CN102029577B - 双孔结构抛光垫 - Google Patents

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Abstract

本发明的抛光垫可以用来对磁性基片、光学基片和半导体基片中的至少一种进行抛光。多孔抛光层包括位于聚氨酯基质中的双孔隙率结构。所述双孔隙率结构包括主要孔组，该主要孔组包括孔壁，所述孔壁的厚度为15-55μm，孔壁在25℃测得的储能模量为10-60MPa。另外，孔壁包含次要孔组，所述次要孔组的平均孔径为5-30μm。所述多孔抛光层固定于聚合膜或片状基片，或者成形为织造结构或非织造结构，以形成抛光垫。

Description

双孔结构抛光垫
技术领域
本发明涉及可以用来对磁性基片、光学基片和半导体基片中的至少一种进行抛光的多孔聚氨酯抛光垫。例如，所述抛光垫可以特别有效地用来对半导体晶片材料进行化学机械抛光(CMP)，更具体来说，本发明涉及用来抛光半导体基片的低缺陷方法。
背景技术
半导体生产通常涉及一些化学机械抛光(CMP)工艺。在各CMP工艺中，通过抛光垫与抛光液(例如包含磨料的抛光浆液或者不含磨料的活性液体)的组合，以一定的方式除去多余的材料，从而进行平面化或保持平坦度，以便接受下一层。这些层以一定的方式组合层叠，形成集成电路。由于人们需要运行速度更高、漏电更少和能耗减少的器件，所以这些半导体器件的制造一直在变得越来越复杂。按照器件的结构，这变成要求特征几何结构更精细，以及增加金属化层次的数量。这些越来越严格的器件设计要求促使人们采用越来越小的线路间距，和相应地增大图案密度。器件的更小的规模以及增大的复杂性使得对CMP消耗品(例如抛光垫和抛光液)的要求更高。另外，随着集成电路特征尺寸的减小，由CMP产生的缺陷率，例如划痕，变成了更大的问题。另外，集成电路减小的膜厚度要求在改进缺陷率的同时为晶片基片提供可接受的形貌；这些形貌方面的要求需要更加严格的平面度、线路凹陷和小特征阵列腐蚀抛光技术要求。另外，人们需要更高的抛光去除速率以改进晶片生产量，由于金属材料和介电材料被同时抛光，因此金属与介电材料的相对去除速率是很重要的。为了满足未来的晶片集成需求，人们需要更高的电介质(例如TEOS)/金属(例如铜)的去除速率选择性比。
历史上，浇注聚氨酯抛光垫为用于制造集成电路的大多数抛光操作提供了机械整体性和耐化学性。例如，聚氨酯抛光垫具有抗撕裂的足够的拉伸强度和伸长；避免在抛光过程中发生磨损问题的耐磨性；耐受强酸和强苛性抛光液腐蚀的稳定性。由陶氏电子材料公司(Dow Electronic Materials)提供的IC1000TM抛光垫代表了适合用于抛光多个基材的工业化标准聚氨酯抛光垫，所述基材例如是铝、阻挡材料、介电材料、铜、硬质掩模、低k电介质、钨和超低k电介质(IC1000是陶氏电子材料公司或其子公司的商标)。
过去的几年来，半导体制造商更多地转向微孔抛光垫，例如用来进行精整或最终抛光操作(这些操作中，较低的缺陷率是更重要的要求)的PolitexTM聚氨酯抛光垫(Politex是陶氏电子材料公司(Dow ElectronicMaterials)或其子公司的商标)。对于本说明书来说，术语“微孔”表示由水溶液或非水性溶液制得的多孔聚氨酯抛光垫。这些抛光垫的优点在于，能够在实现低缺陷率的同时提供高效的去除。所述缺陷率的减小会导致晶片产率显著提高。
一种特别重要的抛光应用是铜-阻挡层抛光，其中需要低的缺陷率，同时需要能够同时除去铜和TEOS电介质，使得TEOS去除速率高于铜去除速率，以满足高级晶片集成设计。Politex抛光垫之类的工业抛光垫无法为未来的设计提供足够低的缺陷率，也无法获得足够高的TEOS:Cu选择性比。其它的工业抛光垫包含表面活性剂，在抛光过程中，所述表面活性剂会流失，产生过多的泡沫，从而影响抛光。另外，所述表面活性剂可能包含碱金属，使得电介质中毒，降低半导体的功能性质。
尽管微孔抛光垫会造成低的TEOS去除速率，但是一些高级的抛光应用转向使用全微孔抛光垫CMP抛光操作，因为这样有可能使得用微孔抛光垫的缺陷率低于其它种类的抛光垫，例如IC1000抛光垫。尽管这些操作提供了低缺陷，但是要进一步减少抛光垫产生的缺陷和提高抛光速度仍存在困难。
发明内容
本发明的一个方面提供了一种可用来对磁性基片、光学基片和半导体基片中的至少一种进行抛光的抛光垫，所述抛光垫包括多孔抛光层，所述多孔抛光层包括位于聚氨酯基质中的双孔隙率结构，所述双孔隙率结构包括主要孔组和次要孔组，所述主要孔组具有孔壁，该孔壁的厚度为15-55μm，孔壁在25℃测得的储能模量为10-60MPa，所述次要孔组位于所述孔壁内，所述次要孔组的平均孔径为5-30μm，所述多孔抛光层固定于聚合膜或片状基片，或者成形为织造结构或非织造结构，以形成抛光垫。
本发明的另一个方面提供了一种可用来对磁性基片、光学基片和半导体基片中的至少一种进行抛光的抛光垫，所述抛光垫包括多孔抛光层，所述多孔抛光层包括位于聚氨酯基质中的双孔隙率结构，所述双孔隙率结构包括主要孔组和次要孔组，所述主要孔组具有孔壁，平均直径至少为40μm，该孔壁的厚度为20-50μm，孔壁在25℃测得的储能模量为10-50MPa，所述次要孔组位于所述孔壁内，所述次要孔组的平均孔径为5-25μm，所述多孔抛光层固定于聚合膜或片状基片，或者成形为织造结构或非织造结构，以形成抛光垫。
具体实施方式
本发明的抛光垫可以用来对磁性基片、光学基片和半导体基片中的至少一种进行抛光。具体来说，所述聚氨酯垫可以用来抛光半导体晶片；具体来说，所述垫可以用于抛光高级应用，例如用于具有以下要求的铜-阻挡层应用：其中极低的缺陷率要比平面化的能力更重要，并且需要同时除去多种材料，例如铜、阻挡材料和介电材料，包括但不限于TEOS，低k和超低k电介质。对于本说明书来说，“聚氨酯”是衍生自二官能或多官能异氰酸酯的产物，例如聚醚脲、聚异氰脲酸酯、聚氨酯、聚脲、聚氨酯脲、它们的共聚物和它们的混合物。为了避免起泡问题和潜在的电介质中毒，这些配方优选是不含表面活性剂的配方。所述抛光垫包含多孔抛光层，所述抛光层包括位于聚氨酯基质内的双孔结构，所述聚氨酯基质涂覆在支承基底基片上。所述双孔结构包括主要的较大的孔组，以及位于所述较大的孔的孔壁之内和之间的次要的较小的孔组。该双孔隙率结构用来减少缺陷，同时为一些抛光系统提高去除速率。
所述多孔抛光层固定于聚合膜基片，或者成形为织造结构或非织造结构，以形成抛光垫。当将多孔抛光层沉积在聚合基片上(例如非多孔聚(对苯二甲酸乙二醇酯)膜或片材)的时候，经常优选使用粘合剂，例如专有的聚氨酯或丙烯酸类粘合剂以提高与膜或片材的粘合性。尽管这些膜或片材可能包含孔隙，但是优选这些膜或片材是非多孔性的。非多孔性膜或片材的优点在于，能够促进均匀的厚度或平坦度，提高抛光垫的总体刚性并减小抛光垫的整体压缩性，在抛光过程中消除浆液芯吸效应。
在另一个实施方式中，织造结构或非织造结构作为多孔抛光层的基底。尽管使用非多孔膜作为基底基片可以获得上述的益处，但是使用非多孔膜也有一些缺点。最值得注意的是，当使用非多孔膜作为基底基片的时候，气泡会被夹杂在抛光垫和抛光器械台板之间。这会造成一些大问题，包括抛光的不均匀，较高的缺陷率，高的抛光垫磨损以及抛光垫寿命缩短。当使用毡作为基底基片的时候，这些问题得以消除，这是因为空气可以渗透通过所述毡，不会造成气泡夹杂。其次，当将抛光层施加于膜的时候，抛光层与膜的粘合性取决于粘合剂粘合的强度。在一些侵蚀性抛光条件下，该粘合会失效，造成抛光的灾难性事故。在使用毡的情况下，实际上抛光层会渗透入毡中一定的深度，形成牢固的机械互锁的界面。尽管织造结构是可以接受的，但是非织造结构能够提供另外的表面积，用来与多孔聚合物基片牢固结合。合适的非织造结构的一个优选的例子是用聚氨酯浸渍的聚酯毡，用来将纤维保持在一起。通常聚酯毡的厚度为500-1500μm。
主要孔组(也称为大孔)对抛光表面开放，平均直径通常至少为35μm。对于本说明书来说，主要孔的平均孔径表示在平行于抛光垫的抛光表面的方向上的横截面中测得的孔的平均最大宽度。较佳的是，所述主要孔或大孔的平均直径至少为40μm。这些大孔促进了浆液的输送以及抛光碎屑的去除。所述大孔具有与抛光表面正交的细长的结构，在抛光垫的整个寿命期间提供一致的抛光表面积。所述主要孔可以具有截面渐变的侧壁，或者优选具有包括垂直侧壁的圆柱形结构。
另外，所述主要孔组包括孔壁。这些孔壁的厚度为15-55μm。该壁厚度对抛光垫刚性和抛光能力起作用。如果孔壁过薄，则可能缺乏一致抛光所需的刚性，抛光垫磨损程度会很高，抛光垫寿命会缩短。类似地，如果孔壁过厚，会缺少有效抛光所需的合适的结构。较佳的是，所述孔壁的厚度为20-50μm。除了厚度以外，很重要的是孔壁具有所需的刚性或模量，以便将合适的抛光作用力传递给目标基片(例如晶片)，同时其模量低得足以能够实现低缺陷率的抛光。对于本说明书来说，模量表示通过以下方式测得的材料的拉伸储能模量(E’)：将聚合物溶解在二甲基甲酰胺中，将所述溶液涂覆在玻璃片上，在升高的温度下除去溶剂，然后将干燥的涂层从玻璃片取下，留下独立式非多孔膜，所述膜在25℃、50％湿度的条件下调节5天，然后使用薄膜夹具、根据ASTM D5026-06“塑料标准测试方法：动态机械性能：受拉伸(Standard Test Method for Plastics：Dynamic MechanicalProperties：In Tension)”在频率为10/弧度/秒，温度为25℃的条件下测试。通过该测试方法，10-60兆帕的储能模量能够提供极佳的抛光结果和低缺陷率。较佳的是，所述壁的储能模量为10-50MPa。最佳的是，所述壁的储能模量为10-40MPa。当储能模量低于10MPa的时候，孔壁的刚性不足以经受凝固生产过程中的机械应力。当储能模量高于60MPa的时候，缺陷值会升高到要求的抛光工艺无法接受的程度。由此可知，在孔壁内的聚合物的模量和抛光过程中产生的缺陷水平之间存在某种关系。
除了主要孔组(大孔)以外，大孔壁内的次要孔组(本文中称作小孔)为抛光垫提供了另外的抛光益处。所述次要孔组的平均孔径为5-30μm，比主要孔更趋近球形。对于本说明书来说，次要孔径表示：将抛光表面横切、将次要孔对切之后，大孔孔壁中小孔的平均直径。较佳的是，所述次要孔的平均孔径为5-25μm。
除了小孔孔径以外，孔壁的孔隙率优选至少为10体积％，但是不大于55体积％。对于本说明书来说，孔隙率表示将抛光表面横切，将次要孔对切，用放大500倍的扫描电子显微镜在孔壁上可观察到的孔的分数。较佳的是，孔壁的孔隙率优选至少为20体积％，但是不大于50体积％。所述孔壁的孔隙率最优选约为20-40体积％。另外，所述孔壁的厚度任选等于小孔平均孔径的2-10倍，更优选为小孔平均孔径的4-10倍。
通过溶剂/非溶剂凝固技术形成多孔聚合物结构已经使用了很多年，用来制造人造革(例如参见聚合物科学百科全书“革状材料”(Encyclopedia ofPolymer Science“LeatherLike Materials”))或者合成膜(例如参见聚合物科学百科全书“膜技术”(Encyclopedia of Polymer Science“MembraneTechnology”))。在凝固法中，将聚合物在溶剂中的溶液加入并非为该聚合物的溶剂的溶液中。聚合物相从溶液中分离，形成富聚合物的相和贫聚合物的相。所述富聚合物的相组成孔壁，贫聚合物的相形成孔本身。通过控制聚合物的化学性质和凝固条件，可以为不同的应用制得各种孔结构。除了使用溶剂基聚合物溶液制造多孔结构以外，可以通过除了溶剂/非溶剂交换以外的方法使可水分散的聚合物涂层凝固。可以采用的使得水性聚合物分散体不稳定的方法包括改变pH值，改变离子强度或改变温度。
除了溶剂/非溶剂凝固(有时候称为浸没沉淀)以外，还可以通过其它的技术制造类似的多孔结构。这些技术包括一些方法，例如烧结、拉伸、轨道蚀刻、模板浸提和相反转。后者包括通过蒸发溶剂进行沉淀，由蒸气相沉淀，通过受控制的蒸发沉淀和热沉淀。其它的制造互连的孔的方法是使用超临界流体或使用低密度泡沫技术。
实施例：
表1总结了以下实施例所述的抛光垫的性质。其中包括整体垫性质，大孔的测量数据，抛光数据，以及一些限定微孔抛光垫的特征的值。实施例1-3为工业聚氨酯微孔抛光垫的比较例。实施例4-7为证明抛光性能优于工业抛光垫的抛光垫。
表1
Figure BSA00000303227500071
表1的具体说明如下：
DMA测量：通过对浇注的膜进行动态机械分析，测定形成所述微孔涂层的孔壁的聚合物的拉伸储能模量。这些样品通过以下方式制备：将溶解在二甲基甲酰胺中的聚合物涂覆在玻璃片上，在升高的温度下除去溶剂，然后将干燥的涂层从玻璃片取下，留下独立式的膜，其不含气泡和其它的缺陷，厚度约为300微米。所述膜在25℃和相对湿度50％的条件下调节5天，使用Rheometric ScientificTM Solids Analyzer RSA III测量拉伸储能模量。使用薄膜夹具、根据ASTM D5026-06“塑料标准测试方法：动态机械性能：受拉伸(Standard Test Method for Plastics：Dynamic Mechanical Properties：In Tension)”在拉伸条件下进行测试，测试频率为10/弧度/秒，温度为25°。所述样品的尺寸为长20毫米×宽6.5毫米。
孔测量：使用Nikon SMZ800TM显微镜，同时用Media
Figure BSA00000303227500072
开发的Image-
Figure BSA00000303227500073
软件通过光学显微法表征微孔抛光层的表面中存在的主要孔(大孔)。通过该软件测定一些孔参数。这些参数包括：测量区域(A)内的孔的数量(P)；每个孔的平均面积(MPA)；孔径；以及孔的分数。由这些参数，使用下式计算每个孔壁的平均厚度(w)：
w＝(A/πP)1/2-(MPA/π)1/2
抛光条件：使用20英寸(51厘米)直径的抛光垫，在Applied200mm抛光机上进行抛光，获得所有的抛光数据。所述抛光垫上以交叉设计形成压纹(尺寸为间距100密耳(2.5毫米)，宽30密耳(0.8毫米)，深15密耳(0.4毫米)，或者机械加工出交叉凹槽图案(尺寸为间距180密耳(4.6毫米)，宽30密耳(0.8毫米)，深15密耳(0.4毫米)。所用的浆液是陶氏电子材料公司生产的LK393c4，流速为200毫升/分钟。台板和支架头的转速分别为93rpm和87rpm，向下作用力为1.5psi。
分别使用覆盖Cu和TEOS层的晶片测量铜和电介质的去除速率。通过KLA SP 1覆盖晶片监测器具(监测限0.08微米)测得覆盖Cu晶片的缺陷测量数据，然后用以Vistec INS3300 Leica Defect Review Microscope进行缺陷分类。
实施例1：比较抛光垫A(POLITEXTM CMP抛光垫)
比较垫A是多年来广泛用于抛光半导体晶片的聚氨酯微孔抛光垫。
所述垫通过以下方式制造：将聚氨酯的二甲基甲酰胺(DMF)溶液涂覆在浸渍了氨基甲酸酯的非织造聚酯毡基片上，然后将其浸没在非溶剂/溶剂凝固浴中，在所述基片上形成多孔涂层。在淋洗和干燥之后，涂覆的基片用砂纸磨光，除去外皮层，使得孔结构暴露出来。然后对抛光垫进行压纹，在抛光层中形成交叉的凹槽图案。在抛光过程中，压纹的凹槽图案能够促进浆液在抛光垫表面上的分配。
所述比较垫A的孔结构包括大的垂直孔，其尺寸见表1。所述孔的直径通常为70微米，长度为数百微米(在横截面上，沿着垂直(对的，但原文为“平行”)于抛光表面的方向测量)。大多数的孔是截面渐变的，孔朝着抛光表面的方向变窄。该截面渐变的结构造成随着垫的磨损，孔密度变化；在抛光垫的使用寿命过程中，随着垫表面被磨损，变化的孔密度提供了不一致的抛光性能。
孔壁具有低孔隙率，不含所需的5-40微米的小孔。任何存在的孔的直径明显小于5微米，通常小于1微米。由所述大孔测量数据，可以通过上述公式计算孔壁的厚度。对于比较垫A，计算的孔壁厚度为20微米。由于该数值很低，对晶片表面施加了过高的接触作用力，造成较高的缺陷率。通过上文所述的DMA方法测得，形成孔壁的聚合物的模量值为71MPa。该数值高于所希望的水平，也会造成抛光过程中较高的缺陷。
参见表1的抛光数据和条件，该抛光垫的抛光性能不足以用于要求低缺陷抛光应用。例如，缺陷率值过高，TEOS去除速率过慢，无法满足工业晶片集成结构的产量要求。具体来说，TEOS:Cu去除速率选择性比过低，无法满足高级的低缺陷要求或未来的抛光要求。
实施例2：比较垫B(H7000HN-PET，富士纺织(Fujibo))
比较垫B是用来抛光半导体晶片的聚氨酯微孔垫，购自富士纺织公司(Fujibo Corporation)，商品名为H7000HN-PET。所述垫似乎是按照与实施例1类似的方法制造的，不同之处在于，将抛光层涂覆在聚酯膜基片上，在配方中包含了二辛基磺基琥珀酸钠之类的表面活性剂以控制孔结构。所述比较垫B的孔结构不同于比较垫A的孔结构。比较垫B的孔结构由大的大孔和位于大孔孔壁内的较小的小孔组成。
尽管对于要求低缺陷抛光应用来说，该孔结构的一些方面是合乎需要的，但是比较垫B通过在聚氨酯配方中加入表面活性剂来获得双孔结构。这些表面活性剂所包含的一些金属离子，例如钠，会降低抛光的装置的电性能，而其它的表面活性剂可能会在抛光过程中造成无法接受的起泡现象。
其次，所述大孔壁中的小孔的浓度很高，使得孔壁的强度变差，可能导致抛光垫磨损程度较高，缩短抛光垫的寿命。最后，从表1可以看到，计算得到孔壁的厚度为63微米。因此孔结构由壁分隔的孔组成，所述孔壁的尺寸与孔本身的孔径类似。所述孔结构会对垫和晶片之间的浆液输送以及接触力造成负面影响，无法有效地用于要求更高的低缺陷抛光应用。
实施例3：比较垫C(SPM3100TM)
比较垫C是用来抛光硅晶片的微孔垫。该垫由陶氏电子材料公司(DowElectronic Materials)制造，商品名为SPM3100。该垫由与实施例1所用的方法类似的方法制造，不同之处在于，抛光层涂覆在聚酯膜基片上。尽管比较垫C具有所希望的孔结构，具有大孔和小孔以及所希望的壁厚度，但是孔壁中的聚合物的模量过高，无法用于低缺陷率抛光。本实施例说明需要将孔壁中的聚合物的模量控制在低于临界值，以实现要求低缺陷抛光应用所需的极低的缺陷水平。另外，TEOS:Cu去除速率选择性比过低，无法满足高级的低缺陷要求或未来的抛光要求。
实施例4：(膜基底基片)
通过以下方式在DMF中合成聚氨酯：使得聚己二酸乙二醇-丙二醇酯多元醇(0.0102摩尔)和丁二醇(0.0354摩尔)的混合物与二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)(0.0454摩尔)反应，形成重均分子量为50,000、多分散性为1.6的聚氨酯。制得的聚氨酯溶液在25重量％固体下的室温粘度约为3000厘泊。配方中不含表面活性剂。
在17℃，在7.5密耳厚的聚酯膜基片上涂覆75密耳(1.9毫米)湿厚度的上述聚氨酯溶液层。将涂覆的膜浸没在保持在17℃的包含14.5％的DMF和85.5％的水的浴中，使得聚合涂层凝固，形成同时包含大孔和小孔的多孔微结构。
在淋洗和干燥之后，涂覆的膜用砂纸磨光，除去外皮层，使得孔结构暴露出来。在抛光层中机械加工出凹槽，形成标称尺寸为180密耳间距(4.6毫米)、15密耳深度(0.4毫米)和30密耳(0.8毫米)宽度的交叉凹槽图案。在抛光过程中，这些凹槽能够促进浆液在抛光垫表面上的分配。
聚氨酯配方和凝固条件的结合能够获得所希望的孔形态，由平均壁厚30微米的大孔以及位于所述大孔壁内的小孔组成。所述小孔近似为球形，直径约10微米，它们的浓度使得小孔之间存在连续的大孔壁。因此不象比较垫B的重叠的小孔的浓度很高，本实施例中的小孔不会使大孔壁的强度或刚性变差。
所述聚氨酯微孔双孔结构具有一些益处。首先，其导致将TEOS去除速率提高到抛光高级节点所需的较高的数值，更重要的是，将TEOS:Cu去除速率选择性比显著提高到优选的值。从表1可以看到，实施例4的TEOS去除速率和TEOS:Cu选择性比显著高于实施例1的比较垫A的相应数值。比较垫A的主要孔壁内缺少次要小孔，不具有相同的在垫-晶片间隙内保持和输送浆液的能力。尽管实施例2的比较垫B同时具有小孔隙和大孔隙，但是小孔的浓度和大孔壁的厚度都过高，无法在晶片和垫表面之间保持最佳的接触和浆液输送。因此通过比较垫B获得的TEOS去除速率不足以用于要求低缺陷抛光应用。
实施例4的优选的双孔结构的第二个益处是能够减少抛光性能随着抛光垫磨损的变化。对于仅包括大孔结构的垫，例如实施例1的比较垫A，随着抛光过程中垫被磨损，去除速率会发生变化。这是由于大孔具有截面渐变的横截面，因此当垫被磨损的时候，孔的横截面发生变化。包括本发明的优选的双孔结构的抛光垫的抛光数据表明，在垫的整个寿命中，随着垫被磨损，去除速率保持接近一致或稳定，缺陷率也未发生变化-相对于工业的垫A、B和C，这是一个显著的益处。
实施例4的双孔结构的第三个益处在于，由于存在小孔，减少了通过金刚石修整在垫的表面上形成织构结构的需求。对于常规的抛光垫，通常需要在抛光之前和抛光过程中用金刚石修整砂轮对抛光垫的表面进行修整。该步骤是消耗时间的，而且需要购买昂贵的金刚石修整轮。抛光工作显示，具有实施例4的结构的垫在抛光之前或过程中都需要很少的(如果需要的话)金刚石修整，在整个垫寿命期间用简单的廉价的尼龙刷对垫表面进行修整便足以保持稳定的去除速率和低缺陷率。通过省去或者至少将金刚石修整减至最少，可以获得更少的垫磨损和延长垫的寿命。
实施例4的双孔结构的第四个益处在于抛光性能对压纹或机械加工到抛光垫表面中的大凹槽设计的依赖性降低。需要大凹槽防止抛光过程中垫和晶片之间发生粘附，以及在垫-晶片间隙中能进行浆液输送。但是，不象常规的抛光垫，实施例4的抛光垫的大凹槽设计的变化对抛光性能只有很小的影响。
孔壁中的聚合物的储能模量为39MPa。该值提供了低缺陷率抛光以及有效的TEOS去除速率，以及高的TEOS:Cu去除速率选择性数值(3.5)。实施例4的垫的缺陷数值非常低，为6，显著低于比较垫实施例A、B和C的缺陷水平。
实施例5：(毡基底基片)
在17℃制备实施例4的聚氨酯溶液的75密耳湿厚度的层，但是将其涂覆在浸渍了聚氨酯的非织造聚酯毡基片上。该陶氏电子材料公司生产的基片的密度为0.340克/厘米3，压缩性为14％，厚度为49密耳(1.2毫米)，硬度为49Shore DO。
将涂覆的毡浸没在保持在17℃的包含14.5％的DMF和85.5％的水的浴中，使得聚合涂层凝固，形成同时包含大孔和小孔的多孔微结构。在淋洗和干燥之后，涂覆的基片用砂纸磨光，除去外皮层，使得孔结构暴露出来。然后对抛光层进行压纹，形成标称尺寸为100密耳间距(2.5毫米)、15密耳深度(0.4毫米)和30密耳(0.8毫米)宽度的交叉凹槽图案。在抛光过程中，压纹的凹槽图案能够促进浆液在抛光垫表面上的分配。
毡基片优于膜的益处在于，气泡不会被夹杂在抛光垫和抛光器械的台板之间而造成抛光性能较差，因为气泡会扩散通过渗透性毡层。其次，当将抛光层施加于膜的时候，抛光层与膜的粘合性取决于粘合剂粘合的强度。在一些侵蚀性抛光条件下，该粘合会失效，造成抛光的灾难性事故。在使用毡的情况下，实际上抛光层会渗透入毡中一定的深度，形成牢固的机械互锁的界面。与实施例4不同的是，在实施例5中，相同的抛光层被涂覆在聚酯毡材上，而不是涂覆在膜基片上。所述聚酯毡的压缩性远高于所述聚酯膜，而聚酯毡的刚性小于所述聚酯膜。由于所述抛光层由与实施例4相同的聚合物配方和凝固条件制备，因此实施例5获得了类似的双孔结构，壁厚度和孔壁聚合物模量值。唯一的差别在于基底基片。从表1可以看到，实施例5的非织造垫获得了低缺陷值，高TEOS去除速率和高TEOS:Cu去除速率选择性比。
本实施例证明用非织造毡基底基片也可以获得良好的抛光性能，相较于膜，空气夹杂和粘合剂粘合失效的问题也得以消除。
实施例6：(毡基底基片)
在17℃制备实施例4的聚氨酯溶液的75密耳湿厚度的层，将其涂覆在浸渍了聚氨酯的非织造聚酯毡基片上。该陶氏电子材料公司生产的基片的密度为0.318克/厘米3，压缩性为17％，厚度为44密耳(1.1毫米)，硬度为39Shore DO。
使用与实施例5所述相同的工艺步骤和条件将涂覆的毡转化为抛光垫。
实施例6还证明了非织造毡基片产生极佳的抛光性能。
实施例7：(膜基底基片)
通过以下方式在DMF中合成聚氨酯：使得聚己二酸乙二醇-丙二醇酯(0.0117摩尔)和丁二醇(0.0259摩尔)的混合物与二苯基甲烷二异氰酸酯(MDI)(0.0373摩尔)反应，形成重均分子量为40,000、多分散性为1.6的聚氨酯。使用与实施例4所述相同的工艺步骤和条件将聚氨酯溶液涂覆在膜上，并转化为抛光垫。
实施例7与实施例4的区别在于，对聚氨酯配方进行改良，以减小孔壁中聚合物的模量。抛光垫的其它方面，包括双孔结构和孔壁厚度保持与实施例4的抛光垫类似。
在孔壁内的聚合物的模量和抛光过程中产生的缺陷水平之间存在某种明显的关系。因此通过比较实施例7和4，孔壁中的聚合物的模量分别为17和39MPa，缺陷水平分别为2和6，清楚说明通过减小孔壁模量可以减少缺陷率。
本发明的抛光垫提供了一些常规的微孔抛光垫无法获得的益处。例如，双孔隙的抛光垫促进了高TEOS去除速率和高TEOS:Cu去除速率选择性，以及低缺陷率。另外，所述双孔隙率抛光垫需要的中断次数减少，提供稳定的去除速率；在减少修整的情况下获得了这些稳定的速率。所述抛光垫提供了极佳的寿命，抛光1000个晶片，同时磨损有限。另外，织造和非织造基片提供了优良的层间粘合性，并且消除了空气夹杂。最后，所述抛光垫是不含表面活性剂的，在抛光过程中不会起泡，也不会提供碱金属，所述碱金属可能会扩散入电介质和低k电介质中，影响抛光。

Claims (10)

1.一种具有抛光表面的用来对磁性基片、光学基片和半导体基片中的至少一种进行抛光的抛光垫,所述抛光垫包括多孔抛光层，所述多孔抛光层包括位于聚氨酯基质中的双孔隙率结构,所述双孔隙率结构包括主要孔组和次要孔组，所述主要孔组对所述抛光表面开放，且具有与所述抛光表面正交的细长的结构，所述主要孔组具有孔壁，该孔壁的厚度为15-55μm,孔壁在25℃测得的储能模量为10-60MPa，所述次要孔组位于所述孔壁内，所述次要孔组相比所述主要孔组更趋近球形且具有近似球形形状，所述次要孔组的平均孔径为5-30μm，所述多孔抛光层成形为织造结构或非织造结构，以形成抛光垫。
2.如权利要求1所述的抛光垫，其特征在于，所述主要孔的平均直径至少为35μm。
3.如权利要求1所述的抛光垫，其特征在于，所述孔壁的横截面的孔隙率为10-55％。
4.如权利要求1所述的抛光垫，其特征在于，所述孔壁的厚度等于所述小孔的平均孔径的2-10倍。
5.如权利要求1所述的抛光垫，其特征在于，所述聚氨酯基质是不含表面活性剂的凝固的结构。
6.一种具有抛光表面的用来对磁性基片、光学基片和半导体基片中的至少一种进行抛光的抛光垫,所述抛光垫包括多孔抛光层，所述多孔抛光层包括位于聚氨酯基质中的双孔隙率结构,所述双孔隙率结构包括主要孔组和次要孔组，所述主要孔组对所述抛光表面开放，且具有与所述抛光表面正交的细长的结构，所述主要孔组具有孔壁，平均直径至少为40μm，该孔壁的厚度为20-50μm,孔壁在25℃测得的储能模量为10-50MPa，所述次要孔组位于所述孔壁内，所述次要孔组相比所述主要孔组更趋近球形且具有近似球形形状，所述次要孔组的平均孔径为5-25μm，所述多孔抛光层成形为织造结构或非织造结构，以形成抛光垫。
7.如权利要求6所述的抛光垫，其特征在于，在25℃测得所述孔壁的储能模量为10-40MPa。
8.如权利要求6所述的抛光垫，其特征在于，所述孔壁的横截面的孔隙率为20-50％。
9.如权利要求6所述的抛光垫，其特征在于，所述孔壁的厚度等于所述小孔的平均孔径的4-10倍。
10.如权利要求6所述的抛光垫，其特征在于，所述聚氨酯基质是不含表面活性剂的凝固的结构。
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