专利名称：研磨垫、研磨方法以及研磨系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种研磨垫、研磨方法以及研磨系统，且尤其涉及一种可提供研磨液具有不同的流场分布的研磨垫、研磨方法以及研磨系统。
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藉由供应具有化学品混合物的研磨液于研磨垫上，并对被基材施加一压力以将其压置于研磨垫上，且在基材及研磨垫彼此进行相对运动。藉由相对运动所产生的机械摩擦及研磨液的化学作用下，移除部分基材表层，而使其表面逐渐平坦，来达成平坦化的目的。传统研磨垫包括研磨层以及位于研磨层内的多个圆形沟槽，圆形沟槽例如是以同 心圆的分布配置在研磨层中。在进行研磨时，部分研磨液会因为研磨垫的转动所产生的离心力(centrifugal force),而自圆形沟槽流动至研磨层表面。但大部分的研磨液仍容滞于圆形沟槽内，仅有少部分流至研磨层的表面。另外一种传统研磨垫包括研磨层以及位于研磨层内的多个边缘延伸沟槽,边缘延伸沟槽例如是以放射状或螺旋状的分布配置在研磨层中，并延伸至研磨层的边缘。在进行研磨时，研磨系统的载具环与边缘延伸沟槽间的相对运动，造成大部分的研磨液被载具环推挤至研磨层边缘而流出，仅有少部分研磨液流至研磨层表面与基材之间。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
本发明提供一种研磨垫、研磨方法以及研磨系统，能够使研磨液具有不同的流场分布。本发明提出一种研磨垫，其与载具环结合使用，用以研磨基材，在研磨时研磨垫具有运动方向，其中载具环具有至少一载具沟槽，基材具有基材半径，研磨垫包括研磨层以及位于研磨层中的表面图案，所述表面图案具有多条横向沟槽，横向沟槽的各切线与运动方向的切线具有非零度夹角，且横向沟槽对应于运动方向各具有横向沟槽轨迹，横向沟槽轨迹各具有轨迹宽度，所述轨迹宽度小于基材半径。此外，在载具环相对于运动方向的前端区域，横向沟槽具有至少一载具相容性沟槽，其中至少一载具相容性沟槽与至少一载具沟槽的位置对准。本发明亦提出一种研磨垫，其与载具环结合使用，用以研磨基材，在研磨时研磨垫具有运动方向，其中载具环具有至少一载具沟槽，基材具有基材半径，运动方向垂直于自基准点延伸的坐标轴，研磨垫包括研磨层以及位于研磨层中的表面图案，表面图案具有多条横向沟槽，横向沟槽各具有两端点分别位于坐标轴的第一位置及第二位置，且第一位置与基准点具有第一距离，第二位置与基准点具有第二距离，所述第二距离大于第一距离且与第一距离的差值小于基材半径。另外，在载具环相对于运动方向的前端区域，横向沟槽具有至少一载具相容性沟槽，其中至少一载具相容性沟槽与至少一载具沟槽的位置对准。本发明亦提出一种研磨方法，其包括提供研磨垫，此研磨垫包括研磨层以及位于研磨层中的表面图案，且表面图案具有多条横向沟槽。另外，提供载具，其具有载具环以将基材固持于其上，其中载具环具有至少一载具沟槽，基材具有基材半径。之后，藉由载具将基材压着于研磨垫上以进行研磨程序，于进行研磨程序时，研磨垫具有运动方向。而研磨垫的横向沟槽的各切线与运动方向的切线具有非零度夹角，且横向沟槽对应于运动方向各具有横向沟槽轨迹，横向沟槽轨迹各具有轨迹宽度，所述轨迹宽度小于基材半径。另外，在载具环相对于运动方向的前端区域，横向沟槽具有至少一载具相容性沟槽，其中至少一载具相容性沟槽与至少一载具沟槽的位置对准。本发明亦提出一种研磨方法，包括提供研磨垫，研磨垫包括研磨层以及位于研磨层中的表面图案，且表面图案具有多条横向沟槽。提供载具，其具有载具环以将基材固持于
其上，其中载具环具有至少一载具沟槽，基材具有基材半径。藉由载具将基材压着于研磨垫上以进行研磨程序，于进行研磨程序时，研磨垫具有运动方向，且此运动方向垂直于自基准点延伸的坐标轴。其中横向沟槽各具有两端点分别位于坐标轴的第一位置及第二位置，第一位置与基准点具有第一距离，第二位置与基准点具有第二距离，第二距离大于第一距离且与第一距离的差值小于基材半径。另外，在载具环相对于运动方向的前端区域，横向沟槽具有至少一载具相容性沟槽，其中至少一载具相容性沟槽与至少一载具沟槽的位置对准。本发明亦提出一种研磨系统，其包括研磨垫、载具以及基材。研磨垫包括研磨层以及位于研磨层中的表面图案，且表面图案具有多条横向沟槽。载具具有载具环，其具有至少一载具沟槽。基材固持于载具上，且基材具有基材半径。当载具将基材压着于研磨垫上进行研磨时，研磨垫具有运动方向。而研磨垫的横向沟槽的各切线与运动方向的切线具有非零度夹角，且横向沟槽对应于运动方向各具有横向沟槽轨迹，横向沟槽轨迹各具有轨迹宽度，所述轨迹宽度小于基材半径。另外，在载具环相对于运动方向的前端区域，横向沟槽具有至少一载具相容性沟槽，其中至少一载具相容性沟槽与至少一载具沟槽的位置对准。本发明亦提出一种研磨系统，其包括研磨垫、载具以及基材。研磨垫包括研磨层以及位于研磨层中的表面图案，且表面图案具有多条横向沟槽。载具具有载具环，且载具环具有至少一载具沟槽。基材固持于载具上，且基材具有基材半径。当载具将基材压着于研磨垫上以进行研磨时，研磨垫具有运动方向，所述运动方向垂直于自基准点延伸的坐标轴。而横向沟槽各具有两端点分别位于坐标轴的第一位置及第二位置，第一位置与基准点具有第一距离，第二位置与基准点具有第二距离，第二距离大于第一距离且与第一距离的差值小于基材半径。另外，在载具环相对于运动方向的前端区域，横向沟槽具有至少一载具相容性沟槽，其中至少一载具相容性沟槽与至少一载具沟槽的位置对准。基于上述，由于本发明的研磨垫的横向沟槽在载具环相对于运动方向的前端区域具有至少一载具相容性沟槽，且所述至少一载具相容性沟槽与至少一载具沟槽的位置对准。因此，当于进行研磨程序时，研磨液可顺着沟槽而产生对应的流场分布，进而提供更佳的研磨效率。为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
图I是根据本发明一实施例的研磨系统的上视示意图。图2是图I于载具环处的局部放大不意图。图3至图6是根据本发明的数个实施例的研磨系统的上视示意图。图7是图6于载具环处的局部放大不意图。附图标记100 :研磨垫
102:研磨层104 :表面图案104a 104d :横向沟槽110:载具111 :载具环112:载具沟槽140、240 :载具相容性沟槽Al A4 :沟槽轨迹A :弧带区B、BI B3 :分隔空白区D1，D2:旋转方向C :旋转中心T1、T2:端点r :基材半径S :基材202 :连接沟槽204 :齿状沟槽
具体实施例方式图I是根据本发明一实施例的研磨系统的上视示意图。图2是图I于载具环处的局部放大示意图。请参照图I以及图2,本实施例的研磨系统包括研磨垫100、载具110以及基材S。研磨垫100是与载具110的载具环结合使用，且研磨垫100包括研磨层102以及位于研磨层102中的表面图案104。研磨层102例如是由聚合物基材所构成，聚合物基材可以是聚酯(polyester)、聚 BI (polyether)、聚氨酯(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。研磨层102除聚合物基材外，另可包含导电材料、研磨颗粒、微球体、或可溶解添加物于此聚合物基材中。表面图案104位于研磨层102中。根据本实施例，表面图案104包括多条横向沟槽104a 104d。在图I的实施例中，上述横向沟槽104a 104d是弧状沟槽，但本发明不限于此。在其他的实施例中，横向沟槽104a 104d也可以是直线沟槽或是其它不同形状态样的沟槽。此外，根据本实施例，上述表面图案104可更进一步包括至少一个分隔空白区BI B3，所述分隔空白区BI B3可以将多条横向沟槽104a 104d分隔开来，以使得横向沟槽104a 104d彼此不连接在一起。在此，分隔空白区BI B3在研磨垫100上的分布形状是以环状分布，而横向沟槽104a 104d集合起来在研磨垫100上的分布形状则是以环带分布。在本实施例中，上述表面图案104可还包括边缘空白区E，其配置于研磨层102的边缘。此边缘空白区E使横向沟槽104a 104d不会延伸至研磨层102的边缘。表面图案104亦可选择包括中心空白区，其配置于研磨层102的中心附近位置(如图I所示)，或是选择使横向沟槽104a延伸至研磨层102的中心位置。 另外，载具110具有载具环111，其位于载具110的边缘，载具环111主要是用来固持基材S在载具110上，以使基材S被压着于研磨层102的表面以进行研磨。通常，载具110的载具环111上包括有至少一条载具沟槽112。一般来说，载具环111为位于载具110边缘的环状结构，而基材S则是固定在载具110下方以及位于载具环111内部。此外，基材S又可称为研磨物件，其例如是晶圆、玻璃基板、金属基材或是其他的研磨物件。基材S是通过载具110而将其压置于研磨层102上来进行研磨。而基材S具有基材半径r。当欲进行研磨程序时，载具110可将基材S固持住并将其压着于研磨层102上以进行研磨程序。而于进行研磨程序时，研磨垫100具有运动方向D1，所述运动方向Dl垂直于自研磨垫100的一基准点(例如是旋转中心C)延伸的一坐标轴(例如是半径坐标轴)。换言之，研磨垫100沿着方向Dl进行旋转。此外，载具110固持基材S以方向D2进行旋转。藉由研磨垫100沿着方向Dl进行旋转以及载具110沿着方向D2进行旋转，即可对基材S的表面进行研磨。值得注意的是，在进行上述的研磨程序时，横向沟槽104a 104d的各切线与研磨垫100的运动方向Dl的切线之间具有一个非零度夹角。换言之，横向沟槽104a 104d的切线与研磨垫100的运动方向Dl的切线不平行设置。因此，横向沟槽104a 104d大致上是由研磨垫100的旋转中心C往研磨垫100的边缘延伸。此外，上述的横向沟槽104a 104d对应于研磨垫100的运动方向Dl各具有沟槽轨迹Al A4。换言之，当研磨垫100沿着运动方向Dl旋转时,横向沟槽104a可构成一个沟槽轨迹Al(即最外圈的环状区域)，横向沟槽104b可构成另一个沟槽轨迹A2(即第二外圈的环状区域)，横向沟槽104c可构成另一个沟槽轨迹A3 (即第三外圈的环状区域)，横向沟槽104d可构成另一沟槽轨迹A4(即最内圈的环状区域)。沟槽轨迹Al A4的宽度例如是大于分隔空白区BI B3的宽度以及边缘空白区E的宽度。在此，沟槽轨迹Al A4的轨迹宽度指的是，当横向沟槽的两端点是自旋转中心C向外的第一半径位置向外延伸至第二半径位置，那么第二半径与第一半径的差值即是等于所述轨迹宽度。在本实施例中，沟槽轨迹Al A4的宽度小于基材S的基材半径r。换言之，横向沟槽104a 104d各具有两端点分别位于坐标轴的第一位置及第二位置，第一位置与基准点具有第一距离，第二位置与基准点具有第二距离，所述第二距离大于第一距离且与第一距离的差值小于基材半径。以横向沟槽104a为例，横向沟槽104a的第一端Tl是位于边缘空白区E的边缘，且横向沟槽104a的第二端T2是位于分隔空白区BI的边缘。横向沟槽104a的第一端Tl与基准点(旋转中心C)之间具有第一距离，横向沟槽104a的第二端T2与基准点(旋转中心C)之间具有第二距离。而所述第二距离与第一距离的差值小于基材S的基材半径r。承上所述，在本实施例中，上述沟槽轨迹Al A4中的至少二个不完全重叠的沟槽轨迹以及上述的分隔空白区BI B3中的至少一个分隔空白区会被基材S所覆盖。值得一提的是，本发明不限沟槽轨迹Al A4以及分隔空白区BI B3的数目。在其他实施例中，位于研磨层102中的沟槽轨迹的数目可以是4个以上或以下，且分隔空白区的数目可以是3个以上或以下，只要符合本发明的准则，沟槽轨迹与分隔空白区的数目可以依需求而做适度地变更。另外，根据本实施例，横向沟槽104a 104d在研磨层102上大致可排列成径向虚 拟延伸的连续曲线，而这些径向虚拟延伸的连续曲线集合起来的分布呈现成螺旋状或放射 状。换言之，横向沟槽104a 104d是由研磨层102的旋转中心C以螺旋状或放射状的形式径向虚拟延伸至研磨层102的边缘处。此外，本发明不限制横向沟槽104a 104d的数目。为了清楚的说明本发明，在图I的实施例中仅显示出其中几条横向沟槽104a 104d，图2相较于图I来说显示了更多条的横向沟槽104a 104d,横向沟槽104a 104d的数目可依实际需求而作选择。一般来说，当于进行研磨程序时，研磨垫100是延伸方向Dl旋转且载具110是沿着方向D2旋转，以使研磨垫100与载具110进行相对运动。然而，在上述研磨程序中，部分研磨液会因为研磨垫100的旋转所产生的离心力而流向研磨层102的边缘。特别是,在研磨层102与载具110接触之处，研磨液会进一步受到载具110的载具环111推挤至研磨层102边缘而流出，尤其是在载具110的载具环111相对于运动方向Dl的前端区域更是明显。根据本实施例，所述运动方向Dl的前端区域大致为对应载具110的载具环111的下缘部分的区域。因此，根据本实施例，位于研磨层102中的表面图案104的横向沟槽104a 104d在载具环111相对于运动方向Dl的前端区域具有至少一条载具相容性沟槽140，前述载具相容性沟槽140与载具环111的载具沟槽112的位置对准。更详细来说，在研磨层102中的多条横向沟槽104a 104d之中，至少有一条横向沟槽会与载具环111的载具沟槽112的位置对准，而此横向沟槽即称之为载具相容性沟槽140。在本实施例中，所述载具相容性沟槽140是位于载具环111相对于运动方向Dl的前端区域。承上所述，本实施例的载具相容性沟槽140在载具环111相对于运动方向Dl的前端区域的载具沟槽112对准，有利于降低研磨液因为载具环111的推挤而自研磨层102边缘流出。换言之，本研磨层102的横向沟槽104a 104d的设计(载具相容性沟槽140与载具沟槽112对准)有利于于进行研磨程序时，因载具110的旋转(旋转方向D2)，将一部分研磨液吸入至载具环111内。此外，由于横向沟槽104a 104d的沟槽轨迹Al A4的宽度小于基材S的基材半径r，也就是至少二个不完全重叠的沟槽轨迹以及至少一个分隔空白区会被基材S所覆盖，因此使得研磨液不仅可以从横向沟槽104a 104d的两侧流至研磨层102表面与基材S之间，亦可以从横向沟槽104a 104d的端点流至研磨层102表面与基材S之间，以提供研磨液具有不同的流场分布。图3是根据本发明的一实施例的研磨系统的上视示意图。请参照图3，图3的实施例与图I相似，因此在此与图I相同的元件以相同的符号表示，且相同元件所具有的相同特征不再重复赘述。图3的实施例与图I的实施例不同之处在于横向沟槽104a 104d彼此错位排列，使研磨液更容易流至研磨层102表面。换言之，在图I的实施例中，横向沟槽104a 104d大致可排列成径向虚拟延伸的连续曲线。然而在图3的实施例中，相邻沟槽轨迹Al A4的横向沟槽104a 104d彼此在径向错位排列。也就是说，横向沟槽104a与横向沟槽104b错位排列，横向沟槽104b与横向沟槽104c错位排列，且横向沟槽104c又与横向沟槽104d错位排列。图I至图3的实施例中，分隔空白区BI B3在研磨垫100上的分布形状是以环状分布，而横向沟槽104a 104d集合起来在研磨垫100上的分布形状则是以环带分布来说明，但是本发明不限于此。在其他的实施例中，分隔空白区在研磨垫上的分布形状也可以是同心环状、不同心环状、椭圆环状、波浪环状、不规则环状、多条直线状、平行直线状、放射 直线状、放射弧线状、螺旋状、多角格状、或其组合；对应于上述不同的分隔空白区，横向沟槽集合起来在研磨垫上的分布形状可以是环带、同心环带、不同心环带、椭圆环带、波浪环带、不规则环带、弧带、同心弧带、不同心弧带、椭圆弧带、波浪弧带、不规则弧带、线性带状、平行直线带、放射直线分隔扇状、放射弧线分隔扇状、螺旋带、多角格、或其组合。图4是根据本发明的一实施例的研磨系统的上视示意图。请参照图4，图4的实施例与图I相似，因此在此与图I相同的元件以相同的符号表示，且相同元件所具有的相同特征不再重复赘述。图4的实施例与图I的实施例不同之处在于，研磨层102中的表面图案104还包括多条连接沟槽202，连接沟槽202例如是位于横向沟槽104a 104d与分隔空白区BI B3及边缘空白区E的边界，连接沟槽202集合起来的分布形状为同心弧线分布。也就是说，连接沟槽202的方向与研磨垫100运动方向Dl —致，或是连接沟槽202的切线与研磨垫100运动方向Dl的切线平行。连接沟槽202与横向沟槽104a 104d连接成锯齿状，而这些锯齿状沟槽图案可选择被分隔空白区BI B3所分隔。更详细来说，连接沟槽202将所有的横向沟槽104a连接在一起以形成环带锯齿状沟槽图案；连接沟槽202将所有的横向沟槽104b连接在一起以形成另一环带锯齿状沟槽图案；连接沟槽202将所有的横向沟槽104c连接在一起以形成另一环带锯齿状沟槽图案；且连接沟槽202将所有的横向沟槽104d连接在一起以形成另一环带锯齿状沟槽图案。图5是根据本发明的一实施例的研磨系统的上视示意图。请参照图5，图5的实施例与图4相似，因此在此与图4相同的元件以相同的符号表示，且相同元件所具有的相同特征不再重复赘述。图5的实施例与图4的实施例不同之处在于，连接沟槽202是将部分的横向沟槽104a 104d连接在一起，以形成弧带锯齿状。更详细来说，连接沟槽202将部分的横向沟槽104a连接在一起以形成多个弧带锯齿状沟槽图案；连接沟槽202将部分横向沟槽104b连接在一起以形成多个弧带锯齿状沟槽图案；连接沟槽202将部分横向沟槽104c连接在一起以形成多个弧带锯齿状沟槽图案；且连接沟槽202将部分横向沟槽104d连接在一起以形成多个弧带锯齿状沟槽图案。在上述图4以及图5的实施例中，分隔空白区BI B3为环状分布，横向沟槽104a 104d的其中之一与连接沟槽202所构成的锯齿状沟槽图案为环带或是弧带。但是，本发明不限于此。根据其他实施例，分隔空白区在研磨层102上的分布形状也可以是同心环状、不同心环状、椭圆环状、波浪环状、不规则环状、多条直线状、平行直线状、放射直线状、放射弧线状、螺旋状、多角格状、或其组合；连接沟槽位于横向沟槽与分隔空白区及边缘空白区的边界，横向沟槽与连接沟槽构成的锯齿状沟槽图案，对应于上述不同的分隔空白区所形成的锯齿状沟槽图案可以是环带、同心环带、不同心环带、椭圆环带、波浪环带、不规则环带、弧带、同心弧带、不同心弧带、椭圆弧带、波浪弧带、不规则弧带、线性带状、平行直线带、放射直线分隔扇状、放射弧线分隔扇状、螺旋带、多角格、或其组合。在上述图I至图5的实施例中，横向沟槽104a 104d对应于研磨垫100运动方向Dl的各沟槽轨迹Al A4，均以 完全重叠(例如最外围所有横向沟槽104a对应的沟槽轨迹Al均完全重叠)或是完全不重叠(例如横向沟槽104a 104d对应的沟槽轨迹Al A4完全不重叠)的方式显示说明。但是，本发明不限于此。根据其他实施例，横向沟槽对应于研磨垫运动方向的各沟槽轨迹可以是完全重叠、部分重叠、完全不重叠、或其组合。此外，上述分隔空白区虽以线状形式来叙述各种分布形状，但本发明所定义的分隔空白区包括以带状形式来呈现上述各种分布形状。图6是根据本发明的一实施例的研磨系统的上视示意图。图7是图6于载具环处的局部放大示意图。请参照图6以及图7，图6的实施例与图I相似，因此在此与图I相同的元件以相同的符号表示，且相同元件所具有的相同特征不再重复赘述。图6以及图7的实施例与图I的实施例不同之处在于，研磨层102的表面图案中具有的多个分隔空白区B的分布形状是螺旋状，研磨层102中具有横向沟槽104’，且分隔空白区B将多条横向沟槽104’分隔成多个弧带区A，以使得横向沟槽104’集合起来的分布形状是螺旋带状(位于弧带区A中)。研磨层102的表面图案还包括多条连接沟槽202，连接沟槽202例如是位于横向沟槽104’之间并且分布于横向沟槽104’至与分隔空白区B的边界，连接沟槽202集合起来的分布形状为不连续螺旋状分布。连接沟槽202与将横向沟槽104’串接起来以形成锯齿状，而这些锯齿状沟槽图案例如是被分隔空白区B所分隔。更详细来说，连接沟槽202将横向沟槽104’连接在一起以形成螺旋带锯齿状沟槽图案。特别是，当于进行研磨程序时，研磨垫100与载具100进行相对运动。位于研磨层102中的横向沟槽104’在载具环111相对于运动方向Dl的前端区域具有至少一条载具相容性沟槽240，前述载具相容性沟槽240与载具环111的载具沟槽112的位置对准。更详细来说，在研磨层102中的多条横向沟槽104’之中，至少有一条横向沟槽104’会与载具环111的载具沟槽112的位置对准，而此横向沟槽104’即称之为载具相容性沟槽240。在本实施例中，所述载具相容性沟槽240是位于载具环111相对于运动方向Dl的前端区域。类似地，因本实施例的载具相容性沟槽240与载具环111相对于运动方向Dl的前端区域的载具沟槽112对准，因此有利于降低研磨液因为载具环111的推挤而自研磨层102边缘流出，更有利于于进行研磨程序时，因载具110的旋转(旋转方向D2)，将一部分研磨液吸入至载具环111内。此外，由于横向沟槽104’的沟槽轨迹的宽度小于基材S的基材半径r，也就是至少二个不完全重叠的沟槽轨迹以及至少一个分隔空白区会被基材S所覆盖，因此使得研磨液不仅可以从横向沟槽104’的两侧流至研磨层102表面与基材S之间，亦可以从横向沟槽104’的端点流至研磨层102表面与基材S之间，以提供研磨液具有不同的流场分布。
在上述图6的实施例中，分隔空白区B将多条横向沟槽104’所分隔成的弧带区A可选择与载具环111具有实质上相同的宽度，这些横向沟槽104’所构成弧带的弧度亦可选择与载具环111的前端区域的弧度实质上相同。也就是说，在相对于运动方向Dl的前端区域，当载具环111运动到其中一个弧带之上时，载具环111可与此弧带实质上完全重合。此外，在上述图6的实施例中，横向沟槽104’所构成的弧带，均自相同内径位置向外延伸分布至相同外径位置，来做显示说明。但是，本发明不限于此。根据其他实施例，横向沟槽104’所构成的弧带，亦可选择自不同内径位置向外延伸分布至不同外径位置，藉此可调整横向沟槽104’在研磨层102表面不同位置的沟槽密度，使整体的沟槽密度较为均匀。上述图I至图7的实施例中，研磨垫100皆以圆形研磨垫为例来说明。然，本发明的横向沟槽的设计也可以应用于其他形状的研磨垫，例如是带状研磨垫。一般来说，带状研磨垫的运动方向为直线运动，因此当带状研磨垫的运动方向例如为线性Y方向时，此运动方向垂直于自一基准点(例如是X = O位置)延伸的一坐标轴(例如是X轴)，位于带状研磨垫上的横向沟槽的两端点则是由研磨垫的Xl位置延伸至X2位置。换言之，在带状研磨 垫中，其横向沟槽的切线方向与Y方向具有一个非零度夹角。此外，横向沟槽相对于带状研磨垫的运动方向具有一沟槽轨迹，而且IX2-X1I等于轨迹宽度，而此轨迹宽度小于基材半径r。特别地是，在载具环相对于带状研磨垫运动方向的前端区域，横向沟槽具有至少一条载具相容性沟槽，且所述至少一条载具相容性沟槽与至少一条载具沟槽的位置对准，以提供研磨液具有不同的流场分布。综上所述，本发明的研磨垫的横向沟槽在载具环相对于该运动方向的前端区域具有至少一条载具相容性沟槽，且所述至少一条载具相容性沟槽与至少一条载具沟槽的位置对准。因此，当于进行研磨程序时，研磨液可顺着沟槽而产生对应的流场分布。本发明的研磨垫可使研磨液具有不同的流场分布，对于某些特定的研磨制程，可能可以使研磨液较有效率地被利用，进而有机会降低研磨液的消耗量，以减少研磨液的使用成本。对于另外某些特定的研磨制程，可能可以得到不同的研磨特性，例如是使基材的研磨率提高，或例如是使研磨时间缩短，以提供产业选择。虽然本发明已以实施例揭示如上，任何所属技术领域中的普通技术人员，当可作些许更动与润饰，而不脱离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种研磨垫，其与一载具环结合使用，用以研磨一基材，在研磨时该研磨垫具有一运动方向，其中该载具环具有至少一载具沟槽，该基材具有一基材半径，该研磨垫包括 一研磨层；以及 一表面图案，位于该研磨层中，该表面图案具有多条横向沟槽，该些横向沟槽的各切线与该运动方向的切线具有一非零度夹角，且该些横向沟槽对应于该运动方向各具有一横向沟槽轨迹，该些横向沟槽轨迹各具有一轨迹宽度，该轨迹宽度小于该基材半径， 其中，在该载具环相对于该运动方向的一前端区域，该些横向沟槽具有至少一载具相容性沟槽，该至少一载具相容性沟槽与该至少一载具沟槽的位置对准。
2.根据权利要求I所述的研磨垫，其中该些横向沟槽是弧状沟槽或是直线沟槽。
3.根据权利要求2所述的研磨垫，其中该表面图案还包括至少一分隔空白区，该至少一分隔空白区将该些横向沟槽分隔开来，且该至少一分隔空白区的分布形状为环状、同心环状、不同心环状、椭圆环状、波浪环状、不规则环状、多条直线状、平行直线状、放射直线状、放射弧线状、螺旋状、多角格状、或其组合。
4.根据权利要求3所述的研磨垫，其中该表面图案还包括一边缘空白区，配置于该研磨层的边缘，该边缘空白区使该些横向沟槽不会延伸至该研磨层的边缘。
5.根据权利要求I至4中任一权利要求所述的研磨垫，其中该表面图案还包括多条连接沟槽，该些连接沟槽与该些横向沟槽连接成锯齿状。
6.根据权利要求5所述的研磨垫，其中该些横向沟槽与该些连接沟槽构成的图案为环带、同心环带、不同心环带、椭圆环带、波浪环带、不规则环带、弧带、同心弧带、不同心弧带、椭圆弧带、波浪弧带、不规则弧带、线性带状、平行直线带、放射直线分隔扇状、放射弧线分隔扇状、螺旋带、多角格、或其组合。
7.根据权利要求I至4中任一权利要求所述的研磨垫，其中该表面图案还包括至少一分隔空白区，该至少一分隔空白区将该些横向沟槽分隔开来，至少二个不完全重叠的该些沟槽轨迹的部分及该至少一分隔空白区的部分被该基材所覆盖。
8.根据权利要求I至4中任一权利要求所述的研磨垫，其中该运动方向为一旋转方向沿着一旋转中心，该些横向沟槽各具有两端点自该旋转中心向外的一第一半径位置向外延伸至一第二半径位置，该第二半径与该第一半径的差值等于该轨迹宽度。
9.根据权利要求I至4中任一权利要求所述的研磨垫，其中该运动方向为一线性Y方向，该些横向沟槽各具有两端点自该研磨垫的一 Xl位置延伸至一 X2位置，IX2-X1等于该轨迹宽度。
10.一种研磨垫，其与一载具环结合使用，用以研磨一基材，在研磨时该研磨垫具有一运动方向，其中该载具环具有至少一载具沟槽，该基材具有一基材半径，该运动方向垂直于自一基准点延伸的一坐标轴,该研磨垫包括 一研磨层；以及 一表面图案，位于该研磨层中，该表面图案具有多条横向沟槽，该些横向沟槽各具有两端点分别位于该坐标轴的一第一位置及一第二位置，该第一位置与该基准点具有一第一距离，该第二位置与该基准点具有一第二距离，该第二距离大于该第一距离且与该第一距离的差值小于该基材半径， 其中，在该载具环相对于该运动方向的一前端区域，该些横向沟槽具有至少一载具相容性沟槽，该至少一载具相容性沟槽与该至少一载具沟槽的位置对准。
11.根据权利要求10所述的研磨垫，其中该些横向沟槽是弧状沟槽或是直线沟槽。
12.根据权利要求11所述的研磨垫，其中该表面图案还包括至少一分隔空白区，该至少一分隔空白区将该些横向沟槽分隔开来，且该至少一分隔空白区的分布形状为环状、同心环状、不同心环状、椭圆环状、波浪环状、不规则环状、多条直线状、平行直线状、放射直线状、放射弧线状、螺旋状、多角格状、或其组合。
13.根据权利要求12所述的研磨垫，其中该表面图案还包括一边缘空白区，配置于该研磨层的边缘，该边缘空白区使该些横向沟槽不会延伸至该研磨层的边缘。
14.根据权利要求10至13中任一权利要求所述的研磨垫，其中该表面图案还包括多条连接沟槽，该些连接沟槽与该些横向沟槽连接成锯齿状。
15.根据权利要求14所述的研磨垫，其中该些横向沟槽与该些连接沟槽构成的图案为环带、同心环带、不同心环带、椭圆环带、波浪环带、不规则环带、弧带、同心弧带、不同心弧带、椭圆弧带、波浪弧带、不规则弧带、线性带状、平行直线带、放射直线分隔扇状、放射弧线分隔扇状、螺旋带、多角格、或其组合。
16.根据权利要求10至13中任一权利要求所述的研磨垫，其中该运动方向为一旋转方向沿着该基准点旋转，该坐标轴为一半径坐标轴，该第一位置为一第一半径位置，该第二位置为一第二半径位置。
17.根据权利要求10至13中任一权利要求所述的研磨垫，其中该运动方向为一线性Y方向，该坐标轴为一 X坐标轴，该第一位置为一 Xl位置，该第二位置为一 X2位置。
18.—种研磨方法，包括 提供一研磨垫，该研磨垫包括 一研磨层；以及 一表面图案，位于该研磨层中，该表面图案具有多条横向沟槽； 提供一载具，该载具具有一载具环以将一基材固持于该载具上，其中该载具环具有至少一载具沟槽，该基材具有一基材半径； 藉由该载具将该基材压着于该研磨垫上以进行一研磨程序，于进行该研磨程序时，该研磨垫具有一运动方向， 其中，该研磨垫的该些横向沟槽的各切线与该运动方向的切线具有一非零度夹角，且该些横向沟槽对应于该运动方向各具有一横向沟槽轨迹，该些横向沟槽轨迹各具有一轨迹宽度，该轨迹宽度小于该基材半径，且 在该载具环相对于该运动方向的一前端区域，该些横向沟槽具有至少一载具相容性沟槽，该至少一载具相容性沟槽与该至少一载具沟槽的位置对准。
19.根据权利要求18所述的研磨方法，其中该些横向沟槽是弧状沟槽或是直线沟槽。
20.根据权利要求19所述的研磨方法，其中该表面图案还包括至少一分隔空白区，该至少一分隔空白区将该些横向沟槽分隔开来，且该至少一分隔空白区的分布形状为环状、同心环状、不同心环状、椭圆环状、波浪环状、不规则环状、多条直线状、平行直线状、放射直线状、放射弧线状、螺旋状、多角格状、或其组合。
21.根据权利要求20所述的研磨方法，其中该表面图案还包括一边缘空白区，配置于该研磨层的边缘，该边缘空白区使该些横向沟槽不会延伸至该研磨层的边缘。
22.根据权利要求18至21中任一权利要求所述的研磨方法，其中该表面图案还包括多条连接沟槽，该些连接沟槽与该些横向沟槽连接成锯齿状。
23.根据权利要求22所述的研磨方法，其中该些横向沟槽与该些连接沟槽构成的图案为环带、同心环带、不同心环带、椭圆环带、波浪环带、不规则环带、弧带、同心弧带、不同心弧带、椭圆弧带、波浪弧带、不规则弧带、线性带状、平行直线带、放射直线分隔扇状、放射弧线分隔扇状、螺旋带、多角格、或其组合。
24.根据权利要求18至21中任一权利要求所述的研磨方法，其中该表面图案还包括至少一分隔空白区，该至少一分隔空白区将该些横向沟槽分隔开来，至少二个不完全重叠的该些沟槽轨迹的部分及该至少一分隔空白区的部分被该基材所覆盖。
25.根据权利要求18至21中任一权利要求所述的研磨方法，其中该运动方向为一旋转方向沿着一旋转中心，该些横向沟槽各具有两端点自该旋转中心向外的一第一半径位置向外延伸至一第二半径位置，该第二半径与该第一半径的差值等于该轨迹宽度。
26.根据权利要求18至21中任一权利要求所述的研磨方法，其中该运动方向为一线性Y方向，该些横向沟槽各具有两端点自该研磨垫的一 Xl位置延伸至一 X2位置，|X2-X1|等于该轨迹宽度。
27.—种研磨方法，包括 提供一研磨垫，该研磨垫包括 一研磨层；以及 一表面图案，位于该研磨层中，该表面图案具有多条横向沟槽， 提供一载具，该载具具有一载具环以将一基材固持于该载具上，其中该载具环具有至少一载具沟槽，该基材具有一基材半径； 藉由该载具将该基材压着于该研磨垫上以进行一研磨程序，于进行该研磨程序时，该研磨垫具有一运动方向，该运动方向垂直于自一基准点延伸的一坐标轴； 其中，些横向沟槽各具有两端点分别位于该坐标轴的一第一位置及一第二位置，该第一位置与该基准点具有一第一距离，该第二位置与该基准点具有一第二距离，该第二距离大于该第一距离且与该第一距离的差值小于该基材半径，且 在该载具环相对于该运动方向的一前端区域，该些横向沟槽具有至少一载具相容性沟槽，该至少一载具相容性沟槽与该至少一载具沟槽的位置对准。
28.根据权利要求27所述的研磨方法，其中该些横向沟槽是弧状沟槽或是直线沟槽。
29.根据权利要求28所述的研磨方法，其中该表面图案还包括至少一分隔空白区，该至少一分隔空白区将该些横向沟槽分隔开来，且该至少一分隔空白区的分布形状为环状、同心环状、不同心环状、椭圆环状、波浪环状、不规则环状、多条直线状、平行直线状、放射直线状、放射弧线状、螺旋状、多角格状、或其组合。
30.根据权利要求29所述的研磨方法，其中该表面图案还包括一边缘空白区，配置于该研磨层的边缘，该边缘空白区使该些横向沟槽不会延伸至该研磨层的边缘。
31.根据权利要求27至30中任一权利要求所述的研磨方法，其中该表面图案还包括多条连接沟槽，该些连接沟槽与该些横向沟槽连接成锯齿状。
32.根据权利要求31所述的研磨方法，其中该些横向沟槽与该些连接沟槽构成的图案为环带、同心环带、不同心环带、椭圆环带、波浪环带、不规则环带、弧带、同心弧带、不同心弧带、椭圆弧带、波浪弧带、不规则弧带、线性带状、平行直线带、放射直线分隔扇状、放射弧线分隔扇状、螺旋带、多角格、或其组合。
33.根据权利要求27至30中任一权利要求所述的研磨方法，其中该运动方向为一旋转方向沿着该基准点旋转，该坐标轴为一半径坐标轴，该第一位置为一第一半径位置，该第二位置为一第二半径位置。
34.根据权利要求27至30中任一权利要求所述的研磨方法，其中该运动方向为一线性Y方向，该坐标轴为一 X坐标轴，该第一位置为一 Xl位置，该第二位置为一 X2位置。
35.一种研磨系统，包括 一研磨垫，该研磨垫包括 一研磨层；以及 一表面图案，位于该研磨层中，该表面图案具有多条横向沟槽； 一载具，该载具具有一载具环，且该载具环具有至少一载具沟槽； 一基材，固持于该载具上，且该基材具有一基材半径； 当该载具将该基材压着于该研磨垫上进行研磨时该研磨垫具有一运动方向，其中 该研磨垫的该些横向沟槽的各切线与该运动方向的切线具有一非零度夹角，且该些横向沟槽对应于该运动方向各具有一横向沟槽轨迹，该些横向沟槽轨迹各具有一轨迹宽度，该轨迹宽度小于该基材半径，且 在该载具环相对于该运动方向的一前端区域，该些横向沟槽具有至少一载具相容性沟槽，该至少一载具相容性沟槽与该至少一载具沟槽的位置对准。
36.根据权利要求35所述的研磨系统，其中该些横向沟槽是弧状沟槽或是直线沟槽。
37.根据权利要求36所述的研磨系统，其中该表面图案还包括至少一分隔空白区，该至少一分隔空白区将该些横向沟槽分隔开来，且该至少一分隔空白区的分布形状为环状、同心环状、不同心环状、椭圆环状、波浪环状、不规则环状、多条直线状、平行直线状、放射直线状、放射弧线状、螺旋状、多角格状、或其组合。
38.根据权利要求37所述的研磨系统，其中该表面图案还包括一边缘空白区，配置于该研磨层的边缘，该边缘空白区使该些横向沟槽不会延伸至该研磨层的边缘。
39.根据权利要求35至38中任一权利要求所述的研磨系统，其中该表面图案还包括多条连接沟槽，该些连接沟槽与该些横向沟槽连接成锯齿状。
40.根据权利要求39所述的研磨系统，其中该些横向沟槽与该些连接沟槽构成的图案为环带、同心环带、不同心环带、椭圆环带、波浪环带、不规则环带、弧带、同心弧带、不同心弧带、椭圆弧带、波浪弧带、不规则弧带、线性带状、平行直线带、放射直线分隔扇状、放射弧线分隔扇状、螺旋带、多角格、或其组合。
41.根据权利要求35至38中任一权利要求所述的研磨系统，其中该表面图案还包括至少一分隔空白区，该至少一分隔空白区将该些横向沟槽分隔开来，至少二个不完全重叠的该些沟槽轨迹的部分及该至少一分隔空白区的部分被该基材所覆盖。
42.根据权利要求35至38中任一权利要求所述的研磨系统，其中该运动方向为一旋转方向沿着一旋转中心，该些横向沟槽各具有两端点自该旋转中心向外的一第一半径位置向外延伸至一第二半径位置，该第二半径与该第一半径的差值等于该轨迹宽度。
43.根据权利要求35至38中任一权利要求所述的研磨系统，其中该运动方向为一线性Y方向，该些横向沟槽各具有两端点自该研磨垫的一 Xl位置延伸至一 X2位置，IX2-X11等于该轨迹宽度。
44.一种研磨系统,包括 一研磨垫，该研磨垫包括 一研磨层；以及 一表面图案，位于该研磨层中，该表面图案具有多条横向沟槽， 一载具，该载具具有一载具环，且该载具环具有至少一载具沟槽； 一基材，固持于该载具上，其中该基材具有一基材半径； 当该载具将该基材压着于该研磨垫上以进行研磨时，该研磨垫具有一运动方向，该运动方向垂直于自一基准点延伸的一坐标轴，其中 些横向沟槽各具有两端点分别位于该坐标轴的一第一位置及一第二位置，该第一位置与该基准点具有一第一距离，该第二位置与该基准点具有一第二距离，该第二距离大于该第一距离且与该第一距离的差值小于该基材半径，且 在该载具环相对于该运动方向的一前端区域，该些横向沟槽具有至少一载具相容性沟槽，该至少一载具相容性沟槽与该至少一载具沟槽的位置对准。
45.根据权利要求44所述的研磨系统，其中该些横向沟槽是弧状沟槽或是直线沟槽。
46.根据权利要求45所述的研磨系统，其中该表面图案还包括至少一分隔空白区，该至少一分隔空白区将该些横向沟槽分隔开来，且该至少一分隔空白区的分布形状为环状、同心环状、不同心环状、椭圆环状、波浪环状、不规则环状、多条直线状、平行直线状、放射直线状、放射弧线状、螺旋状、多角格状、或其组合。
47.根据权利要求46所述的研磨系统，其中该表面图案还包括一边缘空白区，配置于该研磨层的边缘，该边缘空白区使该些横向沟槽不会延伸至该研磨层的边缘。
48.根据权利要求44至47中任一权利要求所述的研磨系统，其中该表面图案还包括多条连接沟槽，该些连接沟槽与该些横向沟槽连接成锯齿状。
49.根据权利要求48所述的研磨系统，其中该些横向沟槽与该些连接沟槽构成的图案为环带、同心环带、不同心环带、椭圆环带、波浪环带、不规则环带、弧带、同心弧带、不同心弧带、椭圆弧带、波浪弧带、不规则弧带、线性带状、平行直线带、放射直线分隔扇状、放射弧线分隔扇状、螺旋带、多角格、或其组合。
50.根据权利要求44至47中任一权利要求所述的研磨系统，其中该运动方向为一旋转方向沿着该基准点旋转，该坐标轴为一半径坐标轴，该第一位置为一第一半径位置，该第二位置为一第二半径位置。
51.根据权利要求44至47中任一权利要求所述的研磨系统，其中该运动方向为一线性Y方向，该坐标轴为一 X坐标轴，该第一位置为一 Xl位置，该第二位置为一 X2位置。
全文摘要
一种研磨垫、研磨方法以及研磨系统，研磨垫与载具环结合使用，用以研磨基材，在研磨时研磨垫具有运动方向，其中载具环具有至少一载具沟槽，基材具有基材半径，研磨垫包括研磨层以及位于研磨层中的表面图案，所述表面图案具有多条横向沟槽，横向沟槽的各切线与运动方向的切线具有非零度夹角，且横向沟槽对应于运动方向各具有横向沟槽轨迹，横向沟槽轨迹各具有轨迹宽度，此轨迹宽度小于基材半径。此外，在载具环相对于运动方向的前端区域，横向沟槽具有至少一载具相容性沟槽，至少一载具相容性沟槽与至少一载具沟槽的位置对准。
文档编号B24B37/20GK102873596SQ20111022840
公开日2013年1月16日 申请日期2011年8月10日 优先权日2011年7月12日
发明者王裕标 申请人:智胜科技股份有限公司