復(fù)合陶瓷研磨拋光液的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本公開(kāi)涉及可用于基板的拋光的拋光液和使用此類拋光液的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 已提出了用于超硬基板的拋光的各種制品、系統(tǒng)和方法。此類制品、系統(tǒng)和方法例 如在以下會(huì)議中有所描述:2010年5月17日至20日在俄勒岡州波特蘭市(Portland Oregon) 舉行的E .Kasman，Μ· Irvin，CS Mantech會(huì)議；和4月23日至26日在馬薩諸塞州波士頓市 (Boston，MA)舉行的K·Y·Ng，T·Dumm，CS Mantech會(huì)議。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 在一些實(shí)施例中，提供了一種拋光液。該拋光液包含流體組分和多種陶瓷磨料復(fù) 合物。陶瓷磨料復(fù)合物包含均勻地分散在整個(gè)多孔陶瓷基體上的單獨(dú)的磨料顆粒。多孔陶 瓷基體的至少一部分包含玻璃陶瓷材料。陶瓷磨料復(fù)合物分散于流體組分中。
[0004] 在一些實(shí)施例中，提供了另一種拋光液。拋光液包含流體組分和多種陶瓷磨料復(fù) 合物。陶瓷磨料復(fù)合物包含分散在多孔陶瓷基體中的單獨(dú)的磨料顆粒。陶瓷磨料復(fù)合物中 的多孔陶瓷基體的量介于所述多孔陶瓷基體和所述單獨(dú)的磨料顆粒的總重量的約5重量百 分比和95重量百分比之間。多孔陶瓷基體的至少一部分包含玻璃陶瓷材料。陶瓷磨料復(fù)合 物分散在流體組分中。
[0005] 本公開(kāi)的以上概述不旨在描述本公開(kāi)的每個(gè)實(shí)施例。本公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例 的細(xì)節(jié)也闡述于以下說(shuō)明中。依據(jù)所述說(shuō)明和權(quán)利要求書(shū)，本公開(kāi)的其它特征結(jié)構(gòu)、目標(biāo)和 優(yōu)點(diǎn)將顯而易見(jiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0006] 結(jié)合附圖閱讀以下對(duì)本公開(kāi)的各實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明，可更全面地理解本公開(kāi)，其 中：
[0007] 圖1示出根據(jù)本公開(kāi)的一些實(shí)施例的用于利用制品和方法的拋光系統(tǒng)的示例的示 意圖。
[0008] 圖2A和圖2B分別示出根據(jù)本公開(kāi)的一些實(shí)施例的拋光墊的頂部透視圖和示意性 剖視圖。
[0009] 圖3示出根據(jù)本公開(kāi)的一些實(shí)施例的拋光墊的示意性剖視圖，所述拋光墊具有多 個(gè)腔，所述腔具有至少部分地設(shè)置于其中的一個(gè)或多個(gè)磨料復(fù)合物顆粒。
[0010] 圖4示出根據(jù)本公開(kāi)的一些實(shí)施例的拋光墊的示意性俯視圖，所述拋光墊包括一 系列具有三面棱錐形狀的腔。
【具體實(shí)施方式】
[0011] MX
[0012] 如本文所用，單數(shù)形式"一個(gè)"、"一種"、和"所述"包括復(fù)數(shù)指代，除非所述內(nèi)容清 楚地表示其它含義。在本說(shuō)明書(shū)和所附實(shí)施例中所用的術(shù)語(yǔ)"或"通常以其包括"和/或"的 含義使用，除非所述內(nèi)容另外明確地指明。
[0013] 如本文所用，通過(guò)端點(diǎn)表述的數(shù)值范圍包括此范圍內(nèi)所含的所有數(shù)值(例如1至5 包括1、1.5、2、2.75、3、3.8、4和5)。
[0014] 除非另外指明，否則說(shuō)明書(shū)和實(shí)施例中所用的表達(dá)數(shù)量或成分、性質(zhì)量度等的所 有數(shù)值在所有情況下均應(yīng)理解成被術(shù)語(yǔ)"約"修飾。因此，除非有相反的說(shuō)明，否則前述說(shuō)明 書(shū)和所附實(shí)施例列表中闡述的數(shù)值參數(shù)可根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員使用本公開(kāi)的教導(dǎo)內(nèi)容尋 求獲得的所需性質(zhì)而變化。在最低程度上且不試圖將等同原則的應(yīng)用限制到受權(quán)利要求書(shū) 保護(hù)的實(shí)施例的范圍的前提下，至少應(yīng)當(dāng)根據(jù)所報(bào)告的數(shù)值的有效數(shù)位并通過(guò)應(yīng)用普通四 舍五入技術(shù)來(lái)解釋每個(gè)數(shù)值參數(shù)。
[0015] 當(dāng)前，超硬基板(例如，藍(lán)寶石基板)拋光工藝為固定研磨工藝或涉及使用磨料填 充金屬板，然后用膠態(tài)二氧化硅漿液來(lái)進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光的研磨工藝。打磨和拋光超硬基 板的挑戰(zhàn)尚未使用這類工藝的已知版本得到滿足。例如，不足的材料去移速率、不佳的表面 光潔度、次表面損壞、高成本和整個(gè)工藝難度均與此類已知工藝相關(guān)聯(lián)。
[0016] 本公開(kāi)涉及克服了許多與常規(guī)研磨工藝相關(guān)聯(lián)的上述問(wèn)題的可用于拋光超硬基 板的制品、系統(tǒng)和方法。
[0017] 機(jī)械和化學(xué)-機(jī)械平面化工藝從基板(例如，半導(dǎo)體晶片、場(chǎng)發(fā)射顯示器和許多其 它微電子基板)的表面移除材料，以在基板中的期望的高度形成平整表面。
[0018] 圖1示意性地示出根據(jù)本公開(kāi)的一些實(shí)施例的用于利用制品和方法的拋光系統(tǒng)10 的示例。如圖所示，系統(tǒng)10可包括壓板20、載體組件30、拋光墊40、和一層設(shè)置在拋光墊40的 主表面周圍的拋光液50。在拋光系統(tǒng)10的操作期間，驅(qū)動(dòng)組件55可旋轉(zhuǎn)（箭頭A)壓板20,以 移動(dòng)拋光墊40來(lái)進(jìn)行拋光操作。拋光墊40和拋光液50可單獨(dú)地或組合起來(lái)限定拋光環(huán)境， 該拋光環(huán)境以機(jī)械方式和/或以化學(xué)方式從基板12的主表面移除材料或拋光基板12的主表 面。為使用拋光系統(tǒng)10來(lái)拋光基板12的主表面，載體組件30可在拋光液50存在下將基板12 壓在拋光墊40的拋光表面42上。壓板20(且因此拋光墊40)和/或載體組件30然后相對(duì)于彼 此移動(dòng)，以使基板12橫跨拋光墊40的拋光表面42平移。載體組件30可旋轉(zhuǎn)(箭頭B)且任選地 橫向移動(dòng)(箭頭C)。因此，磨料顆粒(其可包含于拋光墊40和/或拋光液50中）和/或拋光環(huán)境 中的化學(xué)品從基板12的表面移除材料。應(yīng)當(dāng)理解，圖1的拋光系統(tǒng)10僅為可結(jié)合本公開(kāi)的制 品和方法采用的拋光系統(tǒng)的一個(gè)示例，且可在不脫離本公開(kāi)的范圍的情況下采用其它常規(guī) 拋光系統(tǒng)。
[0019] 在一些實(shí)施例中，本公開(kāi)的拋光墊40可包括具有第一主表面和第二主表面(例如， 第一主平坦表面和第二主平坦表面)的聚合物材料的基底層。拋光墊還可包括多個(gè)腔，所述 腔從基底層的第一主表面和第二主表面中的任一者或兩者延伸到所述基底層中。例如，如 圖2A至圖2B所示，拋光墊40可包括基底層60和多個(gè)腔70，所述基底層具有第一主表面65，所 述腔從第一主表面65(在本文中也稱為拋光表面)延伸到基底層60中。腔70可延伸到基底層 60中任何所需距離(包括完全穿過(guò)基底層60)。另選地，基底層60的第一主表面和第二主表 面中的任一者或兩者可為連續(xù)表面(即，不包括腔）。
[0020]在例示性實(shí)施例中，拋光墊40的基底層可由聚合物材料形成。例如，基底層可由熱 塑性塑料(例如:聚丙烯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、 聚環(huán)氧乙烷、聚砜、聚醚酮、聚醚醚酮、聚酰亞胺、聚苯硫醚、聚苯乙烯、聚甲醛塑料等）和熱 固性材料(例如聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂、苯氧基樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、三聚氰胺樹(shù)脂、聚酰亞胺和脲醛 樹(shù)脂、輻射固化樹(shù)脂或它們的組合)形成?；讓涌苫旧嫌蓛H一層材料組成，或者其可具 有多層構(gòu)造。例如，基底層可包括多個(gè)層或?qū)盈B堆，其中所述疊堆的單獨(dú)的層通過(guò)合適的緊 固機(jī)構(gòu)(例如，粘合劑)聯(lián)接到彼此?；讓?或?qū)盈B堆的單獨(dú)的層)可具有任何形狀和厚度。 基底層的厚度（即，基底層沿垂直于第一主表面和第二主表面的方向的尺寸)可小于l〇mm、 小于5mm、小于1mm、小于0 · 5mm、小于0 · 25mm、小于0 · 125mm、或小于0 · 05mm〇
[0021] 在各種實(shí)施例中，腔70可具有任何尺寸或形狀。例如，所述腔的形狀可選自多個(gè)幾 何形狀，諸如立方體、圓柱體、棱柱、半球體、長(zhǎng)方體、棱錐、截棱錐、錐形、截錐、十字形、帶呈 弓形或平面的底部表面的柱狀、或它們的組合。另選地，所述腔中的一些或全部可具有不規(guī) 則形狀。在一些實(shí)施例中，所述腔中的每個(gè)具有相同的形狀。另選地，任意數(shù)量的腔可具有 不同于任意數(shù)量的其它腔的形狀。
[0022] 在各種實(shí)施例中，形成腔的側(cè)壁或內(nèi)壁中的一者或多者可相對(duì)于頂部主表面垂 直，或作為另外一種選擇可沿任何一個(gè)方向漸縮(即，朝腔的底部或朝腔的頂部(朝主表面） 漸縮）。形成錐形的角可在約1度至75度、約2度至50度、約3度至35度、或介于約5度至15度的 范圍。腔的高度或深度可為至少1_、至少1〇_、或至少800μηι;小于10mm、小于5mm、或小于 1mm。腔70的高度可為相同的，或腔中的一者或多者可具有不同于任意數(shù)量的其它腔70的高 度。
[0023] 在一些實(shí)施例中，腔70可具有限定在第一主表面65中的腔開(kāi)口 70'，腔開(kāi)口 70'具 有至少2μηι、至少25μηι、至少50μηι或至少100μπι;小于20mm、小于10mm、小于5mm或小于1mm的長(zhǎng) 度（腔沿主表面的平面的最長(zhǎng)尺寸）；和至少2μηι、至少25μηι、至少50μηι或至少100μπι;小于 20_、小于10_、小于5mm或小于1mm的寬度(腔沿主表面的平面的最短尺寸）。在各種實(shí)施例 中，腔開(kāi)口70'中的一者或多者(最多至腔的全部)為非溝槽狀的（即，腔開(kāi)口 70'的長(zhǎng)寬比為 1、小于1.5、小于2、或小于3)。
[0024]在例示性實(shí)施例中，腔中的一者或多者(最多至全部)可形成為棱錐、或截棱錐。此 類棱錐形狀可具有三至六個(gè)邊(不包括底邊），但也可采用更大或更小數(shù)量的邊。
[0025]在一些實(shí)施例中，腔70可被提供成其中腔70呈對(duì)準(zhǔn)行和列的布置方式。在某些情 況下，一行或多行腔70可直接與相鄰行的腔70對(duì)準(zhǔn)。另選地，一行或多行腔70可相對(duì)于相鄰 行的腔70偏置。在其它實(shí)施例中，腔70可被布置成螺線、螺旋線、螺絲錐、或網(wǎng)格的形式。在 另一個(gè)實(shí)施例中，復(fù)合物可被被部署在"隨機(jī)"陣列（即，不在有組織的圖案）中。
[0026]在各種實(shí)施例中，腔70的腔開(kāi)口70'可彼此鄰接(或幾乎鄰接），或作為另外一種選 擇，腔開(kāi)口 70 '可彼此分開(kāi)某一指定距離。腔開(kāi)口 70 '的間距可為每線性厘米至少5，000個(gè)開(kāi) 口、每線性厘米至少400個(gè)開(kāi)口、每線性厘米至少200個(gè)開(kāi)口或每線性厘米至少100個(gè)開(kāi)口； 每線性厘米少于0.5個(gè)開(kāi)口、每線性厘米少于1個(gè)開(kāi)口、每線性厘米少于2個(gè)開(kāi)口或每線性厘 米少于10個(gè)開(kāi)口。此外，間距可改變，使得腔開(kāi)口 70'的密度在一個(gè)位置較在另一個(gè)位置大 (例如，密度可在主表面的中心為最大）。在一些實(shí)施例中，存在至少1個(gè)開(kāi)口/4cm 2、至少1個(gè) 開(kāi)口/cm2、至少4個(gè)開(kāi)口/cm2、至少100個(gè)開(kāi)口/cm 2或至少1,000個(gè)開(kāi)口/cm2的區(qū)域間距密度。 復(fù)合物的區(qū)域間距密度在約1個(gè)開(kāi)口 /4cm2至40，000個(gè)開(kāi)口 /cm2、約20個(gè)開(kāi)口 /cm2至10，000 個(gè)開(kāi)口 /cm2、或約50個(gè)開(kāi)口 /cm2至5，000個(gè)開(kāi)口 /cm2的范圍。
[0027] 在一些實(shí)施例中，結(jié)合先前所述實(shí)施例中的任一者，所述腔陣列之中的腔70中的 一者或多者(最多至全部)可至少部分地填充有材料，以利于拋光墊30的性能改善。合適的 腔填充材料可包括韌性金屬、蠟、拋光瀝青、或它們的組合。腔填充材料可填充腔的體積的 任一部分(最多至全部）。腔中的每個(gè)可設(shè)置有相同的腔填充材料和/或填充水平，或者可設(shè) 置有不同的填充材料和/或填充水平。通過(guò)形成具有低支承面積的腔，可增加有效壓力，從 而提高與普雷斯頓方程相關(guān)聯(lián)的移除速率，等等。用彈性或韌性材料諸如拋光瀝青或泡沫 填充腔可能對(duì)支承區(qū)域幾乎沒(méi)有影響，因?yàn)轭w粒將遠(yuǎn)離工件反射，然而"填充"可有效地將 磨料工作顆粒供應(yīng)至工作支承區(qū)域的點(diǎn)。如果腔太深，則顆?？沙恋碓谇坏牡撞恐星铱赡?從活性拋光區(qū)域或支承區(qū)域移除。泡沫材料諸如多孔聚氨酯為用于形成磨料顆粒至高壓力 區(qū)域的遞送的腔填料的另一個(gè)示例。松散結(jié)合粒子添加劑諸如鍍白氧化鋁也可作為助磨劑 加入腔中，以提高被拋光的工件的移除速率或表面光潔度。
[0028] 在一些實(shí)施例中，本公開(kāi)的拋光墊可為固定研磨墊。固定研磨墊可為二維的，即， 具有由一個(gè)或多個(gè)樹(shù)脂或粘結(jié)劑層保持到背襯的一層磨料顆粒的常規(guī)研磨片材，或者其可 為三維固定研磨墊，即，樹(shù)脂或粘結(jié)劑層，所述樹(shù)脂或粘結(jié)劑層包含分散在其中的磨料顆 粒，從而形成樹(shù)脂/磨料復(fù)合物，所述樹(shù)脂/磨料復(fù)合物具有適當(dāng)?shù)母叨纫栽试S樹(shù)脂/磨料復(fù) 合物在使用和/或敷料期間磨損，以暴露一層新鮮的磨料顆粒。這種磨料制品可包括具有第 一表面和工作表面的三維的、紋理化的、柔性的、固定的磨料構(gòu)造。工作表面可包括多個(gè)精 確成型的磨料復(fù)合物。精確成型的磨料復(fù)合物可包括樹(shù)脂相和磨料相。
[0029]精確成型的磨料復(fù)合物可被布置成陣列，以形成三維的、紋理化的、柔性的、固定 的磨料構(gòu)造。合適的陣列包括例如在美國(guó)專利5,958,794號(hào)(Bruxvoort等人）中有所描述的 那些。磨料制品可包括圖案化的磨料構(gòu)造?？梢陨唐访鸗RIZACT磨料和TRIZACT金剛石瓷磚 磨料從明尼蘇達(dá)州圣保羅市的3M公司（3M Company，St .Pau