CN117794686A - 包括与碳纳米管结合的高耐磨薄膜涂层的复合抛光垫和生产该复合抛光垫的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于CMP的复合抛光垫和生产该复合抛光垫的方法。该用于CMP的复合抛光垫包括：软聚合物基底层，包括形成在该软聚合物基底层的上表面上的多个突起；碳纳米管层，包括嵌入并结合到所述基底层的上部的碳纳米管；和硬聚合物涂层，其中，向外突出的碳纳米管嵌入并结合到所述碳纳米管层的上部。
Description
技术领域
本发明涉及一种包括与碳纳米管结合的高耐磨薄膜涂层的复合抛光垫和生产该复合抛光垫的方法。
背景技术
化学机械抛光(CMP)是使晶圆或玻璃面板平坦化和镜面反射的关键工艺，抛光是通过抛光垫和包含纳米颗粒的浆料的机械和化学作用进行的。
图1是CMP设备的示意图。在抛光头3牢固地固定抛光对象2(例如：晶圆)的同时，CMP设备通过将抛光对象加压到固定在旋转台1上的抛光垫100的表面上来进行抛光。具体地，当抛光头3和旋转台1各自独立地旋转时，从喷嘴5向抛光垫100施加液体浆料(研磨剂)到，结果，得到化学抛光和机械抛光。另外，在抛光工艺过程中，随着修整器4在与抛光对象1分开的位置处对抛光垫100加压，使得抛光垫100的表面粗糙，并且保持抛光垫的粗糙表面状态。
在CMP设备中，通常使用聚氨酯类的抛光垫。然而，现有的聚氨酯类的抛光垫具有的缺点是，由于在抛光工艺的过程中与高硬度纳米颗粒、抛光对象和金刚石修整器的摩擦，磨损进展迅速，因此寿命短。另外，现有的聚氨酯类的抛光垫具有由于不规则的表面粗糙度而不能保证均匀的抛光性能的缺点。
[现有技术文献]
[专利文献]
韩国特许专利公开No.10-2021-0002429
发明内容
技术问题
已设计本发明以解决如上所述的常规问题，且本发明旨在提供一种用于CMP的具有显著改善的抛光性能和寿命的复合抛光垫和高效生产所述复合抛光垫的方法。
技术方案
为了实现上述目的，本发明提供一种用于CMP的复合抛光垫，包括：
软聚合物基底层，包括形成在该软聚合物基底层的上表面上的多个突起；
碳纳米管层，包括嵌入并结合到所述基底层的上部的碳纳米管；和
硬聚合物涂层，具有向外突出的碳纳米管嵌入并结合到所述碳纳米管层的上部。
在本发明的一个实施方案中，所述碳纳米管层可以包括在垂直方向上嵌入所述软聚合物基底层和所述硬聚合物涂层中的碳纳米管。
在本发明的一个实施方案中，所述在垂直方向上嵌入所述软聚合物基底层和所述硬聚合物涂层中的碳纳米管可以占所述碳纳米管层的总碳纳米管的50％以上。
在本发明的一个实施方案中，所述碳纳米管层的碳纳米管可以以不规则网状结构嵌入所述软聚合物基底层和所述硬聚合物涂层中。
在本发明的一个实施方案中，所述不规则网状结构可以是通过将碳纳米管分散使得一部分碳纳米管彼此重叠而形成的结构。
在本发明的一个实施方案中，所述软聚合物基底层可以具有20D至45D的肖氏硬度，所述硬聚合物涂层可以具有45D至70D的肖氏硬度。
在本发明的一个实施方案中，所述突起可以具有10μm至500μm的最大宽度和3μm至150μm的高度。
在本发明的一个实施方案中，所述碳纳米管可以具有1nm至50nm的直径和1μm至30μm的长度。
在本发明的一个实施方案中，所述硬聚合物涂层可以具有1μm至50μm的厚度。
在本发明的一个实施方案中，所述突起可以具有半球状形状。
另外，本发明提供了一种生产用于CMP的复合抛光垫的方法，包括以下步骤：
(a)制备在垂直方向上排布有碳纳米管的基板；
(b)通过在所述碳纳米管的上部涂覆软聚合物而形成具有平整上表面的软聚合物基底层；
(c)将所述基板从所述碳纳米管中分离并去除；
(d)通过等离子体蚀刻去除了基板的表面来去除一定厚度的软聚合物基底，暴露一部分所述碳纳米管；
(e)通过在暴露了碳纳米管的表面上涂覆硬聚合物使其上表面平整，形成硬聚合物涂层；和
(f)通过从所述硬聚合物涂层的上表面方向进行压花处理而形成多个突起，该突起包括所述软聚合物基底层、所述在垂直方向上排布的碳纳米管层和所述硬聚合物涂层。
在本发明的一个实施方案中，步骤(f)中的压花处理可以通过在加热条件下用其中刻有多个突起的模具对硬聚合物涂层的上表面加压来进行。
在本发明的一个实施方案中，步骤(b)和步骤(e)可以在真空下进行。
另外，本发明提供了一种生产用于CMP的复合抛光垫的方法，包括以下步骤：
(a)将碳纳米管分散在其中刻有多个突起的模具上，使得一部分碳纳米管彼此重叠；
(b)通过在碳纳米管的上部涂覆软聚合物而形成具有平整上表面的软聚合物基底层；
(c)将模具脱模；
(d)通过等离子体蚀刻脱模的表面来去除一定厚度的软聚合物基底，暴露一部分所述碳纳米管；和
(e)通过在暴露了碳纳米管的表面上涂覆硬聚合物而形成硬聚合物涂层。
另外，本发明提供了一种生产用于CMP的复合抛光垫的方法，包括以下步骤：
(a)将碳纳米管分散在基板上，使得一部分碳纳米管彼此重叠；
(b)通过在碳纳米管的上部涂覆软聚合物而形成具有平整上表面的软聚合物基底层；
(c)将所述基板从所述碳纳米管中分离并去除；
(d)通过等离子体蚀刻去除了基板的表面来去除一定厚度的软聚合物基底，暴露一部分所述碳纳米管；
(e)通过在暴露了碳纳米管的表面上涂覆硬聚合物使其上表面平整，形成硬聚合物涂层；和
(f)通过从硬聚合物涂层的上表面方向进行压花处理而形成多个突起，该突起包括软聚合物基底层、在垂直方向上排布的碳纳米管层和硬聚合物涂层。
在本发明的一个实施方案中，步骤(f)中的压花处理可以通过在加热条件下用其中刻有多个突起的模具对硬聚合物涂层的上表面加压来进行。
在本发明的一个实施方案中，步骤(b)和步骤(e)可以在真空下进行。
有益效果
本发明的用于CMP的复合抛光垫包括与碳纳米管结合的软聚合物基底层和硬聚合物涂层，从而提供改善的抛光性能和寿命。
另外，本发明的生产用于CMP的复合抛光垫的方法提供一种能够高效生产抛光垫的方法。
附图说明
图1是示出常规CMP设备的结构的透视图。
图2是示意性地示出本发明的复合抛光垫的一个实施方案的截面图。
图3是示意性地示出作为本发明的一个实施方案的复合抛光垫中包括的突起的结构的截面图。
图4是示意性地示出本发明的复合抛光垫的另一实施方案的截面图。
图5是示意性地示出作为本发明的另一实施方案的复合抛光垫中包括的突起的结构的截面图。
图6是示意性地示出根据设置在抛光垫中的细小突起的机械性能的差异，细小突起、研磨剂颗粒和抛光对象之间的接触模式的图。
图7是示意性地示出作为本发明的一个实施方案的生产复合抛光垫的方法的图。
图8是示意性地示出作为本发明的另一实施方案的生产复合抛光垫的方法的图。
图9示出了根据本发明生产的复合抛光垫中形成的细小突起的SEM图片。
图10示出了通过拍摄作为本发明的一个实施方案的复合抛光垫的断面而得到的SEM图片。
具体实施方式
下文中，将参照附图详细描述本发明的实施方案，使得本领域技术人员可以容易地实施本发明。然而，本发明可以以各种不同的形式实施，并且不限于本说明书中描述的实施方案。在整个说明书中，相同的附图标记用于相同的元件。
当特定组成被称为“连接至另一组成”、“设置在另一组成中”或“安装在另一组成上”时，需要理解的是，该特定组成可以直接连接至另一组成或安装在另一组成上，但是在两者之间也可以存在又一组成。
如图2至图5中所示，本发明的用于CMP的复合抛光垫包括：
软聚合物基底层10，包括形成在该软聚合物基底层的上表面上的多个突起；
碳纳米管层20，包括嵌入并结合到所述基底层的上部的碳纳米管；和
硬聚合物涂层30，具有向外突出的碳纳米管嵌入并结合到所述碳纳米管层的上部。
图6示出了细小突起、研磨剂颗粒和抛光对象(例如：晶圆)之间的接触模式，该接触模式随着设置在抛光垫中的细小突起的机械性能的差异而变化。
如图6(a)中所示，具有机械软性能的细小突起容易变形，从而具有宽的接触面积，但是由于没有向研磨剂颗粒施加足够的载荷，因此不能将抛光对象的表面压入和抛光。另外，它的缺点在于它容易磨损，因此无法连续用作抛光垫。
另一方面，如图6(b)中所示，具有机械强性能的细小突起(例如：由具有高耐磨性的材料制成的细小突起)具有以下优点：通过对研磨剂颗粒施加载荷而能够将抛光对象的表面深深地压入和抛光，但是具有不与抛光对象形成宽的接触面积的缺点。
因此，本发明的发明人试图提供一种抛光垫，该抛光垫具有能够在确保与抛光对象的宽接触面积的同时向研磨剂颗粒施加足够载荷的细小突起，并且已发现如图6(c)中所示，当使用具有机械强性能的材料(例如：具有高耐磨性的材料)在具有机械软性能的细小突起的表面上形成涂层时，可以得到上述效果。
换言之，当使用包括这种细小突起的抛光垫时，由于细小突起部分由软材料制成，因此可以确保宽的接触面积，并且由于其表面上的高耐磨涂层，因此可以将研磨剂颗粒深深地压入。因此，也可以延长抛光垫的抛光效率和寿命。
然而，尽管与现有的细小突起相比，具有这种结构的细小突起(图6(c))提供了优异的效果，但是细小突起基底部分材料与涂层材料是不同的，这导致了它们之间的结合强度弱的缺点。换言之，当在实际抛光工艺中使用具有这种结构的细小突起的抛光垫时，其缺点在于：涂层部分与基底部分分离，并且难以长时间使用。另外，具有强机械性能的涂层可能由于研磨剂颗粒的保持力不足而降低抛光效率。
因此，为了解决这些缺点，如图2至图5中所示，本发明的复合抛光垫包括通过将碳纳米管嵌入软聚合物基底层10和硬聚合物涂层30中而形成的碳纳米管层20。
由于这种特征性构成，本发明的复合抛光垫具有与抛光对象的宽接触面积，并且能够将研磨剂颗粒深深压入抛光对象。此外，软聚合物基底层与硬聚合物涂层通过碳纳米管结合，从而形成牢固的结合，因此大大延长了寿命。换言之，由于碳纳米管层20增加了软聚合物基底层10与硬聚合物涂层30之间的结合面积，结合强度增加，这大大延长了抛光垫的寿命。
另外，当研磨剂颗粒被压入硬聚合物涂层中时，放置在硬聚合物涂层内侧的碳纳米管起到支撑研磨剂颗粒的作用，因此，研磨剂颗粒的保持力提高，这也有效地提高了抛光效率。
在本发明的一个实施方案中，如图2和图3中所示，碳纳米管层20可以包括在垂直方向上嵌入软聚合物基底层10和硬聚合物涂层30中的碳纳米管22。
在本发明的一个实施方案中，在垂直方向上嵌入软聚合物基底层10和硬聚合物涂层30中的碳纳米管可以占碳纳米管层的总碳纳米管的50％以上，优选地60％以上，更优选地80％以上，甚至更优选地90％以上。
上述在垂直方向上排布的碳纳米管可以通过例如在基底上以规则的间隔气相生长碳纳米管而得到，并且通过将碳纳米管嵌入并结合到软聚合物基底层10的上部而形成碳纳米管层20可以通过以下得到：例如，在垂直方向上排布有碳纳米管的基板上涂覆软聚合物至比碳纳米管更高的厚度，在去除基板后，通过等离子体刻蚀去除了基板的表面，去除软聚合物基底层至一定的厚底。下面将详细描述这种方法。
在本发明的一个实施方案中，在垂直方向上的排布并不意味着严格意义上的垂直排布，而是指在接近垂直的方向上人为地排布碳纳米管。在垂直方向上的排布包括，例如以尖峰形状排布在软聚合物基底层上的碳纳米管。具体地，在垂直方向上的排布中，碳纳米管与软聚合物基底层的上表面之间形成的角度可以是60度至90度、70度至90度或80度至90度。
在本发明的一个实施方案中，如图4和图5中所示，碳纳米管层20的碳纳米管可以以不规则网状结构嵌入在软聚合物基底层10和硬聚合物涂层30中。
不规则网状结构可以是通过将碳纳米管分散使得其中一部分碳纳米管重叠而形成的结构。分散的含义是指通过分散来设置碳纳米管，并且重叠的含义是指一部分碳纳米管重叠以增强三维结构。
在本发明的一个实施方案中，软聚合物基底层10可以具有20D至45D的肖氏硬度，而硬聚合物涂层30可以具有45D至70D的肖氏硬度。当软聚合物基底层和硬聚合物涂层的硬度满足上述范围时，可以在突起与抛光对象之间形成宽的接触面积，并且也可以改善抛光效率。
在本发明的一个实施方案中，作为形成软聚合物基底层10的肖氏硬度为20D至45D的软聚合物材料，可以使用选自聚氨酯树脂、可紫外线固化的树脂、硅树脂等中的一种或多种类型。然而，所述材料不限于此，并且可以使用本领域中已知的材料而没有限制，只要它们不对本发明产生不利影响即可。
另外，作为形成硬聚合物涂层30的肖氏硬度为45D至70D的硬聚合物材料，可以使用选自聚氨酯树脂、可紫外线固化的树脂、硅树脂等中的一种或多种类型。然而，所述材料不限于此，并且可以使用本领域中已知的材料而没有限制，只要它们不对本发明产生不利影响即可。
在本发明的一个实施方案中，突起可以具有10μm至500μm的最大宽度和3μm至150μm的高度。然而，最大宽度和高度不限于这些范围，并且可以根据抛光对象和抛光条件来适当地调整。
在本发明的一个实施方案中，碳纳米管可以具有1nm至50nm的直径和1μm至30μm的长度。然而，直径和长度不限于这些范围，并且可以根据抛光对象和抛光条件来适当地调整。
在本发明的一个实施方案中，硬聚合物涂层30可以具有1μm至30μm，更优选地3μm至20μm的厚度。小于上述厚度的涂层厚度不是优选的，因为碳纳米管容易磨损而暴露，并且太厚的涂层不是优选的，因为研磨剂颗粒保持力被碳纳米管降低。然而，上述范围可以根据碳纳米管的长度、抛光对象和抛光条件来适当地调整。
在本发明的一个实施方案中，软聚合物基底层10可以具有1mm至20mm，更优选地2mm至10mm的厚度。
在本发明的一个实施方案中，突起可以具有，例如，半球状形状，然而，对于该形状没有特别限制。如图2至图5中所示，所述突起包括软聚合物基底层10、在垂直方向上排布的碳纳米管层20和硬聚合物涂层30，并且在复合抛光垫的向上方向上突出。
在本发明的一个实施方案中，如图2和图5所中示，软聚合物基底层10和硬聚合物涂层30可以具有这样的结构，其中它们在设置在碳纳米管层20中的碳纳米管之间的空间中彼此接触。
在本发明的一个实施方案中，复合抛光垫可以具有这样的结构，其中在软聚合物基底层10与嵌入并结合到基底层10的碳纳米管之间不存在孔隙。当不存在孔隙时，软聚合物基底层10和嵌入并结合到基底层10的碳纳米管可以更牢固地结合，这是优选的。
另外，复合抛光垫可以具有这样的结构，其中在硬聚合物涂层30与嵌入并结合到涂层30的碳纳米管之间不存在孔隙。当不存在孔隙时，硬聚合物涂层10和嵌入并结合到涂层10的碳纳米管可以更牢固地结合，这是优选的。
另外，作为整体，复合抛光垫可以具有这样的结构，其中在基底层10、碳纳米管层20和涂层30之间的界面处不存在孔隙。这种结构可以通过如下所述的在真空下在层之间形成结合而形成。不存在孔隙的表述可以指基本上不存在孔隙。
本发明还提供了一种生产用于CMP的复合抛光垫的方法，如图7中所示，所述生产方法可以包括下面步骤(a)至步骤(f)：
(a)制备在垂直方向上排布有碳纳米管的基板；
(b)通过在所述碳纳米管的上部涂覆软聚合物而形成具有平整上表面的软聚合物基底层；
(c)将基板从所述碳纳米管中分离并去除；
(d)通过等离子体蚀刻去除了基板的表面来去除一定厚度的软聚合物基底，暴露一部分碳纳米管；
(e)通过在暴露了碳纳米管的表面上涂覆硬聚合物使其上表面平整而形成硬聚合物涂层；和
(f)通过从硬聚合物涂层的上表面方向进行压花处理而形成多个突起，该突起包括软聚合物基底层、在垂直方向上排布的碳纳米管层和硬聚合物涂层。
上面提供的对用于CMP的复合抛光垫的描述可以照原样应用于所述生产方法。因此，将不再提供重复的描述。
在步骤(a)中，在垂直方向上排布有碳纳米管的基板可以使用以下方法来制备，例如，通过物理气相沉积(PVD)在基板诸如硅基底或金属箔基底上形成催化剂层诸如Fe/Al2O3，通过化学气相沉积(CVD)在形成了催化剂层的基板上形成在垂直方向上排布的碳纳米管。然而，制备在垂直方向上排布有碳纳米管的基板的方法不限于上述方法，也可以使用本领域中已知的方法。
步骤(b)和步骤(e)的涂覆可以使用本领域中已知的方法来进行，例如，可以使用诸如旋涂和喷涂的方法，并且可以使用本领域中已知的其它方法来进行涂覆。
步骤(c)中的基板的分离可以使用诸如机械硅分离(脱模)和硅蚀刻的方法来进行。
对步骤(d)中的等离子体蚀刻方法没有特别限制，并且可以使用本领域中已知的方法。
步骤(f)中的压花处理可以通过在加热条件下用其中刻有多个突起的模具对硬聚合物涂层的上表面加压来进行。具体地，如图7中所示，可以使用形成有微图案的模具。此处，通过向模具供热，可以在模具处于加热的状态同时进行压花处理。在这种情况下，模具温度可以从200℃到250℃，但不限于此。作为模具，可以使用由金属材料诸如镍和铜制成的模具，并且可以使用微机电系统(MEMS)工艺来制造微图案。
使用上述方法生产的复合抛光垫具有如图9的SEM图片所示的突起。另外，复合抛光垫具有如图10中所示的内部结构。参照图10，可以确定，本发明的复合抛光垫具有其中软聚合物基底层10和硬聚合物涂层30通过碳纳米管22结合的形式。
在本发明的一个实施方案中，上述步骤(b)和步骤(e)中的一个或多个可以在真空下进行。优选在真空下涂覆的，因为这可以防止在碳纳米管与软聚合物基底层之间形成孔隙，并由此可以将碳纳米管更牢固地嵌入和结合。
本发明还提供了另一种生产用于生产CMP的复合抛光垫的方法，并且如图8中所示该生产方法可以包括下面步骤(a)至步骤(e)：
(a)将碳纳米管分散在其中刻有多个突起的模具上，使得一部分碳纳米管彼此重叠；
(b)通过在碳纳米管的上部涂覆软聚合物而形成具有平整上表面的软聚合物基底层；
(c)将所述模具脱模；
(d)通过等离子体蚀刻脱模的表面来去除一定厚度的软聚合物基底，暴露碳纳米管；和
(e)通过在暴露了碳纳米管的表面上涂覆硬聚合物而形成硬聚合物涂层。
上面提供的对用于CMP的复合抛光垫和生产该复合抛光垫的方法的描述可以按原样应用于该生产方法。因此，将不再提供重复的描述。
在步骤(a)中，将碳纳米管分散使得一部分碳纳米管彼此重叠的方法可以使用本领域中已知的方法来进行。例如，如图8中所示，可以使用通过喷嘴将碳纳米管喷涂到模具上的方法。此处，可以以在溶剂中的分散形式喷涂碳纳米管。溶剂的实例可以包括水、乙醇、异丙醇等，但不限于此。
步骤(b)、(d)和(e)可以以与上述另一种方法相同的方式来进行。
本发明还提供了另一种生产用于CMP的复合抛光垫的方法，该生产方法可以包括下面步骤(a)至步骤(f)：
(a)将碳纳米管分散在基板上，使得一部分碳纳米管彼此重叠；
(b)通过在碳纳米管的上部涂覆软聚合物而形成具有平整上表面的软聚合物基底层；
(c)将基板从所述碳纳米管中分离并去除；
(d)通过等离子体蚀刻去除了基板的表面来去除一定厚度的软聚合物基底，暴露一部分碳纳米管；
(e)通过在暴露了碳纳米管的表面上涂覆硬聚合物使其上表面平整而形成硬聚合物涂层；和
(f)通过从硬聚合物涂层的上表面方向进行压花处理而形成多个突起，该突起包括软聚合物基底层、在垂直方向上排布的碳纳米管层和硬聚合物涂层。
上面提供的对用于CMP的复合抛光垫和另一种生产该复合抛光垫的方法的描述可以照原样应用于该生产方法。因此，将不再提供重复的描述。
下文中，将参照实施例详细描述本发明，以便具体描述本发明。然而，根据本发明的实施例可以修改成各种不同的形式，并且本发明的范围不应理解为限于下面描述的实施例。为了向在本领域具有一般知识的技术人员更全面地描述本发明，提供了本发明的实施例。
实施例1：生产复合抛光垫
在厚度为525μm的硅基板上，通过物理气相沉积(PVD)沉积Fe/A12O3催化剂层，并且制备以下基板：其中通过化学气相沉积(CVD)，将直径约为10nm、长度为3μm的多壁碳纳米管在垂直方向上排布在所述基板上。此处，已鉴定碳纳米管以约1011/cm2的密度形成。
在垂直方向上排布在基板上的碳纳米管的上部，在真空气氛下涂覆具有30D的肖氏硬度的聚氨酯树脂(商品名：Smooth-CastTM 30D，由Smooth-On制造)，以基于碳纳米管的上部分形成具有5mm的厚度的软聚合物基底层。
在固化软聚合物基底层之后，对硅进行机械分离以将碳纳米管转移至聚氨酯。然后，对去除了基板的表面进行等离子体蚀刻，以将软聚合物基底去除至1μm的厚度，从而暴露碳纳米管。之后，在真空气氛下通过旋涂将具有45D的肖氏硬度的聚氨酯树脂(商品名：Smooth-CastTM 45D，由Smooth-On制造)涂覆在暴露了碳纳米管的表面上，以基于碳纳米管的上端部分形成具有5μm的厚度的硬聚合物涂层。
在固化硬聚合物涂层之后，通过使用刻有多个半径为50μm的半球形突起的模具在200℃下加压进行压花处理，，由此，生产了本发明的复合抛光垫。
实施例2：生产复合抛光垫
通过将碳纳米管分散到异丙醇中来制备碳纳米管分散体。然后，将分散体涂覆在模具上，其中所述模具使用气动喷嘴刻有多个半径为50μm的半球形突起。在涂覆了碳纳米管的模具上，在真空气氛下涂覆具有30D的肖氏硬度的聚氨酯树脂(50μm)，以基于碳纳米管的上端部分，形成具有5mm的厚度的软聚合物基底层。
在固化软聚合物基底层之后，分离并去除模具。然后，对去除了模具的表面进行等离子体蚀刻，以将软聚合物基底去除至1μm的厚度，而暴露碳纳米管。之后，通过旋涂将具有45D的肖氏硬度的聚氨酯树脂(商品名：Smooth-CastTM 45D，由Smooth-On制造)涂覆在暴露了碳纳米管的表面上，以基于碳纳米管的上端部分，形成具有5μm厚度的硬聚合物涂层。
实施例3：生产复合抛光垫
通过将碳纳米管分散到异丙醇中来制备碳纳米管分散体。然后，使用气动喷嘴将分散体涂覆在放置在加热至60℃的热板上的聚丙烯基板上。在涂覆了碳纳米管的模具上，在真空气氛下涂覆具有30D的肖氏硬度的聚氨酯树脂(商品名：Smooth-CastTM 30D，由Smooth-On制造)，以基于碳纳米管的上端部分，形成具有5mm的厚度的软聚合物基底层。
在固化软聚合物基底层之后，分离并去除基板。然后，对去除了基板的表面进行等离子体蚀刻，以将软聚合物基底去除至1μm的厚度，而暴露碳纳米管。之后，通过旋涂将具有45D的肖氏硬度的聚氨酯树脂(商品名：Smooth-CastTM 45D，由Smooth-On制造)涂覆在暴露了碳纳米管的表面上，以基于碳纳米管的上端部分，形成具有5μm厚度的硬聚合物涂层。
在固化硬聚合物涂层之后，通过使用其中刻有多个半径为50μm的半球形突起的模具在200℃下加压进行压花处理，由此，生产了本发明的复合抛光垫。
比较例1：生产复合抛光垫
将具有30D的肖氏硬度的聚氨酯树脂(商品名：Smooth-CastTM 30D，由Smooth-On制造)涂覆，以形成具有5mm厚度的软聚合物基底层。
在固化软聚合物基底层之后，在软聚合物基底层的上部涂覆具有45D的肖氏硬度的聚氨酯树脂(商品名：Smooth-CastTM 45D，由Smooth-On制造)，以形成具有5μm的厚度的硬聚合物涂层。
在固化硬聚合物涂层后，通过使用其中刻有多个半径为50μm的半球形突起的模具在200℃下加压进行压花处理，由此，生产了复合抛光垫。
[附图标记说明]
1：旋转台 2：晶圆
3：抛光头(旋转头) 4：修整器
5：喷嘴 10：软聚合物基底层
20：碳纳米管层 22：碳纳米管
30：硬聚合物涂层
100：复合抛光垫
Claims (17)
1.一种用于CMP的复合抛光垫，包括：
软聚合物基底层，包括形成在该软聚合物基底层的上表面上的多个突起；
碳纳米管层，包括嵌入并结合到所述基底层的上部的碳纳米管；和
硬聚合物涂层，具有向外突出的碳纳米管嵌入并结合到所述碳纳米管层的上部。
2.根据权利要求1所述的用于CMP的复合抛光垫，其中，所述碳纳米管层包括在垂直方向上嵌入在所述软聚合物基底层和所述硬聚合物涂层中的碳纳米管。
3.根据权利要求2所述的用于CMP的复合抛光垫，其中，所述在垂直方向上嵌入在所述软聚合物基底层和所述硬聚合物涂层中的碳纳米管占所述碳纳米管层的总碳纳米管的50％以上。
4.根据权利要求1所述的用于CMP的复合抛光垫，其中，所述碳纳米管层的碳纳米管以不规则网状结构嵌入在所述软聚合物基底层和所述硬聚合物涂层中。
5.根据权利要求4所述的用于CMP的复合抛光垫，其中，所述不规则网状结构是通过将所述碳纳米管分散使得一部分碳纳米管彼此重叠而形成的结构。
6.根据权利要求1所述的用于CMP的复合抛光垫，其中，所述软聚合物基底层具有20D至45D的肖氏硬度，所述硬聚合物涂层具有45D至70D的肖氏硬度。
7.根据权利要求1所述的用于CMP的复合抛光垫，其中，所述突起具有10μm至500μm的最大宽度和3μm至150μm的高度。
8.根据权利要求1所述的用于CMP的复合抛光垫，其中，所述碳纳米管具有1nm至50nm的直径和1μm至30μm的长度。
9.根据权利要求1所述的用于CMP的复合抛光垫，其中，所述硬聚合物涂层具有1μm至30μm的厚度。
10.根据权利要求1所述的用于CMP的复合抛光垫，其中，所述突起具有半球状形状。
11.一种生产用于CMP的复合抛光垫的方法，包括：
(a)制备在垂直方向上排布有碳纳米管的基板；
(b)通过在所述碳纳米管的上部涂覆软聚合物而形成具有平整上表面的软聚合物基底层；
(c)将所述基板从所述碳纳米管分离并去除；
(d)通过等离子体蚀刻去除了基板的表面来去除一定厚度的软聚合物基底，暴露一部分所述碳纳米管；
(e)通过在暴露了碳纳米管的表面上涂覆硬聚合物使其上表面平整，形成硬聚合物涂层；和
(f)通过从所述硬聚合物涂层的上表面方向进行压花处理而形成多个突起，该突起包括所述软聚合物基底层、所述在垂直方向上排布的碳纳米管层和所述硬聚合物涂层。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，上述(f)中的压花处理通过在加热条件下用其中刻有多个突起的模具对所述硬聚合物涂层的上表面加压来进行。
13.根据权利要求11所述的方法，其中，上述(b)和(e)在真空下进行。
14.一种生产用于CMP的复合抛光垫的方法，包括：
(a)将碳纳米管分散在其中刻有多个突起的模具上，使得一部分碳纳米管彼此重叠；
(b)通过在所述碳纳米管的上部涂覆软聚合物而形成具有平整上表面的软聚合物基底层；
(c)将所述模具脱模；
(d)通过等离子体蚀刻脱模的表面来去除一定厚度的软聚合物基底，暴露一部分所述碳纳米管；和
(e)通过在暴露了碳纳米管的表面上涂覆硬聚合物而形成硬聚合物涂层。
15.一种生产用于CMP的复合抛光垫的方法，包括：
(a)将碳纳米管分散在基板上，使得一部分碳纳米管彼此重叠；
(b)通过在所述碳纳米管的上部涂覆软聚合物而形成具有平整上表面的软聚合物基底层；
(c)将所述基板从所述碳纳米管分离并去除；
(d)通过等离子体蚀刻去除了基板的表面来去除一定厚度的软聚合物基底，暴露一部分所述碳纳米管；
(e)通过在暴露了碳纳米管的表面上涂覆硬聚合物使其上表面平整，形成硬聚合物涂层；和
(f)通过从所述硬聚合物涂层的上表面方向进行压花处理而形成多个突起，该突起包括所述软聚合物基底层、所述在垂直方向上排布的碳纳米管层和所述硬聚合物涂层。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，上述(f)中的压花处理通过在加热条件下用其中刻有多个突起的模具对所述硬聚合物涂层的上表面加压来进行。
17.根据权利要求14或权利要求15所述的方法，其中，上述(b)和(e)在真空下进行。
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