具有抛光层和窗口的化学机械抛光垫 |
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| 申请号 | CN201510144091.0 | 申请日 | 2015-03-30 | 公开(公告)号 | CN104942702A | 公开(公告)日 | 2015-09-30 |
| 申请人 | 罗门哈斯电子材料CMP控股股份有限公司; 陶氏环球技术有限公司; | 发明人 | 钱百年; M·W·德格鲁特; J·穆奈恩; A·雷珀; M·詹森; J·J·亨道恩; J·G·诺兰; D·B·詹姆斯; 叶逢蓟; | ||||
| 摘要 | 本 发明 提供了一种化学机械 抛光 垫 ，其包括：抛光层；以及结合至所述 化学机械抛光 垫中的终点检测窗口，其中所述终点检测窗口是塞入性窗口；其中所述终点检测窗口包含以下成分的反应产物，所述成分包含窗口预聚物以及窗口 固化 剂体系，所述窗口固化剂体系包含至少5重量％的窗口双官能的固化剂、至少5重量％的窗口胺引发的多元醇固化剂以及25-90重量％窗口高分子量多元醇固化剂。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种化学机械抛光垫，其包括: |
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| 说明书全文 | 具有抛光层和窗口的化学机械抛光垫技术领域[0001] 本发明涉及化学机械抛光垫及其制备和使用方法。更具体而言，本发明涉及化学机械抛光垫，其包括：抛光层；以及结合至所述化学机械抛光垫中的终点检测窗口，其中所述终点检测窗口是塞入性窗口；其中所述终点检测窗口包含以下成分的反应产物，所述成分包含窗口预聚物以及窗口固化剂体系，所述窗口固化剂体系包含至少5重量％的窗口双官能的固化剂、至少5重量％的窗口胺引发的多元醇固化剂以及25-90重量％窗口高分子量多元醇固化剂。技术背景 [0002] 在集成电路和其它电子器件的制造中，需要在半导体晶片的表面上沉积多层的导电材料、半导体材料和介电材料，以及将这些材料层从半导体晶片的表面除去。可以使用许多种沉积技术沉积导电材料、半导体材料和介电材料的薄层。现代晶片加工中常规的沉积技术包括物理气相沉积(PVD)(也称为溅射)、化学气相沉积(CVD)、等离子促进的化学气相沉积(PECVD)和电化学镀覆等。现代去除技术包括湿法和干法各向同性和各向异性蚀刻等。 [0003] 当材料层被依次沉积和除去时，晶片的最上层表面变得不平。因为随后的半导体加工(例如金属化)需要晶片具有平坦的表面，所以需要对晶片进行平面化。平面化可用来除去不希望出现的表面形貌和表面缺陷，例如粗糙表面，团聚材料，晶格破坏，划痕和污染的层或材料。 [0004] 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。同时，将抛光介质(例如浆液)分配在抛光垫上，并引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。当抛光垫在晶片下面旋转的同时，所述晶片扫出一个通常为环形的抛光痕迹(polishing track)，或抛光区域，其中所述晶片的表面直接面对所述抛光层。通过抛光层和抛光介质在晶片表面上的化学和机械作用，晶片表面被抛光并且变得平坦。 [0005] 抛光垫表面的“修整(conditioning)”或“打磨(dressing)”对于获得稳定的抛光性能所需的稳定抛光表面来说是很重要的。随着时间的流逝，抛光垫的抛光表面被磨损，磨平了抛光表面的微型构造(microtexture)，这是被称为“磨钝(glazing)”的现象。抛光垫修整通常是通过使用修整盘对抛光表面进行机械研磨而完成的。所述修整盘具有粗糙的修整表面，该粗糙修整表面通常包括嵌入的金刚石颗粒点。在CMP工艺中，当抛光暂停时，在间歇的间断时间段内使修整盘与抛光表面接触(“外部”)，或者在CMP工艺进行过程中使修整盘与抛光表面接触(“原位”)。通常所述修整盘在相对于抛光垫旋转轴固定的位置旋转，随着抛光垫的旋转扫出一个环形的修整区域。所述的修整工艺在抛光垫表面内切割出微型的沟道，对抛光垫的材料进行研磨和刨刮，重新恢复抛光垫的织构结构。 [0006] 半导体器件正变得越来越复杂，具有更精细的特征以及较多的金属化层。为了保持平面性以及限制抛光缺陷，这种趋势要求抛光耗材耗材具有改进的性能。抛光缺陷可形成导线的电学破坏或电短路，这将使半导体器件无功能。众所周知，一种减少抛光缺陷(例如微-划伤或震痕)的方法是使用较软的抛光垫。 [0007] 美国专利第7,074,115号中James等人公开了一类软聚氨酯抛光层。James等人公开了一种抛光垫，其包含异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物与芳族二胺或多胺固化剂的反应产物，其中所述反应产物具有的孔隙率为至少0.1体积％，在40℃和1弧度/秒的条件下的KEL能量损失因子为385-750l/Pa,在40℃和1弧度/秒的条件下的模量E'为100-400MPa。 [0008] 如上所述，为了最佳抛光性能，必需对化学机械抛光垫的表面进行金刚石修整，以形成良好的微观构造。但是，在常规抛光层材料(例如James等人所述的那些材料)中很难形成此类构造，这是因为这些材料具有高延性，如拉伸断裂伸长率值所测得。因此，当使用金刚石修整盘对这些材料进行修整时，而不是在垫的表面内切割出沟道，修整盘中的金刚石只是将垫材料推开，而没有进行切割。因此，使用金刚石修整盘进行修整只能在这些常规材料的表面中形成极少量的构造。 [0009] 另一个与这些常规化学机械抛光垫材料相关的问题出现在加工以在垫表面中形成宏观凹槽图案的过程中。常规化学机械抛光垫通常具有切割至其抛光表面内的凹槽图案以促进浆液流动并从垫-晶片界面除去抛光碎屑。通常使用车床或通过CNC铣机在抛光垫的抛光表面内切割出此类凹槽。但是对于软垫材料，会出现与金刚石修整所发生的问题类似的问题，使得在切割头通过后，垫材料只是简单回弹，形成的凹槽本身很紧密。因此，凹槽品质较差，更难以成功地制造商业上可接受的具有此类软材料的垫。这个问题随着垫材料硬度下降而更加恶化。 [0010] 化学机械抛光中存在的另一个问题是，如何确定何时已经将基材抛光至所需的程度。人们已经开发出用于检测抛光终点的原位方法。原位光学终点检测技术可分为两个基本的类别：(1)监测在单一波长下的反射的光学信号或者(2)监测来自多个波长的反射的光学信号。用于光学终点的常规波长包括以下范围内的波长：可见光谱(例如400-700纳米)、紫外光谱(315-400纳米)和红外光谱(700-1000纳米)。在美国专利第5,433,651号中，Lustig等人公开了使用单一波长的聚合物终点检测方法，其中来自激光源的光在晶片表面传播，并检测反射的信号。当晶片表面处的组成从一种金属变为另一种金属时，反射率会发生变化。然后用反射率的变化来检测抛光终点。在美国专利第6,106,662号中，Bibby等人揭示了使用分光计来获得可见光谱范围内的反射光的强度谱。在金属CMP应用中，Bibby等人教导使用全谱来检测抛光终点。 [0011] 为了适应这些光学终点技术，人们开发了具有窗口的化学机械抛光垫。例如，在美国专利第5,605,760号中，Roberts公开了其中垫的一部分在一定波长范围内对激光是透明的抛光垫。在一些公开的实施方式中，Roberts教导了一种抛光垫，该抛光垫在原本不透明的垫中包括透明的窗口片。该窗口片可以是在模塑的抛光垫中的透明聚合物的杆或塞嵌件。可以将所述杆或塞嵌件插入模塑在抛光垫之内(即“整体性窗口”)，或者可以在模塑操作后将所述杆或塞嵌件安装在抛光垫中的开孔(cut out)中(即，“塞入性窗口”)。 [0012] 例如美国专利第6,984,163号中所述的脂族异氰酸酯基聚氨酯材料在宽阔的光谱内提供了改进的透光率。不幸的是，这些脂族聚氨酯窗等倾向于缺乏高要求的抛光应用所需的严格的耐久性。 [0013] 基于常规聚合物的终点检测窗口通常在暴露于波长330-425纳米的光时发生不希望的降解。但是，在半导体抛光应用中为了促进较薄的材料层以及较小的器件尺寸，使用较短波长的光用于终点检测目的的压力逐渐增大。 [0014] 此外，半导体器件正变得越来越复杂，具有较精细的特征以及较多的金属化层。为了保持平面性以及限制抛光缺陷，这种趋势要求抛光耗材具有改进的性能。抛光缺陷可形成导线的电学破坏或电短路，这将使半导体器件无功能。众所周知，一种减少抛光缺陷(例如微-划伤或震痕)的方法是使用较软的抛层材料。因此，本领域存在使用较软的抛光层材料来促进改进的缺陷度性能的趋势。然而，常规窗口制剂与此类较软的抛光层材料不会良好匹配，往往会导致抛光缺陷度增加。 [0015] 因此，本领域一直需要具有能与低缺陷制剂相关的物理性质很好地相关联的物理性质的化学机械抛光垫，并且其还可使所述抛光层具有增强的可修整性(conditionability)(即具有25-150微米/小时的切割速率)，并且本领域需要用于此类化学机械抛光垫中的改进的聚合物终点检测窗口制剂。具体而言，本领域一直需要具有以下特征的聚合物终点检测窗口制剂：肖氏D硬度≤50，以及断裂伸长率≤400％；其中所述窗口制剂具有高要求的抛光应用所需的耐久性。 发明内容[0016] 本发明提供了一种化学机械抛光垫，其包括：抛光层，所述抛光层具有抛光表面、底表面和平均厚度TP-平均，该厚度是在垂直于所述抛光表面的方向上从所述抛光表面测量到所述底表面得到的；结合至所述化学机械抛光垫中的终点检测窗口，其中所述终点检测窗口是塞入性窗口；其中所述终点检测窗口包括以下组分的反应产物，所述组分包括窗口预聚物以及窗口固化剂体系，其中所述窗口预聚物选自具有2-6.5重量％的未反应的NCO基团的异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物，所述窗口固化剂体系包括：至少5重量％的窗口双官能的固化剂、至少5重量％的窗口胺引发的多元醇固化剂以及25-90重量％的窗口高分子量多元醇固化剂，所述窗口胺引发的多元醇固化剂每个分子具有至少一个氮原子并且每个分子平均具有至少三个羟基；所述窗口高分子量多元醇固化剂的数均分子量MN为2,000-100,000，并且每个分子平均具有3-10个羟基。 [0017] 本发明提供了一种化学机械抛光垫，其包括：抛光层，所述抛光层具有抛光表面、底表面和平均厚度TP-平均，该厚度是在垂直于所述抛光表面的方向上从所述抛光表面测量到所述底表面得到的；结合至所述化学机械抛光垫中的终点检测窗口，其中所述终点检测窗口是塞入性窗口；其中所述终点检测窗口包括以下组分的反应产物，所述组分包括窗口预聚物以及窗口固化剂体系，其中所述窗口预聚物选自具有2-6.5重量％的未反应的NCO基团的异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物，所述窗口固化剂体系包括：至少5重量％的窗口双官能的固化剂、至少5重量％的窗口胺引发的多元醇固化剂以及25-90重量％的窗口高分子量多元醇固化剂，所述窗口胺引发的多元醇固化剂每个分子具有至少一个氮原子并且每个分子平均具有至少三个羟基；所述窗口高分子量多元醇固化剂的数均分子量MN为2,000-100,000，并且每个分子平均具有3-10个羟基；其中，所述窗口固化剂体系具有反应性氢部分浓度，所述窗口预聚物具有未反应的NCO部分浓度；以及，其中所述反应性氢部分浓度除以所述未反应的NCO部分浓度等于0.7-1.2。 [0018] 本发明提供了一种化学机械抛光垫，其包括：抛光层，所述抛光层具有抛光表面、底表面和平均厚度TP-平均，该厚度是在垂直于所述抛光表面的方向上从所述抛光表面测量到所述底表面得到的；结合至所述化学机械抛光垫中的终点检测窗口，其中所述终点检测窗口是塞入性窗口；其中所述终点检测窗口包括以下组分的反应产物，所述组分包括窗口预聚物以及窗口固化剂体系，其中所述窗口预聚物选自具有2-6.5重量％的未反应的NCO基团的异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物，所述窗口固化剂体系包括：至少5重量％的窗口双官能的固化剂、至少5重量％的窗口胺引发的多元醇固化剂以及25-90重量％的窗口高分子量多元醇固化剂，所述窗口胺引发的多元醇固化剂每个分子具有至少一个氮原子并且每个分子平均具有至少三个羟基；所述窗口高分子量多元醇固化剂的数均分子量MN为2,000-100,000，并且每个分子平均具有3-10个羟基；其中，所述窗口固化剂体系具有反应性氢部分浓度，所述窗口预聚物具有未反应的NCO部分浓度；其中所述反应性氢部分浓度除以所述未反应的NCO部分浓度等于0.7-1.2；以及其中，所述终点检测窗口具有的密度 3 ≥1g/cm，其孔隙率小于0.1体积％，其肖氏D硬度为10-50，其断裂伸长率≤400％，以及在800纳米下透光率为50-100％。 [0019] 本发明提供了一种化学机械抛光垫，其包括：抛光层，所述抛光层具有抛光表面、底表面和平均厚度TP-平均，该厚度是在垂直于所述抛光表面的方向上从所述抛光表面测量到所述底表面得到的；结合至所述化学机械抛光垫中的终点检测窗口，其中所述终点检测窗口是塞入性窗口；其中所述终点检测窗口包括以下组分的反应产物，所述组分包括窗口预聚物以及窗口固化剂体系，其中所述窗口预聚物选自具有2-6.5重量％的未反应的NCO基团的异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物，所述固化剂体系包括：至少5重量％的窗口双官能的固化剂、至少5重量％的窗口胺引发的多元醇固化剂以及25-90重量％的窗口高分子量多元醇固化剂，所述窗口胺引发的多元醇固化剂每个分子具有至少一个氮原子并且每个分子平均具有至少三个羟基；所述窗口高分子量多元醇固化剂的数均分子量MN为2,000-100,000，并且每个分子平均具有3-10个羟基；其中，所述窗口固化剂体系具有反应性氢部分浓度，所述窗口预聚物具有未反应的NCO部分浓度；其中所述反应性氢部分浓度除以所述未反应的NCO部分浓度等于0.7-1.2；以及其中，所述终点检测窗口具有的密度 3 ≥1g/cm，其孔隙率小于0.1体积％，其肖氏D硬度为10-50，其断裂伸长率≤400％，以及在800纳米下透光率为50-100％，在400纳米下透光率为25-100％。 [0020] 本发明提供了一种化学机械抛光垫，其包括：抛光层，所述抛光层具有抛光表面、底表面和平均厚度TP-平均，该厚度是在垂直于所述抛光表面的方向上从所述抛光表面测量到所述底表面得到的；结合至所述化学机械抛光垫中的终点检测窗口，其中所述终点检测窗口是塞入性窗口；其中所述终点检测窗口包括以下组分的反应产物，所述组分包括窗口预聚物以及窗口固化剂体系，其中所述窗口预聚物选自具有2-6.5重量％的未反应的NCO基团的异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物，所述窗口固化剂体系包括：至少5重量％的窗口双官能的固化剂、至少5重量％的窗口胺引发的多元醇固化剂以及25-90重量％的窗口高分子量多元醇固化剂，所述窗口胺引发的多元醇固化剂每个分子具有至少一个氮原子并且每个分子平均具有至少三个羟基；所述窗口高分子量多元醇固化剂的数均分子量MN为2,000-100,000，并且每个分子平均具有3-10个羟基；其中，所述窗口固化剂体系具有反应性氢部分浓度，所述窗口预聚物具有未反应的NCO部分浓度；其中所述反应性氢部分浓度除以所述未反应的NCO部分浓度等于0.7-1.2；其中，所述抛光层包括以下抛光层成分的反应产物，所述抛光层成分包括：抛光层预聚物和抛光层固化剂体系，所述抛光层预聚物选自具有2-12重量％未反应的NCO基团的异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物，所述抛光层固化剂体系包括至少5重量％抛光层胺引发的多元醇固化剂、25-95重量％的抛光层高分子量多元醇固化剂以及0-70重量％的抛光层双官能的固化剂，所述抛光层胺引发的多元醇固化剂每个分子具有至少一个氮原子并且每个分子平均具有至少3个羟基；所述抛光层高分子量多元醇固化剂的数均分子量MN为2,500-100,000并且每个分子平均具有3-10个羟基； 3 其中所述抛光层的密度≥0.6g/cm、肖氏D硬度为5-40、断裂伸长率为100-450％、以及切割速率为25-150μm/hr；以及，其中所述抛光表面适合用于对选自磁性基材、光学基材和半导体基材的基材进行抛光。 [0021] 本发明提供了一种用来对基材进行抛光的方法，其包括：提供具有平台、光源和光传感器的化学机械抛光设备；提供至少一种基材；提供本发明的化学机械抛光垫；将所述化学机械抛光垫安装在所述平台上；任选地，在所述抛光表面和所述基材之间的界面处提供抛光介质；在所述抛光表面和所述基材之间形成动态接触，其中从所述基材上至少除去一些材料；以及，通过以下方法确定抛光终点：使来自光源的光透射通过所述终点检测窗口，并对从基材的表面反射、通过终点检测窗口入射到光传感器上的光进行分析。附图说明 [0022] 图1是本发明的化学机械抛光垫的立体图。 [0023] 图2是本发明的化学机械抛光垫的截面剖面图。 [0024] 图3是本发明的化学机械抛光垫的俯视平面图。 [0025] 图4是本发明的抛光层的侧视图。 [0026] 图5是本发明的化学机械抛光垫的截面侧视图。 [0027] 图6是本发明的塞入性终点检测窗口的侧视图。 [0028] 图7是本发明的化学机械抛光垫的截面剖面图。 [0029] 图8是本发明的化学机械抛光垫的截面剖面图。 [0030] 图9是本发明的化学机械抛光垫的截面剖面图。 [0031] 图10是本发明的化学机械抛光垫的截面剖面图。 [0032] 图11-12是本发明的化学机械抛光垫的截面剖面图。 [0033] 图13是本发明的化学机械抛光垫的截面剖面图。 [0034] 图14是本发明的化学机械抛光垫的截面剖面图。 [0035] 图15是本发明的化学机械抛光垫的截面剖面图。 具体实施方式[0036] 具有小于40的肖氏D硬度的常规抛光层通常具有非常高的断裂伸长率值(即>600％)。在进行加工操作时，具有如此高断裂伸长值的材料会可逆地变形，从而形成不能接受的差的凹槽以及在金刚石修整过程中产生的纹理不足。本发明的化学机械抛光垫优选具有抛光层，该抛光层具有低硬度(即，肖氏D≤40)和低拉伸伸长率(即，断裂伸长率≤450％)的独特组合，所述低硬度能够提供低缺陷抛光性能，这种独特的组合能够提供机械加工性从而有利于在抛光层中形成凹槽，还能够提供可修整性从而有利于使用金刚石修整盘形成微型构造。此外，由本发明的抛光层提供的性质的平衡使得能够(例如)对半导体晶片进行抛光，而不会由于形成微划伤缺陷而损坏晶片表面，所述缺陷可破坏半导体器件的电子完整性。 [0037] 本发明的化学机械抛光垫(10)还具有终点检测窗口(30)，该终点检测窗口(30)具有以下特性的独特组合：低硬度(即肖氏D≤50)，以提供低缺陷抛光性能，以及低拉伸伸长率(即，断裂伸长率≤400％)并结合良好的光学性质以促进抛光终点检测；以及化学机械抛光垫具有高要求的抛光应用所需的耐久性。 [0038] 本文和所附权利要求中用术语“平均总厚度TT-平均”描述具有抛光表面(14)的化学机械抛光垫(10)的时候，该术语表示在垂直于抛光表面(14)的方向上从抛光表面(14)测量到所述刚性层(25)的下表面(27)得到的化学机械抛光垫的平均厚度TT。(参见图1、2、5和7-15)。 [0039] 本文和所附权利要求中用术语“基本圆形的截面”描述化学机械抛光垫(10)的时候，该术语表示从中心轴(12)到抛光层(20)的抛光表面(14)的外周(15)的截面的最长半径r比从中心轴(12)到抛光表面(14)的外周(15)的截面的最短半径r长的程度≤20％。(见图1)。 [0041] 在本文和所附权利要求书中，用术语“双通过透射率”或"DPT"描述终点检测窗口时，该双通过透射率是使用以下公式测得的： [0042] DPT＝(IWSi-IWD)÷(IASi-IAD) [0043] 其中IWSi,IWD,IASi和IAD是使用包括SD1024F摄谱仪、氙气闪光灯和3mm光缆的Verity SP2006光谱干涉仪通过以下步骤测得的：在起始点对着(并且垂直于)终点检测窗口的第一面放置3mm光缆的光发射表面，使光穿过该窗口的厚度TW传导(参见图6、11-12和14-15)，并且在起始点测量从对着终点检测窗口的第二面放置的表面穿过窗口的厚度TW反射回来的光的强度，所述第二面与第一面基本上平行；其中，IWSi是从起始点通过窗口并从对着窗口的第二面放置的硅覆层晶片的表面穿过窗口反射回到起始点的光强度的测量值；其中IWD是从起始点通过窗口并从黑体的表面反射并穿过窗口回到起始点的光强度的测量值；其中，IASi是具有以下特征的光的强度测量值：所述光从起始点通过相当于终点检测窗口的厚度TW的空气厚度，从垂直于3mm光缆的光发射表面放置的硅覆层晶片的表面反射，并反射穿过所述空气的厚度回到起始点；以及，其中IAD是在3mm光缆的光发射表面从黑体反射的光的强度测量值。 [0044] 本文和所附权利要求中使用的术语"DPT400"是对于波长为400纳米的光，终点检测窗口具有的DPT。 [0045] 本文和所附权利要求中使用的术语"DPT800"是对于波长为800纳米的光，终点检测窗口具有的DPT。 [0046] 较佳的是，本发明的化学机械抛光垫(10)适于围绕中心轴(12)旋转。(参见图1和9-10)。较佳的是，抛光层(20)的抛光表面(14)在垂直于中心轴(12)的平面(28)内。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γ，优选相对于中心轴(12)呈90°的角度γ。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％。 [0047] 本发明的化学机械抛光垫(10)优选设计为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。 [0048] 本发明的化学机械抛光垫(10)包括以下部件(较好的是，由以下部件组成)：抛光层(20)，所述抛光层具有抛光表面(14)、底表面(17)和平均厚度TP-平均，该厚度是在垂直于所述抛光表面(14)的方向上从所述抛光表面(14)测量到所述底表面(17)得到的；结合至所述化学机械抛光垫(10)中的终点检测窗口(30)，其中所述终点检测窗口(30)是塞入性窗口；其中所述终点检测窗口(30)包括以下成分的反应产物，所述成分包括窗口预聚物以及窗口固化剂体系，其中所述窗口预聚物选自具有2-6.5重量％(优选3-6重量％；更优选5-6重量％；最优选5.5-6重量％)的未反应的NCO基团的异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物，所述窗口固化剂体系包括：至少5重量％(优选5-70重量％；更优选10-60重量％；最优选20-40重量％)的窗口双官能的固化剂、至少5重量％(优选5-25重量％；更优选5-20重量％；最优选5-15重量％)的窗口胺引发的多元醇固化剂以及25-90重量％(优选35-90重量％；更优选40-75重量％；最优选50-65重量％)的窗口高分子量多元醇固化剂，所述窗口胺引发的多元醇固化剂每个分子具有至少一个氮原子(优选1-4个氮原子；更优选2-4个氮原子；最优选2个氮原子)并且每个分子平均具有至少三个(优选3-6个；更优选3-5个；最优选4个)羟基；所述窗口高分子量多元醇固化剂的数均分子量MN为2,000-100,000(优选2,500-100,000；更优选5,000-50,000；最优选7,500-15,000)，并且每个分子平均具有3-10个(优选4-8个；更优选5-7个；最优选6个)羟基；其中所述抛光 3 3 3 层(20)的密度≥0.6g/cm(优选0.6-1.2g/cm；更优选0.7-1.1g/cm ；最优选0.75-1.0g/ 3 cm)、肖氏D硬度为5-40(优选5-30；更优选5-20；最优选5-15)、断裂伸长率为100-450％(优选125-425％；更优选150-300％；最优选150-200％)、以及切割速率为25-150μm/hr(优选30-125μm/hr；更优选30-100μm/hr；最优选30-60μm/hr)。 [0049] 所述化学机械抛光垫(10)优选具有下述抛光层(20)，该抛光层(20)具有以下性3 质的独特组合：密度大于0.6g/cm，能够提供低缺陷抛光性能的低硬度(即，肖氏D≤40)，低拉伸伸长率(即，断裂伸长率≤450％)以及切割速率为25-150μm/hr；这些性质的组合能够提供机械加工性从而有利于在抛光层中形成凹槽，还能够提供可修整性从而有利于使用金刚石修整盘形成微型构造。此外，由本发明的抛光层提供的性质的平衡使得能够(例如)对半导体晶片进行抛光，同时不会由于形成微划伤缺陷而损坏晶片表面，所述缺陷可破坏半导体器件的电子完整性。 [0050] 优选地，所述抛光层(20)包括以下抛光层成分的反应产物，所述抛光层成分包括：抛光层预聚物和抛光层固化剂体系，其中所述抛光层预聚物选自具有2-12重量％未反应的NCO基团的异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物，所述抛光层固化剂体系包括至少5重量％(优选5-30重量％；更优选5-25重量％；最优选5-20重量％)抛光层胺引发的多元醇固化剂、25-95重量％(优选35-90重量％；更优选50-75重量％；最优选60-75重量％)的抛光层高分子量多元醇固化剂以及0-70重量％(优选5-60重量％；更优选10-50重量％；更优选10-30重量％；最优选10-20重量％)的抛光层双官能的固化剂，所述抛光层胺引发的多元醇固化剂每个分子具有至少一个氮原子(优选1-4个氮原子；更优选2-4个氮原子； 最优选2个氮原子)并且每个分子平均具有至少3个(优选3-6个；更优选3-5个；最优选4个)羟基；所述抛光层高分子量多元醇固化剂的数均分子量MN为2,500-100,000(优选5,000-50,000；更优选7,500-25,000；最优选10,000-15,000)并且每个分子平均具有 3-10个(优选4-8个；更优选5-7个；最优选6个)羟基。 [0051] 用作抛光层预聚物以及用作窗口预聚物的异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物包括以下成分的反应产物，所述成分包括多官能的异氰酸酯和预聚物多元醇。 [0052] 用于制备异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物的多官能的异氰酸酯优选选自下组：脂族多官能的异氰酸酯、芳族多官能的异氰酸酯，及其混合物。更好的是，所述多官能的异氰酸酯是选自下组的二异氰酸酯：2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯、4,4'-二苯基甲烷二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、联甲苯胺二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、苯二甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、4,4'-二环己基甲烷二异氰酸酯、环己烷二异氰酸酯以及它们的混合物。更好的是，所述多官能的异氰酸酯是选自下组的二异氰酸酯：2,4-甲苯二异氰酸酯、2,6-甲苯二异氰酸酯以及它们的混合物。 [0053] 用于制备异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物的预聚物多元醇优选选自下组：二元醇、多元醇、多元醇二醇、其共聚物，及其混合物。更好的是，所述预聚物多元醇选自下组：聚醚多元醇(例如,聚(氧基四亚甲基)二醇,聚(氧基亚丙基)二醇,聚(氧基亚乙基)二醇)；聚碳酸酯多元醇；聚酯多元醇；聚己内酯多元醇；及它们的混合物；以及上述物质与一种或多种选自下组的低分子量多元醇的混合物：乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、 3-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二乙二醇、二丙二醇和三丙二醇。更好的是，所述预聚物多元醇选自下组：聚四亚甲基醚二醇(PTMEG)；聚亚丙基醚二醇(PPG),以及聚亚乙基醚二醇(PEG)中的至少一种，任选地混合有至少一种选自下组的低分子量多元醇：乙二醇、 1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二乙二醇、二丙二醇和三丙二醇。最优选地，所述预聚物多元醇包括与至少一种以下物质混合的PPG：乙二醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、1,2-丁二醇、1,3-丁二醇、2-甲基-1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、新戊二醇、 1,5-戊二醇、3-甲基-1,5-戊二醇、1,6-己二醇、二乙二醇、二丙二醇、以及三丙二醇。 [0054] 市售的基于PTMEG的异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物的例子包括预聚物(购自COIM USA公司(COIM USA,Inc.)，例如PET-80A、PET-85A、PET-90A、PET-93A、PET-95A、PET-60D、PET-70D、PET-75D)； 预聚物(购自驰姆特公司(Chemtura)，例如LF 800A、LF 900A、LF 910A、LF 930A、LF 931A、LF 939A、LF 950A、LF 952A、LF 600D、LF 601D、LF 650D、LF 667、LF 700D、LF 750D、LF 751D、LF 752D、LF 753D和L325)； 预聚物(购自安德森发展公司(Anderson Development Company)，例如70APLF、 80APLF、85APLF、90APLF、95APLF、60DPLF、70APLF、75APLF)。 [0055] 市售的基于PPG的异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物的例子包括预聚物(购自COIM USA公司，例如PPT-80A、PPT-90A、PPT-95A、PPT-65D、PPT-75D)； 预聚物(购自驰姆特公司(Chemtura)，例如LFG 963A、LFG 964A、LFG 740D)； 以及 预聚物(购自安德森发展公司(Anderson Development Company)，例如 8000APLF、9500APLF、6500DPLF、7501DPLF)。 [0056] 还可以使用非基于TDI的异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物。例如，异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物包括通过4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)和多元醇(例如聚四亚甲基二醇(PTMEG))与任选的二醇(例如1,4-丁二醇(BDO))反应形成的异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物，它们是可以接受的。当使用这类异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物时，未反应的异氰酸酯(NCO)的浓度优选为4-10重量％(更优选4-8重量％；最优选5-7重量％)。这种类型的市售异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物的例子包括 预聚物(购自COIM USA公司，例如27-85A、27-90A、27-95A)； 预聚物(来自于安德森发展公司，例如IE75AP、IE80AP、IE85AP、IE90AP、IE95AP、IE98AP)；以及 预聚物(购自驰姆特公司，例如B625、B635、B821)。 [0057] 所述抛光层预聚物和所述窗口预聚物优选选自具有小于0.1重量％游离甲苯二异氰酸酯(TDI)单体含量的异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物。 [0058] 所述抛光层预聚物和所述窗口预聚物优选选自每个分子平均具有两个反应性异氰酸酯基(即NCO)的异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物。 [0059] 所述抛光层双官能的固化剂和所述窗口双官能的固化剂优选各自独立地选自双官能的二醇固化剂和双官能的二胺固化剂。更优选地，所述抛光层双官能的固化剂和所述窗口双官能的固化剂各自独立地选自下组：二乙基甲苯二胺(DETDA)；3,5-二甲硫基-2,4-甲苯二胺及其异构体；3,5-二乙基甲苯-2,4-二胺及其异构体(例如，3,5-二乙基甲苯-2,6-二胺)；4,4'-双-(仲丁基氨基)-二苯基甲烷；1,4-双-(仲丁基氨基)-苯；4,4'-亚甲基-双-(2-氯苯胺)；4,4'-亚甲基-双-(3-氯-2,6-二乙基苯胺)(MCDEA)；聚四亚甲基醚-二-对氨基苯甲酸酯；N,N'-二烷基二氨基二苯甲烷；p,p'-亚甲基双苯胺(MDA)；间苯二胺(MPDA)；4,4'-亚甲基-双-(2-氯苯胺)(MBOCA)；4,4'-亚甲基-二-(2,6-二乙基苯胺)(MDEA)；4,4'-亚甲基-二-(2,3-二氯苯胺)(MDCA)；4,4'-二氨基-3,3'-二乙基-5,5'-二甲基二苯基甲烷；2,2',3,3'-四氯二氨基二苯甲烷；三亚甲基二醇二对氨基苯甲酸酯；以及它们的混合物。更优选地，所述抛光层双官能的固化剂和所述窗口双官能的固化剂各自独立地选自下组：4,4'-亚甲基-双-(2-氯苯胺)(MBOCA)；4,4'-亚甲基-双-(3-氯-2,6-二乙基苯胺)(MCDEA)及其异构体。最优选地，所述抛光层双官能的固化剂和所述窗口双官能的固化剂各自是4,4'-亚甲基-双-(2-氯苯胺)(MBOCA)。 [0060] 所述抛光层胺引发的固化剂和所述窗口胺引发的固化剂优选各自独立地选自每个分子包含至少一个氮原子(优选1-4个氮原子，更优选2-4个氮原子，最优选2个氮原子)并且每个分子平均具有至少三个(优选3-6个，更优选3-5个，最优选4个)羟基的胺引发的多元醇固化剂。优选地，所述抛光层胺引发的固化剂和所述窗口胺引发的固化剂所选择的胺引发的多元醇固化剂的数均分子量MN≤700(更优选150-650；更优选200-500；最优选250-300)。 [0061] 优选地，所述抛光层胺引发的固化剂和所述窗口胺引发的固化剂所选择的胺引发的多元醇固化剂的羟值(根据ASTM测试方法D4274-11测得)为350-1,200mg KOH/g(更优选400-1,000mg KOH/g；最优选600-850mg KOH/g)。 [0062] 市售的胺引发的多元醇固化剂的例子包括 系列胺引发的多元醇(购自陶氏化学公司(The Dow Chemical Company))； 特制多元醇(N,N,N',N'-四(2-羟丙基乙二胺))(购自巴斯夫公司(BASF))； 基于胺的多元醇(购自巴斯夫公司)； 基于胺的多元醇(购自拜尔材料科学公司(Bayer MaterialScience LLC))；三异丙醇胺(TIPA)(购自陶氏化学公司)；和三乙醇胺(TEA)(购自MB公司(Mallinckrodt Baker Inc.))。几种优选的胺引发的多元醇固化剂示于表1。 [0063] 表1 [0064] [0065] [0066] 所述抛光层高分子量多元醇固化剂和所述窗口高分子量多元醇固化剂优选各自独立地选自每个分子具有平均3-10个(更优选4-8个，更优选5-7个，最优选6个)羟基的高分子量多元醇固化剂。 [0067] 较好的是，所述抛光层高分子量多元醇固化剂所选择的高分子量多元醇固化剂的数均分子量MN高于抛光层固化剂体系中使用的抛光层胺引发的多元醇固化剂的数均分子量MN；较好的是，所述抛光层高分子量多元醇固化剂所选择的高分子量多元醇固化剂的羟值低于抛光层固化剂体系中使用的抛光层胺引发的多元醇固化剂的羟值。较好的是，用于形成所述抛光层(20)的抛光层高分子量多元醇固化剂的数均分子量MN为2,500-100,000(更优选5,000-50,000；更优选7,500-25,000；最优选10,000-15,000)。 [0068] 较好的是，所述窗口高分子量多元醇固化剂所选择的高分子量多元醇固化剂的数均分子量MN高于窗口固化剂体系中使用的窗口胺引发的多元醇固化剂的数均分子量MN；较好的是，所述窗口高分子量多元醇固化剂所选择的高分子量多元醇固化剂的羟值低于窗口固化剂体系中使用的窗口胺引发的多元醇固化剂的羟值。较好的是，用于形成所述窗口(30)的窗口高分子量多元醇固化剂的数均分子量MN为2,000-100,000(更优选2,500-100,000；更优选5,000-50,000；最优选7,500-15,000)。 [0069] 市售的高分子量多元醇固化剂的例子包括 多元醇、 多元醇和 多元醇(购自陶氏化学公司)； 特制多元醇和 挠性多 元醇(购自拜尔材料科学公司)；和 多元醇(购自巴斯夫公司)。几种优选的高分子量多元醇固化剂示于表2。 [0070] 表2 [0071] [0072] [0073] 较好的是，用于形成本发明的化学机械抛光垫(10)的终点检测窗口(30)的窗口固化剂体系的组分中所包含的反应性氢基团的和(即，胺(NH2)基团和羟基(OH)基团之和)除以窗口预聚物中未反应的异氰酸酯(NCO)基团所得的值(即，化学当量比)为0.7-1.2(优选0.8-1.10；更优选0.95-1.05；最优选0.98-1.02)。 [0074] 较好的是，用于形成本发明的化学机械抛光垫(10)的抛光层(20)的抛光层固化剂体系的组分中所包含的反应性氢基团的和(即，胺(NH2)基团和羟基(OH)基团之和)除以抛光层预聚物中未反应的异氰酸酯(NCO)基团所得的值(即，化学当量比)为0.85-1.15(更优选0.90-1.10；最优选0.95-1.05)。 [0075] 较好的是，本发明的化学机械抛光垫(10)的终点检测窗口(30)具有的密度≥1g/3 3 3 3 cm(优选1.05-1.2g/cm；更优选1.1-1.2g/cm ；最优选1.1-1.15g/cm )；孔隙率小于0.1体积％；肖氏D硬度为10-50(优选15-45；更优选20-40；最优选25-35)；以及断裂伸长率为≤400％(优选150-400％；更优选200-400％；最优选250-400％)。 [0076] 较好的是，本发明的化学机械抛光垫(10)的终点检测窗口(30)在800纳米下具有的双通过透射率DPT800为30-100％(优选30-85％；更优选50-85％；最优选60-80％)，该数值在下文实施例中所述的条件下测得。较好的是，本发明的化学机械抛光垫(10)的终点检测窗口(30)具有的DPT800为30-100％(优选30-85％；更优选50-85％；最优选60-85％)，该数值在下文实施例中所述的条件下测得；在400纳米下具有的双通过透射率DPT400为25-100％(优选25-85％；更优选40-85％；最优选45-85％)，该数值在下文实施例中所述的条件下测得。 [0077] 较好的是，结合至本发明的化学机械抛光垫(10)中的终点检测窗口(30)是塞入性窗口。(参见图7-9和11-15)。所述塞入性终点检测窗口(30)具有厚度TW，该厚度是在垂直于所述抛光表面(14)的平面(28)的方向上沿着轴B测得的。(参见图6、11-12和14-15)。 [0078] 任选地，所述终点检测窗口(30)结合至所述抛光层(20)中。(参见图7-9和13)。当所述塞入性终点检测窗口(30)结合至所述抛光层(20)中时，所述抛光层(20)还包括扩孔开口(40)，该扩孔开口(40)使贯穿通道(35)扩大并延伸穿透抛光层(20)的厚度TP，其中所述扩孔开口(40)在抛光表面(14)上开放并在扩孔开口(40)和贯穿通道(35)之间的界面处形成阶状部分(45)，阶状部分(45)沿着轴B方向的深度为DO，轴B与轴A平行并与抛光表面(14)的平面(28)垂直。较好的是，阶状部分(45)与抛光表面(14)平行。较好的是，所述扩孔开口限定了具有与轴A平行的轴的圆柱形体积。较好的是，所述扩孔开口限定了非圆柱形体积。较好的是，所述塞入性终点检测窗口(30)设置在所述扩孔开口(40)内。 较佳的是，所述塞入性终点检测窗口(30)设置在扩孔开口(40)之内并与抛光层(20)相粘结。较好的是，使用超声熔融和粘合剂中的至少一种方式将塞入性终点检测窗口块体(30)与抛光层(20)相粘结。较佳的是，沿着与轴A平行的轴B并且垂直于抛光表面(14)的平面(28)的扩孔开口的平均深度DO-平均为5-75密耳(优选10-60密耳，更优选15-50密耳，最优选20-40密耳)。较佳的是，扩孔开口的平均深度DO-平均大于或等于所述塞入性终点检测窗口(30)的平均厚度TW-平均。更好的是，扩孔开口的平均深度DO-平均满足以下关系式： [0079] 0.90*DO-平均≤TW-平均≤DO-平均。 [0080] 更好的是，扩孔开口的平均深度DO-平均满足以下关系式： [0081] 0.95*DO-平均≤TW-平均 [0082] 所述抛光层(20)还任选地包括多个微型元件(microelement)。优选地，所述多个微型元件均匀地分散在所述抛光层(20)中。优选地，所述多个微型元件选自：截留的(entrapped)气泡、空心聚合物材料、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)。更优选地，所述多个微型元件选自在抛光层(20)中均匀分布的截留的气泡和空心聚合物材料。优选地，所述多个微型元件的重均直径小于150微米(更优选小于50微米；最优选10-50微米)。优选地，所述多个微型元件包括具有聚丙烯腈或聚丙烯腈共聚物的壳壁的聚合物微气囊(例如， 购自阿科诺贝尔公司(Akzo Nobel))。优选地，所述多个微型元件以0-35体积％的孔隙率(更优选10-25体积％的孔隙率)结合到所述抛光层(20)中。 [0083] 所述抛光层(20)可以是多孔或非多孔(即未填充的)结构。优选地，根据ASTM3 D1622测定，所述抛光层(20)的密度≥0.6g/cm。更优选地，根据ASTM D1622测定，所述 3 3 3 抛光层(20)的密度为0.6-1.2g/cm(更优选0.7-1.1g/cm；最优选0.75-1.0g/cm )。 [0084] 优选用于形成本发明的化学机械抛光垫(10)的抛光层(20)的独特的抛光层固化剂体系提供了低硬度，同时具有100-450％的断裂伸长率，该值是按照ASTM D412测定的。较好的是，所述抛光层(20)具有125-425％(更优选150-300％，最优选150-200％)的断裂伸长率，该值是按照ASTM D412测定的。 [0085] 优选地，根据ASTM D2240测定，所述抛光层(20)的肖氏D硬度为5-40。更优选地，根据ASTM D2240测定，所述抛光层(20)的肖氏D硬度为5-30(更优选5-20；最优选5-15)。 [0086] 较好的是，所述抛光层(20)的切割速率为25-150μm/hr，该值是使用实施例中所述的方法测得的。更好的是，所述抛光层(20)的切割速率为30-125μm/hr(更优选30-100μm/hr；最优选30-60μm/hr)，该值是使用实施例中所述的方法测得的。 [0087] 本领域普通技术人员应理解，对于指定的抛光操作，选择适用于化学机械抛光垫(10)的厚度为TP的抛光层(20)。较好的是，抛光层(20)沿着轴(A)具有平均厚度TP-平均，所述轴(A)垂直于抛光表面(14)的平面(28)。更好的是，平均厚度TP-平均为20-150密耳(更优选30-125密耳，最优选40-120密耳)。(参见图2、5和7-15)。 [0088] 较好的是，所述抛光层(20)的抛光表面(14)适合用于对基材进行抛光。较好的是，所述抛光表面(14)适合用于对选自磁性基材、光学基材和半导体基材中的至少一种基材(更优选半导体基材，最优选半导体晶片)进行抛光。较好的是，所述抛光层(20)的抛光表面(14)具有宏观构造和微型构造中的至少一种，以促进基材的抛光。优选的，所述抛光表面(14)具有宏观构造，其中设计所述宏观构造用以达到以下目的中的至少一种：(i)缓解至少一种打滑；(ii)影响抛光介质流动；(iii)改变抛光层的坚硬性；(iv)减少边缘效应；(v)促进转移抛光碎片离开抛光表面(14)和被抛光的基材间的区域。 [0089] 较好的是，抛光表面(14)具有选自穿孔和凹槽中的至少一种的宏观构造。较好的是，所述穿孔从抛光表面(14)沿抛光层(20)厚度方向延伸，部分穿过或全部穿透抛光层(20)的厚度。较好的是，将凹槽安排在抛光表面(14)上，使得抛光过程中抛光垫(10)一旦转动后至少有一条凹槽掠过(sweep)基材。优选地，凹槽选自弯曲凹槽、线性凹槽及其组合。所述凹槽的深度≥10密耳(优选为10-150密耳)。优选地，凹槽形成凹槽图案，所述凹槽图案包括至少两条具有以下性质组合的凹槽，其深度选自：≥10密耳、≥15密耳和15-150密耳；宽度选自≥10密耳和10-100密耳；以及节距选自≥30密耳、≥50密耳、50-200密耳、70-200密耳和90-200密耳。 [0090] 较好的是，所述抛光层(20)中包含有<1ppm的磨料颗粒。 [0091] 较佳的是，本发明的化学机械抛光垫(10)还包括：具有上表面(26)和下表面(27)的刚性层(25)；介于所述抛光层(20)的底表面(17)和所述刚性层(25)的上表面(26)之间的热熔粘合剂(23)；其中，所述热熔粘合剂(23)将所述抛光层(20)与所述刚性层(25)粘结。(参见图2、5和7-15)。 [0092] 较好的是，为了有利于抛光终点检测，所述贯穿通道(35)延伸通过所述刚性层(25)。(参见图8和10-15)。 [0093] 较好的是，所述刚性层(25)由选自下组的材料制成：聚合物、金属、强化聚合物及其组合。更好的是，所述刚性层(25)由聚合物制成。最好的是，所述刚性层(25)由选自下组的聚合物制成：聚酯、尼龙、环氧树脂、玻璃纤维加强的环氧树脂以及聚碳酸酯(更优选聚酯；更优选聚对苯二甲酸乙二醇酯聚酯；最优选双轴取向的聚对苯二甲酸乙二醇酯聚酯)。 [0094] 任选地，为了有利于抛光终点检测，所述刚性层(25)选自在光的检测波长下对光是透明的材料，所述光是本发明的化学机械抛光垫(10)设计针对的光。当所述刚性层(25)是由此类透明材料制成时，所述贯穿通道(35)任选地不延伸通过所述刚性层(25)。(参见图7和9)。 [0095] 较好的是，所述刚性层(25)的平均厚度为大于5至60密耳(更好的是6-30密耳；更好的是6-15密耳，最好的是6-10密耳)。 [0096] 较好的是，所述刚性层(25)的上表面(26)和下表面(27)都是无凹槽的。更好的是，所述上表面(26)和下表面(27)都是平滑的。最好的是，所述上表面(26)和下表面(27)的粗糙度Ra为1-500纳米(优选1-100nm；更优选10-50nm；最优选20-40nm)，该值是使用光学轮廓测量仪测定的。 [0097] 较好的是，根据ASTM D882-12测定，所述刚性层(25)的杨氏模量为≥100MPa(更优选1,000-10,000MPa；更优选2,500-7,500MPa；最优选3,000-7,000MPa)。 [0098] 较好的是，所述刚性层(25)的空穴分数为<0.1体积％(更优选<0.01体积％)。 [0099] 较好的是，所述刚性层(25)由双轴取向的聚对苯二甲酸乙二醇酯制成，所述刚性层的平均厚度为大于5至60密耳(优选6-30密耳；更优选6-15密耳；最优选6-10密耳)；所述刚性层的杨氏模量为≥100MPa(优选1,000-10,000MPa；更优选2,500-7,500MPa；最优选3,000-7,000MPa)，该值根据ASTM D882-12测得。 [0100] 本领域技术人员应知道如何选择用于所述化学机械抛光垫(10)的合适热熔粘合剂(23)。较好的是，所述热熔粘合剂(23)是固化的反应性热熔粘合剂。更好的是，所述热熔粘合剂(23)是固化的反应性热熔粘合剂，所述固化的反应性热熔粘合剂在其未固化状态下熔融温度为50-150℃,优选115-135℃，其熔融后的适用期为≤90分钟。最好的是，TM处于未固化状态的热熔粘合剂(23)包含聚氨酯树脂(例如Mor-Melt R5003，购自罗门哈斯公司(Rohm and Haas Company))。 [0101] 所述化学机械抛光垫(10)优选适合与抛光机的平台接合。较佳的是，所述化学机械抛光垫(10)适合固定在抛光机的平台上。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化学机械抛光垫(10)固定在平台上。 [0102] 较好的是，所述化学机械抛光垫(10)包括施涂在所述刚性层(25)的下表面(27)上的压敏平台粘合剂(70)。本领域技术人员应知道如何选择用作压敏平台粘合剂层(70)的合适压敏粘合剂。较好的是，所述化学机械抛光垫(10)还包括施涂在所述压敏平台粘合剂层(70)上的剥离衬垫(75)，其中述压敏平台粘合剂层(70)介于所述刚性层(25)的下表面(27)和剥离衬垫(75)之间。(参见图2、5、7-8和11-15)。 [0103] 任选地，所述化学机械抛光垫(10)还包括：具有层叠体表面(52)和平台表面(55)的子垫(50)；介于所述刚性层(25)的下表面(27)和所述子垫(50)的层叠体表面(52)之间的层叠体粘合剂(60)；其中所述层叠体粘合剂(60)将所述刚性层(25)与所述子垫(50)相粘结，其中所述压敏平台粘合剂层(70)施涂在所述子垫(50)的平台表面(55)上。较好的是，所述化学机械抛光垫(10)还包括施涂在所述压敏平台粘合剂层(70)上的剥离衬垫(75)，其中述压敏平台粘合剂层(70)介于所述子垫(50)的平台表面(72)和剥离衬垫(75)之间。(参见图5和12-15)。 [0104] 将任选的子垫(50)结合至本发明的化学机械抛光垫(10)中有时对给定的抛光应用有利。对于用于预期抛光工艺的子垫(50)，本领域技术人员应当知道如何选择合适的构建材料以及子垫厚度TS。较好的是，所述子垫(50)的平均子垫厚度TS-平均≥15密耳(更好的是，30-100密耳；最好的是，30-75密耳)。 [0105] 当所述化学机械抛光垫(10)包括子垫(50)时，所述贯穿通道(35)优选延伸通过子垫(50)，从而有利于终点检测。在这种构型中，所述贯穿通道(35)任选地在子垫(50)中较窄，从而有利于在子垫(50)上放入塞入性终点检测窗口。(见图12)。在这种构型中，所述贯穿通道(35)任选地具有基本均匀的横截面，该横截面与抛光表面(14)的平面(28)平行，从而有利于在平台表面上或者在压敏平台粘合剂层(70)的层叠体侧(78)上放入塞入性终点检测窗口。(见图14)。 [0106] 较好的是，所述层叠体粘合剂(60)选自压敏粘合剂、热熔粘合剂、接触粘合剂及其组合。更好的是，所述层叠体粘合剂(60)选自压敏粘合剂和热熔粘合剂。最好的是，所述层叠体粘合剂(60)是反应性热熔粘合剂。 [0107] 任选的是，本发明的化学机械抛光垫(10)还包括：至少一层其它层，该层与抛光层(20)和压敏平台粘合剂层(70)接合并且介于两者之间。所述至少一层其它层(未显示)可以使用其它层粘合剂(未显示)结合至所述抛光垫(10)中。所述其它层粘合剂可以选自压敏粘合剂、热熔粘合剂、接触粘合剂及其组合。较好的是，所述其它层粘合剂是热熔粘合剂或压敏粘合剂。更好的是，所述其它层粘合剂是热熔粘合剂。 [0108] 较好的是，本发明用于对基材进行化学机械抛光的方法包括:提供具有平台、光源和光传感器(优选多传感器摄谱仪)的化学机械抛光设备；提供至少一种待抛光的基材(较好的是，其中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；更优选，其中所述基材是半导体基材；最优选其中所述基材是半导体晶片)；提供本发明的化学机械抛光垫；将所述化学机械抛光垫安装在所述平台上；任选地，在所述化学机械抛光垫的抛光表面和所述基材之间的界面处提供抛光介质(优选地，其中所述抛光介质选自抛光浆料和不含磨料的反应性液体制剂)；在所述抛光表面和所述基材之间形成动态接触，其中从所述基材上至少除去一些材料；以及，通过以下方法确定抛光终点：使来自光源的光透射通过所述终点检测窗口，并对从基材的表面反射回来、通过终点检测窗口入射到光传感器上的光进行分析。较好的是，所述抛光终点是基于对以下光的波长进行分析来测定的：所述光从基材的表面反射并透射通过所述终点检测窗口，其中所述光的波长具有>370至800纳米的波长。更好的是，所述抛光终点是基于对以下光的多个波长进行分析来测定的：所述光从基材的表面反射并透射通过所述终点检测窗口，其中所分析的波长中的一个波长具有>370至800纳米的波长。 [0109] 任选地，本发明的对基材进行抛光的方法还包括：周期性地用研磨修整器对抛光表面(14)进行修整。 [0110] 现在将在以下实施例中详细描述本发明的一些实施方式。 [0111] 抛光层：比较例A-B和实施例1-19 [0112] 根据表3提供的制剂细节，制备抛光层。具体而言，在51℃条件下通过对抛光层预聚物(即，用于比较例A和实施例1-9中的 LF667；和用于比较例B和实施例10-19中的 LFG963A；两者均购自驰姆特公司)与抛光层固化剂体系的组 分进行受控混合来制备聚氨酯饼。将胺引发的多元醇固化剂(即，购自陶氏化学公司的 800)和高分子量多元醇固化剂(即，购自陶氏化学公司的 HF505)进 行预混合，然后再与其它原料进行掺混。除了MBOCA之外，将所有原料保持在51℃的预混合温度下。将MBOCA保持在116℃的预混合温度下。设定抛光层固化剂体系与抛光层预聚物的比例，从而使化学计量比如表3中所示，所述化学计量比是通过固化剂体系中活性氢基团(即，-OH基团和-NH2基团的总和)与抛光层预聚物中未反应的异氰酸酯(NCO)基团的比值来确定的。 [0113] 通过在将抛光层预聚物与所述抛光层固化剂体系混合之前向抛光层预聚物中介入 微球来向抛光层中引入孔隙率，从而实现所需的孔隙率和密度。 [0114] 使用高剪切混合头将抛光层预聚物与任意加入的 微球和抛光层固化剂体系混合。在离开混合头之后，在5分钟内将混合物分配至直径为86.4cm(34英寸)的圆形模具中，得到约为10cm(4英寸)的总倾倒厚度。在将模具置入固化炉之前，使分配的混合物胶凝15分钟。然后在固化烘箱中使用以下循环来使模具固化：在30分钟内从环境温度升温至104℃的设定点，然后在104℃下保持15.5小时，然后在2小时内从104℃降温到21℃。 [0115] 然后，从模具中移出固化的聚氨酯饼，在30-80℃的温度下切成(使用移动刀片切割)大约40份单独的2.0毫米(80密耳)厚的片材。从各饼的顶部开始切片。丢弃任意不完整的片材。 [0116] 需要注意的是，实施例中所使用的 LF667是基于PTMEG的异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物，其包含购自驰姆特公司的 LF950A和 LF600D的50/50重量％掺混物。还要注意的是， LFG963A是基于PPG的异氰酸 酯封端的氨基甲酸酯预聚物，其购自驰姆特公司。 [0117] 表3 [0118] [0119] [0120] 比较例A-B和实施例1-19中得到的每种无凹槽的抛光层材料进行分析，从而测定它们的物理性能，记录在表4中。需要注意的是，所报导的密度数据是根据ASTM D1622测定的；所报导的肖氏D硬度数据是根据ASTM D2240测定的；所报导的肖氏A硬度数据是根据ASTM D2240测定的；所报导的断裂伸长率数据是根据ASTMD412测定的。 [0121] 表4所报导的切割速率数据是使用购自应用材料公司(Applied Materials)的200毫米 抛光工具测定的。抛光工具被设计用来容纳标称直径为51厘米(20英寸)的圆形化学机械抛光垫。按照实施例中所述的方法制备具有圆形横截面的抛光层。然后，对这些抛光层进行机器刻槽，以在抛光表面上提供凹槽图案，所述抛光表面包括大量以下尺寸的同心圆凹槽：间距为120密耳(3.05毫米)、宽度为20密耳(0.51毫米)、深度为 30密耳(0.76毫米)。然后，将所述抛光层层压到泡沫子垫层(购自罗门哈斯电子材料CMP有限公司(Rohm and Hass Electronic Materials CMP Inc.)的SP2310)上。 [0122] 按照以下工艺条件，使用金刚石修整盘(克尼可公司(Kinik Company)制造的AD3CL-150840-3垫修整器)对刻槽的抛光层的抛光表面进行研磨：在以下条件下，由金刚石修整盘对所述抛光层的抛光表面进行连续研磨2小时：板速为100rpm，去离子3 水流量为150厘米 /分钟，修整盘向下作用力为48.3kPa(7psi)。通过测量平均凹槽深度随时间的变化来确定切割速率。所述凹槽深度(以微米/小时计)是使用安装在Zaber科技机动化滑块(Zaber Technologies Motorized Slide)上的MTI仪器Microtrack II激光三角测量传感器(MTI Instruments Microtrack II Laser Triangulation Sensor)从中心至外边缘对各抛光层的抛光表面绘制曲线进行测量的。滑块(slide)上的传感器的扫描速度为0.732毫米/秒，传感器的采样速率(测量次数/毫米扫描距离)为6.34个点/毫米。表4所报道的切割速率是凹槽深度随时间的算术平均降低量，基于在所述抛光层的抛光表面收集的>2,000点的厚度测量次数。 [0123] 表4 [0124] [0125] 窗口：比较例C1-C23和实施例20-31 [0126] 根据表5提供的制剂细节，制备终点检测窗口。具体而言，使用涡旋混合机以1,000rpm的转速将窗口预聚物与窗口固化剂体系的组分混合30秒。除了双官能的芳族固化剂(即MBOCA和MCDEA)之外，将所有原料保持在60℃的预混合温度下。所述MBOCA和MCDEA在使用时保持在120℃的预混合温度下。 [0127] 表5以窗口固化剂体系中的反应性氢基团(即-OH基团和-NH2基团的总和)与窗口预聚物中的未反应的异氰酸酯基(NCO)基团的比例形式提供了用于终点检测窗口的窗口预聚物和窗口固化剂体系之间的化学计量比。 [0128] 在每个比较例C1-C23和实施例20-31中，使用高剪切混合头将窗口预聚物和窗口固化剂体系混合在一起。在离开混合头之后，将混合物分散至尺寸为2mm x 125mm x 185mm的袋式模具中。然后使含有分散的混合物的袋式模具在烘箱中固化十八(18)个小时。烘箱的设定点温度开始设置在93℃，时长二十(20)分钟；随后在104℃下十五(15)小时四十(40)分钟；然后降至21℃，最后保持两(2)小时。然后从烘箱中取出袋式模具及其内容物，然后从袋式模具中取出产物终点检测窗口。 [0129] 表5 [0130] [0131] [0132] 表5续 [0133] [0134] A是 LF667异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物，其包含50/50重量％LF950A和 LF600D的掺混物，购自驰姆特公司(Chemtura)。 [0135] B是 LFG963A异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物，购自驰姆特公司。 [0136] C是 LFG740D异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物，购自驰姆特公司。 [0137] D是 LFG750D异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物，购自驰姆特公司。 [0138] E是 LF800A异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物，购自驰姆特公司。 [0139] F是 LF900A异氰酸酯封端的氨基甲酸酯预聚物，购自驰姆特公司。 [0140] G是 B628聚醚基TDI-封端的预聚物，购自驰姆特公司。 [0141] H是 HF505高分子量多元醇固化剂，其数均分子量MN为11,400，每个分子平均具有6个羟基，购自陶氏化学公司(The Dow Chemical Company)。 [0142] I是聚四亚甲基醚二醇，其数均分子量MN为2000，每个分子平均具有2个羟基，购自西格玛-奥德里奇公司(Sigma-Aldrich)。 [0143] J是 800胺引发的多元醇固化剂，其数均分子量MN为280，每个分子平均具有4个羟基，购自陶氏化学公司。 [0144] K是 230-660不含胺的多元醇固化剂，其数均分子量MN为255，每个分子平均具有3个羟基，购自陶氏化学公司。 [0145] 对根据各比较例C1-C23和实施例20-31制备的终点检测窗口进行分析，以确定如表6中所述的物理性质。 [0146] 使用以下公式确定终点检测窗口的DPT400和DPT800透射率数据。 [0147] DPT＝(IWSi-IWD)÷(IASi-IAD) [0148] 其中IWSi,IWD,IASi和IAD是使用包括SD1024F摄谱仪、氙气闪光灯和3mm光缆的Verity SP2006光谱干涉仪通过以下步骤测得的：在起始点对着(并且垂直于)终点检测窗口的第一面放置3mm光缆的光发射表面，使在给定波长下(即，分别在400纳米和800纳米下)的光穿过该窗口的厚度TW传导，并且在起始点测量从对着终点检测窗口的第二面放置的表面穿过窗口的厚度TW反射回来的给定波长的光的强度，所述第二面与第一面基本上平行；其中，IWSi是从起始点通过窗口并从对着窗口的第二面放置的硅覆层晶片的表面穿过窗口反射回到起始点的光强度的测量值；其中IWD是从起始点通过窗口并从黑体的表面反射并穿过窗口回到起始点的在给定波长下的光的强度的测量值；其中，IASi是具有以下特征的在给定波长下的光的强度测量值：所述光从起始点通过相当于终点检测窗口的厚度TW的空气厚度，从垂直于3mm光缆的光发射表面放置的硅覆层晶片的表面反射，并反射穿过空气的厚度回到起始点；以及，其中IAD是在3mm光缆的光发射表面从黑体反射的在给定波长下的光的强度测量值。 [0149] 所报道的终点检测窗口的强度数据是根据ASTM D1622测定的。 [0150] 所报道的终点检测窗口的肖氏D硬度数据是根据ASTM D2240测定的。 [0151] 所述终点检测窗口的拉伸性质(即，拉伸强度和断裂伸长率)是根据ASTM D1708-10，使用Alliance RT/5机械测试仪(购自MTS系统公司(MTS Systems Corporation))，以2.54厘米/分钟的十字头速度进行测量的。所有的拉伸性质测试都是在温度和湿度受控的实验室内(设为23℃、相对湿度为50％)进行的。在进行测试的5天前开始，将所有的测试样品置于所述实验条件下。由四个重复样品的应力-应变曲线来测定各终点检测窗口测量的报告拉伸强度(MPa)和断裂伸长率(％)。 [0152] 表6 [0153] |
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