專(zhuān)利名稱(chēng)：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(pán)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(guò) 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(lái)講，固定的磨料制品具有通過(guò)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(lèi)型的固定的磨料制品中，磨料層由稱(chēng)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(lèi)型的固定的磨料制品在本領(lǐng)域中以不 同的術(shù)語(yǔ)“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(yǔ))。為了在平面化過(guò)程中評(píng)估進(jìn)展，常見(jiàn)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(lèi)技術(shù)中，通常引導(dǎo)激光穿過(guò)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，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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)第一窗口、第二窗口、和結(jié)構(gòu)化磨料制品的可見(jiàn)光束監(jiān)測(cè)晶片的表面 特征。在某些實(shí)施例中，可見(jiàn)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(lèi)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(lèi)表面活性劑在化學(xué)-機(jī)械平面化(即CMP)過(guò)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(guò)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(wèn)題(例如被二氧化鈰礦物過(guò)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(guò)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(wú)需在結(jié)構(gòu)化磨料制品中提供允許激光束穿過(guò)結(jié)構(gòu)化 磨料制品的窗口或穿孔。如本文所用術(shù)語(yǔ)“磨?！笔侵赣捕鹊扔诨虼笥诙趸嫷挠捕鹊娜魏瘟Ｗ?；術(shù)語(yǔ)“至少半透明的”意指半透明的或透明的；術(shù)語(yǔ)“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(yǔ)“可見(jiàn)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(yǔ)“(甲基)丙烯?；卑ū；?或甲基丙烯?；?；術(shù)語(yǔ)“光學(xué)透射率”意指穿透目標(biāo)的入射光的分?jǐn)?shù)；術(shù)語(yǔ)“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(yǔ)“透明”意指能夠透過(guò)可見(jiàn)光以使得基本可看到目標(biāo)或圖像，如同沒(méi)有居間材 料那樣；和術(shù)語(yǔ)“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(jiàn)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?；居善骄跫?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。可用的至少半透明的薄膜背襯包括選自 聚合物薄膜、處理過(guò)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(lái)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(guò)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(yǔ)“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(yǔ)“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?；居砂大w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(yǔ)“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(wú)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(lái)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(gòu)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(yǔ)“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?？捎玫氖怯敏人?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(lái)酸的單烷基酯、富馬酸、富馬酸的單烷基酯、馬來(lái)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。可用溶劑的實(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(guò)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(yǔ)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(lèi)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(méi)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(jiàn)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衔铮缍?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?；衔?，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(lèi)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?？捎玫墓?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-酰基膦(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(guò)氧化物，例如為過(guò)氧化苯甲酰、過(guò) 氧化枯基、過(guò)氧化叔丁基、過(guò)氧化環(huán)己酮、過(guò)氧化戊二酸、和過(guò)氧化二月桂基；過(guò)氧化氫；氫 過(guò)氧化物，例如為叔丁基氫過(guò)氧化物和過(guò)氧化氫異丙苯；過(guò)酸，例如為過(guò)乙酸和過(guò)苯甲酸； 過(guò)硫酸鉀；以及過(guò)酸酯，例如為過(guò)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(guò)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?，可以將生產(chǎn)工具、至少 半透明的薄膜背襯、和漿料同時(shí)進(jìn)料穿過(guò)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(guó)專(zhuān)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(chēng)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?？梢孕∮诩s2，000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(huà)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(guò)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(kāi)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(kāi)。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(kāi)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?？梢詾閳A形，例如以研磨盤(pán)的形式。研磨盤(pán)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?，磨料制品可以為帶的形式。磨料制品 可以以輥的形式提供，通常在磨料領(lǐng)域稱(chēng)為磨料帶輥。通常，磨料帶輥可以在晶片平面化過(guò) 程中連續(xù)標(biāo)記(indexed)或移動(dòng)?？梢詫⒛チ现破反蚩?，從而得到穿過(guò)磨料涂層和/或背 襯的開(kāi)口，以在使用之前、之中和/或之后允許工作流體通過(guò)；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(lèi)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(guò)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(guó)專(zhuān)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(kāi)口或透明襯 套)，以允許由光源(例如激光器)穿過(guò)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(lèi)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(lái)選擇。可以在晶片平面化過(guò)程之前和/或間歇地在晶片平面化過(guò)程中，例如通過(guò)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(lèi)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(jiàn)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(wàn)向卡盤(pán) 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(guò)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(guò)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(kāi)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。可以 使用任選的工作流體260以有利于研磨過(guò)程。貯存器237保持任選的工作流體沈0，工作流 體通過(guò)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(guó)專(zhuān)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^(guò)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(guò)暗場(chǎng)顯微鏡法進(jìn)行劃痕檢測(cè)。可以通過(guò)原子力顯微鏡法測(cè)量劃痕深度。可以在存在工作流體的情況下進(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(guò)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(guò)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(guò)程中，研磨制品可以移除此反應(yīng)產(chǎn)物。通過(guò)以下非限制性實(shí)例進(jìn)一步說(shuō)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(shuō)明書(shū)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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?；?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(jiàn)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(guò)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(guò)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(méi)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(méi)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，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(guò) 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，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(guò)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(guò)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(jiàn)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(jiàn)光束包括激光光束。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)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(kāi)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(kāi)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