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CN109075057B - 垫结构及制造方法 - Google Patents

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Abstract

提供用于制造使用在抛光工艺中的抛光制品的方法与设备。在一个实施例中，提供形成抛光垫的方法。此方法包括在基板上沉积垫形成光聚合物的未固化第一层。此方法进一步包括在未固化垫形成光聚合物的第一层上方定位第一光掩模。第一光掩模包括具有至少一孔洞的图案化材料片。此方法进一步包括将垫形成光聚合物的未固化第一层暴露于电磁辐射，以选择性地使此垫形成光聚合物的未固化第一层的暴露部分聚合，以形成在垫形成光聚合物的第一层内的垫支撑结构。

Description

垫结构及制造方法
技术领域
本文揭示的实施例大体上涉及抛光制品，以及用于制造在抛光工艺中使用的抛光制品的方法与系统。
背景技术
化学机械抛光(CMP)是使用在许多不同工业中的常规工艺，以平坦化基板表面。在半导体工业中，抛光与平坦化的一致性随着器件特征大小持续减小已经越来越重要。在CMP工艺期间，基板(诸如硅晶片)被安放在载具头上，器件表面被放置抵靠旋转的抛光垫。载具头在基板上提供可控制负载，以推动器件表面抵靠抛光垫。抛光液(诸如带有研磨颗粒的浆料)通常被供给至移动的抛光垫的表面与抛光头。抛光垫与抛光头施加机械能至基板，同时此垫也有助于控制浆料的输送，浆料于抛光工艺期间与基板相互作用。
常规抛光垫通常通过模制、铸造或烧结包括聚胺酯材料的聚合物材料而制造。在模制的情况下，可以一次一个地制造抛光垫，例如通过注射模制。在铸造的情况下，液体前驱物被铸造并固化成块状物，其随后被切割成个体垫件。这些垫件可接着被机械加工成最终厚度。垫表面特征(包括有助于浆料输送的沟槽)可被机械加工到抛光表面中，或可作为注射模制工艺的部分而形成。制造抛光垫的这些方法是昂贵并耗时的，且通常产生不一致的抛光成果，由于垫表面的特征尺寸的生产与控制上的困难。当IC器件的尺寸与特征大小持续缩小，不一致性已经越来越显著。
因此，保有对于抛光垫、制造抛光垫的方法、及制造抛光垫的系统的需求，这些抛光垫提供一致的移除速率、具有延长的垫寿命并且最小化抛光基板上的刮痕。
发明内容
本文揭示的实施例大体上涉及抛光制品，及制造用于抛光工艺中的抛光制品的方法与系统。在一实施例中，提供形成抛光垫的方法。此方法包含在基板上沉积垫形成光聚合物的未固化第一层。此方法进一步包含将第一光掩模定位于未固化的垫形成光聚合物的第一层上方。第一光掩模包括具有至少一孔洞的图案化材料片。此方法进一步包含将垫形成光聚合物的未固化第一层暴露于电磁辐射，以选择性使垫形成光聚合物的未固化第一层的暴露部分聚合，以形成在垫形成光聚合物的第一层内的垫支撑结构。
在另一实施例中，提供形成抛光垫的方法。此方法包含在基板上沉积垫形成光聚合物的未固化第一层。此方法进一步包含将第一光掩模定位于垫形成光聚合物的未固化第一层上方。此光掩模包括至少一孔洞。此方法进一步包含将垫形成光聚合物的未固化第一层暴露于通过第一光掩模、成不同入射角的多个准直光束，以至少部分地固化垫形成光聚合物的第一层的一部分，以至少形成抛光垫的子垫的一部分。
在又另一实施例中，提供用于形成抛光垫的处理系统。此系统包含用于在连续材料片上沉积垫形成光聚合物的第一处理腔室。第一处理腔室包含用于分配垫形成材料的分配器与用于从垫形成光聚合物移除过量材料的刮刀。此系统进一步包含用于固化垫形成光聚合物的第二处理腔室。第二处理腔室定义第二处理区，固化装置安置于该第二处理区中。此系统进一步包含用于经由增材制造工艺在固化的垫形成材料上形成顶垫特征的第三处理腔室。
附图说明
为了可以详细理解本公开的上述特征的方式，可通过参照实施例得到以上简要概述的实施例的更具体的描述，实施例中的一些被绘示于所附附图中。然而，应注意到所附附图仅绘示本公开的典型实施例，且因而不被视为限制本公开的范围，由于本公开可允许其他等效实施例。
图1是具有根据本文所述的实施例形成的抛光垫的抛光站的示意截面视图；
图2是根据本公开的实施例的抛光垫的示意等距与截面视图；
图3绘示根据本文所述的实施例的用于制造抛光垫的系统的示意视图；
图4绘示概述用于形成根据本文所述的实施例的抛光垫的方法的一个实施例的工艺流程图；
图5绘示用于制造根据本文所述实施例的抛光垫的另一系统的示意视图；及
图6绘示概述用于形成根据本文所述的实施例的抛光垫的方法的一个实施例的工艺流程图。
为了促进理解，尽可能已使用相同的参考标号指称附图中共有的相同元件。构想到，一个实施例中的元件与特征可被有利地结合至其他实施例中而不需要进一步说明。
具体实施方式
本文揭示的实施例大体上涉及抛光制品，及用于制造在抛光工艺中使用的抛光制品的方法与系统。特定细节被说明于后续说明书与图1–6中，以提供本公开的各种实施例的透彻理解。描述通常与抛光垫和用于形成抛光垫的系统相关的公知的结构与系统不会在后续说明书中记载，以避免不必要地混淆各种实施例的描述。
显示于附图中的许多细节、尺寸、角度及其他特征仅为特定实施例的说明。因此，其他实施例可具有其他细节、部件、尺寸、角度及特征，而不背离本公开的精神与范围。此外，本公开进一步的实施例可在不具有若干下述细节下被实践。
应理解到，虽然本文所述的抛光制品是抛光垫，但是本文所述的实施例也可应用于其他抛光制品，例如包括磨光垫(buffing pad)。再者，虽然本文所述的抛光制品是关于化学机械抛光工艺而讨论的，但是本文所述的抛光制品与制造抛光制品的方法也可应用于包括抛光透镜的其他抛光工艺以及包括研磨与非研磨浆料系统的其他工艺。此外，本文所述的抛光制品可被用于至少下列工业中：航天、陶瓷、硬盘驱动器(HDD)、微机电(MEMS)与纳米技术、金属加工、光学与光电学、以及半导体，等等。
图1是具有根据本文所述实施例而形成的抛光垫106的抛光站100的示意截面视图。抛光站100可被定位在含有多个抛光站100的较大的化学机械抛光(CMP)系统中。抛光站100包括平台102。平台102可绕着中央轴104旋转。抛光垫106可被放置于平台102上。然而不意于限制本文提供的公开内容，通常，抛光垫106覆盖平台102的上表面103，平台102是将在抛光站100中被处理的基板110的大小(例如基板直径)的至少一到两倍大。在一个示例中，抛光垫106与平台102是直径为约6英寸(150毫米)与约40英寸(1016毫米)之间。抛光垫106包括配置成接触并处理一或更多基板110的抛光表面112。平台102在抛光期间支撑抛光垫106并旋转抛光垫106。载具头108可固持抵靠抛光垫106的抛光表面112而被处理的基板110。抛光接口形成在抛光表面112与基板110之间。载具头108通常包括柔性隔膜111和载具环109，柔性隔膜111用于推进基板110抵靠抛光垫106，载具环109用于校正于抛光工艺期间被发现跨越基板表面的固有不一致的压力分布。载具头108可绕着中央轴114旋转和/或以扫描动作移动，以产生基板110与抛光垫106之间的相对运动。
在抛光期间，抛光液116(诸如研磨浆料或非研磨浆料)可通过递送臂118被施加于抛光表面112。抛光液116可含有研磨颗粒、pH调整剂和/或化学活性成分，以实现基板的化学机械抛光。抛光液116的浆料化学品被设计以抛光可包括金属、金属氧化物及半金属氧化物的基板表面和/或特征。将注意到抛光垫106的表面形貌被用于控制在抛光工艺期间与基板110相互作用的抛光液116(例如浆料)的输送。例如，抛光垫106的表面形貌可由沟槽、通道及其他隆突所组成，其通过铸造、成型或机械加工而形成，可被安置在抛光垫106上方、之上与之中。
在某些实施例中，抛光站100包括垫调节组件120，其包括调节臂122与致动器124及126。致动器124与126被配置成使得垫调节盘128(例如金刚石浸渍盘)在抛光工艺循环期间以不同次数被推进抵靠抛光表面112且跨抛光表面112扫过，以研磨与再生抛光垫106的抛光表面112。在处理期间，移动抛光垫106与载具头108施加机械能于基板110，其与抛光液116中的化学品与研磨成分结合，将使得基板的表面变得平坦化。
在某些实施例中，抛光垫通过至少一树脂前驱物组成物的逐层自动顺序沉积接着至少一固化工艺而形成，其中每一层可代表至少一聚合物组成物(例如光聚合物和/或光单体)和/或不同组成物的区。组成物可包括功能性聚合物、功能性低聚物、孔隙形成剂(例如水)、乳化剂/表面活化剂、光起始剂无机粒子、反应性稀释剂、及额外添加剂。可被用于形成本文所述的抛光垫的光聚合物和/或光单体的示例包括但不限于光聚合物丙烯酸酯单体与低聚物，诸如聚胺酯丙烯酸酯(polyurethane acrylate)、聚酯丙烯酸酯(polyesteracrylate)、及环氧丙烯酸酯(epoxy acrylate)。功能性聚合物可包括多功能性丙烯酸酯前驱物成分。为了形成多个固态聚合物层，可使用一或更多固化工艺，诸如将一或更多组成物暴露于UV辐射和/或热能。以此方式，完整抛光垫可通过增材制造工艺从多个聚合物层而形成。固化层的厚度可以是从约0.1微米至约1mm，诸如5微米至约100微米、及诸如25微米至约30微米。
图2是根据本公开的实施例形成的抛光垫200的示意等距与截面视图。显示于图2中的抛光垫200是示例性且不意于限制本文提供的公开的范围，由于通过使用本文所述的增材制造工艺与系统的一者或多者可形成其他构造。一或更多第一抛光元件204可形成为交替同心环，其耦接至一或更多第二抛光元件206，以形成圆形垫主体202。一或更多第一抛光元件204与一或更多第二抛光元件206的至少一者可根据本文所述的实施例而形成。在一实施例中，从支撑表面203的第一抛光元件204的高度210高于第二抛光元件206的高度212，使得第一抛光元件204的上表面208在第二抛光元件206上方突出。在一实施例中，第一抛光元件204被安置在第二抛光元件206的一部分212A上方。沟槽218或通道形成在第一抛光元件204之间，且至少包括第二抛光元件206的一部分。在抛光期间，第一抛光元件204的上表面208形成接触基板的抛光表面，同时沟槽218保留并引导抛光液。在一实施例中，第一抛光元件204在垂直于平行于垫主体202的抛光表面或上表面208的方向上(即图2中的Z方向)比第二抛光元件206厚，使得通道或沟槽218形成在垫主体202的顶表面上。
在一实施例中，第一抛光元件204的宽度214可以是约100微米与约5毫米之间，例如约250微米与约5毫米之间。在硬的第一抛光元件204之间的间距216可以是约200微米与约5毫米之间，例如约0.5毫米与约5毫米之间。每个第一抛光元件204可具有在约250微米与约2毫米之间的范围内的宽度。宽度214和/或间距216可横抛光垫200的半径而改变，以定义变化的硬度、孔隙、或硬度与孔隙两者的区域。
图3绘示根据本文所述的实施例的用于制造抛光垫的处理系统300的示意视图。在某些实施例中，处理系统300是卷到卷(roll-to-roll)处理系统。在某些实施例中，处理系统300包含布置成一列的多个处理模块或腔室320、330及340，每一个被配置成对垫形成材料310(例如光聚合物、UV可固化树脂)执行一个处理操作。在一实施例中，处理腔室320、330与340是独立式模块化处理腔室，其中每个模块化处理腔室与其他模块化处理腔室结构上分隔开。因此，独立式模块化处理腔室的每一个可被独立地布置、再布置、取代、或保持而不彼此影响。处理腔室320、330及340被配置成处理垫形成材料310的至少一侧。虽然处理系统300被配置成处理水平定向的垫形成材料310，但是处理系统300可被配置成处理以不同定向定位的垫形成材料，例如垂直定向的垫形成材料310。在一实施例中，处理系统300被配置成处理定位在分开基板上的垫形成材料。
在某些实施例中，处理系统300包含公共输送架构305。在某些实施例中，公共输送架构305是卷到卷系统。公共输送架构305可包含能够移动连续材料片302(例如卷材)的任何输送机制，垫形成材料通过处理腔室320、330及340的处理区而形成在连续材料片302上。公共输送架构305可包括公共输送架构。此公共输送架构可包含卷轮式(reel-to-reel)系统，带有用于此系统的接纳卷轮(take-up-reel)314与馈送卷轮(feed reel)312。接纳卷轮314与馈送卷轮312可被分别加热。接纳卷轮314与馈送卷轮312的至少一者可具有张力保留机制，以施加张力于基板而创建平滑表面。公共输送架构305可进一步包含一或更多中间输送卷轮(未示出)定位于接纳卷轮314与馈送卷轮312之间。公共输送架构305可包含轨道系统，其延伸通过处理区或分开的处理区，且被配置成输送定位在连续材料片302上的卷材基板或分开的基板。基板可包含用于处理的任何合适材料(例如压力敏感黏合剂(PSA)、塑料、热塑性塑料、金属箔，等等)。
在某些实施例中，具有用于每个工艺的单独或分开的处理区、模块、或腔室是有优势的。在具有分开的处理区、模块、或腔室的实施例的情况，公共输送架构可以是卷轮式系统，其中每个腔室或处理区具有个体的接纳卷轮与馈送卷轮及定位在接纳卷轮与馈送卷轮之间的一或更多可选的中间转移卷轮。公共输送架构可包含轨道系统。轨道系统延伸通过处理区或分开的处理区。轨道系统被配置成输送卷材基板或分开的基板。虽然处理系统300被描绘为具有分离的处理区，在某些实施例中，处理系统共享公共处理区，其中进行所有的工艺。
处理系统300可包含馈送卷轮312与接纳卷轮314，用于将垫形成材料310移动通过不同处理腔室，第一处理腔室320用于沉积树脂状垫形成材料，第二处理腔室330用于固化树脂状垫形成材料、第三处理腔室340用于形成固化垫形成材料上的顶垫特征。在某些实施例中，完成的抛光垫不会如图示般被收集在接纳卷轮314上，而是可直接进行附加处理(例如切割、清洗、退火、和/或封装)。
第一处理腔室320被配置用于连续材料片302上沉积垫形成材料310的树脂状膜。垫形成材料310的树脂状膜可具有从约0.1至约10毫米的厚度。可使用任何合适的树脂状材料形成带有选定性质的垫。在某些实施例中，起始材料可与研磨剂混合而不必担心大小分布。第一处理腔室320定义第一处理区342。可使用任何合适的树脂沉积工艺以在连续材料片302上沉积垫形成材料310。在一个实施例中，垫形成材料310是UV可固化的树脂状材料(例如光聚合物)。垫形成材料310可进一步包括研磨材料。垫形成材料的沉积可通过单轮次或多轮次刮刀涂覆工艺、狭缝-模(slot-die)涂覆工艺、薄膜转移系统(包括大面积图案印刷系统，诸如凹版印刷系统、偏移转移印刷系统、数字印刷系统)、或喷涂处理。第一处理腔室320包括分配器322和刮刀324，分配器322用于分配垫形成材料310，刮刀324用于从分配的垫形成材料310移除过量材料。
在沉积之后，垫形成材料310可通过使用固化装置332被固化或部分固化，固化装置332安置在处理系统300的第二处理腔室330内。在一个实施例中，第二处理腔室330被配置用于大规模平行UV光暴露。第二处理腔室330定义第二处理区344，其中安置有固化装置332。在一个实施例中，固化装置332包括多个电磁源356a–356d。可通过加热垫形成材料310至固化温度或将垫暴露于一或更多形式的电磁辐射或电子束固化来执行由固化装置332执行的固化工艺。在一个示例中，可通过将垫形成材料310暴露于由电磁辐射源产生的辐射来执行固化处理，电磁辐射源诸如可见光源、紫外光源、X光源、发光二极管(LED)源、宽带光源、或安置在固化装置332内的其他类型的电磁波源。在一个示例中，固化装置332包括UV波长LED源并被用于固化垫形成材料310的至少一部分。
在一个实施例中，光掩模360被定位于在固化前的垫形成材料310的树脂状膜上方。光掩模306可被安置在垫形成材料310的表面上，固定至垫形成材料310的表面，或定位成紧靠垫形成材料310的表面。在某些实施例中，光掩模360由UV透明基板与垫形成材料分离。光掩模360可包括图案化材料片。在一个实施例中，光掩模360为实体光掩模，诸如陶瓷、聚合物、或金属板，其具有多个孔或特征形成穿过其中。在一个实施例中，光掩模包括具有至少一孔洞的图案化材料片。在一个示例中，这些孔可具有直径从约1微米至10毫米(例如从约5微米至约10毫米)的大小形成穿过其中。
通过使用光掩模360，构架或垫支撑结构可通过分配的垫形成材料310的选定部分的选择性聚合而形成在垫形成材料310的多个部分内。通过将垫形成材料310的选定部分暴露(或非暴露)至由一或更多电磁辐射源产生的辐射来创建选择性聚合。可通过使用光掩模或分划板(reticle)来定制形成结构的性质，光掩模或分划板可具有包含选定空间图案与分辨率的特征。形成结构的性质也可通过使用不同暴露顺序而调整。形成结构因此可提供相异物理性质(例如密度、模数，等等)的区于抛光垫的区内。可经由改变暴露于电磁能的程度来调整垫结构的机械性质。电磁辐射的暴露持续时间可从一秒至数分钟的范围。在一个实施例中，使用此沉积与固化工艺形成仅子垫或子垫与抛光垫的顶垫部分。在另一实施例中，使用此沉积与固化工艺形成仅子垫部分或子垫与顶垫两者的部分。
在一个实施例中，第二处理腔室330被配置成使用固化装置332与光掩模360形成自传播光聚合物波导。在某些配置中，垫形成材料310(例如光单体和/或光聚合物)的层被暴露于来自电磁源356a–356d的能量(例如多个准直光束)。电磁源356a–356d可被定位成通过光掩模360以不同入射方向/角度递送准直光束达一给定时间，以形成3D聚合物微结构370。在一配置中，3D聚合物微结构370包括多孔阵列结构，其包括一系列互连聚合区，封闭未聚合材料或开放孔隙区域，诸如图3所示在光掩模360下的箱形划线图案。为了形成开放孔隙区域，诸如形成在形成图3中的箱形图案的线段之间的空间(例如聚合区)，在垫形成材料310在处理系统300的第二处理腔室330中被处理之后，3D聚合物微结构370可暴露于气体射流、真空、或将未固化材料从此空间冲洗或移除的清洗/冲洗流体。也可在第三处理腔室340中的处理之后执行移除。
在处理顺序的一个实施例中，在固化3D聚合物微结构370后，3D聚合物微结构370被输送回第一处理腔室320，其中未固化垫形成材料的附加层沉积在3D聚合物微结构上，接着在第二处理腔室中进行固化。这些工艺可重复直到达成选定厚度和/或垫机械性质。
在某些实施例中，在固化后，3D聚合物微结构370被输送至第三处理腔室340，以在3D聚合物微结构370上形成附加特征372(例如顶垫特征)。在一实施例中，第三处理腔室340被配置成执行印刷工艺，诸如大规模平行喷墨印刷工艺或按需滴墨(drop-on-demand)数字分配系统，以完成附加特征372。额外特征372也可通过增材制造工艺形成。增材制造工艺可包括但不限于下列工艺，诸如聚合物喷射(polyjet)沉积工艺、喷墨印刷工艺、熔融沉积成型工艺、黏合剂喷射(binder jetting)工艺、粉体熔化成型(powder bed fusion)工艺、选择性激光烧结工艺、立体光刻(stereolithographic)工艺、光聚合固化(vatphotopolymerization)工艺、数字光工艺、薄片积层工艺、指向能量沉积(directed energydeposition)工艺、或其他类似3D沉积工艺。
在一个实施例中，第三处理腔室340是三维印刷腔室。第三处理腔室340具有第三处理区346。第三处理腔室340包括增材制造装置380，用于在安置在3D聚合物微结构370上方的层上沉积一或更多树脂前驱物组成物。在某些实施例中，附加制造装置380包括下列中的至少一者，3D印刷头、用于输送树脂材料的支架(gantry)、与喷射设备。通常，使用一或更多液滴喷出印刷机逐层形成附加特征372。增材制造装置380与3D聚合物微结构370在沉积工艺期间彼此可相对移动。在一个实施例中，液滴被暴露于UV固化工艺以形成附加特征372。可使用来自电磁辐射源382a、382b的电磁辐射固化附加特征。
固态结构、构架结构、或此两者可被相应地印刷。对于构架结构，在印刷工艺期间可分配支撑材料以创建牺牲支撑件。此牺牲支撑件在清洗工艺期间被移除。印刷可以是卷对卷式，使用部分固化的子垫，其可弯曲然后被固化至完全强度。
在某些实施例中，根据本文所述的实施例形成的抛光垫包括孔隙，孔隙以期望的分布或图案形成在单一垫主体内，使得例如在第一或第二抛光元件或总体垫结构内的形成层的性质会具有期望的热和/或机械性质。因此，通过经由增材制造工艺定制各种材料的组成物与垫主体的多个部分内的形成孔隙，可控制抛光垫的一或更多区的性质。相信至少于形成垫的表面中的孔隙形成会有助于增加垫表面与装载于垫上的浆料及浆料纳米粒子(例如氧化铈及二氧化硅)的相互作用，其可增进抛光移除速率并且降低通常在CMP工艺中发现的共同晶片对晶片移除速率偏差。
在一个实施例中，通过在表面上分配来自第一印刷头的孔隙形成剂的一或更多液滴并且接着以一或更多结构材料至少部分地围绕孔隙形成区来形成矩形图案的孔隙形成区，该结构材料含有多个区，这些区包括通过分配来自至少一第二印刷头的一或更多树脂前驱物组成物的液滴所形成的材料。孔隙形成剂可接着随后在处理后操作中或在抛光工艺期间被移除，以在抛光垫的一或更多层中形成孔隙。在一个实施例中，当抛光垫被用于CMP抛光工艺时，孔隙形成剂材料从形成的抛光垫被移除。在此实施例中，孔隙形成剂材料可被移除，由于安置在先进抛光垫中的第一或第二抛光元件的表面的孔隙形成剂与被发现在浆料中的一或更多成分的相互作用，浆料被安置在第一和/或第二抛光元件与被抛光的基板之间。在某些实施例中，孔隙形成区被结构材料含有区围绕，结构材料含有区通过跨表面分配树脂前驱物组成的液滴而形成，此表面上形成层。通过使用本文所述的各种技术，在结构材料含有区内发现的固化结构材料的组成梯度和/或孔隙形成区的大小与密度的梯度可被用于至少形成完整抛光垫的部分，其具有期望的机械与热性质。安置在孔隙形成区内的孔隙形成材料的组成与跨抛光垫(即X-Y平面)或穿过抛光元件的厚度(即Z方向)的孔隙形成区的分布与大小可改变为任何合适图案。虽然本文所述的抛光垫被显示为由两种材料形成，此构造不意于限制本文所提供的范围，由于包括三种或更多种材料的抛光垫是在本公开的范围之中。应注意到在抛光垫内发现的结构材料的组成，诸如绘示在图2中的抛光垫设计，可以类似的方式改变。因此，在某些实施例中，在形成的结构材料含有区内发现的材料可包括两种或更多种不同材料的混合物，其在跨形成层的一或更多方向(例如X和/或Y方向)或穿过形成层的方向(例如Z方向)上改变。
在一个实施例中，形成根据本文所述的实施例的多孔先进抛光垫的一层的方法可包括以下步骤。第一，诸如本文所述的树脂组成物的一或更多液滴被分配在期望的X与Y图案中，以形成形成层的结构材料部分。在一个实施例中，如果树脂组成物的一或更多液滴构成第一层，则此一或更多液滴被分配在一支撑件上。在某些实施例中，树脂组成物的一或更多液滴被分配在先前沉积层(例如第二层，等等)上。第二，含有孔隙形成剂的孔隙形成组成物的一或更多液滴被分配在期望的X与Y图案中，以形成此形成层内的孔隙形成区。在一个实施例中，如果孔隙形成组成物的一或更多液滴构成第一层，则该一或更多液滴被分配在一支撑件上。在某些实施例中，孔隙形成组成物的一或更多液滴被分配在先前沉积层上。第一与第二操作的分配工艺通常在时间上分开执行，并且于不同的X-Y坐标。然后或第三，可固化树脂前驱物的已分配的一或更多液滴与孔隙形成组成物的已分配的一或更多液滴被至少部分地固化。然后，在可选的第四步骤，可固化树脂前驱物的已分配的一或更多液滴与孔隙形成组成物的已分配的一或更多液滴被暴露于退火工艺与清洗工艺的至少一者或是两者，以移除孔隙形成剂。清洗工艺可包括用水、诸如醇类(例如异丙醇)的其他溶剂、或此两者进行清洗。退火工艺可包括将沉积垫结构在低压力下加热至低温(例如约100℃)，以使孔隙形成剂蒸发。然后，在第五步骤，于形成层或最终垫上执行可选的第二固化工艺，以形成最终多孔垫结构。在某些情况下，第一、第二、第三与第五工艺步骤也可被依序重复任意期望次数，以在第四步骤完成之前形成若干堆叠层。
形成的垫可经受附加工艺，包括下列至少一者：经处理基板的切割与恢复、清洁、完成的垫的退火与封装、从形成的垫移除未固化材料、与附加固化工艺。
图4绘示概述用于形成根据本文所述的实施例的抛光垫的方法的一个实施例的工艺流程图400。在一个实施例中，使用描绘于图3中的工艺系统300执行此方法。在操作410，未固化树脂沉积在基板上。在一个实施例中，垫形成光聚合物的未固化第一层沉积在基板上。在一个实施例中，通过单轮次或多轮次刮刀涂覆工艺、狭缝-模涂覆工艺、凹版印刷系统、或喷涂工艺，垫形成光聚合物的未固化第一层沉积在基板上。
可选地，在操作420，光掩模被定位在未固化树脂上方。在一个实施例中，光掩模被固定至垫形成光聚合物的未固化第一层。在另一个实施例中，光掩模通过UV透明基板与垫形成光聚合物的未固化第一层分隔。
在操作430，未固化树脂暴露于固化工艺以形成垫主体。在一个实施例中，固化工艺在垫主体中形成多孔阵列结构和/或自传播光聚合物波导。在一个实施例中，垫形成光聚合物的未固化第一层被暴露于电磁辐射，以选择性聚合垫形成光聚合物的未固化第一层的暴露部分，以在垫形成光聚合物的第一层内形成垫支撑结构。在另一个实施例中，垫形成光聚合物的未固化第一层被暴露于穿过第一光掩模、成不同入射角的多个准直光束，以至少部分地固化垫形成光聚合物的第一层的一部分，以形成至少抛光垫的子垫的一部分。在某些实施例中，子垫与第一光掩模相对于多个准直光束移动，且子垫被暴露于穿过第一光掩模、成不同入射角的多重准直光束以固化此子垫。电磁辐射可从选自可见光源、紫外光源、X光源、发光二极管源、或宽带光源的来源发射。在一个实施例中，含有垫支撑结构的垫形成光聚合物的第一层被暴露于气体射流、真空、或清洗流体，以从垫支撑结构移除垫形成光聚合物的第一层的未固化部分，以形成3D聚合物微结构的第一层。
操作410、420、与430可被重复，直到垫主体达到选定厚度和/或选定抛光性质(例如静态或动态机械垫性质)。在一个实施例中，垫形成光聚合物的未固化第二层沉积在3D聚合物微结构的第一层上。在一个实施例中，第二光掩模被定位在垫形成光聚合物的未固化第二层的上方，其中第二光掩模包括具有至少一孔洞的图案化材料片。在某些实施例中，第二光掩模与第一光掩模是相同的。在某些实施例中，第二光掩模与第一光掩模是不同的。在一个实施例中，垫形成光聚合物的未固化第二层被暴露于电磁辐射，以选择性地使垫形成光聚合物的未固化第二层的暴露部分聚合，以形成垫形成光聚合物的第二层内的垫支撑结构。在一个实施例中，含有垫支撑结构的垫形成光聚合物的第二层被暴露于气体射流、真空、或清洗流体，以从垫支撑结构移除垫形成光聚合物的第二层的未固化部分，以形成3D聚合物微结构的第二层。
在一个实施例中，垫形成光聚合物的未固化第二层被暴露于穿过第二光掩模、成不同入射角的多个准直光束，以部分地固化垫形成光聚合物的第二层。垫形成光聚合物的部分固化的第二层可被暴露于气体射流、真空、或清洗流体，以从垫形成材料的部分固化的第二层移除未固化的垫形成光聚合物，以在此子垫上形成带有特征的顶垫。
在操作440，附加特征经由工艺增材制造工艺形成在垫主体上。在一个实施例中，一或更多树脂前驱物组成物经由喷墨印刷工艺被沉积在3D聚合物微结构的第一层或第二层上。此一或更多树脂组成物被暴露于UV固化工艺，以在垫主体上形成特征。在操作450，形成的垫经受附加处理。附加处理可包括下列至少一者：经处理基板的切割与恢复、清洁、完成的垫的退火与封装、从形成的垫移除未固化材料、与附加固化工艺。
图5绘示用于制造根据本文所述实施例的抛光垫的另一工艺系统500的示意视图。工艺系统500类似于工艺系统300，除了并非使用工艺增材制造工艺以在垫主体上形成附加顶垫特征570，而是重复第一工艺腔室320与第二工艺腔室330中的操作以在垫主体上形成附加顶垫特征570。类似于第一工艺腔室320与第二工艺腔室330的附加腔室可被排列在第二工艺腔室330之后，以获得顶垫特征570。在一个实施例中，可通过在第一工艺腔室330中沉积相似于顶垫特征570的厚度(例如约0.1毫米至约1毫米)的树脂涂覆并且接着在第二工艺腔室330中固化树脂涂覆来形成顶垫特征570，以产生具有内部构架结构的顶垫特征，其可不同于形成在垫形成材料310的下方层中的结构。
图6绘示概述用于形成根据本文所述实施例的抛光垫的方法的一个实施例的工艺流程图600。在一个实施例中，使用描绘在图5中的工艺系统500执行此方法。在操作610，在基板上沉积未固化树脂。在一个实施例中，垫形成光聚合物的未固化第一层沉积在基板上。在一个实施例中，通过单轮次或多轮次刮刀涂覆工艺、狭缝-模涂覆工艺、凹版印刷系统、或喷涂工艺，垫形成光聚合物的未固化第一层沉积在基板上。
可选地，在操作620，光掩模被定位在未固化树脂上方。在一个实施例中，此光掩模被固定于垫形成光聚合物的未固化第一层。在另一个实施例中，此光掩模通过UV透明基板与垫形成光聚合物的未固化第一层分隔。
在操作630，未固化树脂暴露于固化工艺以形成垫主体。在一个实施例中，固化工艺在垫主体中形成多孔阵列结构和/或自传播光聚合物波导。在一个实施例中，垫形成光聚合物的未固化第一层被暴露于电磁辐射，以选择性聚合垫形成光聚合物的未固化第一层的暴露部分，以在垫形成光聚合物的第一层内形成垫支撑结构。在另一个实施例中，垫形成光聚合物的未固化第一层被暴露于穿过第一光掩模、成不同入射角的多个准直光束，以至少部分地固化垫形成光聚合物的第一层的一部分，以形成至少抛光垫的子垫的一部分。在某些实施例中，子垫与第一光掩模相对于多个准直光束移动，且子垫被暴露于穿过第一光掩模、成不同入射角的多个准直光束以固化此子垫。电磁辐射可从选自可见光源、紫外光源、X光源、发光二极管源、或宽带光源的来源所发射。在一个实施例中，含有垫支撑结构的垫形成光聚合物的第一层被暴露于气体射流、真空、或清洗流体，以从垫支撑结构移除垫形成光聚合物的第一层的未固化部分，以形成3D聚合物微结构的第一层。
在操作640，如果想要附加特征，操作610、620、与630可被重复，以在先前形成的垫主体上形成特征，直到垫主体达到选定厚度。在一个实施例中，在操作640，附加特征经由增材制造工艺形成在垫主体上。在一个实施例中，可通过在第一工艺腔室320中沉积相似于顶垫特征570的厚度(例如约0.1毫米至约1毫米)的树脂涂覆并且接着在第二工艺腔室330中固化树脂涂覆来形成顶垫特征570，以产生具有内部构架结构的顶垫特征570。在操作650，形成的垫经受附加处理。附加处理可包括下列至少一者：经处理基板的切割与恢复、清洁、完成的垫的退火与封装、从形成的垫移除未固化材料、与附加固化工艺。
总结而言，本公开的某些益处包括抛光垫、制造抛光垫的方法、与用于制造抛光垫的系统，所述抛光垫提供一致移除速率、具有延长的垫寿命并且最小化被抛光基板的刮痕。本文所述的某些实施例提供制造抛光垫的具有成本效益的方法，具有对于形成在抛光垫表面上的特征的改进的控制。对于在垫表面上的特征形成的这种改进的控制造成了抛光基板的不一致性的降低。
当引入本公开或其示例性方面或实施例的元件时，冠词“一(a)”、“一(an)”、“该(the)”及“所述(said)”意于表示存在一或更多此元件。
术语“包含”、“包括”及“具有”意于包括在内，且表示可存在不同于所列出元件的附加元件。
尽管前述内容针对本公开的实施例，但可在不背离本公开的基本范围下构想出本公开的其他与进一步实施例，并且本公开的范围由所附权利要求书确定。

Claims (16)

1.一种形成抛光垫的方法，包含以下步骤：
在基板上沉积垫形成光聚合物的未固化第一层；
将第一光掩模定位在所述垫形成光聚合物的所述未固化第一层上方，其中所述第一光掩模包括具有至少一孔洞的图案化材料片；
将所述垫形成光聚合物的所述未固化第一层暴露于电磁辐射，以选择性地使所述垫形成光聚合物的所述未固化第一层的暴露部分聚合，以形成在所述垫形成光聚合物的所述第一层内的垫支撑结构；
将含有所述垫支撑结构的所述垫形成光聚合物的所述第一层暴露于气体射流、真空、或清洗流体，以从所述垫支撑结构移除所述垫形成光聚合物的所述第一层的未固化部分，以形成3D聚合物微结构的第一层；以及
在所述3D聚合物微结构上逐层沉积多个特征以达到目标厚度，其中沉积所述多个特征包括：
经由印刷工艺在所述3D聚合物微结构上分配一或更多树脂前驱物组成物和一或更多孔隙形成剂；
将所述一或更多树脂前驱物组成物和所述一或更多孔隙形成剂暴露于UV固化工艺以形成所述多个特征的层；和
重复所述分配和暴露以形成所述多个特征的附加层以达到所述目标厚度。
2.如权利要求1所述的方法，进一步包含以下步骤：
在所述3D聚合物微结构的所述第一层上沉积所述垫形成光聚合物的未固化第二层；
将第二光掩模定位在所述垫形成光聚合物的所述未固化第二层上方，其中所述第二光掩模包括具有至少一孔洞的图案化材料片；以及
将所述垫形成光聚合物的所述未固化第二层暴露于电磁辐射，以选择性地使所述垫形成光聚合物的所述未固化第二层的暴露部分聚合，以形成在所述垫形成光聚合物的所述第二层内的垫支撑结构。
3.如权利要求2所述的方法，进一步包含以下步骤：将含有所述垫支撑结构的所述垫形成光聚合物的所述第二层暴露于气体射流、真空、或清洗流体，以从所述垫支撑结构移除所述垫形成光聚合物的所述第二层的未固化部分，以形成所述3D聚合物微结构的第二层。
4.如权利要求1所述的方法，其中通过单轮次或多轮次刮刀涂覆工艺、狭缝-模涂覆工艺、凹版印刷系统、或喷涂工艺，所述垫形成光聚合物的所述未固化第一层被沉积在所述基板上。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述电磁辐射由一来源发射，所述来源选自可见光源、紫外光源、X射线源、发光二极管源、或宽带光源。
6.如权利要求1所述的方法，其中所述第一光掩模是陶瓷、聚合物或金属板。
7.一种形成抛光垫的方法，包含：
在基板上沉积垫形成光聚合物的未固化第一层；
将第一光掩模定位在所述垫形成光聚合物的所述未固化第一层上方，其中所述第一光掩模包括至少一孔洞；
将所述垫形成光聚合物的所述未固化第一层暴露于穿过所述第一光掩模、成不同入射角的多个准直光束，以至少部分地固化所述垫形成光聚合物的第一层的一部分；
将所述垫形成光聚合物的所述第一层暴露于气体射流、真空、或清洗流体，以移除所述垫形成光聚合物的所述第一层的未固化部分，从而至少形成所述抛光垫的子垫的一部分；以及
在所述子垫上逐层沉积多个特征以达到目标厚度，其中沉积所述多个特征包括：
经由印刷工艺在所述子垫上分配一或更多树脂前驱物组成物和一或更多孔隙形成剂；
将所述一或更多树脂前驱物组成物和所述一或更多孔隙形成剂暴露于UV固化工艺以形成所述多个特征的层；和
重复所述分配和暴露以形成所述多个特征的附加层以达到所述目标厚度。
8.如权利要求7所述的方法，进一步包含：
相对于所述多个准直光束移动所述子垫与所述第一光掩模；以及
将所述子垫暴露于穿过所述第一光掩模、成不同入射角的所述多个准直光束，以进一步固化所述子垫。
9.如权利要求7所述的方法，其中所述第一光掩模被固定于所述垫形成光聚合物的所述未固化第一层。
10.如权利要求7所述的方法，其中所述第一光掩模通过UV透明基板与所述垫形成光聚合物的所述未固化第一层分隔。
11.如权利要求7所述的方法，其中通过单轮次或多轮次刮刀涂覆工艺、狭模涂覆工艺、凹版印刷系统、或喷涂工艺，所述垫形成光聚合物的所述未固化第一层被沉积在所述基板上。
12.一种用于形成垫的处理系统，包含：
第一处理腔室，用于在连续材料片上沉积垫形成光聚合物，所述第一处理腔室包含：
分配器，用于分配所述垫形成光聚合物；和
刮刀，用于从所述垫形成光聚合物移除过量材料；
第二处理腔室，用于固化所述垫形成光聚合物，所述第二处理腔室定义第二处理区，固化装置安置在所述第二处理区中；以及
第三处理腔室，用于经由增材制造工艺在固化的垫形成光聚合物上形成顶垫特征，其中所述第三处理腔室被配置成在所述固化的垫形成光聚合物上逐层沉积多个特征以达到目标厚度，其中沉积所述多个特征包括：
经由印刷工艺在所述固化的垫形成光聚合物上分配一或更多树脂前驱物组成物和一或更多孔隙形成剂；
将所述一或更多树脂前驱物组成物和所述一或更多孔隙形成剂暴露于UV固化工艺以形成所述多个特征的层；和
重复所述分配和暴露以形成所述多个特征的附加层以达到所述目标厚度。
13.如权利要求12所述的处理系统，进一步包含卷到卷系统，用于输送所述连续材料片通过所述处理腔室。
14.如权利要求12所述的处理系统，其中所述固化装置包括多个电磁辐射源。
15.如权利要求14所述的处理系统，其中所述多个电磁辐射源中的每个电磁辐射源选自可见光源、紫外光源、X射线源、或发光二极管源。
16.如权利要求12所述的处理系统，其中所述增材制造工艺选自聚合物喷射沉积工艺、喷墨印刷工艺、熔融沉积成型工艺、黏合剂喷射工艺、粉体熔化成型工艺、选择性激光烧结工艺、立体光刻工艺、光聚合固化工艺、数字光处理、薄片积层工艺、或指向能量沉积工艺。
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