[0161] 對(duì)每個(gè)實(shí)例14和15,準(zhǔn)備五個(gè)研磨元件，并且對(duì)于實(shí)例16,準(zhǔn)備十個(gè)研磨元件。通 過之前描述的過程，用CVD金剛石涂覆研磨元件。接著，使用實(shí)例12所述的制備過程，使用 CVD金剛石涂覆的研磨元件形成研磨制品。用實(shí)例14和實(shí)例15的研磨元件制備的研磨制 品被布置成圓形圖案，使得它們的中心點(diǎn)被沿著半徑約為1.75英寸（44. 5_)的圓的圓周 定位并且繞著圓周以約72°等距間隔，圖2。分別將這些研磨制品標(biāo)注為實(shí)例14A和實(shí)例 15A。將實(shí)例16的十個(gè)研磨元件用于制造研磨制品（標(biāo)注為實(shí)例16A)，使得研磨元件呈雙 星圖案布置，如圖6中所示。較大的星形圖案與實(shí)例14和實(shí)例15的星形圖案一致。較小 星形圖案的元件被布置成圓形圖案，使得它們的中心點(diǎn)沿著半徑約為1.5英寸（38. 1_)的 圓的圓周定位，并且繞著圓周以約72°等距間隔，如圖2所示。這些元件相對(duì)于外部元件偏 移 36。。
[0162]表3 :實(shí)例14-16的精確成形特征部參數(shù)。
[0164]比較例 17 (CE17)
[0165] CE17是金剛石粗粒墊修整器，其金剛石尺寸為180微米，可以商品名為"3M DIAMOND PAD C0NDTI0NER A2812" 從明尼蘇達(dá)州圣保羅的 3M 公司（3M Company, St. Paul, Minnesota)商購獲得。
[0166]比較例 18(CE18)
[0167] CE18是金剛石粗粒墊修整器，其金剛石尺寸為250微米，可以商品名為"3M DIAMOND PAD C0NDTI0NER A165" 從 3M 公司（3M Company)商購獲得。
[0168]比較例 19CCE19)
[0169] CE19是金剛石粗粒墊修整器，其金剛石尺寸為74微米，可以商品名為"3M DIAMOND PAD C0NDTI0NER H2AG18" 從 3M 公司（3M Company)商購獲得。
[0170]比較例 20 (CE20)
[0171] CE20是金剛石粗粒墊修整器，其金剛石尺寸為74微米，可以商品名為"3M DIAMOND PAD C0NDTI0NER H9AG27" 從 3M 公司（3M Company)商購獲得。
[0172]使用實(shí)例14A、CE17和CE18講行CMP拋光測(cè)試
[0173] 使用拋光測(cè)試方法1，使用相對(duì)硬的CMP墊IC1010用銅CMP工藝測(cè)試作為墊修整 器的實(shí)例14A的兩種研磨制品。在晶片頭部壓力為3psi的情況下測(cè)試一種研磨制品，同時(shí) 在晶片頭部壓力為1. 4psi的情況下測(cè)試另一種研磨制品。使用上述的銅晶片去除速率和 非均勻度測(cè)試方法，測(cè)試隨著修整時(shí)間變化而變化的銅去除速率和晶片的非均勻度。結(jié)果 示于表4中。對(duì)于低頭部壓力和高頭部壓力處理兩者，均獲得良好的、穩(wěn)定的去除速率和良 好的、穩(wěn)定的晶片非均勻度。拋光之后，通過光學(xué)顯微鏡檢測(cè)精確成形特征部頂端。在進(jìn)行 CPM拋光測(cè)試20. 8小時(shí)之后特征部頂端的磨損很小，從而指示修整器將具有長的壽命。
[0174]表4 :對(duì)實(shí)例14A講行銅CMP拋光的結(jié)果。
[0176] 對(duì)比較例CE17和CE18進(jìn)行與實(shí)例14A(3psi的晶片頭部壓力）類似的測(cè)試，不同 之處在于拋光時(shí)間僅為〇. 6小時(shí)。表5中示出銅去除速率的結(jié)果和晶片非均勻度。
[0177]表5 :對(duì)實(shí)例14A、CE17和CE18講行銅CMP拋光的結(jié)果。
[0179]伸用實(shí)例15A和CE19講行CMP拋光測(cè)試
[0180] 使用拋光測(cè)試方法2,使用相對(duì)軟的CMP墊，WSP用銅CMP工藝測(cè)試作為墊修整器 的實(shí)例15A的兩種研磨制品。在晶片頭部壓力為3psi的情況下測(cè)試一種研磨制品，同時(shí)在 晶片頭部壓力為1. 4psi的情況下測(cè)試另一種研磨制品。使用上述的銅晶片去除速率和非 均勻度測(cè)試方法，測(cè)試隨著修整時(shí)間變化而變化的銅去除速率和晶片的非均勻度。結(jié)果示 于表6中。對(duì)于低頭部壓力和高頭部壓力處理兩者，均獲得良好的、穩(wěn)定的去除速率和良好 的、穩(wěn)定的晶片非均勻度。
[0181]表6 :實(shí)例15A的銅CMP拋光結(jié)果。
[0182]
[0183] 也使用拋光測(cè)試方法2測(cè)試的金剛石粗粒墊修整器CE19。測(cè)量隨著修整時(shí)間變化 而變化的銅去除速率和晶片的非均勻度。表7中顯示結(jié)果。到拋光時(shí)間達(dá)到6小時(shí)時(shí)，墊 被嚴(yán)重磨損，墊覆蓋不復(fù)存在，這指示拋光墊完全被金剛石粗粒墊修整器磨掉。
[0184]表7 :CE19的銅CMP拋光結(jié)果。
[0186] 使用之前所述的測(cè)試方法測(cè)量用實(shí)例15A和CE19修整的運(yùn)行在3. Opsi晶片頭部 壓力下進(jìn)行CMP拋光測(cè)試墊的墊磨損速率和表面粗糙度。表8中顯示結(jié)果。用實(shí)例15A修 整的墊的平均墊磨損速率比用CE19修整的墊低約4倍，這指示用具有精確成形研磨特征部 的修整器修整的墊具有明顯更長的可用壽命。
[0187]表8 :用實(shí)例15A和CE19講行CMP拋光測(cè)試的墊磨損結(jié)果。
[0189]伸用實(shí)例16A和CE20講行CMP拋光測(cè)試
[0190] 使用拋光測(cè)試方法3,用氧化物工藝將實(shí)例16A的研磨制品與比較例CE20的金剛 石粗粒墊修整器進(jìn)行比較。使用上述的氧化物晶片去除速率和非均勻度測(cè)試方法，測(cè)量隨 著修整時(shí)間的變化而變化的氧化物去除速率和晶片的非均勻度。結(jié)果顯示于表9中。當(dāng)將 使用具有精確成形特征部的墊修整器實(shí)例16A的拋光工藝與使用常規(guī)金剛石粗粒墊修整 器CE20進(jìn)行比較時(shí)，獲得較高的去除速率和較低的晶片非均勻度。修整4. 9小時(shí)后，在離 墊中心3英寸（7. 6cm)、7英寸（17. 8cm)和13英寸（33. 0cm)的情況下測(cè)量墊表面光潔度。 實(shí)例16A的墊表面光潔度比比較例CE20的稍高（分別為8. 47微米對(duì)7. 24微米）初始?jí)| 表面粗糙度為12微米。用實(shí)例16A作為墊修整器的拋光測(cè)試持續(xù)超過30小時(shí)。拋光之前 和之后通過常規(guī)光學(xué)顯微鏡測(cè)量研磨元件的特征部高度，從而確定頂端磨損。所確定的磨 損速率將約為0. 1微米/小時(shí)。在特征部上未積累污漬或漿液。
[0191]表9 :實(shí)例16A和CE20的氣化物CMP拋光結(jié)果。
[0193] 雖然已參考優(yōu)選實(shí)施例來描述本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，在不 脫離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍的前提下，可在形式上和細(xì)節(jié)上做出修改。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種研磨元件前體，包括： 生坯陶瓷元件，所述生坯陶瓷元件具有第一主表面、第二主表面； 多個(gè)無機(jī)粒子；和 粘結(jié)劑； 其中至少所述第一主表面包括多個(gè)精確成形特征部；并且 其中所述多個(gè)無機(jī)粒子是按重量計(jì)至少約99%的碳化物陶瓷。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨元件前體，其中所述生坯陶瓷元件還包括潤滑劑。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨元件前體，其中所述無機(jī)粒子選自碳化硅、碳化硼、碳化 鋯、碳化鈦、碳化鎢或者它們的組合。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨元件前體，其中所述無機(jī)粒子包括按重量計(jì)至少約90% 的碳化硅。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨元件前體，其中多個(gè)精確成形特征部中的至少一些具有 沿著至少一個(gè)基部邊緣的約1微米至約2, 000微米的長度，以及約1個(gè)特征部/平方毫米 至約1，000個(gè)特征部/平方毫米的面密度。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的研磨元件前體，其中多個(gè)精確成形特征部中的至少一些沿著 至少一個(gè)基部邊緣的長度為約10微米至約300微米，并且所述面密度為約10個(gè)特征部/ 平方毫米至約300個(gè)特征部/平方毫米。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨元件前體，還包括碳源。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的研磨元件前體，其中所述碳源選自酚醛樹脂、纖維素化合物、 糖、石墨、炭黑以及它們的組合。9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨元件前體，其中所述粘結(jié)劑是具有小于約25°C的T8的 熱塑性塑料。10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的研磨元件前體，其中所述熱塑性塑料具有小于約0°C的Tg。11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨元件前體，其中所述生坯陶瓷元件基本上不含氧化物 燒結(jié)助劑。12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的研磨元件前體，其中有缺陷的精確成形特征部的數(shù)量小于 約5%的精確成形特征部總數(shù)。13. -種制備研磨元件前體的方法，包括： 提供具有多個(gè)精確成形腔體的模具； 提供包括多個(gè)無機(jī)粒子和粘結(jié)劑的混合物，其中所述多個(gè)無機(jī)粒子是按重量計(jì)至少約 99 %的碳化物陶瓷；以及 形成具有第一主表面和第二主表面的生坯陶瓷元件，其中至少所述第一主表面包括多 個(gè)精確成形特征部，并且其中所述生坯陶瓷元件包括多個(gè)無機(jī)粒子和粘結(jié)劑，其中所述多 個(gè)無機(jī)粒子是按重量計(jì)至少約99%的碳化物陶瓷，并且其中形成所述生坯陶瓷元件還包括 用所述混合物填充所述腔體的大部分。14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中有缺陷的精確成形特征部的數(shù)量小于約5%的 精確成形特征部總數(shù)。15. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述生坯陶瓷元件具有小于約20%的特征部高 度的特征部非均勻度。16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中所述混合物基本上不含氧化物燒結(jié)助劑。17. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中使用陶瓷干壓形成所述生坯陶瓷元件。18. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中形成所述生坯陶瓷元件還包括： 提供模腔； 用所述混合物填充所述模腔； 將所述模具放置在所述模腔中，使得所述模具的精確成形腔體的大部分被所述混合物 填充；以及 向所述混合物施加壓力，以將所述混合物壓實(shí)在所述精確成形腔體中。19. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中在環(huán)境溫度下進(jìn)行施加壓力。20. -種形成研磨元件的方法，包括： 提供具有多個(gè)精確成形腔體的模具； 提供包括多個(gè)無機(jī)粒子和粘結(jié)劑的混合物，其中所述多個(gè)無機(jī)粒子是按重量計(jì)至少約 99 %的碳化物陶瓷； 形成具有第一主表面和第二主表面的生坯陶瓷元件，其中至少所述第一主表面包括多 個(gè)精確成形特征部，其中所述生坯陶瓷元件包括多個(gè)無機(jī)粒子和粘結(jié)劑，其中所述多個(gè)無 機(jī)粒子是按重量計(jì)至少約99%的碳化物陶瓷，并且其中形成所述生坯陶瓷元件還包括用所 述混合物填充所述腔體的大部分； 從所述模具取出所述生坯陶瓷元件；以及 加熱所述生坯陶瓷元件，以致使燒結(jié)所述無機(jī)粒子。21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，還包括在燒結(jié)所述無機(jī)粒子之后涂覆所述多個(gè)精確 成形特征部。22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述涂層選自金剛石、摻雜的金剛石、類金剛石 碳、類金剛石玻璃、碳化硅、氮化硅、碳化鎢、氮化鈦、立方晶型氮化硼、防腐蝕涂層、表面改 性涂層、疏水性或親水性涂層、聚合物涂層、含氟化合物涂層、粒子涂層、多晶金剛石、微晶 金剛石、納米晶金剛石以及它們的組合中的一者。23. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中通過化學(xué)氣相沉積方法或物理氣相沉積方法施 用所述涂層。24. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述混合物基本上不含氧化物燒結(jié)助劑。25. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中有缺陷的精確成形特征部的數(shù)量小于約5%的 精確成形特征部總數(shù)。26. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述精確成形研磨元件具有小于約20%的特征 部高度的特征部非均勻度。27. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述研磨元件具有小于約5%的孔隙率和小于 約5微米的晶粒尺寸。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種研磨元件前體，該研磨元件前體包括生坯陶瓷元件，生坯陶瓷元件具有第一主表面、第二主表面、多個(gè)無機(jī)粒子和粘結(jié)劑。至少第一主表面包括多個(gè)精確成形特征部。多個(gè)無機(jī)粒子是按重量計(jì)至少約99％的碳化物陶瓷。
【IPC分類】B24D3/14, C09C1/68, C09K3/14
【公開號(hào)】CN104918751
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201380041096
【發(fā)明人】D·K·勒胡, N·O·珊蒂, 謝俊清, K·R·布雷舍, V·W·內(nèi)林
【申請(qǐng)人】3M創(chuàng)新有限公司
【公開日】2015年9月16日
【申請(qǐng)日】2013年7月31日
【公告號(hào)】EP2879837A1, US20150209933, WO2014022453A1