TW202400362A - 具有改善的平面化效率的拋光墊 - Google Patents

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Abstract

本揭示的實施例包括一種用於在拋光製程期間平面化基板表面的拋光墊。拋光墊包括：基底層，包含第一材料組成物；以及拋光層，在基底層上方設置。拋光層包括在拋光墊的拋光表面處暴露的第二材料組成物，其中拋光表面經配置為在拋光製程期間接觸基板表面。第二材料組成物包括具有大於50邵氏D級的硬度、屈服點強度、屈服點強度應變、斷裂點強度、及斷裂點伸長率應變的拋光層材料，其中當在室溫下量測時，在斷裂點伸長率應變與屈服點強度應變之間的差的量值大於屈服點強度應變的量值。

Description

具有改善的平面化效率的拋光墊
本揭示的實施例大體係關於拋光墊及製造拋光墊的方法，並且更特定地，關於在電子裝置製造製程中用於基板的化學機械拋光(chemical mechanical polishing; CMP)的拋光墊。
化學機械拋光(CMP)通常在製造高密度積體電路時用於平面化或拋光在基板上沉積的材料層。CMP製程包括使待平面化的材料層與拋光墊接觸並且移動拋光墊、基板、或兩者，用於在存在包含研磨顆粒、化學活性成分、或兩者的拋光流體時在材料層表面與拋光墊之間產生相對移動。
CMP製程在半導體元件製造中的一種常見應用係體膜的平面化，例如，預金屬介電質(pre-metal dielectric; PMD)或層間介電質(interlayer  dielectric; ILD)拋光，其中下伏的二維或三維特徵在待平面化的材料表面中產生凹陷及突起。CMP製程在半導體元件製造中的其他常見應用包括淺溝槽隔離(shallow trench isolation; STI)及層間金屬互連形成，其中CMP製程用於從其中設置有STI或金屬互連特徵的材料層的暴露表面（場）移除通孔、觸點、或溝槽填充材料（覆蓋層）。
經常，在CMP製程中使用的拋光墊係基於拋光墊的材料性質及彼等材料性質對於期望CMP應用的適用性來選擇。影響用於期望CMP應用的拋光墊的效能的材料性質的實例係拋光層中的材料的拉伸模數及硬度，該拋光層係包括在拋光製程期間與基板表面接觸的表面的層。通常，材料的硬度與材料的拉伸模數成比例。一般而言，當與由較軟材料形成的拋光墊相比時，由相對較硬材料形成的拋光墊提供了優異的區域平面化效能。然而，當與較軟的拋光墊相比時，由較硬材料形成的拋光墊亦與增加的缺陷率（例如，單位拋光的表面積的缺陷數量）相關聯。當在拋光層中使用較硬材料時發現的較高缺陷率經常歸因於在基板表面中由於在墊調節製程期間在拋光表面處的硬墊材料中形成的突點（例如，高應力接觸點）而形成的不期望劃痕。遺憾的是，習知拋光墊亦通常在拋光墊表面處由於摩擦而達到的相對高溫（例如，＞40℃）下軟化，藉此降低拋光墊在寬拋光製程溫度範圍內維持期望硬度的能力，該溫度範圍將通常在從約20℃至約90℃的溫度範圍中。
由此，本領域中需要在寬溫度範圍內維持其材料性質並且提供穩定效能的拋光墊。
本揭示的實施例包括一種用於在拋光製程期間平面化基板表面的拋光墊。拋光墊包括：基底層，包含第一材料組成物；以及拋光層，在基底層上方設置。拋光層包括在拋光墊的拋光表面處暴露的第二材料組成物，其中拋光表面經配置為在拋光製程期間接觸基板表面。第二材料組成物包括具有大於50邵氏D級的硬度、屈服點強度、屈服點強度應變、斷裂點強度、及斷裂點應變伸長率的拋光層材料，其中當在室溫下量測時，在斷裂點伸長率應變與屈服點強度應變之間的差的量值大於屈服點強度應變的量值。
本揭示的實施例可進一步提供一種用於在拋光製程期間平面化基板表面的拋光墊。拋光墊包括：基底層，包含第一材料組成物；以及拋光層，在基底層上方設置。拋光層包括在拋光墊的拋光表面處暴露的第二材料組成物，其中拋光表面經配置為在拋光製程期間接觸基板表面。第二材料組成物包含具有大於50邵氏D級的硬度及大於2的機械應變比(εB/εY)的拋光層材料。
本揭示的實施例可進一步提供一種在拋光製程期間平面化基板表面的方法。方法可以包括調節拋光墊的拋光表面、將含有二氧化鈰的拋光漿料組成物遞送到拋光墊的拋光表面、及在含有二氧化鈰的拋光漿料組成物跨拋光墊的拋光表面設置的同時抵靠拋光墊的拋光表面推動基板表面。拋光墊包括：基底層，包含第一材料組成物；以及拋光層，在基底層上方設置。拋光層包括在拋光墊的拋光表面處暴露的第二材料組成物。第二材料組成物包含具有：大於50邵氏D級的硬度、屈服點強度、屈服點強度應變、斷裂點強度、及斷裂點伸長率應變的拋光層材料，其中當在室溫下量測時，在斷裂點伸長率應變與屈服點強度應變之間的差的量值大於屈服點強度應變的量值。
在以下描述中，細節藉由實例的方式闡述以便於理解所揭示的標的。然而，一般技藝人士應當顯而易見，所揭示的實施方式係示例性的並且不窮舉所有可能的實施方式。因此，應當理解，對所描述實例的參考不意欲限制本揭示的範疇。對所描述裝置、儀器、方法的任何更改及進一步修改、以及本揭示的原理的任何進一步應用均為完全預期的，此為本揭示所涉及的領域中的技藝人士將通常想到的。特定而言，完全預期的是，關於一個實施方式描述的特徵、部件、及/或步驟可與關於本揭示的其他實施方式描述的特徵、部件、及/或步驟相結合。如本文使用，術語「約」可指與標稱值的+/-10%的變化。將理解，此種變化可以包括在本文提供的任何值中。
本文描述的實施例大體係關於拋光墊及用於製造拋光墊的方法，該等拋光墊可在化學機械拋光(CMP)製程中使用。特定而言，本文描述的拋光墊能夠藉由控制拋光墊的拋光層及/或拋光層及支撐拋光層的基底層的性質來改善在CMP製程期間拋光墊的拋光效能。可以經控制為改善拋光墊（大體由聚合材料形成）的拋光效能的常見性質包括墊的機械性質及/或其物理性質。可以經控制為改善拋光墊的拋光效能的拋光墊的設計的一個態樣係在拋光製程期間在拋光墊的拋光表面處設置的拋光層材料的機械及/或物理性質，此在下文進一步論述。可能感興趣的拋光墊的一部分的物理性質將大體包括材料的可量測性質，諸如但不限於材料的密度、熔點、傳導率、熱膨脹係數、及玻璃轉變溫度(Tg)。可能感興趣的拋光墊的一部分的機械性質將大體包括當向材料施加負載時呈現的性質，諸如但不限於拉伸模數(E)（或楊氏模數）、儲存模數(E')、損耗模數(E")、屈服強度、極限拉伸強度、斷裂伸長率、KEL、Tan Delta (Tanδ)、延展性、及耐磨性。
不期望的不良區域平面化效能通常與具有低硬度的習知拋光墊相關聯，經常稱為較軟的彈性體材料。在第8圖中示意性示出了拋光墊的含有低硬度材料的拋光表面區域在已經執行拋光製程之後對基板表面的影響的實例。第8圖係示出不良區域平面化的示意性剖面圖，例如，在CMP製程之後侵蝕到距離「 e」及凹進到距離「 d」以從場（亦即，基板800的上表面或外表面）移除金屬填充材料的覆蓋層。此處，基板800具有介電層802、在介電層802中形成的第一金屬互連特徵804、及在介電層802中形成的複數個第二金屬互連特徵806。複數個第二金屬互連特徵806緊密佈置以形成相對較高特徵密度的區域808。通常，金屬互連特徵804、806藉由將金屬填充材料沉積到介電層802上並且沉積到其中形成的對應開口中來形成。基板800的材料表面隨後使用CMP製程平面化以從介電層802的場表面810移除填充材料的覆蓋層。若為CMP製程選擇的拋光墊提供了相對不良的區域平面化效能，諸如當使用軟拋光墊（例如，具有＜60邵氏D級的硬度的拋光墊）時發現的，則金屬互連特徵804的所得上表面可從介電層802的周圍表面凹陷距離「 d」，亦稱為凹進。
拋光墊的不良區域平面化效能亦可導致在高特徵密度區域808中的介電層802的不期望凹陷，例如，距離「 e」，其中區域808中的介電層802的上表面從場表面810的平面凹陷，亦稱為侵蝕。在半導體製造製程期間使用的拋光製程將由於不良平面化效能、由於凹進及/或侵蝕而經歷顯著的金屬損耗，此可以導致由其形成的金屬互連特徵804、806的有效電阻的不期望變化，因此影響所形成IC裝置的裝置效能及可靠性。
墊的拋光效能的另一量度係墊的區域平面化效率(planarization efficiency; PE)，其係藉由從一減去從拋光基板的頂部拋光表面的平均位置到拋光表面中的平均低點（或形成的凹陷）的垂直距離(D tlp)除以從拋光基板的頂部拋光表面的平均位置到其上拋光製程將停止的層表面（例如，在金屬CMP製程中的下伏介電層頂表面）的距離(D tsl)（亦即，PE=1-(D tlp/D tsl)）來決定的量度。墊的區域平面化效率通常在一平方公分(cm 2)的面積上量測，並且平均低點通常在嵌入特徵（諸如在基板表面中形成的通孔或溝槽）上方形成。
與習知的拋光墊材料相比，本文描述的實施例將減少在寬範圍的特徵大小上凹進及侵蝕類型的缺陷，由於本文揭示的拋光墊的材料、及/或材料及結構。此外，與習知的拋光墊材料相比，本文描述的實施例具有更穩定或一致的凹進及侵蝕效能。在本文描述的一些實施例中，提供具有在相對更順應的基礎層上設置的分段拋光元件（第3B圖至第3H圖）的拋光墊。此外，相較於習知的墊材料，諸如，例如，獲自DuPont的IC1000 TM、Visionpad TM及Ikonic TM類型的拋光墊以及獲自Cabot Corporation的DuPont及Epic TM拋光墊，本文描述的各個實施例將包括改善的不均勻性結果，儘管吾人將期望由於顯著較硬的拋光墊材料與基板表面的順應性較低而導致的拋光不均勻性增加。
儘管本文描述的實施例大體係關於在半導體元件製造中使用的化學機械拋光(CMP)墊，拋光墊及其製造方法亦適用於使用化學活性拋光流體、化學非活性拋光流體及不具有研磨顆粒的拋光流體中的至少一者的其他拋光製程。此外，本文描述的實施例單獨或組合地可在至少以下工業中使用：航空、陶瓷、硬碟機(hard disk drive; HDD)、MEMS及奈米技術、金屬加工、光學及電光學製造、以及半導體元件製造等等。 拋光系統概述
第1圖係示出化學機械拋光(CMP)系統100的一個實施例的頂部平面視圖，該CMP系統可以適於使用本文描述的拋光墊在基板上執行拋光製程，與習知拋光製程相比，此可以用於改善在基板上實現的拋光製程結果。CMP系統100包括工廠介面模組102、清潔器104、及拋光模組106。提供濕式機器人108以在工廠介面模組102與拋光模組106之間傳遞基板115。濕式機器人108亦可經配置為在拋光模組106與清潔器104之間傳遞基板115。工廠介面模組102包括乾式機器人110，該乾式機器人經配置為在一或多個盒114、一或多個計量站117、及一或多個傳遞平臺116之間傳遞基板115。在一些實施例中，如第1圖所示，圖示了四個基板儲存盒114。在工廠介面102內的乾式機器人110具有足夠運動範圍以便於在四個盒114與一或多個傳遞平臺116之間傳遞。視情況，乾式機器人110可安裝在軌或軌道112上以將機器人110橫向定位在工廠介面模組102內。乾式機器人110亦經配置為從清潔器104接收基板115並且使清潔的拋光基板返回到基板儲存盒114。
仍參見第1圖，拋光模組106包括複數個拋光站124，其上拋光基板115，同時保持在載具頭210中。拋光站124的大小經調節為與一或多個載具頭210界接，使得基板115的拋光可在單個拋光站124中發生。載具頭210耦接到托架（未圖示），該托架安裝到第1圖中以陰影圖示的高架軌道128。高架軌道128允許托架在拋光模組106周圍選擇性定位，此便於在拋光站124及裝載杯122上方選擇性定位載具頭210。在一些實施例中，如第1圖所示，高架軌道128具有圓形配置，該配置允許保持載具頭210的托架選擇性且獨立地在裝載杯122及拋光站124上方旋轉及/或離開裝載杯122及拋光站124。
在一些實施例中，如第1圖所示，將三個拋光站124圖示為位於拋光模組106中。至少一個裝載杯122係在最靠近濕式機器人108的拋光站124之間的拋光模組106的拐角中。裝載杯122便於在濕式機器人108與載具頭210之間傳遞。
每個拋光站124包括拋光墊204，該拋光墊具有能夠拋光基板115的拋光表面（例如，第2圖中的拋光表面204A）。每個拋光站124包括一或多個載具頭210、調節組件132及拋光流體遞送模組135。在拋光組件200的操作期間，墊204經歷壓縮、剪切及摩擦，此產生熱量及磨損，因為漿料及基板藉由一或多個載具頭210抵靠拋光表面204A推動。將來自基板及墊的漿料及研磨材料壓靠到墊材料的表面及孔隙中，此導致墊材料、及在墊材料中形成的孔隙變得無光澤甚至部分熔合。在拋光表面204A處產生的此等效應有時稱為「上釉」，並且降低墊具有期望的拋光速率且在處理期間向基板提供新鮮漿料的能力。在一些實施例中，調節組件132可包含墊調節組件140的調節碟133，該墊調節組件藉由移除拋光碎屑來修整拋光墊204的拋光表面，移除在拋光墊204上形成的任何「上釉」，此發生在長時間使用墊之後。大體上，調節碟133的底表面在墊調節製程期間接觸並且研磨拋光墊204的拋光表面204A。在墊調節製程期間，墊調節組件140的臂132B向調節碟133提供平移運動，使得調節碟133可接觸並且研磨拋光墊204的整個拋光表面。常見的墊調節製程包括相對於拋光墊204的拋光表面204A向調節碟133施加在約0.1 psi與約30 psi之間（諸如，在約0.7 psi至約2.0 psi之間）的範圍中的向下力，以實現在約3與6磅之間的向下力。在墊調節製程期間，調節碟133以通常在約30 RPM至約120 RPM之間（例如，在約30 RPM至約100 RPM之間，或甚至在約40 RPM至約70 RPM之間）的旋轉速度繞軸235旋轉，而旋轉致動器導致當拋光墊204以通常在約20 RPM至約120 RPM之間（例如，在約40 RPM至約85 RPM之間）的旋轉速度繞軸216旋轉時調節臂132B導致調節碟133跨拋光墊204的拋光表面204A平移。藉由調節碟133施加到拋光墊204的表面的研磨動作將有意地導致對拋光表面204A處的拋光層材料的損壞以確保移除任何「上釉」及其他非所要的碎屑。墊調節製程亦可以用於當在拋光表面204A處或附近中存在拋光墊204中形成的孔隙時打開該等孔隙。
參見第2圖，調節碟133通常在其下面上具有複數個研磨區域（未圖示），其中固定研磨顆粒（例如，金剛石或碳化矽顆粒）。研磨顆粒在調節碟133的背板部分的表面上設置以提供能夠賦能移除拋光墊204的拋光表面204A上的材料的結構。研磨顆粒可以藉由已知的電鍍及/或電沉積製程的方式、或藉由有機結合、銅焊或焊接製程的方式來附著到調節碟133的下表面。每個單獨的研磨顆粒可以具有一或多個切割點、脊部或臺面。在一些配置中，研磨金剛石顆粒的大小在60微米(μm)與250 μm之間，此可以提供在3D印刷拋光墊中使用的材料的優異調節，例如，低磨損率，同時維持跨墊的均勻表面粗糙度。
在其他實施例中，拋光流體遞送模組135可包含用於遞送漿料的流體遞送臂134。每個拋光站124包含墊調節組件132。在一些實施例中，流體遞送臂134經配置為將流體流（例如，第2圖中的流體222）遞送到拋光站124。拋光墊204支撐在處理期間旋轉拋光表面的平臺（例如，第2圖中的平臺202）上。平臺202包括主體203，該主體具有墊支撐表面203A。CMP系統100與電源180耦接。
在一些實施例中，經由盒114將基板115（諸如其上沉積有一或多個層的矽晶圓）裝載到CMP系統100中。在處理期間，工廠介面模組102從盒114中提取基板115以在控制器190協調CMP系統100的操作時開始處理。在工廠介面模組102內的乾式機器人110隨後將基板115傳遞到計量站117，該計量站在一些情況下量測基板115的厚度分佈。乾式機器人110隨後將基板115傳遞到傳遞平臺116，並且濕式機器人108穿過包括CMP系統100的後續處理部件傳遞基板。
基板115隨後藉由濕式機器人108傳遞到裝載杯122，使得載具頭210可以拾取基板115並且根據所選的拋光參數將基板115運輸到一或多個拋光站124中的每一者以經歷CMP製程。每個拋光站包括固定到可旋轉平臺202的拋光墊204。不同類型的拋光墊204可用在不同拋光站124處以控制基板115的材料移除。
在CMP期間，控制器190控制拋光站124的態樣。在一些實施例中，控制器190係執行數位控制軟體的一或多個可程式設計數位電腦。控制器190可以包括位於拋光設備附近的處理器192，例如，可程式設計電腦，諸如個人電腦。控制器可以包括記憶體194及支援電路196。控制器190可以例如以不同的旋轉速度協調在基板115與拋光墊204之間的接觸，使得選擇性移除分佈與基板115上的殘留位置的指數，諸如基板115的非對稱厚度分佈對準。對準此等分佈確保基板115的最厚部分具有最多材料移除並且在拋光期間降低基板115的非對稱性。控制器190可包括經由網路連接的複數個分離控制器。
在至少一個拋光站124中拋光之後，載具頭210（第2圖）將基板115運輸到裝載杯122，並且隨後濕式機器人108將基板115從裝載杯122運輸到清潔器104中的清潔腔室，其中移除在拋光期間已在基板表面上累積的漿料及其他污染物。在第1圖中描繪的實施例中，清潔器104包括兩個預清潔模組144、兩個兆頻超音波清潔器模組146、兩個刷盒模組148、噴射模組150、及兩個乾燥器152。乾式機器人110隨後從清潔器104移除基板115並且將基板115傳遞到計量站117以再次量測。在某些實施例中，後拋光層量測可以用於調整後續基板的拋光製程參數。最終，乾式機器人110將基板115返回到盒114之一。 拋光站概述
第2圖描繪了來自第1圖的CMP系統100的拋光站124的示意性剖面視圖，該拋光站包含具有根據本文描述的實施例形成的拋光墊204的拋光組件200。特定而言，第2圖圖示了載具頭210如何相對於拋光墊204定位。具有x軸、y軸、及z軸的坐標系201圖示了在此及後續圖式中的研磨組件200的不同部件的定向。坐標系201圖示了x、y、及z軸的正方向及在z軸周圍旋轉的正方向，其係在逆時針方向上。相對方向（未圖示）係負方向。
在一些實施例中，使用黏著層220（第3A圖）將拋光墊204固定到平臺202的墊支撐表面203A，該黏著層諸如壓敏黏著(pressure sensitive adhesive; PSA)層，如第3A圖所示，在拋光墊204與平臺202的墊支撐表面203A之間設置。在一些實施例中，PSA層可以包括含有橡膠樹脂、丙烯酸或矽氧酮的材料。
面向壓板202及其上安裝的拋光墊204的載具頭210包括經配置為抵靠在載具頭210與拋光墊204之間設置的基板115的表面在撓性膜片212的不同區域中施加不同的壓力。載具頭210包括圍繞基板115的載具環218，該載具環將基板保持就位。載具頭210在載具頭軸216周圍旋轉，同時撓性膜片212抵靠拋光墊204的拋光表面204A推動基板115的待拋光表面，諸如基板115的裝置側。在拋光期間，載具環218上的向下力抵靠拋光表面204A推動載具環218以改善拋光製程均勻性並且防止基板115從載具頭210下方滑出。
在一些實施例中，拋光墊204在平臺軸205周圍旋轉。拋光墊204具有通常與平臺軸205共線的拋光墊軸206。在一些實施例中，拋光墊204在與載具頭210的旋轉方向相同的旋轉方向上旋轉。例如，拋光墊204及載具頭210均在逆時針方向上旋轉。如第2圖所示，拋光墊204具有與基板115的待拋光表面積相比較大的表面積。然而，在一些實施例中，拋光墊204具有與基板115的待拋光表面積相比較小的表面積。
在一些實施例中，終點偵測(endpoint detection; EPD)系統224偵測反射光，該反射光穿過平臺開口226及在平臺開口226上方設置的拋光墊204的光學透明窗特徵227從光源朝向基板115導引，並且隨後在處理期間返回穿過此等部件到EPD系統224內的偵測器（未圖示）以偵測在拋光期間在基板表面上形成的層的性質。EPD系統224可以允許在使用拋光組件200時進行基板115的厚度及/或殘留位置量測。在一些實施例中，渦流探針用於藉由基板115或載具頭210的凹口與平臺202內的EPD系統224的相對角及位置的比較來量測在基板115的表面的區域上形成的導電層的厚度。
在拋光期間，將流體222穿過拋光流體遞送模組135的流體遞送臂134部分引入拋光墊204，該部分在拋光墊204的拋光表面204A上方定位。在一些實施例中，流體222係拋光流體、拋光漿料、清潔流體、或其組合。在一些實施例中，拋光流體可包括基於水的化學物質，該等化學物質包括研磨顆粒。流體222亦可包括pH調節劑及/或化學活性成分，諸如氧化劑，用於與拋光墊204結合地實現基板115的材料表面的CMP。當載具頭210抵靠拋光墊204推動基板時，流體222從基板移除材料。
第3A圖係根據一些實施例的CMP系統的拋光墊204、載具頭210及平臺202的一部分的放大側視圖。在一些實施例中，如第3A圖所示，拋光墊204包括基礎層區域204C及拋光層區域204B。拋光層區域204C亦經常在本文中簡稱為「拋光層」，並且基礎層區域204C亦經常在本文中稱為「基底層」。拋光層區域204C將通常包括在基礎層區域204C上形成或結合到基礎層區域204C的複數個拋光特徵204G，或係在基礎層區域204C上定位的不可分離部分。在一些實施例中，拋光墊204的基礎層區域204C及拋光層區域204C使用3D印刷製程逐層形成，此在下文進一步描述。在一些實施例中，拋光層區域204C包括具有與在基礎層區域204C中發現的材料不同的機械及/或化學性質的材料。在一個實例中，拋光層區域204C包括具有與在基礎層區域204C中發現的材料相比較大的硬度及拉伸模數的聚合材料。
第3B圖係根據本揭示的一些實施例的在第3A圖中示出的拋光層區域204B的一部分的放大側視圖。如第3B圖中示出，拋光層區域204B的拋光元件204G的拋光表面204A包括在墊調節製程期間在拋光表面204A上形成的複數個突點207。在拋光製程期間，如先前論述，拋光表面204A的粗糙度及在拋光元件204G的表面處的材料的材料性質將影響拋光基板的平面化效率及缺陷率。
第3C圖至第3H圖係根據本揭示的實施例的各種拋光墊設計的示意性平面視圖。第3C圖至第3H圖中的每一者包括具有白色區域（白色像素中的區域）及黑色區域（黑色像素中的區域）的像素圖，該等白色區域表示用於接觸及拋光基板的拋光墊204的拋光層區域204B的拋光特徵204G，且該等黑色區域表示基礎層區域204C。如本文類似地論述，白色區域通常在黑色區域上方突起，使得通道在白色區域之間形成。第3C圖至第3H圖提供了在拋光墊204內的拋光特徵204G的各種佈置的實例。在一些實施例中，在第3C圖至第3H圖中圖示的拋光墊204藉由使用增材製造製程沉積材料的複數個層來形成，諸如下文結合第6A圖至第6B圖描述。在增材製造製程期間形成的複數個層的每一者可包括兩種或多種材料以形成拋光層區域204B及/或基礎層區域204C的部分。在一個實施例中，在與材料的複數個層平行的平面正交的方向上，基礎層區域204C可比拋光層區域204B更厚。第3C圖示出了具有以通道分離的複數個同心拋光特徵204G的拋光墊。第3D圖示出了具有以同心圓佈置的複數個分段拋光元件204G的拋光墊。第3E圖示出了具有在基礎層區域204C上方設置的複數個螺旋拋光元件204G的拋光墊。在第3E圖中，拋光墊204具有從拋光墊的中心延伸到拋光墊的邊緣的四個螺旋拋光元件204G。第3F圖示出了具有在基礎層區域204C上方以螺旋圖案佈置的複數個分段拋光元件204的拋光墊。在第3F圖中示出的拋光墊204與第3E圖中的拋光墊類似，不同之處在於第一拋光元件204G分段並且第一拋光元件204i的徑向節距變化。第3G圖示出了具有在基礎層區域204C上方形成的複數個離散第一拋光元件204G的拋光墊。在一個實施例中，複數個第一拋光元件204G中的每一者可係圓柱形柱形結構。在一些實施例中，複數個圓柱形第一拋光元件204G可以同心圓、相對於拋光表面的平面以規則2D圖案、或其他期望圖案佈置。第3H圖示出了具有在基礎層區域204C上方形成的複數個離散拋光元件204G的拋光墊。第3F圖的拋光墊與第3G圖的拋光墊類似，不同之處在於第3H圖中的一些第一拋光元件204G可連接以形成一或多個閉合圓。以第3C圖至第3H圖的設計的拋光元件204G可由相同材料或相同材料組成物形成。替代地，以第3C圖至第3H圖的設計的拋光元件204G更材料組成物及/或材料性質可在拋光特徵之間變化。單獨的材料組成物及/或材料性質允許針對具體需求定製拋光墊。 拋光墊性質
如上文論述，在拋光墊204的拋光表面204A處設置的材料的拉伸模數、及/或硬度在CMP製程期間對拋光墊的效能具有顯著影響。如上文簡要論述，當與由較軟材料形成的拋光墊相比時，由相對較硬的材料形成的拋光墊具有優異的區域平面化效能。然而，當與較軟的拋光墊相比時，由較硬材料形成的拋光墊亦與增加的缺陷率相關聯。通常，在拋光墊的拋光表面204A處包括較硬材料的拋光墊將產生與較軟的墊材料相比較高數量的劃痕及其他表面缺陷。當在拋光層中使用較硬材料時發現的與較高劃痕有關的缺陷率可以經常歸因於在墊調節製程期間在拋光表面204A處的硬墊材料中形成的突點207（第3B圖）。需要包括在拋光墊204的拋光表面204A處設置的拋光層材料的拋光墊，該拋光墊將在寬的拋光製程溫度範圍內（例如，在約20℃與約90℃之間的溫度範圍）具有期望的硬度並且具有低缺陷率。此外，期望形成包括具有期望的機械性質及/或其物理性質的拋光層材料的拋光墊，與習知的拋光墊相比，該等機械性質及/或物理性質將允許拋光墊實現低缺陷率、改善的區域及全域平面化效能、改善的平面化效率及改善的凹進效能。然而，將注意到，本文提供的本揭示的實施例亦可以包括墊結構，當與期望的拋光層材料結合使用時，該墊結構能夠進一步改善拋光墊204的拋光效能。在一些配置中，例如，期望的拋光墊結構將包括拋光元件204G的期望實體結構（例如，形狀、表面積、大小等）、拋光元件204G在與拋光表面204A平行的平面中的分佈、及在拋光墊204的基礎層區域204C中的材料的組成物。
已經發現，包括具有期望性質（諸如高硬度及/或高拉伸模數）、及期望的機械應變比(ε B/ε Y)的拋光層材料的拋光墊204可以藉由在期望的拋光墊製造製程期間組合前驅物成分來形成。在一些實施例中，如將在下文進一步論述，拋光層材料可以藉由使用增材製造製程來形成，該增材製造製程允許加工在拋光層區域204B的拋光表面204A附近的區域處及內的材料，使得拋光層材料具有期望的實體及機械性質。在一些實施例中，拋光層區域204B及/或基礎層區域204C均藉由使用增材製造製程來形成，其中前驅物的兩種或多種組成物在多層堆疊的每一層內定位，並且在一些情況下，至少部分組合以形成拋光層材料。儘管可以簡單地瞭解藉由使用增材製造製程來加工拋光墊的不同部分的性質的能力及益處，在一些情況下，可能藉由使用習知的澆鑄或模製製程、藉由使用形成為可用配置的前驅物的兩種或多種組成物來形成具有期望性質的拋光層材料，該澆鑄或模製製程目前用於形成習知的拋光墊。
第4A圖係已經在利用墊調節碟133的墊調節製程期間調節的拋光層材料的表面的掃描電子顯微鏡(SEM)視圖。第4B圖係已經使用與用於調節第4A圖中示出的拋光層材料的表面類似的製程調節的高硬度聚合材料的表面的掃描SEM視圖。如圖所示，與第4B圖中示出的高硬度聚合材料的墊調節表面相比，第4A圖中的拋光層材料的表面具有更平滑的墊調節表面。如本文使用的術語「更平滑」意欲描述具有更少表面特徵的表面，或換言之，具有在拋光製程期間可以抵靠基板表面放置的「更高接觸面積」。如本文使用的術語更平滑意欲描述具有降低的粗糙度或表面起伏的表面，此將影響拋光墊的拋光表面與基板表面的接觸面積。在一些情況下，表面紋理的量度可用於規測表面接觸面積的相對量。在一些情況下，如在ISO 25178中定義，表面的「面積材料比」(Smr(c))的量度可以用作表面的相對平滑度或接觸面積量的規範。Smr(c)-ISO 25178參數可以用於決定在從表面移除一定深度的材料之後剩餘的承載面積的量，諸如在執行墊調節操作之後從拋光墊的拋光表面移除的材料。面積材料比Smr(c)係高度(c)處的表面的橫截面積相對於評估橫截面積的比率（以百分比表達）。高度(c)可從最佳擬合最小平方平均平面量測，或作為從面積材料比曲線的最大點向下的深度量測。
將注意到，類似地配置的表面的接觸面積的量與拉伸模數材料成比例，並且因此將隨著拉伸模數增加而減小。在第4B圖中示出的高硬度聚合材料的表面包括多個區域，該等區域包括小的高粗糙度面積，據信該等高粗糙度面積當在墊調節製程期間墊調節碟133的研磨成分跨拋光墊204的拋光表面移動時藉由高硬度聚合材料的脆性斷裂產生。據信，此等高粗糙度面積可以形成突點207，該等突點在基板拋光製程期間具有足夠高的接觸力以在基板表面上產生劃痕。然而，由於在第4A圖中示出的拋光層材料的期望的物理性質及機械性質，該等性質可以包括其硬度、斷裂伸長率、及機械應變比，拋光表面204A在墊調節製程之後更平滑，據信部分由於在拋光墊中發現的拋光層材料的屈服及塑性變形性質。拋光層材料的更平滑的拋光表面204A將最小化及/或防止在拋光期間在基板上形成劃痕並且改善拋光元件204G在拋光期間與基板表面具有的實際接觸面積且因此將改善CMP製程的拋光速率。藉由比較，各自係第4A圖及第4B圖中示出的拋光表面的軟體渲染版本的第4C圖及第4D圖分別以圖形方式示出第4A圖所示的拋光層材料與第4B圖中示出的高硬度聚合材料的相對更平滑表面的量的差異。基於表面的軟體分析，第4A圖中示出的拋光層材料比第4B圖中示出的高硬度聚合材料的表面平滑約39%，此係由於將包括突點207的表面特徵的數量較小。
第4E圖係在第4A圖中描繪的拋光墊的拋光層的拋光表面及內部部分204B的掠射角SEM部分剖面圖。在拋光墊204的一些實施例中，拋光表面204A可以包括複數個多孔特徵452及無突點特徵451，該等特徵由於拋光層材料的期望物理性質及機械性質已經在墊調節製程期間形成。複數個多孔特徵452可以藉由使用如本文描述的增材製造製程在拋光墊204的層內形成。
為了論述簡單及清晰的目的，如上文關於第4A圖論述呈現期望性質並且在下文進一步描述的拋光層材料將在本文中稱為「剛性聚合材料」。然而，使用片語「剛性聚合材料」不意欲為限制性並且僅意欲為表現出各種性質並且含有本文描述的一或多種化學成分的材料提供名稱。
第5A圖包括可以用於形成拋光墊的四種不同類別的聚合材料的加工應力-應變曲線的曲線圖。出於一般分類的目的，本文論述的四類材料包括脆性聚合物C 1、韌性聚合物C 2、堅韌聚合物C 3、及彈性體聚合物C 4。第5B圖包括根據本文提供的揭示內容的實施例的可以用於形成拋光墊的三種不同聚合材料的應力-應變曲線的曲線圖。本文表示的應力-應變曲線可以使用ASTM測試標準產生，諸如ASTM D638-10。可用於獲得聚合材料的一或多種性質的其他測試方法可以包括ASTM D412及ASTM 4065-20。
第一類材料、或脆性聚合物C 1藉由高拉伸模數（亦即，應力-應變曲線的線性部分C 1R1的斜率）表徵，其中在脆性材料在斷裂點B 1處斷裂之前具有非常小的塑性變形，此與斷裂點B 1處的相對較高的斷裂強度應力σ B1及低斷裂點應變ε B1重合。脆性斷裂通常藉由由於材料中發現的少量塑性變形而在斷裂表面處形成鋸齒狀特徵來表徵。
第二類材料、或韌性聚合物C 2藉由適度高的拉伸模數來表徵，此藉由應力-應變曲線的線性部分C 2R1的斜率看出。韌性聚合物C 2的材料將包括塑性變形區域，包括屈服點Y 2，之後係在韌性材料在斷裂點B 2處斷裂之前包括相對較小的塑性變形應變的塑性變形區域C 2R2，此與斷裂點B 2處的相對較高的斷裂強度應力σ B2及中等斷裂點應變ε B2重合。據信，與第4B圖及第4D圖所示的材料相關聯的高硬度聚合材料據信由於脆性斷裂區域的顯著比例而落在第一類及第二類材料之間的某處。
第三類材料、或堅韌聚合物C 3亦藉由適度高的拉伸模數來表徵，此藉由應力-應變曲線的線性部分C 3R1的斜率看出。堅韌聚合物C 3的材料將包括大塑性變形區域，包括屈服點Y 3，之後係在堅韌材料在斷裂點B 3處斷裂之前相對較大的塑性變形區域及伸長率，此與斷裂點B 3處的相對中等的斷裂強度應力σ B3及大斷裂點應變ε B3重合。如第5A圖所示，堅韌材料C 3包括從屈服應力點Y 3處的峰值屈服位準應力σ Y2下降的塑性變形區域C 3R2，隨後可繼之以隨持續施加負載的應變硬化或應變軟化。對於堅韌聚合物C 3的材料，經歷應變硬化的材料組成物將通常包括應力-應變曲線，該應力-應變曲線藉由應力位準下降到屈服點Y 3以下之後增加來表徵（參見第5A圖及第5B圖中的曲線C 3及C 7）。對於堅韌聚合物C 3的材料，經歷應變軟化的材料組成物將通常包括應力-應變曲線，該應力-應變曲線藉由在應力-應變曲線下降到屈服點Y 3以下之後，應力位準降低或保持相對平坦來表徵（參見第5B圖中的曲線C 6)。
第四類材料、或彈性體聚合物C 4藉由低拉伸模數表徵，此藉由應力-應變曲線的線性部分C 4R1的斜率看出。彈性體聚合物C 4的材料將通常不包括屈服點並且將不含有大部分塑性變形區域，由於彈性體材料將通常具有與其載入在其斷裂點B 4之前的點並且隨後卸載的情況相同的應力-應變曲線。彈性體聚合物C 4的材料亦藉由從其初始負載增加直到材料在斷裂點B 4處斷裂的應力位準來表徵，如參見第5A圖中示出的曲線C 4的區域C 4R1及C 4R2中的正斜率。彈性體聚合物C 4將通常包括斷裂點處的低斷裂強度應力σ B4及大斷裂應變ε B4。已經發現，在二醇（或多元醇：具有兩個或多個反應性羥基-OH基團的醇）及二異氰酸酯（或聚異氰酸酯：具有兩個或多個反應性異氰酸酯-NCO基團的異氰酸酯）之間的聚合反應中產生的大部分聚胺基甲酸酯材料通常落入第四類材料內。Ashraf-F.Bastawros等人的文章(2019 ECS J. Solid State Sci.Technol.8 P3145)中論述了含有IC1000拋光墊的應力-應變曲線及性質的習知聚胺基甲酸酯的實例，其類似地包括在第5A圖的曲線C4中示出的屬性。習知的聚胺基甲酸酯彈性體聚合物墊（諸如IC1000及IC1010拋光墊）可從Dupont或Dow/Rohm Haas獲得。 剛性聚合材料
已經發現，通常落入第三類材料內的剛性聚合材料（後文為「剛性材料」）係用作拋光層材料的較佳材料，至少由於其與習知拋光墊相比較高的相對硬度、其改善的凹進及平面化效能、及在執行一或多個墊調節製程之後的期望缺陷率結果。已經發現包括屈服點、之後係顯著伸長率直到材料斷裂的剛性材料提供此等期望的拋光墊效能結果。
如將在下文進一步論述，用於形成「剛性材料」的預聚物組成物可包括一或多種官能聚合物、官能寡聚物、官能單體、官能交聯劑、反應性稀釋劑、添加劑、及光引發劑的混合物。可用於形成至少兩種預聚物組成物（該等預聚物組成物用於形成剛性材料）中的一或多個的適宜官能聚合物的實例可以包括多官能丙烯酸酯，包括二、三、四、及較高官能度的丙烯酸酯，諸如1,3,5-三芳基醯基六氫-1,3,5-三嗪或三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯或二甲基丙烯酸酯。預聚物組成物的其他實例在下文進一步論述。
第5B圖包括落入期望的第三類材料內的各種剛性材料的加工應力-應變曲線。應力-應變曲線C 5、C 6及C 7中的每條包括線性區域，其中應力(σ)與應變(ε)的量成比例，此分別藉由區域C 5R1、C 6R1及C 7R1表示。應力-應變曲線C 5、C 6及C 7中的每條亦包括屈服點Y 5、Y 6、及Y 7（亦即，區域C 5R1、C 6R1及C 7R1的峰值），該屈服點各自分別出現在屈服點應變ε Y5、ε Y6及ε Y7處。應力-應變曲線C 5、C 6及C 7亦分別包括塑性變形區域C 5R2、C 6R2及C 7R2，其中材料中產生的應力量最初從屈服點Y 5、Y 6及Y 7處發現的峰值下降。應力-應變曲線C 5、C 6及C 7的每一者的塑性變形區C 5R2、C 6R2及C 7R2隨後延伸到斷裂點或斷裂點B 5、B 6、及B 7，該斷裂點各自分別出現在斷裂點應變ε B5、ε B6及ε B7處。在期望的剛性材料的一些配置中，塑性變形區域C 5R2、C 6R2及C 7R2包括一個包括應變硬化或應變軟化的部分，該應變硬化藉由應力位準在降低到屈服點以下之後增加來表徵（例如，應力-應變曲線C 7的塑性變形區域C 7R2的後半部分），而該應變軟化藉由在應力-應變曲線下降到屈服點以下一定量之後的應力位準降低及/或保持相對平坦來表徵（例如，應力-應變曲線C 6的塑性變形區域C 6R2)。在一些實施例中，在剛性材料由於所施加的負載而引起的應變軟化或應變硬化的任一情況下，斷裂點處的應力位準(σ B)總是小於屈服點處達到的應力位準(σ Y)。
此外，已經發現，呈現期望的機械應變比(ε B/ε Y)的剛性材料能夠實現改善的凹進及平面化效能、及期望的基板缺陷率結果。由於剛性材料具有相對較高位準的硬度（或高拉伸模數）並且在斷裂之前塑性變形顯著量的能力，據信係改善的拋光墊效能結果中的重要因素。如上文論述，剛性材料在墊調節製程期間塑性變形的能力將導致平滑拋光表面204A處的剛性材料，而非在墊調節製程期間為類似的硬聚合材料產生脆性斷裂區域。用於表徵能夠實現期望的拋光製程效能的剛性材料的一種量度係機械應變比(ε B/ε Y)，其係斷裂點處的量測應變減去屈服點處的量測應變再除以屈服點處的量測應變的比率。例如，如下所示，藉由第5B圖中的曲線C 5、C 6及C 7示出的材料的機械應變比(ε B/ε Y)分別在等式(1)、(2)及(3)中描述。 已經發現，當在標準CMP拋光製程中使用時，屈服且具有長斷裂伸長率的硬材料能夠實現期望的凹進、平面化及缺陷率效能。在一些實施例中，剛性材料包括大於1.0的機械應變比(ε B/ε Y)，諸如大於2.0、大於2.2、大於2.5、大於3.0、大於5.0、大於8.0、大於10、大於20或甚至大於25。在一些實施例中，剛性材料亦具有至少20%的斷裂伸長率，諸如大於40%、或甚至大於100%。在一些實施例中，剛性材料亦包括至少50邵氏D級的硬度、至少60邵氏D級的硬度、至少65邵氏D級的硬度、至少68邵氏D級的硬度、或甚至大於70邵氏D級的硬度。在一些實施例中，剛性材料包括在從60至80邵氏D級的範圍中的硬度，諸如從65至80邵氏D級的範圍、或甚至在從68至78邵氏D級的範圍中。在一些實施例中，剛性材料亦具有至少1000兆帕斯卡(MPa)的拉伸模數，諸如大於1200 MPa、或甚至大於2000 MPa、或甚至從1000至2000 MPa。在一些實施例中，剛性材料亦具有至少30兆帕斯卡(MPa)的屈服強度，諸如大於40兆帕斯卡(MPa)、或甚至大於60兆帕斯卡(MPa)、或甚至從30至60 MPa。在一些實施例中，剛性材料亦具有至少40℃的玻璃轉變溫度(Tg)，諸如大於50℃、或甚至大於60℃。
在一些實例中，剛性材料具有在62與80邵氏D級之間的硬度、在1000與2000 MPa之間的拉伸模數及至少大於2的機械應變比(ε B/ε Y)。在另一實例中，剛性材料具有在65與78邵氏D級之間的硬度、在1000與2000 MPa之間的拉伸模數及至少大於2的機械應變比(ε B/ε Y)。
已經發現，在已經對不同調配物執行相同的墊調節製程之後，與習知的調配物相比，包括在60與80邵氏D級之間的硬度、在1000與2000 MPa之間的拉伸模數及至少大於2的機械應變比(ε B/ε Y)的剛性材料調配物能夠實現降低的缺陷率及改善的平面化效率。與堅韌聚合物C 3的調配物（諸如本文揭示的剛性材料調配物）相比，如藉由使用「面積材料比」(Smr(c))量測決定，更多的習知調配物（諸如在第4B圖及第4D圖中示出的脆性聚合物C 1及韌性聚合物C 2的調配物）具有不期望的低接觸比（例如，表面平滑度及接觸面積的量度）。已經發現，與在已經對材料的每一者執行相同的墊調節製程之後形成小於0.8%的接觸比的脆性聚合物C 1及韌性聚合物C 2的調配物相比，在3微米（μm）的量測深度(c)處接觸比大於0.8%（諸如大於2.0%）的Smr(c)決定的接觸比已提供改善的缺陷率位準。因此，已經發現，落入堅韌聚合物C 3類材料內的調配物具有與脆性聚合物C 1及韌性聚合物C 2的調配物相比較低的缺陷率及改善的平面化效率，以及與包括彈性體聚合物C4的調配物的習知拋光墊相比改善的區域及全域平面化效能及改善的凹進效能。例如，已經發現，具有[1.]在60與80邵氏D級之間（諸如在65與78邵氏D級之間）的硬度，[2.]在1000與2000 MPa之間的拉伸模數，[3.]至少大於2的機械應變比(ε B/ε Y)，及[4.]的剛性材料調配物能夠實現大於0.8%的接觸比，諸如在執行與本文揭示的製程類似的墊調節製程之後在3微米(μm)的量測深度(c)處大於2.0%的接觸比，與更多習知的墊調配物相比實現缺陷率、平面化效率、區域及全域平面化效能及改善的凹進效能的顯著改善。
第5C圖示出了在已經對拋光墊執行墊調節製程之後的拋光墊的一部分的拋光表面的表面粗糙度分佈的實例。已經發現，藉由使用光學顯微鏡及共焦雷射分析技術，諸如在藉由Keyence Corporation製成的產品中可用，例如，可以決定拋光墊的表面的接觸比及分佈。如下文將描述，已經分析剛性材料調配物與其他材料調配物的材料性質關於拋光墊的表面的接觸比及分佈的影響。通常，將接觸比(A c/A e)定義為在拋光期間與基板表面接觸的墊表面的接觸面積(A c)與拋光墊的表面上的量測區域的測量面積(A e)的比率。接觸面積(A c)可以藉由在量測區域的量測面積(A e)內的量測深度(D M)處定位的平面處使用光學顯微鏡及共焦雷射分析技術來決定。拋光墊的墊調節表面的接觸比可以藉由使用光學量測方法（諸如Smr(c)-ISO 25178方法）跨拋光墊的拋光表面量測。量測技術包括量測量測深度(D M)處的接觸比，其係從峰值突點(T1)量測，並且當在二維(2D)中觀察時，如第5C圖所示，將係水平面內的水平接觸區域（例如，在測量深度(D M)處由深色水平線突出顯示的部分）的面積相比於量測區域內的水平面的部分的總面積的度量。實際上，在拋光製程期間拋光墊的水平部分（例如，第2圖及第3A圖至第3B圖中示出的拋光表面204A)的實際接觸比將隨著由「主體」(例如，300 mm SEMI TM標準單晶矽晶圓)施加到拋光墊的表面的壓力、 「主體」的剛度及拋光墊的機械性質（包括與主體接觸的剛性材料的材料性質）而變化。通常假設主體（例如，晶圓）的剛度將對拋光墊的墊調節表面的實際接觸比具有非常小甚至可以忽略不計的影響。
第5D圖包括已經針對用於在執行墊調節製程之後形成拋光墊的拋光表面204A的材料層產生的複數個接觸面積與紋理深度曲線。藉由使用Smr(c)-ISO 25178量測方法為三種不同的聚合材料樣品產生複數個接觸面積與紋理深度曲線。三種不同的聚合材料樣品中的兩種（亦即，樣品552及553）藉由如本文描述的增材製造製程產生，以形成暴露於相同的墊調節製程的實體材料層樣品。在一個實例中，「標準」墊調節製程包括藉由在其上定位樣品的平臺以85 RPM旋轉的同時，在每分鐘19次徑向掃掠（掃掠/分鐘）的研磨盤掃掠速率下以100 RPM的旋轉速度及約4.5磅的向下力掃掠4英吋（~102毫米(mm)）直徑的墊調節碟來研磨樣品的表面，該墊調節碟包括60-100 μm大小的金剛石研磨顆粒。標準墊調節製程通常對新的拋光墊執行（例如，磨合製程）達在約30分鐘至約60分鐘之間的時間，諸如約45分鐘。標準墊調節製程通常在拋光表面保持在「濕」狀態的同時執行，並且因此以足夠的速率向拋光表面提供去離子水及/或拋光漿料（例如，習知的含有二氧化鈰的漿料）的流動以潤滑拋光表面（例如，防止聚合材料過熱並且變得上釉）並且掃掠掉在墊調節過程期間產生的研磨材料。第5D圖所示的三種不同的聚合材料樣品包括第一樣品552、第二樣品553及習知樣品551，該等樣品係在已經執行墊調節製程之後從40英吋直徑的平臺的中間半徑位置獲取的。在一個實例中，標準墊調節製程利用可從Saesol Diamond Ind.Co.LTD獲得的墊調節碟，諸如零件號AB45的調節碟，該調節碟包括約40 μm金剛石研磨顆粒突起並且金剛石密度為約950每平方公分(cm 2)且金剛石尖端大小約為180 μm。亦可以從3M或Entegris購買類似的墊調節碟。習知樣品551包括可從Dupont獲得的習知IC1010拋光墊的一部分。剛性材料樣品、或落入堅韌聚合物C 3類材料內的第一樣品552及第二樣品553，各自包含芳族單官能丙烯酸酯、低黏性脂族三官能單體、三官能脂族丙烯酸酯及單官能脂族丙烯醯胺，此將在下文進一步詳細論述。在此實例中，第一樣品552及第二樣品553包括具有約16%的孔隙密度的多孔結構，而習知樣品551的孔隙率係約30%。第5E圖、第5F圖及第5G圖分別係已經藉由墊調節製程調節的習知樣品551、第一樣品552及第二樣品553的表面的SEM視圖。第5H圖係第5D圖的接觸面積與紋理深度曲線的一部分的特寫視圖，其示出了在4 μm的量測深度(D M)下三個樣品中的每一個的接觸比的差異。根據經驗發現，接觸比與在約4 μm的量測深度(D M)下執行的拋光效能（例如，平面化效率、拋光速率、及平面化效能）之間的關聯可用作理解接觸比對各種拋光效能參數的影響的基線，部分由於用於形成拋光墊的拋光表面的常見聚合材料的常見機械性質。
返回參見第5D圖及第5H圖，接觸面積與紋理深度曲線示出了材料組成物及接觸比對墊調節表面的影響。如第5D圖及第5H圖所示，與習知樣品551相比，墊調節表面的接觸比在較淺的量測深度(D M)處大幅度增加，並且因此據信在第一樣品552及第二樣品553中發現的剛性材料調配物在墊調節操作期間由於墊調節碟的表面的相互作用而具有更大的塑性變形趨勢，並且因此與落入彈性體聚合物C4類材料內的習知樣品551類似的材料組成物相比，形成具有降低的粗糙度、或減少的表面起伏數量的更平滑的表面。相比之下，如第5H圖所示，當在4 μm的量測深度(D M)下量測時，第二樣品553具有約5.3%的接觸比，第一樣品552具有約0.8%的接觸比，並且習知樣品551具有約0.03%的接觸比，如在第5H圖中示出。與第4C圖及第4D圖類似，第5H圖中的曲線圖551B、552B、及553B各自係拋光表面的軟體渲染版本，該等曲線圖以圖形方式示出在4 μm的給定量測深度(D M)下的表面積的相對量及習知樣品551、第一樣品552及第二樣品553的分別在量測面積內的4 μm深度處的表面積的分佈。
比較分別在第5E圖、第5F圖及第5G圖中的習知樣品551、第一樣品552及第二樣品553的表面551A、552A、及553A的SEM影像以及墊表面的其相關聯分佈與深度曲線圖（SEM影像的右側），顯而易見，習知樣品551、第一樣品552及第二樣品553的表面在按彼順序觀察時變得越來越平滑。相應的第5E圖、第5F圖及第5G圖中的每一個的墊表面分佈與深度曲線圖示出了針對習知樣品551、第一樣品552及第二樣品553的拋光表面的位置分佈作為墊調節表面距離墊調節表面的峰區域的深度的函數。在第5E圖、第5F圖及第5G圖中，當將習知樣品551分別與第一樣品552及第二樣品553的剛性材料進行比較時，作為深度函數的拋光表面的位置的峰值及分佈減小。例如，習知樣本551具有從零延伸到大於45 μm的值的表面深度分佈並且具有約28的峰值，而第二樣本553具有從零延伸到約28 μm的值的表面深度分佈並且具有約10 μm的峰值。據信，墊調節表面的深度距峰值的較窄分佈將增加拋光墊與「主體」（例如，晶圓或基板）的表面的接觸量，該「主體」抵靠拋光墊的拋光表面推動，此將增加拋光速率並且降低拋光主體的缺陷率。
第5I圖示出了針對複數個不同聚合材料調配物的拋光速率與接觸比的曲線圖。第5I圖中圖示的資料包括使用拋光製程獲取的資料，該拋光製程包括使用含有二氧化鈰的漿料，在可從Santa Clara, California的Applied Materials Inc.獲得的Reflexion ®LK Prime ®CMP工具中執行的介電材料拋光製程（亦即，SiO 2）期間執行。習知的基於二氧化鈰的漿料可從Solvay S.A.、Inochem及AGC Inc.獲得。在一個實例中，二氧化鈰漿料可以包括氧化鈰（二氧化鈰）奈米顆粒（例如，懸浮液中的10-30重量%（10 nm-60 nm大小的顆粒））、胺、去離子水、及可選的TMAH。已經發現，用於形成拋光墊的拋光表面的本文描述的剛性材料調配物，當使用基於二氧化鈰的漿料時與其他常見的漿料組成物（例如，基於氧化鋁、二氧化鈦、氧化鋯、氧化鍺或二氧化矽的漿料）相比，實現大幅度改善的拋光製程結果。據信，與利用其他常見類型的漿料組成物的機械研磨主導更多的CMP製程相比，化學驅動更多的拋光製程（諸如基於二氧化鈰漿料的拋光製程）將顯著有益。據信向化學驅動更多的製程提供的附加益處係至少部分由於墊調節的拋光表面的接觸面積增加，從而增加拋光製程期間在基板表面處形成的化學反應成分相互作用並且移除的能力，並且因此增加了新的及未反應的拋光化學物質與最近與墊調節的拋光表面的一部分相互作用的新暴露的基板表面的相互作用。
如第5I圖中示出，如針對上文描述的三種不同類型的樣品收集的資料所示，拋光速率（埃(Å)/分鐘）隨著接觸比(%)增加而增加。在此實例中，習知樣品551的拋光製程資料藉由空心圓示出，第一樣品552的拋光製程資料藉由空心正方形資料點示出，並且第二樣品553的拋光製程資料藉由空心及閉合三角形資料點示出。亦將注意到，對於至少本文描述的基於二氧化鈰的拋光製程，拋光速率亦隨著在拋光製程期間施加到基板的向下力增加（例如，4.0 psi至4.5 psi）而增加。據信，利用本文揭示的剛性材料組成物的大部分基於二氧化鈰及非二氧化鈰的拋光製程將隨著向下力的增加而具有增加的拋光速率，部分由於拋光期間接觸基板表面的材料的伸長率/變形有所改善。然而，已經發現，由於使用本文揭示的剛性材料化學物質，基於二氧化鈰的製程與其他非二氧化鈰拋光製程相比具有顯著增加的益處。
已經發現，本文描述的剛性材料調配物有益地經配置成實現當在執行如本文描述的標準墊調節製程之後在約4 μm的量測深度(D M)處測量時，至少大於0.8%的接觸比，諸如大於1.0%、或大於2.0%、或大於2.5%、或大於4.0%，或者甚至大於5.0%。與習知的墊材料相比增加的接觸比將提供與拋光基板的平面化效率及缺陷率有關的顯著益處，以及基板在各種拋光製程（諸如基於二氧化鈰的拋光製程）期間的拋光速率的增加。 調配物及材料實例
如上文簡單論述，在一些實施例中，包括剛性材料的拋光層區域204B係由兩種或多種預聚物組成物的混合物形成，該等預聚物組成物至少部分混合並且固化以導致預聚物組成物的至少部分聚合（例如，交聯），以形成連續的聚合物相。在一些實施例中，藉由使用下文進一步描述的增材製造製程，所形成的連續聚合物相形成拋光墊204的結構元素，諸如拋光層區域204B的拋光特徵204G。本揭示的預聚物組成物可包括一或多種官能聚合物、官能寡聚物、官能單體、官能交聯劑、反應性稀釋劑、添加劑、及光引發劑的混合物。
可用於形成至少兩個預聚物前驅物中的一者或兩者的適宜官能聚合物的實例包括多官能丙烯酸酯，包括二、三、四、及較高官能度的丙烯酸酯，諸如1,3,5-三芳基醯基六氫-1,3,5-三嗪或三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯或二甲基丙烯酸酯。
可用於形成至少兩個預聚物組成物中的一者或兩者的適宜官能寡聚物的實例包括單官能及多官能寡聚物、丙烯酸酯寡聚物，諸如脂族胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物、脂族六官能胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物、二丙烯酸酯、脂族六官能丙烯酸酯寡聚物、多官能胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物、脂族胺基甲酸酯二丙烯酸酯寡聚物、脂族胺基甲酸酯丙烯酸酯寡聚物、脂族聚酯胺基甲酸酯二丙烯酸酯與脂族二丙烯酸酯寡聚物的摻合物、或其組合，例如，雙酚A乙氧基化物二丙烯酸酯或聚丁二烯二丙烯酸酯、四官能丙烯酸聚酯寡聚物、基於脂族聚酯的胺基甲酸酯二丙烯酸酯寡聚物及基於脂族聚酯的丙烯酸酯及二丙烯酸酯。
可用於形成至少兩個預聚物組成物中的一者或兩者的適宜單體的實例包括兩種單官能單體及多官能單體。適宜單官能單體包括四氫糠基丙烯酸酯（例如，來自Sartomer®的SR285）、四氫糠基甲基丙烯酸酯、乙烯基己內醯胺、丙烯酸異冰片酯、甲基丙烯酸異冰片酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、2-苯氧基乙基甲基丙烯酸酯、2-(2-乙氧基乙氧基)丙烯酸乙酯、丙烯酸異辛酯、丙烯酸異癸酯、甲基丙烯酸異癸酯、丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、丙烯酸十八烷基酯、甲基丙烯酸十八烷基酯、環三羥甲基丙烷縮甲醛丙烯酸酯、2-[[(丁基胺基)羰基]氧基]丙烯酸乙酯（例如，來自RAHN USA Corporation的Genomer 1122）、環脂族丙烯酸酯（例如，來自Sartomer®的SR217）、3,3,5-三甲基環己烷丙烯酸酯、或單官能甲氧基化PEG (350)丙烯酸酯。適宜的多官能單體包括二醇及聚醚二醇的二丙烯酸酯或二甲基丙烯酸酯，諸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，來自Sartomer®的SR9209A）、二乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二甲基丙烯酸酯、二丙二醇二丙烯酸酯、三丙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二甲基丙烯酸酯、烷氧基化己二醇二丙烯酸酯、或其組合，例如，來自Sartomer®的SR508、SR562、SR563、SR564。
通常，用於形成預聚物組成物中的一或多者的反應性稀釋劑係最低單官能的，並且當暴露於自由基、路易斯酸、及/或電磁輻射時進行聚合。適宜反應性稀釋劑的實例包括單丙烯酸酯、2-乙基己基丙烯酸酯、丙烯酸辛基癸酯、環狀三羥甲基丙烷甲缩醛丙烯酸酯、己内酯丙烯酸酯、丙烯酸異冰片酯(IBOA)、或烷氧基化甲基丙烯酸十二烷基酯。在一些實例中，反應性稀釋劑可包括Genocure系列產品（諸如PBZ）、或Genomer系列產品（諸如Genomer 5142），各自藉由Zurich, Switzerland的Rahn AG製造。
適宜的添加劑的實例包括表面改質劑，諸如表面活性劑以控制表面張力。一些示例添加劑可包括乙氧基化聚二甲基矽氧烷，諸如藉由Wesel, Germany的BYK-Chemie GmbH製造的BYK系列產品，諸如BYK-307。
用於形成至少兩個不同的預聚物組成物中的一或多個的適宜光引發劑的實例包括聚合光引發劑及/或寡聚物光引發劑，諸如安息香醚、苄基縮酮、乙醯苯、烷基苯酮、氧化膦、二苯甲酮化合物及噻吨酮化合物（包括胺增效劑）、或其組合。在一些實例中，光引發劑可包括藉由Ludwigshafen, Germany的BASF製造的Irgacure®系列產品，諸如Irgacure® 819。
由上文描述的預聚物組成物形成的拋光墊材料的實例通常包括選自由下列組成的群組的至少一種寡聚及、或聚合鏈段、化合物、或材料：聚醯胺、聚碳酸酯、聚酯、聚醚酮、聚醚、聚甲醛、聚醚碸、聚醚醯亞胺、聚醯亞胺、聚烯烴、聚矽氧烷、聚碸、聚苯、聚苯硫醚、聚胺基甲酸酯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚胺酯丙烯酸酯、聚酯丙烯酸酯、聚醚丙烯酸酯、環氧丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚酯、三聚氰胺、聚碸、聚乙烯材料、丙烯腈丁二烯苯乙烯(acrylonitrile butadiene styrene; ABS)、鹵化聚合物、嵌段共聚物、及其隨機共聚物、及其組合。 剛性材料實例
可以用於形成期望拋光層的剛性材料由至少兩種不同材料形成，該等材料由含有「樹脂前驅物成分」的預聚物組成物形成，該等樹脂前驅物成分包括但不限於官能聚合物、官能寡聚物、單體、反應性稀釋劑、流動添加劑、固化劑、光引發劑、及固化增效劑。
在一些實施例中，剛性材料由包括芳族單官能丙烯酸酯、低黏性脂族三官能單體、三官能脂族丙烯酸酯、及單官能脂族丙烯醯胺的組成物形成。在一個實例中，剛性材料由預聚物組成物形成，該預聚物組成物包括（以重量比計）34.2%的IBXA稀釋寡聚物、8%的DEAA、3.8%的SR351H、21.1%的TMCHA、30.9%的IBXA、及2%的Omnirad 819。在此實例中，剛性材料具有約2的機械應變比(ε B/ε Y)、約75邵氏D級的硬度、約1500兆帕斯卡(MPa)的拉伸模數、至少30兆帕斯卡(MPa)的屈服強度、及約8%的斷裂伸長率。
在第二實例中，用於形成剛性材料的樹脂前驅物成分可包括寡聚物（諸如三官能胺基甲酸酯）、一或多種單體（諸如雙官能聚醚丙烯酸酯）、反應性稀釋劑（諸如單官能胺基甲酸酯丙烯酸酯）、流動添加劑、固化劑、及光引發劑。在此實例中，剛性材料具有約8的機械應變比(ε B/ε Y)、約68邵氏D級的硬度、約1200兆帕斯卡(MPa)的拉伸模數、至少26兆帕斯卡(MPa)的屈服強度、及約60%的斷裂伸長率。
在第三實例中，用於形成剛性材料的樹脂前驅物成分可包括寡聚物（諸如雙官能聚酯丙烯酸酯）、一或多種單體（諸如雙官能環氧基丙烯酸酯）、反應性稀釋劑（諸如單官能甲基丙烯酸酯）、流動添加劑、固化劑、及光引發劑。在此實例中，剛性材料具有約10的機械應變比(ε B/ε Y)、約60邵氏D級的硬度、約1000兆帕斯卡(MPa)的拉伸模數、至少22兆帕斯卡(MPa)的屈服強度、及約80%的斷裂伸長率。 孔隙形成特徵
在拋光墊204的一些實施例中，孔隙特徵形成到在拋光墊204的拋光表面204A處及/或正下方的區域中。孔隙特徵可以藉由使用犧牲材料前驅物形成，該犧牲材料前驅物藉由使用下文描述的增材製造製程在用於形成拋光墊的拋光層的層內的期望位置中沉積。犧牲材料前驅物可以包括水溶性材料，諸如二醇（例如，聚乙二醇）、二醇醚、及胺。可用於形成本文描述的孔隙形成特徵的適宜犧牲材料前驅物的實例包括乙二醇、丁二醇、二聚二醇、丙二醇-(1,2)及丙二醇-(1,3)、1,8-辛二醇、新戊二醇、環己烷二甲醇(1,4-雙-羥基甲基環己烷)、2-甲基-1,3-丙二醇、甘油、三羥甲基丙烷、己二醇-(1,6)、己三醇-(1,2,6)、丁三醇-(1,2,4)、三羥甲基乙烷、季戊四醇、對環己二醇、甘露糖醇、山梨糖醇、甲基糖苷、亦有二乙二醇、三乙二醇、四乙二醇、聚乙二醇、二丁二醇、聚丁二醇、乙二醇、乙二醇單丁醚(ethylene  glycol  monobutyl ether; EGMBE)、二乙二醇單丁醚、乙醇胺、二乙醇胺(diethanolamine; DEA)、三乙醇胺(triethanolamine; TEA)、及其組合
在一些實施例中，犧牲材料前驅物包括水溶性聚合物，諸如1-乙烯基-吡咯啶酮、乙烯基咪唑、聚乙二醇二丙烯酸酯、丙烯酸、苯乙烯磺酸鈉、Hitenol BC10®、Maxemul 6106®、丙烯酸羥乙酯及[2-(甲基丙烯醯氧基)乙基三甲基氯化銨、3-烯丙氧基-2-羥基-1-丙磺酸鈉、4-乙烯基苯磺酸鈉、[2-(甲基丙烯醯氧基）乙基]二甲基-(3-磺丙基)氫氧化銨、2-丙烯醯胺基-2-甲基-1-丙磺酸、乙烯基膦酸、氯化烯丙基三苯基鏻、(乙烯基苄基)三甲基氯化銨、E-SPERSE RS-1618、E-SPERSE RS-1596、甲氧基聚乙二醇單丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇二丙烯酸酯、甲氧基聚乙二醇三丙烯酸酯、或其組合。 增材製造製程及系統
第6A圖係根據一些實施例的可用於形成本文描述的拋光墊的增材製造系統的示意性剖面圖。此處，增材製造系統600具有可移動製造支撐件602，在製造支撐件602之上設置的複數個分配頭604及606，固化源608，及系統控制器610。在一些實施例中，在拋光墊製造製程期間，分配頭604、606獨立於彼此並且獨立於製造支撐件602移動。此處，第一分配頭604及第二分配頭606分別流體耦接到第一預聚物組成物源612及犧牲材料源614。通常，增材製造系統600具有至少一個額外的分配頭（例如，第三分配頭，未圖示），該分配頭流體耦接到用於形成基礎層的第二預聚物組成物源。在一些實施例中，增材製造系統600包括所需數量的分配頭，以各自分配不同預聚物組成物或犧牲材料前驅物組成物。在一些實施例中，增材製造系統600進一步包括複數個分配頭，其中兩個或多個分配頭經配置為分配相同的預聚物組成物或犧牲材料前驅物組成物。
此處，分配頭604、606中的每一者具有液滴噴射噴嘴616的陣列，該等液滴噴射噴嘴經配置為噴射遞送到分配頭貯槽的相應預聚物組成物612及犧牲材料組成物614的液滴630、632。此處，液滴630、632朝向製造支撐件602噴射，並且因此噴射到製造支撐件602上或到製造支撐件602上設置的先前形成的印刷層618上。通常，分配頭604、606中的每一者經配置為獨立於射出其他噴嘴616從相應幾何陣列或圖案中的噴嘴616中的每一者射出液滴630、632（例如，控制該等液滴的噴射）。在本文中，隨著分配頭604、606相對於製造支撐件602移動，噴嘴616根據用於待形成的印刷層（諸如印刷層624）的液滴分配圖案獨立地射出。一旦分配，預聚物組成物612的液滴630及/或犧牲材料組成物614的液滴632至少部分藉由暴露於藉由固化源608（例如，電磁輻射源）提供的電磁輻射（例如，UV輻射626）來固化，該電磁輻射源諸如用於形成印刷層的UV輻射源，諸如部分形成的印刷層624。
此處，第6A圖所示的增材製造系統600進一步包括導引其操作的系統控制器610。系統控制器610包括可程式設計中央處理單元(central processing unit; CPU) 634，該CPU可與記憶體635（例如，非揮發性記憶體）及支援電路636一起操作。支援電路636習知地耦合到CPU 634並且包括耦合到增材製造系統600的各個部件的快取記憶體、時鐘電路、輸入/輸出子系統、電源供應器、及類似者、及其組合，以促進對其進行控制。CPU 634係在工業設置中使用的任何形式的通用電腦處理器中的一者，諸如可程式設計邏輯控制器(programmable  logic  controller; PLC)，用於控制增材製造系統600的各個部件及子處理器。耦接到CPU 634的記憶體635係非暫時性的並且通常係容易獲得的記憶體中的一或多個，諸如隨機存取記憶體(random access memory; RAM)、唯讀記憶體(read only memory; ROM)、軟碟驅動器、硬碟、或任何其他形式的數位儲存器（本端或遠端）。
通常，記憶體635呈電腦可讀取儲存媒體的形式，含有指令（例如，非揮發性記憶體），當藉由CPU 634執行時，其促進製造系統600的操作。記憶體635中的指令呈程式產品的形式，諸如實施本揭示的方法的程式。
程式碼可符合數個不同程式設計語言中的任一者。在一個實例中，本揭示可實施為在電腦可讀儲存媒體上儲存的程式產品以與電腦系統一起使用。程式產品的程式定義實施例的功能（包括本文描述的方法）。
說明性電腦可讀取儲存媒體包括但不限於：(i)其上永久儲存資訊的不可寫儲存媒體（例如，電腦內的唯讀記憶體裝置，諸如可由CD-ROM驅動器讀取的CD-ROM磁碟、快閃記憶體、ROM晶片或任何類型的固態非揮發性半導體記憶體）；以及(ii)其上儲存可變資訊的可寫儲存媒體（例如，在磁碟驅動器的軟碟或硬碟驅動器內或任何類型的固態隨機存取半導體記憶體）。當攜帶導引本文描述的方法的功能的電腦可讀取指令時，此種電腦可讀取儲存媒體係本揭示的實施例。在一些實施例中，本文闡述的方法、或其部分藉由一或多個特殊應用積體電路(application specific integrated circuit; ASIC)、現場可程式設計閘陣列(field-programmable  gate array; FPGA)、或其他類型的硬體實施方式來執行。在一些其他實施例中，本文闡述的拋光墊製造方法藉由軟體常式、ASIC、FPGA、及、或其他類型的硬體實施方式的組合來執行。
此處，系統控制器610導引製造支撐件602的運動，分配頭604及606的運動，噴嘴616的射出以從其噴射預聚物組成物的液滴，及藉由UV輻射源608提供的分配液滴的固化程度及時序。在一些實施例中，由系統控制器用於導引製造系統600的操作的指令包括用於待形成的印刷層的每一者的液滴分配圖案。在一些實施例中，液滴分配圖案共同儲存在記憶體635中作為CAD相容的數位印刷指令。
在一些實施例中，諸如第6B圖的描述中闡述，預聚物組成物的分配液滴（諸如預聚物組成物612的分配液滴630）暴露於電磁輻射以在其延展到平衡大小之前實體上固定液滴。通常，分配液滴暴露於電磁輻射以在液體接觸表面的1秒或更少時間內至少部分固化其預聚物組成物，該表面諸如製造支撐件602的表面或在製造支撐件602上設置的先前形成的印刷層618的表面。
第6B圖係根據一些實施例示意性地示出在先前形成的層（諸如在第6A圖中描述的先前形成的層618）的表面618a上設置的液滴630的特寫橫截面圖。在常見的增材製造製程中，預聚物組成物的液滴（諸如液滴630）從液滴630接觸表面618a的時刻起約1秒內延展並且達到與先前形成的層的表面618a的平衡接觸角α。平衡接觸角α係至少預聚物組成物的材料性質及在先前形成的層的表面618a處的能量（表面能）的函數。在一些實施例中，期望在分配液滴達到平衡大小之前至少部分固化該等分配液滴，以便固定液滴與先前形成層的表面618a的接觸角。在彼等實施例中，固定液滴630b的接觸角θ大於允許延展到其平衡大小的相同預聚物組成物的液滴630b（以陰影圖示）的平衡接觸角α。
在本文中，至少部分固化分配液滴導致在液滴內的預聚物組成物的至少部分聚合（例如，交聯）並且與相同或不同預聚物組成物的相鄰設置的液滴至少部分聚合以形成連續聚合物相。在一些實施例中，在將犧牲材料組成物分配到其中之前，分配並且至少部分固化預聚物組成物以繞著期望細孔形成阱。
第7圖係根據本文描述的實施例闡述形成拋光墊的印刷層的方法的流程圖。方法700的實施例可與本文描述的系統及系統操作中的一或多者結合使用，諸如第6A圖的增材製造系統600及第6B圖的固定液滴。另外，方法700的實施例可用於形成本文圖示及描述的拋光墊的實施例的任一者或組合。
於活動710，方法700包括根據預定的液滴分配圖案將預聚物組成物的液滴分配到先前形成的印刷層的表面上。在此配置中，活動710將包括分配預聚物組成物的液滴及根據預定的液滴分配圖案將犧牲材料組成物的液滴分配到先前形成的印刷層的表面上以在拋光墊204內形成層的製程。
於活動720，方法700包括至少部分固化預聚物組成物的分配液滴以形成包括剛性材料的印刷層。在一些實施例中，剛性材料層亦可包括複數個孔隙特徵，該等孔隙特徵包括犧牲材料組成物。
在一些實施例中，方法700進一步包括相繼重複活動710及720以形成在Z方向（亦即，與製造支撐件或其上設置的先前形成的印刷層的表面正交的方向）上堆疊的複數個印刷層。用於形成每個印刷層的預定液滴分配圖案可係與用於形成其下方設置的先前印刷層的預定液滴分配圖案相同或不同的。
在方法700的一些實施例中，複數個印刷層包括其中形成有複數個孔隙、或孔隙特徵的拋光層。在一些實施例中，複數個印刷層包括其中形成有複數個孔隙形成特徵的拋光層，其中複數個孔隙形成特徵包括犧牲材料組成物。
提供先前描述以使得本領域的任何技藝人士能夠實踐本文描述的各個實施例。本文論述的實例不限制在申請專利範圍中闡述的範疇、可應用性、或實施例。對此等實施例的各種修改將對本領域的技藝人士顯而易見，並且本文定義的一般原理可應用於其他實施例。例如，產生所論述的元件的功能及佈置的改變而不脫離本揭示的範疇。若適當，各種實例可省略、替代、或添加各種程序或部件。例如，所描述的方法可以不同於所描述者的順序執行，並且可添加、省略、或結合各個步驟。此外，關於一些實例描述的特徵可在一些其他實例中結合。例如，可使用任何數量的本文闡述的態樣實施設備或可實踐方法。此外，本揭示的範疇意欲涵蓋使用其他結構、功能性、或除了或不同於本文闡述的揭示內容的各個態樣的結構及功能性實踐的此種設備或方法。應當理解，本文揭示的揭示內容的任何態樣可藉由申請專利範圍的一或多個元素體現。
本文揭示的方法包含用於實現方法的一或多個步驟或動作。方法步驟及/或動作可彼此互換而不脫離申請專利範圍的範疇。換言之，除非指定步驟或動作的特定順序，否則可修改特定步驟及/或動作的順序及/或使用而不脫離申請專利範圍的範疇。另外，上文描述的方法的各個操作可藉由能夠執行對應功能的任何適宜構件執行。構件可包括各種硬體及/或軟體部件及/或模組，包括但不限於電路、特殊應用積體電路(ASIC)、或處理器。通常，在圖式中示出操作的情況下，彼等操作可具有編號類似的對應的配對構件加功能部件。
儘管上述內容涉及本揭示的實施例，本揭示的其他及進一步實施例可在不脫離其基本範疇的情況下設計，並且其範疇由以下申請專利範圍決定。
100:化學機械拋光(CMP)系統 102:工廠介面模組 104:清潔器 106:拋光模組 108:濕式機器人 110:乾式機器人 112:軌道 114:盒 115:基板 116:平臺 117:計量站 122:裝載杯 124:拋光站 128:高架軌道 132:調節組件 132B:臂 133:調節碟 134:流體遞送臂 135:拋光流體遞送模組 140:墊調節組件 144:預清潔模組 146:兆頻超音波清潔器模組 148:刷盒模組 150:噴射模組 152:乾燥器 180:電源 190:控制器 192:處理器 194:記憶體 196:支援電路 200:拋光組件 201:坐標系 202:平臺 203:主體 203A:墊支撐表面 204:拋光墊 204A:拋光表面 204B:拋光層區域 204C:基礎層區域 204G:拋光特徵 205:平臺軸 206:拋光墊軸 207:突點 210:載具頭 212:撓性膜片 216:載具頭軸 218:載具環 220:黏著層 222:流體 224:EPD系統 226:平臺開口 227:光學透明窗特徵 235:軸 451:無突點特徵 452:多孔特徵 551:習知樣品 551A:表面 551B:曲線圖 552:第一樣品 552A:表面 552B:曲線圖 553:第二樣品 553A:表面 553B:曲線圖 602:可移動製造支撐件 604:第一分配頭 606:第二分配頭 610:系統控制器 612:第一預聚物組成物源 614:犧牲材料源 616:噴嘴 618:先前形成的印刷層 618a:表面 624:印刷層 626:UV輻射 630:液滴 630b:固定液滴 632:液滴 634:可程式設計中央處理單元(CPU) 635:記憶體 636:支援電路 700:方法 710:活動 720:活動 800:基板 802:介電層 804:第一金屬互連特徵 806:第二金屬互連特徵 808:區域 810:場表面 B 1:斷裂點 B 2:斷裂點 B 3:斷裂點 B 4:斷裂點 B 5:斷裂點 B 6:斷裂點 B 7:斷裂點 C 1:脆性聚合物 C 1R1:線性部分 C 2:韌性聚合物 C 2R1:線性部分 C 2R2:塑性變形區域 C 3:堅韌聚合物 C 3R2:塑性變形區域 C 4:彈性體聚合物 C 4R1:線性部分 C 4R2:區域 C 5:應力-應變曲線 C 5R1:區域 C 5R2:塑性變形區域 C 6:應力-應變曲線 C 6R1:區域 C 6R2:塑性變形區域 C 7:應力-應變曲線 C 7R1:區域 C 7R2:塑性變形區域 d:距離 D M:量測深度 e:距離 T 1:峰值突點 X:軸 Y:軸 Y 2:屈服點 Y 3:屈服點 Y 5:屈服點 Y 6:屈服點 Y 7:屈服點 Z:軸 α:平衡接觸角 θ:接觸角 ε B1:斷裂點應變 ε B2:斷裂點應變 ε B3:斷裂點應變 ε B4:斷裂點應變 ε B5:斷裂點應變 ε B6:斷裂點應變 ε B7:斷裂點應變 ε Y5:屈服點應變 ε Y6:屈服點應變 ε Y7:屈服點應變
為了能夠詳細理解本揭示的上述特徵所用方式，可參考實施例進行對上文簡要概述的本揭示的更特定描述，一些實施例在附圖中示出。然而，將注意，附圖僅示出示例性實施例，並且由此不被認為限制其範疇，且可允許其他等同有效的實施例。
第1圖描繪了根據本文描述的實施例的示例性化學機械拋光系統的示意性俯視圖。
第2圖描繪了根據本文描述的實施例的來自第1圖的化學機械拋光系統的示例性拋光站的示意性剖面圖。
第3A圖描繪了根據本文描述的實施例的來自第2圖的化學機械拋光系統的示例性拋光墊及平臺的示意性側視圖。
第3B圖係根據本文描述的實施例的第3A圖中描繪的示例性拋光墊的一部分的示意性特寫側視圖。
第3C圖至第3H圖係根據本文描述的實施例的可在來自第2圖的化學機械拋光系統中使用的各種拋光墊設計的示意性平面視圖。
第4A圖至第4B圖係在執行墊調節製程之後的拋光墊的拋光表面的掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope; SEM)照片。
第4C圖係在第4A圖中描繪的拋光墊的拋光表面的軟體渲染版本。
第4D圖係在第4B圖中描繪的拋光墊的拋光表面的軟體渲染版本。
第4E圖係在第4A圖中描繪的拋光墊的拋光層的拋光表面及內部部分的掠射角SEM部分剖面圖照片。
第5A圖至第5B圖包括已經針對不同類型的聚合材料產生的複數個工程應力-應變曲線。
第5C圖示出了在墊調節製程之後的拋光墊的一部分的拋光表面的表面粗糙度分佈。
第5D圖包括在執行墊調節製程之後已經針對由不同聚合材料形成的拋光墊樣品產生的複數個接觸面積與紋理深度曲線。
第5E圖至第5G圖包括用於形成第5D圖的接觸面積與紋理深度曲線的拋光墊樣品的拋光表面的掃描電子顯微鏡(scanning electron microscope; SEM)照片。
第5H圖包括第5D圖中示出的複數個接觸面積與紋理深度曲線的一部分。
第5I圖示出了針對複數個不同聚合材料調配物的拋光速率與接觸比的曲線圖。
第6A圖係可用於形成本文描述的拋光墊的增材製造系統的示意性剖面圖。
第6B圖係根據本文描述的實施例示意性示出在先前形成的印刷層的表面上設置的液滴的特寫橫截面圖。
第7圖係根據本文描述的實施例闡述形成拋光墊的方法的圖解。
第8圖係示出在使用習知拋光墊的化學機械拋光(CMP)製程之後基板的一部分的區域平面化的示意性剖面圖。
為了便於理解，相同元件符號在可能的情況下已經用於標識圖中共有的相同元件。可以預期，一個實施例的元件及特徵可有利地併入其他實施例中，而無需進一步敘述。
國內寄存資訊(請依寄存機構、日期、號碼順序註記) 無 國外寄存資訊(請依寄存國家、機構、日期、號碼順序註記) 無
B5:斷裂點
B6:斷裂點
B7:斷裂點
C5:應力-應變曲線
C5R1:區域
C5R2:塑性變形區域
C6:應力-應變曲線
C6R1:區域
C6R2:塑性變形區域
C7:應力-應變曲線
C7R1:區域
C7R2:塑性變形區域
Y5:屈服點
Y6:屈服點
εB5:斷裂點應變
εB6:斷裂點應變
εB7:斷裂點應變
εY5:屈服點應變
εY6:屈服點應變
εY7:屈服點應變

Claims (20)

  1. 一種用於在一拋光製程期間平面化一基板的一表面的拋光墊，包含： 一基底層，包含一第一材料組成物；以及 一拋光層，在該基底層上方設置，其中 該拋光層包含在該拋光墊的一拋光表面處暴露的一第二材料組成物， 該拋光表面經配置為在該拋光製程期間接觸該基板的該表面， 該第二材料組成物包含一拋光層材料，具有： 大於50邵氏D級的一硬度； 一屈服點強度； 一屈服點強度應變； 一斷裂點強度；以及 一斷裂點伸長率應變， 其中當在室溫下量測時，在該斷裂點伸長率應變與該屈服點強度應變之間的一差的一量值大於屈服點強度應變的該量值。
  2. 如請求項1所述的拋光墊，其中該斷裂點強度小於該屈服點強度。
  3. 如請求項2所述的拋光墊，其中該第二材料組成物的該硬度係大於60邵氏D級。
  4. 如請求項1所述的拋光墊，其中該第二材料組成物的該硬度係在從65至78邵氏D級的一範圍中。
  5. 如請求項1所述的拋光墊，其中在該斷裂點伸長率應變與該屈服點強度應變之間的該差的該量值係大於屈服點強度應變的該量值至少2倍。
  6. 如請求項5所述的拋光墊，其中該拋光層材料進一步包括： 在約60-80℃之間的一玻璃轉變溫度(Tg)； 在40℃下約100-2,000 MPa的一拉伸模數；以及 在約1與5之間的在30C-90C下的一E'比率。
  7. 如請求項1所述的拋光墊，其中該拋光層材料的該拋光表面包含： 在執行一標準墊調節製程之後在4 μm的一量測深度(D M)下至少0.8%的一接觸比。
  8. 如請求項1所述的拋光墊，其中該拋光層材料的該拋光表面包含： 在執行一標準墊調節製程之後在4 μm的一量測深度(D M)下至少2%的一接觸比。
  9. 一種用於在一拋光製程期間平面化一基板的一表面的拋光墊，包含： 一基底層，包含一第一材料組成物；以及 一拋光層，在該基底層上方設置，其中 該拋光層包含在該拋光墊的一拋光表面處暴露的一第二材料組成物， 該拋光表面經配置為在該拋光製程期間接觸該基板的該表面，並且 該第二材料組成物包含一拋光層材料，具有： 大於50邵氏D級的一硬度；以及 大於2的一機械應變比(εB/εY)。
  10. 如請求項9所述的拋光墊，其中該拋光層材料具有大於65邵氏D級的一硬度。
  11. 如請求項9所述的拋光墊，其中 該硬度係在65與78邵氏D級之間，並且 該拋光層材料具有在1000與2000 MPa之間的一拉伸模數及大於約60%的一斷裂伸長率。
  12. 如請求項9所述的拋光墊，其中用於形成該拋光層材料的樹脂前驅物成分包含一寡聚物、一或多種單體、及一反應性稀釋劑。
  13. 如請求項12所述的拋光墊，其中 該寡聚物包含一三官能聚胺基甲酸酯； 該一或多種單體包含一雙官能聚醚丙烯酸酯；以及 該反應性稀釋劑包含一單官能胺基甲酸酯丙烯酸酯。
  14. 如請求項12所述的拋光墊，其中 該寡聚物包含一雙官能聚酯丙烯酸酯； 該一或多種單體包含一雙官能環氧基丙烯酸酯；以及 該反應性稀釋劑包含一單官能甲基丙烯酸酯。
  15. 如請求項12所述的拋光墊，其中該拋光層材料包含一芳族單官能丙烯酸酯、一低黏性脂族三官能單體、一三官能脂族丙烯酸酯、及一單官能脂族丙烯醯胺。
  16. 如請求項15所述的拋光墊，其中該拋光層的該拋光表面包含： 在執行一標準墊調節製程之後在4 μm的一量測深度(D M)下至少0.8%的一接觸比。
  17. 如請求項10所述的拋光墊，其中該第二材料組成物具有小於其屈服點強度的一斷裂點強度。
  18. 一種在一拋光製程期間平面化一基板的一表面的方法，包含以下步驟： 調節一拋光墊的一拋光表面； 將一含有二氧化鈰的拋光漿料組成物遞送到該拋光墊的該拋光表面；以及 在該含有二氧化鈰的拋光漿料組成物跨該拋光墊的該拋光表面設置的同時抵靠該拋光墊的該拋光表面推動該基板的該表面， 其中該拋光墊包含： 一基底層，包含一第一材料組成物；以及 一拋光層，在該基底層上方設置，其中 該拋光層包含在該拋光墊的該拋光表面處暴露的一第二材料組成物，並且 該第二材料組成物包含一拋光層材料，具有： 大於50邵氏D級的一硬度； 一屈服點強度； 一屈服點強度應變； 一斷裂點強度；以及 一斷裂點伸長率應變， 其中當在室溫下量測時，在該斷裂點伸長率應變與該屈服點強度應變之間的一差的一量值大於屈服點強度應變的該量值。
  19. 如請求項18所述的方法，其中該第二材料組成物進一步包含： 大於68邵氏D級的一硬度；以及 大於2的一機械應變比(εB/εY)。
  20. 如請求項19所述的方法，其中該拋光層的該拋光表面包含： 在使用一標準墊調節製程調節該拋光墊的該拋光表面之後在4 μm的一量測深度(D M)下至少0.8%的一接觸比。
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