由积层制造工艺所生产的研磨垫制造技术

本公开的实施例是关于具有可调谐化学特性、材料特性及结构特性的高级研磨垫，及制造所述研磨垫的新方法。根据本公开的一或多个实施例，已发现具有改善特性的研磨垫可由诸如三维(3D)打印工艺的积层制造工艺来产生。因此，本公开的实施例可提供具有离散特征及几何形状、由至少两种不同材料形成的高级研磨垫，所述不同材料包括官能性聚合物、官能性寡聚物、反应性稀释剂及固化剂。举例而言，该高级研磨垫可通过自动化依序沉积至少一种树脂前体组成物，随后以至少一个固化步骤而由多个聚合物层形成，其中各层可表示至少一种聚合物组成物和/或不同组成物的区域。

Grinding pad manufactured by layered manufacturing process

【技术实现步骤摘要】
由积层制造工艺所生产的研磨垫本申请是申请日为2015年10月16日、申请号为201580069573.2、名称为“由积层制造工艺所生产的研磨垫”的中国专利申请(PCT国际申请号为PCT/US2015/056077)的分案申请。
本文中公开的实施例一般涉及研磨物件及制造用于研磨工艺的研磨物件的方法。更具体而言，本文中公开的实施例涉及通过产生改善的研磨垫特性及性能(包括可调谐性能)的工艺产生的研磨垫。
技术介绍
化学机械研磨(Chemicalmechanicalpolishing；CMP)是许多不同行业中用于平坦化基板表面的传统工艺。在半导体行业中，研磨与平坦化的均匀性随着器件特征结构尺寸持续缩小而变得日益重要。在CMP工艺期间，诸如硅晶片的基板安装于承载头上，其中器件表面抵靠着旋转研磨垫置放。承载头在基板上提供可控制的负载以推动器件表面抵靠研磨垫。通常向移动研磨垫的表面及研磨头供应诸如具有磨料粒子的浆料的研磨液体。研磨垫及研磨头向基板施加机械能，同时垫还帮助控制在研磨工艺期间与基板相互作用的浆料的运送。由于研磨垫通常由黏弹性聚合材料制成，因此研磨垫的机械特性(例如弹性、回弹、硬度及刚度)及CMP处理条件在IC裸片等级(微观/纳米观)与晶片或全局等级(宏观)方面对CMP研磨性能具有重要影响。举例而言，CMP工艺力及条件(诸如垫压缩、垫回弹、摩擦及处理期间的温度变化)及磨料水性浆料化学物质将影响研磨垫特性并因此影响CMP性能。在研磨系统中执行的化学机械研磨工艺将通常包括执行整个研磨工艺的不同部分的多个研磨垫。研磨系统通常包括安置于第一平台上的第一研磨垫，该第一研磨垫在基板表面上产生第一材料移除速率及第一表面亮度与第一平坦度。第一研磨步骤通常称为粗糙研磨步骤，且通常以较高研磨速率执行。系统还将通常包括安置于至少一额外平台上的至少一个额外研磨垫，该至少一个额外研磨垫在基板表面上产生第二材料移除速率及第二表面亮度与平坦度。第二研磨步骤通常称为精细研磨步骤，其一般在比粗糙研磨步骤低的速率下执行。在一些配置中，系统还包括安置于第三平台上的第三研磨垫，该第三研磨垫在基板表面上产生第三材料移除速率及第三表面亮度与平坦度。第三研磨步骤通常称为材料清洁或抛光步骤。多垫研磨工艺可用于多步工艺中，在多步工艺中各垫具有不同研磨性质且基板经受渐进性更精细研磨或调节研磨性质以补偿研磨期间遇到的不同层，例如氧化物表面下的金属线。在每个CMP处理步骤期间，使研磨垫暴露于压缩与回弹循环、加热与冷却循环及磨料浆料化学物质。最终，研磨垫在研磨一定数目基板之后变得磨损或“上光”，且随后需要更换或修整。传统研磨垫通常通过模塑、铸造或烧结包括聚氨酯材料的聚合材料制成。在模塑的情况下，研磨垫可例如通过注射模塑每次一个地制成。在铸造的情况下，将液体前体铸造并固化成饼状物，随后将饼状物切成独立垫片。可随后将这些垫片加工成最终厚度。包括有助于浆料运送的凹槽的垫表面特征结构可加工入研磨表面中，或作为注射模塑工艺的部分形成。这些制造研磨垫的方法是昂贵及耗时的，且经常因生产及控制垫表面特征结构尺寸的困难而产生不均匀研磨结果。不均匀性因IC裸片及特征结构的尺寸持续缩减而变得日益重要。当前垫材料及生产所述垫材料的方法限制操控并精细控制主体垫特性，诸如储能模量(E’)及损耗模量(E”)，其在垫性能中起重要作用。因此，均匀CMP需要具有储能模量E’及损耗模量E”的可预测及精细控制的平衡的垫材料及表面特征结构，诸如凹槽及沟槽，所述模量在例如约30℃至约90℃的CMP处理温度范围内进一步维持。不幸地，经由通常的整体聚合及铸造与模塑技术的传统垫生产仅提供少量垫特性(例如模量)控制，因为垫是经受分子内部排斥力与引力及可变聚合物链缠结的相分离宏分子域的随机混合物。举例而言，主体垫中存在相分离微观及宏观结构域可导致非线性材料响应的相加组合，诸如储能模量E’在多次加热与冷却循环中的磁滞现象，此多次加热与冷却循环通常发生于多批基板的CMP处理期间，该磁滞现象可导致不同批基板间的研磨非均匀性及不可预测的性能。由于与传统研磨垫及其制造方法相关联的缺点，因此需要新研磨垫材料，以及提供对垫特征结构几何形状的控制及对垫材料、化学及物理特性的精细控制的制造研磨垫的新方法。预期这些改善在微观层面与宏观层面两方面(诸如在整个基板上)产生改善的研磨均匀性。
技术实现思路
本公开的实施例可提供一种具有经配置以研磨基板的表面的研磨表面的研磨垫，此研磨垫包括：各自包括多个第一聚合物层的多个第一研磨元件，其中此多个第一聚合物层的至少一个形成研磨表面；及各自包括多个第二聚合物层的一或多个第二研磨元件，其中此一或多个第二研磨元件的每一个的至少一区域安置于此多个第一研磨元件中的至少一个与研磨垫的支撑表面之间。在一些配置中，此多个第一聚合物层包括第一聚合物组成物，且此多个第二聚合物层包括第二聚合物组成物。第一研磨元件可包含第一材料且第二研磨元件可包含第二材料，其中第一材料由第一滴组成物形成且第二材料由第二滴组成物形成。在一些实施例中，第二滴组成物可比第一滴组成物包含更大量的树脂前体组成物材料，且树脂前体组成物材料的玻璃转变温度可小于或等于约40℃。在一些实施例中，第一滴比第二滴组成物包含更大量的寡聚物及树脂前体组成物材料，其中寡聚物及树脂前体组成物材料的官能度大于或等于2。在一些实施例中，第一滴组成物包含官能度大于或等于2的寡聚物及树脂前体组成物材料，且第二滴组成物包含官能度小于或等于2的树脂前体组成物材料。本公开的实施例可进一步提供一种具有经配置以研磨基板的表面的研磨表面的研磨垫，其包括各自包括多个第一聚合物层的多个第一研磨元件，第一聚合物层包含第一聚合物材料，其中此多个第一聚合物层中的至少一个形成研磨表面；及安置于此多个第一研磨元件中的至少一个与研磨垫支撑表面之间的基底区域，其中基底区域包括多个层，每个层包括第一树脂前体组成物材料的多个固化滴及第二树脂前体组成物材料的多个固化滴。本公开的实施例可进一步提供一种形成研磨物件的方法，所述方法包括将第一液体的第一滴施配于研磨主体的一部分的表面上，其中此表面包含通过固化一定量的第一液体形成的第一材料；且使第一液体的经施配第一滴暴露于电磁辐射持续第一时间段，从而仅部分固化第一滴内的材料，其中暴露第一液体的经施配的第一滴在第二时间段过去之后发生，且第二时间在第一滴被安置于表面上时开始。第一滴可包含聚氨酯丙烯酸酯、表面固化光引发剂及体固化光引发剂，其中体固化光引发剂包括选自由安息香醚、苯甲基缩酮、乙酰苯酮、烷基苯酮及氧化膦组成的群组的材料，且表面固化光引发剂包括选自由二苯甲酮化合物及噻吨酮化合物组成的群组的材料。本公开的实施例可进一步提供一种形成研磨物件的方法，其包含：将一定量的第一液体施配于研磨主体的一部分的表面上，其中此表面包含通过以下形成的第一材料：固化一定量的第一液体且使施配的第一量的第一液体暴露于自来源产生的电磁辐射持续第一时间段，从而仅部分固化第一量的第一液体，且暴露经施配的第一量的第一液体在第二时间段过去之后执行。方法还可包括：将一定量的第二液体施配于研磨主体的该部分的表面上，其中该一定量的第二液体邻近于一定量的第一液体置放；且使施配量的第二液体暴露于自来源本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于形成研磨物件的至少一部分的聚合物前体组成物，包括：多官能性丙烯酸酯寡聚物；丙烯酸酯单体；以及光引发剂，所述光引发剂选自由安息香醚、苯甲基缩酮、乙酰苯酮、烷基苯酮、氧化膦、二苯甲酮化合物、以及噻吨酮化合物组成的群组，其中所述聚合物前体组成物具有一黏度，所述黏度使所述聚合物前体能够使用积层制造工艺而施配以形成所述研磨物件的一部分。

【技术特征摘要】
2014.10.17 US 62/065,193;2014.10.17 US 62/065,270;1.一种用于形成研磨物件的至少一部分的聚合物前体组成物，包括：多官能性丙烯酸酯寡聚物；丙烯酸酯单体；以及光引发剂，所述光引发剂选自由安息香醚、苯甲基缩酮、乙酰苯酮、烷基苯酮、氧化膦、二苯甲酮化合物、以及噻吨酮化合物组成的群组，其中所述聚合物前体组成物具有一黏度，所述黏度使所述聚合物前体能够使用积层制造工艺而施配以形成所述研磨物件的一部分。2.如权利要求1所述的聚合物前体组成物，其中所述多官能性丙烯酸酯寡聚物是脂族聚氨酯丙烯酸酯寡聚物。3.如权利要求2所述的聚合物前体组成物，进一步包括反应性稀释剂，所述反应性稀释剂选自由丙烯酸2-乙基己酯、丙烯酸辛基癸酯、环状三羟甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯、己内酯丙烯酸酯及烷氧基化甲基丙烯酸十二烷基酯组成的群组。4.如权利要求1所述的聚合物前体组成物，进一步包括反应性稀释剂，使得所述黏度在70℃时是从15cP至30cP。5.如权利要求1所述的聚合物前体组成物，其中所述多官能性丙烯酸酯寡聚物是脂族聚氨酯丙烯酸酯寡聚物，以及所述丙烯酸酯单体具有二或更高的官能度。6.如权利要求1所述的聚合物前体组成物，其中仅由所述聚合物前体组成物形成的聚合物具有大于40℃的玻璃转变温度，以及所述聚合物前体组成物包括相比所述丙烯酸酯单体按重量计的量更大的按重量计的量的所述多官能性丙烯酸酯寡聚物。7.如权利要求1所述的聚合物前体组成物，其中仅...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·巴贾杰，D·莱德菲尔德，M·C·奥里拉利，B·福，A·J·康纳，J·G·方，M·科尔内霍，A·乔卡里汉，M·F·雅玛木拉，R·卡基雷迪，A·库马，V·哈里哈兰，G·E·蒙柯，F·C·雷德克，N·B·帕蒂班德拉，H·T·恩古，R·达文波特，A·辛哈，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国,US