具有位于透明基层上方的包括孔口或开口的抛光表面层的抛
光垫
技术领域
背景技术
[0002] 化学-机械平面化或化学-机械抛光(通常简写为CMP)是一种在
半导体制作中用于使
半导体晶片或其它衬底(基底，substrate)平面化的技术。
[0003] 该过程与抛光垫和直径通常大于晶片直径的保持环相结合地使用
研磨和
腐蚀性的化学浆体(通常称为胶质)。抛光垫和晶片由动态抛光头压并在一起并由塑料保持环保持就位。在抛光期间使动态抛光头旋转。该方法有助于材料的去除并趋于使任何不规则的形貌平坦，从而使晶片平直或平坦。这对于为形成另外的
电路元件而设置晶片而言可能是必需的。例如，这对于使整个表面处于影印平版印刷系统的景深内或基于材料的
位置而选择性地去除材料而言可能是必需的。对于最新的低于50纳米的技术
节点而言，通常的景深要求低至埃级。
[0004] 材料去除的过程并非仅仅是如
砂纸在木材上进行的那种研磨刮擦过程。浆体中的化学制品还与待去除的材料反应和/或使待去除的材料弱化。
磨料加速了该弱化过程并且抛光垫有助于从表面擦除反应后的材料。除浆体技术的进步外，抛光垫对日益复杂的CMP操作起到了重要作用。
[0005] 然而，在CMP垫技术的发展中需要额外的改进。
发明内容
[0006] 本发明的实施例包括具有位于透明基层上方的包括孔口或开口的抛光表面层的抛光垫。
[0007] 在一实施例中，一种用于抛光衬底的抛光垫包括具有球形顶面和透明区域的基层。抛光表面层附接到基层的球形顶面上。该抛光表面层具有抛光表面和背面。在该抛光垫中设置有从抛光表面层的背面贯穿到该抛光表面层的抛光表面的孔口，并且该孔口与基层的透明区域对准。该基层在抛光表面层的背面为孔口提供不能渗透的密封。
[0008] 在另一实施例中，一种用于抛光衬底的抛光垫包括具有球形顶面和透明区域的基层。抛光表面层附接到基层的球形顶面上。该抛光表面层具有抛光表面和背面。在抛光垫中设置有从抛光表面层的抛光表面到该抛光表面层的背面但不穿透该背面的开口。该开口与基层的透明区域对准。
[0009] 在另一实施例中，一种制作用于抛光衬底的抛光垫的方法包括在成型模中提供基层和通过使一组可聚合的材料混合而形成的混合物。该基层具有透明区域。成型模的槽图案/槽形式与该混合物联接。在槽图案与混合物联接的情况下，所述混合物至少部分地
固化从而直接在基层上形成模制均质抛光表面层。该模制均质抛光表面层包括与成型模的槽图案对应的突起图案。在抛光表面层中形成有与基层的透明区域对准的孔口或开口。
附图说明
[0010] 图1示出其中设置有窗口的抛光垫的自顶向下的平面图。
[0011] 图2示出根据本发明一实施例的在抛光表面层中包括孔口或开口的抛光垫的自顶向下的视图。
[0012] 图3A-3C示出根据本发明实施例的具有透明基层和其中设置有孔口的连续抛光表面层的抛光垫的沿图2的a-a’轴线截取的截面图。
[0013] 图4示出根据本发明实施例的具有透明基层和其中设置有孔口的不连续抛光表面层的抛光垫的沿图2的a-a’轴线截取的截面图。
[0014] 图5示出根据本发明实施例的具有透明基层和其中设置有开口的连续抛光表面层的抛光垫的沿图2的a-a’轴线截取的截面图。
[0015] 图6示出根据本发明实施例的具有形成在透明基层中的浆体偏向系统和其中设置有孔口的连续抛光表面层的抛光垫的沿图2的a-a’轴线截取的截面图。
[0016] 图7示出根据本发明实施例的具有透明基层和其中设置有浆体偏向系统的连续抛光表面层的抛光垫的沿图2的a-a’轴线截取的截面图。
[0017] 图8示出根据本发明一实施例的具有包括离散的线性段突起的抛光表面层的抛光垫的自顶向下的视图。
[0018] 图9示出根据本发明一实施例的具有包括孔口或开口和指示区域的抛光表面层的抛光垫的自顶向下的平面图。
[0019] 图10A-10F示出根据本发明一实施例的用于制作具有透明基层和其中设置有孔口或开口的抛光表面层的抛光垫的操作的剖视图。
[0020] 图11示出根据本发明一实施例的与具有透明基层和其中包括孔口或开口的抛光表面层的抛光垫兼容的抛光设备的等轴侧视图。
具体实施方式
[0021] 本文中描述了具有位于透明基层上方的包括孔口或开口的抛光表面层的抛光垫。在以下描述中，阐述了许多具体细节，诸如具体的抛光垫组合物和设计，以便提供对本发明的实施例的透彻理解。对本领域的技术人员来说将显而易见的是，本发明的实施例可在没有这些具体细节的情况下实施。在另一些情形中，未详细描述公知的加工技术，诸如与浆体和抛光垫组合以执行半导体衬底的化学机械抛光(CMP)有关的细节，以便不会不必要地使本发明的实施例难以理解。此外，应理解的是，图中所示的各种实施例是说明性的表示且不一定按比例绘制。
[0022] 本文中描述的一个或多个实施例涉及一种包括形成在抛光垫的抛光层中的孔口或开口的检测系统。该孔口或开口可与其上设置有抛光层的无孔口透明基层相结合地使用。本文中描述的抛光垫的实施例可用于化学机械抛光工艺中的端点检测(EPD)。如本文中所用，孔口通常指完全贯穿描述为其中具有孔口的层或垫而形成的孔。相比而言，开口通常指形成在描述为其中具有开口的层或垫的一个表面上但不完全贯穿所述层或垫的不完整的孔(例如，沟槽或部分孔口)。具体实施例包括但不限于具有以下特征中的一者或多者的抛光垫：(1)设置在抛光表面层中且在光学透明基层上方的孔口，(2)设置在抛光表面层中且在形成于透明基层中的开口或局部浆体偏向系统上方的孔口，(3)设置在抛光表面层中且在光学透明基层上方的开口或浆体偏向系统，和(4)设置在抛光表面层中且在光学透明基层的开口或局部浆体偏向系统上方的开口或浆体偏向系统。应理解的是，实施例不限于完全透明的基层。在一实施例中，对透明基层的谈及是指基层的至少一部分或一个区域是透明的。位于基层上方的抛光表面层中的开口或孔口与基层的透明部分作用类似(例如，与该透明部分对准)。
[0023] 为了更透彻地理解，在第一方面，可能需要对抛光垫引入用于高级化学机械抛光加工的特征结构。例如，不透明的抛光垫中可包括一个或多个“窗口”以允许用于各种监视应用的可见光充分透过。一种这样的监视应用可包括安装在化学机械抛光设备内或其上的光学器件的使用。该光学器件用于通过例如施行抛光的衬底中的反射率变化来监视化学机械抛光过程。透过抛光垫的窗口监视该过程，因为抛光发生在抛光垫的顶部抛光表面。该窗口通常通过将透明塞插入垫中或者通过在制作时在不透明的垫中模制透明区域(例如，局部透明区域或LAT)而形成。在任一种情况下，该窗口由垫中所包括的不同材料构成。
[0024] 根据本发明的一实施例，提供了适合于透过其中进行光学监视的“无窗口式”抛光垫。作为示例，在抛光垫的抛光表面层中设置有允许透过抛光垫进行光学监视的孔口或开口。在一个实施例中，该孔口或开口是在抛光表面层中形成的延伸穿过整个抛光表面层的完整的或不完整的孔。因而，与包括由材料构成的窗口的垫相反，无窗口式抛光垫的特征在于不存在材料。
[0025] 通常，形成在抛光垫中的仅一个孔不适于监视化学机械过程。例如，浆体将会通过垫逸出，从而可能侵蚀下方的光学监视装置。在另一示例中，充填有不透明浆体的孔可能不适于允许充分透光以进行光学检测。然而，目前正在测试或在用的高级浆体相对透明(如果不是全透明的话)。
[0026] 同样地，在本发明的一实施例中，使孔口或开口充填有浆体不会不利地影响光学检测。此外，在一实施例中，在抛光表面层下方包括透明基层。在一个这样的实施例中，该透明基层提供密封以保护化学机械抛光设备的压盘和例如
石英激光器部位。如以下更详细所述，提供了多种孔口或开口设计。在一些实施例中，所述设计包括在抛光过程中使浆体涌过(flushing)开口或孔口的措施。在一具体的这种实施例中，设计成用于浆体涌过的孔口被用于防止抛光碎屑聚集、结
块或潜在地衰减激光或其它光学
信号。
[0027] 常规的“窗口式”抛光垫通常具有其中包括适当透明的材料的插入物或LAT区域。例如，图1示出了其中设置有窗口的抛光垫的自顶向下的平面图。
[0028] 参照图1，抛光垫100包括具有抛光表面102和背面(未示出)的抛光主体。抛光表面102具有同心周向槽图案104。该槽图案还包括从最内部的周向槽延续到最外部的周向槽的多个径向槽106。在抛光垫100中包括窗口108并且该窗口从抛光表面102可见。该窗口由诸如塞(或插入物)的适当透明的材料或LAT区域构成，如上所述。应指出的是，尽管不一定始终如此，但常规的抛光垫通常具有如图1所示的同心圆形槽图案。
[0029] 在第二方面，用于CMP操作的抛光垫可具有性能权衡/折衷，例如在跨晶片(across-wafer)抛光均匀度与模内(within die)抛光均匀度之间的性能权衡。例如，硬的抛光垫可呈现良好的模级平面化，但具有不太好的跨晶片均匀度。它们还可能划伤正被抛光的衬底。另一方面，软的抛光垫可呈现不太好的模级平面化(例如，它们可导致在模内产生凹陷)，但具有良好的跨晶片均匀度。一种减轻上述性能折衷的方法可以是使晶片内抛光作用和模内抛光作用分离。
[0030] 用于制作和使用软垫的常规方法可能具有局限性。例如，
铸造的软垫可提供低
缺陷的特征但折衷的平面化性能。可能需要在抛光操作期间既提供低缺陷的特征又提供高平面化性能的抛光垫。类似地，用于制作和使用硬垫的常规方法可能具有局限性。例如，更硬的
氨基
甲酸乙酯/尿烷组分(formulation)中可能固有的更快的胶凝速度可迫使形成影响垫均匀度且限制组分选择的工艺折衷。可能需要一种适于制造和实施避免此类折衷的硬垫的方法。另外，如上所述，可能希望消除垫的抛光表面的特性与其主要特性之间的相互影响/联系，以使得可分开优化各特性。
[0031] 根据本发明的一实施例，本文中描述了具有与抛光表面的材料不同的主材或基材的抛光垫。可采用适合克服上述针对常规垫作出的折衷的方法来制作和实施此类抛光垫。在一个实施例中，一种复合抛光垫包括由稳定的、基本上不可压缩的惰性材料制成的基层或主层，在所述惰性材料上设置有抛光表面层。较硬的基层可提供用于垫完整性的支承和强度，而较软的抛光表面层可减少划痕，从而实现消除抛光层的材料特性与抛光垫的剩余部分特性之间的相互影响。
[0032] 在以下更详细地阐述的一个具体实施例中，通过在诸如聚
碳酸酯板的坚硬的衬料或基层上产生软的抛光表面层来获得软垫的平面化特征。其它可能的方案包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)材料、PETG材料、玻璃、石英、
丙烯酸材料、MMA或聚苯乙烯的使用。根据本发明的实施例，用于减轻上述性能折衷的方法包括形成具有由与硬的基层结合的离散的突起组成的软连续抛光表面层或软抛光表面层的抛光垫。尽管上述方法可能是优选的，但应该理解的是，本文中还能设想和描述相反的布置结构，例如设置在下方的软基层上的硬抛光表面层。
[0033] 在本发明的一方面，一种适合于光学监视的无窗式抛光垫包括具有贯穿其中的孔口或位于其中的开口的抛光表面层。例如，图2示出了根据本发明一实施例的在抛光表面层中具有孔口或开口的抛光垫的自顶向下的平面视图。
[0034] 参照图2，用于抛光衬底的抛光设备200包括抛光垫201。抛光垫201具有抛光表面202和背面(未示出)。抛光表面202包括诸如周向槽204和径向槽206的槽图案。应理解的是，抛光表面202可具有适于化学机械抛光处理的任何槽图案。例如，参照图2，抛光表面202具有带径向槽的同心多边形槽(与图1所示的同心圆不同)图案。亦即，周向槽204形成具有经过其
顶点延伸的径向槽206的同心多边形。例如，在一具体实施例中，同心多边形的槽图案是同心十二边形的槽图案，如图2所示。
[0035] 在抛光表面202中设置有孔口或开口208。在一实施例中，在孔口或开口208中未设置材料，例如，在孔口或开口208的位置处不存在塞、插入物或LAT区域。下面结合图3A-3C、4、5、6A和6B描述图2的抛光垫的可能的实施例的变型。
[0036] 抛光垫可设置有包括形成在其中的孔口的连续抛光表面层。例如，图3A-3C示出了根据本发明实施例的具有透明基层和包括设置于其中的孔口的连续抛光表面层的抛光垫的沿图2的a-a’轴线截取的截面图。
[0037] 参照图3A-3C，分别提供了用于抛光衬底的抛光垫300A、300B和300C的示例。抛光垫300A、300B和300C包括具有球形顶面304和背面306的透明基层302。抛光表面层308附接到透明基层302的球形顶面304上。抛光表面层308具有抛光表面308B和背面308A。在抛光垫中设置有从抛光表面层308的背面308A贯穿到其抛光表面308B的孔口310。在一实施例中，透明基层306在抛光表面层308的背面308A为孔口310提供不能渗透的密封。在一实施例中，抛光表面层308包括具有自其突出的多个抛光特征结构的连续层部分，如图3A-3C所示。抛光表面层308的连续层部分附接到透明基层302上。
[0038] 具体参照图3A，在一个实施例中，孔口310设置在透明基层302的球形顶面304上方。具体参照图3B，在一个实施例中，孔口310设置在形成于透明基层302中的开口320上方。开口320的底部低于透明基层302的球形顶面304。具体参照图3C，在一个实施例中，孔口310设置在自透明基层302形成的突起340上方。突起340的顶部在透明基层302的球形顶面304之上并位于抛光表面层308的孔口310内。
[0039] 在另一方面，抛光垫可设置有具有形成在其中的孔口的不连续抛光表面层。例如，图4示出了根据本发明实施例的具有透明基层和包括设置于其中的孔口的不连续抛光表面层的抛光垫的沿图2的a-a’轴线截取的截面图。
[0040] 参照图4，提供了用于抛光衬底的抛光垫400的示例。抛光垫400包括具有球形顶面404和背面406的透明基层402。抛光表面层408附接到透明基层402的球形顶面404上。孔口
410例如通过中断抛光表面层408的抛光特征结构图案而设置在抛光垫中。在一实施例中，透明基层402为抛光表面层408的孔口410提供不能渗透的密封。在一实施例中，抛光表面层
408是从表面404突出的多个抛光特征结构，如图4所示。抛光表面层408的不连续层部分的突起附接到透明基层402上。
[0041] 在一实施例中，上述抛光垫适合于供端点检测系统使用。例如，可通过透明基层结合形成在上覆的抛光表面层中的孔口执行端点检测。因而，在一实施例中，透明基层基本透过诸如但不限于可见光、紫外光、红外光或它们的组合光。然而，可能的情况是基层不能或不需要制成完全透明的，但是仍可有效透过用于端点检测的光。在一个这样的实施例中，透明基层透过低至约80％的在700-710纳米范围内的入射光，但仍适合用作抛光垫内
检测区域的一部分。然而，在另一实施例中，透明基层透过80％或以上的在700-710纳米范围内的入射光。在一实施例中，透明基层有效地透明(即，理想地完全透明)以透过用于端点检测的光。
[0042] 在另一方面，抛光垫可设置有具有形成在其中的开口的连续抛光表面层。例如，图5示出了根据本发明实施例的具有透明基层和包括设置于其中的开口的连续抛光表面层的抛光垫的沿图2的a-a’轴线截取的截面图。
[0043] 参照图5，提供了用于抛光衬底的抛光垫500的示例。抛光垫500包括具有球形顶面504和背面506的透明基层502。抛光表面层508附接到透明基层502的球形顶面504上。抛光表面层508具有抛光表面508B和背面508A。在抛光垫中设置有从抛光表面层508的抛光表面
508B到其背面508A但不穿透到该背面508A的开口510。
[0044] 在一实施例中，抛光表面层508包括具有自其突出的多个抛光特征结构的连续层部分，如图5所示。抛光表面层508的连续层部分附接到透明基层502上。抛光表面层508的总厚度(T3)因而比突起的高度大出量(T2)。在一个实施例中，量T2大于抛光表面层508的保留在开口510的底部的部分的厚度(T1)，如图5所示。然而，在另一实施例中，量T2与抛光表面层508的保留在开口510的底部的部分的厚度(T1)大致相同。在又一实施例中，量T2小于抛光表面层508的保留在开口510的底部的部分的厚度(T1)。
[0045] 再参照图5，在一个实施例中，孔口510设置在透明基层502的球形顶面504上方。该布置结构与结合图3A所述的实施例相似，除了抛光表面层508的一部分保留在开口510的底部这一点以外。然而，在另一实施例(未示出)中，抛光表面层的开口设置在形成于透明基层中的开口上方。透明基层的开口的底部在透明基层的球形顶面之下。该布置结构与结合图3B所述的实施例相似，除了抛光表面层的一部分保留在透明基层的开口的底部这一点以外(例如，对比该抛光表面层的一部分与透明基层的开口的底部一致)。在又一实施例(未示出)中，抛光表面层的开口设置在自透明基层形成的突起上方。该突起的顶部在透明基层的球形顶面之上。该布置结构与结合图3C所述的实施例相似，除了抛光表面层的一部分保留在透明基层的突起顶部这一点以外(例如，对比该抛光表面层的一部分与透明基层的突起的顶部一致)。
[0046] 如下文更详细所述，抛光表面层508可以是不透明的。不过，厚度T1可足够薄以允许至少部分透过例如用于端点检测过程的光。例如，在一实施例中，透明基层502和抛光表面层508的背面508A在开口510下方(例如，具有厚度T1的区域)的部分的组合基本透过诸如但不限于可见光、紫外光、红外光或它们的组合光。在一个这样的实施例中，透明基层502和抛光表面层508的背面508A在开口510下方的部分透过约80％或以上的在700-710纳米范围内的入射光。在一实施例中，透明基层502和抛光表面层508的背面508A在开口510下方的部分的组合是有效透明的以透过用于端点检测的光。
[0047] 在另一方面，在透明基层或设置在透明基层上的抛光表面层中包括浆体偏向系统。在第一示例中，图6示出了根据本发明实施例的具有形成在透明基层中的浆体偏向系统和包括设置于其中的孔口的连续抛光表面层的抛光垫的沿图2的a-a’轴线截取的截面图。应理解的是，仍可通过包括此类浆体偏向系统的特征结构来执行端点检测。
[0048] 参照图6，提供了用于抛光衬底的抛光垫600的示例。抛光垫600包括具有球形顶面604和背面606的透明基层602。抛光表面层608附接到透明基层602的球形顶面604上。抛光表面层608具有抛光表面608B和背面608A。在抛光垫中设置有从抛光表面层608的背面608A贯穿到其抛光表面608B的孔口610。在一实施例中，透明基层602在抛光表面层608的背面
608A为孔口610提供不能渗透的密封。在一实施例中，抛光表面层608包括具有自其突出的多个抛光特征结构的连续层部分，如图6所示。抛光表面层608的连续层部分附接到透明基层602上。在一实施例中，浆体偏向特征结构650形成在透明基层602中且凹进到透明基层
602的球形顶面604之下。在一个这样的实施例中，抛光表面层608的孔口610设置在透明基层602的浆体偏向特征结构650上方(例如，与该浆体偏向特征结构对准)，如图6所示。在一替换实施例(未示出)中，在抛光表面层608中仅形成有与孔口610不同的开口。在一个这样的替换实施例中，抛光表面层608完全是连续的并且包括与透明基层602的浆体偏向特征结构650一致的材料部分。
[0049] 在第二示例中，图7示出了根据本发明实施例的具有透明基层和包括设置于其中的浆体偏向系统的连续抛光表面层的抛光垫的沿图2的a-a’轴线截取的截面图。
[0050] 参照图7，提供了用于抛光衬底的抛光垫700的示例。抛光垫700包括具有球形顶面704和背面706的透明基层702。抛光表面层708附接到透明基层702的球形顶面704上。抛光表面层708具有抛光表面708B和背面708A。在抛光垫中设置有从抛光表面层708的抛光表面
708B到其背面708A但不穿透该背面的开口710。在一实施例中，在抛光表面层708的开口710中形成有浆体偏向特征结构750，如图7所示。
[0051] 在一实施例中，浆体偏向系统包括在抛光表面层或透明基层或两者中的适于允许浆体在化学机械抛光操作期间从孔口涌出的几何形状的使用。虽然在图6和7中仅示出此类偏向系统的两个示例，但适合于浆体涌出的孔口或开口的任何几何形状应视为落入本发明实施例的精神和范围内。作为示例，孔口或开口的一个或多个边缘的楔形或斜坡形状的改型可有利于浆体从开口或孔口流出。适于与本文所述的开口和孔口一起使用的浆体偏向系统的几何形状的示例在转让给内克斯普拉纳公司的于2011年7月15日提交的美国
专利申请13/184,395中被公开，该申请通过引用的方式并入本文。
[0052] 上述抛光垫200、300A、300B、300C、400、500、600和700的抛光表面层被描述为附接到对应的透明基层上。在一实施例中，抛光表面层与对应的透明基层“结合”。在第一个这样的实施例中，抛光表面层直接结合到对应的透明基层。亦即，抛光表面层与对应的透明基层直接
接触。因而，在一个实施例中，“直接结合到…”是指在没有介入层(诸如压敏
粘合剂层)或其它胶状或粘附膜的情况下直接接触。可能优选的是，抛光表面层直接结合到对应的基层，使得仅抛光表面层和对应的透明基层赋予由它们组成的垫的抛光性能。在另一实施例中，“附接”用来指介入层(诸如
压敏粘合剂层)或其它胶状或粘附膜的使用。还可包括其它介入膜或层。
[0053] 在一具体的这种实施例中，抛光表面层与对应的透明基层共价结合。在一实施例中，术语“共价结合”是指来自第一材料(例如，抛光表面层的材料)的
原子与来自第二材料(例如，基层的材料)的原子交联或共享
电子以实现有效的化学结合的布置结构。共价结合与机械结合(诸如通过螺钉、钉子、胶
水或其它粘合剂的结合)有区别。在另一具体实施例中，抛光表面层不与对应的透明基层共价结合，而是仅与其静电结合。此类静电结合可包括透明基层与抛光表面层之间的范德华式相互作用。
[0054] 抗剥离能
力(peel resistance)可提供对抛光表面层与透明基层结合的强度和程度的指示。在一实施例中，透明基层和对应的抛光表面层具有足以耐受在抛光垫的使用寿命期间所施加的剪切力的抗剥离能力。
[0055] 在一实施例中，在抛光表面层和透明基层的对接面处使用一定的表面粗糙度，以提高抛光垫的这两个部分的结合强度。在一个这样的实施例中，在对应的抛光表面层直接结合到透明基层的情况下，透明基层具有大于约1微米Rq(Rms)的表面粗糙度。在一个具体的这种实施例中，该表面粗糙度大约处在5-10微米Rq(Rms)的范围内。
[0056] 然而，在另一实施例中，不包括实质性的表面粗糙度并且抛光表面层和透明基层的对接面特别光滑。这种光滑对接面的强度可独立于表面粗糙度或者可以不需要通过包括这种表面粗糙度来进一步加强。在一个这样的实施例中，在对应的抛光表面层直接结合到透明基层的情况下，透明基层具有表面粗糙度小于约1微米Rq(Rms)的光滑表面。决定或需要在透明基层和抛光表面层的对接面处包括或不包括粗糙度可取决于对接面的原始性质(例如，不包括诸如油膜的杂质)或对接面处的材料的性质。例如，在一特定的这种实施例中，光滑对接面处的抛光表面层由使用聚氨酯形成的材料组成。
[0057] 上述抛光垫200、300A、300B、300C、400、500、600和700的抛光表面层和对应的透明基层的材料可作为单独的构件或作为共同用于抛光垫的一个整体各自具有适合提供期望的抛光特征的限定参数。例如，在一个这样的实施例中，抛光表面层和对应的透明基层的
能量损失系数或KEL不同。KEL是用于预测抛光性能的参数。ASTM D4092-90(“与塑料的动态机械测量有关的标准术语”)将该参数定义为在每个
变形周期中损失的每单位体积的能量。换言之，它是
应力-应变滞后回线内的面积的度量。能量损失系数(KEL)是tanδ和弹性储存模量(E’)两者的函数并且可由下式定义：KEL＝tanδ*1012/[E’*(1+tanδ2)]，其中E’的单位是帕斯卡。弹性应力与应变的比率为储存(或弹性)模量，而粘性应力与应变的比率为损耗(或粘性)模量。当进行拉力、挠曲或压缩试验时，E’和E”分别表示储存模量和损耗模量。损耗模量与储存模量的比为tanδ，δ是应力与应变之间的
相位角差。因而，E’/E”＝tanδ并且E’/E”是对材料的减振能力的度量。在一实施例中，透明基层具有在40℃时小于约100KEL(1/Pa)(例如，大约7)的能量损失系数。在一实施例中，抛光表面层具有在40℃时大于约1000KEL(1/Pa)(例如，大约8000)的能量损失系数。在一实施例中，透明基层具有在40℃时小于约100KEL(1/Pa)的能量损失系数，对应的抛光表面层具有在40℃时大于约1000KEL(1/Pa)的能量损失系数，并且透明基层和对应的抛光表面层在40℃时共同具有小于约100KEL(1/Pa)的能量损失系数。
[0058] 上述抛光垫200、300A、300B、300C、400、500、600和700的抛光表面层和对应的透明基层的材料可作为单独的构件或者作为共同用于抛光垫的一个整体各自具有适合提供期望的抛光特征的限定的弹性压缩率。在一实施例中，透明基层具有在5PSI(磅每平方英寸)的作用压力下小于约1％的压缩率。在一实施例中，抛光表面层具有在5PSI的作用压力下大于约0.1％的压缩率。在一实施例中，例如对于硬基层上的相对较硬的抛光表面而言，抛光表面层具有第一
弹性模量，并且对应的透明基层具有大于该第一弹性模量的约5倍且甚至10倍的第二弹性模量。然而，在另一实施例中，例如对于硬基层上的相对较软的抛光表面而言，抛光表面层具有第一弹性模量，并且对应的透明基层具有大于该第一弹性模量的约100倍的第二弹性模量。
[0059] 在另一示例中，上述抛光垫200、300A、300B、300C、400、500、600和700的抛光表面层和对应的透明基层的材料可作为单独的构件或作为共同用于抛光垫的一个整体各自具有适合提供期望的抛光特征的限定的硬度。在一实施例中，对于聚碳酸酯透明基层而言，透明基层具有大于约75肖氏D级硬度(例如，大约84-85肖氏D级硬度)的硬度。在一实施例中，抛光表面层具有小于约70肖氏D级硬度且优选地小于约60肖氏D级硬度的硬度。在一实施例中，例如对于硬的聚氨酯抛光表面层而言，透明基层具有大约在70-90肖氏D级硬度的范围内的硬度，并且对应的抛光表面层具有大约在50-60肖氏D级硬度的范围内的硬度。在另一实施例中，例如对于软的聚氨酯抛光表面层而言，透明基层具有在大约70-90肖氏D级硬度的范围内的硬度，并且对应的抛光表面层具有大约在20-50肖氏D级硬度的范围内的硬度。
[0060] 上述抛光垫200、300A、300B、300C、400、500、600和700的抛光表面层和对应的透明基层的材料可作为单独的构件或作为共同用于抛光垫的一个整体各自具有适合提供期望的抛光特征的限定的组分。在一实施例中，透明基层由聚碳酸酯材料组成。在一个这样的实施例中，聚碳酸酯材料由一叠若干离散的聚碳酸酯层(子层)组成或由单个连续的聚碳酸酯层组成。在另一实施例中，透明基层由诸如但不限于环
氧板材料的材料组成。
[0061] 在一实施例中，上述抛光垫200、300A、300B、300C、400、500、600和700的抛光表面层是均质抛光表面层。在一个这样的实施例中，均质抛光表面层由热固性聚氨酯材料组成。例如，在一具体实施例中，均质主体由热固性封闭单元聚氨酯材料组成。在一实施例中，术语“均质”用来指出热固性封闭单元聚氨酯材料的组分在主体的全部组分中是一致的。例如，在一实施例中，术语“均质”不包括由例如浸渍毡或多层不同材料的复合物(
复合材料)组成的抛光垫主体。在一实施例中，术语“热固性材料”用来指不可逆地固化的聚合材料，例如材料前体通过固化不可逆地变成难熔、不溶解的
聚合物网络。例如，在一实施例中，术语“热固性材料”不包括由例如“热塑性”材料或“热塑性塑料”——这些材料由当加热时变成液体而当充分冷却时回复为高
玻璃态的聚合物组成——组成的抛光垫。应指出的是，由热固性材料制成的抛光垫通常由在化学反应中反应而形成聚合物的较低分子量的前体制成，而由热塑性材料制成的垫通常通过加热预先存在的聚合物以导致
相变而使得在物理过程中形成抛光垫而制成。聚氨酯热固性聚合物可以基于它们稳定的热性能和机械性能、耐化学环境性能和耐磨的趋势而被选择用于制作本文中描述的抛光垫。在一实施例中，尽管抛光表面层由热固性材料构成，但对应的透明基层由诸如聚碳酸酯的热塑性材料构成。
[0062] 上述抛光垫200、300A、300B、300C、400、500、600和700的抛光表面层的材料可以是模制成形的。术语“模制”可用来表示抛光表面层在成型模中形成，如下文结合图10A-10F更详细地描述。在一实施例中，模制抛光表面层在修正(调整/调节，condition)和/或抛光时具有大约在1-5微米均方根的范围内的抛光表面粗糙度。在一个实施例中，模制抛光表面层在修正和/或抛光时具有约为2.35微米均方根的抛光表面粗糙度。在一实施例中，模制抛光表面层在25摄氏度时具有大约在30-500兆帕(MPa)的范围内的储存模量。在另一实施例中，模制抛光表面层在25摄氏度时具有大约小于30兆帕(MPa)的储存模量。
[0063] 上述抛光垫200、300A、300B、300C、400、500、600和700的抛光表面层的材料可包括孔形成特征结构。在一实施例中，抛光表面层具有大约在6％-50％总空隙容积的范围内的封闭单元孔的孔
密度。在一个实施例中，多个封闭单元孔为多个致孔剂/致孔物(porogen)。例如，术语“致孔剂”可以用来指具有“中空的”中心的微米级或
纳米级的球形或在一定程度上呈球形的颗粒。中空的中心未充填固体材料，而是可包括气态或液态芯部。在一个实施例中，多个封闭单元孔由分布在整个抛光垫的抛光表面层(例如，作为该抛光表面层的另一成分)的预膨胀和充气的EXPANCELTM组成。在一具体实施例中，EXPANCELTM充填有戊烷。在一实施例中，多个封闭单元孔中的每一个都具有大致在10-100微米范围内的直径。在一实施例中，多个封闭单元孔包括彼此离散的孔。这与可通过孔道互相连接的开放单元孔(诸如对于同一块海绵中的孔而言的情形)相反。在一个实施例中，各封闭单元孔包括物理壳体，诸如如上所述的致孔剂的壳体。然而，在另一实施例中，各封闭单元孔不包括物理壳体。在一实施例中，多个封闭单元孔基本均匀地分布在整个均质抛光表面层的热固性聚氨酯材料中。
在一实施例中，尽管抛光表面层包括孔形成特征结构，但对应的透明基层不包括孔形成特征结构且没有孔。
[0064] 在一实施例中，本文中描述的抛光垫(如抛光垫200、300A、300B、300C、400、500、600和700)包括不透明的抛光表面层。在一个实施例中，术语“不透明”用来指在其松散形式下允许约10％或以下的可见光通过的材料。在一个实施例中，抛光表面层大部分是不透明的，或完全由于在整个抛光表面层中包含有(例如，作为附加成分位于该抛光表面层中的)浊化(opacifying)颗粒填料(如
润滑剂)而完全不透明。在一具体实施例中，浊化颗粒填料为诸如但不限于以下材料的材料：氮化
硼、氟化铈、
石墨、氟化石墨、硫化钼、硫化铌、
云母、硫化钽、二硫化钨或特氟隆
[0065] 在另一示例中，上述抛光垫200、300A、300B、300C、400、500、600和700的抛光表面层和对应的透明基层的材料可作为单独的构件或者作为共同用于抛光垫的一个整体各自具有适合提供期望的抛光特征的限定的尺寸。在一实施例中，抛光表面层具有大约在2-50密尔的范围内的厚度(图3A、3B、3C、4、5、6或7中为a’)，而对应的透明基层具有大于约20密尔的厚度(b’)。在一特定实施例中，抛光表面层具有大约在10-30密尔的范围内的厚度和大约在抛光表面层的厚度的50-100％的范围内的槽深度，而对应的透明基层具有大约在40-80密尔的范围内的厚度。在另一特定实施例中，抛光表面层具有约15密尔的厚度和约10密尔的槽深度，而对应的透明基层具有约60密尔的厚度。
[0066] 在一实施例中，透明基层的厚度(b’)大于对应的抛光表面层的厚度(a’)。在一实施例中，透明基层具有相对于对应的抛光表面层的厚度(a’)和硬度而言足以赋予对应的抛光垫的主抛光特征的厚度(b’)和硬度。在一实施例中，透明基层对于对应的抛光垫而言足够厚以提供模级的抛光平面度，但对于该抛光垫而言足够薄以提供晶片级的抛光均匀度。
[0067] 尽管以上实施例主要聚焦在具有比对应的、位于下方的透明基层要软的抛光表面层的抛光垫，但能设想在本发明的精神和范围内的其它布置结构。例如，在一实施例中，一种用于抛光衬底的抛光垫包括具有第一硬度的透明基层。抛光表面层与透明基层结合。抛光表面层具有等于或大于第一硬度的第二硬度。在一个实施例中，抛光表面层直接结合到并且共价结合到透明基层。在一个实施例中，透明基层和抛光表面层具有足以耐受在抛光垫的使用寿命期间所施加的剪切力的抗剥离能力。在一个实施例中，抛光表面层由具有多个自其突出的抛光特征的连续层部分组成，该连续层部分直接结合到该透明基层。在一个实施例中，抛光表面层由直接结合到透明基层的多个离散的抛光突起组成。
[0068] 在另一示例中，在一实施例中，一种用于抛光衬底的抛光垫包括具有在40℃时小于约100KEL(1/Pa)的能量损失系数的透明基层。抛光表面层与透明基层结合。抛光表面层具有在40℃时大于约1000KEL(1/Pa)的能量损失系数。透明基层和抛光表面层共同具有在40℃时小于约100KEL(1/Pa)的能量损失系数。在一个实施例中，抛光表面层由具有多个自其突出的抛光特征的连续层部分组成，该连续层部分附接到透明基层上。在一个实施例中，抛光表面层由附接到透明基层上的多个离散的抛光突起组成。在一个实施例中，抛光表面层由热固性聚氨酯材料组成。
[0069] 在另一示例中，在一实施例中，一种用于抛光衬底的抛光垫包括具有第一硬度的透明基层。抛光表面层与透明基层结合。抛光表面层具有比第一硬度小的第二硬度并由热固性材料构成。在一个实施例中，抛光表面层为均质抛光表面层。在一个实施例中，热固性材料是聚氨酯。在一个实施例中，透明基层具有大约在70-90肖氏D级硬度的范围内的硬度，而抛光表面层具有大约在50-60肖氏D级硬度的范围内的硬度。在一个实施例中，透明基层具有大约在70-90肖氏D级硬度的范围内的硬度，而抛光表面层具有大约在20-50肖氏D级硬度的范围内的硬度。在一个实施例中，抛光表面层由具有多个自其突出的抛光特征的连续层部分组成，该连续层部分附接到透明基层上。在一个实施例中，抛光表面层由附接到透明基层上的多个离散的抛光突起组成。在一个实施例中，抛光表面层具有大约在6％-50％总空隙容积的范围内的封闭单元孔的孔密度。
[0070] 在另一示例中，在一实施例中，一种用于抛光衬底的抛光垫包括无孔透明基层。抛光表面层与透明基层结合。抛光表面层具有一定的封闭单元孔的孔密度。在一个实施例中，封闭单元孔的孔密度大约在6％-50％总空隙容积的范围内。在一个实施例中，抛光表面层由具有多个自其突出的抛光特征的连续层部分组成，该连续层部分直接结合到透明基层。在一个实施例中，抛光表面层由直接结合到透明基层的多个离散的抛光突起组成。
[0071] 上述抛光垫200、300A、300B、300C、400、500、600和700的抛光表面层可具有适于在CMP操作期间抛光的图案。在图1和2中描绘了示例。进一步参看图2，设想用于具有作为周向槽的同心多边形的槽图案的可能的实施例的基本示例包括基于形成类似的多边形的一系列槽的槽图案，所有的所述多边形具有同一个中心点，并且全部以角度θ(角θ为零)对齐，使得它们的直线段平行并且它们的角以径向方式对齐。嵌套的三角形、方形、五边形、六边形等全部都被认为包含在本发明的精神和范围内。可能存在最大数量的直线段，高于该数量时多边形将变成大致圆形。优选实施例可以包括将槽图案限制为多边形，该多边形具有的边的数量小于上述(最大数量的)直线段数量。这种方案的一个原因可以是改善抛光效益的均化效果，所述抛光效益否则可能随着每个多边形的边数增加并接近圆形时而减小。另一实施例包括具有同心多边形的槽图案，所述同心多边形具有与抛光垫中心不在同一个位置的中心。当然，在另一些实施例中，在具有圆形周向槽的垫中可形成有孔口或开口。
[0072] 在另一普通示例中，本发明的一些实施例包括具有直线特征图案的多个突起。在一具体的这种示例中，图8示出根据本发明一实施例的具有包括离散的线性段突起802的抛光表面层的抛光垫800的自顶向下的视图。所示的离散的线性段突起基本上与抛光表面的半径垂直/
正交。然而，应理解的是，本发明的实施例还可以包括不精确地垂直于抛光表面的半径的离散的线性段。在这样的实施例中，离散的线性段可形成同心或近似同心的多边形布置结构的一部分而非全部。与对应的半径的相对关联并非精确地为90度，而是或许与90度相差零点几度到几度。不过，这样的接近垂直或近似垂直的离散的线性段被视为落入本发明的精神和范围内。
[0073] 在另一普通示例中，本发明的一些实施例包括具有离散的弯曲特征图案的多个突起。在一具体的这种示例中，包括离散的弧形突起。其它这样的具体实施例包括但不限于设置在大致圆形的抛光垫上的多个局部周向突起。
[0074] 在另一普通示例中，本发明的一些实施例包括具有离散的拼块式(砖块式/瓦片式，tile)图案的多个突起。在一个这样的具体实施例中，包括有离散的六边形拼块式突起。其它这样的具体实施例包括但不限于多个圆形拼块、卵形拼块、方形拼块、矩形拼块或它们的组合。
[0075] 尽管可根据突起(例如，带有图案的抛光表面层的最高点)来限定以上的普通示例，但还可替换地根据槽(例如，带有图案的抛光表面层的最低点)来限定该抛光表面层。各个槽在每个槽上的任意给定点处可深约4至约100密尔。在一些实施例中，槽在每个槽上的任意给定点处深约10至约50密尔。槽可以具有均一的深度、可变的深度或它们的任意组合。在一些实施例中，槽全部具有均一的深度。例如，槽图案的槽可全部具有相同的深度。在一些实施例中，槽图案的一部分槽可以具有一定的均一深度，而同一图案的其它槽可具有不同的均一深度。例如，槽深度可以随着距抛光垫中心的距离的增大而增大。然而，在一些实施例中，槽深度随着距抛光垫的中心的距离的增大而减小。在一些实施例中，均一深度的槽与可变深度的槽交替。
[0076] 各个槽在每个槽上的任意给定点处可宽约2至约100密尔。在一些实施例中，槽在每个槽上的任意给定点处宽约15至约50密尔。槽可以具有均一的宽度、可变的宽度或它们的任意组合。在一些实施例中，槽图案的槽全部具有均一的宽度。然而，在一些实施例中，槽图案的一部分槽具有一定的均一宽度，而同一图案的其它槽具有不同的均一宽度。在一些实施例中，槽宽度随着距抛光垫的中心的距离的增大而增大。在一些实施例中，槽宽度随着距抛光垫的中心的距离的增大而减小。在一些实施例中，均一宽度的槽与可变宽度的槽交替。
[0077] 根据前述深度和宽度尺寸，各个槽可具有均一的体积、可变的体积或它们的任意组合。在一些实施例中，槽全部具有均一的体积。然而，在一些实施例中，槽体积随着距抛光垫的中心的距离的增大而增大。在另一些实施例中，槽体积随着距抛光垫的中心的距离的增大而减小。在一些实施例中，均一体积的槽与可变体积的槽交替。
[0078] 本文中描述的槽图案的槽可以具有约30至约1000密尔的
节距。在一些实施例中，槽具有约125密尔的节距。对于圆形抛光垫而言，槽节距是沿着圆形抛光垫的半径测量得到的。在CMP带中，槽节距是从CMP带的中心到CMP带的边缘测量得到的。槽可以具有均一的节距、可变的节距或它们的任意组合。在一些实施例中，槽全部具有均一的节距。然而，在一些实施例中，槽节距随着距抛光垫的中心的距离的增大而增大。在另一些实施例中，槽节距随着距抛光垫的中心的距离的增大而减小。在一些实施例中，一个区段中的槽的节距随着距抛光垫的中心的距离的增大而变化，而在相邻区段中的槽的节距保持均一。在一些实施例中，一个区段中的槽的节距随着距抛光垫的中心的距离的增大而增大，而相邻区段中的槽的节距以不同比率增大。在一些实施例中，一个区段中的槽的节距随着距抛光垫的中心的距离的增大而增大，而相邻区段中的槽的节距随着距抛光垫的中心的距离的增大而减小。在一些实施例中，均一节距的槽与可变节距的槽交替。在一些实施例中，均一节距的槽的区段与可变节距的槽的区段交替。
[0079] 在另一方面，具有抛光表面层和对应的透明基层的抛光垫还包括供例如涡
电流检测系统使用的检测区域。例如，图9示出根据本发明一实施例的具有包括孔口或开口和指示区域的抛光表面层的抛光垫的自顶向下的平面图。
[0080] 参照图9，抛光垫900的抛光表面层902包括指示区域904，该指示区域指示设置在抛光垫900的背面中(例如，对应的基层的背面中)的检测区域的位置。在一个实施例中，指示区域904通过第二突起图案或槽图案908中断突起图案或槽图案906，如图9所示。在转让给内克斯普拉纳公司的于2010年9月30日提交的美国专利申请12/895,465中描述了合适的检测区域如涡电流检测区域的示例。如在本文中描述的一个或多个实施例中所设想的，抛光表面层902中的开口或孔口910还被描绘为形成在抛光表面层902中。
[0081] 在一实施例中，上述抛光垫还包括子垫，例如在CMP领域中已知的常规子垫。基层邻近子垫而设置。在一个这样的实施例中，子垫具有比对应的透明基层的硬度小的硬度。在一个这样的实施例中，子垫由诸如但不限于
泡沫、
橡胶、
纤维、毡或高度多孔材料的材料组成。在一实施例中，子垫具有孔口。子垫的孔口与基层的透明区域对准。
[0082] 在另一方面，具有透明基层和包括设置在其中的孔口或开口的对应的抛光表面层的抛光垫可在模制过程中制得。例如，上述类型的多层(例如，表面抛光层加位于下方的透明基层)抛光垫可使用模制过程制得，以有利于表面抛光层与位于下方的基层之间的直接结合。图10A-10F示出了根据本发明一实施例的用于制作具有透明基层和包括设置于其中的孔口或开口的抛光表面层的抛光垫的操作的剖视图。
[0083] 参照图10A，提供成型模1000。随后在成型模1000中提供透明基层1001。透明基层1001可由与上述材料相似或相同的材料组成或具有与上述特性相似或相同的特性。在一实施例中，透明基层1001的材料在设置在成型模1000中时呈完整的形式，例如，完全固化。例如，在一实施例中，透明基层1001从同一种材料的更大块材料切割制得并且尺寸适于成型模1000。在一个实施例中，透明基层1001被置于成型模1000的基部中，如图10B所示。在一实施例中，在成型模1000中提供透明基层1001包括首先对透明基层1001的表面进行粗糙化处理，例如，对一表面——基于该表面而最终形成抛光表面层——进行粗糙化处理。在一个这样的实施例中，通过诸如但不限于
等离子体处理、机械处理或化学处理的技术来进行粗糙化处理。
[0084] 再参照图10B和图10C，在透明基层1001上使一组可聚合材料(如预聚物1002和固化剂1004)混合以在成型模1000中形成混合物1006。在一实施例中，使预聚物1002和固化剂1004混合包括分别使异氰酸酯(isocyanate)和芳香族二胺(aromatic diamine)化合物混合。在一个实施例中，该混合还包括向预聚物1002和固化剂1004添加颗粒填料如浊化润滑剂，以最终能提供抛光垫的不透明的模制均质抛光表面层。在一具体实施例中，浊化润滑剂是诸如但不限于以下材料的材料：氮化硼、氟化铈、石墨、氟化石墨、硫化钼、硫化铌、云母、硫化钽、二硫化钨或特氟隆。
[0085] 在一实施例中，混合物1006用于最终形成由热固性封闭单元聚氨酯材料构成的模制抛光表面层。在一个实施例中，混合物1006用于最终形成硬抛光表面层并且仅使用单一类型的固化剂。在另一实施例中，混合物1006用来最终形成软抛光表面层并且使用主、次固化剂的组合。例如，在一具体实施例中，预聚物包括聚氨酯前体，主固化剂包括芳族二胺化合物，且次固化剂包括具有醚键的化合物。在一特定实施例中，聚氨酯前体是异氰酸酯，主固化剂是芳香族二胺，且次固化剂为诸如但不限于聚丁二醇、氨基-官能化乙二醇或氨基-官能化聚氧丙烯的固化剂。在一实施例中，预聚物、主固化剂和次固化剂具有100份预聚物、85份主固化剂和15份次固化剂的近似摩尔比率。应理解的是，该比率的变化可用来为模制抛光表面层提供不同的硬度值，或该比率可基于预聚物以及第一和第二固化剂的特定性质而变化。在一实施例中，使预聚物和任何固化剂混合形成混合物1006包括使混合物1006脱气。
[0086] 参照图10D，使成型模1000的盖1008与混合物1006移动到一起，例如，使盖1008移动到混合物1006中。在图10D中，上图示出盖1008的自顶向下的平面图，而下图示出沿a-a’轴线的剖视图。在一实施例中，盖1008上设置有突起图案1010和孔口或开口形成特征结构1011。突起图案1010用来在形成于成型模1000中的抛光垫的抛光表面中压印出槽图案。在一实施例中，孔口或开口形成特征结构1011也是突起。例如，在一个实施例中，孔口或开口形成特征结构1011是高度大于突起图案1010的突起高度的孔口或开口突起。
[0087] 应理解的是，本文所述的描述降下/放下成型模1000的盖1008的实施例仅需实现成型模1000的盖1008和基部的合拢/并拢。也就是说，在一些实施例中，成型模1000的基部朝成型模的盖1008升起，而在另一些实施例中，成型模1000的盖1008在基部朝盖1008升起的同时朝成型模1000的基部降下。
[0088] 参照图10E，在盖1008被置于混合物1006中的情况下，混合物1006至少部分地固化以在成型模1000中提供模制均质抛光表面层1012。盖1008的突起图案1010用来在位于透明基层1001上方的混合物1006中压印出槽图案。混合物1006可(例如，在盖1008就位的情况下)在压力下加热，以提供模制抛光表面层1012。在一实施例中，成型模1000中的加热包括在存在盖1008的情况下至少部分地固化，所述盖1008在200-260华氏度范围内的
温度下和大致在2-12磅每平方英寸范围内的压力下将混合物1006封闭在成型模1000中。
[0089] 在一实施例中，使混合物1006至少部分地固化包括加热成型模1000的基部。在一实施例中，使混合物1006至少部分地固化包括加热混合物1006和透明基层1001两者。该方法可减轻在不加热透明基层1001的情况下在模制抛光表面层冷却时可能引起的压应力。在一实施例中，使混合物1006至少部分地固化形成了与基层1001共价结合的模制均质抛光表面层1012。
[0090] 参照图10F，通过从成型模1000中移除相联接的透明基层1001和模制抛光表面层1012来提供抛光垫1050。抛光表面层1012具有与盖1008的突起图案对应的槽图案。图10F中，下图示出了抛光垫1050的自顶向下的平面图，而上图示出了沿b-b’轴线截取的剖面。在一实施例中，如图10F所示，抛光表面层1012由具有自其形成的突起的连续层形成(以形成槽图案)。然而，在另一实施例中，抛光表面层由离散的突起形成(以形成槽图案)。在任一种情况下，抛光表面层1012可由与上述抛光表面层的材料相似或相同的材料构成，或者具有与上述抛光表面层的特性相似或相同的特性。
[0091] 模制均质抛光表面层1012包括位于其中的与盖1008的孔口形成特征结构1011对应的开口或孔口1060(在图10F的情形中为孔口)。在一实施例中，开口或孔口1060制造成最终延伸穿过整个抛光表面层1012并且作为用于抛光表面层1012的孔口，如图10F所示。在其它实施例中，开口或孔口1060制造成延伸但不穿过整个抛光表面层1012并且作为用于抛光表面层1012的开口。无论哪种方式，开口或孔口1060都可以在模制期间或在随后的移除包含在抛光表面层1012中的材料的一部分期间形成。例如，在一个实施例中，形成模制均质抛光表面层1012包括在模制时形成设置在模制均质抛光表面层1012中的孔口，如图10E所示。然而，在另一实施例中，均质抛光表面层1012的一部分在模制之后被去除。亦即，通过去除模制材料的一部分来形成孔口。在另一实施例中，占位插入物被加入至模制过程中并随后被移除以形成孔口。
[0092] 通过在模制过程中加入基层，模制过程的效率根据制作好的垫从成型模中脱模的时点而有所提高。例如，在一实施例中，当固化程度足以维持模制均质抛光表面层1012的几何形状但不足以使模制均质抛光表面层1012耐受机械应力时，执行从成型模1000中移除相联接的透明基层1001和模制抛光表面层1012(例如，移除抛光垫1050)。亦即，在去除单独模制均质抛光表面层之前执行上述移除，不然可在没有基层的情况下执行该移除。在一个这样的实施例中，在将盖1008的成型模的槽图案与混合物1006联接后约不到4分钟，从成型模1000的基部去除具有附接到其上的模制均质抛光表面层1012的透明基层1001。这种时点可反映模制过程的时间大约减少为原来的三分之一，从而在给定的单独模中实现更大的生产量。在一实施例中，在模制均质抛光表面层1012的材料胶凝之后立即执行从成型模1000中移除相联接的透明基层1001和模制抛光表面层1012。
[0093] 除增加背面支承外，透明基层的尺寸还可设定为大于抛光表面层1012以进一步实现更早的脱模时间。例如，在一个实施例(未示出)中，基层延伸超出模制均质抛光表面层，并且从成型模的基部去除具有形成在其上的模制均质抛光表面层的透明基层包括保持住透明基层而不是模制均质抛光表面层。在一实施例中，例如通过切掉(基层的)伸出部分来去除基层的延伸超出模制均质抛光表面层的部分。在一替换实施例中，模制均质抛光表面层延伸超出基层。在一个这样的实施例中，抛光表面层部分地封住基层以阻止从基层剥离/分层。
[0094] 应注意的是，通过加热使抛光表面层1012进一步固化可能是期望的并且可通过将抛光垫1050置于炉内并加热来进行。因而，在一个实施例中，使混合物1006固化包括首先在成型模1000中部分地固化且接着在炉内进一步固化。无论哪种方式，最终都提供了抛光垫1050，其中在透明基层1001上形成有模制抛光表面层1012。在一实施例中，模制抛光表面层
1012由热固性聚氨酯材料构成，该热固性聚氨酯材料具有设置在其中的多个封闭单元孔。
[0095] 通过在模制过程中加入基层，可减少或消除对由其制作的垫的进一步加工。例如，常规模制可能需要随后对抛光垫主体的背面进行切割。然而，在一实施例中，包括具有形成在其上的模制均质抛光表面层1012的透明基层1001的抛光垫(例如，抛光垫1050)适于通常在不对透明基层1001或抛光垫1050的背面进行切割的情况下执行抛光处理。
[0096] 通过在模制过程中加入透明基层，可实现材料的回收或重复利用。例如，在一实施例中，从透明基层1001去除模制均质抛光表面层1012，并且在透明基层上形成有第二均质抛光表面层。可在CMP设施中抛光表面层的寿命和因而抛光垫的寿命已确定终结后，执行透明基层1001的这种重复利用过程。在另一这样的实施例中，在成型模1000中提供透明基层1001包括首先从透明基层1001中去除先前形成的抛光表面层。
[0097] 在一实施例中，再参照图10B，该混合还包括向预聚物1002和固化剂1004添加大量致孔剂1022以在最终形成的抛光垫中提供封闭单元孔。因而，在一个实施例中，每一个封闭单元孔都具有物理
外壳。在另一实施例中，再参照图10B，该混合还包括向预聚物1002和固化剂1004中或向由它们形成的产品中注入气体1024，以在最终形成的抛光垫中提供封闭单元孔。因而，在一个实施例中，每一个封闭单元孔都不具有物理外壳。在一组合实施例中，该混合还包括向预聚物1002和固化剂1004提供大量致孔剂1022，以提供第一部分封闭单元孔，该第一部分封闭单元孔中的每一者都具有物理壳体，并且还向预聚物1002和固化剂1004中或向由它们形成的产品中注入气体1024，以提供第二部分封闭单元孔，该第二部分封闭单元孔中的每一者都不具有物理壳体。在又一实施例中，预聚物1002是异氰酸酯，且该混合还包括向预聚物1002和固化剂1004添加水(H2O)以提供其中每一者都不具有物理壳体的封闭单元孔。
[0098] 因而，本发明的实施例中所设想的槽图案或突起图案可就地/原位形成。此外，在模制
制造过程中还可同时形成抛光层中的开口或孔口。例如，如上所述，可使用压缩-模制过程来形成具有其中设置有孔口或开口的有槽抛光表面层的抛光垫。通过采用模制过程，可以获得垫内高度均一的槽尺寸。此外，可以产生极易复制的槽尺寸以及非常光滑、清洁的槽表面。其它优点可以包括减少的缺陷和微划痕以及更大的可用槽深度。
[0099] 此外，由于所制作的孔口或开口在模制期间形成，故可以在从模中移除垫之后确定制得的垫在模中形成垫期间的
定位。亦即，这种孔口或开口可以提供对模制过程的
可追溯性。因而，在一个实施例中，抛光垫的抛光表面层是模制抛光表面层，并且其中包括的孔口或开口指示模中用于形成模制抛光表面层的区域的位置。
[0100] 在一实施例中，本文中描述的抛光垫如抛光垫200、300A、300B、300C、400、500、600、700、800或900适于抛光衬底。该衬底可以是用于半导体制造行业中的衬底，例如具有设置在其上的器件或其它层的
硅衬底。然而，该衬底可为诸如但不限于用于MEMS器件、分划板或
太阳能模块的衬底。因此，对如本文中所用的“用于抛光衬底的抛光垫”的提及意图涵盖上述的及相关的可能方案。在一实施例中，抛光垫具有大约在20英寸至30.3英寸的范围内(例如大约在50-77厘米的范围内)并且可能大约在10英寸至42英寸的范围内(例如大约在25-107厘米的范围内)的直径。
[0101] 本文中描述的抛光垫可适合于供各种化学机械抛光设备使用。作为示例，图11示出根据本发明一实施例的与具有透明基层和其中包括孔口或开口的抛光表面层的抛光垫兼容的抛光设备的等轴侧视图。
[0102] 参照图11，抛光设备1100包括压盘1104。压盘1104的顶面1102可用来支承具有透明基层和其中包括孔口或开口的抛光表面层的抛光垫。压盘1104可构造成提供
主轴旋转1106和滑块振荡1108。样品托架1110用于在使用抛光垫对半导体晶片进行抛光的过程中使例如半导体晶片1111保持就位。样品托架1110还由悬挂机构1112支承。包括浆体给料1114以用于在抛光半导体晶片前和抛光期间向抛光垫的表面提供浆体。还可包括修正单元
1190，并且在一个实施例中，该修正单元1190包括用于修正抛光垫的金刚石末端。
[0103] 根据本发明一实施例，抛光垫的设置在透明基层上的抛光表面中的孔口或开口(例如结合图2、3A-3C、4、5、6、7、8或9所述的孔口或开口)定位成与设置在抛光设备1100的压盘1104上或该压盘内的光学检测器件1199对准，如图11所示。在一实施例中，抛光垫的孔口或开口尺寸设定成容纳光学检测器件1199以便不会过大而明显影响抛光垫的抛光性能。在一实施例中，使用粘附板来将具有设置在透明基层上的抛光表面中的孔口或开口的抛光垫联接在压盘1104上。
[0104] 如上所述，在一实施例中，现代浆体基本是透明的并且不会如早期制造的浆体可能的那样衰减或散射检测光束。穿过孔口开口的恒定浆体流可使开口不存在碎屑。在一个实施例中，模制工艺适合于在模制期间形成开口，因此不需要额外的加工操作。对于无窗口式设计特征结构，在一实施例中，每个特征结构的目的是实现浆体在使用过程中恒定地涌过开口。可单独或结合地使用所述特征结构。如上所述，并且根据本发明一个或多个实施例，一个这种特征结构可以是开口的一个或多个边缘内的楔形或斜坡形。另一这种特征结构可包括与开口连接的一个或多个槽。径向槽、周向槽或它们的组合可与开口连接或连续。槽深度可等于它们连接处的开口深度，槽底倾斜上升到正常的槽深度。可使用一些槽的被阻挡的或转向的流使得它们不会排至开口内。也可使用一部分或全部角部具有倒圆形状的开口。
[0105] 关于抛光设备1100和结合图2、3A-3C、4、5、6、7、8或9描述的一个或多个抛光垫，一种抛光衬底的方法包括将抛光垫设置在化学机械抛光设备的压盘的上方。将化学机械抛光浆体分配到抛光垫的抛光表面上。在抛光垫的抛光表面处使用化学机械抛光浆体抛光衬底。使用与压盘联接的光学监视器件透过孔口监视衬底的抛光。在一实施例中，使用化学机械抛光浆体抛光衬底包括分配充分透明的浆体以使用光学监视器件监视衬底的抛光。在一具体的这种实施例中，分配充分透明的浆体包括分配使从光学监视器件发出的光的
波长传输80％以上的浆体。在另一具体的这种实施例中，分配充分透明的浆体包括分配具有小于约1％的不透明成分的浆体。
[0106] 因而，已公开了具有位于透明基层上方的包括孔口或开口的抛光表面层的抛光垫。根据本发明一实施例，一种用于抛光衬底的抛光垫包括具有球形顶面的透明基层。抛光表面层附接到透明基层的球形顶面上。该抛光表面层具有抛光表面和背面。在抛光垫中设置有从抛光表面层的背面贯穿到其抛光表面的孔口。该透明基层在抛光表面层的背面为孔口提供不能渗透的密封。在一个实施例中，孔口设置在透明基层的球形顶面上方。在一个实施例中，孔口设置在形成于透明基层中的开口上方，并且开口的底部在透明基层的球形顶面之下。在一个实施例中，孔口设置在自透明基层形成的突起上方，并且突起的顶部在透明基层的球形顶面之上且位于孔口内。
