CN102892553A - 用于化学机械平面化的具有表面活性剂的固定磨料垫片 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种采用结构化磨料制品形式的固定磨料垫片(100)，所述垫片具有设置在背衬(110)上的结构化磨料层(120)。结构化磨料层(120)包括聚合物粘结剂、分散在粘结剂中的磨粒和分散在粘结剂中的非离子聚醚表面活性剂。所述磨粒具有小于约200nm的平均粒径，并且按结构化磨料层的总重量计，在所述粘结剂中所述表面活性剂的量为0.75重量%至2.2重量%。本发明还提供了使用所提供的固定磨料垫片研磨工件的方法。

Description

用于化学机械平面化的具有表面活性剂的固定磨料垫片
技术领域
本发明广义地涉及磨料制品、它们的制造方法、及它们在晶片平面化中的用途。
背景技术
磨料制品常常用于精密磨削用途，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，包括金属和介电层的沉积，层的图案化，以及蚀刻。在各加工步骤中，可能必须或最好修整或精制该晶片的暴露表面以备其用于后继的制造或制备步骤。该表面修整工艺通常用于修整沉积的导体（例如，金属、半导体和/或介电材料）。该表面修整工艺还通常用于在具有导电材料、介电材料或组合的暴露区域的晶片上形成平坦的外暴露表面。
修整或精制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。在使用中，通常在工作流体的存在下，通常使该固定的磨料制品以适于修整晶片上的材料层并提供平坦的、均匀的晶片表面的运动接触半导体晶片表面。该工作流体可以施加到该晶片表面上，以便在磨料制品的作用下化学修整或以其它方式促进从晶片表面上去除材料。
固定的磨料制品通常具有被粘结剂粘结在一起并固定到背衬上的磨粒的磨料层。在一种类型的固定磨料制品中，磨料层由称为“成形磨料复合材料”的离散的凸起结构元件（例如，柱、脊、棱锥或截棱锥）组成。这种类型的固定磨料制品在本领域中以不同的术语“织构化的、固定的磨料制品”或“结构化磨料制品”表示（下文中将要使用后一种术语）。磨料制品可以包括分散在交联聚合物粘结剂中的至少一种非离子聚醚表面活性剂和磨粒，如在U.S.S.N.12/560,797（Woo等人）中公开的。
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）在其中是最广泛采用的。在此类技术中，通常引导激光穿过台板和与该结构化磨料制品接触的衬垫(subpad)中的窗。该结构化磨料制品的孔洞或透明（未被磨料层涂覆）部分与该光束对齐。
发明内容
化学机械抛光(CMP)工艺可以致使被抛光的晶片不均匀。固定的磨料制品需要提供优良的晶片均匀度和高的抛光速率。固定的磨料制品需要可用于构造具有非常小节点的电子组件。例如，动态随机存取存储器(DRAM)和闪存装置可以具有32nm或甚至28nm的节点。固定的磨料制品需要可以快速抛光具有小节点的半导体晶片，而不造成可以产生沟道-沟道短路的缺陷。
已经发现的是，通过使用结构化粘合剂层中包括的表面活性剂和非常小的磨粒，可以实现优良的晶片均匀度和高的抛光速率。在一个方面，提供了一种结构化磨料制品，所述结构化磨料制品包括：背衬，其具有相背的第一主表面和第二主表面；结构化磨料层，设置并固定于所述第一主表面上，其中，所述结构化磨料层包括聚合物粘结剂、分散在所述粘结剂中的磨粒和分散在所述粘结剂中的非离子聚醚表面活性剂，其中，所述磨粒具有小于约200nm的平均粒径，其中，所述非离子聚醚表面活性剂没有通过共价键链接到交联的所述聚合物粘结剂，并且其中，按结构化磨料层的总重量计，所述非离子聚醚表面活性剂的存在量为0.75重量%至2.2重量%。成形磨料复合材料可以是精确成形的。粘结剂可以含有丙烯酸类聚合物。表面活性剂可以包括聚环氧乙烷或聚环氧丙烷链段。背衬可以是弹性体聚氨酯膜或聚合物泡沫。
在另一个方面，提供了一种研磨工件的方法，所述方法包括：在存在含水流体的情况下，使结构化磨料制品的至少一部分与工件的表面摩擦接触；和使所述工件或结构化磨料层中的至少一者相对于另一者移动，以研磨所述工件的所述表面的至少一部分，其中所述结构化磨料制品包括具有相背的第一主表面和第二主表面的背衬和位于并固定于所述第一主表面上的结构化磨料层，其中，所述结构化磨料层包括聚合物粘结剂、分散在所述粘结剂中的磨粒和分散在所述粘结剂中的非离子聚醚表面活性剂，
其中，所述磨粒具有小于约200nm的平均粒径，其中，所述非离子聚醚表面活性剂没有通过共价键链接到交联的所述聚合物粘结剂，并且其中，按结构化磨料层的总重量计，所述非离子聚醚表面活性剂的存在量为0.75重量%至2.2重量%含水流体可以包括自来水。
在此所用的：
术语“磨粒”是指硬度等于或大于二氧化铈的硬度的任何粒子；
术语“固定的磨料垫片”和“结构化磨料制品”可互换使用；
术语“至少半透明”是指半透明或透明；
术语“羧酸(甲基)丙烯酸酯”是指具有通过共价键链接到羧基（-CO2H）或羧酸根（-CO2-）基团上的(甲基)丙烯酸酯基团的化合物；
术语“可见光”是指波长在400纳米至700纳米（包括两个端点）范围内的光；
术语“(甲基)丙烯酰基”包括丙烯酰基和/或甲基丙烯酰基；
术语“透光率”是指穿透目标的入射光的分数；
术语“聚(甲基)丙烯酸酯”是指具有至少两个(甲基)丙烯酸酯基团的化合物；
术语“透明”是指能够透过可见光以使得基本可以看到目标或图像，如同没有插入材料那样；和
术语“铈氧化物”和“二氧化铈”是指Ce(IV)O2。
以上内容并非意图描述本发明每种实施方式的每一个公开实施例。附图说明和随后的具体实施方式更具体地对示例性实施例进行了举例说明。
附图说明
图1是按照根据本发明的一个实施例的示例性结构化磨料制品的透视图。
图2是根据本发明的修整晶片表面的示例性方法的示意性侧视图。
图3是使用所提供的制品和方法的氧化物去除率与晶圆横截面直径的关系的曲线图。
具体实施方式
在下面的描述中，参考形成本说明的一部分的附图，并且其中以图示方式示出了若干具体实施例。应当理解，在不脱离本发明的范围或精神的前提下，可以设想出其他实施例并进行实施。因此，以下的具体实施方式不具有限制性意义。
除非另外指明，否则本说明书和权利要求书中使用的表示特征尺寸、数量和物理特性的所有数字均应该理解为在所有情况下由术语“约”来修饰。因此，除非有相反的指示，否则在上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均为近似值，这些近似值可变化，具体取决于本领域的技术人员利用本文所公开的教导内容获得的所需特性。通过端值表示的数值范围包括该范围内的所有数字（如，1到5包括1、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5）以及该范围内的任何范围。
现在参见图1，结构化磨料制品100包括至少半透明薄膜背衬110。磨料层120位于至少半透明薄膜背衬110上并且包括多个成形磨料复合材料130。成形磨料复合材料130包括分散在粘结剂（未示出）中的磨粒（未示出）。这些磨粒基本上由平均原生粒度小于100纳米的二氧化铈粒子组成。该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，并且其中该磨粒以该磨料层总重量的至少70重量%的量存在。
该半透明薄膜背衬可以是柔性的、刚性的或介于二者之间。多种背衬材料适用于该目的，包括柔性背衬和更刚性的背衬。可用的半透明薄膜背衬包括选自聚合物薄膜、处理过的聚合物薄膜及其组合的背衬薄膜。示例性的半透明背衬薄膜包括由聚酯（例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯或聚己内酯）、共聚酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚丙烯、聚氨酯、聚乙烯、纤维素聚合物及其共混物和组合物制成的薄膜。在一些实施例中，背衬可以包括弹性体氨基甲酸酯或泡沫。
该半透明薄膜背衬的厚度通常在约20微米至约1000微米，更通常在约50微米至约500微米，更通常在约60微米至约200微米的范围内。该背衬的至少一个表面可以涂有该磨料层。通常，该背衬具有基本均匀的厚度。如果该背衬的厚度不足够均匀，在晶片平面化过程中会发生晶片抛光均匀度的更大波动。
该磨料层含有多种成形磨料复合材料。本文中使用的术语“成形磨料复合材料”是指多种包含分散在粘结剂中的磨粒的成形体之一，该成形体共同提供织构化的、三维的磨料层。在一些实施例中，该成形磨料复合材料是“精确成形的”。术语“精确成形的磨料复合材料”是指具有基本上为用于制造它的模腔的反相的模制形状的磨料复合材料。通常，精确成形的磨料复合材料在使用该结构化磨料制品前基本上不含突出在该磨料复合材料暴露表面外的磨粒。
所提供的结构化磨料制品可以具有磨料层中的高重量含量的成形磨粒。例如，该成形磨料复合材料按重量计占磨料层的至少70%；并可以占该磨料层的至少75、80或甚至90重量%，或更多。通常，该成形磨料复合材料中的更高重量百分比的磨粒导致更高的切削。
磨粒可以包括二氧化铈（即，氧化铈）粒子，其以体积计的平均粒径小于250纳米，小于150纳米，小于100纳米或甚至小于50纳米。磨粒可以基本上由二氧化铈粒子组成。这个上下文中使用的短语“基本上由组成”旨在排除其量显著影响结构化磨料制品的研磨性质（如果用于含硅晶片的晶片平面化）的其它（即非二氧化铈）磨粒。将认识到，该二氧化铈粒子可以包含更小的原生二氧化铈粒子(primary ceriaparticle)的附聚体和/或聚集体。例如，该二氧化铈粒子（无论是以原生粒子、附聚体、聚集体或其组合形式存在）可以具有按体积计在1、5、10、20、30或40纳米至最高为50、60、70、80、90、95纳米或更高范围内的平均粒度。
该二氧化铈粒子可以以例如粉末、分散液或溶胶的形式供给；通常以分散液或溶胶形式供给。获得平均粒度小于250纳米的二氧化铈溶胶的方法与来源在本领域是熟知的。适用于本发明的二氧化铈分散液和溶胶包括例如可购自如新泽西州帕西帕尼的赢创德赛公司(EvonikDegussa Corp.ofParsippany,NJ)；新泽西州的越橘的罗地亚公司(Rhodia,Inc.of of Cranberry,NJ)；俄亥俄州独立城的菲柔公司(Ferro Corporationof Independence,OH)；和比利时布鲁塞尔的尤明科公司(Umicore SA,Brussels,Belgium)的供应商的二氧化铈溶胶和分散液。
该磨粒可以均匀或不均匀地分散在该聚合物粘结剂中。术语“分散”是指该磨粒遍布在该聚合物粘结剂中。该二氧化铈粒子基本均匀地分散在该粘结剂中通常提高该结构化磨料制品的性能。因此，通常可以用羧酸(甲基)丙烯酸酯处理二氧化铈粒子以有助于其分散性和/或减少聚集，并提高随后与粘结剂的偶联。示例性的羧酸(甲基)丙烯酸酯或盐包括(甲基)丙烯酸、马来酸的单烷基酯、富马酸、富马酸的单烷基酯、马来酸、衣康酸、异巴豆酸、巴豆酸、柠康酸和(甲基)丙烯酸β-羧乙酯。
在用羧酸(甲基)丙烯酸酯或盐处理该二氧化铈粒子的一种示例性方法中，将二氧化铈粒子在水性介质（例如，水）中的分散体（例如溶胶）与聚醚酸和羧酸(甲基)丙烯酸酯或盐（以各自足以表面处理并由此稳定化该二氧化铈粒子的量）及沸点比水更高的可与水混溶性有机溶剂混合。通常，聚醚酸对羧酸(甲基)丙烯酸酯的比例在约3:5至5:3的范围内，尽管可以使用其他比例。可用溶剂的例子包括1-甲氧基-2-丙醇、二甲基甲酰胺和二甘醇二甲醚。一旦混合，在减压下蒸发以基本除去水，得到其中缔合的羧酸(甲基)丙烯酸酯分子使该二氧化铈粒子稳定化以防止聚集的二氧化铈分散液。所得的二氧化铈分散液通常可以容易与聚(甲基)丙烯酸酯和任选的单(甲基)丙烯酸酯单体，以及任何额外的可以包括在该粘结剂前体中的羧酸(甲基)丙烯酸酯混合。
虽然羧酸(甲基)丙烯酸酯通常用于促进二氧化铈粒子至该粘结剂的粘合，包括聚醚酸以主要用于促进二氧化铈粒子在该粘结剂（或其前驱体组分）和/或溶剂中的分散稳定性。如本文所用，术语“聚醚酸”是指具有共价连接到酸性基团上或其盐上的聚醚链段的化合物。示例性的聚醚链段包括聚乙二醇链段、聚乙二醇链段以及混合的聚(乙二醇/丙二醇)链段。示例性的酸性基团包括-CO2H、-PO2H、-PO3H、-SO3H及其盐。在某些实施例中，聚醚酸可以具有最多12个碳原子，含12个，并由下式表示：
R1-(R2-O)n-X-A
其中，R1表示H、具有1至6个碳原子的烷基（例如，甲基、乙基或丙基）或具有1至6个碳原子的烷氧基（例如，甲氧基、乙氧基或丙氧基）；每个R2独立地表示具有1至6个碳原子的二价亚烷基（例如，亚乙基、亚丙基或亚丁基）；n表示正整数（例如，1、2或3）；并且X表示二价有机连接基或共价键；并且A表示酸性基团（例如，如上所述）。示例性的这种聚醚酸包括2'-(2"-甲氧基乙氧基)乙基琥珀酸酯（单酯）、甲氧基乙氧基乙氧基乙酸和甲氧基乙氧基乙酸。粘结剂还可以包括包含羧酸(甲基)丙烯酸酯和聚（甲基）丙烯酸酯的组分的反应产物。如上所述，通常在将所得分散液与剩余粘结剂组分混合之前，将至少一部分羧酸(甲基)丙烯酸酯与该磨粒混合，尽管并非必需。
将非离子聚醚表面活性剂分散在粘结剂中。通常，在表面活性剂和粘结剂之间没有共价化学键。粘结剂可以如进一步描述地发生交联，以有助于包含表面活性剂并调整其释放。基于成形磨料复合材料的总重量，聚醚非离子表面活性剂在成形磨料复合材料中的存在量可以在0.75重量%至2.2重量%，1.0重量%至2.2重量%，1.3重量%至2.2重量%，通常在1.5重量%至2.0重量%的范围内。如本文使用的，术语“聚醚非离子表面活性剂”是指具有聚醚链段的一种或多种非离子（即，没有永久电荷）表面活性剂，所述聚醚链段通常形成表面活性剂的主链的至少一部分，尽管这不是必要的。就表面活性剂的通常情况而言，聚醚非离子表面活性剂不应共价键合到交联聚合物粘合剂上。为了便于溶解到含水流体中，聚醚非离子表面活性剂的分子量通常在300-1200克/摩尔的范围内，但也可以使用更高和更低的分子量。
聚醚非离子表面活性剂的例子包括聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基-苯基醚、聚氧乙烯酰基酯、聚氧乙烯烷基胺、聚氧乙烯烷基酰胺、聚氧乙烯十二烷基醚、聚氧乙烯十六烷基醚、聚氧乙烯硬脂基醚、聚氧乙烯油烯基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚、聚乙二醇月桂酸酯、聚乙二醇硬脂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯、聚乙二醇油酸酯、氧化乙烯-氧化丙烯嵌段共聚物、聚氧乙烯脱水山梨糖醇月桂酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇硬脂酸酯、聚氧乙烯脱水山梨糖醇油酸酯和聚氧乙烯月桂酰胺。
可用的聚醚非离子表面活性剂还包括（例如）高脂肪醇与约3当量至约100当量环氧乙烷的缩合产物（例如，由道氏化学公司(DowChemical Co.)以商品名TERGITOL 15-S销售的那些，例如TERGITOL15-S-20；以及由新泽西州布里奇沃特的ICI美国公司(ICI Americas ofBridgewater,NJ)以商品名BRIJ销售的那些，例如BRIJ 58、BRIJ 76和BRIJ 97）。BRIJ 97表面活性剂是聚氧乙烯(10)油烯基醚；BRIJ 58表面活性剂是聚氧乙烯(20)鲸蜡基醚；并且BRIJ 76表面活性剂是聚氧乙烯(10)硬脂基醚。
可用的聚醚非离子表面活性剂还包括（例如）烷基酚与约3当量至约100当量环氧乙烷的聚氧化乙烯缩合物（例如，由新泽西州克兰伯里的罗地亚公司(Rhodia of Cranbury,NJ)以商品名IGEPAL CO和IGEPAL CA销售的那些）。IGEPAL CO表面活性剂包括壬基苯氧基聚(乙烯氧基)乙醇。IGEPAL CA表面活性剂包括辛基苯氧基聚(乙烯氧基)乙醇。可用的聚醚非离子表面活性剂还包括（例如）环氧乙烷和环氧丙烷或环氧丁烷的嵌段共聚物（例如，由新泽西州芒特奥利夫的BASF公司(BASF Corp.of Mount Olive,NJ)以商品名PLURONIC（例如，PLURONIC L10）和TETRONIC销售的那些）。PLURONIC表面活性剂可以包括环氧丙烷聚合物、环氧乙烷聚合物和环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物。TETRONIC表面活性剂包括环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物。
在一些实施例中，聚醚非离子表面活性剂可以包括聚氧乙烯脱水山梨糖醇脂肪酸酯（例如，聚氧乙烯脱水山梨糖醇单油酸酯，其可以具有不同的乙氧基化度，例如，20个环氧乙烷单元/分子（例如，以TWEEN 60销售的）或20个环氧乙烷单元/分子（例如，以TWEEN 80销售的））和聚氧乙烯硬脂酸酯（例如，由特拉华州纽卡斯尔的尤尼舍玛公司(Uniqema of New Castle,DE)以商品名TWEEN和MYRJ销售的那些）。TWEEN表面活性剂包括聚(氧化乙烯)C12-C18脱水山梨糖醇单酯。MYRJ表面活性剂包括聚(氧化乙烯)硬脂酸酯。
在一些实施例中，聚醚非离子表面活性剂是研磨过程中成形磨料复合材料或含水流体中存在的唯一表面活性剂。在一些情况下，可能有利的是加入较少量的阴离子表面活性剂，例如以商品名TRITON H55得自道氏化学公司的阴离子磷酸酯聚醚酯。
磨料层包括分散在粘结剂中的磨粒。合适的粘结剂前体通常处于未固化或非交联状态，在环境条件或接近环境条件下可流动。随后，通常将该粘结剂前体暴露于至少部分固化或交联（即，自由基聚合）该粘结剂前体的条件（通常为能量源）下，由此将其转化为能够保留分散的磨粒的粘结剂。示例性能量源包括：电子束、紫外线辐射、可见光辐射、红外线辐射、γ-射线辐射、热及其组合。
可用的聚(甲基)丙烯酸酯包括具有至少两个(甲基)丙烯酸酯基团的单体和/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、单(甲基)丙烯酸单(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)丙烯酸环己烷二甲醇酯、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、己内酯改性的新戊二醇羟基新戊酸酯二(甲基)丙烯酸酯、己内酯改性的新戊二醇羟基新戊酸酯二(甲基)丙烯酸酯、二(甲基)丙烯酸环己烷二甲醇酯、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)双酚A二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化的(3)双酚A二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化的(30)双酚A二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化的(4)双酚A二(甲基)丙烯酸酯、羟基新戊醛改性的三羟甲基丙烷二(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)丙烯酸三环癸烷二甲醇酯、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)丙烯酸酯或盐，如三(甲基)丙烯酸甘油酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯或盐、乙氧基化的三(甲基)丙烯酸酯或盐（例如，乙氧基化的(3)三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯或盐、乙氧基化的(6)三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯或盐、乙氧基化的(9)三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯或盐、乙氧基化的(20)三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯或盐）、三(甲基)丙烯酸季戊四醇酯、丙氧基化的三(甲基)丙烯酸酯或盐（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)三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯或盐、丙氧基化的(6)三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯或盐）、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯或盐、三(2-羟乙基)异氰脲酸酯三(甲基)丙烯酸酯或盐；以及含有较高官能度(甲基)丙烯酰基的化合物，如二-三羟甲基丙烷四(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、己内酯改性的二-季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯；低聚的(甲基)丙烯酰基化合物，例如聚酯(甲基)丙烯酸酯、环氧(甲基)丙烯酸酯；以及它们的组合。此类化合物可广泛获自厂商，例如Exton,PA的Sartomer Co.；Smyrna,GA的UCB Chemicals Corporation；和Milwaukee,WI的Aldrich Chemical Company。
该粘结剂前体可以包含有效量的至少一种光引发剂；例如，以从0.1、1或3重量%，至最高5、7或甚至10重量%或更高的量。可用的光引发剂包括已知用于自由基光固化(甲基)丙烯酸酯的那些。示例性的光引发剂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-苄基苯偶姻；苯偶姻醚，如苯偶酰二甲基缩酮（可以以IRGACURE 651为名获自纽约塔里敦的汽巴精化公司(CibaSpecialty 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-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮（可以以DAROCUR 1173为名获自汽巴精化公司）和1-羟基环己基苯基酮（可以以IRGACURE 184为名获自汽巴精化公司）；2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-(4-吗啉基)-1-丙酮（可以以IRGACURE 907为名获自汽巴精化公司）；2-苄基-2-(二甲基氨基)-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮（可以以IRGACURE 369为名获自汽巴精化公司）；和(苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)膦氧化物（可以以IRGACURE 819为名获自纽约的汽巴精化公司）。其它可用的光引发剂包括单-和双-酰基膦（例如，可以以IRGACURE 1700、IRGACURE 1800、IRGACURE 1850和DAROCUR4265为名获自汽巴精化公司）。
该粘结剂前体可以包含有效量的至少一种热引发剂；例如，以从0.1、1或3重量%，至最高5、7或甚至10重量%或更高的量。示例性的热自由基引发剂包括：偶氮化合物，例如2,2-偶氮-二异丁腈、二甲基2,2'-偶氮二(异丁酸盐)，偶氮二(二苯基甲烷)、4,4'-偶氮二-(4-氰基戊酸)、(2,2'-偶氮二(2,4-二甲基戊腈（可以以VAZO 52为名获自特拉华州威尔明顿的杜邦公司(E.I.du Pont de Nemours and Co.of Wilmington,DE)）；过氧化物，例如过氧化苯甲酰、过氧化枯基、过氧化叔丁基、过氧化环己酮、过氧化戊二酸和过氧化二月桂基；过氧化氢；氢过氧化物，例如叔丁基氢过氧化物和过氧化氢异丙苯；过酸，例如过乙酸和过苯甲酸；过硫酸钾；以及过酸酯，例如过碳酸二异丙酯。
在一些实施例中，合意的是在该粘结剂前体中包括一种或多种单烯键式不饱和的可自由基聚合化合物；例如，以便在所得粘结剂中降低粘度和/或降低交联密度。示例性的单烯键式不饱和的可自由基聚合化合物包括：单(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)丙烯酸异壬酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸苯氧乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(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)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸环己酯或(甲基)丙烯酸十八烷基酯；N-乙烯基化合物，例如N-乙烯基甲酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮或N-乙烯基己内酰胺；以及它们的组合。
在一些实施例中，磨料层还可以含有一种添加剂。添加剂可以包括抗氧化剂、着色剂、光热稳定剂或填充剂（该填充剂对研磨性能基本没有影响）中的一种或多种。因此，通常由包含磨粒、表面活性剂和磨粒分散在其中的添加剂的粘结剂前体（例如，以浆料形式）制备粘结剂。
所提供的包括成形磨料复合材料的结构化磨粒可以通过本领域熟知的通用方法制成。例如，在一种实施的方法中，可以将浆料形式的粘结剂前体与磨粒推注到具有所需成形磨料复合材料外形尺寸的生产工具中的互补模腔内。随后，可以令半透明薄膜背衬与该生产工具接触，并可以将浆料前体和粘结剂前体固化成至少足以从该生产工具中移出该成形磨料复合材料。或者，可以将该生产工具、至少半透明薄膜背衬和浆料同时进料通过辊隙。任选地，可以在此阶段进行进一步固化（例如，热后固化）以进一步提高固化度并由此改善该粘结剂性质。关于用于形成成形磨料复合材料的方法的进一步细节可见于（例如）美国专利No.5,152,917（Pieper等人）中。
单独的成形磨料复合材料可以具有多种几何固体中任意一种的形状，或是不规则形状的。通常，该成形磨料复合材料是精确成形的（如上文定义）。通常，形成该成形磨料复合材料，使得该成形磨料复合材料的基部，例如，成形磨料复合材料的该部分与至少半透明的薄膜背衬接触并固定于其上。成形磨料复合材料的近基部分(proximal portion)通常具有与远离基底或背衬的成形磨料复合材料的那部分相比相同或更大的表面积。精确成形的磨料复合材料可以选自多种几何固体，如立方体、圆柱体、棱柱（例如，六方柱）、矩形锥体、截断的金字塔形、锥形、半球状、截锥形、十字形或具有远端的柱状横截面。复合物棱锥可具有4个侧面、5个侧面或6个侧面。该成形磨料复合材料还可以具有多种形状的混合。该成形磨料复合材料可以以行、以同心圆、以螺旋或以格子形式排列，或可以随机放置。
构成成形磨料复合材料的侧面可以垂直于背衬、相对于背衬倾斜或朝向远端宽度渐缩成锥形。但是，如果该侧面是锥形的，更容易将成形的磨料复合材料从模具或生产工具的腔室中移出。基本垂直的角度是优选的，因为这导致了在该复合材料磨损时一致的标称接触面积。
每个成形磨料复合材料的高度通常基本相同，但是可以设想在单个结构化磨料制品中具有高度不同的复合材料。该复合材料相对于背衬或相对于复合材料之间的槽脊（land）的高度通常可以小于约2,000微米；例如在约10微米至约250微米的范围内。单独的成形磨料复合材料的基部尺寸可以为约5,000微米或更小，通常为约1,000微米或更小，更通常小于500微米。单独的成形磨料复合材料的基部尺寸通常大于约50微米，更通常大于约100微米。该成形磨料复合材料的基部可以彼此邻接，或彼此相隔某些特定距离。
相邻的成形复合材料可以共享在复合材料相向的侧壁之间接触并延伸的公共的成形磨料复合材料槽脊或桥形结构。通常，该槽脊结构的高度不大于每一相邻复合材料垂直高度尺寸的大约33%。成形磨料复合材料槽脊可以由用于形成该成形磨料复合材料的相同浆料形成。该复合材料是“相邻的”，即在复合材料中心之间所画假想直线上不存在居中的复合材料。至少部分该成形磨料复合材料可以彼此分离以便在该复合材料的凸起部分之间提供凹进区域。
成形磨料复合材料的直线间距可以在每直线厘米大约1个成形磨料复合材料至每直线厘米大约200个成形磨料复合材料的范围内。可以改变该直线间距，以使复合材料的浓度在一处大于另一处。例如，密集度可在磨具的中心处最大。该复合材料的面密度在一些实施例中可以在每平方厘米大约1至大约40,000个复合材料的范围内。该背衬的一个或多个区域可以是暴露的，即，没有接触至少半透明薄膜背衬的磨料涂层。
该成形磨料复合材料通常以预定的图案布置在背衬上，或在预定位置处固定在背衬上。例如，在通过在背衬与具有在其中的腔室的生产工具之间提供浆料而制成的磨料制品中，该复合材料的预定图案对应于该生产工具上腔室的图案。由此可以一个一个制品地重现该图案。在一个实施例中，成形磨料复合材料可以形成阵列或排列，这可能意味着，该复合材料为规则阵列，如准直的行和列，或交替错开的行和列。如果需要，一行成形磨料复合材料可以在第二行成形磨料复合材料前方直接校直。通常，一行成形磨料复合材料可以与第二行成形磨料复合材料错开。
在另一个实施例中，该成形磨料复合材料可以以“随机”阵列或图案布置。这意味着该复合材料并非上文所述的行与列的规则阵列。例如，成形磨料复合材料可以以如美国专利No.5,672,097和No.5,681,217（均是Hoopman等人）公开的方式阐述。但是，要理解的是，这种“随机”阵列可以是预定的图案，因为该磨料制品上复合材料的位置可以是预定的，并对应于用于制造该磨料制品的生产工具中腔室的位置。
示例性生产工具包括辊、环形带和网幅，并可以由适当材料制成，例如由金属（例如，就辊而言）或聚合物薄膜（例如，就环形带和网幅而言）制成。
所提供的结构化磨料制品的形状可以通常是圆形的，例如，是研磨盘的形式。该研磨盘的外边缘通常是光滑的，或可以是有圆齿的。该结构化磨料制品还可以为椭圆形的形式或为任何多边形形状，如三角形、正方形、矩形等等。或者，该磨料制品可以为带的形式。该磨料制品可以以辊的形式提供，通常在磨料领域称为磨料带辊（taperolls）。通常，该磨料带辊可以在晶片平面化过程中连续标记（indexed）或移动。可以将该磨料制品打孔以提供穿过该磨料涂层和/或该背衬的开口，以便在使用之前、之中和/或之后允许工作流体通过；虽然在有利的实施例中，该结构化磨料制品基本上不具有，或甚至完全不具有此类穿孔。
精确成形的磨料复合物可以是可在磨料层的暴露的表面上形成至少一个凸起特征物或凹槽的任何三维形状。可用的形状包括（例如）立方体、棱柱、椎体（例如，四方锥体或六角锥体）、截椎体、圆锥体、截头圆锥体。也可以采用不同形状和/或尺寸的研磨复合物的组合。结构化磨料的磨料层可以是连续的或不连续的。关于具有精确成形磨料复合材料的结构化磨料制品及其生产方法的细节可见于（例如）美国专利No.5,435,816（Spurgeon等人）；No.5,454,844（Hibbard等人）；No.5,851,247（Stoetzel等人）；和No.6,139,594（Kincaid等人）。
通常，根据预定的图案或阵列将成形磨料复合物布置在衬底上，但这并非必要条件。成形磨料复合物可布置为使得其一些工作表面从磨料层的抛光表面凹进。
该结构化磨料制品的半透明薄膜背衬可以通常在使用过程中与衬垫接触。在一些情况下，该结构化磨料制品可以固定到该衬垫上。该磨料层可以涂覆到至少半透明薄膜背衬的正面上，并且可以将粘合剂例如压敏粘合剂（或机械紧固装置）施用到至少半透明薄膜背衬的相对表面上。合适的衬垫例如在美国专利No.5,692,950和No.6,007,407（均授予Rutherford等人）中公开。如果采用光学检测法，则该衬垫以及衬垫安置在其上的任何台板应具有至少一个尺寸合适的窗（例如，开口或透明嵌入物）以允许形成从光源（例如，激光器）穿过该台板和衬垫的连续光学路径。
可以制造所提供的结构化磨料制品，使得它们具有足够的光透射率以适用于光学检测法，例如激光干涉测量法。例如，该结构化磨料制品在任何波长范围内（例如，对应于激光器的输出波长）具有至少1.5%、2.0%、2.5%、3.0%、3.5%、4.0%、4.5%或甚至5.0%或更高的透光率。示例性的激光波长包括：694nm（红宝石）、676.4nm（Kr-离子）、647.1nm（Kr-离子）、635-660nm（InGaAlP半导体）、633nm（HeNe）、628nm（红宝石）、612nm（HeNe）、578（Cu蒸汽）、568.2nm（Kr-离子）、543nm（HeNe）、532nm（DPSS半导体）、530.9nm（Kr-离子）、514.5nm（Ar-离子）、511nm（Cu蒸汽）、501.7nm（Ar）、496.5nm（Ar）、488.0nm（Ar）、476.5nm（Ar）、457.9nm（Ar）、442nm（HeCd）或428nm（N2 +）。
所提供的结构化磨料制品可用于研磨和/或抛光工件，如含有硅或其它金属的晶片（例如，硅晶片、玻璃晶片等）并且包括在其外表面上具有氧化物层的那些晶片。例如，该结构化磨料制品可用于研磨和/或抛光沉积在该晶片上的电介质材料和/或该晶片本身。另外料想到，所提供的磨料制品可用于研磨或抛光其它材料，例如蓝宝石或其它矿物。影响晶片抛光速率和特性的变量包括，例如选择晶片表面和磨料制品之间适当的接触压力、工作流体的类型、晶片表面与磨料制品之间的相对速度和相对运动、以及该工作流体的流速。这些变量是彼此相关的，并且通常根据处理的各个晶片表面来选择。
可以在晶片平面化过程之前和/或间歇地在晶片平面化过程中，例如通过使用垫片修整器（例如，具有固定在金属基质中的金刚石粗粒）研磨该表面，由此修整根据本发明的结构化磨料制品。一种可用的修整器是CMP垫片修整器（通常安装在刚性背衬板上），零件号CMP-20000TS，可获自Hayward,CA的Morgan Advanced Ceramics。
通常，因为对于单个半导体晶片而言可存在多个处理步骤，所以半导体制造工业期望该方法将提供相对高的材料去除速率。用特定磨料制品获得的材料去除速率通常随机械条件和处理的晶片表面类型而改变。但是，尽管通常合意的是具有高导体或电介质材料去除速率，可以选择该导体或电介质材料去除速率以使得其不会损害所需的表面光洁度和/或该晶片表面的表面特征。
现在参见图2，在修整晶片表面的示例性方法中，结构化磨料制品100接触并固定于衬垫210上，衬垫210继而固定于台板220上。衬垫210可以包括泡沫（例如，聚氨酯泡沫）或其它可压缩材料，其内具有第一窗212，并且台板220其内具有第二窗222。晶片夹具233安装到头部单元（head unit）231上，该头部单元连接到发动机（未显示）上。万向节卡盘232从头部单元231延伸到晶片夹具233。晶片夹具233帮助将晶片240固定到头部单元231上并还防止该半导体晶片在平面化过程中发生移位。晶片夹具233在环部分233a沿晶片240延伸。环部分233a（是任选的）可以是单独的片材或可以与晶片夹具233形成一体。令晶片240接触结构化磨料制品100的磨料层120，并且晶片240和磨料层120相对于彼此移动。使用穿过第二窗222、第一窗212和结构化磨料制品100并反射离开晶片240的氧化物表面242且折返其路径的激光束250监控抛光/研磨的进程。可以使用任选的工作流体260促进该研磨过程。贮存器237储存任选的工作流体260，该工作流体通过管238泵送到半导体晶片与该磨料层之间的界面。可用的工作流体包括例如美国专利号5,958,794（Bruxvoort等人）中列举的那些。
通常，基本不具有刮伤和缺陷的晶片表面抛光是理想的。可通过已知方法评价晶片的表面光洁度。一种方法是测量Rt值，其提供粗糙度的量度，并可以显示刮伤或其它表面缺陷。通常修整该晶片表面以得到不大于大约0.4纳米、更通常不大于大约0.2纳米、甚至更通常不大于大约0.05纳米的Rt值。通常采用激光干涉仪，如Wyko RST PLUS干涉仪（Wyko Corp.,Tucson,AZ）或Tencor轮廓曲线仪（KLA-TencorCorp.,San Jose,CA）测量Rt。还可以通过暗场显微镜法进行划痕检测。可以通过原子力显微镜法测量划痕深度。
可以在工作流体的存在下进行晶片表面加工，可以根据晶片表面的组成选择该工作流体。在一些应用中，该工作流体通常包含水。该工作流体有助于通过化学机械抛光法与该磨料制品一起加工。在抛光的化学部分过程中，该工作流体可以与晶片的外表面或暴露表面反应。接着在加工的机械部分，磨具可去除此反应产物。
存储器储存器件和其它电子器件的当前趋势是小型化。需要磨料制品可以抛光具有非常小节点的晶片而不产生缺陷。一些示例性的器件具有小至32nm或甚至28nm的节点。为了抛光这些晶片，重要的是，磨料制品能够以相对高的速率形成具有非常少缺陷的平滑表面。另外，需要磨料制品可以抛光具有非常小节点的镜片而不产生缺陷。一些示例性的器件具有小至32nm或甚至28nm的节点。为了抛光这些晶片，重要的是，磨料制品能够以相对高的速率形成具有非常少缺陷的平滑表面。另外，在抛光之后，直径可以为100mm或更大的晶片需要具有均匀的外形且形成凹坑最小（在边缘处比在中心处磨损大）。已经令人惊奇地发现，当磨粒的平均粒径小于约200nm、小于约150nm、小于140nm或甚至小于130nm时并且当非离子聚醚表面活性剂的存在量占结构化粘合剂的0.75重量%至2.2重量%、1.0重量%至2.2重量%、1.3重量%至2.2重量%或甚至1.5重量%至2.0重量%时，包括其中分散有磨粒和非离子聚醚表面活性剂的聚合物粘结剂的结构化磨料制品可以按超过/分钟的速率从热氧化物晶片中去除材料。实例部分中的表1示出这个结果。所提供的磨料制品具有磨粒尺寸、非离子聚醚表面活性剂的量和构造的特定组合，使得表面活性剂以正确量分散在交联粘结剂中，以允许高的晶片去除速率并且具有低缺陷和优良的整体晶片均匀度。
通过以下非限制性实例进一步说明了本发明的目的和优点，但这些实例中所述的具体材料及其用量、以及其他条件和细节不应视为对本发明进行不当限定。
实例
实例1-具有1%表面活性剂的固定磨料网幅
二氧化铈分散液1的制备
将二氧化铈分散液（11.4045千克，水中51.06%固体，132nm平均粒径，可获自俄亥俄州独立城的菲柔公司）倾入混合容器中，随后在用涂有聚四氟乙烯的桨叶进行混合的同时，缓慢加入703克2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基乙酸、568克丙烯酸β-羧乙酯（酸5.9-6.0）和2.7907千克1-甲氧基-2-丙醇。将混合物加热至50℃并混合过夜。随后将该混合物转移至旋转蒸发器中并在减压下除去过量的水。所得分散体具有49.32%的固体含量。
浆料1的制备
向混合容器中混合45.000千克二氧化铈分散液1、665.8克DISPERBYK-111湿润和分散添加剂（可获自康涅狄克州沃林福德的美国BYK化学公司(BYK-Chemie USA,Inc.of Wallingford,CT)）。向该混合物中加入125.9克甲基丙烯酸2-羟乙酯（可获自宾夕法利亚州费城的罗门哈斯公司(Rohm and Haas Co.of Philadelphia,PA)）、318.7克丙烯酸2-苯氧基乙酯（可以以SR 339为名获自宾夕法利亚州埃克斯顿的沙多玛公司(Sartomer Co.or Exton,PA)）、2.445千克三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（可以以SR 351为名获自沙多玛公司）、137.1克丙烯酸β-羧乙酯（可获自马里兰州科基斯维尔的拜麦克斯公司(Bimax Inc.of Cockeysville,MD)）、252.2克TERGITAL 15-7-S（可获自西格玛-奥尔德里奇公司(Sigma Aldrich Inc.)）和溶解在466.1克1-甲氧基-2-丙醇中的15.13克吩噻嗪。用涂有聚四氟乙烯的桨叶混合该混合物30分钟，随后转移到旋转蒸发器中去除1-甲氧基-2-丙醇。将浆料冷却至室温，然后加入26.16克自由基光引发剂（苯基双(2,4,6-三曱基苯甲酰基)氧化膦（可以IRGACURE 819为名获自纽约塔里敦的汽巴精化公司、26.16克热自由基引发剂2,2'-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)（可以VAZO 52为名获自特拉华州威尔明顿的杜邦公司）和6.54克对苯二酚一甲基醚，之后混合两小时。
实例1
提供宽度为30英寸（76厘米）的聚丙烯生产工具的辊。该聚丙烯生产工具是具有六边形柱形模腔（宽125微米，深30微米）的六角形阵列（中心为350微米）的聚丙烯薄膜，对应于10%的空腔区。该生产工具基本上是最终的结构化磨料制品中磨料复合材料的所需形状、尺寸和排列的反相。美国专利No.7,497,885(Kollodge)中公开的方法4提供了对工具及其使用的进一步描述。使用涂胶辊(casting roll)和压料辊(nip roll)（咬力1300磅(5.78kN)），在生产工具的模腔与半透明聚碳酸酯/PBT基薄膜背衬材料（7密耳(0.18毫米)厚）（可以以BAYFOLCR6-2为名获自宾夕法利亚州匹兹堡的拜耳公司）的辊之间涂布浆料1，并随后以10英尺/分钟（3.0米/分钟）的线速度和6.0千瓦/英寸（2.36千焦/小时-厘米）的总曝光量通过UV光源（V灯泡，型号EPIQ，可获自辐深公司(Fusion Systems)）。在UV固化后将所得结构化磨料制品（SA1）从生产工具中移出。
使用可以以商品名REFLEXION抛光机获自加利福利亚州圣克拉拉的应用材料公司(Applied Materials,Inc.of Santa Clara)的CMP抛光机，采用3.0lb/in2(20.7kPa)的晶片压力、每分钟30转的台板速度和1分钟8毫米的网幅标记速度(web index speed)，将SA1用于抛光热氧化物覆层晶片（在其表面上具有1微米薄膜厚度的硅氧化物的200毫米直径的硅晶片）。对于热氧化物晶片而言，测得的去除速率平均为
Figure BDA00002388836000211
/分钟，得到突发性的中心快速晶片分布，如以上的曲线图中所示，这样提供了通过调节施加到晶片的压力而将晶片分布精细调节至其最佳均匀度的选择。
实例2-具有2%表面活性剂的固定磨料网幅
二氧化铈分散液2的制备
将二氧化铈分散液（102.195千克，水中51.56%固体，135nm平均粒径，可获自俄亥俄州独立城的菲柔公司）倾入混合容器中，随后在用涂有聚四氟乙烯的桨叶进行混合的同时，缓慢加入622克2-(2-甲氧基乙氧基)乙氧基乙酸、503克丙烯酸β-羧乙酯和2.4752千克1-甲氧基-2-丙醇。将混合物加热至50℃并混合过夜。随后将该混合物转移至旋转蒸发器中并在减压下除去过量的水。所得分散液具有49.13%的固体含量。
浆料2的制备
向混合容器中混合45.000千克二氧化铈分散液2、733.8克DISPERBYK-111湿润和分散添加剂（可获自康涅狄克州沃林福德的美国BYK化学公司）。向该混合物中加入125.4克甲基丙烯酸2-羟乙酯（可获自宾夕法利亚州费城的罗门哈斯公司）、317.5克丙烯酸2-苯氧基乙酯（可以以SR 339为名获自宾夕法利亚州埃克斯顿的沙多玛公司）、2.435kg千克三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（可以以SR 351为名获自沙多玛公司）、136.6克丙烯酸β-羧乙酯（可获自马里兰州科基斯维尔的拜麦克斯公司）、502.5克TERGITOL 15-7-S（可获自西格玛-奥尔德里奇公司）和溶解在464.3克1-甲氧基-2-丙醇中的15.07克吩噻嗪。用涂有聚四氟乙烯的桨叶混合该混合物30分钟，并随后将其转移到旋转蒸发器中去除1-甲氧基-2-丙醇。将浆料冷却至室温，然后加入27.0克自由基光引发剂（苯基双(2,4,6-三曱基苯甲酰基)氧化膦（可以IRGACURE819为名获自纽约塔里敦的汽巴精化公司）、27.0克热自由基引发剂2,2'-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)（可以VAZO 52为名获自特拉华州威尔明顿的杜邦公司）和6.75克对苯二酚一甲基醚，之后混合两小时。
实例2
提供宽度为30英寸（76厘米）的聚丙烯生产工具的辊。该聚丙烯生产工具是具有六边形柱形模腔（宽125微米，深30微米）的六角形阵列（中心为350微米）的聚丙烯薄膜，对应于10%的空腔区。该生产工具基本上是最终的结构化磨料制品中磨料复合材料的所需形状、尺寸和排列的反相。使用涂胶辊和压料辊（咬力1300磅(5.78kN)），在生产工具的模腔与半透明聚碳酸酯/PBT基薄膜背衬材料（7密耳(0.18毫米)厚）（可以以BAYFOL CR6-2为名获自宾夕法利亚州匹兹堡的拜耳公司）的辊之间涂布浆料2，并随后以10英尺/分钟（3.0米/分钟）的线速度和6000瓦/英寸（2.36千焦/小时-厘米）的总曝光量通过UV光源（V灯泡，型号EPIQ，可获自辐深公司）。在UV固化后将所得结构化磨料制品（SA2）从生产工具中移出。
使用可以以商品名REFLEXION抛光机获自加利福利亚州圣克拉拉的应用材料公司的CMP抛光机，采用3.0lb/in2(20.7kPa)的晶片压力、每分钟30转的台板速度和1分钟8毫米的网幅标记速度，将SA2用于抛光热氧化物覆层晶片（在其表面上具有1微米薄膜厚度的硅氧化物的200毫米直径的硅晶片）。对于热氧化物晶片而言，测得的去除速率平均为
Figure BDA00002388836000231
/分钟，得到突发性的中心快速晶片分布，如以上的曲线图中所示，这样提供了通过调节施加到晶片的压力而将晶片分布精细调节至其最佳均匀度的选择。
比较例1–没有表面活性剂的固定磨料网幅
浆料3的制备
向混合容器中混合45.000千克二氧化铈分散液2、663.3克DISPERBYK-111湿润和分散添加剂（可获自康涅狄克州沃林福德的美国BYK化学公司）。向该混合物中加入125.4克甲基丙烯酸2-羟乙酯（可获自宾夕法利亚州费城的罗门哈斯公司）、317.5克丙烯酸2-苯氧基乙酯（可以以SR 339为名获自宾夕法利亚州埃克斯顿的沙多玛公司）、2.4354千克三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（可以以SR 351为名获自沙多玛公司）、136.6克丙烯酸β-羧乙酯（可获自马里兰州科基斯维尔的拜麦克斯公司）和溶解在464.3克1-甲氧基-2-丙醇中的15.07克吩噻嗪。用涂有聚四氟乙烯的桨叶混合该混合物30分钟，随后转移到旋转蒸发器中去除1-甲氧基-2-丙醇。将浆料冷却至室温，然后加入20.04克自由基光引发剂（苯基双(2,4,6-三曱基苯甲酰基)氧化膦（可以IRGACURE819为名获自纽约塔里敦的汽巴精化公司、20.04克热自由基引发剂2,2'-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)（可以VAZO 52为名获自特拉华州威尔明顿的杜邦公司）和5.01克对苯二酚一甲基醚，之后混合两小时。
比较例1
提供宽度为30英寸（76厘米）的聚丙烯生产工具的辊。该聚丙烯生产工具是具有六边形柱形模腔（宽125微米，深30微米）的六角形阵列（中心为350微米）的聚丙烯薄膜，对应于10%的空腔区。该生产工具基本上是最终的结构化磨料制品中磨料复合材料的所需形状、尺寸和排列的反相。使用涂胶辊和压料辊（咬力1300磅(5.78kN)），在生产工具的模腔与半透明聚碳酸酯/PBT基薄膜背衬材料（7密耳(0.18毫米)厚）（可以以BAYFOLCR6-2为名获自宾夕法利亚州匹兹堡的拜耳公司）的辊之间涂布浆料3，并随后以10英尺/分钟（3.0米/分钟）的线速度和6000瓦/英寸（2.36千焦/小时-厘米）的总曝光量通过UV光源（V灯泡，型号EPIQ，可获自辐深公司）。在UV固化后将所得结构化磨料制品（SA3）从生产工具中移出。
使用可以以商品名REFLEXION抛光机获自加利福利亚州圣克拉拉的应用材料公司的CMP抛光机，采用3.0lb/in2(20.7kPa)的晶片压力、每分钟30转的台板速度和1分钟5毫米的网幅标记速度，将SA3用于抛光热氧化物覆层晶片（在其表面上具有1微米薄膜厚度的硅氧化物的200毫米直径的硅晶片）。对于热氧化物晶片而言，测得的去除速率平均为
Figure BDA00002388836000241
/分钟，得到难以克服的典型的中心慢速和边缘快速晶片分布，如以上的曲线图中所示。
比较例2–具有3%表面活性剂的固定磨料网幅
浆料4的制备
向混合容器中混合1.0747千克二氧化铈分散液2、15.8克DISPERBYK-111湿润和分散添加剂（可获自康涅狄克州沃林福德的美国BYK化学公司）。向该混合物中加入3.00克甲基丙烯酸2-羟乙酯（可获自宾夕法利亚州费城的罗门哈斯公司）、7.58克丙烯酸2-苯氧基乙酯（可以以SR 339为名获自宾夕法利亚州埃克斯顿的沙多玛公司）、58.16克三羟甲基丙烷三丙烯酸酯（可以以SR 351为名获自沙多玛公司）、3.26克丙烯酸β-羧乙酯（可获自马里兰州科基斯维尔的拜麦克斯公司）、18.0克TERGITAL 15-7-S（可获自西格玛-奥尔德里奇公司）和溶解在20克1-甲氧基-2-丙醇中的0.36克吩噻嗪。用涂有聚四氟乙烯的桨叶混合该混合物30分钟，随后将其转移到旋转蒸发器中去除1-甲氧基-2-丙醇。将浆料冷却至室温，然后加入0.65克自由基光引发剂（苯基双(2,4,6-三曱基苯甲酰基)氧化膦（可以IRGACURE 819为名获自纽约塔里敦的汽巴精化公司、0.65克热自由基引发剂2,2'-偶氮二(2,4-二甲基戊腈)（可以VAZO 52为名获自特拉华州威尔明顿的杜邦公司）和0.16克对苯二酚一甲基醚，之后混合两小时。
提供宽度为30英寸（76厘米）的聚丙烯生产工具的辊。该聚丙烯生产工具是具有六边形柱形模腔（宽125微米，深30微米）的六角形阵列（中心为350微米）的聚丙烯薄膜，对应于10%的空腔区。该生产工具基本上是最终的结构化磨料制品中磨料复合材料的所需形状、尺寸和排列的反相。使用涂胶辊和压料辊（咬力1300磅(5.78kN)），在生产工具的模腔与半透明聚碳酸酯/PBT基薄膜背衬材料（7密耳(0.18毫米)厚）（可以以BAYFOLCR6-2为名获自宾夕法利亚州匹兹堡的拜耳公司）的辊之间涂布浆料4，并随后以10英尺/分钟（3.0米/分钟）的线速度和6000瓦/英寸（2.36千焦/小时-厘米）的总曝光量通过UV光源（V灯泡，型号EPIQ，可获自辐深公司）。在UV固化后将所得结构化磨料制品（SA4）从生产工具中移出。
使用可以以商品名REFLEXION抛光机获自加利福利亚州圣克拉拉的应用材料公司的CMP抛光机，采用3.0lb/in2(20.7kPa)的晶片压力、每分钟30转的台板速度和1分钟8毫米的网幅标记速度，将SA4用于抛光热氧化物覆层晶片（在其表面上具有1微米薄膜厚度的硅氧化物的200毫米直径的硅晶片）。发现薄膜在抛光期间破裂，并且不能抛光晶片。
比较例3-添加到抛光流体的表面活性剂
使用可以以商品名REFLEXION抛光机获自加利福利亚州圣克拉拉的应用材料公司的CMP抛光机，采用3.0lb/in2(20.7kPa)的晶片压力、每分钟30转的台板速度和1分钟5毫米的网幅标记速度，将SA3用于抛光热氧化物覆层晶片（在其表面上具有1微米薄膜厚度的硅氧化物的200毫米直径的硅晶片）。根据计算，添加到抛光流体的TERGITOL的量与实例2中的FA网幅中的相等。对于热氧化物晶片而言，测得的去除速率平均为
Figure BDA00002388836000251
/分钟，得到典型的中间慢速和边缘快速的晶片分布，如图3中所示。
在表1中列出实例和比较例的去除速率。
表1
对热氧化物晶片的去除速率
Figure BDA00002388836000261
不偏离本发明的范围和精神的前提下，对本发明的各种改进和改变对于本领域技术人员将是显而易见的。应当理解，本发明不旨在不恰当地限于本文提供的示例性实施例和实例，这些实例和实施例仅以举例的方式提出，而且本发明的范围旨在仅受所附权利要求书的限制。在本公开中引用的所有参考文献都以引证的方式全文并入本申请。

Claims (17)

1.一种结构化磨料制品，包括：
背衬，具有相背的第一主表面和第二主表面；
结构化磨料层，设置并固定于所述第一主表面上，其中，所述结构化磨料层包括：
聚合物粘结剂，
分散在所述粘结剂中的磨粒；和
分散在所述粘结剂中的非离子聚醚表面活性剂，
其中，所述磨粒具有小于约200nm的平均粒径，
其中，所述非离子聚醚表面活性剂没有通过共价键链接到交联的所述聚合物粘结剂，并且
其中，按所述结构化磨料层的总重量计，所述非离子聚醚表面活性剂的存在量为0.75重量%至2.2重量%。
2.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中按所述结构化磨料层的总重量计，所述非离子聚醚表面活性剂的存在量为1.0重量%至2.2重量%。
3.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中成形的磨料复合材料是精确成形的。
4.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中交联的所述聚合物粘结剂包含丙烯酸类聚合物。
5.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中所述表面活性剂包括聚环氧乙烷链段。
6.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中所述表面活性剂包括聚环氧丙烷链段。
7.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中成形的磨料复合材料还包括阴离子聚醚磷酸酯，并且
其中所述阴离子聚醚磷酸酯的存在量按重量计小于所述非离子聚醚表面活性剂的存在量。
8.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中所述背衬包括聚合物膜。
9.根据权利要求8所述的结构化磨料制品，其中所述聚合物膜包括弹性体聚氨酯。
10.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，其中所述背衬包括聚合物泡沫。
11.根据权利要求1所述的结构化磨料制品，还包括直接粘结到所述第二主表面上的附连界面层。
12.根据权利要求11所述的结构化磨料制品，其中所述附连界面层包括设置在所述第二主表面上的压敏粘合剂。
13.根据权利要求11所述的结构化磨料制品，其中所述附连界面层包括毛圈织物。
14.一种研磨工件的方法，包括：
在存在含水流体的情况下，使结构化磨料制品的至少一部分与工件的表面摩擦接触；和
使所述工件或结构化磨料层中的至少一者相对于另一者移动，以研磨所述工件的所述表面的至少一部分，其中，所述结构化磨料制品包括：
背衬，具有相背的第一主表面和第二主表面；和
结构化磨料层，设置并固定于所述第一主表面上，其中，所述结构化磨料层包括：
聚合物粘结剂，
分散在所述粘结剂中的磨粒；和
分散在所述粘结剂中的非离子聚醚表面活性剂，
其中，所述磨粒具有小于约200nm的平均粒径，
其中，所述非离子聚醚表面活性剂没有通过共价键链接到交联的所述聚合物粘结剂，并且
其中，按所述结构化磨料层的总重量计，所述非离子聚醚表面活性剂的存在量为0.75重量%至2.2重量%。
15.根据权利要求14所述的研磨工件的方法，其中所述工件是氧化物晶片。
16.根据权利要求14所述的研磨工件的方法，其中所述工件包含硅。
17.根据权利要求14所述的研磨工件的方法，其中所述含水流体包括自来水。
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