CN104029116B - 具有广谱终点检测窗口的化学机械抛光垫以及使用该抛光垫进行抛光的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种化学机械抛光垫，其包括：具有抛光表面的抛光层；以及广谱终点检测窗口块体，其具有沿着垂直于所述抛光表面的平面的轴方向上的厚度；其中所述广谱终点检测窗口块体包含环状烯烃加成聚合物；其中所述广谱终点检测窗口块体在其厚度上具有均匀的化学组成；其中所述广谱终点检测窗口块体的光谱损失<40%；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。

Description

具有广谱终点检测窗口的化学机械抛光垫以及使用该抛光垫 进行抛光的方法
技术领域
本发明一般涉及化学机械抛光领域。具体而言，本发明涉及具有广谱终点检测窗口块体的化学机械抛光垫；其中，所述广谱终点检测窗口块体具有<40%的光谱损失。本发明还涉及使用具有广谱终点检测窗口块体的化学机械抛光垫对基材进行化学机械抛光的方法；其中，所述广谱终点检测窗口块体具有<40%的光谱损失。
背景技术
在集成电路和其它电子器件的制造中，在半导体晶片的表面上沉积多层的导体材料、半导体材料和介电材料，或者将这些材料层从半导体晶片的表面除去。可以使用许多沉积技术沉积导体材料、半导体材料和介电材料的薄层。现代加工中常用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)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)和电化学镀覆(ECP)等。
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（例如镀覆金属）需要晶片具有平坦的表面，所以所述晶片需要被平面化。平面化可用来除去不合乎希望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。
化学机械平面化，或者化学机械抛光(CMP)是一种用来对基材，例如半导体晶片进行平面化的常用技术。在常规的CMP中，将晶片安装在支架组件上，设置在与CMP设备中的抛光垫接触的位置。所述支架组件为晶片提供可控制的压力，将其压向抛光垫。通过外界驱动力使得抛光垫相对于晶片运动（例如转动）。与此同时,在晶片和抛光垫之间提供抛光介质(例如浆液)。从而，通过抛光垫表面以及抛光介质的化学作用和机械作用，对晶片表面进行抛光使其变平。
化学机械抛光中存在的一个问题是，如何确定何时已经将基材抛光至所需的程度。人们已经开发出了用来确定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。光学终点检测常用的波长包括可见光谱(例如400-700纳米)、紫外光谱(315-400纳米)和红外光谱（例如700-1000纳米）。在美国专利第5,433,651中，Lustig等人揭示了一种使用单波长的聚合物终点检测方法，其中将来自激光光源的光传输到晶片表面上并监测反射的信号。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。然后用这种反射率的变化来检测抛光终点。Bibby等人在美国专利第6,106,662号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。
为了适应这些光学终点检测技术，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揭示了一种抛光垫，其中抛光垫的至少一部分对一定波长范围的激光是透射性的。在公开的一些实施方式中，Roberts教导了一种抛光垫，其包括设置在不同的不透明抛光垫内的透明窗口片。所述窗口片可以是设置在模塑抛光垫内的透明聚合物的小棒或者塞块。所述小棒或者塞块可以是在所述抛光垫内模塑的插入件(即“整体性窗口”),或者可以在模塑操作之后，安装入抛光垫内的切口中(即“塞入性窗口”)。
美国专利第6,984,163号中描述的那些基于脂族异氰酸酯的聚氨酯材料，在很宽的光谱范围内提供了改进性透光性。不幸的是，这些脂族聚氨酯窗倾向于缺乏高要求的抛光应用所需的严格的耐久性。
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。对于源自芳族聚胺形成的聚合物终点检测窗口尤其如此，此种材料在暴露于紫外光谱范围内的光时往往会分解或变黄。历史上，在暴露于终点检测窗口之前，人们有时会在用于终点检测目的的光路上使用滤光片，从而减弱这种波长的光。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。
因此，人们需要能够使用波长小于400纳米的广谱终点检测窗口块体用于基材抛光终点检测目的，其中，所述广谱终点检测窗口块体在暴露于所述光的时候能够耐降解并且具有高要求的抛光应用所需的耐久性。
发明内容
本发明提供了一种化学机械抛光垫，其包括：具有抛光表面的抛光层；以及广谱终点检测窗口块体，其沿着垂直于所述抛光表面的平面的轴方向上的厚度为TW；其中所述广谱终点检测窗口块体包含环状烯烃加成聚合物；其中所述广谱终点检测窗口块体在其厚度TW上具有均匀的化学组成；其中所述广谱终点检测窗口块体的光谱损失<40%；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。
本发明提供了一种化学机械抛光垫，其包括：具有抛光表面的抛光层；以及广谱终点检测窗口块体，其沿着垂直于所述抛光表面的平面的轴方向上的厚度为TW；其中所述广谱终点检测窗口块体包含环状烯烃加成聚合物；其中所述广谱终点检测窗口块体在其厚度TW上具有均匀的化学组成；其中所述广谱终点检测窗口块体的光谱损失≤40%；其中，所述广谱终点检测窗口块体是≥90重量%的环状烯烃加成聚合物；其中所述广谱终点检测窗口块体包含<1ppm的卤素；其中所述广谱终点检测窗口块体包含<1的液体填充的聚合物胶囊；其中所述广谱终点检测窗口块体沿着垂直于所述抛光表面的平面的轴方向上的平均厚度TW-avg为5-75密耳；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。
本发明提供了一种化学机械抛光垫，其包括：具有抛光表面的抛光层；以及广谱终点检测窗口块体，其沿着垂直于所述抛光表面的平面的轴方向上的厚度为TW；其中所述广谱终点检测窗口块体包含环状烯烃加成聚合物；其中，所述环状烯烃加成聚合物选自环状烯烃加成聚合物和环状烯烃加成共聚物；其中所述广谱终点检测窗口块体在其厚度TW上具有均匀的化学组成；其中所述广谱终点检测窗口块体的光谱损失≤40%；其中，所述广谱终点检测窗口块体是≥90重量%的环状烯烃加成聚合物；其中所述广谱终点检测窗口块体包含<1ppm的卤素；其中所述广谱终点检测窗口块体包含<1的液体填充的聚合物胶囊；其中所述广谱终点检测窗口块体沿着垂直于所述抛光表面的平面的轴方向上的平均厚度TW-avg为5-75密耳；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。
本发明提供了一种化学机械抛光垫，其包括：具有抛光表面的抛光层；以及广谱终点检测窗口块体，其沿着垂直于所述抛光表面的平面的轴方向上的厚度为TW；其中所述广谱终点检测窗口块体包含环状烯烃加成聚合物；其中，所述环状烯烃加成聚合物是环状烯烃加成聚合物；其中所述环状烯烃加成聚合物由至少一种脂环族单体聚合形成；其中所述至少一种脂环族单体选自具有桥环双键的脂族单体和具有环外双键的脂族单体；其中所述广谱终点检测窗口块体在其厚度TW上具有均匀的化学组成；其中所述广谱终点检测窗口块体的光谱损失≤40%；其中，所述广谱终点检测窗口块体是≥90重量%的环状烯烃加成聚合物；其中所述广谱终点检测窗口块体包含<1ppm的卤素；其中所述广谱终点检测窗口块体包含<1的液体填充的聚合物胶囊；其中所述广谱终点检测窗口块体沿着垂直于所述抛光表面的平面的轴方向上的平均厚度TW-avg为5-75密耳；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。
本发明提供了一种化学机械抛光垫，其包括：具有抛光表面的抛光层；以及广谱终点检测窗口块体，其沿着垂直于所述抛光表面的平面的轴方向上的厚度为TW；其中所述广谱终点检测窗口块体包含环状烯烃加成聚合物；其中，所述环状烯烃加成聚合物是环状烯烃加成共聚物；其中所述环状烯烃加成共聚物由至少一种脂环族单体和至少一种非环状烯烃单体共聚形成；其中所述广谱终点检测窗口块体在其厚度TW上具有均匀的化学组成；其中所述广谱终点检测窗口块体的光谱损失≤40%；其中，所述广谱终点检测窗口块体是≥90重量%的环状烯烃加成聚合物；其中所述广谱终点检测窗口块体包含<1ppm的卤素；其中所述广谱终点检测窗口块体包含<1的液体填充的聚合物胶囊；其中所述广谱终点检测窗口块体沿着垂直于所述抛光表面的平面的轴方向上的平均厚度TW-avg为5-75密耳；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。
本发明提供了一种化学机械抛光垫，其包括：具有抛光表面的抛光层；以及广谱终点检测窗口块体，其沿着垂直于所述抛光表面的平面的轴方向上的厚度为TW；其中所述广谱终点检测窗口块体包含环状烯烃加成聚合物；其中，所述环状烯烃加成聚合物由选自下组的通式表示：
其中y是20至20,000；以及，其中R1和R2各自独立地选自下组：H、羟基、C1-10烷基、C1-10羟烷基、C1-10烷氧基、C1-10烷氧基烷基、C1-10羧基烷基、C1-10烷氧基羰基和C1-10烷基羰基；
其中a:b的比例为0.5:99.5至30:70；其中R3选自H和C1-10烷基；以及其中R4和R5各自独立地选自下组：H,羟基、C1-10烷基、C1-10羟烷基、C1-10烷氧基、C1-10烷氧基烷基、C1-10羧基烷基、C1-10烷氧基羰基和C1-10烷基羰基；
其中在环状烯烃加成共聚物中c:d的比例为0.5:99.5至50:50；其中R6选自H和C1-10烷基；以及其中R7和R8各自独立地选自下组：H,羟基、C1-10烷基、C1-10羟烷基、C1-10烷氧基、C1-10烷氧基烷基、C1-10羧基烷基、C1-10烷氧基羰基和C1-10烷基羰基；以及
其中h是20至20,000；以及，其中R9和R10各自独立地选自下组：H、羟基、C1-10烷基、C1-10羟烷基、C1-10烷氧基、C1-10烷氧基烷基、C1-10羧基烷基、C1-10烷氧基羰基和C1-10烷基羰基；其中所述广谱终点检测窗口块体在其厚度TW上具有均匀的化学组成；其中所述广谱终点检测窗口块体的光谱损失≤40%；其中，所述广谱终点检测窗口块体是≥90重量%的环状烯烃加成聚合物；其中所述广谱终点检测窗口块体包含<1ppm的卤素；其中所述广谱终点检测窗口块体包含<1的液体填充的聚合物胶囊；其中所述广谱终点检测窗口块体沿着垂直于所述抛光表面的平面的轴方向上的平均厚度TW-avg为5-75密耳；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。
本发明提供了一种对基材进行化学机械抛光的方法，该方法包括：提供具有平台、光源和光传感器的化学机械抛光设备；提供至少一种选自磁性基材、光学基材和半导体基材的基材；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广谱终点检测窗口块体，并对从基材的表面反射、通过广谱终点检测窗口块体入射到光传感器上的光进行分析。
附图简要说明
图1是本发明的优选化学机械抛光垫的俯视平面图。
图2是本发明的优选化学机械抛光层的侧视透视图。
图3是本发明的优选化学机械抛光层的截面侧面正视图。
图4是广谱终点检测窗口块体的侧面正视图。
详细描述
本发明的化学机械抛光垫可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。具体而言，本发明的化学机械抛光垫可用于对半导体晶片进行抛光，特别是可用于采用广谱(即多波长)终点检测的高级应用。
本文和所附权利要求中使用的术语“抛光介质”包括含颗粒的抛光液和不含颗粒的抛光液，诸如无磨料和液体反应性抛光液。
在本文和所附权利要求书中，术语"聚(氨酯)"包括：(a)通过（i）异氰酸酯与（ii）多元醇（包括二醇）反应形成的聚氨酯;以及(b)通过（i）异氰酸酯与（ii）多元醇（包括二醇）和（iii）水、胺（包括二胺和多胺）或者水与胺（包括二胺和多胺）的组合反应形成的聚(氨酯)。
在本文和所附权利要求书中，用术语“不含卤素”描述广谱终点检测窗口块体时，该术语表示所述广谱终点检测窗口块体包含的卤素浓度<100ppm。
在本文和所附权利要求书中，用术语“不含液体”描述广谱终点检测窗口块体时，该术语表示所述广谱终点检测窗口块体包含<0.001重量％在大气压条件下为液态的材料。
在本文和所附权利要求书中，术语“液体填充的聚合物胶囊”表示包含围绕在液体芯周围的聚合物壳的材料。
在本文和所附权利要求书中，用术语“不含液体填充的聚合物胶囊”描述广谱终点检测窗口块体时，该术语表示所述广谱终点检测窗口块体包含<1的液体填充的聚合物胶囊。
在本文和所附权利要求书中，用术语“光谱损失”描述给定材料时，该光谱损失是使用以下公式测得的
SL=|(TL300+TL800)/2|
其中，SL是光谱损失的绝对值（以％计）；TL300是在300纳米下的透射率损失；TL800是在800纳米下的透射率损失。
在本文和所附权利要求书中，用术语“λ下的透射率损失”或"TLλ"描述给定材料时，该透射率损失是使用以下公式测得的
TLλ=100*((PATLλ-ITLλ)/ITLλ)
其中，λ是光的波长；TLλ是在λ下的透射率损失(以%计)；PATLλ是波长λ的光通过给定材料的样品的透射率，该PATLλ是根据ASTM D1044-08在本文实施例所述的条件下在样品磨损之后使用分光计测得的；ITLλ是波长λ下的光通过样品的透射率，该ITLλ是根据ASTMD1044-08在样品磨损之前使用分光计测得的。
在本文和所附权利要求书中，用术语“300纳米下的透射率损失”或"TL300"描述给定材料时，该透射率损失是使用以下公式测得的
TL300=100*((PATL300-ITL300)/ITL300)
其中，TL300是300纳米下的透射率损失(以%计)；PATL300是波长300纳米的光通过给定材料的样品的透射率，PATL300是根据ASTM D1044-08在本文实施例所述的条件下在样品磨损之后使用分光计测得的；以及ITL300是波长300纳米下的光通过样品的透射率，该ITL300是根据ASTM D1044-08在样品磨损之前使用分光计测得的。
在本文和所附权利要求书中，用术语“800纳米下的透射率损失”或"TL800"描述给定材料时，该透射率损失是使用以下公式测得的
TL800=100*((PATL800-ITL800)/ITL800)
其中，TL800是800纳米下的透射率损失(以%计)；PATL800是波长800纳米的光通过给定材料的样品的透射率，PATL800是根据ASTM D1044-08在本文实施例所述的条件下在样品磨损之后使用分光计测得的；以及ITL800是波长800纳米下的光通过样品的透射率，该ITL800是根据ASTM D1044-08在样品磨损之前使用分光计测得的。
本发明的化学机械抛光垫(10)包括：具有抛光表面(25)的抛光层(20)；以及广谱终点检测窗口块体(30)，其沿着垂直于所述抛光表面(25)的平面(28)的轴(B)方向上的厚度为TW；其中所述广谱终点检测窗口块体(30)包含环状烯烃加成聚合物；其中所述广谱终点检测窗口块体(30)在其厚度TW上具有均匀的化学组成；其中所述广谱终点检测窗口块体(30)的光谱损失<40%；以及，其中所述抛光表面(25)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。（见图1-3）。
本发明的化学机械抛光垫中的抛光层优选地是聚合物材料，所述聚合物材料包含选自下组的聚合物：聚碳酸酯、聚砜、尼龙、聚醚、聚酯、聚苯乙烯、丙烯酸类聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚氟乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚丁二烯、聚乙烯亚胺、聚氨酯、聚醚砜、聚酰胺、聚醚酰亚胺、聚酮、环氧树脂、聚硅氧烷、EPDM和它们的组合。最好的是，所述抛光层包含聚氨酯。本领域技术人员应理解，对于指定的抛光操作，选择适用于化学机械抛光垫的厚度为TP的抛光层。较好的是，抛光层沿着轴(A)具有平均厚度TP-avg，所述轴(A)垂直于抛光表面(25)的平面(28)。（见图3）。更好的是，所述平均厚度TP-avg为20-150密耳（更优选30-125密耳，最优选40-120密耳）。
本发明的化学机械抛光垫中使用的广谱终点检测窗口块体包含环状烯烃加成聚合物。较好的是，所述广谱终点检测窗口块体是≥90重量%的环状烯烃加成聚合物(更优选地，是≥95重量%的环状烯烃加成聚合物；最优选地，是≥98重量%的环状烯烃加成聚合物。较好的是，所述广谱终点检测窗口块体不含卤素。更好的是，所述广谱终点检测窗口块体包含的卤素<1ppm。最好的是，所述广谱终点检测窗口块体包含的卤素<0.5ppm。较好的是，所述广谱终点检测窗口块体不含液体。较好的是，所述广谱终点检测窗口块体不含液体填充的聚合物胶囊。
所述环状烯烃加成聚合物优选选自环状烯烃加成聚合物和环状烯烃加成共聚物。
所述环状烯烃加成聚合物优选地由至少一种脂环族单体聚合形成。较好的脂环族单体选自具有桥环双键的脂环族单体和具有环外双键的脂环族单体。较好的具有桥环双键的脂环族单体选自下组：降冰片烯、三环癸烯、二环戊二烯、四环十二碳烯、六环十七碳烯、三环十一碳烯、五环十六碳烯、乙叉降冰片烯、乙烯基降冰片烯、降冰片二烯、烷基降冰片烯、环戊烯、环丙烯、环丁烯、环己烯、环戊二烯、环己二烯、环辛三烯，以及茚。优选的具有环外双键的脂环族单体包括：例如环状烯烃的衍生物（例如乙烯基环己烯、乙烯基环己烷、乙烯基环戊烷、乙烯基环戊烯）。
较好的是，所述环氧烯烃加成共聚物通过至少一种脂环族单体(如上所述)和至少一种非环状烯烃单体共聚形成。较好的非环状烯烃单体选自下组：1-链烯烃(例如乙烯、丙烯、1-丁烯、异丁烯、2-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、2-甲基-1-丙烯、3-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯)；以及2-丁烯。任选地，所述非环状烯烃单体包括二烯。优选的二烯选自下组：丁二烯、异戊二烯、1,3-戊二烯、1,4-戊二烯、1,3-己二烯、1,4-己二烯、1,5-己二烯、1,5-庚二烯、1,6-庚二烯、1,6-辛二烯、1,7-辛二烯和1,9-癸二烯。
较好的是，所述环状烯烃加成共聚物选自下组：乙烯-降冰片烯共聚物、乙烯-二环戊二烯共聚物、乙烯-环戊烯共聚物、乙烯-茚共聚物、乙烯-四环十二碳烯共聚物、丙烯-降冰片烯共聚物、丙烯-二环戊二烯共聚物、乙烯-降冰片烯-二环戊二烯三元共聚物、乙烯-降冰片烯-乙叉降冰片烯三元共聚物、乙烯-降冰片烯-乙烯基降冰片烯三元共聚物、乙烯-降冰片烯-l,7-辛二烯三元共聚物、乙烯-降冰片烯-乙烯基环己烯三元共聚物，以及乙烯降冰片烯-7-甲基-l,6-辛二烯三元共聚物。
较好的是，所述环状烯烃加成聚合物由选自下组的通式表示：
其中y是每个分子重复单元的重均数(weight average number)，并且y是20至20,000(优选地，y是50至15,000；更优选地，75至10,000；最优选地，200至5,000)；以及，其中R1和R2各自独立地选自下组：H、羟基、C1-10烷基、C1-10羟烷基、C1-10烷氧基、C1-10烷氧基烷基、C1-10羧基烷基、C1-10烷氧基羰基和C1-10烷基羰基(优选地，其中R1和R2各自独立地选自下组：H、羟基、C1-4烷基、C1-4羟烷基、C1-4烷氧基、C1-4烷氧基烷基、C1-4羧基烷基、C1-4烷氧基羰基和C1-4烷基羰基；更优选地，其中R1和R2各自独立地选自下组：H、甲基、C1-3羟烷基、C1-3烷氧基、C1-3烷氧基烷基、C1-3羧基烷基、C1-3烷氧基羰基、和C1-3烷基羰基；最优选地，其中R1和R2各自独立地选自下组：H、甲基和-C(O)OCH2)；
其中a:b的比例为0.5:99.5至30:70；其中R3选自H和C1-10烷基（优选R3选自H和C1-4烷基；更优选地，R3选自H和甲基；最优选地，R3选自H）；以及其中R4和R5各自独立地选自下组：H,羟基、C1-10烷基、C1-10羟烷基、C1-10烷氧基、C1-10烷氧基烷基、C1-10羧基烷基、C1-10烷氧基羰基和C1-10烷基羰基(优选地，其中R4和R5各自独立地选自下组：H、羟基、C1-4烷基、C1-4羟烷基、C1-4烷氧基、C1-4烷氧基烷基、C1-4羧基烷基、C1-4烷氧基羰基和C1-4烷基羰基；更优选地，其中R4和R5各自独立地选自下组：H、甲基、C1-3羟烷基、C1-3烷氧基、C1-3烷氧基烷基、C1-3羧基烷基、C1-3烷氧基羰基、和C1-3烷基羰基；最优选地，其中R4和R5各自独立地选自下组：H、甲基和-C(O)OCH2)；
其中在环状烯烃加成共聚物中c:d的比例为0.5:99.5至50:50(优选0.5:99.5至20:80)；其中R6选自H和C1-10烷基(优选R6选自H和C1-4烷基；更优选地，R6选自H和甲基；最优选地，R6选自H)；以及其中R7和R8各自独立地选自下组：H,羟基、C1-10烷基、C1-10羟烷基、C1-10烷氧基、C1-10烷氧基烷基、C1-10羧基烷基、C1-10烷氧基羰基和C1-10烷基羰基(优选地，其中R7和R8各自独立地选自下组：H、羟基、C1-4烷基、C1-4羟烷基、C1-4烷氧基、C1-4烷氧基烷基、C1-4羧基烷基、C1-4烷氧基羰基和C1-4烷基羰基；更优选地，其中R7和R8各自独立地选自下组：H、甲基、C1-3羟烷基、C1-3烷氧基、C1-3烷氧基烷基、C1-3羧基烷基、C1-3烷氧基羰基、和C1-3烷基羰基；最优选地，其中R7和R8各自独立地选自下组：H、甲基和-C(O)OCH2)；以及
其中h是20至20,000(优选地，h是50至15,000；更优选地，75至10,000；最优选地，200至5,000)；以及，其中R9和R10各自独立地选自下组：H、羟基、C1-10烷基、C1-10羟烷基、C1-10烷氧基、C1-10烷氧基烷基、C1-10羧基烷基、C1-10烷氧基羰基和C1-10烷基羰基(优选地，其中R9和R10各自独立地选自下组：H、羟基、C1-4烷基、C1-4羟烷基、C1-4烷氧基、C1-4烷氧基烷基、C1-4羧基烷基、C1-4烷氧基羰基和C1-4烷基羰基；更优选地，其中R9和R10各自独立地选自下组：H、甲基、C1-3羟烷基、C1-3烷氧基、C1-3烷氧基烷基、C1-3羧基烷基、C1-3烷氧基羰基、和C1-3烷基羰基；最优选地，其中R9和R10各自独立地选自下组：H、甲基和-C(O)OCH2)。
较好的是，所述环状烯烃加成聚合物的玻璃化转变温度为100-200℃(更优选130-150℃)，该值是使用常规差分扫描量热法测得的。
较好的是，所述环状烯烃加成聚合物的数均分子量Mn为1,000-1,000,000克/摩尔(更优选5,000-500,000克/摩尔;最优选10,000-300,000克/摩尔)。
本发明的化学机械抛光垫中使用的广谱终点检测窗口块体沿着垂直于抛光表面的平面的轴具有厚度TW。较好的是，当结合入抛光层(20)时，所述广谱终点检测窗口块体沿着垂直于所述抛光表面(25)的平面(28)的轴B方向上具有平均厚度为TW-avg。（见图3-4）。更好的是，所述平均厚度TW-avg为5-75密耳（更优选10-60密耳，更优选15-50密耳，最优选20-40密耳）。
本发明的化学机械抛光垫适合与抛光器的平台邻接。任选适合使用压敏粘合剂和真空中的至少一种，将本发明的化学机械抛光垫固定在所述平台上。
本发明的化学机械抛光垫的抛光层和抛光表面任选具有宏观构造（macrotexture）和微型构造（microtexture）中的至少一种，以促进基材的抛光。优选的，所述抛光表面具有宏观构造，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和基材间的区域。
本发明的化学机械抛光垫的抛光层的抛光表面任选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沿抛光层(20)厚度TP方向延伸，部分穿过或全部穿透抛光层(20)。较好的是，将凹槽安排在抛光表面上，使得抛光过程中抛光垫一旦转动后至少有一条凹槽掠过基材。较好的是，所述凹槽选自弯曲凹槽、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。较好的是，所述凹槽形成一种凹槽图案，所述凹槽图案包括至少两条具有以下性质组合的凹槽：深度选自≥10密耳,≥15密耳以及15-150密耳;宽度选自≥10密耳以及10-100密耳;节距选自≥30密耳,≥50密耳,50-200密耳,70-200密耳,以及90-200密耳。
本发明的化学机械抛光垫(10)中使用的广谱终点检测窗口块体(30)是塞入性窗口。较好的是，所述抛光层(20)具有扩孔开口(40)，该扩孔开口(40)使贯穿通道(35)扩大并延伸通过抛光层(20)的厚度TP，其中所述扩孔开口(40)开在抛光表面上并在扩孔开口(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(25)的平面(28)垂直。（见图3）。较好的是，阶状部分(45)与抛光表面(25)平行。较好的是，阶状部分(45)与抛光表面(25)平行。较好的是，所述扩孔开口限定了具有与轴(A)平行的轴的圆柱体积。较好的是，所述扩孔开口限定了非圆柱型体积。较好的是，所述广谱终点检测窗口块体(30)设置在所述扩孔开口内(40)。较佳的是，广谱终点检测窗口块体(30)设置在扩孔开口(40)之内并与抛光层(20)相粘结。较好的是，使用超声熔融和粘合剂中的至少一种方式将广谱终点检测窗口块体(30)与抛光层(20)相粘结。较佳的是，沿着轴B、平行于轴A并且垂直于抛光表面(25)的平面(28)的扩孔开口的平均深度DO-avg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-avg小于或等于广谱终点检测窗口块体(30)的平均厚度TW-avg。更好的是，扩孔开口的平均深度DO-avg满足以下关系式：
0.90*TW-avg<DO-avg<TW-avg。
更好的是，扩孔开口的平均深度DO-avg满足以下关系式：
0.95*TW-avg<DO-avg<TW-avg。
本发明的化学机械抛光垫任选还包括与抛光层界面邻接的基底层。可以任选地使用粘合剂将所述抛光层与基底层连接起来。所述粘合剂可以选自压敏粘合剂、热熔粘合剂、接触粘合剂、以及它们的组合。较佳的是，所述粘合剂是热熔粘合剂或压敏粘合剂。更好的是，所述粘合剂是热熔粘合剂。
本发明的化学机械抛光垫任选还包括基底层，以及与所述抛光层和基底层邻接并介于所述抛光层和基底层之间的至少一个另外的层。可以任选地使用粘合剂将各种层连接在一起。所述粘合剂可以选自压敏粘合剂、热熔粘合剂、接触粘合剂、以及它们的组合。较佳的是，所述粘合剂是热熔粘合剂或压敏粘合剂。更好的是，所述粘合剂是热熔粘合剂。
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；提供至少一种选自磁性基材、光学基材和半导体基材(优选半导体基材；最优选半导体晶片)的基材；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广谱终点检测窗口块体，并对从基材的表面反射通过广谱终点检测窗口块体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多个单独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广谱终点检测窗口块体，其中所述光的单独波长具有200-1000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单独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广谱终点检测窗口块体，其中所分析的单独波长中的至少一个波长具有370-400纳米的波长。
现在将在以下实施例中详细描述本发明的一些实施方式。
比较实施例WBC
终点检测窗口块体的制备
按照如下方法制备聚氨酯缩聚物终点检测窗口块体。将二乙基甲苯二胺"DETDA"(100LC，购自阿伯马耳公司(Albemarle))与异氰酸酯封端的预聚物多元醇(LW570预聚物多元醇，购自驰姆特公司(Chemtura))以-NH2比–NCO为105％的化学计量比进行混合。然后将所得材料导入模具中。然后使得模具内的物料在烘箱内固化18个小时。烘箱的温度设定在93℃，加热20分钟;然后设定在104℃，加热15小时40分钟;然后降温至21℃，再处理最后2小时。然后由固化的模块物料切割出直径为10.795厘米，平均厚度为30密耳的窗口块体。
实施例WB1：终点检测窗口块体的制备
由20密耳厚的聚二环戊二烯环状烯烃聚合物片（以1420R购自佐恩公司(Zeon Corporation)）切割出直径为10.795厘米的圆形测试窗口。
实施例WB2:终点检测窗口块体的制备
由20密耳厚的使用金属茂催化剂由降冰片烯和乙烯制备的环状烯烃共聚物片（以6013购自托普斯先进聚合物公司(Topas Advanced Polymers,Inc.)）切割出直径为10.795厘米的圆形测试窗口。
实施例T1:窗口块体光谱损失分析
根据比较例WBC和实施例Examples WB1-WB2的方法制备窗口块体材料，然后根据ASTM D1044-08使用以下仪器对上述材料进行测试：配备了Verity FL2004闪光灯和Spectraview1软件(版本为VI4.40)的Verity SD1024D摄谱仪，以及装配有Type H22磨轮(500克重量、60rpm和10个周期)的Taber5150Abraser型研磨工具。所测得的的窗口块体材料在各种波长下的透射率损失示于表1中。各窗口块体材料的光谱损失也示于表1中。
表1

Claims (11)

1.一种化学机械抛光垫，其包括:
具有抛光表面的抛光层；以及
广谱终点检测窗口块体，其沿着垂直于所述抛光表面的平面的轴方向上的厚度为TW；
其中所述广谱终点检测窗口块体是由环状烯烃加成聚合物组成的；其中所述广谱终点检测窗口块体在其厚度TW上具有均匀的化学组成；其中所述广谱终点检测窗口块体的光谱损失≤40％；以及其中所述抛光表面适于对选自磁性基材、光学基材和半导体基材的基材进行抛光。
2.如权利要求1所述的化学机械抛光垫，其特征在于，所述广谱终点检测窗口块体沿着垂直于所述抛光表面的平面的轴方向上的平均厚度TW-avg为5-75密耳。
3.如权利要求2所述的化学机械抛光垫，其特征在于，所述环状烯烃加成聚合物选自环状烯烃加成共聚物。
4.如权利要求3所述的化学机械抛光垫，其特征在于，所述环状烯烃加成聚合物由至少一种脂环族单体聚合形成；其中所述至少一种脂环族单体选自具有桥环双键的脂环族单体和具有环外双键的脂环族单体。
5.如权利要求4所述的化学机械抛光垫，其特征在于，所述具有桥环双键的脂环族单体选自下组：降冰片烯、三环癸烯、二环戊二烯、四环十二碳烯、六环十七碳烯、三环十一碳烯、五环十六碳烯、乙叉降冰片烯、乙烯基降冰片烯、降冰片二烯、烷基降冰片烯、环戊烯、环丙烯、环丁烯、环己烯、环戊二烯、环己二烯、环辛三烯，以及茚；所述具有环外双键的脂环族单体选自乙烯基环己烯、乙烯基环己烷、乙烯基环戊烷、乙烯基环戊烯。
6.如权利要求3所述的化学机械抛光垫，其特征在于，所述环状烯烃加成共聚物由至少一种脂环族单体和至少一种非环状烯烃单体共聚形成。
7.如权利要求6所述的化学机械抛光垫，其特征在于，所述至少一种脂环族单体选自具有桥环双键的脂环族单体和具有环外双键的脂环族单体；
其中所述具有桥环双键的脂环族单体选自下组：降冰片烯、三环癸烯、二环戊二烯、四环十二碳烯、六环十七碳烯、三环十一碳烯、五环十六碳烯、乙叉降冰片烯、乙烯基降冰片烯、降冰片二烯、烷基降冰片烯、环戊烯、环丙烯、环丁烯、环己烯、环戊二烯、环己二烯、环辛三烯，以及茚；
其中所述具有环外双键的脂环族单体选自乙烯基环己烯、乙烯基环己烷、乙烯基环戊烷和乙烯基环戊烯；以及
其中，所述至少一种非环状烯烃单体选自下组：乙烯、丙烯、1-丁烯、异丁烯、2-丁烯、1-戊烯、1-己烯、1-庚烯、1-辛烯、1-壬烯、1-癸烯、2-甲基-1-丙烯、3-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯、2-丁烯、丁二烯、异戊二烯、1,3-戊二烯、1,4-戊二烯、1,3-己二烯、1,4-己二烯、1,5-己二烯、1,5-庚二烯、1,6-庚二烯、1,6-辛二烯、1,7-辛二烯和1,9-癸二烯。
8.如权利要求2所述的化学机械抛光垫，其特征在于，所述环状烯烃加成聚合物由选自下组的化学式表示：
其中y是20至20,000；以及，其中R1和R2各自独立地选自下组：H、羟基、C1-10烷基、C1-10羟烷基、C1-10烷氧基、C1-10烷氧基烷基、C1-10羧基烷基、C1-10烷氧基羰基和C1-10烷基羰基；
其中a:b的比例为0.5:99.5至30:70；其中R3选自H和C1-10烷基；以及其中R4和R5各自独立地选自下组：H,羟基、C1-10烷基、C1-10羟烷基、C1-10烷氧基、C1-10烷氧基烷基、C1-10羧基烷基、C1-10烷氧基羰基和C1-10烷基羰基；
其中在环状烯烃加成共聚物中c:d的比例为0.5:99.5至50:50；其中R6选自H和C1-10烷基；以及其中R7和R8各自独立地选自下组：H,羟基、C1-10烷基、C1-10羟烷基、C1-10烷氧基、C1-10烷氧基烷基、C1-10羧基烷基、C1-10烷氧基羰基和C1-10烷基羰基；以及
其中h是20至20,000；以及，其中R9和R10各自独立地选自下组：H、羟基、C1-10烷基、C1-10羟烷基、C1-10烷氧基、C1-10烷氧基烷基、C1-10羧基烷基、C1-10烷氧基羰基和C1-10烷基羰基。
9.如权利要求2所述的化学机械抛光垫，其特征在于，所述广谱终点检测窗口块体是塞入性窗口。
10.一种对基材进行化学机械抛光的方法，该方法包括:
提供具有平台、光源和光传感器的化学机械抛光设备；
提供选自磁性基材、光学基材和半导体基材中的至少一种的基材；
提供如权利要求1所述的化学机械抛光垫；
将所述化学机械抛光垫安装在所述平台上；
在所述抛光表面和所述基材之间形成动态接触，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广谱终点检测窗口块体，并对从基材的表面反射通过广谱终点检测窗口块体并入射到光传感器上的光进行分析。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，在将所述化学机械抛光垫安装在所述平台上以后，但是在所述抛光表面和所述基材之间形成动态接触之前，所述方法还包括在所述抛光表面和所述基材之间的界面处提供抛光介质。
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