專利名稱：填充有機顆粒的拋光墊及其制造和使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及拋光墊，并且涉及制造和在拋光處理中(例如，在化學(xué)-機械平面化處理中)使用這種拋光墊的方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體裝置和集成電路的制造過程中，通過一系列的沉積和蝕刻步驟來反復(fù)地處理硅片，以形成重疊的材料層和裝置結(jié)構(gòu)?？墒褂帽环Q為化學(xué)-機械平面化(CMP)的拋光技術(shù)來移除在沉積和蝕刻步驟之后留下的表面不平度(例如隆起、具有不等高度的區(qū)域、槽和溝)，目標為獲得不具有劃痕和凹陷(被稱為碟形凹陷)的平滑晶片表面，其中在整個晶片表面上具有高度均一性。在典型的CMP拋光處理中，將諸如晶片之類的基底在存在工作液體的情況下壓貼于拋光墊上并且相對于拋光墊進行相對移動，所述工作液體通常為磨料粒子在水中的漿液和/或蝕刻化學(xué)成分。與磨料漿液結(jié)合使用的各種CMP拋光墊已公開于例如美國專利No. 5，257，478 ；No. 5，921，855 ；No. 6，126，532 ；No. 6，899，598B2 ;和 No. 7，267，610 中。固定的磨料拋光墊也為已知的，如通過美國專利No. 6，908，366B2所舉例說明的，其中磨料粒子通常以從墊表面延伸的精確成形的磨料復(fù)合物的形式固定到墊的表面。進來，在PCT國際公布No. WO 2006/057714中描述了一種具有多個拋光兀件的拋光墊，所述多個拋光兀件從可壓縮墊層延伸并通過導(dǎo)向板固定到該墊層上。盡管多種拋光墊為已知的并且得以使用，但本領(lǐng)域仍繼續(xù)尋找新型和改善的拋光墊，以用于CMP，尤其是用于下述CMP處理中其中使用較大的晶粒直徑，或者其中需要較高水平的晶片表面平坦度和拋光均勻度。

發(fā)明內(nèi)容
在ー個方面，本發(fā)明描述了ー種拋光墊，其包括片材，其具有第一主側(cè)面以及與所述第一主側(cè)面相對的第二主側(cè)面；多個拋光元件，其沿著基本上垂直于所述第一主側(cè)面的第一方向從所述第一主側(cè)面向外延伸，其中所述拋光元件的至少一部分與所述片材一體地形成并橫向連接，以限制所述拋光兀件相對于ー個或多個其它拋光兀件的橫向移動，但仍可沿基本上垂直于所述拋光元件的拋光表面的軸線移動，其中所述多個拋光元件的至少一部分包括分散于連續(xù)聚合物相中的有機顆粒填料。在另一方面，本發(fā)明描述了ー種拋光墊，其包括支承層，其具有第一主側(cè)面以及與所述第一主側(cè)面相對的第二主側(cè)面；以及多個拋光元件，其粘結(jié)到所述支承層的第一主側(cè)面，其中每個拋光元件具有暴露的拋光表面，其中所述拋光元件沿著基本上垂直于所述第一主側(cè)面的第一方向從所述支承層的第一主側(cè)面延伸，并且其中所述多個拋光元件的至少一部分包括分散于連續(xù)聚合物相中的有機顆粒填料。在一些示例性實施例中，每ー拋光元件通過粘結(jié)至所述支承層而固定到所述第一主側(cè)面上，優(yōu)選使用直接熱粘結(jié)。在ー些示例性實施例中，所述拋光元件在所述第一主側(cè)面上以ニ維陣列圖案排列。在另外的示例性實施例中，至少ー個拋光元件為多孔拋光元件，其中每ー多孔拋光元件包括多個孔。在某些示例性實施例中，基本上所有的拋光元件均為多孔拋光元件。在ー些具體的示例性實施例中，孔遍及基本 上整個多孔拋光元件分布。在某些目前優(yōu)選的實施例中，至少ー個拋光元件為透明拋光元件。在一些示例性實施例中，支承層、可選的導(dǎo)向板、可選的拋光組合物分布層、可選的適形層、可選的粘合劑層、至少ー個拋光元件或它們的組合為透明的。在某些示例性實施例中，至少ー個透明拋光元件固定到所述片材的透明部分。在如上所述拋光墊的其它示例性實施例中，所述拋光墊包括固定到第二主側(cè)面的可選的適形層。在如上所述拋光墊的其它示例性實施例中，所述拋光墊包括固定到與所述第二主側(cè)面相對的適形層的可選壓敏粘合劑層。在另外的示例性實施例中，所述拋光墊包括覆蓋所述片材或支承層的第一主側(cè)面的拋光組合物分布層。在如上所述拋光墊的其它示例性實施例中，所述拋光元件還包括中值直徑小于ー微米的磨料顆粒。在另外的示例性實施例中，拋光元件的至少一部分基本上不含磨料顆粒。在另外的示例性實施例中，如上所述的拋光墊基本上不含磨料顆粒。在另一方面，本發(fā)明描述了ー種使用上述拋光墊的方法，所述方法包括使基底的表面與拋光墊的拋光表面接觸；使所述拋光墊相對于所述基底相對地移動，以研磨所述基底的表面。在一些示例性實施例中，所述方法還包括括將拋光組合物提供到所述拋光墊表面和所述基底表面之間的界面處。在另一方面，本發(fā)明描述了ー種制備上述拋光墊的方法，所述方法包括形成包括分散于連續(xù)聚合物相中的有機顆粒填料的多個拋光元件；以及將所述拋光元件粘結(jié)到支承層的第一主側(cè)面以形成拋光墊，所述支承層具有與所述第一主側(cè)面相對的第二主側(cè)面。在另一方面，本發(fā)明描述了ー種制備上述拋光墊的方法，所述方法包括將有機顆粒填料分散在包括聚合物前體材料的可固化組合物中；將所述可固化組合物分配到模具中；使所述可固化組合物在所述模具中固化，以形成包含所述分散的有機顆粒填料的聚合物片材，所述聚合物片材具有第一主側(cè)面以及與所述第一主側(cè)面相對的第二主側(cè)面，并且多個拋光元件沿著基本上垂直于所述第一主側(cè)面的第一方向從所述第一主側(cè)面向外延伸，其中所述拋光元件與所述片材一體地形成并橫向連接，以限制所述拋光元件相對于ー個或多個其它拋光兀件的橫向移動，但仍可沿基本上垂直于所述拋光兀件的拋光表面的軸線移動。在一些示例性實施例中，將所述有機顆粒填料分散于連續(xù)聚合物相中包括熔融混合、捏合、擠出或其組合。在某些示例性實施例中，將流體模制組合物分散到所述模具中包括反應(yīng)注模、擠出成形、壓縮模制、真空模制中的至少ー種或其組合。在ー些具體示例性實施例中，分散包括將流體模制組合物通過膜模具而連續(xù)擠出到澆注輥上，并且其中所述澆注輥的表面包括所述模具。在制備上述拋光墊的另外的示例性方法中，所述模具包括三維圖案，所述第一主表面包括與所述三維圖案的印痕對應(yīng)的多個拋光元件，其中所述多個拋光元件沿著基本上垂直于所述第一主側(cè)面的第一方向從所述第一主側(cè)面向外延伸，并且其中所述拋光元件與所述片材一體地形成并橫向連接，以限制所述拋光元件相對于ー個或多個其它拋光元件的橫向移動，但仍可沿基本上垂直于所述拋光元件的拋光表面的軸線移動。在制備上述拋光墊的ー些示例性方法中，所述方法還包括將適形層固定到第二主側(cè)面上。在另外的示例性實施例中，所述方法還包括固定用于覆蓋所述第一主側(cè)面的至少一部分的拋光組合物分布層。在某些示例性實施例中，所述方法還包括在所述第一主側(cè)面上用所述多個拋光元件形成圖案。在某些示例性實施例中，形成圖案包括將所述拋光元件反應(yīng)注模成所述圖案、將所述拋光元件擠出成形為所述圖案、將所述拋光元件壓縮模制成所述圖案、將所述拋光元件排列在與所述圖案對應(yīng)的模板內(nèi)或?qū)⑺鰭伖庠谒鲋С袑由吓帕谐伤鰣D案。在ー些具體的示例性實施例中，將拋光元件粘結(jié)到支承層上包括熱粘結(jié)、超聲粘結(jié)、光化輻射粘結(jié)、粘合劑粘結(jié)以及它們的組合。在某些目前優(yōu)選的示例性實施例中，所述多個拋光元件的至少一部分包括多孔拋光元件。在一些示例性實施例中，至少ー些拋光元件包括基本無孔的拋光元件。在ー些具體的示例性實施例中，所述多孔拋光元件通過以下方式形成氣體飽和的聚合物熔體的注摸、 在形成聚合物的反應(yīng)時放出氣體的反應(yīng)性混合物的注模、包含溶于超臨界氣體中的聚合物的混合物的注模、在溶劑中的不相容聚合物的混合物的注模、分散于熱塑性聚合物中的多孔熱固性顆粒的注模、包括微球的混合物的注模以及它們的組合。在另外的示例性實施例中，所述孔通過反應(yīng)注模、氣體分散發(fā)泡以及它們的組合而形成。根據(jù)本發(fā)明的拋光墊的示例性實施例具有使其能夠用于多種拋光應(yīng)用中的各種特征和特性。在ー些目前優(yōu)選的實施例中，本發(fā)明的拋光墊可尤其適用于在制造集成電路和半導(dǎo)體裝置時使用的晶片的化學(xué)-機械平面化(CMP)。在某些示例性實施例中，本發(fā)明所述的拋光墊可提供下述優(yōu)點中的ー些或全部。例如，在一些示例性實施例中，根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的拋光墊可用于將CMP處理中使用的工作液體更好地保持在墊的拋光表面和正在拋光的基底表面之間的接合處，從而提高工作液體增強拋光的效果。在其它示例性實施例中，根據(jù)本發(fā)明的拋光墊可降低或消除晶片表面在拋光過程中的凹陷和/或邊緣溶蝕。在另外的示例性實施例中，使用根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的具有多孔元件的拋光墊可允許在保持所需程度的表面均勻度的同時處理較大直徑的晶片以獲得高芯片產(chǎn)率、在墊表面需要進行調(diào)理之前處理更多晶片以便保持晶片表面的拋光均勻度或減少處理時間和墊調(diào)理器上的磨損。在某些實施例中，具有多孔拋光元件的CMP墊還可提供具有例如凹槽等表面紋理的常規(guī)CMP墊的有益效果和優(yōu)點，但可在較低成本下以更為可再生產(chǎn)的方式來制造。在另外的實施例中，將拋光元件粘結(jié)到支承層上可消除使用導(dǎo)向板或粘合劑以將元件固定到支承層上的需要。對本發(fā)明的各示例性實施例的各個方面和優(yōu)點進行了匯總。上述發(fā)明內(nèi)容并非意圖描述本發(fā)明呈現(xiàn)的某些示例性實施例的每ー個圖示實施例或每種實施方式。隨后的附圖和具體實施方式
將更具體地舉例說明使用本文所公開的原理的某些優(yōu)選實施例。


進ー步參照附圖對本發(fā)明的示例性實施例進行描述，其中
圖I是根據(jù)本發(fā)明ー個示例性實施例的包括一片一體形成的拋光元件的拋光墊的剖視側(cè)視圖。圖2是根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施例的包括粘結(jié)到支承層上的多個拋光元件的拋光墊的剖視側(cè)視圖。圖3A是根據(jù)本發(fā)明ー個示例性實施例的具有以圖案排列的拋光元件的拋光墊的透視圖。圖3B是根據(jù)本發(fā)明另一示例性實施例的具有以圖案排列的拋光元件的拋光墊的俯視圖。附圖中的相同的附圖標記指示相同的元件。本文中的附圖未按比例繪制，并且在附圖中，拋光墊中的元件被制成一定的尺寸以強調(diào)選定的特征。
具體實施例方式在用于晶片拋光的典型CMP漿液處理中，將具有獨特表面特征的晶片放置成與拋光墊以及包含磨料和拋光化學(xué)成分的拋光溶液相接觸。如果拋光墊為適形的，則可由于軟拋光墊以與隆起區(qū)域相同的速率拋光晶片上的低凹區(qū)域而發(fā)生凹陷和溶蝕現(xiàn)象。如果拋光墊為剛性的，則凹陷和溶蝕可大大降低；然而，盡管剛性拋光墊可有利地產(chǎn)生優(yōu)良的晶粒平面化均勻度，但其也會由于晶片周邊發(fā)生的回彈效應(yīng)而不利地產(chǎn)生差的晶片均勻度。這種回彈效應(yīng)導(dǎo)致產(chǎn)生差的邊緣和狹窄的CMP拋光處理窗ロ。另外，可能難以利用剛性拋光墊形成穩(wěn)定的拋光處理，這是因為這種墊對不同的晶片表面特征敏感，并且完全依賴于墊修整器的使用來產(chǎn)生用于保持拋光溶液并且與晶片接合的最佳拋光紋理。因此，在一些示例性實施例中，本發(fā)明涉及改善的CMP拋光墊在各個實施例中結(jié)合適形拋光墊和剛性拋光墊兩者的ー些有利特性，同時消除或減少這些墊各自的ー些不利特性?，F(xiàn)在將具體參照附圖對本發(fā)明的各種示例性實施例進行描述。本發(fā)明的示例性實施例可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下進行多種修改和更改。因此，應(yīng)當理解，本發(fā)明的實施例并不限于以下所述的示例性實施例，而應(yīng)受權(quán)利要求書及其任何等同物中所述的限制的控制。參照圖1，在一個示例性實施例中，本發(fā)明提供ー種拋光墊2，其包括片材13’，其具有第一主側(cè)面32以及與第一主側(cè)面32相対的第二主側(cè)面33 ；以及多個拋光元件4，其沿著基本上垂直于第一主側(cè)面32的第一方向從第一主側(cè)面32向外延伸(如圖I所不)，其中拋光元件4的至少一部分與片材13’ 一體地形成并橫向連接以限制拋光元件4相對于ー個或多個其它拋光元件4的橫向移動，但仍可沿基本上垂直于所述拋光元件4的拋光表面14的軸線移動，其中所述多個拋光元件4的至少一部分包括處于連續(xù)聚合物相中的有機顆粒填料15。在圖I所示的具體示例性實施例中，片材13’固定到可選的適形層16上，所述適形層布置在與多個拋光元件4相對的側(cè)面上(即，第二主側(cè)面33上)。另外，在適形層16與片材13’的界面處示出有可選的粘合劑層12?？蛇x的粘合劑層12可用于將片材13’的第二主側(cè)面33固定到適形層16。另外，與多個拋光元件4相對地固定到適形層16的可選的壓敏粘合劑層18可用于暫時(例如，可移除地)將拋光墊2固定到CMP拋光設(shè)備(圖I中未示出)的拋光臺板(圖I中未示出)。在一些示例性實施例中，拋光墊2還包括可選的拋光組合物分布層8，拋光組合物分布層8覆蓋第一主側(cè)面的至少一部分，如圖I所示。在拋光處理期間，可選的拋光組合物分布層8幫助將工作液體和/或拋光漿液分布到各個拋光元件4。提供延伸穿過拋光組合物分布層8的多個孔6。每ー拋光元件4的一部分延伸到對應(yīng)的孔6中。在圖2所示的替代實施例中，本發(fā)明提供ー種拋光墊2’，其包括支承層10，其具有第一主側(cè)面34以及與第一主側(cè)面34相対的第二主側(cè)面35 ；以及多個拋光元件4，其粘結(jié)到支承層10的第一主側(cè)面34，其中每ー拋光元件4具有暴露的拋光表面14，并且其中拋光元件4沿著基本上垂直于第一主側(cè)面34的第一方向從支承層10的第一主側(cè)面34延伸，并且其中所述多個拋光元件4的至少一部分包括處于連續(xù)聚合物相中的有機顆粒填料15。在拋光墊2’的一些示例性實施例中，每ー拋光元件4通過被直接熱粘結(jié)到支承層10，或者通過使用粘合劑(圖2中示出)將拋光元件4粘結(jié)到支承層10，來固定到第一主 側(cè)面34上。在某些示例性實施例中，拋光墊在第一主側(cè)面34上還包括與支承層10相対的可選的導(dǎo)向板28，其中導(dǎo)向板28包括延伸穿過導(dǎo)向板28的多個孔6，并且其中每ー拋光元件4的至少一部分延伸到對應(yīng)的孔6中。在某些示例性實施例中，姆ー拋光元件4的一部分穿過對應(yīng)的孔6。在ー些具體的示例性實施例中，每ー拋光元件具有凸緣17，并且每ー凸緣17的周長大于對應(yīng)孔6的周長，如圖2所示。在圖2所示的示例性實施例中，支承層10固定到可選的適形層16，所述適形層與固定到支承層10的第一主側(cè)面34的所述多個拋光元件4相對地布置在支承層10的第二主側(cè)面35上。此外，在適形層16與支承層10之間的界面處示出有可選的粘合劑層12?？蛇x的粘合劑層12可用于將支承層10的第二主側(cè)面35固定到適形層16。另外，與多個拋光元件4相對地固定到適形層16的可選的壓敏粘合劑層18可用于暫時(例如，可移除地)將拋光墊2’固定到CMP拋光設(shè)備(圖2中未示出)的拋光臺板(圖2中未示出)。圖2的示例性實施例中還示出可選的導(dǎo)向板28。還可用作將所述多個拋光元件4排列在支承層10的第一主側(cè)面上的對齊模板的可選的導(dǎo)向板28在根據(jù)本發(fā)明制造拋光墊2’的過程中通常不被需要。在某些示例性實施例中，可將可選的導(dǎo)向板28從拋光墊整個去除，如圖I的拋光墊2所示。此類實施例的優(yōu)點可在于比其它已知的包括多個拋光元件的拋光墊更容易制造且更便宜。圖2中還示出可選的拋光組合物分布層8’，其也可用作拋光元件4的導(dǎo)向板。在拋光處理期間，可選的拋光組合物分布層8’幫助將工作液體和/或拋光漿液分布到各個拋光元件4。當用作導(dǎo)向板時，拋光組合物分布層8可設(shè)置在支承層10的第一主側(cè)面34上，以方便排列所述多個拋光元件4，從而使得拋光組合物分布層8’的第一主表面遠離支承層10，并且與拋光組合物分布層8’的第一主表面相対的拋光組合物分布層8’的第二主表面靠近支承層10，如圖2所示。還可提供多個孔6延伸穿過至少可選的導(dǎo)向板28(如果存在的話)和/或可選的拋光組合物分布層8’ (如果存在的話)，如圖2所示。如圖2所示，每個拋光元件4沿基本上垂直干支承層10的第一主側(cè)面的第一方向從可選的導(dǎo)向板28的第一主表面延伸。在圖2所示的一些實施例中，每ー拋光元件4具有安裝凸緣17，且每ー拋光元件4-4’通過以下方式而粘結(jié)到支承層10的第一主側(cè)面使對應(yīng)凸緣17接合到支承層10的第一主側(cè)面34，并且可選地，接合到可選的拋光組合物分布層8’或可選的導(dǎo)向板28的第二主表面。因此，在拋光處理期間，拋光元件4能夠自由地沿基本上垂直干支承層10的第一主側(cè)面34的方向獨立地發(fā)生位移，同時仍保持粘結(jié)到支承層10，并且可選地還通過可選的拋光組合物分布層8’和/或可選的導(dǎo)向板28而固定到支承層10。在此類實施例中，優(yōu)選的是每ー拋光元件4的至少一部分延伸到對應(yīng)的孔6中，更優(yōu)選地，每ー拋光元件4還穿過對應(yīng)的孔6并從可選的導(dǎo)向板28的第一主表面向外延伸。因此，可選的導(dǎo)向板28和/或可選的拋光組合物分布層8’的多個孔6還可用作引導(dǎo)拋光元件4在支承層10的第一主側(cè)面34上的橫向排列的模板。換句話講，在拋光墊制造處理期間，可選的導(dǎo)向板28和/或可選的拋光組合物分布層8’可用作使多個拋光元件4排列在支承層10的第一主側(cè)面34上的模板或?qū)蚣?。在圖2所示的具體施例中，可選的導(dǎo)向板28可包括設(shè)置在支承層10與拋光組合物分布層8’之間的界面處的粘合劑(未示出)。因此，可選的導(dǎo)向板28可用于將可選的拋光組合物分布層8’粘附到支承層10，從而將多個拋光元件4牢固地固定到支承層10的第一主側(cè)面34。然而，也可使用其它粘結(jié)方法，包括利用例如熱和壓カ將拋光元件4被直接熱 粘結(jié)到支承層10。在圖2所示的拋光墊2’的相關(guān)示例性實施例中，多個孔可排列成孔陣列，其中孔6的至少一部分包括由可選的拋光組合物分布層8’形成的主孔以及由可選的導(dǎo)向板28形成的底切區(qū)域，該底切區(qū)域形成與對應(yīng)拋光元件凸緣17接合的肩部，從而將拋光元件4牢固地固定到支承層10，而無需將拋光元件4直接粘結(jié)到支承層10。此外，在圖2中未顯示的一些示例性實施例中，在粘結(jié)到支承層10之前，例如，所述多個拋光元件4可在支承層10的主表面上以ニ維元件陣列的圖案排列，或在用于排列拋光元件4的模板或夾具中排列。在圖1-2所示的拋光墊2-2’的任一實施例中，拋光元件4的至少一部分可為多孔拋光元件，拋光元件4’的ー些部分可為基本上無孔的拋光元件。然而，應(yīng)當理解，在其它示例性實施例中，所有的拋光元件4均可被選擇成多孔拋光元件，或者所有的拋光元件均可被選擇成基本上無孔的拋光元件4’。在一些示例性實施例中，至少ー個拋光元件為多孔拋光元件,其中姆ー多孔拋光元件包括多個孔。在某些示例性實施例中,基本上所有的拋光元件均為多孔拋光元件。在ー些具體的示例性實施例中，孔可遍及基本上整個多孔拋光元件分布。合適的多孔拋光元件公開于PCT國際公布No. WO 2009/158665中。在某些目前優(yōu)選的實施例中，所述多個孔這樣形成從拋光墊2-2’的拋光元件4的至少一部分至少部分地去除至少一部分有機顆粒填料15，從而留下與有機顆粒填料15先前所占據(jù)的體積對應(yīng)的空隙或孔體積。在一些示例性實施例中，有機顆粒填料15可溶于拋光元件4的剩余聚合物相在其中基本上不可溶或僅部分可溶的溶劑中。在一些示例性實施例中，有機顆粒填料15包括水溶性、水可溶脹的或親水性聚合物，并使用水或水性溶劑來溶解，并由此從ー個或多個拋光元件4去除至少一部分有機顆粒填料15，從而形成ー個或多個多孔拋光元件。在某些示例性實施例中，水性溶劑被選擇成化學(xué)機械拋光處理中所用的工作液體，該工作液體用于溶解，由此從ー個或多個拋光元件4去除至少一部分有機顆粒填料15，從而形成ー個或多個多孔拋光元件。在圖1-2所示的具體實施例中，示出兩個多孔拋光元件4以及ー個基本上無孔的拋光元件4’。然而，應(yīng)當理解，可使用任何數(shù)量的拋光元件4，并且可選擇任何數(shù)量的拋光元件4為多孔拋光元件4或基本上無孔的拋光元件4’。在ー些目前優(yōu)選的實施例中，拋光元件4的至少一部分為多孔拋光元件，其在某些實施例中至少具有多孔拋光表面(圖1-2中的14)，所述多孔拋光表面可與待拋光的基底(圖I中未示出)滑動性或旋轉(zhuǎn)性接觸。再次參見圖1-2，拋光元件4的拋光表面14可為基本平坦的表面或可具有紋理。在某些目前優(yōu)選的實施例中，每個多孔拋光元件4的至少拋光表面被制成多孔的，例如，具有微觀表面開ロ或孔15，其可呈現(xiàn)孔ロ、通道、凹槽、溝槽等形式。拋光表面處的這些孔15可用來有利于在基底(未示出)和對應(yīng)的多孔拋光元件之間的接合處分布和保持拋光組合物(如，附圖中未示出的工作液體和/或磨料拋光漿液)。在某些示例性實施例中，拋光表面14包括為大致圓柱形毛細管的孔15?？?5可從拋光表面14延伸到拋光元件4中。在相關(guān)實施例中，拋光表面包括為大致圓柱形毛細管的孔15，其從拋光表面14延伸到多孔拋光元件4中。所述孔無需為圓柱形的，且可為其它孔幾何形狀，例如圓錐形、矩形、棱錐形等。所述孔的特征尺寸通常可用深度、以及寬度(或 直徑)和長度來表示。特征孔尺寸的深度可在約25 μπι至約6，500 μπι范圍內(nèi)，寬度(或直徑)可在約5μπι至約1000 μ m范圍內(nèi)，且長度可在約10 μ m至約2，000 μπι范圍內(nèi)。在一些例性實施例中，多孔拋光兀件可不具有多孔拋光表面14,但在這些和其它示例性實施例中，孔15可遍及基本上整個多孔拋光元件4分布。這種多孔拋光元件為適形拋光元件可為有益的，其表現(xiàn)出適形拋光墊的ー些有利特性。在某些目前優(yōu)選的實施例中，拋光元件4可包括以多孔泡沫形式遍及基本上整個拋光元件4分布的多個孔。所述泡沫可為閉孔泡沫或開孔泡沫。在一些實施例中優(yōu)選閉孔泡沫。優(yōu)選地，泡沫中的多個孔15顯示具有單峰分布的孔尺寸，例如，孔徑。在ー些具體示例性實施例中，所述多個孔的平均孔尺寸為至少約I納米(nm)、至少約lOOnm、至少約500nm或至少約I μ m。在其它示例性實施例中，所述多個孔的平均孔尺寸為至多約300 μ m、至多約100 μ m、至多約50 μ m、至多約10 μ m、或至多約I μ m。在某些目前優(yōu)選的實施例中，所述多個孔的平均孔尺寸為約Inm至約300 μ m、約O. 5 μ m至約100 μ m、約 I μ m 至約 100 μ m、或約 2 μ m 至約 50 μ m。在如上所述包括基本上無孔的拋光元件4’的拋光墊2-2’的另外的示例性實施例中，至少ー個無孔拋光元件4’優(yōu)選為透明拋光元件。在一些示例性實施例中，片材13’或支承層10、可選的導(dǎo)向板28、可選的拋光組合物分布層8-8’、可選的適形層16、可選的粘合劑層12、至少ー個基本上無孔的拋光元件4’、或其組合為透明的。在圖I所示的某些示例性實施例中，至少ー個透明的無孔拋光元件4’(例如)利用直接熱粘結(jié)或用粘合劑(圖I中未示出)固定到片材13’的第一主側(cè)面32的透明部分。此外，應(yīng)當理解，拋光墊2-2’無需僅包括基本上相同的拋光元件4。因此，例如，多孔拋光元件和無孔拋光元件的任何組合或排列可構(gòu)成所述多個拋光元件4。還應(yīng)當理解，在某些實施例中，可有利地使用多孔拋光元件和基本無孔的拋光元件4’的任何數(shù)量、組合或排列，以形成具有多個拋光元件4的拋光墊。在一些示例性實施例中，根據(jù)預(yù)期應(yīng)用，拋光元件(圖1-2中的4-4’ )可以多種圖案分布在片材13’(圖I)或支承層10 (圖2)的第一主側(cè)面上，并且所述圖案可為規(guī)則的或不規(guī)則的。因此，在拋光墊2-2’的一些示例性實施例中，在粘結(jié)到支承層10之前，所述多個拋光元件4可以預(yù)定的規(guī)則圖案排列在例如支承層10的主表面上，或在用于排列拋光元件的模板或夾具(圖中未示出)中排列。在利用模板或夾具使多個拋光元件4排列成圖案之后，例如通過被直接熱粘結(jié)到支承層10，或通過使用粘合劑或其它粘結(jié)材料，可使支承層10的第一主側(cè)面34接觸并粘結(jié)到所述多個拋光元件4。拋光元件可駐留在片材13’或支承層10的基本上整個表面上，或者片材13’或支承層10可存在不包括拋光元件的區(qū)域。在一些實施例中，拋光元件對支承層的平均表面覆蓋百分比為至少30%、至少40%、或至少50%。在另外的實施例中，拋光元件對支承層的平均表面覆蓋百分比為支承層的主表面總面積的至多約80%、至多約70%或至多約60%，這由拋光兀件的數(shù)量、姆個拋光兀件的橫截面面積和拋光墊的橫截面面積確定。在圖3A-3B所示的目前優(yōu)選的拋光墊2的示例性實施例中，拋光元件4與片材13’一體地形成，并且在片材13’的第一主側(cè)面32上排列成ニ維陣列圖案。應(yīng)當理解，如上所述適用于拋光墊2的任何可選的層(例如，可選的拋光組合物分布層8、可選的粘合劑12、可選的適形層16、可選的壓敏粘合劑層18、以及至少ー個基本無孔/透明的拋光元件4’) 可組合以形成圖3A-3B所示的拋光墊。圖3A示出拋光元件4的ー種具體形狀。應(yīng)當理解，拋光元件4事實上可以任何形狀形成，可有利地使用具有兩種或更多種不同的形狀的多個拋光元件4，并視需要將其排列成圖案以形成如上所述的拋光墊2-2’。還應(yīng)當理解，可使用相同形狀或不同形狀來制造多孔拋光元件，或者作為另外ー種選擇，制造基本無孔的拋光元件。在一些示例性實施例中，沿大致平行于拋光表面14的方向穿過拋光元件4而截取的拋光元件4的橫截面形狀可根據(jù)預(yù)期應(yīng)用而大不相同。盡管圖3A示出了具有大致圓形橫截面的大致圓柱形的拋光元件4，然而在某些實施例中，也可具有及可期望具有其它橫截面形狀。因此，在包括如前所述的拋光元件4-4’的拋光墊2-2’的另外的示例性實施例中，拋光元件被選擇成具有沿第一方向截取的橫截面，其選自圓形、橢圓形、三角形、正方形、矩形和梯形以及它們的組合。對于具有如圖3A-3B所不的圓形橫截面的大致圓柱形拋光兀件4,在一些實施例中，拋光元件4沿著大致平行于拋光表面14的方向的橫截面直徑為至少約50 μ m,更優(yōu)選地，為至少約1mm，更加優(yōu)選地，為至少約5mm。在某些實施例中，拋光元件4沿著大致平行于拋光表面14的方向的截面直徑為至多約20mm，更優(yōu)選地，為至多約15mm，更加優(yōu)選地，為至多約12_。在一些實施例中，拋光元件在拋光表面14處所截取的直徑可為約50μπι至約20mm，在某些實施例中，所述直徑為約Imm至約15mm，且在其它實施例中，所述橫截面直徑為約5mm至約12mm。在拋光墊2-2’的另外的示例性實施例中，拋光元件4的特征為高度、寬度和/或長度方面的特征尺寸。在某些示例性實施例中，所述特征尺寸可被選擇成至少約50_，更優(yōu)選地，為至少約1mm，更加優(yōu)選地，為至少約5mm。在某些實施例中，拋光元件4沿大致平行于拋光表面14的方向的截面直徑為至多約20mm，更優(yōu)選地，為至多約15mm，更加優(yōu)選地，為至多約12mm。在另外的示例性實施例中，拋光元件的特征為250至2，500 μ m的高度、Imm至50mm的寬度、5mm至50mm的長度、或Imm至50mm的直徑中的至少一個。在某些不例性實施例中，ー個或多個拋光元件4-4’可為中空的。在其它示例性實施例中，每個拋光元件4沿大致平行于拋光表面14的方向的橫截面面積可為至少約1mm2，在其它實施例中為至少約10mm2，并且在再一些實施例中為至少約或20_2。在其它示例性實施例中，每個拋光元件4沿大致平行于拋光表面14的方向的橫截面面積可為至多約1，000mm2，在其它實施例中為至多約500mm2，并且在再一些實施例中為至多約250mm2。拋光墊沿大致平行于拋光墊主表面的方向的橫截面積在一些示例性實施例中可介于約IOOcm2至約300，OOOcm2之間，在其它實施例中可介于約1，OOOcm2至約100，OOOcm2之間，并且在再一些實施例中可介于約2，OOOcm2至約50，OOOcm2之間。在拋光操作中第一次使用拋光墊(圖I中的2，圖2中的2’)之前，在一些示例性實施例中，每ー拋光元件(圖1-2中的4-4’)沿著基本上垂直干支承層(圖1-2中的10)的第一主側(cè)面的第一方向延伸。在某些示例性實施例中，拋光元件沿著所述第一方向延伸高出包括可選的拋光組合物分布層(圖I中的8，圖2中的8’)和/或可選的導(dǎo)向板(圖2中的28)的平面至少約0mm、至少約O. 1mm、至少約O. 25mm、至少約O. 3mm或至少約O. 5mm。在其它示例性實施例中，拋光元件沿著第一方向延伸高出包括可選的拋光組合物分布層(圖I中的8，圖2中的8’)和/或可選的導(dǎo)向板(圖2中的28)的平面至多約10mm、至多約7. 5mm、至多約5mm、至多約3mm、至多約2mm、或至少約1mm。在其它示例性實施例(圖中未示出)中，拋光元件的拋光表面可被制成為與可選的拋光組合物分布層的暴露的主表面齊平。在其它不例性實施例中，拋光兀件的拋光表面可被制成為凹至低于可選的拋光組合物分布層的暴露的主表面，并通過去除可選的拋光組合物分布層的一部分而將所述拋光表面制成為基本與可選的拋光組合物分布層的暴露的主表面齊平或者延伸超出可選的拋光組合物分布層的暴露的主表面。有利的是，這種實施例可使用這樣的拋光組合物分布層，在與エ件接觸之前、期間或之后，所述拋光組合物分布層被選擇成在應(yīng)用于拋光墊的拋光處理或可選的調(diào)整處理中被磨損或溶蝕。在另外的示例性實施例中，每個拋光元件4-4’沿第一方向延伸高出包括片材13’ (圖I)或支承層10(圖2)的平面至少約O. 25mm、至少約O. 3mm或至少約O. 5mm。在另外的示例性實施例中，拋光表面(圖1-2中的14)在拋光元件基部或底部之上的高度(S卩，拋光兀件的高度(H))可為O. 25mm、0. 5臟、I. 0臟、I. 5臟、2. 0臟、2· 5臟、3. 0臟、5· 0臟、10mm或更高，這取決于所使用的拋光組合物和選用于拋光元件的材料。再次參見圖1-2，在整個可選的拋光組合物分布層(圖I中的8，圖2中的8’)和/或可選的導(dǎo)向板28 (圖2)中的孔(圖1-2中的6)的深度和間距可根據(jù)具體CMP處理的需要而改變。在一些實施例中，拋光元件(圖1-2中的4-4’)分別相對于彼此以及拋光組合物分布層(圖I中的8，圖2中的28)和導(dǎo)向板31基本保持在平面取向上，并且突出到可選的拋光組合物分布層(圖I中的8，圖2中的8’)的表面和/或可選的導(dǎo)向板28的上方。在一些示例性實施例中，通過拋光元件4在任何可選的導(dǎo)向板(圖2中的28)和任何可選的拋光組合物分布層(圖I中的8，圖2中的8’)的上方延伸而形成的空隙體積可提供空間以用于將拋光組合物分布到可選的拋光組合物分布層(圖I中的8，圖2中的8’ )的表面上。拋光元件4突出到拋光組合物分布層(圖I中的8，圖2中的8’)上方，突出量至少部分地取決于拋光元件的材料特性以及拋光組合物(工作液體和/或磨料漿液)在拋光組合物分布層(圖I中的8，圖2中的8’ )的表面上的所需流動性。
在另ー替代示例性實施例(圖中未示出)中，本發(fā)明提供一種紋理化拋光墊，其包括有機顆粒填料和第二連續(xù)聚合物相，其中所述拋光墊具有第一主側(cè)面以及與第一主側(cè)面相対的第二主側(cè)面，并且其中所述第一和第二主側(cè)面中的至少ー個包括延伸到該側(cè)面中的多個凹槽。在某些示例性實施例中，所述凹槽的深度為約I微米(μπι)至約5，000μπι。在另外的示例性實施例中，拋光墊沿基本上垂直于所述第一和第二側(cè)面的方向具有圓形橫截面，其中所述圓限定徑向方向，并且其中所述多個凹槽為圓形的、同心的，并在徑向方向上間隔開。在其它示例性實施例(圖中未示出)中，紋理化拋光墊的拋光表面包括多個溝槽形式的孔，其中每個溝槽優(yōu)選地沿著大致平行于拋光表面的方向延伸穿過拋光表面的至少ー部分。優(yōu)選地，每ー溝槽為沿著大致平行于拋光表面的方向圍繞拋光表面的周圍徑向延伸的圓形溝槽。在其它實施例中，所述多個溝槽在拋光表面中形成一系列徑向間隔開的同心圓形凹槽。在其它示例性實施例(未示出)中，所述孔可呈現(xiàn)ニ維溝槽陣列的形式，其中每個溝槽僅延伸穿過拋光表面的一部分。在另外的示例性實施例(圖中未示出)中，溝槽事實上可具有任何形狀，例如圓柱形、三角形、矩形、梯形、半球形以及它們的組合。在一些示例性實施例中，每ー溝槽在基 本上垂直于拋光元件的拋光表面的方向上的深度被選擇成在至少約10 μ m、25 μ m、50 μ m、100 μ m 至約 10，000 μ m、7, 500 μ m、5, 000 μ m、2, 500 μ m、l, 000 μ m 的范圍內(nèi)。在其它示例性實施例中，每個溝槽沿基本上平行于拋光元件的拋光表面的方向的橫截面面積被選擇成在約75平方微米(μ m2)至約3 X IO6 μ m2的范圍內(nèi)。如上所述的拋光墊的組合物包括填充有非相互作用的有機填料的連續(xù)聚合物相。連續(xù)聚合物相被描述為熱塑性或熱固性弾性體，而分散相被描述為熱塑性或熱固性聚合物。在如上所述拋光墊的ー些示例性實施例中，拋光表面的至少一部分包括熱塑性聚氨酷、丙烯酸酯化聚氨酯、環(huán)氧化聚氨酯、環(huán)氧化橡膠、こ烯基樹脂、環(huán)戊ニ烯樹脂、こ烯基醚樹脂以及它們的組合。在包括多個拋光元件4的拋光墊的ー些示例性實施例中，至少ー些拋光元件包括熱塑性聚氨酯、丙烯酸酯化聚氨酯、環(huán)氧化聚氨酯、環(huán)氧化橡膠、こ烯基樹脂、環(huán)戊ニ烯樹脂、こ烯基醚樹脂、聚丙烯酸酯以及它們的組合，作為連續(xù)聚合物相。在某些示例性實施例中，有機顆粒填料包括熱塑性聚合物或熱固性聚合物中的至少ー種。在一些示例性實施例中，有機顆粒填料包括聚烯烴、環(huán)狀聚烯烴或聚烯烴熱塑性彈性體中的至少ー種。在ー些具體示例性實施例中，聚烯烴選自聚こ烯、聚丙烯、聚丁烯、聚異丁烯、聚辛烯、其共聚物以及它們的組合。在其它示例性實施例中，有機顆粒填料包括水溶性或水可溶脹的聚合物，例如聚こ烯醇、聚(環(huán)氧こ烷)、聚(こ烯醇)、聚(こ烯吡咯烷酮)、聚丙烯酸、聚(甲基)丙烯酸、其組合等。在另外的示例性實施例中，按重量計，有機顆粒填料占每ー拋光元件的約5%至約90%。在另外的示例性實施例中，有機顆粒填料的特征為5至5，000微米的長度、5至250微米的寬度、5至100微米的當量球徑中的至少ー個或組合。拋光元件還可包含強化聚合物或其它復(fù)合材料，包括例如金屬顆粒、陶瓷顆粒、聚合物顆粒、纖維、它們的組合等。在某些實施例中，拋光元件可通過在其中包含諸如碳、石墨、金屬或它們的組合之類的填料而被制作成導(dǎo)電的和/或?qū)岬摹Ｔ谄渌鼘嵤├?，在存在或不存在上面提到的?dǎo)電或?qū)崽盍系那闆r下，均可使用例如以商品名0RMEC0M (得自O(shè)rmecon Chemie (Ammersbek, Germany))出售的聚苯胺(PANI)之類的導(dǎo)電聚合物。
在一些示例性實施例中，為了生成拋光元件，可用微粉化的有機顆粒粉末研磨連續(xù)相聚合物樹脂前體體系，以產(chǎn)生包含分散的有機顆粒相的反應(yīng)性漿液。然后，可將填充的反應(yīng)性漿液直接澆注到模具中或經(jīng)b階段，并加壓模制，以產(chǎn)生包括一體模制的拋光元件的圖案化表面。在至少部分地固化聚合物樹脂前體時，可獲得具有所需的拋光元件圖案的片材，隨后可將該片材固定到適形支承層以形成適形拋光墊。作為另外一種選擇，可在膜澆注或模制操作期間，將適形支承層層合到一體模制的拋光表面。還可使用壓敏粘合劑來將適形材料的底部表面粘附到半導(dǎo)體拋光中所用拋光板的表面。在如上所述拋光墊的任何示例性實施例中，拋光表面由相分離的共混聚合物形成，所述共混聚合物包括連續(xù)聚合物相以及室溫下與連續(xù)聚合物相不混溶的有機顆粒填料。分散的有機顆粒相的大小可通過控制分散的有機顆粒的粒度，例如通過控制研磨 條件和/或持續(xù)時間來控制。由這些類型的不混溶共混物體系產(chǎn)生的聚合物膜的特點在于在經(jīng)受斷裂或刻痕時會脫落分散的有機顆粒相。因此，如果墊表面由 此類型的共混聚合物產(chǎn)生，則該表面將具有多孔性的特點，其源于分散的有機顆粒相的脫落或剝離。在其它示例性實施例中，在至少ー些拋光元件中這樣形成多個孔從拋光墊2-2’的拋光元件4的至少一部分至少部分地去除至少一部分有機顆粒填料15，從而留下與有機顆粒填料15先前所占據(jù)的體積對應(yīng)的空隙或孔體積。在一些示例性實施例中，有機顆粒填料可溶于第一連續(xù)聚合物相13在其中基本上不可溶或僅部分可溶的溶剤。在一些示例性實施例中，有機顆粒填料包括水溶性、水可溶脹的或親水性熱塑性聚合物，使用水或水性溶劑來溶解并由此從ー個或多個拋光元件4去除至少一部分有機顆粒填料15，從而形成ー個或多個多孔拋光元件。合適的水溶性聚合物包括聚(環(huán)氧こ烷)、聚(こ烯醇)、聚(こ烯吡咯烷酮)、聚丙烯酸、聚(甲基)丙烯酸、其與其它單體的共聚物以及它們的組合。在某些示例性實施例中，含水溶劑被選擇成化學(xué)機械拋光處理中所用的工作液體，該工作液體用于溶解，并由此從ー個或多個拋光元件4去除至少一部分有機顆粒填料15，從而形成ー個或多個多孔拋光元件。在如上所述拋光墊的另外的示例性實施例中，按重量計，有機顆粒填料占每ー拋光元件的約1%、2. 5%、5%或10%至約50%、60%、70%、80%或90%。在某些示例性實施例中，有機顆粒填料的特征為5至5，000 μ m的長度、5至250 μ m的寬度、5至100 μ m的當量球徑中的至少ー個或其組合。優(yōu)選地，有機顆粒填料具有基本上均勻的球形形狀，其中值直徑為至少 I μ m、5 μ m、10 μ m、20 μ m、30 μ m、40 μ m、50 μ m ;且至多 200 μ m、150 μ m、100 μ m、90 μ m、80 μ m、70 μ m _ 60 μ m。在如上所述任何拋光墊的另外的示例性實施例中，片材13’、支承層10或紋理化拋光墊可為基本上不可壓縮的，例如剛性膜或其它硬基底，但優(yōu)選為可壓縮的以提供朝向拋光表面的正壓。在一些示例性實施例中，片材或支承層可包括柔性和適形材料，例如適形橡膠或聚合物。在其它示例性實施例中，片材、支承層或墊優(yōu)選地由可壓縮聚合物材料(優(yōu)選為泡沫聚合物材料)制成。在某些實施例中，可優(yōu)選為閉孔泡沫，但是在其它實施例中，可使用開孔泡沫。在另外的示例性實施例中，拋光元件可與支承層形成為拋光元件固定到支承層(可為可壓縮或適形的支承層)上的一體式片材。片材或支承層優(yōu)選地為液體不可透過的，以防止工作液體滲入或滲透進入或穿過支承層。然而，在一些實施例中，片材或支承層可包括單獨的液體可透過材料或液體可透過材料與可選的屏障的組合，所述屏障用于防止或抑制液體滲透穿過支承層。此外，在其它實施例中，可有利地使用多孔片材或支承層，例如，在拋光時將工作流體(例如，拋光漿液)保持在拋光墊和エ件之間的界面處。在某些示例性實施例中，片材或支承層可包含選自聚硅氧烷、天然橡膠、苯こ烯-丁ニ烯橡膠、氯丁橡膠、聚氨酷、聚酷、聚こ烯以及它們的組合的聚合物材料。片材或支承層還可包含多種附加材料，例如填料、顆粒、纖維、增強劑等等。已發(fā)現(xiàn)聚氨酯是尤其有用的片材或支承層材料，尤其優(yōu)選為熱塑性聚氨酯(TPU)。在一些當前優(yōu)選的實施例中，支承層是包含ー個或多個TPU的膜，例如，ESTANE TPU (可得自 Lubrizol Advanced Materials 公司(Cleveland, 0Η))、ΤΕΧΙΝ 或 DESMOPAN TPU (可得自Bayer Material Science (Pittsburgh, PA))、PELLETHANE TPU (可得自 Dow Chemical 公司(Midland, MI))等等。
在一些示例性實施例中，拋光墊還包括與拋光元件相對地固定到支承層上的適形層16。適形層可通過任何形式的粘合表面固定到支承層上，但優(yōu)選的是，采用位于適形層和支承層之間的界面處的粘合劑層來將支承層固定到與拋光元件相対的適形層上。在某些實施例中，適形層優(yōu)選為可壓縮的，以在拋光期間提供朝著工件指向拋光元件拋光表面的正壓。在一些示例性實施例中，支承層可包括柔性和適形材料，例如適形橡膠或聚合物。在其它示例性實施例中，支承層優(yōu)選地由可壓縮聚合物材料(優(yōu)選為泡沫聚合物材料)制成。在某些實施例中，可優(yōu)選為閉孔泡沫，但是在其它實施例中，可使用開孔泡沫。在ー些具體實施例中，適形層可包括聚合物材料，所述聚合物材料選自聚硅氧烷、天然橡膠、苯こ烯一丁ニ烯橡膠、氯丁橡膠、聚氨酷、聚こ烯及其共聚物以及它們的組合。適形層還可包括很多種附加材料，例如填料、顆粒、纖維、增強劑等。適形層優(yōu)選為液體不可透過的(但可滲透材料可與可選屏蔽一起使用以阻止或抑制流體滲透到適形層中)。在適形層中使用的目前優(yōu)選的聚合物材料為聚氨酷，尤其優(yōu)選的是TPU。合適的聚氨酯包括例如以商品名PORON得自Rogers Corp. (Rogers, CT)的那些，以及以商品名PELLETHANE，具體地以商品名 PELLETHANE 2102-6 得自 Dow Chemical (Midland, Ml)的那些。其它合適的材料包括諸如(例如)以商品名MYLAR廣泛獲得的雙軸取向PET之類的聚對苯ニ甲酸こニ醇酯(PET)、以及粘合橡膠片(例如以商品名B0NDTEX得自RubberiteCypress Sponge Rubber Products, Inc. (Santa Ana, CA)的橡膠片)。在一些示例性實施例中，當在CMP處理中使用時，根據(jù)本發(fā)明的拋光墊2-2’可具有某些優(yōu)點，例如改善的晶片拋光均勻度、較平坦的拋光晶片表面、得自晶片的邊緣晶粒產(chǎn)率的増加、以及改善的CMP處理的適用范圍和相容性。盡管不打算受任何具體理論的束縛，但是這些優(yōu)點可以由拋光元件的拋光表面與支承層之下的適形層的分離引起，從而允許在拋光處理中當拋光墊接觸エ件時拋光元件沿著基本垂直于所述元件的拋光表面的方向“浮動”。在拋光墊2’的一些實施例中，通過將可選的導(dǎo)向板28(包括從第一主表面至第二主表面延伸穿過所述導(dǎo)向板的多個孔)組裝到拋光制品中可促進拋光元件的拋光表面與適形底層的分離，其中每個拋光元件的至少一部分延伸到對應(yīng)的孔中，其中每個拋光元件從導(dǎo)向板的第二主表面向外延伸。優(yōu)選地包括剛性或非適形材料的可選的導(dǎo)向板可用于保持拋光表面的空間取向以及保持元件在拋光墊上的橫向運動。但是，在其它實施例中，不需要可選的導(dǎo)向板，這是因為通過將所述元件粘結(jié)到支承層(優(yōu)選地通過將拋光元件被直接熱粘結(jié)到支承層)來保持拋光元件的空間取向并防止橫向運動。可選的導(dǎo)向板28可由多種材料制成，例如聚合物、共聚物、共混聚合物、聚合物復(fù)合物、或它們的組合。通常優(yōu)選的是剛性的、非適形的、絕緣的和液體不可透過的聚合物材料，并且已發(fā)現(xiàn)聚碳酸酯為尤其可用的。在另外的實施例中，本發(fā)明的拋光墊還可包括覆蓋片材或支承層的第一主側(cè)面的至少一部分以及可選的導(dǎo)向板(如果存在)的第一主表面的可選的拋光組合物分布層8-8’?？蛇x的拋光組合物分布層可由多種聚合物材料制成。在一些實施例中，可選的拋光組合物分布層可包含至少一種親水性聚合物。優(yōu)選的親水性聚合物包括聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚氧甲烯以及它們的組合。在一個具體實施例中，拋光組合物層可包含諸如(例如)親水性聚氨酯或聚丙烯酸酯之類的水凝膠材料，該水凝膠材料可吸收優(yōu)選在約5重量％至約60重量％范圍內(nèi)的水，從而在拋光操作過程中提供潤滑表面。 在另外的示例性實施例中，可選的拋光組合物分布層包括例如多孔聚合物或泡沫的適形材料，以當拋光組合物分布層被壓縮時在拋光操作期間提供朝向基底的正壓力。在某些示例性實施例中，拋光組合物分布層的適形度被選擇成小于可選的適形層的適形度。在某些實施例中，具有開孔或閉孔的多孔或泡沫材料可為用于可選的拋光組合物分布層中的優(yōu)選的適形材料。在一些具體的實施例中，可選的拋光組合物分布層具有約10%至約90%的孔隙度。在某些示例性實施例中，適形層通過位于適形層與第二主側(cè)面之間的界面處的粘合劑層而固定到第二主側(cè)面上。在另外的示例性實施例中，拋光元件的拋光表面可被制作成與可選的拋光組合物分布層的暴露的主表面齊平或凹至比所述暴露的主表面低。這種實施例可被有利地采用以將工作流體(例如，拋光漿液)保持在拋光元件的暴露的拋光表面和工件之間的界面處。在這種實施例中，在與工件接觸之前、期間或之后，所述拋光組合物分布層可被有利地選擇成包括能夠在應(yīng)用于拋光墊的拋光表面的拋光處理中或可選的調(diào)整處理中被磨損或溶蝕的材料。在另外的示例性實施例中，拋光組合物分布層可用于將拋光組合物基本上均勻地分布在進行拋光的整個基底表面上，從而可提供更加均勻的拋光。拋光組合物分布層可任選地包括諸如阻流板、凹槽(附圖中未示出)、孔等阻流元件，以調(diào)節(jié)拋光組合物在拋光過程中的流速。在另外的示例性實施例中，拋光組合物分布層可包括多種不同的材料層，以在距拋光表面的不同深度處獲得所需的拋光組合物流速。在一些示例性實施例中，拋光元件中的一個或多個可包括限定在拋光元件內(nèi)的空芯區(qū)域或腔體，但這種布置方式不是必需的。在一些實施例中，如PCT國際公布No. WO2006/055720中所述，拋光元件的芯可包括用于檢測壓力、傳導(dǎo)性、電容、渦電流等等的傳感器。在另一實施例中，拋光墊可包括沿垂直于拋光表面的方向延伸穿過墊的窗口，或者可使用透明層和/或透明拋光元件，以允許拋光處理的光學(xué)端點定位(end-pointing),如PCT國際公布No. WO 2009/140622中所述。
本發(fā)明還涉及在拋光處理中使用上述拋光墊的方法，所述方法包括使基底的表面與包括多個拋光元件的拋光墊的拋光表面接觸，所述拋光元件的至少一些為多孔的，并相對于基底來相對地移動拋光墊，以研磨基底的表面。在某些示例性實施例中，可將工作液體提供到拋光墊表面和基底表面之間的接合處。合適的工作液體為本領(lǐng)域已知的，并且可見于例如美國專利 No. 6，238，592 BUNo. 6, 491, 843 BI 以及PCT 國際公布No. WO 2002/33736中。在一些實施例中，本文所述的拋光墊可相對容易地并且低成本地制造。以下描述根據(jù)本發(fā)明的用于制備拋光墊的一些示例性方法的簡要討論，這些討論不應(yīng)被認為是窮舉性的或限制性的。因此，在另一示例性實施例中，本發(fā)明提供一種制備如上所述拋光墊的方法，所述方法包括通過施加熱將第一聚合物與第二聚合物混合以形成流體模制組合物；將所述流體模制組合物分配到模具中；使流體模制組合物冷卻，以形成包括第一連續(xù)聚合物相和有機顆粒填料的拋光墊，所述第一連續(xù)聚合物相包括第一聚合物，所述有機顆粒填料包括第二聚合物，其中拋光墊具有第一主側(cè)面或表面以及與所述第一主側(cè)面或表面相對的第二主側(cè)面或表面。在另外的實施例中，本發(fā)明提供一種制備如上所述拋光墊的方法，所述方法包括將有機顆粒填料分散到包括聚合物前體材料的可固化組合物中；將所述可固化組合物分配到模具中；使所述可固化組合物在模具中固化，以形成包含分散的有機顆粒填料的聚合物片材，所述聚合物片材具有第一主側(cè)面以及與所述第一主側(cè)面相對的第二主側(cè)面，多個拋光元件沿著基本上垂直于所述第一主側(cè)面的第一方向從所述第一主側(cè)面向外延伸，其中所述拋光元件與所述片材一體地形成并橫向連接，以限制所述拋光元件相對于一個或多個其它拋光兀件的橫向移動，但仍可沿基本上垂直于所述拋光兀件的拋光表面的軸線移動。在一些示例性實施例中，將有機顆粒填料分散在連續(xù)聚合物相中包括熔融混合、捏合、擠出或其組合。在某些示例性實施例中，將流體模制組合物分配到模具中包括反應(yīng)注模、擠出成形、壓縮模制、真空模制中的至少一種或其組合。在一些具體示例性實施例中，分散包括通過膜模具將流體模制組合物連續(xù)擠出到澆注輥上，并且其中澆注輥的表面包括所述模具。在制備如上所述紋理化拋光墊的另外的示例性實施例，所述方法還包括研磨所述第一和第二主側(cè)面中的至少一個，以形成延伸到所述側(cè)面中的多個凹槽。在某些示例性實施例中，所述凹槽具有約Iym至約5，OOOym的深度。在一些具體示例性實施例中，拋光墊沿基本上垂直于所述第一和第二側(cè)面的方向具有圓形橫截面，其中所述圓限定徑向方向，并且其中所述多個凹槽為圓形的、同心的，并在所述徑向方向上間隔開。在制備如上所述拋光墊2 (其中多個拋光元件的至少一部分包括分散在連續(xù)聚合物相中的有機顆粒填料)的替代示例性實施例中，所述模具包括三維圖案，所述第一主表面包括與所述三維圖案的印痕對應(yīng)的多個拋光元件，其中所述多個拋光元件沿著基本上垂直于所述第一主側(cè)面的第一方向從所述第一主側(cè)面向外延伸，并且其中拋光兀件與所述片材一體地形成并橫向連接，以限制所述拋光兀件相對于一個或多個其它拋光兀件的橫向移動，但在基本上垂直于所述拋光元件的拋光表面的軸線上仍可移動。
所述多個拋光元件可利用例如擠出成形或壓縮模制而由包含分散的有機顆粒的熔融聚合物連續(xù)相形成。為了利用擠出成形來產(chǎn)生拋光元件，可將包含分散的有機顆粒的熔融聚合物的混合物進料至雙螺桿擠出機中，所述雙螺桿擠出機配備有膜模具和擁有所需的預(yù)定拋光元件圖案的澆注輥。作為另外一種選擇，可制備包括分散的有機顆粒的聚合物膜，并在第二操作中利用擁有所需的預(yù)定拋光元件圖案的模制板將其壓縮模制。一旦在片材上形成所需的拋光元件圖案，就可通過例如被熱粘結(jié)到熱粘結(jié)膜或利用粘合劑而將所述片材固定到適形支承層。作為另外一種選擇，所述適形支承層可在膜澆注或壓縮模制期間層合到拋光表面。在示出一體拋光墊的一個尤其有利的實施例中，可提供具有后填充腔體的多型腔模具，其中每個型腔對應(yīng)于一個拋光元件?？砂ū疚乃龅亩嗫讙伖庠蜔o孔拋光元件的多個拋光元件可通過以下方式形成將合適的聚合物熔體注模到多型腔模具中并且使用相同的聚合物熔體或另一種聚合物熔體在后側(cè)填充后填充腔體形成支承層。在模具冷卻時，拋光元件保持固定到支承層，從而以具有支承層的拋光元件的一體化片材形成多個拋光元件。在一些實施例中，所述模具可包括旋轉(zhuǎn)輥模具。
在另一實施例中，可在各個凸起的拋光元件之間對一體模制的拋光元件片材進行劃刻，以產(chǎn)生各個浮動拋光元件的拋光表面。作為另外一種選擇，還可在模制處理中通過在模具中在各個凸起元件之間采用凸起區(qū)域來實現(xiàn)分離。形成拋光元件的一體片材的合適的模制材料、模具、設(shè)備和方法在下面的實例以及PCT國際公布No. WO 2009/158665中有所描述。在另外的替代實施例中，本發(fā)明提供一種制備如上所述拋光墊2’的方法，所述方法包括形成多個拋光元件，所述拋光元件包括第一連續(xù)聚合物相以及分散于其中的有機顆粒填料；以及將所述拋光元件粘結(jié)到支承層的第一主側(cè)面以形成拋光墊，所述支承層具有與所述第一主側(cè)面相對的第二主側(cè)面。在一些示例性實施例中，所述方法還包括將適形層固定到所述第二主側(cè)面。在另外的示例性實施例中，所述方法還包括固定用于覆蓋所述第一主側(cè)面的至少一部分的拋光組合物分布層。在一些示例性實施例中，所述方法還包括在所述第一主側(cè)面上用所述拋光元件形成圖案。在某些示例性實施例中，形成圖案包括將所述拋光元件反應(yīng)注模成所述圖案、將所述拋光元件擠出成形為所述圖案、將所述拋光元件壓縮模制成所述圖案、將所述拋光元件排列在與所述圖案對應(yīng)的模板內(nèi)或?qū)⑺鰭伖庠谒鲋С袑由吓帕谐伤鰣D案。在一些具體的示例性實施例中，將拋光元件粘結(jié)到支承層上包括熱粘結(jié)、超聲粘結(jié)、光化輻射粘結(jié)、粘合劑粘結(jié)以及它們的組合。在某些目前優(yōu)選的實施例中，所述拋光元件被熱粘結(jié)到所述支承層上。例如，可通過如下方式實現(xiàn)熱粘結(jié)將支承層的主表面與每個拋光元件的表面接觸以形成粘結(jié)界面，并將拋光元件和支承層加熱到使拋光元件和支承層軟化、熔化或流動到一起以在粘結(jié)界面處形成粘結(jié)的溫度。超聲焊接也可用于將拋光元件被熱粘結(jié)到支承層上。在一些目前優(yōu)選的實施例中，對粘結(jié)界面施加壓力，同時加熱拋光元件和支承層。在另外的目前優(yōu)選的實施例中，支承層被加熱至高于拋光元件被加熱至的溫度的溫度。在其它示例性實施例中，將拋光元件粘結(jié)到支承層包括在拋光元件和支承層的主表面之間的界面處使用形成物理和/或化學(xué)結(jié)合的粘結(jié)材料。在某些實施例中，這種物理和/或化學(xué)結(jié)合可利用位于每個拋光元件和支承層的主表面之間的粘結(jié)界面的粘合劑而形成。在其它實施例中，粘結(jié)材料可以是通過固化形成粘結(jié)的材料，例如通過熱固化、輻射固化(例如，利用諸如紫外光、可見光、紅外光、電子束或其它輻射源的光化輻射的固化)等等。合適的粘結(jié)膜材料、設(shè)備和方法在PCT國際公布No. W02010/009420中有所描述。在另外的目前優(yōu)選的實施例中，所述拋光元件的至少一部分可包括多孔拋光元件。在一些示例性實施例中，至少一些拋光元件包括基本無孔的拋光元件。在一些具體的示例性實施例中，多孔拋光元件的形成方式為氣體飽和的聚合物熔體的注模、在形成聚合物的反應(yīng)時放出氣體的反應(yīng)性混合物的注模、包含溶于超臨界氣體中的聚合物的混合物的注模、質(zhì)溶劑中的不相容聚合物的混合物的注模、分散于熱塑性聚合物中的多孔熱固性顆粒的注模、包括微球的混合物的注模以及它們的組合。在另外的示例性實施例中，通過反應(yīng)注模、氣體分散發(fā)泡以及它們的組合而形成孔。在一些示例性實施例中，多孔拋光元件具有基本遍及整個拋光元件分布的孔。在其它實施例中，孔可基本上分布在多孔拋光兀件的拋光表面處。在一些另外的實施例中，可(例如)通過注模、壓延、機械鉆孔、激光鉆孔、針刺、氣體分散泡沫化、化學(xué)處理以及它們的組合來將孔隙度施加到多孔拋光兀件的拋光表面上。應(yīng)當理解，拋光墊無需僅包括基本相同的拋光元件。因此，例如，多孔拋光元件和無孔拋光元件的任何組合或排列可構(gòu)成所述多個多孔拋光元件。還應(yīng)當理解，在某些實施例中，可有利地使用多孔拋光元件和基本無孔的拋光元件的任何數(shù)量、組合或排列，以形成具有粘結(jié)到支承層上的浮動拋光元件的拋光墊。在另外的示例性實施例中，可排列拋光元件來形成圖案。可有利地采用任何圖案。例如，可將拋光元件排列形成二維陣列，例如，拋光元件的矩形、三角形或圓形陣列。在另外的示例性實施例中，拋光元件可包括以圖案排列在支承層上的多孔拋光元件和基本無孔的拋光元件二者。在某些示例性實施例中，多孔拋光元件可相對于任何基本無孔的拋光元件有利地排列，以形成多孔拋光元件和無孔拋光元件在支承層的主表面上的排列。在這種實施例中，多孔拋光元件相對于基本無孔的拋光元件的數(shù)量和排列可被有利地選擇，以獲得理想的拋光性能。例如，在一些示例性實施例中，多孔拋光元件可基本鄰近拋光墊的主表面中心排列，并且基本無孔的拋光元件可基本鄰近拋光墊的主表面的周邊邊緣排列。理想地，這種示例性實施例可更加有效地在拋光墊和晶片表面之間的接觸區(qū)域中保持工作流體(例如，磨料拋光楽■液)，從而提聞晶片表面拋光均勻度(例如，晶片表面上的凹形變形減少)以及減少由CMP處理產(chǎn)生的廢漿液的量。理想地，這種示例性實施例還可在晶粒的邊緣提供更有力的拋光，從而減少或消除邊緣隆起的形成，并提高產(chǎn)率和晶粒拋光均勻度。在其它示例性實施例中，多孔拋光元件可基本鄰近拋光墊的主表面的邊緣排列，并且基本無孔的拋光元件可基本鄰近拋光墊的主表面的中心排列。拋光元件的其它排列方式和/或圖案被認為是在本發(fā)明的范圍內(nèi)。在制備如上所述拋光墊2’的某些實施例，拋光元件可通過在支承層的主表面上的布置來排列成圖案。在其它示例性實施例中，拋光元件可利用期望圖案的模板而以圖案排列，并且所述支承層在被粘結(jié)之前可布置在拋光元件和模板的上方或下方，同時支承層的主表面在粘結(jié)界面處接觸每個拋光元件。
具有根據(jù)本發(fā)明的拋光元件的拋光墊的示例性實施例可具有使其能夠用于多種拋光應(yīng)用中的各種特征和特性。在一些目前優(yōu)選的實施例中，本發(fā)明的拋光墊可尤其適用于在制造集成電路和半導(dǎo)體裝置時使用的晶片的化學(xué)-機械平面化(CMP)。在某些示例性實施例中，本發(fā)明所述的拋光墊可提供優(yōu)于本領(lǐng)域已知的拋光墊的優(yōu)點。例如，在一些示例性實施例中，根 據(jù)本發(fā)明的拋光墊可用于將CMP處理中使用的工作液體更好地保持在墊的拋光表面和正在拋光的基底表面之間的接合處，從而提高工作液體增強拋光的效果。在其它示例性實施例中，根據(jù)本發(fā)明的拋光墊可減少或消除晶片表面在拋光過程中的凹陷和/或邊緣溶蝕。在一些示例性實施例中，在CMP處理中使用根據(jù)本發(fā)明的拋光墊可產(chǎn)生以下結(jié)果改善的晶片拋光均勻度、較平坦的拋光晶片表面、提高的出自晶片的邊緣晶粒產(chǎn)率以及改善的CMP處理的適用范圍和相容性。在另外的示例性實施例中，使用根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的具有多孔元件的拋光墊可允許處理較大直徑的晶片，同時保持所需程度的表面均勻度以獲得更高的芯片產(chǎn)率，可允許在墊表面需要進行修整之前處理更多的晶片，以保持晶片表面的拋光均勻度，或可允許減少墊片修整器上的處理時間和磨損。在形成紋理化拋光墊時在連續(xù)聚合物相中使用分散的有機顆粒的另一優(yōu)點在于表面的加工或研磨明顯變得容易。市售CMP墊通常由交聯(lián)聚氨酯泡沫構(gòu)成，其耐研磨，并且極其難以在不撕裂或損壞泡沫的情況下進行研磨。本文所述的固體熱塑性紋理化拋光墊材料在研磨操作過程中變形較小，因此使其更易于研磨并產(chǎn)生清潔的表面?，F(xiàn)在將參照下述非限制性實例來示出根據(jù)本發(fā)明的示例性拋光墊。以下非限制性實例顯示了用于制備多孔和無孔拋光元件的各種方法，其可用于制備包括粘結(jié)到支承層上的多個拋光元件的拋光墊。實例I利用下面的工序來實現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的拋光墊2的制造。在容器中，將 14. 9g 微粉化合成臘 MP-22XF (得自 Micro Powders, Inc. (Tarrytown, NY))與 92. 5g 的TDI-聚醚預(yù)聚物Airthane PHP_75D (得自 Air Products and Chemicals, Inc. (Allentown,PA))混合，以形成分散體。在I品脫金屬容器中，將12. Og低聚二胺，聚-1，4-丁二醇雙(4-氨基苯甲酸酯)，VERSALiNKP-650 OLIGOMERIC DIAMINE (得自 Air Products andChemicals, Inc.)與 50. Og 的 4,4-亞甲基雙(3-氯-2,6-二乙基苯胺)VersalinkMCDEACurative (得自Air Products and Chemicals, Inc.)摻混。通過將金屬容器置于熱板上，將混合物加熱至使得混合物熔融的溫度。然后，將MP-22XF/AirthaneB' PHP-75D分散體加到該I品脫容器中，以形成樹脂基衆(zhòng)液。在Awatori-Rentaro AR-500 Thinky混合機(得自Thinky Corporation (Tokyo, Japan))中，將所得樹脂基衆(zhòng)液在1，OOOrpm下混合25秒，并在1，500rpm下脫氣I分鐘。利用寬度為約21英寸(53. 3cm)的刮刀式涂布機，將漿液涂布在12英寸(30. 5cm)寬、51微米厚的PET膜襯片與19英寸(48cm)寬的隔離襯片，3M SeC0ndary襯片4935 (得自3M Company (St. Paul ,MN))之間，并允許其在室溫下經(jīng)b階段固化達10分鐘。隔離襯片具有隔離特性的一側(cè)與漿液接觸。樹脂基漿液涂層的厚度為約1，016 μ m。將隔離襯片快速移除，暴露部分固化的樹脂的表面。
將涂布有Teflon 的金屬篩網(wǎng)(約12英寸X 18英寸(30. 5cmX45. 7cm)，約O. 0625英寸(1.6mm)厚，具有圓孔的六邊形陣列，每一圓孔的直徑為約6. 2mm，中心至中心的距離為約8mm)置于b階段固化的樹脂的頂部。將PET襯片、b階段固化的樹脂以及金屬篩網(wǎng)置于12英寸X 18英寸(30. 5cmX45. 7cm)乘O. 125英寸(3. 2mm)厚的鋁板上。將12英寸X 18英寸(30. 5cmX45. 7cm)乘O. 0625英寸(1.6mm)厚的丁6110!11<片材置于篩網(wǎng)的頂部。然后，使整個層疊件穿過兩輥層合機行進，該兩層合機的橡膠輥加載至O. 23kg/cm (質(zhì)量/直線英寸膜寬度)，速度為O. 6m/秒。將層疊件置于設(shè)置在125°C的空氣流烘箱中。使樹脂在烘箱中固化達2小時。關(guān)閉烘箱的電源，使樹脂在烘箱中冷卻過夜。在從烘箱中取出之后，將金屬篩網(wǎng)從固化的樹脂移除，以形成粘附到原始PET襯片的紋理化墊表面。利用127 μ m厚的轉(zhuǎn)移粘合劑，3M轉(zhuǎn)移膠帶9672(得自3M Company)，用手將結(jié)構(gòu)化墊表面的PET襯片層合至12英寸X 12英寸(30. 5cmX 30. 5cm)乘O. 0625 (I. 59mm)厚的一片聚氨酯泡沫，Rogers Poron聚氨酯泡沫，部件編號 4701-50-20062-04 (得自 American Flexible Products, Inc. (Chaska, MN))。從所得層合物上沖切9英寸(23cm)直徑的墊，以形成本發(fā)明的示例性拋光墊2。
實例2利用下面的工序來實現(xiàn)本發(fā)明的另一示例性拋光墊2的制造。在容器中，將67. 25g 的 45-75 μ m 球形聚乙稀珠(得自 Cospheric, LLC (Santa Barbara, CA))與 185. OOg白勺 TDI-聚醚預(yù)聚物，Airthane'K PHP-75D (得自 Air Products and Chemicals, Inc.)混合，從而形成均勻的分散體。在I品脫金屬容器中，將24. Og低聚二胺，聚-1,4-丁二醇雙(4-氨基苯甲酸酯)，VERSALINKP-650 OLIGOMERIC DIAMINE (得自 Air Products andChemicals, Inc.)與 60. Og 的 4，4-亞甲基雙(3-氯-2，6- 二乙基苯胺),VersalinkgMCDEA固化劑(得自Air Products and Chemicals, Inc.)摻混。通過將金屬容器置于熱板上，將混合物加熱至使得混合物熔融的溫度。然后，將聚乙烯珠/ Aiithane" PHP-75D分散體加到該I品脫容器中，以形成樹脂基衆(zhòng)液。在Awatori-Rentaro AR_500Thinky混合機(得自Thinky Corporation)中，將所得樹脂基衆(zhòng)液在1，OOOrpm下混合I分鐘，并在2，OOOrpm下脫氣30秒。利用寬度為約21英寸(53cm)的刮刀式涂布機，在26 μ m厚的支承層上制備1，448 μ m厚、21英寸(53cm) cm寬的漿液涂層，所述支承層通過將熱塑性聚氨酯(TPU)，ESTANE 58887-NAT02 (可得自 Lubrizol Advanced Materials, Inc. (Cleveland, OH))在182°C下以膜形式擠出到紙隔離襯片上而形成。將涂布的漿液和支承層置于24英寸X24英寸(61cmX61cm)乘0. 25英寸(6.35mm)厚的招板上。將三十六個磁鐵(直徑為0. 5英寸(I. 25cm)，3/16英寸(0.48cm)厚)安裝到鋁板背部的凹陷中。這些磁鐵以正方形陣列均勻分布。如實例I中所述，將涂布有Tefloi/的金屬篩網(wǎng)置于樹脂的頂部，并將整個層疊件置于設(shè)置在125°C的空氣流烘箱中。使樹脂在烘箱中固化達2小時。在從烘箱中取出之后，將金屬篩網(wǎng)從固化的樹脂移除，以形成粘附到原始帶紙背襯的聚氨酯支承層的紋理化墊表面。將紙移除，以暴露聚氣酷支承層的相對側(cè)。利用127 4 111厚的轉(zhuǎn)移粘合劑，31轉(zhuǎn)移膠帶9672(得自31 01^&1^)，用手將紋理化墊表面的聚氨酯支承層層合至24英寸X 24英寸(61cmX61cm)乘0. 0625英寸(1.59mm)厚的一片聚氨酯泡沫，Rogers Poron聚氨酯泡沫，部件編號4701-50-20062-04(得自American Flexible Products, Inc.)。從層合物上沖切20英寸(51cm)直徑的墊，以形成本發(fā)明的墊。上述實例1-2涉及制備拋光墊，所述拋光墊包括片材，其具有第一主側(cè)面以及與所述第一主側(cè)面相對的第二主側(cè)面；以及多個拋光元件，其沿著基本上垂直于所述第一主側(cè)面的第一方向從所述第一主側(cè)面向外延伸，其中所述拋光元件的至少一部分與所述片材一體地形成并橫向連接，以限制拋光兀件相對于一個或多個其它拋光兀件的橫向移動，但仍可沿基本上垂直于所述拋光元件的拋光表面的軸線移動，其中所述多個拋光元件的至少一部分包括處于連續(xù)聚合物相中的有機顆粒填料。然而，應(yīng)當理解，上述實例1-2的模制或輥壓印的膜中的任一個可用于形成制備拋光墊2’所用的拋光元件4，拋光墊2’包括支承層，其具有第一主側(cè)面以及與所述第一主側(cè)面相對的第二主側(cè)面；以及多個拋光元件，其粘結(jié)到所述支承層的第一主側(cè)面，其中每一拋光元件具有暴露的拋光表面，并且其中所述拋光元件沿著基本上垂直于所述第一主側(cè)面的第一方向從所述支承層的第一主側(cè)面延伸，并且其中所述多個拋光元件的至少一部分 包括第一連續(xù)聚合物相和有機顆粒填料。例如，模制或壓印的拋光元件可由膜切割(例如，利用沖切)而成并隨后粘結(jié)到支承層的第一主側(cè)面(如上所述，優(yōu)選地利用直接熱粘結(jié))。還應(yīng)當理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，示例性拋光墊和方法中的相對次序和排列方式可變化。因此，例如，在模板中將拋光元件排列成二維陣列圖案之前，支承層可設(shè)置在臨時的隔離層上，并用帶有所需拋光元件圖案的模板覆蓋，然后將拋光元件熱粘結(jié)至覆蓋的支承層(即，熱粘結(jié)膜)，例如，如PCT國際公布No. WO 2010/009420中所述。還應(yīng)當理解，在不脫離本發(fā)明的范圍的情況下，示例性拋光墊和方法中的相對次序和排列方式可變化。還應(yīng)當理解，本發(fā)明的示例性實施例的拋光墊無需僅包括基本相同的拋光元件。因此，例如，多孔拋光元件和無孔拋光元件的任何組合或排列可構(gòu)成所述多個多孔拋光元件。還應(yīng)當理解，在某些實施例中，可有利地使用多孔拋光元件和基本無孔的拋光元件的任何數(shù)量、組合或排列，以形成具有粘結(jié)到支承層上的浮動拋光元件的拋光墊。另夕卜，多孔拋光元件可以任何數(shù)量、排列或組合來取代無孔拋光元件。因此，利用上文的具體實施方式
和實例中所提供的教導(dǎo)內(nèi)容，可將各個多孔和任選的無孔拋光元件固定到支承層上(或與其一體地形成)以提供本發(fā)明的各個另外的實施例的拋光墊。最后，應(yīng)當理解，本文所公開的拋光墊通常可包括本文所公開的可選元件的任何組合，例如，通過可選的粘合劑層固定到第二主側(cè)面的可選的適形層、與第二主側(cè)面相對地固定到適形層的可選的壓敏粘合劑層、可選的導(dǎo)向板(對于類似2’的拋光墊實施例)、可選的拋光組合物分布層等。整個說明書中提及的“一個實施例”、“某些實施例”、“一個或多個實施例”或“實施例”，無論在術(shù)語“實施例”前是否包括術(shù)語“示例性的”，都意指結(jié)合該實施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)、材料或特性包括在本發(fā)明的某些示例性實施例中的至少一個實施例內(nèi)。因此，在整個說明書的各處出現(xiàn)的如“在一個或多個實施例中”、“在某些實施例中”、“在一個實施例中”或“在實施例中”等短語未必是指本發(fā)明的某些示例性實施例中的同一實施例。另外，具體的特征、結(jié)構(gòu)、材料或特性可以任何適合的方式結(jié)合到一個或多個實施例中。雖然以某些示例性實施例的細節(jié)描述了說明書，但應(yīng)當理解，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在理解上述內(nèi)容后，可以很容易地想到這些實施例的更改、變型和等同物。因此，應(yīng)當理解，本發(fā)明不應(yīng)不當?shù)厥芟抻谝陨鲜境龅氖纠詫嵤├?。具體地講，如本文所用，由端值對數(shù)值范圍的表述旨在包括在該范圍內(nèi)所包括的所有數(shù)值(如I至5包括I、I. 5、2、2. 75、3、3. 80、4和5)。另外，本文所用的所有數(shù)字都被認為是被術(shù)語“約”修飾。此外，本文引用的所有出版物和專利均以引用的方式全文并入本文中，猶如被特別地和單獨地指出的各個出版物或?qū)＠家砸梅绞讲⑷胍话恪?已描述了各種示例性實施例。上述及其它實施例均在所附權(quán)利要求 書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種拋光墊，其包括 片材，其具有第一主側(cè)面以及與所述第一主側(cè)面相對的第二主側(cè)面；以及 多個拋光元件，其沿著基本上垂直于所述第一主側(cè)面的第一方向從所述第一主側(cè)面向外延伸，其中所述拋光元件的至少一部分與所述片材一體地形成并橫向連接，以限制所述拋光元件相對于ー個或多個其它拋光元件的橫向移動，但仍可沿基本上垂直于所述拋光元件的拋光表面的軸線移動，其中所述多個拋光元件的至少一部分包括處于連續(xù)聚合物相中的有機顆粒填料。
2.ー種拋光墊，其包括支承層，其具有第一主側(cè)面以及與所述第一主側(cè)面相對的第ニ主側(cè)面；以及 多個拋光元件，其粘結(jié)到所述支承層的第一主側(cè)面，其中每個拋光元件具有暴露的拋光表面，以及 其中所述拋光元件沿著基本上垂直于所述第一主側(cè)面的第一方向從所述支承層的第一主側(cè)面延伸，并且其中所述多個拋光元件的至少一部分包括處于連續(xù)聚合物相中的有機顆粒填料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的拋光墊，其中每ー拋光元件通過粘結(jié)至所述支承層而固定到所述第一主側(cè)面上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的拋光墊，其還包括與所述支承層相對的導(dǎo)向板，其中所述導(dǎo)向板包括延伸穿過所述導(dǎo)向板的多個孔，并且其中每ー拋光元件的至少一部分延伸到對應(yīng)的孔中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的拋光墊，其中每ー拋光元件的一部分穿過所述對應(yīng)的孔。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的拋光墊,其中姆ー拋光兀件具有凸緣，并且其中姆ー凸緣的周長均大于所述對應(yīng)的孔的周長。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的拋光墊，其中所述導(dǎo)向板包含聚合物、共聚物、共混聚合物、聚合物復(fù)合材料或它們的組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的拋光墊，其中所述導(dǎo)向板沿所述第一方向保持所述拋光元件的取向，同時允許所述拋光元件沿所述第一方向相對于所述導(dǎo)向板獨立地平移。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的拋光墊，其還包括覆蓋所述導(dǎo)向板的至少一部分的拋光組合物分布層。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的拋光墊，其還包括覆蓋所述第一主側(cè)面的至少一部分的拋光組合物分布層。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的拋光墊，其中每個拋光元件沿所述第一方向延伸高出包括所述拋光組合物分布層的平面至少約O. 25mm。
12.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的拋光墊，其中所述拋光元件的至少ー些的拋光表面與所述拋光組合物分布層的暴露表面齊平。
13.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的拋光墊，其中所述拋光元件的至少ー些的拋光表面凹至低于所述拋光組合物分布層的暴露表面。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的拋光墊，其中所述拋光組合物分布層包括硬度小于所述拋光元件的硬度的可磨蝕材料。
15.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的拋光墊，其中所述拋光組合物分布層包含至少ー種親水性聚合物。
16.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的拋光墊，其中所述拋光組合物分布層包含泡沫。
17.根據(jù)權(quán)利要求2或9中任一項所述的拋光墊，其中每個拋光元件被被熱粘結(jié)到所述支承層上。
18.根據(jù)權(quán)利要求2或9中任一項所述的拋光墊，其中所述支承層包括熱塑性聚氨酷。
19.根據(jù)權(quán)利要求1、2、9或10中任一項所述的拋光墊，其還包括固定到與所述多個拋光元件相対的所述第二主側(cè)面上的適形層。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的拋光墊，其中所述拋光組合物分布層的適形度小于所述適形層的適形度。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的拋光墊，其中所述適形層通過位于所述適形層與所述第二主側(cè)面之間的界面處的粘合劑層而固定到所述第二主側(cè)面上。
22.根據(jù)權(quán)利要求19所述的拋光墊，其中所述適形層包含選自聚硅氧烷、天然橡膠、苯こ烯-丁ニ烯橡膠、氯丁橡膠、聚氨酷、聚こ烯以及它們的組合的聚合物材料。
23.根據(jù)權(quán)利要求19所述的拋光墊，其還包括固定到與所述第二主側(cè)面相對的所述適形層上的壓敏粘合劑層。
24.根據(jù)權(quán)利要求1、2、9或10中任一項所述的拋光墊，其中每個拋光元件沿著所述第一方向延伸高出包括所述第一主側(cè)面的平面至少約O. 25mm。
25.根據(jù)權(quán)利要求1、2、9或10中任一項所述的拋光墊，其中所述連續(xù)聚合物相包括熱塑性聚氨酯、丙烯酸酯化聚氨酯、環(huán)氧化聚氨酯、環(huán)氧化橡膠、こ烯基樹脂、環(huán)戊ニ烯樹脂、こ烯基醚樹脂以及它們的組合。
26.根據(jù)權(quán)利要求1、2、9或10中任一項所述的拋光墊，其中所述有機顆粒填料包括熱塑性聚合物、熱固性聚合物、水溶性聚合物中的至少ー種或其組合。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的拋光墊，其中所述有機顆粒填料包括聚烯烴、環(huán)狀聚烯烴、聚烯烴熱塑性弾性體、聚こ烯醇、聚(環(huán)氧こ烷)、聚(こ烯醇)、聚(こ烯吡咯烷酮)、聚丙烯酸、聚(甲基)丙烯酸中的至少ー種或其組合。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的拋光墊，其中所述聚烯烴選自聚こ烯、聚丙烯、聚丁烯、聚異丁烯、聚辛烯、其共聚物以及它們的組合。
29.根據(jù)權(quán)利要求1、2、9或10中任一項所述的拋光墊，其中按重量計，所述有機顆粒填料占每ー拋光元件的約5%至約90%。
30.根據(jù)權(quán)利要求1、2、9或10中任一項所述的拋光墊，其中所述有機顆粒填料的特征為5至5，000微米的長度、5至250微米的寬度、5至100微米的當量球徑中的至少ー個或其組合。
31.根據(jù)權(quán)利要求1、2、9或10中任一項所述的拋光墊，其中所述拋光元件還包括中值直徑小于ー微米的磨料顆粒。
32.根據(jù)權(quán)利要求1、2、9或10中任一項所述的拋光墊，其中所述拋光元件的至少ー個包括多孔拋光元件，其中每個多孔拋光元件包括多個孔。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的拋光墊，其中基本上所有所述拋光元件均為多孔拋光元件。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的拋光墊，其中包括每個多孔拋光元件的所述孔遍及基本上整個所述多孔拋光元件而分布。
35.根據(jù)權(quán)利要求32所述的拋光墊，其中所述多個孔包括閉孔泡沫。
36.根據(jù)權(quán)利要求32所述的拋光墊，其中所述多個孔包括開孔泡沫。
37.根據(jù)權(quán)利要求32所述的拋光墊，其中所述多個孔具有單峰分布的孔尺寸。
38.根據(jù)權(quán)利要求32所述的拋光墊，其中所述多個孔具有約I納米至約300微米的平均孔尺寸。
39.根據(jù)權(quán)利要求32所述的拋光墊，其中所述多個孔具有約I微米至約100微米的平均孔尺寸。
40.根據(jù)權(quán)利要求1、2、9或10中任一項所述的拋光墊，其中所述拋光元件被選擇成在所述第一方向上截取的橫截面選自圓形、橢圓形、三角形、方形、矩形和梯形以及它們的組ムロ ο
41.根據(jù)權(quán)利要求1、2、9或10中任一項所述的拋光墊，其中所述拋光元件具有至少ー個約O. Imm至約30mm的維度。
42.根據(jù)權(quán)利要求1、2、9或10中任一項所述的拋光墊，其中所述拋光元件以ニ維陣列圖案排列在所述第一主側(cè)面上。
43.根據(jù)權(quán)利要求2或9中任一項所述的拋光墊，其中所述拋光元件中的至少ー個為透明拋光兀件。
44.根據(jù)權(quán)利要求9所述的拋光墊，其中所述支承層、所述導(dǎo)向板、所述拋光組合物分布層、至少ー個拋光元件或它們的組合為透明的。
45.根據(jù)權(quán)利要求19所述的拋光墊，其中所述支承層、所述導(dǎo)向板、所述拋光組合物分布層、所述適形層、所述粘合劑層、至少ー個拋光元件或它們的組合為透明的。
46.根據(jù)權(quán)利要求I或10中任一項所述的拋光墊，其還包括固定到所述片材的透明部分上的至少ー個透明拋光元件。
47.—種使用根據(jù)權(quán)利要求1-46中任一項所述的拋光墊的方法,該方法包括 使基底的表面與根據(jù)權(quán)利要求I至46中任一項所述的拋光墊的拋光表面接觸；以及 使所述拋光墊關(guān)于所述基底相對地移動，以磨蝕所述基底的表面。
48.根據(jù)權(quán)利要求47所述的方法，該方法還包括將拋光組合物提供到所述拋光墊表面和所述基底表面之間的界面處。
49.一種制備根據(jù)權(quán)利要求I、10-42或46中任一項所述的拋光墊的方法,該方法包括 將有機顆粒填料分散在包括可固化聚合物前體材料的可固化組合物中； 將所述可固化組合物分配到模具中；以及 使所述可固化組合物在所述模具中固化，以形成聚合物片材，所述聚合物片材包含分散于至少部分固化的聚合物前體材料中的所述有機顆粒填料，所述聚合物片材具有第一主側(cè)面以及與所述第一主側(cè)面相對的第二主側(cè)面，并且多個拋光元件沿著基本上垂直于所述第一主側(cè)面的第一方向從所述第一主側(cè)面向外延伸，其中所述拋光元件與所述片材一體地形成并橫向連接，以限制所述拋光兀件相對于ー個或多個其它拋光兀件的橫向移動，但仍可沿基本上垂直于所述拋光元件的拋光表面的軸線移動。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中分散所述有機顆粒填料包括高剪切混合、介質(zhì)研磨、少介質(zhì)研磨或其組合。
51.根據(jù)權(quán)利要求49或50所述的方法，其中將所述可固化組合物分配到所述模具中包括反應(yīng)注模、擠出成形、壓縮模制中的至少ー種或其組合。
52.根據(jù)權(quán)利要求49-51中任一項所述的方法，其中固化所述可固化組合物通過熱固化、加壓熱固化、光化輻射固化或其組合來實現(xiàn)。
53.—種制備根據(jù)權(quán)利要求2-9或11-45中任一項所述的拋光墊的方法,該方法包括 形成多個拋光元件，所述拋光元件包括分散于連續(xù)聚合物相中的有機顆粒填料；以及 將所述拋光元件粘結(jié)到支承層的第一主側(cè)面以形成拋光墊，所述支承層具有與所述第ー主側(cè)面相對的第二主側(cè)面。
54.根據(jù)權(quán)利要求49-53中任一項所述的方法，該方法還包括在所述第一主側(cè)面上用所述多個拋光元件形成圖案。
55.根據(jù)權(quán)利要求54所述的方法，其中形成圖案包括將所述拋光元件反應(yīng)注模成所述圖案、將所述拋光元件擠出成形為所述圖案、將所述拋光元件壓縮模制成所述圖案、將所述拋光元件排列在與所述圖案對應(yīng)的模板內(nèi)或?qū)⑺鰭伖庠谒鲋С袑由吓帕谐伤鰣D案。
56.根據(jù)權(quán)利要求50-55中任一項所述的方法，其中將所述拋光元件粘結(jié)到所述支承層包括熱粘結(jié)、超聲粘結(jié)、光化輻射粘結(jié)、粘合劑粘結(jié)以及它們的組合。
57.根據(jù)權(quán)利要求49-56中任一項所述的方法，其中所述連續(xù)聚合物相包括熱塑性聚氨酯、丙烯酸酯化聚氨酯、環(huán)氧化聚氨酯、環(huán)氧化橡膠、こ烯基樹脂、環(huán)戊ニ烯樹脂、こ烯基醚樹脂以及它們的組合。
58.根據(jù)權(quán)利要求49-57中任一項所述的方法，其中所述有機顆粒填料包括熱塑性聚合物、熱固性聚合物、水溶性聚合物中的至少ー種或其組合。
59.根據(jù)權(quán)利要求58所述的方法，其中所述有機顆粒填料包括聚烯烴、環(huán)狀聚烯烴、聚烯烴熱塑性弾性體、聚こ烯醇、聚(環(huán)氧こ烷)、聚(こ烯醇)、聚(こ烯吡咯烷酮)、聚丙烯酸、聚(甲基)丙烯酸中的至少ー種或其組合。
60.根據(jù)權(quán)利要求59所述的方法，其中所述聚烯烴選自聚こ烯、聚丙烯、聚丁烯、聚異丁烯、聚辛烯、其共聚物以及它們的組合。
61.根據(jù)權(quán)利要求49-60中任一項所述的方法，其中按重量計，所述有機顆粒填料占每一拋光元件的約5%至約90%。
62.根據(jù)權(quán)利要求49-61中任一項所述的方法，其中所述有機顆粒填料的特征為5至5，000微米的長度、5至250微米的寬度、5至100微米的當量球徑中的至少ー個或其組合。
63.根據(jù)權(quán)利要求49-62中任一項所述的方法，其中所述拋光元件還包括中值直徑小于ー微米的磨料顆粒。
64.根據(jù)權(quán)利要求49-63中任一項所述的方法，其中所述拋光元件的至少一部分包括多孔拋光兀件。
65.根據(jù)權(quán)利要求64所述的方法，其中所述多孔拋光元件通過如下方式形成氣體飽和的聚合物熔體的注模、在形成聚合物的反應(yīng)時放出氣體的反應(yīng)性混合物的注模、包含溶于超臨界氣體中的聚合物的混合物的注模、在溶劑中的不相容聚合物的混合物的注模、分散于熱塑性聚合物中的多孔熱固性顆粒的注摸、并入微球以及它們的組合。
66.根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，其中所述孔通過反應(yīng)注模、氣體分散發(fā)泡以及它們的組合而形成。
67.根據(jù)權(quán)利要求49-66中任一項所述的方法,其中所述拋光兀件的至少一些包括基本無孔的拋光元件。
68.根據(jù)權(quán)利要求49-67中任一項所述的方法，該方法還包括將適形層固定到所述第ニ主側(cè)面上。
69.根據(jù)權(quán)利要求49-68中任一項所述的方法，該方法還包括固定覆蓋所述第一主側(cè)面的至少一部分的拋光組合物分布層。
全文摘要
本發(fā)明公開了包括處于連續(xù)聚合物相中的有機顆粒的拋光墊以及此類墊的制備和在拋光處理中的使用方法。在一個示例性實施例中，所述拋光墊包括一體地形成于片材中的多個拋光元件。在另一示例性實施例中，所述拋光元件通過例如熱粘結(jié)而粘結(jié)到支承層。在某些實施例中，所述拋光墊可另外包括固定到所述支承層的適形層，以及可選的拋光組合物分布層。
文檔編號B24B37/04GK102686361SQ201080060309
公開日2012年9月19日 申請日期2010年12月28日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月30日
發(fā)明者威廉·D·約瑟夫, 布賴恩·D·格斯 申請人:3M創(chuàng)新有限公司