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TWI588885B - 低密度拋光墊 - Google Patents

低密度拋光墊 Download PDF

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TWI588885B
TWI588885B TW105102956A TW105102956A TWI588885B TW I588885 B TWI588885 B TW I588885B TW 105102956 A TW105102956 A TW 105102956A TW 105102956 A TW105102956 A TW 105102956A TW I588885 B TWI588885 B TW I588885B
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黃平
威廉Ｃ 亞歷森
理查 法蘭索
保羅 安德瑞 列芙瑞
羅伯特 柯布理奇
黛安 史考特
Original Assignee
奈平科技股份有限公司
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Description

低密度拋光墊
本發明之實施例係在化學機械拋光(CMP)且(特定言之)低密度拋光墊及製造低密度拋光墊之方法之領域中。
通常縮寫為CMP之化學-機械平坦化或化學-機械拋光係在半導體製造中用於平坦化半導體晶圓或其他基材之技術。
該方法涉及使用研磨性及腐蝕性化學漿體(通常係膠體)連同通常具有大於晶圓之直徑之拋光墊及固定環。藉由動態拋光頭將拋光墊及晶圓按壓在一起並藉由塑膠固定環固定在適當位置。使該動態拋光頭在拋光期間旋轉。此方法有助於移除材料且趨向於使任何不規則形貌平整，使得該晶圓扁平或平坦。為了設置晶圓以形成額外之電路元件，此可為必需的。例如，為了使整個表面位於光微影系統之景深中或基於材料位置將其選擇性移除，此可為必需的。對於最新的低於50奈米技術節點，典型景深要求低至埃位準。
移除材料之方法並非僅為像砂紙在木材上之研磨性刮擦之程序。漿體中之化學物質亦與待移除之材料反應及/或使其弱化。該磨料會加速此弱化過程且該拋光墊有助於自基材上擦除已反應之材料。除漿體技術之進步外，該拋光墊在日益複雜之CMP操作中起重要作用。
然而，在CMP墊技術之進展中需要額外之改良。
本發明之實施例包括低密度拋光墊及製造低密度拋光墊之方法。
在一實施例中，用於拋光基材之拋光墊包括具有約在0.4至0.55g/cc之範圍內之密度之拋光主體。該拋光主體包括熱固性聚胺基甲酸酯材料及複數個分散於該熱固性聚胺基甲酸酯材料中之密閉室孔。該複數個密閉室孔中之各者具有由丙烯酸系共聚物構成之殼。
在另一實施例中，製造拋光墊之方法涉及於成形模具中提供支撐層。該方法亦涉及在該成形模具中及在該支撐層上提供預聚合物及擴鏈劑或交聯劑與複數個微型元件之混合物，該複數個微型元件中之各者具有初始尺寸。在該成形模具中加熱該混合物以提供部分固化之模製拋光主體，其包含熱固性聚胺基甲酸酯材料及複數個分散於該熱固性聚胺基甲酸酯材料中之密閉室孔，藉由在加熱期間將該複數個微型元件中之各者膨脹至較大尺寸形成該複數個密閉室孔，其中該部分固化之模製拋光主體結合至該支撐層。該方法亦涉及自成形模具移除部分固化之模製拋光主體及支撐層配對。該方法亦涉及自成形模具移除部分固化之模製拋光主體及支撐層配對後進一步使該成形模具外之該部分固化之模製拋光主體固化以提供結合至該支撐層之模製拋光主體。該方法亦涉及自成形模具移除部分固化之模製拋光主體及支撐層配對後移除該支撐層。
100A‧‧‧POLITEX拋光墊之一部分
100B‧‧‧POLITEX拋光墊之一部分
200‧‧‧成形模具
202‧‧‧預聚合物
204‧‧‧固化劑
206‧‧‧成孔劑
208‧‧‧氣體/液體
210‧‧‧混合物
212‧‧‧微型元件
214‧‧‧微型元件
216‧‧‧蓋
218‧‧‧微型元件
220‧‧‧固化材料
222‧‧‧低密度拋光墊
224‧‧‧拋光表面
226‧‧‧徑向溝槽
228‧‧‧同心圓溝槽
300‧‧‧低密度拋光墊
400‧‧‧低密度拋光墊
500A‧‧‧曲線圖
500B‧‧‧曲線圖
600‧‧‧拋光墊
601‧‧‧均勻拋光主體
602‧‧‧密閉室孔
604‧‧‧小直徑模式
606‧‧‧大直徑模式
620‧‧‧曲線圖
630‧‧‧曲線圖
700‧‧‧成形模具
701‧‧‧支撐層
702‧‧‧預聚合物
704‧‧‧固化劑
706‧‧‧成孔劑
708‧‧‧氣體/液體
710‧‧‧混合物
712‧‧‧聚合微型元件
716‧‧‧蓋
718‧‧‧微型元件
720‧‧‧墊材料/固化材料
722‧‧‧低密度拋光墊
800‧‧‧拋光裝置
802‧‧‧上表面
804‧‧‧平臺
810‧‧‧樣品載體
811‧‧‧半導體晶圓
812‧‧‧懸浮機構
814‧‧‧漿體進料
890‧‧‧修整單元
899‧‧‧低密度拋光墊
圖1A係根據先前技術之POLITEX拋光墊之俯視圖。
圖1B係根據先前技術之POLITEX拋光墊之剖面圖。
圖2A至2G繪示根據本發明之實施例在製造拋光墊中使用之操作之剖面圖。
圖3繪示根據本發明之實施例包括全部基於成孔劑填料之密閉室 孔之低密度拋光墊之100x及300x放大率之剖面圖。
圖4繪示根據本發明之實施例包括部分基於成孔劑填料及部分基於氣泡之密閉室孔之低密度拋光墊之100x及300x放大率之剖面圖。
圖5A繪示根據本發明之實施例針對低密度拋光墊中之孔直徑之寬單模態分佈之群體隨孔直徑而變的曲線圖。
圖5B繪示根據本發明之實施例針對低密度拋光墊中之孔直徑之窄單模態分佈之群體隨孔直徑而變的曲線圖。
圖6A繪示根據本發明之實施例具有約1：1雙模態密閉室孔分佈之低密度拋光墊之剖面圖。
圖6B繪示根據本發明之實施例圖6A之拋光墊中之孔直徑之窄分佈之群體隨孔直徑而變的曲線圖。
圖6C繪示根據本發明之實施例圖6A之拋光墊中之孔直徑之寬分佈之群體隨孔直徑而變的曲線圖。
圖7A至7H繪示根據本發明之實施例在製造拋光墊中使用之操作之剖面圖。
圖8繪示根據本發明之實施例與低密度拋光墊相容之拋光裝置之等角側視圖。
本文描述低密度拋光墊及製造低密度拋光墊之方法。在以下說明中，闡述許多特定細節，諸如特定拋光墊設計及組合物，以提供對本發明之實施例之深入瞭解。熟習此項技術者將明瞭可不藉助此等特定細節實踐本發明之實施例。在其他實例中，為不對本發明之實施例造成不必要的模糊，未詳細描述熟知處理技術，諸如涉及組合漿體與拋光墊以進行半導體基材之化學機械平坦化(CMP)之細節。此外，應瞭解圖中顯示之各種實施例係說明性表示且未必按比例繪製。
本文描述之一或多項實施例係關於具有小於約0.6公克/立方釐米 (g/cc)之低密度及(更特定言之)小於約0.5g/cc之低密度之拋光墊之製造。所得之拋光墊可基於具有提供低密度之密閉室孔隙度之聚胺基甲酸酯材料。該等低密度拋光墊可用作(例如)磨輪拋光墊或為特殊化學機械拋光(CMP)應用(諸如襯墊/障礙移除)設計之拋光墊。在一些實施例中，可將本文描述之拋光墊製造成具有低至在0.3g/cc至0.5g/cc(諸如約0.357g/cc)之範圍內之密度。在一特定實施例中，低密度墊具有低至約0.2g/cc之密度。
為提供內文，典型CMP墊具有約0.7至0.8g/cc且通常至少高於0.5g/cc之密度。習知地，典型CMP磨輪墊具有使用通向表面之大室孔之「多孔聚合物」設計。複合聚胺基甲酸酯外皮包括於支撐件上，諸如在POLITEX拋光墊之情況下。習知地，磨輪墊極為柔軟且以開放室孔隙度來低密度製造(例如，纖維墊及「多孔聚合物」墊)。此類墊通常與CMP之兩個基本問題相關聯：與習知密閉室聚胺基甲酸酯(但較高密度)CMP墊相比之短壽命及較不一致性能。圖1A及1B分別係根據先前技術之POLITEX拋光墊之俯視圖及剖面圖。參考圖1A，POLITEX拋光墊之一部分100A在掃描電子顯微鏡(SEM)影像中顯示經放大300倍。參考圖1B，POLITEX拋光墊之一部分100B在掃描電子顯微鏡(SEM)影像中顯示經放大100倍。參考圖1A及1B兩者，先前技術墊之開放孔結構顯而易見。
更一般而言，基本挑戰中之一者係製造具有高孔隙度及低密度之密閉室聚胺基甲酸酯墊。在藉由模製方法或鑄製方法製造低密度聚胺基甲酸酯墊中，吾人自己的調查已顯示僅將增加體積之成孔劑添加至墊調配物混合物中以最終基於添加之成孔劑於墊材料中提供密閉室孔之困難。特定言之，添加比典型墊調配物多之成孔劑可將該調配物之黏度增加至鑄製方法或模製方法難以處理之水準。該情況對於包含預膨脹之成孔劑或在整個模製方法或鑄製方法中保留大體上相同體積 之成孔劑而言尤為困難。根據本發明之實施例，未膨脹之成孔劑或在整個模製方法或鑄製方法中增加體積之成孔劑包括於墊調配物中以用於最終生產。然而，在一項此種實施例中，若所有最終密閉室孔產生自未膨脹之成孔劑，則調配物之黏度對於鑄製或模製中之易處理性而言可能過低。因此，在一項實施例中，除形成調配物以包括未膨脹之成孔劑或在整個模製方法或鑄製方法中增加體積之成孔劑外，亦包括預膨脹之成孔劑或在整個模製方法或鑄製方法中保留大體上相同體積之成孔劑亦以達成墊調配物黏度調諧。
因此，在一實施例中，未膨脹之成孔劑填料或在高於環境溫度下膨脹之膨脹不足成孔劑填料(兩者皆稱為UPF)用以在藉由鑄製或模製製造期間於拋光墊中產生孔隙度。在一項此種實施例中，聚胺基甲酸酯形成混合物中包括大量UPF。該UPF在墊鑄製方法期間膨脹並產生具有密閉室孔之低密度墊。用於產生拋光墊之上述方法可具有優於已用以形成具有開放室之低密度墊之其他技術之優點。例如，僅基於氣體注射或挾帶之最終墊孔隙度之製造可需要專業設備，且可伴隨控制最終墊密度之困難及控制最終孔徑及分佈之困難。在另一實例中，僅基於原位氣體產生(例如，水與異氰酸酯部分(NCO)反應以產生CO2氣泡)之最終墊孔隙度之製造可伴隨控制孔徑分佈之困難。
在本發明之一態樣中，可在模製方法中製造低密度拋光墊。例如，圖2A至2G繪示根據本發明之實施例在拋光墊之製造中使用之操作之剖面圖。
參考圖2A，提供成形模具200。參考圖2B，將預聚合物202及固化劑204(例如，擴鏈劑或交聯劑)與複數個微型元件混合以形成混合物。在一實施例中，該複數個微型元件係複數個成孔劑206，諸如實心或空心微球。在另一實施例中，該複數個微型元件係複數個氣泡或液滴或兩者208。在另一實施例中，該複數個微型元件係複數個成孔 劑206及複數個氣泡或液滴或兩者208之組合。
參考圖2C，來自圖2B之所得混合物210顯示於成形模具200之底部。該混合物210包括第一複數個微型元件212，該複數個第一微型元件中之各者具有初始尺寸。如下文更詳細描述，第二複數個微型元件214亦可包括於該混合物210中。
參考圖2D，使成形模具200之蓋216與成形模具200之底部在一起且混合物210呈現成形模具200之形狀。在一實施例中，使蓋216與成形模具200之底部在一起後或期間使模具200脫氣使得成形模具210內無空腔或空隙形成。應瞭解描述降低成形模具之蓋之本文描述之實施例需僅達成使成形模具之蓋與底部在一起。亦即，在一些實施例中，成形模具之底部朝成形模具之蓋上升，而在其他實施例中，在成形模具之底部朝蓋上升之同時，成形模具之蓋朝成形模具之底部下降。
參考圖2E，於成形模具200中加熱混合物210。該複數個微型元件212中之各者在加熱期間膨脹至最終較大尺寸218。此外，參考圖2F，該加熱係用以使混合物210固化以提供部分或完全固化之圍繞微型元件218之墊材料220，且若存在，係微型元件214。在一項此種實施例中，該固化形成基於預聚合物及固化劑之材料之交聯基材。
總體參考圖2E及2F，應瞭解將微型元件212膨脹至最終較大尺寸218及使混合物210固化之順序不一定以所繪示之順序發生。在另一實施例中，在加熱期間，混合物210之固化在使微型元件212膨脹至最終較大尺寸218前發生。在另一實施例中，在加熱期間，混合物210之固化與使微型元件212膨脹至最終較大尺寸218同時發生。在又另一實施例中，進行兩個單獨加熱操作以分別使混合物210固化及使微型元件212膨脹至最終較大尺寸218。
參考圖2G，在一實施例中，使用上文描述之方法以提供低密度拋光墊222。該低密度拋光墊222由固化材料220構成且包括膨脹之微 型元件218，及在一些實施例中，包括額外之微型元件214。在一實施例中，該低密度拋光墊222由熱固性聚胺基甲酸酯材料構成及膨脹之微型元件218提供複數個分散於該熱固性聚胺基甲酸酯材料中之密閉室孔。再參考圖2G，該圖之底部部分係沿a-a’軸截取之上剖面圖之平面圖。如於平面圖中可見，在一實施例中，該低密度拋光墊222具有拋光表面228，該拋光表面具有本文之溝槽圖案。在一項特定之實施例中，如圖所示，該溝槽圖案包括徑向溝槽226及同心圓溝槽228。
再參考圖2D及2E，在一實施例中，該複數個微型元件212中之各者藉由使該複數個微型元件中之各者之體積增加約在3至1000之範圍內之倍數而膨脹至最終尺寸218。在一實施例中，該複數個微型元件212中之各者膨脹至最終尺寸218以將該複數個微型元件212中之各者之最終直徑提供為約在10至200微米之範圍內。在一實施例中，該複數個微型元件212中之各者藉由使該複數個微型元件212中之各者之密度減小約在3至1000之範圍內之倍數而膨脹至最終尺寸218。在一實施例中，該複數個微型元件212中之各者藉由使具有最終尺寸之該複數個微型元件218中之各者形成大體上球形之形狀而膨脹至最終尺寸218。
在一實施例中，該複數個微型元件212係添加之成孔劑、氣泡或液泡，其然後於墊材料調配物中膨脹以於成品拋光墊材料中形成密閉室孔。在一項此種實施例中，該複數個密閉室孔係複數個藉由使相應較小成孔劑膨脹而形成之較大成孔劑。例如，術語「成孔劑」可用以指示具有「空心」中心之微米級或奈米級球形或稍球形顆粒。該等空心中心未經固體材料填充，而是可包括氣體或液體核心。在一項實施例中，該複數個密閉室孔以遍及混合物分佈之未膨脹之填充氣體或填充液體之EXPANCELTM開始。在(例如)藉由模製方法自該混合物形成拋光墊後及/或期間，該未膨脹之填充氣體或填充液體之 EXPANCELTM變得膨脹。在一特定實施例中，用戊烷填充該EXPANCELTM。在一實施例中，該複數個密閉室孔中之各者在其膨脹狀態(例如，最終產品)下具有約在10至100微米之範圍內之直徑。因此，在一實施例中，具有初始尺寸之該複數個微型元件中之各者包括物理殼，且具有最終尺寸之該複數個微型元件之各者包括膨脹之物理殼。在另一實施例中，具有初始尺寸之該複數個微型元件212中之各者係液滴，且具有最終尺寸之該複數個微型元件218中之各者係氣泡。在又另一實施例中，為形成具有最終尺寸之該複數個微型元件218，形成混合物210之混合進一步涉及將氣體注入預聚合物及擴鏈劑或交聯劑中或注入其中形成之產品中。在一特定此種實施例中，該預聚合物係異氰酸酯且該混合進一步涉及將水添加至該預聚合物中。在任何情況下，在一實施例中，該複數個密閉室孔包括彼此離散之孔。此與可透過通道彼此連接之開放室孔(諸如在普通海綿中之孔之情況)相反。
再參考圖2C至2E，在一實施例中，混合預聚合物202及擴鏈劑或交聯劑204與該複數個微型元件212進一步涉及混合第二複數個微型元件214以形成混合物210。該第二複數個微型元件214中之各者具有一尺寸。在一項此種實施例中，如圖2E中繪示，在低至足以使得該第二複數個微型元件214中之各者之尺寸在加熱前後大體上相同之溫度下進行結合圖2E描述之加熱。在一特定此種實施例中，在約100℃或更低之溫度下進行加熱，且該第二複數個微型元件214具有大於約130℃之膨脹臨限值。在另一項實施例中，該第二複數個微型元件214具有大於該複數個微型元件212之膨脹臨限值的膨脹臨限值。在一項特定此種實施例中，該第二複數個微型元件214之膨脹臨限值大於約120℃，且該複數個微型元件212之膨脹臨限值小於約110℃。因此，在一實施例中，在加熱期間，該等微型元件212在加熱期間膨脹以提供膨 脹之微型元件218，同時該等微型元件214大體上保持未變化。
在一實施例中，該第二複數個微型元件214中之各者由遍及拋光墊分佈之預膨脹且填充氣體之EXPANCELTM(例如，在拋光墊中作為額外組分)構成。亦即，針對微型元件214可發生之任何顯著膨脹係在將其等包括於拋光墊形成中之前(例如，在包括於混合物210中之前)進行。在一特定實施例中，用戊烷填充該預膨脹之EXPANCELTM。在一實施例中，該等微型元件214提供複數個密閉室孔(再次顯示為214，在模製方法期間幾乎無變化)，該複數個密閉室孔具有約在10至100微米之範圍內之直徑。在一實施例中，該等所得之複數個密閉室孔包括彼此離散之孔。此與可透過通道彼此連接之開放室孔(諸如在普通海綿中之孔之情況)相反。
如上文描述，藉由添加比典型墊調配物多之成孔劑以增加孔隙度可將該調配物之黏度增加至鑄製方法或模製方法難以處理之水準。該情況對於包括預膨脹之成孔劑或在整個模製方法或鑄製方法中保持大體上相同體積之成孔劑而言可尤為困難。另一方面，若所有最終密閉室孔產生自未膨脹之成孔劑，則該調配物之黏度對於鑄製或模製中之易處理性而言可能過低。為解決此類情況，根據本發明之實施例，概念地，預聚合物202、擴鏈劑或交聯劑204及該第二複數個微型元件214之混合物具有黏度。同時，預聚合物202、擴鏈劑或交聯劑204、該複數個具有初始尺寸之微型元件212及該第二複數個微型元件214之混合物大體上具有相同黏度。亦即，該複數個具有初始(較小)尺寸之微型元件212之包括對該混合物之黏度幾乎無影響。在一實施例中，則可基於具有在整個模製方法中保持大體上恆定尺寸之該第二複數個微型元件之包括選擇最佳化模製條件之所述黏度。在一項此種實施例中，則該黏度係既定黏度，且基於該既定黏度選擇該第二複數個微型元件214於混合物210中之相對量。及在一項實施例中，該複數個微型 元件212對混合物210之黏度幾乎無影響。
再參考圖2E，如圖繪示，在一實施例中，在其中包括兩種不同之複數個微型元件之情況下，具有膨脹之最終尺寸之該複數個微型元件218中之各者具有與在整個加熱過程中不膨脹之該複數個微型元件214中之各者約相同之形狀及尺寸。然而，應瞭解具有膨脹之最終尺寸之該複數個微型元件218中之各者無需具有與該複數個微型元件214中之各者相同之形狀及/或尺寸。在一實施例中，如下文結合圖6A至6C更詳細描述，所得之墊222之模製拋光主體包括具有第一直徑模式(其具有第一尺寸分佈峰)之複數個膨脹之微型元件218作為密閉室孔。亦包括具有第二直徑模式(其具有第二不同尺寸分佈峰)之第二複數個微型元件214作為密閉室孔。在一項此種實施例中，微型元件218之複數個密閉室孔及微型元件214之該等第二複數個密閉室孔於熱固性聚胺基甲酸酯材料中提供約在低密度拋光墊222之熱固性聚胺基甲酸酯材料之總體積之55至80%之範圍內之總孔體積。
再參考圖2D至2G，在一實施例中，加熱混合物210以提供模製拋光主體222涉及形成具有小於0.5g/cc之密度之拋光主體222。在一項此種實施例中，然而，混合物210在加熱前具有大於0.5g/cc之密度。在一實施例中，預聚合物202係異氰酸酯及擴鏈劑或交聯劑204係芳族二胺化合物，且拋光墊222由熱固性聚胺基甲酸酯材料220構成。在一項此種實施例中，形成混合物210進一步涉及將失透填料添加至預聚合物202及擴鏈劑或交聯劑204中以最終提供不透明模製拋光主體222。在一特定此種實施例中，該失透填料係諸如(但不限於)以下各物之材料：氮化硼、氟鈰礦、石墨、氟化石墨、硫化鉬、硫化鈮、滑石、硫化鉭、二硫化鎢或鐵氟龍。在一實施例中，如上文簡略提及，混合物210於模具200中僅部分固化，且在一項實施例中，自成形模具200中移除後，其於烘箱中進一步固化。
在一實施例中，使用拋光墊前驅物混合物210以最終形成由熱固性密閉室聚胺基甲酸酯材料構成之模製均勻拋光主體222。在一項此種實施例中，使用該拋光墊前驅物混合物210以最終形成硬質墊且僅使用單一類型之固化劑204。在另一實施例中，使用該拋光墊前驅物混合物210以最終形成軟質墊且使用第一及第二固化劑(共同提供210)之組合。例如，在一特定實施例中，該預聚合物202包括聚胺基甲酸酯前驅物，第一固化劑包括芳族二胺化合物，及該第二固化劑包括醚鍵聯。在一特定實施例中，該聚胺基甲酸酯前驅物係異氰酸酯，該第一固化劑係芳族二胺，及該第二固化劑係諸如(但不限於)以下各物之固化劑：聚四亞甲基二醇、胺基官能化二醇或胺基官能化聚氧丙烯。在一實施例中，預聚合物202、第一固化劑及第二固化劑(共同為204)具有106份預聚合物、85份第一固化劑及15份第二固化劑之近似莫耳比率，亦即以提供約1：0.96之預聚合物：固化劑之化學計量。應瞭解可使用該比率之變動以提供具有變化硬度值或基於預聚合物及第一與第二固化劑之特定性質之拋光墊。
再參考圖2G，如上文描述，在一實施例中，成形模具200中之加熱涉及於模製拋光主體222之拋光表面224中形成溝槽圖案。所示溝槽圖案包括徑向溝槽及同心圓圓周溝槽。應瞭解可省略徑向溝槽或圓周溝槽。此外，同心圓圓周溝槽可取而代之係多邊形，諸如巢套式三角形、正方形、五邊形、六邊形等。或者，該拋光表面可取而代之係基於突出物而非溝槽。此外，可在拋光表面中不具有溝槽之情況下製造低密度拋光墊。在一項此種實例中，使用模製裝置之非圖案化蓋代替圖案化蓋。或，或者，可省略在模製期間使用蓋。在模製期間使用蓋之情況下，可約在2至12磅/平方英吋之範圍內之應力下加熱混合物210。
在一態樣中，可製造具有密閉室孔之低密度墊。例如，在一實 施例中，拋光墊包括具有小於0.6之密度之拋光主體且由熱固性聚胺基甲酸酯材料構成。複數個密閉室孔分散於該熱固性聚胺基甲酸酯材料中。在一特定實施例中，該密度係小於0.5g/cc。在一實施例中，該複數個密閉室孔於熱固性聚胺基甲酸酯材料中提供約在熱固性聚胺基甲酸酯材料之總體積之55至80%之範圍內之總孔體積。在一實施例中，該複數個密閉室孔中之各者係大體上球形的。在一實施例中，如結合圖2G描述，該拋光主體進一步包括第一有槽表面；及與該第一表面相對之第二平坦表面。在一實施例中，如下文更詳細描述，該拋光主體係均勻拋光主體。
在一項例示性實施例中，該複數個密閉室孔中之各者包括物理殼，該物理殼由不同於熱固性聚胺基甲酸酯材料之材料構成。在此種情況下，如上文描述，可藉由將成孔劑包括於經模製以用於最終墊製造之混合物中製造該等密閉室孔。
在另一例示性實施例中，該複數個密閉室孔中之各者包括物理殼，該物理殼由不同於熱固性聚胺基甲酸酯材料之材料構成。複數個密閉室孔之第一部分之物理殼由不同於複數個密閉室孔之第二部分之物理殼之材料構成。在此種情況下，如上文描述，可藉由將兩種類型之成孔劑(例如，膨脹或未膨脹)包括於經模製以用於最終墊製造之混合物中製造該等密閉室孔。
在另一例示性實施例中，僅一部分之複數個密閉室孔中之各者包括物理殼，該物理殼由不同於熱固性聚胺基甲酸酯材料之材料構成。在此種情況下，如上文描述，可藉由將成孔劑及氣泡或液滴包括於經模製以用於最終墊製造之混合物中製造該等密閉室孔。
在另一例示性實施例中，該複數個密閉室孔中之各者不包括具有不同於熱固性聚胺基甲酸酯材料之材料之物理殼。在此種情況下，如上文描述，可藉由將氣泡或液滴或兩者包括於經模製以用於最終墊 製造之混合物中製造該等密閉室孔。
圖3繪示根據本發明之實施例包括全部基於成孔劑填料之密閉室孔之低密度拋光墊300之100x及300x放大率之剖面圖。參考圖3，所有顯示之孔形成自成孔劑，且因此，全部包括物理殼。該等孔中之一部分形成自預膨脹之Expancel成孔劑。另一部分形成自未膨脹之Expancel成孔劑，其在用以製造拋光墊300之模製方法期間膨脹。在一項此種實施例中，未膨脹之Expancel經設計在低溫度下膨脹。模製方法或鑄製方法溫度高於膨脹溫度且該Expancel在模製或鑄製期間快速膨脹。墊300之密度係約0.45且該墊中之所有孔係密閉室孔。
圖4繪示根據本發明之實施例包括部分基於成孔劑填料及部分基於氣泡之密閉室孔之低密度拋光墊400之100x及300x放大率之剖面圖。參考圖4，顯示之小孔形成自成孔劑，且因此，包括物理殼。更具體言之，該等小孔形成自預膨脹之Expancel成孔劑。使用氣體形成大孔。更具體言之，使用僅在模製或鑄製前注入於墊調配物混合物中之少量水及表面活性劑形成該等大孔。在用於鏈延長之化學反應期間，存在具有水與NCO之競爭性化學反應以形成CO2並產生孔。應瞭解表面活性劑類型及濃度及觸媒類型及含量控制孔徑及密閉/開放室孔比率。墊400之密度係約0.37及該墊中之孔之絕大多數係密閉室孔。
在一態樣中，孔直徑於拋光墊中之分佈可具有鐘形曲線或單模態分佈。例如，圖5A繪示繪示根據本發明之實施例針對低密度拋光墊中之孔直徑之寬單模態分佈之群體隨孔直徑而變的曲線圖。參考圖5A之曲線圖500A，該單模態分佈可相對寬。作為另一實例，圖5B繪示根據本發明之實施例針對低密度拋光墊中之孔直徑之窄單模態分佈之群體隨孔直徑而變的曲線圖。參考圖5B之曲線圖500B，該單模態分佈可相對窄。在窄分佈或寬分佈中，僅一個最大直徑群體(諸如40 微米之最大群體(如作為實例顯示))提供於拋光墊中。
在另一態樣中，低密度拋光墊可取而代之以孔直徑之雙模態分佈製造。作為一實例，圖6A繪示根據本發明之實施例具有約1：1雙模態密閉室孔分佈之低密度拋光墊之剖面圖。
參考圖6A，拋光墊600包括均勻拋光主體601。該均勻拋光主體601由熱固性聚胺基甲酸酯材料構成，其中複數個密閉室孔602配置於該均勻拋光主體601中。該複數個密閉室孔602具有多模態直徑分佈。在一實施例中，如圖6A中繪示，多模態直徑分佈係雙模態直徑分佈，其包括小直徑模式604及大直徑模式606。
在一實施例中，如圖6A繪示，複數個密閉室孔602包括彼此離散之孔。此與可透過通道彼此連接之開放室孔(諸如在普通海綿中之孔之情況)相反。在一項實施例中，該等密閉室孔中之各者包括實體殼，諸如成孔劑之殼。然而，在另一實施例中，該等密閉室孔中之一些或全部不包括實體殼。在一實施例中，如圖6A中繪示，複數個密閉室孔602及因此多模態直徑分佈係遍及均勻拋光主體601之熱固性聚胺基甲酸酯材料大體上均等地且均勻地分佈。
在一實施例中，如圖6A中繪示，複數個密閉室孔602之雙模態孔直徑分佈可為約1：1。為更佳地繪示該概念，圖6B繪示根據本發明之實施例針對圖6A之拋光墊中之孔直徑之窄分佈之群體隨孔直徑而變的曲線圖620。圖6C繪示根據本發明之實施例針對圖6A之拋光墊中之孔直徑之寬分佈之群體隨孔直徑而變的曲線圖630。
參考圖6A至6C，大直徑模式606之最大群體之直徑值係小直徑模式604之最大群體之直徑值之約兩倍。例如，在一項實施例中，如圖6B及6C中繪示，大直徑模式606之最大群體之直徑值係約40微米及小直徑模式604之最大群體之直徑值係約20微米。作為另一實例，大直徑模式606之最大群體之直徑值係約80微米及小直徑模式604之最大群 體之直徑值係約40微米。
參考圖6B之曲線圖620，在一項實施例中，孔直徑之分佈係窄。在一特定實施例中，大直徑模式606之群體大體上不與小直徑模式604之群體重疊。然而，參考圖6C之曲線圖630，在另一實施例中，孔直徑之分佈係寬。在一特定實施例中，大直徑模式606之群體與小直徑模式604之群體重疊。如上文結合圖6A至6C描述，應瞭解雙模態孔直徑分佈無需係1：1。此外，雙模態孔直徑分佈無需均勻。在另一實施例中，密閉室孔之多模態直徑分佈以自第一有槽表面至第二平坦表面之梯度在整個熱固性聚胺基甲酸酯材料上分級。在一項此種實施例中，經分級之多模態直徑分佈係雙模態直徑分佈，其包括接近於第一有槽表面之小直徑模式及接近於第二平坦表面之大直徑模式。
在一實施例中，則低密度拋光墊具有複數個具有雙模態直徑分佈之密閉室孔，該雙模態直徑分佈具有第一直徑模式(其具有第一尺寸分佈峰)及具有第二直徑模式(其第二不同尺寸分佈峰)。在一項此種實施例中，第一直徑模式之密閉室孔各包括物理殼，該物理殼由不同於熱固性聚胺基甲酸酯材料之材料構成。在一特定此種實施例中，第二直徑模式之密閉室孔各包括物理殼，該物理殼由不同於熱固性聚胺基甲酸酯材料之材料構成。在一特定此種實施例中，第二直徑模式之密閉室孔中之各者之物理殼由不同於第一直徑模式之密閉室孔之物理殼之材料之材料構成。
在一實施例中，第一直徑模式之第一尺寸分佈峰具有約在10至50微米之範圍內之直徑，及第二直徑模式之第二尺寸分佈峰具有約在10至150微米之範圍內之直徑。在一實施例中，該第一直徑模式與該第二直徑模式重疊。然而，在另一實施例中，該第一直徑模式大體上不與第二直徑模式重疊。在一實施例中，第一直徑模式之計數總群體不等於第二直徑模式之計數總群體。然而，在另一實施例中，第一直 徑模式之計數總群體約等於第二直徑模式之計數總群體。在一實施例中，雙模態直徑分佈大體上均等分佈於整個熱固性聚胺基甲酸酯材料上。然而，在另一實施例中，雙模態直徑分佈以分級之方式分佈於整個熱固性聚胺基甲酸酯材料上。
在本發明之另一態樣中，於模製方法中使用支撐層作為模製方法之製造援助製造低密度拋光墊。例如，圖7A至7H繪示根據本發明之另一實施例在拋光墊之製造中使用之操作之剖面圖。
參考圖7A，提供成形模具700。在一實施例中，將支撐層701放置於成形模具700之底部。支撐層701可在拋光墊之模製中用作製造援助且可在墊製造後移除或可如連接至最終墊而得以保留。在一實施例中，該支撐層係聚合支撐層，諸如聚碳酸酯支撐層。在一實施例中，支撐層701具有小於約20密耳之厚度，及在一特定實施例中，具有約5密耳之厚度。在一項此種實施例中，選擇該厚度以提供可適當可撓支撐層701，其有助於或能夠在低密度拋光墊之製造中使用脫模方法。在一實施例中，該支撐層係材料層，諸如(但不限於)：塑膠薄膜、織物、紙、金屬箔、金屬網目或碳纖維網目。
參考圖7B，混合預聚合物702及固化劑704(例如，擴鏈劑或交聯劑)與成孔劑706以形成混合物。在一實施例中，如下文更詳細描述，該等成孔劑706係微型元件，諸如實心或空心聚合微球。視需要，該混合物710中可進一步注入氣體或液體708。
參考圖7C，在成形模具700之底部，在支撐層701上顯示來自圖7B之所得之混合物710。該混合物710包括複數個聚合微型元件712(亦即，成孔劑706)，該複數個微型元件中之各者具有初始尺寸。在一項此種實施例中，如下文更詳細描述，聚合微型元件712中之全部或大體上全部係適用於在墊模製方法中膨脹尺寸之未膨脹之成孔劑。在上文描述之其他內文中，若所有最終密閉室孔產生自未膨脹之成孔劑， 則調配物之黏度對於在鑄製或模製中之處理性而言可能過低。然而，在本發明描述之另一實施例中，在成形模具700之底部包括支撐層701使得可使用黏性相對較低混合物而無上文描述之一些處理問題。例如，在一實施例中，由於支撐層701佔據成形模具體積之一部分，因此墊製造需要相對較小體積之混合物。因此，由於僅(或大體上僅)未膨脹之成孔劑之存在而導致的混合物之較低黏度變得易於控制，因為可減小該混合物之體積。此外，因為混合物710之相對較低黏度，所以實際上可跨支撐層701而增強該混合物之均勻散佈。因此，根據本發明之實施例，藉由於模製方法中使用支撐層促進低密度拋光墊之製造，該模製方法涉及使用在模製方法期間膨脹至較大尺寸之大體上僅未膨脹之聚合微型元件。
在一實施例中，在該實施例中，未膨脹之聚合微型元件712係遍及混合物分佈之未膨脹之填充氣體或填充液體之EXPANCELTM。在(例如)藉由如下文描述之模製方法自該混合物形成拋光墊後及/或期間，該未膨脹之填充氣體或填充液體之EXPANCELTM變得膨脹。在一項實施例中，該等未膨脹之聚合微型元件712具有丙烯酸系共聚物殼並填充有諸如戊烷或異丁烷之液體。因此，在一實施例中，具有初始尺寸之該複數個聚合微型元件712中之各者包括物理殼，及具有最終尺寸之該複數個微型元件中之各者包括膨脹之物理殼。
參考圖7D，使成形模具700之蓋716與成形模具700之底部在一起且該混合物710呈現成形模具700之形狀。在一實施例中，在使蓋716與成形模具700之底部在一起後或期間使模具700脫氣使得成形模具710內無空腔或空隙形成。
參考圖7E，於成形模具700中加熱混合物710。該複數個聚合微型元件712中之各者在加熱期間膨脹至較大尺寸718，其可為聚合微型元件之大體上最終尺寸。此外，參考圖7F，該加熱係用以使混合物 710固化以提供部分固化或完全固化之圍繞微型元件718之墊材料720。在一項此種實施例中，該固化形成基於預聚合物及固化劑之材料之交聯基材。在一實施例中，支撐層701提供高拉伸強度並很好地結合至在該支撐層701上固化之混合物710。在一項此種實施例中，部分固化或完全固化之墊材料720化學/共價或物理結合至支撐層701。在一特定實施例中，於成形模具700中在約在120至130℃之範圍內之溫度下加熱混合物710。
再參考圖7D及7E，在一實施例中，該複數個微型元件712中之各者藉由使該複數個微型元件中之各者之體積增加約在3至1000之範圍內之倍數而膨脹至較大尺寸718。在一特定實施例中，該尺寸增加約10倍。在一實施例中，該複數個微型元件712中之各者膨脹至較大(可能最終之)尺寸718以將該複數個微型元件718中之各者之最終直徑提供為約在10至200微米之範圍內且特定言之，在約20至25微米之範圍內。在一實施例中，該複數個微型元件712中之各者藉由使該複數個微型元件712中之各者之密度減小約在3至1000之範圍內之倍數而膨脹至最終尺寸718。在一特定實施例中，該密度減小約15倍。在一實施例中，該複數個微型元件712中之各者藉由使具有最終尺寸之該複數個微型元件718中之各者形成大體上球形之形狀而膨脹至最終尺寸718。在一實施例中，膨脹之聚合微型元件718佔墊材料體積之約50至60%。在一項實施例中，在該複數個微型元件718膨脹後，混合物710之密度減小約在40至60%之範圍內之倍數。在一特定實施例中，混合物710之密度減小約50%倍。在一特定實施例中，混合物710之密度自約1.1g/cm3減小至約0.5g/cm3。
總體參考圖7E及7F，應瞭解使聚合微型元件712膨脹至最終較大尺寸718及使混合物710固化之順序不一定以所繪示之順序發生。在另一實施例中，在加熱期間，混合物710之固化與使微型元件712膨脹至 最終較大尺寸718同時發生。在又另一實施例中，進行兩個單獨加熱操作以分別使混合物710固化及使微型元件712膨脹至最終較大尺寸718。在一實施例中，混合物710之固化於模具700中未進行至完成。如下文更詳細描述，該固化可在自模具700中移除部分固化之墊材料後完成。此外，亦如下文更詳細描述，藉由支撐層701可促進未完全固化(例如，固化約90至95%)之墊之移除。
根據本發明之實施例，藉由將支撐層701包括於模製方法中，可於模製方法中相對於自成形模具700脫模製得之墊之時間建立效率。例如，在一實施例中，自成形模具700中移除連接之支撐層701及模製拋光表層720係在固化程度足以保持拋光層720之幾何形狀並足以抵抗脫模之應力時進行。亦即，在一項實施例中，該移除係在單獨模製均勻拋光表層之移除原本可在缺乏支撐層701之情況下進行之前進行。在一實施例中，部分固化之模製拋光主體在成形模具700外於烘箱中最終或完全固化。在一項此種實施例中，該部分固化之模製拋光主體在小於約100℃之溫度下最終或完全固化。
參考圖7G，在一實施例中，使用上文描述之方法以提供低密度拋光墊722。該低密度拋光墊722由固化材料720構成且包括膨脹之聚合微型元件718。在一實施例中，該低密度拋光墊722由熱固性聚胺基甲酸酯材料構成及膨脹之微型元件718提供複數個分散於該熱固性聚胺基甲酸酯材料中之密閉室孔。再參考圖7G，該低密度拋光墊722具有於其中具有溝槽圖案之拋光表面。再參考圖7G，最終墊材料仍結合至支撐層701。該配對可按原樣用作拋光墊。在一項例示性實施例中，最終墊厚度係約在130至180密耳之範圍內，其中約5密耳屬於支撐層701之厚度。
參考圖7H，在一實施例中，支撐層701係製造援助，其不保留於最終拋光墊中。亦即，支撐層701可自拋光墊722中移除。在一實施例 中，移除支撐層701涉及自模製拋光主體722中研磨掉支撐層701。在另一實施例中，移除支撐層701涉及使用諸如(但不限於)以下技術：自模製拋光主體722中切除支撐層701；自模製拋光主體722中削除支撐層701；溶解支撐層701；蝕刻支撐層701或研磨支撐層701。
在一實施例中，在於成形模具700外使部分固化之模製拋光主體進一步固化前移除支撐層701。在另一實施例中，在於成形模具700外使部分固化之模製拋光主體進一步固化期間移除支撐層701。在又另一實施例中，在於成形模具700外使部分固化之模製拋光主體進一步固化後移除支撐層701。在一項此種實施例中，在最終固化期間保留支撐層701以有助於在最終固化期間保持部分固化之模製拋光主體之完整性。然後在完成最終固化後移除支撐層701。
再參考圖7H，在一實施例中，最終拋光墊722係用於拋光基材之拋光墊。在一項此種實施例中，該拋光墊722包括具有約在0.4至0.55g/cc之範圍內之密度之拋光主體。該拋光主體包括熱固性聚胺基甲酸酯材料及複數個分散於該熱固性聚胺基甲酸酯材料中之密閉室孔。在一特定實施例中，該複數個密閉室孔中之各者具有由丙烯酸系共聚物構成之殼。在一特定實施例中，該拋光主體具有約在0.44至0.52g/cc之範圍內之密度。在一實施例中，本文描述之低密度拋光墊(諸如拋光墊222、300、400或722或上文描述之其變型)適用於拋光基材。在一項此種實施例中，該拋光墊係用作磨輪墊。該基材可為半導體製造工業中使用的基材(諸如放置器件或其他層於其上之矽基材)。然而，該基材可為諸如(但不限於)用於以下各物之基材：MEMS器件、網線或太陽能模組。因此，如本文使用，提及之「用於拋光基材之拋光墊」意欲涵蓋此等及相關之可能性。
本文描述之低密度拋光墊(諸如拋光墊222、300、400或722或上文描述之其變型)可由具有熱固性聚胺基甲酸酯材料之均勻拋光主體 構成。在一實施例中，該均勻拋光主體由熱固性密閉室聚胺基甲酸酯材料構成。在一實施例中，術語「均勻」用於指示具有熱固性密閉室聚胺基甲酸酯材料之組合物與遍及拋光主體之全部組合物是一致的。例如，在一實施例中，術語「均勻」排除由(例如)經浸漬之毛氈或多個不同材料層之組合物(複合物)構成之拋光墊。在一實施例中，術語「熱固性」用於指示不可逆固化之聚合物材料，例如，材料之前驅物藉由固化不可逆地變化成不熔、不溶之聚合物網。例如，在一實施例中，術語「熱固性」排除包括由(例如)「熱塑性」材料或「熱塑性體」構成之拋光墊-彼等材料由當加熱時變為液體及當充分冷卻時恢復為極玻璃狀態之聚合物構成。應注意由熱固性材料製得之拋光墊通常製造自於化學反應中反應以形成聚合物之低分子量前驅物，而由熱塑性材料製得之墊通常藉由加熱預存在之聚合物以引起相變使得在物理過程中形成拋光墊來加以製造。聚胺基甲酸酯熱固性聚合物可基於其等穩定之熱及機械性質、對化學環境之抗性及耐磨性趨勢而經選擇以用於製造本文描述之拋光墊。
在一實施例中，該均勻拋光主體在修整及/或拋光後具有約在1至5微米均方根之範圍內之拋光表面粗糙度。在一項實施例中，該均勻拋光主體在修整及/或拋光後具有約2.35微米均方根之拋光表面粗糙度。在一實施例中，該均勻拋光主體在25℃下具有約在30至120兆帕(MPa)之範圍內之儲存模數。在另一實施例中，該均勻拋光主體在25℃下具有約小於30兆帕(MPa)之儲存模數。在一項實施例中，該均勻拋光主體具有約2.5%之壓縮率。
在一實施例中，本文描述之低密度拋光墊(諸如拋光墊222、300、400或722或上文描述之其變型)包括模製均勻拋光主體。如上文結合圖2A至2G或圖7A至7H更詳細描述，術語「模製」用於指示於成形模具中形成均勻拋光主體。應瞭解在其他實施例中，可代替使用鑄 製方法以製造低密度拋光墊(諸如彼等上文描述者)。
在一實施例中，該均勻拋光主體係不透明的。在一項實施例中，術語「不透明」用於指示容許通過約10%或更少之可見光之材料。在一項實施例中，該均勻拋光主體絕大部分或完全由於遍及均勻拋光主體之均勻熱固性密閉室聚胺基甲酸酯材料包括失透填料(例如，作為其中之額外組分)而不透明。在一特定實施例中，該失透填料係諸如(但不限於)以下各物之材料：氮化硼、氟化鈰、石墨、氟化石墨、硫化鉬、硫化鈮、滑石、硫化鉭、二硫化鎢或鐵氟龍。
低密度拋光墊(諸如拋光墊222、300、400或722或上文描述之其變型)之定尺寸可根據應用而變化。然而，某些參數可用以製造與習知處理設備相容或甚至與習知化學機械處理操作相容之拋光墊。例如，根據本發明之實施例，低密度拋光墊具有約在0.075英吋至0.130英吋之範圍內，例如，約在1.9至3.3毫米之範圍內之厚度。在一項實施例中，低密度拋光墊具有約在20英吋至30.3英吋之範圍內，例如，約在50至77釐米之範圍內，及可能約在10英吋至42英吋之範圍內，例如，約在25至107釐米之範圍內之直徑。
在本發明之另一項實施例中，本文描述之低密度拋光墊進一步包括配置於該拋光墊中之局部區域透明(LAT)區。在一實施例中，該LAT區配置於該拋光墊中並與該拋光墊共價結合。合適之LAT區之實例係描述於受讓於NexPlanar公司之2010年1月13日申請之美國專利申請案第12/657,135號及受讓於NexPlanar公司之2010年9月30日申請之美國專利申請案第12/895,465號中。在替代或額外之實施例中，低密度拋光墊進一步包括配置於拋光表面及拋光主體中之孔口。該孔口可容納(例如)包括於拋光工具之平臺中之偵測器件。將黏合片配置於拋光主體之背面上。黏合片向在拋光主體之背面上之孔口提供不透性密封。合適之孔口之實例描述於受讓於NexPlanar公司之2011年7月15日 申請之美國專利申請案第13/184,395號。在另一實施例中，低密度拋光墊進一步包括連同(例如)渦電流偵測系統使用之偵測區。合適之渦電流偵測區之實例描述於受讓於NexPlanar公司之2010年9月30日申請之美國專利申請案第12/895,465號中。
本文描述之低密度拋光墊(諸如拋光墊222、300、400或722或上文描述之其變型)可進一步包括配置於拋光主體之背面上之基礎層。在一項此種實施例中，結果係具有不同於拋光表面之材料之塊材或基礎材料之拋光墊。在一項實施例中，複合拋光墊包括製造自其上配置拋光表層之穩定之大體上非可壓縮之惰性材料之基礎材料或塊材層。較硬基礎層可向墊完整性提供支撐及強度，而較軟拋光表層可減小刮擦，從而達成可使拋光層之材料性質與拋光墊之剩餘部分去耦。合適之基礎層之實例描述於受讓於NexPlanar公司之2011年11月29日申請之美國專利申請案第13/306,845號中。
本文描述之低密度拋光墊(諸如拋光墊222、300、400或722或上文描述之其變型)可進一步包括配置於拋光主體之背面上之子墊，例如，如CMP技術中已知之習知子墊。在一項此種實施例中，該子墊由諸如(但不限於)以下各物之材料構成：泡沫、橡膠、纖維、毛氈或高孔性材料。
再參考作為說明基礎之圖2G，形成於低密度拋光墊(諸如彼等本文描述者)中之溝槽圖案之個別溝槽在各溝槽上之任何給定位置處可為約4至約100密耳深。在一些實施例中，溝槽在各溝槽上之任何給定位置處可為約10至約50密耳深。該等溝槽可具有均勻深度、可變深度或其任何組合。在一些實施例中，該等溝槽全部具有均勻深度。例如，溝槽圖案之溝槽可全部具有相同深度。在一些實施例中，溝槽圖案之一些溝槽可具有某些均勻深度，而相同圖案之其他溝槽可具有不同均勻深度。例如，溝槽深度可隨距拋光墊中心之距離增加而增加。 然而，在一些實施例中，溝槽深度隨距拋光墊中心之距離增加而減小。在一些實施例中，具有均勻深度之溝槽與具有可變深度之溝槽交替。
形成於低密度拋光墊(諸如彼等本文描述者)中之溝槽圖案之個別溝槽在各溝槽上之任何給定位置處可為約2至約100密耳寬。在一些實施例中，該等溝槽在各溝槽上之任何給定位置處可為約15至約50密耳寬。該等溝槽可具有均勻寬度、可變寬度或其任何組合。在一些實施例中，該等溝槽全部具有均勻寬度。然而，在一些實施例中，一些同心溝槽具有某些均勻寬度，而相同圖案之其他溝槽具有不同均勻寬度。在一些實施例中，溝槽寬度可隨距拋光墊中心之距離增加而增加。在一些實施例中，溝槽寬度可隨距拋光墊中心之距離增加而減小。在一些實施例中，具有均勻寬度之溝槽與具有可變寬度之溝槽交替。
根據先前描述之深度及寬度尺寸，本文描述之溝槽圖案之個別溝槽(包括處於或靠近拋光墊中之孔口之位置處之溝槽)可具有均勻體積、可變體積或其任何組合。在一些實施例中，該等溝槽全部具有均勻體積。然而，在一些實施例中，溝槽體積可隨距拋光墊中心之距離增加而增加。在一些其他實施例中，溝槽體積可隨距拋光墊中心之距離增加而減小。在一些實施例中，具有均勻體積之溝槽與具有可變體積之溝槽交替。
本文描述之溝槽圖案之溝槽可具有約30至約1000密耳之間距。在一些實施例中，該等溝槽具有約125密耳之間距。就圓形拋光墊而言，沿圓形拋光墊之半徑量測溝槽間距。在CMP帶中，自CMP帶之中心至CMP帶之邊緣量測溝槽間距。該等溝槽可具有均勻間距、可變間距或其任何組合。在一些實施例中，該等溝槽全部具有均勻間距。然而，在一些實施例中，溝槽間距隨距拋光墊中心之距離增加而增加。 在一些其他實施例中，溝槽間距隨距拋光墊中心之距離增加而減小。在一些實施例中，一個扇區內之溝槽之間距隨距拋光墊中心之距離增加而變化，而相鄰扇區內之溝槽之間距保持均勻。在一些實施例中，一個扇區內之溝槽之間距隨距拋光墊中心之距離增加而增加，而相鄰扇區內之溝槽之間距以不同速率增加。在一些實施例中，一個扇區內之溝槽之間距隨距拋光墊中心之距離增加而增加，而相鄰扇區內之溝槽之間距隨距拋光墊中心之距離增加而減小。在一些實施例中，具有均勻間距之溝槽與具有可變間距之溝槽交替。在一些實施例中，具有均勻間距之溝槽之扇區與具有可變間距之溝槽之扇區交替。
本文描述之拋光墊可適用於結合各種化學機械拋光裝置使用。作為一實例，圖8繪示根據本發明之實施例與低密度拋光墊相容之拋光裝置之等角側視圖。
參考圖8，拋光裝置800包括平臺804。如圖8中繪示，平臺804之上表面802可用於支撐低密度拋光墊899。平臺804可經組態以提供心軸旋轉806。樣品載體810用於在用拋光墊拋光半導體晶圓期間固定半導體晶圓811於適當位置。樣品載體810可進一步提供滑件振動808。藉由懸浮機構812進一步支撐樣品載體810。包括漿體進料814以在拋光半導體晶圓之前及期間向拋光墊899之表面提供漿體。亦可包括修整單元890，且在一項實施例中，包括用於修整拋光墊之金剛石尖。
因此，已揭示低密度拋光墊及製造低密度拋光墊之方法。
214‧‧‧微型元件
218‧‧‧微型元件
220‧‧‧固化材料
222‧‧‧低密度拋光墊
224‧‧‧拋光表面
226‧‧‧徑向溝槽
228‧‧‧同心圓溝槽

Claims (24)

  1. 一種用於拋光基材之拋光墊，該拋光墊包含：拋光主體，其具有約在0.4至0.55g/cc之範圍內之密度且包含：熱固性聚胺基甲酸酯材料；及複數個分散於該熱固性聚胺基甲酸酯材料中之密閉室孔，該複數個密閉室孔中之各者具有包含丙烯酸系共聚物之殼。
  2. 如請求項1之拋光墊，其中該拋光主體具有約在0.44至0.52g/cc之範圍內之密度。
  3. 如請求項1之拋光墊，其中該拋光主體係均勻拋光主體。
  4. 如請求項1之拋光墊，其中該複數個密閉室孔在該熱固性聚胺基甲酸酯材料中提供約在該熱固性聚胺基甲酸酯材料總體積之50至60%之範圍內之總孔體積。
  5. 如請求項1之拋光墊，其中該拋光主體進一步包含：第一有溝槽表面；及與該第一表面相對之第二平坦表面。
  6. 如請求項1之拋光墊，其中該複數個密閉室孔中之各者係大體上球形的。
  7. 如請求項1之拋光墊，其中該拋光主體係模製拋光主體。
  8. 如請求項1之拋光墊，其中該拋光主體進一步包含：遍及該拋光主體大致均等分佈之失透填料。
  9. 如請求項1之拋光墊，其進一步包含：配置於該拋光主體之背面上之支撐層。
  10. 如請求項1之拋光墊，其進一步包含：配置於該拋光主體之背面中之偵測區。
  11. 如請求項1之拋光墊，其進一步包含：配置於該拋光主體之背面上之子墊。
  12. 如請求項1之拋光墊，其進一步包含：配置於該拋光主體中並與該拋光主體共價結合之局部區域透明(LAT)區。
  13. 一種製造拋光墊之方法，該方法包括：於成形模具中提供支撐層；於該成形模具中及於該支撐層上提供預聚合物及擴鏈劑或交聯劑與複數個微型元件之混合物，該複數個微型元件中之各者具有一初始尺寸；加熱該成形模具中之該混合物以提供部分固化之模製拋光主體，其包含熱固性聚胺基甲酸酯材料及複數個分散於該熱固性聚胺基甲酸酯材料中之密閉室孔；該複數個密閉室孔係藉由在該加熱期間使該複數個微型元件中之各者膨脹至較大尺寸而形成，其中該部分固化之模製拋光主體結合至該支撐層；自該成形模具移除該部分固化之模製拋光主體及支撐層配對；自該成形模具移除該部分固化之模製拋光主體及支撐層配對後，於該成形模具外使該部分固化之模製拋光主體進一步固化以提供結合至該支撐層之模製拋光主體；及自該成形模具移除該部分固化之模製拋光主體及支撐層配對後，移除該支撐層。
  14. 如請求項13之方法，其中該支撐層係在於該成形模具外使該部分固化之模製拋光主體進一步固化之前移除。
  15. 如請求項13之方法，其中該支撐層係在於該成形模具外使該部分固化之模製拋光主體進一步固化期間移除。
  16. 如請求項13之方法，其中該支撐層係在於該成形模具外使該部分固化之模製拋光主體進一步固化後移除。
  17. 如請求項13之方法，其中自該成形模具移除該部分固化之模製拋光主體及支撐層配對係在當固化程度足以保持該部分固化之模製均勻拋光表層之幾何形狀且足以經受脫模應力時進行。
  18. 如請求項13之方法，其中移除該支撐層包括自該模製拋光主體中研磨掉該支撐層。
  19. 如請求項13之方法，其中移除該支撐層包括使用選自由以下組成之群之技術：自該模製拋光主體中切除該支撐層；自該模製拋光主體中削除該支撐層；溶解該支撐層；蝕刻該支撐層；及研磨該支撐層。
  20. 如請求項13之方法，其中使該複數個微型元件中之各者膨脹至較大尺寸包括使該複數個微型元件中之各者之體積增加約在3至1000之範圍內之倍數。
  21. 如請求項13之方法，其中使該複數個微型元件中之各者膨脹至較大尺寸包括向該複數個微型元件中之各者提供約在10至200微米之範圍內之最終直徑。
  22. 如請求項13之方法，其中使該複數個微型元件中之各者膨脹至較大尺寸包括使具有該較大尺寸之該複數個微型元件中之各者形成大體上球形形狀。
  23. 如請求項13之方法，其中加熱該混合物係在約在120至130℃之範圍內之溫度下進行。
  24. 如請求項13之方法，其中於該成形模具外使該部分固化之模製拋光主體進一步固化包括在烘箱中加熱。
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