垫，其特征在于，该径向延伸沟槽的形状为 选自直线形、折线形、弧形及其组合所组成的群组。
38. —种研磨垫的制造方法，包括 提供一研磨层；将该研磨层形成多个凹陷区域；以及 形成多个弧状沟槽在该些凹陷区域之外的区域。
39. 如权利要求38所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该些弧状沟槽 各具有两端点，其中至少一端点的沟槽底斜面与该研磨层表面的一夹角小于90 度角。
40. 如权利要求38所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，形成该些凹陷 区域及该些弧状沟槽的方法包括提供一吸盘装置，其中该吸盘装置具有多个凹入区域对应至该些凹陷区域；利用该吸盘装置固定该研磨垫，并形成该些凹陷区域；以及 于该些凹陷区域之外的区域内形成该些弧状沟槽。
41. 如权利要求38所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，形成该些凹陷 区域及该些弧状沟槽的方法包括提供一吸盘装置及一垫片，其中该垫片具有多个凹入区域对应至该些凹陷 区域；利用该吸盘装置及该垫片固定该研磨垫，并形成该些凹陷区域；以及 于该些凹陷区域之外的区域内形成该些弧状沟槽。
42. 如权利要求38所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，形成该些凹陷 区域及该些弧状沟槽的方法包括在该研磨垫背面形成多个凹入区域对应至该些凹陷区域； 提供一吸盘装置，固定该研磨垫，并形成该些凹陷区域；以及 于该些凹陷区域之外的区域内形成该些弧状沟槽。
43. 如权利要求38所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，形成该些凹陷 区域的方法包括提供一真空吸盘装置或一静电吸盘装置。
44. 如权利要求38所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该些凹陷区域 的凹陷深度大于该些弧状沟槽的沟槽深度。
45. 如权利要求38所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该些凹陷区域 之外的区域为多个扇形排列区域，且该些凹陷区域介于相邻二个扇形排列区 域。
46. 如权利要求45所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，位于同一扇形 排列区域内的弧状沟槽为具有不同半径的同心圆弧沟槽。
47. 如权利要求38所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该些弧状沟槽 包括具有不同半径的同心圆弧沟槽及具有相同半径的同心圆弧沟槽。
48. 如权利要求47所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该相同半径的 同心圆弧沟槽总长度占投射圆周长度的55%至95%。
49. 如权利要求47所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该相同半径的 同心圆弧沟槽总长度占投射圆周长度的15%至45%。
50. 如权利要求47所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，该些同心圆弧 沟槽位于偶数圈位置内的沟槽与位于奇数圈位置内的沟槽交错设置。
51. 如权利要求50所述的研磨垫的制造方法，其特征在于，形成该些偶数 圈同心圆弧沟槽与该些奇数圈同心圆弧沟槽，所经由形成该些凹陷区域及该些 弧状沟槽程序为分成二次完成，且二次间尚包括将该研磨垫旋转一角度。
52. 如权利要求46所述的研磨垫的制造方法，其特征在于， 一扇形排列区 域内的同心圆弧沟槽的圆心与另一扇形排列区域内的同心圆弧沟槽的圆心不 相重叠。
53. 如权利要求46所述的研磨垫的制造方法，其特征在于， 一扇形排列区 域内的同心圆弧沟槽的半径与相邻另一扇形排列区域内的同心圆弧沟槽的半 径不相等，但与间隔另一扇形排列区域内的同心圆弧沟槽的半径相等。
全文摘要
提供一种研磨垫及其制造方法，可以提供不同的研磨液流场分布。该研磨垫包括研磨层以及多个弧状沟槽。弧状沟槽配置在研磨层中，且这些弧状沟槽各具有两端点，其中至少一端点的沟槽底斜面与研磨层表面的夹角小于90度角。
文档编号B24D13/00GK101637888SQ20081012962
公开日2010年2月3日 申请日期2008年8月1日 优先权日2008年8月1日
发明者王裕标 申请人:智胜科技股份有限公司