TWI737688B - 墊結構及製造方法 - Google Patents

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Abstract

提供製造使用在拋光處理中的拋光物件的方法與設備。在一實施例中，提供形成拋光墊的方法。此方法包括在基板上沉積一墊形成光聚合物的未固化第一層。此方法進一步包括在未固化墊形成光聚合物的第一層上方定位一第一光罩。第一光罩包括具有至少一孔洞的圖案化材料片。此方法進一步包括將墊形成光聚合物的未固化第一層暴露至電磁輻射，以選擇性聚合此墊形成光聚合物的未固化第一層的暴露部分，以形成在墊形成光聚合物的第一層內的墊支撐結構。

Description

墊結構及製造方法
本文揭示的實施例大體上關於拋光物件，及製造用於拋光處理中的拋光物件的方法與系統。
化學機械拋光(CMP)是使用在許多不同工業中的習知處理，以平坦化基板表面。在半導體工業中，拋光與平坦化的一致性隨著元件特徵尺寸持續減小已經越來越重要。在CMP處理期間，基板(諸如矽晶圓)被安放在載具頭上，元件表面被放置抵靠旋轉的拋光墊。載具頭提供可控制負載於基板上，以將元件表面推進抵靠於拋光墊。拋光液(諸如帶有研磨顆粒的漿料)通常被供給至移動的拋光墊的表面與拋光頭。拋光墊與拋光頭施加機械能至基板，同時此墊也助於控制漿料的傳送，漿料於拋光處理期間與基板交互作用。
習知拋光墊通常藉由模製、鑄造或燒結包括聚胺酯材料的聚合物材料而製造。在模製的情況下，在一時間中可製造一個拋光墊，例如藉由注入成型。在鑄造的情況下，液體前驅物被鑄造並固化成塊狀物，其隨後被切割成獨立的多個墊部分。這些墊部分可接著被機製成最終厚度。墊表面特徵(包括助於漿料傳送的溝槽)可被機製在拋光表面，或可被形成於注入成型處理的部分。製造拋光墊的這些方法是昂貴並耗時的，且通常產生不一致拋光成果，由於墊表面的特徵尺度的生產與控制上的困難。當IC元件的尺度與特徵尺寸持續縮小，不一致已經越來越顯著。
因此，保有對於提供一致移除速率、具有延長墊壽命、及最小化拋光基板上的刮痕的拋光墊、製造拋光墊的方法、及製造拋光墊的系統的需求。
本文揭示的實施例大體上關於拋光物件，及製造用於拋光處理中的拋光物件的方法與系統。在一實施例中，提供形成拋光墊的方法。此方法包含在基板上沉積墊形成光聚合物的未固化第一層。此方法進一步包含將第一光罩定位於未固化墊形成光聚合物的第一層上方。第一光罩包括具有至少一孔洞的圖案化材料片。此方法進一步包含將墊形成光聚合物的未固化第一層暴露至電磁輻射，以選擇性聚合此墊形成光聚合物的未固化第一層的暴露部分，以形成在墊形成光聚合物的第一層內的墊支撐結構。
在另一實施例中，提供形成拋光墊的方法。此方法包含在基板上沉積墊形成光聚合物的未固化第一層。此方法進一步包含將第一光罩定位於墊形成光聚合物的未固化第一層上方。此光罩包括至少一孔洞。此方法進一步包含將墊形成光聚合物的未固化第一層暴露至以不同入射角通過第一光罩的多重準直光束，以至少部分地固化墊形成光聚合物的第一層的一部分，以至少形成拋光墊的一子墊的一部分。
在又另一實施例中，提供形成拋光墊的處理系統。此系統包含用於在連續材料片上沉積墊形成光聚合物的第一處理腔室。第一處理腔室包含用於分配墊形成材料的分配器與用於從墊形成光聚合物移除過量材料的刮刀。此系統進一步包含用於固化墊形成光聚合物的第二處理腔室。第二處理腔室定義第二處理區，一固化裝置安置於其中。此系統進一步包含用於經由附加製造處理在固化的墊形成材料上形成頂墊特徵的第三處理腔室。
本文揭示的實施例大體上關於拋光物件，及製造用於拋光處理中的拋光物件的方法與系統。特定細節被說明於後續說明書與圖1–6中，以提供本發明的各種實施例的完整理解。說明通常與拋光墊和用於形成拋光墊的系統相關的廣為人知的結構與系統不會在後續說明書中說明，以避免不必要地混淆各種實施例的說明。
顯示於圖式中的許多細節、尺度、角度及其他特徵係僅為特定實施例的說明。因此，其他實施例可具有其他細節、部件、尺度、角度及特徵，而不悖離本發明的精神與範疇。此外，本發明進一步的實施例可在不具有數個下述細節下被實行。
應理解到，雖然本文所述的拋光物件是拋光墊，本文所述的實施例也可應用於其他拋光物件，例如包括擦光墊(buffing pad)。再者，雖然本文所述的拋光物件係被討論關於化學機械拋光處理，本文所述的拋光物件與製造拋光物件的方法也可應用於其他拋光處理，包括拋光透鏡與包括研磨與非研磨漿料系統的其他處理。此外，本文所述的拋光物件可被用於至少下列工業中：航太、陶瓷、硬碟機(HDD)、微機電(MEMS)及奈米技術、金屬加工、光學及光電學、及半導體，等等。
圖1是具有根據本文所述實施例而形成的拋光墊106的拋光站100的示意截面視圖。拋光站100可被定位在含有多個拋光站100的較大的化學機械拋光(CMP)系統中。拋光站100包括平臺102。平臺102可繞著中央軸104旋轉。拋光墊106可被放置於平臺102之上。然而不意於限制本文提供的揭露，通常，拋光墊106覆蓋平臺102的上表面103，平臺102係至少一至兩倍大於將在拋光站100中被處理的基板110的尺寸(例如基板直徑)。在一例子中，拋光墊106與平臺102係直徑為約6吋(150毫米)與約40吋(1016毫米)之間。拋光墊106包括拋光表面112，設置以接觸與處理一或更多基板110。平臺102在拋光期間支撐拋光墊106並旋轉拋光墊106。載具頭108可固持被處理抵靠拋光墊106的拋光表面112的基板110。拋光介面形成在拋光表面112與基板110之間。載具頭108通常包括撓性隔膜111，用於促進基板110抵靠拋光墊106，及載具環109，用於校正於拋光處理期間被發現跨越基板表面的固有不一致壓力分佈。載具頭108可繞著中央軸114旋轉及/或以掃描動作移動，以產生基板110與拋光墊106之間的相對動作。
在拋光期間，拋光液116(諸如研磨漿料或非研磨漿料)可藉由輸送臂118被施加於拋光表面112。拋光液116可含有研磨顆粒、pH調整劑及/或化學活性成分，以能夠化學機械拋光基板。拋光液116的漿料化學品被設計以拋光可包括金屬、金屬氧化物及半金屬氧化物的基板表面及/或特徵。將注意到拋光墊106的表面形貌被用於控制在拋光處理期間與基板110交互作用的拋光液116(例如漿料)的傳送。例如，拋光墊106的表面形貌可由溝槽、通道及其他隆突所組成，其藉由鑄造、成型或機製而形成，可被安置在拋光墊106上方、之上與之中。
在某些實施例中，拋光站100包括墊調節組件120，其包括調節臂122與制動器124及126。制動器124與126被設置以使得墊調節盤128(例如內含鑽石盤)在拋光處理循環期間以不同次數被促使抵靠並掃描跨越拋光表面112，以研磨與再生拋光墊106的拋光表面112。在處理期間，移動拋光墊106與載具頭108施加機械能於基板110，其與拋光液116中的化學品與研磨成分結合，將使得基板的表面變得平坦化。
在某些實施例中，拋光墊藉由至少一樹脂前驅組成物之逐層自動順序沉積接著至少一固化處理而形成，其中每一層可代表至少一聚合物組成物(例如光聚合物及/或光單體)及/或不同組成物的區。組成物可包括功能性聚合物、功能性寡聚物、孔隙形成劑(例如水)、乳化劑/表面活化劑、光起始劑無機粒子、反應性稀釋劑、及額外添加劑。可被用於形成本文所述的拋光墊的光聚合物及/或光單體的例子包括但不限於光聚合物丙烯酸酯單體與寡聚物，諸如聚胺酯丙烯酸酯(polyurethane acrylate)、聚酯丙烯酸酯(polyester acrylate)、及環氧丙烯酸酯(epoxy acrylate)。功能性聚合物可包括多功能性丙烯酸酯前驅物成分。為了形成複數固態聚合物層，可使用一或更多固化處理，諸如將一或更多組成物暴露至UV輻射及/或熱能。以此方式，完整拋光墊可從複數聚合物層藉由附加製造處理而形成。固化層的厚度可為從約0.1微米至約1 mm，像是5微米至約100微米、及像是25微米至約30微米。
圖2是根據本發明的實施例形成的拋光墊200的示意等尺寸與截面視圖。顯示於圖2中的拋光墊200是示例性且不意於限制本文提供的揭露的範疇，由於藉由使用本文所述的附加製造處理與系統的一者或多者可形成其他組態。一或更多第一拋光元件204可形成為交替同心環，其耦接至一或更多第二拋光元件206，以形成圓形墊主體202。一或更多第一拋光元件204與一或更多第二拋光元件206的至少一者可根據本文所述的實施例而形成。在一實施例中，從支撐表面203的第一拋光元件204的高度210高於第二拋光元件206的高度212，使得第一拋光元件204的上表面208凸出於第二拋光元件206之上。在一實施例中，第一拋光元件204被安置在第二拋光元件206的一部分212A上方。溝槽218或通道形成在第一拋光元件204之間，且至少包括第二拋光元件206的一部分。在拋光期間，第一拋光元件204的上表面208形成接觸基板的拋光表面，同時溝槽218保留與傳送拋光液。在一實施例中，第一拋光元件204比第二拋光元件206厚，於正交於平行於墊主體202的拋光表面、或上表面208的方向上(即圖2中的Z方向)，使得通道或溝槽218形成在墊主體202的頂表面上。
在一實施例中，第一拋光元件204的寬度214可為約100微米與約5毫米之間，例如約250微米與約5毫米之間。在硬第一拋光元件204之間的節距216可為約200微米與約5毫米之間，例如約0.5毫米與約5毫米之間。每個第一拋光元件204可具有在約250微米與約2毫米之間的範圍內的寬度。寬度214及/或節距216可橫越拋光墊200的半徑而改變，以定義變化的硬度、孔隙、或硬度與孔隙兩者的區域。
圖3繪示根據本文所述的實施例的製造拋光墊的處理系統300的示意視圖。在某些實施例中，處理系統300是捲繞式(roll-to-roll)處理系統。在某些實施例中，處理系統300包含複數處理模組或腔室320、330及340，佈置成一線，每一個被設置以執行一處理操作於墊形成材料310(例如光聚合物、UV可固化樹脂)。在一實施例中，處理腔室320、330與340是獨立式模組處理腔室，其中每個模組處理腔室與其他模組處理腔室結構上分隔開。因此，獨立式模組處理腔室的每一個可被佈置、再佈置、取代、或保持獨立而不彼此影響。處理腔室320、330及340被設置以處理墊形成材料310的至少一側。雖然處理系統300被設置以處理水平定向墊形成材料310，處理系統300可被設置以處理定位在不同方位的墊形成材料，例如垂直定向的墊形成材料310。在一實施例中，處理系統300被設置以處理定位在分開基板上的墊形成材料。
在某些實施例中，處理系統300包含共通傳送架構305。在某些實施例中，共通傳送架構305是捲繞式系統。共通傳送架構305可包含能夠移動連續材料片302(例如網)的任何傳送機制，墊形成材料通過處理腔室320、330及340的處理區而形成在連續材料片302上。共通傳送架構305可包括一共通傳送架構。此共通傳送架構可包含捲盤式(reel-to-reel)系統，帶有用於此系統的接納捲盤(take-up-reel)314與饋入捲盤(feed reel)312。接納捲盤314與饋入捲盤312可被分別加熱。接納捲盤314與饋入捲盤312的至少一者可具有張力保留機制，以施加張力於基板而創造平滑表面。共通傳送架構305可進一步包含一或更多中間傳送捲盤 (未圖示)定位於接納捲盤314與饋入捲盤312之間。共通傳送架構305可包含軌道系統，其延伸通過處理區或分開的處理區，且被設置以傳送網基板或定位在連續材料片302上的分開的基板。基板可包含用於處理的任何合適材料(例如壓力敏感黏合劑(PSA)、塑料、熱塑性塑料、金屬箔，等等)。
在某些實施例中，具有用於每個處理的分開或獨立處理區、模組、或腔室是有優勢的。在具有獨立處理區、模組、或腔室的實施例的情況，共通傳送架構可為捲盤式系統，其中每個腔室或處理區具有單獨的接納捲盤與饋入捲盤及定位在接納捲盤與饋入捲盤之間的一或更多可選的中間傳送捲盤。共通傳送架構可包含軌道系統。軌道系統延伸通過處理區或分開的處理區。軌道系統被設置以傳送網基板或分開的基板。雖然處理系統300被描繪為具有分開處理區，在某些實施例中，處理系統共享共通處理區，其中進行所有的處理。
處理系統300可包含饋入捲盤312與接納捲盤314，用於將墊形成材料310移動通過不同處理腔室，第一處理腔室320用於沉積樹脂狀墊形成材料，第二處理腔室330用於固化樹脂狀墊形成材料、第三處理腔室340用於形成固化墊形成材料上的頂墊特徵。在某些實施例中，完成的拋光墊不會如圖示般被收集在接納捲盤314上，但可直接進行額外處理(例如切割、清洗、退火、及/或封裝)。
第一處理腔室320被設置用於沉積墊形成材料310的樹脂狀膜於連續材料片302上。墊形成材料310的樹脂狀膜可具有從約0.1至約10毫米的厚度。可使用任何合適的樹脂狀材料形成帶有選定性質的墊。在某些實施例中，起始材料可與研磨劑混合而不必擔心尺寸分佈。第一處理腔室320定義第一處理區342。可使用任何合適的樹脂沉積處理以沉積墊形成材料310於連續材料片302上。在一實施例中，墊形成材料310是UV可固化的樹脂狀材料(例如光聚合物)。墊形成材料310可進一步包括研磨材料。墊形成材料的沉積可藉由單程(single-pass)或多程(multi-pass)刮刀塗佈處理、狹縫(slot-die)塗佈處理、薄膜傳送系統(包括大面積圖案印刷系統，諸如凹版印刷系統、偏移傳送印刷系統、數位印刷系統)、或噴塗處理。第一處理腔室320包括分配器322，用於分配墊形成材料310，及刮刀324，用於從分配的墊形成材料310移除過量材料。
在沉積之後，墊形成材料310可被固化或部分固化，藉由使用固化裝置332，其安置在處理系統300的第二處理腔室330之內。在一實施例中，第二處理腔室330被設置用於大規模平行UV光暴露。第二處理腔室330定義第二處理區344，其中安置有固化裝置332。在一實施例中，固化裝置332包括複數個電磁源356a–356d。執行藉由固化裝置332執行的固化處理可藉由加熱墊形成材料310至固化溫度或將墊暴露至一或更多形式的電磁輻射或電子束固化。在一例子中，執行固化處理可藉由將墊形成材料310暴露至由電磁輻射源產生的輻射，電磁輻射源諸如可見光源、紫外光源、X光源、發光二極體(LED)源、寬頻光源、或安置在固化裝置332內的其他類型的電磁波源。在一例子中，固化裝置332包括UV波長LED源並被用於固化墊形成材料310的至少一部分。
在一實施例中，光罩360被定位於在固化前的墊形成材料310的樹脂狀膜上方。光罩306可被安置在墊形成材料310的表面上，固定至墊形成材料310的表面，或定位緊靠鄰近於墊形成材料310的表面。在某些實施例中，光罩360藉由UV透明基板與墊形成材料分開。光罩360可包括圖案化材料片。在一實施例中，光罩360為實體光罩，諸如陶瓷、聚合物、或金屬板，其具有複數個孔或特徵形成穿過其中。在一實施例中，光罩包括具有至少一孔洞的圖案化材料片。在一例子中，這些孔可具有直徑從約1微米至10毫米(例如從約5微米至約10毫米)的尺寸形成穿過其中。
藉由使用光罩360，構架或墊支撐結構可形成在墊形成材料310的多個部分內，藉由選擇性聚合分配的墊形成材料310的選定部分。創造選擇性聚合是藉由將墊形成材料310的選定部分暴露(或非暴露)至藉由一或更多電磁輻射源產生的輻射。形成結構的性質可被定製，藉由使用光罩或倍縮光罩(reticle)，其可具有包含選定空間圖樣與解析的特徵。形成結構的性質也可藉由使用不同暴露順序而調整。形成結構因此可提供相異物理性質(例如密度、模數，等等)的區於拋光墊的區內。墊結構的機械性質可被調整，經由改變暴露至電磁能的程度。電磁輻射的暴露期間可從一秒至數分鐘的範圍。在一實施例中，使用此沉積與固化處理形成僅子墊或子墊與拋光墊的頂墊部分。在另一實施例中，使用此沉積與固化處理形成僅子墊部分或子墊與頂墊兩者的部分。
在一實施例中，第二處理腔室330被設置使用固化裝置332與光罩360以形成自傳播光聚合物波導。在某些組態中，墊形成材料310(例如光單體及/或光聚合物)的層被暴露至來自電磁源356a–356d的能量(例如多重準直光束)。電磁源356a–356d可被定位以遞送準直光束於不同入射方向/角度穿過光罩360，持續一給定時間，以形成3D聚合物微結構370。在一組態中，3D聚合物微結構370包括多孔陣列結構，其包括一系列互連聚合區，封閉未聚合材料或開放孔隙區域，諸如圖3所示在光罩360下的箱形劃線圖案。為了形成開放孔隙區域，諸如形成在形成圖3中之箱形圖案的線段之間的空間(例如聚合區)，3D聚合物微結構370可暴露至氣體射流、真空、或將未固化材料從此空間沖洗或移除的清洗/沖洗流體，於墊形成材料310在處理系統300之第二處理腔室330中被處理之後。也可在第三處理腔室340中的處理之後執行移除。
在處理順序的一實施例中，在固化3D聚合物微結構370後，3D聚合物微結構370被傳送回第一處理腔室320，其中未固化墊形成材料的額外層沉積在3D聚合物微結構上，接著在第二處理腔室中固化。這些處理可重覆直到達成選定厚度及/或墊機械性質。
在某些實施例中，在固化後，3D聚合物微結構370被傳送至第三處理腔室340，以在3D聚合物微結構370上形成額外特徵372(例如頂墊特徵)。在一實施例中，第三處理腔室340被設置以執行印刷處理，諸如大規模平行噴墨印刷處理或按需噴墨(drop-on-demand)數位分配系統，以完成額外特徵372。額外特徵372也可藉由附加製造處理形成。附加製造處理可包括但不限於下列處理，諸如噴膠成型(polyjet)沉積處理、噴墨印刷處理、熔融沉積成型處理、黏合劑噴射(binder jetting)處理、粉體熔化成型(powder bed fusion)處理、選擇性雷射燒結處理、光固化成型(stereolithographic)處理、光聚合固化(vat photopolymerization)處理、數位光處理、薄片積層處理、指向能量沉積(directed energy deposition)處理、或其他類似3D沉積處理。
在一實施例中，第三處理腔室340是三維印刷腔室。第三處理腔室340具有第三處理區346。第三處理腔室340包括附加製造裝置380，用於沉積一或更多樹脂前驅物組成物於安置在3D聚合物微結構370上方的層上。在某些實施例中，附加製造裝置380包括下列之至少一者，3D印刷頭、用於傳送樹脂材料的支架(gantry)、與噴射設備。通常，使用一或更多液滴噴出印刷機逐層形成額外特徵372。附加製造裝置380與3D聚合物微結構370在沉積處理期間彼此可相對移動。在一實施例中，液滴被暴露至UV固化處理以形成額外特徵372。使用來自電磁輻射源382a、382b的電磁輻射可固化額外特徵。
固態結構、構架結構、或此兩者可被相應地印刷。對於構架結構，在印刷處理期間可分配支撐材料以創造犧牲支撐。此犧牲支撐在清洗處理期間被移除。印刷可為捲繞式，使用部分固化的子墊，其可彎曲然後被固化至完全強度。
在某些實施例中，根據本文所述的實施例形成的拋光墊包括孔洞，其以期望的分佈或圖案形成在單一墊主體內，使得例如在第一或第二拋光元件或整體墊結構之內形成層的性質會具有期望的熱及/或機械性質。因此，藉由定製各種材料的組成物與墊主體之多個部分內的形成孔隙，經由附加製造處理，可控制拋光墊的一或更多區的性質。咸信至少於形成墊的表面中的孔隙形成會助於增加墊表面與充填於墊上的漿料及漿料奈米粒子(例如氧化鈰及二氧化矽)的交互作用，其可增進拋光移除速率與降低通常在CMP處理中發現的共同晶圓對晶圓移除速率偏差。
在一實施例中，形成矩形圖案的孔隙形成區，藉由分配來自第一印刷頭的孔隙形成劑的一或更多液滴於表面上，接著以一或更多結構材料至少部分地圍繞孔隙形成區，結構材料含有多個區，該等區包括藉由來自至少一第二印刷頭的一或更多樹脂前驅物組成物的分配液滴所形成的材料。孔隙形成劑可接著隨後被移除，於處理後操作中或在拋光處理期間，以在拋光墊的一或更多層中形成孔隙。在一實施例中，當拋光墊被用於CMP拋光處理時，孔隙形成劑材料從形成的拋光墊被移除。在此實施例中，孔隙形成劑材料可被移除，由於安置在先進拋光墊中的第一或第二拋光元件的表面的孔隙形成劑與被發現在漿料中的一或更多成分的相互作用，漿料被安置在第一及/或第二拋光元件與被拋光的基板之間。在某些實施例中，孔隙形成區被結構材料含有區圍繞，結構材料含有區藉由分配樹脂前驅物組成的液滴跨越一表面而形成，此表面上形成層。藉由使用本文所述的各種技術，在結構材料含有區內發現的固化結構材料的組成梯度及/或孔隙形成區的尺寸與密度的梯度可被用於形成至少一完整拋光墊的部分，其具有期望的機械與熱性質。安置在孔隙形成區內的孔隙形成材料的組成與跨越拋光墊(即X-Y平面)或穿過拋光元件的厚度(即Z方向)的孔隙形成區的分佈與尺寸可改變為任何合適圖案。雖然本文所述的拋光墊被顯示為由兩種材料形成，此組態不意於限制本文所提供的範疇，由於包括三種或更多種材料的拋光墊是在本發明的範疇之中。應注意到在拋光墊內發現的結構材料的組成，諸如繪示在圖2中的拋光墊設計，可以類似的方式改變。因此，在某些實施例中，在形成的結構材料含有區內發現的材料可包括兩種或更多種不同材料的混合物，其在跨越形成層的一或更多方向(例如X及/或Y方向)或穿過形成層的方向(例如Z方向)上改變。
在一實施例中，形成根據本文所述的實施例的多孔先進拋光墊的一層的方法可包括以下步驟。第一，諸如本文所述的樹脂組成物的一或更多液滴被分配在期望的X與Y圖案中，以形成一形成層的結構材料部分。在一實施例中，樹脂組成物的一或更多液滴被分配在一支撐件上，要是此一或更多液滴構成第一層。在某些實施例中，樹脂組成物的一或更多液滴被分配在先前沉積層(例如第二層，等等)之上。第二，含有孔隙形成劑的孔隙形成組成物的一或更多液滴被分配在期望的X與Y圖案中，以形成此形成層內的孔隙形成區。在一實施例中，孔隙形成組成物的一或更多液滴被分配在一支撐件上，要是此一或更多液滴構成第一層。在某些實施例中，孔隙形成組成物的一或更多液滴被分配在先前沉積層之上。第一與第二操作的分配處理通常在時間上分開執行，並且於不同的X-Y座標。然後，或第三，可固化樹脂前驅物的已分配的一或更多液滴與孔隙形成組成物的已分配的一或更多液滴被至少部分地固化。然後，在可選的第四步驟，可固化樹脂前驅物的已分配的一或更多液滴與孔隙形成組成物的已分配的一或更多液滴被暴露至退火處理與清洗處理的至少一者或是兩者，以移除孔隙形成劑。清洗處理可包括以水、諸如醇類(例如異丙醇)的其他溶劑、或此兩者清洗。退火處理可包括將沉積墊結構在低壓力下加熱至低溫(例如約100℃)，以汽化孔隙形成劑。然後，在第五步驟，於形成層或最終墊上執行可選的第二固化處理，以形成最終多孔墊結構。在某些情況下，第一、第二、第三與第五處理步驟也可被依序重覆任意期望次數，以在第四步驟完成之前形成若干堆疊層。
形成的墊可經受額外處理，包括下列至少一者：處理基板的切割與恢復、清潔、完成的墊的退火與封裝、從形成的墊移除未固化材料、與額外固化處理。
圖4繪示總結用於形成根據本文所述的實施例的拋光墊的方法的一實施例的處理流程圖400。在一實施例中，使用描繪於圖3中的處理系統300執行此方法。在操作410，未固化樹脂沉積在基板上。在一實施例中，墊形成光聚合物的未固化第一層沉積在基板上。在一實施例中，墊形成光聚合物的未固化第一層沉積在基板上，藉由單程或多程刮刀塗佈處理、狹縫塗佈處理、凹版印刷系統、或噴塗處理。
可選地，在操作420，光罩被定位在未固化樹脂上方。在一實施例中，光罩被固定至墊形成光聚合物的未固化第一層。在另一實施例中，光罩藉由UV透明基板與墊形成光聚合物的未固化第一層分隔。
在操作430，未固化樹脂暴露至固化處理以形成墊主體。在一實施例中，固化處理形成多孔陣列結構及/或自傳播光聚合物波導於墊主體中。在一實施例中，墊形成光聚合物的未固化第一層被暴露至電磁輻射，以選擇性聚合墊形成光聚合物的未固化第一層的暴露部分，以形成墊支撐結構於墊形成光聚合物的第一層之中。在另一實施例中，墊形成光聚合物的未固化第一層被暴露至以不同入射角穿過第一光罩的多重準直光束，以至少部分地固化墊形成光聚合物的第一層的一部分，以形成至少拋光墊的一子墊的一部分。在某些實施例中，子墊與第一光罩相對於多重準直光束移動，且子墊被暴露至以不同入射角穿過第一光罩的多重準直光束以固化此子墊。電磁輻射可從選自可見光源、紫外光源、X光源、發光二極體源、或寬頻光源的來源所放射。在一實施例中，含有墊支撐結構的墊形成光聚合物的第一層被暴露至氣體射流、真空、或清洗流體，以從墊支撐結構移除墊形成光聚合物的第一層的未固化部分，以形成3D聚合物微結構的第一層。
操作410、420、與430可被重覆，直到墊主體達到選定厚度及/或選定拋光性質(例如靜態或動態機械墊性質)。在一實施例中，墊形成光聚合物的未固化第二層沉積在3D聚合物微結構的第一層上。在一實施例中，第二光罩被定位在墊形成光聚合物的未固化第二層的上方，其中第二光罩包括具有至少一孔洞的圖案化材料片。在某些實施例中，第二光罩與第一光罩是相同的。在某些實施例中，第二光罩與第一光罩是不同的。在一實施例中，墊形成光聚合物的未固化第二層被暴露至電磁輻射，以選擇性地聚合墊形成光聚合物的未固化第二層的暴露部分，以形成墊形成光聚合物的第二層內的墊支撐結構。在一實施例中，含有墊支撐結構的墊形成光聚合物的第二層被暴露至氣體射流、真空、或清洗流體，以從墊支撐結構移除墊形成光聚合物的第二層的未固化部分，以形成3D聚合物微結構的第二層。
在一實施例中，墊形成光聚合物的未固化第二層被暴露至以不同入射角穿過第二光罩的多重準直光束，以部分地固化墊形成光聚合物的第二層。墊形成光聚合物的部分固化的第二層可被暴露至氣體射流、真空、或清洗流體，以從墊形成材料的部分固化的第二層移除未固化的墊形成光聚合物，以在此子墊上形成帶有特徵的頂墊。
在操作440，額外特徵經由附加製造處理形成在墊主體上。在一實施例中，一或更多樹脂前驅物組成物被沉積在3D聚合物微結構的第一層或第二層上，經由噴墨印刷處理。此一或更多樹脂組成物被暴露至UV固化處理，以在墊主體上形成特徵。在操作450，形成的墊經受額外處理。額外處理可包括下列至少一者：處理基板的切割與恢復、清潔、完成的墊的退火與封裝、從形成的墊移除未固化材料、與額外固化處理。
圖5繪示用於製造根據本文所述實施例的拋光墊的另一處理系統500的示意視圖。處理系統500類似於處理系統300，除了並非使用附加製造處理，以在墊主體上形成額外頂墊特徵570，而是重覆第一處理腔室320與第二處理腔室330中的操作以在墊主體上形成額外頂墊特徵570。類似於第一處理腔室320與第二處理腔室330的額外腔室可被排列在第二處理腔室330之後，以獲得頂墊特徵570。在一實施例中，可形成頂墊特徵570，藉由在第一處理腔室330中沉積相似於頂墊特徵570的厚度(例如約0.1毫米至約1毫米)的樹脂塗佈，接著在第二處理腔室330中固化樹脂塗佈，以產生具有內部構架結構的頂墊特徵，其可不同於形成在墊形成材料310的下方層中的結構。
圖6繪示總結用於形成根據本文所述實施例的拋光墊的方法的一實施例的處理流程圖600。在一實施例中，使用描繪在圖5中的處理系統500執行此方法。在操作610，在基板上沉積未固化樹脂。在一實施例中，墊形成光聚合物的未固化第一層沉積在基板上。在一實施例中，墊形成光聚合物的未固化第一層沉積在基板上，藉由單程或多程刮刀塗佈處理、狹縫塗佈處理、凹版印刷系統、或一噴塗處理。
可選地，在操作620，光罩被定位在未固化樹脂上方。在一實施例中，此光罩被固定於墊形成光聚合物的未固化第一層。在另一實施例中，此光罩藉由UV透明基板與墊形成光聚合物的未固化第一層分隔。
在操作630，未固化樹脂暴露至固化處理以形成墊主體。在一實施例中，固化處理形成多孔陣列結構及/或自傳播光聚合物波導於墊主體中。在一實施例中，墊形成光聚合物的未固化第一層被暴露至電磁輻射，以選擇性聚合墊形成光聚合物的未固化第一層的暴露部分，以形成墊支撐結構於墊形成光聚合物的第一層之中。在另一實施例中，墊形成光聚合物的未固化第一層被暴露至以不同入射角穿過第一光罩的多重準直光束，以至少部分地固化墊形成光聚合物的第一層的一部分，以形成至少拋光墊的一子墊的一部分。在某些實施例中，子墊與第一光罩相對於多重準直光束移動，且子墊被暴露至以不同入射角穿過第一光罩的多重準直光束以固化此子墊。電磁輻射可從選自可見光源、紫外光源、X光源、發光二極體源、或寬頻光源的來源所放射。在一實施例中，含有墊支撐結構的墊形成光聚合物的第一層被暴露至氣體射流、真空、或清洗流體，以從墊支撐結構移除墊形成光聚合物的第一層的未固化部分，以形成3D聚合物微結構的第一層。
在操作640，要是想要額外特徵，操作610、620、與630可被重覆，以在先前形成的墊主體上形成特徵，直到墊主體達到選定厚度。在一實施例中，在操作640，額外特徵經由附加製造處理形成在墊主體上。在一實施例中，可形成頂墊特徵570，藉由在第一處理腔室320中沉積相似於頂墊特徵570的厚度(例如約0.1毫米至約1毫米)的樹脂塗佈，接著在第二處理腔室330中固化樹脂塗佈，以產生具有內部構架結構的頂墊特徵570。在操作650，形成的墊經受額外處理。額外處理可包括下列至少一者：處理基板的切割與恢復、清潔、完成的墊的退火與封裝、從形成的墊移除未固化材料、與額外固化處理。
總結而言，本發明的某些益處包括拋光墊、製造拋光墊的方法、與用於製造提供一致移除速率的拋光墊的系統、具有延長墊壽命、及最小化拋光基板的刮痕。本文所述的某些實施例提供製造拋光墊的具有成本效益的方法，帶有改善控制於形成在拋光墊表面上的特徵。改善控制於在墊表面上的特徵形成造成了拋光基板的不一致性的降低。
當引用本發明或其範例態樣或實施例的元件時，冠詞「一(a)」、「一(an)」、「該(the)」及「該(said)」是意於表示有著一或更多此元件。
用語「包含」、「包括」及「具有」是意於包括在內，且表示可有著不同於所列出元件的額外元件。
儘管前述是關於本發明的實施例，但在不悖離本發明的基本範疇下可構想出本發明的其他與進一步實施例，而本發明的範疇由接下來的申請專利範圍所決定。
100‧‧‧拋光站102‧‧‧平臺103‧‧‧上表面104‧‧‧中央軸106‧‧‧拋光墊108‧‧‧載具頭109‧‧‧載具環110‧‧‧基板111‧‧‧撓性隔膜112‧‧‧拋光表面114‧‧‧中央軸116‧‧‧拋光液118‧‧‧輸送臂120‧‧‧墊調節組件122‧‧‧調節臂124、126‧‧‧制動器128‧‧‧墊調節盤200‧‧‧拋光墊202‧‧‧墊主體203‧‧‧支撐表面204‧‧‧第一拋光元件206‧‧‧第二拋光元件208‧‧‧上表面210、212‧‧‧高度212A‧‧‧部分214‧‧‧寬度216‧‧‧節距218‧‧‧溝槽300‧‧‧處理系統302‧‧‧連續材料片305‧‧‧共通傳送架構310‧‧‧墊形成材料312‧‧‧饋入捲盤314‧‧‧接納捲盤320、330、340‧‧‧處理腔室322‧‧‧分配器324‧‧‧刮刀332‧‧‧固化裝置342‧‧‧第一處理區344‧‧‧第二處理區346‧‧‧第三處理區356a、356b、356c、356d‧‧‧電磁源360‧‧‧光罩370‧‧‧3D聚合物微結構372‧‧‧額外特徵380‧‧‧附加製造裝置382a、382b‧‧‧電磁輻射源400‧‧‧處理流程圖410、420、430、440、450‧‧‧操作500‧‧‧處理系統570‧‧‧頂墊特徵600‧‧‧處理流程圖610、620、630、640、650‧‧‧操作
簡短總結於上的實施例的更明確的說明，可藉由參照實施例，其部分被繪示於隨附圖式中，使得本發明的上述特徵可被詳細地理解。然而，應注意到隨附圖式僅繪示本發明的典型實施例，且因而不被視為限制本發明的範疇，由於本發明可容納其他等效實施例。
圖1是具有根據本文所述的實施例形成的拋光墊的拋光站的示意截面視圖；
圖2是根據本發明的實施例的拋光墊的示意等尺寸與截面視圖；
圖3繪示根據本文所述的實施例的製造拋光墊的系統的示意視圖；
圖4繪示總結用於形成根據本文所述的實施例的拋光墊的方法的一實施例的處理流程圖；
圖5繪示用於製造根據本文所述實施例的拋光墊的另一系統的示意視圖；及
圖6繪示總結用於形成根據本文所述的實施例的拋光墊的方法的一實施例的處理流程圖。
為了促進理解，儘可能已使用相同的元件符號指稱圖式中共通的相同元件。意使一實施例中的元件與特徵可被有利地結合至其他實施例中而不需要進一步說明。
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
(請換頁單獨記載) 無
300‧‧‧處理系統
302‧‧‧連續材料片
305‧‧‧共通傳送架構
310‧‧‧墊形成材料
312‧‧‧饋入捲盤
314‧‧‧接納捲盤
320、330、340‧‧‧處理腔室
322‧‧‧分配器
324‧‧‧刮刀
332‧‧‧固化裝置
342‧‧‧第一處理區
344‧‧‧第二處理區
346‧‧‧第三處理區
356a、356b、356c、356d‧‧‧電磁源
360‧‧‧光罩
370‧‧‧3D聚合物微結構
372‧‧‧額外特徵
380‧‧‧附加製造裝置
382a、382b‧‧‧電磁輻射源

Claims (21)

  1. 一種形成一拋光墊的方法，包含以下步驟：在一基板上沉積一墊形成光聚合物的一未固化第一層；將一第一光罩定位在該墊形成光聚合物的該未固化第一層上方，其中該第一光罩包括具有至少一孔洞的一圖案化材料片；將該墊形成光聚合物的該未固化第一層暴露至電磁輻射，以選擇性聚合該墊形成光聚合物的該未固化第一層的多個暴露部分，以形成在該墊形成光聚合物的該第一層內的多個墊支撐結構；將含有該等墊支撐結構的該墊形成光聚合物的該第一層暴露至一氣體射流、真空、或清洗流體，以從該等墊支撐結構移除該墊形成光聚合物的該第一層的多個未固化部分，以形成一3D聚合物微結構的第一層；經由一噴墨印刷處理，在該3D聚合物微結構的第一層上沉積一或更多樹脂前驅物組成物；及將該一或更多樹脂前驅物組成物暴露至一UV固化處理。
  2. 如請求項1所述之方法，進一步包含以下步驟：在該3D聚合物微結構的第一層上沉積該墊形成光 聚合物的一未固化第二層；將一第二光罩定位在該墊形成光聚合物的該未固化第二層上方，其中該第二光罩包括具有至少一孔洞的一圖案化材料片；及將該墊形成光聚合物的該未固化第二層暴露至電磁輻射，以選擇性聚合該墊形成光聚合物的該未固化第二層的多個暴露部分，以形成在該墊形成光聚合物的該第二層內的多個墊支撐結構。
  3. 如請求項2所述之方法，進一步包含以下步驟：將含有該等墊支撐結構的該墊形成光聚合物的該第二層暴露至一氣體射流、真空、或清洗流體，以從該墊支撐結構移除該墊形成光聚合物的該第二層的多個未固化部分，以形成一3D聚合物微結構的第二層。
  4. 如請求項1所述之方法，其中該墊形成光聚合物的該未固化第一層係藉由一單程或多程刮刀塗佈處理、一狹縫(slot-die)塗佈處理、一凹版印刷系統、或一噴塗處理被沉積在該基板上。
  5. 如請求項1所述之方法，其中該電磁輻射係由一來源所放射，該來源選自一可見光源、一紫外光源、一X光源、一發光二極體源、或一寬頻光源。
  6. 如請求項1所述之方法，其中該第一光罩是一陶瓷、聚合物或金屬板。
  7. 一種形成一拋光墊的方法，包含：在一基板上沉積一墊形成光聚合物的一未固化第一層；將一第一光罩定位在該墊形成光聚合物的該未固化第一層上方，其中該第一光罩包括至少一孔洞；將該墊形成光聚合物的該未固化第一層暴露至來自以不同入射角穿過該第一光罩的多重準直光束的電磁輻射，以至少部分地固化該墊形成光聚合物的該未固化第一層的一部分，以形成該拋光墊的一子墊的至少一部分；及在該子墊上逐層沉積複數個特徵以達到一目標厚度，其中沉積該複數個特徵包含：經由一印刷處理在該子墊上分配一或更多樹脂前驅物組成物及一或更多孔隙形成劑；將該一或更多樹脂前驅物組成物及該一或更多孔隙形成劑暴露於一UV固化處理，以形成該複數個特徵的一層；及重覆該分配與暴露步驟以形成該複數個特徵的多個額外層以達到該目標厚度。
  8. 如請求項7所述之方法，進一步包含：相對於該多重準直光束移動該子墊與該第一光罩；及 將該子墊暴露至來自以不同入射角穿過該第一光罩的該多重準直光束的電磁輻射，以進一步固化該子墊。
  9. 如請求項7所述之方法，其中該第一光罩被固定於該墊形成光聚合物的該未固化第一層。
  10. 如請求項7所述之方法，其中該第一光罩藉由一UV透明基板與該墊形成光聚合物的該未固化第一層分隔。
  11. 如請求項7所述之方法，進一步包含以下步驟：將該子墊暴露至一氣體射流、一真空、或一清洗流體，以從該子墊移除未固化的墊形成光聚合物。
  12. 如請求項7所述之方法，其中該墊形成光聚合物的該未固化第一層係藉由一單程或多程刮刀塗佈處理、一狹縫(slot-die)塗佈處理、一凹版印刷系統、或一噴塗處理被沉積在該基板上。
  13. 如請求項7所述之方法，其中該電磁輻射係由一來源所放射，該來源選自一可見光源、一紫外光源、一X光源、一發光二極體源、或一寬頻光源。
  14. 如請求項7所述之方法，其中該第一光罩是一陶瓷、聚合物或金屬板。
  15. 如請求項7所述之方法，其中該墊形成光聚合物選自聚胺酯丙烯酸酯(polyurethane acrylate)、聚酯丙烯酸酯(polyester acrylate)、及環氧丙烯酸酯(epoxy acrylate)。
  16. 如請求項7所述之方法，其中該複數個特徵定義多個通道或多個溝槽。
  17. 一種形成一墊的處理系統，包含：一第一處理腔室，用於在一連續材料片上沉積一墊形成光聚合物，該第一處理腔室包含：一分配器，用於分配該墊形成光聚合物；及一刮刀，用於從該墊形成光聚合物移除過量材料；一第二處理腔室，用於固化該墊形成光聚合物，該第二處理腔室定義一第二處理區，帶有一固化裝置安置在該第二處理區中；以及一第三處理腔室，用於經由一附加製造處理，在該固化的墊形成光聚合物上形成多個頂墊特徵。
  18. 如請求項17所述之處理系統，進一步包含一捲繞式(roll-to-roll)系統，用於傳送該連續材料片通過該等處理腔室。
  19. 如請求項17所述之處理系統，其中該固化裝置包括複數個電磁輻射源。
  20. 如請求項19所述之處理系統，其中該複數個電磁輻射源的每個電磁輻射源係選自一可見光源、一紫外光源、X光源、或發光二極體源。
  21. 如請求項17所述之處理系統，其中該附加製造處理係選自一噴膠成型(polyjet)沉積處理、一噴墨印刷處理、一熔融沉積成型處理、一黏合劑噴射(binder jetting)處理、一粉體熔化成型(powder bed fusion)處理、一選擇性雷射燒結處理、一光固化成型(stereolithographic)處理、一光聚合固化(vat photopolymerization)處理、一數位光處理、一薄片積層處理、或一指向能量沉積(directed energy deposition)處理。
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