[发明专利]结构化磨料制品、其制备方法、及其在晶片平面化中的用途

说明书

技术领域

本发明广义地涉及磨料制品、其制备方法、及其在晶片平面化中的用途。

背景技术

磨料制品很多情况下用于精密磨削应用，例如半导体晶片抛光、微电机(MEMS)设备制造、硬盘驱动器基底的精修、光学纤维和连接器的抛光等等。例如，在集成电路制造过程中，半导体晶片通常经受许多加工步骤，包括金属和介质层的沉积、介质层的图案化、以及蚀刻。在每一个加工步骤中，可能必要的或理想的是修改或精修晶片的暴露表面，以将其准备用于后继的制造或制备步骤。表面改性工艺通常用于修改沉积导体(例如金属、半导体和/或电介质材料)。表面改性工艺也通常用于在具有导电材料、电介质材料、或组合的暴露区域的晶片上形成平坦的外暴露表面。

修改或精修结构化晶片的暴露表面的一种方法用固定的磨料制品处理晶片表面。在应用中，通常在存在工作流体的情况下，通常使固定的磨料制品以适于修改晶片上的材料层并提供平坦的、均匀的晶片表面的运动方式接触半导体晶片表面。可以将工作流体施加到晶片表面上，以在磨料制品的作用下化学改性或以其它方式方便从晶片表面上移除材料。

一般来讲，固定的磨料制品具有通过粘结剂粘合在一起并固定到背衬上的磨粒的磨料层。在一种类型的固定的磨料制品中，磨料层由称为成形的磨料复合物的离散的凸起结构元件(例如柱、脊、棱锥或截棱锥)构成。这种类型的固定的磨料制品在本领域中以不同的术语“纹理的、固定的磨料制品”或“结构化磨料制品”表示(下文中使用后一种术语)。

为了在平面化过程中评估进展，常见的做法是采用多种检测方法。光学检测法(例如激光干涉测量法)是其中最广泛采用的方法。在此类技术中，通常引导激光穿过台板和与结构化磨料制品接触的子衬垫中的窗口。结构化磨料制品的孔洞或透明(未涂布磨料层)部分与光束对齐。

发明内容

在一个方面，本发明提供结构化磨料制品，结构化磨料制品包括：

至少半透明的薄膜背衬；和

磨料层，磨料层设置在至少半透明的薄膜背衬上并且包含多种成形的磨料复合物，其中成形的磨料复合物包含分散在粘结剂中的磨粒，其中磨粒基本由平均初级粒度小于100纳米的二氧化铈粒子组成，其中粘结剂包含聚醚酸以及含有羧酸(甲基)丙烯酸酯和聚(甲基)丙烯酸酯的组分的反应产物，并且其中基于磨料层的总重量，磨粒以至少70重量％的量存在。通常，通过光散射技术测量的平均粒度(按体积计)也小于100纳米。

在某些实施例中，如果垂直于磨料层观察，结构化磨料制品在633纳米至660纳米(例如633纳米)的波长范围内的光学透射率为至少3.5％。

在某些实施例中，成形的磨料复合物基本由垂直于至少半透明的薄膜背衬的纵向取向的柱组成。

在另一方面，本发明提供制备结构化磨料制品的方法，方法包括：

混合二氧化铈粒子、聚醚酸、羧酸(甲基)丙烯酸酯、和溶剂以形成分散体，其中二氧化铈粒子的平均初级粒度为小于100纳米；

将分散体与含有聚(甲基)丙烯酸酯的组分混合以形成粘结剂前体；

在至少半透明的薄膜背衬上形成粘结剂前体的层；

使粘结剂前体与具有多个精确成形腔的生产工具接触；

固化粘结剂前体以形成设置在至少半透明的薄膜背衬上的磨料层；

使磨料层与生产工具分离，从而得到结构化磨料制品，其中基于磨料层的总重量，二氧化铈粒子以至少70重量％的量存在。

在某些实施例中，羧酸(甲基)丙烯酸酯包含丙烯酸β-羧乙酯。在某些实施例中，组分还包含单(甲基)丙烯酸酯。在某些实施例中，组分还包含自由基光引发剂，并通过辐射固化实现粘结剂前体的固化。在某些实施例中，组分还包含自由基热引发剂。在某些实施例中，制备结构化磨料制品的方法还包括热后固化磨料层。

在另一方面，本发明提供调理晶片的氧化物表面的方法，方法包括：

提供结构化磨料制品，结构化磨料制品包括：

至少半透明的薄膜背衬；和

磨料层，磨料层设置在至少半透明的薄膜背衬上并包含多种成形的磨料复合物，其中成形的磨料复合物包含分散在粘结剂中的磨粒，其中磨粒基本由平均初级粒度小于100纳米的二氧化铈粒子组成，其中粘结剂包含聚醚酸以及含有羧酸(甲基)丙烯酸酯和聚(甲基)丙烯酸酯的组分的反应产物，并且其中基于磨料层的总重量，磨粒以至少70重量％的量存在；

调理磨料层；

使至少半透明的薄膜背衬与子衬垫接触，子衬垫具有延伸穿过子衬垫的第一窗口；

将子衬垫固定到台板上，台板具有延伸穿过台板并与第一窗口邻接的第二窗口；