專利名稱：結(jié)構(gòu)化磨料制品、其制備方法、及其在晶片平面化中的用途的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明廣義地涉及磨料制品、其制備方法、及其在晶片平面化中的用途。
背景技術(shù)：
磨料制品很多情況下用于精密磨削應(yīng)用，例如半導(dǎo)體晶片拋光、微電機(jī)(MEMS)設(shè) 備制造、硬盤驅(qū)動(dòng)器基底的精修、光學(xué)纖維和連接器的拋光等等。例如，在集成電路制造過 程中，半導(dǎo)體晶片通常經(jīng)受許多加工步驟，包括金屬和介質(zhì)層的沉積、介質(zhì)層的圖案化、以 及蝕刻。在每一個(gè)加工步驟中，可能必要的或理想的是修改或精修晶片的暴露表面，以將其 準(zhǔn)備用于后繼的制造或制備步驟。表面改性工藝通常用于修改沉積導(dǎo)體(例如金屬、半導(dǎo) 體和/或電介質(zhì)材料)。表面改性工藝也通常用于在具有導(dǎo)電材料、電介質(zhì)材料、或組合的 暴露區(qū)域的晶片上形成平坦的外暴露表面。修改或精修結(jié)構(gòu)化晶片的暴露表面的一種方法用固定的磨料制品處理晶片表面。 在應(yīng)用中，通常在存在工作流體的情況下，通常使固定的磨料制品以適于修改晶片上的材 料層并提供平坦的、均勻的晶片表面的運(yùn)動(dòng)方式接觸半導(dǎo)體晶片表面?？梢詫⒐ぷ髁黧w施 加到晶片表面上，以在磨料制品的作用下化學(xué)改性或以其它方式方便從晶片表面上移除材 料。一般來講，固定的磨料制品具有通過粘結(jié)劑粘合在一起并固定到背襯上的磨粒的 磨料層。在一種類型的固定的磨料制品中，磨料層由稱為成形的磨料復(fù)合物的離散的凸起 結(jié)構(gòu)元件(例如柱、脊、棱錐或截棱錐)構(gòu)成。這種類型的固定的磨料制品在本領(lǐng)域中以不 同的術(shù)語“紋理的、固定的磨料制品”或“結(jié)構(gòu)化磨料制品”表示(下文中使用后一種術(shù)語)。為了在平面化過程中評(píng)估進(jìn)展，常見的做法是采用多種檢測(cè)方法。光學(xué)檢測(cè)法 (例如激光干涉測(cè)量法)是其中最廣泛采用的方法。在此類技術(shù)中，通常引導(dǎo)激光穿過臺(tái)板 和與結(jié)構(gòu)化磨料制品接觸的子襯墊中的窗口。結(jié)構(gòu)化磨料制品的孔洞或透明(未涂布磨料 層)部分與光束對(duì)齊。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)方面，本發(fā)明提供結(jié)構(gòu)化磨料制品，結(jié)構(gòu)化磨料制品包括至少半透明的薄膜背襯；和磨料層，磨料層設(shè)置在至少半透明的薄膜背襯上并且包含多種成形的磨料復(fù)合 物，其中成形的磨料復(fù)合物包含分散在粘結(jié)劑中的磨粒，其中磨?；居善骄跫?jí)粒度小 于100納米的二氧化鈰粒子組成，其中粘結(jié)劑包含聚醚酸以及含有羧酸(甲基)丙烯酸酯 和聚(甲基)丙烯酸酯的組分的反應(yīng)產(chǎn)物，并且其中基于磨料層的總重量，磨粒以至少70 重量％的量存在。通常，通過光散射技術(shù)測(cè)量的平均粒度(按體積計(jì))也小于100納米。在某些實(shí)施例中，如果垂直于磨料層觀察，結(jié)構(gòu)化磨料制品在633納米至660納米 (例如633納米)的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光學(xué)透射率為至少3. 5%。在某些實(shí)施例中，成形的磨料復(fù)合物基本由垂直于至少半透明的薄膜背襯的縱向取向的柱組成。在另一方面，本發(fā)明提供制備結(jié)構(gòu)化磨料制品的方法，方法包括混合二氧化鈰粒子、聚醚酸、羧酸(甲基)丙烯酸酯、和溶劑以形成分散體，其中二 氧化鈰粒子的平均初級(jí)粒度為小于100納米；將分散體與含有聚(甲基)丙烯酸酯的組分混合以形成粘結(jié)劑前體；在至少半透明的薄膜背襯上形成粘結(jié)劑前體的層；使粘結(jié)劑前體與具有多個(gè)精確成形腔的生產(chǎn)工具接觸；固化粘結(jié)劑前體以形成設(shè)置在至少半透明的薄膜背襯上的磨料層；使磨料層與生產(chǎn)工具分離，從而得到結(jié)構(gòu)化磨料制品，其中基于磨料層的總重量， 二氧化鈰粒子以至少70重量％的量存在。在某些實(shí)施例中，羧酸(甲基)丙烯酸酯包含丙烯酸β-羧乙酯。在某些實(shí)施例 中，組分還包含單(甲基)丙烯酸酯。在某些實(shí)施例中，組分還包含自由基光引發(fā)劑，并通 過輻射固化實(shí)現(xiàn)粘結(jié)劑前體的固化。在某些實(shí)施例中，組分還包含自由基熱引發(fā)劑。在某 些實(shí)施例中，制備結(jié)構(gòu)化磨料制品的方法還包括熱后固化磨料層。在另一方面，本發(fā)明提供調(diào)理晶片的氧化物表面的方法，方法包括提供結(jié)構(gòu)化磨料制品，結(jié)構(gòu)化磨料制品包括至少半透明的薄膜背襯；和磨料層，磨料層設(shè)置在至少半透明的薄膜背襯上并包含多種成形的磨料復(fù)合物， 其中成形的磨料復(fù)合物包含分散在粘結(jié)劑中的磨粒，其中磨?；居善骄跫?jí)粒度小于 100納米的二氧化鈰粒子組成，其中粘結(jié)劑包含聚醚酸以及含有羧酸(甲基)丙烯酸酯和 聚(甲基)丙烯酸酯的組分的反應(yīng)產(chǎn)物，并且其中基于磨料層的總重量，磨粒以至少70重 量％的量存在；調(diào)理磨料層；使至少半透明的薄膜背襯與子襯墊接觸，子襯墊具有延伸穿過子襯墊的第一窗 Π ；將子襯墊固定到臺(tái)板上，臺(tái)板具有延伸穿過臺(tái)板并與第一窗口鄰接的第二窗口 ；使磨料層與晶片的氧化物表面摩擦接觸；和在與工作流體接觸時(shí)移動(dòng)磨料層或晶片中的至少一個(gè)以研磨晶片的表面；和用引導(dǎo)穿過第一窗口、第二窗口、和結(jié)構(gòu)化磨料制品的可見光束監(jiān)測(cè)晶片的表面 特征。在某些實(shí)施例中，可見光束包括激光束。由于隨著二氧化鈰含量增加，漿料的剪切粘度顯著提高，因此，向現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)化磨 料制品的制造中使用的漿料加入二氧化鈰通常受到限制。此外，在此類漿料中通常有必要 包括表面活性劑，以便分散二氧化鈰。此類表面活性劑在化學(xué)-機(jī)械平面化(即CMP)過程 中會(huì)有害于結(jié)構(gòu)化磨料制品的性能。有利的是，根據(jù)本發(fā)明的方法制備的結(jié)構(gòu)化磨料制品通常顯示具有低的剪切粘度 增加，從而允許結(jié)合高含量的二氧化鈰。此外，通常不需要表面活性劑以實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)的二氧化 鈰分散體。另外，通過在混入涂料漿料之前使二氧化鈰與羧酸丙烯酸酯接觸，申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā) 現(xiàn)，基本或完全減緩了在某些現(xiàn)有技術(shù)配方的縮短的適用壽命下遇到的問題(例如被二氧化鈰礦物過早引發(fā)聚(甲基)丙烯酸酯的聚合)。更有利的是，根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)化磨料制品可加工成在結(jié)構(gòu)化磨料制品的整個(gè)表 面上具有足夠的光學(xué)透射率和透明度，以致可以在晶片平面化過程中使用光學(xué)端值檢測(cè) (例如激光干涉測(cè)量法端值檢測(cè))而無需在結(jié)構(gòu)化磨料制品中提供允許激光束穿過結(jié)構(gòu)化 磨料制品的窗口或穿孔。如本文所用術(shù)語“磨?！笔侵赣捕鹊扔诨虼笥诙趸嫷挠捕鹊娜魏瘟Ｗ?；術(shù)語“至少半透明的”意指半透明的或透明的；術(shù)語“羧酸(甲基)丙烯酸酯”意指具有共價(jià)地連接到羧基(-CO2H)或羧酸根 (-CO2-)基團(tuán)上的(甲基)丙烯酸酯基團(tuán)的化合物；術(shù)語“可見光”是指波長(zhǎng)在400納米至700納米(包括400納米和700納米)范 圍內(nèi)的光；術(shù)語“(甲基)丙烯?；卑ū；?或甲基丙烯?；?；術(shù)語“光學(xué)透射率”意指穿透目標(biāo)的入射光的分?jǐn)?shù)；術(shù)語“聚(甲基)丙烯酸酯”意指具有至少兩個(gè)(甲基)丙烯酸酯基團(tuán)的化合物；術(shù)語“透明”意指能夠透過可見光以使得基本可看到目標(biāo)或圖像，如同沒有居間材 料那樣；和術(shù)語“鈰氧化物”和“二氧化鈰”是指Ce (IV) O2 ；


圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的示例性結(jié)構(gòu)化磨料制品的透視圖；圖2為根據(jù)本發(fā)明調(diào)理晶片表面的示例性方法的示意性側(cè)視圖；圖3-5示出本發(fā)明的示例性結(jié)構(gòu)化磨料的硅片拋光性能；和圖6-8為示出與其上具有標(biāo)記的一張紙接觸的各種結(jié)構(gòu)化磨料制品的照片。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在參見圖1，結(jié)構(gòu)化磨料制品100包括至少半透明的薄膜背襯110。磨料層120 設(shè)置在至少半透明的薄膜背襯110上，并包括多種成形的磨料復(fù)合物130。成形的磨料復(fù) 合物130包含分散在粘結(jié)劑(未示出)中的磨粒(未示出)。磨粒基本由平均初級(jí)粒度小 于100納米的二氧化鈰粒子組成。粘結(jié)劑包含聚醚酸以及含有羧酸(甲基)丙烯酸酯和聚 (甲基)丙烯酸酯的組分的反應(yīng)產(chǎn)物，并且其中基于磨料層的總重量，磨粒以至少70重量％ 的量存在。至少半透明的薄膜背襯可以是柔性的、剛性的或介于二者之間。多種背襯材料適 用于此目的，包括柔性背襯和更剛性的背襯兩者?？捎玫闹辽侔胪该鞯谋∧け骋r包括選自 聚合物薄膜、處理過的聚合物薄膜、及其組合的背襯薄膜。示例性的至少半透明的背襯薄膜 包括由聚酯(例如聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯或聚己內(nèi)酯)、共聚酯、聚碳酸酯、聚酰亞胺、聚酰 胺、聚丙烯、聚乙烯、纖維素聚合物、及其共混物和組合制成的薄膜。至少半透明的薄膜背襯的厚度一般來講通常在約20微米至約1000微米、更通常 在約50微米至約500微米、更通常在約60微米至約200微米的范圍內(nèi)。背襯的至少一個(gè)表面可以涂布磨料層。通常，背襯具有基本均勻的厚度。如果背襯的厚度不充分地均勻，在 晶片平面化過程中會(huì)發(fā)生晶片拋光均勻度的更大波動(dòng)。磨料層包括多種成形的磨料復(fù)合物。如本文所用，術(shù)語“成形的磨料復(fù)合物”是指 多種包含分散在粘結(jié)劑中的磨粒的成形體之一，成形體共同提供紋理的、三維的磨料層。在 一些實(shí)施例中，成形的磨料復(fù)合物是“精確成形”。術(shù)語“精確成形的磨料復(fù)合物”是指具有 基本上為用于其制備的模具腔體的反相的模制形狀的磨料復(fù)合物。通常，精確成形的磨料 復(fù)合物在使用結(jié)構(gòu)化磨料制品前基本上不含突出在磨料復(fù)合物暴露表面外的磨粒。有利的是，根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)化磨料制品在成形的磨料復(fù)合物中具有高重量含量 的磨粒。例如，成形的磨料復(fù)合物按重量計(jì)包含至少70%的成形的磨料復(fù)合物；并可以占 磨料層的至少75重量％、80重量％、或甚至85重量％、或更多。通常，成形的磨料復(fù)合物中 的磨粒的重量百分比越高，導(dǎo)致的切削量就越大。磨粒基本由按體積計(jì)平均粒度小于100納米的二氧化鈰(即鈰氧化物)粒子組 成。上下文中使用的短語“基本由…組成”旨在排除其量顯著影響結(jié)構(gòu)化磨料制品的研磨 性質(zhì)(如果用于含硅晶片的晶片平面化)的其它(即非二氧化鈰)磨粒。將認(rèn)識(shí)到，二氧 化鈰粒子可以包含更小的初級(jí)二氧化鈰粒子的團(tuán)聚物和/或聚集體。例如，二氧化鈰粒子 (無論是以初級(jí)粒子、團(tuán)聚物、聚集體、或其組合形式存在)的平均粒度按體積計(jì)可以在1納 米、5納米、10納米、20納米、30納米或40納米、最多至50納米、60納米、70納米、80納米、 90納米、95納米、或更高的范圍內(nèi)。二氧化鈰粒子可以以(例如)粉末、分散體或溶膠的形式供給；通常作為分散體或 溶膠供給。用于獲得平均粒度小于100納米的二氧化鈰溶膠的方法與來源在本領(lǐng)域是熟知 的。適用于本發(fā)明的二氧化鈰分散體和溶膠包括(例如)可購自(例如)以下供應(yīng)商的二 氧化鋪溶膠禾口分散體Evonik Degussa Corp. (ParsippanyiNJ) ；Rhodia, Inc. (Cranberry, NJ)；禾口 Umicore SA(Brussels，Belgium)。磨?？梢跃鶆蚧虿痪鶆虻胤稚⒃诰酆衔镎辰Y(jié)劑中。術(shù)語“分散”是指磨粒遍布在 聚合物粘結(jié)劑中。將二氧化鈰粒子基本均勻地分散在粘結(jié)劑中通常提高結(jié)構(gòu)化磨料制品的 性能。因此，通常可用的是用羧酸(甲基)丙烯酸酯處理二氧化鈰粒子以有助于其分散性 和/或減少聚集，并提高后續(xù)的至粘結(jié)劑的偶聯(lián)。示例性的羧酸(甲基)丙烯酸酯包括(甲 基)丙烯酸、馬來酸的單烷基酯、富馬酸、富馬酸的單烷基酯、馬來酸、衣康酸、異巴豆酸、巴 豆酸、檸康酸、和(甲基)丙烯酸β-羧乙酯。在用于用羧酸(甲基)丙烯酸酯處理二氧化鈰粒子的一種示例性方法中，二氧化 鈰粒子在水性介質(zhì)(例如水)中的分散體(例如溶膠)與聚醚酸和羧酸的(甲基)丙烯酸 酯(以各自足以表面處理并由此穩(wěn)定化二氧化鈰粒子的量)和沸點(diǎn)比水更高的可與水混溶 的有機(jī)溶劑混合。通常，聚醚酸對(duì)羧酸(甲基)丙烯酸酯的比例在約3 5至5 3的范 圍內(nèi)，但可以使用其他比例?？捎萌軇┑膶?shí)例包括1-甲氧基-2-丙醇、二甲基甲酰胺、和二 甘醇二甲醚。一旦混合，在減壓下蒸發(fā)以基本移除水，導(dǎo)致二氧化鈰分散體，其中通過締合 的羧酸(甲基)丙烯酸酯分子使二氧化鈰粒子穩(wěn)定以防止聚集。該所得的二氧化鈰分散體 通?？梢子谂c聚(甲基)丙烯酸酯和任選的單(甲基)丙烯酸酯單體、以及任何額外的可 以包括在粘結(jié)劑前體中的羧酸(甲基)丙烯酸酯混合。雖然羧酸(甲基)丙烯酸酯通常起到有助于二氧化鈰粒子粘合到粘結(jié)劑的作用，但將聚醚酸包括在內(nèi)以主要有助于二氧化鈰粒子在粘結(jié)劑(或其前體組分)和/或溶劑中 的分散穩(wěn)定性。如本文所用，該術(shù)語是指具有共價(jià)地連接到酸性基團(tuán)上或其鹽上的聚醚鏈 段的化合物。示例性的聚醚鏈段包括聚乙二醇鏈段以及混合的聚(乙二醇/丙二醇)鏈段。 示例性酸性基團(tuán)包括_C02H、-PO2H, -PO3H, -SO3H、及其鹽。在某些實(shí)施例中，聚醚酸具有最 多12個(gè)碳原子(含12個(gè))并由下式表示R1-(R2-O)n-X-A其中=R1表示H、具有1至6個(gè)碳原子的烷基(例如甲基、乙基、或丙基)、或具有1 至6個(gè)碳原子的烷氧基(例如甲氧基、乙氧基或丙氧基)；每一個(gè)R2獨(dú)立地表示具有1至6 個(gè)碳原子的二價(jià)亞烷基(例如乙烯、丙烯、或丁烯)；η表示正整數(shù)(例如1、2、或3)；且X表 示二價(jià)有機(jī)連接基團(tuán)或共價(jià)鍵；并且A表示酸性基團(tuán)(例如如上所述)。示例性的此類聚 醚酸包括2' _(2"-甲氧基乙氧基)乙基琥珀酸酯(單酯)、甲氧基乙氧基乙氧基乙酸、和 甲氧基乙氧基乙酸。粘結(jié)劑還包含含有羧酸(甲基)丙烯酸酯和聚(甲基)丙烯酸酯的組分的反應(yīng)產(chǎn) 物。如上所述，通常在將所得分散體與剩余粘結(jié)劑組分混合之前，將羧酸(甲基)丙烯酸酯 的至少一部分與磨粒混合，但并非必需。在一些實(shí)施例中，組分也可以包括以下物質(zhì)中的一種或多種自由基光引發(fā)劑、自 由基熱引發(fā)劑、抗氧化劑、著色劑、和填料(對(duì)研磨性能基本沒有影響的填料)。因此，通常 由包含組分且磨粒分散在其中的粘結(jié)劑前體(例如作為漿料)制備粘結(jié)劑。合適的粘結(jié)劑前體通常(處于未固化狀態(tài))在環(huán)境條件或接近環(huán)境條件下可流 動(dòng)。粘結(jié)劑前體通常暴露在至少部分固化(即自由基聚合)粘結(jié)劑前體的條件(通常為能 源)下，從而將其轉(zhuǎn)化為能夠保留分散的磨粒的粘結(jié)劑。示例性能源包括電子束、紫外線 輻射、可見光輻射、紅外線輻射、Y輻射、熱量、及其組合?？捎玫木?甲基)丙烯酸酯包括具有至少兩個(gè)(甲基)丙烯酸酯基團(tuán)的單體和/ 或低聚物；例如，三(甲基)丙烯酸酯和四(甲基丙烯酸酯)。示例性聚(甲基丙烯酸酯) 包括二(甲基)丙烯酸酯，例如為二(甲基)丙烯酸1，3-丁二醇酯、二(甲基)丙烯酸 1，4_ 丁二醇酯、二(甲基)丙烯酸1，6_己二醇酯、單(甲基)丙烯酸單(甲基)丙烯酸1， 6-己二醇酯、二(甲基)丙烯酸乙二醇酯、烷氧基化的脂族二(甲基)丙烯酸酯、烷氧基化 的二(甲基)丙烯酸環(huán)己烷二甲醇酯、烷氧基化的二(甲基)丙烯酸己二醇酯、烷氧基化的 二(甲基)丙烯酸新戊二醇酯、己內(nèi)酯改性的新戊二醇羥基新戊酸酯二(甲基)丙烯酸酯、 己內(nèi)酯改性的新戊二醇羥基新戊酸酯二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸環(huán)己烷二甲 醇酯、二(甲基)丙烯酸二甘醇酯、二(甲基)丙烯酸二丙二醇酯、乙氧基化的(10)雙酚A 二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化的⑶雙酚A 二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化的(30)雙酚A 二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化的⑷雙酚A 二(甲基)丙烯酸酯、羥基新戊醛改性的三羥 甲基丙烷二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸新戊二醇酯、聚乙二醇(200) 二(甲基) 丙烯酸酯、聚乙二醇(400) 二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇(600) 二(甲基)丙烯酸酯、丙 氧基化新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸四甘醇酯、二(甲基)丙烯酸三環(huán) 癸烷二甲醇酯、二(甲基)丙烯酸三甘醇酯、二(甲基)丙烯酸三丙二醇酯；三(甲基)(甲 基)丙烯酸酯，例如三(甲基)丙烯酸甘油酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基 化的三(甲基)丙烯酸酯(例如乙氧基化的⑶三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化的(6)三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化的(9)三羥甲基丙烷三(甲基) 丙烯酸酯、乙氧基化的00)三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯)、三(甲基)丙烯酸季戊 四醇酯、丙氧基化的三(甲基)丙烯酸酯(例如丙氧基化的(3)三(甲基)丙烯酸甘油酯、 丙氧基化的(5. 5)三(甲基)丙烯酸甘油酯、丙氧基化的(3)三羥甲基丙烷三(甲基)丙 烯酸酯、丙氧基化的(6)三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯)、三羥甲基丙烷三(甲基)丙 烯酸酯、三(2-羥乙基)異氰脲酸酯三(甲基)丙烯酸酯；以及含有較高官能度(甲基)丙 烯?；幕衔?，例如二-三羥甲基丙烷四(甲基)丙烯酸酯、二-季戊四醇五(甲基)丙 烯酸酯、乙氧基化的(4)季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、己 內(nèi)酯改性的二-季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯；低聚(甲基)丙烯酰基化合物，例如為聚酯 (甲基)丙烯酸酯、環(huán)氧(甲基)丙烯酸酯；以及它們的組合。此類化合物可廣泛得自廠商， 例如為 Sartomer Co. (Exton，PA) ；UCB Chemicals Corporation (Smyrna, GA)；禾口 Aldrich Chemical 公司(Milwaukee, WI)。粘結(jié)劑前體可以包含有效量的至少一種光引發(fā)劑；例如，以從0. 1重量％、1重 量％、或3重量％、最多至5重量％、7重量％、或甚至10重量％、或更高的量。可用的光 引發(fā)劑包括已知可用于自由基光固化(甲基)丙烯酸酯的那些。示例性光引發(fā)劑包括苯 偶姻及其衍生物，例如α -甲基苯偶姻；α-苯基苯偶姻；α “烯丙基苯偶姻；α _芐基苯偶 姻；苯偶姻醚，例如苯偶酰二甲基縮酮(可以商品名IRGA⑶RE 651得自Ciba Specialty Chemicals (Tarrytown, NY))、苯偶姻甲基醚、苯偶姻乙基醚、苯偶姻正丁基醚；苯乙酮及 其衍生物，例如2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(可以商品名DARO⑶R 1173得自 Ciba Specialty Chemicals)和1_羥基環(huán)己基苯基酮(可以商品名IRGACURE 184得自 Ciba Specialty Chemicals) ；2-甲基 _1_[4_(甲基硫代)苯基]-2- -嗎啉基)_1_ 丙 酮(可以商品名 IRGACURE 907 得自 Ciba Specialty Chemicals) ；2-節(jié)基-2-( 二甲基氨 基)-144-(4-嗎啉基)苯基]-1-丁酮(可以商品名IRGACURE 369得自Ciba Specialty Chemicals)；和(苯基雙(2，4，6_三甲基苯甲?；?膦氧化物(可以商品名IRGACURE 819 得自Ciba Specialty Chemicals (NY)) 0其它可用的光引發(fā)劑包括單-和雙-?；?例 如可以商品名 IRGACURE 1700、IRGACURE 1800、IRGACURE1850、和 DAR0CUR 4265 得自 Ciba Specialty Chemicals)。粘結(jié)劑前體可以包含有效量的至少一種熱引發(fā)劑；例如，以0. 1重量％、1重量<%、 或3重量％、最多至5重量％、7重量％、或甚至10重量％、或更高的量。示例性的熱自由基 引發(fā)劑包括偶氮化合物，例如為2，2_偶氮-二異丁腈、2，2'-偶氮二異丁酸二甲酯、偶氮 二(二苯基甲烷)、4，4'-偶氮二-(4-氰基戊酸)、0，2'-偶氮二(2，4-二甲基戊腈) (可以商品名VAZO 52得自杜邦公司(Wilmington，DE)；過氧化物，例如為過氧化苯甲酰、過 氧化枯基、過氧化叔丁基、過氧化環(huán)己酮、過氧化戊二酸、和過氧化二月桂基；過氧化氫；氫 過氧化物，例如為叔丁基氫過氧化物和過氧化氫異丙苯；過酸，例如為過乙酸和過苯甲酸； 過硫酸鉀；以及過酸酯，例如為過碳酸二異丙酯。在一些實(shí)施例中，可能有利的是在粘結(jié)劑前體中包括一種或多種單烯鍵式不飽和 的可自由基聚合的化合物；例如，以在所得粘結(jié)劑中降低粘度和/或降低交聯(lián)密度。示例性 的單烯鍵式不飽和的可自由基聚合的化合物包括單(甲基)丙烯酸酯，包括(甲基)丙 烯酸己酯、丙烯酸2-乙基己酯、(甲基)丙烯酸異壬酯、(甲基)丙烯酸異冰片酯、(甲基)丙烯酸苯氧乙酯、(甲基)丙烯酸2-羥乙酯、(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸 甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸正丙酯、(甲基)丙烯酸正丁酯、(甲基)丙烯 酸正辛酯、(甲基)丙烯酸異丁酯、(甲基)丙烯酸環(huán)己酯、或(甲基)丙烯酸十八烷基酯； N-乙烯基化合物，例如為N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、或N-乙烯基己內(nèi)酰胺；以 及它們的組合。根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)化磨料制品可通過本領(lǐng)域熟知的一般方法制成。例如，在一種 方法中，將漿料形式的粘結(jié)劑前體與磨粒推注到具有所需成形的磨料復(fù)合物維度的生產(chǎn)工 具中的互補(bǔ)腔體中。然后，使至少半透明的薄膜背襯與生產(chǎn)工具接觸，并將漿料前體和粘結(jié) 劑前體固化至至少足以從生產(chǎn)工具中移除成形的磨料復(fù)合物?；蛘撸梢詫⑸a(chǎn)工具、至少 半透明的薄膜背襯、和漿料同時(shí)進(jìn)料穿過輥隙。可任選地是，可以在此階段進(jìn)行進(jìn)一步固化 (例如熱后固化)以進(jìn)一步提高固化度并從而改善粘結(jié)劑性質(zhì)。與用于形成成形的磨料復(fù) 合物的方法相關(guān)的其它細(xì)節(jié)可以存在于(例如)美國專利No. 5，152，917(Pi印er等人)中。單獨(dú)的成形的磨料復(fù)合物可以具有多種幾何固體中的任意者的形狀或不規(guī)則形 狀。通常，成形的磨料復(fù)合物是精確成形(如上文定義)。通常，形成成形的磨料復(fù)合物， 使得成形的磨料復(fù)合物的基部(例如成形的磨料復(fù)合物的部分)與至少半透明的薄膜背襯 接觸并固定于其上。成形的磨料復(fù)合物的近側(cè)部分通常具有與遠(yuǎn)離基底或背襯的成形的磨 料復(fù)合物的那部分相比相同或更大的表面積。精確成形的磨料復(fù)合物可以選自多種幾何固 體，例如立方體、圓柱體、棱柱(例如六邊形棱柱)、矩形錐體、截頭金字塔形、錐形、半球狀、 截頭錐形、十字形、或具有遠(yuǎn)端的柱狀橫截面。復(fù)合物棱錐可以具有四個(gè)側(cè)面、五個(gè)側(cè)面或 六個(gè)側(cè)面。成形的磨料復(fù)合物也可以具有不同形狀的混合物。成形的磨料復(fù)合物可以以行、 以同心圓、以螺旋、或以格子形式排列、或可以隨機(jī)放置。形成成形的磨料復(fù)合物的側(cè)面可以相對(duì)于背襯垂直、相對(duì)于背襯傾斜或朝遠(yuǎn)端寬 度漸縮。然而，如果側(cè)面是錐形的，可能更容易將成形的磨料復(fù)合物從模具或生產(chǎn)工具的腔 中移除?；敬怪钡慕嵌仁莾?yōu)選的，因?yàn)檫@導(dǎo)致了在復(fù)合材料磨損時(shí)一致的標(biāo)稱接觸面積。每一個(gè)成形的磨料復(fù)合物的高度通?；鞠嗤?，但可以設(shè)想在單個(gè)結(jié)構(gòu)化磨料制 品中具有高度不同的復(fù)合材料。復(fù)合材料相對(duì)于背襯或相對(duì)于復(fù)合材料之間的基體的高度 通常可以小于約2，000微米；例如在約10微米至約200微米范圍內(nèi)。單獨(dú)的成形的磨料復(fù) 合物的基部維度可以為約5，000微米或更小、通常為約1，000微米或更小、更通常小于500 微米。單獨(dú)的成形的磨料復(fù)合物的基部維度通常大于約50微米、更通常大于約100微米。 成形的磨料復(fù)合物的基部可以彼此鄰接、或彼此相隔某些特定距離。相鄰的成形復(fù)合材料可以共享在復(fù)合材料面向側(cè)壁之間接觸并延伸的公共的成 形的磨料復(fù)合物基體或橋形結(jié)構(gòu)。通常，基體結(jié)構(gòu)的高度不大于每一個(gè)相鄰復(fù)合材料豎直 高度維度的約33%。成形的磨料復(fù)合物基體可以由用于形成成形的磨料復(fù)合物的相同漿料 形成。復(fù)合材料是“相鄰”的意義在于，在復(fù)合材料中心之間所畫假想直線上不存在居中的 復(fù)合材料。成形的磨料復(fù)合物的至少部分可以彼此分離以便在復(fù)合材料的凸起部分之間得 到凹進(jìn)區(qū)域。成形的磨料復(fù)合物的直線間距可以在每直線厘米約1個(gè)成形磨料復(fù)合物至每直 線厘米約200個(gè)成形的磨料復(fù)合物的范圍內(nèi)?？梢愿淖冎本€間距，使得復(fù)合材料的濃度在 一處大于另一處。例如，在研磨制品的中心處的濃度可以為最大。復(fù)合材料的面密度在一些實(shí)施例中可以在每平方厘米約1至約40，000個(gè)復(fù)合材料的范圍內(nèi)。背襯的一個(gè)或多個(gè) 區(qū)域可以是暴露的，即，不具有接觸至少半透明的薄膜背襯的磨料涂層。成形的磨料復(fù)合物通常以預(yù)定的圖案設(shè)置在背襯上，或在預(yù)定位置處設(shè)置在背襯 上。例如，在通過在介于背襯與其中具有腔的生產(chǎn)工具之間提供漿料而制成的磨料制品中， 復(fù)合材料的預(yù)定圖案將對(duì)應(yīng)于生產(chǎn)工具上腔的圖案。因此，制品到制品的圖案可以為可再 生的。例如，成形的磨料復(fù)合物可以形成陣列或排列，這可能意味著復(fù)合材料為規(guī)則陣列， 例如準(zhǔn)直的行和列，或交替錯(cuò)開的行和列。如果需要，一行成形的磨料復(fù)合物可以在第二行 成形的磨料復(fù)合物前方直接校直。通常，一行成形的磨料復(fù)合物可以與第二行成形的磨料 復(fù)合物錯(cuò)開。在另一個(gè)實(shí)施例中，成形的磨料復(fù)合物可以以“隨機(jī)”陣列或圖案設(shè)置。這可能意 味著復(fù)合材料并非處于如上所述的行與列的規(guī)則陣列中。例如，成形的磨料復(fù)合物可以以 如PCT公開WO 95/07797 (Hoopman等人)和WO 95/2M36 (Hoopman等人)中所述的方式設(shè) 置。然而應(yīng)當(dāng)理解，此“隨機(jī)”陣列可以是預(yù)定的圖案之處在于，磨料制品上復(fù)合材料的位 置可以是預(yù)定的，并對(duì)應(yīng)于用于制備磨料制品的生產(chǎn)工具中的腔的位置。示例性生產(chǎn)工具包括輥、環(huán)形帶、和幅材，并可以由適當(dāng)材料制成，例如為金屬 (例如就輥而言)或聚合物薄膜(例如就環(huán)形帶和幅材而言)。根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)化磨料制品通常可以為圓形，例如以研磨盤的形式。研磨盤的 外邊緣通常是光滑的、或可以是有圓齒的。結(jié)構(gòu)化磨料制品也可以為橢圓形的形式或?yàn)槿?何多邊形形狀，例如三角形、正方形、矩形等等?；蛘撸チ现破房梢詾閹У男问?。磨料制品 可以以輥的形式提供，通常在磨料領(lǐng)域稱為磨料帶輥。通常，磨料帶輥可以在晶片平面化過 程中連續(xù)標(biāo)記(indexed)或移動(dòng)?？梢詫⒛チ现破反蚩祝瑥亩玫酱┻^磨料涂層和/或背 襯的開口，以在使用之前、之中和/或之后允許工作流體通過；但在有利的實(shí)施例中，結(jié)構(gòu) 化磨料制品基本上不具有、或甚至完全不具有此類穿孔。結(jié)構(gòu)化磨料制品的至少半透明的薄膜背襯通常在使用過程中與子襯墊接觸。在 一些情況下，結(jié)構(gòu)化磨料制品可以固定到子襯墊上。磨料層可以涂覆到至少半透明的薄 膜背襯的正面上，并且可以將粘合劑(例如壓敏粘合劑(或機(jī)械緊固裝置))施用到至少 半透明的薄膜背襯的相對(duì)表面上。合適的子襯墊在(例如)美國專利No. 5，692，950和 No. 6，007，407(均授予Rutherford等人)中有所描述。如果采用光學(xué)檢測(cè)法，子襯墊、以 及其安置在其上的任何臺(tái)板應(yīng)當(dāng)具有至少一個(gè)適當(dāng)設(shè)定尺寸的窗口(例如開口或透明襯 套)，以允許由光源(例如激光器)穿過臺(tái)板和子襯墊的連續(xù)光學(xué)路徑。有利的是，可以加工根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)化磨料制品，使得它們具有足夠的光透射 率以適用于光學(xué)檢測(cè)法，例如為激光干涉測(cè)量法。例如，結(jié)構(gòu)化磨料制品在任何波長(zhǎng)范圍 內(nèi)(例如對(duì)應(yīng)于激光器的輸出波長(zhǎng))具有至少1.5%、2.0%、2. 5%、3.0%、3. 5%、4.0%、 4.5%,或甚至5. 0 %、或更高的光學(xué)透射率。示例性的激光波長(zhǎng)包括694nm (紅寶石)、 676. 4nm(Kr-離子),647. Inm(Kr-離子),635-660nm(InGaAlP 半導(dǎo)體)>633nm(HeNe)、 628nm(紅寶石)、6iaim(HeNe)、578(Cu 蒸氣)、568· 2nm(Kr-離子)、543nm(HeNe)、 532nm(DPSS 半導(dǎo)體)>530. 9nm(Kr-離子)、514. 5nm(Ar_ 離子)、511nm(Cu 蒸氣)、 501. 7nm(Ar) >496. 5nm(Ar) >488. Onm(Ar) >476. 5nm(Ar) >457. 9nm(Ar)、442nm(HeCd)或 428nm(N2+)。
根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)化磨料制品可以用于研磨和/或拋光含硅的晶片(例如硅片、 玻璃晶片等)包括在其外表面上具有氧化層的那些。例如，結(jié)構(gòu)化磨料制品可以用于研磨 和/或拋光沉積在晶片上的電介質(zhì)材料和/或晶片本身。影響晶片拋光速率和特性的變量 包括(例如)選擇介于晶片表面和磨料制品之間適當(dāng)?shù)慕佑|壓力、工作流體的類型、介于晶 片表面與磨料制品之間的相對(duì)速度和相對(duì)運(yùn)動(dòng)、以及工作流體的流速。這些變量是彼此相 關(guān)的，并且通常根據(jù)被處理的各個(gè)晶片表面來選擇?？梢栽诰矫婊^程之前和/或間歇地在晶片平面化過程中，例如通過使用子 襯墊調(diào)理器(例如具有固定在金屬基質(zhì)中的金剛石粗粒)研磨表面，由此調(diào)理根據(jù)本發(fā)明 的結(jié)構(gòu)化磨料制品。一種可用的調(diào)理器是CMP子襯墊調(diào)理器(通常安裝在剛性背襯板上)， 零件號(hào) CMP-20000TS，可得自 Morgan Advanced Ceramics (Hayward, CA)。通常，因?yàn)閷?duì)于單個(gè)半導(dǎo)體晶片而言可存在許多處理步驟，所以半導(dǎo)體制作工業(yè) 期望該方法將提供相對(duì)高的材料移除速率。用特定磨料制品獲得的材料移除速率通常隨機(jī) 械條件和被處理的晶片表面類型而改變。然而，雖然通常理想的是具有高導(dǎo)體或電介質(zhì)材 料移除速率，但可以選擇導(dǎo)體或電介質(zhì)材料移除速率使得其不會(huì)損害所需的表面光潔度和 /或晶片表面的表面特征?，F(xiàn)在參見圖2，在調(diào)理晶片表面的示例性方法中，結(jié)構(gòu)化磨料制品100接觸并固定 到子襯墊210上，子襯墊又固定到臺(tái)板220上?？赡馨菽?例如聚氨酯泡沫)或其它 可壓縮材料的子襯墊210在其中具有第一窗口 212，臺(tái)板220在其中具有第二窗口 222。晶 片夾持器233安裝到頭部單元231上，頭部單元231連接到馬達(dá)(未示出)上。萬向卡盤 232由頭部單元231延伸到晶片夾持器233。晶片夾持器233有助于將晶片MO固定到頭 部單元231上并也防止半導(dǎo)體晶片在平面化過程中移動(dòng)。晶片夾持器233在環(huán)部分233a 處沿晶片240延伸。環(huán)部分233a(其為任選的)可以是分離的片或可以與晶片夾持器233 整合。使晶片240與結(jié)構(gòu)化磨料制品100的磨料層120接觸，晶片240與磨料層120相對(duì) 于彼此移動(dòng)。使用穿過第二窗口 222、第一窗口 212、和結(jié)構(gòu)化磨料制品100并反射離開晶 片240的氧化物表面242然后順其原路徑返回的激光束250監(jiān)測(cè)拋光/研磨的進(jìn)程?？梢?使用任選的工作流體260以有利于研磨過程。貯存器237保持任選的工作流體沈0，工作流 體通過管238泵送到介于半導(dǎo)體晶片與磨料層之間的界面?？捎玫墓ぷ髁黧w包括(例如) 美國專利No. 5，958，794 (Bruxvoort等人)中列舉的那些。通常，基本不含刮傷和缺陷的晶片表面拋光是所需的?？梢酝ㄟ^已知方法評(píng)價(jià)晶 片的表面光潔度。一種方法是測(cè)量Rt值，該值提供粗糙度的量度，并可以表明刮傷或其它 表面缺陷。通常修改晶片表面以產(chǎn)生不大于約0. 4納米、更通常不大于約0. 2納米、甚至更 通常不大于約0. 05納米的Rt值。通常采用激光干涉儀(例如Wyko RST PLUS干涉儀(Wyko Corp. (Tucson，AZ))、或 Tencor 輪廓曲線儀(KLA-Tencor Corp. (San Jose,CA)))測(cè)量 Rt。 也可以通過暗場(chǎng)顯微鏡法進(jìn)行劃痕檢測(cè)。可以通過原子力顯微鏡法測(cè)量劃痕深度?？梢栽诖嬖诠ぷ髁黧w的情況下進(jìn)行晶片表面加工，可以根據(jù)晶片表面的組成選擇 工作流體。在一些應(yīng)用中，工作流體通常包含水。工作流體可以有助于通過化學(xué)機(jī)械拋光 法與磨料制品結(jié)合加工。在拋光的化學(xué)部分過程中，工作流體可以與晶片的外表面或暴露 表面反應(yīng)。然后，在加工機(jī)械部分的過程中，研磨制品可以移除此反應(yīng)產(chǎn)物。通過以下非限制性實(shí)例進(jìn)一步說明了本發(fā)明的對(duì)象和優(yōu)點(diǎn)，但不應(yīng)當(dāng)將這些實(shí)例中敘述的特定材料及其用量、以及其他條件和細(xì)節(jié)視為對(duì)本發(fā)明的不當(dāng)限制。^M除非另外指明，否則在實(shí)例和說明書的其余部分中的所有份數(shù)、百分比、比率等都 是以重量計(jì)。二氧化鈰分散體1的制備將二氧化鈰分散體(10000克，水中30. 1 %固體，45納米(nm)平均初級(jí)粒度，可得 自Rhodia，Inc. (Cranberry, NJ))傾注到混合容器中，然后在用涂有聚四氟乙烯的槳葉混 合的同時(shí)，緩慢加入72. 41克2- -甲氧基乙氧基)乙氧基乙酸、58. 57克丙烯酸β -羧乙 酯、和5625克1-甲氧基-2-丙醇。將混合物加熱至50°C并混合過夜。然后將混合物轉(zhuǎn)移 至旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中并在減壓下移除過量的水。所得分散體具有41. 79重量％的固體含量。二氧化鈰分散體2的制備將二氧化鈰分散體(10000克，水中30. 8%固體，40nm平均初級(jí)粒度，可得自 Rhodia, Inc.)傾注到混合容器中，然后在用涂有聚四氟乙烯的槳葉混合的同時(shí)，緩慢加入 81. 77克2- -甲氧基乙氧基)乙氧基乙酸、66. 14克丙烯酸β -羧乙酯、和5625克1_甲 氧基-2-丙醇。將混合物加熱至50°C并混合過夜。然后將混合物轉(zhuǎn)移至旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中并在 減壓下移除過量的水。所得分散體具有43. 21重量％的固體含量。磨料漿料1的制備向混合容器中混合20；34克二氧化鈰分散體1、12. 8克Disperbyk-111濕潤(rùn)和分散 添加劑(可得自肌K-Chemie USA, Inc. (Wallingford，CT))。向混合物中加入6. M克甲基丙 烯酸 2-羥乙酯(可得自 Rohm and Haas Co. (Philadelphia，PA))、88. 97 克丙烯酸 2_ 苯氧 基乙酯(可以商品名SR 339得自Sartomer Co. (Exton，PA))、48. 00克三羥甲基丙烷三丙烯 酸酯(可以商品名SR 351得自Sartomer Co.)、6· 806克丙烯酸β -羧乙酯(可得自Bimax Inc. (&)沙巧別丨11 1 ))、和溶解在50克1-甲氧基_2_丙醇中的0. 75克吩噻嗪。用涂有 聚四氟乙烯的槳葉混合混合物30分鐘，然后轉(zhuǎn)移到旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中以移除1-甲氧基-2-丙 醇。將漿料冷卻至室溫，然后加入0.91克自由基光引發(fā)劑(苯基雙(2，4，6_三甲基苯甲 ?；?膦氧化物，可以商品名 IRGACURE 819 得自 Ciba Specialty Chemicals (Tarry town, NY))、0J9克自由基熱引發(fā)劑0，2'-偶氮二(2，4_ 二甲基戊腈)，可以商品名VAZO 52得 自杜邦公司(Wilmington，DE)和0.四克對(duì)苯二酚單甲基醚，然后混合兩小時(shí)。磨料漿料2的制備向混合容器中混合676克二氧化鈰分散體1、3. 2克Disperbyk-111濕潤(rùn)和分散添 加劑(可得自BI-Chemie USA，Inc. (Wallingford，CT))。向混合物中加入3. 33克甲基丙 烯酸2-羥乙酯(可得自Rohm and Haas Co. (Philadelphia, PA) ),8. 42克丙烯酸2-苯氧 基乙酯(可以商品名SR 339得自Sartomer Co.)、64· 62克三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(可 以商品名SR 351得自Sartomer Co.) ,3. 62克丙烯酸β -羧乙酯(可得自Bimax Inc.)、 和溶解在20克1-甲氧基-2-丙醇中的0. 4克吩噻嗪。用涂有聚四氟乙烯的槳葉混合混合 物30分鐘，然后轉(zhuǎn)移到旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中以移除1-甲氧基-2-丙醇。將漿料冷卻至室溫，然 后加入0. 46克自由基光引發(fā)劑(苯基雙(2，4，6_三甲基苯甲?；?膦氧化物，可以商品名 IRGACURE819 得自 Ciba Specialty Chemicals (Tarry town, NY))、0· 15 克自由基熱引發(fā)劑 (2,2'-偶氮二(2，4_ 二甲基戊腈)，可以商品名VAZO 52得自杜邦公司(Wilmington，DE)和0. 15克對(duì)苯二酚單甲基醚，然后混合兩小時(shí)。磨料漿料3的制備向混合容器中混合6737. 3克二氧化鈰分散體2、87. 3克DISPERBI-111濕潤(rùn)和分 散添加劑(可得自BI-Chemie USA，Inc.)。向混合物中加入30. 28克甲基丙烯酸2-羥乙 酯(可得自 Rohm and Haas Co. (Philadelphia，PA))、183. 53 克丙烯酸 2_ 苯氧基乙酯(可 以商品名SR 339得自Sartomer Co. (Exton，PA))、481. 21克三羥甲基丙烷三丙烯酸酯(可 以商品名SR 351得自Sartomer Co.)、32· 98克丙烯酸β -羧乙酯(可得自Bimax Inc.)、 和溶解在500克1-甲氧基-2-丙醇中的3. 64克吩噻嗪。用涂有聚四氟乙烯的槳葉混合混 合物30分鐘，然后轉(zhuǎn)移到旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中以移除1-甲氧基-2-丙醇。將漿料冷卻至室溫，然 后加入5. 82克自由基光引發(fā)劑(苯基雙(2，4，6_三甲基苯甲酰基)膦氧化物，可以商品名 IRGACURE 819 得自 Ciba Specialty Chemicals (Tarrytown，NY) )、1. 82 克自由基熱引發(fā)劑 (2,2'-偶氮二(2，4_ 二甲基戊腈)，可以商品名VAZO 52得自杜邦公司(Wilmington，DE) 和1. 82克對(duì)苯二酚單甲基醚，然后混合兩小時(shí)。比較例A可以商品名SWR550-125/10 FIXED ABRASIVE 得自 3M 公司(Saint Paul,MN)的含 二氧化鈰的固定磨料幅材(CSA)，其具有與SAl (參見下文實(shí)例1)相同的結(jié)構(gòu)化復(fù)合材料圖 案與背襯，但含有平均初級(jí)粒度為135納米的鈰氧化物。實(shí)例 1提供寬度為36英寸(91厘米)的聚丙烯生產(chǎn)工具的輥。聚丙烯生產(chǎn)工具是具有六 邊形柱形腔(寬125微米，深30微米)的六角形陣列(中心為350微米)的聚丙烯薄膜，對(duì) 應(yīng)于10%的空化區(qū)。生產(chǎn)工具基本上是最終的結(jié)構(gòu)化磨料制品中磨料復(fù)合物的所需形狀、 維度和排列的反相。使用造模輥和壓料輥(輥隙力600磅(136千克)，每直線英寸16. 7磅 (每直線厘米2. 99千克))，在介于生產(chǎn)工具的腔與半透明聚碳酸酯/PBT基薄膜背襯材料 (7 密耳(0. 18 毫米)厚，可以商品名 BAYFOL CR6-2 得自 Bayer Corp. (Pittsburgh,PA))的 輥之間涂布漿料1，并然后以10英尺/英寸(3.0米)的線速度和6000瓦/英寸(2. 36千 焦/小時(shí)-厘米)的總曝光量通過紫外光(UV)源(V型燈泡，型號(hào)為EPIQ，可得自Fusion Systems)。在UV固化后將所得結(jié)構(gòu)化磨料制品(SAl)從生產(chǎn)工具中移除。使用可以商品名REFLEXION 拋光機(jī)得自 Applied Materials, Inc. (Santa Clara, CA)的裝有子襯墊(60/90 SMOOTH SUBPAD，可得自3M公司)的CMP拋光機(jī)，采用每平方英 寸1. 5磅(1. 5千帕)的晶片壓力、每分鐘30轉(zhuǎn)的臺(tái)板速度和1分鐘5毫米的幅材編索引 速度，將SAl用于拋光熱氧化物覆層晶片(在其表面上具有1微米薄膜厚度的硅氧化物的 200毫米直徑的硅片)。在拋光過程中使用工作流體(含有2. 5重量％ L-脯氨酸的去離子 水，用氫氧化鉀調(diào)節(jié)至10. 5的PH值，每分鐘100毫升的流速)。安裝SAl。在使用前沒有調(diào)理SA1。在圖3中記錄了在五塊熱氧化物覆層晶片上測(cè)試的SAl 的拋光性能。圖6示出與一片印刷的紙張(620)接觸的SAl (630)和CSA(610)的樣本，其中SAl 和CSA中的每一個(gè)都用接觸印刷紙張的磨料層取向。實(shí)例2重復(fù)實(shí)例1，除了用磨料漿料2替代磨料漿料1，得到結(jié)構(gòu)化磨料制品SA2。
在使用前沒有調(diào)理SA2。在圖4中記錄了在熱氧化物覆層晶片上測(cè)試的SA2的拋 光性能。圖7示出與印刷紙張620接觸的SA2 (730)和CSA (610)的樣本，其中SA2和CSA 中的每一個(gè)都用接觸印刷紙張的磨料層取向。實(shí)例3重復(fù)實(shí)例2，除了在拋光熱氧化物覆層晶片前，首先用子襯墊調(diào)理器(可以商品名 CMP-20000TS得自 Morgan Advanced Ceramics (Allentown，PA))，以 30rpm 的臺(tái)板速度、5 掃 描/分鐘、橫跨幅材由2. 75英寸至12. 50英寸、和每分鐘100毫升的工作流體(含有2. 5重 量％ L-脯氨酸的去離子水，用氫氧化鉀調(diào)節(jié)至10. 5的pH值)流速將SA2原位調(diào)理60秒。圖5中記錄了調(diào)理后(如上述)在熱氧化物覆層晶片上測(cè)試的SA2的拋光性能。實(shí)例4重復(fù)實(shí)例1，除了用磨料漿料3替代磨料漿料1，得到結(jié)構(gòu)化磨料制品SA3。圖8示 出與印刷紙張620接觸的SA3 (830)和CSA (630)的樣本，其中SA3和CSA中的每一個(gè)都用 接觸印刷紙張的磨料層取向。誘射率測(cè)量將結(jié)構(gòu)化磨料薄膜的樣品放置在Perkin-Elmer Lambda 35 1. 27UV/Vis光譜儀 中，使得光束垂直于背襯取向。表1(下文)中記錄了在660納米至633納米范圍內(nèi)的光學(xué) 透射率(以百分比形式)。表權(quán)利要求
1.一種結(jié)構(gòu)化磨料制品，其包括至少半透明的薄膜背襯；和磨料層，所述磨料層設(shè)置在所述至少半透明的薄膜背襯上并且包括多種成形的磨料復(fù) 合物，其中該成形的磨料復(fù)合物包含分散在粘結(jié)劑中的磨粒，其中所述磨?；居善骄?級(jí)粒度小于100納米的二氧化鈰粒子組成，其中所述粘結(jié)劑包含聚醚酸以及含有羧酸(甲 基)丙烯酸酯和聚(甲基)丙烯酸酯的組分的反應(yīng)產(chǎn)物，并且其中基于所述磨料層的總重 量，所述磨粒以至少70重量％的量存在。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)化磨料制品，其中如果垂直于所述磨料層觀察，所述結(jié) 構(gòu)化磨料制品在633納米至660納米的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光學(xué)透射率為至少3. 5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)化磨料制品，其中如果垂直于所述磨料層觀察，所述結(jié) 構(gòu)化磨料制品在633納米的波長(zhǎng)處的光學(xué)透射率為至少3. 5%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)化磨料制品，其中所述成形的磨料復(fù)合物基本由垂直于 所述至少半透明的薄膜背襯的縱向取向的柱組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)化磨料制品，其中所述羧酸(甲基)丙烯酸酯包含丙烯 酸β-羧乙酯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的結(jié)構(gòu)化磨料制品，其中所述組分還包含單(甲基)丙烯酸酯。
7.一種制備結(jié)構(gòu)化磨料制品的方法，所述方法包括混合二氧化鈰粒子、聚醚酸、羧酸(甲基)丙烯酸酯和溶劑以形成分散體，其中所述二 氧化鈰粒子的平均初級(jí)粒度為小于100納米；將所述分散體與含有聚(甲基)丙烯酸酯的組分混合以形成粘結(jié)劑前體；在至少半透明的薄膜背襯上形成所述粘結(jié)劑前體的層；使所述粘結(jié)劑前體與具有多個(gè)精確成形腔的生產(chǎn)工具接觸；固化所述粘結(jié)劑前體以形成設(shè)置在所述至少半透明的薄膜背襯上的磨料層；使所述磨料層與所述生產(chǎn)工具分離，從而得到所述結(jié)構(gòu)化磨料制品，其中基于所述磨 料層的總重量，所述二氧化鈰粒子以至少70重量％的量存在。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中如果垂直于所述磨料層觀察，所述結(jié)構(gòu)化磨料制 品在633納米至660納米的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光學(xué)透射率為至少3. 5%。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述成形的磨料復(fù)合物基本由垂直于所述至少半 透明的薄膜背襯的縱向取向的柱組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述組分還包含自由基光引發(fā)劑，并且其中通過 輻射固化實(shí)現(xiàn)所述粘結(jié)劑前體的所述固化。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述組分還包含自由基熱引發(fā)劑。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，該方法還包含熱后固化所述磨料層。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述羧酸(甲基)丙烯酸酯包含丙烯酸羧乙
14.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述組分還包含單(甲基)丙烯酸酯。
15.一種調(diào)理晶片的氧化物表面的方法，所述方法包括 提供結(jié)構(gòu)化磨料制品，所述結(jié)構(gòu)化磨料制品包括至少半透明的薄膜背襯；和磨料層，所述磨料層設(shè)置在所述至少半透明的薄膜背襯上并且包括多種成形的磨料 復(fù)合物，其中所述成形的磨料復(fù)合物包含分散在粘結(jié)劑中的磨粒，其中所述磨?；居善?均初級(jí)粒度小于100納米的二氧化鈰粒子組成，其中所述粘結(jié)劑包含聚醚酸以及含有羧酸 (甲基)丙烯酸酯和聚(甲基)丙烯酸酯的組分的反應(yīng)產(chǎn)物，并且其中基于所述磨料層的總 重量，所述磨粒以至少70重量％的量存在； 調(diào)理所述磨料層；使所述至少半透明的薄膜背襯與子襯墊接觸，所述子襯墊具有延伸穿過所述子襯墊的第一窗口 ；將所述子襯墊固定到臺(tái)板上，所述臺(tái)板具有貫穿所述臺(tái)板的并與所述第一窗口鄰接的第二窗口 ；使所述磨料層與所述晶片的所述氧化物表面摩擦接觸；以及在與工作流體接觸時(shí)移動(dòng)所述磨料層或所述晶片中的至少一個(gè)以研磨所述晶片的所 述表面；以及用引導(dǎo)穿過所述第一窗口、所述第二窗口、和所述結(jié)構(gòu)化磨料制品的可見光束監(jiān)測(cè)所 述晶片的表面特征。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中如果垂直于所述磨料層觀察，所述結(jié)構(gòu)化磨料 制品在633納米至660納米的波長(zhǎng)范圍內(nèi)的光學(xué)透射率為至少3. 5%。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述成形磨料復(fù)合物基本由垂直于所述至少半 透明的薄膜背襯的縱向取向的柱組成。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述羧酸(甲基)丙烯酸酯包含丙烯酸羧 乙酯。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述組分還包含單(甲基)丙烯酸酯。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述可見光束包括激光光束。
全文摘要
本發(fā)明公開了結(jié)構(gòu)化磨料制品，所述結(jié)構(gòu)化磨料制品包括至少半透明的薄膜背襯和設(shè)置在所述背襯上的磨料層。所述磨料層包括多種成形復(fù)合磨料。所述成形復(fù)合磨料包含分散在粘結(jié)劑中的磨粒。所述磨?；居善骄６刃∮?00納米的二氧化鈰粒子組成。所述粘結(jié)劑包含聚醚酸以及含有羧酸(甲基)丙烯酸酯和聚(甲基)丙烯酸酯的組分的反應(yīng)產(chǎn)物，并且基于該磨料層的總重量，所述磨粒以至少70重量％的量存在。本發(fā)明也公開了制備和使用所述結(jié)構(gòu)化磨料制品的方法。
文檔編號(hào)H01L21/304GK102138203SQ200980134338
公開日2011年7月27日 申請(qǐng)日期2009年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月28日
發(fā)明者威廉·D·約瑟夫, 小吉米·R·巴蘭, 朱莉·Y·乾, 約翰·J·加格里亞蒂 申請(qǐng)人:3M創(chuàng)新有限公司