具有磨料在其中的打印的化学机械抛光垫制造技术

一种制造抛光垫的抛光层的方法包括以下步骤：确定将嵌入在所述抛光层的聚合物母体内的颗粒的期望的分布。利用3D打印机相继地沉积所述聚合物母体的多个层，所述聚合物母体的所述多个层中的每一个层通过从喷嘴喷出聚合物母体前体来沉积。根据所述期望的分布、利用所述3D打印机来相继地沉积所述颗粒的多个层。使聚合物母体前体凝固成具有以所述期望的分布嵌入的颗粒的聚合物母体。

Chemical mechanical polishing pad with abrasive print in it

【技术实现步骤摘要】
具有磨料在其中的打印的化学机械抛光垫本申请是申请日为2014年10月22日、申请号为201480060461.6、名称为“具有磨料在其中的打印的化学机械抛光垫”的中国专利申请(PCT申请号为PCT/US2014/061838)的分案申请。
本专利技术关于用于化学机械抛光中的抛光垫。
技术介绍
集成电路通常通过将导体层、半导体成或绝缘层相继地沉积在硅晶片上而形成在基板上。各种制造工艺需要对基板上的层的平坦化。例如，对于某些应用(例如，对金属层的抛光以在经图案化的层的沟槽中形成通孔、插塞与线)，上覆的层经平坦化直到经图案化的层的顶表面被暴露为止。在其他应用(例如，对电介质层的平坦化以进行光刻)中，上覆层经抛光直到期望的厚度保持在下置层上方为止。化学机械抛光(CMP)是一种可接受的平坦化方法。此平坦化方法通常要求将基板装设在载具头上。基板的暴露的表面通常放置成抵靠旋转的抛光垫。载具头在基板上提供可控的负载以推挤基板抵靠抛光垫。抛光液(诸如，具有磨料颗粒的浆料)通常被供应至抛光垫的表面。化学机械抛光工艺的一个目标是抛光均匀性。如果以不同的速率来抛光基板上的不同区域，则基板的一些区域使过多的材料被去除(“过度抛光(overpolishing)”)或过少的材料被去除(“抛光不足(underpolishing)”)是可能的。常规的抛光垫包括“标准的”的垫与固定磨料的垫。标准的垫具有聚氨基甲酸酯(polyurethane)抛光层，并且也可包括可压缩的背托层，所述聚氨基甲酸酯抛光层具有耐久的粗糙化表面。相比之下，固定磨料的垫具有被固持在容纳介质中的磨料颗粒，并且可被支撑在总体上不可压缩的背托层上。然而，商业上可取得的固定磨料的垫通常限于特定的材料，例如，氧化铈。通常通过模铸、浇铸或烧结聚氨基甲酸酯材料来制作抛光垫。在模铸的情况下，可(例如，通过注射模铸)一次制造一个抛光垫。在浇铸的情况下，将液体前体浇铸并固化(cure)成饼，所述饼后续被切割成单个的垫片。随后，可将这些垫片机械加工至最终的厚度。可通过机械加工使凹槽形成在抛光表面中，或者可作为注射模铸工艺的部分来形成凹槽。除了平坦化之外，抛光垫还可用于擦光操作(finishingoperations)，诸如，磨光(buffing)。
技术实现思路
化学机械抛光设备的最终用户通常从一个或更多个销售方获得耗材(诸如，抛光垫与抛光浆料)。抛光浆料通常含有在流体中的磨料颗粒的悬浊液。流体通常包括附加的化学品以确保磨料颗粒适当地悬置在流体中且不形成不期望的磨料颗粒的结块，所述结块会造成刮伤或其他缺陷且使抛光浆料不适于抛光。为了降低最终用户的拥有成本(costofownership)，并且为了减少废弃物处理，可通过将磨料颗粒嵌入在垫本身中来将抛光垫与磨料颗粒组合成单个实体。然而，将颗粒嵌入到垫中引起各种问题。因此，嵌入在抛光垫中的磨料材料已经被限于诸如氧化铈之类的材料。尽管已经提议氧化铝磨料颗粒，但是具有氧化铝颗粒的抛光垫对于商业化是不实际的。在制造具有氧化铝磨料颗粒的抛光垫时的至少一个问题是使氧化铝磨料颗粒悬置在用于制造抛光垫的聚合物(例如，热固型聚合物)中的困难。例如，氧化铝磨料颗粒在聚合物溶液中的悬置不均匀地分布。此不均匀的分布导致氧化铝磨料颗粒的结块，并且此结块在抛光垫用于经抛光的基板时导致缺陷。一种用于制造具有嵌入在其中的不同的磨料颗粒的抛光垫的技术是使用3D打印工艺。在3D打印工艺中，累进式地沉积且熔合或固化垫前体(例如，粉末或液体前体)的薄层以形成完整的三维的抛光垫。随后，在经打印的垫前体层内选择性地沉积磨料颗粒。一方面，一种制造抛光垫的抛光层的方法包括以下步骤：确定将嵌入在所述抛光层的聚合物母体(matrix)内的颗粒的期望的分布。所述方法包括以下步骤：利用3D打印机相继地沉积所述聚合物母体的多个层，所述聚合物母体的所述多个层中的每一个层通过从喷嘴喷出聚合物母体前体来沉积。相继地沉积所述多个层的步骤包括以下步骤：根据所述期望的分布、利用所述3D打印机将所述颗粒分布在所述多个层中。所述方法包括以下步骤：使所述聚合物母体前体凝固(solidify)以形成凝固的聚合物母体，所述凝固的聚合物母体具有以所述期望的分布嵌入的所述颗粒。实施方式可包括下述特征的中一者或更多者。所述方法可进一步包括以下步骤：根据所述期望的分布，将所述聚合物母体前体与所述颗粒预混合以形成由所述喷嘴喷出的混合物。所述聚合物母体前体可以是液体热固型聚合物。所述聚合物母体前体可以是熔融的热塑型聚合物。所述聚合物母体前体可以从第一打印头的喷嘴被喷出，并且所述颗粒可以从第二打印头的喷嘴被喷出。所述颗粒可以由选自由氧化硅、陶瓷、金属、金属氧化物以及聚合物构成的组的材料形成。氧化硅可经熏制或可以是胶状的。所述颗粒可以是氧化铝。所述颗粒可以是磨料颗粒。所述颗粒可以进一步包括当所述抛光层用于抛光时经历化学反应的反应性颗粒。所述颗粒可以具有中空核心。所述颗粒可以具有高达1mm的尺寸，例如，小于10μm，例如，小于1μm。所述颗粒可以是圆的、细长的或多面的。所述抛光层可包括由所述颗粒的中空核心形成的孔洞。使所述聚合物母体前体凝固的步骤可包括以下步骤：固化所述聚合物母体前体。固化所述聚合物母体前体的步骤可包括紫外(UV)固化步骤。固化所述聚合物母体前体的步骤可包括热固化步骤。可利用激光或IR灯来完成所述热固化。所述聚合物母体前体可包括聚氨基甲酸酯单体。所述凝固的聚合物母体可包括聚氨基甲酸酯、丙烯酸酯、环氧树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚醚酰亚胺或聚酰胺。使所述聚合物母体前体凝固的步骤包括以下步骤：冷却所述聚合物母体前体。所述期望的分布可以是所述颗粒在所述聚合物母体内的均匀分布。所述期望分布可以是所述颗粒在所述聚合物母体内的图案化分布。所述聚合物母体前体与所述颗粒可以被沉积以在所述抛光垫的表面上产生多个图案化的表面特征。所述图案化的表面特征可包括细长的凹槽。所述图案化的表面特征可包括类似钮扣的升高的特征。另一方面，一种抛光垫包括抛光层，所述抛光层具有聚合物母体以及嵌入在所述聚合物母体内的颗粒的期望的分布。所述颗粒的期望的分布包括所述颗粒跨所述抛光层的不同的分布密度。实施方式可包括下述特征中的一者或更多者。所述抛光垫可包括在所述抛光垫的表面上的细长的凹槽。所述颗粒可具有高达1mm的尺寸，例如，小于10μm，例如，小于1μm。所述颗粒可以是圆的、细长的或多面的。所述聚合物母体可包括聚氨基甲酸酯、丙烯酸酯、环氧树脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、聚醚酰亚胺或聚酰胺。又一方面，一种制造抛光垫的抛光层的方法包括以下步骤：将聚合物母体前体与颗粒预混合以形成混合物。所述聚合物母体前体用于制造所述抛光层的聚合物母体。所述方法包括以下步骤：在从3D打印机的喷嘴喷出所述混合物之前，搅拌所述混合物；以及利用所述3D打印机相继地沉积所述聚合物母体的多个层。所述聚合物母体的所述多个层中的每一个层通过从所述喷嘴喷出所述聚合物母体前体来沉积。相继地沉积所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制造抛光垫的抛光层的方法，包括：/n接收计算机可读文件，所述计算机可读文件包含设置要嵌入所述抛光层的聚合物母体内的实心磨料颗粒的期望分布的数据；/n利用3D打印机相继地沉积所述聚合物母体的多个层，所述聚合物母体的多个层中的每一个层通过从所述3D打印机的一个或多个喷嘴喷出聚合物母体前体来沉积，其中相继地沉积所述多个层包括：从第一喷嘴将没有颗粒的聚合物母体前体的液滴选择性地喷出到一些位置中，且从第二喷嘴将包含聚合物母体前体和实心磨料颗粒的混合物的液滴选择性地喷出到一些位置中，以便利用所述3D打印机来根据所述期望分布将所述实心磨料颗粒分布在所述多个层中，从而提供所述实心磨料颗粒横跨所述抛光层的不同分布密度；/n使所述聚合物母体前体凝固以形成凝固的聚合物母体，所述凝固的聚合物母体具有以所述期望分布嵌入的所述实心磨料颗粒。/n

【技术特征摘要】
20131104 US 61/899,7541.一种制造抛光垫的抛光层的方法，包括：
接收计算机可读文件，所述计算机可读文件包含设置要嵌入所述抛光层的聚合物母体内的实心磨料颗粒的期望分布的数据；
利用3D打印机相继地沉积所述聚合物母体的多个层，所述聚合物母体的多个层中的每一个层通过从所述3D打印机的一个或多个喷嘴喷出聚合物母体前体来沉积，其中相继地沉积所述多个层包括：从第一喷嘴将没有颗粒的聚合物母体前体的液滴选择性地喷出到一些位置中，且从第二喷嘴将包含聚合物母体前体和实心磨料颗粒的混合物的液滴选择性地喷出到一些位置中，以便利用所述3D打印机来根据所述期望分布将所述实心磨料颗粒分布在所述多个层中，从而提供所述实心磨料颗粒横跨所述抛光层的不同分布密度；
使所述聚合物母体前体凝固以形成凝固的聚合物母体，所述凝固的聚合物母体具有以所述期望分布嵌入的所述实心磨料颗粒。


2.根据权利要求1所述的方法，其中所述磨料颗粒包括氧化硅、陶瓷、金属、或金属氧化物颗粒中的一种或多种。


3.根据权利要求1所述的方法，其中所述聚合物母体前体是液体热固型聚合物前体，并且使所述聚合物母体前体凝固包括：紫外(UV)固化或热固化所述聚合物母体前体。


4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：将所述聚合物母体前体与所述实心磨料颗粒预混合以形成由所述喷嘴喷出的所述混合物，以及在所述混合物从所述第二喷嘴喷出之前搅拌所述混合物。


5.根据权利要求1所述的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：K·克里希南，N·B·帕蒂班德拉，P·格帕兰，
申请(专利权)人：应用材料公司，
类型：发明
国别省市：美国;US