CN1802237A - 具有边缘表面处理的抛光垫片 - Google Patents

Abstract

本发明涉及具有底层和抛光层的抛光垫片。底层的外周边的表面至少部分地处理，以减少抛光液经由外周边吸收或渗透入底层中。表面处理的应用至少减少在抛光过程中由抛光垫片的底层吸收的抛光液的量。本发明的抛光垫片可用于抛光微电子基材和尤其用于半导体片的化学机械平面化。

Description

具有边缘表面处理的抛光垫片

本申请是具有序列号No.60/493,292(2003年8月7日提出申请)的美国临时专利申请的转化。

本发明涉及具有底层和抛光层的抛光垫片。底层的外周边的表面可以至少部分地处理，以减少抛光液经由外周边吸收或渗透入底层中。表面处理的应用至少减少在抛光过程中由抛光垫片的底层吸收的抛光液的量。本发明的抛光垫片适用于抛光微电子基材和尤其适用于半导体晶片的化学机械平面化。

典型地将抛光液，如抛光淤浆，与抛光垫片相结合用来抛光微电子基材。抛光垫片可以含有包括底层在内的堆叠垫片结构。在抛光处理中，有利的是至少减少或最大程度减少淤浆在底层中的吸收。淤浆在底层中的吸收可能改变或变化底层的压缩性。例如，如果底层制成不太可压缩的，则垫片结构的工作面不能足够地顺从所要抛光的微电子基材，这可能导致在整个基材上不均匀的抛光操作。此外，如果在一系列晶片的抛光过程中底层压缩性下降，则晶片-到-晶片抛光一致性可能受损害。

本领域中需要开发至少减少抛光液吸收到垫片的底层中的抛光垫片。还仍然需要开发此类抛光垫片和器件，但不显著影响底层的压缩性。

应该指出，正如在说明书中所使用，单数形式“a”，“an”和“the”包括复数指代物，除非特意地和明确地限于一个指代物。

对于本说明书的目的，除非另有说明，否则表达成分的量，反应条件和在说明书和权利要求中使用的其它参数的所有数值被理解为在一切情况下被术语“约”修饰。因此，除非有相反指示，否则在下面的说明书和所附权利要求中给出的数值参数是根据本发明所设法获得的所需性能来变化的近似。至少，并且不试图将等同原则的应用限于权利要求的范围，各数值参数应该至少按照报道的有效数字的数值并采用寻常的舍入技术来解释。

尽管表达本发明的宽范围的数值范围和参数是近似的，但是在特定实施例中给出的数值尽可能准确地报道。然而，任何数值固有地含有从在它们各自的试验测量中发现的标准偏差所产生的某些误差。

本发明涉及用于抛光微电子基材的抛光垫片。适合用于本发明中的各种垫片结构是现有技术领域中已知的。该抛光垫片能够包括抛光层和底层。抛光层能够至少部分地连接到底层。底层能够具有外周边。外周边的至少一部分能够用减少底层的外周边吸收抛光液的能力的材料来进行表面处理，这样抛光液渗透入底层中的量会减少。在非限制性实施方案中，该材料能够进行选择，以使底层外周边的表面的至少一部分制成基本上疏水性的。在另一非限制性实施方案中，该材料能够进行选择，以使底层外周边的表面的至少一部分的可润湿性至少降低。

抛光垫片能够一般包括包含至少抛光层和底层的堆叠层结构。抛光层能够用作垫片的工作表面，以使抛光层能够与所要抛光的微电子基材和抛光液至少部分地相互作用。在另一非限制性实施方案中，抛光层的材料能够进行选择，以使抛光层基本上不渗透抛光液或基本上可渗透抛光液。在其它非限制性实施方案中，抛光层的材料能够进行选择，以使抛光层基本上是无孔的或基本上是多孔的。

垫片的抛光层能够至少部分地连接到底层。在非限制性实施方案中，垫片的底层能够用作附装到抛光装置的平板上的垫片的底层。底层的材料能够进行选择，以使底层基本上可渗透抛光液。此外，底层的材料能够进行选择，以使底层基本上是多孔的。

抛光层的合适材料的非限制性例子能够包括但不限于描述在国际出版物No.WO 02/22309中的颗粒聚合物和交联聚合物粘结剂；描述在美国专利6,062,968、6,117,000和6,126,532中的颗粒聚合物和有机聚合物粘结剂，热塑性树脂的烧结颗粒；和描述在美国专利6,231,434 B1，6,325,703 B2，6,106,754和6,017,265中的热塑性聚合物的压力烧结粉末压缩物。抛光层的合适材料的另外非限制性例子能够包括浸渍了许多聚合物微单元(microelement)的聚合物基体，其中各聚合物微单元能够在内部具有空隙空间，按照在美国专利5,900,164和5,578,362中所述。上述专利的相关部分被引入这里供参考。

在非限制性实施方案中，抛光层的厚度能够取决于它的组成来广泛地变化。在另一非限制性实施方案中，抛光层能够具有至少0.020英寸，或至少0.040英寸；或0.150英寸或更少，或0.080英寸或更少的厚度。

在另一个非限制性实施方案中，抛光层能够包括孔隙，以使抛光液能够至少部分地被抛光层所吸收。孔隙的数量能够在宽范围内变化。在另一非限制性实施方案中，孔隙的数量使得抛光层能够是基本上无孔的和基本上不渗透抛光液。在另一非限制性实施方案中，抛光层能够具有至少二(2)体积百分数(基于抛光层的总体积)，或50体积百分数或更少(基于抛光层的总体积)的孔隙度(表示为孔隙体积百分数)。抛光垫片的孔隙体积百分数能够通过使用现有技术中已知的各种技术来测定。在非限制性实施方案中，下列表达可用于计算孔隙体积百分数：

100×(垫片的密度)×(垫片的孔隙容积)。

密度能够以克/立方厘米的单位表达，并且能够通过本领域中已知的各种普通方法来测定。在非限制性实施方案中，该密度能够根据ASTM D 1622-88来测定。孔隙体积能够以立方厘米/克的单位表达，并且能够通过本领域中已知的普通方法和设备来测定。在非限制性实施方案中，孔隙容积能够通过使用Micromeritics的Autopore III水银孔隙仪，根据ASTM D 4284-88中的渗汞孔隙率测定法来测量。在另一非限制性实施方案中，孔隙体积测量能够在下面条件下进行：140°的接触角；480达因/cm的汞表面张力；以及在50微米汞柱的真空中对抛光垫片样品脱气。

在非限制性实施方案中，抛光层能够具有至少部分开孔结构，使得它能够吸收淤浆。在另一非限制性实施方案中，泡孔结构能够使得抛光层基本上是非吸收性的。在另一非限制性实施方案中，抛光层能够吸收至少2wt％的抛光液，基于抛光层的总重量，或不超过50wt％，或2wt％到50wt％。

底层(抛光层能够至少部分地连接于它)能够提高在抛光垫片与所要抛光的基材的表面之间的接触的均匀性。在选择底层的材料中的考虑因素能够是材料对抛光垫片的工作面提供顺从性支持作用的能力，使得抛光层能够基本上遵循被抛光设备的宏观轮廓或长程表面。此类材料能够理想地用作本发明的抛光垫片中的底层。

微电子基材如半导体晶片的表面能够具有由于制造过程所产生的“波”形轮廓。一般认为，如果抛光垫片不能足够地遵循基材表面的“波”形轮廓，则抛光操作的均匀性会降低。例如，如果垫片能够基本上顺从“波”的端部但不能基本上顺从并接触到“波”的中间部分，则只有“波”的端部能够基本上被抛光或平面化以及中间部分能够保持基本上未抛光或未平面化。

在非限制性实施方案中，底层的柔韧性能够使得抛光层可以遵循所要抛光的基材的宏观轮廓或长程表面。底层的柔韧性能够在宽范围内变化。在另一非限制性实施方案中，底层能够比抛光层更具柔性。底层的柔性能够通过使用本领域中技术人员已知的各种方法来测定。在非限制性实施方案中，“柔韧性”(F)能够通过底层厚度立方(t³)和底层材料的挠曲模量(E)的反比关系，即F＝1/t³E，来测定。在另一非限制性实施方案中，底层的柔韧性能够大于1.0×10^-8in^-lb^-1，或大于1.0×10^-4in^-lb^-1。

在非限制性实施方案中，底层可以比抛光层更软。在这里使用的“软度”指材料的肖氏A硬度。一般说来，材料越软，肖氏A硬度值越低。因此，在本发明中底层的肖氏A硬度值能够低于抛光层的肖氏A硬度值。在另一非限制性实施方案中，底层能够具有至少15，或至少45，或75或更少，或45至75的肖氏A硬度。在另一非限制性的实施方案中，抛光层的肖氏A硬度能够是至少85，或99或更少，或85到99。肖氏A硬度值能够通过使用本领域中已知的各种方法和设备来测定。在非限制性实施方案中，肖氏A硬度能够根据在ASTM D 2240中列举的程序，通过使用具有最大指示的Shore“A型”硬度计(可以从PCT Instruments，Los Angeles，CA商购)，来测定。在非限制性实施方案中，肖氏A硬度的试验方法能够包括特定类型的硬度机压头在规定条件下插入到试验材料中的贯入度。在这一实施方案中，硬度能够与贯入深度成反比并取决于试验材料的弹性模量和粘弹性。

在本发明的另一个非限制性实施方案中，抛光垫片的底层比抛光层更可压缩。在这里使用的“压缩性”指百分体积压缩系数量度。在非限制性实施方案中，底层的百分体积压缩系数能够大于抛光层的百分体积压缩系数。在另一非限制性实施方案中，当施加20psi的负荷时底层的百分体积压缩系数能够低于20％，或当施加20psi的负荷时能够低于10％，或当施加20psi的负荷时能够低于5％。在另一个非限制性实施方案中，抛光层的百分体积压缩系数能够低于底层的百分体积压缩系数。在另一非限制性实施方案中，当施加20psi的负荷时，抛光层的百分体积压缩系数能够是0.3-3％。

底层的百分体积压缩系数能够通过使用本领域中已知的各种方法来测定。在非限制性实施方案中，底层的百分体积压缩系数能够通过使用下列表达式来测定。

在非限制性实施方案中，如果在施加负荷时垫片的面积没有改变，则前面的体积压缩系数的方程式能够由下面表达式根据垫片厚度来表达。

该垫片厚度能够通过使用各种已知的方法来测定。在非限制性实施方案中，该垫片厚度能够通过对垫片样品施加负荷(比如，但不限于，已校准的砝码)并测量由于负荷所导致的垫片厚度的变化来测定。在另一非限制性实施方案中，能够使用Mitutoyo Electronic Indicator，Model ID-C112EB。该指示器具有在一端装有扁平触头的芯轴或螺纹杆，在该触头下放置垫片。该芯轴能够在另一端上装有对接触面积施加指定负荷的设备，比如但不限于接受已校准的砝码的天平盘。该指示器显示由于施加负荷所引起的垫片的位移。指示器显示器典型地是以英寸或毫米标识刻度。电子指示器能够安装在Mitutoyo PrecisionGranite Stand上以提供稳定性，同时得到测量值。垫片的侧向尺寸能够足以允许与任何边缘相距至少0.5”处的测量。垫片的表面能够在足够面积上是平整和平行的，允许在试验垫片和平触头之间的均匀接触。被测试的垫片能够放置在平整触头之下。垫片的厚度能够在施加负荷之前进行测量。能够增加已校准的天平砝码到天平盘上以达到特定的负荷。该垫片能够在规定的负荷下被压缩。指示器能够显示在规定负荷下该垫片的厚度/高度。在施加负荷之前垫片的厚度减去在规定负荷下该垫片的厚度能够用于测定垫片的位移。在非限制性实施方案中，20psi的负荷能够施加于该垫片。能够在标准化温度如室温下进行测量。在非限制性实施方案中，测量值能够在22℃±2℃的温度下取得。测量厚度的这一方法能够适用于堆叠垫片结构或包括堆叠垫片结构的层。

底层能够包括现有技术中已知的各种各样的材料。合适的材料能够包括天然橡胶，合成橡胶，热塑性弹性体，泡沫塑料板和它们的结合物。底层的材料能够是泡沫体或发泡产生多孔结构。多孔结构能够是开孔，闭孔，或它们的结合物。合成橡胶的非限制性例子能够包括氯丁橡胶，硅酮橡胶，氯丁橡胶，乙丙橡胶，丁基橡胶，聚丁二烯橡胶，聚异戊二烯橡胶，EPDM聚合物，苯乙烯-丁二烯共聚物，乙烯和乙酸乙烯酯的共聚物，氯丁二烯/乙烯基腈橡胶，氯丁二烯橡胶/EPDM/SBR橡胶，和它们的结合物。热塑性弹性体的非限制性例子能够包括聚烯烃，聚酯，聚酰胺，聚氨酯如以聚醚和聚酯为基础的那些，和它们的共聚物。泡沫塑料板的非限制性例子能够包括乙烯-乙酸乙烯酯共聚物片和聚乙烯炮沫片；聚氨酯泡沫体片和聚烯烃泡沫塑料片，比如但不限于从Rogers Corporation，Woodstock，CT商购的那些。

在另一非限制性实施方案中，底层能够包括无纺织物或机织织物纤维毡，和它们的结合物；比如但不限于聚烯烃，聚酯，聚酰胺，或丙烯酸系纤维，它们已经用树脂浸渍。该纤维能够是定长短纤维或在纤维毡中基本上是连续的。非限制性例子能够包括但不限于按照在美国专利4,728,552中所述的用聚氨酯浸渍的无纺织物，如聚氨酯浸渍毡，这一专利的相关部分被引入这里供参考。商购无纺织物底垫片的非限制性例子能够是从Rodel，Inc.Newark DE获得的Suba^TM IV。

底层的厚度能够在宽范围内变化。一般说来，该垫片厚度能够使得垫片容易地放置于平面化设备上并从该设备上取下。如果该垫片太厚，它难以被放置在平面化设备上并从该设备上取下。在另一非限制性实施方案中，底层能够是至少0.020英寸厚，或至少0.040英寸厚，或至少0.045英寸厚；或0.100英寸厚或更低厚度，或0.080英寸厚，或0.065英寸厚。在另一非限制性实施方案中，抛光层的厚度能够是至少0.040英寸，或至少0.045英寸，或0.100英寸或更低，或0.080英寸或更低，或0.065英寸或更低。

在非限制性实施方案中，抛光垫片结构能够包括中间层。在另一个非限制性实施方案中，该中间层能够用作在抛光层和底层之间的流体输送的阻隔层。在另一非限制性实施方案中，该中间层能够是对抛光液基本上不渗透的，使得底层不能被抛光液基本上饱和。

在另一个非限制性实施方案中，该中间层能够用于将抛光层受到的压缩力分配在底层的较大表面上。在另一非限制性实施方案中，该中间层能够是基本上不可压缩体积的。

在非限制性实施方案中，中间层的材料进行选择以使中间层有能力基本上减少或主要地防止抛光液从抛光层中传输到底层中。

中间层能够包括现有技术中已知的各种各样的材料。中间层的合适材料能够包括各种的基本上不可压缩的聚合物，以及金属膜和箔。此类聚合物的非限制性例子能够包括聚烯烃，比如但不限于低密度聚乙烯，高密度聚乙烯，超高分子量聚乙烯和聚丙烯；聚氯乙烯；纤维素型聚合物，比如但不限于乙酸纤维素和丁酸纤维素；丙烯酸系树脂；聚酯和共聚酯，比如但不限于PET和PETG；聚碳酸酯；聚酰胺，比如尼龙6/6和尼龙6/12；和高性能塑料，如聚醚醚酮，聚苯醚，聚砜，聚酰亚胺，和聚醚酰亚胺。金属膜的非限制性例子能够包括铝，铜，黄铜，镍和不锈钢。

中间层的厚度能够在宽范围内变化。在另一非限制性实施方案中，该中间层能够具有至少0.0005英寸，或0.0030英寸或更低；或0.0010-0.0020英寸的厚度。

在非限制性实施方案中，本发明的抛光层和底层能够至少部分地连接。在另一个实施方案中，抛光垫片的抛光层能够至少部分地连接到中间层的至少一部分上并且中间层能够至少部分地连接到底层的至少一部分上。这些层能够通过使用现有技术中已知的各种方式来至少部分地连接。在另一非限制性实施方案中，该连接方式能够包括粘合剂材料。

用于本发明的合适粘合剂能够选自本领域中已知的各种类型。一般说来，粘合剂应该提供足够的耐剥离性，以使垫片层在使用过程中基本上保持位置。此外，该粘合剂应该一般能够承受在抛光或平面化过程中存在的剪切应力，而且，该粘合剂将在使用过程中能够耐化学品和耐水分降解。合适粘合剂的非限制性例子能够包括接触粘合剂，压敏粘合剂，结构粘合剂，热熔粘合剂，热塑性粘合剂，可固化粘合剂比如但不限于热固性粘合剂，以及它们的结合物。结构粘合剂的非限制性例子能够包括聚氨酯粘结剂和环氧树脂粘合剂，比如但不限于以双酚A的二缩水甘油醚为基础的那些。压敏粘合剂的非限制性例子能够包括弹性聚合物和增粘树脂。弹性聚合物的非限制性例子能够包括天然橡胶，丁基橡胶，氯化橡胶，聚异丁烯，聚(乙烯基烷基醚)，醇酸树脂粘合剂，丙烯酸系粘合剂比如但不限于以丙烯酸2-乙基己基酯和丙烯酸的共聚物为基础的那些，嵌段共聚物比如但不限于苯乙烯-丁二烯-苯乙烯，和它们的混合物。在另一非限制性实施方案中，压敏粘合剂能够通过有机溶剂如甲苯或己烷，或从水性乳液形式或从熔体形式，被施加于基材上。在这里使用的术语“热熔粘合剂”指由非挥发性的热塑性材料组成的粘合剂，它能够加热熔化，然后作为液体施加于基材上。热熔粘合剂的非限制性例子能够包括乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，苯乙烯-丁二烯共聚物，乙烯-丙烯酸乙酯共聚物，聚酯，聚酰胺(比如但不限于从二胺和二聚酸的反应形成的那些)，和聚氨酯。

在非限制性实施方案中，该中间层能够包括粘合剂组装体。该粘合剂组装体能够包括插入在上粘合剂层和下粘合剂层之间的中间层。在非限制性实施方案中，上粘合剂层能够至少部分地连接到抛光层的下表面，和下粘合剂层能够至少部分地连接到底层的上表面。粘合剂组装体的上层、中间层和下层能够选自对于抛光垫片的中间层所提及的合适材料。在非限制性实施方案中，该上和下粘合剂层各自能够是接触粘合剂。该粘合剂组装体在现有技术中指双面或双侧涂敷胶带。商购的粘合剂组装体的非限制性例子包括从3M，Industrial Tape andSpecialties Division商购的那些。

在非限制性实施方案中，本发明的抛光垫片能够包括抛光层，中间层，和底层，其中抛光层和底层的一部分包括开口，并且该中间层的至少一部分含有窗口，该窗口对于由抛光设备的测量仪表配置所使用的波长是至少部分透明的。抛光层和底层能够包括合适尺寸、形状和位置的开口，以使它能够基本上与在中间层中的至少部分透明的窗口对齐。中间层的窗口能够在抛光表面之下凹陷了基本上等于抛光层厚度的那一距离。含有窗口的中间层能够在它的两表面当中的至少一个或两个表面上至少部分地涂敷接触粘合剂。涂层能够提供下列性能中的任何一种，例如：改进的透明度，改进的耐磨性，改进的抗穿刺性。在另一非限制性实施方案中，抛光层和底层的开口能够与该窗口至少部分地对齐；抛光层的下表面能够压靠在一个粘合剂表面上，和底层的上表面能够压靠在另一个粘合剂表面上以形成垫片结构。粘附于窗口表面上的任何粘合剂能够用溶剂来至少部分地除去。

在另一非限制性实施方案中，该开口能够由现有技术中已知的任何合适方法，如冲切，打孔，激光切割或喷水切割来产生。在另一非限制性实施方案中，该开口能够通过模塑加工抛光层和/或底层，使得形成开口而形成。在另一非限制性实施方案中，在抛光层和底层中的开口能够在堆叠各层之前或在各层的堆叠之后产生。在另一非限制性实施方案中，该开口能够通过使用装有合适尺寸和形状的口模的NAEFModel B冲切机(可以从MS Instruments Company，Stony Brook，NY商购)被冲切到抛光层和/或底层中。

在抛光层和底层中的开口的尺寸，形状，和位置能够广泛地变化并能够取决于抛光所用的设备。在非限制性实施方案中，能够使用Applied Materials Inc，Santa Clara CA生产的Mirra抛光器，其中开口的形状是矩形，具有0.5”×2”的尺寸，在定位时要求长轴沿径向取向和在与垫片的中心相距4”处居中。Mirra抛光器的压板具有20”直径。这一抛光器所使用的垫片能够包括具有位于所述区域中的窗口区域的20-英寸直径的圆。

在另一个非限制性实施方案中，能够使用从Lam ResearchCorporation，Fremont，CA商购的Teres抛光器。这一抛光器使用环形连续带而不是圆形台板。这一抛光器的垫片能够具有12”宽度和93.25”圆周的连续带，它具有合适尺寸和位置的窗口以便与Teres抛光器的测量窗口对齐。

在本发明中，抛光垫片的底层能够是基本上渗透性的和/或多孔性的，使得它在抛光过程中能够吸收所使用的抛光液。底层能够具有外周边，后者至少部分地表面处理以减少抛光液经由外周边的吸收。在非限制性实施方案中，表面处理能够最大程度减少或基本地防止抛光液经由外周边吸收或渗透到底层中。在另一非限制性实施方案中，表面处理能够促使底层的外周边的表面的至少一部分变成基本上疏水性的。在另一个非限制性实施方案中，底层的外周边的可润湿性能够因为表面处理而下降。

在非限制性实施方案中，经历了表面处理的底层的外周边能够至少部分地吸收除了抛光液以外的液体，比如但不限于有机液体。可以相信此类液体能够被吸收，因为它们一般具有比抛光液更低的表面张力。一般认为，底层的表面处理过的外周边能够吸收某些液体，因为在底层中的孔隙由于采用了表面处理而没有充分地封闭。因此，进一步认为，如果垫片浸入到水中，被压缩和然后释放，则垫片能够以类似于海绵的方式吸水。因此，在非限制性实施方案中，底层的物理性能比如但不限于孔隙度，渗透性，和压缩性能够在表面处理之后得以保留。

在非限制性实施方案中，本发明的表面处理能够包括对底层外周边的表面的至少一部分施涂一种物质，该物质能够减少抛光液经由外周边被底层吸收或渗透。在非限制性实施方案中，表面处理能够使得底层外周边的至少一部分变成疏水性。在另一个非限制性实施方案中，表面处理能够减少底层外周边的可润湿性。可以理解，当将该物质施涂于底层外周边的表面的至少一部分上时，该物质能够扩展到抛光垫片的抛光层或中间层的至少一部分上。因此，在另一非限制性实施方案中，抛光垫片的抛光层和/或中间层的周边的表面能够至少部分涂有在表面处理中所用的物质。

用于本发明中的物质包括现有技术中已知的大量化合物。在非限制性实施方案中，该物质能够包括本领域中已知的在将该物质施涂于基材表面的至少一部分上之后使得基材基本上变成疏水性的那些化合物。合适的物质能够包括硅烷，有机聚合物，硅烷处理的二氧化硅，和它们的混合物。合适硅烷的非限制性例子能够包括有机基硅烷，比如但不限于烷基硅烷，比如但不限于全氟硅烷，辛基硅烷，氯烷基硅烷，和它们的混合物。全氟硅烷的非限制性例子能够包括但不限于(十三氟-1，1，2，2-四氢辛基)三氯硅烷；三氯(1H，1H，2H，2H-全氟辛基)硅烷；(十三氟-1，1，2，2-四氢辛基)三乙氧基甲硅烷；(3，3，3-三氟丙基)三氯硅烷；(3，3，3-三氟丙基)三甲氧基硅烷；(十七氟-1，1，2，2-四氢癸基)三氯硅烷；(十七氟-1，1，2，2-四氢癸基)三乙氧基甲硅烷；(3-七氟异丙氧基)丙基三氯硅烷；和它们的混合物。合适有机聚合物的非限制性例子能够包括但不限于聚烯烃类，比如但不限于聚乙烯和聚丙烯；氟聚合物；和它们的混合物。合适的硅烷处理的二氧化硅的非限制性例子能够包括以商品名Aerosil R202和Aerosil R805商购的那些。

在非限制性实施方案中，用于对底层进行表面处理的物质能够包括在美国专利No 4,997,684、5,328,768和5,523,162中公开的至少一种全氟烷基烷基硅烷；相关部分被引入这里作参考。在另一非限制性实施方案中，该物质能够包括由下面通式R_mR′_nSiX_4-m-n表示的至少一种全氟烷基烷基硅烷，其中R能够是全氟烷基烷基；m能够是1、2或3；n能够是0、1或2；以及m+n能够是低于4；R’能够是乙烯基或烷基，比如但不限于甲基，乙基，乙烯基或丙基；和X能够是诸如但不限于卤素，酰氧基，或烷氧基之类的基团。在另一非限制性实施方案中，在全氟烷基烷基中的全氟烷基结构部分能够是CF₃到C₃₀F₆₁，或C₆F₁₃到C₁₈F₃₇，或C₈F₁₇到C₁₂F₂₅。在其它非限制性的实施方案中，全氟烷基烷基的第二烷基结构部分能够是取代的乙基；R’能够是甲基或乙基；X能够包括可水解的氯，溴，碘，甲氧基，乙氧基和乙酰氧基。在另一个非限制性实施方案中，全氟烷基烷基硅烷能够包括全氟烷基乙基三氯硅烷，全氟烷基乙基三甲氧基硅烷，全氟烷基乙基三乙酰氧基硅烷，全氟烷基乙基二氯(甲基)硅烷和全氟烷基乙基二乙氧基(甲基)硅烷。

用于对本发明抛光垫片的底层进行表面处理的物质能够包括选自现有技术中已知的各种类型之中的整体打底剂(integral primer)。在非限制性实施方案中，该整体打底剂能够选自在美国专利5,523,161中公开的整体打底剂；和它的相关部分被引入这里供参考。在另一非限制性实施方案中，该整体打底剂能够是能够水解缩合形成硅胶的可水解的硅烷或硅氧烷，该硅胶能够用作整体打底剂。

能够水解成硅胶的合适硅烷的非限制性例子能够具有通式SiX₄，其中X能够是选自卤素，烷氧基或酰氧基中的可水解基团。在另一非限制性实施方案中，X能够是氯，溴，碘，甲氧基，乙氧基和乙酰氧基。在另一个非限制性实施方案中，可水解的硅烷能够包括四氯硅烷，四甲氧基硅烷，四乙酰氧基硅烷，和它们的混合物。

合适硅氧烷的非限制性例子能够包括由通式Si_yO_zX_4y-2z表示的那些，其中X能够选自卤素，烷氧基和酰氧基团，y能够是2或2以上，z能够是1或1以上，以及4y-2z能够大于零。在另一非限制性实施方案中，可水解的硅氧烷能够包括六氯二硅氧烷，八氯三硅氧烷，更高级低聚物氯硅氧烷，和它们的混合物。

本发明的表面处理物质能够通过使用本领域中技术人员已知的各种普通技术，至少部分地施涂于底层外周边的表面的至少一部分上。在另一非限制性实施方案中，该物质能够作为在溶剂中的溶液施涂，或该组合物能够无溶剂地施涂。在另一非限制性实施方案中，溶剂能够以相对于表面处理组合物的0-75wt％，或相对于表面处理组合物的0-50wt％的量与该物质一起存在于表面处理组合物中。合适的溶剂能够包括本领域中技术人员已知的各种类型。一般说来，溶剂能够进行选择，以使它与所使用的表面处理物质相容。在非限制性实施方案中，溶剂是非质子溶剂，比如但不限于链烷烃或链烷烃混合物，或氟化溶剂。合适溶剂的其它非限制性例子能够包括但不限于异丙醇，乙醇，己烷，庚烷，二氯甲烷，丙酮，甲苯，石脑油，和它们的混合物。在另一非限制性实施方案中，溶剂能够包括氟化烃溶剂如三氯三氟代乙烷，全氟化有机化合物如全氟化碳，和它们的混合物。在另一个非限制性实施方案中，溶剂能够通过在环境温度下在空气中干燥而蒸发。在另一非限制性实施方案中，组合物然后能够通过加热该处理过的表面而固化。

在再一非限制性实施方案中，表面处理物质能够通过浸泡，流动或擦拭来施涂。在进行表面处理之后，垫片能够加以保护避免物理接触或磨耗力，这会在一段时间(称作保持时间)中降低该处理的作用。该保持时间能够在很大程度上取决于抛光垫片各层和用于该表面处理的物质的反应性来变化。在非限制性实施方案中，该保持时间能够是至少24小时或至多96小时。在另一非限制性实施方案中，表面处理剂能够在受控的相对湿度和温度条件下施涂。这些条件能够在很大程度上根据在垫片和表面处理中所用的具体物质来变化。在另一非限制性实施方案中，该相对湿度能够是30至80％，或35至55％。在其它非限制性实施方案中，温度能够是50°F到85°F，或60°F到80°F。

施加于底层外周边的表面上的表面处理物质的量能够在很大程度上变化。一般说来，该物质的量能够使得抛光液经由底层外周边的吸收被减少，这样减少抛光液渗透进入垫片的底层中。在非限制性实施方案中，该量能够是使得底层外周边变成基本上疏水性的。此外，在另一个非限制性实施方案中，该量能够使得底层的孔隙没有基本上封闭。

本发明的抛光垫片可以与现有技术中已知的各种抛光液如抛光淤浆相结合使用。本发明垫片所使用的合适淤浆的非限制性例子包括但不限于已公开在美国专利6,656,241 B1(2003年12月2日提出申请)，和待审查的美国专利申请序列号09/882,549和10/627,776(分别于2001年6月14日和2003年7月28日提出申请)中的淤浆。这一专利和这些申请的相关部分被引入这里供参考。在非限制性实施方案中，该抛光液能够插入在垫片的抛光层和所要抛光的基材之间。该抛光或平面化工艺能够包括让抛光垫片相对于被抛光的基材作运动。各种抛光液或淤浆在现有技术中是已知的。用于本发明的合适淤浆的非限制性例子包括包含磨料颗粒的淤浆。用于淤浆中的磨料包括颗粒状二氧化铈，颗粒状氧化铝，颗粒二氧化硅等等。用于半导体基材的抛光中的商购淤浆的例子包括但不限于从Rodel，Inc.Newark DE获得的ILD1200和ILD1300以及从Cabot Microelectronics MaterialsDivision，Aurora，IL中获得的Semi-Sperse AM100和Semi-Sperse12。

在非限制性实施方案中，本发明的抛光垫片能够与用于将具有非平面的制品加以平面化的装置一起使用。该平面化装置能够包括握持该制品的保持装置；和让垫片和保持装置相对于彼此作运动的动力设备，以使垫片和保持装置的运动引起该淤浆和垫片的平面化表面发生接触并使制品的非平面变成平面化。在另一非限制性实施方案中，该平面化装置能够包括翻新该垫片的抛光或平面化表面的设备，比如但不限于装有磨耗该垫片工作面的磨盘的机械臂。

在非限制性实施方案中，该平面化装置能够包括对被抛光或平面化的制品进行就地计量分析的装置。一般说来，就地计量分析包括让光束穿过位于该工具的台板中的至少部分透明的窗口；光束从晶片的表面反射，返回穿过台板窗口，和进入检测器。该装置所使用的抛光垫片能够包括对于在计量分析系统中使用的波长至少部分透明的并且与台板窗口基本上对齐的窗口。商品的抛光或平面化装置可以从设备制造商如Applied Materials，LAM Research，SpeedFam-IPEC，和Ebara Corp商购。

在非限制性实施方案中，本发明的垫片被放置于圆柱形金属基体上；并能够借助于粘合剂层连接到该基体的至少一部分上。合适的粘合剂能够包括各种已知的粘合剂。在再一个非限制性例子中，该垫片能够放置在包括对被抛光制品进行就地计量分析的设备的抛光或平面化装置的圆柱形金属基体或台板上。该垫片能够在放置之后要求它的窗口区域与台板的计量分析窗口对齐。

                      实施例

实施例1

通过使用小海绵，将粉末形式的微粒化聚丙烯擦拭在以商品名IC1400从Rodel，Inc.，Newark，DE商购的堆叠抛光垫片的底垫片外周边上。该微粒化聚丙烯以商品名Lanco PP1362D从LubrizolCorporation，Wickliffe，OH商购。在微粒化聚丙烯的施加之后，将堆叠的垫片在淤浆中浸泡一小时。该淤浆以商品名ILD 1300Planarization Slurry从Rodel，Inc.，Newark，DE商购。该垫片从淤浆中取出并目视检查外周边。底垫片的外周边显示干燥状态。

实施例2

再次进行已描述在实施例1中的工艺，不同的是微粒化聚丙烯用以商品名Aerosil R805从Degussa Corporation，Parsippany，NJ商购的疏水性煅制二氧化硅代替。底垫片的外周边显示干燥状态。

实施例3

将以商品名Aerosil R202从Degussa Corporation，Parsippany，NJ获得的疏水性煅制二氧化硅以一(1)wt％的浓度分散在丙酮中。通过使用从Fisher Scientific，Pittsburgh，PA商购的Texwipe净化室刷(clean room swab)，No.TX761，将该溶液施加于以商品名WESTPADS从Thomas West，Incorporated商购的22.5-英寸堆叠抛光垫片(Model No.STT711-C561-22.5)的底垫片外周边上。底垫片通过使用0.8克的1％溶液进行处理。在处理溶液的施加之后，垫片堆叠体在环境条件下保持2小时，然后在ILD 1300淤浆中浸泡一小时。该垫片然后从淤浆中取出并目视检查底垫片外周边。底垫片的外周边显示干燥状态。

实施例4

使用小海绵，将粉末形式的以商品名Aerosil R805从DegussaCorporation，Parsippany，NJ商购的疏水性煅制二氧化硅擦拭在从Rodel，Inc.，Newark，DE商购的IC1000/SubaIV堆叠抛光垫片的底垫片层的外周边的表面上。该粉末沉积在表面上暴露的孔隙中并不超出外周边的表面。堆叠垫片然后在ILD 1300淤浆中浸泡一小时。该垫片从淤浆中取出并目视检查外周边。底垫片的外周边显示干燥状态。

实施例5

使用Texwipe净化室刷将目录号44，893-1的从Aldrich ChemicalCompany，Inc.，Milwaukee，WI商购的液体形式的0.3克的三氯(1H，1H，2H，2H-全氟辛基)硅烷擦拭在22.5-英寸直径IC1400堆叠抛光垫片的底垫片外周边上。在施加之后，垫片堆叠体在环境条件下保持2小时，然后在ILD 1300淤浆中浸泡一小时。该垫片从淤浆中取出并目视检查外周边。底垫片的外周边显示干燥状态。

对照1(未处理的IC1400底垫片)

进行与实施例1中所述相同的工艺，不同的是不施加微粒化聚丙烯。

底垫片的外周边显示润湿状态。

对照2(未处理的WESTPADS底垫片)

进行与实施例3中所述相同的工艺，不同的是不施加疏水性煅制二氧化硅。

底垫片的外周边显示润湿状态。

对照3(未处理的IC1000/SubaIV底垫片)

进行与实施例4中所述相同的工艺，不同的是不施加疏水性煅制二氧化硅。

底垫片的外周边显示润湿状态。

Claims (16)

1.用于抛光微电子基材的抛光垫片，它包括：适合于抛光所述基材的抛光层；基本上液体渗透性材料的底层，其中所述抛光层和所述底层至少部分地连接；和所述底层的外周边，其中所述外周边的至少一部分具有表面处理，所述表面处理有效地减少抛光液经由所述外周边的吸收。

2.权利要求1的抛光垫片，其中所述抛光层对抛光液是基本上不渗透的。

3.权利要求1的抛光垫片，其中所述抛光层对抛光液是基本上可渗透的。

4.权利要求1的抛光垫片，其中所述底层比所述抛光层更可压缩。

5.权利要求1的抛光垫片，其中所述底层包括选自天然橡胶，合成橡胶，热塑性弹性体，泡沫塑料片和它们的结合物中的材料。

6.权利要求1的抛光垫片，其中所述底层借助于中间层连接到所述抛光层。

7.权利要求6的抛光垫片，其中所述中间层的至少一部分包括透明材料。

8.权利要求7的抛光垫片，其中所述底层和所述抛光层含有基本上与所述中间层的所述透明部分对齐的开口。

9.权利要求1的抛光垫片，其中所述外周边能够吸收有机液体。

10.权利要求1的抛光垫片，其中所述表面处理包括所述底层用选自硅烷，有机聚合物，硅烷处理的二氧化硅，和它们的混合物中的至少一种物质处理。

11.权利要求10的抛光垫片，其中所述表面处理包括所述底层用选自烷基硅烷，聚烯烃和它们的混合物中的至少一种物质处理。

12.用于抛光微电子基材的抛光垫片，它包括：适合于抛光所述基材的抛光层；基本上液体渗透性材料的底层，其中所述抛光层和所述底层至少部分地连接；和所述底层的外周边，其中所述外周边的至少一部分具有表面处理，所述表面处理有效地使所述外周边变得基本上疏水。

13.用于抛光微电子基材的抛光垫片，它包括：适合于抛光所述基材的抛光层；基本上液体渗透性材料的底层，其中所述抛光层和所述底层至少部分地连接；和所述底层的外周边，其中所述外周边的至少一部分具有表面处理，所述表面处理有效地减少所述外周边的可润湿性。

14.抛光微电子基材的方法，包括：对抛光垫片的底层的外周边进行表面处理，所述垫片用于抛光微电子基材并且所述底层包括基本上液体渗透性材料，其中所述表面处理有效地减少抛光液经由所述外周边的吸收。

15.抛光微电子基材的方法，它包括：对抛光垫片的底层的外周边至少部分地施加表面处理材料，所述材料有效地使所述外周边变得疏水，所述垫片可用于抛光微电子基材并且所述底层包括基本上液体渗透性材料。

16.减少抛光液经由抛光垫片的底层的外周边的吸收的方法，包括：对所述外周边的至少一部分进行表面处理，其中所述表面处理包括对所述底层的所述外周边施涂选自硅烷，有机聚合物，硅烷处理的二氧化硅，和它们的混合物中的至少一种物质。