多层抛光垫的制作方法
【技术领域】
[0001 ]本公开设及可用于抛光基板的抛光垫和使用运类抛光垫的系统和方法。
【背景技术】
[0002] 已提出了用于超硬基板的抛光的各种制品、系统和方法。此类制品、系统和方法例 如在W下会议中有所描述:2010年5月17日至20日在俄勒冈州波特兰市(Portland化egon) 举行的CS Mantech会议化.Kasman ,Μ. Irvin);和4月23日至26日在马萨诸塞州波:t顿市 (Boston,MA)举行的CS Mantech会议化.Y.Ng,T.Dumm)。
【发明内容】
[0003] 在一些实施例中，提供了一种用于抛光基板的系统。该系统包括被构造成用于接 收并保持所述的载体组件和多层抛光垫布置结构。多层抛光垫布置结构包括具有第一顶部 主表面和第一底部主表面的第一抛光垫层、具有第二顶部主表面和第二底部主表面的第二 抛光垫层、和设置在第一底部表面与第二顶部表面之间的禪接布置结构。禪接层被构造成 使得第一抛光垫层能够从垫布置结构移除W暴露第二顶部表面。该系统还包括压板。多层 抛光垫被禪接到该压板使得第一顶部表面与基板的主表面相邻。该系统被构造成使得多层 抛光垫布置结构能够相对于基板运动W进行抛光操作。
[0004] 在一些实施例中，提供了一种用于抛光基板的表面的方法。该方法包括提供具有 待抛光的主表面的基板W及提供用于抛光基板的系统。该方法还包括提供抛光液。抛光液 包含流体组分和陶瓷磨料复合物。陶瓷磨料复合物包含分散在多孔陶瓷基体中的单独的磨 料颗粒。陶瓷磨料复合物分散在流体组分中。该方法还包括：当多层抛光垫与基板之间存在 相对运动时使基板的主表面与多层抛光垫和抛光液接触。
[0005] 在一些实施例中，提供了一种用于抛光基板的表面的制品。该制品包括抛光垫。抛 光垫包括具有主表面的基底层和从该主表面延伸到基底层中的多个腔。腔中的每个均包括 限定在基底层的主表面中的腔开口。该制品还包含多种陶瓷磨料复合物。陶瓷磨料复合物 包含分散在多孔陶瓷基体中的单独的磨料颗粒。
[0006] 磨料复合物中的一种或多种被保持在腔中，使得磨料复合物具有延伸超过腔开口 的一部分。
[0007] 在一些实施例中，提供了一种多层抛光垫布置结构。该布置包括具有第一顶部主 表面和第一底部主表面的第一抛光垫层、具有第二顶部主表面和第二底部主表面的第二抛 光垫层、和设置在第一底部表面与第二顶部表面之间的禪接布置结构。第一抛光垫层和第 二抛光垫层中的每个的厚度在介于0.125mm和10mm之间的范围内。
[000引在一些实施例中，提供了一种用于抛光基板的系统。该系统包括抛光垫W及被构 造成用于接收并保持基板的载体组件。抛光垫包括具有第一主表面和与第一主表面相对的 第二主表面的基底层、和从第一主表面延伸到基底层中的多个腔，其中腔中的每个均包括 限定在第一主表面中的腔开口。该系统还包括压板。抛光垫被禪接到该压板，使得第一主表 面接触压板。该系统被构造成使得抛光垫能够相对于基板运动w进行抛光操作。
[0009] 本公开的W上
【发明内容】
不旨在描述本公开的每个实施例。本公开中的一个或多个 实施例的细节也阐述在W下说明中。依据说明书和权利要求书，本公开的其它特征、目标和 优点将显而易见。
【附图说明】
[0010] 结合附图阅读W下对本公开各实施例的详细说明，可更全面地理解本公开，其中：
[0011] 图1示出根据本公开的一些实施例的用于利用制品和方法的抛光系统的示例的示 意图。
[001^ 图2示出根据本公开的一些实施例的抛光垫的示意性剖视图。
[001引图3示出根据本公开的一些实施例的抛光垫的示意性剖视图。
[0014]图4示出根据本公开的一些实施例的抛光垫的示意性剖视图。
[001引图5示出根据本公开的一些实施例的抛光垫的示意性剖视图。
[0016] 图6A和图6B分别示出根据本公开的一些实施例的抛光垫的顶部透视图和示意性 剖视图。
[0017] 图7示出根据本公开的一些实施例的抛光垫的示意性剖视图，该抛光垫具有多个 腔，该多个腔具有至少部分地设置于其中的一个或多个磨料复合物颗粒。
【具体实施方式】 [001引 定义
[0019] 如本文所用，单数形式"一个"、"一种"、和"所述"包括复数指代，除非所述内容清 楚地表示其它含义。在本说明书和所附实施例中所用的术语"或"通常W其包括"和/或"的 含义使用，除非所述内容清楚地表示其它含义。
[0020] 如本文所用，通过端点表述的数值范围包括此范围内所含的所有数值(例如1至5 包括 1、1.5、2、2.75、3、3.8、4和5)。
[0021] 除非另外指明，否则说明书和实施例中所用的表达数量或成分、性质量度等的所 有数值在所有情况下均应理解成被术语"约"修饰。因此，除非有相反的说明，否则前述说明 书和所附实施例列表中阐述的数值参数可根据本领域技术人员使用本公开的教导内容寻 求获得的所需性质而变化。在最低程度上且不试图将等同原则的应用限制到受权利要求书 保护的实施例的范围的前提下，至少应当根据所报告的数值的有效数位并通过应用普通四 舍五入技术来解释每个数值参数。
[0022] 当前，超硬基板(例如，蓝宝石基板)精修工艺为固定研磨工艺或设及使用磨料填 充金属板，然后用胶态二氧化娃浆液来进行化学机械抛光的研磨工艺。打磨和抛光超硬基 板的挑战尚未使用运类工艺的已知版本得到满足。例如，不足的材料移除速率、不佳的表面 光洁度、次表面损坏、高成本和整个工艺难度均与运类已知工艺相关联。
[0023] 本公开设及克服了许多与常规研磨工艺相关联的上述问题的可用于抛光超硬基 板的制品、系统和方法。
[0024] 机械和化学-机械平坦化工艺从基板(例如，半导体晶片、场发射显示器和许多其 它微电子基板)的表面移除材料，W在基板中的所需高度形成平坦表面。图1示意性地示出 根据本公开的一些实施例的用于利用制品和方法的抛光系统10的示例。如图所示，系统10 可包括压板20、载体组件30、抛光垫40、和设置在抛光垫40的主表面周围的一层抛光液50。 在抛光系统10的操作期间，驱动组件55可旋转(箭头A)压板20, W移动抛光垫40来进行抛光 操作。抛光垫40和抛光液50可单独地或组合起来限定W机械方式和/或W化学方式从基板 12的主表面移除材料或抛光基板12的主表面的抛光环境。可经由合适的递送机构（例如， 累）W所需速率(其可变化)提供抛光液50到抛光系统10。为用抛光系统10来抛光基板12的 主表面，载体组件30可在抛光液50存在下将基板12压在抛光垫40的抛光表面上。压板20 (且 因此抛光垫40)和/或载体组件30然后相对于彼此运动，W使基板12横跨抛光垫40的抛光表 面平移。载体组件30可旋转(箭头B)且任选地横向运动(箭头C)。因此，磨料颗粒(其可包含 于抛光垫40和/或抛光液50中）和/或抛光环境中的化学品从基板12的表面移除材料。应当 理解，图1的抛光系统10仅为可结合本公开的制品和方法采用的抛光系统的一个示例，并且 可在不脱离本公开的范围的情况下采用其它常规抛光系统。
[0025] 在一些实施例中，本公开的抛光垫40可包括具有顶部主表面和底部主表面(例如， 基本上平坦的顶部主表面和基本上平坦的底部主表面）的材料的基底层。如本文所用，抛光 垫的顶部主表面或抛光垫层的顶部主表面是指垫或垫层的旨在于抛光操作期间接触基板 12的表面。在其它实施例中，抛光垫40可被形成为多层抛光垫布置结构，该多层抛光垫布置 结构包括经由禪接布置结构各自可剥离地禪接到堆叠中的其相应相邻层的两个或更多个 抛光垫层。例如，如图2示意性地所示，抛光垫40可包括抛光垫层42，43，44，每一抛光垫层均 具有相应的顶部主表面和底部主表面(42a/4化、43a/43b、和44a/44b)。抛光垫42的底部主 表面42b可经由禪接布置结构45可剥离地禪接到抛光垫层43的顶部主表面43a，并且抛光垫 43的底部主表面43b可经由另一禪接布置结构45可剥离地禪接到抛光垫层44的顶部主表面 44a。当然，多层抛光垫可包括仅两个垫层或者比图2所示的Ξ个多的任何数量的抛光垫层， 所述垫层W类似方式禪接到彼此。
[0026] 通常，禪接布置结构45可包括相对于彼此被构造的一个或多个层和/或抛光垫层， 使得多层抛光垫布置结构中的相邻抛光垫层可从彼此解禪，W暴露抛光垫层的顶部主表 面。通过W此方式构造抛光垫，据信在抛光垫层的使用寿命已到期之后，此类到期的层可简 单地从多层抛光垫布置结构解禪(例如，脱离该布置结构）W暴露新的抛光表面，从而限制 与抛光垫更换相关联的停工时间。可用于禪接布置结构45的层的示例可包括压敏粘合剂 层、剥离涂层、背衬层。
[0027] 图3是根据一些实施例的多层垫布置构造40'的示意图。如图所示，在一些实施例 中，多层垫布置结构40 '可包括经由禪接布置结构45 '而可剥离地禪接到彼此的第一抛光垫 层42 '和第二抛光垫层43 '。禪接布置结构45 '可包括压敏粘合剂层46和剥离层47，所述压敏 粘合剂层设置在第一抛光垫层42 '的底部主表面42b '周围并接触第一抛光垫层42 '的底部 主表面42b '，剥离层47设置在第二抛光垫层43 '的顶部主表面43a '周围并接触第二抛光垫 层43 '的顶部主表面43a '。在运一实施例中，压敏粘合剂层46和剥离层47可被构造成使得在 对第一抛光垫层42 '施加力时，可从垫布置结构40 '移除抛光垫层42 '和压敏粘合剂层46 W 暴露垫层43'的顶部表面43a'。在一些实施例中，被施加到第一抛光垫层42'的力可为剥离 力。如本文所用，"剥离力"是指沿基本上与物体所位于的表面的平面垂直的方向被施加到 物体的力。沿垂直方向的45°内的方向施加的力可被视为剥离力。在一些实施例中，在移除 抛光垫层42 '和压敏粘合剂层46之后，剥离层47的在顶部表面43a '上剩余的任何部分可通 过适当的清洁技术、通过垫调节过程、和/或通过抛光过程自身来移除。剥离层47也可溶于 抛光液中。在一些实施例中，剥离层47可与抛光垫层42 '和压敏粘合剂层46-起移除。
[0028] 图4是根据一些实施例的多层垫布置结构40"的示意图。如图所示，在一些实施例 中，多层垫布置结构40"可包括经由禪接布置结构45"而可剥离地禪接到彼此的第一抛光垫 层42"和第二抛光垫层43"。禪接布置结构45"可包括第一压敏粘合剂层48、背衬层49、和第 二压敏粘合剂层51。第一压敏粘合剂层48可设置在第一抛光垫层42"的底部主表面42b"周 围并接触第一抛光垫层42"的底部主表面42b"，第二压敏粘合剂层51可设置在第二抛光垫 层43"的顶部主表面43a"周围并接触二抛光垫层43"的顶部主表面43a"，并且背衬层49可设 置在第一压敏粘合剂层48与第二压敏粘合剂层51之间。在该实施例中，禪接布置结构的层 可被构造成使得在对第一抛光垫层42"施加力时，可从垫布置结构40"移除抛光垫层42"和 禪接布置结构45"的层W暴露垫层43"的顶部表面43a"。即，禪接布置结构45"的层可被构造 成使得第二压敏粘合剂层51与第二抛光垫层43"的顶部表面43a"之间的粘合界面的剥离力 小于所述布置结构中任何其它相邻层(包括第一抛光垫层42"和禪接布置结构45"内的层） 的粘合界面的剥离力。如本文所用，术语"剥离力"指是指打破两个相邻层或材料之间的粘 结所需要的力。在一些实施例中，被施加到第一抛光垫层42"的力可为剥离力。
[0029] 图5是根据一些实施例的多层垫布置结构40"'的示意图。如图所示，在一些实施例 中，多层垫布置结构40" '可包括经由禪接布置结构45" '而可剥离地禪接到彼此的第一抛光 垫层42" '和第二抛光垫层43" '。禪接布置结构45"可包括溶剂可溶性压敏粘合剂层53(或基 本上由溶剂可溶性压敏粘合剂层53组成）。如本文所用，短语"溶剂可溶性压敏粘合剂"是指 溶剂可溶或溶剂可分散的压敏粘合剂。溶剂可溶性压敏粘合剂层53可设置在第一抛光垫层 42" '的底部主表面42b" '和第二抛光垫层43b的顶部主表面43a" '周围并接触第一抛光垫层 42" '的底部主表面42b" '和第二抛光垫层43b的顶部主表面43a" '。在运一实施例中，禪接布 置结构的层可被构造成使得在对第一抛光垫层42"施加力时，可从垫布置结构40"'移除抛 光垫层42" ' W暴露垫层43" '的顶部表面43a" '。然后，溶剂可溶性压敏粘合剂层53的在顶部 表面43a"'上剩余的任何部分可例如通过用适当的溶剂冲洗而被移除。如果抛光流体包含 使溶剂可溶性压敏粘合剂层53成溶剂化物的溶剂，则移除溶剂可溶性压敏粘合剂层53也可 在抛光过程期间进行。
[0030] 尽管图3、图4、和图5示出仅具有两个抛光垫层的多层抛光垫布置结构，但可包括 任何数量的附加抛光垫层，并可经由上述禪接布置结构中的任何禪接布置结构而将所述附 加抛光垫层禪接到多层布置结构的相邻层。
[0031] 在上述多层布置结构中的任一多层布置结构中，合适的压敏粘合剂材料可包括但 不限于天然橡胶、下苯橡胶、苯乙締-异戊二締-苯乙締(共)聚合物、苯乙締-下二締-苯乙締 (共)聚合物、聚丙締酸醋(包括（甲基)丙締酸(共)聚合物）、聚締控(注入聚异下締和聚异戊 二締）、聚氨醋、聚乙締基乙酸、聚硅氧烷、硅氧烷、聚氨醋、聚脈、或其共混物。合适的溶剂可 溶性压敏粘合剂材料可包括但不限于可溶于己烧、庚烧、苯、甲苯、二乙酸、氯仿、丙酬、甲 醇、乙醇、水或其共混物中的那些。合适的剥离层材料可包括但不限于硅氧烷、聚四氣乙締、 卵憐脂、或其共混物。合适的背衬层材料可包括但不限于纸材、聚对苯二甲酸乙二醇醋膜、 聚丙締膜、聚締控、或其共混物。
[0032] 在各种实施例中，抛光垫层中的一个或多个可包括多个腔，该多个腔从基底层的 顶部主表面和底部主表面中的任一者或两者延伸到基底层中。例如，如图6A至图6B所示，抛 光垫层可包括具有第一主表面65的基底层60和由腔壁75形成的多个腔70。腔从第一主表面 65延伸到基底层60中。腔70可延伸到基底层60中任何所需距离(包括完全穿过基底层60)。 另选地，基底层60的第一主表面和第二主表面中的任一者或两者可为连续的表面（即，不包 括腔)或近乎连续的表面(即，包括少量的腔或其它表面破坏）。在其中垫层包括具有腔的第 一主表面和连续的或近乎连续的第二主表面的实施例中，应当理解，第一主表面或第二主 表面中的任一者可用作工作表面（即，旨在于抛光操作期间接触基板的表面）。不论发生何 种情况，垫的与腔壁的表面区域一致的表面区承重。
[0033] 在各种实施例中，腔70可具有任何尺寸及形状。例如，腔的形状可选自多个几何形 状，诸如立方体、圆柱体、棱柱、半球体、长方体、棱锥、截棱锥、锥形、截锥形、十字形、带呈弓 形或平坦的底部表