CN108290267B - 形成具有期望ζ电位的抛光制品的设备与方法 - Google Patents

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Abstract

本文描述的实施方式大体而言涉及抛光制品及制造在抛光工艺和清洗工艺中使用的抛光制品的方法。更具体言之，本文公开的实施方式涉及具有分级性质的复合抛光制品。在一个实施方式中，提供一种抛光制品。该抛光制品包含一个或更多个暴露的第一区域以及一个或更多个第二暴露区域，该第一区域由第一材料形成并具有第一ζ电位，该第二暴露区域由第二材料形成并具有第二ζ电位，其中该第一ζ电位与该第二ζ电位不同。

Description

形成具有期望ζ电位的抛光制品的设备与方法
技术领域
本文描述的实施方式大体而言涉及抛光制品及制造在抛光工艺和清洗工艺中使用的抛光制品的方法。更具体言之，本文公开的实施方式涉及具有分级性质的复合抛光制品。
背景技术
化学机械抛光(CMP)工艺通常被用于半导体器件制造过程中的基板平坦化。在CMP处理过程中，基板被固定在承载头上，且器件表面被抵靠旋转的抛光垫放置。承载头在基板上提供可控的负载以将器件表面推抵抛光垫。抛光液体，诸如具有研磨颗粒(例如二氧化硅(SiO2)、氧化铝(Al2O3)或二氧化铈(CeO2))的浆料，通常被供应到抛光垫的表面。
随着特征尺寸减小，通过CMP工艺进行的前层和后层平坦化变得更加关键。不幸的是，CMP工艺的副产物，例如在CMP工艺期间产生的研磨颗粒和金属污染物，可能会损伤基板的表面。在使用研磨抛光浆料的情况下，这些研磨颗粒可能源自研磨浆料本身。在一些情况下，研磨颗粒可能源自抛光垫本身。另外，研磨颗粒可能源自基板的被抛光表面材料和抛光设备。由于抛光垫产生的机械压力，这些颗粒可能物理性附着于基板的表面。金属污染物来自被研磨的金属线、浆料中的金属离子、及抛光设备本身。这些金属污染物可能会嵌入基板的表面中，而且往往难以使用后续的清洗工艺去除。目前的抛光垫设计和抛光后清洗工艺时常产出具有缺陷的被抛光基板，这些缺陷是由CMP工艺的副产物所造成的。
因此，需要一种提供缺陷减少的改良抛光工艺的抛光制品以及用于制造改良抛光垫的方法。
发明内容
本文描述的实施方式大体而言涉及抛光制品及制造在抛光工艺和清洗工艺中使用的抛光制品的方法。更具体言之，本文公开的实施方式涉及具有分级性质的复合抛光制品。在一个实施方式中，提供一种抛光制品。该抛光制品包含一个或更多个暴露的第一区域以及一个或更多个第二暴露区域，该第一区域由第一材料形成并具有第一ζ电位，该第二暴露区域由第二材料形成并具有第二ζ电位，其中该第一ζ电位与该第二ζ电位不同。
在另一个实施方式中，提供一种抛光制品。该抛光制品包含复合抛光衬垫主体，该复合抛光衬垫主体具有第一沟槽表面、与该第一沟槽表面相对的第二平坦表面、以及朝向该第一沟槽表面具有变化ζ电位的梯度。
在又另一个实施方式中，提供一种形成抛光制品的方法。该方法包含使用3D打印机沉积多个复合层以达到目标厚度，其中沉积多个复合层包含沉积具有暴露的第一区域的第一材料及沉积具有暴露的第二区域的第二材料，该暴露的第一区域具有第一ζ电位，该暴露的第二区域具有第二ζ电位。固化该多个复合层以形成复合衬垫主体，该复合衬垫主体具有包含该第一材料的一个或更多个第一特征及包含该第二材料的一个或更多个第二特征，其中一个或更多个第一特征和一个或更多个第二特征形成单一主体。
在又另一个实施方式中，一种形成抛光制品的方法可以包含使用3D打印机沉积多个复合层以达到目标厚度。沉积该多个复合层的方法可以包含沉积第一材料及沉积第二材料，该第一材料包含具有暴露的第一区域的聚氨酯丙烯酸酯，该暴露的第一区域具有第一ζ电位，该第二材料包含具有暴露的第二区域的聚氨酯丙烯酸酯，该暴露的第二区域具有第二ζ电位。随后该方法可以包括UV固化该多个复合层以形成复合衬垫主体，该复合衬垫主体具有包含该第一材料的一个或更多个第一特征及包含该第二材料的一个或更多个第二特征，其中一个或更多个第一特征和一个或更多个第二特征形成单一主体。
在又另一个实施方式中，一种抛光制品可以包含复合抛光衬垫主体，该复合抛光衬垫主体具有第一沟槽表面、与该第一沟槽表面相对的第二平坦表面、及从该第一沟槽表面延伸到该第二平坦表面的材料性质梯度，其中该材料性质梯度包含变化的ζ电位。在一些情况下，该材料性质梯度的ζ电位可以朝向该第一沟槽表面变得更正电性。在其他情况下，该材料性质梯度的ζ电位可以朝向该第一沟槽表面变得更负电性。使用中性溶液测量的该材料性质梯度的变化的ζ电位可以在约-70mV和约+50mV之间的范围内变化。
附图说明
为详细了解本公开的上述特征的方式，可参照实施方式(其中一些图示于附图中)而对以上简要概述的实施方式作更特定的描述。然而，应注意的是，附图仅图示本公开的典型实施方式，因此不应将附图视为限制本公开的范围，因本公开可认可其他同样有效的实施方式。
图1为可受益于本文所述抛光垫设计的抛光站的示意性剖视图；
图2A为依据本公开的一个实施方式的表面具有变化的ζ电位的区域的抛光垫的示意性立体图；
图2B为图2A的抛光垫的一部分的示意性剖视图；
图2C为图2B的抛光垫的一部分的放大示意性剖视图；
图3A为依据本公开的另一个实施方式的表面具有变化的ζ电位的区域的抛光垫的示意性立体图；
图3B为图3A的抛光垫的一部分的示意性剖视图；
图3C为依据本公开的另一个实施方式的表面具有变化的ζ电位的区域的抛光垫的示意性部分俯视图；
图3D为依据本公开的另一个实施方式的表面具有变化的ζ电位的区域的抛光垫的示意性立体剖视图；
图3E为依据本公开的另一个实施方式的表面具有变化的ζ电位的区域的抛光垫的示意性部分剖视图；
图3F为依据本公开的另一个实施方式的表面具有变化的ζ电位的区域的抛光垫的示意性部分剖视图；
图3G至3L为依据本公开的实施方式的表面具有变化的ζ电位的区域的抛光垫设计的俯视图；
图4A为依据本公开的实施方式的用于制造表面具有变化的ζ电位的区域的抛光垫的系统的示意图；
图4B为依据本公开的实施方式用于制造图4A图示的抛光垫的系统的沉积区的示意图；
图4C为依据本公开的实施方式的被配置在图4B图示的抛光垫区域的表面上的分配液滴的放大特写示意图；
图5A至5F提供依据本公开的实施方式的横跨在图4A的系统内形成的抛光主体的一个或更多个区域的具有变化ζ电位的表面的抛光垫的示例；
图6为依据本公开的实施方式的表面具有变化的ζ电位的区域的抛光垫的一部分的示意性侧面剖视图；
图7为依据本公开的实施方式的具有透明区域和其中形成有变化的ζ电位的区域的表面的抛光垫的示意性侧面剖视图；
图8为依据本公开的实施方式的表面具有变化的ζ电位的区域且具有支撑泡沫层的抛光垫的示意性立体剖视图；
图9为依据本公开的实施方式的具有多个区域且表面具有变化的ζ电位的区域的抛光垫的示意性剖视图；
图10为依据本公开的实施方式的图9的抛光垫的部分放大剖视图；以及
图11为描绘使用本公开的配方所形成的抛光制品的测量ζ电位相对于pH的曲线图。
为了便于理解，已在可能处使用相同的参考标号来指称对附图而言相同的元件。构思的是，可以将一个实施方式的元件和特征有益地并入其他实施方式中而无需进一步详述。然而，应注意的是，附图仅图示本公开的示例性实施方式，因此不应将附图视为限制本公开的范围，因本公开可认可其他同样有效的实施方式。
具体实施方式
本文描述的实施方式大体而言涉及抛光制品及制造在抛光工艺和清洗工艺中使用的抛光制品的方法。更特定言之，本文公开的实施方式涉及具有分级性质(诸如ζ电位)的复合抛光制品。ζ(Zeta)电位是固体表面相对于液体在滑动平面处的电动电位。固体表面的电动电位提供表面官能度的间接测量。在固体表面上加入或去除质子化基团会在表面上产生电荷。在固体与液体界面之间的静电对界面双层的电荷有很大的影响。
本公开的实施方式提供抛光制品及形成抛光制品的方法，该抛光制品在抛光制品的整个表面上具有变化的ζ电位区域。可以基于所使用的浆料组成物系统和待抛光的材料来调整抛光制品的变化的ζ电位区域。可以调整这个变化的ζ电位来将活性浆料输送到抛光制品与基板之间的界面，同时从界面移除抛光副产物和污染物。例如，在一些实施方式中，抛光制品在抛光制品的抛光表面附近(即抛光制品与液体界面之间的界面)具有较正的ζ电位，并且在抛光制品的槽底部附近具有较负的ζ电位。较正的ζ电位从液体界面排斥不想要的带正电荷离子(例如金属离子、电介质材料离子)，而较负的ζ电位吸引不想要的正离子前往槽的底部，在槽的底部收集的离子可以被从抛光制品移除。
在其中活性浆料含有的研磨剂具有负ζ电位(例如天然硅石，诸如热解硅石)的抛光系统中，研磨剂可以被吸引到抛光表面附近较正的ζ电位处，并相应地被槽底部附近的负电位排斥。在活性浆料包含的研磨剂具有正ζ电位(例如氧化铝)的一些实施方式中，抛光表面可被设计成相对于抛光制品表面的其他区域具有较负的ζ电位，以将研磨剂吸引到抛光制品与液体界面之间的界面。
在本文描述的一些实施方式中，此可调的ζ电位是通过将ζ电位改性剂添加到含有用以形成抛光制品的组成物的预聚物中来实现。含组成物的预聚物可以包含一种或更多种低聚物和一种或更多种单体，其中低聚物、单体中的至少一种或两者具有离子电荷(例如阳离子、阴离子、或非离子)，该离子电荷通过与预聚物成分共聚合来调整抛光制品的ζ电位。
在本文描述的一些实施方式中，ζ电位梯度被形成在垂直于抛光制品的抛光表面的方向上或在抛光制品的抛光表面的平面中。ζ电位的梯度可以在一个方向上从高浓度变化到低浓度，或反之亦然。在本文描述的一些实施方式中，抛光制品的一个或更多个区域可以包括更复杂的ζ电位梯度，例如高/低/高或低/高/低ζ电位。
使用中性溶液测量的抛光制品的至少一个暴露表面的平均ζ电位可以在约-70mV至约+50mV的范围内。使用中性溶液测量的抛光制品的至少一个暴露表面的平均ζ电位可以是至少-70mV、-65mV、-60mV、-55mV、-50mV、-45mV、-40mV、-35mV、-30mV、-25mV、-20mV、-15mv、-10mv、-5mV、0mV、5mV、10mV、15mV、20mV、25mV、30mv、35mV、40mV、或45mV。使用中性溶液测量的抛光制品的至少一个暴露表面的平均ζ电位可以是至多-65mV、-60mV、-55mV、-50mV、-45mV、-40mV、-35mV、-30mV、-25mV、-20mV、-15mv、-10mv、-5mV、0mV、5mV、10mV、15mV、20mV、25mV、30mv、35mV、40mV、45mV、或50mV。在另一个实施方式中，使用中性溶液测量的抛光制品的至少一个暴露表面的平均ζ电位范围可以从约-70mV至约0mV(例如从约-50mV至约-5mV；从约-40mV至约-10mV；或从约-30mV至约-20mV。在另一个实施方式中，使用中性溶液测量的抛光制品的至少一个暴露表面的平均ζ电位范围可以从约0mV至约50mV(例如从约5mV至约40mV；从约10mV至约30mV；或从约20mV至约30mV)。
以下的公开描述抛光制品及用于制造抛光制品的方法。在下面的描述和图1至11中阐述某些细节，以提供对本公开的各种实施方式的透彻理解。未在以下公开中阐述其他描述常与抛光制品及制造抛光制品的方法相关的众所周知结构和系统的细节，以避免不必要地模糊了各种实施方式的描述。
图中所示的许多细节、尺寸、角度及其他特征只是特定实施方式的说明。因此，在不偏离本公开的精神或范围的情况下，其他实施方式可以具有其他的细节、组件、尺寸、角度及特征。另外，可以在没有以下描述的其中几个细节的情况下实施本公开的进一步实施方式。
应当理解的是，虽然本文描述的抛光制品是抛光垫，但本文描述的实施方式也可应用于其他抛光制品，包括例如擦光垫。另外，虽然本文所述抛光制品的讨论是和化学机械抛光工艺有关，但本文描述的抛光制品和制造抛光制品的方法也可应用于其他抛光工艺，包括抛光透镜和其他包括研磨剂和无研磨剂浆料系统的工艺。此外，本文描述的抛光制品至少可被用于以下产业：航天、陶瓷、硬式磁盘驱动器(HDD)、MEMS和纳米技术、金属加工、光学和光电学、及半导体等。
在一个实施方式中，可以使用增材制造工艺(例如三维打印(或3-D打印)工艺)来生产(或制造)本文描述的抛光制品。在一个实施方式中，首先制作部件的计算机(CAD)模型，随后切片算法映像每层的信息。在3-D打印工艺的一个非限制性示例中，层以散布在粉末床表面上的薄粉末分布开始。随后分配选择的黏结剂材料，此举选择性地结合在将形成制品处的颗粒。随后，将支撑粉末床和使用中的部件的活塞降低，以形成下一个粉末层。在每一层之后，重复相同的工艺，随后进行最终的热处理以制成制品。在另一个示例中，3-D打印工艺可以包括、但不限于其中将液体前驱物组成材料的液滴分配在表面上、随后固化而以逐层的方式形成抛光制品的工艺，将在下面进一步讨论此工艺。由于3-D打印工艺可以对材料成分、微结构及表面纹理进行局部控制，所以可以使用此方法实现各种(和先前达不到的)几何形状。
在一个实施方式中，本文描述的抛光制品可被以计算机渲染装置或计算机显示装置可读的数据结构表示。计算机可读介质可以含有表示抛光制品的数据结构。数据结构可以是计算机档案，并且可以含有关于一个或更多个制品的结构、材料、纹理、物理性质或其他特性的信息。数据结构也可以含有代码，例如执行计算机渲染装置或计算机显示设备的选定功能的计算机可执行代码或装置控制代码。数据结构可以被存储在计算机可读介质上。计算机可读介质可以包括实体存储介质，例如磁存储器、软盘、或任何方便的实体存储介质。实体存储介质可以是计算机系统可读的，以在计算机屏幕或实体转列装置上呈现由数据结构表示的制品，实体转列装置可以是积层制造装置，例如3D打印机。
图1为抛光站100的示意性剖视图，抛光站100可以位于包含多个抛光站的较大化学机械抛光(CMP)系统内。抛光站100包括平台102。平台102可以围绕中心轴104旋转。可以将抛光垫106放在平台102上。虽然不想限制本文提供的公开内容，但典型地，抛光垫106覆盖平台102的上表面103，平台102比抛光站100中将处理的基板110的尺寸(例如基板直径)大至少一至两倍。在一个示例中，抛光垫106和平台102的直径在约6英寸(150毫米)和约40英寸(1,016毫米)之间。抛光垫106包括设以接触和处理一个或更多个基板110的抛光表面112。在抛光过程中，平台102支撑抛光垫106并旋转抛光垫106。承载头108可以固持被抵靠抛光垫106的抛光表面112处理的基板110。抛光表面112与基板110之间形成抛光界面130。承载头108通常包括用以抵靠抛光垫106和承载环109推动基板110的柔性隔板111，承载环109用以校正在抛光工艺期间在基板的表面各处出现的固有不均匀压力分布。承载头108可以围绕中心轴114旋转和/或以扫略方式移动，以在基板110与抛光垫106之间产生相对运动。
在抛光过程中，可以通过递送臂118将抛光流体116(例如研磨浆或非研磨浆)供应到抛光表面112。抛光流体116可以含有研磨颗粒、pH调节剂和/或化学活性成分，以能够对基板进行化学机械抛光。设计116的浆料化学性质来抛光基板表面和/或特征，该基板表面和/或特征可以包括金属、金属氧化物及半金属氧化物。将注意到的是，在抛光工艺期间利用抛光垫106的表面形貌来控制与基板110相互作用的抛光流体116(例如浆料)的输送。例如，抛光垫106的表面形貌可以包括槽、通道及其他可被配置在抛光垫106上方、上面及内部的突起。抛光垫的表面形貌可以通过铸造、模制、或机械加工等技术形成。
在一些实施方式中，抛光站100包括衬垫修整组件120，衬垫修整组件120包括调节臂122及致动器124和126。致动器124和126配置为在抛光工艺循环期间的不同时间使衬垫修整盘128(例如镶钻石盘)被推向并扫过抛光表面112，以研磨并复原抛光垫106的抛光表面112。在处理过程中，移动的抛光垫106和承载头108对基板110施加机械能，此举结合抛光流体116中的化学物质和研磨剂成分将使基板的表面变平坦。
图2A为依据本公开的实施方式表面具有变化的ζ电位的区域的抛光垫200的示意性立体图。图2B为图2A的抛光垫200的一部分的示意性剖视图。图2C为图2B的抛光垫的一部分的放大示意性剖视图。抛光垫200可以用在诸如抛光站100的抛光站中，用于通过化学机械抛光抛光基板。抛光垫200包括衬垫主体202。衬垫主体202可以是均质的衬垫主体。或者衬垫主体202可以是复合衬垫主体。衬垫主体202可以通过任何适当的技术形成。用于形成衬垫主体202的示例性技术包括3D打印、模制、铸造、或烧结。衬垫主体202可以包括多个暴露的区域或表面。
在一个实施方式中，至少两个暴露区域或表面具有不同的表面性质，例如ζ电位。在一个实施方式中，每个暴露表面内的区域被修饰成具有不同的ζ电位。在一个实施方式中，可以调整区域或表面的ζ电位，使得当设置在抛光垫上的活性浆料被递送或吸引到基板与抛光垫之间的界面时，在CMP工艺期间产生的、诸如研磨剂颗粒和金属污染物的抛光副产物容易被从基板与抛光垫之间的抛光界面移除。
在一个实施方式中，衬垫主体202包含由第一材料形成并具有第一ζ电位的一个或更多个暴露的第一区域或表面。衬垫主体202还包含由第二材料形成并具有第二ζ电位的一个或更多个第二暴露区域，其中第一ζ电位与第二ζ电位不同。在一个实施方式中，使用中性溶液测量的第一ζ电位等于或大于-70mV且小于0mV，并且使用中性溶液测量的第二ζ电位等于或大于0mV且小于50mV。在另一个实施方式中，使用中性溶液测量的第一ζ电位等于或大于0mV且小于50mV，并且使用中性溶液测量的第二ζ电位等于或大于-70mV且小于0mV。
可以使用具有期望的ζ电位性质的任何适当材料或材料组合来形成衬垫主体202。在一个实施方式中，衬垫主体可以由一种或更多种热塑性聚合物、热固性聚合物、或热塑性和热固性聚合物两者形成。例如，衬垫主体202可以由热塑性聚合物形成，热塑性聚合物例如聚氨酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯三氟乙烯、聚四氟乙烯、聚甲醛、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚醚砜、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚醚酰亚胺、聚酰胺、三聚氰胺、聚酯、聚砜、聚乙酸乙烯酯、氟化烃等、以及上述的丙烯酸酯、共聚物、接枝物及混合物。衬垫主体202可以由热塑性聚合物形成，热塑性聚合物包括例如聚氨酯、丙烯酸酯、环氧树脂、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚醚酰亚胺、或聚酰胺。在一个实施方式中，使用具有不同ζ电位的不同聚合物来形成每个暴露表面。在另一个实施方式中，用各种ζ电位改性剂来使热塑性聚合物改性，以获得具有如本文所述的不同ζ电位的暴露表面。
在一个实施方式中，衬垫主体202包括可以被形成在堆栈方向上的多个层。可以使用具有不同ζ电位的材料来形成多个层的至少部分不同层。该多个层中的至少两个层各自具有暴露表面，该暴露表面具有与至少一个其他层的暴露表面不同的ζ电位。
衬垫主体202包括第一抛光表面204及与第一抛光表面204相对的第二平坦表面206。衬垫主体202包括下部208，衬垫主体202的下部208上方延伸有多个槽210或通道。多个槽210或通道被配置在抛光表面204中，从而形成抛光垫200的沟槽表面。槽210可以具有任何适当的形状。槽210可以是圆形的。在槽是圆形的一些实施方式中，槽210可以彼此同心。
槽210以间距P隔开。图2B最清楚图示出的间距P是相邻槽之间的径向距离。每个槽之间是具有宽度Wp的特征212或分隔件。特征212可以具有任何适当的形状。特征212可以是环形特征。每个槽210都包括终止于基部216的壁214。如图2B所示，基部216可以具有矩形轮廓。或者，基部216可以具有U形轮廓。每个槽210可以具有深度Dg和宽度Wg。壁214可以是大致垂直的并终止于基部216。
在一个实施方式中，特征212的高度220高于每个槽210的基部216，使得特征212的上表面222从衬垫主体202的下部208突出。槽210或通道在特征212与基部216之间形成。在抛光过程中，特征212的上表面222形成接触基板的抛光表面204，而槽210保留抛光流体。
在一个实施方式中，特征212的宽度Wp可以在约250微米至约2毫米之间。槽210的宽度Wg可以在约250微米至约2毫米之间。特征212之间的间距“P”可以在约0.5毫米至约5毫米之间。特征212的宽度Wp、槽210的宽度Wg、和/或间距P可以横跨抛光垫200的半径变化到具有不同硬度的区域。
衬垫主体202可以包括多个暴露表面。在一个实施方式中，该多个表面中的两个暴露表面的至少一部分具有不同的表面性质，例如ζ电位。在一个实施方式中，每个暴露表面内的区域被改性成具有不同的ζ电位。可以选择暴露表面来形成ζ电位渐增的梯度。在一个实施方式中，暴露表面是选自特征212的上表面222、壁214的表面224、及基部216的表面226。例如，在一个实施方式中，特征212的上表面222的至少一部分包含具有第一ζ电位的第一材料，壁214的表面224的至少一部分包含具有第二ζ电位的材料，而且槽210的基部216的表面226的至少一部分包含具有第三ζ电位的第三材料。在另一个实施方式中，特征212的上表面222的至少一部分和壁214的表面224的一部分具有第一ζ电位，并且槽210的基部216的表面226的至少一部分包含具有第二ζ电位的第二材料，该第二ζ电位不同于该第一ζ电位。
参照图2C，衬垫主体202可以包括多个材料层2301-2309(统称230)。可以使用具有不同表面性质(例如ζ电位)的材料来形成不同层中的每一层。多个材料层2301-2309中的至少两个层各自具有ζ电位与另一层的暴露表面不同的暴露表面。应当理解的是，图2C所绘包含九个层的抛光垫200只是示例性的，而且可以使用任意数量的材料层230来形成期望的ζ电位梯度。
在一个实施方式中，将整个衬垫主体202的ζ电位梯度化。将整个衬垫主体202的ζ电位梯度化可以利用从抛光表面204到平坦表面206的材料性质梯度(240→250)。在一个实施方式中，使用中性溶液测量的材料性质梯度(240→250)的变化ζ电位在约-70mV和约+50mV之间的范围内变化。在一个实施方式中，ζ电位的梯度从抛光表面204渐增到平坦表面206。例如，在一个实施方式中，将一个或更多个暴露的第一区域或表面和一个或更多个第二区域或表面排列形成ζ电位梯度，其中ζ电位从抛光表面204渐增到平坦表面206。在另一个实施方式中，ζ电位从平坦表面206渐增到抛光表面204。例如，在一个实施方式中，特征212的上表面222包含具有第一ζ电位的第一材料层2301，壁214的表面224的至少一部分包含具有第二ζ电位的第二材料层(2302-2308的任意组合)，并且槽210的基部216的表面226包含具有第三ζ电位的第三材料层2308。在另一个实施方式中，材料层2301-2308具有第一ζ电位，并且材料层2309具有第二ζ电位。
图3A为依据本公开的另一个实施方式的表面具有变化的ζ电位的抛光垫300的示意性立体图。图3B为图3A的抛光垫300的一部分的示意性剖视图。抛光垫300可以用在诸如抛光站100的抛光站中，用于通过化学机械抛光抛光基板。此抛光垫与抛光垫200类似，不同之处仅在于抛光垫300包括多个具有暴露区域或表面的分离特征。在一个实施方式中，多个区域或表面中的至少两个暴露区域或表面具有不同的表面性质，例如ζ电位。在一个实施方式中，可以调整区域或表面的ζ电位，使得在CMP工艺期间产生的、诸如研磨剂颗粒和金属污染物的抛光副产物被从基板与抛光垫之间的抛光界面移除，并且活性浆料被递送到基板与抛光垫之间的界面。
抛光垫300包括复合衬垫主体302。复合衬垫主体302包括第一抛光表面305和与第一抛光表面305相对的第二平坦表面307。复合衬垫主体302包括一个或更多个第一抛光特征304和一个或更多个第二抛光特征306。一个或更多个第一抛光特征304和一个或更多个第二抛光特征306中的至少一个的至少两个暴露表面的某些部分可以如本文所述进行改性以具有ζ电位不同的表面。第一抛光特征304和第二抛光特征306是在边界处接合在一起以形成复合衬垫主体302的分离特征。在一个实施方式中，第一抛光特征304可以是肖氏D级硬度约40至约90的硬特征。第二抛光特征306可以是硬度值介于肖氏A级约26至肖氏A级约95之间的弹性特征。
用于形成复合衬垫主体302的示例性技术包括3D打印、模制、铸造、或烧结。复合衬垫主体302可以包括多个层，其中依据3D打印机沉积的复合衬垫主体302的设计，每个层都包括第二抛光特征306的区域和/或第一抛光特征304的区域。随后该多个层可以例如通过UV光或通过热源进行固化，以变坚硬并实现目标硬度。在沉积和固化之后，包括第一抛光特征304和第二抛光特征306的单一复合衬垫主体302便形成，第一抛光特征304和第二抛光特征306被耦接或接合在一起并具有ζ电位不同的暴露表面。
可以为第二抛光特征306和第一抛光特征304选择具有不同机械性质的材料，以实现目标抛光工艺。第二抛光特征306和第一抛光特征304的动态机械性质可以通过选择不同的材料和/或选择在特征形成工艺期间使用的不同固化工艺来实现。在一个实施方式中，第二抛光特征306可以具有较低的硬度值和较低的杨氏模量值，而第一抛光特征304可以具有较高的硬度值和较高的杨氏模量值。在一个实施方式中，第二抛光特征306可以具有较低的ζ电位值，而第一抛光特征304具有较高的ζ电位值。在另一个实施方式中，第二抛光特征306可以具有较高的ζ电位值，而第一抛光特征304具有较低的ζ电位值。如本文所述，可以在每个特征内和/或在抛光垫的抛光表面内或各处通过第二抛光特征306和第一抛光特征304的物理布局、图案或组合来控制表面性质，例如ζ电位。
第一抛光特征304可以由一种或更多种聚合物材料形成。第一抛光特征304可以由单一聚合物材料形成或由两种或更多种聚合物的混合物与各种ζ电位改性剂组合形成，以实现具有本文所述的不同ζ电位的暴露表面。在一个实施方式中，第一抛光特征304可以由一种或更多种热塑性聚合物形成。第一抛光特征304可以由热塑性聚合物形成，热塑性聚合物例如聚氨酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯三氟乙烯、聚四氟乙烯、聚甲醛、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚醚砜、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚醚酰亚胺、聚酰胺、三聚氰胺、聚酯、聚砜、聚乙酸乙烯酯、氟化烃等、以及上述的丙烯酸酯、共聚物、接枝物及混合物。在另一个实施方式中，用于形成第一抛光特征304的热塑性聚合物被用各种的ζ电位改性剂改性，以获得具有如本文所述的不同ζ电位的暴露区域。在一个实施方式中，第一抛光特征304可以由丙烯酸酯形成。例如，第一抛光特征304可以是聚氨酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、或聚酯丙烯酸酯。在另一个实施方式中，第一抛光特征304可以包括一种或更多种热固性聚合物，例如环氧树脂、酚醛树脂、胺、聚酯、胺甲酸乙酯、硅、及上述的丙烯酸酯、混合物、共聚物、及接枝物。
在一个实施方式中，第一抛光特征304可以由仿真塑料3D打印材料形成。在一个实施方式中，可以将研磨剂颗粒嵌入第一抛光特征304中来增强抛光工艺。包含研磨剂颗粒的材料可以是金属氧化物，例如氧化铈、氧化铝、二氧化硅或上述的组合、聚合物、介金属或陶瓷。
第二抛光特征306可以由一种或更多种聚合物材料形成。第二抛光特征306可以由单一聚合物材料形成或两种或更多种聚合物的混合物形成，以实现目标性质。在一个实施方式中，第二抛光特征306可以由存储模量的一种或更多种热塑性聚合物形成。例如，第二抛光特征306可以由热塑性聚合物形成，热塑性聚合物例如聚氨酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯三氟乙烯、聚四氟乙烯、聚甲醛、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚醚砜、丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、聚醚酰亚胺、聚酰胺、三聚氰胺、聚酯、聚砜、聚乙酸乙烯酯、氟化烃等、以及上述的丙烯酸酯、共聚物、接枝物及混合物。在另一个实施方式中，用于形成第二抛光特征306的热塑性聚合物被用各种的ζ电位改性剂改性，以获得具有如本文所述的不同ζ电位的暴露区域。在一个实施方式中，第二抛光特征306可以由丙烯酸酯形成。例如，第二抛光特征306可以是聚氨酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、或聚酯丙烯酸酯。在另一个实施方式中，第二抛光特征306可以由热塑性弹性体形成。在一个实施方式中，第二抛光特征306可以由橡胶状3D打印材料形成。
在一些实施方式中，第一抛光特征304通常比第二抛光特征306更硬且更刚性，而第二抛光特征306比第一抛光特征304更软且更柔性。可以选择第一抛光特征304和第二抛光特征306的材料与图案来获得具有ζ电位变化区域的抛光垫300的“经调整”块材。使用这种“经调整”块材和变化的ζ电位形成的抛光垫300具有各种优点，例如改善的抛光结果(例如减少的缺陷)、降低的制造成本、延长的衬垫寿命。在一个实施方式中，“经调整”块材或抛光垫整体可以具有介于肖氏A约65至肖氏D约75之间的硬度。抛光垫的抗拉强度可以介于5MPa至约75MPa之间。抛光垫300可以具有约5％至约350％的断裂伸长率。抛光垫可以具有高于约10mPa的剪切强度。抛光垫300可以具有介于约5MPa至约2000MPa之间的存储模数。抛光垫可以在25摄氏度至90摄氏度的温度范围间具有稳定的存储模数，使得在E’30/E’90的存储模数比落入约6至约30之间的范围内，其中E’30是在30摄氏度的存储模数，而E’90是在90摄氏度的存储模数。
在一个实施方式中，第一抛光特征304和第二抛光特征306的材料在化学上可抵抗来自研磨浆的侵蚀。在另一个实施方式中，第一抛光特征304和第二抛光特征306的材料是亲水性的。
复合衬垫主体302包括延伸于复合衬垫主体302的第二抛光特征306的下部308上方的多个槽310或通道。多个槽310或通道被配置在抛光垫300的抛光表面305中。槽310可以具有任何适当的形状。槽310可以是圆形的。在其中槽是圆形的一些实施方式中，槽310可以彼此同心。
槽310以间距P隔开。图3B最清楚图示出的间距P是相邻槽之间的径向距离。每个槽之间是具有宽度Wp的第一抛光特征304或分隔件。第一抛光特征304可以具有任何适当的形状。第一抛光特征304可以是环形特征。每个槽310都包括终止于基部316的壁314。如图3B所示，基部316可以具有矩形轮廓。或者，基部316可以具有U形轮廓。每个槽310都可以具有深度Dg和宽度Wg。壁314可以是大致垂直的并终止于基部316。
在一个实施方式中，第一抛光特征304和第二抛光特征306可以是交替排列的交替同心环，以形成圆形的复合衬垫主体302。在一个实施方式中，第一抛光特征304的高度高于第二抛光特征306的高度，使得第一抛光特征304的上表面322从第二抛光特征306突出。槽310或通道被形成在第一抛光特征304与第二抛光特征306之间。在抛光过程中，第一抛光特征304的上表面322形成接触基板的抛光表面305，而槽310保留抛光流体。在一个实施方式中，第一抛光特征304在垂直于与复合衬垫主体302平行的平面的方向上比第二抛光特征306更厚，使得槽310和/或通道被形成在复合衬垫主体302的顶表面上。
在一个实施方式中，第一抛光特征304的宽度Wp可以在约250微米至约2毫米之间。第一抛光特征304之间的间距“P”可以在约0.5毫米至约5毫米之间。每个第一抛光特征304都可以具有在约250微米至约2毫米之间的范围内的宽度。宽度Wp和/或间距“P”可以横跨抛光垫300的半径变化到具有不同硬度的区域。
复合衬垫主体302可以包括多个暴露表面。在一个实施方式中，该多个表面中的两个暴露表面的至少一部分具有不同的表面性质，例如ζ电位。可以选择暴露表面来形成ζ电位渐增的梯度。在一个实施方式中，暴露表面是选自第一抛光特征304的上表面322、壁314的表面324、及基部316的表面326。例如，在一个实施方式中，第一抛光特征304的上表面322的至少一部分包含具有第一ζ电位的第一材料，壁314的表面324的至少一部分包含具有第二ζ电位的材料，而且槽310的基部316的表面326的至少一部分包含具有第三ζ电位的第三材料。在另一个实施方式中，第一抛光特征304的上表面322的至少一部分和第一抛光特征304的壁314的表面324的一部分具有第一ζ电位，并且槽210的基部316的表面326的至少一部分包含具有第二ζ电位的第二材料，该第二ζ电位不同于该第一ζ电位。
在一个实施方式中，复合衬垫主体302可以包括如图2C所示的多个材料层。可以使用具有不同表面性质(例如ζ电位)的材料来形成不同层中的每一层。多个层中的至少两个层各自具有ζ电位与另一层的暴露表面不同的暴露表面。
在一个实施方式中，将整个复合衬垫主体302的ζ电位梯度化。将整个复合衬垫主体302的ζ电位梯度化可以利用从抛光表面305到平坦表面307的材料性质梯度(340→350)。在一个实施方式中，ζ电位的梯度从抛光表面305渐增到平坦表面307。在另一个实施方式中，ζ电位从平坦表面307渐增到抛光表面305。例如，在一个实施方式中，第一抛光特征304的上表面322包含具有第一ζ电位的第一材料层，壁314的表面324的至少一部分包含具有第二ζ电位的第二材料层，并且槽310的基部316的表面326包含具有第三ζ电位的第三材料层。
图3C为依据本公开的实施方式表面具有ζ电位变化区域的抛光垫300c的示意性局部俯视图。抛光垫300c与图3A的抛光垫300类似，不同之处仅在于抛光垫300c包括互锁的第一抛光特征304c和第二抛光特征306c。第一抛光特征304c和第二抛光特征306c可以形成多个同心环。在一个实施方式中，第一抛光特征304c可以包括突出的垂直脊360，并且第二抛光特征306c可以包括用于接收垂直脊360的垂直凹部370。或者，第二抛光特征306c可以包括突出脊，而第一抛光特征304c包括凹部。将第二抛光特征306c与第一抛光特征304c互锁可增加抛光垫300c相对于在CMP工艺和/或材料处理期间可能产生的施加的剪切力的机械强度。第一抛光特征304c和第二抛光特征306c可各自具有ζ电位变化区域。
图3D为依据本公开的实施方式的表面具有变化的ζ电位的区域的抛光垫300d的示意性立体剖视图。抛光垫300d包括延伸自诸如第二抛光特征306d的基材层的多个第一抛光特征304d。第一抛光特征304d的上表面372形成用于在抛光过程中与基板接触的抛光表面。第一抛光特征304d和第二抛光特征306d具有不同的材料和结构性质。例如，第一抛光特征304d可由具有第一ζ电位的材料形成，例如用于抛光垫300的第一抛光特征304的材料，而第二抛光特征306d可由具有第二ζ电位的材料形成。另外，第一抛光特征304d可由硬质材料形成，例如用于抛光垫300的硬质特征的材料，而第二抛光特征306d可由软质或低存储模量E’的材料形成，例如用于抛光垫300的第二抛光特征的材料。抛光垫300d可以通过3D打印形成，类似于抛光垫300。
在一个实施方式中，第一抛光特征304d可以具有大致上相同的尺寸。或者，第一抛光特征304d可以在尺寸上变化，以横跨抛光垫300d形成变化的机械和表面性质(例如变化的ζ电位)、变化的存储模量E’、和/或变化的损耗模量E”。在一个实施方式中，第一抛光特征304d可以均匀地分布于抛光垫300d各处。或者，第一抛光特征304d可被排列成不均匀的图案，以在抛光垫300d中实现目标性质。
在图3D中，将第一抛光特征304d图示为从第二抛光特征306d突出的圆柱。或者，第一抛光特征304d可以具有任何适当的形状，例如具有椭圆形、正方形、矩形、三角形、多边形或不规则剖面的柱。在一个实施方式中，第一抛光特征304d可以具有不同的剖面形状，以调整抛光衬垫的硬度、机械强度、ζ电位或其他期望的特性。
图3E为依据本公开的实施方式的表面具有变化的ζ电位的区域的抛光衬垫300e的示意性局部剖视图。抛光衬垫300e与图3A至3D的抛光衬垫300、300c或300d类似，不同之处仅在于抛光衬垫300e包括互锁的第一抛光特征304e和第二抛光特征306e。第一抛光特征304e和第二抛光特征306e可以包括形成复合衬垫主体302的一部分的多个同心环和/或分离组件。在一个实施方式中，第一抛光特征304e可以包括突出的侧壁374，而第二抛光特征306e可以包括凹入的侧壁375以接收第一抛光特征304e。或者，第二抛光特征306e可以包括突出的侧壁，而第一抛光特征304e包括凹入的侧壁。通过使第二抛光特征306e与第一抛光特征304e以突出的侧壁互锁，抛光垫300e获得增加的拉伸、压缩和/或剪切强度。另外，互锁的侧壁可防止抛光垫300e被拉开。
在一个实施方式中，第一抛光特征304e与第二抛光特征306e之间的边界包括从至少一种材料组成物到另一种材料组成物的内聚性转变，例如从用以形成第一抛光特征304e的第一组成物到用以形成第二抛光特征306e的第二组成物的转变或成分梯度。从而由被用来形成复合衬垫主体302的某些部分的组成物形成的材料的内聚性是本文描述的积层制造工艺的直接结果，这在逐层添加形成的结构中致能微米级控制和一种或更多种化学成分的精细混合。
图3F为依据本公开的实施方式表面的具有变化的ζ电位的区域的抛光垫300f的示意性局部剖视图。图3F为依据本公开的一个实施方式的抛光垫的示意性局部剖视图。抛光垫300f与图3E的抛光垫300e类似，不同之处仅在于抛光垫300f包括以不同方式设置的互锁特征。抛光垫300f可以包括第一抛光特征304f和第二抛光特征306f。第一抛光特征304f和第二抛光特征306f可以包括多个同心环和/或分离组件。在一个实施方式中，第一抛光特征304f可以包括水平脊376，而第二抛光特征306f可以包括水平凹部377以接收第一抛光特征304f的水平脊376。或者，第二抛光特征306f可以包括水平脊，而第一抛光特征304f包括水平凹部。在一个实施方式中，可以将垂直互锁特征(例如图3C的互锁特征)和水平互锁特征(例如图3E和图3F的互锁特征)组合来形成抛光垫。
图3G至3L为依据本公开的实施方式的表面具有变化的ζ电位的区域的抛光垫设计的俯视图。图3G至3L中每一图皆包括具有白色区域(白色像素的区域)和黑色区域(黑色像素的区域)的像素图，白色区域分别表示用于接触和抛光基板的第一抛光特征304g-304l，黑色区域表示第二抛光特征306g-306l。第一抛光特征304g-304l可以类似于本文中讨论的第一抛光特征304。第二抛光特征306g-306l可以类似于抛光垫的第二抛光特征306。如本文中的类似讨论，白色区域通常突出于黑色区域上方，使得通道被形成在白色区域之间的黑色区域中。在抛光过程中研磨浆可以流过通道并且可以被保留在通道中。图3G-3L图示的抛光垫可以使用增材制造工艺沉积多个材料层来形成。该多个层中的每一层都可以包括两种或更多种材料，以形成第一抛光特征304g-304f和第二抛光特征306g-306f。在一个实施方式中，第一抛光特征304g-304f可以在垂直于与该多个材料层平行的平面的方向上比第二抛光特征306g-306f更厚，使得槽和/或通道被形成在抛光垫的顶表面上。
图3G为具有作为同心抛光特征的多个第一抛光特征304g的抛光垫设计300g的示意性像素图。第一抛光特征304g可以是宽度相同的同心圆。在一个实施方式中，第二抛光特征306g也可以具有相同的宽度，使得第一抛光特征304g沿着径向方向的间距是固定的。在抛光过程中，第一抛光特征304g之间的通道保留研磨浆并防止研磨浆由于抛光垫围绕其中心轴(即同心圆的中心)旋转所产生的离心力而快速损失。
图3H为具有以同心圆排列的多个分段的第一抛光特征304h的抛光垫设计300h的示意性像素图。在一个实施方式中，分段的第一抛光特征304h大致上可以具有相同的长度。分段的第一抛光特征304h可以形成多个同心圆。在每个圆中，分段的第一抛光特征304h可以均匀地分布在每个同心圆内。在一个实施方式中，分段的第一抛光特征304h可以在径向方向上具有相同的宽度。在一些实施方式中，不管同心圆的半径为何，分段的第一抛光特征304h每一个大致上都具有相同的长度(例如相等的弧长，抛光垫的中心区域除外)。在一个实施方式中，第二抛光特征306h被配置在多个同心圆之间并具有相同的宽度，使得同心圆的间距是固定的。在一个实施方式中，分段的第一抛光特征304h之间的间隙可以在圆与圆之间交错，以防止研磨浆在抛光垫围绕其中心轴旋转所产生的离心力的下直接流出抛光垫。
图3I为在第二抛光特征306i上具有螺旋形第一抛光特征304i的抛光垫设计300i的示意性像素图。在图3I中，抛光垫设计300i具有四个从抛光垫中心延伸到抛光垫边缘的螺旋形第一抛光特征304i。虽然图标出四个螺旋形抛光特征，但仍可以类似的方式设置数量更少或更多的螺旋形第一抛光特征304i。螺旋形第一抛光特征304i界定螺旋形通道。在一个实施方式中，每个螺旋形第一抛光特征304i都具有固定的宽度。在一个实施方式中，螺旋形通道也具有固定的宽度。在抛光过程中，抛光垫可以在与螺旋形第一抛光特征304i的方向相反之方向上围绕中心轴旋转，以将研磨浆保留在螺旋形通道中。例如，在图3I中，将螺旋形第一抛光特征304i和螺旋形通道以逆时针方向形成，因此在抛光过程中，可以顺时针旋转抛光垫，以将研磨浆保留在螺旋形通道中和抛光垫上。在一些实施方式中，每个螺旋形通道从抛光垫中心到抛光垫边缘都是连续的。这种连续的螺旋形通道允许研磨浆与任何抛光废物一起从抛光垫中心流到抛光垫边缘。在一个实施方式中，可以通过在与螺旋形第一抛光特征304i相同的方向(例如图3I中的逆时针方向)上旋转抛光垫来清洗抛光垫。
图3J为具有第一抛光特征304j的抛光垫设计300j的示意性像素图，第一抛光特征304j是被以螺旋形图案设置在第二抛光特征306j上的分段抛光特征。图3J图示的抛光垫类似于图3I的抛光垫，不同之处仅在于第一抛光特征304j被分段，并且第一抛光特征304j的径向间距改变。在一个实施方式中，第一抛光特征304j的径向间距从抛光垫的中心减小到抛光垫的边缘区域。
图3K为抛光垫设计300k的示意性像素图，抛光垫设计300k具有形成在第二抛光特征306k中的多个分离的第一抛光特征304k。在一个实施方式中，多个第一抛光特征304k中的每一个都可以是类似于图3D图标结构的圆柱形柱型结构。在一个实施方式中，多个第一抛光特征304k可以在抛光表面的平面上具有相同的尺寸。在一个实施方式中，多个第一抛光特征304k可以被设置成同心圆。在一个实施方式中，多个第一抛光特征304k可被相对于抛光表面的平面设置成规则的2D图案。
图3L为抛光垫设计300f的示意性像素图，抛光垫设计300f具有形成于第二抛光特征306f上的多个分离的第一抛光特征304f。图3L的抛光垫类似于图3K的抛光垫，不同之处仅在于图3L中的一些第一抛光特征304f可被连接而形成一个或更多个闭合圆。该一个或更多个闭合圆可以形成一个或更多个屏障，以在抛光过程中保留研磨浆。
图3A至3L的设计中的第一抛光特征304a-304f可以由相同的材料或相同的材料组成物形成。或者，图3A至3L的设计中的第一抛光特征304a-304f的材料组成物和/或材料性质可随抛光特征的不同而改变。个别化的材料组成物和/或材料性质允许订制抛光垫用于特定的需求。
图4A为增材制造系统450的示意性剖视图，积层制造系统450可被用来使用依据本公开的一个或更多个实施方式的增材制造工艺形成表面具有ζ电位变化区域的抛光垫。增材制造工艺可以包括、但不限于诸如多喷射沉积工艺、喷墨打印工艺、熔融沉积模制工艺、黏结剂喷射工艺、粉末床熔融工艺、选择性激光烧结工艺、立体光刻工艺、光聚合固化数字光处理、片层压工艺、定向能量沉积工艺等工艺、或其他类似的3D沉积工艺(例如3-D打印工艺)。已经发现增材制造工艺(例如3D打印)在形成具有ζ电位变化区域的抛光垫中特别有用。
增材制造系统450通常包括前驱物递送部分453、前驱物配制部分454、及沉积部分455。沉积部分455通常包括用以形成抛光垫200、300-300l的增材制造装置，或此后称为打印站400。在处理过程中，可在打印站400内将抛光垫200、300-300l打印在支撑件402上。在一些实施例中，使用一个或更多个液滴喷射打印机406(例如图4A图示的打印机406A和打印机406B)从CAD(计算机辅助设计)程序逐层形成抛光垫200、300-300l。在打印工艺期间打印机406A、406B与支撑件402可以相对于彼此移动。
液滴喷射打印机406可以包括一个或更多个打印头408，一个或更多个打印头408具有用于分配液体前驱物的一个或更多个喷嘴(例如喷嘴409-412)。在图4A的实施方式中，打印机406A包括具有喷嘴409的打印头408A和具有喷嘴410的打印头408B。喷嘴409可设以分配第一液体前驱物组成物，以形成第一聚合物材料，例如具有第一ζ电位的聚合物材料，而喷嘴410可用以分配第二液体前驱物，以形成具有第二ζ电位的第二聚合物材料。液体前驱物组成物可被分配在选定的位置或区域，以形成具有ζ电位变化区域的抛光垫。这些选定的位置共同形成目标打印图案，该目标打印图案可被存储为CAD兼容档案，随后该CAD兼容档案被电子控制器405读取，电子控制器405控制来自液滴喷射打印机406的喷嘴的液滴递送。
通常使用电子控制器405来促进增材制造系统450(包括打印站400)内的组件的控制和自动化。电子控制器405可以是例如计算机、可程序化逻辑控制器、或嵌入式控制器。电子控制器405通常包括中央处理单元(CPU)、存储器(例如计算机可读介质)、及用于输入和输出(I/O)的支持电路(未图标)。CPU可以是在工业环境中使用于控制各种系统功能、基板移动、腔室工艺并控制支持硬件(例如传感器、电机、加热器等)的任何形式的计算机处理器中的一种，而且监控系统中进行的工艺。存储器或计算机可读介质被连接到CPU，并且可以是一种或更多种容易取得的非易失性存储器，例如随机存取存储器(RAM)、闪存、只读存储器(ROM)、软盘、硬盘、或任何其他形式的、位于本端或远程的数字存储器。可将软件指令与数据译码并存储于存储器内，以指示CPU。支持电路也与CPU连接，用于以传统方式支持处理器。支持电路可包括缓存、电源供应器、时钟电路、输入/输出电路、子系统以及类似物。电子控制器405可读的程序(或计算机指令)决定增材制造系统450中的组件可进行何项任务。在一个实施方式中，程序是电子控制器405可读的软件，并包括用以进行与监控、执行、及控制液滴喷射打印机406递送的液滴的递送和定位相关的任务的译码。程序还可以包括与打印站400内的组件的移动、支撑和/或定位相关的任务、以及电子控制器405中进行的各种工艺任务和各种程序。
在3D打印之后，可以使用位于增材制造系统450的沉积部分455内的固化装置420来固化抛光垫200、300-300l。由固化装置420进行的固化工艺可以通过将打印的抛光垫加热到固化温度或使该垫暴露于一种或更多种形式的电磁辐射来进行。在一个示例中，可以通过使打印的抛光垫暴露于固化装置420内的紫外光源产生的紫外线辐射421来进行固化工艺。
增材制造工艺提供方便且高度可控的工艺，用于生产具有由不同材料和/或不同材料组成物形成的分离特征的抛光垫。在一个实施方式中，可以使用增材制造工艺形成具有第一ζ电位的特征和/或具有第二ζ电位的特征。例如，具有第一ζ电位的抛光垫特征可以由含有从打印机406B的喷嘴412分配的聚氨酯段的第一组成物形成，并且具有第二ζ电位的抛光垫特征可以由打印机406A的喷嘴410分配的第二组成物的液滴形成。另外，可以使用第一组成物的液滴来形成抛光垫的软或低存储模量E’特征，并且可以使用第二组成物的液滴形成抛光垫的硬或高存储模量E’特征。
在另一个实施方式中，第一抛光特征304和/或第二抛光特征306可各自由两种或更多种组成物的混合物形成。在一个示例中，第一组成物可由第一打印头(例如打印头408A)以液滴的形式分配，而第二组成物可由第二打印头(例如打印机406A的打印头408B)以液滴的形式分配。使用从多个打印头递送的液滴的混合物形成第一抛光特征304通常将包括对应于在电子控制器405中找到的沉积图内的预定像素上的第一抛光特征304对齐像素。沉积图通常表示将遍及表面(例如XY平面)各处配置每种组成物的各种液滴的位置，以形成在沉积层的堆栈内的层(例如在Z方向上堆栈的层)。随后，打印头408A可以与对应于将要形成第一抛光特征304的位置的像素对齐，随后在预定像素上分配液滴。因此，抛光垫可以由第一材料组成物和第二材料形成，该第一材料组成物是通过沉积第一液滴组成物的液滴所形成，该第二材料包含通过沉积第二液滴组成物的液滴所形成的第二材料组成物。
图4B为在抛光垫制造工艺期间打印站400和抛光垫300的一部分的示意性放大剖视图。图4B所示的一个示例中图示的打印站400包括用以通过逐层沉积工艺依序形成抛光垫300的一部分的两个打印机406A和406B。图4B所示的抛光垫300部分可以包括例如在最终形成的抛光垫300中的第一抛光特征304或第二抛光特征306的一部分。在处理过程中，打印机406A和406B设以将液滴“A”或“B”分别递送到支撑件402的第一表面，随后以逐层工艺连续到达位在支撑件402上的生长抛光垫的表面。如图4B所示，在已经形成在支撑件402上的第一层446上沉积第二层448。在一个实施方式中，第二层448被形成在第一层446上方，第一层446已经被固化装置420处理，在垫制造工艺中固化装置420位于打印机406A和406B的下游。
将注意到的是，在一些实施方式中，在一个或更多个打印机406A和406B正将液滴“A”和/或“B”沉积到预先形成的第一层446的表面446A上时，第二层448的某些部分可以同时被固化装置420处理。在这种情况下，目前正形成的层可以包括位在固化区449A的任一侧上的经处理部分448A和未处理部分448B。未处理部分448B通常包括分配液滴的阵列，例如分别使用打印机406B和406A沉积在先前形成的第一层446的表面446A上的分配液滴443和447。
图4C为位在如图4B图示的、先前形成的第一层446的表面446A上的分配液滴443的放大剖视图。基于分配液滴443内的材料的性质，并且由于表面446A的表面能，分配液滴由于表面张力将扩张到比原始分配液滴(例如液滴“A”或“B”)的尺寸更大的表面量。分配液滴的扩张量将以沉积在表面446A上的时刻起的时间为函数而变化。然而，在非常短的时段(例如<1秒)之后，液滴的扩张将达到平衡尺寸，并具有接触角α。分配液滴横跨表面的扩张会影响液滴在生长的抛光垫的表面上的配置分辨率，并因此影响在最终抛光垫的各个区域内找到的特征和组成物的分辨率。
在一些实施方式中，理想的是在液滴“A”、“B”被分配时同时使液滴“A”、“B”暴露，以在液滴有机会在基板表面上扩张到正常未固化平衡尺寸之前将液滴固化或“固定”于期望尺寸。在这种情况下，调整由固化装置420供应到分配液滴的能量及放置液滴的表面、以及液滴的材料成分，以控制每个分配液滴的分辨率。因此，在3D打印工艺期间控制或调整的一个参数是相对于液滴所在表面控制分配液滴的表面张力。同时，如下面进一步讨论的，在一些实施方式中，理想的是添加一种或更多种起始剂(例如光起始剂)到液滴的配方中，以控制固化工艺的动力学、防止氧抑制、和/或控制液滴在上面沉积液滴的表面上的接触角。
已经发现，理想的是仅部分固化每个分配液滴，以在打印工艺期间“固定”液滴的表面性质和尺寸大小。将液滴“固定”于理想大小的能力可以通过添加期望量的一种或更多种光起始剂到液滴的材料组成物中并在打印工艺期间从固化装置420递送足够量的能量来实现。在一些实施方式中，理想的是在液滴分配和添加层形成工艺期间使用能够递送每平方厘米约1毫焦耳/(mJ/cm2)至100mJ/cm2之间、例如约10-15mJ/cm2的紫外(UV)光的固化装置420。UV辐射可以由任何UV源提供，例如水银微波弧灯、脉冲氙闪光灯、高效率UV发光二极管数组、及UV激光。UV辐射可以具有介于约170nm和约400nm之间的波长。
在一些实施方式中，分配液滴“A”、“B”的尺寸可以从约10至约100微米，例如50至约70微米。取决于上面被分配液滴的基板或聚合物层的表面能(达因)，未固化液滴可以在表面上并横跨表面扩张到约10和约500微米之间、例如介于约50和约200微米之间的固定液滴尺寸443A。这种液滴的高度可以从约5至约100微米，同样取决于像是表面能、润湿、和/或树脂成分此类因素，树脂成分可以包括其他添加剂，例如流动剂、增稠剂、及界面活性剂。上述添加剂的一个来源是德国Geretsried的BYK-Gardner GmbH。
通常理想的是选择光起始剂、液滴组成物中光起始剂的量、及固化装置420供应的能量的量，以允许分配液滴在比约1秒更短、例如比约0.5秒更短的时间内被“固定”。在此短时间范围内“固定”液滴的研究中，液滴喷射打印机406的分配喷嘴被定位在与抛光垫表面相距小的距离处，该小的距离例如介于0.1和10毫米(mm)、或甚至0.5和1mm之间，同时使喷嘴和抛光垫的表面446A暴露于固化装置420递送的紫外线辐射421。还发现的是，通过控制液滴的成分、先前形成的层的固化量(例如先前形成的层的表面能)、来自固化装置420的能量的量、以及液滴组成物中光起始剂的量，可以控制液滴的接触角α而控制固定液滴尺寸，并因此控制打印工艺的分辨率。本文中也将已固定或至少部分固化的液滴称为固化液滴。在一些实施方式中，固定液滴尺寸443A介于约10和约200微米之间。在一些实施方式中，接触角可被理想地控制到至少50°、例如大于55°、或甚至大于60°的值。
形成下一个下层的分配液滴的表面固化量是抛光垫形成工艺的参数。在此初始剂量中的固化量可能影响后续的分配液滴层在打印工艺期间将暴露到的表面能。当在沉积层上面生长沉积层时，由于每个沉积层重复暴露于被供应通过随后沉积的层的额外透射固化辐射，故初始固化剂量的量可能会影响每个沉积层最终将在形成的抛光垫中实现的固化量。将注意到，通常理想的是不过度固化形成的层，因为过度固化将会影响过度固化材料的材料性质。可以在约0.1秒至约1秒的暴露期间构成实现示例性10微米厚的分配液滴层的聚合的UV辐射暴露时间，并且UV辐射的强度可以从约10至约15mJ/cm2。
在一些实施方式中，理想的是控制液滴的成分和在初始固化工艺期间从固化装置420递送的能量的量、或其中分配液滴的沉积层直接暴露于固化装置420提供的能量的工艺，以使层仅部分固化期望的量。一般来说，初始固化工艺理想的是主要表面固化分配的液滴，而不是整体固化分配的液滴，因为控制形成层的表面能对于控制随后打印的层中分配液滴的尺寸是相关的。在一个示例中，分配液滴被部分固化的量可以由分配液滴中的材料的化学转化量界定。在一个示例中，在用于形成含聚氨酯丙烯酸酯的层的分配液滴中达到的丙烯酸酯转化率是由百分比x界定，x由下式计算：
Figure GDA0002701406130000251
其中AC＝C和AC＝O是使用FT-IR光谱找出的、在910cm-1的C＝C峰和在1700cm-1的C＝O峰的值。AC＝C/AC＝O比是指固化液滴内C＝C与C＝O键的相对比率，因此(AC＝C/AC＝O)0表示液滴中AC＝C与AC＝O的初始比率，而(AC＝C/AC＝O)x表示液滴固化之后在固化基板的表面上AC＝C与AC＝O的比率。在一些实施方式中，层最初被部分固化的量可以等于或多于分配液滴中的材料的约70％。在一些配置中，可能理想的是在初始层形成步骤期间将分配液滴中的材料部分固化到约70-80％之间的水平。
如下面进一步讨论的，可以在逐层的基础上调整分配液滴的混合物或分配液滴的定位，以形成具有相同或不同材料、机械或动态性质的层。在一个示例中，如图4B所示，分配液滴的混合物包括比例50：50的分配液滴443、447，其中分配液滴443包括至少一种与在分配液滴447中找到的材料不同的材料。复合衬垫主体302的某些部分(例如第一抛光特征304和/或第二抛光特征306)的性质可以依据沉积工艺期间从分配液滴的定位形成的第一组成物和第二组成物的比例和/或分布进行调整或调节。例如，第一组成物的重量％可以从基于总组成物重量约1重量％至基于总组成物重量约100％。以类似的方式，第二组成物可以从基于总组成物重量约1重量％至基于总组成物重量约100％。取决于期望的材料性质，例如ζ电位、硬度和/或模量，可以以不同的比例混合两种或更多种材料的组成物，以实现期望的效果。在一个实施方式中，通过选择至少一种组成物或组成物的混合物、以及由一个或更多个打印机分配的液滴的尺寸、位置、速度、和/或密度来控制第一抛光特征304和/或第二抛光特征306的成分。因此，电子控制器405通常适于定位喷嘴409-410、411-412以形成具有交错液滴的层，该等交错液滴被以期望的密度和图案定位在正形成的抛光垫表面上。
虽然本文中大致上只讨论用于形成第一抛光特征304和/或第二抛光特征306的两种组成物，但本公开的实施方式仍包括使用复数种以成分梯度互连的材料在抛光垫上形成特征。在一些配置中，在平行于抛光表面的平面内和/或贯穿抛光垫的厚度调整抛光垫中第一抛光特征304和/或第二抛光特征306的成分，如下面进一步讨论的。
通过3D打印技术领域中用以形成图4B图示的液滴“A”和/或“B”的“可喷墨”低黏度组成物或低黏度“油墨”来致能形成ζ电位梯度的能力及在抛光垫局部、内部、及各处调节化学含量的能力。低黏度油墨是“预聚物”组成物，并且是在复合衬垫主体302中找到的、已形成的第一抛光特征304和第二抛光特征306的“前驱物”。因此，低黏度油墨使得各式各样无法通过传统技术(例如模制和铸造)获得的化学物质和分离组成物能够被递送，并因此使得将在复合衬垫主体302的不同区域内形成的成分转变或ζ电位梯度能够受到控制。这是通过添加和混合黏度稀化反应稀释剂到高黏度官能性低聚物和ζ电位改性剂中来实现，以实现适当的黏度配方，随后稀释剂与黏度较高的官能性低聚物和ζ电位改性剂在暴露于固化装置420递送的固化能量(例如UV辐射和/或热)时共聚合。反应稀释剂也可以作为溶剂，因此免除了通常在每个步骤移除的惰性不反应溶剂或稀释剂的使用。
参照图4A的前驱物递送部分453和前驱物配制部分454，在一个实施方式中，将第一ζ电位改性剂前驱物452、第一前驱物456、及可选的第二前驱物457与稀释剂458混合以形成第一可打印油墨组成物459，第一可打印油墨组成物459被递送到打印机406B的贮槽404B，并用于形成衬垫主体202的某些部分。类似地，可以将第二ζ电位改性剂前驱物465、第三前驱物466、及可选的第四前驱物467与稀释剂468混合以形成第二可打印油墨组成物469，第二可打印油墨组成物469被递送到打印机406A的贮槽404A，并用于形成衬垫主体202的另一部分。在一些实施方式中，第一前驱物456和第三前驱物466各自包含低聚物，例如多官能性低聚物，第二前驱物457和第四前驱物467各自包含多官能性单体，稀释剂458和稀释剂468各自包含反应稀释剂(例如单体)和/或起始剂(例如光起始剂)，而且第一ζ电位改性剂前驱物452和第二ζ电位改性剂前驱物465包含一类与其他单体和低聚物共聚并修改ζ电位的单体/低聚物。
图5A至5D提供在打印站400内形成的抛光垫的一个或更多个区域各处包括ζ电位梯度的抛光垫的像素图500a-500d的示例。在图5A至5D中，白色像素标记意在示意性图标分配第一材料的分配液滴之处，而黑色像素标示在用以形成抛光垫的一个或更多个层内没有分配材料之处。通过使用这些技术，可以在用以形成完整抛光垫的至少一部分的一个或更多个打印层中形成固化材料或由多个固化液滴形成的材料中的成分梯度。可以利用抛光垫内的一个或更多个打印层的订制组成物来调整和订制抛光垫的整体性质。应当注意的是，抛光特征的成分可以以任何适当的图案变化。虽然本文描述的抛光垫被图示为由两种材料形成，但并无意以此配置限制本文提供的公开的范围，因为包括三种或更多种材料的抛光垫也在本公开的范围内。应当注意的是，可以以与图5A至5F的抛光垫类似的方式改变在任何设计的抛光垫(例如图3A至3L的抛光垫)中的抛光特征的成分。
图5A和图5B为显现抛光垫内的打印层的像素图的黑白位图图像，该抛光垫包括第一抛光特征304和一个或更多个第二抛光特征306的某些部分。在图5A和图5B中，白色像素标记是分配第一材料的液滴之处，而黑色像素标示没有分配和固化材料之处。图5A是抛光垫300内的层的第一部分的像素图500a，图5B是同一抛光垫的第二部分的像素图500b。该第一部分可以依据像素图500a通过第一打印头分配，而该第二部分可以依据像素图500b通过第二打印头分配。两个打印头将像素图500a、500b迭置在一起而形成含有分离的抛光特征的一个或更多个层。靠近抛光垫的边缘区域的抛光特征包括比第二材料更多的第一材料。靠近抛光垫的中心区域的抛光特征包括比第一材料更多的第二材料。在此示例中，每个抛光特征都具有独特组合的第一材料和第二材料。因此，通过使用像素图，抛光体可以被依序形成，使得抛光体中实现材料组成物中期望的ζ电位梯度，以实现期望的抛光垫抛光性能。
图5C和图5D为具有特征的抛光垫的像素图500c、500d。在一些实施方式中，图5C是抛光垫的第一部分的像素图500c，而图5D是同一抛光垫的第二部分的像素图500d。依据图5C、图5D的抛光垫类似于图5A、图5B的抛光垫，不同之处仅在于抛光体的材料组成物中的梯度横跨抛光垫从左向右改变。
图5E为使用增材制造工艺形成抛光表面508所形成的、以卷材为基础的抛光垫500e的示意图，抛光表面508具有横跨抛光表面508(例如Y方向)的ζ电位梯度。如图5E所示，可以将抛光材料配置在第一辊581与第二辊582之间的平台102上。
图5F为使用增材制造工艺形成抛光基层591所形成的抛光垫500f的示意性侧视剖视图，抛光基层591在Z方向上具有ζ电位梯度。抛光基层591的堆栈打印层的ζ电位梯度可以在一个方向上从高浓度变化到低浓度，或反之亦然。在一个示例中，使用增材制造工艺在Z方向上依序堆栈出堆栈的打印层。在一些情况下，具有抛光垫的一个或更多个区域可以包括更复杂的浓度梯度，例如在一个或更多个方向(例如X、Y和Z方向)上的高/低/高或低/高/低浓度梯度。在一些配置中，抛光垫500f可以包括抛光特征区域594，抛光特征区域594可以包括至少形成第一抛光特征304和第二抛光特征306的分离区域。在一个示例中，抛光特征区域594可以包括一部分含有图3A至3L中图示的一个或更多个结构的衬垫主体202。
在一个实施方式中，抛光基层591在抛光基层591内形成的每个层中包括两种或更多种不同材料的均匀混合物。在一个示例中，该均匀混合物可以在抛光基层591内形成的每个层中包括用以形成第一抛光特征304和第二抛光特征306的材料的混合物。在一些配置中，理想的是逐层改变材料的均匀混合物的成分，以在层生长方向(例如图4B中的Z方向)上形成ζ电位梯度。词语均匀混合物意在概括描述已通过分配和固化在每一层内具有至少两种不同组成物的打印液滴所形成的、并因此可含有至少两种不同组成物的小区域的混合区的材料，其中每种组成物都被以液滴喷射打印机406的分辨率定尺寸。抛光基层591与抛光特征区域594之间的界面可以包括在抛光基层591的上表面和抛光特征区域594的下表面找到的材料的均匀混合，或包括在抛光特征区域594的第一沉积层中的不同材料组成物直接沉积在抛光基层591的表面上的不连续转变。
在抛光特征区域594、或更一般来说上述任意衬垫主体302的一些实施方式中，理想的是在第一抛光特征304和/或第二抛光特征306中、在垂直于抛光垫的抛光表面的方向上形成ζ电位梯度。在一个示例中，理想的是在靠近抛光垫基部(例如与抛光表面相对)的打印层中具有较高浓度的、用以形成高ζ电位区域的材料组成物，并且在靠近抛光垫的抛光表面的打印层中具有较高浓度的、用以形成低ζ电位区域的材料组成物。在另一个示例中，理想的是在靠近抛光垫基部的打印层中具有较高浓度的、用以形成低ζ电位区域的材料组成物，并且在靠近抛光垫的抛光表面的打印层中具有较高浓度的、用以形成高ζ电位区域的材料组成物。
在一个实施方式中，理想的是在用以形成第一和/或第二抛光特征的材料内的材料组成物中、在垂直于抛光垫的抛光表面的方向上形成梯度。在一个示例中，理想的是在靠近抛光垫基部(例如与抛光表面相对)的打印层中具有较高浓度的、用以形成第二抛光特征306的材料组成物，并且在靠近抛光垫的抛光表面的打印层中具有较高浓度的、用以形成第一抛光特征304的材料组成物。在另一个示例中，理想的是在靠近抛光垫基部的打印层中具有较高浓度的、用以形成第一抛光特征304的材料组成物，并且在靠近抛光垫的抛光表面的打印层中具有较高浓度的、用以形成第二抛光特征306的材料组成物。例如，第一层可以具有1：1的第一打印组成物与第二打印组成物比，第二层中第一打印组成物与第二打印组成物的比例为2：1，而且第三层中第一打印组成物与第二打印组成物的比例为3：1。也可以通过调整打印液滴在沉积层的平面内的位置而在单层的不同部分内形成梯度。
图6为依据本公开的实施方式包括ζ电位梯度(340→350)的抛光垫600的一部分的示意性侧视剖视图。抛光垫600包括第二抛光特征602，第二抛光特征602是与3D打印抛光垫的第二抛光特征306类似的软或低存储模量E’材料。类似于第二抛光特征306，第二抛光特征602可由一种或更多种弹性聚合物组成物形成，该弹性聚合物组成物可以包括聚氨酯和脂族链段。抛光垫600包括延伸自第二抛光特征602的多个表面特征606。表面特征606的外表面608可由软或低存储模量E’材料或软或低存储模量E’材料的组成物形成。
在一个实施方式中，表面特征606的外表面608可由与第二抛光特征602相同的材料或相同的材料组成物形成。表面特征606还可以包括嵌入其中的硬或高存储模量E’特征604。硬或高存储模量E’特征604可以由比表面特征606更硬的材料或材料组成物形成。硬或高存储模量E’特征604可以由类似于抛光垫的硬或高存储模量E’特征604的一种材料或多种材料、包括交联的聚合物组成物和含有芳香族基团的组成物形成。嵌入的硬或高存储模量E’特征604改变表面特征606的有效硬度，并因此提供用于抛光的期望目标垫硬度。可以利用外表面608的软或低存储模量E’聚合层来减少缺陷并改善被抛光的基板上的平坦化。或者，可以在本公开的其他抛光垫的表面上打印软或低存储模量E’聚合物材料，以提供相同的益处。
图7为依据本公开的实施方式的具有一个或更多个观察窗710和形成于其中的ζ电位梯度(340→350)的抛光垫700的示意性立体剖视图。抛光垫700可以具有衬垫主体702。衬垫主体702可以包括一个或更多个第二抛光特征706和延伸自第二抛光特征706用于抛光的多个第一抛光特征704。第二抛光特征706和第一抛光特征704可由与用于抛光垫300的第二抛光特征306和第一抛光特征304的材料类似的材料形成。依据本公开，第一抛光特征704可被设置成任何适当的图案。
一个或更多个观察窗710可以由透明材料或组成物形成，以允许观察被抛光的基板。一个或更多个观察窗710可以通过和/或围绕第二抛光特征706或第一抛光特征704的某些部分形成。在一些实施方式中，一个或更多个观察窗710可以由大致上透明的材料形成，并因此能够透射从CMP光学终点检测系统中使用的激光和/或白光源发射的光。光学透明度应当足够高，以在终点检测系统的光学检测器使用的光束的波长范围间提供至少约25％(例如至少约50％、至少约80％、至少约90％、至少约95％)的光透射。典型的光学终点检测波长范围包括可见光谱(例如约400nm至约800nm)、紫外(UV)光谱(例如约300nm至约400nm)、和/或红外光谱(例如约800nm至约1550nm)。
在一个实施方式中，一个或更多个观察窗710是由在280-399nm之间的波长下透射率>35％和在400-800nm之间的波长下透射率>70％的材料形成。在一些实施方式中，一个或更多个观察窗710是由具有的低折射率与研磨浆的折射率大约相同的材料形成，并具有高的光学透明度以减少来自空气/窗/水界面的反射，并改善光穿过一个或更多个观察窗710到达基板及从基板穿过一个或更多个观察窗710的透射。
在一个实施方式中，一个或更多个观察窗710可以由包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的透明打印材料形成。在另一个实施方式中，该窗是使用含有环氧基团的透明聚合组成物形成，其中该组成物可以使用阳离子固化来固化，并且可以提供附加的透明度和较少的收缩。在类似的实施方式中，该窗可以由经历阳离子和自由基固化的组成物的混合物形成。在另一个实施方式中，该窗可以通过另一个工艺生产，并且可被以机械方式插入抛光垫中由3D工艺形成的预成形孔口或区域中。
图8为依据本公开的实施方式的包括ζ电位梯度和背托层806的抛光垫800的示意性立体剖视图。背托层806可以是支撑泡沫层。抛光垫800包括第二抛光特征804和从第二抛光特征804突出的多个第一抛光特征802。抛光垫800可以类似于本文描述的任意抛光垫，不同之处仅在于背托层806附着于第二抛光特征804。背托层806可以对抛光垫800提供期望的可压缩性。背托层806也可被用来改变抛光垫800的整体机械性能，以实现期望的硬度和/或具有期望的存储模量E’和损耗模量E”。背托层806可以具有肖氏A级小于80的硬度值。
在一个实施方式中，背托层806可以由开孔或闭孔泡沫(例如聚氨酯或聚硅氧烷(聚硅氧))形成，使得在压力的下，泡孔塌陷并且背托层806压缩。在另一个实施方式中，背托层806可以由天然橡胶、EPDM橡胶(乙烯丙烯二烯单体)、腈、或氯丁橡胶(聚氯丁烯)形成。
图9为具有多个区域的抛光垫900的示意性剖视图。抛光垫900可以被设计成在抛光过程中在接触基板中心区域的区域中和接触基板边缘区域的区域中具有不同的性质。图9示意性图示相对于抛光垫900定位基板110的承载头108。在一个实施方式中，抛光垫900可以包括位于背托层904上的复合衬垫主体902。复合衬垫主体902可以通过3D打印制造。如图9所示，可以沿着抛光垫的半径将抛光垫900分成外缘区域906、中心区域908及内缘区域910。外缘区域906和内缘区域910在抛光过程中接触基板110的边缘区域，而中心区域908在抛光过程中接触基板的中心区域。
抛光垫900在边缘区域906、910上从中心区域908沿着表面具有不同的表面性质，例如ζ电位，以改善边缘抛光质量。在一个实施方式中，边缘区域906、910可以具有与中心区域908不同的ζ电位。
图10为抛光垫900的局部放大剖视图，图标外缘区域906和中心区域908的示例性设计。外缘区域906包括基材层1006和多个表面特征1002。表面特征1004可以由比基材层1006更硬的材料形成。中心区域908包括基材层1008和多个表面特征1004。表面特征1002可以由ζ电位与基材层1006不同的材料形成。在一个实施例中，中心区域908可以在基材层1008下方包括锁定层1010。可以将多个表面特征1004打印在锁定层1010上，以改善稳定性。如图10所示，中心区域908中的表面特征1002的尺寸比外缘区域906中的表面特征1004的尺寸更大。在一个实施例中，外缘区域906中的表面特征1004的间距可以小于中心区域908中的表面特征1002的间距。
示例性配方：
本文描述的抛光制品可由至少一种预聚物组成物形成。该预聚物组成物可以是可喷墨的预聚物组成物。该可喷墨的预聚物组成物可以包含以下至少一者：(1)一种或更多种低聚物成分；(2)一种或更多种单体成分；(3)一种或更多种ζ电位改性剂成分；(4)光起始剂成分；(5)无机颗粒、有机颗粒或上述两者；以及(6)附加添加剂。预聚物油墨或组成物可以在被沉积之后使用任意数量的手段进行处理，该手段包括在有或没有固化剂或化学起始剂之下暴露于或接触辐射或热能。例如，可以使用紫外线辐射(UV)、γ射线、X射线、加速电子、及离子束来引发聚合反应。为了本公开的目的，固化方法、或使用添加剂来帮助聚合，添加剂例如敏化剂、起始剂和/或固化剂，例如通过固化剂或氧抑制剂。
油墨组成物可以包含一种或更多种低聚物成分。可以使用能够在最终抛光制品中实现期望性能的任何适当低聚物成分。一种或更多种低聚物成分可以包含丙烯酸低聚物、聚氨酯(甲基)丙烯酸酯低聚物、聚酯基(甲基)丙烯酸酯低聚物、聚醚基(甲基)丙烯酸酯低聚物、聚硅氧烷基甲基(丙烯酸酯)、乙烯基(甲基)丙烯酸酯、或环氧(甲基)丙烯酸酯低聚物中的至少一种。
低聚物成分可以具有低黏度、低挥发性、高反应性、及低玻璃转变温度。低聚物成分可以是多官能性成分。低聚物成分的官能度可以是3或更小。低聚物成分的官能度可以是2或更小。
适当的丙烯酸低聚物的示例包括、但不限于来自
Figure GDA0002701406130000331
名称为CN820、CN152、及CN146等的那些。适当的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯的示例包括、但不限于来自
Figure GDA0002701406130000332
名称为CN929、CN966、CN978、CN981、CN991、CN992、CN994、CN997、CN1963、CN9006、CN9007等和来自
Figure GDA0002701406130000333
Surface Specialty、名称为Ebecryl 8402、Ebecryl1290的那些脂族和芳香族聚氨酯(甲基)丙烯酸酯。
适当的聚酯或聚醚基(甲基)丙烯酸酯低聚物的示例包括、但不限于来自
Figure GDA0002701406130000334
USA,LLC、名称为CN292、CN293、CN294E、CN299、CN704、CN2200、CN2203、CN2207、CN2261、CN2261LV、CN2262、CN2264、CN2267、CN2270、CN2271E、CN2273、CN2279、CN2282、CN2283、CN2303、CN3200等的那些。适当的环氧(甲基)丙烯酸酯低聚物的示例包括、但不限于来自
Figure GDA0002701406130000335
Surface Specialty、名称为Ebecryl 3701、Ebecryl 3708、Ebecryl3200、Ebecryl 3600等的那些和来自
Figure GDA0002701406130000336
的CN151。
基于油墨组成物的总重量，一种或更多种低聚物成分可以包含至少10重量％、15重量％、20重量％、25重量％、30重量％、35重量％、40重量％、45重量％、50重量％、或55重量％。基于油墨组成物的总重量，一种或更多种低聚物成分可以包含多达15重量％、20重量％、25重量％、30重量％、35重量％、40重量％、45重量％、50重量％、55重量％、或60重量％。基于油墨组成物的总重量，油墨组成物中低聚物成分的量可以从约10重量％至约60重量％(例如从约20重量％至约50重量％；从约40重量％至约50重量％；或从约10重量％至约30重量％)。
油墨组成物可以进一步包含一种或更多种单体成分。单体成分通常对油墨配方中的低聚物成分提供良好的溶解力，此举将油墨稀释至低黏度。单体成分也可以具有低玻璃转变温度，此举有助于油墨固化后的柔性。单体成分可以是多官能性成分。单体成分的官能度可以是3或更小。单体成分的官能度可以是2或更小。
在一个实施方式中，单体成分包含单官能性和双官能性单体两者。
适当的单官能性单体的示例包括、但不限于丙烯酸四氢糠酯(例如来自
Figure GDA0002701406130000341
的SR285)、甲基丙烯酸四氢糠酯、乙烯基己内酰胺、丙烯酸异莰酯、甲基丙烯酸异莰酯、丙烯酸2-苯氧基乙酯、甲基丙烯酸2-苯氧基乙酯、丙烯酸2-(2-乙氧基乙氧基)乙酯、丙烯酸异辛酯、丙烯酸异癸酯、甲基丙烯酸异癸酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸硬脂酯、甲基丙烯酸硬脂酯、环状三羟甲基丙烷缩甲醛丙烯酸酯、丙烯酸2-[[(丁基胺基)羰基]氧基]乙酯(例如来自RAHN USA公司的Genomer 1122)、3,3,5-三甲基环己烷丙烯酸酯、及单官能性甲氧基化PEG(350)丙烯酸酯等。
适当的双官能性单体的示例包括、但不限于二醇和聚醚二醇的二丙烯酸酯或二甲基丙烯酸酯，例如丙氧基化新戊二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、烷氧基化脂族二丙烯酸酯(例如来自
Figure GDA0002701406130000342
的SR9209A)、二甘醇二丙烯酸酯、二甘醇二甲基丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、三甘醇二甲基丙烯酸酯、及烷氧基化己二醇二丙烯酸酯，例如来自
Figure GDA0002701406130000343
的SR562、SR563、SR564。
基于油墨组成物的总重量，一种或更多种单体成分可以包含至少10重量％、15重量％、20重量％、25重量％、30重量％、35重量％、40重量％、45重量％、50重量％、或55重量％。基于油墨组成物的总重量，一种或更多种单体成分可以包含多达15重量％、20重量％、25重量％、30重量％、35重量％、40重量％、45重量％、50重量％、55重量％、或60重量％。相对于油墨组成物的总重量，油墨组成物中单体成分的量可以从约10重量％至约60重量％(例如从约30重量％至约60重量％；从约20重量％至约50重量％；从约40重量％至约50重量％；或从约10重量％至约30重量％)。
油墨组成物还包含一种或更多种ζ电位改性剂成分。ζ电位改性剂成分包含一种或更多种具有离子电荷(阳离子、阴离子或非离子)的低聚物、单体或上述两者，该离子电荷能够修改抛光制品表面的ζ电位。可以使用提供目标表面期望电荷的任何适当ζ电位改性剂。
可用于油墨组成物的阳离子单体包括、但不限于以下：二烯丙基二甲基铵卤化物例如二烯丙基二甲基铵氯化物(DADMAC)、甲基丙烯酰氧基乙基三甲基铵卤化物例如甲基丙烯酰氧基乙基三甲基铵氯化物(MADQUAT)、及类似物。此外，阳离子和非离子单体(例如丙烯酸烷基酯、甲基丙烯酸烷基酯、丙烯酰胺、苯乙烯、及类似物)的共聚物，例如聚(丙烯酰胺-共-二烯丙基二甲基铵)氯化物也可用于油墨组成物中。这种阳离子聚合物的一些其他非限制性示例包括聚乙烯亚胺、乙氧基化聚乙烯亚胺、聚(二烯丙基二甲基铵)卤化物、聚(胺基胺)、聚(甲基丙烯酰氧基乙基二甲基铵)氯化物、聚乙烯吡咯啶酮、聚乙烯咪唑、聚(乙烯基吡啶)、及聚乙烯胺。本文中使用的术语“阳离子单体”是指具有正电荷的单体。术语“阳离子单体”还包括从pH 1至pH 12变成阳离子的单体。
可用于油墨组成物的阴离子单体包括例如以下均聚物的阴离子单体，例如聚丙烯酸(“PAA”)、聚甲基丙烯酸(“PMAA”)、聚马来酸(“PMA”)、聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基-1-丙磺酸
Figure GDA0002701406130000351
及类似物，以及阴离子和非离子单体的共聚物，例如聚(丙烯酸-共-甲基丙烯酸)、聚(丙烯酸-共-2-丙烯酰胺基-2-甲基-丙磺酸)、及类似物。阴离子单体可被以酸性形式或作为盐(例如钠盐)使用。阴离子聚合物的实际离子特性(即完全离子化或部分离子化)将取决于CMP组成物的pH，如所属技术领域中众所周知的。
可用于油墨组成物的非离子单体包括例如以下均聚物的单体：聚丙烯酰胺(“PAM”)均聚物，以及丙烯酰胺与一种或更多种其他非离子单体的共聚物，例如甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯啶酮(“NVP”)、及类似物。
在一个实施方式中，ζ电位改性剂是丙烯酸酯基单体或低聚物。丙烯酸酯基单体或低聚物可以具有一种以下的官能基：氨基、铵、羟基、乙基、甲基、丁基、硅氧烷、或上述官能基的组合。丙烯酸酯基单体或低聚物可以是一级、二级、三级、或四级分支的。丙烯酸酯基单体或低聚物可以是单官能性或多官能性的(例如双官能性、三官能性等)。
(甲基)丙烯酸酯单体和/或低聚物的示例包括单官能性单体，例如丙烯酸异戊酯、丙烯酸硬脂酯、丙烯酸月桂酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸异肉荳蔻酯、丙烯酸异硬脂酯、丙烯酸2-乙基己基-二甘醇酯、丙烯酸2-羟基丁基酯、2-丙烯酰氧基乙基六氢酞酸酯、丙烯酸2-丁氧基乙酯、乙氧基二乙二醇丙烯酸酯、甲氧基二乙二醇丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇丙烯酸酯、甲氧基丙二醇丙烯酸酯、丙烯酸苯氧基乙酯、丙烯酸四氢糠酯、丙烯酸异莰酯、丙烯酸2-羟乙酯、丙烯酸2-羟丙酯、丙烯酸2-羟基-3-苯氧基丙酯、琥珀酸2-丙烯酰氧基乙酯、2-丙烯酰氧基乙基酞酸酯、2-丙烯酰氧基乙基-2-羟乙基-酞酸酯、内酯改质的柔性丙烯酸酯、及丙烯酸叔丁基环己酯；双官能性单体，例如三乙二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、聚丙二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,9-壬二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、二羟甲基-三环癸烷二丙烯酸酯、双酚A的PO加成物的二丙烯酸酯、羟基三甲基乙酸新戊二醇二丙烯酸酯、及聚四甲二醇二丙烯酸酯；三官能性或更高官能性单体，例如三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(“TMPTA”)、新戊四醇三丙烯酸酯、新戊四醇四丙烯酸酯、二新戊四醇六丙烯酸酯、二(三羟甲基丙烷)四丙烯酸酯、甘油丙氧基三丙烯酸酯、己内酯改质的三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、新戊四醇乙氧基四丙烯酸酯、及己内酰胺改质的二新戊四醇六丙烯酸酯；以及上述的低聚物。
(甲基)丙烯酸酯单体和/或低聚物的其他示例包括甲基丙烯酸2-(二甲基胺基)乙酯、[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]三甲基铵甲基硫酸盐(“METAMS”)、[2-(丙烯酰氧基)乙基]三甲基铵氯化物(“AETAC”)、[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]三甲基铵硫酸盐、[2-(甲基丙烯酰氧基)乙基]三甲基铵氯化物(“METAC”)、N-丙烯酰胺基丙基-N,N,N-三甲基铵氯化物(“APTMAC”)、甲基丙烯酰胺基丙基三甲基铵氯化物(“MPTMAC”)、甲基丙烯酸二甲酯、二烯丙基二甲铵氯化物(“DADMAC”)、季铵化的N-乙烯基吡啶、季铵化的2-乙烯基吡啶、季铵化的4-乙烯基吡啶、或上述的组合。
基于油墨组成物的总重量，油墨组成物中的ζ电位改性剂成分可以包含至少0.1重量％、1重量％、2重量％、5重量％、10重量％、15重量％、或17重量％。基于油墨组成物的总重量，ζ电位改性剂成分可以包含多达1重量％、2重量％、5重量％、10重量％、15重量％、17重量％、或20重量％。相对于油墨组成物的总重量，油墨组成物中ζ电位改性剂成分的量可以从约0.1重量％至约20重量％(例如从约1重量％至约5重量％；从约5重量％至约10重量％；从约10重量％至约15重量％；或从约15重量％至约20重量％)。
油墨组成物还可以包含一种或更多种光起始剂成分。在辐射固化工艺中，光起始剂成分响应于入射辐射而引发固化。油墨组成物中光起始剂成分的类型的选择通常取决于油墨组成物的固化中采用的固化辐射的波长。典型上，所选择的光起始剂的峰值吸收波长会随着固化辐射的波长范围而变化，以有效利用辐射能，特别是使用紫外光作为辐射时。
适当的光起始剂的示例包括、但不限于1-羟基环己基苯基酮、4-异丙基苯基-2-羟基-2-甲基丙-1-酮、1-[4-(2-羟基乙氧基)-苯基]-2-羟基-2-甲基-1-丙-1-酮、2,2-二甲基-2-羟基-苯乙酮、2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2-羟基-2-甲基苯丙酮、二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)膦氧化物、双(2,6-二甲氧基-苯甲酰基)-2,4,6-三甲基苯基膦氧化物、2-甲基-1-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉-丙-1-酮、3,6-双(2-甲基-2-吗啉丙酰基)-9-正辛基咔唑、2-芐基-2-(二甲基胺基)-1-[4-(4-吗啉基)苯基]1-丁酮、二苯甲酮、2,4,6-三甲基二苯甲酮、及异丙基噻吨酮。可市购的光起始剂的适当掺合物包括、但不限于来自
Figure GDA0002701406130000371
Specialty Chemicals、名称为Darocur4265、Irgacure 1173、Irgacure 2022、Irgacure2100的那些；以及来自
Figure GDA0002701406130000372
的Esacure KT37、Esacure KT55、Esacure KTO046。
基于油墨组成物的总重量，油墨组成物中的光起始剂成分可以包含至少0.1重量％、1重量％、2重量％、5重量％、10重量％、15重量％、或17重量％。基于油墨组成物的总重量，光起始剂成分可以包含多达1重量％、2重量％、5重量％、10重量％、15重量％、17重量％、或20重量％。相对于油墨组成物的总重量，油墨组成物中光起始剂成分的量可以从约0.1重量％至约20重量％(例如从约1重量％至约5重量％；从约5重量％至约10重量％；从约10重量％至约15重量％；或从约15重量％至约20重量％)。
油墨组成物可以进一步包含无机颗粒、有机颗粒或上述两者。因为3D打印工艺涉及逐层连续沉积每层的至少一种组成物，所以在垫层上或垫层内另外沉积无机或有机颗粒以获得一定的垫特性和/或执行某些功能也可以是理想的。无机或有机颗粒可以具有范围在50纳米(nm)至100微米(μm)中的尺寸，而且可以在被液滴喷射打印机406分配之前被添加到前驱物材料中、或被以介于1和50重量百分比(重量％)之间的比例添加到未固化的打印层中。无机或有机颗粒可以在抛光垫形成工艺期间被添加，以改善极限拉伸强度、改善屈服强度、改善存储模量在一个温度范围间的稳定性、改善热传、调整表面ζ电位、以及调整表面的表面能。
颗粒的类型、化学成分、或尺寸、以及添加的颗粒可以依据应用或要实现的期望效果而变化。在一些实施方式中，颗粒可以包括介金属、陶瓷、金属、聚合物和/或金属氧化物，例如氧化铈、氧化铝、二氧化硅、氧化锆、氮化物、碳化物、或上述的组合。在一个示例中，位于垫上或垫内的无机或有机颗粒可以包括高效能聚合物的颗粒，例如PEEK、PEK、PPS、及其他类似的材料，以改善抛光垫的导热性和/或其他机械效能。
基于油墨组成物的总重量，油墨组成物中的颗粒成分可以包含至少0.1重量％、1重量％、2重量％、5重量％、10重量％、15重量％、或17重量％。基于油墨组成物的总重量，颗粒成分可以包含多达1重量％、2重量％、5重量％、10重量％、15重量％、17重量％、或20重量％。相对于油墨组成物的总重量，油墨组成物中颗粒成分的量可以从约0.1重量％至约20重量％(例如从约1重量％至约5重量％；从约5重量％至约10重量％；从约10重量％至约15重量％；或从约15重量％至约20重量％)。
油墨组成物可以进一步包含一种或更多种积层成分。积层添加剂包括、但不限于稳定剂、界面活性剂、调平添加剂、及着色剂。
示例：
提供以下非限制性示例来进一步说明本文描述的实施方式。然而，这些示例并无意为全包括的，而且无意限制本文描述的实施方式的范围。不应将这些示例中陈述的具体材料及用量、以及其他条件和细节用来限制本文描述的实施方式。
如上所述，在一些实施方式中，用以形成两个或多于两个的抛光特征(例如第一和第二抛光特征304和306)中的至少一个抛光特征的一种或更多种材料是通过依序沉积和后沉积处理至少一种可固化预聚物组成物来形成。一般来说，在增材制造系统450的前驱物递送部分453中进行的前驱物配制工艺期间混合的可固化树脂前驱物组成物将包括预聚物组成物的配方，该预聚物组成物含有官能性低聚物、反应稀释剂及固化成分，例如起始剂。将这些成分中的一些成分的示例列于下表1中。
官能性低聚物的示例可以在下表1中的项目O1-O2中找到。官能性反应稀释剂和其他添加剂的示例可以在表1中的项目M1中找到。DMA和AMEC都可向Sigma-Aldrich取得。固化成分的示例可在表1中的项目P1中找到，而且可向Ciba特用化学品公司和RAHN USA公司取得。
Figure GDA0002701406130000391
表1将配方的示例列于表2中。
Figure GDA0002701406130000392
表2
图11为描绘来自表2中描述的配方的抛光制品的测量ζ电位相对于pH的图1100。使用可向Anton Parr取得的SurPASSTM电动分析仪依据流动电位技术测量抛光制品的抛光表面的ζ电位，其中使用1mM的KCl溶液。目前的聚氨酯垫具有负ζ电位。如图11所描绘的，添加ζ电位改性剂将抛光制品的极性从负改变为正，展现调节ζ电位的能力。
虽然前述内容针对本公开的实施方式，但可在不背离本公开的基本范围的情况下设计出本公开的其他和进一步的实施方式，而且本公开的范围是由所附权利要求书决定。

Claims (13)

1.一种抛光制品，包含：
一个或更多个暴露的第一区域，由具有第一ζ电位的第一聚合物材料形成；以及
一个或更多个暴露的第二区域，由具有第二ζ电位的第二聚合物材料形成，
其中所述第一ζ电位与所述第二ζ电位不同，并且
其中所述一个或更多个暴露的第一区域与所述一个或更多个暴露的第二区域被布置为形成ζ电位的梯度，所述ζ电位的梯度从所述抛光制品的底表面到所述抛光制品的顶表面增大。
2.如权利要求1所述的抛光制品，其中使用中性溶液测量的所述第一ζ电位等于或高于-70mV且小于0mV，使用中性溶液测量的所述第二ζ电位等于或高于0mV且小于50mV。
3.如权利要求1所述的抛光制品，进一步包含复合抛光衬垫主体，所述复合抛光衬垫主体具有第一沟槽表面以及与所述第一沟槽表面相对的第二平坦表面。
4.如权利要求1所述的抛光制品，其中所述一个或更多个暴露的第一区域包含一个或更多个第一特征，并且所述一个或更多个暴露的第二区域包含一个或更多个第二特征。
5.如权利要求1所述的抛光制品，进一步包含由具有第三ζ电位的第三聚合物材料形成的一个或更多个第三区域，其中所述第三ζ电位不同于所述第一ζ电位和所述第二ζ电位。
6.如权利要求1所述的抛光制品，其中所述第一聚合物材料由第一组成物形成，所述第一组成物包括第一ζ电位改性剂，所述第一ζ电位改性剂选自阳离子单体、阴离子单体、非离子单体或其组合。
7.如权利要求6所述的抛光制品，其中所述第二聚合物材料由第二组成物形成，所述第二组成物包括第二ζ电位改性剂，所述第二ζ电位改性剂选自阳离子单体、阴离子单体、非离子单体或其组合。
8.一种抛光制品，包含：
复合抛光衬垫主体，具有：
第一抛光表面，所述第一抛光表面具有多个沟槽，所述第一抛光表面包含：
一个或更多个暴露的第一区域，包含具有第一ζ电位的第一聚合物材料；以及
一个或更多个暴露的第二区域，包含具有与第一ζ电位不同的第二ζ电位的第二聚合物材料；
第二平坦表面，与所述第一抛光表面相对；以及
ζ电位的梯度，从所述第一抛光表面朝向所述第二平坦表面延伸，其中所述ζ电位的梯度包含所述第一ζ电位和所述第二ζ电位。
9.如权利要求8所述的抛光制品，其中所述ζ电位的梯度朝向所述第一抛光表面变得更正电性。
10.如权利要求8所述的抛光制品，其中所述ζ电位的梯度朝向所述第一抛光表面变得更负电性。
11.如权利要求8所述的抛光制品，其中所述复合抛光衬垫主体包含：
多个抛光特征，由所述第一聚合物材料形成；以及
一个或更多个基部，由所述第二聚合物材料形成，其中所述一个或更多个基部共同围绕所述多个抛光特征，
其中所述多个沟槽形成在所述多个抛光特征之间，并且所述多个沟槽的壁终止于所述一个或更多个基部。
12.如权利要求8所述的抛光制品，其中使用中性溶液测量的所述ζ电位的梯度在-70mV和+50mV之间的范围内变化。
13.一种抛光制品，包含：
一个或更多个暴露的第一区域，由具有第一ζ电位的第一聚合物材料形成；以及
一个或更多个暴露的第二区域，由具有第二ζ电位的第二聚合物材料形成，
其中所述第一ζ电位与所述第二ζ电位不同，并且
其中所述一个或更多个暴露的第一区域与所述一个或更多个暴露的第二区域被布置为形成ζ电位的梯度，所述ζ电位的梯度从所述抛光制品的顶表面到所述抛光制品的底表面增大。
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