填充有机颗粒的抛光垫及其制造和使用方法技术

本发明专利技术公开了包括处于连续聚合物相中的有机颗粒的抛光垫以及此类垫的制备和在抛光处理中的使用方法。在一个示例性实施例中，所述抛光垫包括一体地形成于片材中的多个抛光元件。在另一示例性实施例中，所述抛光元件通过例如热粘结而粘结到支承层。在某些实施例中，所述抛光垫可另外包括固定到所述支承层的适形层，以及可选的抛光组合物分布层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及抛光垫，并且涉及制造和在抛光处理中(例如，在化学-机械平面化处理中)使用这种抛光垫的方法。
技术介绍
在半导体装置和集成电路的制造过程中，通过一系列的沉积和蚀刻步骤来反复地处理硅片，以形成重叠的材料层和装置结构。可使用被称为化学-机械平面化(CMP)的抛光技术来移除在沉积和蚀刻步骤之后留下的表面不平度(例如隆起、具有不等高度的区域、槽和沟)，目标为获得不具有划痕和凹陷(被称为碟形凹陷)的平滑晶片表面，其中在整个晶片表面上具有高度均一性。在典型的CMP抛光处理中，将诸如晶片之类的基底在存在工作液体的情况下压贴于抛光垫上并且相对于抛光垫进行相对移动，所述工作液体通常为磨料粒子在水中的浆液和/或蚀刻化学成分。与磨料浆液结合使用的各种CMP抛光垫已公开于例如美国专利No. 5，257，478 ；No. 5，921，855 ；No. 6，126，532 ；No. 6，899，598B2 ;和 No. 7，267，610 中。固定的磨料抛光垫也为已知的，如通过美国专利No. 6，908，366B2所举例说明的，其中磨料粒子通常以从垫表面延伸的精确成形的磨料复合物的形式固定到垫的表面。进来，在PCT国际公布No. WO 2006/057714中描述了一种具有多个抛光兀件的抛光垫，所述多个抛光兀件从可压缩垫层延伸并通过导向板固定到该垫层上。尽管多种抛光垫为已知的并且得以使用，但本领域仍继续寻找新型和改善的抛光垫，以用于CMP，尤其是用于下述CMP处理中其中使用较大的晶粒直径，或者其中需要较高水平的晶片表面平坦度和抛光均匀度。
技术实现思路
在ー个方面，本专利技术描述了ー种抛光垫，其包括片材，其具有第一主侧面以及与所述第一主侧面相对的第二主侧面；多个抛光元件，其沿着基本上垂直于所述第一主侧面的第一方向从所述第一主侧面向外延伸，其中所述抛光元件的至少一部分与所述片材一体地形成并横向连接，以限制所述抛光兀件相对于ー个或多个其它抛光兀件的横向移动，但仍可沿基本上垂直于所述抛光元件的抛光表面的轴线移动，其中所述多个抛光元件的至少一部分包括分散于连续聚合物相中的有机颗粒填料。在另一方面，本专利技术描述了ー种抛光垫，其包括支承层，其具有第一主侧面以及与所述第一主侧面相对的第二主侧面；以及多个抛光元件，其粘结到所述支承层的第一主侧面，其中每个抛光元件具有暴露的抛光表面，其中所述抛光元件沿着基本上垂直于所述第一主侧面的第一方向从所述支承层的第一主侧面延伸，并且其中所述多个抛光元件的至少一部分包括分散于连续聚合物相中的有机颗粒填料。在一些示例性实施例中，每ー抛光元件通过粘结至所述支承层而固定到所述第一主侧面上，优选使用直接热粘结。在ー些示例性实施例中，所述抛光元件在所述第一主侧面上以ニ维阵列图案排列。在另外的示例性实施例中，至少ー个抛光元件为多孔抛光元件，其中每ー多孔抛光元件包括多个孔。在某些示例性实施例中，基本上所有的抛光元件均为多孔抛光元件。在ー些具体的示例性实施例中，孔遍及基本 上整个多孔抛光元件分布。在某些目前优选的实施例中，至少ー个抛光元件为透明抛光元件。在一些示例性实施例中，支承层、可选的导向板、可选的抛光组合物分布层、可选的适形层、可选的粘合剂层、至少ー个抛光元件或它们的组合为透明的。在某些示例性实施例中，至少ー个透明抛光元件固定到所述片材的透明部分。在如上所述抛光垫的其它示例性实施例中，所述抛光垫包括固定到第二主侧面的可选的适形层。在如上所述抛光垫的其它示例性实施例中，所述抛光垫包括固定到与所述第二主侧面相对的适形层的可选压敏粘合剂层。在另外的示例性实施例中，所述抛光垫包括覆盖所述片材或支承层的第一主侧面的抛光组合物分布层。在如上所述抛光垫的其它示例性实施例中，所述抛光元件还包括中值直径小于ー微米的磨料颗粒。在另外的示例性实施例中，抛光元件的至少一部分基本上不含磨料颗粒。在另外的示例性实施例中，如上所述的抛光垫基本上不含磨料颗粒。在另一方面，本专利技术描述了ー种使用上述抛光垫的方法，所述方法包括使基底的表面与抛光垫的抛光表面接触；使所述抛光垫相对于所述基底相对地移动，以研磨所述基底的表面。在一些示例性实施例中，所述方法还包括括将抛光组合物提供到所述抛光垫表面和所述基底表面之间的界面处。在另一方面，本专利技术描述了ー种制备上述抛光垫的方法，所述方法包括形成包括分散于连续聚合物相中的有机颗粒填料的多个抛光元件；以及将所述抛光元件粘结到支承层的第一主侧面以形成抛光垫，所述支承层具有与所述第一主侧面相对的第二主侧面。在另一方面，本专利技术描述了ー种制备上述抛光垫的方法，所述方法包括将有机颗粒填料分散在包括聚合物前体材料的可固化组合物中；将所述可固化组合物分配到模具中；使所述可固化组合物在所述模具中固化，以形成包含所述分散的有机颗粒填料的聚合物片材，所述聚合物片材具有第一主侧面以及与所述第一主侧面相对的第二主侧面，并且多个抛光元件沿着基本上垂直于所述第一主侧面的第一方向从所述第一主侧面向外延伸，其中所述抛光元件与所述片材一体地形成并横向连接，以限制所述抛光元件相对于ー个或多个其它抛光兀件的横向移动，但仍可沿基本上垂直于所述抛光兀件的抛光表面的轴线移动。在一些示例性实施例中，将所述有机颗粒填料分散于连续聚合物相中包括熔融混合、捏合、挤出或其组合。在某些示例性实施例中，将流体模制组合物分散到所述模具中包括反应注模、挤出成形、压缩模制、真空模制中的至少ー种或其组合。在ー些具体示例性实施例中，分散包括将流体模制组合物通过膜模具而连续挤出到浇注辊上，并且其中所述浇注辊的表面包括所述模具。在制备上述抛光垫的另外的示例性方法中，所述模具包括三维图案，所述第一主表面包括与所述三维图案的印痕对应的多个抛光元件，其中所述多个抛光元件沿着基本上垂直于所述第一主侧面的第一方向从所述第一主侧面向外延伸，并且其中所述抛光元件与所述片材一体地形成并横向连接，以限制所述抛光元件相对于ー个或多个其它抛光元件的横向移动，但仍可沿基本上垂直于所述抛光元件的抛光表面的轴线移动。在制备上述抛光垫的ー些示例性方法中，所述方法还包括将适形层固定到第二主侧面上。在另外的示例性实施例中，所述方法还包括固定用于覆盖所述第一主侧面的至少一部分的抛光组合物分布层。在某些示例性实施例中，所述方法还包括在所述第一主侧面上用所述多个抛光元件形成图案。在某些示例性实施例中，形成图案包括将所述抛光元件反应注模成所述图案、将所述抛光元件挤出成形为所述图案、将所述抛光元件压缩模制成所述图案、将所述抛光元件排列在与所述图案对应的模板内或将所述抛光元件在所述支承层上排列成所述图案。在ー些具体的示例性实施例中，将抛光元件粘结到支承层上包括热粘结、超声粘结、光化辐射粘结、粘合剂粘结以及它们的组合。在某些目前优选的示例性实施例中，所述多个抛光元件的至少一部分包括多孔抛光元件。在一些示例性实施例中，至少ー些抛光元件包括基本无孔的抛光元件。在ー些具体的示例性实施例中，所述多孔抛光元件通过以下方式形成气体饱和的聚合物熔体的注摸、 在形成聚合物的反应时放出气体的反应性混合物的注模、包含溶于超临界气体中的聚合物的混合物的注模、在溶剂中的不相容聚合物的混合物的注模、分散于热塑性聚合物中的多孔热固性颗粒的注模、包括微球的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.12.30 US 61/291,1821.ー种抛光垫，其包括 片材，其具有第一主侧面以及与所述第一主侧面相对的第二主侧面；以及 多个抛光元件，其沿着基本上垂直于所述第一主侧面的第一方向从所述第一主侧面向外延伸，其中所述抛光元件的至少一部分与所述片材一体地形成并横向连接，以限制所述抛光元件相对于ー个或多个其它抛光元件的横向移动，但仍可沿基本上垂直于所述抛光元件的抛光表面的轴线移动，其中所述多个抛光元件的至少一部分包括处于连续聚合物相中的有机颗粒填料。2.ー种抛光垫，其包括支承层，其具有第一主侧面以及与所述第一主侧面相对的第ニ主侧面；以及 多个抛光元件，其粘结到所述支承层的第一主侧面，其中每个抛光元件具有暴露的抛光表面，以及 其中所述抛光元件沿着基本上垂直于所述第一主侧面的第一方向从所述支承层的第一主侧面延伸，并且其中所述多个抛光元件的至少一部分包括处于连续聚合物相中的有机颗粒填料。3.根据权利要求2所述的抛光垫，其中每ー抛光元件通过粘结至所述支承层而固定到所述第一主侧面上。4.根据权利要求3所述的抛光垫，其还包括与所述支承层相对的导向板，其中所述导向板包括延伸穿过所述导向板的多个孔，并且其中每ー抛光元件的至少一部分延伸到对应的孔中。5.根据权利要求4所述的抛光垫，其中每ー抛光元件的一部分穿过所述对应的孔。6.根据权利要求4所述的抛光垫,其中姆ー抛光兀件具有凸缘，并且其中姆ー凸缘的周长均大于所述对应的孔的周长。7.根据权利要求2所述的抛光垫，其中所述导向板包含聚合物、共聚物、共混聚合物、聚合物复合材料或它们的组合。8.根据权利要求2所述的抛光垫，其中所述导向板沿所述第一方向保持所述抛光元件的取向，同时允许所述抛光元件沿所述第一方向相对于所述导向板独立地平移。9.根据权利要求2所述的抛光垫，其还包括覆盖所述导向板的至少一部分的抛光组合物分布层。10.根据权利要求I所述的抛光垫，其还包括覆盖所述第一主侧面的至少一部分的抛光组合物分布层。11.根据权利要求9或10所述的抛光垫，其中每个抛光元件沿所述第一方向延伸高出包括所述抛光组合物分布层的平面至少约O. 25mm。12.根据权利要求9或10所述的抛光垫，其中所述抛光元件的至少ー些的抛光表面与所述抛光组合物分布层的暴露表面齐平。13.根据权利要求9或10所述的抛光垫，其中所述抛光元件的至少ー些的抛光表面凹至低于所述抛光组合物分布层的暴露表面。14.根据权利要求12或13所述的抛光垫，其中所述抛光组合物分布层包括硬度小于所述抛光元件的硬度的可磨蚀材料。15.根据权利要求9或10所述的抛光垫，其中所述抛光组合物分布层包含至少ー种亲水性聚合物。16.根据权利要求9或10所述的抛光垫，其中所述抛光组合物分布层包含泡沫。17.根据权利要求2或9中任一项所述的抛光垫，其中每个抛光元件被被热粘结到所述支承层上。18.根据权利要求2或9中任一项所述的抛光垫，其中所述支承层包括热塑性聚氨酷。19.根据权利要求1、2、9或10中任一项所述的抛光垫，其还包括固定到与所述多个抛光元件相対的所述第二主侧面上的适形层。20.根据权利要求19所述的抛光垫，其中所述抛光组合物分布层的适形度小于所述适形层的适形度。21.根据权利要求19所述的抛光垫，其中所述适形层通过位于所述适形层与所述第二主侧面之间的界面处的粘合剂层而固定到所述第二主侧面上。22.根据权利要求19所述的抛光垫，其中所述适形层包含选自聚硅氧烷、天然橡胶、苯こ烯-丁ニ烯橡胶、氯丁橡胶、聚氨酷、聚こ烯以及它们的组合的聚合物材料。23.根据权利要求19所述的抛光垫，其还包括固定到与所述第二主侧面相对的所述适形层上的压敏粘合剂层。24.根据权利要求1、2、9或10中任一项所述的抛光垫，其中每个抛光元件沿着所述第一方向延伸高出包括所述第一主侧面的平面至少约O. 25mm。25.根据权利要求1、2、9或10中任一项所述的抛光垫，其中所述连续聚合物相包括热塑性聚氨酯、丙烯酸酯化聚氨酯、环氧化聚氨酯、环氧化橡胶、こ烯基树脂、环戊ニ烯树脂、こ烯基醚树脂以及它们的组合。26.根据权利要求1、2、9或10中任一项所述的抛光垫，其中所述有机颗粒填料包括热塑性聚合物、热固性聚合物、水溶性聚合物中的至少ー种或其组合。27.根据权利要求26所述的抛光垫，其中所述有机颗粒填料包括聚烯烃、环状聚烯烃、聚烯烃热塑性弾性体、聚こ烯醇、聚(环氧こ烷)、聚(こ烯醇)、聚(こ烯吡咯烷酮)、聚丙烯酸、聚(甲基)丙烯酸中的至少ー种或其组合。28.根据权利要求27所述的抛光垫，其中所述聚烯烃选自聚こ烯、聚丙烯、聚丁烯、聚异丁烯、聚辛烯、其共聚物以及它们的组合。29.根据权利要求1、2、9或10中任一项所述的抛光垫，其中按重量计，所述有机颗粒填料占每ー抛光元件的约5%至约90%。30.根据权利要求1、2、9或10中任一项所述的抛光垫，其中所述有机颗粒填料的特征为5至5，000微米的长度、5至250微米的宽度、5至100微米的当量球径中的至少ー个或其组合。31.根据权利要求1、2、9或10中任一项所述的抛光垫，其中所述抛光元件还包括中值直径小于ー微米的磨料颗粒。32.根据权利要求1、2、9或10中任一项所述的抛光垫，其中所述抛光元件的至少ー个包括多孔抛光元件，其中每个多孔抛光元件包括多个孔。33.根据权利要求32所述的抛光垫，其中基本上所有所述抛光元件均为多孔抛光元件。34.根据权利要求32所述的抛光垫，其中包括每个多孔抛光元件的所述孔遍及基本上整个所述多孔抛光元件而分布。35.根据权利要求32所述的抛光垫，其中所述多个孔包括闭孔泡沫。36.根据权利要求32所述的抛光垫，其中所述多个孔包括开孔泡沫。37.根据权利要求32所述的抛光垫，其中所述多个孔具有单峰分布的孔尺寸。38.根据权利要求32所述的抛光垫，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：威廉·D·约瑟夫，布赖恩·D·格斯，
申请(专利权)人：三M创新有限公司，
类型：发明
国别省市：