专利名称：制造包含光学透射区的抛光垫的超音波焊接方法
技术领域：
本发明涉及一种形成具有一个或一个以上的光学透射区的抛光垫的方法。
背景技术：
化学机械抛光(“CMP”)制程用于微电子装置的制造，以在半导体晶圆片、场发射显示器和许多其它微电子衬底上形成平面。例如，半导体装置的制造通常涉及形成各种处理层、选择性去除或图案化部分所述层和在半导体衬底的表面上沉积其它处理层以形成一半导体晶圆片。例如，所述处理层可包括绝缘层、闸氧化层、导电层和金属或玻璃层等。在晶圆片制程的某些步骤中，通常希望处理层的最上表面为平面(即，平坦的)，以用于随后各层的沉积。CMP用于平面化处理层，其中抛光一沉积的材料(诸如，导电或绝缘材料)来平面化所述晶圆片，以用于随后的制程步骤。
在一典型CMP制程中，将一晶圆片上面朝下安装到CMP工具中的载具上。一个力推动所述载具和所述晶圆片向下移向一抛光垫。所述载具和晶圆片均在CMP工具的抛光台上的旋转抛光垫上方旋转。在抛光制程期间，通常将抛光组合物(也称为抛光浆料)引入旋转晶圆片与旋转抛光垫之间。所述抛光组合物通常含有一化学物质(其与部分晶圆片最顶层相互作用或将使溶解)和一研磨剂材料(其以物理方式去除部分所述层)。根据所实施的特定研磨制程的需要，晶圆片与抛光垫可在相同方向或相反方向上旋转。所述载具还可在抛光台上的整个抛光垫上振荡。
在抛光一衬底的表面时，在原处监视所述抛光制程通常较有利。一种在原处监视所述抛光制程的方法涉及使用一具有一孔径或窗的抛光垫。所述孔径或窗提供一光可通过的入口以允许在抛光制程期间检查衬底表面。具有所述孔径和窗的抛光垫已为所知，且已用于抛光衬底，诸如，半导体装置。例如，美国专利第5,893,796号揭示如下内容去除部分抛光垫以提供一孔径，并将一透明聚氨脂或石英栓塞置于所述孔径中以提供一透明窗。所述透明栓塞可通过以下方法整体浇铸到所述抛光垫中(1)将液态聚氨脂倾倒于抛光垫的孔径中并随后使所述液态聚氨脂固化，以形成一栓塞；或(2)将一预成型的聚氨脂栓塞置于熔融抛光垫材料中并接着使整个组件固化。或者，还可通过使用一粘合剂并随后固化所述粘合剂数天的方式，将一透明栓塞附装到所述抛光垫的孔径中。类似地，美国专利第5,605,760号提供一具有透明窗的垫，所述窗由浇铸为一棒或栓塞的固态均一聚合物材料形成。可在一模具中的一不透明聚合物抛光垫还处于熔融状态时，将所述透明栓塞嵌入所述垫的孔径中；或可使用一粘合剂将所述窗部分嵌入一抛光垫的孔径中。
所述将一窗部分附装到一抛光垫中的现有技术方法具有许多缺点。例如，由于粘合剂具有难以忍受的烟雾，且固化时间通常超过24小时或更多，所以目前粘合剂的使用尚存在问题。所述抛光垫窗中的粘合剂还可易受抛光组合物组份的化学侵蚀的影响，且因而必须基于所用抛光系统类型来选择用于将窗附着到垫的粘合剂类型。此外，窗部分与抛光垫的结合往往随时间流逝而出现缺陷或劣化，使得垫与窗之间出现抛光组合物的泄漏。在某些情况下，随时间流逝所述窗甚至可从抛光垫移位。
上述问题可通过使用一单件抛光垫(one-piece polishing pad)来克服，其中所述整个抛光垫为透明的或通过特别更改一不透明抛光垫的一小部分来制备一透明窗部分。例如，美国专利第6,171,181号揭示一种包含一窗部分的抛光垫，所述抛光垫为通过以下步骤形成的单件物件快速冷却抛光垫模具的一小部分，以形成一环绕有结晶程度较高且因而不透明的聚合物材料的透明非晶材料。然而，此制造方法成本高，且限于可利用模具形成的抛光垫，并需要抛光垫材料与窗材料具有相同的聚合物组合物。
因此，仍需要一种形成具有光学透射区的抛光垫的方法，所述方法可适用于各种抛光垫和窗材料，其可在窗与垫之间形成不易于泄漏的稳定整体结合，且可在不牺牲时间和成本效益的情况下形成。
本发明提供此种形成包含光学透射区的抛光垫的方法。从本文所提供的本发明的描述可更清楚地了解本发明的所述和其它优点及本发明的其它发明性特征。
发明内容
本发明提供一种形成具有至少一个光学透射窗的抛光垫的方法，其包含(i)提供具有一包含一孔径的主体的抛光垫，(ii)将一光学透射窗嵌入所述抛光垫主体的孔径中，和(iii)通过超音波焊接将所述光学透射窗结合到所述抛光垫主体以形成一具有光学透射窗的抛光垫。
图1A描绘一适用于本发明的超音波焊接方法的椭圆形光学透射窗的俯视图。
图1B描绘一椭圆形光学透射窗的侧视图。
图2A描绘一适用于本发明的超音波焊接方法的矩形光学透射窗的俯视图。
图2B描绘一所述矩形光学透射窗的侧视图。
图3A描绘一适用于本发明的超音波焊接方法的椭圆形光学透射窗的俯视图。
图3B描绘一椭圆形光学透射窗的侧视图。
图3C描绘一沿图3A的线3C-3C截取的椭圆形光学透射窗的截面图。
图3D描绘一椭圆形光学透射窗的凸缘部分(图3C的区域3D所示)的放大视图，其突出显示所述窗的凸缘上存在导能器。
具体实施例方式
本发明针对一种形成具有至少一个光学透射窗的化学机械抛光垫的方法。所述方法包含以下步骤(i)提供具有一包含一孔径(例如，孔或开口)的主体的抛光垫，(ii)将一光学透射窗或透镜嵌入所述抛光垫的孔径内，和(iii)通过超音波焊接将所述光学透射窗结合到所述抛光垫的主体。
超音波焊接涉及使用一高频声波来熔化材料熔化，并使所述材料一起流动形成机械结合物。尽管可使用任何适当的超声波源，但通常，超声波源为一将高频率电信号转换成声音的发音金属调谐装置(例如，一“喇叭”)。所述喇叭可为任何适当的喇叭，例如，一不锈钢喇叭。所述喇叭可具有任何适当的形状或构型，且优选机械加工成与抛光垫窗形状相似的形状(或甚至同一形状)。
所述喇叭抵靠含有所述孔径的抛光垫主体和待焊接的光学透射窗的区域而放置。将一高压施加到所述喇叭以增加喇叭抵靠抛光垫主体和光学透射窗的表面的压力。所述压力记录为致动压力和致动速度。通过使用一夹具将抛光垫主体和光学透射窗固持在抵靠喇叭的位置。致动压力通常为0.05Mpa到0.7MPa(例如，0.1MPa到0.55MPa)。致动压力优选为0.2MPa到0.45MPa。致动速度通常为20米/秒到35米/秒(例如，22米/秒到30米/秒)。当所述光学透射窗为一实心聚合物材料时，致动速度优选为28米/秒或28米/秒以上，且当所述光学透射窗为一多孔聚合物材料时，优选为20米/秒到28米/秒。
由电信号产生的声波使喇叭膨胀和收缩(例如，振动)。喇叭振动和致动压力的组合在抛光垫主体和光学透射窗的接口处产生摩擦热。例如，当抛光垫主体和所述光学透射窗包含热塑性聚合物时，所述聚合物可熔化并一起流动，从而在抛光垫主体与光学透射窗的聚合物之间形成结合物。
焊接期间，所述喇叭在一特定振动频率下振动。尽管可使用任何适当的振动频率，但所述振动频率通常保持恒定在20,000循环/秒(20kHz)。可改变振动频率的振幅，使得振幅介于最大振幅的50％到100％的范围内，优选为80％到100％。使用一增压器可改变喇叭频率的增益。通常，增压比为1∶1、1∶1.5，或甚至1∶2，其中所述比例是指输入功率与输出功率的比。
所述喇叭可凹入所述焊接表面使得所述喇叭压力集中在光学透射窗的外部周边(例如，外部0.1到0.5厘米的周边)上。以此方式，焊接压力和超声波能量集中在所述抛光垫主体和所述光学透射窗间的接口上。
使所述喇叭抵靠在所述抛光垫主体和所述光学透射窗的表面上振动一预定时段，即，焊接时间。焊接时间将至少部分地取决于致动压力、致动速度、振动频率和所述振动频率的振幅及要焊接在一起的材料的类型。一旦所述材料开始熔化并流动，就停止喇叭的振动，对于热塑性材料而言，其通常需要1秒或1秒以下(例如，0.9秒或0.9秒以下)的时间。当所述光学透射窗为一实心聚合物材料时，焊接时间通常为0.4秒到0.9秒(例如，0.5秒到0.8秒)。当所述光学透射窗为一多孔聚合物材料时，焊接时间通常为0.5秒或0.5秒以下(例如，0.2秒到0.4秒)。优选地，喇叭停止振动后，将致动压力保持一段时间，以允许所述抛光垫主体和所述光学透射窗的材料熔合在一起。一旦所述材料已固化，就移去喇叭和支撑夹具。
当抛光垫主体与光学透射窗彼此相邻定位以准备超音波焊接时，最好在所述抛光垫主体与所述光学透射窗之间留出一空隙。通常，所述空隙为100微米或100微米以下(例如，75微米或75微米以下)，优选为50微米或50微米以下(例如，40微米或40微米以下)。
焊接时间、振幅、致动压力和致动速度均为控制焊接质量的重要参数。例如，如果焊接时间过短，或如果振幅、压力和速度过低，那么所述经焊接的抛光垫会具有较弱的结合强度。如果焊接时间过长，或如果振幅、压力和速度过高，那么所述经焊接的抛光垫可能会变形，具有多余溢料(例如，在喇叭定位的边缘周围会具有多余材料形成的凸起部分)，或所述窗可能会烧穿。任何所述特征均使得所述抛光垫不能用于抛光，例如，所述抛光垫可在窗周围产生泄漏，或所述抛光垫可在衬底上产生不希望的抛光缺陷。
在某些实施例中，最好预处理所述抛光垫和/或光学透射窗以增强超音波焊接的均匀性和强度。一种所述预处理涉及将所述抛光垫和/或光学透射窗暴露在一放电情况下(即，“电晕处理”)，以氧化所述抛光垫和/或光学透射窗的表面。
抛光垫主体和光学透射窗中的至少一者包含一在超音波焊接制程条件下能够熔化和/或流动的材料。在某些实施例中，抛光垫主体和光学透射窗两者均包含在超音波焊接制程条件下能够熔化和/或流动的材料。通常，所述抛光垫主体和光学透射窗包含聚合物树脂(例如，基本上由或完全由聚合物树脂组成)。所述聚合物树脂可为任何适当的聚合物树脂。例如，所述聚合物树脂可选自由以下各物组成的群组热塑性弹性体、热固性聚合物(例如，热固性聚氨脂)、聚氨脂(例如，热塑性聚氨脂)、聚烯烃(例如，热塑性聚烯烃)、聚碳酸酯、聚乙烯醇、尼龙、弹性体橡胶、弹性体聚乙烯、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚芳酰胺、聚伸芳基、其共聚物和其混合物。优选地，所述聚合物树脂为一聚氨脂树脂。
所述抛光垫的主体可具有任何适当的结构、密度和孔隙度。所述抛光垫的主体可为闭孔(例如，一多孔发泡体)、打开胞(例如，一烧结材料)或实心的(例如，从一实心聚合物板切割的)。可通过所属领域中已知的任何方法形成所述抛光垫主体。适当的方法包括浇铸、切割、反应注入成型、注入吹塑、压缩成型、烧结、热形成或将多孔聚合物按压为所要的抛光垫形状。如需要，可在多孔聚合物成形之前、期间或之后将其它抛光垫元件添加到所述多孔聚合物。例如，可施加背衬材料，可钻孔，或可通过所属领域中已知的各种方法提供一表面纹理(例如，凹槽、通道)。
类似地，所述光学透射窗可具有任何适当的结构、密度和孔隙度。例如，所述光学透射窗可为实心的或多孔的(例如，平均孔大小小于1微米的微孔或纳米多孔)。优选地，所述光学透射窗为实心的或接近实心的(例如，具有3％或3％以下的孔隙体积)。
优选地，所述光学透射窗包含一不同于所述抛光垫主体材料的材料。例如，所述光学透射窗可具有一不同于抛光垫主体的聚合物组合物，或所述光学透射窗可包含一与抛光垫主体的聚合物树脂相同的聚合物树脂，但具有至少一不同的物理性质(例如，密度、孔隙度、可压缩度或硬度)。在一优选实施例中，所述抛光垫主体包含一多孔聚氨脂且所述窗包含一实心聚氨脂。在另一优选实施例中，所述抛光垫主体包含热塑性聚氨脂且所述窗包含热固性聚氨脂。一尤其优选的实施例涉及使用热塑性聚氨脂窗(例如，一实心窗)，所述窗焊接到热固性聚氨脂抛光垫主体(例如，一多孔抛光垫主体)。在此实施例中，在超音波焊接条件下热固性聚氨脂不易于熔化或流动，而热塑性聚氨脂窗易于熔化并流入热固性抛光垫主体的孔隙空间(例如，孔结构)中。当然，抛光垫主体与光学透射窗两者可均包含在超音波焊接制程所用的相同条件下熔化或流动的材料。例如，抛光垫主体和光学透射窗两者均可包含热塑性聚氨脂。
所述抛光垫视需要可包含有机或无机颗粒。例如，所述有机或无机颗粒可选自由以下各物组成的群组金属氧化物颗粒(例如，二氧化硅颗粒、氧化铝颗粒、二氧化铈颗粒)、金刚石颗粒、玻璃纤维、碳纤维、玻璃珠、铝硅酸盐、页硅酸盐(例如，云母颗粒)、交联聚合物颗粒(例如，聚苯乙烯颗粒)、水溶性颗粒、吸水性颗粒、中空颗粒、其组合等。所述颗粒可具有任何适当的大小，例如，所述颗粒的平均粒子直径可为1纳米到10微米(例如，20纳米到5微米)。抛光垫主体中颗粒的量可为任何适当的量，例如，以抛光垫主体的总重量计从1重量％到95重量％。
所述光学透射窗还可包含无机材料，或基本上或完全由无机材料组成。例如，所述光学透射窗可包含无机颗粒(例如，金属氧化物颗粒、聚合物颗粒等)，或可为一包含无机材料(例如，石英或无机盐(例如，KBr))的无机物窗，其中所述窗的周边用聚合物树脂或用低熔点金属或金属合金(例如，焊料或O型铟环)密封。当光学透射窗在其周边包含一低熔点聚合物或金属/金属合金时，希望所述抛光垫主体(或至少围绕抛光垫孔径的主体部分)包含相同材料或类似材料。
所述光学透射窗可为任何适当的形状、尺寸或构型。例如，所述光学透射窗可为圆形、椭圆形(如图1A所示)、矩形(如图2A所示)、方形或弧形。所述光学透射窗优选为圆形或椭圆形。当所述光学透射窗的形状为椭圆形或矩形时，所述窗的长度通常为3厘米到8厘米(例如，4厘米到6厘米)且宽为0.5厘米到2厘米(例如，1厘米到2厘米)。当所述光学透射窗的形状为圆形或方形时，所述窗的直径(例如，宽度)通常为1厘米到4厘米(例如，2厘米到3厘米)。所述光学透射窗的厚度通常为0.1厘米到0.4厘米(例如，0.2厘米到0.3厘米)。
优选地，光学透射窗包含一凸缘部分，其具有一比所述窗的非凸缘部分大的长度和/或宽度。所述凸缘部分可包含所述光学透射窗的顶表面或底表面。优选地，所述凸缘部分包含所述光学透射窗的底表面。图1B和2B分别描绘包含一凸缘部分(12，22)和一非凸缘部分(14，24)的光学透射窗(10，20)的侧视图。希望所述光学透射窗的凸缘部分与抛光垫的主体(例如，抛光垫主体的顶表面或底表面)重叠，以在光学透射窗与抛光垫主体之间提供良好的焊接。通常，光学透射窗的凸缘部分的长度和/或宽度比光学透射窗的非凸缘部分的长度和/或宽度大0.6厘米(即，沿宽度、长度或直径大0.6厘米)。凸缘部分的厚度通常为所述光学透射窗总厚度的50％或50％以下(例如，10％到40％，或25％到35％)。
视需要，所述光学透射窗的凸缘部分进一步包含一导能器，诸如一沿凸缘部分的周边的凸起部分。所述导能器的高度(从凸缘部分的表面延伸)通常为0.02厘米到0.01厘米。优选地，导能器的形状为三角形且与凸缘部分的表面形成120°到160°(例如，130°到150°)的角度。图3A和3B展示一具有一凸缘部分(32)、一非凸缘部分(34)和一导能器(36)的椭圆形光学透射窗(30)。图3C展示一光学透射窗(30)的截面图，且图3D展示一光学透射窗(30)的凸缘部分(32)的一部分的放大图，以突出显示导能器(36)的存在。希望所述导能器在超音波焊接制程期间迅速熔化，以形成一熔融聚合物池，此有助于将光学透射窗结合到抛光垫主体上。
所述抛光垫可包含一个或一个以上的光学透射窗。所述光学透射窗可定位于抛光垫的任何适当位置中。所述光学透射窗的顶部表面可与抛光垫的抛光表面(即，在工件的抛光期间将与所述工件接触的抛光垫的顶部)共平面或可从抛光垫的抛光表面凹入。
在某些实施例中，抛光垫的主体为一包含一顶部垫和一底部垫(即，一“子垫”)的多层主体。可构造所述多层主体使得顶部垫中孔径的大小不同于底部垫中孔径的大小。例如，顶部垫中孔径的大小可大于底部垫中孔径的大小，或者，顶部垫中孔径的大小可小于底部垫中孔径的大小。利用不同大小的孔径可在顶部垫或底部垫上产生一垫凸缘，其可焊接到光学透射窗的重叠部分，尤其是上述光学透射窗的凸缘部分。在一实施例中，所述光学透射窗焊接到多层主体的顶部垫。在另一实施例中，所述光学透射窗焊接到多层主体的底部垫。
所述光学透射窗可焊接到抛光垫主体的任何适当的点且可具有任何适当的构型。例如，所述光学透射窗可焊接到抛光垫主体(例如，多层主体)的顶部表面，使得光学透射窗的顶部表面与抛光垫的抛光表面齐平。或者，所述光学透射窗可焊接到抛光垫主体(例如，多层主体)的底部表面，或焊接到多层主体顶部垫的底部表面和/或底部垫的顶部表面，使得光学透射窗的顶部表面从抛光垫的抛光表面凹入。
除本文所论述的特征之外，所述抛光垫的主体、光学透射窗或所述抛光垫的其它部分可包含其它元件、成分或添加物，例如，背衬、粘合剂、研磨剂和其它所属领域中已知的添加物。所述抛光垫的光学透射窗可包含一(例如)光吸收或反射元件，诸如，一紫外线或彩色吸收或反射材料，其使某些波长的光能够通过，同时阻滞或消除其它波长的光的通过。
通过本发明的方法产生的抛光垫具有一抛光表面，其视需要进一步包含可推动抛光组合物在整个抛光垫表面上的横向输送的凹槽、通道和/或穿孔。所述凹槽、通道或穿孔可为任何适当的图案且可具有任何适当的深度和宽度。所述抛光垫可具有两个或两个以上的不同凹槽图案，例如美国专利第5,489,233号中所描述的大凹槽和小凹槽的组合。所述凹槽可为斜凹槽、同心槽、螺旋状或圆形凹槽、XY交叉图案的形式，且在连续性上可为连续的或不连续的。优选地，所述抛光垫具有一至少包含通过标准垫整饰方法产生的小凹槽的抛光表面。
通过本发明的方法产生的抛光垫除包含所述光学透射窗外，还可包含一个或一个以上的其它特征或组成部分。例如，所述抛光垫视需要可包含不同密度、硬度、孔隙度和化学组成的区域。所述抛光垫视需要可包含固体颗粒，所述固体颗粒包括研磨剂颗粒(例如，金属氧化物颗粒)、聚合物颗粒、水溶性颗粒、吸水性颗粒、中空颗粒等。
通过本发明的方法产生的抛光垫特别适于与化学机械抛光(CMP)设备结合使用。通常，所述设备包含一压板，其使用时处于运动状态且具有一由轨道、线性或环形运动而产生的速率；本发明的抛光垫，其与压板接触且当压板运动时随其运动；和一载具，其固持待通过接触和相对于抛光垫表面运动而研磨的工件。工件的抛光通过以下步骤实施将工件放置成与抛光垫接触，然后使所述抛光垫相对于工件运动(其间通常有抛光组合物)，以研磨所述工件的至少一部分来抛光所述工件。所述抛光组合物通常包含液态载剂(例如，水性载剂)、pH调节剂和视需要而定的研磨剂。视待抛光工件的类型而定，抛光组合物视需要可进一步包含氧化剂、有机酸、络合剂、pH缓冲剂、表面活性剂、腐蚀抑制剂、抗发泡剂等。CMP设备可为任何适当的CMP设备，其多数在所属领域中已知。通过本发明的方法产生的抛光垫还可结合线性抛光工具来使用。
通过本发明方法产生的抛光垫可单独使用或视需要用作多层堆叠抛光垫中的一层。例如，所述抛光垫可与一子垫结合使用。所述子垫可为任何适当的子垫。适当的子垫包括聚氨脂发泡子垫、浸渍毡子垫、微孔聚氨脂子垫或烧结胺基甲酸酯子垫。所述子垫通常比本发明的抛光垫软，且因而其更易于压缩且具有比所述抛光垫低的萧氏(Shore)硬度。例如，所述子垫的萧氏A硬度为35到50。在某些实施例中，所述子垫比所述抛光垫更硬、更不易压缩且具有更高的萧氏硬度。所述子垫视需要可包含凹槽、通道、中空部分、窗、孔径等。当本发明的抛光垫与一子垫结合使用时，抛光垫与子垫之间通常存在一中间背衬层(例如，一聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜)，且在抛光垫与子垫之间与其共延伸。
通过本发明的方法产生的抛光垫适用于抛光许多类型的工件(例如，衬底或晶圆片)和工件材料。例如，所述抛光垫可用于抛光以下工件存储器存储装置、玻璃衬底、存储器或硬磁盘、金属(例如，贵金属)、磁头、层间介电(ILD)层、聚合物薄膜、低介电和高介电常数薄膜、铁电体、微机电系统(MEMS)、半导体晶圆片、场发射显示器和其它微电子衬底，尤其是包含绝缘层(例如，金属氧化物、氮化硅或低介电材料)和/或含金属的层(例如，铜、钽、钨、铝、镍、钛、铂、钌、铑、铱、其合金和混合物)的微电子衬底。术语“存储器或硬磁盘”是指任何以电磁形式保存信息的磁盘、硬盘、硬磁盘或存储器磁盘。存储器或硬磁盘通常具有一包含镍-磷的表面，但所述表面可包含任何其它适当的材料。适当的金属氧化物绝缘层包括(例如)氧化铝、二氧化硅、二氧化钛、二氧化铈、氧化锆、氧化锗、氧化镁和其组合。此外，所述工件可包含任何适当的金属复合物，或基本上或完全由任何适当的金属复合物组成。适当的金属复合物包括(例如)金属氮化物(例如，氮化钽、氮化钛和氮化钨)、金属碳化物(例如，碳化硅和碳化钨)、镍-磷、铝-硼硅酸盐、硼硅酸盐玻璃、磷硅酸盐玻璃(PSG)、硼磷硅酸盐玻璃(BPSG)、硅/锗合金和硅/锗/碳合金。所述工件还可包含任何适当的半导体基底材料，或基本上或完全由任何适当的半导体基底材料组成。适当的半导体基底材料包括单晶硅、多晶硅、非晶硅、绝缘体上硅和砷化镓。
实例本实例进一步说明本发明，但，当然，不应将其理解为以任何方式限制本发明的范畴。本实例展示了利用超音波焊接产生包含一光学透射窗的抛光垫的本发明的方法。
在不同焊接条件下，用一喇叭以超声波方式来焊接光学透射窗和抛光垫的不同组合(样品A-F)。抛光垫各包含一具有一孔径的主体，在所述孔径中焊接有所述光学透射窗。样品A-C由椭圆形烧结多孔热塑性聚氨脂(TPU)窗组成，所述窗分别焊接到一抛光垫的烧结多孔TPU主体、一抛光垫的实心TPU主体、或一抛光垫的闭孔热固性聚氨脂主体。样品D和E分别由椭圆形和矩形实心TPU窗组成，所述窗焊接到一抛光垫的闭孔热固性聚氨脂主体。样品F由圆形烧结多孔TPU窗组成，所述窗焊接到一抛光垫的闭孔热固性聚氨脂主体。所述喇叭的频率为20kHz，最大输出功率为2000瓦特。喇叭频率的振幅调整为最大振幅的一百分数，且采用1∶1或1∶1.5的增压比调整喇叭频率的增益。以特定致动压力和致动速度将喇叭抵靠在所述抛光垫主体和所述窗的表面上固定就位。用于每一抛光垫焊接样品的喇叭振幅、增压比、致动压力和速度、和焊接时间的值均概括于下表中。
所述样品A-F中的每一样品在抛光垫主体与光学透射窗之间均产生具有良好的结合强度的焊接的抛光垫，且所述抛光垫没有余料或变形。所述实例展示，超音波焊接可为一种无需使用粘合剂而产生具有光学透射区的抛光垫的有用技术。
权利要求
1.一种形成一具有至少一个光学透射区的化学机械抛光垫的方法，其包含(i)提供一具有一包含一孔径的主体的抛光垫，(ii)将一光学透射窗嵌入所述抛光垫的所述主体的所述孔径中，和(iii)通过超波焊接将所述光学透射窗结合到所述抛光垫的所述主体以形成一具有所述光学透射窗的抛光垫。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述抛光垫的所述主体和所述光学透射窗各包含一聚合物树脂。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述聚合物树脂选自由以下各物组成的群组热塑性弹性体、热固性聚合物、聚氨脂、聚烯烃、聚碳酸酯、聚乙烯醇、尼龙、弹性体橡胶、弹性体聚乙烯、聚四氟乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚芳酰胺、聚伸芳基、其共聚物和其混合物。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述光学透射窗包含热塑性聚氨脂。
5.根据权利要求2所述的方法，其中所述抛光垫的所述主体为一烧结抛光垫、一实心抛光垫或一多孔发泡体抛光垫。
6.根据权利要求2所述的方法，其中所述抛光垫的所述主体和所述光学透射窗各包含一不同的聚合物树脂。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述抛光垫的所述主体包含一热固性聚合物树脂且所述光学透射窗包含一热塑性聚合物树脂。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述抛光垫的所述主体包含一热固性聚氨脂树脂且所述光学透射窗包含一热塑性聚氨脂树脂。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述抛光垫的所述主体为多孔的且所述光学透射窗为实心的。
10.根据权利要求6所述的方法，其中所述抛光垫的所述主体包含一热塑性聚合物树脂且所述光学透射窗包含一热固性聚合物树脂。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述抛光垫的所述主体为一包含一顶部垫和一底部垫的多层主体。
12.根据权利要求11所述的方法，其中所述光学透射窗焊接到所述抛光垫的所述多层主体的所述顶部垫。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述光学透射窗具有一椭圆形或一圆形形状。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述结合步骤涉及采用1秒或1秒以下的一焊接时间。
15.根据权利要求1所述的方法，其中所述结合步骤涉及采用0.2MPa到0.45MPa的一致动压力。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述光学透射窗包含一凸缘部分和一非凸缘部分。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述光学透射窗进一步包含一导能器。
18.一种化学机械抛光垫，其具有通过根据权利要求1所述的方法产生的至少一个光学透射区。
19.一种化学机械抛光垫，其具有通过根据权利要求9所述的方法产生的至少一个光学透射区。
全文摘要
一种形成一具有至少一个光学透射区的化学机械抛光垫的方法，其包含(i)提供一包含一孔径的抛光垫；(ii)将一光学透射窗嵌入所述抛光垫的所述孔径中；和(iii)通过超音波焊接将所述光学透射窗结合到所述抛光垫。
文档编号B24D18/00GK1805828SQ200480016708
公开日2006年7月19日 申请日期2004年6月3日 优先权日2003年6月17日
发明者凯利·J·纽厄尔 申请人:卡博特微电子公司