TW202317321A - 具有突出研磨結構之研磨墊、用於製造其之系統及用於製造其之方法 - Google Patents

Abstract

一種用於製造包括複數個研磨結構之一研磨墊之方法包括：提供具有一頂部表面及一底部表面之一模具，該模具包括對應於形成於其頂部表面上之研磨結構之複數個凹槽；將一聚合物混合物分配於該模具上且允許該聚合物混合物填充待形成為該等研磨結構之該複數個凹槽；將一基底膜層壓於該模具之該頂部表面上；固化該聚合物混合物以允許該聚合物混合物黏附於該基底膜且在該基底膜上形成該等研磨結構；及使該基底膜及該等研磨結構自該模具脫模以獲得一研磨墊薄片。隨後，將該研磨墊薄片切割成複數個研磨墊。

Description

具有突出研磨結構之研磨墊、用於製造其之系統及用於製造其之方法

本發明係關於研磨墊，且更詳言之，係關於具有突出研磨結構以用於改良的熱穩定性及更一致的研磨之化學機械研磨墊以及用於製造該研磨墊之系統及方法。

化學機械研磨（Chemical-mechanical polishing；CMP）用於半導體製造製程以用於平滑化晶圓表面上之不均勻或起伏的圖案。CMP製程在原子能階上平坦化晶圓或製造物品之表面，同時使用摩擦與化學能之相互作用最小化表面缺陷。藉由在將製造物品向下按壓於研磨墊上且供應研磨漿液的同時在製造物品與研磨墊之間產生相對運動來達成研磨。CMP製程用於超大型積體電路（ULSI）製造，且視為用於平滑化電晶體元件或多層互連件的層間絕緣、製造鎢或銅互連件及其類似物必不可少的技術。

圖1展示用於CMP製程之典型設定。參考圖1，CMP製程包括：將研磨墊1附接於台板2上，在研磨墊1上供應研磨漿液3，將製造物品4（例如，晶圓）壓向研磨墊1，及在研磨墊1與製造物品4之間產生相對運動。

研磨墊為在CMP製程期間使用且以薄平面形狀形成且主要由聚合物材料製成之工具。為均一地控制跨晶圓之研磨速率，如圖1中所展示之研磨墊及晶圓兩者以研磨墊與晶圓彼此壓靠之狀態旋轉。詳言之，可藉由研磨墊與晶圓之間的研磨壓力及相對速度之乘積（亦即，研磨壓力×相對速度）來判定研磨速率。換言之，一旦給出研磨工具及製造物品，則藉由壓力及相對速度判定研磨速率。CMP製程要求包括研磨穩定性及可重複性。影響研磨穩定性之因素包括摩擦熱量及表面條件之變化。

自摩擦磨損產生之摩擦熱量對研磨具有顯著影響。舉例而言，即使當研磨壓力及相對速度恆定時，摩擦加熱之量可取決於研磨漿液及襯墊之化學、機械及/或熱特性而變化。因此，摩擦熱量影響研磨速率。因此，儘管緊密地控制壓力及相對速度之能力通常改良研磨穩定性或可重複性，但消耗性部分及研磨條件之變化之複合矩陣甚至在製程期間顯著影響研磨穩定性。因此，以緊密精確度控制CMP製程中之複雜因素對於穩定且可重複研磨製程為關鍵的。

然而，隨著研磨製程進行，來自研磨製程之摩擦熱量積聚於設備中，且製程溫度改變，從而導致研磨穩定性及可重複性降級。因此，需要控制摩擦熱量以維持研磨穩定性。由於先前技術中之習知研磨墊由具有較差熱轉移特性之聚合物層製成，因此尋求改良。

另外，使研磨穩定性降級之另一因素為襯墊表面之一致性。更特定言之，研磨速率與襯墊之表面粗糙度成正比。然而，研磨表面之粗糙度隨時間推移而變化。為克服此問題且為恢復表面粗糙度，研磨墊通常用諸如調節盤5（圖1中所展示）之包括塗佈於其上之菱形顆粒的糙化工具刷洗。由於諸如菱形顆粒之大小及分佈、壓力、調節方法及調節工具之穩定性的諸多因素管控調節結果，因此難以藉由糙化來一致地維持研磨墊之表面條件。因此，先前技術中之習知研磨墊之表面粗糙度不一致且難以控制。

相關申請案的交叉參考：本申請案主張2021年6月23日申請的臨時申請案第63/213,925號之優先權，該申請案以全文引用之方式併入本文中。

本發明提供研磨墊之設計及製造，該等研磨墊在例如化學機械研磨、機械化學研磨及摩擦化學研磨製程期間用作半導體或光學組件製造中之研磨工具。根據本發明之研磨墊可提供改良的熱穩定性且可維持研磨表面之更一致的表面粗糙度。此外，根據本發明之用於製造之系統及方法可提供研磨墊之高產出率、改良之品質控制及低成本製造。

本發明之一態樣提供一種用於製造包括複數個研磨結構之研磨墊的方法。方法可包括提供具有頂部表面及底部表面之模具，其中對應於研磨結構之複數個凹槽形成於模具之頂部表面上；將聚合物混合物分配於模具上且允許該聚合物混合物填充待形成為研磨結構之複數個凹槽；將基底膜層壓於模具之頂部表面上；固化聚合物混合物以允許聚合物混合物黏附於基底膜且在基底膜上形成研磨結構；及使基底膜及研磨結構自模具脫模以獲得研磨墊薄片。

可個別地或以其任何組合包括以下特徵中之一或多者。

基底膜可藉由自輥展開而自其供應。在層壓或固化之後，可沿平行於基底膜之輥之旋轉軸的方向切割基底膜。在一些實施例中，可藉由分配器將聚合物混合物分配於模具上，該分配器沿平行於層壓滾筒單元之旋轉軸之方向線性地移動。

層壓可藉由層壓滾筒單元執行。層壓滾筒單元可以約0.1英尺/分鐘與約20英尺/分鐘之間的速度移動模具，且層壓滾筒單元可以0 psi與約20 psi之間的壓力按壓基底膜及模具。

在一些實施例中，層壓滾筒單元可包括第一滾筒及第二滾筒。在此類實施例中，模具、聚合物混合物及基底膜可在第一滾筒與第二滾筒之間經壓軋。

在一些實施例中，層壓及固化可藉由層壓滾筒單元執行，且層壓滾筒單元可經加熱至預定溫度。藉助於實例，預定溫度可在約20℃與約120℃之間。

在層壓之前，可將電漿處理應用於層壓至模具之基底膜之表面以移除表面上之雜質及/或增加表面能。在層壓之固化期間，基底膜可壓靠模具。固化可包括在溫控腔室中將基底膜壓向模具。藉助於實例，溫控腔室可在空氣或惰性氣體環境中維持在約20℃與約120℃之間的溫度下。

在一些實施例中，在層壓期間，在模具相對於水平平面傾斜預定傾斜角度時，可經由層壓滾筒單元壓軋模具。預定傾斜角度可在約10°與約90°之間。

在脫模之後，方法亦可包括在空氣或惰性氣體環境中在約20℃與約120℃之間的溫度下進一步固化。此外，方法可包括將研磨墊薄片切割成複數個研磨墊。

可使用主模製造模具。在一些實施例中，模具之材料可包括矽酮。在一些其他實施例中，模具之材料可包括鎳。可使用以下製造主模：（a）對安置於平面基板上之乾膜光阻劑進行光微影；（b）放電加工（electrical discharge machining；EDM）；（c）光微影及濕式蝕刻；（d）3-D列印；（e）雷射加工；或其任何組合。

在一些實施例中，基底膜可包括選自由以下各者組成之群組中之一或多種材料：聚胺甲酸酯、聚丁二烯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚醯胺、環氧樹脂、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物、聚丙烯酸酯、聚醚醯亞胺、丙烯酸酯、聚伸烷基、聚乙烯、聚酯、天然橡膠、聚丙烯、聚異戊二烯、聚氧化烯、聚氧化乙烯、聚苯乙烯、酚醛樹酯、胺、胺甲酸乙酯、矽酮、丙烯酸酯、茀、伸苯基、芘、薁、萘、乙炔、對伸苯基伸乙烯基、吡咯、咔唑、吲哚、氮呯、苯胺、噻吩、3,4-乙烯二氧噻吩及對伸苯基硫醚。

聚合物混合物可包括預聚物及固化劑。預聚物可包括選自由以下各者組成之群組中之一或多者：聚胺甲酸酯、聚丁二烯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚醯胺、環氧樹脂、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物、聚丙烯酸酯、聚醚醯亞胺、丙烯酸酯、聚伸烷基、聚乙烯、聚酯、天然橡膠、聚丙烯、聚異戊二烯、聚氧化烯、聚氧化乙烯、聚苯乙烯、酚醛樹酯、胺、胺甲酸乙酯、矽酮、丙烯酸酯、茀、伸苯基、芘、薁、萘、乙炔、對伸苯基伸乙烯基、吡咯、咔唑、吲哚、氮呯、苯胺、噻吩、3,4-乙烯二氧噻吩及對伸苯基硫醚。聚合物混合物可進一步包括一或多種添加劑。藉助於實例，一或多種添加劑可包括鐵氟龍、石墨烯、碳奈米粒子或其任一組合。此外，複數個研磨結構可展現比基底膜更大之硬度。

在本發明之一相關態樣中，用於製造包括複數個研磨結構之研磨墊之方法可包括：自第一輥展開基底膜；將聚合物混合物分配於基底膜之表面上；經由製模滾筒單元軋基底膜及聚合物混合物以將研磨結構壓印於聚合物混合物上；及將形成有研磨結構之基底膜捲繞至第二輥上。詳言之，製模滾筒單元可包括對應於研磨結構之複數個凹槽。

可個別地或以其任何組合包括以下特徵中之一或多者。

在一些實施例中，製模滾筒單元可包括第一滾筒及第二滾筒。在此類實施例中，第一滾筒或第二滾筒中之一者可包括對應於研磨結構之複數個凹槽，且基底膜及聚合物混合物可在第一滾筒與第二滾筒之間經壓軋。

在一些實施例中，製模滾筒單元可包括：製模滾筒，包括對應於研磨結構之複數個凹槽；及拉緊單元，經組態以將基底膜按壓至製模滾筒上。拉緊單元可包括：上游滾筒，安置於製模滾筒與第一輥之間；及下游滾筒，安置於製模滾筒與第二輥之間。在此類實施例中，上游滾筒及下游滾筒可安置成接觸基底膜之未塗佈聚合物混合物之背面，且製模滾筒可接觸基底膜之塗佈聚合物混合物之表面。此外，可控制上游滾筒及下游滾筒之速度以使得藉由由於上游滾筒與下游滾筒之間的速度差異而產生之張力將基底膜壓向製模滾筒。

複數個凹槽可藉由雷射雕刻形成於製模滾筒單元上。在一些實施例中，製模滾筒單元可進一步包括安置於製模滾筒之周邊之至少一部分的周圍之一或多個加熱滾筒、加熱套筒或兩者。製模滾筒單元可加熱至預定溫度。藉助於實例，預定溫度可在約20℃與約120℃之間。

在一些實施例中，方法可進一步包括在空氣或惰性氣體環境中在約20℃與約120℃之間的溫度下固化第二輥。方法可進一步包括自第二輥展開形成有研磨結構之基底膜，及將所展開基底膜切割成複數個研磨墊。

複數個研磨結構可具有比基底膜更大之硬度。基底膜可包括選自由以下各者組成之群組中之一或多種材料：聚胺甲酸酯、聚丁二烯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚醯胺、環氧樹脂、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物、聚丙烯酸酯、聚醚醯亞胺、丙烯酸酯、聚伸烷基、聚乙烯、聚酯、天然橡膠、聚丙烯、聚異戊二烯、聚氧化烯、聚氧化乙烯、聚苯乙烯、酚醛樹酯、胺、胺甲酸乙酯、矽酮、丙烯酸酯、茀、伸苯基、芘、薁、萘、乙炔、對伸苯基伸乙烯基、吡咯、咔唑、吲哚、氮呯、苯胺、噻吩、3,4-乙烯二氧噻吩及對伸苯基硫醚。

聚合物混合物可包括預聚物及固化劑。預聚物可包括選自由以下各者組成之群組中之一或多者：聚胺甲酸酯、聚丁二烯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚醯胺、環氧樹脂、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物、聚丙烯酸酯、聚醚醯亞胺、丙烯酸酯、聚伸烷基、聚乙烯、聚酯、天然橡膠、聚丙烯、聚異戊二烯、聚氧化烯、聚氧化乙烯、聚苯乙烯、酚醛樹酯、胺、胺甲酸乙酯、矽酮、丙烯酸酯、茀、伸苯基、芘、薁、萘、乙炔、對伸苯基伸乙烯基、吡咯、咔唑、吲哚、氮呯、苯胺、噻吩、3,4-乙烯二氧噻吩及對伸苯基硫醚。此外，聚合物混合物可進一步包括一或多種添加劑。藉助於實例，一或多種添加劑可包括鐵氟龍、石墨烯、碳奈米粒子或其任一組合。

在本發明之一相關態樣中，用於製造包括複數個研磨結構之研磨墊之系統可包括：第一輥，自其展開基底膜；分配器，將聚合物混合物分配於自第一輥展開之基底膜之表面上；製模滾筒單元，將基底膜及聚合物混合物壓軋於其間以將研磨結構壓印於聚合物混合物上；及第二輥，形成有研磨結構之基底膜捲繞於其上。製模滾筒單元可包括對應於研磨結構之複數個凹槽。

可個別地或以其任何組合包括以下特徵中之一或多者。

在一些實施例中，製模滾筒單元可包括第一滾筒及第二滾筒，且第一滾筒或第二滾筒中之一者可包括對應於研磨結構之複數個凹槽。在此類實施例中，基底膜及聚合物混合物可在第一滾筒與第二滾筒之間經壓軋。

在一些實施例中，製模滾筒單元可包括：製模滾筒，包括對應於研磨結構之複數個凹槽；及拉緊單元，經組態以將基底膜按壓至製模滾筒上。

在本發明之一態樣中，用於製造包括複數個研磨結構之研磨墊之方法可包括：將聚合物混合物自儲存器轉移至第一滾筒；將聚合物混合物自第一滾筒轉移至第二滾筒；及將聚合物混合物自第二滾筒轉移至基底膜上。因此，聚合物混合物可經列印於基底膜上，藉此形成複數個研磨結構。

可個別地或以其任何組合包括以下特徵中之一或多者。

在一些實施例中，可經由第三滾筒將基底膜壓向第二滾筒。

在一些實施例中，第二滾筒可在其周邊表面上包括複數個胞元以將受控量之聚合物混合物保留於其中。此外，可使用鄰近於第二滾筒提供之刀片自第二滾筒移除過量之聚合物混合物。

在一些實施例中，基底膜可包括在塗佈有聚合物混合物時形成複數個研磨結構之複數個微尺度特徵。

在一些實施例中，方法可進一步包括使用UV光及/或熱量之第一固化步驟。方法可進一步包括在約20℃與約120℃之間的溫度下執行之第二固化步驟。

在一些實施例中，方法可包括將聚合物混合物自第二滾筒轉移至第四滾筒上，及將聚合物混合物自第四滾筒轉移至基底膜上。在一些此類實施例中，第四滾筒可包括對應於待形成於研磨墊上之複數個研磨結構之複數個微尺度特徵。

在本發明之一相關態樣中，用於製造包括複數個研磨結構之研磨墊之系統可包括：第一滾筒，其一部分浸沒於聚合物混合物之儲存器中以自該儲存器轉移聚合物混合物；第二滾筒，安置成與第一滾筒接觸以自第一滾筒轉移聚合物混合物；及第三滾筒，輥軋基底膜以使得聚合物混合物轉移至基底膜上。因此，轉移至基底膜上之聚合物混合物可形成複數個研磨結構。

可個別地或以其任何組合包括以下特徵中之一或多者。

在一些實施例中，第二滾筒之周邊表面可包括複數個胞元以將聚合物混合物保留於其中。第二滾筒可進一步包括用以自第二滾筒之周邊表面移除過量聚合物混合物之刀片。

在一些實施例中，系統可進一步包括第四滾筒，其安置於第二滾筒與第三滾筒之間以將聚合物自第二滾筒轉移至第四滾筒上且接著轉移至基底膜上，且第四滾筒可包括對應於待形成於研磨墊上之複數個研磨結構之複數個微尺度特徵。

值得注意的係本發明不限於如上文所列之元件之組合，且可以如本文所描述之元件之任何組合來組裝。本文中揭示本發明之其他態樣。

參考隨圖式及下文詳細描述之例示性實施例，本發明之優勢及特徵及達成該等優勢及特徵之方法將變得顯而易見。然而，本發明不限於本文中所描述之例示性實施例且可以變體及修改體現。提供例示性實施例僅允許一般熟習此項技術者理解本發明之範疇，本發明之範疇將由申請專利範圍之範疇限定。因此，在一些實施例中，將不詳細描述製程、熟知結構及熟知技術之熟知操作，以避免對本發明之混淆理解。在整個說明書中，相同圖式符號代表相同元件。

本文中所使用之術語僅出於描述特定實施例之目的，且並不意欲限制本發明。如本文中所使用，單數形式「一（a/an）」及「該（the）」同樣意欲包括複數形式，除非上下文另外明確指示。將進一步理解，術語「包含（comprise）」及/或「包含（comprising）」在用於本說明書中時指定所述特徵、整體、步驟、操作、元件及/或組件之存在，但不排除一或多個其他特徵、整體、步驟、操作、元件、組件及/或其群組之存在或添加。如本文中所使用，術語「及/或」包括相關聯的所列項目中之一或多者中的任一者及所有組合。

除非明確陳述或自上下文顯而易見，否則如本文所用，術語「約（about）」理解為在此項技術中之正常公差範圍內，例如在平均值之2個標準差內。「約」可理解為在陳述值之10%、9%、8%、7%、6%、5%、4%、3%、2%、1%、0.5%、0.1%、0.05%或0.01%內。除非上下文另外明確說明，否則本文所提供之所有數值均由術語「約」來修飾。

本發明之主題包括：包括複數個微研磨結構之研磨墊、用於製造其之系統及用於製造其之方法。根據本發明之研磨墊可在CMP製程期間展現改良之熱特性且維持熱穩定性。另外，根據本發明之研磨墊可隨時間推移最小化表面粗糙度之變化，且由此可提供諸如用於研磨製程之提高的可靠性及可重複性之技術優勢。因此，可更可靠地獲得晶圓平坦化。另外，由於較低操作溫度，根據本發明之研磨墊可持續較長時間且需要較不頻繁的替換，從而提供經濟優勢。亦可最小化研磨墊之缺陷。諸如圖1中調節盤5之調節工具可自CMP設定消除，此可簡化過程及CMP設備組態。另外，由於根據本發明之研磨墊可維持更穩定研磨溫度，因此可防止研磨漿液之溫度變化。研磨漿液之較小溫度變化係有利的，因為研磨漿液之溫度變化可改變研磨漿液之pH，且研磨漿液之pH可影響研磨漿液內磨料顆粒之附聚。此外，根據本發明之用於製造研磨墊之系統及方法可提供用於製造包括複數個微研磨結構的研磨墊之高產出率、改良之品質控制及成本降低。

下文中，將參考圖2及3描述根據本發明之研磨墊。圖2展示根據本發明之例示性實施例之研磨墊，且圖3描繪根據本發明之例示性實施例之研磨墊的個別研磨結構。如圖2及3中所展示，研磨墊100可包括自支撐層120突出之複數個研磨結構110。複數個研磨結構110中之每一者可包括實質上形成為水平平面之延伸表面111及實質上豎直且垂直於延伸表面111之側表面112。研磨結構110可以各種幾何形狀形成。舉例而言，研磨結構110可包括諸如三角形、四邊形、五邊形、六邊形及其類似者之多邊形。研磨結構110亦可包括圓形、橢圓形或任何自由彎曲形狀。此外，研磨結構110可包括為兩個或更多個形狀之組合之幾何形狀。在一些實施例中，研磨結構110可包括彼此分開安置之複數個單元圖案。另外或替代地，研磨結構110可包括與至少一些其他者側向連接以形成單元圖案之網路之複數個單元圖案。

延伸表面111相對於研磨墊100之面積比率可等於或大於約1%且等於或小於約80%。舉例而言，延伸表面111相對於研磨墊100之面積比率可為約1%、約5%、約10%、約15%、約20%、約25%、約30%、約35%、約40%、約45%、約50%、約55%、約60%、約65%、約70%、約75%或約80%。在本文中，延伸表面111相對於研磨墊100之面積比率可指研磨墊100內延伸表面111之總面積率相對於研磨墊100的平面面積的比率。類似地，面積比率可計算為研磨墊100之單位面積內延伸表面111之面積的總和。

在研磨墊100不均勻且支撐層120為剛性的之情況下，研磨墊100可向諸如晶圓之製造物品施加不均勻研磨壓力。為防止研磨墊100對製造物品施加不均勻研磨壓力，支撐層120可由比研磨結構110更可撓或可彎曲之材料形成。換言之，研磨結構110可包括第一材料，且支撐層120可包括第二材料。第一材料與第二材料可相同或不同。詳言之，第一材料之第一硬度可大於第二材料之第二硬度。換言之，第二材料之第二硬度可小於第一材料之第一硬度以允許研磨墊100向製造物品施加更均一壓力。在一些實施例中，藉由添加不同添加劑及/或製造具有具體結構之添加劑，當研磨結構110之第一材料與支撐層120之第二材料相同時，支撐層120可展現小於研磨結構110之硬度。

歸因於支撐層120之較低剛性及較可彎曲第二材料，按壓力甚至在研磨墊中之不均勻度及/或厚度變化之存在下可跨研磨墊表面更均勻分佈，且藉此諸如晶圓之製造物品可經更平滑地研磨（例如，具有較高平坦度或較高均勻度）。換言之，較軟支撐層120可允許研磨結構110在按壓研磨墊100及製造物品時更順從地遵循製造物品之表面拓樸或表面幾何形狀。

研磨結構110及/或支撐層120之材料可包括：聚胺甲酸酯、聚丁二烯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚醯胺、環氧樹脂、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物、聚丙烯酸酯、聚醚醯亞胺、丙烯酸酯、聚伸烷基、聚乙烯、聚酯、天然橡膠、聚丙烯、聚異戊二烯、聚氧化烯、聚氧化乙烯、聚苯乙烯、酚醛樹酯、胺、胺甲酸乙酯、矽酮、丙烯酸酯、茀、伸苯基、芘、薁、萘、乙炔、對伸苯基伸乙烯基、吡咯、咔唑、吲哚、氮呯、苯胺、噻吩、3,4-乙烯二氧噻吩及對伸苯基硫醚或其類似物。

就蕭氏硬度等級而言，研磨結構110之第一硬度可在約蕭氏30D於約蕭氏80D之間（包括端值）。藉助於實例，第一硬度可為約蕭氏30D、約35D、約40D、約45D、約50D、約55D、約60D、約65D、約70D、約75D或約80D。就蕭氏硬度等級而言，支撐層120之第二硬度可在約蕭氏20A與約蕭氏100A之間（包括端值）。藉助於實例，第二硬度可為約蕭氏20A、約25A、約30A、約35A、約40A、約45A、約50A、約55A、約60A、約65A、約70A、約75A、約80A、約85A、約90A、約95A或約100A。第一材料可為包括一或多種添加劑以增加硬度及/或耐磨性之複合材料。此外，可塗佈研磨結構110以增大耐磨性。藉助於實例，可包括鐵氟龍、氮化硼或碳奈米管中之一或多者作為添加劑及/或用作塗層材料。鐵氟龍塗層可藉由降低其熱導率而防止或減少研磨結構110歸因於研磨期間之熱量的變形。氮化硼可增加機械強度。

在一些實施例中，支撐層120可藉由至少一個溝槽130劃分為複數個獨立區段。藉由提供較小且經劃分區段，溝槽130可允許研磨結構110以較靈活方式移動。另外，溝槽130可增強研磨漿液之供應及排出，且藉此允許來自研磨結構110之熱量更有效地消散。

在操作中，研磨結構110可在CMP製程期間經歷磨損。研磨結構110之磨損可導致研磨結構110與製造物品之表面接觸面積變化。為最小化接觸面積之變化，研磨結構110可經設計以最小化水平橫截面積之變化。本文中，研磨結構110之水平橫截面可理解為垂直於研磨結構110之長度方向或突出方向的側向橫截面。研磨結構110之水平橫截面積之縱向變化可等於或小於約50%。藉助於實例，研磨結構110之水平橫截面積沿其突出方向之變化可小於約1%、約5%、約10%或約20%。由於研磨結構110之水平橫截面積之最小變化，研磨墊100與製造物品之間的有效接觸面積即使在研磨結構110磨損且研磨結構110之長度（L）逐漸減小時亦可維持實質上恆定。

在一些實施例中，支撐層120之厚度可在約0.1 mm至約5 mm之範圍內。藉助於實例，支撐層120之厚度可為約0.1 mm、約0.2 mm、約0.3 mm、約0.4 mm、約0.5 mm、約0.6 mm、約0.7 mm、約0.8 mm、約0.9 mm、約1 mm、約2 mm、約3 mm、約4 mm或約5 mm。研磨結構110之突出長度可在約10 µm至約500 µm之範圍內。藉助於實例，研磨結構110之突出長度可為約10 µm、約20 µm、約30 µm、約40 µm、約50 µm、約100 µm、約150 µm、約200 µm、約250 µm、約300 µm、約350 µm、約400 µm、約450 µm或約500 µm。

本發明之態樣提供用於製造具有形成於支撐層上之複數個研磨結構的研磨墊之系統。下文中，將參考圖4A至4C、5及6描述用於製造根據本發明之研磨墊之系統。

圖4A至4C及5示意性地展示根據本發明之例示性實施例之用於製造研磨墊之系統200。用於製造研磨墊之系統200可包括模具210、分配器230及層壓滾筒單元240。模具210可具有頂部表面211及底部表面212，且模具210之頂部表面211可包括對應於如上文所描述之研磨墊100的研磨結構110之複數個凹槽213。系統200可具備一卷基底膜，其中基底膜220纏繞於輥（或卷軸）221周圍。在完成製造製程之後，基底膜220可充當如上文所描述之研磨墊100之支撐層120。系統200可進一步包括分配器230，其經組態以將聚合物混合物分配於模具210上，從而允許聚合物混合物填充模具210之複數個凹槽213。此後，基底膜220可層壓於模具210之頂部表面211上。當聚合物混合物固化時可形成為模具之複數個凹槽213之形狀，且可黏附於基底膜220以形成研磨墊之研磨結構。

為將基底膜220層壓於模具210之頂部表面211上，系統200可包括層壓滾筒單元240。在一些實施例中，層壓滾筒單元240可包括第一滾筒241及第二滾筒242，且可藉由在第一滾筒241與第二滾筒242之間壓軋基底膜220及模具210而將基底膜220層壓於模具210的頂部表面211上。層壓滾筒單元240可抵靠模具210對基底膜220施加壓力。在一些實施例中，壓力可高達約10 psi。舉例而言，壓力可為約1 psi、約2 psi、約3 psi、約4 psi、約5 psi、約6 psi、約7 psi、約8 psi、約9 psi或約10 psi。

簡言之，基底膜220可自輥221展開，轉移至層壓滾筒單元240之第一滾筒241，且經層壓於模具210上，聚合物混合物填充或塗佈於模具210中。模具210可自第一側（例如，圖4A之右側）朝向第二側（例如，圖4A之左側）移動，且在平移期間，可塗佈聚合物混合物且可自第二側（例如，左）開始層壓基底膜220且朝向第一側（例如，右）前進。在一些實施例中，取決於聚合物混合物之固化時間，模具210之平移速度（或「饋送」速度）可選自約0.1英尺/分鐘至約10英尺/分鐘。舉例而言，模具210之平移速度可設定為約0.2英尺/分鐘、約0.3英尺/分鐘、約0.4英尺/分鐘、約0.5英尺/分鐘、約0.6英尺/分鐘、約0.7英尺/分鐘、約0.8英尺/分鐘、約0.9英尺/分鐘、約1英尺/分鐘、約2英尺/分鐘、約3英尺/分鐘、約4英尺/分鐘、約5英尺/分鐘、約6英尺/分鐘、約7英尺/分鐘、約8英尺/分鐘、約9英尺/分鐘或約10英尺/分鐘。在一些實施例中，平移速度可實施為基於模具210及/或層壓滾筒單元240之溫度或其他製造條件而可變及/或反饋控制的。

當模具210之全長與基底膜220層壓時，基底膜220可沿模具210之橫向方向經切割，該橫向方向垂直於模具210之饋送方向且平行於層壓滾筒單元240之旋轉軸。為了切割基底膜220，系統200可進一步包括切割機260。切割機260可實施為沿基底膜220之整個寬度一次剪切基底膜220之剪切器，或實施為沿平行於層壓滾筒單元240之旋轉軸之方向線性地移動的刀片。

圖4B及4C展示圖4A中所展示之系統200之分配器230之噴嘴尖端232的實例。如圖4B中所展示，分配器230之噴嘴尖端232可形成有直切尖端。另一方面，如圖4C中所展示，可形成相對於分配器230之軸成預定角度之分配器230的噴嘴尖端232'。歸因於成角度組態，由於噴嘴尖端232'之整個分配部分可更均勻且接近模具210之頂部表面211安置，因此成角度噴嘴尖端232'可在供應聚合物混合物時將所分配聚合物混合物擠壓至模具210上。藉助於實例，成角度噴嘴尖端可與模具210之頂部表面211間隔開約0至約5 mm之間隙。舉例而言，分配器230之噴嘴尖端232'於模具210之頂部表面211之間的間隙可為約0.5 mm、約1.0 mm、約1.5 mm、約2.0 mm、約2.5 mm、約3.0 mm、約3.5 mm、約4.0 mm、約4.5 mm或約5.0 mm。

噴嘴尖端232'相對於分配器230之軸之傾斜角度α可經組態以與分配器230相對於模具210之傾斜角度實質上相同。藉助於實例，傾斜角度α可在約45°至約60°之間。舉例而言，傾斜角度α可為約45°、約50°、約55°或約60°。

圖6展示根據實施例本發明之系統200之變體。在此實例中，模具210可在實質上豎直方向上或向下平移（或「經饋送」）。更一般而言，當模具210相對於水平平面HP傾斜預定傾斜角度θ時，可經由層壓滾筒單元240壓軋模具210。在一些實施例中，傾斜角度θ可在約10°與約90°之間。舉例而言，傾斜角度θ可設定為約10°、約15°、約20°、約25°、約30°、約35°、約40°、約45°、約50°、約55°、約60°、約65°、約70°、約75°、約80°、約85°或約90°。

當傾斜角度θ存在且大於約10°時，所分配聚合物混合物可由於重力而跨側向方向（亦即，平行於層壓滾筒單元240之旋轉軸之方向）更容易且均勻地分佈或分散。藉由此組態，可防止聚合物混合物僅藉由層壓滾筒單元240朝向模具210之第一端經推開而不填充複數個凹槽213。因此，可避免在不填充模具210之複數個凹槽213之情況下無意地固化聚合物混合物的情形。

此外，在一些實施例中，系統200可包括電漿處理器250以在將基底膜220層壓於模具210上之前處理該基底膜220。藉由電漿處理待層壓至模具210之基底膜220之表面，如圖4A中所展示，可自基底膜220之表面移除雜質，且表面能可提高，此可增強聚合物混合物（及自其產生之研磨結構）與基底膜220之黏著力。

在圖4A至4C、5及6中所展示之實施例中，分配器230可在將聚合物混合物層壓之前將聚合物混合物分配於模具210與基底膜220之間。在一些實施例中，為了增強安置於模具210上之聚合物混合物之均一性，分配器230可在沿模具210之橫向方向線性地移動的同時分配聚合物混合物。在此類實施例中，系統200可進一步包括線性電動機導引件231以沿橫向方向移動分配器230。

聚合物混合物可固化且黏附於基底膜220以於其上形成複數個研磨結構。固化可以兩個或更多個步驟執行，例如，第一（例如，初次）固化及第二（例如，二次或最終）固化。在第一固化步驟期間，聚合物混合物可足夠固化以即使在自模具210脫模之情況下亦維持研磨結構之形狀。在此狀態下，聚合物混合物仍可仍不能承受全部機械負載。聚合物混合物可藉由第二或後續固化步驟完全固化以能夠承受全部機械負載且充當研磨墊之研磨結構。

在一些實施例中，當藉由層壓滾筒單元240壓軋模具210的同時，可執行第一固化步驟。在此類實施例中，為執行第一固化步驟，層壓滾筒單元240可於其中包括加熱器243以在預定溫度下將熱量提供至第一滾筒241、第二滾筒242之表面。舉例而言，取決於聚合物混合物中所使用之聚合物材料，預定溫度可在約20℃於約120℃之間。此處，儘管圖5及6描繪加熱器243嵌入於層壓滾筒單元240內之組態，但本發明不限於此。加熱器243可安置於層壓滾筒單元240附近之任何地方以有效地執行第一固化步驟。

替代或另外地，在模具210自層壓滾筒單元240噴出且基底膜220由切割機260切割之後，可執行或繼續執行第一固化。在此類實施例中，模具210可作為一批自層壓滾筒單元240噴出，其中基底膜220安置於模具之頂部表面211上，且聚合物混合物安置於模具210與基底膜220之間。此批次之噴出模具210可傳輸至溫控腔室內且於其內固化。溫控腔室可維持在約20℃與約120℃之間的溫度下，及/或可填充有空氣或例如氮或氬之惰性氣體。在溫控腔室中固化期間，可抵靠模具210對基底膜220施加壓力。藉助於實例，可藉由在基底膜220之頂部上安置重量來施加壓力。固化時間可在約10分鐘與約24小時之間。藉助於實例，固化時間可為約10分鐘、約20分鐘、約30分鐘、約1小時、約2小時、約3小時、約4小時、約5小時、約6小時、約7小時、約8小時、約9小時、約10小時、約11小時、約12小時、約13小時、約14小時、約15小時、約16小時、約17小時、約18小時、約19小時、約20小時、約21小時、約22小時、約23小時或約24小時。

在第一固化步驟之後，可使由聚合物混合物形成之基底膜220及研磨結構自模具210脫模，使得獲得研磨墊之主體薄片。為促進脫模製程，在一些實施例中，可在經饋送至系統200中之前對模具210應用脫模劑。

研磨墊之脫模主體薄片可經受第二固化步驟。在一些實施例中，可在空氣或惰性氣體環境中在約20℃與約120℃之間的溫度下執行第二固化步驟。第二固化步驟可執行約1小時至約24小時。在一些實施例中，可在第一固化步驟、第二固化步驟或兩者期間控制濕度。舉例而言，固化腔室之濕度可控制為等於或低於約50%。藉助於實例，濕度可控制在約40%或更低或約30%或更低。不受任何理論束縛，較低濕度通常為固化提供更合乎需要之條件。

一旦完全固化研磨墊之主體薄片，便可剪切（例如，壓切）主體薄片以自其製成複數個研磨墊。在一些實施例中，研磨墊之複數個主體薄片可經製造且堆疊在一起，且接著可經切割成複數個研磨墊。在一些實施例中，在剪切步驟之前或之後，可將黏著劑層壓於研磨墊之背面上。舉例而言，黏著劑可為雙面膠帶。

在本文中，在研磨墊之製造製程之前，可使用主模具來製造模具210。圖7描述模具210之製造製程之實例。參考圖7，可將乾膜光阻劑（dry film resist；DFR）311層壓或沈積於基板312上。同時，可使用此項技術中已知之技術製備光罩320。舉例而言，可使用電腦輔助設計（computer aided design；CAD）工具設計研磨結構之微圖案，可將CAD檔案轉換成Gerber檔案，且可使用Gerber檔案產生（例如，列印）光罩320。

可經由光微影將光罩320之圖案轉移至沈積於基板312上之DFR 311上，其中經由光罩320用具有適合波長之光曝光DFR 311。取決於DFR 311為正光阻劑或負光阻劑，DFR 311之經曝光部分在顯影期間可經移除或可保留。在顯影之後，可視情況藉由將模具框架331添加至基板312上來產生主模330。

隨後，可將矽酮或其他模具材料傾入至主模330中，固化且脫模以產生模具210。模具材料可包括矽酮或諸如鎳之金屬。然而，模具材料不限於此，且各種其他材料可用於製造研磨墊之研磨結構之模具210。

在一些實施例中，可使用能夠產生具有可接受公差之微圖案之其他加工技術替代使用如上文所描述之光微影，諸如放電加工（EDM）、3-D列印或雷射加工。

本發明之態樣亦包括用於製造包括其表面上形成之複數個研磨結構的研磨墊之方法。下文中，將參考圖8描述根據本發明之例示性實施例之製造研磨墊的製程。參看圖8，可使用如上文所描述之製程（例如，使用經由光微影製造之主模）製造模具（S410）。隨後，可製造研磨墊之主體薄片（S420）。更詳言之，製造研磨墊之主體薄片之製程（S420）可包括：提供包括其頂部表面上形成之複數個凹槽之模具，將聚合物混合物分配於模具上從而允許聚合物混合物填充複數個凹槽，將基底膜層壓於模具之頂部表面上，固化聚合物混合物；及使基底膜及固化聚合物混合物脫模。

此外，研磨墊之主體薄片可在固化腔室中固化第二時間（S430），且接著將黏著劑施加於薄片之背面（S440）。最終，可將研磨墊主體薄片切割（例如，壓切）成複數個研磨墊（S450）。在一些實施例中，複數個主體薄片可堆疊在一起且接著經切割成研磨墊。

在一些實施例中，在層壓該固化之後，製造製程可包括沿模具之橫向方向切割基底膜。此外，層壓可藉由如上文所描述之系統200之層壓滾筒單元240執行，且層壓滾筒單元可在以0與約10 psi之壓力按壓基底膜及模具的同時以約0.1英尺/分鐘與約10英尺/分鐘之間的速度移動模具。在一些實施例中，固化可在藉由層壓滾筒單元壓軋聚合物混合物時發生。在此類實施例中，層壓滾筒單元之表面可加熱至約20℃與約120℃之間的溫度。

在層壓之前，待層壓至模具之基底膜之表面可經電漿處理以移除表面上的雜質及/或增加其表面能。

在一些實施例中，在層壓期間，在模具相對於水平平面傾斜預定傾斜角θ時，可經由層壓滾筒單元壓軋模具。舉例而言，預定傾斜角度可在約10°與約90°之間。

本文中，基底膜可主要由包括以下之一或多種材料形成：聚胺甲酸酯、聚丁二烯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚醯胺、環氧樹脂、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物、聚丙烯酸酯、聚醚醯亞胺、丙烯酸酯、聚伸烷基、聚乙烯、聚酯、天然橡膠、聚丙烯、聚異戊二烯、聚氧化烯、聚氧化乙烯、聚苯乙烯、酚醛樹酯、胺、胺甲酸乙酯、矽酮、丙烯酸酯、茀、伸苯基、芘、薁、萘、乙炔、對伸苯基伸乙烯基、吡咯、咔唑、吲哚、氮呯、苯胺、噻吩、3,4-乙烯二氧噻吩及對伸苯基硫醚或其任一組合。

聚合物混合物可包括一或多種預聚物及一或多種固化劑。在一些實施例中，聚合物混合物可進一步包括一或多種添加劑。在一些實施例中，預聚物可包括以下中之一或多者：聚胺甲酸酯、聚丁二烯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚醯胺、環氧樹脂、丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物、聚丙烯酸酯、聚醚醯亞胺、丙烯酸酯、聚伸烷基、聚乙烯、聚酯、天然橡膠、聚丙烯、聚異戊二烯、聚氧化烯、聚氧化乙烯、聚苯乙烯、酚醛樹酯、胺、胺甲酸乙酯、矽酮、丙烯酸酯、茀、伸苯基、芘、薁、萘、乙炔、對伸苯基伸乙烯基、吡咯、咔唑、吲哚、氮呯、苯胺、噻吩、3,4-乙烯二氧噻吩及對伸苯基硫醚或其任一組合。

添加劑可增強研磨結構之硬度及/或耐磨性。在一些實施例中，可添加鐵氟龍、石墨烯、碳奈米粒子或其任一組合作為添加劑。

下文中，將參考圖9、10、11A及11B描述根據本發明之另一例示性實施例之用於製造研磨墊的系統及方法。在此實施例中，與圖4A至8中所展示之實施例之分批或半分批製程相比較，可連續製造研磨墊之主體薄片。

參考圖9，用於製造研磨墊之系統500可包括製模滾筒單元540，在該製模滾筒單元540上形成對應於研磨墊之研磨結構之複數個凹槽543。在此實施例中，製模滾筒單元540可執行上文所描述之系統200之模具210及層壓滾筒單元240兩者的功能。系統500亦可包括：第一輥510，基底膜520捲繞其上；第二輥560，形成有研磨結構之基底膜520捲繞其上。系統500可進一步包括：分配器530，將聚合物混合物分配於基底膜520之表面上；及電漿處理器550，提供基底膜520之表面之電漿處理以移除雜質及/或增加其表面能。

在製造製程期間，聚合物混合物可自分配器530分配且塗佈於基底膜520上，且製模滾筒單元540可將研磨結構壓印於聚合物混合物上。為了製模滾筒單元540能夠將研磨結構壓印於聚合物混合物上，製模滾筒單元540可包括如圖9中所展示之第一滾筒541及第二滾筒542。在此類實施例中，第一滾筒541可包括對應於研磨墊之研磨結構之複數個凹槽543。此外，第一滾筒541、第二滾筒542或兩者可包括加熱器546以將其表面加熱至預定溫度。舉例而言，預定溫度可在約20℃與約120℃之間。在一些實施例中，第二滾筒542可包括冷卻器547以控制基底膜520之背側之溫度。在一些其他實施例中，冷卻器547可與第二滾筒542分開提供。

如圖10中所展示，在一些實施例中，製模滾筒單元540'可包括：製模滾筒544，包括複數個凹槽543；及拉緊單元545，將基底膜520按壓至製模滾筒544上。此外，拉緊單元545可包括上游滾筒545-1及下游滾筒545-2。上游滾筒545-1可安置於製模滾筒544與第一輥510之間，且下游滾筒545-2可安置於製模滾筒544與第二輥560之間。詳言之，上游滾筒545-1及下游滾筒545-2可安置成接觸基底膜520之未塗佈聚合物混合物之背面，且製模滾筒544可接觸基底膜520之塗佈聚合物混合物之表面。為施加張力且將基底膜520壓向製模滾筒544，可控制上游滾筒545-1及下游滾筒545-2之速度。舉例而言，下游滾筒545-2可比上游滾筒545-1旋轉得更快以使得產生張力。在一些實施例中，為了施加張力且將基底膜520壓向製模滾筒544，上游滾筒545-1可經組態以比下游滾筒545-2具有更高阻力。

複數個凹槽543可使用各種技術形成於第一滾筒541及製模滾筒544上。舉例而言，可使用主模澆鑄第一滾筒541或製模滾筒544。替代地，包括複數個凹槽543之薄片模具可纏繞於圓筒周圍以製造第一滾筒541或製模滾筒544。在此類實施例中，可使用用於製造系統200之模具210之類似製程製造薄片模具，如上文所描述。在一些實施例中，複數個凹槽543可藉由雷射雕刻而形成於第一滾筒541或製模滾筒544上。對於雷射雕刻，第一滾筒541或製模滾筒544可由矽酮形成。矽酮表面可藉由雷射照射，使得所暴露部分經熔融/燃燒及移除。因此，複數個凹槽543可形成於矽酮表面上，其充當形成於研磨墊上之研磨結構之模具。

再次參考圖10，製模滾筒單元540'可進一步包括固化單元548，其將光（例如，UV光）及/或熱量應用於製模滾筒544以使得聚合物混合物在藉由製模滾筒544壓印的同時固化。此第一固化步驟對於製造製程之此連續植入可為更重要的，此係因為聚合物混合物係在製模滾筒單元540'旋轉一個整圈之前自製模滾筒單元540'釋放的。聚合物混合物需要經固化以足以在基底膜自製模滾筒單元540'釋放時維持研磨結構之形狀。

如圖11A中所展示，一或多個加熱滾筒548'可實施為固化單元。在此類實施例中，一或多個加熱滾筒548'可接近製模滾筒544安置或與製模滾筒544接觸，其中基底膜520位於其間。在其他實施例中，固化單元可實施為加熱套筒548''，其接近製模滾筒544安置，基底膜520位於其間，如圖11B中所展示。經加熱滾筒548'及經加熱套筒548''之表面可加熱至預定溫度，例如，約20℃與約120℃之間的預定溫度。

下文中，將描述根據本發明之另一實施例之製造研磨墊之製程。在此實施例中，可使用上方描述之系統500執行研磨墊製造製程。

製造研磨墊之製程可包括：自第一輥展開基底膜，將聚合物混合物分配或塗佈於基底膜之表面上，及經由製模滾筒單元輥軋基底膜及所塗佈聚合物混合物以將研磨結構壓印於聚合物混合物上。如上文所描述，製模滾筒單元可包括對應於研磨結構之複數個凹槽。隨後，可將形成有研磨結構之基底膜捲繞至第二輥上。

在一些實施例中，製模滾筒單元可加熱至預定溫度以達成第一固化步驟。舉例而言，預定溫度可在約20℃與約120℃之間。

對於第二固化步驟，可將第二輥置於固化腔室中，在空氣或惰性氣體環境中將該固化腔室維持在約20℃與約120℃之間的溫度下。最後，在第二固化步驟之後，可將研磨墊之經捲繞主體薄片剪切或壓切成研磨墊。此外，在切割之前或之後，黏著劑可塗覆於研磨墊之背側上。舉例而言，可在切割第二輥之主體薄片之前或之後將雙面膠帶塗覆於研磨墊之背側上。

儘管未詳細描述，但用於製造研磨墊之系統200及500可包括額外滾筒單元以及圖4A至4C、5、6、8至10、11A及11B中所展示之滾筒單元以視需要在各個位置調整基底膜之前進方向。

下文中，將參看圖12及13描述根據本發明之又另一例示性實施例之用於製造研磨墊的系統及方法。

參考圖12，用於製造研磨墊之系統600可包括第一滾筒610，該第一滾筒610之至少一部分浸沒於聚合物混合物602之儲存器中。藉助於實例，第一滾筒610可由毛氈材料製成以更有效地保留聚合物混合物602。隨後，聚合物混合物602可自第一滾筒610轉移至第二滾筒620。第二滾筒620可包括其周邊表面上之複數個胞元622。複數個胞元622中之每一者可將受控量之聚合物混合物602保留於其中。為控制第二滾筒620之複數個胞元622中之每一者中的聚合物混合物602之量，刀片624可鄰近於第二滾筒620提供且可自第二滾筒620刮掉過量之聚合物混合物602。此外，第三滾筒630可在第二滾筒620與第三滾筒630之間傳輸基底膜604，使得保留在第二滾筒620之複數個胞元622中之聚合物混合物602可轉移至基底膜604的表面上。

在一些實施例中，基底膜604可包括在其表面上之對應於研磨墊之研磨結構的複數個微尺度特徵606，且聚合物混合物602可列印於微尺度特徵606之頂部表面上。在一些其他實施例中，基底膜604之表面可為實質上平坦的，且聚合物混合物602可列印於基底膜604之平面表面上，從而導致複數個研磨結構形成於其上。

此後，列印有聚合物混合物602之基底膜604可經歷使用UV光及/或熱量之第一固化步驟。替代或另外地，經列印基底膜604可以類似於圖9中所展示之例示性實施例之方式輥軋於產物轉移滾筒上，以供諸如第二固化步驟之進一步處理。

在一些實施例中，如圖13中所展示，用於製造研磨墊之系統600'可包括第一滾筒610'，該第一滾筒610'之至少一部分浸沒於聚合物混合物602'之儲存器中。聚合物混合物602'可接著自第一滾筒610'轉移至第二滾筒620'。第二滾筒620'之表面可包括其中含有聚合物混合物602'之複數個胞元622'。為自第二滾筒620'刮掉過量之聚合物混合物602'，可鄰近於第二滾筒620'提供刀片624'。進而，第二滾筒620'可將聚合物混合物602'轉移至第四滾筒640且隨後轉移至基底膜604'。

為促進更精確轉移聚合物混合物602'，可在第四滾筒640之周邊表面上形成複數個微尺度特徵642。形成於第四滾筒640上之複數個微尺度特徵642可對應於待形成於研磨墊上之複數個研磨結構。藉助於實例，第四滾筒640之複數個微尺度特徵642可由諸如橡膠或矽酮之彈性材料形成。在一些實施例中，第四滾筒640可包括其中其上形成有複數個微尺度特徵642之彈性薄片纏繞於剛性核心圓筒周圍之結構。

本文中，儘管已針對其中第二滾筒620'包括複數個胞元622'其第四滾筒640包括複數個微尺度特徵642之組態給出描述，但本發明不限於此類組態。胞元及微尺度特徵可反之亦然地形成，或第二滾筒620'或第四滾筒640'中之任一者可具有無任何凹槽或突出之平滑表面，其限制條件為此平滑表面可以所需圖案將聚合物混合物602'自一個滾筒轉移至另一者或轉移至基底膜604'。

自第二滾筒620'之複數個胞元622'轉移至第四滾筒640之複數個微尺度特徵642的聚合物混合物602'可接著轉移至基底膜604'。為此，第三滾筒630'可提供為與第四滾筒640接觸以在第四滾筒640與第三滾筒630'之間壓軋基底膜604'。因此，留存於第四滾筒640之複數個微尺度特徵642之表面上的聚合物混合物602'可經列印於基底膜604'上。此後，經列印有聚合物混合物602'之基底膜604'可經歷使用UV光及/或熱量之第一固化步驟。在一些實施例中，經列印基底膜604'可以類似於圖9中所展示之例示性實施例之方式輥軋於產物轉移滾筒上，以供諸如如上文所描述之第二固化步驟之進一步處理。

下文中，將描述根據本發明之又另一個例示性實施例之製造研磨墊的製程。在此實施例中，可使用上文所描述之系統600或600'執行研磨墊製造製程。

製造研磨墊之製程可包括將聚合物混合物602自儲存器轉移至第一滾筒610。隨後，可基於聚合物混合物602之黏度將聚合物混合物602自第一滾筒610轉移至第二滾筒620。第二滾筒620可包括在其周邊表面上之複數個胞元622以將受控量之聚合物混合物602保留於其中。在一些實施例中，可藉由鄰近於第二滾筒620提供之刀片624自第二滾筒620刮掉過量聚合物混合物602。聚合物混合物602接著可經列印於基底膜604上。為輸送基底膜604且抵靠第二滾筒620壓軋基底膜604，第三滾筒630可提供為與第二滾筒620接觸。經列印至基底膜604上之聚合物混合物602接著可經受使用UV光及/或熱量之第一固化步驟。在第一固化步驟期間，可使聚合物混合物602足夠固化以維持研磨結構之形狀。

在一些實施例中，經列印由聚合物混合物602之基底膜604可捲繞於產物轉移滾筒上以供諸如第二固化步驟之進一步處理。可在空氣或惰性氣體環境中在約20℃與約120℃之間的溫度下執行第二固化步驟。第二固化步驟可執行約1小時至約24小時。在一些實施例中，可在第一固化步驟、第二固化步驟或兩者期間控制濕度。舉例而言，濕度可控制為等於或低於約50%。藉助於實例，濕度可控制在約40%或更低或約30%或更低。不受任何理論束縛，較低濕度通常為固化提供更合乎需要之條件。

在一些實施例中，製造製程可進一步包括將聚合物混合物602自第二滾筒620轉移至第四滾筒640上，且接著自第四滾筒640轉移至基底膜604上。在此類實施例中，第四滾筒640可包括其周邊表面上之對應於待形成於研磨墊上之複數個研磨結構的複數個微尺度特徵642。

如本文所闡述，本發明之主體提供包括複數個微研磨結構之研磨墊，用於製造研磨墊之系統及用於製造研磨墊之方法。根據本發明之研磨墊可在CMP製程期間提供改良之熱穩定性，且可在CMP製程及在研磨墊之整個壽命期間維持研磨表面之更一致的表面粗糙度。此外，根據本發明之用於製造研磨墊之系統及方法可提供包括複數個微研磨結構的研磨墊之高產出率、改良之品質控制及經濟的製造。

在上文中，儘管本發明係藉由諸如具體組件及其類似者之特定事物描述，但例示性實施例及圖式僅提供用於輔助對本發明之整個理解。因此，本發明不限於本文中所描述之例示性實施例。本發明所涉及之一般熟習此項技術者可進行各種修改及改變。本發明之精神不應限於上述例示性實施例，且以下申請專利範圍以及同等或等效地修改至申請專利範圍之所有技術精神應解釋為屬於本發明之範疇及精神內。

1:研磨墊 2:台板 3:研磨漿液 4:製造物品 5:調節盤 100:研磨墊 110:研磨結構 111:延伸表面 112:側表面 120:支撐層 130:溝槽 200:系統 210:模具 211:頂部表面 212:底部表面 213:凹槽 220:基底膜 221:輥 230:分配器 231:線性電動機導引件 232:噴嘴尖端 232':噴嘴尖端 240:層壓滾筒單元 241:第一滾筒 242:第二滾筒 243:加熱器 250:電漿處理器 260:切割機 311:乾膜光阻劑 312:基板 320:光罩 330:主模 331:模具框架 500:系統 510:第一輥 520:基底膜 530:分配器 540:製模滾筒單元 540':製模滾筒單元 541:第一滾筒 542:第二滾筒 543:凹槽 544:製模滾筒 545:拉緊單元 545-1:上游滾筒 545-2:下游滾筒 546:加熱器 547:冷卻器 548:固化單元 548':加熱滾筒 548'':加熱套筒 550:電漿處理器 560:第二輥 600:系統 600':系統 602:聚合物混合物 602':聚合物混合物 604:基底膜 604':基底膜 606:微尺度特徵 610:第一滾筒 610':第一滾筒 620:第二滾筒 620':第二滾筒 622:胞元 622':胞元 624':刀片 630:第三滾筒 630':第三滾筒 640:第四滾筒 642:微尺度特徵 HP:水平平面 S410:製程 S420:製程 S430:製程 S440:製程 S450:製程 α:傾斜角度 θ:預定傾斜角度

提供每一圖式之簡要描述以更充分地理解本發明之實施方式中所使用的圖式。

[圖1]展示化學機械研磨製程之通用設定； [圖2]展示根據本發明之例示性實施例之研磨墊； [圖3]描繪根據本發明之例示性實施例之研磨墊之個別研磨結構； [圖4A]示意性地展示根據本發明之例示性實施例之用於製造研磨墊之系統； [圖4B]示意性地展示用於圖4A中所展示之系統之噴嘴之實例； [圖4C]示意性地展示用於圖4A中所展示之系統之噴嘴之另一實例； [圖5]說明根據本發明之例示性實施例之研磨墊製造製程中之聚合物混合物分配及填充模具上之複數個凹槽以及使用層壓滾筒層壓基底膜； [圖6]說明根據本發明之例示性實施例製造研磨墊，其中在模具相對於水平平面傾斜時經由層壓滾筒單元壓軋模具； [圖7]示意性地展示根據本發明之例示性實施例之模具之製造製程； [圖8]示意性地展示根據本發明之例示性實施例之研磨墊製造製程； [圖9]示意性地展示根據本發明之例示性實施例之用於製造研磨墊之系統； [圖10]示意性地展示根據本發明之例示性實施例之製模滾筒單元之放大圖； [圖11A-圖11B]示意性地展示根據本發明之例示性實施例之製模滾筒單元； [圖12]示意性地展示根據本發明之例示性實施例之用於製造研磨墊之系統；以及 [圖13]示意性地展示根據本發明之例示性實施例之用於製造研磨墊之系統。

應理解，上文提及之圖式未必按比例，其呈現說明本發明之基本原理之各種較佳特徵的略微簡化表示。將藉由具體預期應用及使用環境部分地判定本發明之特定設計特徵，包括例如特定尺寸、定向、位置及形狀。

200:系統

210:模具

211:頂部表面

212:底部表面

220:基底膜

221:輥

230:分配器

231:線性電動機導引件

240:層壓滾筒單元

241:第一滾筒

242:第二滾筒

250:電漿處理器

260:切割機

Claims (27)

1. 一種用於製造包含複數個研磨結構之一研磨墊的方法，該方法包含： 提供具有一頂部表面及一底部表面之一模具，其中，對應於該等研磨結構之複數個凹槽形成於該模具之該頂部表面上； 將一聚合物混合物分配於該模具上且允許該聚合物混合物填充待形成為該等研磨結構之該複數個凹槽； 將一基底膜層壓於該模具之該頂部表面上； 固化該聚合物混合物以允許該聚合物混合物黏附於該基底膜且在該基底膜上形成該等研磨結構；及 使該基底膜及該等研磨結構自該模具脫模以獲得一研磨墊薄片。
2. 如請求項1所述的方法，其中該基底膜藉由自一輥展開而自其供應，及 其中，在該層壓或該固化之後，沿平行於該基底膜之該輥之一旋轉軸的一方向切割該基底膜。
3. 如請求項1所述的方法，其中該層壓藉由一層壓滾筒單元執行。
4. 如請求項3所述的方法，其中該層壓滾筒單元包含一第一滾筒及一第二滾筒，及 其中，該模具、該聚合物混合物及該基底膜在該第一滾筒與該第二滾筒之間經壓軋。
5. 如請求項3所述的方法，其中該層壓及該固化藉由該層壓滾筒單元執行，及 其中，將該層壓滾筒單元加熱至一預定溫度。
6. 如請求項1所述的方法，進一步包含： 在該層壓之前，電漿處理待層壓至該模具之該基底膜之一表面以移除該表面上之雜質及增加一表面能。
7. 如請求項1所述的方法，其中該固化進一步包含： 在一溫控腔室中，將該基底膜壓向該模具。
8. 如請求項3所述的方法，其中該聚合物混合物藉由一分配器分配於該模具上，該分配器沿平行於該層壓滾筒單元之一旋轉軸之一方向線性地移動。
9. 如請求項3所述的方法，其中在該層壓期間，在該模具相對於一水平平面傾斜一預定傾斜角度時，經由該層壓滾筒單元壓軋該模具，及 其中，該預定傾斜角度在約10°與約90°之間。
10. 如請求項1所述的方法，進一步包含： 在該脫模之後，在一空氣或一惰性氣體環境中在約20℃與約120℃之間的一溫度下進一步固化。
11. 一種用於製造包含複數個研磨結構之一研磨墊的方法，該方法包含： 自一第一輥展開一基底膜； 將一聚合物混合物分配於該基底膜之一表面上； 經由一製模滾筒單元輥軋該基底膜及該聚合物混合物以將研磨結構壓印於該聚合物混合物上，其中，該製模滾筒單元包含對應於該等研磨結構之複數個凹槽；及 將形成有該等研磨結構之該基底膜捲繞至一第二輥上。
12. 如請求項11所述的方法，其中，該製模滾筒單元包含一第一滾筒及一第二滾筒，且該第一滾筒或該第二滾筒中之一者包含對應於該等研磨結構之該複數個凹槽，及 其中，該基底膜及該聚合物混合物在該第一滾筒與該第二滾筒之間經壓軋。
13. 如請求項11所述的方法，其中該製模滾筒單元包含： 一製模滾筒，包含對應於該等研磨結構之該複數個凹槽；及 一拉緊單元，經組態以將該基底膜按壓至該製模滾筒上。
14. 如請求項13所述的方法，其中該拉緊單元包含： 一上游滾筒，安置於該製模滾筒與該第一輥之間；及 一下游滾筒，安置於該製模滾筒與該第二輥之間， 其中，該上游滾筒及該下游滾筒安置成接觸該基底膜之未塗佈聚合物混合物之一背面，且該製模滾筒接觸該基底膜之塗佈該聚合物混合物之表面，及 其中，控制該上游滾筒及該下游滾筒之速度以使得藉由由於該上游滾筒與該下游滾筒之間的一速度差異而產生之一張力將該基底膜壓向該製模滾筒。
15. 如請求項11所述的方法，其中將該製模滾筒單元加熱至一預定溫度。
16. 如請求項11所述的方法，進一步包含： 在一空氣或一惰性氣體環境中在約20℃與約120℃之間的一溫度下固化捲繞於該第二輥上之形成有該等研磨結構的該基底膜。
17. 一種用於製造包含複數個研磨結構之一研磨墊的系統，該系統包含： 一第一輥，自其展開一基底膜； 一分配器，將一聚合物混合物分配於自該第一輥展開之該基底膜之一表面上； 一製模滾筒單元，將該基底膜及該聚合物混合物壓軋於其間以將研磨結構壓印於該聚合物混合物上；及 一第二輥，形成有該等研磨結構之該基底膜捲繞於其上； 其中，該製模滾筒單元包含對應於該等研磨結構之複數個凹槽。
18. 如請求項17所述的系統，其中該製模滾筒單元包含一第一滾筒及一第二滾筒，且該第一滾筒或該第二滾筒中之一者包含對應於該等研磨結構之該複數個凹槽，及 其中，該基底膜及該聚合物混合物在該第一滾筒與該第二滾筒之間經壓軋。
19. 如請求項17所述的系統，其中該製模滾筒單元包含： 一製模滾筒，包含對應於該等研磨結構之該複數個凹槽；及 一拉緊單元，經組態以將該基底膜按壓至該製模滾筒上。
20. 一種用於製造包含複數個研磨結構之一研磨墊的方法，該方法包含： 將一聚合物混合物自一儲存器轉移至一第一滾筒； 將該聚合物混合物自該第一滾筒轉移至一第二滾筒；及 將該聚合物混合物自該第二滾筒轉移至一基底膜上； 其中，將該聚合物混合物列印於該基底膜上，藉此形成該複數個研磨結構。
21. 如請求項20所述的方法，其中經由一第三滾筒將該基底膜壓向該第二滾筒。
22. 如請求項20所述的方法，其中該第二滾筒在其一周邊表面上包含複數個胞元以將一受控量之該聚合物混合物保留於其中。
23. 如請求項20所述的方法，其中該基底膜包含在塗佈有該聚合物混合物時形成該複數個研磨結構之複數個微尺度特徵。
24. 如請求項20所述的方法，進一步包含： 將該聚合物混合物自該第二滾筒轉移至一第四滾筒上；及 將該聚合物混合物自該第四滾筒轉移至該基底膜上； 其中，該第四滾筒包含對應於待形成於該研磨墊上之該複數個研磨結構之複數個微尺度特徵。
25. 一種用於製造包含複數個研磨結構之一研磨墊的系統，該系統包含： 一第一滾筒，其一部分浸沒於一聚合物混合物之一儲存器中以自該儲存器轉移該聚合物混合物； 一第二滾筒，安置成與該第一滾筒接觸以自該第一滾筒轉移該聚合物混合物；及 一第三滾筒，輥軋一基底膜以使得該聚合物混合物轉移至該基底膜上； 其中，轉移至該基底膜上之該聚合物混合物形成該複數個研磨結構。
26. 如請求項25所述的系統，其中該第二滾筒之一周邊表面包含複數個胞元以將該聚合物混合物保留於其中。
27. 如請求項25所述的系統，進一步包含： 一第四滾筒，安置於該第二滾筒與該第三滾筒之間以將該聚合物混合物自該第二滾筒轉移至該第四滾筒上且接著轉移至該基底膜上； 其中，該第四滾筒包含對應於待形成於該研磨墊上之該複數個研磨結構之複數個微尺度特徵。

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