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1、(10)申请公布号 CN 104029114 A (43)申请公布日 2014.09.10 C N 1 0 4 0 2 9 1 1 4 A (21)申请号 201410080619.8 (22)申请日 2014.03.06 13/788,594 2013.03.07 US B24B 37/22(2012.01) B24B 37/04(2012.01) (71)申请人罗门哈斯电子材料CMP控股股份有 限公司 地址美国特拉华州 申请人陶氏环球技术有限公司 (72)发明人 A雷珀 M德格鲁特 (74)专利代理机构上海专利商标事务所有限公 司 31100 代理人江磊 (54) 发明名称 多层化学机械抛。
2、光垫 (57) 摘要 本发明提供了一种多层化学机械抛光垫，其 包括：抛光层，所述抛光层具有抛光表面、扩孔开 口、与抛光表面平行的抛光层界面区域；多孔子 垫层，该子垫层具有底表面以及平行于底表面的 多孔子垫层界面区域；以及广谱终点检测窗口块 体；其中所述抛光层界面区域和多孔子垫层界面 区域形成共延伸区域；其中，所述多层化学机械 抛光垫具有从所述抛光表面延伸至所述多孔子垫 层的底表面的贯穿开口；其中，所述扩孔开口开 在所述抛光表面上，使所述贯穿开口扩大并形成 阶状部分；并且所述广谱终点检测窗口块体设置 在所述扩孔开口内。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. 权利要求书2页 说明书9页 附图。
3、5页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书2页 说明书9页 附图5页 (10)申请公布号 CN 104029114 A CN 104029114 A 1/2页 2 1.一种用于对基材进行抛光的多层化学机械抛光垫，所述基材选自磁性基材、光学基 材和半导体基材中的至少一种基材，所述抛光垫包括： 抛光层，所述抛光层具有抛光表面、扩孔开口、外周、与抛光表面平行的抛光层界面区 域，并且所述抛光层具有平均非界面区域厚度T P-avg ，该厚度是在垂直于抛光表面的方向上 从抛光表面测量到抛光层界面区域得到的； 多孔子垫层，该子垫层具有底表面、外周以及平行于底表面的多孔子垫层。
4、界面区域； 压敏粘合剂层；以及 广谱终点检测窗口块体； 其中，所述抛光层界面区域和所述多孔子垫层界面区域形成共延伸区域； 其中，所述共延伸区域在没有使用层叠粘合剂的情况下将抛光层固定在多孔子垫层 上； 其中，所述压敏粘合剂层被施加在多孔子垫层的底表面上； 其中，所述多层化学机械抛光垫具有从所述抛光表面延伸至所述多孔子垫层的底表面 的贯穿开口； 其中，所述扩孔开口开在所述抛光表面上，使所述贯穿开口扩大并形成阶状部分； 其中，所述扩孔开口具有平均深度D O-avg ，该深度是在垂直于所述抛光表面的方向上从 所述抛光表面的平面测量至所述阶状部分得到的； 其中，所述平均深度D O-avg 小于平均所述。
5、非界面区域厚度T P-avg ； 其中，所述广谱终点检测窗口块体设置在所述扩孔开口内； 其中所述广谱终点检测窗口块体与所述抛光层相粘结； 其中所述抛光表面适合用来对所述基材进行抛光。 2.如权利要求1所述的多层化学机械抛光垫，其特征在于，所述多孔子垫层沿着所述 多孔子垫层的外周受到临界压缩力，使得沿着所述多孔子垫层的外周形成所述多孔子垫层 的不可逆塌缩的致密化区域。 3.如权利要求2所述的多层化学机械抛光垫，其特征在于，所述抛光表面适合用于通 过结合入宏观构造以有利于对基材进行抛光，从而对所述基材进行抛光，其中，所述宏观构 造包括穿孔和凹槽中的至少一种。 4.如权利要求2所述的多层化学机械抛光。
6、垫，其特征在于，所述多孔子垫层包含开孔 泡沫材料。 5.如权利要求2所述的多层化学机械抛光垫，其特征在于，所述多孔子垫层包含氨酯 浸渍的聚酯毡材。 6.如权利要求2所述的多层化学机械抛光垫，其特征在于，所述抛光层包含水性氨基 甲酸酯聚合物和空心球形聚合物微型元件。 7.如权利要求2所述的多层化学机械抛光垫，其特征在于，所述共延伸区域是混合区 域。 8.一种制备用于对基材进行抛光的多层化学机械抛光垫的方法，所述基材选自磁性基 材、光学基材和半导体基材中的至少一种基材，所述方法包括： 提供抛光层，所述抛光层具有适合用来对所述基材进行抛光的抛光表面、外周、与抛光 表面平行的抛光层界面区域，并且所述抛。
7、光层具有平均非界面区域厚度T P-avg ，该厚度是在 权 利 要 求 书CN 104029114 A 2/2页 3 垂直于抛光表面的方向上从抛光表面测量到抛光层界面区域得到的； 提供多孔子垫层，该子垫层具有底表面、外周以及平行于所述底表面的多孔子垫层界 面区域； 提供压敏粘合剂层； 提供广谱终点检测窗口块体； 使所述抛光层与所述多孔子垫层接合，形成层叠体，其中所述抛光层的外周与所述多 孔子垫层的外周重合，并且其中所述抛光层界面区域和所述多孔子垫层界面区域形成共延 伸区域； 提供贯穿开口，其穿过所述层叠体从所述抛光表面延伸至所述底表面； 提供扩孔开口，其开在所述抛光表面上，使所述贯穿开口扩大并。
8、形成阶状部分；其中， 所述扩孔开口具有平均深度D O-avg ，该深度是在垂直于所述抛光表面的方向上从所述抛光表 面的平面测量至所述阶状部分得到的；其中，所述平均深度D O-avg 小于所述平均非界面区域 厚度T P-avg ； 将所述广谱终点检测窗口块体设置在所述扩孔开口内并将所述广谱终点检测窗口块 体与所述抛光层相粘结；以及 将所述压敏粘合剂层施加在多孔子垫层的底表面上。 9.如权利要求8所述的方法，所述方法还包括： 提供匹配表面； 提供具有突起特征体的压模机，所述突起结构体对应于所述不可逆塌缩的致密化区 域； 将所述层叠体放置在所述匹配表面上，并对着所述层叠体按压所述压模机，朝向对应 于。
9、所述多孔子垫层外周的层叠体的区域形成临界压缩力，其中所述临界压缩力的大小足以 沿着所述多孔子垫层的外周在所述多孔子垫层中形成不可逆塌缩的致密化区域。 10.一种抛光基材的方法，其包括： 提供选自磁性基材、光学基材和半导体基材中的至少一种的基材； 提供如权利要求2所述的多层化学机械抛光垫； 在所述抛光表面和所述基材之间的界面处提供抛光介质；以及 在所述抛光表面和所述基材之间的界面处产生动态接触； 其中，所述抛光介质向所述多孔子垫层中的渗透会受到所述抛光层以及所述不可逆塌 缩的致密化区域的阻碍。 权 利 要 求 书CN 104029114 A 1/9页 4 多层化学机械抛光垫 技术领域 0001 。
10、本发明一般涉及用于化学机械抛光的抛光垫领域。本发明具体涉及具有塞入性窗 口的多层化学机械抛光垫。 背景技术 0002 化学机械平面化，即化学机械抛光(CMP)是一种用来对半导体晶片之类的工件进 行平面化或抛光的常规技术。在常规的CMP中，将晶片支架或抛光头安装在支架组件上。 所述抛光头固定着所述晶片，将所述晶片置于与抛光垫的抛光层接触的位置，所述抛光垫 安装在CMP设备中的台子或台面上。所述支架组件在晶片和抛光垫之间提供可以控制的压 力。将抛光介质任选地分散在抛光垫上，并流入晶片和抛光层之间的间隙内。为了进行抛 光，所述抛光垫和晶片通常相对彼此发生旋转。通过抛光层和抛光介质在晶片表面上的化 学。
11、和机械作用，晶片表面被抛光并且变得平坦。 0003 对晶片进行平坦化的一个重要步骤是确定这一过程的终点。一种流行的用于终点 检测的原位方法包括提供具有窗口的抛光垫，该窗口对于选择的光波长是透射性的。在抛 光过程中，光束穿过该窗口导到晶片表面上，其在晶片表面上反射并通过窗口回到检测器 （例如分光光度计）。根据返回信号，可检测出晶片表面的性质(例如膜的厚度)用于终点 检测。在抛光垫中使用窗口的一个相关问题涉及在窗口周围存在渗漏的抛光流体并且这些 抛光流体会流入多孔子垫层，这可能会导致整个垫表面上以及在抛光垫的使用寿命中抛光 性质发生不希望的变化。 0004 Tolles的美国专利第6,524,16。
12、4号公开了一种缓解抛光垫中窗口渗漏的方法。 Tolles公开了用于化学机械抛光设备的抛光垫及其制备方法，其中所述抛光垫具有底层、 位于顶层上的抛光表面以及介于这两层之间的透明材料片。Tolles公开了用透明材料片来 防止浆液在化学机械抛光过程中渗入抛光垫的底层。 0005 为了缓解一些多层抛光垫存在的分层问题(即，其中在抛光过程中抛光层与子垫 层分开)，一些多层化学机械抛光垫是通过将抛光层与多孔子垫层直接粘结来构建的，其中 多孔子垫层能渗透各种抛光过程中使用的抛光介质(例如浆液)。Tolles公开的这种缓解 窗口渗漏的方法不适合用于以下的这种抛光垫，即，在所述抛光垫中上述构建不利于在抛 光层和。
13、多孔子垫层之间包含非渗透性层材料。 0006 美国专利第7,163,437号(Swedek等人)公开了另一种缓解抛光垫中窗口渗漏的 方法。Swedek等人公开了一种抛光垫，其包括具有抛光表面的抛光层、具有孔和能透过液体 的第一部分的背衬层，使用密封剂渗透背衬层的第二部分，从而使得第二部分是基本不可 透过液体的，所述第二部分位于与所述孔相邻并围绕着孔的位置。相对于背衬层的剩余部 分，该第二部分由于有密封剂材料渗透其中，因而使得该第二部分压缩性降低。由于窗口密 封区域在抛光轨迹(polishing track)之内，具有相同的厚度、降低的压缩性的第二部分在 抛光操作过程中像是一个减速带，使得形成抛。
14、光缺陷的可能性增大。 0007 因此，本领域一直需要新的低缺陷的多层窗口抛光垫构造，其中经由窗口渗漏入 说 明 书CN 104029114 A 2/9页 5 子垫层的现象得到缓解。 发明内容 0008 本发明提供了一种用于对基材进行抛光的多层化学机械抛光垫，所述基材选自磁 性基材、光学基材和半导体基材中的至少一种基材，所述抛光垫包括：抛光层，所述抛光层 具有抛光表面、扩孔开口、外周、与抛光表面平行的抛光层界面区域，并且所述抛光层具有 平均非界面区域厚度T P-avg ，该厚度是在垂直于抛光表面的方向上从抛光表面测量到抛光 层界面区域得到的；多孔子垫层，该子垫层具有底表面、外周以及平行于底表面的。
15、多孔子垫 层界面区域；压敏粘合剂层；以及广谱终点检测窗口块体；其中，所述抛光层界面区域和多 孔子垫层界面区域形成共延伸区域；其中，所述共延伸区域在没有使用层叠粘合剂的情况 下将抛光层固定在多孔子垫层上；其中，所述压敏粘合剂层被施加在多孔子垫层的底表面 上；其中，所述多层化学机械抛光垫具有从抛光表面延伸至多孔子垫层的底表面的贯穿开 口(through opening)；其中，所述扩孔开口开在抛光表面上，其使所述贯穿开口扩大并形 成阶状部分(ledge)；其中，所述扩孔开口具有平均深度D O-avg ，该深度是在垂直于抛光表面 的方向上从抛光表面的平面测量至所述阶状部分得到的；其中，所述平均深度D。
16、 O-avg 小于平 均非界面区域厚度T P-avg ；其中，所述广谱终点检测窗口块体设置在扩孔开口内；其中所述 广谱终点检测窗口块体与抛光层相粘结；以及，其中所述抛光表面适合用来对所述基材进 行抛光。 0009 本发明提供了一种用于对基材进行抛光的多层化学机械抛光垫，所述基材选自磁 性基材、光学基材和半导体基材中的至少一种基材，所述抛光垫包括：抛光层，所述抛光层 具有抛光表面、扩孔开口、外周、与抛光表面平行的抛光层界面区域，并且所述抛光层具有 平均非界面区域厚度T P-avg ，该厚度是在垂直于抛光表面的方向上从抛光表面测量到抛光 层界面区域得到的；多孔子垫层，该子垫层具有底表面、外周以及平。
17、行于底表面的多孔子垫 层界面区域；压敏粘合剂层；以及广谱终点检测窗口块体；其中，所述抛光层界面区域和多 孔子垫层界面区域形成共延伸区域；其中，所述共延伸区域在没有使用层叠粘合剂的情况 下将抛光层固定在多孔子垫层上；其中，所述压敏粘合剂层被施加在多孔子垫层的底表面 上；其中，所述多层化学机械抛光垫具有从抛光表面延伸至多孔子垫层的底表面的贯穿开 口(through opening)；其中，所述扩孔开口开在抛光表面上，其使所述贯穿开口扩大并形 成阶状部分(ledge)；其中，所述扩孔开口具有平均深度D O-avg ，该深度是在垂直于抛光表面 的方向上从抛光表面的平面测量至所述阶状部分得到的；其中，所。
18、述平均深度D O-avg 小于平 均非界面区域厚度T P-avg ；其中，所述广谱终点检测窗口块体设置在扩孔开口内；其中所述 广谱终点检测窗口块体与抛光层相粘结；其中，所述多孔子垫层沿着多孔子垫层的外周受 到临界压缩力，使得沿着多孔子垫层的外周形成多孔子垫层的不可逆塌缩、致密化区域；以 及，其中所述抛光表面适合用来对所述基材进行抛光。 0010 本发明提供了一种制备用于对基材进行抛光的多层化学机械抛光垫的方法，所述 基材选自磁性基材、光学基材和半导体基材中的至少一种基材，所述方法包括：提供抛光 层，所述抛光层具有适合用来对基材进行抛光的抛光表面、外周、与抛光表面平行的抛光层 界面区域，并且所述。
19、抛光层具有平均非界面区域厚度T P-avg ，该厚度是在垂直于抛光表面的 方向上从抛光表面测量到抛光层界面区域得到的；提供多孔子垫层，该子垫层具有底表面、 说 明 书CN 104029114 A 3/9页 6 外周以及平行于底表面的多孔子垫层界面区域；提供压敏粘合剂层；提供广谱终点检测窗 口块体；使所述抛光层与多孔子垫层接合(interfacing)，形成层叠体(stack)，其中所述 抛光层的外周与多孔子垫层的外周重合，并且其中所述抛光层界面区域和多孔子垫层界面 区域形成共延伸区域；提供贯穿开口，其穿过层叠体从抛光表面延伸至底表面；提供扩孔 开口，其开在抛光表面上，使所述贯穿开口扩大并形成阶。
20、状部分；其中，所述扩孔开口具有 平均深度D O-avg ，该深度是在垂直于抛光表面的方向上从抛光表面的平面测量至所述阶状部 分得到的；其中，所述平均深度D O-avg 小于平均非界面区域厚度T P-avg ；将所述广谱终点检测 窗口块体设置在扩孔开口内并将所述广谱终点检测窗口块体与抛光层相粘结；以及将所述 压敏粘合剂层施加在多孔子垫层的底表面上。 0011 本发明提供了一种制备用于对基材进行抛光的多层化学机械抛光垫的方法，所述 基材选自磁性基材、光学基材和半导体基材中的至少一种基材，所述方法包括：提供抛光 层，所述抛光层具有适合用来对基材进行抛光的抛光表面、外周、与抛光表面平行的抛光层 界面区。
21、域，并且所述抛光层具有平均非界面区域厚度T P-avg ，该厚度是在垂直于抛光表面的 方向上从抛光表面测量到抛光层界面区域得到的；提供多孔子垫层，该子垫层具有底表面、 外周以及平行于底表面的多孔子垫层界面区域；提供压敏粘合剂层；提供广谱终点检测窗 口块体；提供匹配表面；提供具有突起特征体的压模机(stamper)，所述突起特征体对应于 所述不可逆塌缩的致密化区域；使所述抛光层与多孔子垫层接合，形成层叠体，其中所述抛 光层的外周与多孔子垫层的外周重合，并且其中所述抛光层界面区域和多孔子垫层界面区 域形成共延伸区域；提供贯穿开口，其穿过层叠体从抛光表面延伸至底表面；提供扩孔开 口，其开在抛光表面上。
22、，使所述贯穿开口扩大并形成阶状部分；其中，所述扩孔开口具有平 均深度D O-avg ，该深度是在垂直于抛光表面的方向上从抛光表面的平面测量至所述阶状部分 得到的；其中，所述平均深度D O-avg 小于平均非界面区域厚度T P-avg ；将所述广谱终点检测窗 口块体设置在扩孔开口内并将所述广谱终点检测窗口块体与抛光层相粘结；将层叠体放置 在匹配表面上，并将压模机压向层叠体，朝向对应于多孔子垫层外周的层叠体的区域产生 临界压缩力，其中临界压缩力的大小足以沿着多孔子垫层的外周在多孔子垫层中形成不可 逆塌缩的致密化区域；以及将所述压敏粘合剂层施加在多孔子垫层的底表面上。 0012 本发明提供了一种对基。
23、材进行抛光的方法，该方法包括：提供基材，所述基材选自 磁性基材、光学基材和半导体基材中的至少一种基材；提供本发明的多层化学机械抛光垫； 在抛光表面和基材之间的界面处提供抛光介质；以及在抛光表面和基材之间的界面处产生 动态接触；其中，抛光介质向多孔子垫层中的渗透会受到抛光层以及所述不可逆塌缩的致 密化区域的阻碍。 0013 附图简要说明 0014 图1是本发明的多层化学机械抛光垫的立体图。 0015 图2是本发明的多层化学机械抛光垫的截面剖视图。 0016 图3是本发明的多层化学机械抛光垫的俯视平面图。 0017 图4是本发明的抛光层的侧视透视图。 0018 图5是本发明的多层化学机械抛光垫的抛。
24、光层的截面侧面正视图。 0019 图6是广谱终点检测窗口块体的侧面正视图。 0020 详细描述 说 明 书CN 104029114 A 4/9页 7 0021 本文和所附权利要求中用术语“平均总厚度T T-avg ”描述具有抛光表面的多层化学 机械抛光垫的时候，该术语表示在垂直于抛光表面的方向上测得的多层化学机械抛光垫的 平均厚度。 0022 本文和所附权利要求中使用的术语“抛光介质”包括含颗粒的抛光液和不含颗粒 的溶液，诸如无磨料和液体反应性抛光液。 0023 本文和所附权利要求中使用术语“基本圆形的截面”描述多层化学机械抛光垫 (10)的时候，该术语表示从中心轴(12)到抛光层(20)的抛。
25、光表面(14)的外周(15)的截 面的最长半径r比从从中心轴(12)到抛光表面(14)的外周(15)的截面的最长半径r长 20%。（见图1）。 0024 本文以及所附权利要求中所用术语“聚（氨酯）”包括：(a)通过（i）异氰酸酯与 （ii）多元醇（包括二醇）反应形成的聚氨酯;以及(b)通过（i）异氰酸酯与（ii）多元醇（包 括二醇）和（iii）水、胺或者水与胺的组合反应形成的聚（氨酯）。 0025 本文和所附权利要求中使用的术语“可压扁的(crushable)多孔材料”指的是 具有以下特征的多孔材料，当其受到临界压缩力时，其发生塌缩(collapse)，留下致密化 (即，较少孔的)材料。 00。
26、26 本文和所附权利要求中使用的术语“临界压缩力”指的是足以使给定的可压扁的 多孔材料塌缩的压缩力。本领域技术人员应理解，临界压缩力的大小将取决于各种因素，包 括可压扁的多孔材料的温度。此外，本领域技术人员应理解，临界压缩力的大小应取决于施 加在可压扁的多孔材料上的力的类型(即，静态力或动态力)。 0027 本文和所附权利要求中用术语“基本不透水”描述抛光层的时候，该术语表示在大 气压条件下将水分散在抛光表面上的时候，至少24小时内，水不会渗透通过抛光层到达多 孔子垫层。 0028 较佳的是，本发明的多层化学机械抛光垫(10)适于围绕中心轴(12)旋转。（见 图1）。较佳的是，抛光层(20)的。
27、抛光表面(14)在垂直于中心轴(12)的平面(28)内。多 层化学机械抛光垫(10)任选地适于在平面(28)中旋转，平面(28)相对于中心轴(12)呈 85-95的角度，优选相对于中心轴(12)呈90的角度。较佳的是，抛光层(20)具 有抛光表面(14)，所述抛光表面(14)具有垂直于中心轴(12)的基本圆形的截面。较佳的 是，垂直于中心轴(12)的抛光表面(14)的截面的半径r在该截面上的变化20%，更优选 在该截面上的变化10%。 0029 本发明的多层化学机械抛光垫特别设计用来有利于对选自下组的基材进行抛光： 磁性基材、光学基材和半导体基材中的至少一种基材。 0030 较佳的是，本发明的。
28、多层化学机械抛光垫(10)包括：抛光层(20)，所述抛光层 (20)具有抛光表面(14)、扩孔开口(40)、外周(21)、与抛光表面(14)平行的抛光层界面区 域(24)，并且所述抛光层(20)具有平均非界面区域厚度T P-avg ，该厚度是在垂直于抛光表面 (14)的方向上从抛光表面(14)测量到抛光层界面区域(24)得到的；多孔子垫层(50)，该 子垫层具有底表面(55)、外周(52)以及平行于底表面(55)的多孔子垫层界面区域(27)； 压敏粘合剂层(70)；以及广谱终点检测窗口块体(30)；其中，所述抛光层界面区域和多孔 子垫层界面区域形成共延伸区域(25)(较佳的是，所述共延伸区域是。
29、混合的区域)；其中， 所述共延伸区域(25)在没有使用层叠粘合剂的情况下将抛光层(20)固定在多孔子垫层 说 明 书CN 104029114 A 5/9页 8 (50)上；其中，所述压敏粘合剂层(70)被施加在多孔子垫层(50)的底表面(55)上；其 中，所述多层化学机械抛光垫(10)具有从抛光表面(14)延伸至多孔子垫层(50)的底表 面(55)的贯穿开口(35)；其中，所述扩孔开口(40)开在抛光表面(14)上，其使所述贯穿 开口(35)扩大并形成阶状部分(45)(较佳的是，其中所述阶状部分(45)平行于抛光表面 (14)；其中，所述扩孔开口(40)具有平均深度D O-avg ，该深度是在。
30、垂直于抛光表面(14)的方 向上从抛光表面(14)的平面(28)测量至所述阶状部分(45)得到的；其中，所述平均深度 D O-avg 小于平均非界面区域厚度T P-avg ；其中，所述广谱终点检测窗口块体(30)设置在扩孔开 口(40)内；其中所述广谱终点检测窗口块体(30)与抛光层(20)相粘结；以及，其中所述抛 光表面(14)适合用来对所述基材进行抛光。（见图1-5）。 0031 较佳的是，在本发明的多层化学机械抛光垫中，抛光层(20)的外周(21)在沿着抛 光表面(14)的平面(28)的方向上延伸超过多孔子垫层(50)的外周(52)，其中抛光表面 (14)垂直于中心轴(12)。 0032。
31、 较佳的是，抛光层(20)的外周(21)和多孔子垫层(50)的外周(52)重合，其中抛 光层(20)的外周(21)和多孔子垫层(50)的外周(52)从中心轴(12)延伸出来相同的距 离，该距离是从中心轴(12)开始垂直于中心轴(12)测量得到的。 0033 较佳的是，共延伸区域(25)包括抛光层(20)和多孔子垫层(50)之间的直接粘 结，其中这两层之间基本没有混合(commingling)(即，共延伸区域小于多层化学机械抛光 垫的平均总厚度T T-avg 的0.001%。较佳的是，抛光层(20)和多孔子垫层(50)之间存在互 穿，其中抛光层界面区域(24)和多孔子垫层界面区域(27)混合，形。
32、成共延伸区域(25)。 较佳的是，共延伸区域(25)占总平均厚度T T-avg 的0.001-5(更优选0.05-5，最优选 0.1-5)。 0034 较佳的是，本发明的多层化学机械抛光垫还包括：沿着多孔子垫层(50)的外周 (52)的多孔子垫层(50)的不可逆塌缩的致密化区域(60)。较佳的是，使多层化学机械抛光 垫沿着多孔子垫层(50)的外周(52)经受临界压缩力，形成不可逆塌缩的致密化区域(60)。 （见图2）。 0035 较佳的是，本发明的多层化学机械抛光垫的扩孔开口(40)限定了具有轴B的圆柱 形体积，所述轴B与中心轴(12)平行。（见图5）。 0036 较佳的是，本发明的多层化学机。
33、械抛光垫的扩孔开口(40)限定了非圆柱型体积。 0037 本发明的多层化学机械抛光垫的广谱终点检测窗口块体(30)设置在扩孔开口 (40)之内。较佳的是，广谱终点检测窗口块体(30)设置在扩孔开口(40)之内并与抛光层 (20)相粘结。较佳的是，使用以下方式中的至少一种方式将广谱终点检测窗口块体(30) 与抛光层(20)粘结：热粘结、熔融粘结、超声焊接和粘合剂（较佳的是，使用加热和压力的 组合提供热粘结，将广谱终点检测窗口块体与抛光层粘结）。较佳的是，沿着轴B、平行于轴 A并且垂直于抛光表面(14)的平面(28)的扩孔开口的平均深度D O-avg 为5-75密耳（优选 10-60密耳，更优选1。
34、5-50密耳，最优选20-40密耳）。较佳的是，扩孔开口的平均深度D O-avg 小于或等于广谱终点检测窗口块体(30)的平均厚度T W-avg 。（见图5）。更好的是，扩孔开口 的平均深度D O-avg 满足以下关系式： 0038 0.90*T W-avg D O-avg T W-avg 。 0039 最好的是，扩孔开口的平均深度D O-avg 满足以下关系式： 说 明 书CN 104029114 A 6/9页 9 0040 0.95*T W-avg D O-avg T W-avg 。 0041 本发明的多层化学机械抛光垫适合与抛光器的平台接合。较佳的是，所述多层化 学机械抛光垫适合固定在抛。
35、光器的平台上。可以使用压敏粘合剂和真空这两种方式中的至 少一种方式将所述多层化学机械抛光垫固定在抛光器的平台上。 0042 所述多层化学机械抛光垫任选地还包括至少一层附加层。较佳的是，所述至少一 层附加层可选自：泡沫、膜、织造材料和非织造材料。较佳的是，所述至少一层附加层可以通 过直接粘结或通过使用粘合剂与多孔子垫层的底表面接合。所述粘合剂可以选自压敏粘合 剂、热熔粘合剂、接触粘合剂、以及它们的组合。较佳的是，所述粘合剂选自压敏粘合剂和热 熔粘合剂。对于一些抛光操作，所述粘合剂优选是压敏粘合剂。对于一些抛光操作，所述粘 合剂优选是热熔粘合剂。 0043 在本发明的多层化学机械抛光垫中，抛光层与。
36、多孔子垫层直接粘结。也就是说，抛 光层在没有使用层叠粘合剂的情况下与多孔子垫层相粘结。将抛光层前体材料以液体形式 直接沉积在多孔子垫层的表面上。使抛光层前体材料与多孔子垫层相粘结。抛光层和多孔 子垫层之间的粘结可以是物理粘结和/或化学粘结。所述抛光层前体材料在固化前可以流 入多孔子垫层中。前体材料渗透至多孔子垫层中的程度取决于多种因素，包括体系温度、在 体系温度下前体材料的粘度、多孔子垫层界面区域中多孔子垫层的开放孔隙率、迫使前体 材料进入多孔子垫层中的压力、前体材料的反应动力学（即固化速率）。抛光层前体材料可 以与多孔子垫层发生化学粘结。抛光层前体材料和多孔子垫层之间形成的化学粘结的程度 取。
37、决于多种因素，包括各层的组成以及层与层之间的反应性。所述前体材料可以一个涂层 的方式施加在多孔子垫层上。所述前体材料可以多个涂层的方式施加在多孔子垫层上。 0044 所述抛光层可包含选自下组的固化/聚合材料：聚（氨酯）、聚砜、聚醚砜、尼龙、聚 醚、聚酯、聚苯乙烯、丙烯酸类聚合物、聚脲、聚酰胺、聚氯乙烯、聚氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、 聚丁二烯、聚乙烯亚胺、聚丙烯腈、聚环氧乙烷、聚烯烃、聚（烷基）丙烯酸酯、聚（烷基）甲基 丙烯酸酯、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚酮、环氧化物、硅酮、EPDM、蛋白质、多糖、聚乙酸酯以及上 述材料中的至少两种材料的组合。较佳的是，所述抛光层包含聚(氨酯)。更好的是，所述 抛光层。
38、包含聚氨酯。较好的是，所述抛光层基本不透水。 0045 较好的是，所述抛光层由水基流体前体材料制成。适合用于本发明的水基流体前 体材料包括例如水基氨基甲酸酯分散体、丙烯酸分散体及其组合。较好的是，所述水基流体 前体材料包括水基氨基甲酸酯分散体（例如，可购自驰姆特公司(Chemtura Corporation) 的Witcobond-290H,Witcobond-293,Witcobond-320和Witcobond-612）。 0046 较好的是，抛光层包含大量微型元件。较好的是，所述大量微型元件均匀地分散 在与抛光表面相邻并重合的抛光层的至少一部分内。所述大量微型元件可选自：夹杂的气 泡、空。
39、心聚合物材料、液体填充的空心聚合物材料、水溶性材料以及不溶相材料（例如，矿物 油）。所述大量微型元件可包括空心聚合物材料。所述大量微型元件可包括聚丙烯腈和聚 偏二氯乙烯的空心共聚物(例如，购自瑞典斯德哥尔摩的阿科诺贝尔公司(Akso Nobel of Sundsvall,Sweden)的Expancel TM )。 0047 所述抛光表面优选具有宏观构造。较好的是，设计宏观构造以减轻至少一种打滑 问题、影响抛光介质流动、改变抛光层的坚硬性、减少边缘效应和促进转移抛光碎片离开抛 光表面和基材间的区域。较好的是，抛光表面具有选自穿孔和凹槽中的至少一种的宏观构 说 明 书CN 104029114 A。
40、 7/9页 10 造。穿孔可从抛光表面沿多层化学机械抛光垫的总层厚度T T 延伸，部分穿过或全部穿透该 多层化学机械抛光垫。将凹槽安排在抛光表面上，使得抛光过程中抛光垫一旦转动后至少 有一条凹槽掠过基材上方。较好的是，所述凹槽选自弯曲凹槽、线性凹槽、及其组合。 0048 所述抛光表面优选包括凹槽图案。凹槽团可包括至少一条凹槽。所述至少一条凹 槽可选自弯曲凹槽、直线型凹槽及其组合。所述凹槽图案可选自包括比如同轴凹槽(其可 以是圆形或螺旋形)、弯曲凹槽、网格线形凹槽(比如在抛光垫表面安排成X-Y栅格)的凹 槽图案；其它的规则形设计(比如六角形、三角形)；轮胎面型图案；不规则设计(比如分形 图案)和。
41、上述图案中至少两种的组合。所述凹槽图案可选自不规则形、同轴型、螺旋形、网 格线形、X-Y栅格形、六角形、三角形、分形和上述图案中至少两种的组合。所述至少一条凹 槽可具有选自以下的凹槽轮廓形状，侧壁平直的矩形或者凹槽剖面可以是V形的、U形的、 三角的、锯齿形的以及上述形状中至少两种的组合。所述凹槽图案可以在抛光表面中发生 变化。所述凹槽图案可以是为特定的应用而设计的。具体凹槽图案中的凹槽尺寸可在抛光 表面上有所变化以产生凹槽密度不同的区域。 0049 所述至少一条凹槽优选具有20密耳的深度。 0050 所述凹槽图案优选包括至少两条深度15密耳；宽度10密耳，间距50密耳 的凹槽。 0051 所述。
42、多孔子垫层包含可压扁的多孔材料。所述多孔子垫层可包含选自下组的材 料：开孔泡沫材料、织造材料和非织造材料（例如、毡材料、纺粘材料和针刺材料）。适合用于 本发明的多孔子垫层的非织造材料包括例如聚合物浸渍的毡材料（例如聚氨酯浸渍的聚酯 毡材料）。适合用于本发明的多孔子垫层的织造材料包括例如厚法兰绒材料。 0052 本发明的多层化学机械抛光垫设计用来与抛光介质一起使用，在对基材进行抛光 的过程中在所述抛光表面和基材之间的界面处提供所述抛光介质。在抛光过程中，如果抛 光介质渗透至多孔子垫层中，会导致在整个抛光表面上以及在抛光垫的使用寿命中抛光性 质发生不希望的变化。为了缓解在抛光过程中抛光介质渗透至多。
43、孔子垫层中的可能性， 优选通过使多孔子垫层的一部分发生不可逆地塌缩这样一种方法，将多孔子垫层的外周密 封。多孔子垫层中的不可逆塌缩的致密化区域相对于该多孔子垫层的剩余区域而言具有降 低的厚度。也就是说，在不可逆塌缩的致密化区域中的多孔子垫层的厚度小于该多孔子垫 层剩余区域的平均厚度（即，厚度减小，压缩性降低的区域）。通过结合本发明多层化学机械 抛光垫的多孔子垫层的厚度减小、压缩性降低的区域，能够在不引入减速带效应的情况下 提供密封性，所述减速带效应与通过某些现有技术的密封方法形成的厚度相同但压缩性降 低的区域相关。所述多孔子垫材料的平均空穴体积为20-80，优选50-60。使所述多孔 子垫层的。
44、不可逆塌缩的致密化区域塌缩，使得其空穴体积减少到20%，优选10%。可使 用比较厚度测量方法来测定边缘密封区域的平均空穴体积与多孔子垫层剩余区域的平均 空穴体积之间的相对差值。较好的是，所述多孔子垫材料的平均空穴体积为50-60，多孔 子垫层的第一和第二不可逆塌缩的致密化区域的厚度为多孔子垫层的平均厚度的75%， 更优选70%。 0053 较佳的是，所述制备本发明的多层化学机械抛光垫的方法包括：提供抛光层，所述 抛光层具有适合用来对基材进行抛光的抛光表面、外周、与抛光表面平行的抛光层界面区 域，并且所述抛光层具有平均非界面区域厚度T P-avg ，该厚度是在垂直于抛光表面的方向上 说 明 书C。
45、N 104029114 A 10 8/9页 11 从抛光表面测量到抛光层界面区域得到的；提供多孔子垫层，该子垫层具有底表面、外周 以及平行于底表面的多孔子垫层界面区域；提供压敏粘合剂层；提供广谱终点检测窗口块 体；使所述抛光层与多孔子垫层接合，形成层叠体，其中所述抛光层的外周与多孔子垫层的 外周重合，并且其中所述抛光层界面区域和多孔子垫层界面区域形成共延伸区域；提供贯 穿开口，其穿过层叠体从抛光表面延伸至底表面；提供扩孔开口，其开在抛光表面上，使所 述贯穿开口扩大并形成阶状部分(较好的是，其中所述阶状部分平行于所述抛光表面)； 其中，所述扩孔开口具有平均深度D O-avg ，该深度是在垂直于抛。
46、光表面的方向上从抛光表面 的平面测量至所述阶状部分得到的；其中，所述平均深度D O-avg 小于平均非界面区域厚度 T P-avg ；将所述广谱终点检测窗口块体设置在扩孔开口内并将所述广谱终点检测窗口块体与 抛光层相粘结；以及将所述压敏粘合剂层施加在多孔子垫层的底表面上。 0054 较好的是，使用激光、机械切割工具（例如，钻子、铣刀钻头、冲裁模）和等离子体中 的至少一种方式形成本发明的多层化学机械抛光垫中的贯穿开口。更好的是，使用冲裁模 来形成本发明的多层化学机械抛光垫中的贯穿开口。最好的是，通过以下方式形成本发明 的多层化学机械抛光垫中的贯穿开口：放置掩模，限定平行于抛光表面的贯穿开口的截面。
47、， 盖在抛光垫上，并使用等离子体来形成所述贯穿开口。 0055 较好的是，使用激光、机械切割工具（例如，钻子、铣刀钻头）中的至少一种方式形 成本发明的多层化学机械抛光垫中的扩孔开口。更好的是，使用激光来形成本发明的多层 化学机械抛光垫中的贯穿开口。最好的是，通过以下方式形成本发明的多层化学机械抛光 垫中的扩孔开口：放置掩模，限定平行于抛光表面的扩孔开口的截面，盖在抛光垫上，并使 用等离子体来形成所述贯穿开口。 0056 较好的是，在形成所述贯穿开口之前、之后或与此同时形成所述扩孔开口。较好的 是，所述扩孔开口和所述贯穿开口同时形成。更好的是，先形成扩孔开口，再形成贯穿开口。 0057 制备本发。
48、明的多层化学机械抛光垫的方法还任选地包括：升高对应于多孔子垫层 外周的层叠体区域的温度并使用密封模头向该层叠体区域施加临界压缩力，其中所述升高 的温度和临界压缩力的大小总体来说足以沿着多孔子垫层的外周在多孔子垫层中形成不 可逆塌缩的致密化区域。在形成不可逆塌缩的致密化区域之前或之后，可以将所述压敏粘 合剂层施加在所述多孔子垫层的底表面。 0058 制备本发明的多层化学机械抛光垫的方法还任选地包括：提供匹配表面；提供具 有突起特征体的压模机，所述突起特征体对应于所述不可逆塌缩的致密化区域；其中在所 述匹配表面和所述压模机之间放置层叠体；其中将所述匹配表面和所述压模机按压在一 起，形成临界压缩力，。
49、在多孔子垫层中形成不可逆塌缩的致密化区域。 0059 所述匹配表面可以是平坦的。或者，可以将所述匹配表面设计成包括诸如一个或 多个升起部分或轮廓之类的特征体。可以将所述匹配表面所包含的特征设计成有利于在多 孔子垫层中形成不可逆塌缩的致密化区域。可以将所述匹配表面所包含的特征体设计成有 利于对抛光层进行操作，从而使所述多层化学机械抛光垫在抛光过程中偏向于在抛光机的 平台上平躺。 0060 制备本发明的多层化学机械抛光垫的方法还可任选地包括：对多孔子垫层的至少 一部分进行加热，以促进在多孔子垫层中形成不可逆塌缩的致密化区域（即，使用加热和压 力以形成不可逆塌缩的致密化区域）。 说 明 书CN 104029114 A 11 9/9页 12 0061 较好的是，使用射频熔融技术和设备来促进在多孔子垫层中形成不可逆塌缩的致 密化区域。 0062 较好的是，使用超声熔融技术和设备来促进在多孔子垫层中形成不可逆塌缩的致 密化区域。 0063 本发明的用于对基材进行抛光的方法包括：提供基材，所述。