CN101282818A - 表面具有纹理的微孔抛光垫 - Google Patents

表面具有纹理的微孔抛光垫 Download PDF

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Abstract

一种适用于化学机械抛光的表面具有纹理的抛光垫，其包括平均孔单元尺寸在60米或更小范围内的多孔聚合物发泡体。该发泡体中至少75％的孔具有在所述平均孔单元尺寸的30米以内的孔单元尺寸。该垫具有至少一个纹理化的表面，其包括深度为25米至1150米、宽度为0.25米至380米、以及长比宽的纵横比为1至1000的凹痕。此外，该垫的该至少一个纹理化的表面包括至少10个凹痕/平方厘米表面积，并且具有至少为5米的平均表面粗糙度。优选地，该至少一个纹理化的表面具有至少一种压印于其上的相间隔的、平行的凹槽的图案。

Description

表面具有纹理的微孔抛光垫
技术领域
本发明涉及一种用于化学机械抛光的抛光垫，其包括具有均匀的孔径分布和纹理化的表面的多孔发泡体。
背景技术
化学机械抛光(“CMP”)工艺用于微电子器件的制造，以在半导体晶片、场发射显示器及许多其它微电子基板上形成平坦的表面。例如，半导体器件的制造通常涉及形成各种处理层的形成、选择性移除或图案化这些层的一部分、以及在半导体基板的表面上沉积其它额外的处理层以形成半导体晶片。这些处理层可包括例如绝缘层、栅极氧化物层、导电层以及金属层或玻璃层等。在晶片加工的某些步骤中，通常期望处理层的最上表面是平面的(即是平坦的)，以用于随后各层的沉积。CMP被用于抛光及从晶片移除经沉积的材料(例如导电或绝缘材料)的一部分以制备用于后续处理步骤的晶片。
在典型的CMP工艺中，将晶片正面朝下安装在CMP设备中的夹持器(carrier)上。一个力将夹持器及晶片向下推向抛光垫。夹持器及晶片在CMP设备的抛光台上旋转的抛光垫上方旋转。在抛光工艺过程中，通常将抛光组合物(也称为抛光浆料)引入到旋转的晶片与旋转的抛光垫之间。抛光组合物通常包含与最上面的一层或多层晶片相互作用或将其溶解的化学药品以及以物理方式去除这一层或这些层的一部分的研磨材料。根据所实施的特定抛光工艺的需要，晶片与抛光垫可在相同方向或相反方向上旋转。夹持器还可在抛光台上的整个抛光垫上振荡。用于化学机械抛光工艺的抛光垫是使用柔性及刚性垫材料两者制造的，所述材料包括以聚合物浸渍过的织物、微孔膜、多孔聚合物发泡体、非多孔聚合物板(sheet)及经烧结的热塑性颗粒。以聚合物浸渍过的织物抛光垫的实例为包含浸渍到聚酯非纺织织物中的聚氨酯树脂的垫。微孔抛光垫包括涂覆在基底材料上的微孔聚氨酯膜，其通常为经浸渍过的织物垫。这些抛光垫为闭合单元(closed cell)多孔膜。多孔聚合物发泡体抛光垫包含随机且不均匀地分布在所有三维空间中的闭合单元结构。
非多孔聚合物板抛光垫包括由实心聚合物板制成的抛光表面，其本质上不具有输送浆料颗粒的能力(参见例如美国专利5489233)。这些实心抛光垫的抛光表面用大凹槽(groove)和/或小凹槽进行外部修饰，所述凹槽刻意地切入垫的表面，以在化学机械抛光过程中为浆料的通过提供通道。这样的非多孔聚合物抛光垫公开在美国专利6203407中，其中该抛光垫的抛光表面包括经定向以便刻意地改善在化学机械抛光中的选择性的凹槽。
此外，美国专利6022268、6217434和6287185公开了不具有吸收或输送浆料颗粒的内在能力的亲水性抛光垫。该抛光表面意欲具有不规则的表面形貌，包括具有10微米或更小尺寸且通过固化抛光表面而形成的微粗糙以及具有25微米或更大尺寸的切入该表面的大缺陷(或大纹理)。包括多孔开放单元结构的经烧结的抛光垫可由热塑性聚合物树脂制备。例如，美国专利6062968和6126532公开了通过烧结热塑性树脂制备的具有开放单元的微孔基板的抛光垫。所得抛光垫优选具有25％至50％的空隙体积和0.7至0.9克/立方厘米的密度。类似地，美国专利6017265、6106754及6231434公开了具有均匀的连续互连的孔结构的抛光垫，其是通过在超过689.5kPa(100psi)的高压下在具有所需最终垫尺寸的模型中烧结热塑性聚合物而制得的。
除凹槽图案外，抛光垫可具有其它表面特征以为抛光垫的表面提供纹理。例如，美国专利5609517公开了一种复合抛光垫，其包括支撑层、节点和上层，所有这些皆具有不同的硬度。美国专利5944583公开了一种具有交替的可压缩性的圆周环的复合抛光垫。美国专利6168508公开了一种具有第一抛光区域和第二抛光区域的抛光垫，该第一抛光区域具有第一数值的物理性质(例如，硬度、比重、压缩率、磨耗性、高度等)，该第二抛光区域具有第二数值的所述物理性质。美国专利6287185公开了一种具有通过热成形方法制备的表面形貌的抛光垫。在压力或应力下加热该抛光垫的表面，导致形成表面特征。
具有微孔发泡体结构的抛光垫是本领域中公知的。例如，美国专利4138228公开了一种微孔且亲水的抛光物件。美国专利4239567公开了一种用于抛光硅晶片的扁平微孔聚氨酯抛光垫。美国专利6120353公开了一种抛光方法，其使用具有低于9％的压缩率和150个孔/平方厘米或更高的高孔密度的类似绒面革的发泡体聚氨酯抛光垫。欧洲专利1 108 500 A1公开了一种至少为80的微橡胶A型硬度的抛光垫，其具有平均直径小于1000微米且密度为0.4至1.1克/毫升的闭合单元。
尽管上述若干抛光垫通常适用于其预期目的，但仍需要提供有效的平面化，尤其是在通过化学机械抛光的基板抛光中提供有效的平面化的经改善的抛光垫。另外，需要具有改善的抛光效率、改善的穿过抛光垫或在抛光垫内的浆料流、改善的对腐蚀性蚀刻剂的抵抗性、和/或改善的抛光均匀性的抛光垫。最后，需要可使用相对低成本的方法制造且在使用前仅需要略加处理(conditioning)或不需处理的抛光垫。
本发明提供这样的经改善的抛光垫。本发明的这些和其它优点以及额外的发明特征将从本文所提供的对本发明的描述中变得明晰。
发明内容
本发明提供适用于化学机械抛光应用的表面具有纹理的(surface-textured)抛光垫。本发明的表面具有纹理的抛光垫包括多孔发泡体，该多孔发泡体具有在60微米(μm)或更小范围内的平均孔单元尺寸，其中该发泡体中至少75％的孔具有在平均孔单元尺寸的30微米以内的孔单元尺寸。该垫具有至少一个纹理化的表面，其包括深度为25微米(1密耳)至1150微米(45密耳)、宽度为0.25微米(0.01密耳)至380微米(15密耳)、以及纵横比(aspect ratio)(即长度与宽度之比)为1至1000的凹痕(divot)。该垫的纹理化的表面包括至少10个凹痕/平方厘米表面积，并且具有至少为5微米的平均表面粗糙度。优选地，该发泡体具有至少104个单元/立方厘米的孔单元密度。
该多孔发泡体可包括任何适用于化学机械抛光工艺的材料。优选地，该多孔发泡体包括热塑性聚氨酯。优选的热塑性聚氨酯发泡体具有在60微米或更小范围内、更优选在50微米或更小范围内的平均孔径。优选的热塑性聚氨酯具有20或更小的熔体流动指数(MFI)、20000克/摩尔至600000克/摩尔的分子量以及1.1至6的多分散性指数。
在一个实施方式中，该垫的至少一个纹理化的表面具有大于25微米(即大于1密耳)、优选不超过60微米(2.4密耳)的平均表面粗糙度(Ra)。在另一实施方式中，该垫的至少一个纹理化的表面具有5至25微米(0.2密耳至1密耳)、更优选8至15微米(0.3密耳至0.6密耳)的平均表面粗糙度。
在另一优选实施方式中，该抛光垫的至少一个纹理化的表面具有压印在其上的凹槽的纹理化图案。优选该凹槽的纹理化图案为网状(mesh)图案，其包括相间隔的、平行的凹槽的第一图案以及与该相间隔的、平行的凹槽的第一图案相交的相间隔的、平行的凹槽的第二图案。这些凹槽的图案可在用于制备这些垫的挤出工艺过程中压印在该表面中。所述凹槽优选具有3密耳(75微米)至7密耳(175微米)的宽度。优选地，所述凹槽具有1密耳(25微米)至5密耳(125微米)的深度。所述凹槽的第一和第二图案的平行凹槽优选彼此相隔10密耳(250微米)至40密耳(1000微米)的距离。若需要，该垫的纹理化的表面可经打磨(buff)以降低表面粗糙度，同时仍保存压印于其上的凹槽图案。
优选该垫的至少一个纹理化的表面具有75肖氏(Shore)A至75肖氏D、更优选85肖氏A至55肖氏D的硬度。
本发明进一步提供一种用于制造表面具有纹理的抛光垫的方法，其包括使聚合物树脂与超临界气体组合(combine)以产生单相溶液，其中该超临界气体是通过使气体经受提高的温度和压力而产生的，该方法包括：(a)使聚合物树脂与气体组合以产生单相溶液；(b)由该单相溶液挤出聚合物发泡体板；(c)压制该挤出板；以及(d)由该经压制的挤出聚合物发泡体板形成具有至少一个纹理化的表面的抛光垫。在优选实施方式中，该方法包括在形成该抛光垫之前，在该挤出聚合物发泡体板的该至少一个纹理化的表面上压印至少一种纹理化的凹槽图案的额外步骤，并任选地打磨该垫的纹理化的表面以降低其粗糙度。
当本发明的抛光垫用于晶片抛光工艺(例如CMP)中时，可有利地提供低的晶片内不均匀度(WIWNU)、高的移除速率以及低的缺陷率。
附图说明
图1为以1.26％的CO2浓度和212℃(414℉)的熔体温度制备的挤出多孔发泡体棒(rod)的剖面的扫描电子显微镜(SEM)图像(100倍的放大倍率)。
图2为二氧化碳浓度对密度的图，其说明在聚合物树脂的单相溶液中的CO2浓度与由其制备的所得多孔发泡体的密度之间的关系。
图3为挤出多孔发泡体板的剖面的扫描电子显微镜(SEM)图像(80倍的放大倍率)，该挤出多孔发泡体板具有8微米的平均孔径、0.989克/立方厘米的密度、以及大于106个单元/立方厘米的单元密度。
图4为挤出多孔发泡体板的顶表面的扫描电子显微镜(SEM)图像(50倍的放大倍率)，该挤出多孔发泡体板具有15微米的平均孔径、0.989克/立方厘米的密度、大于106个单元/立方厘米的单元密度，并且无表面大纹理。
图5为使用微孔发泡体抛光垫抛光的二氧化硅移除速率对所抛光的二氧化硅晶片数量的曲线图。
图6为二氧化硅移除速率对所抛光的二氧化硅晶片数量的曲线图，其对微孔发泡体抛光垫和实心非多孔抛光垫进行比较，其中所述抛光垫是经开槽(grooved)及打磨过的。
图7a为具有开槽出的大纹理的实心非多孔聚合物板的顶表面的扫描电子显微镜(SEM)图像(20倍的放大倍率)，该大纹理在抛光20个二氧化硅晶片后变光滑并阻塞有抛光碎屑，其中所述抛光垫是经打磨及处理过的(conditioned)。
图7b为挤出多孔发泡体板的顶表面的扫描电子显微镜(SEM)图像(20倍的放大倍率)，该发泡体板具有15微米的平均孔径、0.989克/立方厘米的密度、大于106个单元/立方厘米的单元密度、以及开槽出的在抛光20个二氧化硅晶片后无抛光碎屑的大纹理(经打磨及处理过)。
图7c为挤出多孔发泡体板的顶表面的扫描电子显微镜(SEM)图像(20倍的放大倍率)，该发泡体板具有15微米的平均孔径、0.989克/立方厘米的密度、大于106个单元/立方厘米的单元密度以及开槽出的在抛光20个二氧化硅晶片后无抛光碎屑的大纹理(经打磨，未经处理)。
图8a、8b和8c为实心抛光垫(图8a)、微孔发泡体抛光垫(图8b)以及常规的闭合单元抛光垫(图8c)的能量色散X-射线(EDX)二氧化硅映像图像，其示出了在抛光20个二氧化硅毯覆式晶片(blanket wafer)之后二氧化硅研磨剂渗透穿过所述抛光垫厚度的程度。
图9为比较使用实心非多孔抛光垫、微孔发泡体抛光垫和常规的微孔闭合单元抛光垫的40％致密特征的图案化二氧化硅晶片的时间(秒)对剩余阶梯高度(remaining step height)(以埃表示)的曲线图。
图10为比较使用实心非多孔抛光垫、微孔发泡体抛光垫和常规的微孔闭合单元抛光垫的70％致密特征的图案化二氧化硅晶片的时间(秒)对剩余阶梯高度(以埃表示)的曲线图。
图11为实心热塑性聚氨酯板的SEM图像，放大倍率为350倍。
图12为已通过加压气体注射(pressurized gas injection)进行处理以制造平均单元尺寸为0.1微米的发泡体的实心热塑性聚氨酯板SEM图像，放大倍率为7500倍。
图13为已通过加压气体注射进行处理以制造平均单元尺寸为0.1微米的发泡体的实心热塑性聚氨酯板的SEM图像，放大倍率为20000倍。
图14为已通过加压气体注射进行处理以制备平均单元尺寸为4微米的发泡体的实心热塑性聚氨酯板的SEM图像，放大倍率为350倍。
图15为已通过加压气体注射进行处理以制备平均单元尺寸为4微米的发泡体的实心热塑性聚氨酯板的SEM图像，放大倍率为1000倍。
图16示出了本发明的表面具有纹理的抛光垫的SEM图像。
图17示出了表面具有纹理的抛光垫10F在表面纹理化之前(顶部)及之后(底部)的光学图像。
具体实施方式
适用于化学机械抛光应用的表面具有纹理的抛光垫包括平均孔单元尺寸在60微米或更小范围内的多孔发泡体，其中该发泡体中至少75％的孔具有在所述平均孔单元尺寸的30微米以内的孔单元尺寸。优选地，该发泡体具有大于104个单元/立方厘米的孔单元密度。该垫具有至少一个包括至少10个凹痕/平方厘米表面积的纹理化的表面，所述凹痕具有25微米(1密耳)至1150微米(45密耳)的深度、0.25微米(0.01密耳)至380微米(15密耳)的宽度、以及1至1000的纵横比(即长度与宽度之比)。该垫的至少一个纹理化的表面具有至少为5微米的平均表面粗糙度。
在一个实施方式中，该垫的至少一个纹理化的表面具有大于25微米(即大于1密耳)、优选不超过60微米(2.4密耳)的平均表面粗糙度(Ra)。在另一实施方式中，该垫的至少一个纹理化的表面具有5至25微米(0.2至1密耳)、更优选8至15微米(0.3至0.6密耳)的平均表面粗糙度。
在优选的实施方式中，该抛光垫的至少一个纹理化的表面具有压印在其上的凹槽的纹理化图案。优选所述凹槽的纹理化图案为网状图案，其包括相间隔的、平行的凹槽的第一图案以及与该相间隔的、平行的凹槽的第一图案相交的相间隔的、平行的凹槽的第二图案。这些凹槽图案可在用于制备这些垫的挤出工艺过程中压印在该表面中。所述凹槽优选具有1密耳(25微米)至20密耳(500微米)，例如，3密耳至7密耳的宽度。优选所述凹槽具有1密耳(25微米)至20密耳(500微米)，例如，1密耳至20密耳的深度。所述凹槽的第一和第二图案的平行凹槽优选彼此相隔10密耳(250微米)至40密耳(1000微米)的距离。若需要，该垫的纹理化的表面可经打磨以降低表面粗糙度，同时仍保存压印于其上的凹槽图案。
优选地，该垫的至少一个纹理化的表面具有75肖氏A至75肖氏D、更优选85肖氏A至55肖氏D的硬度。在一个实施方式中，该抛光垫的至少一个纹理化的表面具有75肖氏A至90肖氏D的硬度。
本发明的表面具有纹理的抛光垫包括平均孔单元尺寸(即孔径)为60微米或更小的多孔发泡体。优选地，该多孔发泡体具有50微米或更小、更优选40微米或更小(例如，20微米或更小)的平均孔径。通常，该多孔发泡体具有至少为1微米(例如，3微米或更大、或5微米或更大)的平均孔径。优选地，该多孔发泡体具有1微米至20微米、更优选1微米至15微米(例如，1微米至10微米)的平均孔单元尺寸。
本文所述的抛光垫的多孔发泡体具有高度均匀的孔径(即单元尺寸)分布。通常，该多孔发泡体中至少75％(例如，80％或更多，或85％或更多)的孔(即单元)具有在所述平均孔径的±20微米(例如，±10微米、更优选±5微米或更小、最优选±2微米)以内的孔径分布。换句话说，优选该多孔发泡体中至少75％(例如，至少80％或至少85％)的孔具有在所述平均孔径的20微米以内的孔径。优选地，该多孔发泡体中至少90％(例如，至少93％、至少95％、或至少97％)的孔(例如，单元)具有在所述平均值的±20微米以内(例如，±10微米、±5微米或±2微米以内)的孔径分布。
通常，该多孔发泡体主要包括闭合单元；然而，该多孔发泡体还可包括开放单元。优选地，该多孔发泡体包括至少5％(例如，至少10％)的闭合单元。更优选地，该多孔发泡体包括至少20％(例如，至少40％、或至少60％)的闭合单元。
该多孔发泡体通常具有0.5克/立方厘米或更大(例如，0.7克/立方厘米或更大、或甚至0.9克/立方厘米或更大)的密度、以及25％或更小(例如，15％或更小、或甚至5％或更小)的空隙体积。通常，该多孔发泡体具有105个单元/立方厘米或更大(例如，106个单元/立方厘米或更大)的单元密度。该单元密度可通过用图像分析软件程序(例如均由Media Cybernetics提供的OPTIMAS
Figure A20068003784400111
成像软件及IMAGEPRO成像软件、或由Clemex Technologies提供的CLEMEX VISION
Figure A20068003784400121
成像软件)分析多孔发泡体材料的剖面图像(例如，SEM图像)来确定。
该多孔发泡体可包括任何合适的材料，通常包括聚合物树脂。该多孔发泡体优选包括选自以下的聚合物树脂：热塑性弹性体、热塑性聚氨酯、聚烯烃、聚碳酸酯、聚乙烯醇、尼龙、弹性体橡胶、苯乙烯类聚合物、聚芳族化合物(polyaromatics)、含氟聚合物、聚酰亚胺、交联聚氨酯、交联聚烯烃、聚醚、聚酯、聚丙烯酸酯、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、聚亚芳基(polyarylene)、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、其共聚物及嵌段共聚物、以及其混合物和共混物。优选地，该聚合物树脂为热塑性聚氨酯。
该聚合物树脂通常为预形成的聚合物树脂；然而，该聚合物树脂还可根据任何合适的方法原位形成，这些方法中的许多是本领域中已知的(参见例如，Szycher′s Handbook of Polyurethanes CRC Press：New York，1999，Chapter3)。例如，热塑性聚氨酯可通过氨基甲酸酯预聚物(例如异氰酸酯、二异氰酸酯、以及三异氰酸酯预聚物)与含有对异氰酸酯具有反应性的部分的预聚物反应原位形成。合适的对异氰酸酯具有反应性的部分包括胺及多元醇。
对聚合物树脂的选择将部分地取决于该聚合物树脂的流变性。流变性是聚合物熔体的流动特性。对于牛顿流体，粘度是由剪切应力(即切向应力σ)与剪切速率(即速率梯度dγ/dt)之比所定义的常数。然而，对于非牛顿流体，可出现剪切速率变稠(膨胀性)或剪切速率变稀(假塑性)。在剪切速率变稀的情况下，粘度随剪切速率的增加而降低。正是该特性使得聚合物树脂可用于熔体制造(例如，挤出、注射成型)工艺。为确定剪切速率变稀的临界区域，必须确定聚合物树脂的流变性。可通过毛细管技术确定流变性，在该技术中，在固定压力下迫使熔融聚合物树脂通过特定长度的毛细管。通过绘制在不同温度下的表观剪切速率对粘度的曲线，可确定粘度与温度之间的关系。流变加工指数(Rheology Processing Index)(RPI)是确定聚合物树脂的临界范围的参数。RPI是在固定的剪切速率下，在参考温度下的粘度与在温度改变等于20℃后的粘度的比值。当该聚合物树脂为热塑性聚氨酯时，当在150升/秒的剪切速率和205℃的温度下测量时，RPI优选为2至10(例如，3至8)。
另一聚合物粘度的量度是熔体流动指数(MFI)，其记录在给定的温度及压力下在固定量的时间内从毛细管挤出的熔融聚合物的量(克数)。例如，当该聚合物树脂为热塑性聚氨酯或聚氨酯共聚物(例如，基于聚碳酸酯聚硅氧烷的共聚物、基于聚氨酯含氟聚合物的共聚物、或聚氨酯硅氧烷-多嵌段共聚物)时，在210℃的温度和2160克的负载下，在10分钟内的MFI优选为20或更小(例如，15或更小)。当该聚合物树脂为弹性体聚烯烃或聚烯烃共聚物(例如，包括乙烯α-烯烃的共聚物(例如弹性体或普通乙烯-丙烯、乙烯-己烯、乙烯-辛烯共聚物等)、由基于茂金属的催化剂制得的弹性体乙烯共聚物、或聚丙烯-苯乙烯共聚物)时，在210℃的温度和2160克的负载下在10分钟内的MFI优选为5或更小(例如，4或更小)。当该聚合物树脂为尼龙或聚碳酸酯时，在210℃的温度和2160克的负载下在10分钟内的MFI优选为8或更小(例如，5或更小)。
聚合物树脂的流变性可取决于聚合物树脂的分子量、多分散性指数(PDI)、长链支化或交联的程度、玻璃化温度(Tg)及熔融温度(Tm)。当该聚合物树脂为热塑性聚氨酯或聚氨酯共聚物(例如上述共聚物)时，重均分子量(Mw)通常为20000克/摩尔至600000克/摩尔，优选50000克/摩尔至300000克/摩尔，更优选70000克/摩尔至150000克/摩尔，同时PDI为1.1至6，优选为2至4。通常，该热塑性聚氨酯具有20℃至110℃的玻璃化温度和120℃至250℃的熔融转变温度。当该聚合物树脂为弹性体聚烯烃或聚烯烃共聚物(例如上述共聚物)时，重均分子量(Mw)通常为50000克/摩尔至400000克/摩尔，优选70000克/摩尔至300000克/摩尔，同时PDI为1.1至12，优选为2至10。当该聚合物树脂为尼龙或聚碳酸酯时，重均分子量(Mw)通常为50000克/摩尔至150000克/摩尔，优选为70000克/摩尔至100000克/摩尔，同时PDI为1.1至5，优选为2至4。
所选择的用于多孔发泡体的聚合物树脂优选具有某些机械性能。例如，当该聚合物树脂为热塑性聚氨酯时，挠曲模量(ASTM D790)优选为350Mpa(约50000psi)至1000MPa(约150000psi)，平均压缩百分率(average％compressibility)为8或更小，平均回弹百分率(average％rebound)为35或更大，并且肖氏D硬度(ASTM D2240-95)为40至90(例如，50至80)。
在优选实施方式中，该抛光垫包括多孔热塑性聚氨酯发泡体，其中该多孔发泡体具有60微米或更小(例如，40微米或更小，或25微米或更小)的平均孔径，并且其中该热塑性聚氨酯具有20或更小的MFI、2至10(例如，3至8)的RPI、以及20000克/摩尔至600000克/摩尔的分子量(MW)，同时PDI为1.1至6(例如，2至4)。优选地，该热塑性聚氨酯具有350MPa(约50000psi)至1000MPa(约150000psi)的挠曲模量，至少为8(例如，7或更小)的平均压缩百分率，至少为35％、更优选为至少30％、最优选为至少20％的平均回弹百分率，以及75肖氏A至90肖氏D、优选为75肖氏A至55肖氏D的硬度。这种抛光垫可具有一种或多种本文所述的物理性质(例如，孔径及聚合物性质)以用于本发明的其它实施方式。优选地，该多孔发泡体包括热塑性聚氨酯。优选热塑性聚氨酯发泡体具有60微米或更小、更优选小于50微米的平均孔径。
当该多孔发泡体包括热塑性聚氨酯时，在没有任何外部所产生的表面纹理以及在没有嵌入的研磨剂颗粒的情况下，该抛光垫的至少一个纹理化的表面可以至少600埃/分钟的抛光速率抛光二氧化硅晶片，其中夹持器的下压力为0.028MPa(4psi)，浆料流速为100毫升/分钟，工作台旋转速度为60rpm，以及夹持器旋转速度为55rpm至60rpm。该实施方式的抛光垫优选与含有金属氧化物颗粒的抛光组合物(即浆料)，尤其是与由Cabot MicroelectronicsCorporation出售的SEMI-SPERSE
Figure A20068003784400141
D7300抛光组合物结合使用。通常，该抛光垫可使用以上所列举的抛光参数以至少800埃/分钟或者甚至是至少1000埃/分钟的抛光速率抛光二氧化硅晶片。该抛光垫具有25％或更小的空隙体积，并且包括平均孔径为50微米或更小(例如，40微米或更小)的孔。该抛光垫还可抛光二氧化硅毯覆式晶片，使得所述二氧化硅毯覆式晶片具有仅2％至4％的低的晶片内不均匀度(WIWNU)值。这种抛光垫可具有一种或多种本文所述的物理性质(例如，孔径及聚合物性质)以用于本发明的其它实施方式。
该抛光垫还可包括具有多峰(multi-modal)分布的孔径的多孔发泡体。术语“多峰”是指该多孔发泡体具有包括至少2个或更多个(例如，3个或更多、5个或更多、或甚至10个或更多)孔径最大值的孔径分布。通常，孔径最大值的数目为20个或更少(例如，15或更少)。孔径最大值的定义是在孔径分布中其面积在数量上占孔的总数量的5％或更多的峰值。优选地，该孔径分布为双峰(即，具有两个孔径最大值)。
该多峰孔径分布可在任何合适的孔径值处具有孔径最大值。例如，该多峰孔径分布可具有50微米或更小(例如，40微米或更小、30微米或更小、或20微米或更小)的第一孔径最大值以及大于50微米(例如，70微米或更大、90微米或更大、或甚至120微米或更大)的第二孔径最大值。或者，该多峰孔径分布可具有20微米或更小(例如，10微米或更小、或5微米或更小)的第一孔径最大值以及大于20微米(例如，35微米或更大、50微米或更大、或甚至75微米或更大)的第二孔径最大值。
本文所述抛光垫的表面具有纹理的多孔发泡体任选地进一步包括吸水性聚合物。含意的是该吸水性聚合物选自非晶形、结晶或交联聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙烯醇、其盐、及其组合。优选地，该吸水性聚合物选自交联聚丙烯酰胺、交联聚丙烯酸、交联聚乙烯醇及其混合物。合意的是这些交联聚合物是吸水性的，但不会融化或溶解在常用的有机溶剂中。更确切地，当该吸水性聚合物接触水(例如，抛光组合物的液体载体)时发生溶胀。
本文所述抛光垫的多孔发泡体可任选地包含引入到该垫的主体中的颗粒。优选地，这些颗粒分散在整个多孔发泡体中。这些颗粒可为研磨剂颗粒、聚合物颗粒、复合颗粒(例如，经包覆的颗粒)、有机颗粒、无机颗粒、澄清的颗粒、及其混合物。
所述研磨剂颗粒可为任何合适的材料，例如研磨剂颗粒可包括金属氧化物(，例如选自二氧化硅、氧化铝、二氧化铈、氧化锆、氧化铬、氧化铁及其组合的金属氧化物)、或碳化硅、氮化硼、金刚石、石榴石或陶瓷研磨材料。该研磨剂颗粒可为金属氧化物与陶瓷的杂合体或无机材料与有机材料的杂合体。这些颗粒还可为聚合物颗粒，这些聚合物颗粒中的许多描述在美国专利5314512中，例如聚苯乙烯颗粒、聚甲基丙烯酸甲酯颗粒、液晶聚合物(LCP，例如，由Ciba Geigy获得的VECTRA
Figure A20068003784400151
聚合物)、聚醚醚酮(PEEK)、微粒状热塑性聚合物(例如，微粒状热塑性聚氨酯)、微粒状交联聚合物(例如，微粒状交联聚氨酯或聚环氧化物)、或其组合。若该多孔发泡体包括聚合物树脂，则合意的是该聚合物颗粒的熔点高于该多孔发泡体的聚合物树脂的熔点。该复合颗粒可为任何包括核及外涂层的合适的颗粒。例如，该复合颗粒可包括实心的核(例如，金属氧化物、金属、陶瓷或聚合物)及聚合物壳(例如，聚氨酯、尼龙或聚乙烯)。该澄清的颗粒可为层状硅酸盐(例如，云母(如氟化云母)、及粘土(例如滑石粉、高岭土、蒙脱土、锂蒙脱石))、玻璃纤维、玻璃珠、金刚石颗粒、碳纤维等。
本文所述的抛光垫的多孔发泡体任选地包含引入到该垫的主体中的可溶性颗粒。优选地，该可溶性颗粒分散在整个多孔发泡体中。该可溶性颗粒在化学机械抛光过程中部分或完全溶解在该抛光组合物的液体载体中。通常，该可溶性颗粒为水溶性颗粒。例如，该可溶颗粒可为任何合适的水溶性颗粒，例如选自以下材料的颗粒：糊精、环糊精、甘露糖醇、乳糖、羟丙基纤维素、甲基纤维素、淀粉、蛋白质、非晶非交联聚乙烯醇、非晶非交联聚乙烯基吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚环氧乙烷、水溶性光敏树脂、磺化聚异戊二烯及磺化聚异戊二烯共聚物。该可溶性颗粒还可为选自乙酸钾、硝酸钾、碳酸钾、碳酸氢钾、氯化钾、溴化钾、磷酸钾、硝酸镁、碳酸钙及苯甲酸钠的材料的无机水溶性颗粒。当所述可溶性颗粒溶解时，该抛光垫可留下相应于该可溶性颗粒尺寸的开放单元。
这些颗粒优选在形成为发泡的抛光基板之前与该聚合物树脂共混。引入到该抛光垫中的这些颗粒可为任何合适的尺寸(例如，直径、长度或宽度)或形状(例如，球形、椭圆形(oblong))，并且可以任何合适的量引入到该抛光垫中。例如，这些颗粒可具有1纳米或更大和/或2毫米或更小(例如，0.5微米至2毫米直径)的颗粒尺寸(例如，直径、长度或宽度)。优选地，这些颗粒具有10纳米或更大和/或500微米或更小(例如，100纳米至10微米直径)的尺寸。所述颗粒还可以共价方式结合到该多孔发泡体的聚合物树脂上。
本文所述抛光垫的多孔发泡体任选地包含引入到该垫的主体中的固体催化剂。优选地，这些固体催化剂分散在整个多孔发泡体中。该催化剂可为金属、非金属或其组合。优选地，该催化剂选自具有多个氧化态的金属化合物，例如(但不限于)包括Ag、Co、Ce、Cr、Cu、Fe、Mo、Mn、Nb、Ni、Os、Pd、Ru、Sn、Ti及V的金属化合物。
本文所述抛光垫的多孔发泡体任选地包含螯合剂和/或氧化剂。优选地，该螯合剂及氧化剂分散在整个多孔发泡体中。该螯合剂可为任何合适的螯合剂。例如，该螯合剂可为羧酸、二元羧酸、膦酸、聚合物螯合剂、其盐等。这些氧化剂可为氧化性盐或氧化性金属络合物，包括铁盐、铝盐、过氧化物、氯酸盐、高氯酸盐、高锰酸盐、过硫酸盐等。
本文所述抛光垫具有抛光表面，该抛光表面任选地进一步包括凹槽、沟道和/或穿孔，其便利于抛光组合物在整个抛光垫表面上的横向输送。这些凹槽、沟道或穿孔可为任何合适的图案并且可具有任何合适的深度和宽度。该抛光垫可具有两种或更多种不同的凹槽图案，例如如美国专利5489233中所述的大凹槽与小凹槽的组合。该凹槽可为斜凹槽、同心凹槽、螺旋状或圆形凹槽、XY交叉阴影线(crosshatch)图案的形式，并且在连通性上可为连续的或非连续的。优选地，该抛光垫至少包括通过标准垫修整方法制造的小凹槽。
本文所述抛光垫具有抛光表面，其任选地进一步包括不同密度、孔隙率、硬度、模量和/或压缩率的区域。所述不同区域可具有任何合适的形状或尺寸。通常，通过离位(ex situ)方法(即，在抛光垫形成之后)在抛光垫上形成成对比的密度、孔隙率、硬度和/或压缩率的区域。
本文所述抛光垫任选地进一步包括一个或多个开口(aperture)、透明区域或半透明区域(例如，如美国专利5893796中所述的窗口)。当该抛光垫与原位CMP工艺监控技术结合使用时，合意的是包括这样的开口或半透明区域。该开口可具有任何合适的的形状，并且可与排放沟道组合使用，以使抛光表面上过量的抛光组合物减至最少或消除。该半透明区域或窗口可为任何合适的窗口，这些窗中的许多是本领域中已知的。例如，该半透明区域可包括插入在该抛光垫开口中的玻璃或基于聚合物的塞子，或者可包括与用于该抛光垫的其余部分的聚合物材料相同的聚合物材料。
本发明的抛光垫可使用任何合适的技术制造，这些技术中的许多是本领域中已知的。例如，所述抛光垫可通过“微孔泡沫注塑(mucell)”法、相反转法、旋节/双节分解(spinodal/bimodal decomposition)法、加压气体注射法制造。优选地，所述抛光垫使用微孔泡沫注塑法或加压气体注射法等制造。
微孔泡沫注塑法包括(a)使聚合物树脂与超临界气体组合以产生单相溶液，以及(b)由该单相溶液形成本发明的抛光垫基板。该聚合物树脂可为上述任何聚合物树脂。通过使气体经受足以产生其中气体的行为类似于液体(即，超临界流体，SCF)的超临界状态的提高的温度和压力来产生超临界气体。该气体可为烃、氯氟烃、氢氯氟碳化物(例如，氟利昂)、氮气、二氧化碳、一氧化碳或其组合。优选地，该气体为不可燃的气体，例如不含C-H键的气体。更优选地，该气体为氮气、二氧化碳、或其组合。最优选地，该气体包括二氧化碳或为二氧化碳。该气体可在与该聚合物树脂组合之前或之后转变成超临界气体。优选地，该气体在与该聚合物树脂组合之前转变成超临界气体。通常，该气体经受100℃至300℃的温度和5MPa(约800psi)至40MPa(约6000psi)的压力。当该气体为二氧化碳时，该温度为150℃至250℃，并且该压力为7MPa(约1000psi)至35MPa(约5000psi)(例如，19MPa(约2800psi)至26MPa(约3800psi))。
该聚合物树脂与该超临界气体的单相溶液可以任何合适的方式制备。例如，可将该超临界气体与熔融聚合物树脂在机筒中共混以形成单相溶液。然后可将该单相溶液注射到模型中，其中该气体膨胀以在该熔融聚合物树脂内形成具有高均匀性的孔结构。在该单相溶液中该超临界气体的浓度通常为该单相溶液总体积的0.01％至5％(例如，0.1％至3％)。该超临界流体的浓度将决定该多孔发泡体的密度和孔径。随着该超临界气体的浓度增加，所得多孔发泡体的密度增加，并且平均孔径减小。该超临界气体的浓度还可影响所得多孔发泡体中开放单元与闭合单元的比例。这些及额外的工艺特征进一步详细描述于美国专利6284810中。
通过在该单相溶液中产生足以产生大于105个成核位置/立方厘米溶液的热力学不稳定性来形成该抛光垫。该热力学不稳定性可由温度的快速变化、压力的快速下降或其组合导致。通常，该热力学不稳定性在包含该单相溶液的模型或模头(die)的出口处诱发。成核位置为在此处超临界气体的溶解了的分子形成簇的位置，该多孔发泡体中的单元自所述簇生长。成核位置的数量通过假设成核位置的数量约等于该聚合物发泡体中所形成的单元的数量来确定。该抛光垫可由该单相溶液通过任何合适的技术形成。例如，该抛光垫可使用选自以下的技术形成：挤出成为聚合物板、多层板的共挤出、注射成型、压塑、吹塑、吹塑薄膜、多层吹塑薄膜、流延膜、热成型、以及层压。优选地，该抛光垫是通过挤出成为聚合物板或通过注射成型形成的。
该相反转法涉及将已经加热至高于该聚合物的熔融温度(Tm)或玻璃化温度(Tg)的聚合物树脂的极细颗粒分散于剧烈搅拌的非溶剂(non-solvent)中。该聚合物树脂可为上述任何聚合物树脂。当添加到该非溶剂中的细聚合物树脂颗粒的数量增加时，所述细聚合物树脂颗粒连接以最初形成卷须状物并且最终形成为三维聚合物网络。然后将该非溶剂混合物冷却，导致该非溶剂在该三维聚合物网络中形成离散的液滴。所得材料为具有亚微米孔径的聚合物发泡体。
所述旋节或双节分解法包括控制聚合物-聚合物混合物、或聚合物-溶剂混合物的温度和/或体积分数，以便使该混合物自单相区域移至两相区域中。在该两相区域中，可发生该聚合物混合物的旋节分解或双节分解。分解是指聚合物混合物通过其由非平衡相变成平衡相的方法。在该旋节区域中，混合曲线的自由能是负的，使得所述聚合物的相分离(即形成两相材料)、或所述聚合物与所述溶剂的相分离是响应体积分数的小波动而自发产生的。在该双节区域中，该聚合物混合物对于体积分数的小波动是稳定的，因而需要成核及生长以获得相分离材料。温度及体积分数处于该两相区域(即所述双节或旋节区域)中的聚合物混合物的沉淀可导致形成具有两相的聚合物材料。若该聚合物混合物负载有溶剂或气体，则该两相聚合物材料将包含在相分离的界面处的亚微米孔。这些聚合物优选包括上述聚合物树脂。
所述加压气体注射法包括利用高的温度和压力迫使超临界流体气体进入到包括非晶聚合物树脂的实心聚合物板中。该聚合物树脂可为上述任何聚合物树脂。在室温下将该实心挤出板置于压力容器中。向该容器中添加超临界气体(例如，N2或CO2)，并将该容器加压至足以迫使合适量的气体进入到聚合物板的自由体积的程度。根据亨利定律(Henry’s law)，溶解在聚合物中的气体的量与所施加的压力成正比。增加聚合物板的温度使气体扩散到该聚合物中的速率增加，但也使溶解在聚合物板中的气体的量减少。一旦气体已经使聚合物彻底饱和，便从该加压的容器中取出该板。若想要，可将该聚合物板快速加热至软化或熔融状态(若需要)以促进单元成核及生长。美国专利5182307和5684055描述了所述加压气体注射法的这些及额外特征。
优选地，本发明的表面具有纹理的抛光垫是通过微孔泡沫注塑法或气体注射法，最优选微孔泡沫注塑法制备的。
在方法角度，本发明提供一种用于制造表面具有纹理的抛光垫的方法。该方法包括(a)将聚合物树脂与气体、优选通过使气体经受提高的温度和压力所产生的超临界气体组合，以产生单相溶液，(b)由该单相溶液挤出发泡板，并在该发泡体固化之前压制该挤出板以在该板的至少一个表面上压印图案。优选地，该挤出发泡体板在至少两个轧辊(其至少一个具有纹理化的表面)之间进行压制。优选地，该纹理化的轧辊具有压花于该辊的表面上的棒(bar)图案(例如网状图案中的交叉棒)。该辊上所压花的纹理优选包括一定大小的棒以在接触该纹理化的辊的发泡的板的表面上留下该图案的压痕。
本发明的抛光垫特别适于与化学机械抛光(CMP)装置结合使用。通常，该装置包括：工作台，其在使用时处于运动中，并且具有由轨道、线性或圆周运动所导致的速度；本发明的抛光垫，其与该工作台接触，并且当其处于运动中时，其与工作台一起移动；以及夹持器，其夹持待抛光的基板，所述基板通过与意在与待抛光的基板接触的抛光垫的表面接触并相对于该抛光垫的表面移动而进行抛光。通过以下步骤实施对该基板的抛光：将该基板放置成与该抛光垫接触；然后使该抛光垫相对于该基板移动，在其间通常有抛光组合物，以便磨损该基板的至少一部分基板以抛光该基板。该CMP装置可为任何合适的的CMP装置，其中的许多在本领域中是已知的。本发明的抛光垫还可与线性抛光工具一起使用。本文所述的抛光垫可单独使用或者可任选地作为多层堆叠抛光垫的一层使用。例如，该抛光垫可与副垫(subpad)组合使用。该副垫可为任何合适的的副垫。合适的副垫包括聚氨酯泡沫体副垫、浸渍的毡副垫、微孔聚氨酯副垫或烧结的聚氨酯副垫。该副垫通常比本发明的抛光垫软，因此更易压缩，并且具有比本发明的抛光垫低的肖氏硬度值。例如，该副垫的肖氏A硬度可为35至50。在某些实施方式中，与所述抛光垫相比，所述副垫更硬，可压缩性更低，并且具有更高的肖氏硬度。该副垫任选地包括凹槽、沟道、中空部分、窗口、开口等。当本发明的抛光垫与副垫组合使用时，通常存在与该抛光垫和该副垫共同扩张并且处于该抛光垫与该副垫之间的中间背衬层(例如，聚对苯二甲酸乙二醇酯膜)。或者，本发明的多孔发泡体还可作为副垫与常规的抛光垫结合使用。
本文所述的抛光垫适用于抛光多种类型的基板及基板材料。例如，这些抛光垫可用于抛光包括存储器储存装置、半导体基板和玻璃基板的各种基板。适于用所述抛光垫抛光的基板包括内存磁盘、硬盘、磁头、MEMS装置、半导体晶片、场发射显示器和其它微电子基板，特别是包括绝缘层(例如，二氧化硅、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、铱或其它贵金属)的基板。
下述实施例进一步说明本发明的各方面，但当然不应将其理解为是在以任何方式限制其范围。
实施例1
该实施例说明一种用于制备具有均匀孔径的微孔发泡体棒的方法。
通过挤出方法制备热塑性聚氨酯(TPU)发泡体棒(1A及1B)。各TPU发泡体棒是使用重均分子量为90000克/摩尔至110000克/摩尔、同时PDI为2.2至3.3的TPU制备的。在各情况下，在提高的温度和压力下将该TPU放置于挤出机(Labex II primary，直径为6.35厘米(2.5英寸)，L/D为32/1，单螺杆挤出机)中以形成聚合物熔体。在导致形成与该聚合物熔体共混的超临界流体CO2的提高的温度和压力下，将二氧化碳气体注射到该聚合物熔体中(使用装备有P7微调装置(trim)和4个标准注射器的Trexel TR30-5000G输送系统)，以形成单相溶液。将该CO2/聚合物溶液挤出通过收敛模口(0.15厘米(0.060英寸)的直径，12.1°的角度)以形成多孔发泡体棒。对于棒1A和1B，CO2的浓度分别为1.51％和1.26％。
该挤出机的各区温度，浇口(gate)、模头及熔体温度，模头压力，螺杆转速以及CO2浓度总结在表1中。棒样品1B的扫描电子显微镜(SEM)图像示于图1。
表1：
  挤出参数   棒1A   棒1B
  区1温度(℃)   210(410℉)   210(410℉)
  区2温度(℃)   221(430℉)   221(430℉)
  区3温度(℃)   221(430℉)   218(425℉)
  区4温度(℃)   216(420℉)   204(400℉)
  区5温度(℃)   216(420℉)   204(400℉)
  浇口温度(℃)   227(440℉)   218(425℉)
  模头温度(℃)   227(440℉)   218(425℉)
  熔体温度(℃)   219(427℉)   212(414℉)
  模头压力P1(MPa)   25.7(3730psi)   24.5(3560psi)
  模头压力P2(MPa)   20.7(3010psi)   21.2(3080psi)
  模头压力P3(MPa)   19.7(2860psi)   20.3(2940psi)
  模头压力P4(MPa)   19.8(2880psi)   20.3(2940psi)
  螺杆转速(rpm)   14   13
  驱动电流(amp)   63   64
  SCF类型   CO2   CO2
  SCF设定(千克/小时)   0.40(0.87磅/小时)   0.32(0.70磅/小时)
  输出(千克/小时)   26.3(57.8磅/小时)   25.3(55.7磅/小时)
  SCF浓度(％)   1.51   1.26
该实施例说明具有均匀单元尺寸的微孔发泡体材料可使用超临界流体微单元技术制造。
实施例2
该实施例说明一种用于制备本发明的抛光垫的方法。
通过挤出方法制备一系列热塑性聚氨酯(TPU)发泡体板(2A、2B、2C和2D)。各TPU板是使用重均分子量为90000克/摩尔至110000克/摩尔、同时PDI为2.2至3.3的TPU制备的。在各情况下，在提高的温度和压力下将该TPU放置于挤出机(Labex II primary，直径为6.35厘米(2.5英寸)，L/D为32/1，单螺杆)中以形成聚合物熔体。在导致形成与该聚合物熔体共混的超临界流体CO2的提高的温度和压力下，将二氧化碳气体注射到该聚合物熔体中，以形成单相溶液。将该CO2/聚合物溶液挤出通过平模(30.5厘米(12英寸)宽，0.005-0.0036厘米(0.002-0.0014英寸)的伸缩缝(flex gap)，6°收敛)以形成多孔发泡体板。对于板2A、2B、2C和2D，CO2浓度分别为0.50％、0.80％、1.70％和1.95％。
该挤出机的各区温度，浇口、模头及熔体温度，模头压力，螺杆转速，CO2浓度以及板的尺寸总结在表2中。
表2：
  挤出参数   板2A   板2B   板2C   板2D
  区1温度(℃)   210(410℉)   210(410℉)   210(410℉)   210(410℉)
  区2温度(℃)   221(430℉)   221(430℉)   221(430℉)   221(430℉)
  区3温度(℃)   221(430℉)   221(430℉)   213(415℉)   213(415℉)
  区4温度(℃)   216(420℉)   216(420℉)   190(375℉)   190(375℉)
  区5温度(℃)   216(420℉)   216(420℉)   190(375℉)   190(375℉)
  浇口温度(℃)   216(420℉)   216(420℉)   204(400℉)   204(400℉)
  模头温度(℃)   213(415℉)   213(415℉)   196(385℉)   196(385℉)
  熔体温度(℃)   213(415℉)   213(415℉)   210(410℉)   210(410℉)
模头压力(MPa)   14.7(2130psi)   14.2(2060psi)   14.5(2100psi)   14.3(2070psi)
  螺杆转速(rpm)   13   13   13   13
  SCF类型   CO2   CO2   CO2   CO2
  SCF设定   0.136(0.30   0.218(0.48   0.454(1.00   0.513(1.13
  (千克/小时)   磅/小时)   磅/小时)   磅/小时)   磅/小时)
  输出(千克/小时)   27.2(60.0磅/小时)   27.2(60.0磅/小时)   26.3(58.0磅/小时)   26.3(58.0磅/小时)
  SCF浓度(％)   0.50   0.80   1.70   1.95
板宽度(厘米)   26.7(10.5英寸)   26.7(10.5英寸)   25.4(10英寸)   27.3(10.75英寸)
板厚度(厘米)   0.0635(25密耳)   0.0711(28密耳)   0.108(42.5密耳)   0.108(42.5密耳)
  单元尺寸   大   大和小   小   小
具有良好的单元尺寸均匀性(±25微米)的多孔TPU发泡体板是利用表2所示各系列的挤出参数制备的。样品2A和2B具有大的平均单元尺寸(＞100微米)。板2C和2D具有小的平均单元尺寸(＜100微米)。
该实施例表明具有小单元尺寸的多孔发泡体板可通过超临界流体方法制造。
实施例3
该实施例说明一种用于制备本发明的抛光垫的方法。
通过挤出方法制备一系列热塑性聚氨酯(TPU)发泡体板(3A、3B、3C和3D)。各TPU板是使用重均分子量为90000克/摩尔至110000克/摩尔、同时PDI为2.2至3.3的TPU制备的。在各情况下，在提高的温度和压力下，将该TPU放置于挤出机(Labex II primary，直径为6.35厘米(2.5英寸)，L/D为32/1，单螺杆)中以形成聚合物熔体。在导致形成与该聚合物熔体共混的超临界流体CO2的提高的温度和压力下，将二氧化碳气体注射到该聚合物熔体中，以形成单相溶液。将该CO2/聚合物溶液挤出通过平模(30.5厘米(12英寸)宽，0.005-0.0036厘米(0.002-0.0014英寸)的伸缩缝，6°收敛)，以形成多孔发泡体板。对于板3A、3B、3C和3D，CO2浓度分别为1.38％、1.50％、1.66％和2.05％。
该挤出机的各区温度，浇口、模头及熔体温度，模头压力，螺杆转速以及CO2浓度总结在表3中。该多孔TPU发泡体板中所产生的平均单元尺寸取决于CO2气体的浓度。该单相溶液中的CO2浓度对所得板的密度的图示于图2。
表3：
  挤出参数   板3A   板3B   板3C   板3D
  区1温度(℃)   214(418℉)   210(410℉)   210(410℉)   210(410℉)
  区2温度(℃)   221(430℉)   221(430℉)   221(430℉)   221(430℉)
  区3温度(℃)   213(415℉)   213(415℉)   213(415℉)   213(415℉)
  区4温度(℃)   193(380℉)   190(375℉)   190(375℉)   179(355℉)
  区5温度(℃)   193(380℉)   190(375℉)   190(375℉)   179(355℉)
  浇口温度(℃)   199(390℉)   193(380℉)   193(380℉)   185(365℉)
  模头1温度(℃)   199(390℉)   196(385℉)   196(385℉)   190(375℉)
  模头2温度(℃)   216(420℉)   210(410℉)   210(410℉)   199(390℉)
  熔体温度(℃)   210(410℉)   204(400℉)   202(395℉)   196(385℉)
  模头压力P1(MPa)   17.1(2480psi)   18.1(2630psi)   20.9(3030psi)   24.4(3540psi)
  模头压力P2(MPa)   15.9(2300psi)   15.9(2310psi)   16.7(2420psi)   20.2(2930psi)
  模头压力P3(MPa)   13.4(1950psi)   14.3(2070psi)   15.4(2230psi)   18.6(2700psi)
  模头压力P4(MPa)   12.9(1870psi)   13.8(2000psi)   14.7(2130psi)   17.7(2570psi)
  螺杆转速(rpm)   13   13   13   13
  驱动电流(amp)   ---   ---   69   67
  SCF类型   CO2   CO2   CO2   CO2
  SCF设定(千克/小时)   0.363(0.80磅/小时)   0.399(0.88磅/小时)   0.454(1.00磅/小时)   0.513(1.13磅/小时)
  输出(千克/小时)   26.3(58磅/小时)   26.3(58磅/小时)   27.3(60.2磅/小时)   25.0(55.1磅/小时)
  SCF浓度(％)   1.38   1.50   1.66   2.05
  发泡体板宽度(厘米)   27.9(11.00英寸)   28.6(11.25英寸)   27.9(11.00英寸)   27.3(10.75英寸)
  发泡体板厚度(厘米)   0.100(0.0395英寸)   0.104(0.0410英寸)   0.103(0.0407英寸)   0.100(0.0395英寸)
  密度(克/毫升)   0.781   0.816   0.899   0.989
具有良好的单元尺寸均匀性的多孔TPU发泡体板是使用表3中所示的各系列的挤出参数制备的。样品3D的扫描电子显微镜(SEM)图像示于图3(剖面)及图4(顶表面)。测定样品3D的物理性质，该数据总结在表4中。
根据ASTM D795测试方法测定该抛光垫的密度。根据ASTM 2240测试方法测定该抛光垫的肖氏A硬度。根据ASTM D638测试方法测定该抛光垫的峰值应力。使用Ames计在0.031MPa(4.5psi)的压力下测定压缩百分率。首先将该Ames检测器的探针调零(无样品)，然后测量该样品厚度(D1)。将5磅的砝码(0.031MPa)置于该探针上，并且在1分钟后测量样品厚度(D2)。压缩率为厚度差(D1-D2)与初始样品厚度(D1)之比。所述压缩百分率还可使用Instron技术在0.5MPa(72psi)的压力下进行测量。回弹百分率使用Shore弹力计(Shore Instrument & MFG)进行测定。回弹百分率以金属块(metal slug)在0.031MPa(4.5psi)下回弹离开预成型的试样时运动的高度来度量。回弹百分率报道为5次以上测量的平均值。根据ASTM D790测试方法测定挠曲模量。透气性使用Genuine Gurley 4340自动透气度测定仪测定。
通过动态力学分析仪(DMA)或通过热机械分析(TMA)测定Tg。对于DMA，使用TA 2980型仪器，其操作温度为-25℃至130℃，频率为3Hz，加热速率为2.5℃/min。Tg是由储存模量对温度的曲线的中点计算得出的。对于TMA，根据ASTM E831测试方法进行测试。通过示差扫描热量法(DSC)测定Tm。使用TA 2920型仪器，其操作温度为-50℃至230℃，加热速率为10℃/min。由放热曲线的峰值熔点计算该Tm值。通过DMA在25℃下测量储存模量。Taber磨耗是在1000个抛光循环中所磨掉(remove)的多孔发泡体板的量。使用放大倍率为50倍和100倍的SEM显微照片确定各多孔发泡体板的平均孔径及孔密度。
通过数在给定单位面积中的闭合单元孔，然后使用成像软件CLEMEXVISION
Figure A20068003784400251
软件(可从Clemex Technologies得到)对这些孔直径取平均值来测量平均孔径及孔径分布。针对反映该样品中的孔的非球形性质的宽度和长度二者来报告这些孔的尺寸及百分率。通过以下公式确定孔的密度：
Figure A20068003784400261
其中ρ实心为实心热塑性聚氨酯垫(无SCF气体)的密度，其等于1.2克/立方厘米，ρ垫材料为微孔热塑性聚氨酯垫(有SCF气体)的密度，以及d为该单元的直径(厘米，假设为球形)。
表4：
  物理性质   数值
  厚度   0.107厘米(0.042英寸)
  密度   0.989克/立方厘米
  肖氏A硬度   93.7
  峰值应力   20.1MPa(2911.8psi)
  平均孔尺寸(宽×长)   7.9微米±12.1微米×13.2微米±20.6微米
  具有0-10微米尺寸的孔的百分率(宽，长)   78.4，61.2
  具有10-20微米尺寸的孔的百分率(宽，长)   92.7，84.7
  具有20-30微米尺寸的孔的百分率(宽，长)   96.8，91.3
  具有平均值±20微米尺寸的孔的百分率(宽，长) 96，91
  单元数量/立方厘米   47×106
  在0.031MPa(4.5psi)下的压缩百分率 3.99％
  在0.031MPa(4.5psi)下的回弹百分率 46.11％
  挠曲模量   538MPa(78000psi)
  粗糙度   14.66微米
  透气性   225.77秒
  Tg(DMA)   44.29℃
  Tm(DSC)   80℃-205℃
 在25℃下的储存模量(DMA)   1000MPa
 Taber磨耗   71.65毫克/1000个循环
样品3D的平均孔径和孔径分布还可在该样品用氧化硅块(block)处理5小时后测定。尺寸在平均值±20毫米以内的孔的平均孔径和百分率的数值(分别为7.7±9.3×13.2±15.5(宽×长)和98％/91％(宽/长))基本上与在处理和研磨之前所获得的数值相同。这些结果表明该多孔发泡体板的整个截面区域的孔径和孔径分布是连续的。
该实施例表明使用本发明的方法可制备具有均匀的孔径的微孔抛光垫。
实施例4
该实施例说明本发明的微孔发泡体抛光垫具有良好的抛光性质。
根据实施例3中针对样品3D所述的方法制备的微孔发泡体聚氨酯抛光垫具有0.989克/毫升的密度和0.107厘米(0.0423英寸)的厚度，其用于化学机械抛光毯覆式二氧化硅晶片。该抛光垫在无任何处理(即形成微凹槽或微结构)、打磨、或外部大凹槽(即大纹理)的情况下使用。测定该抛光垫的移除速率和晶片内不均匀度作为所抛光的二氧化硅晶片数量的函数。连续测量4个晶片的移除速率，随后抛光4个“模型(dummy)”二氧化硅晶片，但未记录其移除速率。移除速率对所抛光的二氧化硅晶片的数量的曲线图示于图5。抛光参数为：夹持器下压力为0.028MPa(4psi)、浆料流速为100毫升/分钟、工作台转速为60rpm、夹持器转速为55-60rpm。
图5中所示数据表明即使在没有任何处理、打磨或凹槽大纹理的情况下，所述包括具有均匀单元尺寸分布的微孔发泡体的抛光垫也产生对二氧化硅毯覆式晶片的相当大的(substantial)抛光移除速率。而且，所述抛光垫产生非常低的晶片内不均匀度。
实施例5
该实施例说明本发明的微孔发泡体抛光垫具有良好的抛光性质。
使用不同的抛光垫在相同的抛光组合物(即由Cabot Microelectronics出售的SEMI-SPERSE
Figure A20068003784400271
D7300抛光组合物)的存在下抛光二氧化硅毯覆式晶片。抛光垫5A(对照)为具有微凹槽及大凹槽的实心非多孔聚氨酯抛光垫。抛光垫5B(本发明)为具有20±10微米或更小的均匀孔径的微孔发泡体聚氨酯抛光垫，其根据在实施例3中针对样品3D所述的方法制备，并且具有0.989克/毫升的密度和0.107厘米(0.0423英寸)的厚度，其是经打磨、处理(以形成微凹槽)及开槽(大凹槽)过的。测定各抛光垫的移除速率和不均匀度作为所抛光的二氧化硅晶片数量的函数。抛光垫5A和5B各自的移除速率对所抛光的二氧化硅晶片的数量的曲线图示于图6。抛光参数为：夹持器下压力为0.028MPa(4psi)、浆料流速为100毫升/分钟、工作台转速为60rpm、夹持器转速为55-60rpm。所述实心抛光垫和本发明的微孔发泡体抛光垫顶部具有凹槽的表面的扫描电子显微镜(SEM)图像分别示于图7a和图7b-7c。
图6的曲线图表明，与实心非多孔抛光垫相比，具有均匀的单元尺寸分布的微孔发泡体抛光垫对二氧化硅毯覆式晶片具有更优良的移除速率。而且，本发明的微孔抛光垫在抛光20个或更多个晶片的过程中具有非常一致的移除速率和低的不均匀度，表明该抛光垫未随时间推移而变得光滑。图7a-c中的SEM图像说明本发明的微孔发泡体抛光垫(图7b和7c)在抛光过程中不易于像用常规的抛光垫(图7a)所观察到的那样被磨光。
实施例6
该实施例说明本发明的微孔发泡体抛光垫在抛光过程中是可渗透的以输送该抛光组合物，并且可以输送该抛光组合物。
将实心聚氨酯抛光垫(垫6A，比较)、微孔发泡体聚氨酯抛光垫(垫6B，本发明)、以及常规的闭合单元聚氨酯抛光垫(垫6C，比较)用在使用pH为11的含水的蒸气沉积二氧化硅(fumed silica)研磨剂的化学机械抛光实验中。在抛光20个二氧化硅晶片后，通过SEM X-射线影像技术、能量色散X-射线(EDX)光谱研究各抛光垫，以确定基于二氧化硅的抛光组合物的渗透程度。垫6A、6B和6C的EDX图像分别示于图8a、8b和8c中。
对于实心抛光垫(垫6A)，二氧化硅研磨剂的渗透程度仅为该垫厚度的10％或15％，如图8a所示。对于微孔发泡体抛光垫(垫6B)，该二氧化硅研磨剂渗透穿过该垫厚度的至少40％。对于常规的闭合单元抛光垫(垫6C)，该二氧化硅研磨剂仅渗透穿过该垫厚度的20％至25％。
该实施例表明：本发明的微孔发泡体抛光垫能够将抛光组合物研磨剂颗粒良好地输送到该抛光垫的主体中，而常规的实心和闭合单元抛光垫不能将该抛光组合物输送到该抛光垫的主体中。
实施例7
该实施例显示本发明的微孔发泡体抛光垫具有比常规的闭合单元微孔抛光垫更优良的抛光速率。
使用不同的抛光垫(抛光垫7A、7B和7C)用PH为11的含水的蒸气沉积二氧化硅抛光类似的图案化的二氧化硅晶片。抛光垫7A(比较)为实心非多孔聚氨酯抛光垫。抛光垫7B(本发明)为本发明的微孔发泡体聚氨酯抛光垫。抛光垫7C(比较)为常规的微孔闭合单元聚氨酯抛光垫。各抛光垫皆经打磨、处理及开槽。用各抛光垫抛光代表具有8000埃的阶梯高度的40％密度区域和具有8000埃的阶梯高度的70％密度区域的图案化的二氧化硅晶片，并在30、60、90、120和150秒后测定所述特征的剩余阶梯高度。40％致密特征和70％致密特征的结果分别绘制于图9和图10中。
图9和图10中描述的结果显示，对于40％密度的区域，所有这些抛光垫(抛光垫7A-7C)在60秒后皆具有小于1000埃的剩余阶梯高度。然而，对于70％密度的区域，在90秒后仅抛光垫7A和7B具有小于1000埃的剩余阶梯高度。因此，本发明的微孔发泡体抛光垫具有比常规的微孔发泡体闭合单元抛光垫更优良的抛光速率。
实施例8
该实施例说明一种使用加压气体注射法制备本发明的抛光垫的方法。
在室温下将两个实心挤出TPU板的样品放置于具有5MPa CO2气体的加压容器中30小时。各实心TPU板皆吸收5重量％的CO2。然后在5MPa的饱和压力下将各TPU样品(样品8A和8B)分别加热至50℃和97.6℃，以制备平均单元尺寸分别为0.1微米和4微米(计数99个单元，最小值为2微米，最大值为8微米，标准偏差为1.5)的板。平均单元尺寸使用图像分析软件来确定。未经处理的实心TPU板的SEM图像示于图11。经发泡的TPU板(样品8A和8B，本发明)的SEM图像示于图12-15。图12和13的放大倍率分别为7500倍和20000倍。图14和15的方法倍率分别为350倍和1000倍。
该实施例表明，该加压气体注射法可用于制备具有小于20微米的平均孔径和高度均匀的孔径分布的多孔发泡体抛光垫材料。
实施例9
该实施例说明本发明的具有60微米或更小范围内的平均孔单元尺寸的抛光垫的制备，其中该发泡体中至少75％的孔具有在所述平均孔单元尺寸的20微米以内的孔单元尺寸；该垫具有至少一个纹理化的表面，其包括深度为25微米至1150微米、宽度为0.25微米至380微米、以及长比宽的纵横比为1至1000的凹痕；该垫的该至少一个纹理化的表面包括至少10个凹痕/平方厘米表面积，并且具有至少为5微米的平均表面粗糙度。
通过挤出方法制备一系列热塑性聚氨酯(TPU)发泡体板(9A、9B和9C)。各TPU板皆使用重均分子量为60000克/摩尔至170000克/摩尔、同时PDI为2.2至3.3的TPU制备。在各情况下，在提高的温度和压力下，将该TPU放置于挤出机(螺杆直径为8.89厘米(3.5”)，L/D为32/1，单螺杆)中以形成聚合物熔体。在导致形成与该聚合物熔体共混的超临界流体CO2的提高的温度和压力下，将二氧化碳气体注射到该聚合物熔体中，以形成单相溶液。将该CO2/聚合物溶液挤出通过平模(94厘米(37英寸)宽)以形成多孔发泡体板。在该板固化之前使其通过一对轧辊以压制该板。对于板9A、9B和9C，CO2浓度分别为1.9％、1.67％和1.82％。
该挤出机各区的温度，浇口、模口及熔体的温度，模头压力，螺杆转速以及CO2浓度总结在表5中。各垫的物理性质总结在表6中。
表5：
 挤出参数   板9A   板9B   板9C
 区1温度(℃)   410   400   400
 区2温度(℃)   424   425   410
 区3温度(℃)   435   435   420
 区4温度(℃)   435   435   420
 区5温度(℃)   384   373   373
 浇口温度(℃)   384   390   398
 模头1温度(℃)   405   395   403
 模头2温度(℃)   405   390   398
  熔体温度(℃)   391   393   399
  模头压力P1(MPa)   2200   2700   2100
  模头压力P2(MPa)   1650   1800   1250
  模头压力P3(MPa)   1210   850   850
  模头压力P4(MPa)   1200   760   850
  螺杆转速(rpm)   20   26   22
  驱动负载(％)   70   75   69
  SCF类型   CO2   CO2   CO2
  SCF设定(千克/小时)   2.9   3.5   2.94
  输出(千克/小时)   150   210   162
  SCF浓度(％)   1.9   1.67   1.82
  发泡体板宽度(厘米)   92   92   92
  发泡体板厚度(厘米)   14   14.4   15.25
  密度(克/毫升)   0.99   1.00   1.00
表6：
  样品   密度(克/立方厘米)   单元尺寸(微米)   凹痕纵横比范围   Ra(微米)
  9A   0.990   16±7   0.1至98   18±5
  9B   1.000   25±11   0.1至11   35±10
  9C   1.000   35±18   0.1至3   28±6
所有这些垫9A、9B和9C每平方厘米皆具有大于10个的凹痕。像实施例4、5和7中所描述的那样对这些垫进行评价以评估其抛光特性，其显示出低的WIWNU值、高的移除速率和低的偏离(deflectivity)。
实施例10
该实施例说明本发明的具有60微米或更小范围内的平均孔单元尺寸的抛光垫的制备，其中该发泡体中至少75％的孔具有在所述平均孔单元尺寸的20微米以内的孔单元尺寸；该垫具有至少一个纹理化的表面，其包括深度为25微米至1150微米、宽度为0.25微米至380微米、以及长比宽的纵横比为1至1000的凹痕；该垫的该至少一个纹理化的表面包括至少10个凹痕/平方厘米表面积，其具有至少为5微米的平均表面粗糙度，并且具有压印于其上的凹槽的纹理化图案。
通过挤出方法制备一系列热塑性聚氨酯(TPU)发泡体板(10A-10F)。各TPU板皆使用重均分子量为60000克/摩尔至170000克/摩尔、同时PDI为2.2至3.3且RPI为2-10的TPU制备。在各情况下，在提高的温度和压力下，将该TPU放置于挤出机(螺杆直径为8.89厘米(3.5”)，L/D为32/1，单螺杆)中以形成聚合物熔体。在导致形成与该聚合物熔体共混的超临界流体CO2的提高的温度和压力下，将二氧化碳气体注射到该聚合物熔体中，以形成单相溶液。将该CO2/聚合物溶液挤出通过平模(37英寸宽)以形成多孔发泡体板。使该板通过其中一个辊的表面上具有金属丝网状图案的一对轧辊，以在固化之前压制该板并将图案压印在该发泡体的表面上。如表7中所示，金属丝网尺寸不同。在各情况下，所述辊之间的缝隙为50-55密耳的数量级。对于板10A、10B、10C、10D、10E和10F，在所有样品中CO2浓度保持相同，分别为1.8％。垫10A-10F的一些样品的纹理化表面经打磨(任意处2至6次)以进一步降低其表面粗糙度。不出所料，Ra随着打磨次数的增加而减小。各垫皆具有小于30微米的平均单元尺寸。
该挤出机各区的温度，浇口、模口及熔体温度，模口压力，螺杆转速以及CO2浓度总结在表7和表8中。各垫的物理性质总结在表9和表10中。
表7：
 挤出参数   板10A   板10B   板10C
 区1温度(℃)   398   398   398
 区2温度(℃)   405   405   405
 区3温度(℃)   410   410   410
 区4温度(℃)   410   410   410
 区5温度(℃)   373   373   373
 浇口温度(℃)   395   395   395
 模口1温度(℃)   399   399   399
 模口2温度(℃)   395   395   395
 熔体温度(℃)   395   395   395
  模口压力P1(MPa)   2800   2300   2350
  模口压力P2(MPa)   1380   1400   1600
  模口压力P3(MPa)   800   1080   900
  模口压力P4(MPa)   750   1010   910
  螺杆转速(rpm)   19   19   20
  驱动电流(amp)   68   70   71
  SCF类型   CO2   CO2   CO2
  SCF设定(千克/小时)   2.9   2.9   2.9
  输出(千克/小时)   162   162   162
  SCF浓度(％)   1.8   1.8   1.8
  发泡体板宽度(厘米)   93   93   93
  发泡体板厚度(厘米)   143   135   120
  密度(克/立方厘米)   0.986   1.014   1.018
  辊距，厘米   0.14   0.127   0.127
  辊至模口的距离，厘米   11.5   11.5   7.5
表8：
 挤出参数   板10D   板10E   板10F
 区1温度(℃)   398   398   398
 区2温度(℃)   405   405   405
 区3温度(℃)   410   410   410
 区4温度(℃)   410   410   410
 区5温度(℃)   373   373   373
 浇口温度(℃)   395   395   395
 模口1温度(℃)   399   399   399
 模口2温度(℃)   395   395   395
 熔体温度(℃)   395   395   395
 模口压力P1(MPa)   2500   2400   2800
 模口压力P2(MPa)   1300   1200   1300
 模口压力P3(MPa)   850   800   800
  模口压力P4(MPa)   800   750   750
  螺杆转速(rpm)   20   20   20
  驱动电流(amp)   71   69   69
  SCF类型   CO2   CO2   CO2
  SCF设定(千克/小时)   2.9   2.9   2.9
  输出(千克/小时)   162   162   162
  SCF浓度(％)   1.8   1.8   1.8
  发泡体板宽度(厘米)   93   93   93
  发泡体板厚度(厘米)   140   128   128
  密度(克/毫升)   0.984   1.041   1.034
  辊距，厘米   0.14   0.127   0.127
  辊至模具的距离，厘米   7.5   7.5   7.5
表9：
  样品   密度(克/立方厘米)   平均凹痕深度(微米)   打磨前Ra(微米)
  10A   0.986   22.48   31
  10B   1.014   21.16   21
  10C   1.018   18.18   17
  10D   0.984   17.81   29
  10E   1.041   12.78   27
  10F   1.034   18.28   23
表10：
  样品   压缩百分率   回弹百分率  6次打磨Ra(微米)
  10A   4.31   42.53  18
  10B   5.54   40.05  17
  10C   3.85   39.36  13
  10D   4.04   41.28  12
  10E   4.50   43.83  16
  10F   3.97   43.16   17
用于制备垫10A至10F的轧辊上的金属丝网筛如下：30×30金属丝网，金属丝直径为6.5密耳(10A、10B、10C)；80×80金属丝网，金属丝直径为3.7密耳(10D、10E)；以及44×44金属丝网，金属丝直径为5.5密耳(10F)。图16示出了样品10A(左上部)、10B(右上部)、10E(左下部)和10F(右下部)的扫描电子显微照片，其图示了通过纹理化的轧辊压印在该纹理化的表面中的网状图案。令人惊奇的是，在这些垫的纹理化表面上的网状图案的印痕显著降低了这些垫的纹理化表面的表面粗糙度，如图17所示。

Claims (29)

1.一种适用于化学机械抛光的表面具有纹理的抛光垫，其包括平均孔单元尺寸在60微米或更小范围内的多孔聚合物发泡体，其中该发泡体中至少75％的孔具有在该平均孔单元尺寸的30微米以内的孔单元尺寸；该垫具有至少一个纹理化的表面，其包括深度为25微米至1150微米、宽度为0.25微米至380微米、以及深度对宽度的纵横比为1至1000的凹痕；该垫的该至少一个纹理化的表面包括至少10个凹痕/平方厘米表面积，并且具有至少为5微米的平均表面粗糙度。
2.权利要求1的抛光垫，其中该多孔聚合物发泡体具有至少为104个单元/立方厘米的孔单元密度。
3.权利要求1的抛光垫，其中该多孔聚合物发泡体具有至少为0.5克/立方厘米的密度。
4.权利要求1的抛光垫，其中该多孔聚合物发泡体中的大多数单元为闭合单元。
5.权利要求1的抛光垫，其中该多孔聚合物发泡体包括热塑性聚氨酯。
6.权利要求5的抛光垫，其中该热塑性聚氨酯具有20000克/摩尔至600000克/摩尔的重均分子量(Mw)。
7.权利要求6的抛光垫，其中该热塑性聚氨酯具有20或更小的熔体流动指数(MFI)。
8.权利要求6的抛光垫，其中该热塑性聚氨酯具有1.1至6的多分散性指数(PDI)。
9.权利要求6的抛光垫，其中该热塑性聚氨酯具有2至10的流变加工指数(RPI)。
10.权利要求5的抛光垫，其中该多孔聚合物发泡体具有不超过8％的平均压缩百分率。
11.权利要求5的抛光垫，其中该热塑性聚氨酯发泡体具有至少为20％的平均回弹百分率。
12.权利要求1的抛光垫，其中至少一个纹理化的表面具有75肖氏A至90肖氏D的硬度。
13.权利要求1的抛光垫，其中该至少一个纹理化的表面进一步包括压印于其上的凹槽的纹理化图案。
14.权利要求12的抛光垫，其中所述各凹槽皆具有25微米至500微米的宽度。
15.权利要求12的抛光垫，其中所述凹槽具有25微米至500微米的深度。
16.权利要求1的抛光垫，其中该至少一个纹理化的表面包括压印于其上的凹槽的网状图案，该网状图案包括相间隔的、平行的凹槽的第一图案和与该相间隔的、平行的凹槽的第一图案相交的相间隔的、平行的凹槽的第二图案。
17.权利要求15的抛光垫，其中所述各凹槽皆具有25微米至500微米的宽度。
18.权利要求15的抛光垫，其中该相间隔的、平行的凹槽的第一和第二图案的平行凹槽彼此相隔250微米至1000微米的距离。
19.权利要求15的抛光垫，其中所述凹槽具有25微米至500微米的深度。
20.权利要求1的抛光垫，其中该多孔聚合物发泡体具有1微米至30微米的平均孔径。
21.一种用于制备权利要求1的抛光垫的方法，其包括：
(a)使聚合物树脂与超临界气体组合以产生单相溶液，其中该超临界气体是通过使气体经受提高的温度和压力而产生的；
(b)由该单相溶液挤出聚合物发泡体板；
(c)压制该板，以及
(d)由如此挤出压制的聚合物发泡体板形成具有至少一个纹理化的表面的抛光垫。
22.权利要求20的方法，其中与该聚合物树脂组合的超临界气体的量为该单相溶液总体积的0.01％至5％。
23.权利要求20的方法，其进一步包括在形成该抛光垫之前，在该经压制的挤出聚合物发泡体板的表面上压印至少一种凹槽的纹理化图案的额外步骤。
24.权利要求20的方法，其中所述各凹槽皆具有25微米至500微米的宽度。
25.权利要求20的方法，其中所述凹槽具有25微米至500微米的深度。
26.权利要求20的方法，其进一步包括打磨该垫的至少一个纹理化的表面以降低其表面粗糙度的额外步骤。
27.一种化学机械抛光装置，其包括：
(a)旋转的工作台，
(b)权利要求1的抛光垫，以及
(c)夹持器，其夹持待通过使工件与该旋转的抛光垫接触而进行抛光的所述工件。
28.权利要求27的化学机械抛光装置，其进一步包括原位终点监测系统。
29.一种抛光工件的方法，其包括：
(i)提供权利要求1的抛光垫，
(ii)使工件与该抛光垫接触，以及
(iii)相对于该工件移动该抛光垫以磨损该工件，并且由此抛光该工件。
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