CN102686361A - 填充有机颗粒的抛光垫及其制造和使用方法 - Google Patents

填充有机颗粒的抛光垫及其制造和使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了包括处于连续聚合物相中的有机颗粒的抛光垫以及此类垫的制备和在抛光处理中的使用方法。在一个示例性实施例中，所述抛光垫包括一体地形成于片材中的多个抛光元件。在另一示例性实施例中，所述抛光元件通过例如热粘结而粘结到支承层。在某些实施例中，所述抛光垫可另外包括固定到所述支承层的适形层，以及可选的抛光组合物分布层。

Description

填充有机颗粒的抛光垫及其制造和使用方法
相关专利申请的交叉引用
本申请要求2009年12月30日提交的美国临时专利申请No.61/291,182的优先权，该专利的公开内容以引用方式全文并入本文中。
技术领域
本发明涉及抛光垫，并且涉及制造和在抛光处理中(例如，在化学-机械平面化处理中)使用这种抛光垫的方法。
背景技术
在半导体装置和集成电路的制造过程中，通过一系列的沉积和蚀刻步骤来反复地处理硅片，以形成重叠的材料层和装置结构。可使用被称为化学-机械平面化(CMP)的抛光技术来移除在沉积和蚀刻步骤之后留下的表面不平度（例如隆起、具有不等高度的区域、槽和沟），目标为获得不具有划痕和凹陷（被称为碟形凹陷）的平滑晶片表面，其中在整个晶片表面上具有高度均一性。
在典型的CMP抛光处理中，将诸如晶片之类的基底在存在工作液体的情况下压贴于抛光垫上并且相对于抛光垫进行相对移动，所述工作液体通常为磨料粒子在水中的浆液和/或蚀刻化学成分。与磨料浆液结合使用的各种CMP抛光垫已公开于例如美国专利No.5,257,478；No.5,921,855；No.6,126,532；No.6,899,598B2；和No.7,267,610中。固定的磨料抛光垫也为已知的，如通过美国专利No.6,908,366B2所举例说明的，其中磨料粒子通常以从垫表面延伸的精确成形的磨料复合物的形式固定到垫的表面。进来，在PCT国际公布No.WO 2006/057714中描述了一种具有多个抛光元件的抛光垫，所述多个抛光元件从可压缩垫层延伸并通过导向板固定到该垫层上。尽管多种抛光垫为已知的并且得以使用，但本领域仍继续寻找新型和改善的抛光垫，以用于CMP，尤其是用于下述CMP处理中：其中使用较大的晶粒直径，或者其中需要较高水平的晶片表面平坦度和抛光均匀度。
发明内容
在一个方面，本发明描述了一种抛光垫，其包括：片材，其具有第一主侧面以及与所述第一主侧面相对的第二主侧面；多个抛光元件，其沿着基本上垂直于所述第一主侧面的第一方向从所述第一主侧面向外延伸，其中所述抛光元件的至少一部分与所述片材一体地形成并横向连接，以限制所述抛光元件相对于一个或多个其它抛光元件的横向移动，但仍可沿基本上垂直于所述抛光元件的抛光表面的轴线移动，其中所述多个抛光元件的至少一部分包括分散于连续聚合物相中的有机颗粒填料。
在另一方面，本发明描述了一种抛光垫，其包括：支承层，其具有第一主侧面以及与所述第一主侧面相对的第二主侧面；以及多个抛光元件，其粘结到所述支承层的第一主侧面，其中每个抛光元件具有暴露的抛光表面，其中所述抛光元件沿着基本上垂直于所述第一主侧面的第一方向从所述支承层的第一主侧面延伸，并且其中所述多个抛光元件的至少一部分包括分散于连续聚合物相中的有机颗粒填料。在一些示例性实施例中，每一抛光元件通过粘结至所述支承层而固定到所述第一主侧面上，优选使用直接热粘结。在一些示例性实施例中，所述抛光元件在所述第一主侧面上以二维阵列图案排列。
在另外的示例性实施例中，至少一个抛光元件为多孔抛光元件，其中每一多孔抛光元件包括多个孔。在某些示例性实施例中，基本上所有的抛光元件均为多孔抛光元件。在一些具体的示例性实施例中，孔遍及基本上整个多孔抛光元件分布。
在某些目前优选的实施例中，至少一个抛光元件为透明抛光元件。在一些示例性实施例中，支承层、可选的导向板、可选的抛光组合物分布层、可选的适形层、可选的粘合剂层、至少一个抛光元件或它们的组合为透明的。在某些示例性实施例中，至少一个透明抛光元件固定到所述片材的透明部分。
在如上所述抛光垫的其它示例性实施例中，所述抛光垫包括固定到第二主侧面的可选的适形层。在如上所述抛光垫的其它示例性实施例中，所述抛光垫包括固定到与所述第二主侧面相对的适形层的可选压敏粘合剂层。在另外的示例性实施例中，所述抛光垫包括覆盖所述片材或支承层的第一主侧面的抛光组合物分布层。
在如上所述抛光垫的其它示例性实施例中，所述抛光元件还包括中值直径小于一微米的磨料颗粒。在另外的示例性实施例中，抛光元件的至少一部分基本上不含磨料颗粒。在另外的示例性实施例中，如上所述的抛光垫基本上不含磨料颗粒。
在另一方面，本发明描述了一种使用上述抛光垫的方法，所述方法包括：使基底的表面与抛光垫的抛光表面接触；使所述抛光垫相对于所述基底相对地移动，以研磨所述基底的表面。在一些示例性实施例中，所述方法还包括括将抛光组合物提供到所述抛光垫表面和所述基底表面之间的界面处。
在另一方面，本发明描述了一种制备上述抛光垫的方法，所述方法包括：形成包括分散于连续聚合物相中的有机颗粒填料的多个抛光元件；以及将所述抛光元件粘结到支承层的第一主侧面以形成抛光垫，所述支承层具有与所述第一主侧面相对的第二主侧面。
在另一方面，本发明描述了一种制备上述抛光垫的方法，所述方法包括：将有机颗粒填料分散在包括聚合物前体材料的可固化组合物中；将所述可固化组合物分配到模具中；使所述可固化组合物在所述模具中固化，以形成包含所述分散的有机颗粒填料的聚合物片材，所述聚合物片材具有第一主侧面以及与所述第一主侧面相对的第二主侧面，并且多个抛光元件沿着基本上垂直于所述第一主侧面的第一方向从所述第一主侧面向外延伸，其中所述抛光元件与所述片材一体地形成并横向连接，以限制所述抛光元件相对于一个或多个其它抛光元件的横向移动，但仍可沿基本上垂直于所述抛光元件的抛光表面的轴线移动。
在一些示例性实施例中，将所述有机颗粒填料分散于连续聚合物相中包括熔融混合、捏合、挤出或其组合。在某些示例性实施例中，将流体模制组合物分散到所述模具中包括反应注模、挤出成形、压缩模制、真空模制中的至少一种或其组合。在一些具体示例性实施例中，分散包括将流体模制组合物通过膜模具而连续挤出到浇注辊上，并且其中所述浇注辊的表面包括所述模具。
在制备上述抛光垫的另外的示例性方法中，所述模具包括三维图案，所述第一主表面包括与所述三维图案的印痕对应的多个抛光元件，其中所述多个抛光元件沿着基本上垂直于所述第一主侧面的第一方向从所述第一主侧面向外延伸，并且其中所述抛光元件与所述片材一体地形成并横向连接，以限制所述抛光元件相对于一个或多个其它抛光元件的横向移动，但仍可沿基本上垂直于所述抛光元件的抛光表面的轴线移动。
在制备上述抛光垫的一些示例性方法中，所述方法还包括将适形层固定到第二主侧面上。在另外的示例性实施例中，所述方法还包括固定用于覆盖所述第一主侧面的至少一部分的抛光组合物分布层。在某些示例性实施例中，所述方法还包括在所述第一主侧面上用所述多个抛光元件形成图案。在某些示例性实施例中，形成图案包括：将所述抛光元件反应注模成所述图案、将所述抛光元件挤出成形为所述图案、将所述抛光元件压缩模制成所述图案、将所述抛光元件排列在与所述图案对应的模板内或将所述抛光元件在所述支承层上排列成所述图案。在一些具体的示例性实施例中，将抛光元件粘结到支承层上包括：热粘结、超声粘结、光化辐射粘结、粘合剂粘结以及它们的组合。
在某些目前优选的示例性实施例中，所述多个抛光元件的至少一部分包括多孔抛光元件。在一些示例性实施例中，至少一些抛光元件包括基本无孔的抛光元件。在一些具体的示例性实施例中，所述多孔抛光元件通过以下方式形成：气体饱和的聚合物熔体的注模、在形成聚合物的反应时放出气体的反应性混合物的注模、包含溶于超临界气体中的聚合物的混合物的注模、在溶剂中的不相容聚合物的混合物的注模、分散于热塑性聚合物中的多孔热固性颗粒的注模、包括微球的混合物的注模以及它们的组合。在另外的示例性实施例中，所述孔通过反应注模、气体分散发泡以及它们的组合而形成。
根据本发明的抛光垫的示例性实施例具有使其能够用于多种抛光应用中的各种特征和特性。在一些目前优选的实施例中，本发明的抛光垫可尤其适用于在制造集成电路和半导体装置时使用的晶片的化学-机械平面化(CMP)。在某些示例性实施例中，本发明所述的抛光垫可提供下述优点中的一些或全部。
例如，在一些示例性实施例中，根据本发明示例性实施例的抛光垫可用于将CMP处理中使用的工作液体更好地保持在垫的抛光表面和正在抛光的基底表面之间的接合处，从而提高工作液体增强抛光的效果。在其它示例性实施例中，根据本发明的抛光垫可降低或消除晶片表面在抛光过程中的凹陷和/或边缘溶蚀。
在另外的示例性实施例中，使用根据本发明示例性实施例的具有多孔元件的抛光垫可允许在保持所需程度的表面均匀度的同时处理较大直径的晶片以获得高芯片产率、在垫表面需要进行调理之前处理更多晶片以便保持晶片表面的抛光均匀度或减少处理时间和垫调理器上的磨损。在某些实施例中，具有多孔抛光元件的CMP垫还可提供具有例如凹槽等表面纹理的常规CMP垫的有益效果和优点，但可在较低成本下以更为可再生产的方式来制造。在另外的实施例中，将抛光元件粘结到支承层上可消除使用导向板或粘合剂以将元件固定到支承层上的需要。
对本发明的各示例性实施例的各个方面和优点进行了汇总。上述发明内容并非意图描述本发明呈现的某些示例性实施例的每一个图示实施例或每种实施方式。随后的附图和具体实施方式将更具体地举例说明使用本文所公开的原理的某些优选实施例。
附图说明
进一步参照附图对本发明的示例性实施例进行描述，其中：
图1是根据本发明一个示例性实施例的包括一片一体形成的抛光元件的抛光垫的剖视侧视图。
图2是根据本发明另一示例性实施例的包括粘结到支承层上的多个抛光元件的抛光垫的剖视侧视图。
图3A是根据本发明一个示例性实施例的具有以图案排列的抛光元件的抛光垫的透视图。
图3B是根据本发明另一示例性实施例的具有以图案排列的抛光元件的抛光垫的俯视图。
附图中的相同的附图标记指示相同的元件。本文中的附图未按比例绘制，并且在附图中，抛光垫中的元件被制成一定的尺寸以强调选定的特征。
具体实施方式
在用于晶片抛光的典型CMP浆液处理中，将具有独特表面特征的晶片放置成与抛光垫以及包含磨料和抛光化学成分的抛光溶液相接触。如果抛光垫为适形的，则可由于软抛光垫以与隆起区域相同的速率抛光晶片上的低凹区域而发生凹陷和溶蚀现象。如果抛光垫为刚性的，则凹陷和溶蚀可大大降低；然而，尽管刚性抛光垫可有利地产生优良的晶粒平面化均匀度，但其也会由于晶片周边发生的回弹效应而不利地产生差的晶片均匀度。这种回弹效应导致产生差的边缘和狭窄的CMP抛光处理窗口。另外，可能难以利用刚性抛光垫形成稳定的抛光处理，这是因为这种垫对不同的晶片表面特征敏感，并且完全依赖于垫修整器的使用来产生用于保持抛光溶液并且与晶片接合的最佳抛光纹理。
因此，在一些示例性实施例中，本发明涉及改善的CMP抛光垫在各个实施例中结合适形抛光垫和刚性抛光垫两者的一些有利特性，同时消除或减少这些垫各自的一些不利特性。
现在将具体参照附图对本发明的各种示例性实施例进行描述。本发明的示例性实施例可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下进行多种修改和更改。因此，应当理解，本发明的实施例并不限于以下所述的示例性实施例，而应受权利要求书及其任何等同物中所述的限制的控制。
参照图1，在一个示例性实施例中，本发明提供一种抛光垫2，其包括：片材13'，其具有第一主侧面32以及与第一主侧面32相对的第二主侧面33；以及多个抛光元件4，其沿着基本上垂直于第一主侧面32的第一方向从第一主侧面32向外延伸（如图1所示），其中抛光元件4的至少一部分与片材13'一体地形成并横向连接以限制抛光元件4相对于一个或多个其它抛光元件4的横向移动，但仍可沿基本上垂直于所述抛光元件4的抛光表面14的轴线移动，其中所述多个抛光元件4的至少一部分包括处于连续聚合物相中的有机颗粒填料15。
在图1所示的具体示例性实施例中，片材13'固定到可选的适形层16上，所述适形层布置在与多个抛光元件4相对的侧面上(即，第二主侧面33上)。另外，在适形层16与片材13'的界面处示出有可选的粘合剂层12。可选的粘合剂层12可用于将片材13'的第二主侧面33固定到适形层16。另外，与多个抛光元件4相对地固定到适形层16的可选的压敏粘合剂层18可用于暂时(例如，可移除地)将抛光垫2固定到CMP抛光设备(图1中未示出)的抛光台板(图1中未示出)。
在一些示例性实施例中，抛光垫2还包括可选的抛光组合物分布层8，抛光组合物分布层8覆盖第一主侧面的至少一部分，如图1所示。在抛光处理期间，可选的抛光组合物分布层8帮助将工作液体和/或抛光浆液分布到各个抛光元件4。提供延伸穿过抛光组合物分布层8的多个孔6。每一抛光元件4的一部分延伸到对应的孔6中。
在图2所示的替代实施例中，本发明提供一种抛光垫2'，其包括：支承层10，其具有第一主侧面34以及与第一主侧面34相对的第二主侧面35；以及多个抛光元件4，其粘结到支承层10的第一主侧面34，其中每一抛光元件4具有暴露的抛光表面14，并且其中抛光元件4沿着基本上垂直于第一主侧面34的第一方向从支承层10的第一主侧面34延伸，并且其中所述多个抛光元件4的至少一部分包括处于连续聚合物相中的有机颗粒填料15。
在抛光垫2'的一些示例性实施例中，每一抛光元件4通过被直接热粘结到支承层10，或者通过使用粘合剂(图2中示出)将抛光元件4粘结到支承层10，来固定到第一主侧面34上。在某些示例性实施例中，抛光垫在第一主侧面34上还包括与支承层10相对的可选的导向板28，其中导向板28包括延伸穿过导向板28的多个孔6，并且其中每一抛光元件4的至少一部分延伸到对应的孔6中。在某些示例性实施例中，每一抛光元件4的一部分穿过对应的孔6。在一些具体的示例性实施例中，每一抛光元件具有凸缘17，并且每一凸缘17的周长大于对应孔6的周长，如图2所示。
在图2所示的示例性实施例中，支承层10固定到可选的适形层16，所述适形层与固定到支承层10的第一主侧面34的所述多个抛光元件4相对地布置在支承层10的第二主侧面35上。此外，在适形层16与支承层10之间的界面处示出有可选的粘合剂层12。可选的粘合剂层12可用于将支承层10的第二主侧面35固定到适形层16。另外，与多个抛光元件4相对地固定到适形层16的可选的压敏粘合剂层18可用于暂时(例如，可移除地)将抛光垫2'固定到CMP抛光设备(图2中未示出)的抛光台板(图2中未示出)。
图2的示例性实施例中还示出可选的导向板28。还可用作将所述多个抛光元件4排列在支承层10的第一主侧面上的对齐模板的可选的导向板28在根据本发明制造抛光垫2'的过程中通常不被需要。在某些示例性实施例中，可将可选的导向板28从抛光垫整个去除，如图1的抛光垫2所示。此类实施例的优点可在于比其它已知的包括多个抛光元件的抛光垫更容易制造且更便宜。
图2中还示出可选的抛光组合物分布层8'，其也可用作抛光元件4的导向板。在抛光处理期间，可选的抛光组合物分布层8'帮助将工作液体和/或抛光浆液分布到各个抛光元件4。当用作导向板时，抛光组合物分布层8可设置在支承层10的第一主侧面34上，以方便排列所述多个抛光元件4，从而使得抛光组合物分布层8'的第一主表面远离支承层10，并且与抛光组合物分布层8'的第一主表面相对的抛光组合物分布层8'的第二主表面靠近支承层10，如图2所示。还可提供多个孔6延伸穿过至少可选的导向板28(如果存在的话)和/或可选的抛光组合物分布层8'(如果存在的话)，如图2所示。
如图2所示，每个抛光元件4沿基本上垂直于支承层10的第一主侧面的第一方向从可选的导向板28的第一主表面延伸。在图2所示的一些实施例中，每一抛光元件4具有安装凸缘17，且每一抛光元件4-4'通过以下方式而粘结到支承层10的第一主侧面：使对应凸缘17接合到支承层10的第一主侧面34，并且可选地，接合到可选的抛光组合物分布层8'或可选的导向板28的第二主表面。因此，在抛光处理期间，抛光元件4能够自由地沿基本上垂直于支承层10的第一主侧面34的方向独立地发生位移，同时仍保持粘结到支承层10，并且可选地还通过可选的抛光组合物分布层8'和/或可选的导向板28而固定到支承层10。
在此类实施例中，优选的是每一抛光元件4的至少一部分延伸到对应的孔6中，更优选地，每一抛光元件4还穿过对应的孔6并从可选的导向板28的第一主表面向外延伸。因此，可选的导向板28和/或可选的抛光组合物分布层8'的多个孔6还可用作引导抛光元件4在支承层10的第一主侧面34上的横向排列的模板。换句话讲，在抛光垫制造处理期间，可选的导向板28和/或可选的抛光组合物分布层8'可用作使多个抛光元件4排列在支承层10的第一主侧面34上的模板或导向件。
在图2所示的具体施例中，可选的导向板28可包括设置在支承层10与抛光组合物分布层8'之间的界面处的粘合剂(未示出)。因此，可选的导向板28可用于将可选的抛光组合物分布层8'粘附到支承层10，从而将多个抛光元件4牢固地固定到支承层10的第一主侧面34。然而，也可使用其它粘结方法，包括利用例如热和压力将抛光元件4被直接热粘结到支承层10。
在图2所示的抛光垫2'的相关示例性实施例中，多个孔可排列成孔阵列，其中孔6的至少一部分包括由可选的抛光组合物分布层8'形成的主孔以及由可选的导向板28形成的底切区域，该底切区域形成与对应抛光元件凸缘17接合的肩部，从而将抛光元件4牢固地固定到支承层10，而无需将抛光元件4直接粘结到支承层10。此外，在图2中未显示的一些示例性实施例中，在粘结到支承层10之前，例如，所述多个抛光元件4可在支承层10的主表面上以二维元件阵列的图案排列，或在用于排列抛光元件4的模板或夹具中排列。
在图1-2所示的抛光垫2-2'的任一实施例中，抛光元件4的至少一部分可为多孔抛光元件，抛光元件4'的一些部分可为基本上无孔的抛光元件。然而，应当理解，在其它示例性实施例中，所有的抛光元件4均可被选择成多孔抛光元件，或者所有的抛光元件均可被选择成基本上无孔的抛光元件4'。在一些示例性实施例中，至少一个抛光元件为多孔抛光元件，其中每一多孔抛光元件包括多个孔。在某些示例性实施例中，基本上所有的抛光元件均为多孔抛光元件。在一些具体的示例性实施例中，孔可遍及基本上整个多孔抛光元件分布。
合适的多孔抛光元件公开于PCT国际公布No.WO 2009/158665中。
在某些目前优选的实施例中，所述多个孔这样形成：从抛光垫2-2'的抛光元件4的至少一部分至少部分地去除至少一部分有机颗粒填料15，从而留下与有机颗粒填料15先前所占据的体积对应的空隙或孔体积。在一些示例性实施例中，有机颗粒填料15可溶于抛光元件4的剩余聚合物相在其中基本上不可溶或仅部分可溶的溶剂中。
在一些示例性实施例中，有机颗粒填料15包括水溶性、水可溶胀的或亲水性聚合物，并使用水或水性溶剂来溶解，并由此从一个或多个抛光元件4去除至少一部分有机颗粒填料15，从而形成一个或多个多孔抛光元件。在某些示例性实施例中，水性溶剂被选择成化学机械抛光处理中所用的工作液体，该工作液体用于溶解，由此从一个或多个抛光元件4去除至少一部分有机颗粒填料15，从而形成一个或多个多孔抛光元件。
在图1-2所示的具体实施例中，示出两个多孔抛光元件4以及一个基本上无孔的抛光元件4'。然而，应当理解，可使用任何数量的抛光元件4，并且可选择任何数量的抛光元件4为多孔抛光元件4或基本上无孔的抛光元件4'。
在一些目前优选的实施例中，抛光元件4的至少一部分为多孔抛光元件，其在某些实施例中至少具有多孔抛光表面（图1-2中的14），所述多孔抛光表面可与待抛光的基底（图1中未示出）滑动性或旋转性接触。再次参见图1-2，抛光元件4的抛光表面14可为基本平坦的表面或可具有纹理。在某些目前优选的实施例中，每个多孔抛光元件4的至少抛光表面被制成多孔的，例如，具有微观表面开口或孔15，其可呈现孔口、通道、凹槽、沟槽等形式。抛光表面处的这些孔15可用来有利于在基底（未示出）和对应的多孔抛光元件之间的接合处分布和保持抛光组合物（如，附图中未示出的工作液体和/或磨料抛光浆液）。
在某些示例性实施例中，抛光表面14包括为大致圆柱形毛细管的孔15。孔15可从抛光表面14延伸到抛光元件4中。在相关实施例中，抛光表面包括为大致圆柱形毛细管的孔15，其从抛光表面14延伸到多孔抛光元件4中。所述孔无需为圆柱形的，且可为其它孔几何形状，例如圆锥形、矩形、棱锥形等。所述孔的特征尺寸通常可用深度、以及宽度(或直径)和长度来表示。特征孔尺寸的深度可在约25μm至约6,500μm范围内，宽度（或直径）可在约5μm至约1000μm范围内，且长度可在约10μm至约2,000μm范围内。
在一些示例性实施例中，多孔抛光元件可不具有多孔抛光表面14，但在这些和其它示例性实施例中，孔15可遍及基本上整个多孔抛光元件4分布。这种多孔抛光元件为适形抛光元件可为有益的，其表现出适形抛光垫的一些有利特性。在某些目前优选的实施例中，抛光元件4可包括以多孔泡沫形式遍及基本上整个抛光元件4分布的多个孔。所述泡沫可为闭孔泡沫或开孔泡沫。在一些实施例中优选闭孔泡沫。优选地，泡沫中的多个孔15显示具有单峰分布的孔尺寸，例如，孔径。
在一些具体示例性实施例中，所述多个孔的平均孔尺寸为至少约1纳米(nm)、至少约100nm、至少约500nm或至少约1μm。在其它示例性实施例中，所述多个孔的平均孔尺寸为至多约300μm、至多约100μm、至多约50μm、至多约10μm、或至多约1μm。在某些目前优选的实施例中，所述多个孔的平均孔尺寸为约1nm至约300μm、约0.5μm至约100μm、约1μm至约100μm、或约2μm至约50μm。
在如上所述包括基本上无孔的抛光元件4'的抛光垫2-2'的另外的示例性实施例中，至少一个无孔抛光元件4'优选为透明抛光元件。在一些示例性实施例中，片材13'或支承层10、可选的导向板28、可选的抛光组合物分布层8-8'、可选的适形层16、可选的粘合剂层12、至少一个基本上无孔的抛光元件4'、或其组合为透明的。在图1所示的某些示例性实施例中，至少一个透明的无孔抛光元件4'（例如）利用直接热粘结或用粘合剂(图1中未示出)固定到片材13'的第一主侧面32的透明部分。
此外，应当理解，抛光垫2-2'无需仅包括基本上相同的抛光元件4。因此，例如，多孔抛光元件和无孔抛光元件的任何组合或排列可构成所述多个抛光元件4。还应当理解，在某些实施例中，可有利地使用多孔抛光元件和基本无孔的抛光元件4'的任何数量、组合或排列，以形成具有多个抛光元件4的抛光垫。
在一些示例性实施例中，根据预期应用，抛光元件（图1-2中的4-4'）可以多种图案分布在片材13'（图1）或支承层10（图2）的第一主侧面上，并且所述图案可为规则的或不规则的。因此，在抛光垫2-2'的一些示例性实施例中，在粘结到支承层10之前，所述多个抛光元件4可以预定的规则图案排列在例如支承层10的主表面上，或在用于排列抛光元件的模板或夹具（图中未示出）中排列。在利用模板或夹具使多个抛光元件4排列成图案之后，例如通过被直接热粘结到支承层10，或通过使用粘合剂或其它粘结材料，可使支承层10的第一主侧面34接触并粘结到所述多个抛光元件4。
抛光元件可驻留在片材13'或支承层10的基本上整个表面上，或者片材13'或支承层10可存在不包括抛光元件的区域。在一些实施例中，抛光元件对支承层的平均表面覆盖百分比为至少30%、至少40%、或至少50%。在另外的实施例中，抛光元件对支承层的平均表面覆盖百分比为支承层的主表面总面积的至多约80%、至多约70%或至多约60%，这由抛光元件的数量、每个抛光元件的横截面面积和抛光垫的横截面面积确定。
在图3A-3B所示的目前优选的抛光垫2的示例性实施例中，抛光元件4与片材13'一体地形成，并且在片材13'的第一主侧面32上排列成二维阵列图案。应当理解，如上所述适用于抛光垫2的任何可选的层(例如，可选的抛光组合物分布层8、可选的粘合剂12、可选的适形层16、可选的压敏粘合剂层18、以及至少一个基本无孔/透明的抛光元件4')可组合以形成图3A-3B所示的抛光垫。
图3A示出抛光元件4的一种具体形状。应当理解，抛光元件4事实上可以任何形状形成，可有利地使用具有两种或更多种不同的形状的多个抛光元件4，并视需要将其排列成图案以形成如上所述的抛光垫2-2'。还应当理解，可使用相同形状或不同形状来制造多孔抛光元件，或者作为另外一种选择，制造基本无孔的抛光元件。
在一些示例性实施例中，沿大致平行于抛光表面14的方向穿过抛光元件4而截取的抛光元件4的横截面形状可根据预期应用而大不相同。尽管图3A示出了具有大致圆形横截面的大致圆柱形的抛光元件4，然而在某些实施例中，也可具有及可期望具有其它横截面形状。因此，在包括如前所述的抛光元件4-4'的抛光垫2-2'的另外的示例性实施例中，抛光元件被选择成具有沿第一方向截取的横截面，其选自圆形、椭圆形、三角形、正方形、矩形和梯形以及它们的组合。
对于具有如图3A-3B所示的圆形横截面的大致圆柱形抛光元件4，在一些实施例中，抛光元件4沿着大致平行于抛光表面14的方向的横截面直径为至少约50μm，更优选地，为至少约1mm，更加优选地，为至少约5mm。在某些实施例中，抛光元件4沿着大致平行于抛光表面14的方向的截面直径为至多约20mm，更优选地，为至多约15mm，更加优选地，为至多约12mm。在一些实施例中，抛光元件在抛光表面14处所截取的直径可为约50μm至约20mm，在某些实施例中，所述直径为约1mm至约15mm，且在其它实施例中，所述横截面直径为约5mm至约12mm。
在抛光垫2-2'的另外的示例性实施例中，抛光元件4的特征为高度、宽度和/或长度方面的特征尺寸。在某些示例性实施例中，所述特征尺寸可被选择成至少约50mm，更优选地，为至少约1mm，更加优选地，为至少约5mm。在某些实施例中，抛光元件4沿大致平行于抛光表面14的方向的截面直径为至多约20mm，更优选地，为至多约15mm，更加优选地，为至多约12mm。在另外的示例性实施例中，抛光元件的特征为250至2,500μm的高度、1mm至50mm的宽度、5mm至50mm的长度、或1mm至50mm的直径中的至少一个。在某些示例性实施例中，一个或多个抛光元件4-4'可为中空的。
在其它示例性实施例中，每个抛光元件4沿大致平行于抛光表面14的方向的横截面面积可为至少约1mm2，在其它实施例中为至少约10mm2，并且在再一些实施例中为至少约或20mm2。在其它示例性实施例中，每个抛光元件4沿大致平行于抛光表面14的方向的横截面面积可为至多约1,000mm2，在其它实施例中为至多约500mm2，并且在再一些实施例中为至多约250mm2。
抛光垫沿大致平行于抛光垫主表面的方向的横截面积在一些示例性实施例中可介于约100cm2至约300,000cm2之间，在其它实施例中可介于约1,000cm2至约100,000cm2之间，并且在再一些实施例中可介于约2,000cm2至约50,000cm2之间。
在抛光操作中第一次使用抛光垫(图1中的2，图2中的2')之前，在一些示例性实施例中，每一抛光元件(图1-2中的4-4')沿着基本上垂直于支承层(图1-2中的10)的第一主侧面的第一方向延伸。在某些示例性实施例中，抛光元件沿着所述第一方向延伸高出包括可选的抛光组合物分布层(图1中的8，图2中的8')和/或可选的导向板(图2中的28)的平面至少约0mm、至少约0.1mm、至少约0.25mm、至少约0.3mm或至少约0.5mm。在其它示例性实施例中，抛光元件沿着第一方向延伸高出包括可选的抛光组合物分布层(图1中的8，图2中的8')和/或可选的导向板(图2中的28)的平面至多约10mm、至多约7.5mm、至多约5mm、至多约3mm、至多约2mm、或至少约1mm。
在其它示例性实施例（图中未示出）中，抛光元件的抛光表面可被制成为与可选的抛光组合物分布层的暴露的主表面齐平。在其它示例性实施例中，抛光元件的抛光表面可被制成为凹至低于可选的抛光组合物分布层的暴露的主表面，并通过去除可选的抛光组合物分布层的一部分而将所述抛光表面制成为基本与可选的抛光组合物分布层的暴露的主表面齐平或者延伸超出可选的抛光组合物分布层的暴露的主表面。有利的是，这种实施例可使用这样的抛光组合物分布层，在与工件接触之前、期间或之后，所述抛光组合物分布层被选择成在应用于抛光垫的抛光处理或可选的调整处理中被磨损或溶蚀。
在另外的示例性实施例中，每个抛光元件4-4'沿第一方向延伸高出包括片材13'(图1)或支承层10(图2)的平面至少约0.25mm、至少约0.3mm或至少约0.5mm。在另外的示例性实施例中，抛光表面（图1-2中的14）在抛光元件基部或底部之上的高度（即，抛光元件的高度（H)）可为0.25mm、0.5mm、1.0mm、1.5mm、2.0mm、2.5mm、3.0mm、5.0mm、10mm或更高，这取决于所使用的抛光组合物和选用于抛光元件的材料。
再次参见图1-2，在整个可选的抛光组合物分布层（图1中的8，图2中的8'）和/或可选的导向板28（图2）中的孔（图1-2中的6）的深度和间距可根据具体CMP处理的需要而改变。在一些实施例中，抛光元件（图1-2中的4-4'）分别相对于彼此以及抛光组合物分布层（图1中的8，图2中的28）和导向板31基本保持在平面取向上，并且突出到可选的抛光组合物分布层（图1中的8，图2中的8'）的表面和/或可选的导向板28的上方。
在一些示例性实施例中，通过抛光元件4在任何可选的导向板（图2中的28）和任何可选的抛光组合物分布层（图1中的8，图2中的8'）的上方延伸而形成的空隙体积可提供空间以用于将抛光组合物分布到可选的抛光组合物分布层（图1中的8，图2中的8'）的表面上。抛光元件4突出到抛光组合物分布层（图1中的8，图2中的8'）上方，突出量至少部分地取决于抛光元件的材料特性以及抛光组合物（工作液体和/或磨料浆液）在抛光组合物分布层（图1中的8，图2中的8'）的表面上的所需流动性。
在另一替代示例性实施例(图中未示出)中，本发明提供一种纹理化抛光垫，其包括有机颗粒填料和第二连续聚合物相，其中所述抛光垫具有第一主侧面以及与第一主侧面相对的第二主侧面，并且其中所述第一和第二主侧面中的至少一个包括延伸到该侧面中的多个凹槽。在某些示例性实施例中，所述凹槽的深度为约1微米(μm)至约5,000μm。在另外的示例性实施例中，抛光垫沿基本上垂直于所述第一和第二侧面的方向具有圆形横截面，其中所述圆限定径向方向，并且其中所述多个凹槽为圆形的、同心的，并在径向方向上间隔开。
在其它示例性实施例（图中未示出）中，纹理化抛光垫的抛光表面包括多个沟槽形式的孔，其中每个沟槽优选地沿着大致平行于抛光表面的方向延伸穿过抛光表面的至少一部分。优选地，每一沟槽为沿着大致平行于抛光表面的方向围绕抛光表面的周围径向延伸的圆形沟槽。在其它实施例中，所述多个沟槽在抛光表面中形成一系列径向间隔开的同心圆形凹槽。在其它示例性实施例（未示出）中，所述孔可呈现二维沟槽阵列的形式，其中每个沟槽仅延伸穿过抛光表面的一部分。
在另外的示例性实施例(图中未示出)中，沟槽事实上可具有任何形状，例如圆柱形、三角形、矩形、梯形、半球形以及它们的组合。在一些示例性实施例中，每一沟槽在基本上垂直于抛光元件的抛光表面的方向上的深度被选择成在至少约10μm、25μm、50μm、100μm至约10,000μm、7,500μm、5,000μm、2,500μm、1,000μm的范围内。在其它示例性实施例中，每个沟槽沿基本上平行于抛光元件的抛光表面的方向的横截面面积被选择成在约75平方微米(μm2)至约3×106μm2的范围内。
如上所述的抛光垫的组合物包括填充有非相互作用的有机填料的连续聚合物相。连续聚合物相被描述为热塑性或热固性弹性体，而分散相被描述为热塑性或热固性聚合物。在如上所述抛光垫的一些示例性实施例中，抛光表面的至少一部分包括热塑性聚氨酯、丙烯酸酯化聚氨酯、环氧化聚氨酯、环氧化橡胶、乙烯基树脂、环戊二烯树脂、乙烯基醚树脂以及它们的组合。在包括多个抛光元件4的抛光垫的一些示例性实施例中，至少一些抛光元件包括热塑性聚氨酯、丙烯酸酯化聚氨酯、环氧化聚氨酯、环氧化橡胶、乙烯基树脂、环戊二烯树脂、乙烯基醚树脂、聚丙烯酸酯以及它们的组合，作为连续聚合物相。
在某些示例性实施例中，有机颗粒填料包括热塑性聚合物或热固性聚合物中的至少一种。在一些示例性实施例中，有机颗粒填料包括聚烯烃、环状聚烯烃或聚烯烃热塑性弹性体中的至少一种。在一些具体示例性实施例中，聚烯烃选自聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚异丁烯、聚辛烯、其共聚物以及它们的组合。在其它示例性实施例中，有机颗粒填料包括水溶性或水可溶胀的聚合物，例如聚乙烯醇、聚(环氧乙烷)、聚(乙烯醇)、聚(乙烯吡咯烷酮)、聚丙烯酸、聚(甲基)丙烯酸、其组合等。
在另外的示例性实施例中，按重量计，有机颗粒填料占每一抛光元件的约5%至约90%。在另外的示例性实施例中，有机颗粒填料的特征为5至5,000微米的长度、5至250微米的宽度、5至100微米的当量球径中的至少一个或组合。
抛光元件还可包含强化聚合物或其它复合材料，包括例如金属颗粒、陶瓷颗粒、聚合物颗粒、纤维、它们的组合等。在某些实施例中，抛光元件可通过在其中包含诸如碳、石墨、金属或它们的组合之类的填料而被制作成导电的和/或导热的。在其它实施例中，在存在或不存在上面提到的导电或导热填料的情况下，均可使用例如以商品名ORMECOM（得自Ormecon Chemie(Ammersbek，Germany)）出售的聚苯胺(PANI)之类的导电聚合物。
在一些示例性实施例中，为了生成抛光元件，可用微粉化的有机颗粒粉末研磨连续相聚合物树脂前体体系，以产生包含分散的有机颗粒相的反应性浆液。然后，可将填充的反应性浆液直接浇注到模具中或经b阶段，并加压模制，以产生包括一体模制的抛光元件的图案化表面。在至少部分地固化聚合物树脂前体时，可获得具有所需的抛光元件图案的片材，随后可将该片材固定到适形支承层以形成适形抛光垫。作为另外一种选择，可在膜浇注或模制操作期间，将适形支承层层合到一体模制的抛光表面。还可使用压敏粘合剂来将适形材料的底部表面粘附到半导体抛光中所用抛光板的表面。
在如上所述抛光垫的任何示例性实施例中，抛光表面由相分离的共混聚合物形成，所述共混聚合物包括连续聚合物相以及室温下与连续聚合物相不混溶的有机颗粒填料。分散的有机颗粒相的大小可通过控制分散的有机颗粒的粒度，例如通过控制研磨条件和/或持续时间来控制。由这些类型的不混溶共混物体系产生的聚合物膜的特点在于在经受断裂或刻痕时会脱落分散的有机颗粒相。因此，如果垫表面由此类型的共混聚合物产生，则该表面将具有多孔性的特点，其源于分散的有机颗粒相的脱落或剥离。
在其它示例性实施例中，在至少一些抛光元件中这样形成多个孔：从抛光垫2-2'的抛光元件4的至少一部分至少部分地去除至少一部分有机颗粒填料15，从而留下与有机颗粒填料15先前所占据的体积对应的空隙或孔体积。在一些示例性实施例中，有机颗粒填料可溶于第一连续聚合物相13在其中基本上不可溶或仅部分可溶的溶剂。
在一些示例性实施例中，有机颗粒填料包括水溶性、水可溶胀的或亲水性热塑性聚合物，使用水或水性溶剂来溶解并由此从一个或多个抛光元件4去除至少一部分有机颗粒填料15，从而形成一个或多个多孔抛光元件。合适的水溶性聚合物包括聚(环氧乙烷)、聚(乙烯醇)、聚(乙烯吡咯烷酮)、聚丙烯酸、聚(甲基)丙烯酸、其与其它单体的共聚物以及它们的组合。
在某些示例性实施例中，含水溶剂被选择成化学机械抛光处理中所用的工作液体，该工作液体用于溶解，并由此从一个或多个抛光元件4去除至少一部分有机颗粒填料15，从而形成一个或多个多孔抛光元件。
在如上所述抛光垫的另外的示例性实施例中，按重量计，有机颗粒填料占每一抛光元件的约1%、2.5%、5%或10%至约50%、60%、70%、80%或90%。在某些示例性实施例中，有机颗粒填料的特征为5至5,000μm的长度、5至250μm的宽度、5至100μm的当量球径中的至少一个或其组合。优选地，有机颗粒填料具有基本上均匀的球形形状，其中值直径为至少1μm、5μm、10μm、20μm、30μm、40μm、50μm；且至多200μm、150μm、100μm、90μm、80μm、70μm或60μm。
在如上所述任何抛光垫的另外的示例性实施例中，片材13'、支承层10或纹理化抛光垫可为基本上不可压缩的，例如刚性膜或其它硬基底，但优选为可压缩的以提供朝向抛光表面的正压。在一些示例性实施例中，片材或支承层可包括柔性和适形材料，例如适形橡胶或聚合物。在其它示例性实施例中，片材、支承层或垫优选地由可压缩聚合物材料（优选为泡沫聚合物材料）制成。在某些实施例中，可优选为闭孔泡沫，但是在其它实施例中，可使用开孔泡沫。在另外的示例性实施例中，抛光元件可与支承层形成为抛光元件固定到支承层（可为可压缩或适形的支承层）上的一体式片材。
片材或支承层优选地为液体不可透过的，以防止工作液体渗入或渗透进入或穿过支承层。然而，在一些实施例中，片材或支承层可包括单独的液体可透过材料或液体可透过材料与可选的屏障的组合，所述屏障用于防止或抑制液体渗透穿过支承层。此外，在其它实施例中，可有利地使用多孔片材或支承层，例如，在抛光时将工作流体（例如，抛光浆液）保持在抛光垫和工件之间的界面处。
在某些示例性实施例中，片材或支承层可包含选自聚硅氧烷、天然橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、氯丁橡胶、聚氨酯、聚酯、聚乙烯以及它们的组合的聚合物材料。片材或支承层还可包含多种附加材料，例如填料、颗粒、纤维、增强剂等等。
已发现聚氨酯是尤其有用的片材或支承层材料，尤其优选为热塑性聚氨酯（TPU）。在一些当前优选的实施例中，支承层是包含一个或多个TPU的膜，例如，ESTANE TPU（可得自Lubrizol AdvancedMaterials公司（Cleveland，OH））、TEXIN或DESMOPAN TPU（可得自Bayer Material Science（Pittsburgh，PA））、PELLETHANE TPU（可得自Dow Chemical公司（Midland，MI））等等。
在一些示例性实施例中，抛光垫还包括与抛光元件相对地固定到支承层上的适形层16。适形层可通过任何形式的粘合表面固定到支承层上，但优选的是，采用位于适形层和支承层之间的界面处的粘合剂层来将支承层固定到与抛光元件相对的适形层上。
在某些实施例中，适形层优选为可压缩的，以在抛光期间提供朝着工件指向抛光元件抛光表面的正压。在一些示例性实施例中，支承层可包括柔性和适形材料，例如适形橡胶或聚合物。在其它示例性实施例中，支承层优选地由可压缩聚合物材料（优选为泡沫聚合物材料）制成。在某些实施例中，可优选为闭孔泡沫，但是在其它实施例中，可使用开孔泡沫。
在一些具体实施例中，适形层可包括聚合物材料，所述聚合物材料选自聚硅氧烷、天然橡胶、苯乙烯一丁二烯橡胶、氯丁橡胶、聚氨酯、聚乙烯及其共聚物以及它们的组合。适形层还可包括很多种附加材料，例如填料、颗粒、纤维、增强剂等。适形层优选为液体不可透过的（但可渗透材料可与可选屏蔽一起使用以阻止或抑制流体渗透到适形层中）。
在适形层中使用的目前优选的聚合物材料为聚氨酯，尤其优选的是TPU。合适的聚氨酯包括例如以商品名PORON得自Rogers Corp.(Rogers，CT)的那些，以及以商品名PELLETHANE，具体地以商品名PELLETHANE 2102-65D得自Dow Chemical(Midland，MI)的那些。其它合适的材料包括诸如（例如）以商品名MYLAR广泛获得的双轴取向PET之类的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、以及粘合橡胶片（例如以商品名BONDTEX得自Rubberite Cypress Sponge Rubber Products，Inc.(Santa Ana，CA)的橡胶片）。
在一些示例性实施例中，当在CMP处理中使用时，根据本发明的抛光垫2-2'可具有某些优点，例如改善的晶片抛光均匀度、较平坦的抛光晶片表面、得自晶片的边缘晶粒产率的增加、以及改善的CMP处理的适用范围和相容性。尽管不打算受任何具体理论的束缚，但是这些优点可以由抛光元件的抛光表面与支承层之下的适形层的分离引起，从而允许在抛光处理中当抛光垫接触工件时抛光元件沿着基本垂直于所述元件的抛光表面的方向“浮动”。
在抛光垫2'的一些实施例中，通过将可选的导向板28（包括从第一主表面至第二主表面延伸穿过所述导向板的多个孔）组装到抛光制品中可促进抛光元件的抛光表面与适形底层的分离，其中每个抛光元件的至少一部分延伸到对应的孔中，其中每个抛光元件从导向板的第二主表面向外延伸。优选地包括刚性或非适形材料的可选的导向板可用于保持抛光表面的空间取向以及保持元件在抛光垫上的横向运动。但是，在其它实施例中，不需要可选的导向板，这是因为通过将所述元件粘结到支承层（优选地通过将抛光元件被直接热粘结到支承层）来保持抛光元件的空间取向并防止横向运动。
可选的导向板28可由多种材料制成，例如聚合物、共聚物、共混聚合物、聚合物复合物、或它们的组合。通常优选的是刚性的、非适形的、绝缘的和液体不可透过的聚合物材料，并且已发现聚碳酸酯为尤其可用的。
在另外的实施例中，本发明的抛光垫还可包括覆盖片材或支承层的第一主侧面的至少一部分以及可选的导向板（如果存在）的第一主表面的可选的抛光组合物分布层8-8'。可选的抛光组合物分布层可由多种聚合物材料制成。在一些实施例中，可选的抛光组合物分布层可包含至少一种亲水性聚合物。优选的亲水性聚合物包括聚氨酯、聚丙烯酸酯、聚乙烯醇、聚氧甲烯以及它们的组合。在一个具体实施例中，抛光组合物层可包含诸如（例如）亲水性聚氨酯或聚丙烯酸酯之类的水凝胶材料，该水凝胶材料可吸收优选在约5重量%至约60重量%范围内的水，从而在抛光操作过程中提供润滑表面。
在另外的示例性实施例中，可选的抛光组合物分布层包括例如多孔聚合物或泡沫的适形材料，以当抛光组合物分布层被压缩时在抛光操作期间提供朝向基底的正压力。在某些示例性实施例中，抛光组合物分布层的适形度被选择成小于可选的适形层的适形度。在某些实施例中，具有开孔或闭孔的多孔或泡沫材料可为用于可选的抛光组合物分布层中的优选的适形材料。在一些具体的实施例中，可选的抛光组合物分布层具有约10%至约90%的孔隙度。
在某些示例性实施例中，适形层通过位于适形层与第二主侧面之间的界面处的粘合剂层而固定到第二主侧面上。
在另外的示例性实施例中，抛光元件的抛光表面可被制作成与可选的抛光组合物分布层的暴露的主表面齐平或凹至比所述暴露的主表面低。这种实施例可被有利地采用以将工作流体（例如，抛光浆液）保持在抛光元件的暴露的抛光表面和工件之间的界面处。在这种实施例中，在与工件接触之前、期间或之后，所述抛光组合物分布层可被有利地选择成包括能够在应用于抛光垫的抛光表面的抛光处理中或可选的调整处理中被磨损或溶蚀的材料。
在另外的示例性实施例中，抛光组合物分布层可用于将抛光组合物基本上均匀地分布在进行抛光的整个基底表面上，从而可提供更加均匀的抛光。抛光组合物分布层可任选地包括诸如阻流板、凹槽（附图中未示出）、孔等阻流元件，以调节抛光组合物在抛光过程中的流速。在另外的示例性实施例中，抛光组合物分布层可包括多种不同的材料层，以在距抛光表面的不同深度处获得所需的抛光组合物流速。
在一些示例性实施例中，抛光元件中的一个或多个可包括限定在抛光元件内的空芯区域或腔体，但这种布置方式不是必需的。在一些实施例中，如PCT国际公布No.WO 2006/055720中所述，抛光元件的芯可包括用于检测压力、传导性、电容、涡电流等等的传感器。在另一实施例中，抛光垫可包括沿垂直于抛光表面的方向延伸穿过垫的窗口，或者可使用透明层和/或透明抛光元件，以允许抛光处理的光学端点定位(end-pointing)，如PCT国际公布No.WO 2009/140622中所述。
本发明还涉及在抛光处理中使用上述抛光垫的方法，所述方法包括使基底的表面与包括多个抛光元件的抛光垫的抛光表面接触，所述抛光元件的至少一些为多孔的，并相对于基底来相对地移动抛光垫，以研磨基底的表面。在某些示例性实施例中，可将工作液体提供到抛光垫表面和基底表面之间的接合处。合适的工作液体为本领域已知的，并且可见于例如美国专利No.6,238,592 B1、No.6,491,843 B1以及PCT国际公布No.WO 2002/33736中。
在一些实施例中，本文所述的抛光垫可相对容易地并且低成本地制造。以下描述根据本发明的用于制备抛光垫的一些示例性方法的简要讨论，这些讨论不应被认为是穷举性的或限制性的。
因此，在另一示例性实施例中，本发明提供一种制备如上所述抛光垫的方法，所述方法包括：通过施加热将第一聚合物与第二聚合物混合以形成流体模制组合物；将所述流体模制组合物分配到模具中；使流体模制组合物冷却，以形成包括第一连续聚合物相和有机颗粒填料的抛光垫，所述第一连续聚合物相包括第一聚合物，所述有机颗粒填料包括第二聚合物，其中抛光垫具有第一主侧面或表面以及与所述第一主侧面或表面相对的第二主侧面或表面。
在另外的实施例中，本发明提供一种制备如上所述抛光垫的方法，所述方法包括：将有机颗粒填料分散到包括聚合物前体材料的可固化组合物中；将所述可固化组合物分配到模具中；使所述可固化组合物在模具中固化，以形成包含分散的有机颗粒填料的聚合物片材，所述聚合物片材具有第一主侧面以及与所述第一主侧面相对的第二主侧面，多个抛光元件沿着基本上垂直于所述第一主侧面的第一方向从所述第一主侧面向外延伸，其中所述抛光元件与所述片材一体地形成并横向连接，以限制所述抛光元件相对于一个或多个其它抛光元件的横向移动，但仍可沿基本上垂直于所述抛光元件的抛光表面的轴线移动。
在一些示例性实施例中，将有机颗粒填料分散在连续聚合物相中包括熔融混合、捏合、挤出或其组合。在某些示例性实施例中，将流体模制组合物分配到模具中包括反应注模、挤出成形、压缩模制、真空模制中的至少一种或其组合。在一些具体示例性实施例中，分散包括通过膜模具将流体模制组合物连续挤出到浇注辊上，并且其中浇注辊的表面包括所述模具。
在制备如上所述纹理化抛光垫的另外的示例性实施例，所述方法还包括研磨所述第一和第二主侧面中的至少一个，以形成延伸到所述侧面中的多个凹槽。在某些示例性实施例中，所述凹槽具有约1μm至约5,000μm的深度。在一些具体示例性实施例中，抛光垫沿基本上垂直于所述第一和第二侧面的方向具有圆形横截面，其中所述圆限定径向方向，并且其中所述多个凹槽为圆形的、同心的，并在所述径向方向上间隔开。
在制备如上所述抛光垫2（其中多个抛光元件的至少一部分包括分散在连续聚合物相中的有机颗粒填料）的替代示例性实施例中，所述模具包括三维图案，所述第一主表面包括与所述三维图案的印痕对应的多个抛光元件，其中所述多个抛光元件沿着基本上垂直于所述第一主侧面的第一方向从所述第一主侧面向外延伸，并且其中抛光元件与所述片材一体地形成并横向连接，以限制所述抛光元件相对于一个或多个其它抛光元件的横向移动，但在基本上垂直于所述抛光元件的抛光表面的轴线上仍可移动。
所述多个抛光元件可利用例如挤出成形或压缩模制而由包含分散的有机颗粒的熔融聚合物连续相形成。为了利用挤出成形来产生抛光元件，可将包含分散的有机颗粒的熔融聚合物的混合物进料至双螺杆挤出机中，所述双螺杆挤出机配备有膜模具和拥有所需的预定抛光元件图案的浇注辊。作为另外一种选择，可制备包括分散的有机颗粒的聚合物膜，并在第二操作中利用拥有所需的预定抛光元件图案的模制板将其压缩模制。一旦在片材上形成所需的抛光元件图案，就可通过例如被热粘结到热粘结膜或利用粘合剂而将所述片材固定到适形支承层。作为另外一种选择，所述适形支承层可在膜浇注或压缩模制期间层合到抛光表面。
在示出一体抛光垫的一个尤其有利的实施例中，可提供具有后填充腔体的多型腔模具，其中每个型腔对应于一个抛光元件。可包括本文所述的多孔抛光元件和无孔抛光元件的多个抛光元件可通过以下方式形成：将合适的聚合物熔体注模到多型腔模具中并且使用相同的聚合物熔体或另一种聚合物熔体在后侧填充后填充腔体形成支承层。在模具冷却时，抛光元件保持固定到支承层，从而以具有支承层的抛光元件的一体化片材形成多个抛光元件。在一些实施例中，所述模具可包括旋转辊模具。
在另一实施例中，可在各个凸起的抛光元件之间对一体模制的抛光元件片材进行划刻，以产生各个浮动抛光元件的抛光表面。作为另外一种选择，还可在模制处理中通过在模具中在各个凸起元件之间采用凸起区域来实现分离。
形成抛光元件的一体片材的合适的模制材料、模具、设备和方法在下面的实例以及PCT国际公布No.WO 2009/158665中有所描述。
在另外的替代实施例中，本发明提供一种制备如上所述抛光垫2'的方法，所述方法包括：形成多个抛光元件，所述抛光元件包括第一连续聚合物相以及分散于其中的有机颗粒填料；以及将所述抛光元件粘结到支承层的第一主侧面以形成抛光垫，所述支承层具有与所述第一主侧面相对的第二主侧面。在一些示例性实施例中，所述方法还包括将适形层固定到所述第二主侧面。在另外的示例性实施例中，所述方法还包括固定用于覆盖所述第一主侧面的至少一部分的抛光组合物分布层。
在一些示例性实施例中，所述方法还包括在所述第一主侧面上用所述抛光元件形成图案。在某些示例性实施例中，形成图案包括：将所述抛光元件反应注模成所述图案、将所述抛光元件挤出成形为所述图案、将所述抛光元件压缩模制成所述图案、将所述抛光元件排列在与所述图案对应的模板内或将所述抛光元件在所述支承层上排列成所述图案。在一些具体的示例性实施例中，将抛光元件粘结到支承层上包括：热粘结、超声粘结、光化辐射粘结、粘合剂粘结以及它们的组合。
在某些目前优选的实施例中，所述抛光元件被热粘结到所述支承层上。例如，可通过如下方式实现热粘结：将支承层的主表面与每个抛光元件的表面接触以形成粘结界面，并将抛光元件和支承层加热到使抛光元件和支承层软化、熔化或流动到一起以在粘结界面处形成粘结的温度。超声焊接也可用于将抛光元件被热粘结到支承层上。在一些目前优选的实施例中，对粘结界面施加压力，同时加热抛光元件和支承层。在另外的目前优选的实施例中，支承层被加热至高于抛光元件被加热至的温度的温度。
在其它示例性实施例中，将抛光元件粘结到支承层包括在抛光元件和支承层的主表面之间的界面处使用形成物理和/或化学结合的粘结材料。在某些实施例中，这种物理和/或化学结合可利用位于每个抛光元件和支承层的主表面之间的粘结界面的粘合剂而形成。在其它实施例中，粘结材料可以是通过固化形成粘结的材料，例如通过热固化、辐射固化（例如，利用诸如紫外光、可见光、红外光、电子束或其它辐射源的光化辐射的固化）等等。
合适的粘结膜材料、设备和方法在PCT国际公布No.WO2010/009420中有所描述。
在另外的目前优选的实施例中，所述抛光元件的至少一部分可包括多孔抛光元件。在一些示例性实施例中，至少一些抛光元件包括基本无孔的抛光元件。在一些具体的示例性实施例中，多孔抛光元件的形成方式为：气体饱和的聚合物熔体的注模、在形成聚合物的反应时放出气体的反应性混合物的注模、包含溶于超临界气体中的聚合物的混合物的注模、质溶剂中的不相容聚合物的混合物的注模、分散于热塑性聚合物中的多孔热固性颗粒的注模、包括微球的混合物的注模以及它们的组合。在另外的示例性实施例中，通过反应注模、气体分散发泡以及它们的组合而形成孔。
在一些示例性实施例中，多孔抛光元件具有基本遍及整个抛光元件分布的孔。在其它实施例中，孔可基本上分布在多孔抛光元件的抛光表面处。在一些另外的实施例中，可（例如）通过注模、压延、机械钻孔、激光钻孔、针刺、气体分散泡沫化、化学处理以及它们的组合来将孔隙度施加到多孔抛光元件的抛光表面上。
应当理解，抛光垫无需仅包括基本相同的抛光元件。因此，例如，多孔抛光元件和无孔抛光元件的任何组合或排列可构成所述多个多孔抛光元件。还应当理解，在某些实施例中，可有利地使用多孔抛光元件和基本无孔的抛光元件的任何数量、组合或排列，以形成具有粘结到支承层上的浮动抛光元件的抛光垫。
在另外的示例性实施例中，可排列抛光元件来形成图案。可有利地采用任何图案。例如，可将抛光元件排列形成二维阵列，例如，抛光元件的矩形、三角形或圆形阵列。在另外的示例性实施例中，抛光元件可包括以图案排列在支承层上的多孔抛光元件和基本无孔的抛光元件二者。在某些示例性实施例中，多孔抛光元件可相对于任何基本无孔的抛光元件有利地排列，以形成多孔抛光元件和无孔抛光元件在支承层的主表面上的排列。在这种实施例中，多孔抛光元件相对于基本无孔的抛光元件的数量和排列可被有利地选择，以获得理想的抛光性能。
例如，在一些示例性实施例中，多孔抛光元件可基本邻近抛光垫的主表面中心排列，并且基本无孔的抛光元件可基本邻近抛光垫的主表面的周边边缘排列。理想地，这种示例性实施例可更加有效地在抛光垫和晶片表面之间的接触区域中保持工作流体（例如，磨料抛光浆液），从而提高晶片表面抛光均匀度（例如，晶片表面上的凹形变形减少）以及减少由CMP处理产生的废浆液的量。理想地，这种示例性实施例还可在晶粒的边缘提供更有力的抛光，从而减少或消除边缘隆起的形成，并提高产率和晶粒抛光均匀度。
在其它示例性实施例中，多孔抛光元件可基本邻近抛光垫的主表面的边缘排列，并且基本无孔的抛光元件可基本邻近抛光垫的主表面的中心排列。抛光元件的其它排列方式和/或图案被认为是在本发明的范围内。
在制备如上所述抛光垫2'的某些实施例，抛光元件可通过在支承层的主表面上的布置来排列成图案。在其它示例性实施例中，抛光元件可利用期望图案的模板而以图案排列，并且所述支承层在被粘结之前可布置在抛光元件和模板的上方或下方，同时支承层的主表面在粘结界面处接触每个抛光元件。
具有根据本发明的抛光元件的抛光垫的示例性实施例可具有使其能够用于多种抛光应用中的各种特征和特性。在一些目前优选的实施例中，本发明的抛光垫可尤其适用于在制造集成电路和半导体装置时使用的晶片的化学-机械平面化(CMP)。在某些示例性实施例中，本发明所述的抛光垫可提供优于本领域已知的抛光垫的优点。
例如，在一些示例性实施例中，根据本发明的抛光垫可用于将CMP处理中使用的工作液体更好地保持在垫的抛光表面和正在抛光的基底表面之间的接合处，从而提高工作液体增强抛光的效果。在其它示例性实施例中，根据本发明的抛光垫可减少或消除晶片表面在抛光过程中的凹陷和/或边缘溶蚀。在一些示例性实施例中，在CMP处理中使用根据本发明的抛光垫可产生以下结果：改善的晶片抛光均匀度、较平坦的抛光晶片表面、提高的出自晶片的边缘晶粒产率以及改善的CMP处理的适用范围和相容性。
在另外的示例性实施例中，使用根据本发明示例性实施例的具有多孔元件的抛光垫可允许处理较大直径的晶片，同时保持所需程度的表面均匀度以获得更高的芯片产率，可允许在垫表面需要进行修整之前处理更多的晶片，以保持晶片表面的抛光均匀度，或可允许减少垫片修整器上的处理时间和磨损。
在形成纹理化抛光垫时在连续聚合物相中使用分散的有机颗粒的另一优点在于表面的加工或研磨明显变得容易。市售CMP垫通常由交联聚氨酯泡沫构成，其耐研磨，并且极其难以在不撕裂或损坏泡沫的情况下进行研磨。本文所述的固体热塑性纹理化抛光垫材料在研磨操作过程中变形较小，因此使其更易于研磨并产生清洁的表面。
现在将参照下述非限制性实例来示出根据本发明的示例性抛光垫。
实例
以下非限制性实例显示了用于制备多孔和无孔抛光元件的各种方法，其可用于制备包括粘结到支承层上的多个抛光元件的抛光垫。
实例1
利用下面的工序来实现根据本发明示例性实施例的抛光垫2的制造。在容器中，将14.9g微粉化合成蜡MP-22XF(得自Micro Powders，Inc.(Tarrytown，NY))与92.5g的TDI-聚醚预聚物
Figure BDA00001841091400321
PHP-75D(得自Air Products and Chemicals，Inc.(Allentown，PA))混合，以形成分散体。在1品脱金属容器中，将12.0g低聚二胺，聚-1，4-丁二醇双(4-氨基苯甲酸酯)，
Figure BDA00001841091400322
OLIGOMERIC DIAMINE(得自Air Productsand Chemicals，Inc.)与50.0g的4，4-亚甲基双(3-氯-2，6-二乙基苯胺)
Figure BDA00001841091400323
MCDEA Curative(得自Air Products and Chemicals，Inc.)掺混。通过将金属容器置于热板上，将混合物加热至使得混合物熔融的温度。然后，将
Figure BDA00001841091400324
PHP-75D分散体加到该1品脱容器中，以形成树脂基浆液。在Awatori-Rentaro AR-500 Thinky混合机(得自Thinky Corporation(Tokyo，Japan))中，将所得树脂基浆液在1,000rpm下混合25秒，并在1,500rpm下脱气1分钟。
利用宽度为约21英寸(53.3cm)的刮刀式涂布机，将浆液涂布在12英寸(30.5cm)宽、51微米厚的PET膜衬片与19英寸(48cm)宽的隔离衬片，3MTMSecondary衬片4935(得自3M Company(St.Paul，MN))之间，并允许其在室温下经b阶段固化达10分钟。隔离衬片具有隔离特性的一侧与浆液接触。树脂基浆液涂层的厚度为约1,016μm。将隔离衬片快速移除，暴露部分固化的树脂的表面。
将涂布有
Figure BDA00001841091400325
的金属筛网(约12英寸×18英寸(30.5cm×45.7cm)，约0.0625英寸(1.6mm)厚，具有圆孔的六边形阵列，每一圆孔的直径为约6.2mm，中心至中心的距离为约8mm)置于b阶段固化的树脂的顶部。将PET衬片、b阶段固化的树脂以及金属筛网置于12英寸×18英寸(30.5cm×45.7cm)乘0.125英寸(3.2mm)厚的铝板上。将12英寸×18英寸(30.5cm×45.7cm)乘0.0625英寸(1.6mm)厚的
Figure BDA00001841091400326
片材置于筛网的顶部。然后，使整个层叠件穿过两辊层合机行进，该两层合机的橡胶辊加载至0.23kg/cm(质量/直线英寸膜宽度)，速度为0.6m/秒。
将层叠件置于设置在125℃的空气流烘箱中。使树脂在烘箱中固化达2小时。关闭烘箱的电源，使树脂在烘箱中冷却过夜。在从烘箱中取出之后，将金属筛网从固化的树脂移除，以形成粘附到原始PET衬片的纹理化垫表面。利用127μm厚的转移粘合剂，3M转移胶带9672(得自3M Company)，用手将结构化垫表面的PET衬片层合至12英寸×12英寸(30.5cm×30.5cm)乘0.0625(1.59mm)厚的一片聚氨酯泡沫，Rogers Poron聚氨酯泡沫，部件编号4701-50-20062-04(得自American Flexible Products,Inc.(Chaska,MN))。从所得层合物上冲切9英寸(23cm)直径的垫，以形成本发明的示例性抛光垫2。
实例2
利用下面的工序来实现本发明的另一示例性抛光垫2的制造。在容器中，将67.25g的45-75μm球形聚乙烯珠(得自Cospheric,LLC(SantaBarbara,CA))与185.00g的TDI-聚醚预聚物，
Figure BDA00001841091400331
PHP-75D (得自Air Products and Chemicals,Inc.)混合，从而形成均匀的分散体。在1品脱金属容器中，将24.0g低聚二胺，聚-1,4-丁二醇双(4-氨基苯甲酸酯)，OLIGOMERIC DIAMINE(得自Air Products andChemicals,Inc.)与60.0g的4,4-亚甲基双(3-氯-2,6-二乙基苯胺)，
Figure BDA00001841091400333
MCDEA固化剂(得自Air Products and Chemicals,Inc.)掺混。通过将金属容器置于热板上，将混合物加热至使得混合物熔融的温度。然后，将聚乙烯珠/
Figure BDA00001841091400334
PHP-75D分散体加到该1品脱容器中，以形成树脂基浆液。在Awatori-Rentaro AR-500Thinky混合机(得自Thinky Corporation)中，将所得树脂基浆液在1,000rpm下混合1分钟，并在2,000rpm下脱气30秒。
利用宽度为约21英寸(53cm)的刮刀式涂布机，在26μm厚的支承层上制备1,448μm厚、21英寸(53cm)cm宽的浆液涂层，所述支承层通过将热塑性聚氨酯(TPU)，ESTANE 58887-NAT02(可得自LubrizolAdvanced Materials,Inc.(Cleveland,OH))在182℃下以膜形式挤出到纸隔离衬片上而形成。将涂布的浆液和支承层置于24英寸×24英寸(61cm×61cm)乘0.25英寸(6.35mm)厚的铝板上。将三十六个磁铁（直径为0.5英寸(1.25cm)，3/16英寸(0.48cm)厚）安装到铝板背部的凹陷中。这些磁铁以正方形阵列均匀分布。
如实例1中所述，将涂布有
Figure BDA00001841091400341
的金属筛网置于树脂的顶部，并将整个层叠件置于设置在125℃的空气流烘箱中。使树脂在烘箱中固化达2小时。在从烘箱中取出之后，将金属筛网从固化的树脂移除，以形成粘附到原始带纸背衬的聚氨酯支承层的纹理化垫表面。将纸移除，以暴露聚氨酯支承层的相对侧。
利用127μm厚的转移粘合剂，3M转移胶带9672(得自3MCompany)，用手将纹理化垫表面的聚氨酯支承层层合至24英寸×24英寸(61cm×61cm)乘0.0625英寸(1.59mm)厚的一片聚氨酯泡沫，RogersPoron聚氨酯泡沫，部件编号4701-50-20062-04(得自American FlexibleProducts,Inc.)。从层合物上冲切20英寸(51cm)直径的垫，以形成本发明的垫。
上述实例1-2涉及制备抛光垫，所述抛光垫包括：片材，其具有第一主侧面以及与所述第一主侧面相对的第二主侧面；以及多个抛光元件，其沿着基本上垂直于所述第一主侧面的第一方向从所述第一主侧面向外延伸，其中所述抛光元件的至少一部分与所述片材一体地形成并横向连接，以限制抛光元件相对于一个或多个其它抛光元件的横向移动，但仍可沿基本上垂直于所述抛光元件的抛光表面的轴线移动，其中所述多个抛光元件的至少一部分包括处于连续聚合物相中的有机颗粒填料。
然而，应当理解，上述实例1-2的模制或辊压印的膜中的任一个可用于形成制备抛光垫2'所用的抛光元件4，抛光垫2'包括：支承层，其具有第一主侧面以及与所述第一主侧面相对的第二主侧面；以及多个抛光元件，其粘结到所述支承层的第一主侧面，其中每一抛光元件具有暴露的抛光表面，并且其中所述抛光元件沿着基本上垂直于所述第一主侧面的第一方向从所述支承层的第一主侧面延伸，并且其中所述多个抛光元件的至少一部分包括第一连续聚合物相和有机颗粒填料。例如，模制或压印的抛光元件可由膜切割(例如，利用冲切)而成并随后粘结到支承层的第一主侧面（如上所述，优选地利用直接热粘结）。
还应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，示例性抛光垫和方法中的相对次序和排列方式可变化。因此，例如，在模板中将抛光元件排列成二维阵列图案之前，支承层可设置在临时的隔离层上，并用带有所需抛光元件图案的模板覆盖，然后将抛光元件热粘结至覆盖的支承层(即，热粘结膜)，例如，如PCT国际公布No.WO 2010/009420中所述。
还应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，示例性抛光垫和方法中的相对次序和排列方式可变化。还应当理解，本发明的示例性实施例的抛光垫无需仅包括基本相同的抛光元件。因此，例如，多孔抛光元件和无孔抛光元件的任何组合或排列可构成所述多个多孔抛光元件。还应当理解，在某些实施例中，可有利地使用多孔抛光元件和基本无孔的抛光元件的任何数量、组合或排列，以形成具有粘结到支承层上的浮动抛光元件的抛光垫。另外，多孔抛光元件可以任何数量、排列或组合来取代无孔抛光元件。因此，利用上文的具体实施方式和实例中所提供的教导内容，可将各个多孔和任选的无孔抛光元件固定到支承层上（或与其一体地形成）以提供本发明的各个另外的实施例的抛光垫。
最后，应当理解，本文所公开的抛光垫通常可包括本文所公开的可选元件的任何组合，例如，通过可选的粘合剂层固定到第二主侧面的可选的适形层、与第二主侧面相对地固定到适形层的可选的压敏粘合剂层、可选的导向板(对于类似2'的抛光垫实施例)、可选的抛光组合物分布层等。
整个说明书中提及的“一个实施例”、“某些实施例”、“一个或多个实施例”或“实施例”，无论在术语“实施例”前是否包括术语“示例性的”，都意指结合该实施例描述的特定特征、结构、材料或特性包括在本发明的某些示例性实施例中的至少一个实施例内。因此，在整个说明书的各处出现的如“在一个或多个实施例中”、“在某些实施例中”、“在一个实施例中”或“在实施例中”等短语未必是指本发明的某些示例性实施例中的同一实施例。另外，具体的特征、结构、材料或特性可以任何适合的方式结合到一个或多个实施例中。
虽然以某些示例性实施例的细节描述了说明书，但应当理解，本领域的技术人员在理解上述内容后，可以很容易地想到这些实施例的更改、变型和等同物。因此，应当理解，本发明不应不当地受限于以上示出的示例性实施例。具体地讲，如本文所用，由端值对数值范围的表述旨在包括在该范围内所包括的所有数值（如1至5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5）。另外，本文所用的所有数字都被认为是被术语“约”修饰。此外，本文引用的所有出版物和专利均以引用的方式全文并入本文中，犹如被特别地和单独地指出的各个出版物或专利都以引用方式并入一般。
已描述了各种示例性实施例。上述及其它实施例均在所附权利要求书的范围内。

Claims (69)

1.一种抛光垫，其包括：
片材，其具有第一主侧面以及与所述第一主侧面相对的第二主侧面；以及
多个抛光元件，其沿着基本上垂直于所述第一主侧面的第一方向从所述第一主侧面向外延伸，其中所述抛光元件的至少一部分与所述片材一体地形成并横向连接，以限制所述抛光元件相对于一个或多个其它抛光元件的横向移动，但仍可沿基本上垂直于所述抛光元件的抛光表面的轴线移动，其中所述多个抛光元件的至少一部分包括处于连续聚合物相中的有机颗粒填料。
2.一种抛光垫，其包括：支承层，其具有第一主侧面以及与所述第一主侧面相对的第二主侧面；以及
多个抛光元件，其粘结到所述支承层的第一主侧面，其中每个抛光元件具有暴露的抛光表面，以及
其中所述抛光元件沿着基本上垂直于所述第一主侧面的第一方向从所述支承层的第一主侧面延伸，并且其中所述多个抛光元件的至少一部分包括处于连续聚合物相中的有机颗粒填料。
3.根据权利要求2所述的抛光垫，其中每一抛光元件通过粘结至所述支承层而固定到所述第一主侧面上。
4.根据权利要求3所述的抛光垫，其还包括与所述支承层相对的导向板，其中所述导向板包括延伸穿过所述导向板的多个孔，并且其中每一抛光元件的至少一部分延伸到对应的孔中。
5.根据权利要求4所述的抛光垫，其中每一抛光元件的一部分穿过所述对应的孔。
6.根据权利要求4所述的抛光垫，其中每一抛光元件具有凸缘，并且其中每一凸缘的周长均大于所述对应的孔的周长。
7.根据权利要求2所述的抛光垫，其中所述导向板包含聚合物、共聚物、共混聚合物、聚合物复合材料或它们的组合。
8.根据权利要求2所述的抛光垫，其中所述导向板沿所述第一方向保持所述抛光元件的取向，同时允许所述抛光元件沿所述第一方向相对于所述导向板独立地平移。
9.根据权利要求2所述的抛光垫，其还包括覆盖所述导向板的至少一部分的抛光组合物分布层。
10.根据权利要求1所述的抛光垫，其还包括覆盖所述第一主侧面的至少一部分的抛光组合物分布层。
11.根据权利要求9或10所述的抛光垫，其中每个抛光元件沿所述第一方向延伸高出包括所述抛光组合物分布层的平面至少约0.25mm。
12.根据权利要求9或10所述的抛光垫，其中所述抛光元件的至少一些的抛光表面与所述抛光组合物分布层的暴露表面齐平。
13.根据权利要求9或10所述的抛光垫，其中所述抛光元件的至少一些的抛光表面凹至低于所述抛光组合物分布层的暴露表面。
14.根据权利要求12或13所述的抛光垫，其中所述抛光组合物分布层包括硬度小于所述抛光元件的硬度的可磨蚀材料。
15.根据权利要求9或10所述的抛光垫，其中所述抛光组合物分布层包含至少一种亲水性聚合物。
16.根据权利要求9或10所述的抛光垫，其中所述抛光组合物分布层包含泡沫。
17.根据权利要求2或9中任一项所述的抛光垫，其中每个抛光元件被被热粘结到所述支承层上。
18.根据权利要求2或9中任一项所述的抛光垫，其中所述支承层包括热塑性聚氨酯。
19.根据权利要求1、2、9或10中任一项所述的抛光垫，其还包括固定到与所述多个抛光元件相对的所述第二主侧面上的适形层。
20.根据权利要求19所述的抛光垫，其中所述抛光组合物分布层的适形度小于所述适形层的适形度。
21.根据权利要求19所述的抛光垫，其中所述适形层通过位于所述适形层与所述第二主侧面之间的界面处的粘合剂层而固定到所述第二主侧面上。
22.根据权利要求19所述的抛光垫，其中所述适形层包含选自聚硅氧烷、天然橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、氯丁橡胶、聚氨酯、聚乙烯以及它们的组合的聚合物材料。
23.根据权利要求19所述的抛光垫，其还包括固定到与所述第二主侧面相对的所述适形层上的压敏粘合剂层。
24.根据权利要求1、2、9或10中任一项所述的抛光垫，其中每个抛光元件沿着所述第一方向延伸高出包括所述第一主侧面的平面至少约0.25mm。
25.根据权利要求1、2、9或10中任一项所述的抛光垫，其中所述连续聚合物相包括热塑性聚氨酯、丙烯酸酯化聚氨酯、环氧化聚氨酯、环氧化橡胶、乙烯基树脂、环戊二烯树脂、乙烯基醚树脂以及它们的组合。
26.根据权利要求1、2、9或10中任一项所述的抛光垫，其中所述有机颗粒填料包括热塑性聚合物、热固性聚合物、水溶性聚合物中的至少一种或其组合。
27.根据权利要求26所述的抛光垫，其中所述有机颗粒填料包括聚烯烃、环状聚烯烃、聚烯烃热塑性弹性体、聚乙烯醇、聚(环氧乙烷)、聚(乙烯醇)、聚(乙烯吡咯烷酮)、聚丙烯酸、聚(甲基)丙烯酸中的至少一种或其组合。
28.根据权利要求27所述的抛光垫，其中所述聚烯烃选自聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚异丁烯、聚辛烯、其共聚物以及它们的组合。
29.根据权利要求1、2、9或10中任一项所述的抛光垫，其中按重量计，所述有机颗粒填料占每一抛光元件的约5%至约90%。
30.根据权利要求1、2、9或10中任一项所述的抛光垫，其中所述有机颗粒填料的特征为5至5,000微米的长度、5至250微米的宽度、5至100微米的当量球径中的至少一个或其组合。
31.根据权利要求1、2、9或10中任一项所述的抛光垫，其中所述抛光元件还包括中值直径小于一微米的磨料颗粒。
32.根据权利要求1、2、9或10中任一项所述的抛光垫，其中所述抛光元件的至少一个包括多孔抛光元件，其中每个多孔抛光元件包括多个孔。
33.根据权利要求32所述的抛光垫，其中基本上所有所述抛光元件均为多孔抛光元件。
34.根据权利要求32所述的抛光垫，其中包括每个多孔抛光元件的所述孔遍及基本上整个所述多孔抛光元件而分布。
35.根据权利要求32所述的抛光垫，其中所述多个孔包括闭孔泡沫。
36.根据权利要求32所述的抛光垫，其中所述多个孔包括开孔泡沫。
37.根据权利要求32所述的抛光垫，其中所述多个孔具有单峰分布的孔尺寸。
38.根据权利要求32所述的抛光垫，其中所述多个孔具有约1纳米至约300微米的平均孔尺寸。
39.根据权利要求32所述的抛光垫，其中所述多个孔具有约1微米至约100微米的平均孔尺寸。
40.根据权利要求1、2、9或10中任一项所述的抛光垫，其中所述抛光元件被选择成在所述第一方向上截取的横截面选自圆形、椭圆形、三角形、方形、矩形和梯形以及它们的组合。
41.根据权利要求1、2、9或10中任一项所述的抛光垫，其中所述抛光元件具有至少一个约0.1mm至约30mm的维度。
42.根据权利要求1、2、9或10中任一项所述的抛光垫，其中所述抛光元件以二维阵列图案排列在所述第一主侧面上。
43.根据权利要求2或9中任一项所述的抛光垫，其中所述抛光元件中的至少一个为透明抛光元件。
44.根据权利要求9所述的抛光垫，其中所述支承层、所述导向板、所述抛光组合物分布层、至少一个抛光元件或它们的组合为透明的。
45.根据权利要求19所述的抛光垫，其中所述支承层、所述导向板、所述抛光组合物分布层、所述适形层、所述粘合剂层、至少一个抛光元件或它们的组合为透明的。
46.根据权利要求1或10中任一项所述的抛光垫，其还包括固定到所述片材的透明部分上的至少一个透明抛光元件。
47.一种使用根据权利要求1-46中任一项所述的抛光垫的方法，该方法包括：
使基底的表面与根据权利要求1至46中任一项所述的抛光垫的抛光表面接触；以及
使所述抛光垫关于所述基底相对地移动，以磨蚀所述基底的表面。
48.根据权利要求47所述的方法，该方法还包括将抛光组合物提供到所述抛光垫表面和所述基底表面之间的界面处。
49.一种制备根据权利要求1、10-42或46中任一项所述的抛光垫的方法，该方法包括：
将有机颗粒填料分散在包括可固化聚合物前体材料的可固化组合物中；
将所述可固化组合物分配到模具中；以及
使所述可固化组合物在所述模具中固化，以形成聚合物片材，所述聚合物片材包含分散于至少部分固化的聚合物前体材料中的所述有机颗粒填料，所述聚合物片材具有第一主侧面以及与所述第一主侧面相对的第二主侧面，并且多个抛光元件沿着基本上垂直于所述第一主侧面的第一方向从所述第一主侧面向外延伸，其中所述抛光元件与所述片材一体地形成并横向连接，以限制所述抛光元件相对于一个或多个其它抛光元件的横向移动，但仍可沿基本上垂直于所述抛光元件的抛光表面的轴线移动。
50.根据权利要求49所述的方法，其中分散所述有机颗粒填料包括高剪切混合、介质研磨、少介质研磨或其组合。
51.根据权利要求49或50所述的方法，其中将所述可固化组合物分配到所述模具中包括反应注模、挤出成形、压缩模制中的至少一种或其组合。
52.根据权利要求49-51中任一项所述的方法，其中固化所述可固化组合物通过热固化、加压热固化、光化辐射固化或其组合来实现。
53.一种制备根据权利要求2-9或11-45中任一项所述的抛光垫的方法，该方法包括：
形成多个抛光元件，所述抛光元件包括分散于连续聚合物相中的有机颗粒填料；以及
将所述抛光元件粘结到支承层的第一主侧面以形成抛光垫，所述支承层具有与所述第一主侧面相对的第二主侧面。
54.根据权利要求49-53中任一项所述的方法，该方法还包括在所述第一主侧面上用所述多个抛光元件形成图案。
55.根据权利要求54所述的方法，其中形成图案包括：将所述抛光元件反应注模成所述图案、将所述抛光元件挤出成形为所述图案、将所述抛光元件压缩模制成所述图案、将所述抛光元件排列在与所述图案对应的模板内或将所述抛光元件在所述支承层上排列成所述图案。
56.根据权利要求50-55中任一项所述的方法，其中将所述抛光元件粘结到所述支承层包括：热粘结、超声粘结、光化辐射粘结、粘合剂粘结以及它们的组合。
57.根据权利要求49-56中任一项所述的方法，其中所述连续聚合物相包括热塑性聚氨酯、丙烯酸酯化聚氨酯、环氧化聚氨酯、环氧化橡胶、乙烯基树脂、环戊二烯树脂、乙烯基醚树脂以及它们的组合。
58.根据权利要求49-57中任一项所述的方法，其中所述有机颗粒填料包括热塑性聚合物、热固性聚合物、水溶性聚合物中的至少一种或其组合。
59.根据权利要求58所述的方法，其中所述有机颗粒填料包括聚烯烃、环状聚烯烃、聚烯烃热塑性弹性体、聚乙烯醇、聚(环氧乙烷)、聚(乙烯醇)、聚(乙烯吡咯烷酮)、聚丙烯酸、聚(甲基)丙烯酸中的至少一种或其组合。
60.根据权利要求59所述的方法，其中所述聚烯烃选自聚乙烯、聚丙烯、聚丁烯、聚异丁烯、聚辛烯、其共聚物以及它们的组合。
61.根据权利要求49-60中任一项所述的方法，其中按重量计，所述有机颗粒填料占每一抛光元件的约5%至约90%。
62.根据权利要求49-61中任一项所述的方法，其中所述有机颗粒填料的特征为5至5,000微米的长度、5至250微米的宽度、5至100微米的当量球径中的至少一个或其组合。
63.根据权利要求49-62中任一项所述的方法，其中所述抛光元件还包括中值直径小于一微米的磨料颗粒。
64.根据权利要求49-63中任一项所述的方法，其中所述抛光元件的至少一部分包括多孔抛光元件。
65.根据权利要求64所述的方法，其中所述多孔抛光元件通过如下方式形成：气体饱和的聚合物熔体的注模、在形成聚合物的反应时放出气体的反应性混合物的注模、包含溶于超临界气体中的聚合物的混合物的注模、在溶剂中的不相容聚合物的混合物的注模、分散于热塑性聚合物中的多孔热固性颗粒的注模、并入微球以及它们的组合。
66.根据权利要求65所述的方法，其中所述孔通过反应注模、气体分散发泡以及它们的组合而形成。
67.根据权利要求49-66中任一项所述的方法，其中所述抛光元件的至少一些包括基本无孔的抛光元件。
68.根据权利要求49-67中任一项所述的方法，该方法还包括将适形层固定到所述第二主侧面上。
69.根据权利要求49-68中任一项所述的方法，该方法还包括固定覆盖所述第一主侧面的至少一部分的抛光组合物分布层。
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